JPH0539148U - 充電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長期間放置された充電池に対しても良好に充
電を行って、その能力を十分に引き出す。 【構成】 充電池３０に対しては、電流制御回路４２に
よって制御された充電電流による充電が行われる。この
とき、再充電の際の充電池の反応抵抗値や電極の不活性
化などの内部状態を考慮した複数の充電モードが設定さ
れており、いずれか適当なものが充電モード切換スイッ
チ４０のスイッチボタンＳ１〜Ｓ３の操作で選択され
る。電流制御回路４２では、選択された充電モードに相
当する条件と、比較回路５４による電圧降下の検出に対
応して充電電流が制御される。特に、長期間放置された
充電池の場合には、電圧降下検出後に充電池の内部状態
に応じた急速充電が行われる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、たとえば、ニッケル・カドミウム電池などの充電用電池（以下充電 池という）を長期間放置した後、その充電を行なって再使用する場合に好適な充 電器に関する。

【０００２】

【従来の技術と考案が解決しようとする課題】

充電池，たとえばニッケル・カドミウム電池は、コードレス電話機の子機など の電子機器の内蔵電源やバックアップ用電源として、広く利用されている。

【０００３】 ところで、このニッケルカドミウム電池には次のような特長がある。 （１）長期間，たとえば１年以上放置して自然放電が進むと内部電極が不活性化 する。このため、放置後再充電を行って再度使用する場合、この内部電極の不活 性化により、定格容量の６０〜９０％程度の容量しか取り出すことができない。 このときに取り出せる容量の程度は、放置期間，放置環境（たとえば温度や湿 度など），放置開始の際の残存容量などの放置条件やニッケル・カドミウム電池 の種類などによって変化する。

【０００４】 図３には、その一例が示されている。同図（Ａ）は、充電池を３５℃で２年間 放置した後に充放電を繰り返し行った場合の放電容量，すなわち取り出された容 量が示されている。グラフＧＡは放電状態で放置した場合、グラフＧＢは容量の 残存状態で放置した場合である。これらのグラフに示すように、容量が残存した 場合の方が取り出せる容量は小さくなる。また、同図（Ｂ）は、充電池を２０℃ で１３年間放置した場合の同様のグラフである。このグラフＧＣと前記グラフＧ Ａ，ＧＢとを比較すると、長期間放置するほど取り出せる容量は小さくなる。そ の他、湿度の高い状態で放置した場合も、同様に取り出せる容量はより小さくな る。

【０００５】 （２）また、３ヶ月以上長期放置されたものや過放電されたものは、正常な電池 と比較して反応抵抗値が大きくなり、充電電圧が高くなってしまう。また、充電 初期に電圧ピークを発生し、−△Ｖ制御方式による急速充電においては、充分充 電が行われないままにＣ／３０〜Ｃ／２０ｍＡ（Ｃは充電池の定格容量）前後の トリクル充電や充電停止となってしまうという誤動作が生じる。

【０００６】 図４には、かかる−ΔＶ制御方式における充電特性の一例が示されている。ニ ッケル・カドミウム電池を定電流充電すると、電池電圧は充電の進行に伴って上 昇する。そして、電池電圧は充電完了時にピーク値を生じ、その後は降下する。 この電池電圧の上昇・下降特性は、放電時の周囲温度に無関係に発生するので、 充電完了の検出に有効である。−△Ｖ制御方式は、この電池電圧がピークとなっ た後の降下電圧（−△Ｖ）を検出して、充電電流の制御を行う方式で、最初は１ ＣｍＡ前後の充電電流で急速充電が行なわれ、−△Ｖ検出後は０．０５ＣｍＡ前 後のトリクル電流で任意の時間の充電が行なわれる。

【０００７】 図４中（Ａ）には充電時の電池電圧の変化が示されており、（Ｂ）には充電電 流の変化が示されている。一般的な使用状態では、グラフＧＤ，ＧＥに各々示す ように、反応抵抗値が低いため比較的長時間で電池電圧がピークとなる。そして 、このピークから−ΔＶの電圧低下時点から、トリクル充電電流領域となる（矢 印ＦＡ参照）。ところが、数ヶ月以上放置した場合には、グラフＧＦ，ＧＧに各 々示すように、反応抵抗値が大きくなるため比較的短時間で電池電圧がピークと なる。従って、トリクル充電の領域は矢印ＦＢで示すようになる。

