(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを充電する充電装置であって、
前記バッテリが収納されたバッテリパックが当該充電装置のケースの装着部に装着されることにより、前記バッテリの正極及び負極にそれぞれ接続される正極端子及び負極端子と、
前記正極端子及び前記負極端子に接続された充電経路を介して前記バッテリを充電する充電部と、
前記充電部から前記バッテリへの充電を制御する制御部と、
前記充電経路とは別経路である検出用経路を介して、バッテリ電圧を検出する第１の電圧検出部と、
前記充電経路を介してバッテリ電圧を検出する第２の電圧検出部と、
を備え、
前記検出用経路は、前記充電経路とは別経路となるよう、前記正極端子及び前記負極端子に接続されており、
前記制御部は、前記第１の電圧検出部及び前記第２の電圧検出部にて検出されたバッテリ電圧の差の絶対値が閾値以上であるとき、前記充電経路及び前記検出用経路の少なくとも一方に異常があると判断して、前記充電部から前記バッテリへの充電を禁止するよう構成されている、充電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記充電部から前記バッテリへの充電を開始するまでの間、前記バッテリ電圧の差の絶対値と前記閾値とに基づき、前記異常を判断するよう構成されている、請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記充電部から前記バッテリへの充電が開始されると、前記バッテリへの充電が開始されるまでの間前記異常を判断するのに用いられた閾値よりも値が大きい閾値を用いて、前記異常を判断するよう構成されている、請求項２に記載の充電装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記充電部から前記バッテリへの充電が開始された後に前記異常を判断するのに用いられる閾値を、前記充電経路に流れる充電電流に応じて、該充電電流が大きいほど前記閾値が大きくなるよう変化させる、ように構成されている、請求項３に記載の充電装置。
【請求項５】
前記第１の電圧検出部及び前記第２の電圧検出部には、それぞれ、前記検出用経路及び前記充電経路から電圧検出用の電流を流すための検出用スイッチが設けられており、
前記制御部は、前記第１の電圧検出部及び前記第２の電圧検出部から前記バッテリ電圧を取り込むときにだけ、前記検出用スイッチをオンさせる、ように構成されている、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、バッテリへの充電を行う充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電装置には、通常、バッテリ電圧を検出する電圧検出部が設けられており、バッテリへの充電時には、電圧検出部による検出結果に基づき、バッテリへの充電電流や充電電圧が制御される。
【０００３】
また、電圧検出部による検出結果は、バッテリや充電装置の断線、短絡、バッテリと充電装置との接続部分の断線、接触不良、といった各種異常を検出するのにも利用される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１８４３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バッテリ電圧を、バッテリへの充電電流が流れる充電経路を介して検出するようにすると、バッテリ電圧の検出値が、充電経路に電流が流れることによって生じる電圧降下の影響を受けて、真のバッテリ電圧よりも低くなることがある。そして、バッテリ電圧の検出値が真値よりも低くなると、過充電等が発生して、バッテリへの充電を正常に実行できない。
【０００６】
このような問題を防止するには、充電経路とは別に、充電電流が流れることのない検出用経路を設け、この検出用経路を介してバッテリ電圧を検出することが考えられる。
しかし、このようにすると、検出したバッテリ電圧から充電経路の断線、短絡等の異常を検出できないことがある。また、検出用経路に断線、短絡等の異常が生じたときには、バッテリが満充電状態であるにも関わらず、電圧検出部にてバッテリ電圧が「０」と認識されて、バッテリが充電されることも考えられる。
【０００７】
