JP4716695B2 - Charging method - Google Patents
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Description
本発明は、電池をできるかぎり短い時間で急速充電する充電方法に関する。 The present invention relates to a charging method for rapidly charging a battery in as short a time as possible.
以下の充電方法を採用した充電器が、本出願人より、日本国内で既に発売されている。その充電方法とは、電池温度を検出して平均充電電流を制御する充電方法において、電池温度を上昇させる大きな電流で充電して電池温度を保持設定温度まで上昇させる温度上昇充電工程と、この工程の後、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て、電池温度を保持設定温度に保持しながら充電する温度保持充電工程とからなる充電方法である。(本出願人の特許文献1参照)
このような充電方法は、電池温度を保持設定温度に保持しながら充電するときに、充電器が置かれた周囲の状況に影響され易い。つまり、例えば、周囲温度が低いとき(=電池温度も低いとき)には、保持設定温度になるまでに時間を要すると共に、保持設定温度においても周囲温度が低いことより電池からの放熱も大きく、その分電流を大きくして充電することができ、充電量も多くなる。また、例えば、周囲温度が高いとき(=電池温度も高いとき)には、保持設定温度になるまでに時間が短いと共に、保持設定温度においても周囲温度が高いことより電池からの放熱も小さく、その分、電流も小さくして充電する。よって、周囲温度が高いときには充電量が小さくなってしまう。
本発明はこのような問題点を解決するために成されたものであり、電池性能を低下させることなく、短時間で急速充電すると共に、周囲の状況に影響されにくく、短時間で充電できる充電方法を提供することを目的とする。
Such a charging method is easily affected by the surrounding situation where the charger is placed when charging while maintaining the battery temperature at the holding set temperature. In other words, for example, when the ambient temperature is low (= when the battery temperature is also low), it takes time to reach the holding set temperature, and the heat dissipation from the battery is also large because the ambient temperature is low at the holding set temperature. Accordingly, the current can be increased and charged, and the amount of charge is increased. In addition, for example, when the ambient temperature is high (= when the battery temperature is also high), it takes a short time to reach the holding set temperature, and the heat dissipation from the battery is small because the ambient temperature is high at the holding set temperature. Therefore, the battery is charged with a smaller current. Therefore, when the ambient temperature is high, the amount of charge becomes small.
The present invention has been made to solve such problems, and is capable of rapid charging in a short time without deteriorating battery performance, and charging that can be charged in a short time without being affected by the surrounding conditions. It aims to provide a method.
本発明の充電方法は、電池温度を検出して、該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する充電方法であって、冷却ファンを駆動して周囲空気を前記電池に当てて冷却しつつ、前記電池温度を前記保持設定温度に保持しながら充電する温度保持充電工程を備えることを特徴とする。 The charging method of the present invention is a charging method that detects a battery temperature and controls an average charging current so that the battery temperature becomes a holding set temperature, and drives a cooling fan to apply ambient air to the battery. And a temperature holding charging step of charging while holding the battery temperature at the holding set temperature while cooling.
また、前記温度保持充電工程より前に、前記電池温度を上昇させる大きな電流で充電して前記電池温度を前記保持設定温度まで上昇させる温度上昇充電工程を備え、該温度上昇充電工程で充電されて前記電池温度が前記保持設定温度になると、前記温度保持充電工程に移ると共に、前記温度上昇充電工程において、前記冷却ファンを駆動して周囲空気を前記電池に当てて冷却しつつ充電する。 In addition, prior to the temperature holding charging step, a temperature rising charging step for charging the battery temperature with a large current to raise the battery temperature and raising the battery temperature to the holding set temperature is provided, and the battery is charged in the temperature rising charging step. When the battery temperature reaches the holding set temperature, the process proceeds to the temperature holding charging process, and in the temperature rising charging process, the cooling fan is driven to charge ambient air against the battery while cooling.
更には、前記温度保持充電工程時の前記冷却ファンの回転速度を、前記温度上昇充電工程時の前記冷却ファンの回転速度より、低い速度にしたことを特徴とする。 Furthermore, the rotational speed of the cooling fan during the temperature holding charging process is set to be lower than the rotational speed of the cooling fan during the temperature rising charging process.
本発明の充電方法は、電池性能を低下させることなく、極めて短い時間に急速充電できる特長がある。それは、本発明の充電方法が、冷却ファンを駆動して周囲空気を電池に当てて冷却しつつ、電池温度を保持設定温度に保持しながら充電することで、例えば、充電する際に電池への悪影響や性能低下が発生する温度以下で、最大付近の温度の保持設定温度において、大きな電流にて急速に充電することが可能であるからである。そして、冷却ファンにて電池を冷却していることより、電池の温度上昇を押さえ、より大きな電流で充電することが可能である。更には、上記の従来の問題点である周囲温度が高いときに充電量が小さくなる問題についても、冷却ファンにて電池を冷却していることより、電池の温度上昇を押さえ、より大きな電流で充電できることより、充電量が大きくなる。 The charging method of the present invention has an advantage that it can be rapidly charged in a very short time without deteriorating battery performance. That is, the charging method of the present invention drives the cooling fan to cool the ambient air against the battery and cools it while holding the battery temperature at the holding set temperature. This is because it is possible to rapidly charge with a large current at a holding set temperature near the maximum at a temperature lower than the temperature at which an adverse effect or performance degradation occurs. And since the battery is cooled with the cooling fan, it is possible to suppress the temperature rise of the battery and to charge with a larger current. Furthermore, with respect to the problem that the amount of charge decreases when the ambient temperature is high, which is the conventional problem described above, the battery is cooled by a cooling fan, so that the temperature rise of the battery is suppressed and a larger current is used. Since the battery can be charged, the amount of charge increases.
また、温度保持充電工程より前における電池温度を上昇させる大きな電流で充電して電池温度を保持設定温度まで上昇させる温度上昇充電工程においても、冷却ファンにて電池を冷却していることより、電池の温度上昇を押さえ、より大きな電流で充電することが可能である。 Also, in the temperature rising charging process in which the battery temperature is increased to the holding set temperature by charging with a large current that increases the battery temperature before the temperature holding charging process, the battery is cooled by the cooling fan. It is possible to charge with a larger current while suppressing the temperature rise.
更には、前記温度保持充電工程時の前記冷却ファンの回転速度を、前記温度上昇充電工程時の前記冷却ファンの回転速度より、低くしたことより、以下の効果がある。この温度保持充電工程時に、所定の電池温度(例えば、62℃)以上で満充電を検出する場合は、冷却ファンの回転速度が低いことより、電池が必要以上に冷却されて温度が低下し満充電状態であるにもかかわらず所定の電池温度に至らず過充電状態が続くことを防止し、適切に所定の電池温度以上の満充電を検出できる。 Furthermore, since the rotation speed of the cooling fan during the temperature holding charging process is lower than the rotation speed of the cooling fan during the temperature rising charging process, the following effects can be obtained . When the temperature maintaining charging step of this, a predetermined battery temperature (e.g., 62 ° C.) when detecting the full charge at least, from that rotation speed of the cooling fan is low, the temperature is lowered is cooled more than necessary battery Although the battery is in the fully charged state, it is possible to prevent the overcharged state from continuing without reaching the predetermined battery temperature, and it is possible to appropriately detect the full charge above the predetermined battery temperature.
