(57)【要約】【課題】  充電時の温度上昇を抑制しつつ、充電時間をユーザの要求に近づけることができる充電装置を提供する。【解決手段】  温度検出部２２から送出される電池温度信号を受信する外部接続端子Ｔ６と、充電設定時間の入力を受け付ける時間設定受付部１２と、充電電流出力部１１から二次電池２１へ供給される充電電流を、予め設定された設定温度範囲内になる範囲の電流値であって、かつ二次電池２１を満充電するまでの時間を時間設定受付部１２により受け付けられた設定時間に近づけるように設定する充電制御部１３４と、充電制御部１３４により設定された充電電流によって、二次電池２１が満充電される充電完了時間を算出する充電完了時間算出部１３５と、充電完了時間算出部１３５により算出された充電完了時間を表示する表示部１５とを備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を充電するための充電装置であって、
前記二次電池へ充電電流を供給する充電電流出力部と、
前記二次電池の温度を検出するための温度検出部から送出される前記二次電池の温度を示す電池温度信号を受信する電池温度信号受信部と、
前記二次電池を充電するための時間である設定時間の入力を受け付ける時間設定受付部と、
前記充電電流出力部から前記二次電池へ供給される充電電流を、前記二次電池の温度が前記二次電池を充電するために適した温度として予め設定された設定温度範囲内になる範囲の電流値であって、かつ前記二次電池を満充電するまでの時間を前記時間設定受付部により受け付けられた設定時間に近づけるように設定する充電制御部と、
前記充電制御部により設定された充電電流によって、前記二次電池が満充電される充電完了時間を算出する充電完了時間算出部と、
前記充電完了時間算出部により算出された前記充電完了時間を表示する表示部と
を備えることを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記二次電池の残存容量を検出する残存容量検出部と、
前記残存容量検出部により検出された前記二次電池の残存容量に基づき、前記時間設定受付部により受け付けられた設定時間で前記二次電池を満充電することができる満充電電流を算出する充電電流算出部と、
前記満充電電流で前記二次電池を充電した場合における前記二次電池の温度上昇を算出する温度上昇算出部と、
前記電池温度信号受信部により受信された電池温度信号により示される温度と前記温度上昇算出部により算出された温度上昇とを加算して前記満充電電流による充電時における前記二次電池の温度を予測する温度予測部と
を備え、
前記充電制御部は、
前記温度予測部により予測された予測温度が、前記設定温度範囲内である場合には前記充電電流算出部により算出された満充電電流を前記充電電流出力部に前記二次電池の充電電流として設定し、当該設定温度範囲を超える場合には前記二次電池の温度が前記設定温度範囲の上限値になる電流値を前記充電電流出力部に前記二次電池の充電電流として設定し、当該温度範囲に満たない場合には前記二次電池の温度が前記設定温度範囲の下限値になる電流値を前記充電電流出力部に二次電池の充電電流として設定すること
を特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項３】
前記時間設定受付部は、前記時間設定指示により示される時間から前記二次電池の充電後における冷却時間として予め設定された時間を減じた時間を、前記設定時間として受け付けること
を特徴とする請求項１又は２記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を充電する充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二次電池の残存容量を検出する残存容量検出回路と、ユーザが任意に充電時間を設定することのできるタイマ回路とを備え、二次電池の残存容量に基づいて、タイマ回路に設定された充電時間で二次電池を満充電にすることができる電流値を算出し、その電流値で二次電池を充電することにより、ユーザの要求に応じた時間で二次電池を満充電にすることができる充電装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、二次電池を充電する場合、充電電流が増大すると、二次電池の温度上昇が増大する。また、二次電池は、所定の温度を超えて高温になると、サイクル寿命が短縮されてしまうことが知られている。
