JP4022872B2

JP4022872B2 - Battery charger

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Publication number: JP4022872B2
Application number: JP2002334269A
Authority: JP
Inventors: 信宏高野; 卓央荒舘; 利夫溝口; 栄二中山; 一彦船橋
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2022-11-18
Also published as: JP2004173373A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はニッケル・カドミウム電池やニッケル水素電池等の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】
【特許文献１】
特開平２００１−１１６８１２号
一般に充電可能な電池は，携帯用機器の電源として使用され，機器から取り外されて充電装置で充電された後，再び機器に装着され使用されるという作業を繰り返す。この作業の時使用者には，「充電開始時にどの位の時間で充電を完了するかを知りたい。」という要求がある。
【０００３】
近年，この要求に対応するため，特開平２００１−１１６８１２号（特許文献１）に開示の如く、電池本体にマイコンを内蔵し，負荷電流と使用時間を積算し，その積算量と電池の定格容量とを比較演算することで電池の充電量（残容量）をＬＥＤ等で表示する電池充電量表示付電池が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の電池充電量表示付電池は，負荷電流と使用時間の積算演算を行うマイコン等の演算手段を電池本体に内蔵する必要がある。しかしながら全ての電池がそのような手段を内蔵しているわけではないから、電池本件にマイコンを内蔵していない電池では上記の使用者の要求を満足することはできないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は，かかる課題を解決するために、電池の充電開始時にどの位の時間で充電を完了するかを表示する機能を充電装置で実現することにある。
また、本発明の他の目的は電池の充電中にどの位の時間で充電を完了するかを表示する機能を充電装置で実現することにある。
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明充電装置は、複数の電池を直列に接続した電池パックを充電する充電装置において、電池パックの電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記電池パックの電池数を判別するセル数判別手段と、前記電池パックの電池温度を検出する電池温度検出手段とを備え、前記電池電圧検出手段の出力及び前記セル数判別手段の出力に基づいて、充電開始前の単位セル当たりの電池電圧を判別すると共に、該単位セル当りの電池電圧と、前記電池温度検出手段の出力に基づいて、充電開始前に、前記電池パックの充電完了までの充電時間を予測し、該時間を複数区分に分類する手段と、該区分に応じて充電完了までの充電時間を、充電前に、複数段階に表示する表示手段とを有し、前記充電開始前の表示区分において、少なくとも充電完了までの時間が最も長い表示区分の場合は、電池の充電開始から所定時間を経過した後に、前記表示を、次ぎの表示区分に変更することに一つの特徴を有する。
【０００７】
本発明の他の特徴は、前記電池温度検出手段の出力に基づいて、所定の時間間隔の温度勾配を演算し、該温度勾配に基づいて前記電池パックの充電状態が満充電間際と判定されたときは、前記表示を充電完了までの時間が最も短い表示区分に変更することにある。
【０００８】
本発明の他の特徴は、前記電池温度検出手段の出力に基づいて、充電中の前記電池パックの温度上昇値を演算し、該温度上昇値に基づいて前記電池パックの充電状態が満充電間際と判定されたときは、前記表示を充電完了までの時間が最も短い表示区分に変更することことにある。
【０００９】
本発明の他の特徴は、前記電池電圧検出手段の出力に基づいて、充電中の前記電池パックの電圧勾配を演算し、該電圧勾配に基づいて前記電池パックの充電状態が満充電間際と判定されたときは、前記表示を充電完了までの時間が最も短い表示区分に変更することにある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態を示すブロック回路図である。図において，１は交流電源、２は複数の充電可能なセルを直列に接続した電池パックである。電池パック２は複数のセルを直列に接続した電池組２ａと、セル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温度検出素子２ｂと、セル数を判別するためにその数に応じて例えば抵抗値が設定されているセル数判別素子２ｃを内蔵している。
【００１３】
３は電池パック２に流れる充電電流を検出する電流検出回路、４は抵抗４ａ、４ｂからなる出力電圧検出回路で、電源回路の２次側整流平滑回路３０の出力電圧を抵抗４ａ、４ｂで分圧し、出力電圧制御回路８０に入力する。５は２次側整流平滑回路３０の出力電圧、及び充電電流の信号をＳＷ制御ＩＣ２３に帰還する信号伝達手段であり、ホトカプラ等からなる。６は抵抗６ａ、６ｂからなる出力電圧設定回路で、抵抗６ａ、６ｂの分圧比で設定された電圧値が基準電圧になり、２次側整流平滑回路３０の出力電圧と比較される。
【００１４】
７は抵抗７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅからなる充電電流設定回路である。抵抗７ａ及び、７ｂで分圧された電圧が、抵抗７ｃ、抵抗７ｄ、抵抗７ｅを介してマイコン５０の出力ポート５６に加えられている。充電電流の設定は上記の抵抗７ｃ、７ｄ、７ｅの一つを選択する（出力ポートをローレベル又はハイレベルにする）ことにより行なわれる。
【００１５】
８は抵抗８ａ、８ｂからなる電池温度検出手段である。抵抗８ａと抵抗８ｂ、および温度検出素子２との分圧比によって決定される分圧電圧がマイコン５０のＡ／Ｄコンバータ５５に入力される。電池温度に応じて温度検出素子２ｂの抵抗値が変化すると、分圧比が変わりマイコン５０のＡ／Ｄコンバータ５５に入力される。電圧が変化するのでその電圧から電池パック２の温度を検出することができる。
９はセル数判別手段を構成する抵抗、２ｃは電池パック２のセル数に応じて例えば抵抗値が設定されているセル数判別素子である。電圧Ｖｃｃが抵抗９及びセル数判別素子（本実施例では抵抗）２ｃにより分圧され、その分圧電圧がマイコン５０のＡ／Ｄコンバータ５５に入力される。この電圧は素子２ｃの抵抗値により変化するのでその電圧から電池パック２のセル数を判別することができる。尚、セル数の判別は例えば電池パック２の端子電圧を単位セル当りの電圧で除算をしても検出できるから、本発明は電池パック２にセル数判別素子２ｃを付加したものに限定されるものではない。
１０は全波整流回路１１と平滑用コンデンサ１２からなる１次側整流平滑回路、２０はスイッチ回路で高周波トランス２１、ＭＯＳＦＥＴ２２とＳＷ制御ＩＣ２３、ＳＷ制御ＩＣ用定電圧回路２４、起動抵抗２５からなる。高周波トランス２１は１次巻線２１ａ、２次巻線２１ｂ，３次巻線２１ｃ，４次巻線２１ｄからなり，１次巻線２１ａには直流の入力電圧が印加される。２次巻線２１ｂはＳＷ制御ＩＣ用の出力巻線、３次巻線２１ｃは電池組２を充電するための出力巻線，４次巻線２１ｄはマイコン５０，充電電流制御手段６０等の電源用の出力巻線である。
【００１６】
なお１次巻線２１ａに対し，２次巻線２１ｂ，４次巻線２１ｄは同極性の構成であり，３次巻線２１ｃは逆極性である。ＳＷ制御ＩＣ２３はＭＯＳＦＥＴ２２の駆動パルス幅を変えて出力電圧を調整するためのスイッチング電源ＩＣである。また、ＳＷ制御ＩＣ用定電圧回路２４はダイオード２４ａ、３端子レギュレータ２４ｂ、コンデンサ２４ｃ、２４ｄから構成されており、２次巻線２１ｂからの出力電圧を定電圧化する。
【００１７】
３０は２次側整流平滑回路でダイオード３１、平滑用コンデンサ３２、抵抗３３からなる。４０は抵抗４１、４２からなる電池電圧検出回路で、電池パック２の端子電圧を分圧する。分圧された電圧はＡ／Ｄコンバータ５５を通してＣＰＵ５１に入力される。５０はマイコンであり、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５６、リセット入力ポート５７からなる。ＣＰＵ５１は、Ａ／Ｄコンバータ５５に入る信号を所定時間間隔でサンプリングしてマイコン５０に取り込む。そして現時点の電池電圧、および電池温度と複数サンプリング前の電池電圧、および電池温度とを比較し、その結果に基づいて電池パック２の充電状態が満充電間際であるか、あるいは満充電に達したか否かを判別する。ＲＡＭ５３は電池電圧、及び電池温度のサンプリング値を予め決められた所定数だけ記憶する。
【００１８】
６０は充電電流制御回路であり、演算増幅器６１、６２、抵抗６３〜６７、ダイオード６８からなり、充電電流検出回路３により検出された充電電流は演算増幅器６１に加えられ、この充電電流に対応する電圧が反転増幅される。増幅器６１の出力電圧と、充電電流設定回路７で設定された充電電流設定基準電圧との差が演算増幅器６２により増幅され、信号伝達手段５を介してＳＷ制御ＩＣ２３に帰還される。ＳＷ制御ＩＣ２３はＭＯＳＦＥＴ２２のオンオフを制御して、充電電流が大きい場合はパルス幅の狭いパルスを、逆の場合はパルス幅の広いパルスを発生して高周波トランス２１に加える。このパルスは整流平滑回路３０で直流に平滑され、電池パック２に加えられるから充電電流は一定に制御される。すなわち電流検出回路３、充電電流制御回路６０、信号伝達手段５、スイッチング回路２０、整流平滑回路３０によって電池パック２の充電電流がマイコン５０により設定された設定電流値となるように制御される。
【００１９】
７０は定電圧回路でダイオード７１、コンデンサ７２、７３、３端子レギュレータ７４、リセットＩＣ７５からなる。定電圧回路７０の出力電圧は、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ＩＣ７５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。
【００２０】
８０は出力電圧制御回路で演算増幅器８１、抵抗８２〜８５、ダイオード８６からなる。出力電圧検出回路４からの電圧と出力電圧設定回路６からの電圧との差は、演算増幅器８１で増幅され信号伝達手段５を介してＳＷ制御ＩＣ２３に帰還される。これにより整流平滑回路３０の出力電圧が制御される。
【００２１】
９０はＬＥＤ９１、９２、抵抗９３〜９６からなる表示手段である。ＬＥＤ９１、９２は、例えば赤色発光ダイオードＲ、及び緑色発光ダイオードＧからなり、マイコン５０の出力ポート５６の出力によって赤色、及び緑色が点灯し、また両方の色を同時に発光させることで、橙色の発光も可能なタイプである。本実施形態ではＬＥＤ９１は充電開始前、及び充電完了を夫々赤色、及び緑色で表示し、ＬＥＤ９２は充電中にどの位の時間で充電を完了するかを３段階表示するＬＥＤであり、充電時間が長いと判別された段階から赤色、橙色、及び緑色と表示する。これを整理すると下表１，２のようになる。
【００２２】
【表１】
ＬＥＤ９１の表示

