專利名稱：充電器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種充電器。
背景技術：
傳統上，作為各種便攜裝置等所用的電源，已使用二次電池。隨著二次電池的充放電循環次數的增加，其放電容量下降。因此，重復 使用的二次電池的充電次數有限。由于該原因，對二次電池進行充電的一些充電器用于在進行二次電池的充電時，判斷這些二次電池的壽命。這種充電器包括如下充電裝置，其中該充電裝置包括電池電壓檢測電路，用于檢測配置有二次電池的電池組的電池電壓；以及電池電壓梯度計算部件，用于基于所檢測到的電池電壓和預定時間之前的電池電壓來計算電池電壓梯度(例如，參見日本特開2007-24541 (JP2007-24541A))。在充電開始之前的電池組的電壓等于或低于預定電壓值并且充電開始之后預定時間段內的電池電壓梯度等于或大于第一預定值的情況下，JP2007-24541A中所公開的充電裝置判斷為二次電池的壽命已到達其盡頭。此外，該充電裝置包括LED，其中該LED用于顯示電池組的壽命劣化的狀態。因此，該充電裝置能夠判斷二次電池的壽命并以簡單的方式向使用者通知二次電池的劣化狀態。此外，已知有用于測量電池單元(S卩，二次電池)的劣化的電池劣化測量裝置，其中該電池劣化測量裝置包括電壓測量單元，用于測量電池單元的電壓；電流測量單元，用于測量電池單元的充電電流；以及控制單元，用于測量電池單元的劣化率(例如，參見日本特開 2008-123961 (JP2008-123961A))。在電池單元的恒流充電期間正供給的充電電流的值為第一充電電流值的情況下，JP2008-123961A中所公開的電池劣化測量裝置從電壓測量單元所測量得到的電壓值中獲
得第一單元電壓。此外，在充電電流的值改變為比第一充電電流值小的第二充電電流值的情況下，電池劣化測量裝置從電壓測量單元所測量得到的電壓值中獲得第二單元電壓。此外，在電池劣化測量裝置中，控制單元基于第一單元電壓和第二單元電壓計算電池單元的內部阻抗，以判斷電池單元的劣化率。因此，根據JP2008-123961A，電池劣化測量裝置可以精確地判斷二次電池的劣化以對該二次電池進行充電。另一方面，根據二次電池的類型或差異，存在包括如下二次電池的各種二次電池在二次電池的充電次數少的初期階段內部阻抗高的二次電池；以及在該初期階段內部阻抗低的二次電池。此外，充電開始之前的二次電池的電壓根據要進行充電的二次電池的剩余
容量而顯著改變。然而，由于JP2007-24541A中所述的充電裝置使用充電開始之前的電壓來判斷壽命，因此誤判斷的可能性可能因二次電池的類型或剩余容量而變高。另外，JP2008-123961A中所述的電池劣化測量裝置需要精確地測量二次電池的充電電流和電壓并計算內部阻抗，因此可能出現測量誤差。
發明內容
考慮到以上情況，本發明提供一種充電器，其中該充電器能夠與二次電池的類型或充電開始之前的二次電池的剩余容量無關地，更加精確地判斷二次電池的劣化。根據本發明的方面，提供一種充電器，包括輸出電路單兀，用于向二次電池輸出充電電流；電壓檢測單元，用于檢測所述二次電池的電壓；以及控制單元，用于對所述輸出電路單元進行控制，由此進行恒流充電并且在所述恒流充電之后進行恒壓充電，其中在所述恒流充電中，所述充電電流以恒定電流流動，以及在所述恒壓充電中，所述充電電流以恒定電壓流動。所述控制單元在所述恒流充電期間逐級地減少所述充電電流的恒定電流值，并且通過使用所述二次電池的第一電壓下降值和所述二次電池的第二電壓下降值來判斷所述二次電池是否劣化，其中所述第一電壓下降值是在對恒定電流值進行轉換的第一轉換時所出現的，所述第二電壓下降值是在對與所述第一轉換的恒定電流值不同的恒定電流值進行轉換的第二轉換時所出現的。在包括所述二次電池的電池組中可以設置有存儲器裝置，以及所述控制單元將所述二次電池的充電次數以及與所述充電次數相對應的所述二次電池的所述第一電壓下降值和所述第二電壓下降值存儲在所述存儲器裝置中。所述控制單元將所述二次電池的充電次數等于或小于預定值的初期階段的所述第一電壓下降值和所述第二電壓下降值與所述二次電池的充電次數大于所述初期階段的充電次數的階段內的所述第一電壓下降值和所述第二電壓下降值進行比較，從而排除各所述電池組的所述二次電池的所述初期階段的所述第一電壓下降值和所述第二電壓下降值的偏差。所述充電器還可以包括通知單元，所述通知單元用于將判斷結果提供至外部。根據本發明實施例的充電器能夠與二次電池的類型或充電開始之前的二次電池的剩余容量無關地，更加精確地判斷二次電池的劣化。
