JP2004135460A - 充電装置 - Google Patents
充電装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004135460A JP2004135460A JP2002299089A JP2002299089A JP2004135460A JP 2004135460 A JP2004135460 A JP 2004135460A JP 2002299089 A JP2002299089 A JP 2002299089A JP 2002299089 A JP2002299089 A JP 2002299089A JP 2004135460 A JP2004135460 A JP 2004135460A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery temperature
- temperature gradient
- battery
- charging
- cooling effect
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
【課題】冷却対応電池パック及び冷却非対応電池パックの両方の電池パックを、正確な満充電制御及び的確な充電電流で充電できる充電装置を提供すること。
【解決手段】ＣＰＵ５１により演算された電池温度勾配及び電池温度勾配記憶手段５３２の出力に基づいて、マイコン５０において設定された第一サンプリング幅の電池温度勾配で電池パック２の満充電を判別し、マイコン５０において設定され第一サンプリング幅より長い第二サンプリング幅の電池温度勾配でる冷却効果の有無を電池温度検出手段９０により検出された充電開始時の電池温度に基づき判別する。
【選択図】 図３
【解決手段】ＣＰＵ５１により演算された電池温度勾配及び電池温度勾配記憶手段５３２の出力に基づいて、マイコン５０において設定された第一サンプリング幅の電池温度勾配で電池パック２の満充電を判別し、マイコン５０において設定され第一サンプリング幅より長い第二サンプリング幅の電池温度勾配でる冷却効果の有無を電池温度検出手段９０により検出された充電開始時の電池温度に基づき判別する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池等の２次電池を充電する充電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コードレス工具等の電源に用いられてニッケルカドミニウム電池やニッケル水素電池等の電池パックを充電する場合、大きな充電電流で充電すれば短時間で充電できるが、充電時の電池パック内の電池の発熱が大きくなって電池のサイクル寿命が短くなるため、電池の発熱を抑制するように小さい充電電流で時間をかけて充電する充電装置が提案されている。
【０００３】
一方、充電装置に設けられた冷却ファンにより電池パックを冷却しながら充電し、充電時の電池パック内の電池の発熱を抑制して大きな充電電流で短時間で充電する充電装置も提案されている。
【０００４】
上記２つの充電装置は電池パックが強制冷却に対応できるか否かすなわち冷却ファンからの送風に対して電池パックが風穴等の構造を設けているか否かによってその充電方式が異なる。このように冷却対応電池パックと冷却非対応電池パックとでは充電方式が異なることを考慮し、充電開始時の電池温度勾配が所定値以上であるか以下であるかを判別することにより、冷却ファンによる電池パックへの送風による冷却効果の有無を判別し、その結果に基づいて平均充電電流を定めて充電する充電方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、電池パックの満充電を判別する方法として、あるサンプリング幅で演算された電池温度勾配が、電池温度勾配記憶手段の中の最小値からある所定値以上上昇した時、満充電とするΔＴ／Δｔ検出法等が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】
特開２０００−３１２４４０号公報（請求項６）
【特許文献２】
特開平６−１１３４７５号公報（請求項１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、冷却効果の有無の判別を、単純にΔＴ／Δｔ検出法における満充電の判別に用いるサンプリング幅で演算された電池温度勾配を用いて行うことには無理がある。
【０００７】
これを図１及び図２を参照して説明する。図１及び図２は、冷却対応電池パック及び冷却非対応電池パックを充電した時の充電電圧、充電電流、満充電を判別するために用いる第一サンプリング幅の電池温度勾配（Ａ／Ｄ変換値）、冷却効果の有無の判別に用いる第二サンプリング幅（＞第一サンプリング幅）の電池温度勾配（Ａ／Ｄ変換値）の推移を示すグラフである。電池温度Ｋに達するまでの最小の電池温度勾配値は、第一サンプリング幅の電池温度勾配では冷却対応電池パックと冷却非対応電池パックとで差は小さいが、第二サンプリング幅の電池温度勾配は冷却対応電池パックと冷却非対応電池パックとでは大きな差が生じる。このように冷却効果の有無の判別を、単純にΔＴ／Δｔ検出法における満充電の判別に用いるサンプリング幅で演算された電池温度勾配を用いて行うことは困難である。また第二サンプリング幅の電池温度勾配値により満充電を検出しようとすると、満充電検出が遅れ過充電となる恐れがある。
【０００８】
また、充電開始からの電池温度勾配は充電開始時の電池温度により異なるため、単純に充電開始時の電池温度勾配が所定値以上か以下かによって冷却効果の有無を判別して、充電電流を定めることには無理がある。
【０００９】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、冷却対応電池パック及び冷却非対応電池パックの両方の電池パックにおいて、正確な満充電制御及び的確な充電電流で充電することができる充電装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するため、充電電流を制御する制御手段と、電池パックを冷却する冷却ファンと、電池温度を検出する電池温度検出手段と、電池温度検出手段の出力に基づいて電池温度を記憶する電池温度記憶手段と、電池温度検出手段及び電池温度記憶手段の出力に基づいてサンプリング幅の異なる複数の電池温度勾配を演算する電池温度勾配演算手段と、電池温度勾配演算手段の出力に基づいて複数の電池温度勾配を記憶する電池温度勾配記憶手段とを有する充電装置であって、電池温度勾配演算手段及び電池温度勾配記憶手段の出力に基づいて予め設定された第一サンプリング幅の電池温度勾配で電池パックの満充電を判別し、予め設定され第一サンプリング幅より長い第二サンプリング幅の電池温度勾配で冷却効果の有無を判別することを技術的特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の充電装置において、電池パックの満充電を判別するための前記第一サンプリング幅の電池温度勾配を、充電電流に対応して満充電を判別することが可能な最小サンプリング幅より大きくすることを技術的特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の充電装置において、冷却効果の有無を判別するための前記第二サンプリング幅の電池温度勾配を、冷却効果の有無を判別することが可能なサンプリング幅にすることを技術的特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１または請求項３の充電装置において、前記電池温度記憶手段は前記第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値を記憶し、充電中の電池温度が所定の温度に達した時の前記最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別することを技術的特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４の充電装置において、前記冷却効果の有無を判別する第一所定値を、充電開始時の電池温度に対応して設定することを技術的特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１または請求項３の充電装置において、前記第二サンプリング幅の電池温度勾配が演算された直後の電池温度勾配が予め設定された第二所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別することを技術的特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項５の充電装置において、前記冷却効果の有無を判別する第二所定値を、充電開始時の電池温度に対応して設定することを技術的特徴とする。
【００１７】
請求項１及び２及び３の発明では、第一サンプリング幅の電池温度勾配で電池パックの満充電を判別し、第二サンプリング幅の電池温度勾配で冷却効果の有無を判別する。また、前記第一サンプリング幅の電池温度勾配を、充電電流に対応して満充電を判別することが可能な最小サンプリング幅より大きくし、前記第二サンプリング幅の電池温度勾配を、冷却効果の有無を判別することが可能なサンプリング幅にすることにより、満充電を判別でき、かつ冷却効果の有無を判別する。
【００１８】
請求項４の発明では、請求項１または請求項３の充電装置において、前記電池温度記憶手段は前記第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値を記憶し、充電中の電池温度が所定の温度に達した時の前記最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かを判別することにより、冷却効果の有無を判別する。
【００１９】
請求項５の発明では、請求項４の充電装置において、前記冷却効果の有無を判別する第一所定値を、充電開始時の電池温度に対応して設定することにより、充電開始時の電池温度を考慮して、冷却効果の有無を判別する。
【００２０】
請求項６の発明では、請求項１または請求項３の充電装置において、前記第二サンプリング幅の電池温度勾配が演算された直後の電池温度勾配が予め設定された第二所定値より大きいか否かを判別することにより、冷却効果の有無を判別する。
【００２１】
請求項７の発明では、請求項６の充電装置において、前記冷却効果の有無を判別する第一所定値を、充電開始時の電池温度に対応して設定することにより、充電開始時の電池温度を考慮して、冷却効果の有無を判別する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の一実施形態を示すブロック回路図である。１は交流電源、２は電池パックで、複数の電池２ａ（上の従来技術の記載と整合させるため素電池でなく電池とする）を直列接続した電池組及び電池２ａに接触または近接して電池温度を検出する例えばサーミスタ等からなる感温素子２ｂを有する。３は電池パック２に流れる充電電流を検出する電流検出手段、４は充電の開始及び停止を制御する信号を伝達する充電制御信号伝達手段、５は充電電流の信号をＰＷＭ制御ＩＣ２３に帰還する充電電流信号伝達手段で、充電制御伝達信号手段４及び充電電流信号伝達手段５はホトカプラ等からなる。６は電池パック２を冷却する冷却ファン、７は冷却ファン６を駆動する駆動手段で、トランジスタ７ａ、抵抗７ｂ、７ｃから構成され、マイコン５０の出力ポート５６ｂの出力に応じて冷却ファン６の駆動を制御する。１０は全波整流回路１１と平滑用コンデンサ１２からなる整流平滑回路、２０は高周波トランス２１、ＭＯＳＦＥＴ２２とＰＷＭ制御ＩＣ２３からなるスイッチング回路で、ＰＷＭ制御ＩＣ２３はＭＯＳＦＥＴ２２の駆動パルス幅を変えて整流平滑回路３０の出力電圧を調整するスイッチング電源ＩＣである。３０はダイオード３１、３２、チョークコイル３３、平滑用コンデンサ３４からなる整流平滑回路、４０は抵抗４１、４２からなる電池電圧検出手段で、電池パック２の端子電圧を分圧する。５０は演算手段（ＣＰＵ）５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、タイマ５４、Ａ／Ｄコンバータ５５、出力ポート５６ａ、５６ｂ、リセット入力ポート５７からなるマイコンである。ＣＰＵ５１は、最新の電池温度と複数のサンプリング時間前にサンプリングした電池温度とから所定周期ごとに複数の電池温度勾配を演算すると共に現在の電池温度勾配とＲＡＭ５３が記憶した最小の電池温度勾配とを比較する。ＲＡＭ５３は、所定サンプリング時間前にサンプリングした電池温度を記憶する電池温度記憶手段５３１と、最新の電池温度と複数のサンプリング時間前にサンプリングした電池温度とから所定周期ごとに演算した複数の電池温度勾配を記憶する電池温度勾配記憶手段５３２を内蔵する。６０は演算増幅器６１、６２、抵抗６３〜６６からなる充電電流制御手段、７０は電源トランス７１、全波整流回路７２、３端子レギュレータ７３、７４、平滑コンデンサ７５〜７７、リセットＩＣ７８からなる定電圧電源で、冷却ファン６、マイコン５０、充電電流制御手段６０等の電源となる。リセットＩＣ７８はマイコン５０を初期状態にするためにリセット入力ポート５７にリセット信号を出力する。８０は充電電流を設定する充電電流設定手段であって、前記出力ポート５６ａからの信号に対応して演算増幅器６２の反転入力端に印加する電圧値を変えるものである。９０は電池パック２の感温素子２ｂの抵抗値を電圧に変換しＡ／Ｄコンバータ５５に出力する抵抗９１及び９２とからなる電池温度検出回路である。
