JP2011078246A - 充電装置及び充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】所定の充電状態の報知時に、外部から供給される電力の消費量が少ないか、外部から供給される電力を消費しない充電装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る充電装置は、充電電池を充電する充電装置であって、前記充電電池の所定の充電状態を検出するための検出部と、前記充電電池が前記所定の充電状態にあることを報知するための報知部と、前記検出部によって前記所定の充電状態を検出する第１動作と前記第１動作で前記所定の充電状態を検出すると前記充電電池が前記所定の充電状態にあることを前記報知部によって報知する第２動作とを行う制御部と、前記制御部が前記第２動作を行うために必要な電力を前記充電電池から前記制御部に供給する電力供給部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の２次電池（充電電池）を充電する充電装置及び充電システムに関する。

コードレス工具等の２次電池（充電電池）を充電する充電装置であって、充電を行っていない充電待機時に外部から供給される電力の消費を低減する充電装置は、従来から提案されている。

例えば、特許文献１には、充電電池が充電装置から取り外されたとき、定電圧電源の出力を停止させる充電装置が開示されている。このような充電装置は、外部から供給される電力を用いて充電電池の所定の充電状態（満充電等）をユーザに報知する。

特開２００６−２５４６０７号公報

しかし、特許文献１に記載された充電装置は、外部から供給される電力を用いて充電電池の充電状態をユーザに報知するので、所定の充電状態の報知時に外部から供給される電力を消費する。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所定の充電状態の報知時に、外部から供給される電力の消費量が少ないか、外部から供給される電力を消費しない充電装置及び充電システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る充電装置は、
充電電池を充電する充電装置であって、
前記充電電池が所定の充電状態にあることを報知する報知手段を備え、
前記報知手段は、前記充電電池から供給される電力によって動作する。

前記充電装置は、前記充電電池の前記所定の充電状態を検出する検出手段をさらに備えてもよく、
前記報知手段は、前記検出手段が前記所定の充電状態を検出すると前記充電電池が前記所定の充電状態にあることを報知してもよい。

上記課題を解決するために、本発明の第２の観点に係る充電装置は、
充電電池を充電する充電装置であって、
前記充電電池の所定の充電状態を検出するための検出部と、
前記充電電池が前記所定の充電状態にあることを報知するための報知部と、
前記検出部によって前記所定の充電状態を検出する第１動作と前記第１動作で前記所定の充電状態を検出すると前記充電電池が前記所定の充電状態にあることを前記報知部によって報知する第２動作とを行う制御部と、
前記制御部が前記第２動作を行うために必要な電力を前記充電電池から前記制御部に供給する電力供給部と、
を備える。

また、前記充電装置は、前記充電装置の外部から供給された電力を用いて前記充電電池の充電を行う第１電源回路をさらに備えてもよく、
前記制御部は、前記第１動作で前記所定の充電状態を検出すると前記第１電源回路に前記充電を停止させる第３動作をさらに行ってもよい。

また、前記充電装置は、前記充電装置の外部から供給された電力を用いて前記制御部に電力を供給する第２電源回路をさらに備えてもよく、
前記制御部は、前記第２動作を行うときに、前記第２電源回路を停止させ、前記電力供給部を動作させてもよい。

前記制御部は、前記電力供給部を動作させてから前記第２電源回路を停止させてもよい。

前記所定の充電状態は、満充電状態であってもよい。

また、本発明の第３の観点に係る充電システムは、
前記いずれかの充電装置と、
前記充電装置が充電する前記充電電池と、
を備える。

本発明に係る充電装置及び充電システムは、所定の充電状態の報知時に、外部から供給される電力の消費量が少ないか、外部から供給される電力を消費しない。

本発明の一実施形態に係る充電装置の構成を示した回路図である。 本発明の一実施形態に係る充電装置が行う充電処理のフローチャートである。

本発明に係る一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。なお、本発明は下記の実施形態及び図面によって限定されるものではない。下記の実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることができるのはもちろんである。また、以下の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略する。また、「接続する」とは、電気的に接続することを含む。

図１に示すように、本実施形態に係る充電装置Ａは、この充電装置Ａに接続（実装）された充電電池２を充電する。充電電池２（２次電池、電池パック等とも言われる。）は、直列に接続された充電可能な複数の素電池（セル）からなる素電池群２Ａと、サーミスタ等によって構成され、素電池群２Ａに接触又は近接して配置された温度検出素子２Ｂと、を備える。温度検出素子２Ｂは、素電池群２Ａの温度を検出するための素子である。充電電池２は、例えば、リチウムイオン２次電池である。各素電池は約３．６Ｖの電圧を有するリチウムイオン電池であり、素電池群２Ａは、このリチウムイオン電池を４個直列に接続したものであり、充電電池２は約１４．４Ｖの電圧を有する。充電電池２は、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素電池等であってもよい。

充電装置Ａは、第１の整流平滑回路１０と、スイッチング回路２０と、第２の整流平滑回路３０と、電流検出部３と、電池電圧検出部４０と、制御部５０と、充電電流制御部６０と、定電圧電源７０と、電源起動部８０と、電池温度検出部９０と、待機用電源回路１００と、充電制御信号伝達部４と、充電電流信号伝達部５と、充電電流設定部６と、定電圧伝達部７と、リセットＩＣ８と、停止信号伝達部９と、充電電池検出部１３と、報知回路１４と、を備える。

第１の整流平滑回路１０は、全波整流回路１１と、この全波整流回路１１に接続された平滑用コンデンサ１２とを備える。全波整流回路１１は、充電装置Ａの外部の交流電源１に接続される。交流電源１は、この第１の整流平滑回路１０に電力（充電電圧及び充電電流）を供給する。交流電源１は、例えば、商用電源である。第１の整流平滑回路１０は、交流電源１から供給される電力を全波整流及び平滑化する回路である。

