JP2007143279A - 充電方法、充電回路、及び充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】満充電状態及び満充電に近い状態の二次電池に対して充電が開始された場合における過充電の発生を低減することができる充電回路、充電装置、及び充電方法を提供する。
【解決手段】二次電池１３へ充電用の電流を供給する電源部３７と、電源部３７から二次電池１３へ供給される充電電流を検知する電流検知部３４と、電源部３７の動作を制御する制御部３８とを備えた。そして、制御部３８は、二次電池３７への充電を開始する際、電源部により電流の供給量を徐々に増大させ、電流検知部３４により検知された充電電流が予め設定された電流値Ｉ１に達した場合、電源部３７による電流の供給量を予め設定された電流値Ｉ１で一定にさせるようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、二次電池の充電方法、充電回路及び充電装置に関する。

近年、電動工具や携帯機器などの電気機器の駆動電源として、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などの種々の二次電池が汎用されている。このような二次電池では、過充電されると、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。特にリチウムイオン二次電池において、過充電による悪影響が顕著である。二次電池の過充電を防止するためには、少ない充電電流でゆっくり充電し、二次電池の電圧が所定値に達したら充電を停止するようにすればよい。しかし、充電電流を少なくすると、充電時間が増大してしまう。

そこで、図１２に示すように、充電開始直後から、一定の電流で急速充電を行い、ある程度二次電池の電圧が上昇してから所定の定電圧を二次電池に印加する定電圧充電に切り替えることにより、二次電池の充電が進むとともに充電電流を減少させて、充電電流が所定値を下回ったら充電を停止させ、二次電池の過充電を防止するようにした充電回路が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−６６２７７号公報

ところで、上述のように、充電開始直後に定電流充電を行う充電回路では、満充電状態及び満充電に近い状態の二次電池に対して充電が開始されると、充電開始直後に定電流充電が行われ、急速充電用に大きな電流値に設定された充電電流が満充電状態の二次電池に強制的に流され、充電されるため、過充電になってしまうおそれがあった。特に、二次電池が内蔵されている機器の電源プラグをコンセントに抜き差ししたり、ユーザが電池パックの充電器への着脱を繰り返したりするなどして充電開始動作が繰り返されると、その都度、急速充電用に大きな電流値に設定された一定の充電電流による二次電池の充電が行われるので、過充電になってしまうという不都合があった。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、満充電状態及び満充電に近い状態の二次電池に対して充電が開始された場合における過充電の発生を低減することができる充電回路を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る充電回路は、二次電池を充電する充電回路であって、前記二次電池へ充電用の電流を供給する電源部と、前記電源部の動作を制御する制御部と、前記電源部から前記二次電池へ供給される充電電流を検知する電流検知部と、前記二次電池の端子電圧を検知する電圧検知部とを備え、前記制御部は、前記二次電池への充電を開始する際、前記電源部により前記電流の供給量を徐々に増大させ、前記電流検知部により検知された前記充電電流が予め設定された第１の閾値電流に達した場合、前記電源部による前記電流の供給量を予め設定された定電流充電用電流で一定にさせ、前記電圧検知部により検知された前記端子電圧が予め設定された閾値電圧に達した場合、前記電源部によって、予め設定された定電圧充電用電圧を前記二次電池へ供給させることを特徴としている。

また、上述の充電回路において、前記制御部は、前記電圧検知部により検知された前記端子電圧が前記閾値電圧以上であって、かつ前記電流検知部により検知された前記充電電流が予め設定された第２の閾値電流に満たない場合、前記電源部による前記二次電池への電圧供給を停止させることを特徴としている。

また、上述の充電回路において、前記制御部は、前記電源部により前記電流の供給量を徐々に増大させる過程において、前記電圧検知部により検知された前記端子電圧が前記閾値電圧以上であって、かつ前記電流検知部により検知された前記充電電流が、前記第２の閾値電流を超え前記第１の閾値電流に満たない場合、前記電源部による前記電流の供給量を予め設定された定電流充電用電流で一定にさせることを特徴としている。

