JP2008193797A - 充電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】リチウムイオン電池等の二次電池を定電流・定電圧充電制御方式で充電するための充電装置において、二次電池の寿命間近すなわち電池劣化度を充電時に判別できる充電装置を提供する。
【解決手段】マイコン50は、基準となる二次電池について、定電圧充電開始前の電池電圧判別値V2と、該電池電圧値V2に対応して充電に必要な定電流充電時間の判別値t2との関係を予め記憶装置(ROM)55に記憶しておき、マイコン50は、充電を行う二次電池について、定電流充電を行った実測時間(t)と、定電圧充電開始前の電池実測電圧(Vo)とを検出し、前記実測電池電圧(Vo)に対応する前記実測時間(t)が予め記憶装置55に記憶された前記判別値(V2、t2)以下であると判別した場合、充電を行った二次電池2は寿命が間近い「寿命間近」であることを表示回路120の表示手段121に表示させる。
【選択図】図1
【解決手段】マイコン50は、基準となる二次電池について、定電圧充電開始前の電池電圧判別値V2と、該電池電圧値V2に対応して充電に必要な定電流充電時間の判別値t2との関係を予め記憶装置(ROM)55に記憶しておき、マイコン50は、充電を行う二次電池について、定電流充電を行った実測時間(t)と、定電圧充電開始前の電池実測電圧(Vo)とを検出し、前記実測電池電圧(Vo)に対応する前記実測時間(t)が予め記憶装置55に記憶された前記判別値(V2、t2)以下であると判別した場合、充電を行った二次電池2は寿命が間近い「寿命間近」であることを表示回路120の表示手段121に表示させる。
【選択図】図1
Description
本発明は、リチウムイオン電池等の二次電池を定電流・定電圧充電制御方式で充電するための充電装置に関し、特に、二次電池の寿命間近すなわち電池劣化度を充電時に判別できる充電装置に関する。
一般に、繰り返し充電が可能な二次電池は、電動工具等の携帯用機器の電源として利用され、容量がなくなる毎に機器から取り外されて充電装置で充電した後に、再び携帯用機器に装着されるという作業を繰り返し、多数回の使用が可能になる。しかし、これらの二次電池は、充放電を繰り返していくうちに、図8に示すように、放電容量(電池劣化度)が初期の特性より劣化し、充放電を繰り返し使用できる回数等が限界となり、電池の寿命に到る。
従来、このような二次電池の寿命の判別は、携帯用機器の使用者が経験に基づいて個々に行っていた。そこで、携帯用機器の二次電池の寿命を知りたいという要求に対応するために、下記特許文献1に開示されているように、充電時の電池電圧が素電池数に対応した所定寿命判別電圧値以上に上昇した時、電池の寿命と判別する充電装置が提案されている。
しかしながら、二次電池は電気エネルギーをつくり出す方法の種類によって、電池内部の材料、製造方法等により異なる電圧挙動を示すため、単純に電池電圧が寿命判別電圧値以上であるか否かで寿命判別を行うだけでは、判別することが困難である場合がある。特に、リチウムイオン電池のように、定電流・定電圧充電制御によって充電を行う場合、電池電圧は充電装置で設定された定電圧値以上には上昇しない特性を持つため、上記特許文献1に記載されたような急激な充電電圧の上昇を利用して寿命判別を行うことが不可能となる。
従って、本発明の目的は、リチウムイオン電池等の二次電池を定電流・定電圧充電制御方式で充電するための充電装置において、二次電池の寿命間近すなわち電池劣化度を充電時に判別できる充電装置を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明に従って開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次のとおりである。
本発明の一つの特徴によれば、二次電池に対して定電流を通電した後に、定電圧を印加する定電流・定電圧充電制御方式の充電装置であって、前記定電流を通電するための充電電流制御回路と、前記定電圧を印加するための充電電圧制御回路と、充電状態の表示を含む表示回路と、前記充電電流制御回路、前記充電電圧制御回路および前記表示回路を制御するための制御回路装置とを具備する充電装置において、前記制御回路装置は、基準となる二次電池について、定電圧充電開始前の電池電圧値と、該電池電圧値に対応して充電に必要な定電流充電時間の判別値との関係を予め記憶装置に記憶しておき、前記制御回路装置は、充電を行う二次電池について、定電流充電を行った時間と、定電圧充電開始前の電池電圧とを実測し、前記実測電池電圧に対応する前記実測時間が予め前記記憶装置に記憶された前記判別値以下であると判定した場合、前記充電を行った二次電池は寿命が間近いことを前記表示回路に表示させる。
