JP2015106957A - Charging apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】二次電池を長寿命とする充電装置の提供。【解決手段】電池パック内に収容された二次電池を充電する充電装置であって、電池パックは、二次電池の充電容量に対応する対応値を算出する対応値算出手段と、対応値を充電毎に記憶する記憶手段とを備え、充電装置は、対応値を取得する取得手段と、対応値に基づいて充電条件を設定する条件設定手段と、充電条件を用いて二次電池の充電を制御する充電制御手段とを備える。【選択図】図2Provided is a charging device that extends the life of a secondary battery. A charging device for charging a secondary battery housed in a battery pack, wherein the battery pack includes a corresponding value calculating means for calculating a corresponding value corresponding to a charging capacity of the secondary battery, and a corresponding value. And a storage device that stores each time the battery is charged, and the charging device acquires a corresponding value, a condition setting unit that sets a charging condition based on the corresponding value, and charges the secondary battery using the charging condition. Charging control means for controlling. [Selection] Figure 2
Description
本発明は充電装置に関し、特にコードレス電動工具の電源として使用される二次電池を充電するのに好適な充電装置に関する。 The present invention relates to a charging device, and more particularly to a charging device suitable for charging a secondary battery used as a power source for a cordless power tool.
従来より、各種電気機器の電源として使用される二次電池を収容した電池パック及び電池パック内に収容された二次電池を充電するための充電装置が広く用いられており、また、充電装置を用いて電池パック内の二次電池を充電する際に生ずる各種問題点についても様々な解決策が提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, battery packs that contain secondary batteries used as power sources for various electrical devices and charging devices for charging secondary batteries contained in battery packs have been widely used. Various solutions have been proposed for various problems that occur when the secondary battery in the battery pack is used.
例えば、高容量化が進むリチウムイオン電池においては、所定の定電流値で充電した後に所定の定電圧値で充電し、所定の終止電流値となった場合に充電を終了させる定電流定電圧充電制御が一般に行われるが、高容量化に伴い定電圧値、終止電流値等の充電条件が寿命に及ぼす影響が従来電池と比較してより大きい傾向にある電池も存在しており、そのような電池は、高容量に且つ短時間で充電を完了させる充電条件のみで充電を繰り返した場合には、二次電池の寿命が短くなるという問題があった。 For example, in a lithium-ion battery whose capacity is increasing, it is charged at a predetermined constant current value after being charged at a predetermined constant current value, and the charging is terminated when the predetermined end current value is reached. Although control is generally performed, there is a battery in which the influence of charging conditions such as a constant voltage value and a termination current value on the lifetime tends to be greater than that of a conventional battery as the capacity increases. The battery has a problem that the life of the secondary battery is shortened when the charging is repeated only under the charging condition for completing the charging in a short time with a high capacity.
上記問題を解決するため、定電流定電圧充電制御における定電圧値を低く設定可能な充電装置が提案されている(特許文献1)。 In order to solve the above problem, a charging device has been proposed in which a constant voltage value in constant current constant voltage charging control can be set low (Patent Document 1).
しかし、上記の充電装置においては、定電圧値を最大充電電圧に設定する通常モードと定電圧値を通常モードよりも低く設定する長寿命モードとをユーザが選択しなければならず、ユーザの手間となっていた。また、一般に、充電条件が寿命に及ぼす影響は二次電池の劣化度合が高い程大きくなることが知られているが、定電圧値等の充電条件を二次電池の劣化度合に応じて設定することができないため、固定化した画一的な充電制御となり劣化度合の高い二次電池と劣化度合の低い二次電池とが同一の充電条件で充電されてしまい、劣化度合の高い二次電池の劣化がより進んでしまうという問題があり、二次電池の長寿命化を図る上で不完全であった。 However, in the above charging apparatus, the user has to select a normal mode in which the constant voltage value is set to the maximum charging voltage and a long life mode in which the constant voltage value is set lower than the normal mode. It was. In general, it is known that the influence of the charging condition on the lifetime becomes larger as the deterioration degree of the secondary battery becomes higher. However, the charging condition such as a constant voltage value is set according to the deterioration degree of the secondary battery. Therefore, the secondary battery with a high degree of degradation and the secondary battery with a low degree of deterioration are charged under the same charging conditions, and the secondary battery with a high degree of deterioration is fixed. There is a problem that the deterioration is further advanced, which is incomplete in order to extend the life of the secondary battery.
そこで本発明は、二次電池の劣化度合を自動で判別し、当該劣化度合に応じて充電条件を設定し、当該充電条件を用いて充電時における二次電池の負担を軽減した充電を行うことで、ユーザの手間を軽減し且つ二次電池の長寿命化を図った充電装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention automatically determines the degree of deterioration of the secondary battery, sets the charging condition according to the degree of deterioration, and performs charging while reducing the burden on the secondary battery during charging using the charging condition. Then, it aims at providing the charging device which aimed at the lifetime improvement of the secondary battery which reduced the effort of a user.
上記課題を解決するために本発明は、電池パック内に収容された二次電池を充電する充電装置であって、該電池パックは、該二次電池の充電容量に対応する対応値を算出する対応値算出手段と、該対応値を充電毎に記憶する記憶手段と、を備え、該充電装置は、該対応値を取得する取得手段と、該対応値に基づいて充電条件を設定する条件設定手段と、該充電条件を用いて該二次電池の充電を制御する充電制御手段と、を備えることを特徴とする充電装置を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention is a charging device for charging a secondary battery housed in a battery pack, and the battery pack calculates a corresponding value corresponding to the charging capacity of the secondary battery. Correspondence value calculation means, and storage means for storing the correspondence value for each charge, and the charging device obtains the correspondence value, and condition setting for setting the charging condition based on the correspondence value And a charging control means for controlling charging of the secondary battery using the charging condition.
このような構成によれば、二次電池の劣化度合を示す指標となる対応値に基づいて充電条件を設定することができる。このため、二次電池の劣化度合に応じて、二次電池の充電時における負担を軽減させる充電条件を設定でき、二次電池の寿命を長寿命とすることができる。また、条件設定手段が自動的に充電条件を設定するため、ユーザの手間を軽減することができる。 According to such a configuration, the charging condition can be set based on the corresponding value that is an index indicating the degree of deterioration of the secondary battery. For this reason, according to the deterioration degree of a secondary battery, the charge conditions which reduce the burden at the time of charge of a secondary battery can be set, and the lifetime of a secondary battery can be made long life. Moreover, since the condition setting means automatically sets the charging condition, it is possible to reduce the user's trouble.
上記構成において、該対応値算出手段は、該二次電池が充電される際の充電電流を検出する充電電流検出手段と、該二次電池が充電される際の充電時間を計測する時計手段と、該充電電流検出手段が検出した該充電電流及び該時計手段が計測した該充電時間から該対応値を算出する演算手段と、により構成されていることが好ましい。 In the above configuration, the corresponding value calculating means includes a charging current detecting means for detecting a charging current when the secondary battery is charged, and a clock means for measuring a charging time when the secondary battery is charged. It is preferable that the apparatus includes a calculation unit that calculates the corresponding value from the charging current detected by the charging current detection unit and the charging time measured by the clock unit.
このような構成によると、充電電流及び充電時間から二次電池に補充された充電容量に対応する対応値を簡便な構成で算出することができる。 According to such a configuration, a corresponding value corresponding to the charge capacity supplemented to the secondary battery can be calculated with a simple configuration from the charging current and the charging time.
また、該充電条件は、該二次電池の充電目標電圧値を含み、該条件設定手段は、該対応値に基づいて該充電目標電圧値を設定することが好ましい。 Further, it is preferable that the charging condition includes a charging target voltage value of the secondary battery, and the condition setting means sets the charging target voltage value based on the corresponding value.
このような構成によれば、二次電池の劣化度合に応じて、二次電池の充電時における負担を軽減させる充電目標電圧値を設定できるため、二次電池の寿命を長寿命とすることができる。 According to such a configuration, it is possible to set a charging target voltage value that reduces the burden at the time of charging the secondary battery according to the degree of deterioration of the secondary battery, so that the life of the secondary battery can be made long. it can.
また、該充電制御手段は、一定の電流値によって該二次電池を充電する定電流充電制御と、一定の電圧値によって該二次電池を充電する定電圧充電制御とを選択的に行い、該充電条件は、該定電流充電制御における定電流値を含み、該条件設定手段は、該対応値に基づいて該定電流値を設定することが好ましい。 The charge control means selectively performs constant current charge control for charging the secondary battery with a constant current value and constant voltage charge control for charging the secondary battery with a constant voltage value, Preferably, the charging condition includes a constant current value in the constant current charging control, and the condition setting unit sets the constant current value based on the corresponding value.
このような構成によれば、二次電池の劣化度合に応じて、二次電池の充電時における負担を軽減させる定電流値を設定できるため、二次電池の寿命を長寿命とすることができる。 According to such a configuration, it is possible to set a constant current value that reduces the burden at the time of charging the secondary battery according to the degree of deterioration of the secondary battery, and thus the life of the secondary battery can be made long. .
また、該充電制御手段は、一定の電流値によって該二次電池を充電する定電流充電制御と、一定の電圧値によって該二次電池を充電する定電圧充電制御とを選択的に行い、該定電圧充電制御において充電電流が終止電流値以下になった場合に充電を終了させ、該充電条件は、定電圧充電制御における該終止電流値を含み、該条件設定手段は、該対応値に基づいて該終止電流値を設定することが好ましい。 The charge control means selectively performs constant current charge control for charging the secondary battery with a constant current value and constant voltage charge control for charging the secondary battery with a constant voltage value, The charging is terminated when the charging current becomes equal to or lower than the termination current value in the constant voltage charging control, the charging condition includes the termination current value in the constant voltage charging control, and the condition setting means is based on the corresponding value. It is preferable to set the end current value.
このような構成によれば、二次電池の劣化度合に応じて、二次電池の充電時における負担を軽減させる終止電流値を設定できるため、二次電池の寿命を長寿命とすることができる。 According to such a configuration, the end current value for reducing the burden at the time of charging the secondary battery can be set according to the degree of deterioration of the secondary battery, so the life of the secondary battery can be extended. .
また、該条件設定手段は、複数の該対応値を積算した値である積算対応値に基づいて該充電条件を設定することが好ましい。 Further, it is preferable that the condition setting means sets the charging condition based on an integrated corresponding value that is a value obtained by integrating a plurality of the corresponding values.
このような構成によれば、二次電池の劣化度合を示す値として複数の対応値を積算した値である積算対応値を用いるため、二次電池に補充された充電容量の総量を把握することができる。このため、劣化度合の判別が容易になる。 According to such a configuration, since the integrated corresponding value that is a value obtained by integrating a plurality of corresponding values is used as a value indicating the degree of deterioration of the secondary battery, the total amount of charge capacity replenished to the secondary battery is grasped. Can do. This makes it easy to determine the degree of deterioration.
また、該条件設定手段は、前回充電した際に記憶された前回対応値に基づいて該充電条件を設定することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the condition setting means sets the charging condition based on the previous corresponding value stored when the previous charging was performed.
このような構成によれば、二次電池の劣化度合を示す値として前回充電した際に記憶された対応値を用いるため、直近の二次電池に補充された充電容量を把握することができる。このため、劣化度合の判別が容易になる。 According to such a configuration, since the corresponding value stored at the previous charge is used as the value indicating the degree of deterioration of the secondary battery, the charge capacity replenished to the latest secondary battery can be grasped. This makes it easy to determine the degree of deterioration.
