JP4557569B2 - Battery pack - Google Patents
Battery pack Download PDFInfo
- Publication number
- JP4557569B2 JP4557569B2 JP2004050524A JP2004050524A JP4557569B2 JP 4557569 B2 JP4557569 B2 JP 4557569B2 JP 2004050524 A JP2004050524 A JP 2004050524A JP 2004050524 A JP2004050524 A JP 2004050524A JP 4557569 B2 JP4557569 B2 JP 4557569B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- charging
- voltage value
- assembled battery
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims description 194
- 238000000034 method Methods 0.000 description 35
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 2
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 nickel metal hydride Chemical class 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
本発明は、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルを有する組電池を充電する充電技術に関する。 The present invention relates to a charging technique for charging an assembled battery having battery cells that require charging at a voltage equal to or lower than a predetermined reference voltage value.
リチウムイオン電池セルを充電する充電技術の一例が、特開平11−187588号公報に開示されている(特許文献1参照)。このような技術から理解されるように、リチウムイオン電池セルは定電流充電が続けられると電池セルの電圧値が使用可能電圧値を超えて上昇して種々の不具合が生じる可能性があることから、一般的に電圧制御方式の充電器を用いて充電が行われる。そして、リチウムイオン電池セルの充電には、多くは、電池セルの電圧値が所定の基準電圧値(電池セルの品質を損なわず、確実に充電を行うことができる電圧値)に達した後には、充電終了までこの基準電圧値で充電される定電圧充電が適用されている。
一方、ニッケル・カドミウム電池セルやニッケル水素電池セル等の電池セルは、充電電圧特性が平坦であるとともに充電末期の電池セルの電圧値の上昇率が少ないことから、電圧制御方式の充電には適しておらず、一般的に電流制御方式の充電器を用いて充電が行われる。そして、これらのニッケル系電池セルの充電には、多くは、充電開始から充電終了まで一定値の充電電流で充電される定電流充電が適用されている。
On the other hand, battery cells such as nickel cadmium battery cells and nickel metal hydride battery cells have a flat charge voltage characteristic and a low rate of increase in the voltage value of the battery cells at the end of charging, so they are suitable for voltage control charging. In general, charging is performed using a current control type charger. In many cases, constant-current charging, in which charging is performed with a constant charging current from the start of charging to the end of charging, is applied to the charging of these nickel-based battery cells.
このように、組電池を構成する電池セルの種類に応じて異なる充電方式の充電器が必要であると、使用者は組電池を含む電池パックや機器を入手する際に、既に他の充電方式の充電器を所持していても、当該組電池を充電するための充電器を更に入手する必要がある。典型的には、使用者は、既に定電流充電器等の電流制御方式の充電器を所持していても、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要するリチウムイオン電池セル等を充電するためには、電圧制御方式の充電器を更に入手する必要があり、充電技術の汎用性の点で一層の技術探求が要請されていた。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルを有する組電池を充電することができる汎用性の高い充電技術を提供することをその目的とする。
Thus, when a charger with a different charging method is required depending on the type of battery cell constituting the assembled battery, when the user obtains a battery pack or device including the assembled battery, another charging method has already been established. Even if the charger is possessed, it is necessary to further obtain a charger for charging the assembled battery. Typically, the user charges a lithium ion battery cell or the like that requires charging at a voltage equal to or lower than a predetermined reference voltage value even if the user already has a current control type charger such as a constant current charger. Therefore, it is necessary to further obtain a voltage control type charger, and further technical exploration has been requested in terms of versatility of the charging technology.
This invention is made in view of this point, and provides the charging technique with high versatility which can charge the assembled battery which has a battery cell which requires the charge by the voltage below a predetermined reference voltage value. Is the purpose.
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
請求項1に記載の発明によれば、組電池を備える電池パックが構成される。
この「組電池」は、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する1又は複数の電池セルを有している。
所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルとしては、充電中に電池セルの電圧値が使用可能電圧値を超えると電池セルの劣化等種々の不具合が生じる二次電池(充電を行い繰り返し使用することが可能な電池)を広く包含する。典型的には、リチウムイオン電池セル等が用いられる。
なお、「所定の基準電圧値」とは、このような電池セルを充電する際に、電池セルの品質を損なわず確実に充電を完了することができる電圧値を示す。典型的には、リチウムイオン電池セルの場合には、電極の材質等により相違するが、電池セル1個につき概ね4.1(V)、もしくは4.2(V)の電圧値が基準電圧値として多用されている。
In order to achieve the above object, the invention described in each claim is configured.
According to invention of Claim 1, a battery pack provided with an assembled battery is comprised.
This “assembled battery” has one or a plurality of battery cells that require charging at a voltage equal to or lower than a predetermined reference voltage value.
As a battery cell that requires charging at a voltage below a predetermined reference voltage value, a secondary battery that causes various problems such as deterioration of the battery cell when the voltage value of the battery cell exceeds the usable voltage value during charging (charging is not possible. Batteries that can be used repeatedly and used repeatedly. Typically, a lithium ion battery cell or the like is used.
Note that the “predetermined reference voltage value” indicates a voltage value that can reliably complete the charging without impairing the quality of the battery cell when charging such a battery cell. Typically, in the case of a lithium ion battery cell, the voltage value is approximately 4.1 (V) or 4.2 (V) per battery cell, although it varies depending on the electrode material and the like. It is often used as.
また、組電池としては、このような電池セルのみで構成される態様、このような電池セルと所定の基準電圧値以下の電圧で充電する必要がない電池セルとからなる態様等を全て包含する。また、同じ種類の電池セル(例えば、リチウムイオン電池セルのみ)で構成される態様、また異なる種類の電池セルが混在する状態で構成される態様を広く包含する。さらに、組電池中の各電池セルは相互に直列に接続してもよく、あるいは並列に接続してもよい。また、組電池の出力電圧の仕様(一般的に公称電圧と称呼されている。)は、組電池を構成する電池セルの種類、数、接続態様等によって決定される。典型的には、複数の電池セルを直列に接続した組電池の公称電圧は、各電池セルの公称電圧を加算した値として設定することができる。 Moreover, as an assembled battery, the aspect comprised only with such a battery cell, the aspect which consists of such a battery cell, and a battery cell which does not need to be charged with the voltage below a predetermined reference voltage value, etc. are included altogether. . Moreover, the aspect comprised by the state comprised with the battery cell of the same kind (for example, only lithium ion battery cell) and the state where the battery cell of a different kind is mixed widely is included. Further, the battery cells in the assembled battery may be connected in series with each other or may be connected in parallel. Further, the specification of the output voltage of the battery pack (generally referred to as a nominal voltage) is determined by the type, number, connection mode, etc. of the battery cells constituting the battery pack. Typically, the nominal voltage of the assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series can be set as a value obtained by adding the nominal voltages of the battery cells.
このような、所定の基準電圧値以下の電圧で充電される1又は複数の電池セルを有する組電池を充電する際には、上記従来の技術でリチウムイオン電池セルの場合について説明したように、組電池の構成要素である其々の電池セルが、基準電圧値を超えないように充電されることが要請される。
本発明に係る電池パックでは、かかる要請に対処するべく、「分流装置」を備えている。「分流装置」では、組電池に充電電流が供給されて充電される際に、組電池の電圧値が所定の充電電圧値に達することにより、組電池が所定の充電電圧値以下の電圧で充電されるように組電池の充電電流を分流する。
ここで、「充電電流を分流する」とは、充電器から組電池に供給される充電電流を1又は複数の電流に分割して流すことを示す。
本発明における「所定の充電電圧値」は、典型的には、組電池を構成する電池セルの前記した基準電圧値に基づいて決定される。例えば、組電池が3個のリチウムイオン電池セルを直列に接続して構成されており、このリチウムイオン電池セルの基準電圧値が其々4.1(V)であれば、4.1(V)に3を乗じた12.3(V)が組電池の「所定の充電電圧値」として決定される。
When charging an assembled battery having one or a plurality of battery cells that are charged at a voltage equal to or lower than a predetermined reference voltage value, as described in the case of a lithium ion battery cell in the conventional technique, It is required that each battery cell which is a component of the assembled battery is charged so as not to exceed the reference voltage value.