本発明の他の特徴によれば、前記制御回路装置は、充電終了状態を表示する前記表示回路の表示手段を兼用して前記二次電池が寿命間近であることを表示させることを特徴とする請求項1に記載された充電装置。
上記本発明の特徴によれば、充電装置において二次電池(電池パック)の寿命を判別することができる。また、充電装置の使用者に対し、充電状態にある二次電池の劣化状態を簡易に認知させることができる。
本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴および利点は、以下の本明細書の記述および添付図面からさらに明らかとなるであろう。
以下、本発明の一実施形態に係る充電装置について、図1に示す回路図を参照して詳細に説明する。
(充電装置400の構成)
図1において、充電装置400によって充電すべき電池パック2は、単数または直列接続された複数の充電可能な、リチウムイオン電池セル2aと、電池パック2内の電池温度を検出するために、電池セル2aに接触または近接して配置されたサーミスタ等の温度検出センサとして機能する感温素子2bとから成る。さらに、電池パック2は電池セル2aのセル数を判別するための電池種判別手段2cを有する。この電池種判別手段2cは、本実施形態では、電池種によって異なる抵抗値を持つ抵抗2cから成るが、電池種を種別コードで表示して、コードを読み出すように構成しても良い。例えば、電池パック2は、電池セル2aが公称電圧3.6Vの電圧を有するリチウムイオン電池(セル)を4個直列接続したもの(4セル)から成り、その出力電圧は14.4Vである。
図1において、充電装置400によって充電すべき電池パック2は、単数または直列接続された複数の充電可能な、リチウムイオン電池セル2aと、電池パック2内の電池温度を検出するために、電池セル2aに接触または近接して配置されたサーミスタ等の温度検出センサとして機能する感温素子2bとから成る。さらに、電池パック2は電池セル2aのセル数を判別するための電池種判別手段2cを有する。この電池種判別手段2cは、本実施形態では、電池種によって異なる抵抗値を持つ抵抗2cから成るが、電池種を種別コードで表示して、コードを読み出すように構成しても良い。例えば、電池パック2は、電池セル2aが公称電圧3.6Vの電圧を有するリチウムイオン電池(セル)を4個直列接続したもの(4セル)から成り、その出力電圧は14.4Vである。
電池パック2に充電電力を供給するための充電電源回路(第1の電源回路)200は、第1の整流平滑回路10と、スイッチング電源回路20と、第2の整流平滑回路30とから構成される。
第1の整流平滑回路10は全波整流回路11と平滑用コンデンサ12とから成り、商用交流電源等の交流電源1を全波整流する。スイッチング電源回路20は、高周波トランス21と、トランス21の1次コイルに直列接続されたMOSFET(スイッチング素子)22と、MOSFET22のゲート電極に印加する駆動パルス信号のパルス幅を変調させるためのPWM制御IC(スイッチング制御IC)23とを備える。PWM制御IC23は、ホトカプラから成る充電制御信号伝達手段4および充電帰還信号伝達手段5より入力される制御入力信号に基づいて、MOSFET22の充電動作の開始および停止を制御し、かつMOSFET22のゲート電極に供給する駆動パルス幅を変えることによって、MOSFET22のオン時間を制御し、整流平滑回路30の出力電圧と電池パック2の充電電流を調整する。第2の整流平滑回路30はトランス21の2次コイル側に接続されたダイオード31および32、チョークコイル33、および平滑用コンデンサ34および放電用抵抗35から成る。
充電電源回路200の出力側30aには充電するための電池パック2が接続される。一方、充電電源回路200には、充電電流制御手段60および定電圧制御手段80が電気的に接続される。
