JP7353910B2 - Tool battery pack charger, charging method and program - Google Patents
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Description
本発明は、複数の群セルを含む工具用電池パックの充電器、充電方法及び充電器を制御するプログラムに関する。 The present invention relates to a charger for a tool battery pack including a plurality of group cells, a charging method, and a program for controlling the charger.
高電圧の電池パックとして、特開2003-116226号公報(特許文献1)には、電動自転車のバッテリユニットが開示されている。このバッテリユニットは、2つの組電池を内蔵する。各組電池に放電端子が設けられる。バッテリユニットが電動自転車本体のバッテリ搭載部に装着された場合、バッテリ搭載部の接続回路によって、2つに組電池が直列に接続された状態となり、2つの組電池の合計電圧が、電動自動車に供給される。これにより高電圧を供給できる。また、バッテリ搭載部からバッテリを取り外した場合、バッテリユニットの放電端子間には、分割された組電池の電圧しか印加されていない状態となる。バッテリユニットが充電装置に装着された場合、充電装置の2つの充電部が、2つの組電池に、それぞれ、接続される。各充電部により、各組電池が、個別かつ並列的に充電される。充電装置の制御部は、各組電池の電圧が極大値を超え、その後、低下電圧値ΔVだけ下がった場合に、十分な充電が行われたと判断して充電を終了する。 As a high-voltage battery pack, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-116226 (Patent Document 1) discloses a battery unit for an electric bicycle. This battery unit contains two assembled batteries. Each assembled battery is provided with a discharge terminal. When the battery unit is attached to the battery mounting part of the electric bicycle body, the two assembled batteries are connected in series by the connection circuit of the battery mounting part, and the total voltage of the two assembled batteries is applied to the electric vehicle. Supplied. This allows high voltage to be supplied. Further, when the battery is removed from the battery mounting section, only the voltage of the divided assembled battery is applied between the discharge terminals of the battery unit. When the battery unit is attached to the charging device, the two charging parts of the charging device are connected to the two assembled batteries, respectively. Each battery pack is charged individually and in parallel by each charging unit. The control unit of the charging device determines that sufficient charging has been performed and ends charging when the voltage of each battery pack exceeds the local maximum value and then decreases by the voltage drop value ΔV.
また、特開2002-313439号公報(特許文献2)には、電池ブロックを複数並列に組み合わせてなる電池パックが開示されている。電池パックは、複数の電池ブロックのそれぞれの充電経路に配設した複数のスイッチ素子と、複数のスイッチ素子を制御する制御部と、各電池ブロックの温度を検出するサーミスタを備える。制御部は、複数のスイッチを周期的に順送りにオンとオフを繰り返すことにより、単一のスイッチ素子のみオンにして充電を行う。 Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-313439 (Patent Document 2) discloses a battery pack formed by combining a plurality of battery blocks in parallel. The battery pack includes a plurality of switch elements arranged in respective charging paths of the plurality of battery blocks, a control section that controls the plurality of switch elements, and a thermistor that detects the temperature of each battery block. The control unit performs charging by turning on only a single switch element by periodically turning on and off a plurality of switches in sequence.
電動工具の分野においては、リチウムイオン電池の高性能化にともない、多種多様なバッテリ駆動式の工具が商品化されている。しかしながら、交流電源により駆動するAC工具や、エンジンにより駆動するエンジン工具との比較において、ユーザーが満足するパワーや作業スピードといった出力性能面でバッテリ駆動式の工具は劣っている。そのため、更なる高電圧で駆動するバッテリ駆動式の工具が求められている。 In the field of power tools, a wide variety of battery-powered tools have been commercialized as the performance of lithium ion batteries has improved. However, in comparison with AC tools driven by an AC power source and engine tools driven by an engine, battery-powered tools are inferior in terms of output performance such as power and work speed that satisfy users. Therefore, there is a need for battery-powered tools that can be driven at even higher voltages.
発明者らは、バッテリ駆動式の工具用の電池パックとして、複数の群セルを含む電池パックを検討した。発明者らは、電池パックが工具に装着されていない状態では、複数の群セルは直接に接続されない状態とし、電池パックが工具に装着されると、工具内の回路で、各群セルを直列接続して高電圧(例えばDC100V)で使用する形態を検討した。これにより高電圧で工具を使用できる。また、発明者らは、複数の群セルを工具内の回路で並列に接続して使用する形態も検討した。工具側で複数の群セルを並列接続することで、工具で使用できる容量を大きくすることができる。このように、工具本体の電圧仕様によって、複数の群セルを含む電池パックを使い分けることができる。 The inventors studied a battery pack including a plurality of group cells as a battery pack for a battery-powered tool. The inventors established that when the battery pack is not attached to the tool, the multiple group cells are not directly connected, and when the battery pack is attached to the tool, a circuit within the tool connects each group cell in series. We investigated a configuration in which the devices are connected and used at high voltage (for example, DC 100V). This allows the tool to be used with high voltage. The inventors also considered a configuration in which a plurality of group cells are connected in parallel with a circuit within the tool. By connecting multiple group cells in parallel on the tool side, the usable capacity of the tool can be increased. In this way, battery packs including a plurality of group cells can be used depending on the voltage specifications of the tool body.
工具用の電池パックは、複数の群セルの充電状態(State of charge:SOC)が満充電に至るまでの途中の段階で使用される場合が少なくない。例えば、使用者が、工具を使いたい時に、短い時間だけ電池パックを充電して使用する場合が多いと考えられる。複数の群セルのSOCが均一であれば、複数の群セルを直列接続して使用する工具の使用は可能になる。複数の群セルを並列接続して使用する工具では、複数の群セル間にSOCを違いがあると、群セル間で横流が流れ制御素子等に影響を与える可能性がある。 A battery pack for a tool is often used at a stage in the middle of a state of charge (SOC) of a plurality of group cells reaching full charge. For example, when a user wants to use a tool, he or she often charges the battery pack for a short period of time. If the SOC of a plurality of group cells is uniform, it becomes possible to use a tool that uses a plurality of group cells connected in series. In a tool that uses a plurality of group cells connected in parallel, if there is a difference in SOC between the plurality of group cells, there is a possibility that a cross flow between the group cells will affect the flow control element or the like.
そこで、発明者らは、充電途中のどの段階で充電を止めても、複数の群セルのSOCが均一になるような充電方法を検討した。上記従来の複数の電池に対する充電制御では、複数の電池の全てが満充電になる前の段階で、充電を止めた場合に、複数の電池の電圧にばらつきが生じる場合がある。例えば、複数の電池の電圧が互いに異なる状態から充電を開始して、全ての電池が満充電になる前に充電を止めた場合、複数の電池の電圧は異なる状態のままである。 Therefore, the inventors studied a charging method that would make the SOC of a plurality of group cells uniform even if charging was stopped at any stage during charging. In the above conventional charging control for a plurality of batteries, if charging is stopped before all of the batteries are fully charged, variations may occur in the voltages of the plurality of batteries. For example, if charging is started when the voltages of a plurality of batteries are different from each other and charging is stopped before all the batteries are fully charged, the voltages of the plurality of batteries remain in different states.
本願は、複数の群セルを含む工具用電池パックの充電において、全ての群セルが満充電になるまでのどの段階で充電を止めても、複数の群セルのSOCの差を小さくできる工具用電池パックの充電器、充電方法及びプログラムを開示する。 This application provides a tool battery pack that can reduce the difference in SOC of multiple group cells even if charging is stopped at any stage until all group cells are fully charged when charging a tool battery pack that includes multiple group cells. A battery pack charger, charging method, and program are disclosed.
本発明の実施形態に係る充電器は、複数の群セルを含む工具用電池パックの充電器である。前記充電器は、前記複数の群セルの各々の電流及び電圧の少なくとも一方を測定する測定部と、前記測定部が測定した前記電流及び電圧の少なくとも一方を用いて前記複数の群セルの各々の充電を制御する充電制御部とを備える。前記充電制御部は、前記複数の群セルのそれぞれに対する充電制御を含むサイクルを複数回繰り返し、各サイクルにおいて、全ての群セルのSOCが均一に近づくように、前記測定部が測定した前記複数の群セルの少なくとも1つの電流及び電圧の少なくとも一方に基づいて、各群セルの充電量を制御する。 A charger according to an embodiment of the present invention is a charger for a tool battery pack including a plurality of group cells. The charger includes a measurement unit that measures at least one of current and voltage of each of the plurality of group cells, and a measurement unit that measures at least one of the current and voltage of each of the plurality of group cells, and a measurement unit that measures each of the plurality of group cells using at least one of the current and voltage measured by the measurement unit. and a charging control section that controls charging. The charging control unit repeats a cycle including charging control for each of the plurality of group cells a plurality of times, and in each cycle, the plurality of group cells measured by the measurement unit The amount of charge of each group cell is controlled based on at least one of the current and voltage of at least one group cell.