スイッチング回路２０は、高周波トランス（降圧トランス）２１と、高周波トランス２１の１次コイルに直列接続されたＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）２２と、ＭＯＳＦＥＴ２２のゲート電極に印加する駆動パルス信号のパルス幅を変調させるＰＷＭ制御ＩＣ（駆動信号制御部）２３とを備える。スイッチング回路２０には、第１の整流平滑回路１０を介して充電装置Ａの外部の交流電源１から電力が供給される。

ＰＷＭ制御ＩＣ２３は、後述の充電電流信号伝達部５から供給される充電電流信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ２２のゲート電極に供給する駆動パルス幅を変え、ＭＯＳＦＥＴ２２のオン時間を制御し、交流電源１から供給される電力について、後述の第２の整流平滑回路３０の出力電圧と充電電池２の充電電流とを調整する。

第２の整流平滑回路３０は高周波トランス２１の２次コイル側に接続されたダイオード３１及び３２と、ダイオード３１及び３２に接続されたチョークコイル３３と、ダイオード３２及びチョークコイル３３に接続された平滑コンデンサ３４から成る。第２の整流平滑回路３０は、スイッチング回路２０から供給される電力を整流及び平滑化する回路である。

本実施形態では、スイッチング回路２０と、第２の整流平滑回路３０とが、充電装置Ａの外部から供給された電力を用いて充電電池２の充電を行う第１電源回路を構成する。

ここで、充電装置Ａの外部から供給された電力とは、本実施形態のように、第１の整流平滑回路１０によって整流及び平滑化された電力等、外部からの電力を所定の方法で変換した電力であってもよい。

第１の整流平滑回路１０とスイッチング回路２０と第２の整流平滑回路３０とは、交流電源１の電圧を所望の電圧に変換する。例えば、交流電源１として電圧が１００Ｖの商用交流電源を用いた場合、この電圧が印加される第１の整流平滑回路１０から得られる電圧は約１４０Ｖ、第２の整流平滑回路３０の出力電圧は最大で約１６Ｖとなる（充電電池２が１４．４Ｖのリチウムイオン２次電池の場合）。例えば、交流電源１として電圧が２３０Ｖの商用交流電源を用いた場合、この電圧が印加される第１の整流平滑回路１０から得られる電圧は約３２０Ｖ、第２の整流平滑回路３０の出力電圧は最大で約１６Ｖとなる（充電電池２が１４．４Ｖのリチウムイオン２次電池の場合）。

電流検出部３は、抵抗によって構成され、充電電池２に流れる充電電流を検出するのに用いられる。電流検出部３は、一端が充電電池２に接続され、他端が第２の整流平滑回路３０と後述の充電電流制御部６０とに接続される。

電池電圧検出部４０は、直列に接続された抵抗４１，４２を備える。電池電圧検出部４０は、一端が充電電池２と接続され、充電電池２の電圧を検出するのに用いられる。電池電圧検出部４０の抵抗４１，４２によって、充電電池２の端子電圧は分圧される。電池電圧検出部４０は、分圧された電圧値に対応する検出信号（充電電池２の充電電圧の検出信号）を、後述のＡ／Ｄコンバータ５５に供給する。後述の制御部５０は、この検出信号によって、充電電池２の充電状態、特に、所定の充電状態（例えば、満充電状態、充電ができない状態）を検出できる。本実施形態では、電池電圧検出部４０が充電電池２の所定の充電状態を検出するための検出部を構成する。

電池温度検出部９０は、充電電池２（素電池群２Ａ）の温度を検出するためのものである。電池温度検出部９０は、一端が互いに接続された抵抗９１、９２を備える。抵抗９１は、５Ｖの定電圧源（後述の第２電源回路）と接続され、抵抗９１と抵抗９２とには温度検出素子２Ｂが接続される。電池温度検出部９０は、抵抗９１と抵抗９２及び温度検出素子２Ｂの抵抗とによって分圧された電圧値（充電電池２の温度に対応した値になる）に対応する検出信号（充電電池２の温度の検出信号）を後述のＡ／Ｄコンバータ５５に供給する。制御部５０は、この検出信号によって、充電電池２の充電状態、特に、所定の充電状態（例えば、満充電状態、充電ができない状態）を検出できる。本実施形態では、電池温度検出部９０も充電電池２の所定の充電状態を検出するための検出部を構成する。

充電電池２の所定の充電状態を検出するための検出部は、電池電圧検出部４０と電池温度検出部９０とのうちのいずれか一方を用いるものであってもよい。

第１電源回路は、充電電流制御部６０が接続されている。充電電流制御部６０は、演算増幅器６１及び６２と、入力抵抗６３及び６５と、帰還抵抗６４及び６６とから構成された演算増幅回路を含む。

入力側に入力抵抗６３が配置され、この入力抵抗６３に演算増幅器６１の反転入力端子が接続される。また、帰還抵抗６４は、演算増幅器６１の出力端子と反転入力端子とに接続される。また、演算増幅器６１の非反転入力端子は接地される。入力抵抗６５は、演算増幅器６１の出力端子と、演算増幅器６２の非反転入力端子とに接続される。帰還抵抗６６は、演算増幅器６２の出力端子と非反転入力端子とに接続される。

この充電電流制御部６０の入力側は電流検出部３に接続される。また、その出力側は充電電流信号伝達部５を介してＰＷＭ制御ＩＣ２３に接続される。ここで、充電電流信号伝達部５は、信号を伝達する素子であり、フォトカプラ等から構成される。