The battery pack according to the present invention includes a “diversion device” in order to cope with such a request. When the charging current is supplied to the assembled battery and the battery is charged, the shunt device charges the assembled battery at a voltage equal to or lower than the predetermined charging voltage value when the voltage value of the assembled battery reaches a predetermined charging voltage value. The charging current of the assembled battery is shunted as described above.
Here, “dividing the charging current” means that the charging current supplied from the charger to the assembled battery is divided into one or a plurality of currents.
The “predetermined charging voltage value” in the present invention is typically determined based on the above-described reference voltage value of the battery cells constituting the assembled battery. For example, if the assembled battery is configured by connecting three lithium ion battery cells in series and the reference voltage values of the lithium ion battery cells are 4.1 (V), respectively, 4.1 (V ) Multiplied by 3 to determine 12.3 (V) as the “predetermined charging voltage value” of the battery pack.
また「所定の充電電圧値以下の電圧」とは、組電池の充電を完了することが可能であるとともに前記した「所定の充電電圧値」以下である電圧を全て包含する。典型的には、「所定の充電電圧値以下の電圧」とは、「所定の充電電圧値」とその誤差の範囲内の電圧値である場合や、詳細は後述するが、充電器に組電池の充電完了を検出させる目的で発生させる電圧値の低下分(後述する、満充電電圧低下「−ΔV」の満充電電圧低下値「ΔV」)を、前記した「所定の充電電圧値」から減じた電圧値までの範囲の電圧である場合等を示す。 Further, the “voltage below a predetermined charging voltage value” includes all voltages that can complete the charging of the assembled battery and are below the “predetermined charging voltage value”. Typically, the “voltage below the predetermined charging voltage value” is a voltage value within the range of the “predetermined charging voltage value” and its error, or will be described later in detail. A decrease in voltage value generated for the purpose of detecting the completion of charging (full charge voltage decrease value “ΔV” of full charge voltage decrease “−ΔV” described later) is subtracted from the “predetermined charge voltage value”. The case where the voltage is in the range up to the voltage value is shown.
本発明において、組電池が「所定の充電電圧値以下の電圧」で充電される態様としては、分流装置を用いて組電池に供給される充電電流のうち分流する電流値を適宜決定することで組電池の電圧値を所定の充電電圧値以下とする態様、分流装置を用いて充電電流を分流するタイミングや時間を適宜決定することで組電池の電圧値を所定の充電電圧値以下とする態様等を広く包含する。典型的には、分流装置には、組電池に並列接続可能なインピーダンス回路が設けられており、組電池の電圧値が所定の充電電圧値に達したら、インピーダンス回路に充電電流の一部が分流されるように構成されている。この場合には、当該インピーダンス回路のインピーダンス値を可変とし、当該回路に分流される充電電流の量を調整可能に設定することが好ましい。 In the present invention, as an aspect in which the assembled battery is charged with “a voltage equal to or lower than a predetermined charging voltage value”, a current value to be shunted among charging currents supplied to the assembled battery is appropriately determined using a shunt device. An aspect in which the voltage value of the assembled battery is set to a predetermined charging voltage value or less, and an aspect in which the voltage value of the assembled battery is set to a predetermined charging voltage value or less by appropriately determining the timing and time for diverting the charging current using the shunt device Etc. are widely included. Typically, the shunt device is provided with an impedance circuit that can be connected in parallel to the assembled battery. When the voltage value of the assembled battery reaches a predetermined charging voltage value, a part of the charging current is shunted to the impedance circuit. It is configured to be. In this case, it is preferable that the impedance value of the impedance circuit is variable and the amount of charging current shunted to the circuit is set to be adjustable.
また、組電池を充電する充電電流の分流が開始される時点としては、組電池が所定の充電電圧値に達した時点、組電池が設定時間以内に所定の充電電圧値に達する(まもなく所定の充電電圧値に達する)時点等を全て包含する。また、組電池を充電する充電電流が分流される期間は、組電池が所定の充電電圧値に達してから充電完了するまでの全期間である場合、組電池が所定の充電電圧値に達してから充電完了するまでの一部の所定期間である場合等を広く包含する。組電池を充電する充電電流が分流される期間が上記一部の所定期間である場合には、充電電流が分流される期間が設けられる回数は、組電池の電圧値が所定の充電電圧値に達してから充電完了するまでの期間を通して1回でもよいし複数回でもよい。 In addition, as the time when the shunting of the charging current for charging the assembled battery is started, when the assembled battery reaches a predetermined charging voltage value, the assembled battery reaches the predetermined charging voltage value within a set time (soon after the predetermined charging voltage value). All the points in time when the charging voltage value is reached are included. In addition, the period during which the charging current for charging the assembled battery is shunted is the entire period from when the assembled battery reaches the predetermined charging voltage value until the charging is completed, and when the assembled battery reaches the predetermined charging voltage value. This includes a wide range of cases such as a predetermined period from charging to completion of charging. When the period during which the charging current for charging the assembled battery is shunted is the above-mentioned part of the predetermined period, the number of times the charging current is shunted is set so that the voltage value of the assembled battery is equal to the predetermined charging voltage value. It may be once or a plurality of times throughout the period from when the battery is reached to when the charging is completed.
本発明の電池パックによれば、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する1又は複数の電池セルを有する組電池を、組電池の品質を損なうことなく確実に所定の充電電圧値以下の電圧で充電することが可能となった。したがって、使用者は、既に定電流充電器等の電流制御方式の充電器を所持していれば、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルを有する組電池を充電するために、電圧制御方式の充電器を更に入手する必要がなく、充電機材の合理化、汎用化を図ることが可能となる。 According to the battery pack of the present invention, an assembled battery having one or a plurality of battery cells that require charging at a voltage equal to or lower than a predetermined reference voltage value can be reliably lower than a predetermined charging voltage value without deteriorating the quality of the assembled battery. It became possible to charge with the voltage of. Therefore, if the user already possesses a current control type charger such as a constant current charger, in order to charge an assembled battery having a battery cell that requires charging at a voltage equal to or lower than a predetermined reference voltage value. Therefore, it is not necessary to further obtain a voltage control type charger, and it becomes possible to rationalize and generalize the charging equipment.
とりわけ、電動工具等の機器には、公称電圧が9.6V,12V,14.4V,18V,24V等の仕様の異なる多種類の組電池が用いられている。また、特に電動工具用の組電池は、概して電池の消費量が多い使用状況にある場合が多く、充電器で相応の頻度で繰り返し充電しつつ使用するので、充電の迅速性や容易性が要求されることが多い。本発明の電池パックを用いれば、使用者は、組電池が所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルを有しているか否かを考慮する必要がなく、電流制御方式の充電器を用いて充電を行うことができる。勿論、本発明の電池パックは、従来の技術で記載した電圧制御方式の充電器でも充電を行うことができるので、充電の迅速性や容易性が要求される電動工具の電池パックにも好適に適用される。 In particular, various types of assembled batteries having different specifications such as 9.6 V, 12 V, 14.4 V, 18 V, and 24 V are used for devices such as electric tools. In particular, battery packs for power tools are generally used in a situation where the battery consumption is large, and the charger is used while being repeatedly charged at a suitable frequency, so that quick and easy charging is required. Often done. If the battery pack of the present invention is used, the user need not consider whether or not the assembled battery has a battery cell that requires charging at a voltage equal to or lower than a predetermined reference voltage value. Charging can be performed using a container. Of course, since the battery pack of the present invention can be charged even by a voltage control type charger described in the prior art, it is also suitable for a battery pack of an electric tool that requires quick and easy charging. Applied.