通過以下結合附圖對實施例的說明，本發明的目的和特征將變得明顯，其中圖1是示出根據第一實施例的充電器和連接至該充電器的電池組的框圖；圖2是說明充電器進行充電的二次電池的充電電流特性的圖；圖3是說明充電器進行充電的二次電池的電池電壓特性的圖；圖4是說明充電器進行充電的二次電池的基礎充電電流特性的圖；圖5是說明充電器進行充電的二次電池的基礎電池電壓特性的圖；以及圖6是說明充電器所檢測到的二次電池的基礎電氣特性的圖。
具體實施例方式第一實施例
參考圖f 3，將說明根據本實施例的充電器10和所連接的電池組20。在整個附圖中，將使用相同的附圖標記來表示相同的組件，并且將省略針對這些相同組件的重復說明。如圖1所示，根據本實施例的充電器10使用諸如商用電源等的外部電源AC來對二次電池21進行充電。二次電池21內置于能夠拆卸地安裝至充電器10的殼體(未示出)的電池組20中。作為二次電池21，使用以電氣方式串聯連接的兩個小電池El和E2。根據本實施例的充電器10包括輸出電路單元3，用于向二次電池21輸出充電電流；以及電壓檢測單元2，用于檢測二次電池21的電壓。充電器10還包括控制單元1，其中控制單元I用于對輸出電路單元3進行控制，以使得如圖2和3所示，輸出電路單元3進行用以使充電電流以恒定電流進行流動的恒流充電，并在該恒流充電之后進行用以使充電電流以恒定電壓進行流動的恒壓充電。控制單元I在恒流充電期間使充電電流的恒定電流值逐級地減少，并通過使用二次電池21的第一電壓下降值和二次電池21的第二電壓下降值來判斷二次電池21是否已劣化，其中二次電池21的該第一電壓下降值是在對恒定電流值進行轉換的第一轉換時所獲得的，二次電池21的該第二電壓下降值是在對與第一轉換的恒定電流值不同的恒定電流值進行轉換的第二轉換時所獲得的。控制單元I使基于第一電壓下降值和第二電壓下降值來判斷二次電池21是否已劣化這一判斷的精度提高。根據本實施例的充電器10包括通知單元6，其中通知單元6用于通知該判斷結果。首先，將參考圖4飛來說明根據本實施例的充電器10的基礎操作。 如圖4所示，在充電開始的時刻tlI，充電器10使充電電流以恒定電流流入二次電池21。然后，充電器10以使得控制單元I基于來自電池組20的(后面將說明的)恒壓控制器26的信號來對輸出電路單元3進行控制的方式，在時刻tl4從恒流充電切換為恒壓充電(參考圖5)。在圖5中二次電池21的電壓達到例如基準電壓Vb的特定電壓的情況下，恒壓控制器26基于來自設置在電池組20中的用于監視二次電池21的電壓的電池電壓監視單元28的信號，將相應信號發送至控制單元I以從恒流充電切換為恒壓充電。即，充電器10在時刻tlf時刻tl4的時間段內進行恒流充電。在充電器10中，在恒流充電期間對二次電池21進行充電的情況下，二次電池21的電壓逐漸增加。在恒流充電期間充電電流值從恒定電流值Ill改變為恒定電流值112的時刻tl3，二次電池21的電壓從電壓Va下降為電壓Val。此外，在位于恒流充電之后的時刻t 14"時刻tl5的時間段內，充電器10進行充電電流以恒定電壓流入二次電池21的恒壓充電。此外，在充電器10中，在恒壓充電期間對二次電池21進行充電的情況下，流入二次電池21的充電電流逐漸減少。在充電器10中，控制單元I基于來自設置在充電器10中的充電電流監視單元29的信號，判斷為二次電池21已滿充電，并且在時刻t 15處停止對二次電池21的充電。換句話說，根據本實施例的充電器10通過進行恒流充電以及恒壓充電，來對二次電池21進行充電，其中，在恒流充電完成之后，該恒流充電被切換至恒壓充電。因此，充電器10抑制了在僅進行恒流充電的情況下可能容易發生的二次電池21的過充電，同時與僅通過恒壓充電進行充電的情況相比縮短了對二次電池21進行充電所需的時間。