充電電流制御手段60は、オペアンプ(演算増幅器)61aおよび61bと、オペアンプ61aおよび61bの入力抵抗62および64と、オペアンプ61aおよび61bの帰還抵抗63および65と、充電電流設定手段を構成する抵抗66および抵抗67と、ダイオード69およびダイオード電流制限用抵抗68からなる出力回路とから構成されたオペアンプ多段接続回路を含む。設定充電電流に対応する設定電位を与える分圧抵抗66および67には、マイコン50等の駆動電源Vccを給電する、後述の定電圧電源100の出力電圧(Vcc)が印加される。充電電流制御手段60の入力側は電池パック2の充電電流を検出するための抵抗から成る電流検出手段3に接続される。また、その出力側は、上述したように、ホトカプラから成る充電帰還信号伝達手段5を介してPWM制御IC23を制御する。このような構成に基づき充電電流制御手段60は電池パック2に供給する充電電流を定電流値に制御する。なお、オペアンプ61aの出力はA/Dコンバータ52に入力され、その値はマイコン50において電流値として取込まれる。
定電圧制御手段80は、オペアンプ81と、反転入力端子(−)側の入力抵抗82と、帰還抵抗84と、非反転入力端子(+)側の入力抵抗83と、ダイオード89およびダイオード電流制限用抵抗85から成る出力回路とから構成される。定電圧制御手段80の入力側は、抵抗41および抵抗42から成る充電電源の出力電圧検出手段40に接続され、上述した充電電源回路200の出力側30aのフィードバック用検出電圧が入力される。その出力側は、上記充電電流制御手段60の出力側と同様に、ホトカプラから成る充電帰還信号伝達手段5を介してPWM制御IC23を制御する。従って、PWM制御IC23は、上記充電電流制御手段60または定電圧制御手段80の出力信号(フィードバック信号)により制御されることになる。
さらに、オペアンプ81の非反転入力端子には抵抗83を介して出力電圧設定手段80aが接続される。出力電圧設定手段80aは、抵抗86〜88から構成される。出力電圧設定手段80aからオペアンプ81の非反転入力(+)へ供給する設定電圧は、後述するマイコン50の出力ポート53bに抵抗88の一端を接続し、出力ポート53bからハイまたはロー信号を出力することにより抵抗88を抵抗87に並列接続するか否か制御する。これによってセル数の異なる充電電圧値を設定する。該設定電圧値に応じた定電圧制御手段80のフィードバック作用によって、第2の整流平滑回路30の出力電圧(出力端子30aの電圧)が所定の出力電圧値に制御される。
従って、定電圧制御手段80は出力電圧設定手段80aと共に、充電電源手段200の出力電圧を設定するための出力電圧制御手段を構成する。
充電電源手段200、充電電流制御手段60、定電圧制御手段80、出力電圧設定手段80a、および電池温度検出手段70等の動作は、マイコン(制御回路装置)50によって制御される。
マイコン50は、制御プログラムを実行するCPU(中央処理装置)51の他に、CPU51の制御プログラム、電池パック2の電池種に関するデータ、後述する電池劣化度の判別の基準となる二次電池について、定電圧充電開始前の電池電圧(Vo)の判別値と、該電池電圧値Voに対応する定電流充電時間(t)の判別値との関係等を格納するリード・オンリ・メモリ(ROM)55、CPU51の作業領域やデータの一時記憶領域などとして利用されるランダム・アクセス・メモリ(RAM)56、および充電時間等の計測に使用するタイマ57等を具備している。さらに、マイコン50は、上記した電池種判別抵抗2cおよび抵抗6、電池電圧検出手段7および電池温度検出手段70によって検出されたアナログ入力信号をデジタル出力信号に変換するためのA/Dコンバータ52と、上記出力電圧設定手段80aに制御信号を出力するための出力ポート53bと、充電制御信号伝達手段4に充電の開始または停止を制御する制御信号を出力するための出力ポート53aと、電源投入時にリセット信号を入力するためのリセット入力ポート54とを具備する。
電池パック2の感温素子2bは、駆動電源電圧Vccが給電された直列抵抗71および72から成る電池温度検出手段70に接続され、抵抗値の温度変化を電圧に変換し、マイコン50のA/Dコンバータ52に入力される。
電池パック2の電池種判別抵抗2cは、上述したように電池パック2のセル数に対応する抵抗値を持つので、一端が駆動電源Vccに接続された抵抗6と共に分圧回路を構成し、その分圧電圧をマイコン50のA/Dコンバータ52に入力し、マイコン50によって電池パック2の電池の種類(セル数)を判別する。