本開示の一局面は、バッテリへの充電経路とは別にバッテリ電圧の検出用経路を備えた充電装置において、これら両経路の一方に断線等の異常が生じたときに、その異常を検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一局面の充電装置は、バッテリの正・負の電極をそれぞれ接続するための正極端子及び負極端子と、正極端子及び負極端子に接続された充電経路を介してバッテリを充電する充電部と、充電部からバッテリへの充電を制御する制御部とを備える。
【０００９】
また、充電装置には、充電経路とは別経路である検出用経路を介して、バッテリ電圧を検出する第１の電圧検出部と、充電経路を介してバッテリ電圧を検出する第２の電圧検出部との、２つの電圧検出部が備えられている。
【００１０】
そして、制御部は、第１の電圧検出部及び第２の電圧検出部にて検出されたバッテリ電圧の差の絶対値が閾値以上であるとき、充電経路及び検出用経路の少なくとも一方に異常があると判断して、充電部からバッテリへの充電を禁止する。
【００１１】
つまり、充電経路と検出用経路とが共に正常であれば、２つの電圧検出部にて検出されるバッテリ電圧の差は小さく、充電経路と検出用経路との一方に断線、接触不良等の異常があれば、２つの電圧検出部にて検出されるバッテリ電圧の差は大きくなる。
【００１２】
従って、上記のように２つの電圧検出部にて検出されるバッテリ電圧の差の絶対値が閾値以上か否かを判断することで、充電経路の検出用経路との一方に異常があることを検出できるようになるのである。
【００１３】
そして、制御部は、充電経路と検出用経路との一方に異常があることを検出すると、バッテリへの充電を禁止するので、バッテリへの過充電等、異常な充電を抑制することができる。
【００１４】
また、充電経路及び検出用経路は正常であると判断した際には、制御部は、第１の電圧検出部により検出されるバッテリ電圧を充電制御に用いるようにすればよい。
このようにすれば、充電電流が流れることによって充電経路で生じる電圧降下の影響を受けることなく、バッテリ電圧を検出することができるため、充電制御を良好に実施することが可能となる。
【００１５】
ここで、制御部は、充電部からバッテリへの充電を開始するまでの間、上述したバッテリ電圧の差の絶対値と、閾値とに基づき、充電経路若しくは検出用経路の異常を判断するよう構成されていてもよい。
【００１６】
このようにすれば、充電経路と検出用経路とのいずれかに異常が生じているときに、充電部からバッテリへの充電が開始されるのを禁止することができるので、バッテリへの異常充電をより良好に抑制することができる。
【００１７】
また、制御部は、充電部からバッテリへの充電が開始された後に、上述したバッテリ電圧の差の絶対値と、閾値とに基づき、充電経路若しくは検出用経路の異常を判断するよう構成されていてもよい。
【００１８】
この場合は、バッテリへの充電が開始されてから、充電経路若しくは検出用経路の異常を判断することになるので、充電部からバッテリへの充電を開始するまでの間も異常判断を実施するようにするとよい。
【００１９】
またこのように、バッテリへの充電開始前から充電開始後まで継続して異常判断を実施するようにした場合、充電経路に充電電流が流れていないときと、充電電流が流れているときの両方で、異常判断を実施することになる。
【００２０】
そして、充電経路に充電電流が流れているときには、第２の電圧検出部にて検出されるバッテリ電圧は、充電経路で生じる電圧降下の影響を受けるので、各経路が正常であっても、各電圧検出部にて検出されるバッテリ電圧の差が大きくなる。
【００２１】
このため、バッテリへの充電開始前から充電開始後まで継続して充電経路若しくは検出用経路の異常を判断する際には、異常判断に使用する閾値を、バッテリへの充電開始前に用いる閾値よりも充電開始後に用いる閾値の方が大きい値になるようにしてもよい。
【００２２】
また、バッテリへの充電開始後の異常判断に用いる閾値については、充電経路に流れる充電電流に応じて、充電電流が大きいほど閾値が大きくなるよう変化させてもよい。
なお、検出用経路は、充電経路に流れる充電電流に影響されることなくバッテリ電圧を
検出できればよい。このため、検出用経路は、正極端子及び負極端子の少なくとも一方に接続されていてもよい。また、充電装置に、バッテリの正極及び負極の少なくとも一方に接続するための検出用端子を設け、検出用経路を、その検出用端子に接続するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態のバッテリ及び充電装置の構成を表す回路図である。
