(57)【要約】【課題】アラーム出力仕様が異なる複数の電池パックを一つの充電装置で充電できるようにする。【解決手段】充電装置（２０）は、電池パックより出力されるアラームを受信する受信手段と、前記アラームを受信した場合に充電を一時停止する充電停止手段と、前記アラームの受信または一時停止をしてから解除されるまでの遅延時間を判定するアラーム判定手段と、前記アラーム判定手段によって、充電制御を変更する充電制御変更手段と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池パックより出力されるアラームを受信する受信手段と、
前記アラームを受信した場合に充電を一時停止する充電停止手段と、
前記アラームの受信または一時停止をしてから解除されるまでの遅延時間を判定するアラーム判定手段と、
前記アラーム判定手段によって、充電制御を変更する充電制御変更手段と、
を有することを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記アラームは、前記電池パックがセル電圧を監視することによって出力または停止する信号であることを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記充電制御変更手段は、前記一時停止から通常充電時の電流設定値で充電を再開する第１の充電再開手段と、前記一時停止から前記電流設定値を変更して充電を再開する第２の充電再開手段とのうちの一方を選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の充電装置。
【請求項４】
前記充電制御変更手段は、前記遅延時間が第１の所定時間よりも短い場合は、前記第１の充電再開手段を選択し、前記遅延時間が前記第１の所定時間よりも長い場合は、前記第２の充電再開手段を選択することを特徴とする請求項３に記載の充電装置。
【請求項５】
前記充電制御変更手段は、前記第１の充電再開手段を所定回数選択した場合は、充電を停止することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の充電装置。
【請求項６】
前記充電制御変更手段は、前記遅延時間が所定時間よりも短い場合は、前記電池パックが第１の電池パックであると判定し、前記遅延時間が前記所定時間よりも長い場合は、前記電池パックが前記第１の電池パックと異なる種類の第２の電池パックであると判定することを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか一項に記載の充電装置。
【請求項７】
前記充電制御変更手段は、前記遅延時間が第２の所定時間よりも長い、または、前記アラームが前記第２の所定時間以上解除されない場合は、充電を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パックを充電することができる充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電池パックが充電装置に所定のアラームを出力し、所定のアラームを受けた充電装置が充電電流を下げることで、過充電を防止する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４１９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
所定のアラームを使用する充電システムでは、電池パックのアラーム出力仕様に適した充電制御方法を有する充電装置を用意することを要する。アラーム出力仕様に適した充電制御方法を有する充電装置を用意することができなかった場合、電池セルの劣化が早くなるか、電池セルの充電容量が十分でないにもかかわらず充電が停止することが懸念されるためである。
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、アラーム出力仕様が異なる複数の電池パックが一つの充電装置に接続される場合を考慮していない。