電池パック2の電池電圧は、分圧用抵抗7aおよび7bから成る電池電圧検出手段7によって検出電圧として分圧され、マイコン50のA/Dコンバータ52に入力される。
電池パック2の充電を開始または停止させる制御信号は、マイコン50の制御プログラムに従って、その出力ポート53aより充電制御信号伝達手段4を介してPWM制御IC23の制御入力へ供給される。充電制御信号伝達手段4より充電開始の制御信号を受信すれば、PWM制御IC23によって、MOSFET22はスイッチング動作を開始し、逆に充電停止の制御信号を受信すれば、MOSFET22はスイッチング動作を停止する。
定電圧電源100は、マイコン50、充電電流制御手段60、充電電圧制御手段80(充電電圧設定手段80aを含む)、電池温度検出手段70、電池種判別の検出抵抗6等の駆動電源電圧Vccを供給するために設けられる。この電源100は、商用交流電源1を整流する第1の整流平滑回路10より分岐され、上記第1の電源回路である充電電源手段200とは別系統の第2の電源回路として設けられる。
定電圧電源100は、電源トランス102と、電源トランス102の1次コイル102aの閉回路に設けられたスイッチング電源用IC(PWM制御ICとFETを含む)101と、スイッチング電源用IC101によって発生したパルス電圧を電源トランス102の2次コイル102b側で整流する整流ダイオード103および平滑コンデンサ104と、フィードバック回路装置105、シャントレギュレータ106、出力電圧を設定する分圧抵抗107、108および平滑用コンデンサ109から成る定電圧化回路と、3端子レギュレータ110および平滑用コンデンサ111から成る定電圧Vccを出力する定電圧出力回路と、定電圧出力側に設けられたリセットIC112とから構成される。定電圧電源100のリセットIC112は、電源投入時などにマイコン50を初期状態にするために、マイコン50のリセット入力ポート54にリセット信号を出力する機能を有する。
直流電源回路90は、上記PWM制御IC23を駆動するための電源回路で、電源トランス102の第2の2次コイル92に接続された整流用ダイオード91および平滑用コンデンサ93から成り、この電源回路も上記充電電源手段200と別系統の電源回路として構成されている。
表示回路120は、電池パック2の充電状態および劣化度(寿命間近か否か)を表示するために設けられ、例えば、赤色LED(R)および緑色LED(G)から成る表示手段121と、表示手段121の電流を制限する抵抗122、123とを具備する。表示回路120は、マイコン50の出力ポート53bの出力信号によって、赤色LED(R)の赤色または緑色LED(G)の緑色を点灯させ、さらに、両LED(R)、(G)を同時に発光させて橙色を点灯させる。例えば、充電開始時には橙色を点灯させ、充電終了時には緑色を点灯させ、さらに、充電電池が寿命間近の時は緑色を点滅させるようにマイコン50によって制御する。
(充電装置400による電池劣化度の判別方式)
かかる充電装置400において、マイコン50のROM(記憶部)55には、寿命間近のリチウムイオン電池(2)について、充電開始前の電池電圧Vo(1セル当たりの電池電圧)と、寿命間近の定電流の充電時間tとの関係を判別値として記憶させておく。
かかる充電装置400において、マイコン50のROM(記憶部)55には、寿命間近のリチウムイオン電池(2)について、充電開始前の電池電圧Vo(1セル当たりの電池電圧)と、寿命間近の定電流の充電時間tとの関係を判別値として記憶させておく。
リチウムイオン電池の定電流充電の充電時間tは、図3に示すように、充電開始時の電池電圧Voが同一電圧を持っていても、電池容量(放電容量)が少なくなるに従って短くなる。図3において、寿命間近電池の定電流充電時間t2は、正常電池の定電流充電時間tnに対して短くなり、定電流充電の充電時間tは電池の劣化度を表す判別値として使用できる。このとき、満充電時の充電電圧は、充電開始時の電池電圧Voに対して両者ともに電池電圧Vcとなる。
また、図4に示すように、リチウムイオン電池の定電流充電の充電時間tは、充電開始前の電池電圧Voが低い程、長くなる特性を持つ。
