JP2015198491A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 互いに連結可能な充電装置を提供する。【解決手段】 充電装置は、２次電池を含む電池パックが装着される電池装着部と、電池パックを充電する充電回路と、を有し、商用電源からの電力によって充電電流を生成して電池パックを充電する。充電装置は、他の充電装置を接続可能な接続部を有し、接続部に他の充電装置が接続されると、充電回路と他の充電装置の充電回路とが並列接続される。この状態で、電池装着部に単一の電池パックが装着されると、電池パックに対し、充電装置の台数分に応じた充電電流が供給される。【選択図】図３

Description

本発明は、ニッケル・カドミウム電池やニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の２次電池を充電する充電装置に関する。

建築や電気工事の現場で使用されるコードレス電動工具は、１回の作業量や頻度、負荷の大きさが過酷であり、電池を充電する回数が増えてしまう。電力がなくなった場合、電池を専用の充電器で充電しなければならないため、一時的に作業を中断しなければならない。

そこで、継続して作業を行うために、複数の電池を用意し、充電しながら電動工具を使用する。この場合、複数の電池を同時に充電する必要があるが、一般的な充電器は１台につき一つの電池しか充電できないので、電池の個数だけ充電器を用意して使用する場合は、同数のコンセントを占有してしまう。

そこで、例えば特許文献１は、一つの直流電源に対し複数の電池を接続し、充電する電池を順番に切り替えながら充電する方法を提案する。

特開平５−２０７６６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるように、一つの電源で複数の電池を順次切り替えながら充電すると、充電器を複数同時に使用して充電する場合に比べて電池の充電時間が長くなる傾向がある。また、特許文献１のような装置では、充電する電池が一つだけの場合でも、比較的大きな充電器を使用せざるを得ないことになる。また、特許文献１の構成では、一つの電池への出力を増加することができないため、一つの電池のみを充電する場合に充電時間を短縮することができない。

本発明の目的は、携帯性を損なうことなく電池の急速充電を可能にする充電装置を提供することである。

本発明の充電装置は、２次電池を含む電池パックが装着される電池装着部と、前記電池パックを充電する充電回路と、を有し、商用電源からの電力によって充電電流を生成して前記電池パックを充電する充電装置であって、他の充電装置を接続可能な接続部を有し、前記接続部に前記他の充電装置が接続されると、前記充電回路と前記他の充電装置の充電回路とが並列接続されることを特徴とする。

上記構成によれば、少なくとも２台の充電装置を接続することにより各充電装置の充電回路が並列接続されるので、電池パックに対し、各充電装置からの充電電流を重畳して供給可能となる。

好ましくは、前記接続部に前記他の充電装置が接続され、且つ前記電池装着部に前記電池パックが装着されると、前記電池パックは前記充電装置から出力される充電電流及び前記他の充電装置から出力される充電電流で充電されることを特徴とする。上記構成により、電池パックに対し、充電装置の台数に応じた充電電流を供給して電池パックを充電できる。

好ましくは、前記接続部には、前記他の充電装置と電気的に接続される端子部が設けられ、前記接続部に前記他の充電装置が接続されると、前記充電電流が流れる充電経路が形成されることを特徴とする。上記構成により、端子部を介して接続された複数の充電装置の間に充電経路が形成されるので、電池パックを急速で充電できる。

好ましくは、前記接続部は、前記電池装着部に装着される前記電池パックの電池側装着部と同形状の前記電池側装着部を有することを特徴とする。

好ましくは、外枠となるケースと、前記ケース内に収容される冷却ファンと、前記ケースに形成され空気が通る通気孔と、をさらに有し、前記接続部に前記他の充電装置が接続されると、前記通気孔は、前記他の充電器の通気孔と対向して位置することを特徴とする。当該構成により、充電中の電池パック及び充電回路を効率良く冷却できる。

好ましくは、前記商用電源からの電力が入力される入力部をさらに有し、前記接続部に前記他の充電装置が接続されると、前記入力部と前記他の充電装置の入力部とが共通化されることを特徴とする。当該構成により、電力の入力ラインを共通にして、電池パックを充電できる。

さらに、本発明の充電装置は、２次電池を含む電池パックが装着される電池装着部と、前記電池パックの充電を制御する充電制御手段と、を有する充電装置であって、前記充電制御手段は、電力が入力される電力入力部と、前記電池パックを充電する充電電力が出力される充電電力出力部と、前記電力の少なくとも一部を出力可能な電力出力部と、を有し、前記電力出力部は、他の充電装置の電力入力部と電気的に接続可能であり、前記電力出力部が前記他の充電装置の電力入力部と電気的に接続されると、前記充電電力出力部は、前記他の充電装置の充電電力出力部と電気的に接続するように構成され、前記電池パックは、前記充電電力出力部からの充電電力と前記他の充電装置からの充電電力とにより充電されることを特徴とする。

上記構成によれば、少なくとも２台の充電装置を電力出力部と電力入力部との接続によって連結できる。このように連結された複数の充電装置のうち、１の充電装置の電池装着部に電池パックが装着された場合に、電池パックに対し、当該電池パックが装着された充電装置から供給される充電電力に加え、電池パックが装着されていない充電装置からもそれぞれ充電電力が供給される。すなわち、単一の充電装置からの充電電力量よりも多くなる、充電装置の個数に応じた充電電力が電池パックに供給されるので、電池パックを急速に充電できる。

好ましくは、前記電池装着部に前記電池パックが装着されると、前記充電電力出力部から前記電池パックに前記充電電力が供給され、前記電力出力部に前記他の充電装置の電力入力部が接続されると共に、前記電池装着部に前記電池パックが装着されていないときは、前記充電電力出力部は、前記他の充電制御手段に前記充電電力を供給可能とすることを特徴とする。

