JPH10285820A - Method and apparatus for charging alkaline dry cell - Google Patents
Method and apparatus for charging alkaline dry cellInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ乾電池の
新規な充電方法ならびにかかる充電方法を実施するため
の充電装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel method for charging an alkaline battery and a charging apparatus for carrying out such a charging method.
【０００２】近年、携帯式または移動式の各種電気・電
子機器類、例えば携帯電話、ノートパソコンその他情報
処理機器、ハンディターミナル、ビデオカメラ、充電式
電動工具、小形掃除機、各種運搬機器等多方面において
広く普及し、駆動源としての電池が不可欠となってい
る。In recent years, various types of portable or mobile electric and electronic devices, such as mobile phones, notebook personal computers and other information processing devices, handy terminals, video cameras, rechargeable power tools, compact vacuum cleaners, various transport devices, etc. And batteries as driving sources are indispensable.
【０００３】このような電池には、周知のように、ただ
一度の放電のみ可能とされる一次電池と、多数回にわた
る充電および放電が可能な二次電池とが存在する。As is well known, such batteries include a primary battery that can be discharged only once and a secondary battery that can be charged and discharged many times.
【０００４】マンガン乾電池やアルカリ乾電池として広
く使用されている一次電池は、国際的にも規格化されて
おり、手軽に入手でき使用できる利点があるが、完全な
消耗品であるため不経済である。A primary battery widely used as a manganese dry battery or an alkaline dry battery is standardized internationally and has an advantage that it can be easily obtained and used, but is uneconomical because it is a complete consumable. .
【０００５】このような二次電池を小形に形成した、小
形シール鉛電池、ニッケル−カドミウム（Ni−Cd）電
池、ニッケル−水素（NiMH）電池、リチウムイオン（L
i）電池等が広く採用されつついる。しかし、これら二
次電池は高価である上、その寿命も有限である。A small sealed lead battery, a nickel-cadmium (Ni-Cd) battery, a nickel-hydrogen (NiMH) battery, a lithium ion (L)
i) Batteries and the like are being widely adopted. However, these secondary batteries are expensive and have a finite life.
【０００６】[0006]
【従来の技術】二酸化マンガンを正極とし、亜鉛を負極
とするアルカリ乾電池は、通常は充電できない一次電池
として製作されている。ところが、二酸化マンガン正極
のアルカリ電解液中における挙動は、水酸化ニッケルに
近いため、充電が行える可能性がある。しかし、亜鉛負
極の特性から満足に充電を行うことはできなかった。2. Description of the Related Art Alkaline dry batteries using manganese dioxide as a positive electrode and zinc as a negative electrode are usually manufactured as non-rechargeable primary batteries. However, since the behavior of the manganese dioxide positive electrode in an alkaline electrolyte is close to that of nickel hydroxide, charging may be possible. However, charging could not be performed satisfactorily due to the characteristics of the zinc negative electrode.
【０００７】殊に、乾電池充電器と称して、アルカリ乾
電池はもとよりマンガン乾電池をも充電可能としている
ものも国内外で散見されるが、充電に長時間を要する
上、マンガン乾電池に対しては異常発熱を伴う等の問題
を包含している。[0007] In particular, a battery charger capable of charging not only an alkaline battery but also a manganese battery can be found in Japan and overseas, but it takes a long time to charge the battery. Includes problems such as heat generation.
【０００８】従来の充電方法では、乾電池の電圧を基準
として、所定値に回復するまで充電電流を流し続けるも
のであった。しかし、アルカリ乾電池は、本来の二次電
池とは異なり、単に電流を流すことのみによって充電で
きるものではない。つまり、アルカリ乾電池も本来的に
は一次電池であり、直前の使用終止にいたるまでの履歴
や最終の電圧・容量状態により、回復の特性が全く異な
ったものとなる。In the conventional charging method, the charging current is continuously supplied until the voltage of the dry battery is restored to a predetermined value. However, unlike an original secondary battery, an alkaline dry battery cannot be charged simply by passing a current. That is, the alkaline dry battery is also essentially a primary battery, and the recovery characteristics are completely different depending on the history up to the last use and the final voltage and capacity state.
【０００９】換言すれば、アルカリ乾電池をニッケル−
カドミウム電池のような二次電池と同様の回復特性が期
待できないものも存在する。このようなアルカリ乾電池
に対して高めの電圧を印加して充電を行おうとしても、
初期の電圧を回復することができないばかりでなく、液
漏れや加熱による破裂の危険性さえあることが識者や製
造者から指摘されている。[0009] In other words, the alkaline battery is replaced by a nickel battery.
Some batteries, such as cadmium batteries, cannot be expected to have the same recovery characteristics as secondary batteries. Even if you try to charge such alkaline batteries by applying a higher voltage,
It has been pointed out by experts and manufacturers that not only the initial voltage cannot be recovered, but also the risk of liquid leakage or even rupture due to heating.
