(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の温度上昇値を抑えながら充電し得る充電電流の許容値を、電池温度及び電池温度の上昇値とに基づきマッピングしたマップを周囲温度と電池温度の差の温度差に対応して複数記憶する記憶手段と、
電池温度を検出する電池温度検出手段と、電池温度検出手段の出力に基づき所定周期ごとの電池温度の上昇値を演算する電池温度上昇値検出手段と、電池を冷却する冷却ファンと、充電前に冷却ファンを所定時間作動させて冷却前後の電池温度の差を求め、この差に対応して前記マップを選択する制御手段とを備え、選択したマップ内の充電電流の許容値を前記電池温度及び電池温度上昇値に応じて検索し、この検索した許容値により充電するようにしたことを特徴とする充電装置。
【請求項２】
電池の温度上昇値を抑えながら充電し得る充電電流の許容値を、電池温度及び電池温度の上昇値とに基づきマッピングしたマップを周囲温度と電池温度の差の温度差に対応して複数記憶する記憶手段と、電池温度を検出する電池温度検出手段と、電池温度検出手段の出力に基づき所定周期ごとの電池温度の上昇値を演算する電池温度上昇値検出手段と、
前記電池温度検出手段により検出された電池温度と電池温度上昇検出手段により検出された電池温度上昇値とが、前記マップ中における充電末期を示す領域に属する頻度が高いか否かに基き充電完了を判断する充電完了判断手段と、電池を冷却する冷却ファンと、充電前に冷却ファンを所定時間作動させて冷却前後の電池温度の差を求め、この差に対応して前記マップを選択する制御手段とを備え、選択したマップ内の充電電流の許容値を前記電池温度及び電池温度上昇値に応じて検索し、この検索した許容値により充電すると共に前記充電完了判断手段により充電完了を判断するようにしたことを特徴とする充電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はニッケル・カドミウム電池（以下ニカド電池という）やニッケル・水素電池（以下ニッケル水素電池という）等の２次電池を充電する充電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動工具等の電源に用いられているニッケルカドミニウム電池やニッケル水素電池等を充電する方法の１つとして、特開平１１−３５５９７１号に開示の如く、充電時の電池温度及び温度上昇値が高い（低い）時は小さい（大きい）充電電流で充電できるようにし、電池温度の上昇を抑え且つ急速に充電し得る充電電流の許容値を、電池温度値と、電池の温度上昇値に基づきマッピングしたマップを、例えば周囲温度と電池温度の差の温度差に対応して複数記憶し、検出及び演算した電池温度及び電池温度上昇値に基き選択したマップ内から一定周期毎に充電電流許容値を検索し、この検索した充電電流により充電すると共に前記電池温度と電池温度上昇値とがマップ中における温度上昇値が大きい領域及び電池温度が高く温度上昇値が中程度の領域である充電末期領域に属する頻度が高いか否かに基づき満充電を判断する充電装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる充電装置においては、周囲温度が電池温度に対して高い場合、充電開始直後から電池温度と周囲温度との温度勾配によって温度上昇値が高くなり、このような現象を想定していないマップにおいては充電末期を示す領域において頻繁に充電を行ってしまい、ほとんど充電されることなく満充電と判断されて、充電不足を生じる。
また周囲温度を検出するためには電池温度を検出するセンサ以外のセンサが新たに必要となり、構成が複雑になるという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、周囲温度が電池温度に対して相対的に所定値以上高い場合においても、充電早切れによる充電不足を起こすことなく充電できるようにすると共に満充電を確実に判別できるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、冷却ファンを充電前に所定時間作動させて冷却前後の電池温度の差を求め、この差に対応して前記マップを選択し、選択したマップ内の充電電流の許容値を検索し検索した許容値により充電することにより達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態を示す回路図である。１は交流電源、２は複数の素電池を直列接続した電池組であって、素電池に接触または近接して電池温度を検出する例えばサーミスタ等からなる電池温度検出手段装備されている。３は電池組２に流れる充電電流を検出する電流検出手段、４は充電の開始及び停止を制御する信号を伝達する充電制御信号伝達手段、５は充電電流の信号をＰＷＭ制御ＩＣ２３に帰還する充電電流信号伝達手段である。充電制御伝達信号手段４及び充電電流信号伝達手段５はホトカプラ等からなる。６は電池組２を冷却する冷却ファン、７は冷却ファン６を駆動する駆動手段であり、トランジスタ７ａ、抵抗７ｂ、７ｃから構成され、マイコン５０の出力ポート５６ｂの出力に応じて冷却ファン６の駆動を制御する。１０は全波整流回路１１と平滑用コンデンサ１２からなる整流平滑回路、２０は高周波トランス２１、ＭＯＳＦＥＴ２２とＰＷＭ制御ＩＣ２３からなるスイッチング回路である。ＰＷＭ制御ＩＣ２３はＭＯＳＦＥＴ２２の駆動パルス幅を変えて整流平滑回路２０の出力電圧を調整するスイッチング電源ＩＣである。３０はダイオード３１、３２、チョークコイル３３、平滑用コンデンサ３４からなる整流平滑回路、４０は抵抗４１、４２からなる電池電圧検出手段で、電池組２の端子電圧を分圧する。５０は演算手段（ＣＰＵ）５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、タイマ５４、Ａ／Ｄコンバータ５５、出力ポート５６ａ、５６ｂ、リセット入力ポート５７からなるマイコンである。６０は演算増幅器６１、６２、抵抗６３〜６６からなる充電電流制御手段、７０は電源トランス７１、全波整流回路７２、３端子レギュレータ７３、７４、平滑コンデンサ７５〜７７、リセットＩＣ７８からなる定電圧電源で、冷却ファン６、マイコン５０、充電電流制御手段６０等の電源となる。リセットＩＣ７８はマイコン５０を初期状態にするためにリセット入力ポート５７にリセット信号を出力する。８０は充電電流を設定する充電電流設定手段であって、前記出力ポート５６aからの信号に対応して演算増幅器６２の反転入力端に印加する電圧値を変えるものである。
