JP2015162926A

JP2015162926A - 充電器

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Publication number: JP2015162926A
Application number: JP2014035389A
Authority: JP
Inventors: 田渕　泰弘; Yasuhiro Tabuchi; 泰弘田渕; 秀行田賀; Hideyuki Taga
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2015-09-07
Anticipated expiration: 2034-02-26
Also published as: JP6193150B2; DE102015002312B4; US20150244194A1; CN104868520A; DE102015002312A1

Abstract

【課題】本発明は、複数のバッテリを同時に充電可能な充電器の製造コスト低減を図ることを目的とする。【解決手段】本発明に係る充電器は、バッテリが連結される複数のバッテリ連結部を備えており、複数のバッテリ連結部に連結された複数台のバッテリのうちで少なくとも二台のバッテリを同時充電できる構成の充電器であって、外部電源が接続されるノイズ対策用のフィルタ基板２０と、複数のバッテリ連結部に対応して設けられており、バッテリ連結部に連結されたバッテリの充電を行えるように構成された同一仕様の複数の充電用基板３０とを有しており、複数の充電用基板３０はフィルタ基板２０の出力部に接続されており、複数の充電用基板３０それぞれは並列に接続されている。【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリが連結される複数のバッテリ連結部を備えており、前記複数のバッテリ連結部に連結された複数のバッテリのうちで少なくとも二台のバッテリを同時充電できる構成の充電器に関する。

電動工具用の直流電源であるバッテリを充電する充電器に関する技術が特許文献１に記載されている。
この充電器は、バッテリを一台毎に充電する一台用の充電器である。このため、前記充電器を使用して複数のバッテリを充電する場合には、前記バッテリを順番に充電しなければならず、充電時間が長くなるという問題がある。また、１台目のバッテリの充電完了後に２台目のバッテリに交換する必要があるため、手間が掛かるという問題もある。
この点を改善するために、複数のバッテリを同時に高速充電できるように構成された複数台用の充電器が考案されている。

特開２０１３−１９２２８２号公報

しかし、複数台のバッテリを同時に高速充電する充電器の場合、充電電流が一台用の充電器の複数倍になるため、電気的なノイズも大きくなる。このため、国内法の規制を満足するためにはフィルタ回路を設ける必要がある。
したがって、複数台のバッテリを同時に充電する充電器の場合、ノイズ対策用のフィルタ回路に相当する部分と複数の充電用回路に相当部分とを備える専用の電気回路基板を製作する必要がある。このため、充電器がコスト高となる。また、一台分の充電用回路が故障した場合でも、専用の電気回路基板を交換しなければならず、ユーザの負担が大きくなる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、複数のバッテリを同時充電可能な充電器の製造コスト低減を図ることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、バッテリが連結される複数のバッテリ連結部を備えており、前記複数のバッテリ連結部に連結された複数台のバッテリのうちで少なくとも二台のバッテリを同時充電できる構成の充電器であって、外部電源が接続されるノイズ対策用のフィルタ基板と、前記複数のバッテリ連結部に対応して設けられており、前記バッテリ連結部に連結された前記バッテリの充電を行えるように構成された同一仕様の複数の充電用基板とを有しており、前記複数の充電用基板は前記フィルタ基板の出力部に接続されており、複数の充電用基板それぞれは並列に接続されていることを特徴とする。

本発明に係る充電器は、同一仕様の複数の充電用基板を備えており、それらの充電用基板によって前記バッテリ連結部に連結されたバッテリの充電を行えるように構成されている。
これにより、例えば、一台のバッテリを充電可能な一台用の充電器の充電用基板を使用することができるようになり、基板共用による充電器のコスト低減を図ることができる。
また、一台分の充電用基板が故障した場合でも、その基板のみを交換すれば良く、ユーザの負担軽減を図れる。
さらに、ノイズ対策用のフィルタ基板が設けられているため、単位時間当たりの充電電流の増加に起因してノイズ電流が増加してもノイズ電流を低減させることができる。