【００１０】さらに、この種のアルカリ乾電池は、製造
者による性能差が大きく、電気的特性が大幅に異なるも
のが存在する。例えば、図１０（Ａ）、（Ｂ）の電池電
圧−時間曲線に示すように、電極間に電圧を印加した直
後から電池電圧が上昇するもの（図（Ａ））や、電圧上
昇に長時間を要するもの（図（Ｂ））がある。なお、こ
のような特性の差異は、製造者の違いのみでなく、それ
までの使用履歴や最終状態によっても大幅に異なったも
のとなる。[0010] Further, there is a large difference in the performance of the alkaline dry batteries of this type depending on the manufacturer, and there are batteries having significantly different electrical characteristics. For example, as shown in the battery voltage-time curves of FIGS. 10A and 10B, the battery voltage increases immediately after the voltage is applied between the electrodes (FIG. 10A), or the battery voltage increases for a long time. (Figure (B)). It should be noted that such a difference in characteristics greatly differs not only depending on the manufacturer, but also on the usage history and the final state up to that time.
【００１１】また、アルカリ乾電池における初期電圧
は、製造技術や組成によって微妙に異なるが、電圧の最
終到達電圧も製造者によって異なる。充電・再使用を重
ねると回復電圧も漸減する。これを無視して所定電圧値
まで充電を続けようとすると電池を損傷するのみでなく
前述のような問題を生ずることになる。Although the initial voltage of an alkaline dry battery slightly varies depending on the manufacturing technique and composition, the ultimate voltage of the voltage also varies depending on the manufacturer. With repeated charging and reuse, the recovery voltage also gradually decreases. If this is ignored and charging is continued to a predetermined voltage value, not only will the battery be damaged, but also the above-described problem will occur.
【００１２】さらに、アルカリ乾電池の充電終止時期の
制御には、通常の二次電池の充電制御に採用される、例
えば、電池電圧降下検出法（図１１（Ａ）の電池電圧−
時間曲線において−ΔＶが所定値ｋ以上になった際に終
止する方法）、電池の上昇温度検出法（図１１（Ｂ）の
電池電圧−時間曲線においてΔＴ／Δｔが所定値以上に
なった際に終止する方法）等を適用することはできな
い。アルカリ乾電池にあっては、かかる現象の生ずる状
態が必ずしも一定しないためである。Further, the control of the charging end time of the alkaline dry battery is performed by, for example, the battery voltage drop detection method (the battery voltage minus the voltage of FIG.
A method for terminating when -ΔV becomes equal to or more than a predetermined value k in the time curve, and a battery temperature rise detection method (when ΔT / Δt becomes equal to or more than the predetermined value in the battery voltage-time curve in FIG. 11B). , Etc.) cannot be applied. This is because in an alkaline dry battery, the state in which such a phenomenon occurs is not always constant.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルカリ乾
電池に対して障害を与える温度上昇をもたらすことなし
に、常に適正充電を行うことが可能であるアルカリ乾電
池の充電方法ならびにこのような方法を実施するに適し
た充電装置を提供することを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method of charging an alkaline dry battery and a method of charging the alkaline dry battery, which can always perform proper charging without causing a temperature rise that may hinder the alkaline dry battery. It is an object to provide a charging device suitable for implementation.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、アルカ
リ乾電池に対して充電電圧を印加している間、電池の電
圧を継続的に監視し、該監視結果を演算した後該演算結
果を充電電圧および／または充電電流に反映せしめつつ
アルカリ乾電池の充電回路を制御するアルカリ乾電池の
充電方法によって解決される。ここで、前記演算結果を
前記充電回路に反映せしめる態様には、フィードバック
法とフィードフォワード法のいずれかによる方法が採用
可能である。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to continuously monitor the voltage of a battery while applying a charging voltage to the alkaline dry battery, calculate the monitoring result, and then calculate the calculated result. The problem is solved by a method for charging an alkaline dry battery, which controls a charging circuit of the alkaline dry battery while reflecting the charge voltage and / or the charging current. Here, as a mode for reflecting the calculation result in the charging circuit, any of a feedback method and a feedforward method can be adopted.
【００１５】また、本発明の課題は、上記方法を実施す
るための、図１に示すように、充電電圧および／または
充電電流を制御可能な充電回路１と、該充電回路１の出
力を検出する検出部２と、該検出部２による検出結果を
基礎として演算することにより被充電アルカリ乾電池Ｂ
の状態を監視し、該監視結果により前記充電回路１の制
御を行う演算・制御部３と、を有するアルカリ乾電池の
充電装置によって解決される。[0015] Another object of the present invention is to provide a charging circuit 1 capable of controlling a charging voltage and / or a charging current as shown in FIG. Detecting unit 2 to perform the calculation, based on the detection result by the detecting unit 2
And a calculation / control section 3 for controlling the charging circuit 1 based on the monitoring result.
【００１６】本発明に係る充電装置は、充電の際に装入
されたサイズの異なる被充電アルカリ乾電池に対して個
別に充電可能な電極構造を有する電池収納部２０、３
０、４０を具備することを特徴とする。The charging apparatus according to the present invention has a battery housing portion 20, 3 having an electrode structure capable of charging individual alkaline dry batteries of different sizes inserted at the time of charging.
0 and 40 are provided.
【００１７】充電回路１は、図２（Ａ）に示すようなパ
ルス電流を供給可能な回路とすることができる。被充電
電池Ｂの状態を正確に把握するために、パルス電流を供
給する間はもとより、休止期間においても被充電電池Ｂ
の電池電圧の検出を行う。このような検出を行うのは、
アルカリ乾電池の内部抵抗の変化が二次電池よりも大き
く、充電電流の供給期間のみの検出では誤差が生じるた
めである。The charging circuit 1 can be a circuit capable of supplying a pulse current as shown in FIG. In order to accurately grasp the state of the charged battery B, the charged battery B is not only supplied during the pulse current but also during the idle period.