本開示によれば、複数の群セルを含む工具用電池パックの充電において、全ての群セルが満充電になるまでのどの段階で充電を止めても、複数の群セルのSOCの差を小さくできる。 According to the present disclosure, when charging a tool battery pack including a plurality of group cells, the difference in SOC of the plurality of group cells can be reduced even if charging is stopped at any stage until all the group cells are fully charged. can.
本発明の実施形態に係る充電器は、複数の群セルを含む工具用電池パックの充電器である。前記充電器は、前記複数の群セルの各々の電流及び電圧の少なくとも一方を測定する測定部と、前記測定部が測定した前記電流及び電圧の少なくとも一方を用いて前記複数の群セルの各々の充電を制御する充電制御部とを備える。前記充電制御部は、前記複数の群セルのそれぞれに対する充電制御を含むサイクルを複数回繰り返し、各サイクルにおいて、複数の群セルのSOCが均一に近づくように、前記測定部が測定した前記複数の群セルの少なくとも1つの電流及び電圧の少なくとも一方に基づいて、各群セルの充電量を制御する。 A charger according to an embodiment of the present invention is a charger for a tool battery pack including a plurality of group cells. The charger includes a measurement unit that measures at least one of current and voltage of each of the plurality of group cells, and a measurement unit that measures at least one of the current and voltage of each of the plurality of group cells, and a measurement unit that measures each of the plurality of group cells using at least one of the current and voltage measured by the measurement unit. and a charging control section that controls charging. The charge control unit repeats a cycle including charging control for each of the plurality of group cells a plurality of times, and in each cycle, the plurality of group cells measured by the measurement unit The amount of charge of each group cell is controlled based on at least one of the current and voltage of at least one group cell.
上記充電器によれば、各サイクルにおいて、測定された少なくとも1つの群セルの電圧又は電流に基づき、全ての群セルのSOCが均一に近づくように、各群セルの充電量が制御される。例えば、複数の群セルの電圧間に差がある状態で充電を開始した場合、サイクルを繰り返すことで、速やかに複数の群セルのSOCを均一にすることができる。工具用電池パックの充電において、全ての群セルが満充電になるまでのどの段階で充電を止めても、複数の群セルのSOCの差を小さくできる。なお、充電制御部は、各サイクルにおいて、必ずしもSOCを算出しなくてもよい。例えば、群セルの電流又は電圧に基づいて、電池のSOC又はその変化を判断することができる。また、例えば、各サイクルにおける複数の群セルの充電時間の相対関係を調整することで、複数の群セルのSOCを均一に近づけることができる。 According to the charger, in each cycle, based on the measured voltage or current of at least one group cell, the amount of charge of each group cell is controlled so that the SOC of all group cells approaches uniformity. For example, when charging is started in a state where there is a difference between the voltages of a plurality of group cells, the SOC of the plurality of group cells can be quickly made uniform by repeating the cycle. When charging a battery pack for a tool, the difference in SOC of a plurality of group cells can be reduced even if charging is stopped at any stage until all group cells are fully charged. Note that the charging control unit does not necessarily need to calculate the SOC in each cycle. For example, based on the current or voltage of the group cells, the SOC of the battery or its change can be determined. Further, for example, by adjusting the relative relationship between the charging times of the plurality of group cells in each cycle, the SOC of the plurality of group cells can be made close to uniform.
前記充電制御部は、各サイクルにおいて、最初に充電した群セルの充電後の電圧及び電流の少なくとも一方に基づいて、他の群セルの充電量を制御してもよい。これにより、各サイクルにおいて、簡単な処理で、複数の群セルのSOCを均一に近づけることができる。なお、群セルの電圧は、群セルの容量と同等と考えることができる。 The charging control unit may control the amount of charge of other group cells in each cycle based on at least one of the voltage and current after charging of the group cell charged first. Thereby, in each cycle, the SOCs of a plurality of group cells can be made close to uniform with simple processing. Note that the voltage of the group cell can be considered to be equivalent to the capacity of the group cell.
前記充電制御部は、前記各サイクルにおいて、前記他の群セルの充電後の電圧及び電流の少なくとも一方が、前記最初に充電した群セルの充電後の電圧及び電流の少なくとも一方に近づくように、前記他の群セルの充電量を制御することができる。これにより、サイクルを繰り返すことで、複数の群セル間のSOCの差を小さくできる。 The charging control unit is configured such that in each cycle, at least one of the voltage and current after charging of the other group cells approaches at least one of the voltage and current after charging of the first charged group cell, The amount of charge of the other group cells can be controlled. Thereby, by repeating the cycle, it is possible to reduce the difference in SOC between a plurality of group cells.
前記充電制御部は、各サイクルにおいて、前記最初に充電する群セルを、予め決められた量だけ充電してもよい。これにより、各サイクルにおいて充電制御処理を簡単にすることができる。充電制御部は、例えば、群セルを予め決められた時間充電することで、群セルを予め決められた量だけ充電することができる。 The charging control unit may charge the first group of cells to be charged by a predetermined amount in each cycle. Thereby, charging control processing can be simplified in each cycle. For example, the charging control unit can charge the group cells by a predetermined amount by charging the group cells for a predetermined time.
前記測定部は、前記複数の群セルの各々の電流を測定する電流測定部及び前記複数の群セルの各々の電圧を測定する電圧測定部を含んでもよい。前記充電制御部は、前記複数の群セルを定電流充電した後に定電圧充電するよう構成されてもよい。この場合、前記充電制御部は、定電流充電の時は、各サイクルにおいて、前記最初に充電した群セルの充電後の電圧に基づいて、前記他の群セルの充電を制御し、定電圧充電の時は、各サイクルにおいて、前記最初に充電した群セルの充電後の電流に基づいて、前記他の群セルの充電を制御することができる。これにより、複数の群セル間の電圧の差を小さくするために、より適切に充電量を制御できる。 The measurement unit may include a current measurement unit that measures the current of each of the plurality of group cells, and a voltage measurement unit that measures the voltage of each of the plurality of group cells. The charging control unit may be configured to charge the plurality of group cells with a constant current and then with a constant voltage. In this case, during constant current charging, the charging control section controls charging of the other group cells based on the voltage after charging of the first charged group cells in each cycle, and performs constant voltage charging. In this case, in each cycle, charging of the other group cells can be controlled based on the current after charging of the first charged group cell. Thereby, the amount of charge can be controlled more appropriately in order to reduce the difference in voltage between a plurality of group cells.
前記充電制御部は、各サイクルにおいて、充電する群セルの順番を、前記複数の群セルの電圧に基づいて決定してもよい。これにより、各サイクルにおいて、より効率良く、複数の群セルの電圧のばらつきを小さくする充電制御が可能になる。例えば、前記複数の群セルのうち、最も電圧の低い群セルを最初に充電する群セルに決定してもよい。また、複数の群セルの充電の順番を、複数の群セルの電圧に基づいて決定してもよい。 The charging control unit may determine the order of group cells to be charged in each cycle based on the voltages of the plurality of group cells. This makes it possible to more efficiently perform charging control to reduce variations in the voltages of a plurality of group cells in each cycle. For example, the group cell with the lowest voltage among the plurality of group cells may be determined as the group cell to be charged first. Furthermore, the order of charging the plurality of group cells may be determined based on the voltages of the plurality of group cells.
前記充電制御部は、各サイクルにおいて、予め決められた順番で、前記複数の群セルを充電してもよい。これにより、各サイクルの充電制御処理を簡単にすることができる。 The charging control unit may charge the plurality of group cells in a predetermined order in each cycle. This makes it possible to simplify the charging control process for each cycle.
前記充電制御部は、各サイクルにおいて、最初に充電した群セルの充電後の電圧と、充電前の電圧との比較結果に基づき、他の群セルの充電量を制御してもよい。これにより、群セルの充電特性に沿った充電制御が可能になる。例えば、定電流充電において、満充電に至るまでに、充電時間の経過に伴う電圧の変化がほとんど起こらない領域(期間)が存在する場合がある。このような時間領域において、上記比較結果に基づくことで、複数の群セルを均一に近づけるために適切な充電制御が可能になる。 In each cycle, the charge control unit may control the amount of charge of other group cells based on a comparison result between the voltage after charging of the group cell charged first and the voltage before charging. This makes it possible to control charging in accordance with the charging characteristics of the group cells. For example, in constant current charging, there may be a region (period) in which almost no voltage change occurs over time until full charging is reached. In such a time domain, based on the above comparison results, appropriate charging control can be performed to make the plurality of group cells close to uniformity.
