JP2015180179A - Charger - Google Patents
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Abstract
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、二次電池により構成される電池組を収容した電池パックが各種電気機器の電源として使用されており、同時に電池パック内に収容された電池組を充電するための充電装置が広く用いられている。例えば、定電流定電圧充電制御により電池組を充電し、定電圧制御区間における目標電圧値及び定電流制御区間における目標電流値を設定する際の基準値として、複数の抵抗によって基準電圧を分圧した値を用いている充電装置が知られている。(特許文献1)。このような充電装置においては、二次電池の最大充電電圧値を同じくしセル数のみが異なる電池組を充電対象とし、目標電圧値を設定する際の基準値を決定する抵抗の数及び抵抗値が定められている。また、充電対象とする電池組の許容電流値のみを想定して目標電流値を設定する際の基準値を決定する抵抗の数及び抵抗値も定められている。 Conventionally, a battery pack containing a battery set composed of secondary batteries has been used as a power source for various electric devices, and at the same time, a charging device for charging the battery set contained in the battery pack has been widely used. ing. For example, a battery set is charged by constant current and constant voltage charge control, and the reference voltage is divided by a plurality of resistors as a reference value when setting a target voltage value in the constant voltage control section and a target current value in the constant current control section. There is known a charging device using the measured value. (Patent Document 1). In such a charging device, the number of resistors and the resistance value for determining a reference value when setting a target voltage value is set for a battery set having the same maximum charging voltage value of the secondary battery but different only in the number of cells. Is stipulated. In addition, the number of resistors and the resistance value that determine the reference value when setting the target current value assuming only the allowable current value of the battery set to be charged are also determined.
近年、二次電池の高容量化が進んでおり、例えばリチウムイオン電池の最大充電電圧値が1セルあたり4.1〜4.2Vが一般的であったが、4.35V程度のリチウムイオン電池が開発されてきており、この先更なる高容量化が進むと予想される。また、許容電流値についても様々な値をもつ二次電池が開発されることが予想され、例えば4.35Vの二次電池を4セル有する電池組、4.5Vの二次電池を5セル有する電池組等の多種多様な電池組が今後開発されると予想される。このような状況において、上記の充電装置では充電対象として想定している電池組は適正に充電することができるものの複数種類の電池組それぞれに対してそれぞれの電池組の性能を最大限活かすことのできる充電をすることはできないため、複数種類の電池組を適正に充電することができる充電装置が望まれていた。また、上記の充電装置では充電対象として想定している電池組は確実且つ迅速に充電できるものの許容電流値の異なる電池組に対しては確実に充電できない場合があり、許容電流値の異なる複数種類の電池組を確実且つ迅速に充電可能な充電装置が望まれていた。 In recent years, secondary batteries have been increased in capacity. For example, the maximum charging voltage value of a lithium ion battery is generally 4.1 to 4.2 V per cell. Has been developed, and it is expected that the capacity will increase further in the future. Also, it is expected that secondary batteries having various values of allowable current values will be developed. For example, a battery set having 4 cells of a 4.35V secondary battery and 5 cells of 4.5V secondary batteries. A wide variety of battery sets such as battery sets are expected to be developed in the future. In such a situation, although the battery set assumed as the charging target in the above charging apparatus can be charged appropriately, the performance of each battery set is maximized for each of a plurality of types of battery sets. Since charging which can be performed cannot be performed, a charging device capable of appropriately charging a plurality of types of battery sets has been desired. In addition, although the battery set assumed as a charging target in the above charging device can be reliably and quickly charged, it may not be able to reliably charge a battery set having a different allowable current value. There has been a demand for a charging device that can reliably and quickly charge the battery set.
そこで本発明は、複数種類の電池組を適正に充電するための目標電圧値を設定することができる充電装置を提供することを目的とする。また、本発明は許容電流値の異なる複数種類の電池組を確実且つ迅速に充電するための目標電流値を設定することができる充電装置を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the charging device which can set the target voltage value for charging several types of battery groups appropriately. Another object of the present invention is to provide a charging device capable of setting a target current value for reliably and quickly charging a plurality of types of battery sets having different allowable current values.
上記課題を解決するために本発明は、二次電池を有する電池組を充電する充電装置であって、該電池組の充電電圧及び充電電流の少なくとも一方をデジタル信号で制御するよう構成した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 battery set having a secondary battery, wherein at least one of a charging voltage and a charging current of the battery set is controlled by a digital signal. A charging device is provided.
このような構成によると、充電電圧及び充電電流の少なくとも一方をデジタル信号で制御するため、特許文献1に記載の充電装置と比較して多種多様な制御が可能となる。
According to such a configuration, since at least one of the charging voltage and the charging current is controlled by a digital signal, various types of control can be performed as compared with the charging device described in
上記構成において、該デジタル信号に基づいて該充電電圧及び該充電電流の少なくとも一方の基準値を設定する基準値出力部と、該基準値に基づいて該充電電圧及び該充電電流の少なくとも一方を制御する制御部と、を備えることが好ましい。 In the above configuration, a reference value output unit that sets at least one reference value of the charging voltage and the charging current based on the digital signal, and controls at least one of the charging voltage and the charging current based on the reference value It is preferable to provide a control unit.
このような構成によると、デジタル信号に基づいて充電電圧及び充電電流の少なくとも一方の基準値を設定することができるため、特許文献1に記載の充電装置と比較して当該制御のための基準値をより多く設定することができる。
According to such a configuration, since at least one reference value of the charging voltage and the charging current can be set based on the digital signal, the reference value for the control as compared with the charging device described in
また、該基準値出力部は、該充電電圧の電圧基準値を設定する電圧基準値出力部と、該充電電流の電流基準値を設定する電流基準値出力部と、を有し、該制御部は、該デジタル信号に基づいて該充電電圧及び該充電電流が対応する該基準値となるように制御することが好ましい。 The reference value output unit includes a voltage reference value output unit that sets a voltage reference value of the charging voltage, and a current reference value output unit that sets a current reference value of the charging current, and the control unit Is preferably controlled based on the digital signal so that the charging voltage and the charging current become the corresponding reference values.
このような構成によると、充電電圧及び充電電流を様々な値に制御することが可能となり、多種多様な電池組を確実且つ迅速に充電することができる。 According to such a configuration, the charging voltage and the charging current can be controlled to various values, and a wide variety of battery sets can be reliably and rapidly charged.
該電池組を充電する充電手段を備え、該制御部は、検出した該充電電圧と該電圧基準値出力部から出力された該電圧基準値とを比較する充電電圧制御部と、検出した該充電電流と該電流基準値出力部から出力された該電流基準値とを比較する充電電流制御部と、
を有し、該充電手段は、該充電電圧制御部及び該充電電流制御部からの比較結果に基づいて該充電電圧及び該充電電流が対応する該基準値となるように構成したこと
Charging means for charging the battery set; and the control unit compares the detected charging voltage with the voltage reference value output from the voltage reference value output unit, and the detected charging A charging current control unit that compares a current and the current reference value output from the current reference value output unit;
And the charging means is configured such that the charging voltage and the charging current become the corresponding reference values based on the comparison results from the charging voltage control unit and the charging current control unit.
上記課題を解決するために本発明はさらに、1以上の二次電池を有する電池組を充電する充電手段と、nビットのデジタル信号を出力するデジタル信号出力手段と、該デジタル信号出力手段から出力される該デジタル信号に応答して、2n個の目標電圧の中から該デジタル信号の値に対応する目標電圧を示す目標信号を出力する目標信号出力手段と、該目標信号目標信号に基づいて充電電圧が該目標電圧になるように制御する充電電圧制御手段と、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 further includes a charging means for charging a battery set having one or more secondary batteries, a digital signal output means for outputting an n-bit digital signal, and an output from the digital signal output means. In response to the digital signal, target signal output means for outputting a target signal indicating a target voltage corresponding to the value of the digital signal from 2 n target voltages, and based on the target signal target signal There is provided a charging device comprising charging voltage control means for controlling the charging voltage to be the target voltage.
このような構成によると、充電の際の目標電圧を2n個の中の目標電圧の中から選択可能となるため、2n個の目標電圧が設定可能となる。このため、電池組を構成する二次電池の最大充電電圧値が異なる複数種類の電池組を適正に充電するための目標電圧を設定することができる。 According to this construction, it becomes possible to select a target voltage at the time of charging from the 2 n pieces of the target voltage in, the 2 n target voltage is settable. For this reason, it is possible to set a target voltage for properly charging a plurality of types of battery sets having different maximum charge voltage values of secondary batteries constituting the battery set.
上記構成において、電池組は電池パックに収容され、該デジタル信号出力手段は、該電池パックから電池情報を取得し、該目標信号出力手段に出力する該デジタル信号の値を該電池情報に基づいて決定することが好ましい。 In the above configuration, the battery set is accommodated in a battery pack, and the digital signal output means acquires battery information from the battery pack and outputs the value of the digital signal output to the target signal output means based on the battery information. It is preferable to determine.
このような構成によると、電池パックから取得した情報に基づいてデジタル信号の値を決定するため、充電対象である電池パックに適切な目標電圧を設定することができる。 According to such a configuration, since the value of the digital signal is determined based on the information acquired from the battery pack, it is possible to set an appropriate target voltage for the battery pack to be charged.
また、該電池情報には、該二次電池の最大充電電圧値、該電池組を構成する該二次電池のセル数、該電池組の充電回数に関する履歴情報、該電池組の特性情報の少なくとも一の情報を含むことが好ましい。 Further, the battery information includes at least the maximum charging voltage value of the secondary battery, the number of cells of the secondary battery constituting the battery set, history information regarding the number of times of charging of the battery set, and characteristic information of the battery set. One piece of information is preferably included.
上記課題を解決するために本発明はさらに、1以上の二次電池を有する電池組を充電する充電手段と、nビットのデジタル信号を出力するデジタル信号出力手段と、該デジタル信号出力手段から出力される該デジタル信号に応答して2n個(nは1以上の整数)の基準値の中から該デジタル信号の値に対応する基準値を出力する基準値出力手段と、該2n個の基準値のそれぞれに一対一の関係で対応する2n個の目標電圧値の中から一の目標電圧値を選定する目標電圧値選定手段と、該基準値を用いて充電電圧の値が該基準値に対応する該目標電圧値になるように該充電電圧を制御する充電電圧制御手段と、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 further includes a charging means for charging a battery set having one or more secondary batteries, a digital signal output means for outputting an n-bit digital signal, and an output from the digital signal output means. Reference value output means for outputting a reference value corresponding to the value of the digital signal from 2 n (n is an integer of 1 or more) reference values in response to the digital signal, and the 2 n Target voltage value selection means for selecting one target voltage value from 2 n target voltage values corresponding to each of the reference values in a one-to-one relationship, and the value of the charging voltage using the reference value And a charging voltage control means for controlling the charging voltage so as to be the target voltage value corresponding to the value.
このような構成によれば、充電の際の目標電圧を2n個の中の目標電圧の中から選択可能となるため、2n個の目標電圧が設定可能となる。このため、電池組を構成する二次電池の最大充電電圧値が異なる複数種類の電池組を適正に充電するための目標電圧を設定することができる。 According to such a configuration, it becomes possible to select a target voltage at the time of charging from the 2 n pieces of the target voltage in, the 2 n target voltage is settable. For this reason, it is possible to set a target voltage for properly charging a plurality of types of battery sets having different maximum charge voltage values of secondary batteries constituting the battery set.
また、該2n個の基準値は、該二次電池の最大充電電圧値が第1の値である第1の電池組を充電するための第1の目標電圧値に対応する第1の基準値と、該二次電池の最大充電電圧値が第2の値である第2の電池組を充電するための第2の目標電圧値に対応する第2の基準値と、を含むことが好ましい。 Further, the 2 n reference values are a first reference corresponding to a first target voltage value for charging a first battery set whose maximum charging voltage value of the secondary battery is a first value. And a second reference value corresponding to a second target voltage value for charging a second battery set whose maximum charging voltage value of the secondary battery is a second value. .
このような構成によると、二次電池の最大充電電圧値が異なる複数の電池パックそれぞれの目標電圧値に対するそれぞれの基準値を出力することができるので、複数種類の電池パックを適正に充電することができる。 According to such a configuration, since it is possible to output the respective reference values for the target voltage values of the plurality of battery packs having different maximum charging voltage values of the secondary battery, it is possible to appropriately charge a plurality of types of battery packs. Can do.
また、該基準値出力手段は、nビットの分解能を持ち、2n個の基準電圧を出力可能であるD/Aコンバータ又はデジタルポテンショメータであり、該基準値として該基準電圧を用いることが好ましい。 Further, the reference value output means is a D / A converter or a digital potentiometer having n-bit resolution and capable of outputting 2 n reference voltages, and the reference voltage is preferably used as the reference value.
このような構成によると、D/Aコンバータ又はデジタルポテンショメータを基準値出力部として採用し、D/Aコンバータ又はデジタルポテンショメータの出力可能な2n個の基準電圧を基準値として用いるため、簡易な構成で2n個の基準値を出力することができる。 According to such a configuration, since a D / A converter or a digital potentiometer is employed as a reference value output unit, and 2 n reference voltages that can be output from the D / A converter or the digital potentiometer are used as a reference value, a simple configuration is achieved. Can output 2 n reference values.
また、該電池組は電池パックに収容され、該電池パックは、該電池組を充電するための該目標電圧値に関する情報を記憶する記憶手段と、該目標電圧値に関する情報を該目標電圧値選定手段と通信する電池側通信手段と、を備え、該充電装置は、該目標電圧値に関する情報を該電池パックと通信する充電側通信手段を更に備え、該目標電圧値選定手段は、該目標電圧値に関する情報に基づいて該目標電圧値を選定することが好ましい。 The battery set is housed in a battery pack, and the battery pack stores information on the target voltage value for charging the battery set, and information on the target voltage value is selected as the target voltage value. Battery-side communication means for communicating with the means, and the charging device further comprises charge-side communication means for communicating information on the target voltage value with the battery pack, and the target voltage value selecting means comprises the target voltage It is preferable to select the target voltage value based on information about the value.
このような構成によれば、目標電圧値に関する情報を電池パックから取得するため、当該目標電圧値をそのまま利用することができ、充電装置側で演算等の処理を行う必要がない。 According to such a configuration, information on the target voltage value is acquired from the battery pack, so that the target voltage value can be used as it is, and there is no need to perform processing such as calculation on the charging device side.
また、該電池組は電池パックに収容され、該電池パックは、該電池組に関する電池情報を記憶する記憶部と、該電池情報を該目標電圧値選定手段と通信する電池側通信手段と、を備え、該充電装置は、該電池情報を該電池パックと通信する充電側通信手段を更に備え、該目標電圧値選定手段は、該電池情報に基づいて該目標電圧値を選定することが好ましい。 The battery set is housed in a battery pack, and the battery pack includes a storage unit that stores battery information related to the battery set, and a battery-side communication unit that communicates the battery information with the target voltage value selection unit. Preferably, the charging device further includes charging-side communication means for communicating the battery information with the battery pack, and the target voltage value selecting means preferably selects the target voltage value based on the battery information.
このような構成によれば、電池パック内に記憶された電池情報に基づいて目標電圧値を選定することができるので、当該電池パックに適正な目標電圧を選定することができる。 According to such a configuration, the target voltage value can be selected based on the battery information stored in the battery pack, and therefore an appropriate target voltage can be selected for the battery pack.
また、該電池情報は、該電池組の充電履歴に関する履歴情報と、該電池組の特性に関する特性情報と、を含み、該目標電圧値選定手段は、該履歴情報及び該特性情報に基づいて該目標電圧値を選定することが好ましい。 The battery information includes history information related to the charging history of the battery set and characteristic information related to the characteristics of the battery set, and the target voltage value selecting unit is configured to perform the operation based on the history information and the characteristic information. It is preferable to select a target voltage value.
