JP2009033795A - Charging equipment, and charge type electric instrument equipped with the charging equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池を充電する充電装置およびこの充電装置を備えた充電式電動器具セットに係り、特に、満充電または残容量が満充電状態に近い二次電池を充電する際の過充電を防止・抑制して、電池の劣化や短命化を防止・抑制し得る充電装置およびこの充電装置を備えた充電式電動器具セットに関する。 The present invention relates to a charging device for charging a secondary battery such as a lithium ion battery and a rechargeable electric appliance set provided with the charging device, and more particularly, to a secondary battery having a fully charged or remaining capacity close to a fully charged state. The present invention relates to a charging device that can prevent / suppress overcharging during charging and prevent / suppress battery deterioration and shortening of life, and a rechargeable electric appliance set including the charging device.
近年、電動工具や携帯機器などの電気機器の駆動電源として、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などの種々の二次電池が汎用されている。このような二次電池では、過充電されると、電池パックが破損したり、電池寿命を縮めてしまうことになる。特にリチウムイオン二次電池において、過充電による悪影響が顕著である。二次電池の過充電を防止するためには、少ない充電電流でゆっくり充電し、二次電池の電圧が所定値に達したら充電を停止するようにすればよい。しかし、充電電流を少なくすると、充電時間が増大してしまう。 In recent years, various secondary batteries such as lithium ion secondary batteries and nickel metal hydride secondary batteries have been widely used as drive power sources for electric devices such as electric tools and portable devices. If such a secondary battery is overcharged, the battery pack may be damaged or the battery life may be shortened. Particularly in a lithium ion secondary battery, the adverse effects due to overcharging are significant. In order to prevent overcharging of the secondary battery, it is only necessary to slowly charge with a small charging current and stop charging when the voltage of the secondary battery reaches a predetermined value. However, if the charging current is reduced, the charging time increases.
そこで、図11に示すように、充電開始直後から、一定の電流I1で急速充電を行い、ある程度二次電池の電圧が上昇してから所定の定電圧V1を二次電池に印加する定電圧充電に切り替え、その後二次電池の充電が進むと共に充電電流を減少させて、充電電流が所定値を下回ったら充電を停止させ、二次電池の過充電を防止するようにした充電装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このような定電流充電から定電圧充電への切り換え充電方式においては、充電開始直後の定電流充電では定電圧充電に比べて大きな電流で充電を行う。しかしながら、満充電の電池パックを充電する際には、充電開始前に所定の電圧に達しているため、充電開始直後に直ちに定電圧充電に移行して充電電流を制限するとしても、定電圧充電は段階的に充電電流を下げて行くため、直ちに充電を停止することができない。したがって、満充電の電池パックを充電すると過充電となってしまい、電池が破壊する、或いは電池が劣化するおそれがあった。 In such a switching charging method from constant current charging to constant voltage charging, charging is performed with a larger current in constant current charging immediately after the start of charging than in constant voltage charging. However, when charging a fully charged battery pack, the voltage has reached a predetermined voltage before starting charging, so even if the charging current is limited immediately after starting charging, Since the charging current is gradually reduced, charging cannot be stopped immediately. Therefore, when a fully charged battery pack is charged, the battery pack is overcharged and the battery may be destroyed or the battery may be deteriorated.
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、満充電または残容量が満充電状態に近い二次電池を充電する際の過充電を防止・抑制して、電池の劣化や短命化を防止・抑制し得る充電装置およびこの充電装置を備えた充電式電動器具セットを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and prevents or suppresses overcharge when charging a secondary battery whose full charge or remaining capacity is close to a fully charged state, It is an object of the present invention to provide a charging device capable of preventing and suppressing the shortening of life and a rechargeable electric appliance set including the charging device.
上記目的を達成するために、本発明に係る充電装置は、二次電池へ電力を供給する電源部と、前記二次電池の電圧を検出する電圧測定部と、前記二次電池へ供給される充電電流を検出する電流検出部と、前記二次電池の残容量を検出する残容量検出部と、前記電源部を制御して定電流充電から定電圧充電への切り換え方式により充電動作を行う制御部と、を備えた充電装置であって、前記制御部は、前記残容量検出部により検出された前記二次電池の残容量に基づき、前記定電流充電における充電電流値を設定することを第1の特徴とする。 In order to achieve the above object, a charging device according to the present invention is supplied to a power supply unit that supplies power to a secondary battery, a voltage measurement unit that detects a voltage of the secondary battery, and the secondary battery. Control for performing charging operation by switching from constant current charging to constant voltage charging by controlling a current detecting unit for detecting charging current, a remaining capacity detecting unit for detecting remaining capacity of the secondary battery, and the power source unit A charging device having a constant current charging based on a remaining capacity of the secondary battery detected by the remaining capacity detecting unit. One feature.