また、上述の充電回路において、前記電源部により前記二次電池への電流の供給が開始される前に、前記二次電池の前記端子電圧を検知する初期電圧検知部をさらに備え、前記制御部は、前記初期電圧検知部により検知された端子電圧の増減に応じて、前記電源部により前記電流の供給量を徐々に増大させる際における増加率を減増する電流増加率設定部をさらに備えることを特徴としている。

また、上述の充電回路において、前記制御部は、前記二次電池への充電を開始する際、前記電源部により前記電流の供給量を連続的に徐々に増大させることを特徴としている。

また、上述の充電回路において、前記制御部は、前記二次電池への充電を開始する際、前記電源部により前記電流の供給量を段階的に徐々に増大させることを特徴としている。

そして、本発明の第２の手段に係る充電装置は、二次電池が接続される接続端子と、前記接続端子を介して前記二次電池を充電する充電回路と、前記充電回路を収容する筐体とを備え、前記充電回路は、上述のいずれかに記載の充電回路であることを特徴としている。

さらに、本発明の第３の手段に係る充電方法は、二次電池を充電する充電方法であって、前記二次電池への充電を開始する際、前記充電用の電流の供給量を徐々に増大させる工程と、前記二次電池へ供給される充電電流が予め設定された第１の閾値電流に達した場合、前記充電電流の供給量を予め設定された定電流充電用電流で一定にする工程と、前記二次電池の端子電圧が予め設定された閾値電圧に達した場合、予め設定された定電圧充電用電圧を前記二次電池へ供給する工程とを備えることを特徴としている。

このような構成の充電回路、充電装置、及び充電方法は、制御部によって、二次電池への充電を開始する際、電源部による電流の供給量が徐々に増大され、充電電流が予め設定された第１の閾値電流に達した場合、電源部による電流の供給量が予め設定された定電流充電用電流で一定にされて定電流充電が行われ、二次電池の端子電圧が予め設定された閾値電圧に達した場合、電源部によって予め設定された定電圧充電用電圧が二次電池へ供給されて定電圧充電が行われるので、充電開始直後における充電電流が低減され、満充電状態及び満充電に近い状態の二次電池に対して充電が開始された場合における過充電の発生を低減することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る充電回路を用いた充電装置、及びこの充電装置を備えた充電式電動工具セットの要部を示す外観構成図である。図１において、充電式電動工具セット１は、充電式ドリルドライバーを構成する電動工具本体２と、この電動工具本体２に装着される電池パック１０と、この電池パック１０を充電する充電装置３とを備えている。

電動工具本体２は、筐体１８の把持部の内部に形成され、電池パック１０が取外し自在に装着される装着部２０と、筐体１８の内部に配設され、電池パック１０から電流が供給されることで駆動されるモータ２２と、筐体１８の把持部に設けられ、モータ２２への電流の供給をオンオフ制御するトリガースイッチ２４と、筐体１８の先端に設けられ、ドリル歯などが取り付けられる回転部２６とを備えている。装着部２０の底部には、モータ２２に接続された一対の電極端子２８が取り付けられている。

電池パック１０は、内部に例えば複数の二次電池１２が直列に接続されて構成された二次電池１３などが収納された筐体１１と、筐体１１の一面側に突出し、電動工具本体２の装着部２０に装着されるコネクタ部９とを備えている。また、コネクタ部９の側面には、電極１５，１７がその表面に露出するように配設されている。そして、電極１５，１７は、二次電池１３に接続されており、電動工具本体２の装着部２０に装着されたときに電極１５，１７と一対の電極２８とが圧接されるようになっている。図２に、電動工具本体２の装着部２０に電池パック１０が装着された状態を示している。

図１に示す充電装置３は、略箱状の筐体３０と、例えばＡＣ１００Ｖの商用電源に接続される電源線７と、略箱状の筐体３０の上面に、電池パック１０におけるコネクタ部９が挿入可能な凹部をなした装着孔部３５とを備えている。そして、筐体３０の内部に直流電源や制御部などを構成する充電回路３００が設けられている。装着孔部３５の内側面にはコネクタ部９が備える電極１５，１７と接触することにより電気的接続を図る図略の電極３２，３１（接続端子）とが配設されており、充電装置３に電池パック１０が装着されたときに電極１５，１７と電極３１，３２とが圧接され、充電回路３００と電池パック１０とが接続されるようになっている。そして、例えば、電極１７，３２は正の充電電極、電極１５，３１は負の充電電極（回路グラウンド）にされている。図３に、充電装置３の装着孔部３５に電池パック１０が装着された状態を示している。

