JPH11122827A - 充電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リフレッシュを実施する時期を使用者に知ら
せることができる充電器を提供する。 【解決手段】 バッテリー１を充電する充電手段１２
と、バッテリー１を放電させるリフレッシュ手段１３を
備える。充電電流を制御する充電制御手段２１と放電電
流を制御する放電制御手段２２と、警告を発するアラー
ムランプ８とを備える。前記充電制御手段２１を、バッ
テリー１を満充電状態になるまで充電してから放電電流
が一定になるように予め定めた時間だけ放電させ、放電
後のバッテリーの電圧が予め定めた電圧より低いときに
アラームランプ８を点灯させる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル・カドミ
ウムバッテリーやニッケル・水素バッテリーなどのいわ
ゆるメモリー効果現象を起こすバッテリーを充電する充
電器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ニッケル・カドミウムバッテリーやニッ
ケル・水素バッテリーは、充電・放電サイクルの放電時
に容量をある程度残した状態で放電を中止することによ
って、いわゆるメモリー効果現象が起こることが知られ
ている。メモリー効果現象が発生すると放電時のバッテ
リー電圧が通常より早く低下するので、バッテリー電圧
が駆動下限電圧より低下したときに停止するような電子
機器においては、使用可能な時間（以下、これを駆動時
間という）が短くなる。なお、駆動時間が短くなる現象
は、上述したようにメモリー効果が生じた場合の他に、
バッテリーの充放電回数が使用限界に達したとき、すな
わち寿命に達したときにも起こる。

【０００３】この種のバッテリーを充電する充電器とし
ては、メモリー効果現象を起こしたバッテリーを正常な
状態に戻すためにリフレッシュ手段を設けたものがあ
る。前記リフレッシュ手段は、バッテリーから負荷に一
定の電流を流し、バッテリーを完全放電状態になるまで
放電させる構成を採っている。

【０００４】前記リフレッシュ（メモリー効果現象の解
消）は、従来では、駆動時間が短くなってきたと感じた
ときに使用者が充電器を使用して行うようにしている。
また、リフレッシュを行っても駆動時間が短い場合に
は、バッテリーが寿命に達したと判断してバッテリーを
交換するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来ではメ
モリー効果が発生しているか否かの判定を使用者の感覚
に頼っているため、メモリー効果が生じているにもかか
わらずにリフレッシュを実施しない場合がある。このよ
うな場合には、駆動時間が短くなってバッテリーの容量
を充分に利用することができない。

【０００６】また、バッテリーが寿命に達したか否かの
判定も使用者の感覚に頼っているため、適切な時期にバ
ッテリーを交換することはできない。

【０００７】本発明はこのような問題を解消するために
なされたもので、リフレッシュを実施する時期を使用者
に知らせることができる充電器を提供することを第１の
目的とし、バッテリーが寿命に達したことを使用者に知
らせることができる充電器を提供することを第２の目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明に係る充電器は、バッテリーを充電する充電手段
と、バッテリーを放電させる放電手段と、充電電流およ
び放電電流を制御する制御手段と、警告を発する警告手
段とを備え、前記制御手段を、バッテリーを満充電状態
になるまで充電してから放電電流が一定になるように予
め定めた時間だけ放電させ、放電後のバッテリーの電圧
が予め定めた電圧より低いときに前記警告手段を作動さ
せる構成としたものである。

【０００９】本発明によれば、バッテリーを満充電状態
から放電させた後のバッテリー電圧は、メモリー効果が
生じているバッテリーは放電時間および放電電流が同じ
であればメモリー効果を起こしていないバッテリーより
低くなるという現象を利用してメモリー効果の発生を検
出することができ、警告手段が発する警告によってメモ
リー効果が生じていることを使用者に知らせることがで
きる。

【００１０】他の発明に係る充電器は、上述した発明に
係る充電器において、制御手段を、放電後のバッテリー
の電圧が予め定めた電圧より低いときにバッテリーを放
電手段によって完全に放電させてから充電手段によって
満充電状態になるまで充電する構成としたものである。
本発明によれば、メモリー効果が発生している場合には
リフレッシュを自動で実施する。