Of the battery voltage is detected. Such detection is performed by
This is because the change in the internal resistance of the alkaline dry battery is larger than that of the secondary battery, and an error occurs in the detection during only the charging current supply period.
【００１８】したがって、充電電流の供給が中断された
間に電圧が安定した際に検出することにより当該時点に
おけるアルカリ乾電池の状態が正確に把握可能である点
に着目したものである。なお、図２（Ｂ）の拡大図に示
すように、充電電流の休止期間においても複数回の検出
を行うことにより、この場合の電圧変化状態から電池の
消耗度を判定することが可能となる。さらに、このよう
な検出は付加的に放電を行うことにより、より正確な状
態観察を行うことができる。Accordingly, attention is paid to the fact that the state of the alkaline dry battery at that time can be accurately grasped by detecting when the voltage is stabilized while the supply of the charging current is interrupted. Note that, as shown in the enlarged view of FIG. 2B, by performing the detection a plurality of times even during the suspension period of the charging current, it is possible to determine the degree of battery consumption from the voltage change state in this case. . Further, such detection can perform more accurate state observation by additionally discharging.
【００１９】制御にあたっては、このような検出方法と
被充電アルカリ乾電池の充電特性の相違を考慮した制御
を行うことにより、アルカリ乾電池本来の性能を最大限
に活用するための充電が可能となる。その結果、被充電
電池に対する過度の温度上昇等の悪影響を排除しつつ急
速充電を行うことができる。In the control, by performing such control in consideration of the difference between the detection method and the charging characteristics of the alkaline dry battery to be charged, it is possible to perform the charging for maximizing the original performance of the alkaline dry battery. As a result, rapid charging can be performed while eliminating adverse effects such as excessive temperature rise on the battery to be charged.
【００２０】本質的に一次電池として形成されたアルカ
リ乾電池の充放電サイクルによる劣化は、ニッケル−カ
ドミウム電池などの二次電池に比して大きい。そのた
め、常に劣化の状態に合わせた充電終了操作を行う必要
がある。かかる充電終了操作に関しても制御部において
決定される。The deterioration of an alkaline dry battery essentially formed as a primary battery due to charge / discharge cycles is greater than that of a secondary battery such as a nickel-cadmium battery. Therefore, it is necessary to always perform the charging end operation according to the state of deterioration. The control section also determines the charging end operation.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるアルカリ乾
電池の充電方法ならびに充電装置について詳述する。図
３は、図１に示した充電回路と同様の構成を示すもので
あり、検出部１２において被充電電池の電池電圧並びに
充電電流の状態を検出する構成を示すものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method and a device for charging an alkaline dry battery according to the present invention will be described in detail. FIG. 3 shows a configuration similar to that of the charging circuit shown in FIG. 1 and shows a configuration in which the detection unit 12 detects the state of the battery voltage and the charging current of the battery to be charged.
【００２２】端子電圧検出部Ｖは、充電回路１１に接続
された被充電電池Ｂの端子電圧を測定するものである。
例えば、図２（Ａ）に示すようなパルス状電圧が印加さ
れる場合には、作動期間はもとより、休止期間にある際
にも１〜数回にわたり検出を実行可能なものである。The terminal voltage detecting section V measures the terminal voltage of the battery B to be charged connected to the charging circuit 11.
For example, when a pulsed voltage as shown in FIG. 2A is applied, detection can be performed one to several times not only during the operation period but also during the suspension period.
【００２３】充電電流検出部Ｉは、パルス状電圧の印加
に応じて被充電電池の両端子間に通流する電流の状態を
測定するものである。このように充電電流を検出するこ
とにより被充電電池の状態、充電開始時の残容量、充電
進行時の状態変化、充電終了時期を判定するための情報
等を検出することができる。The charging current detecting section I measures the state of the current flowing between both terminals of the battery to be charged in response to the application of the pulsed voltage. By detecting the charging current in this way, it is possible to detect the state of the battery to be charged, the remaining capacity at the start of charging, the state change during the progress of charging, the information for determining the charging end time, and the like.
【００２４】図４は、被充電電池の電池電圧−時間曲線
を示すものであり、充電開始後比較的短時間に電圧が上
昇するタイプのアルカリ乾電池の充電操作例を示すもの
である。被充電電池が良好な状態にある場合には、破線
で示したＡ点において充電を終了すべきものである。FIG. 4 shows a battery voltage-time curve of a battery to be charged, and shows an example of a charging operation of an alkaline dry battery in which the voltage rises in a relatively short time after the start of charging. When the battery to be charged is in a good state, charging should be terminated at point A shown by a broken line.
【００２５】しかしながら、性能の劣化している被充電
電池の場合は、Ｘ点においてほぼ飽和状態となり、これ
以上充電を継続しても実線のようにＢ点に至る経過をた
どる。この場合に、Ａ点の最終電圧を目標として充電を
継続しても到達することはなく、むしろ被充電電池の劣
化を早め、極端な場合には、過熱により再使用不能な損
傷を被ることがある。このように、充電の間最終到達電
圧となることが検出されたＢ点を制御部において新たな
目標電圧とし、充電回路１１の制御を行うものである。However, in the case of a battery to be charged whose performance has deteriorated, the battery is substantially saturated at the point X, and even if the battery is further charged, the charge reaches the point B as indicated by the solid line. In this case, even if the charging is continued with the final voltage at the point A as a target, the charging does not reach the target, but rather accelerates the deterioration of the battery to be charged. is there. In this way, the control unit controls the charging circuit 11 by using the point B, which is determined to be the final attained voltage during charging, as a new target voltage.
