JPH03164034A - 電池の充電装置 - 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】

この発明は、複数の２次電池を順番に充電する充電装置
に関し、特に、急速充電した後、微小電流で充電してよ
り完全に充電する充電装置に間する．

【従来の技術】

複数の２次電池を充電するには、大別して２種の方式が
ある。それは、全ての２次電池を直接に接続する方式と
、並列に接続する方式である。 複数の２次電池を直列に接続して充電すると、全ての２
次電池を完全に充電することができず、過充電となる電
池と、不足充電の電池とができる。 それは、各２次電池の放電状態が均一でないにもかかわ
らず、各２次電池の充電電流が等しくなることが理由で
ある。 また、２次電池を並列に接続して充電する方式は、各々
の２次電池に、充電電流を制御する回路を設ける必要が
あり、回路構成が複雑になる。この欠点を解決する充電
装置として、並列に接続された２次電池にスイッチング
素子を接続したものが開発されている（例えば、特開昭
５６−１０７７４４号公報、特開昭６１−５２１１７号
公報）。 これ等の公報に示される充電装置は、複数の２次電池と
直列にスイッチを接続し、スイッチを介して順番に２次
電池を充電していろ。この充電装置は、各２次電池の残
存電気量に合わせて充電量を調整できる。このため、複
数の電池をほぼ溝充電できる。 また、複数の２次電池を並列に接続して、充電時間をタ
イマーで制御する充電装置も開発されている（特開昭５
８−３３９４２号公報）。この充電装置は、定電流電源
で２次電池を充電している。 従って、２．Ｗの２次電池が並列に接続されると、充電
時間を１個の２次電池の充電時間の２倍に制御して両方
の２次電池を充電している。

【発明が解決しようとする課題】

ところが、これ等の充電装置は、全ての２次電池を理想
的な状態まで溝充電できない欠点がある。 それは、２次電池の充電特性に原因がある。すなわち、
２次電池は、急速充電のみでは完全な状態に溝充電でき
ない。 Ｎｉ−Ｃｄ電池等の２次電池は、急速充電によっては完
全な状態に溝充電できず、これを完全に溝充電するにζ
よ、急速充電した後、微小電流を長い時間通電してトリ
クル充電する必要がある。 ２次電池を、急速充電の後にトリクル充電する充電装置
は開発されている（特開昭５８−３３９３９号公報）。 この公報に開示される充電装置は、下記の状態で２次電
池を完全な溝充電状態に充電している。 ■　２次電池に急速充電電流を通電する。急速充電され
るに従って、次第に２次電池の電圧が上昇する。 ■　満充電に近づくと２次電池の電圧は、第４図に示す
ように、一旦ピークまで上昇した後、次第に降下する。 ２次電池の電圧が、最大値から一定電圧に降下すると、
急速充電を停止する。 ■　その後、２次電池に微小電流として、トリクル充電
する。 この状態で電池を充電することによって、２次電池は、
急速充電では実現できない状態まで充分に充電される。 ところで、トリクル充電は、急速充電に比較して充電電
流が極めて少ないので、急速充電回路のように、一定時
間後に通電を停止するスイッチを設けない。ところが、
急速充電されてほとんど満充電された２次電池は、その
後のトリクル充電電流によっても発熱し、これが２次電
池の劣化の原因となっている。トリクル充電時間をタイ
マーで特定することによって、この欠点を解消できる。 ところが、このことを実現するには、充電回路に、トリ
クル充電を停止するためのスイッチを必要としさらに回
路構成が複雑になる欠点がある。 この発明は従来のこれ等の欠点を解決することを目的に
間発されたもので、この発明の重要な目的は、各２次電
池の充電状態を切り換えるスイッチを、トリクル充電の
オンオフスイッチに併用することによって、簡単な回路
構成で、複数の２次電池を理想的な状態に充電できる充
電装置を提供するにある。

