JP2005110337A - 複数の電池の充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電回路の出力電流を小さくして、複数の二次電池を短時間で急速充電する。各々の二次電池の過充電を防止して電池性能が低下するのを有効に防止する。
【解決手段】複数の電池の充電装置は、二次電池２と直列に直列スイッチ３１を接続して、二次電池２と直列スイッチ３１との直列回路に並列に並列スイッチ３２を接続している複数組の充電ユニット３３を直列に接続しており、充電ユニット３３の直列スイッチ３１と並列スイッチ３２を充電制御部３５でオンオフに切り換えて二次電池２の充電状態を制御している。充電装置は、充電制御部３５が充電ユニット３３の直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオンオフに切り換えるデューティーを変更し、所定のデューティーで充電ユニット３３を充電状態と充電遮断状態とに切り換えて、二次電池２の充電電流を制御して複数の電池を充電している。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の二次電池を直列に接続して充電する充電装置に関する。

複数の二次電池を充電する充電器は、二次電池を並列に接続して充電する（特許文献１参照）。この公報に記載される充電器は、図１に示すように、各々の二次電池４２と直列にスイッチ４１を接続し、このスイッチ４１を充電制御部４３でオンオフに切り換えている。二次電池４２は、スイッチオンで充電され、スイッチオフで充電が停止される。充電制御部４３は、二次電池４２が満充電されるまではスイッチ４１をオンとし、二次電池４２が満充電されるとスイッチ４１をオフに切り換える。二次電池４２は一緒に満充電されることはないので、スイッチ４１は、満充電された二次電池４２に接続されるものから、オンからオフに切り換えられる。
特開２００２−２９８９３０号公報

この構造の充電器は、二次電池を短時間で急速充電するために大電流で充電すると、充電回路の出力電流が著しく大きくなる。全ての二次電池の充電電流の加算値が充電回路からの出力電流となるからである。たとえば、４個の二次電池を４Ａで急速充電する充電回路の出力電流は１６Ａと著しく大きくなる。

小さい充電電流で複数の二次電池を充電するために、二次電池を直列に接続して充電する充電器は開発されている。しかしながら、直列に接続して充電される二次電池は、各々の二次電池の充電電流を制御できない。このため、繰り返し充電すると、充電容量の減少した二次電池は過充電されて電池性能が低下して劣化してしまう。劣化した電池はさらに充電容量が小さくなるので、この電池は過充電されて急激に劣化してしまう。

本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、充電回路の出力電流を小さくしながら、複数の二次電池を短時間で急速充電でき、しかも、各々の二次電池の過充電を防止して電池性能が低下するのを有効に防止しながら、理想的な状態で満充電できる複数の電池の充電装置を提供することにある。

本発明の複数の電池の充電装置は、二次電池２と直列に直列スイッチ３１を接続して、二次電池２と直列スイッチ３１との直列回路に並列に並列スイッチ３２を接続している複数組の充電ユニット３３と、複数組の充電ユニット３３を直列に接続して、直列に接続している充電ユニット３３に充電電流を流す充電電源部３４と、充電ユニット３３の直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオンオフに切り換えて、充電ユニット３３の二次電池２の充電状態を制御する充電制御部３５を備えている。充電制御部３５は、充電ユニット３３の直列スイッチ３１をオン、並列スイッチ３２をオフとする充電状態で二次電池２を充電し、充電ユニット３３の直列スイッチ３１をオフ、並列スイッチ３２をオンとする充電遮断状態では、二次電池２に充電電流を流すことなく充電ユニット３３に流れる電流を並列スイッチ３２にバイパスする。この充電装置は、充電制御部３５が充電ユニット３３の直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオンオフに切り換えるデューティーを変更し、所定のデューティーで充電ユニット３３を充電状態と充電遮断状態とに切り換えて、二次電池２の充電電流を制御して複数の電池を充電する。

本発明の請求項２の充電装置は、充電制御部３５が電池温度を検出する温度センサー４を備えており、所定の電池温度を検出して直列スイッチ３１と並列スイッチ３２のオンオフを制御する。さらに、本発明の請求項３の充電装置は、充電制御部３５が、二次電池２の温度を温度センサー４で検出し、所定の電池温度で直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオンオフに切り換えるデューティーを変更して充電電流を制御している。さらに、本発明の請求項４の充電装置は、前記所定の電池温度を、充電ユニット３３の二次電池２ごとに設定している。

本発明の請求項５の充電装置は、充電電源部３４を定電流特性の電源としている。さらに、本発明の請求項６の充電装置は、充電制御部３５が、電池温度と電池電圧のいずれか又は両方を検出して二次電池２の満充電を検出するようにしている。さらにまた、本発明の請求項７の充電装置は、二次電池２の残容量を検出して、残容量の少ない二次電池の充電を先に開始し、これより後から、残容量の多い二次電池の充電を開始するようにしている。

本発明の充電装置は、充電回路の出力電流を小さくしながら、複数の二次電池を短時間で急速充電できる特長がある。それは、本発明の充電装置が、二次電池と直列に接続している直列スイッチと、二次電池と直列スイッチとの直列回路に並列に接続している並列スイッチとを備える複数組の充電ユニットを互いに直列に接続しており、充電ユニットの直列スイッチと並列スイッチをオンオフに切り換えて、二次電池の充電状態を制御しているからである。この構造の充電装置は、充電ユニットを直列に接続しているので、二次電池を短時間で急速充電するために大電流で充電しても、充電回路の出力電流が著しく大きくなることはない。充電ユニットを並列に接続している従来の充電装置のように、全ての二次電池の充電電流の加算値が充電回路からの出力電流とならないからである。

さらに、本発明の充電装置は、各充電ユニットの直列スイッチと並列スイッチをオンオフに切り換えるデューティーを変更して、各充電ユニットを所定のデューティーで充電状態と充電遮断状態とに切り換えできるので、直列に接続される各々の二次電池の充電電流を制御できる。このため、充電容量の減少した二次電池が過充電されて電池性能が低下して劣化するのを確実に防止できる。したがって、本発明の充電装置は、各々の二次電池の過充電を防止して電池性能が低下するのを有効に防止しながら、理想的な状態で満充電できる特長がある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための充電装置を例示するものであって、本発明は充電装置を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図２に示す充電装置は、互いに直列に接続している複数組の充電ユニット３３と、直列に接続している充電ユニット３３に充電電流を流す充電電源部３４と、充電ユニット３３の直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオンオフに切り換えて、二次電池２の充電状態を制御する充電制御部３５を備えている。

各充電ユニット３３は、二次電池２と直列に接続している直列スイッチ３１と、二次電池２と直列スイッチ３１との直列回路に並列に接続している並列スイッチ３２とを備える。直列スイッチ３１は、二次電池２を充電するときにオン、充電しないときにオフに切り換えられる。並列スイッチ３２は、二次電池２を充電するときにオフ、充電電流をバイパスさせるときにオンに切り換えされる。並列スイッチ３２がオンの状態にあると、充電ユニット３３に流れる電流は、二次電池２に流れないで並列スイッチ３２にバイパスして流れる。したがって、二次電池２を充電しない充電ユニット３３は、並列スイッチ３２をオンとする。並列スイッチ３２と直列スイッチ３１は同時にオンに切り換えられない。二次電池２に短絡電流が流れるのを阻止するためである。直列スイッチ３１と並列スイッチ３２は、ＦＥＴやトランジスター等の半導体スイッチング素子である。