なお、電動工具本体２、充電装置３、及び電池パック１０が別体になっている例を示したが、例えば、電動工具本体２に、充電回路３００及び二次電池１３が内蔵された構成であってもよい。また、電池パック１０は、電動工具本体２に用いられる電池パックに限らず、例えば携帯型パーソナルコンピュータや携帯電話機等、種々の電気機器に用いられる電池パックであってもよい。

図４は、充電回路３００と電池パック１０とが接続された状態での電気的構成の一例を示すブロック図である。図４に示す電池パック１０は、二次電池１２が複数直列に接続された二次電池１３における正極端子が電極１７に接続され、二次電池１３における負極端子が電極１５に接続されて構成されている。なお、二次電池１３は、二次電池１２が複数直列に接続されたものに限られず、例えば一つの二次電池１２や、複数の二次電池１２が並列に接続されたものであってもよい。

二次電池１２は、例えばリチウムイオン二次電池である。なお、二次電池１２は、リチウムイオン二次電池に限られず、例えばニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池等の二次電池であってもよい。

充電回路３００は、電圧検知部３３、電流検知部３４、電源部３７、制御部３８、定電流回路３９、及び定電圧回路４１を備えている。

電源部３７は、例えばＡＣ−ＤＣコンバータとして構成された電源回路で、電源線７を介して接続された商用電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換する。そして、電源部３７における正極側出力端子は、定電圧回路４１、電流検知部３４、電極３２、及び電極１７を介して二次電池１３の正極端子に接続され、電源部３７における負極側出力端子は、定電流回路３９、電極３１、及び電極１５を介して二次電池１３の負極端子に接続されている。また、電極３１は、グラウンドに接続されている。

定電流回路３９は、制御部３８からの制御信号に応じて電源部３７から電池パック１０へ供給される二次電池１３の充電電流を調整する。定電圧回路４１は、制御部３８からの制御信号に応じて電源部３７から電池パック１０へ供給される二次電池１３の充電電圧を調整する。

電圧検知部３３は、電極３１，３２間の電圧、すなわち二次電池１３における端子電圧Ｖｂを検出する回路部で、例えば抵抗体を用いて構成されており、その抵抗体の電圧降下により生じた電圧を、電圧検知信号Ｓｖとして制御部３８へ出力する。なお、電圧検知部３３は、例えば電池パック１０が備える複数の二次電池１２それぞれについて両端の端子電圧を検出し、その端子電圧を示す電圧検知信号Ｓｖをそれぞれ制御部３８へ出力するようにしてもよい。

電流検知部３４は、定電圧回路４１から電極３２，１７を介して二次電池１３へ供給される充電電流Ｉｃを検出する回路部で、例えばホール素子を用いた電流センサや抵抗体によって充電電流Ｉｃを電圧に変換することにより得られた電流検知信号Ｓｉを制御部３８へ出力する。

制御部３８は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記録された不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記録する揮発性の記憶素子であるＲＡＭ（Random Access Memory）と、電圧検知信号Ｓｖ及び電流検知信号Ｓｉをデジタル値に変換するＡＤコンバータとを備えて構成され、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、定電流回路３９及び定電圧回路４１へ制御信号を出力して二次電池１３の充電動作を制御する。

次に、上述のように構成された電池パック１０及び充電装置３が結合された場合の充電動作について説明する。図５は、電池パック１０及び充電装置３が結合された場合の充電動作の一例を説明するための説明図である。

まず、タイミングＴ０において、例えば電源線７が商用電源ＡＣに接続されたり、あるいは図略の操作スイッチが操作されたことが制御部３８によって検出されたり、ユーザが電池パック１０を充電装置３に取り付けたり等すると、制御部３８によって充電制御動作が開始され、すなわち二次電池１３の充電が開始される。