また、本発明に係る充電装置は、複数の電池セルを備えた電池パックと、前記電池パックに対して充電動作を行う充電器とを有し、定電流充電から定電圧充電への切り換え方式により充電動作を行う充電装置であって、前記電池パックは、前記複数の電池セルへの充電が完了した後の該複数の電池セルの放電履歴を記憶する記憶手段を有し、前記充電器は、前記複数の電池セルへ電力を供給する電源部と、前記複数の電池セルの電圧を検出する電圧測定部と、前記複数の電池セルへ供給される充電電流を検出する電流検出部と、前記電源部を制御して定電流充電から定電圧充電への切り換え方式により充電動作を行う制御部と、を有し、前記制御部は、前記定電流充電開始前に前記記憶手段の放電履歴を参照して、放電履歴が無いときには該充電を行わないことを第2の特徴とする。 The charging device according to the present invention includes a battery pack including a plurality of battery cells, and a charger that performs a charging operation on the battery pack, and is switched by a switching method from constant current charging to constant voltage charging. A charging device that performs a charging operation, wherein the battery pack includes storage means for storing discharge histories of the plurality of battery cells after the charging to the plurality of battery cells is completed, and the charger includes: A power supply unit that supplies power to the plurality of battery cells; a voltage measurement unit that detects voltages of the plurality of battery cells; a current detection unit that detects charging currents supplied to the plurality of battery cells; and the power supply And a control unit that performs a charging operation by switching from constant current charging to constant voltage charging, and the control unit refers to a discharge history of the storage unit before starting the constant current charging. When there is no discharge history, The second feature means no electricity.
また、本発明に係る充電装置は、前記制御部は、前記記憶手段の放電履歴に基づき前記複数の電池セルの放電量を求め、該複数の電池セルの放電量に基づき前記定電流充電における充電電流値を設定することを第3の特徴とする。 Further, in the charging device according to the present invention, the control unit obtains a discharge amount of the plurality of battery cells based on a discharge history of the storage unit, and charges in the constant current charging based on the discharge amount of the plurality of battery cells. Setting the current value is a third feature.
さらに、本発明に係る充電装置を備えた充電式電動器具セットは、複数の電池セルを備えた電池パックと、前記電池パックに対して充電動作を行う充電器とを有する充電装置と、前記電池パックから供給される電力を電力源として所定の動作を行う電気器具本体と、を備えた充電式電動器具セットであって、前記充電装置は、請求項2または請求項3の何れか1項に記載の充電装置であることを第4の特徴とする。
Furthermore, the rechargeable electric appliance set including the charging device according to the present invention includes a battery pack including a plurality of battery cells, a charger that performs a charging operation on the battery pack, and the battery. A rechargeable electric appliance set including an electric appliance main body that performs a predetermined operation using electric power supplied from a pack as an electric power source, wherein the charging device is according to any one of
本発明に係る第1の特徴の充電装置では、二次電池の残容量に基づき定電流充電における充電電流値が設定されるので、残容量が満充電状態に近い二次電池を充電する際に通常の充電電流よりも低い電流値から定電圧充電を開始することができ、過充電を防止・抑制することができ、結果として電池の劣化や短命化を防止・抑制することができる。 In the charging device of the first feature according to the present invention, since the charging current value in constant current charging is set based on the remaining capacity of the secondary battery, when charging the secondary battery whose remaining capacity is close to a fully charged state Constant voltage charging can be started from a current value lower than the normal charging current, overcharging can be prevented / suppressed, and as a result, deterioration and shortening of the battery can be prevented / suppressed.
また、本発明に係る第2の特徴の充電装置では、放電履歴が無いときには再充電を行わないので、満充電の二次電池を充電しようとしても充電カットされることとなり、過充電を防止することができ、結果として電池の劣化や短命化を防止・抑制することができる。 Further, in the charging device of the second feature according to the present invention, since recharging is not performed when there is no discharge history, charging is cut even if an attempt is made to charge a fully charged secondary battery, thereby preventing overcharging. As a result, deterioration and shortening of the battery life can be prevented / suppressed.