【０００６】
そこで、本発明は、アラーム出力仕様が異なる複数の電池パックを一つの充電装置で充電できるようにすることを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る充電装置は、
電池パックより出力されるアラームを受信する受信手段と、前記アラームを受信した場合に充電を一時停止する充電停止手段と、前記アラームの受信または一時停止をしてから解除されるまでの遅延時間を判定するアラーム判定手段と、前記アラーム判定手段によって、充電制御を変更する充電制御変更手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、アラーム出力仕様が異なる複数の電池パックを一つの充電装置で充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電池パック１の構成要素の一例と充電装置２０の構成要素の一例とを説明するためのブロック図である。
【図２Ａ】第１のアラーム出力仕様を有する電池パック１である電池パック１Ａに適した充電制御方法を説明するための図である。
【図２Ｂ】第２のアラーム出力仕様を有する電池パック１である電池パック１Ｂに適した充電制御方法を説明するための図である。
【図３】実施形態１における充電装置２０で行われる充電制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】実施形態２における充電装置２０で行われる充電制御方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１１】
［実施形態１］
図１は電池パック１の構成要素の一例と充電装置２０の構成要素の一例とを説明するためのブロック図である。
【００１２】
図１に示すように、電池パック１は、２つの電池セル２ａ及び２ｂと、＋端子３ａと、Ｄ端子４ａと、Ｔ端子５ａと、−端子６ａとを有する。＋端子３ａ、Ｄ端子４ａ、Ｔ端子５ａ及び−端子６ａは、充電装置２０と接続可能である。
【００１３】
電池パック１はさらに、保護ＩＣ７と、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）８と、温度素子９とを有する。ＦＥＴ８は、充放電制御用のスイッチ部として動作する。ＦＥＴ８の動作は、保護ＩＣ７によって制御される。保護ＩＣ７は、電池パック１の状態により、ＦＥＴ８をｏｎまたはｏｆｆすることにより、電池パック１を制御することができる。充電装置２０は、温度素子９、Ｔ端子５ａ及び−端子６ａにより、電池パック１の温度を取得することができる。
【００１４】
保護ＩＣ７は、電池セル２ａのセル電圧と電池セル２ｂのセル電圧とを個別に測定することができる。保護ＩＣ７は、電池セル２ａ及び２ｂのいずれかのセル電圧がアラーム出力電圧（第１の閾値に相当）を超えた場合に、Ｄ端子４ａを介して充電装置２０にアラームを出力することができる。保護ＩＣ７がアラームを出力した場合、保護ＩＣ７は、電池セル２ａ及び２ｂのすべてのセル電圧がアラーム解除電圧（第２の閾値に相当）未満になるまで、アラームを出力し続ける。そして、保護ＩＣ７は、電池セル２ａ及び２ｂのすべてのセル電圧がアラーム解除電圧未満になった後、アラームの出力を解除する。アラームを受けた充電装置２０は、アラームの出力及び解除に従って充電制御を行うことにより、電池セル２ａ及び２ｂのすべてが過充電状態にならないようにすることができる。保護ＩＣ７から出力されたアラームは、Ｄ端子４ａを介して充電装置２０に入力される。
【００１５】
図１に示すように、充電装置２０は、＋端子３ｂと、Ｄ端子４ｂと、Ｔ端子５ｂと、−端子６ｂと、制御部２１と、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２と、ＡＣ入力部２３とを有する。＋端子３ｂ、Ｄ端子４ｂ、Ｔ端子５ｂ及び−端子６ｂは、電池パック１と接続可能である。保護ＩＣ７から出力されたアラームは、Ｄ端子４ａ及びＤ端子４ｂを介して制御部２１に入力される。
