JP2012055043A - 充電システム、電池パック及び充電器 - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルのメーカや型式などの違いによって電池セルに対して最適な充電制御を行い、電池セルの長寿命化を図ることができる充電システム、電池パック及び充電器を提供する。
【解決手段】充電システムにおいて、電池を内蔵する電池パック２０と、前記電池の充電を制御するマイコン１４を内蔵する充電器１と、を有し、抵抗素子と容量素子とから構成されるＣＲ回路２５と、前記ＣＲ回路２５に電圧を印加する補助電源回路９と、を有し、前記マイコン１４は、前記補助電源回路９から電圧が印加された前記ＣＲ回路２５からの電圧特性情報に基づいて前記電池の種類を識別する。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池の充電システム、この充電システムを構成する電池パック及び充電器に関するものである。

従来の二次電池の充電システムは、例えば、充電器と電池パックから構成され、この電池パックには電池セルのセル接続構成などに応じて様々な種類がある。この電池パックの種類を識別するために、例えば、電池パックに識別抵抗を内蔵したものがある。このような識別抵抗を内蔵した電池パックでは、充電器で、この識別抵抗の抵抗値を読み込んで電池の種別を判別し、各電池種に応じた充電制御を行うような構成となっている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−８２３７９号公報

前述したように、従来の充電システムにおいては、充電器で、識別抵抗の抵抗値を読み込んで電池の種別を判別し、各電池種に応じた充電制御を行うような構成となっている。ここで、従来技術に係る充電システムのブロック・回路構成の一例を、図６に基づいて説明する。

従来技術の充電システムは、充電器１００と、電池パック２００から構成される。電池パック２００には識別用の抵抗２０１が設けられ、この抵抗２０１が充電器１００の抵抗１０１に接続される。このように接続された抵抗２０１と抵抗１０１は電源電圧Ｖｃｃを分圧し、この分圧電圧は充電器１００のマイコン１４に内蔵された図示しないＡ／Ｄ変換器に入力される。マイコン１４は、図示しない不揮発性メモリを内蔵し、この不揮発性メモリには充電制御プログラムが書き込まれている。この充電制御プログラムは、マイコン１４内のＡ／Ｄ変換器からの入力電圧の大小により電池セルの直列数の判断が可能となっており、直列セル数に応じて充電電圧を大小させることができる。

しかしながら、従来技術の充電システムでは、セル接続構成を判別して電圧大小は設定できるが、電池セルのメーカや型式などの詳細な情報は持つことができず、充電電圧を微調整したり、充電終了時の電流値や温度などの充電停止に関する条件を変更することができない。そこで、電池セルのメーカや型式などの違いによって電池セルに対して最適な充電制御を行う方が望ましく、その実現が求められている。

そこで、本発明の目的は、上記要求に対し、電池セルのメーカや型式などの違いによって電池セルに対して最適な充電制御を行い、電池セルの長寿命化を図ることができる充電システム、電池パック及び充電器を提供することである。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、上記目的を達成するため、本発明は、電池を内蔵する電池パックと、前記電池の充電を制御する制御部を内蔵する充電器と、を有する充電システムであって、抵抗素子と容量素子とから構成される識別回路と、前記識別回路に電圧を印加する電圧源と、を有し、前記制御部は、前記電圧源から電圧が印加された前記識別回路からの電圧特性情報に基づいて前記電池の種類を識別することを特徴とする。

また、本発明は、電池を内蔵する電池パックや、電池の充電を制御する制御部を内蔵する充電器にも適用されるものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

すなわち、本発明によれば、電池セルのメーカや型式などの違いによって電池セルに対して最適な充電制御を行い、電池セルの長寿命化を図ることができる充電システム、電池パック及び充電器を提供することが可能となる。

本発明の実施形態１に係る充電システムのブロック・回路構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態１に係る充電システムにおいて、マイコンが実行する制御の電池種判別フローの一例を示す図である。 本発明の実施形態１及び実施形態２に係る充電システムにおいて、電池パックのコンデンサの電圧波形の一例を示す図である。 本発明の実施形態２に係る充電システムのブロック・回路構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態３に係る充電システムのブロック・回路構成の一例を示す図である。 従来技術に係る充電システムのブロック・回路構成の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

