(57)【要約】【課題】  電池パックを公称値まで充電できると共に、二次電池の劣化を防止する充電器を提供する。【解決手段】  充電器は、二次電池を有する電池パックを少なくとも１つの充電方式で充電可能とし、通知部と、取得部と、制御部とを有する。通知部は、充電方式を電池パックに通知する。取得部は、通知部による通知に応じた電池パックから、充電方式に応じた二次電池の充電条件を取得する。制御部は、充電条件に基づいて二次電池を充電する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を有する電池パックを少なくとも１つの充電方式で充電可能な充電器であって、
前記充電方式を前記電池パックに通知する通知部と、
前記通知部による通知に応じた前記電池パックから、前記充電方式に応じた前記二次電池の充電条件を取得する取得部と、
前記充電条件に基づいて前記二次電池を充電する制御部と、
を有することを特徴とする充電器。
【請求項２】
二次電池を有する電池パックを少なくとも１つの充電方式で充電可能な充電器であって、
前記充電方式を前記電池パックに通知する通知部と、
前記通知部による通知に応じた前記電池パックから、前記充電方式に対応した前記二次電池の電池特性を取得する取得部と、
前記電池特性に基づいて前記二次電池の充電条件を設定する設定部と、
前記充電条件に基づいて前記二次電池を充電する制御部と、
を有することを特徴とする充電器。
【請求項３】
充電器によって少なくとも１つの充電方式で充電される電池パックであって、
二次電池と、
前記充電方式に関する情報を取得する取得部と、
取得された情報と前記二次電池の電池特性とに基づいて充電条件を設定する設定部と、
前記充電条件を前記充電器に通知する通知部と、
前記充電条件に基づいた前記二次電池の充電を制御する制御部と、
を有することを特徴とする電池パック。
【請求項４】
充電器によって少なくとも１つの充電方式で充電される電池パックであって、
二次電池と、
前記充電方式に関する情報を取得する取得部と、
取得された情報に基づいた前記二次電池の電池特性を前記充電器に通知する通知部と、
前記通知部による通知の後に開始される前記二次電池の充電を制御する制御部と、
を有することを特徴とする電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の劣化を適切に防止することのできる電池パック及び充電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、充電器は、電池パックを充電するとき、電池パックに内蔵された識別抵抗の抵抗値を読み取って電池セルの定格電圧を取得し、この定格電圧に応じた充電器規定のプロトコルによる充電電流及び充電電圧のリミット値、並びに終止電流値等で電池パックを充電する製品が知られていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の充電器では、電池セルの定格電圧に合わせて一律な充電電圧、充電電流及び終止電流等で電池パックを充電している。このため、電池セルの充電電圧及び充電電流のリミット値や終止電流値等の充電仕様が、メーカやその型式の差異により充電器規定のプロトコルと一致しない場合は、実際に電池パックに充電された容量が公称値よりも少なかったり、或いは、電池パックの充放電寿命が短くなる等の問題が生じていた。
【０００４】
本発明は、斯かる実情に鑑み、電池パックを構成する電池セルの電池特性に適した充電を可能にする充電器及び電池パックを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の充電器は、二次電池を有する電池パックを少なくとも１つの充電方式で充電可能な充電器であって、前記充電方式を前記電池パックに通知する通知部と、前記通知部による通知に応じた前記電池パックから、前記充電方式に応じた前記二次電池の充電条件を取得する取得部と、前記充電条件に基づいて前記二次電池を充電する制御部と、を有することを特徴とする。
【０００６】
上記構成により、充電器は、電池パックを充電するとき、最初に充電方式を電池パックに通知する。電池パックは、取得した充電方式に応じて、例えば二次電池の種類、定格電圧及び充電容量のみならず、メーカ、型式、電池パックの充放電回数等の条件をも考慮して、充電電圧及び充電電流のリミット値、並びに終止電流値等などの充電条件を設定して充電器に通知する。充電器は、電池パックから通知された充電条件に基づき二次電池を充電する。従って、電池パックを公称容量にまで適切に充電できるとともに、二次電池の劣化を防止することができる。
【０００７】
