JP2014117053A

JP2014117053A - 充電装置

Info

Publication number: JP2014117053A
Application number: JP2012268862A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Aradate; 卓央荒舘; Kazuhiko Funabashi; 一彦船橋; Kenji Shimazu; 賢二島津
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2014-06-26

Abstract

【課題】消費電力を抑える充電装置を提供する。
【解決手段】二次電池を充電する第１の給電手段と、前記第１の給電手段を制御する制御手段と、前記二次電池、前記第１の給電手段、または、前記制御手段の状態を監視する監視手段と、前記制御手段、および、前記監視手段へ電力を供給する第２の給電手段とを有し、前記監視手段は、少なくとも一つの監視対象に対応する前記監視手段を遮断可能とする制御素子を具備したことを特徴とする充電装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、コードレス電動工具等の電源として用いられる二次電池を充電する充電装置に関する。

従来、コードレス電動工具用の二次電池として様々な種類・電圧等のものが用いられている。リチウムイオン電池を例に挙げれば、軽作業用の工具に用いられることの多い3.6V等の低い定格電圧の電池パックからパワーを必要とする工具に用いられることの多い36V等の高い定格電圧の電池パックまで、多種多様な定格電圧、及び、容量からなる電池パックが提供されている。

充電装置としては、これらの多種多様な電池パックのそれぞれに特化した専用の充電装置も提供されるが、使用者の利便性の向上のため、複数の電池パックを充電可能なマルチタイプの充電装置も提供されている（例えば、特許文献１参照）。かかる充電装置においては電池パック毎に適切な充電を行うため、電池の種類や電圧等を判別している。具体的には、電池パック内に二次電池の種類や充放電電圧によって異なる抵抗等の識別素子を設け、充電時には、かかる識別素子が充電装置に設けられた電池種判別手段により判別される。

また、電圧が高い電池パックや容量が大きな電池パックを充電する場合、及び、急速充電を行う場合は、充電装置の出力電力も大きくなる傾向にあり、電池パックの温度監視のみならず、充電装置内の部品の温度を監視する必要が生じる。このため、充電装置には、電池パックの温度を判断する手段や、充電装置内部の温度を判断する手段が設られており、所定温度以上の場合には、出力する充電電流を降下させることにより発熱を抑制している。

特開２００９−１７８０１２号公報

ところで、充電装置において、環境への配慮などの理由から消費電力を抑える要求が高くなっている。特に、充電完了後等の待機時に充電装置が消費する電力は、電池パックへのエネルギー供給に寄与するものではないため、可能な限り低い値であることが望ましい。しかしながら、上記の電池種判別方法や、温度の監視方法などは、従来、消費電力を低減化させることが十分に考慮されていなかった。

かかる実情に鑑み、本発明は、複数の電池電圧種の判別、温度の監視を確実に行いながら、消費電力を抑えることが可能な充電装置を提供しようとするものである。

本発明は、二次電池を充電する第１の給電手段と、前記第１の給電手段を制御する制御手段と、前記二次電池、前記第１の給電手段、または、前記制御手段の状態を監視する監視手段と、前記制御手段、および、前記監視手段へ電力を供給する第２の給電手段とを有し、前記監視手段は、少なくとも一つの監視対象に対応する前記監視手段を遮断可能とする制御素子を具備したことを特徴とする充電装置を提供する。

かかる構成によれば、制御手段は、監視手段への電力の供給を適宜遮断することができるため、充電装置の消費電力を低減できる。

また、前記監視手段は、前記二次電池に具備された識別素子を識別する識別手段を有しており、前記監視手段は、前記識別手段が装着されている二次電池を識別後、前記制御素子によって前記第２の給電手段から前記識別手段への電力供給を遮断することが好ましい。かかる構成によれば、二次電池を識別後に第２の給電手段から識別手段への電力供給を遮断することができるため、効果的に電力の消費を低減できる。