【００１１】他の発明に係る充電器は、バッテリーを充
電する充電手段と、バッテリーを放電させる放電手段
と、充電電流および放電電流を制御する制御手段と、警
告を発する警告手段とを備え、前記制御手段を、バッテ
リーを満充電状態になるまで充電してから放電電流が一
定になるように放電させ、バッテリー電圧が予め定めた
電圧に低下するまでの時間が予め定めた時間より短いと
きに前記警告手段を作動させる構成としたものである。

【００１２】本発明によれば、寿命に達したバッテリー
は、寿命に達していないバッテリーに較べて短い時間で
電圧が低下するという現象を利用して寿命に達している
ことを検出することができ、警告手段が発する警告によ
って寿命に達していることを使用者に知らせることがで
きる。

【００１３】

【発明の実施の形態】

第１の実施の形態 以下、本発明に係る充電器の一実施の形態を図１ないし
図４によって詳細に説明する。図１は本発明に係る充電
器の使用形態を示す斜視図、図２は本発明に係る充電器
の構成を示すブロック図、図３はバッテリー電圧の変化
を示すグラフ、図４は本発明に係る充電器の動作を説明
するためのフローチャートである。

【００１４】これらの図において、符号１は電動自転車
用のバッテリー、２はこの実施の形態による充電器を示
す。バッテリー１は、バッテリーケース１ａと、このバ
ッテリーケース１ａに収納したバッテリーセル（図示せ
ず）とから構成している。バッテリーセルは、従来周知
のニッケル・カドミウムバッテリーである。

【００１５】充電器２は、筐体２ａの一端から電源コー
ド３を導出するとともに他端からバッテリーコード４を
導出し、充電時に点灯する充電ランプ５と、リフレッシ
ュを開始するときにＯＮ操作するリフレッシュスイッチ
６と、リフレッシュ時に点灯するリフレッシュランプ７
と、バッテリーにメモリー効果が発生しているときに点
灯するアラームランプ８とを筐体上部に設けている。電
源コード３は、商用電源のコンセント９に接続するプラ
グ３ａを有し、バッテリーコード４は、バッテリー１の
充・放電用コネクタ１ｂ（図２参照）に接続するコネク
タ４ａを有している。

【００１６】充電器２の筐体２ａ内には、図２に示すよ
うに、１００Ｖの交流電源を直流に変換するためのＡＣ
／ＤＣ変換器ないしトランス等からなる電源手段１１
と、バッテリー１を充電するための充電手段１２と、リ
フレッシュを実施するためのリフレッシュ手段１３と、
前記充電ランプ５、リフレッシュランプ７およびアラー
ムランプ８を有する表示手段１４と、バッテリー電圧を
検出するための電圧検出手段１５と、前記充電手段１２
およびリフレッシュ手段１３を制御するためのマイクロ
コンピュータ１６と、筐体２ａ内を換気するためのファ
ン１７などを設けている。前記リフレッシュスイッチ６
は前記マイクロコンピュータ１６に接続している。な
お、前記リフレッシュ手段１３が本発明に係る放電手段
を構成し、前記アラームランプ８が本発明に係る警告手
段を構成している。

【００１７】前記充電手段１２は、後述するマイクロコ
ンピュータ１６から充電信号が送出されているときに充
電電流をバッテリーコード４に流し、バッテリー１を充
電する構成を採っている。

【００１８】リフレッシュ手段１３は、抵抗器（図示せ
ず）などの負荷を有し、マイクロコンピュータ１６から
リフレッシュ信号が送出されているときにバッテリー１
を前記負荷に接続してバッテリー１のリフレッシュを実
施する構成を採っている。なお、リフレッシュ時に負荷
に流れる電流（放電電流）は一定になるようにしてい
る。

【００１９】前記マイクロコンピュータ１６は、充電制
御手段２１と、放電制御手段２２と、タイマー２３とか
ら構成し、電源コード３を前記コンセント９に接続する
とともにバッテリーコード４をバッテリー１に接続する
ことによって電源手段１１から給電されるようにしてい
る。本発明に係る制御手段は、前記充電制御手段２１と
放電制御手段２２とから構成している。