そして、充電の開始（Ｔ０）後、制御部３８からの制御信号に応じて定電流回路３９によって、電源部３７から二次電池１３へ供給される充電電流Ｉｃが連続的に（滑らかに）、例えば１Ａ／１秒の増加率で徐々に増大される。充電電流Ｉｃが増大すると、電極３１，３２間の電圧、すなわち二次電池１３を充電するための電圧である端子電圧Ｖｂが、充電開始タイミングＴ０における二次電池１３の出力電圧である初期電圧Ｖｓ１から徐々に増大する。

一方、電流検知部３４によって、充電電流Ｉｃが検出され、充電電流Ｉｃを示す電流検知信号Ｓｉが制御部３８へ出力される。そして、制御部３８によって、電流検知信号Ｓｉにより示される充電電流Ｉｃと予め設定された電流値Ｉ１（第１の閾値電流）とが比較され、タイミングＴ１において充電電流Ｉｃが電流値Ｉ１に達すると、定電流回路３９によって、制御部３８からの制御信号に応じて電源部３７から電池パック１０へ供給される二次電池１３の充電電流Ｉｃが一定の電流値Ｉ１（定電流充電用電流）にされる。そうすると、二次電池１３の充電に伴い電極３１，３２間の端子電圧Ｖｂが緩やかに上昇する。なお、第１の閾値電流と定電流充電用電流とがいずれも電流値Ｉ１で等しい例を示したが、第１の閾値電流と定電流充電用電流とが異なる電流値に設定されていてもよい。

また、電圧検知部３３によって端子電圧Ｖｂが検出され、端子電圧Ｖｂを示す電圧検知信号Ｓｖが制御部３８へ出力される。そして、制御部３８によって、電圧検知信号Ｓｖにより示される端子電圧Ｖｂと予め設定された電圧Ｖ１（閾値電圧）とが比較され、タイミングＴ２において、端子電圧Ｖｂが電圧Ｖ１に達すると、制御部３８からの制御信号に応じて定電流回路３９による定電流出力制御が停止され、定電圧回路４１によって、電源部３７から電池パック１０へ供給される二次電池１３の端子電圧Ｖｂが、一定の定電圧充電用の電圧Ｖ１（定電圧充電用電圧）にされる。そうすると、二次電池１３の充電に伴い充電電流Ｉｃが緩やかに減少する。なお、閾値電圧と定電圧充電用電圧とが共に電圧Ｖ１で等しい電圧にされている例を示したが、例えば閾値電圧と定電圧充電用電圧とを異なる電圧に設定してもよい。

また、電流検知部３４による充電電流Ｉｃの検出、電圧検知部３３による端子電圧Ｖｂの検出、及び制御部３８による充電電流Ｉｃ、端子電圧Ｖｂと電流値Ｉ１、電圧Ｖ１との比較動作は、充電開始後、定電流回路３９及び定電圧回路４１の制御と並行して実行されている。

そして、タイミングＴ３において、電流検知部３４により検出された充電電流Ｉｃが、予め設定された充電完了電流Ｉ２（第２の閾値電流）に満たず、すなわち電圧検知部３３により検知される端子電圧Ｖｂが電圧Ｖ１以上であって、かつ電流検知部３４により検出された充電電流Ｉｃが予め設定された充電完了電流Ｉ２に満たない場合、制御部３８によって二次電池１３が満充電になったと判断され、制御部３８からの制御信号に応じて定電圧回路４１よって、電源部３７の出力電圧が略ゼロにされて充電電流Ｉｃが略ゼロにされ、二次電池１３の充電を終了する。

なお、充電の開始（Ｔ０）後、例えば図６に示すように、制御部３８からの制御信号に応じて定電流回路３９によって、電源部３７から二次電池１３へ供給される充電電流Ｉｃが段階的に（階段状に）、例えば１秒経過する都度１Ａづつ徐々に増大されるようにしてもよい。ただし、段階的に充電電流Ｉｃを増大させた場合には、充電電流Ｉｃを増大させたタイミングと、充電電流Ｉｃが電流値Ｉ１に達するタイミングとが必ずしも一致しないため、充電電流Ｉｃが電流値Ｉ１を超えてしまう場合がある。一方、連続的に充電電流Ｉｃを増大させた場合には、電流検知部３４及び制御部３８の動作応答時間による制御遅れにより多少の誤差は生じうるものの、充電電流Ｉｃが電流値Ｉ１にほぼ一致するタイミングを検出して充電電流Ｉｃを電流値Ｉ１で一定にすることができるので、段階的に充電電流Ｉｃを増大させる場合に比して充電電流Ｉｃが電流値Ｉ１に達したことを精度よく検出することができる。

