JPH11252814A

JPH11252814A - 充電装置及び充電方法

Info

Publication number: JPH11252814A
Application number: JP10064736A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Sakakibara; 和征榊原
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 1998-02-28
Filing date: 1998-02-28
Publication date: 1999-09-17
Anticipated expiration: 2018-02-28
Also published as: EP0939474A3; US20020175659A1; US6603288B2; US6075347A; US6433517B2; EP0939474B1; EP0939474A2; DE69939288D1; US6204641B1; JP3378189B2; US20010009362A1

Abstract

(57)【要約】【課題】電池の温度上昇を抑えながら短時間で充電で
きる充電装置及び充電方法を提供する。【解決手段】現在の電池の温度を検出し（Ｓ１２）、
検出された温度から温度上昇値を算出する（Ｓ１４）。
そして、検出された温度と求められた温度上昇値とか
ら、許容電流値のマップを検索し、電池の温度上昇を抑
えながら充電し得る許容電流値を求め（Ｓ１６）、該許
容電流値にて電池を充電する（Ｓ２０）。電池の温度上
昇を抑えながら充電し得る許容電流値を、電池の温度値
と電池の温度上昇値とに基づきマッピングしたマップを
用いて検索し、充電電流値を制御するため、電池の温度
上昇を抑えながら短時間で充電できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電池を充電する
充電装置及び充電方法に関し、特に、ニッケル水素電池
等の充電時の発熱の大きな電池の充電に好適に用いるこ
とができる充電装置及び充電方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、電動工具等の電源に繰り返し使用
可能な充電式電池が用いられている。ここで、かかる電
動工具の電池としては、ニッケルカドミウムが広く用い
られ、該電池に大電流を流すことにより急速充電を行う
充電装置が用いられている。即ち、電池を２０分程度で
急速充電することによって、充電の完了した電池を交換
しながらの電動工具の連続使用を可能ならしめている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、電池とし
てニッケル水素電池を用いることで、電動工具の性能を
向上させることを検討した。しかしながら、ニッケル水
素電池は、ニッケルカドミウム電池よりも容量を大きく
できる反面、充電時の発熱量が大きく、発熱により高温
に達すると電池内部セルの電極やセパレータが劣化して
寿命が短くなる。このため、上述したニッケルカドミウ
ム電池にて行われていた大電流による急速充電は行いえ
なかった。

【０００４】更に、ニッケル水素電池は、ニッケルカド
ミウム電池よりも過充電に弱く、過充電によっても寿命
が短くなるため、過充電を避ける必要がある。ここで過
充電を避ける方法として、電池を交換しない機器なら
ば、充放電電流を積算し、積算値に基づき充電すること
で１００％充電を行い得るが、上述した電動工具のよう
に複数の電池を交換しながら充電を行う際には、過充電
することなく容量の１００％まで充電を行うことが困難
であった。

【０００５】請求項１及び３は、上述した課題を解決す
るためになされたものであり、その目的とするところ
は、電池の温度上昇を抑えながら短時間で充電できる充
電装置及び充電方法を提供することにある。

【０００６】請求項２及び４は、上述した課題を解決す
るためになされたものであり、その目的とするところ
は、過充電することなく１００％充電できる充電装置及
び充電方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の充電装置は、
上記目的を達成するため、電池の温度上昇を抑えながら
充電し得る許容電流値を、電池の温度値と、電池の温度
上昇値とに基づきマッピングしたマップを記憶する記憶
装置と、現在の電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度から温度上昇値
を求める温度上昇値出力手段と、前記温度検出手段によ
り検出された温度と、前記温度上昇値出力手段から出力
された温度上昇値とから、前記記憶装置のマップを検索
し、前記許容値を求める許容電流値検索手段と、前記許
容電流検索手段により検索された許容電流にて電池を充
電する充電手段とを備えることを技術的特徴とする。