また、本発明に係る第3の特徴の充電装置では、二次電池の放電量に基づき定電流充電における充電電流値が設定されるので、放電量の少ない満充電状態に近い二次電池を充電する際に通常の充電電流よりも低い電流値から定電圧充電を開始することができ、過充電を防止・抑制することができ、結果として電池の劣化や短命化を防止・抑制することができる。 In the charging device of the third feature according to the present invention, since the charging current value in constant current charging is set based on the discharging amount of the secondary battery, the secondary battery that is close to the fully charged state with a small discharging amount is charged. When charging, constant voltage charging can be started from a current value lower than the normal charging current, overcharging can be prevented / suppressed, and as a result, deterioration and shortening of the battery can be prevented / suppressed. .
以下、本発明の充電装置およびこの充電装置を備えた充電式電動器具セットの実施例について、〔実施例1〕、〔実施例2〕の順に図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a charging device of the present invention and a rechargeable electric appliance set provided with the charging device will be described in detail in the order of [Embodiment 1] and [Embodiment 2] with reference to the drawings.
〔実施例1〕
図1は本発明の実施例1に係る充電装置の構成図である。同図において、本実施例の充電装置は、充電器1および電池パック2を含む構成である。
[Example 1]
FIG. 1 is a configuration diagram of a charging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, the charging device of the present embodiment includes a charger 1 and a
電池パック2は、電池セルE1〜Enが複数個直列に接続された二次電池21と、各電池セルE1〜Enの電圧を、単段でまたは2〜3段纏めて測定する電圧判定回路22と、充電器1の接続端子T11〜T13に対応する接続端子T21〜T23とを備えて構成される。電池セルE1〜Enは、リチウムイオン電池等から成り、複数の電池セルが並列に接続されて構成されてもよく、また単段構成の場合は、電圧判定回路22の機能は充電器1側の電圧測定部13で実現できるので、該電圧判定回路22は省略されてもよい。なお、電圧判定回路22は、各段の電池セルE1〜Enの電圧を測定し、何れかの電池セルが予め定める目標電圧V1に達すると過充電信号をアクティブのローレベルとし、達していないと該過充電信号を非アクティブのハイレベルとして、接続端子T23,T13および残容量検出部17を介して制御部12へ出力する。
The
一方、充電器1は、電圧検知部13と、電流検出部14と、定電流回路15および定電圧回路16を含む電源部11と、制御部12と、残容量検出部17と、を備えた構成である。
On the other hand, the charger 1 includes a
電源部11は、例えばAC−DCコンバータとして構成された電源回路で、電源線を介して接続された商用電源3から供給された交流電圧を直流電圧に変換する。そして、電源部11における正極側出力端子は、接続端子T11,T23を介して二次電池21の正極端子に接続され、電源部11における負極側出力端子は、電流検出部14、接続端子T12,T22を介して二次電池21の負極端子に接続されている。
The
定電流回路15は、制御部12からの制御信号に応じて電源部11から電池パック2へ供給される二次電池21の充電電流を調整する。また、定電圧回路16は、制御部12からの制御信号に応じて電源部11から電池パック2へ供給される二次電池21の充電電圧を調整する。
The constant
また、電圧検知部13は、接続端子T11,T12間の電圧、即ち二次電池21における端子電圧を検出する回路部で、例えば抵抗体を用いて構成されており、その抵抗体の電圧降下により生じた電圧を、電圧検知信号として制御部12へ出力する。
Moreover, the
また、電流検出部14は、電源部11から接続端子T12,T22を介して二次電池23へ供給される充電電流を検出する回路部で、例えばホール素子を用いた電流センサや抵抗体によって充電電流を電圧に変換することにより得られた電流検知信号を制御部12へ出力する。
The
また、制御部12は、例えば所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)と、所定の制御プログラムが記録された不揮発性の記憶素子であるROM(Read Only Memory)と、データを一時的に記録する揮発性の記憶素子であるRAM(Random Access Memory)と、電圧検知信号および電流検知信号をデジタル値に変換するADコンバータとを備えて構成され、ROMに記憶された制御プログラムを実行することにより、電源部11(定電流回路15および定電圧回路16)へ制御信号を出力して二次電池21の充電動作を制御する。また、充電動作には大まかに予備充電、定電流充電および定電圧充電があるが、これらの制御も行う。
The
さらに、残容量検出部17は、電池パック2が充電器1に装着されたときに、電池パック2内の温度検出回路(図示せず)との間で通信可能に接続されるようになっており、温度検出回路から出力された電池温度情報に基づいて、二次電池21の残容量を検出し、その検出信号を制御部12に出力する。ここで、電池電圧は、一般的に、放電時間が長くなるほど略線形的に小さくなる特性を持つ。また、その電池電圧は、電池温度に影響を受け、電池温度が高くなるほど大きくなる。