更に、演算増幅器６２の反転入力端子には充電電流設定部６が接続される。充電電流設定部６は、後述する出力ポート５６ａからの制御信号に対応した電圧値（充電電流設定基準値）を演算増幅器６２の反転入力端子に印加（供給）する。充電電流設定基準値は、充電電流の上限値を特定するものであり、充電電池の種類に応じて設定され、充電開始後には変更されない。

充電電流制御部６０は、電流検出部３を用いて充電電流を検出し、検出した充電電流に対応する電圧と充電電流設定基準値との差を充電電流信号（充電電流を制御するための制御信号）として充電電流信号伝達部５を介してＰＷＭ制御ＩＣ２３に出力する。

制御部５０は、例えば、マイクロコンピュータから成る。制御部５０は、制御プログラムを実行して所定の処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）５１と、制御プログラム等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）５２と、ＣＰＵ５１の作業領域及びデータの一時記憶領域などとして利用されるＲＡＭ（Random Access Memory）５３と、タイマ５４と、充電電池２の充電電圧の検出信号及び充電電池２の温度の検出信号についてアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ５５と、制御信号を供給する出力ポート５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄと、定電圧電源７０から電源が供給された場合、リセット信号が供給されるリセット入力ポート５７と、を含む。これらの各要素は内部バスによって相互に接続されている。制御部５０は、後述の第１乃至第３動作を行う。制御部５０は、他の構成であっても良い。

ＣＰＵ５１は、制御プログラムに従って、充電電池２の充電の開始又は停止を指示する制御信号（充電制御信号）を、出力ポート５６ａから充電制御信号伝達部４を介してＰＷＭ制御ＩＣ２３の制御入力端子に供給する。充電制御信号が、ＰＷＭ制御ＩＣ２３（スイッチング回路２０）に供給されると、ＰＷＭ制御ＩＣ２３は所定の動作を行う。これによって、スイッチング回路２０は充電の開始又は停止（第１電源回路の動作の開始又は停止）を制御する。充電制御信号伝達部４は、信号を伝達する素子によって構成され、フォトカプラ等からなる。

ＣＰＵ５１は、例えば、最新の電池電圧（充電電池２の充電電圧の検出信号によって検出できる。）及び最新の電池温度（充電電池２の温度の検出信号によって検出できる。）とＲＡＭ５３に記憶したサンプリング時間前にサンプリングした複数の電池電圧及び複数の電池温度とから電池電圧勾配及び電池温度勾配の演算等を行う。

ＣＰＵ５１は、所望のタイミングで、出力ポート５６ｄから待機用電源回路１００を動作又は停止させる制御信号（待機用電源制御信号）を待機用電源回路１００に供給する。

定電圧電源７０は、トランス７１と、トランス７１の１次コイル側にコレクタが接続されたスイッチングトランジスタ７２と、トランス７１の補助コイル７１１に接続された整流ダイオード７９及び平滑コンデンサ７８から成る動作電圧供給回路と、スイッチングトランジスタ７２のベース端子に接続された定電圧制御部（ベース駆動制御部）７７とを備え、更にトランス７１の２次コイル側には、整流ダイオード７１０と、平滑コンデンサ７４及び７５と、３端子レギュレータ７３とから成る電源出力回路を備える。また、定電圧電源７０は、フォトカプラ等の信号伝達素子によって構成された定電圧伝達部７６を備える。定電圧伝達部７６は、電源出力回路に接続され、トランス７１の２次コイル側の整流ダイオード７１０を通して整流された電圧を定電圧制御部７７に伝達する。

定電圧制御部７７は、定電圧電源７０の制御部に相当し、第１の整流平滑回路１０から入力Ｖｃｃに電力が供給される。第１の整流平滑回路１０から定電圧制御部７７に一旦電力が供給されると、定電圧制御部７７は、定電圧伝達部７６から供給された信号（整流ダイオード７１０を通して整流された電圧を表す信号）に基づいて、平滑コンデンサ７４の両端電圧が所定の電圧となるようにスイッチングトランジスタ７２をスイッチング動作させる。一旦スイッチング動作が開始すると、トランス７１の補助コイル７１１に発生した電圧が整流ダイオード７９、平滑コンデンサ７８を介して定電圧制御部７７の入力Ｖｃｃに印加されるので、定電圧電源７０は入力Ｖｃｃへの第１の整流平滑回路１０からの電力の供給が停止しても（電源起動部８０が停止しても）動作する。

一方、定電源電圧７０のトランス７１側には第１の整流平滑回路１０からの電力が引き続き供給され、トランス７１の２次コイル側の整流ダイオード７１０を通して整流された電圧が定電圧伝達部７６を介して定電圧制御部７７に帰還され、定電圧制御部７７の出力電圧が所定のパルス幅を持つように制御され、これに基づくスイッチングトランジスタ７２のスイッチング動作により、整流ダイオード７１０と、平滑コンデンサ７４及び７５と、３端子レギュレータ７３とから成るトランス７１の２次コイル側電源出力回路は、所定の定電圧Ｖｃを出力する。この定電圧Ｖｃは、例えば、５Ｖの電圧である。この定電圧Ｖｃは制御部５０、充電電流制御部６０、リセットＩＣ８、及び電池温度検出部９０等に印加され、定電圧電源７０はこれらの電源になる。

本実施形態では、定電圧電源７０が、充電装置Ａの外部から供給された電力を用いて制御部５０に電力を供給する第２電源回路を構成する。

定電圧電源７０の出力にはリセットＩＣ８が接続されている。定電圧電源７０が動作すると、この停電源電圧７０からリセットＩＣ８に電圧（５Ｖ）が印加され、リセットＩＣ８はリセット信号を制御部５０の入力ポート５７に供給する。リセット入力ポート５７（制御部５０）に供給されたリセット信号によって、制御部５０はリセットされる。