また、該条件設定手段は、複数の該対応値を積算した値である積算対応値に基づいて該充電条件を設定し、該積算対応値が所定値未満である場合には、該充電目標電圧値を第1の電圧値に設定し、該積算対応値が所定値以上である場合には、該充電目標電圧値を該第1の電圧値よりも低い第2の電圧値に設定することが好ましい。 Further, the condition setting means sets the charging condition based on an integrated corresponding value that is a value obtained by integrating a plurality of the corresponding values, and when the integrated corresponding value is less than a predetermined value, the charging target voltage When the value is set to the first voltage value and the integration corresponding value is equal to or greater than the predetermined value, the charging target voltage value may be set to a second voltage value lower than the first voltage value. preferable.
このような構成によれば、積算対応値が大きく劣化度合の高い二次電池に対して劣化度合の低い二次電池に設定される充電目標電圧値よりも低い充電目標電圧値を設定できるため、より二次電池の充電時の負担を軽減した充電を実現することができ、二次電池の寿命をより長寿命とすることができる。 According to such a configuration, a charging target voltage value lower than a charging target voltage value set for a secondary battery with a low degree of deterioration can be set for a secondary battery with a large integrated correspondence value and a high degree of deterioration. Further, it is possible to realize charging with reduced burden at the time of charging the secondary battery, and to extend the life of the secondary battery.
また、該条件設定手段は、前回充電した際に記憶された前回対応値に基づいて該充電条件を設定し、該前回対応値が所定値以上である場合には、該充電目標電圧値を第1の電圧値に設定し、該前回対応値が所定値未満である場合には、該充電目標電圧値を該第1の電圧値よりも低い第2の電圧値に設定することが好ましい。 Further, the condition setting means sets the charging condition based on the previous corresponding value stored at the time of previous charging, and if the previous corresponding value is equal to or greater than a predetermined value, the charging target voltage value is When the voltage value is set to 1 and the previous corresponding value is less than a predetermined value, it is preferable to set the charging target voltage value to a second voltage value lower than the first voltage value.
このような構成によれば、前回対応値が小さく劣化度合の高い二次電池に対して劣化度合の低い二次電池に設定される充電目標電圧値よりも低い充電目標電圧値を設定できるため、より二次電池の充電時の負担を軽減した充電を実現することができ、二次電池の寿命をより長寿命とすることができる。 According to such a configuration, a charging target voltage value lower than a charging target voltage value set for a secondary battery with a low deterioration degree can be set for a secondary battery with a small previous correspondence value and a high deterioration degree. Further, it is possible to realize charging with reduced burden at the time of charging the secondary battery, and to extend the life of the secondary battery.
また、該条件設定手段は、複数の該対応値を積算した値である積算対応値に基づいて該充電条件を設定し、該積算対応値が所定値未満である場合には、該定電流値を第1の電流値に設定し、該積算対応値が所定値以上である場合には、該定電流値を該第1の電流値よりも小さい第2の電流値に設定することが好ましい。 The condition setting means sets the charging condition based on an integrated corresponding value that is a value obtained by integrating a plurality of the corresponding values, and when the integrated corresponding value is less than a predetermined value, the constant current value Is set to the first current value, and the constant current value is preferably set to a second current value smaller than the first current value when the integrated corresponding value is equal to or greater than a predetermined value.
このような構成によれば、積算対応値が大きく劣化度合の高い二次電池に対して劣化度合の低い二次電池に設定される定電流値よりも低い定電流値を設定できるため、より二次電池の充電時の負担を軽減した充電を実現することができ、二次電池の寿命をより長寿命とすることができる。 According to such a configuration, a constant current value lower than a constant current value set for a secondary battery with a low degree of deterioration can be set for a secondary battery with a large integrated correspondence value and a high degree of deterioration. Charging with reduced burden during charging of the secondary battery can be realized, and the life of the secondary battery can be extended.
また、該条件設定手段は、前回充電した際に記憶された前回対応値に基づいて該充電条件を設定し、該前回対応値が所定値以上である場合には、該定電流値を第1の電流値に設定し、該前回対応値が所定値未満である場合には、該定電流値を該第1の電流値よりも小さい第2の電流値に設定することが好ましい。 Further, the condition setting means sets the charging condition based on the previous corresponding value stored at the time of the previous charging, and when the previous corresponding value is equal to or greater than a predetermined value, the constant current value is set to the first current value. If the previous corresponding value is less than a predetermined value, the constant current value is preferably set to a second current value smaller than the first current value.
このような構成によれば、前回対応値が小さく劣化度合の高い二次電池に対して劣化度合の低い二次電池に設定される定電流値よりも低い定電流値を設定できるため、より二次電池の充電時の負担を軽減した充電を実現することができ、二次電池の寿命をより長寿命とすることができる。 According to such a configuration, a constant current value lower than a constant current value set for a secondary battery with a low degree of deterioration can be set for a secondary battery with a small previous correspondence value and a high degree of deterioration. Charging with reduced burden during charging of the secondary battery can be realized, and the life of the secondary battery can be extended.
また、該条件設定手段は、複数の該対応値を積算した値である積算対応値に基づいて該充電条件を設定し、該積算対応値が所定値未満である場合には、該終止電流値を第3の電流値に設定し、該積算対応値が所定値以上である場合には、該終止電流値を該第3の電流値よりも大きい第4の電流値に設定することが好ましい。 The condition setting means sets the charging condition based on an integrated corresponding value that is a value obtained by integrating a plurality of the corresponding values. When the integrated corresponding value is less than a predetermined value, the end current value Is set to a third current value, and when the integrated corresponding value is equal to or greater than a predetermined value, it is preferable to set the end current value to a fourth current value larger than the third current value.
このような構成によれば、積算対応値が大きく劣化度合の高い二次電池に対して劣化度合の低い二次電池に設定される終止電流値よりも大きい終止電流値を設定できるため、より二次電池の充電時の負担を軽減した充電を実現することができ、二次電池の寿命をより長寿命とすることができる。 According to such a configuration, since a final current value larger than a final current value set for a secondary battery with a low degree of degradation can be set for a secondary battery with a large integrated correspondence value and a high degree of degradation, Charging with reduced burden during charging of the secondary battery can be realized, and the life of the secondary battery can be extended.
また、該条件設定手段は、前回充電した際に記憶された前回対応値に基づいて該充電条件を設定し、該前回対応値が所定値以上である場合には、該終止電流値を第3の電流値に設定し、該前回対応値が所定値未満である場合には、該終止電流値を該第3の電流値よりも大きい第4の電流値に設定することが好ましい。 Further, the condition setting means sets the charging condition based on the previous corresponding value stored at the time of the previous charging, and when the previous corresponding value is equal to or greater than a predetermined value, the condition current setting means sets the end current value to the third value. If the previous corresponding value is less than a predetermined value, the end current value is preferably set to a fourth current value that is larger than the third current value.
このような構成によれば、前回対応値が小さく劣化度合の高い二次電池に対して劣化度合の低い二次電池に設定される終止電流値よりも大きい終止電流値を設定できるため、より二次電池の充電時の負担を軽減した充電を実現することができ、二次電池の寿命をより長寿命とすることができる。 According to such a configuration, it is possible to set a final current value larger than a final current value set for a secondary battery having a low degree of deterioration with respect to a secondary battery having a small previous correspondence value and a high degree of deterioration. Charging with reduced burden during charging of the secondary battery can be realized, and the life of the secondary battery can be extended.
本発明は更に、電池パック内に収容された二次電池を充電する充電装置であって、該二次電池の過去の充電容量に応じて充電制御値を変更することを特徴とする充電装置を提供する。 The present invention further provides a charging device for charging a secondary battery housed in a battery pack, wherein the charging control value is changed according to the past charging capacity of the secondary battery. provide.
このような構成によると、二次電池の劣化度合を示す指標となる過去の充電容量に応じて充電制御値を変更することができる。このため、二次電池の劣化度合に応じて、二次電池の充電時における負担を軽減させる充電制御値を設定でき、二次電池の寿命を長寿命とすることができる。 According to such a configuration, the charge control value can be changed according to the past charge capacity serving as an index indicating the degree of deterioration of the secondary battery. For this reason, according to the deterioration degree of a secondary battery, the charge control value which reduces the burden at the time of charge of a secondary battery can be set, and the lifetime of a secondary battery can be made long life.
上記構成において、該充電容量は前回充電時の充電容量であることが好ましい。 In the above configuration, the charge capacity is preferably the charge capacity at the previous charge.
また、該充電容量は過去に充電された積算充電容量であることが好ましい。 The charge capacity is preferably an accumulated charge capacity charged in the past.
また、該充電制御値は、充電電圧値、充電電流値、終止電流値の少なくとも1つであることが好ましい。 The charge control value is preferably at least one of a charge voltage value, a charge current value, and a termination current value.
本発明の充電装置によれば、二次電池の充電時における負担を軽減することで二次電池の劣化を抑制し長寿命とすることができる。 According to the charging device of the present invention, the deterioration of the secondary battery can be suppressed and the life can be extended by reducing the burden at the time of charging the secondary battery.