好ましくは、前記制御手段は、前記電力出力部に前記他の充電装置の電力入力部が接続されると、前記他の充電装置の充電制御手段から出力される信号を受け取るように構成された信号入力部と、前記信号入力部で受け取った入力信号の値を閾値と比較する比較部と、を有し、前記閾値は前記充電電力出力部への前記充電電力の出力に関する値であり、前記入力信号が前記閾値以上のときは、前記充電電力出力部に前記充電電力を供給可能とし、前記入力信号が前記閾値よりも小さいときは、前記充電電力出力部への前記充電電力の供給は行わないことを特徴とする。

上記構成によれば、他の充電装置が接続された場合は、他の充電装置から入力される信号と閾値との大小により、充電電力を充電電力出力部に供給するか否かを設定することができる。充電装置の電力出力側に接続される他の充電装置から出力される信号に応じて充電電力出力部に対する充電電力の供給の有無を設定して、電池パックに対する充電電力の過剰供給を回避できる。

好ましくは、前記充電制御手段は、前記入力信号が前記閾値以上のときは、前記信号よりも所定値だけ小さい信号を出力することを特徴とする。当該構成によれば、電力入力部が第３の充電装置の電力出力部と接続される場合に、充電装置は、電力出力部に他の充電装置が接続されたことを第３の充電装置に通知することができる。

好ましくは、前記電池装着部と前記電力出力部とは、互いに近接して設けられていることを特徴とする。当該構成によれば、電力出力部に他の充電装置の電力入力部が接続されると、電池装着部は他の充電装置に覆われるため、電池装着部への電池パックの装着を回避するので、他の充電装置の充電電力出力部への充電電力の供給を妨げない。

好ましくは、前記充電制御手段及び前記電池パックを冷却するように構成された冷却ファンと、前記冷却ファンの風路とをさらに有し、前記電力出力部に前記他の充電装置の電力入力部が接続されると共に、前記電池装着部に前記電池パックが装着されていないとき、前記冷却ファンは回転されて前記他の充電装置に向けて送風することを特徴とする。

上記構成によれば、他の充電装置で電池パックを充電する場合に、単一の充電装置の冷却ファンによって生じた送風よりも多量の風で他の充電装置及び電池パックを冷却することができる。

好ましくは、前記電力出力部を前記他の充電装置の電力入力部に接続するとき、前記電力出力部は、外部に露出しないことを特徴とする。当該構成により、比較的高電圧が印加されている電力出力部が露出しないので、ユーザの電力出力部への接触を防止できる。

本発明によれば、連結された複数の充電装置のうちの一の充電装置にのみ電池パックを装着すると、電池パックに充電装置の台数分に応じた電流を供給して急速充電できるという優れた効果を奏し得る。

本発明の第１の実施の形態である充電装置を示す図。 図１に示す充電装置の電池装着部及び電力出力部を示す図。 連結された２台の充電装置を示す図。 ４台の充電装置を連結した場合のブロック図。 ２台の充電装置を連結した場合のブロック図。 第１の実施の形態の充電装置の動作を説明するフローチャート。 充電電流の供給の有無を設定する閾値と充電制御部に入力される信号との関係を示す図。 本発明の第２の実施の形態である充電装置を示す図。 図８に示す充電装置の連結構造部を示す図。 （ａ）は、図８に示す充電装置の電力入力部の側面図及び底面図、（ｂ）は、図８に示す充電装置の電力出力部の側面図及び上面図。 電池パックを充電するために、図８に示す充電装置の２台を連結する場合の全体図。 図８に示す充電装置の２台を連結した場合の全体図。 図１１及び図１２に示す充電装置を２台連結したときのブロック図。 本発明の第３の実施の形態である充電装置を示す図。 図１４に示す充電装置の４台を連結した場合の全体図。 図１４に示す充電装置の２台を連結して単一の電池パックを充電するときの図。 図１４に示す充電装置の３台を連結したときのブロック図。 第３の実施の形態の充電装置の動作を説明するフローチャート。

以下、本発明の実施の形態について図１から図７を参照して説明する。

図１に、本発明の第１の実施の形態である充電装置１を示す。本実施の形態においては、充電装置１において電池パック４が装着される面が向いている方向を上方向として方向を規定する。第１の実施の形態の充電装置は、少なくとも２台以上を縦方向に連結して単一の電池パック４を充電可能とする。

充電装置１は、主に、一体としてケース本体を構成する上ケース２及び下ケース３と、充電制御部５と、冷却ファン６とから構成され、電池パック４を充電可能とする。ケース本体には、上ケース２側に設けられた電池装着部９と、下ケース３側に設けられた連結部２１と、冷却ファン６と外気とを連通させる通気口（空気吐出口７、空気流入口１１）とが設けられている。

電池パック４は、ケース内部に２次電池からなる素電池の複数からなる電池組（不図示）と、各種センサ及び制御部（不図示）と、電池組に対する充放電を行うための一対の充放電端子１２と、電池パック４を充電のために充電装置１に装着する電池側装着部（不図示）とを有する。また、電池パック４のケースには、ケース内部に風路を形成するための空気流入口１０と空気吐出口８が設けられている。

電池装着部９には、図２に示すように、充電対象となる電池パック４を装着するための対をなすレール２４、２４が設けられている。さらに、電池装着部９には、レール２４、２４の間に、一対の充電端子１５、１５と、接続確認入力端子１７と、電池パック４の温度検出に用いられる電池温度検出端子１９と、電池パック４の種類の識別に用いられる電池識別端子２０とが設けられている。充電端子１５、１５は、電池装着部９に装着される電池パック４の充放電端子１２の間隔と同一の間隔を介して配置され、電池パック４が装着されると、電池パック４の充放電端子１２と電気的に接続されて、電池パック４を充電する充電電流を供給する。

