JP3581064B2 - 充電装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、電池を充電する充電装置に関し、特に、ニッケル水素電池等の充電時の発熱の大きな電池を強制空冷しながら充電を行う充電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
現在、電動工具等の電源用の電池として、ニッケル水素電池が用いられるようになっている。ここで、ニッケル水素電池は、ニッケルカドミウム電池よりも容量を大きくできる反面、充電時の発熱量が大きく、発熱により高温に達すると電池内部セルの電極やセパレータが劣化して寿命が短くなる。このため、例えば、実開平6−54209号公報に、充電器に、端子部分へ送風する送風機を設けると共に、電池パックに蓄電池間を通る送風路を形成し、充電器への装着状態で送風機からの風を蓄電池間に通気させ、蓄電池の温度上昇の抑制を図る考案が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記考案により、ニッケル水素電池の温度上昇を抑えることが可能となる。特に、充電の完了後も送風を続けるならば、充電の完了時に高温に達したニッケル水素電池を短時間で冷却することができる。しかしながら、送風機に異常が発生した際には、強制空冷による冷却を前提として大電流により短時間充電を行っているので、ニッケル水素電池が高温に達すると共に、充電完了後にも係る高温状態に長時間晒され、寿命を縮めることは避けられない。特に、電池パックに送風路を形成してあるため、電池パックを電動工具に装填して使用している際に、該送風路へ異物が侵入し易く、送風路の目詰まりにより適正に冷却できなく事態が発生し易い。かかる事態は、電池の寿命を短縮させる重大傷害ではあるが、電池パック内部の送風路の目詰まりを目視により見つけ出すことは困難である。
【0004】
請求項1の発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、冷却装置の異常を適切に表示できる充電装置を提供することにある。
更に、請求項2の発明は、電池に配設した送風路の目詰まりを検出できる充電装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1は、上記目的を達成するため、充電の完了後にも電池の冷却を続ける冷却装置を備える充電装置であって、
充電完了後の電池温度が、電池の冷却予定温度よりも所定値以上高いかを判断する判断部と、
前記判断部により所定値以上高いと判断された際に、異常を表示する異常表示部と、を備えることを技術的特徴とする。
【0006】
請求項1の発明では、充電完了後の電池温度が、電池の冷却予定温度よりも所定値以上高いと判断した際に、異常を表示する。このため、冷却装置に異常が発生した際に、これを検出して表示することが可能になる。
【0007】
請求項2は、送風路を備える電池へ、充電の完了後にも送風を続ける送風モータを備える充電装置であって、
充電完了後の電池温度が、電池の冷却予定温度よりも所定値以上高いかを判断する判断部と、
前記判断部により所定値以上高いと判断され、且つ、前記送風モータが動作を継続している際に、異常を表示する異常表示部と、を備えることを技術的特徴とする。
【0008】
請求項2の発明では、充電完了後の電池温度が、電池の冷却予定温度よりも所定値以上高いと判断し、且つ、送風モータが動作を継続している際に、異常を表示する。即ち、送風モータが動作しながらも電池温度が下がらない状態を検出することで、電池の送風路の目詰まりを表示できる。
【0009】
請求項3は、請求項2の充電装置において、前記異常表示部は、更に、前記送風モータが回転できない際に、異常を表示することを技術的特徴とする。
【0010】
請求項3の発明では、送風モータが回転できない際に異常を表示するため、送風モータの異常を適正に表示できる。
【0011】
請求項4の発明では、記録装置を内蔵すると共に送風路を備える電池へ、充電の完了後にも送風を続ける送風モータを備える充電装置であって、
前記電池に内蔵された記憶装置に異常が記録されているかを判断し、異常が記録されていないときには、通常の電流で充電を行い、異常が記録されているときには、充電電流を下げて充電を行う充電電流制御部と、
充電完了後の電池温度が、電池の冷却予定温度よりも所定値以上高いかを判断する判断部と、
前記判断部により所定値以上高いと判断された際に、異常を前記電池内蔵の記憶装置に記録する記録部と、を備えることを特徴とする充電装置。
【0012】
