JP3384079B2 - 電池組の充電装置 - Google Patents

電池組の充電装置

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はニッケル・カドミウム電
池(以下ニカド電池という)等の2次電池を充電する充
電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】充電装置として種々のものがあり、特に
異なる複数の素電池を直列に接続した種々の電池組すな
わち電圧の異なる電池組を1台の充電装置で全て充電す
ることができる充電装置(以下汎用充電器という)が普
及している。特に電動工具のような用途では、ハイパワ
ーの要望が強く、これに応えるため素電池数を多くした
高電圧化が進んでいる。また汎用充電器も充電可能な電
池組を同じ充電電流で充電するために、汎用充電器の高
出力化、大型化が進んでいる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記汎用充電
器は、最も素電池数の多い電池組すなわち最も電池電圧
が高い電池組を充電するのに必要な電力を供給せねばな
らず、その結果素電池数が少ない電池組を充電する場
合、汎用充電器の能力を最大限発揮していないことにな
る。例えば、20本の素電池から構成されているニカド
電池を7Aで充電する汎用充電器では、単純に最大出力
は1個の素電池の起電力を1.32Vとして1.32V×
20本×7A=184.8Wの電力供給が可能であるか
ら、10本の素電池から構成されているニカド電池を充
電する場合、184.8W÷(1.32V×10本)=1
4Aで充電することができるということである。実際に
は限られた大きさの汎用充電器内で構成される部品例え
ばダイオード、高周波トランス、FET等の各々の最大
定格電流値の関係から、単純に10本の素電池から構成
されているニカド電池を14Aで充電することはできな
いが、20本の素電池から構成されているニカド電池を
7Aで充電することができる汎用充電器では、10本の
素電池から構成されているニカド電池を10A程度の充
電電流値で充電することは可能である。
【0004】また、素電池数が多くなれば電池組の体積
も大きくなり、その結果電池組内の個々の素電池の温度
上昇のバラツキも大きくなり、素電池数の多少に関係な
く同じ充電電流で充電した場合、素電池数が多くなるに
従いサイクル寿命は低減する傾向にある。本発明の目的
は、上記した従来技術の欠点をなくし、汎用充電器の能
力を最大限発揮できるようにすると共に小型化も可能な
充電装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的は、充電される
電池組の種類を検出し、電池組の種類に対応した充電電
流で充電することにより達成される。
【0006】
【作用】上記した本発明によれば、検出した電池組の種
類の電池電圧に対応した充電電流すなわち電池電圧が大
きければ小さい充電電流で、また電池電圧が小さければ
大きな充電電流で充電するようにしたので、汎用充電器
の能力を最大限発揮できるようになると共に電池組のサ
イクル寿命を低下させることがなくなる。
【0007】
【実施例】図1は本発明の一実施例である。図におい
て、1は交流電源、2は複数の充電可能な素電池を直列
に接続した電池組、3は該電池組2に流れる充電電流を
検出する電流検出手段、4は充電の開始及び停止を制御
する信号を伝達する充電制御信号伝達手段、5は充電電
流の信号をPWM制御IC23に帰還する充電電流信号
伝達手段である。充電制御伝達信号手段4と充電電流信
号伝達手段5は例えばホトカプラ等からなる。10は全
波整流回路11と平滑用コンデンサ12からなる整流平
滑回路、20は高周波トランス21、MOSFET2
2、PWM制御IC23からなるスイッチング回路であ
る。PWM制御IC23はMOSFET22の駆動パル
ス幅を変えて整流平滑回路10の出力電圧を調整するス
イッチング電源ICである。30はダイオード31、3
2、チョークコイル33、平滑用コンデンサ34からな
る整流平滑回路、40は抵抗41、42からなる電池電
圧検出手段で、電池組2の端子電圧を分圧する。50は
演算手段(CPU)51、ROM52、RAM53、タ
イマ54、A/Dコンバータ55、出力ポート56、リ
セット入力ポート57からなるマイコンである。60は
演算増幅器61、62、抵抗63〜66からなる充電電
流制御手段、70は電源トランス71、全波整流回路7
2、平滑コンデンサ73、三端子レギュレータ74、リ
セットIC75からなる定電圧電源で、マイコン50、