このような構成によると、特性情報及び履歴情報に基づいて目標電圧値を選定することができる。このため、特性情報のみに基づいて目標電圧値を選定する場合と比較して履歴情報をも考慮して目標電圧値を決定することができ、充電対象の電池パックをより適正に充電するための目標電圧値を選定することができる。 According to such a configuration, the target voltage value can be selected based on the characteristic information and the history information. For this reason, the target voltage value can be determined in consideration of the history information as compared with the case where the target voltage value is selected based only on the characteristic information, and for charging the battery pack to be charged more appropriately. A target voltage value can be selected.
また、該目標電圧値選定手段は、該充電回数が多くなるに従って、より低い値の該目標電圧値を選定することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the target voltage value selection unit selects a lower target voltage value as the number of times of charging increases.
このような構成によると、充電回数が多くなるに従って目標電圧値を低い値に設定するため、劣化の進行した二次電池は低い目標電圧値で充電することができる。このため、劣化の進行した二次電池がより劣化することを抑制し、二次電池を長寿命とすることができる。 According to such a configuration, the target voltage value is set to a lower value as the number of times of charging increases, so that the secondary battery that has progressed deterioration can be charged with a lower target voltage value. For this reason, it can suppress that the secondary battery in which deterioration advanced further deteriorates, and can make a secondary battery long life.
上記課題を解決するために本発明はさらに、1以上の二次電池を有する電池組を充電する充電手段と、nビットのデジタル信号を出力するデジタル信号出力手段と、該デジタル信号出力手段から出力される該デジタル信号に応答して2n個(nは1以上の整数)の基準値の中から該デジタル信号の値に対応する基準値を出力する基準値出力手段と、該2n個の基準値のそれぞれに対応する2n個の目標電流値の中から一の目標電流値を選定する目標電流値選定手段と、該基準値を用いて充電電流の値が該基準値に対応する該目標電流値になるように該充電電流を制御する充電電流制御手段と、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 further includes a charging means for charging a battery set having one or more secondary batteries, a digital signal output means for outputting an n-bit digital signal, and an output from the digital signal output means. Reference value output means for outputting a reference value corresponding to the value of the digital signal from 2 n (n is an integer of 1 or more) reference values in response to the digital signal, and the 2 n Target current value selection means for selecting one target current value from 2 n target current values corresponding to each of the reference values, and the charging current value corresponding to the reference value using the reference value There is provided a charging device comprising charging current control means for controlling the charging current so as to become a target current value.
このような構成によれば、充電の際の目標電流値を2n個の中の目標電流値の中から選択可能となるため、2n個の目標電流値が設定可能となる。このため、電池組を構成する二次電池の許容電流値が異なる複数種類の電池組を適正に充電するための目標電流値を設定することができる。 According to such a configuration, the target current value at the time of charging can be selected from among the 2 n target current values, so that 2 n target current values can be set. For this reason, it is possible to set a target current value for appropriately charging a plurality of types of battery sets having different allowable current values of secondary batteries constituting the battery set.
上記構成において、該2n個の基準値は、許容電流値が第1の電流値である第1の電池組を充電するための第1の目標電流値に対応する第1の基準値と、許容電流値が第2の電流値である第2の電池組を充電するための第2の目標電流値に対応する第2の基準値と、を含むことが好ましい。 In the above configuration, the 2 n reference values include a first reference value corresponding to a first target current value for charging the first battery set whose allowable current value is the first current value; It is preferable that the second reference value corresponding to the second target current value for charging the second battery set whose allowable current value is the second current value is included.
このような構成によると、二次電池の許容電流値が異なる複数の電池パックそれぞれの目標電流値に対するそれぞれの基準値を出力することができるので、複数種類の電池パックを適正に充電することができる。 According to such a configuration, since it is possible to output the respective reference values for the target current values of the plurality of battery packs having different allowable current values of the secondary battery, it is possible to appropriately charge a plurality of types of battery packs. it can.
また、該基準値出力手段は、nビットの分解能を持ち、2n個の基準電圧を出力可能であるD/Aコンバータ又はデジタルポテンショメータであり、該基準値として該基準電圧を用いることが好ましい。 Further, the reference value output means is a D / A converter or a digital potentiometer having n-bit resolution and capable of outputting 2 n reference voltages, and the reference voltage is preferably used as the reference value.
このような構成によると、D/Aコンバータ又はデジタルポテンショメータを基準値出力部として採用し、D/Aコンバータ又はデジタルポテンショメータの出力可能な2n個の基準電圧を基準値として用いるため、簡易な構成で2n個の基準値を出力することができる。
According to such a configuration, since a D / A converter or a digital potentiometer is employed as a reference value output unit, and 2 n reference voltages that can be output from the D / A converter or the digital potentiometer are used as a reference value, a simple configuration is achieved. Can
また、該電池組は電池パックに収容され、該電池パックは、該電池組を充電するための該目標電流値に関する情報を記憶する記憶手段と、該目標電流値に関する情報を該目標電流値選定手段と通信する電池側通信手段と、を備え、該充電装置は、該目標電流値に関する情報を該電池パックと通信する充電側通信手段を更に備え、該目標電流値選定手段は、該目標電流値に関する情報に基づいて該目標電流値を選定することが好ましい。 The battery set is housed in a battery pack, and the battery pack stores information on the target current value for charging the battery set, and information on the target current value is selected in the target current value selection. Battery-side communication means that communicates with the battery pack, and the charging device further comprises charge-side communication means that communicates information about the target current value with the battery pack, and the target current value selection means includes the target current value. It is preferable to select the target current value based on information about the value.
このような構成によれば、目標電流値に関する情報を電池パックから取得するため、当該目標電流値をそのまま利用することができ、充電装置側で演算等の処理を行う必要がない。 According to such a configuration, since information on the target current value is acquired from the battery pack, the target current value can be used as it is, and there is no need to perform processing such as calculation on the charging device side.
また、該電池組は電池パックに収容され、該電池パックは、該電池組に関する電池情報を記憶する記憶部と、該電池情報を該目標電流値選定手段と通信する電池側通信手段と、を備え、該充電装置は、該電池情報を該電池パックと通信する充電側通信手段を更に備え、該目標電流値選定手段は、該電池情報に基づいて該目標電流値を選定することが好ましい。 The battery set is housed in a battery pack, and the battery pack includes a storage unit that stores battery information related to the battery set, and a battery-side communication unit that communicates the battery information with the target current value selection unit. Preferably, the charging device further includes charging-side communication means for communicating the battery information with the battery pack, and the target current value selection means preferably selects the target current value based on the battery information.
このような構成によると、電池パック内に記憶された電池情報に基づいて目標電流値を選定することができるので、当該電池パックに適正な目標電流値を選定することができる。 According to such a configuration, the target current value can be selected based on the battery information stored in the battery pack, and therefore an appropriate target current value can be selected for the battery pack.
また、該電池情報は、該電池組の充電履歴に関する履歴情報と、該電池組の特性に関する特性情報と、を含み、該目標電流値選定手段は、該履歴情報及び該特性情報に基づいて該目標電流値を選定することが好ましい。 Further, the battery information includes history information related to the charging history of the battery set and characteristic information related to the characteristics of the battery set, and the target current value selection means is configured to perform the operation based on the history information and the characteristic information. It is preferable to select a target current value.
このような構成によれば、特性情報及び履歴情報に基づいて目標電圧値を選定することができる。このため、特性情報のみに基づいて目標電流値を選定する場合と比較して履歴情報をも考慮して目標電流値を決定することができ、充電対象の電池パックをより適正に充電するための目標電流値を選定することができる。 According to such a configuration, the target voltage value can be selected based on the characteristic information and history information. For this reason, it is possible to determine the target current value in consideration of the history information as compared with the case of selecting the target current value based only on the characteristic information, and to charge the battery pack to be charged more appropriately. A target current value can be selected.
また、該目標電流値選定手段は、該充電回数が多くなるに従って、より低い値の該目標電流値を選定することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the target current value selection means selects a lower target current value as the number of times of charging increases.
このような構成によると、充電回数が多くなるに従って目標電流値を低い値に設定するため、劣化の進行した二次電池は低い目標電流値で充電することができる。このため、劣化の進行した二次電池がより劣化することを抑制し、二次電池を長寿命とすることができる。 According to such a configuration, since the target current value is set to a lower value as the number of times of charging increases, the secondary battery that has progressed deterioration can be charged with a lower target current value. For this reason, it can suppress that the secondary battery in which deterioration advanced further deteriorates, and can make a secondary battery long life.
上記構成において、該充電電流が目標電流値となるように制御する充電電流制御手段と、
PWM信号を用いて該目標電流値を設定する目標電流値設定手段と、を備えることが好ましい。
In the above configuration, charging current control means for controlling the charging current to be a target current value;
It is preferable to include target current value setting means for setting the target current value using a PWM signal.
このような構成によると、PWM信号を出力することで目標電流値を設定することができる。 According to such a configuration, the target current value can be set by outputting a PWM signal.
また、該目標電流値設定手段は、該PWM信号のデューティ比を変更することで該目標電流値を変更することが好ましい。 The target current value setting means preferably changes the target current value by changing the duty ratio of the PWM signal.
このような構成によると、デューティ比を変更することで目標電流値を変更することができるため、目標電流値を様々な値に無段階に設定することができる。このため、多種多様な電池組を確実且つ迅速に充電することができる。 According to such a configuration, since the target current value can be changed by changing the duty ratio, the target current value can be set steplessly to various values. For this reason, a wide variety of battery sets can be reliably and quickly charged.
また、該目標電流値設定手段は、該PWM信号を平滑する平滑回路を有していることが好ましい。 The target current value setting means preferably has a smoothing circuit that smoothes the PWM signal.
このような構成によると、PWM信号が平滑されるため、目標電流値を正確に設定することができる。 According to such a configuration, the PWM signal is smoothed, so that the target current value can be set accurately.
また、外部からの電圧を入力可能な電圧入力部と、該電圧入力部に入力された外部電圧値を記憶する電圧記憶手段と、該電圧記憶手段に記憶された該外部電圧値に基づいて目標電圧値を設定する目標電圧値設定手段と、をさらに備え、該目標電流値設定手段は、該充電電圧が該目標電圧値に達した後、該充電電圧が記憶された該外部電圧値に維持されるように該目標電流値を変更することが好ましい。 A voltage input unit capable of inputting an external voltage; a voltage storage unit that stores an external voltage value input to the voltage input unit; and a target based on the external voltage value stored in the voltage storage unit Target voltage value setting means for setting a voltage value, and the target current value setting means maintains the charge voltage at the stored external voltage value after the charge voltage reaches the target voltage value. It is preferable to change the target current value as described above.
このような構成によると、外部電圧値に精度の高いものを使用することで、充電電圧が目標電圧値に達したか否かを正確に判断することができ、二次電池の劣化又は故障を抑制し、且つ、二次電池の性能を最大限に利用することができる。 According to such a configuration, it is possible to accurately determine whether or not the charging voltage has reached the target voltage value by using a highly accurate external voltage value. In addition, the performance of the secondary battery can be maximized.
また、該目標電圧値設定手段は、記憶された該外部電圧値を該目標電圧値として設定することが好ましい。 The target voltage value setting means preferably sets the stored external voltage value as the target voltage value.
このような構成によると、外部電圧値そのものを目標電圧値として設定するため、外部電圧値に精度の高いものを使用することで、充電電圧が目標電圧値に達したか否かをより正確に判断することができ、且つ、二次電池の劣化又は故障をより抑制し、且つ、二次電池の性能を最大限に利用することができる。 According to such a configuration, since the external voltage value itself is set as the target voltage value, it is possible to more accurately determine whether the charging voltage has reached the target voltage value by using a highly accurate external voltage value. It is possible to make a determination, to further suppress the deterioration or failure of the secondary battery, and to maximize the performance of the secondary battery.
また、該電池組に関する電池情報を取得する情報取得手段をさらに備え、該目標電流値設定手段は、該電池情報に基づいて該目標電流値を設定することが好ましい。 In addition, it is preferable that the information acquisition unit further acquires battery information regarding the battery set, and the target current value setting unit sets the target current value based on the battery information.
このような構成によると、電池情報に基づいて目標電流値を設定するため、充電装置に接続された電池組に適正な目標電流値を設定することができ、電池組が有する二次電池の劣化又は故障をより抑制することができる。 According to such a configuration, since the target current value is set based on the battery information, an appropriate target current value can be set for the battery set connected to the charging device, and the secondary battery included in the battery set is deteriorated. Or a failure can be suppressed more.
また、該電池組に関する電池情報を取得する情報取得手段をさらに備え、該目標電圧値設定手段は、該電池情報に基づいて、記憶された該外部電圧値に所定値を加えた値を該目標電圧値として設定することが好ましい。 Further, the information processing device further includes information acquisition means for acquiring battery information relating to the battery set, and the target voltage value setting means adds a value obtained by adding a predetermined value to the stored external voltage value based on the battery information. It is preferable to set it as a voltage value.
このような構成によると、電池情報に基づいて記憶された外部電圧値に所定値を加えた値を目標電圧値として設定するため、充電装置に接続された電池組に適正な目標電圧値を設定することができ、電池組が有する二次電池の劣化又は故障をより抑制することができる。 According to such a configuration, an appropriate target voltage value is set for the battery set connected to the charging device in order to set a value obtained by adding a predetermined value to the external voltage value stored based on the battery information as the target voltage value. The deterioration or failure of the secondary battery included in the battery set can be further suppressed.
また、該電池組に関する電池情報を取得する情報取得手段をさらに備え、該目標電圧値設定手段は、該電池情報に基づいて、記憶された該外部電圧値から所定値を減じた値を該目標電圧値として設定することが好ましい。 Further, the apparatus further comprises information acquisition means for acquiring battery information relating to the battery set, and the target voltage value setting means is configured to reduce a value obtained by subtracting a predetermined value from the stored external voltage value based on the battery information. It is preferable to set it as a voltage value.
このような構成によると、電池情報に基づいて記憶された外部電圧値に所定値を減じた値を目標電圧値として設定するため、充電装置に接続された電池組に適正な目標電圧値を設定することができ、電池組が有する二次電池の劣化又は故障をより抑制することができる。 According to such a configuration, in order to set a value obtained by subtracting a predetermined value from the external voltage value stored based on the battery information as a target voltage value, an appropriate target voltage value is set for the battery set connected to the charging device. The deterioration or failure of the secondary battery included in the battery set can be further suppressed.
また、該電池情報は、該電池組の種類である電池種を含むことが好ましい。 The battery information preferably includes a battery type that is a type of the battery set.
このような構成によると、電池情報に電池種が含まれるため、電池種に応じた充電制御を行うことができる。このため、二次電池の劣化又は故障をより抑制し、且つ、二次電池の性能を最大限に利用することができる。 According to such a configuration, since the battery type is included in the battery information, charging control according to the battery type can be performed. For this reason, deterioration or failure of the secondary battery can be further suppressed, and the performance of the secondary battery can be utilized to the maximum.
また、該電池情報は、該電池組の温度である電池温度を含むことが好ましい。 The battery information preferably includes a battery temperature that is the temperature of the battery set.
このような構成によると、二次電池の劣化又は故障に多大な影響を与える要因である電池温度に応じた充電制御を行うことができる。このため、二次電池の劣化又は故障をより抑制し、且つ、二次電池の性能を最大限に利用することができる。 According to such a configuration, it is possible to perform charge control according to the battery temperature, which is a factor that greatly affects the deterioration or failure of the secondary battery. For this reason, deterioration or failure of the secondary battery can be further suppressed, and the performance of the secondary battery can be utilized to the maximum.
また、該電池情報は、該電池組の充電回数又は放電回数を含むことが好ましい。 The battery information preferably includes the number of times of charging or discharging of the battery set.