【従来の課題を解決する為の手段】

前述の目的を達成するために、この発明の電池の充電装
置は、下記の構成を備えている。 （ａ）　２次電池を充電する電圧を出力する充電用電源
と、充電電流を急速充電電流とトリクル充電電流とに切
り換える電流制御スイッチング手段と、複数の２次電池
の充電状態を切り換えて充電する２次電池を選択すると
共に、トリクル充電を停止する電池切換スイッチング手
段と、電流制御スイッチング手段および電池切換スイッ
チング手段を制御する制御手段と、２次電池の電圧を検
出する電圧検出手段とを備えている。 （ｂ）　　電池切換スイッチング手段は複数個あって、
各々の電池切換スイッチング手段は、２次電池の充電、
非充電を切り換えることができるように、２次電池と直
列に接続されている。 （ｃ）　　複数の電池切換スイッチング手段は、何れか
がオン状態となって、オン状態の電池切換スイッチング
手段に接続された２次電池を充電できるように、片側が
互いに接続されて電流制御スイッチング手段に連結ざれ
ている。 （ｄ）　　各２次電池は、電流制御スイッチング手段と
電池切換スイッチング手段とを介して充電状態が制御さ
れるように、並列に接続された電池切換スイッチング手
段と電流制御スイッチング手段とは直列に接続されてい
る。 （ｅ）　　制御手段は、２次電池の電圧によって、急速
充電からトリクル充電に切り換えるように、電圧検出手
段で制御されて電池切換スーｒツチング手段のオンオフ
状態を切り換える。 （ｆ）　　制御手段はトリクル充電状態において電池切
換スイッチング手段を制御するタイマーを備えており、
タイマーによって各電池切換スイッチング手段のオン時
間を制御して、２次電池のトリクル充電を制御するよう
に構成ざれている。

【作用】

この発明の電池の充電装置は、２次電池を急速充電した
後、トリクル充電して複数の２次電池を充電する。以下
、第１図に示す電池の充電装置の動作を図面に基づいて
説明する。 ■　充電前の２次電池が満充電でないことを、電圧検出
手段２が検出した後、各２次電池の充電を開始する。 ■　第１図に於で、制御手段は、２次電池ＩＡに接続さ
れた電池切換スイッチング手段４Ａをオン、その他の電
池切換スイッチング手段４Ｂ，４Ｃをオフ状態とする。 ■　電圧検出手段２が２次電池ＩＡの電圧を検出し、電
流制御スイッチング手段５をオン状態とする。この状態
で、２次電池ＩＡは急速充電される。 ■　２次電池ＩＡが設定電圧まで充電されると、電圧検
出手段２が２次電池ＩＡの電圧を検出して制御手段３を
制御する。２次電池の設定電圧は、２次電池の電圧が上
昇して、最高電圧から多少降下した電圧に設定される。 この時、制御手段３は電池切換スイッチング手段４Ａを
オフ、電池切換スイッチング手段４Ｂをオン状態とする
。電池切換スイッチング手段４Ｃはオフ状態を保持する
。 ■　２次電池ＩＢが急速充電されて、設定電圧まで充電
されると、制御手段３は、電池切換スイッチング手段４
Ｂをオフ、電池切換スイッチング手段４Ｃをオン状態に
切り換える。この時、電池切換スイッチング手段４Ａは
オフ状態に保持される。 ■　２次電池ＩＣが急速充電されて、設定電圧まで充電
ざれると、制御手段３は電池切換スイッチング手段４Ｃ
をオフとする。 ■　制碑手段３は電流制御スイッチング千段５をオフ状
態として、充電電流を減少してトリクル充電状態とする
。 ■　制御手段３は、電池切換スイッチング手段４Ａ、４
Ｂ、４Ｃを、順番に一定の周期、例えば、０．５〜５秒
周期でオン状態とし、一定時間２次電池ＩＡ、ＩＢ，Ｉ
ｃをトリクル充電する。このトリクル充電において、電
池切換スイッチング手段は、何れかひとつがオンで、外
はオフ状態とする。 ■　２次電池ｌを一定時間トリクル充電した後、制御手
段３は、全ての電池切換スイッチング手段４Ａ、４Ｂ．
４Ｃをオフ状聾とする。 このように、各２次電池に、一定の周間でトリクル充電
を繰り返す方式は、全ての２次電池を同時に満充電でき
、また、間欠的にトリクル充電するので、２次電池の発
熱をほとんどなくすることができる。 ただ、この発明は、複数の２次電池をトリクル充電する
状態をこの状態に特定するものでない。 例えば、２次電池１Ａ、ＩＢ、ＩＣを順番に完全な状態
に溝充電した後、電池切換スイッチング手段４Ａ、４Ｂ
、４Ｃを順番に切り換えることもできる。この場合、雷
池切換スイッチング手段４Ａを一定時間トリクル充雫し
て２次電池ＩＡを完全に溝充電した後、電池切換スイッ
チング手段４Ａをオフ状態とし、その後、電池切換スイ
ッチング手段４Ｂを一定時間オン状態にして２次電池Ｉ
Ｂをトリクル充電して完全に満充電し、その後さらに、
２次電池ＩＣを満充電することも可能である。