停止信号伝達部９は、出力ポート５６ｂと定電圧制御部７７とに接続され、出力ポート５６ｂから供給される制御信号（停止信号）を定電圧制御部７７に伝達する。停止信号が定電圧制御部７７に供給されると、定電圧制御部７７は定電圧電源７０全体の動作（電力の供給）を停止させる。これによって、充電装置Ａの動作も停止する。制御部５０は、所定のタイミング（詳しくは後述する）に停止信号を停止信号伝達部９を介して定電圧制御部７７に供給する。停止信号伝達部９は、フォトカプラ等の信号伝達素子によって構成される。

電源起動部８０は、スイッチ８１と、抵抗８２と、スイッチ素子８３と、コンデンサ８４とを備える。スイッチ８１と、スイッチ素子８３と、コンデンサ８４とは並列に接続され、抵抗８２は、これらと直列に接続される。

電源起動部８０は、第１の整流平滑回路１０と定電圧制御部７７（入力電圧Ｖｃｃ）に接続され、スイッチ８１又はスイッチ素子８３のオンにより、交流電源１からの電力（第１の整流平滑回路１０が出力する電力）を定電圧電源７０に一時的に供給して、定電圧電源７０を動作状態にする起動回路である。通常、スイッチ８１は外部からオンされない限りオフとなる。スイッチ８１は、外部から操作されて一定期間オンになる。またスイッチ素子８３は、充電電池検出部１３からの信号（充電電池検出信号）が供給されている間、オンする。

ここで、充電電池検出部１３は、コンデンサ１３１と抵抗１３２との直列回路を含み、充電電池２が充電装置Ａに接続されたことを検出するためのものである。充電電池検出部１３は、充電電池２が充電装置Ａに取り付けられたときに、この取り付け時から一定期間の間、充電電池検出信号を出力する微分回路で構成される。また、充電電池検出部１３は、無効電力が発生しないように構成される。充電電池検出信号は、充電電池検出伝達部７を介して、電源起動部８０のスイッチ素子８３に供給される。充電電池検出伝達部７は、信号を伝達する素子によって構成され、フォトカプラ等からなる。

また、コンデンサ８４と抵抗８２とが微分回路を構成することにより、電源起動部８０は、交流電源１が接続された時（接続開始時）にのみ一定の期間だけ定電圧電源７０に交流電源１からの電力（第１の整流平滑回路１０が出力する電力）を供給することにより定電圧電源７０を動作状態にする起動回路にもなる。

上記のように、電源起動部８０は、定電圧電源７０を動作状態にするので充電装置Ａを動作状態にする、つまり、充電装置Ａを起動することになる。電源起動部８０は、交流電源１の接続開始時、スイッチ８１がオンされた時、及び、充電電池２が実装された時にのみ、一定期間動作し（一定期間、第１の整流平滑回路１０からの電力を定電圧電源７０に供給し）、それ以外の時には無効電力が発生しない構成にしている。

待機用電源回路１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御ＩＣ１０１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御ＩＣ１０１にベース端子が接続されたトランジスタ１０２と、トランジスタ１０２に接続されたチョークコイル１０３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御ＩＣ１０１及びチョークコイル１０３に接続されたダイオード１０４，１０５と、を備える。

待機用電源回路１００は、充電装置Ａに取り付けられた充電電池２に接続され、この充電電池２から供給される電力で制御部５０を動作させる。つまり、本実施形態では、待機用電源回路１００が、制御部５０に必要な電力を充電電池２から制御部５０に供給する電力供給部を構成する。

待機用電源回路１００は、制御部５０の出力ポート５６ｄからの待機用電源制御信号に応じて充電電池２から電力を制御部５０に供給又は供給の停止をする。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御ＩＣ１０１に待機用電源制御信号が供給されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御ＩＣ１０１が動作又は停止し、待機用電源回路１００は、充電電池２から制御部５０への電力の供給を開始又は停止する。

待機用電源回路１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御ＩＣ１０１で出力電圧（ダイオード１０５のカソード側）が所定値（ここでは５Ｖ）になるようにトランジスタ１０２のスイッチングパルス幅を制御するチョーパー方式のＤＣ／ＤＣコンバータによって構成されている。しかし、待機用電源回路１００は、これに限られるものではなく、例えば、３端子レギュレータ又は抵抗とツェナーダイオード等とを含む簡単な電源回路によって構成されてもよい。充電電池２のエネルギーで制御部５０へ電力供給を行うので、待機用電源回路１００は、低消費電力、高効率な電源回路が望ましい。

報知回路１４は、直列に接続した抵抗１４１、ＬＥＤ１４２を備え、出力ポート５６ｃから制御信号（報知制御信号）が供給されると、充電電池２が所定の充電状態になっていることをユーザ等に報知するための回路である。報知回路１４は、主に充電装置Ａに接続された充電電池２の満充電を知らせる回路となる。ここでは、報知回路１４は、報知制御信号の供給によるＬＥＤ１４２の発光によって、所定の充電状態を報知するが、報知回路１４は、ＬＥＤ１４２の代わりに圧電ブザー又は液晶表示素子等を備える回路であってもよい。圧電ブザーや液晶等によって更に低消費電力化が可能となることもある。本実施形態では、報知回路１４が、充電電池２が所定の充電状態にあることを報知するための報知部となる。