本発明は、マイコン50のROM55等の記憶部に、「寿命」および「寿命間近」の定電流充電時間tの判別値と充電開始前の電池電圧Voの判別値との関係を予め記憶させておき、リチウムイオン電池を充電する際は、充電開始時の電池電圧Voをマイコン50のCPU51で実測、記録し、かつ、定電流充電の充電時間tをマイコン50のタイマ57で実測し、これら両者の実測値を、CPU51によって上記判別値と比較して電池の劣化度(寿命間近度)を上記表示回路120に表示するものである。
これによって、劣化度の判別値は、3段階に予め設定しておき、充電開始前の電池電圧と定電流充電時間との関係により、劣化度を、例えば「通常」、「寿命間近」、「寿命」の3段階に表示する。
図5は判別値と表示方法を例示したものである。充電開始前の電池電圧Voを「V1以下」、「V1〜V2」、および「V2以上」の3区分とし、これらの電圧3区分に対応して定電流充電の充電時間tを、「t1」、「t2」および「判別せず」の3区分としたものである。表示方法は、電池の寿命間近の場合、表示回路120の緑色LED(G)を点滅または点灯させるものである。この場合、表示手段121のLEDとして緑色LED(G)を使用することによって充電終了であることも表示する。
(充電装置400の動作)
次に、上述した本発明に係る充電装置400の動作について、図2に示した第1の実施形態に係る制御フローチャートを参照して説明する。
次に、上述した本発明に係る充電装置400の動作について、図2に示した第1の実施形態に係る制御フローチャートを参照して説明する。
商用電源1を投入すると、リセットIC112よりマイコン50のリセット入力ポート54にリセット信号が入力される。これにより、マイコン50は出力ポート53aおよび53bをイニシャルセットする。次に、表示回路120において、充電前であることを表示する。本実施例においては、表示手段121の抵抗122に連なるマイコン50の出力ポートからハイ信号を一定周期毎に出力することにより表示手段121の赤色LED(R)を赤点滅させる。この赤点滅の点灯により充電前であることを表示する(ステップ401)。
次に、充電すべき電池パック2(以下、単に「電池」と称する場合がある)が充電装置400に電気的接続されたか否かを判別する。電池パック2の接続は、マイコン50のA/Dポート52に入力される電池温度検出手段70の検出信号の変化によって判別すればよい(ステップ402)。
ステップ402で電池パック2が接続された場合、マイコン50は、電池電圧検出手段7を介して入力される充電開始前の電池電圧の値Voを、A/Dポート52を介して記憶部、例えばRAM56に記憶する(ステップ403)。
次に、マイコン50は、セル数判別手段6を介して入力されるマイコン50のA/Dポート52の入力信号に基づいて電池パック2のセル数を判別し、判別したセル数に対応して定電圧制御手段80の抵抗88の一端が接続された出力ポート53bにハイ信号またはロー信号を出力させ、セル数に対応した出力電圧を設定する(ステップ404)。例えば、ステップ404において、電池パック2のセル数が3セルであると判別した場合は抵抗88に連なるマイコン50の出力ポート53bからロー信号を出力し、セル数が4セルであると判別した場合はハイ信号を出力することにより、各セル数に応じた出力電圧を設定する。
次に、マイコン50の出力ポート53aよりロー信号を出力し、それにより充電制御信号伝達手段4を介しスイッチング電源IC23に信号を伝達することにより充電を開始する(ステップ405)。充電を開始したら、引き続いて表示回路120により充電中であることを表示する。例えば、表示手段121の抵抗123および抵抗122に連なる出力ポート53bよりハイ信号を出力し、緑色LED(G)および赤色LED(R)を点灯させて表示手段121全体を橙色に点灯させることにより充電中であることを表示する(ステップ406)。
次に、寿命間近判別終了フラグが“1”であるか否かを判別する(ステップ407)。すなわち、充電開始前の電池電圧が図4および図5に示した特性図の所定値V2以上の場合は、満充電電池と区別がつかないので、「寿命間近」か否かは判別しない。
寿命間近判別終了フラグが“1”でない場合は、電池2が定電流で充電中か否かを判別する。定電流で充電中であるか否かの判別は、充電電流が所定の定電流値以下か否かによって判別すればよい。例えば、4A(アンペア)が定電流の設定値であるとすれば、4Aから所定値だけ電流値が低下したか否かで判別できる(ステップ408)。この時、定電流による充電時間(t)をマイコン50の記憶部、例えばRAM56に記憶しておく。
