JPH07154927A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 充電電池に対する過剰な急速充電を防止し、
電池の長寿命化を図る。 【構成】 着脱式の電子機器を接続した状態で、該電子
機器に内蔵される充電電池の充電を行う。充電装置は、
時刻Ｔ０の電源投入時に前記充電電池が放電しきって電
池電圧が第１の基準電圧ＶＬ未満のとき、充電電流を大
きな電流量Ｉ２に切換えて急速充電を行う。前記急速充
電によって前記電池電圧が時刻Ｔ１において一旦最大値
ＶＰに達し、前記充電電池内の内部物質の変化によって
時刻Ｔ２において電位差ΔＶだけ低下すると、充電電池
が満充電になったものとみなし、予め定められる微少な
電流量Ｉに切換えてトリクル充電を行う。また着脱式の
電子機器が時刻Ｔ１０〜Ｔ１１間のように脱着された場
合、前記脱着による第２の基準電圧である０Ｖまでの電
圧降下を一旦検出すると、使用者に急速充電の意志があ
るものとみなして、前記電圧ＶＬ以上であっても、時刻
Ｔ１１以降で急速充電を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器、電化製品お
よび情報機器などに使用される充電電池に直流電力を供
給する充電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】商用電源などの電源と接続された状態
で、前記電源から得られる直流電力を充電電力として充
電電池に供給することができる充電装置は、持運んで使
用される場合がある電子機器等の直流電力源である充電
電池に直流電力を供給する目的で使用されている。

【０００３】典型的な従来技術の充電装置は、たとえば
商用電源からの電力を整流・平滑して、少なくとも２種
類の電流量で選択的に出力することができる充電電流供
給回路と、電子機器に内蔵された充電電池の電圧レベル
を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路の検出結
果に対応して前記電流量の切換えを制御する制御回路と
などで構成される。前記充電装置は、電源に接続される
と、制御回路が、まず充電電流供給回路に、充電電池が
取外されない限りは、予め定める一定時間だけ大きな電
流量の充電電流を充電電池へ供給させ、急速充電を行
う。前記急速充電によって電池電圧は急速に上昇してゆ
く。

【０００４】次に、前記一定時間経過後から前記電圧検
出回路が充電電池の電圧レベルの監視を開始し、充電電
池の電圧が予め定められる電圧まで一旦上昇し、続いて
予め定められる微少量だけ降下したか否かを検出する。
前記微少量の降下は、前記充電電池の内部物質が満充電
となって変化したために生じるものであり、これを検出
して、前記制御回路は、前記充電電池が満充電になった
ものとみなす。

【０００５】その後、制御回路は充電電流供給回路の出
力電流量を切換えて、微少な量の充電電流を充電電池に
供給し、いわゆるトリクル充電を行う。前記トリクル充
電は、充電電池の電圧レベルを維持するために行われる
ものであり、使用者は、電子機器を前記充電装置から切
離して使用しようとすると、常に充電電池が満充電の状
態で前記電子機器を使用することができる。また、前記
満充電となるまでの時間は、トリクル充電のみを行う場
合に比べて、急速充電によって充電時間がかなり短縮さ
れているので、使用者を煩わせることはない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術では、
充電電池が満充電になっているにもかかわらず、充電装
置を電源に接続するたび毎に、該充電装置は前記満充電
の充電電池に急速充電を行って、大きな電流量の充電電
流を流込もうとする。特に充電装置が事業所などで使用
されている場合、前記電源の上流側の主電源スイッチが
ほぼ毎日開閉されるので、そのたび毎に前記急速充電が
行われることになり、前記充電電池の寿命を縮めてしま
う。