連結部２１には、接続部の一例として、一対の電流中継端子２２，２２と、接続確認出力端子２３とが設けられている。電流中継端子２２，２２は、電池装着部９ａの充電端子１５，１５と同一の距離を介して配置され、電池装着部９の対応する充電端子１５，１５とそれぞれ電気的に接続されて、充電電流を電池パック４に向けて供給する充電電力出力部を構成する。さらに、連結部２１における電流中継端子２２、２２及び接続確認出力端子２３の配置は、電池装着部９の充電端子１５、１５及び接続確認入力端子１７の配置と同一であり、他の充電装置１の電池装着部９と連結可能な形状に構成されている。当該構成により、連結部２１は、他の充電装置１の電池装着部９と連結されると、電流中継端子２２は、他の充電装置１の充電端子と電気的に接続され、接続確認出力端子２３は、他の充電装置１の接続確認入力端子１７と電気的に接続される。なお、充電端子１５及び電力中継端子２２は、端子部の一例である。

また、下ケース３には、電力入力部１４が設けられ、上ケース２には、電力出力部１３が設けられ、電力入力部１４と電力出力部１３とは直に接続されている。電力入力部１４には、一対のＡＣ端子１６，１６が設けられ、例えば電源コード１００がＡＣ端子１６，１６に接続されることにより、外部から商用電源などの交流電力が供給される。電力出力部１３にも、一対のＡＣ端子１８，１８が設けられ、他の充電装置１の電力入力部１３と電気的に接続可能に構成されているので、他の充電装置１の電力入力部１３が接続される場合は、他の充電装置１に対して交流電力が供給可能となる。

充電制御部５は、基板にマイコンが実装された充電回路を有する。マイコンは、電池装着部９の充電端子１５、１５、接続確認入力端子１７、電池温度検出端子１９及び電池識別端子２０と、連結部２１の接続確認出力端子２３とにそれぞれ電気的に接続されているので、充電制御部５の充電回路は、電池パック４の充電を制御する。

詳細には、充電制御部５のマイコンは、電池パック４の電池装着部９への装着を検出し、電池識別端子２０を介して得られる電池パック４の情報に応じて充電条件を設定する。この充電条件に基づいて、充電制御部５は、電力入力部１４に入力される交流電力から電池パック４を充電する充電電流を生成し、充電端子１５を介して充電電流を電池パック４に供給する。また、充電制御部５は、電池パック４の充電中は、電池パック４の電池電圧を監視するとともに、電池パック４のセンサによって温度を検知して、電池温度検出端子１９を介して送られてくる信号も使用して電池パック４の充電を制御する。このように、充電制御部５は、充電電力出力部の一例としての機能を有する。

なお、電力入力部と、充電制御部と、電力出力部とは、充電制御手段を構成する。

また、図３に示すように、充電装置１は、他の充電装置１と連結可能である。なお、以下の本実施の形態の説明において、同一のアルファベットの添え字が付された構成要素は、当該アルファベットの添え字が付された充電装置に含まれるものであり、同一の数字は、同一の構成要件を示すものとする。

充電装置１ｂの電池装着部９ｂと充電装置１ａの連結部２１ａとを対向させて連結すると、充電装置１ｂの電力出力部１３ｂが充電装置１ａの電力入力部１４ａに電気的に接続されるとともに、充電装置１ｂの充電端子１５ａが充電装置１ａの電流中継端子２２ｂに電気的に接続される。さらに、充電装置１ｂの接続確認入力端子１７ｂも、充電装置１ａの接続確認出力端子２３ａに電気的に接続される。なお、電池装着部及び連結部は、充電装置の接続部を構成する。

上記のように充電装置１ｂを他の充電装置１ａと連結する場合、下位の充電装置１ｂの充電制御部５ｂは、接続確認入力端子１７ｂと他の充電装置１ａの接続確認出力端子２３ａとの接続により、詳細を後述する方法によって他の充電装置１ａの連結を検知する。従って、本実施の形態では、充電装置１ｂの電池装着部９ｂに、他の充電装置１ａの連結部２１ａを連結することによって、縦方向に順次複数の充電装置１ａ，１ｂを連結でき、見かけ上単一の装置として電池パック４の充電を可能とする充電システムを構成できる。この場合、電池パック４の充電は、最下位の充電装置１ｂの電力入力部１４ｂに電源コード１００を接続し、最上位の充電装置１ｂの電池装着部９ｂに電池パック４を装着することにより、電池パック４の充電を行うことができる。更に、充電装置１ｂと他の充電装置１ａとを連結すると、互いの通気孔（空気吐出口７、空気流入口１１）が対向して配置される。この構成により、冷却ファン６ａによって発生する冷却風が円滑に通気孔を通って流れるため、効率良く電池パック４等を冷却することができる。

図４に、４台の充電装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを連結して構成される充電システムの等価回路を示す。

４台の充電装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを充電装置１ａが最下位になるように順次連結すると、各充電装置１の電力入力部１４及び電力出力部１３は互いに接続されて共通の入力ラインを形成すると共に、各充電装置１の充電端子１５は、対応するもの同士が電流中継端子２２を介して接続されて共通の出力ラインを形成する。このように、充電装置が接続されると、入力ラインと出力ラインとを含んで充電経路が形成される。

この場合、充電装置１ａの接続確認入力端子２３ａは、上位の充電装置１ｂの接続確認出力端子１７ｂに接続される。同様にして、充電装置１の接続確認入力端子２３は、その上位の充電装置１の連結部２１の接続確認出力端子２３に電気的に接続される。従って、当該構成により、上位の充電装置１の充電制御部５は、その下位の充電装置１の充電制御部５に信号を出力することができる。一方、下位の充電装置１の充電制御部５は、上位の充電装置１の充電制御部５より信号を受け取ることができる。このように、一の充電制御部５から他の充電装置１の充電制御部５への信号送信によって、他の充電装置１は、一の充電装置１の接続を検知することができる。

さらに、図５に、図３に示す２台の充電装置１ａ，１ｂを連結して構成される充電システムと等価であるブロック図を示す。

次に、充電装置１の動作について、図６を参照しながら説明する。

電力入力部１４に例えばコード１００を接続したり、又は他の充電装置１の電力出力部１３が接続されると、充電制御部５に給電が開始され、マイコンが起動する。マイコンは、接続確認端入力端子１７からの信号入力があるか否かを監視する（ステップＳ１）。当該ステップＳ１は、充電制御手段の信号入力部の一例に相当する。