充電電源部３４は、定電流回路を内蔵している。この充電電源部３４は、負荷として接続される充電ユニット３３の直列スイッチ３１と並列スイッチ３２のオンオフの状態に関係なく、一定の電流を出力する。さらに充電電源部３４は、負荷がショートされると出力を遮断する安全回路（図示せず）を内蔵する。この充電電源部３４は、全ての二次電池２が満充電されて、全ての充電ユニット３３の並列スイッチ３２がオンに切り換えられると、出力を遮断して安全に使用できる。ただし、充電電源部３４は、図２に示すように、出力側にメインスイッチ３８を接続し、このメインスイッチ３８で短絡電流が流れるのを阻止することもできる。メインスイッチ３８は、全ての二次電池２が満充電されて、全ての充電ユニット３３の並列スイッチ３２がオンに切り換えられる状態で、オフに切り換えられて、充電電源部３４の出力電流を遮断する。また、全ての二次電池２が満充電されると、直列スイッチ３１と並列スイッチ３２の両方をオフに切り換えて、充電電源部３４の出力が短絡されるのを防止することもできる。

充電電源部３４は、充電制御部３５から入力される制御信号で、充電電圧や出力電流を変更することもできる。たとえば、充電する二次電池２の個数で出力電圧を変更する充電電源部３４は、充電する二次電池２の個数が多くなると出力電圧を高くする。たとえば、１個の二次電池の出力電圧をＶ1とするとき、ｎ個の二次電池を充電するときには、出力電圧をｎＶ1とする。すなわち、出力電圧を、１個の二次電池を充電するときの電圧の、充電する二次電池の個数倍とする。充電する二次電池２の個数を特定する信号は、充電制御部３５から充電電源部３４に入力される。

また、充電電流を制御する充電電源部３４は、最初に出力電流を大きくして、二次電池２が満充電に近付くにしたがって出力電流を小さくして、より短い時間で二次電池２を満充電できる。充電電源部３４の出力電流は、充電制御部３５から入力される信号で制御できる。

充電制御部３５は、直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオンオフに切り換えるデューティーを変更して二次電池２を充電する平均電流を調整する。二次電池２は、直列スイッチ３１をオン、並列スイッチ３２をオフとする充電状態で充電され、直列スイッチ３１をオフ、並列スイッチ３２をオンとする充電遮断状態で充電電流が遮断される。したがって、充電制御部３５は、直列スイッチ３１と並列スイッチ３２を充電状態と充電遮断状態とに切り換えるデューティーを変更して、二次電池２の平均充電電流を調整する。二次電池２が充電される平均充電電流（Ｉ）は、以下の式で特定される。
Ｉ＝出力電流×［充電状態の時間／（充電状態の時間＋充電遮断状態の時間）］

この式において、出力電流は充電電源部３４の出力電流、充電状態の時間は直列スイッチ３１をオンにして二次電池２を充電している時間、充電遮断状態の時間は直列スイッチ３１をオフにして充電電流を遮断している時間である。この式において、
［充電状態の時間／（充電状態の時間＋充電遮断状態の時間）］は、直列スイッチ３１をオンオフに切り換えるデューティーであるから、デューティーを大きくして電池の平均充電電流を大きく、デューティーを小さくして平均充電電流を小さくできる。

たとえば、充電電源部３４の出力電流が５Ａで、充電状態を０．８秒、充電遮断状態を０．２秒として、デューティーを８０％として充電状態と充電遮断状態とを１秒の周期で繰り返して充電するとき、この条件で充電される充電ユニットの二次電池の平均出力電流は４Ａとなる。また、充電状態を０．６秒、充電遮断状態を０．４秒として、デューティーを６０％として充電状態と充電遮断状態とを１秒の周期で繰り返して充電するとき、この条件で充電される充電ユニットの二次電池の平均出力電流は３Ａとなる。さらに、充電状態を０．４秒、充電遮断状態を０．６秒として、デューティーを４０％として充電状態と充電遮断状態とを１秒の周期で繰り返して充電するとき、この条件で充電される充電ユニット３３の二次電池２の平均出力電流は２Ａとなる。このように、充電制御部３５は、充電状態と充電遮断状態を一定の周期で繰り返すデューティーを変更して、二次電池２の平均充電電流を調整できる。二次電池２は、直列スイッチ３１をオンとする状態で充電される。充電状態と充電遮断状態のデューティーは、直列スイッチ３１をオンオフに切り換えるデューティーとなる。したがって、充電状態と充電遮断状態のデューティーは、直列スイッチ３１の１周期に対するオン時間、すなわち直列スイッチ３１の
［オン時間／オン時間＋オフ時間］に等しくなる。

充電制御部３５は、電池温度を検出し、あるいは電池電圧を検出して、充電する二次電池２の平均充電電流を制御する。図２の充電装置は、電池温度で二次電池２の平均充電電流を制御するために、充電制御部３５に、電池温度を検出する温度センサー４を設けている。この図の充電制御部３５は、各々の電池温度を検出する温度センサー４と、この温度センサー４から入力される信号で電池温度を検出する電池温度検出部３６とを備える。充電制御部３５は、温度センサー４で電池温度を検出し、電池温度が設定温度となるように、あるいは電池温度の上昇が所定の範囲内となるように、各二次電池２の平均充電電流を別々に制御する。

温度センサー４は、電池の表面に接触し、あるいは接近して電池温度を検出する。また、温度センサー４は、後述する熱伝導プレートを介して電池温度を検出する。熱伝導プレートは、電池表面に弾性的に押圧されて電池に接触される。この熱伝導プレートは、電池の熱で直接に加熱される。温度センサーは、熱伝導プレートに固定される。この温度センサーは、熱伝導プレートの温度を検出して、電池温度を検出する。

温度センサー４は、サーミスタである。ただし、温度センサーには、サーミスタのように、電池温度で電気抵抗が変化する全ての素子を使用できる。温度センサー４は、電池温度で電気抵抗が変化する素子であるから、電池温度検出部３６は、温度センサー４の電気抵抗を温度信号に変換して充電制御部３５に入力する。例えば、電池温度検出部３６は、アナログの電気抵抗をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータを内蔵している。この電池温度検出部３６は、温度センサー４の信号をデジタル信号に変換して充電制御部３５に入力する。充電制御部３５は、入力される温度信号を演算して、直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオンオフに切り換える。

さらに、図２の充電装置は、充電制御部３５に、各々の電池電圧を検出する電池電圧検出部３７も備えている。この充電制御部３５は、電池電圧を検出して、各二次電池２を別々に充電する二次電池２の平均充電電流を制御することもできる。さらに、電池電圧を検出して二次電池２の満充電を検出することもできる。たとえば、充電制御部３５は、電池電圧がピーク電圧からΔＶ低下することを検出して電池の満充電を検出する。

図３は、充電制御部３５が、電池温度を検出して、充電状態と充電遮断状態のデューティーを変更して、平均充電電流を制御しながら充電するときに、電池電圧と電池温度が変化する状態を示すグラフである。この図は、２本の二次電池を充電する状態を示しており、充電される２個の二次電池の、電池電圧と電池温度を示している。この図は、電池温度が設定温度まで上昇すると、充電制御部３５がデューティーを変更して充電する状態を示している。充電制御部３５は、電池温度が設定温度まで上昇すると、次第にデューティーを小さくして、平均充電電流を減少して満充電する。デューティーを変更する設定温度は、電池温度が５℃上昇する温度としている。