【０００８】請求項２の充電装置は、上記目的を達成す
るため、電池の温度上昇を抑えながら充電し得る許容電
流値を、電池の温度値と、電池の温度上昇値とに基づき
マッピングしたマップであって、温度値が高い時に許容
電流値を小さく、また、温度上昇値が大きいときに許容
電流値を小さく設定したマップを記憶する記憶装置と、
現在の電池の温度を検出する温度検出手段と、前記温度
検出手段により検出された温度から温度上昇値を求める
温度上昇値出力手段と、前記温度検出手段により検出さ
れた温度と、前記温度上昇値出力手段から出力された温
度上昇値とから、前記記憶装置のマップを検索し、前記
許容値を求める許容電流値検索手段と、前記許容電流検
索手段により検索された許容電流にて電池を充電する充
電手段と、前記温度検出手段により検出された温度と、
前記温度上昇値出力手段から出力された温度上昇値と
が、前記記憶装置のマップ中の充電末期を示す領域（温
度上昇値が相対的に大きく、相対的に小さな許容電流値
が出力される領域）に属する頻度が高いか否かに基づき
充電完了を判断する充電完了判断手段と、前記充電完了
手段による充電完了の判断に基づき充電を完了する充電
完了手段と、を備えることを技術的特徴とする。

【０００９】請求項３の充電方法は、上記目的を達成す
るため、現在の電池の温度を検出するステップと、前記
検出された温度から温度上昇値を求めるステップと、前
記検出された温度と前記求められた温度上昇値とから、
電池の温度値と電池の温度上昇値とに基づく許容電流値
のマップを検索し、電池の温度上昇を抑えながら充電し
得る許容電流値を求めるステップと、前記検索された許
容電流値にて電池を充電するステップと、を備えること
を技術的特徴とする。

【００１０】請求項４の充電方法は、上記目的を達成す
るため、現在の電池の温度を検出するステップと、前記
検出された温度から温度上昇値を求めるステップと、前
記検出された温度と前記求められた温度上昇値とから、
電池の温度値と電池の温度上昇値とに基づく許容電流値
のマップを検索し、電池の温度上昇を抑えながら充電し
得る許容電流値を求めるステップと、前記検索された許
容電流にて電池を充電するステップと、出力された温度
上昇値が相対的に大きく、前記マップから相対的に小さ
な許容電流値が出力される頻度が高いか否かに基づき充
電完了を判断するステップと、前記充電完了の判断に基
づき充電を完了するステップと、を備えることを技術的
特徴とする。

【００１１】請求項１及び請求項３の充電装置及び充電
方法では、電池の温度上昇を抑えながら充電し得る許容
電流値を、電池の温度値と電池の温度上昇値とに基づき
マッピングしたマップを用いて充電電流値を制御する。
即ち、電池の温度と温度上昇値からマップを検索し、電
池の温度上昇を抑えながら充電し得る許容電流値を求
め、該許容電流値にて電池を充電する。このため、充電
時に温度が上昇し易いニッケル水素電池を、温度上昇に
よる劣化を生じせしめることなく短時間で充電すること
が可能になる。また、充電完了の直前は、ニッケル水素
電池の温度上昇が大きくなり、相対的に小さな電流値に
て充電を行うため、充電完了後の「オーバシュート」を
抑制することができる。

【００１２】請求項２及び請求項４の充電装置及び充電
方法では、電池の温度上昇を抑えながら充電し得る許容
電流値を、電池の温度値と電池の温度上昇値とに基づき
マッピングしたマップを用いて充電電流値を制御する。
即ち、電池の温度と温度上昇値からマップを検索し、電
池の温度上昇を抑えながら充電し得る許容電流値を求
め、該許容電流値にて電池を充電する。このため、充電
時に温度が上昇し易いニッケル水素電池を、温度上昇に
よる劣化を生じせしめることなく短時間で充電すること
が可能になる。また、充電完了の直前は、ニッケル水素
電池の温度上昇が大きくなり、相対的に小さな電流値に
て充電を行うため、充電完了後の「オーバシュート」を
抑制することができる。特に、充電の完了を、温度上昇
値が相対的に大きく、マップから相対的に小さな許容電
流値が出力される頻度が高いか否かに基づき判断、即
ち、温度上昇が大きく、充電電流値を小さくしてもなお
温度上昇が大きいか否かにより判断するため、電池の残
量、温度等に影響されず、過充電することなく１００％
充電を行うことが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の１実施形態に係る
充電装置及び充電方法について図を参照して説明する。
以下、本発明を具体化した実施形態について図を参照し
て説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る充電装
置１０を示し、図２は、該充電装置１０によって充電さ
れる電池パック５０を示し、図３は、該電池パック５０
により駆動される電池ドリル７０を示している。