另一方面，在以鋰離子二次電池(以下還稱為“鋰二次電池”)為代表的二次電池21中，當二次電池21的充電次數增加時，二次電池21的充電或放電的電氣特性因內部阻抗的增加等而趨于劣化。由于該原因，二次電池12的充電次數少的初期階段的二次電池21的電氣特性不同于二次電池21的充電次數多的階段的已劣化二次電池21的電氣特性。隨著充電次數的增加，例如，如圖6所示，恒流充電期間的二次電池21的電氣特性從初期階段的二次電池21的電氣特性(例如，圖6的點劃線)改變為已劣化二次電池21的電氣特性(例如，圖6的實線)。在初期階段的二次電池21中，在利用恒定電流值Ill的恒流充電期間，二次電池21的電池電壓在時刻tl3變為電壓Va。充電器10中的控制單元I對輸出電路單元3進行控制，以使得如圖4所示，恒定電流值在二次電池21的電池電壓已變為電壓Va的時刻tl3處從恒定電流值Ill降低為恒定電流值112。初期階段的二次電池21展現出如下特性在充電電流的恒定電流值從恒定電流值Ill改變為恒定電流值112時，發生了電壓下降值為(Va-Val)的電壓下降。作為對比，在已劣化的二次電池21中，在利用恒定電流值Ill的恒流充電期間，二次電池21的電池電壓在時刻tl2變為電壓Va。充電器10中的控制單元I對輸出電路單元3進行控制，以使得恒定電流值在二次電池21的電池電壓已變為電壓Va的時刻tl2處從恒定電流值Ill降低為恒定電流值112。已劣化的二次電池21展現出如下特性當充電電流的恒定電流值從恒定電流值Ill改變為恒定電流值112時，發生電壓下降值為(Va-Va2)的電壓下降。由于該原因，如圖6所示，已劣化的二次電池21的電壓下降值與初期階段的二次電池21的電壓下降值相比趨于增加。在根據本實施例的充電器10中，預先將電壓Va設置為預定的第一電壓。此外，控制單元I在檢測到電壓Va的時刻tl2處計算從電壓Va到電壓Va2的電壓下降的值。此外，根據本實施例的充電器10不限于控制單元I基于預設電壓計算電壓下降值的結構。即，在根據本實施例的充電器10中，在各預設時刻處測量二次電池21的電池電壓，并在該預設時刻處計算電壓下降值。在充電器10中，在恒流充電期間恒定電流值改變時發生的電壓下降的值等于或大于預設值的情況下，控制單元I可以判斷為二次電池21已劣化。由于充電器10通過使用恒流充電期間恒定電流值改變時發生的電壓下降的值來判斷二次電池21是否已劣化，因此可以與二次電池21的類型或充電開始之前的二次電池21的剩余容量無關地判斷二次電池21是否已劣化。換句話說，充電器10用作電池劣化判斷裝置，其中該電池劣化判斷裝置用于通過使用二次電池21的恒流充電期間的電壓下降值的特性來判斷二次電池21是否已劣化。在這種情況下，在充電器10中，在二次電池21的劣化所造成的電壓下降的值在初期階段中非常小的情況下，擔心由于電壓檢測單元2的檢測誤差而導致關于二次電池21是否已劣化這一判斷的精度下降。根據本實施例的充電器10在恒流充電期間逐級地減少充電電流的恒定電流值，并使用恒定電流值改變時發生的電壓下降的多個值來進行計算，由此提高關于二次電池21是否已劣化這一判斷的精度。根據本實施例的充電器10可以通過使用第一電壓下降值和第二電壓下降值這兩個電壓下降值的平均值來提高關于二次電池21是否已劣化這一判斷的精度。以下將詳細說明根據本實施例的充電器10的結構。電池組20安裝至充電器10的殼體，以使得充電器10電連接至電池組20，并且可以通過對來自外部電源AC的電力進行轉換并將轉換得到的電力供給至二次電池21來對二次電池21進行充電。充電器10包括電連接至外部電源AC的整流電路單元4。盡管沒有示出，但整流電路單元4例如包括二極管橋式電路，其中該二極管橋式電路經由熔斷器連接至外部電源AC。此外，整流電路單元4可被配置成在二極管橋式電路的輸出端子之間連接平滑電容，并且該平滑電容對二極管橋式電路整流后的DC電壓進行平滑。在充電器10中，用于向二次電池21輸出充電電流的輸出電路單元3電連接至整流電路單元4的輸出端子。此外，在充電器10中，輸出電路單元3的輸出端子連接至二次電池充電用的第一絕緣變壓器7的一次側。