【０００７】本発明の目的は、満充電の充電電池に対す
る過剰な充電電流の供給を防止し、充電電池の寿命を伸
ばすことができる充電装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、電源からの電
力を微少な第１の充電電流と、大きな第２の充電電流と
で選択的に充電電池に供給することができる充電電流供
給手段と、前記充電電池の電圧を検出する電圧検出手段
と、前記電圧検出手段の出力に応答して前記充電電流供
給手段を制御する制御手段とを備え、電源投入のたび毎
に前記制御手段は充電電流供給手段に充電を開始させる
充電装置において、前記電源投入時に電圧検出手段によ
って検出される電池電圧が予め定める第１の基準電圧以
上であるとき、前記制御手段は充電電流供給手段に、前
記電圧を少なくとも維持しうる前記第１の充電電流を供
給させて充電を開始し、前記電源投入時の電池電圧が前
記第１の基準電圧未満であるとき、前記制御手段は充電
電流供給手段に、前記電池電圧を上昇させうる前記第２
の充電電流を供給させて、急速充電を開始することを特
徴とする充電装置である。

【０００９】また本発明の前記急速充電は、前記電池電
圧が、一旦前記第１の基準電圧以上の最大電圧に達した
後、該最大電圧よりも予め定める電圧だけ低下したこと
が検出されると停止されることを特徴とする。

【００１０】また本発明は、前記充電電池が着脱可能で
あり、前記充電電池の脱着によって前記電池電圧が第１
の基準電圧以下に設定される第２の基準電圧まで一旦降
下したとき、急速充電を開始することを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明に従えば、電源からの電力を、微少な量
の第１の充電電流と、大きな量の第２の充電電流とで選
択的に充電電池に供給可能な充電電流供給手段と、前記
充電電池の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検
出手段の出力に応答して充電電流供給手段を制御する制
御手段とを備えた充電装置は、電源が接続されるたび毎
に、前記充電電流供給手段によって充電電池への充電電
流の供給を開始する。

【００１２】前記充電装置に電源が投入されると、前記
電圧検出手段は充電電池の電圧を検出し、前記制御手段
が予め定められた第１の基準電圧以上であると判断した
とき、該制御手段は前記充電電流供給手段に、前記充電
電池の電圧レベルを少なくとも維持し得る微少量の第１
の充電電流を充電電池へ供給させ、いわゆるトリクル充
電を開始する。一方、前記第１の基準電圧未満と判断し
たとき、前記制御手段は、前記充電電池の電圧レベルを
急速に回復させることができる大量の第２の充電電流を
充電電池に供給する急速充電を開始する。このように、
大量の充電電流を用いて行う急速充電は、前記充電電池
の電圧が、前記第１の基準電圧以上であるか否かの判断
の後に始められるので、いたずらに前記充電電池を疲労
させることはなく、充電電池の寿命を伸ばすことができ
る。

【００１３】また好ましくは、前記電池電圧が前記第１
の基準電圧未満であるために急速充電が開始されると、
電圧検出手段は、検出される充電電池の電圧が、一旦、
前記第１の基準電圧以上の最大電圧に達した後、該最大
電圧よりも予め定める電圧だけ低下したか否かの検出を
行う。これは満充電となった充電電池の内部物質が化学
変化するために現れる電圧降下を検出するものであり、
制御手段は充電電池のこのような電圧変化を検出して、
充電電池が満充電となったものと判断する。前記満充電
の検出によって、前記制御手段は急速充電の停止を判断
し、前記充電電流供給手段には微少な第１の充電電流に
よる前記トリクル充電を行わせる。

【００１４】さらにまた好ましくは、前記充電電池は着
脱可能に構成され、この場合、前記充電電池の前記トリ
クル充電時での脱着のあったことが、前記電圧検出手段
において、充電電池の電圧が前記第１の基準電圧以下に
設定されている予め定められる第２の基準電圧まで、一
旦、降下することで検知されると、制御手段は使用者に
急速充電の意志があるとみなし、前記充電電流供給手段
に、急速充電を行わせる。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である充電装置１
と、該充電装置１から電力供給される電子機器１０との
斜視図である。前記充電装置１には、商用交流電源のコ
ンセントに接続されるプラグ７が設けられている。この
プラグ７からケーブル１６を介して入力された電流は、
後述するように該充電装置１内で整流・平滑され、該充
電装置１の上部において電子機器１０を立設した状態
で、一対のコネクタ端子１１が嵌着して、携帯用の無線
機器である電子機器１０へ供給される。

