JPH06223880A - 充電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 満充電になった電池の過充電を防止すると同
時に、放電直後のような電池温度が高く温度素子が開い
た状態にあるパック電池を装着しても、電池温度が低下
して温度素子が閉じると充電を開始することができる充
電器を提案する。 【構成】 サーモスタット３の閉じたパック電池１を装
着すると、サイリスタＳＣＲとトランジスタＱ２とが導
通してタイマー回路ＩＣ２がＨ信号を出力して急速充電
が行われる。サーモスタット３が開くとＬ信号に反転し
て急速充電が停止する。このとき、ＣＯＭ＋の入力電圧
がＣＯＭ−よりも低くなり、電池温度が下がって再度サ
ーモスタット３が閉じてもＬ信号を保持する。一方、サ
ーモスタット３の開いたパック電池１を装着すると、サ
ーモスタット３が閉じるのを待って、サイリスタＳＣＲ
とトランジスタＱ２とが導通して急速充電が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電池温度の影響を受
けて開閉する温度素子を内蔵したパック電池を充電し、
満充電時における電池の温度上昇により閉じた状態にあ
った温度素子が開いて充電が制御される充電器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような満充電時における電池
の温度上昇を利用して充電を制御した温度センサー方式
の充電器が知られている。例えば実公平４−２４７６３
号には、被充電電池とこの電池の一端に接続されて電池
温度の影響を受けるサーモスタットとを備えたパック電
池を充電する充電器が示されている。サーモスタットが
閉じた状態にあるパック電池をこの充電器に装着する
と、パック電池の電圧を検出することによって自動的に
充電がスタートするようになっている。充電が進行して
満充電近くになってくると電池温度が上昇する。この電
池温度の上昇によって閉じた状態にあったサーモスタッ
トが開き、これを検出することによって充電を停止する
ようになっている。充電が停止した後、電池温度が低下
して再びサーモスタットが閉じても、充電をスタートさ
せるスイッチング回路部がオフ状態を保持しているた
め、再び充電が開始されて過充電されるといったことが
ないようになっている。

【０００３】これは、スイッチング回路部にサイリスタ
を接続し、このサイリスタのゲート端子にコンデンサを
介して信号を出力する電圧検出回路部を備え、パック電
池の装着に連動して前記サイリスタをトリガーするため
である。即ち、パック電池を装着してしまった後は、コ
ンデンサが充電状態にありサイリスタがトリガーしない
ので、満充電の後、再びサーモスタットが閉じてもサイ
リスタがトリガーせず、前記スイッチング回路部がオフ
状態を保持して充電が再開されないのである。

【０００４】ところで、パック電池を充電する場合は、
すぐにでも繰り返し使用するためにパック電池を放電し
た直後に充電する場合が少なくないが、この場合、放電
時の電池の温度上昇によって前記サーモスタットが開い
ていることがある。このようなサーモスタットが開いた
状態でパック電池を前記充電器に装着すると、パック電
池を装着した瞬間は前記サイリスタにトリガーをかける
が、サーモスタットが開いているため、前記スイッチン
グ回路部がオンせずに充電がスタートしない。この後電
池の温度が低下してサーモスタットが閉じても、このと
き既に前記コンデンサは充電状態にあり前記サイリスタ
にトリガーをかけることができないので、前記スイッチ
ング回路部がオンせずに充電をスタートさせることがで
きない。

