CN103001299B

CN103001299B - 充电器

Info

Publication number: CN103001299B
Application number: CN201210333549.3A
Authority: CN
Inventors: 河合启; 池田昌树; 阪上正昭; 大桥敏治
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: JP5879557B2; US9178380B2; EP2568569A2; JP2013062905A; CN103001299A; US20130063079A1; EP2568569B1; EP2568569A3

Abstract

一种充电器，包括：输出电路单元，用于向二次电池输出充电电流；电压检测单元，用于检测所述二次电池的电压；以及控制单元，用于对所述输出电路单元进行控制，由此进行恒流充电和恒压充电。所述控制单元在所述恒流充电期间逐级地减少所述充电电流的恒定电流值，并且通过使用第一转换时出现的所述二次电池的第一电压下降值和第二转换时出现的所述二次电池的第二电压下降值来判断所述二次电池是否劣化。

Description

充电器

技术领域

本发明涉及一种充电器。

背景技术

传统上，作为各种便携装置等所用的电源，已使用二次电池。随着二次电池的充放电循环次数的增加，其放电容量下降。因此，重复使用的二次电池的充电次数有限。由于该原因，对二次电池进行充电的一些充电器用于在进行二次电池的充电时，判断这些二次电池的寿命。

这种充电器包括如下充电装置，其中该充电装置包括：电池电压检测电路，用于检测配置有二次电池的电池组的电池电压；以及电池电压梯度计算部件，用于基于所检测到的电池电压和预定时间之前的电池电压来计算电池电压梯度(例如，参见日本特开2007-24541(JP2007-24541A))。

在充电开始之前的电池组的电压等于或低于预定电压值并且充电开始之后预定时间段内的电池电压梯度等于或大于第一预定值的情况下，JP2007-24541A中所公开的充电装置判断为二次电池的寿命已到达其尽头。此外，该充电装置包括LED，其中该LED用于显示电池组的寿命劣化的状态。

因此，该充电装置能够判断二次电池的寿命并以简单的方式向使用者通知二次电池的劣化状态。

此外，已知有用于测量电池单元(即，二次电池)的劣化的电池劣化测量装置，其中该电池劣化测量装置包括：电压测量单元，用于测量电池单元的电压；电流测量单元，用于测量电池单元的充电电流；以及控制单元，用于测量电池单元的劣化率(例如，参见日本特开2008-123961(JP2008-123961A))。

在电池单元的恒流充电期间正供给的充电电流的值为第一充电电流值的情况下，JP2008-123961A中所公开的电池劣化测量装置从电压测量单元所测量得到的电压值中获得第一单元电压。

此外，在充电电流的值改变为比第一充电电流值小的第二充电电流值的情况下，电池劣化测量装置从电压测量单元所测量得到的电压值中获得第二单元电压。此外，在电池劣化测量装置中，控制单元基于第一单元电压和第二单元电压计算电池单元的内部阻抗，以判断电池单元的劣化率。

因此，根据JP2008-123961A，电池劣化测量装置可以精确地判断二次电池的劣化以对该二次电池进行充电。

另一方面，根据二次电池的类型或差异，存在包括如下二次电池的各种二次电池：在二次电池的充电次数少的初期阶段内部阻抗高的二次电池；以及在该初期阶段内部阻抗低的二次电池。此外，充电开始之前的二次电池的电压根据要进行充电的二次电池的剩余容量而显著改变。

然而，由于JP2007-24541A中所述的充电装置使用充电开始之前的电压来判断寿命，因此误判断的可能性可能因二次电池的类型或剩余容量而变高。另外，JP2008-123961A中所述的电池劣化测量装置需要精确地测量二次电池的充电电流和电压并计算内部阻抗，因此可能出现测量误差。

发明内容

考虑到以上情况，本发明提供一种充电器，其中该充电器能够与二次电池的类型或充电开始之前的二次电池的剩余容量无关地，更加精确地判断二次电池的劣化。

根据本发明的方面，提供一种充电器，包括：输出电路单元，用于向二次电池输出充电电流；电压检测单元，用于检测所述二次电池的电压；以及控制单元，用于对所述输出电路单元进行控制，由此进行恒流充电并且在所述恒流充电之后进行恒压充电，其中在所述恒流充电中，所述充电电流以恒定电流流动，以及在所述恒压充电中，所述充电电流以恒定电压流动。

所述控制单元在所述恒流充电期间逐级地减少所述充电电流的恒定电流值，并且通过使用所述二次电池的第一电压下降值和所述二次电池的第二电压下降值来判断所述二次电池是否劣化，其中所述第一电压下降值是在对恒定电流值进行转换的第一转换时所出现的，所述第二电压下降值是在对与所述第一转换的恒定电流值不同的恒定电流值进行转换的第二转换时所出现的。