Furthermore, when the
残容量検出部17では、電池温度および電池電圧と二次電池21の残容量との関係をテーブル形式で或いは演算式として予め記憶しており、それらを用いて、電池パック2が充電器1に装着された時点の電池電圧と、その時点において温度検出回路から出力される電池温度情報が示す電池温度とに基づいて、二次電池21の残容量を推定的に導出する。そして、残容量検出部17により導出された二次電池21の残容量を示す信号が制御部12に出力される。また、制御部12では、残容量検出部17で導出された二次電池21の残容量に基づき定電流充電における充電電流値を設定する。
In the remaining capacity detection unit 17, the relationship between the battery temperature and the battery voltage and the remaining capacity of the
次に、以上のように構成された電池パック2および充電器1が結合されたときに、制御部12の制御の下に行われる充電動作について、図2、図3および図4を参照して詳細に説明する。ここで、図2は実施例1の充電動作を説明するフローチャートであり、図3は実施例1において充電開始直後に電池電圧が所定電圧V1を超えていない場合の充電動作を説明する説明図であり、図3(a)は動作状態の時間的推移を、図3(b)は二次電池21の電池電圧の時間的推移を、図3(c)は充電電流の時間的推移をそれぞれ示す。また、図4は実施例1において充電開始直後に電池電圧が所定電圧V1を超えている場合の充電動作を説明する説明図であり、図4(a)は動作状態の時間的推移を、図4(b)は二次電池21の電池電圧の時間的推移を、図4(c)は充電電流の時間的推移をそれぞれ示す。
Next, referring to FIGS. 2, 3, and 4, the charging operation performed under the control of the
図2において、まず、電源投入用プラグを介して商用電源3から充電器1に通電され(ステップS101)、電池パック2が挿入されて電池パック2および充電器1が結合されると(ステップS102)、充電器1は電池パック2への充電を開始する(ステップS103)。
In FIG. 2, first, the charger 1 is energized from the
定電流充電に先立って、まず所定期間二次電池21(電池パック2)の電圧を検出し、二次電池21(電池パック2)の電圧が所定電圧V1を超えているか否かを判断する(ステップS104)。所定電圧V1を超えている場合には、電池パック2が満充電であるとして、図4に示すように、すぐに充電カットして充電動作を完了する(ステップS111)。
Prior to the constant current charging, the voltage of the secondary battery 21 (battery pack 2) is first detected for a predetermined period, and it is determined whether or not the voltage of the secondary battery 21 (battery pack 2) exceeds the predetermined voltage V1 ( Step S104). When the voltage exceeds the predetermined voltage V1, it is determined that the
また、二次電池21(電池パック2)の電圧が所定電圧V1を超えていない場合には、ステップS105に進んで所定期間残容量検出部17により二次電池21(電池パック2)の残容量の検出を行う。そして残容量検出部17で検出された残容量に基づき定電流充電における充電電流値を設定する(ステップS106)。 If the voltage of the secondary battery 21 (battery pack 2) does not exceed the predetermined voltage V1, the process proceeds to step S105, where the remaining capacity of the secondary battery 21 (battery pack 2) is detected by the remaining capacity detector 17 for a predetermined period. Detection is performed. Then, based on the remaining capacity detected by the remaining capacity detector 17, a charging current value in constant current charging is set (step S106).
例えば、図3では、時刻T0から時刻T1の期間に、ステップS104からステップS106までの処理が行われるが、図3(a)に示すように、二次電池21(電池パック2)の電圧が所定電圧V1を超えてはいないが、相対的に高い電圧のとき、二次電池21(電池パック2)の残容量も相対的に大きく、定電流充電における充電電流値として、通常の充電電流I1よりも小さい充電電流I2が設定されることになる。 For example, in FIG. 3, the processing from step S104 to step S106 is performed in the period from time T0 to time T1, but as shown in FIG. 3A, the voltage of the secondary battery 21 (battery pack 2) is Although the predetermined voltage V1 is not exceeded, when the voltage is relatively high, the remaining capacity of the secondary battery 21 (battery pack 2) is also relatively large, and a normal charging current I1 is used as a charging current value in constant current charging. A smaller charging current I2 is set.