在充電器10中，第一絕緣變壓器7的二次側連接至一對端子13。充電器10被配置成充電器10的端子13與電連接至內置于電池組20中的二次電池21的端子23電連接。此外，盡管充電器10被配置成充電器10的端子13以電氣和機械的方式直接連接 至電池組20的端子23，但充電器10不限于此。充電器10和電池組20可以使用絕緣變壓器(未示出)等在無機械接觸的情況下電連接。即，充電器10具有能夠進行非接觸充電的結構。充電器10通過使用整流電路單元4對來自外部電源AC的AC電壓進行整流，經由輸出電路單元3和第一絕緣變壓器7將整流后的AC電壓轉換成預定電壓，然后將轉換得到的電壓從端子13輸出至電池組20。因此，充電器10可以作為DC恒壓電源向電池組20的二次電池21供給充電電流。輸出電路單元3用作輸出控制單元，其中該輸出控制單元用于控制針對第一絕緣變壓器7的電力的供給和切斷或者控制流經第一絕緣變壓器7的電流量。輸出電路單元3經由光耦合器9連接至控制單元I。控制單元I電連接至設置在第一絕緣變壓器7的二次側上的電壓檢測單元2。控制單元I可以包括諸如微處理器等的能夠執行預定計算處理的CPU(中央處理單元)。此外，控制單元I包括存儲器單元，其中該存儲器單元用于存儲為了判斷二次電池21是否已劣化而要與電壓下降值進行比較的預定值。此外，控制單元I包括作為存儲有預定控制程序的非易失性半導體裝置的ROM(只讀存儲器)作為存儲單元。控制單元I包括AD轉換器，其中該AD轉換器用于將電壓檢測單元2所檢測到的電壓的信號轉換成數字值。控制單元I通過執行存儲在ROM中的控制程序來經由光耦合器9向輸出電路單元3輸出控制信號，由此控制對二次電池21進行充電的操作。電壓檢測單元2例如是用于檢測電連接有二次電池21的端子13之間的電壓的電路，并且所述電壓檢測單元2被配置成將兩個電阻器串聯連接的電路并聯連接在端子13之間。電壓檢測單元2將由于這些電阻器的電壓下降而產生的電壓作為二次電池21的電壓輸出至控制單元I。輸出電路單元3包括例如由MOS晶體管構成的開關元件，并且響應于從控制單元I發送來的作為控制信號的PWM信號來將該開關元件控制為接通/斷開。S卩，基于PWM信號來控制該開關元件的開關頻率和“接通(ON) ”時間。在充電器10中，控制單元I基于電壓檢測單元2的檢測結果來輸出控制信號，并且輸出電路單元3的開關元件響應于PWM信號(即，該控制信號)而進行工作，從而向電池組20輸出期望的充電電流。
此外，控制單元I所用的電源單元5電連接至上述整流電路單元4的輸出端子。外部電源AC的AC電壓由整流電路單元4進行整流，然后被施加至電源單元5。電源單元5對要供給至控制單元I的電流或電壓進行調整，使得電源單元5用作用以使控制單元I工作的電源。電源單元5的輸出端子電連接至控制單元I所用的第二絕緣變壓器8的一次側。將周邊電路單元11連接至第二絕緣變壓器8的二次側，其中周邊電路單元11包括用于使充電器10冷卻的冷卻扇(未示出)或者用于對冷卻扇(未示出)的操作進行控制的電路塊。周邊電路單元11電連接至控制單元1，從而可以對用于控制冷卻扇的操作的電路塊進行控制。此外，在第二絕緣變壓器8的二次側，電壓轉換電路單元12連接至第二絕緣變壓器8的輸出端子。電壓轉換電路單元12電連接至控制單元I以使輸入至控制單元I的電壓穩定。電壓轉換電路單元12例如是構成恒壓DC電壓的串聯調節器，并且可以由三端子調節器等構成。S卩，從電連接至整流電路單元4的輸出端子的電源單元5經由第二絕緣變壓器8和電壓轉換電路單元12向控制單元I供給電力。此外，在第二絕緣變壓器8的二次側，設 置有通知單元6，其中通知單元6連接至控制單元I以將控制單元I所獲得的判斷結果的通知提供至外部。此外，通知單元6例如可以包括諸如LED(發光二極管)或有機EL(電致發光)裝置等的顯示單元、揚聲器或蜂鳴器。在通知單元6的內部包括LED的情況下，通知單元6適當包含了用于對流經該LED的電流進行限制的限制電阻器。通知單元6的通知操作由控制單元I來控制。通知單元6可以響應于來自控制單元I的信號，將關于二次電池21是否已劣化所進行的判斷的結果的通知提供至外部。