在包括所述二次电池的电池组中可以设置有存储器装置，以及所述控制单元将所述二次电池的充电次数以及与所述充电次数相对应的所述二次电池的所述第一电压下降值和所述第二电压下降值存储在所述存储器装置中。所述控制单元将所述二次电池的充电次数等于或小于预定值的初期阶段的所述第一电压下降值和所述第二电压下降值与所述二次电池的充电次数大于所述初期阶段的充电次数的阶段内的所述第一电压下降值和所述第二电压下降值进行比较，从而排除各所述电池组的所述二次电池的所述初期阶段的所述第一电压下降值和所述第二电压下降值的偏差。

所述充电器还可以包括通知单元，所述通知单元用于将判断结果提供至外部。

根据本发明实施例的充电器能够与二次电池的类型或充电开始之前的二次电池的剩余容量无关地，更加精确地判断二次电池的劣化。

附图说明

通过以下结合附图对实施例的说明，本发明的目的和特征将变得明显，其中：

图1是示出根据第一实施例的充电器和连接至该充电器的电池组的框图；

图2是说明充电器进行充电的二次电池的充电电流特性的图；

图3是说明充电器进行充电的二次电池的电池电压特性的图；

图4是说明充电器进行充电的二次电池的基础充电电流特性的图；

图5是说明充电器进行充电的二次电池的基础电池电压特性的图；以及

图6是说明充电器所检测到的二次电池的基础电气特性的图。

具体实施方式

第一实施例

参考图1~3，将说明根据本实施例的充电器10和所连接的电池组20。在整个附图中，将使用相同的附图标记来表示相同的组件，并且将省略针对这些相同组件的重复说明。

如图1所示，根据本实施例的充电器10使用诸如商用电源等的外部电源AC来对二次电池21进行充电。二次电池21内置于能够拆卸地安装至充电器10的壳体(未示出)的电池组20中。作为二次电池21，使用以电气方式串联连接的两个小电池E1和E2。

根据本实施例的充电器10包括：输出电路单元3，用于向二次电池21输出充电电流；以及电压检测单元2，用于检测二次电池21的电压。充电器10还包括控制单元1，其中控制单元1用于对输出电路单元3进行控制，以使得如图2和3所示，输出电路单元3进行用以使充电电流以恒定电流进行流动的恒流充电，并在该恒流充电之后进行用以使充电电流以恒定电压进行流动的恒压充电。

控制单元1在恒流充电期间使充电电流的恒定电流值逐级地减少，并通过使用二次电池21的第一电压下降值和二次电池21的第二电压下降值来判断二次电池21是否已劣化，其中二次电池21的该第一电压下降值是在对恒定电流值进行转换的第一转换时所获得的，二次电池21的该第二电压下降值是在对与第一转换的恒定电流值不同的恒定电流值进行转换的第二转换时所获得的。控制单元1使基于第一电压下降值和第二电压下降值来判断二次电池21是否已劣化这一判断的精度提高。根据本实施例的充电器10包括通知单元6，其中通知单元6用于通知该判断结果。

首先，将参考图4~6来说明根据本实施例的充电器10的基础操作。

如图4所示，在充电开始的时刻t11，充电器10使充电电流以恒定电流流入二次电池21。然后，充电器10以使得控制单元1基于来自电池组20的(后面将说明的)恒压控制器26的信号来对输出电路单元3进行控制的方式，在时刻t14从恒流充电切换为恒压充电(参考图5)。在图5中二次电池21的电压达到例如基准电压Vb的特定电压的情况下，恒压控制器26基于来自设置在电池组20中的用于监视二次电池21的电压的电池电压监视单元28的信号，将相应信号发送至控制单元1以从恒流充电切换为恒压充电。即，充电器10在时刻t11~时刻t14的时间段内进行恒流充电。在充电器10中，在恒流充电期间对二次电池21进行充电的情况下，二次电池21的电压逐渐增加。在恒流充电期间充电电流值从恒定电流值I11改变为恒定电流值I12的时刻t13，二次电池21的电压从电压Va下降为电压Va1。

此外，在位于恒流充电之后的时刻t 14~时刻t15的时间段内，充电器10进行充电电流以恒定电压流入二次电池21的恒压充电。此外，在充电器10中，在恒压充电期间对二次电池21进行充电的情况下，流入二次电池21的充电电流逐渐减少。在充电器10中，控制单元1基于来自设置在充电器10中的充电电流监视单元29的信号，判断为二次电池21已满充电，并且在时刻t 15处停止对二次电池21的充电。