マイコンは、接続確認入力端子１７に信号入力が無ければ（ステップＳ１：ＮＯ）、５Ｖの電圧を信号値とする信号を、接続確認出力端子２３から出力する（ステップＳ２）。接続確認入力端子１７に信号入力が無いことは、当該充電装置１の電池装着部９側に他の充電装置１の連結がないことを示す。従って、充電装置１では、電池装着部９に対する電池パック４の装着が可能であるため、電池パック４の充電を行い得るマスター充電装置として、電池パック４の充電に備え待機し（ステップＳ３）、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４にて、電池装着部９に電池パック４の装着が検出されると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、マイコンは電池パック４の充電を開始する（ステップＳ５）。このとき、冷却ファン６ａが駆動される。冷却ファン６ａにより空気が流れ、電池パック４内部の電池組及び充電制御部５ａが空冷される。

そして、電池パック４の電池電圧が一定電圧以上に達したこと（満充電）を検出すると（ステップＳ６：ＹＥＳ）、マイコンは電池パックの充電を完了する（ステップＳ７）。一方、電池装着部９への電池パック４の装着が検出されないと（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。なお、満充電の判別は、周知の技術を用いて行うことができる。例えば、２次電池がリチウム電池からなる場合、定電流制御で充電を開始し、電池電圧が所定値に達したら定電圧制御に切り換えて電池電圧を維持して充電を継続し、さらに、充電電流が満充電閾値より下がった場合に電池パック４の充電を停止することによって行うことができる。

次に、接続確認入力端子１７に信号入力がある場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、接続確認入力端子１７を介した信号入力は、充電装置１の電池装着部９側への他の充電装置１の連結部２１の連結を示すものであり、ステップＳ８に進む。この場合、接続確認入力端子１７と他の充電装置１の接続確認出力端子２３とが接続され、充電装置１の電力出力部１３が他の充電装置１の電力入力部１４に電気的に接続され、さらに、充電装置１の充電端子１５が充電装置１の電流中継端子２２に電気的に接続される。これらの接続により、充電装置１の電池装着部９への電池パック４の装着はできなくなるので、充電装置１は、連結された他の充電装置１に向けて充電電流を供給可能なスレーブ充電装置になる。

ステップＳ８では、マイコンは、接続確認入力端子１７に入力された電圧値を、閾値と比較する。これは、比較部の一例に相当する。この閾値は、充電制御部５から充電端子１５からの充電電流の供給の有無を設定する基準値である。本実施の形態では、閾値は２．５Ｖである。図７に示すように、連結された充電装置のマイコンが、電圧５Ｖの信号を出力する場合、充電装置には、電圧５Ｖの信号が入力されるため（図７の実線Ｂ）、マイコンは、５Ｖと閾値である２．５Ｖとを比較する。入力値が閾値以上であれば（ステップＳ８：ＹＥＳ）、マイコンは、入力値から１Ｖを引いたレベルの信号、（５−１）Ｖ、すなわち電圧４Ｖの信号（図７の点線Ｃ）を接続確認出力端子２３を介して外部に出力する（ステップＳ９）。また、入力値が閾値以上であることは、充電装置は充電制御部５から充電端子に充電電流を供給可能であることを示すので、充電装置は充電に向けて待機し（ステップＳ１０）、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１にて、マスター充電装置１に電池パック４が装着されると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、マイコンは、充電制御部５より充電電流を充電端子１５を介して出力する（ステップＳ１２）。この時、ファン６ｂは駆動しない。次に、充電される電池パック４の電池電圧が一定電圧以上に達したことを検出すると（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、マイコンは、充電電流の供給を完了する（ステップＳ１４）。一方、マスター充電装置への電池パック４の装着が検出されないと（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ８にて、信号レベルが閾値未満の場合（ステップＳ８：ＮＯ）、マイコンは、信号を外部に出力せず、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５にて、マスター充電装置に電池パック４が装着されると（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、マイコンは、動作を停止する（ステップＳ１６）。一方、マスター充電装置への電池パック４の装着が検出されないと（ステップＳ１５：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。

以上、図６に示すフローチャートにより、充電制御部５に入力される信号の有無、さらに信号値の大小によって、特定の充電装置１に着目した場合、当該充電装置１が、電池パック４を直接充電し得るマスター充電装置となるか、他の充電装置に充電電流を供給するスレーブ充電装置となるか、または何ら動作をしない充電装置となるかを決めることができる。

図４では、４台の充電装置を連結して単一の電池パック４を充電することができる。この場合、充電装置１ａに対し、順次充電装置を連結している。従って、充電装置を連結する度に、下位の充電装置に対し、上位の充電装置から信号が入力されるので、充電装置１ｄが充電装置１ｃに連結されたときに、充電装置１ａには充電装置１ｂの充電制御部５ｂから３Ｖの信号が入力される。図７を参照すると、３Ｖの信号値は閾値よりも大きいので、充電装置１ｄに電池パック４が装着された場合に、充電装置１ａは充電電流を充電端子１５ａを介して、充電装置１ｄに装着された電池パック４に供給することができる。

従って、例えば１台の充電装置が供給する充電電流が１．５Ａである場合、４台の充電装置を連結させると、電池パック４には６Ａの充電電流を供給して充電を行うことが可能となる。また、図５に示すように２台の充電装置を連結した場合は、電池パック４には、充電装置１ａ、１ｂの各々から充電電流が供給され、通常の２倍の電力で充電を行うことができる。

このように、連結された充電装置１の各々から電池パック４に向けて充電電流が供給されるので、単一の充電装置１で一の電池パックを充電する場合に比較して、高速で電池パック４を充電することができる。

また、マイコンが充電制御部５から充電端子１５に対する充電電力の供給の有無を決めるための閾値Ａを有することで、連結して充電電流を供給可能とする充電装置１の台数を制限できるので、電池パック４への過剰の電流供給を防止することができる。