(請求項2に記載の発明)
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の電池パックは、定電流充電器を用いて組電池が定電流充電される際に、電池セルが所定の基準電圧値以下の電圧で充電されるように、分流装置を用いて組電池の充電電流を分流する。
本発明における「定電流充電器」は、組電池に定電流値の充電電流を供給して組電池を充電する充電器を広く包含する。「定電流充電器」は、典型的には、ニッケル系の電池セル等に充電電流を供給する電流制御方式の充電器として多用されている。
(Invention of Claim 2)
According to the second aspect of the present invention, the battery pack according to the first aspect is configured such that when the assembled battery is charged with a constant current using a constant current charger, the voltage of the battery cell is equal to or lower than a predetermined reference voltage value. The charging current of the assembled battery is shunted using a shunt device so that the battery is charged with
The “constant current charger” in the present invention broadly includes chargers that charge a battery pack by supplying a charging current having a constant current value to the battery pack. The “constant current charger” is typically widely used as a current control type charger that supplies a charging current to a nickel-based battery cell or the like.
一方、従来より、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルを充電する際には、上記従来の技術でリチウムイオン電池セルの場合について説明したように、電池セルの電圧値が所定の基準電圧値に達した後には、充電終了までこの基準電圧値で充電される定電圧充電器が用いられている。このような電池セルに、前記した定電流充電器を用いて定電流値の充電電流を供給すると、電池セルの電圧値が使用可能電圧値を超えて上昇して種々の不具合が生じる可能性があった。
そこで、本発明の電池パックでは、定電流充電器を用いて組電池が定電流充電される際には、電池セルが所定の基準電圧値以下の電圧で充電されるように、分流装置を用いて組電池の充電電流を分流するので、定電流充電器を用いて、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルの充電が可能となった。
On the other hand, conventionally, when charging a battery cell that requires charging at a voltage equal to or lower than a predetermined reference voltage value, as described in the case of the lithium ion battery cell in the conventional technique, the voltage value of the battery cell is After reaching a predetermined reference voltage value, a constant voltage charger that is charged at this reference voltage value until the end of charging is used. If a constant current value charging current is supplied to such a battery cell using the constant current charger, the voltage value of the battery cell rises beyond the usable voltage value, and various problems may occur. there were.
Therefore, in the battery pack of the present invention, when the assembled battery is charged with a constant current using a constant current charger, a shunt device is used so that the battery cell is charged with a voltage equal to or lower than a predetermined reference voltage value. Thus, the charging current of the assembled battery is shunted, so that it is possible to charge a battery cell that requires charging at a voltage equal to or lower than a predetermined reference voltage value using a constant current charger.
(請求項3に記載の発明)
請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は2に記載の電池パックにおいて、分流装置は、組電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、組電池の電圧値に基づいて、組電池を充電する充電電流を分流する量を決定する制御手段とを有している。
「制御手段」は、典型的には、CPUと、ROM等の記憶手段とを用いて構成される。記憶手段には、予め、組電池の電圧値から組電池を充電する充電電流を分流する量(Ah)を決定するプログラムが記憶されているのが好ましい。充電電流を分流する量(Ah)としては、電流値(A)を変化させる態様、分流する時間(h)を変化させる態様等を広く包含する。典型的には、この分流装置には、組電池に並列接続するインピーダンス回路が設けられている。そして、分流装置の制御手段は、記憶手段に記憶されている上記したプログラムに基づいて、電圧検出手段による組電池の電圧検出値を用いてインピーダンス回路のインピーダンス値を決定し、インピーダンス回路に分流する充電電流の電流値(A)を調節する。インピーダンス回路には、例えば、複数の抵抗素子とスイッチング素子等の切換手段が設けられている。制御手段のCPUは適宜のタイミングで、決定したインピーダンス値に基づいてこのスイッチング素子をオン/オフ制御し、インピーダンス回路を決定したインピーダンス値とする。勿論、インピーダンス回路のインピーダンス値が小さいほどインピーダンス回路に分流される電流値は大きくなるので、組電池の電圧値が所定の充電電圧値を超えそうな場合には、インピーダンス値を小さくするのが好ましい。なお、記憶手段は、制御手段とは別の部材で構成されていてもよい。
本発明の電池パックによれば、組電池が充電される際に、組電池の電圧値が所定の充電電圧値以下の電圧値で充電されるように充電電流を分流することが容易となった。
(Invention of Claim 3)
According to a third aspect of the present invention, in the battery pack according to the first or second aspect, the shunt device includes a voltage detection means for detecting a voltage value of the assembled battery, and a battery pack based on the voltage value of the assembled battery. And control means for determining an amount of diverting a charging current for charging the battery.
The “control unit” is typically configured using a CPU and a storage unit such as a ROM. The storage means preferably stores in advance a program for determining an amount (Ah) for diverting a charging current for charging the assembled battery from the voltage value of the assembled battery. The amount (Ah) for diverting the charging current widely includes an aspect for changing the current value (A), an aspect for changing the time (h) for diverting, and the like. Typically, this shunting device is provided with an impedance circuit connected in parallel to the assembled battery. Then, the control means of the shunt device determines the impedance value of the impedance circuit using the voltage detection value of the assembled battery by the voltage detection means based on the above-mentioned program stored in the storage means, and shunts the impedance circuit Adjust the current value (A) of the charging current. The impedance circuit is provided with switching means such as a plurality of resistance elements and switching elements. The CPU of the control means performs on / off control of the switching element based on the determined impedance value at an appropriate timing, and sets the impedance circuit to the determined impedance value. Of course, the smaller the impedance value of the impedance circuit, the larger the current value shunted to the impedance circuit. Therefore, when the voltage value of the assembled battery is likely to exceed a predetermined charging voltage value, it is preferable to reduce the impedance value. . The storage means may be composed of a member different from the control means.
According to the battery pack of the present invention, when the assembled battery is charged, it becomes easy to shunt the charging current so that the voltage value of the assembled battery is charged at a voltage value equal to or lower than a predetermined charging voltage value. .
(請求項4に記載の発明)
請求項4に記載の発明によれば、請求項3に記載の電池パックの組電池に、充電中の組電池が満充電となる際の満充電電圧低下を検出可能な充電器を用いて充電電流を供給する場合に、制御手段は、組電池の電圧値が所定の充電電圧値に達した後に組電池が満充電となる際に、組電池の電圧値が、充電器で検出可能な満充電電圧低下が発生した場合の所定の電圧値となるように充電電流を分流する量を決定する。
(Invention of Claim 4)
According to the invention of claim 4, the battery pack of the battery pack of claim 3 is charged by using a charger capable of detecting a full charge voltage drop when the battery pack being charged is fully charged. When supplying the current, the control means, when the assembled battery is fully charged after the assembled battery voltage value reaches a predetermined charging voltage value, the voltage value of the assembled battery is detected by the charger. The amount by which the charging current is shunted is determined so as to be a predetermined voltage value when the charging voltage drop occurs.
