JP2004171796A - 充電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】充電終了後における冷却ファンによる騒音の時間を短縮することである。
【解決手段】2次電池を充電するための充電装置であって、上記2次電池の温度を検出する温度検出手段と、上記2次電池を冷却する冷却ファンと、上記温度検出手段からの信号を取り込み、その信号に応じて上記冷却ファンの作動及び停止を制御する制御装置とを有し、上記2次電池の充電終了後、所定時間が経過したら上記冷却ファンの作動を停止するように制御する。
【選択図】 図2
【解決手段】2次電池を充電するための充電装置であって、上記2次電池の温度を検出する温度検出手段と、上記2次電池を冷却する冷却ファンと、上記温度検出手段からの信号を取り込み、その信号に応じて上記冷却ファンの作動及び停止を制御する制御装置とを有し、上記2次電池の充電終了後、所定時間が経過したら上記冷却ファンの作動を停止するように制御する。
【選択図】 図2
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】
【特許文献1】特開2001−136676
コードレス工具等の電源に用いられているニッケルカドミニウム電池やニッケル水素電池等を充電する時、大きな電流で充電すると短時間で充電できるが、充電時の電池の発熱も大きくなり、電池のサイクル寿命が短くなるため、充電装置等に設けられた冷却ファンにより電池を冷却しながら充電を行い、充電時の電池の発熱を抑制して大きな電流で短時間で充電する充電装置が提案されている。
【0003】
また、充電終了後においても、冷却ファンを継続して作動させ、充電によって高温に達した電池を冷却する充電装置が提案されている。
【0004】
特開2001−136676号公報(特許文献1)には、充電の完了後にも電池の冷却を続ける冷却装置を備える充電装置において電池が所定温度まで冷却された時送風モータを停止する制御方式が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に示されているような制御を行わないと、充電終了後、電池を充電装置本体から離脱させない限り冷却ファンが作動し続けるため、冷却ファンによる騒音が長時間にわたり発生するといった問題がある。
【0006】
また特許文献1に記載されているような制御方式を採用した場合でも、周囲温度がかなり高く、電池温度がなかなか低下しない場合には冷却ファンが極めて長時間にわたり回転し続け、騒音が気になることがある。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、充電終了後における冷却ファンによる騒音の時間を短縮することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明充電装置は、2次電池の温度を検出する温度検出手段と、2次電池を冷却する冷却ファンと、上記温度検出手段からの信号を取り込み、その信号に応じて上記冷却ファンの作動及び停止を制御する制御装置とを有し、2次電池の充電終了後、所定時間が経過したら上記冷却ファンの作動を停止するように制御することに一つの特徴がある。
【0008】
本発明の他の特徴は、上記制御装置が電池温度とタイマ時間との関係を示す情報を記憶する記憶手段を有し、上記2次電池の充電終了時の温度と上記記憶手段の情報からタイマ時間を求め、2次電池の充電終了後、上記タイマ時間を経過した時上記冷却ファンの作動を停止するように制御することにある。
本発明の他の特徴は、2次電池の充電終了後所定時間を経過した時にトリクル充電を開始し、上記冷却ファンを作動させると共に、トリクル充電開始から所定時間経過後に該充電を停止し、該停止から一定時間後に上記ファンの作動を停止するように制御することにある。
【0009】
本発明の他の特徴は、トリクル充電停止時の電池温度を検出し、該検出温度に対応して決められた時間だけトリクル充電停止時から経過したら上記冷却ファンの作動を停止するように制御することにある。
【0010】
本発明の他の特徴は、2次電池の充電終了後所定時間を経過した時にトリクル充電を開始し、上記冷却ファンを作動させると共に、トリクル充電開始時の温度T0から電池温度が所定値P上昇したらトリクル充電を停止し、該停止から一定時間後に上記冷却ファンの作動を停止するように制御することにある。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施形態を示す回路図である。1は交流電源、2は電池パックであり、複数の素電池を直列接続した電池組2Aと、電池組2Aに接触または近接して配置され、電池温度を検出する例えばサーミスタ等の感温素子2Bからなる。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ある。電流検出手段3は抵抗、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は電池組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あり、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。
【0012】
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ある。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。
【0013】