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方法を例示するものであって、本発明は充電方法を以下の方法に特定しない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a charging method for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the charging method as the following method.
図1に示す充電回路は、電池41に充電電流を供給して充電する電源回路42と、電源回路42と電池41との間に接続されて電池41の平均充電電流を調整するスイッチング素子43と、このスイッチング素子43をオンオフに切り換えて、充電電流を調整する制御回路44と、電池温度を検出して制御回路44に温度信号を入力する温度センサー45とを備える。
電池41は、規格上の単1〜4型電池等を使用する場合は、充電器(図示なし)に電池41を設置したときに、温度センサー45が電池41に密着するように配置される。また、電池41がパック電池である場合には、温度センサー45は、パック電池内の素電池に密着させて配置される。
また、本実施例の充電器は、制御回路44にて制御され、周囲の空気を電池41に当てて電池41を冷却するための冷却ファン25を備えている。本実施例においては、後述するように、電池41の充電状態に応じて、冷却ファン25は、停止、低速、中速、高速に制御される。
Charging circuit shown in FIG. 1, the
The
In addition, the charger of this embodiment includes a
この充電回路が電池41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2のグラフに示している。この図2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(充電開始時の電池温度25℃)が変化する特性を示している。この図に示すように、図1の充電回路は、満充電されるときに電池温度が上昇する割合を小さくするのではなく、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電池41を充電する。このとき、電池41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。
この図において、曲線Xは、本実施例において、冷却ファン25を動作させて充電を行ったときの電池温度を示し、X(10℃)、X(25℃)、X(30℃)は充電開始時の電池の温度が、各々、10℃、25℃、30℃の電池の温度上昇を示している。点線で示す曲線Yは、温度上昇充電工程だけにおいて、冷却ファン25が動作しないときの電池温度の上昇を示しており、Y(10℃)、Y(25℃)、Y(30℃)は充電開始時の電池の温度が、各々、10℃、25℃、30℃の温度上昇を示している。冷却ファン25が動作しないときは、温度上昇が大きいことが理解できる。そして、冷却ファン25が動作しないときは、温度上昇が大きく、電池温度が、後述する上昇所定温度、保持設定温度に短時間で到達することより、充電電流を減少させる必要があり、このため、充電時間が長くなる。
The characteristic of the battery temperature rising when this charging circuit charges the
In this figure, a curve X indicates the battery temperature when charging is performed by operating the
電源回路42は、スイッチング素子43をオンにする状態で、電池41を、平均電流1.5C〜10C、好ましくは2C〜8C、さらに好ましくは2C〜5Cの大きな電流で充電する出力を有する。電源回路は、制御回路とは別のアダプターとしてリード線を介して制御回路に接続することができる。ただ、電源回路を制御回路と同じケースに収納することもできる。
充電回路は、図1に示すように複数の電源回路42を切り換えて電池41を充電することもできる。複数の電源回路42は、切換スイッチ46を介してスイッチング素子43に接続される。切換スイッチ46は、電池41を充電する電源回路42を切り換える。複数の電源回路42は、電池41をパルス充電するときのピーク電流が異なる。電池41は平均充電電流が同じであっても、パルス充電するピーク電流が大きいと発熱が大きくなる。このため、電池41を大電流で充電するとき、ピーク電流が小さくなる電源回路42に切り換えて、電池41を充電すると、電池41の発熱を少なくできる。したがって、電池41をより大きな平均充電電流で充電して電池温度の上昇を少なくできる。
The charging circuit can also charge the
スイッチング素子43はトランジスターやFETで、制御回路44にスイッチングされて電池41をパルス充電する。スイッチング素子43は、スイッチングされないでオン状態に保持されて、電池41を最初に大電流で充電して電池温度を所定の温度である上昇所定温度、保持設定温度まで上昇させる。この場合、定電流充電となる。また、スイッチング素子43は、所定のデューティー比でオンオフにスイッチングされて、電池41を最初にパルスの大電流(平均電流値が大きい大電流)で充電して所定の温度である上昇所定温度、保持設定温度まで上昇することもできる。
The
スイッチング素子43は、オンオフに切り換えられるデューティー比で電池41をパルス充電する平均充電電流を調整する。パルス充電するときのデューティー比(Q)は、スイッチング素子43をオンにする時間(ton)とオフにする時間(toff)との比率であるから以下の式で表される。
Q=ton/(ton+toff)
したがって、スイッチング素子43がオンオフに切り換えられるデューティー比を小さくすると平均充電電流は小さくなり、反対にデューティー比を大きくすると平均充電電流は大きくなる。
The switching
Q = ton / (ton + toff)
Therefore, when the duty ratio at which the
制御回路44は、温度センサー45から入力される信号で電池温度を検出して、スイッチング素子43を所定のデューティー比でオンオフに切り換える。スイッチング素子43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2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電流で充電し、その後は電池41の温度を保持設定温度に保持するように、制御回路44がスイッチング素子43のデューティー比を制御する。制御回路44が、スイッチング素子43をオンオフに切り換える周期は、1msec〜10sec、好ましくは10msec〜2sec、さらに好ましくは50msec〜2secとする。
The
制御回路44は、温度センサー45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、電池41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スイッチング素子43のデューティー比を制御する。したがって、制御回路44は電池41を定電流で充電することはなく、また定電圧で充電することもない。制御回路44は、スイッチング素子43のデューティー比を制御して、電池41を充電する平均充電電流を制御し、電池41の温度が図2のカーブを示すようにコントロールする。
When the battery temperature detected by the
図1の充電回路は、以下の工程で電池41を充電する。以下は、ニッケル−水素電池の充電方法を例示するが、ニッケル−カドミウム電池も充電電流を変更して同じように充電できる。
(1) まず、充電開始の前に、充電回路において、充電する電池41の温度を温度センサー
45で検出する。制御回路44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電池41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、電池41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。
また、ここで、残容量の把握のため電池電圧を測定するに際し、より適切に残容量を反映した電池電圧とするために、電池41を一定時間(例えば、5〜60S)充電(例えば、電流1.5C〜10C)し、一定時間(例えば、0.5〜3分)経過後、電池電圧を測定してもよい。
The charging circuit in FIG. 1 charges the
(1) First, before starting charging, the
Further, the remaining capacity of the
Here, when measuring the battery voltage for grasping the remaining capacity, the
さらに充電を開始するときに電池41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。
Further, when charging is started, the internal resistance of the
(2) 電池41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、電池41の平均充電電流を1.5C〜10Cとすることもできる。
ここで、冷却ファン25は、制御回路44にて制御されて、高速で回転される。この温度上昇充電工程においては、充電初期で電池温度が比較的低く、電池劣化する高温度より低いことより、温度上昇が大きい大電流で充電できる。冷却ファン25を高速で回転して多量の冷却空気を電池41に当て、電池温度の上昇を押さえながら、大電流で充電する。
また、ここで、所定の平均電流値(例えば、2.5C)で充電するとき(通常であれば温度上昇勾配は2℃/分〜3℃/分となる)、所定の温度上昇勾配(例えば、5℃/分)以上を検出したとき、或いは、−ΔV(例えば、60mV)を検出したとき、電池が満充電であるとして、充電を終了し、過充電を防止する。上述のように充電開始前に、電池の電圧を測定して、残容量を検出して、残容量が多い電池を通常充電し過充電を防止しているものの、電池電圧により残容量を判断する場合、電池電圧が適正に残容量を反映していない場合があり、この工程により、このような電池の過充電を防止している。つまり、仮に、実際の残容量が多いものの、電池電圧が低く残容量が小さいと判断し温度上昇充電工程で大電流にて充電する場合、上記のように、所定の温度上昇勾配以上、或いは、−ΔVを検出したとき、電池が満充電あると判断し、過充電を防止している。
この工程において、スイッチング素子43はオン状態に保持され、あるいはスイッチング素子43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、電池41の温度上昇勾配を小さくする。
(2) When the temperature of the
Here, the cooling
Here, when charging at a predetermined average current value (for example, 2.5 C) (normally, the temperature increase gradient is 2 ° C./min to 3 ° C./min), a predetermined temperature increase gradient (for example, When 5 ° C./min) or more is detected, or when −ΔV (for example, 60 mV) is detected, it is determined that the battery is fully charged, and charging is terminated to prevent overcharging. As described above, the battery voltage is measured before the start of charging, and the remaining capacity is detected, and the battery with a large remaining capacity is normally charged to prevent overcharging. However, the remaining capacity is determined based on the battery voltage. In some cases, the battery voltage may not properly reflect the remaining capacity, and this process prevents overcharging of the battery. In other words, if the actual remaining capacity is large, but the battery voltage is determined to be low and the remaining capacity is small and charging is performed with a large current in the temperature rising charging process, as described above, a predetermined temperature rising gradient or more, or When -ΔV is detected, it is determined that the battery is fully charged, and overcharging is prevented.
