JP2003264935A - 待機モード付バッテリ充電器 - Google Patents

待機モード付バッテリ充電器

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JP2003264935A JP2003039570A JP2003039570A JP2003264935A JP 2003264935 A JP2003264935 A JP 2003264935A JP 2003039570 A JP2003039570 A JP 2003039570A JP 2003039570 A JP2003039570 A JP 2003039570A JP 2003264935 A JP2003264935 A JP 2003264935A
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Edward A Harrison
エー．ハリソン エドワード
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アール．ヘルド クリストファー
Robert A Usselman
エー．ユッセルマン ロバート
Thomas J Garland
ジェイ．ガーランド トーマス
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    • Y04S20/20—End-user application control systems

Abstract

(57)【要約】 【課題】 待機モード中の充電器の消費電力を低減した
バッテリ用充電器を提供する。 【解決手段】 充電器２００上に取り外しできるように
置かれたバッテリパック１０のバッテリ電源１１を充電
するための充電器２００において、この充電器２００
が、バッテリ電源１１に電気的に接続可能なコントロー
ラ２１、このコントローラ２１とバッテリ電源１１の少
なくとも１つに接続された少なくとも１つの端子（１
６、１７）、外部電源に接続でき、コントローラ２１と
バッテリ電源１１の少なくとも１つに電力を供給する電
源供給部２４、および外部電源と電源供給部２４との間
に接続され、バッテリパック１０が上記の少なくとも１
つの端子（１６、１７）に接続されるときに作動するス
イッチ２６を含むように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的にはバッテリ
充電器に関し、特に待機モード(standby mode)を備えた
バッテリ充電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯用電動工具、屋外工具、およびある
種の調理場や家庭の電気製品用のバッテリパック(batte
ry pack)には、リチュウム、ニッケルカドミウム、ニッ
ケル金属水素化物(nickel metal hydride)、および鉛蓄
電池のような再充電可能なバッテリが含まれており、従
ってこれらは取り替えるよりはむしろ再充電することが
できる。これによって大幅な費用の節約が達成される。
【０００３】図１は典型的なバッテリパックと充電器(c
harger)を示す。この図で、バッテリパック１０は充電
器２０に接続されている。バッテリパック１０は直列お
よび（あるいは）並列に接続された複数のバッテリセル
(battery cell)１１を有し、これによりバッテリパック
の電圧と電池容量(storage capacity)が決まる。バッテ
リパック１０には、第１のバッテリ接点(battery conta
ct)１２、第２のバッテリ接点１３、および第３のバッ
テリ接点１４の３つのバッテリ接点が含まれている。バ
ッテリ接点１２はバッテリパック１０用のＢ+（正）端
子である。バッテリ接点１４はＢ-即ち負／コモン端子
(common terminal)である。バッテリ接点１３はＳ端子
即ち検出端子(sensing terminal)である。バッテリ接点
１２と１４はバッテリパック１０を充電するために充電
器２０から（好ましくは以下に述べるように電流源(cur
rent source)２２から）供給される充電電流を受け取
る。
【０００４】図１に示されているように、バッテリセル
１１はバッテリ接点１２と１４の間に接続される。更
に、好ましくはバッテリ接点１３と１４の間に負の温度
係数（negative temperature co-efficient; NTC）の抵
抗あるいはサーミスタＲＴのような温度検知素子が接続
される。この温度検知素子はバッテリ温度の監視のため
にセル１１のなるべく近くに近接しているのが望まし
い。当業者であれば分かるように、コンデンサなどのよ
うな他の部品、あるいは回路をバッテリ温度を表す信号
を与えるために使用することができる。