【００２３】
【表２】
ＬＥＤ９２の表示
充電完了までの時間

【００２４】
次に図１の回路図，図２及び図３のフローチャートを参照して本発明充電装置の制御方法について説明する。電源を投入すると，マイコン５０は電池パック２の接続待機状態となる。電池パック２の接続は電池電圧検出手段４０、電池温度検出手段８、及びセル数判別手段９の信号により判別する（ステップ２０１）。
【００２５】
電池パック２が接続されるとＲＡＭ５３に記憶されている各種のフラグをイニシャルリセットする（ステップ２０２）。フラグは電池状態を表示するためのもので図４に示す如く電池残容量大Ｆｌａｇ、電池残容量中Ｆｌａｇ、電池残容量小Ｆｌａｇ、電池高温Ｆｌａｇ、電池の放電状態を表示するＬＥＤ９２赤点灯Ｆｌａｇ、及び電池電圧検出による満充電表示用のΔＶＦｌａｇがある。
【００２６】
次いで充電開始前の電池電圧Ｖ０を電池電圧検出手段４０で検出し、Ａ／Ｄコンバータ５５を介してマイコン５０に取り込む（ステップ２０３）。また、セル数判別手段９の出力電圧をＡ／Ｄコンバータ５５を介してマイコン５０に取り込み電池パック２のセル数ｎを判別する（ステップ２０４）。電池パック２に内蔵されたセル数判別素子２ｃはセル数に応じて抵抗値が設定されており、セル数判別素子２ｃとセル数判別手段９との分圧電圧はセル数によって異なるので、これにより電池パック２のセル数は判別できる。引き続き、電池パック２の充電開始前の温度Ｔ０を、電池温度検出手段８により検出し、同様にしてマイコン５０に取り込む（ステップ２０５）。電池温度検出手段８の出力電圧は、温度検出素子２ｂとの分圧比によって決定され、電池温度に応じて温度検出素子２ｂの抵抗値が変化するので電池温度検出手段８の出力電圧から電池温度を検出することができる。
【００２７】
次にマイコン５０は充電開始前電圧Ｖ０、及びセル数ｎから電池パック２のセル電圧を演算する。セル電圧は充電開始前電圧Ｖ０をセル数ｎで除算することで求められ、まずセル電圧が１．４０Ｖ／セル以上であるか否かの判別を行う（ステップ２０６）。セル電圧が１．４０Ｖ／セル以上の場合は、充電される電池パック２は電池の残容量が多いと判断し、マイコン５０は記憶手段であるＲＡＭ５３の電池残容量大Ｆｌａｇを１にセットし（ステップ２０７）、ステップ２１１にジャンプする。
【００２８】
ステップ２０６において、セル電圧が１．４０Ｖ／セル以上でない場合は、引き続きセル電圧が１．２５Ｖ／セル以下であるか否かの判別を行い（ステップ２０８）、セル電圧が１．２５Ｖ／セル以下の場合は、充電される電池パック２は電池の残容量が少ないと判断し、マイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３の電池残容量小Ｆｌａｇを１にセットする（ステップ２０９）。ステップ２０８において、セル電圧が１．２５Ｖ／セル以下でない場合は、電池パック２は電池の残容量が中位残っていると判断し、マイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３の電池残容量中Ｆｌａｇを１にセットする（ステップ２１０）。
【００２９】
次いで、電池パック２の充電開始前の電池温度Ｔ０が４０℃以上であるか否かの判別を行い（ステップ２１１）、充電開始前の電池温度Ｔ０が４０℃以上の場合は、電池高温Ｆｌａｇを１にセットし（ステップ２１３）、引き続き、マイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３の電池残容量大Ｆｌａｇが１であるか否かの判別を行う（ステップ２１４）。電池残容量大Ｆｌａｇが１の場合は、充電される電池パック２の電池の残容量が多いから充電完了までの時間が短いと判断し、マイコン５０はＬＥＤ９２を緑点灯させ（ステップ２１５）、ステップ２２０にジャンプする。
【００３０】
一方、ステップ２１４において電池残容量大Ｆｌａｇが０の場合は、引き続き電池残容量中Ｆｌａｇが１であるか否かの判別を行う（ステップ２１６）。電池残容量中Ｆｌａｇが１の場合は、充電される電池パック２の残容量が中位であるから、充電完了までの時間も中位と判断し、マイコン５０はＬＥＤ９２を橙色点灯させ（ステップ２１７）、ステップ２２０にジャンプする。
【００３１】
ステップ２１６において、電池残容量中Ｆｌａｇが１でない場合は、電池パック２の残容量が少ないと判断し、ＬＥＤ９２赤点灯Ｆｌａｇを１にセットし（ステップ２１８）、ＬＥＤ９２を赤点灯させる（ステップ２１９）。引き続き、マイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３の電池高温Ｆｌａｇが１であるか否かの判別を行い（ステップ２２０）、電池高温Ｆｌａｇが１の場合は、電池パック２は高温と判断し、電池パック２の高温状態で対応できる充電電流Ｉ３で充電を開始し(ステップ２２１)、ステップ２２７の処理にジャンプする。
本実施例では充電電流はＩ１、Ｉ２、Ｉ３の３段階に設定可能で、Ｉ１＞Ｉ２＞Ｉ３に設定されている。
【００３２】
ステップ２２０において、電池高温Ｆｌａｇが１でない場合は、電池パック２は以下で説明するステップ２１２の処理から、電池パック２は低温と判断し、電池パック２の低温状態で対応できる充電電流Ｉ２で充電を開始し(ステップ２２２)、ステップ２２７の処理にジャンプする。
【００３３】
充電電流をＩ３に設定するには、マイコン５０により充電電流設定手段７の抵抗７ｃを“Ｌ”レベル（残りの７ｄ、７ｅをハイ・インピーダンス”レベル）に選択することで設定できる。この設定手段の７の出力である充電電流設定基準電圧Ｖ３は演算増幅器６２に印加され，電池パック２に流れる充電電流と比較される。そしてその差が信号伝達手段５を介して，ＰＷＭ制御ＩＣ２３に帰還されＭＯＳＦＥＴ２２のパルス幅が制御されるので，充電電流がＩ３となるように制御をすることが可能となる。
【００３４】
また、充電電流Ｉ２の制御も同様であり、充電電流Ｉ２に対応する充電電流設定基準電圧Ｖ２を、充電電流設定手段７の抵抗７ｄを“Ｌ”レベル（残りの７ｃ、７ｅをハイ・インピーダンス”レベル）に選択することで設定できる。
【００３５】
ステップ２１１において、電池パック２の充電開始前の電池温度Ｔ０が４０℃以上でない場合は、引き続き電池パック２の充電開始前の電池温度Ｔ０が５℃以下であるか否かの判別を行い（ステップ２１２）、充電開始前の電池温度Ｔ０が５℃以下の場合は、上述したステップ２１４〜２２２の処理を行う。
【００３６】
ステップ２１２において、充電開始前の電池温度Ｔ０が５℃以下でない場合は、上述したステップ２１１、２１２の処理から電池パック２は高温でも低温でもない、すなわち電池パック２は急速充電できる温度環境と判断する。すなわち電池温度が４０℃以上の場合は最も小さい充電電流Ｉ３（Ｉ３＜Ｉ２＜Ｉ１）で充電し、電池温度が５℃以下の場合は充電電流Ｉ２で充電するが、電池温度Ｔ０が４０℃＞Ｔ０＞５℃の場合は急速充電が可能であるから最も大きい充電電流Ｉ１で充電することができる。ステップ２１２に引き続き、電池残容量大Ｆｌａｇが１であるか否かの判別を行い（ステップ２２３）、電池残容量大Ｆｌａｇが１の場合は、充電完了までの時間が短いと判断し、ＬＥＤ９２を緑色に点灯する（ステップ２２４）。
【００３７】
ステップ２２３において、電池残容量大Ｆｌａｇが１でない場合は、電池パック２の残容量は中位か、少ない状態であるが、大きな充電電流により急速充電できる温度環境であるので、充電完了までの時間が中位の短さと判断し、ＬＥＤ９２を橙色に点灯させ（ステップ２２５）、充電電流Ｉ１（Ｉ１＞Ｉ２、Ｉ３）で充電を開始する(ステップ２２６)。
【００３８】
充電電流Ｉ１は、充電電流設定手段７の抵抗７ｃ、７ｄ、７ｅ端をハイレベルに選択して充電電流I１に対応する充電電流設定基準電圧Ｖ１設定することにより得られる。
【００３９】
充電開始後、マイコン５０はタイマ５４を使用して充電開始からの時間計測をスタートし（ステップ２２７）、充電開始から所定時間経過したか否かの判別を行う（ステップ２２８）。所定時間経過している時は、ＬＥＤ９２赤点灯Ｆｌａｇが１であるか否かの判別を行い（ステップ２２９）、これが１の場合は、電池の充電完了までの時間が長いと判断した時点から時間が経過し、完了までの時間が中位になったと判断し、ＬＥＤ９２赤点灯Ｆｌａｇを０にセットし（ステップ２３０）、ＬＥＤ９２を橙色点灯させる（ステップ２３１）。
【００４０】
ステップ２２８において、充電開始から所定時間経過していない時は、ステップ２３２にジャンプする。同様にステップ２２９において、ＬＥＤ９２赤点灯Ｆｌａｇが１でない場合は、ステップ２３２にジャンプする。
【００４１】
以上説明したように本実施形態は、充電開始前のセル電圧から電池残容量を判断すると共に充電開始前又は充電初期時の電池パックの温度に応じて充電電流を設定し、電池残容量の大きさと充電電流の大きさから充電完了までの時間を予測して３段階に区分し、その区分に応じた色の表示をする。
【００４２】
次に図３を参照して電池パック２が満充電間際になったか否かの判別、及び満充電になったか否かの判別の処理フローを説明する。まず電池温度検出手段８により最新の電池温度Ｔinをマイコン５０に取り込む（ステップ２３２）。また、電池温度検出手段８の出力信号を所定時間毎にサンプリングした値を予めＲＡＭ５３に格納しておき、サンプリングした充電中の電池温度データを比較することにより、充電中の電池温度の最小値Ｔminを演算し、記憶する（ステップ２３３）。
【００４３】
引き続き、電池パック２の最新の電池電圧Ｖｉｎを電池電圧検出手段４０で検出して取り込む（ステップ２３４）。マイコン５０は電池温度検出手段８の出力に基づいてサンプリングした充電中の電池温度データから所定サンプリング数の間隔における最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔを演算する（ステップ２３５）。また、演算した最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔのデータを比較することにより、所定サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔの最小値ｄＴ／ｄｔ（min）を演算し、記憶する（ステップ２３６）。
【００４４】
さらに、マイコン５０は電池電圧検出手段４０の出力に基づいて、充電中の電池電圧データから所定サンプリング数の間隔における最新の電池電圧勾配ΔＶを演算し（ステップ２３７）、また、演算した電池電圧勾配ΔＶのデータを比較することにより、所定サンプリング幅の電池電圧勾配の最小値ΔＶminを演算し、記憶する（ステップ２３８）。
【００４５】
次いで、電池パック２の満充電間際判別処理を行う。ステップ２３２〜２３８の処理データに基づいて、まず最新の電池電圧勾配ΔＶと、充電中にサンプリングし演算した電池電圧勾配の最小値ΔＶminを比較演算し、最新の電池電圧勾配ΔＶが、今までの充電中の電池電圧勾配の最小値ΔＶminから予め設定した所定値Ｒ１以上上昇したか否かの判別を行う（ステップ２３９）。
【００４６】
ステップ２３９において所定値Ｒ１以上上昇したと判断された場合は、電池パック２は満充電間際と判別し、マイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３のΔＶＦｌａｇを１にセットする（ステップ２４０）。この場合は充電完了までの時間が、短くなっていると判断し、マイコン５０はＬＥＤ９２を緑点灯させ（ステップ２４１）、ステップ２４４の処理にジャンプする。
【００４７】
ステップ２３９において、最新の電池電圧勾配ΔＶが、今までの充電中の電池電圧勾配の最小値ΔＶminより予め設定した所定値Ｒ１以上上昇していない場合は、引き続き最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔと、充電中にサンプリングし演算した電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）を比較演算し、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔが、今までの充電中の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）から予め設定した所定値Ｑ１以上上昇したか否かの判別を行う（ステップ２４２）。図５に示すように最小値から所定値Ｑ１以上上昇した場合は、電池パック２は満充電間際と判別し、充電完了までの時間が、短くなっていると判断し、マイコン５０はＬＥＤ９２を緑点灯させ（ステップ２４１）、ステップ２４４の処理にジャンプする。
【００４８】
また、ステップ２４２において、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔが、今までの充電中の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）から、予め設定した所定値Ｑ１以上上昇していない場合は、引き続き最新の電池温度Ｔｉｎと、充電中にサンプリングし演算した電池温度の最小値Ｔｍｉｎを比較演算し、最新の電池温度Ｔｉｎが、今までの充電中の電池温度の最小値Ｔｍｉｎから予め設定した所定値Ｐ１以上上昇したか否かの判別を行う（ステップ２４３）。図６に示すように所定値Ｐ１以上上昇した場合は、電池パック２は満充電間際と判別し、充電完了までの時間は、満充電間際なので短かくなっていると判断し、マイコン５０はＬＥＤ９２を緑点灯させ（ステップ２４１）、ステップ２４４の処理にジャンプする。
【００４９】
次いで、電池パック２の満充電判別処理を行う。まず最新の電池温度Ｔｉｎが、今までの充電中の電池温度の最小値Ｔｍｉｎから予め設定した所定値Ｐ２（Ｐ２＞Ｐ１）以上上昇したか否かの判別を行い（ステップ２４４）、図６に示すように所定値Ｐ２以上上昇した場合は、電池パック２は満充電と判別する。そしてマイコン５０は、充電電流を停止状態と同様な状態に相当するトリクル電流に設定する。この設定は、充電電流設定手段７の抵抗７ｃ、７ｄ、７ｅ端をローレベルに選択することで設定できる。トリクル充電に相当する電流設定基準電圧を演算増幅器６２に印加し，電池パック２にトリクル充電を行うと共にマイコン５０はＬＥＤ９２を消灯させ（ステップ２４８）、次いで電池パック２が取り出されたか否かの判別を行い（ステップ２４９）、電池パック２が取り出されたならステップ２０１に戻り、次の充電のために待機する。
【００５０】
ステップ２４４において、最新の電池温度Ｔｉｎが、今までの充電中の電池温度の最小値Ｔｍｉｎから、予め設定した所定値Ｐ２以上上昇していない場合は、引き続き最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔと、充電中にサンプリングし演算した電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）を比較演算し、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔが、今までの充電中の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）から予め設定した所定値Ｑ２（Ｑ２＞Ｑ１）以上上昇したか否かの判別を行い（ステップ２４５）、所定値Ｑ２以上上昇した場合は、電池パック２は満充電と判別し、上述したステップ２４８、２４９の処理を行う。