【００１６】また前記電子機器１０のキャビネット１７
には、電池ソケット１２が埋込まれている。前記電池ソ
ケット１２には充電電池２が嵌め込まれ、前記キャビネ
ット１７の外形に合わせて成形されたスライド蓋１３で
前記充電電池２を覆うことで、該充電電池２は前記電子
機器１０に内蔵され、電子機器１０への電力供給が可能
となる。前記充電電池２は、正極に酸化水素ニッケル、
負極にカドミウムを使用した密閉型のいわゆるニッケル
−カドミウム電池等で実現され、前記商用交流電源から
充電装置１を介して供給される電力を蓄電することがで
きる。

【００１７】図２は、充電装置１と電子機器１０とが接
続された状態での電気回路図である。前記充電装置１
は、トランス６と、整流器５と、電流切換回路３とを備
える充電電流供給装置１５と、制御回路４とを含んで構
成される。前記プラグ７に接続されたケーブル１６は、
トランス６の一次側コイルに接続される。前記トランス
６の二次側コイルは、整流器５の入力端子に接続されて
おり、こうして前記商用交流電源から得られた電圧を所
定の値の電圧に変圧する。前記整流器５は、ダイオード
ブリッジ回路等で実現され、前記トランス６の二次側コ
イルに現れた交流電流を直流電流に変換する。前記整流
器５と前記コネクタ端子１１との間には電流切換回路３
が接続されており、この電流切換回路３は、整流器５か
ら供給される電流を、トリクル充電用の比較的微少な量
と、急速充電用の大きな量とに切換えて出力することが
できる。前記電流切換回路３は、制御回路４の出力端子
と接続されており、電圧検出手段であり制御手段である
この制御回路４は、主にマイクロコンピュータ等で実現
され、前記電流切換回路３とコネクタ端子１１との接続
ライン１８に接続されている検出線１４を入力端子に接
続している。

【００１８】前記電子機器１０は、充電電池２と、無線
回路１５とを備えて構成される。前記充電電池２には、
接続状態にあるコネクタ１１から前記直流電流が与えら
れ、充電が行われる。前記無線回路１５は、前記充電電
池２に蓄電された電力の供給を受けて、送信／受信動作
を行う。

【００１９】図３は充電電池２の電池電圧の時間的変位
を示すグラフであり、図４は充電装置１の電流供給量の
時間的変位を示すグラフである。図３のように時刻Ｔ０
において、電荷が放電して、電圧がＶＬ１になっている
充電電池２を備えた電子機器１０が接続されている充電
装置１を商用交流電源に接続すると、前記電圧検出手段
である制御回路４は、接続ライン１８から検出線１４を
介して検出される前記充電電池２の電圧が予め定められ
る第１の基準電圧であるＶＬ、たとえば５．０Ｖ以下で
あると、図４のように予め定められた大きな電流量であ
るＩ２、たとえば０．４Ａの電流を電子機器１０に供給
し、急速充電を行う。

【００２０】前記供給によって充電電池２の電圧は、前
記電圧ＶＬ１の状態から、時刻Ｔ１で示されるように、
最大電圧である値ＶＰ、たとえば９．５Ｖまでおよそ９
０分かけて上昇してゆくが、前記上昇後、該充電電池２
の内部物質の化学変化によって、時刻Ｔ２で示されるよ
うに、前記値ＶＰから電位差ΔＶ（たとえば０．１Ｖ）
だけ降下した電圧ＶＨ２になる。

【００２１】前記充電装置１は、前記値ＶＰから電圧Ｖ
Ｈ２までの降下を検出すると、前記充電電池２が満充電
になったとみなし、前記供給電流の電流量を予め定めら
れた微少量の電流量であるＩ１たとえば０．０４Ａへ切
換えて、前記充電電池２の電圧レベルを維持し得るトリ
クル充電を行う。

