(57)【要約】【課題】  二次電池が実装されたことを認識できない場合にも、二次電池が過充電状態になることを確実かつ容易に防止することの可能な充電装置を提供する。【解決手段】  電池電圧検出回路５が所定時間毎にサンプリングしている電池電圧が最大値よりも所定値以上低下した場合には、それまでの最大電圧値をリセットして、新たに検出した電圧値を新最大電圧値とし、新最大電圧値からさらに所定値以上の電圧低下が検出された場合には、スイッチング電源を停止させる。２度目の電圧低下が検出されない場合や、所定値以上の電圧上昇が検出された場合には、電源を停止せずに電池実装の判別処理に戻る。これにより、電池温度検出回路３や、電力供給回路６の接続をオンオフする機能などに故障がある場合に誤充電が行われても、安全かつ確実に充電を停止させることが可能である。【選択図】図１
2010114958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池を充電するための充電装置であって、
電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、
前記電池電圧検出手段が検出した電圧値を記憶する記憶手段と、
前記電池の前記充電装置への実装の有無を判別する電池実装判別手段と、
外部電源からの電源供給を受けて動作するものであって、前記電池実装判別手段で電池が実装されていると判別したときに前記電池への電力の供給を行う電力供給手段と、
前記外部電源から前記電力供給手段への電力供給を停止するための電源停止手段と、
前記充電装置の動作を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記電池電圧検出手段に、電圧値を検出させる電圧検出制御手段と、
前記電池電圧検出手段が検出した電圧値を記憶させる電圧値記憶制御手段と、
前記電池実装判別手段において電池が実装されていないと判別されている場合に、前記電池電圧検出手段が検出した電圧値が変化したことを判別する電圧変化判別手段と、
前記電圧変化判別手段が前記電圧値の変化を検出した場合には、前記電源停止手段を作動させる電源停止制御手段と、
を備えたことを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記電圧記憶制御手段は、前記電池電圧検出手段が検出した電圧値を前記記憶手段に記憶させるとともに、検出した前記電圧値の中の最高値を最大電圧値として記憶し、
電圧変化判別手段は、前記電池電圧検出手段が検出した電圧値が、前記最大電圧値よりも所定値以上降下したことを判別し、
前記電源停止制御手段は、前記電圧変化判別手段が前記所定値以上の電圧降下を検出した場合に、前記電源停止手段を作動させることを特徴とする充電装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記電圧変化判別手段が、前記電池電圧検出手段が検出した電圧値が前記最大電圧値よりも所定電圧降下したと判別した場合、前記最大電圧値の記憶を前記記憶手段から削除する最大電圧値リセット手段と、
前記最大電圧値リセット手段が前記最大電圧値の記憶を削除した直後に前記電圧検出手段により検出された電圧値を、新たに新最大電圧値として前記記憶手段に記憶させる最大電圧値更新手段と、
をさらに備え、
前記電源停止制御手段は、前記新最大電圧値が記憶された後に前記電圧検出手段により検出された電圧値が前記新最大電圧値から所定値以上降下したと判別された場合に、前記電源停止手段を作動させることを特徴とする請求項２に記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動工具に用いられる二次電池を充電する充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、充電装置においては、例えば、充電装置側の充電電流を検出するための電流検出手段が備えられており、電池の実装が認識されていない場合に充電電流が検出された際には、二次電池に電力を供給する、充電回路を停止するような構成にすることによって予期せぬ充電を回避する構成となっている。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８−１９３７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、電流検出手段を設けることは、電流検出のための専用回路や、電流検出に伴う制御回路が必要となり、装置全体の大型化や高コスト化を招くという問題がある。
【０００４】
よって本発明は、充電装置における電池の実装を認識する機能や、充電電力を二次電池に供給する機能の故障等の原因により、二次電池が誤って充電され、過充電状態に陥ることを確実に容易、安全かつ安価に防止できる充電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電池を充電するための充電装置であって、電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、電池電圧検出手段が検出した電圧値を記憶する記憶手段と、電池の充電装置への実装の有無を判別する電池実装判別手段と、外部電源からの電源供給を受けて動作するものであって、電池実装判別手段で電池が実装されていると判別したときに電池への電力の供給を行う電力供給手段と、外部電源から電力供給手段への電力供給を停止するための電源停止手段と、充電装置の動作を制御する制御手段と、を有し、制御手段は、電池電圧検出手段に、電圧値を検出させる電圧検出制御手段と、電池電圧検出手段が検出した電圧値を記憶させる電圧値記憶制御手段と、電池実装判別手段において電池が実装されていないと判別されている場合に、電池電圧検出手段が検出した電圧値が変化したことを判別する電圧変化判別手段と、電圧変化判別手段が電圧値の変化を検出した場合には、電源停止手段を作動させる電源停止制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００６】