【００５１】
また、ステップ２４５において、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔが、今までの充電中の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）から、予め設定した所定値Ｑ２以上上昇していない場合は、引き続きマイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３のΔＶＦｌａｇを１であるか否かの判別を行い（ステップ２４６）、ΔＶＦｌａｇが１でない場合は、電池パック２は満充電になっていないと判別し、ステップ２２８の処理に戻る。
【００５２】
ステップ２４６において、ΔＶＦｌａｇが１の場合は、最新の電池電圧勾配ΔＶが予め設定された所定値Ｒ２（図７）以下になったか否かの判別を行い（ステップ２４７）、所定値Ｒ２以下の場合は、電池パック２は満充電と判別し、上述したステップ２４８、２４９の処理を行う。ステップ２４７において、最新の電池電圧勾配ΔＶが予め設定された所定値Ｒ２以下になっていない場合はステップ２２８の処理に戻る。
【００５３】
上述のように本実施形態によれば充電が開始された後は、電池電圧Ｖｉｎ及びＴｉｎの演算信号から満充電の間際になったか否かを判定し、間際になったと判定されたときはＬＥＤの表示を変えるように制御される。
【００５４】
なお上記実施形態において、満充電間際判別、及び満充電判別を行う際に、電池温度最小値Ｔｍｉｎ、電池温度勾配最小値ｄＴ／ｄｔ（min）、及び電池電圧勾配最小値ΔＶｍｉｎと比較して、その結果から判別するようにしたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば最新のデータと、予め設定した所定値との比較によって判別しても差し支えない。
【００５５】
また、上記実施形態では、表示手段９０のＬＥＤ９１の動作について言及しなかったが、例えば、ＬＥＤ９１を充電待機前の時は赤色点灯、充電終了（トリクル充電に移行）時は、緑色点灯といった使用が可能である。
【００５６】
なお，本実施形態において満充電後はトリクル充電（微少電流）に制御するようにしたが、例えば制御系の電源を別電源から供給し、充電完了後は主電源を停止して、充電電流を完全に停止させてもよい。
この他本発明の基本的な考え方を変更せずに種々の変形をなし得ることは言うまでもない。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば，充電開始時にどの位の時間で充電を完了するかを表示する機能を充電装置で実現することができる。また、充電を開始した後は満充電に近づいたか否か、及び満充電になったか否かの表示機能を充電装置で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる充電装置の一実施形態を示すブロック回路図。
【図２】本発明充電装置の制御方法の一実施形態を示すフローチャート。
【図３】本発明充電装置の制御方法の一実施形態を示すフローチャート。
【図４】本発明の制御方法に用いられるフラグの説明図。
【図５】本発明充電装置による充電制御の説明図。
【図６】本発明充電装置による充電制御の説明図。
【図７】本発明充電装置による充電制御の説明図。
【符号の説明】
２は電池パック、７は充電電流設定手段、８は電池温度検出手段、９はセル数判別手段、４０は電池電圧検出手段、５０は制御手段であるマイコン、６０は充電電流制御手段、９０は表示手段である。[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a charging device for charging a secondary battery such as a nickel-cadmium battery or a nickel metal hydride battery.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-116812
In general, a rechargeable battery is used as a power source for a portable device, and after being removed from the device and charged by a charging device, it is repeatedly mounted and used again. At the time of this work, the user has a request “I want to know how long it will take to complete the charge at the start of charging”.
[0003]
  In recent years, in order to meet this demand, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-116812 (Patent Document 1), a microcomputer is built in the battery body,Load currentA battery with a battery charge amount display has been proposed in which the amount of charge (remaining capacity) of the battery is displayed with an LED or the like by comparing the accumulated amount and the rated capacity of the battery.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the battery with battery charge display described above needs to incorporate a calculation means such as a microcomputer for performing an integration calculation of load current and usage time in the battery body. However, since not all batteries have such a built-in means, there is a problem that a battery that does not have a built-in microcomputer in the battery case cannot satisfy the above user's requirements.
[0005]
In order to solve such a problem, an object of the present invention is to realize a function of displaying how long charging is completed at the time of starting charging of a battery with a charging device.
Another object of the present invention is to realize a function of displaying how long charging is completed during charging of the battery in the charging device.
[0006]
  In order to achieve the above object, the charging device of the present inventionIn a charging device for charging a battery pack in which a plurality of batteries are connected in series, battery voltage detection means for detecting a battery voltage of the battery pack, cell number determination means for determining the number of batteries in the battery pack, Battery temperature detecting means for detecting the battery temperature, and based on the output of the battery voltage detecting means and the output of the cell number determining means, the battery voltage per unit cell before the start of charging is determined, and the unit cell Based on the battery voltage per unit and the output of the battery temperature detecting means, the charging time until the charging of the battery pack is completed is estimated before starting charging, and the time is classified into a plurality of categories, Display means for displaying the charging time until completion of charging in a plurality of stages before charging, and in the display section before starting charging, at least the time until completion of charging is the longest table. For classification, after a predetermined time has elapsed from the start of charging of the battery, changing the display, the next for classificationIt has one feature.
[0007]
  Another feature of the present invention is thatBased on the output of the battery temperature detecting means, a temperature gradient at a predetermined time interval is calculated, and when it is determined that the state of charge of the battery pack is almost full based on the temperature gradient, the display is completely charged. The display time is changed to the shortest display category.
[0008]
  Another feature of the present invention is thatBased on the output of the battery temperature detecting means, the temperature rise value of the battery pack being charged is calculated, and when the state of charge of the battery pack is determined to be near full charge based on the temperature rise value, The display is changed to the display category with the shortest time until charging is completed.
[0009]
  Another feature of the present invention is thatBased on the output of the battery voltage detection means, the voltage gradient of the battery pack being charged is calculated, and when the state of charge of the battery pack is determined to be near full charge based on the voltage gradient, the display is displayed. It is to change to the display category with the shortest time until charging is completed.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block circuit diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an AC power source, and 2 is a battery pack in which a plurality of rechargeable cells are connected in series. The battery pack 2 includes a battery set 2a in which a plurality of cells are connected in series, a temperature detection element 2b including, for example, a thermistor that detects battery temperature in contact with or close to the cells, and a number for determining the number of cells. Correspondingly, for example, a cell number discriminating element 2c in which a resistance value is set is incorporated.
[0013]
3 is a current detection circuit for detecting the charging current flowing through the