次に、二次電池１３が満充電に近い状態である場合の充電装置３の動作について説明する。図７は、二次電池１３の残容量が図５における二次電池１３より多く、満充電に近い状態であるために充電開始タイミングＴ０における二次電池１３の出力電圧である初期電圧Ｖｓ２が、図５における初期電圧Ｖｓ１より高い場合の動作の一例を説明するための説明図である。

まず、図７におけるタイミングＴ０において、二次電池１３の初期電圧Ｖｓ２は、図５における初期電圧Ｖｓ１より高くなっている。そして、例えば電源線７が商用電源ＡＣに接続されたり、あるいは図略の操作スイッチが操作されたことが制御部３８によって検出される等すると、制御部３８によって充電制御動作が開始され、すなわち二次電池１３の充電が開始される。

そして、充電の開始（Ｔ０）後、制御部３８からの制御信号に応じて定電流回路３９によって、電源部３７から二次電池１３へ供給される充電電流Ｉｃが連続的に（滑らかに）、例えば１Ａ／１秒の増加率で徐々に増大される。充電電流Ｉｃが増大すると、電極３１，３２間の電圧、すなわち二次電池１３を充電するための充電電圧である端子電圧Ｖｂが、初期電圧Ｖｓ２から徐々に増大する。

一方、電流検知部３４による充電電流Ｉｃの検出、電圧検知部３３による端子電圧Ｖｂの検出、及び制御部３８による充電電流Ｉｃ、端子電圧Ｖｂと電流値Ｉ１、電圧Ｖ１との比較動作は、充電開始後、定電流回路３９及び定電圧回路４１の制御と並行して実行されている。そして、タイミングＴ４において、充電電流Ｉｃが電流値Ｉ１に達する前に端子電圧Ｖｂが電圧Ｖ１に達する。

そうすると、定電流回路３９によって電流値Ｉ１の定電流による充電動作が開始される前に、制御部３８によって、電圧検知部３３から出力された電圧検知信号Ｓｖに基づき端子電圧Ｖｂが電圧Ｖ１に達したことが確認され、制御部３８からの制御信号に応じて定電圧回路４１によって、電源部３７から電池パック１０へ供給される二次電池１３の充電用の端子電圧Ｖｂが、一定の電圧Ｖ１にされる。そうすると、二次電池１３の充電に伴い充電電流Ｉｃが緩やかに減少する。

そして、タイミングＴ５において、電流検知部３４により検出された充電電流Ｉｃが、予め設定された充電完了電流Ｉ２に満たないことが制御部３８によって確認されると、制御部３８からの制御信号に応じて定電圧回路４１よって、電源部３７の出力電圧が略ゼロにされて充電電流Ｉｃが略ゼロにされ、二次電池１３の充電を終了する。

これにより、二次電池１３の残容量が多いために徐々に増大される充電電流Ｉｃが定電流充電への移行電流である電流値Ｉ１に達する前に、二次電池１３の充電用の端子電圧Ｖｂが、定電圧充電への移行するための閾値電圧である電圧Ｖ１に達した場合、充電電流Ｉｃを電流値Ｉ１まで増大させることなく定電圧充電を行って充電電流Ｉｃを減少させ、二次電池１３を満充電にすることができるので、満充電に近い状態の二次電池に対して充電が開始された場合における過充電の発生を低減することができる。

次に、二次電池１３が満充電状態である場合の充電装置３の動作について説明する。図８は、二次電池１３が満充電状態であるために充電開始タイミングＴ０における二次電池１３の出力電圧である初期電圧Ｖｓ３が、図７における初期電圧Ｖｓ２より高い場合の動作の一例を説明するための説明図である。

