(57)【要約】【課題】  外部の電源を必要としない充電器を提供する。【解決手段】  充電器は、電気機器のバッテリパックを充電する充電器を提供する。この充電器は、エンジン、発電機、及びバッテリ取付部を備える。発電機は、エンジンによって駆動される。バッテリ取付部は、バッテリパックが着脱可能であるとともに、発電機からの電力をバッテリパックへ出力する。発電機は、少なくとも一つの第１発電コイルと、少なくとも一つの第２発電コイルを含み、第１発電コイルと第２発電コイルとが並列に接続されたときは第１の発電電圧で発電し、第１発電コイルと第２発電コイルとが直列に接続されたときは第１の発電電圧よりも高い第２の発電電圧で発電する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器のバッテリパックを充電する充電器であって、
エンジンと、
前記エンジンによって駆動される発電機と、
前記バッテリパックが着脱可能であるとともに、前記発電機からの電力をバッテリパックへ出力するバッテリ取付部とを備え、
前記発電機は、少なくとも一つの第１発電コイルと、少なくとも一つの第２発電コイルを含み、第１発電コイルと第２発電コイルとが並列に接続されたときは第１の発電電圧で発電し、第１発電コイルと第２発電コイルとが直列に接続されたときは前記第１の発電電圧よりも高い第２の発電電圧で発電する、
充電器。
【請求項２】
前記発電機に対して選択的に取付可能な第１ユニット及び第２ユニットをさらに備え、
前記第１ユニットは、前記第１発電コイルと前記第２発電コイルを並列に接続する並列接続回路を有し、
前記第２ユニットは、前記第１発電コイルと前記第２発電コイルを直列に接続する直列接続回路を有する、
請求項１に記載の充電器。
【請求項３】
前記バッテリ取付部は、第１バッテリ取付部と第２バッテリ取付部を有し、
前記第１バッテリ取付部は、前記第１ユニットに設けられており、第１の公称電圧を有する第１バッテリパックを受け入れるように構成されており、
前記第２バッテリ取付部は、前記第２ユニットに設けられており、前記第１の公称電圧よりも高い第２の公称電圧を有する第２バッテリパックを受け入れるように構成されている、
請求項２に記載の充電器。
【請求項４】
前記第１ユニットは、第１バッテリパックの充電電流を調節する第１制御部を有し、
前記第２ユニットは、第２バッテリパックの充電電流を調節する第２制御部を有する、
請求項３に記載の充電器。
【請求項５】
前記発電機と前記バッテリ取付部との間に設けられ、前記第１発電コイルと前記第２発電コイルとを並列に接続する並列接続回路と、前記第１発電コイルと前記第２発電コイルとを直列に接続する直列接続回路とを、選択的に形成する接続切替回路をさらに備える、
請求項１に記載の充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここで開示する技術は、電気機器のバッテリパックを充電する充電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリパックを電源とする電気機器が広く利用されている。このような電気機器は、バッテリパックを予め充電しておくことで、外部の電源に接続することなく使用することができる。バッテリパックの充電は、充電器によって行われる。特許文献１に、従来の充電器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９５７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の充電器は、商用電源に接続されて使用される。そのため、例えば停電時など、商用電源が利用できないときは、バッテリパックの充電をすることができない。このような場合は、商用電源に代えて、可搬型の発電装置を利用することが考えられる。可搬型の発電装置は、エンジンによって発電機を動かし、商用電源と同じ交流電力（例えばＡＣ１００ボルト）を出力する。従って、充電器の電源として使用することができる。しかしながら、汎用の発電装置は、充電器の電源としては過剰な能力を有しており、そのような発電装置を使用すると、エネルギー効率が悪いという問題がある。
【０００５】
上述の問題を鑑み、本明細書で開示する技術は、外部の電源を必要としない充電器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】
【０００６】
本明細書は、電気機器のバッテリパックを充電する充電器を提供する。この充電器は、エンジン、発電機、及びバッテリ取付部を備える。発電機は、エンジンによって駆動される。バッテリ取付部は、バッテリパックが着脱可能であるとともに、発電機からの電力をバッテリパックへ出力する。
【０００７】