【００１６】
ＡＣ入力部２３は、商用電源に接続され、商用電源から受け取った電力をＡＣ／ＤＣコンバータ２２に供給する。ＡＣ／ＤＣコンバータ２２は、ＡＣ入力部２３から受け取った電力から充電電圧及び充電電流を生成する。制御部２１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２を制御することにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２で生成される充電電圧及び充電電流を制御することができる。
【００１７】
制御部２１は、Ｄ端子４ａ及びＤ端子４ｂを介して保護ＩＣ７から出力されたアラームを受け取り、電池パック１のアラーム出力仕様に従って充電電流を制御することができる。制御部２１はさらに、時間をカウントするためのタイマーを有する。
【００１８】
次に、実施形態１及び２では、アラーム出力仕様の異なる２つの電池パックが充電装置２０に接続される場合を説明する。実施形態１及び２では、第１のアラーム出力仕様を有する電池パック１を「電池パック１Ａ」と呼び、第１のアラーム出力仕様と異なる第２のアラーム出力仕様を有する電池パック１を「電池パック１Ｂ」と呼ぶ。第１のアラーム出力仕様では、アラームが出力されている期間は、充電装置２０が電池パック１Ａの充電を停止し、アラームの出力が解除された場合は、充電装置２０が充電電流を下げて充電を再開する充電制御方法を想定している。第２のアラーム出力仕様では、アラームが出力されている期間は、充電装置２０が電池パック１Ｂの充電を停止し、アラームの出力が解除された場合は、充電装置２０が充電電流を下げずに充電を再開する充電制御方法を想定している。
【００１９】
まず、図２Ａを参照して第１のアラーム出力仕様を説明する。
【００２０】
第１のアラーム出力仕様では、保護ＩＣ７は、電池セル２ａ及び２ｂのいずれかのセル電圧が４．２５Ｖに達した場合に、過充電保護が働き、ＦＥＴ８が遮断（ＯＦＦ）される。その後、保護ＩＣ７は、電池セル２ａ及び２ｂのいずれかのセル電圧がアラーム出力電圧（例えば、４．２２Ｖ）を超えた場合に、充電装置２０にアラームを出力する。そして、保護ＩＣ７は、電池セル２ａ及び２ｂのすべてのセル電圧がアラーム解除電圧（例えば、４．２２Ｖ）未満になった場合に、アラームの出力を解除する。第１のアラーム出力仕様では、例えば、アラーム出力電圧とアラーム解除電圧とが同じである。
【００２１】
制御部２１がアラームを電池パック１Ａから受信した場合、制御部２１は、電池パック１Ａの充電を停止し、アラームの出力が解除されたか否かを監視する。電池パック１Ａの充電が停止されることにより、充電電流が下がるため、電池セル２ａ及び２ｂのすべてのセル電圧はやがてアラーム解除電圧（例えば、４．２２Ｖ）未満になる。そして、電池セル２ａ及び２ｂのすべてのセル電圧がアラーム解除電圧（例えば、４．２２Ｖ）になった場合、保護ＩＣ７は、アラームの出力を解除することになる。
【００２２】
第１のアラーム出力仕様では、例えば、アラーム出力電圧とアラーム解除電圧とが同じである。そのため、電池パック１Ａでは、５０ｍｓｅｃなど非常に短い時間間隔でアラームの出力が解除されることになる。そこで、制御部２１は、電池セル２ａ及び２ｂのいずれかのセル電圧がアラーム出力電圧になってから電池セル２ａ及び２ｂのすべてのセル電圧がアラーム解除電圧未満になるまでの時間が所定の時間Ｔ１（例えば１秒）以内であるか否かを判定する。ここで、所定の時間Ｔ１は、電池パック１が電池パック１Ａか電池パック１Ｂかを判定するための時間に相当する。所定の時間Ｔ１（例えば１秒）以内にアラームの出力が解除された場合、制御部２１は、充電装置２０に接続されている電池パックが電池パック１Ａであると判定する。そして、充電装置２０に接続されている電池パックが電池パック１Ａである場合、制御部２１は、充電電流を下げて電池パック１Ａの充電を再開する。一方、所定の時間Ｔ１（例えば１秒）以内にアラームの出力が解除されなかった場合、制御部２１は、充電装置２０に接続されている電池パックが電池パック１Ｂであると判定する。