以上の回路構成により、交流電源１の投入、スイッチ８１のオン、又は、充電電池２の充電装置Ａへの実装により、定電圧電源７０は動作を開始し、充電装置Ａが動作する。そして、充電電池２が所定の充電状態になって充電が終了した後に、制御部５０は、定電圧電源７０の動作を停止させる。そして、このとき、制御部５０は、待機用電源回路１００の動作を開始させて、充電電池２からの電力で動作する。これによって、制御部５０は、定電圧電源７０の動作が停止しても充電電池２の電力によって動作する。制御部５０は、充電電池２の電力によって動作し、充電電池２の充電状態（例えば満充電）を報知回路１４を用いて知らせる事で、交流電源１についての消費電力（外部から供給される電力の消費）がゼロ又は少ない状態で、充電電池２の所定の充電状態を知らせる事が可能となる。

次に充電装置Ａが行う充電処理について説明する（特に図２参照）。

充電装置Ａに交流電源１が接続されると、まず電源起動部８０の抵抗８２及びコンデンサ８４からなる微分回路により定電圧電源７０がオンする（ステップＳ１０１）。つまり、定電圧電源７０が動作状態になる。

定電圧電源７０が起動すると、次いで制御部５０等が動作を開始する（ステップＳ１０２）。具体的には、定電圧電源７０が起動すると、定電圧電源７０からの電力供給が開始され、リセットＩＣ８はリセット入力ポート５７（制御部５０）にリセット信号を供給する。これによって、制御部５０はリセットされ、ＣＰＵ５１がＲＯＭ５２内の制御プログラムに従って制御部５０が行う処理を開始する。

次に、制御部５０は、充電電池２が充電装置Ａに接続されているかの判別を行う（ステップＳ１０３）。制御部５０は、この判定を、例えば、電池温度検出部９０を用いて行う。充電電池２が充電装置Ａに取り付けられていると、制御部５０側から見て、温度検出素子２Ｂと抵抗９２とが並列の接続関係になっている。このため、電池温度検出部９０が供給する検出信号に対応する電圧値は、抵抗９１と抵抗９２とで分圧された電圧値ではなくなる。つまり、温度検出素子２Ｂと抵抗９２とが並列に接続されることに対応した検出信号がＡ／Ｄコンバータ５５（つまり、制御部５０）に入力される。

制御部５０は、例えば、制御部５０に入力される検出信号（Ａ／Ｄコンバータ５５で変換されたデジタル信号）が示す電圧値が、所定の基準を満たすか否か（温度検出素子２Ｂと抵抗９２とが並列に接続されることに対応した電圧値であるか否か）で上記の判別を行うことができる。また、制御部５０は、充電電池検出部１３を用いて上記の判別を行っても良い。この場合、充電電池検出部１３が充電電池検出信号を制御部５０にも供給するように充電装置Ａは構成される。

制御部５０は、例えば、上記の検出信号が示す電圧値が所定の基準を満たすことによって、充電電池２の接続があると判別すると（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、つまり、充電装置Ａの電源である交流電源１が充電装置Ａに接続され、充電装置Ａが動作を開始し、充電電池２が実装されている場合、制御部５０は、ステップＳ１３０の処理を行う。

一方、制御部５０は、例えば、上記の検出信号が示す電圧値が所定の基準を満たさないことによって、充電電池２が充電装置Ａに接続していないと判別すると（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、制御部５０は、定電圧電源７０を停止させる（ステップＳ１０４）。制御部５０は、充電装置Ａの消費電力を抑えるように定電圧電源７０の動作を停止させるための停止信号を、出力ポート５６ｂより停止信号伝達部９を介して定電圧制御部７７に供給する。停止信号が定電圧制御部７７に供給されると、定電圧電源７０は停止する。

この場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、充電装置Ａの電源である交流電源１が投入され、充電装置Ａは動作を開始したが、充電電池２が未実装であり、消費電流を抑えるために完全に充電装置Ａの動作は停止する（充電処理終了）。つまり、充電装置Ａは消費電力がゼロ（ゼロは、適宜略ゼロも含む。以下同じ）になる。次いで、動作が停止した充電装置Ａは、外部からのアクセスによる動作の再開を待つ。

外部からのアクセスの１つは、充電電池２が充電装置Ａに接続された場合である（充電電池接続）。このとき、充電装置Ａは交流電源１に接続されているものとする。充電電池２が充電装置Ａに接続されると、充電電池検出部１３は、充電電池検出伝達部７を介して、充電電池検出信号を電源起動部８０のスイッチ素子８３に一定期間供給する。スイッチ素子８３に充電電池検出信号が供給されると、定電圧電源７０がオンする（ステップＳ１１１）。つまり、電源起動部８０は定電圧電源７０を動作状態にする（起動する）。

次に、定電圧電源７０が起動すると、次いで制御部５０が動作を開始する（ステップＳ１１２）。この処理は、ステップＳ１０２における処理と同様である。

更にもう１つの外部からのアクセスとして、電源起動部８０のスイッチ８１のオンがある（スイッチオン）。このときも、充電装置Ａは交流電源１に接続されているものとする。電源起動部８０のスイッチ８１がオンすれば、電源起動部８０は定電圧電源７０をオンさせ動作状態にし（ステップＳ１２１）、制御部５０は動作を開始する（ステップＳ１２２）。次に制御部５０は充電電池２が接続されているかの判別を行う（ステップＳ１２３）。ここで、ステップＳ１２２及びステップＳ１２３の処理は、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３の処理と同様である。

制御部５０は、充電電池２が充電装置Ａに接続されていないと判別すると（ステップＳ１２３；Ｎｏ）、定電圧電源７０をオフ（動作を停止）し（ステップＳ１２４）、充電装置Ａは完全な停止状態となる（充電装置停止）。ここで、ステップＳ１２４の詳細は、ステップＳ１０４と同様である。

