JPH0624359U - バッテリー充電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 温度上昇によって特性が変化する感熱素子、
例えばサーミスタ、ポジスタ、或いは温度に対する電流
増幅率が負特性を有するトランジスタを用い、この感熱
素子を二次電池と熱結合し、二次電池の温度上昇により
充電電流を減少又は遮断するように構成する。 【効果】 電池の充電完了後に電池温度が上昇すると、
充電電流が減少又は遮断されるため、二次電池の過充電
が防止される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は二次電池を充電する場合のバッテリー充電器に関し、更に詳しくは二 次電池の充電が完了した際に生ずる熱によって充電電流を制御するようにしたバ ッテリー充電器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

二次電池は充放電が可能であり、繰り返し使用し得ることから自動車のバッテ リーその他に広く使用されている。この二次電池を充電するに際しては、充電が 完了すると充電電流を減少或いは遮断し、過充電とならないようにしている。 そのため従来は、充電時間或いは電池電圧を検出することによって充電電流を 制御するようにしている。即ち、充電電流と電池電圧との関係から充電時間を設 定し、該時間経過後に充電電流をカットオフしている。或いは充電している電池 電圧を検出し、該電圧が設定電圧に達した時点で充電電流をカットオフするよう にしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記充電時間によって制御する方法では、二次電池が空の状態 から満充電に至るまでの時間を充電時間として設定しているために、例えば半分 しか放電していない電池を充電する場合には過充電となっていまう。

【０００４】 また電池電圧によって制御する方法では、二次電池を直列に接続して複数個の 電池を同時に充電する場合、各電池の放電状態が同一でないと電池電圧が同一で ないために、各電池の充電状態にバラツキが生じてしまう等の課題があった。

【０００５】 本考案は従来の前記課題を解決し、その目的とするところは、二次電池の放電 状態に関わらず過充電を確実に防止し得るバッテリー充電器を提供することにあ る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するための本考案に係る代表的な手段は、二次電池を充電する ためのバッテリー充電器に於いて、熱により特性が変化する感熱素子を用い、前 記感熱素子の特性変化により、二次電池の温度が上昇すると充電電流を減少又は 遮断するよう構成してなる。

【０００７】

【作用】

前記手段にあっては、二次電池の充電が完了すると電池温度が上昇する。この 温度上昇により感熱素子の特性が変化して二次電池への充電電流を減少又は遮断 することにより、過充電を防止するものである。

【０００８】

【実施例】

次に前記手段を適用した本考案に係る一実施例を図１乃至図３をを参照して具 体的に説明する。尚、図１は感熱素子としてサーミスタ（温度に対する抵抗値が 負特性の素子）を用いた場合の充電器の回路例であり、図２は前記サーミスタを 充電する二次電池に熱結合する説明図であり、図３は充電完了に伴う電池温度、 充電電流等の変化を示すグラフである。

【０００９】 図１に於いて、入力端子ｔ₁ にトランジスタＱのエミッタを接続し、コレクタ にはダイオードＤを介して二次電池Ｂを接続している。そしてベースとアース端 子ｔ₂ にはシャントレギュレータICを接続している。即ち、エミッタ−ベース間 に抵抗Ｒ₁ を接続し、ベースとアース端子ｔ₂ 間にシャントレギュレータICを接 続すると共に、シャントレギュレータICのカソード−リファレンス−アノード間 にそれぞれ分割抵抗Ｒ₂ ，Ｒ₃ を接続してなる。

【００１０】 更に前記回路に於いて、抵抗Ｒ₃ としてサーミスタを用い、この抵抗Ｒ₃ と二 次電池Ｂとを熱結合している。これは図２に示すように、二次電池Ｂを装填する 電池ホルダー１にサーミスタからなる感熱素子２を取り付ける際に、電池Ｂの熱 が良く伝導する位置に取り付けるものである。 本実施例では電池ホルダー１の電池セット部材１ａを熱伝導性の良い金属製、 例えばアルミニウム等によって構成し、且つ図２の破線に示すように全体の電池 温度が平均化されて感熱素子２に伝達される形状に構成している。

【００１１】 この回路にあっては、シャントレギュレータICの基準電圧をＶ_R とすると、ａ 点の電圧Ｖ_a は、Ｖ_a ＝（１＋Ｒ₂ ／Ｒ₃ ）Ｖ_R であり、抵抗Ｒ₃ の抵抗値が減 少すると電圧Ｖ_a が上昇するようになっている。

【００１２】 ここで前記回路の動作について説明する。図３のグラフに示すように電池Ｂは 充電中の温度変化は殆どないが、充電が完了すると電池Ｂが熱を発生し、周囲温 度が略一定であるにも関わらず、電池温度が５〜10℃程度上昇する。この電池温 度の上昇により抵抗Ｒ₃ の抵抗値が減少し、図１に於けるａ点の電圧Ｖ_a が高く なると、トランジスタＱのベース電流Ｉ_B が減少し、充電電流Ｉ_O が減少する。 これによって、充電完了後の電池電圧の上昇が抑えられ、自動的に過充電が防 止されるものである。

【００１３】 前記構成にあっては、例えば半分しか放電していない電池Ｂを充電する場合で も、充電完了によって電池温度が上昇するために過充電が確実に防止される。ま た複数個の電池を直列に接続して同時に充電する場合でも、電池の充電状態によ って発生する熱量が異なるために、大きなバラツキを生ずることなく充電を完了 し、且つ過充電を防止することが出来るものである。