30は整流平滑回路でダイオード31、32、チョークコイル33、平滑用コンデンサ34からなる。40は抵抗41、42からなる電池電圧検出手段で、電池組2の端子電圧はこの抵抗41、42により分圧された後マイコン50に加えられる。マイコン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。CPU51は、最新の電池温度と所定時間前にサンプリングした電池温度とから電池温度勾配の演算等を行う。60は充電電流制御手段で演算増幅器61、62、抵抗63〜66からなる。
【0014】
70は定電圧電源で電源トランス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70の出力電圧は、冷却ファン6、マイコン50、充電電流制御手段60等に供給される。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。
【0015】
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は抵抗91、92からなる電池温度検出手段であり、5Vの定電圧源と接続された抵抗91と、抵抗92と電池パック2内の感温素子2Bとによって分圧された電圧を前記マイコン50のA/Dコンバータ55に入力し、電池温度を検出し充電を制御する構成となっている。
【0016】
次に図1の回路図及び図2、図3のフローチャート及び図4の表を参照して本発明充電装置の動作の一例を説明する。
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101)。電池パック2を接続すると、出力ポ−ト56bより駆動手段7を介して冷却ファン6を作動する(ステップ102)。
【0017】
マイコン50は電池パック2が接続されたことを電池電圧検出手段40からの信号により判別し、出力ポ−ト56aより充電制御信号伝達手段4を介しPWM制御IC23に充電開始信号を伝達するとともに出力ポート56aより充電電流設定手段80を介して、充電電流設定基準電圧値Vi0を演算増幅器62に印加し、充電電流I0で充電を開始する(ステップ103)。
【0018】
充電開始と同時に電池パック2に流れる充電電流を電流検出手段3により検出し、この充電電流に対応する電圧と充電電流設定基準値Vi0との差を充電電流制御手段60より信号伝達手段5を介してPWM制御IC23に帰還をかける。そして、充電電流が大きい場合はパルス幅を狭めたパルスを、逆の場合パルス幅を広げたパルスをMOSFET22で発生させる。このパルスは高周波トランス21を介して整流平滑回路30に加えられここで整流平滑され、電池パック2に供給される。即ち、電流検出手段3、充電電流制御手段60、信号伝達手段5、スイッチング回路20、整流平滑回路30により電池パック2の充電電流を所定電流値I0となるように制御する。
【0019】
一方、電池温度検出手段90の出力信号は所定時間間隔でサンプリングしてマイコン50に取り込まれRAM53に記憶される。サンプリングの時間間隔は適宜選定できるが、本実施形態では5秒に設定されている。図6はRAM53に記憶されるサンプリングデータの一例を示し、現時点から例えば5秒前の時点t1における電池温度データTi−01、10秒前の時点t2におけるデータTi−02……及び30秒前の時点t6における電池温度データTi−06が格納されている。RAM53に記憶するサンプル数は適宜選択することができる。
ステップ104においては上述の電池温度Ti−06、Ti−05、……、Ti−01と,最新の電池温度と6サンプリング前の電池温度との差によって演算された電池温度勾配の最小値dT/dt(MIN)と、各判別フラグである45℃フラグ、冷却効果有りフラグ、冷却効果無しフラグ、トリクル充電フラグ、トリクル充電10回以上フラグをイニシャルリセットする。さらに電池温度サンプリングタイマをスタートさせ、(ステップ105)、サンプリングタイマ時間が△t(本実施形態では5秒)を経過したら(ステップ106)、再度サンプリングタイマをスタートさせる(ステップ107)。
【0020】
次いで定電圧5Vを感温素子2Bと,抵抗91,92で分圧した電圧をA/Dコンバータ55でA/D変換し、電池温度Tinとして取り込む(ステップ108)。そして演算手段51にてTinと6サンプリング前のデ−タTi−06との差から最新の電池温度勾配としてのdT/dt(in)=Tin−Ti−06を求め(ステップ109)、dT/dt(in)が負か否かの判別を行う(ステップ110)。
【0021】
dT/dt(in)が負のときはステップ113にジャンプし、正のときはステップ111に進み、最新の電池温度勾配dT/dt(in)と記憶手段53に記憶されている電池温度勾配の最小値 dT/dt(MIN)とが比較される。ステップ111において、dT/dt(in)がdT/dt(MIN)より大きいときはステップ112をスキップし,dT/dt(in)がdT/dt(MIN)より小さい時は、記憶データdT/dt(MIN)の値を最新の電池温度勾配dT/dt(in)に値に更新する。
【0022】
次いで冷却ファン6による電池冷却効果の有無判別を行う。マイコン50のRAM53は図7に示す各種のフラグを記憶する領域があり、ステップ113では電池温度が所定温度45℃に達したか否かを判別するための45℃判別フラグが1か否かの判別を行う。これが1の時は電池パック2の温度が45℃に達したと判断し、引き続きRAM53の冷却効果有りフラグが1か否かの判別を行い(ステップ118)、1の時は電池満充電判別処理のステップ116へジャンプする。
【0023】
ステップ118において冷却効果有りフラグが1でない時、すなわち0の時は、引き続き冷却効果無しフラグが1か否かの判別を行い(ステップ119)、1の時は電池満充電判別処理のステップ116へジャンプする。
【0024】