なお、スイッチ８１は、ユーザが操作可能なスイッチとするために充電装置Ａの外部に露出するスイッチである。このスイッチ８１の利用は、充電電池２が完全な０Ｖ又は略０Ｖ電池（残エネルギーがゼロの電池）であった場合に前記で説明した充電電池２の実装で動作する微分回路（充電電池検出部１３）が動作できないので、このような状況を踏まえ準備したものであり、通常使用においては、被充電電池が０Ｖになるような状況はまれであるので、スイッチ８１はあまり使われない。

次に制御部５０は、ステップＳ１３０において、充電を開始するために、充電電流設定基準値を充電電流設定部６に設定する（ステップＳ１３０）。具体的には、制御部５０は、出力ポート５６ａから所定の制御信号を充電電流設定部６に供給する。充電電流設定部６は、この制御信号に応じて所定の充電電流設定基準値を設定し、設定した充電電流設定基準値を演算増幅器６２に印加（充電電流制御部６０に供給）する。

次に制御部５０は、出力ポ−ト５６ａから充電制御信号伝達部４を介してＰＷＭ制御ＩＣ２３に充電制御信号（充電開始信号）を伝達する。これによって、スイッチング回路２０は充電の開始の制御を行い、充電装置Ａ（第１電源回路）は充電を開始する（ステップ１３１）。

充電開始と同時に、充電電流制御部６０は、充電電池２に流れる充電電流を電流検出部３により検出し、この充電電流に対応する電圧と充電電流設定基準値（演算増幅器６２の反転入力端子に印加された電圧値）との差（充電電流信号）を充電電流信号伝達部５を介してＰＷＭ制御ＩＣ２３に帰還する。ＰＷＭ制御ＩＣ２３は、充電電流が大きい場合はパルス幅を狭めたパルスを、逆の場合はパルス幅を広げたパルスをＭＯＳＦＥＴ２２を介して高周波トランス２１に与え、第２の整流平滑回路３０は、スイッチング回路２０から供給される電力を直流にして平滑し（整流及び平滑化し）、充電電流を一定に保つ。電流検出部３、充電電流制御部６０、充電電流信号伝達部５、スイッチング回路２０、第２の整流平滑回路３０は、充電電流が一定になるように動作する。

次に、制御部５０は、充電中の電池電圧、電池温度等の情報を一定間隔毎に取り込むためにタイマ５４をスタートさせ（ステップＳ１３２）、タイマ５４のスタートからの経過時間を計測し（ステップＳ１３３）、サンプリング期間が到来するまで経過時間を計測する（ステップＳ１３３；Ｎｏ）。制御部５０は、タイマ５４が計測する経過時間がサンプリング期間になると、つまり、サンプリング期間が到来したら（ステップＳ１３３；Ｙｅｓ）、再度タイマ５４をスタートさせる（ステップ１３４）。

次いで、制御部５０は、電池温度検出部９０から供給される充電電池２の温度の検出信号をもとに、充電電池２の電池温度を取り込む（ステップ１３５）。さらに、制御部５０は、電池電圧検出部４０から供給される充電電池２の充電電圧の検出信号をもとに、充電電池２の電池電圧を取り込む（ステップ１３６）。制御部５０は、ここで検出した電池温度及び電池電圧をＲＡＭ５３にサンプリング期間ごとに記録し、ＲＡＭ５３に記録された電池温度及び／又は電池電圧はステップＳ１３７の所定の充電状態判別処理に用いる。

制御部５０は、ＲＡＭ５３に記録された電池温度及び／又は電池電圧を用いて、充電電池２が所定の充電状態になったかを判別する（ステップＳ１３７）。所定の充電状態とは例えば満充電状態、充電電池２の異常等である。

満充電状態の判別は、周知の如く種々の検出方法がある。例えば、電池電圧が、充電末期のピーク電圧から所定量降下したことを検出して満充電状態であると判別する周知の−ΔＶ検出方法がある。

例えば、電池電圧がピークに達する前に充電を停止することにより過充電を低減し、充電電池２のサイクル寿命を向上させることを目的とした２階微分検出法であって、電池電圧と時間とによる２階微分値が負になるのを検出して満充電状態であると判別する２階微分検出法がある。

例えば、充電開始からの充電電池２の温度上昇値が所定の温度上昇値以上になるのを検出して満充電状態であると判別するΔＴ検出法がある。

例えば、特開昭６２−１９３５１８号公報、特開平２−２４６７３９号公報、実開平３−３４６３８号公報等に記載されている充電時における所定時間当りの電池温度上昇率（温度勾配）が所定値以上になるのを検出して満充電状態であると判別するｄＴ／ｄｔ検出法がある。

また、所定の充電状態が充電電池２の異常である場合、制御部５０は、上記の方法を利用して、例えば、温度の異常な上昇を検出して、充電電池２の異常であると判別してもよい。

制御部５０は、上記一つないし複数の方法を用いて充電状態判別処理（ステップＳ１３７）を行う。

ステップＳ１３７の処理において、制御部５０は、充電電池２が所定の充電状態でないと判別すると（ステップＳ１３７；Ｎｏ）、ステップＳ１３３の処理に戻る。このようにして、制御部５０は、充電電池２が所定の充電状態になるまで、ステップＳ１３３乃至ステップＳ１３６の処理を繰り返し行う。