【特許文献１】実公平０８−００７７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のように構成された充電装置では、二次電池の残存容量と、タイマ回路に設定された充電時間とに基づいて充電電流が決定されるため、二次電池の残存容量が少ない場合や充電時間が短い場合には充電電流が増大し、二次電池の温度上昇が増大する結果、二次電池が高温になってサイクル寿命が短縮されてしまう場合があるという不都合があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、充電時の温度上昇を抑制しつつ、充電時間をユーザの要求に近づけることができる充電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明に係る充電装置は、二次電池を充電するための充電装置であって、前記二次電池へ充電電流を供給する充電電流出力部と、前記二次電池の温度を検出するための温度検出部から送出される前記二次電池の温度を示す電池温度信号を受信する電池温度信号受信部と、前記二次電池を充電するための時間である設定時間の入力を受け付ける時間設定受付部と、前記充電電流出力部から前記二次電池へ供給される充電電流を、前記二次電池の温度が前記二次電池を充電するために適した温度として予め設定された設定温度範囲内になる範囲の電流値であって、かつ前記二次電池を満充電するまでの時間を前記時間設定受付部により受け付けられた設定時間に近づけるように設定する充電制御部と、前記充電制御部により設定された充電電流によって、前記二次電池が満充電される充電完了時間を算出する充電完了時間算出部と、前記充電完了時間算出部により算出された前記充電完了時間を表示する表示部とを備えることを特徴としている。
【０００７】
また、上述の充電装置において、前記二次電池の残存容量を検出する残存容量検出部と、前記残存容量検出部により検出された前記二次電池の残存容量に基づき、前記時間設定受付部により受け付けられた設定時間で前記二次電池を満充電することができる満充電電流を算出する充電電流算出部と、前記満充電電流で前記二次電池を充電した場合における前記二次電池の温度上昇を算出する温度上昇算出部と、前記電池温度信号受信部により受信された電池温度信号により示される温度と前記温度上昇算出部により算出された温度上昇とを加算して前記満充電電流による充電時における前記二次電池の温度を予測する温度予測部とを備え、前記充電制御部は、前記温度予測部により予測された予測温度が、前記設定温度範囲内である場合には前記充電電流算出部により算出された満充電電流を前記充電電流出力部に前記二次電池の充電電流として設定し、当該設定温度範囲を超える場合には前記二次電池の温度が前記設定温度範囲の上限値になる電流値を前記充電電流出力部に前記二次電池の充電電流として設定し、当該温度範囲に満たない場合には前記二次電池の温度が前記設定温度範囲の下限値になる電流値を前記充電電流出力部に二次電池の充電電流として設定することを特徴としている。
【０００８】
また、上述の充電装置において、前記時間設定受付部は、前記時間設定指示により示される時間から前記二次電池の充電後における冷却時間として予め設定された時間を減じた時間を、前記設定時間として受け付けることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
このような構成の充電装置は、電池温度信号受信部によって、二次電池に付属する温度検出部から送出される電池の温度を示す電池温度信号が受信される。また、時間設定受付部により二次電池を充電するための設定時間の入力が受け付けられ、充電制御部によって、充電電流出力部から二次電池へ供給される充電電流が、二次電池の温度が充電に適した温度として予め設定された設定温度範囲内になる範囲の電流値であって、かつ二次電池を満充電するまでの時間を時間設定受付部により受け付けられた設定時間に近づけるように設定されるので、充電時の温度上昇を設定温度範囲内に抑制しつつ、充電時間をユーザの要求に近づけることができる。
【００１０】
そして、充電完了時間算出部によって、充電制御部で設定された充電電流により二次電池が満充電される充電完了時間が算出され、その充電完了時間が表示部により表示されるので、充電完了時間がユーザによる設定時間と異なる場合であっても、ユーザは充電完了時間を知ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る充電装置１と、充電装置１に接続された電池ブロック２との構成の一例を示すブロック図である。図１に示す電池ブロック２は、二次電池２１と、温度検出部２２とを備えている。図１に示す充電装置１は、外部接続端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６と、充電電流出力部１１と、時間設定受付部１２と、制御部１３と、残存容量検出部１４と、表示部１５と、電源回路１６とを備えている。