此外，充電器10包括充電電流監視單元29，其中充電電流監視單元29用于監視針對二次電池21的充電電流。控制單元I通過使用充電電流監視單元29來監視二次電池21的充電電流，以判斷在恒壓充電期間該充電電流是否下降為特定閾值(充電用的最小物理量)。在該充電電流下降為特定閾值以下的情況下，控制單元I停止對二次電池21的充電。以下將進一步詳細說明連接至根據本實施例的充電器10的電池組20。如圖1所示，在由根據本實施例的充電器10進行充電的電池組20中，容納有以電氣方式串聯連接的兩個小電池El和E2作為二次電池21。此外，二次電池21不限于以電氣方式串聯連接的兩個小電池El和E2。二次電池21可以是以電氣方式并聯連接的兩個小電池El和E2、或者單個小電池。此外，二次電池21可以是適當地以電氣方式串聯、并聯或串并聯連接的三個以上的小電池。根據本實施例的充電器10進行充電的二次電池21例如可以是鎳氫二次電池或鋰二次電池。盡管沒有特別限制充電器10進行充電的二次電池21的使用用途，但例如可以將二次電池21作為電動工具(未示出)所用的電源安裝在該電動工具中。在二次電池21被安裝用作電動工具所用的電源的情況下，優選使用包括殼體(未示出)的電池組20，其中該殼體被配置成置于電動工具中并且容納有二次電池21。在電池組20中設置有從外部可寫入數據的存儲器裝置27。存儲器裝置27可以存儲二次電池21的充電次數以及與二次電池21的充電次數相對應的電壓下降值。在控制單元I的控制下，存儲器裝置27可以存儲二次電池21的充電次數以及與該充電次數相對應的二次電池21的電壓下降值，以使得這些電壓下降值與二次電池21的充電次數相關聯。存儲器裝置27不僅可以存儲二次電池21的充電次數以及與該充電次數相對應的電壓下降值，還可以存儲二次電池21已滿充電的情況下的電池電壓、用于防止二次電池21的過放電的放電完成電壓、用于防止過充電的充電電流的閾值、基準電壓Vb、以及針對恒定電壓的控制電壓等。此外，存儲器裝置27例如可以由諸如EEPR0M(電可擦除可編程只讀存儲器)等的非易失性半導體裝置等構成。此外，電池組20配置有恒壓控制器26，其中恒壓控制器26用于在二次電池21的恒壓充電期間使二次電池21的電壓保持恒定。恒壓控制器26例如可以由控制IC等構成。在根據本實施例的充電器10中，在二次電池21的充電期間，電連接至恒壓控制器26的電池組20的端子24與電連接至控制單元I的充電器10的端子14相連接。接著，以下將詳細說明根據本實施例的充電器10的操作。
當與二次電池21相連接的電池組20的端子23電連接至充電器10的端子13時，根據本實施例的充電器10開始充電。首先，充電器10進行恒流充電，其中在該恒流充電中，控制單元I對輸出電路單元3進行控制，從而輸出電路單元3使得充電電流能夠以恒定電流流入二次電池21。充電器10在恒流充電期間通過使用電壓檢測單元2來測量施加至二次電池21的電壓。根據本實施例的充電器10在恒流充電期間使充電電流的恒定電流值逐級地減少。根據本實施例的充電器10在恒流充電期間隨著二次電池21的充電的進行而使充電電流的恒定電流值逐級地減少，由此通過防止過充電等來減輕二次電池21的劣化。此夕卜，根據本實施例的充電器10可以更加精確地判斷二次電池21是否已劣化。在根據本實施例的充電器10中，控制單元I對輸出電路單元3進行控制，以使得開始二次電池21的充電，并且在時刻t2f時刻t22的時間段(即，緊挨在充電開始之后的時間段)內，進行用以使充電電流以恒定電流值121流動的恒流充電。此外，充電器10在時刻t22處使充電電流的電流值從恒定電流值121減少為恒定電流值122，然后在時刻t22 時刻t23的時間段內進行恒流充電。以相同方式，充電器10在時刻t23處使充電電流的電流值從恒定電流值122減少為恒定電流值123，然后在時刻t23 時刻t24的時間段內進行恒流充電。此外，充電器10在時刻t24處使充電電流的電流值從恒定電流值123減少為恒定電流值124。然后，充電器10以控制單元I基于來自電池組20的恒壓控制器26的信號來對輸出電路單元3進行控制的方式，在時刻t25處從恒流充電切換為恒壓充電。