前記充電制御部は、各サイクルにおいて、最初に充電した群セルの温度に対する他の群セルの温度の相対値に基づき、前記他の群セルの充電量を補正してもよい。これにより、各サイクルにおいて、他の群セルの温度に応じた他の群セルの充電量の制御が可能になる。そのため、各群セルの温度を考慮して、複数の群セル間の電圧の差を小さくするために、より適切に充電量を制御できる。前記相対値は、特に限定されないが、例えば、最初に充電した群セルの温度と他の群セルの温度の差、又は、最初に充電した群セルの温度に対する他の群セルの温度の割合(比率)であってもよい。また、充電器は、電池パックの各群セルの温度を検知するための温度検出部を有してもよい。 The charging control unit may correct the charging amount of the other group cell in each cycle based on a relative value of the temperature of the other group cell with respect to the temperature of the first charged group cell. This makes it possible to control the amount of charge of other group cells in accordance with the temperature of the other group cells in each cycle. Therefore, in order to reduce the difference in voltage between a plurality of group cells, it is possible to more appropriately control the amount of charge in consideration of the temperature of each group cell. The relative value is not particularly limited, but may be, for example, the difference between the temperature of the first charged group cell and the temperature of other group cells, or the ratio of the temperature of other group cells to the first charged group cell temperature ( ratio). Further, the charger may include a temperature detection section for detecting the temperature of each group of cells in the battery pack.
本発明の実施形態における充電方法は、複数の群セルを含む工具用電池パックの充電方法である。前記充電方法は、前記複数の群セルの各々の電流及び電圧の少なくとも一方を測定する測定工程と、前記測定工程で測定した前記電流及び電圧の少なくとも一方を用いて前記複数の群セルの各々の充電を制御する充電制御工程とを有する。前記充電制御工程は、前記複数の群セルのそれぞれに対する充電制御を含むサイクルを複数含み、各サイクルにおいて、複数の群セルのSOCが均一に近づくように、前記測定工程で測定された前記複数の群セルの少なくとも1つの電流及び電圧の少なくとも一方に基づいて、各群セルの充電量を制御する。 A charging method according to an embodiment of the present invention is a method for charging a tool battery pack including a plurality of group cells. The charging method includes a measuring step of measuring at least one of a current and a voltage of each of the plurality of group cells, and a step of measuring at least one of the current and voltage of each of the plurality of group cells, and a step of measuring each of the plurality of group cells using at least one of the current and voltage measured in the measuring step. and a charging control step for controlling charging. The charge control step includes a plurality of cycles including charge control for each of the plurality of group cells, and in each cycle, the plurality of charge control steps measured in the measurement step are performed so that the SOCs of the plurality of group cells approach uniformity. The amount of charge of each group cell is controlled based on at least one of the current and voltage of at least one group cell.
本発明の実施形態におけるプログラムは、複数の群セルを含む工具用電池パックの充電器に充電制御処理を実行させるプログラムである。前記プログラムは、前記複数の群セルの各々の電流及び電圧の少なくとも一方を測定する測定処理と、前記測定処理で測定した前記電流及び電圧の少なくとも一方を用いて前記複数の群セルの各々の充電を制御する充電制御処理とを前記充電器に実行させる。前記充電制御処理は、前記複数の群セルのそれぞれに対する充電制御を含むサイクルを複数含み、各サイクルにおいて、複数の群セルのSOCが均一に近づくように、前記測定処理で測定された前記複数の群セルの少なくとも1つの電流及び電圧の少なくとも一方に基づいて、各群セルの充電量を制御する。 A program in an embodiment of the present invention is a program that causes a charger for a tool battery pack including a plurality of group cells to execute a charging control process. The program includes a measurement process of measuring at least one of current and voltage of each of the plurality of group cells, and charging of each of the plurality of group cells using at least one of the current and voltage measured in the measurement process. The charger is caused to perform a charging control process for controlling the charger. The charging control process includes a plurality of cycles including charging control for each of the plurality of group cells, and in each cycle, the plurality of cells measured in the measurement process are The amount of charge of each group cell is controlled based on at least one of the current and voltage of at least one group cell.
[実施形態]
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。
[Embodiment]
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Identical and corresponding components in the drawings are designated by the same reference numerals, and the same description will not be repeated. Note that, in order to make the explanation easier to understand, in the drawings referred to below, the configuration is shown in a simplified or schematic manner, and some structural members are omitted.
(充電器の構成例)
図1は、本実施形態における充電器の構成例を示す図である。図1に示す充電器1は、外部の電源100及び電池パック2に接続可能である。充電器1は、電源100から供給された電力により、電池パック2を充電する。電池パック2は、工具用電池パックである。電池パック2は、充電器1に接続可能である。電池パック2は、複数の群セル2a~2cを備える。群セル2a~2cの各々は、直列に接続された複数の電池を含む。群セル2a~2cの各々は、電池を正極に接続される正極端子3a~3c、及び電池の負極に接続される負極端子4a~4cを有する。
(Charger configuration example)
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a charger in this embodiment. Charger 1 shown in FIG. 1 can be connected to
充電器1は、複数のプラス端子5a~5c、複数のマイナス端子6a~6c、複数のスイッチ素子7a~7c、及び制御部10を備える。制御部10は、充電制御部11、電圧測定部12、電流測定部13及び接続検知部14を含む。プラス端子5a~5cは、電池パック2の複数の群セル2a~2cの正極端子3a~3cにそれぞれ接続可能である。マイナス端子6a~6cは、複数の群セル2a~2cの負極端子4a~4cにそれぞれ接続可能である。プラス端子5a~5cの各々と、マイナス端子6a~6cの各々の間には、それぞれ、各群セル2a~2cを充電するための電圧が印加される。スイッチ素子7a~7cは、複数組のプラス-マイナス端子間(5a-6a、5b-6b、5c-6c)のうちいずれに充電のための電圧を印加するかを切り替える。スイッチ素子7a~7cは、充電制御部11によって制御される。電圧測定部12は、複数組のプラス-マイナス端子間(5a-6a、5b-6b、5c-6c)のそれぞれの電圧を検出する。電流測定部13は、複数組のプラス-マイナス端子間(5a-6a、5b-6b、5c-6c)のそれぞれに流れる電流を検出する。
The charger 1 includes a plurality of
図1に示す例では、プラス端子5a~5cは、共通プラス配線K1に接続され、マイナス端子6a~6cは、共通マイナス配線K2に接続される。共通プラス配線K1と共通マイナス配線K2の間に、充電のための電圧が印加される。プラス端子5a~5cのそれぞれと、共通プラス配線K1との間に、各スイッチ素子7a~7cが設けられる。すなわち、スイッチ素子7a~7cのそれぞれは、プラス端子5a~5cのそれぞれに繋がる充電経路の導通/非導通を切り替える。一例として、スイッチ素子7a~7cは、FETにより構成される。この場合、FETのソース及びドレインが充電経路に対して直列に接続される。FETのゲートは、充電制御部11に接続される。
In the example shown in FIG. 1, the
充電制御部11は、制御信号をスイッチ素子7a~7cに供給することで、スイッチ素子7a~7cのオン/オフを制御する。充電制御部11は、スイッチ素子7a~7cのオン/オフを制御することで、充電する群セルを切り替える。例えば、スイッチ素子7aをオン、スイッチ素子7b及び7cをオフとすることで、群セル2aを充電することができる。充電制御部11は、各群セル2a~2cの充電を制御する。
The charging
電圧測定部12は、共通プラス配線K1の電圧を検出する。共通プラス配線K1は、スイッチ素子7a~7cのオン/オフに応じて、プラス端子5a~5cのいずれか、すなわち、群セル2a~2cのいずれかに電気的に接続される。電圧測定部12は、群セル2a~2cのうちの1つに電気的に接続された共通プラス配線K1の電圧を検出することで、群セル2a~2cのうちの1つの充電電圧を検出する。
The
電流測定部13は、共通マイナス配線K2に設けられた電流検出用抵抗8の電圧を測定することにより、電流を検出する。群セル2a~2cのうちの1つが充電されている状態で、電流測定部13が電流を検出する。この場合、群セル2a~2cのうち1つの充電電流が検出される。なお、電流測定は、上記形態の電流検出用抵抗を用いる場合に限られず、例えば、カレントトランス、又はFETの内部抵抗等を用いてもよい。
The
接続検知部14は、充電器1の接続検出子92と電池パック2の接続検出子91との接続を検出することで、充電器1と電池パック2の接続を検知する。検出される接続検出子91、92の接続は、機械的接続でも電気的接続でもよく、特定の形態に限られない。なお、接続検知部14、及び接続検出子91、92を省略してもよい。この場合、例えば、プラス端子5a~5c及びマイナス端子6a~6cと、正極端子3a~3c及び負極端子4a~4cとの接続を検出することにより、電池パック2と充電器1との接続を検知することができる。
The
制御部10は、例えば、回路によって構成される。例えば、制御部10は、充電制御部11を構成する回路、電圧測定部12を構成する電圧測定回路、電流測定部13を構成する電流測定回路、及び接続検知部14を構成する接続検知回路を含んでもよい。また、制御部10は、プロセッサ及びメモリを備えたコンピュータを含んでもよい。例えば、充電制御部11の機能の少なくとも一部は、プロセッサがプログラムを実行することにより実現されてもよい。このようなプログラム及びプログラムを記録した非一時的な(non-transitory)記録媒体も、本発明の実施形態に含まれる。
The
なお、充電器1の構成は、図1に示す例に限られない。図1に示す例では、スイッチ素子により、複数の群セルの充電を切り替える構成である。変形例として、複数の群セルのそれぞれに対応して複数の充電制御部が設けられてもよい。この場合、各充電制御部が各群セルの充電をそれぞれ制御することができる。 Note that the configuration of the charger 1 is not limited to the example shown in FIG. 1. In the example shown in FIG. 1, the configuration is such that a switch element switches charging of a plurality of group cells. As a modification, a plurality of charge control sections may be provided corresponding to each of a plurality of group cells. In this case, each charging control section can control charging of each group of cells.