請求項２記載の充電器は、二次電池を有する電池パックを少なくとも１つの充電方式で充電可能な充電器であって、前記充電方式を前記電池パックに通知する通知部と、前記通知部による通知に応じた前記電池パックから、前記充電方式に対応した前記二次電池の電池特性を取得する取得部と、前記電池特性に基づいて前記二次電池の充電条件を設定する設定部と、前記充電条件に基づいて前記二次電池を充電する制御部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記構成により、充電器は、電池パックを充電するとき、最初に充電方式を電池パックに通知する。電池パックは、取得した充電方式に応じて、例えばメーカ、型式及び電池パックの充放電回数等の少なくとも１の情報と、さらに二次電池の種類と、定格電圧と、充電容量等とからなる電池特性を充電器に通知する。充電器は、電池パックから通知された電池特性を考慮して、充電電圧及び充電電流のリミット値、並びに終止電流値等の充電条件を設定し、この充電条件に基づき二次電池の充電を開始する。従って、電池パックを公称値にまで適切に充電できるとともに、二次電池の劣化を防止することができる。
【０００９】
請求項３記載の電池パックは、充電器によって少なくとも１つの充電方式で充電される電池パックであって、二次電池と、前記充電方式に関する情報を取得する取得部と、取得された情報と前記二次電池の電池特性とに基づいて充電条件を設定する設定部と、前記充電条件を前記充電器に通知する通知部と、前記充電条件に基づいた前記二次電池の充電を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
上記構成により、電池パックは、充電器により充電されるとき、充電器より取得した充電方式と、例えば、二次電池の定格電圧、種類、メーカ、型式、充電容量及び充電回数などの電池特性を考慮して、充電電圧及び充電電流のリミット値、並びに終止電流値等を充電条件として設定する。そして、このようにして設定された充電条件を充電器に通知し、この充電条件で充電器による電池パックの充電を行う。充電電圧及び充電電流のリミット値、並びに終止電流値などの充電条件を、二次電池の種類、メーカ、又は型式に対応して設定できるので、電池パックは、公称値にまで適切に充電されると共に、二次電池の劣化を防止することができる。
【００１１】
請求項４記載の電池パックは、充電器によって少なくとも１つの充電方式で充電される電池パックであって、二次電池と、前記充電方式に関する情報を取得する取得部と、取得された情報に基づいた前記二次電池の電池特性を前記充電器に通知する通知部と、前記通知部による通知の後に開始される前記二次電池の充電を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
上記構成により、電池パックは、充電器により充電されるとき、充電器より取得した充電方式に関する情報に対応して、例えば、二次電池の種類、定格電圧、メーカ、型式、充電容量及び充電回数などの電池特性を充電器に通知する。充電器は、通知された電池特性に基づき、充電電圧及び充電電流のリミット値、並びに終止電流値等の充電条件を設定する。そして、電池パックの二次電池は、このようにして設定された充電条件の下で、充電器によって充電される。従って、電池パックは、公称値にまで適切に充電されると共に、二次電池の劣化を防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電池パックを公称値まで充電することができる。また、電池パックの二次電池の劣化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る充電器及び電池パックの構成図である。
【図２】電池側メモリ又は充電器側メモリに記憶される情報を説明する図である。
【図３】充電器による電池パックの充電を説明するフローチャートである。
【図４】充電器による電池パックの充電の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明による実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１６】
図１に、電池パック１０と、電池パック１０を充電する充電器２０とを示す。
【００１７】
電池パック１０は、電池ケース１１に、電池セル１２と、電池側マイコン１３と、電池側メモリ１４と、通信部１５とを有する。電池セル１２は、二次電池として、ニッケル水素電池、ニッカド電池、リチウムイオン電池等などからなり、電池セル１２の複数が直列又は並列に接続されてなる場合もある。電池セル１２は、充電器２０によって充電可能である。電池側マイコン１３は、取得部、設定部及び制御部として、電池セル１２の電池電圧、充電電流をモニタし、電池セル１２と充電器２０との間に形成される電流路の開閉を制御する。電池側メモリ１４は、電池セル１２の種類、定格電圧、配列、メーカ、又は型式等からなる電池情報と、電池情報に対応して設定された複数のプロトコルと、電池パック１０の充電回数等の来歴を記憶している。また、電池側メモリ１４は、電池セル１２の充電方式に応じて選択可能な複数個のプロトコルを記憶する。通信部１５は、通知部として、充電器２０と双方向に通信可能である。
【００１８】