本発明の第1の実施の形態による充電装置1について図1乃至図4を参照しながら説明する。図1は、本実施の形態による充電装置1内部の回路及び充電装置1に装着された電池パック2内部の回路の構成を示すブロック図を含む回路図である。
A charging
最初に、充電対象である電池パック2について説明する。図1に示すように、電池パック2は、電池組2Aと、保護IC2bと、電源回路2cと、メモリ2eと、電池側マイコン2dと、シャント抵抗2gとを備えている。
First, the
電池組2Aは、電池セル2aを直列に4セル接続した構成となっており、電池セル2aは例えば定格電圧3.6Vのリチウムイオン電池である。保護IC2bは、個々の電池セル2aの電圧を監視し、その中の一つでも過充電や過放電により、通常状態ではない状態になった場合に異常信号を電池側マイコン2dに出力する。電源回路2cは、複数の電池セル2aの電圧を変圧して、その電力を電池側マイコン2dに供給している。シャント抵抗2gは、電池組2Aと直列に接続されており、電池セル2aに流れる電流を検出するために用いられる。シャント抵抗2gは、充電電流検出手段に相当する。
The battery set 2A has a configuration in which four battery cells 2a are connected in series. The battery cell 2a is, for example, a lithium ion battery with a rated voltage of 3.6V. The protection IC 2b monitors the voltage of each battery cell 2a, and outputs an abnormal signal to the battery-
電池側マイコン2dは、RAM、ROM、タイマ機能、演算機能等を備えており、保護IC2b、電源回路2c、メモリ2e及びシャント抵抗2gと接続されている。また、電池側マイコン2dは、情報通信ポート2fを備えており、情報通信ポート2fを介して充電装置1と様々な情報を相互に通信する。電池側マイコン2dは、保護IC2bから異常信号が電池側マイコン2dに入力された場合には、充電装置1に情報通信ポート2fを介して充電異常停止信号を出力する。
The battery-
電池側マイコン2dは、充電装置1から情報通信ポート2fを介して電池セル2aの充電が開始されたことを示す充電開始信号が入力された場合には、タイマ機能を動作させ、一定時間毎にシャント抵抗2gを用いて充電電流を検出し、検出した充電電流の電流値(充電電流値)をRAMに保存する動作を当該一定時間毎に繰り返す。電池セル2aの充電が終了したことを示す充電終了信号が入力されるか又は充電装置1から電池パック2が離脱されると、電池側マイコン2dは、当該動作の繰り返しを停止し、RAMに保存された全ての充電電流値の総和と当該一定時間との積を算出し、当該算出結果を対応値としてメモリ2eに記憶する。なお、充電電流の検出は、シャント抵抗2gの電圧降下値を電池側マイコン2dが取り込んで算出している。シャント抵抗2g及び電池側マイコン2dは、対応値算出手段に相当する。また、電池側マイコン2dは、時計手段及び演算手段に相当する。
When a charging start signal indicating that charging of the battery cell 2a is started via the information communication port 2f is input from the charging
メモリ2eは、電池側マイコン2dが算出した充電毎の対応値を記憶している。対応値は、充電開始から充電終了(停止)までの充電電流の時間に関する積分値であり、充電によって電池セル2aに補充された充電容量に対応する値である。対応値は、後述の充電側マイコン50が充電時に電池セル2aの劣化度合を判別するために利用される情報である。また、対応値のうち前回充電時に算出された対応値である前回対応値、又は前回充電時までの複数の対応値の積算である積算対応値等を電池セル2aの劣化度合を判別する基準とすることができる。メモリ2eは、記憶手段に相当する。
The
一般に、二次電池は劣化が進行すると放電容量が減少していき、放電容量の減少に伴って充電され得る容量(補充される充電容量)も減少していくため、劣化が進行した二次電池を充電した場合の対応値は小さくなる。従って、前回対応値を電池セル2aの劣化判別の基準とした場合には、前回対応値が所定値以上であれば、電池セル2aの劣化度合は低いと判別され、所定値未満であれば劣化度合は高いと判別される。なお、前回対応値(前回充電時の充電容量)は前回の充電時に満充電まで充電した際の充電容量であることが望ましい。満充電まで充電した場合には充電側マイコン50の情報ポート53から電池側マイコン2dの情報通信ポート2fに満充電信号を送信し、その情報をメモリ2eに記憶させておく等すればよい。前回の充電が満充電まで充電されていない場合には、前々回やそれ以前に満充電まで充電した際の対応値(充電容量)とすればよい。充電途中で電池パック2を充電装置1から取り外す場合も考えられ、この場合(満充電まで充電されていない)には、満充電時の充電容量がどの程度なのか算出できないため、この充電での容量から次回充電時に劣化度合を判断することは難しい。また、後述するように過去の充電による積算容量の場合にも同様に、充電途中で充電を停止した際の容量は積算しないようにしてもよいし、積算容量の場合にはこの充電による容量を考慮(積算)してもよい。
In general, as the secondary battery deteriorates, the discharge capacity decreases. As the discharge capacity decreases, the capacity that can be charged (replenished charge capacity) also decreases. The corresponding value when charging is small. Therefore, when the previous corresponding value is used as a criterion for determining the deterioration of the battery cell 2a, if the previous corresponding value is equal to or greater than the predetermined value, the deterioration degree of the battery cell 2a is determined to be low, and if the previous corresponding value is less than the predetermined value, the deterioration is determined. The degree is determined to be high. In addition, it is desirable that the value corresponding to the previous time (the charge capacity at the time of the previous charge) is the charge capacity when the battery is fully charged at the time of the previous charge. When the battery is fully charged, a full charge signal may be transmitted from the
また、一般に、二次電池は充電回数が多く、補充された充電容量が多くなる程、劣化が進行することが知られており、充電毎に記憶される対応値の積算すなわち積算対応値が大きい程、充電回数及び補充された充電容量も多く、劣化が進行していると判別することができる。従って、積算対応値を電池セル2aの劣化判別の基準とした場合には、積算対応値が所定値以上であれば、電池セル2aの劣化度合は高いと判別され、所定値未満であれば劣化度合は低いと判別される。 In general, it is known that the rechargeable battery is charged more frequently and the more the replenished charge capacity is, the more the deterioration proceeds, and the integration of corresponding values stored for each charge, that is, the integrated corresponding value is large. As the number of times of charging and the charged capacity are increased, it can be determined that the deterioration is progressing. Therefore, when the integrated correspondence value is used as a criterion for determining the deterioration of the battery cell 2a, if the integrated correspondence value is equal to or greater than the predetermined value, the deterioration degree of the battery cell 2a is determined to be high. The degree is determined to be low.
また、メモリ2eは電池セル2aの定格電圧、定格容量、電池組2Aのセル数(電池セル2aの個数)等を電池電圧種情報として記憶している。なお、これらの電池電圧種情報はメモリ2eではなく電池側マイコン2dに内蔵されているROMに記憶してもよい。
The
次に充電装置1について説明する。充電装置1は、第1整流平滑回路10と、スイッチング回路20と、第2整流平滑回路30と、補助電源回路40と、充電側マイコン50と、充電電流制御回路60と、充電電流設定回路70と、電池電圧検出回路80と、表示回路90と、充電電圧制御回路100と、充電制御信号伝達部4及び5と、スイッチング電源回路6とにより主に構成されており、電池パック2を装着した状態で電池パック2内部の電池セル2aを定電流定電圧充電制御により充電する。なお、定電流定電圧充電制御とは、充電が開始されると充電電流を一定の電流値(定電流値)に制御しながら充電し(定電流制御区間)、電池組2A全体の電圧が所定電圧に達した後は充電電圧を当該所定電圧に保ちながら充電し(定電圧制御区間)、定電圧制御区間において充電電流が所定の終止電流値以下になった場合に充電を終了させる充電制御である。
Next, the charging
第1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とにより構成されており、交流電源7から供給される交流電圧を全波整流回路11で全波整流し、平滑用コンデンサ12で平滑して直流電圧を出力する。交流電源7は、商用電源等の外部電源である。
The first rectifying / smoothing circuit 10 includes a full-wave rectifying circuit 11 and a smoothing
スイッチング回路20は、第1整流平滑回路10の出力側に接続されており、高周波トランス21と、MOSFET22と、PWM制御IC23とにより構成されている。PWM制御IC23は、MOSFET22の駆動パルス幅を変え、当該駆動パルス幅に応じてMOSFET22はスイッチングを行い、第1整流平滑回路10からの直流出力をパルス列波形の電圧とする。パルス列波形の電圧は高周波トランス21の一次側巻線に印加され、高周波トランス21により降圧 (若しくは昇圧)され第2整流平滑回路30に出力される。
The switching
第2整流平滑回路30は、ダイオード31と、平滑用コンデンサ32と、放電用抵抗33とから構成され、高周波トランス21の2次側巻線から得られる出力電圧を整流及び平滑して直流電圧を生成し、当該直流電圧を充電装置1のプラス端子1aとマイナス端子1bから出力するように構成されている。
The second rectifying / smoothing
補助電源回路40は、第1整流平滑回路10の出力側に接続されており、充電側マイコン50や後述するオペアンプ61、65等の各種回路へ安定化した基準電圧Vccを供給するための定電圧電源回路である。補助電源回路40は、コイル41a、41b及び41cと、スイッチング素子42と、制御素子43と、整流ダイオード44と、3端子レギュレータ46と、発振防止用コンデンサ45及び47と、リセットIC48とにより主に構成されている。なお、リセットIC48は、充電側マイコン50に対してリセット信号を出力し、充電側マイコン50をリセットするICである。
The auxiliary
スイッチング電源回路6は、補助電源回路40とスイッチング回路20等に接続され、PWM制御IC23の電源となる整流平滑回路であり、コイル6aと、整流ダイオード6bと、平滑コンデンサ6cとにより主に構成されている。
The switching power supply circuit 6 is a rectifying / smoothing circuit connected to the auxiliary
充電側マイコン50は、第1出力部51aと、第2出力部51bと、A/D入力ポート52と、情報ポート53と、リセットポート54と、ROMと、RAMと、演算装置とにより主に構成されている。充電側マイコン50は、A/D入力ポート52及び情報ポート53に入力される各種信号を処理し、その結果に基づく各種信号を第1出力部51a及び第2出力部51bから充電電流設定回路70、表示回路90、充電電圧制御回路100等に出力して、充電装置1の動作を制御している。
The charging
第1出力部51aは、複数のポートを有し、それぞれが表示回路90と、充電制御信号伝達部4とに接続されている。第2出力部51bは、複数のポートを有し、それぞれが充電電流設定回路70と、充電電圧制御回路100とに接続されている。
The
また、A/D入力ポート52は、複数のポートを有し、それぞれが充電電流制御回路60と、電池電圧検出回路80とに接続されている。情報ポート53は、電池パック2の情報通信ポート2fと接続され、リセットポート54は補助電源回路40と接続されている。
The A /
更に、ROMには、定電流定電圧充電制御において充電を終了させる際の閾値として用いられる終止電流値がIa、Ib、Icの3種類記憶されている。Ia、Ib、Icは、Ia<Ib<Icの関係を有しており、電池セル2aの充電時に、選択的に3種類のうちから一つの値を終止電流値として設定することができる。一般に、終止電流値が低いと二次電池の最大容量近くまで充電されるため、二次電池にとって負担が大きい。他方、終止電流値が高いと二次電池の最大容量近くまで充電される場合と比較して充電が浅く、二次電池の充電時の負担は小さい。なお、終止電流値Ia、Ib、Icは、電池パック2の種類(定格電圧、セル数等)によって異なる値が記憶されていてもよい。即ち、電池パック2の種類が異なれば、定電流値Ia、Ib、Icの組み合わせも異なるようにしてもよい。
Further, the ROM stores three types of termination current values Ia, Ib, and Ic that are used as threshold values when charging is terminated in the constant current / constant voltage charging control. Ia, Ib, and Ic have a relationship of Ia <Ib <Ic, and when the battery cell 2a is charged, one of the three types can be selectively set as the end current value. In general, when the termination current value is low, the secondary battery is charged to a value close to the maximum capacity, which places a heavy burden on the secondary battery. On the other hand, when the termination current value is high, charging is shallower than when charging up to near the maximum capacity of the secondary battery, and the burden when charging the secondary battery is small. Note that different values may be stored for the termination current values Ia, Ib, and Ic depending on the type of battery pack 2 (rated voltage, number of cells, etc.). That is, if the type of the
充電電流設定回路70は、定電流値を設定するための回路であり、抵抗71、72、73及び74により構成されている。抵抗71、72は、基準電圧Vccとアースとの間に直列に接続されており、抵抗71と抵抗72との接続点は充電電流制御回路60に接続されている。抵抗73、74は、その一端が抵抗71と抵抗72との接続点にそれぞれ接続されており、その他端は第2出力部51bの対応するポートに個別に接続されている。
The charging