このような構成によると、電力供給手段は、電池が実装されていると判別されている場合に外部電源からの電力を電池へ供給する。電池実装判別手段が電池は実装されていないと判別している場合に電池電圧が変化すると、電源停止手段を作動させることにより外部電源から電力供給手段への電力供給を停止する。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の充電装置において、電圧記憶制御手段は、電池電圧検出手段が検出した電圧値を記憶手段に記憶させるとともに、検出した電圧値の中の最高値を最大電圧値として記憶し、電圧変化判別手段は、電池電圧検出手段が検出した電圧値が、最大電圧値よりも所定値以上降下したことを判別し、電源停止制御手段は、電圧変化判別手段が所定値以上の電圧降下を検出した場合に、電源停止手段を作動させることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によると、記憶手段が記憶した電池電圧値の中の最大電圧値に対し所定値以上の電圧降下を検出した場合には、二次電池に誤って充電が行われ過充電状態になっている場合があると判断して、外部電源から電力供給手段への電力供給を停止することによって充電を停止する。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、制御手段は、電圧変化判別手段が、電池電圧検出手段が検出した電圧値が最大電圧値よりも所定電圧降下したと判別した場合、最大電圧値の記憶を記憶手段から削除する最大電圧値リセット手段と、最大電圧値リセット手段が最大電圧値の記憶を削除した直後に電圧検出手段により検出された電圧値を、新たに新最大電圧値として記憶手段に記憶させる最大電圧値更新手段と、をさらに備え、電源停止制御手段は、新最大電圧値が記憶された後に電圧検出手段により検出された電圧値が新最大電圧値から所定値以上降下したと判別された場合に、電源停止手段を作動させることを特徴としている。
【００１０】
このような構成によると、一度所定値以上の電圧降下があると判別した後に最大電圧値をリセットし、リセット直後の電圧を基準として所定の電圧降下を検出した場合には、充電を停止する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１に記載の充電装置によれば、電力供給手段や端子の接触不良などの故障のため、電池実装を認識していないときに二次電池への電力供給路が接続されていることによって電池電圧値が変化すると、意図しない充電が行われている場合があると判別し、電源停止手段を作動させて充電を停止することができる。よって、二次電池が誤って充電される事態が回避される。また、充電経路上の電流を検出するための電流検出回路や検出した電流に基づいて充電を停止するための制御回路が不要となるため、装置全体を小型化できるとともに、低コスト化を図ることができる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の充電装置によれば、上記効果に加え、故障により電池実装の有無にかかわらず二次電池への電力供給路が常に接続されている場合にも、最大電圧値から所定値以上の電圧降下を検出すると意図しない充電が行われている場合があると判別し、外部電源から電力供給手段への電力供給を停止することによって充電を停止することができる。よって、二次電池が過充電状態になって故障するといった事態が回避される。
【００１３】
また、請求項３に記載の充電装置によれば、上記効果に加え所定値以上の電圧降下があると判別しても直ちに電力供給を停止するようにはせず、すでに記憶されている最大電圧値をリセットする。さらに、リセット直後の電圧に対して所定電圧降下を検出した場合に、電力供給を停止する。これにより、使用者が二次電池の装着が認識されていないことに気づくなどして電池を一度取り外したような場合に生ずる所定値以上の電圧降下を検出した際には、不要に電力供給を停止させないようにすることができる。よって、充電装置の故障がないにもかかわらず外部電源との接続をいったん切断しないと充電を行えないという事態に陥ることなく、故障の際に確実に充電を停止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図面を参照しながら、本発明の一実施の形態による充電装置について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による充電装置１００を示す回路図である。図１に示すように、充電装置１００は、交流電源１から電力を供給されており、出力側に接続された電池パック２を充電する充電装置である。
【００１５】