【図２】充電装置の状態遷移を表す説明図である。
【図３】制御回路にて実施される異常判定処理を表すフローチャートである。
【図４】異常判定用の閾値Ｖｔｈを設定するのに用いられるマップを表す説明図である。
【図５】充電装置の他の構成例を表す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１に示すように、本実施形態の充電装置１０は、充放電可能な複数（図では２個）のセルＣＥ１、ＣＥ２を直列接続することにより構成されたバッテリ４に対し、充電を行うためのものである。
【００２５】
バッテリ４は、例えば、リチウムイオンバッテリであり、所謂バッテリパック２として、セル温度検出用の温度センサ（サーミスタ等）６と共に合成樹脂製のパッケージ内に収納されている。そして、バッテリパック２には、充電装置１０や電動工具等への接続用電極として、４つの端子Ｔ０〜Ｔ３が設けられている。
【００２６】
このうち、端子Ｔ０は、バッテリ４の負極（−）に接続され、端子Ｔ１は、バッテリ４の正極（＋）に接続されている。また、端子Ｔ２は、バッテリ４を構成するセルＣＥ１とセルＣＥ２との接続点に抵抗Ｒ１を介して接続され、端子Ｔ３は、温度センサ６の一端に接続されている。
【００２７】
なお、抵抗Ｒ１は、抵抗器、抵抗素子、抵抗体など、電気抵抗を有する部材のことであり、抵抗値を表すものではない。以下の説明では、電気抵抗を有する部材には、符号Ｒを付け、抵抗という。
【００２８】
また、温度センサ６の他端は、バッテリ４の負極と共に端子Ｔ０に接続されている。
このため、バッテリパック２からは、端子Ｔ０、Ｔ１を介してバッテリ電圧が出力され、端子Ｔ２は、セルＣＥ１、ＣＥ２同士の接続点の電位を出力する出力端子として機能し、端子Ｔ３は、温度検出信号出力用の出力端子として機能する。
【００２９】
一方、充電装置１０のケースには、図示しない装着部にバッテリパック２を装着した際、上記各端子Ｔ０〜Ｔ３にそれぞれ接続される端子Ｔ１０〜Ｔ１３が設けられている。
これら各端子Ｔ１０〜Ｔ１３は、充電装置１０のケース内に収納された回路基板１１の端子Ｋ１０〜Ｋ１３にそれぞれ接続されている。
【００３０】
また、バッテリパックの端子Ｔ１、Ｔ０を介してバッテリ４の正極及び負極にそれぞれ接続される端子（つまり正極端子及び負極端子）Ｔ１１、Ｔ１０には、正極側及び負極側の充電経路Ｌｐ、Ｌｇを構成する端子Ｋ１１、Ｋ１０とは別に、端子Ｋｓｐ、Ｋｓｇが接続されている。
【００３１】
端子Ｋｓｇは、回路基板１１のグラウンドラインに接続されており、端子Ｋｓｐは、そのグラウンドラインとの間で、バッテリ４への充電電流の影響を受けることなくバッテリ電圧を検出するための検出用経路Ｌｓを構成するためのものである。
【００３２】
次に、回路基板１１には、充電部としてのスイッチング電源（以下、ＳＷ電源という）３０、及び、制御部としての制御回路２０が実装されている。
また、回路基板１１には、ＳＷ電源３０から端子Ｋ１１、Ｔ１１に向けて充電電流が流れる正極側の充電経路Ｌｐ、及び、端子Ｔ１０、Ｋ１０からＳＷ電源３０に向けて充電電流が流れる負極側の充電経路Ｌｇが設けられている。
【００３３】
そして、正極側の充電経路Ｌｐには、過電流が流れたときに充電経路Ｌｐを遮断するヒューズ１２や、制御回路２０若しくは後述の保護ＩＣ１６からの出力に従い充電経路Ｌｐを導通又は遮断する充電スイッチ１４が設けられている。
【００３４】
また、負極側の充電経路Ｌｇには、この経路を流れる電流（充電電流）を検出するための抵抗Ｒｉが設けられており、抵抗Ｒｉの両端には、その両端電圧を検出するための電流検出回路１７が接続されている。そして、電流検出回路１７からの出力は、制御回路２０に入力される。
【００３５】
ＳＷ電源３０は、外部の交流電源（例えば商用電源）から電力供給を受けて、バッテリパック２への充電電圧（直流電圧）を生成するためのものである。
そして、回路基板１１には、ＳＷ電源３０にて生成された直流電圧を利用して内部回路駆動用の駆動電圧（直流定電圧）Ｖｓ、Ｖｃを生成するためのレギュレータ３２、３４も設けられている。
【００３６】
なお、駆動電圧Ｖｃは、例えば５Ｖであり、駆動電圧Ｖｓ（例えば１０Ｖ）よりも低い。そして、レギュレータ３４は、レギュレータ３２にて生成された駆動電圧Ｖｓを利用して、駆動電圧Ｖｃを生成する。
【００３７】