次に、設定された充電電流I2による定電流充電(ステップS107)を開始して、二次電池21の電圧が電圧値V1まで上昇するまで(図3において時刻T1から時刻T2の期間)この定電流充電を行う(ステップS108)。
Next, constant current charging with the set charging current I2 (step S107) is started, and this constant is maintained until the voltage of the
二次電池21の電圧が電圧値V1に達すると、定電流充電(ステップS107)を完了し、次に、電圧値V1による定電圧充電を開始して、図3(c)に示すように充電電流I2から予め定める減分ΔI2ずつ段階的に電流を下げて行く(ステップS109)。より具体的には、二次電池21の電圧が電圧値V1以上になったとき、電池パック2の電圧判定回路22から過充電信号が接続端子T23,T13および残容量検出部17を介して制御部12へ出力され、制御部12では目標電流値をΔI2下げるように充電電流を制御する。そして、定電圧充電(ステップS109)は、充電電流が閾値電流Iendまで低下したとき(ステップS110)に充電完了となる(ステップS111)。
When the voltage of the
以上説明したように、本実施例の充電装置では、二次電池21へ電力を供給する電源部11と、二次電池21の電圧を検出する電圧測定部13と、二次電池21へ供給される充電電流を検出する電流検出部14と、二次電池21の残容量を検出する残容量検出部17と、電源部11を制御して定電流充電から定電圧充電への切り換え方式により充電動作を行う制御部12と、を備えた充電装置において、制御部12は、残容量検出部17により検出された二次電池21の残容量に基づき、定電流充電における充電電流値を設定する。
As described above, in the charging device according to the present embodiment, the
このように、二次電池21の残容量に基づき定電流充電における充電電流値が設定されるので、残容量が満充電状態に近い二次電池を充電する際に通常の充電電流よりも低い電流値から定電圧充電を開始することができ、過充電を防止・抑制することができ、結果として電池の劣化や短命化を防止・抑制することができる。
Thus, since the charging current value in the constant current charging is set based on the remaining capacity of the
なお、図1に示す本実施例の構成では、残容量検出部17を充電器1に備えて、電池電圧と温度検出回路から出力される電池温度情報が示す電池温度とに基づき二次電池21の残容量を推定的に導出する構成としたが、電池パック2に、容量算出回路とメモリ(記憶手段)を備える構成としても良い。容量算出回路は、二次電池21への充電電流および該二次電池21の放電電流を検出し、それらの電流の積算値により電池パック2の残容量を算出する。またメモリは、電池パック2の残容量を充電毎に記憶する。
In the configuration of the present embodiment shown in FIG. 1, the remaining capacity detection unit 17 is provided in the charger 1, and the
この場合、充電器1の制御部12では、メモリに記憶された残容量が比較的大きいときには定電流充電における目標充電電流を相対的に小さく設定する一方、メモリに記憶された残容量が比較的小さいときには目標充電電流を相対的に大きく設定する。このような変形構成によっても、過充電を防止・抑制して電池の劣化や短命化を防止・抑制することができる。
In this case, when the remaining capacity stored in the memory is relatively large, the
〔実施例2〕
次に、図5は本発明の実施例2に係る充電装置の構成図である。同図において、本実施例の充電装置は、充電器101および電池パック102を含む構成である。
[Example 2]
Next, FIG. 5 is a configuration diagram of a charging apparatus according to
電池パック102は、電池セルE1〜Enが複数個直列に接続された二次電池21と、各電池セルE1〜Enの電圧を、単段でまたは2〜3段纏めて測定する電圧判定回路22と、充電器1の接続端子T11〜T13に対応する接続端子T21〜T23とを備えて構成される。これらの詳細については実施例1と同様である。
The
また、電池パック102は、二次電池21(電池セルE1〜En)への充電が完了した後の該二次電池21の放電履歴を記憶するメモリ(記憶手段)23を備えている。このメモリ23には、放電履歴として充電完了フラグと放電時の放電量が記憶される。充電完了フラグは二次電池21(電池セルE1〜En)への充電完了後における放電の有無を示すフラグであり、充電器101による充電完了時に制御部12によってハイレベルにセットされ、電池パック102を充電式電動器具セットの電気器具本体(後述する電動工具103等)に挿入した時に、該電気器具本体の制御部によってローレベルにリセットされる。また、放電量は、充電式電動器具セットの電気器具本体が電池パック102を使用した時に、該電気器具本体の制御部によって放電時間(使用時間)が書き込まれる。なお、メモリ23の放電履歴は接続端子T24,T14を介して制御部12によって読み出すことができる。
In addition, the