請求項２の発明によると、フィルタ基板は、外部電源の電源線が充電器のハウジング内に引き込まれる位置の近傍に配置されていることを特徴とする。
このため、ハウジング内の電源線の長さ寸法を小さくでき、電源線が充電用基板からのノイズの影響を受け難くなる。

請求項３の発明によると、フィルタ基板と複数の充電用基板とは、それぞれがハウジングの底面に沿って前記ハウジングの内側に取付けられており、前記フィルタ基板と充電用基板間、及び前記充電用基板の相互間には、絶縁体により構成された塀状のリブが設けられていることを特徴とする。
このため、基板間の平面距離を小さくしても、基板間の沿面距離が大きくなるため規定の絶縁距離を確保できる。

請求項４の発明によると、外部に定電圧電力を出力可能な定電圧出力基板を備えており、前記定電圧出力基板が前記フィルタ基板の出力部に電気的に接続されていることを特徴とする。
このため、定電圧出力基板からのノイズの放出を抑えることができる。

請求項５の発明によると、定電圧出力基板は、起立した状態でハウジングの内側に取付けられていることを特徴とする。
このため、定電圧出力基板を収納するためのスペースを小さくできる。
請求項６の発明によると、充電用基板は、一台のバッテリを充電可能な一台用の充電器で使用される充電用基板と同一であることを特徴とする。
即ち、既存の基板を使用できるため、開発期間の短縮につながる。また、充電用基板のコスト低減、及びユーザの負担軽減を図れる。

請求項７の発明によると、充電用基板は、長辺と短辺とを縦横に備える略角形に形成されており、複数の前記充電用基板は、互いの短辺が一直線上に配置されるように並べられた状態で前記ハウジング内に収納されており、前記バッテリは、前記ハウジングに対して一定方向にスライドすることで連結される構成であり、前記バッテリのスライド方向と前記充電用基板の長辺に沿う方向とが一致することを特徴とする。
このため、バッテリのスライド方向を充電器の前後方向とした場合に、並べられた複数の充電用基板の前後寸法が一枚の充電用基板の長辺寸法に等しくなる。また、並べられた複数の充電用基板の左右方向の寸法（幅寸法）が充電用基板の短辺寸法の和にほぼ等しくなる。このため、並べられた複数の充電用基板の前後寸法に対して幅寸法が大きくなりすぎず、充電器の前後左右方向の寸法バランスが良くなる。

本発明によると、少なくとも二台のバッテリを同時充電可能な構成で、かつ専用のノイズ対策用のフィルタ回路を必要とする充電器の製造コスト低減を図ることができる。

本発明の実施形態１に係る充電器の全体斜視図である。前記充電器のハウジング内のフィルタ基板、充電用基板等の配置を表す平面図である。前記充電器のハウジング内を表す斜視図である。本発明の実施形態１に係る充電器のブロック図である。前記充電器のフィルタ基板に設けられたフィルタ回路の模式図である。前記充電器の充電用基板に設けられた充電回路、及びバッテリの模式図である。従来の一台用の充電器の平面図である。前記一台用の充電器における充電用基板等の配置を表す平面図である。

［実施形態１］
以下、図１から図８に基づいて、本発明の実施形態１に係る充電器１０の説明を行う。本実施形態に係る充電器１０は電動工具用のバッテリ５０を二台同時に高速充電できるように構成された充電器である。
ここで、図中に示す前後左右は、充電器１０の前後左右に対応している。