請求項4の充電装置では、電池の送風路が目づまりした際に、これを判断部が、充電完了後の電池温度が、電池の冷却予定温度よりも所定値以上高くなることから検出し、記録部が、異常を電池内蔵の記憶装置に記録する。そして、充電電流制御部が、電池に内蔵された記憶装置に前回の充電の際の異常が記録されているかを判断し、異常が記録されているときには、充電電流を下げて充電を行う。このため、送風路が目づまりし、適切に冷却し得ない電池も、充電電流を下げることで最適の充電を行うことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る充電装置について図を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る充電装置10及び電池パック50を示している。本実施形態では、電池パック50内に送風路52が形成されている。充電装置10は、電池パック50の充電を行う制御回路30と、電池パック50を強制空冷する冷却装置40とを備える。該制御回路30には、冷却装置40の故障の際に、故障表示するLEDランプ39が備えられている。冷却装置40は、空気中の粉塵を吸着するフィルター42と、送風モータ44と、送風モータ44からの空気を導くダクト46とからなる。ダクト46の開口46aは、電池パック50が装填された状態で、当該電池パック50の送風路52の導入口52aと連通するように形成されている。
【0014】
図2は、充電装置10内の制御回路30の構成を示している。制御回路30は、電池パック50側に配設された温度センサ(サーミスタ)56からの出力値により電池温度を検出する温度検出部38と、充電電流値制御情報を記憶する記憶部35と、温度検出部38から出力された温度値から充電し得る電流値を求め、該電流値を電流指令値として充電電流制御部34へ出力する制御部36と、制御部36からの電流指令値に基づき電源回路32を制御して電池の充電電流を調整するための充電電流制御部34と、送風モータ44への電力供給をオン・オフするモータ制御部37と、電池パックのEEPROM58の情報を読み書きするROMリーダ33と、から構成されている。本実施形態の送風モータ44は、信号線44aを介してモニター信号(ファンロック信号)を制御部36側へ出力するように構成されている。即ち、モータ制御部37から給電されると、回転中に信号線44aにロウ信号を出力し、回転できない場合(ファンロック)には、ハイ信号を出力するように構成されている。
【0015】
引き続き、電池パック50の構成について、図3及び図4を参照して更に詳細に説明する。
図3は、電池パック50の斜視図であり、図4は、該電池パックの外ケース60を透写して送風路52を見た斜視図である。電池パック50は、外ケース60内に、ニッケル水素電池(図示せず)を内蔵する内ケース70を収容した二重構造となっており、該外ケース60と内ケース70との間に送風路52が形成されている。該内ケース70は気密構造となっており、例え、送風路52を介して水、粉塵等が侵入しても、電池から隔絶できるよう構成されている。
【0016】
図3に示す送風路52の導入口52aは、図1を参照して上述したように、充電装置10に装填された状態で、冷却装置40に配設されたダクト46の開口46aと連通するように配設されている。該電池パック50の上部には、図示しない電動工具への取り付け用のスリット64が形成されており、側部には、該電動工具へ固定するためのストッパ66を立設したロックボタン68が設けられている。
【0017】
図4に示す内ケース70は、上蓋72と、下蓋76と、該上蓋72と下蓋76との間に配設された放熱板74と、により形成されている。上蓋72の上部には、図3に示すスリットと平行に立壁72aが形成されており、該立壁72a間には、充電装置及び電動工具へ接続するための充放電端子78が配設されている。該放熱板74は、アルミニウムにより構成され、外部には放熱フィン74aが形成され、内側に絶縁樹脂コートが施されている。そして、該絶縁樹脂コートを介して内蔵されたニッケル水素電池と直接接触している。
【0018】
該上蓋72の側方には、送風路52の一部を構成する凹部72bが形成されている。また、上蓋72及び下蓋76と放熱板74との間には、送風路52の一部を構成する段差が設けられている。送風路52の導入口52aから入った風は、上述したようにニッケル水素電池と直接接触する放熱板74の放熱フィン74aを通り、外ケース60に形成された排出口52bを介して排出される。
【0019】
引き続き、充電装置10により冷却装置40の障害検出について説明する。本充電装置の充電装置10は、図2を参照して上述したように信号線44aを介してモニター信号(ファンロック信号)により送風モータ44の動作を監視し、送風モータ44がロックした際には、LEDランプ39を点灯して冷却装置40の障害を表示する。これにより、冷却装置40の故障状態で使用され、電池パックの寿命を短くすることを防ぐ。
【0020】
充電装置10は、更に、電池パック50の送風路52の目詰まりを監視している。この目詰まり監視について、図5のグラフを参照して説明する。グラフは、縦軸に電池温度を取り、横軸に時間を取ってある。ここで、時刻0で充電を開始し、時刻T1にて充電を完了し、充電完了後も送風モータ44を回し続け、電池パック50を冷却している。このグラフ中で、送風路52に目詰まりがなく温度が適正に下降している状態を実線で示し、目詰まりを起こして温度が低下できない場合を破線で示している。充電装置10は、充電完了後の電池温度が、電池の冷却される予定温度よりも所定値以上高いかを判断し、且つ、送風モータ44が動作を継続している際に、LEDランプ39を点灯して異常を表示する。即ち、送風モータ44が動作しながらも電池温度が下がらない状態を検出することで、電池パック50の送風路52の目詰まり、若しくは、図1中に示すフィルタ42の目詰まりを表示する。
