JPH02142325A - 充電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、２次電池を急速充電する充電器に関するもの
である。

［従来の技術１ ＮｉＣｄ電池等の２次電池（以下、単に電池と呼ぶ。）
を急速充電する充電器としては種々のものが提案されて
いる。この柵の充？ｆｉ器を第６図に示す、この光電器
は、電池Ｂの温度に応じて充電電流を制御する温度制御
回路２と、充電時間を制限するタイマ３とを備え、これ
ら温度制御回路２及びタイマ３の出力をオアデート７を
介して充電電流制御回路１に入力して、電池ＢＩＪｒ過
充電されることを防止するようにしたものである。つま
り、この充電器は、タイマ３の限時時間内で、温度セン
サＳで検出される電池Ｂの温度が所定温度以下であると
き、充電電流制御回路１で電池Ｂを急速充電するもので
ある。なお、上記温度制御回路２は、電池Ｂが満充電さ
れたことを電池Ｂの温度から検知し、満充電時には充電
電流を大電流から微少電流に切り換えて、電池Ｂが過充
電されることを防止するためと、電池Ｂの温度が高いと
きに充電を行うと電池寿命が短くなるので、これを防止
するために設けである。ところで、周囲温度が低いと、
電池Ｂの温度が仲々上昇せず、このため温度制御回路２
だけであると、温度制御回路２が動作するまでに大電流
で２〜３倍に過充電されてしまう、しかも、このような
低温時には電池Ｂの〃ス吸収能力が低下しているので、
電池Ｂの内圧が上昇して、ガスが噴出する恐れがある。

そこで、これを防止するために急速充電時間を制限する
タイマ３を設けである。タイマ３は、光１／ｉ１器への
電源の投入時、あるいは電池パック式の充電器では電池
Ｂを装着した電池パック４を充電器本体に接続した時点
がら計時動作を開始するようにしである。

ところで、電動工具や玩具等のように電池Ｂを短時間に
放電する機器では、残容量がある状態で充電を行うとい
った使われ方は極めてまれで、常に電池Ｂが空の状態で
充電される場合が多い。従って、このような機器におい
ては充電電気量制御とするのが有効である。

【発明が解決しようとする課題１ しかしながら、電池Ｂを短Ｖｆｌ１１１に放電する機器
では大電流で電池Ｂを放電するために、放電時に電池Ｂ
の温度が上昇する。このように温度が上昇した電池Ｂを
充電しようとすると、温度制御回路２が動作して充電開
始時には微少電流でしか充電ができず、つまり直ぐには
、を浬充電を行うことがでかず、しかもタイマ３の限時
時間が経過すると微少電流に切り換えられるため、電池
Ｂが大電流で充電される期間が短くなるという問題があ
った。

即ち、電池Ｂが急速充電される期間は、電池Ｂの温度が
温度制御回路２の制御温度以下に冷却され、タイマ３の
限時時間となるまでであり、このため大電流による急速
充電時間が短くなり、充電不足となるのである。

本発明は上述の、αに鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、温度制御回路とタイマとで急速充
電を制御する充電器を、電池を急速に放電して電池の温
度が上昇する機器に用いた場合にも、電池の充電不足が
生じないようにすることにある。

［課題を解決するための手段」 上記目的を達成するために、本発明は２次電池の充電電
流を制御する充電電流制御回路と、２次電池の温度が所
定温度以下のとき２次電池を大電流で急速充電すると共
に、２次電池の温度が所定温度以上のとき微少電流で充
電するように上記充電電流制御回路を卵Ｉ御する温度制
御回路と、電池が大電流で急速充電される時間を一定時
間に制限するタイマとを備えている。

［作用１ 本発明は、従来の充電器の温度制御回路とタイマとが独
立して充電型ｔｉｔ郭Ｉ御回路の制御を行っていたため
に充電不足を生じていた点に着目し、タイマの動作を温
度制御回路の動作に従属させ、つまりは２次電池が大電
流で急速充電される時間だけをタイマで計時して一定時
間に制限することにより、２次電池が実質的に充′ｉｆ
ｉされる急速充電時間を一定にして、２次電池の充電不
足が生じないようにしたものである。

［実施例Ｊ 本実施例の充電器は、第１図に示すように、電池Ｂを充
電する充電電流制御回路１と、電池Ｂの温度に応じて充
ｘ’ａ流を制御する温度制御回路２と、急速充電時間を
計時するタイマ３と、電池Ｂが装着された電池パ２り４
を充電器本体ＡＩ：授綬したことを検知する電池パック
検知回路５とを備えており、電池パック検知回路５の出
力でタイマ３をリセットすると共に、温度制御回路２の
出力でタイマ３の計時動作の開始制御を行い、タイマ３
の出力で温度制御回路２を強制的に充電電流を微少電流
に切り換えるように制御するようにしである。なお、温
度センサＳは電池パック４に設けてあり、電池パック４
を充電器本体Ａに接続したとき温度センサＳが温度制御
回路２に接続される。