【００２３】
このように、第１のアラーム出力仕様によれば、電池パック１Ａの電池セル２ａ及び２ｂの過充電を防止することができる。さらに、第１のアラーム出力仕様によれば、充電電流を下げて充電を繰り返すことができるので、電池セル２ａ及び２ｂの充電容量をより多く確保することができる。
【００２４】
次に、図２Ｂを参照して第２のアラーム出力仕様を説明する。
【００２５】
第２のアラーム出力仕様では、保護ＩＣ７は、電池セル２ａ及び２ｂのいずれかのセル電圧がアラーム出力電圧（例えば、４．２５Ｖ）を超えた場合に、充電装置２０にアラームを出力する。保護ＩＣ７は、電池セル２ａ及び２ｂのすべてのセル電圧がアラーム解除電圧（例えば、４．２０Ｖ）未満になった場合に、アラームの出力を解除する。第２のアラーム出力仕様では、アラーム出力電圧がアラーム解除電圧よりも大きい。
【００２６】
制御部２１がアラームを電池パック１Ｂから受信した場合、制御部２１は、電池パック１Ｂの充電を停止し、アラームの出力が解除されたか否かを監視する。電池パック１Ｂの充電が停止されることにより、充電電流が下がるため、電池セル２ａ及び２ｂのすべてのセル電圧はやがてアラーム解除電圧（例えば、４．２０Ｖ）未満になる。そして、電池セル２ａ及び２ｂのすべてのセル電圧がアラーム解除電圧（例えば、４．２０Ｖ）になった場合、保護ＩＣ７は、アラームの出力を解除することになる。
【００２７】
第２のアラーム出力仕様では、アラーム出力電圧とアラーム解除電圧とが同じであるのに対し、第２のアラーム出力仕様では、アラーム出力電圧がアラーム解除電圧よりも大きい。そのため、第２のアラーム出力仕様では、電池セル２ａ及び２ｂのいずれかのセル電圧がアラーム出力電圧になってから電池セル２ａ及び２ｂのすべてのセル電圧がアラーム解除電圧未満になるまでの時間が所定の時間Ｔ１（例えば１秒）以上であると考えられる。第２のアラーム出力仕様では、電池セル２ａ及び２ｂのいずれかのセル電圧がアラーム出力電圧になってから電池セル２ａ及び２ｂのすべてのセル電圧がアラーム解除電圧未満になるまでの時間、電池パック１Ｂの充電の停止が継続される。
【００２８】
制御部２１は、電池セル２ａ及び２ｂのいずれかのセル電圧がアラーム出力電圧になってから電池セル２ａ及び２ｂのすべてのセル電圧がアラーム解除電圧未満になるまでの時間が所定の時間Ｔ１（例えば１秒）以内であるか否かを判定する。所定の時間Ｔ１（例えば１秒）以内にアラームの出力が解除された場合、制御部２１は、充電装置２０に接続されている電池パックが電池パック１Ａであると判定する。一方、所定の時間Ｔ１（例えば１秒）以内にアラームの出力が解除されなかった場合、制御部２１は、充電装置２０に接続されている電池パックが電池パック１Ｂであると判定する。そして、充電装置２０に接続されている電池パックが電池パック１Ｂである場合、制御部２１は、電池パック１Ｂの充電を停止したときと同じ充電電流により、電池パック１Ｂの充電を再開する。なお、所定の時間Ｔ１は、電池パック１が電池パック１Ａか電池パック１Ｂかを判定するための時間であれば、どのような時間であってもよい。
【００２９】
このように、第２のアラーム出力仕様によれば、電池パック１Ｂの電池セル２ａ及び２ｂの過充電を防止することができる。さらに、第２のアラーム出力仕様によれば、アラーム出力電圧がアラーム解除電圧よりも大きいため、アラームの出力と同時に充電を停止してしまっても、電池セル２ａ及び２ｂの充電容量をより多く確保することができる。
【００３０】
次に、実施形態１における充電装置２０で行われる充電制御方法を説明する。
【００３１】
図３は実施形態１における充電装置２０で行われる充電制御方法を説明するためのフローチャートである。
