JPH11514840A - バッテリとその周囲との間の温度差に基づいて充電電流が変動する充電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 第１のセンサ（Ｒ_A）により測定される周囲温度と第２のセンサ（Ｒ_B）により測定されるバッテリ温度との間の温度差に基づいて充電電流がシャットオフされるような充電器である。入力電圧により前記充電器内の電源（ＰＳ）による熱発生に依存して生じる温度差測定における誤りが、変化した入力電圧（Ｖ_i）の結果として予測される付加的な熱発生を表す第３の信号（ｋ＊Ｖ_i）により補償される。

Description

【発明の詳細な説明】 バッテリとその周囲との間の温度差に基づいて充電電流が変動する充電器 技術分野 本発明は、再充電可能なバッテリを充電するための充電器であって、 − 入力電圧を前記バッテリを充電するための充電電流に変換するための手段と 、 − 前記バッテリの周囲温度を表す第１の信号を生成するための第１のセンサと 、 − 前記バッテリの内部温度を表す第２の信号を生成するための第２のセンサと 、 − 前記第１の信号と前記第２の信号との間の差に応じて前記充電電流を変化さ せるための手段と、 を有する充電器に関する。 背景技術 このような充電器は、米国特許第4,816,737号から既知であり、とりわけ、例 えばシェーバー等の再充電可能なバッテリを持つ電気機器において用いることが できる。この形式の充電器は、比較的大きな充電電流で充電することを可能にし ている急速充電器として使用することができる。充電されるべきバッテリの温度 が周囲の温度に対して上昇するや否や、該バッテリの充電は停止されるか、又は 急速充電から細流充電への切換がなされる。実際には、ひとたびバッテリが完全 に充電されると、適時に充電処理が停止されない場合、該バッテリの温度は、か なり急速に上昇する。第１のセンサが、周囲の温度を測定し、この目的のために 適した位置に配置される。第２のセンサが、バッテリの温度を測定し、この目的 ために、該バッテリと熱接触している。これら二つのセンサ間の所定の温度差で 、充電は停止されるか、又は急速充電から細流充電への切換がなされる。 前記入力電圧を変換するための手段は、所定の効率を有し、これもバッテリの 充電中温かくなる。発生した熱は、周囲の温度を付加的に上昇させる。この発生 熱は、前記入力電圧に依存する。熱の発生は、通常、入力電圧が上昇するに連れ て大きくなる。充電中、周囲環境もまた温かくなり、バッテリと該バッテリの周 囲環境との間の温度差は、最早正確なシャットオフ判定基準をなさない。バッテ リが決して過充電されないことを確実にするために、充電器のシャットオフポイ ントは、前記変換手段の熱発生の結果として生じる周囲温度の最大の付加的上昇 で生じる温度差に対して適合されるべきである。これは、より熱の生成が少ない 入力電圧、すなわち、通常低入力電圧において、充電は早期に停止され、バッテ リは決して１００％に充電されないことを意味する。 発明の開示 本発明は、この欠点を軽減することを目的とする。この目的のため、本発明に よれば、冒頭に記載のタイプの充電器が、さらに、 − 前記入力電圧を表す第３の信号を生成するための手段と、 − 前記第３の信号に応じて前記第１の信号と前記第２の信号との間の差に影響 を与えるための手段と、を有することを特徴とする。 前記第３の信号は、予測される付加的な熱発生の目安であり、この付加的な熱 発生の結果としての周囲温度の上昇に関する前記第１の温度センサと前記第２の 温度センサにより測定される温度差を補償するために用いられる。 前記第３の信号は、種々の方法で、例えば、当該充電器の電源の熱が発生する 部分上に温度センサを配置することにより生成することができる。熱発生が異な る方法で測定される実施例は、前記生成手段が、前記入力電圧に接続される分圧 器を有し、該分圧器が、前記第３の信号を供給するためのタップを持つことを特 徴とする。 この実施例は、非常に単純であり、本願の目的に適している。なぜなら、前記 電源における熱発生は、前記バッテリと前記入力電圧との電位差に関連している からである。これは、とりわけ、入力電圧が、整流されたＡＣ主電圧であるよう な充電器に対して適するものである。 前記第３の信号が前記温度差を補償するために用いられる方法は、当該電気回 路の構造に依存している。