DE212016000134U1

DE212016000134U1 - Ladegerät

Info

Publication number: DE212016000134U1
Application number: DE212016000134.5U
Authority: DE
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2026-06-03
Also published as: JP2019165626A; JP6699078B2; WO2017002520A1; JPWO2017002520A1

Abstract

Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug, das einen mit einer Sekundärbatterie versehenen Batteriesatz für ein Elektrowerkzeug laden kann, dadurch gekennzeichnet, dass es so ausgeführt ist, dass der Batteriesatz mit einer Nennkapazität von 5 Ah oder mehr mit einem Ladestrom von wenigstens 2C geladen werden kann.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ladegerät, das einen Batteriesatz aus einer Sekundärbatterie wie etwa einer Nickel-Cadmium-Batterie, einer Wasserstoffbatterie, einer Lithium-Ionen-Zelle oder dergleichen lädt.
Allgemeiner Stand der Technik
Herkömmlich wird als Stromquelle für ein Elektrowerkzeug oder dergleichen ein Batteriesatz verwendet und wird das Laden des Batteriesatzes durch ein spezielles Ladegerät vorgenommen. Als Batteriesatz, der für ein Elektrowerkzeug oder dergleichen verwendet wird, wird ein Satz mit einer großen Batteriekapazität oder einer hohen Entladespannung verwendet, und in den letzten Jahren wurde die Ausführung einer hohen Kapazität vorangetrieben und sind Batteriesätze mit einer hohen Kapazität, die eine Nennkapazität von 5 Ah oder mehr aufweisen, aufgetaucht.
Als Ladegerät, das einen Batteriesatz mit einer Nennkapazität von weniger als 5 Ah mit einem Ladestrom mit einer Laderate von wenigstens 2C lädt, ist das in dem Patentliteraturbeispiel 1 beschriebene Ladegerät bekannt.
Literatur der Vorläufertechnik
Patentliteratur

Patentliteraturbeispiel 1: Patentoffenlegungsschrift 2008-104349

Kurzdarstellung der Erfindung
Aufgabe, die die Erfindung lösen soll
Doch bei dem Ladegerät, das in dem Patentliteraturbeispiel 1 beschrieben ist, wird das Laden eines Batteriesatzes mit einer hohen Kapazität (5 Ah oder mehr) nicht in Betracht gezogen. Bei einem Aufbau, der einen Batteriesatz mit einer hohen Kapazität (5 Ah oder mehr) mit dem gleichen Ladestrom wie bei einem Batteriesatz mit der herkömmlichen Kapazität (weniger als 5 Ah) lädt, ist für das Laden des Batteriesatzes mit einer hohen Kapazität eine lange Zeit erforderlich und ist es schwierig, die Ladezeit zu verkürzen. Es ist zwar auch ein Aufbau denkbar, der in Bezug auf die Nennkapazität eines Batteriesatzes mit einer hohen Kapazität mit einem vergleichsweise großen Ladestrom lädt und die Ladezeit verkürzt, doch wird in einem solchen Fall der Ladestrom durch das Unterbrechungsmittel (Sicherung, Thermoschutz usw.) zum Schutz der in dem Batteriesatz ausgebildeten Sekundärbatterie unterbrochen, so dass das Laden unterbrochen oder beendet wird und auch das Problem besteht, dass letztendlich nicht auf eine Verkürzung der Ladezeit abgezielt werden kann.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Ladegerät bereitzustellen, dass einen Batteriesatz mit einer hohen Kapazität in einer kurzen Zeit laden kann.
Mittel zur Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der obigen Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ein Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug, das einen mit einer Sekundärbatterie versehenen Batteriesatz für ein Elektrowerkzeug laden kann, bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es so ausgeführt ist, dass der Batteriesatz mit einer Nennkapazität von 5 Ah oder mehr mit einem Ladestrom von wenigstens 2C geladen werden kann.
Da durch diesen Aufbau ein Batteriesatz mit einer hohen Kapazität, der eine Nennkapazität von 5 Ah oder mehr aufweist, mit einem Ladestrom von wenigstens 2C geladen werden kann, kann der Batteriesatz mit einer hohen Kapazität in einer kurzen Zeit von etwa 30 Minuten geladen werden.
Zur Lösung der obigen Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ferner ein Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug, das einen mit einer Sekundärbatterie versehenen Batteriesatz für ein Elektrowerkzeug laden kann, bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es so ausgeführt ist, dass der Batteriesatz mit einer Nennkapazität von α (α ist eine reelle Zahl von wenigstens 5) Ah mit einem Ladestrom von wenigstens 2α A geladen werden kann.
Da durch diesen Aufbau ein Batteriesatz mit einer hohen Kapazität, der eine Nennkapazität von α (α ist eine reelle Zahl von wenigstens 5) Ah mit einem Ladestrom von wenigstens 2α A geladen werden kann, kann der Batteriesatz mit einer hohen Kapazität in einer kurzen Zeit von etwa 30 Minuten geladen werden.
Bei dem obigen Aufbau umfasst der Batteriesatz vorzugsweise ferner ein Unterbrechungsmittel, das gestattet, dass der Ladestrom zu der Sekundärbatterie fließt, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt wird, und den Ladestrom unterbricht, wenn die bestimmte Bedingung nicht erfüllt wird, und sind ein Batterieanschlussabschnitt, der mit dem Batteriesatz verbindbar ist, und ein Ladesteuermittel, das die bestimmte Bedingung des Unterbrechungsmittels des mit dem Batterieanschlussabschnitt verbundenen Batteriesatzes bestimmt und eine derartige Ladesteuerung vornimmt, dass die bestimmte Bedingung erfüllt wird, bereitgestellt.
Da durch diesen Aufbau das Ladesteuermittel die Ladesteuerung so vornimmt, dass die bestimmte Bedingung des Unterbrechungsmittels erfüllt wird, wird der Ladestrom nicht durch das Unterbrechungsmittel unterbrochen und das Laden nicht unterbrochen oder beendet. Daher kann ein Batteriesatz mit einer hohen Kapazität mit einem vergleichsweise großen Ladestrom geladen werden und kann der Batteriesatz mit einer hohen Kapazität in einer kurzen Zeit geladen werden.
Zur Erfüllung der obigen Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ferner ein Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug, das einen Batteriesatz für ein Elektrowerkzeug, der mit einer Sekundärbatterie und einem Unterbrechungsmittel, das gestattet, dass der Ladestrom zu der Sekundärbatterie fließt, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt wird, und den Ladestrom unterbricht, wenn die bestimmte Bedingung nicht erfüllt wird, versehen ist, laden kann, bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Batterieanschlussabschnitt, der mit dem Batteriesatz verbindbar ist, und ein Ladesteuermittel, das die bestimmte Bedingung des Unterbrechungsmittels des mit der Batterieanschlussabschnitts verbundenen Batteriesatzes bestimmt und eine derartige Ladesteuerung vornimmt, dass die bestimmte Bedingung erfüllt wird, bereitgestellt sind.
Da durch diesen Aufbau das Ladesteuermittel die Ladesteuerung so vornimmt, dass die bestimmte Bedingung des Unterbrechungsmittels erfüllt wird, wird der Ladestrom nicht durch das Unterbrechungsmittel unterbrochen und das Laden nicht unterbrochen oder beendet. Daher kann ein Batteriesatz mit einer hohen Kapazität mit einem vergleichsweise großen Ladestrom geladen werden und kann der Batteriesatz mit einer hohen Kapazität in einer kurzen Zeit geladen werden.
Der obige Aufbau ist vorzugsweise so ausgeführt, dass ein Batteriesatz mit einer hohen Kapazität, der eine Nennkapazität von 5 Ah oder mehr aufweist, mit einem Ladestrom von wenigstens 2C geladen werden kann.
Da durch diese Ausführung ein Batteriesatz mit einer hohen Kapazität, der eine Nennkapazität von 5 Ah oder mehr aufweist, mit einem Ladestrom von wenigstens 2C geladen werden kann, kann der Batteriesatz mit einer hohen Kapazität in einer kurzen Zeit von etwa 30 Minuten geladen werden.
Vorzugsweise besteht eine solche Ausführung, dass ein Batteriesatz mit einer Nennkapazität von α (α ist eine reelle Zahl von wenigstens 5) Ah mit einem Ladestrom von wenigstens 2α A geladen werden kann.
Da durch diese Ausführung ein Batteriesatz mit einer Nennkapazität von α (α ist eine reelle Zahl von wenigstens 5) Ah mit einem Ladestrom von wenigstens 2α A geladen werden kann, kann der Batteriesatz mit einer hohen Kapazität in einer kurzen Zeit von etwa 30 Minuten geladen werden.
Vorzugsweise wird die bestimmte Bedingung erfüllt, wenn der Ladestrom geringer als ein höchster zulässiger Stromwert ist, der der Batterietemperatur der Sekundärbatterie entspricht, und weist das Ladesteuermittel ein Batterietemperaturerfassungsmittel, das die Batterietemperatur des Batteriesatzes erfasst, ein Stromfestlegemittel, das den Stromwert auf einen von mehreren Stromwerten festlegen kann, und ein Stromsteuermittel, das den Ladestrom so steuert, dass der Batteriesatz mit diesem festgelegten Stromwert geladen wird, auf, und wird der Ladestrom auf Basis der Batterietemperatur so gesteuert, dass der Batteriesatz mit einem höchsten Stromwert aus den Stromwerten, die kleiner als der höchste zulässige Stromwert unter den mehreren festlegbaren Stromwerten sind, geladen wird.
Durch diesen Aufbau kann der Batteriesatz auf Basis der Batterietemperatur mit dem höchsten Stromwert aus den Stromwerten, die kleiner als der höchste zulässige Stromwert unter den mehreren festlegbaren Stromwerten sind, geladen werden. Das heißt, der Batteriesatz kann mit dem höchsten Stromwert aus den Stromwerten, die die bestimmte Bedingung erfüllen, geladen werden. Daher kann die Ladezeit noch weiter verkürzt werden.
Vorzugsweise wird der höchste zulässige Stromwert bei der bestimmten Bedingung mit dem Ansteigen der Batterietemperatur kleiner und verringert die Ladesteuerung den Ladestrom mit dem Ansteigen der Batterietemperatur.
Da durch diesen Aufbau der Ladestrom gemäß der bestimmten Bedingung, das heißt, der Unterbrechungseigenschaft, die das Unterbrechungsmittel aufweist, verändert werden kann, kann eine Unterbrechung des Ladestroms durch das Unterbrechungsmittel sicher vermieden werden, Dadurch kann die Ladezeit sicher verkürzt werden.
Vorzugsweise steuert das Ladesteuermittel den Ladestrom so, dass dann, wenn die Batterietemperatur beim Laden mit einem ersten Stromwert gleich oder höher als ein erster Temperaturschwellenwert wird, mit einem zweiten Stromwert, der geringer als der erste Stromwert ist, geladen wird, wobei es sich bei dem ersten Temperaturschwellenwert um einen geringeren Wert als eine erste Batterietemperatur, wenn der entsprechende höchste zulässige Stromwert der erste Stromwert ist, handelt.
Durch diesen Aufbau kann eine Unterbrechung des Ladestroms durch das Unterbrechungsmittel sicher vermieden werden. Noch genauer wird dann, wenn der höchste zulässige Stromwert, der der ersten Batterietemperatur entspricht, der erste Stromwert ist und das Laden mit dem ersten Stromwert vorgenommen wird, der Ladestrom durch das Unterbrechungsmittel unterbrochen, wenn die Batterietemperatur den ersten Schwellenwert erreicht; doch da durch den obigen Aufbau dann, wenn die Batterietemperatur einen ersten Temperaturschwellenwert, der geringer als die erste Batterietemperatur ist, erreicht, eine Änderung von dem ersten Stromwert zu einem geringeren zweiten Stromwert erfolgt, kann eine Unterbrechung des Ladestroms durch das Unterbrechungsmittel sicher vermieden werden.
Vorzugsweise steuert das Ladesteuermittel den Ladestrom so, dass dann, wenn die Batterietemperatur beim Laden mit dem zweiten Stromwert gleich oder höher als ein zweiter Temperaturschwellenwert wird, der höher als der erste Temperaturschwellenwert ist, mit einem dritten Stromwert, der geringer als der zweite Stromwert ist, geladen wird, wobei es sich bei dem zweiten Temperaturschwellenwert um einen geringeren Wert als eine zweite Batterietemperatur, wenn der entsprechende höchste zulässige Stromwert der zweite Stromwert ist, und einen höheren Wert als die erste Batterietemperatur handelt.
Durch diesen Aufbau kann eine Unterbrechung des Ladestroms durch das Unterbrechungsmittel noch sicherer vermieden werden und die Ladezeit noch weiter verkürzt werden. Da noch genauer der zweite Temperaturschwellenwert zur Änderung des Ladestroms von dem zweiten Stromwert zu dem geringeren dritten Stromwert geringer als die zweite Batterietemperatur ist, kann ein Betrieb des Unterbrechungsmittels sicher vermieden werden. Außerdem ist der zweite Temperaturschwellenwert ein höherer Wert als die erste Batterietemperatur, das heißt, kein übermäßig geringer Wert. Wenn der zweite Temperaturschwellenwert ein übermäßig geringer Wert wäre, und zum Beispiel ein geringerer Wert als die erste Batterietemperatur wäre, könnte zwar der Betrieb des Unterbrechungsmittels sicher vermieden werden, doch würde der Zeitpunkt der Änderung des Stromwerts von dem zweiten Stromwert zu dem geringeren dritten Stromwert früh eintreten und könnte die Ladezeit nicht ausreichend verkürzt werden. Daher wird wie bei dem beschriebenen Aufbau der zweite Temperaturschwellenwert höher als die erste Batterietemperatur eingerichtet, wodurch der Zeitpunkt der Änderung zu dem geringeren Stromwert verzögert werden kann und die Ladezeit noch weiter verkürzt werden kann.
Vorzugsweise ist das Unterbrechungsmittel ein Thermoschutz.
Vorzugsweise ist das Unterbrechungsmittel eine Sicherung.
Vorzugsweise besteht eine derartige Ausführung, dass alternativ mehrere Batteriesätze, die unterschiedliche Spannungen und unterschiedliche Nennkapazitäten aufweisen, geladen werden können und Batteriesätze mit einer Nennkapazität von weniger als 5 Ah mit einem Ladestrom von wenigstens 2C geladen werden können.
Durch diesen Aufbau können auch Batteriesätze mit weniger als 5 Ah rasch geladen werden.
Zur Lösung der obigen Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ferner ein Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug, das einen mit einer Sekundärbatterie versehenen Batteriesatz für ein Elektrowerkzeug direkt von einer Netzwechselstromquelle laden kann, bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es so ausgeführt ist, dass ein Batteriesatz mit einer Nennkapazität von 5 Ah oder mehr mit einem Ladestrom von wenigstens 2C und höchstens 3C geladen werden kann.
Zur Lösung der obigen Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ferner ein Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug, das einen mit einer Sekundärbatterie versehenen Batteriesatz für ein Elektrowerkzeug direkt von einer Netzwechselstromquelle laden kann, bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es so ausgeführt ist, dass ein Batteriesatz mit einer Nennkapazität von α (α ist eine reelle Zahl von wenigstens 5) Ah oder mehr mit einem Ladestrom von wenigstens 2α A und höchstens 3α A geladen werden kann.
Resultat der Erfindung
Durch das Ladegerät der vorliegenden Erfindung kann ein Batteriesatz mit einer hohen Kapazität in einer kurzen Zeit geladen werden.
Einfache Erklärung der Zeichnungen
1 ist eine Außenansicht eines Ladegeräts nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Draufsicht auf das in 1 gezeigte Ladegerät.
3 ist eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Ladegeräts.
4 ist eine Draufsicht, die den Ladeschaltungsteil im Inneren des Gehäuses des in 1 gezeigten Ladegeräts zeigt.
5 ist eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Ladegeräts, das einen Batteriesatz lädt.
6 ist eine Schrägansicht, die Wärmeableitelemente, den Ladeschaltungsteil und ein erstes und zweites Gebläse im Inneren des in 1 gezeigten Ladegeräts zeigt.
7 ist eine Vorderansicht des in 1 gezeigten Ladegeräts, das einen Batteriesatz lädt.
8 ist eine Ansicht zur Erklärung der Beziehung zwischen den Wärmeableitelementen und einem Kühlluftstrom, wobei (a) den Verlauf des Kühlluftstroms, wenn keine zweiten Wärmeableitabschnitte vorhanden sind, und (b) den Verlauf des Kühluftstroms, wenn zweite Wärmeableitabschnitte vorhanden sind, erklärt.
9 ist ein Schaltplan, der ein Blockdiagramm enthält, das den elektrischen Aufbau des in 1 gezeigten Ladegeräts zeigt, und den Zustand zeigt, in dem ein Batteriesatz an einem Batterieanbringungsabschnitt angebracht ist.
10 ist eine Ansicht, die eine erste Unterbrechungskennlinie zeigt, die ein erstes Unterbrechungselement, mit dem der in 9 gezeigte Batteriesatz versehen ist, aufweist.
11 ist eine Ansicht, die eine zweite Unterbrechungskennlinie zeigt, die ein zweites Unterbrechungselement, mit dem der in 9 gezeigte Batteriesatz versehen ist, aufweist.
12 ist ein Ablaufdiagramm, das die Ladeverarbeitung durch einen Ladesteuerteil des in 9 gezeigten Ladegeräts zeigt.
13 ist ein Ablaufdiagramm, das die Ladeverarbeitung durch einen Ladesteuerteil des in 9 gezeigten Ladegeräts zeigt.
14 ist eine Tabelle zur Bestimmung des Zielstromwerts, der beim Laden eines Batteriesatzes durch den Ladesteuerteil des in 9 gezeigten Ladegeräts verwendet wird.
15(a) und (b) sind Zeitdiagramme, die die zeitliche Veränderung der Batterietemperatur, der Ladespannung und des Ladestroms bei der Vornahme der Ladesteuerung durch den Ladesteuerteil des in 9 gezeigten Ladegeräts zeigen. (c) ist ein Zeitdiagramm, das die zeitliche Veränderung der Batterietemperatur, der Ladespannung und des Ladestroms bei der Vornahme der Ladesteuerung durch ein herkömmliches Ladegerät zeigt.
16 ist eine Draufsicht, die das Innere einer Ladevorrichtung, die eine Abwandlung der ersten Ausführungsform darstellt, zeigt.
17 ist eine Schrägansicht einer Wärmeableitplatte bei der in 16 gezeigten Abwandlung.
18 ist eine Schrägansicht, die die Beziehung zwischen der in 16 gezeigten Wärmeableitplatte und den definierten Luftstrompfaden zeigt.
19 ist eine Ansicht, die den Verlauf der Kühlluftströme im Inneren des in 16 gezeigten Ladegeräts beim Laden eines Batteriesatzes zeigt.
20 ist eine Ansicht, die den Verlauf der Kühlluftströme im Inneren des in 16 gezeigten Ladegeräts beim Laden eines Batteriesatzes zeigt.
21 ist eine Draufsicht, die den Ladeschaltungsteil im Inneren des Gehäuses eines Ladegeräts nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
22 ist eine Seitenansicht des in 21 gezeigten Ladegeräts.
23 ist eine Draufsicht, die eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt.
24 ist eine Draufsicht, die eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt.
25 ist eine Seitenansicht, die eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt.
26 ist eine Seitenansicht, die eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt.
27 ist eine Draufsicht, die eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt.
28 ist eine Draufsicht, die eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt.
29 ist eine Draufsicht auf eine Ladevorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
30 ist ein Ablaufdiagramm, das einen ersten Ladebetrieb des Ladegeräts nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
31 ist eine Ansicht zur Erklärung eines ersten Kühlluftstroms, der entsteht, wenn bei dem in 29 gezeigten Ladegerät nur das erste Gebläse angetrieben wird.
32 ist eine Ansicht zur Erklärung eines zweiten Kühlluftstroms, der entsteht, wenn bei dem in 29 gezeigten Ladegerät nur das zweite Gebläse angetrieben wird.
33 ist eine Draufsicht, die den ersten und den zweiten Kühlluftstrom zeigt, die im Inneren des Gehäuses entstehen, wenn das in 29 gezeigte Ladegerät einen Batteriesatz lädt.
34 ist ein Ablaufdiagramm, das einen zweiten Ladebetrieb des Ladegeräts nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
35 ist eine Ansicht zur Erklärung der im Inneren des Gehäuses fließenden Kühlluftströme, wenn bei dem in 29 gezeigten Ladegerät die Drehzahl des ersten Gebläses größer als die Drehzahl des zweiten Gebläses ist.
36 ist eine Ansicht zur Erklärung der im Inneren des Gehäuses entstehenden Kühlluftströme, wenn bei dem in 29 gezeigten Ladegerät die Drehzahl des zweiten Gebläses größer als die Drehzahl des ersten Gebläses ist.
37 ist eine Seitenschnittansicht, die das Innere eines Ladegeräts nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
38 ist eine Draufsicht auf das in 37 gezeigte Ladegerät.
39 ist eine Draufsicht auf ein Ladegerät nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden Ladegeräte nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erklärt. In der folgenden Beschreibung wird die Richtung, in die die Fläche, an der der Batteriesatz an dem Ladegerät angebracht wird, gewandt ist, als Aufwärtsrichtung bezeichnet und die dazu entgegengesetzte Richtung als Abwärtsrichtung definiert. Die Links-Rechts-Richtung und die Vorwärts-Rückwärts-Richtung sind die in 1 gezeigten Richtungen, sofern keine besonderen Angaben erfolgen.
Das Ladegerät 1 nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist so ausgeführt, dass es mehrere Arten von Batteriesätzen, die die Batteriesätze 3 und 33 beinhalten, das heißt, mehrere Batteriesätze mit unterschiedlichen Batteriearten (Spannung des Batteriesatzes, Nennkapazität) laden kann. In der nachstehenden Beschreibung wird vorwiegend der Fall, in dem der Batteriesatz 3 an dem Ladegerät 1 angebracht wird, erklärt, doch wird, falls angemessen, zusammen mit der Erklärung des Batteriesatzes 3 auch eine Erklärung für den Batteriesatz 33 vorgenommen.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 5 umfasst das Ladegerät 1 im Inneren eines Gehäuses 2 einen Ladeschaltungsteil 4 zum Laden des Batteriesatzes 3 und ein erstes Gebläse 5 und ein zweites Gebläse 6, die mehrere Gebläse zum Kühlen des Ladeschaltungsteils 4 und des Batteriesatzes 3 darstellen.
Das Gehäuse 2 ist ungefähr quaderförmig, und an seiner oberen Fläche 21 ist an der vorderen Seite ein Batterieanbringungsabschnitt 7, an dem der Batteriesatz 3 zum Laden angebracht wird, ausgebildet. An dem Batterieanbringungsabschnitt 7 sind mehrere Klemmen 70 zum Laden des Batteriesatzes 3 ausgebildet und ist eine Öffnung 71, durch die ein Luftstrom zum Kühlen des Batteriesatzes 3 verläuft, ausgebildet. Außerdem weist das Gehäuse 2 vier Seitenflächen 22, 23, 24, 25, die die obere Fläche 21 umgeben, und eine an der zu der oberen Fläche 21 entgegengesetzten Seite positionierte Bodenfläche 27 auf, und sind die zueinander benachbarten Seitenflächen 22, 23 durch einen Eckenbereich 26 verbunden. Die Seitenflächen 22, 24 liegen einander gegenüber, und die Seitenflächen 23, 25 liegen einander gegenüber. Bei dem Gehäuse 1 wird die von der Bodenfläche 27 zu der oberen Fläche 21 gewandte Richtung als Aufwärtsrichtung, das heißt, als die obere Fläche 21 kreuzende Richtung betrachtet.