さらに、前記監視手段は、前記第１の給電手段が二次電池の充電を終了するとき、又はその後に、前記識別手段への電力の供給を遮断することが好ましい。かかる構成によれば、第１の給電手段が二次電池の充電を終了するとき、又はその後に、識別手段への電力の供給を遮断することができるため、不要な電力消費を削減できる。
前記二次電池に具備された識別素子が抵抗素子であり、前記識別手段は、前記識別素子の抵抗値と前記識別手段に具備された基準抵抗素子とを比較し、前記二次電池の種別を識別することが好ましい。かかる構成によれば、確実に二次電池の種別を識別することが可能になる。
前記監視手段は、前記二次電池または前記第１の給電手段の少なくとも一方の温度を監視する温度監視手段を有し、前記制御手段は、前記第１の給電手段に前記二次電池へ充電を行う充電制御信号を出力し、前記監視手段は、少なくとも前記制御手段から充電制御信号が出力されている間、前記制御素子によって前記第２の給電手段から前記温度監視手段へ電力を供給することが好ましい。かかる構成によれば、充電制御信号が出力されている間、温度監視手段へ電力を供給することが可能になるため、充電中に確実に温度の監視を行うことができる。
前記温度監視手段はサーミスタであることが好ましい。かかる構成によれば、サーミスタにより確実に温度を監視することができる。
前記監視手段は、前記二次電池の電池電圧、または前記第１の給電手段の出力電圧のいずれか一方を監視する充電電圧監視手段を有し、前記制御手段は、前記第１の給電手段に前記二次電池へ充電を行う充電制御信号を出力し、前記監視手段は、少なくとも前記制御手段から充電制御信号が出力している間、前記制御素子によって前記充電電圧監視手段へ電力を供給することが好ましい。かかる構成によれば、充電制御信号が出力されている間、充電電圧監視手段へ電力を供給することが可能になるため確実に二次電池の電池電圧、または第１の給電手段の出力電圧のいずれか一方を監視することができる。
前記監視手段の前記制御素子は、前記充電制御信号に基づいて制御されることが好ましい。かかる構成によれば、制御素子を確実に制御することができる。

本発明の充電手段によれば、監視手段への電力の供給を適宜遮断することができ、消費電力を低減できる。

本実施の形態の充電装置の回路図。本実施の形態の充電方法を示すフローチャート。

以下、本発明の実施の形態にかかる充電装置１と、充電装置１に装着された電池パック２について添付図面を参照しながら説明する。図１は、充電装置１に電池パック２が装着された状態の回路図を示したものである。電池パック２は図示せぬコードレス工具の電源として用いられるものである。

最初に、充電対象の電池パック２について説明する。図１に示すように、電池パック２は、複数の電池セル２ａを直列に接続してなる電池組と、電池種判別抵抗７と、感温素子であるサーミスタ８と、保護ＩＣ２ｂとから構成されている。充電対象となる電池セル種別は、特に限定されるものではなく、任意の二次電池が対象となるが、本実施の形態では、リチウムイオン電池を内蔵した電池パック２を例として説明する。電池種判別抵抗７は、電池パック２の種類（定格電圧や、直列に接続されている電池セルの数など）に応じた固有の抵抗値を有しており、当該抵抗値から直列接続された電池セル２ａの数等、電池パックの種類を知ることができる。サーミスタ８は電池組に接触若しくは近接配置されており、電池組の温度を検出する。保護ＩＣ２ｂは、個々の電池セル２ａの電圧を監視し、その中の一つでも過充電や過放電により、通常状態ではない状態になることを防止するためのものである。充電に伴い電池セル２ｂの電圧は上昇するが、更に充電を継続し、満充電となる閾値電圧に達した時には、保護ＩＣ２ｂは満充電に対応する信号を出力する。また、電池セル２ｂの放電限界電圧以下の状態や、通常の状態の時も、それらに対応した信号が出力される。

電池パック２は、充電装置１に設けられている充電用のプラス端子とマイナス端子、温度検出端子及び電池種情報入力端子に対応した端子を有し、電池パック２を充電装置１に装着すると、これら対応する端子が接続される。