ステップ119において冷却効果無しフラグが1でない時、すなわち0の時は、電池温度勾配の最小値dT/dt(MIN)が所定の温度勾配値Pより大きいか否かの判別により冷却ファン6による電池冷却効果の有無を判別する(ステップ120)。ステップ120において所定の温度勾配値Pより大きい時は、冷却ファン6による電池パック2の冷却効果は無いと判別し、引き続き、最新の電池温度Tinが予め設定された所定温度45℃より高いか否かの判別を行い(ステップ124)、所定温度45℃より低い時は電池満充電判別処理のステップ116へジャンプする。
【0025】
ステップ124において、最新の電池温度Tinが所定温度45℃より高い時は、出力ポート56aより充電電流設定手段80を介して、充電電流設定基準電圧値Vi2を演算増幅器62に印加し、充電電流I2(I2<I0)に充電電流を切り替え(ステップ125)、引き続きRAM53の冷却効果無しフラグを1にセットし(ステップ126)、電池満充電判別処理のステップ116へジャンプする。
【0026】
ステップ120において、RAM53の最新の電池温度と6サンプリング前の電池温度との差によって演算された電池温度勾配の最小値dT/dt(MIN)が所定の温度勾配値Pより小さい時は、冷却ファン6による電池パック2の冷却効果が有ると判別し、引き続き、最新の電池温度Tinが予め設定された所定温度50℃より高いか否かの判別を行い(ステップ121)、所定温度50℃より低い時は電池満充電判別処理のステップ116へジャンプする。
【0027】
ステップ121において、最新の電池温度Tinが所定温度50℃より高い時は、出力ポート56bより充電電流設定手段80を介して、充電電流設定基準電圧値Vi1を演算増幅器62に印加し、充電電流I1(I1>I2、I1<I0)に充電電流を切り替え(ステップ122)、引き続きRAM53の冷却効果有りフラグを1にセットし(ステップ123)、電池満充電判別処理のステップ116へジャンプする。
【0028】
ステップ116の満充電判別は周知の如く種々の検出方法がある。例えば,
−ΔV検出法は電池電圧検出手段40の出力に基づいて充電末期のピーク電圧から所定量降下したこと検出して満充電と判定する。また2階微分検出法は,電池電圧がピークに達する前に充電を停止することにより過充電を低減し,電池のサイクル寿命を向上させることを目的とし,電池電圧の時間による2階微分値が負になる時点を検出して満充電と判定する。また,ΔT検出法は電池温度検出手段90の出力に基づいて充電開始からの電池の温度上昇値が所定の温度上昇値以上になるのを検出して満充電と判定する。更にdT/dt検出法は,特開昭62−193518号,特開平2−246739号,実開平3−34638号公報等に記載されているように充電時における所定時間当りの電池温度上昇率(温度勾配)が所定値以上になるのを検出して満充電と判定する。本実施形態ではこれらの検出法のうちの任意の一つないし複数の満充電検出法が用いられる。
【0029】
ステップ116において、電池パック2が満充電でないと判別したときはRAM53における記憶デ−タである6サンプリング前までの電池温度Ti−06、Ti−05、…、Ti−01が更新され,Ti−05、Ti−04、・・…、TinがそれぞれTi−06、Ti−05、・・…Ti−01の記憶エリアに移し替えられ(ステップ117)、再度ステップ106からの処理を行う。
【0030】
ステップ116において,電池パック2が満充電なら,マイコン50は出力ポート56bより充電制御信号伝達手段4を介して充電停止信号をPWM制御IC23に伝達し,充電を停止する(ステップ127)。
【0031】
次に、トリクル充電フラグを0にセットする(ステップ128)。このトリクル充電フラグは、トリクル充電が開始される時に1にセットされる。次に、冷却ファン停止フラグを0にセットする(ステップ129)。この冷却ファン停止フラグは充電(トリクル充電を含む)終了後、所定タイマ時間が経過し冷却ファンを停止する時に1にセットされる。次に、充電(トリクル充電も含む)終了時の電池温度を、感温素子2Bにより検出して電池温度Teとして取り込む(ステップ130)。
【0032】
次いで、タイマをリセットし(ステップ131)、ステップ130において取り込んだ電池温度Teに応じて予め決められたタイマ時間を設定する(ステップ132)。このタイマ時間は、ステップ127において充電を終了してから、冷却ファンを停止するまでの時間である。ステップ132において設定するTeごとのタイマ時間の設定値の一例を図4に示す。この例では、ステップ130において取り込んだ充電終了時の電池温度Teが30℃以下の場合は10分、Teが30℃から45℃の間の場合は20分、Teが45℃以上の場合は30分と、タイマ時間を3段階に設定した。上記実施例では、電池温度Teに応じてタイマ時間を3段階に設定したが、これに限定されるものではなく任意の数段階にわたり設定してもよい。
【0033】
次に、タイマをスタートさせ、(ステップ133)、次いで、電池パック2が充電器から抜かれているか否かを判別する(ステップ134)。ステップ134において、電池パック2の取り出しを判別したら、出力ポート56bより駆動手段7を介して冷却ファン6を停止し(ステップ135)、ステップ101に戻り,次の充電の待機状態となる。
【0034】
次に、トリクル充電10回以上フラグが1か否かの判別を行う(ステップ136)。この、トリクル充電10回以上フラグは、トリクル充電を10回以上行った場合に1にセットされる。この実施例では、トリクル充電を10回行ったら、それ以降はトリクル充電は行われないものとした。ステップ136において、トリクル充電10回以上フラグが1の場合は、これ以降はトリクル充電は行わないので、ステップ134にジャンプし電池の着脱の判別を行う。
【0035】
