JP2007006650A - 充電器およびそれを用いる電動工具セット - Google Patents

Abstract

【課題】 定電流−定電圧充電のように、充電過程の少なくとも一部に定電流充電を行う充電器において、満充電電池の再充電を繰返した場合の過充電を抑制する。
【解決手段】 充電開始直後に、通常の定電流充電を行う前に、所定期間Ｔ１だけ、定電流充電で用いる電流値Ｉ１より小さい電流値Ｉ２で予備充電を行い、その予備充電で定電流−定電圧充電の切換わりの目標電圧Ｖ１に達すると、満充電電池と判定して、充電を停止する。したがって、満充電電池を装着すると、従来のように大電流の電流値Ｉ１による定電流充電では、目標電圧Ｖ１を超えてしまうことがあるのに対して、本発明では、小電流値Ｉ２で電池に流入する充電電荷を従来よりも低減させることができる。これによって、満充電電池の再充電を繰返した場合の過充電を抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、二次電池を充電する充電器およびその充電器を電動工具の二次電池の充電に用いるようにした電動工具セットに関する。

前記二次電池の充電器の典型的な従来技術としては、以下のものが提案されている。特許文献１には、電池温度が高い場合には電流値を小さくし、定電圧充電しないようにすることで電池の劣化を防止し、満充電にする場合には低電流レンジで定電圧充電を行うことで、高い精度で満充電にする電池の充電方法が提案されている。

特許文献２には、最終の充電電圧よりも低い予備充電電圧まで定電圧充電し、次に前記最終の充電電圧よりも低い内部抵抗検出電圧まで定電流でパルス充電して、それによる電圧上昇から内部抵抗を求め、その求めた内部抵抗に最終充電電流を乗算した値だけ目標の充電電圧に加算して充電することで、内部抵抗に拘わらず、目標の充電電圧まで充電でき、劣化した電池を短時間で充電できるようにした電池の充電方法が提案されている。
特開平９−１６３６１８号公報 特開２００２−１４２３７９号公報

いずれの従来技術も、高い精度で満充電まで充電できるようになっているけれども、既に満充電まで充電された電池を誤って装着した場合の対策が行われておらず、定電圧充電や定電流充電を行いつつ、残量を確認することになり、過充電となって、電池パックが破損したり、電池寿命を縮めてしまうことになる。特に、Ｌｉ−ｉｏｎ（リチウムイオン）電池では、危険である。

前記Ｌｉ−ｉｏｎ電池では、最初は定電流充電を行い、充電電圧が予め定める電圧まで達したら、その電圧を維持するように定電圧充電を行う定電流−定電圧充電が用いられ、充電電圧が該予め定める電圧を超えることによる信頼性の低下が未然に防止されている。しかしながら、充電開始直後の定電流充電では、定電圧充電に比べて大きな電流で充電を行うので、満充電の電池パックを充電する際には、充電開始後に速やかに定電圧充電に移行して充電電流を制限しても、その移行までの期間には大電流が流れ続けることになり、また定電圧充電でも、段階的に充電電流を低下してゆくが、その大電流から充電電流を絞り込み、充電を停止するまでに或る程度の時間を要する。したがって、満充電の電池パックを充電すると、過充電となってしまう。

本発明の目的は、既に満充電の電池がセットされた場合にも、過充電となることを抑制することができる充電器およびそれを用いる電動工具セットを提供することである。

本発明の充電器は、予め定める第１の電流値で充電を行う充電器において、充電開始直後は前記第１の電流値より小さい第２の電流値で予め定める時間だけ充電を行い、その間に充電電圧が予め定める第１の電圧に達した場合は充電を停止する制御手段を含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、充電対象の二次電池に対して、たとえば最初は定電流で充電を行い（定電流充電）、充電電圧が予め定める第１の電圧まで達した後はその電圧を維持もしくは超えないように充電電流を制御する（定電圧充電）を行う場合のように、充電過程の少なくとも一部に定電流充電を行う充電器において、制御手段は、前記二次電池の充電電圧を測定する電圧測定部および二次電池に流れる電流値を充電電流として測定する電流検出部の検出結果などに応答して充電を制御するにあたって、充電電流を供給する電源回路に、充電開始直後は通常の定電流充電のための第１の電流値より小さい第２の電流値で予め定める時間だけ予備的に充電を行わせ、その間に前記第１の充電電圧に達した場合は充電を停止させる。