换句话说，根据本实施例的充电器10通过进行恒流充电以及恒压充电，来对二次电池21进行充电，其中，在恒流充电完成之后，该恒流充电被切换至恒压充电。因此，充电器10抑制了在仅进行恒流充电的情况下可能容易发生的二次电池21的过充电，同时与仅通过恒压充电进行充电的情况相比缩短了对二次电池21进行充电所需的时间。

另一方面，在以锂离子二次电池(以下还称为“锂二次电池”)为代表的二次电池21中，当二次电池21的充电次数增加时，二次电池21的充电或放电的电气特性因内部阻抗的增加等而趋于劣化。由于该原因，二次电池12的充电次数少的初期阶段的二次电池21的电气特性不同于二次电池21的充电次数多的阶段的已劣化二次电池21的电气特性。

随着充电次数的增加，例如，如图6所示，恒流充电期间的二次电池21的电气特性从初期阶段的二次电池21的电气特性(例如，图6的点划线)改变为已劣化二次电池21的电气特性(例如，图6的实线)。

在初期阶段的二次电池21中，在利用恒定电流值I11的恒流充电期间，二次电池21的电池电压在时刻t13变为电压Va。充电器10中的控制单元1对输出电路单元3进行控制，以使得如图4所示，恒定电流值在二次电池21的电池电压已变为电压Va的时刻t13处从恒定电流值I11降低为恒定电流值I12。初期阶段的二次电池21展现出如下特性：在充电电流的恒定电流值从恒定电流值I11改变为恒定电流值I12时，发生了电压下降值为(Va-Va1)的电压下降。

作为对比，在已劣化的二次电池21中，在利用恒定电流值I11的恒流充电期间，二次电池21的电池电压在时刻t12变为电压Va。充电器10中的控制单元1对输出电路单元3进行控制，以使得恒定电流值在二次电池21的电池电压已变为电压Va的时刻t12处从恒定电流值I11降低为恒定电流值I12。已劣化的二次电池21展现出如下特性：当充电电流的恒定电流值从恒定电流值I11改变为恒定电流值I12时，发生电压下降值为(Va-Va2)的电压下降。由于该原因，如图6所示，已劣化的二次电池21的电压下降值与初期阶段的二次电池21的电压下降值相比趋于增加。

在根据本实施例的充电器10中，预先将电压Va设置为预定的第一电压。此外，控制单元1在检测到电压Va的时刻t12处计算从电压Va到电压Va2的电压下降的值。此外，根据本实施例的充电器10不限于控制单元1基于预设电压计算电压下降值的结构。即，在根据本实施例的充电器10中，在各预设时刻处测量二次电池21的电池电压，并在该预设时刻处计算电压下降值。

在充电器10中，在恒流充电期间恒定电流值改变时发生的电压下降的值等于或大于预设值的情况下，控制单元1可以判断为二次电池21已劣化。由于充电器10通过使用恒流充电期间恒定电流值改变时发生的电压下降的值来判断二次电池21是否已劣化，因此可以与二次电池21的类型或充电开始之前的二次电池21的剩余容量无关地判断二次电池21是否已劣化。换句话说，充电器10用作电池劣化判断装置，其中该电池劣化判断装置用于通过使用二次电池21的恒流充电期间的电压下降值的特性来判断二次电池21是否已劣化。

在这种情况下，在充电器10中，在二次电池21的劣化所造成的电压下降的值在初期阶段中非常小的情况下，担心由于电压检测单元2的检测误差而导致关于二次电池21是否已劣化这一判断的精度下降。根据本实施例的充电器10在恒流充电期间逐级地减少充电电流的恒定电流值，并使用恒定电流值改变时发生的电压下降的多个值来进行计算，由此提高关于二次电池21是否已劣化这一判断的精度。根据本实施例的充电器10可以通过使用第一电压下降值和第二电压下降值这两个电压下降值的平均值来提高关于二次电池21是否已劣化这一判断的精度。

以下将详细说明根据本实施例的充电器10的结构。

电池组20安装至充电器10的壳体，以使得充电器10电连接至电池组20，并且可以通过对来自外部电源AC的电力进行转换并将转换得到的电力供给至二次电池21来对二次电池21进行充电。充电器10包括电连接至外部电源AC的整流电路单元4。尽管没有示出，但整流电路单元4例如包括二极管桥式电路，其中该二极管桥式电路经由熔断器连接至外部电源AC。此外，整流电路单元4可被配置成：在二极管桥式电路的输出端子之间连接平滑电容，并且该平滑电容对二极管桥式电路整流后的DC电压进行平滑。

