JP3643711B2

JP3643711B2 - 充電器

Info

Publication number: JP3643711B2
Application number: JP27679298A
Authority: JP
Inventors: 俊明奥山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: JP2000116022A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の二次電池を、過電流を防止しながら充電できる充電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の電池を充電する充電器は、電池を直列に接続して充電するタイプと、並列に接続して充電するタイプとがある。直列に接続して充電する充電器は、全ての電池を同じ電流で充電する。このため、充電状態が異なる電池を一緒に充電すると、いずれかの電池が過充電となり、あるいは満充電できない状態になる。
【０００３】
複数の電池を並列に接続して充電する方式は、全ての電池の充電電圧を一定にできる。このため、満充電に近い電圧の高い電池は充電量が少なくなり、完全に放電されて電圧の低い電池は充電電流が大きくなって充電量を大きくできる。このため、充電状態が異なる複数の電池を、バランスさせながら一緒に充電できる特長がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の二次電池を並列に接続して充電する充電器は、各電池の充電電流が異なるので、いずれかの電池が過電流で充電されることがある。このとき、過電流で充電される電池の充電を中断させる必要がある。しかしながら、このことを実現する回路が複雑になる。それは、各二次電池の充電電流が同じでないので、全ての電池の充電電流を検出する必要があるからである。複数の二次電池を直列に接続して充電する充電器は、全ての二次電池の充電電流が同じになるので、単一の充電電流検出回路で、充電電流を検出できる。しかしながら、複数の二次電池を並列に接続して充電する充電器は、各電池の電気特性によって、充電電流が変化するので、いずれかの電池が過電流で充電されるときに、充電を停止させるためには、全ての電池の充電電流を別々に検出して、充電を停止する必要がある。
【０００５】
充電している電池に直列に電流調整抵抗を接続して、過電流で充電するのを防止する技術は、たとえば、特開平１−２７０７４０号公報に記載される。この公報に記載される充電器は、電流調整抵抗の温度を検出して、過電流を検出する。しかしながら、電流調整抵抗の温度を検出して、各電池の過電流を検出する充電回路は、たとえば、４本の電池を充電するように設計すると、４組の電流調整抵抗と、各電流調整抵抗の温度を検出する過電流検出回路とを必要として、充電回路が複雑となって、製造コストが高くなる欠点がある。
【０００６】
この弊害は、たとえば、全ての二次電池と直列にヒューズを接続して解消できる。しかしながら、ヒューズは溶断されると復帰しないので、たとえば、内部ショートした二次電池をセットして過電流で充電が停止されると、その後に、正常な二次電池に交換しても、この電池も充電できない。このことは、二次電池を脱着して充電する充電器を極めて使い難くする。さらに、二次電池を過電流から保護するヒューズには、溶断電流を極めて小電流とする必要がある。この種のヒューズは、一般的に市販されているヒューズに比較して溶断電流が小さく、特殊なヒューズとなる。このため、交換部品として供給するのが難しく、コストが高くなる欠点がある。
【０００７】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、極めて簡単な回路で、並列に接続して充電するいずれかの二次電池が過電流で充電されると、充電を中断できる充電器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の充電器は、複数の二次電池１を並列に接続して充電する。この充電器は、各二次電池１と直列に接続される電流調整抵抗１２を備える。電流調整抵抗１２は、互いに接近して配設されている。さらに、複数の電流調整抵抗１２に接近して、ひとつのサーミスター１３を配設している。サーミスター１３は、充電遮断回路９に接続している。充電遮断回路９は、サーミスター１３から各電流調整抵抗１２の温度を検出した信号が入力されて、いずれかの電流調整抵抗１２の温度が設定温度よりも高くなると、全ての二次電池１の充電を中断させる。
【０００９】
本明細書において、電流調整抵抗１２が互いに「接近」し、また、電流調整抵抗１２とサーミスター１３が互いに「接近」するとは、直接に接触して互いに隣り合わせになっている状態のみでなく、相互に熱移動が行われる程度に近付いて配設されている状態を意味するものとする。したがって、プリント基板３の裏表に配設して、プリント基板３を介して熱移動が行われる程度に近付けて配設している状態も含む広い意味に使用する。
【００１０】
本発明の請求項２の充電器は、複数の電流調整抵抗１２を、プリント基板３の表面に互いに接近して配設している。サーミスター１３は、プリント基板３の裏面に位置して、電流調整抵抗１２に接近して配設している。すなわち、複数の電流調整抵抗１２とサーミスター１３とをプリント基板３の裏表に対向するように配設している。