次に充電装置１について説明する。充電装置１は、電源部と、マイコン５０と、マイコン５０の入力ポートに接続された各種検出部と、マイコン５０の出力ポートに接続された被制御部等により構成されている。

電源部は、充電電力を供給するためのメイン電源と、マイコン５０等に駆動電圧を供給するための補助電源とからなる。メイン電源は、電池パック２を充電するための電源であって、第１整流平滑回路１０と、スイッチング回路２０と、第２整流平滑回路３０とにより構成されている。

第1整流平滑回路１０は、全波整流回路１１と平滑用コンデンサ１２から構成され、交流電源２０５から供給される交流電圧を全波整流回路１１で全波整流し、平滑用コンデンサ１２で平滑して直流電圧を出力する。交流電源２０５は、商用電源等の外部電源である。

スイッチング回路２０は、第１整流平滑回路１０の出力側に接続されており、高周波トランス２１と、ＭＯＳＦＥＴ２２と、ＰＷＭ制御ＩＣ２３とから構成されている。ＰＷＭ制御ＩＣ２３は、ＭＯＳＦＥＴ２２の駆動パルス幅を変え、当該駆動パルス幅に応じてＭＯＳＦＥＴ２２はスイッチングを行い、第１整流平滑回路１０からの直流出力をパルス列波形の電圧とする。パルス列波形の電圧は高周波トランス２１の一次側巻線に印加され、高周波トランス２１により昇圧(若しくは降圧)され第２整流平滑回路３０に出力される。

第２整流平滑回路３０は、ダイオード３１と、平滑コンデンサ３２と、放電用抵抗３３とから構成され、高周波トランス２１の２次側から得られる出力電圧を整流及び平滑して直流電圧を生成し、当該直流電圧を充電装置１のプラス端子とマイナス端子から出力するように構成されている。

補助電源４０は、第１整流平滑回路１０とスイッチング回路２０に接続されて給電され、マイコン５０や後述するオペアンプ６１，６５等の各種回路へ安定化した基準電圧Ｖｃｃを供給するための定電圧電源回路である。補助電源４０は、トランス４１ａ、４１ｂ、スイッチング素子４２、制御素子４３、整流ダイオード４４、３端子レギュレータ４６、発振防止用コンデンサ４５，４７、リセットＩＣ４８等から構成されている。なお、リセットＩＣ４８は、充電装置１を交流電源に接続したときにマイコン５０に対してリセット信号を出力するＩＣである。

整流平滑回路６は、補助電源４０とスイッチング回路２０等に接続され、ＰＷＭ制御ＩＣ２３の電源となる整流平滑回路であり、トランス４１ａの二次コイル６ａ、整流ダイオード６ｂ、平滑コンデンサ６ｃから構成される。

マイコン５０は、第１出力ポート５１ａと、第２出力ポート５１ｂと、Ａ／Ｄ入力ポート５２（５２ａ、５２ｂ）と、リセットポート５３等から構成されている。このマイコン５０は、Ａ／Ｄ入力ポート５２に入力される各種信号を処理し、その結果に基づく各種信号を第１出力ポート５１ａと第２出力ポート５１ｂから各種被制御部等に出力して、充電装置１の動作を制御している。

第２出力ポート５１ｂは複数のポートを有し、その１つが充電電流設定回路７０に接続されている。

充電電流設定回路７０は、基準電圧Ｖｃｃとアース間に直列に接続された抵抗７１、７２、７３とから構成されており、充電電流を所定の電流値に設定するための回路である。抵抗７１と抵抗７２の接続点が充電制御回路６０を構成するオペアンプ６６の非反転入力端子に接続されている。また、抵抗７３が出力ポート５１ｂの１つのポートに接続されている。

本実施の形態では、充電電流設定回路７０は、充電の際の設定電流として２種類の電流値Ｉ１、Ｉ２を選択的に設定している。具体的には、出力ポート５１ｂのうち抵抗７３に接続されるポートがハイ信号を出力しているときに、基準電圧Ｖｃｃを抵抗７１，７２によって分圧した値が設定電流を電流値Ｉ１として設定する際の基準値となる。尚、本実施の形態では、充電電流値Ｉ１は一例として３Ａである。