＜充電器１０の概要について＞
充電器１０は、図１に示すように、平面略長方形の箱状に形成されたハウジング１２を備えている。ハウジング１２は、下部開放容器状の上側ハウジング片１２ｕと、図３に示すように、上部開放容器状の下側ハウジング片１２ｄとが上下方向から合わせられることにより構成されている。そして、図１に示すように、上側ハウジング片１２ｕの上面右側と上面左側とにバッテリ５０（図６参照）が連結される左右一対のバッテリ連結部１５が設けられている。
充電器１０は、商用電源（交流電源）のコンセント（図示省略）に接続可能なプラグ付きの電源線１７を備えている。そして、前記電源線１７の基端部が、図２等に示すように、ハウジング１２の右端後部に設けられた電源用開口１２ｅからそのハウジング１２内に引き込まれている。
充電器１０のハウジング１２内には、図２〜図４に示すように、フィルタ基板２０と、二セット（左右）の充電用基板３０と、定電圧出力用のＵＳＢ電源基板（定電圧出力基板）４０と、送風ファン１８等が収納されている。

＜充電器１０のハウジング１２について＞
充電器１０のハウジング１２の下側ハウジング片１２ｄ（以下、ハウジング１２という）は、図２、図３に示すように、内部が樹脂製の塀状に延びるリブＲによって複数に区画されている。即ち、ハウジング１２の右端部には、電源用開口１２ｅの前側位置に前後方向に長いフィルタ基板用区画２０ｋが前記リブＲにより形成されている。そして、フィルタ基板用区画２０ｋに前記フィルタ基板２０（図２のハッチング参照）がハウジング１２の底面に平行な状態で収納されて、そのハウジング１２に取付けられている。

ハウジング１２の右端前部、即ち、フィルタ基板用区画２０ｋの前側には、ＵＳＢ電源基板区画４０ｋが同じくリブＲにより形成されている。そして、ＵＳＢ電源基板区画４０ｋに、図３に示すように、ＵＳＢ電源基板４０が起立した状態で収納されて、そのハウジング１２に取付けられている。さらに、ＵＳＢ電源基板区画４０ｋの前側にはＵＳＢコネクタ４３を収納するＵＳＢコネクタ区画４３ｋが形成されている。

ハウジング１２のほぼ中央には、図２、図３に示すように、直線状のリブＲがハウジング１２の前端位置から後端位置まで連続して形成されており、そのリブＲの右側が略角形の右側充電基板用区画３０ｒとなっている。また、前記リブＲの左側が同じく略角形の左側充電基板用区画３０ｆとなっている。そして、右側と左側の充電基板用区画３０ｒ，３０ｆにそれぞれ充電用基板３０（図２のハッチング参照）がハウジング１２の底面に平行な状態で収納されて、前記ハウジング１２に取付けられている。このように、各基板２０，３０，４０がそれぞれ樹脂製のリブＲによって形成された各々の区画２０ｋ，３０ｒ，３０ｆ，４０ｋに収納されているため、各基板２０，３０，４０を近づけて配置しても各基板２０，３０，４０間の沿面距離を大きくでき、規定の絶縁距離を確保できる。

充電器１０のハウジング１２内には、図３等に示すように、後部右側と後部左側とにバッテリ連結部１５に連結されたバッテリ５０を冷却するための送風ファン１８が左右の充電用基板３０の上側に設けられている。

＜充電器１０のフィルタ基板２０について＞
充電器１０のフィルタ基板２０は、ノイズ対策用のフィルタ回路を備える長方形状の基板である。フィルタ基板２０は、電源ラインを流れる伝導ノイズ（ディファレンシャルモードノイズとコモンモードノイズ）を低減させるとともに、高調波電流を制限値以下に抑えられるように構成されている。即ち、フィルタ基板２０は、図５に示すように、ディファレンシャルモードノイズを低減させるＸコンデンサＣｘと、コモンモードノイズを低減させるコモンモードフィルタ２２、及び高周波のコモンモードノイズをグランドＧに逃がすＹコンデンサＣｙとを備えている。さらに、フィルタ基板２０は、高調波電流を制限値以下に抑えるためのチョークコイル２４を備えている。