充電電流制御手段60等の電源となる。リセットIC7
5はマイコン50を初期状態にするためにリセット入力
ポート57にリセット信号を出力する。80は充電電流
を設定する充電電流設定手段であって、前記出力ポート
56からの信号に対応して前記演算増幅器62の反転入
力端に印加する電圧値を変えるものである。
【0008】次に、図1の回路図、図2のフローチャー
トを参照して動作の説明をする。電源を投入すると、マ
イコン50は電池組2の接続待機状態となる(ステップ
101)。電池組2を接続すると、マイコン50は電池
接続を電池電圧検出手段40の信号により判別し、初期
充電時間t0及び充電電流I0に対応する充電電流設定基
準値Vi0を設定し(ステップ102)、出力ポート56
より信号伝達手段4を介してPWM制御IC23に充電
開始信号を伝達すると共に充電電流設定手段80を介し
て充電電流設定基準値Vi0を演算増幅器62に印加し、
充電電流I0で充電を開始する(ステップ103)。充
電開始と同時に電池組2に流れる充電電流を電流検出手
段3により検出し、この充電電流に対応する電圧と充電
電流設定基準値Vi0との差を充電電流制御手段60より
信号伝達手段5を介して、PWM制御IC23に帰還を
かける。すなわち、充電電流が大きい場合はパルス幅を
狭め、逆の場合はパルス幅を広げたパルスを高周波トラ
ンス21に与え整流平滑回路30で直流に平滑し、充電
電流を一定値I0に保つ。すなわち電流検出手段3、充
電電流手段60、信号伝達手段5、スイッチング回路2
0、整流平滑回路30を介して充電電流を所定電流値I
0となるように制御する。
【0009】次いで、電池組2の素電池数判別を行う。
充電開始からt0時間経過をチェックし(ステップ10
4)、t0時間経過後、電池電圧値Vt0を入力し(ステ
ップ105)、予め設定されている各電池組の基準電圧
値nVa(nは素電池数であり、Vaは素電池数判別の基
準電圧値であり、ニカド電池では充電電流の大きさによ
って異なるが、1C充電で1.2V程度である。)と比
較し、電池組2の素電池数(この実施例での電池組2
は、素電池数が2本づつ異なるものとする)nを判別し
(ステップ106)、充電されている電池組2の素電池
数nと充電電流の供給を判別する素電池数m/2(mは
この充電装置で充電可能な電池組の最大素電池数であ
る)と比較し(ステップ107)、素電池数が多い場合
にはステップ108において充電電流I1に対応する充
電電流設定基準値Vi1を設定して、充電電流をI1(I1
≧I0)として充電を継続し(ステップ109)、次い
でステップ110において満充電の検出を行う。満充電
検出は、周知の如く種々あるが、例えば充電末期のピー
ク電圧値から所定値△Vだけ降下したことを検出する−
ΔV検出のように電池組2の−ΔV検出を行う。満充電
を検出した場合、マイコン50は充電停止信号をPWM
制御IC23に伝達して充電を停止する(ステップ11
1)。次いで電池組2が取り出されるのを判別し(ステ
ップ112)、電池組2の取り出しを判別したらステッ
プ101に戻り、次の電池組2の充電のための待機をす
る。なお前記ステップ110において満充電を検出しな
い場合には再度ステップ110に戻る。
【0010】前記ステップ107において素電池数が少
ないと判別した場合、充電電流I2に対応する充電電流
設定基準値Vi2を設定し(ステップ113)、充電電流
をI2(I2≧I1)に増加して充電を継続し(ステップ
114)、次いで前記ステップ110と同様の満充電検
出を行う(ステップ115)。満充電を検出した場合、
マイコン50は充電停止信号をPWM制御IC23に伝
達して充電を停止する(ステップ111)。次いで電池
組2の取り出されるのを判別し(ステップ112)。電
池組2の取り出しを判別したらステップ101に戻り、
次の電池組2の充電のための待機をする。
【0011】上記実施例に基づく充電特性を図3(素電
池数が異なる電池組の充電特性)に示す。ここで、t0
は充電開始から電池電圧を検出し素電池数判別をするの
に必要な時間である。
【0012】上記実施例によれば、電池電圧を検出して
素電池数の多少を判別することにより電池組2の種類を
検出し、素電池数が少ない電池組2の場合には大きな充
電電流で充電し、素電池数が多い電池組2の場合には小
さい充電電流で充電するようにしたので、汎用充電器の
能力を最大限発揮することができるようになる。また素
電池数の多い電池組2は結果的に小さな充電電流で充電
されることになるので、電池組2内の個々の素電池の温
度上昇のバラツキが抑制され、サイクル寿命の低下を防
止できるようになる。更に小型化が可能な汎用充電器を
