JPH10322929A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで急速充電を行うと共に、満充電の
検出も正確に行う。 【解決手段】 定電流電源回路１１には電源プラグ１２
を通じて商用交流電源（図示せず）が接続される。この
定電流電源回路１１からの充電出力（充電電流）が正の
充電端子１３ａに接続される。またこの定電流電源回路
１１の接地端がＦＥＴ１４及び１５を通じて負の充電端
子１３ｂに接続される。さらに制御用のマイクロコンピ
ュータ１８では充電端子１３ａの充電電圧Ｖc が検出さ
れ、このマイクロコンピュータ１８からの充電の制御信
号がＦＥＴ１４のゲートに供給されると共に、充電電流
の制御信号が定電流電源回路１１に供給される。そして
最初は例えば大サイズの電池に合わせた充電電流が充電
端子１３ａに供給され、充電端子１３ａの充電電圧Ｖc
が検出され、この電圧Ｖc が設定電圧Ｖcsを越えた以後
は例えば小サイズの電池に合わせた充電電流が充電端子
１３ａに供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば容量の異な
る複数種類の電池を充電する際に使用して好適な充電装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば容量の異なる複数種類の電池を充
電する充電装置においては、従来はそれぞれの容量に応
じて適正な充電電流で充電することが考えられていた。
従ってこのような充電装置によれば、常に適正な充電電
流で充電が行われるので、安全且つ確実に急速充電を行
うことができるものである。

【０００３】ところがこのような充電装置において、電
池の容量の判別は、例えば充電電流からでは行うことが
できない。そこで従来は、例えば電池側に種類を判別す
る機構を設けると共に、充電装置側にそれを検出する機
構を設けて、これらの判別機構によって電池の容量を判
別して、上述の充電電流の適正化等が行われようにされ
ていた。しかしながらこのような方法では、電池と充電
装置の双方に判別機構が必要となり、そのための製造コ
ストの上昇等を招くものである。

【０００４】またこのような充電装置において、電池の
満充電（充電完了）の検出は、例えば電池が満充電にな
った後で充電端子の電圧が僅かに下がる現象（−ΔＶ）
を検出して行うことができる。ところがこのような充電
電圧の変化を検出する方法では、例えば低温中での充電
や長期保存後の充電で電池の内部抵抗が高くなっている
場合に、充電開始直後に充電電圧が急激に上昇し、図７
のＡに示すように回路の上限電圧Ｖcmaxに固定されて−
ΔＶが検出できなくなる恐れがある。

【０００５】さらに長期保存後の電池に対する充電で
は、例えば図７のＢに示すように充電開始直後に充電電
圧が急激に上昇し、その後に正常に戻ることがある。こ
の場合に、図示のように急激に上昇した充電電圧が正常
に戻るときに一時的に電圧が下がることがあり、この電
圧の低下が−ΔＶと誤検出される恐れがある。そしてこ
のような誤検出によって充電が停止されるなど、充電が
確実に行われない場合が生じてしまうものである。

【０００６】これに対して、例えば最小容量の電池に合
わせた充電電流を設定し、全ての種類の電池をその充電
電流で充電することが行われている。これによれば、電
池を最も安全に充電できると共に、電池の種類の判別機
構等を設ける必要もなく、低コストで確実な充電が可能
である。しかしながらこの方法では、大容量の電池を充
電する際に充電時間が極めて長く掛かってしまい、例え
ば頻繁に充電を必要とする状況では運用が円滑に行えな
いなどの恐れが生じるものである。

【０００７】そこでさらに充電電流を上述の２倍以上に
設定し、全ての種類の電池をその充電電流で充電するこ
とも行われている。これによればコストの上昇を招かず
に充電時間を短縮することができる。

【０００８】またこの場合に、電池の満充電（充電完
了）の検出は、例えば充電端子の電圧が上昇しなくなっ
たとき（Ｖpeak）を検出して行うことができるものであ
る。すなわちこの方法では、正常に充電が行われている
場合には、図８の曲線ａに示すように充電端子の電圧が
上昇することになる。そしてこの電圧が上昇しなくなっ
たとき（Ｖpeak）を検出して充電を停止することで、電
池を効率よく満充電にすることができるものである。