充電器10在時刻t25 時刻t26的時間段內進行恒壓充電。在圖2的各時刻t22 t24，逐級減少的恒定電流的減少值Λ I1、Λ I2和Λ I3可能相同或者可能彼此不同。S卩，充電器10在時刻t2f時刻t25的時間段內，在使充電電流逐級地減少的情況下進行恒流充電，并且通過利用控制單元I對輸出電路單元3進行控制來切換至恒壓充電。在充電器10中，控制單元I基于來自充電電流監視單元29的信號，判斷為二次電池21已滿充電并且在時刻t26處停止對二次電池21的充電。根據本實施例的充電器10在使充電電流的恒定電流值逐級地減少的恒流充電期間，使用緊挨在改變恒定電流值之前電壓檢測單元2所檢測到的二次電池21的電壓下降值來判斷二次電池21是否已劣化。充電器10在恒流充電期間通過使用電壓檢測單元2來測量二次電池21的電壓。此外，控制單元I判斷電壓檢測單元2所檢測到的電壓是否已達到預先存儲在控制單元I的存儲器單元中的預定的第一電壓Ve。控制單元I使恒流充電維持在恒定電流值121，直到電壓檢測單元2所檢測到的二次電池21的電壓達到預設電壓Ve(t22處)為止。在判斷為電壓檢測單元2所檢測到的電壓等于電壓Ve的情況下，控制單元I使充電電流的恒定電流值從恒定電流值121減少為恒定電流值122，然后進行恒流充電。這里，通過減少充電電流的恒定電流值，使二次電池21的電壓從電壓Ve減少為電壓Vel。充電器10檢測緊挨在二次電池21的電壓下降之前的電壓Ve和該電壓下降之后的作為最小電壓值的電壓Vel，并將這兩者存儲在控制單元I的存儲器單元中。接著，充電器10繼續進行恒流充電，并在恒流充電期間判斷電壓檢測單元2所檢測到的電壓是否已達到預先存儲在控制單元I的存儲器單元中的預定電壓Vf。控制單元I使恒流充電維持在恒定電流值122，直到電壓檢測單元2所檢測到的二次電池21的電壓達·到預設電壓Vf(t23處)為止。在判斷為電壓檢測單元2所檢測到的電壓等于電壓Vf的情況下，控制單元I使充電電流的恒定電流值從恒定電流值122減少為恒定電流值123，然后進行恒流充電。這里，通過減少充電電流的恒定電流值，使二次電池21的電壓從電壓Vf減少為電壓Vfl。充電器10檢測緊挨在二次電池21的電壓下降之前的電壓Vf和該電壓下降之后的作為最小電壓值的電壓Vf I，并將這兩者存儲在控制單元I的存儲器單元中。同樣，充電器10使恒流充電維持在恒定電流值123，直到在恒流充電期間、電壓檢測單元2所檢測到的電壓達到預先設置在控制單元I中的電壓Vg(t24處)為止。在判斷為電壓檢測單元2所檢測到的電壓等于電壓Vg的情況下，控制單元I使充電電流的電流值從恒定電流值123減少為恒定電流值124，然后進行恒流充電。之后，控制單元I基于來自設置在電池組20中的恒壓控制器26的信號，在時刻t25處從恒流充電切換為恒壓充電。此夕卜，基于來自充電電流監視單元29的信號，充電器10判斷為二次電池21已滿充電并且控制單元I在時刻t26處停止對二次電池21的充電。接著，控制單元I通過使用控制程序，計算在對恒定電流值進行轉換的第一轉換時所出現的二次電池21的第一電壓下降值(Ve-Vel)，并將其存儲在控制單元I的存儲器單元中。同樣，控制單元I利用該控制程序，計算在對與第一轉換時進行轉換的恒定電流值不同的恒定電流值進行轉換的第二轉換時所出現的二次電池21的第二電壓下降值(Vf-Vfl)，并將其存儲在控制單元I的存儲器單元中。此外，充電器10將第一電壓下降值和第二電壓下降值作為電壓下降值從控制單元I經由端子15和25輸出至電池組20的存儲器裝置27。控制單元I存儲二次電池21的充電次數以及與二次電池21的充電次數相對應的電壓下降值。控制單元I在每次進行充電時，例如可以將充電次數存儲在存儲器裝置27中，其中該充電次數是通過使存儲在存儲器裝置27中的前次的充電次數增加I所獲得的。之后，根據本實施例的充電器10的控制單元I例如計算圖3的三角符號之間所表不的第一電壓下降值(Ve-Vel)相對于圖3的圓形符號之間所表不的第二電壓下降值(Vf-Vfl)的比率(Ve-Vel)/(Vf-Vfl)