本実施の形態では、充電電流設定回路70は、充電の際の定電流値として3種類の電流値I1、I2、I3を選択的に設定することができる。ここで、I1、I2、I3はI1>I2>I3の関係を満たしている。具体的には、第2出力部51bのうち抵抗73、74にそれぞれ接続されるポートからは信号を出力せず、基準電圧Vccを抵抗71と抵抗72とによって分圧した値が定電流値をI1として設定する際の基準値となる。なお、本実施の形態においては、定電流値I1は一例として7.5Aである。
In the present embodiment, the charging
また、第2出力部51bのうち抵抗73に接続されるポートがロー信号を出力し、第2出力部51bのうち抵抗74に接続されるポートが信号を出力しないことにより、基準電圧Vccは、抵抗72及び73の合成抵抗と抵抗71とによって分圧され、分圧された値が定電流値をI2として設定する際の基準値となる。定電流値I2は、定電流値I1よりも小さく、本実施の形態においては、定電流値I2は一例として5.0Aである。
Further, the port connected to the
また、第2出力部51bのうち抵抗73に接続されるポートからは信号を出力せず、抵抗74に接続されるポートからロー信号を出力することにより、基準電圧Vccは、抵抗72、74の合成抵抗と抵抗71とによって分圧され、分圧された値が定電流値をI3として設定する際の基準値となる。定電流値I3は、定電流値I2よりも小さく、本実施の形態においては、定電流値I3は一例として3.5Aである。
Further, by outputting no signal from the port connected to the
なお、定電流値I1、I2、I3は、電池パック2の種類(定格電圧、セル数等)によって異なる値が設定されてもよい。即ち、電池パック2の種類が異なれば、定電流値I1、I2、I3の組み合わせも異なるようにしてもよい。
The constant current values I1, I2, and I3 may be set to different values depending on the type of battery pack 2 (rated voltage, number of cells, etc.). That is, if the type of the
充電電流制御回路60は、充電電流設定回路70等に接続され、充電電流設定回路70によって設定された値に基づき充電電流を制御する。充電電流制御回路60は、オペアンプ61、65と、抵抗62、63、64、66、67と、ダイオード68とから構成されている。なお、オペアンプ61の出力側はA/D入力ポート52に接続されている。
The charging
電流検出抵抗3は、第2整流平滑回路30と充電電圧制御回路100との間に接続され、電池パック2に流れる充電電流を検出する。
The
電池電圧検出回路80は、電池電圧を検出する回路であり、抵抗81及び82から構成されている。抵抗81、82は、充電装置1のプラス端子1aとアースとの間に直列に接続されており、抵抗81と82との接続点は充電側マイコン50のA/D入力ポート52に接続されている。電池パック2に供給する電圧、すなわち電池パック2の電圧は抵抗81、82によって分圧され、その値が充電側マイコン50のA/D入力ポート52の1つに電池電圧情報として入力される。尚、電池パック2に電力を供給していない場合には、電池パック2の電圧を示す情報が、電池電圧検出回路80を介してA/D入力ポート52の1つに電池電圧情報として入力される。
The battery
充電制御信号伝達部4は、フォトカプラ4aとFET4bとにより構成されている。フォトカプラ4aは、スイッチング回路20とスイッチング電源回路6との間に接続されており、PWM制御IC23の起動/停止を制御する信号を伝達する。FET4bは、フォトカプラを構成する発光素子とアースとの間に接続されており、FET4bのゲートは第1出力部51aに接続されている。充電側マイコン50の第1出力部51aのうちFET4bに接続されるポートがハイ信号を出力すると、FET4bがオンし、充電制御信号伝達部4のフォトカプラがオンする。これによりPWM制御IC23が起動して充電が開始される。また、第1出力部51aのうちFET4bに接続されるポートがロー信号を出力すると、FET4bがオフし、充電制御信号伝達部4のフォトカプラがオフする。これによりPWM制御IC23が停止し、充電が停止(終了)する。
The charge control signal transmission unit 4 includes a photocoupler 4a and an
充電電流信号伝達部5はフォトカプラ等からなり、充電電圧制御回路100及び充電電流制御回路60における充電電圧及び充電電流の信号をPWM制御IC23に帰還する。
The charging current signal transmission unit 5 includes a photocoupler or the like, and feeds back the charging voltage and charging current signals from the charging
表示回路90は、充電の状態を表示するための回路であり、LED91と、抵抗92及び93とにより構成されている。第1出力部51aのうち抵抗92に接続されるポートがハイ信号を出力すると、LED91は赤に点灯し、第1出力部51aのうち抵抗93に接続されるポートがハイ信号を出力すると、LED131は緑に点灯し、両方のポートからハイ信号を出力するとLED91は橙に点灯する。本実施の形態では、充電側マイコン50は、電池パック2の未接続や充電待機時等の充電を行う前の状態ではLED91の赤を点灯させ、充電中にはLED91の2灯同時点灯により橙に点灯させ、充電終了後にはLED91の緑を点灯させる。
The
充電電圧制御回路100は、第2整流平滑回路30に接続されており、充電電圧を制御する。充電電圧制御回路100は、抵抗101、103、105、106、107、108、110、111、112、114、115、116、118、121、122、123、125、126、127、ポテンショメータ102、FET109、113、117、124、128、コンデンサ104、シャントレギュレータ120、整流ダイオード119等から構成されている。抵抗108、112、116、123、127が、第2出力部51bの有する複数のポートのそれぞれに接続されている。
The charging
充電電圧は、充電側マイコン50の第2出力部51bからの信号によるFET109、113、117、124、128のオン/オフの切替えによって設定される。以下では、抵抗101、121、125、及び、ポテンショメータ102によって決まる合成抵抗をR1とし、抵抗105、106、110、114によって決まる合成抵抗をR2として説明する。
The charging voltage is set by switching on / off the
即ち、合成抵抗R1は、FET124、128のオン/オフによって変化する。FET124、128のそれぞれがオフの場合には、合成抵抗R1は、抵抗101とポテンショメータ102との直列抵抗である。FET124がオン且つFET128がオフの場合には、抵抗R1は、抵抗101及び抵抗121の合成抵抗とポテンショメータ102との直列抵抗である。FET124がオフ且つFET128がオンの場合には、抵抗R1は、抵抗101及び抵抗125の合成抵抗とポテンショメータ102との直列抵抗である。
That is, the combined resistance R1 changes depending on whether the
抵抗R2はFET109、113、117のオン/オフによって変化し、抵抗105と、抵抗106、110、114のうち対応するFET109、113、117がオンになっている抵抗との合成抵抗である。
The resistance R2 is changed by turning on / off the
充電電圧は、抵抗R1に略比例して増加し、抵抗R2の逆数に略比例して増加する。本実施の形態では、充電側マイコン50が、FET109、113、117、124、128のオン/オフを切替えることにより充電電圧を切り替える。
The charging voltage increases substantially in proportion to the resistor R1, and increases in proportion to the reciprocal of the resistor R2. In the present embodiment, the charging
充電側マイコン50は、装着されている電池パック2の種類(定格電圧、セル数等)及び対応値に基づいて充電電圧を決定する。本実施の形態では、電池パック2の種類毎に、充電目標電圧値が設定される。具体的には、電池組2A全体の充電電圧(以下、電池組充電電圧値)を設定する。本実施の形態においては、電池組充電電圧値(充電目標電圧値)として、3つの電圧値V1、V2、V3の何れかが設定される。ここで、同一種類の電池セル2aでは、電圧値V1、V2、V3は、それぞれ一定の電圧値であり、V1>V2>V3の関係を有している。電圧値V1は、電池パック2(電池組2A)の最大充電電圧が設定される。電池セル2aの定格電圧が例えば3.6Vのときに、例えば、充電目標電圧値がV1に設定された場合のV1は4.2V/セル×セル数、充電目標電圧値がV2に設定された場合のV2は4.15V/セル×セル数、充電目標電圧値がV3に設定された場合のV3は4.10V/セル×セル数である。
The charging-
具体的には、充電側マイコン50の第2出力部51bからハイ信号を出力せずFET124及びFET128をオフ状態としたままの場合には、充電目標電圧値はV1に設定される。また、抵抗123を介してFET124のゲートに接続されている第2出力部51bのポートからハイ信号を出力してFET124をオンさせた場合は、充電目標電圧値はV2に設定される。更に、抵抗127を介してFET128のゲートに接続されている第2出力部51bのポートからハイ信号を出力してFET128をオンさせた場合は、充電目標電圧値はV3に設定される。また、充電目標電圧値は、上述の対応値に基づいて設定され、当該対応値から電池セル2aの劣化度合が高いと判別した場合には、3種類の電圧値のうち最も低い電圧値であるV3に設定され、劣化度合が中程度であると判別した場合には、3種類の電圧値のうち中程度の電圧値であるV2に設定され、劣化度合が低いと判別した場合には、最大充電電圧であるV1に設定される。
Specifically, when the high signal is not output from the
また、充電電圧制御回路100のFET109、113、117のオン/オフの切替は、電池セル2aのセル数に対応しており、電池セル2aのセル数が2セルである場合には、FET109、113、117の全てのFETをオフの状態とする。また、電池セル2aのセル数が3セルである場合には、抵抗108を介してFET109のゲートに接続されている第2出力部51bのポートからハイ信号を出力してFET109をオンさせる。同様に、電池セル2aのセル数が4セルの場合にはFET113をオンとし、5セルの場合にはFET117をオンとする。
The on / off switching of the
このように、FET124、128のオン/オフ切替は、充電目標電圧値の設定に対応しており、FET109、113、117のオン/オフ切替は、電池組2Aを構成する電池セル2aのセル数に対応している。例えば、電池セル2aを3セル有する電池組を充電目標電圧値V2で充電する場合には、FET124及びFET109をオンとすることで充電目標電圧値(電池組充電電圧値)は4.15V/セル×3セルに相当する電圧値に設定され、電池セル2aを5セル有する電池組を充電目標電圧値V3で充電する場合は、FET128及びFET117をオンとすることで充電目標電圧値(電池組充電電圧値)は4.10V/セル×5セルに相当する電圧値に設定される。充電電圧制御回路100、充電電流設定回路70及び充電側マイコン50は、条件設定手段に相当する。
Thus, the on / off switching of the
次に本発明の第1の実施の形態にかかる充電装置1の充電制御を図2及び図3のフローチャートを用いて説明する。本実施の形態にかかる充電装置1においては、電池パック2が前回充電された際に記憶した対応値である前回対応値を用いて電池セル2aの劣化度合を判別し、劣化度合に応じた充電目標電圧値(Vc)を設定して定電流定電圧充電制御を行う。
Next, the charging control of the
劣化が進んで放電容量の少なくなった電池セル2aを充電する際に充電目標電圧値(Vc)を最大充電電圧であるV1に設定し、最大充電電圧まで充電しようとすると、電池セル2aの負担が大きくなり、劣化が更に進行してしまうため、本実施の形態にかかる充電装置1においては、充電目標電圧値(Vc)を3種類の電圧値V1、V2、V3のうちから劣化度合に応じた値に設定することで電池セル2aの負担を軽減し、長寿命を実現している。
When charging the battery cell 2a whose deterioration has progressed and the discharge capacity is reduced, the charging target voltage value (Vc) is set to the maximum charging voltage V1, and if the charging is attempted to the maximum charging voltage, the burden on the battery cell 2a In the
まず、交流電源7と充電装置1とを接続すると、充電側マイコン50が動作を開始し(S201)、充電前の充電待機状態であることを示すため表示回路90を赤色に点灯させる(S202)。表示回路90を赤色に点灯させるには、第1出力部51aのうち抵抗92に接続されるポートからハイ信号を出力し、LED91を赤に点灯させる。
First, when the AC power supply 7 and the
次に、電池パック2が充電装置1に実装されたか否かを判別する(S203)。電池パック2が実装されたか否かの判別は、電池側マイコン2dと充電側マイコン50とが情報通信ポート2fを介して通信を行うことで判別する。ステップ203において、電池パック2が充電装置1に実装されていない場合は、電池パック2が充電装置1に実装されるまでステップ202及びステップ203を繰り返し、充電待機状態を継続する。他方、電池パック2が充電装置1に実装されている場合は、電池電圧種(セル数等)を検出する(S204)。ステップ204においては、充電側マイコン50は、情報通信ポート2fを介して電池側マイコン2dと通信することで電池パック2のメモリ2eに記憶されている電池電圧種情報を検出する。
Next, it is determined whether or not the
充電側マイコン50は、電池電圧種情報を検出すると、電池電圧種情報に基づいて、セル数に応じた充電条件を設定する(S205)。具体的には、本実施の形態にかかる充電装置1に実装されている電池パック2のセル数は4セルであるので、抵抗112を介してFET113のゲートに接続されている第2出力部51bのポートからハイ信号を出力してFET113をオンさせる。
When the charging
次に、充電側マイコン50は情報通信ポート2fを介して電池側マイコン2dと通信することで電池パック2のメモリ2eに記憶されている対応値を取得する。ここで、充電側マイコン50は、取得した対応値のうち前回対応値(電池パック2が前回充電された際に記憶した対応値)を劣化度合の判別に用い、前回対応値が所定値a未満であるか否かを判別する(S206)。なお、充電側マイコン50のROMには電池セル2aの劣化度合を判別するための所定値a及びb(a>b)が予め記憶されている。充電側マイコン50は、取得手段に相当する。
Next, the charging
ステップ206において、前回対応値が所定値a未満ではない場合(劣化度合:低)は、充電目標電圧値VcをV1に設定する(S207)。充電目標電圧値VcをV1に設定するには、充電側マイコン50の第2出力部51bからハイ信号を出力せずFET124及びFET128をオフ状態とする。他方、前回対応値が所定値a未満である場合は、更に前回対応値が所定値b未満であるか否かを判別する(S208)。
In
ステップ208において、前回対応値が所定値b未満ではない場合(劣化度合:中)は、充電目標電圧値VcをV2に設定する(S209)。充電目標電圧値VcをV2に設定するには、抵抗123を介してFET124のゲートに接続されている第2出力部51bのポートからハイ信号を出力してFET124をオンさせる。他方、前回対応値が所定値b未満である場合(劣化度合:高)は、充電目標電圧値VcをV3に設定する(S210)。充電目標電圧値VcをV3に設定するには、抵抗127を介してFET128のゲートに接続されている第2出力部51bのポートからハイ信号を出力してFET128をオンさせる。
In
上述したように、ステップ205乃至210は、充電目標電圧値Vcを設定するためのステップであり、本実施の形態において、例えばセル数が4セルで充電目標電圧値VcがV2に設定された場合は、FET113及びFET124がオン状態とされており、充電目標電圧値Vcは4×4.15Vとなる。
As described above,
充電目標電圧値Vcが設定された後は、定電流値IsをI1に設定する(S211)。定電流値IsをI1に設定するには、充電側マイコン50の第2出力部51bのうち抵抗73、74にそれぞれ接続されるポートからは信号を出力しないことで設定することができる。
After the charging target voltage value Vc is set, the constant current value Is is set to I1 (S211). The constant current value Is can be set to I1 by not outputting signals from the ports connected to the
定電流値Isが設定された後は、終止電流値IeをIaに設定する(S212)。 After the constant current value Is is set, the end current value Ie is set to Ia (S212).