したがって、既に満充電の電池がセットされた場合にも、その充電電圧を検知するために通常の定電流充電のための第１の電流値より小さい第２の電流値で予備的に充電を行うので、充電開始から充電停止までに二次電池に流入する充電電荷を、従来よりも低減させることができる。これによって、満充電電池の再充電を繰返した場合の過充電を抑制することができる。

また、本発明の充電器は、予め定める第１の電流値で定電流充電を行い、予め定める第１の電圧に達した後は、その電圧を維持もしくは超えないように、充電電流を予め定める減分ΔＩ１ずつ低下してゆき、予め定める第３の電流値まで低下すると充電を停止する多段定電流充電で定電圧充電を行う充電器において、充電開始直後は、前記第１の電流値より小さい第２の電流値で予め定める時間だけ充電を行い、その間に前記第１の充電電圧に達した場合は、前記定電圧充電に切換え、前記減分ΔＩ１より大きい減分ΔＩ２で多段定電流充電を行わせる制御手段を含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、充電対象の二次電池に対して、最初は定電流で充電を行い（定電流充電）、充電電圧が予め定める第１の電圧まで達した後は、その電圧を維持もしくは超えないように、充電電流を予め定める減分ΔＩ１ずつ低下してゆき、予め定める第３の電流値まで低下すると充電を停止する多段定電流充電で定電圧充電を行う充電器において、制御手段は、前記二次電池の充電電圧を測定する電圧測定部および二次電池に流れる電流値を充電電流として測定する電流検出部の検出結果などに応答して充電を制御するにあたって、充電電流を供給する電源回路に、前記第１の電流値による通常の定電流充電の前に、前記第１の電流値より小さい第２の電流値で予め定める時間だけ予備的に充電を行わせ、その間に前記第１の充電電圧に達した場合は、定電流充電を行わずに直接定電圧充電に切換わり、前記減分ΔＩ１より大きい減分ΔＩ２で多段定電流充電を行う。

したがって、既に満充電の電池がセットされた場合、定電流充電を行わず、かつ定電圧充電に切換わった後に、該定電圧充電を速やかに終了することができ、充電開始から充電完了までに二次電池に流入する充電電荷を、従来よりも低減させることができる。これによって、満充電電池の再充電を繰返した場合の過充電を抑制することができる。

さらにまた、本発明の充電器では、前記制御手段は、定電流充電で前記予め定める第１の電圧に達した後は、その電圧を維持もしくは超えないように、充電電流を予め定める減分ΔＩ１ずつ低下してゆき、予め定める第３の電流値まで低下すると充電を停止する多段定電流充電で定電圧充電を行うとともに、前記充電開始直後から予め定める時間内で充電停止を判定する電圧を、前記定電流充電から多段定電流充電に切換わる第１の電圧よりも低い予め定める第２の電圧とすることを特徴とする。

上記の構成によれば、充電対象の二次電池に対して、最初は定電流で充電を行い（定電流充電）、充電電圧が予め定める第１の電圧まで達した後は、その電圧を維持もしくは超えないように、充電電流を予め定める減分ΔＩ１ずつ低下してゆき、予め定める第３の電流値まで低下すると充電を停止する多段定電流充電で定電圧充電を行う充電器において、制御手段は、前記第２の電流値で充電を行う予備充電期間において充電停止を判定する電圧を、前記定電流充電から多段定電流充電に切換わる第１の電圧から、それよりも低い予め定める第２の電圧に低下させる。

したがって、既に満充電に近い電池がセットされた場合、予備充電の間には前記第１の電圧には達しなかったものの、定電流充電に移行すると、充電電流が第２の電流値から第１の電流値に増大するので、切換わった瞬間に第１の電圧を超える可能性があるのに対して、予備充電において充電停止を判定する電圧を通常よりも低い第２の電圧に設定しておくことで、予備充電から定電流充電に切換わっても、前記第１の電圧を確実に超えないようにすることができる。

