JP2005151740A - 充電器 - Google Patents

Abstract

【課題】単３電池等の規格電池の残容量を、簡単かつ容易に、独立して検出する。残容量を検出した後、そのまま充電できるようにする。
【解決手段】充電器は、単３電池等の乾電池と同じ外形である規格寸法の二次電池１を脱着できるように装着して、装着された電池１を充電する。充電器は、装着された電池１の残容量を検出する残容量検出部３と、この残容量検出部３で検出された残容量を表示する残容量表示部４とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、単３電池や単４電池等の規格電池を充電する充電器に関し、とくに、充電する規格電池の残容量を表示できる充電器に関する。

二次電池は、充電して繰り返し使用できるが、使用状態における残容量がわからないと、いつまで使用できるか、またいつ充電するかのタイミングがわからなくなる。とくに、単３電池等の規格電池は、一緒に複数本使用されることが多く、また、予備電池としてさらに使用本数が多くなることがある。この状態になると、各々の電池の残容量はますますわからなくなってしまう。残容量が少なくなった電池を使用すると、使用している途中で完全に放電されて使用できなくなる。この弊害は、頻繁に充電して解消できるが、頻繁に充電するのには手間がかかる。また、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等のアルカリ電池は、深く放電させないで頻繁に充電を繰り返すと、メモリ効果が発生して、実質的に放電できる容量が小さくなる性質がある。

この欠点は、電池の残容量を検出して解消できる。電池を電源に使用する電気機器、たとえばラップトップパソコン等は、複数の電池をケースに内蔵してパック電池とし、このパック電池の残容量を表示する機能を備える。残容量が表示される電気機器に使用されるパック電池は、充電のタイミングを正確に知ることができる。ただ、パック電池を電源に使用する電気機器は、パック電池が装着される電気機器に専用設計されるので、装着しているパック電池が完全に放電されると使用できなくなる欠点がある。これに対して、単３電池等の規格電池を電源に使用する電気機器は、仮に内蔵している規格電池が完全に放電されても、単３電池等の規格電池に交換して使用できるので、万一のときに便利に使用できる。また、単３電池等は、全国のほとんどの場所で入手できるので、電気機器に内蔵している規格電池が放電されても、使用できなくなることがない特徴がある。ただ、規格電池を電源に使用する電気機器は、ひとつの規格電池を電源として使用するものは少なく、多くの電気機器が複数の規格電池を使用する。複数の規格電池を直列に接続して、電気機器を駆動できる電圧とするためである。

複数の規格電池を内蔵させて使用する電気機器は、各々の規格電池の残容量を検出することができない。このため、残容量がアンバランスな状態で複数の規格電池を使用すると、残容量の小さい電池が放電されて、電気機器が使用できなくなることがある。この弊害は、規格電池を電気機器から取り出して、各々の規格電池の残容量を検出することで解消できる。電気機器から外した電池の残容量を検出するために、電池の電圧を検出して残容量を表示する残容量検出器が開発されている。

しかしながら、残容量検出器で、各々の規格電池の残容量を検出して、電池を充電するタイミングを判別する場合、電池を残容量検出器と充電器の両方に脱着する必要があって、非常に手間がかかる欠点がある。また、残容量検出器で電池の残容量を検出する場合は、充電器とは別に残容量検出器を購入するので、トータルコストが高くなる欠点もある。

本発明は、この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、単３電池等の規格電池の残容量を、簡単かつ容易に、独立して検出でき、しかも残容量を検出した後、そのまま充電できる充電器を提供することにある。

本発明の充電器は、単３電池等の乾電池と同じ外形である規格寸法の二次電池１を脱着できるように装着して、装着された電池１を充電する。充電器は、装着された電池１の残容量を検出する残容量検出部３と、この残容量検出部３で検出された残容量を表示する残容量表示部４とを備えている。

本発明の請求項２の充電器は、電池１の満充電を表示する充電表示部８を備えており、この充電表示部８を残容量表示部４に併用している。

本発明の請求項３の充電器は、複数本の規格電池の装着部１１を有しており、特定の位置にセットされた規格電池の残容量を残容量検出部３で検出する。

本発明の請求項４の充電器は、残容量検出部３が装着部１１にセットされた電池１の残容量を検出して残容量表示部４で一定時間表示し、残容量を表示した後に、電池１の充電を開始する。