【０００８】 しかしながら、従来は、上記のような事情があるにもかからわず、通常使用し ている充電方式で充電池の充電が行われている。すなわち、充電済み又は放電済 み状態からの放置期間の長短によってニッケル・カドミウム電池が再充電する際 種々の状態にあるにもかかわらず、常用されている方式でのみ充電が行われてい る。このため、ニッケル・カドミウム電池が本来備えている定格容量の電力を十 分に引き出すことができず、本来の数１０％程度の放電時間しか得られない。

【０００９】 本考案は、これらの点に着目したもので、長期間放置された充電池に対して良 好に充電を行って、その能力を十分に引き出すことができる充電器を提供するこ とを、その目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案の１つは、充電池を再充電する充電器において、再充電の際の充電池の 内部状態に対応して充電条件が設定された複数の充電モードを有し、いずれかの 充電モードを選択するモード選択手段と、これによって選択された充電モードに 該当する充電条件で充電池に対する充電を行う充電制御手段とを備えたことを特 徴とする。

【００１１】 他の考案は、長期間放置された充電池を、充電による電圧降下を検出しながら 再充電する充電器において、最初の充電による電圧降下の検出後に、反応抵抗値 の低減又は電極活性化のための急速充電を行う充電制御手段を有することを特徴 とする。

【００１２】

【作用】

本考案によれば、充電器は複数の充電モードを有している。これらの充電モー ドでは、再充電の際の充電池の内部状態，たとえば反応抵抗や電極の不活性化な どを考慮して充電条件が設定されている。充電は、最も適当な充電モードによっ て行われる。 また、長期間放置された充電池に対しては、最初の充電における電圧降下の検 出後に反応抵抗の低減や電極の活性化のための急速充電が行われる。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案による充電器の一実施例について、添付図面を参照しながら説明 する。 図２には、本実施例の外観が示されている。同図において、充電器本体１０は 、商用電源接続用のＡＣプラグ１２，電源投入用のパワースイッチ１４が設けら れている。充電器本体１０上部には凹部１６が設けられており、この凹部１６の 段差部分には案内溝１８，２０が各々設けられている。更に、これら案内溝１８ ，２０の適宜位置には、充電電力出力用の電極２２，２４が各々設けられている 。

【００１４】 次に、例えばニッケル・カドミウム電池などの充電池３０の側部には、充電器 本体１０側の案内溝１８，２０に対応する突起３２，３４が各々形成されている 。また、これら突起３２，３４の適宜位置には、前記充電器本体１０の電極２２ ，２４に対応して、電極３６，３８が各々設けられている。

【００１５】 次に、充電器本体１０上には、充電モード切換スイッチ４０が設けられており 、スイッチボタンＳ１，Ｓ２，Ｓ３のいずれかを押すことで、後述する充電モー ドが選択できるように構成されている。

【００１６】 図１には、充電器本体１０内の回路構成が示されている。同図において、充電 モード切換スイッチ４０は、電流制御回路４２及びタイマ回路４４のモード設定 入力側に各々接続されている。電流制御回路４２の入力側は、電源４６のプラス 側に接続されており、その出力側は充電池３０のプラス側及び電圧検出回路５０ の一方の入力側に各々接続されている。そして、充電池３０のマイナス側は、電 圧検出回路５０の他方の入力側及び電源４６のマイナス側に各々接続されている 。

【００１７】 上述した電圧検出回路５０の一方の検出出力側は、ピーク値記憶回路５２の入 力側に接続されており、他方の検出出力側はピーク値記憶回路５２の出力側とと もに、比較回数５４の入力側に各々接続されている。そして、この比較回路５４ の出力側は、電流制御回路４２の他の入力側に接続されている。なお、以上の回 路は、基本的には−ΔＶ制御方式による充電回路を構成している。