このような構成によると、電池情報に二次電池の劣化の程度を示す指標である充電回数又は放電回数を含むため、充電回数又は放電回数から推測される二次電池の劣化具合に応じた充電制御を行うことができる。このため、二次電池の劣化又は故障をより抑制し、且つ、二次電池の性能を最大限に利用することができる。 According to such a configuration, since the battery information includes the number of times of charging or discharging, which is an index indicating the degree of deterioration of the secondary battery, charging according to the degree of deterioration of the secondary battery estimated from the number of times of charging or discharging. Control can be performed. For this reason, deterioration or failure of the secondary battery can be further suppressed, and the performance of the secondary battery can be utilized to the maximum.
上記課題を解決するために本発明はさらに、二次電池を有する電池組を充電する充電装置であって、該充電電流が目標電流値となるように制御する充電電流制御手段と、デジタル信号であるPWM信号を用いて該目標電流値を設定する目標電流値設定手段と、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-described problems, the present invention further provides a charging device for charging a battery set having a secondary battery, the charging current control means for controlling the charging current to be a target current value, and a digital signal. And a target current value setting means for setting the target current value using a certain PWM signal.
このような構成によると、充電電圧及び充電電流の少なくとも一方をデジタル信号で制御するため、特許文献1に記載の充電装置と比較して多種多様な制御が可能となる。また、PWM信号によって目標電流値を設定することができる。
According to such a configuration, since at least one of the charging voltage and the charging current is controlled by a digital signal, various types of control can be performed as compared with the charging device described in
本発明の充電装置によれば、複数種類の電池組を適正に充電するための目標電圧値を設定することができる。また、許容電流値の異なる複数種類の電池組を確実且つ迅速に充電するための目標電流値を設定することができる。 According to the charging device of the present invention, a target voltage value for appropriately charging a plurality of types of battery sets can be set. Further, it is possible to set a target current value for reliably and quickly charging a plurality of types of battery sets having different allowable current values.
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、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、電池側電源回路2cと、電池側マイコン2dと、電池側メモリ2eと、感温素子2fとを備えている。
First, the
電池組2Aは、電池セル2aを直列に4セル接続した構成である。本実施の形態においては、例えば電池セル2aは定格電圧3.6Vのリチウムイオン電池であり、最大充電電圧値は4.2Vである。なお、電池組2A全体としての最大充電電圧値は16.8V(4.2V/セル×4セル)である。また、電池セル2aの許容電流値は6Aであり、電池組2A全体としての許容電流値も同様に6Aである。 The battery set 2A has a configuration in which four battery cells 2a are connected in series. In the present embodiment, for example, the battery cell 2a is a lithium ion battery with a rated voltage of 3.6V, and the maximum charging voltage value is 4.2V. The maximum charging voltage value of the battery set 2A as a whole is 16.8V (4.2V / cell × 4 cells). Further, the allowable current value of the battery cell 2a is 6A, and the allowable current value of the battery set 2A as a whole is also 6A.
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。電池側電源回路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。
The
感温素子2fは、電池組2Aに隣接して設けられており、電池組2Aの温度を検出し電池側マイコン2dに当該検出結果を出力している。 The temperature sensitive element 2f is provided adjacent to the battery set 2A, detects the temperature of the battery set 2A, and outputs the detection result to the battery side microcomputer 2d.
電池側メモリ2eは、電池情報及び図2に示すテーブルを記憶している。詳細には、電池側メモリ2eは電池情報として、電池組2Aを構成する電池セル2aのセル数、電池セル2aの最大充電電圧値(セルあたりの電圧)、電池組2Aを適正に充電するための目標電圧値、充電の際の許容電流値、充電を終了させるための終止電流値等の電池組2Aを充電する際に必要となる電池組2Aの特性に関する特性情報を主に記憶している。また電池側メモリ2eは、電池情報として充電回数、異常信号の回数等の充電履歴に関する履歴情報も記憶している。
The
図2に示すテーブルは、電池組を構成する二次電池のセル数及び二次電池の最大充電電圧値(1セルあたりの最大充電電圧値)に基づいて決定された目標電圧値とデジタル信号(a〜o)との対応を示している。具体的には、最大充電電圧値が4.2V、4.35V、4.5Vの3種類の二次電池それぞれに対してセル数に応じた目標電圧値、それぞれの目標電圧値に対応するデジタル信号を示している。例えば、電池組を構成する二次電池のセル数が5セルで当該二次電池の最大充電電圧値が4.5Vである場合の目標電圧値は22.5Vであり、当該目標電圧値(22.5V)に対応するデジタル信号はiである。また電池組を構成する二次電池のセル数が7セルで当該二次電池の最大充電電圧値が4.35Vである場合の目標電圧値は、30.45Vであり、当該目標電圧値(30.45V)に対応するデジタル信号はkである。 The table shown in FIG. 2 shows a target voltage value and a digital signal (based on the number of secondary batteries constituting the battery set and the maximum charging voltage value of the secondary battery (maximum charging voltage value per cell)). The correspondence with a to o) is shown. Specifically, for each of the three types of secondary batteries having a maximum charging voltage value of 4.2V, 4.35V, and 4.5V, a target voltage value corresponding to the number of cells and a digital corresponding to each target voltage value The signal is shown. For example, when the number of cells of the secondary battery constituting the battery set is 5 and the maximum charging voltage value of the secondary battery is 4.5 V, the target voltage value is 22.5 V, and the target voltage value (22 The digital signal corresponding to .5V) is i. Further, when the number of cells of the secondary battery constituting the battery set is 7 cells and the maximum charging voltage value of the secondary battery is 4.35V, the target voltage value is 30.45V, and the target voltage value (30 The digital signal corresponding to .45V) is k.
本実施の形態における図2に示すテーブルにおいては、電池組を適正に充電するための目標電圧値として、二次電池の性能を最大限に活かすために電池組を構成する二次電池の最大充電電圧値に電池組を構成する二次電池のセル数を乗じて得られた値(以下、電池組最大充電電圧値)を採用している。電池組を適正に充電するための目標電圧値は、電池組最大充電電圧値に限られず、二次電池の性能を活かせる範囲の値であればよく、二次電池の特性及び状態に基づいて適宜決定されることが好ましい。なお、電池組を適正に充電するための目標電圧値は、充電容量を重視する場合には電池組最大充電電圧値が適切であり、寿命を重視する場合には当該電池組最大充電電圧値よりも小さい値(小さくすれば寿命は延びるが容量が確保できず、また、電池メーカ等の電池の種類によって最適値は異なる)が最適である。すなわち、容量と寿命の両方を考慮すると最大充電電圧値より数%低い値(例えば4.2V/セルの場合であれば4.18V/セル)が適切である。電池側メモリ2eは、記憶手段に相当する。
In the table shown in FIG. 2 in the present embodiment, as the target voltage value for properly charging the battery set, the maximum charge of the secondary battery constituting the battery set in order to maximize the performance of the secondary battery. A value obtained by multiplying the voltage value by the number of cells of the secondary battery constituting the battery set (hereinafter, the battery set maximum charging voltage value) is employed. The target voltage value for properly charging the battery set is not limited to the battery set maximum charge voltage value, but may be a value within a range in which the performance of the secondary battery can be utilized, based on the characteristics and state of the secondary battery. It is preferable to determine appropriately. Note that the target voltage value for properly charging a battery set is appropriate when the battery capacity is important, and the battery pack maximum charge voltage value is appropriate. Also, a small value (the lifetime is extended but the capacity cannot be secured if the value is small), and the optimum value varies depending on the type of battery such as a battery manufacturer). That is, considering both capacity and life, a value that is several percent lower than the maximum charging voltage value (eg, 4.18 V / cell in the case of 4.2 V / cell) is appropriate. The
電池側マイコン2dは、ROM、RAM、演算機能等を備えており、保護IC2b、電池側電源回路2c、電池側メモリ2e及び感温素子2fに接続されている。また、電池側マイコン2dは、情報通信ポート2gを備えており、情報通信ポート2gを介して充電装置1と様々な情報を相互に通信する。情報通信ポート2gは電池側通信手段に相当する。
The battery-side microcomputer 2d includes a ROM, a RAM, an arithmetic function, and the like, and is connected to the
電池側マイコン2dは、充電の際に情報通信ポート2gを介して充電装置1に電池情報及び図2のテーブルから導出されるデジタル信号を送信する。本実施の形態においては、電池組2Aを構成する電池セル2aのセル数は4セル、電池セル2aの最大充電電圧値は4.2V、目標電圧値は16.8Vであるため、電池側マイコン2dはデジタル信号としてdを充電装置1に送信する。また電池側マイコン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2gを介して充電異常停止信号を出力する。さらに、電池側マイコン2dは、充電装置1から情報通信ポート2gを介して電池組2Aの充電が終了したことを示す充電停止信号が送信された際に電池側メモリ2eに記憶されている充電回数を更新可能に構成されている。
The battery-side microcomputer 2d transmits battery information and a digital signal derived from the table of FIG. 2 to 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、スイッチング電源回路6と、充電側マイコン50と、充電電流制御回路60と、電流基準値出力部8と、電池電圧検出回路7と、表示回路80と、充電電圧制御回路70と、電圧基準値出力部9と、充電制御信号伝達部4及び5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内部の電池組2A(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(目標電流値)に制御しながら充電し(定電流制御区間)、電池組2A全体の電圧が目標電圧値に達した後は充電電圧を当該目標電圧値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90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90は、商用電源等の外部電源である。
The first rectifying / smoothing
スイッチング回路20は、第1整流平滑回路10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
電流検出抵抗3は、第2整流平滑回路30とマイナス端子1b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。充電電流の検出は、電流検出抵抗3に電流が流れることで生じる電圧降下を後述のオペアンプ61において反転増幅し、その値を充電側マイコン50の後述のA/D入力ポート52に入力することにより行う。
The current detection resistor 3 is connected between the second rectifying / smoothing
補助電源回路40は、第1整流平滑回路10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、A/D入力ポート52と、デジタル通信ポート53と、リセットポート54と、図示せぬROMと、図示せぬRAMと、図示せぬ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及びデジタル通信ポート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及びデジタル通信ポート53から表示回路80、電流基準値出力部8、電圧基準値出力部9等に出力して、充電装置1の動作を制御している。図示せぬROMには、主に図2に示すテーブルが記憶されている。充電側マイコン50は制御部、デジタル信号出力手段、目標電圧値選定手段、目標電流値設定手段、充電側通信手段に相当する。
The charging-side microcomputer 50 includes a
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80と、充電制御信号伝達部4とに接続されている。デジタル通信ポート53は、電池パック2の情報通信ポート2gと接続されており、双方向に通信可能に構成されている。またデジタル通信ポート53は、電流基準値出力部8及び電圧基準値出力部9に接続されており、電流基準値出力部8及び電圧基準値出力部9のそれぞれに10ビットのデジタル信号を送信可能に構成されている。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
電流基準値出力部8は、定電流制御区間における目標電流値を設定するための素子であり、10ビットの分解能を持つD/Aコンバータからなる。電流基準値出力部8すなわちD/Aコンバータは、充電側マイコン50のデジタル通信ポート53及び充電電流制御回路60に接続されており、デジタル通信ポート53から送信される10ビットのデジタル信号に応じて充電電流制御回路60に目標電流値に対応する比較用の電圧を出力する。電流基準値出力部8は基準値出力手段に相当する。
The current reference
本実施の形態ではD/Aコンバータは、10ビットの分解能であるため、所定の電圧範囲を1024階調に分解し、所定の電圧範囲内において最大1024種類の比較用の電圧を出力することができる。また、当該所定の電圧範囲内における1024種類の比較用の電圧は目標電流値I1〜I2の範囲内の1024種類の目標電流値に対応しているため、結果として図3(a)に示すように電流値I1〜I2(I1>I2)の範囲内において1024種類の目標電流値を設定することができる。 In this embodiment, since the D / A converter has a 10-bit resolution, the predetermined voltage range can be decomposed into 1024 gradations, and a maximum of 1024 types of comparison voltages can be output within the predetermined voltage range. it can. Further, the 1024 types of comparison voltages within the predetermined voltage range correspond to the 1024 types of target current values within the range of the target current values I1 to I2, and as a result, as shown in FIG. 1024 types of target current values can be set within the range of current values I1 to I2 (I1> I2).
本実施の形態では、一例として電流値I1は6.115A、電流値I2は1Aであり、1Aから6.115Aまでの範囲内において5mA刻みで1024種類の電流値を目標電流値として設定することができる。例えば、目標電流値を電流値I1(6.115A)に設定する場合はデジタル通信ポート53からD/Aコンバータにデジタル信号[1111111111](10進数の1023に対応)を出力すればよく、電流値I2(1A)に設定する場合にはデジタル信号[0000000000](10進数の0に対応)を出力すればよい。また、目標電流値を5Aに設定する場合には、デジタル通信ポート53からデジタル信号[1100100000](10進数の800に対応)を出力することで目標電流値を5Aに設定することができる。
In this embodiment, as an example, the current value I1 is 6.115A, the current value I2 is 1A, and 1024 kinds of current values are set as target current values in increments of 5 mA within the range from 1A to 6.115A. Can do. For example, when the target current value is set to the current value I1 (6.115A), the digital signal [1111111111] (corresponding to the decimal number 1023) may be output from the
本実施の形態においては、1A〜6.115Aの範囲において5mA刻みで目標電流値を設定できるため、例えば、所望の電流値が6Aの電池組、5.8Aの電池組、3.2Aの電池組、2.5Aの電池組(二次電池)等、これら全ての電池組に対して目標電流値としてそれぞれの所望の電流値を設定することができる。電池組を適正に充電するための目標電流値は所望の電流値であり、所望の電流値を目標電流値に設定して充電を行うことで迅速且つ確実に電池組を充電することができる。 In the present embodiment, since the target current value can be set in increments of 5 mA in the range of 1A to 6.115A, for example, a battery set with a desired current value of 6A, a battery set with 5.8A, and a battery with 3.2A Each desired current value can be set as a target current value for all of these battery sets such as a set and a 2.5 A battery set (secondary battery). The target current value for properly charging the battery set is a desired current value, and the battery set can be charged quickly and reliably by setting the desired current value as the target current value and performing charging.