第１の実施の形態では、閾値を２．５Ｖとし、マイコンが、接続確認入力端子からの入力に対し（−１）Ｖの出力を接続確認出力端子から出力していたが、閾値及びマイコンが入力値から減ずる値は、充電装置の用途及び電池パック４の性能により適宜変更可能である。これらの値により、単一の電池パックを充電するために連結可能な充電装置の最大の台数を適宜設定することが可能となる。

次に、本発明の第２の実施の形態について、図８から図１３を参照して以下に説明する。本実施の形態においては、電池パック４は、充電装置３１のケース本体の横方向における一側面に装着される。すなわち、第２の実施の形態の充電装置３１は、少なくとも２台以上を横方向に連結して単一の電池パック４を充電可能とする構成を有する。従って、電池パック４が充電装置と並置される方向を左右方向とし、この左右方向に略直交する方向を上下方向として規定する。

図８に示す充電装置３１は、ケース３２と、ケース３２の内部に設けられた充電制御部３３を持つ。ケース３２には、連結構造部３５、３６が接続部の一例として設けられている。また、ケース３２は、電力入力部３７と電力出力部３８とを有し、内部にはそれぞれ電力入力端子３９と電力出力端子４０とが設けられている。

充電制御部３３は、マイコンを有し、さらに、トランス、トランジスタなどの電子部品で構成された充電回路を有する。充電制御部３３は、電力入力部３７から給電されて、電池パック４の充電制御を行う。

連結構造部３５、３６は、それぞれレール形状を有している。連結構造部３５ａは、電池パック４を充電するときに、電池パック４が矢印の方向にスライド方式で装着可能な構造を有する。電力出力部３８は、ケース３２の底部から上方に突出した構造をとり、内部に電力出力端子４０を有する。充電装置３１を連結して使用する場合には、連結構造部３５に他の充電装置３１の連結構造部３６がスライドにより取り付けられるので、充電装置３１、３１は連結される。

このとき、充電装置３１の電力出力３８に他方の充電装置３１の電力入力部３７が挿入され、内部の電力出力端子と電力入力端子とが電気的に接続される。充電装置３１の電力入力部３７には、取り外し可能な電源コード２００を接続して、外部電源からの電力を供給することもできる。

図９に連結構造部３５の側面図を示す。連結構造部３５は、互いに平行な２本のレール３４、３４によって構成され、電池パック４がレール３４に対してスライドされることによって装着されるようになっている。連結構造部３５の間には、電池パック４の充電のための対をなす充電端子４２、４２と、接続確認入力端子４７とが端子部の一例として設けられている。また、連結構造部３５は、装着された電池パック４の種類を識別するための電池識別端子５０（図１３参照）と、電池温度検出端子５１（図１３参照）とを有する。

連結構造部３６は、他の充電装置３１の連結構造部３５のレール３４と係合可能な構成を有する。すなわち、電池パック４の電池側装着部と同じ構造を有する。連結構造部３６は、他の充電装置３１の充電端子４２、接続確認入力端子４７とそれぞれ電気的に接続される電流中継端子４８、４８と接続確認出力端子４９とを端子部の一例として有している。

なお、充電制御部３３は、上記の第１の実施の形態としての充電装置１に設けられた充電制御部５と同じの構成及び機能を有する。

図１０（ａ）に、電力入力部３７の構成を、図１０（ｂ）に電力出力部３８の構成を示す。電力入力端子３９は、電力入力部３７に設けられた溝部４３に設けられる。電力入力端子３９は、電力入力部３７の開口４５より内部に位置してケース３２の表面より内方に位置する。このため、電力入力端子３９は、ケース３２の外に出っ張らない構造になっている。

電力出力端子４０は、電力出力部３８に設けられた溝部４４の内部に設けられている。電力入力端子３９の場合と同様に、電力出力端子４０は電力出力部３８の開口４６より内部に位置してケース３２の表面より内方に位置する。このため、電力出力端子４０は、ケース３２の外に出っ張らない構造になっている。

充電制御部３３は、電力入力端子３９と、充電端子４２とに電気的に接続されている。例えば、商用電源などの外部の電源から電力入力部３７に電源コード２００が接続されることによって、充電制御部３３に電力入力端子３９を介して電力が供給される。充電制御部３３は、連結構造部３５に電池パック４が装着されると、電池パック４の充電を開始する。

次に、２台の充電装置３１ａ、３１ｂを連結する場合について図１１を参照して説明する。なお、以下の本実施の形態の説明において、同一のアルファベットの添え字が付された構成要素は、当該アルファベットの添え字が付された充電装置に含まれるものであり、同一の数字は、同一の構成要件を示すものとする。

図１１を参照すると、充電装置３１ａ、３１ｂを連結するとき、充電装置３１ｂの連結構造部３６ｂは、充電装置３１ａの連結構造部３５ａに矢印の方向にスライドして装着される。連結構造部３５ａと連結構造部３６ｂとのスライドによる連結に伴い、充電装置３１ａの電力出力部３８ａが充電装置３１ｂの電力入力部３７ｂに挿入される。このとき、充電装置３１ａの電力出力部３８ａ内部にある電力出力端子４０ａと充電装置３１ｂの電力入力部３７ｂ内部にある電力入力端子３９ｂとが電気的に接続する。充電装置３１ａの電力入力端子３９ａには電源コード２００が接続される。そこで、充電装置３１ｂの連結構造部３５ｂに電池パック４が装着されると、充電装置３１ｂの充電制御部３３ｂは、電池パック４の充電を開始する。略同時に、充電装置３１ａの充電制御部３３ａは、充電装置３１ａの充電端子４２ａ及び充電装置３１ｂの電力中継端子４８ｂを介して電池パック４に充電電流を供給する。

