JP2010081683A - 充電器 - Google Patents

Abstract

【課題】電池のダメージを軽減し、二次電池の寿命を延ばすことのできる充電器を提供する。
【解決手段】制御回路１２は電池パック５のメモリ９から充電回数のデータを読出し、充電回数が、第１規定回数Ｎ１未満の時に第１充電モード、第１規定回数Ｎ１から第２規定回数Ｎ２未満の時に第２充電モード、第２規定回数Ｎ２から第３規定回数Ｎ３未満の時に第３充電モード、第３規定回数Ｎ３以上の時に第４充電モードを選択する。第１充電モードを選択すると、制御回路１２は大きな値の充電電流Ｉｃを電池パック５に供給する。第２充電モードを選択すると、制御回路１２は第１充電モード時の充電電流Ｉｃの値より小さい充電電流Ｉｃを電池パック５に供給する。第３充電モードを選択すると、制御回路１２は第２充電モード時の充電電流Ｉｃの値より小さい充電電流Ｉｃを電池パック５に供給する。制御回路１２は第４充電モードを選択すると電池パック５の充電を行わない。
【選択図】図２

Description

本発明は、充電器に関する。

近年、二次電池、殊にリチウムイオン電池を充電する充電器が種々提案されている。例えば、満充電状態または満充電に近い状態の二次電池に対して、充電が開始される場合に、該二次電池の状態を検出して充電を停止させることができる充電器が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００７−１４３２７９号公報

ところで、リチウムイオン電池は、充電器による充電を繰り返すと、正極（カソード）のコバルトが溶出したり、負極（アノード）の集電体の銅が溶出したりして、ダメージが与えられそれが蓄積されて内部抵抗が次第に高くなるとともに充電容量も低下し二次電池として機能しなくなることが知られている。

このように、充電回数が多くなった二次電池を充電器で充電を行うと、内部抵抗が高い状態にあることから、電池温度が上昇し、内圧が上昇して内部の電解液が漏れる虞がある。また、漏れ出た電解液は、可燃物であり、導電性も有するため、電池パック内に内蔵した電子回路や充電器側の回路とトラッキングを起こし、最悪の場合発火する虞もあった。

しかしながら、ユーザは充電を行う際、充電回数が多い二次電池かどうか知ることができないため、充電回数を意識することなく通常の充電してしまうのが一般的であった。そのため、該充電によって、二次電池に大きなダメージを与えて、該電池の寿命を短くするといった問題があった。また、最悪の場合には上記した問題が生じる虞もあった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、電池のダメージを軽減し、二次電池の寿命を延ばすことのできる充電器を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、電池パックに内蔵した二次電池に対して充電電力を供給する電源回路と、前記二次電池に供給される充電電流を検出する充電電流検出回路と、前記二次電池の充電電圧を検出する充電電圧検出回路と、前記充電電圧及び前記充電電圧に基づいて前記電源回路の動作を制御する制御回路とを有した充電器であって、前記電池パックに備えた読み出し及び書き込み可能な電池パック側記憶手段に対して、前記二次電池の充電回数を示すデータを読み出し及び書き込む充電回数読み出し及び書き込み回路を備え、前記制御回路は、前記電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、前記二次電池のダメージが抑えられる充電態様に変更して、前記電源回路の動作を制御する。

請求項１に記載の発明によれば、電池パックに内蔵した二次電池の充電が、充電回数に応じてダメージが抑えられる充電態様に変更する。これによって、充電による二次電池のダメージの蓄積が抑制されて電池パックの寿命を延ばすことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の充電器において、前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、前記充電電流を変更させる。

請求項２に記載の発明によれば、例えば、充電回数が予め定めた回数に達した後、充電電流を小さな値にして充電を行う。これによって、寿命末期の二次電池に対して、通常より少ない充電電流で充電されることから、二次電池にかかるダメージが軽減され、二次電池の寿命を延ばすことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の充電器において、前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、充電制御電圧を変更させる。

請求項３に記載の発明によれば、例えば、充電回数が予め定めた回数に達した後、充電制御電圧を小さな値にして充電を行う。これによって、寿命末期の二次電池に対して、通常より低い充電制御電圧で充電されることから、二次電池にかかるダメージが軽減され、電池の寿命を延ばすことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の充電器において、前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、充電の終止電流を変更させる。

請求項４に記載の発明によれば、例えば、充電回数が予め定めた回数に達した後、充電終止電流を高くし早く充電時間を終了させる。これによって、これによって、寿命末期の二次電池に対して、通常より早めに充電が完了されることから、二次電池にかかるダメージが軽減され、二次電池の寿命を延ばすことができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の充電器において、前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、前記二次電池の充電状態を充電不可状態に移行させるための前記二次電池の基準温度を変更させる。