Das erste Gebläse 5 ist wie in 4 gezeigt in dem Gehäuse 2 in der Nähe des Eckenbereichs 26 und der Öffnung 71 und in der Nähe der Seitenfläche 22 angeordnet. Das erste Gebläse 5 weist eine erste Drehachse 5a auf. In dem Bereich der Seitenwand 22, dem das erste Gebläse 5 gegenüberliegt, ist eine erste Luftausstoßöffnung 22a aus mehreren Lüftungsfenstern gebildet. Wenn das erste Gebläse 5 angetrieben wird, wird ein erster Kühlluftstrom in der Richtung der ersten Drehachse 5a erzeugt. Der erste Kühlluftstrom ist zu der ersten Luftausstoßöffnung 22a gerichtet und wird über die erste Luftausstoßöffnung 22a aus dem Gehäuse 22 ausgestoßen.
Das zweite Gebläse 6 ist wie in 4 gezeigt in dem Gehäuse 2 in der Nähe des Eckenbereichs 26 und der Öffnung 71 und in der Nähe der Seitenfläche 23 angeordnet. Das zweite Gebläse 6 weist eine zweite Drehachse 6a auf. Das zweite Gebläse 6 ist so angeordnet, dass die Verlaufsrichtung der zweiten Drehachse 6a die Verlaufsrichtung der ersten Drehachse 5a des ersten Gebläses 5 kreuzt. In dem Bereich der Seitenfläche 23, dem das zweite Gebläse 6 gegenüberliegt, ist eine zweite Luftausstoßöffnung 23a aus mehreren Lüftungsfenstern gebildet. Wenn das zweite Gebläse 6 angetrieben wird, wird ein zweiter Kühlluftstrom in der Richtung der zweiten Drehachse 6a erzeugt. Der zweite Kühlluftstrom ist zu der zweiten Luftausstoßöffnung 23a gerichtet und wird über die zweite Luftausstoßöffnung 23a aus dem Gehäuse 22 ausgestoßen. Folglich kann die Effizienz der Kühlung der wärmeerzeugenden Elemente im Inneren des Gehäuses 2 durch die mehreren Gebläse (das erste Gebläse 5 und das zweite Gebläse 6) gesteigert werden. Da die Gebläse 5 und 6 entlang von Seitenflächen (konkret den Seitenflächen 22 und 23) angeordnet sind, kann der Einrichtungsraum für eine Platine 40 im Inneren des Gehäuses 2 sichergestellt werden und die Platine 40 effektiv verwendet werden. Insbesondere ist eine Ausbildung in der Nähe eines Eckenbereichs, der Seitenflächen des Gehäuses 2 verbindet, effektiv.
In dem Gehäuse sind in der Seitenfläche 24 an der zu der Seitenfläche 22 entgegengesetzten Seite mehrere Ventilationsfenster über einen bestimmten Bereich als Luftansaugöffnung 24a gebildet. Folglich wird bei einem Antrieb des ersten Gebläses 5 und des zweiten Gebläses 6 Luft von der Ansaugöffnung 24a in das Innere des Gehäuses 2 eingebracht, und verläuft die eingebrachte Luft als erster und zweiter Kühlluftstrom entlang von Kühlluftstrompfaden im Inneren des Gehäuses 2 und wird sie über die erste und die zweite Luftausstoßöffnung 22a, 22b nach außerhalb des Gehäuses 2 ausgestoßen. Einzelheiten zu den Kühlluftstrompfaden werden später besprochen.
Der Ladeschaltungsteil 4 ist so aufgebaut, dass im Inneren des Gehäuses 2 hauptsächlich Dioden 41, ein Transformator 42, ein FET 43, ein Temperaturdetektionselement 44 und ein Ladesteuerteil 45 auf der in der Nähe der Luftansaugöffnung 24a angeordneten Platine 40 montiert sind. Der Ladeschaltungsteil 4 lädt den Batteriesatz 3 durch den Ladesteuerteil 45 gesteuert über die Klemmen 70 unter Verwendung von Leistung, die zum Beispiel von einer Netzwechselstromquelle P geliefert wird. Wenn für einen großen Strom und ein schnelles Laden, ein sogenanntes 2C-Laden, eine große Menge an Strom pro Einheitszeit in dem Ladeschaltungsteil 4 fließt, neigen die Dioden 41, der Transformator 42 und der FET 43 zu einer Erwärmung. Um diese Komponenten vor einer Erwärmung zu schützen und die Wärmeableitung zu beschleunigen, ist an den Dioden 41 und dem FET 43 jeweils ein Wärmeableitelement 46, 47 angebracht.
Außerdem sind die Dioden 41, der Transformator 42 und der FET 43 in der Nähe der Luftansaugöffnung 24a angeordnet und werden sie der durch die Luftansaugöffnung 24a in das Innere des Gehäuses 2 geleiteten Luft direkt ausgesetzt. Insbesondere ist der Transformator 42 in der Nähe der am weitesten stromaufwärts gelegenen Seite des Kühlluftstrompfads, das heißt, in der Nähe der Luftansaugöffnung 24a, angeordnet.
Das Wärmeableitelement 46 ist aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet und besteht wie in 5 gezeigt aus einem plattenförmigen ersten Wärmeableitabschnitt 46A, der von der Platine 40 zu der oberen Fläche 21 gewandt ist, das heißt, in einer ersten Richtung verläuft, und an dem die Dioden 41 befestigt werden, und einem plattenförmigen zweiten Wärmeableitabschnitt 46B, der von dem vorderen Ende des ersten Wärmeableitabschnitts 46A parallel zu der oberen Fläche 21 zu dem Wärmeableitelement 47 hin verläuft. Die Richtung, in der sich der zweite Wärmeableitabschnitt 46B erstreckt, ist eine die erste Richtung kreuzende Richtung, das heißt, eine zweite Richtung. Folglich ist die Form des Querschnitts des Wärmeableitelements 46 von der Seite her betrachtet ungefähr L-förmig ausgeführt.
Auch das Wärmeableitelement 47 ist gleichermaßen aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet und besteht wie in 5 gezeigt aus einem plattenförmigen ersten Wärmeableitabschnitt 47A, der von der Platine 40 zu der oberen Fläche 21 gewandt in der ersten Richtung verläuft, und an dem der FET 43 befestigt wird, und einem plattenförmigen zweiten Wärmeableitabschnitt 47B, der von dem vorderen Ende des ersten Wärmeableitabschnitts 47B parallel zu der oberen Fläche 21 in der zweiten Richtung zu dem Wärmeableitelement 46 hin verläuft. Folglich ist die Form des Querschnitts des Wärmeableitelements 47 von der Seite her betrachtet ungefähr L-förmig ausgeführt.
Wie in 6 gezeigt sind jeweilige Endbereiche des ersten Wärmeableitabschnitts 46A und des ersten Wärmeableitabschnitts 47A voneinander beabstandet in der Nähe der Luftansaugöffnung 24a angeordnet, wenn die Wärmeableitelemente 46, 47 an der Platine 40 montiert wurden. Die zweiten Wärmeableitabschnitte 46B, 47B sind in einem durch Spezifikationen festgelegten bestimmten Abstand von dem Transformator 42 entfernt so angeordnet, dass der Transformator 42 dazwischen eingefügt ist. Außerdem sind der zweite Wärmeableitabschnitt 46B und der zweite Wärmeableitabschnitt 47B wie in 5 gezeigt in der ersten Richtung zwischen den Dioden 41 und dem FET 43 und der oberen Fläche 21 positioniert. Der erste und der zweite Wärmeableitabschnitt 46A, 46B des Wärmeableitelements 46 und der erste und der zweite Wärmeableitabschnitt 47A, 47B des Wärmeableitelements 47 sind mit derartigen Abmessungen ausgeführt, dass ein passender Isolierabstand zu dem Transformator 42 gewahrt wird.
Bei der Montage der Wärmeableitelemente 46, 47 an der Platine 40 werden sie so angeordnet, dass sie zusammen mit der Platine 40 einen Luftstrompfad der von der Luftansaugöffnung 24a in das Gehäuse 2 eingebrachten Luft definieren und die Dioden 41, den Transformator 42 und den FET 43 in diesem Luftstrompfad aufnehmen.
Das Temperaturdetektionselement 44 besteht zum Beispiel aus einem Thermistor und detektiert die Temperatur im Inneren des Gehäuses 2.
Der Ladesteuerteil 45 steuert unter Überwachung der Temperatur des Batteriesatzes 3 das Laden des Batteriesatzes 3 durch den Ladeschaltungsteil 4 und steuert die Drehungen des ersten und des zweiten Gebläses 5, 6.
Wenn bei dem Ladegerät 1 der Batteriesatz 3 wie in 7 gezeigt an dem Batterieanbringungsabschnitt 7 angebracht wird, werden das erste Gebläse 5 und das zweite Gebläse 6 angetrieben. Durch den Antrieb der Gebläse werden in dem Gehäuse 2 ein erster Kühlluftstrom und ein zweiter Kühlluftstrom erzeugt und werden Kühlluftstrompfade von der Luftansaugöffnung 24a zu der ersten Luftausstoßöffnung 22a und der zweiten Luftausstoßöffnung 23a gebildet.
Die Kühlluftstrompfade werden in der Nähe der Luftansaugöffnung 24a durch die ersten Wärmeableitabschnitte 46A, 47A und die zweiten Wärmeableitabschnitte 46B, 47B der Wärmeableitelemente 46, 47 und die Platine 40 wie in 6 gezeigt in der Form eines Kanals mit einer teilweise offenen oberen Fläche definiert. Folglich bewegen sich der erste Kühlluftstrom und der zweite Kühlluftstrom auf den Kühlluftstrompfaden von der Seite eines jeweiligen Endabschnitts der ersten Wärmeableitabschnitte 46A, 47A in der Nähe der Luftansaugöffnung 24a zu der Seite eines anderen Endabschnitts in der Nähe der Luftausstoßöffnungen 22a, 23a.
Die Kühlluftströme neigen im Allgemeinen dazu, auf dem kürzesten Weg von der Luftansaugöffnung 24a zu den Luftausstoßöffnungen 22a, 23a zu verlaufen. Wenn kein zweiter Wärmeableitabschnitt 46B ausgebildet ist, erreicht daher der Großteil der Kühlluftströme wie in 8(b) gezeigt über das Wärmeableitelement 46 hinweg direkt die Luftausstoßöffnungen 22a, 23a, ohne von einem Endabschnitt zu dem anderen Endabschnitt des Wärmeableitelements 46 zu strömen. Daher passieren der erste Kühlluftstrom und der zweite Kühlluftstrom die Nähe der Dioden 41, des Transformators 42 und des FETs 43, die zwischen den Wärmeableitelementen 46, 47 angeordnet sind, nicht und kommt es dazu, dass die Dioden 41, der Transformator 42 und der FET 43 nicht ausreichend gekühlt werden können.
Im Gegensatz dazu wird bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch die zweiten Wärmeableitabschnitte 46B, 47B, die sich von den jeweiligen vorderen Enden der ersten Wärmeableitabschnitte 46A, 47A in der zweiten Richtung erstrecken, wie in 8(a) gezeigt verhindert, dass die Kühlluftströme über den ersten Wärmeableitabschnitt 46A hinweg zu den Luftausstoßöffnungen 22a, 23a verlaufen. Da die Kühlluftströme daher von den jeweiligen ersten Endabschnitten der ersten Wärmeableitabschnitte 46A, 47A zu der Seite des anderen Endabschnitts fließen, passieren sie die Nähe der Dioden 41, des Transformators 42 und des FETs 43, die zwischen den Wärmeableitelementen 46, 47 angeordnet sind, und können die Dioden 41, der Transformator 42 und der FET 43 ausreichend gekühlt werden.
Die in 4, 5 und 6 gezeigte Anordnung der Dioden 41, des Transformators 42 und des FETs 43 auf den durch die Wärmeableitelemente 46, 47 definierten Kühlluftstrompfaden ist beispielhaft, und sofern der erste Kühlluftstrom und der zweite Kühlluftstrom die Nähe der Elemente passieren, kann eine beliebige Anordnung gewählt werden. Was die Kühlluftströme betrifft, ist auch ein Aufbau möglich, bei dem die in der Nähe des ersten Gebläses 5 und des zweiten Gebläses 6 ausgebildeten Luftausstoßöffnungen 22a, 23a als Luftansaugöffnungen eingesetzt werden und die Luftansaugöffnung 24a als Luftausstoßöffnung eingesetzt wird und Luft durch die Gebläse 5, 6 in das Gehäuse 2 eingebracht wird. Doch da in diesem Fall ein Aufbau besteht, bei dem die Kühlluftströme auf die wärmeerzeugenden Elemente aufgeblasen werden, wird zwar die Kühleffizienz geringer als bei dem Aufbau, bei dem die Luftströme durch das erste Gebläse 5 und das zweite Gebläse 6 ausgestoßen werden, doch können die wärmeerzeugenden Elemente (der Transformator 42 usw.), die in der Nähe der (als Luftausstoßöffnung verwendeten) Luftansaugöffnung 24a angeordnet sind, durch eine große Luftstrommenge gekühlt werden, da sich die Kühlluftströme in der Nähe der Luftansaugöffnung 24a sammeln. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass von dem ersten Gebläse 5 und dem zweiten Gebläse 6 zusammen mit Luft auch Staub angesaugt wird und die Luftausstoßöffnungen (22a, 23a) verstopft. Folglich kann durch die Ausführung des Aufbaus, bei dem die Luftströme durch das erste Gebläse 5 und das zweite Gebläse 6 aus dem Gehäuse 2 ausgestoßen werden, die Effizienz der Kühlung der wärmeerzeugenden Elemente gesteigert werden und das Verstopfen der Luftausstoßöffnungen (22a, 23a) unterdrückt werden.
Um den Batteriesatz 3 zu kühlen, ist durch einen in 7 gezeigten Kanal 90 auch ein Luftstrompfad zwischen der Öffnung 71 und der ersten Luftausstoßöffnung 22a und der zweiten Luftausstoßöffnung 23a gebildet. Durch den Kanal 90 werden der Kühlluftstrom des Batteriesatzes 3 und die Kühlluftströme des Ladegeräts 1 abgeteilt. Das heißt, die Luft, die von der Luftansaugöffnung des Batteriesatzes 3 in den Batteriesatz 3 eingebracht wird und über die Öffnung 71 in das Ladegerät 1 eingebracht wird, verläuft an der Oberseite des Kanals 90 und wird von der ersten Luftausstoßöffnung 22a und der zweiten Luftausstoßöffnung 23a ausgestoßen. Die von der Luftansaugöffnung 24a in das Ladegerät 1 eingebrachte Luft verläuft an der Unterseite des Kanals 90, ohne durch den Kanal 90 zu dem Batteriesatz 3 zu strömen, und wird von der ersten Ausstoßöffnung 22a und der zweiten Ausstoßöffnung 23b ausgestoßen. In 5 wurde auf die Darstellung des Kanals 90 verzichtet.
Unter Bezugnahme auf 9 wird der elektrische Aufbau des Ladegeräts 1 nach der ersten Ausführungsform und des an das Ladegerät 1 angeschlossenen Batteriesatzes 3 und 33 erklärt. Der Batteriesatz 3 und der Batteriesatz 33 unterscheiden sich hinsichtlich der Batterieart und unterscheiden sich hinsichtlich des Unterbrechungselements, des zulässigen Ladestromwerts der Batteriegruppe und des internen Widerstands (der Nennkapazität) und dergleichen, doch sind der grundsätzliche Aufbau, die Anschlussbeziehung mit dem Ladegerät und das Verfahren der Kommunikation mit dem Ladegerät 1 usw. gleich. Daher erfolgt die Erklärung anhand des Batteriesatzes 3 als Beispiel und werden in Bezug auf den Batteriesatz 33 nur die Unterschiede erklärt. 9 ist ein Schaltplan, der ein Blockdiagramm enthält, das den elektrischen Aufbau des Ladegeräts 1 und der Batteriesätze 3 und 33 zeigt, und zeigt den Zustand, in dem der Batteriesatz 3 oder 33 an dem Batterieanbringungsabschnitt 7 angebracht ist.
Zunächst wird der elektrische Aufbau des Batteriesatzes 3 erklärt. Der Batteriesatz 3 ist ein Batteriesatz mit einer hohen Kapazität (Nennkapazität von 5 Ah oder mehr), der so ausgeführt ist, dass er abnehmbar an einem Elektrowerkzeug wie einem Schlagbohrer oder einer tragbaren Kreissäge oder dergleichen angebracht werden kann und als Antriebsquelle dieses Elektrowerkzeugs verwendet wird. Wie in 9 gezeigt umfasst der Batteriesatz 3 eine Batteriegruppe 3A, einen Anschlussklemmenabschnitt 3B, eine Schutz-IC 3C, eine batterieseitige Stromquellenschaltung 3D, eine Batterietemperaturdetektionsschaltung 3E, ein erstes Unterbrechungselement 3F und einen batterieseitigen Steuerteil 3G. Die Batteriekapazität kann auch die Nennkapazität sein.
Die Batteriegruppe 3A ist ein Aufbau, bei dem vier Batteriezellen 3a seriell angeschlossen sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Batteriezellen 3a zum Beispiel Lithium-Ionen-Batterien mit einer Nennspannung von 3,6 V und einer maximalen Ladespannung von 4,2 V, wobei die maximale Ladespannung für die Batteriegruppe 3A 16,8 V (4,2 V/Zelle × 4 Zellen) beträgt. Die Nennkapazität der Batteriegruppe beträgt etwa 6 Ah und der zulässige Ladestromwert beträgt 12 A (oder 2C), so dass als Antriebsstromquelle für ein Elektrowerkzeug eine hohe Kapazität vorliegt. Der zulässige Ladestromwert ist der Höchstwert des Ladestroms, mit dem ohne Gefahr einer Verschlechterung oder eines Defekts der Batteriegruppe 3A geladen werden kann, wobei 12 A (2C) lediglich ein Beispiel ist und auch ein höherer Wert möglich ist. Zum Beispiel ist auch ein zulässiger Ladestromwert von mehr als 12 A (2C) möglich, wenn es sich um hochleistungsfähige Batteriezellen handelt. Die Batteriezellen 3a stellen ein Beispiel für die "Sekundärbatterie" bei der vorliegenden Erfindung dar.
Der Anschlussklemmenabschnitt 3B weist eine Plusanschlussklemme 3b und eine Minusanschlussklemme 3c auf. Die Plusanschlussklemme 3b ist über das erste Unterbrechungselement 3F an die Plusklemme der Batteriezelle 3a mit dem höchsten elektrischen Potential angeschlossen. Die Minusanschlussklemme 3c ist an die Minusklemme der Batteriezelle 3a mit dem niedrigsten elektrischen Potential angeschlossen. Wenn der Batteriesatz 3 an dem Batterieanbringungsabschnitt 7 des Ladegeräts 1 angebracht ist, sind die Plusanschlussklemme 3b und die Minusanschlussklemme 3c jeweils an eine bestimmte Klemme der mehreren Klemmen 70 des Ladegeräts 1 angeschlossen und sind die Batteriegruppe 3A und das Ladegerät 1 verbunden. Der Batterieanbringungsabschnitt 7 und die Klemmen 70 stellen ein Beispiel für den "Batterieanschlussabschnitt" der vorliegenden Erfindung dar.
Die Schutz-IC 3C überwacht die jeweilige Spannung der vier Batteriezellen 3a einzeln und gibt ein Anomaliesignal an den batterieseitigen Steuerteil 3G aus, wenn bei auch nur einer der Zellen kein Normalzustand besteht, wie etwa beispielsweise ein Überladungszustand oder ein Überentladungszustand aufgetreten ist. Die batterieseitige Stromquellenschaltung 3D ist eine Schaltung, die die Spannung der Batteriegruppe 3A transformiert und ihre Leistung an den batterieseitigen Steuerteil 3G liefert.
Die Batterietemperaturdetektionsschaltung 3E ist eine Schaltung, die die Temperatur der Batteriegruppe 3A (die Batterietemperatur) detektiert, und umfasst ein an die Batteriegruppe 3A angrenzend ausgebildetes, nicht dargestelltes temperaturempfindliches Element wie etwa einen Thermistor. Die Batterietemperaturdetektionsschaltung 3E detektiert unter Verwendung des temperaturempfindlichen Elements wie etwa des Thermistors die Batterietemperatur, wandelt die detektierte Temperatur in ein Spannungssignal um, und gibt dieses an den batterieseitigen Steuerteil 3G aus.
Das erste Unterbrechungselement 3F ist zum Schutz der Batteriegruppe 3A zwischen der Plusanschlussklemme 3b und der Batteriegruppe 3A ausgebildet, und ist beispielsweise ein Thermoschutz oder eine Sicherung oder dergleichen. Das erste Unterbrechungselement 3F weist eine Unterbrechungseigenschaft auf, die eine den Ladestrom unterbrechende Bedingung bestimmt, und gestattet, dass der Ladestrom zu der Batteriegruppe 3A (den Batteriezellen 3a) fließt, wenn die Unterbrechungsbedingung erfüllt wird, während sie den Fluss des Ladestroms unterbricht, wenn die Unterbrechungsbedingung nicht erfüllt wird. Noch konkreter weist das erste Unterbrechungselement 3F eine in 10 gezeigte Unterbrechungskennlinie A (Ladestrom-Umgebungstemperatur-Kurve) auf. Das erste Unterbrechungselement 3E stellt ein Beispiel für das "Unterbrechungsmittel" bei der vorliegenden Erfindung dar.
10 ist eine Ansicht, die die erste Unterbrechungskennlinie A des ersten Unterbrechungselements 3F zeigt. Die erste Unterbrechungskennlinie A ist eine Kurve, die die Grenze zwischen dem Zustand, in dem das erste Unterbrechungselement 3F in einen offenen Zustand gelangt und den Ladestrom unterbricht, und dem Zustand, in dem das erste Unterbrechungselement 3F im geschlossenen Zustand den Ladestrom zulässt, zeigt. Der Bereich oberhalb der ersten Unterbrechungskennlinie A in dem Diagramm von 10 ist der Bereich, in dem das erste Unterbrechungselement 3F in den offenen Zustand gelangt und den Ladestrom unterbricht, das heißt, der Bereich, in dem die Unterbrechungsbedingung nicht erfüllt wird. Die in 10 gezeigten Umgebungstemperaturen Ta bis Te und T1 bis T6 erfüllen die Beziehung T1 < Ta < T2 < Tb < T3 < Tc < T4 < Td < T5 < Te < T6, und die Ladeströme I1 bis I5 erfüllen die Beziehung I5 < I4 < I3 < I2 < I1.
Bei der ersten Unterbrechungskennlinie A des ersten Unterbrechungselements 3F wird der Höchstwert der zulässigen Umgebungstemperatur (die höchste zulässige Temperatur) umso geringer, je größer der Ladestrom wird; mit anderen Worten ist der Höchstwert des zulässigen Ladestroms (der höchste zulässige Stromwert) so festgelegt, dass er mit dem Ansteigen der Umgebungstemperatur geringer wird.