この充電器は、エンジンと発電機を有しているので、外部の電源を必要とすることなく、電子機器のバッテリパックを充電することができる。エンジンと発電機は、バッテリパックの充電に必要とされる電力を発電すればよいので、比較的に小型のものを採用することができる。発電機による発電電力を、商用電源のような高電圧に変換することなく、直接的にバッテリパックへ供給できるので、エネルギー効率が高いという利点も持つ。
【０００８】
前記充電器では、発電機が、少なくとも一つの第１発電コイルと、少なくとも一つの第２発電コイルを含み、第１発電コイルと第２発電コイルとが並列に接続されたときは第１の発電電圧で発電し、第１発電コイルと第２発電コイルとが直列に接続されたときは第１の発電電圧よりも高い第２の発電電圧で発電することが好ましい。このような構成によると、充電すべきバッテリパックの特性（特に公称電圧）に応じて、発電電圧を切り替えることができる。
【０００９】
一実施形態では、発電機に対して選択的に取付可能な第１ユニット及び第２ユニットをさらに備えることが好ましい。この場合、第１ユニットは、第１発電コイルと第２発電コイルを並列に接続する並列接続回路を有することが好ましい。第２ユニットは、第１発電コイルと第２発電コイルを直列に接続する直列接続回路を有することが好ましい。このような構成によると、公称電圧が低いバッテリパックを充電するときは、第１ユニットを使用することによって、第１発電コイルと第２発電コイルとを並列に接続することができる。公称電圧が高いバッテリパックを充電するときは、第２ユニットを使用することによって、第１発電コイルと第２発電コイルとを直列に接続することができる。
【００１０】
一実施形態では、バッテリ取付部が、第１バッテリ取付部と第２バッテリ取付部を有することが好ましい。この場合、第１バッテリ取付部は、第１ユニットに設けられており、第１の公称電圧を有する第１バッテリパックを受け入れるように構成されていることが好ましい。第２バッテリ取付部は、第２ユニットに設けられており、第１の公称電圧よりも高い第２の公称電圧を有する第２バッテリパックを受け入れるように構成されていることが好ましい。このような構成によると、第１バッテリパックを充電するときに、誤って第２ユニットが使用されることを避けることができる。同様に、第２バッテリパックを充電するときに、誤って第１ユニットが使用されることを避けることができる。
【００１１】
上記した実施形態では、第１ユニットが、第１バッテリパックの充電電流を調節する第１制御部を有し、第２ユニットが、第２バッテリパックの充電電流を調節する第２制御部を有することが好ましい。各々のユニットが制御部を有することにより、第１バッテリパックと第２バッテリパックのそれぞれに対して、適切な充電を行うことができる。
【００１２】
上記に代えて、他の一実施形態では、充電器が、発電機とバッテリ取付部との間に設けられた接続切替回路を備えることが好ましい。この場合、接続切替回路は、第１発電コイルと第２発電コイルとを並列に接続する並列接続回路と、第１発電コイルと第２発電コイルとを直列に接続する直列接続回路とを、選択的に形成することが好ましい。接続切替回路による並列と直列との切替えは、充電器によって自動的に行われてもよいし、ユーザによる手動で行われてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の充電器を模式的に示す。
【図２】実施例１の発電ユニットの構成を模式的に示す。
【図３】第１充電ユニットを用いた充電ユニットの電気的な構成を示す。
【図４】第２充電ユニットの電気的な構成を示すブロック図。
【図５】並列接続回路を示す。
【図６】直列接続回路を示す。
【図７】実施例２の充電器の電気的な構成を示す（一部省略）。
【図８】実施例３の充電器の電気的な構成を示す。
【図９】並列接続時の接続切替回路を示す。
【図１０】直列接続時の接続切替回路を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本技術の一実施形態では、前記したエンジンが、２５ミリリットル以下の排気量を有するとよく、より好ましくは、５ミリリットル以上２０ミリリットル以下の排気量を有することが好ましい。このような小型のエンジンであっても、バッテリパックの充電に必要な電力を、十分に発電することができる。
【００１５】
本技術の一実施形態では、前記した発電機が、交流発電機であることが好ましい。この場合、充電器は、発電機とのバッテリ取付部との間に設けられた整流回路をさらに備えることが好ましい。なお、交流発電機に代えて、あるいは交流発電機とともに、直流発電機を採用することもできる。
【００１６】
本技術の一実施形態では、充電器が、遮断スイッチをさらに備えることが好ましい。この遮断スイッチは、発電機とバッテリ取付部との間に設けられ、エンジンからバッテリ取付部への電力供給を遮断する。遮断スイッチを設けることにより、必要に応じて、バッテリパックの充電を直ちに中止することができる。
【００１７】
本技術の一実施形態では、発電機の最大発電電圧が４２ボルト以下であることが好ましい。最大発電電圧を小さく設定することで、比較的に小型のエンジンや発電機を採用することができる。