【００１１】
本発明の請求項３の充電器は、複数の二次電池１を脱着できるようにケース２に装着している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための充電器を例示するものであって、本発明は充電器を以下のものに特定しない。
【００１３】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１４】
図１の斜視図と、図２の断面図に示す充電器は、ケース２に、プリント基板３を内蔵している。プリント基板３は、ケース２の底部に内蔵されており、充電回路を実現する電子パーツ１８を固定している。
【００１５】
ケース２は、プリント基板３を内蔵して、簡単に組み立てできるように、プラスチック製の上ケース２Ａと下ケース２Ｂとに分離して成形している。上ケース２Ａは、二次電池１を脱着できるように装着する装着部４を上面に設けている。
【００１６】
ケース２に設けた電池の装着部４は、上方を開口した溝形に成形して、両側の側壁５の中央部を低くして、二次電池１を外しやすい形状としている。図に示すケース２は、装着部４に４本の円筒電池を並べて装着できるように、装着部４の中央に縦に隔壁６を設けている。
【００１７】
図２において、上ケース２Ａは、左に装着部４を設けて、右部を電子パーツ１８を内蔵するために高く成形している。上ケース２Ａの高く成形する部分には、プリント基板３に実装される充電回路部品を内蔵させている。下ケース２Ｂは、底面のほぼ全体を平面状に成形して、コンセント７を設けている。コンセント７は、プリント基板３に接続されている。
【００１８】
上ケース２Ａの装着部４は、その両端に、充電接点８を配設している。充電接点８は、装着部４にセットされた二次電池１に電気接続されて、二次電池１を充電する。充電接点８は、プリント基板３に半田付して固定されて、あるいは、リード線（図示せず）等を介してプリント基板３に接続されて、プリント基板３に設けられる充電回路に接続されている。
【００１９】
プリント基板３に実装される充電回路を図３に示す。この図の充電回路は、複数の二次電池１を並列に接続して充電する。充電回路は、入力される商用電源を、二次電池１の充電電圧に変換するスイッチング電源１０と、二次電池１の−側の充電接点８とアースとの間に接続された電流調整抵抗１２と、この電流調整抵抗１２の温度を検出するサーミスター１３と、サーミスター１３の信号で全ての二次電池１の充電を中断させる充電遮断回路９とを備える。
【００２０】
充電遮断回路９は、スイッチング電源１０の出力と二次電池１の＋側充電接点８との間に接続しているスイッチング素子１１と、サーミスター１３の信号で、スイッチング素子１１をオンオフに切り換える制御回路１４とを備える。
【００２１】
スイッチング素子１１はＦＥＴで、互いに並列に接続している４本の二次電池１の＋側充電接点８に接続している。したがって、スイッチング素子１１がオフになると、全ての二次電池１の充電が停止される。スイッチング素子１１は、ＦＥＴに代わって、トランジスターやリレーとすることもできる。
【００２２】
電流調整抵抗１２は４本の抵抗で、この電流調整抵抗１２を介して、４つの−側充電接点８をアースに接続している。したがって、各々の電流調整抵抗１２は、各々の二次電池１に流れる電流が流れる。各電流調整抵抗１２は、二次電池１を充電する電流により発生するジュール熱で加熱される。したがって、電流調整抵抗１２の温度は、二次電池１を充電する電流が大きくなると高くなる。４本の電流調整抵抗１２は、図４の斜視図と図５の平面図に示すように、互いに接近して配設される。これらの図に示す電流調整抵抗１２は、４本の電流調整抵抗１２を、縦２列に接近してプリント基板３の上面に固定している。
【００２３】
サーミスター１３は、全ての電流調整抵抗１２の温度をひとつで検出する。このため、サーミスター１３は、全ての電流調整抵抗１２に接近して配設される。図４と図５に示すプリント基板３は、上面に全ての電流調整抵抗１２を接近して配設している。プリント基板３の下面には、電流調整抵抗１２に接近してサーミスター１３を配設している。電流調整抵抗１２とサーミスター１３を、プリント基板３を介在して接近させるために、サーミスター１３を電流調整抵抗１２の真下に配設している。図に示すプリント基板３は、上面に電流調整抵抗１２を、下面にサーミスター１３を配設しているが、反対にプリント基板の下面に電流調整抵抗を、上面にサーミスターを配設することもできる。以上のように、プリント基板３の表裏に、電流調整抵抗１２とサーミスター１３を配設する構造は、ひとつのサーミスター１３に、複数の電流調整抵抗１２を、熱の伝導性をほぼ等しくして配設できる特長がある。ただ、図示しないが、たとえば中心にサーミスターを配設して、その周囲に複数の電流調整抵抗を配設することもできる。
【００２４】
サーミスター１３は制御回路１４に接続している。制御回路１４は、サーミスター１３の電気抵抗で、スイッチング素子１１をオンオフに切り換える。制御回路１４は、いずれかの電流調整抵抗１２が設定温度よりも高くなって、サーミスター１３の電気抵抗が小さくなると、スイッチング素子１１をオフに切り換える。図に示す制御回路１４は、差動アンプ１５とドライバー用の入力トランジスター１６とを備える。