図３は、充電制御部３５が図４に示す以下のステップで二次電池２を充電する状態を示している。
［ｎ＝１のステップ］
二次電池２をデューティー９０％で充電する。たとえば、直列スイッチ３１のオン時間を０．９秒、オフ時間を０．１秒とし、周期１秒で、直列スイッチ３１と並列スイッチ３２を繰り返しオンオフに切り換えて二次電池２を充電する。この状態で二次電池２の平均充電電流は、充電電源部３４の出力電流の９０％となる。充電電源部３４の出力電流を５Ａとすれば、二次電池２の平均充電電流は４．５Ａとなる。
直列スイッチ３１がオンのとき並列スイッチ３２はオフ、直列スイッチ３１がオフのとき並列スイッチ３２はオンに切り換えられる。充電される二次電池２は、電池電圧と電池温度が次第に上昇する。

［ｎ＝２のステップ］
電池温度を検出し、電池温度が５℃上昇したかどうか、あるいは電池温度が５０℃になったかどうかを判定する。電池温度が５℃上昇し、あるいは電池温度が５０℃になるまで、ｎ＝１のステップをループして二次電池２をデューティー９０％で充電する。電池温度が５℃上昇し、あるいは電池温度が５０℃になると、ｎ＝３のステップに進む。

［ｎ＝３のステップ］
二次電池２を充電するデューティーを９０％から６０％に変更する。充電電源部３４の出力電流が５Ａであれば、二次電池２の平均充電電流は３Ａとなる。２個の二次電池は同じタイミングで電池温度が５℃上昇し、あるいは電池温度が５０℃とならない。図３では電池Ａの温度が電池Ｂよりも先に上昇するので、電池Ａを充電するデューティーが先に９０％から６０％に切り換えられる。充電制御部３５は、電池温度が５℃上昇し、あるいは電池温度が５０℃になった二次電池２を接続している充電ユニット３３の直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオンオフに切り換えるデューティーを変更して、二次電池２の平均充電電流を調整する。デューティーを小さくすると電池電圧は一時的に低下するが、その後次第に上昇する。

［ｎ＝４のステップ］
ｎ＝３のステップに切り換えてから、さらに電池温度が５℃上昇したかどうか、あるいは電池温度が５５℃になったかどうかを判定する。電池温度がさらに５℃上昇し、あるいは電池温度が５５℃になるまで、ｎ＝３のステップをループして二次電池２をデューティー６０％で充電する。電池温度がｎ＝３のステップに切り換えてから５℃上昇し、あるいは電池温度が５５℃になると、ｎ＝５のステップに進む。

［ｎ＝５のステップ］
二次電池２を充電するデューティーを６０％から３０％に変更する。充電電源部３４の出力電流が５Ａであれば、二次電池２の平均充電電流は１．５Ａとなる。２個の二次電池２は、ｎ＝３のステップと同じように、電池温度がさらに５℃上昇し、あるいは電池温度が５５℃となるタイミングが異なるので、デューティーを６０％から３０％に切り換えるタイミングも異なる。充電制御部３５は、電池温度がさらに５℃上昇し、あるいは電池温度が５５℃になった二次電池２を接続している充電ユニット３３の直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオンオフに切り換えるデューティーを変更して、二次電池２の平均充電電流を調整する。このステップにおいても、デューティーを小さくすると電池電圧は一時的に低下するが、その後次第に上昇する。

［ｎ＝６のステップ］
電池温度が６０℃になったかどうか、あるいは電池電圧がピーク電圧からΔＶ低下したかどうかを判定する。電池温度が６０℃まで上昇し、あるいは電池電圧がピーク電圧からΔＶ低下するまで、ｎ＝５のステップをループして二次電池２をデューティー３０％で充電する。電池温度が６０℃まで上昇し、あるいは電池電圧がピーク電圧からΔＶ低下すると、二次電池２が満充電されたと判定して、充電遮断状態として充電を終了させる。満充電された二次電池２を制御している充電ユニット３３は、直列スイッチ３１をオフ、並列スイッチ３２をオンに切り換えて充電遮断状態とする。全ての二次電池２が満充電されると、メインスイッチ３８をオンからオフに切り換えて、充電電源部３４の出力を遮断する。また、全ての直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオフに切り換えることもできる。さらに、全ての直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオフに切り換えると共に、メインスイッチ３８をオフに切り換えることもできる。

さらに、本発明の充電装置は、電池温度を検出して、電池温度が保持設定温度となるように平均充電電流を制御し、電池温度を保持設定温度に保持しながら充電することもできる。この充電方法は、電池温度を保持設定温度以下に保持しながら充電するので、保持設定温度を充電時における電池への悪影響や性能低下が発生する温度以下であって最大付近の温度とすることによって、大電流にて急速充電できる特長がある。このとき、充電制御部３５は、電池温度が保持設定温度以上に上昇しないように、直列スイッチ３１と並列スイッチ３２のデューティー比を制御して電池温度を設定温度に保持しながら充電する。充電制御部３５が、このように二次電池２を充電するときの電池温度が上昇する特性と、電池電圧が変化する特性を図５のグラフに示す。この図において、曲線Ａは電池温度が上昇する特性を、曲線Ｂは電池電圧が変化する特性を示している。

この図に示すように、充電制御部３５は、充電を開始した最初の温度上昇充電工程において、電池温度を上昇所定温度まで上昇させ、その後は温度保持充電工程において、電池温度を保持設定温度に保持しながら充電する。したがって、最初に大きな電流を流して電池温度を上昇させる。いいかえると、電池温度が上昇する程度に大きな電流を流して二次電池２を充電する。このとき、二次電池２は大きな電流で充電されるが、電池温度が高くならないので、電池性能が低下することはなく、この時間帯に大きな容量を充電できる。

充電制御部３５は、電池温度検出部３６から入力される信号で各電池温度を別々に検出して、各充電ユニット３３において別々に直列スイッチ３１と並列スイッチ３２を所定のデューティー比でオンオフに切り換える。直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオンオフに切り換えるデューティー比は、電池温度が高い状態では小さく、電池温度が低くなると大きくして、電池温度を保持設定温度に保持する。図５に示すように、充電を開始する最初には電池温度が低いので、電池温度が上昇所定温度まで上昇するまでは大きな平均電流で充電し、その後は二次電池２の温度を保持設定温度に保持するように、充電制御部３５が充電状態と充電遮断状態のデューティーを制御する。

充電制御部３５は、温度センサー４で検出した電池温度が保持設定温度よりも低いとき、デューティー比を大きくして、二次電池２をパルス充電する平均充電電流を大きくして電池温度を上昇させる。電池温度が保持設定温度まで上昇すると、デューティー比を小さくして電池温度が保持設定温度を越えないように、また保持設定温度から低下しないように充電状態と充電遮断状態のデューティーを制御する。したがって、充電制御部３５は、直列スイッチ３１と並列スイッチ３２のデューティー比を制御して、二次電池２を充電する平均充電電流を制御し、二次電池２の温度が図５のカーブを示すようにコントロールする。