【０００５】このようにこの公報に示された充電器は、
満充電になった電池を過充電させる心配はないが、放電
直後のような電池の温度が高くサーモスタットが開いた
状態にあるパック電池を装着しても充電することができ
ないという欠点があった。このため、温度が高い電池を
充電する場合は、電池温度が下がるのを待って、充電器
に装着しなければならず、また電池温度が下がっても前
記サーモスタットが閉じたかどうか確認することができ
ないので、十分に時間をおいてからでないと充電器に装
着することができず、非常に不便であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の課
題を解決するために発明されたもので、満充電になった
電池の過充電を防止すると同時に、放電直後のような電
池の温度が高く温度素子が開いた状態にあるパック電池
を装着しても、電池温度が低下して温度素子が閉じると
充電を開始することができる充電器を提案するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、被充電電池
及び電池温度の影響を受けて開閉する温度素子を内蔵し
たパック電池を充電する充電器において、以下の構成を
備えている。即ち、直流電源部と、前記直流電源部と前
記被充電電池との直列回路に介挿されたスイッチ手段
と、前記スイッチ手段に出力信号を発してスイッチ手段
の開閉を制御する制御手段と、前記被充電電池の両端に
接続されて電池電圧を検出することによって電池有無信
号を前記制御手段に出力する電池装着判別手段と、前記
温度素子の一端に接続されて温度素子開閉信号を前記制
御手段に出力する温度素子開閉判別手段とより構成され
るものである。そして、前記制御手段は、電池有信号が
入力された状態で、第１回目の温度素子閉信号が入力さ
れたとき、前記スイッチ手段を閉じて被充電電池に前記
充電電流を供給し、温度素子開信号が入力されたとき、
及び電池有信号が入力された状態で、第２回目以降の温
度素子閉信号が入力されたとき、前記スイッチ手段を開
いて充電を停止または充電電流を減少することを特徴と
するものである。

【０００８】

【作用】この発明によれば、電池の温度上昇により温度
素子が開いて充電が停止した後に、電池温度が低下して
再び温度素子が閉じても充電が再開されないので、過充
電を防止できると同時に、放電直後のような電池の温度
が高く温度素子が開いた状態にあるパック電池を装着し
ても、電池温度が低下して温度素子が閉じると充電を開
始することができる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳述す
る。図１は本発明の概念を示すブロック回路図である。
１はパック電池であり、複数個直列接続されたＮｉ−Ｃ
ｄ電池２と、Ｎｉ−Ｃｄ電池２の負極側に一端が接続さ
れたサーモスタット３とから構成されている。サーモス
タット３はＮｉ−Ｃｄ電池２と近接配置されて電池温度
の影響を受け、Ｎｉ−Ｃｄ電池２が所定温度より低けれ
ばサーモスタット３は閉じ、高ければ開くようになって
いる。このパック電池１は、Ｎｉ−Ｃｄ電池２の正極及
び負極の充放電端子と前記サーモスタット３の他端との
合計３端子を備えている。

【００１０】一方、４は充電器であり、商用交流を直流
に変換する直流電源部５と、直流電源部５と前記パック
電池１との直列回路に介挿されたスイッチ手段６と、パ
ック電池１の両端に接続されて電池電圧を検出すること
によって電池有無信号を制御回路７を介して前記スイッ
チ手段６に出力する電池装着判別手段８と、前記サーモ
スタット３の他端に接続されてサーモスタットの開閉信
号を制御回路７を介して前記スイッチ手段６に出力する
サーモスタット開閉判別手段９とより構成されている。
前記制御回路７はタイマーＩＣを備えており、前記電池
装着判別手段８及びサーモスタット開閉判別手段９の信
号によって、またタイマーＩＣの信号によって前記スイ
ッチ手段６を閉じたり開いたりする。

【００１１】さてこのブロック回路図の動作を図２のフ
ローチャートに沿って説明する。 充電器４を商用交流に接続して電源をＯＮにする。 パック電池１が装着されているかどうかを、前記電池
装着判別手段８が電池電圧を検出することによって判別
する。 サーモスタット３が閉じているかどうかを、前記サー
モスタット開閉判別手段９が判別する。 パック電池１が装着され、且つサーモスタット３が閉
じているとき、制御回路７に電池有信号とサーモスタッ
ト閉信号とが共に入力されて、タイマーＩＣがスタート
すると同時にスイッチ手段６が閉じられ、急速充電が開
始される。 タイマーＩＣがタイムアップすると制御回路７がスイ
ッチ手段６を開いて急速充電が終了する。 タイマーＩＣがタイムアップする前に、Ｎｉ−Ｃｄ電
池２が満充電近くになって温度上昇し、前記サーモスタ
ット３が開いてサーモスタット開信号が入力されると、
スイッチ手段６が開いて急速充電が終了する。