【００２６】なお、この新たな目標電圧Ｂ点は、被充電
電池の状態に対応して、適宜変化する。すなわち、被充
電電池の新旧や使用履歴等によって電池電圧−時間特性
にも微妙な差異が生ずることがあり、かかる差異を勘案
しつつ制御を行うことができる。充電期間中このような
制御が行われる結果、最終的な電池電圧は最新の目標Ｂ
点に到達する。It should be noted that the new target voltage point B appropriately changes according to the state of the battery to be charged. That is, there may be a slight difference in the battery voltage-time characteristics depending on the new or old or used history of the battery to be charged, and control can be performed in consideration of the difference. As a result of such control during the charging period, the final battery voltage becomes the latest target B
Reach the point.
【００２７】図５は、このような制御を行うための制御
部１３の基本機能を示すものである。この制御部１３に
おいては、例えば、単位時間あたりの電圧変化、現在電
圧、休止期間中の電圧変化、内部抵抗の変化（＝端子電
圧／充電電流）等を基礎として、充電回路１１に対して
充電終止電圧、充電電流、充電時間、休止期間等の制御
を行うものである。この場合の制御は、簡易に採用可能
なフィードバック法またはやや複雑な制御を要するもの
のフィードフォワード法のいずれをも採用することがで
きる。FIG. 5 shows the basic functions of the control unit 13 for performing such control. The control unit 13 charges the charging circuit 11 based on, for example, a voltage change per unit time, a current voltage, a voltage change during a pause, a change in internal resistance (= terminal voltage / charging current), and the like. It controls the end voltage, charging current, charging time, pause period, and the like. The control in this case can employ either a feedback method that can be easily adopted or a feedforward method that requires a somewhat complicated control.
【００２８】このような制御における電池電圧対時間・
充電電流対時間曲線は、図６のようになる。実線で示し
た端子電圧ＶＢの時間変化に対して、充電電流Ｉは破線
で示したようになり、充電終了時期には充電電流がほぼ
零となる。Battery voltage vs. time in such control
The charging current versus time curve is as shown in FIG. With respect to the time change of the terminal voltage VB shown by the solid line, the charging current I becomes as shown by the broken line, and the charging current becomes almost zero at the end of charging.
【００２９】上述のような被充電電池の違いによる充電
状態は、充電開始時からの変化を逐次参酌して制御する
こともでき、また予め代表的なパターンを記憶してお
き、それに従って制御することもできる。また、制御部
１３内に記憶手段を内蔵せしめ、学習することができる
ように構成することもできる。この際、例えば製造者に
よる特性の差異を加味するための情報記憶部を設け、充
電にあたって読み出すように構成することもできる。The state of charge due to the difference between the batteries to be charged can be controlled by sequentially considering changes from the start of charging, or a representative pattern is stored in advance and controlled according to the pattern. You can also. In addition, a storage unit may be built in the control unit 13 so that learning can be performed. At this time, for example, an information storage unit for taking into account the difference in characteristics between manufacturers may be provided, and read out at the time of charging.
【００３０】二次電池充電の場合とアルカリ乾電池充電
の場合とには大きな差異がある。二次電池は本来的に繰
り返し充電を行うものであるため、複数の電池であって
も充放電の状況は類似したものとなる。これに対して、
アルカリ乾電池の場合には利用可能回数も制限され、か
つ放電状態もそれぞれの電池の使用履歴によってかなり
異なったものとなる。There is a great difference between charging a secondary battery and charging an alkaline dry battery. Since the secondary battery inherently charges repeatedly, the charge / discharge situation is similar even for a plurality of batteries. On the contrary,
In the case of alkaline batteries, the number of times they can be used is limited, and the state of discharge varies considerably depending on the usage history of each battery.
【００３１】例えば、ラジオ用電池、テープレコーダや
ＣＤプレーヤのようなモータ駆動用電池、ランプ用電池
等によってその放電状態は大幅に異なる。そのため、一
つの充電回路によって並列充電を行う場合には、循環電
流による不均衡充電の問題や過熱等が生ずる危険がある
ため、少なくとも規格の異なるアルカリ乾電池が同時に
接続されないような配慮が必要となる。For example, the discharge state differs greatly depending on a radio battery, a motor driving battery such as a tape recorder or a CD player, a lamp battery, and the like. Therefore, when parallel charging is performed by a single charging circuit, there is a risk of imbalanced charging due to circulating current, overheating, or the like.Therefore, it is necessary to take care that at least alkaline batteries of different standards are not connected at the same time. .
【００３２】このような事情を考慮した取扱説明書を添
付しても、多くの利用者にその趣旨を徹底させることは
難しい。そこで、アルカリ乾電池用充電装置の電極構造
を、少なくとも規格（サイズ）違いのアルカリ乾電池、
例えば単１形と単３形あるいは単３形と単４形とが機械
的に同時に挿入されずまたは電気的に接続されないよう
な構造が要求される。図７（Ａ）、（Ｂ）は、このよう
な目的を達成するための充電装置の構造の一例を示すも
のである。Even if an instruction manual considering such circumstances is attached, it is difficult for many users to thoroughly understand the purpose. Therefore, the electrode structure of the alkaline dry battery charging device must be changed to at least a standard (size) alkaline dry battery,
For example, a structure is required in which the A1 type and the AA type or the AA type and the AA type are not mechanically inserted at the same time or electrically connected. FIGS. 7A and 7B show an example of the structure of a charging device for achieving such an object.