他方、1A〜6Aの範囲において1A刻みでしか目標電流値を設定できない構成の特許文献1に記載のような充電装置である場合には、許容電流値が6Aの電池組に対しては適正に充電するための目標電流値を設定可能であるが、許容電流値が5.8Aの電池組に対しては5.8Aを超えない5Aで充電しなければならず、充電時間が長くなるという問題が生じる。同様に許容電流値が3.2A、2.5Aの電池組に対してもそれぞれ3A、2Aで充電しなければならず充電時間が長時間となる。
On the other hand, in the case of the charging device as described in
このように、特許文献1に記載のような充電装置においては、充電対象の電池組の種類(許容電流値)に応じて目標電流値を適正な電流値に設定できないために、確実且つ迅速に充電できなかったが、本実施の形態においては様々な許容電流値を持つ電池組の種類に応じて適正に充電するための目標電流値を設定でき、確実且つ迅速に充電することができる。
As described above, in the charging device as described in
本実施の形態においては、電流基準値出力部8に10ビットの分解能を持つD/Aコンバータを用いているが、10ビットの分解能を持つデジタルポテンショメータを用いても同様の効果を得ることができる。10ビットの分解能を持つデジタルポテンショメータは、デジタル信号に基づいて抵抗の値を可変することで所定の電圧範囲を1024階調に分解し、所定の電圧範囲内において最大1024種類の比較用の電圧を出力することができる素子である。
In this embodiment, a D / A converter having a 10-bit resolution is used for the current reference
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。オペアンプ61の出力端子はA/D入力ポート52に接続され、オペアンプ61の反転入力端子は電流検出抵抗3に接続され、オペアンプ65の非反転入力端子は電流基準値出力部8に接続され、オペアンプ65の出力端子は抵抗67及びダイオード68を介して充電制御信号伝達部5に接続されている。
The charging
充電電流制御回路60は、オペアンプ61の反転入力端子に入力された充電電流に対応する比較用の電圧をオペアンプ61で反転増幅させてオペアンプ65の反転入力端子に入力し、その充電電流に対応する比較用の電圧と電流基準値出力部8からオペアンプ65の非反転入力端子に入力された目標電流値に対応する比較用の電圧とを比較して充電制御信号伝達部5を介してPWM制御IC23に当該比較結果に応じた信号を出力して充電電流を制御している。
The charging
電池電圧検出回路7は、電池電圧を検出する回路であり、抵抗7a及び7bから構成されている。抵抗7a、7b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7aと7b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7a、7b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。
The battery voltage detection circuit 7 is a circuit that detects a battery voltage, and includes
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
充電制御信号伝達部5はフォトカプラ等からなり、充電電圧制御回路70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。充電電流制御手段は、充電電流制御回路60と充電制御信号伝達部5とPWM制御IC23とにより主に構成されている。
The charging control
表示回路80は、充電の状態を表示するための回路であり、LED81と、抵抗82及び83とにより構成されている。第1出力部51aのうち抵抗82に接続されるポートがハイ信号を出力すると、LED81は赤に点灯し、第1出力部51aのうち抵抗83に接続されるポートがハイ信号を出力すると、LED81は緑に点灯し、両方のポートからハイ信号を出力するとLED81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LED81の赤を点灯させ、充電中にはLED81の2灯同時点灯により橙に点灯させ、充電終了後にはLED81の緑を点灯させる。
The
電圧基準値出力部9は、定電圧制御区間における目標電圧値を設定するための素子であり、10ビットの分解能を持つD/Aコンバータからなる。電圧基準値出力部9すなわちD/Aコンバータは、充電側マイコン50のデジタル通信ポート53及び充電電圧制御回路70に接続されており、デジタル通信ポート53から送信されるデジタル信号に応じて充電電圧制御回路70に目標電圧値に対応する比較用の電圧を出力する。電圧基準値出力部9は基準値出力手段に相当する。
The voltage reference
本実施の形態ではD/Aコンバータは、10ビットの分解能であるため、所定の電圧範囲を1024階調に分解し、所定の電圧範囲内において最大1024種類の比較用の電圧を出力することができる。また、当該所定の電圧範囲内における1024種類の比較用の電圧は目標電圧値V1〜V2の範囲内の1024種類の目標電圧値に対応しているため、結果として図3(b)に示すように電圧値V1〜V2(V1>V2)の範囲内において1024種類の目標電圧値を設定することができる。 In this embodiment, since the D / A converter has a 10-bit resolution, the predetermined voltage range can be decomposed into 1024 gradations, and a maximum of 1024 types of comparison voltages can be output within the predetermined voltage range. it can. Further, since the 1024 types of comparison voltages within the predetermined voltage range correspond to the 1024 types of target voltage values within the range of the target voltage values V1 to V2, as a result, as shown in FIG. In the range of voltage values V1 to V2 (V1> V2), 1024 types of target voltage values can be set.
本実施の形態では、一例として電圧値V1は61.15V、電圧値V2は10Vであり、目標電圧値を10Vから61.15Vまでの範囲内において50mV刻みで1024種類設定可能である。例えば、目標電圧値を電圧値V1に設定する場合はデジタル通信ポート53からD/Aコンバータにデジタル信号[1111111111](10進数の1023に対応)を出力すればよく、電圧値V2に設定する場合にはデジタル信号[0000000000](10進数の0に対応)を出力すればよい。また、目標電圧値を16.8Vに設定する場合には、デジタル通信ポート53からデジタル信号[0010001000](10進数の136に対応)を出力すればよく、目標電圧値を45Vに設定する場合には、デジタル通信ポート53からデジタル信号[1010111100](10進数の700に対応)を出力すればよい。
In this embodiment, as an example, the voltage value V1 is 61.15V, the voltage value V2 is 10V, and 1024 types of target voltage values can be set in increments of 50mV within a range from 10V to 61.15V. For example, when the target voltage value is set to the voltage value V1, the digital signal [1111111111] (corresponding to the decimal number 1023) may be output from the
本実施の形態においては、10V〜61.15Vの範囲において50mV刻みで目標電圧値を設定できるため、例えば、最大充電電圧値が4.2Vの二次電池を3セル有する電池組(目標電圧値としては12.6V)、最大充電電圧値が4.35Vの二次電池を7セル有する電池組(目標電圧値としては30.45V)、最大充電電圧値が4.5Vの二次電池を10セル有する電池組(目標電圧値としては45V)、これら全ての電池組に対して適正な目標電圧値を設定することができる。このように二次電池の最大充電電圧値及びセル数が異なる多種多様な電池組に対して適正に充電するための目標電圧値を設定することができる。 In the present embodiment, since the target voltage value can be set in increments of 50 mV in the range of 10V to 61.15V, for example, a battery set (target voltage value) having three secondary batteries with a maximum charging voltage value of 4.2V. 12.6V), a battery set having 7 cells of secondary batteries having a maximum charging voltage value of 4.35V (target voltage value is 30.45V), and 10 batteries having a maximum charging voltage value of 4.5V. A battery group having a cell (target voltage value is 45V), and an appropriate target voltage value can be set for all of these battery groups. In this way, it is possible to set a target voltage value for appropriately charging a wide variety of battery sets having different maximum charge voltage values and cell numbers of secondary batteries.
他方、二次電池のセル数が1〜4であり且つ二次電池の最大充電電圧値が4.2Vである電池組のみを充電対象とした特許文献1に記載のような充電装置である場合には、4.2V(1セルに対応)、8.4V(2セルに対応)、12.6V(3セルに対応)、16.8V(4セルに対応)の4個の目標電圧値しか設定できず、上記した3種類の電池組の中において最大充電電圧値が4.2Vの二次電池を3セル有する電池組については適正に充電できるが、最大充電電圧値が4.35V、4.5Vである二次電池を充電する場合には、これらの二次電池を適正に充電するための目標電圧値よりも低い電圧値を目標電圧値として充電する他なく満充電まで充電することができず適正な充電を行えなかった。
On the other hand, in the case of the charging device as described in
このように、特許文献1に記載のような充電装置においては、充電対象の電池組の種類(二次電池の最大充電電圧値、セル数)に応じて目標電圧値を適正な値に設定できないために、充電対象の電池組の性能を最大限活かす充電ができなかったが、本実施の形態においては充電対象の電池組の種類に応じて適正に充電するための目標充電電圧値を設定でき、電池組の性能を最大限活かすように充電することが可能である。
Thus, in the charging device as described in
本実施の形態においては、電圧基準値出力部9に10ビットの分解能を持つD/Aコンバータを用いているが、10ビットの分解能を持つデジタルポテンショメータを用いても同様の効果を得ることができる。10ビットの分解能を持つデジタルポテンショメータは、デジタル信号に基づいて抵抗の値を可変することで所定の電圧範囲を1024階調に分解し、所定の電圧範囲内において最大1024種類の比較用の電圧を出力することができる素子である。
In the present embodiment, a D / A converter having a 10-bit resolution is used for the voltage reference
充電電圧制御回路70は、充電電圧を制御する回路であり、オペアンプ71、ダイオード72、抵抗73及び74により構成されている。抵抗73及び74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73と抵抗74との接続点はオペアンプ71の反転入力端子に接続されている。また、オペアンプ71の非反転入力端子は電圧基準値出力部9に接続され、出力端子はダイオード72を介して充電制御信号伝達部5に接続されている。
The charging
電池パック2に供給する電圧、すなわち充電電圧は抵抗73と抵抗74とによって分圧され、その分圧された電圧が充電電圧に対応する比較用の電圧としてオペアンプ71の反転入力端子に入力される。また、目標電圧値に対応する比較用の電圧は電圧基準値出力部9からオペアンプ71の非反転入力端子に入力される。
The voltage supplied to the
充電電圧制御回路70は、オペアンプ71の反転入力端子に入力された充電電圧に対応する比較用の電圧と電圧基準値出力部9からオペアンプ71の非反転入力端子に入力された目標電圧値に対応する比較用の電圧とを比較して充電制御信号伝達部5を介してPWM制御IC23に当該比較結果に応じた信号を出力して充電電圧を制御している。充電電圧制御手段は、充電電圧制御回路70と充電制御信号伝達部5とPWM制御IC23とにより主に構成されている。
The charging
次に本発明の第1の実施の形態にかかる充電装置1の充電制御の一例を図4のフローチャートを用いて説明する。
Next, an example of charge control of the charging
まず、交流電源90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、充電前の充電待機状態であることを示すため表示回路80を赤色に点灯させる(ステップ201)。表示回路80を赤色に点灯させるには、第1出力部51aのうち抵抗82に接続されるポートからハイ信号を出力し、LED81を赤に点灯させる。
First, when 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(ステップ202)。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2gを介して通信を行うことで判別する。ステップ202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と判別した場合は、電池パック2が充電装置1に実装されるまでステップ201及びステップ202を繰り返し、充電待機状態を継続する。
Next, it is determined whether or not the
他方、ステップ202において電池パック2が充電装置1に実装されていると判別した場合は、電池の種類を判別する(ステップ203)。ステップ203においては、充電側マイコン50は、情報通信ポート2gを介して電池側マイコン2dと通信し、電池パック2の電池側メモリ2eに記憶されている電池情報を取得することで電池の種類を判別する。本実施の形態における電池組2Aの電池セル2aの最大充電電圧値は4.2V、セル数は4セル、目標電流値は16.8Vであるので電池側マイコン2dは、充電側マイコン50にdというデジタル信号を送信し、充電側マイコン50は電池情報としてdというデジタル信号を取得する。また、充電側マイコン50は当該通信において許容電流値(6A)、充電を終了させるための終止電流値等の情報を取得する。
On the other hand, when it is determined in
充電側マイコン50は、取得したデジタル信号(d)を図示せぬROMに記憶されている図2に示すテーブルと照らし合わせ電池の種類を判別する。具体的には、デジタル信号(d)から充電対象である電池組2Aは、最大充電電圧値が4.2Vの電池セル2aを4セル有しており、電池組2Aを適正に充電するための目標電圧値は16.8Vであると判別する。その後、充電側マイコン50は電池の種類に応じて目標電圧値を設定する(ステップ204)。ステップ204において、目標電圧値を16.8Vに設定するには、デジタル通信ポート53から電圧基準値出力部9にデジタル信号[0010001000](10進数の136に対応)を出力すればよい。
The charging side microcomputer 50 determines the type of the battery by comparing the acquired digital signal (d) with the table shown in FIG. 2 stored in the ROM (not shown). Specifically, the battery set 2A to be charged from the digital signal (d) has four battery cells 2a having a maximum charge voltage value of 4.2V, and is used for properly charging the battery set 2A. It is determined that the target voltage value is 16.8V. Thereafter, the charging side microcomputer 50 sets a target voltage value according to the type of battery (step 204). In
本実施の形態では、電池パック2はデジタル信号(d)を送信したが、例えば電池パック2からデジタル信号(h)が送信された場合には、充電側マイコン50は充電対象である電池組2Aは、最大充電電圧値が4.35Vの電池セル2aを5セル有しており、電池組2Aを適正に充電するための目標電圧値は21.75Vであると判別し、目標電圧値を21.75Vに設定するためにデジタル通信ポート53から電圧基準値出力部9にデジタル信号[0011101011](10進数の235に対応)を出力する。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態においては、電池パック2から送信されるデジタル信号(a〜o)に基づいて電池組2Aを適正に充電するための目標電圧値を設定しているが、例えば電池パック2に識別抵抗を設け、その識別抵抗を別の分圧抵抗と直列に接続し、基準電圧Vccを当該識別抵抗と当該分圧抵抗とによって分圧した分圧値によって電池の種類を識別し、目標電圧値を設定してもよい。例えば、識別抵抗の値がT1の場合は、最大充電電圧値が4.2Vの二次電池を3セル有している電池組で当該電池組を適正に充電するための目標電圧値は12.6Vであり、識別抵抗の値がT2の場合は最大充電電圧値が4.5Vの二次電池を4セル有している電池組で当該電池組を適正に充電するための目標電圧値は18Vとしてもよい。
In the present embodiment, the target voltage value for properly charging the battery set 2A is set based on the digital signals (a to o) transmitted from the
次に、目標電流値をI1に設定する(ステップ205)。目標電流値をI1(6A)に設定するには、デジタル通信ポート53から電流基準値出力部8にデジタル信号[1111101000](10進数の1000に対応)を出力すればよい。
Next, the target current value is set to I1 (step 205). In order to set the target current value to I1 (6A), the digital signal [1111101000] (corresponding to decimal number 1000) may be output from the
ステップ205において目標電流値が設定された後に充電が開始される(ステップ206)。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2gを介して電池パック2に充電開始信号を出力する。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80を橙に点灯させる(ステップ207)。表示回路80を橙に点灯させるには、第1出力部51aのうち抵抗82に接続されるポート及び抵抗83に接続されるポートからハイ信号を出力することでLED81は橙に点灯する。
Charging is started after the target current value is set in step 205 (step 206). To start charging, a high signal is output from the port connected to the
定電流制御区間において電池組2Aを目標電流値I1で充電する。その後、電池組2Aの電圧が設定された目標電圧値(16.8V)に達したら定電圧制御区間に移行し、充電電圧を当該目標電圧値に保ちながら充電を継続する。定電圧制御区間においては、充電電流が終止電流値以下になったか否かを判別する(ステップ208)。ステップ208において、充電電流が終止電流値以下でないと判別した場合は、充電電流が終止電流値以下になるまでステップ208を繰り返し、充電を継続する。充電電流が終止電流値以下であると判別した場合は、充電を終了する(S209)。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。
In the constant current control section, the battery set 2A is charged with the target current value I1. After that, when the voltage of the battery group 2A reaches the set target voltage value (16.8V), the process proceeds to the constant voltage control section, and charging is continued while maintaining the charging voltage at the target voltage value. 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 (step 208). 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、充電回数を更新し電池側メモリ2eに記憶する。当該充電回数は、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80を緑に点灯させる(ステップ210)。ステップ210において表示回路80を緑に点灯させるには、第1出力部51aのうち抵抗83に接続されるポートからハイ信号を出力することでLED81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80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(ステップ211)。充電装置1から電池パック2が離脱していないと判別した場合は、ステップ218を繰り返し、表示回路80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が離脱していると判別した場合は、ステップ201に戻り、表示回路80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201及び202を繰り返し、充電待機状態を継続する。
After the charging is finished and the
このように、本実施の形態においては、特許文献1に記載の充電装置と比較し、基準目標電圧値及び目標電流値をデジタル素子によって細かく設定することができるため、充電装置に接続された二次電池の特性に応じて最適に充電することができる。
As described above, in the present embodiment, the reference target voltage value and the target current value can be finely set by the digital element as compared with the charging device described in
次に、本発明の第2の実施の形態にかかる充電装置300について図5及び図6を参照しながら説明する。充電装置300の構成、通信手段等は充電装置1と同様であり、充電装置300の充電側マイコン50の図示せぬROMに記憶されている情報及び充電制御が充電装置1とは異なる。従って、主に充電装置1と異なる部分についてのみ説明する。
Next, a charging
充電装置300の充電側マイコン50の図示せぬROMには、図5に示すテーブルが記憶されている。図5に示すテーブルにおいては、電池組を構成する二次電池のセル数、二次電池の最大充電電圧値(セルあたりの電圧)及び充電回数に応じた電池組を適正に充電するための目標電圧値及び目標電流値を定義している。図5に示すテーブルにおける目標電圧値は、充電回数が多くなるに従って低い電圧値を目標電圧値として採用している。また、目標電流値についても同様であり、充電回数が多くなるに従って小さい電流値を目標電流値として採用している。
A table shown in FIG. 5 is stored in a ROM (not shown) of the charging side microcomputer 50 of the charging
一般に二次電池は充電回数が多くなるに従って劣化が進行し、劣化度合が大きい二次電池を劣化度合が小さい二次電池と同様の目標電圧値をもって充電した場合には、さらに劣化が進行してしまう。このため、二次電池の劣化度合を充電回数から推定し、充電回数が多くなるに従って目標電圧値を段階的に低下させることで充電時に二次電池にかかる負担を軽減し、二次電池を長寿命としている。 In general, the secondary battery deteriorates as the number of times of charging increases. When a secondary battery having a large deterioration degree is charged with the same target voltage value as a secondary battery having a low deterioration degree, the deterioration further proceeds. End up. For this reason, the degree of deterioration of the secondary battery is estimated from the number of times of charging, and the target voltage value is reduced stepwise as the number of times of charging increases, thereby reducing the burden on the secondary battery during charging and lengthening the secondary battery. Life expectancy.