一方、充電器101は、電圧検知部13と、電流検出部14と、電源部11(定電流回路15および定電圧回路は図示せず)と、制御部12と、残容量検出部17と、を備えた構成である。なお、電源部11、電圧検知部13、電流検出部14および制御部12の具現方法および機能は実施例1と同様であり、説明を省略する。
On the other hand, the
なお、制御部12における実施例2に固有の特徴的機能は、定電流充電開始前にメモリ23の放電履歴を参照して、放電履歴が無いときには該充電を行わない点、並びに、メモリ23の放電履歴に基づき二次電池21(電池セルE1〜En)の放電量を求め、該放電量に基づき定電流充電における充電電流値を設定する点である。
The characteristic function unique to the second embodiment in the
次に、図5の充電装置を備えた充電式電動器具セットについて説明する。本実施例の充電式電動器具セットは、二次電池21(電池セルE1〜En)を備えた電池パック102と、電池パック102に対して充電動作を行う充電器101とを有する充電装置と、電池パック102から供給される電力を電力源として所定の動作を行う電動工具(電気器具本体)103と、を備えたものである。
Next, a rechargeable electric appliance set provided with the charging device of FIG. 5 will be described. The rechargeable electric appliance set of the present embodiment includes a
図6は、電池パック102を電動工具103に装着したときの充電式電動器具セットの構成図である。電池パック102の構成については、図5と同等である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a rechargeable electric appliance set when the
また、電動工具103は、モータ31と、制御部32と、使用者により操作されるスイッチSW1と、制御部32によりオン/オフ制御されるトランジスタTr1と、電池パック102の接続端子T21,T23,T24に対応する接続端子T31,T33,T34とを備えて構成される。
Further, the
次に、以上のように構成された電池パック102および充電器101が結合されたときに、制御部12の制御の下に行われる充電動作について、図7、図8、図9および図10を参照して詳細に説明する。ここで、図7は実施例2の充電動作を説明するフローチャートであり、図8は実施例2において充電開始直後に電池電圧が所定電圧V1を超えていない場合の充電動作を説明する説明図であり、図8(a)は動作状態の時間的推移を、図3(8)は二次電池21の電池電圧の時間的推移を、図8(c)は充電電流の時間的推移をそれぞれ示す。また、図9は実施例2において充電完了後に放電されていない電池パックを充電する場合の充電動作を説明する説明図であり、図9(a)は動作状態の時間的推移を、図9(b)は二次電池21の電池電圧の時間的推移を、図9(c)は充電電流の時間的推移を、図9(d)は充電完了フラグの時間的推移をそれぞれ示す。さらに、図10は実施例2において充電完了後の放電履歴を持つ電池パックを充電する場合の充電動作を説明する説明図であり、図10(a)は動作状態の時間的推移を、図10(b)は二次電池21の電池電圧の時間的推移を、図10(c)は充電電流の時間的推移を、図10(d)は充電完了フラグの時間的推移をそれぞれ示す。
Next, with respect to the charging operation performed under the control of the
図7において、まず、電源投入用プラグを介して商用電源3から充電器101に通電され(ステップS201)、電池パック102が挿入されて電池パック102および充電器101が結合されると(ステップS202)、充電器101は電池パック102への充電を開始する(ステップS203)。
In FIG. 7, first, the
定電流充電に先立って、まず電池パック102のメモリ23から放電履歴として充電完了フラグの値を充電完了信号により読み出し、前回の電池パック102への充電完了後に充電式電動器具セットの電気器具の使用による放電が有ったか否かを判断する(ステップS204)。放電が無い場合には、電池パック102が満充電状態であるとして、図9に示すように、すぐに充電カットして充電動作を完了する(ステップS211)。
Prior to the constant current charging, first, the value of the charging completion flag is read as a discharging history from the
図9の例では、前回の電池パック102への充電完了時(時刻T21)に、充電器101の制御部12により電池パック102のメモリ23内の充電完了フラグがセットされ、この時、充電完了信号はハイレベルとなる。その後、時刻T23に、電池パック102を充電器101に挿入して充電を開始しようとするが、時刻T21から時刻T23の期間に電気器具の使用による放電は無く、充電完了信号がハイレベルのままであるので、再充電しようとしても充電カットされることになる。
In the example of FIG. 9, when the previous charging of the
また、ステップS204において放電が有った場合には、ステップS205に進む。図10の例では、前回の電池パック102への充電完了時(時刻T31)に、充電器101の制御部12により電池パック102のメモリ23内の充電完了フラグがセットされ、この時、充電完了信号はハイレベルとなる。その後、時刻T32で例えば電動工具103による電池パック102の使用が有り、この時、電動工具103の制御部32により電池パック102のメモリ23内の充電完了フラグがリセットされ、充電完了信号はローレベルとなる。さらにその後、時刻T33に、電池パック102を充電器101に挿入して充電を開始しようとする際には、充電完了信号がローレベルにリセットされているので、再充電できることになる。