この充電装置は、以下の工程で二次電池２を充電する。
(1) まず、充電開始の前に、充電する二次電池２の温度を温度センサー４で検出する。充電制御部３５は、検出した電池温度が開始設定温度範囲にあるとき、温度上昇充電工程を開始する。温度上昇充電工程を開始する二次電池２の開始設定温度範囲は０〜４０℃、好ましくは１０〜３０℃とする。電池温度が開始設定温度範囲よりも低いとき、あるいは高いときには、電池電圧を検出しながら通常充電を開始する。通常充電は、充電電流を１Ｃ以下に制限し、電池電圧を検出しながら、電池電圧がピーク電圧となり、あるいはΔＶを検出して満充電する。
さらに、二次電池２の残容量を電圧から検出する。満充電に近い電池が、次の温度上昇充電工程で充電されると過充電されて、電池性能が低下するからである。電池電圧が設定電圧よりも低い電池は、残容量が少ないと判別して、温度上昇充電工程で充電を開始する。電池の電圧が設定電圧よりも高い電池は、残容量が大きく、温度上昇充電工程で充電すると過充電すると判別して、通常充電を開始する。

さらに充電を開始するときに二次電池２の内部抵抗を検出し、内部抵抗が所定の電気抵抗よりも高いときには、温度上昇充電工程に移行しないで通常充電をする。通常充電の後、内部抵抗が所定の電気抵抗よりも小さくなると、温度上昇充電工程を開始することもできる。

(2) 二次電池２の温度が開始設定温度範囲にあり、かつ電池電圧が保持設定電圧よりも低い場合は、温度上昇充電工程を開始する。温度上昇充電工程は、電池温度を所定の温度勾配で上昇させる大きな電流で充電する。この工程においては、電池温度の上昇勾配が約３℃／分となる平均充電電流で充電する。単三型タイプで公称容量が２１００ｍＡｈのニッケル−水素電池の場合、平均充電電流を２Ｃ〜３Ｃとして温度上昇勾配が約３℃／分となる。ただし、この工程において、温度の上昇勾配を１℃／分〜５℃／分とする平均充電電流で充電することができる。また、二次電池２の平均充電電流を１．５Ｃ〜１０Ｃとすることもできる。この工程において、直列スイッチ３１をオン、並列スイッチ３２をオフ状態に保持し、あるいは直列スイッチ３１と並列スイッチ３２のオンオフのデューティー比を大きくして、平均充電電流を前述の範囲とする。電池温度が上昇所定温度になって保持設定温度に近くなると、たとえば保持設定温度を５７〜６０℃に設定する場合、上昇所定温度（たとえば、約５５℃）に近付くと、上昇所定温度（たとえば、約５５℃）を検出し、平均充電電流を少なくして、二次電池２の温度上昇勾配を小さくする。

図５は、電池温度が上昇所定温度約５５℃になると、この温度を検出して、平均充電電流を小さくして温度上昇勾配を緩くし、保持設定温度に近づいている（図５に示す温度上昇充電工程である）。平均充電電流は、直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオンオフするデューティー比を小さくして制御される。このように、二次電池２の温度が保持設定温度に近くなり上昇所定温度になると平均充電電流を少なく制御する方法は、電池温度が保持設定温度を越えてオーバーシュートするのを防止して、二次電池２が高温障害で劣化するのを有効に阻止できる。ただし、二次電池２の温度が保持設定温度になるまで、二次電池２の温度が所定の温度勾配で上昇する平均充電電流で充電することもできる。

(3) 温度上昇充電工程の終わりに、電池温度が保持設定温度まで上昇すると、電池温度が保持設定温度に保持されるように、平均充電電流を制御して温度保持充電工程で二次電池２を充電する。この温度保持充電工程においては、充電制御部３５が直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオンオフに切り換えるデューティー比を制御して、パルス充電の平均充電電流を調整して、電池温度を保持設定温度に保持する。この工程において、電池温度検出部３６は、温度センサー４で電池温度を検出して、温度信号を充電制御部３５に入力する。充電制御部３５は、検出された電池温度で、直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオンオフに切り換えるデューティー比を制御する。電池温度が高くなると、デューティー比を小さくして平均充電電流を減少させて電池温度を低下させ、電池温度が低くなるとデューティー比を大きくして平均充電電流を増加させて電池温度を上昇させて、電池温度を保持設定温度に保持しながら充電する。また、温度保持充電工程において、電池温度は、一定温度（例えば、５８℃）に保持することが望ましい。
ここで、保持設定温度は、電池の悪影響、性能低下が発生する温度以下で、最大付近の温度に設定される。また、使用者が二次電池に触れても問題がなく、熱い二次電池を異常と感じない程度に設定される。このような保持設定温度は、上限としては、最大で略７０℃であって、好ましくは６５℃以下であって、更に好ましくは、６３℃以下に設定される。保持設定温度の範囲としては、好ましくは５０〜６５℃、更に好ましくは、５３〜６３℃、これ以上に好ましくは、５６〜６１℃、そして、５７〜６０℃に設定される。

また、電池温度を保持設定温度に保持するためには、本実施例においては、以下のように制御される。まず、保持設定温度において、制御規定温度を所定温度（例えば、５８℃）に設定する。そして、検出される電池温度が、この制御規定温度より、たとえば、１℃上昇する毎に、段階的に平均充電電流を低下させ、また、検出される電池温度が、この制御規定温度より１℃低下する毎に、段階的に平均充電電流を上昇させる。このような制御により、電池温度を保持設定温度に保持して充電される。
上記の制御規定温度に代わって、制御規定温度を所定の温度範囲（例えば、５７〜５９℃）に設定してもよい。そして、検出される電池温度が、この制御規定温度より、たとえば、１℃上昇する毎に、段階的に平均充電電流を低下させ、また、検出される電池温度が、この制御規定温度より１℃低下する毎に、段階的に平均充電電流を上昇させる。このような制御により、電池温度を保持設定温度に保持して充電する。

この温度保持充電工程において、二次電池２が満充電に近付くと、平均充電電流を小さくしても、電池温度が上昇する傾向が強くなる。したがって、二次電池２が満充電に近付くと、電池温度が上昇し、又は上昇しようとするが、電池温度を保持設定温度に保持するように、平均充電電流が低減される。つまり、充電制御部３５は直列スイッチ３１と並列スイッチ３２をオンオフに切り換えるデューティー比を極めて小さく制御する。このため、二次電池２が満充電に近くなると、充電制御部３５は平均充電電流を急激に減少させる。したがって、温度保持充電工程においては、二次電池２の満充電を検出して充電を停止しなくとも、平均充電電流が急激に減少されて過充電が防止される。温度保持充電工程における充電終了については、タイマーで充電を終了することもできる。タイマーは、二次電池が略満充電となるように二次電池を充分に充電できる時間（例えば、略３０分程度）に設定することができる。また、満充電近くでは電池温度が上昇し、平均充電電流が低減するので、この低減された電流を検出して充電を終了することもできる。

さらに温度保持充電工程で二次電池２を充電しているときに、二次電池２の内部抵抗を検出し、内部抵抗が所定の電気抵抗よりも高くなると、通常充電をして二次電池２の充電電流を小さくする。通常充電においても、二次電池２の温度が保持設定温度よりも高くならないようにする。

