JP2009124795A - 充電方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】100%充電終了モードと90%充電終了モードとを設け、100%充電終了モードと90%充電終了モードのいずれか一方を充電終了モード選択スイッチ3によりユーザが選択することが出来るように構成し、複数のバッテリパックに対し充電効率を重視した充電を行うときには90%充電終了モードを選択することで、100%充電終了モードに比べて短時間で効率的な充電を実現する。また、100%充電終了モードと90%充電終了モードのいずれか一方を充電終了モード選択スイッチ3により選択して充電できるようにすることで使い勝手を向上させる。
【選択図】図2
Description
図8は、同一のバッテリパックの充電容量特性を示す特性図である。この特性図から明らかなように、充電開始後、150分を経過した満充電時には1000mAhを超える充電容量が確保される。また、充電開始後、90分を経過した時点では1000mAhには達していないがそれに近い充電容量が確保されている。
図9は、同一のバッテリパックの充電容量パーセント特性を示す特性図である。この充電容量パーセント特性は、充電開始後、150分を経過した満充電時の充電容量を100パーセントとしたときの充電開始からの充電容量の変化を示している。この特性図から明らかなように、充電開始後、90分を経過したときの充電容量は90パーセントの充電容量が確保されていることを示している。また、充電開始後、150分を経過したときの充電容量は100パーセントの充電容量が確保されていることを示している。
このようなリチウム−イオン電池などの二次電池を充電する充電装置としては、二次電池の筺体表面に容量表示手段を設けるとともに、この容量表示手段を充電装置に設けた検出手段により検出し、この検出出力に応じて充電電流制御回路を制御し最適な充電電流を選択するようにしたものがある(特許文献1参照)。
次に、本発明の第1の実施の形態による充電方法および装置について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態による充電方法が適用される充電装置の構成を示すブロック図である。この充電装置100は、電源ブロック1、表示部2、充電終了モード選択スイッチ(モード選択手段)3、バッテリ端子板4、バッテリ端子板5、充電制御スイッチ8、9および制御ブロック(モード選択手段)10を備えている。
電源ブロック1は、供給された交流電力を直流電力に変換する。
また、電源ブロック1には充電回路が構成されており、さらに充電電流検出回路11を備えている。
この充電電流検出回路11は、バッテリ端子板4に構成されたバッテリスロットAへ装填されたバッテリパック(バッテリ)6またはバッテリ端子板5に構成されたバッテリスロットBへ装填されたバッテリパック(バッテリ)7に対し前記充電回路から充電が行われるときの充電電流を検出する回路である。
表示部2は、バッテリ端子板4のバッテリスロットAに装填されたバッテリパック6またはバッテリ端子板5のバッテリスロットBに装填されたバッテリパック7の充電状態や、充電終了モード選択スイッチ3により選択された充電終了モードを例えば液晶表示器に表示する。
充電終了モード選択スイッチ3は、バッテリパックをその充電容量の100パーセントまで充電する100%充電終了モードと90パーセントまで充電する90%充電終了モードのいずれかを選択するスイッチである。
充電終了モード選択スイッチ3は、この第1の実施の形態ではスライドスイッチであり、90%充電終了モードが選択されていると接点21と接点22との間が導通するとともに接点22と接点23との間が非導通の状態になる。また、100%充電終了モードが選択されていると接点22と接点23との間が導通するとともに接点22と接点21との間が非導通の状態になる。
このバッテリ検出スイッチ41は可動部材を有し、該可動部材が動かされることによって動作するように構成されている。
バッテリ検出スイッチ41は、バッテリ端子板4に構成されたバッテリスロットAへ装填されたバッテリパック6の例えば側面の一部へ前記可動部材が当接する位置に取り付けられている。
このため、バッテリ検出スイッチ41は、バッテリスロットAにバッテリパック6が装填されると、バッテリパック6の側面の一部に前記可動部材が当接し押し下げられ、接点の状態が閉から開に、または開から閉へ切り替えられる。
バッテリ端子板5に構成されたバッテリスロットBには、装填されたバッテリパック7の正極および負極の各電極と電気的に接続する位置に充電電極が設けられ、さらにバッテリパック7がバッテリスロットBに装填されたことを検出するためのバッテリ検出スイッチ51が設けられている。