【００３３】図７（Ａ）は、電池収納部２０の構成例を
示すものであり、例えば、単１形電池と単２形電池、あ
るいは単３形電池と単４形電池のように電池サイズおよ
び電池容量の異なる複数のアルカリ乾電池に共用可能な
充電装置に適用するものである。FIG. 7A shows an example of the structure of the battery housing section 20. For example, the battery size is such as a size AA battery and a size AA battery or a size AA battery and a size AA battery. In addition, the present invention is applied to a charging device that can be shared by a plurality of alkaline batteries having different battery capacities.
【００３４】電池サイズの異なる複数種の電池の負電極
２１および２２は、それぞれの長さを考慮して各電池を
挿入可能な電池収納部の一端側に段違いとなるように配
設される。これらは図示していない充電回路の負極
（−）へ電気的に接続される。The negative electrodes 21 and 22 of a plurality of types of batteries having different battery sizes are arranged so as to be stepped on one end side of a battery housing portion into which each battery can be inserted in consideration of their respective lengths. These are electrically connected to a negative electrode (-) of a charging circuit (not shown).
【００３５】充電のための正電極２３は、大サイズ用電
極２３Ａと小サイズ用電極２３Ｂとが一体化されてお
り、図下端の２３Ｃにおいて固定されており、弾性材の
撓みによって大サイズ電池用正電極２３Ａ部分が両頭矢
印２３Ｄのように変位可能に形成されている。この正電
極２３は図示していない充電回路の正極（＋）へ電気的
に接続される。The positive electrode 23 for charging has a large-sized electrode 23A and a small-sized electrode 23B integrated with each other and is fixed at 23C at the lower end of the figure. The positive electrode 23A is formed so as to be displaceable as indicated by a double-headed arrow 23D. This positive electrode 23 is electrically connected to a positive electrode (+) of a charging circuit (not shown).
【００３６】このような電池収納部２０に、図７（Ｂ）
に示すように小サイズの被充電乾電池を挿入すると、負
電極２２と正電極２３Ｂとに接触する。この場合、大サ
イズ用の正電極２３Ａは、矢印２３Ｄのように外方に変
位する。この状態で大サイズの被充電乾電池を破線のよ
うに同時に挿入しても、正電極２３Ａとの間に間隙ｄが
生ずるため電気的に接続されることはなく、大小サイズ
のアルカリ乾電池が並列に接続されることは防止され
る。なお、大サイズの被充電アルカリ乾電池のみを挿入
する場合は、負電極２１と正電極２３Ａとの間に確実に
接触して充電が行われる。この場合、小サイズのアルカ
リ乾電池を電池収納部にはめ込むことは必然的にできな
い。FIG. 7B shows an example of such a battery housing section 20.
When a small-sized dry battery is inserted as shown in (2), the negative electrode 22 and the positive electrode 23B come into contact with each other. In this case, the large-size positive electrode 23A is displaced outward as indicated by an arrow 23D. In this state, even if a large-sized battery to be charged is inserted at the same time as shown by a broken line, a gap d is generated between the positive electrode 23A and the battery is not electrically connected. Connection is prevented. When only a large-sized alkaline battery to be charged is inserted, charging is performed by reliably contacting the negative electrode 21 and the positive electrode 23A. In this case, it is not always possible to fit a small-sized alkaline dry battery into the battery housing.
【００３７】図７のように電極材料自体の撓みを利用す
る構造にあっては、経年変化によって弾力に変化が生
じ、特に大サイズ乾電池側の正電極２３Ａの接触抵抗が
増大することがある。In the structure utilizing the deflection of the electrode material itself as shown in FIG. 7, the elasticity may change due to aging, and the contact resistance of the positive electrode 23A on the large-size dry battery side may increase.
【００３８】図８（Ａ）、（Ｂ）は、このような問題点
を解決するための構造の例を示すものである。この構造
は、電池収納部３０の形状を、大小の各電池を挿入する
際に両者が部分的に重畳するような構造にするものであ
る。図８（Ａ）の実施例では、大サイズ用の正電極３
１、小サイズ用の正電極３２と共通の負電極３３とを備
えている。各電極３１、３２および３３はそれぞれ充電
回路の＋、−へ接続されている。なお、本実施例では、
共通電極３３は、大小の乾電池に適する部分３３Ａおよ
び３３Ｂから構成される。FIGS. 8A and 8B show an example of a structure for solving such a problem. In this structure, the shape of the battery accommodating portion 30 is such that when the large and small batteries are inserted, they partially overlap. In the embodiment of FIG. 8A, the positive electrode 3 for a large size is used.
1. A small-sized positive electrode 32 and a common negative electrode 33 are provided. Each of the electrodes 31, 32 and 33 is connected to + and-of the charging circuit, respectively. In this embodiment,
The common electrode 33 includes portions 33A and 33B suitable for large and small dry batteries.