【００１２】充電が終了した後もパック電池１を装着し
たままの場合、即ち、電池有信号が保持された状態で、
Ｎｉ−Ｃｄ電池２の温度低下によって前記サーモスタッ
ト３が再び閉じてサーモスタット閉信号が入力されて
も、制御回路７の作用によってスイッチ手段６が開いた
状態を保持する。従って、満充電になったパック電池が
過充電される心配がない。

【００１３】一方、パック電池１の着脱によって再度電
池有信号が入力された状態で、サーモスタット閉信号が
入力されると、スイッチ手段６が閉じて急速充電が開始
されるようになっている。従って、放電直後のような電
池の温度が高く温度素子が開いた状態にあるパック電池
を装着しても、電池温度が低下して温度素子が閉じると
充電を開始することができる。

【００１４】さて、ここで具体的な回路例をあげて説明
する。図３は本発明の一実施例を示す電気回路図であ
る。サーモスタット３が閉じた状態にあるパック電池１
を装着すると、電池電圧によってトランジスタＱ１がオ
ンしてサイリスタＳＣＲのゲート端子にトリガーをかけ
る。サーモスタット３が開いていればトランジスタＱ１
はオンしないのでサイリスタＳＣＲにトリガーをかける
ことができない。一方、電池電圧によってトランジスタ
Ｑ２がオンし、その結果、トランジスタＱ３がオンして
定電圧回路ＩＣ１がタイマー回路ＩＣ２を駆動させる。
タイマー回路ＩＣ２は抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１によ
って時定数が設定されている。タイマー回路ＩＣ２が駆
動すると、出力端子ＯＵＴはＨ信号を出力してトランジ
スタＱ４及びＱ５をオンさせて、その結果、パック電池
１の急速充電が行われる。このタイマー回路ＩＣ２は例
えば１６時間に設定されており、１６時間が経過すると
Ｌ信号を出力してトランジスタＱ４及びＱ５をオフし、
急速充電を停止すると同時に限流抵抗Ｒ２を介してトリ
クル充電が行われる。

【００１５】しかし、通常は充電開始後１６時間が経過
する前にＮｉ−Ｃｄ電池２が満充電に達して電池温度が
上昇する。電池温度が上昇すると電池に近接配置された
サーモスタット３が電池温度の影響を受けて開いてトラ
ンジスタＱ１がオフする。このとき、トランジスタＱ１
のコレクタに接続されたタイマー回路ＩＣ２の電圧比較
端子ＣＯＭ＋の入力電圧が、定電圧回路ＩＣ１に接続さ
れた比較端子ＣＯＭ−の入力電圧よりも小さくなって、
タイマー回路ＩＣ２の出力がＬに反転する。この後前述
の通り急速充電が停止される。

【００１６】さて、このタイマー回路ＩＣ２の電圧比較
端子は、一旦ＣＯＭ−がＣＯＭ＋を上回ると、再度ＣＯ
Ｍ＋がＣＯＭ−よりも高くなってもＬ信号の出力を保持
するようになっている。従って、満充電になって急速充
電が停止した後、電池温度が下がって再び前記サーモス
タット３が閉じてもＬ信号の出力を保持し、急速充電が
再開されないようになっている。このため過充電が防止
できる。

【００１７】次に、放電直後のような電池の温度が高く
サーモスタット３が開いた状態にあるパック電池１を装
着した場合、前記トランジスタＱ１がオンしないので前
記サイリスタＳＣＲにトリガーがかからない。このため
前記トランジスタＱ２及びＱ３はオンせず、前記タイマ
ー回路ＩＣ２は駆動されずに急速充電は行われない。こ
の後、電池温度が下がってサーモスタット３が閉じる
と、前記トランジスタＱ１がオンして、前述の通り、サ
イリスタＳＣＲのゲート端子にトリガーをかける。一
方、電池電圧によってトランジスタＱ２がオンし、その
結果、トランジスタＱ３がオンして定電圧回路ＩＣ１が
タイマー回路ＩＣ２を駆動させる。タイマー回路ＩＣ２
が駆動すると、出力端子ＯＵＴはＨ信号を出力してトラ
ンジスタＱ４及びＱ５をオンさせて、その結果、パック
電池１の急速充電が行われる。このように、サーモスタ
ット３が開いた状態にあるパック電池１に対しても、サ
ーモスタット３が閉じれば充電を開始することができ
る。