【００２３】
図４のグラフにより、充電中の電池温度が所定の温度Ｋに達した時の第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かで冷却ファン６による冷却効果の有無を判別する方法を説明する。
【００２４】
図４は、充電中の電池温度が所定の温度Ｋに達した時、電池温度Ｋに達すまでの電池温度勾配の最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かによって冷却効果の有無を判別する時、冷却効果の有無を判別する第一所定値を充電開始時の電池温度に基づいて定めた判断基準を示すグラフの一例である。横軸は、充電開始時の電池の温度、縦軸は所定の電池温度Ｋに達するまでの最小の電池温度勾配（Ａ／Ｄ変換された値）、図中の点は冷却対応電池パック及び冷却非対応電池パックを周囲温度及び充電開始時の電池温度を変化させて充電した時の前記最小の電池温度勾配の一例を表す。図４より充電開始時の電池温度が低い場合所定の電池温度Ｋに達した時の最小の電池温度勾配は大きく、逆に充電開始時の電池温度が高い場合最小の電池温度勾配は小さい。また、充電開始時の電池温度が同じ場合、周囲温度が低い状態で冷却対応電池パックを充電した場合は最小の電池温度勾配が小さく、逆に冷却非対応電池パックを充電した場合は冷却対応電池パックを充電した場合に比べ最小の電池温度勾配は高い。周囲温度が高い状態の場合は、冷却対応電池パックと冷却非対応電池パックのいずれの電池パックを充電した場合でも最小の電池温度勾配値は、周囲温度が低い状態で冷却対応電池を充電した場合の最小の電池温度勾配よりも大きい。このことから、最小の電池温度勾配が小さい周囲温度が低い場合を冷却効果が有ると判別すると、各充電開始時の電池温度ごとに対応した冷却効果の有無を判別する第一所定値は図４に示すような境界線上に設定することができる。以上のことより、電池温度Ｋに達した時、充電開始時の電池温度に基づき、図４の直線の上の領域に最小の電池温度勾配がある場合は冷却効果が無いと判断し、逆に下の領域に最小の電池温度勾配がある場合は冷却効果が有ると判断し、充電電流の制御を行うことができる。
【００２５】
次に、第二サンプリング幅の電池温度勾配が演算された直後の電池温度勾配が予め設定された第二所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別する方法を説明する。
【００２６】
この方法で冷却効果の有無を判別する時に用いる第二サンプリング幅の電池温度勾配が演算された直後の電池温度勾配は、先ほどの充電中の電池温度が所定の温度に達した時の第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別する方法で用いた第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値と同様の傾向を示す。即ち、電池温度が低い場合は、電池温度勾配が演算された直後の電池温度勾配は大きく、逆に充電開始時の電池温度が高い場合は、演算された直後の電池温度勾配は小さい。また、充電開始時の電池温度が同じ場合は、周囲温度が低い状態で冷却対応電池パックを充電した場合は演算された直後の電池温度勾配が小さく、逆に冷却非対応電池パックを充電した場合は冷却対応電池パックを充電した場合に比べ演算された直後の電池温度勾配は高い。周囲温度が高い状態の場合は、冷却対応電池パックと冷却非対応電池パックのいずれの電池パックを充電した場合でも演算された直後の電池温度勾配値は、周囲温度が低い状態で冷却対応電池パックを充電した場合の演算された直後の電池温度勾配よりも大きい。以上のことより、図４と同様に各充電開始時の電池温度ごとに冷却効果の有無を判別する第二所定値をある境界線上に設定することができる。以上のことより、充電開始時の電池温度に基づいて、境界線の上の領域に演算された直後の電池温度勾配がある場合は冷却効果が無いと判断し、逆に下の領域に演算された直後の電池温度勾配がある場合は冷却効果が有ると判断し、充電電流の制御を行うことができる
次に図３のブロック回路図及び図５、図６のフローチャートを参照して本発明における充電中の電池温度が所定の温度に達した時の電池温度勾配の最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別する場合の動作を説明する。
【００２７】
電源を投入するとマイコン５０は出力ポート５６ａ、５６ｂをイニシャルセットし、電池パック２の接続待機状態となる（ステップ５０１）。電池パック２が接続されると、冷却ファン６が作動し（ステップ５０２）、その後、充電電流Ｉ０で充電を開始する（ステップ５０３）。
【００２８】
電池温度記憶手段５３１の記憶データの３６サンプリング前までの電池温度Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３５、………、Ｔｉ−０１と、電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データの最新の電池温度と１２サンプリング前の電池温度とから演算した第一サンプリング幅の温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）と、最新の電池温度と３６サンプリング前の電池温度とから演算した第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ３６）と、冷却効果有りフラグ、冷却効果無しフラグ、４５℃フラグをイニシャルセットし（ステップ５０４）、サンプリングタイマをスタートさせる（ステップ５０５）。サンプリングタイマ時間がΔｔ経過したら（ステップ５０６）、再度サンプリングタイマをスタートさせる（ステップ５０７）。この例ではサンプリングタイマ時間Δｔは５秒とする。第一サンプリング幅の電池温度勾配は最新の電池温度と１２サンプリング前の電池温度との減算結果を１２サンプリング分の時間６０秒で割った値とし、第二サンプリング幅の電池温度勾配は最新の電池温度と３６サンプリング前の電池温度勾配との減算結果を３６サンプリング分の時間１８０秒で割った値とする。
【００２９】
次いで、電池温度Ｔｉｎを電池温度検出手段９０で抵抗９１及び９２によって分圧した分圧値をＡ／Ｄコンバータ５５でＡ／Ｄ変換し、電池温度として取り込む（ステップ５０８）。この時、始めてのサンプリングタイマスタート時である時は（ステップ５０９）、取り込んだ電池温度Ｔｉｎを充電開始時の電池温度Ｔ０として電池温度記憶手段５３１に記憶する（ステップ５１０）。次に、先に取り込んだ電池温度Ｔｉｎから電池温度記憶手段の記憶データ５３１の３６サンプリング前の電池温度Ｔｉ−３６を減算し、その値を３６サンプリング分の時間１８０秒で割り、その値（Ｔｉｎ−Ｔｉ−３６）／１８０を第二サンプリング幅の電温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）として電池温度勾配記憶手段５３２に記憶する（ステップ５１１）。その時、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が正か負かを比較し（ステップ５１２）、負でないなら３６サンプリング分の時間１８０秒以上経過しており、第二サンプリング幅の電池温度勾配の演算が開始されているので、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）と第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ３６）とを比較し（ステップ５１３）、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ３６）より小さい場合は、第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ３６）を更新し（ステップ５１４）、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ３６）より小さい場合はステップ５１４をスキップする。ステップ５１２において第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が負の時は、３６サンプリング分の時間１８０秒以上経過しておらず、第二サンプリング幅の電池温度勾配の演算が開始されていないので、ステップ５１３及びステップ５１４をスキップする。次に、先に取り込んだ電池温度Ｔｉｎから電池温度記憶手段の記憶データ５３１の１２サンプリング前の電池温度Ｔｉ−１２を減算し、その値を１２サンプリング分の時間６０秒で割り、その値（Ｔｉｎ−Ｔｉ−１２）／６０を第一サンプリング幅の電温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）として電池温度勾配記憶手段５３２に記憶する（ステップ５１５）。その時、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が正か負かを比較し（ステップ５１６）、負でないなら１２サンプリング分の時間６０秒以上経過しており、第一サンプリング幅の電池温度勾配の演算が開始されているので、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）と第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）とを比較し（ステップ５１７）、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）より小さい場合は、第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を更新し（ステップ５１８）、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）より小さい場合はステップ５１８をスキップする。また、ステップ５１６において第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が負の時は、１２サンプリング分の時間６０秒以上経過しておらず、第一サンプリング幅の電池温度勾配の演算が開始されていないので、ステップ５１７及びステップ５１８をスキップする。次に４５℃フラグが１であるか否かを判断し（ステップ５１９）、１でない場合はＴｉｎが４５℃に達したか否かを比較し（ステップ５２０）、４５℃に達したと判断した場合は、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が負か正かを比較し（ステップ５２１）、負でないと判断された場合４５℃フラグを１とする（ステップ５２２）。