次に、制御回路２０は、メモリや入出力回路を備えたマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）にて構成されており、充電装置１０にバッテリパック２が装着されているときに、バッテリ電圧、セル電圧、バッテリ温度等を検出して、バッテリ４への充電を制御する。
【００３８】
つまり、制御回路２０は、レギュレータ３４にて生成された電源電圧Ｖｃを受けて動作し、端子Ｔ１１に接続される正極側の充電経路Ｌｐ及び検出用経路Ｌｓから、電圧検出回路２２、２４を介して、バッテリ電圧を取り込む。
【００３９】
また、制御回路２０は、端子Ｔ１２に接続された端子Ｋ１２から抵抗Ｒ１１を介して、セルＣＥ１・ＣＥ２同士の接続点の電位を取り込む。
そして、制御回路２０は、電圧検出回路２２、２４を介して取り込んだバッテリ電圧の差の絶対値が閾値Ｖｔｈ以上であるとき、端子Ｋ１１を通る充電経路Ｌｐ及び端子Ｋｓｐを通る検出用経路Ｌｓの何れかに異常があると判断して、バッテリ４への充電を禁止する。
【００４０】
なお、検出用経路Ｌｓは、端子Ｔ１１から端子Ｋｓｐを通ってグラウンドライン（延いては端子Ｋｓｇ）に至るバッテリ電圧検出用の経路であり、電圧検出回路２４が接続される正極側の充電経路Ｌｐとは別経路である。
【００４１】
また、制御回路２０は、バッテリ４への充電経路Ｌｐ及び検出用経路Ｌｓは正常であると判断すると、電圧検出回路２２により検出用経路Ｌｓを介して検出したバッテリ電圧を、バッテリ４への充電制御に使用する。
【００４２】
これは、電圧検出回路２２で検出されるバッテリ電圧は、電圧検出回路２４で検出され
るバッテリ電圧のように、充電経路Ｌｐ（詳しくはヒューズ１２から端子Ｋ１１を通って端子Ｔ１１に至る経路）に充電電流が流れることによって生じる電圧降下の影響を受けることがなく、バッテリ電圧の検出精度が高くなるからである。
【００４３】
また、制御回路２０は、抵抗Ｒ１１を介して端子Ｋ１２から取り込んだセル同士の接続点の電位とバッテリ電圧とに基づき、バッテリ４を構成する各セルＣＥ１、ＣＥ２のセル電圧を検出する。そして、その検出結果からバッテリ４に異常があるか否かを判断して、異常があればバッテリ４への充電を禁止する。
【００４４】
なお、抵抗Ｒ１１から制御回路２０に至るセル電圧の入力経路には、アノードがグラウンドラインに接続されたツェナーダイオードＺＤ１のカソード、及び、カソードが電源電圧Ｖｃの電源ラインに接続されたダイオードＤ１２のアノードが接続されている。
【００４５】
また、セル電圧の入力経路には、一端がグラウンドラインに接続されたコンデンサＣ１の他端が接続されている。これは、制御回路２０への入力電圧を制御回路２０の動作電圧範囲内に抑え、ノイズ等の不要信号成分を除去するためである。
【００４６】
次に、端子Ｋ１３には、温度センサ６へ通電して温度検出信号を取り込むために、一端に電源電圧Ｖｃが印加された抵抗Ｒ４１が接続されている。また、その接続点は、温度検出信号からノイズ等の不要信号成分を除去するために、コンデンサＣ４を介してグラウンドラインに接続されている。
【００４７】
そして、制御回路２０は、端子Ｋ１３からの温度検出信号を、抵抗Ｒ４２を介して取り込み、その温度検出信号から得られるバッテリ温度が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判断して、バッテリ温度が許容範囲内になければバッテリ４への充電を禁止する。
【００４８】
なお、抵抗４２から制御回路２０に至る温度検出信号の入力経路には、カソードが電圧Ｖｃの電源ラインに接続されたダイオードＤ１３のアノードや、一端がグラウンドラインに接続されたコンデンサＣ５の他端が接続されている。これは、制御回路２０への入力電圧を制御回路２０の動作電圧範囲内に抑え、ノイズ等の不要信号成分を除去するためである。
【００４９】
次に、回路基板１１には、制御回路２０とは別に、バッテリ電圧及びセル電圧を監視し、過充電或いはセルの故障等によって、監視中の電圧値に異常が生じたときには、充電スイッチ１４を強制的に遮断（オフ）する保護ＩＣ１６も設けられている。
【００５０】
保護ＩＣ１６には、抵抗Ｒ１１から制御回路２０に至るセル電圧の入力経路から抵抗Ｒ１２を介して分岐された、セル電圧入力経路が接続されている。また、保護ＩＣ１６には、端子Ｋｓｐから抵抗Ｒ１６を介してバッテリ電圧を取り込むためのバッテリ電圧入力経路も接続されている。
【００５１】
そして、グラウンドラインとこれら各電圧入力経路との間には、各セルＣＥ１、ＣＥ２のセル電圧をフィルタリングするためのコンデンサＣ１１、Ｃ１２が設けられており、保護ＩＣ１６には、各コンデンサＣ１１、Ｃ１２を介して、セル電圧が入力される。