請求項５に記載の発明によれば、充電中に二次電池が異常加熱されたとき充電を停止すために予め基準温度が設定されていて、充電中に二次電池が基準温度に到達すると充電が停止するようになっている。このとき、充電中に二次電池が基準温度になって充電を停止しても、二次電池の温度は一定のオーバーシュートした後に下がることから、基準温度はオーバーシュート分を見越した温度に設定している。そして、充電回数が進んだ二次電池はその内部抵抗が高くなることから、二次電池の温度が上がりやすく、オーバーシュートが大きくなる。

そのため、例えば、充電回数が予め定めた回数に達した後は、前記基準温度を低い温度に変更して、早めに充電を停止させる。これによって、寿命末期の二次電池に対して、通常より低い温度の基準温度で充電が停止されることから、オーバーシュートも低い温度で収束されることから二次電池にかかるダメージが軽減され、電池の寿命を延ばすことができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の充電器において、前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、前記二次電池の充電を行わない。

請求項６に記載の発明によれば、例えば、充電回数が予め定めた回数に達した後は、二次電池は、コバルトや銅の溶出している可能性が高く、確実な充電ができないとして充電を行わない。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の充電器において、前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、充電回数が予め定めた規定回数を超えたことを報知する。

請求項７に記載の発明によれば、規定回数が近くなった二次電池について、そのことを報知してユーザに知らしめることでさらに安全性を確保する。
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の充電器において、前記電池パックの二次電池を冷却する冷却手段を備え、前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記電池の充電回数に応じて、前記二次電池に対して充電または充電完了時の冷却方法を変化させる。

請求項８に記載の発明によれば、充電回数が進んだ電池の内部抵抗が上がるため、冷却手段を通常より強めることで温度上昇を防ぎ、二次電池にかかるダメージを減らす。
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の充電器において、前記制御回路は、前記電池パックに対して充電を行う際に、最初は予め定めた一定電流の充電電流を供給する定電流充電を行い、前記二次電池が予め定めた電池電圧まで達した後はその電池電圧を維持もしくは超えないように充電電流を制御して供給をする定電圧充電を行うとともに、前記定電流充電から定電圧充電に切り替わったことを報知する報知手段を駆動し、前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、前記報知手段の報知条件を変更させる。

請求項９に記載の発明によれば、定電流充電から定電圧充電に切り替わった時、その切り替わりを報知して、充電した充電容量の目安としたが、充電回数が進むと、全体の電池容量も低下してしまうことから、報知手段の報知タイミングを遅らせる。これによって、充電中の二次電池の充電容量の均一化を測り、ユーザの使い勝手を向上させる。

本発明によれば、二次電池のダメージを軽減し、二次電池の寿命を延ばすことができる。

以下、本発明を具体化した充電器の一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、充電器に電池パックを装着した状態を示す全体斜視図である。図１において、充電器１は、直方体形状をなし、側面に電源コード２が延出され、電源コード２の先端に設けたコンセント（図示しない）を介して商用電源３（図２参照）を接続される。充電器１の上面４に装着部４ａを有し、その装着部４ａに電池パック５が載置される。電池パック５は、電動工具に装着される電動工具の駆動電源であって、本実施形態では、リチウムイオン電池（二次電池）よりなる複数本の電池セルＥ１〜Ｅｎ（図２参照）を内蔵している。電池パック５は、その装着部４ａに載置して下方に押し込むことによって充電器１に対して装着され電気的に接続される。

充電器１は、電池パック５が装着されることによって、電池パック５に内蔵した電池セルＥ１〜Ｅｎに対して充電を開始する。装着部４ａに隣接した上面４には、発光ダイオードよりなる報知手段としての第１表示ランプ６ａ及び第２表示ランプ６ｂが設けられている。

第１表示ランプ６ａは、充電中の電池パック５が充電器１の定電流充電工程による充電制御にて予め定めた充電容量に到達した時、該定電流充電工程から定電圧充電工程に移行したことを示すランプである。第２表示ランプ６ｂは、充電する電池パック５（電池セルＥ１〜Ｅｎ）がその充電回数が予め定めた規定回数に到達していることを示すランプである。

次に、充電器１の電気的構成を説明する。図２は、電池パック５を充電する充電器１に関する部分の電気的構成を示すブロック回路図である。
図２において、電池パック５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の電圧について単段毎に又は２、３段まとめて測定する電圧判定回路７と、温度検出センサ８を備えている。また、電池パック５は、充電器１に装着したとき、該充電器１と電気的に接続する電池パック側外部接続端子Ｔｐ１〜Ｔｐ６を有している。

直列に接続された電池セルＥ１〜Ｅｎは、その正極が電池パック側外部接続端子Ｔｐ１に接続され、その負極が電池パック側外部接続端子Ｔｐ２に接続されている。そして、各電池セルＥ１〜Ｅｎは、電池パック側外部接続端子Ｔｐ１，Ｔｐ２を介して充電器１から充電電圧及び充電電流Ｉｃが供給されて充電される。

