JP2014117054A - Charger - Google Patents
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Abstract
【課題】 定格電圧が異なる複数の電池パックを選択的に充電するときに、電池パックの定格電圧に応じて過放電を判別する閾値電圧を適切に選択できる充電装置を提供する。
【解決手段】 充電装置は、定格電圧の異なる電池パックを選択的に充電可能な充電手段と、充電予定の電池パックの定格電圧を識別する識別手段と、充電予定の電池パックの電池電圧を検出する検出手段と、検出手段からの信号に基づいて電池パックが放電限界電圧以下であるか否かの判別を行う判別手段と、を有する。判別手段は、互いに異なる値を有する複数の閾値電圧が規定され、識別手段によって識別された電池パックの定格電圧に応じて複数の閾値電圧のうちの1つを選択して判別を行う。
【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charging device capable of appropriately selecting a threshold voltage for discriminating overdischarge according to a rated voltage of a battery pack when selectively charging a plurality of battery packs having different rated voltages.
A charging device includes a charging means capable of selectively charging battery packs having different rated voltages, an identification means for identifying a rated voltage of a battery pack to be charged, and a battery voltage of the battery pack to be charged. And detecting means for determining whether or not the battery pack is below the discharge limit voltage based on a signal from the detecting means. The determination means defines a plurality of threshold voltages having different values, and selects one of the plurality of threshold voltages according to the rated voltage of the battery pack identified by the identification means for determination.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、定格電圧が異なる電池パックを選択的に充電可能な充電装置に関する。 The present invention relates to a charging device capable of selectively charging battery packs having different rated voltages.
コードレス電動工具は、その用途の多様性に合わせ、多種多様な大きさ、形状、パワーのものが用いられており、コードレス電動工具に用いる二次電池パックも、工具本体に合わせ、様々な定格出力電圧、容量のものが提供されている。また、これらの電池パックを充電するための充電装置として、複数の定格電圧の電池パックに対応したマルチタイプの充電装置も広く用いられており、電池パック内部に設けられた電池種を特定するための抵抗等を用いて、接続された電池パックに対応する充電電圧にて充電を行うことが行われている(特許文献1参照)。 Cordless power tools are used in a variety of sizes, shapes, and powers in accordance with the variety of uses. Secondary battery packs used for cordless power tools also have various rated outputs according to the tool body. Voltage and capacity are provided. In addition, as a charging device for charging these battery packs, a multi-type charging device corresponding to a plurality of rated voltage battery packs is also widely used to specify the type of battery provided in the battery pack. Charging is performed at a charging voltage corresponding to the connected battery pack using a resistor or the like (see Patent Document 1).
近年の電池パックにおいては、高出力化や大容量化(作業時間の長時間化)の需要に応えるべく、リチウムイオン電池等の高機能二次電池の採用が相次いでいる。これらの高機能二次電池は、一般に、二次電池の能力、寿命等を十分に担保するために、充放電時の条件が厳しくなっており、定格電圧に基づいて設定される充電時の電圧や充電を満了する電圧のみならず、充電開始時の電池の状態や電圧についても注意を払う必要が生じている。また、上述したマルチ充電装置においては、特定の電池パックに特化し、充電条件が定められた専用充電器と異なり、複数の電池パックの状態を判別し、電池パックに応じた充電を行うことが必要である。 In recent battery packs, in order to meet the demand for higher output and larger capacity (longer working time), high-performance secondary batteries such as lithium-ion batteries have been adopted one after another. These high-performance secondary batteries generally have strict charge / discharge conditions to ensure the secondary battery's capacity, life, etc., and charge voltage set based on the rated voltage. It is necessary to pay attention not only to the voltage at which charging ends, but also to the state and voltage of the battery at the start of charging. Further, in the above-described multi-charger, unlike a dedicated battery charger that is specialized for a specific battery pack and charging conditions are determined, it is possible to determine the state of a plurality of battery packs and perform charging according to the battery pack. is necessary.
本発明の目的は、斯かる実情に鑑み、定格電圧が異なる複数の電池パックを選択的に充電可能な充電装置であって、電池パックの充電開始時の電池の状態や電圧について適切に判別し、好適な充電条件で充電を行う充電装置を提供することである。 In view of such circumstances, an object of the present invention is a charging device capable of selectively charging a plurality of battery packs having different rated voltages, and appropriately determining the state and voltage of the battery at the start of charging of the battery pack. An object of the present invention is to provide a charging device that performs charging under suitable charging conditions.
本発明の充電装置は、定格電圧の異なる電池パックを選択的に充電可能な充電手段と、前記充電手段に接続された電池パックの定格電圧を識別する識別手段と、前記充電手段に接続された電池パックの電池電圧を検出する検出手段と、前記検出手段からの信号に基づいて、前記充電手段に接続された電池パックが放電限界電圧以下であるか否かの判別を行う判別手段と、を有し、前記判別手段は、互いに異なる値を有する複数の閾値電圧が規定され、前記識別手段によって識別された電池パックの定格電圧に応じて前記複数の閾値電圧のうちの1つを選択して前記判別を行う。 The charging device of the present invention is connected to the charging means capable of selectively charging battery packs having different rated voltages, the identification means for identifying the rated voltage of the battery pack connected to the charging means, and the charging means. Detection means for detecting a battery voltage of the battery pack, and determination means for determining whether or not the battery pack connected to the charging means is equal to or lower than a discharge limit voltage based on a signal from the detection means. A plurality of threshold voltages having different values are defined, and the determination unit selects one of the plurality of threshold voltages according to a rated voltage of the battery pack identified by the identification unit. The determination is performed.
上記構成により、充電の対象となる電池パックの定格電圧に応じて、電池パックが放電限界電圧以下であるか否かの判別を行う閾値電圧を変えることができる。従って、電池パックの電池電圧が放電限界電圧以下であるか否かの判別を適切に判別することができる。 With the above configuration, the threshold voltage for determining whether or not the battery pack is equal to or lower than the discharge limit voltage can be changed according to the rated voltage of the battery pack to be charged. Accordingly, it is possible to appropriately determine whether or not the battery voltage of the battery pack is equal to or lower than the discharge limit voltage.
好ましくは、前記判別手段が、2つの閾値電圧を有する。また、好ましくは、前記判別手段が、少なくとも3つの閾値電圧を有する。上記構成により、電池パックの定格電圧の大小に応じて、電池パックが放電限界電圧以下であるか否かを判別する閾値電圧を適宜選択することができる。 Preferably, the discrimination means has two threshold voltages. Preferably, the determination means has at least three threshold voltages. With the above configuration, it is possible to appropriately select a threshold voltage for determining whether or not the battery pack is equal to or lower than the discharge limit voltage according to the magnitude of the rated voltage of the battery pack.
好ましくは、前記判別手段が、前記各々の閾値電圧に対応するツェナダイオードを有する。従って、簡単な回路構成で、電池パックが放電限界電圧以下であるか否かの判別を行うことができる。 Preferably, the determination unit includes a Zener diode corresponding to each of the threshold voltages. Therefore, it is possible to determine whether or not the battery pack is below the discharge limit voltage with a simple circuit configuration.