前記第１のセンサ及び前記第２のセンサからの信号を 、差信号に処理し、この差信号を前記第３の信号と組合わせることが可能である 。 他の可能性は、最初に前記第３の信号をこれらセンサの一方からの信号と組合わ せ、次いでこれを差信号に処理することである。前記第１のセンサ及び前記第２ のセンサがブリッジ配列内に収容される場合、これら二つのセンサの一方を前記 分圧器の前記タップに結合させることが有利である。前記第１及び前記第２のセ ンサに対して、好ましくは負の温度係数を持つ、温度依存性抵抗を使用すること が可能である。 図面の簡単な説明 本発明のこれらの及び他の特徴を、添付の図面を参照して説明する。 第１図は、本発明による充電器の一実施例を示している。 第２図は、本発明による充電器の他の実施例を示している。 第３図は、本発明による充電器と再充電可能バッテリとを持つ電気シェーバー を示している。 これらの図において、同一の機能又は目的を持つ部品又は構成要素には、同一 の参照記号が付されている。 発明を実施するための最良の形態 第１図は、本発明による充電器の一実施例を示している。バッテリＢは、入力 電圧Ｖ_iを充電電流Ｉ_CHに変換する電源ＰＳにより充電される。入力電圧Ｖ_iは、 任意に変化可能な直流電圧とすることができる。負の入力電圧端子は、信号基準 として作用し、信号用接地に接続されている。入力電圧Ｖ_iは、例えば、整流さ れた主電圧であり、該電圧は、端子Ｔ₁及びＴ₂に印加され、整流器Ｄにより整流 され、コンデンサＣにより平滑化されている。電源ＰＳは、いかなる所望の形式 の電源、例えば、スイッチモード電源又はＤＣ／ＤＣ変換器とすることができ、 該電源により、実行電流の強さがバッテリＢの急速充電用の大きな値と細流充電 用の小さな値との間で制御信号Ｕ_Cにより変化され得る充電電流Ｉ_CHを生成する ことができる。他の可能性は、制御信号Ｕ_Cにより充電電流Ｉ_CHのオン及びオフ を切換えることである。これは、制御信号Ｕ_Cにより制御される可制御電流源Ｃ Ｓの助けを借りて記号的に示される。制御信号Ｕ_Cは、抵抗Ｒ₁と第１の温度依 存性抵抗すなわちセンサＲ_Aとの間の節点Ｎ₁に接続される一方の入力部と、抵抗 Ｒ₂と第２の温度依存性抵抗すなわちセンサＲ_Bとの間の節点Ｎ₂に接続される他 方の入力部とを持つ比較器ＣＭＰにより供給される。抵抗Ｒ_Aは、周囲の温度を 測定し、好ましくは、負の温度係数（ＮＴＣ）を持つ抵抗である。抵抗Ｒ_Aは、 例えば、電源ＰＳの全ての構成要素を収容するプリント回路基板と熱接触させる ことができる。抵抗Ｒ_Bは、バッテリＢに熱的に結合され、該バッテリＢの温度 を測定し、好ましくはこれもまた負の温度係数を持つ抵抗である。抵抗Ｒ₁及び Ｒ₂は、アースに関して安定した基準電圧Ｖ_Rを供給する電圧源ＶＳに接続されて いる。抵抗Ｒ_Bは、アースに時下に接続され、抵抗Ｒ_Aは、入力電圧Ｖ_iがかかる ように接続される分圧器Ｒ₃−Ｒ₄のタップＮ₃に接続されている。入力電圧Ｖ_iの 一部(fraction)ｋ＊Ｖ_iがタップＮ₃上に現れる。タップＮ₃上の電圧は、ゆえに 、入力電圧Ｖ_iの目安を表す信号になる。 バッテリＢは、スイッチＳＷを介して該バッテリＢに接続される駆動モータＭ を持つ電気機器、例えば、シェーバの一部を形成する。本発明がまた、電動歯ブ ラシ、ドリル及び他の工具、オーディオ／ビデオ／コンピュータ機器、携帯電話 等の再充電可能バッテリを持つ他の機器においても使用できることは明らかであ ろう。 抵抗Ｒ₁、Ｒ_A、Ｒ₂及びＲ_bは、ブリッジ配列ＢＲを形成する。バッテリＢの温 度は、該バッテリが完全に充電された場合、比較的急速に上昇する。ブリッジ配 列ＢＲは、この場合に比較器ＣＭＰの出力電圧Ｕ_Cが切り換わり、電流源ＣＳが 急速充電から細流充電に切換えられるか又はターンオフされるように適合されて いる。これは、バッテリＢが過充電され、破壊されてしまうことを防止する。 電源ＰＳは、所定の効率を持ち、前記主電圧が上昇するにつれてより大きな熱 を発生し、これにより、周囲の温度が影響を受ける。この影響は、抵抗Ｒ_Aによ り測定されるが、短期間の充電処理に起因するバッテリＢの温度にはほとんど影 響を及ぼさない。この結果として、ブリッジＢＲにより測定された温度差は、バ ッテリＢの充電処理の終結に関する正確な判定基準に最早ならない。誤りは、前 記電源による熱発生が前記主電圧が上昇するに連れて大きくなるため、該主電圧 が上昇するに連れて大きくなる。