フィルタ基板２０の入力部には、図４、図５に示すように、充電器１０の電源線１７が接続されている。また、フィルタ基板２０の出力部には、左右の充電用基板３０とＵＳＢ電源基板４０とが並列に接続されている。
ここで、フィルタ基板２０は、上記したように、ハウジング１２の電源用開口１２ｅの近傍に形成されたフィルタ基板用区画２０ｋに収納されている。このため、ハウジング１２の電源用開口１２ｅから引き込まれてフィルタ基板２０に接続される電源線１７のハウジング１２内の長さ寸法を小さくできる。このため、電源線１７が充電用基板３０からのノイズの影響を受け難くなる。

＜充電器１０の充電用基板３０について＞
充電器１０の充電用基板３０は、ハウジング１２のバッテリ連結部１５に連結されたバッテリ５０を充電する充電回路を備える基板である。前記充電器１０の充電用基板３０（図２参照）には、図８に示すように、一台用の充電器６０において使用される充電用基板３０（図８のハッチング参照）と同一の基板が使用される。
充電用基板３０は、図２に示すように、前後方向に長く、左右方向に短い略角形の基板であり、上記したように、略角形に形成されたハウジング１２の左右の充電基板用区画３０ｆ，３０ｒにそれぞれ収納されている。

左右の充電用基板３０は、互いの長辺が合わせられ、短辺が一直線上に配置されるように並べられた状態でハウジング１２に取付けられている。即ち、並べられた左右の充電用基板３０の前後寸法が一枚の充電用基板３０の長辺寸法に等しくなり、左右方向の寸法（幅寸法）が二枚の充電用基板３０の短辺寸法の和にほぼ等しくなる。このため、二枚の充電用基板３０を左右に並べたときの前後寸法に対して幅寸法が大きくなりすぎず、充電器１０の前後左右方向の寸法バランスが良くなる。
これに対し、一台用の充電器６０の場合には、図８に示すように、充電用基板３０の長辺が幅方向（左右方向）、短辺が前後方向となるように配置されている。これにより、図７に示すように、充電器６０の幅寸法が前後寸法よりも若干大きくなり、前後左右の長さバランスが良くなる。なお、一台用の充電器６０のバッテリ連結部６５は、前記充電器１０のバッテリ連結部１５と同一である。

左右の充電用基板３０は、左右のバッテリ連結部１５に対応している。即ち、右側の充電用基板３０により右側のバッテリ連結部１５に連結されたバッテリ５０を充電できるように構成されている。また、左側の充電用基板３０により左側のバッテリ連結部１５に連結されたバッテリ５０を充電できるように構成されている。充電用基板３０は、図６に示すように、電源回路３１とマイコン３４と電圧検出回路３５等から構成されている。そして、図４等に示すように、電源回路３１に対してフィルタ基板２０の出力部から電力が供給される。

充電用基板３０の電源回路３１は、交流電源を充電用直流電源（Ｖｐ）と制御用直流電源（Ｖｃｃ電源）とに変換するための電気回路である。電源回路３１には、図６に示すように、充電用直流電源の出力端子３１ｐ，３１ｅ（Ｖｐ，グランドＧ）が設けられており、それらの出力端子３１ｐ，３１ｅが電線３２によってそれぞれバッテリ連結部１５（図１参照）に設けられたプラスターミナルＰとマイナスターミナルＮとに接続されている。

充電用基板３０のマイコン３４は、電圧検出回路３５の電圧信号等に基づいてバッテリ５０の充電制御等を行う部分であり、出力端子ｏ１から電源回路３１に対して充電電流のオン・オフ指示信号を出力できるように構成されている。また、マイコン３４には通信端子ｓ１が設けられており、その通信端子ｓ１が通信ケーブルによって充電器１０のバッテリ連結部１５に設けられたコネクタＣＮに接続されている。

