JPH08329991A - バッテリー充電装置及び充電制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バッテリー充電器に対するバッテリー着脱時
の過電圧によるバッテリーへの影響や電極からの火花放
電等を回避することのできるバッテリー充電装置を得
る。 【構成】 バッテリー充電器１及びバッテリー２が充電
電流を供給するための充電電極雄端子５ａ，５ｂ及び充
電電極雌端子９ａ，９ｂと、充電制御を行うための制御
電極雄端子６ａ，６ｂ及び制御電極雌端子１０ａ，１０
ｂを介して接続され、制御電極雄端子６ａ，６ｂを充電
電極雄端子５ａ，５ｂより短かくし、充電電極雄端子５
ａ，５ｂが先に接続された後、制御電極雄端子６ａ，６
ｂが後から接続されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッテリーの充電装置
及び充電制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術と課題】従来、この種バッテリー充電装置
においてはバッテリー充電器とバッテリーの電極構造に
は、充電電流を供給するための充電電極と、充電制御を
行うための制御電極とを有するが、充電電極と制御電極
とが殆ど同時に接続されるような構造になっており、接
続時における充電電力の制御については全く考慮されて
いないのが実情である。

【０００３】このため、例えば充電電極よりも先に制御
電極が接続されると、充電電極が完全に接続される前に
制御回路で充電回路を起動させることになるので、充電
電力をバッテリーに供給するための高い電圧が充電出力
端子に発生することになる。従って、充電電極が後から
接続された瞬間に高電圧がバッテリーに印加されるよう
になり、バッテリーに悪影響を及ぼす可能性があった。

【０００４】そこで、従来では上述したような問題を回
避するために大きな充電電力を供給する前にバッテリー
に対して微小電流を流し、このときのバッテリー電圧が
正常であるかどうかを確認した上で充電を開始する方法
等をとる必要があった。

【０００５】また、充電中にバッテリーを強制的に取り
出したとき制御電極よりも充電電極が先に離れることが
あり得るため、特に誘導性を有する回路等では逆起電力
が生じ、この結果、電極部分で火花放電等が発生して電
極の性能劣化が起こりバッテリー充電装置の信頼性に支
障をきたす恐れがあった。

【０００６】さらに、別の問題として従来の充電制御方
式は、例えば第１の入力情報として充電用バッテリーの
端子電圧を、第２の入力情報として素電池の温度上昇を
指定した場合、両入力情報が所定の規準値以内のときに
充電動作を開始し、あるいはいずれかの入力情報が許容
限界値を越えたときに充電動作を停止するようになって
おり、このため、入力情報の優先順位による制御ができ
ないといった不都合が生じる可能性があった。

【０００７】本発明は、上述したような課題を解消する
ためになされたもので、バッテリー充電器に対するバッ
テリー着脱時の過電圧によるバッテリーへの影響や電極
からの火花放電等を回避することのできるバッテリー充
電装置を得ることを目的とする。

【０００８】また、入力情報によって充電回路の出力電
力を制御することのできる充電制御方法を得ることを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明によるバッテリー充電装置は、バッテリー充
電器及びバッテリーが充電電流を供給するための充電電
極と、充電制御を行うための制御電極を介して接続さ
れ、制御電極を充電電極より短かくし、充電電極が先に
接続された後、制御電極が後から接続されるようにした
ものである。

【００１０】また、本発明による充電制御方法は、バッ
テリー充電器及びバッテリーが充電電流を供給するため
の充電電極と、充電制御を行うための制御電極を介して
接続され、制御電極からの制御信号と、充電電極からの
充電電圧との入力情報を充電回路を制御する制御回路に
入力し、これら複数の入力情報によって充電回路の出力
電力を制御するようにしたものである。

【００１１】

【作用】上述のように構成した本発明のバッテリー充電
装置は、充電時において充電電極が制御電極より先に接
続されることで、バッテリー充電器の充電出力端子には
高電圧が発生することなくバッテリー側は充電の待機状
態になり、その後、制御電極が接続されると待機状態に
あったバッテリーの充電動作が開始される。

【００１２】また、充電終了時においては制御電極が充
電電極より先に離脱されるため、充電開始前の待機状態
に戻りバッテリーへの充電動作は停止する。その後、充
電電極が離れることで、バッテリー充電器の充電電極の
電位はバッテリー側の電圧と等しくなっているので電極
離脱時の火花放電等は発生しない。

【００１３】また、本発明の充電制御方法は、バッテリ
ー充電器とバッテリーとが接続されることで、制御回路
より感熱素子に微小電流を流してバッテリー温度の変化
により生じる感熱素子の両端の電圧降下を制御回路で読
み取り、制御回路からの出力によって充電回路を制御す
るもので、充電出力は感熱素子の抵抗値変化、つまりバ
ッテリーの温度変化により制御される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明によるバッテリー充電装置及び
充電制御方法を図面を参照して説明する。