In this step, the switching
図2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2に示す温度上昇充電工程である)。平均充電電流は、スイッチング素子43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、電池41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、電池41が高温障害で劣化するのを有効に阻止できる。ただし、電池41の温度が保持設定温度になるまで、電池41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。
そして、上記の上昇所定温度を検出して、平均充電電流を低減し、後述する保持設定温度に至る間、冷却ファン25は、制御回路44にて制御されて、中速で回転される。上述の温度上昇充電工程での高速回転よりも、中速回転とするのは、高速回転で冷却すると、平均充電電流を小さくなっているので電池が必要以上に冷却されるからである。
また、温度上昇充電工程において、所定の時間(例えば、15分)内に、所定の温度(例えば、約55℃の上昇所定温度、又は、後述する保持設定温度)に到達しないときは、後述する温度保持充電工程における平均充電電流(温度上昇充電工程での平均充電電流の半分程度の約1.5C)程度とし、温度保持充電工程での充電制御とすることができる。これにより、充電開始前の電池温度が低温(約0〜10℃程度)の電池において、急激に温度が上昇し、電池に悪影響を及ぼすことを低減できる。
FIG. 2 shows that when the battery temperature rises to a predetermined temperature of about 55 ° C., this temperature is detected, the average charging current is reduced to loosen the temperature rise gradient, and approach the holding set temperature (the temperature shown in FIG. 2). Ascending charging process). The average charging current is controlled by reducing the duty ratio for turning on / off the switching
The cooling
Further, in the temperature rising charging process, when a predetermined temperature (for example, a predetermined rising temperature of about 55 ° C. or a holding set temperature described later) is not reached within a predetermined time (for example, 15 minutes), it will be described later. The charge control in the temperature holding charging process can be performed by setting the average charging current in the temperature holding charging process (about 1.5 C, which is about half of the average charging current in the temperature rising charging process). Thereby, in a battery whose battery temperature before the start of charging is low (about 0 to 10 ° C.), it is possible to reduce the temperature from rapidly increasing and adversely affecting the battery.
(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電池41を充電する。この温度保持充電工程においては、制御回路44がスイッチング素子43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、温度センサー45が電池温度を検出して、温度信号を制御回路44に入力する。制御回路44は、検出された電池温度で、スイッチング素子43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、使用者が電池41に触れても問題がなく、熱い電池41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。
(3) When the battery temperature rises to the holding set temperature at the end of the temperature rising charging process, the
Here, the holding set temperature is set to a temperature in the vicinity of the maximum below the temperature at which the adverse effect of the battery and the performance degradation occur. Moreover, even if a user touches the
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。
Further, in order to maintain the battery temperature at the holding set temperature, in the present embodiment, the following control is performed. First, at the holding set temperature, the control specified temperature is set to a predetermined temperature (for example, 58 ° C.). Then, every time the detected battery temperature rises by, for example, 1 ° C. from the control specified temperature, the average charging current is decreased stepwise, and the detected battery temperature is 1 ° C. from the control specified temperature. Each time it decreases, the average charging current is increased stepwise. By such control, charging is performed while maintaining the battery temperature at the holding set temperature.
Instead of the control regulation temperature, the control regulation temperature may be set within a predetermined temperature range (for example, 57 to 59 ° C.). Then, every time the detected battery temperature rises by, for example, 1 ° C. from the control specified temperature, the average charging current is decreased stepwise, and the detected battery temperature is 1 ° C. from the control specified temperature. Each time it decreases, the average charging current is increased stepwise. By such control, charging is performed while maintaining the battery temperature at the holding set temperature.
この温度保持充電工程において、電池41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、電池41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、制御回路44はスイッチング素子43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、電池41が満充電に近くなると、制御回路44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、電池41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。本実施例の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している。タイマーは、電池41が略満充電となるように電池41を充分に充電できる時間(例えば、略15分程度)に設定している。また、本実施例においては、上述のように、満充電近くで電池温度が上昇し、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たときは、タイマーの設定時間より前でも充電を終了している。
また、温度保持充電工程において、所定の温度上昇勾配(例えば、2℃/分)以上、所定の電池温度(例えば、62℃)以上、或いは、−ΔV(例えば、60mV)を検出したとき満充電として、充電を停止する機能も備えている。
そして、この温度保持充電工程においては、冷却ファン25は、制御回路44にて制御されて、低速で回転される。上述の上昇所定温度を検出してから保持設定温度に至る間の中速回転より、低速回転とするのは以下の理由からである。温度保持充電工程においては、上昇所定温度を検出してから後述する保持設定温度に至る間より、通常、平均充電電流が小さくなることより、中速或いは高速回転で冷却すると、電池が必要以上に冷却されるからである。
特に、ニッケル−水素電池の単3サイズにおいては、同じサイズにも係らず、種々の電池容量が1700mAHから2500mAHまでのものがある。充電器を使用するユーザーは、以前に販売された容量の小さい電池(例えば、1700mAH)も保有しており、このような電池を本実施例の充電器にて、充電することがある。
本実施例の充電器では、現時点の最大容量である2500mAHの電池が満充電となるように、タイマー時間、電流値等が設定されている。
よって、例えば、容量の小さい1700mAHの電池を充電するなら、タイマー時間以前に満充電となる。従って、本実施例においては、上述のように所定の電池温度(例えば、62℃)以上で満充電を検出する機能があるので、このような容量の小さい電池は、マイマー時間以前に、電池温度を検出して満充電を検出することになる。ここで、もし、冷却ファン25が高速、中速で回転するなら、このような容量の小さい電池が満充電状態で温度が上昇しようとしているにも係らず、冷却ファン25による大きな冷却により、測定される電池温度が上昇せず、電池の過充電が進むことになる。このような問題を解決するため、本実施例においては、この温度保持充電工程においては、冷却ファン25が、温度上昇充電工程での高速、中速回転より低速の低速回転で回転されることより、温度保持充電工程において満充電状態の電池の温度上昇を適切に検出することができる。
また、ここで冷却ファン25を停止することなく、低速で回転するのは、電池の温度上昇を押さえて、より大きい平均充電電流にて短時間で充電するためである。
In this temperature holding charging step, when the
Further, in the temperature holding charging process, when a predetermined temperature rise gradient (for example, 2 ° C./min) or higher, a predetermined battery temperature (for example, 62 ° C.) or higher, or −ΔV (for example, 60 mV) is detected, the battery is fully charged. As well as a function to stop charging.