在充电器10中，用于向二次电池21输出充电电流的输出电路单元3电连接至整流电路单元4的输出端子。此外，在充电器10中，输出电路单元3的输出端子连接至二次电池充电用的第一绝缘变压器7的一次侧。在充电器10中，第一绝缘变压器7的二次侧连接至一对端子13。充电器10被配置成：充电器10的端子13与电连接至内置于电池组20中的二次电池21的端子23电连接。

此外，尽管充电器10被配置成充电器10的端子13以电气和机械的方式直接连接至电池组20的端子23，但充电器10不限于此。充电器10和电池组20可以使用绝缘变压器(未示出)等在无机械接触的情况下电连接。即，充电器10具有能够进行非接触充电的结构。

充电器10通过使用整流电路单元4对来自外部电源AC的AC电压进行整流，经由输出电路单元3和第一绝缘变压器7将整流后的AC电压转换成预定电压，然后将转换得到的电压从端子13输出至电池组20。因此，充电器10可以作为DC恒压电源向电池组20的二次电池21供给充电电流。

输出电路单元3用作输出控制单元，其中该输出控制单元用于控制针对第一绝缘变压器7的电力的供给和切断或者控制流经第一绝缘变压器7的电流量。输出电路单元3经由光耦合器9连接至控制单元1。控制单元1电连接至设置在第一绝缘变压器7的二次侧上的电压检测单元2。

控制单元1可以包括诸如微处理器等的能够执行预定计算处理的CPU(中央处理单元)。此外，控制单元1包括存储器单元，其中该存储器单元用于存储为了判断二次电池21是否已劣化而要与电压下降值进行比较的预定值。

此外，控制单元1包括作为存储有预定控制程序的非易失性半导体装置的ROM(只读存储器)作为存储单元。控制单元1包括AD转换器，其中该AD转换器用于将电压检测单元2所检测到的电压的信号转换成数字值。控制单元1通过执行存储在ROM中的控制程序来经由光耦合器9向输出电路单元3输出控制信号，由此控制对二次电池21进行充电的操作。

电压检测单元2例如是用于检测电连接有二次电池21的端子13之间的电压的电路，并且所述电压检测单元2被配置成将两个电阻器串联连接的电路并联连接在端子13之间。电压检测单元2将由于这些电阻器的电压下降而产生的电压作为二次电池21的电压输出至控制单元1。

输出电路单元3包括例如由MOS晶体管构成的开关元件，并且响应于从控制单元1发送来的作为控制信号的PWM信号来将该开关元件控制为接通/断开。即，基于PWM信号来控制该开关元件的开关频率和“接通(ON)”时间。在充电器10中，控制单元1基于电压检测单元2的检测结果来输出控制信号，并且输出电路单元3的开关元件响应于PWM信号(即，该控制信号)而进行工作，从而向电池组20输出期望的充电电流。

此外，控制单元1所用的电源单元5电连接至上述整流电路单元4的输出端子。外部电源AC的AC电压由整流电路单元4进行整流，然后被施加至电源单元5。电源单元5对要供给至控制单元1的电流或电压进行调整，使得电源单元5用作用以使控制单元1工作的电源。电源单元5的输出端子电连接至控制单元1所用的第二绝缘变压器8的一次侧。

将周边电路单元11连接至第二绝缘变压器8的二次侧，其中周边电路单元11包括用于使充电器10冷却的冷却扇(未示出)或者用于对冷却扇(未示出)的操作进行控制的电路块。周边电路单元11电连接至控制单元1，从而可以对用于控制冷却扇的操作的电路块进行控制。此外，在第二绝缘变压器8的二次侧，电压转换电路单元12连接至第二绝缘变压器8的输出端子。电压转换电路单元12电连接至控制单元1以使输入至控制单元1的电压稳定。电压转换电路单元12例如是构成恒压DC电压的串联调节器，并且可以由三端子调节器等构成。

即，从电连接至整流电路单元4的输出端子的电源单元5经由第二绝缘变压器8和电压转换电路单元12向控制单元1供给电力。此外，在第二绝缘变压器8的二次侧，设置有通知单元6，其中通知单元6连接至控制单元1以将控制单元1所获得的判断结果的通知提供至外部。

此外，通知单元6例如可以包括诸如LED(发光二极管)或有机EL(电致发光)装置等的显示单元、扬声器或蜂鸣器。在通知单元6的内部包括LED的情况下，通知单元6适当包含了用于对流经该LED的电流进行限制的限制电阻器。通知单元6的通知操作由控制单元1来控制。通知单元6可以响应于来自控制单元1的信号，将关于二次电池21是否已劣化所进行的判断的结果的通知提供至外部。