＜充電器１０のバッテリ連結部１５について＞
充電器１０のバッテリ連結部１５は、図１に示すように、バッテリ５０が連結される部分であり、左右両側位置にバッテリ５０を前後スライド可能にガイドするガイドレール１５ｒを備えている。左右のガイドレール１５ｒ間には、後端位置に前記送風ファン１８により圧送された空気を放出させる空気噴出口１５ｆが形成されている。また、左右のガイドレール１５ｒ間には、中央部分に前後スライド可能に構成された端子カバー１５ｃが設けられており、その端子カバー１５ｃに覆われている位置にプラスターミナルＰ、マイナスターミナルＮ（図３、及び図６参照、図１では省略）、及び通信用のコネクタＣＮが配置されている。

上記構成により、バッテリ５０が充電器１０のバッテリ連結部１５に設けられたガイドレール１５ｒに沿って後から前にスライドする過程で、端子カバー１５ｃがバッテリ５０に押されて前方にスライドし、露出したプラス、マイナスのターミナルＰ，ＮとコネクタＣＮに対して、図６に示すように、バッテリ５０の正負の接続端子Ｐ，ＮとコネクタＣＮとが接続される。そして、充電器１０（バッテリ連結部１５）のターミナルＰ，ＮとコネクタＣＮに対して、バッテリ５０の正負の接続端子Ｐ，ＮとコネクタＣＮとが接続された状態で、バッテリ５０は充電器１０に連結される。

＜充電器１０の動作について＞
次に、本実施形態に係る充電器１０の動作について説明する。
前記充電器１０により二台のバッテリ５０を同時に充電する場合には、充電器１０の左右のバッテリ連結部１５に対してそれぞれ前記バッテリ５０を連結する（図６参照）。そして、左右のバッテリ連結部１５に対してそれぞれバッテリ５０が連結されたことが確認されると、二台のバッテリ５０の充電が開始される。即ち、左右の充電用基板３０に設けられたマイコン３４が電源回路３１を駆動させることでバッテリ５０の充電が行われる。二台のバッテリ５０が同時充電されると充電電流が二倍になるため、ノイズ電流も大きくなる。しかし、ノイズ対策用のフィルタ基板２０の働きにより前記ノイズ電流を低減させることができる。そして、所定の充電完了条件が成立すると、マイコン３４が電源回路３１の駆動を停止させてバッテリ５０の充電が完了する。

＜本実施形態に係る充電器１０の長所について＞
本発明の充電器１０は、同一仕様の二セットの充電用基板３０を備えており、それらの充電用基板３０によって左右のバッテリ連結部１５に連結されたバッテリ５０の充電を行えるように構成されている。これにより、例えば、一台のバッテリを充電可能な一台用の充電器６０（図８参照）の充電用基板３０を使用することができるようになり、基板共用による充電器１０のコスト低減を図ることができる。
また、一台分の充電用基板３０が故障した場合でも、その基板３０のみを交換すれば良く、ユーザの負担軽減を図れる。
さらに、ノイズ対策用のフィルタ基板２０が設けられているため、単位時間当たりの充電電流の増加に起因してノイズ電流が増加してもノイズ電流を低減させることができる。

また、フィルタ基板２０は、外部電源の電源線１７が充電器１０のハウジング１２内に引き込まれる位置の近傍に配置されている。このため、ハウジング１２内の電源線１７の長さ寸法を小さくでき、電源線１７が充電用基板３０からのノイズの影響を受け難くなる。
また、フィルタ基板２０と充電用基板３０間、及び充電用基板３０の相互間には、絶縁体（樹脂）により構成された塀状のリブＲが設けられている。このため、基板２０，３０間の平面距離を小さくしても、基板２０，３０間の沿面距離が大きくなるため規定の絶縁距離を確保できる。
また、ＵＳＢ電源基板４０（定電圧出力基板）がフィルタ基板２０の出力部に電気的に接続されているため、ＵＳＢ電源基板４０からのノイズの放出を抑えることができる。
また、ＵＳＢ電源基板４０は、起立した状態でハウジング１２の内側に取付けられているため、ＵＳＢ電源基板４０を収納するためのスペースを小さくできる。
また、並べられた二セットの充電用基板３０の前後寸法が一枚の充電用基板３０の長辺寸法に等しく、二セットの充電用基板３０の幅寸法が充電用基板３０の短辺寸法の和にほぼ等しくなる。このため、並べられた二セットの充電用基板３０の前後寸法に対して幅寸法が大きくなりすぎず、充電器１０の前後左右方向の寸法バランスが良くなる。