充電目標電圧値Vc、定電流値Is及び終止電流値Ieが決定された後に電池パック2の充電を開始する(S213)。電池セル2aの充電を開始するには、充電側マイコン50の第1出力部51aのうちFET4bに接続されるポートからハイ信号を出力し、PWM制御IC23を起動させる。また、充電が開始されると同時に情報通信ポート2fを介して電池パック2に充電開始信号を出力する。電池パック2は、充電開始信号が入力されると、次回充電時以降に劣化度合の判別に使用される対応値の算出をするため上述した動作を開始する。更に、充電が開始されると、充電中であることを示すため表示回路90を橙に点灯させる(S214)。表示回路90を橙に点灯させるには、第1出力部51aのうち抵抗92に接続されるポートと抵抗93に接続されるポートとからハイ信号を出力することでLED91は橙に点灯する。
After the charging target voltage value Vc, the constant current value Is, and the end current value Ie are determined, charging of the
電池セル2aは、まず、一定の電流値である定電流値Is(Is=I1)で充電され(定電流制御区間)、その後、電池組2Aの電圧が設定された充電目標電圧値Vcに達したら充電電圧を当該電圧に保ちながら充電され続ける(定電圧制御区間)。定電圧制御区間においては、充電電流が終止電流値Ie(Ie=Ia)以下になったか否かを判別する(S215)。ステップ215において、充電電流が終止電流値Ie以下でないと判別された場合は、充電電流が終止電流値Ie以下になるまでステップ215を繰り返し、充電を継続する。充電電流が終止電流値Ie以下であると判別された場合は、充電を終了する(S216)。充電を終了させるには、充電側マイコン50の第1出力部51aのうちFET4bに接続されるポートからロー信号を出力し、PWM制御IC23を停止させる。
The battery cell 2a is first charged with a constant current value Is (Is = I1) that is a constant current value (constant current control section), and then the voltage of the battery set 2A reaches the set charge target voltage value Vc. Then, charging is continued while keeping the charging voltage at the voltage (constant voltage control section). In the constant voltage control section, it is determined whether or not the charging current has become equal to or less than the end current value Ie (Ie = Ia) (S215). If it is determined in
充電が終了すると、電池パック2に充電終了信号を出力する。電池パック2は、充電終了信号が入力されると、対応値を算出し、メモリ2eに記憶する。当該対応値は、次回以降の充電時に電池セル2aの劣化度合いの判別に用いられる。また、充電が終了すると、充電が終了したことを示すため表示回路90を緑に点灯させる(S217)。表示回路90を緑に点灯させるには、第1出力部51aのうち抵抗93に接続されるポートからハイ信号を出力することでLED91は緑に点灯する。
When the charging is completed, a charging end signal is output to the
充電が終了し、表示回路90が緑に点灯した後は、充電装置1から電池パック2が離脱したか否かを判別する(S218)。充電装置1から電池パック2が離脱していない場合は、ステップ218を繰り返し、表示回路90が緑に点灯した状態が維持される。他方、充電装置1から電池パック2が離脱している場合は、ステップ202に戻り、表示回路90を充電前の待機状態を示す赤に点灯させる。そして、再び電池パック2が実装されるまでステップ202及び203を繰り返し、充電待機状態を継続する。このように、充電目標電圧値Vcを前回対応値に応じて設定することで、電池セル2aの充電時の負担を軽減し、長寿命としている。
After the charging is completed and the
図4は、電池セル2aの放電容量と充電回数(サイクル数)との関係を示す図であり、従来の充電装置によって充電を繰り返した場合と本実施の形態にかかる充電装置1によって充電を繰り返した場合とを比較した図である。従来の充電装置によって電池セル2aの充電を繰り返した場合の放電容量は破線で表されており、本実施の形態にかかる充電装置1によって電池セル2aの充電を繰り返した場合の放電容量は実線で表されている。
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the discharge capacity of the battery cell 2a and the number of times of charging (number of cycles). When charging is repeated by a conventional charging device, charging is repeated by the charging
従来の充電装置によって電池セル2aの充電を繰り返した場合には、充電回数N1を超えて電池セル2aの劣化がある程度進んだ段階においても、電池セル2aの劣化度合に関係なく、劣化が進んでいない場合と同一の充電目標電圧値に設定されたまま充電されるため、充電回数N1以降、電池セル2aの劣化が加速している。更に、充電回数N2を超えてより劣化が進行した状態であっても固定化された充電目標電圧値で充電されるため、電池セル2aの劣化はより加速している。 When the battery cell 2a is repeatedly charged by the conventional charging device, the deterioration proceeds regardless of the degree of deterioration of the battery cell 2a even when the deterioration of the battery cell 2a has progressed to some extent beyond the number of times of charging N1. Since the battery is charged while being set to the same charge target voltage value as in the case where there is no charge, the deterioration of the battery cell 2a is accelerated after the number of times of charging N1. Furthermore, since the battery is charged with the fixed charge target voltage value even when the deterioration has progressed beyond the number of times of charging N2, the deterioration of the battery cell 2a is further accelerated.
しかし、本実施の形態にかかる充電装置1によって電池セル2aの充電を繰り返した場合、電池セル2aの劣化度合を示す指標である対応値が充電回数N1において所定値a未満になるまでは、充電目標電圧値はV1で充電されるが、対応値が所定値a未満になると電池セル2aの劣化を抑制するため充電目標電圧値をV2(V2<V1)に設定して電池セル2aの負担を軽減した充電をする。このため、充電回数N2(N2>N1)において充電装置1により充電した電池セル2aの放電容量は、従来の充電装置によって充電された電池セル2aの放電容量よりも大きい。更に、充電回数N3において対応値が所定値b未満になると充電目標電圧値をV3(V3<V2)に設定してより電池セル2aの負担を軽減した充電をするため、電池セル2aの劣化の進行を抑制しつつ充電回数を重ねることができ、放電容量の低下を抑えることができる。
However, when the charging of the battery cell 2a is repeated by the charging
次に、本発明の第2の実施の形態にかかる充電装置300について説明する。充電装置300の構成及び電池パック2との通信、情報取得手段等は、充電装置1の構成と同一であるため、相違する電池セル2aの充電時の制御方法について図5及び図6のフローチャートを参照して説明する。
Next, the charging device 300 according to the second embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the charging device 300, communication with the
本実施の形態にかかる充電装置300においては、電池パック2のメモリ2eに記憶された1回目の充電から前回の充電までの充電回数分の対応値の積算である積算対応値を用いて電池セル2aの劣化度合を判別し、劣化度合に応じた充電目標電圧値(Vc)を設定して定電流定電圧充電制御を行う。
In the charging device 300 according to the present embodiment, the battery cell using the integrated corresponding value that is an integration of the corresponding values for the number of times of charging from the first charging to the previous charging stored in the
ステップ301乃至305における制御は、充電装置1のステップ201乃至205における制御と同一であるため説明を省略する。
The control in
ステップ306において、充電側マイコン50は、メモリ2eに記憶されている対応値を取得する。ここで、充電側マイコン50は、1回目の充電から前回の充電までにメモリ2eに記憶された対応値の積算である積算対応値を劣化度合の判別に用い、積算対応値が所定値c未満であるか否かを判別する。なお、充電側マイコン50のROMには電池セル2aの劣化度合を判別するための所定値c及びd(c<d)が予め記憶されている。
In
ステップ306において、積算対応値が所定値c未満である場合(劣化度合:低)は、充電目標電圧値VcをV1に設定する(S307)。他方、積算対応値が所定値c未満ではない場合は、更に積算対応値が所定値d未満であるか否かを判別する(S308)。
In
ステップ308において、積算対応値が所定値d未満である場合(劣化度合:中)は、充電目標電圧値VcをV2に設定する(S309)。他方、積算対応値が所定値d未満ではない場合(劣化度合:高)は、充電目標電圧値VcをV3に設定する(S310)。
In
ステップ311乃至318における制御は本発明の第1の実施の形態にかかる充電装置1におけるステップ211乃至218における制御と同一であるため説明を省略する。
Since the control in
このように、充電目標電圧値Vcを積算対応値に応じて設定することで、電池セル2aの充電時の負担を軽減し、長寿命としている。 Thus, by setting the charging target voltage value Vc in accordance with the integration corresponding value, the burden at the time of charging the battery cell 2a is reduced, and the life is extended.