【００１４】図２に示すようにニッケル水素電池を内蔵
する電池パック５０は、略円筒状に形成された嵌入部５
２と、略角柱状に形成された基部５６とから成り、該嵌
入部５２の側方には、キー状のキー部５４が形成され、
上部には、電池の正極側に接続された第１入力端子ｔ１
と、負極側に接続された第２入力端子ｔ２と、サーミス
タから成る温度センサに接続された第３端子ｔ３とが配
設されている。

【００１５】図１に示すように、該電池パック５０を充
電する充電装置１０には、電池パック５０の嵌入部５２
を嵌入するための嵌入孔１２が形成されており、嵌入孔
１２の側壁には、該嵌入部５２のキー部５４を導入する
ためのキー溝１４が形成されている。該嵌入孔１２は、
該充電装置１０を形成する筐体１６と一体的に樹脂成形
されている。本実施形態では、電池パック５０の嵌入部
５２にキー部５４を設け、充電装置１０の嵌入孔１２に
キー溝１４を形成することにより、電池パック５０が誤
った方向に装着されることを防いでいる。ここで、嵌入
孔１２の底部には、上記電池パック５０の第１乃至第３
端子ｔ１、ｔ２、ｔ３と当接するための図示しない第１
乃至第３出力端子が配設されている。この充電装置１０
の上部には、充電中を表示するためのＬＥＤランプ１８
が配設されている。

【００１６】図３に示すように、電池ドリル７０は、電
池パック５０の嵌入部５２を嵌入する嵌入孔７２が形成
されており、電池パック５０の第１入力端子ｔ１及び第
２入力端子ｔ２から電力の供給を受けて、図示しないモ
ータによりチャック７６を回動するように構成されてい
る。この電池ドリル７０を使用する際には、複数の電池
パック５０の内の充電の完了したものを順次用いること
により、連続して作業を続け得るようにする。このた
め、本実施形態の充電装置１０は、電池パック５０を２
０分程度で急速充電し得るよう構成されている。

【００１７】図４は、充電装置１０内の制御回路の構成
を示している。制御回路３０は、電池パック５０側に配
設された温度センサ（サーミスタ）５６からの出力値に
より電池温度を検出する温度検出部３８と、後述する電
流値制御用のマップを記憶する記憶部３９と、温度検出
部３８から出力された温度値を微分して温度上昇値を求
めて、温度値及び温度上昇値に基づきマップを検索して
電池の温度上昇を抑えながら充電し得る許容電流値を求
め、該許容値を電流指令値として充電制御部３４へ出力
する制御部３４と、制御部３６からの電流指令値に基づ
き電源回路３２を制御して電池の充電電流を調整するた
めの充電電流制御部３４と、から構成されている。

【００１８】引き続き、上述した電流制御に用いるマッ
プの構成について、図５を参照して説明する。電池は、
充電電流を大きくすれば、充電時間は短くなるが温度上
昇は大きくなる。反対に、充電電流を小さくすれば、充
電時間が長くなるものの温度上昇は小さくなる。特に、
ニッケル水素電池は、充電電流や既に充電された容量に
より温度勾配（温度上昇値）が大きく変化する特性を有
する。このため、本実施態様では、温度上昇を抑制する
ため電流値を変化させながら充電を行う。即ち、従来技
術に係る充電装置では、一定の電流値で充電を行ってい
たのに対して、本実施態様の充電装置では、電池の状態
を絶対温度と温度上昇値とに基づき判別し、電池の温度
上昇を抑制しつつ流し得る極力大きな電流、即ち、電池
の状態に応じて電流値を変えながらで充電を行う。

