JP6527625B2 - 充電制御装置、バッテリパック及び充電器 - Google Patents
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)充電を行う際のCV値、若しくは、充電時の目標充電電圧値の一つとして利用することができる。
具体的には、例えば、充電器からバッテリへの充電電流値に関連するパラメータに基づき、充電電流特性及び充電電圧特性を選択するようにしてもよい。
一方、出力可能電流値が得られないときには、温度検出部にて検出されたバッテリ温度が所定の充電可能温度範囲内にあれば、充電許可部にて、充電電流及び充電電圧の上限値として予め設定された値を設定して、充電器からバッテリへの充電を許可するようにしてもよい。
なお、この場合、充電許可部は、充電電流及び充電電圧の上限値として、充電によりバッテリを劣化させることのないよう、少なくとも、基準電流特性及び基準電圧特性にて得られる上限値よりも低い値(例えば、第2電流特性、第2電圧特性にて得られる上限値)を設定するよう構成するとよい。
またこの場合、上限値設定部は、温度検出部にて検出されたバッテリ温度が所定の充電可能温度範囲内にあるときに、充電電圧特性として第2電圧特性を選択して、充電器からバッテリへの充電を開始させ、その後、実充電電流値を用いて充電電圧特性を選択することで、充電電圧の上限値を設定して、バッテリへの充電を行う温度範囲を広げるようにしてもよい。
なお、本発明の充電制御装置は、バッテリと共にバッテリパックに収納して、バッテリパックの一機能として実現するようにしてもよい。
[第1実施形態]
図1に示すように、本実施形態の充電システムは、例えば、充電式電動工具、充電式掃除機、充電式草刈り器等、各種充電式電動機器に着脱自在に装着されて、その動力源である直流モータ等に電源供給を行うバッテリパック2と、バッテリパック2を充電するための充電器50とから構成されている。
そして、充電器50の端子部53及びバッテリパック2の端子部4には、それぞれ、バッテリパック2を充電器50の装着部52に装着した際、相互に接続される端子56〜59、6〜9が設けられている(図2参照)。
図2に示すように、バッテリパック2内には、充放電可能な複数(図では5個)のセル11、12、13、14、15を直列接続してなるバッテリ10が収納されている。
また、温度検出回路22は、バッテリ10の過熱防止のために、バッテリ10に内蔵された温度検出素子(図示せず)を介して、バッテリ10の内部温度(セル温度Tcell)を検出し、その検出結果をバッテリ制御回路30に出力する。
また、レギュレータ26は、バッテリ10の充電容量が低下していて電源電圧を生成できないときには、充電器50に接続された際に充電器50から供給される電源電圧Vccを受けて、内部回路駆動用の電源電圧を生成することができる。
そして、バッテリ制御回路30は、レギュレータ26から電源供給を受けて動作し、電圧検出回路20、温度検出回路22、及び、電流検出回路24からの検出信号に基づき、バッテリ10の状態を監視する。
れると、充電電流及び充電電圧の上限値(上限充電電流、上限充電電圧)を設定する上限値設定処理を実行する。なお、この上限値設定処理は、本発明に関わる主要な処理であるため、後に詳しく説明する。
また、充電回路62は、充電制御回路70による制御の下に、バッテリ10への出力電流(充電電流)を、最小電流値Ichmin から最大電流値Ichmax までの間で変更できるよ
うにされている。
充電制御回路70は、バッテリ制御回路30と同様、CPU72、ROM74、RAM76等を中心とするマイクロコンピュータ(マイコン)にて構成されている。
なお、この処理を実行するに当たって、バッテリ制御回路30のROM34内には、上限値設定処理を含む各種制御処理を実行するための制御プログラムが記憶される他、図3に示す充電電圧特性及び充電電流特性を表すマップが記憶されている。
取得する。
そして、セル温度Tcellが、その温度範囲(T0〜T5)内になければ、S300に移行し、S140と同様、充電制御回路70にLED1の点滅要求を送信することで、充電制御回路70を充電待機状態にして、その旨を使用者に通知させ、S220に移行する。
ることを使用者に通知する。
また、最小電流値Ichmin が第1電流よりも小さい場合には、第1電流以下の充電電流にて、バッテリ10への充電が可能であることから、S280に移行し、充電制御回路70にLED1の点灯要求を送信する。
そして、最小電流値Ichmin が第1電流以上である場合には、充電電流が大きくなりすぎ、しかも、その後の温度変化によって、最小電流値Ichmin が第1電流よりも低下することはないことから、S270に移行して、充電制御回路70にLED1、LED2の交互点滅要求を送信する。
S540では、充電制御回路70に充電停止要求を送信することで、充電回路62からバッテリ10への充電を停止させる。また、続くS550では、充電制御回路70にLED2の点滅要求を送信し、当該上限値設定処理を終了する。この結果、充電制御回路70は、表示部64のLED2を点灯させることで、バッテリ10への充電が完了したことを