【００１８】
本技術の一実施形態では、充電器が、１８ボルトの公称電圧と３アンペアアワーの容量を有するバッテリを、残容量がゼロの状態から１５分以上３０以内で満充電することが好ましい。このような構成によると、バッテリパックにかかる負担を抑制しつつ、バッテリパックを比較的に短時間で充電することができる。
【００１９】
本技術の一実施形態では、エンジンが、電動工具によって始動することができることが好ましい。そのための構成は特に限定されないが、例えば、エンジンのクランクシャフトに電動工具を接続可能とし、クランクシャフトを電動工具によって回転させることで、エンジンが始動する構成とすることができる。あるいは、電動工具によって駆動される第２の発電機を設け、第２の発電機によって発電された電力によって、スターターモータがエンジンを始動する構成としてもよい。
【００２０】
本技術の一実施形態では、充電器が、検出部及び制御部をさらに備えることが好ましい。検出部は、バッテリ取付部に取り付けられたバッテリパックの状態を示す状態指標を検出する。制御部は、検出部による検出値に基づいてエンジンの出力を調節する。このような構成によると、バッテリパックの充電に必要とされる充電電力に対して、過不足のない発電を行うことができ、無用なエネルギーの消費を抑制することができる。
【００２１】
本技術の一実施形態では、制御部が、エンジンへの燃料供給量を調節することによって、エンジンの出力を調節することが好ましい。このような構成によると、エンジンの出力を精度よく調節することができる。
【００２２】
本技術の一実施形態では、充電器が、エンジンに供給される空気に燃料を混合するキャブレタをさらに備えることが好ましい。この場合、制御部は、キャブレタのスロットルの開度を調節することによって、エンジンの出力を調節することが好ましい。
【００２３】
上記した実施形態では、充電器が、キャブレタのスロットルに接続され、当該スロットルの開度を調整するアクチュエータをさらに備えることが好ましい。この場合、制御部は、そのアクチュエータを制御することによって、エンジンの出力を制御することができる。
【００２４】
本技術の一実施形態では、制御部が、状態指標に関する目標値を記憶しており、検出部による検出値と当該目標値との大小関係に応じて、エンジンの出力を調節することが好ましい。このような構成によると、例えば、検出値が目標値よりも大きいときは、エンジンの出力を低下させ、検出値が目標値よりも小さいときは、エンジンの出力を上昇させることができる。それにより、バッテリパックを適切な状態に維持しながら、バッテリパックの充電を行うことができる。
【００２５】
本技術の一実施形態では、状態指標が、バッテリパックの充電電流、バッテリパックの充電電圧、バッテリパックの温度の少なくとも一つを含むことが好ましい。これらの指標を監視することで、充電中のバッテリパックに過大な負担がかかることを防止することができる。
【００２６】
本技術の一実施形態では、充電器が、バッテリ取付部に取り付けられたバッテリパックの充電電圧（詳しくは、バッテリパックの正極端子と負極端子との間の電位差）が所定値を超えたときに、前記エンジンを停止する信号を出力する停止制御部をさらに備えることが好ましい。このような構成によると、バッテリパックが満充電となったときや、バッテリパックが過充電となっているときに、エンジンを速やかに停止させることができる。それにより、バッテリパックの過充電が防止されるとともに、燃料の無用な消費が避けられる。
【００２７】
本技術の一実施形態では、停止制御部が、バッテリパックの充電電圧を検出するとともに、検出した充電電圧が所定値を超えるときに、エンジンを停止する信号を出力することが好ましい。即ち、この実施形態では、充電器において検出されたバッテリパックの充電電圧に基づいて、エンジンを停止するのか否かが判断される。
【００２８】
上記に加えて、又は代えて、停止制御部は、バッテリパックの充電電圧が前記所定値を超えるときにバッテリパックが出力する充電停止信号を受信したときに、エンジンを停止する信号を出力することが好ましい。即ち、この実施形態では、バッテリパックにおいて検出されたバッテリパックの充電電圧に基づいて、エンジンを停止するのか否かが判断される。
【００２９】
上記した二つの判断は、互いに独立して行われることが好ましい。その観点から、本技術の一実施形態では、停止制御部が、互いに独立して動作する第１停止制御部と第２停止制御部を有することが好ましい。この場合、第１停止制御部は、バッテリパックの充電電圧を検出するとともに、検出した充電電圧が所定値を超えるときに、エンジンを停止する信号を出力することが好ましい。第２停止制御部は、バッテリパックの充電電圧が前記所定値を超えるときにバッテリパックが出力する充電停止信号を受信したときに、エンジンを停止する信号を出力することが好ましい。この構成によると、一方の停止制御部に故障が生じた場合でも、他方の停止制御部がエンジンを正しく停止させて、バッテリパックの過充電を防止することができる。