まず、図８におけるタイミングＴ０において、二次電池１３の初期電圧Ｖｓ３は、図７における初期電圧Ｖｓ２より高くなっている。そして、例えば電源線７が商用電源ＡＣに接続されたり、あるいは図略の操作スイッチが操作されたことが制御部３８によって検出される等すると、制御部３８によって充電制御動作が開始され、すなわち二次電池１３の充電が開始される。

そして、充電の開始（Ｔ０）後、制御部３８からの制御信号に応じて定電流回路３９によって、電源部３７から二次電池１３へ供給される充電電流Ｉｃが連続的に（滑らかに）、例えば１Ａ／１秒の増加率で徐々に増大される。充電電流Ｉｃが増大すると、電極３１，３２間の電圧、すなわち二次電池１３を充電するための充電電圧である端子電圧Ｖｂが、初期電圧Ｖｓ３から徐々に増大する。

一方、電流検知部３４による充電電流Ｉｃの検出、電圧検知部３３による端子電圧Ｖｂの検出、及び制御部３８による充電電流Ｉｃ、端子電圧Ｖｂと電流値Ｉ１、電圧Ｖ１との比較動作は、充電開始後、定電流回路３９及び定電圧回路４１の制御と並行して実行されている。そして、タイミングＴ６において、充電電流Ｉｃが充電完了電流Ｉ２に達する前に端子電圧Ｖｂが電圧Ｖ１に達する。

そうすると、電圧検知部３３により検知される端子電圧Ｖｂが電圧Ｖ１以上であって、かつ電流検知部３４により検出された充電電流Ｉｃが予め設定された充電完了電流Ｉ２に満たないため、制御部３８によって二次電池１３が満充電状態であると判断され、制御部３８からの制御信号に応じて定電圧回路４１よって、電源部３７の出力電圧が略ゼロにされて充電電流Ｉｃが略ゼロにされ、二次電池１３の充電を終了する。

これにより、二次電池１３が満充電状態であるために、充電電流Ｉｃが徐々に増大して充電完了電流Ｉ２に達する前に、二次電池１３の充電用の端子電圧Ｖｂが定電圧充電への移行するための閾値電圧である電圧Ｖ１に達した場合、電源部３７による二次電池１３への電圧供給が停止され、すなわち二次電池１３への充電電流の供給が略ゼロにされるので、満充電状態の二次電池に対して充電が開始された場合における過充電の発生を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る充電回路を用いた充電装置、及びこの充電装置を備えた充電式電動工具セットについて説明する。第２の実施形態に係る充電回路を用いた充電装置、及びこの充電装置を備えた充電式電動工具セットは、充電装置３が、充電回路３００の代わりに充電回路３００ａを備える点で異なる。

図９は、充電回路３００ａの構成の一例を示すブロック図である。図９に示す充電回路３００ａは、制御部３８ａが、例えばＲＯＭに記憶された所定の制御プログラムを実行することにより、さらに電流増加率設定部３８１として機能する点で異なる。その他の構成及び動作は、図４に示す充電回路３００と同様であるのでその説明を省略し、以下、本実施形態の動作について説明する。

図１０は、充電回路３００ａを備える充電装置３と電池パック１０とが結合された場合の充電動作の一例を説明するための説明図である。図１０において、細線は、二次電池１３の残容量が少なく、充電開始タイミングＴ０における二次電池１３の出力電圧が初期電圧Ｖｓ１である場合の端子電圧Ｖｂ１及び充電電流Ｉｃ１の変化を示し、太線は、二次電池１３が満充電に近い状態であり、充電開始タイミングＴ０における二次電池１３の出力電圧が初期電圧Ｖｓ１より高い初期電圧Ｖｓ２である場合の端子電圧Ｖｂ２及び充電電流Ｉｃ２の変化を示している。

まず、充電開始タイミングＴ０における二次電池１３の出力電圧が初期電圧Ｖｓ１である場合、タイミングＴ０において、例えば電源線７が商用電源ＡＣに接続されたり、あるいは図略の操作スイッチが操作される等したことが制御部３８によって検出されると、電圧検知部３３によって充電開始タイミングＴ０における二次電池１３の出力電圧（端子電圧Ｖｂ）である初期電圧Ｖｓが検出され、初期電圧Ｖｓを示す電圧検知信号Ｓｖが制御部３８へ出力される。この場合、電圧検知部３３が初期電圧検知部の一例に相当している。