【００３０】
次に、冷却効果有りフラグが１か否かの判別を行う（ステップ５２３）。ステップ５２３において、冷却効果有りフラグが１の場合、すなわち充電電流が後述するＩ１の場合は、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）から電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データである第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値 ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を減算し、その減算結果を所定値Ｎ１と比較することにより満充電の検出を行う（ステップ５２４）。
【００３１】
前記減算結果が所定値Ｎ１以下である場合は、Ｔｉ−３５→Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３４→Ｔｉ−３５、…、Ｔｉ−０１→Ｔｉ−０２、Ｔｉｎ→Ｔｉ−０１とそれぞれの記憶データを１サンプリング前の記憶エリアに移し換え（ステップ５２８）、再度ステップ５０６からの処理を行う。前記減算結果が所定値Ｎ１以上である場合は、充電を終了して（ステップ５２９）、電池パック２が充電器より取り外されたら（ステップ５３０）、冷却ファン６を停止し（ステップ５３１）、再度ステップ５０１からの処理を行う。
【００３２】
ステップ５２３において、冷却効果有りフラグが１でない場合は、冷却効果無しフラグが１か否かの判別を行う（ステップ５２５）。ステップ５２５において、冷却効果無しフラグが１の場合、すなわち充電電流が後述するＩ２の場合は、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）から電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データである第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値 ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を減算し、その減算結果を所定値Ｎ２と比較することにより満充電の検出を行う（ステップ５２６）。
【００３３】
前記減算結果が所定値Ｎ２以下である場合は、Ｔｉ−３５→Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３４→Ｔｉ−３５、…、Ｔｉ−０１→Ｔｉ−０２、Ｔｉｎ→Ｔｉ−０１とそれぞれの記憶データを１サンプリング前の記憶エリアに移し換え（ステップ５２８）、再度ステップ５０６からの処理を行う。前記減算結果が所定値Ｎ２以上である場合は、充電を終了して（ステップ５２９）、電池パック２が充電器より取り外されたら（ステップ５３０）、冷却ファン６を停止し（ステップ５３１）、再度ステップ５０１からの処理を行う。
【００３４】
ステップ５２５において、冷却効果無しフラグが１で無い場合は、充電電流がＩ０で充電が行われており、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）から電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データである第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を減算し、その減算結果を所定値Ｎ０と比較することにより満充電の検出を行う（ステップ５２７）。
【００３５】
前記減算結果が所定値Ｎ０以下である場合は、Ｔｉ−３５→Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３４→Ｔｉ−３５、…、Ｔｉ−０１→Ｔｉ−０２、Ｔｉｎ→Ｔｉ−０１とそれぞれの記憶データを１サンプリング前の記憶エリアに移し換え（ステップ５２８）、再度ステップ５０６からの処理を行う。前記減算結果が所定値Ｎ０以上である場合は、充電を終了して（ステップ５２９）、電池パック２が充電器より取り外されたら（ステップ５３０）、冷却ファン６を停止し（ステップ５３１）、再度ステップ５０１からの処理を行う。
【００３６】
また、ステップ５２０において電池温度が４５℃に達していないと判断した場合は、ステップ５２１及びステップ５２２をスキップする。また、ステップ５２１において第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が負であると判断した場合はステップ５２２をスキップする。
【００３７】
ステップ５１９において４５℃フラグが１である場合は、冷却効果有りフラグが１であるか否かを比較して（ステップ５３２）、１の場合はステップ５２３にジャンプする。冷却効果有りフラグが１でない場合は、冷却効果無しフラグが１であるか否かを比較し（ステップ５３３）、１の場合はステップ５２３にジャンプする。冷却効果無しフラグが１でない場合は、電池温度記憶手段５３１の記憶データの充電開始時の電池温度Ｔ０を出力し（ステップ５３４）、その結果に基づいた所定値Ｐ１Ｔ０と第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）とを比較し（ステップ５３５）、充電開始時の電池温度に基づいた所定値Ｐ１Ｔ０より第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が小さい場合は、冷却効果が有ると判別し、冷却効果があることを考慮した電池パック２の発熱による電池寿命の劣化を抑制することが可能な最大の電流値である第一充電電流Ｉ１（＜Ｉ０）で充電を行い（ステップ５３６）、冷却効果有りフラグを１にし（ステップ５３７）、その後ステップ５２３にジャンプする。
【００３８】
また、ステップ５３５において、充電開始時の電池温度に基づいた所定値Ｐ１Ｔ０より第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が大きい場合は、冷却効果がないと判別し、冷却効果がないことを考慮した電池パック２の発熱による電池寿命の劣化を抑制することが可能な最大の電流値である第二充電電流Ｉ２（＜Ｉ１）で充電を行い（ステップ５３８）、冷却効果無しフラグを１にし（ステップ５３９）、その後ステップ５２３にジャンプする。
【００３９】
次に図３の回路図及び図７、図８のフローチャートを参照して本発明における充電中の電池温度が所定の温度に達した時の電池温度勾配の最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別する場合の動作を説明する。
【００４０】
電源を投入するとマイコン５０は出力ポート５６ａ、５６ｂをイニシャルセットし、電池パック２の接続待機状態となる（ステップ６０１）。電池パック２が接続されると、冷却ファン６が作動し（ステップ６０２）、その後、充電電流Ｉ０で充電を開始する（ステップ６０３）。
【００４１】
電池温度記憶手段５３１の記憶データの３６サンプリング前までの電池温度Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３５、………、Ｔｉ−０１と、電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データの最新の電池温度と１２サンプリング前の電池温度とから演算した第一サンプリング幅の温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）と、冷却効果フラグ、冷却効果判断済みフラグ、４５℃フラグ、Ｉ３フラグ、Ｉ４フラグをイニシャルセットし（ステップ６０４）、サンプリングタイマをスタートさせる（ステップ６０５）。サンプリングタイマ時間がΔｔ経過したら（ステップ６０６）、再度サンプリングタイマをスタートさせる（ステップ６０７）。この例ではサンプリングタイマ時間Δｔは５秒とする。第一サンプリング幅の電池温度勾配は最新の電池温度と１２サンプリング前の電池温度との減算結果を１２サンプリング分の時間６０秒で割った値とする。また、第二サンプリング幅の電池温度勾配は最新の電池温度と３６サンプリング前の電池温度勾配との減算結果を３６サンプリング分の時間１８０秒で割った値とする。
【００４２】
次いで、電池温度Ｔｉｎを電池温度検出手段９０で抵抗９１及び９２によって分圧した分圧値をＡ／Ｄコンバータ５５でＡ／Ｄ変換し、電池温度として取り込む（ステップ６０８）。この時、始めてのサンプリングタイマスタート時である時は（ステップ６０９）、取り込んだ電池温度Ｔｉｎを充電開始時の電池温度Ｔ０として電池温度記憶手段５３１に記憶する（ステップ６１０）。次に、電池温度Ｔｉｎから電池温度記憶手段の記憶データ５３１の３６サンプリング前の電池温度を減算し、その値を３６サンプリング分の時間１８０秒で割り、その値（Ｔｉｎ−Ｔｉ−３６）／１８０を第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）として電池温度勾配記憶手段５３２に記憶する（ステップ６１１）。
【００４３】
次に、冷却効果判断済みフラグが１であるか否かを比較し（ステップ６１２）、１でない場合は、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が正か負かを比較し（ステップ６１３）、負でないなら３６サンプリング分の時間１８０秒以上経過しており、第二サンプリング幅の電池温度勾配の演算が開始されているので、電池温度記憶手段５３１の記憶データの充電開始時の電池温度Ｔ０を出力し（ステップ６１４）、その結果に基づいた所定値Ｐ２Ｔ０と第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）とを比較する（ステップ６１５）。充電開始時の電池温度に基づいた所定値Ｐ２Ｔ０より第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が小さい場合は冷却効果が有ると判別し冷却効果フラグを１にし（ステップ６１６）、次いで冷却効果判断済みフラグを１にする。充電開始時の電池温度に基づいた所定値Ｐ２Ｔ０より第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が大きい場合は、冷却効果が無いと判別して冷却効果フラグを０にし、（ステップ６１７）次いでステップ６１８において冷却効果判断済みフラグを１にする。
【００４４】
ステップ６１２において、冷却効果判断済みフラグが１であるか否かを比較し、１であると判断された場合は、ステップ６１９の処理を行う。
【００４５】
また、ステップ６１３において、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が負である場合はステップ６１９の処理を行う。
【００４６】