【実施例】

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。但
し、以下に示す実施例は、この発明の技術思想を具体化
する為の電池の充電装置を例示するものであって、この
発明の装置は、回路と充電工程とを下記のもの特定する
ものでない。この発明の装置は、特許請求の範囲に記載
の範囲に於で、種々の変更が加えられる。 第１図に示す電池の充電装置は、充電用電源６と、電流
制御スイッチング手段５と、電池切換スイッチング手段
４Ａ、４Ｂ，４Ｃと、制御手段３と、電圧検出手段２と
を備えている。 充電用電源６は、１００ボルトの交流を２次電池の電圧
に降下させるトランスと、交流を整流して直流とするダ
イオードとを備えている。この電源の出力電圧は、２次
電池を充電できる電圧に調整ざれている。 電流制御スイッチング手段５は、オンオフ動作して、２
次電池ＩＡ、ＩＢ，ＩＣの充電電流を切り換える。すな
わち、これがオン状韓にあると、２次電池ＩＡ、ＩＢ、
ＩＣを急速充電し、オフ状態でトリクル充電する。 図に示す電流制御スイッチング手段５にはトランジスタ
が使用されている。トランジスタは、エミッタを充電用
電源６の出力側に、コレクタを電池切換スイッチング手
段４Ａ、４Ｂ、４Ｃに、ベースを制御手段３に接続して
いろ。また、コレクタとエミッタとの間に抵抗７が接続
ざれている。 この抵抗７の抵抗値は、トリクル充電電琉を調整する。 抵抗７の抵抗値が大きいとトリクル充電電流が小さく、
抵抗７の抵抗値を小さくするとトリクル充電電流を大き
くできる。 電流制御スイッチング手段５は、抵抗７を並列に接続し
ないでトリクル充電することも可能である。この場合、
電＞ｇ制御スイッチング手段５には、トランジヌタやＦ
ＥＴのように、ベース信号で通過電流を制御できるスイ
ッチング素子を使用する。 電流制御スイッチング手段５にトランジスタを使用する
場合、コレクター電流、すなわち充電電流をベース電流
で制御できる。従って、急速充電する時にはベースに大
電流を流してトランジスタを低抵抗のオン状態とし、ト
リクル充電するときは、ベース電流を少なくしてコレク
ター電流をトリクル充電電流に調整する。電流制御スイ
ッチング手段５のベース電流は、制御手段３で制御でき
る。 電流制御スイッチング手段５は、制御手段３からの人力
信号でオンオフ状態が切り換えられる。 ％ｉ流制御スイッチング手段５は、制御手段３からベー
スにオン電流が流入ざれるとオン状態となり、ベース電
流が遮断されるとオフ状態となる。 この図に示す電池の充電装置は、電流制御スイッチング
手段５にトランジスタを使用しているが、電流制御スイ
ッチング手段５には、オンオフ動作できる全てのスイッ
チング素子、例えば、ＦＥＴ等も使用できる。 電池切換スイッチング手段４Ａ、４Ｂ，４Ｃは、充電す
る２次電池ＩＡ、ＩＢ、ＩＣを選択する。 また、電池切換スイッチング手段４Ａ，　　４Ｂ，　　
４Ｃは、トリクル充電を停止するスイッチとしても使用
される。図に示す電池切換スイッチング手段４Ａ，４Ｂ
、４Ｃはトランジスタで構成されている。各トランジス
タのエミッタは互いに接続されて、電流制御スイッチン
グ手段５のコレクタに接続ざれている。電池切換スイッ
チング手段４Ａ、４Ｂ、４Ｃを構成する各々のトランジ
スタのコレクタは２次電池ＩＡ，ＩＢ、ＩＣのプラス側
に、ベースは制御手段３に接続されている。 複数の電池切換スイッチング手段４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、