電圧判定回路７は、各段の電池セルＥ１〜Ｅｎのセル電圧を測定し、いずれかの電池セルが予め定める目標セル電圧値に達したどうかを検出する。目標セル電圧値は、本実施形態では、３．６ボルトである。電圧判定回路７は、電池セルＥ１〜Ｅｎのいずれかのセル電圧が目標セル電圧値（３．６ボルト）に達した時、アクティブ（ローレベル）の過充電信号ＳＧ１を、反対に、達していないとき、非アクティブ（ハイレベル）の過充電信号ＳＧ１を、電池パック側外部接続端子Ｔｐ３を介して充電器１（制御回路１２）へ出力する。

温度検出センサ８は、電池パック５に内蔵した電池セルＥ１〜Ｅｎの温度Ｔｅを検出するセンサであって、その検出信号ＳＧＴを、電池パック側外部接続端子Ｔｐ４を介して充電器１（制御回路１２）へ出力する。

さらに、電池パック５には、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）よりなる電池パック側記憶手段としてのメモリ９が備えられている。メモリ９は、該電池パック５（電池セルＥ１〜Ｅｎ）が今までに充電器１にて充電を行った回数（充電回数Ｎ）の充電回数データが記憶されている。メモリ９は、電池パック側外部接続端子Ｔｐ５，Ｔｐ６間に接続され、電池パック側外部接続端子Ｔｐ５，Ｔｐ６を介して、該電池パック５の充電回数データの書き込み又は読み出しを可能にしている。

図２において、充電器１は、電源回路１１、制御手段、読み出し及び書き込み回路としての制御回路１２、充電電圧検出回路としての電圧測定回路１３、充電電流検出回路としての電流検出抵抗１４を有している。又、充電器１は、充電器側外部接続端子Ｔｃ１〜Ｔｃ６を有し、各充電器側外部接続端子Ｔｃ１〜Ｔｃ６は電池パック５が装着されたとき、該電池パック５の対応する電池パック側外部接続端子Ｔｐ１〜Ｔｐ６と電気的にそれぞれ接続される。

電源回路１１は、商用電源３を所望の充電電圧及び充電電流Ｉｃに変換する。電源回路１１からの充電電流Ｉｃは、充電器側外部接続端子Ｔｃ１及び電池パック側外部接続端子Ｔｐ１を介して電池パック５の正極に供給される。電池パック５の負極から帰還する電流（充電電流Ｉｃ）は、電池パック側外部接続端子Ｔｐ２及び充電器側外部接続端子Ｔｃ２から電流検出抵抗１４を介して電源回路１１に帰還する。

電圧測定回路１３は、充電器側外部接続端子Ｔｃ１，Ｔｃ２の間に接続され、電池パック５のその時々の正極・負極間の電池電圧Ｖｎを検出する。電圧測定回路１３は、充電器側外部接続端子Ｔｃ１及び電池パック側外部接続端子Ｔｐ１を介して電池パック５の正極に接続され、充電器側外部接続端子Ｔｃ２及び電池パック側外部接続端子Ｔｐ２を介して電池パック５の負極に接続され、その時々の電池パック５の正極・負極間の電池電圧Ｖｎを検出し、電池電圧検出信号ＳＧ２として制御回路１２に出力する。

電流検出抵抗１４は、充電器側外部接続端子Ｔｃ２と電源回路１１との間に接続され、電流検出抵抗１４の端子間電圧が制御回路１２にて検出されるようになっている。つまり、制御回路１２は、その時々に電流検出抵抗１４に流れる充電電流Ｉｃを、電流検出抵抗１４の端子間電圧を測定することで検出するようになっている。

制御回路１２は、マイクロコンピュータ等で構成され、電圧測定回路１３からの電池電圧検出信号ＳＧ２、電流検出抵抗１４からの端子間電圧、及び、前記電圧判定回路７からの過充電信号ＳＧ１を入力する。また、制御回路１２は、電池パック５のメモリ９と充電器側外部接続端子Ｔｃ５，Ｔｃ６及び電池パック側外部接続端子Ｔｐ５，Ｔｐ６を介して接続され、メモリ９に記憶された充電回数データを読み出すとともに、メモリ９に充電回数データを書き込むようになっている。さらに、制御回路１２は、電池パック５に備えた温度検出センサ８と充電器側外部接続端子Ｔｃ４及び電池パック側外部接続端子Ｔｐ４を介して接続され、その時の電池パック５（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の温度Ｔｅを検出している。

そして、制御回路１２は、装着した電池パック５に対して該制御回路１２に内蔵したプログラムメモリに予め定めた記憶したプログラムに従って、充電を実行する。
詳述すると、図３に示すように、制御回路１２は、まず、電池パック５に対して予備充電を行った後に、定電流充電を行い（定電流充電工程）する。そして、電池電圧Ｖｎが予め制御回路１２内のメモリ１２ａに記憶された該装着される電池パック５に対する充電制御電圧としての目標電池電圧Ｖｎｐに到達した時、次に定電圧充電を行って（定電圧充電工程）充電を完了するようになっている。

図３は、この充電器１の充電特性を示すものであり、充電器１の通常時の充電過程の全体を示す。
時刻ｔ０で電池パック５が装着されると、充電器１は直後の期間Ｔ１（時刻ｔ１）だけ、充電電流Ｉｃを予め定めた通常の第１充電電流値Ｉ１よりも小さい予め定めた第２充電電流値Ｉ２で予備充電を行う。