In this temperature holding charging process, the cooling
In particular, the AA size of nickel-hydrogen batteries has various battery capacities ranging from 1700 mAH to 2500 mAH despite the same size. The user who uses the charger also has a battery with a small capacity (for example, 1700 mAH) sold before, and such a battery may be charged by the charger of this embodiment.
In the charger of the present embodiment, the timer time, the current value, etc. are set so that the battery of 2500 mAH, which is the maximum capacity at the present time, is fully charged.
Thus, for example, if a battery with a small capacity of 1700 mAH is charged, the battery is fully charged before the timer time. Therefore, in the present embodiment, as described above, since there is a function of detecting a full charge at a predetermined battery temperature (for example, 62 ° C.) or higher, such a small capacity battery has a battery temperature before the mimer time. Is detected and full charge is detected. Here, if the cooling
Here, the reason why the cooling
さらに温度保持充電工程で電池41を充電しているときに、電池41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、通常充電をして電池41の充電電流を小さくする。通常充電においても、電池41の温度が保持設定温度よりも高くならないようにする。
Further, when the
(4) 以上の温度上昇充電工程と温度保持充電工程で、電池41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、通常充電して電池41を完全に満充電することができる。
(4) In the above temperature rising charging process and temperature holding charging process, the
It is not fully charged. After the temperature maintaining charging step, it is possible to normally charged completely fully charged
以上の充電方法は、温度上昇充電工程と温度保持充電工程において電池41をパルス充電しているが、本発明は必ずしもパルス充電するデューティー比を制御して平均充電電流を調整する必要はない。たとえば、温度上昇充電工程と温度保持充電工程において、連続して充電する充電電流を制御して、平均充電電流を所定の電流として電池を充電することもできる。
In the above charging method, the
次に、図1に示す充電回路を利用して、各電池41に対応して、温度センサー45、スイッチング素子43を設けることで、複数の電池41を充電する充電器とすることもできる。このような充電器の構造の例を、以下に詳細に説明する。
Next, by using the charging circuit shown in FIG. 1, a
図3ないし図10に示す充電器は、外形が略直方体の箱形で、充電する電池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の上面に設けている。図4の平面図に示すケース1は、この図において下部に電池ポケット3を設けている。電池ポケット3には、ここに装着される電池2の温度を検出する温度検出部12を設けている。さらに、充電器は、温度検出部12で電池温度を検出して、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内の回路基板5に実装している。なお、本充電器は、図4の紙面において、電源線32、ソケット33等を除いて、基本的に左右対称構造である。
The battery charger shown in FIGS. 3 to 10 has a box shape having a substantially rectangular parallelepiped shape and is provided with a
ケース1は、樹脂材料製であって、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にセットされる電池2の正負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、図4に示されるように、電池ポケット3に、4個の単三電池2A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。
The
さらに、図の充電器は、寸法が異なる単三電池2Aと単四電池2Bの両方の電池2を充電できる。単電池である充電式の単三電池2Aと単四電池2Bは、細長く延在する円筒形の電池であって、詳細には、両端に正負の電極を設けて、電極以外の金属缶の表面を樹脂チューブで被覆している。
Furthermore, the charger in the figure can charge both the
まず、単三電池2Aを充電する状態を、図4ないし図7に示している。単三電池2Aは、切換出力端子8を倒した状態で電池ポケット3にセットされる。単三電池2Aは、正極側の電極を出力端子6に、他端の負極側の電極を出力端子7に接触させて充電する。なお、図4においては、左端の保持部11に位置する単三電池2Aを実線で、他の保持部11に位置する単三電池2Aを鎖線で示し、合計で、4本装着することができる。また、単三よりサイズの小さい単四電池2Bを充電する状態を、図9と図10に示す。これ等の図に示すように、単四電池2Bは、切換出力端子8を垂直に起こした状態で、電池ポケット3において図4の紙面における左右両側に、2本、セットして充電される(図9においては、単四電池2Bが1本のみが開示されている)。この姿勢の切換出力端子8は、図10に示すように、金属製の補助端子10を介して、単四電池2Bの電極に出力端子6を接続する。補助端子10は、単四電池2Bの電極と出力端子6との間にあって、出力端子6を単四電池2Bの電極に接続する。この構造により、単三電池2Aより短い単四電池2Bが、出力端子6に接続される。出力端子7は単四電池2Bの負極側の電極に接続される。
First, the state in which the
切換出力端子8は、プラスチック製の支持部材9に補助端子10を固定している。補助端子10は、図10に示すように、切換出力端子8を起こす姿勢で、単四電池2Bの電極と出力端子6の間にあって、出力端子6を単四電池2Bの電極に接続する。支持部材9は、図11に示すように、各補助端子10を固定している略板状の絶縁ベース部9Aと、これら絶縁ベース部9Aを連結している連結部9Bとを備える。切換出力端子8は、図8に示すように、各絶縁ベース部9Aに単四電池2Bの凸部電極2aである正極側の電極を挿入できる凹部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を単四電池2Bの凸部電極2aである正極側の電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、両端に突出する軸部9Cをケース1や回路基板5に回転できるように連結する。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8に示すように、単四電池2Bの下部を保持するために、逆さハの字状の支持凸部9Dを有している。
The switching
図10は、単四電池2Bを充電する状態を示す。この状態で、切換出力端子8は、絶縁ベース部9Aが垂直姿勢に起こされて、単三電池2A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は単四電池2Bの充電回路(図示せず)に接続される。そして、単四電池2Bを充電するときは、切換出力端子8の軸部9Cに一体に形成されたスイッチ押圧部9Eが回路基板5上に設置された位置スイッチ15の押圧を解除して、この位置スイッチ15をオフにすることで、単四電池2Bの充電回路に接続させている。また、図7に示すように、絶縁ベース部9Aが水平に倒されて、単三電池2Aを充電するときは、スイッチ押圧部9Eが回転することで、位置スイッチ15を押圧してオンとして、単三電池2Aの充電回路に接続される。スイッチ押圧部9Eは、図7と図10に示すように、支持部材9の軸部9Cから突出するカムである。このスイッチ押圧部9Eは、絶縁ベース部9Aを水平に倒す状態で、回路基板5上に設置された位置スイッチ15をカムの先端で押圧し、絶縁ベース部9Aを垂直に起こす状態で、カムが回転して位置スイッチ15の押圧を解除する構造としている。
FIG. 10 shows a state in which the
単三電池2Aを充電するときは、図3と図7に示すように、切換出力端子8の絶縁ベース部9Aは水平に倒されて、単三電池2A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、単三電池2A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は単三電池2A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に単三電池2Aが装着されると、単三電池2A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、単三電池2Aを充電する。
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。
When charging the
As will be described later, such a charging circuit controls the average charging current so that the battery temperature becomes the holding set temperature, and charges in a short time.