Wenn der Ladestrom zum Beispiel I4 beträgt, ist die höchste zulässige Temperatur Td und wird der Fluss des Ladestroms gestattet, bis die Umgebungstemperatur Td erreicht, und wenn die Umgebungstemperatur gleich oder höher als Td wird, wird der Ladestrom unterbrochen. Mit anderen Worten ist die höchste zulässige Temperatur bei einem Ladestrom von I4 Td, besteht der Zustand der Erfüllung der Unterbrechungsbedingung, bis die Umgebungstemperatur Td erreicht, und tritt der Zustand der Nichterfüllung der Unterbrechungsbedingung ein, wenn die Umgebungstemperatur gleich oder höher als Td wird. Die Erfüllung der Unterbrechungsbedingung bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Beispiel für die "Erfüllung der bestimmten Bedingung" bei der vorliegenden Erfindung.
Wenn der Ladestrom I3, was größer als I4 ist, beträgt, wird die höchste zulässige Temperatur Tc, die geringer als Td im Fall von I4 ist, und wird der Ladestrom unterbrochen, wenn die Umgebungstemperatur gleich oder höher als Tc geworden ist. Von einem anderen Blickpunkt her betrachtet beträgt der höchste zulässige Ladestrom bei der Umgebungstemperatur von Tc I3 und wird der Ladestrom unterbrochen, wenn der Ladestrom größer als I3 wird. Wenn die Umgebungstemperatur Td wird, was höher als Tc ist, wird der höchste zulässige Ladestrom I4, was geringer als I3 ist.
T6 ist die Umgebungstemperatur, bei der das erste Unterbrechungselement 3F selbst dann, wenn kein Ladestrom fließt, in den offenen Zustand gelangt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das erste Unterbrechungselement 3F in einem Kontakt mit der Batteriegruppe 3A ausgebildet und ist die Umgebungstemperatur der Batterietemperatur ungefähr gleich. Daher hat das erste Unterbrechungselement 3F nicht nur die Aufgabe, den Ladestrom zu beschränken oder zu unterbrechen, sondern erfüllt es auch die Aufgabe, dafür zu sorgen, dass nicht mit dem Laden begonnen werden kann, wenn die Batterietemperatur höher als ein bestimmter Wert ist.
Der batterieseitige Steuerteil 3G ist ein Mikrocomputer, der einen ROM, einen RAM, eine Rechenfunktion und dergleichen aufweist und einen Informationskommunikationsanschluss 3H umfasst. Der Informationskommunikationsanschluss 3H ist mit bestimmten Klemmen der mehreren Klemmen 70 des Ladegeräts 1 verbunden, wenn der Batteriesatz 3 an das Ladegerät 1 angeschlossen ist. Die Kommunikation zwischen dem batterieseitigen Steuerteil 3G und dem Ladegerät 1 wird über den Informationskommunikationsanschluss 3H vorgenommen.
Der batterieseitige Steuerteil 3G sendet beim Aufladen die Batterieart von dem Informationskommunikationsanschluss 3H an das Ladegerät 1. Die Batterieart wird durch die Eigenschaften, über die der Batteriesatz 3 verfügt, klassifiziert, und das Ladegerät 1 kann durch Empfangen der Batterieart von dem batterieseitigen Steuerteil 3G die für die Ladesteuerung erforderlichen Eigenschaften des Batteriesatzes 3 bestimmen. Eigenschaften des Batteriesatzes 3, die aus der Batterieart bestimmbar sind, sind zum Beispiel die Zellenanzahl der Batteriezellen 3a, die die Batteriegruppe 3A bilden, der Anschlussaufbau (Anzahl der Serienschaltungen, Anzahl der Parallelschaltungen), die maximale Ladespannung der Batteriezellen 3a, die Nennkapazität der Batteriegruppe 3A, die Unterbrechungseigenschaft (die erste Unterbrechungskennlinie A) des ersten Unterbrechungselements 3F des Batteriesatzes 3, die Zielladespannung für das richtige Laden der gesamten Batteriegruppe 3A (entspricht bei der vorliegenden Ausführungsform der maximalen Ladespannung), der zulässige Ladestromwert, der Endstromwert, der die Beurteilungsbasis für den Abschluss des Ladens bildet, und dergleichen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Batterieart des Batteriesatzes 3 zum Beispiel C. Wenn von der Schutz-IC 3C ein Anomaliesignal eingegeben wird, sendet der batterieseitige Steuerteil 3G über den Informationskommunikationsanschluss 3J ein Ladestoppsignal an das Ladegerät 1.
Als nächstes erfolgt eine Erklärung für den Batteriesatz 33, bei dem sich die Batterieart von dem Batteriesatz 3 unterscheidet. Der Batteriesatz 33 umfasst eine Batteriegruppe 33A mit anderen Eigenschaften als jenen der Batteriegruppe 3A. Die Batteriegruppe 33A weist die gleiche Nennkapazität (6 Ah) wie die Batteriegruppe 3A auf, doch unterscheidet sich der zulässige Ladestromwert, und beträgt er beispielsweise wenigstens 12 A (2C). Da sich der zulässige Ladestromwert je nach dem Hersteller oder den Eigenschaften oder dergleichen der Batteriezellen unterscheidet, besteht keine Beschränkung auf diesen Stromwert. Da der Batteriesatz 33 eine Batteriegruppe 33A umfasst, die einen von der Batteriegruppe 3A verschiedenen zulässigen Ladestromwert aufweist, umfasst er ein zweites Unterbrechungselement 33F, dessen Unterbrechungseigenschaft sich von jener des ersten Unterbrechungselements 3F unterscheidet. Noch konkreter weist das zweite Unterbrechungselement 33F eine in 11 gezeigte zweite Unterbrechungskennlinie B auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Batterieart des Batteriesatzes 33 beispielsweise D, und kann das Ladegerät 1 durch Empfangen von D als Batterieart von dem batterieseitigen Steuerteil 3G des Batteriesatzes 33, wenn der Batteriesatz 33 angebracht wurde, die Unterbrechungseigenschaft, das heißt, die zweite Unterbrechungskennlinie B, des zweiten Unterbrechungselements 33F des Batteriesatzes 33, die Zielladespannung und dergleichen bestimmen. Das zweite Unterbrechungselement 33F stellt ein Beispiel für das "Unterbrechungsmittel" bei der vorliegenden Erfindung dar.
1 ist eine Ansicht, die die zweite Unterbrechungskennlinie B des zweiten Unterbrechungselements 33F zeigt. Die in 11 gezeigten Umgebungstemperaturen T1 bis T5 und Ladeströme I1 bis I5 sind die gleichen Werte wie die in 10 gezeigten Umgebungstemperaturen T1 bis T5 und Ladeströme I1 bis I5, und die Umgebungstemperaturen T5, T6 und Tf bis j erfüllen eine Beziehung von T5 < Tf < Tg < Th < Ti < Tj < T6.
Wie in 11 gezeigt wird bei der zweiten Unterbrechungskennlinie B des zweiten Unterbrechungselements 33F so wie bei der ersten Unterbrechungskennlinie A in 10 die höchste zulässige Temperatur umso geringer, je größer der Ladestrom wird. Bei dem zweiten Unterbrechungselement 33F (der zweiten Unterbrechungskennlinie B) lauten die höchsten zulässigen Temperaturen, die jeweils den Ladeströmen I1 bis I5 entsprechen, Tf bis Tj, und ist selbst Tf, der geringste Wert für die höchste zulässige Temperatur unter Tf bis Tj, höher als T5 und die den Ladeströmen I1 bis I5 entsprechenden höchsten zulässigen Temperaturen Ta bis Te bei dem ersten Unterbrechungselement 3F (der ersten Unterbrechungskennlinie A).
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Batterietemperatur wie oben beschrieben der Umgebungstemperatur ungefähr gleich, und im Allgemeinen neigt die Batterietemperatur dazu, umso höher zu werden, je größer der Ladestrom ist und je länger die Zeit, während der der Ladestrom fließt, wird. Angesichts der obigen Angaben kann bei dem Batteriesatz 33, der mit dem zweiten Unterbrechungselement 33F versehen ist, dessen höchste zulässige Temperatur höher als bei dem ersten Unterbrechungselement 3F des Batteriesatzes 3 ist, verglichen mit dem Batteriesatz 3 ein größerer Ladestrom für eine längere Zeit fließen. Wenn der Batteriesatz 3 und der Batteriesatz 33 zum Beispiel im Fall eines Ladens mit dem Ladestrom I1 verglichen werden, wird dies bei dem Batteriesatz 3 nur bis zu einer Batterietemperatur (einer Umgebungstemperatur) von Ta (< Tf) gestattet, während es bei dem Batteriesatz 33 bis zu Tf (> Ta) gestattet wird. Daher wird bei Erreichen der Umgebungstemperatur von T1 der Ladestrom (I1) bei dem Batteriesatz 3 unterbrochen, während bei dem Batteriesatz 33 keine Unterbrechung erfolgt und der Ladestrom auch danach fließen kann. Auf diese Weise ist es bei dem Batteriesatz 33 möglich, den Ladestrom I1 für eine längere Zeit als bei dem Batteriesatz 3 fließen zu lassen.
Als nächstes wird der elektrische Aufbau des Ladegeräts 1 erklärt. Wie in 9 gezeigt umfasst das Ladegerät 1 eine Leistungslieferungsschaltung 48, eine Hilfsstromquellenschaltung 53, eine Schaltstromquellenschaltung 54, den Ladesteuerteil 45, eine Spannungsfestlegesteuerschaltung 55, eine Stromfestlegeschaltung 56, eine Stromsteuerschaltung 57, einen ersten Steuersignalübertragungsteil 61, einen zweiten Steuersignalübertragungsteil 62, einen Gebläseteil 58, das Temperaturdetektionselement 44, eine Spannungsdetektionsschaltung 59 und eine Anzeigeschaltung 60, und wird die Batteriegruppe 3A (die Batteriezellen 3a) des Batteriesatzes durch eine Konstantstrom/Konstantspannungssteuerung geladen, wenn der Batteriesatz 3 angebracht wurde.
Die Konstantstrom/Konstantspannungs-Steuerung ist eine Ladesteuerung, bei der ein Zielstromwert festgelegt wird, wenn das Laden begonnen wird, und geladen wird, während der Ladestrom so gesteuert wird, dass der Ladestrom den Zielstromwert erreicht (Konstantstromsteuerung), und nachdem die Spannung der gesamten Batteriegruppe 3A einen bestimmten Zielladespannungswert erreicht hat, das Laden fortgesetzt wird, während die Ladespannung bei dieser Zielladespannung behalten wird (Konstantspannungssteuerung), und das Laden beendet wird, wenn der Ladestrom unter der Konstantspannungssteuerung einen bestimmten Endstromwert oder weniger erreicht hat.
Die Leistungslieferungsschaltung 48 ist eine Schaltung, die dem Batteriesatz 3 Leistung liefert, und umfasst eine erste Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 50, einen Schaltkreis 51, eine Ladestrom-Plusleitung 48A, eine Ladestrom-Minusleitung 48B und eine zweite Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 52.
Die erste Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 50 umfasst eine Vollweggleichrichtungsschaltung 50A und einen Glättungskondensator 50B, nimmt durch die Vollweggleichrichtungsschaltung 50A eine Vollweggleichrichtung der von der Netzwechselstromquelle P gelieferten Wechselstromspannung und durch den Glättungskondensator 50B eine Glättung vor und gibt eine Gleichstromspannung aus. Die Netzwechselstromquelle P ist zum Beispiel eine externe Wechselstromquelle von 100 V Wechselstrom oder dergleichen.
Der Schaltkreis 51 ist an die erste Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 50 angeschlossen und umfasst den Transformator 42, den FET 43 und eine PWM-Steuerungs-IC 51A. Die PWM-Steuerungs-IC 51A ändert die Antriebsimpulsbreite des FET 43, und der FET 43 nimmt ein Schalten gemäß dieser Antriebsimpulsbreite vor und führt den Gleichstromausgang von der ersten Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 50 zu einer Spannung mit einer Impulsfolgen-Wellenform aus. Die Spannung mit der Impulsfolgen-Wellenform wird an die primäre Wicklung des Transformators 42 angelegt und durch den Transformator 42 abwärts transformiert (oder aufwärts transformiert) an die zweite Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 52 ausgegeben.
Die zweite Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 52 umfasst die beiden Dioden 41, einen Glättungskondensator 52A und einen Entladungswiderstand 52B. Die von der sekundären Wicklung des Transformators 42 ausgegebene Ausgangsspannung wird gleichgerichtet und geglättet und eine Gleichstromspannung ausgegeben. Diese Gleichstromspannung wird von bestimmten Klemmen (mehreren Klemmen 70), die jeweils an die Plusanschlussklemme 3a und die Minusanschlussklemme 3b des Batteriesatzes 3 angeschlossen werden, ausgegeben.
Eine Ladeplusleitung 48A und eine Lademinusleitung 48B stellen Strompfade dar, auf denen der Ladestrom beim Laden des Batteriesatzes 3 fließt. Wenn der Batteriesatz 3 an den Batterieanbringungsabschnitt 7 angeschlossen ist, verbindet die Ladeplusleitung 48A die an die Plusanschlussklemme 3b angeschlossene Klemme 70 und ein Ende der sekundären Wicklung des Transformators 42. Wenn der Batteriesatz 3 an den Batterieanbringungsabschnitt 7 angeschlossen ist, verbindet die Lademinusleitung 48B die an die Minusanschlussklemme 3c angeschlossene Klemme 70 und das andere Ende der sekundären Wicklung des Transformators 42. Auf der Lademinusleitung 48B ist ein Stromdetektionswiderstand 48C ausgebildet.
Der Stromdetektionswiderstand 48C ist ein Nebenschlusswiderstand zur Detektion des in dem Batteriesatz 3 fließenden Ladestroms und auf der Lademinusleitung 48B zwischen der zweiten Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 52 und der Erde ausgebildet. Die Detektion des Ladestroms wird durchgeführt, indem der Anteil der Spannungsabnahme des Stromdetektionswiderstands 48C durch die Stromsteuerschaltung 57 umgekehrt verstärkt wird und in den Ladesteuerteil 45 eingegeben wird.
Die Hilfsstromquellenschaltung 53 ist eine Konstantspannungsschaltung zur Lieferung einer stabilisierten Referenzspannung Vcc an den Ladesteuerteil 45 und verschiedene Schaltungen wie später besprochene Operationsverstärker 55E, 55A und dergleichen. Die Hilfsstromquellenschaltung 53 ist an die erste Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 50 angeschlossen und umfasst Spulen 53a, 53b und 53c, ein Schaltelement 53A, ein Steuerelement 53B, eine Gleichrichterdiode 53C, einen Drei-Klemmen-Regler 53D, Kondensatoren zur Verhinderung von Schwingungen 53E und 53F und eine Rücksetz-IC 53G. Die Rücksetz-IC 53G ist eine IC, die ein Rücksetzsignal an den Ladesteuerteil 45 ausgibt und den Ladesteuerteil zurücksetzt.
Die Schaltstromquellenschaltung 54 ist eine Schaltung, die der PWM-Steuerungs-IC 51A Leistung liefert, und weist eine Spule 54a, eine Gleichrichterdiode 54b und einen Glättungskondensator 54c auf.
Der Ladesteuerteil 45 ist ein Mikrocomputer, der mit einem ROM, einem RAM und einem Rechenteil versehen ist, und umfasst einen A/D-Eingangsanschlussabschnitt 45A, einen ersten Ausgangsanschlussabschnitt 45B, einen zweiten Ausgangsanschlussabschnitt 45C, einen Digitalkommunikationsanschlussabschnitt 45D und einen Rücksetzanschlussabschnitt 45E. Der Ladesteuerteil 45 verarbeitet verschiedene Signale, die in den A/D-Eingangsanschlussabschnitt 45A und den Digitalkommunikationsanschlussabschnitt 45D eingegeben werden, durch den Rechenteil, und gibt verschiedene Signale, die auf dem Verarbeitungsergebnis beruhen, von dem ersten Ausgangsanschlussabschnitt 45B, dem zweiten Ausgangsanschlussabschnitt 45C und dem Digitalkommunikationsanschlussabschnitt 45D an die Stromfestlegeschaltung 56, den Gebläseteil 58 usw. aus, und steuert dadurch das Laden des das Ladeobjekt darstellenden Batteriesatzes.
In dem ROM sind verschiedene Steuerprogramme, die für die Ladesteuerung erforderlich sind, Batteriearten von mehreren Arten von Batteriesätzen, die geladen werden können, Eigenschaften, die den betreffenden Batteriearten entsprechen (die oben genannte Unterbrechungsunterbrechungseigenschaft, die Zielladespannung und dergleichen), und die in der später besprochenen 14 gezeigte Tabelle gespeichert. Der Ladesteuerteil 45 empfängt die Batterieart von dem an die Klemmen 70 angeschlossenen Batteriesatz und bestimmt aus der empfangenen Batterieart die Eigenschaften des angeschlossenen Batteriesatzes.
Der A/D-Eingangsanschlussabschnitt 45A ist an die Stromsteuerschaltung 57, das Temperaturdetektionselement 44 und die Spannungsdetektionsschaltung 59 angeschlossen. In den A/D-Eingangsanschlussabschnitt 45A wird von der Stromsteuerschaltung 57 ein Spannungssignal, das den Ladestrom zeigt, von dem Temperaturdetektionselement 44 ein Spannungssignal, das die Temperatur des Ladeschaltungsteils 4 zeigt, und von der Spannungsdetektionsschaltung 59 ein Spannungssignal, das die Ladespannung zeigt, eingegeben.
Der erste Ausgangsanschlussabschnitt 45B weist mehrere Anschlüsse auf, wobei die jeweiligen mehreren Anschlüsse an die Stromfestlegeschaltung 56 bzw. den Gebläseteil 48 angeschlossen sind. Der Ladesteuerteil 45 gibt von dem ersten Ausgangsanschlussabschnitt 45B ein Signal zum Festlegen des Zielstromwerts an die Stromfestlegeschaltung 56 aus und ein Gebläsesteuersignal zur Steuerung des ersten Gebläses 5 und des zweiten Gebläses 6 an den Gebläseteil 58 aus.
Der zweite Ausgangsanschlussabschnitt 45C weist mehrere Anschlüsse auf, wobei die jeweiligen mehreren Anschlüsse an die Anzeigeschaltung 60 bzw. den zweiten Steuersignalübertragungsteil 62 angeschlossen sind. Die Ladesteuerschaltung 45 gibt von dem zweiten Ausgangsanschlussabschnitt 45C ein Signal zur Steuerung der Anzeigeschaltung an die Anzeigeschaltung 60 aus und ein Signal zur Steuerung des Startens/Stoppens des Ladens an den zweiten Steuersignalübertragungsteil 62 aus.
Der Digitalkommunikationsanschlussabschnitt 45D ist an den Informationskommunikationsanschluss 3H des Batteriesatzes 3 angeschlossen, wenn der Batteriesatz 3 an den Batterieanbringungsabschnitt 7 angeschlossen wurde, und ist so ausgeführt, dass er bidirektional kommunizieren kann. Der Ladesteuerteil 45 erlangt über den Digitalkommunikationsanschlussabschnitt 45D Informationen hinsichtlich des Batteriesatzes 3, die für die Ladesteuerung erforderlich sind, das heißt, die Batterietemperatur und die Batterieart. Der Rücksetzanschlussabschnitt 45E ist an die Hilfsstromquellenschaltung 53 angeschlossen und erhält ein von der Rücksetz-IC 53G ausgegebenes Rücksetzsignal. Der Digitalkommunikationsanschlussabschnitt 45D stellt ein Beispiel für das "Batterietemperaturerlangungsmittel" bei der vorliegenden Erfindung dar.
Die Spannungsfestlegesteuerschaltung 55 ist eine Schaltung, die die Zielladespannung festlegt und eine solche Steuerung vornimmt, dass die Ladespannung die Zielladespannung wird. Die Spannungsfestlegesteuerschaltung 55 umfasst Spannungsteilerwiderstände 55A bis 55D, den Operationsverstärker 55E, und eine Diode 55F.
Die Spannungsteilerwiderstände 55A und 55B sind seriell zwischen der Ladeplusleitung 48A und der Erde angeschlossen, und der Verbindungspunkt der Spannungsteilerwiderstände 55A und 55B ist an die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 55E angeschlossen. Die auf der Ladeplusleitung 48A auftretende Ladespannung wird durch die Spannungsteilerwiderstände 55A und 55B einer Spannungsteilung unterzogen und der betreffende Spannungsteilungswert als Vergleichs-Spannungswert an die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 55E ausgegeben.
Die Spannungsteilerwiderstände 55C und 55D sind seriell zwischen der Referenzspannung Vcc und der Erde angeschlossen, und der Verbindungspunkt der Spannungsteilerwiderstände 55C und 55D ist an die nicht invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 55E angeschlossen. Die Referenzspannung Vcc wird durch die Spannungsteilerwiderstände 55C und 55D einer Spannungsteilung unterzogen und der betreffende Spannungsteilungswert als Referenzwert zur Festlegung der Zielladespannung an die nicht invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 55E ausgegeben.
Der Operationsverstärker 55E ist ein Element, das den Vergleichs-Spannungswert und den Referenzwert vergleicht, und seine Ausgangsklemme ist über die Diode 55F an den ersten Steuersignalübertragungsteil 61 ausgegeben.
Die Stromfestlegeschaltung 56 ist eine Schaltung, die selektiv einen Zielstromwert festlegt, und umfasst Spannungsteilerwiderstände 56A bis 56. Die Spannungsteilerwiderstände 56A und 56B sind seriell zwischen der Referenzspannung Vcc und der Erde angeschlossen, und die Spannungsteilerwiderstände 56C bis 56F sind parallel zwischen dem Verbindungspunkt 56a der Spannungsteilerwiderstände 56A und 56B und dem ersten Ausgangsanschlussabschnitt 45B des Ladesteuerteils 45 angeschlossen. Der Verbindungspunkt 56a ist an die Stromsteuerschaltung 57 angeschlossen, und die an dem Anschlusspunkt 56a auftretende Spannung (der Teilspannungswert) wird als Referenzwert bei der Festlegung des Zielstromwerts an die Stromsteuerschaltung 57 ausgegeben. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann der Zielstromwert durch Ausgeben bzw. Nichtausgeben eines L-Signals von dem ersten Ausgangsanschlussabschnitt 45B an die Spannungsteilerwiderstände 56C bis 56F selektiv aus den fünf Arten von Spannungswerten I1 bis I5 festgelegt werden. Die Stromfestlegeschaltung 56 stellt ein Beispiel für das "Stromfestlegemittel" bei der vorliegenden Erfindung dar.
Genauer bildet der Teilspannungswert, der an dem Verbindungspunkt 56a auftritt, wenn von keinem der Anschlüsse des ersten Ausgangsanschlussabschnitts 45B ein L-Signal ausgegeben wurde und die Referenzspannung Vcc einer Spannungsteilung durch die Spannungsteilerwiderstände 46A und 56B unterzogen wurde, den Referenzwert bei der Festlegung des Zielstromwerts auf I1. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt I1 zum Beispiel 12 A.