【００２２】前記トリクル充電によって前記充電電池２
はＶＨ２の電圧を維持しているが、時刻Ｔ１０において
使用者が電子機器１０を持出したとすると、前記充電電
池２は充電装置１から取外されるので、接続ライン１８
は断線状態となり、前記制御回路４は０Ｖを検出する。
前記制御回路４は予め定める第２の基準電圧として前記
０Ｖを記憶しており、時刻Ｔ１１において使用者が再び
電子機器１０を充電装置１に接続すると同時に、前記充
電電池２が放電したか、あるいは使用者に急速充電の意
志があるものとみなして、充電電池２の電圧が前記第１
の基準電圧ＶＬ以上の電圧ＶＬ２であっても、供給電流
を前記Ｉ２の電流量に切換え、急速充電を行う。

【００２３】なお、急速充電開始後に前記時刻Ｔ１〜Ｔ
２間で示される電位差ΔＶの降下を利用した満充電の判
定は、急速充電が開始された時刻Ｔ０から予め定める時
間Ｗ１、たとえば５分程度が経過した後に行われる。こ
れは、図３において参照符Ｐで示されるように、急速充
電の開始直後にも現れることのある一時的な電圧降下に
対する満充電の誤判定を防止するために行われる。

【００２４】図５は、上述の図３および図４に示す制御
回路４の充電動作を説明するためのフローチャートであ
る。充電装置１のプラグ７がコンセントに接続されるな
どして電源が投入されるとステップｎ１に移行し、充電
電池２の電池電圧が前記電圧ＶＬ以上か否かの判断を行
う。もし電圧ＶＬ未満なら、ステップｎ２に移行し、前
記電流切換回路３の電流量をＩ２に切換えさせ、前記急
速充電を行う。

【００２５】また、ステップｎ１で電池電圧が電圧ＶＬ
以上であると判断すれば、充電電池２への急速充電は不
要であるので、トリクル充電に切換えるべく、ステップ
ｎ８へ移る。

【００２６】前記ステップｎ２での切換えの後ステップ
ｎ３に移行して、前記電源投入から時間Ｗ１を経過した
か否かが判断され、そうでなければこのステップｎ３を
繰返し、経過するとステップｎ４に移る。ステップｎ４
では、値ＶＰを０にセットしてステップｎ５へ移り、電
池電圧が値ＶＰよりも大きければ、ステップｎ６で値Ｖ
Ｐに現在の電池電圧に対応する値を代入してステップｎ
５へ戻る。一方、ステップｎ５で電池電圧が値ＶＰ以下
であると判断すればステップｎ７へ移る。これにより、
このステップｎ５，ｎ６は電池電圧が下降するまで繰返
され、このとき値ＶＰは電池電圧の最大値になる。

【００２７】そして、ステップｎ７では値ＶＰと電池電
圧との差がΔＶになるまで繰返し、値ＶＰと電池電圧と
の差がΔＶになるとステップｎ１に戻る。

【００２８】一方、ステップｎ１において電池電圧が電
圧ＶＬ以上であると判断してステップｎ８へ移ると、前
記電流切換回路３は電流量Ｉ１に切換えて、前記トリク
ル充電を行う。その後、ステップｎ９に移行し、前記電
池電圧が一時的に０Ｖまで降下したか否かを判断する。
もし前記電池電圧が０Ｖまで降下したことを検出した
ら、前記電子機器１０が脱着されたものとみなし、再び
急速充電を行うためにステップｎ２に移行する。

【００２９】このように本発明によれば、充電電流を、
トリクル充電のための微少な電流量Ｉ１と、急速充電の
ための大きな電流量Ｉ２とに切換えて充電電池２に供給
可能な充電装置１において、電源投入時の電池電圧が第
１の基準電圧であるＶＬ未満であるときには、前記充電
電流を前記電流量Ｉ２に切換えて急速充電を開始し、前
記基準電圧ＶＬ以上であるときには前記電流量Ｉ１でト
リクル充電を開始する。したがって、ほぼ満充電にある
充電電池に急速充電を行うことはなく、充電電池２の寿
命を伸ばすことができる。また、該充電装置１が商用交
流電源に接続され、たとえば業務中だけ前記電源が供給
される事業所等で好適に使用することができる。