次に、先に取り込んだ電池温度Ｔｉｎから電池温度記憶手段の記憶データ５３１の１２サンプリング前の電池温度Ｔｉ−１２を減算し、その値を１２サンプリング分の時間６０秒で割り、その値（Ｔｉｎ−Ｔｉ−１２）／６０を第一サンプリング幅の電温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）として電池温度勾配記憶手段５３２に記憶する（ステップ６１９）。その時、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が正か負かを比較し（ステップ６２０）、負でないなら１２サンプリング分の時間６０秒以上経過しており、第一サンプリング幅の電池温度勾配の演算が開始されているので、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）と第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）とを比較し（ステップ６２１）、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）より小さい場合は、第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を更新し（ステップ６２２）、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）より大きい場合はステップ６２２をスキップする。また、ステップ６２０において第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が負の時は、１２サンプリング分の時間６０秒以上経過しておらず、第一サンプリング幅の電池温度勾配の演算が開始されていないので、ステップ６２１及びステップ６２２をスキップする。次に４５℃フラグが１であるか否かを判断し（ステップ６２３）、１でない場合はＴｉｎが電池温度が４５℃に達したか否かを比較し（ステップ６２４）、４５℃に達したと判断した場合は、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が負か正かを比較し（ステップ６２５）、正の場合４５℃フラグを１とする（ステップ６２６）。
【００４７】
次に、Ｉ３フラグが１か否かの判別を行う（ステップ６２７）。ステップ６２７において、Ｉ３フラグが１の場合、すなわち充電電流が後述するＩ３の場合は、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）から電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データである第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値 ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を減算し、その減算結果を所定値Ｎ３と比較することにより満充電の検出を行う（ステップ６２８）。
【００４８】
前記減算結果が所定値Ｎ３以下である場合は、Ｔｉ−３５→Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３４→Ｔｉ−３５、…、Ｔｉ−０１→Ｔｉ−０２、Ｔｉｎ→Ｔｉ−０１とそれぞれの記憶データを１サンプリング前の記憶エリアに移し換え（ステップ６３２）、再度ステップ６０６からの処理を行う。前記減算結果が所定値Ｎ３以上である場合は、充電を終了して（ステップ６３３）、電池パック２が充電器より取り外されたら（ステップ６３４）、冷却ファン６を停止し（ステップ６３５）、再度ステップ６０１からの処理を行う。
【００４９】
ステップ６２７において、Ｉ３フラグが１で無い場合は、Ｉ４フラグが１か否かの判別を行う（ステップ６２９）。ステップ６２９において、Ｉ４フラグが１の場合、すなわち充電電流が後述するＩ４の場合は、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）から電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データである第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値 ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を減算し、その減算結果を所定値Ｎ４と比較することにより満充電の検出を行う（ステップ６３０）。
【００５０】
前記減算結果が所定値Ｎ４以下である場合は、Ｔｉ−３５→Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３４→Ｔｉ−３５、…、Ｔｉ−０１→Ｔｉ−０２、Ｔｉｎ→Ｔｉ−０１とそれぞれの記憶データを１サンプリング前の記憶エリアに移し換え（ステップ６３２）、再度ステップ６０６からの処理を行う。前記減算結果が所定値Ｎ４以上である場合は、充電を終了して（ステップ６３３）、電池パック２が充電器より取り外されたら（ステップ６３４）、冷却ファン６を停止し（ステップ６３５）、再度ステップ６０１からの処理を行う。
【００５１】
ステップ６２９において、Ｉ４フラグが１で無い場合は、充電電流がＩ０で充電が行われており、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）から電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データである第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値 ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を減算し、その減算結果を所定値Ｎ０と比較することにより満充電の検出を行う（ステップ６３１）。
【００５２】
前記減算結果が所定値Ｎ０以下である場合は、Ｔｉ−３５→Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３４→Ｔｉ−３５、…、Ｔｉ−０１→Ｔｉ−０２、Ｔｉｎ→Ｔｉ−０１とそれぞれの記憶データを１サンプリング前の記憶エリアに移し換え（ステップ６３２）、再度ステップ６０６からの処理を行う。前記減算結果が所定値Ｎ０以上である場合は、充電を終了して（ステップ６３３）、電池パック２が充電器より取り外されたら（ステップ６３４）、冷却ファン６を停止し（ステップ６３５）、再度ステップ６０１からの処理を行う。
【００５３】
また、ステップ６２４において電池温度が４５℃に達していないと判断した場合は、ステップ６２５及びステップ６２６をスキップする。また、ステップ６２５において第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が負と判断した場合は、ステップ６２６をスキップする。
【００５４】
ステップ６２３にて４５℃フラグが１である場合は、Ｉ３フラグが１であるか否かを比較して（ステップ６３６）、Ｉ３フラグが１であると判断されたらステップ６２７にジャンプする。Ｉ３フラグが１でないと判別されたら、Ｉ４フラグが１であるか否かを比較し（ステップ６３７）、Ｉ４フラグが１であると判別されたらステップ６２７にジャンプする。Ｉ４フラグが１でないと判別されたら、冷却効果フラグが１か否かを比較し（ステップ６３８）、冷却効果フラグが１であると判断された場合は、冷却効果があることを考慮した電池パック２の発熱による電池寿命の劣化を抑制することが可能な最大の電流値である第三充電電流Ｉ３（＜Ｉ０）で充電を行い（ステップ６３９）、Ｉ３フラグを１にし（ステップ６４０）、次いでステップ６２７にジャンプする。またステップ６３８において、冷却効果フラグが１でないと判断された場合は、冷却効果がないことを考慮した電池パック２の発熱による電池寿命の劣化を抑制することが可能な最大の電流値である第四充電電流Ｉ４（＜Ｉ３）で充電を行い（ステップ６４１）、Ｉ４フラグを１にし（ステップ６４２）、次いでステップ６２７にジャンプする。
【００５５】
上記のような方法で、冷却効果の有無を判別することにより、冷却対応電池パックにおいて電池パック及び充電装置の通風孔が異物の混入等で目詰まりを起こしている時は、冷却効果は無いとみなされ適切な充電を行うことができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、冷却対応電池パック及び冷却非対応電池パックの両方の電池パックにおいて、正確な満充電制御及び的確な充電電流で充電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却対応電池パックを充電した時の充電電圧、充電電流、第一及び第二サンプリング幅で演算した電池温度勾配の推移を示すグラフ。
【図２】冷却非対応電池パックを充電した時の充電電圧、充電電流、第一及び第二サンプリング幅で演算した電池温度勾配の推移を示すグラフ。
【図３】本発明充電装置の一実施形態を示す回路図。
【図４】ある電池温度に達した時、その温度に達するまでにおける最小の電池温度勾配値がある所定値以上か以下かによって冷却効果の有無を判断する時、各充電開始時の電池温度に基づく判断基準を示すグラフ。
【図５】本発明充電装置の充電中の電池温度が所定の温度に達した時の電池温度勾配の最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別する動作説明用フローチャートの前半部。
【図６】図５のフローチャートの後半部。
【図７】本発明充電装置の冷却ファンによる第二サンプリング幅の電池温度勾配で演算された直後の電池温度勾配が予め設定された第二所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別する動作説明用フローチャートの前半部。
【図８】図７のフローチャートの後半部。
【符号の説明】
２は電池パック、６は冷却ファン、５０は演算機能を有するＣＰＵ５１、電池温度記憶手段５３１、電池温度勾配記憶手段５３２等を有するマイコン、９０は電池温度検出手段である。
【発明が属する技術分野】
本発明はニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池等の２次電池を充電する充電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コードレス工具等の電源に用いられてニッケルカドミニウム電池やニッケル水素電池等の電池パックを充電する場合、大きな充電電流で充電すれば短時間で充電できるが、充電時の電池パック内の電池の発熱が大きくなって電池のサイクル寿命が短くなるため、電池の発熱を抑制するように小さい充電電流で時間をかけて充電する充電装置が提案されている。
【０００３】
一方、充電装置に設けられた冷却ファンにより電池パックを冷却しながら充電し、充電時の電池パック内の電池の発熱を抑制して大きな充電電流で短時間で充電する充電装置も提案されている。
【０００４】
上記２つの充電装置は電池パックが強制冷却に対応できるか否かすなわち冷却ファンからの送風に対して電池パックが風穴等の構造を設けているか否かによってその充電方式が異なる。このように冷却対応電池パックと冷却非対応電池パックとでは充電方式が異なることを考慮し、充電開始時の電池温度勾配が所定値以上であるか以下であるかを判別することにより、冷却ファンによる電池パックへの送風による冷却効果の有無を判別し、その結果に基づいて平均充電電流を定めて充電する充電方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、電池パックの満充電を判別する方法として、あるサンプリング幅で演算された電池温度勾配が、電池温度勾配記憶手段の中の最小値からある所定値以上上昇した時、満充電とするΔＴ／Δｔ検出法等が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】
特開２０００−３１２４４０号公報（請求項６）
【特許文献２】
特開平６−１１３４７５号公報（請求項１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、冷却効果の有無の判別を、単純にΔＴ／Δｔ検出法における満充電の判別に用いるサンプリング幅で演算された電池温度勾配を用いて行うことには無理がある。
【０００７】
これを図１及び図２を参照して説明する。図１及び図２は、冷却対応電池パック及び冷却非対応電池パックを充電した時の充電電圧、充電電流、満充電を判別するために用いる第一サンプリング幅の電池温度勾配（Ａ／Ｄ変換値）、冷却効果の有無の判別に用いる第二サンプリング幅（＞第一サンプリング幅）の電池温度勾配（Ａ／Ｄ変換値）の推移を示すグラフである。電池温度Ｋに達するまでの最小の電池温度勾配値は、第一サンプリング幅の電池温度勾配では冷却対応電池パックと冷却非対応電池パックとで差は小さいが、第二サンプリング幅の電池温度勾配は冷却対応電池パックと冷却非対応電池パックとでは大きな差が生じる。このように冷却効果の有無の判別を、単純にΔＴ／Δｔ検出法における満充電の判別に用いるサンプリング幅で演算された電池温度勾配を用いて行うことは困難である。また第二サンプリング幅の電池温度勾配値により満充電を検出しようとすると、満充電検出が遅れ過充電となる恐れがある。