【０００５】バッテリパック１０はまた、充電器２０が
バッテリパックのタイプと容量を識別し、それに応じて
充電することができるような、先行技術で知られている
ような識別器(identifier)をも含むことができる。
【０００６】充電器２０は好ましくはコントローラ２１
を備え、これも同様に正端子（Ｂ+）１６と負端子（Ｂ
-）１７を有し、これらはそれぞれバッテリ接点１２と
１４を介してバッテリパック１０に連結されている。正
端子はまた、コントローラ２１がバッテリパックの電圧
を検出するための入力、好ましくはアナログ／ディジタ
ル入力としての機能をすることができる。更に、コント
ローラ２１はもう１つの入力、好ましくはアナログ／デ
ィジタル入力ＴＣを有し、これは第３のバッテリ接点１
３（Ｓ）を介して温度検知素子１５につながれる。これ
によりコントローラ２１はバッテリ温度を監視すること
ができる。コントローラ２１は充電動作および監視動作
を制御するためのマイクロプロセッサ２３を含むことが
できる。コントローラ２１はバッテリパック１０に電流
を供給する電流源２２のような、バッテリパック１０に
電力を供給するための充電電源(charging power sourc
e)を制御することができる。この電流は急速充電電流(f
ast charging current)および（あるいは）均等充電電
流(equalization current)である。電流源２２はコント
ローラ２１内に一体化することができる。
【０００７】充電器２０およびその中の構成要素には、
コントローラ２１、マイクロプロセッサ２３、および電
流源２２が含まれ、これらは車のバッテリ、発電機、あ
るいはＡＣコンセントに接続することができる電源供給
部(power supply)２４から必要な電力を受け取る。電源
供給部２４は車のバッテリ、発電機、あるいはＡＣコン
セントから受け取った電力を、技術的に公知のように、
上記の種々の構成要素の所要電力要求に合わせて変換す
ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような標準的な充
電器２０は、バッテリパック１０が充電器２０に接続さ
れていないときでも、充電器２０の構成要素にまだ全電
力が供給されているのでエネルギーを消費するという問
題点がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によって、改良さ
れたバッテリパック充電器が使用される。この充電器
は、コントローラと、このコントローラに接続されたバ
ッテリ電源(battery power source)と、上記のコントロ
ーラとバッテリ電源とのうちの少なくとも１つに接続さ
れた少なくとも１つの端子と、外部電源(outside power
supply)に接続可能な電源供給部であって、上記のコン
トローラとバッテリ電源との少なくとも１つに電力を供
給する電源供給部と、上記の外部電源と電源供給部との
間に接続されたスイッチと、を含み、このスイッチはバ
ッテリパックが上記の少なくとも１つの端子に接続され
るときに作動する。
【００１０】上記の充電器はコントローラと、このコン
トローラに接続されたバッテリ電源と、上記のコントロ
ーラとバッテリ電源との少なくとも１つに接続された少
なくとも１つの端子と、外部電源に接続可能な電源供給
部であって、上記のコントローラとバッテリ電源との少
なくとも１つに電力を供給する電源供給部と、この電源
供給部と、上記のコントローラとバッテリ電源との少な
くとも１つと、の間に接続されたスイッチと、を含み、
このスイッチはバッテリパックが上記の少なくとも１つ
の端子に接続されたときに作動する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の更なる特徴と利点は以下
に述べられており、また、添付の図面と詳細な説明から
明らかになるであろう。
【００１２】添付の図は本発明の原理の実際的な応用に
よる本発明の好適実施例を示す。
【００１３】ここで本発明を添付の図を参照して述べ、
この場合同じ数字は同じ部分を示す。
【００１４】図２は本発明の第１の実施例を示し、ここ
で、バッテリ充電器２００は好ましくはコントローラ２
１を備え、これはやはり正の端子（Ｂ+）１６と負の端
子（Ｂ-）１７を有し、これらは最終的にはそれぞれバ
ッテリ接点１２と１４を介してバッテリパック１０に連
結される。正の端子はまた、コントローラ２１がバッテ
リパックの電圧を検出するための入力、好ましくはアナ
ログ／ディジタル入力として機能することができる。更
に、コントローラ２１はもう１つ別の入力ＴＣ、好まし
くはアナログ／ディジタル入力を有し、これは第３のバ
ッテリ接点１３（Ｓ）を介して温度検知素子１５に連結
される。これにより、コントローラ２１はバッテリ温度
を監視することができる。コントローラ２１は充電およ