また、本発明の充電器では、前記制御手段は、前記充電開始直後からの予め定める時間内で、電圧上昇率が、予め定める値以下である場合、充電を停止することを特徴とする。

上記の構成によれば、正常の電池ならば電圧上昇率が予め定める値を超えるので、値以下の場合、内部のショートなどの故障が生じているものと判断することができ、故障電池を発見することで安全性を高めることができる。

さらにまた、本発明の電動工具セットは、前記の充電器を用いることを特徴とする。

上記の構成によれば、満充電電池の再充電を繰返した場合の過充電を抑制することができる電動工具セットを実現することができる。

本発明の充電器は、以上のように、充電対象の二次電池に対して、たとえば最初は定電流で充電を行い（定電流充電）、充電電圧が予め定める第１の電圧まで達した後はその電圧を維持もしくは超えないように充電電流を制御する（定電圧充電）を行う場合のように、充電過程の少なくとも一部に定電流充電を行う充電器において、制御手段は、前記二次電池の充電電圧を測定する電圧測定部および二次電池に流れる電流値を充電電流として測定する電流検出部の検出結果などに応答して充電を制御するにあたって、充電電流を供給する電源回路に、充電開始直後は通常の定電流充電のための第１の電流値より小さい第２の電流値で予め定める時間だけ予備的に充電を行わせ、その間に前記第１の充電電圧に達した場合は充電を停止させる。

それゆえ、既に満充電の電池がセットされた場合にも、その充電電圧を検知するために通常の定電流充電のための第１の電流値より小さい第２の電流値で予備的に充電を行うので、充電開始から充電停止までに二次電池に流入する充電電荷を、従来よりも低減させることができる。これによって、満充電電池の再充電を繰返した場合の過充電を抑制することができる。

さらにまた、本発明の電動工具セットは、以上のように、前記の充電器を用いる。

それゆえ、満充電電池の再充電を繰返した場合の過充電を抑制することができる電動工具セットを実現することができる。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の第１の形態に係る電動工具セットにおける充電器１に関する部分の電気的構成を示すブロック図である。充電器１は、電動工具に装着される電池パック２に対して、商用電源３からの電力を所望の充電電圧および充電電流に変換して充電を行う。

このため、充電器１は、大略的に、前記商用電源３側と電池パック２側とを電気的に絶縁する絶縁トランスおよび商用交流を所望の充電電圧および充電電流に変換する電源回路１１と、前記電源回路１１を制御して前記所望の充電電圧および充電電流を作成させる制御回路１２と、前記電池パック２の充電電圧を測定する電圧測定部１３と、前記電池パック２への充電電流を測定する電流検出部１４と、電池パック２側への接続端子Ｔ１１〜Ｔ１３とを備えて構成される。

電池パック２は、複数段直列に接続される電池セルＥ１〜Ｅｎと、各電池セルＥ１〜Ｅｎの電圧を、単段でまたは２〜３段纏めて測定する電圧判定回路２１と、前記接続端子Ｔ１１〜Ｔ１３に対応する接続端子Ｔ２１〜Ｔ２３とを備えて構成される。前記電池セルＥ１〜Ｅｎは、Ｌｉ−ｉｏｎ電池などから成り、複数の電池セルが並列に接続されて構成されてもよく、また単段構成の場合は、前記電圧判定回路２１の機能は充電器１側の電圧測定部１３で実現できるので、該電圧判定回路２１は省略されてもよい。前記電圧判定回路２１は、各段の電池セルＥ１〜Ｅｎの電圧を測定し、いずれかのセルが予め定める目標電圧Ｖ１に達すると過充電信号をアクティブのローレベルとし、達していないと前記過充電信号を非アクティブのハイレベルとして、前記接続端子Ｔ２３，Ｔ１３を介して制御回路１２へ出力する。

図２は、前記電源回路１１の具体的構成を示すブロック図である。前記商用電源３からの商用交流は、整流回路３１で整流および平滑化され、ハイ側の出力電源ライン３２は絶縁トランス３３の１次巻線Ｎ１の中点に接続され、前記絶縁トランス３３の１次巻線Ｎ１の各端は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を介して前記整流回路３１のロー側の出力電源ライン３４に接続される。前記スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、スイッチング制御回路３５によって交互にＯＮ／ＯＦＦ制御され、これによって前記絶縁トランス３３の１次巻線Ｎ１の２つの部分Ｎ１１，Ｎ１２には、相互に逆方向の交番磁界が交互に発生する。前記部分Ｎ１１，Ｎ１２には、サージ吸収用のコンデンサＣ１，Ｃ２が並列に接続されている。