ステップＳ１３７の処理において、制御部５０は、充電電池２が所定の充電状態であると判別すると（ステップＳ１３７；Ｙｅｓ）、出力ポ−ト５６ａから充電制御信号伝達部４を介してＰＷＭ制御ＩＣ２３に充電制御信号（充電停止信号）を伝達する。これによって、スイッチング回路２０は充電の停止の制御を行い、充電装置Ａ（第１電源回路）は充電を停止する（ステップＳ１３８）。充電装置Ａは、交流電源１から供給される電力の消費をゼロになるようにしている。

次に制御部５０は、出力ポート５６ｄからＤＣ／ＤＣコンバータ制御ＩＣ１０１に、待機用電源回路１００を動作させるための待機用電源制御信号（オン信号）を供給し、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御ＩＣ１０１を動作させ、待機用電源回路１００をオンさせ、待機用電源回路１００に充電電池２から制御部５０への電力の供給を開始させる（ステップＳ１３９）。

次に、制御部５０は、ステップＳ１０４の処理と同様の処理によって、交流電源１からのエネルギー（電力）で動作している定電圧電源７０を停止させる（ステップＳ１４０）。これによって、制御部５０は、充電電池２をエネルギー源（電力供給源）とする待機用電源回路１００を電源として動作する。また、定電圧電源７０が停止したことによって、交流電源１からの電力供給は停止し、交流電源からの電力の消費はゼロになる。すなわち、充電電池２を充電しているとき以外は、充電装置Ａにおける交流電源１についての消費電力（外部から供給される電力の消費）はゼロである又は少ない。

次に、制御部５０は、出力ポート５６ｃから報知制御信号を報知回路１４に供給し、充電電池２が所定の充電状態になったことをユーザ等に報知する（ステップＳ１４１）。報知回路１４は、例えば、満充電に対応するＬＥＤの発光、又は、充電電池２の異常に対応するＬＥＤの発光等によって所定の充電状態を報知する。

次に、制御部５０は、充電電池２が充電装置Ａから外されたかを判別する（ステップ１４２）。

制御部５０は、この判別を、例えば、電池温度検出部９０を用いて行う。充電電池２が充電装置Ａから外されると、電池温度検出部９０が供給する検出信号に対応する電圧値は、抵抗９１と抵抗９２とで分圧された電圧値となる。つまり、抵抗９１と抵抗９２とで分圧された電圧値に対応する検出信号がＡ／Ｄコンバータ５５（つまり、制御部５０）に入力される。

制御部５０は、例えば、制御部５０に入力される検出信号（Ａ／Ｄコンバータ５５で変換されたデジタル信号）が示す電圧値が、所定の基準を満たすか否か（抵抗９１と抵抗９２とで分圧された電圧値であるか否か）で上記の判別を行うことができる。また、制御部５０は、充電電池検出部１３を用いて上記の判別を行っても良い。この場合、充電電池検出部１３が充電電池検出信号を制御部５０にも供給するように充電装置Ａは構成される。

制御部５０は、例えば、上記の検出信号が示す電圧値が所定の基準を満たすことによって、充電電池２が充電装置Ａから外されたと判別するまで、ステップＳ１４２の処理を繰り返す（ステップＳ１４２；Ｎｏ）。また、制御部５０は、充電電池２が充電装置Ａから外されたと判別すると（ステップＳ１４２；Ｙｅｓ）、出力ポート５６ｄから待機用電源回路１００を停止するための待機用電源制御信号（オフ信号）を待機用電源回路１００に供給し、待機用電源回路１００の動作を停止（待機用電源回路１００をオフ）させる（ステップＳ１４３）。待機用電源回路１００が停止すると、充電装置Ａの動作は完全に停止し、充電装置Ａは外部からのアクセスを待つことになる（充電処理終了）。

以上のように、充電装置Ａは、動作停止状態つまり電気的に消費がなく待機電力ゼロの状態から、充電電池２の残エネルギーで通常動作状態に回復させ（ごくまれにある残エネルギーがゼロの充電電池２の場合においてはスイッチ８１により待機状態から通常動作状態に回復させ）、充電が完了した後、交流電源１に関わる回路の動作（第１電源回路及び第２電源回路）を停止し、交流電源１からの待機電力ゼロの状態となる。また、充電装置Ａは、ユーザに充電電池２の所定の充電状態を知らせるために充電電池２のエネルギーを利用し所定の充電状態を報知する。

以上で説明したように本実施形態では、制御部５０は、電池電圧検出部４０及び又は電池温度検出部９０によって所定の充電状態を検出する第１動作（ステップＳ１３５乃至ステップＳ１３７）と、この第１動作で所定の充電状態を検出すると充電電池２が所定の充電状態にあることを報知回路１４によって報知する第２動作（ステップＳ１４１）とを行う。さらに、第２動作を行う制御部５０に供給される電力は、待機用電源回路１００を介して充電電池２から供給される。このため、充電装置Ａは、報知回路１４を動作させるときに、外部から供給される電力を必要としないため、所定の充電状態の報知時に、外部から供給される電力の消費量は少ないか、外部から供給される電力を消費しない。

また、制御部５０は、スイッチング回路２０と第２の整流平滑回路３０とによる充電中に、第１動作で所定の充電状態を検出するとスイッチング回路２０に前記の充電を停止させる第３動作（ステップＳ１３８）をさらに行う（この動作は、第２動作の前に行われるとよい。）。これによって、充電電池２が所定の充電状態になったときに、充電が停止されるので、これ以降に外部から供給される電力（交流電源１から供給される電力）の消費量は少なくなる。

また、制御部５０は、第２動作を行うときに、定電圧電源７０を停止させ、待機用電源回路１００を動作させる（ステップＳ１３９及びステップＳ１４０）。これによって、定電圧電源７０の停止後は、制御部５０が充電電池２の電力によって動作するので、定電圧電源７０の停止後は、外部から供給される電力が停止される。このため、この充電装置Ａは外部から供給される電力の消費量が少ないか、外部から供給される電力を消費しない。