交流電源１は、例えば商用電源などの外部電源である。電池パック２は、複数の素電池を直列接続したものであり、内部にサーミスタ２ａ、電池種判別抵抗２ｂを備えている。サーミスタ２ａは、素電池の電池温度を検出するための感温素子である。電池種判別抵抗２ｂは、充電装置１００に電池パック２を装着した際の電圧変化により電池の種類を判別するための判別抵抗である。ここでの電池種とは例えば、電池種判別抵抗２ｂがＸという抵抗であればニカド電池、Ｙという抵抗であればニッケル水素電池といったものである。尚、電池種は前述したニカド電池、ニッケル水素電池に限るものではない。
【００１６】
充電装置１００は、一次側整流平滑回路１０、スイッチング電源２０、高周波トランス２１、２次側整流平滑回路３０、充電電流制御回路６０、充電電圧制御回路７０、フォトカプラ８、ＳＷ制御ＩＣ停止信号伝達回路９、電力供給回路６、電力供給制御回路７を有し、マイコン５０によって動作を制御されている。
【００１７】
一次側整流平滑回路１０は、全波整流回路１１と平滑用コンデンサ１２からなり、交流電源１から入力される交流を、整流および平滑して出力する。スイッチング回路２０は、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ２２、ＳＷ制御ＩＣ２３、起動抵抗２４、ＳＷ制御ＩＣ用定電圧回路２５、およびＳＷ制御ＩＣ停止回路２６からなる。スイッチング回路２０は、一次側整流平滑回路１０の出力を切り替えるタイミングを調整する等によって、高周波トランス２１の一次側コイルへの出力を制御するための回路である。
【００１８】
高周波トランス２１は、１次巻線２１ａ、２次巻線２１ｂ、３次巻線２１ｃ、４次巻線２１ｄからなり、スイッチングされた入力電圧が印加される１次巻線２１ａに対し、２次巻線２１ｂはＳＷ制御ＩＣ２３駆動用の出力巻線、３次巻線２１ｃは電池パック２を充電するための出力巻線、４次巻線２１ｄはマイコン５０等の制御系電源用の出力巻線である。なお１次巻線２１ａに対し、２次巻線２１ｂ、４次巻線２１ｄは同極性で、３次巻線２１ｃは逆極性である。なお、一次側整流平滑回路１０、スイッチング回路２０および高周波トランス２１は、スイッチング電源として機能する。
【００１９】
スイッチング回路２０において、起動抵抗２４とＳＷ制御ＩＣ２３とは、一次側整流平滑回路１０の出力側に、互いに直列に接続されている。起動抵抗２４は、一次側整流平滑回路１０の出力をＳＷ制御ＩＣ２３に入力することによりＳＷ制御ＩＣ２３を起動させるための抵抗である。ＳＷ制御ＩＣ２３は、ＭＯＳＦＥＴ２２の駆動パルス幅を変えて出力電圧を調整するＳＷ電源ＩＣである。ＳＷ制御ＩＣ２３には、フォトカプラ８から、スイッチングのタイミングを制御するための充電電流および充電電圧に応じたフィードバック信号が入力されている。また、ＳＷ制御ＩＣ２３は、定電圧回路２５から駆動のための定電圧が入力されている。ＳＷ制御ＩＣ２３の出力端子は、ＭＯＳＦＥＴ２２のゲートに接続され、所定のタイミングのパルス信号によりＭＯＳＦＥＴ２２を制御している。ＭＯＳＦＥＴ２２のドレインは、高周波トランス２１の１次巻線２１ａの出力側に接続され、ソースは、一次側整流平滑回路１０のマイナス側出力に接続されている。
【００２０】
ＳＷ制御ＩＣ用定電圧回路２５は、ダイオード２５ａ、コンデンサ２５ｂ、抵抗２５ｃ、ＮＰＮトランジスタ２５ｄ、ツェナダイオード２５ｅから構成されている。ダイオード２５ａとコンデンサ２５ｂとは、互いに直列に接続された状態で２次巻線２１ｂの両端に接続されている。ＮＰＮトランジスタ２５ｄのコレクタは、ダイオード２５ａのカソード側に接続され、ゲートは、ツェナダイオード２５ｅおよびＳＷ制御ＩＣ停止回路２６のＦＥＴ２６ｆのドレインに接続され、エミッタは、ＳＷ制御ＩＣ２３に接続されている。さらに、ＮＰＮトランジスタ２５ｄのコレクタ・ゲート間には、抵抗２５ｃが接続されている。
【００２１】
交流電源１から電力を供給されたのち、後述するＳＷ制御ＩＣ２３のスイッチング動作の停止はなく駆動されている通常の駆動時（以下、通常時と称する）において、ＳＷ制御ＩＣ用定電圧回路２５は、ツェナダイオード２５ｅとＮＰＮトランジスタ２５ｄのベース・エミッタ間の電圧約０．６ボルトとの和に相当する電圧をＳＷ制御ＩＣ２３に印加し、ＳＷ制御ＩＣ２３はこれを電源としてスイッチング動作を行う。ツェナダイオード２５ｅについてはＳＷ制御用ＩＣ２３の電源電圧として、その値を十分満たす値のものを選定する。
【００２２】
ＳＷ制御ＩＣ停止回路２６は、抵抗２６ａ、フォトカプラの受信部２６ｂ（送信部は９ａ）、ツェナダイオード２６ｃ、ＰチャネルのＦＥＴ２６ｄ、ＮチャネルのＦＥＴ２６ｅ、ＦＥＴ２６ｆから構成される。抵抗２６ａの入力側は、一次側整流平滑回路１０の出力側に接続されている。抵抗２６ａの出力側は、フォトカプラの受信部２６ｂ、ＦＥＴ２６ｄのソース、およびツェナダイオード２６ｃに接続されている。ＦＥＴ２６ｄのゲートは、ＦＥＴ２６ｅのドレインに接続され、ＦＥＴ２６ｄのドレインは、ＦＥＴ２６ｅのゲートおよびＦＥＴ２６ｆのゲートに接続されている。ＦＥＴ２６ｅのソース、ＦＥＴ２６ｆのソース、およびツェナダイオード２６ｃのアノードは、一次側整流平滑回路のマイナス側出力に接続されている。
【００２３】