【００３０】
本技術の一実施形態では、充電器が、エンジンの点火を制御するイグニッションユニットをさらに備えることが好ましい。この場合、イグニッションユニットは、前記エンジンを停止する信号を受信したときに、エンジンの点火を停止することが好ましい。エンジンの点火が停止されることで、エンジンを確実に停止することができる。
【００３１】
本明細書で開示する技術は、電動工具、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン、タブレット、電動アシスト自転車、電動バイク、及び玩具を含む、各種の電気機器のバッテリパックの充電器に適用することができる。
【００３２】
本技術の一実施形態では、２ストロークエンジン、４ストロークエンジン、ロータリーエンジン、及びスターリングエンジンを含む、各種のエンジンを採用することができる。
【実施例１】
【００３３】
図１は、実施例の充電器１０を模式的に示す。この充電器１０は、二種類のバッテリパック１８ａ、１８ｂを充電することができる。バッテリパック１８ａ、１８ｂは、電気機器の一種である電動工具用のバッテリパックであり、電動工具に対して着脱可能に構成されている第１バッテリパック１８ａと第２バッテリパック１８ｂは、互いに異なる公称電圧を有している。本実施例では、第１バッテリパック１８ａの公称電圧は１８ボルトであり、第２バッテリパック１８ｂの公称電圧は３６ボルトである。但し、第１バッテリパック１８ａ及び第２バッテリパック１８ｂの公称電圧は、これらの値に限定されない。
【００３４】
図１に示すように、充電器１０は、発電ユニット１２と、第１充電ユニット１４ａと、第２充電ユニット１４ｂを備えている。第１充電ユニット１４ａと第２充電ユニット１４ｂは、発電ユニット１２に対して選択的に取付可能となっている。第１バッテリパック１８ａを充電するときは、第１充電ユニット１４ａが発電ユニット１２に取り付けられ、第２バッテリパック１８ｂを充電するときは、第１充電ユニット１４ａに代えて、第２充電ユニット１４ｂが発電ユニット１２に取り付けられる。第１充電ユニット１４ａには、第１バッテリ取付部１６ａが設けられている。第１バッテリ取付部１６ａは、第１バッテリパック１８ａが着脱可能に構成されている。一方、第２充電ユニット１４ｂには、第２バッテリ取付部１６ｂが設けられている。第２バッテリ取付部１６ｂは、第２バッテリパック１８ｂが着脱可能に構成されている。
【００３５】
図２を参照して、発電ユニット１２の構成について説明する。図２に示すように、発電ユニット１２は、エンジン３８と、燃料タンク５６と、キャブレタ４２と、サーボモータ５２と、イグニッションユニット４８を備えている。エンジン３８には、燃料に点火するための点火プラグ４０が設けられている。エンジン３８は、燃料を燃焼することによって、出力シャフト３６を回転させる。エンジン３８の形式は特に限定されない。例えば、エンジン３８は、２ストロークエンジン、４ストロークエンジン、ロータリーエンジン、及びスターリングエンジンを含む、各種のエンジンであってもよい。一例であるが、本実施例のエンジン３８は、２ストロークエンジンである。エンジン３８の排気量についても特に限定されない。エンジン３８の排気量は、バッテリパック１８ａ、１８ｂの充電に必要とされる能力に応じて、適宜選択することができる。例えば、公称電圧が５０ボルト以下の電動工具用のバッテリパック１８ａ、１８ｂの場合、排気量が２５ミリリットル以下の小型エンジンを採用することができる。特に、公称電圧が１０ボルト以上３６ボルト以下の場合、エンジン３８の排気量は５ミリリットル以上２０ミリリットル以下とすることができる。加えて、エンジン３８の排気量を決定する際は、バッテリパック１８ａ、１８ｂの容量についても考慮することが好ましい。
【００３６】
エンジン３８の燃料は、燃料タンク５６に蓄えられる。燃料タンク５６内の燃料は、キャブレタによってエンジン３８へ供給される。キャブレタ４２は、燃料タンク５６から吸い上げた燃料を、エンジン３８へ供給される空気に混合する。キャブレタ４２には、エンジン３８へ供給される空気量を調節するスロットル４４が設けられている。スロットル４４は、リンク５４を介して、サーボモータ５２に接続されている。サーボモータ５２は、スロットル４４の開度を調節するアクチュエータである。イグニッションユニット４８は、プラグコード５０を介して点火プラグ４０に接続されている。イグニッションユニット４８は、エンジン３８の回転に同期して、点火プラグ４０に高電圧を断続的に供給する。それにより、エンジン３８の点火タイミングが制御される。イグニッションユニット４８が点火プラグ４０への電圧供給を停止すれば、エンジン３８も停止する。
【００３７】