次に、トリクル充電フラグが1か否かの判別を行う(ステップ137)。ステップ137において、トリクル充電フラグが1でない場合は、冷却ファン停止フラグが1か否かの判別を行う(ステップ138)。ステップ138において、冷却ファン停止フラグが1でない場合は、ステップ132において設定した充電(トリクル充電含む)終了時の所定タイマ時間が経過したか否かの判別を行う(ステップ139)。ステップ139において、所定タイマ時間が経過した場合は、出力ポ−ト56bより駆動手段7を介して冷却ファンを停止し(ステップ140)、冷却ファン停止フラグを1に設定する(ステップ141)。次いで、トリクル充電回数が10回以上カウントされているか否かの判別を行う(ステップ142)。ステップ142において、トリクル充電回数が10回以上カウントされている場合は、トリクル充電回数10回以上フラグを1にセットする(ステップ143)。ステップ142において、トリクル充電回数が10回以上カウントされていない場合は、ステップ134にジャンプし電池の着脱の判別を行う。
【0036】
また、ステップ139において、所定タイマ時間経過したと判別しなかった時は、タイマ時間が1時間経過したか否かの判別を行う(ステップ144)。ステップ144において、タイマ時間が1時間経過したと判別しない時は、ステップ134にジャンプし電池の着脱の判別を行う。
【0037】
ステップ144において、タイマ時間が1時間経過したと判別した時は、出力ポート56aより充電電流設定手段80を介して、充電電流設定基準電圧値Vi3を演算増幅器62に印加し、充電電流I3(I3<I0、I1、I2)に充電電流を切り替え、トリクル充電をスタートさせる(ステップ145)。
【0038】
次いで、トリクル充電開始時の電池温度T0を検出し(ステップ146)、出力ポ−ト56bより駆動手段7を介して冷却ファンを作動させる(ステップ147)。次いで、トリクル充電フラグを1にセットする(ステップ148)。
【0039】
その後、ステップ145でトリクル充電を開始してから所定時間Rが経過したか否かを判別する(ステップ149)。ステップ149において、トリクル充電を開始してから所定時間Rを経過しない場合は、電池温度がステップ146において検出した充電開始時の電池温度T0から所定値P上昇したか否かを判別する(ステップ150)。ステップ150において、充電開始時の電池温度T0から所定値P上昇していない場合は、ステップ134にジャンプし電池の着脱の判別を行う。
【0040】
また、ステップ149において、トリクル充電開始から所定時間Rが経過したと判別した場合、及びステップ150において、電池温度がトリクル充電開始時の電池温度T0から所定値P上昇したと判別した場合は、トリクル充電回数をカウントし(ステップ151)、ステップ127にジャンプし充電(トリクル充電を含む)を停止する。
【0041】
また、ステップ137において、トリクル充電フラグが1であると判別した場合は、所定時間経過後の冷却ファン停止の処理、及びトリクル充電スタートの処理を行わないようにステップ149にジャンプする。
【0042】
また、ステップ138において、冷却ファンフラグが1であると判別した場合は、所定時間経過後の冷却ファン停止の処理を行わないようにステップステップ144にジャンプする。
【0043】
尚、上記実施形態においては、電池温度が45℃の時に冷却効果の有無の判別を行い、冷却効果が有る場合は電池温度が50℃で充電電流I1に切換え、冷却効果が無い場合は電池温度が45℃で充電電流をI2に切換えたが、これに限るものでは無く、各温度は冷却の具合により設定値を切換えても良い。
【0044】
また、上記実施形態においては、充電終了後1時間経過するごとにトリクル充電を行うようにしたが、これに限るものではなく、例えば、設定値を1.5時間にしても良い。
【0045】
更に上記実施形態においては、トリクル充電を10回行ったら、それ以降はトリクル充電を行わないようにしたが、これに限るものではなく、例えば、設定値を15回にしてもよい。
【0046】
図5は本実施形態の一例を示すもので、充電終了後1時間経過するごとにトリクル充電を行う例を示している。充電及びトリクル充電開始と共に冷却ファンを作動させ、充電及びトリクル充電終了後、この例では30分経過したら冷却ファンを停止させている。
【0047】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、充電終了後、ある一定時間経過した後、冷却ファンを停止させることにより、冷却ファンによる騒音の時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明充電装置の一実施形態を示す回路図。
【図2】本発明充電装置の制御方法の一実施例を示すフローチャート。
【図3】本発明充電装置の制御方法の一実施例を示すフローチャート。
【図4】電池温度とタイマ時間の一例を示す説明図。
【図5】本発明における充電とファンの作動・停止の関係を示す説明図。
【図6】本発明装置のRAMに記憶される電池温度データの説明図。
【図7】本発明装置のRAMに記憶されるフラグの説明図。
【符号の説明】
2は電池パック、2Aは電池組、6は冷却ファン、50はタイマ54等の機能を有する制御手段であるマイコンである。
【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】
【特許文献1】特開2001−136676
コードレス工具等の電源に用いられているニッケルカドミニウム電池やニッケル水素電池等を充電する時、大きな電流で充電すると短時間で充電できるが、充電時の電池の発熱も大きくなり、電池のサイクル寿命が短くなるため、充電装置等に設けられた冷却ファンにより電池を冷却しながら充電を行い、充電時の電池の発熱を抑制して大きな電流で短時間で充電する充電装置が提案されている。