【００３９】図８（Ｂ）は、小サイズのアルカリ乾電池
を実線のように装入した状態を示す図である。この場
合、大サイズのアルカリ乾電池を装入しようとしても破
線のように重畳させなければならないため、両者の同時
装入は必然的に防止される。当初破線のような大サイズ
の被充電乾電池を装入した場合にも、小サイズのアルカ
リ乾電池の装入は確実に防止される。FIG. 8B is a diagram showing a state in which a small-sized alkaline battery is inserted as shown by a solid line. In this case, even if an attempt is made to insert a large-sized alkaline battery, it must be superimposed as indicated by a broken line, so that simultaneous charging of both batteries is inevitably prevented. Initially, even when a large-sized dry battery as indicated by a broken line is loaded, the loading of a small-sized alkaline dry battery is reliably prevented.
【００４０】なお、図８では上下に変位せしめた状態で
図示しているが、平面において変位せしめてもよい。ま
た若干傾斜させるように構成することも任意である。こ
れらは、電池収納部および充電回路を含めた充電装置全
体の横幅を小さくするか厚みを小さくするか等によって
適宜選定することができる。Although FIG. 8 shows a vertically displaced state, it may be displaced on a plane. Also, it is optional to be configured to be slightly inclined. These can be appropriately selected depending on whether the width of the entire charging device including the battery housing section and the charging circuit is reduced or the thickness is reduced.
【００４１】図９（Ａ）、（Ｂ）は、さらに他の実施例
を示すものであり、電池収納部４０における大小サイズ
の電池の挿入位置および電極はそれぞれ個別に形成され
ている。大サイズ用電極４１、小サイズ用電極４２およ
び共通電極４３があり、それぞれ充電回路の＋、−に接
続されている。この実施例における大小異なるサイズの
アルカリ乾電池の挿入の防止は、大小いずれかの電池を
装入する際にシーソーのような動作をする揺動子４４に
よって確保される。FIGS. 9 (A) and 9 (B) show still another embodiment, in which the insertion positions and electrodes of large and small batteries in the battery housing 40 are individually formed. There are a large-size electrode 41, a small-size electrode 42, and a common electrode 43, which are respectively connected to + and-of the charging circuit. In this embodiment, the prevention of the insertion of alkaline dry batteries of different sizes is ensured by the rocker 44 which operates like a seesaw when loading any one of the large and small batteries.
【００４２】Ｂ−Ｂ’矢視図である図（Ｂ）に示すよう
に、例えば、右側の収納部に小サイズのアルカリ乾電池
４５を挿入すると、揺動子４４の右側電池台４４Ｂが強
制的に押下され、支点４４Ｃを基準として揺動子４４の
左側電池台４４Ａが押し上げられ、大サイズアルカリ乾
電池の挿入を機械的に阻止することになる。左側に大サ
イズの電池が挿入された場合には、右側への電池挿入が
阻止される。その結果大小異なるサイズのアルカリ乾電
池の同時装入を確実に防止することができる。As shown in FIG. 5B, which is a view taken in the direction of arrow BB ', for example, when a small-sized alkaline battery 45 is inserted into the right storage section, the right battery base 44B of the rocker 44 is forcibly forced. And the left battery stand 44A of the rocker 44 is pushed up with respect to the fulcrum 44C, thereby mechanically preventing insertion of a large-sized alkaline battery. When a large-sized battery is inserted on the left side, insertion of the battery on the right side is prevented. As a result, simultaneous loading of alkaline dry batteries of different sizes can be reliably prevented.
【００４３】[0043]
本発明の特徴１． 最適容量による充電が可能：本発明
に係るアルカリ乾電池の充電方法においては、単１形〜
単４形のような電池サイズに適した充電が可能となる。
従来技術に係るこの種充電方法においては、電池サイズ
の大小にかかわらずほぼ同じ電流による充電が行われて
いた。しかし、例えば、単１形と単４形のアルカリ乾電
池ではその容量が約１４倍異なる。したがって、電圧ま
たは充電電流のいずれか一方のみを基準とする方法で
は、小さな容量の電池に対して無理な充電が行われ電池
の劣化を早めることになる。これに対して、本発明に係
る充電方法では、電池の受入れ可能な最適電流を監視し
つつ充電を行うため、このような欠点が回避される。Features of the present invention Capable of charging with optimal capacity: In the method of charging an alkaline dry battery according to the present invention, a single type or
Charging suitable for a battery size such as AAA can be performed.
In this type of charging method according to the related art, charging is performed with substantially the same current regardless of the size of the battery. However, for example, the capacity of alkaline batteries of type A and type A is about 14 times different. Therefore, in the method using only one of the voltage and the charging current as a reference, a battery having a small capacity is forcibly charged and the deterioration of the battery is accelerated. On the other hand, in the charging method according to the present invention, the charging is performed while monitoring the optimum current that can be received by the battery, so that such a disadvantage is avoided.
【００４４】本発明の特徴２． 高速充電が可能：本発
明に係るアルカリ乾電池の充電方法においては、充電期
間中にわたって被充電電池の状態を総合的に監視し、常
に適正充電を行うことが可能であるため、電池が対応可
能な最大電流を供給することができる。従来技術におい
ては、消耗している被充電電池に大電流を供給すること
は危険が伴うことから、比較的小電流で充電を行ってい
た。したがって、充電時間が長引くことになり、例えば
単３の充電にも約１２時間を要していた。これに対し
て、本発明に係る充電方法においては、所要時間約２〜
４時間で同程度に回復することが確認された。Features of the present invention High-speed charging is possible: In the method for charging an alkaline dry battery according to the present invention, the state of the battery to be charged is comprehensively monitored during the charging period, and proper charging can always be performed. It can supply the maximum current. In the prior art, since supplying a large current to a consumed battery to be charged involves danger, charging is performed with a relatively small current. Therefore, the charging time is prolonged. For example, it takes about 12 hours to charge AA. On the other hand, in the charging method according to the present invention, the required time is about 2 to 2.