発電ユニット１２は、発電機３４を備えている。発電機３４は、エンジン３８の出力シャフト３６に接続されており、エンジン３８によって駆動される。発電機３４は、三相交流発電機であり、エンジン３８によって駆動されると、三相交流電力を発生する。発電機３４による発電電力は、第１又は第２充電ユニット１４ａ、１４ｂに送られ、バッテリパック１８ａ、１８ｂの充電に利用される。出力シャフト３６には、冷却ファン３２が設けられている。冷却ファン３２は、回転することによって、発電機３４及びエンジン３８に冷却風を送る。出力シャフト３６の先端にはスピンナ３０が固定されている。なお、発電機３４は、単相交流発電機であってもよいし、直流発電機であってもよい、発電機３４の形式は特に限定されない。
【００３８】
スピンナ３０には、工具係合部３０ａが設けられている。工具係合部３０ａは、六角柱の形状を有している。工具係合部３０ａは、六角ナットの形状を模して形成されており、汎用の電動工具を係合させることができる。出力シャフト３６（即ち、エンジン３８のクランクシャフト）は電動工具によって回転させることができ、それによってエンジン３８を始動することができる。
【００３９】
図３、図４を参照して、第１充電ユニット１４ａ及び第２充電ユニット１４ｂの構成について説明する。図３に示すように、第１充電ユニット１４ａは、並列接続回路６２ａ、整流回路６４、遮断スイッチ６８、電流検出回路７０、正極出力端子７２、負極出力端子７４、通信端子７６、コントローラ７８、及び過充電監視回路８０を備えている。並列接続回路６２ａは、整流回路６４へ電気的に接続されており、整流回路６４は、遮断スイッチ６８及び電流検出回路７０を介して、正極出力端子７２及び負極出力端子７４に接続されている。
【００４０】
正極出力端子７２、負極出力端子７４及び通信端子７６は、第１バッテリ取付部１６ａに設けられている。第１バッテリパック１８ａが第１バッテリ取付部１６ａに取り付けられると、正極出力端子７２及び負極出力端子７４は、第１バッテリパック１８ａ内の複数の電池セル２０へ電気的に接続される。また、通信端子７６は、第１バッテリパック１８ａ内のバッテリコントローラ２２と通信可能に接続される。
【００４１】
一方、図４に示すように、第２充電ユニット１４ｂは、直列接続回路６２ｂ、整流回路６４、遮断スイッチ６８、電流検出回路７０、正極出力端子７２、負極出力端子７４、通信端子７６、コントローラ７８、及び過充電監視回路８０を備えている。直列接続回路６２ｂは、整流回路６４へ電気的に接続されており、整流回路６４は、遮断スイッチ６８及び電流検出回路７０を介して、正極出力端子７２及び負極出力端子７４に接続されている。
【００４２】
正極出力端子７２、負極出力端子７４及び通信端子７６は、第２バッテリ取付部１６ｂに設けられている。第２バッテリパック１８ｂが第２バッテリ取付部１６ｂに取り付けられると、正極出力端子７２及び負極出力端子７４は、第２バッテリパック１８ｂ内の複数の電池セル２０へ電気的に接続される。また、通信端子７６は、第２バッテリパック１８ｂ内のバッテリコントローラ２２と通信可能に接続される。
【００４３】
図３と図４を比較して明らかなように、第１充電ユニット１４ａと第２充電ユニット１４ｂは、基本的に共通する構成を有している。但し、第１充電ユニット１４ａは、直列接続回路６２ｂに代えて、並列接続回路６２ａを有する点で、第２充電ユニット１４ｂと相違する。図５、図６を参照して、直列接続回路６２ｂ及び並列接続回路６２ａについて説明する。図５、図６に示すように、本実施例の発電機３４は、第１コイル群９２と第２コイル群９４を有している。第１コイル群９２は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルを含む複数のコイルを含み、第２コイル群９４も、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルを含む複数のコイルを含む。図５に示すように、並列接続回路６２ａは、二つのコイル群９２、９４を並列に接続する。この場合、発電機３４による最大の発電電圧は、２１ボルト程度となる。一方、図６に示すように、直列接続回路６２ｂは、二つのコイル群９２、９４を直列に接続する。この場合、発電機３４による最大の発電電圧は、４２ボルト程度となる。
【００４４】
前述したように、第１充電ユニット１４ａは、公称電圧の低い第１バッテリパック１８ａの充電に用いられる。そのため、第１充電ユニット１４ａでは、発電機３４の二つのコイル群９２、９４を並列に接続することによって、発電機３４による発電電圧を低くする。この場合、二つのコイル群９２、９４が並列に接続されることにより、発電機３４の出力電流が増加することから、充電時間を短縮することができる。一方、第２充電ユニット１４ｂは、公称電圧の高い第２バッテリパック１８ｂの充電に用いられる。そのため、第２充電ユニット１４ｂでは、発電機３４の二つのコイル群９２、９４を直列に接続することによって、発電機３４による発電電圧を高くする。このように、本実施例の充電器１０では、使用する充電ユニット１４ａ、１４ｂに応じて、発電機３４による発電電圧が変更される。それにより、スイッチング電源などの回路を必要とすることなく、単一の発電機３４によって、公称電圧の異なるバッテリパック１８ａ、１８ｂを充電することができる。