好ましくは、前記充電装置は、論理演算回路を有しており、前記判別手段は、前記論理演算回路によって閾値電圧と前記電池電圧を比較する。従って、簡単な回路構成で、電池パックが放電限界電圧以下であるか否かの判別を行うことができる。 Preferably, the charging device includes a logical operation circuit, and the determination unit compares the threshold voltage with the battery voltage by the logical operation circuit. Therefore, it is possible to determine whether or not the battery pack is below the discharge limit voltage with a simple circuit configuration.
好ましくは、前記充電手段を制御する制御手段をさらに有し、前記判別手段が、前記電池パックが前記放電限界電圧以下であると判別するときは、前記制御手段は、前記充電手段による前記電池パックの充電を行わない。すなわち、充電の対象となる電池パックが放電限界電圧以下であると判断するときは、電池パックの充電を行わず、電池パックの寿命の短縮を予防することができる。 Preferably, the battery pack further includes a control unit that controls the charging unit, and when the determining unit determines that the battery pack is equal to or lower than the discharge limit voltage, the control unit includes the battery pack by the charging unit. Do not charge. That is, when it is determined that the battery pack to be charged is equal to or lower than the discharge limit voltage, the battery pack is not charged, and the life of the battery pack can be prevented from being shortened.
好ましくは、前記充電手段を制御する制御手段をさらに有し、前記判別手段が、前記電池パックが前記放電限界電圧以下であると判別するときは、前記制御手段は、前記充電手段により前記電池パックをプレチャージする。すなわち、充電の対象となる電池パックが放電限界電圧以下であると判断するときは、当該電池パックに対してプレチャージを行うので、電池パックの寿命の短縮を予防することができる。 Preferably, the battery pack further includes a control unit that controls the charging unit, and when the determination unit determines that the battery pack is equal to or lower than the discharge limit voltage, the control unit uses the charging unit to control the battery pack. Precharge. That is, when it is determined that the battery pack to be charged is equal to or lower than the discharge limit voltage, the battery pack is precharged, so that the life of the battery pack can be prevented from being shortened.
好ましくは、前記判別手段は、前記電池パックが満充電時又は過放電時に発する信号を検知し、電池パックの状態を判別する。電池パックの電池電圧の検出に加え、電池パックが発する信号に基づいて電池パックの電池電圧の状態をモニタしているので、電池パックの電池電圧の状態をより的確に把握して、充電制御を行うことができる。 Preferably, the determination means detects a signal generated when the battery pack is fully charged or overdischarged to determine the state of the battery pack. In addition to detecting the battery voltage of the battery pack, the battery voltage status of the battery pack is monitored based on the signal emitted by the battery pack. Therefore, the battery voltage status of the battery pack is more accurately grasped and charging control is performed. It can be carried out.
好ましくは、前記電池パックは、リチウムイオン電池からなる電池セルを含む。従って、過放電状態にあるリチウムイオン電池に対して適切な充電制御を行うことができる。 Preferably, the battery pack includes a battery cell made of a lithium ion battery. Therefore, appropriate charge control can be performed on the lithium ion battery in an overdischarged state.
本発明によれば、充電装置が、定格電圧が異なる電池パックを選択的に充電するときに、当該電池パックの定格電圧に応じて、電池パックが放電限界電圧以下であるか否かを判別する閾値電圧を選択するので、当該電池パックの過放電状態の有無を適切に判別できる。 According to the present invention, when the charging device selectively charges battery packs having different rated voltages, it determines whether or not the battery pack is equal to or lower than the discharge limit voltage according to the rated voltage of the battery pack. Since the threshold voltage is selected, it is possible to appropriately determine whether or not the battery pack is in an overdischarged state.
(第1の実施の形態)
以下、本発明の実施の形態にかかる充電装置1と、充電装置1に装着された電池パック2について添付図面を参照しながら説明する。図1は、充電装置1に電池パック2が装着された状態の回路図を示したものである。電池パック2は、図示せぬコードレス工具の電源として用いられるものである。
(First embodiment)
Hereinafter, a charging device 1 according to an embodiment of the present invention and a