期間Ｔ１（時刻ｔ１）が経過するまでに、充電器１は電池電圧Ｖｎが予め定め設定された過放電判定電圧値を超えないときは、深放電（過放電）されていて充電できない電池パック５と判断して充電を直ちに中止する。

期間Ｔ１が経過すると通常の定電流充電に移行する。定電流充電は、電池電圧Ｖｎが目標電池電圧Ｖｎｐに達するまで行い、目標電池電圧Ｖｎｐに達すると、定電圧充電に移行する。

この期間Ｔ２（定電流充電期間）、電池パック５は、電池電圧Ｖｎが目標電池電圧Ｖｎｐに達していない電池電圧検出信号ＳＧ２が電圧測定回路１３から制御回路１２に出力されている。

そして、期間Ｔ２が経過して電池電圧Ｖｎが目標電池電圧Ｖｎｐになると、充電器１は時刻ｔ２から定電流充電から定電圧充電に移行する。
定電圧充電への移行後は、充電器１は過充電信号ＳＧ１がアクティブになる度に充電電流Ｉｃを予め定める減分ずつ低下させていく多段定電流充電を行うことによって、セル電圧を目標セル電圧値に維持しながら、充電電流Ｉｃが抑制される。

充電器１は、充電電流Ｉｃをその要領で下げてゆき、期間Ｔ３が経過して、予め定める値の充電終止電流Ｉｅまで低下したら、該電池パック５の充電を完了する。
ところで、電池パック５の充電を開始するとき、制御回路１２は、装着した電池パック５の充電回数Ｎをメモリ９から読み出し、その充電回数Ｎに対応した充電態様で該電池パック５に対して充電を実行するようになっている。

本実施形態では、装着した電池パック５の充電回数Ｎによって、該電池パック５の充電態様（充電モード）を変更するようになっている。詳述すると、充電回数Ｎが、（１）予め定めた第１規定回数Ｎ１未満の時には第１充電モード、（２）第１規定回数Ｎ１から予め定めた第２規定回数Ｎ２（＞Ｎ１）未満の時には第２充電モード、（３）第２規定回数Ｎ２から予め定めた第３規定回数Ｎ３（＞Ｎ２）未満の時には第３充電モード、（４）第３規定回数Ｎ３以上の時には第４充電モードで充電を行うようになっている。

ここで、本実施形態では、第１規定回数Ｎ１は１０００回、第２規定回数Ｎ２は１２００回、第３規定回数Ｎ３は１５００回としている。
（第１充電モード）
第１充電モードは、充電回数Ｎが第１規定回数Ｎ１（１０００回）未満であって、充電によるダメージのない電池パック５に対して行う通常の充電態様である。

第１充電モードは、電池電圧Ｖｎが目標電池電圧Ｖｎｐに到達するまでの定電流充電工程における電池パック５に供給する充電電流Ｉｃを、図４に実線Ｌ１で示す大きな値にして充電を行う充電モードである。つまり、充電回数Ｎが第１規定回数Ｎ１未満の電池パック５は、ダメージがないため、大きな値の充電電流Ｉｃを供給し充電時間を短くする。

（第２充電モード）
第２充電モードは、充電回数Ｎが第１規定回数Ｎ１（１０００回）から第２規定回数Ｎ２（１２００回）未満であって、充電によるダメージが比較的に小さい電池パック５に対して行う充電態様である。

第２充電モードは、電池電圧Ｖｎが目標電池電圧Ｖｎｐに到達するまでの定電流充電工程における電池パック５に供給する充電電流Ｉｃを、図４に破線Ｌ２で示す第１充電モードの時の充電電流Ｉｃの値より小さな値にして充電を行う充電モードである。つまり、充電を繰り返すことにより少しダメージが蓄積し、そのダメージの増加率を抑えるために、第１充電モードの大きな値の充電電流Ｉｃより小さな値の充電電流Ｉｃを供給する。

（第３充電モード）
第３充電モードは、充電回数Ｎが第２規定回数Ｎ２（１２００回）から第３規定回数Ｎ３（１５００回）未満であって、充電によるダメージが大きくなった電池パック５に対して行う充電態様である。

第３充電モードは、電池電圧Ｖｎが目標電池電圧Ｖｎｐに到達するまでの定電流充電工程における電池パック５に供給する充電電流Ｉｃを、図４に一点鎖線Ｌ３で示す第２充電モードの時の充電電流Ｉｃの値よりさらに小さな値にして充電を行う充電モードである。つまり、充電を何回も繰り返すことにより蓄積したダメージが大きくなり、ダメージの増加率をさらに抑えるために、第２充電モードの充電電流Ｉｃよりさらに小さな値の充電電流Ｉｃを供給する。