【００４５】
本実施例の発電機３４は三相交流発電機であるが、発電機３４は単相交流発電機であってもよい。この場合でも、発電機３４が少なくとも二つのコイルを有し、それらの接続態様を直列と並列との間で切り替えることによって、発電機３４による発電電力を変更することができる。
【００４６】
以下では、充電ユニット１４ａと第２充電ユニット１４ｂとで共通する構成について説明する。図３、図４に示すように、第１充電ユニット１４ａ及び第２充電ユニット１４ｂは、発電ユニット１２に取り付けられることによって、発電ユニット１２へ電気的に接続される。このとき、整流回路６４は、並列接続回路６２ａを介して発電機３４に接続され、コントローラ７８は、サーボモータ５２及びイグニッションユニット４８に接続される。また、過充電監視回路８０も、イグニッションユニット４８に接続される。
【００４７】
発電機３４で発電された三相交流電力は、並列接続回路６２ａ又は直列接続回路６２ｂを介して、整流回路６４へ入力される。整流回路６４は、発電機３４で発電された三相交流電力を直流電力に変換する。整流回路６４は、正極出力端子７２及び負極出力端子７４へ電気的に接続されている。整流回路６４からの直流電力は、充電電力として、正極出力端子７２及び負極出力端子７４から第１バッテリパック１８ａ又は第２バッテリパック１８ｂへ供給される。
【００４８】
遮断スイッチ６８は、整流回路６４と正極出力端子７２とを接続する回路上に設けられている。遮断スイッチ６８がオンされると、整流回路６４と正極出力端子７２は電気的に導通し、遮断スイッチ６８がオフされると、整流回路６４と正極出力端子７２は電気的に遮断される。一例ではあるが、本実施例の遮断スイッチ６８は半導体スイッチであり、詳しくは電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である。あるいは、遮断スイッチ６８は、例えばリレーのような、物理的に接触する接点を有するスイッチであってもよい。遮断スイッチ６８は、コントローラ７８によって制御される。
【００４９】
電流検出回路７０は、整流回路６４と負極出力端子７４とを接続する回路上に設けられており、バッテリパック１８ａ、１８ｂの充電電流を検出する。一例ではあるが、本実施例の電流検出回路７０は、シャント抵抗であり、充電電流の大きさに応じた電圧信号を出力する。電流検出回路７０による検出値は、コントローラ７８に入力される。
【００５０】
コントローラ７８は、主に、マイクロプロセッサを用いて構成されている。コントローラ７８は、発電ユニット１２も含め、充電器１０の全体の動作を制御する。コントローラ７８は、電流検出回路７０による充電電流の検出値に基づいて、サーボモータ５２を制御し、それによってエンジン３８の出力を調節する。一例ではあるが、コントローラ７８は、充電電流の目標値を記憶しており、充電電流の検出値が目標値よりも小さいときは、エンジン３８の出力を上昇させ、検出値が目標値よりも大きいときは、エンジン３８の出力を低下させる。それにより、充電電流が目標値に維持されるように、エンジン３８の出力が調節される。エンジン３８の出力を直接的に調節することで、スイッチング電源などの回路が不要になるとともに、無用な燃料の消費が抑制される。なお、コントローラ７８は、充電電流に代えて、充電電圧や温度といった、バッテリパック１８ａ、１８ｂの状態を示すその他の指標に基づいて、エンジン３８の出力を調節することも好ましい。
【００５１】
コントローラ７８は、正極出力端子７２の電圧を監視することによって、バッテリパック１８ａ、１８ｂの充電電圧を検出することができる。コントローラ７８は、充電電圧の上限値を記憶しており、検出された充電電圧が上限値を超えたときに、バッテリパック１８ａ、１８ｂが満充電又は過充電であると判断する。この場合、コントローラ７８は、イグニッションユニット４８へ所定の信号（エンジン停止信号）を出力して、エンジン３８を停止させる。それにより、バッテリパック１８ａ、１８ｂの過充電を防止する。加えて、コントローラ７８は、遮断スイッチ６８をオフし、バッテリパック１８ａ、１８ｂを発電機３４から電気的に切り離す。
【００５２】
加えて、コントローラ７８は、充電電流の上限値を記憶しており、電流検出回路７０による充電電流の検出値がその上限値を超えたときは、サーボモータ５２又はその他の構成要素に異常が生じていると判断して、イグニッションユニット４８へ前記したエンジン停止信号を出力する。その結果、エンジン３８は停止し、バッテリパック１８ａ、１８ｂの充電が中止される。加えて、コントローラ７８は、遮断スイッチ６８をオフし、バッテリパック１８ａ、１８ｂを発電機３４から電気的に切り離す。それにより、バッテリパック１８ａ、１８ｂに過大な電流が流れ、バッテリパック１８ａ、１８ｂがダメージを受けることを防止される。