提供できる等の作用効果を奏し得るようになる。
【0013】上記実施例においては、素電池数が充電可
能な最大素電池数の半分より多いか否かを比較検出し、
この検出結果によって充電電流を設定するとしたが、素
電池数を更に細かく比較検出して素電池数に対応した充
電電流とすれば、少ない素電池数の電池組2を効率よく
充電できるようになると共に充電時間を短縮できるよう
になる。
【0014】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、汎用充電
器の能力を最大限発揮することができ、電池組の個々の
素電池の温度上昇のバラツキが抑制され、電池組のサイ
クル寿命の低下を防止をできると共に汎用充電器の小型
化が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図。
【図2】本発明の一実施例を示すフローチャート。
【図3】本発明の一実施例による素電池数の異なる2種
類の電池組を充電した時の充電特性を示すグラフ。
【符号の説明】
20は充電制御手段、40は電池電圧検出手段、50は
マイコン、60は充電電流制御手段、80は充電電流設
定手段である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−276673(JP,A) 特開 平4−109828(JP,A) 特開 平3−293936(JP,A) 特開 平5−95638(JP,A) 実開 昭63−39686(JP,U) 実開 平1−162738(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/00 - 7/36

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の充電出力端子を有し、該充電出力
    端子に電池組の端子を接続することにより電池組を充電
    する電池組の充電装置であって、 充電される電池組の電池電圧を検出する電池電圧検出手
    段と、電池電圧検出手段の出力に基づいて電池組の素電
    池数を判別する素電池数判別手段と、素電池数判別手段
    の出力に基づき、素電池数が所定数以上の電池組の時の
    充電電流を、素電池数が所定数より少ない電池組の充電
    電流より小さい値に設定する充電電流設定手段と、前記
    充電出力端子に供給される充電電流を充電電流設定手段
    によって設定された充電電流値に制御する充電電流制御
    手段とを備えたことを特徴とする電池組の充電装置。
  2. 【請求項2】 異なる複数の素電池を直列に接続した種
    々の電池組すなわち電圧の異なる電池組を充電する汎用
    充電装置であって、一対の充電出力端子と、該充電出力端子に接続される
    池組の電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記充
    電出力端子に供給する充電電流を設定値に従って制御す
    る充電電流制御手段と、該充電電流制御手段に付与する
    前記設定値を制御するためのマイクロコンピュータとを
    有し、マイクロコンピュータは前記電池電圧検出手段
    検出信号を入力し、電池組の電池電圧が所定値以上の時
    の充電電流を、電池電圧が所定値より小さい時の充電電
    流より小さい値に設定する設定値を前記充電電流制御手
    段に付与することを特徴とした電池組の充電装置。
  3. 【請求項3】 前記電池電圧検出手段は、所定時間行わ
    れる初期充電経過後に電池電圧を検出することを特徴と
    した請求項2記載の電池組の充電装置。
  4. 【請求項4】 異なる複数の素電池を直列に接続した種
    々の電池組すなわち電圧の異なる電池組を1個の充電器
    充電する汎用充電装置であって、一対の充電出力端子と、該充電出力端子に接続される
    池組の種類を検出する手段と、前記充電出力端子に供給
    する充電電流を設定値に従って制御する充電電流制御手
    段と、該充電電流制御手段に付与する前記設定値を制御
    するためのマイクロコンピュータとを有し、マイクロコ
    ンピュータは前記検出手段の検出信号を入力し、電池組
    の電池電圧が所定値以上の時の充電電流を、電池電圧が
    所定値より小さい時の充電電流より小さい値に設定する
    設定値を前記充電電流制御手段に 付与することを特徴と
    した電池組の充電装置。
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