ステップ408において定電流充電中でないと判別された場合、定電流で充電していた時間(t)が、予め電池劣化度(寿命間近)を判別する判別基準値としてマイコン50のROM55に記憶しておいた充電時間(t2)(図4参照)以上か否かを判別する(ステップ409)。ステップ409において所定時間(判別値t2)以下と判断された場合は、充電開始前の電池電圧(Vo)が、図4および図5に示した「寿命間近」を判別する判別値(V2)以上であるか否かを判別する(ステップ410)。
図4および図5を参照して上記したように、「寿命間近」の電池2は正常な電池に比較して定電流で充電を行う時間(t)が短い。そこで定電流で充電を行う区間が所定時間(例えば、図4に示したt1、t2)以下であれば、電池2は「寿命間近」であると判別する。また、図4に示すように、充電開始前の電池電圧(Vo)によって定電流で充電を行う時間(t)が異なる。そこで、図4および図5に示すように、充電開始前の電池電圧(Vo)によって「寿命間近」を判別する判別値(t1、t2)を設ける。本実施例の場合、図5に示すように、充電開始前の電池電圧(Vo)が「V1以下」であれば、定電流による充電時間の判別値を「t1」とし、V1以上V2以下の「V1〜V2」(V2>V1)の場合は判別値を「t2」(t1>t2)として、「V2以上」の場合は充電時間(t)を判別しないようにする。この理由は、充電開始前の電池電圧(Vo)が「V2以上」である場合、電池2が満充電に近い状態にあるため、図4に示すように、「正常電池」、「寿命間近」電池ともに定電流で充電を行う時間が非常に短く、区別できないため判別しないようにする。
ステップ410において定電流で充電を行う時間(t)が所定値(t2)以下で、かつステップ410において充電開始前の電池電圧(Vo)が判別値(V2)を超える場合は、寿命間近判別フラグを“1”にする(ステップ411)。次いで寿命間近判別終了フラグを“1”にする(ステップ412)。
次に、電池2が満充電であるか否かを判別する(ステップ413)。満充電の判別は、充電電流が定電流の所定値から急減少し、満充電判別電流値以下になったか否で判別する。ステップ413において満充電であると判別した場合は、出力ポート53aよりハイ信号を出力し、それにより充電制御信号伝達手段4を介しスイッチング電源IC23に信号を伝達することにより充電を停止する(ステップ414)。
充電を終了したら、寿命間近判別フラグが“1”であるか否かを判別する(ステップ415)。寿命間近判別フラグが“1”の場合は「寿命間近」であることを表示するために、表示手段121の抵抗123に連なるマイコン50の出力ポート53bからハイ信号を一定周期毎に出力することにより緑色LED(G)を点滅させる(ステップ417)。
ステップ415において寿命間近判別フラグが“1”でない場合は電池が正常であり、かつ充電が終了しているので、表示手段121の抵抗123に連なるマイコン50の出力ポート53bからハイ信号を出力することにより緑色LED(G)を点灯させる(ステップ416)。
その後、電池2が充電装置400より抜かれたら(ステップ418)、ステップ401に戻る。上記実施形態において、「寿命間近」であることの表示を充電終了後に行ったが、判別が終了した時点(ステップ410)において表示してもよい。
上記実施形態において、図5に示したような充電開始前電圧(Vo)および定電流充電時間(t)に対する判別値の区分(3区分)は、より細かい区分(例えば、4区分)に規定しても良い。
電池パック2に対する寿命判別法の第2の実施形態について、図6および図7を参照して説明する。図6に示すように、定電流充電時間tと充電開始前の電池電圧Voの関係を3つの領域(領域A〜領域C)に区分する。図6において、領域Aは「寿命電池」、領域Bは「寿命間近」、領域Cは「正常電池」をそれぞれ示す。定電流充電の時間tおよび充電開始前の電池電圧Voと、領域A〜Cとの関係(テーブル)は、予めマイコン50のROM55に記憶させておく。
充電装置400の動作について、図7に示した制御フローチャートに沿って説明する。なお、図7に示した制御フローチャートにおいて、ステップ401〜ステップ408は、図2に示した制御フローチャートのステップ401〜ステップ408と同じステップとなるので、同一のステップ符号を付してその説明を省略する。