battery pack

2, and 4 is an output voltage detection circuit comprising resistors 4a and 4b. The output voltage of the secondary side rectifying and smoothing circuit 30 of the power supply circuit is divided by the resistors 4a and 4b. And input to the output voltage control circuit 80. Reference numeral 5 denotes a signal transmission means for feeding back the output voltage of the secondary side rectifying / smoothing circuit 30 and the signal of the charging current to the SW control IC 23, and is composed of a photocoupler or the like. Reference numeral 6 denotes an output voltage setting circuit composed of resistors 6a and 6b. The voltage value set by the voltage dividing ratio of the resistors 6a and 6b becomes a reference voltage and is compared with the output voltage of the secondary side rectifying and smoothing circuit 30.
[0014]
A charging current setting circuit 7 includes resistors 7a, 7b, 7c, 7d, and 7e. The voltage divided by the resistors 7a and 7b is applied to the output port 56 of the microcomputer 50 via the resistors 7c, 7d, and 7e. The charging current is set by selecting one of the resistors 7c, 7d, and 7e (making the output port low level or high level).
[0015]
Reference numeral 8 denotes battery temperature detection means comprising resistors 8a and 8b. A divided voltage determined by a voltage dividing ratio between the resistors 8 a and 8 b and the temperature detection element 2 is input to the A / D converter 55 of the microcomputer 50. When the resistance value of the temperature detection element 2b changes according to the battery temperature, the voltage division ratio changes and is input to the A / D converter 55 of the microcomputer 50. Since the voltage changes, the temperature of the battery pack 2 can be detected from the voltage.
Reference numeral 9 denotes a resistor constituting the cell number discriminating means, and 2c denotes a cell number discriminating element in which, for example, a resistance value is set according to the number of cells of the battery pack 2. The voltage Vcc is divided by the resistor 9 and the cell number discriminating element (resistor in this embodiment) 2c, and the divided voltage is input to the A / D converter 55 of the microcomputer 50. Since this voltage changes depending on the resistance value of the element 2c, the number of cells of the battery pack 2 can be determined from the voltage. Note that the determination of the number of cells can be detected, for example, by dividing the terminal voltage of the battery pack 2 by the voltage per unit cell. Therefore, the present invention is limited to the battery pack 2 to which the cell number determination element 2c is added. It is not a thing.
Reference numeral 10 denotes a primary side rectifying / smoothing circuit comprising a full-wave rectifying circuit 11 and a smoothing capacitor 12. Reference numeral 20 denotes a switch circuit comprising a high-frequency transformer 21, a MOSFET 22, a SW control IC 23, a SW control IC constant voltage circuit 24, and a starting resistor 25. . The high-frequency transformer 21 includes a primary winding 21a, a secondary winding 21b, a tertiary winding 21c, and a quaternary winding 21d, and a DC input voltage is applied to the primary winding 21a. The secondary winding 21b is an output winding for the SW control IC, the tertiary winding 21c is an output winding for charging the battery set 2, and the quaternary winding 21d is a power source for the microcomputer 50, the charging current control means 60, etc. Output winding for.
[0016]
The secondary winding 21b and the quaternary winding 21d have the same polarity with respect to the primary winding 21a, and the tertiary winding 21c has a reverse polarity. The SW control IC 23 is a switching power supply IC for adjusting the output voltage by changing the drive pulse width of the MOSFET 22. The SW control IC constant voltage circuit 24 is composed of a diode 24a, a three-terminal regulator 24b, and capacitors 24c and 24d, and makes the output voltage from the secondary winding 21b constant.
[0017]
Reference numeral 30 denotes a secondary side rectifying / smoothing circuit comprising a diode 31, a smoothing capacitor 32, and a resistor 33. Reference numeral 40 denotes a battery voltage detection circuit including resistors 41 and 42 that divides the terminal voltage of the battery pack 2. The divided voltage is input to the CPU 51 through the A / D converter 55. Reference numeral 50 denotes a microcomputer, which includes a calculation means (CPU) 51, a ROM 52, a RAM 53, a timer 54, an A / D converter 55, an output port 56, and a reset input port 57. The CPU 51 samples a signal entering the A / D converter 55 at a predetermined time interval and takes it into the microcomputer 50. Then, the current battery voltage and the battery temperature are compared with the battery voltage and the battery temperature before a plurality of samplings. Based on the result, the state of charge of the battery pack 2 is almost full or has reached full charge. It is determined whether or not. The RAM 53 stores a predetermined number of sampling values of battery voltage and battery temperature.
[0018]
A charging current control circuit 60 includes operational amplifiers 61 and 62, resistors 63 to 67, and a diode 68. The charging current detected by the charging current detection circuit 3 is added to the operational amplifier 61 and corresponds to this charging current. The voltage is inverted and amplified. The difference between the output voltage of the amplifier 61 and the charging current setting reference voltage set by the charging current setting circuit 7 is amplified by the operational amplifier 62 and fed back to the SW control IC 23 via the signal transmission means 5. The SW control IC 23 controls on / off of the MOSFET 22 to generate a pulse having a narrow pulse width when the charging current is large, and to generate a pulse having a wide pulse width when the charging current is large, and apply the pulse to the high frequency transformer 21. Since this pulse is smoothed to a direct current by the rectifying and smoothing circuit 30 and applied to the battery pack 2, the charging current is controlled to be constant. That is, the current detection circuit 3, the charging current control circuit 60, the signal transmission means 5, the switching circuit 20, and the rectifying / smoothing circuit 30 are controlled so that the charging current of the battery pack 2 becomes a set current value set by the microcomputer 50.
[0019]
A constant voltage circuit 70 includes a diode 71, capacitors 72 and 73, a three-terminal regulator 74, and a reset IC 75. The output voltage of the constant voltage circuit 70 becomes a power source for the microcomputer 50, the charging current control means 60, and the like. The reset IC 75 outputs a reset signal to the reset input port 57 in order to put the microcomputer 50 into an initial state.
[0020]
An output voltage control circuit 80 includes an operational amplifier 81, resistors 82 to 85, and a diode 86. The difference between the voltage from the output voltage detection circuit 4 and the voltage from the output voltage setting circuit 6 is amplified by the operational amplifier 81 and fed back to the SW control IC 23 via the signal transmission means 5. As a result, the output voltage of the rectifying / smoothing circuit 30 is controlled.
[0021]
Reference numeral 90 denotes display means comprising LEDs 91 and 92 and resistors 93 to 96. The LEDs 91 and 92 are composed of, for example, a red light emitting diode R and a green light emitting diode G. Red and green lights by the output of the output port 56 of the microcomputer 50, and both colors emit light at the same time, thereby emitting orange light. Is also a possible type. In the present embodiment, the LED 91 displays the charging completion before and after charging in red and green, respectively, and the LED 92 is an LED that displays in three stages how long charging is completed during charging. Red, orange, and green are displayed from the stage determined to be long. These are shown in Tables 1 and 2 below.
[0022]
[Table 1]
LED91 display