このバッテリ検出スイッチ51もバッテリ検出スイッチ41と同様に可動部材を有し、該可動部材が動かされることによって動作するように構成されている。
バッテリ検出スイッチ51は、バッテリ端子板5に構成されたバッテリスロットBへ装填されたバッテリパック7の例えば側面の一部へ前記可動部材が当接する位置に取り付けられている。
このため、バッテリ検出スイッチ51は、バッテリスロットBにバッテリパック7が装填されると、バッテリパック7の側面の一部に前記可動部材が当接し押し下げられ、接点の状態が閉から開に、または開から閉へ切り替えられる。
この第1の実施の形態では、バッテリ端子板4に形成されたバッテリスロットAに装填されたバッテリパック6の負極側の電極を充電回路と接続するかしないか、すなわち装填されたバッテリパック6の負極側電極の充電回路に対する導通状態/非導通状態が充電制御スイッチ8により切り替えられる。
充電制御スイッチ9は制御端子を備えており、制御ブロック10から前記制御端子へ出力される制御信号により導通状態/非導通状態が制御される。
この第1の実施の形態では、バッテリ端子板5に形成されたバッテリスロットBに装填されたバッテリパック7の負極側の電極を充電回路と接続するかしないか、すなわち装填されたバッテリパック7の負極側電極の充電回路に対する導通状態/非導通状態が充電制御スイッチ9により切り替えられる。
制御ブロック10は、バッテリ端子板4やバッテリ端子板5に形成されたバッテリスロットに装填されたバッテリパックに対する充電制御および表示部2の表示制御を行う。このため制御ブロック10はマイクロコンピュータを備えている。
このマイクロコンピュータは、ROM、RAMなどのメモリ、CPU、I/Oポート、バッテリパックにどの程度のエネルギーが蓄積されているかを示す充電容量の状態を表示部2へ表示するための表示用インタフェースを含む各種インタフェース、A/DコンバータおよびD/Aコンバータなどを備えている。
そして、前記マイクロコンピュータは前記I/Oポートを介して充電終了モード選択スイッチ3の接点21、22、23の状態を検出し、充電終了モード選択スイッチ3により選択されている100%充電終了モードまたは90%充電終了モードを判定する。また、前記マイクロコンピュータはA/Dコンバータを介して充電電流検出回路11により検出された充電電流をディジタルデータとして取り込み、装填されたバッテリパックの充電について制御を行う。
また、前記マイクロコンピュータは、バッテリ検出スイッチ41、51の接点の状態を前記I/Oポートを介して検出し、バッテリ端子板4やバッテリ端子板5にバッテリパックが装填されているか否かを判定する。
また、前記ROMには図2のフローチャートに示す制御プログラムが格納されている。
前記マイクロコンピュータはこの制御プログラムを実行することで、表示部2への表示や充電制御スイッチ8、9の制御を行い、バッテリ端子板4やバッテリ端子板5のバッテリスロットに装填されたバッテリパックに対する充電制御を行う。
図2は、この第1の実施の形態の充電方法が適用される充電装置の動作を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに従って動作を説明する。
この充電装置では、プラグ31が商用電源に接続されて交流電力が供給された状態になると、制御ブロック10のマイクロコンピュータは、先ずイニシャライズ動作を実行し各種の初期設定を行う。このイニシャライズ動作が完了すると、バッテリ端子板4に構成されたバッテリスロットAに設けられたバッテリ検出スイッチ41がオンになっているか否かを判定する(ステップS1)。この結果、バッテリ検出スイッチ41がオンになっていなければ、次にバッテリ端子板5に構成されたバッテリスロットBに設けられたバッテリ検出スイッチ51がオンになっているか否かを判定する(ステップS2)。このステップS1とステップS2との処理により、バッテリスロットAとバッテリスロットBのうちでバッテリパックが先に装填されたバッテリスロットが判定される。なお、バッテリスロットAとバッテリスロットBとにバッテリパックが同時に装填されたときには、ほとんどの場合バッテリスロットAが優先され、先にバッテリパックが装填されたバッテリスロットはバッテリスロットAと判定される。