【００１８】 以上の各部のうち、電源４６は、図２に示すＡＣプラグ１２から供給される商 用交流電力を所定の直流電力に変換して出力するためのものである。電圧検出回 路５０は、充電池３０の端子間電圧を検出して出力するものである。次に、ピー ク値記憶回路５２は、入力電圧のピーク値を検出記憶して出力する機能を有する 。比較回路５４は、電圧検出回路５０及びピーク値記憶回路５２の各出力を比較 して、比較結果を出力するためのものである。これにより、−ΔＶの電池電圧変 化が検出されるようになっている。

【００１９】 次に、電流制御回路４２は、充電モード切換スイッチ４０におけるスイッチボ タンＳ１〜Ｓ３によって指示された充電モードに対応して、充電電流の制御を行 うためのものである。また、各充電モードで必要とされる時間のカウントは、タ イマ回路４４で行われるようになっている。

【００２０】 次に、本実施例における充電モードについて説明する。充電モードは、充電池 ３０の放置期間に応じて、以下の３種類となっている。 （１）常用モード…数ヶ月以内に使用されている場合 （２）短期放置モード…数ヶ月から１年間程度放置された場合 （３）長期放置モード…１年間以上放置された場合 いずれの充電モードで充電を行うかの選択は、充電器の使用者がマニュアルで行 う。

【００２１】 このように、放置期間を基準として充電モードを選択する理由は、再充電の際 における充電池３０の内部状態，すなわち内部電極の不活性化や反応抵抗値の程 度に合わせて最適な充電方法を適用するためである。 表１には、各動作モードにおける電池状態の不具合要因に対する対策の要否が 示されている。

【００２２】

【表１】

【００２３】 まず、常用モードの場合には、放置期間が短いため反応抵抗値，電極不活性化 のいずれに対しても特に対策を施す必要はない。次に、短期放置モード及び長期 放置モードの場合は、反応抵抗値が高いため、それに対する対策が必要となる。 更に、長期放置モードの場合には、電極不活性化に対する対策も必要となる。こ のような充電池３０の再充電時の内部状態を考慮して、各充電モードにおける充 電条件，すなわち電流制御回路４２及びタイマ回路４４の動作条件が表２に示す ように設定されている。

【００２４】

【表２】

【００２５】 次に、この表２を参照しながら本実施例の動作について説明する。使用者は、 図２に矢印Ｆ１で示すように、充電池３０を充電器本体１０にセットし、スイッ チボタンＳ１〜Ｓ３のうちの該当するものを押す。

【００２６】 （１）常用モードの場合 充電池３０が数ヶ月以内に使用されている場合は、充電モード切換スイッチ４ ０のスイッチボタンＳ１が押される。これによって、常用モードが選択される。 この場合は、上述した−△Ｖ制御方式による充電が行われる。

【００２７】 図１に示すように、電源４６から出力された直流電力は、電流制御回路４２に よる制御の後、充電池３０に供給され、その充電が行われる。このときの充電電 流は、充電を急速に行うため、たとえば１ＣｍＡに制御される。充電の進行とと もに充電池３０の端子間電圧が上昇する。この電池電圧は、電圧検出回路５０に よって検出され、更にそのピーク値はピーク値記憶回路５２に記憶される。

【００２８】 そして、電池電圧とそのピーク値は比較回路５４で比較され、充電完了で−Δ Ｖの電圧降下が検出される。通常、約１時間程度で電圧降下の検出が行われる。 検出結果は、比較回路５４から電流制御回路４２に入力される。電流制御回路４ ２では、充電電流がたとえば０．０５ＣｍＡ程度に制御され、このトリクル電流 による充電が行われる。

【００２９】 （２）短期放置モードの場合 次に、充電池３０が数ヶ月〜１年間放置されている場合は、充電モード切換ス イッチ４０のスイッチボタンＳ２が押される。これによって、短期放置モードが 選択される。この場合、充電池３０の反応抵抗値が高くなっているため、図４（ Ａ）グラフＧＦに示したように、充電開始後数分間で−△Ｖが比較回路５４で検 出されることになる。すると、同図（Ｂ）グラフＧＧに示すように０．０５Ｃｍ Ａのトリクル充電領域となる。