【００１２】
電池ブロック２は、例えば電動工具やノート型パーソナルコンピュータ、カメラ一体型ビデオレコーダ、ディジタルカメラ、電気かみそり及び電動歯ブラシ等の種々の電気機器と組み合わされて電力を供給するいわゆる電池パックである。なお、充電装置１は、電池ブロック２ではなく直接単体の二次電池２１が取付可能に構成され、二次電池２１を充電する充電装置であってもよく、その場合、温度検出部２２を充電装置１側に備える構成としてもよい。
【００１３】
二次電池２１としては、例えば、ニッケル水素二次電池や、リチウムイオン二次電池、ニッケルカドミウム二次電池等が用いられる。温度検出部２２は、例えばサーミスタや熱電対等の温度センサで、二次電池２１の近傍に配設されており、二次電池２１の温度を検知してその検知した温度を示す電池温度信号Ｓｔを、充電装置１が備える外部接続端子Ｔ６（電池温度信号受信部）を介して制御部１３へ出力する。
【００１４】
充電装置１の外部には、例えば商用交流電源ＡＣが外部接続端子Ｔ１，Ｔ２を介して接続されており、商用交流電源ＡＣから出力された電源電圧が充電電流出力部１１及び電源回路１６へ供給されている。
【００１５】
充電電流出力部１１は、二次電池２１へ充電電流を供給する定電流電源回路で、商用交流電源ＡＣから供給された交流電圧を直流に変換し、制御部１３からの制御信号に応じた充電電流を外部接続端子Ｔ４，Ｔ５を介して電池ブロック２が備える二次電池２１へ供給する。
【００１６】
電源回路１６は、温度検出部２２へ動作用電源電圧を供給する定電圧電源回路で、商用交流電源ＡＣから供給された交流電圧を直流電圧に変換して外部接続端子Ｔ３を介して温度検出部２２へ供給する。残存容量検出部１４は、二次電池２１の残存容量を検出するもので、外部接続端子Ｔ４を介して二次電池２１に接続されており、例えば二次電池２１の出力電圧に基づいて二次電池２１の残存容量を算出し、その残存容量を示す信号Ｓｂを制御部１３へ出力する。
【００１７】
時間設定受付部１２は、ユーザが、二次電池２１を充電するための時間を設定入力するための操作部で、例えばテンキースイッチや多接点のロータリスイッチ等が用いられ、ユーザによって入力された時間設定指示を受け付けて、制御部１３へ出力する。表示部１５は、制御部１３から出力された制御信号に応じて、充電完了時間やメッセージ等を表示する表示装置で、例えば液晶表示器やＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられる。
【００１８】
制御部１３は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記録された不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記録する揮発性の記憶素子であるＲＡＭ（Random Access Memory）と、時間設定受付部１２により受け付けられた設定時間を記憶する設定時間記憶部１３０と、充電電流値とその電流値による二次電池２１の温度上昇値とを対応付けたデータテーブルを予め記憶するデータテーブル記憶部１３７とを備えている。
【００１９】
そして、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、充電電流算出部１３１、温度上昇算出部１３２、温度予測部１３３、充電制御部１３４、充電完了時間算出部１３５及びタイマ部１３６として機能する。なお、タイマ部１３６は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現されるソフトウェアタイマに限定されず、ハ−ドウェアによるタイマ回路を用いて構成されていてもよい。
【００２０】
次に、上述のように構成された充電装置１の動作について説明する。図２は、図１に示す充電装置１の動作を示すフローチャートである。まず、ユーザによる二次電池２１を充電するための時間を設定する時間設定指示、例えば、ユーザが５時間後に電池ブロック２を使用したいと考えた場合に、５時間で充電装置１により二次電池２１を充電させるための時間設定指示が、時間設定受付部１２によって受け付けられ、その設定時間Ｘｔが設定時間記憶部１３０に記憶される（ステップＳ１）。
【００２１】
次に、残存容量検出部１４によって、二次電池２１の出力電圧が検出され、その出力電圧に基づいて二次電池２１の残存容量Ｃｒ（単位：Ａｈ）が算出され、その残存容量を示す信号Ｓｂが制御部１３へ出力される（ステップＳ２）。そして、充電電流算出部１３１によって、残存容量検出部１４により検出された二次電池２１の残存容量Ｃｒに基づき、設定時間記憶部１３０に記憶されている設定時間Ｘｔで二次電池２１を満充電することができる満充電電流Ｉｃ１が、例えば、下記の式（１）により算出される（ステップＳ３）。