充電器２０は、本体２１に、充電器側マイコン２２と、充電器側メモリ２３と、電池パック１０の通信部１５と双方向で通信可能な通信部２４とを有する。充電器側マイコン２２は、取得部、設定部及び制御部として、本体２１に接続される電池パック１０の充電を制御する。充電器側メモリ２３は、少なくとも１つの充電方式情報を記憶する。記憶される充電方式情報は、例えば充電器２０から電池セル１２に給電可能な電流量に応じて、高速充電（タイプＡ）、中速充電（タイプＢ）、低速充電（タイプＣ）の３種類の充電方式のうちの少なくとも１つである。高速充電（タイプＡ）は、３種類の充電方式の中で、電池セル１２に流す電流量が最も多く、満充電になるまでの所要時間が最も短いタイプの充電方式である。中速充電（タイプＢ）は、電池セル１２に流す電流量が高速充電の次に多く、満充電になるまでの所要時間が高速充電の次に短いタイプの充電方式である。低速充電（タイプＣ）は、電池セル１２に流す電流量が最も少なく、満充電になるまでの所要時間が最も長いタイプの充電方式である。なお、通信部２４は、通知部に対応する。
【００１９】
次に、電池側メモリ１４に記憶される情報の詳細について、図２を参照して説明する。電池側メモリ１４には、識別コードＩと、充電方式別の充電条件IIと、その他の電池情報IIIとが記録されている。識別コードＩは、ニッケル水素電池、ニッカド電池、リチウムイオン電池等の電池セル１２の種類、定格電圧、メーカ、配列、及び型式等を表す情報である。充電方式別の充電条件IIは、高速充電（タイプＡ）、中速充電（タイプＢ）、低速充電（タイプＣ）の３種類の充電方式毎に、電池セル１２の充電に使用される充電条件を具体的に特定するものである。例えば、充電電圧及び充電電流のリミット値、終止電流値、充電電圧の２回微分値：Δ２Ｖ値、充電中の温度勾配：−Δｔを１つのプロトコルとして、充電方式別に複数のプロトコルが充電条件として用意されている。終止電流値は、電池側マイコン１３が、かかる値にまで電池セル１２を流れる電流値が低下したときに、電池セル１２が満充電に達したと判断するときの電流値である。Δ２Ｖ値及び−Δｔも、電池セル１２の種類に応じて電池セル１２の満充電を判断する際に使用されるパラメータである。その他の電池情報IIIは、これまでの電池パック１０の充電に使われた充電条件の来歴や充電回数等の電池状態を表す情報である。
【００２０】
次に、充電器２０による電池パック１０の充電について図３を参照して説明する。
【００２１】
電池パック１０が充電器２０の本体２１に接続されると、充電器２０では、充電器側マイコン２１が電池パック１０の接続を確認すると共に（Ｓ１）、電池パック１０では、電池側マイコン１３が充電器２０に接続されたことを確認する（Ｓ１１）。次に、充電器２０は、電池パック１０を充電する充電方式として高速充電（タイプＡ）を行う旨を電池側マイコン１３に通知する（Ｓ２）。このとき、電池パック１０は、充電器２０から充電方式情報が高速充電である旨を受信する（Ｓ１２）。
【００２２】
電池パック１０は、充電方式情報の受信により、電池セル１２の高速充電が開始されることを知り、電池側メモリ１４に記憶されている充電回数を１つだけ増やして更新する（Ｓ１３）。次に、電池側マイコン１３は、充電方式が高速充電であること、及び電池側メモリ１４に記憶された充電回数を考慮して、電池側メモリ１４に記憶された複数のプロトコルのうち、高速充電用（タイプＡ）用に設定された複数のプロトコルのうち、充電回数に最も適した例えばプロトコル１を選択する（Ｓ１４）。次に、選択されたプロトコル１（タイプＡ）を充電器２０に送信する（Ｓ１５）。
【００２３】
充電器２０は、電池パック１０からプロトコル１（タイプＡ）を受信すると（Ｓ３）、プロトコル１（タイプＡ）に規定された充電電圧及び充電電流のリミット値を用いて、電池パック１０の充電を開始する（Ｓ４，Ｓ１６）。電池パック１０では、電池側マイコン１３は、充電中の電池セル１２の電池電圧及び充電電流を定期的に或いは連続して監視し、電池電圧及び充電電流が、それぞれのリミット値を超えないように制御する。電池セル１２は、満充電に近づくにつれて充電電流は減少するので、充電電流が終止電流値にまで低下した時、電池側マイコン１３は、電池セル１２は満充電と判断して充電を完了する（Ｓ５，Ｓ１７）。
【００２４】
次に、図４に、充電器２０を用いて、同一の充電方式で、例えば高速充電で充電を行う場合、電池セル１２の定格電圧が互いに同一でありながらも電池セルのメーカ又は型式が異なる２種類の電池パック１０を充電するときの電池電圧及び充電電流の様子を示す。図４において、実線は、電池セル１２の定格電圧に応じて充電器２０が提供する規定プロトコルの充電電圧及び充電電流のリミット値及び終止電流値を示す。
【００２５】
電池パック１０が電池セルＡからなる場合、電池側マイコン１３は、電池セルＡを充電するために、充電電圧のリミット値としてＶＡ、充電電流のリミット値としてＩＡ，終止電流値ＩＡＥを含むプロトコルを選択する。選択された充電電圧及び充電電流のリミット値、並びに終止電流値のいずれも、規定プロトコルのリミット値、終止電流値、終止電流値よりも小さい。充電器側マイコン２２は、充電電圧及び充電電流のリミット値ＶＡ、ＩＡを用いて充電を開始し、終止電流値ＩＡＥで充電を終了することによって、電池セルＡからなる電池パック１０を満充電とする。