最初に、充電対象の電池パック2について説明する。図1に示すように、電池パック2は、複数の電池セル2aを直列に接続してなる電池組と、電池種判別抵抗7と、感温素子であるサーミスタ8と、保護IC2bとから構成されている。本実施の形態では、リチウムイオン電池を内蔵した電池パック2を充電対象としている。電池種判別抵抗7は、電池パック2の種類(電池パック2の定格電圧や、直列に接続されている電池セルの電池種及び数など)に応じた抵抗値を有しており、当該抵抗値から直列接続された電池セル2aの数を知ることができる。サーミスタ8は、電池組に接触若しくは近接配置されており、電池組の温度を検出する。保護IC2bは、個々の電池セル2aの電圧を監視し、その中の一つでも過放電又は過充電になることを防止するためのものである。充電に伴い電池セル2bの電圧は上昇する。充電を継続し、満充電となる閾値電圧(充電限界電圧)に達した時に保護IC2bから信号が出力される。また、保護IC2bは、電池セル2aの少なくとも1つが過放電のおそれがある閾値電圧(放電限界電圧)まで低下した場合も信号を出力する。一例として、保護IC2bは、電池パック2が過放電及び満充電のいずれでもない通常の使用電圧ではハイ信号を出力し、過放電又は満充電を知らせる場合等、通常状態以外では、設置電圧などのロー信号が出力される。
First, the
電池パック2は、充電装置1に設けられている充電用のプラス端子とマイナス端子、温度検出端子及び電池種情報入力端子に対応した端子を有し、電池パック2を充電装置1に装着すると、これら対応する端子が接続される。
The
次に充電装置1について説明する。充電装置1は、電源部と、マイコン50と、マイコン50の入力ポートに接続された各種検出部と、マイコン50の出力ポートに接続された被制御部等により構成されている。
Next, the charging device 1 will be described. The charging device 1 includes a power supply unit, a
電源部は、充電電力を供給するためのメイン電源と、マイコン50等に駆動電圧を供給するための補助電源とからなる。メイン電源は、電池パック2を充電するための電源であって、第1整流平滑回路10と、スイッチング回路20と、第2整流平滑回路30とにより構成されている。
The power supply unit includes a main power supply for supplying charging power and an auxiliary power supply for supplying a drive voltage to the
第1整流平滑回路10は、全波整流回路11と平滑用コンデンサ12から構成され、交流電源13から供給される交流電圧を全波整流回路11で全波整流し、平滑用コンデンサ12で平滑して直流電圧を出力する。交流電源13は、商用電源等の外部電源である。
The first rectifying / smoothing
スイッチング回路20は、第1整流平滑回路10の出力側に接続されており、高周波トランス21と、FET22と、PWM制御IC23とから構成されている。PWM制御IC23は、FET22の駆動パルス幅を変え、当該駆動パルス幅に応じてFET22は、スイッチングを行い、第1整流平滑回路10からの直流出力をパルス列波形の電圧とする。パルス列波形の電圧は、高周波トランス21の一次側巻線に印加され、高周波トランス21により昇圧(若しくは降圧)され第2整流平滑回路30に出力される。
The switching
第2整流平滑回路30は、ダイオード31と、平滑コンデンサ32と、放電用抵抗33とから構成され、高周波トランス21の2次側から得られる出力電圧を整流及び平滑して直流電圧を生成し、当該直流電圧を充電装置1のプラス端子とマイナス端子から出力するように構成されている。メイン電源と、第1整流平滑回路10と、スイッチング回路20と、第2整流平滑回路30とは、充電手段を構成する。
The second rectifying / smoothing
補助電源40は、第1整流平滑回路10とスイッチング回路20に接続されて給電され、マイコン50や後述するオペアンプ61,65等の各種回路へ安定化した電源電圧Vccを供給するための定電圧電源回路である。補助電源40は、トランス41a、41b、スイッチング素子42、制御素子43、整流ダイオード44、3端子レギュレータ46、発振防止用コンデンサ45,47、リセットIC48から構成されている。リセットIC48は、充電装置1を交流電源に接続したときにマイコン50に対してリセット信号を出力するICである。
The
整流平滑回路6は、補助電源40とスイッチング回路20等に接続され、PWM制御IC23の電源となる整流平滑回路であり、トランス41aの二次コイル6a、整流ダイオード6b、平滑コンデンサ6cから構成される。
The rectifying / smoothing circuit 6 is a rectifying / smoothing circuit that is connected to the
マイコン50は、制御手段として、第1出力ポート51aと、第2出力ポート51bと、A/D入力ポート52と、リセットポート53等から構成されている。このマイコン50は、A/D入力ポート52に入力される各種信号を処理し、その結果に基づく各種信号を第1出力ポート51aと第2出力ポート51bから各種被制御部等に出力して、充電装置1の動作を制御している。
The
充電電流設定回路70は、第1出力ポート51bに接続され、充電電流制御回路60は、A/D入力ポート52に接続されている。
The charging
充電電流設定回路70は、電源電圧Vccとアース間に直列に接続された抵抗71、72とから構成されており、充電電流を所定の電流値に設定するための回路である。抵抗71と抵抗72の接続点が充電制御回路60を構成するオペアンプ66の非反転入力端子に接続されている。
The charging
本実施の形態では、充電電流設定回路70は、充電の際の設定電流として2種類の電流値I1、I2を選択的に設定している。具体的には、出力ポート51bがハイ信号を出力しているときに、電源電圧Vccを抵抗71,72によって分圧した値が設定電流を電流値I1として設定する際の基準値となる。尚、本実施の形態では、充電電流値I1は一例として3Aである。
In the present embodiment, the charging
また、抵抗73に接続される第2出力ポート51bがロー信号を出力することにより、抵抗71、及び、抵抗72、73の並列抵抗により電源電圧Vccを分圧した値が設定電流を電流値I2として設定する際の基準値となる。充電電流I2は、充電電流I1より小さく、本実施の形態では、一例として1Aである。
Further, when the
上述のように、充電電流制御回路60は、充電電流設定回路70に接続され、充電電流設定回路70による設定に基づき充電電流を制御する。充電電流制御回路60は、オペアンプ61,65と、抵抗62,63,64,66,67と、ダイオード68とから構成されている。
As described above, the charging
電流検出抵抗3は、第2整流平滑回路30と充電電圧制御回路100との間に接続され、電池パック2に流れる充電電流を検出する。
The
マイコン50のA/D入力ポート52には、電池種判別回路9と、電池温度検出回路80と、電池電圧検出回路90とが接続されている。
A battery
電池温度検出回路80は、電源電圧Vccと基準電位(GND)に直列に接続された抵抗81、82とから構成されており、抵抗81と82の接続点がサーミスタ8に接続されると共に、マイコン50のA/D入力ポート52に接続されている。電池組の温度が変化すると、当該温度変化に伴った電圧値がマイコン50のA/D入力ポート52に印加される。これによりサーミスタ8の温度を特定することができる。
The battery
電池電圧検出回路90は、検出手段として、電池パック2が充電装置1に装着された状態において、電池組のプラス端子に接続され、抵抗91,92から構成される。電池パック2に供給する電圧、すなわち電池パック2の電圧は、抵抗91,92によって分圧され、その値がマイコン50のA/D入力ポート52に電池電圧情報として入力される。なお、本発明において、電池電圧とは、電池パック2から実際に検出された電池電圧、若しくは、実際の電池電圧と一対一対応となるよう定められた数値を指すものとする。
The battery
