JPH10285820A - アルカリ乾電池の充電方法及び充電装置 - Google Patents
アルカリ乾電池の充電方法及び充電装置Info
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- JPH10285820A JPH10285820A JP9099592A JP9959297A JPH10285820A JP H10285820 A JPH10285820 A JP H10285820A JP 9099592 A JP9099592 A JP 9099592A JP 9959297 A JP9959297 A JP 9959297A JP H10285820 A JPH10285820 A JP H10285820A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 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及び充電装置を提供
することを課題とする。 【解決手段】 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、ならびに充電の際の電
池電圧および／または充電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・制御部とを有するアルカリ乾
電池の充電装置である。
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及び充電装置を提供
することを課題とする。 【解決手段】 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、ならびに充電の際の電
池電圧および／または充電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・制御部とを有するアルカリ乾
電池の充電装置である。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
を示すブロック図である。
【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。
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。
【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。
例を示すブロック図である。
【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。
電圧の時間変化を示す波形図である。
【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。
る制御部の所要機能を示すブロック図である。
【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。
電圧および充電電流の時間変化を示す波形図である。
【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。
１の実施例を示す側面図である。
【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。
２の実施例を示す側面図である。
【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。
３の実施例を示す側面図である。
【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。
時間変化を示す波形図である。
【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。
時期決定の例を示す説明図である。
【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
Claims (5)
- 【請求項１】 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
することを特徴とするアルカリ乾電池の充電方法。 - 【請求項２】 前記演算結果を前記充電回路に反映せし
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。 - 【請求項３】 前記演算結果を前記充電回路に反映せし
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。 - 【請求項４】 充電の際の電池電圧および／または充電
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。 - 【請求項５】 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9099592A JPH10285820A (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | アルカリ乾電池の充電方法及び充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9099592A JPH10285820A (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | アルカリ乾電池の充電方法及び充電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10285820A true JPH10285820A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=14251376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9099592A Pending JPH10285820A (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | アルカリ乾電池の充電方法及び充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10285820A (ja) |
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 (ja) * | 2007-03-07 | 2008-10-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウム系二次電池の急速充電方法およびそれを用いる電子機器 |
| 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/ja active Pending
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 |
| 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 |
| JP2008253129A (ja) * | 2007-03-07 | 2008-10-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウム系二次電池の急速充電方法およびそれを用いる電子機器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040402 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20040405 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050719 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060117 |