次に、本発明の第3の実施の形態にかかる充電装置400について図7乃至図9に基づいて説明する。充電装置400の構成及び電池パック2との通信、情報取得手段等は、充電装置1の構成と同一であるため、相違する電池セル2aの充電時の制御方法について図7及び図8のフローチャートを用いて説明する。なお、同一の構成については同一の符号を用いる。
Next, a charging device 400 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Since the configuration of the charging device 400, the communication with the
本実施の形態にかかる充電装置400においては、電池パック2が前回充電された際に記憶した対応値である前回対応値を用いて電池セル2aの劣化度合を判別し、劣化度合に応じた定電流値(Is)を設定して定電流定電圧充電制御を行う。
In the charging device 400 according to the present embodiment, the degree of deterioration of the battery cell 2a is determined using the previous corresponding value that is the corresponding value stored when the
劣化が進んで放電容量の少なくなった電池セル2aを充電する際に定電流値(Is)を劣化が進んでいない場合と同一の定電流値(Is)で充電すると、電池セル2aの発熱量が多くなり、劣化が更に進行してしまうため、本実施の形態にかかる充電装置400においては、定電流値(Is)を3種類の電流値I1、I2、I3のうちから劣化度合に応じた値に設定することで電池セル2aの負担を軽減し、長寿命を実現している。 When charging the battery cell 2a whose deterioration has progressed and the discharge capacity is reduced, if the constant current value (Is) is charged with the same constant current value (Is) as when the deterioration has not progressed, the amount of heat generated by the battery cell 2a In the charging apparatus 400 according to the present embodiment, the constant current value (Is) is set according to the degree of deterioration from among the three types of current values I1, I2, and I3. By setting the value, the burden on the battery cell 2a is reduced and a long life is realized.
ステップ401乃至405は、充電装置1のステップ201乃至205と同一であるため説明を省略する。
Since
ステップ406において、充電目標電圧値VcをV1に設定する。
In
次に、充電側マイコン50は、メモリ2eに記憶されている対応値を取得する。ここで、充電側マイコン50は、取得した対応値のうち前回対応値(電池パック2が前回充電された際に記憶した対応値)を劣化度合の判別に用い、前回対応値が所定値a未満であるか否かを判別する(S407)。なお、充電側マイコン50のROMには電池セル2aの劣化度合を判別するための所定値a及びb(a>b)が予め記憶されている。
Next, the
ステップ407において、前回対応値が所定値a未満ではない場合(劣化度合:低)は、定電流値IsをI1に設定する(S408)。定電流値IsをI1に設定するには、充電側マイコン50の第2出力部51bのうち抵抗73、74にそれぞれ接続されるポートからは信号を出力しないことで設定することができる。他方、前回対応値が所定値a未満である場合は、更に前回対応値が所定値b未満であるか否かを判別する(S409)。
In
ステップ409において、前回対応値が所定値b未満ではない場合(劣化度合:中)は、定電流値IsをI2に設定する(S410)。第2出力部51bのうち抵抗73に接続されるポートがロー信号を出力し、第2出力部51bのうち抵抗74に接続されるポートが信号を出力しないことにより、定電流値IsをI2に設定する。他方、前回対応値が所定値b未満である場合(劣化度合:高)は、定電流値IsをI3に設定する(S411)。第2出力部51bのうち抵抗73に接続されるポートからは信号を出力せず、抵抗74に接続されるポートからロー信号を出力することにより、定電流値IsをI3に設定する。
In
定電流値Isが設定された後は、終止電流値IeをIaに設定する(S412)。 After the constant current value Is is set, the end current value Ie is set to Ia (S412).
充電目標電圧値Vc、定電流値Is及び終止電流値Ieが決定された後に電池パック2の充電を開始する(S313)。更に、充電が開始されると、充電中であることを示すため表示回路90を橙に点灯させる(S314)。
After the charging target voltage value Vc, the constant current value Is, and the end current value Ie are determined, charging of the
電池セル2aは、まず、ステップ407乃至411で設定された定電流値Isで充電され(定電流制御区間)、その後、電池組2Aの電圧が設定された充電目標電圧値Vc(Vc=V1)に達したら充電電圧を当該電圧に保ちながら充電され続ける(定電圧制御区間)。定電圧制御区間においては、充電電流が終止電流値Ie(Ie=Ia)以下になったか否かを判別する(S415)。ステップ415において、充電電流が終止電流値Ie以下でないと判別された場合は、充電電流が終止電流値Ie以下になるまでステップ415を繰り返し、充電を継続する。充電電流が終止電流値Ie以下であると判別された場合は、充電を終了する(S416)。以下、ステップ417及び418における制御は、充電装置1のステップ217及び218における制御と同一であるため説明を省略する。
The battery cell 2a is first charged with the constant current value Is set in
このように、定電流値Isを前回対応値に応じて設定することで、電池セル2aの充電時の負担を軽減し、長寿命としている。 In this way, by setting the constant current value Is according to the previous corresponding value, the burden at the time of charging the battery cell 2a is reduced and the life is extended.
図9は、電池セル2aの放電容量と充電回数(サイクル数)との関係を示す図であり、従来の充電装置によって充電を繰り返した場合と本実施の形態にかかる充電装置400によって充電を繰り返した場合とを比較した図である。従来の充電装置によって電池セル2aの充電を繰り返した場合の放電容量は破線で表されており、本実施の形態にかかる充電装置1によって電池セル2aの充電を繰り返した場合の放電容量は実線で表されている。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the discharge capacity of the battery cell 2a and the number of times of charging (number of cycles). When charging is repeated by the conventional charging device and charging is repeated by the charging device 400 according to the present embodiment. It is the figure which compared with the case. The discharge capacity when the battery cell 2a is repeatedly charged by the conventional charging device is represented by a broken line, and the discharge capacity when the battery cell 2a is repeatedly charged by the charging
従来の充電装置によって電池セル2aの充電を繰り返した場合には、充電回数N1を超えて電池セル2aの劣化がある程度進んだ段階においても、電池セル2aの劣化度合に関係なく、劣化が進んでいない場合と同一の定電流値に設定されたまま充電されるため、充電回数N1以降、電池セル2aの劣化が加速している。更に、充電回数N2を超えてより劣化が進行した状態であっても固定化された定電流値で充電されるため、電池セル2aの劣化はより加速している。 When the battery cell 2a is repeatedly charged by the conventional charging device, the deterioration proceeds regardless of the degree of deterioration of the battery cell 2a even when the deterioration of the battery cell 2a has progressed to some extent beyond the number of times of charging N1. Since the battery is charged while being set to the same constant current value as in the case where there is no battery, the deterioration of the battery cell 2a is accelerated after the number of times of charging N1. Furthermore, since the battery is charged with a fixed constant current value even in a state where the deterioration has progressed beyond the number of times of charging N2, the deterioration of the battery cell 2a is further accelerated.
しかし、本実施の形態にかかる充電装置400によって電池セル2aの充電を繰り返した場合、電池セル2aの劣化度合を示す指標である対応値が充電回数N1において所定値a未満になるまでは、定電流値はI1で充電されるが、対応値が所定値a未満になると電池セル2aの劣化を抑制するため定電流値をI2(I2<I1)に設定して電池セル2aの負担を軽減した充電をする。このため、充電回数N2(N2>N1)において充電装置400により充電した電池セル2aの放電容量は、従来の充電装置によって充電された電池セル2aの放電容量よりも大きい。更に、充電回数N3において対応値が所定値b未満になると定電流値をI3(I3<I2)に設定してより電池セル2aの負担を軽減した充電をするため、電池セル2aの劣化の進行を抑制しつつ充電回数を重ねることができ、放電容量の低下を抑えることができる。 However, when the charging of the battery cell 2a is repeated by the charging device 400 according to the present embodiment, until the corresponding value, which is an index indicating the degree of deterioration of the battery cell 2a, is less than the predetermined value a in the number of times of charging N1, it is constant. The current value is charged at I1, but when the corresponding value is less than the predetermined value a, the constant current value is set to I2 (I2 <I1) to suppress the deterioration of the battery cell 2a, thereby reducing the burden on the battery cell 2a. Charge the battery. For this reason, the discharge capacity of the battery cell 2a charged by the charging device 400 at the number of times of charging N2 (N2> N1) is larger than the discharge capacity of the battery cell 2a charged by the conventional charging device. Further, when the corresponding value becomes less than the predetermined value b at the number of times of charging N3, the constant current value is set to I3 (I3 <I2), and charging is performed while reducing the burden on the battery cell 2a. The number of times of charging can be repeated while suppressing the decrease in discharge capacity.
次に、本発明の第4の実施の形態にかかる充電装置500について説明する。充電装置500の構成及び電池パック2との通信、情報取得手段等は、充電装置1の構成と同一であるため、相違する電池セル2aの充電時の制御方法について図10及び図11のフローチャートを用いて説明する。なお、同一の構成については同一の符号を用い、同一の制御については説明を省略する。
Next, a charging device 500 according to a fourth embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the charging device 500, the communication with the
本実施の形態にかかる充電装置500においては、電池パック2のメモリ2eに記憶された1回目の充電から前回の充電までの充電回数分の対応値の積算である積算対応値を用いて電池セル2aの劣化度合を判別し、劣化度合に応じた定電流値(Is)を設定して定電流定電圧充電制御を行う。
In charging apparatus 500 according to the present embodiment, a battery cell using an integrated corresponding value that is an integration of corresponding values corresponding to the number of times of charging from the first charging to the previous charging stored in
ステップ501乃至505は、充電装置1のステップ201乃至205と同一であるため説明を省略する。
Since
ステップ506において、充電目標電圧値VcをV1に設定する。
In
ステップ507において、充電側マイコン50はメモリ2eに記憶されている対応値を取得する。ここで、充電側マイコン50は、1回目の充電から前回の充電までにメモリ2eに記憶された対応値の積算である積算対応値を劣化度合の判別に用い、積算対応値が所定値c未満であるか否かを判別する。なお、充電側マイコン50のROMには電池セル2aの劣化度合を判別するための所定値c及びd(c<d)が予め記憶されている。
In
積算対応値が所定値c未満である場合(劣化度合:低)は、定電流値IsをI1に設定する(S508)。他方、積算対応値が所定値c未満ではない場合は、更に積算対応値が所定値d未満であるか否かを判別する(S509)。 When the integrated correspondence value is less than the predetermined value c (deterioration degree: low), the constant current value Is is set to I1 (S508). On the other hand, if the integrated correspondence value is not less than the predetermined value c, it is further determined whether or not the integrated correspondence value is less than the predetermined value d (S509).
ステップ509において、積算対応値が所定値d未満である場合(劣化度合:中)は、定電流値IsをI2に設定する(S510)。他方、積算対応値が所定値d未満ではない場合(劣化度合:高)は、定電流値IsをI3に設定する(S511)。
In
定電流値Isが設定された後は、終止電流値IeをIaに設定する(S512)。 After the constant current value Is is set, the end current value Ie is set to Ia (S512).
電池セル2aは、まず、ステップ507乃至511で設定された定電流値Isで充電され(定電流制御区間)、その後、電池組2Aの電圧が設定された充電目標電圧値Vc(Vc=V1)に達したら充電電圧を当該電圧に保ちながら充電され続ける(定電圧制御区間)。定電圧制御区間においては、充電電流が終止電流値Ie(Ie=Ia)以下になったか否かを判別する(S515)。ステップ515において、充電電流が終止電流値Ie以下でないと判別された場合は、充電電流が終止電流値Ie以下になるまでステップ515を繰り返し、充電を継続する。充電電流が終止電流値Ie以下であると判別された場合は、充電を終了する(S516)。以下、ステップ517及び518における制御は、充電装置1のステップ217及び218における制御と同一であるため説明を省略する。
The battery cell 2a is first charged with the constant current value Is set in
このように、定電流値Isを積算対応値に応じて設定することで、電池セル2aの充電時の負担を軽減し、長寿命としている。 In this way, by setting the constant current value Is according to the integration corresponding value, the burden at the time of charging the battery cell 2a is reduced and the life is extended.