Der Teilspannungswert, der an dem Verbindungspunkt 56a auftritt, wenn von dem an den Spannungsteilungswiderstand 56C angeschlossenen Anschluss des ersten Ausgangsanschlussabschnitts 45B ein L-Signal ausgegeben wurde und die Referenzspannung Vcc einer Spannungsteilung durch den parallelen Widerstand der Spannungsteilerwiderstände 56B und 56C und den Spannungsteilerwiderstand 56A unterzogen wurde, bildet den Referenzwert bei der Festlegung des Zielstromwerts auf I2. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt I2 zum Beispiel 10 A.
Gleichermaßen bildet der Teilspannungswert, der an dem Verbindungspunkt 56a auftritt, wenn von dem an den Spannungsteilungswiderstand 56D angeschlossenen Anschluss des ersten Ausgangsanschlussabschnitts 45B ein L-Signal ausgegeben wurde, den Referenzwert bei der Festlegung des Zielstromwerts auf I3, bildet der Teilspannungswert, der an dem Verbindungspunkt 56a auftritt, wenn von dem an den Spannungsteilungswiderstand 56E angeschlossenen Anschluss des ersten Ausgangsanschlussabschnitts 45B ein L-Signal ausgegeben wurde, den Referenzwert bei der Festlegung des Zielstromwerts auf I4, und bildet der Teilspannungswert, der an dem Verbindungspunkt 56a auftritt, wenn von dem an den Spannungsteilungswiderstand 56F angeschlossenen Anschluss des ersten Ausgangsanschlussabschnitts 45B ein L-Signal ausgegeben wurde, den Referenzwert bei der Festlegung des Zielstromwerts auf I5. Bei der vorliegenden Erfindung beträgt I3 zum Beispiel 9A, I4 zum Beispiel 8A und I5 zum Beispiel 6A.
Die als Zielstromwert festlegbaren Ströme I1 bis I5 können so gestaltet sein, dass je nach der Batterieart (Nennspannung, Zellenanzahl und dergleichen) des Batteriesatzes 3 unterschiedliche Werte festgelegt werden. Mit anderen Worten kann bei unterschiedlichen Arten von Batteriesätzen (Batteriearten) auch die Kombination von I1, I2, I3, I4 und I5 unterschiedlich sein. Es ist auch eine Ausführung möglich, bei der von zwei oder mehr Anschüssen der vier Anschlüsse des ersten Ausgangsanschlussabschnitts 45, die an die Spannungsteilerwiderstände 56C bis 56F angeschlossen sind, gleichzeitig ein L-Signal ausgegeben wird, und in einem solchen Fall wird eine Festlegung von sechs oder mehr Arten als Zielstromwerte möglich.
Die Stromsteuerschaltung 57 umfasst Operationsverstärker 57A und 57B, Widerstände 57C bis 57C und eine Diode 57H. Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 57A ist an den A/D-Eingangsanschlussabschnitt 45A des Ladesteuerteils 45 angeschlossen, die invertierende Eingangsklemme ist über den Widerstand 57C an den Stromdetektionswiderstand 48C angeschlossen, und die nichtinvertierende Eingangsklemme ist an die Erde angeschlossen. Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 57B ist über den Widerstand 57G und die Diode 57H an den ersten Steuersignalübertragungsteil 6 angeschlossen, die invertierende Eingangsklemme ist über den Widerstand 57E an die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 57A angeschlossen, und die nichtinvertierende Eingangsklemme ist an den Verbindungspunkt 56a der Stromfestlegeschaltung 56 angeschlossen.
Die Stromsteuerschaltung 57 steuert den Ladestrom, indem sie eine Vergleichs-Spannung, die dem in die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 57A eingegebenen Ladestrom entspricht, durch den Operationsverstärker 57A umgekehrt und verstärkt in die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 57B eingibt, diese Vergleichs-Spannung mit einem Referenzwert, der dem von der Stromfestlegeschaltung 56 in die nicht invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers eingegebenen Zielstromwert entspricht, vergleicht und von der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 57B ein dem Vergleichsergebnis entsprechendes Spannungssignal ausgibt. Die Stromsteuerschaltung 57 stellt ein Beispiel für das "Stromsteuermittel" bei der vorliegenden Erfindung dar. Der Ladesteuerteil 45, die Stromfestlegeschaltung 56 und die Stromsteuerschaltung 57 stellen ein Beispiel für das "Ladesteuermittel" bei der vorliegenden Erfindung dar.
Der erste Steuersignalübertragungsteil 61 umfasst einen Optokoppler 61A. Der Optokoppler 61A ist an die Spannungsfestlegesteuerschaltung 55 und die Stromsteuerschaltung 57 angeschlossen und gibt gemäß den von der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 55E der Spannungsfestlegesteuerschaltung 55 und der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 57B der Stromsteuerschaltung 57 ausgegebenen Signalen ein Rückkopplungssignal an die PWM-Steuerungs-IC 51A aus.
Der Gebläseteil 58 umfasst das erste Gebläse 5, das zweite Gebläse 6, eine Konstantspannungsschaltung 58A, eine erste Gebläsesteuerschaltung 5A und eine zweite Gebläsesteuerschaltung 6A. Die Konstantspannungsschaltung 58A ist eine Schaltung, die die Ausgangsspannung der zweiten Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 52 umwandelt und an das erste Gebläse 1 und das zweite Gebläse 6 liefert. Die erste Gebläsesteuerschaltung 5A und die zweite Gebläsesteuerschaltung 6A sind an den ersten Ausgangsanschlussabschnitt 45B des Ladesteuerteils 45 angeschlossen. Die erste Gebläsesteuerschaltung 5A steuert den Antrieb/das Anhalten und die Luftstrommenge des ersten Gebläses 5 und die zweite Gebläsesteuerschaltung 6A steuert den Antrieb/das Anhalten und die Luftstrommenge des zweiten Gebläses 6 gemäß Gebläsesteuersignalen, die von dem ersten Ausgangsanschlussabschnitt 45B ausgegeben werden.
Das Temperaturdetektionselement 44 ist an den A/D-Eingangsanschlussabschnitt 45A des Ladesteuerteils 45 angeschlossen, detektiert die Temperatur im Inneren des Gehäuses 2, das heißt, die Temperatur des Ladeschaltungsteils 4, und gibt ein Spannungssignal, das die detektierte Temperatur zeigt, an den A/D-Eingangsanschlussabschnitt 45A aus.
Die Spannungsdetektionsschaltung 59 ist eine Schaltung, die die Ladespannung detektiert, und umfasst Spannungsteilerwiderstände 59A und 59B. Die Spannungsteilerwiderstände 59A und 59B sind seriell zwischen der Ladeplusleitung 48A des Ladegeräts 1 und der Erde angeschlossen, und der Verbindungspunkt der Spannungsteilerwiderstände 59A und 59B ist an den A/D-Eingangsanschlussabschnitt 45A des Ladesteuerteils 45 angeschlossen. Die auf der Ladeplusleitung 48A auftretende Ladespannung wird durch die Spannungsteilerwiderstände 59A und 59B einer Spannungsteilung unterzogen und der Teilspannungswert als Spannungssignal, das die Ladespannung zeigt, in den A/D-Eingangsanschlussabschnitt 45A des Ladesteuerteils 45 eingegeben. Der Ladesteuerteil 45 detektiert durch Lesen dieses Spannungssignals die Ladespannung.
Die Anzeigeschaltung 60 ist eine Schaltung zum Anzeigen des Ladezustands und weist eine LED 60A und Widerstande 60B und 60C auf. Die LED 60A ist über die Widerstände 60B und 60C an den zweiten Ausgangsanschlussabschnitt 45C des Ladesteuerteils 45 angeschlossen. Wenn von dem an den Widerstand 60B angeschlossenen Anschluss des zweiten Ausgangsanschlussabschnitts 45C des Ladesteuerteils 45 ein H-Signal ausgegeben wurde, leuchtet die LED 60 rot, wenn von dem an den Widerstand 60C angeschlossenen Anschluss des zweiten Ausgangsanschlussabschnitts 45C ein H-Signal ausgegeben wurde, leuchtet die LED 60A grün, und wenn sowohl von dem an den Widerstand 60B angeschlossenen Anschluss als auch von dem an den Widerstand 60C angeschlossenen Anschluss des zweiten Ausgangsanschlussabschnitts 45C ein H-Signal ausgegeben wurde, leuchtet die LED 60A orange. Bei der vorliegenden Ausführungsform bringt der Ladesteuerteil 45 die LED 60A im Zustand vor der Vornahme eines Ladens wie etwa bei Nichtanschluss eines Batteriesatzes 3 oder während der Ladebereitschaft dazu rot zu leuchten, bringt er die LED 60A während des Ladens dazu, orange zu leuchten, und bringt er die LED 60A nach dem Abschluss des Ladens dazu, grün zu leuchten.
Der zweite Steuersignalübertragungsteil 62 umfasst einen Optokoppler 62A und einen FET 62B. Der Optokoppler 62A überträgt ein Signal zur Steuerung des Starts/Stopps zu der PWM-Steuerungs-IC 51A. Der FET 62B ist zwischen einem Leuchtelement, das den Optokoppler 62A bildet, und der Erde angeschlossen, und das Gate des FET 62B ist an den zweiten Ausgangsanschlussabschnitt 45C angeschlossen. Wenn von dem an den FET 62B angeschlossenen Anschluss des zweiten Ausgangsanschlussabschnitts 45C des Ladesteuerteils 45 ein H-Signal ausgegeben wird, wird der FET 62B eingeschaltet und der Optokoppler 62A eingeschaltet. Dadurch wird die PWM-Steuerungs-IC 51A gestartet und das Laden begonnen. Wenn von dem an den FET 62B angeschlossenen Anschluss des zweiten Ausgangsanschlussabschnitts 45C des Ladesteuerteils 45 ein L-Signal ausgegeben wird, wird der FET 62B ausgeschaltet und der Optokoppler 62A ausgeschaltet. Dadurch wird die PWM-Steuerungs-IC 51A angehalten und das Laden angehalten (beendet).
Als nächstes wird die Ladesteuerung durch den Ladesteuerteil 45 des Ladegeräts 1 erklärt. Der Ladesteuerteil 45 des Ladegeräts 1 nimmt eine Ladesteuerung, die auf eine Verkürzung der Ladezeit abzielt, vor, und nimmt insbesondere eine Steuerung vor, bei der ein Batteriesatz mit einer hohen Kapazität (Nennkapazität von 5 Ah oder mehr) mit einem Ladestrom von wenigstens 2C geladen wird, und die Ladezeit durch Vornehmen des sogenannten 2C-Ladens verkürzt wird.
Wenn bei einem herkömmlichen Ladegerät versucht wird, einen Batteriesatz mit einer hohen Kapazität mit einem in Bezug auf die Nennkapazität vergleichsweise großen Ladestrom (einem Ladestrom von wenigstens 2C) zu laden, um die Ladezeit zu verkürzen, besteht das Problem, dass das Unterbrechungselement des Batteriesatzes, das das Ladeobjekt darstellt, innerhalb einer kurzen Zeit arbeitet und das Laden unterbrochen wird, wodurch als Folge die Ladezeit verlängert wird.
Angesichts dieses Problems wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine Steuerung vorgenommen, bei der das Laden mit einem Ladestrom von wenigstens 2C in Bezug auf die Nennkapazität (5 Ah oder mehr) des Batteriesatzes (bei einer Nennkapazität von 5 Ah wenigstens 10 A und bei 6 Ah wenigstens 12 A, das heißt, wenigstens 10 A) begonnen wird und die Unterbrechungseigenschaft (die Unterbrechungskennlinie) des Unterbrechungselements des Batteriesatzes berücksichtigt wird und das Laden unter sequentieller Veränderung des Zielstromwerts so vorgenommen wird, dass in einem Bereich, in dem das Unterbrechungselement nicht arbeitet (dem Bereich, in dem die Unterbrechungseigenschaft erfüllt wird, dem Bereich unter der Unterbrechungskennlinie in 10 und 11) mit einem möglichst großen Ladestrom geladen wird. Zusätzlich zu der obigen Steuerung wird eine Steuerung, die die Ladezeit verkürzt, vorgenommen, wobei das Laden mit einem Ladestrom von wenigstens 2C in Bezug auf die Nennkapazität des Batteriesatzes mit einer hohen Kapazität begonnen wird, und dann, wenn das Unterbrechungselement des Batteriesatzes, der das Ladeobjekt darstellt, auch bei Fließen eines Ladestroms von wenigstens 2C nicht arbeitet, ab dem Beginn des Ladens bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Ladespannung die Zielladespannung erreicht, mit dem Ladestrom von wenigstens 2C geladen wird. Wenn das Gleichgewicht zwischen der Verkürzung der Ladezeit und einer Verschlechterung oder eines Defekts des Batteriesatzes, die bzw. der durch den Ladestrom verursacht wird, in Betracht gezogen wird, beträgt der Ladestrom vorzugsweise wenigstens 2C und höchstens 3C (oder wenigstens 10 A und höchstens 15 A). Der obere Grenzwert ist jedoch nicht auf höchstens 3C beschränkt, sondern kann sich je nach dem Hersteller oder den Eigenschaften der Batteriezellen unterscheiden, so dass auch mehr als 3C (15 A) möglich sind. Das Ladegerät 1 verfügt zusätzlich zu der Möglichkeit, einen Batteriesatz von 5 Ah oder mehr mit einem Ladestrom von wenigstens 2C zu laden, auch über die Möglichkeit, einen Batteriesatz von weniger als 5 Ah mit einem Ladestrom von wenigstens 2C zu laden. Folglich kann die Ladezeit auch bei herkömmlichen Batteriesätzen verkürzt werden. Außerdem kann das Ladegerät 1 nicht nur einen Batteriesatz, bei dem vier Zellen seriell angeschlossen sind, laden, sondern auch Batteriesätze mit unterschiedlichen Spannungen (wenigstens 5 Zellen oder höchstens 3 Zellen seriell) laden. In diesem Fall kann die Spannungsfestlegesteuerschaltung 55 so ausgeführt werden, dass sie mehrere Zielladespannungen festlegen kann, damit Batteriesätzen mit unterschiedlichen Spannungen entsprochen werden kann.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 12 bis 14 ein Beispiel für die Ladeverarbeitung durch das Ladegerät 1 erklärt. 12 und 13 sind Ablaufdiagramme, die die Ladeverarbeitung durch den Ladesteuerteil 45 des Ladegeräts 1 zeigen. 14 ist eine Tabelle zur Festlegung des Zielstromwerts, die der Ladesteuerteil 45 beim Laden des Batteriesatzes 3 verwendet.
Wenn das Ladegerät 1 an eine Netzwechselstromquelle P angeschlossen wird, beginnt der Ladesteuerteil 45 wie in 12 gezeigt bei S1 mit der Ladesteuerung und wird die Anzeigeschaltung 60 bei S2 dazu gebracht, rot zu leuchten, um den Ladebereitschaftszustand anzuzeigen. Damit die Anzeigeschaltung 60 rot leuchtet, wird von dem an den Widerstand 60B angeschlossenen Anschluss der mehreren Anschlüsse des zweiten Ausgangsanschlussabschnitts 45C ein H-Signal ausgegeben und die LED 60A dazu gebracht, rot zu leuchten.
Nachdem die LED 60A bei S1 dazu gebracht wurde, rot zu leuchten, wird bei S3 bestimmt, ob an dem Batterieanbringungsabschnitt 7 (den Klemmen 70) ein Batteriesatz angebracht ist oder nicht. Was die Bestimmung, ob ein Batteriesatz angebracht ist oder nicht, betrifft, erfolgt die Unterscheidung durch Vornahme einer Kommunikation zwischen dem batterieseitigen Steuerteil 3G des Batteriesatzes und dem Ladesteuerteil 45 über den Informationskommunikationsanschluss 3 und den Digitalkommunikationsanschlussabschnitt 45D. Wenn kein Batteriesatz angebracht ist, (S3: nein), wird zu S3 zurückgekehrt. Das heißt, der Ladebereitschaftszustand wird unter Wiederholung von S2 und S3 beibehalten, bis ein Batteriesatz angebracht wird.
Wenn bei S3 bestimmt wurde, dass an dem Batterieanbringungsabschnitt 7 ein Batteriesatz angebracht ist (3: ja), wird bei S4 die Batterieart bestimmt. Die Bestimmung der Batterieart wird durch Vornahme einer Kommunikation mit dem Batteriesatz vorgenommen. Bei der vorliegenden Ausführungsform empfängt der Ladesteuerteil 45 als Batterieart C, wenn an dem Batterieanbringungsabschnitt (den Klemmen 70) ein Batteriesatz 3 angebracht ist, und empfängt er als Batterieart D, wenn dem Batterieanbringungsabschnitt (den Klemmen 70) ein Batteriesatz 33 angebracht ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Batterieart durch eine Kommunikation mit dem Batteriesatz bestimmt, doch wenn in dem Batteriesatz ein Bestimmungswiderstand zur Bestimmung der Batterieart ausgebildet ist, ist auch eine Ausführung möglich, bei der an dem Ladegerät eine an den Bestimmungswiderstand anschließbare Bestimmungsklemme ausgebildet wird und die Batterieart durch Lesen des Widerstandswerts des Bestimmungswiderstands bestimmt wird.
Nach der Bestimmung der Batterieart bei S4 wird bei S5 der Zielstromwert auf I1 festgelegt und bei S6 das Laden mit einem Ladestrom von wenigstens 2C, das heißt, mit I1, begonnen. Der Beginn des Ladens wird vorgenommen, indem von dem an den FET 62B des zweiten Steuersignalübertragungsteils 62 angeschlossenen Anschluss der mehreren Anschlüsse des zweiten Ausgangsanschlussabschnitts 45C ein H-Signal ausgegeben wird und die PWM-Steuerungs-IC 51A in den Betriebszustand gebracht wird.
Wenn bei S6 das Laden begonnen wird, wird bei S7 die Anzeigeschaltung 60 dazu gebracht, orange zu leuchten, um anzuzeigen, dass das Laden stattfindet. Um die Anzeigeschaltung 60 dazu zu bringen, orange zu leuchten, wird von beiden aus dem an den Widerstand 60B angeschlossenen Anschluss und dem an den Widerstand 60C angeschlossenen Anschluss der mehreren Anschlüsse des zweiten Ausgangsanschlussabschnitts 45C ein H-Signal ausgegeben und die LED 60A dazu gebracht, orange zu leuchten.
Während die Anzeigeschaltung 60 bei S7 dazu gebracht wird, orange zu leuchten, werden zeitgleich bei S8 das erste und das zweite Gebläse 5, 6 angetrieben. Der Antrieb des ersten und des zweiten Gebläses 5, 6 wird durch Ausgeben von Gebläsesteuersignalen von dem ersten Ausgangsanschlussabschnitt 45B an die erste Gebläsesteuerschaltung 5A und die zweite Gebläsesteuerschaltung 5A vorgenommen. Das erste und das zweite Gebläse 5, 6 erzeugen einen ersten und einen zweiten Kühlluftstrom, wofür Luft über die Luftansaugöffnung 24a in das Gehäuse 2 eingebracht wird. Dadurch werden zu der ersten und der zweiten Luftausstoßöffnung 22a, 23a gerichtete Kühlluftstrompfade des Ladegeräts 1 gebildet.
Nach dem Antrieb des ersten und des zweiten Gebläses 5, 6 wird bei S9 bestimmt, ob die Batterieart C ist oder nicht. Wenn die Batterieart C ist (S9: ja), wird bestimmt, ob der Batteriesatz 3 an das Ladegerät 1 angeschlossen ist, und bei S10 gemäß der in 14 gezeigten Tabelle ein der Batterietemperatur (der Umgebungstemperatur) entsprechender Zielstromwert neu festgelegt (geändert). Die Detektion der Batterietemperatur wird so wie die Bestimmung der Batterieart durch eine Kommunikation mit dem Batteriesatz 3 vorgenommen.
Die in 14 gezeigte Tabelle ist eine Entsprechungstabelle der Batterietemperatur und des Zielstromwerts, die unter Berücksichtigung der Unterbrechungseigenschaft, das heißt, der ersten Unterbrechungskennlinie A, des ersten Unterbrechungselements 3F, festgelegt wurde, um in einem Bereich, in dem das erste Unterbrechungselement 3F nicht arbeitet (in einem Bereich, in dem der Ladestrom nicht unterbrochen wird, einem Bereich, in dem die Unterbrechungsbedingung erfüllt wird) mit einem möglichst großen Ladestrom zu laden.
Wie in 14 gezeigt wird der Zielstromwert bei einer Batterietemperatur (einer Umgebungstemperatur) von weniger als T1 neu auf I1 festgelegt (geändert). Wie in 10 gezeigt ist T1 ein Wert, der geringfügig geringer als die dem Ladestrom I1 entsprechende höchste zulässige Temperatur Ta bei der ersten Unterbrechungskennlinie ist. Wenn die Batterietemperatur T1 oder höher, aber geringer als T2 ist, wird der Zielstromwert zu I2 geändert. T2 ist eine Temperatur zwischen der dem Ladestrom I1 entsprechenden höchsten zulässigen Temperatur Ta und der dem Ladestrom I2 entsprechenden höchsten zulässigen Temperatur Tb bei der ersten Unterbrechungskennlinie (Ta < T2 < Tb), und ein Wert, der geringfügig geringer als Tb ist.
Gemäß der ersten Unterbrechungskennlinie kann das Ladegerät I1, wobei es sich um den größten Stromwert unter den Zielstromwerten, die das Ladegerät 1 festlegen kann, handelt, als Zielstromwert festlegen, bis die Batterietemperatur Ta erreicht, doch da das erste Unterbrechungselement 3F in den offenen Zustand gelangt, der Ladestrom unterbrochen wird und das Laden unterbrochen wird, wenn die Batterietemperatur im Zustand des Fließens des Ladestroms I1 den Wert von Ta, der geringfügig höher als T1 ist, erreicht, wird der Zielstromwert zu dem Zeitpunkt, zu dem die Batterietemperatur den Wert von T1, der geringfügig geringer als Ta ist, erreicht hat, zu dem Wert von I2, der geringer als I1 ist, geändert. Dadurch kann sicher vermieden werden, dass das erste Unterbrechungselement 3F den Ladestrom unterbricht.
Wenn die Batterietemperatur wenigstens T2, aber weniger als T3 beträgt, wird der Zielstromwert auf I3 festgelegt, wenn sie wenigstens T3, aber weniger als T4 beträgt, wird der Zielstromwert auf I4 festgelegt, und wenn sie wenigstens T4 beträgt, wird der Zielstromwert auf I5 festgelegt. Mit der gleichen Absicht wie jener, mit der T1 und T2 festgelegt wurden, ist T3 so festgelegt, dass Tb < T3 < Tc erfüllt wird, ist T4 so festgelegt, dass Tc < T4 < Td erfüllt wird, und ist T5 so festgelegt, dass Td < T5 < Te erfüllt wird. Durch die wie oben beschriebene Festlegung von T1 bis T5 und das sequentielle Ändern des Zielstromwerts (des Ladestroms) zu einem geringeren Wert bei einer Temperatur, die geringfügig niedriger als die dem gegenwärtig festgelegten Zielstromwert (Ladestrom) entsprechende höchste zulässige Temperatur ist, kann in einem Bereich, in dem das erste Unterbrechungselement 3F nicht arbeitet, mit einem möglichst großen Ladestrom geladen werden und kann das Laden fortgesetzt werden, während sicher vermieden wird, dass das erste Unterbrechungselement 3F in den offenen Zustand gelangt. Dadurch kann die Ladezeit für einen Batteriesatz mit einer hohen Kapazität verkürzt werden. I1 stellt ein Beispiel für den "ersten Stromwert" bei der vorliegenden Erfindung dar. Wenn nun I1 der "erste Stromwert" ist, stellt I2 ein Beispiel für den "zweiten Stromwert" bei der vorliegenden Erfindung dar, und I3 ein Beispiel für den "dritten Stromwert§ bei der vorliegenden Erfindung dar. T1 stellt ein Beispiel für den "ersten Temperaturschwellenwert" bei der vorliegenden Erfindung dar. Wenn nun T1 ein Beispiel für den "ersten Temperaturschwellenwert" ist, stellt T2 ein Beispiel für den "zweiten Temperaturschwellenwert" bei der vorliegenden Erfindung dar, Ta ein Beispiel für die "erste Batterietemperatur" bei der vorliegenden Erfindung dar, und Tb ein Beispiel für die "zweite Batterietemperatur" bei der vorliegenden Erfindung dar.