【００２０】前記充電制御手段２１は、電源がＯＮにな
った状態であってリフレッシュスイッチ６がＯＮ操作さ
れていない状態で前記充電手段１２に充電信号を送出す
るとともに、電圧検出手段１５が検出したバッテリー電
圧が満充電状態での電圧に達したときに充電信号の送出
を停止する構成を採っている。なお、充電中は、表示手
段１４に充電ランプ点灯信号を送出して充電ランプ５を
点灯させ、充電終了後は電源手段１１による給電を断つ
ようにしている。

【００２１】また、この充電制御手段２１は、バッテリ
ー１を満充電状態になるまで充電した後に、リフレッシ
ュ手段１３にリフレッシュ信号を予め定めた時間Ｔだけ
送出するとともに、リフレッシュ信号の送出が終了した
ときのバッテリー電圧Ｖｂを予め定めた判定電圧ＶＭと
比較してメモリー効果の発生の有無を検出する構成を採
っている。前記信号送出時間Ｔおよび判定電圧ＶＭは、
図３に基づいて設定している。

【００２２】図３において実線はメモリー効果が発生し
ていないバッテリーを満充電状態から放電電流が一定に
なるように放電させたときの電圧変化を示し、破線はメ
モリー効果が発生しているバッテリーを同じ条件で放電
させたときの電圧変化を示している。メモリー効果が生
じたバッテリーは、放電時間および放電電流が同じであ
ればバッテリー電圧が相対的に低くなることが図３から
分かる。

【００２３】前記判定電圧ＶＭは、メモリー効果が生じ
たバッテリーを時間Ｔだけ放電させたときのバッテリー
電圧としている。すなわち、電圧検出手段１５が検出し
たバッテリー電圧Ｖｂが判定電圧ＶＭより低い場合にメ
モリー効果が生じていると判定する。この充電制御手段
２１は、前記バッテリー電圧Ｖｂが判定電圧ＶＭ以上で
ある場合には、充電手段１２に充電信号を送出してバッ
テリー１を満充電状態まで再び充電する構成を採り、前
記バッテリー電圧Ｖｂが判定電圧ＶＭより低い場合に
は、表示手段１４に警告ランプ点灯信号を送出してアラ
ームランプ８を点灯させる構成を採っている。なお、リ
フレッシュ信号を送出する時間Ｔは、タイマー２３によ
って計時する。

【００２４】前記放電制御手段２２は、リフレッシュス
イッチ６がＯＮ操作されたときに前記充電制御手段２１
による充電信号の送出を停止させるとともに、リフレッ
シュ手段１３にリフレッシュ信号を送出する構成を採っ
ている。また、この放電制御手段２２は、前記リフレッ
シュスイッチ６のＯＮ操作時に表示手段１４にリフレッ
シュランプ点灯信号を送出してリフレッシュランプ７を
点灯させる。リフレッシュは、電圧検出手段１５が検出
したバッテリー電圧が予め定めたリフレッシュ終了電圧
に達したときに終了するようにしている。リフレッシュ
終了後は、放電制御手段２２が充電制御手段２１に充電
信号の送出を再開させる。この結果、充電器２はバッテ
リー１を充電するようになる。なお、このマイクロコン
ピュータ１６は、充電時およびリフレッシュ時にファン
１７を駆動して充電器筐体２ａ内を換気する。

【００２５】次に、上述したように構成した充電器２の
動作を図４に示すフローチャートによって説明する。充
電器２は、電源コード３をコンセント９に接続するとと
もに、バッテリーコード４をバッテリー１に接続するこ
とによってバッテリー１を充電する。このときには先
ず、図４のステップ１０１に示すようにバッテリー１を
満充電状態になるように充電し、その後、ステップ１０
２〜１０３に示すように、バッテリー１をリフレッシュ
手段１３によって放電電流が一定になるようにＴ分だけ
放電させる。

【００２６】放電終了後、充電器２はバッテリー電圧Ｖ
ｂが判定電圧ＶＭ以上であるか否かを判定し、ＹＥＳの
場合にはステップ１０５に進んで再び充電を開始する。
この再充電によって前記放電時に失われた電力が補充さ
れ、バッテリー１は満充電状態になる。また、バッテリ
ー電圧Ｖｂが判定電圧ＶＭより低い場合には、ステップ
１０６に進んでアラームランプ８を点灯させる。