連結された状態では、図１２に示すように、充電装置３１ａの電力出力部３８ａは、充電装置３１ｂの電力入力部３７ａに差し込まれた状態になる。この場合、充電装置３１ｂの電力入力部３７ｂには、電源コード２００を差し込むことはできず、充電装置３１ｂは、充電装置３１ａからの給電により、充電電流を生成する。

図１３に、図１２に示す２台の充電装置を連結したときのブロック図を示す。電源コード２００が充電装置３１ａの電力入力端子３９ａに接続される。電力入力端子３９ａは、充電装置３１ａ内で直接電力出力端子４０ａに接続されている。次に、充電装置３１ａの電力出力端子４０ａは、充電装置３１ｂの電力入力端子３９ｂに接続される。これにより、充電装置３１ａ、３１ｂの電力入力側の電力ライン３９ａ、３９ｂが共通の入力ラインＬになって、電池パック４を充電する充電経路を形成するので、電源コード２００から供給される電力は、充電装置３１ａの充電制御部３３ａと充電装置３１ｂの充電制御部３３ｂとの両方に供給される。従って、充電制御部３３ａ，３３ｂは、それぞれ充電電流を生成可能である。また、充電制御部３１ａと充電制御部３１ｂとは、連結構造部３５ａ、３６ｂに形成された接続確認入力端子と接続確認出力端子とが接続されることにより、充電制御部３１ａは、充電制御部３１ｂが出力する信号を受け取ることが可能になる。

充電装置３１ｂの連結構造部３５ｂに電池パック４を装着して電池パック４を充電するときのマイコンの制御については、第１の実施の形態で説明した充電装置のマイコンの動作と同様である。従って、その詳細については説明を省略する。

第２の実施の形態では、２台の充電装置１ａ、１ｂを連結して単一の電池パック４を充電する場合を説明したが、第１の実施の形態と同様に、３つ以上の充電装置を連結して単一の電池パック４を充電することも可能である。

次に、本発明の第３の実施の形態について、図１４から図１８を参照して以下に説明する。第３の実施の形態は、第２の実施の形態と同様に、少なくとも２台以上の充電装置６１を接続部を介して横方向に連結して、単一の電池パック４を充電可能とする構成を有する。従って、充電装置６１の連結方向を左右方向とし、その直交方向を上下方向とする。

図１４に示すように、充電装置６１は、上ケース６２と、下ケース６３と、充電制御部６５と、冷却ファン６６とから主に構成されている。上ケース６２および下ケース６３からなるケースには、冷却ファン６６と充電制御部６５とが収納され、さらに、電池装着部６９と、冷却ファン６６と外気とを連通させる空気吐出口６７とが設けられている。

充電制御部６５は、基板に実装されたマイコン（不図示）を有する充電回路を含み、電池装着部６９に設けられた充電端子（不図示）と接続されている。なお、充電端子は端子部の一例である。

充電装置６１の電池装着部６９に電池パック４が装着されると、電池パック４の充放電端子と電池装着部６９の充電端子７２とが電気的に接続される。従って、電池パック４に向けて給電する充電経路が形成されるので、充電制御部６５は、電池パック４の装着を検出して電池パック４の充電を開始するとともに、冷却ファン６６を駆動する。これにより、電池パック４の充電中は、冷却ファン６６により空気が流れて、電池パック４内部の電池組４ａ及び充電制御部６５が強制的に冷却される。

また、図１５に示すように、４台の充電装置６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄを連結して電池パック４の充電を行うことができる。なお、以下の本実施の形態の説明において、同一のアルファベットの添え字が付された構成要素は、当該アルファベットの添え字が付された充電装置に含まれるものであり、同一の数字は、同一の構成要件を示すものとする。

充電装置６１ａ，６１ｂを接続すると、図１６に示すように、接続端子部７７ａと接続端子部７８ｂとが接続される。接続端子部７７ａは充電装置６１ａの充電制御部６５ａに接続されており、接続端子部７８ｂは充電装置６１ｂの充電制御部６５ｂに接続されている。接続端子部７７ａ、７８ｂは、それぞれ交流電力を充電装置同士６１ａ，６１ｂの間で受け渡すための対をなす電力端子（不図示）と、電池パック４を充電する充電電流を、連結された充電装置６１ａ，６１ｂ間で受け渡すための充電端子（不図示）と、連結された充電装置６１ａ，６１ｂの充電制御部６５ａ、６５ｂと通信を行うための接続確認端子（不図示）とを端子部として備えている。この構成は、充電装置の接続部の一例である。

また、図１７に、３台の充電装置６１ａ、６１ｂ、６１ｃを横方向に連結した場合のブロック図を示す。この場合、いずれの充電装置６１ａ、６１ｂ、６１ｃの電池装着部６９ａ，６９ｂ，６９ｃは、他の充電装置との連結により覆われることがないので、いずれの電池装着部６９ａ，６９ｂ，６９ｃも電池パック４の装着及び充電が可能である。

充電制御部６５ａは、接続された他の充電装置６１ｂの充電制御部６５ｂと通信を行い、充電装置６１ａ，６１ｂ同士が接続されたことを検知する。

従って、充電装置６１ａの電池装着部６９ａに電池パック４を装着すると、充電制御部６５ａが電池接続を検出し、電池パック４の充電を開始する。

一方、充電装置６１ｂは、充電装置６１ａによる電池パック４の充電が開始されると、接続端子部７７ｂ、７７ａの充電端子を介して連結された充電装置６１ａに充電電流を供給する。このように充電装置６１ｂから供給された充電電流も、充電装置６１ａからの充電電流に重畳されて電池パック４に供給される。

このようにして、電池パック４は、１台の充電装置で充電を行う場合に比較して、２倍の電力で充電される。従って急速充電が可能となる。

また、電池パック４の充電が開始されると、図１６に示すように、ファン６６ａ、６６ｂが駆動され、電池パック４、充電制御部６５ａ、６５ｂを強制的に空冷する。

ファン６６の風は、空気流入口１０から、複数の素電池１２ａを経由して、空気吐出口８、ファン６６ａ、空気吐出口６７ａの順に風路が形成される。

また、ファン６６の風は、空気流入口１０から、複数の素電池１２ａを経由して、空気吐出口８、充電制御部６５ａ、空気流入口７１ａ、空気吐出口６９ｂ、ファン６６ｂ、充電制御部６５ｂ、空気吐出口８０の順に風路が形成される。複数の充電装置６１を連結するときに、空気流入口７１と空気吐出口６９は対向する位置となることで、風を効率良く流すことができる。