本発明の請求項５の充電器は、残容量検出部３が電池１の残容量を検出する検出スイッチ１２を備えており、この検出スイッチ１２が操作されると、残容量検出部３が電池１の残容量を検出して残容量表示部４で表示する。

本発明の請求項６の充電器は、複数本の規格電池の装着部１１を有すると共に、装着部１１に装着された規格電池の各々を独立して満充電する充電回路２を内蔵している。この充電器は、規格電池の装着位置又は装着状態によって、充電回路２が満充電する時間を変更している。

本発明の請求項７の充電器は、残容量検出部３と残容量表示部４が、装着された電池１の電圧で残容量を検出して表示する。

本発明の請求項８の充電器は、残容量検出部３が、電池１を放電する放電抵抗１３と、放電して電圧が低下する電池１の電圧を検出して残容量を検出する電圧検出部１４とを備えている。この充電器は、装着された電池１を放電抵抗１３で放電させて、電圧検出部１４が電池電圧を検出して残容量を検出する。さらに、本発明の請求項９の充電器は、放電抵抗１３を、電池１のメモリ効果を解消するための放電抵抗に併用している。

さらに、本発明の請求項１０の充電器は、残容量表示部４が、発光ダイオードで残容量を表示している。

本発明の充電器は、単３電池等の規格電池の残容量を、簡単かつ容易に、独立して検出でき、しかも残容量を検出した後、そのまま充電できる特長がある。それは、本発明が、単３電池等の規格寸法の二次電池を装着して充電する充電器に、装着された電池の残容量を検出する残容量検出部と、検出された残容量を表示する残容量表示部とを備えているからである。この充電器は、装着された電池の残容量を残容量検出部で検出して残容量表示部で表示するので、単３電池等の規格電池の残容量を、簡単かつ容易に、独立して検出できる。しかも、この充電器は、残容量を検出した電池を、そのまま充電できるので、従来のように電池を残容量検出器と充電器の両方に脱着することなく、極めて便利に残容量を確認しながら充電できる。さらに、本発明の充電器は、別に残容量検出器を購入することなく、一台の充電器で残容量の検出と電池の充電とができるので、トータルコストを安くしながら便利に使用できる。

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器を例示するものであって、本発明は充電器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１の平面図と図２の回路図に示す充電器は、４本の電池１を脱着できるように装着する装着部１１を有するケース１０と、このケース１０の装着部１１にセットされた電池１を充電する充電回路２と、装着部１１にセットされた電池１の残容量を検出する残容量検出部３と、この残容量検出部３で検出された残容量を表示する残容量表示部４とを備える。

図の充電器は、単３電池又は単４電池等の乾電池と同じ外形をしている規格寸法の二次電池１を、平行に並べて装着部１１にセットして充電する。図の充電器は、４本の単３タイプの二次電池１を脱着できるように装着して充電する。ただし、本発明の充電器は、単３タイプと単４タイプの二次電池を装着して充電する構造とすることもできる。

図の充電器は、４本の電池１を充電する。ただし、本発明の充電器は、３本以下、あるいは５本以上の電池を装着して充電する構造とすることもできる。複数の電池１を充電する充電器は、各々の電池１を満充電できるように充電する。図の充電回路２は、充電電源部５と、この充電電源部５と各々の電池１との間に接続している充電スイッチ６と、充電スイッチ６をオンオフに制御する充電制御部７と、電池１の満充電を表示する充電表示部８と、充電電源部５に入力があるかどうかを検出して、充電制御部７と残容量検出部３に電力を供給する回路動作用電源９とを備えている。

充電電源部５は、入力される商用電源である交流１００Ｖを、電池１を充電できる電圧と電流に変換して出力する。４本の電池を並列に接続して同時に充電する充電電源部は、４本の電池を同時に充電できる出力電流に設計される。４本の電池を順番にパルス充電する充電電源部は、１本の電池を充電できる出力に設計される。