また、第２出力ポート５１ｂのうち抵抗７３に接続されるがロー信号を出力することにより、抵抗７１、及び、抵抗７２、７３の並列抵抗により基準電圧Ｖｃｃを分圧した値が設定電流を電流値Ｉ２として設定する際の基準値となる。充電電流Ｉ２は、充電電流Ｉ１より小さく、本実施の形態では、一例として１Ａである。

上述のように、充電電流制御回路６０は、充電電流設定回路７０に接続され、充電電流設定回路７０による設定に基づき充電電流を制御する。充電電流制御回路６０は、オペアンプ６１，６５と、抵抗６２，６３，６４，６６，６７と、ダイオード６８とから構成されている。尚、Ａ／Ｄ入力ポート５２ａは複数のポートを有し、その１つがオペアンプ６１の出力側に接続されている。

電流検出抵抗２０３は、第２整流平滑回路３０と充電電圧制御回路１００との間に接続され、電池パック２に流れる充電電流を検出する。

マイコン５０のＡ／Ｄ入力ポート５２ａは複数のポートを有し、それぞれが電池種別判定回路３００と、電池温度検出回路８０と、電池電圧検出回路９０とに接続されている。

電池温度検出回路８０は、基準電圧Ｖｃｃとアース間に直列に接続された抵抗８１、８２とから構成されており、抵抗８１と８２の接続点が電池パック２のサーミスタ８に接続されると共に、マイコン５０のＡ／Ｄ入力ポート５２ａの１つに接続されている。電池パック２の電池組２ａの温度が変化すると、当該温度変化に伴った電圧値がマイコン５０のＡ／Ｄ入力ポート５２ａのうち対応するポートに印加される。これにより電池組２ａの温度を充電装置１が把握することができる。

電池電圧検出回路９０は、電池パック２が充電装置１に装着された状態において、電池組のプラス端子に接続され、抵抗９１，９２から構成される。電池パック２に供給する電圧、すなわち電池パック２の電圧は抵抗９１，９２によって分圧され、その値がマイコン５０のＡ／Ｄ入力ポート５２ａの１つに電池電圧情報として入力される。尚、電池パック２に電力を供給していない場合には、電池パック２の電圧を示す情報が、電池電圧検出回路９０を介してＡ／Ｄ入力ポート５２ａの１つに電池電圧情報として入力される。

電池種別判定回路３００は、抵抗９ｄ、９ｂ、９ｃと、ＦＥＴ９ａとを有している。ＦＥＴ９ａのソースは、電池種判別抵抗７に接続される端子と接続されている。ＦＥＴ９ａのゲートは第２出力ポート５１ｂの１つに接続されている。第２出力ポート５１ｂのうちＦＥＴ９ａに接続されるポートがロー信号を出力すると、ＦＥＴ９ａがオン状態となる。また、第２出力ポート５１ｂのうちＦＥＴ９ａに接続されるポートがハイ信号を出力すると、ＦＥＴ９ａがオフ状態となる。電池パック２が接続され、かつ、ＦＥＴ９ａがオンの時に、マイコン５０は、抵抗９ｄと電池種判別抵抗７とによる基準電圧Ｖｃｃの分圧値から接続されている電池パック２の種類（定格電圧や、直列に接続されている電池セルの数など）を特定する。

マイコン５０の第１出力ポート５１ａは複数のポートを有し、それぞれが充電制御信号伝達部４と、表示部１３０に接続されている。マイコン５０の第２出力ポート5１ｂの１つには、充電電圧制御回路１００と充電電流設定回路７０、及び、電池種別判定回路３００が接続されている。また、リセットポート５３には、定電圧電源回路４０が接続されている。