また、劣化が進み内部抵抗が大きくなった二次電池を劣化度合が小さい二次電池と同様の目標電流値をもって充電した場合には、二次電池の温度上昇が激しいものとなりさらに劣化が進行してしまう。このため、目標電圧値と同様に二次電池の劣化度合を充電回数から推定し、充電回数が多くなるに従って目標電流値を段階的に低下させることで充電時の温度上昇を抑制し、二次電池を長寿命としている。 In addition, when a secondary battery that has deteriorated and has a high internal resistance is charged with the same target current value as a secondary battery that has a low degree of deterioration, the temperature of the secondary battery rises rapidly and the deterioration further proceeds. End up. For this reason, as with the target voltage value, the deterioration degree of the secondary battery is estimated from the number of times of charging, and as the number of times of charging increases, the target current value is gradually reduced to suppress the temperature rise during charging, The battery has a long life.
次に充電装置300の充電制御の一例を図6のフローチャートを用いて説明する。
Next, an example of charge control of the charging
まず、交流電源90と充電装置300とを接続すると、充電側マイコン50が動作を開始し、充電前の充電待機状態であることを示すため表示回路80を赤色に点灯させる(ステップ401)。表示回路80を赤色に点灯させるには、第1出力部51aのうち抵抗82に接続されるポートからハイ信号を出力し、LED81を赤に点灯させる。
First, when the
次に、電池パック2が充電装置300に実装されたか否かを判別する(ステップ402)。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2gを介して通信を行うことで判別する。ステップ402において、電池パック2が充電装置300に実装されていないと判別した場合は、電池パック2が充電装置300に実装されるまでステップ401及びステップ402を繰り返し、充電待機状態を継続する。
Next, it is determined whether or not the
他方、ステップ402において電池パック2が充電装置300に実装されていると判別した場合は、電池の種類を判別する(ステップ403)。ステップ403においては、充電側マイコン50は、情報通信ポート2gを介して電池側マイコン2dと通信し電池パック2の電池側メモリ2eに記憶されている電池情報を取得することで電池の種類を判別する。
On the other hand, when it is determined in
例えば、本実施の形態における電池組2Aを構成する電池セル2aの最大充電電圧値は4.2V、セル数は3セルである場合、当該情報は電池情報に含まれており、充電側マイコン50は取得した電池情報から電池組2Aを構成する電池セル2aのセル数は3セル、電池セル2aの最大充電電圧値(セルあたりの電圧)は4.2Vであると判別する。また、充電側マイコン50は当該通信において電池組2Aが現在までに充電された充電回数を取得し、同時に許容電流値(6A)、充電を終了させるための終止電流値等の情報を取得する(ステップ404)。 For example, when the maximum charging voltage value of the battery cell 2a constituting the battery set 2A in the present embodiment is 4.2V and the number of cells is 3, the information is included in the battery information, and the charging side microcomputer 50 Determines from the acquired battery information that the number of battery cells 2a constituting the battery set 2A is 3, and the maximum charge voltage value (voltage per cell) of the battery cell 2a is 4.2V. Further, the charging-side microcomputer 50 acquires the number of times the battery set 2A has been charged so far in the communication, and simultaneously acquires information such as an allowable current value (6A) and a termination current value for terminating charging ( Step 404).
次に充電側マイコン50は、ステップ403及び404において取得した情報を図示せぬROMに記憶されている図5に示すテーブルと照らし合わせ電池組2Aを適正に充電するための目標電圧値及び目標電流値を設定する(ステップ405)。具体的には、電池組2Aは最大充電電圧4.2Vの電池セル2aを3セル有しているため、例えば充電回数がaである場合は、電池組2Aを適正に充電するための目標電圧値は12.6V(4.2V/セル×3セル)、目標電流値はI1(例えば6A)であると判別し(図5)、目標電圧値を12.6V、目標電流値をI1(6A)に設定する。
Next, the charging-side microcomputer 50 compares the information acquired in
目標電圧値を12.6Vに設定するには、デジタル通信ポート53から電圧基準値出力部9にデジタル信号[0000110100](10進数の52に対応)を出力すればよい。また、目標電流値をI1(6A)に設定するには、デジタル通信ポート53から電流基準値出力部8にデジタル信号[1111101000](10進数の1000に対応)を出力すればよい。
In order to set the target voltage value to 12.6 V, the digital signal [0000110100] (corresponding to decimal number 52) may be output from the
なお、図5に示される充電回数a〜dはa<b<c<dを満たしている。また、図5の充電回数のa〜bはa回以上b回未満を意味している。b〜c、c〜dも同様である。 Note that the charging times a to d shown in FIG. 5 satisfy a <b <c <d. Moreover, ab of the frequency | count of charging of FIG. 5 means more than a times and less than b times. The same applies to b to c and c to d.
本実施の形態では、電池組2Aを構成する電池セル2aの最大充電電圧値は4.2V、セル数は3セル、充電回数はaであったが、充電回数がb以上c未満であり充電回数aよりも充電回数を重ねている場合には、二次電池の劣化の進行を抑制するため、目標電圧値を充電回数がaであった場合の12.6VよりもXa1低い電圧値に設定する。また、目標電流値もI1よりもYa1低い電流値に設定する。更に充電回数を重ね、充電回数がc以上d未満に達した場合は、より二次電池の劣化の進行を抑制するために、目標電圧値を12.6VよりもXa2(Xa2>Xa1)低い電圧値に設定する。また、目標電流値もI1よりもYa2(Ya2>Ya1)低い電流値に設定する。以下、同様に、充電回数を重ねるごとに、目標電圧値及び目標電流値を段階的に低下させていく。ここで、Xan及びYan(nは1,2,3・・・)は二次電池の最大充電電圧値及び許容電流値から適宜決定される値であり、例えばXa1は0.1V、Xa2は0.2V、Ya1は0.1A、Ya2は0.2Aとしても良いし、Xa2を0.25V、Ya2を0.25Aとしても良く、適宜設定することができる。 In the present embodiment, the maximum charging voltage value of the battery cell 2a constituting the battery set 2A is 4.2V, the number of cells is 3, and the number of times of charging is a. When the number of times of charging is overlapped with the number of times a, the target voltage value is set to a voltage value Xa1 lower than 12.6V when the number of times of charging is a in order to suppress the progress of the deterioration of the secondary battery. To do. The target current value is also set to a current value that is Ya1 lower than I1. When the number of times of charging is further increased and the number of times of charging reaches c or more and less than d, the target voltage value is set to a voltage lower than Xa2 (Xa2> Xa1) than 12.6 V in order to suppress the progress of deterioration of the secondary battery. Set to value. The target current value is also set to a current value lower by Ya2 (Ya2> Ya1) than I1. In the same manner, the target voltage value and the target current value are decreased stepwise as the number of times of charging is repeated. Here, Xan and Yan (n is 1, 2, 3...) Are values appropriately determined from the maximum charging voltage value and allowable current value of the secondary battery. For example, Xa1 is 0.1 V and Xa2 is 0. .2V, Ya1 may be 0.1A, Ya2 may be 0.2A, Xa2 may be 0.25V, Ya2 may be 0.25A, and can be set as appropriate.
また、電池情報により電池組2Aを構成する電池セル2aの最大充電電圧値は4.35V、セル数は3セル、充電回数はa以上b未満という比較的浅い充電回数である場合、3セル×4.35V=13.05Vを目標電圧値とする。また、目標電流値はI1とする。充電回数がb以上c未満とより回数を重ねた場合は、二次電池の劣化の進行を抑制するため、目標電圧値を13.05VよりもXb1低い電圧値に設定する。また、目標電流値もI1よりもYb1低い電流値に設定する。更に充電回数を重ね、回数がc以上d未満に達した場合は、より二次電池の劣化の進行を抑制するために、目標電流値を13.05VよりもXb2(Xb2>Xb1)低い電圧値に設定する。また、目標電流値もI1よりもYb1(Yb2>Yb1)低い電流値に設定する。以下、同様に、回数を重ねるごとに、目標電流値及び目標電流値を低下させていく。ここで、Xbn及びYbnはXan、Yanと同様、二次電池の最大充電電圧値及び許容電流値から適宜決定される値である。 Further, when the maximum charging voltage value of the battery cell 2a constituting the battery set 2A based on the battery information is 4.35V, the number of cells is 3, and the number of times of charging is a comparatively shallow number of times of a to less than b, 3 cells × 4.35V = 13.05V is set as the target voltage value. The target current value is I1. When the number of times of charging is more than b and less than c, the target voltage value is set to a voltage value Xb1 lower than 13.05 V in order to suppress the progress of deterioration of the secondary battery. The target current value is also set to a current value lower by Yb1 than I1. Further, when the number of times of charging is repeated and the number of times reaches c or more and less than d, the target current value is a voltage value lower than 13.05V by Xb2 (Xb2> Xb1) in order to suppress the progress of deterioration of the secondary battery. Set to. Further, the target current value is also set to a current value lower by Yb1 (Yb2> Yb1) than I1. Similarly, the target current value and the target current value are decreased each time the number of times is repeated. Here, Xbn and Ybn are values appropriately determined from the maximum charging voltage value and the allowable current value of the secondary battery, similarly to Xan and Yan.
また、電池情報により電池組2Aを構成する電池セル2aの最大充電電圧値は4.5V、セル数は3セル、充電回数はa以上b未満という比較的浅い充電回数である場合、3セル×4.5V=13.5Vを目標電流値とする。また、目標電流値はI1とする。充電回数がb以上c未満とより充電回数を重ねた場合は、二次電池の劣化の進行を抑制するため、目標電流値を13.5VよりもXc1低い電圧値に設定する。また、目標電流値もI1よりYc1低い電流値に設定する。更に充電回数を重ね、回数がc以上d未満に達した場合は、より電池の劣化の進行を抑制するために、目標電流値を13.5VからXc2(Xc2>Xc1)低い電圧値に設定する。また、目標電流値もI1よりもYc1(Yc2>Yc1)低い電流値に設定する。以下、同様に、回数を重ねるごとに、目標電流値及び目標電流値を低下させていく。また、電池情報により電池組2Aを構成する電池セル2aのセル数が4セル、5セル、7セル、10セルである場合も、同様にセルあたりの目標電流値及び充電回数に応じて、目標電圧値を定める。 Further, when the maximum charging voltage value of the battery cell 2a constituting the battery set 2A based on the battery information is 4.5V, the number of cells is 3 cells, and the number of charging times is a comparatively shallow number of times of a to less than b, 3 cells × The target current value is 4.5 V = 13.5 V. The target current value is I1. When the number of times of charging is more than b and less than c, the target current value is set to a voltage value lower by Xc1 than 13.5 V in order to suppress the progress of deterioration of the secondary battery. The target current value is also set to a current value lower by Yc1 than I1. When the number of times of charging is further increased and the number of times reaches c or more and less than d, the target current value is set to a voltage value lower than 13.5 V by Xc2 (Xc2> Xc1) in order to further suppress the deterioration of the battery. . The target current value is also set to a current value lower than Y1 by Yc1 (Yc2> Yc1). Similarly, the target current value and the target current value are decreased each time the number of times is repeated. In addition, when the number of battery cells 2a constituting the battery set 2A according to the battery information is 4, 5, 7, 7, or 10 cells, the target current value per cell and the number of times of charging are similarly set. Determine the voltage value.
本実施の形態においては、電池パック2から電池組2Aを構成する電池セル2aの最大充電電圧値やセル数を送信し、充電装置300がその情報を判断したが、上述したように識別抵抗によって、電池情報を判断してもよい。また本実施の形態においては、電池パック2から送信される電池情報をもとに充電側マイコン50が目標電圧値及び目標電流値を判別したが、電池パック2から送信される情報を電池情報ではなく、電池情報に基づく目標電圧値及び目標電流値自体としてもよい。この場合、充電装置は、送信された目標電圧値及び目標電流値をそのまま設定する。
In the present embodiment, the maximum charge voltage value and the number of cells of the battery cell 2a constituting the battery set 2A are transmitted from the
ステップ405において目標電圧値及び目標電流値が設定された後に充電が開始される(ステップ406)。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2gを介して電池パック2に充電開始信号を出力する。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80を橙に点灯させる(ステップ407)。表示回路80を橙に点灯させるには、第1出力部51aのうち抵抗82に接続されるポート及び抵抗83に接続されるポートからハイ信号を出力することでLED81は橙に点灯する。
Charging is started after the target voltage value and target current value are set in step 405 (step 406). To start charging, a high signal is output from the port connected to the
定電流制御区間において電池組2Aを目標電流値I1で充電する。その後、電池組2Aの電圧が設定された目標電圧値に達したら定電圧制御区間に移行し、充電電圧を当該目標電圧値に保ちながら充電を継続する。定電圧制御区間においては、充電電流が終止電流値以下になったか否かを判別する(ステップ408)。ステップ408において、充電電流が終止電流値以下でないと判別した場合は、充電電流が終止電流値以下になるまでステップ408を繰り返し、充電を継続する。充電電流が終止電流値以下であると判別した場合は、充電を終了する(S409)。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。
In the constant current control section, the battery set 2A is charged with the target current value I1. Thereafter, when the voltage of the battery group 2A reaches the set target voltage value, the process proceeds to the constant voltage control section, and charging is continued while maintaining the charging voltage at the target voltage value. In the constant voltage control section, it is determined whether or not the charging current is equal to or lower than the end current value (step 408). 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、充電回数を更新し電池側メモリ2eに記憶する。当該充電回数は、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80を緑に点灯させる(ステップ410)。ステップ410において表示回路80を緑に点灯させるには、第1出力部51aのうち抵抗83に接続されるポートからハイ信号を出力することでLED81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80が緑に点灯した後は、充電装置300から電池パック2が離脱したか否かを判別する(ステップ411)。充電装置300から電池パック2が離脱していないと判別した場合は、ステップ218を繰り返し、表示回路80が緑に点灯した状態が維持される。他方、充電装置300から電池パック2が離脱していると判別した場合は、ステップ401に戻り、表示回路80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401及び402を繰り返し、充電待機状態を継続する。
After the charging is finished and the
このように、本実施の形態においては、電池組を構成する二次電池の最大充電電圧値に二次電池のセル数を乗じた値を基準となる基準目標電圧値とし、さらに充電回数を考慮して当該基準となる基準目標電圧値から充電回数に応じた所定の値を減じて、電池組を適正に充電するための目標電圧値を決定している。また目標電流値についても基準となる電流値から充電回数に応じた所定の値を段階的に減じて、電池組を適正に充電するための目標電流値を決定している。このため、充電回数が多く、劣化が進行するに従って目標電圧値及び目標電流値は段階的に低下することになり、充電装置に接続された二次電池の特性に応じて最適に充電することができることに加え、二次電池の劣化の進行を抑制し二次電池を長寿命とすることができる。 Thus, in the present embodiment, a value obtained by multiplying the maximum charge voltage value of the secondary battery constituting the battery set by the number of cells of the secondary battery is set as a reference target voltage value, and the number of times of charging is further considered. Then, a target voltage value for properly charging the battery set is determined by subtracting a predetermined value corresponding to the number of times of charging from the reference target voltage value serving as the reference. In addition, the target current value is determined by gradually subtracting a predetermined value corresponding to the number of times of charging from the reference current value to determine a target current value for properly charging the battery set. For this reason, the target voltage value and the target current value decrease stepwise as the number of times of charging increases and deterioration progresses, and it is possible to optimally charge according to the characteristics of the secondary battery connected to the charging device. In addition to being able to do so, the progress of deterioration of the secondary battery can be suppressed and the secondary battery can have a long life.