【００３２】
制御部２１は、電池パック１が充電装置２０に接続された場合に、電池パック１の充電を開始する。制御部２１が電池パック１の充電を開始した後、制御部２１は、Ｓ１に進む。
【００３３】
Ｓ１において、制御部２１は、充電電圧及び充電電流を監視することにより、電池パック１が満充電状態であるか否かを判定する。例えば、充電電圧が８．０Ｖ以上であり、充電電流が１００ｍＡ以下である場合、制御部２１は、電池パック１が満充電状態であると判定する。電池パック１が満充電状態であると判定された場合、制御部２１は、電池パック１の充電を終了する。電池パック１が満充電状態でない場合、制御部２１は、Ｓ１からＳ２に進む。
【００３４】
Ｓ２において、制御部２１は、電池パック１からアラームが出力されているか否かを判定する。電池パック１からアラームが出力されていない場合、制御部２１は、Ｓ２からＳ１に戻る。電池パック１からアラームが出力されている場合、制御部２１は、Ｓ２からＳ３に進む。電池パック１がアラームを出力していない間、制御部２１は、Ｓ１の判定とＳ２の判定とを繰り返す。
【００３５】
Ｓ３において、制御部２１は、電池パック１の充電を停止すると共に、電池セル２ａ及び２ｂのいずれかのセル電圧がアラーム出力電圧になってから電池セル２ａ及び２ｂのすべてのセル電圧がアラーム解除電圧未満になるまでの時間をカウントするためにタイマーをスタートさせる。タイマーをスタートさせた後、制御部２１は、Ｓ４に進む。
【００３６】
Ｓ４において、制御部２１は、Ｓ３でスタートされたタイマーのカウント値が示す時間が所定の時間Ｔ１（例えば、１秒）以上になる前に、アラームの出力が解除されたか否かを判定する。上述のように、所定の時間Ｔ１は、電池パック１が電池パック１Ａか電池パック１Ｂかを判定するための時間に相当する。Ｓ３でスタートされたタイマーのカウント値が示す時間が所定の時間Ｔ１（例えば、１秒）以上になる前に、アラームの出力が解除された場合、制御部２１は、電池パック１が電池パック１Ａであると判定し、Ｓ４からＳ６に進む。未だにアラームの出力が解除されていない場合、制御部２１は、Ｓ４からＳ５に進む。
【００３７】
Ｓ５において、制御部２１は、Ｓ３でスタートされたタイマーのカウント値が示す時間が所定の時間Ｔ１（例えば、１秒）以上であるか否かを判定する。Ｓ３でスタートされたタイマーのカウント値が示す時間が所定の時間Ｔ１以上である場合、制御部２１は、電池パック１が電池パック１Ｂであると判定し、Ｓ５からＳ７に進む。Ｓ３でスタートされたタイマーのカウント値が示す時間が所定の時間Ｔ１未満である場合、制御部２１は、Ｓ５からＳ４に戻る。
【００３８】
Ｓ６において、制御部２１は、充電電流を所定値（１段階分に相当）だけ下げ、電池パック１Ａの充電を再開する。電池パック１Ａの充電が再開した後、制御部２１は、Ｓ６からＳ１に進む。
【００３９】
Ｓ７において、制御部２１は、タイマーを停止し、Ｓ８に進む。
【００４０】
Ｓ８において、制御部２１は、アラームの出力が解除されたか否かを判定する。アラームの出力が解除された場合、制御部２１は、Ｓ８からＳ９に進む。未だにアラームの出力が解除されていない場合、制御部２１は、再びＳ８の判定を行う。
【００４１】
Ｓ９において、制御部２１は、ステップＳ３で電池パック１Ｂの充電が停止されたときと同じ充電電流により、電池パック１Ｂの充電を再開する。これにより、制御部２１は、充電電流を下げずに、電池パック１Ｂの充電を再開することができる。電池パック１Ｂの充電が再開した後、制御部２１は、Ｓ９からＳ１に進む。
【００４２】
このように、実施形態１によれば、アラーム出力仕様が異なる複数の電池パック１Ａ及び１Ｂを一つの充電装置２０で充電することができる。
【００４３】
［実施形態２］
次に、実施形態２を説明する。実施形態２では、充電装置２０で行われる充電制御方法が実施形態１と異なる。従って、実施形態２では、充電装置２０で行われる充電制御方法を説明し、実施形態１と同様の部分についての説明を省略する。