び監視動作を制御するためのマイクロプロセッサ２３を
含むことができる。コントローラ２１は、バッテリパッ
ク１０に電流を供給する電流源２２のような、バッテリ
パック１０へ電力を供給するための充電電源を制御する
ことができる。この電流は急速充電電流および（あるい
は）均等充電電流であり得る。電流源２２はコントロー
ラ２１内に一体化することができる。
【００１５】コントローラ２１はファン２５も制御する
ようにすることができる。ファン２５はバッテリパック
１０を冷却するためにバッテリパック１０の方に送風す
るのが好適である。
【００１６】充電器２００およびその中の構成要素に
は、コントローラ２１、マイクロプロセッサ２３、ファ
ン２５、および電流源２２が含まれ、これらは車のバッ
テリ、発電機、あるいはＡＣコンセントに接続すること
ができる電源供給部２４から必要な電力を受け取る。電
源供給部２４は、技術的に公知のように、上記の車のバ
ッテリ、発電機、あるいはＡＣコンセントから受け取っ
た電力を、上記の種々の構成要素の所要電力要求に合う
ように変換することができる。
【００１７】当業者であれば分かるように、電源供給部
２４は充電器２００内のその他の部品(component)や構
成要素(element)に電力を供給することができる。
【００１８】バッテリパック１０が充電器２００に接続
されていないときには、充電器２００はエネルギーを消
費しないようにするために、充電器２００内の種々の構
成要素を外部電源から切り離すためのスイッチ手段を備
えることが望ましい。図２の実施例では、スイッチ２６
が外部電源と電源供給部２４との間に配置されている。
スイッチ２６は開位置(open position)にバイアスされ
ている瞬時閉形単極スイッチ(momentarily-closed sing
le-pole switch)とすることができる。図２（Ｂ）に示
されているように、スイッチ２６は充電器２００の各種
の構成要素を収容する充電器ケース(housing)２７から
突き出している押しボタンを有する。従って、バッテリ
パック１０が充電器２００上に置かれるとき、スイッチ
２６は閉じられて、外部電源からの電力が電源供給部２
４に供給され、そして最終的には種々の充電器構成要素
に供給されることができるようになる。
【００１９】当業者であれば分かるように、あるタイプ
の電気ー機械的スイッチ(electro-mechanical switch)
がこれまで開示されているが、同じ目的に別のスイッチ
を使用することができる。例えば、スイッチ２６は機械
的コンタクトスイッチ、光学的コンタクトスイッチ、光
近接スイッチ、静電近接スイッチ（capacitive proximi
ty switch)、あるいは磁気近接スイッチとすることがで
きよう。
【００２０】図３は本発明の第２の実施例を示し、ここ
で同じ番号は同じ部分を参照する。上記の実施例で述べ
た内容は全てここでも引用して参照されるものとする。
第１の実施例との主な差異は、本実施例においては、ス
イッチ２６は、外部電源と電源供給部２４との間ではな
く、異なった充電器構成要素間に配置され得ることであ
る。図３に示されているように、スイッチ２６は多極と
することができる。少なくとも１つの極は電源供給部２
４に接続され、一方他の極はコントローラ２１、電流源
２２、および（あるいは）ファン２５、などに接続され
るようにすることができる。従って、バッテリパック１
０が充電器２００の上に置かれ、スイッチ２６が閉じら
れると、電源供給部２４からの電力を上記の種々の充電
器構成要素に供給することができるようになる。
【００２１】図３は全ての充電器構成要素が電源供給部
２４から切り離されている状態を示すが、当業者であれ
ば分かるように、設計者は、いくつかの充電器構成要素
を電源供給部２４に接続されたままにしておくように、
スイッチ２６をその間に配置しないでおくことができ
る。
【００２２】図４は本発明の第３の実施例を示し、ここ
で同じ番号は同じ部分を参照する。上述の実施例におい
て述べたことは全てここでも参照するものとする。第１
の実施例との主な違いは、本実施例では、スイッチ２６
は好ましくはリレー２８に接続され、今度はこのリレー
が外部電源と電源供給部２４との間に配置されることで
ある。従って、外部電源と電源供給部２４とはスイッチ
２６とリレー２８が閉じるまで切り離されたままになっ
ていることになる。従って、バッテリパック１０が充電
器２００の上に置かれるときに、スイッチ２６が閉じ、
外部電源からの電力が電源供給部２４に供給され、そし
て最終的には種々の充電器構成要素に供給されることが
できるようになる。
【００２３】図５、図６は本発明の第４の実施例を示
し、ここで図５はバッテリパックを取り外した状態を、
また図６はバッテリパックを取り付けた状態を示す。ま
た、同じ番号は同じ部分を示す。上述の実施例において