図に示すケース1は、電池ポケット3に、円筒状の電池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、図5と図9に示すように、単三電池2Aの保持部である円形開口13と、単四電池2Bの保持部である弾性アーチ14からなる。円形開口13は、単三電池2Aの負極側の端部を挿入して保持するように、ケース1の表面を貫通して設けている。円形開口13は、円筒型電池である単三電池2Aの端部を挿入するので、その内形を単三電池2Aの外形よりもわずかに大きくしている。円形開口13の内形を単三電池2Aの外形よりもわずかに大きくするとは、単三電池2Aを円形開口13にスムーズに出し入れできるが、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。
In the
単四電池2Bの保持部である弾性アーチ14は、単四電池2Bの端部を挿入して保持するので、その内形を単四電池2Bの外形よりもわずかに大きくしている。弾性アーチ14の内形を単四電池2Bの外形よりもわずかに大きくするとは、単四電池2Bを弾性アーチ14にスムーズに出し入れできるが、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。ただし、弾性アーチ14の内形は、単三電池2Aの外形よりも小さく、単三電池2Aを挿通できない形状としている。
The
単四電池2Bは、弾性アーチ14に挿入して電池ポケット3の定位置にセットされる。定位置に配置される単四電池2Bは、温度検出部12に正常に接触して電池温度が検出される。定位置に配置されない単四電池2Bは、温度検出部12で正確に温度を検出できない。温度検出部12が単四電池2Bの温度を正常に検出して充電するために、弾性アーチ14は単四電池2Bを正常な位置にセットしているかどうかを検出する機構を備える。
The
弾性アーチ14は、図12と図13の拡大斜視図に示すように、導電性のある弾性金属線をU字状に湾曲して、両端を回路基板5に固定している。図の弾性アーチ14は、スムーズに傾動できるように、下端にコイルスプリング部14Aを設けている。弾性アーチ14は、電池2に押圧されない状態では、図12に示すように、出力端子7から離れた位置にあり、図14に示すように、単四電池2Bを挿通して定位置に保持する位置にある。単三電池2Aに押されると、図15に示すように、弾性的に変形して出力端子7に接触する。また、正常な位置にセットされない単四電池2Bに押されても、出力端子7に接触する。すなわち、弾性アーチ14は、単三電池2Aを正常な位置にセットするときに出力端子7に接触し、単四電池2Bを正常な位置にセットするときに出力端子7に接触しない。したがって、弾性アーチ14が出力端子7に接触するかどうかを検出して、単四電池2Bが正常な位置にセットされたことを検出できる。
As shown in the enlarged perspective views of FIGS. 12 and 13, the
弾性アーチ14が出力端子7に接触したかどうかを検出する検出回路16の回路図を図16に示す。弾性アーチ14は、出力端子7に接触する状態でオン、出力端子7に接触しない状態でオフとなってワイヤーフォーミングSW17を構成する。ワイヤーフォーミングSW17は、弾性アーチ14と出力端子7を接点とし、一方の接点となる出力端子7は、電池2の負極に接続されるのでアース側に接続される。図の検出回路16は、ふたつの抵抗器を直列に接続している分圧抵抗18と、分圧抵抗18の中間接続点19の電圧を検出するマイコン等の電圧検出回路20とを備える。分圧抵抗18は、ワイヤーフォーミングSW17を直列に接続して電源21に接続している。図の検出回路16は、分圧抵抗18の一端を電源21のプラス側に、他端をワイヤーフォーミングSW17を構成する弾性アーチ14に接続して、ワイヤーフォーミングSW17の出力端子7を電源21のマイナス側であるアース22に接続している。さらに、この検出回路16は、単三電池2Aと単四電池2Bを切り換える切換出力端子8の回転位置を検出する位置スイッチ15も備える。位置スイッチ15は、分圧抵抗18の中間接続点19とアース22との間に接続される。この位置スイッチ15は、単三電池2Aの充電位置でオン、単四電池2Bの充電位置でオフに切り換えられる。
FIG. 16 shows a circuit diagram of a
以上の検出回路16は、以下の動作をして、単三電池2Aと単四電池2Bが正常な位置にセットされたかどうかを判定する。
(1) 単三電池2Aが正常にセットされるとき
この状態において、位置スイッチ15とワイヤーフォーミングSW17がオンになる。図7に示すように、位置スイッチ15は、単三電池2Aの充電位置でオンとなり、ワイヤーフォーミングSW17は、単三電池2Aで弾性アーチ14が出力端子7に接触されるオンになるからである。位置スイッチ15がオンになるので、中間接続点19の電圧は0Vとなる。したがって、中間接続点19が電圧が0Vであることを確認して、単三電池2Aの充電を開始する。位置スイッチ15がオンになると、ワイヤーフォーミングSW17のオンオフにかかわらず、中間接続点19の電圧は0Vとなる。したがって、この状態でワイヤーフォーミングSW17のオンオフは判定できないが、単三電池2Aをセットする状態では、ワイヤーフォーミングSW17は必ずオンになるので、ワイヤーフォーミングSW17のオンオフを検出する必要はない。ワイヤーフォーミングSW17が必ずオンになるのは、弾性アーチ14の内形を単三電池2Aの外形よりも小さくしているからである。
The
(1) When the
(2) 単四電池2Bが正常にセットされるとき
この状態において、位置スイッチ15とワイヤーフォーミングSW17がオフになる。図10に示すように、位置スイッチ15は、切換出力端子8が単四電池2Bの充電位置に切り換えられてオフとなり、ワイヤーフォーミングSW17は、弾性アーチ14に単四電池2Bを挿通して、弾性アーチ14が出力端子7に接触しない状態となってオフとなるからである。位置スイッチ15とワイヤーフォーミングSW17がオフとなるので、分圧抵抗18の中間接続点19の電圧は電源電圧となる。したがって、中間接続点19の電圧が、電源電圧となる状態では、単四電池2Bが正常にセットされたと判定して、単四電池2Bの充電を開始する。
(2) When the
(3) 単四電池2Bが正常にセットされないとき
単四電池2Bが正常にセットされず、図17に示すように弾性アーチ14を出力端子7に押し付ける状態になると、ワイヤーフォーミングSW17がオンになる。この状態では、位置スイッチ15がオフでワイヤーフォーミングSW17がオンとなるので、分圧抵抗18の中間接続点19の電圧は、電源電圧を分圧抵抗18の電気抵抗の比率で分圧した電圧となる。分圧抵抗18に同じ電気抵抗の抵抗器を直列に接続する場合、中間接続点19の電圧は電源電圧の1/2となる。
したがって、中間接続点19の電圧が、電源電圧を分圧抵抗18で分圧する電圧となる電圧、たとえば電源電圧の1/2となるとき、単四電池2Bが正常にセットされないと判定して、単四電池2Bの充電を開始しない。
単四電池2Bがこの状態にセットされると、温度検出部12は電池温度を正確に検出できない。温度検出部12が単四電池2Bの表面に正常な状態で接触しないからである。温度検出部12が単四電池2Bの温度を正確に検出できない状態で充電すると、電池温度が異常に高くなって、電池を劣化させることがあるので、この状態では、単四電池2Bの充電を開始しない。
(3) When the
Therefore, when the voltage at the intermediate connection point 19 is a voltage that divides the power supply voltage by the
When the
以上の検出回路16は、分圧抵抗18の一端を電源21のプラス側に接続して、ワイヤーフォーミングSW17と位置スイッチ15を電源21のマイナス側であるアース22に接続しているが、この図とは反対に、分圧抵抗の一端を電源のマイナス側であるアースに接続して、ワイヤーフォーミングSWと位置スイッチを電源のプラス側に接続して、単三電池と単四電池が正常な位置にセットされたかどうかを検出することもできる。