［本発明の実施形態の概要］
本発明の実施形態に係る充電システムは、電池を内蔵する電池パック（２０，３０，５０）と、前記電池の充電を制御する制御部となるマイコン（１４）を内蔵する充電器（１，４０）と、を有し、抵抗素子と容量素子とから構成される識別回路（ＣＲ回路２５，３２，４３）と、前記識別回路に電圧を印加する電圧源（補助電源回路９、電源５１）と、を有し、前記マイコンは、前記電圧源から電圧が印加された前記識別回路からの電圧特性情報に基づいて前記電池の種類を識別することを特徴とする。

以下において、本発明の実施形態の概要に基づいた、各実施形態を具体的に説明する。

[実施形態１]
本発明の実施形態１を、図１〜図３を用いて説明する。

図１は、本発明の実施形態１に係る充電システムのブロック・回路構成の一例を示す図である。

本実施形態１の充電システムは、充電器１と、この充電器１に装着／取外し可能で、装着状態において電気的に接続される電池パック２０から構成される。充電器１は、交流電源２に接続され、第一整流平滑回路３、高周波トランス４、スイッチング回路５、スイッチング制御回路６、第二整流平滑回路７、表示回路８、補助電源回路９、電池電圧検出回路１０、充電電流検出回路１１、電圧・電流制御回路１２、電圧・電流設定回路１３、マイコン１４、スイッチ１５等から構成される。電池パック２０は、二次電池セルが直列接続された電池組２１、セル電圧検出回路２４、サーマルプロテクタ２６、抵抗素子である抵抗２２と容量素子であるコンデンサ２３からなる電池識別用のＣＲ回路２５等から構成される。

以上のように構成される充電システムの充電器１と電池パック２０の回路構成、充電システムの動作について、以下において詳細に説明する。

＜充電器１の回路構成について＞
前述した図１に基づいて、充電器１の回路構成について説明する。

充電器１は、商用交流電源等の交流電源２より充電電力が供給される。例えば、交流電源２としてＡＣ１００Ｖの商用電源が供給される。

第一整流平滑回路３は、図示されていないが、例えば、ブリッジ接続された整流ダイオードを含む全波整流回路と平滑用コンデンサとから成り、交流電源２を全波整流する。

高周波トランス４およびスイッチング回路５は、第一整流平滑回路３によって出力された直流電源（ＤＣ電源）を、図示されない半導体スイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）を用いて高周波パルス信号でオン、オフさせるためのスイッチング電源回路を構成する。

高周波トランス４は、上記第一整流平滑回路３のＤＣ出力電源に接続された１次巻線と、後述する第二整流平滑回路７が接続される２次巻線を有する。スイッチング回路５は、上記高周波トランス４の１次巻線に直列接続されたＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチング素子）と、該ＭＯＳＦＥＴのゲート電極に印加する駆動パルス信号のパルス幅を変調させるためのＰＷＭ制御ＩＣ（スイッチング制御ＩＣ）とを備える。高周波トランス４およびスイッチング回路５によって構成されたスイッチング電源回路は、スイッチング回路５の半導体スイッチング素子を駆動する駆動パルス信号のデューティ比（パルス幅）を制御することによって、後述する第二整流平滑回路７の出力直流電圧を調整することができる。

スイッチング制御回路６は、充電電流および充電電圧の信号をスイッチング回路５のＰＷＭ制御ＩＣに帰還するホトカプラ等の充電信号伝達手段から構成された制御回路である。

第二整流平滑回路７は、高周波トランス４の２次巻線に接続された、図示されていない整流用ダイオード、平滑用コンデンサ、放電用抵抗等から構成された直流電圧出力回路で、上記電池パック２０の充電電流および充電電圧を供給する電源回路を構成する。

電池電圧検出回路１０は、電池パック２０に印加される電池電圧を検出するための分圧抵抗等のポテンショメータからなる電圧検出回路である。電池電圧検出回路１０は、電池パック２０に供給される充電電圧の全電圧を検出するもので、電池電圧検出回路１０によって全電圧を分圧した分圧電圧が、後述するマイコン１４のＡ／Ｄポートに入力さる。