前記絶縁トランス３３の２次側では、２次巻線Ｎ２の中点は接地され、２つの部分Ｎ２１，Ｎ２２に発生した起電力は、各端からダイオードＤ１，Ｄ２を介して取出され、インダクタ３６および平滑コンデンサＣ０によって平滑化される。前記平滑コンデンサＣ０からの充電電流は、前記接続端子Ｔ１１，Ｔ２１を介して電池パック２の正極に与えられ、負極から帰還する電流は、接続端子Ｔ２２，Ｔ１２から電流検出抵抗１４ａを介して前記平滑コンデンサＣ０に帰還する。

前記電流検出抵抗１４ａは、その接続端子Ｔ１２側とＧＮＤとの間の電圧を検出することで端子間電圧を検出する充電電流測定回路１４ｂとによって、前記電流検出部１４を構成する。

前記充電電流測定回路１４ｂの検出結果は、マイクロコンピュータなどで実現される前記制御回路１２に入力される。制御回路１２は、前記電圧測定部１３および充電電流測定回路１４ｂの検出結果ならびに前記電圧判定回路２１からの過充電信号に応答したＰＷＭ信号を電流制御回路３７に与え、該電流制御回路３７は、前記ＰＷＭ信号のデューティに対応した直流電圧を、フォトカプラ３８を介して前記スイッチング制御回路３５に与え、前記スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数およびＯＮ時間を制御させる。こうして、前記電圧測定部１３および充電電流測定回路１４ｂの検出結果ならびに前記電圧判定回路２１からの過充電信号に対応してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が駆動され、電池パック２に所望とする充電電圧および充電電流が供給される。

前記スイッチング制御回路３５およびフォトカプラ３８は、前記整流回路３１の出力電圧を降圧および安定化するＳＵＢ電源回路３９によって駆動され、このＳＵＢ電源回路３９によって得られた直流電圧は、ドロッパ式の三端子レギュレータなどで実現されるレギュレータ回路４０によって、さらに降圧および安定化されて、前記制御回路１２に与えられる。

図３〜図５は、上述のように構成される充電器１の制御手段である制御回路１２の動作を説明するためのグラフである。図３はこの充電器１の充電特性を示すものであり、通常時の充電過程の全体を示す。時刻ｔ１で電池パック２が装着されると、直後の期間Ｔ１だけ、予め定める第１の電流値である通常の充電電流Ｉ１よりも小さい予め定める第２の電流値である充電電流Ｉ２で予備充電を行い、前記期間Ｔ１が経過した時刻ｔ２からは、前記通常の充電電流Ｉ１で定電流充電を行う。この間、電池パック２は非アクティブ（ハイレベル）の過充電信号を制御回路１２に出力しており、期間Ｔ２が経過して満充電と判定することができる予め定める第１の電圧である目標電圧Ｖ１に達したら、前記過充電信号がアクティブ（ローレベル）になり、その時刻ｔ３から定電圧充電に移行する。前記目標電圧Ｖ１は、Ｌｉ−ｉｏｎ電池のパックで、１４．４Ｖである。

定電圧充電への移行後は、過充電信号がアクティブになるたびに充電電流を予め定める減分ΔＩ１ずつ低下してゆく多段定電流充電を行うことによって、前記目標電圧Ｖ１を維持しながら、充電電流が抑制される。充電電流をその要領で下げてゆき、期間Ｔ３が経過して、予め定める第３の電流値である電流Ｉｅｎｄまで低下したら、充電完了となる。

図４は、上述の充電特性を詳しく示すグラフであり、図４（ａ）は満充電もしくはそれに近い電池パックを装着した場合を示し、図４（ｂ）は或る程度放電した電池パックを装着した場合を示す。略満充電の電池パックでは、当初から充電電圧は高く、通常の充電電流Ｉ１よりも小さい微小な充電電流Ｉ２でも、予備充電の期間Ｔ１内に前記目標電圧Ｖ１に達してしまい、電圧判定回路２１から制御回路１２へは、アクティブの過充電信号が入力される。これに応答して、制御回路１２は電源回路１１のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチングを停止させ、電池パック２への電力供給を停止する。