In the
第2の保持部11Bは、図3と図8に示すように、単三電池2Aの保持部である支持部23と、単四電池2Bの保持部である支持凸部9Dからなる。支持部23は、装着される単三電池2Aの延在方向と垂直な断面が逆さハの字状の傾斜面または湾曲面を有する溝形で、単三電池2Aの正極側の下部を保持し、溝に嵌入される単三電池2Aを横ずれしないように保持する。単四電池2Bの保持部である支持凸部9Dは、垂直姿勢に起こされた絶縁ベース部9Aの内側の下部に設けられた逆さハ字状の一対の凸部で、単四電池2Bの正極側の下部を保持して、ここに装着される単四電池2B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、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。
As shown in FIGS. 3 and 8, the second holding portion 11B includes a
単四電池2Bを装着する場合においては、図9と図10に示す状態で電池2を保持する。負極の出力端子7は、金属製接触片で構成される。この出力端子7は、図12ないし図15に示すように、単三電池2Aと単四電池2Bの負極に向かって突出する山形に折曲している。図の出力端子7は、独立して弾性変形する2列の接触片7Aを設けている(図15参照)。
When the
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、冷却開口24を設けている。冷却開口24は、ケース1に内蔵する冷却ファン25から送風される空気を通過させて、電池2を強制冷却する。ケース1に冷却ファン25を内蔵して、冷却開口24から電池2に強制送風する充電器は、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。図のケース1は、下ケース1Bの底板を中央凹に湾曲させると共に、通風孔26を開口して、冷却ファン25が効率よく外気を吸入できるようにしている。ケース1に収納している冷却ファン25は、底板の通風孔26を通過させて外気を吸入し、吸入した空気を冷却開口24から電池2に向かって強制送風して冷却する。
In the illustrated
さらに、図の充電器の電池ポケット3は、隣接する電池2との間に隙間27(図4参照)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。この充電器は、冷却開口24から電池2に向かって強制送風される空気を電池2の間の隙間27に通過させる。このため、電池ポケット3に装着される電池2を強制送風する空気で効率よく冷却して、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4においては、左端の保持部11に位置する単三電池2Aを実線で、他の保持部11に位置する単三電池2Aを鎖線で示している。
Further, the
充電器は、電池ポケット3に装着される各電池2の円柱形状表面に押圧される4組の温度検出部12を備える。温度検出部12は、電池ポケット3に装着される各々の電池2の温度を独立して別々に検出する。図の充電器は、4本の電池2を充電するので、各々の電池温度を検出するために4組の温度検出部12を備える。
The charger includes four sets of
次に、本発明の特徴である熱伝導プレートについて、詳細に説明する。図12、図13、図18ないし図22に示す温度検出部12は、熱伝導プレート28と、この熱伝導プレート28に固定されて電池温度を検出する温度検出素子である温度センサー4とを備える。熱伝導プレート28は、温度センサー4を上下で挟着する一対の挟着プレート28A、28Bと、上下の挟着プレート28A、28Bを第1の端部で連結している弾性連結アーム28Cと、第1の端部と反対側の端部に位置する第2の端部にあって、温度センサー4を挟着する上下の挟着プレート28A、28Bを連結する係止部28Dを備えている。この熱伝導プレート28は、上下の挟着プレート28A、28Bの一端である第1の端部を弾性連結アーム28Cで連結し、第2の端部を係止部28Dで連結して、内部に温度センサー4を挟着して固定している。
Next, the heat conductive plate that is a feature of the present invention will be described in detail. 12, 13, 18 to 22 includes a
温度センサー4は、フレキシブル基板39に温度検出素子部4Aを固定している。この温度センサー4は、一般に販売されているものであって、図18ないし図21の断面図に示すように、フレキシブル基板39の表面に略長方形で厚みのある板状の温度検出素子部4Aを突出させている。フレキシブル基板39は、下の挟着プレート28Bの両側に設けた凸条28Eの間に案内できる幅としている。この温度センサー4は、図に示すように、上下の挟着プレート28A、28Bに挟着されて、温度検出素子部4Aを挟着プレート28A、28Bの内面に密着又は接近させる状態で熱伝導プレート13に固定される。温度センサー4のフレキシブル基板39は、熱伝導プレート13の外部に引き出されて回路基板5に接続される。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。
The
熱伝導プレート28が、上下の挟着プレート28A、28Bに温度センサー4を挟着して固定する状態を図18ないし図22に示す。挟着プレート28A、28Bは、以下にようにして温度センサー4を挟着して固定する。
(1) 図22の鎖線で示す状態、すなわち、上下の挟着プレート28A、28Bを開いて係止部28Dで連結しない状態で、下の挟着プレート28Bの上に温度センサー4を配設する。
(2) 上の挟着プレート28Aを矢印で示す方向に傾動させて、上下の挟着プレート28A、28Bで温度センサー4を挟着する。上の挟着プレート28Aがこの方向に傾動されるとき、弾性連結アーム28Cは弾性変形する。上の挟着プレート28Aが矢印で示す方向に傾動されて、上の挟着プレート28Aは下の挟着プレート28Bに接近する方向に移動されて、上下の挟着プレート28A、28Bで温度センサー4を挟着する。
(3) 上下の挟着プレート28A、28Bが温度センサー4を挟着して固定するまで接近すると、係止部28Dが凸状28Eに係止されて、上下の挟着プレート28A、28Bは開かないように連結される。これで、組立てが完了する。
18 to 22 show a state in which the
(1) The
(2) The
(3) When the upper and
温度検出部12は、熱伝導プレート28の電池2に押圧される部分を、電池2の円柱形状に沿う形状、図の熱伝導プレート28は溝形として、電池2の熱を有効に熱伝導プレート28に伝導する。熱伝導プレート28は、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。図の温度検出部12は、熱伝導プレート28を弾性脚29で電池表面に弾性的に押圧している。弾性脚29は、弾性変形できる金属板で製作している熱伝導プレート28と一体形成している。
The
図の充電器は、温度検出部12を電池2の中央から第1の保持部11Aに接近する位置に配設している。図の充電器は、電池2の端部を挿入する孔形状の保持部に接近して温度検出部12を配設するので、温度検出部12の熱伝導プレート28が電池2を押し上げても、電池2の上方への位置ずれを有効に阻止できる。孔形状の保持部は、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、温度検出部12の熱伝導プレート28をしっかりと電池2の表面に押圧して、電池温度をより正確に検出できる。