充電電流検出回路１１は、充電電流を検出するための回路で、充電線路に挿入された電流検出抵抗および電流値を電圧値に変換するための、例えば、ＯＰアンプ回路等から構成される。充電電流検出回路１１で検出された充電電流の電圧換算値は、マイコン１４のＡ／Ｄポートに入力される。

電圧・電流制御回路１２は、電池電圧検出回路１０および充電電流検出回路１１で検出された充電電圧および充電電流の情報を、電圧・電流設定回路1３で設定された設定情報と比較するための比較回路によって構成される。電圧・電流制御回路１２の充電電圧および充電電流の設定値と比較された結果は、制御信号として上記スイッチング制御回路６に伝達されて、スイッチング回路５を構成する半導体スイッチング素子の駆動パルス信号のパルス幅を制御し、そのパルス幅の調整により第二整流平滑回路７から所定の充電電流または充電電圧を供給するように制御する。

マイコン１４は、図示されていないが、充電制御プログラムを実行するためのＣＰＵ、該ＣＰＵの制御プログラムおよび電池パック２０の電池種に関するデータ等を格納するＲＯＭ、ＣＰＵの作業領域やデータの一時記憶領域等として利用されるＲＡＭ、タイマ等を具備し、電池パック２０からの充電制御情報に基づいて、電圧・電流設定回路１３の充電電圧および充電電流を適切な判別基準値に設定する。設定信号は出力ポートから出力されて電圧・電流設定回路１３の適切な電圧基準値および電流基準値を設定する。

また、マイコン１４は、電池パック２０から出力される過充電制御信号（充電停止信号）を受信し、出力ポートよりスイッチング制御回路６に停止信号を出力する。さらに、マイコン１４は、充電の開始時には開始指示信号を出力ポートよりスイッチング制御回路６に出力する。また、マイコン１４は、電池パック２０内に収納された感温素子、電池温度検出回路によって構成された電池状態検出手段から検出された電池状態の状態値に基づいて、適切な定電圧の充電電圧値、定電流の充電電流値を決定し、充電の際に各設定値として充電設定信号を出力ポートより出力するように構成する。さらに、マイコン１４は、次に述べる表示回路８を表示するための駆動信号を出力する。

表示回路８は、充電器１の充電動作状態を表示するためのＬＥＤ等の表示手段を含み、マイコン１４によって出力される制御信号によって駆動される。表示手段は、例えば、赤色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤから構成され、マイコン１４の出力ポートの制御信号によって赤色ＬＥＤのみを点灯させれば充電開始前の状態、赤色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤを同時点灯させて実質的に橙色点灯とすれば、充電中の状態、緑色ＬＥＤのみを点灯させれば、充電終了状態をそれぞれ表示するように構成される。

補助電源回路９は、商用交流電源２を数Ｖの低圧に変圧するための変圧トランス、変圧交流を整流するための整流ダイオード、整流された整流電圧を平滑するための平滑用コンデンサ等によって構成された直流電源回路によって構成され、スイッチング回路５のＰＷＭ制御ＩＣの駆動電源Ｖｃｃ、マイコン１４の駆動電源（Ｖｃｃ）等を供給する。

スイッチ１５は、電圧源である補助電源回路９の駆動電圧（Ｖｃｃ）に接続され、後述する電池パック２０に備えられた電池識別用のＣＲ回路に電圧を印加する。スイッチ１５は例えばＦＥＴにより構成されており、マイコン１４からのゲート信号によってオンする構成となっている。尚、スイッチ１５はＦＥＴに限らず他のスイッチ素子を用いても良い。例えば、充電器１に電池パック２０を接続した際に、電池パック２０によって機械的に押されて自動的にオンするようなスイッチでも良い。

＜電池パック２０の回路構成について＞
前述した図１に基づいて、電池パック２０の回路構成について説明する。

電池パック２０は、二次電池として、例えば、４個のリチウムイオン二次電池セル（素電池）が直列接続された電池組（組電池）２１から構成された、公称電圧１４．４Ｖの４Ｓ１Ｐ（４直１並）タイプが示されている。電池パック２０としては、複数の電池セルによって構成する場合の他に、単一の電池セルで構成してもよい。また、直列接続した複数の電池セルによって構成した上記１並タイプの電池組、または少なくとも一対の電池セルを並列接続した電池組、または複数の電池セルを直列接続した電池セル列の少なくとも２組を互いに並列接続した２並タイプ（例えば、４Ｓ２Ｐタイプ）の電池組であってもよい。