【０００８】
また、充電開始からの電池温度勾配は充電開始時の電池温度により異なるため、単純に充電開始時の電池温度勾配が所定値以上か以下かによって冷却効果の有無を判別して、充電電流を定めることには無理がある。
【０００９】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、冷却対応電池パック及び冷却非対応電池パックの両方の電池パックにおいて、正確な満充電制御及び的確な充電電流で充電することができる充電装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するため、充電電流を制御する制御手段と、電池パックを冷却する冷却ファンと、電池温度を検出する電池温度検出手段と、電池温度検出手段の出力に基づいて電池温度を記憶する電池温度記憶手段と、電池温度検出手段及び電池温度記憶手段の出力に基づいてサンプリング幅の異なる複数の電池温度勾配を演算する電池温度勾配演算手段と、電池温度勾配演算手段の出力に基づいて複数の電池温度勾配を記憶する電池温度勾配記憶手段とを有する充電装置であって、電池温度勾配演算手段及び電池温度勾配記憶手段の出力に基づいて予め設定された第一サンプリング幅の電池温度勾配で電池パックの満充電を判別し、予め設定され第一サンプリング幅より長い第二サンプリング幅の電池温度勾配で冷却効果の有無を判別することを技術的特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の充電装置において、電池パックの満充電を判別するための前記第一サンプリング幅の電池温度勾配を、充電電流に対応して満充電を判別することが可能な最小サンプリング幅より大きくすることを技術的特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の充電装置において、冷却効果の有無を判別するための前記第二サンプリング幅の電池温度勾配を、冷却効果の有無を判別することが可能なサンプリング幅にすることを技術的特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１または請求項３の充電装置において、前記電池温度記憶手段は前記第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値を記憶し、充電中の電池温度が所定の温度に達した時の前記最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別することを技術的特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４の充電装置において、前記冷却効果の有無を判別する第一所定値を、充電開始時の電池温度に対応して設定することを技術的特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１または請求項３の充電装置において、前記第二サンプリング幅の電池温度勾配が演算された直後の電池温度勾配が予め設定された第二所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別することを技術的特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項５の充電装置において、前記冷却効果の有無を判別する第二所定値を、充電開始時の電池温度に対応して設定することを技術的特徴とする。
【００１７】
請求項１及び２及び３の発明では、第一サンプリング幅の電池温度勾配で電池パックの満充電を判別し、第二サンプリング幅の電池温度勾配で冷却効果の有無を判別する。また、前記第一サンプリング幅の電池温度勾配を、充電電流に対応して満充電を判別することが可能な最小サンプリング幅より大きくし、前記第二サンプリング幅の電池温度勾配を、冷却効果の有無を判別することが可能なサンプリング幅にすることにより、満充電を判別でき、かつ冷却効果の有無を判別する。
【００１８】
請求項４の発明では、請求項１または請求項３の充電装置において、前記電池温度記憶手段は前記第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値を記憶し、充電中の電池温度が所定の温度に達した時の前記最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かを判別することにより、冷却効果の有無を判別する。
【００１９】
請求項５の発明では、請求項４の充電装置において、前記冷却効果の有無を判別する第一所定値を、充電開始時の電池温度に対応して設定することにより、充電開始時の電池温度を考慮して、冷却効果の有無を判別する。
【００２０】
請求項６の発明では、請求項１または請求項３の充電装置において、前記第二サンプリング幅の電池温度勾配が演算された直後の電池温度勾配が予め設定された第二所定値より大きいか否かを判別することにより、冷却効果の有無を判別する。
【００２１】
請求項７の発明では、請求項６の充電装置において、前記冷却効果の有無を判別する第一所定値を、充電開始時の電池温度に対応して設定することにより、充電開始時の電池温度を考慮して、冷却効果の有無を判別する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の一実施形態を示すブロック回路図である。１は交流電源、２は電池パックで、複数の電池２ａ（上の従来技術の記載と整合させるため素電池でなく電池とする）を直列接続した電池組及び電池２ａに接触または近接して電池温度を検出する例えばサーミスタ等からなる感温素子２ｂを有する。３は電池パック２に流れる充電電流を検出する電流検出手段、４は充電の開始及び停止を制御する信号を伝達する充電制御信号伝達手段、５は充電電流の信号をＰＷＭ制御ＩＣ２３に帰還する充電電流信号伝達手段で、充電制御伝達信号手段４及び充電電流信号伝達手段５はホトカプラ等からなる。６は電池パック２を冷却する冷却ファン、７は冷却ファン６を駆動する駆動手段で、トランジスタ７ａ、抵抗７ｂ、７ｃから構成され、マイコン５０の出力ポート５６ｂの出力に応じて冷却ファン６の駆動を制御する。１０は全波整流回路１１と平滑用コンデンサ１２からなる整流平滑回路、２０は高周波トランス２１、ＭＯＳＦＥＴ２２とＰＷＭ制御ＩＣ２３からなるスイッチング回路で、ＰＷＭ制御ＩＣ２３はＭＯＳＦＥＴ２２の駆動パルス幅を変えて整流平滑回路３０の出力電圧を調整するスイッチング電源ＩＣである。３０はダイオード３１、３２、チョークコイル３３、平滑用コンデンサ３４からなる整流平滑回路、４０は抵抗４１、４２からなる電池電圧検出手段で、電池パック２の端子電圧を分圧する。５０は演算手段（ＣＰＵ）５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、タイマ５４、Ａ／Ｄコンバータ５５、出力ポート５６ａ、５６ｂ、リセット入力ポート５７からなるマイコンである。ＣＰＵ５１は、最新の電池温度と複数のサンプリング時間前にサンプリングした電池温度とから所定周期ごとに複数の電池温度勾配を演算すると共に現在の電池温度勾配とＲＡＭ５３が記憶した最小の電池温度勾配とを比較する。ＲＡＭ５３は、所定サンプリング時間前にサンプリングした電池温度を記憶する電池温度記憶手段５３１と、最新の電池温度と複数のサンプリング時間前にサンプリングした電池温度とから所定周期ごとに演算した複数の電池温度勾配を記憶する電池温度勾配記憶手段５３２を内蔵する。６０は演算増幅器６１、６２、抵抗６３〜６６からなる充電電流制御手段、７０は電源トランス７１、全波整流回路７２、３端子レギュレータ７３、７４、平滑コンデンサ７５〜７７、リセットＩＣ７８からなる定電圧電源で、冷却ファン６、マイコン５０、充電電流制御手段６０等の電源となる。リセットＩＣ７８はマイコン５０を初期状態にするためにリセット入力ポート５７にリセット信号を出力する。８０は充電電流を設定する充電電流設定手段であって、前記出力ポート５６ａからの信号に対応して演算増幅器６２の反転入力端に印加する電圧値を変えるものである。９０は電池パック２の感温素子２ｂの抵抗値を電圧に変換しＡ／Ｄコンバータ５５に出力する抵抗９１及び９２とからなる電池温度検出回路である。
【００２３】
図４のグラフにより、充電中の電池温度が所定の温度Ｋに達した時の第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かで冷却ファン６による冷却効果の有無を判別する方法を説明する。
【００２４】
図４は、充電中の電池温度が所定の温度Ｋに達した時、電池温度Ｋに達すまでの電池温度勾配の最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かによって冷却効果の有無を判別する時、冷却効果の有無を判別する第一所定値を充電開始時の電池温度に基づいて定めた判断基準を示すグラフの一例である。横軸は、充電開始時の電池の温度、縦軸は所定の電池温度Ｋに達するまでの最小の電池温度勾配（Ａ／Ｄ変換された値）、図中の点は冷却対応電池パック及び冷却非対応電池パックを周囲温度及び充電開始時の電池温度を変化させて充電した時の前記最小の電池温度勾配の一例を表す。図４より充電開始時の電池温度が低い場合所定の電池温度Ｋに達した時の最小の電池温度勾配は大きく、逆に充電開始時の電池温度が高い場合最小の電池温度勾配は小さい。また、充電開始時の電池温度が同じ場合、周囲温度が低い状態で冷却対応電池パックを充電した場合は最小の電池温度勾配が小さく、逆に冷却非対応電池パックを充電した場合は冷却対応電池パックを充電した場合に比べ最小の電池温度勾配は高い。周囲温度が高い状態の場合は、冷却対応電池パックと冷却非対応電池パックのいずれの電池パックを充電した場合でも最小の電池温度勾配値は、周囲温度が低い状態で冷却対応電池を充電した場合の最小の電池温度勾配よりも大きい。このことから、最小の電池温度勾配が小さい周囲温度が低い場合を冷却効果が有ると判別すると、各充電開始時の電池温度ごとに対応した冷却効果の有無を判別する第一所定値は図４に示すような境界線上に設定することができる。以上のことより、電池温度Ｋに達した時、充電開始時の電池温度に基づき、図４の直線の上の領域に最小の電池温度勾配がある場合は冷却効果が無いと判断し、逆に下の領域に最小の電池温度勾配がある場合は冷却効果が有ると判断し、充電電流の制御を行うことができる。
【００２５】
次に、第二サンプリング幅の電池温度勾配が演算された直後の電池温度勾配が予め設定された第二所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別する方法を説明する。
【００２６】
この方法で冷却効果の有無を判別する時に用いる第二サンプリング幅の電池温度勾配が演算された直後の電池温度勾配は、先ほどの充電中の電池温度が所定の温度に達した時の第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別する方法で用いた第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値と同様の傾向を示す。即ち、電池温度が低い場合は、電池温度勾配が演算された直後の電池温度勾配は大きく、逆に充電開始時の電池温度が高い場合は、演算された直後の電池温度勾配は小さい。また、充電開始時の電池温度が同じ場合は、周囲温度が低い状態で冷却対応電池パックを充電した場合は演算された直後の電池温度勾配が小さく、逆に冷却非対応電池パックを充電した場合は冷却対応電池パックを充電した場合に比べ演算された直後の電池温度勾配は高い。周囲温度が高い状態の場合は、冷却対応電池パックと冷却非対応電池パックのいずれの電池パックを充電した場合でも演算された直後の電池温度勾配値は、周囲温度が低い状態で冷却対応電池パックを充電した場合の演算された直後の電池温度勾配よりも大きい。以上のことより、図４と同様に各充電開始時の電池温度ごとに冷却効果の有無を判別する第二所定値をある境界線上に設定することができる。以上のことより、充電開始時の電池温度に基づいて、境界線の上の領域に演算された直後の電池温度勾配がある場合は冷却効果が無いと判断し、逆に下の領域に演算された直後の電池温度勾配がある場合は冷却効果が有ると判断し、充電電流の制御を行うことができる