（第４充電モード）
第４充電モードは、充電回数Ｎが第３規定回数Ｎ３（１５００回）に到達した、電池寿命がきた電池パック５に対して行う充電態様である。

第４充電モードは、該電池パック５に対して充電を行わない充電モードである。つまり、第３規定回数Ｎ３に到達した電池パック５は充電を多数繰り返したことによって、ダメージが大きく内部抵抗が高く充電容量も低下し二次電池として機能しなくなった電池パック５になったとして充電を行わない。

また、制御回路１２は、電池パック５に備えた温度検出センサ８からの検出信号ＳＧＴに基づいて電池パック５（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の温度Ｔｅが充電中に予め定めた基準温度に到達した時、充電を停止するようになっている。基準温度は、その時充電している充電モードによって異なるようにしている。つまり、基準温度は充電回数Ｎによって相違する。

第１規定回数Ｎ１未満の電池パック５の場合は６５度を基準温度（第１基準温度Ｔｋ１）、第１規定回数Ｎ１から予め定めた第２規定回数Ｎ２未満の電池パック５の場合は６３度を基準温度（第２基準温度Ｔｋ２）、第２規定回数Ｎ２から予め定めた第３規定回数Ｎ３未満の電池パック５の場合は６０度を基準温度（第３基準温度Ｔｋ３）としている。

これは、電池パック５（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の温度Ｔｅが、７０度の温度まで達すると、電池セルＥ１〜Ｅｎ中の電解液が沸騰する虞があるため、これを回避する必要がある。そして、電池パック５は、充電中内部抵抗があるため温度が上昇する。このとき、電池パック５の充電を途中で停止したとき、充電を停止しても、直ちに温度は下がることなく、一旦温度が所定の温度上昇した後下がることが知られている。そして、充電を停止した後の温度上昇は、充電回数Ｎが少ないほど小さく、反対に充電回数Ｎが多いほど温度上昇が大きくなる。

そこで、いずれの電池パック５でも、充電を停止した後に７０度まで上昇しないように、充電回数Ｎに応じて第１〜第２基準温度Ｔｋ１〜Ｔｋ３を設定している。
本実施形態では、制御回路１２は、第１規定回数Ｎ１未満の電池パック５を充電している時、電池パック５の温度Ｔｅが第１基準温度Ｔｋ１（６０度）に到達したとき、充電を停止して、電池パック５の温度Ｔｅが、図５に実線で示す温度曲線Ｌｔ１のように、７０度に到達しないで温度を下げるようにしている。

また、制御回路１２は、第１規定回数Ｎ１から第２規定回数Ｎ２未満の電池パック５を充電している時、電池パック５の温度Ｔｅが第２基準温度Ｔｋ２（６３度）に到達したとき、充電を停止して、電池パック５の温度Ｔｅが、図５に実線で示す温度曲線Ｌｔ２のように、７０度に到達しないで温度Ｔｅを下げるようにしている。

さらに、制御回路１２は、第２規定回数Ｎ２から第３規定回数Ｎ３未満の電池パック５を充電している時、電池パック５の温度Ｔｅが第３基準温度Ｔｋ３（６０度）に到達したとき、充電を停止して、電池パック５の温度Ｔｅが、図５に実線で示す温度曲線Ｌｔ３のように、７０度に到達しないで温度Ｔｅを下げるようにしている。

また、制御回路１２は、第１表示ランプ６ａ及び第２表示ランプ６ｂと接続されている。制御回路１２は、前記電池パック５の充電において電池電圧Ｖｎが目標電池電圧Ｖｎｐに到達して定電流充電から定電圧充電に移行するとき、第１表示ランプ６ａを点灯させる。そして、第１表示ランプ６ａを点灯させて、充電中の電池パック５が、充電容量Ｃｓが８０％まで充電されて定電流充電から定電圧充電に移行した旨をユーザに報知するようになっている。

また、制御回路１２は、充電する電池パック５の充電回数Ｎが第３規定回数Ｎ３（１５００回）以上の時、第２表示ランプ６ｂを点灯させる。そして、第２表示ランプ６ｂを点灯させて、充電する電池パック５がその充電回数Ｎが予め定めた規定回数（第３規定回数Ｎ３）に到達して充電を行わない旨をユーザに報知するようになっている。

次に、上記のように構成した充電器１の作用を説明する。
いま、充電器１の電源コード２を商用電源３に接続した充電器１に、電池パック５が装着されると、制御回路１２は、装着された電池パック５のメモリ９から、該電池パック５の充電回数を示すデータを読み出す。制御回路１２は、読み出した充電回数Ｎのデータに基づいて、装着された電池パック５の充電モード、即ち、第１〜第４充電モードのいずれか１つを選択する。

制御回路１２は、装着された電池パック５の充電回数が、第１規定回数Ｎ１未満の時には第１充電モード、第１規定回数Ｎ１から第２規定回数Ｎ２（＞Ｎ１）未満の時には第２充電モード、第２規定回数Ｎ２から第３規定回数Ｎ３（＞Ｎ２）未満の時には第３充電モード、第３規定回数Ｎ３以上の時には第４充電モードを選択する。