通常時においては、ＳＷ制御ＩＣ停止回路２６は動作していないが、後述するＳＷ制御ＩＣ停止信号伝達回路９からの信号により受信部２６ｂがオンすると動作する。すなわち、受信部２６ｂがオンすることによって、一次側整流平滑回路１０によって整流された出力電圧が、抵抗２６ａ、受信部２６ｂを介してＦＥＴ２６ｅのゲートおよびＦＥＴ２６ｆのゲートに印加され、ＦＥＴ２６ｅ、ＦＥＴ２６ｆはオン状態になる。同様に、一次側整流平滑回路１０の出力電圧が抵抗２６ａを介してツェナダイオード２６ｃに印加されることにより、ＦＥＴ２６ｄのソースにツェナダイオード２６ｃのツェナ電圧に相当する値が印加される。また、オン状態になったＦＥＴ２６ｅのドレイン・ゲート間の電位がＦＥＴ２６ｄのゲート・ドレイン間に印加されることにより、ＦＥＴ２６ｄがオンする。
【００２４】
ＳＷ制御ＩＣ２３は、ツェナダイオード２５ｅとトランジスタ２５ｄのベース・エミッタ間の電圧約０．６Ｖの和に相当する電圧が印加されていることにより動作状態になるわけであるが、上記のようにＦＥＴ２６ｆがオン状態となることにより、いわばツェナダイオード２５ｅはショート状態になる。このため、ＳＷ制御ＩＣ２３に印加される電圧が降下し、０．６Ｖ程度まで落ちる。ＳＷ制御ＩＣ２３に印加される電圧が０．６Ｖ程度というＳＷ制御ＩＣ２３の動作に必要な電圧以下になることにより、当然ＳＷ制御ＩＣ２３はスイッチング動作を停止する。
【００２５】
このようにＳＷ制御ＩＣ２３が停止すると、フォトカプラの送信側９ｂからの信号も伝達されなくなるため受信部２６ｂがオフとなる。しかし、本実施形態においては、受信部２６ｂが一旦オン状態になって以降は、受信部２６ｂがオンまたはオフのいずれの場合にも、一次側整流平滑回路１０の出力が、抵抗２６ａと、オン状態となったＦＥＴ２６ｄおよびＦＥＴ２６ｅの経路で維持される。このため、再度ＳＷ制御ＩＣ２３にツェナダイオード２５ｅとトランジスタ２５ｄのベース・エミッタ間の電圧約０．６Ｖの和に相当する電圧が印加されてしまい動作状態になる、ということはない。しかし、このＳＷ制御ＩＣ２３のオフ状態は、交流電源１と充電装置１００との接続を、コンセントを抜くなどの作業によりオフすることで解除され、再び交流電源１と充電装置１００との接続を行えば通常の動作に戻ることになる。
【００２６】
高周波トランス２１の３次巻線２１ｃの出力側には、二次側整流平滑回路３０が接続されている。二次側整流平滑回路３０は、ダイオード３１、平滑用コンデンサ３２、抵抗３３からなり、３次巻線２１ｃの出力を整流平滑する。ダイオード３１と平滑用コンデンサ３２とは互いに直列に接続されて、３次巻線２１ｃの両端に接続されており、抵抗３３は、平滑用コンデンサ３２と並列に接続されている。
【００２７】
充電電圧制御回路７０は、抵抗７０ａ、ツェナダイオード７０ｂから構成され、充電電圧を制御するための信号をフォトカプラ８を介してＳＷ制御ＩＣ２３に帰還するための回路である。抵抗７０ａとツェナダイオード７０ｂとは、互いに直列に接続されており、抵抗７０ａの入力側は、二次側整流平滑回路３０の出力側に接続され、ツェナダイオード７０ｂの出力側は、フォトカプラ８に接続されている。ツェナダイオード７０ｂの値は、充電電圧を定めている。充電電圧制御回路７０は、二次側整流平滑回路３０からツェナダイオード７０ｂにツェナ電圧以上の電圧が印加されると、信号伝達手段であるフォトカプラ８に電圧を抑制する電圧制御信号を出力することにより、充電電圧を制御している。
【００２８】
充電電流制御回路６０は、抵抗６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆ、オペアンプ６０ｇ、ダイオード６０ｈ、シャント抵抗６０ｉから構成され、充電電流を制御するための信号をフォトカプラ８を介してＳＷ制御ＩＣ２３に帰還するための回路である。抵抗６０ａおよび抵抗６０ｂは、電圧Ｖｃｃと基準電位点との間に互いに直列に接続されている。抵抗６０ｃの入力側は、抵抗６０ａの出力側に直列に接続され、抵抗６０ｃの出力側はオペアンプ６０ｇの反転端子に接続されるとともに抵抗６０ｄに接続されている。オペアンプ６０ｇの非反転入力端子には、抵抗６０ｅが接続され、シャント６０ｉは、抵抗６０ｄと抵抗６０ｅとの間に接続されている。オペアンプ６０ｇの出力側は、互いに直列に接続された抵抗６０ｆおよびダイオード６０ｈを介して、フォトカプラ８に接続されている。
【００２９】
上記のような構成により、抵抗６０ｃと抵抗６０ｄとの接続点に所定電圧を生成し、オペアンプ６０ｇの反転入力端子に印加している。抵抗６０ｅはオペアンプ６０ｇの非反転入力端子と電池パック２からの出力との間に接続され、電池パック２に流れる充電電流に応じた電流が流入することによって、電池パック２の充電電流に応じた電圧をオペアンプ６０ｇの非反転入力端子に印加している。オペアンプ６０ｇが、２つの入力端子に印加される電圧の差に応じた電圧を出力すると、抵抗６０ｆ、ダイオード６０ｈおよびフォトカプラ８を介して、ＳＷ制御ＩＣ２３にオペアンプ６０ｇの出力に応じて出力電圧を抑制する信号が入力されることによって、１次巻線２１ａの出力電圧を制御し、電池パック２の充電を定電流制御する。
【００３０】
フォトカプラ８は、充電電圧制御回路７０からの電圧制御信号及び充電電流制御回路６０からの電流制御信号をＳＷ制御ＩＣ２３に帰還する信号伝達手段である。
【００３１】
充電装置１００は、マイコン５０を動作させるために、定電圧回路４０を有している。また、電池パック２のサーミスタ２ａと接続される電池温度検出回路３、電池種判別抵抗２ｂと接続される電池種判別回路４、電池電圧を検出する電池電圧検出回路５をさらに備えている。
【００３２】