If there is a discharge in step S204, the process proceeds to step S205. In the example of FIG. 10, when the previous charging of the
また、時刻T32から時刻T33までの電動工具103による電池パック102の使用期間に、電動工具103の制御部32によって電池パック102のメモリ23内に放電時間(使用時間)が書き込まれており、時刻T33の再充電開始時に、充電器101の制御部12はこれを読み出し、二次電池21の放電量を求め(ステップS205)、該放電量に基づき定電流充電における充電電流値を設定する(ステップS206)。
Further, during the usage period of the
例えば、図8では、時刻T0から時刻T11の期間に、ステップS204からステップS206までの処理が行われるが、図8(a)に示すように、二次電池21(電池パック2)の電圧が所定電圧V1を超えてはいないが、相対的に高い電圧のときには、二次電池21(電池パック102)の放電量も相対的に小さいことから、定電流充電における充電電流値として、通常の充電電流I1よりも小さい充電電流I3が設定されることになる。 For example, in FIG. 8, the processing from step S204 to step S206 is performed in the period from time T0 to time T11. As shown in FIG. 8A, the voltage of the secondary battery 21 (battery pack 2) is Although the predetermined voltage V1 is not exceeded, when the voltage is relatively high, the discharge amount of the secondary battery 21 (battery pack 102) is also relatively small. A charging current I3 smaller than the current I1 is set.
次に、設定された充電電流I3による定電流充電(ステップS207)を開始して、二次電池21の電圧が電圧値V1まで上昇するまで(図8において時刻T11から時刻T12の期間)この定電流充電を行う(ステップS208)。
Next, constant current charging with the set charging current I3 (step S207) is started, and this constant is maintained until the voltage of the
二次電池21の電圧が電圧値V1に達すると、定電流充電(ステップS207)を完了し、次に、電圧値V1による定電圧充電を開始して、図8(c)に示すように充電電流I3から予め定める減分ΔI3ずつ段階的に電流を下げて行く(ステップS209)。より具体的には、二次電池21の電圧が電圧値V1以上になったとき、電池パック102の電圧判定回路22から過充電信号が接続端子T23,T13を介して制御部12へ出力され、制御部12では目標電流値をΔI3下げるように充電電流を制御する。そして、定電圧充電(ステップS209)は、充電電流が閾値電流Iendまで低下したとき(ステップS210)に充電完了となる(ステップS211)。
When the voltage of the
以上説明したように、本実施例の充電装置では、複数の電池セルE1〜En(二次電池21)を備えた電池パック102と、電池パック102に対して充電動作を行う充電器101とを有し、定電流充電から定電圧充電への切り換え方式により充電動作を行う充電装置であって、電池パック102は、複数の電池セルE1〜Enへの充電が完了した後の該複数の電池セルE1〜Enの放電履歴を記憶するメモリ(記憶手段)23を有し、充電器101は、複数の電池セルE1〜Enへ電力を供給する電源部11と、複数の電池セルE1〜Enの電圧を検出する電圧測定部13(22)と、複数の電池セルE1〜Enへ供給される充電電流を検出する電流検出部14と、電源部11を制御して定電流充電から定電圧充電への切り換え方式により充電動作を行う制御部12と、を有し、制御部12は、定電流充電開始前にメモリ23の放電履歴を参照して、放電履歴が無いときには該充電を行わない。
As described above, in the charging device according to the present embodiment, the
このように、放電履歴が無いときには再充電を行わないので、満充電の二次電池を充電しようとしても充電カットされることとなり、過充電を防止することができ、結果として電池の劣化や短命化を防止・抑制することができる。 In this way, since recharging is not performed when there is no discharge history, charging is cut even when trying to charge a fully charged secondary battery, overcharging can be prevented, resulting in deterioration of the battery and short life. Can be prevented / suppressed.