そこで、本実施例の充電器では、この温度センサＳを用
いて電池パ７り４の接続状態を検知するようにしである
。

第１図の具体回路を第２図に示す０本実施例の充１！器
は、商用電源をトランスＴ１ダイオードＤｒ０２”整流
した直流電圧を電源として動作するもので、この直流電
圧を充電電流制御回路１を介して電池Ｂに印加して電池
Ｂの充電を行う、充電電流制御回路１は、電池Ｂと直列
に接続され導通時に電池Ｂに大電流を供給する５ＣＲＱ
、と、この５ＣＲＱ、をバイアスするツェナダイオード
ＺＤ３及び抵抗Ｒ，，Ｒ，，からなるバイアス回路と、
このＳ　ＣＲＱ　＋に並列に接続されＳ　ＣＲＱ　＋の
非導通時に電池Ｂに微少電流を供給する抵抗Ｒ０と、温
度制御回路２あるいはタイマ３の出力に応じて５ＣＲＱ
＋の導通を制御するトランジスタＱ２とで構成しである
。温度制御回路２及びタイマ３は商用電源の整流出力を
抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ３からなる平滑回路で平滑し
て得た直流電圧を電源として動作するもので、温度制御
回路２をオペアンプＯＰ　２を用いたフンパレータで構
成すると共に、タイマ３をタイマＩＣ６を用いて構成し
である。

タイマ３の限時時間は、タイマＩＣ６の発振端子■に接
続されたコンデンサＣ２と、この発振端子■と基準電圧
出力端子■との間に接続された抵抗Ｒ５とで決まる。電
池パック検知回路５もオペアンプＯＰ１を用いたコンパ
レータで構成してあり、抵抗Ｒ２を介して温度センサＳ
に電流を供給し、電池パ７り４が充電器本体Ａに接続さ
れた場合に入力電圧が下降することから電池パック４の
接続を検知するようにしである。上記温度制御回路２を
構成するフンパレータの基準電圧は、タイマＩＣ６の基
準電圧出力端子■の出力をツェナグイオードＺＤ、で定
電圧化した電圧を、抵抗Ｒ，，Ｒ，。

とで分圧して得ており、また電池パック検知回路５を構
成するコンパレータの基準電圧は上記定電圧を抵抗Ｒ，
，Ｒ，とで分圧して得ている。なお、温度制御回路２の
出力には急速充電を行っていることを表示する発光ダイ
オードＬＤを設けである。

今、短時間で放電する機器に用いら′れた電池パック４
が充電器本体ＡＩ：接続された場合について説明する。

なお、電池パック４を接続しない状態では、電池パック
検知回路５の抵抗Ｒ７を介して電流が流れないので、電
池パック検知回路５の入力はハイレベルとなり、このと
きの電池パック検知回路５の出力もハイレベルとなって
いる。電池パック４が接続されると、抵抗Ｒ２を介して
温度センサＳに電流が流れ、電池パック検知回路５の入
力がローレベルになり、このため電池パック検知回路５
の出力がローレベルとなる。このローレベル出力はタイ
マＩＣ６のリセット端子■に入力され、タイマ３がリセ
ットされる。なお、この電池パ７り検知回路５の出力１
よダイオードＤ、を介して抵抗Ｒ□Ｒ１゜の接続点に印
加されており、温度制御回路２のコンパレータの基準電
圧は電池パック４が外されている場合には、定常時の基
準電圧よりも高くしである。そして、電池パック検知回
路５の出力がローレベルになると、温度制御回路２を構
成するコンパレータの基準電圧は抵抗Ｒ，，Ｒ，。

で決まる値になる。この場合には、電池Ｂの温度がＰＪ
ｓ図（ａ）に示すように基準電圧で決まる所定温度Ｔ１
よりも高いので、温度制御回路２の入力は基準電圧より
も低く、温度制御回路２の出力はローレベルとなる。従
って、トランジスタＱ２のエミッタ電位がベース電位よ
り低くなり、トランジスタＱ２がオンする。このため、
５ＣＲＱ、はオフとなり、抵抗Ｒ８を介して電池Ｂに微
少電流が供給される。なお、このときタイマ３は計時動
作が停止された状態になっている。

そして、電池Ｂが冷却されて電池Ｂの温度が所定温度Ｔ
、よりも低下すると、温度センサＳの両端電圧は高くな
り、温度制御回路２の出力が７１イレベルになる。この
ときには、トランジスタＱ２のエミッタ電位がベース電
位以上に高くなって、トランジスタＱ２がオフする。従
うて、５ＣＲＱがバイアス回路によって導通され、電池
Ｂには５ＣＲＱ、を介してｔ５３図（ｂ）に示すように
大電流が供給され、急速充電が開始される。このように
温度制御回路２の出力がハイレベルになると、ダイオー
ドＤ、を介してタイマＩＣ６のスタート端子■にハイレ
ベル信号が人力され、タイマ３は計時動作を開始する。