(4) 以上の温度上昇充電工程と温度保持充電工程で、二次電池２はほぼ満充電されるが、完全には満充電されない。温度保持充電工程の後は、通常充電して二次電池２を完全に満充電することができる。

さらに、本発明の充電装置は、充電される各二次電池２ごとに電池温度を検出しながら平均充電電流を制御し、二次電池２を充電するデューティーを切り換える、あるいは充電を停止する設定温度を、各二次電池２ごとに個別に設定することができる。このとき、各二次電池２のデューティーを切り換える場合等の設定温度は、装着される電池の配置によって、最適な温度に設定することができる。たとえば、外気に触れやすく、冷却されやすい位置に装着される二次電池は、温度センサーで検出される温度が電池内部の温度よりも低くなる傾向がある。このため、冷却されやすい状態でセットされる電池は、設定温度を低くする。これに対して、外気に触れにくく、冷却されにくい電池は、温度センサーで検出される温度が内部温度とほぼ等しくなる。したがって、冷却されにくい状態でセットされる電池は、設定温度を高くする。たとえば、図６に示すように、充電器の電池ポケット３に４本の二次電池２を平行に並べて充電する場合においては、両端に位置する二次電池の設定温度を、中央に位置する二次電池の設定温度よりも低くする。ここで、設定温度としては、上述の保持設定温度が利用できる。図６の配置で充電される電池は、たとえば、両端に位置する電池Ａと電池Ｄの設定温度を５６℃、中央に位置する電池Ｂと電池Ｃの設定温度を５８℃とすることができる。さらに、図７に示す配置で電池ポケット３に３本の電池を充電する場合においては、最も冷却されやすい左端の電池Ａの設定温度を５６℃とし、反対側の右端の電池Ｄの設定温度を５７℃とし、さらに、電池Ｄに隣接する電池Ｃの設定温度を５８℃とする。このように、装着される電池の配置によって設定温度を変更することによって、より理想的に電池温度を充電状態を制御できる。なお、図６に示す充電器の概略断面図は、たとえば、後述する充電器における、円筒型電池の延材方向に対する垂直方向の断面図に相当しており、この充電器は、下ケース１Ｂと上ケース１Ａのからなるケース１より構成されている。

さらに、本発明の充電装置は、充電される各二次電池２の電池電圧を検出することで残容量を検出し、残容量の多い二次電池と残容量の少ない二次電池が混在した場合には、残容量の少ない二次電池を先に大電流充電を行い、その二次電池の温度が保持設定温度まで上昇すると、保持充電工程に移行し、その後、残容量の多い二次電池の充電を開始することもできる。これにより、残容量の異なる二次電池をほぼ同時に満充電とすることができる。つまり、残容量の異なる二次電池を、残容量の少ない二次電池の充電を先に開始し、これより後から、残容量の多い二次電池の充電を開始することができる。

以上の構造の充電装置を備える充電器の一例を図８ないし図１５に示す。これらの図に示す充電器は、外形が略直方体の箱形で、充電する二次電池２を脱着できるように装着する電池ポケット３をケース１の上面で、図１１の平面図における下段に設けている。電池ポケット３には、ここに装着される二次電池２の表面に押圧される熱伝導体３０を配設している。熱伝導体３０は、４個の装着される二次電池２、各々に対応して温度を検出する温度センサー４を設置した熱伝導プレート１３を備えている。さらに、充電器は、温度センサー４で電池温度を検出して、二次電池２の平均充電電流を制御する充電回路（図示せず）をケース１の回路基板５に実装している。

ケース１は、下ケース１Ｂと上ケース１Ａとからなり、下ケース１Ｂに上ケース１Ａを連結して、内部に回路基板５を内蔵している。回路基板５は、下ケース１Ｂに固定されている。回路基板５には、電池ポケット３にセットされる二次電池２の電極に接続される出力端子６、７を固定している。出力端子６、７は、弾性変形する金属板である。図の充電器は、電池ポケット３に４個の二次電池２をセットして充電するので、４対の出力端子６、７を設けている。

さらに、図の充電器は、単三タイプと単四タイプの両方の二次電池２を充電することができる。このような単電池である充電式の単３型、単４型電池は、細長く延在する略円柱状の形状であって、詳細には、金属缶の表面に、延在方向の両端に位置する正負極以外が樹脂チューブで覆われている。

まず、単三タイプの二次電池２を充電するときは、図８と図９の状態のように、回転出力端子８を倒した状態で、二次電池２の一端の正極側を出力端子６に、他端の負極側を出力端子７に接触させて充電する。また、単四タイプの二次電池２を充電するときは、図１０ないし図１３に示すように、回転出力端子８を垂直に起こした状態で、二次電池２を装着して充電する。このとき、図１３の状態のように、回転出力端子８における金属製の４つの補助端子１０が、単三タイプの電池の出力端子６の前部に介在することで、単三タイプの電池より短い単四タイプの電池を、出力端子６、７を利用して充電できる構造となっている。

回転出力端子８は、プラスチック製の支持部材９に装着される４つの単四タイプの各電池において、単四タイプの二次電池２の凸部電極２Ａである正極と出力端子６との間に介在すると共に、両者に接触する金属製の４つの補助端子１０を固定している。支持部材９は、各補助端子１０を保持する４つの略板状の絶縁ベース部９Ａと、これら絶縁ベース部９Ａを連結する連結部９Ｂとを備える。補助端子１０は、各々、その外周をプラスチック製の絶縁ベース部９Ａに保持されて固定される。図の回転出力端子８は、絶縁ベース部９Ａに単四タイプの二次電池２の凸部電極２Ａである正極を挿入できる４つの凹部９ａを設けて、この凹部９ａの底部を貫通して補助端子１０を配置して、補助端子１０を単四タイプの二次電池２の凸部電極２Ａである正極に接触できるようにしている。支持部材９は、絶縁ベース部９Ａの板状の面が、水平な姿勢から垂直姿勢に回転できるように、両端に設けた軸部９Ｃがケース１や回路基板５に連結される。また、支持部材９は、その板状の面が垂直姿勢に起こされた状態においては、図１０と図１４に示すように、単四タイプの二次電池２の下部を保持するために、逆さハの字状の保持部９Ｄを有している。

図１１ないし図１４は、単四タイプの二次電池２を充電する状態を示す。この状態で、回転出力端子８は、絶縁ベース部９Ａが垂直姿勢に起こされて、単三タイプの電池の出力端子６の前方に配設される。絶縁ベース部９Ａが垂直に起こされると、補助端子１０は単四タイプの電池の充電回路（図示せず）に接続される。そして、単四タイプの電池を充電するときは、回転出力端子８の連結部９Ｂに一体に形成されたスイッチ押圧部９Ｅが、回路基板５上に設置された電気スイッチ２６を押圧することで、単四タイプの充電回路に接続させている。また、絶縁ベース部９Ａが水平に倒されて、単三タイプの電池を充電するときは、スイッチ押圧部９Ｅが回転することで、電気スイッチ２６の押圧を解除して、単三タイプの充電回路に接続される。このような充電回路は、後述するように、電池温度が保持設定温度となるように平均充電電流を制御し、短時間に充電する。