そして、電流増加率設定部３８１によって、電圧検知信号Ｓｖにより示される初期電圧Ｖｓの増減に応じて、定電流回路３９により電源部３７からの充電電流Ｉｃの供給量を徐々に増大させる際における増加率ｂ、すなわち単位時間当たりの電流の増大量が減増される。具体的には、例えば、図１１に示すような充電開始タイミングＴ０における二次電池１３の出力電圧である初期電圧Ｖｓと、増加率ｂとを対応付けたＬＵＴ（Look Up Table）をＲＯＭ等の不揮発性の記憶素子に記憶しておき、電流増加率設定部３８１は、電圧検知部３３で得られた初期電圧Ｖｓに基づき図１１に示すＬＵＴを参照して増加率ｂを設定する。

図１１において、０＜ａ１＜ａ２＜ａ３、ｂ３＜ｂ２＜ｂ１とされており、電流増加率設定部３８１によって、初期電圧Ｖｓが０Ｖ以上ａ１未満であれば増加率ｂはｂ１とされ、初期電圧Ｖｓがａ１以上ａ２未満であれば増加率ｂはｂ２とされ、初期電圧Ｖｓがａ２以上ａ３未満であれば増加率ｂはｂ３とされる結果、初期電圧Ｖｓの増減に応じて、充電電流Ｉｃの供給量を徐々に増大させる際における増加率ｂが減増される。

例えば、電流増加率設定部３８１によって、図１０において初期電圧Ｖｓ１が０Ｖ以上ａ１未満であれば増加率ｂはｂ１とされ、初期電圧Ｖｓ２がａ２以上ａ３未満であれば増加率ｂはｂ３とされ、初期電圧Ｖｓ１の場合よりも初期電圧Ｖｓ２の場合の方が、増加率ｂが小さく、緩やかに設定される。

なお、図１１において、増加率ｂはｂ１，ｂ２，ｂ３の３段階で設定される例を示したが、３段階に限らず、例えば２段階、あるいは４段階以上であってもよく、あるいは関数式等を用いて初期電圧Ｖｓに対して増加率ｂが算出されるようにしてもよい。

次に、制御部３８によって充電制御動作が開始され、すなわち二次電池１３の充電が開始される。そして、充電の開始（Ｔ０）後、制御部３８からの制御信号に応じて定電流回路３９によって、初期電圧Ｖｓ１の場合は電源部３７から二次電池１３へ供給される充電電流Ｉｃが連続的（又は段階的）に、例えば増加率ｂ１で急峻に増大され、初期電圧Ｖｓ２の場合は充電電流Ｉｃが連続的（又は段階的）に、例えば増加率ｂ３で緩やかに増大される。

そうすると、図１０における初期電圧Ｖｓ２（太線）の場合、すなわち二次電池１３が満充電に近い状態の場合や、二次電池１３が満充電状態である場合には、充電開始直後に充電電流Ｉｃの増加率が小さく、緩やかに充電電流Ｉｃが増加されるので、充電開始直後における充電量が低減され、満充電に近い状態や満充電状態の二次電池に対して充電が開始された場合における過充電の発生を低減することができる。

以降の動作は図５におけるタイミングＴ１〜Ｔ３、及び図７におけるタイミングＴ４〜Ｔ５と同様であるのでその説明を省略する。

本発明の一実施形態に係る充電回路を用いた充電装置、及びこの充電装置を備えた充電式電動工具セットの要部を示す外観構成図である。 図１に示す電動工具本体に電池パックが装着された状態を示す外観図である。 図１に示す充電装置に電池パックが装着された状態を示す外観図である。 図１に示す充電回路と電池パックとが接続された状態での電気的構成の一例を示すブロック図である。 図４に示す電池パック及び充電装置が結合された場合の充電動作の一例を説明するための説明図である。 図４に示す電池パック及び充電装置が結合された場合の充電動作の一例を説明するための説明図である。 二次電池が満充電に近い状態である場合の充電装置の動作の一例を説明するための説明図である。 二次電池が満充電状態である場合の充電装置の動作について説明するための説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る充電回路の構成の一例を示すブロック図である。 図９に示す充電回路の動作を説明するための説明図である。 二次電池の初期電圧と増加率とを対応付けたＬＵＴの一例を示す表形式の説明図である。 背景技術に係る充電方法を示す説明図である。