定電圧回路４０は、ダイオード４１、コンデンサ４２、４４、３端子レギュレータ４３、リセットＩＣ４５からなる。３端子レギュレータ４３の第１の端子は、ダイオード４１を介して４次巻線２１ｄに接続されると共にコンデンサ４２を介して基準電位点に接続されている。３端子レギュレータ４３の第２の端子は基準電位点に接続され、第３の端子はコンデンサ４４を介して基準電位点に接続されるとともに電圧Ｖｃｃの電位点に接続され、さらにマイコン５０に接続されている。リセット入力ポート５４は、電圧Ｖｃｃと基準電位点との間に接続されている。定電圧回路４０は、４次巻線２１ｄの出力を所定の電圧Ｖｃｃに変換し、マイコン５０等の電源として出力している。リセットＩＣ４５はマイコン５０を初期状態にするために、マイコン５０のリセット入力ポート５４にリセット信号を出力する。
【００３３】
マイコン５０は、ＣＰＵ５１、Ａ／Ｄポート５２、出力ポート５３ａ、５３ｂ、リセットポート５４を備え、充電装置１００の動作を制御している。Ａ／Ｄポート５２は、電池温度検出回路３、電池種判別回路４、および電池電圧検出回路５からの信号を入力されている。出力ポート５３ａは、電力供給制御回路７に、電池パック２への充電電流供給の有無を制御するための信号を出力している。出力ポート５３ｂは、ＬＥＤ８０に電池が充電中であることを示すために点灯させる信号を出力している。
【００３４】
電池温度検出回路３は、電圧Ｖｃｃと基準電位との間に互いに直列に接続された抵抗３ａと抵抗３ｂとを有している。電池パック２が充電装置１００に実装されていない場合には、マイコン５０に電圧Ｖｃｃを抵抗３ａと抵抗３ｂとで分圧した値を出力する。電池パック２が充電装置１００に接続されると、抵抗３ｂと並列にサーミスタ２ａが配置されることになり、電圧Ｖｃｃを抵抗３ａと、抵抗３ｂとサーミスタ２ａとの並列抵抗とで分圧した値を出力する。よって、電池温度に応じた電圧をＡ／Ｄポート５２に出力することになる。また、上述のように、電池の実装の前は定電圧値が出力され、実装後は電池温度に応じた出力となるので、マイコン５０はこの出力の変化によって電池パック２の実装を判別する。
【００３５】
電池種判別回路４は、電圧Ｖｃｃに接続された抵抗４ａを有している。電池パック２が充電装置１００に実装されると、電池種判別抵抗２ｂと接続され、電圧Ｖｃｃを抵抗４ａと電池種判別抵抗２ｂとで分圧した電圧をＡ／Ｄポート５２に出力する。これにより、Ａ／Ｄポート５２に電池の種別に応じた電圧が出力される。
【００３６】
電池電圧検出回路５は、抵抗５ａ、５ｂから構成されている。電池パック２が実装されると、抵抗５ａの入力側に電池電圧が入力される。抵抗５ａの出力側は、マイコン５０に接続されるとともに、抵抗５ｂを介して基準電位に接続されている。電池パック２の電池電圧は、電池電圧検出回路５において抵抗５ａと抵抗５ｂとで分圧され、その値がマイコン５０のＡ／Ｄポート５２に入力されることによって検出される。
【００３７】
電力供給回路６は、電池パック２に充電装置１００からの電力を供給するための電力供給手段である。電力供給回路６としてはリレーが例として挙げられるが、これに限るものではない。電力供給回路６は、電力供給制御回路７からの信号により、充電装置１００から電池パック２への電力供給の有無を切り替える。
【００３８】
電力供給制御回路７は、電力供給回路６を制御するための電力供給制御手段である。電力供給制御回路７は、マイコン５０の出力ポート５３ａからの信号により電力供給回路６を制御する。
【００３９】
ＳＷ制御ＩＣ停止信号伝達回路９は、ＳＷ制御ＩＣ２３そのものを停止させるための信号を伝達するための、フォトカプラの送信部９ａ（受信部は２６ｂ）、ＦＥＴ９ｂ等からなる信号伝達手段である。送信部９ａのアノード側は、整流平滑回路３０の出力に接続され、カソード側はＦＥＴ９ｂのドレインに接続されている。ＦＥＴ９ｂのゲートには、マイコン５０の出力ポート５３ｂからの信号が入力されており、その信号によりＦＥＴ９ｂは制御される。後述するように、充電装置１００において何らかの故障が発生したと判別された場合には、マイコン５０は出力ポート５３ｂから所定信号を出力してＦＥＴ９ｂをオンさせる。ＦＥＴ９ｂがオンした場合は、上述のようにフォトカプラの送信部９ａが発光することによって、受信部２６ｂを介してＳＷ制御ＩＣ停止回路２６へ信号が伝達される。
【００４０】
ＬＥＤ８０は、充電状態を表示するためのＬＥＤである。ＬＥＤ８０はマイコン５０の出力ポート５３ｂからの信号によって、点灯及び消灯する。本実施形態においては、ＬＥＤ８が点灯中の場合は充電中、消灯の場合は非充電中であるものとする。
【００４１】
次に、本実施の形態による充電装置１００の充電動作制御の一例を、図２のフローチャートを用いて説明する。まず、電源を投入するとマイコン５０は、出力ポート５３ａ及び出力ポート５３ｂをイニシャルセットする。次に、電池パック２が充電装置１００に接続されたか否かを判別する（ステップ２０１）。電池の接続は、例えば上述のように、電池温度検出回路３を介して入力されるマイコン５０のＡ／Ｄポート５２の値に変化があった場合に、電池が接続されたものとする。ステップ２０１において、電池が実装されたと判別した場合は、ＬＥＤ８０を点灯させることにより、充電中を示す表示にする（ステップ２０２）。ＬＥＤ８０は、マイコン５０の出力ポート５３ｂからの信号によって点灯する。次に、充電を開始する（ステップ２０３）。充電は、マイコン５０の出力ポート５３ａより電力供給制御回路７を介して電力供給回路６を制御し、二次電池パック２に充電電力を供給することによって開始される。
【００４２】