充電制御信号伝達部４は、スイッチング回路２０とマイコン５０等に接続され、ＰＷＭ制御回路２３のオン・オフを制御する信号を伝達するフォトカプラ４と、フォトカプラ４を構成する発光素子側に接続され、発光素子のオン・オフを制御するＦＥＴ４ａからなる。ここで、第１出力ポート５１ａは複数のポートを有し、その１つがＦＥＴ４ａのゲートに接続されている。出力ポート５１ａのうちＦＥＴ４ａに接続されるポートがハイ信号を出力すると、ＦＥＴ４ａがオンし、フォトカプラ４がオンする。これによりＰＷＭ制御回路２３が起動して充電が開始される。また、出力ポート５１ａのうちＦＥＴ４ａに接続されるポートがロー信号を出力すると、ＦＥＴ４ａがオフし、フォトカプラ４がオフする。これによりＰＷＭ制御回路２３が停止し、充電が停止（終了）する。

部品温度検出部１０２は、抵抗２００と、サーミスタ２０１と、ＦＥＴ２０２とを有し、これらが、基準電圧Ｖｃｃとアース間に接続されている。抵抗２００とサーミスタ２０１との接続点は、Ａ／Ｄ入力ポート５２ｂと接続されている。ＦＥＴ２０２のゲートは、第１出力ポート５１ａのうちＦＥＴ４ａに接続されるポートに接続されている。即ち、第１出力ポート５１ａのうち１つのポートがＦＥＴ４ａとＦＥＴ２０２とで共有されている。このため、ＦＥＴ２０２のオン・オフは、ＦＥＴ４ａのオン・オフと連動し、充電を行っている間のみ、サーミスタ２０２を駆動して充電装置１の内部温度を検知する構成である。即ち、第１出力ポート５１ａのうちＦＥＴ２０２のゲートおよびＦＥＴ４ａのゲートに接続されるポートがハイ信号を出力すると、ＦＥＴ２０２がオンし、基準電圧Ｖｃｃから抵抗２００、サーミスタ２０２に電流が流れる。このとき、マイコン５０は、抵抗２００と、サーミスタ２０１とによる基準電圧Ｖｃｃの分圧値に基づいてサーミスタ２０１の温度を特定する。一方、第１出力ポート５１ａのうちＦＥＴ２０２のゲートおよびＦＥＴ４ａのゲートに接続されるポートａがロー信号を出力すると、ＦＥＴ２０２がオフし、基準電圧Ｖｃｃから抵抗２００、サーミスタ２０２への電流が遮断される。サーミスタ２０２は、充電装置１において発熱し、温度が上昇する可能性の高い部品に接触または近接して配置される。一例として、本実施の形態において、サーミスタ２０２はＰＷＭ制御回路２３の近傍に配置される。

充電電流信号伝達部５はフォトカプラ等からなり、充電電圧制御回路１００における充電電流の信号をＰＷＭ制御ＩＣ２３に帰還する。

表示部１３０は、充電の状態を表示するための回路であり、ＬＥＤ１３１、抵抗１３２，１３３から構成される。第１出力ポート５１ａのうち抵抗１３２に接続されるポートがハイ信号を出力すると、ＬＥＤ１３１は赤に点灯し、第１出力ポート５１ａのうち抵抗１３３に接続されるポートがハイ信号を出力すると、ＬＥＤ１３１は緑に点灯し、両方のポートからハイ信号を出力するとＬＥＤ１３１は橙に点灯する。本実施の形態では、マイコン５０は、電池パック２の未接続や充電待機時等充電を行う前の状態ではＬＥＤ１３１の赤を点灯させ、充電中にはＬＥＤ１３１の２灯同時点灯により橙に点灯させ、充電終了後にはＬＥＤ１３１の緑を点灯させる。