また、特許文献1に記載の充電装置のように、電池パックに設けられた識別素子(例えば識別抵抗)を充電器側マイコンで検出する構成、すなわちアナログ的に電池種を判別する構成を盛り込んでおくこともできる。この場合、通信ポート2gとは別の識別端子を設ければ、充電側マイコンは電池パックの識別抵抗からの情報を判別することができる。更に識別抵抗に応じたデジタル信号を記憶しておけば、充電側マイコンが識別抵抗から電池パックの種類を判別して、対応するデジタル信号に基づいて基準目標電圧値及び目標電流値を設定すれば、既存の電池パックが接続された場合であっても最適に充電することができる。
Further, like the charging device described in
次に、本発明の第3の実施の形態にかかる充電装置500について図7乃至図16を参照しながら説明する。また同様に充電装置500に接続される電池パック502についても併せて説明する。以下、充電装置500において充電装置1と同一の構成には、同一の参照符号を付して説明を省略し、充電装置1と異なる構成及び制御についてのみ説明する。また電池パック502において電池パック2と同一の構成には、同一の参照符号を付して説明を省略し、電池パック2と異なる構成及び制御についてのみ説明する。図7は、充電装置500内部の回路及び充電装置500に装着された電池パック502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。
Next, a charging
最初に電池パック502について説明する。図7に示されているように電池パック502は、電池側メモリ502eを備えている。
First, the
電池側メモリ502eは、電池情報を記憶している。詳細には、電池側メモリ502eは電池情報として、電池種(電池組2Aの種類)及び履歴情報を記憶している。電池種は、電池組2Aが有する特性による分類である。充電装置500は、充電の際に電池種を判別することで、充電する際に考慮すべき電池組2Aの特性情報、例えば、電池組2Aを構成する電池セル2aのセル数、接続構成(直列数、並列数)、電池セル2aの最大充電電圧値(セルあたりの電圧)、電池組2A全体を適正に充電するための目標電圧値、充電の際の許容電流値、充電を終了させる判断基準となる終止電流値等の情報を得ることができる。履歴情報は、充電回数、放電回数、異常信号の回数等の充放電履歴に関する情報である。
The
次に、充電装置500について説明する。図7に示されているように、充電装置500は、充電側マイコン550と、電流基準値出力回路508と、電圧基準値出力回路509とを備えている。充電装置500は、電池パック502及び電池パック502とは電池種の異なる複数種類の電池パックと接続可能に構成され、電池パック502が接続された状態で電池組2A(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、充電装置500における定電圧制御区間においては、目標電流値を適宜変更して充電電流を変化させることで充電電圧を目標電圧値(一定の電圧値)に維持する。
Next, the charging
充電側マイコン550は、デジタル通信ポート553と、PWM信号出力ポート555と、記憶部556とを有している。充電側マイコン550は、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及びデジタル通信ポート553及びPWM信号出力ポート555から出力して、充電装置500の動作を制御する。
The charging
デジタル通信ポート553は、電池パック502の情報通信ポート2gに接続されており、充電装置500と電池パック502とが接続された状態で、電池パック502の電池側メモリ502eに記憶されている電池情報を受信する。デジタル通信ポート553及び充電側マイコンは、本発明の情報取得手段の一例である。
The
PWM信号出力ポート555は、電流基準値出力回路508に接続されており、目標電流値を設定するためのPWM信号(以下、設定用PWM信号)を出力するポートである。充電側マイコン550は、PWM信号出力ポート555から設定用PWM信号を電流基準値出力回路508を介して充電電流制御回路60に出力することで、目標電流値を設定する。また、充電側マイコン550は、設定用PWM信号のデューティ比を変更可能に構成され、デューティ比を変更することで目標電流値を変更する。
The PWM
記憶部556は、充電の際に必要な制御プログラム、各種閾値、電池種テーブル、目標電流値及び目標電圧値を決定するための図12〜図16に示されているテーブル等を記憶している。電池種テーブルは、電池種と当該電池種が有する電池組の特性情報とを一対一の関係で記載したテーブルであり、充電装置500に接続可能な電池パックの電池種の全てについて記載している。当該複数種類の電池種にそれぞれ対応した電池組の特性情報を示すテーブルである。すなわち、電池種テーブルと充電対象の電池パックの電池種とを照合することで当該電池パックが有する電池組の特性情報を特定することができる。また、記憶部556は、充電電圧が目標電圧値に達したか否かを判断する場合の電圧閾値として用いられる比較基準ビット値を記憶している。本実施の形態における比較基準ビット値は、電池組2A全体としての最大充電電圧値、すなわち16.8V(4.2V/セル×4セル)に対応する値である。図12〜図16に示されているテーブルについては後述する。
The
ここで、記憶部556に比較基準ビット値を記憶させる方法について図8を参照しながら説明する。図8は、比較基準ビット値を記憶させる場合の充電装置500と電圧出力装置Sとの接続を示す図である。図8に示されているように、製造時に、電池電圧検出回路7の電圧入力部7cに電圧出力装置Sが接続され、電圧出力装置Sから比較基準ビット値に対応する比較基準電圧である16.8Vが出力される。電圧出力装置Sは、計器の校正等に使用される非常に正確な電圧を出力可能な機器である。例えば、高精度な電圧制御が必要なリチウムイオン電池を充電する際に必要な精度を出力可能な機器である。
Here, a method of storing the comparison reference bit value in the
電圧出力装置Sから出力された比較基準電圧は、抵抗7a及び7bによって分圧され、A/D入力ポート52に入力される。その後、A/D入力ポート52によってデジタル信号に変換され、記憶部556にビット値(比較基準ビット値)として記憶される。すなわち、記憶部556は、電圧入力部7cに入力された比較基準電圧16.8Vを、抵抗7a、7bの抵抗値及びA/D入力ポート52の変換誤差のそれぞれの個体によるバラつきをも含めて、比較基準ビット値として記憶している。このため、当該個体によるバラつきによって充電装置500の個体毎に記憶部556に記憶される比較基準ビット値は異なるが、それぞれの充電装置500において記憶されたビット値は、それぞれ非常に正確な16.8Vを示していることとなる。本実施の形態においては、比較基準電圧を1セル当りの最大充電電圧に4セル分を乗じた値である16.8Vとしたが、これに限られず、電池セル(二次電池)の寿命を重要視して、16.8Vよりも若干低い16.7V等としてもよく、また、電池組が電池セルを5セル有することを想定して21.0V(4.2V/セル×5セル)等としてもよく、また、単に1Vを記憶させて、所望の電圧閾値を、正確な1Vを示すビット値から演算して求めても良い。比較基準電圧又は比較基準ビット値は、本発明の外部電圧値の一例である。また、記憶部556は、本発明の電圧記憶部の一例である。
The comparison reference voltage output from the voltage output device S is divided by the
リチウムイオン電池は、最大充電電圧(本実施の形態では、1セルあたり4.2V)で充電することが一般的であり、充電電圧が最大充電電圧を超えると過充電状態となり、電池セルの劣化又は故障の可能性が高まり、充電電圧が最大充電電圧を下回ると、充電終了後の電池容量が少ない状態又は所定の電池容量まで充電するための充電時間が長時間となってしまい電池セルの性能を最大限に利用することができない。このように、リチウムイオン電池の充電においては、充電電圧を最大充電電圧に一致させることが重要であり、充電電圧と最大充電電圧との比較(監視)に高い精度が求められる。この点、充電装置500においては、非常に正確な比較基準電圧に対応する比較基準ビット値を用いて、すなわち、高い精度をもって、充電電圧が目標電圧値に達したか否かを判断するため、電池セルの劣化又は故障の可能性を低減し、且つ、電池セルの性能を最大限に利用することができる。
Lithium ion batteries are generally charged at the maximum charging voltage (in this embodiment, 4.2 V per cell). When the charging voltage exceeds the maximum charging voltage, the battery is overcharged and the battery cell deteriorates. Or, if the possibility of failure increases and the charging voltage falls below the maximum charging voltage, the battery capacity is low because the battery capacity is low after charging or the charging time for charging to the specified battery capacity becomes long. Cannot be used to the maximum. Thus, in charging a lithium ion battery, it is important to match the charging voltage with the maximum charging voltage, and high accuracy is required for comparison (monitoring) between the charging voltage and the maximum charging voltage. In this regard, in the
電流基準値出力回路508は、抵抗508a及びコンデンサ508bを有するCR回路である。電流基準値出力回路508は、PWM信号出力ポート555から出力された設定用PWM信号を平滑し、目標電流値に対応する比較用の電圧(以下、平滑比較用電圧)として充電電流制御回路60に出力する。平滑比較用電圧の大きさは、抵抗508a及びコンデンサ508bにより定まる時定数と設定用PWM信号のデューティ比とによって決定される。すなわち、時定数は製造時に定まるものであるため、充電側マイコン550がPWM信号出力ポート555から出力する設定用PWM信号のデューティ比を変更することで、平滑比較用電圧の大きさを変更でき、目標電流値を変更することができる。電流基準値出力回路50は、本発明の平滑回路の一例である。充電側マイコン550及び電流基準値出力回路50は、本発明の目標電流値設定手段の一例である。
The current reference
ここで、図8、図9(a)、及び(b)を参照しながら、PWM信号出力ポート555から出力される設定用PWM信号のデューティ比と電流基準値出力回路508から出力される平滑比較用電圧とについて説明する。図9(a)及び(b)のそれぞれの左図は、PWM信号出力ポート555から出力される設定用PWM信号を示しており、図9(a)及び(b)のそれぞれの右図は、電流基準値出力回路508から出力される平滑比較用電圧を示している。また、図9(a)は、設定用PWM信号のデューティ比が75%の場合を示しており、図9(b)は、デューティ比が25%の場合を示している。
Here, referring to FIGS. 8, 9A and 9B, the duty ratio of the setting PWM signal output from the PWM
図8、図9(a)及び(b)に示されているように、PWM信号出力ポート555から出力された設定用PWM信号はパルス波形であり、電流基準値出力回路508によって平滑され平滑比較用電圧として充電電流制御回路60に出力されている。また、図9(a)及び(b)に示されているように、設定用PWM信号のデューティ比と平滑比較用電圧の大きさは略比例しており、設定用PWM信号のデューティ比が75%の場合の平滑比較用電圧は、デューティ比25%の場合の平滑比較用電圧よりも大きい。言い換えれば、設定用PWM信号のデューティ比と目標電流値は略比例しており、設定用PWM信号のデューティ比が75%の場合の目標電流値は、デューティ比25%の場合の目標電流値よりも大きい。本実施の形態では、設定用PWM信号のデューティ比を0〜100%の範囲で変更可能であり、デューティ比を0%〜100%の範囲で変更するによって、平滑比較用電圧は0〜5Vの範囲で変更され、目標電流値を1〜10Aの範囲で設定可能である。なお、設定用PWM信号のデューティ比の変更可能範囲と設定可能な目標電流値の範囲との対応関係は、これに限られず、充電装置の性能、接続される電池パックの特性等を考慮して適宜決定すればよい。また、目標電流値は、電源能力にも影響されるため、1〜10Aの範囲に限定する必要はない。
As shown in FIG. 8, FIG. 9A and FIG. 9B, the setting PWM signal output from the PWM
このように、本実施の形態においては、設定用PWM信号のデューティ比を変更するによって目標電流値を1〜10Aの範囲において無段階に設定できるため、電池種の異なるそれぞれの電池組、例えば、所望の電流値が6Aの電池組、5.8Aの電池組、3.2Aの電池組、2.5Aの電池組等、に対して、それぞれの所望の電流値を目標電流値として設定することができる。すなわち、目標電流値を柔軟に変更可能であるため、電池種の異なる複数種類の電池パックに対して適切な目標電流値を設定することができる。これにより、迅速且つ確実に電池組を充電することができ、且つ、それぞれの電池組の性能を最大限に利用することができる。 Thus, in the present embodiment, the target current value can be set steplessly in the range of 1 to 10 A by changing the duty ratio of the setting PWM signal, so that each battery set having different battery types, for example, The desired current value is set as a target current value for a battery set having a desired current value of 6A, a battery set of 5.8A, a battery set of 3.2A, a battery set of 2.5A, etc. Can do. That is, since the target current value can be changed flexibly, an appropriate target current value can be set for a plurality of types of battery packs having different battery types. Thereby, a battery set can be charged quickly and reliably, and the performance of each battery set can be utilized to the maximum extent.
電圧基準値出力回路509は、電池パック502が充電装置500に接続されるまでのプラス端子1aとマイナス端子1bとの間の電位差を設定するための回路である。電圧基準値出力回路509は、抵抗509a及び509bを有しており、抵抗509a及び509bを用いてVccを分圧し、分圧電圧を充電電圧制御回路70の出力することで充電前電圧を設定する。本実施の形態における充電前電圧は23Vである。
The voltage reference
次に、本発明の第3の実施の形態にかかる充電装置500の充電制御の一例を図10及び図11のフローチャートを用いて説明する。
Next, an example of charging control of the
まず、交流電源90と充電装置500とを接続すると、充電側マイコン550が動作を開始し、ステップ601において、充電前の充電待機状態であることを示すために表示回路80を赤色に点灯させる。次に、ステップ602において、電池パック502が充電装置500に実装されたか否かを判別する。ステップ602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と判別した場合は、電池パック502が充電装置500に実装されるまでステップ601及びステップ602を繰り返し、充電待機状態を継続する。
First, when
他方、ステップ602において電池パック502が充電装置500に実装されていると判別した場合(ステップ602:Yes)は、ステップ603において電池の種類を判別する。ステップ603においては、充電側マイコン550は、情報通信ポート2gを介して電池側マイコン2dと通信し、電池パック502の電池側メモリ502eに記憶されている電池情報を取得することで電池種を判別する。充電側マイコン550は、電池種を判別し、記憶部556に記憶されている情報と照合することで、電池組2Aの電池セル2aの1セルあたりの最大充電電圧値、セル数、接続構成、充電に適切な目標電流値、許容電流値、終止電流値等を特定することができる。
On the other hand, if it is determined in
次に、ステップ604において、電池パック502と情報通信ポート2gを介して通信し、電池パック502の感温素子2fによって検出された電池セル2a(電池組2A)の電池温度を取得する。その後、ステップ605において電池側メモリ502eに記憶されている電池情報のうちの充放電履歴、すなわち充電及び放電のそれぞれの回数を取得する。
Next, in
次に、ステップ606において、定電流制御区間における目標電流値を決定する。定電流制御区間における目標電流値の決定は、電池種から特定された特性のうち、許容電流値及び電池セルの接続構成に基づいて行われる。具体的には、図12に示されている接続構成に基づいた目標電流値決定テーブルに従って決定する。図12に示されているように、電池パック502の電池セル2aの接続構成が1並(並列数1)の場合にはI1に、2並(並列数2)の場合にはI2に決定する。電池セルの接続構成が2並の場合は、1並の場合と比較して単純に2倍の電流を許容可能であるため、I2の値はI1の値の単純に2倍の値に設定されている。なお、本実施の形態において、I1は、電池セル2aの許容電流値である6Aに設定されており、I2は、I1の2倍である12Aに設定されている。
Next, in
また、本実施の形態においては、許容電流値及び接続構成に基づいて、定電流制御区間における目標電流値を決定したが、例えば、図13に示されている電池温度に基づいた目標電流値決定テーブルに従って決定しても良い。この場合、電池温度がA℃以下の低温の場合は、電池の劣化の影響を考慮して、比較的小さい目標電流値I3に設定し、常温状態であるA〜B℃の場合は、比較的大きい目標電流値I4に設定し、高温状態であるB℃以上の場合は、電池の劣化の影響を考慮して、中程度の目標電流値I5に設定するものとする(I3<I5<I4)。但し、定電流制御区間における目標電流値の決定は上記で述べたものに限るものではなく、電池セルの許容電流値、接続構成及び電池温度を考慮して目標電流値を決定しても良く、電池種、電池状態(電池温度、電池電圧等)及び充放電履歴に応じて適宜定めてよい。 In the present embodiment, the target current value in the constant current control section is determined based on the allowable current value and the connection configuration. For example, the target current value is determined based on the battery temperature shown in FIG. You may decide according to a table. In this case, when the battery temperature is a low temperature of A ° C. or lower, the influence of the deterioration of the battery is taken into consideration, and the target current value I3 is set to a relatively small value. When the target current value is set to a large value I4 and the temperature is higher than B ° C., which is a high temperature state, the target current value is set to a medium target value I5 in consideration of the effect of battery deterioration (I3 <I5 <I4). . However, the determination of the target current value in the constant current control section is not limited to that described above, and the target current value may be determined in consideration of the allowable current value of the battery cell, the connection configuration, and the battery temperature. You may determine suitably according to a battery kind, a battery state (battery temperature, battery voltage, etc.) and charging / discharging log | history.