電池種別判定回路9は、識別手段として、一端が電源電圧Vccに接続された基準抵抗素子9aから構成される。電池種判別回路9は、電池パック2が装着されると、電池種判別抵抗7と基準抵抗素子9aとが直列に接続される。抵抗9dと電池種判別抵抗7とによる電源電圧Vccの分圧値がマイコン50に入力されるので、マイコン50は、この分圧値から、接続されている電池パック2の種類(定格電圧や、直列に接続されている電池セルの数など)を特定する。
The battery
マイコン50の第1出力ポート51aには、充電制御信号伝達部4と、表示部120が接続されている。マイコン50の第2出力ポート51bには、充電電圧制御回路100が接続されている。また、リセットポート53には、定電圧電源回路40が接続されている。
The charge control
充電制御信号伝達部4は、スイッチング回路20とマイコン50等に接続され、PWM制御回路23のオン・オフを制御する信号を伝達するフォトカプラ4と、フォトカプラ4を構成する発光素子側に接続され、発光素子のオン・オフを制御するFET4aからなる。FET4aのゲートは、ダイオード4bを介して第1出力ポート51aと接続されている。かかる出力ポート51aがハイ信号を出力すると、FET4aがオンし、フォトカプラ4がオンする。これによりPWM制御回路23が起動して充電が開始される。また、かかる出力ポート51aがロー信号を出力すると、FET4aがオフし、フォトカプラ4がオフする。これによりPWM制御回路23が停止し、充電が終了する。更に、詳細を後述する閾値電圧設定回路25のFET210がオンになると、出力ポート51aが出力するハイ信号は、FET4aに入力されずにダイオード4c及びFET218を介して接地されるため、FET4aは駆動せず、フォトカプラ4がオフする。従って、PWM制御回路23が停止し、充電が終了する。
The charge control
充電電流信号伝達部5は、スイッチング回路20と充電電圧制御回路100と充電電流制御回路60等に接続され、充電電流の信号をPWM制御IC23に帰還するフォトカプラ等からなる。
The charging current
表示部120は、充電の状態を表示するための回路であり、LED121、抵抗122,123から構成される。抵抗122に接続される第1出力ポート51aがハイ信号を出力すると、LED121は赤に点灯し、抵抗123に接続される第1出力ポート51aがハイ信号を出力すると、LED121は緑に点灯し、両方のポートからハイ信号を出力するとLED121は橙に点灯する。本実施の形態では、マイコン50は、充電前にはLED121を赤に点灯させ、充電中にはLED121を橙に点灯させ、充電終了後にはLED121を緑に点灯させる。
The
充電電圧制御回路100は、第2整流平滑回路30に接続されており、充電電圧を制御する。充電電圧制御回路100は、抵抗101,102,103,105,106,107,108、ポテンショメータ102、FET109、コンデンサ104、シャントレギュレータ112、整流ダイオード111から構成される。充電電圧は、マイコン50の第2出力ポート51bからの信号により、抵抗101と、ポテンショメータ102の直列抵抗と、抵抗105と抵抗106とによる並列抵抗との分圧値がシャントレギュレータ112の基準値となるように定められる。
The charging
閾値電圧設定回路25は、判別手段として、充電装置1に装着された電池パック2の定格電圧に応じて過放電状態を判断する放電限界電圧となる閾値電圧を、降伏電圧(ツェナー電圧)の異なる2つのツェナダイオードを採用し設定した例であり、電池電圧から電池パック2の過放電状態の有無を判断する。閾値電圧設定回路25は、オペアンプ220、抵抗200、203、206、207、209、211、212、FET208、210、213、ツェナダイオード201、204、ダイオード202、205から構成される。
The threshold
閾値電圧設定回路25は、電池パック2の電池電圧を入力電圧として、基準電位とノードAとの間に設けた回路である。ノードAと基準電位との間に、第1の閾値電圧に対応する経路として、高電位側から順に、抵抗200、ツェナダイオード201、ダイオード202、抵抗207が直列に接続されている。ツェナダイオード201は、カソードが抵抗200に接続され、アノードは、ダイオード202のアノードに接続されている。ツェナダイオード201のツェナ電圧V1は、例えば電池パック2が電池セルの5つが直列接続してなる場合に電池パック2の放電限界閾値電圧に対応した値であり、本実施の形態では一例として9Vである。
The threshold
また、閾値電圧設定回路25は、ノードAと抵抗207の高電位側端子との間に、第1の閾値電圧用の経路と並列する形で、第2の閾値電圧に対応する経路として、高電位側から順に、抵抗203、ツェナダイオード204、ダイオード205が直列に接続されている。ツェナダイオード204は、カソードが抵抗203に接続され、アノードは、ダイオード205のアノードに接続されている。なお、ツェナダイオード204のツェナ電圧V4は、ツェナダイオード201のツェナ電圧よりも高い値を有し、例えば、電池パック2が電池セルの10つが直列接続してなる場合に電池パック2の放電限界閾値電圧に対応した値、18Vである。
Further, the threshold
さらに、電源電圧Vccと基準電位との間に、順に抵抗206とFET208とが直列に接続されている。FET208は、ドレインが抵抗206に接続され、ソースが基準電位に接続され、ゲートがダイオード205と抵抗207との接続点に接続されている。
Further, a
FET210は、ドレインが閾値電圧設定回路25の出力としてマイコン50の第1出力ポート50aにダイオード4cを介して接続されている。なお、ダイオード4cは、閾値電圧設定回路25からマイコン50に向かう逆電流を阻止するためのものである。FET210のソースは、基準電位に接続され、ゲートは、FET208のドレインと抵抗206との接続点に接続され、ドレインは、ダイオード4bを介して第1出力ポート51aに接続されている。
The
また、閾値電圧設定回路25において、オペアンプ220は、論理演算回路として、非反転端子に、電源電圧Vccを電池パック2の電池種判別抵抗7と充電装置1内に設けられた基準抵抗9aとの分圧電圧が入力される。一方、反転端子には、電源電圧Vccと基準電位との間に直列接続された抵抗211、212の分圧値が基準電圧として入力される。このため、オペアンプ220は、装着された電池パック2の電池種判別抵抗7の基準電圧に対する大小を判別する。例えば、10セルが直列接続されてなる高い定格電圧の電池パック2が装着された場合、電池種判別抵抗7は一例として1000kΩと比較的大きな抵抗値を有するので、非反転端子には基準電圧よりも高い電圧が入力され、出力としてハイ信号を出す。これに対し、5セルが直列接続されてなる低い定格電圧の電池パック2’が装着された場合、電池種判別抵抗7は、先の電池パック2よりも小さい抵抗値、例えば500kΩとすることで、非反転端子には基準電圧よりも低い電圧が入力され、ロー信号が出力される。
Further, in the threshold
オペアンプ220の出力端子は、FET213のゲートに接続されている。FET213は、ドレインがツェナダイオード201のアノードとダイオード202のアノードとの接続点に接続され、ソースが基準電位に接続されている。従って、オペアンプ220が出力する信号がハイ信号のときは、FET213がオンになり、一方、ロー信号のときは、FET213はオフになる。すなわち、本実施の形態では、電池パック2が電池セル2aの5個が直列接続された低定格電圧の電池パック2’の場合は、FET213はオフにされる。一方、電池パック2が電池セル2aの10個が直列接続された高定格電圧の電池パック2の場合は、FET213はオンにされる。この結果、低定格電圧の閾値を定めるツェナダイオード201を有する経路は、ノードBからFET213を介し接地されるため、FET218の制御には寄与しない。
The output terminal of the
次に、充電装置1の動作について、図1及び図2を参照しながら説明する。 Next, the operation of the charging device 1 will be described with reference to FIGS.