【００２６】
一方、電池パック１０が電池セルＡとはメーカ又は型式が異なる電池セルＢからなる場合、電池側マイコン１３は、電池セルＢを充電するために、充電電圧のリミット値としてＶＢ、充電電流のリミット値としてＩＢ，終止電流値ＩＢＥを含むプロトコルを選択する。選択された充電電圧及び充電電流のリミット値、並びに終止電流値のいずれも、規定プロトコルのリミット値、終止電流値、終止電流値よりも大きい。充電器側マイコン２２は、充電電圧及び充電電流のリミット値ＶＢ、ＩＢを用いて充電を開始し、終止電流ＩＢＥで充電を終了することによって、電池セルＢからなる電池パック１０を満充電とする。
【００２７】
以上のようにして、電池パック１０の電池セル１２の定格電圧が同じであったとしても、充電器２０による充電方式及び電池セル１２のメーカや型式に応じて、プロトコルを選択することによって、電池セル１２を、電池セル１２に最適の充電電圧、充電電流、及び終止電流値等の充電条件で満充電とすることができる。すなわち、電池パック１０の公称容量にまで充電させることができる。
【００２８】
さらに、電池セル１２のメーカや型式の他に、電池パック１０の充電回数も考慮してプロトコルを選択できるので、電池パック１０の実際の電池状態に最適の条件で充電でき、実際の電池セル１２の劣化を予防することができる。
【００２９】
なお、上記実施の形態において、充電方式の各々に応じて電池パック１０の電池側メモリ１４に記憶された複数のプロトコルは、充電器２０の充電器側メモリ２３に記憶させても良い。この場合、電池パック１０は、Ｓ１２にて充電方式情報を受信すると、Ｓ１３にて充電回数を更新した後、Ｓ１４及びＳ１５での動作に代えて、電池側メモリ１４に記憶された電池セル１２の種類、定格電圧、配列、メーカ、又は型式等の電池情報と充電回数とを充電器２０に送信する。なお、電池情報として、電池セル１２の種類、定格電圧、配列、メーカ、又は型式等の記憶された情報の全てを充電器２０に送信することもできるが、電池セル１２の種類、定格電圧、配列、メーカ、又は型式等のうちの少なくとも１つを充電器２０に送信することもできる。
【００３０】
一方、充電器２０は、Ｓ３において、プロトコルの代わりに、上記の電池情報と充電回数との受信に備え待機する。そして、電池情報と充電回数とを受信すると、充電器側マイコン２２は、充電方式と、受信した電池情報及び充電回数とを考慮して、充電器側メモリ２３に記憶された複数のプロトコルから、最適のプロトコルを選択する。次に、Ｓ４において、プロトコルに規定された充電条件を用いて、充電器２０は、電池パック１０の充電を開始する（Ｓ４，Ｓ１６）。電池パック１０では、電池側マイコン１３は、充電中の電池セル１２の充電電圧及び充電電流を定期的に或いは連続して監視し、充電電圧及び充電電流が、それぞれのリミット値を超えないように制御する。電池セル１２は、満充電に近づくにつれて充電電流は減少するので、充電電流が終止電流値にまで低下した時、電池側マイコン１３は、電池セル１２は満充電と判断して充電を完了する（Ｓ５，Ｓ１７）。
【００３１】
このように、充電器２０においても、電池パック１０の電池セル１２の種類、定格電圧、配列、メーカ、又は型式等の電池情報と充電回数とに基づいてプロトコルを選択させることによって、電池パック１０の定格電圧が同じでありながらも電池セル１２のメーカや型式、充電回数に応じた最適の充電電圧、充電電流、及び終止電流値で電池セル１２を満充電とすることができる。従って、電池パック１０の公称容量にまで充電させることができると共に、電池パック１０の劣化を防止することができる。
【００３２】
なお、電池パック１０を充電器２０により低速充電で充電する場合、電池セル１２を流れる充電電流量が高速充電や中速充電に比較して低いために、充電による電池セル１２の劣化が、高速充電や中速充電に比較して生じにくい。従って、低速充電で電池パック１０を充電する回数が多い場合は、電池パック１０から充電器２０への充電回数の通知を省略しても良い。
【００３３】
また、その他の電池情報IIIとして、電池セル１２の内部抵抗や、電池セル１２の電池温度を利用することもできる。
【００３４】
さらに、電池セル１２の種類に応じて、採用されたプロトコルのうち、電池セル１２の種類によっては充電電圧の２回微分値：Δ２Ｖ値や充電中の温度勾配：−Δｔを充電のパラメータとして電池パック１０を充電することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、二次電池からなる電池パック及びかかる電池パックを充電する充電器に利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  電池パック
１２  二次電池
１３  電池側マイコン
２０  充電器
２２  充電器側マイコン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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