【0021】
次に、第1実施形態の充電装置10の制御回路10による充電及び上記異常検出処理について、図6のフローチャートを参照して説明する。
先ず、制御回路30の制御部36は、図示しないセンサにより電池パックの装着を検出すると(S12:Yes)、電池パックのEEPROM58の内容を読み込む(S14)。そして、前回の充電の際に適正に冷却されたか否か、即ち、電池側の送風路52が目詰まりを起こし、冷却されず、冷却異常が記録されていないかを判断する(S16)。ここで、前回目詰まりを起こしていない時には(S16:No)、送風モータ44を始動する(S18)。そして、回転できない際の(ファンロック)、送風モータ44からのハイ信号が入力されたかを判断する(S22)。ここで、ハイ信号が入力されない場合は(S22:No)、冷却が適正に行い得る通常の充電電流での充電パターンを選択して充電を開始する(S24)。そして、充電が完了したかを判断し(S32)、充電が完了するまでは(S32:No)、ステップ22へ戻り、送風モータ44の異常を監視しながら充電を続ける。
【0022】
一方、上述したステップ16において、前回の充電の際に電池側の送風路52の目詰まり等により、冷却されず、冷却異常が記録されている際には(S16:Yes)、送風モータ44を停止する(S26)。そして、冷却が適正に行い得ない際の、通常よりも少ない充電電流での長い時間充電パターン(非冷却充電パターン)を選択して充電を開始する(S26)。また、LEDランプ39を点灯して通常と異なる充電パターンであることを表示する(S30)。一方、充電中に、送風モータ44からの異常信号(ハイ信号)が入力された際には(S22:Yes)、LEDランプ39を点灯して異常を表示する(S30)。
【0023】
本実施形態では、電池パック50の送風路32が目づまりしたことを、後述するように充電完了後の電池温度が、電池の冷却予定温度よりも所定値以上高くなることから検出し、電池パックのEEPROM58に記録する。そして、充電開始に際してEEPROM52に異常が記録されているときには、充電電流を下げて充電を行う。このため、送風路が目づまりし、適切に冷却し得ない電池も、充電電流を下げることで最適の充電を行うことができる。更に、該電池パック50の送風路32の目詰まりが操作者により解消された際には、後述するように、EEPROM58に異常が記録されなくなり、冷却充電パターンにより短時間で充電が行われる。
【0024】
充電が完了すると(S32:Yes)、充電電流を停止する(S34)。その後、冷却装置40の異常を検出しながら、送風モータ44による送風を続け、電池パック50を所定温度まで冷却する。ここでは先ず、送風モータ44からの異常信号(ハイ信号)が入力されないかを判断し(S36)、異常が発生した際には(S36:Yes)、LEDランプ39を点灯して異常を表示する(S42)。一方、異常が発生しない限り(S36:No)、電池温度(冷却される予定温度)を検索する(S38)。即ち、制御回路30は、充電完了時の電池温度に対応する経過時間毎の温度(図5に示す充電完了後の曲線値)をマップにして記憶部35に保持しており、該マップから経過時間に対応する冷却予定温度を検索する。そして、電池温度を測定し、測定した電池温度が、冷却予定温度よりも所定値以上(例えば、5℃)高いかを判断する(S40)。ここで、高くない場合には(S40:No)、適正に電池パックが冷却されているので、ステップ45へ進み、電池パックのEEPROM58に正常を書き込んでから(S45)、冷却を停止する所定温度(例えば40℃)まで電池が冷却されたかを判断し(S46)、冷却されない場合には(S46:No)、ステップ36へ戻り冷却を続ける。一方、冷却された場合には(S46:Yes)、送風モータ44を停止し(S48)、処理を終了する。
【0025】
ここで、上述したステップ40の測定した電池温度が、冷却予定温度よりも所定値以上高いかの判断において、所定値よりも高い場合には(S40:Yes)、LEDランプ39を点灯して、電池パック50の送風路52の目詰まりを表示し(S42)、電池パックのEEPROM58に異常を書き込む(S44)。LEDランプ39の点灯により、操作者は、電池パック50の送風路52を樹脂ワイヤー等で清掃することで、目詰まりを直し、電池パック50を適切に充電させることができる。一方、目詰まりが解消されない場合でも、EEPROM58に異常を書き込むことで、上述したように非冷却充電パターンに従い適正な充電が行われる。
【0026】
引き続き、本発明の第2実施形態に係る充電装置110について、図7及び図8を参照して説明する。上述した第1実施形態に係る充電装置では、送風モータ44の異常の場合も、送風経路の目詰まりとを同一のLEDランプ39を点灯した。これに対して、第2実施形態の充電装置110では、図7中に示すように送風モータ44の異常を表示する第1LEDランプ39aと、送風経路の目詰まりを示す第2LEDランプ39bとを備える。