充電スイッチ６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。充電スイッチ６がオンになると電池１に充電電流が流れ、オフになると充電電流は遮断される。図の充電回路２は、全ての電池１と直列に充電スイッチ６を接続している。この充電回路２は、各々の充電スイッチ６で独立して電池１の充電電流を制御できるので、全ての電池１を過充電することなく理想的な状態で満充電できる。ただし、本発明の充電器は、全ての電池を直列に接続し、さらに電池と直列に充電スイッチを接続して充電電源部に接続することもできる。この充電器は、全ての電池を同じ電流で充電するので、回路構成を簡単にできる。

充電制御部７は、電池１の電圧を検出して、充電スイッチ６をオンオフに切り換える。充電スイッチ６は、オン状態で電池１を充電し、満充電されるとオフに切り換えられて充電が停止される。満充電されない電池１に接続している充電スイッチ６は、所定の周期でオンオフに切り換えられて電池１をパルス充電し、あるいは連続してオン状態に保持されて満充電となるまで充電する。

さらに、充電制御部７は、装着部１１に装着される複数本の電池１の装着位置又は装着状態で、電池１を満充電する時間が異なるように充電を制御することができる。図１に示す充電器は、電池１の装着位置で、電池１を満充電する時間を変更している。この充電器は、たとえば、ＢとＣの位置に装着される電池１を通常充電し、ＡとＤの位置に装着される電池１を急速充電する。充電制御部７は、急速充電される電池１の充電電流を、通常充電される電池１の充電電流よりも大きくして、急速充電する電池１の充電時間を短縮する。充電制御部７は、急速充電する平均電流が通常充電する平均電流よりも大きくなるように、充電スイッチ６のオンオフのデューティーを制御する。充電制御部７は、たとえば、急速充電する平均電流を通常充電する平均電流の約２倍として、満充電にかかる時間を約１／２に短縮できる。このように、装着位置や装着状態で、電池を満充電する時間を変更できる充電器は、残容量が多い電池を通常充電し、残容量が少ない電池を急速充電することによって、残容量が異なる複数の電池を満充電するのにかかる時間の差を少なくして、全ての電池を理想的に満充電できる特長がある。

充電表示部８は、電池１の充電状態と満充電を表示する。充電表示部８は、たとえば発光ダイオードの発光色や発光状態で電池１の満充電を表示する。たとえば、電池１を充電中に赤色の発光ダイオードを点灯し、電池１が満充電されると、発光ダイオードを消灯しあるいは発光ダイオードの発光色を赤色から緑色に変更する。また、これに代わって、充電中に発光ダイオードを連続して点灯し、満充電されると発光ダイオードを消灯することで満充電を表示することもでき、さらには、充電中に発光ダイオードを点滅させ、満充電されると発光ダイオードを連続点灯させて満充電を表示することもできる。また、充電表示部は、文字で電池の満充電を表示することもできる。

回路動作用電源９は、充電電源部５に商用電源が入力されたかどうかを判定し、商用電源が入力されないときに、装着部１１にセットしている電池１から残容量検出部３と残容量表示部４に動作電力を供給して、電池１の残容量を表示する。この充電器は、商用電源に接続しない状態で、装着部１１にセットした電池１の残容量を検出して表示できる。充電電源部５に商用電源が入力されるとき、言いかえると、充電電源部５に接続している電源プラグ（図示せず）を商用電源のコンセントに接続して電池１を充電する状態では、充電電源部５から充電制御部７に動作電力を供給して電池１を充電し、また残容量検出部３と残容量表示部４にも電力を供給して電池１の残容量を検出して表示する。

残容量検出部３は、装着部１１に装着された電池１の電圧を検出して残容量を検出する。電池１は、残容量が少なくなるにしたがって電圧が低下するので、電圧から残容量を検出できる。電圧から残容量を検出する残容量検出部３は、短時間で残容量を検出できるので、装着部１１にセットされた電池１の残容量を速やかに検出して表示できる。残容量検出部３は、電池１の残容量を「少」「中」「多」の３段階に識別し、あるいは０〜１００％として検出する。