【０００９】ところがこの方法において、例えば低温中
での充電や、長期保存後の電池の充電では、例えば電池
の内部抵抗が高くなっているために、充電開始直後に充
電電圧が急激に上昇し、図８の曲線ｂに示すように回路
の上限電圧Ｖcmaxに固定されてＶpeakと誤検出される恐
れがある。そしてこのような誤検出によって充電が停止
されたり、これ以後は電池の自然放電相当の補充充電
（トリクル充電）に移行されて、いずれの場合も電池を
満充電にすることができなくなってしまう。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この出願はこのような
点に鑑みて成されたものであって、解決しようとする問
題点は、急速充電を行う場合に、従来の装置では電池と
充電装置の双方に判別機構が必要となるために製造コス
トの上昇等を招くものであり、また満充電の検出を−Δ
ＶあるいはＶpeak等の電圧変化を検出して行う方法で
は、低温中や長期保存後の電池の充電等において検出が
正確に行われず、電池を満充電にすることができない恐
れがあったというものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため本発明において
は、接続される最大容量の電池に合わせた充電電流で全
ての電池の充電を開始すると共に、電池の充電端子電圧
が所定の電圧に達したときに充電電流の値を小さくして
充電を行うようにしたものであって、これによれば、低
コストで良好に急速充電を行うことができると共に、満
充電の検出も正確に行うことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】すなわち本発明は、充電可能な電
池が接続され、制御された電流を電池に供給して充電を
行う充電装置において、接続される最大容量の電池に合
わせた値の充電電流で全ての電池の充電を開始すると共
に、電池の充電端子電圧を検出し、この検出電圧が所定
の電圧に達したときに充電電流の値を小さくして充電を
行ってなるものである。

【００１３】以下、図面を参照して本発明を説明する
に、図１は本発明を適用した充電装置の一例の構成を示
すブロック図である。

【００１４】この図１において、定電流電源回路１１に
は電源プラグ１２を通じて商用交流電源（図示せず）が
接続される。この定電流電源回路１１からの充電出力
（充電電流）が正の充電端子１３ａに接続される。ま
た、この定電流電源回路１１の接地端がＦＥＴ１４及び
１５を通じて負の充電端子１３ｂに接続される。

【００１５】なおこれらの充電端子１３ａ、ｂ間には、
例えば図１のＢに示すような小サイズの充電電池、また
は図１のＣに示すような大サイズの充電電池が接続され
る。ここで大サイズの充電電池は、例えば小サイズの充
電電池が並列に内蔵されたもので、充電容量が増加され
ると共に内部抵抗が減少されているものである。

【００１６】さらにこの定電流電源回路１１の商用交流
電源の接続の有無を判別した信号の出力端子がｎｐｎト
ランジスタ１６のベースに接続され、このトランジスタ
１６のコレクタが定電流電源回路１１の充電出力とＦＥ
Ｔ１５のゲートとの間に設けられたｐｎｐトランジスタ
１７のベースに接続される。これによって、商用交流電
源の接続が無くなったときにＦＥＴ１５が遮断されるよ
うに設計される。

【００１７】また、定電流電源回路１１からの電源Ｖ_DD
が制御用のマイクロコンピュータ１８に供給される。こ
のマイクロコンピュータ１８には、定電流電源回路１１
から正の充電端子１３ａへの回路が接続されて、正の充
電端子１３ａの充電電圧ＶcがＡ／Ｄ変換されて検出さ
れる。さらにこのマイクロコンピュータ１８からの充電
の制御信号がＦＥＴ１４のゲートに供給されると共に、
充電電流の制御信号が定電流電源回路１１に供給され
る。

【００１８】そしてこのマイクロコンピュータ１８で
は、例えば電源プラグ１２からの商用交流電源が供給さ
れ、例えば電池検出スイッチ１９からの信号によって電
池が装着されていることが検出されると、定電流電源回
路１１に充電電流の制御信号が供給されて、最初は例え
ば大サイズの電池に合わせた充電電流が充電端子１３ａ
に供給される。

【００１９】さらにこの状態でマイクロコンピュータ１
８では、充電端子１３ａの充電電圧Ｖc が検出され、こ
の電圧Ｖc が、例えば回路の上限電圧Ｖcmaxの８０％程
度の設定電圧Ｖcsを越えたか否かが判断される。そして
電圧Ｖc ＞Ｖcsとなったときは、定電流電源回路１１に
充電電流の制御信号が供給されて、以後は例えば小サイ
ズの電池に合わせた充電電流が充電端子１３ａに供給さ
れる。

【００２０】また、マイクロコンピュータ１８では充電
端子１３ａの充電電圧Ｖc の−ΔＶあるいはＶpeak等の
電圧変化が検出され、この電圧変化が検出されたとき
は、このマイクロコンピュータ１８からの充電の制御信
号によって、ＦＥＴ１４が遮断される。なお、このＦＥ
Ｔ１４が遮断されて以後は、トリクル抵抗２０を通じて
自然放電相当の補充充電（トリクル充電）が行われる。

【００２１】すなわちこの装置において、充電端子１３
ａ、ｂ間に例えば大サイズの電池が接続されていた場合
には、充電電圧Ｖc は例えば図２に示すように変化され
る。そして例えばこの充電電圧Ｖc の−ΔＶの電圧変化
の検出によって、接続された電池を満充電にすることが
できる。これによって、大サイズの電池の充電を急速に
行うことができるものである。