【００５２】
また、保護ＩＣ１６は、一端が抵抗Ｒ１７を介して検出用経路Ｌｓに接続され、他端がグラウンドラインに接続されたコンデンサＣ１３に、並列接続されている。そして、保護ＩＣ１６は、このコンデンサＣ１３の両端電圧（換言すればバッテリ電圧）を受けて、制御回路２０とは別に動作する。
【００５３】
このため、バッテリ４への充電時に、制御回路２０の故障等によって、保護機能が働かず、バッテリ４が過充電されるような場合には、保護ＩＣ１６の動作によってバッテリ４を保護することができる。
【００５４】
また、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２から保護ＩＣ１６に至るセル電圧の入力経路には、抵抗Ｒ１３及びダイオードＤ１を介して、エミッタ接地されたトランジスタＴｒ１のコレクタが接続されている。
【００５５】
ダイオードＤ１は、抵抗Ｒ１３側をアノード、トランジスタＴｒ１のコレクタ側をカソード、として配置することにより、各セル電圧の入力経路からグラウンドラインに向けて順方向に電流を流すように配置されている。
【００５６】
トランジスタＴｒ１は、ＮＰＮトランジスタにて構成されており、ベースは、抵抗Ｒ１４を介して制御回路２０に接続されると共に、抵抗Ｒ１５を介してグラウンドラインに接地されている。
【００５７】
このため、トランジスタＴｒ１は、制御回路２０からハイレベルの駆動信号が入力されることにより、オン状態となる。また、トランジスタＴｒ１がオン状態になると、抵抗Ｒ１１から制御回路２０に至るセル電圧の入力経路が、抵抗Ｒ１２、Ｒ１３及びダイオードＤ１を介して、グラウンドラインに接続される。
【００５８】
そして、制御回路２０は、トランジスタＴｒ１がオフ状態にあるときに検出されるセル電圧が断線チェック可能な所定電圧以上であるときに、トランジスタＴｒ１をオン状態に切り替え、そのとき得られるセル電圧から、セル電圧入力経路の断線チェックを行う。
【００５９】
つまり、セル電圧入力経路が断線している場合、トランジスタＴｒ１がオン状態になると、制御回路２０に入力されるセル電圧はグラウンド電位（０Ｖ）となり、セル電圧入力経路が正常であれば、セル電圧は所定電圧以上となる。
【００６０】
このため、制御回路２０は、充電スイッチ１４を導通させてバッテリ４への充電を開始する前に、一時的にトランジスタＴｒ１をオン状態とすることで、セル電圧入力経路が断線しているか否かを判断するのである。そして、制御回路２０は、セル電圧入力経路の断線を検出した場合にも、バッテリ４への充電を禁止する。
【００６１】
次に、本実施形態において、電圧検出回路２２は、第１の電圧検出部の一例であり、電圧検出回路２４は、第２の電圧検出部の一例である。
この２つの電圧検出回路２２、２４は、それぞれ、検出用経路Ｌｓ及び正極側の充電経路Ｌｐとグラウンドラインとの間に設けられたバッテリ電圧分圧用の抵抗Ｒ２１、Ｒ２２及び抵抗Ｒ３１、Ｒ３２を備える。
【００６２】
そして、これら抵抗Ｒ２１、Ｒ２２及び抵抗Ｒ３１、Ｒ３２により分圧された電圧が、各電圧検出回路２２、２４にて検出されたバッテリ電圧として、制御回路２０に入力される。
【００６３】
各電圧検出回路２２、２４において、抵抗Ｒ２１とＲ２２との間、及び、抵抗３１と３２との間には、それぞれ、検出用スイッチＳＷ１、ＳＷ２が設けられており、制御回路２０は、バッテリ電圧を取り込むときにだけ、検出用スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンさせる。
【００６４】
これは、バッテリ４から電圧検出用の抵抗Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ３１，Ｒ３２に常時電流
が流れて、バッテリ４の電力が無駄に消費されるのを防止するためである。
ここで、検出用スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、それぞれ、ソースが抵抗Ｒ２２、Ｒ３２に接続され、ドレインが抵抗Ｒ２１、Ｒ３１に接続された、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴにて構成されている。
【００６５】
また、検出用スイッチＳＷ１、ＳＷ２のゲートには、それぞれ、抵抗Ｒ２３、２４又は抵抗Ｒ３３、Ｒ３４にて電源電圧Ｖｓを分圧することにより生成される一定の駆動電圧が印加されている。