【００１５】図１は本例によるバッテリー充電器と充電
動作される二次電池としてのバッテリーの分離状態の斜
視図である。

【００１６】バッテリー充電器の全体を符号１で示す。
このバッテリー充電器１にはその上面部から側面部に亘
ってバッテリー２が収容される収容部３が設けられてい
る。収容部３はバッテリー充電器１に対してバッテリー
２が傾斜状態（図３参照）に保持されるように第１の底
面３ａと第２の底面３ｂから構成され、そして、第１の
底面３ａにコネクタ端子部４が設けられている。

【００１７】図２はコネクタ端子部４の筐体部を破断し
た斜視図であり、内部に４本の雄側電極端子が横列に配
置されている。外方側の２本の電極端子は充電電流を供
給するための充電電極雄端子５ａ，５ｂであり、内側の
２本の電極端子は充電制御を行うための制御電極雄端子
６ａ，６ｂである。そして、２本の制御電極雄端子６
ａ，６ｂは充電電極雄端子５ａ，５ｂより長さが短く、
かつ幅が若干狭く形成されている。これら、４本の電極
雄端子５ａ，５ｂ及び６ａ，６ｂは筐体部の底部から外
方に突出しバッテリー充電器１の回路部と接続される。

【００１８】一方、バッテリー２はその側面にコネクタ
端子部７を備えている。このコネクタ端子部７は凹部８
内に配置され、このコネクタ端子部７に４本の雌側電極
端子が横列に配置されている。外側の２本の電極端子は
バッテリー充電器１側の充電電極雄端子５ａ，５ｂと接
続される充電電極雌端子９ａ，９ｂであり、内側の２本
の電極端子は同じく制御電極雄端子６ａ，６ｂと接続さ
れる制御電極雌端子１０ａ，１０ｂである。

【００１９】尚、バッテリー充電器１にはＡＣ電源接続
用の電源プラグ１１が接続されている。また、符号１２
はＤＣ出力用端子、１３はバッテリー２の充電動作状態
を点灯表示する表示部である。

【００２０】上述したバッテリー充電器１のコネクタ端
子部４にバッテリー２のコネクタ端子部７を接続した状
態が図３である。

【００２１】すなわち、接続状態ではバッテリー充電器
１側のコネクタ端子部４がバッテリー２側の凹部８内に
挿入された状態で充電電極雄端子５ａと充電電極雌端子
９ａ、充電電極雄端子５ｂと充電電極雌端子９ｂ、制御
電極雄端子６ａと制御電極雌端子１０ａ、制御電極雄端
子６ｂと制御電極雌端子１０ｂをそれぞれ電気的に接続
させることができる。この際、接続の優先順位は先に充
電電極雄端子５ａと充電電極雌端子９ａ及び充電電極雄
端子５ｂと充電電極雌端子９ｂが接続され、その後、制
御電極雄端子６ａと制御電極雌端子１０ａ及び制御電極
雄端子６ｂと制御電極雌端子１０ｂが遅れて接続され
る。

【００２２】ここで、図４にバッテリー充電器１とバッ
テリー２との回路図を示す。バッテリー充電器１におい
て充電電極雄端子５ａと５ｂは充電回路１４に接続され
ており、制御電極雄端子６ａと６ｂは制御回路１５に接
続されている。充電回路１４には電源プラグ１１から電
源が供給される。

【００２３】また、バッテリー２において充電電極雌端
子９ａと９ｂは素電池１６の＋電極と−電極に接続され
ており、制御電極雌端子１０ａと１０ｂは感熱素子１７
に接続されている。

【００２４】次に、本発明による充電動作について説明
する。まず、バッテリー２が接続されていない状態のバ
ッテリー充電器１は、制御電極雄端子６ａ，６ｂからの
制御回路１５への入力は、充電回路１４を動作させず従
って、充電電極雄端子５ａ，５ｂには充電電力は供給さ
れない。

【００２５】ここで、バッテリー充電器１のコネクタ端
子部４にバッテリー２のコネクタ端子部７が接続される
と、まず、充電電極雄端子５ａと充電電極雌端子９ａ及
び充電電極雄端子５ｂと充電電極雌端子９ｂが接続され
る。これにより、バッテリー２側の充電電極雌端子９ａ
に発生している電圧が充電電極雄端子５ａを経由して制
御回路１５に印加され、充電回路１４を作動させるため
の条件、例えば電池電圧が正常であるかどうかがチェッ
クされ、異常がなければ充電回路１４を動作させるため
の待機状態となる。