【００１８】図４は本発明の他の実施例を示す電気回路
図である。サーモスタット３が閉じた状態にあるパック
電池１を装着すると、電池電圧によってトランジスタＱ
１がオンしてＲＳフリップフロップＦＦのセット端子Ｓ
にセット信号が出力される。サーモスタット３が開いて
いればトランジスタＱ１はオンしないのでＲＳフリップ
フロップＦＦのセット端子Ｓにセット信号を出力するこ
とができない。一方、電池電圧によってトランジスタＱ
６及びＱ７がオンし、その結果、コンデンサＣ２を介し
てＲＳフリップフロップＦＦのリセット端子Ｒにリセッ
ト信号が出力される。このとき、ＲＳフリップフロップ
ＦＦの出力端子Ｑはタイマー回路ＩＣ２に出力信号を発
し、その結果、出力端子ＯＵＴはＨ信号を出力してトラ
ンジスタＱ４及びＱ５をオンさせて、パック電池１の急
速充電が行われる。このタイマー回路ＩＣ２は図３と同
様に１６時間に設定されており、１６時間が経過すると
Ｌ信号を出力してトランジスタＱ４及びＱ５をオフし、
急速充電を停止する。

【００１９】充電開始後１６時間が経過する前にＮｉ−
Ｃｄ電池２が満充電に達して電池温度が上昇すると電池
に近接配置されたサーモスタット３が電池温度の影響を
受けて開いてトランジスタＱ１がオフする。このとき、
ＲＳフリップフロップＦＦのセット信号がなくなって出
力端子Ｑの出力が反転することによって、タイマー回路
ＩＣ２の出力がＬに反転する。この後前述の通り急速充
電が停止される。

【００２０】さて、満充電になって急速充電が停止した
後、電池温度が下がって再び前記サーモスタット３が閉
じても、このとき前記コンデンサＣ２はすでに充電状態
にあるため、ＲＳフリップフロップＦＦのリセット端子
Ｒにリセット信号が入らない。従って、タイマー回路Ｉ
Ｃ２はＬ信号の出力を保持し、急速充電が再開されない
ようになっている。このため過充電が防止できる。

【００２１】次に、放電直後のような電池の温度が高く
サーモスタット３が開いた状態にあるパック電池１を装
着した場合、前記トランジスタＱ１がオンしないので前
記ＲＳフリップフロップＦＦにセット信号が入らない。
このためＲＳフリップフロップＦＦは出力信号を発しな
いため、急速充電は行われない。この後、電池温度が下
がってサーモスタット３が閉じると、前述の通り、電池
電圧によってトランジスタＱ１がオンしてＲＳフリップ
フロップＦＦのセット端子Ｓにセット信号が出力され
る。一方、電池電圧によってトランジスタＱ６及びＱ７
がオンし、その結果、コンデンサＣ２を介してＲＳフリ
ップフロップＦＦのリセット端子Ｒにリセット信号が出
力されている。このとき、ＲＳフリップフロップＦＦの
出力端子Ｑはタイマー回路ＩＣ２に出力信号を発し、そ
の結果、出力端子ＯＵＴはＨ信号を出力してトランジス
タＱ４及びＱ５をオンさせて、パック電池１の急速充電
が行われる。このように、サーモスタット３が開いた状
態にあるパック電池１に対しても、サーモスタット３が
閉じれば充電を開始することができる。

【００２２】なお、前記コンデンサＣ２の充電電荷は、
パック電池１を取り外して前記トランジスタＱ７がオフ
したときに、抵抗Ｒ３及びＲ４によって放電され、初期
状態に戻る。

【００２３】最後に、図５は、図３に示す第１実施例及
び図４に示す第２実施例において、電池有無信号とサー
モスタット開閉信号とから、急速充電する場合としない
場合とを図示したタイムチャートである。