符号の説明

１ 充電式電動工具セット
２ 電動工具本体
３ 充電装置
１０ 電池パック
１１，１８，３０ 筐体
１２，１３ 二次電池
１５，１７，２８，３１，３２ 電極
３３ 電圧検知部
３４ 電流検知部
３７ 電源部
３８，３８ａ 制御部
３９ 定電流回路
４１ 定電圧回路
３００，３００ａ 充電回路
３８１ 電流増加率設定部
Ｉ１ 電流値
Ｉ２ 充電完了電流
Ｉｃ，Ｉｃ１，Ｉｃ２ 充電電流
Ｖ１ 電圧
Ｖｂ，Ｖｂ１，Ｖｂ２ 端子電圧
Ｖｓ，Ｖｓ１，Ｖｓ２，Ｖｓ３ 初期電圧

Claims (8)

1. 二次電池を充電する充電回路であって、
   前記二次電池へ充電用の電流を供給する電源部と、
   前記電源部の動作を制御する制御部と、
   前記電源部から前記二次電池へ供給される充電電流を検知する電流検知部と、
   前記二次電池の端子電圧を検知する電圧検知部とを備え、
   前記制御部は、
   前記二次電池への充電を開始する際、前記電源部により前記電流の供給量を徐々に増大させ、
   前記電流検知部により検知された前記充電電流が予め設定された第１の閾値電流に達した場合、前記電源部による前記電流の供給量を予め設定された定電流充電用電流で一定にさせ、
   前記電圧検知部により検知された前記端子電圧が予め設定された閾値電圧に達した場合、前記電源部によって、予め設定された定電圧充電用電圧を前記二次電池へ供給させること
   を特徴とする充電回路。
2. 前記制御部は、前記電圧検知部により検知された前記端子電圧が前記閾値電圧以上であって、かつ前記電流検知部により検知された前記充電電流が予め設定された第２の閾値電流に満たない場合、前記電源部による前記二次電池への電圧供給を停止させること
   を特徴とする請求項１記載の充電回路。
3. 前記制御部は、
   前記電源部により前記電流の供給量を徐々に増大させる過程において、前記電圧検知部により検知された前記端子電圧が前記閾値電圧以上であって、かつ前記電流検知部により検知された前記充電電流が、前記第２の閾値電流を超え前記第１の閾値電流に満たない場合、前記電源部による前記電流の供給量を予め設定された定電流充電用電流で一定にさせること
   を特徴とする請求項１又は２記載の充電回路。
4. 前記電源部により前記二次電池への電流の供給が開始される前に、前記二次電池の前記端子電圧を検知する初期電圧検知部をさらに備え、
   前記制御部は、前記初期電圧検知部により検知された端子電圧の増減に応じて、前記電源部により前記電流の供給量を徐々に増大させる際における増加率を減増する電流増加率設定部をさらに備えること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の充電回路。
5. 前記制御部は、前記二次電池への充電を開始する際、前記電源部により前記電流の供給量を連続的に徐々に増大させること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の充電回路。
6. 前記制御部は、前記二次電池への充電を開始する際、前記電源部により前記電流の供給量を段階的に徐々に増大させること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の充電回路。
7. 二次電池が接続される接続端子と、
   前記接続端子を介して前記二次電池を充電する充電回路と、
   前記充電回路を収容する筐体とを備え、
   前記充電回路は、請求項１〜６のいずれかに記載の充電回路であること
   を特徴とする充電装置。
8. 二次電池を充電する充電方法であって、
   前記二次電池への充電を開始する際、前記充電用の電流の供給量を徐々に増大させる工程と、
   前記二次電池へ供給される充電電流が予め設定された第１の閾値電流に達した場合、前記充電電流の供給量を予め設定された定電流充電用電流で一定にする工程と、
   前記二次電池の端子電圧が予め設定された閾値電圧に達した場合、予め設定された定電圧充電用電圧を前記二次電池へ供給する工程とを備えること
   を特徴とする充電方法。

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