[充電制御部]
充電制御部11は、複数の群セル2a~2cの各々の充電を制御する。充電制御部11は、複数の群セル2a~2cを順次充電する。充電制御部11は、電圧測定部12が測定した電圧及び電流測定部13が測定した電流の少なくとも1つを用いて、群セル2a~2cの充電を制御する。充電制御部11は、複数の群セルのそれぞれに対する充電制御を含むサイクルを複数回繰り返す。1つサイクルにおける充電制御部11の動作は、例えば、複数の群セルのそれぞれに対する充電制御の判断と、複数の群セルの少なくとも1つに対する充電を含む。1つのサイクルにおいて、必ずしも複数の群セルの全てを充電しなくてもよい。充電制御部11は、各サイクルにおいて、複数の群セルを順次充電するよう制御する。
[Charging control section]
The charging
充電制御部11は、各サイクルにおいて、複数の群セル2a~2cの複数の群セルのSOCが均一に近づくように、各群セルの充電量を制御する。充電制御部11は、各サイクルにおいて測定された複数の群セル2a~2cの少なくとも1つの電圧及び電流の少なくとも一方を用いて、各群セルの充電量を制御する。充電制御部11は、各サイクルにおいて、サイクル開始後の複数の群セル2a~2cのSOCの均一度合いが、サイクル終了前の複数の群セル2a~2cのSOCの均一度合いと同じ又はより高くなるように、複数の群セル2a~2cの充電量を制御することができる。例えば、複数の群セル2a~2cのうち1つの群セルのSOCに対する他の群セルのSOCの差が同じか又はより小さくなるよう、複数の群セル2a~2cの充電量が制御される。
The charging
本実施形態では、一例として、充電制御部11は、各サイクルにおいて、最初に充電した群セル(以下、第1群セルと称することもある)の充電後の電圧及び電流の少なくとも一方に基づいて、他の群セルの充電量を制御する。充電制御部11は、第1群セルの電圧及び電流の少なくとも一方を記憶するための記憶装置(例えばメモリ等)を有してもよい。充電制御部11は、各サイクルにおいて、記憶された第1群セルの電圧と測定された他の群セルの電圧との比較結果、及び、記憶された第1群セルの電流と測定された他の群セルの電流との比較結果の少なくとも一方に基づいて当該他の群セルの充電を制御してもよい。
In the present embodiment, as an example, the charging
充電制御部11は、各サイクルにおいて、第1群セル以外の他の群セルの充電後の電圧及び電流の少なくとも一方が、第1群セルの充電後の電圧及び電流の少なくとも一方に近づくように、他の群セルの充電量を制御することができる。例えば、充電制御部11は、各サイクルにおいて、他の群セルの電圧が、第1群セルの充電後の電圧より低い場合は、他の群セルを充電し、他の群セルの電圧が、第1群セルの充電後の電圧と同じか又は高い場合は、他の群セルの充電をしないと判断してもよい。或いは、充電制御部11は、各サイクルにおいて、第1群セルの充電後の電圧と他の群セルの電圧との差に基づいて、他の群セルの充電量(例えば、充電時間)を決定してもよい。或いは、充電制御部11は、各サイクルにおいて、第1群セルの充電後の電圧に達するまで、他の群セルを充電してもよい。このように、充電制御部11は、第1群セルの充電後の電圧に基づいて目標値を設定し、他の群セル(本例では第2群セル及び第3群セル)の電圧(SOC)が目標値に近づくよう、他の群セルの充電量を制御することができる。同様に、充電制御部11は、第1群セルの充電後の電流に基づいて目標値を設定し、他の群セルの電流が目標値に近づくよう、他の群セルの充電量を制御することができる。
The charging
各サイクルにおける複数の群セルの充電制御の順番は、予め決められてもよいし、複数の群セルの電圧に基づいて決められてもよい。例えば、充電制御部11は、各サイクルにおいて、最初に充電する群セルを、複数の群セルの電圧に基づいて決定することができる。充電制御部11は、例えば、複数の群セルのうち電圧が最も低い群セルを最初に充電する群セルと決定することができる。これにより、各サイクルで、電圧の低い群セルが最初に充電される。
The order of charging control of the plurality of group cells in each cycle may be determined in advance, or may be determined based on the voltages of the plurality of group cells. For example, the charging
充電制御部11は、各サイクルにおいて、第1群セルを、予め決められた量だけ充電してもよい。充電制御部11は、例えば、第1群セルを予め決められた時間充電してもよい。又は、充電制御部11は、充電中に電圧又は電流の変化量を監視しておき、第1群セルの電圧又は電流の変化量が予め決められた量に達するまで充電することが挙げられる。なお、各サイクルにおいて、充電制御部11は、第1群セルの充電量を、第1群セルの電圧に基づいて決定してもよい。
The charging
充電制御部11は、各サイクルにおいて、第1群セル以外の他の群セルの充電時間の上限を設定してもよい。各サイクルにおいて、他の群セルの充電時間の上限は、第1群セルの充電時間と同じか又はより長く設定してもよい。これにより、例えば、他の群セルの電圧が、第1群セルより低い状態で充電が開始された場合に、各サイクルの充電によって、他の群セルの電圧が、第1群セルの電圧に追いつきやすくなる。
The charging
充電制御部11は、各サイクルにおいて、第1群セルの充電前の電圧と充電後の電圧との比較結果に基づき、他の群セルの充電量を制御してもよい。例えば、第1群セルの充電後の電圧が、充電前の電圧に比べて変化がないと判断される場合は、他の群セルを予め決められた一定の時間で充電することができる。
In each cycle, the charging
充電制御部11は、電流測定部13が測定した電流を用いて、複数の群セル2a~2cの各々の充電を制御することもできる。例えば、充電制御部11は、複数の群セル2a~2cに対して、定電流充電(CC充電)をした後に、定電圧充電(CV充電)を行うことができる。この場合、充電制御部11は、定電流充電の時に、各サイクルにおいて、第1群セルの充電後の電圧を用いて、他の群セルの充電を制御し、定電圧充電の時に、各サイクルにおいて、第1群セルの電流を用いて、他の群セルの充電を制御してもよい。充電制御部11は、定電圧充電の時に、各サイクルにおいて、第1群セルの充電後の電流に、他の群セルの電流が近づくように、当該他の群セルの充電を制御することができる。
The charging
[動作例]
図2及び図3は、本実施形態における充電器1の動作例を示すフローチャートである。図2を参照し、接続検知部14が、電池パック2の充電器1への接続を検知すると(ステップS1でYES)と、充電制御部11は、群セル2a~2cそれぞれの電圧を読み取り、充電順序を決定する(ステップS2)。充電制御部11は、スイッチ素子7a~7cを順次オンにすることで、群セル2a~2cが、順次、共通プラス配線K1に接続される。これにより、充電制御部11は、群セル2a~2cの電圧を順次、検出できる。検出された群セル2a~2cの電圧は、メモリ等の記録装置に記録され、充電制御部11に読み取られる。
[Operation example]
2 and 3 are flowcharts showing an example of the operation of the charger 1 in this embodiment. Referring to FIG. 2, when the
本例では、充電制御部11は、群セル2a~2cの充電順序を、電圧の低い順に決定する。以下では、群セル2a~2cのうち、1番電圧が低い群セルを第1群セルと称し、2番目に電圧が低い群セルを第2群セルと称し、3番目に電圧が低い群セルを第3群セルと称する。各サイクルにおける充電順序は、第1群セル、第2群セル、第3群セルの順となる。図2においてステップS3~S21で示される処理が、1つのサイクルの処理となる。このサイクルが複数回繰り返される。
In this example, the charging
各サイクルにおいて、まず、第1群セルが充電される(ステップS3~S5)。第1群セルの充電(ステップS3)は、満充電と判断される(ステップS4でYES)か、又は、予め決められた時間(30秒)経過する(ステップS5でYES)まで、継続される。なお、ステップ4では、一例として、電流測定部13で測定された充電時の電流が、予め設定された満充電電流以下の場合に、満充電と判断される。第1群セルが満充電と判断された場合、以降のサイクルでは、第1群セルを除く第2群セル及び第3群セルの充電制御が行われる(図3)。
In each cycle, first, the first group of cells is charged (steps S3 to S5). Charging of the first group of cells (step S3) is continued until it is determined that the cells are fully charged (YES in step S4) or a predetermined time (30 seconds) has elapsed (YES in step S5). . In addition, in step 4, as an example, when the current during charging measured by the
第1群セルが満充電に達せずに30秒経過して終了した場合(ステップS4でYES)、充電制御部11は、第1群セルの充電終了時の電圧V1minと、充電電流I1をメモリに記憶する(ステップS6)。
If the first group cells end charging after 30 seconds without reaching full charge (YES in step S4), the charging
続いて、充電制御部11は、第2群セル及び第3群セルの充電制御を実行する。第2群セル及び第3群セルの充電制御は、CC充電かCV充電かによって異なる。具体的には、ステップS7でCC充電と判断された場合は、ステップS8~S13の充電制御が実行され、CV充電と判断された場合は、ステップS14~S21の充電制御が実行される。
Subsequently, the charging
なお、本例では、充電制御部11は、CC充電で充電を開始する。第1群セルが設定電圧Vsに達すると、CC充電からCV充電に切り替わる。図4は、CC充電の後CV充電を行う場合の1つの群セルに対する充電電圧と充電電流の例を示すグラフである。図4のグラフの横軸は時間(充電時間)を示し、縦軸は電圧又は電流を示す。線Lvは、充電電圧を示し、線Liは、充電電流を示す。図4に示す例では、t0で充電開始されてから、t1で充電電圧が設定電圧Vsに達するまではCC充電が行われる。t1でCC充電からCV充電に切り替わる。その後CV充電が継続し、t2において、充電電流が予め設定された満充電電流Isに達すると充電が終了する。このような場合、CC充電の期間において複数のサイクルが繰り返され、CV充電の期間でも複数のサイクルが繰り返される。