【0003】
また、充電終了後においても、冷却ファンを継続して作動させ、充電によって高温に達した電池を冷却する充電装置が提案されている。
【0004】
特開2001−136676号公報(特許文献1)には、充電の完了後にも電池の冷却を続ける冷却装置を備える充電装置において電池が所定温度まで冷却された時送風モータを停止する制御方式が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に示されているような制御を行わないと、充電終了後、電池を充電装置本体から離脱させない限り冷却ファンが作動し続けるため、冷却ファンによる騒音が長時間にわたり発生するといった問題がある。
【0006】
また特許文献1に記載されているような制御方式を採用した場合でも、周囲温度がかなり高く、電池温度がなかなか低下しない場合には冷却ファンが極めて長時間にわたり回転し続け、騒音が気になることがある。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、充電終了後における冷却ファンによる騒音の時間を短縮することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明充電装置は、2次電池の温度を検出する温度検出手段と、2次電池を冷却する冷却ファンと、上記温度検出手段からの信号を取り込み、その信号に応じて上記冷却ファンの作動及び停止を制御する制御装置とを有し、2次電池の充電終了後、所定時間が経過したら上記冷却ファンの作動を停止するように制御することに一つの特徴がある。
【0008】
本発明の他の特徴は、上記制御装置が電池温度とタイマ時間との関係を示す情報を記憶する記憶手段を有し、上記2次電池の充電終了時の温度と上記記憶手段の情報からタイマ時間を求め、2次電池の充電終了後、上記タイマ時間を経過した時上記冷却ファンの作動を停止するように制御することにある。
本発明の他の特徴は、2次電池の充電終了後所定時間を経過した時にトリクル充電を開始し、上記冷却ファンを作動させると共に、トリクル充電開始から所定時間経過後に該充電を停止し、該停止から一定時間後に上記ファンの作動を停止するように制御することにある。
【0009】
本発明の他の特徴は、トリクル充電停止時の電池温度を検出し、該検出温度に対応して決められた時間だけトリクル充電停止時から経過したら上記冷却ファンの作動を停止するように制御することにある。
【0010】
本発明の他の特徴は、2次電池の充電終了後所定時間を経過した時にトリクル充電を開始し、上記冷却ファンを作動させると共に、トリクル充電開始時の温度T0から電池温度が所定値P上昇したらトリクル充電を停止し、該停止から一定時間後に上記冷却ファンの作動を停止するように制御することにある。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施形態を示す回路図である。1は交流電源、2は電池パックであり、複数の素電池を直列接続した電池組2Aと、電池組2Aに接触または近接して配置され、電池温度を検出する例えばサーミスタ等の感温素子2Bからなる。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ある。電流検出手段3は抵抗、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は電池組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あり、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。
【0012】
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ある。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。
【0013】
30は整流平滑回路でダイオード31、32、チョークコイル33、平滑用コンデンサ34からなる。40は抵抗41、42からなる電池電圧検出手段で、電池組2の端子電圧はこの抵抗41、42により分圧された後マイコン50に加えられる。マイコン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。CPU51は、最新の電池温度と所定時間前にサンプリングした電池温度とから電池温度勾配の演算等を行う。60は充電電流制御手段で演算増幅器61、62、抵抗63〜66からなる。
【0014】
70は定電圧電源で電源トランス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70の出力電圧は、冷却ファン6、マイコン50、充電電流制御手段60等に供給される。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。
【0015】
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は抵抗91、92からなる電池温度検出手段であり、5Vの定電圧源と接続された抵抗91と、抵抗92と電池パック2内の感温素子2Bとによって分圧された電圧を前記マイコン50のA/Dコンバータ55に入力し、電池温度を検出し充電を制御する構成となっている。
【0016】
次に図1の回路図及び図2、図3のフローチャート及び図4の表を参照して本発明充電装置の動作の一例を説明する。
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101)。電池パック2を接続すると、出力ポ−ト56bより駆動手段7を介して冷却ファン6を作動する(ステップ102)。