【００２２】これに対して、充電端子１３ａ、ｂ間に例
えば小サイズの電池が接続されていた場合には、充電電
圧Ｖc は、例えば上述の設定電圧Ｖcsの検出を行わない
と、例えば図３のＡまたはＢに示すようになる。ここで
図３のＡの場合には満充電の検出を行うことができる
が、Ｂの場合は、例えば低温中での充電や長期保存後の
充電で電池の内部抵抗が高くなっているなどの場合で、
充電開始直後に充電電圧が急激に上昇し、回路の上限電
圧Ｖcmaxに固定されて−ΔＶが検出できなくなる恐れが
あるものである。

【００２３】そこで本発明においては、上述の設定電圧
Ｖcsの検出を行い、充電電圧Ｖc が設定電圧Ｖcsを越え
たときは、以後は例えば小サイズの電池に合わせた充電
電流が充電端子１３ａに供給されるものである。これに
よって充電電圧Ｖc は、例えば図４に示すように変化す
ることになる。すなわち図４において、充電電流が切り
替わった直後には充電電圧Ｖc が一旦低下するので、こ
の間は−ΔＶの検出を禁止することによって、以後は従
来の小サイズの電池を同様の充電によって、接続された
電池を満充電にすることができる。

【００２４】そしてこの場合には、充電開始から充電電
圧Ｖc が設定電圧Ｖcsを越えたことが検出されるまで
は、例えば大サイズの電池に合わせた充電電流で充電が
行われるので、全体の充電時間を短縮することができ
る。

【００２５】従ってこの装置において、接続される最大
容量の電池に合わせた充電電流で全ての電池の充電を開
始すると共に、電池の充電端子電圧が所定の電圧に達し
たときに充電電流の値を小さくして充電を行うことによ
って、低コストで良好に急速充電を行うことができると
共に、満充電の検出も正確に行うことができる。

【００２６】これによって、従来の装置では電池と充電
装置の双方に判別機構が必要となるために製造コストの
上昇等を招くものであり、また満充電の検出を−ΔＶあ
るいはＶpeak等の電圧変化を検出して行う方法では、低
温中や長期保存後の電池の充電等において検出が正確に
行われず、電池を満充電にすることができない恐れがあ
ったものを、本発明によればこれらの問題点を解消する
ことができる。

【００２７】なお上述の装置において、マイクロコンピ
ュータ１８での制御は、例えば図５に示すようなフロー
チャートによって行われる。すなわち図５において、例
えば電源プラグ１２からの商用交流電源が供給され、電
池検出スイッチ１９からの信号によって電池が装着され
ていることが検出されると処理がスタートされる。そし
てステップ〔１〕では、定電流電源回路１１に対して例
えば大サイズの電池に合わせた充電電流を形成する設定
が行われ、ＦＥＴ１４のゲートに充電中の制御信号が供
給される。

【００２８】次にステップ〔２〕では、上述の充電電圧
Ｖc が設定電圧Ｖcsを越えたか否か判断され、越えてい
ないとき（Ｎｏ）は、続くステップ〔３〕で充電電圧Ｖ
c に電圧変化−ΔＶが生じたか否か判断される。ここ
で、この状態で充電電圧Ｖc に電圧変化−ΔＶが生じて
いないとき（Ｎｏ）はステップ〔２〕〔３〕が繰り返さ
れる。また充電電圧Ｖc に電圧変化−ΔＶが生じたとき
（Ｙｅｓ）はステップ〔４〕でＦＥＴ１４のゲートに充
電終了の制御信号が供給されて終了（エンド）される。

【００２９】またステップ〔２〕で充電電圧Ｖc が設定
電圧Ｖcsを越えたことが判断されたとき（Ｙｅｓ）は、
ステップ〔５〕で定電流電源回路１１に対して例えば小
サイズの電池に合わせた充電電流を形成する設定が行わ
れる。さらにステップ〔６〕で、上述の充電電流が切り
替わった直後の充電電圧Ｖc が一旦低下する期間（５〜
１０分程度）が経過したか否か判断され、経過していな
いとき（Ｎｏ）はステップ〔２〕〔５〕〔６〕が繰り返
される。なお、ステップ〔２〕では一旦検出が行われた
以後は電圧Ｖc が下がっても検出結果は不変とされる。

【００３０】そしてステップ〔６〕で時間が経過したと
き（Ｙｅｓ）は、ステップ〔３〕に進められて、以後は
ステップ〔２〕〔５〕〔６〕〔３〕が繰り返されるよう
になり、ここで充電電圧Ｖc に電圧変化−ΔＶが生じる
と、ステップ〔３〕の判別が（Ｙｅｓ）となり、ステッ
プ〔４〕でＦＥＴ１４のゲートに充電終了の制御信号が
供給されて終了（エンド）される。