充電制御部６５には、マイコンが実装され、例えばトランス、ダイオード、トランジスタ等の発熱部品が搭載されており、充電装置６１内部は周囲温度よりも３０℃〜４０℃程度の高温となる。従って、直接電池パック４を充電せず充電電流の供給のみを行う充電装置６１ｂのファン６６ｂを駆動させることによって、効率良く充電装置の放熱を行うことができる。

なお、ファン６６による風の向きは、上記と逆方向としても同様な効果を奏する。

次に、充電装置の動作について、図１８を参照しながら説明する。

充電装置に給電が開始されると、充電制御部６５に給電が開始され、マイコンが起動する。

マイコンは、接続端子部を介して外部から信号入力があるか否かを監視する（ステップＳ１０１）。

マイコンは、接続端子部を介した信号入力が無ければ（ステップＳ１０１：ＮＯ）、５Ｖの電圧を信号レベルとして有する信号を出力する（ステップＳ１０２）。接続端子部７７に信号入力が無いことは、当該充電装置６１の接続端子部に他の充電装置の連結がないことを示す。従って、充電装置６１は、電池パック４の充電を行い得るマスター充電装置として、電池パック４の充電に備え待機し（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４にて、電池装着部６９に電池パック４の装着が検出されると（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、マイコンは電池パック４の充電を開始する（ステップＳ１０５）。また、電池パック４の充電が開始されると、冷却ファン６６が駆動される。

そして、電池パック４の電池電圧が一定電圧以上に達したこと（満充電）を検出すると（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、マイコンは電池パック４の充電を完了する（ステップＳ１０７）。一方、電池装着部６９への電池パック４の装着が検出されないと（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ステップＳ１０１に戻る。なお、満充電の判別は、周知の技術を用いて行うことができる。例えば、２次電池がリチウム電池からなる場合、定電流制御で充電を開始し、電池電圧が所定値に達したら定電圧制御に切り換えて電池電圧を維持して充電を継続し、さらに、充電電流が満充電閾値より下がった場合に電池パック４の充電を停止することによって行うことができる。

次に、接続端子部７７に信号入力がある場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、当該信号入力は、充電装置１の接続端子部における他の充電装置１の連結を示すものであり、ステップＳ１０８に進む。このとき、充電装置の電力端子同士と、充電端子同士とが、それぞれ接続される。

ステップＳ１０８では、マイコンは、接続端子部を介して入力された電圧値を閾値と比較する。閾値は、充電制御部から充電端子に対する充電電力の供給の有無を設定する基準値であり、本実施の形態では、閾値は２．５Ｖである。連結された充電装置のマイコンが、電圧５Ｖの信号を出力する場合、充電装置には、電圧５Ｖの信号が入力されるため、マイコンは、５Ｖと閾値である２．５Ｖとを比較する。入力値が閾値以上であれば（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、マイコンは、入力値から１Ｖを引いたレベルの信号、（５−１）Ｖ、すなわち電圧４Ｖの信号を接続端子部２３を介して外部に出力する（ステップＳ１０９）。また、入力値が閾値以上であることは、充電装置は充電制御部５から充電端子に充電電流を供給可能であることを示すので、充電装置は充電に向けて待機し（ステップＳ１１０）、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１にて、他の充電装置に電池パック４が装着されると（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、マイコンは、充電制御部６５より充電電流を接続端子部の充電端子を介して出力する（ステップＳ１１２）。

充電電流の供給中に、自身の充電装置の電池装着部に電池パックが装着された場合（ステップＳ１１３：ＹＥＳ）、充電電流の供給を停止し（ステップＳ１１４）、装着された電池パック４の充電を開始する（ステップＳ１１５）。そして、電池電圧が一定値に達した場合（ステップＳ１１６：ＹＥＳ）、充電を完了する（ステップＳ１１７）。

一方、充電電流の供給中に、自身の充電装置６１の電池装着部６９への電池パック４の装着がない場合（ステップＳ１１３：ＮＯ）、充電電流の供給を継続し、他の充電装置６１に装着されて充電されている電池パック４の電池電圧が一定値に達した場合（ステップＳ１１８：ＹＥＳ）、充電電流の供給を完了する（ステップＳ１１９）。ステップＳ１１８で電池パック４の電池電圧が一定値に達しない場合（ステップＳ１１８：ＮＯ）、ステップＳ１１２に戻る。

ステップＳ１０８にて、信号レベルが閾値未満の場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、マイコンは、信号を外部に出力せず、ステップＳ１２０に進む。ステップＳ１２０にて、自身の充電装置の電池装着部に電池パック４が装着されると（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１１５に進み、当該電池パック４の充電を開始する。一方、マスター充電装置への電池パック４の装着が検出されないと（ステップＳ１２０：ＮＯ）、ステップＳ１０１に戻る。

また、ステップＳ１１１にてマスター充電装置に対する電池パックの装着が検出されず（ステップＳ１１１：ＮＯ）、自身の充電装置の電池装着部に電池パックが装着された場合（ステップＳ１２１：ＹＥＳ）、装着された電池パック４の充電を開始する（ステップＳ１１５）。そして、電池電圧が一定値に達した場合（ステップＳ１１６：ＹＥＳ）、充電を完了する（ステップＳ１１７）。ステップＳ１２１にて電池パック４の装着が検出されない場合、ステップＳ１１１に戻る。