[0023]
[Table 2]
LED92 display
Time to complete charging

[0024]
Next, the control method of the charging device of the present invention will be described with reference to the circuit diagram of FIG. 1 and the flowcharts of FIGS. When the power is turned on, the microcomputer 50 enters a connection standby state for the battery pack 2. Connection of the battery pack 2 is determined by signals from the battery voltage detection means 40, the battery temperature detection means 8, and the cell number determination means 9 (step 201).
[0025]
When the battery pack 2 is connected, various flags stored in the RAM 53 are initially reset (step 202). The flag is for displaying the battery state. As shown in FIG. 4, the remaining battery capacity flag, the remaining battery capacity flag, the remaining battery capacity flag, the battery high temperature flag, and the LED 92 red lighting flag for displaying the battery discharge state, And ΔVFlag for full charge display by battery voltage detection.
[0026]
Next, the battery voltage V0 before the start of charging is detected by the battery voltage detecting means 40, and taken into the microcomputer 50 via the A / D converter 55 (step 203). Further, the output voltage of the cell number discriminating means 9 is taken into the microcomputer 50 via the A / D converter 55 and the cell number n of the battery pack 2 is discriminated (step 204). The resistance value of the cell number determination element 2c built in the battery pack 2 is set according to the number of cells, and the divided voltage between the cell number determination element 2c and the cell number determination means 9 varies depending on the number of cells. Thus, the number of cells of the battery pack 2 can be determined. Subsequently, the temperature T0 before the start of charging of the battery pack 2 is detected by the battery temperature detecting means 8 and taken into the microcomputer 50 in the same manner (step 205). The output voltage of the battery temperature detecting means 8 is determined by the voltage division ratio with the temperature detecting element 2b, and the resistance value of the temperature detecting element 2b changes according to the battery temperature. Therefore, the battery temperature is calculated from the output voltage of the battery temperature detecting means 8. Can be detected.
[0027]
Next, the microcomputer 50 calculates the cell voltage of the battery pack 2 from the pre-charging start voltage V0 and the number of cells n. The cell voltage is obtained by dividing the pre-charge start voltage V0 by the number of cells n. First, it is determined whether or not the cell voltage is 1.40 V / cell or more (step 206). When the cell voltage is 1.40 V / cell or more, it is determined that the battery pack 2 to be charged has a large remaining battery capacity, and the microcomputer 50 sets the large remaining battery flag Flag of the RAM 53 as the storage means to 1 ( Step 207) and jump to Step 211.
[0028]
In step 206, if the cell voltage is not 1.40V / cell or more, it is determined whether or not the cell voltage is 1.25V / cell or less (step 208), and the cell voltage is 1.25V / cell or less. In this case, it is determined that the battery pack 2 to be charged has a small remaining battery capacity, and the small battery remaining capacity flag of the RAM 53 which is the storage means of the microcomputer 50 is set to 1 (step 209). In step 208, if the cell voltage is not 1.25 V / cell or less, the battery pack 2 determines that the remaining capacity of the battery is in the middle, and the flag of the remaining battery capacity of the RAM 53, which is the storage means of the microcomputer 50, is set. 1 is set (step 210).
[0029]
Next, it is determined whether or not the battery temperature T0 before starting charging of the battery pack 2 is 40 ° C. or higher (step 211). If the battery temperature T0 before starting charging is 40 ° C. or higher, the battery high temperature flag is set to Then, it is set to 1 (step 213), and subsequently, it is determined whether or not the remaining battery capacity flag of the RAM 53 which is the storage means of the microcomputer 50 is 1 (step 214). When the remaining battery capacity flag is 1, the remaining battery capacity of the battery pack 2 to be charged is large, so it is determined that the time until completion of charging is short, and the microcomputer 50 turns on the LED 92 in green (step 215). Jump to 220.
[0030]
On the other hand, if the large remaining battery capacity flag is 0 in step 214, it is determined whether or not the remaining battery capacity flag is 1 (step 216). When the remaining battery capacity flag is 1, since the remaining capacity of the battery pack 2 to be charged is medium, the time until completion of charging is determined to be medium, and the microcomputer 50 lights the LED 92 in orange (step 217). ), Jump to step 220.
[0031]
If the flag in the remaining battery capacity is not 1 in step 216, it is determined that the remaining capacity of the battery pack 2 is small, the LED 92 red lighting flag is set to 1 (step 218), and the LED 92 is lit red (step 219). . Subsequently, it is determined whether or not the battery high temperature flag of the RAM 53 that is the storage means of the microcomputer 50 is 1 (step 220). If the battery high temperature flag is 1, the battery pack 2 is determined to be high, and the battery pack Charging is started with a charging current I3 that can be handled in a high temperature state of 2 (step 221), and the process jumps to step 227.
In this embodiment, the charging current can be set in three stages of I1, I2, and I3, and I1> I2> I3.
[0032]
In step 220, when the battery high temperature flag is not 1, the battery pack 2 determines that the battery pack 2 is at a low temperature from the processing of step 212 described below, and is charged with a charging current I2 that can be handled in the low temperature state of the battery pack 2. Is started (step 222), and the process jumps to step 227.
[0033]
The charging current can be set to I3 by selecting the resistance 7c of the charging current setting means 7 to "L" level (the remaining 7d and 7e are high impedance "levels) by the microcomputer 50. This setting means. 7 is applied to the operational amplifier 62 and compared with the charging current flowing through the battery pack 2. The difference is fed back to the PWM control IC 23 via the signal transmission means 5. Since the pulse width of the MOSFET 22 is controlled, it is possible to control the charging current to be I3.
[0034]
The control of the charging current I2 is also the same. The charging current setting reference voltage V2 corresponding to the charging current I2 is set to the "L" level (the remaining 7c and 7e are set to high impedance). It can be set by selecting (Level).
[0035]
In step 211, if the battery temperature T0 before starting the charging of the battery pack 2 is not 40 ° C. or higher, it is determined whether or not the battery temperature T0 before starting the charging of the battery pack 2 is 5 ° C. or lower (step). 212) When the battery temperature T0 before the start of charging is 5 ° C. or lower, the processes of steps 214 to 222 described above are performed.
[0036]
In step 212, when the battery temperature T0 before the start of charging is not 5 ° C. or less, it is determined from the processing in steps 211 and 212 described above that the battery pack 2 is neither high nor low temperature, that is, the battery pack 2 is a temperature environment that can be rapidly charged. To do. That is, when the battery temperature is 40 ° C. or higher, charging is performed with the smallest charging current I3 (I3 <I2 <I1), and when the battery temperature is 5 ° C. or lower, charging is performed with the charging current I2, but the battery temperature T0 is 40 ° C.> When T0> 5 ° C., rapid charging is possible, so that charging can be performed with the largest charging current I1. Subsequent to step 212, it is determined whether or not the remaining battery capacity flag is 1 (step 223). If the remaining battery capacity flag is 1, it is determined that the time until completion of charging is short, and the LED 92 is turned on. Lights up green (step 224).
[0037]