Note that in this example, the charging
図2を再び参照し、CC充電の場合、第2群セルの充電(ステップS8)は、第2群セルの電圧がV1min以上になる(ステップS9でYES)か、又は、第2群セルの充電開始から予め決められた時間(60秒)が経過する(ステップS10でYES)まで、継続される。その後、第3群セルが充電される(ステップS11)。第3群セルの充電も、第3群セルの電圧がV1min以上になる(ステップS12でYES)か、又は、第3群セルの充電開始から予め決められた時間(60秒)が経過する(ステップS13でYES)まで、継続される。なお、充電制御部11は、第2群セルの電圧が既にV1min以上である場合、第2群セルの充電はしないと判断する。同様に、第3群セルの電圧が既にV1min以上である場合、第3群セルの充電は行われない。
Referring again to FIG. 2, in the case of CC charging, charging of the second group cells (step S8) is performed when the voltage of the second group cells becomes V1min or more (YES at step S9) or when the second group cells are charged (step S8). The charging continues until a predetermined time (60 seconds) has elapsed from the start of charging (YES in step S10). After that, the third group of cells is charged (step S11). The charging of the third group cells also starts when the voltage of the third group cells becomes V1min or more (YES in step S12), or a predetermined time (60 seconds) has elapsed from the start of charging the third group cells ( The process continues until step S13 (YES). Note that, if the voltage of the second group cells is already equal to or higher than V1min, the charging
CV充電の場合、第2群セルの充電(ステップS14)は、第2群セルの電流が満充電電流以下になる(ステップS15でYES)か、第2群セルの電流がI1以下になるか、又は、第2群セルの充電開始から予め決められた時間(60秒)が経過する(ステップS17でYES)まで、継続される。その後、第3群セルが充電される(ステップS18)。第3群セルの充電も、第3群セルの電流が、満充電電流以下になる(ステップS19でYES)か、第3群セルの電流がI1以下になる(ステップS20でYES)か、又は、第3群セルの充電開始から予め決められた時間(60秒)が経過する(ステップS21でYES)まで、継続される。 In the case of CV charging, charging of the second group cells (step S14) determines whether the current of the second group cells becomes less than the full charge current (YES in step S15) or the current of the second group cells becomes less than I1. Alternatively, the charging continues until a predetermined time (60 seconds) has elapsed from the start of charging the second group of cells (YES in step S17). After that, the third group cells are charged (step S18). Regarding charging of the third group cells, either the current of the third group cells becomes less than or equal to the full charge current (YES in step S19), or the current of the third group cells becomes less than or equal to I1 (YES in step S20), or , continues until a predetermined time (60 seconds) has elapsed from the start of charging of the third group cells (YES in step S21).
以上のように、第1群セル、第2群セル及び第3群セルが順に充電制御され、1サイクルが終わる。このサイクルが繰り返される。 As described above, the charging of the first group cells, the second group cells, and the third group cells is sequentially controlled, and one cycle ends. This cycle is repeated.
図3に示すステップS22~S32は、第1群セルが満充電と判断された後のサイクルの例である。このサイクルでは、第2群セル及び第3群セルが順次充電制御される。第2群セルの充電(ステップS22)は、満充電と判断されるか(ステップS23でYES)、又は、第2群セルの充電開始から予め決められた時間(30秒)経過する(ステップS24でYES)まで、継続される。 Steps S22 to S32 shown in FIG. 3 are an example of a cycle after the first group of cells is determined to be fully charged. In this cycle, charging of the second group cells and the third group cells is sequentially controlled. The charging of the second group cells (step S22) is determined to be fully charged (YES in step S23), or a predetermined time (30 seconds) has elapsed since the start of charging the second group cells (step S24). The process continues until YES).
第2群セルが満充電に達せずに30秒経過して終了した場合(ステップS24でYES)、充電制御部11は、第2群セルの充電終了時の電圧V2minと、充電電流I2をメモリに記憶する(ステップS25)。
If the second group cells end charging after 30 seconds without reaching full charge (YES in step S24), the charging
その後、第3群セルが充電される。CC充電の場合(ステップS26でCC充電)、第3群セルの充電(ステップS27)は、第3群セルの電圧がV2min以上になる(ステップS28でYES)か、又は、第3群セルの充電開始から予め決められた時間(60秒)が経過する(ステップS29でYES)まで、継続される。CV充電の場合(ステップS26でCV充電)、第3群セルの充電(ステップS30)は、第3群セルの電流がI2以下なる(ステップS31でYES)か、又は、第3群セルの充電開始から予め決められた時間(60秒)が経過する(ステップS32でYES)まで、継続される。 Thereafter, the third group of cells is charged. In the case of CC charging (CC charging in step S26), charging of the third group cells (step S27) is performed until the voltage of the third group cells becomes V2min or more (YES in step S28) or when the voltage of the third group cells is The charging continues until a predetermined time (60 seconds) has elapsed from the start of charging (YES in step S29). In the case of CV charging (CV charging in step S26), charging of the third group cells (step S30) is performed when the current of the third group cells becomes I2 or less (YES in step S31), or when the third group cells are charged The process continues from the start until a predetermined time (60 seconds) has elapsed (YES in step S32).
第2群セルと第3群セルの充電制御のサイクル(ステップS22~S32)は、第2群セルが満充電と判断されるまで繰り返される。第2群セルが満充電と判断されると(ステップS23でYES)、その後は、第3群セルの充電(ステップS33)が、満充電と判断されるまで(ステップS34でYES)行われる。 The cycle of charging control of the second group cells and the third group cells (steps S22 to S32) is repeated until the second group cells are determined to be fully charged. If it is determined that the second group cells are fully charged (YES in step S23), then the third group cells are charged (step S33) until it is determined that they are fully charged (YES in step S34).