以上、図１８に示すフローチャートにより、第１の実施の形態と同様に、充電制御部６５に入力される信号の有無、さらに信号値の大小によって、特定の充電装置６１に着目した場合、当該充電装置６１が、電池パック４を直接充電し得るマスター充電装置となるか、他の充電装置に充電電流を供給するスレーブ充電装置となるか、または何ら動作をしない充電装置となるかを決めることができる。

図１５に示すように、４台の充電装置６１を連結して単一の電池パック４を充電する場合、たとえば、１台の充電装置６１が供給する充電電流が１．５Ａである場合、電池パック４には６Ａの充電電流を供給して充電を行うことが可能となる。

このように、連結された充電装置６１の各々から電池パック４に向けて充電電流が供給されるので、単一の充電装置６１で一の電池パックを充電する場合に比較して、高速で電池パック４を充電することができる。

また、マイコンが充電制御部６５から充電端子７２に対する充電電力の供給の有無を決めるためのしきい値を有することで、連結して充電電流を供給可能とする充電装置６１の台数を制限できるので、過剰の電流供給を防止することができる。

また、単一の電池パック４を充電しているときに、別の充電装置６１の電池装着部６９に電池パック４が追加で装着された場合は、当該別の充電装置６１からの充電電流の供給を自動で停止して、従来通りに当該電池パック４の充電を行うことができる。

上記したように、充電装置同士を連結して単一の電池パックに充電電流を供給することで、大容量且つ急速充電を可能とする。さらに、充電装置の連結を解除すれば充電装置そのものの携帯性を損なうこともない。

１ 充電装置
４ 電池パック
５ 充電電力出力部としての充電制御部
９ 接続部としての電池装着部
１３ 電力出力部
１４ 電力入力部
１５ 充電電力出力部としての充電端子
２１ 接続部としての連結部
２２ 電流中継端子

Claims (13)

1. ２次電池を含む電池パックが装着される電池装着部と、前記電池パックを充電する充電回路と、を有し、商用電源からの電力によって充電電流を生成して前記電池パックを充電する充電装置であって、
   他の充電装置を接続可能な接続部を有し、
   前記接続部に前記他の充電装置が接続されると、前記充電回路と前記他の充電装置の充電回路とが並列接続されることを特徴とする充電装置。
2. 前記接続部に前記他の充電装置が接続され、且つ前記電池装着部に前記電池パックが装着されると、前記電池パックは前記充電装置から出力される充電電流及び前記他の充電装置から出力される充電電流で充電されることを特徴とする請求項１記載の充電装置。
3. 前記接続部には、前記他の充電装置と電気的に接続される端子部が設けられ、
   前記接続部に前記他の充電装置が接続されると、前記充電電流が流れる充電経路が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の充電装置。
4. 前記接続部は、前記電池装着部に装着される前記電池パックの電池側装着部と同形状を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一に記載の充電装置。
5. 外枠となるケースと、前記ケース内に収容される冷却ファンと、前記ケースに形成され空気が通る通気孔と、をさらに有し、
   前記接続部に前記他の充電装置が接続されると、前記通気孔は、前記他の充電器の通気孔と対向して位置することを特徴とする請求項１から４のいずれか一に記載の充電装置。
6. 前記商用電源からの電力が入力される入力部をさらに有し、
   前記接続部に前記他の充電装置が接続されると、前記入力部と前記他の充電装置の入力部とが共通化されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の充電装置。
7. ２次電池を含む電池パックが装着される電池装着部と、前記電池パックの充電を制御する充電制御手段と、を有する充電装置であって、
   前記充電制御手段は、電力が入力される電力入力部と、前記電池パックを充電する充電電力が出力される充電電力出力部と、前記電力の少なくとも一部を出力可能な電力出力部と、を有し、
   前記電力出力部は、他の充電装置の電力入力部と電気的に接続可能であり、
   前記電力出力部が前記他の充電装置の電力入力部と電気的に接続されると、前記充電電力出力部は、前記他の充電装置の充電電力出力部と電気的に接続するように構成され、
   前記電池パックは、前記充電電力出力部からの充電電力と前記他の充電装置からの充電電力とにより充電されることを特徴とする充電装置。
8. 前記電池装着部に前記電池パックが装着されると、前記充電電力出力部から前記電池パックに前記充電電力が供給され、
   前記電力出力部に前記他の充電装置の電力入力部が接続されると共に、前記電池装着部に前記電池パックが装着されていないときは、前記充電電力出力部は、前記他の充電制御手段に前記充電電力を供給可能とすることを特徴とする請求項７記載の充電装置。
9. 前記充電制御手段は、
   前記電力出力部に前記他の充電装置の電力入力部が接続されると、前記他の充電装置の充電制御手段から出力される信号を受け取るように構成された信号入力部と、
   前記信号入力部で受け取った入力信号の値を閾値と比較する比較部と、
   を有し、
   前記閾値は前記充電電力出力部への前記充電電力の出力に関する値であり、
   前記入力信号が前記閾値以上のときは、前記充電電力出力部に前記充電電力を供給可能とし、
   前記入力信号が前記閾値よりも小さいときは、前記充電電力出力部への前記充電電力の供給は行わないことを特徴とする請求項７又は８記載の充電装置。
10. 前記充電制御手段は、前記入力信号が前記閾値以上のときは、前記信号よりも所定値だけ小さい信号を出力することを特徴とする請求項９記載の充電装置。
11. 前記電池装着部と前記電力出力部とは、互いに近接して設けられていることを特徴とする請求項７から１０のいずれか一に記載の充電装置。
12. 前記充電制御手段及び前記電池パックを冷却するように構成された冷却ファンと、
    前記冷却ファンの風路と
    をさらに有し、
    前記電力出力部に前記他の充電装置の電力入力部が接続されると共に、前記電池装着部に前記電池パックが装着されていないとき、前記冷却ファンは回転されて前記他の充電装置に向けて送風することを特徴とする請求項７及び１１のいずれか一に記載の充電装置。
13. 前記電力出力部を前記他の充電装置の電力入力部に接続するとき、前記電力出力部は、外部に露出しないことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一に記載の充電装置。
    

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