単三タイプの電池を充電するときは、図８に示すように、回転出力端子８の絶縁ベース部９Ａは水平に倒されて、単三タイプの電池の出力端子６の前方から下方に移動される。この位置に移動された絶縁ベース部９Ａは、単三タイプの電池を電池ポケット３にセットするのに邪魔にならない。いいかえると、絶縁ベース部９Ａは単三タイプの電池を電池ポケット３にセットするのに邪魔にならない位置に移動される。この状態で、電池ポケット３に単三タイプの電池が装着されると、単三タイプの電池は回路基板５に固定している出力端子６に接続される。出力端子６は充電回路（図示せず）に接続されて、単三タイプの電池を充電する。

図に示すケース１は、電池ポケット３に、細長く延在する円筒状二次電池２の両端部分を位置ずれしないように保持する、第１の保持部１１Ａと第２の保持部１１Ｂからなる一対の保持部１１を設けている。第１の保持部１１Ａは、二次電池２の負極である端部を挿入して保持できる、ケース１の表面を貫通する円形開口の孔形状である。図の充電器は、円筒型電池である単三タイプの電池の端部を挿入するので、孔形状の第１の保持部１１Ａを円形としている。この保持部１１は、その内形を二次電池２の端部の外形よりもわずかに大きくしている。保持部１１の内形を二次電池２の外形よりもわずかに大きくするとは、二次電池２をスムーズに保持部１１に挿入できるが、挿入される状態で位置ずれしないように保持できる形状を意味する。第２の保持部１１Ｂは、装着される二次電池２の延在方向と垂直な断面が逆さハの字状の傾斜部１１Ｂａ、１１Ｂａを有する溝形で、二次電池２の正極側の底部を保持し、溝に嵌入される単三タイプの電池を横ずれしないように保持する。図の電池ポケット３は、一方の保持部１１を、二次電池２の端部を挿入できる形状としているが、両方の保持部を、電池の端部を挿入して保持できる孔形状とすることもできる。また、両方の保持部を横ずれしない形状とすることもできる。

単四タイプの電池を装着する場合においては、図１３に示す状態で二次電池２を保持する。負極の出力端子７は、詳細には、３つの金属製接触片７Ａ、７Ｂ、７Ｃで構成される。出力端子７は、単三タイプの電池を装着した場合においては、電池の円形負極に全ての接触片７Ａ、７Ｂ、７Ｃが接触する。また、出力端子７は、単四タイプの電池を装着した場合には、接触片７Ｂ、７Ｃが電池の円形負極に接触するものの、上側の接触片７Ａが、その断面くの字状の下側で、電池の円形負極の上端を下方に押圧して保持する。単四タイプの電池の正極側は、回転出力端子８の絶縁ベース部９Ａが垂直姿勢に起こされた状態で、保持部９Ｄにて、単四タイプの二次電池２の下部が保持される。

図の電池ポケット３は、第１の保持部１１Ａと第２の保持部１１Ｂとの間に、冷却用空隙１２を設けている。冷却用空隙１２は、電池ポケット３の底面３Ａと二次電池２との間に、冷却用の空気の冷却ダクトを形成する。この冷却ダクトを通過する空気は、充電している二次電池２を冷却する。したがって、図に示すように、冷却用空隙１２を設けている充電器は、電池温度を低くしながら短時間で満充電できる特長がある。また、二次電池２を十分に冷却するために、電池ポケット３の底面３Ａには、充電器を貫通する上面視略長方形の貫通穴１２Ｂが設けられている。

さらに、図の充電器の電池ポケット３は、隣接する二次電池２との間に隙間１２Ａ（図１１参照）ができるように、第１の保持部１１Ａと第２の保持部１１Ｂを設けている。この電池ポケット３にセットされる二次電池２は、冷却用空隙１２でケース１との間に空気を通過できる冷却ダクトを設け、さらに隣の二次電池２との間にも冷却空気を通過できる隙間１２Ａを設けている。したがって、この構造の電池ポケット３の充電器は、装着される二次電池２を効率よく冷却して、電池温度の上昇を少なくして充電できる特長がある。なお、図１１においては、右端に位置する二次電池２は、単四タイプであり、これより太い単三タイプの電池の外形を、点線で示している。

次に、熱伝導体３０について詳細に説明する。電池ポケット３には、ここに装着される各二次電池２の円柱形状表面に押圧される４つの熱伝導体３０を配設している。熱伝導体３０の二次電池２に押圧される部分は、二次電池２の円柱形状に沿う形状であり、電池表面に接触することが熱伝導上望ましいものの、僅かに隙間があっても良い。図の充電器において、各熱伝導体３０は、熱伝導プレート１３、温度センサー４を有すると共に、熱伝導体３０が電池表面に弾性的に押圧されるように熱伝導プレート１３と一体形成された弾性体１６とを備えている。

図の充電器は、熱伝導プレート１３を第１の保持部１１Ａに接近して配設している。図の充電器は、二次電池２の端部を挿入する孔形状の保持部１１に接近して熱伝導プレート１３を配設するので、熱伝導プレート１３が二次電池２を押し上げても、二次電池２の上方への位置ずれを有効に阻止できる。孔形状の保持部１１は、二次電池２が上下左右にずれるのを阻止できるからである。このため、この構造の充電器は、熱伝導プレート１３をしっかりと二次電池２の表面に押圧して、電池温度をより正確に検出できる。

４つの熱伝導プレート１３は、略同一の形状をしている。熱伝導プレート１３は金属板で、図１６の断面図に示すように、二次電池２の円柱状表面の下部の一部に沿う形状に湾曲されている押圧部１５を有している。熱伝導プレート１３は、二次電池２の延在方向に対して、横方向に略左右対称の構造を有している。熱伝導プレート１３は、細長く延在する一枚の金属板を、打ち抜き、折曲したものであって、金属板の延在方向における中央において電池方向に押圧される押圧部１５と、これの両側より垂下する両足部１３Ｃと、各足部１３Ｃの下側に隣接して二次電池２の延在方向における両端に位置し、断面をＵ字状とすることで弾性力を有する弾性体１６を備えている。なお、片側の足部１３Ｃにおいて、弾性体１６、１６間には、切抜き部１３Ｄが位置している。そして、弾性体１６、１６の下側に下端部１３Ｅが位置し、下端部１３Ｅの下にこれより幅が狭い保持部１３Ｆが延長している。そして、両保持部１３Ｆは、ベースプレート１７のスリット１７Ａを通過して、折曲され、先端をベースプレート１７の底面に当接させることで、ベースプレート１７上に熱伝導プレート１３を保持している。

熱伝導プレート１３は、表面に保護シート１４を固定している。保護シート１４は、可撓性のある絶縁シートで、たとえばプラスチックシートである。保護シート１４は、温度センサー４と二次電池２との間を絶縁して、温度センサー４が直接に電池表面に接触するのを防止する。すなわち、温度センサー４を保護する。図に示す熱伝導プレート１３は、電池の延在方向に対して横方向の両側部分を除く中央部分に保護シート１４を固定している。保護シート１４は、電池の延在方向における両端の幅が広く、両端の間の幅が狭くなっており、粘着層を介して簡単に接着して固定できる。ただ、保護シート１４は、接着材で接着して固定することもできる。

図の充電器は、熱伝導プレート１３の金属板と保護シート１４の両方を電池表面に接触させるために、保護シート１４を固定する部分を、保護シート１４の厚さに相当して低くして段差部１３Ｂとしている。段差部１３Ｂに保護シート１４が固定されると、保護シート１４の表面と、保護シート１４の外側で電池の延在方向に対して横方向（以下この方向を横方向とする）の両側の金属板の表面が二次電池２の表面に接触する。