【００１９】ここでは、電池温度が高いときには、相対
的に小さな充電電流を流し、反対に、温度が低いときに
は、相対的に大きな充電電流を流す。また、温度上昇が
大きいときには、相対的に小さな充電電流を流し、反対
に、温度上昇が少ないときには、相対的に大きな充電電
流を流す。

【００２０】マップは、上記電流の可変制御を行うため
のもので、横側に電池の絶対温度Ｔを取り、縦側に温度
変化分ｄＴ／ｄｔを取って、温度上昇を抑制しつつ流し
得る最適な電流値を規定したものである。即ち、電池温
度が高く且つ温度上昇が大きい際には（マップ右下
側）、相対的に小さな充電電流を流し、電池温度が高く
且つ温度上昇が小さい際には（マップ右上側）、中程度
の充電電流を流す。また、電池温度が低く且つ温度上昇
が大きい際には（マップ左下側）、中程度の充電電流を
流し、電池温度が低く且つ温度上昇が小さい際には（マ
ップ左上側）、相対的に大きな充電電流を流すように設
定されている。即ち、目標充電時間（約２０分）と目標
到達温度とのいずれもが満たされるように、マップ内の
各領域に最適な電流値が設定されてる。なお、低温（０
°Ｃ以下）において、大電流放電を行うと、性能が劣化
するため、該マップの左列に性能劣化させないための小
さな電流値を設定しておくことが好適である。

【００２１】このマップに基づき、充電時には、電池の
絶対温度Ｔと、温度変化分ｄＴ／ｄｔとから適合する領
域を検索し、領域に規定されている電流値に基づき充電
電流を制御する。例えば、電池温度がＴ３とＴ４との間
にあり、電池温度の変化分（温度充電値）がＸ１とＸ２
の間にある場合には、領域Ｉ24の電流値を出力する。

【００２２】更に、本実施態様の充電装置は、該マップ
内の領域の動きに基づき充電の完了を検出する。即ち、
従来技術においては充電電流を一定にすることで、温度
又は電圧を監視して充電の完了を検出していた。更に具
体的には、温度上昇値、電圧の変化値、また、満充電と
なり電圧が下がったことを検出して、満充電と判断して
いた。しかしながら、本実施態様の充電装置では、上述
したように、充電電流を変化させるため、従来技術のよ
うに単に温度、温度変化値、或は、電圧、電圧変化値を
監視するだけでは充電の完了を検出することができな
い。このため、マップ内の領域の動きに基づいて充電の
完了を検出する。

【００２３】ここで、充電を行っている最中は、温度及
び温度上昇値に変化に基づき、一見ランダムに領域を移
動して行く。即ち、満充電になる以前は、温度が高くな
り、或は、温度上昇が大きくなり、充電電流の相対的に
小さな領域が選択されると、即ち、図５に示すマップの
右下側の領域が選択された後は、電流の減少により、温
度上昇が小さくなり、図中のマップで、上側の領域に該
当するようになる。

【００２４】しかしながら、満充電に近づくと、ニッケ
ル水素電池の特性により、温度上昇値が大きくなってい
く。即ち、温度上昇が大きいことにより図中のマップ
で、下側の領域が選択され、相対的に小さな電流で充電
されていても、温度上昇が大きいままになる。この原理
から、本実施態様の充電装置では、所定周期（例えば、
数１００秒毎）で測定を行い、継続して（例えば３
回）、図中のマップでハッチングで示す温度上昇が大き
い際の領域Ｉ31、Ｉ32、Ｉ33、Ｉ34、Ｉ35及び温度が高
く温度上昇が中程度の際の領域Ｉ25に属する際には、充
電が完了したと判断して、充電を停止する。

【００２５】この充電回路３０による充電について図６
のグラフを参照して更に詳細に説明する。ここで、図６
は、横軸に充電時間を取り、縦軸に充電電流及び電池温
度を取ってある。図６中には、本実施形態の充電装置と
共に、比較のためニッケル水素電池を１時間充電した場
合の温度上昇と、急速充電した場合の温度上昇とを併せ
て示してある。