なお、電源ブロック1の充電回路による充電が開始された後のサイクルでは、充電電流検出回路11により検出された、装填されているバッテリパック6に流れ込んでいる充電電流がA/Dコンバータによりディジタルデータに変換され、このディジタルデータをもとに充電中のバッテリパック6の現在のエネルギー蓄積量、すなわち充電容量を判定する。そして、この判定された充電容量をもとに、充電中のバッテリパック6の現在のエネルギー蓄積量を例えばバー表示することで状態表示を行う。なお、充電電流検出回路11による充電電流の検出により充電中のバッテリパック6の現在のエネルギー蓄積量の判定を行う代わりに、バッテリパック6の端子電圧を検出することで現在のエネルギー蓄積量の判定を行うことも可能である。
また、充電終了モード選択スイッチ3により選択されている100%充電終了モードまたは90%充電終了モードを判定する。この充電終了モード判定は、充電終了モード選択スイッチ3の接点21、22、23の状態、つまり接点21と接点22とが導通した状態にあれば90%充電終了モードが選択され、接点22と接点23とが導通した状態にあれば100%充電終了モードが選択されていると判定する。そして、これら判定結果をメモリに記憶し、表示部2には前記フラグや判定結果をもとにバッテリパックの充電についての状態表示を行う。
ステップS5では、充電回路をオンし、充電制御スイッチ9を非導通状態、充電制御スイッチ8を導通状態に制御しバッテリスロットAに装填されたバッテリパック6に対し充電を開始する。そして、充電電流検出回路11によりバッテリパック6に対する充電電流を検出し、検出した充電電流の大きさからバッテリパック6が100%充電された状態になったか否かを判定する(ステップS6)。この結果、100%充電された状態になっていなければステップS1へ戻り、再度ステップS1からステップS6までの処理を繰り返し実行する。そして、バッテリパック6が100%充電された状態になると、ステップS6からステップS7へ進んで、バッテリパック6の充電終了処理を実行しステップS2へ戻る。この充電終了処理では、バッテリパック6が100%充電された状態になったことを示す満充電表示を含む処理を行う。
なお、充電回路による充電が開始された後のサイクルでは、充電電流検出回路11により検出された、装填されているバッテリパック7に流れ込んでいる充電電流がA/Dコンバータによりディジタルデータに変換され、このディジタルデータをもとに充電されているバッテリパック7の現在のエネルギー蓄積量、すなわち充電容量を判定する。そして、この判定された充電容量をもとに、充電中のバッテリパック7の現在のエネルギー蓄積量を例えばバー表示する。なお、充電電流検出回路11による充電電流の検出により充電中のバッテリパック7の現在のエネルギー蓄積量の判定を行う代わりに、バッテリパック7の端子電圧を検出することで現在のエネルギー蓄積量の判定を行うことも可能である。また、充電終了モード選択スイッチ3により選択されている100%充電終了モードまたは90%充電終了モードを判定する。そして、この充電終了モードの判定結果をメモリに記憶し、表示部2にこれら判定結果を表示する。
続くステップS22では、前記充電終了モード判定結果から100%充電終了モードが選択されていると判定しステップS23へ進む。
ステップS23では、充電回路をオンし、充電制御スイッチ9を導通状態、充電制御スイッチ8を非導通状態に制御しバッテリスロットBに装填されたバッテリパック7に対し充電を開始する。そして、充電電流検出回路11によりバッテリパック7に対する充電電流を検出し、検出した充電電流の大きさからバッテリパック7が100%充電された状態になったか否かを判定する(ステップS24)。この結果、100%充電された状態になっていなければステップS2へ戻り、再度ステップS2からステップS24までの処理を繰り返し実行する。そして、バッテリパック7が100%充電された状態になると、ステップS24からステップS25へ進んで、バッテリパック7の充電終了処理を実行しステップS1へ戻る。この充電終了処理では、バッテリパック7が100%充電された状態になったことを示す満充電表示を含む処理を行う。
図3は、100%充電終了モードが選択されているときのバッテリスロットAに装填されたバッテリパック6とバッテリスロットBに装填されたバッテリパック7の充電電流特性を示す特性図である。
図4は同様に100%充電終了モードが選択されているときのバッテリスロットAに装填されたバッテリパック6とバッテリスロットBに装填されたバッテリパック7の充電容量特性を示す特性図である。
図3に示されるバッテリパック6、7に対する充電電流特性によれば、1つのバッテリパックを100%充電するには150分を要している。このため2つのバッテリパック6、7を連続的に100%充電するためには合計で300分を要する。
一方、図5は、90%充電終了モードが選択されているときのバッテリスロットAに装填されたバッテリパック6とバッテリスロットBに装填されたバッテリパック7の充電電流特性を示す特性図である。