【００２６】その後、制御電極雄端子６ａと制御電極雌
端子１０ａ及び制御電極雄端子６ｂと制御電極雌端子１
０ｂが接続されることにより、制御回路１５より制御電
極雄端子６ａ及び制御電極雌端子１０ａを経由して感熱
素子１７に微小電流を供給し、電池温度により生じる感
熱素子１７の電圧降下を制御回路１５で検知し、よって
制御回路１５からの出力によって待機状態の制御回路１
５を起動させ、充電回路１４からの充電出力が充電電極
雄端子５ａと充電電極雌端子９ａ及び充電電極雄端子５
ｂと充電電極雌端子９ｂを経由してバッテリー２の素電
池１６は充電される。

【００２７】ここで、素電池１６の充電が進行するとそ
れ自体の発熱のため温度が上昇する。この温度上昇は負
の特性を持つ感熱素子１７の温度特性による抵抗値の低
下を生ぜしめ、この抵抗値変化を制御電極雌端子１０
ａ，１０ｂから制御電極雄端子６ａ，６ｂを経て制御回
路１５に入力し、素電池１６の温度上昇を検知してい
る。

【００２８】尚、充電回路１４やバッテリー２の異常な
どで制御回路１５が待機状態となっていない場合には、
制御電極雄端子６ａからの入力が正常であっても充電回
路１４は起動しない。

【００２９】かくして、バッテリー２の充電が完了した
時点でバッテリー２がバッテリー充電器１より離脱され
ると、まず、制御電極雄端子６ａと制御電極雌端子１０
ａ及び制御電極雄端子６ｂと制御電極雌端子１０ｂとの
接続が離れる。これによって、制御回路１５が充電動作
開始前の待機状態に戻りバッテリー２への充電電流の供
給は停止する。

【００３０】その後、充電電極雄端子５ａと充電電極雌
端子９ａ及び充電電極雄端子５ｂと充電電極雌端子９ｂ
との接続が離れる。このとき、充電電極雄端子５ａ，５
ｂの電位はバッテリー２側の素電池１６の電圧と同電位
になっているため、端子離脱時には火花放電等は全く発
生しない。

【００３１】次に、優先順位を持った複数の入力情報に
よる動作について説明する。バッテリー充電器１のコネ
クタ端子部４にバッテリー２のコネクタ端子部７が接続
された状態で、制御回路１５に入力される電池電圧と感
熱素子１７からの制御電圧において、感熱素子１７の温
度が例えば４０°以下で、かつ電池電圧が例えばピーク
電圧以下のときに比較的大きな充電電力が供給されてい
るものとする。ここで、電池電圧がピーク電圧に達する
と感熱素子１７の温度に関係なく制御回路１５によって
充電動作が停止し、充電動作が完了するようになってい
る。

【００３２】もし、電池電圧がピーク電圧に達する前に
感熱素子１７の温度が４０°を越えた場合には充電電力
が減少するだけで充電動作は電池電圧がピーク電圧に達
するまで継続する。つまり、この段階までは電池電圧の
入力情報が優先していることになる。ただし、このとき
の感熱素子１７の温度は所定温度、例えば６０°に達し
ていないことが前提条件である。

【００３３】このことは、通常の充電状態では上述した
ように充電機能が動作するが、何らかの原因で感熱素子
１７の温度が６０°まで達してしまった場合には、制御
回路１５によって無条件に充電動作が停止するようにな
っている。これは、電池や充電回路１４の保護を目的と
したものであり、感熱素子の温度（６０°）のほうが電
池電圧の入力情報よりも優先度が高いことを意味してい
る。

【００３４】このように複数の入力情報に優先順位を与
えることで、制御する出力電力の大きさやそのタンミン
グを変えることが可能となり、より適切な充電動作が行
えるといった利点がある。

【００３５】本発明の実施例ではバッテリー充電器１の
コネクタ端子部４の電極端子の数を充電電極雄端子５
ａ，５ｂと制御電極雄端子６ａ，６ｂの２本づつ計４本
の場合について説明したが、図５に示すように例えば充
電電極雄端子は上述の場合と同様に５ａ，５ｂの２本と
し、制御電極雄端子は６ａの１本にして計３本にするこ
とも可能である。この場合は省略された制御電極雄端子
のもう１本は充電電極雄端子５ｂが制御電極の役目を果
たすように兼用している。

【００３６】従って、このような３本の電極端子からな
るコネクタ端子部４と接続されるバッテリー２側のコネ
クタ端子部は図示しないが２本の充電電極雌端子と１本
の制御電極雌端子とからなり、このうち１本の充電電極
雌端子が制御電極雌端子を兼用するようになる。

【００３７】また、バッテリー充電器１側のコネクタ端
子部４の別の実施例として図６に示すように充電電極雄
端子は５ａ，５ｂの２本とし、制御電極雄端子は６ａの
１本にして計３本にすると共にもう１本の制御電極雄端
子は筐体壁に制御電極端子板６ｃとして配置されてい
る。