そして、制御回路１２は、第１充電モードを選択すると、電池パック５のダメージが極めて小さいと判断して電池電圧Ｖｎが目標電池電圧Ｖｎｐに到達するまでの間（定電流充電工程）、図４に実線Ｌ１で示すように大きな値の充電電流Ｉｃを電池パック５に供給する。

従って、第１規定回数Ｎ１未満の電池パック５は、大きな充電電流Ｉｃが供給され、充電時間を短縮することできる。
また、制御回路１２は、第２充電モードを選択すると、電池パック５に少しダメージが蓄積したと判断して電池電圧Ｖｎが目標電池電圧Ｖｎｐに到達するまでの間（定電流充電工程）、図４に破線Ｌ２で示すように第１充電モード時の充電電流Ｉｃの値より小さな値の充電電流Ｉｃを電池パック５に供給する。

従って、第１規定回数Ｎ１から第２規定回数Ｎ２未満の電池パック５は、充電時間は長くなるものの、電池パック５のダメージの蓄積する度合いを抑制し、電池パック５の寿命を延ばすことができる。

さらに、制御回路１２は、第３充電モードを選択すると、電池パック５のダメージが大きくなったと判断して電池電圧Ｖｎが目標電池電圧Ｖｎｐに到達するまでの間（定電流充電工程）、図４に一点鎖線Ｌ３で示す第２充電モード時の充電電流Ｉｃの値より小さな値の充電電流Ｉｃを電池パック５に供給する。

従って、第２規定回数Ｎ２から第３規定回数Ｎ３未満の電池パック５は、充電時間はさらに長くなるものの、電池パック５のダメージをおさえながら充電し、電池パック５の寿命を延ばすことができる。

さらにまた、制御回路１２は、第４充電モードを選択すると、電池パック５に寿命がきたと判断して該電池パック５の充電を行わない。従って、第４規定回数Ｎ４以上の電池パック５は、ダメージが大きく内部抵抗が高く充電容量も低下し二次電池として機能しなくなった電池パック５になったとして充電を停止し、未然に電解液の漏れ等を防止する。

一方、充電中において、制御回路１２は、温度検出センサ８から検出信号ＳＧＴを入力しその時々の電池パック５の温度Ｔｅを検出している。そして、第１充電モードの充電中では、電池パック５の温度Ｔｅが第１基準温度Ｔｋ１（６５度）まで加熱されると、制御回路１２は、充電を停止して、電池パック５の温度Ｔｅが７０度に到達しないようにしている。また、第２充電モードの充電中では、電池パック５の温度Ｔｅが第２基準温度Ｔｋ２（６３度）まで加熱されると、制御回路１２は、充電を停止して、電池パック５の温度Ｔｅが７０度に到達しないようにしている。さらに、第３充電モードの充電中では、電池パック５の温度Ｔｅが第３基準温度Ｔｋ３（６０度）まで加熱されると、制御回路１２は、充電を停止して、電池パック５の温度Ｔｅが７０度に到達しないようにしている。

次に、上記のように構成した実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、電池パック５（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の充電回数Ｎに応じて、定電流充電工程における充電電流Ｉｃを変更した。すなわち、充電回数Ｎが多くなるにともなって、ダメージが蓄積する電池セルＥ１〜Ｅｎに対して充電電流Ｉｃを小さくした。従って、電池パック５の充電によるダメージが極力小さくなり、電池セルＥ１〜Ｅｎにかかるダメージの蓄積が抑えられ電池の寿命を延ばすことができる。

（２）上記実施形態によれば、電池パック５（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の充電回数Ｎに応じて、充電中に電池パック５の充電を停止させる電池パック（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の基準温度Ｔｋ１，Ｔｋ２，Ｔｋ３を変更した。すなわち、充電回数Ｎが多くなるにともなってダメージが蓄積する電池パック５に対して基準温度を小さくした。従って、ダメージが蓄積した電池セルＥ１〜Ｅｎに対して早めに充電を停止し７０度に到達するのを防止できる電池の寿命を延ばすことができる。

（３）上記実施形態によれば、電池パック５（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の充電回数Ｎが第３規定回数Ｎ３になっているとき、充電を中止した。従って、電池セルＥ１〜Ｅｎが充電続行されることによって生じる電解液が漏れ等の不具合を未然に防止できる。

このとき、第２表示ランプ６ｂが点灯し、その旨をユーザに報知するため、ユーザは次の対策を的確に迅速に実行することができる。
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態では、充電回数Ｎに関係なく全ての電池パック５に対して充電制御電圧としての目標電池電圧Ｖｎｐは同じて、電池電圧Ｖｎが目標電池電圧Ｖｎｐに到達したら定電圧充電に移行させた。そして、充電回数Ｎに応じて、即ち充電回数が多くなるに従って、定電流充電工程における充電電流Ｉｃを小さくした。