【0017】
マイコン50は電池パック2が接続されたことを電池電圧検出手段40からの信号により判別し、出力ポ−ト56aより充電制御信号伝達手段4を介しPWM制御IC23に充電開始信号を伝達するとともに出力ポート56aより充電電流設定手段80を介して、充電電流設定基準電圧値Vi0を演算増幅器62に印加し、充電電流I0で充電を開始する(ステップ103)。
【0018】
充電開始と同時に電池パック2に流れる充電電流を電流検出手段3により検出し、この充電電流に対応する電圧と充電電流設定基準値Vi0との差を充電電流制御手段60より信号伝達手段5を介してPWM制御IC23に帰還をかける。そして、充電電流が大きい場合はパルス幅を狭めたパルスを、逆の場合パルス幅を広げたパルスをMOSFET22で発生させる。このパルスは高周波トランス21を介して整流平滑回路30に加えられここで整流平滑され、電池パック2に供給される。即ち、電流検出手段3、充電電流制御手段60、信号伝達手段5、スイッチング回路20、整流平滑回路30により電池パック2の充電電流を所定電流値I0となるように制御する。
【0019】
一方、電池温度検出手段90の出力信号は所定時間間隔でサンプリングしてマイコン50に取り込まれRAM53に記憶される。サンプリングの時間間隔は適宜選定できるが、本実施形態では5秒に設定されている。図6はRAM53に記憶されるサンプリングデータの一例を示し、現時点から例えば5秒前の時点t1における電池温度データTi−01、10秒前の時点t2におけるデータTi−02……及び30秒前の時点t6における電池温度データTi−06が格納されている。RAM53に記憶するサンプル数は適宜選択することができる。
ステップ104においては上述の電池温度Ti−06、Ti−05、……、Ti−01と,最新の電池温度と6サンプリング前の電池温度との差によって演算された電池温度勾配の最小値dT/dt(MIN)と、各判別フラグである45℃フラグ、冷却効果有りフラグ、冷却効果無しフラグ、トリクル充電フラグ、トリクル充電10回以上フラグをイニシャルリセットする。さらに電池温度サンプリングタイマをスタートさせ、(ステップ105)、サンプリングタイマ時間が△t(本実施形態では5秒)を経過したら(ステップ106)、再度サンプリングタイマをスタートさせる(ステップ107)。
【0020】
次いで定電圧5Vを感温素子2Bと,抵抗91,92で分圧した電圧をA/Dコンバータ55でA/D変換し、電池温度Tinとして取り込む(ステップ108)。そして演算手段51にてTinと6サンプリング前のデ−タTi−06との差から最新の電池温度勾配としてのdT/dt(in)=Tin−Ti−06を求め(ステップ109)、dT/dt(in)が負か否かの判別を行う(ステップ110)。
【0021】
dT/dt(in)が負のときはステップ113にジャンプし、正のときはステップ111に進み、最新の電池温度勾配dT/dt(in)と記憶手段53に記憶されている電池温度勾配の最小値 dT/dt(MIN)とが比較される。ステップ111において、dT/dt(in)がdT/dt(MIN)より大きいときはステップ112をスキップし,dT/dt(in)がdT/dt(MIN)より小さい時は、記憶データdT/dt(MIN)の値を最新の電池温度勾配dT/dt(in)に値に更新する。
【0022】
次いで冷却ファン6による電池冷却効果の有無判別を行う。マイコン50のRAM53は図7に示す各種のフラグを記憶する領域があり、ステップ113では電池温度が所定温度45℃に達したか否かを判別するための45℃判別フラグが1か否かの判別を行う。これが1の時は電池パック2の温度が45℃に達したと判断し、引き続きRAM53の冷却効果有りフラグが1か否かの判別を行い(ステップ118)、1の時は電池満充電判別処理のステップ116へジャンプする。
【0023】
ステップ118において冷却効果有りフラグが1でない時、すなわち0の時は、引き続き冷却効果無しフラグが1か否かの判別を行い(ステップ119)、1の時は電池満充電判別処理のステップ116へジャンプする。
【0024】
ステップ119において冷却効果無しフラグが1でない時、すなわち0の時は、電池温度勾配の最小値dT/dt(MIN)が所定の温度勾配値Pより大きいか否かの判別により冷却ファン6による電池冷却効果の有無を判別する(ステップ120)。ステップ120において所定の温度勾配値Pより大きい時は、冷却ファン6による電池パック2の冷却効果は無いと判別し、引き続き、最新の電池温度Tinが予め設定された所定温度45℃より高いか否かの判別を行い(ステップ124)、所定温度45℃より低い時は電池満充電判別処理のステップ116へジャンプする。
【0025】
ステップ124において、最新の電池温度Tinが所定温度45℃より高い時は、出力ポート56aより充電電流設定手段80を介して、充電電流設定基準電圧値Vi2を演算増幅器62に印加し、充電電流I2(I2<I0)に充電電流を切り替え(ステップ125)、引き続きRAM53の冷却効果無しフラグを1にセットし(ステップ126)、電池満充電判別処理のステップ116へジャンプする。
【0026】
ステップ120において、RAM53の最新の電池温度と6サンプリング前の電池温度との差によって演算された電池温度勾配の最小値dT/dt(MIN)が所定の温度勾配値Pより小さい時は、冷却ファン6による電池パック2の冷却効果が有ると判別し、引き続き、最新の電池温度Tinが予め設定された所定温度50℃より高いか否かの判別を行い(ステップ121)、所定温度50℃より低い時は電池満充電判別処理のステップ116へジャンプする。
【0027】