はじめに、低定格電圧の電池パックが本充電装置1に接続された場合を説明する。充電装置1に電池パック2が実装されると(ステップS1:YES)、電池パック2の電池種判別抵抗7が充電装置1の基準抵抗9aと直列に接続され、閾値電圧設定回路25では、電源電圧Vccの電池種判別抵抗7及び基準抵抗9aによる分圧値が、オペアンプ220の非反転入力端子に入力される。このとき、電池パック2を構成する電池セル2aの直列接続の個数aが5セルである場合、分圧値は基準電圧よりも小さいので、オペアンプ220は、ロー信号を出力する(ステップS2:ロー)。オペアンプ220のロー信号の出力により、FET213はオフになる(ステップS3)。このとき、ツェナダイオード201、204には、電池電圧に応じた電圧がそれぞれ印加されるので、FET208は、ツェナダイオード201のツェナ電圧V1と電池電圧との大小によりオン・オフされる(ステップS4)。ツェナダイオード201のツェナ電圧V1が、ツェナダイオード204のツェナ電圧V4よりも小さいためである。よって、降伏電圧(ツェナー電圧)の低いツェナダイオード201に対応する電池電圧が閾値となり、FET208が制御される。
First, a case where a battery pack having a low rated voltage is connected to the charging device 1 will be described. When the
上記構成により、ツェナダイオードの降伏電圧V1を電池パック2の放電限界を判断する閾値電圧として用いて、過放電状態の有無を判断する。電池電圧がツェナダイオードの降伏電圧V1未満である場合、すなわち電池パック2が放電限界電圧以下の状態であれば(ステップS5:YES)、FET208はオフになり(ステップS6)、FET210はオンになる(ステップS7)。結果として、充電制御信号伝達部4では、出力ポート51aが出力するハイ信号がダイオード4c、及びFET210を介して接地され、FET4aの入力が遮断されるので、仮に電池パック2に対する充電が開始されていた場合であっても充電は直ちに停止される(ステップS8)。なお、ツェナダイオード204の降伏電圧は、ツェナダイオード201の降伏電圧よりも高いため、電圧V1では、ツェナダイオード204を介する経路は導通しないため、FET208の制御に寄与しない。
With the above configuration, the presence or absence of the overdischarge state is determined using the breakdown voltage V1 of the Zener diode as a threshold voltage for determining the discharge limit of the
一方、電池電圧がツェナ電圧V1以上である場合(ステップS5:NO)は、電池パック2は過放電の可能性のある状態ではないので、FET208はオンになり(ステップS9)、FET210はオフになる(ステップS10)。その結果、閾値電圧設定回路25は、充電制御信号伝達部4から切り離されるので、出力ポート51aがハイ信号を出力して電池パック2の充電を行っている場合は、充電は継続される(ステップS11)。なお、電池電圧がツェナダイオード204の降伏電圧V4よりも大きい場合は、ツェナダイオード201の経路のみならず、ツェナダイオード204の経路も導通するが、いずれの経路であってもFET208が駆動することに変わりはない。
On the other hand, when the battery voltage is equal to or higher than the zener voltage V1 (step S5: NO), the
一方、高定格電圧の電池パックが接続された場合、すなわち、ステップS2において、電池パック2を構成する電池セル2aの直列接続の個数aが10セルである場合、電池種識別抵抗7と基準抵抗9aの分圧値は基準電圧よりも大きいので、オペアンプ220は、ハイ信号を出力する(ステップS2:ハイ)。オペアンプ220のハイ信号の出力により、FET213はオンになる(ステップS12)。FET213がオンになると、上述のとおり、ツェナダイオード201の経路は、FET213を介し接地されるため、FET208のオン・オフに対しては、ツェナダイオード204が支配的になる。ゆえに、電池電圧の閾値は、ツェナダイオード204のツェナ電圧V4に依存する(ステップS13)。ステップS13以降は、上述した低定格電圧の電池パックの場合と同様に、電池電圧と、ツェナダイオード204のツェナ電圧との比較により、充電停止、又は充電継続が判断される(ステップS5〜11)。
On the other hand, when a battery pack with a high rated voltage is connected, that is, when the number a of the
このようにして、低定格電圧の電池パック2の場合は、ツェナダイオード201のツェナ電圧を閾値電圧とすることができ、高定格電圧の電池パック2の場合は、ツェナダイオード201よりも高いツェナダイオード204のツェナ電圧を閾値電圧とすることができる。すなわち、電池パック2の定格電圧(直列セル数の多少)に応じて、過放電状態の有無を判断する放電限界の閾値電圧を選択的に設定することが可能となる。
In this way, in the case of the
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態を、図3及び図4を参照しながら説明する。第1の実施の形態では、降伏電圧の異なる複数のツェナダイオードからなる閾値電圧設定回路25を用いて閾値電圧を設定する例であったが、本発明は、該回路に限定されるものではなく、例えば、次のような実施の形態であってもよい。本実施の形態では、第1の実施の形態における閾値電圧設定回路25の代わりに、充電装置1のマイコン50が、判別手段として電池パック2の過放電状態の有無を判断する。従って、図3に示す充電装置1は、閾値電圧設定回路25の機能をマイコン50が備え、ハードウェア回路としての閾値電圧設定回路25を省いたことを除けば、図1に示す充電装置1と構成は同一である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, the threshold voltage is set using the threshold
図3に示す充電装置1の動作について、図4を参照しながら説明する。図4に示す充電装置1の動作は、電池パック2の電池電圧が放電限界電圧以下になったと判別したときは電池パック2の充電を行わないものである。
The operation of the charging apparatus 1 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. The operation of the charging device 1 shown in FIG. 4 does not charge the
最初に、充電装置1に電池パック2が実装されると(ステップS21:YES)、マイコン50は、電池パック2の電池種識別抵抗7から電池パックを構成するリチウムイオン電池の個数及び定格電圧を読み取り、読み取った電池パック2の定格電圧から、基準電圧設定回路25により電池パック2の過放電状態を判別する放電限界にかかる閾値電圧を設定する(ステップS22)。例えば、5個のリチウムイオン電池が直列接続してなる定格電圧が14Vの電池パックの場合は、閾値電圧を9Vに、10個のリチウムイオン電池が直列接続してなる定格電圧が36Vの電池パックの場合は、閾値電圧を18Vに設定する。
First, when the
次に、電池電圧検出回路90によって検出された電池パック2の電池電圧を閾値電圧と比較し、電池パック2が過放電状態であるか否かを判断する(ステップS23)。このとき、定格電圧が14Vの電池パックが実装されているときは、電池電圧を9Vの閾値電圧と比較する。これに対し、定格電圧が36Vの電池パックが実装されているときは、電池電圧を18Vの閾値電圧と比較する。このように、電池パックの定格電圧に応じて設定された閾値電圧と、実際の電池電圧とを比較して、電池電圧が閾値電圧以下であれば(ステップS23:YES)、電池パック2は過放電状態であるとして、充電を行わない(ステップS26)。一方、電池電圧が閾値電圧よりも大きければ(ステップS23:NO)、マイコン50は、電池パック2の充電を開始する(ステップS24)。
Next, the battery voltage of the
電池パック2の充電を継続した結果、マイコン50が、電池電圧検出回路90によって検出される電池電圧から、電池パック2が満充電と判断した場合(ステップS25:YES)、電池パック2の充電を終了する(ステップS26)。一方、電池パック2が満充電でなければ(ステップS25:NO)、マイコン50は、電池パック2が満充電になるまで充電を継続する。そして、電池パック2が充電装置1から外されると(ステップS27:YES)、充電装置1は、次の電池パック2の実装に備え待機する。なお、フロー中に明示していないが、ステップS27よりも前に電池パック2が充電装置から外された場合も、充電装置1は条件をリセットし、次の電池パック2の実装に備え待機状態となる。
If the
このように、電池パック2の過放電状態を判断するための放電限界電圧である閾値電圧を、電池パック2の定格電圧に応じて変更させることができる。従って、単一の充電装置1を用いて、電池パック2の定格電圧に応じた放電限界電圧の閾値の判断を行うことができ、電池パック2の長寿命化を図ることができる。