図6は同様に90%充電終了モードが選択されているときのバッテリスロットAに装填されたバッテリパック6とバッテリスロットBに装填されたバッテリパック7の充電容量特性を示す特性図である。
図5の充電電流特性によれば、1つのバッテリパックを90%充電するには90分を要することを示している。このため2つのバッテリパック6、7を連続的に90%充電するためには合計で180分を要する。
これは、充電開始後、符号Hで示す90分を経過する時点までの充電効率が、符号Hで示す、充電開始後90分を経過した時点から符号Fで示すほぼ満充電の状態になるまでの充電効率に比べ高いことを示している。
従って、充電開始後、図7、図8、図9に示す符号Hで示す90分を経過する時点までの充電効率の高い状態で各バッテリパックを充電するようにすれば、各バッテリパックを100%充電する形態の従来の充電方法に比べ、充電効率の向上を図ることが可能である。
この場合、100%充電終了モードでは1本のバッテリパックあたり150分、充電時間が必要となることから、3本のバッテリパックを100%充電終了モードで充電すると450分の充電時間が必要となる。すなわち450分で300%(300%放電可能)の充電容量のバッテリパック(100%充電されたバッテリパックが3本)が得られることになる。
これに対し、90%充電終了モードでは1本のバッテリパックを90%の充電容量まで充電するのに要する時間は90分であるから、450分間には90%の充電容量まで充電された5本のバッテリパックが得られる。すなわち450分で450%の充電容量(450%放電可能)のバッテリパック(90%まで充電されたバッテリパックが5本)が得られることになる。
すなわち、90%充電終了モードを選択したときには、100%充電終了モードに比べて50%の充電効率が改善される。なお、この充電効率の改善は充電するバッテリパックの数が多いほど効果がある。
また、少ない本数のバッテリパックを充電容量100%まで充電して使用したいときには100%充電終了モードを選択することが出来るため、使い勝手を向上できる効果がある。
また、以上の説明では、100%充電終了モードと90%充電終了モードとを有し、充電終了モード選択スイッチ3により、バッテリパックをその充電容量の100パーセントまで充電する100%充電終了モードと90パーセントまで充電する90%充電終了モードのいずれかを選択するとしたが、90%充電終了モードについては、90%充電状態より浅い充電、満充電に満たない充電であってもよく、つまり90パーセントに限らず、例えば85%充電終了モード、95%充電終了モードであってもよく、同様の効果が得られる。
Claims (6)
- 複数のバッテリを充電する充電装置であって、
前記バッテリに対し充電を行う際の前記バッテリの満充電容量に対する充電量を規定する少なくとも二つの第1のモードと第2のモードと、
前記第1のモードと前記第2のモードのいずれか一方を選択するモード選択手段とを備え、
前記第1のモードは前記バッテリに対する充電を前記バッテリが満充電の状態に達するまで行うモードであり、
前記第2のモードは前記バッテリに対する充電を前記バッテリが満充電の状態に達する前で止めるモードであることを特徴とする充電装置。 - 前記第2のモードは、前記バッテリの満充電容量に対する充電量を前記バッテリの満充電容量の90パーセントに規定し、前記バッテリに対する充電を前記バッテリが満充電に達する前の前記バッテリの満充電容量の90パーセントで止めることを特徴とする請求項1記載の充電装置。
- 前記バッテリの充電についての状態表示を行う表示部を備えていることを特徴とする請求項1記載の充電装置。
- 前記表示部は、前記第1のモードが選択されていると、前記バッテリの充電容量に応じた状態表示、および前記バッテリが満充電の状態になったことを示す状態表示を行うことを特徴とする請求項3記載の充電装置。
- 前記表示部は、前記第2のモードが選択されていると、前記バッテリの充電容量に応じた状態表示を行うことを特徴とする請求項3記載の充電装置。
- 複数のバッテリを充電する充電方法であって、
前記バッテリに対し充電を行う際の前記バッテリの満充電容量に対する充電量を規定し、前記バッテリに対する充電を前記バッテリが満充電の状態に達するまで行う第1のモードと、前記バッテリに対する充電を前記バッテリが満充電の状態に達する前で止める第2のモードとを有し、
前記第1のモードと前記第2のモードのいずれか一方を選択し有効とするモード選択手段による選択結果に応じ、前記複数のバッテリを充電することを特徴とする充電方法。
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