【００６６】
また、検出用スイッチＳＷ１、ＳＷ２のゲートには、エミッタがグラウンドラインに接続されたトランジスタＴｒ２、Ｔｒ３のコレクタが接続されている。トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３は、ＮＰＮトランジスタであり、ベースは抵抗Ｒ２５、Ｒ３５を介して、制御回路２０に接続され、ベース−エミッタ間には、抵抗Ｒ２６、Ｒ３６が設けられている。
【００６７】
そして、制御回路２０は、通常、抵抗Ｒ２５、Ｒ３５を介して各トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３のベースにハイレベルの信号を入力することで、各トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３をオンさせ、検出用スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオフ状態に保持する。
【００６８】
また、制御回路２０は、バッテリ電圧を取り込むときには、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３をオフ状態にすることで、検出用スイッチＳＷ１、ＳＷ２のゲートに駆動電圧を印加させ、検出用スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンさせる。
【００６９】
なお、図１において、検出用スイッチＳＷ１、ＳＷ２のドレイン−ソース間のダイオードＤ２、Ｄ３は、寄生ダイオードを表している。
上記のように構成された本実施形態の充電装置１０においては、図２に示すように、充電装置１０のケースにバッテリパック２が装着されておらず、バッテリ４への充電が不可能なとき（充電不可）には、制御回路２０はスタンバイモードとなる。
【００７０】
また、スタンバイモードで、バッテリパック２が装着されると、端子Ｔ１３がバッテリパック２の端子Ｔ３に接続されて、制御回路２０への温度検出信号の入力経路が電源電圧Ｖｃに対応した最大電圧よりも低下する。このため、制御回路２０は、その電圧変化からバッテリパック２が装着されたことを検知し、充電待機モードとなる。
【００７１】
充電待機モードは、上述した充電経路、検出用経路、セル電圧の入力経路等が正常で、バッテリ温度がバッテリ４への充電が可能な許容温度範囲内にある、といった充電開始条件が成立するのを待機するモードである。
【００７２】
そして、この充電待機モードで、充電開始条件が成立していることが確認されると、制御回路２０は、バッテリ４へのプリ充電を行うプリ充電モードとなる。
プリ充電モードでは、バッテリ４を、満充電時の電圧値よりも低い所定電圧まで充電するプリ充電を行い、プリ充電が完了すると、バッテリ４を満充電させる充電モードに移行する。なお、プリ充電モードでは、バッテリ温度が許容温度範囲外になると、充電不可と判断されて、温度待機モードに移行する。
【００７３】
次に、制御回路２０は、充電モードに入ると、バッテリ電圧が規定電圧に達するまでは、バッテリ４を定電流（ＣＣ）充電するための電流指令値を出力する。そして、バッテリ電圧が規定電圧以上になると、バッテリ電圧が一定になるよう電流指令値を徐々に（換言すれば階段状に）低下させることで、疑似定電圧（ＣＶ）充電を行う。
【００７４】
このため、回路基板１１には、電流検出回路１７にて検出された充電電流を、制御回路
２０からの電流指令値に制御するための制御信号をＳＷ電源３０に出力する出力回路１８が設けられている。なお、出力回路１８及び電流検出回路１７は、例えば、オペアンプを中心とする差動増幅回路等にて構成される。
【００７５】
そして、充電モードでバッテリ４が満充電されると、制御回路２０は、完了モードに移行して、その旨を報知し、その後、バッテリパック２が充電装置１０から外されると、スタンバイモードに移行する。
【００７６】
また、プリ充電モード及び充電モードでは、制御回路２０は、充電経路や検出用経路の状態、バッテリ電圧及びセル電圧を監視し、これらの異常時には、エラーモードに移行して、充電スイッチ１４をオフすることで、充電を停止させ、その旨を報知する。
【００７７】
なお、こうした充電完了或いは異常の報知は、発光ダイオードの点灯・点滅等により行われる。また、充電装置１０の動作モードも、発光ダイオードの点灯・点滅等により報知される。