In the illustrated charger, the
4つの熱伝導プレート28は、略同一の形状をしている。熱伝導プレート28は、弾性変形できる金属板で製作される。熱伝導プレート28は、上下の挟着プレート28A、28Bで温度センサー4を挟着している。温度センサー4を挟着する挟着プレート28A、28Bが弾性脚29で電池表面に弾性的に押圧されて、電池温度を検出する。図の熱伝導プレート28は、下の挟着プレート28Bの両側に凸条28Eを設けている。凸条28Eは、上の挟着プレート28Aの両側、正確には上の挟着プレート28Aの外側に位置する。このような凸条28Eは、金属板を折曲して溝状とすることで形成されている。下の挟着プレート28Bの凸条28Eの間に上の挟着プレート28Aが積層される。凸条28Eは、上の挟着プレート28Aよりも上方に突出して、上の挟着プレート28Aと下の挟着プレート28Bの凸条28Eとで溝形にしている。この熱伝導プレート28は、図18ないし図21の断面図に示すように、凸条28Eと上の挟着プレート28Aの上面を電池表面に接触させ、あるいは接近させて、電池温度を検出する。
The four heat
この形状の熱伝導プレート28は、一枚の金属板を、打ち抜き、折曲して製作される。1枚の金属板から製作される熱伝導プレート28は、上下の挟着プレート28A、28Bと、弾性連結アーム28Cと、係止部28Dと、弾性脚29とを連結した形状に加工されている。図の熱伝導プレート28は、金属板を、上下の挟着プレート28A、28Bを弾性連結アーム28Cで連結する形状とし、さらに下の挟着プレート28Bの両側に凸条28E、弾性脚29を連結する形状に打ち抜き加工して製作される。
The
弾性連結アーム28Cは、図15に示すように、幅の狭い2列の弾性連結アーム28C、28Cとして、弾性変形しやすい形状としている。さらに、弾性連結アーム28Cは、図13と図20に示すように、所定の曲率半径で湾曲する形状として、さらに変形しやすくしている。熱伝導プレート28は、図13に示すように、幅の狭い2列の弾性連結アーム28Cの間にスリット28Fを設けている。図の熱伝導プレート28は、挟着プレート28Aの電池2の延在方向における中央側を第1の端部として、この端部に弾性連結アーム28Cを設けている。ただし、第1の端部を反対側の端部とすることもできる。さらに、図の熱伝導プレート28は、電池2の縦方向(=延在方向)の端部を、挟着プレートの第1と第2の端部としているが、電池の横方向(=上記延在方向と直角の水平方向)の端部を第1と第2の端部とすることもできる。
As shown in FIG. 15, the elastic connecting
図の熱伝導プレート28は、上の挟着プレート28Aの両側に係止部28Dを設けている。この上の挟着プレート28Aは、先端部をL字状に折曲し、折曲部の両側に切欠部28Gを設けて、切欠部28Gの外側を係止部28Dとしている。係止部28Dは、先端を弾性連結アーム28Cの方向に傾斜するように折曲している。つまり、係止部28Dは、組立て完了時の状態で、先端を鉛直方向より弾性連結アーム28Cの方向に傾斜している。この係止部28Dは、下の挟着プレート28Bの両側に設けた凸条28Eの内面に係止される。したがって、係止部28Dは下の挟着プレート28Bの凸条28Eの内面に案内される形状、いいかえると、係止部28Dは外形を凸条28Eの内形よりも小さくしている。傾斜する姿勢に折曲している係止部28Dは、図22に示すように、上下の挟着プレート28A、28Bを互いに接近させると、凸条28Eの内面に係止される。上の挟着プレート28Aが矢印で示す方向に傾動されて、下の挟着プレート28Bに接近するように移動されるとき、係止部28Dは弾性変形して凸条28Eの端部を越えて、凸条28Eの内面に案内して係止される。凸条28Eは、端部に係止部28Dの先端を係止できる位置まで突出している。
The illustrated
以上のように、上の挟着プレート28Aの両側に係止部28Dを設ける構造は、上下の挟着プレート28A、28Bを確実に安定して連結できる。ただ、本発明の充電器は、上下の挟着プレート28A、28Bを係止する係止部28Dの構造を以上のメカニズムには特定しない。上下の挟着プレートは、図示しないが、折曲部の中間に設けたひとつの係止部で開かないように連結することができ、また、下の挟着プレートに係止部を設けて、開かないように連結することもできる。さらに、一方の挟着プレートに貫通孔を設け、この貫通孔に係止部を入れて、上下の挟着プレートを開かないように係止する構造とすることもできる。
As described above, the structure in which the
熱伝導プレート28は、弾性変形できる1枚の金属板を裁断して、挟着プレート28Bに弾性脚29を連結して設けている。弾性脚29は、挟着プレート28Bの両側に設けている。この熱伝導プレート28は、挟着プレート28Bを左右バランスよく電池表面に押圧できる。両側の弾性脚29が挟着プレート28Bを電池表面に押圧するからである。弾性脚29のある熱伝導プレート28を図12、図13、図18、図19、及び図22に示す。これ等の図に示す熱伝導プレート28は、下の挟着プレート28Bの両側に連結して弾性脚29を設けている。挟着プレート28Bの両側に設けている一対の弾性脚29は、下端を固定プレート30に連結している。固定プレート30は回路基板5である。ただし、固定プレートは必ずしも回路基板とする必要はなく、たとえば、図示しないが、プラスチック等を成形してなるベースプレートとすることもできる。
The
固定プレート30は、一対の弾性脚29の下端を連結する貫通孔31を開口している。弾性脚29は、貫通孔31に挿通して固定プレート30に連結される。弾性脚29は、図13、図18及び図19に示すように、固定プレート30に対して上下に移動できるように貫通孔31に挿通される。弾性脚29は、固定プレート30の貫通孔31から抜けないように、下端を外側に折曲している。弾性脚は、下端を内側に折曲して抜けないように固定プレートに連結することもできる。
The fixed
この熱伝導プレート28は、弾性脚29を固定プレート30の貫通孔31に上下に移動させて、挟着プレート28A、28Bを電池表面に弾性的に押圧する。このことを実現するために、図に示す一対の弾性脚29は、貫通孔31よりも上方に向かって次第に離れる方向に傾斜する形状としている。図18と図19の一対の弾性脚29は、中間の間隔が広くなるように、図において左側の弾性脚29をく字状に、右側の弾性脚29を逆く字状に折曲している。弾性脚29は、この図とは反対に、右側の弾性脚をく字状に折曲し、左側の弾性脚を逆く字状に折曲して、固定プレートの貫通孔から上方に離れるにしたがって、互いに接近する方向に傾斜させることもできる。
The
図の弾性脚29は、下端の間隔が弾性的に広くなる方向に付勢されて、挟着プレート28Bを弾性的に上方に押し出している。弾性的に間隔が広くなる方向に拡開される弾性脚29は、固定プレート30から抜ける方向に付勢されて、挟着プレート28Bを上方に弾性的に押し上げる。挟着プレート28Bが電池表面に押されると、弾性的に拡開している弾性脚29は間隔が狭くされて貫通孔31に押し込まれる。一対の弾性脚29は弾性的に間隔が広くなる方向に付勢されているので、固定プレート30の貫通孔31に押し込まれた弾性脚29は、弾性的に拡開しようとして、固定プレート30から押し出される。
The illustrated
以上の構造の弾性脚29は、固定プレート30の貫通孔31に上下に移動されて挟着プレート28Bを電池表面に押圧するので、挟着プレート28Bの上下のストロークを大きくして、挟着プレート28Bを電池表面に弾性的に押圧できる。このため、挟着プレート28A、28Bを電池表面に確実に安定して押圧して、電池温度を正確に検出できる特徴がある。
The
また、弾性脚29の下端を固定プレート30の貫通孔31に挿通して固定プレート30に連結できるので、簡単かつ容易に固定プレート30に連結できる特徴もある。また、弾性脚29の下端を固定プレート30の貫通孔31から引き抜いて外すこともできるので、熱伝導プレート28を簡単に交換できる特徴もある。