【００２６】従来は、ニッケル水素電池を充電する際に
発熱を避けるため、図中の１点鎖線ｅに示すように１Ｃ
充電、即ち、２ＡＨのニッケル水素電池であれば、２Ａ
の充電電流を流すことにより１時間程度（図中では６５
分）かけて充電を行っていた。１Ｃ充電の場合には、１
点鎖線ｆに示すように２０°Ｃで充電を開始し、４０°
Ｃで充電を完了することができる。なお、ニッケル水素
電池の特性から、図中でｆ’で示す充電完了の寸前（５
５分経過時）から温度の上昇量が増大し、充電を完了し
たｆ’’で示す時点から更に温度が上昇している（オー
バーシュートｆO ）。ニッケル水素電池のオーバーシュ
ートは、充電完了時の温度上昇の傾きに依存すると考え
られ、図中でｆ’−ｆ’’の傾きが小さいときには、オ
ーバーシュートによる温度上昇は小さく、反対に傾きが
大きい、即ち、充電末期に大幅に温度が上昇していると
きにはオーバーシュートによる温度上昇幅が大きい。

【００２７】一方、鎖線ｃは、従来技術の充電装置によ
り２０分程度で充電を完了できるように一定大電流（９
Ａ）で急速充電（４．５Ｃ充電）を行った際の電流を示
している。また、鎖線ｄは、該急速充電の際のニッケル
水素電池の温度変化を示している。鎖線ｄにて示すよう
に２０°Ｃで充電を開始しても、充電完了時にはニッケ
ル水素電池の寿命を縮める７０°Ｃに到達している。更
に、図中でｄ’で示す充電完了の寸前（１１分経過時）
から温度が急上昇し、これが充電を完了したｄ’’まで
続いている。このため充電を完了した時点ｄ’’から更
に温度が大幅に上昇し（オーバーシュートｄO ）、該オ
ーバーシュートｄO により充電完了後も更に温度が上昇
して、温度が８０°Ｃを越え、ニッケル水素電池の寿命
を縮める。なお、このグラフでは、２０°Ｃから充電を
開始し、充電完了時に８０°Ｃに達し、この間に温度が
６０°上昇している。このため、例えば、充電開始時の
ニッケル水素電池温度が３０°Ｃであれば、６０°上昇
して電池の性能を大幅に劣化させる９０°Ｃ以上まで温
度が上昇することになる。

【００２８】実線ａは、本発明の第１実施形態に係る充
電装置による充電電流の変化を、実線ｂは、該充電装置
による充電の際のニッケル水素電池の温度変化を示して
いる。本実施形態の充電装置１０は、電池温度が高く且
つ温度上昇が大きい際には、相対的に小さな充電電流を
流し、電池温度が高く且つ温度上昇が小さい際には、中
程度の充電電流を流す。また、電池温度が低く且つ温度
上昇が大きい際には、中程度の充電電流を流し、電池温
度が低く且つ温度上昇が小さい際には、相対的に大きな
充電電流を流す。このように、ニッケル水素電池の温度
と温度上昇値に基づき、電流を調整して行くため、実線
ｂに示すように２０°Ｃから充電を開始して、５０°Ｃ
未満の電池寿命に影響を与えない範囲までに温度上昇を
抑えている。即ち、温度が目標温度を越えないように、
かつ、充電時間を短くするため許容し得る最大電流値に
調整している。

【００２９】上述したように、充電装置１０では、電池
温度及び温度上昇に応じて、充電電流を常に変化させて
いる。即ち、充電初期の電池温度が低く、温度上昇が小
さい間は、大きな電流を流しているが、充電末期の電池
温度が高く且つ温度上昇が大きい際には、相対的に小さ
な充電電流を流すことで、充電完了直前の温度上昇値を
小さくしている。即ち、図中でｂ’で示す充電完了の寸
前（１１分経過時）から充電を完了したｂ’’で示す時
点までの温度上昇が小さくなっている（温度上昇の勾配
が低い）。このため、充電完了後の温度上昇（オーバー
シュートｂO ）が小さくなり、１点鎖線ｆで示した１Ｃ
充電の際の温度上昇と同程度（約５０°Ｃ）に充電中及
び充電完了後の発熱を抑えている。