定電流制御区間における目標電流値を決定した後、ステップ607において、充電が開始される。なお、充電は定電流制御区間から開始される。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。更に、ステップ608において、充電中であることを示すために表示回路80を橙に点灯させる。
After determining the target current value in the constant current control section, in
次に、ステップ609において、ステップ606で決定された目標電流値を設定するために、上述したようにPWM信号出力ポート555から設定用PWM信号を出力する。この場合、PWM信号出力ポート555からは、ステップ606で決定された目標電流値に対応するデューティ比の設定用PWM信号を出力する。
Next, in
次に、ステップ610で、充電中においても電池温度を監視し、充電中の電池セル2aの劣化又は故障を低減する。電池セル2aが充電中に所定の温度を超えて高温状態になった場合、二次電池2aの異常状態であり、劣化又は故障の原因になるため、ステップ610で充電中において電池温度を監視するものとする。また、監視の結果、電池温度が所定温度を超えている場合には、充電を停止する。
Next, in
次に、ステップ611において、電池電圧(充電電圧)が目標電圧値に達したか否かを判断する。当該判断は、目標電圧値を決定し、当該目標電圧値と電池電圧とを比較することで行う。以下、目標電圧値の決定、目標電圧値と電池電圧との比較について説明する。
Next, in
目標電圧値の決定は、充電制御においてステップ611の処理が初めて行われる際に1度だけ行われ、電池種から特定された電池組の特性のうち電池セル2aのセル数に基づいて行われる。具体的には、図14に示されているセル数に基づいた目標電圧値決定テーブルに従って決定する。図14に示されているように、電池パック502の電池セル2aのセル数が4セルの場合には、Xに、5セルの場合にはX×(5/4)に決定する。本実施の形態において、Xは、16.8V(比較基準電圧)である。充電側マイコン550は、目標電圧値設定手段の一例である。
The determination of the target voltage value is performed only once when the process of
また、本実施の形態においては、電池セル2aのセル数に基づいて目標電圧値を決定したが、近年、電池の高容量化進み、前述したような最大充電電圧が4.2Vの電池セルだけではなく、最大充電電圧4.3Vの電池セルも開発されてきていることに鑑みて、例えば、図15に示されている最大充電電圧に基づいた目標電圧値決定テーブルに従って、目標電圧値を決定しても良い。この場合、最大充電電圧が4.2Vであれば、目標電圧値をX(16.8V)に決定し、最大充電電圧が4.3Vであれば、目標電圧値をX+Y1(Y1は、セルあたり0.1V相当の値)に決定する。 In the present embodiment, the target voltage value is determined based on the number of battery cells 2a. However, in recent years, the capacity of the battery has been increased, and only the battery cell having the maximum charging voltage of 4.2V as described above. However, in view of the fact that battery cells with a maximum charging voltage of 4.3 V have been developed, the target voltage value is determined according to the target voltage value determination table based on the maximum charging voltage shown in FIG. You may do it. In this case, if the maximum charging voltage is 4.2V, the target voltage value is determined to be X (16.8V), and if the maximum charging voltage is 4.3V, the target voltage value is X + Y1 (Y1 is per cell). A value corresponding to 0.1V).
また、電池セルは、充放電サイクルの繰り返しに起因して劣化し、電池容量が減少するが、充電電圧を低くすると電池セルにとって負担の少ない充電となり、劣化具合を抑制することができることに鑑みて、例えば、図16に示されている充放電回数に基づいた目標電圧値決定テーブルに従って、目標電圧値を決定しても良い。この場合、充放電回数が比較的浅いA回以下である場合、目標電圧値をXと決定し、充放電回数がA〜Bという中程度の場合は、目標電圧値をXよりも小さいX−Y2と決定し、充放電回数が比較的多いB回以上である場合には、劣化具合も比較的進行しており、より劣化を抑制する必要があるため、目標電圧値をX−Y2よりも小さいX−Y3(Y2<Y3)に決定する。上述したようにステップ611における目標電圧値の決定は、電池種、電池状態(電池温度等)に応じてX(比較基準電圧)に対して適宜設定するものとする。また、目標電圧値の決定は上述に限られず、充電回数のみ又は放電回数のみに基づいて決定しても良い。Y1、Y2及びY3は、本発明の所定値の一例である。
In addition, the battery cell deteriorates due to repeated charge / discharge cycles, and the battery capacity decreases. However, when the charge voltage is lowered, the battery cell is charged with less burden, and the deterioration state can be suppressed. For example, the target voltage value may be determined according to a target voltage value determination table based on the number of times of charging / discharging shown in FIG. In this case, the target voltage value is determined as X when the number of times of charging / discharging is A or less, which is relatively shallow, and the target voltage value is X− smaller than X when the number of times of charging / discharging is A to B. When it is determined as Y2 and the number of times of charging / discharging is B times or more, the degree of deterioration is relatively advanced, and it is necessary to suppress the deterioration more. Therefore, the target voltage value is set to be lower than XY2. The smaller X−Y3 (Y2 <Y3) is determined. As described above, the determination of the target voltage value in
目標電圧値と電池電圧(充電電圧)との比較は、上述の記憶部556に記憶された比較基準ビット値を基準として行われる。例えば、ステップ611で目標電圧値がXに決定された場合、Xに対応するビット値は、製造時に記憶部556に記憶された比較基準ビット値そのものであり、電池電圧に対応するビット値は、電池電圧検出回路7に入力されA/D入力ポート52でデジタル変換された電池電圧に対応するビット値(以下、検出ビット値)であり、比較基準ビット値と検出ビット値とを比較することで電池電圧が目標電圧値に達したか否かを判断する。上述したように16.8Vを非常に正確に示す比較基準ビット値と、検出ビット値とを比較することで、電池電圧が目標電圧値に達したか否かを高い精度で判断することができる。
The comparison between the target voltage value and the battery voltage (charge voltage) is performed based on the comparison reference bit value stored in the
また、例えば、目標電圧値がX+Y1に決定された場合は、充電側マイコン550の演算装置において、比較基準ビット値に基づいてX+Y1に対応するビット値を算出し、当該算出されたビット値と検出ビット値とを比較することで電池電圧が目標電圧値に達したか否かを判断する。目標電圧値がX−Y2、X−Y3に決定された場合も同様である。
For example, when the target voltage value is determined to be X + Y1, the arithmetic unit of the charging
ここで制御フローの説明に戻る。ステップ611において、電池電圧が目標電圧値に達していないと判断した場合(ステップ611:No)、ステップ209に戻り、電池電圧が目標電圧値に達し、ステップ611で肯定判定されるまでステップ609、610、611を繰り返す。
Now, the description returns to the control flow. If it is determined in
一方、ステップ611において、電池電圧が目標電圧値に達した場合(ステップ:Yes)、ステップ612において、定電圧制御区間に移行し、電池電圧を目標電圧値に維持するように制御する。本実施の形態においては、目標電流値をステップ612の時点の値よりも小さい値に変更することで、電池電圧を降下させる。電池電圧を目標電圧値に維持する制御については後述する。次に、ステップ613で、ステップ610と同様、電池温度を監視し、監視の結果、電池温度が所定温度を超えている場合には、充電を停止する。
On the other hand, when the battery voltage has reached the target voltage value in step 611 (step: Yes), in
次に、ステップ614において、満充電であるか否かを判断する。満充電であるか否かの判断は、オペアンプ61の出力をA/D入力ポート52に取り込むことによって検出される電流値すなわち充電電流が、電池情報によって特定された終止電流値以下であるか否かで判断する。満充電でないと判断した場合(ステップ614:No)、ステップ612、613、614を繰り返しながら、電池電圧が目標電圧値に維持されるように制御する。
Next, in
電池電圧を目標電圧値に維持する制御は、上記ステップ612〜614を繰り返す間にステップ612を通過する毎に、電池電圧が目標電圧値に達したか否かを判断し、達している場合、目標電流値を定電流制御区間における目標電流値よりも小さい値に変更する。詳細には、目標電流値を降下させると、一旦、電池電圧は降下するため、降下させた値で充電を継続する(ステップ612〜614の繰り返し)。充電を継続し、電池電圧が再び目標電圧値に達したら、目標電流値をより小さい値に設定し(ステップ612)、電池電圧を降下させて充電を継続する。このように、電池電圧の目標電圧値への到達、目標電流値の降下、電池電圧の降下、を繰り返しながら、電池電圧が目標電圧値に維持されるように制御する。
The control for maintaining the battery voltage at the target voltage value determines whether or not the battery voltage has reached the target voltage value every time it passes through
一方、満充電であると判断した場合(ステップ614:Yes)、ステップ615で充電を終了する。充電が終了すると、電池パック502に充電終了信号を出力する。電池パック502は、充電終了信号が入力されると、充電回数を更新し電池側メモリ502eに記憶する。当該充電回数は、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、ステップ616において、充電が終了したことを示すため表示回路80を緑に点灯させる
On the other hand, if it is determined that the battery is fully charged (step 614: Yes), charging is terminated in
充電が終了し、表示回路80が緑に点灯した後は、ステップ617で、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。充電装置500から電池パック2が離脱していないと判別した場合は、ステップ617を繰り返し、表示回路80が緑に点灯した状態が維持される。他方、充電装置500から電池パック502が離脱していると判別した場合は、ステップ601に戻り、表示回路80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502が実装されるまでステップ601及び602を繰り返し、充電待機状態を継続する。
After the charging is completed and the
次に、図17を参照しながら、充電装置500において、図10及び図11のフローチャートに従って電池パック502を充電した場合の充電電流及び充電電圧について説明する。図17は、充電装置500による充電制御における充電電流及び充電電圧の時間変化を示す図であり、目標電流値がXに設定されている場合を示している。
Next, a charging current and a charging voltage when the
図17に示されているように、時刻t0で充電が開始されている(ステップ607に相当)。時刻t0で充電が開始された後は、定電流制御区間である。定電流制御区間では、充電電流は、ステップ606で決定され、ステップ609で設定された目標電流値に維持されるように制御されている(ステップ609〜611の繰り返しに相当)。時刻t0で定電流制御が開始されてから時間経過とともに充電電圧(電池電圧)は上昇し、時刻t1で目標電圧値であるXに達している。時刻t1で目標電圧値であるXに達した時刻t1以降は、定電圧制御区間に移行し(ステップ611:Yesに相当)、充電電圧(電池電圧)はXに維持されるように制御され、充電電流は下降している(ステップ612〜614の繰り返しに相当)。その後、時刻t2で充電電流が終止電流値以下となり(ステップ614:Yesに相当)、充電が終了している(ステップ615に相当)。なお、目標電圧値がX+Y1、X−Y2、X−Y3に設定された場合には、それぞれの目標電圧値に対応する図17に示されているそれぞれの破線まで充電電圧(電池電圧)が上昇した後に、定電圧充電制御区間に移行する。
As shown in FIG. 17, charging is started at time t0 (corresponding to step 607). After charging is started at time t0, it is a constant current control section. In the constant current control section, the charging current is determined in
このように、本発明による第3の実施の形態にかかる充電装置500は、充電電流が目標電流値となるように制御する充電電流制御回路60と、設定用PWM信号を用いて目標電流値を設定する充電側マイコン550及び電流基準値出力回路508と、を備えるため、設定用PWM信号を出力することで目標電流値を設定することができる。
As described above, the charging
また、充電側マイコン550及び電流基準値出力回路508は、設定用PWM信号のデューティ比を変更することで目標電流値を変更するため、目標電流値を様々な値に無段階に設定することができる。このため、多種多様な電池組を確実且つ迅速に充電することができる。
Further, since the charging
また、設定用PWM信号を平滑する電流基準値出力回路508を有しており、設定用PWM信号が平滑することができるため、目標電流値を正確に設定することができる。
In addition, since the current reference
また、充電装置500は、外部からの電圧を入力可能な電圧入力部7cと、電圧入力部7cに入力された比較基準電圧(比較基準ビット値)を記憶する記憶部556と、記憶部556に記憶された比較基準電圧(比較基準ビット値)に基づいて目標電圧値を設定する充電側マイコン550と、をさらに備え、充電側マイコン550は、充電電圧が目標電圧値に達した後、充電電圧が記憶された比較基準電圧(比較基準ビット値)に維持されるように該目標電流値を変更する。このため、比較基準電圧(比較基準ビット値)に精度の高いものを使用することで、充電電圧が目標電圧値に達したか否かを正確に判断することができ、電池セル2aの劣化又は故障を抑制し、且つ、電池セル2aの性能を最大限に利用することができる。
In addition, the charging
また、充電側マイコン550は、記憶された比較基準電圧(比較基準ビット値)そのものを目標電圧値として設定するため、外部電圧値に精度の高いものを使用することで、充電電圧が目標電圧値に達したか否かをより正確に判断することができ、且つ、電池セル2aの劣化又は故障をより抑制し、且つ、電池セル2aの性能を最大限に利用することができる。
Further, since the charging
また、電池組2Aに関する電池情報を取得する充電側マイコン550及びデジタル通信ポート553をさらに備え、充電側マイコン550は、電池情報に基づいて目標電流値を設定するため、充電装置500に接続された電池組2Aに適正な目標電流値を設定することができ、電池組2Aが有する電池セル2aの劣化又は故障をより抑制することができる。
Moreover, it further includes a charging-
また、電池組2Aに関する電池情報を取得する充電側マイコン550及びデジタル通信ポート553をさらに備え、充電側マイコン550は、電池情報に基づいて、記憶された比較基準電圧(比較基準ビット値)すなわちXにY1を加えた値を該目標電圧値として設定するため、充電装置500に接続された電池組2Aに適正な目標電圧値を設定することができ、電池組2Aが有する電池セル2aの劣化又は故障をより抑制することができる。
Further, it further includes a charging
また、電池組2Aに関する電池情報を取得する充電側マイコン550及びデジタル通信ポート553をさらに備え、充電側マイコン550は、電池情報に基づいて、記憶された比較基準電圧(比較基準ビット値)すなわちXからY2又はY3を減じた値を目標電圧値として設定するため、充電装置500に接続された電池組2Aに適正な目標電圧値を設定することができ、電池組2Aが有する電池セル2aの劣化又は故障をより抑制することができる。
Further, it further includes a charging
また、本実施の形態において電池情報は、電池組2Aの種類である電池種を含むため、電池種に応じた充電制御を行うことができる。このため、電池セル2aの劣化又は故障をより抑制し、且つ、電池セル2aの性能を最大限に利用することができる。 Further, in the present embodiment, the battery information includes the battery type that is the type of the battery set 2A, so that charge control according to the battery type can be performed. For this reason, deterioration or failure of the battery cell 2a can be further suppressed, and the performance of the battery cell 2a can be utilized to the maximum.