何れかひとつをオン、他をオフ状態に制御して、何れか
ひとつの２次電池ＩＡ、ＩＢ、ＩＣを充電し、また、全
ての電池切換スイッチング手段４Ａ、４Ｂ，４Ｃをオフ
状態として、全ての２次電池ＩＡ，ＩＢ、ＩＣの充電を
停止する。 このトランジスタも電流制御スイッチング手段５のトラ
ンジスタと同様に、制御手段３からのベース電流によっ
てオンオフ状態を切り換える。すなわち、トランジスタ
は、ベース電流が流入されるとオン、ベース電流が遮断
されるとオフ状態となる。 電池切換スイッチング手段４Ａ、４Ｂ、４Ｃも、電流制
御スイッチング手段５と同様に、オンオフ動作できる全
てのスイッチング素子を使用することができる。 制御手段３は、電流制御スイッチング手段５と、３組の
電池切換スイッチング手段４のオンオフ状態を切り換え
る。制御手段３は、電圧検出手段２とタイマーで電流制
御スイッチング手段と電池切換スイッチング手段とを制
御する。 すなわち、制御手段３は、電圧検出手段２から供給され
る信号によって、電流制御スイッチング手段５および電
池切換スイッチング手段４Ａ，４Ｂ、４Ｃにベース電流
を調整して、各スイッチング素子をオンオフ状態に制御
する。 電圧検出手段２と制御手段３とは、第２図に示す工程で
２次電池ＩＡ、ＩＢ、ＩＣを急速充電す■　この図に示
すように、まず、電圧検出手段２は２次電池ＩＡが接続
されているかどうかを検出する。 ■　電流制御スイッチング千段５をオフ、電池切換スイ
ッチング手段４Ａのみをオンとして、一定の時間２次電
池ＩＡをトリクル充電し、電圧検出手段２で電圧測定す
る。この状態で２次電池ＩＡの電圧が異常に低いと、２
次電池ＩＡは内部短絡しているので充電を停止する。 ■　２次電池ＩＡの電圧が規定範囲にあると、電流制御
スイッチング手段５をオン状態として、急速充電する。 急速充電すると２次電池ＩＡの電圧は上昇する。２次電
池ＩＡが溝充電に近付くと、電圧がピークから次第に降
下する。従って、２次電池ＩＡの電圧変化を電圧検出手
段２で検出して溝充電かどうかを検出する。 ２次電池ＩＡの電圧がピークをすぎて、一定の電圧だけ
降下すると、２次電池ＩＡはほぼ満充電される。 ■　電池切換スイッチング手段４Ａをオフ状態として、
２次電池ＩＡの急速充電を停止する。 ■　その後、電池切換スイッチング手段４Ｂをオン状態
として同じ工程で次々と２次℃池ＩＢ、ＩＣを急速充電
する。 全ての２次電池ＩＡ、ＩＢ、ＩＣが急速充電された後、
第３図に示す状態に電池切換スイッチング手段４Ａ、４
Ｂ，４Ｃをオンオフして、各々の２次電池ＩＡ、ＩＢ，
ＩＣをトリクル充電する。 この図に示す状態は、電池切換スイッチング手段４Ａ，
４Ｂ，４ＣをＴ１秒づつ順にオンすることにより、２次
電池ＩＡ、ＩＢ、ＩＣを順番にトリクル充電する。そし
て、制御手段３に装備されるタイマーでＴ＋をカウント
し、１本の２次電池にそれぞれ１　８０００カウント（
約１０時間）トリクル充電すると、全ての電池切換スイ
ッチング手段４Ａ，４Ｂ，４Ｃをオフ状態とする。この
状態で全ての２次電池ＩＡ，ＩＢ，ＩＣの充電を完全に
停止する。 ところで、この発明の電池の充電装置は、２次電池を充
電する工程を前述の状態に特定するものでない。例えば
、２次電池ＩＡを急速充電した後、一定時間トリクル充
電して完全に充電し、その後、２次電池ＩＢを急速充電
して設定時間トリクル充電し、さらにその後に２次電池
ＩＣを急速充電してトリクル充電するこども可能である
。