ステップ121において、最新の電池温度Tinが所定温度50℃より高い時は、出力ポート56bより充電電流設定手段80を介して、充電電流設定基準電圧値Vi1を演算増幅器62に印加し、充電電流I1(I1>I2、I1<I0)に充電電流を切り替え(ステップ122)、引き続きRAM53の冷却効果有りフラグを1にセットし(ステップ123)、電池満充電判別処理のステップ116へジャンプする。
【0028】
ステップ116の満充電判別は周知の如く種々の検出方法がある。例えば,
−ΔV検出法は電池電圧検出手段40の出力に基づいて充電末期のピーク電圧から所定量降下したこと検出して満充電と判定する。また2階微分検出法は,電池電圧がピークに達する前に充電を停止することにより過充電を低減し,電池のサイクル寿命を向上させることを目的とし,電池電圧の時間による2階微分値が負になる時点を検出して満充電と判定する。また,ΔT検出法は電池温度検出手段90の出力に基づいて充電開始からの電池の温度上昇値が所定の温度上昇値以上になるのを検出して満充電と判定する。更にdT/dt検出法は,特開昭62−193518号,特開平2−246739号,実開平3−34638号公報等に記載されているように充電時における所定時間当りの電池温度上昇率(温度勾配)が所定値以上になるのを検出して満充電と判定する。本実施形態ではこれらの検出法のうちの任意の一つないし複数の満充電検出法が用いられる。
【0029】
ステップ116において、電池パック2が満充電でないと判別したときはRAM53における記憶デ−タである6サンプリング前までの電池温度Ti−06、Ti−05、…、Ti−01が更新され,Ti−05、Ti−04、・・…、TinがそれぞれTi−06、Ti−05、・・…Ti−01の記憶エリアに移し替えられ(ステップ117)、再度ステップ106からの処理を行う。
【0030】
ステップ116において,電池パック2が満充電なら,マイコン50は出力ポート56bより充電制御信号伝達手段4を介して充電停止信号をPWM制御IC23に伝達し,充電を停止する(ステップ127)。
【0031】
次に、トリクル充電フラグを0にセットする(ステップ128)。このトリクル充電フラグは、トリクル充電が開始される時に1にセットされる。次に、冷却ファン停止フラグを0にセットする(ステップ129)。この冷却ファン停止フラグは充電(トリクル充電を含む)終了後、所定タイマ時間が経過し冷却ファンを停止する時に1にセットされる。次に、充電(トリクル充電も含む)終了時の電池温度を、感温素子2Bにより検出して電池温度Teとして取り込む(ステップ130)。
【0032】
次いで、タイマをリセットし(ステップ131)、ステップ130において取り込んだ電池温度Teに応じて予め決められたタイマ時間を設定する(ステップ132)。このタイマ時間は、ステップ127において充電を終了してから、冷却ファンを停止するまでの時間である。ステップ132において設定するTeごとのタイマ時間の設定値の一例を図4に示す。この例では、ステップ130において取り込んだ充電終了時の電池温度Teが30℃以下の場合は10分、Teが30℃から45℃の間の場合は20分、Teが45℃以上の場合は30分と、タイマ時間を3段階に設定した。上記実施例では、電池温度Teに応じてタイマ時間を3段階に設定したが、これに限定されるものではなく任意の数段階にわたり設定してもよい。
【0033】
次に、タイマをスタートさせ、(ステップ133)、次いで、電池パック2が充電器から抜かれているか否かを判別する(ステップ134)。ステップ134において、電池パック2の取り出しを判別したら、出力ポート56bより駆動手段7を介して冷却ファン6を停止し(ステップ135)、ステップ101に戻り,次の充電の待機状態となる。
【0034】
次に、トリクル充電10回以上フラグが1か否かの判別を行う(ステップ136)。この、トリクル充電10回以上フラグは、トリクル充電を10回以上行った場合に1にセットされる。この実施例では、トリクル充電を10回行ったら、それ以降はトリクル充電は行われないものとした。ステップ136において、トリクル充電10回以上フラグが1の場合は、これ以降はトリクル充電は行わないので、ステップ134にジャンプし電池の着脱の判別を行う。
【0035】
次に、トリクル充電フラグが1か否かの判別を行う(ステップ137)。ステップ137において、トリクル充電フラグが1でない場合は、冷却ファン停止フラグが1か否かの判別を行う(ステップ138)。ステップ138において、冷却ファン停止フラグが1でない場合は、ステップ132において設定した充電(トリクル充電含む)終了時の所定タイマ時間が経過したか否かの判別を行う(ステップ139)。ステップ139において、所定タイマ時間が経過した場合は、出力ポ−ト56bより駆動手段7を介して冷却ファンを停止し(ステップ140)、冷却ファン停止フラグを1に設定する(ステップ141)。次いで、トリクル充電回数が10回以上カウントされているか否かの判別を行う(ステップ142)。ステップ142において、トリクル充電回数が10回以上カウントされている場合は、トリクル充電回数10回以上フラグを1にセットする(ステップ143)。ステップ142において、トリクル充電回数が10回以上カウントされていない場合は、ステップ134にジャンプし電池の着脱の判別を行う。
【0036】
また、ステップ139において、所定タイマ時間経過したと判別しなかった時は、タイマ時間が1時間経過したか否かの判別を行う(ステップ144)。ステップ144において、タイマ時間が1時間経過したと判別しない時は、ステップ134にジャンプし電池の着脱の判別を行う。
【0037】
ステップ144において、タイマ時間が1時間経過したと判別した時は、出力ポート56aより充電電流設定手段80を介して、充電電流設定基準電圧値Vi3を演算増幅器62に印加し、充電電流I3(I3<I0、I1、I2)に充電電流を切り替え、トリクル充電をスタートさせる(ステップ145)。