使用者に通知する。
また、S140にて、セル温度Tcellが、低温領域から高温領域までの温度範囲(T1〜T4)内にあると判断された場合には、図5BのS160に移行する。
なお、S230移行の処理で、図4A、図4Bに示した上限値設定処理と異なる点は、次の通りである。
また、S230にて、セル温度Tcellが充電可能温度範囲(T0〜T5)から外れていると判断された場合、或いは、S260又はS310にて、最小電流値Ichmin が第1電流以上であると判断された場合には、S540、S550の処理を実行した後、当該上限値設定処理を終了する。
また、第1電流特性及び第1電圧特性には、バッテリ10への充電が可能な温度範囲として、基準電流特性若しくは基準電圧特性の温度範囲よりも広い拡張領域が設定されている。
また、セル温度Tcell(バッテリ温度)が、充電電流特性及び充電電圧特性で規定される低温領域、常温領域、高温領域、及び拡張領域の何れかにあるとき、各温度領域で充電を開始するか否かは、各温度領域での第1電流と充電器50から出力可能な最小電流値Ichmin とに基づき判定される(S220〜S320)。
テリ10への充電を実施させる処理(S110〜S130、S160、S170)は、本発明の充電許可部として機能する。
[変形例]
本実施形態では、充電器50から出力可能電流値(最小電流値Ichmin 、最大電流値Ichmax )を取得できないとき、セル温度Tcellが所定の温度範囲内(T1〜T4)にあれば、上限充電電流Imax 及び充電完了電圧Vset を第2電流及び第2電圧に設定して、充電器50からバッテリ10への充電を実施させる。
また、充電中の上限値設定処理では、図7に示すように、充電モードの判定、及び、充電モード2の場合にセル温度Tcellの判定を行う、図5Aに示したS530及びS130の処理を実行しないようにする。
なお、この変形例では、S110及びS270の処理が、本発明の第2の充電禁止部として機能する。
[第2実施形態]
第1実施形態では、バッテリ制御回路30は、充電器50から出力可能電流値(最小電流値Ichmin 、最大電流値Ichmax )を取得し、その電流値を用いて、上限充電電流Imax 及び充電完了電圧Vset を設定するものとして説明したが、充電器50からバッテリ10へ実際に供給される実充電電流を用いて、充電完了電圧Vset を設定するようにしてもよい。
そして、続くS620では、セル温度Tcellが、常温領域の温度範囲(T2〜T3)内にあるか否かを判断し、セル温度Tcellが、その温度範囲内になければ、S630に移行して、充電制御回路70にLED1の点滅要求を送信し、再度S610に移行する。
そして、S750では、セル温度Tcellは、低温側拡張領域(T0〜T1)の最低温度T0よりも低いか、或いは、高温側拡張領域(T4〜T5)の最高温度T5よりも高いか、を判断する。
充電可能温度範囲(T0〜T5)から外れているか否かを判断する。
そして、セル温度Tcellがその温度範囲(T0〜T5)内になければ、S730に移行して、充電器50からバッテリ10への充電を停止させる。
そして、セル温度Tcellが、その温度範囲(T1〜T4)外にあると判断された場合(つまり、セル温度Tcellが低温側拡張領域(T0〜T1)若しくは高温側の拡張領域(T4〜T5)内にある場合)には、S780に移行して、充電電流Inow は、第2電流特性から得られる第2電流よりも小さいか否かを判断する。
また、充電電流Inow が基準電流以上である場合には、充電完了電圧Vset を、第2電圧特性から得られる第2電圧に設定し、S710に移行する。
[第3実施形態]
第1実施形態及び第2実施形態では、本発明の上限値設定部としての機能を、バッテリパック2内のバッテリ制御回路30にて実現するものとして説明したが、上限値設定部としての機能は、充電器50の充電制御回路70により実現するようにしてもよい。
そして、セル温度Tcellを検出するための温度検出回路22からの検出信号や、バッテリ10のセル間の電位を、バッテリパック2の端子42〜46及び充電器50の端子82
〜86を介して、充電制御回路70に入力できるようにする。
また、図3に示した充電電圧特性及び充電電流特性は、バッテリ10固有の特性であることから、バッテリパック2には、これら各特性を記憶した不揮発性メモリ40を設ける。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
具体的には、充電電流特性にて規定される規定電流値に比べ、充電器から出力可能な最小電流値が低い場合に、充電を許可する温度領域を広げるようにする。
つまり、電動工具用バッテリは、急速で充電することが求められており、およそ1〜2時間で充電できるような温度を、許可温度(T1〜T4)とすることが一般的であった。
この要望に対し、許可温度範囲を広げると、充電器の種類によっては、許可温度内の低温側若しくは高温側にて、バッテリへの充電可能領域(電流、電圧)を超えて充電してしまうことがある。