Thus, the threshold voltage, which is the discharge limit voltage for determining the overdischarge state of the
次に、図3に示す充電装置1の充電動作にかかる変更例について、図5を参照しながら説明する。この変更例では、充電装置1は、電池パック2が過放電の可能性のある放電限界電圧以下の電池パック2についてはプレチャージを行い、プレチャージの様子に基づき、さらなる充電継続の可否を判断するものである。
Next, a modification example related to the charging operation of the charging device 1 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. In this modified example, the charging device 1 precharges the
最初に、充電装置1に電池パック2が実装されると(ステップS31:YES)、充電装置1のマイコン50は、電池パック2の電池種識別抵抗7から電池パックを構成するリチウムイオン電池の個数及び定格電圧を読み取り、読み取った電池パック2の定格電圧から、基準電圧設定回路25により電池パック2の閾値電圧を設定する(ステップS32)。例えば、定格電圧が14Vの電池パックの場合は閾値電圧を9Vに、10個のリチウムイオン電池が直列接続してなる定格電圧が36Vの電池パックの場合は、閾値電圧を18Vに設定する。
First, when the
次に、電池電圧検出回路90によって検出された電池パック2の電池電圧を、定格電圧に対応した閾値電圧と比較する(ステップS33)。すなわち、閾値電圧と実際の電池電圧とを比較して、電池パック2が放電限界電圧以下であるか否かを判別する。電池電圧が閾値電圧以下であれば(ステップS33:YES)、電池パック2は過放電の可能性のある状態であるため、通常の充電条件ではなく、プレチャージを開始する(ステップS34)。なお、プレチャージとは、電池パック2の電池電圧が放電限界電圧以下である等により、電池特性の低下が疑われるときに行われる充電方法であり、電池パック2が過放電状態でないときに行われる通常の充電に比較して、低電流・低電圧等の「穏やかな」充電条件で行う充電である。
Next, the battery voltage of the
電池パック2のプレチャージが開始されると、マイコン50は、電池パック2の電池電圧を継続的又は間欠的に検出し(ステップS35)、検出された電池電圧が閾値電圧を上回る場合(ステップS36:YES)、電池パック2は正常であると判断し、充電電流I2よりも大きな充電電流I1に切り換えて充電を継続し(ステップS37)、ステップS42に進む。
When the precharge of the
一方、検出された電池電圧が閾値電圧を超えない場合(ステップS36:NO)、ステップS38に進み、プレチャージ開始から所定時間が経過したか否かを判別する。既に所定時間が経過している場合は(ステップS38:YES)、電池セルに何らかの異常が発生していると推定して、ステップS43にて充電を中止する。プレチャージ開始から所定時間が経過していない場合は(ステップS38:NO)ステップS36に戻り、所定時間が経過するまで当該フローを繰り返し、電池パック2の電池電圧のモニタを継続する。
On the other hand, when the detected battery voltage does not exceed the threshold voltage (step S36: NO), the process proceeds to step S38, and it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the start of precharge. If the predetermined time has already passed (step S38: YES), it is estimated that some abnormality has occurred in the battery cell, and charging is stopped in step S43. If the predetermined time has not elapsed since the start of the precharge (step S38: NO), the process returns to step S36, the flow is repeated until the predetermined time elapses, and the battery voltage of the
これに対し、ステップS33にて検出された電池電圧が閾値電圧を超えていた場合は、電池パック2は過放電状態ではないと判断され(ステップS33:NO)、次に電池パック2の保護IC2bからの信号の発生の有無を判別する(ステップS40)。保護IC2bからの信号がなければ(ステップS40:NO)、通常条件の充電電流I1で充電を開始する(ステップS41)。充電が継続され、電池パック2が満充電になったと判断された場合(ステップS42:YES)充電を終了する(ステップS43)。その後、電池パック2が充電装置1から外された場合は(ステップS44:YES)、充電装置1は、将来の電池パック2の実装に備え待機する。なお、充電終了前に電池パック2が外された場合は、先の実施の形態と同様に、充電装置1は条件をリセットしたうえで、次の電池パック2の実装に備え待機する。
On the other hand, when the battery voltage detected in step S33 exceeds the threshold voltage, it is determined that the
ステップS40にて、保護IC2bから信号を生じているときは(ステップS40:YES)、すでに電池が満充電状態であるか、もしくは、何らかの理由で保護IC2bが充電を禁止する状態であるので、マイコン50は、電池パック2の充電を行わず、充電終了とする(ステップS43)。
If a signal is generated from the
マイコン50は、電池パック2の定格電圧に応じて電池パック2の過放電状態を判断する閾値電圧を適宜変更して、電池パック2の過放電状態を適切に判断することができる。また、電池パック2が過放電状態であると判別するときは、所定期間に亘りプレチャージを行い、そのときの電池パック2の電圧上昇の様子から、電池パック2の正常又は異常を確認して充電の継続の有無を判断することができる。
The
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態を、図6及び図7を参照しながら説明する。本実施の形態では、閾値電圧設定回路25により過放電状態を判別する閾値電圧を、直列接続セル数の大きな電池パックと直列接続セル数の小さな電池パックとの間で変更可能としながらも、放電限界電圧以下となり、電池セル2aから信号が出力されている電池パックに対して、プレチャージ、及び充電を試みるものである。本実施の形態の充電装置は、図1に示す充電装置1に示す各構成要素に加え、異常信号処理回路250を有する。以下の説明では、図1に示す充電装置の構成と異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the threshold voltage for determining the overdischarge state by the threshold
図6に示すように、充電装置1は、さらに、異常信号処理回路220を有する。異常信号処理回路220は、抵抗214、125、127と、FET216、218とからなり、閾値電圧設定回路25とマイコン50の第1出力ポート51aとの間に挿入され、保護IC2b、及び、閾値電圧設定回路25からの信号に基づき、充電中止を行う信号をマイコン50のA/D入力ポート52に入力すると共に、マイコン50から充電信号伝達部4への信号出力を遮断するものである。
As shown in FIG. 6, the charging device 1 further includes an abnormal
異常信号処理回路220では、電源電圧Vccと基準電位との間に、電源電圧Vcc側から順に抵抗214とFET216とが直列に接続されている。FET216は、ドレインが抵抗214に接続されると共にマイコン50のA/D入力ポート52に接続されている。また、FET216は、ソースが基準電位に、ゲートが電池パック2の保護IC2bにそれぞれ接続されている。抵抗215は、FET216のゲートとソースとの間に接続されている。FET218は、ドレインがマイコン50の第1出力ポート51aの出力ラインにダイオード4cを介して接続され、ソースが基準電位に接続され、ゲートが抵抗214とFET216のドレインとの接続点であるノードCに接続されている。FET218のソース及びゲート間には抵抗217が接続されている。
In the abnormal
次に、図6に示す充電装置1の動作について、図7を参照しながら説明する。 Next, the operation of the charging apparatus 1 shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG.