上記の図2及び図3に示す例では、複数の群セル2a~2cのそれぞれに対する充電制御を含むサイクルが繰り返される。CC充電時の各サイクルでは、第1群セルがまず充電される。第2群セル及び第3群セルは、その電圧が、第1群セルの充電後の電圧より小さい場合に、第1群セルの充電後の電圧に達するまで、又は、充電時間が上限に達するまで充電される。また、CV充電時の各サイクルでは、第1群セルがまず充電される。第2群セル及び第3群セルは、充電電流が、第1群セルの充電電流より大きい場合に、第1群セルの充電電流に達するまで、又は、充電時間が上限に達するまで、充電される。これにより、CC充電及びCV充電を通じて、各サイクルで、複数の群セル2a~2c間の電圧の差を小さくできる。サイクルを繰り返す程に、複数の群セル2a~2c間の電圧の差が小さくなる。そのため、例えば、満充電になる前に充電を止めたとしても、充電開始に比べて複数の群セル2a~2c間の電圧の差を小さくなっている。
In the example shown in FIGS. 2 and 3 above, a cycle including charging control for each of the plurality of
図5は、図2及び図3に示す充電制御を実行した場合の群セル2a~2cの電圧及び容量の変化の例を示すグラフである。図5のグラフにおいて縦軸は電圧、横軸は時間を示す。グラフ内に、群セル2a~2cの容量の変化を示す図が挿入されている。図5に示す例では、充電開始時(t0)では、群セル2bの容量及び電圧が、群セル2a及び群セル2cの容量及び電圧より小さい。そのため、t0~t1の期間T1では、群セル2bの電圧が群セル2aと略同じになるまで、各サイクルで、群セル2bのみが充電され、群セル2a及び群セル2cは充電されない。t1から、群セル2b、2aの電圧が群セル2cの電圧と略同じになるt2までの期間T2では、各サイクルで、群セル2b及び群セル2aが充電され、群セル2cは充電されない。t2以降は、各サイクルで、群セル2b、2a、2cが充電される。各サイクルにおいて、群セル2b、2a、2cの充電量は略同じである。この例では、充電開始t0の後、どの段階においても、充電開始時よりも、群セル2a~2c間の電圧の差すなわち容量の差は小さくなっている。
FIG. 5 is a graph showing an example of changes in the voltage and capacity of the
なお、充電器1の動作例は、図2、図3に示す例に限られない。例えば、上記例では、CC充電の後にCV充電しているが、例えば、CC充電のみであってもよい。また、上記例では、複数のサイクルにおける群セル2a~2cの充電の順序が同じであるが、サイクルによって順序が異なっていてもよい。また、上記例では、各サイクルにおける群セル2a~2cの充電の順序を、群セル2a~2cの電圧に基づいて決定しているが、各サイクルにおける充電の順序は、予め決められていてもよい。また、上記例では、各サイクルにおける群セル2a~2cのそれぞれの充電時間の上限が予め決められた時間であるが、群セル2a~2cのそれぞれの充電時間は、各サイクルにおいて、例えば、群セルの電圧等に基づいて決められてもよい。図5に示す例では、複数のサイクルを経て、群セル2a~2cのSOCが略等しい状態となっている。これに対して、1回のサイクルで、群セル2a~2cのSOCを略等しい状態となるよう充電制御されてもよい。
Note that the operation example of the charger 1 is not limited to the example shown in FIGS. 2 and 3. For example, in the above example, CV charging is performed after CC charging, but for example, only CC charging may be performed. Further, in the above example, the order of charging the
図6は、充電器1の動作の変形例を示す図である。図6に示す例では、各サイクルの群セルの順番が、2c、2a、2bの順に予め決められている。充電開始時の群セル2a~2cの容量(すなわち電圧)は、2b<2a<2cとなっている。この場合、各サイクルでは、群セル2cが最初に充電された後、群セル2a、2cは、電圧が、群セル2cの電圧に達するか、又は充電時間が上限に達するまで充電される。そのため、1つのサイクルにおいて、群セル2cの充電時間より、群セル2a、2bの群セルの充電時間の方が長くなる。このサイクルを繰り返すと、群セル2cと、群セル2a、2bの容量(電圧)の差が小さくなり、やがて、群セル2cと群セル2aの容量(電圧)が略同じになる。
FIG. 6 is a diagram showing a modification of the operation of the charger 1. In the example shown in FIG. 6, the order of the group cells in each cycle is predetermined as 2c, 2a, and 2b. The capacities (ie, voltages) of the
群セル2a~2cの容量(電圧)が、2b<2a≒2cの場合、1つのサイクルにおいて、群セル2c、2aの充電時間より、群セル2bの充電時間の方が長くなる。この場合、各サイクルにおいて、まず、群セル2cが充電され、これと略同じ量だけ、群セル2aが充電され、群セル2bは、電圧が群セル2cの電圧に達するか、充電時間が上限に達するまで充電される。このサイクルを繰り返すと、やがて、群セル2a、2b、2cの容量(電圧)が同じになる。
When the capacities (voltages) of the
群セル2a、2b、2cの容量(電圧)が同じ(2b≒2a≒2c)場合、各サイクルでは、群セル2a、2b、2cが同じ量ずつ充電される。これにより、各サイクルの終了時には、群セル2a、2b、2cの容量(電圧)が略同じになる。
When the capacities (voltages) of the
図6に示す例では、各サイクルで、最初に充電される群セルの充電時間が、群セル2a~2cの電圧に応じて決められる。この例では、最初に充電される群セルの充電前の電圧が、他の群セルの少なくとも1つより高い場合の充電時間は、最初に充電される群セルの充電前の電圧が、他の群セルと同じ又はより低い場合の充電時間より短くなっている。これにより、各サイクルで、複数の群セル2a~2c間の電圧の差をより小さくできる。
In the example shown in FIG. 6, in each cycle, the charging time of the first group cell to be charged is determined according to the voltages of the
群セルの電池の種類や、充電電流値によっては、CC充電中でも電圧の変化が殆ど起こらない領域(期間)が存在する場合がある。図7は、そのような場合の電圧と電流の充電時間に対する変化を示したグラフである。図7に示す例では、充電開始t0から設定電圧Vsに達する時点t3までの期間の一部に、充電時間の経過に伴う電圧の変化が生じない期間(すなわちt1~t2の期間)が存在する。 Depending on the type of battery in the group cell and the charging current value, there may be a region (period) in which the voltage hardly changes even during CC charging. FIG. 7 is a graph showing changes in voltage and current with respect to charging time in such a case. In the example shown in FIG. 7, there is a period (i.e., a period from t1 to t2) in which the voltage does not change as the charging time elapses, in a part of the period from the start of charging t0 to the time t3 when the set voltage Vs is reached. .
充電制御部11は、群セル2a~2cの少なくとも1つが、充電時間の経過に伴う電圧の変化が生じない状態である場合、各サイクルにおいて、複数の群セル2a~2cの充電時間のみを制御することができる。例えば、あるサイクルで、第2群セルと第3群セルの電圧が、第1群セルの充電終了時の電圧V1min以上になっている状態で、次のサイクルで第1群セルを30秒充電した後の第1群セルの電圧V1minが充電前の値から変化ないと判断できる場合は、第2群セルと第3群セルも同じ30秒の充電を実施する。すなわち、第1群セル、第2群セル及び第3群セルのいずれも、充電時間が予め設定された時間になるよう制御される。第1群セルの充電前後の電圧が変化しないと判断される状態が続く場合は、各群セルを所定時間だけ充電するサイクルが繰り返される。
The charging
各群セルの充電時の電圧及び電流の充電時間に対する変化が、図7に示す例である場合、t0~t1の期間は、1サイクルにおける各群セルの充電量を、測定された電圧に基づいて制御することができる。例えば、図2と同様に各群セルの充電量を制御できる。t1~t2の期間において、第1群セル、第2群セル、及び第3群セルが、いずれも、所定の時間だけ充電されるサイクルが繰り返される。t2以後、再び電圧変化が生じた場合は、t0~t1における制御と同様に、第2群セル及び第3群セルの電圧が目標値に達するよう制御に戻し、複数のサイクルが繰り返される。なお、t3以後のCV充電では、電圧に基づく制御から電流に基づく制御に切り替え、複数のサイクルが繰り返される。すなわち、t3以降では、第2群セル及び第3群セルの少なくとも1つの電流が目標値に達するよう制御するサイクルが繰り返される。 If the changes in voltage and current with respect to the charging time during charging of each group cell are as shown in the example shown in FIG. can be controlled. For example, the amount of charge of each group of cells can be controlled in the same manner as in FIG. During the period from t1 to t2, a cycle is repeated in which the first group of cells, the second group of cells, and the third group of cells are all charged for a predetermined period of time. If a voltage change occurs again after t2, the control is returned to such that the voltages of the second group cells and the third group cells reach the target values, similar to the control from t0 to t1, and a plurality of cycles are repeated. Note that in CV charging after t3, control is switched from voltage-based control to current-based control, and a plurality of cycles are repeated. That is, after t3, a cycle is repeated in which the current of at least one of the second group cell and the third group cell is controlled to reach the target value.
図7に示す例では、t0~t1、t2~t3の期間では、各サイクルで、少なくとも1つの群セルの電圧が目標値に達するよう制御される。t1~t2の期間では、各サイクルで、各群セル(第1~第3群セル)の充電時間が目標値に達するよう制御される。t3以降では、各サイクルで、少なくとも1つの群セルの電流が目標値に達するよう制御される。このように、電圧に基づく制御、時間に基づく制御、電流に基づく制御を組み合わせた制御が可能である。なお、電圧に基づく制御と時間に基づく制御の組み合わせ、又は、電流に基づく制御と時間に基づく制御の組み合わせの制御も可能である。 In the example shown in FIG. 7, during the periods t0 to t1 and t2 to t3, the voltage of at least one group cell is controlled to reach the target value in each cycle. During the period from t1 to t2, the charging time of each group cell (first to third group cells) is controlled to reach a target value in each cycle. After t3, the current of at least one group cell is controlled to reach the target value in each cycle. In this way, control that combines voltage-based control, time-based control, and current-based control is possible. Note that a combination of control based on voltage and control based on time, or control based on current and control based on time is also possible.