さらに、残容量検出部３は、電池１を一定の時間放電した後、電圧を検出して残容量を検出することもできる。図に示す残容量検出部３は、電池１を放電する放電抵抗１３と、電池１の電圧を検出して残容量を検出する電圧検出部１４とを備えている。放電抵抗１３は、残容量を検出する電池１に並列に接続している。放電抵抗１３は、放電スイッチ１５を介して電池１に接続されており、この放電スイッチ１５が充電制御部７でオンオフに制御されて電池１を放電する。この残容量検出部３は、放電スイッチ１５をオンとする状態で、残容量を検出する電池１を放電抵抗１３で放電させて、電圧が低下した電池の電圧を電圧検出部１４で検出して残容量を検出する。残容量検出部３は、充電制御部７が放電スイッチ１５を一定の時間オンとし、電池１を一定の時間放電した後、電圧検出部１４で電圧を検出する。残容量検出部３は、特定の装着部１１に電池１がセットされると、残容量を検出する前に自動的に電池１を放電し、あるいは、充電制御部７に設けられた放電操作スイッチ１６が押されたときにのみ電池１を放電させて電池１の残容量を検出する。このように、電池１を放電した後、電圧を検出して残容量を検出する残容量検出部３は、残容量を正確に検出できる。

さらに、電池１を放電する放電抵抗１３は、電池１のメモリ効果を解消するための放電抵抗に併用することもできる。この充電器は、装着部１１に装着された電池１を放電抵抗１３で十分に放電した後、充電を開始して、メモリ効果を解消する。図の充電制御部７は、メモリ解消スイッチ１７を備えており、このメモリ解消スイッチ１７が押されると、放電スイッチ１５をオンにして、電池１を深く放電する。充電制御部７は、所定の時間、放電スイッチ１５をオンに保持して電池１を深く放電し、あるいは、電池電圧が所定の電圧よりも小さくなるまで電池１を放電する。充電制御部７は、電池１の放電が完了すると、このことを残容量表示部４で表示し、その後、電池１の充電を開始する。

残容量検出部３は、特定の装着部１１に電池１がセットされると、電池１を充電する前に自動的に電池１の残容量を検出し、あるいは、検出スイッチ１２が押されたときに残容量を検出する。自動的に電池１の残容量を検出して表示する充電器は、一定の時間、電池１の残容量を表示した後、充電を開始する。４個の電池１を装着できる充電器は、特定の位置に装着された電池１の残容量のみを検出する。この充電器は、回路構成を簡単にできる。ただし、全ての電池の残容量を検出して表示することもできる。

残容量表示部４は、残容量検出部３で検出された残容量を表示する。図の充電器は、電池１の満充電を表示する充電表示部８を、残容量表示部４に併用している。この充電器は、残容量表示部４を特別に設ける必要がなく、構造を簡単にできる。この残容量表示部４は、たとえば、電池１の残容量を発光ダイオードの発光色で表示する。たとえば、残容量が「少」のときは赤色、「中」のときは橙色、「多」のときは緑色の発光ダイオードを点灯して残容量を表示する。ただ、残容量表示部４は、発光ダイオードを点灯する状態で残容量を表示することもできる。この残容量表示部は、残容量が「少」のときは速い周期で点滅、「中」のときは遅い周期で点滅、「多」のときは連続して点灯する。さらに、残容量表示部は、残容量を点灯する発光ダイオードの個数で表示することもできる。たとえば、残容量が多くなるにしたがって点灯する発光ダイオードの個数を増加、または減少して残容量を表示することができる。

さらに、充電器は、電池の電圧を検出するメーターで残容量を検出して表示することもできる。メーターは、アナログメーターあるいはデジタルメーターである。メーターは、電池電圧で残容量を表示するので、残容量検出部と残容量表示部とが一体構造となる。メーターからなる残容量検出部と残容量表示部は、検出スイッチが押されたときに電池電圧で残容量を表示する。ただ、メーターの残容量検出部と残容量表示部も、装着部にセットされた電池の残容量を表示して充電を開始することもできる。