【００５３】
コントローラ７８は、通信端子７６に接続されており、バッテリパック１８ａ、１８ｂのバッテリコントローラ２２と通信可能に接続される。バッテリコントローラ２２は、バッテリパック１８ａ、１８ｂ内で充電電圧（即ち、電池セル２０の電圧）を監視している、そして、バッテリコントローラ２２は、検出された充電電圧が所定値を超えるときに、バッテリパック１８ａ、１８ｂが満充電又は過充電である判断して、充電停止信号を出力する。充電器１０のコントローラ７８は、バッテリパック１８ａ、１８ｂからの充電停止信号を受信すると、イグニッションユニット４８へ前述のエンジン停止信号を出力して、エンジン３８を停止させる。それにより、バッテリパック１８ａ、１８ｂの過充電を防止する。加えて、コントローラ７８は、遮断スイッチ６８をオフし、バッテリパック１８ａ、１８ｂを発電機３４から電気的に切り離す。
【００５４】
本実施例の充電器１０は、充電器１０内で検出された充電電圧だけでなく、バッテリパック１８ａ、１８ｂ内で検出された複数の電池セル２０の各々又は全体の充電電圧が上限値を超えたときに、エンジン３８を停止することによって、充電を終了することができる。それにより、充電器１０において充電電圧を正しく検出できない場合でも、バッテリパック１８ａ、１８ｂの過充電を防止することができる。
【００５５】
なお、コントローラ７８は、バッテリパック１８ａ、１８ｂが出力するその他の信号に基づいて、サーボモータ５２及び／又はイグニッションユニット４８を制御することもできる。例えば、コントローラ７８は、バッテリパック１８ａ、１８ｂが所定の異常信号を受信したときに、イグニッションユニット４８へ前記エンジン停止信号を出力することができる。この異常信号は、例えば、バッテリパック１８ａ、１８ｂ（即ち、電池セル２０）の充電電流や温度が所定の許容範囲を外れたときに、バッテリパック１８ａ、１８ｂが出力信号とすることができる。あるいは、コントローラ７８は、バッテリパック１８ａ、１８ｂから所定の信号を受信できないときに、バッテリパック１８ａ、１８ｂに異常が生じていると判断して、前記エンジン停止信号を出力してもよい。
【００５６】
本実施例の充電器１０では、バッテリパック１８ａ、１８ｂの過充電を防止するために、過充電監視回路８０がさらに設けられている。過充電監視回路８０は、通信端子７６に接続されており、バッテリパック１８ａ、１８ｂが出力する充電停止信号を受信することができる。過充電監視回路８０は、バッテリパック１８ａ、１８ｂからの充電停止信号を受信すると、イグニッションユニット４８へ前述のエンジン停止信号を出力して、エンジン３８を停止させる。それにより、バッテリパック１８ａ、１８ｂの過充電を防止する。過充電監視回路８０は、前述したコントローラ７８とは異なるマイクロプロセッサ、あるいは充電停止信号を検出し得るその他の集積回路を有することから、コントローラ７８とは独立して動作することができる。そのことから、コントローラ７８にエラーが生じた場合でも、過充電監視回路８０によってバッテリパック１８ａ、１８ｂの過充電が防止される。なお、過充電監視回路８０は、コントローラ７８と同様に、バッテリパック１８ａ、１８ｂが出力するその他の信号に基づいて、イグニッションユニット４８を制御（例えば停止）するものであってもよい。
【００５７】
本実施例の充電器１０は、第１充電ユニット１４ａを使用することによって、公称電圧が１８ボルトの第１バッテリパック１８ａを充電することができる。また、第２充電ユニット１４ｂを使用することによって、公称電圧が３６ボルトの第２バッテリパック１８ｂを充電することができる。ここで、第１充電ユニット１４ａを使用した場合は、発電機３４は最大で約２１ボルトの発電を行うことができるので、１２ボルト、１４．４ボルト、１８ボルトといった、公称電圧が２０ボルト以下のバッテリパックを充電することもできる。一方、第２充電ユニット１４ｂを使用した場合、発電機３４は最大で約４２ボルトの発電を行うことができるので、２１．６ボルト、２５．２ボルト、２８．８ボルト、３２．４ボルトといった、公称電圧が４０ボルト以下のバッテリパックを充電することもできる。
【００５８】
本実施例の充電器１０は、１８ボルトの公称電圧と３アンペアアワーの容量を有する第１バッテリパック１８ａを、残容量がゼロの状態から１５分以上３０以内で満充電することができる。一方、３６ボルトの公称電圧と３アンペアアワーの容量を有する第２バッテリパック１８ｂについては、残容量がゼロの状態から３０分以上６０以内で満充電することができる。
【実施例２】
【００５９】
図７を参照して、実施例２の充電器１１０について説明する。実施例２の充電器１１０では、実施例１の充電器１０と比較して、並列接続回路６２ａと直列接続回路６２ｂのみが交換可能に設けられている。その他の構成については、実施例１の構成と共通している。実施例１と共通する構成については、同一の符号を付すことによって、ここでは重複する説明を省略する。