Claims (14)
- バッテリ温度を検出する温度検出部と、
前記バッテリ温度と充電電流の上限値との関係を表す充電電流特性、及び、前記バッテリ温度と充電電圧の上限値との関係を表す充電電圧特性、が記憶された記憶部と、
前記温度検出部にて検出されたバッテリ温度と、前記記憶部に記憶された充電電流特性及び充電電圧特性とに基づき、充電器からバッテリへの充電電流及び充電電圧の上限値をそれぞれ設定する上限値設定部と、
を備え、
前記記憶部には、前記充電電流特性として、基準電流特性と、該基準電流特性とは異なる第1電流特性と、が記憶されると共に、前記充電電圧特性として、基準電圧特性と、該基準電圧特性とは異なる第1電圧特性と、が記憶されており、
前記第1電流特性及び第1電圧特性において、前記充電電流及び前記充電電圧の上限値を設定して充電を許可する温度範囲は、前記基準電流特性及び前記基準電圧特性の温度範囲よりも広く、
前記上限値設定部は、前記記憶部に記憶された複数の前記充電電流特性及び前記充電電圧特性の中から、前記バッテリへの充電電流及び充電電圧の上限値を設定するのに用いる前記充電電流特性及び前記充電電圧特性を選択することを特徴とする充電制御装置。 - 前記第1電流特性及び前記第1電圧特性の前記温度範囲は、前記基準電流特性及び前記基準電圧特性の前記温度範囲よりも低温側に広い、請求項1に記載の充電制御装置。
- 前記第1電流特性は、前記基準電流特性に比べ前記バッテリ温度に対する電流値が高く、前記第1電圧特性は、前記基準電圧特性に比べ前記バッテリ温度に対する電圧値が高い、請求項1又は請求項2に記載の充電制御装置。
- 前記上限値設定部は、前記充電電流特性及び前記充電電圧特性として、第1電流特性及び第1電圧特性を選択し、該第1電流特性及び第1電圧特性と、前記温度検出部にて検出されたバッテリ温度とに基づき、前記基準電流特性及び前記基準電圧特性の温度範囲とは異なる温度範囲内で前記充電電流及び充電電圧の上限値を設定したときには、その旨を報知することを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の充電制御装置。
- 前記上限値設定部は、前記充電器から前記バッテリへの充電電流値に関連するパラメータに基づき、前記充電電流特性及び前記充電電圧特性を選択することを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の充電制御装置。
- 前記上限値設定部は、前記充電器から前記バッテリへ供給可能な出力可能電流値に基づき、前記充電電流特性及び前記充電電圧特性を選択することを特徴とする請求項5に記載の充電制御装置。
- 前記出力可能電流値が、前記温度検出部にて検出されたバッテリ温度と前記第1電流特性に基づき得られる充電電流の上限値以上であるとき、前記充電器から前記バッテリへの充電を禁止する第1の充電禁止部、
を備えたことを特徴とする請求項6に記載の充電制御装置。 - 前記出力可能電流値が得られないとき、前記充電器から前記バッテリへの充電を禁止する第2の充電禁止部、
を備えたことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の充電制御装置。 - 前記出力可能電流値が得られないとき、前記温度検出部にて検出されたバッテリ温度が所定の充電可能温度範囲内にあれば、前記充電電流及び充電電圧の上限値として予め設定された値を設定して、前記充電器から前記バッテリへの充電を許可する充電許可部、
を備えたことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の充電制御装置。 - 前記出力可能電流値と前記第1電流特性とに基づき、前記バッテリへの充電を開始する前記バッテリ温度の温度領域を決定する充電開始温度決定部、
を備えたことを特徴とする請求項6〜請求項9の何れか1項に記載の充電制御装置。 - 前記記憶部は、前記バッテリに設けられ、前記充電開始温度決定部は、前記充電器に設けられており、
前記充電開始温度決定部は、前記バッテリに設けられた前記記憶部から前記第1電流特性を取得し、前記温度領域を決定することを特徴とする請求項10に記載の充電制御装置。 - 前記上限値設定部は、前記充電器から前記バッテリに供給される実充電電流を検出すると共に、該検出した実充電電流値と前記各充電電流特性から得られる現在の温度条件下での充電電流の上限値とを比較し、該比較した結果に基づき、前記実充電電流の通電に適した前記充電電圧特性を選択することを特徴とする請求項5に記載の充電制御装置。
- バッテリと、
請求項1〜請求項10及び請求項12の何れか1項に記載の充電制御装置と、
を備えたことを特徴とするバッテリパック。 - 請求項1〜請求項10及び請求項12の何れか1項に記載の充電制御装置を備えたことを特徴とする充電器。
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