さらに、熱伝導プレート１３は、上部の押圧部１５に、温度センサー４を配設する装着凹部１３Ａを設けている。温度センサー４は、装着凹部１３Ａに配設されて、その表面を保護シート１４で被覆している。したがって、装着凹部１３Ａは、段差部１３Ｂに配設している。装着凹部１３Ａの上面には、フィルムタイプの温度センサー４が固定される。温度センサー４はサーミスタを使用するが、サーミスタ以外の温度センサーも使用できる。フィルムタイプの温度センサー４は、一般に販売されているものであって、図１７の断面図に示すように、フィルムから上面に略長方形で厚みのある板状の温度検出部４Ａを突出させている。装着凹部１３Ａは、フィルムタイプの温度センサー４をここに案内して固定できる幅、すなわち、温度センサー４の幅よりも多少は広い溝形としている。温度センサー４は、図１５に示すように、装着凹部１３Ａに入れられて、熱伝導プレート１３に固定される。図の熱伝導プレート１３の押圧部１５においては、装着凹部１３Ａを押圧部１５の横方向の両端まで延長しない。装着凹部１３Ａは、図１５において左下縁に延長されて、右上縁には延長されない。温度センサー４は、片方まで延長される装着凹部１３Ａに固定されて、熱伝導プレート１３の外部に引き出される。

熱伝導プレート１３は、上段において、電池表面に押圧される押圧部１５を設けている。押圧部１５は、熱伝導プレート１３の金属板を直接に電池表面に押圧する直接押圧部１５Ａと、保護シート１４、温度検出部４Ａを介して熱伝導プレート１３を電池表面に押圧する間接押圧部１５Ｂからなる。図の熱伝導プレート１３は、間接押圧部１５Ｂの横方向の両外側に直接押圧部１５Ａを設けている。この熱伝導プレート１３は、図１７の矢印で示すように、主に、以下の経路で二次電池２の熱が伝導され、以下の(4)、(5)にて主に、二次電池２の熱を温度センサー４に伝導させる。
(1) 電池自身の熱伝導
(2) 二次電池２→直接押圧部１５Ａへの熱伝導
(3) 熱伝導プレート１３（直接押圧部１５Ａ→間接押圧部１５Ｂ）の熱伝導
(4) 熱伝導プレート１３（間接押圧部１５Ｂ）→温度センサー４への熱伝導
(5) 二次電池２→保護シート１４→温度センサー４への熱伝導

以上の経路で単三タイプの二次電池２から温度センサー４に熱伝導する充電器は、二次電池２から温度センサー４までの経路が少ない。また、温度センサー４が空気に接触して冷却されない。さらに、熱伝導プレート１３と二次電池２との間に空気が流入して、熱伝導プレート１３が空気で冷却されることがなく、二次電池２の熱が熱伝導プレート１３に有効に伝導される。したがって、二次電池２から温度センサー４までの経路が少なく、しかも伝導される熱や温度センサー４が空気で冷却されることがなく、単三タイプの電池温度は温度センサー４に高い精度で時間遅れを少なくして、正確に検出される。
なお、単四タイプの二次電池２を装着したときは、図１６において、鎖線で示される位置関係で、熱伝導体３０と接触されることになる。単三タイプの電池においては、熱伝導体３０が二次電池２の表面に接触することになるが、円柱の半径が小さい単四タイプでは、二次電池２の下部と熱伝導体３０とが接触することになる。

以上の熱伝導プレート１３は、間接押圧部１５Ｂの横方向の両側に直接押圧部１５Ａを配設しているが、間接押圧部の三方に直接押圧部を配設し、あるいは間接押圧部の全周に直接押圧部を配設することもできる。図の熱伝導プレート１３は、間接押圧部１５Ｂを直接押圧部１５Ａよりも内側に配設しているが、この構造は、直接押圧部１５Ａに伝導される二次電池２の熱を、両側から間接押圧部１５Ｂに有効に伝導できる。

熱伝導プレート１３は、電池表面に隙間なく接触されるように、弾性体１６でもって、電池表面に弾性的に押圧される。図の熱伝導プレート１３は、弾性変形できる金属板である。弾性金属板の熱伝導プレート１３は、弾性体１６を一枚の金属板で構成している。図の熱伝導プレート１３は、両側に弾性体１６を連結している。弾性体１６は、金属板をＵ曲して弾性変形しやすくしている。さらに弾性体１６は、図１５に示すように、熱伝導プレート１３よりも幅を狭くして、弾性変形しやすくしている。図の熱伝導プレート１３は、その両側に弾性体１６を連結している。両側に弾性体１６を連結している熱伝導プレート１３は、全体をバランスよく二次電池２の表面に弾性的に押圧できる。図の熱伝導プレート１３は、その両側に各々２列の弾性体１６を連結しているが、両側に各々１列の弾性体を連結することもできる。また、熱伝導プレートは、片側に弾性体を連結することもできる。

図の充電器は、回路基板５の表面にベースプレート１７を固定して、このベースプレート１７に弾性体１６で熱伝導プレート１３を連結している。ベースプレート１７はプラスチック等の絶縁材である。ベースプレート１７は、横方向に左右対称構造であって、図１５と図１６に示すように、横方向の両側（図１５及び図１６においては右端部のみが示されている）に連結フック１８を一体的に成形して設けており、この連結フック１８の先端のフック部を回路基板５の裏面に係止して連結している。回路基板５は、連結フック１８を入れる連結凹部１９を設けている。この連結凹部１９に連結フック１８を入れて、ベースプレート１７は回路基板５に連結される。連結凹部１９に入れられた連結フック１８は、回路基板５を左右の両側より弾性的に挟着し、先端のフック部を回路基板５の裏面に係止して、ベースプレート１７を回路基板５に連結する。さらに、ベースプレート１７は、回路基板側に突出して複数のストッパ凸部２０を一体的に成形している。ストッパ凸部２０は、回路基板５に先端を当接して、回路基板５との距離を一定に保持する。この構造のベースプレート１７は、簡単に一定の間隔となるように、回路基板５に連結できる。さらに、ベースプレート１７は、熱伝導プレート１３に固定している温度センサー４のリード線２１を介しても回路基板５に連結される。

弾性体１６を直接に回路基板５に連結しないで、ベースプレート１７を介して回路基板５に連結する構造は、温度センサー４で電池温度をより正確に検出することに効果がある。それは、熱伝導プレート１３の熱が直接に回路基板５に伝導されないからである。この構造は、熱伝導プレート１３の熱が回路基板５に直接に伝導されるのを、ベースプレート１７が遮断する。温度センサー４が電池温度を正確に検出するためには、熱伝導プレート１３の放熱を少なくするのがよい。熱伝導プレート１３から多量に放熱されると、二次電池２の熱が熱伝導プレート１３から放熱されて、熱伝導プレート１３の温度が低くなり、これに固定している温度センサー４の検出温度が低くなる。ベースプレート１７は、回路基板５に比較して、熱伝導プレート１３の放熱を少なくできる。回路基板５よりも小さくて熱伝導率が悪いからである。ベースプレート１７は、回路基板５のように、種々の部品を実装する必要がないので小さくできる。また、回路基板５のように、熱伝導の優れた金属層を積層する必要がないからである。さらに、ベースプレート１７は、ストッパ凸部２０と連結フック１８を介して局部的に回路基板５に接触するので、ベースプレート１７から回路基板５への熱伝導を少なくできる。熱伝導プレート１３からベースプレート１７に熱が伝導され、さらにベースプレート１７から回路基板５に効率よく熱伝導されると、ベースプレート１７は間接的に熱伝導プレート１３を冷却することになる。しかしながら、ベースプレート１７の熱が有効に回路基板５に伝導されないと、ベースプレート１７は熱伝導プレート１３を冷却しなくなる。ベースプレート１７で冷却されない熱伝導プレート１３は、ベースプレート１７からの無駄な放熱が阻止されて、これに装着している温度センサー４で正確に電池温度を検出する。