然后，充電器10的控制單元I將預先存儲在控制單元I的存儲器單元中的預定值與控制單元I所計算出的電壓下降值之間的比率(Ve-Vel)/(Vf-Vfl)進行比較。例如，在ΔΙ^ BP, 122-121)大于AI2(g卩，123-122)的情況下，如果所計算出的電壓下降值之間的比率(Ve-Vel)/(Vf-Vfl)等于或大于預先存儲的預定值，則根據本實施例的充電器10判斷為二次電池21已劣化。在根據本實施例的充電器10判斷為二次電池21已劣化的情況下，控制單元I對通知單元6進行控制，以使得通知單元6將該判斷結果的通知提供至外部。在根據本實施例的充電器10中，控制單元I計算多個電壓下降值和這些電壓下降值之間的比率，并基于這些電壓下降值之間的比率來判斷二次電池21是否已劣化。由于根據本實施例的充電器10通過使用電壓下降值之間的比率來判斷二次電池21是否已劣化，因此各電池組20的二次電池21的電壓下降值的偏差的大小減小，因而可以提高關于二次電池21是否已劣化這一判斷的精度。此外，盡管根據本實施例的充電器10將(Ve-Vel)定義為第一電壓下降值并將 (Vf-VfI)定義為第二電壓下降值，但第一電壓下降值和第二電壓下降值不限于此。因此，充電器10例如可以將(Vf-Vfl)定義為第一電壓下降值并將電壓下降值(Vg-Vgl)定義為第二電壓下降值，其中電壓下降值(Vg-Vgl)是在圖3的正方形符號之間所表示的并且以與第一電壓下降值相同的方式計算出的。充電器10還可以將(Ve-Vel)定義為第一電壓下降值，將(Vf-Vfl)定義為第二電壓下降值，并將(Vg-Vgl)定義為第三電壓下降值。在這種情況下，例如，在第一電壓下降值(Ve-Vel)、第二電壓下降值(Vf-Vfl)和第三電壓下降值(Vg-Vgl)的平均值等于或大于預先存儲在控制單元I的存儲器單元中的預定值的情況下，充電器I可以判斷為二次電池21已劣化。此外，除了第一電壓下降值(Ve-Vel)和第二電壓下降值(Vf-Vfl)之間的比率以夕卜，也可以將第二電壓下降值(Vf-Vfl)和第三電壓下降值(Vg-Vgl)之間的比率與預定值進行比較，以判斷二次電池21的劣化。此外，可以將例如第一電壓下降值(Ve-Vel)和第二電壓下降值(Vf-Vfl)這兩個電壓下降值的平均值與預定值進行比較以判斷二次電池21的劣化。在判斷為二次電池21已劣化的情況下，充電器10可以對控制單元I進行控制，以使得控制單元I停止對二次電池21的充電或繼續對二次電池21的充電。在充電器10繼續對二次電池21的充電的情況下，充電器10在從緊挨恒流充電后的時刻t25到時刻t26的時間段內，進行充電電流以恒定電壓流入二次電池21的恒壓充電。在該恒壓充電期間，控制單元I對輸出電路單元3進行控制以施加恒定電壓，因而充電電流減少。充電器10基于來自充電電流監視單元29的信號，判斷為二次電池21已滿充電并停止對二次電池21的充電。在本實施例中，存儲器裝置27還可以存儲與二次電池21的類型有關的信息并將該信息發送至控制單元I。控制單元I可以根據所接收到的與二次電池21的類型有關的信息來設置電壓Ve、Vf和Vg以及恒定電流的減少值Λ I1, Λ I2和Λ I3等。因此，根據本實施例的充電器10可以與二次電池21的類型或充電開始之前的二次電池21的剩余容量無關地，更加精確地判斷二次電池21是否已劣化。此外，被判斷為已劣化的二次電池21的電池容量低于初期階段的二次電池21的電池容量。由于該原因，根據本實施例的充電器10通過利用通知單元6提供關于二次電池21的劣化的通知，將關于二次電池21是否具有可以使電動工具工作例如特定時間段的電池容量的通知提供給使用者。即，由于充電器10配置有通知單元6，因此充電器10可以將關于二次電池21的劣化的通知提供給使用者等，并且使用者可以通過使用包括電池組20的電動工具來預測工作時間。第二實施例盡管根據本實施例的充電器10毫無改變地使用第一實施例的恒流充電期間的電壓下降值，但不同之處在于根據本實施例的充電器10通過排除二次電池的充電次數小于特定次數的初期階段的各電池組20的二次電池21的電壓下降值的偏差，來判斷二次電池21是否已劣化。