一般的に、充電器は、充電中に種々の方法で組電池の満充電を検出して充電を停止する機能を有している。本発明に記載されている充電器は、組電池が満充電となる際の満充電電圧低下を検出可能な構成となっている。このような満充電の検出方法は、ニッケル・カドミウム電池セルやニッケル・水素電池セルを充電する定電流充電器において多用されている。これらの電池セルは、充電末期に1セル当たりの電圧値がピーク値から5〜20mA程度低下する特性を有している。この電圧値の低下は一般的に「−ΔV」と称呼され、このような方式で電池セルの満充電を検出する方法は、一般的に「−ΔV方式」と称呼されている。複数の電池セルが直列に接続された組電池の場合には、組電池の「満充電電圧低下」(−ΔV)として、1セル当たりの「満充電電圧低下」に組電池を構成する電池セルの数を乗じた値が設定される。 In general, a charger has a function of detecting a full charge of an assembled battery by various methods during charging and stopping the charging. The charger described in the present invention is configured to detect a full charge voltage drop when the assembled battery is fully charged. Such a full charge detection method is frequently used in constant current chargers for charging nickel / cadmium battery cells or nickel / hydrogen battery cells. These battery cells have a characteristic that the voltage value per cell decreases by about 5 to 20 mA from the peak value at the end of charging. This decrease in voltage value is generally referred to as “−ΔV”, and a method for detecting the full charge of a battery cell by such a method is generally referred to as a “−ΔV method”. In the case of an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series, the battery cell that constitutes the assembled battery at “full charge voltage drop” per cell as “full charge voltage drop” (−ΔV) of the battery pack The value multiplied by the number of is set.
この際、分流装置の制御手段は、組電池の電圧値が所定の充電電圧値に達した後に、典型的には、組電池が満充電される時点での組電池の電圧値を予測しつつ、満充電される時点において、組電池の電圧値が上記した「充電器で検出可能な満充電電圧低下が発生した場合の所定の電圧値」となるように、組電池の充電電流を分流する量を決定する。組電池が満充電となる時点の電圧値を予測する方法としては、その時点での組電池の充電量(例えば、組電池の電圧値に基づいて求めることができる。)に基づいて予測する方法が好適に適用される。
これによって充電器は、組電池が満充電になった際に、満充電電圧低下を検出して組電池の充電を停止することができる。
すなわち、本発明の電池パックを用いれば、電池パックの組電池が満充電となる際には、あたかも満充電低下が発生したかのように組電池の電圧値を低下させることができる。これによって、上記した充電器に組電池の満充電を検出させることができ、充電器は組電池の充電を停止することができる。したがって、組電池が満充電となった際には確実に充電が停止される。
At this time, the control unit of the shunt device typically predicts the voltage value of the assembled battery at the time when the assembled battery is fully charged after the voltage value of the assembled battery reaches a predetermined charging voltage value. When the battery is fully charged, the charge current of the battery pack is shunted so that the voltage value of the battery pack becomes the above-mentioned “predetermined voltage value when a full charge voltage drop detectable by the charger occurs”. Determine the amount. As a method of predicting the voltage value at the time when the assembled battery is fully charged, a method of predicting based on the charge amount of the assembled battery at that time (for example, it can be obtained based on the voltage value of the assembled battery). Is preferably applied.
Thereby, when the assembled battery is fully charged, the charger can detect a decrease in the fully charged voltage and stop charging the assembled battery.
That is, when the battery pack of the present invention is used, when the battery pack of the battery pack is fully charged, the voltage value of the battery pack can be reduced as if a full charge drop has occurred. Thereby, the above-mentioned charger can be made to detect full charge of an assembled battery, and the charger can stop charge of an assembled battery. Therefore, when the assembled battery is fully charged, charging is reliably stopped.
本発明によれば、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルを有する組電池を充電することができる汎用性の高い充電技術が提供されることとなった。 According to the present invention, a highly versatile charging technique capable of charging an assembled battery having battery cells that require charging at a voltage equal to or lower than a predetermined reference voltage value is provided.
(第1の実施の形態)
以下に、本発明を実施するための最良の形態の一例につき、図1〜図3、及び図5を参照しつつ説明する。本実施の形態では、一例として、本発明に係る電池パック100は、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要するリチウムイオン電池セルを有し、この電池パック100に定電流充電器を用いて定電流値の充電電流が供給される場合について説明する。図1には、本発明に係る電池パック100の構成をブロック図に模式的に示す。また、図1では、電池パック100を充電する充電器200の一例の概略構成も併せて示す。図2では、電池パック100の組電池の電圧値と充電電流の変化を経時的に示す。また、図3では、電池パック100の制御手段が組電池の充電の際に実行するプログラムのフローチャート図を示す。また、図5では、充電器200を用いてニッケル系組電池を充電する従来技術を示す。
(First embodiment)
An example of the best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3 and FIG. In the present embodiment, as an example, the
まず、図1を用いて電池パック100の構成を説明する。
電池パック100は、組電池110と、分流装置300と、充電器200等の外部機器を用いて組電池110が充電されるための回路構成、及び電動工具等の機器が接続された時に組電池110が放電されるための(すなわち、組電池110が消費されるための)回路構成、及び充電器200や電動工具等の機器の対応する端子に接続可能な端子TE1〜TE3が実装されたプリント基板とを有する。また、電池パック100は、図示は省略しているものの、組電池110やプリント基板が収容される筺体を備え、充電器200や電動工具等の機器に着脱可能な構成となっている。そして、電池パック100が充電器200に装着されると、電池パック100の端子TE1〜TE3が対応する充電器200の端子TE11〜TE3に接続され、充電器200を用いて電池パック100の組電池110を充電可能な状態となる。一方、図示省略しているものの、電池パック100が電動工具等の機器に装着されると、電池パック100の端子TE1〜TE3が対応する機器の端子に接続され、電池パック100の組電池110で機器に電源を供給可能な状態となる。
First, the configuration of the
The
上記した電池パック100の筺体に収容されている組電池110としては、3個のリチウムイオン電池セルが直列に接続されたリチウムイオン電池群が設けられている。また、プリント基板に実装されている各種回路構成は、CPUを有し電池パック100の動作を制御する電池制御部130、充電器200ないしは充電後の電池パック100を機器に接続する端子TE1〜TE3、電池制御部130によってインピーダンス値が変更されるインピーダンス回路Zを備えている。
このリチウムイオン電池群(組電池110)が、本発明における「組電池」に対応し、リチウムイオン電池セルが、本発明における「所定の基準電圧以下の電圧での充電を要する電池セル」に対応する要素である。また、インピーダンス回路Zと電池制御部130が、本発明における「分流装置」に対応する要素である。
As the assembled
This lithium ion battery group (the assembled battery 110) corresponds to the “assembled battery” in the present invention, and the lithium ion battery cell corresponds to the “battery cell that requires charging at a voltage equal to or lower than a predetermined reference voltage” in the present invention. It is an element to do. Further, the impedance circuit Z and the