【００４４】
図４は実施形態２における充電装置２０で行われる充電制御方法を説明するためのフローチャートである。図４のＳ１からＳ３までの処理は、図３のＳ１からＳ３までの処理と同様であるので説明を省略する。Ｓ３でタイマーをスタートさせた後、制御部２１は、Ｓ４に進む。
【００４５】
Ｓ１４において、制御部２１は、Ｓ３でスタートされたタイマーのカウント値が示す時間が所定の時間Ｔ１（例えば、１秒）以上になる前に、アラームの出力が解除されたか否かを判定する。上述のように、所定の時間Ｔ１は、電池パック１が電池パック１Ａか電池パック１Ｂかを判定するための時間に相当する。Ｓ３でスタートされたタイマーのカウント値が示す時間が所定の時間Ｔ１（例えば、１秒）以上になる前に、アラームの出力が解除された場合、制御部２１は、電池パック１が電池パック１Ａであると判定し、Ｓ１４からＳ１６に進む。未だにアラームの出力が解除されていない場合、制御部２１は、Ｓ１４からＳ１５に進む。
【００４６】
Ｓ１５において、制御部２１は、Ｓ３でスタートされたタイマーのカウント値が示す時間が所定の時間Ｔ１（例えば、１秒）以上であるか否かを判定する。Ｓ３でスタートされたタイマーのカウント値が示す時間が所定の時間Ｔ１以上である場合、制御部２１は、電池パック１が電池パック１Ｂであると判定し、Ｓ１５からＳ１８に進む。Ｓ３でスタートされたタイマーのカウント値が示す時間が所定の時間Ｔ１未満である場合、制御部２１は、Ｓ１５からＳ１４に戻る。
【００４７】
Ｓ１６において、制御部２１は、充電電流が何段階下げられているかを判定する。充電電流が１段階又は２段階下げられている場合、制御部２１は、Ｓ１６からＳ１７に進む。充電電流がすでに３段階下げられている場合、制御部２１は、電池パック１Ａの充電を終了する。なお、充電電流は、Ｓ１７の処理が行われる毎に、１段階ずつ下げられる。Ｓ１６の判定で用いられる段階数は、３に限るものではなく。１、２または４以上の整数でもよい。
【００４８】
Ｓ１７において、制御部２１は、充電電流を所定値（１段階分に相当）だけ下げ、電池パック１Ａの充電を再開する。電池パック１Ａの充電が再開した後、制御部２１は、Ｓ１７からＳ１に進む。
【００４９】
Ｓ１８において、制御部２１は、Ｓ３でスタートされたタイマーのカウント値が示す時間が所定の時間Ｔ２（例えば、１時間）以上であるか否かを判定する。Ｓ３でスタートされたタイマーのカウント値が示す時間が所定の時間Ｔ２以上である場合、制御部２１は、電池パック１Ｂの充電を停止する。Ｓ３でスタートされたタイマーのカウント値が示す時間が所定の時間Ｔ２未満である場合、制御部２１は、Ｓ１８からＳ１９に進む。なお、所定の時間Ｔ２は、電池パック１Ｂの充電を停止するか否かを判定するための時間であれば、どのような時間であってもよい。
【００５０】
Ｓ１９において、制御部２１は、アラームの出力が解除されたか否かを判定する。アラームの出力が解除された場合、制御部２１は、Ｓ１９からＳ２０に進む。未だにアラームの出力が解除されていない場合、制御部２１は、Ｓ１９からＳ１８に戻る。
【００５１】
Ｓ２０において、制御部２１は、ステップＳ３で電池パック１Ｂの充電が停止されたときと同じ充電電流により、電池パック１Ｂの充電を再開する。これにより、制御部２１は、充電電流を下げずに、電池パック１Ｂの充電を再開することができる。電池パック１Ｂの充電が再開した後、制御部２１は、Ｓ９からＳ１に進む。
【００５２】
このように、実施形態１によれば、アラーム出力仕様が異なる複数の電池パック１Ａ及び１Ｂを一つの充電装置２０で充電することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  電池パック、２０  充電装置
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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