In step 223, if the large remaining battery capacity flag is not 1, the remaining capacity of the battery pack 2 is medium or low, but since it is a temperature environment in which rapid charging can be performed with a large charging current, the time until charging is completed. Therefore, the LED 92 is lit in orange (step 225), and charging is started with the charging current I1 (I1> I2, I3) (step 226).
[0038]
The charging current I1 is obtained by selecting the resistances 7c, 7d and 7e of the charging current setting means 7 to a high level and setting the charging current setting reference voltage V1 corresponding to the charging current I1.
[0039]
After the start of charging, the microcomputer 50 starts time measurement from the start of charging using the timer 54 (step 227), and determines whether or not a predetermined time has elapsed from the start of charging (step 228). When the predetermined time has elapsed, it is determined whether or not the LED 92 red lighting flag is 1 (step 229). If this is 1, the time from when it is determined that the time until the battery is fully charged is long. It is determined that the time until completion has become medium, the LED 92 red lighting flag is set to 0 (step 230), and the LED 92 is lit orange (step 231).
[0040]
If it is determined in step 228 that the predetermined time has not elapsed since the start of charging, the process jumps to step 232. Similarly, if the LED 92 red lighting flag is not 1 in step 229, the process jumps to step 232.
[0041]
As described above, the present embodiment determines the remaining battery capacity from the cell voltage before starting charging, sets the charging current according to the temperature of the battery pack before starting charging or at the beginning of charging, and increases the remaining battery capacity. Then, the time until the completion of charging is predicted from the magnitude of the charging current and is divided into three stages, and the color is displayed according to the classification.
[0042]
Next, a process flow for determining whether or not the battery pack 2 is about to be fully charged and determining whether or not the battery pack 2 is fully charged will be described with reference to FIG. First, the latest battery temperature Tin is taken into the microcomputer 50 by the battery temperature detecting means 8 (step 232). Further, a value obtained by sampling the output signal of the battery temperature detecting means 8 every predetermined time is stored in the RAM 53 in advance, and the sampled battery temperature data during charging is compared to thereby obtain the minimum value Tmin of the battery temperature during charging. Is calculated and stored (step 233).
[0043]
Subsequently, the latest battery voltage Vin of the battery pack 2 is detected and taken in by the battery voltage detecting means 40 (step 234). The microcomputer 50 calculates the latest battery temperature gradient dT / dt at a predetermined sampling number interval from the battery temperature data during charging sampled based on the output of the battery temperature detecting means 8 (step 235). Further, by comparing the calculated latest battery temperature gradient dT / dt data, the minimum value dT / dt (min) of the battery temperature gradient dT / dt having a predetermined sampling width is calculated and stored (step 236).
[0044]
Further, the microcomputer 50 calculates the latest battery voltage gradient ΔV at a predetermined sampling number interval from the battery voltage data during charging based on the output of the battery voltage detecting means 40 (step 237), and the calculated battery voltage gradient. By comparing the ΔV data, the minimum value ΔVmin of the battery voltage gradient having a predetermined sampling width is calculated and stored (step 238).
[0045]
Next, the battery pack 2 is immediately before fully charged. Based on the processing data of steps 232 to 238, first, the latest battery voltage gradient ΔV is compared with the minimum value ΔVmin of the battery voltage gradient sampled and calculated during charging, and the latest battery voltage gradient ΔV is obtained up to now. It is determined whether or not the battery voltage gradient during charging is increased by a predetermined value R1 or more from the minimum value ΔVmin (step 239).
[0046]
When it is determined in step 239 that the battery pack 2 has risen by a predetermined value R1 or more, the battery pack 2 determines that it is about to be fully charged, and sets ΔVFlag of the RAM 53, which is the storage means of the microcomputer 50, to 1 (step 240). In this case, it is determined that the time until the charging is completed is short, and the microcomputer 50 turns on the LED 92 in green (step 241) and jumps to the processing of step 244.
[0047]
In step 239, when the latest battery voltage gradient ΔV has not risen by a predetermined value R1 or more than the minimum value ΔVmin of the battery voltage gradient during charging so far, the latest battery temperature gradient dT / dt continues. The battery temperature gradient minimum value dT / dt (min) sampled and calculated during charging is compared, and the latest battery temperature gradient dT / dt is the minimum battery temperature gradient dT / dt during charging so far. It is determined whether or not a predetermined value Q1 or more has been increased from (min) (step 242). As shown in FIG. 5, when the battery pack 2 rises from the minimum value to a predetermined value Q1 or more, it is determined that the battery pack 2 is about to be fully charged, and it is determined that the time until charging is completed is short. Turn on (step 241), and jump to the process of step 244.
[0048]
In step 242, when the latest battery temperature gradient dT / dt has not increased by a predetermined value Q1 or more from the minimum value dT / dt (min) of the battery temperature gradient during charging so far, Subsequently, the latest battery temperature Tin is compared with the minimum value Tmin of the battery temperature sampled and calculated during charging, and the latest battery temperature Tin is set in advance from the minimum value Tmin of the battery temperature during charging so far. It is determined whether or not the value has increased by a value P1 or more (step 243). As shown in FIG. 6, when the battery pack 2 rises by a predetermined value P1 or more, it is determined that the battery pack 2 is about to be fully charged, and it is determined that the time until completion of charging is short because it is about to be fully charged. Is lit green (step 241), and the process jumps to step 244.
[0049]
Next, a full charge determination process for the battery pack 2 is performed. First, it is determined whether or not the latest battery temperature Tin has increased by a predetermined value P2 (P2> P1) or more from a minimum value Tmin of the battery temperature during charging so far (step 244). As shown, when the battery pack 2 rises by a predetermined value P2 or more, the battery pack 2 is determined to be fully charged. Then, the microcomputer 50 sets the charging current to a trickle current corresponding to a state similar to the stopped state. This setting can be set by selecting the ends of the resistors 7c, 7d and 7e of the charging current setting means 7 to a low level. A current setting reference voltage corresponding to trickle charge is applied to the operational amplifier 62 to perform trickle charge on the battery pack 2 and the microcomputer 50 turns off the LED 92 (step 248), and then determines whether or not the battery pack 2 has been taken out. (Step 249). If the battery pack 2 is taken out, the process returns to Step 201 and waits for the next charging.
[0050]
In step 244, if the latest battery temperature Tin has not risen by more than a predetermined value P2 set in advance from the minimum value Tmin of the battery temperature that has been charged so far, the latest battery temperature gradient dT / dt, The minimum battery temperature gradient dT / dt (min) sampled and calculated during charging is compared, and the latest battery temperature gradient dT / dt is calculated as the minimum battery temperature gradient dT / dt ( It is determined whether or not the predetermined value Q2 (Q2> Q1) has been increased from a predetermined value Q2 (min) (step 245).