Zurück zu 12. Nachdem der Zielstromwert bei S10 wie oben beschrieben neu festgelegt wurde, wird bei S11 bestimmt, ob der vollgeladene Zustand erreicht wurde oder nicht. Was die Bestimmung des vollgeladenen Zustands betrifft, kann zum Beispiel unter der Konstantspannungssteuerung bei der als Verfahren zum Laden einer Lithium-Ionen-Batterie allgemeinen Konstantstrom/Konstantspannungssteuerung die Zeit, zu der der Ladestrom auf einen bestimmten Endstromwert oder weniger gefallen ist, als vollgeladener Zustand bestimmt werden. Doch das Verfahren zur Bestimmung des vollgeladenen Zustands ist nicht darauf beschränkt.
Wenn bestimmt wurde, dass der vollgeladene Zustand besteht (S11: ja), wird bei S13 das Laden beendet. Die Verarbeitung zum Anhalten des Ladens wird durch Ausgeben eines L-Signals von dem an den FET 62B angeschlossenen Anschlusses der mehreren Anschlüsse des zweiten Ausgangsanschlussabschnitts 45C und Anhalten der PWM-Steuerungs-IC 51A vorgenommen.
Wenn bestimmt wurde, dass der vollgeladenen Zustand nicht besteht (S11: nein), wird in S12 bestimmt, ob die Batterietemperatur T5 oder mehr beträgt. T5 wird als eine Temperatur angesehen, die bei der Vornahme eines Ladens mit dem Ladestrom I5 normalerweise nicht erreicht wird und für die Batteriegruppe 3A ungeeignet hoch ist, und wenn die Batterietemperatur T5 oder mehr erreicht hat, wird bei Schritt S3, der das Laden anhalten soll, eine Verarbeitung zum Anhalten des Ladens vorgenommen.
Wenn bei S12 bestimmt wurde, dass die Batterietemperatur nicht T5 oder mehr beträgt, wird zu S10 zurückgekehrt und erneut eine Änderung zu einem der Batterietemperatur entsprechenden Zielstromwert vorgenommen. Das heißt, bis bei S11 bestimmt wird, dass der vollgeladene Zustand besteht, oder bis bei S12 bestimmt wird, dass die Batterietemperatur T5 oder mehr beträgt, wird der Batteriesatz 3 unter Wiederholung der Schritte S9, S10, S11 und S12 durch eine Konstantstrom/Konstantspannungssteuerung geladen, während der Zielstromwert jedes Mal, wenn die Batterietemperatur eine Temperatur erreicht, die geringfügig geringer als die dem festgelegten Zielstromwert entsprechende höchste zulässige Temperatur ist, der Reihe nach stufenweise zu einem geringeren Stromwert verändert wird. Auch wenn die Batterietemperatur abgenommen hat, wird der Zielstromwert gemäß der Batterietemperatur nach der Abnahme verändert. Wenn die Batterietemperatur zum Beispiel von dem Bereich von T3 oder mehr bis weniger als T4 auf den Bereich von T2 oder mehr, aber weniger als T3 abgenommen hat, wird der Zielstromwert von I4 zu I3, dessen Wert größer als jener von I4 ist, verändert.
Zurück zu S9. Wenn bestimmt wurde, dass die Batterieart nicht C ist, das heißt, dass die Batterieart D ist (S9: nein), wird bestimmt, dass an dem Ladegerät 1 der Batteriesatz 33 angebracht ist, und zu der Verarbeitung von S11 und S12 übergegangen. Das heißt, die Verarbeitung zur Änderung des Zielstromwerts unter Berücksichtigung der Unterbrechungseigenschaft bei S10 wird nicht vorgenommen. Der Grund dafür ist, dass bei dem zweiten Unterbrechungselement 33F, mit dem der Batteriesatz 33 versehen ist, wie in 11 gezeigt der Ladestrom bei keinem der Zielstromwerte I1 bis I5, die das Ladegerät 1 festlegen kann, unterbrochen wird, sofern die Batterietemperatur in dem Bereich bis höchstens Tf liegt, und in dem Bereich, in dem das zweite Unterbrechungselement 33F nicht arbeitet, von dem Beginn des Ladens bis zum Erreichen der Zielladespannung mit dem größten Stromwert I1 unter den festlegbaren Zielstromwerten geladen werden kann und eine Änderung des Zielstromwerts nicht nötig ist.
Das zweite Unterbrechungselement 33F des Batteriesatzes 33 unterbricht den Ladestrom in einem Bereich von höchstens Tf nicht, doch um eine Verschlechterung oder einen Defekt des Batteriesatzes 33 zu unterdrücken, wird das Laden beendet, wenn mindestens T5, was weniger als Tf ist, erreicht wurde (S12: ja). Auf diese Weise wird dann, wenn der Batteriesatz 33 an dem Ladegerät 1 angebracht ist, von dem Beginn des Ladens, bis die Ladespannung die Zielladespannung erreicht, unter Wiederholung von S9, S11 und S12 mit einem Ladestrom von 2C, das heißt, I1 geladen, solange die Batterietemperatur nicht wenigstens T5 erreicht.
Nachdem bei S13 die Verarbeitung zum Beenden des Ladens vorgenommen wurde, wird wie in 13 gezeigt bei S14 die Anzeigeschaltung 60 dazu gebracht, grün zu leuchten, um den Ladeabschlusszustand anzuzeigen. Um die Anzeigeschaltung 60 dazu zu bringen, grün zu leuchten, wird von dem an den Widerstand 60C angeschlossenen Anschluss der mehreren Anschlüsse des zweiten Ausgangsanschlussabschnitts 45C ein H-Signal ausgegeben und die LED 60A dazu gebracht, grün zu leuchten.
Nachdem bei S14 die Anzeigeschaltung 60 dazu gebracht wurde, grün zu leuchten, wird bei S15 bestimmt, ob die Batterietemperatur 40 Grad oder mehr beträgt oder nicht. Wenn die Batterietemperatur 40 Grad oder mehr beträgt (S15: ja), wird S15 wiederholt, während der Betrieb des ersten und des zweiten Gebläses fortgesetzt wird, und die Kühlung des Batteriesatzes 3 fortgesetzt, bis die Batterietemperatur geringer als 40 Grad wird.
Wenn die Batterietemperatur geringer als 40 Grad geworden ist (S15: nein), wird bei S16 bestimmt, ob die Temperatur des Ladeschaltungsteils 4 40 Grad oder mehr beträgt oder nicht. Die Detektion der Temperatur des Ladeschaltungsteils 4 wird durch Lesen der von dem Temperaturdetektionselement 44 an den A/D-Eingangsanschlussabschnitt 45A ausgegebenen Spannungssignals, das die Temperatur des Ladeschaltungsteils 4 zeigt, vorgenommen. Wenn die Temperatur des Ladeschaltungsteils 4 40 Grad oder mehr beträgt (S16: ja), wird zu Schritt S15 zurückgekehrt und unter Wiederholung von S15 und S16 der Betrieb des ersten und des zweiten Gebläses fortgesetzt und die Kühlung des Ladeschaltungsteils 4 fortgesetzt, bis die Temperatur des Ladeschaltungsteils 4 geringer als 40 Grad wird. Wenn die Temperatur des Ladeschaltungsteils 4 geringer als 40 Grad wird (S16: nein), wird bei S17 der Antrieb des ersten und des zweiten Gebläses 5, 6 angehalten.
Wenn bei S6 bis 13 das Laden des Batteriesatzes 3 oder 33 vorgenommen wird, werden im Inneren des Gehäuses 2 Luftstrompfade von der Luftansaugöffnung 24a zu der ersten und der zweiten Luftausstoßöffnung 22a, 23a gebildet. Da die Dioden 41, der Transformator 42 und der FET 43 in der Nähe der Luftansaugöffnung 24a angeordnet sind, werden sie mit Luft, die direkt nach dem Ansaugen von der Luftansaugöffnung 24a noch nicht erwärmt wurde, als Kühlluftstrom gekühlt, weshalb sie effizient gekühlt werden.
Da die Wärmeableitelemente 46, 47 die Luftstrompfade so definieren, dass die Dioden 41, der Transformator 42 und der FET 43 in den Luftstrompfaden aufgenommen werden, können die Dioden 41, der Transformator 42 und der FET 43, die eine Kühlung benötigen, effizient gekühlt werden. Da die Dioden 41 und der FET 43 jeweils an den Wärmeableitelementen 46, 47 angebracht sind, werden die Dioden 41 und der FET 43 den entlang der Wärmeableitelemente 46, 47 fließenden Kühlluftströmen ausgesetzt und effizient gekühlt. Da der Transformator 42 an der am weitesten stromaufwärts befindlichen Seite der durch die Wärmeableitelemente 46, 47 definierten Kühlluftströme (in der Nähe der Luftansaugöffnung 24a) positioniert ist, wird er durch noch nicht erwärmte Luft effizient gekühlt.
Zurück zur Erklärung der Ladeverarbeitung. Nachdem der Antrieb des ersten und des zweiten Gebläses 5, 6 bei S17 angehalten wurde, wird bei S18 bestimmt, ob der Batteriesatz von dem Ladegerät 1 abgenommen wurde oder nicht. Wenn bestimmt wurde, dass er nicht abgenommen ist (S18: nein), wird der Ladeabschlusszustand unter Wiederholung von S18 beibehalten, bis der Batteriesatz von dem Ladegerät 1 abgenommen wird. Wenn andererseits bestimmt wurde, dass der Batteriesatz von dem Ladegerät 1 abgenommen ist (S18: ja), wird zu S2 zurückgekehrt und erneut der Ladebereitschaftszustand beibehalten, bis ein Batteriesatz an dem Ladegerät 1 angebracht wird. Auf diese Weise kann durch das Ladegerät der vorliegenden Ausführungsform ein Batteriesatz 3 oder 33 mit einer hohen Kapazität (5Ah oder mehr) direkt von der Netzwechselstromquelle P mit einem großen Strom (wenigstens 2C oder wenigstens 10 A) geladen werden und die Ladezeit verkürzt werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 15(a) und (b) die zeitliche Veränderung der Batterietemperatur, der Ladespannung und des Ladestroms der Batteriesätze 3 und 33 bei der Vornahme der oben beschriebenen Ladeverarbeitung erklärt. 15(a) und (b) sind Zeitdiagramme, die die zeitliche Veränderung der Batterietemperatur, der Ladespannung und des Ladestroms bei der Vornahme der Ladesteuerung durch das Ladegerät 1 zeigen.
Wie in 15(a) gezeigt wird beim Laden des Batteriesatzes 3 durch das Ladegerät 1 nach der vorliegenden Ausführungsform zu dem Zeitpunkt t0 der Zielstromwert durch den Ladesteuerteil 45 auf I1 (bei der vorliegenden Ausführungsform 12 A), das heißt, einen Ladestrom von 2C in Bezug auf die Nennkapazität des Batteriesatzes 3 von 6 Ah, festgelegt (entspricht S5) und das Laden mit dem Ladestrom I1 begonnen (entspricht S6). Wenn das Laden begonnen wird, wird der Batteriesatz 3 in einem Zustand, in dem der Ladestrom durch die Konstantstromsteuerung bei I1 behalten wird, geladen (entspricht der Wiederholung von S9, S10, S11 und S12). Ab dem Zeitpunkt t0 nehmen die Batterietemperatur und die Ladespannung in Verbindung mit dem Laden zu, und zu dem Zeitpunkt t1 erreicht die Batterietemperatur T1.
Wenn die Batterietemperatur zu dem Zeitpunkt t1 T1 erreicht, wird der Zielstromwert durch den Ladesteuerteil 45 von I1 zu I2 verändert (neu festgelegt), und nimmt der Ladestrom von I1 auf I2 ab (entspricht S10). Nach der Abnahme des Ladestroms auf I2 wird das Laden in einem Zustand, in dem der Ladestrom durch die Konstantstromsteuerung bei I2 behalten wird, fortgesetzt (entspricht der Wiederholung von S9, S10, S11 und S12). Die Ladespannung nimmt zu dem Zeitpunkt t1 in Verbindung mit der Abnahme des Ladestroms einmal ab, doch steigt sie ab dem Zeitpunkt t1 in Verbindung mit der Fortsetzung des Ladens erneut an. Die Batterietemperatur steigt ab dem Zeitpunkt t1 an und erreicht zu dem Zeitpunkt t2 T2.
Wenn die Batterietemperatur zu dem Zeitpunkt t2 T2 erreicht, wird der Zielstromwert durch den Ladesteuerteil 45 von I2 zu I3 verändert (neu festgelegt), und nimmt der Ladestrom von I2 auf I3 ab (entspricht S10). Nach der Abnahme des Ladestroms auf I3 wird das Laden in einem Zustand, in dem der Ladestrom durch die Konstantstromsteuerung bei I3 behalten wird, fortgesetzt (entspricht der Wiederholung von S9, S10, S11 und S12). Die Ladespannung nimmt zu dem Zeitpunkt t2 in Verbindung mit der Abnahme des Ladestroms neuerlich ab, doch steigt sie ab dem Zeitpunkt t2 in Verbindung mit der Fortsetzung des Ladens erneut an. Die Batterietemperatur steigt ab dem Zeitpunkt t2 an und erreicht zu dem Zeitpunkt t3 T3.
Wenn die Batterietemperatur zu dem Zeitpunkt t3 T3 erreicht, wird der Zielstromwert durch den Ladesteuerteil 45 von I3 zu I4 verändert (neu festgelegt), und nimmt der Ladestrom von I3 auf I4 ab (entspricht S10). Nach der Abnahme des Ladestroms auf I4 wird das Laden in einem Zustand, in dem der Ladestrom durch die Konstantstromsteuerung bei I4 behalten wird, fortgesetzt (entspricht der Wiederholung von S9, S10, S11 und S12). Die Ladespannung nimmt zu dem Zeitpunkt t3 in Verbindung mit der Abnahme des Ladestroms neuerlich ab, doch steigt sie ab dem Zeitpunkt t3 in Verbindung mit der Fortsetzung des Ladens erneut an und erreicht zu dem Zeitpunkt t5 eine bestimmte Zielladespannung. Wenn die Ladespannung die Zielladespannung erreicht, wird durch den Ladesteuerteil zu der Konstantspannungssteuerung übergegangen und ab dem Zeitpunkt t5 das Laden in einem Zustand, in dem die Ladespannung bei der Zielladespannung behalten wird, fortgesetzt (entspricht der Wiederholung von S9, S10, S11 und S12). Die Batterietemperatur steigt ab dem Zeitpunkt t3 weiter an, doch erreicht sie zu dem Zeitpunkt t5 nicht T4, den nächsten Temperaturschwellenwert, der für die Änderung des Zielstromwerts verwendet wird.
Ab dem Zeitpunkt t5, zu dem zu der Konstantspannungssteuerung übergegangen wurde, wird das Laden in einem Zustand, in dem die Ladespannung bei der Zielladespannung behalten wird, fortgesetzt, doch nimmt der Ladestrom ab und nimmt aufgrund der Abnahme des Ladestroms und des Betriebs des ersten Gebläses 5 und des zweiten Gebläses 6 auch die Batterietemperatur ab (entspricht der Wiederholung von S9, S10, S11 und S12). Wenn der Ladestrom danach zu dem Zeitpunkt t7 höchstens einen bestimmten Endstromwert erreicht, wird durch den Ladesteuerteil 45 bestimmt, dass der vollgeladene Zustand besteht (entspricht S10: ja) und wird das Laden beendet (entspricht S13). Bei 15(a) wird der Ladestrom unabhängig von der Ladespannung (der Batteriespannung) zu Zeitpunkten, zu denen die Batterietemperatur bestimmte Werte erreicht, umgeschaltet.
Wenn wie in 15(b) gezeigt der Batteriesatz 33 mit dem Ladegerät 1 nach der vorliegenden Erfindung geladen wird, wird zu dem Zeitpunkt t0 der Zielstromwert durch den Ladesteuerteil 45 auf I1 (bei der vorliegenden Ausführungsform 12 A), das heißt, auf einen Ladestrom von 2C in Bezug auf die Nennkapazität des Batteriesatzes 33 von 6 Ah, festgelegt (entspricht S5), und das Laden mit dem Ladestrom I1 begonnen (entspricht S6). Das Laden des Batteriesatzes 33 unterscheidet sich von dem Laden des Batteriesatzes 3; es wird eine Veränderung des Zielstromwerts gemäß der Batterietemperatur vorgenommen (S9: nein, die Verarbeitung von S10 erfolgt nicht) und ab dem Beginn des Ladens bis zum Erreichen des Zielspannungswerts durch die Ladespannung (während der Konstantstromsteuerung) stets in einem Zustand, in dem der Ladestrom bei I1 behalten wird, geladen (entspricht der Wiederholung von S9, S11 und S12). Der Grund dafür ist wie oben beschrieben, dass zwar der Batteriesatz 3 und der Batteriesatz 33 beide eine Nennkapazität von 6 Ah aufweisen, aber sich der zulässige Ladestromwert unterscheidet und Unterbrechungselemente mit unterschiedlichen Unterbrechungseigenschaften vorhanden sind. Die Batterietemperatur und der Ladestrom steigen beide nach dem Zeitpunkt t0 in Verbindung mit dem Laden an, und zu dem Zeitpunkt t4 wird eine bestimmte Zielladespannung erreicht.
Ab dem Zeitpunkt t4, zu dem die Ladespannung die Zielladespannung erreicht hat, wird das Laden in einem Zustand fortgesetzt, in dem die Ladespannung bei der Zielladespannung behalten wird, doch nimmt zusammen mit einer Abnahme des Ladestroms aufgrund der Abnahme des Ladestroms und des Antriebs des ersten Gebläses 5 und des zweiten Gebläses 6 auch die Batterietemperatur ab (entspricht der Wiederholung von S9, S11 und S12). Wenn danach zu dem Zeitpunkt t6 der Ladestrom auf höchstens einen bestimmten Endstromwert abnimmt, wird durch den Ladesteuerteil 45 der vollständig geladene Zustand bestimmt (entspricht S10: ja) und wird das Laden beendet (entspricht S13).
Da das Laden des Batteriesatzes 33 somit ab dem Beginn des Ladens bis zum Übergang zu der Konstantspannungssteuerung mit einem Ladestrom von 2C vorgenommen wird, fällt der Abschluss des Ladens des Batteriesatzes 33 auf den Zeitpunkt t6, der ein früherer Zeitpunkt als der Zeitpunkt t7 des Abschlusses des Ladens des Batteriesatzes 3 ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Zeit von dem Zeitpunkt t0 bis zu dem Zeitpunkt t6, das heißt, die Ladezeit des Batteriesatzes 33 durch das Ladegerät 1, etwa 30 Minuten, während die Zeit von dem Zeitpunkt t0 bis zu dem Zeitpunkt t7, das heißt, die Ladezeit des Batteriesatzes 3 durch das Ladegerät 1, etwa 40 Minuten beträgt.
Nun wird die zeitliche Veränderung der Batterietemperatur, der Ladespannung und des Ladestroms eines Batteriesatzes bei der Vornahme der Ladesteuerung durch ein herkömmliches Ladegerät erklärt. 15(c) ist ein Zeitdiagramm, das die zeitliche Veränderung der Batterietemperatur, der Ladespannung und des Ladestroms bei der Vornahme der Ladesteuerung durch ein herkömmliches Ladegerät zeigt.
Wie in 15(c) gezeigt wird die bei der vorliegenden Ausführungsform vorgenommene Umschaltsteuerung des Ladestroms unter Berücksichtigung der Unterbrechungseigenschaft (der Unterbrechungskennlinie) des Unterbrechungselements des Batteriesatzes, der das Ladeobjekt darstellt, bei dem herkömmlichen Ladegerät nicht vorgenommen (wird die S10 von 12 entsprechende Steuerung nicht vorgenommen). Da außerdem bei dem herkömmlichen Ladegerät das Unterbrechungselement innerhalb einer kurzen Zeit arbeitet und das Laden unterbrochen oder beendet wird, wenn mit einem Ladestrom von wenigstens 2C geladen wird, beträgt der Ladestrom weniger als 2C. Das heißt, bei dem herkömmlichen Ladegerät wird der Ladestrom auf 8A eingerichtet, damit das Unterbrechungselement nicht arbeitet. 15(c) zeigt ein Beispiel, bei dem ein Batteriesatz mit der gleichen Nennkapazität wie jener der Batteriesätze 3 und 33 der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung eines herkömmlichen Ladegeräts beispielhaft mit 8 A (einem Ladestrom von weniger als 2C) geladen wird.
Wenn bei dem herkömmlichen Ladegerät zu dem Zeitpunkt t0 mit dem Laden begonnen wird, ist der Zeitpunkt, zu dem die Zielladespannung erreicht wird, t7 und der Zeitpunkt, zu dem das Laden abgeschlossen ist, t8, und beträgt die Ladezeit ungefähr 45 Minuten. Wenn die Ladezeiten des Ladegeräts 1 und des herkömmlichen Ladegeräts im Hinblick auf Batteriesätze mit der gleichen Kapazität verglichen werden, dauert das Laden des Batteriesatzes 33 mit dem Ladegerät 1 etwa 30 Minuten und das Laden des Batteriesatzes 3 mit dem Ladegerät 1 etwa 40 Minuten, und beträgt die Ladezeit bei dem herkömmlichen Ladegerät etwa 45 Minuten. Somit wird sowohl die Ladezeit des Batteriesatzes 3 als auch die Ladezeit des Batteriesatzes 33 durch das Ladegerät 1 kürzer als die Ladezeit bei dem herkömmlichen Ladegerät.
Somit ist das Ladegerät 1 nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so ausgeführt, dass ein Batteriesatz 3, der mit einer Batteriegruppe 3A, die Batteriezellen 3a aufweist, versehen ist, direkt von einer Netzwechselstromquelle P geladen werden kann und der Batteriesatz 3 mit einer Nennkapazität von 6 Ah (5 Ah oder mehr) mit einem Ladestrom von 2C (oder einem Ladestrom von wenigstens 2C und höchstens 3C) geladen werden kann. Mit anderen Worten ist es so ausgeführt, dass ein Batteriesatz mit einer Nennkapazität von α (α ist eine reelle Zahl von wenigstens 5) Ah oder mehr mit einem Ladestrom von wenigstens 2α A (vorzugsweise einem Ladestrom von wenigstens 2α und höchstens 3α) geladen werden kann. Daher kann ein Batteriesatz mit einer hohen Kapazität in der kurzen Zeit von etwa 30 Minuten geladen werden.