次に、本発明の第5の実施の形態にかかる充電装置600について図12乃至図13に基づいて説明する。充電装置600の構成及び電池パック2との通信、情報取得手段等は、充電装置1の構成と同一であるため、相違する電池セル2aの充電時の制御方法について図12及び図13のフローチャートを用いて説明する。なお、同一の構成については同一の符号を用いる。
Next, a charging apparatus 600 according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Since the configuration of the charging device 600, the communication with the
本実施の形態にかかる充電装置600においては、電池パック2が前回充電された際に記憶した対応値である前回対応値を用いて電池セル2aの劣化度合を判別し、劣化度合に応じた終止電流値(Ie)を設定して定電流定電圧充電制御を行う。
In the charging device 600 according to the present embodiment, the degree of deterioration of the battery cell 2a is determined using the previous corresponding value that is the corresponding value stored when the
劣化が進んで放電容量の少なくなった電池セル2aを充電する際に終止電流値(Ie)を劣化が進んでいない場合と同一の終止電流値(Ie)で充電すると、電池セル2aの最大容量近くまで充電してしまい、充電時の負担が大きくなり、劣化が更に進行してしまうため、本実施の形態にかかる充電装置600においては、終止電流値(Ie)を3種類の電圧値Ia、Ib、Icのうちから劣化度合に応じた値に設定することで電池セル2aの負担を軽減し、長寿命を実現している。 When charging the battery cell 2a whose deterioration has progressed and the discharge capacity is reduced, if the end current value (Ie) is charged with the same end current value (Ie) as when the deterioration has not progressed, the maximum capacity of the battery cell 2a In the charging apparatus 600 according to the present embodiment, the final current value (Ie) is set to three types of voltage values Ia, By setting the value according to the degree of deterioration from Ib and Ic, the burden on the battery cell 2a is reduced and a long life is realized.
ステップ601乃至605は、充電装置1のステップ201乃至205と同一であるため説明を省略する。
Since
ステップ606において、充電目標電圧値VcをV1に設定し、ステップ607において、定電流値IsをI1に設定する。
In
次に、充電側マイコン50は、メモリ2eに記憶されている対応値を取得する。ここで、充電側マイコン50は、取得した対応値のうち前回対応値(電池パック2が前回充電された際に記憶した対応値)を劣化度合の判別に用い、前回対応値が所定値a未満であるか否かを判別する(S608)。なお、充電側マイコン50のROMには電池セル2aの劣化度合を判別するための所定値a及びb(a>b)が予め記憶されている。
Next, the
ステップ608において、前回対応値が所定値a未満ではない場合(劣化度合:低)は、終止電流値IeをIaに設定する(S609)。他方、前回対応値が所定値a未満である場合は、更に前回対応値が所定値b未満であるか否かを判別する(S610)。
In
ステップ610において、前回対応値が所定値b未満ではない場合(劣化度合:中)は、終止電流値IeをIbに設定する(S611)。他方、前回対応値が所定値b未満である場合(劣化度合:高)は、終止電流値IeをIcに設定する(S612)。
In
充電目標電圧値Vc、定電流値Is及び終止電流値Ieが決定された後に電池パック2の充電を開始する(S613)。更に、充電が開始されると、充電中であることを示すため表示回路90を橙に点灯させる(S614)。
After the charging target voltage value Vc, the constant current value Is, and the end current value Ie are determined, charging of the
電池セル2aは、まず、ステップ607で設定された定電流値Is(Is=I1)で充電され(定電流制御区間)、その後、電池組2Aの電圧が設定された充電目標電圧値Vc(Vc=V1)に達したら充電電圧を当該電圧に保ちながら充電され続ける(定電圧制御区間)。定電圧制御区間においては、充電電流が、ステップ608乃至612で設定された終止電流値Ie以下になったか否かを判別する(S615)。ステップ615において、充電電流が終止電流値Ie以下でないと判別された場合は、充電電流が終止電流値Ie以下になるまでステップ615を繰り返し、充電を継続する。充電電流が終止電流値Ie以下であると判別された場合は、充電を終了する(S616)。以下、ステップ617及び618における制御は、充電装置1のステップ217及び218における制御と同一であるため説明を省略する。
The battery cell 2a is first charged with the constant current value Is (Is = I1) set in step 607 (constant current control section), and then the charge target voltage value Vc (Vc) in which the voltage of the battery set 2A is set. = V1), the battery continues to be charged while keeping the charging voltage at that voltage (constant voltage control section). In the constant voltage control section, it is determined whether or not the charging current has become equal to or less than the end current value Ie set in
このように、終止電流値Ieを前回対応値に応じて設定することで、電池セル2aの充電時の負担を軽減し、長寿命としている。 In this way, by setting the end current value Ie according to the previous corresponding value, the burden at the time of charging the battery cell 2a is reduced and the life is extended.
図14は、電池セル2aの放電容量と充電回数(サイクル数)との関係を示す図であり、従来の充電装置によって充電を繰り返した場合と本実施の形態にかかる充電装置600によって充電を繰り返した場合とを比較した図である。従来の充電装置によって電池セル2aの充電を繰り返した場合の放電容量は破線で表されており、本実施の形態にかかる充電装置1によって電池セル2aの充電を繰り返した場合の放電容量は実線で表されている。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the discharge capacity of the battery cell 2a and the number of times of charging (number of cycles). When charging is repeated by the conventional charging device and charging is repeated by the charging device 600 according to the present embodiment. It is the figure which compared with the case. The discharge capacity when the battery cell 2a is repeatedly charged by the conventional charging device is represented by a broken line, and the discharge capacity when the battery cell 2a is repeatedly charged by the charging
従来の充電装置によって電池セル2aの充電を繰り返した場合には、充電回数N1を超えて電池セル2aの劣化がある程度進んだ段階においても、電池セル2aの劣化度合に関係なく、劣化が進んでいない場合と同一の終止電流値に設定されたまま充電されるため、充電回数N1以降、電池セル2aの劣化が加速している。更に、充電回数N2を超えてより劣化が進行した状態であっても固定化された終止電流値で充電されるため、電池セル2aの劣化はより加速している。 When the battery cell 2a is repeatedly charged by the conventional charging device, the deterioration proceeds regardless of the degree of deterioration of the battery cell 2a even when the deterioration of the battery cell 2a has progressed to some extent beyond the number of times of charging N1. Since the battery is charged while being set to the same end current value as in the case where there is no battery, the deterioration of the battery cell 2a is accelerated after the number of times of charging N1. Further, since the battery is charged with the fixed end current value even when the deterioration has progressed beyond the number of times of charging N2, the deterioration of the battery cell 2a is further accelerated.
しかし、本実施の形態にかかる充電装置600によって電池セル2aの充電を繰り返した場合、電池セル2aの劣化度合を示す指標である対応値が充電回数N1において所定値a未満になるまでは、終止電流値はIaで充電されるが、対応値が所定値a未満になると電池セル2aの劣化を抑制するため終止電流値をIb(Ib>Ia)に設定して電池セル2aの負担を軽減した充電をする。このため、充電回数N2(N2>N1)において充電装置600により充電した電池セル2aの放電容量は、従来の充電装置によって充電された電池セル2aの放電容量よりも大きい。更に、充電回数N3において対応値が所定値b未満になると終止電流値をIc(Ic>Ib)に設定してより電池セル2aの負担を軽減した充電をするため、電池セル2aの劣化の進行を抑制しつつ充電回数を重ねることができ、放電容量の低下を抑えることができる。 However, when the charging of the battery cell 2a is repeated by the charging device 600 according to the present embodiment, the charging is terminated until the corresponding value, which is an index indicating the degree of deterioration of the battery cell 2a, is less than the predetermined value a in the number of times of charging N1. Although the current value is charged with Ia, when the corresponding value is less than the predetermined value a, the termination current value is set to Ib (Ib> Ia) to reduce the load on the battery cell 2a in order to suppress the deterioration of the battery cell 2a. Charge the battery. For this reason, the discharge capacity of the battery cell 2a charged by the charging device 600 at the number of times of charging N2 (N2> N1) is larger than the discharge capacity of the battery cell 2a charged by the conventional charging device. Further, when the corresponding value becomes less than the predetermined value b at the number of times of charging N3, the termination current value is set to Ic (Ic> Ib), and charging is performed while reducing the burden on the battery cell 2a. The number of times of charging can be repeated while suppressing the decrease in discharge capacity.
次に、本発明の第6の実施の形態にかかる充電装置700について説明する。充電装置700の構成及び電池パック2との通信、情報取得手段等は、充電装置1の構成と同一であるため、相違する電池セル2aの充電時の制御方法について図15及び図16のフローチャートを用いて説明する。なお、同一の構成については同一の符号を用い、同一の制御については説明を省略する。
Next, a charging device 700 according to a sixth embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the charging device 700, communication with the
本実施の形態にかかる充電装置700においては、電池パック2のメモリ2eに記憶された1回目の充電から前回の充電までの充電回数分の対応値の積算である積算対応値を用いて電池セル2aの劣化度合を判別し、劣化度合に応じた終止電流値(Ie)を設定して定電流定電圧充電制御を行う。
In the charging device 700 according to the present embodiment, the battery cell using the integrated corresponding value that is an integration of the corresponding values for the number of times of charging from the first charging to the previous charging stored in the
ステップ701乃至705における制御は、充電装置1のステップ201乃至205における制御と同一であるため説明を省略する。
The control in
ステップ706において、充電目標電圧値VcをV1に設定し、ステップ707において、定電流値IsをI1に設定する。
In
ステップ708において、充電側マイコン50は、充電側マイコン50は、メモリ2eに記憶されている対応値を取得する。ここで、充電側マイコン50は、1回目の充電から前回の充電までにメモリ2eに記憶された対応値の積算である積算対応値を劣化度合の判別に用い、積算対応値が所定値c未満であるか否かを判別する。なお、充電側マイコン50のROMには電池セル2aの劣化度合を判別するための所定値c及びd(c<d)が予め記憶されている。
In
積算対応値が所定値c未満である場合(劣化度合:低)は、終止電流値IeをIaに設定する(S709)。他方、積算対応値が所定値c未満ではない場合は、更に積算対応値が所定値d未満であるか否かを判別する(S710)。 When the integrated correspondence value is less than the predetermined value c (degree of deterioration: low), the end current value Ie is set to Ia (S709). On the other hand, if the integrated correspondence value is not less than the predetermined value c, it is further determined whether or not the integrated correspondence value is less than the predetermined value d (S710).