そして、組電池110のプラス側(図1に示す上側)は電池パック100の端子TE1と、組電池110のマイナス側(図1に示す下側)は電池パック100の端子TE2と接続されている。電池パック100が充電器200に装着されると、端子TE1,TE2は、後述する充電器200の端子TE11,TE12にそれぞれ接続され、組電池110が充電される構成となっている。また、電池パック100が電動工具等の機器に装着されると、端子TE1,TE2は、機器の対応する端子に接続され、組電池110が放電をして機器に電源を供給する構成となっている。
The plus side (upper side shown in FIG. 1) of the assembled
また、組電池110のプラス側には、インピーダンス回路Zの一端が接続されている。インピーダンス回路Zの他端は組電池110のマイナス側に接続されている。
また、組電池110のプラス側は、さらに、電池制御部130の端子131と、組電池110のマイナス側は、さらに、電池制御部130の端子132と接続されている。これにより、端子TE1、組電池110のプラス側、インピーダンス回路Zの一端、電池制御部130の端子131が接続されている。また、端子TE2、組電池110のマイナス側、インピーダンス回路Zの他端、電池制御部130の端子132が接続されている。
この構成により、電池制御部130は、適宜のタイミングで端子131及び端子132間の電位差を検出して、組電池110の電圧値を算出する。
この電池制御部130は記憶部を有しており、記憶部には、予め、組電池110の電圧値に基づいてインピーダンス回路Zのインピーダンス値を決定するプログラム等が記憶されている。これにより、電池制御部130は、インピーダンス回路Zのインピーダンス値を変更することができる。
このようにして算出した組電池110の電圧値が、本発明の「組電圧の電圧値」に対応する。また、組電池110の電圧値を検出する回路構成(端子131及び端子132間の電位差を検出する回路構成)、及び電池制御部130が実行するプログラムのうち組電池110の電圧値を検出する所定のステップ(後述する、図3に示すプログラムのステップS10やステップS19)が、本発明の「電圧検出手段」に対応する。
Further, one end of the impedance circuit Z is connected to the plus side of the assembled
Further, the plus side of the assembled
With this configuration, the
The
The voltage value of the assembled
なお、電池制御部130は、組電池110を電源として動作するのが好ましいが、電池制御部130動作用の充電手段が設けられていて、組電池110が充電される際に、当該充電手段も充電され、電池制御部130はこれによって動作する構成としてもよい。また、充電器200から電池制御部130動作用の制御電源が出力される構成としてもよい。この場合、充電器200側に制御電源出力用の端子が設けられ、電池パック100に制御電源入力用の端子が設けられる。
The
また、端子TE3は電池制御部130の端子133と接続される。これにより、充電器200の充電制御部220には、詳細を後述する、設定電圧値Vs未満の所定値の電圧、もしくは設定電圧値Vs以上の所定値の電圧が、電池制御部130の端子133から入力される。
Further, the terminal TE3 is connected to the
次に、電池パック100を充電する充電器200の構成の概要を説明する。
本実施の形態では、充電器200は、組電池110の充電期間において一定の電流値の充電電流を供給する定電流充電器である場合について説明する。
充電器200は、AC入力電源を電池パック100充電用の直流電源に変換する電源回路210、電源回路210を制御する充電制御部220、電池パック100との接続のための端子TE11〜TE13、AC入力電源を接続する入力端子SE11,SE12を備えている。
Next, an outline of the configuration of the
In the present embodiment, a case where
The
電源回路210の入力側は、AC入力電源を接続可能な入力端子SE11,SE12に接続されている。また、電源回路210の電源出力端子は、充電制御部220の制御のもとに、電源回路210でAC入力電源から変換され電池パック100を充電する直流電源の出力端子TE11に接続されている。また、電源回路210の接地端子は、シャント抵抗を介して出力端子TE12に接続されている。これにより、図1に示す充電器200では、出力端子TE11が電源供給端子、出力端子TE12が接地電位供給端子となっている。
また、特に図示していないが、電源回路210からは、AC入力電源から変換された、充電器200内のIC等に供給される制御用電源(概ね5V)が出力され、充電制御部220等に供給されている。
また、充電制御部220には端子TE12とシャント抵抗の一方端が接続されており、充電器200は、この構成により充電電流値を検出可能な構成となっている。
また、充電制御部220は端子TE13と接続されており、これによって電池パック100の電池制御部130から、詳細を後述する、設定電圧値Vs未満の所定値の電圧、もしくは設定電圧値Vs以上の所定値の電圧が入力される。
The input side of the power supply circuit 210 is connected to input terminals SE11 and SE12 to which an AC input power supply can be connected. The power supply output terminal of the power supply circuit 210 is connected to the output terminal TE11 of a DC power supply that is converted from the AC input power supply by the power supply circuit 210 and charges the
Although not particularly shown, the power supply circuit 210 outputs a control power supply (generally 5 V) converted from an AC input power supply and supplied to an IC or the like in the
Further, the terminal TE12 and one end of the shunt resistor are connected to the charging
In addition, the charging
次に、図2、図3を用いて、電池パック100(すなわち、組電池110)を充電器200で充電する動作を説明する。
図2では、本実施の形態の電池パック100の組電池110を充電器200で充電する場合の組電池110の電圧値の変化と充電電流の変化を経時的に示す。また、図3では、本実施の形態の電池パック100の電池制御部130が組電池110の充電の際に実行するプログラムのフローチャート図を示す。
Next, the operation of charging the battery pack 100 (that is, the assembled battery 110) with the
FIG. 2 shows changes in voltage value and charging current of the assembled
まず、充電器200の入力端子SE11,SE12にAC入力電源が接続される(併せて図1参照)。これにより、電源回路210でAC入力電源が変換された制御電源が、充電器200内の充電制御部220に供給され(特に図示していない。)、これによって充電器200は動作を開始する。
First, an AC input power source is connected to the input terminals SE11 and SE12 of the charger 200 (see also FIG. 1). As a result, the control power obtained by converting the AC input power by the power supply circuit 210 is supplied to the
電池パック100が充電器200に装着されると、充電器200の各端子TE11〜TE13が電池パック100の端子TE1〜3にそれぞれ接続される。
このように接続されることにより、充電器200の充電制御部220は、電源回路210が定電流値の充電電流を出力するように制御する。このようにして電池パック100の組電池110に対して充電が開始される。
なお、充電が開始される初期状態では、電池パック100のインピーダンス回路Zのインピーダンス値は∞(無限大)に設定されている(インピーダンス回路Zは接続が遮断されている)。
When the
By being connected in this way, the charging
In the initial state where charging is started, the impedance value of the impedance circuit Z of the
そして、電池パック100の電池制御部130は、図3のステップS10に示すように、所定のタイミングで組電池110の電圧値を検出する。組電池110の電圧値は前述したように、電池制御部130の端子131,132間の電位差から検出することができる。そして、電池制御部130は、ステップS12の処理に進む。
And the
ステップS12では、ステップS10で検出された組電池110の電圧値が予め設定された定電圧設定値S(V)以上であるか否かが判別される。定電圧設定値S(V)未満である場合には、電池制御部130はリターンして、そのままの状態で充電を継続する(図2に示す、時刻t0〜t1)。一方、組電池110の電圧値が定電圧設定値S(V)以上である場合には(図2に示す、時刻t1)、電池制御部130はステップS14の処理に進む。
ここで、定電圧設定値S(V)としては、組電池110が、その品質を損なうことなく充電を終了することができる電圧値が、予め電池制御部130に設定されている。本実施の形態の組電池110は、3個のリチウムイオン電池セルから構成されているので、このリチウムイオン電池セル1個の定電圧設定値(本発明の「所定の基準電圧」に対応する。)が4.1(V)であれば、組電池110の定電圧設定値S(V)(本発明の「所定の充電電圧値」に対応する。)は、12.3(V)(12.3(V)=4.1(V)×3)に設定されている。
In step S12, it is determined whether or not the voltage value of the assembled
Here, as the constant voltage set value S (V), a voltage value at which the assembled
ステップS14では、電池制御部130の、後述する“タイマー機能”のタイマーがオフ状態の場合、タイマーをスタートさせる。そして、電池制御部130は、ステップ16の処理に進む。
ここで、“タイマー機能”は、組電池110の電圧値が定電圧設定値S(V)に達してから(図2に示す、時刻t1)組電池110の充電を終了するまでの時間を計測する。電池制御部130には、予め組電池110が満充電になる時間として設定値ts(秒)が設定されている。
In step S <b> 14, when a timer of “timer function” described later of
Here, the “timer function” measures the time from when the voltage value of the assembled