【００２７】アラームランプ８が点灯することによっ
て、使用者にバッテリー１がメモリー効果を起こしてい
ることを知らせることができる。使用者がリフレッシュ
を行うためにリフレッシュスイッチ６をＯＮ操作する
と、この充電器２はバッテリー１に対してリフレッシュ
を実行する。すなわち、バッテリー１をリフレッシュ手
段１３内の負荷に接続して放電させる。このときにはリ
フレッシュランプ７が点灯する。なお、充電時およびリ
フレッシュ時にはファン１７によって充電器筐体２ａ内
が換気される。

【００２８】したがって、バッテリーを満充電状態から
放電させた後のバッテリー電圧は、メモリー効果が生じ
ているバッテリーでは放電時間および放電電流が同じで
あればメモリー効果を起こしていないバッテリーより低
くなるという現象を利用してメモリー効果の発生を検出
することができ、アラームランプ８が点灯することによ
ってメモリー効果が生じていることを使用者に知らせる
ことができる。

【００２９】なお、充電器２は、メモリー効果が生じて
いることを検出したときにアラームランプ８を点灯させ
る代わりに、リフレッシュを自動で実施するように構成
することができる。この構成を採るときには、メモリー
効果を検出したときにアラームランプ点灯信号を送出す
る代わりにリフレッシュ手段１３にリフレッシュ信号を
送出するようにマイクロコンピュータ１６を構成する。
また、この構成を採るときには、リフレッシュスイッチ
６およびアラームランプ８は設けなくてもよい。

【００３０】この構成を採るときの充電器２の動作を図
５に示すフローチャートによって説明する。図５のステ
ップ１０１〜ステップ１０５での動作は、前記図４のフ
ローチャートのステップ１０１〜１０５での動作と同じ
である。

【００３１】マイクロコンピュータ１６は、ステップ１
０４でメモリー効果が生じていることを検出したときに
は、リフレッシュ信号をリフレッシュ手段１３に送出
し、ステップ１０７に示すようにリフレッシュが開始さ
れる。リフレッシュ中にはステップ１０８に示すように
リフレッシュランプ７が点灯する。

【００３２】そして、マイクロコンピュータ１６はステ
ップ１０９でバッテリー電圧がリフレッシュ終了電圧に
達したか否かを判定し、ＹＥＳと判定したときにリフレ
ッシュ信号の送出を停止し、充電手段１２に充電信号を
送出する。その後、ステップ１１０に示すようにバッテ
リー１が満充電状態になるまで充電を実施する。

【００３３】したがって、メモリー効果が発生している
場合にはリフレッシュを自動で実施することができ、メ
モリー効果を解消するためにリフレッシュを行うという
ことを知らない使用者であってもバッテリー１１の容量
を充分に利用することができる。

【００３４】第３の実施の形態 他の発明に係る充電器の一実施の形態を図６〜図８によ
って詳細に説明する。図６は他の発明に係る充電器の構
成を示すブロック図、図７はバッテリー電圧の変化を示
すグラフ、図８は他の発明に係る充電器の動作を説明す
るためのフローチャートである。これらの図において前
記図１および図２で説明したものと同一もしくは同等部
材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
この実施の形態による充電器２は、マイクロコンピュー
タの構成が異なる他は、前記第１の実施の形態を採ると
きと同じ構成を採っている。

【００３５】図６中に符号３１で示すマイクロコンピュ
ータは、制御手段３２とタイマー３３とから構成し、電
源コード３を前記コンセント９に接続するとともにバッ
テリーコード４をバッテリー１に接続することによって
電源手段１１から給電されるようにしている。

【００３６】前記制御手段３２は、電源がＯＮになった
状態であってリフレッシュスイッチ６がＯＮ操作されて
いない状態で充電手段１２に充電信号を送出するととも
に、電圧検出手段１５が検出したバッテリー電圧が満充
電状態での電圧に達したときに充電信号の送出を停止す
る構成を採っている。なお、充電中は、表示手段１４に
充電ランプ点灯信号を送出して充電ランプ５を点灯さ
せ、充電終了後は電源手段１１による給電を断つように
している。