【発明の効果】

この発明の電池の充電装置は、簡単な回路構成で、残存
電気量が異なる複数の２次電池を、理想的な状態に満充
電できる特長がある。この特長は、急速充電とトリクル
充電とを切り換える電流制御スイッチング手段と、各々
の２次電池に直列に接続ざれた電池切換スイッチング手
段とを設け、電流制御スイッチング手段と電池切換スイ
ッチング手段とを制御手段で制御して各２次電池の充電
状態を調整する構成によって実現している。この構成の
電池の充電装置は、各々２次電池を急速充電した後、ト
リクル充電して溝充電でき、さらに、トリクル充電した
後全ての２次電池の充電を停止することができる。 この状態で充電される２次電池は、一定時間トリクル充
電された後、充電が停止されるので、理想的な状態で充
電されて劣化を防止し、寿命を長くできる特長がある。 また、複数の２次電池を間欠的にトリクル充電すること
もできるので、２次電池の発熱を極減ずるこども可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す電池の充電装置の回
路図、第２図は２次電池を急速充電するフローチャート
、第３図は電池切換スイッチング手段のオンオフ状態を
示すグラフ、第４図は２次電池の充電状態における電圧
変化を示すグラフである。 ＩＡ，ＩＢ，ＩＣ・・・・・・２次電池、２・・・・・
・電圧検出手段、 ３・・・・・・制御手段、 ４Ａ，４Ｂ、４Ｃ・・・・・・電池切換スイッチング手
段、５・・・・・・電流制御スイッチング手段、６・・
・・・・充電用電源、 ７・・・・・・抵抗。 第 ２ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 下記の構成を有する電池の充電装置。 （ａ）２次電池を充電する電圧を出力する充電用電源と
   、充電電流を急速充電とトリクル充電とに切り換える電
   流制御スイッチング手段と、複数の２次電池の充電状態
   を切り換える電池切換スイッチング手段と、電流制御ス
   イッチング手段および電池切換スイッチング手段を制御
   する制御手段と、２次電池の電圧を検出する電圧検出手
   段とを備えている。 （ｂ）電池切換スイッチング手段は複数個あって、各々
   の電池切換スイッチング手段は２次電池と直列に接続さ
   れている。 （ｃ）複数の電池切換スイッチング手段は片側が互いに
   接続されて、電流制御スイッチング手段に接続されてい
   る。 （ｄ）各々の電池切換スイッチング手段は、電流制御ス
   イッチング手段に対して直列に接続されている。 （ｅ）電流制御スイッチング手段は、２次電池の電圧が
   設定値になるとこのことが制御手段に検出されて、オン
   状態からオフ状態に切れ変えられ、２次電池を急速充電
   からトリクル充電に切り変える。 （ｆ）制御手段はトリクル充電状態において電池切換ス
   イッチング手段を制御するタイマーを備えており、タイ
   マーによって各電池切換スイッチング手段のオン時間を
   制御して、２次電池のトリクル充電を制御するように構
   成されている。