【００２５】
差動アンプ１５は＋入力端子に基準電圧を入力している。−入力端子は、サーミスター１３を介してアースに、電流供給抵抗１７を介して電源に接続している。−入力端子は、サーミスター１３の電気抵抗に、ほぼ比例した電圧が入力される。したがって、電流調整抵抗１２の温度が高くなって、サーミスター１３の電気抵抗が小さくなると、−入力端子の入力電圧が低くなる。−入力端子の入力電圧が低くなると、差動アンプ１５の出力電圧が”Ｈ”となる。差動アンプ１５の出力は、入力トランジスター１６のベースに接続している。したがって、差動アンプ１５の出力が”Ｈ”になると入力トランジスター１６は、ベース電流が流れてオンになる。入力トランジスター１６がオンになると、スイッチング素子１１であるＦＥＴにはバイアス電圧が入力されなくなって、オフになる。
【００２６】
したがって、この制御回路１４は、電流調整抵抗１２に過電流が流れてこれが加熱され、サーミスター１３の電気抵抗が小さくなると、スイッチング素子１１はオフに切り換えられて、二次電池１の充電は停止される。
【００２７】
反対に、電流調整抵抗１２の電流が正常になって、この温度が設定温度よりも低くなると、サーミスター１３の電気抵抗は大きくなり、差動アンプ１５の出力は”Ｌ”となって、入力トランジスター１６をオフとし、スイッチング素子１１にバイアス電圧が入力されてオンに切り換えられる。
【００２８】
したがって、装着部４に二次電池１がセットされて、いずれかの二次電池１に内部ショート等で過電流が流れると、この電池に接続された電流調整抵抗１２の温度が上昇し、サーミスター１３がこのことを検出して、制御回路１４がスイッチング素子１１をオフに切り換える。スイッチング素子１１がオフに切り換えられると、二次電池１の充電が停止されて、電流調整抵抗１２に電流が流れなくなる。したがって、電流調整抵抗１２の温度は次第に低下する。電流調整抵抗１２の温度が設定温度よりも低くなると、サーミスター１３がこのことを検出して、スイッチング素子１１をオンに切り換える。このとき、制御回路１４にタイマーを内蔵させて、オフになったスイッチング素子１１がオンに切り換えられる時間を遅らせることもできる。
【００２９】
内部ショートした電池が正常な電池に交換されると、電流調整抵抗１２の温度が低下し、あるいはタイマーの設定時間を経過すると、スイッチング素子１１はオンになって、電池を充電する。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の充電器は、極めて簡単な回路で、並列に接続して充電するいずれかの二次電池が過電流で充電されると、充電を中断できる。それは、本発明の充電器が、並列に接続している各々の電池と直列に電流調整抵抗を接続し、複数の電流調整抵抗を接近して配設すると共に、全ての電流調整抵抗に接近してひとつのサーミスターを配設し、サーミスターの温度が設定温度まで上昇すると、電池の充電を制御する充電遮断回路を動作させて、全ての電池の充電を停止させるからである。
【００３１】
さらに、本発明の請求項２の充電器は、複数の電流調整抵抗をプリント基板の表面に、サーミスターをプリント基板の裏面に配設して、複数の電流調整抵抗とサーミスターとを接近させるので、複数の電流調整抵抗をより接近して配設できると共に、各々の電流調整抵抗に接近させてサーミスターを配設できる。このため、電流調整抵抗とサーミスターとを狭い領域に集合して配設できると共に、全ての電流調整抵抗とサーミスターとの間の熱伝導状態のむらを少なくできる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の充電器の斜視図
【図２】図１に示す充電器の断面図
【図３】本発明の実施例の充電器の充電回路の回路図
【図４】本発明の実施例の充電器のサーミスターを示す底面斜視図
【図５】本発明の実施例の充電器の電流調整抵抗を示す平面図
【符号の説明】
１…二次電池
２…ケース２Ａ…上ケース２Ｂ…下ケース
３…プリント基板
４…装着部
５…側壁
６…隔壁
７…コンセント
８…充電接点
９…充電遮断回路
１０…スイッチング電源
１１…スイッチング素子
１２…電流調整抵抗
１３…サーミスター
１４…制御回路
１５…差動アンプ
１６…入力トランジスター
１７…電流供給抵抗
１８…電子パーツ

Claims

複数の二次電池(1)を並列に接続して充電する充電器において、各二次電池(1)と直列に接続されると共に、互いに接近して配設されてなる複数の電流調整抵抗(12)と、複数の電流調整抵抗(12)に接近して配設されたひとつのサーミスター(13)と、このサーミスター(13)で電流調整抵抗(12)の温度を検出し、いずれかの電流調整抵抗(12)の温度が設定温度よりも高くなると、全ての二次電池(1)の充電を中断させる充電遮断回路(9)とを備えることを特徴とする充電器。
複数の電流調整抵抗(12)が、プリント基板(3)の表面に互いに接近して配設され、サーミスター(13)がプリント基板(3)の裏面に電流調整抵抗(12)に接近して配設されてなる請求項１に記載される充電器。
複数の二次電池(1)が脱着できるように装着されてなる請求項１に記載される充電器。