充電電圧制御回路１００は、第２整流平滑回路３０に接続されており、充電電圧を制御する。充電電圧制御回路１００は、抵抗１０１，１０３，１０５，１０６，１０７，１０８，１１０，１１１，１１２，１１４，１１５，１１６，１１８、ポテンショメータ１０２、ＦＥＴ１０９，１１３，１１７、コンデンサ１０４、シャントレギュレータ１２０、整流ダイオード１１９等から構成される。抵抗１０８、１１２、１１６が、第２出力ポート５１ｂの有する複数のポートのそれぞれに接続されている。充電電圧は、マイコン５０の第２出力ポート５１ｂからの信号により、抵抗１０１及びポテンショメータ１０２の直列抵抗と、抵抗１０５と抵抗１０６、１１１、１１４とのいずれかによる並列抵抗との分圧値がシャントレギュレータ１２０の基準値となるように定められる。例えば、抵抗１０１及びポテンショメータ１０２からなる直列抵抗と、抵抗１０５のみとで定められる値（ＦＥＴ１０９，１１３，１１７はいずれもオフ）は２セルのリチウムイオン電池を充電するときに用いられる。また、前記直列抵抗（１０１，１０２に対し、抵抗１０５と抵抗１０６の並列抵抗（ＦＥＴ１０９をオンさせることによる並列抵抗）とで定められる値は３セルのリチウムイオン電池を充電するときに用いられる。同様に、ＦＥＴ１１３がオンである時は４セルに対応し、ＦＥＴ１１７がオンである時は５セルに対応する。

次に、図２のフローチャートを参照して、充電装置１が行う充電処理について説明する。ステップ２０１において、マイコン５０は、第１出力ポート５１ａのうち抵抗１３２に接続されるポートからハイ信号を出力し、ＬＥＤ１３１を赤に点灯させ、ユーザに充電前であることを報知する。ステップ２０２において、マイコン５０は第２出力ポート５１ｂのうち抵抗９ｃに接続されるポートからロー信号を出力し、ＦＥＴ９ａをオン状態にして、基準電圧Ｖｃｃから電池種別判定回路３００に電流を供給する。ステップ２０３において、マイコン５０は電池パック２が充電装置１に装着されているかを判定する。かかる判定は、電池温度検出回路８０、電池種別判定回路３００、電池電圧検出手段９０からＡ／Ｄ入力ポート５２ａの対応するポートへの入力が有るかを判定し、これらの回路において入力が検知された場合には、電池パック１が装着されていると判定する。ステップ２０３が否定判定された場合には（Ｓ２０３：ＮＯ）、ステップ２０１へ処理を戻し、待機状態となる。ステップ２０３が肯定判定された場合には（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、ステップ２０４において、マイコン５０は、出力ポート５１ａのうち抵抗１３３に接続されるポートと、抵抗１３２とに接続されるポートの両方にハイ信号を出力し、ＬＥＤ１３１を橙に点灯させ、ユーザに充電中であることを報知する。

ステップ２０５において、マイコン５０は、電池種別判定回路３００における抵抗９ｄと電池種判別抵抗７とによる基準電圧Ｖｃｃの分圧値から接続されている電池パック２の種類（定格電圧や、直列に接続されている電池セルの数など）を特定する。ステップ２０６において、特定した電池パック２のセル数に応じて充電電圧制御回路の充電電圧を設定する。具体的には、充電パックにおける直列に接続されている電池セル２ａがリチウムイオン電池であり、直列に接続されている電池セルの数に応じて、前述のとおりＦＥＴ１０９，１１３，１１７の駆動を制御し、所定の充電電圧に設定する。

ステップ２０７において、マイコン５０は、第１出力ポート５１ａのうちＦＥＴ４ａのゲートに接続されるポートからハイ信号を出力し、ＰＷＭ制御回路２３を起動する。これにより電池パック２への充電が開始される。また、かかる第１出力ポート５１ａのうちＦＥＴ４ａのゲートに接続されるポートからのハイ信号によって、同時にＦＥＴ２０２もオンされることでサーミスタ２０１が起動し、サーミスタ２０１の温度に対応する電圧がＡ／Ｄ入力ポート５２ｂに入力される。これにより、マイコン５０はサーミスタ２０１による充電装置１の内部温度監視を開始する。