ステップS16では、電池制御部130は、インピーダンス回路Zのインピーダンス値を決定する。電池制御部130の記憶部には、予め、定電圧設定値S(V)と検出した電圧値との差に対応する複数のインピーダンス値が記憶されている。そして、例えば、検出した組電池110の電圧値が定電圧設定値S(V)と等しい場合や超えそうな場合には、現在選択されているインピーダンス値よりも小さいインピーダンス値が選択される。また、検出した組電池110の電圧値が定電圧設定値S(V)を所定の閾値以上下まわりそうな場合には、現在選択されているインピーダンス値よりも大きいインピーダンス値が選択される。インピーダンス値の選択条件としては、その時点での電圧値や電圧値の変化の割合等のデータが適宜用いられる。そして、インピーダンス回路Zのインピーダンス値を、例えば、インピーダンス回路Zが有する複数の抵抗素子を接続するスイッチング素子をオン/オフ制御することで、選択したインピーダンス値にする(すなわち、充電が開始されてから、最初にステップS12の処理でYesになった場合には、インピーダンス値は、初期値∞(無限大)から、電池制御部130で選択したインピーダンス値に変更される。)。そして、電池制御部130は、ステップS18の処理に進む。
In step S <b> 16, the
ステップS18では、“タイマー機能”のタイマーの値が設定値ts(秒)以上であるか否かが判別される。設定値ts(秒)未満であれば、電池制御部130はステップS19の処理に進み、設定値ts(秒)以上であれば、ステップS20の処理に進む。
ステップS19では、電池制御部130は、組電池110の電圧値を検出してステップS16の処理に戻る。
一方、ステップS20ではタイマー機能のタイマーがオフされ、タイマーの値がクリアされる。そして、電池制御部130はステップS22の処理に進む。
このように、図2に示す時刻t1〜t3(時刻t1から設定値ts(秒)経過後までの間)ではステップS16〜S19の処理が適宜の間隔で繰り返されることにより、インピーダンス回路Zのインピーダンス値が適宜更新され、時刻t1で定電圧設定値S(V)に達してから設定値ts(秒)が経過するまで、概ね定電圧設定値S(V)(定電圧設定値S(V)から所定の電圧値の範囲内)で充電が継続される。
そして、ステップS22では、電池制御部130は端子135から、詳細を後述する、“設定電圧値Vs未満の所定値の電圧”を出力する。
In step S18, it is determined whether or not the timer value of the “timer function” is equal to or greater than a set value ts (seconds). If it is less than the set value ts (seconds), the
In step S19, the
On the other hand, in step S20, the timer function timer is turned off, and the timer value is cleared. Then, the
In this way, at times t1 to t3 (between time t1 and after the set value ts (seconds) has elapsed) shown in FIG. The value is updated as appropriate, and until the set value ts (seconds) elapses after reaching the constant voltage set value S (V) at time t1, the constant voltage set value S (V) (constant voltage set value S (V) To within a predetermined voltage value range).
In step S <b> 22, the
ここで、ステップS22で出力された“所定電圧値Vs未満の所定値の電圧”について詳細を説明する。
ここで、一般的に充電器200には、充電中の組電池の温度に対応した温度指標出力信号を受信し、この温度指標出力信号に基づいて制御部で組電池の温度が所定の温度以上であることが判別された場合には、組電池の充電を停止する機能が設けられている場合がある。
例えば、図5に示す従来の電池パック100aでは、ニッケル系電池群110aの近傍にサーミスタTMが設けられている。そして、充電器200の充電制御部220は、サーミスタTMの両端の電圧値(上述した、温度指標出力信号)を、端子13を介して検出することができる構成となっている。このサーミスタTMがNTCサーミスタである場合には、サーミスタTMは、温度が上昇するとインピーダンス値が低くなる特性を有する。これにより、充電制御部220は、サーミスタTMの両端の電圧値からサーミスタTMが近傍に配置されている組電池110の温度が設定温度未満であるか否かを監視することができる。本実施の形態の充電器200では、サーミスタTMの両端の電圧値が設定電圧値Vs以上であれば組電池110aが高温状態ではないことを判別し、組電池110aへの充電動作を継続可能とする。一方、サーミスタTMの両端の電圧値が設定電圧値Vs未満であれば組電池110aが高温状態であることを判別し、組電池110aへの充電動作を停止する。
図1に示す本実施の形態の電池パック100の電池制御部130では、組電池110の充電が完了したら、上記したようなサーミスタTMの両端の電圧値を検出する機能が設けられている充電器200の充電制御部220において電池パック100の組電池110が高温状態であることを判別される電圧、すなわち設定電圧値Vs未満の所定の電圧を、端子133,電池パック100の端子TE3,充電器200の端子TE13を介して、充電制御部220に出力する。
これにより、サーミスタTMの両端の電圧値を検出可能な充電器200の充電制御部220は、組電池110が高温状態であることを判別して電池パック100の充電を停止することができる。
Here, the details of the “voltage having a predetermined value less than the predetermined voltage value Vs” output in step S22 will be described.
Here, generally, the
For example, in the
The
Thereby, the charging
このようにして、電池パック100の組電池110を充電器200を用いて充電した場合、図2に示すように、時刻t0で充電を開始してから適宜のタイミングで組電池110の電圧値が検出される(図3に示すステップS10の処理に対応)。時刻t0〜t1では、組電池110の電圧値が定電圧設定値S(V)に達していないので(図3に示すステップS12の処理のNo)、インピーダンス回路Zは接続が遮断されていて充電器200による充電電流は組電池110側に全て流れる。
In this way, when the assembled
そして、時刻t1で組電池110の電圧値が定電圧設定値S(V)に達したことが判別されると(図3に示すステップS12の処理のYes)、電池制御部130で決定されたインピーダンス値に設定された(図3に示すステップS16の処理)インピーダンス回路Zが組電池110に並列接続される。また、同時に電池制御部130は充電終了時を検出するためのタイマーをスタートさせる(図3に示すステップS14の処理)。時刻t1以降も適宜のタイミングで組電池110の電圧値が検出され(図3に示すステップS19に対応)、組電池110の電圧値が定電圧設定値S(V)であるようにインピーダンス値が更新され(ステップS16に対応)、充電電流が更新されたインピーダンス値に基づいてインピーダンス回路Zに分流されつつ組電池110の充電が継続される。
When it is determined that the voltage value of the assembled
これにより、組電池110の電圧値が最初に定電圧設定値S(V)に達した時刻t1から設定値ts(秒)経過時までの間、概ね定電圧設定値S(V)で充電される。例えば、図2に示す、時刻t2では、充電電流をI(A)のうち、インピーダンス回路Zに電流Ia(A)、組電池110に電流Ib(A)が流れている(充電電流I(A)=Ia(A)+Ib(A))。この状態で、組電池110の電圧値は、概ね定電圧設定値S(V)を保っている。
そして、時刻t3でタイマーの値が所定値tsに達したことを検出したら(図3に示す、ステップS18に対応する)、電池制御部130は充電器200に、前出した“設定電圧値Vs未満の所定値の電圧”を出力する(ステップS22に対応する。)。
これにより、充電器200の充電制御部220は、電池パック100の組電池110の充電が完了したことを検出して充電を終了する。
As a result, the
When it is detected at time t3 that the value of the timer has reached the predetermined value ts (corresponding to step S18 shown in FIG. 3), the
Thereby, the charging
このように、本実施の形態の電池パック100では、定電圧設定値S(V)以下の電圧で充電する必要がある組電池110を、一定の充電電流値I(A)の充電電流で充電を行う充電器200を用いて、定電圧設定値S(V)以下の電圧で確実に充電することができる。すなわち、定電圧設定値S(V)以下の電圧で充電する必要がある組電池110充電用の充電器を別途準備する必要がない。このように、組電池110の充電に際して汎用性のある電池パック100が提供されることとなった。
As described above, in the
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態を、図4を参照しつつ説明する。
本実施の形態では、充電器200(併せて図1参照)が、いわゆる「−ΔV方式」で組電池の満充電を検出する機能を有し、電池パックの分流装置は、該充電器200が「−ΔV方式」で組電池の満充電を検出できるように組電池を充電する充電電流の量を調整する場合について説明する。
第2の実施の充電器200の充電制御部220は、組電池の電圧値がピーク値に達した後に所定の満充電電圧低下(「−ΔV」)を検出することにより充電を停止する。満充電電圧低下(「−ΔV」)は、数mV〜数十mVの単位であればどのように設定されていてもよい。そして、特に図示していないが、第2の実施の形態の電池パックでは、第1の実施の形態で説明した電池パック100(併せて図1参照)のように、組電池110が充電完了した際に“設定電圧値Vs未満の所定値の電圧”を出力する構成、すなわち、図1に示す端子TE3、及び端子TE3と電池制御部130の端子133への接続回路、及び図3に示すステップS22の処理を備える必要がない。
さらに、第2の実施の電池パックでは、組電池が最初に定電圧設定値S(V)に達した後、インピーダンス回路Zのインピーダンス値を更新する方法(図3に示す、第1の実施の形態の電池パック100で実行されているプログラムのステップS16に相当する。)が電池パック100の場合と相違する。
第2の実施の形態の電池パックのその他の構成は、第1の実施の形態の電池パック100(併せて図1参照)と同様である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, the charger 200 (refer to FIG. 1 together) has a function of detecting the full charge of the assembled battery by the so-called “−ΔV method”. A case where the amount of charging current for charging the assembled battery is adjusted so that the full charge of the assembled battery can be detected by the “−ΔV method” will be described.