また、電池パック２０には、電池組２１の各電池セルの電池電圧を検出するためのセル電圧検出回路２４と、電池組２１に直列接続されて過電流が流れたときに充電経路を遮断するサーマルプロテクタ２６と、電池識別用のＣＲ回路２５を備えている。

セル電圧検出回路２４は、電池組２１を構成するそれぞれの電池セルの電圧を検出し、検出した電圧値を過充電側の基準電圧値と比較し、各電池セルの電圧値のうちいずれかの電池セルが基準値を超えたとき、または、過放電側の基準電圧値と比較し、各電池セルの電圧値のうちいずれかの電池セルが基準値を下回ったときに、停止信号を出力する。尚、図示はしないが、セル電圧検出回路２４の停止信号を受けて外部に過充電停止信号を出力する過充電信号出力回路、同じく外部に過放電信号を出力する過放電出力回路を備えている。セル電圧検出回路２４は電池組２１の保護手段として機能する。

ＣＲ回路２５は、抵抗２２とコンデンサ２３の直列回路から構成されており、コンデンサ２３が接地電位のグランドラインに接続されている。また、電池パック２０が充電器１に接続されたときに、抵抗２２が充電器１のスイッチ１５に接続され、抵抗２２とコンデンサ２３の接続点がマイコン１４の入力ポートに接続されるようになっている。この抵抗２２及びコンデンサ２３の回路定数は、収容する電池セルの種別（Ｎｉｃｄ（ニッケルカドミウム電池）、ＮｉＭＨ（ニッケル水素電池）、Ｌｉ−ｉｏｎ（リチウムイオン電池）等）や電池セルのメーカ、各電池種の充電電圧、充電電流の設定値により種々設定されるようになっている。

また、電池パック２０内には、電池組２１の温度を検出する温度検出用抵抗が備えられている。この温度検出用抵抗の抵抗値は電池組２１の温度に応じて変化するものであり、例えば、電池組２１の温度上昇に伴って抵抗値が低下するものとする。温度検出用抵抗の抵抗値は、充電器１のマイコン１４に直接読み込まれるように構成されており、マイコン１４は、電池組２１が高温状態にあるときには充電を停止するように構成されている。

＜充電システムの動作について＞
前述した図１に基づいて、充電システムの動作について説明する。

まず、充電器１を商用交流電源２に接続すると、補助電源回路９が起動する。補助電源回路９は、直流電圧Ｖｃｃを出力し、充電器１のマイコン１４、スイッチング回路（ＰＷＭ制御ＩＣを含む）５、スイッチング制御回路６、電圧・電流制御回路１２、および電圧・電流設定回路１３の各回路等へ駆動電圧を供給する。マイコン１４のリセットポートに直流電圧Ｖｃｃが供給されると、マイコン１４内の各種フラグはリセットされ、マイコン１４の各出力ポートはイニシャルセットされる。

次に、マイコン１４は表示回路８を制御し、表示回路８の表示手段として用いられる赤色ＬＥＤ（図示なし）を赤色に点灯し、充電開始前であることを表示する。本実施形態１では、マイコン１４の出力ポートからの表示信号によって赤色ＬＥＤを赤色点灯させる。

その後、マイコン１４は、充電制御プログラムを実行して充電制御を開始するが、その際に、充電器１に接続された電池パック２０からの充電制御情報に基づいて、まず、以下において説明するマイコン１４が実行する電池種判別の制御を行う。

＜マイコン１４が実行する制御の電池種判別フローについて＞
図２に基づいて、マイコン１４が実行する制御の電池種判別フローについて説明する。図２は、この電池種判別フローの一例を示す図である。

まず、ステップＳ１０１にて、マイコン１４は、充電器１に電池パック２０が接続されたか否かを判断する。電池パック２０の装着判別は、例えば、電池電圧検出回路１０で電圧が検出されたか否かで判別できる。この判別の結果、電池電圧検出回路１０で電圧が検出されて電池パック２０が接続された場合（Ｓ１０１−Ｙｅｓ）には、電池パック２０が装着されたと判別してステップＳ１０２に進み、電池パック２０が接続されていない場合（Ｓ１０１−Ｎｏ）にはステップＳ１０１に戻る。