【００３０】上記１点鎖線ｆで示した１Ｃ充電を行った
場合でも、充電開始時の電池温度が高い場合、例えば、
電池温度が３０°Ｃから充電を開始した場合に、３０°
上昇して充電完了時に温度が６０°に達することにな
る。これに対して、本実施形態では、温度に応じて電流
を制限することで、充電完了時の温度を５０°Ｃに止め
ることができる。特に、電動工具の電池の場合、連続し
てモータを大電流で駆動することで容量を使い果たし、
高温度に達した状態で充電が開始される頻度が高い。本
実施形態の充電装置では、かかる高温度のニッケル水素
電池を充電する際にも、電池の温度を目標温度を越えな
いように充電できるため、ニッケル水素電池を長期に渡
り繰り返し使用することが可能である。

【００３１】本実施形態の充電装置による具体的な処理
について、上記図５、図６を参照し、図７のフローチャ
ートに沿って説明する。先ず、充電回路の制御部３６
（図４参照）は、充電を開始すると所定のサイクル（こ
こでは、説明の便宜上１００秒毎とするが、実際には更
に短い１０秒以下の周期）で、充電電流の調整及び充電
の完了判断を行う。先ず、ニッケル水素電池の絶対温度
Ｔを入力する（Ｓ１２）。次に、入力した絶対温度Ｔを
微分し、電池の温度変化分ｄＴ／ｄｔを算出する（Ｓ１
４）。そして、該絶対温度Ｔと温度変化分ｄＴ／ｄｔと
に基づき図５を参照して上述したマップから最適充電電
流を選択する（Ｓ１６）。ここでは、サイクル＜１＞に
て示すように絶対温度ＴがＴ１〜Ｔ２の範囲にあり、温
度変化分ｄＴ／ｄｔがＸ１以下であるため、領域Ｉ12が
選択され、図７中の実線ａ中に示すように４．５Ｃ充電
（９Ａ）の相対的に大きな電流が流される。

【００３２】その後、制御部３６は、充電末期領域、即
ち、図５中のマップ中でハッチングで示す温度上昇が大
きい際の領域Ｉ31、Ｉ32、Ｉ33、Ｉ34、Ｉ35及び温度が
高く温度上昇が中程度の際の領域Ｉ25へ入ったかを判断
する（Ｓ１８）。ここでは、充電末期領域に入っていな
いので（Ｓ１８がＮｏ）、ステップ１２に戻り、充電電
流の制御を続ける。ここで、更に１００秒が経過したサ
イクル＜２＞においては、上述したようにサイクル＜１
＞にて相対的に大きな電流を流したことで、温度変化分
ｄＴ／ｄｔが大きくなり（Ｘ１〜Ｘ２）、領域Ｉ22が選
択され、中程度の電流値（３．５Ｃ）が選択されること
になる。サイクル＜２＞にて中程度の電流が選択される
ことで、温度変化分ｄＴ／ｄｔがＸ１以下になり、サイ
クル＜３＞では、領域Ｉ12が選択され、再び相対的に大
きな充電電流が選択される。

【００３３】上述したように絶対温度Ｔ及び温度変化分
ｄＴ／ｄｔに応じて、電流値を変化させながら充電を続
けると、徐々に温度変化分ｄＴ／ｄｔが大きくなって行
き、図５中に示すようにサイクル＜６＞にて、温度変化
分ｄＴ／ｄｔがＸ２を越えて、領域Ｉ33に属することに
なる。この際には、上述した充電末期領域（領域Ｉ31、
Ｉ32、Ｉ33、Ｉ34、Ｉ35、Ｉ25）に入ったかのステップ
１８の判断がＹｅｓとなり、充電末期領域に入る確率が
高いかを判断する（Ｓ２２）。即ち、連続して３サイク
ル、上述した充電末期領域に入っていると、充電末期領
域に入る確率が高いと判断する。ここでは、当該サイク
ル＜６＞において電流値を絞ることで次のサイクル＜７
＞が、絶対温度ＴがＴ２〜Ｔ３で、温度変化分ｄＴ／ｄ
ｔがＸ１〜Ｘ２まで下がることで、領域Ｉ23に属するこ
とになっているため、ステップ２２の充電末期領域に入
る確率が高いかの判断がＬｏｗ側になり、ステップ２０
を経て、充電電流を増減させながら充電を継続する。