It was confirmed that the recovery was almost the same in 4 hours.
【００４５】本発明の特徴３． 安全性の確保：本発明
に係るアルカリ乾電池の充電方法では、被充電電池の状
態、例えば、劣化度合いや残容量等を勘案しつつ自動的
に充電量を決定するため充電電流を決定する。したがっ
て、電池の過充電が防止できる。また充電期間中にも異
常が検出され、安全性が確保される。従来技術において
は、主として充電開始時にのみチェックを行っていた。
さらに、被充電アルカリ乾電池の収納部の構造を配慮し
たことにより、より安全な充電が可能となった。Features of the present invention Ensuring safety: In the method of charging an alkaline dry battery according to the present invention, a charging current is determined in order to automatically determine a charging amount in consideration of a state of a charged battery, for example, a degree of deterioration and a remaining capacity. Therefore, overcharging of the battery can be prevented. An abnormality is also detected during the charging period, and safety is ensured. In the prior art, the check is mainly performed only at the start of charging.
Furthermore, by considering the structure of the storage section for the alkaline battery to be charged, safer charging has become possible.
【００４６】本発明の特徴４． 高い充電性能：被充電
電池に応じた充電目標を設定するため、電池に悪影響を
及ぼすことがない。一回あたりの充電量を最大限とする
ことにより、電池寿命を最大限活用することができるこ
とになり、資源の活用が図れることになる。Features of the present invention High charging performance: Since the charging target is set according to the battery to be charged, there is no adverse effect on the battery. By maximizing the amount of charge per operation, the battery life can be maximized and resources can be utilized.
【００４７】本発明に係る充電方法は、充電中において
も充電電流、充電時間、最大電流などのパラメータを変
更し、被充電電池の状態に応じて、アルカリ乾電池の充
電終了時期を変化せしめる。The charging method according to the present invention changes parameters such as charging current, charging time, and maximum current even during charging, and changes the charging end time of the alkaline dry battery according to the state of the battery to be charged.
【００４８】かかる制御を常時行っているため、電池の
消耗度に応じて充電方法を変え、被充電電池にとって常
に最適な充電が行われる。したがって、電圧上昇特性の
異なる電池であっても対応可能である。充電期間中にお
ける電池の状態変化が予測可能であり、充電終止時期の
予測も可能である。Since such control is always performed, the charging method is changed in accordance with the degree of consumption of the battery, and optimal charging is always performed for the battery to be charged. Therefore, even batteries having different voltage rising characteristics can be handled. It is possible to predict a change in the state of the battery during the charging period, and it is also possible to predict the charging end time.
【００４９】また、被充電電池に対して充電電流を供給
するにあたって、電池電圧、充電電流値等を単独に参照
するのではなく、電圧の変化状態、充電電流を休止した
際の電圧・電流の変化、内部抵抗等を基礎として総合的
に判断し、制御を行っている。さらに、所定電流値によ
る充電ではなく、電池の状態に対応して充電電流を制御
し、必要であれば、休止に止まらず放電をも組み合わせ
て総合的に充電制御を行うものである。その結果、アル
カリ乾電池の残容量、電池電圧、電池容量の大小、すな
わち単１形から単４形までのように各容量の差異にもか
かわらず高速、安全でかつ十分な充電を行うことができ
る。When supplying the charging current to the battery to be charged, instead of referring to the battery voltage, the charging current value or the like independently, the voltage change state, the voltage / current when the charging current is stopped, and so on. Judgment is made comprehensively based on changes, internal resistance, etc., and control is performed. Furthermore, instead of charging with a predetermined current value, the charging current is controlled in accordance with the state of the battery, and if necessary, the charging is comprehensively controlled by not only stopping but also discharging. As a result, high-speed, safe, and sufficient charging can be performed regardless of the remaining capacity of the alkaline dry battery, the battery voltage, and the magnitude of the battery capacity, that is, the difference between the capacities such as the single A to the AAA. .
【図１】本発明に係るアルカリ乾電池の充電装置の構成
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a charging device for an alkaline dry battery according to the present invention.
【図２】本発明に係るアルカリ乾電池の充電方法の電池
電圧の時間変化を示す波形図（Ａ）及び電池電圧・時間
特性波形の部分拡大図（Ｂ）である。FIGS. 2A and 2B are a waveform diagram showing a change over time of a battery voltage in a method of charging an alkaline dry battery according to the present invention, and a partial enlarged view of a battery voltage-time characteristic waveform.
【図３】本発明に係るアルカリ乾電池の充電装置の構成
例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a charging device for an alkaline dry battery according to the present invention.
【図４】本発明に係るアルカリ乾電池の充電方法の電池
電圧の時間変化を示す波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram showing a time change of a battery voltage in the method for charging an alkaline dry battery according to the present invention.
【図５】本発明に係るアルカリ乾電池の充電装置におけ
る制御部の所要機能を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing required functions of a control unit in the alkaline dry battery charger according to the present invention.
【図６】本発明に係るアルカリ乾電池の充電方法の電池
電圧および充電電流の時間変化を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing a time change of a battery voltage and a charging current in the method of charging an alkaline dry battery according to the present invention.