【００６０】
充電器１１０は、並列接続回路６２ａを有する第１充電ユニット１１４ａと、直列接続回路６２ｂを有する第２充電ユニット１１４ｂを有している。第１充電ユニット１１４ａと第２充電ユニット１１４ｂは、交流発電機３４と整流回路６４との間へ、択一的に取り付けることができる。実施例１で説明した第１バッテリパック１８ａを充電するときは、並列接続回路６２ａを有する第１充電ユニット１１４ａが充電器１１０に取り付けられる。このとき、充電器１１０は、実施例１で説明した発電ユニット１２と第１充電ユニット１４ａとの組み合わせと、実質的に同一の構成を有する。一方、実施例１で説明した第２バッテリパック１８ｂを充電するときは、第１充電ユニット１１４ａに代えて、直列接続回路６２ｂを有する第２充電ユニット１１４ｂが充電器１１０に取り付けられる。このとき、充電器１１０は、実施例１で説明した発電ユニット１２と第２充電ユニット１４ｂとの組み合わせと、実質的に同一の構成を有する。充電器１１０のバッテリ取付部１１６は、第１バッテリパック１８ａと第２バッテリパック１８ｂの両者を択一的に着脱することができる。
【００６１】
本実施例の充電器１１０においても、使用する充電ユニット１１４ａ、１１４ｂに応じて、発電機３４による発電電圧が変更される。それにより、スイッチング電源などの回路を必要とすることなく、単一の発電機３４によって、公称電圧の異なるバッテリパック１８ａ、１８ｂを充電することができる。
【実施例３】
【００６２】
図８、図９、図１０を参照して、実施例３の充電器２１０について説明する。実施例３の充電器２１０では、実施例１、２の充電器１０、１１０と異なり、並列接続回路６２ａと直列接続回路６２ｂの二つの回路が、一つの接続切替回路２６２によって構成されている。その他の構成については、実施例１の構成と共通している。実施例１と共通する構成については、同一の符号を付すことによって、ここでは重複する説明を省略する。
【００６３】
接続切替回路２６２は、発電機３４と整流回路６４との間に設けられている。図９、図１０に示すように、接続切替回路２６２は、複数のスイッチング素子２７１、２７２、２７３を有している。実施例１で説明した第１バッテリパック１８ａを充電するとき、接続切替回路２６２は、第１スイッチング素子２７１及び第３スイッチング素子２７３をオンするとともに、第２スイッチング素子２７２をオフする。それにより、発電機３４の第１コイル群９２と第２コイル群９４は、互いに並列に接続される。このとき、充電器２１０は、実施例１で説明した発電ユニット１２と第１充電ユニット１４ａとの組み合わせと、実質的に同一の構成を有する。一方、実施例１で説明した第２バッテリパック１８ｂを充電するときは、図１０に示すように、接続切替回路２６２が、第１スイッチング素子２７１及び第３スイッチング素子２７３をオフするとともに、第２スイッチング素子２７２をオンする。それにより、発電機３４の第１コイル群９２と第２コイル群９４は、互いに直列に接続される。このとき、充電器２１０は、実施例１で説明した発電ユニット１２と第２充電ユニット１４ｂとの組み合わせと、実質的に同一の構成を有する。充電器２１０のバッテリ取付部２１６は、第１バッテリパック１８ａと第２バッテリパック１８ｂの両者を択一的に着脱することができる。
【００６４】
本実施例の充電器２１０では、接続切替回路２６２によって、発電機３４による発電電圧を変更することができる。それにより、スイッチング電源などの回路を必要とすることなく、単一の発電機３４によって、公称電圧の異なるバッテリパック１８ａ、１８ｂを充電することができる。
【００６５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００６６】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的な有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００６７】
１０、１１０、２１０：充電器
１２：発電ユニット
１４ａ、１１４ａ：第１充電ユニット
１４ｂ、１１４ｂ：第２充電ユニット
１６ａ：第１バッテリ取付部
１６ｂ：第２バッテリ取付部
１８ａ：第１バッテリパック
１８ｂ：第２バッテリパック
３４：発電機
３８：エンジン
４２：キャブレタ
４４：スロットル
４８：イグニッションユニット
５２：サーボモータ
５４：リンク
６２ａ：並列接続回路
６２ｂ：直列接続回路
６４：整流回路
６８：遮断スイッチ
７０：電流検出回路
７８：コントローラ
８０：過充電監視回路
９２：第１コイル群
９４：第２コイル群
２６２：接続切替回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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