ステップ２０８において、マイコン５０は、電池パック２が満充電であるかを判定する。かかる判定の方法として、例えば、電流検出抵抗２０３によって検出された電位をオペアンプ６１によって反転増幅し、Ａ／Ｄポート５２ａの対応するポートに取り込むことにより充電電流を監視する。本実施の形態では、充電制御の一例として、定電流‐定電圧制御方式の場合を例示する。充電は、定電流モードで開始され、電池の充電に伴い電池電圧が上昇し、所定の電圧となった時点で定電圧充電モードになる。定電圧充電区間では充電に伴い電流が減少するため、電流値が所定値以下になったときを満充電と判定する。本実施の形態では、詳細は後述するが、充電装置１の内部温度に応じて、２種類の電流値Ｉ１（例えば６Ａ）、Ｉ２（例えば３Ａ）を充電電流として設定しているため、満充電と判定する際の所定値もそれぞれの場合について異なる値を設定している。例えば電流値Ｉ１の場合には終端電流値は一例として３Ａ、電流値Ｉ２の場合の終端電流値は１Ａ等である。なお、終端電流値は、２種類の電流値Ｉ１，Ｉ２に共通する値（たとえば、１Ａ等）としてもよい。また、充電を制御する方法として、上記定電流‐定電圧制御方式は一例であり、二次電池の充電に用いられる任意の充電方式を採用することが可能であり、単に定電圧制御のみ、もしくは、定電流制御のみであってもよい。

ステップ２０８では、満充電か否かを検出する。ステップ２０８が否定判定されたときには（Ｓ２０８：ＮＯ）、ステップ２０９において、マイコン５０は、充電電流設定回路７０が設定電流として電流値Ｉ２を設定しているかを判定する。ステップ２０９が肯定判定されたときには（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、電流値Ｉ２で充電を継続し、ステップ２０８に戻る。一方、ステップ２０９が否定判定されたときには（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、ステップ２１０において、サーミスタ２０１を用いて充電装置の温度が所定値以上であるかを判定する。ステップ２１０が否定判定されたとき（Ｓ２１０：ＮＯ）には電流値Ｉ１で充電を継続し、再度ステップ２０８にて満充電を判定する。ステップ２１０が肯定判定されたときには（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、充電装置１の内部温度の上昇を抑制するため、マイコン５０は、充電設定回路７０の設定電流を電流値Ｉ１より小さな電流値Ｉ２に変更する。

ステップ２０８が肯定判定された場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、すなわち満充電と判断された場合には、ステップ２１２においてマイコン５０はＬＥＤ１３１を緑に点灯させ、ユーザに充電完了を報知する。

ステップ２１３においては、ステップ２０８の満充電検出を受けて、マイコン５０の第１出力ポート５１ａからのロー信号により、ＦＥＴ４ａ、及び、ＦＥＴ２０２をオフする。これにより充電が終了するとともに、基準電圧Ｖｃｃから抵抗２００、サーミスタ２０１への電流が遮断され、サーミスタ２０１による電力の消費が抑制される。

ステップ２１４において第２出力ポート５１ｂのうちＦＥＴ９ａに接続されるポートからロー信号を出力し、ＦＥＴ９ａをオフする。これにより基準電圧Ｖｃｃから抵抗９ｄ、電池種識別抵抗７への電流が遮断され、電力の消費が抑えられる。なお、ＦＥＴ９ａをオフにするタイミングは、本実施形態のステップ２１４のタイミングのみならず、ステップ２０５において電池の種類を特定した以降、任意のタイミングとすることができる。

ステップ２１５においてマイコン５０は電池パック２が外されたかを判定し、電池パック２が外されるまで待機する。電池パック２が外されたときには（Ｓ２１５：ＹＥＳ）、充電条件をリセットしステップ２０１に戻る。なお、本フローチャートに図示しないタイミングで電池パック２が充電装置１から外された場合も、上記ステップ２１５の場合と同様に、充電装置は一連の充電条件をリセットし、ステップ２０１に戻り待機する。

以上の充電装置１によれば、電池種を判別するプロセス２０５より後の任意のタイミングにおいて、ＦＥＴ９ａをオフすることが可能であり、電池種別判定回路３００に流れる電流を遮断することができる。そのため、電池パック２の種類を判定した後には、当該経路を遮断することで、充電装置１の消費電力をより一層抑えることができる。