周囲温度を測定するＮＴＣ抵抗Ｒ_AをタップＮ₃ に接続することにより、上昇した主電圧の結果としての熱発生に対する補償が 得られる。分圧器Ｒ₃−Ｒ₄のタップＮ₃上のより高い電圧ｋ＊Ｖ_iが、より温かく なっているＮＴＣ抵抗Ｒ_Aにかかるより低い電圧を補償し、この結果として、急 速充電から細流充電への切換が、より低い主電圧の場合と同様のバッテリ温度の 上昇の後、もたらされる。 第２図は、ブリッジＢＲが比較器ＣＭＰの一方の入力部に接続される出力部を 持つ作動増幅器ＤＡに接続されるような変形例を示している。比較器ＣＭＰの他 の入力部は、抵抗Ｒ₅と、該抵抗Ｒ₅と直列に基準電圧ＶＲとアースとの間に接続 される第３の温度依存性抵抗すなわちセンサＲ_Cとの間の節点Ｎ₄に接続されてい る。ブリッジＢＲの抵抗ＲＡは、ここでは、アースに時下に接続されている。抵 抗Ｒ_Cは、電源ＰＳの一部に熱的に結合されている。この電源ＰＳの熱発生が、 入力電圧Ｖ_iの大きさを表す。 ブリッジ配列による以外の他の手段でも温度差信号を生成することが可能であ ることに注意されたい。これは、周囲温度とバッテリ温度とに対する別個のセン サによって可能である。これらセンサの信号は、別個の電子回路を介して増幅さ れ、アナログ又はディジタルの差信号に処理される。この差信号は、当該充電器 の電源における付加的な熱発生の結果としての入力電圧の目安、すなわち、予測 される温度上昇の目安になる第３の信号により補償される。 第３図は、三つの回転シェービングヘッド２を駆動する駆動モータＭ、電源Ｐ Ｓ及び再充電可能バッテリＢを収容するハウジング１を持つ電気シェーバーを示 している。モータＭは、ハウジング１上のスイッチＳＷによりスイッチオンされ る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．再充電可能なバッテリ（Ｂ）を充電するための充電器であって、 − 入力電圧を前記バッテリ（Ｂ）を充電するための充電電流に変換するため の手段（ＰＳ）と、 − 前記バッテリ（Ｂ）の周囲温度を表す第１の信号を生成するための第１の センサ（Ｒ_A）と、 − 前記バッテリ（Ｂ）の内部温度を表す第２の信号を生成するための第２の センサ（Ｒ_B）と、 − 前記第１の信号と前記第２の信号との間の差に応じて前記充電電流を変化 させるための手段（ＣＭＰ、ＣＳ）と、 を有する充電器において、 さらに、 − 前記入力電圧を表す第３の信号を生成するための手段（Ｒ₃、Ｒ₄；Ｒ₅、 Ｒ_c）と、 − 前記第３の信号に応じて前記第１の信号と前記第２の信号との間の差に影 響を与えるための手段（Ｎ₃；Ｎ₄）と、 を有することを特徴とする充電器。 ２．請求項１に記載の充電器において、 前記生成手段は、前記入力電圧に接続される分圧器（Ｒ₃、Ｒ₄）を有し、該 分圧器は、前記第３の信号を供給するためのタップ（Ｎ₃）を持つことを特徴と する充電器。 ３．請求項２に記載の充電器において、 前記第１のセンサ（Ｒ_A）及び前記第２のセンサ（Ｒ_B）の一方のセンサ（Ｒ_A ）が前記タップ（Ｎ₃）に結合されることを特徴とする充電器。 ４．請求項３に記載の充電器において、 前記第１のセンサ（Ｒ_A）及び前記第２のセンサ（Ｒ_B）は、ブリッジ配列（ ＢＲ）内に収容されることを特徴とする充電器。 ５．請求項３又は４に記載の充電器において、 前記第１のセンサ（Ｒ_A）は、負の温度係数を持つ抵抗であり、前記バッテ リ（Ｂ）の周囲環境と熱的接触していることを特徴とする充電器。 ６．請求項３又は４に記載の充電器において、 前記第２のセンサ（Ｒ_B）は、負の温度係数を持つ抵抗であり、前記バッテ リ（Ｂ）と熱的接触していることを特徴とする充電器。 ７．請求項１乃至６の何れか一項に記載の充電器において、 前記入力電圧は、整流されたＡＣ主電圧であることを特徴とする充電器。 ８．請求項１乃至７の何れか一項に記載の充電器において、 動作時、前記変換手段（ＰＳ）は、前記周囲温度に変動をもたらすことを特 徴とする充電器。 ９．請求項８に記載の充電器において、 前記変換手段（ＰＳ）及び前記バッテリ（Ｂ）は、共通の支持体上に収容さ れ、該支持体の温度は、前記第１のセンサ（Ｒ_A）により測定されることを特徴 とする充電器。 １０．シェービング機構（２）と、該シェービング機構（２）を駆動するための モータ（Ｍ）と、該モータ（Ｍ）に電流を供給するための再充電可能バッテリ（ Ｂ）と、請求項１乃至９の何れか一項に記載の該バッテリ（Ｂ）を充電するため の充電器とを有するシェーバー。