【００１４】 次に感熱素子として、ポジスタ（温度に対する抵抗値が正特性の感熱素子）を 用いる場合の他の実施例に係る充電回路例を図４に示す。 図４に於いて、入力端子ｔ₁ にトランジスタＱのエミッタを接続し、コレクタ にはダイオードＤを介して二次電池Ｂを接続している。ま入力端子ｔ₁ とアース 端子ｔ₂ 間には抵抗Ｒ₁ ，Ｒ₃ を接続すると共に、前記抵抗Ｒ₁ ，Ｒ₃ 間とベー スとの間に抵抗Ｒ₂ を接続している。そして、この実施例では抵抗Ｒ₃ をポジス タで構成し、これを図２に示すように前記感熱素子２を二次電池Ｂと熱結合して なる。

【００１５】 前記回路にあっても、充電完了によって電池Ｂの温度が上昇すると、抵抗Ｒ₃ の抵抗値が増加し、これに伴ってエミッタ−ベース間の電圧が低下してベース電 流が減少する。これによって充電電流Ｉ_O が減少し、過充電を防止することが出 来る。

【００１６】 前記回路にあっては抵抗Ｒ₃ のみならず、抵抗Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ のいずれか又 は全て、或いは任意の組合せの抵抗をポジスタで構成し、そのポジスタを二次電 池Ｂと熱結合しても充電電流Ｉ_O が前記の如く制御される。

【００１７】 次に感熱素子として、電流増幅率ｈ_feの温度特性が負のトランジスタＱを用い る場合の他の実施例に係る充電回路例を図５に示す。 この回路は前述したポジスタを用いる回路と同様であるが、トランジスタＱを 二次電池Ｂに対して熱結合してなる。 この場合も充電が完了して電池Ｂの温度が上昇すると、電流増幅率ｈ_feが負特 性であるために、ベース電流が減少して充電電流Ｉ_O が減少するようになる。

【００１８】 尚、前述した実施例はいずれも電池Ｂの充電が完了すると、充電電流を減少さ せるようにした例を示したが、例えば図６に示すような回路構成にすれば、充電 完了時に充電電流を遮断することが出来る。尚、図６の回路にあっては、感熱素 子として抵抗Ｒ₃ をサーミスタで構成し、この抵抗Ｒ₃ を二次電池Ｂと熱結合し ている（尚、抵抗Ｒ₄ をポジスタで構成し、これを二次電池Ｂと熱結合する構成 でも良い）。

【００１９】 この回路にあっては、充電時には抵抗Ｒ₁ ，Ｒ₂ で設定された充電電流Ｉ₀ が 流れるが、充電完了により電池温度が上昇すると、抵抗Ｒ₃ の抵抗値が減少し、 ａ点の電位Ｖ_a が上昇する。この電位Ｖ_a が抵抗Ｒ₅ ，Ｒ₆ で設定されているｂ 点の電位Ｖ_b よりも高くなると、比較回路３の出力が『ハイ』となり、ｃ点の電 位Ｖ_C が一定値以上に高くなる。これによってベース電流が流れなくなり、トラ ンジスタＱがオフして充電電流Ｉ₀ が遮断されるものである。

【００２０】 ここで前記比較回路３は入力端子ａ，ｂの各電位Ｖ_a ，Ｖ_b が、Ｖ_a ≦Ｖ_b の 場合は出力『ロウ』であるが、Ｖ_a ＞Ｖ_b になると出力『ハイ』となってｃ点の 電位を高くし、再びＶ_a ≦Ｖ_b となっても『ハイ』状態を保持する回路である。

【００２１】 尚、図６の回路では感熱素子としてサーミスタ又はポジスタを用いた例を示し たが、感熱素子としてトランジスタを用いて充電電流を遮断するように構成する ことも容易になし得る。

【００２２】

【考案の効果】

本考案は前述した如く、感熱素子を用いて充電電流を制御するよに構成したた めに、電池の充電完了を電池温度の上昇によって判別し、自動的に充電電流を減 少又は遮断して過充電を確実に防止することが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る充電回路であって、感
熱素子としてサーミスタを用いた回路図である。

【図２】電池ホルダーと感熱素子との関係説明図であ
る。

【図３】充電の時間経過に対する電池温度、充電電流、
電池電圧等の関係を示すグラフである。

【図４】本考案の他の実施例を示す充電回路であって、
感熱素子としてポジスタを用いた回路図である。

【図５】本考案の他の実施例を示す充電回路であって、
感熱素子として電流増幅率が負特性を有するトランジス
タを用いた回路図である。

【図６】本考案の他の実施例を示す充電回路であって、
充電完了後に充電電流を遮断する回路図である。

【符号の説明】

１…電池ホルダー １ａ…電池セット
部材 ２…感熱素子 ３ …比較回路 Ｂ…電池 Ｒ₁ 〜Ｒ₆ …抵抗 Ｑ…トランジスタ IC …シャントレ
ギュレータ Ｄ…ダイオード 整理番号Ｕ１５９１００１

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次電池を充電するためのバッテリー充
   電器に於いて、熱により特性が変化する感熱素子を用
   い、前記感熱素子の特性変化により、二次電池の温度が
   上昇すると充電電流を減少又は遮断するよう構成してな
   るバッテリー充電器。
2. 【請求項２】 前記感熱素子として、サーミスタ、ポジ
   スタ又は電流増幅率の温度特性が負のトランジスタを用
   いてなる請求項１記載のバッテリー充電器。