Steps

248 and 249 are performed.
[0051]
In step 245, when the latest battery temperature gradient dT / dt has not increased by a predetermined value Q2 or more from the minimum value dT / dt (min) of the battery temperature gradient during charging so far, Subsequently, it is determined whether or not ΔVFlag of the RAM 53 which is the storage means of the microcomputer 50 is 1 (step 246). If ΔVFlag is not 1, it is determined that the battery pack 2 is not fully charged, and step 228 is performed. Return to the process.
[0052]
In step 246, if ΔVFlag is 1, it is determined whether or not the latest battery voltage gradient ΔV is equal to or lower than a predetermined value R2 (FIG. 7) (step 247). The battery pack 2 is determined to be fully charged, and the processes of

steps

248 and 249 described above are performed. In step 247, if the latest battery voltage gradient ΔV is not less than or equal to a predetermined value R2 set in advance, the process returns to step 228.
[0053]
As described above, according to the present embodiment, after charging is started, it is determined whether or not the battery voltage Vin and Tin are about to be fully charged from the calculation signals of the battery voltage Vin and Tin. It is controlled to change the display.
[0054]
In the above embodiment, when performing full charge determination and full charge determination, compared with the battery temperature minimum value Tmin, the battery temperature gradient minimum value dT / dt (min), and the battery voltage gradient minimum value ΔVmin, The determination is made based on the result, but the present invention is not limited to this. For example, the determination may be made by comparing the latest data with a predetermined value set in advance.
[0055]
Moreover, in the said embodiment, although operation | movement of LED91 of the display means 90 was not mentioned, for example, LED91 lights up red before charge standby, and when it ends charge (it transfers to trickle charge), it uses green lighting. Is possible.
[0056]
In this embodiment, control is performed to trickle charge (small current) after full charge. However, for example, the control system power supply is supplied from another power supply, and after the charge is completed, the main power supply is stopped to reduce the charge current. You may stop it completely.
Needless to say, various modifications can be made without changing the basic concept of the present invention.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a function of displaying how long charging is completed at the start of charging with the charging device. In addition, after charging is started, the charging device can realize the display function of whether or not the battery is nearly fully charged and whether or not the battery is fully charged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block circuit diagram showing an embodiment of a charging apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment of the control method of the charging device of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing an embodiment of the control method of the charging device of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of flags used in the control method of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of charging control by the charging device of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of charging control by the charging device of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of charging control by the charging device of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 is a battery pack, 7 is a charging current setting means, 8 is a battery temperature detecting means, 9 is a cell number determining means, 40 is a battery voltage detecting means, 50 is a microcomputer as a control means, 60 is a charging current control means, and 90 is It is a display means.