The charging
Furthermore, in the battery pack of the second embodiment, after the assembled battery first reaches the constant voltage set value S (V), a method of updating the impedance value of the impedance circuit Z (shown in FIG. Corresponds to step S16 of the program executed in the
Other configurations of the battery pack of the second embodiment are the same as those of the
このような電池パックを充電器200で充電する動作を、図4を用いて説明する。図4では、第2の実施の形態の組電池を充電器200で充電する場合の組電池の電圧値の変化と充電電流の変化を経時的に示す。
第2の実施の形態の電池パックの組電池を充電器200を用いて充電した場合、時刻t0で充電が開始された後、適宜のタイミングで組電池の電圧値が検出される。そして、時刻t0〜t1では、組電池の電圧値が定電圧設定値S(V)に達していないので、インピーダンス回路Zは接続が遮断されていて充電器200の充電電流は組電池側に全て流れる。
The operation of charging such a battery pack with the
When the assembled battery of the battery pack according to the second embodiment is charged using the
そして、時刻t1で組電池の電圧値が定電圧設定値S(V)に達したことが判別されると、電池制御部で決定されたインピーダンス値に設定されたインピーダンス回路Zが組電池に並列接続される。また、同時に、電池制御部は、第1の実施の形態の“タイマー機能”と同様のタイマーをスタート作動させる(併せて、図3に示す第1の実施の形態のステップS14参照)。
そして、組電池の電圧値が定電圧設定値S(V)に達した時刻t1から設定値ts(秒)経過時までの間、適宜のタイミングで組電池の電圧値を検出しつつ、組電池が満充電となる設定値ts(秒)経過時(本発明の「組電池の電圧値が所定の充電電圧値に達した後に満充電となる際」に対応する。)に組電池の電圧値が定電圧設定値S(V)からΔV(V)低下するように、インピーダンス回路Zのインピーダンス値を更新する。この電池制御部が実行する上記した処理が、図3に示す第1の実施の形態の場合のステップS16の処理に対応する。
そして、適宜のタイミングで組電池の電圧値が検出され(図3に示すステップS19の処理に対応する。)、その時点の電圧値に基づいて、設定値ts(秒)経過時の組電池の電圧値を予測しつつ、設定値ts(秒)経過時に、組電池の電圧値が定電圧設定値S(V)からΔV(V)低下するように、インピーダンス回路Zのインピーダンス値を補正し、更新する。(図3に示すステップS16〜S19の処理に対応する。)
設定値ts(秒)経過して、組電池の充電が完了すると、時刻t3で組電池の電圧値が定電圧設定値S(V)からΔV(V)低下しているので、「−ΔV方式」で組電池の満充電を検出可能な充電器は、これにより組電池の満充電を検出して充電を停止する。
When it is determined that the voltage value of the assembled battery has reached the constant voltage set value S (V) at time t1, the impedance circuit Z set to the impedance value determined by the battery control unit is parallel to the assembled battery. Connected. At the same time, the battery control unit starts a timer similar to the “timer function” in the first embodiment (also refer to step S14 in the first embodiment shown in FIG. 3).
Then, while detecting the voltage value of the assembled battery at an appropriate timing from the time t1 when the voltage value of the assembled battery reaches the constant voltage set value S (V) to the time when the set value ts (seconds) has elapsed, the assembled battery When the set value ts (seconds) at which the battery is fully charged has elapsed (corresponding to “when the battery is fully charged after the voltage value of the battery reaches the predetermined charging voltage value” in the present invention). , The impedance value of the impedance circuit Z is updated so that ΔV (V) decreases from the constant voltage set value S (V). The above-described processing executed by the battery control unit corresponds to the processing in step S16 in the case of the first embodiment shown in FIG.
Then, the voltage value of the assembled battery is detected at an appropriate timing (corresponding to the process of step S19 shown in FIG. 3), and based on the voltage value at that time, the assembled battery at the time when the set value ts (seconds) has elapsed. While predicting the voltage value, when the set value ts (seconds) has elapsed, the impedance value of the impedance circuit Z is corrected so that the voltage value of the assembled battery decreases by ΔV (V) from the constant voltage set value S (V), Update. (This corresponds to the processing in steps S16 to S19 shown in FIG. 3.)
When the charging of the assembled battery is completed after the set value ts (seconds) has elapsed, the voltage value of the assembled battery decreases by ΔV (V) from the constant voltage set value S (V) at time t3. Thus, the charger that can detect the full charge of the battery pack detects the full charge of the battery pack and stops charging.
本実施の形態の電池パックによれば、電池パックの組電池が満充電になった時に、“設定電圧Vs未満の所定値の電圧”を出力する必要がなく、容易な構成で、従来の「−ΔV方式」により満充電の検出をする充電器200に組電池の満充電を検出させることができる。これにより、充電に際しての電池パックの汎用性が向上する。
According to the battery pack of the present embodiment, when the assembled battery of the battery pack is fully charged, there is no need to output “a voltage having a predetermined value less than the set voltage Vs”, and the conventional “ The
第1及び第2の実施の形態の電池パックでは、インピーダンス回路Zのインピーダンス値を、電池制御部が変更可能に構成したが、組電池を定電圧設定値S(V)以下で充電することができれば、インピーダンス値は固定であってもよい。インピーダンス回路のインピーダンス値が固定であれば、電池制御部130の処理が容易である。この場合、インピーダンス回路が組電池に接続状態となる時間と非接続状態となる時間の比率が変更されることで、組電池に供給される充電電流量(Ah)が変更されるように構成されるのが好ましい。
In the battery packs of the first and second embodiments, the impedance value of the impedance circuit Z is configured to be changeable by the battery control unit, but the assembled battery can be charged at a constant voltage set value S (V) or less. If possible, the impedance value may be fixed. If the impedance value of the impedance circuit is fixed, the process of the
また、インピーダンス回路Zとしては、組電池を定電流で充電する充電電流の一部を分流することができる回路であればよく、例えば、このような機能を実現するIC等がインピーダンス回路Zとして設けられていてもよい。このように、インピーダンス回路ZをIC等を用いて構成すれば、部品点数が少なくてよいので、分流装置の組立工数が低減されることとなる。 The impedance circuit Z may be any circuit that can shunt a part of the charging current for charging the assembled battery with a constant current. For example, an IC or the like that realizes such a function is provided as the impedance circuit Z. It may be done. As described above, if the impedance circuit Z is configured using an IC or the like, the number of parts may be small, so that the number of assembling steps of the flow dividing device is reduced.