なお、各サイクルにおいて、複数の群セルの少なくとも1つの電圧及び電流の少なくとも一方に基づいて、各群セルの充電を制御する態様は、複数の群セルが満充電になるまでの充電の全てのサイクルにおいて、少なくとも1つの群セルの電圧及び電流の少なくとも一方に基づいて各群セルの充電を制御する場合に限られない。満充電に至るまでのサイクルに、群セルの電圧及び電流のいずれにも基づかずに各群セルの充電制御がなされるサイクルが含まれてもよい。 Note that, in each cycle, the mode of controlling the charging of each group cell based on at least one of the voltage and current of at least one of the plurality of group cells is such that the charging of each group cell is controlled based on at least one of the voltage and current of at least one of the plurality of group cells. The present invention is not limited to controlling the charging of each group cell in a cycle based on at least one of the voltage and current of at least one group cell. The cycle leading to full charge may include a cycle in which charging of each group cell is controlled not based on either the voltage or current of the group cell.
電池は温度によって充電特性が変わる。また、電池の温度プロファイルによって充電の温度範囲が限られる場合がある。充電器は、電池パックの各群セルの温度を検知するためのT端子及び温度検出部(検出回路)を有してもよい。 The charging characteristics of batteries change depending on the temperature. Furthermore, the temperature range for charging may be limited depending on the temperature profile of the battery. The charger may include a T terminal and a temperature detection section (detection circuit) for detecting the temperature of each group of cells in the battery pack.
図8は、図1に示す充電器に、T端子及び温度検出部を追加した構成の例を示す図である。図8に示す例では、電池パック2の各群セル2a~2cに、サーミスタ16a~16c及びT端子17a~17cが設けられる。サーミスタ16a~16cは、T端子17a~17cと、負極端子4aの間に接続される。図8に示す充電器1Aは、図1に示す構成に加えて、T端子18a~18c及び温度検出部15を備える。T端子18a~18cは、複数のマイナス端子6a~6cにそれぞれ対応する位置に設けられる。充電器1AのT端子18a~18cは、電池パック2のT端子17a~17cにそれぞれ接続可能である。T端子18a~18cは、温度検出部15に接続される。温度検出部15は、例えば、温度検出回路である。温度検出部15は、例えば、T端子18a~18cにそれぞれ接続されたサーミスタ16a~16cの抵抗を検出することにより、群セル2a~2cの各々の温度を測定することができる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a configuration in which a T terminal and a temperature detection section are added to the charger shown in FIG. 1. In the example shown in FIG. 8, each group of
充電制御部11は、温度検出部15で測定された各群セル2a~2cの温度をさらに用いて、各群セル2a~2cの充電を制御することができる。例えば、充電制御部11は、各サイクルにおいて、各群セル2a~2cの温度をさらに用いて、各群セル2a~2cの充電量を制御することができる。
The charging
一例として、充電制御部11は、各サイクルにおいて、温度が充電禁止条件を満たす群セルの充電を行わないよう制御してもよい。この場合、充電制御部11は、各サイクルにおいて、各群セルの温度を検知し、充電禁止の温度になっている群セルは飛ばして他の群セルのみを充電する。充電禁止であった群セルが充電可能となったときは、この群セルを対象として、他の群セルより優先的に充電する。例えば、この対象の群セルが充電禁止の温度になっていた期間の他の群セルの充電量を、対象の群セルに補填するように、対象の群セルが優先的に充電される。対象の群セルが充電禁止の温度になっていた期間の他の群セルの充電量は、例えば、その期間の長さ、電圧及び電流の少なくとも1つから判断することができる。
As an example, the charging
充電制御部11は、各サイクルにおいて、最初に充電された群セルの温度と充電終了後の電圧を基に、他の群セルの充電量を制御してもよい。例えば、最初に充電された群セルの充電終了後の電圧を、この群セルの温度に基づいて補正した値を他の群セルの電圧の目標値に設定してもよい。この場合、充電制御部11は、他の群セルの電圧が、目標値に達するか、又は、充電時間が所定時間に達するまで、他の群セルを充電することができる。なお、目標値は、例えば、最初に充電された群セルの温度と、充電対象の他の群セルの温度の差に基づいて補正されてもよい。これにより、1サイクルにおいて、複数の群セルのSOCをより均一に近づけることができる。
In each cycle, the charging
充電制御部11は、各サイクルにおいて、最初に充電された群セルの温度と充電終了後の電流を基に、他の群セルの充電量を制御してもよい。例えば、最初に充電された群セルの充電終了後の電流を、この群セルの温度に基づいて補正した値を他の群セルの電流の目標値に設定してもよい。この場合、充電制御部11は、他の群セルの電流が、目標値に達するか、又は、充電時間が所定時間に達するまで、他の群セルを充電することができる。目標値は、例えば、最初に充電された群セルの温度と、充電対象の他の群セルの温度の差に基づいて補正されてもよい。これにより、1サイクルにおいて、複数の群セルのSOCをより均一に近づけることができる。
In each cycle, the charging
本実施形態の充電器は、電動工具の電池パックの充電器に用いられる。すなわち、複数の群セルを有し、群セル毎に充放電端子が設けられた、電動工具用の電池パックの充電器である。充電器は、各群セルを順次充電する。充電器による充電により、満充電に至るまでの充電のどの段階でも各群セルの充電状態(SOC)が略均一になる。 The charger of this embodiment is used as a charger for a battery pack of a power tool. That is, the present invention is a charger for a battery pack for a power tool, which has a plurality of group cells and a charge/discharge terminal is provided for each group cell. The charger sequentially charges each group of cells. By charging with a charger, the state of charge (SOC) of each group of cells becomes substantially uniform at any stage of charging up to full charge.
電動工具は、高電圧の電源を要する場合がある。電池パックを電動工具に装着した状態で複数の群セルが互いに直列に接続されるよう電動工具の回路を構成することができる。このように、電池パックの複数の群セルを工具の回路で直列に接続して使用する場合、電池パックの充電途中のどの段階で充電を止めても、各群セルの充電量が均一であれば工具を用いた一定の作業が可能となる。電動工具の使用者は、使いたい時に電池パックを短い時間だけ充電して使用する場合が多いと考えられる。そのため、充電のどの段階でも複数の群セルのSOCが略均一にできる本実施形態の充電器が好適に用いられる。 Power tools may require a high voltage power source. The circuit of the power tool can be configured such that a plurality of group cells are connected in series with each other when the battery pack is attached to the power tool. In this way, when multiple cells in a battery pack are connected in series in a tool's circuit, no matter where charging is stopped during charging of the battery pack, the amount of charge in each group of cells is uniform. This makes it possible to perform certain operations using tools. It is thought that users of power tools often charge the battery pack for a short period of time when they want to use it. Therefore, the charger of this embodiment, which can make the SOC of a plurality of group cells substantially uniform at any stage of charging, is preferably used.
また、電池パックを電動工具に装着した状態で、複数の群セルが互いに並列に接続されるよう電動工具の回路を構成することもできる。このように、電池パックの複数の群セルを並列に接続して使用する場合は、複数の群セル間でSOCが大きく異なると、群セル間に大きな横流が流れ、制御素子に影響を及ぼす場合がある。本実施形態の充電器によれば、充電のどの段階でも複数の群セルのSOCが略均一になる。これにより、群セルの横流を抑制できる。 Further, the circuit of the power tool can be configured such that a plurality of group cells are connected in parallel with each other while the battery pack is attached to the power tool. In this way, when multiple group cells of a battery pack are connected in parallel and used, if the SOCs of the multiple group cells are significantly different, a large cross current may flow between the group cells and affect the control element. There is. According to the charger of this embodiment, the SOCs of the plurality of group cells are substantially uniform at any stage of charging. This makes it possible to suppress cross currents in the group cells.
なお、各セルを同時に充電することで、充電のどの段階でも複数の群セルのSOCを均一に近づけることも考えられる。しかし、複数の群セルを同時に充電するよう構成された充電器は、複数の群セルを順次充電するよう構成された充電器に比べて、大型になり、且つ製造コストが高くなる。本実施形態では、複数の群セルを順次充電するため、充電器の小型化及び低コスト化が可能になる。 Note that by charging each cell at the same time, it is possible to make the SOC of a plurality of group cells close to uniform at any stage of charging. However, a charger configured to charge a plurality of group cells simultaneously is larger and more expensive to manufacture than a charger configured to sequentially charge a plurality of group cells. In this embodiment, since a plurality of group cells are sequentially charged, the charger can be made smaller and lower in cost.
また、本実施形態の充電器は、複数の群セルを順次充電するため、充電電圧すなわち出力電圧を低く抑えることができる。例えば、充電器の充電電圧をDC60V以下とすることができる。充電器の充電電圧をDC60V以下とすることで、コスト面や寸法面で有利となる。この理由の1つとして、電気用品安全法に基づく分類において、出力電圧がDC60Vを越えるか否かで設計的に求められる基準が変わることが挙げられる。 Moreover, since the charger of this embodiment sequentially charges a plurality of group cells, the charging voltage, that is, the output voltage can be kept low. For example, the charging voltage of the charger can be set to DC60V or less. By setting the charging voltage of the charger to DC60V or less, it is advantageous in terms of cost and size. One of the reasons for this is that, in classification based on the Electrical Appliance and Material Safety Law, the standards required for design change depending on whether the output voltage exceeds DC 60V.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments.