此外，充电器10包括充电电流监视单元29，其中充电电流监视单元29用于监视针对二次电池21的充电电流。控制单元1通过使用充电电流监视单元29来监视二次电池21的充电电流，以判断在恒压充电期间该充电电流是否下降为特定阈值(充电用的最小物理量)。在该充电电流下降为特定阈值以下的情况下，控制单元1停止对二次电池21的充电。

以下将进一步详细说明连接至根据本实施例的充电器10的电池组20。

如图1所示，在由根据本实施例的充电器10进行充电的电池组20中，容纳有以电气方式串联连接的两个小电池E1和E2作为二次电池21。此外，二次电池21不限于以电气方式串联连接的两个小电池E1和E2。二次电池21可以是以电气方式并联连接的两个小电池E1和E2、或者单个小电池。此外，二次电池21可以是适当地以电气方式串联、并联或串并联连接的三个以上的小电池。根据本实施例的充电器10进行充电的二次电池21例如可以是镍氢二次电池或锂二次电池。

尽管没有特别限制充电器10进行充电的二次电池21的使用用途，但例如可以将二次电池21作为电动工具(未示出)所用的电源安装在该电动工具中。在二次电池21被安装用作电动工具所用的电源的情况下，优选使用包括壳体(未示出)的电池组20，其中该壳体被配置成置于电动工具中并且容纳有二次电池21。

在电池组20中设置有从外部可写入数据的存储器装置27。存储器装置27可以存储二次电池21的充电次数以及与二次电池21的充电次数相对应的电压下降值。在控制单元1的控制下，存储器装置27可以存储二次电池21的充电次数以及与该充电次数相对应的二次电池21的电压下降值，以使得这些电压下降值与二次电池21的充电次数相关联。

存储器装置27不仅可以存储二次电池21的充电次数以及与该充电次数相对应的电压下降值，还可以存储二次电池21已满充电的情况下的电池电压、用于防止二次电池21的过放电的放电完成电压、用于防止过充电的充电电流的阈值、基准电压Vb、以及针对恒定电压的控制电压等。此外，存储器装置27例如可以由诸如EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)等的非易失性半导体装置等构成。

此外，电池组20配置有恒压控制器26，其中恒压控制器26用于在二次电池21的恒压充电期间使二次电池21的电压保持恒定。恒压控制器26例如可以由控制IC等构成。在根据本实施例的充电器10中，在二次电池21的充电期间，电连接至恒压控制器26的电池组20的端子24与电连接至控制单元1的充电器10的端子14相连接。接着，以下将详细说明根据本实施例的充电器10的操作。

当与二次电池21相连接的电池组20的端子23电连接至充电器10的端子13时，根据本实施例的充电器10开始充电。首先，充电器10进行恒流充电，其中在该恒流充电中，控制单元1对输出电路单元3进行控制，从而输出电路单元3使得充电电流能够以恒定电流流入二次电池21。充电器10在恒流充电期间通过使用电压检测单元2来测量施加至二次电池21的电压。根据本实施例的充电器10在恒流充电期间使充电电流的恒定电流值逐级地减少。

根据本实施例的充电器10在恒流充电期间随着二次电池21的充电的进行而使充电电流的恒定电流值逐级地减少，由此通过防止过充电等来减轻二次电池21的劣化。此外，根据本实施例的充电器10可以更加精确地判断二次电池21是否已劣化。

在根据本实施例的充电器10中，控制单元1对输出电路单元3进行控制，以使得开始二次电池21的充电，并且在时刻t21~时刻t22的时间段(即，紧挨在充电开始之后的时间段)内，进行用以使充电电流以恒定电流值I21流动的恒流充电。此外，充电器10在时刻t22处使充电电流的电流值从恒定电流值I21减少为恒定电流值I22，然后在时刻t22~时刻t23的时间段内进行恒流充电。

以相同方式，充电器10在时刻t23处使充电电流的电流值从恒定电流值I22减少为恒定电流值I23，然后在时刻t23~时刻t24的时间段内进行恒流充电。此外，充电器10在时刻t24处使充电电流的电流值从恒定电流值I23减少为恒定电流值I24。然后，充电器10以控制单元1基于来自电池组20的恒压控制器26的信号来对输出电路单元3进行控制的方式，在时刻t25处从恒流充电切换为恒压充电。充电器10在时刻t25~时刻t26的时间段内进行恒压充电。

在图2的各时刻t22~t24，逐级减少的恒定电流的减少值ΔI₁、ΔI₂和ΔI₃可能相同或者可能彼此不同。

即，充电器10在时刻t21~时刻t25的时间段内，在使充电电流逐级地减少的情况下进行恒流充电，并且通过利用控制单元1对输出电路单元3进行控制来切换至恒压充电。在充电器10中，控制单元1基于来自充电电流监视单元29的信号，判断为二次电池21已满充电并且在时刻t26处停止对二次电池21的充电。