続いて、ステップＳ１０２では、マイコン１４は、図示しない出力ポートからスイッチ１５をオンする信号を出力する。スイッチ１５がオンされた場合（Ｓ１０２−Ｙｅｓ）には、電池パック２０内のＣＲ回路２５に補助電源回路９からの電圧Ｖｃｃが印加され、ステップＳ１０３でコンデンサ２３の電圧を所定のサンプリング周期で検出し、この検出結果をマイコン１４のＲＡＭに記憶する。

続いて、ステップＳ１０４では、マイコン１４は、ステップＳ１０３で検出したコンデンサ２３の電圧が所定の変化率以上であるかを判別する。この判別の結果、コンデンサ２３の電圧の変化率が所定以上の場合（Ｓ１０４−Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０３に戻って引き続きコンデンサ２３の電圧を検出する。一方、コンデンサ２３の電圧の変化率が所定以下の場合（Ｓ１０４−Ｎｏ）には、コンデンサ２３の電圧検出を終了し、ステップＳ１０５に進む。即ち、コンデンサ２３の電圧変化がある場合にはＳ１０３及びＳ１０４を繰り返す。

続いて、ステップＳ１０５では、マイコン１４は、ステップＳ１０３で検出したコンデンサ２３の電圧波形をＲＡＭから読み出し、この電圧波形から最大電圧値の５０％の電圧値Ｖｔと、この電圧値Ｖｔに達するまでの時間Ｔ（時定数）を算出する。尚、電圧値Ｖｔは例えば、最大電圧値の５０〜７０％の範囲で設定することができる。

続いて、ステップＳ１０６では、マイコン１４は、ステップＳ１０５で算出した電圧値Ｖｔから電池パックのメーカや種別（Ｎｉｃｄ、ＮｉＭＨ、Ｌｉ−ｉｏｎ）を判別し、時間Ｔから充電時の充電電圧、充電電流を判別する。これらの判別は、マイコン１４のＲＯＭに各電圧値Ｖｔ、時間Ｔに対応する電池種、充電電圧、充電電流の関係をテーブルとして保存しておき、算出した電圧値Ｖｔ、時間Ｔからテーブルを参照して、ステップＳ１０７で上記の充電条件を設定する。

続いて、ステップＳ１０８では、マイコン１４は、ステップＳ１０７で設定した充電条件に基づいて、電圧・電流設定回路１３に充電電流、充電電圧を設定し、充電制御を開始する。そして、ステップＳ１０９では、マイコン１４は、満充電か否かの判別を行い、満充電でない場合（Ｓ１０９−Ｎｏ）はステップＳ１０８に戻って充電制御を継続し、満充電と判別したとき（Ｓ１０９−Ｙｅｓ）には充電を終了する。

以下において、ステップＳ１０３で検出したコンデンサ２３の電圧波形について、具体的に説明する。

＜電池パック２０のコンデンサ２３の電圧波形について＞
図３に基づいて、電池パック２０のコンデンサ２３の電圧波形について説明する。図３は、このコンデンサ２３の電圧波形の一例を示す図である。

充電器１は、電池パック２０が接続された後、スイッチ１５をオンすると、電圧Ｃ１に示すように、ＣＲ回路２５を構成するコンデンサ２３の電圧Ｃ１は時間と共に１次応答で上昇する。マイコン１４は、内蔵のＡ／Ｄ変換器を介して電圧の時間上昇を検知可能であり、例えば、スイッチ１５のオンから電池パック２０の最大電圧値Ｖ１（変化率が所定以下となって定常状態に近づいたときの電圧値）の所定の比率の電圧Ｖｔ１まで上昇するまでの時間Ｔ１（時定数）を測定可能である。ここで、ＣＲ回路２５を構成する抵抗２２とコンデンサ２３の大きさを変更すると、前記時間Ｔ１は変更可能であり、電池セルや電池パックの特性を鑑みて任意に設定する。

このように、ＣＲ回路２５を構成する抵抗２２の抵抗値とコンデンサ２３の静電容量を変えることにより、各電池種について搭載される電池セルに適した充電条件を設定することができる。また、種々の電池メーカや型式等に応じて抵抗２２とコンデンサ２３を細かく設定することができるようになり、種々の電池種に最適な充電条件を設定することができる。