【００７８】
次に、充電待機モード、プリ充電モード、及び、充電モードにおいて、充電経路及び検出用経路が正常であるか否かを監視するために制御回路２０にて実行される異常判定処理について説明する。
【００７９】
この異常判定処理は、上記各モードで、所定時間間隔で繰り返し実行される処理である。
図３に示すように、異常判定処理では、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）にて、第１の電圧検出部である電圧検出回路２２の検出用スイッチＳＷ１を一時的にオン状態に切り替えることで、電圧検出回路２２からバッテリ電圧ＶＢ１を読み込む。
【００８０】
また、続くＳ１２０では、第２の電圧検出部である電圧検出回路２４の検出用スイッチＳＷ２を一時的にオン状態に切り替えることで、電圧検出回路２４からバッテリ電圧ＶＢ２を読み込む。
【００８１】
なお、バッテリ４への充電中には、バッテリ電圧をモニタするために検出用スイッチＳＷ１、ＳＷ２はオン状態に保持される。このため、Ｓ１１０、Ｓ１２０において、バッテリ４への充電中には、検出用スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオン状態に切り替えることなくバッテリ電圧を読み込むことができる。
【００８２】
そして、続くＳ１３０では、Ｓ１１０及びＳ１２０で読み込んだバッテリ電圧ＶＢ１、ＶＢ２の差の絶対値（｜ＶＢ１−ＶＢ２｜）が、異常判定用の閾値Ｖｔｈよりも小さいか否かを判断する。
【００８３】
なお、異常判定用の閾値Ｖｔｈは、図４に示すマップに基づき、制御回路２０の動作モード毎に異なる値に設定されるものであり、バッテリ４への充電が実施されていない充電待機モードでは、最も小さい値Ｖｍｉｎに設定される。
【００８４】
また、充電モードよりもバッテリ４への充電電流が小さいプリ充電モードでは、充電待機モードよりも大きく、充電モードよりも小さい中間値Ｖｍｉｄが、異常判定用の閾値Ｖｔｈとして使用される。
【００８５】
そして、充電電流が最も大きくなる充電モードでは、異常判定用の閾値Ｖｔｈとして最も大きい値Ｖｍａｘが使用される。
これは、電圧検出回路２４で検出されるバッテリ電圧は、充電経路Ｌｐに充電電流が流
れることによって生じる電圧降下の影響を受け、その電圧降下は、充電電流が大きい程、大きくなるからである。
【００８６】
つまり、充電経路Ｌｐ及び検出用経路Ｌｓが正常である場合、電圧検出回路２４で検出されるバッテリ電圧と、電圧検出回路２２で検出されるバッテリ電圧との差は、充電待機モードで最も小さくなり、充電電流が大きい程、大きくなる。
【００８７】
そこで、本実施形態では、異常判定用の閾値Ｖｔｈを、充電経路Ｌｐに流れる充電電流の大きさが異なるモード毎に設定することで、各モードで、充電経路Ｌｐ及び検出用経路Ｌｓの正常・異常を正確に判定できるようにしているのである。
【００８８】
次に、Ｓ１３０にて、バッテリ電圧ＶＢ１、ＶＢ２の差の絶対値が閾値Ｖｔｈよりも小さいと判断された場合には、充電経路Ｌｐ及び検出用経路Ｌｓは共に正常であると判断して、Ｓ１４０に移行する。そして、Ｓ１４０では、以降の処理で異常確認に用いる計時用カウンタをクリア（カウント値：０）し、当該異常判定処理を終了する。
【００８９】
一方、Ｓ１３０にて、バッテリ電圧ＶＢ１、ＶＢ２の差の絶対値が閾値Ｖｔｈ以上であると判断された場合には、Ｓ１５０にて、計時用カウンタをカウントアップ（＋１）する。
【００９０】
そして、続くＳ１６０では、Ｓ１５０にてカウントアップした計時用カウンタのカウント値から得られる計時時間が、予め設定された異常判定時間を越えたか否かを判断し、計時時間が異常判定時間を越えていなければ、当該異常判定処理を終了する。
【００９１】
また、Ｓ１６０にて、計時時間が異常判定時間を越えたと判断されると、充電経路Ｌｐ及び検出用経路Ｌｓの少なくとも一方に断線等の異常が生じているものと判断して、エラーモードに移行し、バッテリ４への充電を禁止する。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態の充電装置１０には、バッテリ４の正極に接続される端子Ｔ１１から端子Ｋ１１を通って形成される正極側の充電経路Ｌｐとは別に、端子Ｔ１１から端子Ｋｓｐを通って形成される検出用経路Ｌｓが設けられている。
【００９３】
また、検出用経路Ｌｓ及び充電経路Ｌｐには、それぞれ、これら各経路を介してバッテリ電圧ＶＢ１、ＶＢ２を検出する電圧検出回路２２、２４が接続されている。