はじめに、電池パック2の電池セル2aの直列接続数が少ない場合、すなわち、充電装置1に電池パック2が実装されると(ステップS51:YES)、電池パック2の電池種判別抵抗7が充電装置1の基準抵抗9aと直列に接続され、閾値電圧設定回路25では、電源電圧Vccの電池種判別抵抗7及び抵抗9による分圧値が、オペアンプ220の非反転入力端子に入力される。このとき、電池パック2を構成する電池セル2aの直列接続の個数aが5セルである場合、分圧値は基準電圧よりも小さいので、オペアンプ220は、ロー信号を出力する(ステップS52:ロー)。オペアンプ220のロー信号の出力により、FET213はオフになる(ステップS53)。このとき、ツェナダイオード201、204には、電池電圧に応じた電圧がそれぞれ印加されるので、FET208は、ツェナダイオード201のツェナ電圧V1と電池電圧との大小によりオン・オフされる(ステップS54)。すなわち、ツェナダイオード201のツェナ電圧V1が、電池パック2の過放電状態の有無を判別する閾値電圧となる。
First, when the number of
電池電圧が閾値電圧V1以下である場合は、電池パック2は過放電の可能性のある放電限界電圧以下の状態と判別され(ステップS55:YES)、FET208はオフになり(ステップS56)、FET210はオンになる(ステップS57)。このとき、保護IC2bからも過放電を警告する信号(ロー信号)が出力されることになるため(ステップS58:ロー)、FET216はオフになる(ステップS59)。したがって、FET216のオフを受けて、異常信号処理回路250に印加されたVccによってFET218はオンになろうとするが、上記のとおり、閾値電圧設定回路25のFET210がオンであるため、FET218のゲートに信号は印加されず、FET218はオフの状態を維持する。このため、マイコン50のA/D入力ポート52もロー信号となる(ステップS60)。一方、マイコン50は、電池パック2からの電池電圧に基づいて、電池パック2をプレチャージするために、出力ポート51aからハイ信号を出力する。よって、ハイ信号は、FET218によって基準電位に降下されずに充電制御信号伝達部4に伝達され、電池パック2のプレチャージが可能となる(ステップS61)。
When the battery voltage is equal to or lower than the threshold voltage V1, it is determined that the
なお、電池パック2の保護IC2bから信号(ロー信号)の出力が認められない場合(ステップS58:ハイ)においても、FET216はオンになり(ステップS62)、FET218は、オフになる(ステップS63)。従って、先の場合と同様に、マイコン50が電池パック2をプレチャージするために、出力ポート51aが出力するハイ信号は、FET218によって基準電位に降下されずに充電制御信号伝達部4に伝達される。この時、マイコン50は、電池パック2からの電池電圧に基づいて電池パック2のプレチャージを行う(ステップS61)。
Even when no signal (low signal) is output from the
また、ステップS55にて、電池電圧が閾値電圧V1を超える場合は、電池パック2は過放電状態ではないと判別され(ステップS55:NO)、FET208はオンになり(ステップS62)、FET210はオフになる(ステップS63)。すなわち、閾値電圧設定回路25は、充電装置1より電気的に切り離される。このとき、保護IC2bから信号(ロー信号)が出力される場合は(ステップS64:ロー)、FET216はオフになり(ステップS65)、FET216のオフを受けて、マイコン50のA/Dポート52には、充電を停止するハイ信号が入力され、同時にFET218はオンになる(ステップS66)。従って、マイコン50は、充電を禁止する信号に基づき、出力ポート51aからの出力を中止するとともに、仮に、マイコン50の出力ポート51aがハイ信号の出力を継続していた場合であっても、FET218によって基準電位に降下されるので、電池パック2の充電は強制的に終了される(ステップS67)。
When the battery voltage exceeds the threshold voltage V1 in step S55, it is determined that the
ステップS66にて、保護IC2bから信号(ロー信号)が出力されない場合は(ステップS66:ハイ)、通常の充電が可能な状態であり、FET216はオンになり(ステップS68)、マイコン50のA/Dポート52はロー信号となると共に、FET218はオフになる(ステップS69)。従って、電池パック2の充電は継続される(ステップS70)。
If no signal (low signal) is output from the
このようにして、電池パック2の電池セル2aの直列接続数が少ない場合は、ツェナダイオード201のツェナ電圧を、過放電状態の有無を判断とする閾値電圧とすることができ、電池パック2の電池セル2aの直列接続数が多い場合は、ツェナダイオード204のツェナダイオード201よりも高いツェナ電圧を、過放電状態の有無を判断とする閾値電圧とすることができる。すなわち、電池パック2の直列セル数の多少に応じて、過放電状態の有無を判断する閾値電圧を選択的に設定することが可能となる。
In this way, when the number of
ステップ52にて、電池パック2を構成する電池セル2aの直列接続の個数aが高定格電圧に対応する10セルである場合、分圧値は基準電圧よりも大きいので、オペアンプ220は、ハイ信号を出力する(ステップS52:ハイ)。オペアンプ220のハイ信号の出力により、FET213はオンになる(ステップS71)。FET213がオンになると、FET208のオン・オフに対しては、ツェナダイオード204が支配的になるため、ツェナダイオード204のツェナ電圧V4に依存する(ステップS72)。すなわち、ツェナダイオード204のツェナ電圧V4が、電池パック2の過放電状態の有無を判別する閾値電圧となる。ステップS74以降のプロセスは、上述した低定格電圧の電池パック2’と同様のプレチャージ、充電停止、又は充電継続が判断される(ステップS55〜70)。
In
以上のようにして、通常の充電装置では、電池パック2が放電限界電圧以下であり、電池セル2aの保護IC2bから過放電を警告する信号が生じている場合は充電が停止されるが、本実施の形態では、このような場合であっても、マイコン50が電池パック2のプレチャージを行い、継続することができる。
As described above, in the normal charging device, charging is stopped when the
また、電池パック2の過放電状態の判別は、マイコン50を使わずに閾値電圧設定回路25と異常信号処理回路220とによって行われるので、仮にマイコン50に不具合が生じた場合であっても、電池パック2の直列電池セル数に応じて、過放電状態を判断する閾値電圧が制御される。
In addition, since the determination of the overdischarge state of the
(第4の実施の形態)
次に、本発明の第4の実施の形態である充電装置1を、図8及び図9を参照して説明する。図8に示す充電装置1は、図6に示す充電装置1と比較して、充電装置の基本的な構成は同一である。図6に示す閾値電圧設定回路25では、1のオペアンプ220を用いて、電池パック2の電池種判別抵抗7の抵抗値を大小の2つに分類して、過放電状態を判別する閾値電圧を、ツェナダイオードの個数に応じて2つ選択可能とした。図8に示す本実施の形態の閾値電圧設定回路25Aでは、2つのオペアンプ220、224を用いて、電池パック2の電池種判別抵抗7の抵抗値を3つに分類して、過放電状態を判別する閾値電圧を3つ設定するために、ツェナダイオードを3つ設けて、閾値電圧を3つの中から選択可能とした。
(Fourth embodiment)
Next, the charging device 1 which is the 4th Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG.8 and FIG.9. The charging device 1 shown in FIG. 8 has the same basic configuration as the charging device 1 compared to the charging device 1 shown in FIG. In the threshold
閾値電圧設定回路25は、オペアンプ220、224、抵抗200、203、206、207、209、211、212、221、222、224、FET208、210、213、223、ツェナダイオード201、204、225、ダイオード202、205、226から構成される。ツェナダイオード201、204、225のツェナ電圧は、ツェナダイオード204が一番大きく、ツェナダイオード225が最も小さい。また、オペアンプ220、224については、反転入力端子に入力される基準電圧は、オペアンプ220が、オペアンプ224のものよりも大きく設定されている。
The threshold
次に、図8に示す充電装置1の動作について、図9を参照しながら説明する。 Next, the operation of the charging apparatus 1 shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG.