＜実施形態１の効果について＞
以上に説明した本実施形態１の充電システムによれば、電池パック２０に抵抗２２とコンデンサ２３からなるＣＲ回路２５を設け、抵抗２２とコンデンサ２３は電池パック２０の種類により各々の大きさを変更する構成とする。一方、充電器１には、電池パック２０が取り付けられた時に、スイッチ１５をオンして電池パック２０のＣＲ回路２５に電圧源から電圧Ｖｃｃを印加し、コンデンサ２３の電圧の上昇を充電器１のマイコン１４が測定し、ＣＲ回路２５の時定数を検知する構成とする。このような構成において、電池パック２０のＣＲ回路２５の時定数は電池種類により異なり、充電器１は電池パック２０を識別可能である。

このように、充電器１は、電池パック２０を識別し、例えば電池セルの電流供給能力の差異により、充電電圧、電流、充電終了時の電流値等の充電に関わるパラメータを決定することにより、多種の電池パック２０で使用される様々な電池セルの特性に従い、充電条件を決定可能である。よって、電池セルのメーカや型式などの違いによって電池セルに対して最適な充電制御を行い、電池セルの長寿命化を図ることができる。

[実施形態２]
本発明の実施形態２を、図４および前述した図３を用いて説明する。

図４は、本発明の実施形態２に係る充電システムのブロック・回路構成の一例を示す図である。

本実施形態２が前記実施形態１と異なる点は、電池パック３０に設けられるＣＲ回路３２の構成が異なることである。このＣＲ回路３２以外の電池パック３０の構成や充電器１の構成は前記実施形態１と同様であるので、ここでの説明は省略する。

すなわち、本実施形態２の充電システムにおいて、電池パック３０は、電池組２１、セル電圧検出回路２４、サーマルプロテクタ２６、抵抗２２とコンデンサ２３と抵抗３１からなる電池識別用のＣＲ回路３２等から構成される。

この電池パック３０内の電池識別用のＣＲ回路３２は、抵抗２２とコンデンサ２３の直列回路に、本実施形態２で追加された抵抗３１が、抵抗２２とコンデンサ２３の接続点に接続され、コンデンサ２３と抵抗３１がグランドラインに接続されている。このＣＲ回路３２は、抵抗２２と抵抗３１で充電器１のスイッチ１５をオンして供給される電圧Ｖｃｃを分圧し、この分圧点にコンデンサ２３が接続された構成となっている。

また、電池パック３０が充電器１に接続されたときに、抵抗２２が充電器１のスイッチ１５に接続され、抵抗２２とコンデンサ２３と抵抗３１の接続点がマイコン１４の入力ポートに接続されるようになっている。この抵抗２２、コンデンサ２３及び抵抗３１の回路定数は、収容する電池セルのメーカ、種別（Ｎｉｃｄ、ＮｉＭＨ、Ｌｉ−ｉｏｎ等）、各電池種の充電電圧、充電電流の設定値により種々設定されるようになっている。

次に、前述した図３に基づいて、電池パック３０のコンデンサ２３の電圧波形について説明する。

充電器１は、電池パック３０が接続された後、スイッチ１５をオンすると、電圧Ｃ２に示すように、ＣＲ回路３２を構成するコンデンサ２３の電圧Ｃ２は時間と共に１次応答で上昇する。本実施形態２では、抵抗２２，３１による分圧により電圧Ｃ２は、前記実施形態１の電池パック２０の最大電圧値Ｖ１より低いＶ２を最大電圧値とする。また、スイッチ１５のオンから最大電圧値Ｖ２の所定の比率の電圧Ｖｔ２まで上昇するまでの時間Ｔ２（時定数）を、抵抗２２，３１とコンデンサ２３で設定可能である。

このように、本実施形態２では、電池パック３０にはコンデンサ２３と並列に抵抗３１が接続されており、コンデンサ２３の最大電圧値が抵抗３１の分圧値に抑えられる。このため、電池パック２０の最大電圧値Ｖ１が電池パック３０の最大電圧値Ｖ２よりも大きくなっている。また、時定数Ｔについても、抵抗の抵抗値、コンデンサの静電容量の設定により、電池パック２０の時定数Ｔ１よりも電池パック３０の時定数Ｔ２が小さい。このようにして、ＣＲ回路３２を構成する抵抗２２の抵抗値とコンデンサ２３の静電容量と抵抗３１の抵抗値を変えることにより、各電池種について搭載される電池セルに適した充電条件を設定することができる。