その後、満充電か否かを検出する（ステップ２０４）。満充電判別は周知の如く種々の検出方法がある。例えば、−ΔＶ検出法は、電池電圧検出回路５の出力に基づいて充電末期のピーク電圧から所定量降下したこと検出して満充電と判定する。また２階微分検出法は、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、電池のサイクル寿命を向上させることを目的とし、電池電圧の時間による２階微分値が負になる時点を検出して満充電と判定する。また、ΔＴ検出法は、電池温度検出回路３の出力に基づいて充電開始からの電池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と判定する。更にｄＴ／ｄｔ検出法は、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ように、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と判定する。満充電の検出には上述した方法の中の一つ又は複数の方法を用いて行えばよいが、これらに限るものではない。
【００４３】
満充電を検出した後は、充電を終了する（ステップ２０５）。充電は、マイコン５０の出力ポート５３ａより電力供給制御回路７を介して、電力供給回路６を制御し、電池パック２に充電電力を供給を停止することによって終了される。
【００４４】
その後ＬＥＤ８０は、マイコン５０の出力ポート５３ｂからの信号によって消灯する（ステップ２０６）。本実施形態においては、ＬＥＤ８０を消灯することで充電終了を示すものとする。その後、電池パック２が充電装置１００から取り外されたことが検知された場合（ステップ２０７）は、ステップ２０１に戻る。
【００４５】
以上の制御は、充電装置１００側において、電池パック２が実装されたと認識されて、スイッチング電源が停止されることなく充電が行われた場合の充電終了までの充電制御（以下、通常の充電と称する）の流れである。
【００４６】
次に、ステップ２０１において、電池実装が実装されたと認識されなかった場合について説明する。ステップ２０１において、電池が実装されていないと判別された場合は、まず、ステップ２０８において電圧降下フラグが１であるか否かを判別する。電圧降下フラグについては後述するが、すでに電圧降下が検出された場合でなければこのフラグは１ではないので、ここではステップ２０９に進む。ステップ２０９においては、電池電圧検出回路５を介して、所定のサンプリング時間毎に電池電圧をマイコン５０のＡ／Ｄポート５２に取込む。その際、マイコン５０は、Ａ／Ｄポート５２から、所定のサンプリング時間毎に取込まれた電池電圧の中の最高値を特定し、最大電圧値として記憶するとともに更新していく（ステップ２１０）。
【００４７】
次に、ステップ２１１において、所定のサンプリング時間毎に取込まれた現在（すなわち最新）の電池電圧値が、ステップ２１０において随時更新されている最大電圧値よりも、所定値以上降下したか否かを判別する（ステップ２１１）。実際に電池パック２が実装されていない場合、電池電圧は検出されないので、当然電圧値が降下することもなく、ステップ２１１においては電圧値が最大電圧値よりも降下することもない（ステップ２１１：ＮＯ）。よって、再びステップ２０１の戻り、電池の実装の有無を判別する。このように電池が実装されていない場合は、ステップ２０１において電池の実装が検出されるまで、上述した動作を繰返す。
【００４８】
次に、電池が実装されたにもかかわらず、何らかの理由によりステップ２０１において電池の実装を認識できなかった場合を考える。認識できない場合の例としては、電池温度検出回路３の故障が考えられる。また、本実施形態のように、電池パック２側に設けてあるサーミスタ２ａと充電装置１００側の電池温度検出回路３とが、電池パック２が実装されることにより端子を通して接続され、その際の電池温度検出回路３の値の変化によって電池の実装を認識するものであるとすると、例えばその際の、サーミスタ２ａと電池温度検出回路３との間の接続端子の接触不良等が考えられる。
【００４９】
ステップ２０１で電池実装が認識されないため、ステップ２０８に進み、電圧降下フラグが１であるか否かを判別する。電圧降下フラグについては後述するが、すでに電圧降下が検出された場合でなければこのフラグは１ではないので、ステップ２０９に進む。ステップ２０９においては、電池電圧検出回路５を介して、所定のサンプリング時間毎に電池電圧をマイコン５０のＡ／Ｄポート５２に取込む。その際、マイコン５０は、Ａ／Ｄポート５２から所定のサンプリング時間毎に取込まれる電池電圧の中の最高値を特定し、最大電圧値として記憶するとともに更新していく（ステップ２１０）。
【００５０】
次にステップ２１１において、所定のサンプリング時間毎に取込まれた現在の電池電圧値が、ステップ２１０において随時更新されている電圧値の最大電圧値よりも、所定値以上降下したか否かを判別する（ステップ２１１）。上記のように、電池パック２が実装されたにも関わらず、電池の実装を認識できなかった場合は、電池電圧が検出されるだけで、当然電圧値が降下することもなく、ステップ２１１においては電圧値が最大電圧値よりも降下することもない。よって、再びステップ２０１の戻り、電池パック２の実装の有無を判別する。
【００５１】