ここで、電池Ｂが冷却され、急速充電が開始されたとき
の充電電流によるエネルギは、電池Ｂの充電に使われ、
電池Ｂの発熱とはならずに電池Ｂが正規に充電される。

この電池Ｂが温度上昇するのは、電池Ｂが１００％近（
充電され、充電のエネルギが発熱に使われるようになっ
てからである。そして、このタイマ３がタイムアツプす
ると、タイマＩＣ６の出力端子■がハイレベルになり、
温度制御回路２の基準電圧が高く引き上げられる。従っ
て、温度制御回路２の出力がローレベルになり、上述の
電池Ｂの温度が高い場合と同様にして、トランジスタＱ
２をオンすることにより、抵抗Ｒ０を介して微少電流で
電池Ｂが充電されるにこで、タイマ３の限時時間を電池
Ｂが所望の充電状態となる＃１１１１に設定しておけば
、温度制御回路２とタイマ３とを備える充電器でも電池
Ｂが充電不足となることがない、なお、この充電器を電
池Ｂを急速に放電しない機器に用いた場合には、電池パ
ック４を充電器本体Ａに接続した時点から直ぐに温度制
御回路２の出力がハイレベルになって急速充電が行われ
、以降はタイマ３がタイムアツプするまで急速充電が行
われる。

ところで、上記タイマ３の設定時間を温度制御回路２に
よって温度制御がかがる時間よりも若干長くしてお（と
、急速充電時の電流よりも小さく、且つ微少電流よりも
大きいｔｐ１３の電流値の電流でｆｉａＢを充電するこ
とができる。なお、このような充電は押込み充電と呼ば
れる。つまり、タイマ３の設定時間を温度制御回路２に
よって温度制御がかかる時間よりも若干長（しておくと
、充電により電池Ｂの温度が第４図（ａ）に示すように
上昇する。そして、電池Ｂの温度が所定温度Ｔ、以上に
上昇すると、温度制御回路２の出力がローレベルとなり
、充電電流が微少電流に切り換えられると共に、タイマ
３の計時動作が停止される。このよう、に充電電流が微
少電流になると、電池Ｂの温度が低下し、温度制御回路
２の出力が再びハイレベルになり、急速充電が開始され
ると共に、タイマ３の動作が開始されるというように、
第４図＜［、）に示すように充１！電流が大電流と微少
電流とに繰り返し切り換えられ、この動作は断続的に計
時動作するタイマ３の計時時間が設定時間に達するまで
行われる。この期間には平均電流が急速充電電流の約半
分となり、所謂補充電が行われる。なお、上述のように
積極的にタイマ３の時間を長くしなくても、残容量があ
る状態で充電を行うと、上記補充電状態になる場合があ
る。このように補充電を行うと、若干過充電にすること
ができ、電池Ｂを活性化することがで終る効果がある。

しかも、タイマ３と温度制御回路２との出力を相互にフ
ィードバックすることにより、充電不足の防市と、補充
電とを余りｆｆ１品を増やすことなく達成できる。

ところで、第３図の回路ではタイマ３をタイマＩＣ６で
構成してあったが、発振回路と７リツププロツプで構成
しても良い。

［実施例２］ 本実施例は、タイマＩＣ６がスタート端子■をを備えて
いない場合の回路であり、タイマ３の計時動作の開始制
御を、発振用端子■に接続されたコンデンサＣ２の両端
電圧をクランプすることにより行っている。つまり、第
５図に示すように温度制御回路２の出力と発振用端子■
との間にダイオードＤ、を接続し、温度センサＳて゛検
出される温度が所定温度ＴＩ以下のときローレベルとな
る温度制御回路２の出力で、コンデンサＣ２が充電され
ないようにしてタイマ３の計時動作の開始制御を行って
いる。本実施例も上述の第１の実施例と同様に温度セン
サＳで検出される電池Ｂの温度が所定温度Ｔ１以上に上
昇したとき、タイマ３が計時動作を開始し、動作的には
上述の第１の実施例と同様に動作する。

［発明の効果Ｊ 本発明は上述のように、２次電池の光電電流を制御する
充電電流制御回路と、２次電池の温度が所定温度以下の
とき２次電池を大電流で急速光電すると共に、２次電池
の温度が所定温度以上のとき微少電流で充電するように
上記光電′！ｒｉＰＲｆｉｌ制御回路を制御する温度制
御回路と、電池が大電流で急速充電される時間を一定時
間に制限するタイマとを備えているので、タイマの動作
を温度制御回路の動作に従属させ、つまりは２次電池が
大電流で急速充電される時間をタイマで計時して一定［
１ｉ！ｒｌｌｌに制限することができ、このため２次電
池が実質的に充電される急速充電時間を一定にでき、２
次電池の充電不足が生じない効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成を示すブロック図
、第２図は同上の具体回路図、第３図及び第４閏は同上
の動作説明図、第５図は他の実施例の具体回路図、ｔ１
４６図は従来例の回路構成を示すブロック図である。 １は充電電流制御回路、２は温度制御回路、はタイマ、
Ｂは２次電池である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２次電池の充電電流を制御する充電電流制御回路
   と、２次電池の温度が所定温度以下のとき２次電池を大
   電流で急速充電すると共に、２次電池の温度が所定温度
   以上のとき微少電流で充電するように上記充電電流制御
   回路を制御する温度制御回路と、電池が大電流で急速充
   電される時間を一定時間に制限するタイマとを備えた充
   電器。