In addition, since the lower end of the
以上の温度検出部12は、図21の矢印で示すように、電池2の熱を挟着プレート28A、28Bを介して温度センサー4に伝導させる。とくに電池2の表面に弾性的に接触される挟着プレート28A、28Bは、電池2の熱が有効に伝導される。温度センサー4は、挟着プレート28A、28Bに挟着されて、挟着プレート28A、28Bの熱が有効に伝導される。図の熱伝導プレート28は、下の挟着プレート28Bの両側に凸条28Eを設けて、この凸条28Eの表面を電池表面に接触させる。凸条28Eを電池表面に接触させる下の挟着プレート28Bは、電池2の熱が効率よく伝導されて、温度センサー4に伝導する。また、上の挟着プレート28Aの中央部分も電池表面に接触させることができる。この上の挟着プレート28Aは、電池2の熱が効率よく伝導され、下面に挟着している温度センサー4に熱を効率よく伝導する。
The
以上の経路で、単三電池2Aや単四電池2Bの熱を温度センサー4に効率よく伝導する充電器は、電池2の熱を挟着プレート28A、28Bから温度センサー4に効率よく伝導する。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28の挟着プレート28A、28Bと電池2との間に空気が流入して、挟着プレート28A、28Bが空気で冷却されることがなく、電池2の熱を挟着プレート28A、28Bから温度センサー4に有効に伝導する。したがって、電池2の熱を挟着プレート28A、28Bから温度センサー4に有効に伝導し、しかも挟着プレート28A、28Bや温度センサー4の空気による冷却を少なくして、単三電池2Aと単四電池2Bの温度を、温度センサー4で正確に時間遅れを少なく、しかも高い精度で検出できる。
The charger that efficiently conducts the heat of the
なお、単三電池2Aよりも細い単四電池2Bを装着したときは、上の挟着プレート28Aの中央部分に電池表面が接触する。単三電池2Aは、下の挟着プレート28Bの凸条28Eが表面に接触するが、半径が小さい単四電池2Bでは、上の挟着プレート28Aの中央部分が電池2の表面に接触する。
When the
なお、本実施例の充電器は、外部の電源線32を連結するソケット33(図11参照)と、充電時に発光して充電状態を表示する各電池に対応した4つのLED素子34を有している。
The charger of this embodiment has a socket 33 (see FIG. 11) for connecting an
充電回路は、温度センサー4で電池温度を検出し、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。この充電器は、電池2を極めて短時間に充電できる特長がある。とくに、単三電池2Aと単四電池2Bの両方を、電池温度を保持設定温度に保持しながら充電することで、単三電池2Aと単四電池2Bの両方を短時間で充電できる。
The charging circuit detects the battery temperature with the
1…ケース 1A…上ケース 1B…下ケース
2…電池 2A…単三電池 2B…単四電池
2a…凸部電極
3…電池ポケット
4…温度センサー 4A…温度検出素子部
5…回路基板
6…出力端子
7…出力端子 7A…接触片
8…切換出力端子
9…支持部材 9A…絶縁ベース部 9B…連結部
9C…軸部 9D…支持凸部
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
12…温度検出部
13…円形開口
14…弾性アーチ 14A…コイルスプリング部
15…位置スイッチ
16…検出回路
17…ワイヤーフォーミングSW
18…分圧抵抗
19…中間接続点
20…電圧検出回路
21…電源
22…アース
23…支持部
24…冷却開口
25…冷却ファン
26…通風孔
27…隙間
28…熱伝導プレート 28A…挟着プレート 28B…挟着プレート
28C…弾性連結アーム 28D…係止部 28E…凸条 28F…スリット
29…弾性脚
30…固定プレート
31…貫通孔
32…電源線
33…ソケット
34…LED素子
41…電池
42…電源回路
43…スイッチング素子
44…制御回路
45…温度センサー
46…切換スイッチ
DESCRIPTION OF
2a ...
9C ...
9E: Switch pressing part
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
28C ... Elastic connecting
Claims (1)
前記温度保持充電工程より前に、前記電池温度を上昇させる大きな電流で充電して前記電池温度を前記保持設定温度まで上昇させる温度上昇充電工程とを備え、
該温度上昇充電工程で充電されて前記電池温度が前記保持設定温度になると、前記温度保持充電工程に移ると共に、
前記温度上昇充電工程において、前記冷却ファンを駆動して周囲空気を前記電池に当てて冷却しつつ充電し、
前記温度保持充電工程時の前記冷却ファンの回転速度を、前記温度上昇充電工程時の前記冷却ファンの回転速度より、低い速度にしたことを特徴とする充電方法。
It is a charging method for detecting the battery temperature of the battery and controlling the average charging current so that the battery temperature becomes the holding set temperature, while driving the cooling fan to cool the ambient air against the battery, A temperature holding charging step of charging while holding the battery temperature at the holding set temperature ;
Prior to the temperature holding charging step, a temperature rising charging step of charging the battery temperature with a large current to increase the battery temperature and raising the battery temperature to the holding set temperature,
When charged in the temperature rising charging step and the battery temperature reaches the holding set temperature, the process proceeds to the temperature holding charging step,
In the temperature rising charging step, the cooling fan is driven to charge the ambient air against the battery while cooling,
The charging method according to claim 1, wherein a rotation speed of the cooling fan at the temperature holding charging step is set lower than a rotation speed of the cooling fan at the temperature rising charging step.
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