【００３０】 しかし、この充電モードでは、電流制御回路４２の制御によって、すぐ当初の １ＣｍＡの充電電流による急速充電が開始される。この動作は、反応抵抗値が大 きくなっていることの対策であり、−ΔＶ検出後約１時間，１回行われる。 この動作の後、電流制御回路４２によって充電電流がたとえば０．０５ＣｍＡ 程度に制御され、トリクル電流による充電が行われる。

【００３１】 （３）長期放置モードの場合 次に、充電池３０が１年以上の長時間放置されている場合は、充電モード切換 スイッチ４０のスイッチボタンＳ３が押される。これによって、長期放置モード が選択される。この場合、上述した短期放置モードの場合と同様に反応抵抗値が 高いため、−ΔＶ検出後の急速充電動作が同様に１時間程度行われる。

【００３２】 次に、この充電モードでは、不活性となった電極の活性化を行うため、かかる １ＣｍＡによる急速充電動作が更に３０分行われる。すなわち、−ΔＶ検出後の 急速充電時間が１時間より５０％多い１．５時間となるように、電流制御回路４ ２による制御が行われる。その後は、上述した場合と同様に、電流制御回路４２ によって充電電流がたとえば０．０５ＣｍＡ程度に制御され、トリクル電流によ る充電が行われる。

【００３３】 以上のように、本実施例によれば、充電池３０の内部状態に応じた条件で充電 が行われる。まず常用モードの場合には、−ΔＶ制御方式による充電動作が行わ れる。これに対し、短期放置又は長期放置モードの場合は、反応抵抗値の低減， 電極の活性化が−ΔＶ検出後の急速充電で実行される。すなわち、本実施例では 、充放電の繰り返しによって充電池３０を回復させるのではなく、電池電圧降下 後の急速充電動作で実行される。

【００３４】 なお、本考案は、何ら上記実施例に限定されるものではなく、たとえば次のも のも含まれる。 （１）前記実施例中に示した電流値や充電時間などの各値は一例であり、必要に 応じて適宜設定してよい。 （２）前記実施例では充電モードを３つに分けたが、必要に応じて適当数として よい。 （３）回路構成も、同様の作用を奏するように種々設計変更が可能であり、たと えばマイクロコンピュータなどで制御を行うようにしてもよい。

【００３５】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案による充電器によれば、複数の充電モードを設定 し、各充電モードでは再充電時の充電池の内部状態を考慮して充電条件を設定す ることとしたので、長期間放置された充電池に対して良好に充電を行って、その 能力を十分に引き出すことができる。また、長期間放置された充電池に対しては 、反応抵抗の低減，電極の活性化のための急速充電を行うこととしたので、充放 電を繰り返すことなく十分に充電を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による充電器の一実施例を示す構成図で
ある。

【図２】前記実施例の外観を示す斜視図である。

【図３】長期間放置された充電池の充放電を行った場合
の放電容量変化を示すグラフである。

【図４】−ΔＶ制御方式による充電時の電池電圧と充電
電流の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…充電器本体、１２…ＡＣプラグ、１４…パワース
イッチ、１６…凹部、１８，２０…案内溝、２２，２
４，３６，３８…電極、３０…充電池、３２，３４…突
起、４０…充電モード切換スイッチ（モード選択手
段）、４２…電流制御回路（充電制御手段）、４４…タ
イマ回路（充電制御手段）、４６…電源、５０…電圧検
出回路、５２…ピーク値記憶回路、５４…比較回路、Ｆ
１，ＦＡ，ＦＢ…矢印、ＧＡ〜ＧＧ…グラフ、Ｓ１〜Ｓ
３…スイッチボタン（モード選択手段）、−ΔＶ…電圧
降下。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 充電用電池を再充電する充電器におい
   て、再充電の際の充電用電池の内部状態に対応して充電
   条件が設定された複数の充電モードを有し、いずれかの
   充電モードを選択するモード選択手段と、これによって
   選択された充電モードに該当する充電条件で充電用電池
   に対する充電を行う充電制御手段とを備えたことを特徴
   とする充電器。
2. 【請求項２】 長期間放置された充電用電池を、充電に
   よる電圧降下を検出しながら再充電する充電器におい
   て、最初の充電による電圧降下の検出後に、反応抵抗値
   の低減又は電極活性化のための急速充電を行う充電制御
   手段を有することを特徴とする充電器。