【００２２】
Ｉｃ１＝（Ｃｆ−Ｃｒ）／Ｘｔ  ・・・（１）
但し、Ｃｆは二次電池２１の満充電容量（単位：Ａｈ）である。
【００２３】
次に、温度検出部２２により二次電池２１の温度ＴＢが検出され、温度ＴＢを示す電池温度信号Ｓｔが温度上昇算出部１３２へ出力され、温度上昇算出部１３２によって、二次電池２１の温度ＴＢが取得される（ステップＳ４）。次に、温度上昇算出部１３２によって、満充電電流Ｉｃ１で二次電池２１を充電した場合における二次電池２１の温度上昇値ＤＴが算出される（ステップＳ５）。具体的には、例えば、データテーブル記憶部１３７に記憶されているデータテーブル、すなわち充電電流値と二次電池２１の温度上昇値とを対応付けたデータテーブルを参照することにより、満充電電流Ｉｃ１に対応する温度上昇値ＤＴが取得される（ステップＳ５）。
【００２４】
そして、温度予測部１３３によって、下記の式（２）に基づいて、満充電電流Ｉｃ１で二次電池２１を充電した場合における二次電池２１の予測温度ＴＣが予測される（ステップＳ６）。
【００２５】
ＴＣ＝ＴＢ＋ＤＴ  ・・・（２）
次に、充電制御部１３４によって、予測温度ＴＣが、二次電池２１を充電するために適した温度の下限値として予め設定された下限温度Ｔｍｉｎ以上、かつ二次電池２１を充電するために適した温度の上限値として予め設定された上限温度Ｔｍａｘ以下の設定温度範囲に入っているか否かが判定され（ステップＳ７）、設定温度範囲に入っていれば（ステップＳ７でＹＥＳ）、充電完了時間算出部１３５によって、設定時間Ｘｔ経過後に二次電池２１は満充電になると判断され、表示部１５により設定時間Ｘｔ経過後に二次電池２１の充電が完了する旨、表示される（ステップＳ８）。
【００２６】
次に、充電制御部１３４によって、充電電流出力部１１の出力電流値が満充電電流Ｉｃ１に設定され、二次電池２１が満充電電流Ｉｃ１で充電される（ステップＳ９）。そして、タイマ部１３６によって設定時間Ｘｔが計時され、設定時間Ｘｔが経過するまでの間二次電池２１の充電が継続される（ステップＳ１０でＮＯ）一方、設定時間Ｘｔが経過すると（ステップＳ１０でＹＥＳ）、充電制御部１３４によって、充電電流出力部１１の出力電流値がゼロに設定され、二次電池２１の充電が完了し（ステップＳ１１）、充電処理を終了する。
【００２７】
一方、ステップＳ７において、充電制御部１３４によって、予測温度ＴＣが、下限温度Ｔｍｉｎ以上かつ上限温度Ｔｍａｘ以下の設定温度範囲に入っていないと判定された場合（ステップＳ７でＮＯ）であって、予測温度ＴＣが上限温度Ｔｍａｘを超えている場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）は、充電完了時間算出部１３５によって、二次電池２１の温度が上限温度Ｔｍａｘになる充電電流Ｉｍａｘが、例えばデータテーブル記憶部１３７に記憶された充電電流値と二次電池２１の温度上昇値とを対応付けたデータテーブルを参照することにより算出される。そして、充電完了時間算出部１３５によって、充電電流Ｉｍａｘで二次電池２１を充電した場合の満充電になるまでの充電時間Ｘｍａｘが例えば下記の式（３）に基づき算出される。
【００２８】
Ｘｍａｘ＝（Ｃｆ−Ｃｒ）／Ｉｍａｘ  ・・・（３）
そして、充電完了時間算出部１３５によって算出された充電時間Ｘｍａｘが、充電完了時間として表示部１５で表示される（ステップＳ１３）。
【００２９】
次に、充電制御部１３４によって、充電電流出力部１１の出力電流値が充電電流Ｉｍａｘに設定され、二次電池２１が充電電流Ｉｍａｘで充電される（ステップＳ１４）。そして、タイマ部１３６によって充電時間Ｘｍａｘが計時され、充電時間Ｘｍａｘが経過するまでの間二次電池２１の充電が継続される（ステップＳ１５でＮＯ）一方、充電時間Ｘｍａｘが経過すると（ステップＳ１５でＹＥＳ）、充電制御部１３４によって、充電電流出力部１１の出力電流値がゼロに設定され、二次電池２１の充電が完了し（ステップＳ１１）、充電処理を終了する。
【００３０】
一方、ステップＳ１２において、充電制御部１３４によって、予測温度ＴＣが上限温度Ｔｍａｘを超えていないと判断された場合（ステップＳ１２でＮＯ）、すなわち予測温度ＴＣが下限温度Ｔｍｉｎに満たない場合、充電完了時間算出部１３５によって、二次電池２１の温度が下限温度Ｔｍｉｎになる充電電流Ｉｍｉｎが、例えばデータテーブル記憶部１３７に記憶された充電電流値と二次電池２１の温度上昇値とを対応付けたデータテーブルを参照することにより算出され、充電電流Ｉｍｉｎで二次電池２１を充電した場合の満充電になるまでの充電時間Ｘｍｉｎが例えば下記の式（４）に基づき算出される。