【００２４】この図において、電池無信号のときは、電
池が装着されていない状態であるから、当然のように急
速充電はされない。さてサーモスタットが閉じた状態に
ある電池を装着した場合、急速充電を行う（ａ）。この
後、満充電に達して電池温度が上がってサーモスタット
が開くと急速充電を終了する（ｂ）。電池温度が下がっ
て再びサーモスタットが閉じても急速充電は再開されな
い（ｃ）。次に電池を取り外した後、放電直後のような
電池温度が高く、サーモスタットが開いた状態の電池を
装着した場合、急速充電はすぐには開始されないが
（ｄ）、電池温度が下がってサーモスタットが閉じる
と、自動的に急速充電を開始する（ｅ）。この後、満充
電に達して電池温度が上がってサーモスタットが開くと
急速充電を終了する（ｆ）。電池温度が下がって再びサ
ーモスタットが閉じても急速充電は再開されない
（ｇ）。

【００２５】このように、急速充電を行う場合は、図中
のａ及びｅのときであり、即ち、電池有信号が入力され
た状態で第１回目のサーモスタット閉信号が入力された
ときである。また、急速充電しない場合は、図中のｂ、
ｄ及びｆのとき、ｃ及びｇのときであり、即ち、サーモ
スタット開信号が入力されたとき（ｂ、ｄ及びｆ）、及
び電池有信号が入力された状態で第２回目以降のサーモ
スタット閉信号が入力されたとき（ｃ及びｇ）である。

【００２６】

【発明の効果】この発明によれば、電池の温度上昇によ
り温度素子が開いて充電が停止した後に、電池温度が低
下して再び温度素子が閉じても充電が再開されないの
で、過充電を防止できると同時に、放電直後のような電
池の温度が高く温度素子が開いた状態にあるパック電池
を装着しても、電池温度が低下して温度素子が閉じると
充電を開始することができる。

【００２７】その結果、パック電池を充電した後充電器
に装着したままで放置しても、過充電などの電池劣化の
心配がないことは勿論、放電直後の電池を繰り返し充電
したいときでも、電池温度が下がるのを待たなくても充
電器に装着しておけば、温度素子が閉じた段階で充電を
開始させることができる。このように電池温度を気にし
なくてもよく、手間がかからず非常に便利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念を示すブロック回路図である。

【図２】図１における動作フローチャートである。

【図３】本発明の一実施例を示す電気回路図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す電気回路図である。

【図５】図３及び図４の動作を示すタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

１ パック電池 ２ Ｎｉ−Ｃｄ電池 ３ サーモスタット ４ 充電器 ５ 直流電源部 ６ スイッチ手段 ７ 制御回路 ８ 電池装着判別手段 ９ サーモスタット開閉判別手段 ＩＣ１ 定電圧回路 ＩＣ２ タイマー回路 ＳＣＲ サイリスタ ＦＦ ＲＳフリップフロップ Ｑ１〜７ トランジスタ Ｒ１〜４ 抵抗 Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被充電電池及び電池温度の影響を受けて
   開閉する温度素子を内蔵したパック電池を充電する充電
   器であって、直流電源部と、前記直流電源部と前記被充
   電電池との直列回路に介挿されたスイッチ手段と、前記
   スイッチ手段に出力信号を発して前記スイッチ手段の開
   閉を制御する制御手段と、前記被充電電池の両端に接続
   されて電池電圧を検出することによって電池有無信号を
   前記制御手段に出力する電池装着判別手段と、前記温度
   素子の一端に接続されて温度素子開閉信号を前記制御手
   段に出力する温度素子開閉判別手段とより構成されて、
   前記制御手段は、電池有信号が入力された状態で、第１
   回目の温度素子閉信号が入力されたとき、前記スイッチ
   手段を閉じて前記被充電電池に充電電流を供給し、温度
   素子開信号が入力されたとき、及び電池有信号が入力さ
   れた状態で、第２回目以降の温度素子閉信号が入力され
   たとき、前記スイッチ手段を開いて充電を停止または充
   電電流を減少することを特徴とする充電器。