此外，根據本實施例的充電器10和連接至充電器10的電池組20具有與圖1所示的根據第一實施例的充電器10和電池組20相同的電路結構。根據本實施例的充電器10與第一實施例的充電器10的不同之處在于控制單元I的用于進行電壓下降值的計算等的控制程序。這里，使用相同的附圖標記來表示與第一實施例相同的元件，并且將適當省略針對這些元件的說明。在具有二次電池21并由根據本實施例的充電器10進行充電的電池組20中設置有存儲器裝置27。控制單元I將二次電池21的充電次數以及與該充電次數相對應的二次電池21的電壓下降值存儲在存儲器裝置27中。充電器10的控制單元I將如下兩個電壓下降值進行比較充電次數小于特定次數(例如，5)的初期階段的電壓下降值(例如，初期階段的平均電壓下降值)；以及二次電池21的充電次數大于初期階段的充電次數的階段內的電壓下降值。因此，根據本實施例的充電器10可以排除各電池組20的二次電池21的初期階段的電壓下降值的偏差。以下將說明根據本實施例的充電器10的操作。在根據本實施例的充電器10中，在二次電池21的充電期間，電連接至存儲器裝置27的電池組20的端子25與電連接至控制單元I的充電器10的端子15相連接。連接至充電器10的電池組20存儲與出廠之前所進行的作為第一次充電的電池組20的充電相對應的電壓下降值。此外，例如，如表I所示，根據本實施例的充電器10將二次電池21的充電次數以及與各充電次數相對應的電壓下降值存儲在所連接的電池組20的存儲器裝置27中。表I
權利要求
1.一種充電器，包括輸出電路單兀，用于向二次電池輸出充電電流；電壓檢測單元，用于檢測所述二次電池的電壓；以及控制單元，用于對所述輸出電路單元進行控制，由此進行恒流充電并且在所述恒流充電之后進行恒壓充電，其中在所述恒流充電中，所述充電電流以恒定電流流動，以及在所述恒壓充電中，所述充電電流以恒定電壓流動，其中，所述控制單元在所述恒流充電期間逐級地減少所述充電電流的恒定電流值，并且通過使用所述二次電池的第一電壓下降值和所述二次電池的第二電壓下降值來判斷所述二次電池是否劣化，其中所述第一電壓下降值是在對恒定電流值進行轉換的第一轉換時所出現的，所述第二電壓下降值是在對與所述第一轉換的恒定電流值不同的恒定電流值進行轉換的第二轉換時所出現的。
2.根據權利要求1所述的充電器，其中，在包括所述二次電池的電池組中設置有存儲器裝置，以及所述控制單元將所述二次電池的充電次數以及與所述充電次數相對應的所述二次電池的所述第一電壓下降值和所述第二電壓下降值存儲在所述存儲器裝置中，并且將所述二次電池的充電次數等于或小于預定值的初期階段的所述第一電壓下降值和所述第二電壓下降值與所述二次電池的充電次數大于所述初期階段的充電次數的階段內的所述第一電壓下降值和所述第二電壓下降值進行比較，從而排除各所述電池組的所述二次電池的所述初期階段的所述第一電壓下降值和所述第二電壓下降值的偏差。
3.根據權利要求1或2所述的充電器，其中，還包括通知單元，所述通知單元用于將判斷結果提供至外部。
4.根據權利要求1或2所述的充電器，其中，所述控制單元通過使用所述第一電壓下降值和所述第二電壓下降值之間的比率來判斷所述二次電池是否劣化。
5.根據權利要求1或2所述的充電器，其中，所述控制單元通過使用所述第一電壓下降值和所述第二電壓下降值之間的平均值來判斷所述二次電池是否劣化。
全文摘要
一種充電器，包括輸出電路單元，用于向二次電池輸出充電電流；電壓檢測單元，用于檢測所述二次電池的電壓；以及控制單元，用于對所述輸出電路單元進行控制，由此進行恒流充電和恒壓充電。所述控制單元在所述恒流充電期間逐級地減少所述充電電流的恒定電流值，并且通過使用第一轉換時出現的所述二次電池的第一電壓下降值和第二轉換時出現的所述二次電池的第二電壓下降值來判斷所述二次電池是否劣化。
文檔編號G01R31/36GK103001299SQ201210333549
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月10日 優先權日2011年9月12日
發明者河合啟, 池田昌樹, 阪上正昭, 大橋敏治 申請人:松下電器產業株式會社