これに対して、或る程度放電した電池パックでは、予備充電中に前記目標電圧Ｖ１に達せず、前記過充電信号は非アクティブのままであり、前記期間Ｔ１が経過すると通常の定電流充電に移行し、充電電圧が目標電圧Ｖ１に達すると前記過充電信号がアクティブになり、定電圧充電に移行する。その後、過充電信号がアクティブになるたびに、充電電流を減分ΔＩ１ずつ減少させて定電圧充電を行い、充電電流が前記予め定める電流Ｉｅｎｄまで低下したとき充電完了とする。

一方、従来の定電流−定電圧充電では、図５で示すように、電池パックの装着直後から通常の充電電流Ｉ１で定電流充電を行い、充電電圧が目標電圧Ｖ１に達したら定電圧充電に移行し、前記目標電圧Ｖ１となるたびに充電電流をΔＩ１ずつ減少させてゆき、電流Ｉｅｎｄまで低下したら、充電完了となる。

図６は、上述の充電動作を説明するためのフローチャートである。充電器１への通電が開始されると、ステップＳ１で電池パック２が装着されるまで待機し、装着されるとステップＳ２に移り、充電が開始され、先ずステップＳ３で、前記充電電流Ｉ２で予備充電が開始されるとともに、前記期間Ｔ１をカウントするタイマがリセットされる。ステップＳ４では、電池パック２の充電電圧が目標電圧Ｖ１に達したか否かが判断され、達しなかった場合はステップＳ５で、前記期間Ｔ１が経過したか否かが判断され、経過していない場合には前記ステップＳ４に戻る。したがって、前記ステップＳ４，Ｓ５では前記期間Ｔ１が経過する前に目標電圧Ｖ１に達したか否かが判断され、達すると、前記電池パック２が満充電パックであると判定して、ステップＳ４から充電動作を終了する。

前記ステップＳ５で期間Ｔ１が経過しても目標電圧Ｖ１に達しなかった場合は、ステップＳ６に移り、通常の充電電流Ｉ１による定電流充電に切換わり、ステップＳ７で、電池パック２の充電電圧が目標電圧Ｖ１に達するまで待機し、達するとステップＳ８に移り、定電圧充電に切換わる。ステップＳ９では、充電電圧が目標電圧Ｖ１に達するまで待機し、達するとステップＳ１０に移り、充電電流を減分ΔＩ１だけ低下させる。ステップＳ１１では、充電電流が前記電流Ｉｅｎｄまで低下したか否かが判断され、低下していないと前記ステップＳ９に戻り、低下すると充電完了となる。

このように構成することで、既に満充電の電池パックがセットされた場合、従来では、図５において、斜線で示す部分の充電電荷が過充電となるのに対して、本実施の形態では、予備充電から充電を停止することで、それを抑制することができる。これによって、満充電パックの再充電を繰返したときの過充電を抑制することができる。

［実施の形態２］
図７は、本発明の実施の第２の形態に係る充電器における充電特性を詳しく示すグラフであり、図７（ａ）は或る程度放電した電池パックを装着した場合を示し、図７（ｂ）は満充電もしくはそれに近い電池パックを装着した場合を示す。本実施の形態では、充電器および電池パックには、前述の充電器１および電池パック２と同様の構成を用いることができ、前記制御回路１２の満充電パック装着時の動作が異なるだけである。したがって、図７（ａ）で示す通常充電時の動作は、前述の図３および図４（ｂ）と同様であるけれども、定電圧充電時の時間軸を拡大している。

注目すべきは、本実施の形態では、予備充電期間Ｔ１内で前記目標電圧Ｖ１に達すると、制御回路１２は、図７（ｂ）で示すように、定電流充電を行わずに直接定電圧充電に切換わり、前記減分ΔＩ１より大きい減分ΔＩ２で多段定電流充電を行うことである。その後、前記電流Ｉｅｎｄに達すると充電動作を停止することである。