以上の充電器は、図３に示す以下のステップで、残容量を表示して電池１を充電する。
［ｎ＝１のステップ］
残容量を検出する装着部１１に電池１が装着されたかどうかを判別する。残容量を検出する装着部１１に電池１が装着されないと、ｎ＝４のステップにジャンプして電池１の充電を開始する。
［ｎ＝２のステップ］
残容量を検出する装着部１１に電池１がセットされると、電池電圧を検出し、検出された電池電圧から残容量を「少」「中」「多」に区分する。
［ｎ＝３のステップ］
電池１の残容量を発光ダイオードの発光色で表示する。残容量が「少」のときは赤色の発光ダイオードを点灯する。残容量が「中」のときは橙色の発光ダイオードを点灯する。残容量が「多」のときは緑色の発光ダイオードを点灯して、残容量を表示する。残容量は、一定時間、たとえば５秒間表示される。
［ｎ＝４のステップ］
残容量を表示した後、電池１の充電を開始する。充電中は、たとえば赤色の発光ダイオードを点灯して充電中であることを表示する。
［ｎ＝５のステップ］
電池１が満充電されると、充電スイッチ６をオンからオフに切り換えて充電を終了する。

本発明の一実施例にかかる充電器の平面図である。 本発明の一実施例にかかる充電器の回路図である。 本発明の一実施例にかかる充電器が残容量を表示して電池を充電するフローチャートである。

符号の説明

１…電池
２…充電回路
３…残容量検出部
４…残容量表示部
５…充電電源部
６…充電スイッチ
７…充電制御部
８…充電表示部
９…回路動作用電源
１０…ケース
１１…装着部
１２…検出スイッチ
１３…放電抵抗
１４…電圧検出部
１５…放電スイッチ
１６…放電操作スイッチ
１７…メモリ解消スイッチ

Claims (10)

1. 単３電池等の乾電池と同じ外形である規格寸法の二次電池(1)を脱着できるように装着して、装着された電池(1)を充電する充電器において、
   装着された電池(1)の残容量を検出する残容量検出部(3)と、この残容量検出部(3)で検出された残容量を表示する残容量表示部(4)とを備えていることを特徴とする充電器。
2. 電池(1)の満充電を表示する充電表示部(8)を備えており、この充電表示部(8)が残容量表示部(4)に併用される請求項１に記載される充電器。
3. 複数本の規格電池の装着部(11)を有すると共に、特定の位置にセットされた規格電池の残容量を残容量検出部(3)で検出する請求項１に記載される充電器。
4. 残容量検出部(3)が、装着部(11)にセットされた電池(1)の残容量を検出して残容量表示部(4)で一定時間表示し、残容量を表示した後に、電池(1)の充電を開始する請求項１に記載される充電器。
5. 残容量検出部(3)が、電池(1)の残容量を検出する検出スイッチ(12)を備えており、この検出スイッチ(12)が操作されると、残容量検出部(3)が電池(1)の残容量を検出して残容量表示部(4)で表示する請求項１に記載される充電器。
6. 複数本の規格電池の装着部(11)を有すると共に、装着部(11)に装着された規格電池の各々を独立して満充電する充電回路(2)を内蔵しており、充電回路(2)が、規格電池の装着位置又は装着状態で満充電時間が異なる請求項１に記載される充電器。
7. 残容量検出部(3)と残容量表示部(4)が、装着された電池(1)の電圧で残容量を検出して表示する請求項１に記載される充電器。
8. 残容量検出部(3)が、電池(1)を放電する放電抵抗(13)と、放電して電圧が低下する電池(1)の電圧を検出して残容量を検出する電圧検出部(14)とを備えており、装着された電池(1)を放電抵抗(13)で放電させて、電圧検出部(14)が電池電圧を検出して残容量を検出する請求項１に記載される充電器。
9. 放電抵抗(13)が、電池(1)のメモリ効果を解消するための放電抵抗に併用される請求項８に記載される充電器。
10. 残容量表示部(4)が発光ダイオードで残容量を表示する請求項１に記載される充電器。
    

Images