【００３８】これに対してバッテリー２側のコネクタ端
子部７には図６に示すように２本の充電電極雌端子９
ａ，９ｂと１本の制御電極雌端子１０ａを有すると共
に、コネクタ端子部７の一部に制御電極端子板６ｃが挿
入される制御電極雌端子１０ｃを備えている。この端子
１０ｃに図７の断面図で示すように板ばねからなる電極
板１０ｄが設けられ、上述した制御電極端子板６ｃが電
気的に接続される。

【００３９】本発明は、上述しかつ図面に示した実施例
に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内
で種々の変形実施が可能である。

【００４０】例えば、コネクタ端子部４の充電電極雄端
子５ａ，５ｂ及び制御電極雄端子６ａ，６ｂの配列順序
については図２に示した実施例に限らず自由に変更可能
である。

【００４１】また、バッテリー充電器１に対するバッテ
リー２の接続形態は図３に示した例による以外、例えば
充電器１の上面に凹み状のバッテリー収容部を形成し、
この収容部内にバッテリーを収めてスライドさせること
でコネクタ端子部同志が接続されるような構成も可能で
ある。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のバッテリ
ー充電装置は、バッテリー充電器及びバッテリーが充電
電流を供給するための充電電極と、充電制御を行うため
の制御電極を介して接続され、制御電極を充電電極より
短かくし、充電電極が先に接続された後、制御電極が接
続されるようにしたので、バッテリー挿着時においてバ
ッテリー側に急激に高電圧が印加されることもなくバッ
テリーへの悪影響を未然に回避することができる。ま
た、バッテリーの離脱時には制御電極が先に離脱される
ため、端子電極から火花放電等の過渡減少を防止するこ
とができるといった効果がある。

【００４３】また、本発明の充電制御方法は、バッテリ
ー充電器及びバッテリーが充電電流を供給するための充
電電極と、充電制御を行うための制御電極を介して接続
され、制御電極からの制御信号と、充電電極からの充電
電圧との入力情報を充電回路を制御する制御回路に入力
し、これら入力情報によって充電回路の出力電力を制御
するようにしたので、入力情報の優先順位によるきめ細
かい制御が可能となり、より適切な充電動作が可能とな
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本例のバッテリー充電器とバッテリーの分離状
態の斜視図である。

【図２】バッテリー充電器側のコネクタ端子部の破断斜
視図である。

【図３】本例のバッテリー充電器へのバッテリーの接続
状態の部分断面図である。

【図４】バッテリー充電器とバッテリーとの回路図であ
る。

【図５】コネクタ端子部の他の実施例の破断斜視図であ
る。

【図６】バッテリー充電器とバッテリーとのコネクタ端
子部の別の例の斜視図である。

【図７】図６のコネクタ端子部の断面図である。

【符号の説明】

１ バッテリー充電器 ２ バッテリー ３ 収容部 ４ バッテリー充電器のコネクタ端子部 ５ａ，５ｂ 充電電極雄端子 ６ａ，６ｂ 制御電極雄端子 ６ｃ 制御電極端子板 ７ バッテリーのコネクタ端子部 ９ａ，９ｂ 充電電極雌端子 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ 制御電極雌端子 １０ｄ 電極板 １１ 電源プラグ １４ 充電回路 １５ 制御回路 １６ 素電池 １７ 感熱素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリーが電極端子を介してバッテリ
   ー充電器に接続され充電動作されるバッテリー充電装置
   において、 上記バッテリー充電器及び上記バッテリーが充電電流を
   供給するための充電電極と、充電制御を行うための制御
   電極を介して接続され、上記制御電極を上記充電電極よ
   り短かくし、上記充電電極が先に接続された後、上記制
   御電極が後から接続されるようにしたことを特徴とする
   バッテリー充電装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のバッテリー充電装置にお
   いて、 上記電極端子は上記充電電極が二端子と、この充電電極
   の内側に上記制御電極が二端子あることを特徴とするバ
   ッテリー充電装置。
3. 【請求項３】 バッテリーが電極端子を介して充電器に
   接続され充電動作される充電制御方法において、 上記バッテリー充電器及び上記バッテリーが充電電流を
   供給するための充電電極と、充電制御を行うための制御
   電極を介して接続され、上記制御電極からの制御信号
   と、上記充電電極からの充電電圧との入力情報を充電回
   路を制御する制御回路に入力し、これら入力情報によっ
   て充電回路の出力電力を制御するようにしたことを特徴
   とする充電制御方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の充電制御方法において、 上記制御信号及び充電電圧の入力情報に優先順位を与え
   ることで、上記充電回路からの出力電力の大きさやタイ
   ミングを変えることができることを特徴とする充電制御
   方法。