図８は、上述の充電動作を説明するためのフローチャートである。通常時の充電動作は前述の図６と同様であり、対応する部分には同一のステップ番号を付して示し、その説明を省略する。本実施の形態で異なるのは、前記ステップＳ４，Ｓ５で前記期間Ｔ１が経過する前に目標電圧Ｖ１に達すると、充電動作を終了せず、ステップＳ８ａで定電圧充電に切換わり、ステップＳ９ａ〜Ｓ１１ａで、充電電流が前記電流Ｉｅｎｄに低下するまで、充電電圧が目標電圧Ｖ１に達するたびに、前記減分ΔＩ２で多段定電流充電を行うことである。

このように構成することで、既に満充電の電池パックがセットされた場合、定電流充電を行わず、かつ定電圧充電に切換わった後に、該定電圧充電を速やかに終了することができ、充電開始から充電完了までに電池セルＥ１〜Ｅｎに流入する充電電荷を、従来よりも低減させることができる。ここで、たとえばＬｉ−ｉｏｎ電池のパックで、定電流充電時の充電電流を８．８Ａ、ΔＩ１＝０．１Ａとすると、８８回、ローレベルの過充電信号が出力されて前記電流Ｉｅｎｄとなり、定電圧充電が繰返されるのに対して、ΔＩ２／ΔＩ１＝ｎとすると、充電を停止するまでにローレベルの過充電信号が出力される回数を、１／ｎにすることができる。このようにしてもまた、満充電パックの再充電を繰返した場合の過充電を抑制することができる。

［実施の形態３］
図９は、本発明の実施の第３の形態に係る充電器における充電特性を詳しく示すグラフである。本実施の形態でも、充電器および電池パックには、前述の充電器１および電池パック２と同様の構成を用いることができ、前記制御回路１２の満充電パック装着時の動作が異なるだけである。注目すべきは、本実施の形態では、満充電と判定する前記目標電圧Ｖ１よりも低い目標電圧Ｖ２を予備充電時の充電停止の判定電圧とすることである。

したがって、図９（ａ）で示すように、予備充電期間Ｔ１中に電流Ｉ２で充電を行い、前記目標電圧Ｖ２に達すると直ちに充電を停止し、図９（ｂ）で示すように予備充電期間Ｔ１中に前記目標電圧Ｖ２に達しない場合は定電流充電に移行し、電流Ｉ１で充電を行い、前記目標電圧Ｖ１に達すると、前記減分ΔＩ１またはΔＩ２による多段定電流充電で定電圧充電を行う。

図１０は、上述の充電動作を説明するためのフローチャートである。殆どの充電動作は前述の図６と同様であり、対応する部分には同一のステップ番号を付して示し、その説明を省略する。本実施の形態で異なるのは、ステップＳ４ａでの判定電圧が上述のように目標電圧Ｖ１からＶ２に変更になっているだけである。

このように構成することで、予備充電の充電停止の判定電圧を前記目標電圧Ｖ１とすると、満充電に近い電池パックの場合、図１１で示すように、予備充電の間には前記目標電圧Ｖ１には達しなかったものの、定電流充電に移行すると、充電電流がＩ２からＩ１に増大するので、切換わった瞬間に目標電圧Ｖ１を超える可能性があるのに対して、予備充電と定電流充電との切換わり時の電圧上昇を考慮して予備充電の判定電圧を通常よりも低い目標電圧Ｖ２に設定しておくことで、図９（ｂ）で示すように、予備充電から定電流充電に切換わっても、前記目標電圧Ｖ１を確実に超えないようにすることができる。

［実施の形態４］
図１２は、本発明の実施の第４の形態に係る充電器における充電特性を詳しく示すグラフである。本実施の形態でも、充電器および電池パックには、前述の充電器１および電池パック２と同様の構成を用いることができる。注目すべきは、本実施の形態では、予備充電期間Ｔ１中に前記電流Ｉ２で充電を行い、図１２（ａ）で示すように、電圧上昇率、すなわち予め定める時間Δｔ当りの電圧上昇ΔＶが、予め定める値ΔＶｄ以下である場合、充電を停止することである。図１２（ｂ）で示すように、前記値ΔＶｄを超えるときは該予備充電期間Ｔ１の経過後に定電流充電に移行し、充電電圧が目標電圧Ｖ１に達すると、前記減分ΔＩ１またはΔＩ２による多段定電流充電で定電圧充電を行う。