しかし、電池パック２を装着したにもかかわらず、充電装置１００側で電池が認識されていない場合は、充電中であることを示すＬＥＤ８０は消灯状態であるため、ユーザが異変に気づき、どこかの時点で電池パック２を充電装置１００から取り外す可能性が高い。その場合は、電池電圧検出回路３において検出される電圧は、電池を外す直前の電池電圧から一気にゼロまで降下する。
【００５２】
ここで本実施の形態で利用する二次電池の性質について、図３の充電グラフを用いて説明する。図３は、横軸は時刻ｔ、縦軸は電池電圧Ｖとした場合の、充電時の電池電圧変化を示している。一般的に、ニカド電池やニッケル水素電池は、図３に示したように充電に伴い電池電圧が上昇していく。その後、満充電近辺（時刻ｔ＝ｔ１近辺）になると電圧が上昇せずフラットになり、やがて降下していくという特性を示す。一般的には、前述したように電池電圧が上昇せずにフラットになった時点、または、電圧が降下し始めた時点で満充電であると判別し、充電を停止させることになる。この時点で充電を停止せずに充電し続けると電圧は降下し続け、やがて過充電状態になり電池の故障を引き起こすことになる。
【００５３】
上記のように、電池の実装が認識されていないにも関わらず充電が行われているとすれば、電池実装認識の機能及び電力供給の機能に故障があると考えられる。一方、充電が行われれば満充電後には電池電圧は降下するはずであるので、これを検出して充電を停止することにより、充電装置に故障が生じている場合にも安全に充電を停止させることができる。
【００５４】
ここで、例えば電池パック２側と充電装置１００側の接続端子の接触不良等によって、電池の実装が認識されない場合を考える。この場合は前述したように、充電中であることを示すＬＥＤ８０は消灯状態であるため、ユーザは異変に気づき、どこかの時点で電池パック２を取り外す可能性が高い。電池パック２を取り外せば、電池電圧検出回路５の値は、電池電圧値からゼロまで一気に降下する。この電圧降下を検出することによって、スイッチングを停止してしまう場合を考えると、図１の説明で述べたように、本実施形態においては、一度スイッチングを停止してしまうと、交流電源１の電圧を取り除かない限り（ＡＣ電源を抜かない限り）通常の充電が可能な動作制御状態には復帰できないような構成になっている。すなわち、電池パック２と充電装置１００との間の端子の接触の仕方が悪くて、ＬＥＤ８０が点灯しなかった（充電できなかった）場合に、一回電池パック２を抜いて正確に端子を接触させたとしても、交流電源１との接続を一度解除しないと充電ができない状態に陥ってしまう可能性がある。
【００５５】
よって、本実施形態においては、ステップ２１１で所定の電圧降下を検出した後、ステップ２１２において、電圧降下フラグを１にし（電圧降下フラグは、一度所定値まで電圧が降下した際に１になる）、その後ステップ２１０において記憶・更新されている最大電圧値を一回リセットし（ステップ２１３）、リセット直後の電圧を電池電圧検出回路５において検出し、マイコン５０において新最大電圧値として記憶する（ステップ２１４）。さらに、電池電圧検出回路５において、所定サンプリング時間毎に電池電圧を検出し始める（ステップ２１５）。そして、ステップ２１６において、ステップ２１５において検出された現在の電池電圧が、ステップ２１４において記憶された電圧最大値のリセット直後の新最大電圧値より所定値以上降下したか否かを判別する。ステップ２１６において、電圧値が新最大電圧値に対し所定値以上降下したと判別した場合は、ＳＷ制御ＩＣ２３を停止させることによって電源のスイッチングを停止する（ステップ２１７）。スイッチングの停止の方法は、図１におけるＳＷ制御ＩＣ停止回路２６を説明した際に詳述した通りである。
【００５６】
このように、ステップ２１１において一度目の電圧降下が検出された後に、一度目の電圧降下の検出のみでは電源を停止せずに、記憶された最大電圧値をリセットする。その後、二度目の電圧降下が検出された場合にのみスイッチングを停止するようにすれば、前述したような端子の接触不良時において、一度電池パック２を充電装置１００から取り外した際に検出される電圧降下のみでは、スイッチングは停止されない。なぜなら、電池パック２が抜かれて電圧が降下しても、一度目の電圧降下の検出後、無条件には電源停止処理はなされないためである。二度目の電圧降下が検出されればスイッチングは停止するが、電池パック２が抜かれてしまっていれば電池電圧は検出されず電圧降下も検出されないので、スイッチングが停止することはない。
【００５７】
逆に、電池パック２の実装が認識されておらず、更に、電力供給回路６等の故障により電池パック２に電力が供給され続けたとすると、電池電圧は充電され続けられることにより満充電のポイントを過ぎて降下していく。ステップ２１１において、ある所定値以上電圧が降下すると、電圧降下の検出が一度リセットされるわけであるが、電池電圧は充電され続けられることによって更に降下していく。そして、ステップ２１６において二度目の電圧降下が検出された時点で、スイッチングを停止する。このような制御を行うことによって、単なる電池実装時の端子接触不良の際にはスイッチングを停止せずに、電池パック２を認識できない状態で充電されるというような、電池が故障する危険性がある場合にのみスイッチングを停止する。
【００５８】
ステップ２１６において、現在の電圧がリセット直後の新最大電圧値より所定値以上降下していないと判別した場合は、現在の電圧値がリセット直後の新最大電圧値より所定値以上上昇したか否かを判別する（ステップ２１８）。ステップ２１８において、現在の電池電圧がリセット直後の新最大電圧値より所定値以上上昇した場合には、電圧降下フラグをゼロにする（ステップ２１９）。ステップ２１７において、現在の電池電圧がリセット直後の電圧値より所定以上上昇したと判別されなかった場合にはステップ２０１に戻る。