【０００７】
図２は周囲温度と電池温度との差が小さい時に選択されるマップの一例で、電池温度Ｔ及び電池温度上昇値ΔＴに応じて検索される充電電流の許容値Ｉ１１〜Ｉ６６を示し、また斜線部は充電末期に検索される領域を示す。すなわち電池温度上昇値ΔＴが大きい領域（Ｉ５１〜Ｉ６６）や電池温度Ｔが高く電池温度上昇値ΔＴが中程度の領域（Ｉ４５、Ｉ４６）が充電末期に検索される領域である。
【０００８】
図３は周囲温度と電池温度との差が大きい時に選択されるマップの一例で、電池温度上昇値ΔＴが大きくなる傾向があるので、マップ左下側の領域（すなわちＩ４１、Ｉ４２、Ｉ５１、Ｉ５２、Ｉ６１、Ｉ６２）の縦幅を狭めこの領域の分解能を上げている。斜線部は図２同様充電末期に検索される領域を示す。
【０００９】
次に図１の回路図、図２、図３及び図４のフローチャートを参照して本発明充電装置の動作を説明する。
【００１０】
電源を投入するとマイコン５０は出力ポート５６a、５６ｂをイニシャルセットし、電池組２の接続待機状態となる（ステップ１０１）。電池組２が接続されると、冷却ファン６が作動する前の電池温度Ｔ1を電池温度検出手段２Ａの出力からＡ/Ｄコンバータ５５を介して検出し（ステップ１０２）、その後冷却ファン６を作動させ（ステップ１０３）、タイマスタートする（ステップ１０４）。冷却ファン６作動後、所定時間が経過した否かをチェックし（ステップ１０５）、所定時間が経過した場合は、その時点での電池温度Ｔ2を電池温度検出手段２Ａの出力からＡ/Ｄコンバータ５５を介して検出し（ステップ１０６）、所定時間が経過した時点での電池温度Ｔ2と、冷却ファン６が作動する前の電池温度Ｔ1とを比較演算し（ステップ１０７）、その演算値が判別値より小さい時は、周囲温度と電池温度との差が小さいと判断して、マイコン５０は図２のマップを選択し（ステップ１０８）、前記比較演算値が判別値より大きい時は、周囲温度と電池温度との差が大きいと判断、マイコン５０は、図３の第２のマップを選択し（ステップ１０９）、周囲温度が電池温度に対して相対的に高い場合において、充電初期に電池の温度が急激に上昇することにより満充電であると判断することに起因する早切れを起こすことなく、充電を行うことができる。
【００１１】
マップ選択後充電を開始し（ステップ１１０）、充電中の電池温度Ｔを所定周期毎に電池温度検出手段２Ａの出力から検出すると共に（ステップ１１１）、温度上昇値ΔＴを求め（ステップ１１２）、この電池温度値Ｔ及び温度上昇値ΔＴに基づきマイコン５０はマップを検索して温度上昇を抑えながら充電し得る充電電流の許容電流値を求める。
【００１２】
次にマイコン５０は、検索した許容値が図２または図３の選択したマップ中で斜線部で示す充電末期領域に入ったか否かを判断する（ステップ１１４）。充電末期領域に入らない時はステップ１１５に進みステップ１１３で求めた許容値での充電を継続し、ステップ１１１に戻る。充電末期領域に入った時は、充電末期領域に入る確率が高いか否かを判断する（ステップ１１６）。例えば、３周期連続して、充電末期領域に入った場合は、充電末期領域に入る確率が高いと判断する。充電末期領域に入っても、３周期連続充電末期領域に入らなかった場合は、充電末期領域に入る確率が高いと判断されず、ステップ１１５を介してステップ１１１に戻る。３周期連続充電末期領域に入った場合は、充電末期領域に入る確率が高いと判断され、充電を完了する（ステップ１１７）。
【００１３】
以上のように上記実施形態においては、充電を開始する前に冷却ファン６を所定時間作動させ、周囲温度に対応する温度の風を電池組２に当てるので、前記電池温度Ｔ2は周囲温度に近くなり周囲温度に対応する温度となる。従って電池組２内の電池温度検出手段２Ａのみで電池温度及び周囲温度を検出できるようになり、周囲温度検出用の新たな温度検出手段を追加する必要がなくなり、構成が簡単になる。
【００１４】
上記実施形態のステップ１０９において周囲温度が電池温度より高いと判断した時に図３のマップを選択するとしたがこれに限るものではなく、例えば図５に示すようなマップ中で斜線部で示す温度上昇値ΔＴが大きい領域及び電池温度Ｔが高く温度上昇値ΔＴが中程度の領域である充電末期領域を狭めたマップでも構わない。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、周囲温度が電池温度に対して高い場合、充電開始直後から電池温度と周囲温度との温度勾配によって温度上昇値が高くなり、その結果これを起因とする充電早切れによる充電不足をなくし、確実な満充電判別が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明充電装置の一実施形態を示す回路図。
【図２】周囲温度と電池温度との差が小さい時に選択されるマップの一例の内容を示す説明図。
【図３】周囲温度と電池温度との差が大きい時に選択されるマップの一例の内容を示す説明図。
【図４】本発明充電装置の動作説明用フローチャート。
【図５】周囲温度と電池温度との差が大きい時に選択されるマップの他の例の内容を示す説明図。
【符号の説明】
２は電池組、２Ａは電池温度検出手段、６は冷却ファン、５０はマイコンである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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