Außerdem kann das Ladegerät 1 den Batteriesatz 3 (oder den Batteriesatz 33), der mit einem ersten Unterbrechungselement 3F (einem zweiten Unterbrechungselement 33F) versehen ist, das den Fluss des Ladestroms zu den Batteriezellen 3a gestattet, wenn die Unterbrechungsbedingung erfüllt wird, und den Ladestrom unterbricht, wenn die Unterbrechungseigenschaft nicht erfüllt wird, laden. Ferner ist es mit mehreren Klemmen 70, an die der Batteriesatz 3 (der Batteriesatz 33) angeschlossen werden kann, und einem Ladesteuerteil 45, der die Unterbrechungseigenschaft des Batteriesatzes 3F (des Batteriesatzes 33F), das heißt, die erste Unterbrechungskennlinie A (die zweite Unterbrechungskennlinie B) bestimmt und die Ladesteuerung so vornimmt, dass die Unterbrechungseigenschaft erfüllt wird, versehen. Daher wird der Ladestrom nicht durch das erste Unterbrechungselement 3F (das zweite Unterbrechungselement 33F) unterbrochen und das Laden nicht unterbrochen oder beendet. Dadurch kann der Batteriesatz 3 (der Batteriesatz 33) mit einer hohen Kapazität mit einem Ladestrom von 2C geladen werden und der Batteriesatz 3 (der Batteriesatz 33) mit einer hohen Kapazität in einer kurzen Zeit geladen werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Unterbrechungseigenschaft des Batteriesatzes 3 (des Batteriesatzes 33) erfüllt, wenn der Ladestrom geringer als ein der Batterietemperatur der Batteriezellen 3a entsprechender höchster zulässiger Stromwert ist, weist das Ladegerät 1 den Ladesteuerteil 45, der die Batterietemperatur des Batteriesatzes 3 (des Batteriesatzes 33) erlangt, die Stromfestlegeschaltung 56, die einen Stromwert aus mehreren Stromwerten (I1 bis I5) festlegen kann, und die Stromsteuerschaltung 57, die den Ladestrom so steuert, dass der Batteriesatz 3 (der Batteriesatz 33) mit dem festgelegten einen Stromwert geladen wird, auf, und steuert der Ladesteuerteil 45 den Ladestrom auf Basis der Batterietemperatur so, dass der Batteriesatz 3 (der Batteriesatz 33) mit dem höchsten Stromwert aus den Stromwerten, die kleiner als der der Batterietemperatur entsprechende höchste zulässige Stromwert unter den festlegbaren Werten I1 bis I5 ist, geladen wird. Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die Bestimmung von S9 in 12 "nein" lautet, das heißt, wenn das Ladeobjekt der Batteriesatz 33 ist, wird keine der Unterbrechungseigenschaft entsprechende Umschaltsteuerung des Ladestroms (S10) vorgenommen, doch ist es möglich, die Umschaltsteuerung des Ladestroms (S10) auch für den Batteriesatz 33 vorzunehmen.
Wenn gemäß dem obigen Aufbau der höchste zulässige Stromwert unter den mehreren festlegbaren Stromwerten (I1 bis I5) zum Beispiel I2 bis I5 ist, kann der Batteriesatz 3 (der Batteriesatz 33) mit dem höchsten Stromwert unter den Werten I2 bis I5 geladen werden. Daher kann die Ladezeit noch weiter verkürzt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der höchste zulässige Stromwert bei der Unterbrechungseigenschaft des Batteriesatzes 3 (des Batteriesatzes 33) mit dem Ansteigen der Batterietemperatur geringer, und verringert der Ladesteuerteil 45 den Ladestrom mit dem Ansteigen der Batterietemperatur. Das heißt, da der Ladestrom bei dem Ladegerät 1 gemäß der Unterbrechungseigenschaft des ersten Unterbrechungselements 3F (des zweiten Unterbrechungselements 33F) verändert wird, kann eine Unterbrechung des Ladestroms durch das erste Unterbrechungselement 3F (das zweite Unterbrechungselement 33F) sicher vermieden werden. Dadurch kann die Ladezeit sicher verkürzt werden.
Außerdem steuert der Ladesteuerteil 45 bei der vorliegenden Ausführungsform den Ladestrom so, dass dann, wenn die Batterietemperatur im Fall eines Ladens mit I1 gleich oder höher als T1 wird, mit dem Wert von I2, der geringer als I1 ist, geladen wird. T1 ist auf einen geringeren Wert als die Umgebungstemperatur, bei der der entsprechende höchste zulässige Stromwert I1 ist, das heißt, einen geringeren Wert als Ta, festgelegt. Dadurch kann eine Unterbrechung des Ladestroms durch das erste Unterbrechungselement 3F (das zweite Unterbrechungselement 33F) noch sicherer vermieden werden.
Noch genauer ist der höchste zulässige Stromwert, der Ta entspricht, I1, und wenn das Laden mit I1 vorgenommen wird, wird der Ladestrom durch das erste Unterbrechungselement 3F unterbrochen, wenn die Batterietemperatur Ta erreicht, doch da durch den oben beschriebenen Aufbau der Ladestrom von I1 zu dem kleineren Wert von I2 verändert wird, wenn die Batterietemperatur T1, was geringer als Ta ist, erreicht, kann die Unterbrechung des Ladestroms durch das Unterbrechungselement noch sicherer vermieden werden.
Außerdem steuert der Ladesteuerteil 45 bei der vorliegenden Ausführungsform den Ladestrom so, dass dann, wenn die Batterietemperatur im Fall des Ladens mit I2 gleich oder höher als T2, was höher als T1 ist, wird, mit dem Wert von I3, der geringer als I2 ist, geladen wird. T2 ist auf einen geringeren Wert als die Umgebungstemperatur, bei der der entsprechende höchste zulässige Stromwert I2 ist, das heißt, einen geringeren Wert als Tb, und höher als Ta festgelegt. Dadurch kann eine Unterbrechung des Ladestroms durch das erste Unterbrechungselement 3F (das zweite Unterbrechungselement 33F) noch sicherer vermieden werden und die Ladezeit weiter verkürzt werden.
Da genauer gesagt T2, der Temperaturschwellenwert, um den Ladestrom von I2 zu dem geringeren Wert von I3 zu ändern, geringer als Tb ist, kann der Betrieb des ersten Unterbrechungselements 3F sicher vermieden werden. T2 ist ein höherer Wert als Ta, das heißt, kein übermäßig geringer Wert. Wenn T2 ein übermäßig geringer Wert wäre und zum Beispiel ein geringerer Wert als Ta wäre, könnte zwar der Betrieb des ersten Unterbrechungselements sicher vermieden werden, doch würde der Zeitpunkt der Änderung des Stromwerts von I2 zu dem geringeren Wert von I3 früh eintreten und könnte die Ladezeit nicht ausreichend verkürzt werden. Was diesen Punkt betrifft, kann der Zeitpunkt der Änderung zu dem geringeren Ladestrom wie bei der vorliegenden Ausführungsform durch Festlegen von T2 auf einen höheren Wert als Ta verzögert werden, und kann die Ladezeit weiter verkürzt werden. Da das Ladegerät 1 selektiv mehrere Batteriesätze mit unterschiedlichen Spannungen und unterschiedlichen Nennkapazitäten laden kann, können bei Bereitstellung eines einzigen Ladegeräts 1 mehrere Batteriesätze geladen werden und müssen nicht mehrere Ladegeräte vorbereitet werden. Da Batteriesätze mit einer Nennkapazität von weniger als 5 Ah mit einem Ladestrom von wenigstens 2C geladen werden können, kann auch die Ladezeit von Batteriesätzen mit einer geringen Kapazität (weniger als 5 Ah) verkürzt werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 16 bis 20 eine Abwandlung der ersten Ausführungsform erklärt.
Bei dem Ladegerät 1 dieser Abwandlung wird anstelle der Wärmeableitelemente 46, 47 eine Wärmeableitplatten 80 verwendet. Da der weitere Aufbau jenem bei der ersten Ausführungsform entspricht, wird auf seine Erklärung verzichtet.
Die Wärmeableitplatte 80 definiert Luftstrompfade als Kühlluftströme der durch die Luftansaugöffnung 24a eingebrachten Luft und leitet sie zu den Luftausstoßöffnungen 22a, 23a.
Die Wärmeableitplatte 80 weist wie in 16 gezeigt eine solche Größe und Form auf, dass sie nach ihrer Anbringung im Inneren des Gehäuses 2 des Ladegeräts 1 wie in 16 bis 18 gezeigt die Dioden 41, den Transformator 42, den FET 43 usw. umgibt, und ist zwischen der oberen Fläche 21 des Gehäuses und den Dioden 41, dem Transformator 42 und dem FET 43 angeordnet.
In der Wärmeableitplatte 80 sind an Positionen, die jeweils den Dioden 41, dem Transformator 42 und dem FET 43 entsprechen, Öffnungen 81, 82, 83, 84, 85 mit einer Form, die der Form der einzelnen Elemente entspricht, gebildet. Außerdem sind von der Nähe der Randbereiche der einzelnen Öffnungen 81, 82, 83, 84, 85 zu der Platine 40 gerichtete Rippen 81A, 82A, 83A, 84A, 85A gebildet. Zum Beispiel wird durch die dem Transformator 42 entsprechende Öffnung 82 und deren Rippe 82A ein Luftstrompfad für den Transformator 42 definiert, der sich von der Platinenseite des Transformators 42 zu der Öffnung erstreckt. Ebenso werden durch die Dioden 41 und die Öffnungen 81 und die Rippen 81A Luftstrompfade für die Dioden 41 definiert und für die wärmeerzeugenden Elemente – angefangen mit dem FET 43 – Luftstrompfade definiert.
Folglich umgeben die Öffnungen 81, 82, 83, 84, 85 zusammen mit den an den einzelnen Randbereichen ausgebildeten Rippen 81A, 82A, 83A, 84A, 85A den Umfang des entsprechenden wärmeerzeugenden Elements über einen kleinen Zwischenraum, wenn die Wärmeableitplatte 80 im Inneren des Gehäuses 2 angebracht wurde. Das heißt, der Umfang der wärmeerzeugenden Elemente wird von den einzelnen Rippen 81A bis 85A umgeben.
Wenn die Gebläse 5, 6 angetrieben werden, werden daher wie in 18 bis 20 gezeigt Kühlluftstrompfade gebildet, die von der Luftansaugöffnung 24a über die an der Peripherie der entsprechenden wärmeerzeugenden Elemente gebildeten Luftstrompfade und die Öffnungen zu den Luftausstoßöffnungen 22a, 23a reichen. Ein erster Kühlluftstrom und ein zweiter Kühlluftstrom verlaufen durch diese Kühlluftstrompfade und kühlen die Dioden 41, den Transformator 42 und den FET 43, die wärmeerzeugende Elemente sind. In der Nähe der einzelnen wärmeerzeugenden Elemente werden zwischen den Seitenflächen der wärmeerzeugenden Elemente und den entsprechenden Rippen Luftstrompfade definiert, und entlang der Seitenflächen der wärmeerzeugenden Elemente fließen Kühlluftströme zu den Öffnungen. Die Kühlluftströme, die durch die Öffnungen verlaufen sind, fließen entlang der Wärmeableitplatte 80 zu den Luftausstoßöffnungen 22a, 23a und werden aus dem Gehäuse 2 ausgestoßen. Da folglich eine Ausführung besteht, bei der die Kühlluftströme durch die Rippen in der Umgebung der wärmeerzeugenden Elemente konzentriert werden, werden die wärmeerzeugenden Elemente effizient gekühlt und wird ein Temperaturanstieg des Ladegeräts 1 als Ganzes unterdrückt.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 21 und 22 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt.
Unter Bezugnahme auf 21 umfasst das Ladegerät 1 im Inneren eines Gehäuses 102 einen Ladeschaltungsteil 104 und ein erstes Gebläse 105 und ein zweites Gebläse 106 zum Kühlen des Ladeschaltungsteils 104 und des Batteriesatzes 3.
Das Gehäuse 102 ist ungefähr quaderförmig, und an seiner oberen Fläche 121 ist an der vorderen Seite ein Batterieanbringungsabschnitt 107, an dem der Batteriesatz 3 zum Laden angebracht wird, ausgebildet. An dem Batterieanbringungsabschnitt 107 sind mehrere Klemmen 170 zum Laden des Batteriesatzes 3 ausgebildet und ist eine Öffnung 171, durch die ein Luftstrom zum Kühlen des Batteriesatzes 3 verläuft, ausgebildet. Außerdem weist das Gehäuse 102 vier Seitenflächen 122, 123, 124, 125, die die obere Fläche 121 umgeben, auf, und sind die zueinander benachbarten Seitenflächen 122, 123 durch einen Eckenbereich 126 verbunden. Die Seitenflächen 122, 124 liegen einander gegenüber, und die Seitenflächen 123, 125 liegen einander gegenüber.
Das erste Gebläse 105 ist im Inneren des Gehäuses 102 in der Nähe des Eckenbereichs 126 und der Öffnung 171 angeordnet und der Seitenfläche 122 gegenüberliegend nahe daran angeordnet. Wenn das erste Gebläse 105 angetrieben wird, wird ein erster Kühlluftstrom in der Drehachsenrichtung X erzeugt. In dem Bereich der Seitenfläche 122, der dem ersten Gebläse 105 gegenüberliegt, ist eine erste Luftausstoßöffnung 122a aus mehreren Lüftungsfenstern gebildet. Wenn das erste Gebläse 105 angetrieben wird, wird Luft durch eine Luftansaugöffnung 124a eingebracht und ein erster Kühlluftstrom zu der ersten Luftausstoßöffnung 122a erzeugt. Der erste Kühlluftstrom wird über die erste Luftausstoßöffnung 122a aus dem Gehäuse 102 ausgestoßen.
Das zweite Gebläse 106 ist im Inneren des Gehäuses 102 in der Nähe des Eckenbereichs 126 und der Öffnung 171 angeordnet und der Seitenfläche 123 gegenüberliegend nahe daran angeordnet. Wenn das zweite Gebläse 106 angetrieben wird, wird ein zweiter Kühlluftstrom in der Drehachsenrichtung Y erzeugt. Dabei ist das zweite Gebläse 106 so angeordnet, dass die Drehachsenrichtung Y die Drehachsenrichtung X des ersten Gebläses 105 kreuzt. In dem Bereich der Seitenfläche 123, der dem zweiten Gebläse 106 gegenüberliegt, ist eine zweite Luftausstoßöffnung 123a aus mehreren Lüftungsfenstern gebildet. Wenn das zweite Gebläse 106 angetrieben wird, wird Luft durch die Luftansaugöffnung 124a eingebracht und ein zweiter Kühlluftstrom zu der zweiten Luftausstoßöffnung 123a erzeugt. Der zweite Kühlluftstrom wird über die zweite Luftausstoßöffnung 123a aus dem Gehäuse 102 ausgestoßen.
Die Luftansaugöffnung 124a ist entlang eines bestimmten Bereichs der Seitenfläche 124 des Gehäuses 102 als mehrere Lüftungsfenster gebildet. Folglich wird ein Ansaugen von Luft über die Luftansaugöffnung 124a in das Gehäuse 102 vorgenommen, wenn das erste und das zweite Gebläse 105, 106 angetrieben werden.
Der Ladeschaltungsteil 104, für den hauptsächlich Dioden 141, ein Transformator 142, ein FET 143, ein Temperaturdetektionselement 144 und der Ladesteuerteil 45 auf einer Platine 140 montiert sind, lädt den Batteriesatz 3 über Klemmen 170 zum Beispiel unter Verwendung von Leistung, die von einer Netzwechselstromquelle geliefert wird. Wenn für ein schnelles Laden eine große Menge an Strom pro Einheitszeit in dem Ladeschaltungsteil 104 fließt, neigen die Dioden 141, der Transformator 142 und der FET 143 zu einer Erwärmung, und stellen sie sogenannte wärmeerzeugende Elemente dar. Um diese Komponenten vor einer Erwärmung zu schützen und eine Wärmeableitung vorzunehmen, sind zum Beispiel an den Dioden 141 und dem FET 143 jeweils Wärmeableitelemente 146, 147 angebracht.
Die Dioden 141, der Transformator 142 und der FET 143 sind in der Nähe der Luftansaugöffnung 124a angeordnet und werden der durch die Luftansaugöffnung 124a in das Innere des Gehäuses 102 geleiteten Luft direkt ausgesetzt.
Das Gehäuse 102 weist die Öffnung 171 in der oberen Fläche 121 und die erste Luftausstoßöffnung 122a, die zweite Luftausstoßöffnung 123a und die Luftansaugöffnung 124a in den Seitenflächen auf. Luftflüsse im Inneren des Gehäuses 102 werden hauptsächlich zwischen der Öffnung 171 und der ersten Luftausstoßöffnung 122a und der zweiten Luftausstoßöffnung 123a und zwischen der Luftansaugöffnung 124a und der ersten Luftausstoßöffnung 122a und der zweiten Luftausstoßöffnung 123a gebildet. Die jeweilige Form und die Position der Wärmeableitelemente 146, 147 im Inneren des Gehäuses 102 sind so festgelegt, dass wenigstens eines aus den Dioden 141, dem Transistor 142 und dem FET 143 und vorzugsweise alle davon in den zwischen der Luftansaugöffnung 124a und der ersten Luftausstoßöffnung 122a und der zweiten Luftausstoßöffnung 123a gebildeten Luftstrompfaden aufgenommen werden. Außerdem sind die Dioden 141 und der FET 143 so in Bezug auf die Wärmeableitelemente 146, 147 angebracht, dass eine Kühlung der Dioden 141 und des FET 143 im Inneren des Gehäuses 102 durch den ersten und den zweiten Kühlluftstrom ermöglicht wird. Die Wärmeableitelemente 146, 147 weisen jeweils keinen zweiten Wärmeableitabschnitt auf.
Das Temperaturdetektionselement 144 besteht zum Beispiel aus einem Thermistor und detektiert die Temperatur im Inneren des Gehäuses 102.
Der Ladesteuerteil 45 steuert unter Überwachung der Temperatur des Batteriesatzes 3 das Laden des Batteriesatzes 3 durch den Ladeschaltungsteil 104 und steuert die Drehungen des ersten und des zweiten Gebläses 105, 106.
Da die beiden Gebläse 105, 106 im Inneren des Gehäuses 102 angetrieben werden, wenn das Laden des Batteriesatzes 3 vorgenommen wird, kühlen die von der Luftansaugöffnung 124a in das Gehäuse 102 eingebrachten Kühlluftströme die wärmeerzeugenden Elemente, indem sie die Nähe der Dioden 141, des Transistors 102 und des FET 143 passieren, und werden sie von den Luftausstoßöffnungen 122a, 123a ausgestoßen. Folglich wird ein Temperaturanstieg der Dioden 141, des Transformators 142 und des FET 143 vermieden und kann das Ladegerät 100 effizient gekühlt werden.
Da die Wärmeableitelemente 146, 147 die Luftstrompfade so definieren, dass sie die Dioden 141, den Transformator 143 und den FET 143 umgeben, und der erste Kühlluftstrom und der zweite Kühlluftstrom hauptsächlich von der Seite des einen Endes der Wärmeableitelemente 146, 147 in der Nähe der Luftansaugöffnung zu der Seite des anderen Endes fließen, können die Dioden 141, der Transformator 142 und der FET 143, die eine Kühlung benötigen, effizient gekühlt werden. Da die Dioden 141 und der FET 143 jeweils an den Wärmeableitelementen 146, 147 angebracht sind, werden die Dioden 141 und der FET 143 den Kühlluftströmen, die entlang der Wärmeableitelemente 146, 147 fließen, ausgesetzt und effizient gekühlt.
Da ferner das erste Gebläse 105 und das zweite Gebläse 106 so angeordnet sind, dass ihre Drehachsenrichtungen einander kreuzen, und sie in dem Eckenbereich 126a des Gehäuses 102 ausgebildet sind, kann in dem Gehäuse 102 ein großer Bereich für den Ladeschaltungsteil 104 erhalten werden. Außerdem kann ein weiter Bereich für den Durchgang der Kühlluftströme erhalten werden.
Da die Dioden 141, der Transformator 142 und der FET 143 in der Nähe der Luftansaugöffnung 124a angeordnet sind, werden sie mit Luft, die direkt nach dem Ansaugen von der Luftansaugöffnung 24a noch nicht erwärmt wurde, als Kühlluftstrom gekühlt, weshalb sie effizient gekühlt werden. Der Fluss der Kühlluftströme kann auch umgekehrt werden. Das heißt, es ist eine Ausführung möglich, bei der die Luftausstoßöffnungen 122a und 123a als Luftansaugöffnungen Luft aufnehmen und die Luftansaugöffnung 124a als Luftausstoßöffnung Luft ausstößt.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 23 bis 28 eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform erklärt.
23 zeigt ein Ladegerät 100A, bei dem das erste Gebläse 105 und das zweite Gebläse 106 nebeneinander in der Nähe der Seitenwand 123 des quaderförmigen Gehäuses 102 angeordnet sind. Die Luftansaugöffnung 124a ist in der Seitenwand 125, die der Seitenwand 123 gegenüberliegt, gebildet. Da die weiteren Aufbauelemente jenen der zweiten Ausführungsform entsprechen, wird auf ihre ausführliche Erklärung verzichtet. Wenn das erste Gebläse 105 und das zweite Gebläse 106 angetrieben werden, fließen ein erster Kühlluftstrom und ein zweiter Kühlluftstrom von der Luftansaugöffnung 124a zu den Luftausstoßöffnungen 122a, 123a und kühlen die Dioden 141, den Transformator 142 und den FET 143, die in diesen Luftstrompfaden angeordnet sind. Das heißt, die Wärmeableitelemente 146, 147 sind so verlaufend angeordnet, dass sie die Kühlluftströme von der Luftansaugöffnung 124a zu den Luftausstoßöffnungen 122a, 123a (in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung in der Figur) leiten, und der Transformator 142 ist zwischen den Wärmeableitelementen 146, 147 angeordnet. Durch die Ausbildung von zwei Gebläsen 105, 106 im Inneren des Gehäuses 102 kann die Luftmenge erhöht werden und der Bereich, den die Luftströme passieren, vergrößert werden und die Effizienz der Kühlung der wärmeerzeugenden Elemente 141, 142, 143 und überdies des Ladegeräts 100A erhöht werden.