根据本实施例的充电器10在使充电电流的恒定电流值逐级地减少的恒流充电期间，使用紧挨在改变恒定电流值之前电压检测单元2所检测到的二次电池21的电压下降值来判断二次电池21是否已劣化。充电器10在恒流充电期间通过使用电压检测单元2来测量二次电池21的电压。

此外，控制单元1判断电压检测单元2所检测到的电压是否已达到预先存储在控制单元1的存储器单元中的预定的第一电压Ve。控制单元1使恒流充电维持在恒定电流值I21，直到电压检测单元2所检测到的二次电池21的电压达到预设电压Ve(t22处)为止。在判断为电压检测单元2所检测到的电压等于电压Ve的情况下，控制单元1使充电电流的恒定电流值从恒定电流值I21减少为恒定电流值I22，然后进行恒流充电。这里，通过减少充电电流的恒定电流值，使二次电池21的电压从电压Ve减少为电压Ve1。

充电器10检测紧挨在二次电池21的电压下降之前的电压Ve和该电压下降之后的作为最小电压值的电压Ve1，并将这两者存储在控制单元1的存储器单元中。

接着，充电器10继续进行恒流充电，并在恒流充电期间判断电压检测单元2所检测到的电压是否已达到预先存储在控制单元1的存储器单元中的预定电压Vf。控制单元1使恒流充电维持在恒定电流值I22，直到电压检测单元2所检测到的二次电池21的电压达到预设电压Vf(t23处)为止。在判断为电压检测单元2所检测到的电压等于电压Vf的情况下，控制单元1使充电电流的恒定电流值从恒定电流值I22减少为恒定电流值I23，然后进行恒流充电。

这里，通过减少充电电流的恒定电流值，使二次电池21的电压从电压Vf减少为电压Vf1。充电器10检测紧挨在二次电池21的电压下降之前的电压Vf和该电压下降之后的作为最小电压值的电压Vf1，并将这两者存储在控制单元1的存储器单元中。

同样，充电器10使恒流充电维持在恒定电流值I23，直到在恒流充电期间、电压检测单元2所检测到的电压达到预先设置在控制单元1中的电压Vg(t24处)为止。在判断为电压检测单元2所检测到的电压等于电压Vg的情况下，控制单元1使充电电流的电流值从恒定电流值I23减少为恒定电流值I24，然后进行恒流充电。之后，控制单元1基于来自设置在电池组20中的恒压控制器26的信号，在时刻t25处从恒流充电切换为恒压充电。此外，基于来自充电电流监视单元29的信号，充电器10判断为二次电池21已满充电并且控制单元1在时刻t26处停止对二次电池21的充电。

接着，控制单元1通过使用控制程序，计算在对恒定电流值进行转换的第一转换时所出现的二次电池21的第一电压下降值(Ve-Ve1)，并将其存储在控制单元1的存储器单元中。同样，控制单元1利用该控制程序，计算在对与第一转换时进行转换的恒定电流值不同的恒定电流值进行转换的第二转换时所出现的二次电池21的第二电压下降值(Vf-Vf1)，并将其存储在控制单元1的存储器单元中。

此外，充电器10将第一电压下降值和第二电压下降值作为电压下降值从控制单元1经由端子15和25输出至电池组20的存储器装置27。

控制单元1存储二次电池21的充电次数以及与二次电池21的充电次数相对应的电压下降值。控制单元1在每次进行充电时，例如可以将充电次数存储在存储器装置27中，其中该充电次数是通过使存储在存储器装置27中的前次的充电次数增加1所获得的。

之后，根据本实施例的充电器10的控制单元1例如计算图3的三角符号之间所表示的第一电压下降值(Ve-Ve1)相对于图3的圆形符号之间所表示的第二电压下降值(Vf-Vf1)的比率(Ve-Ve1)/(Vf-Vf1)。

然后，充电器10的控制单元1将预先存储在控制单元1的存储器单元中的预定值与控制单元1所计算出的电压下降值之间的比率(Ve-Ve1)/(Vf-Vf1)进行比较。例如，在ΔI₁(即，I22-I21)大于ΔI₂(即，I23-I22)的情况下，如果所计算出的电压下降值之间的比率(Ve-Ve1)/(Vf-Vf1)等于或大于预先存储的预定值，则根据本实施例的充电器10判断为二次电池21已劣化。在根据本实施例的充电器10判断为二次电池21已劣化的情况下，控制单元1对通知单元6进行控制，以使得通知单元6将该判断结果的通知提供至外部。