ステップ710において、積算対応値が所定値d未満である場合(劣化度合:中)は、終止電流値IeをIbに設定する(S711)。他方、積算対応値が所定値d未満ではない場合(劣化度合:高)は、終止電流値IeをIcに設定する(S712)。
In
充電目標電圧値Vc、定電流値Is及び終止電流値Ieが決定された後に電池パック2の充電を開始する(S713)。更に、充電が開始されると、充電中であることを示すため表示回路90を橙に点灯させる(S714)。
After the charging target voltage value Vc, the constant current value Is, and the end current value Ie are determined, charging of the
電池セル2aは、まず、ステップ707で設定された定電流値Is(Is=I1)で充電され(定電流制御区間)、その後、電池組2Aの電圧が設定された充電目標電圧値Vc(Vc=V1)に達したら充電電圧を当該電圧に保ちながら充電され続ける(定電圧制御区間)。定電圧制御区間においては、充電電流が、ステップ708乃至712で設定された終止電流値Ie以下になったか否かを判別する(S715)。ステップ715において、充電電流が終止電流値Ie以下でないと判別された場合は、充電電流が終止電流値Ie以下になるまでステップ715を繰り返し、充電を継続する。充電電流が終止電流値Ie以下であると判別された場合は、充電を終了する(S716)。以下、ステップ717及び718における制御は、充電装置1のステップ217及び218における制御と同一であるため説明を省略する。
The battery cell 2a is first charged with the constant current value Is (Is = I1) set in step 707 (constant current control section), and then the charge target voltage value Vc (Vc) in which the voltage of the battery set 2A is set. = V1), the battery continues to be charged while keeping the charging voltage at that voltage (constant voltage control section). In the constant voltage control section, it is determined whether or not the charging current has become equal to or less than the end current value Ie set in
このように、終止電流値Ieを積算対応値に応じて設定することで、電池セル2aの充電時の負担を軽減し、長寿命としている。 In this way, by setting the end current value Ie according to the integrated value, the burden at the time of charging the battery cell 2a is reduced and the life is extended.
本発明による充電装置は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、充電装置1においては、対応値を用いて電池セル2aの劣化度合を判別したが、メモリ2eに充電回数を記憶させる構成とし、充電回数を用いて電池セル2aの劣化度合を判別し、充電回数に基づいて充電目標電圧値、定電流値、終止電流値等の充電条件を設定する構成であってもよい。この場合、充電回数によって電池セル2aの劣化度合を推測する構成となるため、実際の劣化度合と一致するとは限らない。従って、実際の充電容量に応じて充電制御値を変更することが好ましい。
The charging device according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the gist of the invention described in the claims. For example, in the
また、充電装置1の充電制御におけるステップ211を、充電装置400の充電制御におけるステップ407乃至411に置換し、前回対応値に基づいて充電目標電圧値及び定電流値を設定する構成としてもよい。
Further,
また、充電装置1の充電制御におけるステップ212を、充電装置600の充電制御におけるステップ608乃至612に置換し、前回対応値に基づいて充電目標電圧値及び終止電流値を設定する構成としてもよい。
Further,
また、充電装置400の充電制御におけるステップ412を、充電装置600の充電制御におけるステップ608乃至612に置換し、前回対応値に基づいて定電流値及び終止電流値を設定する構成としてもよい。
Further,
また、充電装置1の充電制御におけるステップ211を充電装置400の充電制御におけるステップ407乃至411に置換し、ステップ212を充電装置600の充電制御におけるステップ608乃至612に置換し、前回対応値に基づいて充電目標電圧値、定電流値及び終止電流値を設定する構成としてもよい。
Further,
また、充電装置300の充電制御におけるステップ311を、充電装置500の充電制御におけるステップ507乃至511に置換し、積算対応値に基づいて充電目標電圧値及び定電流値を設定する構成としてもよい。
Further,
また、充電装置300の充電制御におけるステップ312を、充電装置700の充電制御におけるステップ708乃至712に置換し、積算対応値に基づいて充電目標電圧値及び終止電流値を設定する構成としてもよい。
Further,
また、充電装置500の充電制御におけるステップ512を、充電装置700の充電制御におけるステップ708乃至712に置換し、積算対応値に基づいて定電流値及び終止電流値を設定する構成としてもよい。
Further,
また、充電装置300の充電制御におけるステップ311を充電装置500の充電制御におけるステップ507乃至511に置換し、ステップ312を充電装置700の充電制御におけるステップ708乃至712に置換し、積算対応値に基づいて充電目標電圧値、定電流値及び終止電流値を設定する構成としてもよい。
Further,
1、300、400、500、600、700・・充電装置 2・・電池パック 2A・・電池組 2a・・電池セル 2d・・電池側マイコン 2e・・メモリ 2f・・情報通信ポート 2g・・シャント抵抗 3・・電流検出抵抗 6・・スイッチング電源回路 10・・整流平滑回路 11・・全波整流回路 12・・平滑用コンデンサ 20・・スイッチング回路 30・・整流平滑回路 40・・補助電源回路 50・・充電側マイコン 51a・・出力部 51b・・出力部 52・・入力ポート 53・・情報ポート 60・・充電電流制御回路 70・・充電電流設定回路 80・・電池電圧検出回路 90・・表示回路 100・・充電電圧制御回路 Vc・・充電目標電圧値 Is・・定電流値 Ie・・終止電流値
1,300,400,500,600,700 ...
Claims (17)
該電池パックは、
該二次電池の充電容量に対応する対応値を算出する対応値算出手段と、
該対応値を充電毎に記憶する記憶手段と、を備え、
該充電装置は、
該対応値を取得する取得手段と、
該対応値に基づいて充電条件を設定する条件設定手段と、
該充電条件を用いて該二次電池の充電を制御する充電制御手段と、を備えることを特徴とする充電装置。 A charging device for charging a secondary battery housed in a battery pack,
The battery pack
Corresponding value calculating means for calculating a corresponding value corresponding to the charge capacity of the secondary battery;
Storage means for storing the corresponding value for each charge,
The charging device
Obtaining means for obtaining the corresponding value;
Condition setting means for setting a charging condition based on the corresponding value;
And a charging control unit configured to control charging of the secondary battery using the charging condition.
該二次電池が充電される際の充電電流を検出する充電電流検出手段と、
該二次電池が充電される際の充電時間を計測する時計手段と、
該充電電流検出手段が検出した該充電電流及び該時計手段が計測した該充電時間から該対応値を算出する演算手段と、により構成されていることを特徴とする請求項1に記載の充電装置。 The corresponding value calculation means
Charging current detecting means for detecting a charging current when the secondary battery is charged;
Clock means for measuring the charging time when the secondary battery is charged;
2. The charging device according to claim 1, comprising: a calculation unit that calculates the corresponding value from the charging current detected by the charging current detection unit and the charging time measured by the clock unit. .
該条件設定手段は、該対応値に基づいて該充電目標電圧値を設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の充電装置。 The charging condition includes a charging target voltage value of the secondary battery,
3. The charging device according to claim 1, wherein the condition setting unit sets the charging target voltage value based on the corresponding value.
該充電条件は、該定電流充電制御における定電流値を含み、
該条件設定手段は、該対応値に基づいて該定電流値を設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の充電装置。 The charge control means selectively performs constant current charge control for charging the secondary battery with a constant current value and constant voltage charge control for charging the secondary battery with a constant voltage value,
The charging condition includes a constant current value in the constant current charging control,
The charging device according to claim 1 or 2, wherein the condition setting means sets the constant current value based on the corresponding value.
該充電条件は、定電圧充電制御における該終止電流値を含み、
該条件設定手段は、該対応値に基づいて該終止電流値を設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の充電装置。 The charge control means selectively performs constant current charge control for charging the secondary battery with a constant current value and constant voltage charge control for charging the secondary battery with a constant voltage value, and the constant voltage In the charge control, when the charge current is below the end current value, the charge is terminated,
The charge condition includes the end current value in constant voltage charge control,
The charging device according to claim 1, wherein the condition setting unit sets the end current value based on the corresponding value.
複数の該対応値を積算した値である積算対応値に基づいて該充電条件を設定し、
該積算対応値が所定値未満である場合には、該充電目標電圧値を第1の電圧値に設定し、
該積算対応値が所定値以上である場合には、該充電目標電圧値を該第1の電圧値よりも低い第2の電圧値に設定することを特徴とする請求項3に記載の充電装置。 The condition setting means includes:
Setting the charging condition based on an integrated corresponding value which is a value obtained by integrating a plurality of the corresponding values;
If the integration corresponding value is less than a predetermined value, the charging target voltage value is set to the first voltage value,
4. The charging device according to claim 3, wherein when the integration corresponding value is equal to or greater than a predetermined value, the charging target voltage value is set to a second voltage value lower than the first voltage value. .
前回充電した際に記憶された前回対応値に基づいて該充電条件を設定し、
該前回対応値が所定値以上である場合には、該充電目標電圧値を第1の電圧値に設定し、
該前回対応値が所定値未満である場合には、該充電目標電圧値を該第1の電圧値よりも低い第2の電圧値に設定することを特徴とする請求項3に記載の充電装置。 The condition setting means includes:
Set the charging condition based on the previous corresponding value stored at the time of previous charging,
If the previous corresponding value is greater than or equal to a predetermined value, the charging target voltage value is set to the first voltage value,
4. The charging device according to claim 3, wherein, when the previous corresponding value is less than a predetermined value, the charging target voltage value is set to a second voltage value lower than the first voltage value. 5. .
複数の該対応値を積算した値である積算対応値に基づいて該充電条件を設定し、
該積算対応値が所定値未満である場合には、該定電流値を第1の電流値に設定し、
該積算対応値が所定値以上である場合には、該定電流値を該第1の電流値よりも小さい第2の電流値に設定することを特徴とする請求項4に記載の充電装置。 The condition setting means includes:
Setting the charging condition based on an integrated corresponding value which is a value obtained by integrating a plurality of the corresponding values;
If the integration corresponding value is less than a predetermined value, the constant current value is set to the first current value,
5. The charging device according to claim 4, wherein when the integrated corresponding value is equal to or greater than a predetermined value, the constant current value is set to a second current value smaller than the first current value.
前回充電した際に記憶された前回対応値に基づいて該充電条件を設定し、
該前回対応値が所定値以上である場合には、該定電流値を第1の電流値に設定し、
該前回対応値が所定値未満である場合には、該定電流値を該第1の電流値よりも小さい第2の電流値に設定することを特徴とする請求項4に記載の充電装置。 The condition setting means includes:
Set the charging condition based on the previous corresponding value stored at the time of previous charging,
If the previous corresponding value is greater than or equal to a predetermined value, the constant current value is set to the first current value,
5. The charging device according to claim 4, wherein when the previous corresponding value is less than a predetermined value, the constant current value is set to a second current value smaller than the first current value.
複数の該対応値を積算した値である積算対応値に基づいて該充電条件を設定し、
該積算対応値が所定値未満である場合には、該終止電流値を第3の電流値に設定し、
該積算対応値が所定値以上である場合には、該終止電流値を該第3の電流値よりも大きい第4の電流値に設定することを特徴とする請求項5に記載の充電装置。 The condition setting means includes:
Setting the charging condition based on an integrated corresponding value which is a value obtained by integrating a plurality of the corresponding values;
If the integration corresponding value is less than a predetermined value, the end current value is set to a third current value,
6. The charging device according to claim 5, wherein when the integrated corresponding value is equal to or greater than a predetermined value, the end current value is set to a fourth current value that is larger than the third current value.
前回充電した際に記憶された前回対応値に基づいて該充電条件を設定し、
該前回対応値が所定値以上である場合には、該終止電流値を第3の電流値に設定し、
該前回対応値が所定値未満である場合には、該終止電流値を該第3の電流値よりも大きい第4の電流値に設定することを特徴とする請求項5に記載の充電装置。 The condition setting means includes:
Set the charging condition based on the previous corresponding value stored at the time of previous charging,
If the previous corresponding value is greater than or equal to a predetermined value, the end current value is set to a third current value,
6. The charging device according to claim 5, wherein when the previous corresponding value is less than a predetermined value, the end current value is set to a fourth current value that is larger than the third current value.
該二次電池の過去の充電容量に応じて充電制御値を変更することを特徴とする充電装置。 A charging device for charging a secondary battery housed in a battery pack,
A charging device that changes a charge control value in accordance with a past charge capacity of the secondary battery.
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