次に図３のブロック回路図及び図５、図６のフローチャートを参照して本発明における充電中の電池温度が所定の温度に達した時の電池温度勾配の最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別する場合の動作を説明する。
【００２７】
電源を投入するとマイコン５０は出力ポート５６ａ、５６ｂをイニシャルセットし、電池パック２の接続待機状態となる（ステップ５０１）。電池パック２が接続されると、冷却ファン６が作動し（ステップ５０２）、その後、充電電流Ｉ０で充電を開始する（ステップ５０３）。
【００２８】
電池温度記憶手段５３１の記憶データの３６サンプリング前までの電池温度Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３５、………、Ｔｉ−０１と、電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データの最新の電池温度と１２サンプリング前の電池温度とから演算した第一サンプリング幅の温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）と、最新の電池温度と３６サンプリング前の電池温度とから演算した第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ３６）と、冷却効果有りフラグ、冷却効果無しフラグ、４５℃フラグをイニシャルセットし（ステップ５０４）、サンプリングタイマをスタートさせる（ステップ５０５）。サンプリングタイマ時間がΔｔ経過したら（ステップ５０６）、再度サンプリングタイマをスタートさせる（ステップ５０７）。この例ではサンプリングタイマ時間Δｔは５秒とする。第一サンプリング幅の電池温度勾配は最新の電池温度と１２サンプリング前の電池温度との減算結果を１２サンプリング分の時間６０秒で割った値とし、第二サンプリング幅の電池温度勾配は最新の電池温度と３６サンプリング前の電池温度勾配との減算結果を３６サンプリング分の時間１８０秒で割った値とする。
【００２９】
次いで、電池温度Ｔｉｎを電池温度検出手段９０で抵抗９１及び９２によって分圧した分圧値をＡ／Ｄコンバータ５５でＡ／Ｄ変換し、電池温度として取り込む（ステップ５０８）。この時、始めてのサンプリングタイマスタート時である時は（ステップ５０９）、取り込んだ電池温度Ｔｉｎを充電開始時の電池温度Ｔ０として電池温度記憶手段５３１に記憶する（ステップ５１０）。次に、先に取り込んだ電池温度Ｔｉｎから電池温度記憶手段の記憶データ５３１の３６サンプリング前の電池温度Ｔｉ−３６を減算し、その値を３６サンプリング分の時間１８０秒で割り、その値（Ｔｉｎ−Ｔｉ−３６）／１８０を第二サンプリング幅の電温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）として電池温度勾配記憶手段５３２に記憶する（ステップ５１１）。その時、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が正か負かを比較し（ステップ５１２）、負でないなら３６サンプリング分の時間１８０秒以上経過しており、第二サンプリング幅の電池温度勾配の演算が開始されているので、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）と第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ３６）とを比較し（ステップ５１３）、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ３６）より小さい場合は、第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ３６）を更新し（ステップ５１４）、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ３６）より小さい場合はステップ５１４をスキップする。ステップ５１２において第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が負の時は、３６サンプリング分の時間１８０秒以上経過しておらず、第二サンプリング幅の電池温度勾配の演算が開始されていないので、ステップ５１３及びステップ５１４をスキップする。次に、先に取り込んだ電池温度Ｔｉｎから電池温度記憶手段の記憶データ５３１の１２サンプリング前の電池温度Ｔｉ−１２を減算し、その値を１２サンプリング分の時間６０秒で割り、その値（Ｔｉｎ−Ｔｉ−１２）／６０を第一サンプリング幅の電温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）として電池温度勾配記憶手段５３２に記憶する（ステップ５１５）。その時、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が正か負かを比較し（ステップ５１６）、負でないなら１２サンプリング分の時間６０秒以上経過しており、第一サンプリング幅の電池温度勾配の演算が開始されているので、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）と第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）とを比較し（ステップ５１７）、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）より小さい場合は、第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を更新し（ステップ５１８）、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）より小さい場合はステップ５１８をスキップする。また、ステップ５１６において第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が負の時は、１２サンプリング分の時間６０秒以上経過しておらず、第一サンプリング幅の電池温度勾配の演算が開始されていないので、ステップ５１７及びステップ５１８をスキップする。次に４５℃フラグが１であるか否かを判断し（ステップ５１９）、１でない場合はＴｉｎが４５℃に達したか否かを比較し（ステップ５２０）、４５℃に達したと判断した場合は、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が負か正かを比較し（ステップ５２１）、負でないと判断された場合４５℃フラグを１とする（ステップ５２２）。
【００３０】
次に、冷却効果有りフラグが１か否かの判別を行う（ステップ５２３）。ステップ５２３において、冷却効果有りフラグが１の場合、すなわち充電電流が後述するＩ１の場合は、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）から電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データである第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値 ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を減算し、その減算結果を所定値Ｎ１と比較することにより満充電の検出を行う（ステップ５２４）。
【００３１】
前記減算結果が所定値Ｎ１以下である場合は、Ｔｉ−３５→Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３４→Ｔｉ−３５、…、Ｔｉ−０１→Ｔｉ−０２、Ｔｉｎ→Ｔｉ−０１とそれぞれの記憶データを１サンプリング前の記憶エリアに移し換え（ステップ５２８）、再度ステップ５０６からの処理を行う。前記減算結果が所定値Ｎ１以上である場合は、充電を終了して（ステップ５２９）、電池パック２が充電器より取り外されたら（ステップ５３０）、冷却ファン６を停止し（ステップ５３１）、再度ステップ５０１からの処理を行う。
【００３２】
ステップ５２３において、冷却効果有りフラグが１でない場合は、冷却効果無しフラグが１か否かの判別を行う（ステップ５２５）。ステップ５２５において、冷却効果無しフラグが１の場合、すなわち充電電流が後述するＩ２の場合は、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）から電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データである第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値 ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を減算し、その減算結果を所定値Ｎ２と比較することにより満充電の検出を行う（ステップ５２６）。
【００３３】
前記減算結果が所定値Ｎ２以下である場合は、Ｔｉ−３５→Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３４→Ｔｉ−３５、…、Ｔｉ−０１→Ｔｉ−０２、Ｔｉｎ→Ｔｉ−０１とそれぞれの記憶データを１サンプリング前の記憶エリアに移し換え（ステップ５２８）、再度ステップ５０６からの処理を行う。前記減算結果が所定値Ｎ２以上である場合は、充電を終了して（ステップ５２９）、電池パック２が充電器より取り外されたら（ステップ５３０）、冷却ファン６を停止し（ステップ５３１）、再度ステップ５０１からの処理を行う。
【００３４】
ステップ５２５において、冷却効果無しフラグが１で無い場合は、充電電流がＩ０で充電が行われており、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）から電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データである第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を減算し、その減算結果を所定値Ｎ０と比較することにより満充電の検出を行う（ステップ５２７）。
【００３５】
前記減算結果が所定値Ｎ０以下である場合は、Ｔｉ−３５→Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３４→Ｔｉ−３５、…、Ｔｉ−０１→Ｔｉ−０２、Ｔｉｎ→Ｔｉ−０１とそれぞれの記憶データを１サンプリング前の記憶エリアに移し換え（ステップ５２８）、再度ステップ５０６からの処理を行う。前記減算結果が所定値Ｎ０以上である場合は、充電を終了して（ステップ５２９）、電池パック２が充電器より取り外されたら（ステップ５３０）、冷却ファン６を停止し（ステップ５３１）、再度ステップ５０１からの処理を行う。
【００３６】
また、ステップ５２０において電池温度が４５℃に達していないと判断した場合は、ステップ５２１及びステップ５２２をスキップする。また、ステップ５２１において第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が負であると判断した場合はステップ５２２をスキップする。
【００３７】