【００３１】
Ｘｍｉｎ＝（Ｃｆ−Ｃｒ）／Ｉｍｉｎ  ・・・（４）
そして、充電完了時間算出部１３５によって算出された充電時間Ｘｍｉｎが、充電完了時間として表示部１５で表示される（ステップＳ１６）。
【００３２】
次に、充電制御部１３４によって、充電電流出力部１１の出力電流値が充電電流Ｉｍｉｎに設定され、二次電池２１が充電電流Ｉｍｉｎで充電される（ステップＳ１７）。そして、タイマ部１３６によって充電時間Ｘｍｉｎが計時され、充電時間Ｘｍｉｎが経過するまでの間二次電池２１の充電が継続される（ステップＳ１８でＮＯ）一方、充電時間Ｘｍｉｎが経過すると（ステップＳ１８でＹＥＳ）、充電制御部１３４によって、充電電流出力部１１の出力電流値がゼロに設定され、二次電池２１の充電が完了し（ステップＳ１１）、充電処理を終了する。
【００３３】
以上、ステップＳ１〜Ｓ１８の処理により、温度予測部１３３により予測された予測温度ＴＣが、下限温度Ｔｍｉｎ以上かつ上限温度Ｔｍａｘ以下である場合充電電流算出部１３１により算出された満充電電流Ｉｃ１により二次電池２１が充電される。この場合、充電時の二次電池２１の温度を充電に適した温度範囲にしつつ、ユーザが時間設定受付部１２を用いて設定した設定時間で二次電池２１を満充電にして充電を完了することができる。
【００３４】
また、予測温度ＴＣが上限温度Ｔｍａｘを超える場合、二次電池２１が充電電流Ｉｍａｘで充電され、予測温度ＴＣが下限温度Ｔｍｉｎに満たない場合、二次電池２１が充電電流Ｉｍｉｎで充電される。この場合、充電時の温度上昇を抑制しつつ、充電時間をユーザが時間設定受付部１２を用いて設定した設定時間に近づけることができる。
【００３５】
また、充電完了時間が表示部１５により表示されるので、充電時間がユーザの要求と異なる場合であっても、ユーザは充電完了時間を知ることができる。
【００３６】
なお、時間設定受付部１２は、ユーザが入力した時間設定指示により示される時間から二次電池２１の充電後における冷却時間として予め設定された時間、例えば２時間〜３時間程度を減算した時間を、設定時間Ｘｔとして受け付け、充電電流算出部１３１は、冷却時間が減算された設定時間Ｘｔで二次電池２１を満充電することができる満充電電流Ｉｃ１を算出するようにしてもよい。あるいは、充電電流算出部１３１は、時間設定受付部１２を用いてユーザが入力した時間設定指示により示される時間から二次電池２１の充電後における冷却時間として予め設定された時間を減算した時間に基づいて、満充電電流Ｉｃ１を算出してもよい。
【００３７】
これにより、ユーザが入力した時間設定指示により示される時間、すなわちユーザが二次電池２１を使用しようとする時間より早く充電を完了し、ユーザが二次電池２１を使用するまでに二次電池２１を冷却しておくことができる。
【００３８】
二次電池２１は、充電完了直後は上限温度Ｔｍａｘを超えない範囲で高温になっている。従って、ユーザが充電完了直後に二次電池２１の使用を開始した場合には、その放電電流による温度上昇で二次電池２１の温度が上限温度Ｔｍａｘを超えてしまい、二次電池２１のサイクル寿命が短縮されてしまうおそれがある。そこで、上述のように、ユーザが二次電池２１を使用するまでに二次電池２１を冷却することにより、二次電池２１の放電電流による温度上昇で二次電池２１の温度が上限温度Ｔｍａｘを超えてしまうことを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る充電装置と、充電装置に接続された電池ブロックとの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す充電装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１    充電装置
２    電池ブロック
１１  充電電流出力部
１２  時間設定受付部
１３  制御部
１４  残存容量検出部
１５  表示部
１６  電源回路
２１  二次電池
２２  温度検出部
１３０  設定時間記憶部
１３１  充電電流算出部
１３２  温度上昇算出部
１３３  温度予測部
１３４  充電制御部
１３５  充電完了時間算出部
１３６  タイマ部
１３７  データテーブル記憶部
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６  外部接続端子
【図１】
2006304572.tif 000003
【図２】
2006304572.tif 000004