【図７】本発明に適する電池収納部および電極構造の第
１の実施例を示す側面図である。FIG. 7 is a side view showing a first embodiment of a battery housing and an electrode structure suitable for the present invention.
【図８】本発明に適する電池収納部および電極構造の第
２の実施例を示す側面図である。FIG. 8 is a side view showing a second embodiment of the battery housing and the electrode structure suitable for the present invention.
【図９】本発明に適する電池収納部および電極構造の第
３の実施例を示す側面図である。FIG. 9 is a side view showing a third embodiment of the battery housing and the electrode structure suitable for the present invention.
【図１０】各種アルカリ乾電池の充電方法の電池電圧の
時間変化を示す波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing a change over time of a battery voltage in a method of charging various alkaline dry batteries.
【図１１】従来技術にかかる充電方法における充電終止
時期決定の例を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of determining a charging end time in a charging method according to a conventional technique.
【符号の説明】 １ 充電回路 ２ 検出部 ３ 演算制御部（制御部） １１ 充電回路 １２ 検出部 １３ 演算制御部 ２０ 電池収納部 ２１、２２、２３ 電極 ３０ 電池収納部 ３１、３２、３３ 電極 ４０ 電池収納部 ４１、４２、４３ 電極 ４４ 揺動子 ４４Ａ 電池台 ４４Ｃ 支点 Ｂ 被充電電池 Ｖ 電圧検出部 Ｉ 電流検出部[Description of Signs] 1 charging circuit 2 detection unit 3 operation control unit (control unit) 11 charging circuit 12 detection unit 13 operation control unit 20 battery storage units 21, 22, 23 electrodes 30 battery storage units 31, 32, 33 electrodes 40 Battery storage sections 41, 42, 43 Electrodes 44 Oscillator 44A Battery stand 44C Support point B Battery to be charged V Voltage detector I Current detector
Claims (5)
している間、電池の電圧を継続的に監視し、該監視結果
を演算した後該演算結果を充電電圧および／または充電
電流に反映せしめつつアルカリ乾電池の充電回路を制御
することを特徴とするアルカリ乾電池の充電方法。1. While a charging voltage is being applied to an alkaline battery, the voltage of the battery is continuously monitored, and after the monitoring result is calculated, the calculation result is reflected on the charging voltage and / or the charging current. A method for charging an alkaline dry battery while controlling a charging circuit for the alkaline dry battery.
める態様として、フィードバック法を採用することを特
徴とする請求項１に記載のアルカリ乾電池の充電方法。2. The method for charging an alkaline dry battery according to claim 1, wherein a feedback method is employed as a mode for reflecting the calculation result in the charging circuit.
める態様として、フィードフォワード法を採用すること
を特徴とする請求項１に記載のアルカリ乾電池の充電方
法。3. The method of charging an alkaline dry battery according to claim 1, wherein a feedforward method is employed as a mode for reflecting the calculation result in the charging circuit.
電流を制御可能な充電回路と、該充電回路の出力を検出
する検出部と、該検出部による検出結果を基礎として演
算することにより被充電アルカリ乾電池の状態を監視
し、該監視結果により前記充電回路の制御を行う演算・
制御部と、を有することを特徴とするアルカリ乾電池の
充電装置。4. A charging circuit capable of controlling a battery voltage and / or a charging current at the time of charging, a detection unit for detecting an output of the charging circuit, and a detection unit that performs calculation based on a detection result by the detection unit. An operation for monitoring the state of the charged alkaline dry battery and controlling the charging circuit based on the monitoring result.
A charging device for an alkaline dry battery, comprising: a control unit.
充電アルカリ乾電池に対して個別に充電可能な電極構造
を有する電池収納部を具備することを特徴とする請求項
４に記載のアルカリ乾電池の充電装置。5. The alkaline battery according to claim 4, further comprising a battery accommodating portion having an electrode structure capable of individually charging alkaline dry batteries to be charged having different sizes inserted at the time of charging. Battery charger.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9099592A JPH10285820A (en) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | Method and apparatus for charging alkaline dry cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9099592A JPH10285820A (en) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | Method and apparatus for charging alkaline dry cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10285820A true JPH10285820A (en) | 1998-10-23 |
Family
ID=14251376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9099592A Pending JPH10285820A (en) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | Method and apparatus for charging alkaline dry cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10285820A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6074775A (en) * | 1998-04-02 | 2000-06-13 | The Procter & Gamble Company | Battery having a built-in controller |
| US6118248A (en) * | 1998-04-02 | 2000-09-12 | The Procter & Gamble Company | Battery having a built-in controller to extend battery service run time |
| US6163131A (en) * | 1998-04-02 | 2000-12-19 | The Procter & Gamble Company | Battery having a built-in controller |
| US6198250B1 (en) | 1998-04-02 | 2001-03-06 | The Procter & Gamble Company | Primary battery having a built-in controller to extend battery run time |
| US6835491B2 (en) | 1998-04-02 | 2004-12-28 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Battery having a built-in controller |
| JP2008253129A (en) * | 2007-03-07 | 2008-10-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method for quick charging lithium-based secondary battery and electronic equipment using same |
| US9397370B2 (en) | 1999-06-25 | 2016-07-19 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Single and multiple cell battery with built-in controller |
-
1997
- 1997-04-03 JP JP9099592A patent/JPH10285820A/en active Pending
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