また、サーミスタ２０１を制御するＦＥＴ２０２を、充電を制御するＦＥＴ４ａと連動してオン、オフさせている。このため、充電を行っていない時には抵抗２００とサーミスタ２０１に流れる電流を遮断することができ、待機時の消費電力をより効果的に低減することができる。

本発明による充電装置は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

待機時等の消費電力を低減するためには、上記実施の形態に例示した電池種別判定回路３００、及び、部品温度検出部１０２のみならず、充電装置１を構成する他の回路に対し、回路を遮断するＦＥＴを設ける構成としてもよい。たとえば、電池温度検出回路８０、または電池電圧検出回路９０等にそれぞれＦＥＴを設け、充電を行っていないときには、電池パック２のサーミスタ８と接続される電池温度検出回路８０や、電池パック２の充電端子と接続される電池電圧検出回路９０の回路を遮断するようにしてもよい。具体的には、電池種別判定回路３００や部品温度検出部１０２と同じように、電流経路を遮断する位置（たとえば、抵抗８１の前後や抵抗９１の前後等。）にＦＥＴを設け、マイコン５０の出力ポート５１ａまたは５１ｂ等からの制御信号により、必要時のみＦＥＴがオンとなるよう制御を行うことが好適である。かかる構成によれば、より効果的に消費電力を抑えることができる。

また、充電装置１において温度を検出する場所が複数必要な場合には、部品温度検出部１０２を複数設けてもよい。この場合には、ＦＥＴ４ａのゲートと第１出力ポート５１ａの対応するポートとの間に複数の部品温度検出部１０２が並列に接続される構成としてもよく、また、別途マイコン５０から制御信号出力して、個別に駆動するようにしてもよい。

１充電装置
２電池パック
５０マイコン
１０２部品温度検出部
３００電池種別判定回路
７電池種判別抵抗

Claims

二次電池を充電する第１の給電手段と、
前記第１の給電手段を制御する制御手段と、
前記二次電池、前記第１の給電手段、または、前記制御手段の状態を監視する監視手段と、
前記制御手段、および、前記監視手段へ電力を供給する第２の給電手段とを有し、
前記監視手段は、少なくとも一つの監視対象に対応する前記監視手段を遮断可能とする制御素子を具備したことを特徴とする充電装置。
前記監視手段は、前記二次電池に具備された識別素子を識別する識別手段を有しており、前記監視手段は、前記識別手段が装着されている二次電池を識別後、前記制御素子によって前記第２の給電手段から前記識別手段への電力供給を遮断することを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
前記監視手段は、前記第１の給電手段が二次電池の充電を終了するとき、又はその後に、前記識別手段への電力の供給を遮断することを特徴とする請求項２に記載の充電装置。
前記二次電池に具備された識別素子が抵抗素子であり、前記識別手段は、前記識別素子の抵抗値と前記識別手段に具備された基準抵抗素子とを比較し、前記二次電池の種別を識別することを特徴とする請求項２または３のいずれか１つに記載の充電装置。
前記監視手段は、前記二次電池または前記第１の給電手段の少なくとも一方の温度を監視する温度監視手段を有し、
前記制御手段は、前記第１の給電手段に前記二次電池へ充電を行う充電制御信号を出力し、
前記監視手段は、少なくとも前記制御手段から充電制御信号が出力されている間、前記制御素子によって前記第２の給電手段から前記温度監視手段へ電力を供給することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の充電装置。
前記温度監視手段はサーミスタであることを特徴とする請求項５に記載の充電装置。
前記監視手段は、前記二次電池の電池電圧、または前記第１の給電手段の出力電圧のいずれか一方を監視する充電電圧監視手段を有し、
前記制御手段は、前記第１の給電手段に前記二次電池へ充電を行う充電制御信号を出力し、
前記監視手段は、少なくとも前記制御手段から充電制御信号が出力されている間、前記制御素子によって前記充電電圧監視手段へ電力を供給することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の充電装置。
前記監視手段の前記制御素子は、前記充電制御信号に基づいて制御されることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１つに記載の充電装置。