在根据本实施例的充电器10中，控制单元1计算多个电压下降值和这些电压下降值之间的比率，并基于这些电压下降值之间的比率来判断二次电池21是否已劣化。由于根据本实施例的充电器10通过使用电压下降值之间的比率来判断二次电池21是否已劣化，因此各电池组20的二次电池21的电压下降值的偏差的大小减小，因而可以提高关于二次电池21是否已劣化这一判断的精度。

此外，尽管根据本实施例的充电器10将(Ve-Ve1)定义为第一电压下降值并将(Vf-Vf1)定义为第二电压下降值，但第一电压下降值和第二电压下降值不限于此。因此，充电器10例如可以将(Vf-Vf1)定义为第一电压下降值并将电压下降值(Vg-Vg1)定义为第二电压下降值，其中电压下降值(Vg-Vg1)是在图3的正方形符号之间所表示的并且以与第一电压下降值相同的方式计算出的。充电器10还可以将(Ve-Ve1)定义为第一电压下降值，将(Vf-Vf1)定义为第二电压下降值，并将(Vg-Vg1)定义为第三电压下降值。在这种情况下，例如，在第一电压下降值(Ve-Ve1)、第二电压下降值(Vf-Vf1)和第三电压下降值(Vg-Vg1)的平均值等于或大于预先存储在控制单元1的存储器单元中的预定值的情况下，充电器1可以判断为二次电池21已劣化。

此外，除了第一电压下降值(Ve-Ve1)和第二电压下降值(Vf-Vf1)之间的比率以外，也可以将第二电压下降值(Vf-Vf1)和第三电压下降值(Vg-Vg1)之间的比率与预定值进行比较，以判断二次电池21的劣化。此外，可以将例如第一电压下降值(Ve-Ve1)和第二电压下降值(Vf-Vf1)这两个电压下降值的平均值与预定值进行比较以判断二次电池21的劣化。

在判断为二次电池21已劣化的情况下，充电器10可以对控制单元1进行控制，以使得控制单元1停止对二次电池21的充电或继续对二次电池21的充电。

在充电器10继续对二次电池21的充电的情况下，充电器10在从紧挨恒流充电后的时刻t25到时刻t26的时间段内，进行充电电流以恒定电压流入二次电池21的恒压充电。在该恒压充电期间，控制单元1对输出电路单元3进行控制以施加恒定电压，因而充电电流减少。充电器10基于来自充电电流监视单元29的信号，判断为二次电池21已满充电并停止对二次电池21的充电。

在本实施例中，存储器装置27还可以存储与二次电池21的类型有关的信息并将该信息发送至控制单元1。控制单元1可以根据所接收到的与二次电池21的类型有关的信息来设置电压Ve、Vf和Vg以及恒定电流的减少值ΔI₁、ΔI₂和ΔI₃等。

因此，根据本实施例的充电器10可以与二次电池21的类型或充电开始之前的二次电池21的剩余容量无关地，更加精确地判断二次电池21是否已劣化。

此外，被判断为已劣化的二次电池21的电池容量低于初期阶段的二次电池21的电池容量。由于该原因，根据本实施例的充电器10通过利用通知单元6提供关于二次电池21的劣化的通知，将关于二次电池21是否具有可以使电动工具工作例如特定时间段的电池容量的通知提供给使用者。即，由于充电器10配置有通知单元6，因此充电器10可以将关于二次电池21的劣化的通知提供给使用者等，并且使用者可以通过使用包括电池组20的电动工具来预测工作时间。

第二实施例

尽管根据本实施例的充电器10毫无改变地使用第一实施例的恒流充电期间的电压下降值，但不同之处在于：根据本实施例的充电器10通过排除二次电池的充电次数小于特定次数的初期阶段的各电池组20的二次电池21的电压下降值的偏差，来判断二次电池21是否已劣化。

此外，根据本实施例的充电器10和连接至充电器10的电池组20具有与图1所示的根据第一实施例的充电器10和电池组20相同的电路结构。根据本实施例的充电器10与第一实施例的充电器10的不同之处在于控制单元1的用于进行电压下降值的计算等的控制程序。这里，使用相同的附图标记来表示与第一实施例相同的元件，并且将适当省略针对这些元件的说明。

在具有二次电池21并由根据本实施例的充电器10进行充电的电池组20中设置有存储器装置27。控制单元1将二次电池21的充电次数以及与该充电次数相对应的二次电池21的电压下降值存储在存储器装置27中。充电器10的控制单元1将如下两个电压下降值进行比较：充电次数小于特定次数(例如，5)的初期阶段的电压下降值(例如，初期阶段的平均电压下降值)；以及二次电池21的充电次数大于初期阶段的充电次数的阶段内的电压下降值。因此，根据本实施例的充电器10可以排除各电池组20的二次电池21的初期阶段的电压下降值的偏差。