また、本実施例の充電装置では、制御部12は、メモリ23の放電履歴に基づき複数の電池セルE1〜Enの放電量を求め、該複数の電池セルの放電量に基づき定電流充電における充電電流値を設定する。
Moreover, in the charging device of the present embodiment, the
このように、二次電池21の放電量に基づき定電流充電における充電電流値が設定されるので、放電量の少ない満充電状態に近い二次電池を充電する際に通常の充電電流よりも低い電流値から定電圧充電を開始することができ、過充電を防止・抑制することができ、結果として電池の劣化や短命化を防止・抑制することができる。
Thus, since the charging current value in constant current charging is set based on the discharge amount of the
なお、以上説明した実施例2では、メモリ23に放電履歴として記憶される放電時の放電量を書き込む構成として、充電式電動器具セットの電気器具本体(制御部32)により放電時間(使用時間)を書き込む構成としたが、電池パック102に、放電量算出回路を備える構成としても良い。この場合、放電量算出回路は、二次電池21の放電電流を検出し、その積算値により電池パック2の放電量を算出する。
In the second embodiment described above, the discharge amount (use time) is determined by the electric appliance main body (control unit 32) of the rechargeable electric appliance set as a configuration in which the discharge amount at the time of discharge stored in the
1,101 充電器
2,102 電池パック
3 商用電源
11 電源部
12 制御部
13 電圧測定部
14 電流検出部
15 定電流回路
16 定電圧回路
17 残容量検出部
21 二次電池
22 電圧判定回路
23 メモリ(記憶手段)
32 制御部
103 電動工具(電気器具本体)
E1〜En 電池セル
T11〜T14,T21〜T24,T31〜T34 接続端子
SW1 スイッチ
Tr1 トランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Charger 2,102
32
E1 to En battery cells T11 to T14, T21 to T24, T31 to T34 Connection terminal SW1 switch Tr1 transistor
Claims (4)
前記二次電池の電圧を検出する電圧測定部と、
前記二次電池へ供給される充電電流を検出する電流検出部と、
前記二次電池の残容量を検出する残容量検出部と、
前記電源部を制御して定電流充電から定電圧充電への切り換え方式により充電動作を行う制御部と、を備えた充電装置であって、
前記制御部は、前記残容量検出部により検出された前記二次電池の残容量に基づき、前記定電流充電における充電電流値を設定することを特徴とする充電装置。 A power supply for supplying power to the secondary battery;
A voltage measuring unit for detecting a voltage of the secondary battery;
A current detector for detecting a charging current supplied to the secondary battery;
A remaining capacity detector for detecting a remaining capacity of the secondary battery;
A control unit that controls the power supply unit to perform a charging operation by a switching method from constant current charging to constant voltage charging, and a charging device comprising:
The said control part sets the charging current value in the said constant current charge based on the remaining capacity of the said secondary battery detected by the said remaining capacity detection part, The charging device characterized by the above-mentioned.
前記電池パックは、前記複数の電池セルへの充電が完了した後の該複数の電池セルの放電履歴を記憶する記憶手段を有し、
前記充電器は、前記複数の電池セルへ電力を供給する電源部と、前記複数の電池セルの電圧を検出する電圧測定部と、前記複数の電池セルへ供給される充電電流を検出する電流検出部と、前記電源部を制御して定電流充電から定電圧充電への切り換え方式により充電動作を行う制御部と、を有し、
前記制御部は、前記定電流充電開始前に前記記憶手段の放電履歴を参照して、放電履歴が無いときには該充電を行わないことを特徴とする充電装置。 A battery pack having a plurality of battery cells, a charger that performs a charging operation on the battery pack, and a charging device that performs a charging operation by switching from constant current charging to constant voltage charging,
The battery pack has storage means for storing discharge histories of the plurality of battery cells after the charging to the plurality of battery cells is completed,
The charger includes a power supply unit that supplies power to the plurality of battery cells, a voltage measurement unit that detects voltages of the plurality of battery cells, and a current detection that detects charging currents supplied to the plurality of battery cells. And a control unit that controls the power supply unit and performs a charging operation by a switching method from constant current charging to constant voltage charging,
The controller refers to the discharge history of the storage means before the start of the constant current charge, and does not perform the charge when there is no discharge history.
前記充電装置は、請求項2または請求項3の何れか1項に記載の充電装置であることを特徴とする充電式電動器具セット。 A battery pack having a plurality of battery cells, a charging device having a charger that performs a charging operation on the battery pack, and an electric appliance body that performs a predetermined operation using power supplied from the battery pack as a power source A rechargeable electric appliance set comprising:
The charging device is the charging device according to any one of claims 2 and 3, wherein the charging device is a rechargeable electric appliance set.
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-
2007
- 2007-07-24 JP JP2007192377A patent/JP2009033795A/en active Pending
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