以上に説明した本実施形態２の充電システムによれば、電池パック３０に抵抗２２とコンデンサ２３と抵抗３１からなるＣＲ回路３２を設け、抵抗２２とコンデンサ２３と抵抗３１は電池パック３０の種類により各々の大きさを変更する構成とする。一方、充電器１には、電池パック３０が取り付けられた時に、スイッチ１５をオンして電池パック３０のＣＲ回路３２に電圧源から電圧Ｖｃｃを印加し、コンデンサ２３の電圧の上昇を充電器１のマイコン１４が測定し、ＣＲ回路３２の時定数を検知する構成とする。このような構成において、電池パック３０のＣＲ回路３２の時定数は電池種類により異なり、充電器１は電池パック３０を識別可能である。

このように、充電器１は、電池パック３０を識別し、例えば電池セルの電流供給能力の差異により、充電電圧、電流、充電終了時の電流値等の充電に関わるパラメータを決定することにより、多種の電池パック３０で使用される様々な電池セルの特性に従い、充電条件を決定可能である。よって、前記実施形態１と同様に、電池セルのメーカや型式などの違いによって電池セルに対して最適な充電制御を行い、電池セルの長寿命化を図ることができる。

［実施形態３］
本発明の実施形態３を、図５を用いて説明する。

図５は、本発明の実施形態３に係る充電システムのブロック・回路構成の一例を示す図である。

本実施形態３が前記実施形態１及び２と異なる点は、ＣＲ回路と電圧源の配置が異なり、ＣＲ回路４３を充電器４０本体に内蔵し、ＣＲ回路４３に電圧を印加するための電圧源である電源５１とＣＲ回路４３に並列接続される抵抗５２を電池パック５０に備えたことである。それ以外の充電器４０の構成や電池パック５０の構成は前記実施形態１と同様であるので、ここでの説明は省略する。

すなわち、本実施形態３の充電システムにおいて、充電器４０は、第一整流平滑回路３、高周波トランス４、スイッチング回路５、スイッチング制御回路６、第二整流平滑回路７、表示回路８、補助電源回路９、電池電圧検出回路１０、充電電流検出回路１１、電圧・電流制御回路１２、電圧・電流設定回路１３、マイコン１４、スイッチ１５、抵抗４１とコンデンサ４２からなるＣＲ回路４３等から構成される。

電池パック５０は、電池組２１、セル電圧検出回路２４、サーマルプロテクタ２６、電源５１、抵抗５２等から構成される。この電池パック５０に備えられる電源５１は、電池セルのメーカや種類（Ｎｉｃｄ、ＮｉＭＨ、Ｌｉ−ｉｏｎ等）等により異なる電圧を発生するように構成する。また、抵抗５２は、充電の際の充電電圧、充電電流に応じてその抵抗値を変える。

以上に説明した本実施形態３の充電システムによれば、充電器４０に抵抗４１とコンデンサ４２からなるＣＲ回路４３を設け、電池パック５０にＣＲ回路４３に電圧を印加するための電源５１とＣＲ回路４３に並列接続される抵抗５２を設け、充電器４０に電池パック５０が取り付けられた時に、スイッチ１５をオンして充電器４０のＣＲ回路４３に電池パック５０の電源５１から電圧を印加し、コンデンサ４２の電圧の上昇を充電器４０のマイコン１４が測定する構成とする。

このような構成において、電源５１はメーカや型式などの電池セルの種類により異なる電圧を発生し、抵抗５２は充電の際の充電電圧、充電電流に応じてその抵抗値を変えることにより、充電器４０は、電池パック５０を識別し、例えば電池セルの電流供給能力の差異により、充電電圧、電流、充電終了時の電流値等の充電に関わるパラメータを決定することにより、多種の電池パック５０で使用される様々な電池セルの特性に従い、充電条件を決定可能である。よって、前記実施形態１と同様に、電池セルのメーカや型式などの違いによって電池セルに対して最適な充電制御を行い、電池セルの長寿命化を図ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、例えばニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池の充電システム、この充電システムを構成する電池パック及び充電器に利用可能である。