以下将说明根据本实施例的充电器10的操作。

在根据本实施例的充电器10中，在二次电池21的充电期间，电连接至存储器装置27的电池组20的端子25与电连接至控制单元1的充电器10的端子15相连接。

连接至充电器10的电池组20存储与出厂之前所进行的作为第一次充电的电池组20的充电相对应的电压下降值。此外，例如，如表1所示，根据本实施例的充电器10将二次电池21的充电次数以及与各充电次数相对应的电压下降值存储在所连接的电池组20的存储器装置27中。

表1

根据本实施例的充电器10例如可以将与预定基准值和初期阶段的电压下降值之间的差相对应的校正系数应用于以与第一实施例相同的方式所计算出的电压下降值，以使得可以减小各电池组20的二次电池21的初期阶段的电压下降值的偏差。此外，充电器10例如可以将预定基准值(V_R)和初期阶段的电压下降值(V_a1i)之间的差与初期阶段之后的电压下降值(V_a2i)相加(即，V_a2i+(V_R-V_a1i))，以使得可以减小各电池组20的二次电池21的初期阶段的电压下降值的偏差。

在排除了各电池组20的二次电池21的初期阶段的电压下降值的偏差的电压下降值等于或大于预设值的情况下，充电器10判断为二次电池21已劣化。

此外，充电器10可以通过考虑预定基准值(V_R)和初期阶段的电压下降值(V_a1i)之间的差来针对各电池组20调整用于判断二次电池21的劣化的预定值(Th)(即，Th=Th-(V_R-V_a1i))，以使得可以减小各电池组20的二次电池21的初期阶段的电压下降值的偏差。

如上所述，说明了向一个电压下降值应用校正系数以减小初期阶段的电压下降值的偏差并将由此得到的值与预设值进行比较以判断二次电池是否已劣化的情况，但并不限于该情况。即，将初期阶段之后的多个电压下降值(例如，第一实施例中的第一电压下降值和第二电压下降值)与初期阶段的电压下降值(例如，初期阶段的第一电压下降值和第二电压下降值)进行比较，以排除各电池组20的二次电池21的初期阶段的电压下降值的偏差。然后，使用多个电压下降值之间的比率或平均值来判断二次电池21的劣化。

根据本实施例的充电器10的控制单元1通过将如下两个电压下降值进行比较来判断二次电池21是否已劣化：二次电池21的充电次数等于或小于存储在存储器装置27中的预定值的初期阶段的电压下降值；以及二次电池21的充电次数大于初期阶段的充电次数的阶段内的电压下降值。

据此，在根据本发明的充电器10中，在各电池组20中设置存储器装置27，并且检测与二次电池21的充电次数相对应的电压下降值，由此排除二次电池21之间的偏差、即内部阻抗高于初期阶段的内部阻抗的二次电池21与内部阻抗低于初期阶段的内部阻抗的二次电池21之间的差异。即，根据本实施例的充电器10可以排除各电池组20的二次电池21的初期阶段的电压下降值之间的偏差，并且还可以提高关于二次电池21是否已劣化这一判断的精度。

尽管已经针对这些实施例示出和说明了本发明，但本领域技术人员应当理解，可以在没有背离如所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下进行各种改变和修改。

Claims

1.一种充电器，包括：

输出电路单元，用于向二次电池输出充电电流；

电压检测单元，用于检测所述二次电池的电压；以及

控制单元，用于对所述输出电路单元进行控制，由此进行恒流充电并且在所述恒流充电之后进行恒压充电，其中在所述恒流充电中，所述充电电流以恒定电流流动，以及在所述恒压充电中，所述充电电流以恒定电压流动，

其中，所述控制单元在所述恒流充电期间逐级地减少所述充电电流的恒定电流值，并且通过使用所述二次电池的第一电压下降值和所述二次电池的第二电压下降值来判断所述二次电池是否劣化，其中所述第一电压下降值是在对恒定电流值进行转换的第一转换时所出现的，所述第二电压下降值是在对与所述第一转换的恒定电流值不同的恒定电流值进行转换的第二转换时所出现的，

所述控制单元在所述第一转换中的所述恒定电流的减少值大于所述第二转换中的所述恒定电流的减少值时、所述第一电压下降值相对于所述第二电压下降值的比率等于或大于预定值的情况下，判断为所述二次电池已劣化。

2.根据权利要求1所述的充电器，其中，还包括通知单元，所述通知单元用于将判断结果提供至外部。