【００３４】一方、サイクル＜１３＞にて、充電末期領
域に属する領域Ｉ25へ入ると、次のサイクル＜１４＞で
も充電末期領域に属する領域Ｉ35に入り、また、更に次
のサイクル＜１５＞でも充電末期領域に属する領域Ｉ35
に入る。このように３回続けて充電末期領域に属する領
域に入ると、充電末期領域に入る確率が高いかの判断が
Ｈｉｇｈ側になり、充電を完了して（Ｓ２４）、全ての
処理を終了する。

【００３５】上述した例では、説明の便宜上サイクルタ
イムを１００秒として説明したため、３回連続して充電
末期領域に入った際に確率が高いと判断したが、サイク
ルタイムを更に短くする場合には、種々の方法で充電末
期領域に入る確率が高いと判断することができる。例え
ば、１０秒のサイクルで、１０サイクル中８回充電末期
領域に入った際に確率が高いと判断したり、或いは、１
０サイクル中８回充電末期領域に入った際、及び、５サ
イクル続けて充電末期領域に入った際に確率が高いと判
断することができる。

【００３６】上述したようにニッケルカドミウム電池を
充電する従来技術の充電装置では、電流値を一定にし、
温度、温度変化、電圧、電圧変化のいずれか１以上を監
視することで充電完了を検出していた。しかし、ニッケ
ル水素電池は、温度、電圧の変化パターンが、電池残量
及び充電開始時の電池温度、及び、外気温度により変わ
るため、上記従来技術の方法では、過充電することなく
１００％充電させることが困難であった。これに対し
て、本実施形態の充電装置では、上述したように充電電
流を絞りながら絶対温度Ｔ及び温度変化分ｄＴ／ｄｔを
連続的に監視するため、過充電することなく１００％充
電を行うことが可能になる。

【００３７】ここで、上述した実施形態では、ニッケル
水素電池を充電する際の処理を例に挙げて説明したが、
本発明の充電装置及び充電方法は、ニッケルカドミウム
電池を充電する際にも適用できる。即ち、図５に示すマ
ップをニッケルカドミウム電池の特性に合わせて調整す
ることで、該ニッケルカドミウム電池の充電に適用可能
である。また、図５に示すマップをニッケルカドミウム
電池とニッケル水素電池の共通の特性（最大公約数）に
合わせて調整することで、該ニッケルカドミウム電池と
ニッケル水素電池との両方の充電することができる。更
に、電池パック５０にニッケル水素電池又はニッケルカ
ドミウム電池であるかの識別用の端子（例えばボス）を
設け、また、充電装置側にニッケル水素電池とニッケル
カドミウム電池との両方のマップを用意しておき、ニッ
ケル水素電池の電池パック５０が装填された際には、ニ
ッケル水素電池用のマップに従い、充電電流を制御し、
ニッケルカドミウム電池の電池パックが装填された際に
は、ニッケルカドミウム用のマップに従い制御を行うよ
うに構成することも可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、請求項１及び請求項３の
発明によれば、マップを検索し、電池の温度上昇を抑え
ながら充電し得る許容電流値にて電池を充電する。この
ため、充電時に温度が上昇し易いニッケル水素電池を、
温度上昇による劣化を生じせしめることなく短時間で充
電することが可能になる。また、充電完了の直前は、ニ
ッケル水素電池の温度上昇が大きくなり、相対的に小さ
な電流値にて充電を行うため、充電完了後の「オーバシ
ュート」を抑制することができる。