24 zeigt ein Ladegerät 100B, bei dem das erste Gebläse 105 und das zweite Gebläse 106 nebeneinander in der Nähe der Seitenwand 122 des Gehäuses 102 angeordnet sind. Die Luftansaugöffnung 124a ist in der Seitenwand 124, die der Seitenwand 122 gegenüberliegt, gebildet. Da die weiteren Aufbauelemente jenen der zweiten Ausführungsform entsprechen, wird auf ihre ausführliche Erklärung verzichtet. Wenn das erste Gebläse 105 und das zweite Gebläse 106 angetrieben werden, fließen ein erster Kühlluftstrom und ein zweiter Kühlluftstrom von der Luftansaugöffnung 124 zu den Luftausstoßöffnungen 122a, 123a und kühlen die Dioden 141, den Transformator 142 und den FET 143, die in diesen Luftstrompfaden angeordnet sind. Das heißt, die Wärmeableitelemente 146, 147 sind so verlaufend angeordnet, dass sie die Kühlluftströme von der Luftansaugöffnung 124a zu den Luftausstoßöffnungen 122a, 123a (in der Links-Rechts-Richtung in der Figur) leiten, und der Transformator 142 ist zwischen den Wärmeableitelementen 146, 147 angeordnet. Durch die Ausbildung von zwei Gebläsen 105, 106 im Inneren des Gehäuses 102 kann die Luftmenge erhöht werden und der Bereich, den die Luftströme passieren, vergrößert werden und die Effizienz der Kühlung der wärmeerzeugenden Elemente 141, 142, 143 und überdies des Ladegeräts 100B erhöht werden. Der Fluss der Kühlluftströme kann auch umgekehrt werden. Das heißt, es ist eine Ausführung möglich, bei der die Luftausstoßöffnungen 122a, 123a als Luftansaugöffnungen Luft ansaugen, und die Luftansaugöffnung 124a als Luftausstoßöffnung Luft ausstößt.
25 zeigt ein Ladegerät 100C, bei dem das erste Gebläse 105 und das zweite Gebläse 106 in der Nähe der Seitenwand 125 in der senkrechten Richtung nebeneinander angeordnet sind. In der Seitenwand 125 in der Nähe der Gebläse 105, 106 sind jeweils Luftausstoßöffnungen gebildet, und in der Seitenwand 123, die der Seitenwand 125 gegenüberliegt, ist eine Luftansaugöffnung gebildet. Da die weiteren Aufbauelemente jenen der zweiten Ausführungsform entsprechen, wird auf ihre ausführliche Erklärung verzichtet. Wenn das erste Gebläse 105 und das zweite Gebläse 106 angetrieben werden, fließen ein erster Kühlluftstrom und ein zweiter Kühlluftstrom von der Luftansaugöffnung zu den Luftausstoßöffnungen und kühlen die Dioden 141, den Transformator 142 und den FET 143, die in diesen Luftstrompfaden angeordnet sind. Durch die Ausbildung von zwei Gebläsen 105, 106 im Inneren des Gehäuses 102 kann die Luftmenge erhöht werden und die Effizienz der Kühlung der wärmeerzeugenden Elemente 141, 142, 143 und überdies des Ladegeräts 100C erhöht werden. In 25 sind die Wärmeableitelemente 146, 147 so angeordnet, dass sie die Kühlluftstrompfade von der Luftansaugöffnung 124a zu den Luftausstoßöffnungen 122a, 123a blockieren, doch kann die Kühleffizienz auch erhöht werden, wenn die Wärmeableitelemente 146, 147 so angeordnet werden, dass sie die Kühlluftströme leiten. Wenn dabei der Transformator 142 zwischen den Wärmeableitelementen 146, 147 in der Nähe der Luftansaugöffnung 124a angeordnet wird, kann zusätzlich zu der Effizienz der Kühlung der Dioden 141 und des FET 143 auch jene des Transformators 142 erhöht werden. Der Fluss der Kühlluftströme kann auch umgekehrt werden. Das heißt, es ist eine Ausführung möglich, bei der die Luftausstoßöffnungen 122a, 123a als Luftansaugöffnungen Luft ansaugen, und die Luftansaugöffnung 124a als Luftausstoßöffnung Luft ausstößt.
26 zeigt ein Ladegerät 100D, bei dem das erste Gebläse 105 und das zweite Gebläse 106 an der oberen Fläche 121 des Gehäuses 102 in der Nähe einer von dem Batterieanbringungsabschnitt 107 abweichenden Position nebeneinander angeordnet sind. In der oberen Fläche 121 sind in der Nähe der Gebläse 105, 106 jeweils Luftansaugöffnungen gebildet, und in der Seitenwand 123 ist eine Luftausstoßöffnung gebildet. Da die weiteren Aufbauelemente jenen der zweiten Ausführungsform entsprechen, wird auf ihre ausführliche Erklärung verzichtet. Wenn das erste Gebläse 105 und das zweite Gebläse 106 angetrieben werden, fließen ein erster Kühlluftstrom und ein zweiter Kühlluftstrom von den Luftansaugöffnungen zu der Luftausstoßöffnung und kühlen die Dioden 141, den Transformator 142 und den FET 143, die in diesen Luftstrompfaden angeordnet sind. Durch die Ausbildung von zwei Gebläsen 105, 106 im Inneren des Gehäuses 102 kann die Luftmenge erhöht werden und die Effizienz der Kühlung der wärmeerzeugenden Elemente 141, 142, 143 und überdies des Ladegeräts 100D erhöht werden. Da die beiden Gebläse 105 und 106 entlang der oberen Fläche 121 angeordnet sind, kann der Anordnungsraum für die Platine 140 sichergestellt werden. Die beiden Gebläse 105 und 106 können auch entlang der oberen Fläche 121 und der Seitenfläche 122 oder 124 angeordnet werden. Wenn die Wärmeableitelemente 146, 147 wie bei 25 entlang der Kühlluftstrompfade angeordnet werden, kann die Kühleffizienz noch weiter erhöht werden. Der Fluss der Kühlluftströme kann auch umgekehrt werden. Das heißt, es ist eine Ausführung möglich, bei der die Luftausstoßöffnung in der oberen Fläche in der Nähe der Gebläse gebildet wird und die Luftausstoßöffnung 123a in der Seitenfläche 123 als Luftansaugöffnung Luft ansaugt.
27 zeigt ein Ladegerät 100E, bei dem das erste Gebläse 105 in der Nähe der Seitenfläche 125 und das zweite Gebläse 106 in der Nähe der Seitenfläche 123 angeordnet ist. Das heißt, das erste Gebläse 105 und das zweite Gebläse 106 sind voneinander getrennt an beiden Seiten des Ladeschaltungsteils 104 angeordnet. Die Luftansaugöffnung ist in der Seitenfläche 125 gebildet, und die Luftausstoßöffnung ist in der Seitenfläche 123 gebildet. Da die weiteren Aufbauelemente jenen der zweiten Ausführungsform entsprechen, wird auf ihre ausführliche Erklärung verzichtet. Wenn das erste Gebläse 105 und das zweite Gebläse 106 angetrieben werden, fließen ein erster Kühlluftstrom und ein zweiter Kühlluftstrom von der Luftansaugöffnung zu der Luftausstoßöffnung und kühlen die Dioden 141, den Transformator 142 und den FET 143, die in diesen Luftstrompfaden angeordnet sind. Durch die Ausbildung von zwei Gebläsen 105, 106 im Inneren des Gehäuses 102 und das Antreiben eines davon zum Ansaugen von Luft und des anderen zum Ausstoßen von Luft kann die Luftmenge der in dem Gehäuse 102 fließenden Kühlluftströme erhöht werden und die Effizienz der Kühlung der wärmeerzeugenden Elemente 141, 142, 143 und überdies des Ladegeräts 100E erhöht werden.
28 zeigt ein Ladegerät 100F, bei dem das erste Gebläse 105 in der Nähe des Eckenbereichs zwischen der Seitenwand 124 und der Seitenwand 125 angeordnet ist, und das zweite Gebläse 106 in der Nähe des Eckenbereichs 126 angeordnet ist. Das heißt, das erste Gebläse 105 und das zweite Gebläse 106 sind voneinander getrennt an beiden Seiten des Ladeschaltungsteils 104 angeordnet. Die Luftansaugöffnung ist in der Seitenfläche 125 gebildet, und die Luftausstoßöffnung ist in der Seitenfläche 123 gebildet. Da die weiteren Aufbauelemente jenen der zweiten Ausführungsform entsprechen, wird auf ihre ausführliche Erklärung verzichtet. Wenn das erste Gebläse 105 und das zweite Gebläse 106 angetrieben werden, fließen ein erster Kühlluftstrom und ein zweiter Kühlluftstrom von der Luftansaugöffnung zu der Luftausstoßöffnung und kühlen die Dioden 141, den Transformator 142 und den FET 143, die in diesen Luftstrompfaden angeordnet sind. Durch die Ausbildung von zwei Gebläsen 105, 106 an beiden Enden in der diagonalen Richtung in dem Gehäuse 102 und das Antreiben eines davon zum Ansaugen von Luft und des anderen zum Ausstoßen von Luft wird eine lange Strecke für die Luftstrompfade der in dem Gehäuse 102 fließenden Kühlluftströme erhalten und kann die Effizienz der Kühlung der wärmeerzeugenden Elemente 141, 142, 143 und überdies des Ladegeräts 100F erhöht werden. Wenn die Wärmeableitelemente 146, 147 entlang der Kühlluftstrompfade (der Pfeil in der Figur) angeordnet werden, kann die Kühleffizienz noch weiter erhöht werden. Der Fluss der Kühlluftströme kann auch umgekehrt werden. Das heißt, es ist eine Ausführung möglich, bei der Luft auf Seiten der Seitenfläche 123 angesaugt wird und Luft auf Seiten der Seitenfläche 125 ausgestoßen wird.
Als nächstes wird nachstehend unter Bezugnahme auf 29 ein Ladegerät 200, das eine dritte Ausführung darstellt, erklärt. Bei dem Ladegerät 200 sind gleiche Elemente wie bei der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und in der Folge werden hauptsächlich die unterschiedlichen Elemente erklärt.
Unter Bezugnahme auf 29 umfasst das Ladegerät 200 im Inneren eines Gehäuses 202 einen Ladeschaltungsteil 204 zum Laden eines Batteriesatzes 3, und ein erstes Gebläse 205 und ein zweites Gebläse 206 zum Kühlen des Ladeschaltungsteils 204 und des Batteriesatzes 3. Das Gehäuse 202 ist ungefähr quaderförmig, und an einer oberen Fläche 221 ist an der vorderen Seite ein Batterieanbringungsabschnitt 207, an dem der Batteriesatz 3 zum Laden angebracht wird, ausgebildet. An dem Batterieanbringungsabschnitt 207 sind mehrere Klemmen 270 zum Laden des Batteriesatzes 3 ausgebildet und ist eine Öffnung 271, durch die ein Luftstrom zum Kühlen des Batteriesatzes 3 verläuft, ausgebildet. Außerdem weist das Gehäuse 202 vier Seitenflächen 222, 223, 224, 225, die die obere Fläche 221 umgeben, auf und sind die zueinander benachbarten Seitenflächen 222, 223 durch einen Eckenbereich 226 verbunden.
Das erste Gebläse 205 ist in dem Gehäuse 202 in der Nähe des Eckenbereichs 226 und der Öffnung 271 und der Seitenfläche 222 gegenüberliegend angeordnet. In dem Bereich der Seitenwand 222, dem das erste Gebläse 205 gegenüberliegt, ist eine erste Lüftungsöffnung 222a aus mehreren Lüftungsfenstern gebildet. Wenn das erste Gebläse 205 angetrieben wird, wird von der ersten Lüftungsöffnung 222a Luft angesaugt und ein erster Kühlluftstrom mit der Drehachsenrichtung X als Blasrichtung erzeugt.
Das zweite Gebläse 206 ist in dem Gehäuse 202 in der Nähe des Eckenbereichs 226 und der Öffnung 271 und der Seitenwand 223 gegenüberliegend angeordnet. In dem Bereich der Seitenwand 223, dem das zweite Gebläse 206 gegenüberliegt, ist eine zweite Lüftungsöffnung 223a aus mehreren Lüftungsfenstern gebildet. Wenn das zweite Gebläse 206 angetrieben wird, wird von der zweiten Lüftungsöffnung 223a Luft angesaugt und ein zweiter Kühlluftstrom mit der Drehachsenrichtung Y als Blasrichtung erzeugt. Das zweite Gebläse 206 ist so angeordnet, dass die Drehachsenrichtung Y die Drehachsenrichtung X des ersten Gebläses 205 kreuzt.
Die erste Lüftungsöffnung 222a und die zweite Lüftungsöffnung 223a wirken während des Ladens des Batteriesatzes als Luftansaugöffnungen, die Luft in das Innere des Gehäuses 202 einbringen.
Ferner sind in der Seitenwand 224 des Gehäuses 202 entlang eines bestimmten Bereichs mehrere Luftausstoßfenster als Luftausstoßöffnung 224a gebildet und wird durch den Antrieb des ersten und zweiten Gebläses 205, 206 der Luftausstoß des ersten und des zweiten Kühlluftstroms über die Luftausstoßöffnung 224a aus dem Gehäuse 202 vorgenommen.
Der Ladeschaltungsteil 204, für den hauptsächlich Dioden 241, ein Transformator 242, ein FET 243, ein Temperaturdetektionselement 244 und ein Ladesteuerteil 45 auf einer Platine 240 montiert sind, lädt den Batteriesatz 3 über die Klemmen 270 zum Beispiel unter Verwendung von Leistung von einer Netzwechselstromquelle. Wenn für ein schnelles Laden eine große Menge an Strom pro Einheitszeit in dem Ladeschaltungsteil 404 fließt, neigen die Dioden 241, der Transformator 242 und der FET 243 zu einer Erwärmung, und stellen sie sogenannte wärmeerzeugende Elemente dar. Um diese Komponenten vor einer Erwärmung zu schützen und eine Wärmeableitung vorzunehmen, sind zum Beispiel an den Dioden 241 und dem FET 243 jeweils Wärmeableitelemente 246, 247 angebracht.
Die Dioden 241, der Transformator 242 und der FET 243 sind in der Nähe der Luftausstoßöffnung 224a angeordnet und werden dem von der Luftausstoßöffnung 224a nach außerhalb des Gehäuses 202 ausgestoßenen ersten und zweiten Kühlluftstrom direkt ausgesetzt.
Das Gehäuse 202 weist die Öffnung 271 in der oberen Fläche 221 und die erste Lüftungsöffnung 222a, die zweite Lüftungsöffnung 223a und die Luftausstoßöffnung 224a in den Seitenflächen auf. Die Luftflüsse im Inneren des Gehäuses 202 werden hauptsächlich zwischen dem ersten und dem zweiten Gebläse 205, 206 und der Öffnung 271 und zwischen der ersten Lüftungsöffnung 222a und der zweiten Lüftungsöffnung 223a und der Luftausstoßöffnung 224a gebildet. Die Wärmeableitelemente 246, 247 bilden insbesondere zwischen der ersten Lüftungsöffnung 222a und der zweiten Lüftungsöffnung 223a und der Luftausstoßöffnung 224a Luftstrompfade. Ihre jeweilige Form und Position im Inneren des Gehäuses sind so festgelegt, dass wenigstens eines aus den Dioden 241, dem Transistor 242 und dem FET 243 und vorzugsweise alle davon in diesen Luftstrompfaden aufgenommen werden. Außerdem sind die Dioden 241 und der FET 243 so in Bezug auf die Wärmeableitelemente 246, 247 angebracht, dass eine Kühlung der Dioden 241 und des FET 243 im Inneren des Gehäuses 102 durch den ersten und den zweiten Kühlluftstrom ermöglicht wird.
Das Temperaturdetektionselement 244 besteht zum Beispiel aus einem Thermistor und detektiert die Temperatur im Inneren des Gehäuses 202.
Der Ladesteuerteil 45 steuert unter Überwachung der Temperatur des Batteriesatzes 3 das Laden des Batteriesatzes 3 durch den Ladeschaltungsteil 204 und steuert die Drehungen des ersten und des zweiten Gebläses 205, 206.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 30 ein erster Betrieb des Ladegeräts 200 erklärt.
Wenn das Ladegerät 200 zum Beispiel an eine Netzstromquelle angeschlossen wird, bestimmt der Ladesteuerteil 45 bei S111, ob an dem Batterieanbringungsabschnitt 207 ein Batteriesatz 3 angebracht ist oder nicht. Wenn ein Batteriesatz 3 angebracht ist (S111: ja), wird das erste Gebläse 205 bei S112 für fünf Sekunden eingeschaltet und angetrieben und der AUS-Zustand des zweiten Gebläses 206 beibehalten. Zu dieser Zeit wird wie in 31 gezeigt durch den Antrieb des ersten Gebläses 205 und den AUS-Zustand des zweiten Gebläses 206 Luft, die von der ersten Lüftungsöffnung 222a eingesaugt wurde, von dem ersten Gebläse 205 als erster Kühlluftstrom zu der zweiten Lüftungsöffnung 223a und der Ausstoßöffnung 224 geblasen. Der zu der zweiten Lüftungsöffnung 223a gerichtete erste Kühlluftstrom wird durch die zweite Lüftungsöffnung nach außerhalb des Gehäuses 202 ausgestoßen und an der zweiten Lüftungsöffnung 223a haftender Staub und dergleichen nach außerhalb des Gehäuses 202 weggeblasen.
Als nächstes wird zu S113 übergegangen, das erste Gebläse 205 für fünf Sekunden ausgeschaltet und angehalten und das zweite Gebläse 206 eingeschaltet und angetrieben. Dabei wird wie in 32 gezeigt durch den AUS-Zustand des ersten Gebläses 205 und den Antrieb des zweiten Gebläses 206 von der zweiten Lüftungsöffnung 223a eingesaugte Luft durch das zweite Gebläse 206 als zweiter Kühlluftstrom zu der ersten Lüftungsöffnung 222a und der Luftausstoßöffnung 224a geblasen. Der zu der ersten Lüftungsöffnung 222a gerichtete zweite Kühlluftstrom wird durch die erste Lüftungsöffnung 222a nach außerhalb des Gehäuses 202 ausgestoßen und an der ersten Lüftungsöffnung 222a haftender Staub und dergleichen nach außerhalb des Gehäuses 202 weggeblasen.
Die Zeit bei S112 und S113 wurde bei der vorliegenden Ausführungsform jeweils auf fünf Sekunden festgelegt, doch besteht keine Beschränkung auf diese Zeit und kann eine Zeit mit einer beliebigen Länge festgelegt werden.
Als nächstes wird zu S114 übergegangen, das Laden des Batteriesatzes 3 begonnen und bei S115 des erste und das zweite Gebläse 205, 206 eingeschaltet. Da das erste und das zweite Gebläse 205, 206 wie in 33 den ersten und den zweiten Kühlluftstrom erzeugen, wird Luft über die erste Lüftungsöffnung 222a, 223a in das Gehäuse 202 aufgenommen und ein Luftstrompfad zu der Ausstoßöffnung 224a gebildet. Es wird auch ein Luftstrompfad von der ersten Lüftungsöffnung 222a, 223a zu der Öffnung 271 gebildet.
Wenn das Laden des Batteriesatzes 3 bei S116 beendet wird, überprüft der Ladesteuerteil 45 bei S117, ob die Temperatur des Batteriesatzes 3 40 Grad oder mehr beträgt oder nicht. Wenn die Temperatur des Batteriesatzes 3 40 Grad oder mehr beträgt (S117: ja), wird der Antrieb des ersten und des zweiten Gebläses 205, 206 fortgesetzt (S118) und die Kühlung des Batteriesatzes 3 fortgesetzt.
Wenn die Temperatur des Batteriesatzes 3 geringer als 40 Grad ist (S117: nein), wird überprüft, ob die Temperatur des Ladeschaltungsteils 204 40 Grad oder mehr beträgt oder nicht (S119). Wenn die Temperatur des Ladeschaltungsteils 204 40 Grad oder mehr beträgt (S119: ja), wird der Antrieb des ersten und des zweiten Gebläses 205, 206 fortgesetzt (S120) und die Kühlung des Ladeschaltungsteils 204 fortgesetzt. Wenn die Temperatur des Ladesteuerteils 204 geringer als 40 Grad ist (S119: nein), wird der Antrieb des ersten und des zweiten Gebläses 205, 206 angehalten (S121).
Wenn andererseits bei S111 kein Batteriesatz 3 angebracht ist (S111: nein), wird das erste Gebläse 205 bei S122 für fünf Sekunden eingeschaltet und angetrieben und der AUS-Zustand des zweiten Gebläses 206 beibehalten. Zu dieser Zeit wird wie in 31 gezeigt durch den Antrieb des ersten Gebläses 205 und den AUS-Zustand des zweiten Gebläses 206 Luft, die von der ersten Lüftungsöffnung 222a eingesaugt wurde, als erster Kühlluftstrom von dem ersten Gebläse 205 zu der zweiten Lüftungsöffnung 223a und der Ausstoßöffnung 224 geblasen. Der zu der zweiten Lüftungsöffnung 223a gerichtete erste Kühlluftstrom wird durch die zweite Lüftungsöffnung nach außerhalb des Gehäuses 202 ausgestoßen und an der zweiten Lüftungsöffnung 223a haftender Staub und dergleichen nach außerhalb des Gehäuses 202 weggeblasen.
Als nächstes wird zu S123 übergegangen und fünf Sekunden lang das erste Gebläse 205 ausgeschaltet und angehalten und das zweite Gebläse 206 eingeschaltet und angetrieben. Dabei wird wie in 32 gezeigt durch den AUS-Zustand des ersten Gebläses 205 und den Antrieb des zweiten Gebläses 206 von der zweiten Lüftungsöffnung 223a eingesaugte Luft als zweiter Kühlluftstrom durch das zweite Gebläse 206 zu der ersten Lüftungsöffnung 222a und der Luftausstoßöffnung 224a geblasen. Der zu der ersten Lüftungsöffnung 222a gerichtete zweite Kühlluftstrom wird durch die erste Lüftungsöffnung 222a nach außerhalb des Gehäuses 202 ausgestoßen und an der ersten Lüftungsöffnung 222a haftender Staub und dergleichen nach außerhalb des Gehäuses 202 weggeblasen.
Die Zeit bei S122 und S123 wurde bei der vorliegenden Ausführungsform jeweils auf fünf Sekunden festgelegt, doch besteht keine Beschränkung auf diese Zeit und kann eine Zeit mit einer beliebigen Länge festgelegt werden.
Als nächstes wird zu S124 übergegangen und das erste Gebläse 205, 206 jeweils angehalten. Dann wird zu S125 übergegangen und befindet sich das Ladegerät 200 bei S125 bis zur Anbringung eines Batteriesatzes 3 in Bereitschaft.
Da bei dem Ladegerät 200 nach der zweiten Ausführungsform die erste Lüftungsöffnung 222a und die zweite Lüftungsöffnung 223a des Gehäuses 202, die während des Ladens des Batteriesatzes 3 als Luftansaugöffnungen verwendet werden, bei S113 und 112 als Luftausstoßöffnungen, die Luft nach außerhalb des Gehäuses 202 ausstoßen, wirken, wird es durch diesen Luftausstoß möglich, Staub und dergleichen, der an der ersten Lüftungsöffnung 222a und der zweiten Lüftungsöffnung 223a anhaftet, von der ersten Lüftungsöffnung 222a und der zweiten Lüftungsöffnung 223a zu beseitigen.
Die Dioden 241, der Transformator 242 und der FET 243, die wärmeerzeugende Elemente darstellen, sind in der Nähe der Luftausstoßöffnung 224a ausgebildet. Da der erste und der zweite Kühlluftstrom als Ausstoßluft aus dem Gehäuse an der Ausstoßöffnung 224a konzentriert werden, werden die Dioden 241, der Transformator 242 und der FET 243 mit einer vergleichsweise großen Luftstrommenge gekühlt und können die Dioden 241, der Transformator 242 und der FET 243 daher effizient gekühlt werden.