これを、定電流充電工程から定電圧充電工程に移行する際の、充電制御電圧としての目標電池電圧Ｖｎｐを充電回数Ｎに応じて変更して実施してもよい。図６に示すように、例えば、充電回数Ｎが第１規定回数Ｎ１未満の電池パック５の時には、目標電池電圧Ｖｎｐを４．２Ｖとし、充電回数Ｎが第１規定回数Ｎ１〜第２規定回数未満の電池パック５の時には、目標電池電圧Ｖｎｐを４．１５Ｖとする。

詳述すると、定電流充電工程における充電電流Ｉｃの値は、充電回数Ｎに関係なくすべての電池パック５（電池セルＥ１〜Ｅｎ）に対して同じにする。ただ、定電流充電工程から定電圧充電工程に移行する際の、目標電池電圧Ｖｎｐを充電回数Ｎが多い電池パック５を充電回数Ｎが少ない電池パック５より小さい値にする。これによって、充電回数Ｎが多い電池パック５を、早く定電圧充電工程に移行させて該電池パック５のダメージを軽減させることができる。そして、前記実施形態と同様に、電池セルＥ１〜Ｅｎの長寿命化を図ることができる。

そして、定電圧充電工程を早める場合、上記実施形態では、定電流充電工程から定電圧充電工程に移行する時、第１表示ランプ６ａを点灯させて、充電中の電池パック５が、充電容量Ｃｓが８０％まで充電されて定電流充電から定電圧充電に移行した旨をユーザに報知するようにしたがこれを変更する。

詳述すると、充電回数Ｎが多くなって、充電容量Ｃｓが８０％まで充電される前に、定電圧充電工程に移行すると、図７に示すように、供給する充電電流Ｉｃの値が変更されるため充電容量Ｃｓの推移は、一点鎖線で示す充電回数Ｎの少ない電池パック５ほうが、実線で示す充電回数Ｎの少ない電池パック５より、早く変動することから、ユーザは、電池パック５の充電容量Ｃｓが８０％まで充電されたことを知ることができないになる。そこで、定電圧充電工程において電池パック５の充電容量Ｃｓが８０％まで充電されたことを、今までの充電電流Ｉｃと充電時間に基づいて演算したとき、第１表示ランプ６ａを点灯させて、その旨をユーザに報知するようにしてもよい。

・上記実施形態では、充電回数Ｎに応じて、定電流充電工程における充電電流Ｉｃを変更した。これを、充電回数Ｎに応じて、充電の完了を決める充電終止電流Ｉｅを変更して実施してもよい。図８に示すように、例えば、充電回数が第１規定回数Ｎ１未満の電池パック５の定電圧充電工程時の充電終止電流Ｉｅ１より、充電回数Ｎが第１規定回数Ｎ１〜第２規定回数未満の電池パック５の定電圧充電工程時の充電終止電流Ｉｅ２を高くして、早めに充電を完了する。

詳述すると、定電流充電工程及び定電圧充電工程における目標電池電圧Ｖｎｐ、充電電流Ｉｃの値は、充電回数Ｎに関係なくすべての電池パック５に対して同じにする。ただ、充電を完了する際の、充電終止電流Ｉｅの値を充電回数Ｎが多い電池パック５を充電回数Ｎが少ない電池パック５より大きくする。これによって、充電回数Ｎが多い電池パック５を、早く定電圧充電工程に移行させて電池セルＥ１〜Ｅｎのダメージを軽減させることができる。そして、前記実施形態と同様に、電池セルＥ１〜Ｅｎの長寿命化を図ることができる。

図９は、充電回数Ｎに関係なく、第１規定回数Ｎ１未満の電池パック５の定電圧充電工程時の充電終止電流Ｉｅ１で行った場合、充電回数Ｎがα回で、いくら充電を行っても充電容量が充電容量未達領域Ｚにとどまり二次電池としての機能をなくすことを示す。そこで、充電回数Ｎに応じて、例えば、事前に充電回数Ｎがγ回（図９参照）になったとき、図８に示すように充電終止電流ＩｅをＩｅ１からＩｅ２と高くして、早めに充電を完了することにより、図９に破線で示すように、充電容量Ｃｓが充電容量未達領域Ｚに達するまでの充電回数Ｎが、前記α回より多いβ回となる。従って、電池セルＥ１〜Ｅｎの長寿命化を図れていることがわかる。

・上記実施形態では、電池パック５の充電回数Ｎが第３規定回数Ｎ３になっているとき、充電を中止した。これを、充電回数Ｎが第３規定回数Ｎ３になる前の所定の充電回数Ｎになった時、該電池パック５に寿命が近付いた旨を、表示ランプやブザーで報知するようにして、ユーザに対して的確かつ迅速に次の対策を実行することができる。

図１０は、充電回数Ｎに対する電池パック５の充電容量Ｃｓの推移に示す。図１０から明かように、充電回数Ｎが多くなるほど充電容量Ｃｓが低下し、充電回数Ｎがα回で充電容量Ｃｓが劣化し容量未達領域Ｚ１に達し、充電回数Ｎがさらに進みβ回で充電が不可能な充電不可領域Ｚ２に達する。そして、充電回数Ｎがα回になると、該電池パック５に寿命が近付いた旨を、表示ランプやブザーで報知し、充電回数Ｎがβ回になると、該電池パック５に寿命が来た旨を、表示ランプやブザーで報知することで、ユーザに対して的確かつ迅速に次の対策を実行することができる。