ステップ５１９において４５℃フラグが１である場合は、冷却効果有りフラグが１であるか否かを比較して（ステップ５３２）、１の場合はステップ５２３にジャンプする。冷却効果有りフラグが１でない場合は、冷却効果無しフラグが１であるか否かを比較し（ステップ５３３）、１の場合はステップ５２３にジャンプする。冷却効果無しフラグが１でない場合は、電池温度記憶手段５３１の記憶データの充電開始時の電池温度Ｔ０を出力し（ステップ５３４）、その結果に基づいた所定値Ｐ１Ｔ０と第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）とを比較し（ステップ５３５）、充電開始時の電池温度に基づいた所定値Ｐ１Ｔ０より第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が小さい場合は、冷却効果が有ると判別し、冷却効果があることを考慮した電池パック２の発熱による電池寿命の劣化を抑制することが可能な最大の電流値である第一充電電流Ｉ１（＜Ｉ０）で充電を行い（ステップ５３６）、冷却効果有りフラグを１にし（ステップ５３７）、その後ステップ５２３にジャンプする。
【００３８】
また、ステップ５３５において、充電開始時の電池温度に基づいた所定値Ｐ１Ｔ０より第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が大きい場合は、冷却効果がないと判別し、冷却効果がないことを考慮した電池パック２の発熱による電池寿命の劣化を抑制することが可能な最大の電流値である第二充電電流Ｉ２（＜Ｉ１）で充電を行い（ステップ５３８）、冷却効果無しフラグを１にし（ステップ５３９）、その後ステップ５２３にジャンプする。
【００３９】
次に図３の回路図及び図７、図８のフローチャートを参照して本発明における充電中の電池温度が所定の温度に達した時の電池温度勾配の最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別する場合の動作を説明する。
【００４０】
電源を投入するとマイコン５０は出力ポート５６ａ、５６ｂをイニシャルセットし、電池パック２の接続待機状態となる（ステップ６０１）。電池パック２が接続されると、冷却ファン６が作動し（ステップ６０２）、その後、充電電流Ｉ０で充電を開始する（ステップ６０３）。
【００４１】
電池温度記憶手段５３１の記憶データの３６サンプリング前までの電池温度Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３５、………、Ｔｉ−０１と、電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データの最新の電池温度と１２サンプリング前の電池温度とから演算した第一サンプリング幅の温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）と、冷却効果フラグ、冷却効果判断済みフラグ、４５℃フラグ、Ｉ３フラグ、Ｉ４フラグをイニシャルセットし（ステップ６０４）、サンプリングタイマをスタートさせる（ステップ６０５）。サンプリングタイマ時間がΔｔ経過したら（ステップ６０６）、再度サンプリングタイマをスタートさせる（ステップ６０７）。この例ではサンプリングタイマ時間Δｔは５秒とする。第一サンプリング幅の電池温度勾配は最新の電池温度と１２サンプリング前の電池温度との減算結果を１２サンプリング分の時間６０秒で割った値とする。また、第二サンプリング幅の電池温度勾配は最新の電池温度と３６サンプリング前の電池温度勾配との減算結果を３６サンプリング分の時間１８０秒で割った値とする。
【００４２】
次いで、電池温度Ｔｉｎを電池温度検出手段９０で抵抗９１及び９２によって分圧した分圧値をＡ／Ｄコンバータ５５でＡ／Ｄ変換し、電池温度として取り込む（ステップ６０８）。この時、始めてのサンプリングタイマスタート時である時は（ステップ６０９）、取り込んだ電池温度Ｔｉｎを充電開始時の電池温度Ｔ０として電池温度記憶手段５３１に記憶する（ステップ６１０）。次に、電池温度Ｔｉｎから電池温度記憶手段の記憶データ５３１の３６サンプリング前の電池温度を減算し、その値を３６サンプリング分の時間１８０秒で割り、その値（Ｔｉｎ−Ｔｉ−３６）／１８０を第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）として電池温度勾配記憶手段５３２に記憶する（ステップ６１１）。
【００４３】
次に、冷却効果判断済みフラグが１であるか否かを比較し（ステップ６１２）、１でない場合は、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が正か負かを比較し（ステップ６１３）、負でないなら３６サンプリング分の時間１８０秒以上経過しており、第二サンプリング幅の電池温度勾配の演算が開始されているので、電池温度記憶手段５３１の記憶データの充電開始時の電池温度Ｔ０を出力し（ステップ６１４）、その結果に基づいた所定値Ｐ２Ｔ０と第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）とを比較する（ステップ６１５）。充電開始時の電池温度に基づいた所定値Ｐ２Ｔ０より第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が小さい場合は冷却効果が有ると判別し冷却効果フラグを１にし（ステップ６１６）、次いで冷却効果判断済みフラグを１にする。充電開始時の電池温度に基づいた所定値Ｐ２Ｔ０より第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が大きい場合は、冷却効果が無いと判別して冷却効果フラグを０にし、（ステップ６１７）次いでステップ６１８において冷却効果判断済みフラグを１にする。
【００４４】
ステップ６１２において、冷却効果判断済みフラグが１であるか否かを比較し、１であると判断された場合は、ステップ６１９の処理を行う。
【００４５】
また、ステップ６１３において、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が負である場合はステップ６１９の処理を行う。
【００４６】
次に、先に取り込んだ電池温度Ｔｉｎから電池温度記憶手段の記憶データ５３１の１２サンプリング前の電池温度Ｔｉ−１２を減算し、その値を１２サンプリング分の時間６０秒で割り、その値（Ｔｉｎ−Ｔｉ−１２）／６０を第一サンプリング幅の電温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）として電池温度勾配記憶手段５３２に記憶する（ステップ６１９）。その時、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が正か負かを比較し（ステップ６２０）、負でないなら１２サンプリング分の時間６０秒以上経過しており、第一サンプリング幅の電池温度勾配の演算が開始されているので、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）と第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）とを比較し（ステップ６２１）、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）より小さい場合は、第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を更新し（ステップ６２２）、第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）より大きい場合はステップ６２２をスキップする。また、ステップ６２０において第一サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）が負の時は、１２サンプリング分の時間６０秒以上経過しておらず、第一サンプリング幅の電池温度勾配の演算が開始されていないので、ステップ６２１及びステップ６２２をスキップする。次に４５℃フラグが１であるか否かを判断し（ステップ６２３）、１でない場合はＴｉｎが電池温度が４５℃に達したか否かを比較し（ステップ６２４）、４５℃に達したと判断した場合は、第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が負か正かを比較し（ステップ６２５）、正の場合４５℃フラグを１とする（ステップ６２６）。
【００４７】
次に、Ｉ３フラグが１か否かの判別を行う（ステップ６２７）。ステップ６２７において、Ｉ３フラグが１の場合、すなわち充電電流が後述するＩ３の場合は、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）から電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データである第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値 ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を減算し、その減算結果を所定値Ｎ３と比較することにより満充電の検出を行う（ステップ６２８）。
【００４８】
前記減算結果が所定値Ｎ３以下である場合は、Ｔｉ−３５→Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３４→Ｔｉ−３５、…、Ｔｉ−０１→Ｔｉ−０２、Ｔｉｎ→Ｔｉ−０１とそれぞれの記憶データを１サンプリング前の記憶エリアに移し換え（ステップ６３２）、再度ステップ６０６からの処理を行う。前記減算結果が所定値Ｎ３以上である場合は、充電を終了して（ステップ６３３）、電池パック２が充電器より取り外されたら（ステップ６３４）、冷却ファン６を停止し（ステップ６３５）、再度ステップ６０１からの処理を行う。
【００４９】
ステップ６２７において、Ｉ３フラグが１で無い場合は、Ｉ４フラグが１か否かの判別を行う（ステップ６２９）。ステップ６２９において、Ｉ４フラグが１の場合、すなわち充電電流が後述するＩ４の場合は、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）から電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データである第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値 ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を減算し、その減算結果を所定値Ｎ４と比較することにより満充電の検出を行う（ステップ６３０）。
【００５０】
前記減算結果が所定値Ｎ４以下である場合は、Ｔｉ−３５→Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３４→Ｔｉ−３５、…、Ｔｉ−０１→Ｔｉ−０２、Ｔｉｎ→Ｔｉ−０１とそれぞれの記憶データを１サンプリング前の記憶エリアに移し換え（ステップ６３２）、再度ステップ６０６からの処理を行う。前記減算結果が所定値Ｎ４以上である場合は、充電を終了して（ステップ６３３）、電池パック２が充電器より取り外されたら（ステップ６３４）、冷却ファン６を停止し（ステップ６３５）、再度ステップ６０１からの処理を行う。
【００５１】
ステップ６２９において、Ｉ４フラグが１で無い場合は、充電電流がＩ０で充電が行われており、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ１２）から電池温度勾配記憶手段５３２の記憶データである第一サンプリング幅の電池温度勾配の最小値 ｄＴ／ｄｔ（ＭＩＮ１２）を減算し、その減算結果を所定値Ｎ０と比較することにより満充電の検出を行う（ステップ６３１）。
【００５２】
前記減算結果が所定値Ｎ０以下である場合は、Ｔｉ−３５→Ｔｉ−３６、Ｔｉ−３４→Ｔｉ−３５、…、Ｔｉ−０１→Ｔｉ−０２、Ｔｉｎ→Ｔｉ−０１とそれぞれの記憶データを１サンプリング前の記憶エリアに移し換え（ステップ６３２）、再度ステップ６０６からの処理を行う。前記減算結果が所定値Ｎ０以上である場合は、充電を終了して（ステップ６３３）、電池パック２が充電器より取り外されたら（ステップ６３４）、冷却ファン６を停止し（ステップ６３５）、再度ステップ６０１からの処理を行う。