はじめに、充電装置1に電池セル2aの直列接続の個数が5セル程度の低定格電圧の電池パック2が実装されると(ステップS81:YES)、電池パック2の電池種判別抵抗7が充電装置1の抵抗9と直列に接続され、閾値電圧設定回路25では、電源電圧Vccの電池種判別抵抗7及び抵抗9による分圧値が、オペアンプ224、220の非反転入力端子にそれぞれ入力される。このとき、電池パック2を構成する電池セル2aの直列接続の個数aが5セルである場合、識別抵抗7と基準抵抗9aとから分圧される電圧により、オペアンプ220とオペアンプ224は、共にロー信号を出力する(ステップS82:ロー)。この状態では、FET223はオフであり、FET213もオフである(ステップS83)。このとき、ツェナダイオード201、204、225には、電池電圧に応じた電圧がそれぞれ印加されるので、FET208は、ツェナダイオードの降伏電圧が最も小さいツェナダイオード225のツェナ電圧と電池電圧との大小によりオン・オフされる(ステップS84)。すなわち、ツェナダイオード225のツェナ電圧が、電池パック2の過放電状態の有無を判別する閾値電圧となる。
First, when the
一方、例えば電池パック2が中程度の定格電圧となる電池セル2aの直列接続の個数aが7セルである場合、識別抵抗7の値に基づいて分圧される電圧により、ステップS82にてオペアンプ224がハイ信号を出力するが(ステップS82:ハイ)、他方のオペアンプ220からの出力がロー信号になる。(ステップS85:ロー)この場合、FET223はオンになるが、FET213はオフのままである(ステップS86)。このとき、FET208は、降伏電圧が中間のツェナダイオード201のツェナ電圧と電池電圧との大小によりオン・オフされる(ステップS87)。すなわち、ツェナダイオード201のツェナ電圧が、実装された電池パック2の過放電状態の有無を判別する閾値電圧となる。
On the other hand, for example, when the
また、接続された電池パック2が高定格電圧仕様の電池パックであり、例えば電池セル2aの直列接続の個数aが10セルである場合、識別抵抗7の値に基づいてステップS82にてオペアンプ224がハイ信号を出力し(ステップS82:ハイ)、他方のオペアンプ220からの出力もハイ信号になるので(ステップS85:ハイ)、FET223とFET213の両方がオンになる(ステップS88)。このとき、FET208は、降伏電圧の最も高いツェナダイオード204のツェナ電圧と電池電圧との大小によりオン・オフされる(ステップS89)。すなわち、ツェナダイオード204のツェナ電圧が、実装された電池パック2の過放電状態の有無を判別する閾値電圧となる。
Further, when the connected
以上のようにして、電池パック2の直列接続された電池セル2aの個数に応じて、3つのツェナダイオードを利用して、3種類の閾値電圧から適切なものを選択した後は、図7に示すステップS55に進み、電池パック2の過放電状態や保護IC2bからの信号に応じて、プレチャージ、充電停止、または通常の充電を行う。
After selecting an appropriate one from the three threshold voltages using three Zener diodes according to the number of
従って、電池パックの電池セルの直列接続数に応じた放電限界電圧の閾値電圧を選択することができる。 Therefore, the threshold voltage of the discharge limit voltage can be selected according to the number of battery cells connected in series in the battery pack.
なお、上記実施の形態は、本願発明の一形態を例示するのみであり、電池パックを構成する電池セルの直列セル数は適宜設けることができる。 In addition, the said embodiment only illustrates one form of this invention, The number of series cells of the battery cell which comprises a battery pack can be provided suitably.
また、上記実施の形態では、閾値電圧設定回路の含まれるツェナダイオードの個数は、2個の場合と3個の場合を例示したが、これらの例に限定されることなく、複数設けることができ、ツェナダイオードの個数に応じて、過放電を判別する閾値電圧を複数設けることができる。さらに、上記実施の形態では、すべての閾値に対して、プレチャージを行う実施形態と行わない実施形態を例示したが、特定の閾値のみ、もしくは、特定の閾値以外の場合に、プレチャージを行う、もしくは、行わない構成としてもよい。 In the above embodiment, the number of Zener diodes included in the threshold voltage setting circuit is exemplified as two and three. However, the present invention is not limited to these examples, and a plurality of Zener diodes can be provided. Depending on the number of Zener diodes, a plurality of threshold voltages for determining overdischarge can be provided. Furthermore, in the above-described embodiment, the embodiment in which precharge is performed and the embodiment in which no precharge is performed is illustrated for all threshold values. Alternatively, it may be configured not to be performed.
1 充電装置
2 電池パック
7、9 識別手段
25 判別手段
50 制御手段
90 検出手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
前記充電手段に接続された電池パックの定格電圧を識別する識別手段と、
前記充電手段に接続された電池パックの電池電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段からの信号に基づいて、前記充電手段に接続された電池パックが放電限界電圧以下であるか否かの判別を行う判別手段と、
を有し、
前記判別手段は、互いに異なる値を有する複数の閾値電圧が規定され、前記識別手段によって識別された電池パックの定格電圧に応じて前記複数の閾値電圧のうちの1つを選択して前記判別を行うことを特徴とする充電装置。 Charging means capable of selectively charging battery packs having different rated voltages;
Identifying means for identifying the rated voltage of the battery pack connected to the charging means;
Detecting means for detecting a battery voltage of a battery pack connected to the charging means;
Based on a signal from the detection means, a determination means for determining whether or not a battery pack connected to the charging means is below a discharge limit voltage;
Have
The determination means defines a plurality of threshold voltages having different values, and selects one of the plurality of threshold voltages according to the rated voltage of the battery pack identified by the identification means. A charging device characterized by performing.
前記判別手段は、前記論理演算回路によって閾値電圧と前記電池電圧を比較することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一に記載の充電装置 The charging device has a logic operation circuit,
4. The charging device according to claim 1, wherein the determination unit compares a threshold voltage with the battery voltage by the logic operation circuit. 5.
前記判別手段が前記電池パックが前記放電限界電圧以下であると判別するときは、前記制御手段は、前記充電手段による前記電池パックの充電を行わないことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一に記載の充電装置。 And further has a control means for controlling the charging means,
The control unit does not charge the battery pack by the charging unit when the determining unit determines that the battery pack is equal to or lower than the discharge limit voltage. A charging device according to claim 1.
前記判別手段が前記電池パックが前記放電限界電圧以下であると判別するときは、前記制御手段は、前記充電手段により前記電池パックをプレチャージすることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一に記載の充電装置。 And further has a control means for controlling the charging means,
The control means precharges the battery pack by the charging means when the determining means determines that the battery pack is equal to or lower than the discharge limit voltage. The charging device according to one.
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