Claims

複数の電池を直列に接続した電池パックを充電する充電装置において、電池パックの電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記電池パックの電池数を判別するセル数判別手段と、前記電池パックの電池温度を検出する電池温度検出手段とを備え、前記電池電圧検出手段の出力及び前記セル数判別手段の出力に基づいて、充電開始前の単位セル当たりの電池電圧を判別すると共に、該単位セル当りの電池電圧と、前記電池温度検出手段の出力に基づいて、充電開始前に、前記電池パックの充電完了までの充電時間を予測し、該時間を複数区分に分類する手段と、該区分に応じて充電完了までの充電時間を、充電前に、複数段階に表示する表示手段とを有し、前記充電開始前の表示区分において、少なくとも充電完了までの時間が最も長い表示区分の場合は、電池の充電開始から所定時間を経過した後に、前記表示を、次ぎの表示区分に変更することを特徴とする電池の充電装置。 In a charging device for charging a battery pack in which a plurality of batteries are connected in series, battery voltage detection means for detecting a battery voltage of the battery pack, cell number determination means for determining the number of batteries in the battery pack, Battery temperature detecting means for detecting the battery temperature, and based on the output of the battery voltage detecting means and the output of the cell number determining means, the battery voltage per unit cell before the start of charging is determined, and the unit cell Based on the battery voltage per unit and the output of the battery temperature detecting means, the charging time until the charging of the battery pack is completed is estimated before starting charging, and the time is classified into a plurality of categories, Display means for displaying the charging time until completion of charging in a plurality of stages before charging, and in the display section before starting charging, at least the time until completion of charging is the longest table. For classification, after a predetermined time has elapsed from the start of charging of the battery, the charging device of the battery and changes the display to the next display segment.

複数の電池を直列に接続した電池パックを充電する充電装置において、前記電池パックの電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記電池パックの電池数を判別するセル数判別手段と、電池パックの電池温度を検出する電池温度検出手段とを備え、前記電池電圧検出手段の出力及び前記セル数判別手段の出力に基づいて、充電開始前の単位セル当たりの電池電圧を判別すると共に、該単位セル当りの電池電圧と、前記電池温度検出手段の出力に基づいて、充電開始前に、前記電池パックの充電完了までの充電時間を予測し、該時間を複数区分に分類する手段と、該区分に応じて充電完了までの充電時間を、充電前に、複数段階に表示する表示手段とを有し、前記電池温度検出手段の出力に基づいて、所定の時間間隔の温度勾配を演算し、該温度勾配に基づいて前記電池パックの充電状態が満充電間際と判定されたときは、前記表示を充電完了までの時間が最も短い表示区分に変更することを特徴とする電池の充電装置。 In a charging device for charging a battery pack in which a plurality of batteries are connected in series, a battery voltage detecting means for detecting a battery voltage of the battery pack, a cell number determining means for determining the number of batteries in the battery pack, Battery temperature detection means for detecting battery temperature, and based on the output of the battery voltage detection means and the output of the cell number determination means, the battery voltage per unit cell before the start of charging is determined, and the unit cell Based on the battery voltage per unit and the output of the battery temperature detecting means, predicting the charging time until the battery pack is completely charged before starting charging, and classifying the time into a plurality of categories; And a display means for displaying the charging time until completion of charging in a plurality of stages before charging, and calculating a temperature gradient at a predetermined time interval based on the output of the battery temperature detecting means, When the state of charge of the battery pack based on the degree slope is determined to fully charged just before, the charging device of the battery and changes the display on the shortest display indicator time to completion of charging.

複数の電池を直列に接続した電池パックを充電する充電装置において、前記電池パックの電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記電池パックの電池数を判別するセル数判別手段と、前記電池パックの電池温度を検出する電池温度検出手段とを備え、前記電池電圧検出手段の出力及び前記セル数判別手段の出力に基づいて、充電開始前の単位セル当たりの電池電圧を判別すると共に、該単位セル当りの電池電圧と、前記電池温度検出手段の出力に基づいて、充電開始前に、電池パックの充電完了までの充電時間を予測し、該時間を複数区分に分類する手段と、該区分に応じて充電完了までの充電時間を、充電前に、複数段階に表示する表示手段とを有し、前記電池温度検出手段の出力に基づいて、充電中の前記電池パックの温度上昇値を演算し、該温度上昇値に基づいて前記電池パックの充電状態が満充電間際と判定されたときは、前記表示を充電完了までの時間が最も短い表示区分に変更することを特徴とする電池の充電装置。 In a charging device for charging a battery pack in which a plurality of batteries are connected in series, battery voltage detection means for detecting a battery voltage of the battery pack, cell number determination means for determining the number of batteries in the battery pack, and the battery pack Battery temperature detection means for detecting the battery temperature of the battery, and based on the output of the battery voltage detection means and the output of the number of cells determination means, the battery voltage per unit cell before the start of charging is determined, the unit Based on the battery voltage per cell and the output of the battery temperature detecting means, the charging time until the charging of the battery pack is completed is estimated before starting charging, and the time is classified into a plurality of categories; Display means for displaying the charging time until the completion of charging in a plurality of stages before charging, and based on the output of the battery temperature detecting means, the temperature rise value of the battery pack being charged is And when the state of charge of the battery pack is determined to be near full charge based on the temperature rise value, the display is changed to a display category with the shortest time until charge completion. Charging device.

複数の電池を直列に接続した電池パックを充電する充電装置において、前記電池パックの電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記電池パックの電池数を判別するセル数判別手段と、前記電池パックの電池温度を検出する電池温度検出手段とを備え、前記電池電圧検出手段の出力及び前記セル数判別手段の出力に基づいて、充電開始前の単位セル当たりの電池電圧を判別すると共に、該単位セル当りの電池電圧と、前記電池温度検出手段の出力に基づいて、充電開始前に、前記電池パックの充電完了までの充電時間を予測し、該時間を複数区分に分類する手段と、該区分に応じて充電完了までの充電時間を、充電前に、複数段階に表示する表示手段とを有し、前記電池電圧検出手段の出力に基づいて、充電中の前記電池パックの電圧勾配を演算し、該電圧勾配に基づいて前記電池パックの充電状態が満充電間際と判定されたときは、前記表示を充電完了までの時間が最も短い表示区分に変更することを特徴とする電池の充電装置。 In a charging device for charging a battery pack in which a plurality of batteries are connected in series, battery voltage detection means for detecting a battery voltage of the battery pack, cell number determination means for determining the number of batteries in the battery pack, and the battery pack Battery temperature detection means for detecting the battery temperature of the battery, and based on the output of the battery voltage detection means and the output of the number of cells determination means, the battery voltage per unit cell before the start of charging is determined, the unit Based on the battery voltage per cell and the output of the battery temperature detecting means, the charging time until the charging of the battery pack is completed before the start of charging is estimated, and the time is classified into a plurality of categories; Display means for displaying the charging time until the completion of charging in a plurality of stages before charging, based on the output of the battery voltage detecting means, the voltage gradient of the battery pack being charged When the battery pack is calculated and the state of charge of the battery pack is determined to be almost fully charged based on the voltage gradient, the display is changed to a display category with the shortest time until charge completion. apparatus.