【００５３】
また、ステップ６２４において電池温度が４５℃に達していないと判断した場合は、ステップ６２５及びステップ６２６をスキップする。また、ステップ６２５において第二サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ（ｉｎ３６）が負と判断した場合は、ステップ６２６をスキップする。
【００５４】
ステップ６２３にて４５℃フラグが１である場合は、Ｉ３フラグが１であるか否かを比較して（ステップ６３６）、Ｉ３フラグが１であると判断されたらステップ６２７にジャンプする。Ｉ３フラグが１でないと判別されたら、Ｉ４フラグが１であるか否かを比較し（ステップ６３７）、Ｉ４フラグが１であると判別されたらステップ６２７にジャンプする。Ｉ４フラグが１でないと判別されたら、冷却効果フラグが１か否かを比較し（ステップ６３８）、冷却効果フラグが１であると判断された場合は、冷却効果があることを考慮した電池パック２の発熱による電池寿命の劣化を抑制することが可能な最大の電流値である第三充電電流Ｉ３（＜Ｉ０）で充電を行い（ステップ６３９）、Ｉ３フラグを１にし（ステップ６４０）、次いでステップ６２７にジャンプする。またステップ６３８において、冷却効果フラグが１でないと判断された場合は、冷却効果がないことを考慮した電池パック２の発熱による電池寿命の劣化を抑制することが可能な最大の電流値である第四充電電流Ｉ４（＜Ｉ３）で充電を行い（ステップ６４１）、Ｉ４フラグを１にし（ステップ６４２）、次いでステップ６２７にジャンプする。
【００５５】
上記のような方法で、冷却効果の有無を判別することにより、冷却対応電池パックにおいて電池パック及び充電装置の通風孔が異物の混入等で目詰まりを起こしている時は、冷却効果は無いとみなされ適切な充電を行うことができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、冷却対応電池パック及び冷却非対応電池パックの両方の電池パックにおいて、正確な満充電制御及び的確な充電電流で充電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却対応電池パックを充電した時の充電電圧、充電電流、第一及び第二サンプリング幅で演算した電池温度勾配の推移を示すグラフ。
【図２】冷却非対応電池パックを充電した時の充電電圧、充電電流、第一及び第二サンプリング幅で演算した電池温度勾配の推移を示すグラフ。
【図３】本発明充電装置の一実施形態を示す回路図。
【図４】ある電池温度に達した時、その温度に達するまでにおける最小の電池温度勾配値がある所定値以上か以下かによって冷却効果の有無を判断する時、各充電開始時の電池温度に基づく判断基準を示すグラフ。
【図５】本発明充電装置の充電中の電池温度が所定の温度に達した時の電池温度勾配の最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別する動作説明用フローチャートの前半部。
【図６】図５のフローチャートの後半部。
【図７】本発明充電装置の冷却ファンによる第二サンプリング幅の電池温度勾配で演算された直後の電池温度勾配が予め設定された第二所定値より大きいか否かで冷却効果の有無を判別する動作説明用フローチャートの前半部。
【図８】図７のフローチャートの後半部。
【符号の説明】
２は電池パック、６は冷却ファン、５０は演算機能を有するＣＰＵ５１、電池温度記憶手段５３１、電池温度勾配記憶手段５３２等を有するマイコン、９０は電池温度検出手段である。
Claims (7)
- 充電電流を制御する制御手段と、電池パックを冷却する冷却ファンと、電池温度を検出する電池温度検出手段と、電池温度検出手段の出力に基づいて電池温度を記憶する電池温度記憶手段と、電池温度検出手段及び電池温度記憶手段の出力に基づいてサンプリング幅の異なる複数の電池温度勾配を演算する電池温度勾配演算手段と、電池温度勾配演算手段の出力に基づいて複数の電池温度勾配を記憶する電池温度勾配記憶手段とを有する充電装置であって、
前記電池温度勾配演算手段及び電池温度勾配記憶手段の出力に基づいて予め設定された第一サンプリング幅の電池温度勾配で電池パックの満充電を判別し、予め設定され第一サンプリング幅より長い第二サンプリング幅の電池温度勾配で冷却ファンによる冷却効果の有無を判別することを特徴とする充電装置。 - 電池パックの満充電を判別するための前記第一サンプリング幅の電池温度勾配は、充電電流に対応して満充電を判別することが可能な最小サンプリング幅より大きくしたことを特徴とする請求項１記載の充電装置。
- 冷却ファンによる冷却効果の有無を判別するための前記第二サンプリング幅の電池温度勾配は、冷却効果の有無を判別することが可能なサンプリング幅にしたことを特徴とする請求項１記載の充電装置。
- 前記電池温度記憶手段は前記第二サンプリング幅の電池温度勾配の最小値を記憶し、充電中の電池温度が所定の温度に達した時の前記最小値が予め設定された第一所定値より大きいか否かで冷却ファンによる冷却効果の有無を判別するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項３記載の充電装置。
- 前記冷却効果の有無を判別する第一所定値は、充電開始時の電池温度に対応して設定するようにしたことを特徴とする請求項４記載の充電装置。
- 前記第二サンプリング幅の電池温度勾配で演算された直後の電池温度勾配が予め設定された第二所定値より大きいか否かで冷却ファンによる冷却効果の有無を判別するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項３記載の充電装置。
- 前記冷却効果の有無を判別する第二所定値は、充電開始時の電池温度に対応して設定するようにしたことを特徴とする請求項６記載の充電装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002299089A JP2004135460A (ja) | 2002-10-11 | 2002-10-11 | 充電装置 |
| US10/680,234 US6949914B2 (en) | 2002-10-11 | 2003-10-08 | Charging apparatus |
| TW092127985A TWI230493B (en) | 2002-10-11 | 2003-10-08 | Charging apparatus |
| DE10347121A DE10347121A1 (de) | 2002-10-11 | 2003-10-10 | Ladegerät |
| CNB2003101209622A CN100568661C (zh) | 2002-10-11 | 2003-10-11 | 充电设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002299089A JP2004135460A (ja) | 2002-10-11 | 2002-10-11 | 充電装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006326473A Division JP4182543B2 (ja) | 2006-12-04 | 2006-12-04 | 充電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004135460A true JP2004135460A (ja) | 2004-04-30 |
| JP2004135460A5 JP2004135460A5 (ja) | 2005-11-04 |
Family
ID=32288325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002299089A Pending JP2004135460A (ja) | 2002-10-11 | 2002-10-11 | 充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004135460A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2017051515A1 (ja) * | 2015-09-25 | 2018-07-12 | 三洋電機株式会社 | バッテリシステムの温度検出方法 |
| JP2023504025A (ja) * | 2019-11-26 | 2023-02-01 | ミルウォーキー エレクトリック ツール コーポレイション | バッテリパックの検出及びバッテリ放電モードの選択 |
-
2002
- 2002-10-11 JP JP2002299089A patent/JP2004135460A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2017051515A1 (ja) * | 2015-09-25 | 2018-07-12 | 三洋電機株式会社 | バッテリシステムの温度検出方法 |
| JP2023504025A (ja) * | 2019-11-26 | 2023-02-01 | ミルウォーキー エレクトリック ツール コーポレイション | バッテリパックの検出及びバッテリ放電モードの選択 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6949914B2 (en) | Charging apparatus | |
| JP4952971B2 (ja) | 電池寿命判別装置 | |
| JP2006129619A (ja) | 電池の充電装置 | |
| JPH07288936A (ja) | 蓄電池の充電方法 | |
| JPH11252814A (ja) | 充電装置及び充電方法 | |
| JP3161272B2 (ja) | 電池の充電装置 | |
| JP2005039918A (ja) | 電池の充電装置 | |
| JP3637758B2 (ja) | 電池の充電法 | |
| JP3772665B2 (ja) | 電池の充電装置 | |
| JPH08289478A (ja) | 二次電池の充電方法 | |
| JP3951297B2 (ja) | 充電装置 | |
| JP3695266B2 (ja) | 満充電判別方法 | |
| JP2006166641A (ja) | 充電装置 | |
| JP2004171796A (ja) | 充電装置 | |
| JP2004135460A (ja) | 充電装置 | |
| JP4345290B2 (ja) | 充電装置 | |
| JP4182543B2 (ja) | 充電装置 | |
| JP3268866B2 (ja) | 二次電池の充電方法 | |
| JPH0698472A (ja) | 充電方法 | |
| JP2906862B2 (ja) | 電池充電法 | |
| JP4029591B2 (ja) | 充電方法 | |
| JP3951296B2 (ja) | 充電装置 | |
| JP3656379B2 (ja) | 電池の充電装置 | |
| JP3691360B2 (ja) | 二次電池の充電方法と充電器 | |
| JP3945194B2 (ja) | 充電装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050909 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050909 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060926 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061003 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061204 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070206 |