図１３は、上述の充電動作を説明するためのフローチャートである。殆どの充電動作は前述の図６と同様であり、対応する部分には同一のステップ番号を付して示し、その説明を省略する。本実施の形態で異なるのは、ステップＳ４ｂでの判定が、上述のように電圧上昇ΔＶが値ΔＶｄ以下であるか否かであり、値ΔＶｄ以下では充電動作を終了し、値ΔＶｄを超えている場合に前記ステップＳ５の予備充電期間Ｔ１の終了判定に移る。

このように構成することで、正常の電池ならば電圧上昇ΔＶが値ΔＶｄを超えるので、値ΔＶｄ以下の場合、内部のショートなどの故障が生じているものと判断することができ、故障電池を発見することで安全性を高めることができる。

本発明の実施の第１の形態に係る電動工具セットにおける充電器に関する部分の電気的構成を示すブロック図である。 図１で示す充電器における電源回路の具体的構成を示すブロック図である。 本発明の充電器の通常時の充電過程の全体を示すグラフである。 本発明の実施の第１の形態の充電特性を詳しく示すグラフである。 従来の定電流−定電圧充電の充電特性を示すグラフである。 本発明の実施の第１の形態の充電動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の第２の形態に係る充電器における充電特性を詳しく示すグラフである。 本発明の実施の第２の形態の充電動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の第３の形態に係る充電器における充電特性を詳しく示すグラフである。 本発明の実施の第３の形態の充電動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の第１の形態の充電動作をさらに詳しく説明するためのグラフである。 本発明の実施の第４の形態に係る充電器における充電特性を詳しく示すグラフである。 本発明の実施の第４の形態の充電動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 充電器
２ 電池パック
３ 商用電源
１１ 電源回路
１２ 制御回路
１３ 電圧測定部
１４ 電流検出部
１４ａ 電流検出抵抗
１４ｂ 充電電流測定回路
２１ 電圧判定回路
３１ 整流回路
３３ 絶縁トランス
３６ インダクタ
３７ 電流制御回路
３８ フォトカプラ
３９ ＳＵＢ電源回路
４０ レギュレータ回路
Ｃ０ 平滑コンデンサ
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２ ダイオード
Ｅ１〜Ｅｎ 電池セル
Ｑ１，Ｑ２ スイッチング素子
Ｔ１１〜Ｔ１３；Ｔ２１〜Ｔ２３ 接続端子

Claims (5)

1. 予め定める第１の電流値で充電を行う充電器において、
   充電開始直後は前記第１の電流値より小さい第２の電流値で予め定める時間だけ充電を行い、その間に充電電圧が予め定める第１の電圧に達した場合は充電を停止する制御手段を含むことを特徴とする充電器。
2. 予め定める第１の電流値で定電流充電を行い、予め定める第１の電圧に達した後は、その電圧を維持もしくは超えないように、充電電流を予め定める減分ΔＩ１ずつ低下してゆき、予め定める第３の電流値まで低下すると充電を停止する多段定電流充電で定電圧充電を行う充電器において、
   充電開始直後は、前記第１の電流値より小さい第２の電流値で予め定める時間だけ充電を行い、その間に前記第１の充電電圧に達した場合は、前記定電圧充電に切換え、前記減分ΔＩ１より大きい減分ΔＩ２で多段定電流充電を行わせる制御手段を含むことを特徴とする充電器。
3. 前記制御手段は、定電流充電で前記予め定める第１の電圧に達した後は、その電圧を維持もしくは超えないように、充電電流を予め定める減分ΔＩ１ずつ低下してゆき、予め定める第３の電流値まで低下すると充電を停止する多段定電流充電で定電圧充電を行うとともに、前記充電開始直後から予め定める時間内で充電停止を判定する電圧を、前記定電流充電から多段定電流充電に切換わる第１の電圧よりも低い予め定める第２の電圧とすることを特徴とする請求項１記載の充電器。
4. 前記制御手段は、前記充電開始直後からの予め定める時間内で、電圧上昇率が、予め定める値以下である場合、充電を停止することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の充電器。
5. 前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の充電器を用いることを特徴とする電動工具セット。

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