【００３７】また、この制御手段３２は、バッテリー１
を満充電状態になるまで充電した後に、タイマー３３に
計時を開始させるとともに、リフレッシュ手段１３にリ
フレッシュ信号を送出してバッテリー１をバッテリー電
圧が予め定めた寿命判定電圧ＶＸに低下するまで放電さ
せる構成を採っている。このときの放電時間、すなわち
放電開始から放電終了までの間にタイマー３３が計時し
た時間Ｔが予め定めた判定時間ＴＸより短い場合には、
表示手段１４にアラームランプ点灯信号を送出してアラ
ームランプ８を点灯させるようにしている。前記放電時
間Ｔが判定時間ＴＸより長い場合には、充電手段１２に
充電信号を送出し、再び充電を実行するようにしてい
る。

【００３８】前記寿命判定電圧ＶＸおよび判定時間ＴＸ
は、図７に基づいて設定している。図７において実線は
正常な（寿命に達していない）バッテリーを満充電状態
から放電電流が一定になるように放電させたときの電圧
変化を示し、破線は寿命に達したバッテリーを同じ条件
で放電させたときの電圧変化を示している。寿命に達し
たバッテリーは、寿命に達していないバッテリーに較べ
て短い時間で電圧が低下することが図７から分かる。

【００３９】前記判定時間ＴＸは、寿命に達したバッテ
リーの電圧が図７中に示した寿命判定電圧ＶＸに低下す
るまでの時間としている。すなわち、バッテリー電圧Ｖ
ｂが寿命判定電圧ＶＸまで低下する時間Ｔが判定時間Ｔ
Ｘより短い場合には、バッテリーが寿命に達していると
判定することができる。

【００４０】さらに、この制御手段３２は、リフレッシ
ュスイッチ６がＯＮ操作されたときに、充電手段１２へ
の充電信号の送出を停止するとともに、リフレッシュ手
段１３にリフレッシュ信号を送出する構成を採ってい
る。前記リフレッシュスイッチ６のＯＮ操作時には、こ
の制御手段３２が表示手段１４にリフレッシュランプ点
灯信号を送出してリフレッシュランプ７を点灯させる。
リフレッシュは、電圧検出手段１５が検出したバッテリ
ー電圧が予め定めたリフレッシュ終了電圧に達したとき
に終了するようにしている。リフレッシュ終了後は、制
御手段３２が充電手段１２に充電信号を送出し、バッテ
リー１を充電する。なお、このマイクロコンピュータ１
６は、充電時およびリフレッシュ時にファン１７を駆動
して充電器筐体２ａ内を換気する。

【００４１】次に、上述したように構成した充電器２の
動作を図８に示すフローチャートによって説明する。充
電器２は、電源コード３をコンセント９に接続するとと
もに、バッテリーコード４をバッテリー１に接続するこ
とによってバッテリー１を充電する。このときには先
ず、図８のステップ２０１に示すようにバッテリー１を
満充電状態になるように充電し、その後、ステップ２０
２〜２０３に示すように、バッテリー１をリフレッシュ
手段１３によって一定の放電電流でバッテリー電圧Ｖｂ
が寿命判定電圧ＶＸに低下するまで放電させる。なお、
ステップ２０１でタイマー３３が計時を開始し、ステッ
プ２０３でバッテリー電圧Ｖｂが寿命判定電圧ＶＸに達
したときにタイマー３３が計時を止める。

【００４２】バッテリー電圧Ｖｂが寿命判定電圧ＶＸに
達した後、充電器２は、ステップ２０４で放電開始から
放電終了までの放電時間Ｔが判定時間ＴＸ以上であるか
否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合には、充
電器２はステップ２０５に進んでバッテリー１を再び満
充電状態になるまで充電する。判定結果がＮＯ、すなわ
ち判定時間ＴＸより早くバッテリー電圧Ｖｂが寿命判定
電圧ＶＸまで低下した場合には、充電器２はステップ２
０６でアラームランプ８を点灯させる。