さらに、熱伝導プレート１３をベースプレート１７に連結する構造は、電池温度で回路基板５が直接に加熱されるのを有効に防止できる。回路基板５は、二次電池２の充電電流を制御するためのパワートランジスターやパワーＦＥＴ等の半導体スイッチング素子を実装している。半導体スイッチング素子は、二次電池２の充電電流で加熱されるので、いかに効率よく冷却できるかが大切である。温度が高くなるにしたがって、許容電流が小さくなるからである。熱伝導プレート１３が直接に回路基板５を加熱しない構造は、回路基板５の温度を低くでき、パワーＦＥＴ等の半導体スイッチング素子の温度を低くして、許容電流を大きくできる。また、半導体スイッチング素子の熱暴走や故障を少なくできる。

図に示す充電器は、外部の電源線を連結するソケット２７（図９及び図１４参照）、充電時に発光するＬＥＤ素子２８（図１４参照）、充電時間を設定するタイマーの時間を切り換えるスイッチ２９を有している。

従来の充電装置の回路図である。 本発明の一実施例にかかる複数の電池の充電装置の回路図である。 図２に示す充電装置がデューティーを変更しながら電池を充電するときの温度特性と電圧特性の一例を示すグラフである。 図２に示す充電装置がデューティーを変更しながら電池を充電する状態を示すフローチャートである。 図２に示す充電装置がデューティーを変更しながら電池を充電するときの温度特性と電圧特性の他の一例を示すグラフである。 ４本の二次電池を充電器にセットして充電する一例を示す概略断面図である。 ３本の二次電池を充電器にセットして充電する一例を示す概略断面図である。 図３に示す充電装置を備える充電器の一例を示す斜視図である。 図８に示す充電器に単三タイプの電池を装着した状態を示す背面斜視図である。 図８に示す充電器の回転出力端子を起こした状態を示す斜視図である。 図１０に示す充電器に単四タイプの電池を装着した状態を示す平面図である。 図１１に示す充電器の側面図である。 図１２に示す充電器における電池の装着状態を示す拡大断面図である。 図１０に示す充電器の上ケースを外した状態を示す斜視図である。 図１４に示す充電器の熱伝導体の分解斜視図である。 電池と熱伝導体の位置関係を示す断面図である。 本発明の一実施例にかかる充電器が温度センサーで電池温度を検出する状態を示す拡大断面図である。

符号の説明

１…ケース １Ａ…上ケース １Ｂ…下ケース
２…二次電池 ２Ａ…凸部電極
３…電池ポケット ３Ａ…底面
４…温度センサー ４Ａ…温度検出部
５…回路基板
６…出力端子
７…出力端子 ７Ａ…接触片 ７Ｂ…接触片
７Ｃ…接触片
８…回転出力端子
９…支持部材 ９Ａ…絶縁ベース部 ９Ｂ…連結部
９Ｃ…軸部 ９Ｄ…保持部
９Ｅ…スイッチ押圧部
９ａ…凹部
１０…補助端子
１１…保持部 １１Ａ…第１の保持部 １１Ｂ…第２の保持部
１１Ｂａ…傾斜部
１２…冷却用空隙 １２Ａ…隙間 １２Ｂ…貫通穴
１３…熱伝導プレート １３Ａ…装着凹部 １３Ｂ…段差部
１３Ｃ…足部 １３Ｄ…切抜き部
１３Ｅ…下端部 １３Ｆ…保持部
１４…保護シート
１５…押圧部 １５Ａ…直接押圧部 １５Ｂ…間接押圧部
１６…弾性体
１７…ベースプレート １７Ａ…スリット
１８…連結フック
１９…連結凹部
２０…ストッパ凸部
２１…リード線
２６…電気スイッチ
２７…ソケット
２８…ＬＥＤ素子
２９…スイッチ
３０…熱伝導体
３１…直列スイッチ
３２…並列スイッチ
３３…充電ユニット
３４…充電電源部
３５…充電制御部
３６…電池温度検出部
３７…電池電圧検出部
３８…メインスイッチ
４１…スイッチ
４２…二次電池
４３…充電制御部

Claims (7)

1. 二次電池(2)と直列に直列スイッチ(31)を接続して、二次電池(2)と直列スイッチ(31)との直列回路に並列に並列スイッチ(32)を接続している複数組の充電ユニット(33)と、複数組の充電ユニット(33)を直列に接続して、直列に接続している充電ユニット(33)に充電電流を流す充電電源部(34)と、充電ユニット(33)の直列スイッチ(31)と並列スイッチ(32)をオンオフに切り換えて、充電ユニット(33)の二次電池(2)の充電状態を制御する充電制御部(35)を備えており、
   充電制御部(35)は、充電ユニット(33)の直列スイッチ(31)をオン、並列スイッチ(32)をオフとする充電状態で二次電池(2)を充電し、充電ユニット(33)の直列スイッチ(31)をオフ、並列スイッチ(32)をオンとする充電遮断状態では、二次電池(2)に充電電流を流すことなく充電ユニット(33)に流れる電流を並列スイッチ(32)にバイパスし、
   充電制御部(35)が充電ユニット(33)の直列スイッチ(31)と並列スイッチ(32)をオンオフに切り換えるデューティーを変更し、所定のデューティーで充電ユニット(33)を充電状態と充電遮断状態とに切り換えて、二次電池(2)の充電電流を制御して充電する複数の電池の充電装置。
2. 充電制御部(35)が電池温度を検出する温度センサー(4)を備えており、所定の電池温度を検出して直列スイッチ(31)と並列スイッチ(32)のオンオフを制御する請求項１に記載される複数の電池の充電装置。
3. 充電制御部(35)が、二次電池(2)の温度を温度センサー(4)で検出し、所定の電池温度で直列スイッチ(31)と並列スイッチ(32)をオンオフに切り換えるデューティーを変更して充電電流を制御する請求項２に記載される複数の電池の充電装置。
4. 前記所定の電池温度が、充電ユニット(33)の二次電池(2)毎に設定してある請求項２または３に記載される複数の電池の充電装置。
5. 充電電源部(34)が定電流特性の電源である請求項１に記載される複数の電池の充電装置。
6. 充電制御部(35)が、電池温度と電池電圧のいずれか又は両方を検出して二次電池(2)の満充電を検出する請求項１に記載される複数の電池の充電装置。
7. 前記二次電池(2)の残容量を検出して、残容量の少ない二次電池の充電を先に開始し、これより後から、残容量の多い二次電池の充電を開始する請求項１に記載される複数の電池の充電装置。
   

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