そして、制御回路２０は、各電圧検出回路２２、２４にて検出されたバッテリ電圧ＶＢ１、ＶＢ２の差の絶対値が所定の閾値Ｖｔｈ以上である場合に、充電経路Ｌｐ及び検出用経路Ｌｓの少なくとも一方に異常があると判断して、バッテリ４への充電を禁止する。
【００９４】
従って、本実施形態の充電装置１０によれば、充電経路Ｌｐ若しくは検出用経路Ｌｓに断線等の異常が生じ、バッテリ４への充電制御を正常に実施できないときに、バッテリ４への充電がなされて、バッテリ４や充電装置１０が劣化するのを抑制できる。
【００９５】
また、充電経路Ｌｐ及び検出用経路Ｌｓは正常であると判断した場合、制御回路２０は、第１の電圧検出部である電圧検出回路２２で検出されるバッテリ電圧に基づき、バッテリ４への充電制御を実施するので、充電制御を良好に実施することができる。
【００９６】
また、制御回路２０は、バッテリ４への充電を実施しない充電待機モードでも、バッテリ４への充電を実施するプリ充電モード及び充電モードでも、図３の異常判定処理を実施するが、モード毎に異常判定用の閾値Ｖｔｈを変更するようにされている。
【００９７】
このため、充電経路Ｌｐに充電電流が流れない充電待機モードでも、充電経路Ｌｐに充電電流が流れるプリ充電モード及び充電モードでも、充電経路Ｌｐ及び検出用経路Ｌｓが正常であるか否かを、精度よく判定することができる。
【００９８】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、バッテリ４への充電を実施しない充電待機モードから充電を実施する充電モードまで、異常判定処理を実施するものとして説明したが、バッテリ４への充電開始前の充電待機モードでだけ、異常判定処理を実施するようにしてもよい。
【００９９】
これは、バッテリ４への充電開始前に充電経路Ｌｐと検出用経路Ｌｓが正常であると判断されて、バッテリ４への充電を開始してから、バッテリ４への充電実施中に充電経路Ｌｐ及び検出用経路Ｌｓの何れかに異常が生じることは少ないと考えられるからである。
【０１００】
そして、このようにすれば、バッテリ４への充電中に（つまり、プリ充電モード若しくは充電モードで）、異常判定処理を実施する必要がないので、制御回路２０の処理の負担を軽減することができる。
【０１０１】
また、バッテリへの充電中に異常判定処理を実施する際には、異常判定用の閾値を、制御回路２０の動作モード毎に切り替えるのではなく、充電電流の電流値に応じて、充電電流の電流値が大きいほど閾値が大きくなるように変化させてもよい。
【０１０２】
次に、上記実施形態では、バッテリ４への充電経路とは別経路である検出用経路Ｌｓを形成するために、端子Ｋｓｇ、Ｋｓｐを、それぞれ、バッテリパック２の端子Ｔ０、Ｔ１に接続される端子Ｔ１０、Ｔ１１に接続するものとして説明した。
【０１０３】
これに対し、図５に示すように、バッテリパック２側にバッテリ電圧モニタ用の端子Ｔ４（正極側の端子）が設けられている場合には、充電装置１０にも、これに対応する検出用端子Ｔ１４を設け、端子Ｋｓｐをこの検出用端子Ｔ１４に接続するようにしてもよい。このようにすれば、バッテリ電圧をより正確に検出することが可能となる。
【０１０４】
なお、バッテリパック２に、バッテリ電圧モニタ用の端子として、バッテリ４の負極側に接続された端子が設けられている場合には、充電装置１０に、この端子に対応する検出用端子を設け、端子Ｋｓｇをこの検出用端子に接続するようにしてもよい。
【０１０５】
また、上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
【符号の説明】
【０１０６】
２…バッテリパック、４…バッテリ、６…温度センサ、１０…充電装置、１１…回路基板、１２…ヒューズ、１４…充電スイッチ、１６…保護ＩＣ、１７…電流検出回路、１８…出力回路、２０…制御回路（制御部）、２２…電圧検出回路（第１の電圧検出部）、２４…電圧検出回路（第２の電圧検出部）、３０…ＳＷ電源（充電部）、３２，３４…レギュレータ、Ｔ１１…端子（正極端子）、Ｔ１０…端子（負極端子）、Ｔ１４…検出用端子
、Ｌｐ，Ｌｇ…充電経路、Ｌｓ…検出用経路、ＳＷ１，ＳＷ２…検出用スイッチ。
【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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