【００５９】
ステップ２１８以降の処置は、前述したように電池実装時の端子の接触不良等の原因で電池実装が認識できなかった際に、一度電池パック２を取り外し、その後再び電池パック２を実装した際にも再び端子の接触不良等の原因で電池実装が認識されなかった場合に、再度ステップ２０８からの処理を行うためのものである。端子接触不良等により一度電池パック２を取り外した時点では、フロー上、二度目の電圧降下を検出するステップ２１６に進む状態を維持したままになっている。この状態で再度接触不良の電池パック２が装着された後に再び取り外されると、二度目の電圧降下を検出してしまいスイッチングが停止することになる。この際、電池パック２が実装された時点で、電池電圧検出回路５で検出される電圧は電池電圧相当値まで一気に上昇する。このように二度目の電圧降下を検出中に一回電圧が上昇した場合は（ステップ２１８：ＹＥＳ）、ステップ２１９で電圧降下フラグをゼロにすることによって再度一度目の電圧降下を検出するステップ２０８に戻るようにし、スイッチング電源の不要な停止を防止している。
【００６０】
上記実施の形態において、電池電圧検出回路５は電池電圧検出手段に相当し、電池温度検出回路３は、電池実装判別手段に相当し、電力供給回路６は電力供給手段に相当し、ＳＷ制御ＩＣ停止回路２６は、電源停止手段に相当する。また、マイコン５０は、本発明の記憶手段および制御手段に相当する。
【００６１】
以上詳細に説明したように、本実施の形態による充電装置１００によれば、電池パック２の実装を認識する電池温度検出回路３によって電池パック２が認識されない場合であって、実際には実装されているにもかかわらず認識されない場合の誤充電を回避するための処理が行われる。すなわち、満充電後に電池電圧が低下するという二次電池の性質を利用し、所定時間毎にサンプリングしている電池電圧が最大値よりも所定値以上低下した場合には、故障が発生しために充電が行われたか、ユーザが故障に気づいて電池パック２の装着をやり直したためかを判断する。すなわち、それまでの最大電圧値をリセットして、新たに検出した電圧値を新最大電圧値とし、新最大電圧値よりもさらに所定値以上の電圧低下が検出された場合には、何らかの故障があると判断し、スイッチング電源を停止させる。すなわち、交流電源１から電力供給回路６への電力供給を停止する。２度目の電圧低下が検出されない場合や、所定値以上の電圧上昇が検出された場合には、電源を停止せずに電池実装の判別処理に戻る。
【００６２】
上記のような処理を行うことにより、電池実装を認識する機能の故障や、電力を電池パック２に供給するための供給路の接続をオンオフする機能などに故障がある場合に誤充電が行われても、安全かつ確実に充電を停止させることが可能である。よって、過充電による電池の寿命の低下や故障などを回避することが可能である。なおこの場合にも、電池電圧が下降に転じるまでは電力供給が行われるので、装着された電池を満充電状態まで充電することができる。
【００６３】
また、ユーザが不具合に気づいて電池パック２の装着をやり直したり、電池パック２を取り外した状態にしたような場合には、不要に電源を停止させることはない。よって、充電を効率よく行うことが可能である。
【００６４】
なお、上記処理は、充電電流を検出する充電電流検出回路を設けなくても可能であり、回路の小型化及びコストの削減効果がある。
【００６５】
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。例えば、充電装置１００の具体的な回路構成は上記例に限定されず、実質的に同様の動作をおこなうものであれば他の構成でもよい。
【００６６】
また、電池パック２が実装されていると認識していないときに検出された電圧値が所定値以上上昇あるいは下降により変化したときには、端子の接触不良等によりマイコン５０が電池パック２の実装を認識することができず電池パック２に誤って充電電流が供給されるおそれがあると判断してスイッチング電源を停止するように構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の充電装置は、電動工具に用いられる二次電池を充電する装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施の形態による充電装置の構成を示す回路図。
【図２】本実施の形態による充電装置の動作を示すフローチャート。
【図３】二次電池の充電電圧の変化を示す図。
【符号の説明】
【００６９】
１：交流電源  ２：電池パック  ２ｂ：サーミスタ  ３：電池温度検出回路  ６：電力供給回路  ７：電力供給制御回路  ９：ＳＷ制御ＩＣ停止信号伝達回路  ９ｂ：送信部  ２３：ＳＷ制御ＩＣ  ２５：定電圧回路  ２６：ＳＷ制御ＩＣ停止回路  ２６ｂ：受信部  ５０：マイコン  ６０：定電流制御回路  ７０：定電流設定回路。
【図１】
2010114958.tif 000003
【図２】
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【図３】
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