制御部５０は、待機用電源回路１００を動作させてから定電圧電源７０を停止させる（ステップＳ１３９及びステップＳ１４０）。これによって、制御部５０が第１動作（及び第３動作）から第２動作へ移行するときに、制御部５０への電力の供給が中断されることを防ぎ、制御部５０は連続して動作できる。

所定の充電状態は、満充電状態である。これによって、充電装置Ａは、充電電池２の満充電後、外部から供給される電力の消費量が少ないか、外部から供給される充電装置Ａの電力を消費しない。

また、本実施形態に係る充電装置Ａは、充電電池２が所定の充電状態にあることを報知する報知手段（制御部５０と報知回路１４とによって構成される。）を備え、この報知手段は、充電電池２から供給される電力によって動作する。このような充電装置Ａは、報知手段による報知のときに、外部から供給される電力を必要としないため、所定の充電状態の報知時に、外部から供給される電力の消費量は少ないか、外部から供給される電力を消費しない。また、この充電装置Ａは、充電電池２の所定の充電状態を検出する検出手段（制御部５０と電池電圧検出部４０及び又は電池温度検出部９０とによって構成される。）をさらに備え、前記の報知手段は、前記の検出手段が所定の充電状態を検出すると充電電池２が所定の充電状態にあることを報知する。これによって、報知手段が報知したい所定の充電状態を検出して、ユーザに報知できる。

また、本実施形態に係る充電装置Ａと充電電池２とは、充電システムを構成する。

Ａ 充電装置
２ 充電電池
２Ａ 素電池群
２Ｂ 温度検出素子
３ 電流検出部
４ 充電制御信号伝達部
５ 充電電流信号伝達部
６ 充電電流設定部
７ 充電電池検出伝達部
８ リセットＩＣ
９ 停止信号伝達部
１０ 第１の整流平滑回路
１１ 全波整流回路
１２ 平滑用コンデンサ
１３ 充電電池検出部
１３１ コンデンサ
１３２ 抵抗
１４ 報知回路
１４１ 抵抗
１４２ ＬＥＤ
２０ スイッチング回路
２１ 高周波トランス
２２ ＭＯＳＦＥＴ
２３ ＰＷＭ制御ＩＣ
３０ 第２の整流平滑回路
３１ ダイオード
３２ ダイオード
３３ チョークコイル
３４ 平滑コンデンサ
４０ 電池電圧検出部
４１ 抵抗
４２ 抵抗
５０ 制御部
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５４ タイマ
５５ Ａ／Ｄコンバータ
５６ａ 出力ポート
５６ｂ 出力ポート
５６ｃ 出力ポート
５６ｄ 出力ポート
５７ リセット入力ポート
６０ 充電電流制御部
６１ 演算増幅器
６２ 演算増幅器
６３ 入力抵抗
６４ 帰還抵抗
６５ 入力抵抗
６６ 帰還抵抗
７０ 定電圧電源
７１ トランス
７２ スイッチングトランジスタ
７３ ３端子レギュレータ
７４ 平滑コンデンサ
７５ 平滑コンデンサ
７６ 定電圧伝達部
７７ 定電圧制御部
７８ 平滑コンデンサ
７９ 整流ダイオード
７１０ 整流ダイオード
８０ 電源起動部
８１ スイッチ
８２ 抵抗
８３ スイッチ素子
８４ コンデンサ
９０ 電池温度検出部
９１ 抵抗
９２ 抵抗
１００ 待機用電源回路
１０１ ＤＣ／ＤＣコンバータ制御ＩＣ
１０２ トランジスタ
１０３ チョークコイル
１０４ ダイオード
１０５ ダイオード

Claims (8)

1. 充電電池を充電する充電装置であって、
   前記充電電池が所定の充電状態にあることを報知する報知手段を備え、
   前記報知手段は、前記充電電池から供給される電力によって動作する、
   ことを特徴とする充電装置。
2. 前記充電電池の前記所定の充電状態を検出する検出手段をさらに備え、
   前記報知手段は、前記検出手段が前記所定の充電状態を検出すると前記充電電池が前記所定の充電状態にあることを報知する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
3. 充電電池を充電する充電装置であって、
   前記充電電池の所定の充電状態を検出するための検出部と、
   前記充電電池が前記所定の充電状態にあることを報知するための報知部と、
   前記検出部によって前記所定の充電状態を検出する第１動作と前記第１動作で前記所定の充電状態を検出すると前記充電電池が前記所定の充電状態にあることを前記報知部によって報知する第２動作とを行う制御部と、
   前記制御部が前記第２動作を行うために必要な電力を前記充電電池から前記制御部に供給する電力供給部と、
   を備えることを特徴とする充電装置。
4. 前記充電装置の外部から供給された電力を用いて前記充電電池の充電を行う第１電源回路をさらに備え、
   前記制御部は、前記第１動作で前記所定の充電状態を検出すると前記第１電源回路に前記充電を停止させる第３動作をさらに行う、
   ことを特徴とする請求項３に記載の充電装置。
5. 前記充電装置の外部から供給された電力を用いて前記制御部に電力を供給する第２電源回路をさらに備え、
   前記制御部は、前記第２動作を行うときに、前記第２電源回路を停止させ、前記電力供給部を動作させる、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の充電装置。
6. 前記制御部は、前記電力供給部を動作させてから前記第２電源回路を停止させる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の充電装置。
7. 前記所定の充電状態は、満充電状態である、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の充電装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載された充電装置と、
   前記充電装置が充電する前記充電電池と、
   を備えることを特徴とする充電システム。

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