１…充電器、２…交流電源、３…第一整流平滑回路、４…高周波トランス、５…スイッチング回路、６…スイッチング制御回路、７…第二整流平滑回路、８…表示回路、９…補助電源回路、１０…電池電圧検出回路、１１…充電電流検出回路、１２…電圧・電流制御回路、１３…電圧・電流設定回路、１４…マイコン、１５…スイッチ、
２０…電池パック、２１…電池組、２２…抵抗、２３…コンデンサ、２４…セル電圧検出回路、２５…ＣＲ回路、２６…サーマルプロテクタ、
３０…電池パック、３１…抵抗、３２…ＣＲ回路、
４０…充電器、４１…抵抗、４２…コンデンサ、４３…ＣＲ回路、
５０…電池パック、５１…電源、５２…抵抗、
１００…充電器、１０１…抵抗、
２００…電池パック、２０１…抵抗。

Claims (8)

1. 電池を内蔵する電池パックと、
   前記電池の充電を制御する制御部を内蔵する充電器と、を有する充電システムであって、
   抵抗素子と容量素子とから構成される識別回路と、
   前記識別回路に電圧を印加する電圧源と、を有し、
   前記制御部は、前記電圧源から電圧が印加された前記識別回路からの電圧特性情報に基づいて前記電池の種類を識別することを特徴とする充電システム。
2. 請求項１記載の充電システムにおいて、
   前記識別回路は、前記抵抗素子と前記容量素子とを直列に接続したＣＲ回路で構成され、
   前記容量素子は、前記抵抗素子と接続される端子と反対側の端子が接地電位に接続され、
   前記制御部は、前記容量素子の電圧と前記ＣＲ回路の時定数とから前記電池の種類を識別することを特徴とする充電システム。
3. 請求項２記載の充電システムにおいて、
   前記識別回路は、前記電池パックに内蔵され、
   前記電圧源は、前記充電器に内蔵され、
   前記充電器に内蔵された前記電圧源から、前記電池パックに内蔵された前記識別回路に電圧を印加することを特徴とする充電システム。
4. 請求項２記載の充電システムにおいて、
   前記充電器には、前記ＣＲ回路が内蔵され、
   前記電池パックには、前記電圧源と、前記ＣＲ回路の容量素子に並列接続される抵抗素子が内蔵され、前記電圧源の電源電圧と前記抵抗素子の抵抗値が電池の種類と充電条件に応じて異なり、
   前記電池パックに内蔵された前記電圧源から、前記充電器に内蔵された前記ＣＲ回路に電圧を印加することを特徴とする充電システム。
5. 電池を内蔵する電池パックであって、
   抵抗素子と容量素子とから構成される識別回路を有し、
   前記識別回路は、外部の電圧源から電圧が印加され、
   前記電圧源から電圧が印加された前記識別回路からの電圧特性情報を外部に出力することを特徴とする電池パック。
6. 請求項５記載の電池パックにおいて、
   前記識別回路は、前記抵抗素子と前記容量素子とを直列に接続したＣＲ回路で構成され、
   前記容量素子は、前記抵抗素子と接続される端子と反対側の端子が接地電位に接続され、
   前記容量素子の電圧を外部に出力することを特徴とする電池パック。
7. 電池の充電を制御する制御部を内蔵する充電器であって、
   抵抗素子と容量素子とから構成され、前記容量素子が電池パックに内蔵される抵抗素子に並列接続される識別回路を有し、
   前記識別回路は、前記電池パックに内蔵される電圧源から電圧が印加され、
   前記制御部は、前記電圧源から電圧が印加された前記識別回路からの電圧特性情報に基づいて前記電池の種類を識別することを特徴とする充電器。
8. 請求項７記載の充電器において、
   前記識別回路は、前記抵抗素子と前記容量素子とを直列に接続したＣＲ回路で構成され、
   前記容量素子は、前記抵抗素子と接続される端子と反対側の端子が接地電位に接続され、
   前記制御部は、前記容量素子の電圧と前記ＣＲ回路の時定数とから前記電池の種類を識別することを特徴とする充電器。

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