ステップ408において定電流充電中でないと判別された場合、図6の特性図に示したように充電開始前の電池電圧Voが判別値V2以上か否かを判別する(ステップ709)。充電開始前の電池電圧VoがV2より小さい場合は、図6の領域Aか否かを判別する(ステップ710)。この判別は、実際の定電流充電時間tと充電開始前の電池電圧Voが、予めROM55に記憶してある領域A内の定電流充電時間(tの設定値)と充電開始前の電池電圧(Voの設定値)に含まれているか否かを比較する処理である。
ステップ710において領域Aと判別したら、「寿命電池」判別フラグを“1”にセットする(ステップ711)。
ステップ710において領域Aではないと判別した場合は、領域Bか否かを判別し(ステップ713)、領域Bの場合は「寿命間近電池」判別フラグを“1”にセットする(ステップ714)。その後、寿命判別終了フラグを“1”にセットし(ステップ712)、電池パック2の寿命判別を終了する。
次に、ステップ715へ進み、電池パック2が満充電であるか否かを判別し、ステップ715において満充電であると判別した場合は、出力ポート53aよりハイ信号を出力し、それにより充電制御信号伝達手段4を介してPWM制御IC23に信号を伝達することにより充電を停止させる(ステップ716)。
充電を終了したら、「寿命電池」判別フラグが“1”であるか否かを判別する(ステップ717)。「寿命電池」判別フラグが“1”の場合は「寿命」であることを表示するために、表示手段121の抵抗123に連なるマイコン50の出力ポート53bからハイ信号を一定周期毎たとえば0.5秒毎に出力することにより緑色LED(G)を点滅させる(ステップ718)。
ステップ717において「寿命電池」判別フラグが“1”でない場合は、「寿命間近電池」判別フラグが“1”か否かを判別する(ステップ719)。
ステップ719において「寿命間近電池」判別フラグが“1”の場合は「寿命間近」であることを表示するために、表示手段121の抵抗123に連なるマイコン50の出力ポート53bからハイ信号を一定周期毎たとえば1秒毎に出力することにより緑色LED(G)を点滅させる(ステップ720)。
ステップ719において「寿命間近電池」判別フラグが“1”でない場合は電池パック2が正常であり、かつ充電が終了しているので、表示手段121の抵抗123に連なるマイコン50の出力ポート53bからハイ信号を出力することにより緑色LED(G)を点灯させる(ステップ721)。
その後、電池パック2が充電装置400より抜かれたら(ステップ722)、ステップ401に戻る。
なお、以上の実施形態では、「寿命」、「寿命間近」、「正常」の表示は、LEDの点滅の速度を変えるようにしたが、複数のLEDを使用してもよく、またブザー等を使用してもよい。また、定電流・定電圧制御によって充電される電池パックの電池種としてリチウムイオン電池を例に説明したが、本発明はその他の電池種の定電流・定電圧制御に適用してもよい。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
1:入力商用電源 2:電池パック 2a:電池セル 2b:感温素子
2c:電池種判別素子 3:電流検出抵抗
4:充電制御信号伝達手段(ホトカプラ) 5:充電帰還信号伝達手段(ホトカプラ)
6:検出用抵抗 7:電池電圧検出手段 7a、7b:分圧用抵抗
10:第1の整流平滑回路 11:全波整流回路 12:平滑用コンデンサ
20:スイッチング電源回路 21:高周波トランス 22:MOSFET
23:PWM制御IC 30:第2の整流平滑回路 30a:出力端子
31、32:整流用ダイオード 33:チョークコイル
34:平滑用コンデンサ 35:放電用抵抗 40:出力電圧検出手段
41、42:分圧用抵抗 50:マイコン(制御回路装置) 51:CPU
52:A/Dコンバータ 53a、53b:出力ポート
54:リセット入力ポート 55:ROM 56:RAM 57:タイマ
60:充電電流制御手段 61a、61b:オペアンプ(演算増幅器)
62、64:オペアンプの入力用抵抗 63、65:オペアンプの帰還用抵抗
66、67:充電電流設定用分圧抵抗 68:抵抗 69:ダイオード