【００３１】このようにして上述の装置において、接続
される最大容量の電池に合わせた充電電流で全ての電池
の充電を開始すると共に、電池の充電端子電圧が所定の
電圧に達したときに充電電流の値を小さくして充電を行
うことができる。

【００３２】さらに上述の装置では、充電出力のスイッ
チング素子としてロスの少ないＦＥＴ１４、１５を使用
しているが、充電電流が１アンペア程度までであれば、
例えばバイポーラトランジスタや、逆流防止用にダイオ
ードを用いても装置を形成することができる。すなわち
図６は、バイポーラトランジスタ及びダイオードを用い
て装置を形成した場合の例を示す。

【００３３】図６において、定電流電源回路１１からの
充電出力がスイッチング用のｐｎｐトランジスタ２１の
エミッタ・コレクタと、逆流防止用のダイオード２２を
通じて正の充電端子１３ａに接続される。また、定電流
電源回路１１の接地端は直接に負の充電端子１３ｂに接
続される。さらにマイクロコンピュータ１８からの充電
の制御信号の出力端子がｎｐｎトランジスタ２３のベー
スに接続され、このトランジスタ２３のコレクタがトラ
ンジスタ２１のベースに接続される。

【００３４】他は上述の図１と同様に構成される。これ
によっても上述のＦＥＴ１４、１５と同様の動作を行う
ことができる。このようにして、例えば充電電流が１ア
ンペア程度までの場合には、図６に示すような簡単な構
成で、本発明を実施することができるものである。

【００３５】こうして上述の充電装置によれば、充電可
能な電池が接続され、制御された電流を電池に供給して
充電を行う装置において、接続される最大容量の電池に
合わせた値の充電電流で全ての電池の充電を開始すると
共に、電池の充電端子電圧を検出し、この検出電圧が所
定の電圧に達したときに充電電流の値を小さくして充電
を行うことにより、低コストで良好に急速充電を行うこ
とができると共に、満充電の検出も正確に行うことがで
きるものである。

【００３６】なお、上述の本発明の充電装置によれば、
電池サイズによる電流切り替えではないので、小サイズ
でも内部抵抗の低い電池にあっては、従来よりも短時間
で充電を行うことができるものである。

【００３７】

【発明の効果】従って請求項１の発明によれば、接続さ
れる最大容量の電池に合わせた充電電流で全ての電池の
充電を開始すると共に、電池の充電端子電圧が所定の電
圧に達したときに充電電流の値を小さくして充電を行う
ことによって、低コストで良好に急速充電を行うことが
できると共に、満充電の検出も正確に行うことができる
ものである。

【００３８】これによって、従来の装置では電池と充電
装置の双方に判別機構が必要となるために製造コストの
上昇等を招くものであり、また満充電の検出を−ΔＶあ
るいはＶpeak等の電圧変化を検出して行う方法では、低
温中や長期保存後の電池の充電等において検出が正確に
行われず、電池を満充電にすることができない恐れがあ
ったものを、本発明によればこれらの問題点を解消する
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用される充電装置の一例の構成図で
ある。

【図２】その動作の説明のための図である。

【図３】その動作の説明のための図である。

【図４】その動作の説明のための図である。

【図５】その動作の説明のためのフローチャート図であ
る。

【図６】本発明の適用される充電装置の他の例の構成図
である。

【図７】従来の装置の説明のための図である。

【図８】従来の装置の説明のための図である。

【符号の説明】

１１…定電流電源回路、１２…電源プラグ、１３…充電
端子、１４，１５…ＦＥＴ、１６…ｎｐｎトランジス
タ、１７…ｐｎｐトランジスタ、１８…制御用のマイク
ロコンピュータ、１９…電池検出スイッチ、２０…トリ
クル抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充電可能な電池が接続され、 制御された電流を上記電池に供給して充電を行う充電装
   置において、 上記接続される最大容量の電池に合わせた値の充電電流
   で全ての電池の充電を開始すると共に、 上記電池の充電端子電圧を検出し、 この検出電圧が所定の電圧に達したときに上記充電電流
   の値を小さくして充電を行うことを特徴とする充電装
   置。
2. 【請求項２】 充電可能な電池の接続手段と、 上記電池に供給される充電電流を制御する電流制御手段
   と、 上記電池の充電端子電圧を検出する検出手段と有し、 上記接続される最大容量の電池に合わせた値の充電電流
   で全ての電池の充電を開始すると共に、 上記検出電圧が所定の電圧に達したときに上記充電電流
   の値を小さくして充電を行うことを特徴とする請求項１
   記載の充電装置。