【００３０】また、前記急速充電によって充電電池２の
電圧が最大値であるＶＰまで上昇し、その後、内部物質
の変化による電位差ΔＶの低下を検出して前記充電電池
２が満充電となったことを探知する。前記探知後、前記
電流切換回路３は、充電電流を電流量Ｉ１に切換え、満
充電となった前記充電電池２の電圧レベルを維持し得る
トリクル充電を行うので、満充電までは急速充電によっ
て速やかに充電を行い、かつ満充電後の過剰な充電を防
止することができる。

【００３１】さらにまた着脱式の電子機器１０が、充電
装置１から脱着されたことを、接続ライン１８が第２の
基準電圧である０Ｖになることで検出し、この場合には
電池電圧が前記電圧ＶＬ以上であっても前述のような急
速充電を行うので、前記急速充電は、充電電池２の電圧
状態と、使用者の意志とに対応してトリクル充電から切
換えられるので、むやみに行われることはなく、充電電
池２の寿命に影響を与えることはない。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、充電装置
の電源が投入された時点で、充電電池が放電しており、
電池電圧が予め定められる第１の基準電圧未満であると
きには電流量の大きな第２の充電電流で急速充電を開始
し、前記電池電圧が前記第１の基準電圧以上であるとき
には電流量の微少な第１の充電電流でトリクル充電を開
始するので、既にほぼ満充電にある充電電池に急速充電
を行うことはなく、充電電池の寿命を伸ばすことができ
る。

【００３３】また好ましくは、前記急速充電によって上
昇する電池電圧が最大電圧に達した後、予め定められた
電圧だけ低下したことを検出すると急速充電を停止する
ので、充電電池が満充電になると生じる内部物質の変化
による電圧降下を検出し、満充電となるまでは急速充電
によって速やかに充電を行い、また満充電後の過剰な充
電を確実に防止することができる。

【００３４】さらにまた好ましくは、充電電池が着脱可
能に構成される場合、前記充電電池が脱着されたことを
予め定められる第２の基準電圧まで降下することで検知
すると、前記制御手段は、使用者に急速充電の意志があ
るとみなし、前述のような急速充電を行うので、前記急
速充電は、充電電池の電圧状態と、使用者の意志とに対
応してトリクル充電から切換えられるため、むやみに行
われることはなく、充電電池の寿命に影響を与えること
はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である充電装置１と、該充電
装置１から電力供給される電子機器１０との斜視図であ
る。

【図２】充電装置１と電子機器１０とが接続された状態
での電気回路図である。

【図３】充電電池２の電池電圧の時間的変位を示すグラ
フである。

【図４】充電装置１から供給される電流の時間的変化を
示すグラフである。

【図５】充電装置１の制御回路４による充電動作を説明
するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１ 充電装置 ２ 充電電池 ３ 電流切換回路 ４ 制御回路 １０ 電子機器 １５ 無線回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源からの電力を微少な第１の充電電流
   と、大きな第２の充電電流とで選択的に充電電池に供給
   することができる充電電流供給手段と、前記充電電池の
   電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の出
   力に応答して前記充電電流供給手段を制御する制御手段
   とを備え、電源投入のたび毎に前記制御手段は充電電流
   供給手段に充電を開始させる充電装置において、 前記電源投入時に電圧検出手段によって検出される電池
   電圧が予め定める第１の基準電圧以上であるとき、前記
   制御手段は充電電流供給手段に、前記電圧を少なくとも
   維持しうる前記第１の充電電流を供給させて充電を開始
   し、 前記電源投入時の電池電圧が前記第１の基準電圧未満で
   あるとき、前記制御手段は充電電流供給手段に、前記電
   池電圧を上昇させうる前記第２の充電電流を供給させ
   て、急速充電を開始することを特徴とする充電装置。
2. 【請求項２】 前記急速充電は、前記電池電圧が、一旦
   前記第１の基準電圧以上の最大電圧に達した後、該最大
   電圧よりも予め定める電圧だけ低下したことが検出され
   ると停止されることを特徴とする請求項１記載の充電装
   置。
3. 【請求項３】 前記充電電池が着脱可能であり、前記充
   電電池の脱着によって前記電池電圧が第１の基準電圧以
   下に設定される第２の基準電圧まで一旦降下したとき、
   急速充電を開始することを特徴とする請求項１記載の充
   電装置。