70:電池温度検出手段 71、72:分圧用抵抗 80:充電電圧制御手段
80a:充電電圧制御手段(出力電圧制御手段) 81:オペアンプ
82、83:オペアンプの入力用抵抗 84:オペアンプの帰還用抵抗
85:抵抗 89:ダイオード 90:直流電源回路
91:整流用ダイオード 92:電源トランスの2次コイル
93:平滑用コンデンサ 100:定電圧電源 101:スイッチング電源用IC
102:電源トランス 102a:電源トランスの1次コイル
102b:電源トランスの2次コイル 103:整流用ダイオード
104:平滑用コンデンサ 105:フィードバック回路装置
106:シャントレギュレータ 107、108:分圧用抵抗
109:平滑用コンデンサ 110:3端子レギュレータ
111:平滑用コンデンサ 112:リセットIC 120:表示回路
121:表示手段(LED) 122、123:電流制限用抵抗
200:充電電源手段 400:充電装置
2c:電池種判別素子 3:電流検出抵抗
4:充電制御信号伝達手段(ホトカプラ) 5:充電帰還信号伝達手段(ホトカプラ)
6:検出用抵抗 7:電池電圧検出手段 7a、7b:分圧用抵抗
10:第1の整流平滑回路 11:全波整流回路 12:平滑用コンデンサ
20:スイッチング電源回路 21:高周波トランス 22:MOSFET
23:PWM制御IC 30:第2の整流平滑回路 30a:出力端子
31、32:整流用ダイオード 33:チョークコイル
34:平滑用コンデンサ 35:放電用抵抗 40:出力電圧検出手段
41、42:分圧用抵抗 50:マイコン(制御回路装置) 51:CPU
52:A/Dコンバータ 53a、53b:出力ポート
54:リセット入力ポート 55:ROM 56:RAM 57:タイマ
60:充電電流制御手段 61a、61b:オペアンプ(演算増幅器)
62、64:オペアンプの入力用抵抗 63、65:オペアンプの帰還用抵抗
66、67:充電電流設定用分圧抵抗 68:抵抗 69:ダイオード
70:電池温度検出手段 71、72:分圧用抵抗 80:充電電圧制御手段
80a:充電電圧制御手段(出力電圧制御手段) 81:オペアンプ
82、83:オペアンプの入力用抵抗 84:オペアンプの帰還用抵抗
85:抵抗 89:ダイオード 90:直流電源回路
91:整流用ダイオード 92:電源トランスの2次コイル
93:平滑用コンデンサ 100:定電圧電源 101:スイッチング電源用IC
102:電源トランス 102a:電源トランスの1次コイル
102b:電源トランスの2次コイル 103:整流用ダイオード
104:平滑用コンデンサ 105:フィードバック回路装置
106:シャントレギュレータ 107、108:分圧用抵抗
109:平滑用コンデンサ 110:3端子レギュレータ
111:平滑用コンデンサ 112:リセットIC 120:表示回路
121:表示手段(LED) 122、123:電流制限用抵抗
200:充電電源手段 400:充電装置
Claims (2)
- 二次電池に対して定電流を通電した後に、定電圧を印加する定電流・定電圧充電制御方式の充電装置であって、前記定電流を通電するための充電電流制御回路と、前記定電圧を印加するための充電電圧制御回路と、充電状態の表示を含む表示回路と、前記充電電流制御回路、前記充電電圧制御回路および前記表示回路を制御するための制御回路装置とを具備する充電装置において、
前記制御回路装置は、基準となる二次電池について、定電圧充電開始前の電池電圧値と、該電池電圧値に対応して充電に必要な定電流充電時間の判別値との関係を予め記憶装置に記憶しておき、
前記制御回路装置は、充電を行う二次電池について、定電流充電を行った時間と、定電圧充電開始前の電池電圧とを実測し、前記実測電池電圧に対応する前記実測時間が予め前記記憶装置に記憶された前記判別値以下であると判定した場合、前記充電を行った二次電池は寿命が間近いことを前記表示回路に表示させることを特徴とする充電装置。 - 前記制御回路装置は、充電終了状態を表示する前記表示回路の表示手段を兼用して前記二次電池が寿命間近であることを表示させることを特徴とする請求項1に記載された充電装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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