Da das erste Gebläse 205 und das zweite Gebläse 206 jeweils so im Inneren des Gehäuses 202 angeordnet werden, dass die Blasrichtungen einander kreuzen, kann der Kühlbereich durch den ersten und den zweiten Kühlluftstrom in dem Gehäuse 202 weiträumig ausgeführt werden. Folglich wird es möglich, nicht nur den Batteriesatz 3 während des Ladens, sondern auch verschiedene elektronische Komponenten – mit wärmeerzeugenden Elementen in dem Gehäuse 202 wie den Dioden 241, dem Transformator 242 und dem FET 243 und dergleichen im Zentrum – passend zu kühlen und vor einer Erwärmung zu schützen.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 34 ein zweiter Betrieb des Ladegeräts 200 erklärt.
Wenn das Ladegerät 200 zum Beispiel an eine Netzstromquelle angeschlossen wird, wird bei S31 bestimmt, ob an dem Batterieanbringungsabschnitt 7 ein Batteriesatz 3 angebracht ist oder nicht. Wenn ein Batteriesatz 3 angebracht ist (S31: ja), geht der Ladesteuerteil 45 zu S32 über und beginnt er das Laden des Batteriesatzes 3. Gleichzeitig wird bei S33 das erste Gebläse 205 eingeschaltet und sein Antrieb so wie während des Ladens des Batteriesatzes 3 mit einer Drehzahl von 100 % begonnen. Dabei wird auch das zweite Gebläse 206 eingeschaltet und angetrieben, doch wird es bei Ansetzen seiner Drehzahl während des Ladens als 100 % fünf Sekunden lang mit 20 % davon angetrieben. Zu dieser Zeit wird wie in 35 gezeigt durch den Antrieb des zweiten Gebläses 206 Luft von der zweiten Lüftungsöffnung 223a eingesaugt, doch da die Drehzahl des ersten Gebläses 205 höher als die Drehzahl des zweiten Gebläses 206 ist, wird ein Teil des durch das erste Gebläse 205 erzeugten ersten Kühlluftstroms über die zweite Lüftungsöffnung 223a aus dem Gehäuse 202 ausgestoßen. Daher wird durch den Teil des ersten Kühlluftstroms an der zweiten Lüftungsöffnung 223a anhaftender Staub und dergleichen nach außerhalb des Gehäuses 202 weggeblasen.
Als nächstes wird zu S34 übergegangen und der Antrieb des zweiten Gebläses 206 so wie während des Ladens des Batteriesatzes 3 mit einer Drehzahl von 100 % begonnen. Dabei wird auch das erste Gebläse 205 bei Ansetzen seiner Drehzahl während des Ladens als 100 % fünf Sekunden lang mit 20 % davon angetrieben. Zu dieser Zeit wird wie in 36 gezeigt durch den Antrieb des ersten Gebläses 205 Luft von der ersten Lüftungsöffnung 222a eingesaugt, doch da die Drehzahl des zweiten Gebläses 206 höher als die Drehzahl des ersten Gebläses 205 ist, wird ein Teil des durch das zweite Gebläse erzeugten zweiten Kühlluftstroms über die erste Lüftungsöffnung 222a aus dem Gehäuse 202 ausgestoßen. Daher wird durch den Teil des zweiten Kühlluftstroms an der ersten Lüftungsöffnung 222a anhaftender Staub und dergleichen nach außerhalb des Gehäuses 202 weggeblasen.
Die Zeit bei S33 und S34 wurde bei der vorliegenden Ausführungsform jeweils auf fünf Sekunden festgelegt, doch besteht keine Beschränkung auf diese Zeit und kann eine Zeit mit einer beliebigen Länge festgelegt werden. Außerdem wurde die Drehzahl des ersten Gebläses 205 und des zweiten Gebläses 206 bei S33 und S34 jeweils auf 20 % eingerichtet, doch besteht keine Beschränkung darauf und kann ein beliebiger Anteil gewählt werden, der einen Ausstoß des Kühlluftstroms von der zweiten Lüftungsöffnung 223a oder der ersten Lüftungsöffnung 222a ermöglicht.
Als nächstes wird zu S35 übergegangen, das erste und das zweite Gebläse 205, 206 jeweils auf einen Antriebszustand von 100 % eingerichtet, und der erste und der zweite Kühlluftstrom erzeugt. Durch den ersten und den zweiten Kühlluftstrom wird der Batteriesatz 3 während des Ladens gekühlt und werden die wärmeerzeugenden Elemente in dem Gehäuse wie die Dioden 241, der Transformator 242 und der FET 243 usw. gekühlt und diese wärmeerzeugenden Elemente vor Wärme geschützt.
Wenn bei S36 das Laden des Batteriesatzes 3 beendet wird, überprüft der Ladesteuerteil 45 bei S37 ob die Temperatur des Batteriesatzes 3 40 Grad oder mehr beträgt oder nicht. Wenn die Temperatur des Batteriesatzes 3 40 % oder mehr beträgt (S37: ja), wird der Antrieb des ersten und des zweiten Gebläses 205, 206 fortgesetzt (S38) und die Kühlung des Batteriesatzes 3 fortgesetzt.
Wenn die Temperatur des Batteriesatzes 3 geringer als 40 Grad ist (S37: nein), wird überprüft, ob die Temperatur des Ladeschaltungsteils 204 40 Grad oder mehr beträgt oder nicht (S39). Wenn die Temperatur des Ladeschaltungsteils 204 40 Grad oder mehr beträgt (S39: ja), wird der Antrieb des ersten und des zweiten Gebläses 205, 206 fortgesetzt (S40) und die Kühlung des Ladeschaltungsteils 204 fortgesetzt. Wenn die Temperatur des Ladeschaltungsteils 204 geringer als 40 Grad ist (S39: nein), wird der Antrieb des ersten und des zweiten Gebläses 205, 206 angehalten (S41).
Wenn andererseits bei S31 kein Batteriesatz 3 angebracht ist (S31: nein), wird das erste Gebläse 205 bei S42 für fünf Sekunden eingeschaltet und angetrieben und der AUS-Zustand des zweiten Gebläses 206 beibehalten. Zu dieser Zeit wird durch den Antrieb des ersten Gebläses 205 und den AUS-Zustand des zweiten Gebläses 206 Luft, die von der ersten Lüftungsöffnung 222a eingesaugt wurde, als erster Kühlluftstrom von dem ersten Gebläse 205 zu der zweiten Lüftungsöffnung 223a und der Ausstoßöffnung 224 geblasen. Der zu der zweiten Lüftungsöffnung 223a gerichtete erste Kühlluftstrom wird durch die zweite Lüftungsöffnung 223s nach außerhalb des Gehäuses 202 ausgestoßen und an der zweiten Lüftungsöffnung 223a haftender Staub und dergleichen nach außerhalb des Gehäuses 202 weggeblasen.
Dann wird zu S43 übergegangen und fünf Sekunden lang das erste Gebläse 205 ausgeschaltet und angehalten und das zweite Gebläse 206 eingeschaltet und angetrieben. Zu dieser Zeit wird durch den AUS-Zustand des ersten Gebläses 205 und den Antrieb des zweiten Gebläses 206 Luft, die von der zweiten Lüftungsöffnung 223a eingesaugt wurde, als zweiter Kühlluftstrom von dem zweiten Gebläse 206 zu der ersten Lüftungsöffnung 222a und der Ausstoßöffnung 224 geblasen. Der zu der ersten Lüftungsöffnung 222a gerichtete zweite Kühlluftstrom wird durch die erste Lüftungsöffnung 222a nach außerhalb des Gehäuses 202 ausgestoßen und an der ersten Lüftungsöffnung 222a haftender Staub und dergleichen nach außerhalb des Gehäuses 202 weggeblasen.
Dann wird zu S44 übergegangen und wird das erste Gebläse 205, 206 jeweils angehalten. Dann wird zu S45 übergegangen und befindet sich das Ladegerät 200 bei S45 bis zur Anbringung eines Batteriesatzes 3 in Bereitschaft. Wenn bei S45 die Anbringung eines Batteriesatzes 3 detektiert wird, wird zu S31 zurückgekehrt.
Bei dem zweiten Betrieb des Ladegeräts 200 nach der zweiten Ausführungsform wird gleichzeitig mit dem Beginn des Ladens des Batteriesatzes 3 die Drehzahl eines Gebläses aus dem ersten und dem zweiten Gebläse 205, 206 größer als die Drehzahl des anderen Gebläses gestaltet und dadurch der durch das Gebläse mit der größeren Drehzahl erzeugte Kühlluftstrom aus der Lüftungsöffnung, die dem Gebläse mit der kleineren Drehzahl entspricht, ausgestoßen, wodurch Staub und dergleichen, der an der Lüftungsöffnung, die dem Gebläse mit der kleineren Drehzahl entspricht, haftet, nach außerhalb des Gehäuses 202 weggeblasen wird. Dann wird durch Umkehren der Drehzahlen zwischen dem ersten Gebläse 205 und dem zweiten Gebläse 206 Staub und dergleichen, der an der anderen Lüftungsöffnung anhaftet, nach außerhalb des Gehäuses 202 weggeblasen. Folglich kann eine während des Ladens des Batteriesatzes auftretende Verstopfung der ersten und der zweiten Lüftungsöffnung aufgelöst werden.
Die Dioden 241, der Transformator 242 und der FET 243, die wärmerzeugende Elemente bilden, sind in der Nähe der Luftausstoßöffnung 224a ausgebildet. Da der erste und der zweite Kühlluftstrom zum Ausstoß aus dem Gehäuse an der Luftausstoßöffnung 224a konzentriert werden, werden die Dioden 241, der Transformator 242 und der FET 243 durch eine vergleichsweise große Luftstrommenge gekühlt, so dass die Dioden 241, der Transformator 242 und der FET 243 effektiv gekühlt werden können.
Da das erste Gebläse 205 und das zweite Gebläse 206 so im Inneren des Gehäuses 202 angeordnet sind, dass ihre Blasrichtungen einander kreuzen, kann der Kühlbereich im Inneren des Gehäuses 202 durch das erste und das zweite Gebläse 205, 206 weiträumiger als bei einer derartigen Anordnung, dass die Blasrichtungen der beiden Gebläse parallel verlaufen, gestaltet werden. Folglich wird es möglich, nicht nur den Batteriesatz 3 während des Ladens, sondern auch verschiedene elektronische Komponenten – mit wärmeerzeugenden Elementen in dem Gehäuse 202 wie den Dioden 241, dem Transformator 242 und dem FET 243 und dergleichen im Zentrum – passend zu kühlen und vor einer Erwärmung zu schützen.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Aufbau ausgeführt, bei dem die erste Lüftungsöffnung 222a und die zweite Lüftungsöffnung 223a durch den Eckenbereich 226 getrennt sind. Doch bei anderen Ausführungsformen ist es auch möglich, dass die erste Lüftungsöffnung 222a und die zweite Lüftungsöffnung 223a fortlaufend entlang der Seitenfläche 222, 223 gebildet sind. Ebenso ist ein Aufbau ausgeführt, bei dem die erste Lüftungsöffnung 222a und die zweite Lüftungsöffnung 223a durch den Eckenbereich 226 getrennt sind. Doch bei anderen Ausführungsformen ist es auch möglich, dass die erste Lüftungsöffnung 222a und die zweite Lüftungsöffnung 223a fortlaufend entlang der Seitenfläche 222, 223 gebildet sind.
Das Ladegerät nach der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, innerhalb des in den Ansprüchen angegebenen Hauptinhalts der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich.
Zum Beispiel können die Luftstrompfade der Kühlluftströme wie in 37 und 38 gezeigt gebildet werden. Bei diesem Ladegerät 1 nach einer vierten Ausführungsform wird für die Luftstrompfade der Kühlluftströme zusammen mit den Wärmeableitelementen 46, 47 anstelle der Wärmeableitplatte 80 der ersten Ausführungsform eine Platte 300 verwendet, die einstückig mit dem Gehäuse 2 gebildet ist. Da der weitere Aufbau dem der ersten Ausführungsform entspricht, wird auf seine Erklärung verzichtet.
Die Platte 300 definiert zusammen mit den Wärmeableitelementen 46 und 47 die Luftstrompfade der von der Luftansaugöffnung 24a eingebrachten Luft als Kühlluftströme und führt diese zu den Luftausstoßöffnungen 22a, 23a.
Die Platte 300 ist wie in 37 gezeigt in dem Gehäuse 2 des Ladegeräts 1 an der inneren Umfangsfläche auf Seiten der oberen Fläche des Gehäuses einstückig mit dem Gehäuse 2 oder davon gesondert ausgebildet. Bei einer von dem Gehäuse 2 gesonderten Ausbildung ist sie durch nicht dargestellte Schrauben oder dergleichen an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 2 fixiert. Im zusammengesetzten Zustand des Ladegeräts 1 ist die Platte so über den Wärmeableitelementen positioniert, dass sie die wärmeerzeugenden Elemente wie die Dioden 41, den Transformator 42 und den FET 43 abdeckt, das heißt, die durch die Wärmeableitelemente 46 und 47 gebildeten Luftstrompfade abdeckt, und weist sie eine solche Größe und Form auf, dass sie in der Längsrichtung der Wärmeableitelemente 46 und 47 verläuft. Die Platte 300 ist zwischen der oberen Fläche 21 des Gehäuses 2 und den Dioden 41, dem Transformator 42 und dem FET 43 angeordnet.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Bereich über dem Transformator 42 offen, doch bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Transformator 42 durch die Platte 300 abgedeckt. Daher kann die Effizienz der Kühlung des Transformators 42 erhöht werden.
Folglich werden bei Antrieb der Gebläse 5, 6 Kühlluftstrompfade von der Luftansaugöffnung 24a über die durch die Wärmeableitelemente 46, 47 und die Platte 300 gebildeten Luftstrompfade zu den Luftausstoßöffnungen 22a und 23a gebildet. Der erste Kühlluftstrom und der zweite Kühlluftstrom passieren diese Kühlluftstrompfade und kühlen jedes aus den Dioden 41, dem Transformator 42 und dem FET 43, die wärmeerzeugende Elemente darstellen. Da, was den Bereich über den wärmeerzeugenden Elementen betrifft, die wärmeerzeugenden Elemente durch die Platte 300 abgedeckt werden, verlaufen die Kühlluftströme sicher in der Umgebung der wärmeerzeugenden Elemente, werden die wärmeerzeugenden Elemente effizient gekühlt, und wird ein Temperaturanstieg des Ladegeräts 1 als Ganzes unterdrückt.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wurden Aufbauten ausgeführt, bei denen der Batteriesatz und die wärmeerzeugenden Elemente durch die Ausbildung von mehreren (zwei) Gebläsen gekühlt werden. Doch wenn ein Batteriesatz mit einer Nennkapazität von 5 Ah oder mehr mit einem Ladestrom von wenigstens 2C oder wenigstens 10 A geladen wird, doch können mehrere Gebläse vorhanden sein oder kann auch nur ein Gebläse vorhanden sein, sofern eine Luftstrommenge vorliegt, die ausreicht, um den Batteriesatz und die wärmeerzeugenden Elemente zu kühlen,.
Bei der fünften Ausführungsform ist wie in 39 gezeigt ein Aufbau ausgeführt, bei dem ein einzelnes Gebläse 6 verwendet wird. Die Anordnungsposition des Gebläses kann jede beliebige Position wie die Position des Gebläses 5 in 4, die Position des Gebläses 105, 106 in 8 oder dergleichen sein.
Wenn ein Batteriesatz mit einem Ladestrom von wenigstens 10 A geladen wird, wird es durch Einrichten der Luftstrommenge im Gehäuse 2 durch ein einzelnes Gebläse 6 auf wenigstens 13,0 m³/h (13 Kubikmeter pro Stunde) und vorzugsweise wenigstens 13,5 m³/h möglich, das Laden vorzunehmen, während eine Erwärmung der wärmeerzeugenden Elemente unterdrückt wird. Dabei ist ein Luftdruck von wenigstens 0,0015 Pa bevorzugt. Es ist auch möglich, die Luftstrommenge, die wie in 4 usw. durch mehrere Gebläse im Gehäuse 2 erzeugt wird, auf wenigstens 13,0 m³/h einzurichten. Folglich genügt beim Laden eines Batteriesatzes mit einem Ladestrom von wenigstens 10 A auch ein einzelnes Gebläse, sofern die Luftstrommenge im Gehäuse 2 auf wenigstens 13 m³/h eingerichtet werden kann.
Erklärung der Bezugszeichen

1, 100, 200 Ladegerät, 2, 102, 202 Gehäuse, 3, 33 Batteriesatz, 3a Batteriezelle, 3F erstes Unterbrechungselement, 4, 104, 204 Ladeschaltungsteil, 5, 105, 205 erstes Gebläse, 6, 106, 206 zweites Gebläse, 7 Batterieanbringungsabschnitt, 22a, 122a erste Luftausstoßöffnung, 23a, 123a zweite Luftausstoßöffnung, 222a erste Lüftungsöffnung, 223a zweite Lüftungsöffnung, 33F zweites Unterbrechungselement, 41, 141, 241 Diode, 42, 142, 242 Transformator, 43, 143, 243 FET, 45 Ladesteuerteil, 46, 47 Wärmeableitelement, 46A, 47A erster Wärmeableitabschnitt, 46B, 47B zweiter Wärmeableitabschnitt, 56 Stromfestlegeschaltung, 57 Stromsteuerschaltung, 70 Klemme

Claims

Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug, das einen mit einer Sekundärbatterie versehenen Batteriesatz für ein Elektrowerkzeug laden kann, dadurch gekennzeichnet, dass es so ausgeführt ist, dass der Batteriesatz mit einer Nennkapazität von 5 Ah oder mehr mit einem Ladestrom von wenigstens 2C geladen werden kann.
Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug, das einen mit einer Sekundärbatterie versehenen Batteriesatz für ein Elektrowerkzeug laden kann, dadurch gekennzeichnet, dass es so ausgeführt ist, dass der Batteriesatz mit einer Nennkapazität von α (α ist eine reelle Zahl von wenigstens 5) Ah mit einem Ladestrom von wenigstens 2α A geladen werden kann.
Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Batteriesatz ferner ein Unterbrechungsmittel umfasst, das gestattet, dass der Ladestrom zu der Sekundärbatterie fließt, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt wird, und den Ladestrom unterbricht, wenn die bestimmte Bedingung nicht erfüllt wird, und ein Batterieanschlussabschnitt, der mit dem Batteriesatz verbindbar ist, und ein Ladesteuermittel, das die bestimmte Bedingung des Unterbrechungsmittels des mit dem Batterieanschlussabschnitt verbundenen Batteriesatzes bestimmt und eine derartige Ladesteuerung vornimmt, dass die bestimmte Bedingung erfüllt wird, bereitgestellt sind.
Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug, das einen Batteriesatz für ein Elektrowerkzeug, der mit einer Sekundärbatterie und einem Unterbrechungsmittel, das gestattet, dass der Ladestrom zu der Sekundärbatterie fließt, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt wird, und den Ladestrom unterbricht, wenn die bestimmte Bedingung nicht erfüllt wird, versehen ist, laden kann, dadurch gekennzeichnet, dass ein Batterieanschlussabschnitt, der mit dem Batteriesatz verbindbar ist, und ein Ladesteuermittel, das die bestimmte Bedingung des Unterbrechungsmittels des mit dem Batterieanschlussabschnitt verbundenen Batteriesatzes bestimmt und eine derartige Ladesteuerung vornimmt, dass die bestimmte Bedingung erfüllt wird, bereitgestellt sind.
Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es so ausgeführt ist, dass ein Batteriesatz mit einer hohen Kapazität, der eine Nennkapazität von 5 Ah oder mehr aufweist, mit einem Ladestrom von wenigstens 2C geladen werden kann.
Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es so ausgeführt ist, dass ein Batteriesatz mit einer Nennkapazität von α (α ist eine reelle Zahl von wenigstens 5) Ah mit einem Ladestrom von wenigstens 2α A geladen werden kann.
Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Bedingung erfüllt wird, wenn der Ladestrom geringer als ein höchster zulässiger Stromwert ist, der der Batterietemperatur der Sekundärbatterie entspricht, das Ladesteuermittel ein Batterietemperaturerfassungsmittel, das die Batterietemperatur des Batteriesatzes erfasst, ein Stromfestlegemittel, das den Stromwert auf einen von mehreren Stromwerten festlegen kann, und ein Stromsteuermittel, das den Ladestrom so steuert, dass der Batteriesatz mit diesem festgelegten Stromwert geladen wird, aufweist, und der Ladestrom auf Basis der Batterietemperatur so gesteuert wird, dass der Batteriesatz mit einem höchsten Stromwert aus den Stromwerten, die kleiner als der höchste zulässige Stromwert unter den mehreren festlegbaren Stromwerten sind, geladen wird.
Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der höchste zulässige Stromwert bei der bestimmten Bedingung mit dem Ansteigen der Batterietemperatur kleiner wird, und die Ladesteuerung den Ladestrom mit dem Ansteigen der Batterietemperatur verringert.
Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladesteuermittel den Ladestrom so steuert, dass dann, wenn die Batterietemperatur beim Laden mit einem ersten Stromwert gleich oder höher als ein erster Temperaturschwellenwert wird, mit einem zweiten Stromwert, der geringer als der erste Stromwert ist, geladen wird, wobei es sich bei dem ersten Temperaturschwellenwert um einen geringeren Wert als eine erste Batterietemperatur, wenn der entsprechende höchste zulässige Stromwert der erste Stromwert ist, handelt.
Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladesteuermittel den Ladestrom so steuert, dass dann, wenn die Batterietemperatur beim Laden mit dem zweiten Stromwert gleich oder höher als ein zweiter Temperaturschwellenwert wird, der höher als der erste Temperaturschwellenwert ist, mit einem dritten Stromwert, der geringer als der zweite Stromwert ist, geladen wird, wobei es sich bei dem zweiten Temperaturschwellenwert um einen geringeren Wert als eine zweite Batterietemperatur, wenn der entsprechende höchste zulässige Stromwert der zweite Stromwert ist, und einen höheren Wert als die erste Batterietemperatur handelt.
Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterbrechungsmittel ein Thermoschutz ist.
Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterbrechungsmittel eine Sicherung ist.
Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es so ausgeführt ist, dass alternativ mehrere Batteriesätze, die unterschiedliche Spannungen und unterschiedliche Nennkapazitäten aufweisen, geladen werden können, und Batteriesätze mit einer Nennkapazität von weniger als 5 Ah mit einem Ladestrom von wenigstens 2C geladen werden können.
Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug, das einen mit einer Sekundärbatterie versehenen Batteriesatz für ein Elektrowerkzeug direkt von einer Netzwechselstromquelle laden kann, dadurch gekennzeichnet, dass es so ausgeführt ist, dass ein Batteriesatz mit einer Nennkapazität von 5 Ah oder mehr mit einem Ladestrom von wenigstens 2C und höchstens 3C geladen werden kann.
Ladegerät eines Batteriesatzes für ein Elektrowerkzeug, das einen mit einer Sekundärbatterie versehenen Batteriesatz für ein Elektrowerkzeug direkt von einer Netzwechselstromquelle laden kann, dadurch gekennzeichnet, dass es so ausgeführt ist, dass ein Batteriesatz mit einer Nennkapazität von α (α ist eine reelle Zahl von wenigstens 5) Ah oder mehr mit einem Ladestrom von wenigstens 2α A und höchstens 3α A geladen werden kann.