述べたことは全てここでも引用し、参照するものとす
る。第１の実施例との主な違いは、本実施例では、ディ
スクリートの別個のスイッチ(discrete separate switc
h)２６は使用されていないことである。その代わりに、
１つあるいはそれ以上のバッテリ端子がスイッチとして
の機能を果たす。
【００２４】図５、図６に示されているように、バッテ
リ端子と接触する少なくとも１つの充電器端子を分割す
るのが好適である。特に、負のバッテリ端子１４に接触
する充電器端子３０Ａ、３０Ｂは好ましくは別々に独立
しているかあるいは分割されており、従ってバッテリパ
ック１０を充電器２００に接続すると、端子３０Ａ、３
０Ｂの間のギャップが閉じられる。このギャップが閉じ
られるとき、電力を電流源２２、コントローラ２１およ
び（あるいは）ファン２５に供給することができる。
【００２５】当業者であれば分かるように、電力はコン
デンサ２４Ｃを通っても供給される。従って、もし設計
者が、どれかの部品あるいは構成要素がバッテリパック
１０がちょうど取り付けられたときに電力を受けるので
はなく、むしろ常時電力を受けるべきであると決めた場
合は、設計者はそれらの部品あるいは構成要素を要素３
１のようにコンデンサ２４Ｃと端子３０Ａの間に並列に
配置することができる。
【００２６】また、正のバッテリ端子１２と接触するよ
うに分割充電器端子３０Ｃ、３０Ｄを備えることも好適
である。バッテリパック１０を充電器２００に接続する
と、電流源２２からの電力は端子３０Ｃを経由してバッ
テリパック１０に流入することになる。
【００２７】当業者であれば分かるように、端子３０Ｄ
は何も接続しないダミー端子であるのが好適である。ダ
ミー端子を備える１つの理由は製造者が共通部品(commo
n parts)をより多く使用して材料費を低減することがで
きるようにすることである。
【００２８】また、図５、図６に示された電源供給部２
４は基本的な整流器で構成されているが、変圧器あるい
は電力用コンバータの集積回路のような別の標準的な電
源素子を追加するかあるいは電源供給部２４に置換して
もよいことも当業者には理解されると思われる。
【００２９】最後に、当業者であれば分かるように、こ
こで開示した手段への更なる追加あるいはその代案が可
能である。しかしながら、これらの全ての追加および
（あるいは）代案は本発明と同等なものであると考えら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術のバッテリパックおよび充電器の回路
図である。
【図２】本発明の第１の実施例による充電器を示し、こ
こで（Ａ）は充電器の回路図であり、また（Ｂ）はバッ
テリパックと充電器の側面図である。
【図３】本発明の第２の実施例による充電器の回路図で
ある。
【図４】本発明の第３の実施例による充電器の回路図で
ある。
【図５】本発明の第４の実施例によるバッテリパックと
充電器の回路図で、バッテリパックを取り外した状態を
示す図である。
【図６】本発明の第４の実施例によるバッテリパックと
充電器の回路図で、バッテリパックを取り付けた状態を
示す図である。
【符号の説明】
１０…バッテリパック ２００…充電器 ２１…コントローラ ２２…電流源 ２３…マイクロプロセッサ ２４…電源供給部 ２５…ファン ２６…スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー エス．ハワード アメリカ合衆国，メリーランド 21045, コロンビア，メイ デイ コート 9213 (72)発明者 エドワード エー．ハリソン アメリカ合衆国，メリーランド 21014, ベル エアー，チェシャー レーン 1212 (72)発明者 ネイサン ジェイ．クルーズ アメリカ合衆国，メリーランド 21234, パークビル，エッジウッド ロード 1859 (72)発明者 クリストファー アール．ヘルド アメリカ合衆国，ペンシルベニア 17327, グレン ロック，ハノーバー ストリート 27ビー (72)発明者 ロバート エー．ユッセルマン アメリカ合衆国，メリーランド 21050, フォレスト ヒル，ロックス ロード 2711 (72)発明者 トーマス ジェイ．ガーランド アメリカ合衆国，メリーランド 21015, ベル エアー，ファウンテン グレン ド ライブ 1412 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 AA04 AA07 BA01 CA02 CB01 FA03 GC05 5H030 AA03 AS12 AS18 BB01 DD12

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 充電器上に取り外し可能に置かれて、該
    充電器に電気的に接続可能なバッテリ電源を充電するた
    めの充電器であって、 前記バッテリ電源に電気的に接続可能なコントローラ
    と、 前記コントローラと前記バッテリ電源との少なくとも１
    つに接続された少なくとも１つの端子と、 外部電源に接続可能な電源供給部であって、前記コント
    ローラと前記バッテリ電源との少なくとも１つに電力を
    提供する電源供給部と、 前記外部電源と前記電源供給部との間に接続されたスイ
    ッチであって、バッテリ電源が前記少なくとも1つの端
    子に接続されるときに作動するスイッチと、を含むこと
    を特徴とする充電器。
  2. 【請求項２】 更に、前記電源供給部に接続されたファ
    ンを含む請求項１に記載の充電器。
  3. 【請求項３】 前記ファンが前記コントローラによって
    制御される請求項２に記載の充電器。
  4. 【請求項４】 更に、前記電源供給部に接続された電流
    源を含む請求項１に記載の充電器。
  5. 【請求項５】 前記電流源が前記コントローラによって
    制御される請求項４に記載の充電器。
  6. 【請求項６】 充電器上に取り外し可能に置かれて、該
    充電器に電気的に接続可能なバッテリ電源を充電する充
    電器であって、 前記バッテリ電源に電気的に接続可能なコントローラ
    と、 前記コントローラと前記バッテリ電源との少なくとも１
    つに接続された少なくとも1つの端子と、 外部電源に接続可能な電源供給部であって、前記コント
    ローラと前記バッテリ電源との少なくとも１つに電力を
    供給する電源供給部と、 前記外部電源と前記電源供給部との間に接続されたスイ
    ッチであって、バッテリ電源が前記充電器上に置かれる
    ときに作動するスイッチと、を含むことを特徴とする充
    電器。
  7. 【請求項７】 更に、前記電源供給部に接続されたファ
    ンを含む請求項６に記載の充電器。
  8. 【請求項８】 前記ファンが前記コントローラによって
    制御される請求項７に記載の充電器。
  9. 【請求項９】 更に、前記電源供給部に接続された電流
    源を含む請求項６に記載の充電器。
  10. 【請求項１０】 前記電流源が前記コントローラによっ
    て制御される請求項９に記載の充電器。
  11. 【請求項１１】 充電器上に取り外し可能に置かれて、
    該充電器に電気的に接続可能なバッテリ電源を充電する
    充電器であって、 前記バッテリ電源に電気的に接続可能なコントローラ
    と、 前記コントローラと前記バッテリ電源との少なくとも１
    つに接続された少なくとも1つの端子と、 外部電源に接続可能な電源供給部であって、前記コント
    ローラと前記バッテリ電源との少なくとも１つに電力を
    供給する電源供給部と、 前記電源供給部と、前記コントローラと前記バッテリ電
    源との少なくとも１つと、の間に接続されたスイッチで
    あって、バッテリパックが前記少なくとも1つの端子に
    接続される時に作動するスイッチと、を含むことを特徴
    とする充電器。
  12. 【請求項１２】 更に、前記電源供給部に接続されたフ
    ァンを含む請求項１１に記載の充電器。
  13. 【請求項１３】 前記ファンが前記コントローラによっ
    て制御される請求項１２に記載の充電器。
  14. 【請求項１４】 更に、前記電源供給部に接続された電
    流源を含む請求項１１に記載の充電器。
  15. 【請求項１５】 前記電流源が前記コントローラによっ
    て制御される請求項１４に記載の充電器。
  16. 【請求項１６】 充電器上に取り外し可能に置かれて、
    該充電器に電気的に接続可能なバッテリ電源を充電する
    充電器であって、 前記バッテリ電源に電気的に接続可能なコントローラ
    と、 前記コントローラと前記バッテリ電源との少なくとも1
    つに接続された少なくとも１つの端子と、 外部電源に接続可能であり、前記コントローラと前記バ
    ッテリ電源とに電力を供給する電源供給部であって、前
    記バッテリ電源が前記電源供給部に接続されなければ前
    記コントローラに電力を供給しない電源供給部と、を含
    むことを特徴とする充電器。
  17. 【請求項１７】 更に、前記電源供給部に接続されたフ
    ァンを含む請求項１６に記載の充電器。
  18. 【請求項１８】 更に、前記電源供給部に接続された電
    流源を含む請求項１６に記載の充電器。
  19. 【請求項１９】 前記電源供給部は、前記バッテリ電源
    が該電源供給部に接続されない限り前記電流源に電力を
    供給しない請求項１８に記載の充電器。
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