＜変更例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、実施形態では、バッテリ５０を連結するためのバッテリ連結部１５を左右に備え、二台のバッテリ５０を同時充電できる充電器１０について説明した。しかし、例えば、前記バッテリ連結部１５を三セット以上備え、少なくとも二台のバッテリ５０を同時充電できる充電器に本発明を適用することも可能である。
また、本実施形態では、充電器１０のハウジング１２の右端部にフィルタ基板２０とＵＳＢ電源基板４０とを配置し、左右の充電用基板３０をハウジング１２の中央部分に並べて配置する例を示した。しかし、左右の充電用基板３０の間にフィルタ基板２０とＵＳＢ電源基板４０とを配置する構成でも可能である。

１０・・・充電器
１２・・・ハウジング
１２ｅ・・電源用開口
１５・・・バッテリ連結部
１７・・・電源線
２０・・・フィルタ基板
３０・・・充電用基板
４０・・・ＵＳＢ電源基板（定電圧出力基板）
５０・・・バッテリ
Ｒ・・・・リブ

Claims

バッテリが連結される複数のバッテリ連結部を備えており、前記複数のバッテリ連結部に連結された複数台のバッテリのうちで少なくとも二台のバッテリを同時充電できる構成の充電器であって、
外部電源が接続されるノイズ対策用のフィルタ基板と、
前記複数のバッテリ連結部に対応して設けられており、前記バッテリ連結部に連結された前記バッテリの充電を行えるように構成された同一仕様の複数の充電用基板とを有しており、
前記複数の充電用基板は前記フィルタ基板の出力部に接続されており、複数の充電用基板それぞれは並列に接続されていることを特徴とする充電器。
請求項１に記載された充電器であって、
前記フィルタ基板は、前記外部電源の電源線が前記充電器のハウジング内に引き込まれる位置の近傍に配置されていることを特徴とする充電器。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載された充電器であって、
前記フィルタ基板と複数の充電用基板とは、それぞれが前記ハウジングの底面に沿って前記ハウジングの内側に取付けられており、
前記フィルタ基板と充電用基板間、及び前記充電用基板の相互間には、絶縁体からなる塀状のリブが設けられていることを特徴とする充電器。
請求項１から請求項３のいずれかに記載された充電器であって、
外部に定電圧電力を出力可能な定電圧出力基板を備えており、
前記定電圧出力基板が前記フィルタ基板の出力部に電気的に接続されていることを特徴とする充電器。
請求項４に記載された充電器であって、
前記定電圧出力基板は、起立した状態で前記ハウジングの内側に取付けられていることを特徴とする充電器。
請求項１から請求項５のいずれかに記載された充電器であって、
前記充電用基板は、一台の前記バッテリを充電可能な一台用の充電器で使用される充電用基板と同一であることを特徴とする充電器。
請求項１から請求項６のいずれかに記載された充電器であって、
前記充電用基板は、長辺と短辺とを縦横に備える略角形に形成されており、
複数の前記充電用基板は、互いの短辺が一直線上に配置されるように並べられた状態で前記ハウジング内に収納されており、
前記バッテリは、前記ハウジングに対して一定方向にスライドすることで連結される構成であり、
前記バッテリのスライド方向と前記充電用基板の長辺に沿う方向とが一致することを特徴とする充電器。