1:充電器、2:電池パック、2a~2c:群セル、11:充電制御部、12:電圧測定部、13:電流測定部、14:接続検知部 1: Charger, 2: Battery pack, 2a to 2c: Group cell, 11: Charging control section, 12: Voltage measurement section, 13: Current measurement section, 14: Connection detection section
Claims (10)
前記複数の群セルの各々の電流及び電圧の少なくとも一方を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記電流及び電圧の少なくとも一方を用いて前記複数の群セルの各々の充電を制御する充電制御部とを備え、
前記充電制御部は、前記複数の群セルのそれぞれに対して順に充電制御するサイクルを複数回繰り返し、各サイクルにおいて、複数の群セルのSOCが均一に近づくように、前記測定部が測定した前記複数の群セルの少なくとも1つの電流及び電圧の少なくとも一方に基づいて、各群セルの充電量を順次制御する、工具用電池パックの充電器。 A charger for a tool battery pack including a plurality of group cells,
a measurement unit that measures at least one of the current and voltage of each of the plurality of group cells;
a charging control unit that controls charging of each of the plurality of group cells using at least one of the current and voltage measured by the measurement unit,
The charging control unit repeats a cycle of sequentially controlling charging for each of the plurality of group cells multiple times, and in each cycle, the measurement unit measures the SOC of the plurality of group cells so that they approach uniformity. A charger for a battery pack for a tool, which sequentially controls the amount of charge of each group cell based on at least one of the current and voltage of at least one of the plurality of group cells.
前記充電制御部は、各サイクルにおいて、最初に充電した群セルの充電後の電圧及び電流の少なくとも一方に基づいて、他の群セルの充電量を制御する、工具用電池パックの充電器。 The charger according to claim 1,
A charger for a battery pack for a tool, wherein the charge control section controls the amount of charge of other group cells in each cycle based on at least one of the voltage and current after charging of the group cell charged first.
前記充電制御部は、前記各サイクルにおいて、前記他の群セルの充電後の電圧及び電流の少なくとも一方が、前記最初に充電した群セルの充電後の電圧及び電流の少なくとも一方に近づくように、前記他の群セルの充電量を制御する、工具用電池パックの充電器。 The charger according to claim 2,
The charging control unit is configured such that in each cycle, at least one of the voltage and current after charging of the other group cells approaches at least one of the voltage and current after charging of the first charged group cell, A charger for a battery pack for a tool, which controls the amount of charge of the other group cells.
前記充電制御部は、各サイクルにおいて、最初に充電する群セルを、予め決められた量だけ充電する、工具用電池パックの充電器。 The charger according to any one of claims 1 to 3,
The charge control unit is a charger for a battery pack for a tool that charges a group of cells to be charged first in each cycle by a predetermined amount.
前記充電制御部は、各サイクルにおいて、充電する群セルの順番を、前記複数の群セルの電圧に基づいて決定する、工具用電池パックの充電器。 The charger according to any one of claims 1 to 4,
In the battery pack charger for a tool, the charging control unit determines the order of group cells to be charged in each cycle based on the voltages of the plurality of group cells.
前記充電制御部は、各サイクルにおいて、予め決められた順番で、前記複数の群セルを充電する、工具用電池パックの充電器。 The charger according to any one of claims 1 to 4,
The charging control unit is a charger for a battery pack for a tool, and the charging control unit charges the plurality of group cells in a predetermined order in each cycle.
前記複数の群セルの各々の電流及び電圧の少なくとも一方を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記電流及び電圧の少なくとも一方を用いて前記複数の群セルの各々の充電を制御する充電制御部とを備え、
前記充電制御部は、前記複数の群セルのそれぞれに対する充電制御を含むサイクルを複数回繰り返し、各サイクルにおいて、複数の群セルのSOCが均一に近づくように、前記測定部が測定した前記複数の群セルの少なくとも1つの電流及び電圧の少なくとも一方に基づいて、各群セルの充電量を制御し、
前記充電制御部は、各サイクルにおいて、最初に充電した群セルの充電後の電圧と、充電前の電圧との比較結果に基づき、他の群セルの充電量を制御する、工具用電池パックの充電器。 A charger for a tool battery pack including a plurality of group cells,
a measurement unit that measures at least one of the current and voltage of each of the plurality of group cells;
a charging control unit that controls charging of each of the plurality of group cells using at least one of the current and voltage measured by the measurement unit,
The charge control unit repeats a cycle including charging control for each of the plurality of group cells a plurality of times, and in each cycle, the plurality of group cells measured by the measurement unit controlling the amount of charge of each group cell based on at least one of the current and voltage of at least one group cell;
The charge control section controls the charging amount of other group cells in each cycle based on the comparison result between the voltage of the group cell charged first and the voltage before charging. charger.
前記複数の群セルの各々の電流及び電圧の少なくとも一方を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記電流及び電圧の少なくとも一方を用いて前記複数の群セルの各々の充電を制御する充電制御部とを備え、
前記充電制御部は、前記複数の群セルのそれぞれに対する充電制御を含むサイクルを複数回繰り返し、各サイクルにおいて、複数の群セルのSOCが均一に近づくように、前記測定部が測定した前記複数の群セルの少なくとも1つの電流及び電圧の少なくとも一方に基づいて、各群セルの充電量を制御し、
前記充電制御部は、各サイクルにおいて、最初に充電した群セルの温度に対する他の群セルの温度の相対値に基づき、前記他の群セルの充電量を補正する、工具用電池パックの充電器。 A charger for a tool battery pack including a plurality of group cells,
a measurement unit that measures at least one of the current and voltage of each of the plurality of group cells;
a charging control unit that controls charging of each of the plurality of group cells using at least one of the current and voltage measured by the measurement unit,
The charge control unit repeats a cycle including charging control for each of the plurality of group cells a plurality of times, and in each cycle, the plurality of group cells measured by the measurement unit controlling the amount of charge of each group cell based on at least one of the current and voltage of at least one group cell;
The charge control unit corrects the charge amount of the other group cell in each cycle based on the relative value of the temperature of the other group cell with respect to the temperature of the first charged group cell. .
前記複数の群セルの各々の電流及び電圧の少なくとも一方を測定する測定工程と、
前記測定工程で測定した前記電流及び電圧の少なくとも一方を用いて前記複数の群セルの各々の充電を制御する充電制御工程とを有し、
前記充電制御工程は、前記複数の群セルのそれぞれに対して順に充電制御するサイクルを複数含み、各サイクルにおいて、複数の群セルのSOCが均一に近づくように、前記測定工程で測定された前記複数の群セルの少なくとも1つの電流及び電圧の少なくとも一方に基づいて、各群セルの充電量を順次制御する、工具用電池パックの充電方法。 A method for charging a tool battery pack including a plurality of group cells, the method comprising:
a measuring step of measuring at least one of the current and voltage of each of the plurality of group cells;
a charging control step of controlling charging of each of the plurality of group cells using at least one of the current and voltage measured in the measuring step,
The charging control step includes a plurality of cycles in which charging is controlled in order for each of the plurality of group cells, and in each cycle, the SOC of the plurality of group cells is measured in the measurement step so that the SOC approaches uniformity. A method of charging a battery pack for a tool, wherein the amount of charge of each group cell is sequentially controlled based on at least one of the current and voltage of at least one of the plurality of group cells.
前記複数の群セルの各々の電流及び電圧の少なくとも一方を測定する測定処理と、
前記測定処理で測定した前記電流及び電圧の少なくとも一方を用いて前記複数の群セルの各々の充電を制御する充電制御処理とを前記充電器に実行させ、
前記充電制御処理は、前記複数の群セルのそれぞれに対して順に充電制御するサイクルを複数含み、各サイクルにおいて、複数の群セルのSOCが均一に近づくように、前記測定処理で測定された前記複数の群セルの少なくとも1つの電流及び電圧の少なくとも一方に基づいて、各群セルの充電量を順次制御する、プログラム。 A program that causes a charger for a tool battery pack including a plurality of group cells to execute charging control processing,
a measurement process of measuring at least one of the current and voltage of each of the plurality of group cells;
causing the charger to perform a charging control process of controlling charging of each of the plurality of group cells using at least one of the current and voltage measured in the measurement process;
The charging control process includes a plurality of cycles in which charging is controlled in order for each of the plurality of group cells, and in each cycle, the SOC of the plurality of group cells is measured in the measurement process so that it approaches uniformity. A program that sequentially controls the amount of charge of each group cell based on at least one of a current and a voltage of at least one of the plurality of group cells.
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