また、実施の形態では、充電中に組電池の電圧値が最初に定電圧設定値S(V)となった時点でタイマー機能をスタートさせているが、このタイマー機能のスタート時点は実施の形態に限定されるもではなく、電池パックの充電終了時点までの時間を計測できればよい。例えば、電池制御部130が、充電開始時にタイマー機能をスタートさせる方法も用いられ得る。
In the embodiment, the timer function is started when the voltage value of the assembled battery first reaches the constant voltage set value S (V) during charging. The start point of the timer function is the embodiment. It is not limited to this, and it is only necessary to measure the time until the end of charging of the battery pack. For example, a method in which the
また、組電池100,100aの満充電につき、充電器200に組電池100,100aの充電を停止させる方法として、第1の実施の形態では、電池パック100の電池制御部130が組電池100があたかも高温状態となったことを示す電圧(設定電圧値Vs未満の所定値の電圧)を充電器200に出力する場合について説明した。また、第2の実施の形態では、組電池100aが満充電となる時点であたかも満充電電圧低下(−ΔV)が発生したかのように組電池100aの電圧値を充電中のピーク値から低下させる場合について説明した。しかしながら、充電器200に組電池100,100aの充電を停止させる方法としては充電器200が備えている機能を利用することができれば他の方法を用いても良い。
Further, as a method for causing the
100 電池パック
110 組電池
130 電池制御部
200 充電器
300 分流装置
S 定電圧設定値(V)
Z インピーダンス回路
DESCRIPTION OF
Z impedance circuit
Claims (4)
前記組電池に充電電流が供給されて充電される際に、当該組電池の電圧値が所定の充電電圧値に達することにより、当該組電池が前記所定の充電電圧値以下の電圧で充電されるように当該組電池の充電電流を分流する分流装置を有する電池パック。 A battery pack comprising an assembled battery having one or more battery cells that require charging at a voltage equal to or lower than a predetermined reference voltage value,
When the charging current is supplied to the assembled battery and charged, the assembled battery is charged at a voltage equal to or lower than the predetermined charging voltage value when the voltage value of the assembled battery reaches a predetermined charging voltage value. A battery pack having a shunt device for shunting the charging current of the assembled battery.
定電流充電器を用いて前記組電池が定電流充電される際に、前記電池セルが前記所定の基準電圧値以下の電圧で充電されるように、前記分流装置を用いて当該組電池の充電電流を分流する電池パック。 The battery pack according to claim 1,
When the battery pack is charged at a constant current using a constant current charger, the battery pack is charged using the shunt device so that the battery cell is charged at a voltage equal to or lower than the predetermined reference voltage value. Battery pack that shunts current.
前記分流装置は、前記組電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、当該組電池の電圧値に基づいて、当該組電池を充電する充電電流を分流する量を決定する制御手段とを有する電池パック。 The battery pack according to claim 1 or 2,
The shunt device includes a voltage detecting means for detecting a voltage value of the assembled battery, and a control means for determining an amount of dividing a charging current for charging the assembled battery based on the voltage value of the assembled battery. pack.
前記組電池に、充電中の組電池が満充電となる際の満充電電圧低下を検出可能な充電器を用いて充電電流を供給する場合に、
前記制御手段は、前記組電池の電圧値が前記所定の充電電圧値に達した後に当該組電池が満充電となる際に、当該組電池の電圧値が、前記充電器で検出可能な前記満充電電圧低下が発生した場合の所定の電圧値となるように充電電流を分流する量を決定する電池パック。 The battery pack according to claim 3,
When supplying a charging current to the assembled battery using a charger capable of detecting a full charge voltage drop when the assembled battery is fully charged,
When the battery pack is fully charged after the voltage value of the battery pack reaches the predetermined charging voltage value, the control means is configured to detect the battery pack voltage value that can be detected by the charger. A battery pack that determines an amount of shunting a charging current so as to be a predetermined voltage value when a charging voltage drop occurs.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004050524A JP4557569B2 (en) | 2004-02-25 | 2004-02-25 | Battery pack |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004050524A JP4557569B2 (en) | 2004-02-25 | 2004-02-25 | Battery pack |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005243369A JP2005243369A (en) | 2005-09-08 |
JP4557569B2 true JP4557569B2 (en) | 2010-10-06 |
Family
ID=35024887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004050524A Expired - Fee Related JP4557569B2 (en) | 2004-02-25 | 2004-02-25 | Battery pack |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4557569B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019037793A1 (en) * | 2017-08-25 | 2019-02-28 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | Electric tool and method for supplying power to electric tool |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08203563A (en) * | 1995-01-31 | 1996-08-09 | Sanyo Electric Co Ltd | Charging method for battery |
JPH09215209A (en) * | 1996-02-07 | 1997-08-15 | Toshiba Battery Co Ltd | Power unit using secondary battery pack |
JP2002165383A (en) * | 2001-09-25 | 2002-06-07 | Toshiba Corp | Electronics apparatus and charging control apparatus |
-
2004
- 2004-02-25 JP JP2004050524A patent/JP4557569B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08203563A (en) * | 1995-01-31 | 1996-08-09 | Sanyo Electric Co Ltd | Charging method for battery |
JPH09215209A (en) * | 1996-02-07 | 1997-08-15 | Toshiba Battery Co Ltd | Power unit using secondary battery pack |
JP2002165383A (en) * | 2001-09-25 | 2002-06-07 | Toshiba Corp | Electronics apparatus and charging control apparatus |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019037793A1 (en) * | 2017-08-25 | 2019-02-28 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | Electric tool and method for supplying power to electric tool |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005243369A (en) | 2005-09-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102612656B (en) | Power supply device | |
US6504344B1 (en) | Monitoring battery packs | |
KR100265709B1 (en) | A secondary charginf apparatus | |
JP4952971B2 (en) | Battery life discriminator | |
JP4088414B2 (en) | Rechargeable battery charging method and apparatus | |
US6313605B1 (en) | Battery charger and method of charging nickel based batteries | |
WO2002041466A2 (en) | Adaptive battery charging based on battery condition | |
JP6647111B2 (en) | Secondary battery deterioration estimating apparatus and secondary battery deterioration estimating method | |
JP3897027B2 (en) | Battery device and discharge control method for battery device | |
WO2007123050A1 (en) | Charging circuit and its charging method | |
EP3444625A1 (en) | Electricity storage device, electricity storage system, and power supply system | |
JP2005160233A (en) | Battery pack and cell battery pack | |
US5994874A (en) | Battery charging system with battery pack of different charging voltages using common a battery charger | |
AU710799B2 (en) | Control and termination of a battery charging process | |
WO2005076430A1 (en) | Combined battery and battery pack | |
JP5250727B1 (en) | Battery charge method, charge control circuit and power supply system | |
JPH11341694A (en) | Charging method of secondary battery | |
JPH06133465A (en) | Method and apparatus for charging secondary battery | |
US5646506A (en) | Method of charging a secondary battery and an apparatus therefor | |
JPH0956080A (en) | Battery charger | |
JP4206348B2 (en) | Battery pack and power tool | |
JP2003077548A (en) | Battery managing method and system for battery set | |
JP4557569B2 (en) | Battery pack | |
JPH1118314A (en) | Method and equipment for charging lithium ion secondary battery | |
JPH07203634A (en) | Charger for secondary cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060817 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100628 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100720 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130730 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130730 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130730 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |