JP2009239989A - 充電器 - Google Patents
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Abstract
【課題】電子機器本体に接続されないパック電池のみでなく、電子機器本体に接続されるパック電池の電池温度も正確に検出する。
【解決手段】充電器は、充電端子２２と放電端子２３と温度端子２４を備えるパック電池２０を充電する。充電器は、パック電池２０の温度端子２４に接続されるプルアップ抵抗１５と、このプルアップ抵抗１５を電源ライン１６に接続するプルアップスイッチ１７と、このプルアップスイッチ１７をオフ状態とし、あるいはプルアップスイッチ１７をオンオフに切り換えて温度端子２４の電圧からパック電池２０と電子機器本体３０の接続状態を判定して、温度端子２４の電圧から電池の温度を検出する温度検出回路１１とを備えている。
【選択図】図２
【解決手段】充電器は、充電端子２２と放電端子２３と温度端子２４を備えるパック電池２０を充電する。充電器は、パック電池２０の温度端子２４に接続されるプルアップ抵抗１５と、このプルアップ抵抗１５を電源ライン１６に接続するプルアップスイッチ１７と、このプルアップスイッチ１７をオフ状態とし、あるいはプルアップスイッチ１７をオンオフに切り換えて温度端子２４の電圧からパック電池２０と電子機器本体３０の接続状態を判定して、温度端子２４の電圧から電池の温度を検出する温度検出回路１１とを備えている。
【選択図】図２
Description
本発明は、充電端子と放電端子と温度端子を有するパック電池の充電器に関する。
充電端子と放電端子を備えるパック電池は開発されている（特許文献１参照）。このパック電池は、電子機器本体にセットする状態で放電しながら充電できる。また、このパック電池は、電子機器本体にセットする状態で充電しながら放電できる。このパック電池は、電子機器本体の消費電流が小さいときは充電器からの出力で充電され、電子機器本体の消費電力が大きくなるとパック電池と充電器の両方から電力を供給できる。
特開平６−３１９２３０号公報
パック電池を充電する充電器は、電池温度を検出して充電をコントロールすることで電池を保護しながら充電できる。たとえば、電池温度が異常に高くなると、充電電流を減少し、あるいは充電を停止することで電池を保護しながら充電できる。このことを実現する充電器は、パック電池の温度端子に接続しているサーミスタなどの温度センサの電気抵抗から電池温度を検出する。パック電池は、電池温度を検出するために、温度センサを電池の表面に密着して熱結合状態としている。サーミスタなどの温度センサは、電池温度で電気抵抗が変化するので、電気抵抗から電池温度を検出できる。充電端子と放電端子と温度端子を備えるパック電池は、電子機器本体にセットされる状態で充電され、あるいは電子機器本体に接続されない状態で充電される。このパック電池は、内蔵する温度センサを使用して、充電器と電子機器本体の両方から電池温度を検出して、電池の充放電がコントロールされる。電池の温度が異常に高くなると、充電や放電を制御するからである。充電器と電子機器本体の両方でパック電池の電池温度を検出する回路図を図１に示す。この図のパック電池８０は、温度で電気抵抗が変化するサーミスタ等の温度センサ８５を内蔵している。温度センサ８５の電気抵抗を検出して電池温度を検出できる。温度センサ８５は、通電して電気抵抗を検出できる。パック電池８０に内蔵する電池８１から温度センサ８５に通電して電気抵抗を検出できるが、この回路構成は、電池８１の温度を検出するために常に電池８１を消耗する。この弊害を避けるために、図１の充電器７０は、温度センサ８５に通電するプルアップ抵抗７５を設けている。プルアップ抵抗７５は、電源ライン７６を温度端子８４に接続して、温度センサ８５に通電する。電池温度が変化すると、パック電池８０に内蔵しているサーミスタなどの温度センサ８５の電気抵抗が変化して、温度端子８４の電圧が変化する。したがって、充電器７０は、温度端子８４の電圧を検出して、電池温度を検出できる。
ところが、充電端子８２と放電端子８３を備えるパック電池８０は、図１に示すように、電子機器本体９０に接続される状態で充電器７０に接続されることがある。電子機器本体９０も、充電器７０と同じように、電池８１の温度を検出するために、プルアップ抵抗９５を介して電源ライン９６を温度端子８４に接続している。この電子機器本体９０は、パック電池８０の温度センサ８５にプルアップ抵抗９５で通電して電池温度を検出する。この回路構成において、充電器７０側で電池温度を検出するとき、パック電池８０が電子機器本体９０に接続される状態と、接続されない状態とで検出温度に誤差が発生する。それは、パック電池８０が電子機器本体９０に接続されると、充電器７０と電子機器本体９０の両方のプルアップ抵抗７５、９５を介して温度センサ８５が各々の電源ライン７６、９６に接続されるからである。充電器７０は、電子機器本体９０を接続しない状態で電池温度を検出する。したがって、パック電池８０に電子機器本体９０が接続される状態で電池温度を検出すると、温度端子８４の電圧が電子機器本体９０によって変化して検出温度に誤差ができる。
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電子機器本体に接続されないパック電池のみでなく、電子機器本体に接続されるパック電池の電池温度も正確に検出できる充電器を提供することにある。
本発明の充電器は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
充電器は、充電端子２２と放電端子２３と温度端子２４を備えるパック電池２０を充電する。充電器は、パック電池２０の温度端子２４に接続されるプルアップ抵抗１５と、このプルアップ抵抗１５を電源ライン１６に接続するプルアップスイッチ１７と、このプルアップスイッチ１７をオフ状態とし、あるいはプルアップスイッチ１７をオンオフに切り換えて温度端子２４の電圧からパック電池２０と電子機器本体３０の接続状態を判定して、温度端子２４の電圧から電池の温度を検出する温度検出回路１１とを備えている。
充電器は、充電端子２２と放電端子２３と温度端子２４を備えるパック電池２０を充電する。充電器は、パック電池２０の温度端子２４に接続されるプルアップ抵抗１５と、このプルアップ抵抗１５を電源ライン１６に接続するプルアップスイッチ１７と、このプルアップスイッチ１７をオフ状態とし、あるいはプルアップスイッチ１７をオンオフに切り換えて温度端子２４の電圧からパック電池２０と電子機器本体３０の接続状態を判定して、温度端子２４の電圧から電池の温度を検出する温度検出回路１１とを備えている。
本発明の請求項２の充電器は、温度検出回路１１が所定の周期でプルアップスイッチ１７をオンオフに切り換えて電池温度を検出している。
本発明の充電器は、電子機器本体に接続されないパック電池のみでなく、電子機器本体に接続されるパック電池の電池温度も正確に検出できる特徴がある。それは、本発明の充電器が、パック電池の温度端子に接続されるプルアップ抵抗を電源ラインに接続するプルアップスイッチを備えており、このプルアップスイッチをオフ状態とし、あるいはオンオフに切り換えて、温度端子の電圧からパック電池の電子機器本体の接続状態を判定して、温度端子の電圧から電池の温度を検出するからである。
この構造の充電器は、プルアップスイッチをオフに切り換え、あるいはプルアップスイッチをオンオフに切り換えることで、パック電池が電子機器本体に接続されているかどうかを充電器側で検出できる。電子機器本体に接続されないパック電池を充電する充電器は、プルアップスイッチをオフに切り換えると温度端子の電圧がほぼ０Ｖとなる。したがって、この状態で温度端子の電圧が設定値よりも低いと、パック電池が電子機器本体に接続されないと判定できる。また、プルアップスイッチをオンオフに切り換えると、電子機器本体に接続されていないパック電池にあっては、温度端子の電圧が大きく変化する。プルアップスイッチをオフにする状態で電圧がほぼ０Ｖとなり、プルアップスイッチをオンに切り換える状態で、温度センサがプルアップ抵抗でプルアップされるからである。したがって、充電器は、プルアップスイッチをオンオフに切り換えて、温度端子の電圧変動が設定値よりも大きいと、パック電池が電子機器本体に接続されないと判定する。温度検出回路は、パック電池が電子機器本体に接続されないと判定すると、温度センサをプルアップ抵抗で電源ラインに接続する状態として、温度センサの電気抵抗を検出し、検出される電気抵抗から電池温度を検出する。温度検出回路は、パック電池を電子機器本体に接続していると判定すると、温度センサが充電器のプルアップ抵抗で充電器の電源ラインにプルアップされ、さらに電子機器本体のプルアップ抵抗で電子機器本体の電源ラインにプルアップされているとして、温度センサの電気抵抗を検出して電池温度を検出する。電子機器本体のプルアップ抵抗の電気抵抗と電源ラインの電圧は既知な値であるから、温度検出回路は、電子機器本体のプルアップ抵抗と電源ラインの電圧を考慮して、温度センサの電気抵抗を演算する。したがって、本発明の充電器は、電子機器本体に接続されないパック電池のみでなく、電子機器本体に接続されるパック電池の電池温度も正確に検出できる。
本発明の請求項２の充電器は、温度検出回路が所定の周期でプルアップスイッチをオンオフに切り換えて電池温度を検出するので、充電器でプルアップスイッチをオンオフに切り換えて変化する電圧から、あるいはオフに切り換える電圧から電子機器本体を接続しているかどうかを判定して、電池温度を正確に検出できる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための充電器を例示するものであって、本発明は充電器を以下の回路構成には特定しない。
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
図２に示す充電器１０は、充電端子２２と放電端子２３と温度端子２４を備えるパック電池２０を充電する。この充電器１０は、パック電池２０を電子機器本体３０にセットする状態でパック電池２０を充電し、また、パック電池２０を電子機器本体３０にセットしない状態でも充電して、いずれの状態においても、電池温度を正確に検出して、電池温度で充電をコントロールする。
パック電池２０は、充電できる電池２１を内蔵している。電池２１は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池などの充電できる電池である。電池２１のプラス側とマイナス側は充電端子２２及び放電端子２３に接続されて、充電端子２２から充電され、放電端子２３から電子機器本体３０に電力を供給する。さらに、パック電池２０は、電池２１の温度を検出する温度センサ２５を内蔵している。温度センサ２５は、電池２１の表面に密着して熱結合状態に配置しているサーミスタなどの温度によって電気抵抗が変化する素子である。温度センサ２５は、パック電池２０のアースライン２６と温度端子２４に接続している。パック電池２０は、充電端子２２側にある温度端子２４Ａに加えて、放電端子２３側にあるサブ温度端子２４Ｂも備え、ひとつの温度センサ２５を両方の温度端子２４に接続している。
充電器１０は、パック電池２０の充電端子２２に接続される出力端子１２と、パック電池２０の温度端子２４に接続される温度検出端子１４と、温度検出端子１４に接続しているプルアップ抵抗１５と、このプルアップ抵抗１５を電源ライン１６に接続するプルアップスイッチ１７と、このプルアップスイッチ１７をオフ状態とし、あるいはプルアップスイッチ１７をオンオフに切り換えて温度端子２４の電圧からパック電池２０と電子機器本体３０の接続状態を判定して、温度端子２４の電圧から電池２１の温度を検出する温度検出回路１１と、この温度検出回路１１に制御されて電池２１の充電をコントロールする充電スイッチ１８と、この充電スイッチ１８に電池２１を充電する電力を供給する電源回路１９とを備える。
温度検出端子１４は、温度検出回路１１に接続されると共に、プルアップ抵抗１５とプルアップスイッチ１７の直列回路を介して電源ライン１６に接続される。プルアップ抵抗１５は、一端を温度検出端子１４に、他端をプルアップスイッチ１７に接続して、温度検出端子１４をプルアップスイッチ１７に接続する。プルアップスイッチ１７は、温度検出回路１１でオンオフに切り換えられる。プルアップスイッチ１７は、オンの状態でプルアップ抵抗１５を電源ライン１６に接続して、温度センサ２５の電気抵抗から電池温度を検出する。オン状態にあるプルアップスイッチ１７は、プルアップ抵抗１５を介して温度センサ２５に通電する。
温度検出回路１１は、プルアップスイッチ１７を、オフに切り換えて、パック電池２０が電子機器本体３０に接続されているかどうかを判定する。パック電池２０が電子機器本体３０に接続されない状態で、プルアップスイッチ１７をオフに切り換えると、充電器１０と電子機器本体３０の両方から温度端子２４に電圧が供給されなくなって、温度端子２４の電圧はほぼ０Ｖとなる。したがって、温度検出回路１１は、プルアップスイッチ１７をオフに切り換えて、温度端子２４の電圧が設定値よりも低いと、パック電池２０が電子機器本体３０に接続されない状態と判定する。パック電池２０が電子機器本体３０に接続されている状態で、プルアップスイッチ１７をオフに切り換えると、温度端子２４に電子機器本体３０のプルアップ抵抗３５から電圧が供給される。したがって、温度検出回路１１は、プルアップスイッチ１７をオフに切り換える状態で、温度端子２４の電圧が０Ｖ付近に低下しない状態、すなわち、温度端子２４の電圧が設定値よりも大きいと、パック電池２０が電子機器本体３０に接続されていると判定する。また、パック電池２０が電子機器本体３０に接続されない状態で、プルアップスイッチ１７をオフに切り換えると、温度端子２４の電圧がほぼ０Ｖに低下し、プルアップスイッチ１７をオンに切り換えると、温度端子２４の電圧が上昇する。したがって、パック電池２０が電子機器本体３０に接続されない状態で、プルアップスイッチ１７をオンオフに切り換えると、温度端子２４の電圧が大きく変動する。これに対して、パック電池２０が電子機器本体３０に接続されている状態で、プルアップスイッチ１７をオフに切り換えても、温度端子２４には電子機器本体３０から電圧が供給されるので温度端子２４の電圧の低下は小さくなる。したがって、温度検出回路１１は、プルアップスイッチ１７をオンオフに切り換えて、温度端子２４の電圧が大きく変動すると、パック電池２０が電子機器本体３０に接続されないと判定し、電圧変動が設定値よりも小さいと、パック電池２０が電子機器本体３０に接続されていると判定することができる。温度検出回路１１は、所定の周期でプルアップスイッチ１７をオンオフに切り換えて、温度端子２４の電圧からパック電池２０と電子機器本体３０の接続状態を判定することができる。温度検出回路１１は、例えば、１秒〜１分の周期でプルアップスイッチ１７をオンオフに切り換えることができる。
温度検出回路１１は、パック電池２０が電子機器本体３０に接続されないと判定すると、電子機器本体３０側のプルアップ抵抗３５や電源ライン３６を無視して、充電器１０のみのプルアップ抵抗１５で温度センサ２５に通電しているとして、温度センサ２５の電気抵抗を検出する。この状態において、温度センサ２５の電気抵抗（Ｒ）は、以下の式から演算できる。
Ｒ＝ＶT×Ｒ1／(Ｖdd1−ＶT）
ただし、この式において、ＶTは温度端子２４の電圧、Ｒ1は充電器１０に内蔵しているプルアップ抵抗１５の電気抵抗、Ｖdd1はプルアップ抵抗１５に接続している充電器１０の電源ライン１６の電圧である。
Ｒ＝ＶT×Ｒ1／(Ｖdd1−ＶT）
ただし、この式において、ＶTは温度端子２４の電圧、Ｒ1は充電器１０に内蔵しているプルアップ抵抗１５の電気抵抗、Ｖdd1はプルアップ抵抗１５に接続している充電器１０の電源ライン１６の電圧である。
さらに、温度検出回路１１は、パック電池２０が電子機器本体３０に接続されていると判定すると、電子機器本体３０側のプルアップ抵抗３５や電源ライン３６を考慮して、すなわち、充電器１０と電子機器本体３０の両方のプルアップ抵抗１５、３５から温度センサ２５に通電しているとして、温度センサ２５の電気抵抗を検出する。この状態において、温度センサ２５の電気抵抗（Ｒ）は、以下の式から演算できる。
Ｒ＝ＶT／［(Ｖdd1−ＶT）／Ｒ1＋(Ｖdd2−ＶT）／Ｒ2］
この式のおいて、ＶTは温度端子２４の電圧、Ｒ1は充電器１０のプルアップ抵抗１５の電気抵抗、Ｖdd1は充電器１０のプルアップ抵抗１５に接続している電源ライン１６の電圧、Ｒ2は電子機器本体３０のプルアップ抵抗３５の電気抵抗、Ｖdd2は電子機器本体３０のプルアップ抵抗３５に接続している電源ライン３６の電圧である。
Ｒ＝ＶT／［(Ｖdd1−ＶT）／Ｒ1＋(Ｖdd2−ＶT）／Ｒ2］
この式のおいて、ＶTは温度端子２４の電圧、Ｒ1は充電器１０のプルアップ抵抗１５の電気抵抗、Ｖdd1は充電器１０のプルアップ抵抗１５に接続している電源ライン１６の電圧、Ｒ2は電子機器本体３０のプルアップ抵抗３５の電気抵抗、Ｖdd2は電子機器本体３０のプルアップ抵抗３５に接続している電源ライン３６の電圧である。
さらに、温度検出回路１１は、温度端子２４の電圧から電池２１の温度を検出し、検出する電池２１の温度で充電スイッチ１８を制御する。電池２１の温度があらかじめ設定している最高温度まで上昇すると充電スイッチ１８をオフに切り換えて充電を停止する。
プルアップスイッチ１７と充電スイッチ１８は、ＦＥＴやトランジスタなどの半導体スイッチング素子、あるいはリレーなどのオンオフに切り換えできるスイッチである。電源回路１９は、電池２１を充電できる電圧と電流の出力特性を有する電源である。
電子機器本体３０は、パック電池２０の放電端子２３に接続される電源端子３３と、パック電池２０の温度端子２４であるサブ温度端子２４Ｂに接続される本体側の温度検出端子３４と、本体側の温度検出端子３４に接続している本体側のプルアップ抵抗３５と、本体側の温度検出端子３４の電圧から電池温度を検出する本体側の温度検出回路３１とを備えている。本体側のプルアップ抵抗３５は、一端を本体側の温度検出端子３４に接続して、他端を電源ライン３６に接続している。
本体側の温度検出回路３１は、充電器１０側の温度検出回路１１と同じように、パック電池２０が充電器１０に接続されているかどうかを判定して、温度端子２４の電圧から電池温度を検出することができる。パック電池２０が充電器１０と電子機器本体３０に接続される状態と、充電器１０が接続されずに電子機器本体３０のみに接続される状態では、温度端子２４の電圧が変化するので、パック電池２０が充電器１０に接続されるかどうかを判定することで、電子機器本体３０も電池温度を正確に検出できる。この電子機器本体３０は、図の鎖線で示すように、充電器１０と同じように、プルアップ抵抗３５と直列にプルアップスイッチ３７を接続して、プルアップスイッチ３７を介してプルアップ抵抗３５を電源ライン３６に接続する。ただ、電子機器本体は、必ずしも充電器に接続されるかどうかを判定して、電池の温度を検出する必要はない。
１０…充電器
１１…温度検出回路
１２…出力端子
１４…温度検出端子
１５…プルアップ抵抗
１６…電源ライン
１７…プルアップスイッチ
１８…充電スイッチ
１９…電源回路
２０…パック電池
２１…電池
２２…充電端子
２３…放電端子
２４…温度端子 ２４Ａ…温度端子
２４Ｂ…サブ温度端子
２５…温度センサ
２６…アースライン
３０…電子機器本体
３１…温度検出回路
３３…電源端子
３４…温度検出端子
３５…プルアップ抵抗
３６…電源ライン
３７…プルアップスイッチ
７０…充電器
７５…プルアップ抵抗
７６…電源ライン
８０…パック電池
８１…電池
８２…充電端子
８３…放電端子
８４…温度端子
８５…温度センサ
９０…電子機器本体
９５…プルアップ抵抗
９６…電源ライン
１１…温度検出回路
１２…出力端子
１４…温度検出端子
１５…プルアップ抵抗
１６…電源ライン
１７…プルアップスイッチ
１８…充電スイッチ
１９…電源回路
２０…パック電池
２１…電池
２２…充電端子
２３…放電端子
２４…温度端子 ２４Ａ…温度端子
２４Ｂ…サブ温度端子
２５…温度センサ
２６…アースライン
３０…電子機器本体
３１…温度検出回路
３３…電源端子
３４…温度検出端子
３５…プルアップ抵抗
３６…電源ライン
３７…プルアップスイッチ
７０…充電器
７５…プルアップ抵抗
７６…電源ライン
８０…パック電池
８１…電池
８２…充電端子
８３…放電端子
８４…温度端子
８５…温度センサ
９０…電子機器本体
９５…プルアップ抵抗
９６…電源ライン
Claims (2)
- 充電端子(22)と放電端子(23)と温度端子(24)を備えるパック電池(20)の充電器であって、
パック電池(20)の前記温度端子(24)に接続されるプルアップ抵抗(15)と、このプルアップ抵抗(15)を電源ライン(16)に接続するプルアップスイッチ(17)と、このプルアップスイッチ(17)をオフ状態とし、あるいはプルアップスイッチ(17)をオンオフに切り換えて温度端子(24)の電圧からパック電池(20)と電子機器本体(30)の接続状態を判定して、温度端子(24)の電圧から電池の温度を検出する温度検出回路(11)とを備えてなる充電器。 - 前記温度検出回路(11)が所定の周期でプルアップスイッチ(17)をオンオフに切り換えて電池温度を検出する請求項１に記載される充電器。
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