【００４３】アラームランプ８が点灯することによっ
て、使用者にバッテリー１が寿命に達していることを知
らせることができる。

【００４４】したがって、この充電器２によれば、寿命
に達したバッテリーは、寿命に達していないバッテリー
に較べて短い時間で電圧が低下するという現象を利用し
て寿命に達していることを検出することができ、警告手
段が発する警告によって寿命に達していることを使用者
に知らせることができる。

【００４５】なお、上述した各実施の形態では、充電器
２に設けたアラームランプ８を点灯させることによっ
て、メモリー効果が発生していることやバッテリーが寿
命に達していることを使用者に知らせる構成を採ってい
るが、警告を発するためにはランプを用いる代わりにブ
ザーを使用することができる。また、ランプとブザーの
両方を装備してもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バ
ッテリーを満充電状態から放電させた後のバッテリー電
圧は、メモリー効果が生じているバッテリーは放電時間
および放電電流が同じであればメモリー効果を起こして
いないバッテリーより低くなるという現象を利用してメ
モリー効果の発生を検出することができ、警告手段が発
する警告によってメモリー効果が生じていることを使用
者に知らせることができる。

【００４７】したがって、フレッシュを実施する時期を
使用者に知らせることができる充電器を提供することが
できる。

【００４８】放電後のバッテリーの電圧が予め定めた電
圧より低いときにバッテリーを完全に放電させてから満
充電状態になるまで充電する他の発明によれば、メモリ
ー効果が発生している場合にはリフレッシュを自動で実
施することができる。このため、リフレッシュを行うた
めのスイッチ操作が不要である。

【００４９】バッテリー電圧が満充電状態から予め定め
た電圧に低下するまでの時間が予め定めた時間より短い
ときに警告手段を作動させる他の発明によれば、寿命に
達したバッテリーは、寿命に達していないバッテリーに
較べて短い時間で電圧が低下するという現象を利用して
寿命に達していることを検出することができ、警告手段
が発する警告によって寿命に達していることを使用者に
知らせることができる。

【００５０】したがって、バッテリーを交換する時期を
使用者に知らせることができる充電器を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る充電器の使用形態を示す斜視図
である。

【図２】 本発明に係る充電器の構成を示すブロック図
である。

【図３】 バッテリー電圧の変化を示すグラフである。

【図４】 本発明に係る充電器の動作を説明するための
フローチャートである。

【図５】 他の実施の形態による充電器の動作を説明す
るためのフローチャートである。

【図６】 他の発明に係る充電器の構成を示すブロック
図である。

【図７】 バッテリー電圧の変化を示すグラフである。

【図８】 他の発明に係る充電器の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…バッテリー、２…充電器、８…アラームランプ、１
２…充電手段、１３…リフレッシュ手段、１５…電圧検
出手段、１６，３１…マイクロコンピュータ、２１…充
電制御手段、２２…放電制御手段、３２…制御手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリーを充電する充電手段と、バッ
   テリーを放電させる放電手段と、充電電流および放電電
   流を制御する制御手段と、警告を発する警告手段とを備
   え、前記制御手段を、バッテリーを前記充電手段によっ
   て満充電状態になるまで充電してから前記放電手段によ
   って放電電流が一定になるように予め定めた時間だけ放
   電させ、放電後のバッテリーの電圧が予め定めた電圧よ
   り低いときに前記警告手段を作動させる構成としたこと
   を特徴とする充電器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の充電器において、制御手
   段を、放電後のバッテリーの電圧が予め定めた電圧より
   低いときにバッテリーを放電手段によって完全に放電さ
   せてから充電手段によって満充電状態になるまで充電す
   る構成としたことを特徴とする充電器。
3. 【請求項３】 バッテリーを充電する充電手段と、バッ
   テリーを放電させる放電手段と、充電電流および放電電
   流を制御する制御手段と、警告を発する警告手段とを備
   え、前記制御手段を、バッテリーを前記充電手段によっ
   て満充電状態になるまで充電してから前記放電手段によ
   って放電電流が一定になるように放電させ、バッテリー
   電圧が予め定めた電圧に低下するまでの時間が予め定め
   た時間より短いときに前記警告手段を作動させる構成と
   したことを特徴とする充電器。