【００３９】請求項２及び請求項４の充電装置及び充電
方法では、マップを検索し、電池の温度上昇を抑えなが
ら充電し得る許容電流値にて電池を充電する。このた
め、充電時に温度が上昇し易いニッケル水素電池を、温
度上昇による劣化を生じせしめることなく短時間で充電
することが可能になる。また、充電完了の直前は、ニッ
ケル水素電池の温度上昇が大きくなり、相対的に小さな
電流値にて充電を行うため、充電完了後の「オーバシュ
ート」を抑制することができる。特に、充電の完了を、
温度上昇が大きく、充電電流値を小さくしてもなお温度
上昇が大きいか否かにより判断するため、電池の残量、
温度等に影響されず、過充電することなく１００％充電
を行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る充電装置の斜視図であ
る。

【図２】本発明の実施形態に係る電池パックの斜視図で
ある。

【図３】図１に示す電池パックを用いる電池ドリルの斜
視図である。

【図４】図１に示す充電装置の充電回路を示すブロック
図である。

【図５】充電回路に保持されているマップの内容を示す
説明図である。

【図６】充電回路により制御される充電電流及び電池温
度の変化を示すグラフである。

【図７】充電回路による処理を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１０充電装置３０充電回路３２電源回路３４充電電流制御部３６制御部３８温度検出部３９記憶部５０電池パックＢニッケル水素電池

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池の温度上昇を抑えながら充電し得る
許容電流値を、電池の温度値と、電池の温度上昇値とに
基づきマッピングしたマップを記憶する記憶装置と、現在の電池の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された温度から温度上昇値
を求める温度上昇値出力手段と、前記温度検出手段により検出された温度と、前記温度上
昇値出力手段から出力された温度上昇値とから、前記記
憶装置のマップを検索し、前記許容値を求める許容電流
値検索手段と、前記許容電流検索手段により検索された許容電流にて電
池を充電する充電手段とを備えることを特徴とする充電
装置。
【請求項２】電池の温度上昇を抑えながら充電し得る
許容電流値を、電池の温度値と、電池の温度上昇値とに
基づきマッピングしたマップであって、温度値が高い時
に許容電流値を小さく、また、温度上昇値が大きいとき
に許容電流値を小さく設定したマップを記憶する記憶装
置と、現在の電池の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された温度から温度上昇値
を求める温度上昇値出力手段と、前記温度検出手段により検出された温度と、前記温度上
昇値出力手段から出力された温度上昇値とから、前記記
憶装置のマップを検索し、前記許容値を求める許容電流
値検索手段と、前記許容電流検索手段により検索された許容電流にて電
池を充電する充電手段と、前記温度検出手段により検出された温度と、前記温度上
昇値出力手段から出力された温度上昇値とが、前記記憶
装置のマップ中の充電末期を示す領域に属する頻度が高
いか否かに基づき充電完了を判断する充電完了判断手段
と、前記充電完了手段による充電完了の判断に基づき充電を
完了する充電完了手段と、を備えることを特徴とする充
電装置。
【請求項３】現在の電池の温度を検出するステップ
と、前記検出された温度から温度上昇値を求めるステップ
と、前記検出された温度と前記求められた温度上昇値とか
ら、電池の温度値と電池の温度上昇値とに基づく許容電
流値のマップを検索し、電池の温度上昇を抑えながら充
電し得る許容電流値を求めるステップと、前記検索された許容電流値にて電池を充電するステップ
と、を備えることを特徴とする充電方法。
【請求項４】現在の電池の温度を検出するステップ
と、前記検出された温度から温度上昇値を求めるステップ
と、前記検出された温度と前記求められた温度上昇値とか
ら、電池の温度値と電池の温度上昇値とに基づく許容電
流値のマップを検索し、電池の温度上昇を抑えながら充
電し得る許容電流値を求めるステップと、前記検索された許容電流にて電池を充電するステップ
と、出力された温度上昇値が相対的に大きく、前記マップか
ら相対的に小さな許容電流値が出力される頻度が高いか
否かに基づき充電完了を判断するステップと、前記充電完了の判断に基づき充電を完了するステップ
と、を備えることを特徴とする充電方法。