【0038】
次いで、トリクル充電開始時の電池温度T0を検出し(ステップ146)、出力ポ−ト56bより駆動手段7を介して冷却ファンを作動させる(ステップ147)。次いで、トリクル充電フラグを1にセットする(ステップ148)。
【0039】
その後、ステップ145でトリクル充電を開始してから所定時間Rが経過したか否かを判別する(ステップ149)。ステップ149において、トリクル充電を開始してから所定時間Rを経過しない場合は、電池温度がステップ146において検出した充電開始時の電池温度T0から所定値P上昇したか否かを判別する(ステップ150)。ステップ150において、充電開始時の電池温度T0から所定値P上昇していない場合は、ステップ134にジャンプし電池の着脱の判別を行う。
【0040】
また、ステップ149において、トリクル充電開始から所定時間Rが経過したと判別した場合、及びステップ150において、電池温度がトリクル充電開始時の電池温度T0から所定値P上昇したと判別した場合は、トリクル充電回数をカウントし(ステップ151)、ステップ127にジャンプし充電(トリクル充電を含む)を停止する。
【0041】
また、ステップ137において、トリクル充電フラグが1であると判別した場合は、所定時間経過後の冷却ファン停止の処理、及びトリクル充電スタートの処理を行わないようにステップ149にジャンプする。
【0042】
また、ステップ138において、冷却ファンフラグが1であると判別した場合は、所定時間経過後の冷却ファン停止の処理を行わないようにステップステップ144にジャンプする。
【0043】
尚、上記実施形態においては、電池温度が45℃の時に冷却効果の有無の判別を行い、冷却効果が有る場合は電池温度が50℃で充電電流I1に切換え、冷却効果が無い場合は電池温度が45℃で充電電流をI2に切換えたが、これに限るものでは無く、各温度は冷却の具合により設定値を切換えても良い。
【0044】
また、上記実施形態においては、充電終了後1時間経過するごとにトリクル充電を行うようにしたが、これに限るものではなく、例えば、設定値を1.5時間にしても良い。
【0045】
更に上記実施形態においては、トリクル充電を10回行ったら、それ以降はトリクル充電を行わないようにしたが、これに限るものではなく、例えば、設定値を15回にしてもよい。
【0046】
図5は本実施形態の一例を示すもので、充電終了後1時間経過するごとにトリクル充電を行う例を示している。充電及びトリクル充電開始と共に冷却ファンを作動させ、充電及びトリクル充電終了後、この例では30分経過したら冷却ファンを停止させている。
【0047】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、充電終了後、ある一定時間経過した後、冷却ファンを停止させることにより、冷却ファンによる騒音の時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明充電装置の一実施形態を示す回路図。
【図2】本発明充電装置の制御方法の一実施例を示すフローチャート。
【図3】本発明充電装置の制御方法の一実施例を示すフローチャート。
【図4】電池温度とタイマ時間の一例を示す説明図。
【図5】本発明における充電とファンの作動・停止の関係を示す説明図。
【図6】本発明装置のRAMに記憶される電池温度データの説明図。
【図7】本発明装置のRAMに記憶されるフラグの説明図。
【符号の説明】
2は電池パック、2Aは電池組、6は冷却ファン、50はタイマ54等の機能を有する制御手段であるマイコンである。
Claims (5)
- 2次電池を充電するための充電装置であって、上記2次電池の温度を検出する温度検出手段と、上記2次電池を冷却する冷却ファンと、上記温度検出手段からの信号を取り込み、その信号に応じて上記冷却ファンの作動及び停止を制御する制御装置とを有し、上記制御装置は上記2次電池の充電終了後、所定時間が経過したら上記冷却ファンの作動を停止するように制御することを特徴とする充電装置。
- 2次電池を充電するための充電装置であって、上記2次電池の温度を検出する温度検出手段と、上記2次電池を冷却する冷却ファンと、上記温度検出手段からの信号を取り込み、その信号に応じて上記冷却ファンの作動及び停止を制御する制御装置とを有し、上記制御装置は電池温度とタイマ時間との関係を示す情報を記憶する記憶手段を有し、上記2次電池の充電終了時の温度と上記記憶手段の情報からタイマ時間を求め、2次電池の充電終了後、上記タイマ時間を経過した時上記冷却ファンの作動を停止するように制御することを特徴とする充電装置。
- 請求項1又は2において上記制御装置は2次電池の充電終了後所定時間を経過した時にトリクル充電を開始し、上記冷却ファンを作動させると共に、トリクル充電開始から所定時間経過後に該充電を停止し、該停止から一定時間後に上記ファンの作動を停止するように制御することを特徴とする充電装置。
- 請求項3において上記制御装置はトリクル充電停止時の電池温度を検出し、該検出温度に対応して決められた時間だけトリクル充電停止時から経過したら上記冷却ファンの作動を停止するように制御することを特徴とする充電装置。
- 請求項1又は2において上記制御装置は2次電池の充電終了後所定時間を経過した時にトリクル充電を開始し、上記冷却ファンを作動させると共に、トリクル充電開始時の温度T0から電池温度が所定値P上昇したらトリクル充電を停止し、該停止から一定時間後に上記冷却ファンの作動を停止するように制御することを特徴とする充電装置。
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