・上記実施形態では、充電器１に電池パック５を充電中に冷却する冷却手段を設けなかったが、図２において破線で示すように、例えばモータで回転するファンよりなる冷却手段２０を設けてもよい。そして、充電回数Ｎに応じて、電池パック５に対する充電中または充電完了時の冷却方法を変更させるようにして実施してもよい。つまり、充電回数Ｎが進んだ電池セルＥ１〜Ｅｎの内部抵抗は上がるため、充電回数Ｎが多くなるに伴って冷却手段２０を通常より冷却を強めるように制御回路１２でモータを回転制御することで事前に温度上昇を防ぎ、電池セルＥ１〜Ｅｎにかかるダメージを減らすようにしてもよい。尚、冷却手段２０は、モータファンの他に、ピエゾ素子を使って電池パック５を冷却するとうにしてもよい。

本発明の一実施形態の充電器の全体斜視図である。 同じく、充電器の電気的構成を示す電気ブロック回路図である。 同じく、充電器の通常時の充電過程を示すグラフである。 第１〜第３充電モードにおける定電流充電工程及び定電流充電工程の充電電流を示すグラフ。 充電回数に応じた電池パックの温度上昇推移を説明するためのグラフ。 充電器の別例を説明するための定電流充電工程及び定電流充電工程の電池電圧及び充電電流を示すグラフである。 同じく充電電流と充電容量の推移を示すグラフ。 充電器の別例を説明するための充電電流の充電終止電流を示すグラフ。 同じく充電器の充電容量の推移を説明するためのグラフ。 充電器の別例を説明するための充電回数に対する電池パックの充電容量の推移に示すグラフ。

符号の説明

１…充電器、５…電池パック、６ａ…第１表示ランプ、６ｂ…第２表示ランプ、７…電圧判定回路、８…温度検出センサ、９…メモリ、１１…電源回路、１２…制御回路、１２ａ…メモリ、１３…電圧測定回路、１４…電流検出抵抗、２０…冷却手段、Ｉｃ…充電電流、Ｉｅ，Ｉｅ１，Ｉｅ２…終止電流、Ｖｎ…電池電圧、Ｖｎｐ…目標電池電圧、Ｅ１〜Ｅｎ…電池セル、Ｖｚ…分圧電圧、Ｔ１…期間、Ｔ２…期間、Ｔ３…期間。

Claims (9)

1. 電池パックに内蔵した二次電池に対して充電電力を供給する電源回路と、
   前記二次電池に供給される充電電流を検出する充電電流検出回路と、
   前記二次電池の充電電圧を検出する充電電圧検出回路と、
   前記充電電圧及び前記充電電圧に基づいて前記電源回路の動作を制御する制御回路と、
   を有した充電器であって、
   前記電池パックに備えた読み出し及び書き込み可能な電池パック側記憶手段に対して、前記二次電池の充電回数を示すデータを読み出し及び書き込む充電回数読み出し及び書き込み回路を備え、
   前記制御回路は、前記電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、前記二次電池のダメージが抑えられる充電態様に変更して、前記電源回路の動作を制御することを特徴とする充電器。
2. 請求項１に記載の充電器において、
   前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、前記充電電流を変更させることを特徴とする充電器。
3. 請求項１に記載の充電器において、
   前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、充電制御電圧を変更させることを特徴とする充電器。
4. 請求項１に記載の充電器において、
   前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、充電の終止電流を変更させることを特徴とする充電器。
5. 請求項１に記載の充電器において、
   前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、前記二次電池の充電状態を充電不可状態に移行させるための前記二次電池の基準温度を変更させることを特徴とする充電器。
6. 請求項１に記載の充電器において、
   前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、前記二次電池の充電を行わないことを特徴とする充電器。
7. 請求項１に記載の充電器において、
   前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、充電回数が予め定めた規定回数を超えたことを報知することを特徴とする充電器。
8. 請求項１に記載の充電器において、
   前記電池パックの二次電池を冷却する冷却手段を備え、
   前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記電池の充電回数に応じて、前記二次電池に対して充電または充電完了時の冷却方法を変化させることを特徴とする充電器。
9. 請求項１に記載の充電器において、
   前記制御回路は、前記電池パックに対して充電を行う際に、最初は予め定めた一定電流の充電電流を供給する定電流充電を行い、前記二次電池が予め定めた電池電圧まで達した後はその電池電圧を維持もしくは超えないように充電電流を制御して供給をする定電圧充電を行うとともに、前記定電流充電から定電圧充電に切り替わったことを報知する報知手段を駆動し、
   前記充電態様は、電池パック側記憶手段に記憶された前記二次電池の充電回数に応じて、前記報知手段の報知条件を変更させることを特徴とする充電器。

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