【0027】
この第2実施形態の充電装置110の制御回路10による充電及び異常検出処理について、図8のフローチャートを参照して説明する。
先ず、制御部36は、図示しないセンサにより電池パックの装着を検出すると(S112:Yes)、図6を参照して上述した第1実施形態と同様にステップ114〜ステップ134にて充電を行う。
【0028】
充電が完了すると(S122:Yes)、充電電流を停止する(S134)。その後、冷却装置40の異常を検出しながら、送風モータ44による送風を続け、電池パック50を所定温度まで冷却する。ここでは先ず、送風モータ44からの異常信号(ハイ信号)が入力されないかを判断し(S136)、異常が発生した際には(S136:Yes)、第1LEDランプ39aを点灯して送風モータの異常を表示する(S137)。一方、異常が発生しない限り(S136:No)、電池温度(冷却される予定温度)を検索する(S138)。そして、電池温度を測定し、測定した電池温度が、冷却予定温度よりも所定値以上高いかを判断する(S140)。ここで、高くない場合には(S140:No)、適正に電池パックが冷却されているので、ステップ145へ進み、電池パックのEEPROM58に正常を書き込んでから、冷却を停止する所定温度まで電池が冷却されたかを判断し(S146)、冷却されない場合には(S146:No)、ステップ136へ戻り冷却を続ける。一方、冷却された場合には(S146:Yes)、送風モータ44を停止し(S148)、処理を終了する。
【0029】
ここで、上述したステップ140の測定した電池温度が、冷却予定温度よりも所定値以上高いかの判断において、所定値よりも高い場合には(S140:Yes)、第2LEDランプ39bを点灯して、電池パック50の送風路52の目詰まりを表示し(S142)、電池パックのEEPROM58に異常を書き込む(S144)。なお、第2実施形態では、2個のLEDランプを用いたが、この代わりに1個のLEDランプを、送風モータ44の異常の際に点灯させ、送風路52の目詰まりの際に点滅させるように構成することも可能である。
【0030】
上述した第1実施形態の充電装置では、表示ランプを共用するため廉価に構成できる。一方、第2充電装置の充電装置では、障害箇所を個別に指摘することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る充電装置及び電池パックの説明図である。
【図2】第1実施形態に係る充電装置の制御回路を示すブロック図である。
【図3】電池パックの斜視図である。
【図4】電池パックの送風路の通気状態を示す透視図である。
【図5】電池パックの温度変化を示すグラフである。
【図6】第1充電装置の充電装置の制御部による処置を示すフローチャートである。
【図7】第2実施形態に係る充電装置の制御回路を示すブロック図である。
【図8】第2実施形態の充電装置の制御部による処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 充電装置
30 制御回路
32 電源回路
34 充電電流制御部
35 記憶部
36 制御部
38 温度検出部
39 LEDランプ
39a 第1LEDランプ
39b 第1LEDランプ
40 冷却装置
44 送風モータ
50 電池パック
52 送風路
Claims (4)
- 充電の完了後にも電池の冷却を続ける冷却装置を備える充電装置であって、
充電完了後の電池温度が、電池の冷却予定温度よりも所定値以上高いかを判断する判断部と、
前記判断部により所定値以上高いと判断された際に、異常を表示する異常表示部と、を備えることを特徴とする充電装置。 - 送風路を備える電池へ、充電の完了後にも送風を続ける送風モータを備える充電装置であって、
充電完了後の電池温度が、電池の冷却予定温度よりも所定値以上高いかを判断する判断部と、
前記判断部により所定値以上高いと判断され、且つ、前記送風モータが動作を継続している際に、異常を表示する異常表示部と、を備えることを特徴とする充電装置。 - 前記異常表示部は、更に、前記送風モータが回転できない際に、異常を表示することを特徴とする請求項2の充電装置。
- 記録装置を内蔵すると共に送風路を備える電池へ、充電の完了後にも送風を続ける送風モータを備える充電装置であって、
前記電池に内蔵された記憶装置に異常が記録されているかを判断し、異常が記録されていないときには、通常の電流で充電を行い、異常が記録されているときには、充電電流を下げて充電を行う充電電流制御部と、
充電完了後の電池温度が、電池の冷却予定温度よりも所定値以上高いかを判断する判断部と、
前記判断部により所定値以上高いと判断された際に、異常を前記電池内蔵の記憶装置に記録する記録部と、を備えることを特徴とする充電装置。
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