また、本実施の形態において電池情報は、電池組2Aの温度である電池温度を含んでいる。このため、電池セルの劣化又は故障に多大な影響を与える要因である電池温度に応じた充電制御を行うことができる。このため、電池セル2aの劣化又は故障をより抑制し、且つ、電池セル2aの性能を最大限に利用することができる。 In the present embodiment, the battery information includes the battery temperature that is the temperature of the battery set 2A. For this reason, charge control according to the battery temperature, which is a factor that greatly affects the deterioration or failure of the battery cell, can be performed. For this reason, deterioration or failure of the battery cell 2a can be further suppressed, and the performance of the battery cell 2a can be utilized to the maximum.
また、本実施の形態において電池情報は、電池セル2aの劣化の程度を示す指標である充電回数又は放電回数を含むため、充電回数又は放電回数から推測される電池セル2aの劣化具合に応じた充電制御を行うことができる。このため、電池セル2aの劣化又は故障をより抑制し、且つ、電池セル2aの性能を最大限に利用することができる。 Further, in the present embodiment, since the battery information includes the number of times of charging or discharging, which is an index indicating the degree of deterioration of the battery cell 2a, it corresponds to the degree of deterioration of the battery cell 2a estimated from the number of times of charging or discharging. Charge control can be performed. For this reason, deterioration or failure of the battery cell 2a can be further suppressed, and the performance of the battery cell 2a can be utilized to the maximum.
充電装置500は、充電電流が目標電流値となるように制御する充電電流制御回路60と、デジタル信号である設定用PWM信号を用いて目標電流値を設定する充電側マイコン550及び電流基準値出力回路508と、を備えているため、充電電圧及び充電電流の少なくとも一方をデジタル信号で制御でき、特許文献1に記載の充電装置と比較して多種多様な制御が可能となる。また、設定用PWM信号によって目標電流値を設定することができる。
The charging
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。 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.
1、300、500…充電装置 1a…プラス端子 1b…マイナス端子 2…電池パック 2A…電池組 2a…電池セル 2c…電池側電源回路 2d…電池側マイコン 2e…電池側メモリ 2f…感温素子 2g…情報通信ポート 3…電流検出抵抗 4…充電制御信号伝達部 4a…フォトカプラ 5…充電制御信号伝達部 6…スイッチング電源回路 7…電池電圧検出回路 7c…電圧入力部 8…電流基準値出力部 9…電圧基準値出力部 10…整流平滑回路 20…スイッチング回路 30…整流平滑回路 40…補助電源回路 50、550…充電側マイコン 51a…出力部 52…入力ポート 53、553…デジタル通信ポート 60…充電電流制御回路 70…充電電圧制御回路 80…表示回路 90…交流電源 508…電流基準値出力回路 記憶部…556
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,300,500 ...
Claims (33)
該電池組の充電電圧及び充電電流の少なくとも一方をデジタル信号で制御するよう構成したことを特徴とする充電装置。 A charging device for charging a battery set having a secondary battery,
A charging device characterized in that at least one of a charging voltage and a charging current of the battery set is controlled by a digital signal.
該基準値に基づいて該充電電圧及び該充電電流の少なくとも一方を制御する制御部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の充電装置。 A reference value output unit for setting a reference value of at least one of the charging voltage and the charging current based on the digital signal;
The charging device according to claim 1, further comprising: a control unit that controls at least one of the charging voltage and the charging current based on the reference value.
該制御部は、該デジタル信号に基づいて該充電電圧及び該充電電流が対応する該基準値となるように制御することを特徴とする請求項2に記載の充電装置。 The reference value output unit includes a voltage reference value output unit that sets a voltage reference value of the charging voltage, and a current reference value output unit that sets a current reference value of the charging current,
The charging device according to claim 2, wherein the control unit controls the charging voltage and the charging current to be the corresponding reference values based on the digital signal.
該制御部は、
検出した該充電電圧と該電圧基準値出力部から出力された該電圧基準値とを比較する充電電圧制御部と、
検出した該充電電流と該電流基準値出力部から出力された該電流基準値とを比較する充電電流制御部と、
を有し、
該充電手段は、該充電電圧制御部及び該充電電流制御部からの比較結果に基づいて該充電電圧及び該充電電流が対応する該基準値となるように構成したことを特徴とする請求項3に記載の充電装置。 Charging means for charging the battery set;
The control unit
A charging voltage control unit that compares the detected charging voltage with the voltage reference value output from the voltage reference value output unit;
A charging current control unit that compares the detected charging current with the current reference value output from the current reference value output unit;
Have
4. The charging means is configured so that the charging voltage and the charging current become the corresponding reference values based on the comparison results from the charging voltage control unit and the charging current control unit. The charging device described in 1.
nビットのデジタル信号を出力するデジタル信号出力手段と、
該デジタル信号出力手段から出力される該デジタル信号に応答して、2n個の目標電圧の中から該デジタル信号の値に対応する目標電圧を示す目標信号を出力する目標信号出力手段と、
該目標信号に基づいて充電電圧が該目標電圧になるように制御する充電電圧制御手段と、を備えることを特徴とする充電装置。 Charging means for charging a battery set having one or more secondary batteries;
digital signal output means for outputting an n-bit digital signal;
In response to the digital signal output from the digital signal output means, target signal output means for outputting a target signal indicating a target voltage corresponding to the value of the digital signal from 2 n target voltages;
And a charging voltage control unit configured to control the charging voltage to be the target voltage based on the target signal.
該デジタル信号出力手段は、該電池パックから電池情報を取得し、該目標信号出力手段に出力する該デジタル信号の値を該電池情報に基づいて決定することを特徴とする請求項5に記載の充電装置。 The battery set is housed in a battery pack,
6. The digital signal output means acquires battery information from the battery pack, and determines the value of the digital signal to be output to the target signal output means based on the battery information. Charging device.
nビットのデジタル信号を出力するデジタル信号出力手段と、
該デジタル信号出力手段から出力される該デジタル信号に応答して2n個(nは1以上の整数)の基準値の中から該デジタル信号の値に対応する基準値を出力する基準値出力手段と、
該2n個の基準値のそれぞれに一対一の関係で対応する2n個の目標電圧値の中から一の目標電圧値を選定する目標電圧値選定手段と、
該基準値を用いて充電電圧の値が該基準値に対応する該目標電圧値になるように該充電電圧を制御する充電電圧制御手段と、を備えることを特徴とする充電装置。 Charging means for charging a battery set having one or more secondary batteries;
digital signal output means for outputting an n-bit digital signal;
Reference value output means for outputting a reference value corresponding to the value of the digital signal from 2 n (n is an integer of 1 or more) reference values in response to the digital signal output from the digital signal output means When,
Target voltage value selection means for selecting one target voltage value from 2 n target voltage values corresponding to each of the 2 n reference values in a one-to-one relationship;
And a charging voltage control unit configured to control the charging voltage using the reference value so that a charging voltage value becomes the target voltage value corresponding to the reference value.
該二次電池の最大充電電圧値が第1の値である第1の電池組を充電するための第1の目標電圧値に対応する第1の基準値と、
該二次電池の最大充電電圧値が第2の値である第2の電池組を充電するための第2の目標電圧値に対応する第2の基準値と、を含むことを特徴とする請求項8に記載の充電装置。 The 2 n reference values are
A first reference value corresponding to a first target voltage value for charging a first battery set whose maximum charging voltage value of the secondary battery is a first value;
And a second reference value corresponding to a second target voltage value for charging a second battery set whose maximum charging voltage value of the secondary battery is a second value. Item 9. The charging device according to Item 8.
該基準値として該基準電圧を用いることを特徴とする請求項8又は9に記載の充電装置。 The reference value output means is a D / A converter or a digital potentiometer having n-bit resolution and capable of outputting 2 n reference voltages.
The charging device according to claim 8 or 9, wherein the reference voltage is used as the reference value.
該電池パックは、該電池組を充電するための該目標電圧値に関する情報を記憶する記憶手段と、該目標電圧値に関する情報を該目標電圧値選定手段と通信する電池側通信手段と、を備え、
該充電装置は、該目標電圧値に関する情報を該電池パックと通信する充電側通信手段を更に備え、
該目標電圧値選定手段は、該目標電圧値に関する情報に基づいて該目標電圧値を選定することを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載の充電装置。 The battery set is housed in a battery pack,
The battery pack includes storage means for storing information on the target voltage value for charging the battery set, and battery side communication means for communicating information on the target voltage value with the target voltage value selection means. ,
The charging device further includes charging-side communication means for communicating information on the target voltage value with the battery pack,
11. The charging device according to claim 8, wherein the target voltage value selection unit selects the target voltage value based on information related to the target voltage value.
該電池パックは、該電池組に関する電池情報を記憶する記憶部と、該電池情報を該目標電圧値選定手段と通信する電池側通信手段と、を備え、
該充電装置は、該電池情報を該電池パックと通信する充電側通信手段を更に備え、
該目標電圧値選定手段は、該電池情報に基づいて該目標電圧値を選定することを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載の充電装置。 The battery set is housed in a battery pack,
The battery pack includes a storage unit that stores battery information related to the battery set, and a battery-side communication unit that communicates the battery information with the target voltage value selection unit.
The charging device further includes charging-side communication means for communicating the battery information with the battery pack,
The charging device according to any one of claims 8 to 10, wherein the target voltage value selection means selects the target voltage value based on the battery information.
該目標電圧値選定手段は、該履歴情報及び該特性情報に基づいて該目標電圧値を選定することを特徴とする請求項12に記載の充電装置。 The battery information includes history information relating to charging history of the battery set, and characteristic information relating to characteristics of the battery set,
13. The charging apparatus according to claim 12, wherein the target voltage value selection unit selects the target voltage value based on the history information and the characteristic information.
nビットのデジタル信号を出力するデジタル信号出力手段と、
該デジタル信号出力手段から出力される該デジタル信号に応答して2n個(nは1以上の整数)の基準値の中から該デジタル信号の値に対応する基準値を出力する基準値出力手段と、
該2n個の基準値のそれぞれに対応する2n個の目標電流値の中から一の目標電流値を選定する目標電流値選定手段と、
該基準値を用いて充電電流の値が該基準値に対応する該目標電流値になるように該充電電流を制御する充電電流制御手段と、を備えることを特徴とする充電装置。 Charging means for charging a battery set having one or more secondary batteries;
digital signal output means for outputting an n-bit digital signal;
Reference value output means for outputting a reference value corresponding to the value of the digital signal from 2 n (n is an integer of 1 or more) reference values in response to the digital signal output from the digital signal output means When,
And the target current value selecting means for selecting one of the target current value from among the 2 n pieces of target current values corresponding to each of the 2 n pieces of reference values,
A charging device comprising: charging current control means for controlling the charging current so that a charging current value becomes the target current value corresponding to the reference value using the reference value.
許容電流値が第1の電流値である第1の電池組を充電するための第1の目標電流値に対応する第1の基準値と、
許容電流値が第2の電流値である第2の電池組を充電するための第2の目標電流値に対応する第2の基準値と、を含むことを特徴とする請求項15に記載の充電装置。 The 2 n reference values are
A first reference value corresponding to a first target current value for charging the first battery set whose allowable current value is the first current value;
The second reference value corresponding to the second target current value for charging the second battery set whose allowable current value is the second current value, and the second reference value, Charging device.
該基準値として該基準電圧を用いることを特徴とする請求項15又は16に記載の充電装置。 The reference value output means is a D / A converter or a digital potentiometer having n-bit resolution and capable of outputting 2 n reference voltages.
The charging device according to claim 15 or 16, wherein the reference voltage is used as the reference value.
該電池パックは、該電池組を充電するための該目標電流値に関する情報を記憶する記憶手段と、該目標電流値に関する情報を該目標電流値選定手段と通信する電池側通信手段と、を備え、
該充電装置は、該目標電流値に関する情報を該電池パックと通信する充電側通信手段を更に備え、
該目標電流値選定手段は、該目標電流値に関する情報に基づいて該目標電流値を選定することを特徴とする請求項15乃至17のいずれか1項に記載の充電装置。 The battery set is housed in a battery pack,
The battery pack includes storage means for storing information on the target current value for charging the battery set, and battery side communication means for communicating information on the target current value with the target current value selection means. ,
The charging device further includes charging-side communication means for communicating information on the target current value with the battery pack,
The charging device according to any one of claims 15 to 17, wherein the target current value selection means selects the target current value based on information on the target current value.
該電池パックは、該電池組に関する電池情報を記憶する記憶部と、該電池情報を該目標電流値選定手段と通信する電池側通信手段と、を備え、
該充電装置は、該電池情報を該電池パックと通信する充電側通信手段を更に備え、
該目標電流値選定手段は、該電池情報に基づいて該目標電流値を選定することを特徴とする請求項15乃至17のいずれか1項に記載の充電装置。 The battery set is housed in a battery pack,
The battery pack includes a storage unit that stores battery information related to the battery set, and a battery-side communication unit that communicates the battery information with the target current value selection unit.
The charging device further includes charging-side communication means for communicating the battery information with the battery pack,
The charging device according to any one of claims 15 to 17, wherein the target current value selection unit selects the target current value based on the battery information.
該目標電流値選定手段は、該履歴情報及び該特性情報に基づいて該目標電流値を選定することを特徴とする請求項19に記載の充電装置。 The battery information includes history information relating to charging history of the battery set, and characteristic information relating to characteristics of the battery set,
The charging device according to claim 19, wherein the target current value selecting means selects the target current value based on the history information and the characteristic information.
PWM信号を用いて該目標電流値を設定する目標電流値設定手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の充電装置。 Charging current control means for controlling the charging current to be a target current value;
The charging device according to claim 1, further comprising: a target current value setting unit that sets the target current value using a PWM signal.
該電圧入力部に入力された外部電圧値を記憶する電圧記憶手段と、
該電圧記憶手段に記憶された該外部電圧値に基づいて目標電圧値を設定する目標電圧値設定手段と、をさらに備え、
該目標電流値設定手段は、該充電電圧が該目標電圧値に達した後、該充電電圧が記憶された該外部電圧値に維持されるように該目標電流値を変更することを特徴とする請求項22乃至24のいずれか一項に記載の充電装置。 A voltage input unit capable of inputting an external voltage;
Voltage storage means for storing an external voltage value input to the voltage input unit;
Further comprising target voltage value setting means for setting a target voltage value based on the external voltage value stored in the voltage storage means,
The target current value setting means changes the target current value so that the charge voltage is maintained at the stored external voltage value after the charge voltage reaches the target voltage value. The charging device according to any one of claims 22 to 24.
該目標電流値設定手段は、該電池情報に基づいて該目標電流値を設定することを特徴とする請求項22乃至26のいずれか一項に記載の充電装置。 Further comprising information acquisition means for acquiring battery information relating to the battery set;
27. The charging device according to claim 22, wherein the target current value setting unit sets the target current value based on the battery information.
該目標電圧値設定手段は、該電池情報に基づいて、記憶された該外部電圧値に所定値を加えた値を該目標電圧値として設定することを特徴とする請求項25に記載の充電装置。 Further comprising information acquisition means for acquiring battery information relating to the battery set;
26. The charging device according to claim 25, wherein the target voltage value setting means sets, as the target voltage value, a value obtained by adding a predetermined value to the stored external voltage value based on the battery information. .
該目標電圧値設定手段は、該電池情報に基づいて、記憶された該外部電圧値から所定値を減じた値を該目標電圧値として設定することを特徴とする請求項25に記載の充電装置。 Further comprising information acquisition means for acquiring battery information relating to the battery set;
The charging device according to claim 25, wherein the target voltage value setting means sets a value obtained by subtracting a predetermined value from the stored external voltage value as the target voltage value based on the battery information. .
該充電電流が目標電流値となるように制御する充電電流制御手段と、
デジタル信号であるPWM信号を用いて該目標電流値を設定する目標電流値設定手段と、を備えることを特徴とする充電装置。 A charging device for charging a battery set having a secondary battery,
Charging current control means for controlling the charging current to be a target current value;
And a target current value setting means for setting the target current value using a PWM signal which is a digital signal.
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