(57)【要約】【課題】充電装置において、たとえ充電電圧や充電電流を制御する部品が故障したとしても、充電エラーとなることなく正常・適切な充電を完了させる事ができる技術を提供する。【解決手段】本充電装置１は、電圧制御回路１２、電流制御回路１１を有し、電圧制御回路１２の充電電圧を制御する部品（シャントレギュレータ）、及び電流制御回路１１の充電電流を制御する部品（シャント抵抗）が二重化された構成であり、マイコン２の処理を用いて実現される、上記各部品の異常（故障）を検出する第１の処理部と、上記各異常（故障）を検出した時に、一次系から二次系へ動作を切り替える第２の処理部と、当該状態を外部表示部で表示させる第３の処理部とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池を充電する充電装置であって、
少なくとも２つの電圧レギュレータを有し、一方の電圧レギュレータにより前記電池への充電電圧を制御する電圧制御回路と、
前記電圧制御回路からの出力電圧を監視する電圧監視部と、
前記電圧監視部からの電圧信号により前記電圧制御回路の動作を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電圧制御回路からの出力電圧に異常があった場合に他方の電圧レギュレータに切り替えることを特徴とする充電装置。
【請求項２】
電池を充電する充電装置であって、
電池への充電電圧を制御する電圧制御回路を有し、
前記電圧制御回路は、部品として電圧レギュレータを含んで成り、
前記電圧制御回路は、前記部品を含む二重化構成として、第１、第２の電圧レギュレータを有し、前記第１の電圧レギュレータの両端に第１のスイッチ素子が接続され、前記第２の電圧レギュレータの両端に第２のスイッチ素子が接続され、
通常時には前記第１のスイッチ素子のＯＮにより前記第１の電圧レギュレータをＯＮ動作させ、前記第２のスイッチ素子のＯＦＦにより前記第２の電圧レギュレータをＯＦＦ動作させ、
前記第１の電圧レギュレータの電圧を監視して検出し当該電圧値の信号を出力する電圧監視部を有し、
前記電圧監視部からの電圧値の信号をもとに、前記第１の電圧レギュレータの電圧の異常による故障の状態を判定する第１の処理を行う第１の処理部と、
前記故障を検出した時に、前記第１のスイッチ素子をＯＦＦし前記第２のスイッチ素子をＯＮすることにより前記第１の電圧レギュレータの動作をＯＦＦし前記第２の電圧レギュレータの動作をＯＮさせるように切り替える第２の処理を行う第２の処理部と、を有すること、を特徴とする充電装置。
【請求項３】
請求項２記載の充電装置において、
外部へ情報を表示する外部表示部と、前記外部表示部を制御する外部表示制御部と、を有し、
前記切り替え時に、前記外部表示制御部へ制御指示することにより、前記外部表示部で前記電圧レギュレータの故障を示す情報を表示させるように制御する第３の処理を行う第３の処理部を有すること、を特徴とする充電装置。
【請求項４】
電池を充電する充電装置であって、
少なくとも２つの電流検出抵抗を有し、一方の電流検出抵抗により前記電池への充電電流を制御する電流制御回路と、
前記電流制御回路で制御された電流を監視する電流監視部と、
前記電流監視部からの電流信号により前記電流制御回路の動作を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電流制御回路で制御された充電電流に異常があった場合に他方の電流検出抵抗に切り替えることを特徴とする充電装置。
【請求項５】
電池を充電する充電装置であって、
電池への充電電流を制御する電流制御回路を有し、
前記電流制御回路は、部品として電流検出抵抗を含んで成り、
前記電流制御回路は、前記部品を含む二重化構成として、第１、第２の電流検出抵抗を有し、前記第１の電流検出抵抗の両端に第１のスイッチ素子が接続され、前記第２の電流検出抵抗の両端に第２のスイッチ素子が接続され、
通常時には前記第１のスイッチ素子のＯＮにより前記第１の電流検出抵抗をＯＮ動作させ、前記第２のスイッチ素子のＯＦＦにより前記第２の電流検出抵抗をＯＦＦ動作させ、
前記第１の電流検出抵抗の電流を監視して検出し当該電流値の信号を出力する電流監視部を有し、
前記電流監視部からの電流値の信号をもとに、前記第１の電流検出抵抗の電流の異常による故障の状態を判定する第１の処理を行う第１の処理部と、
前記故障を検出した時に、前記第１のスイッチ素子をＯＦＦし前記第２のスイッチ素子をＯＮすることにより前記第１の電流検出抵抗の動作をＯＦＦし前記第２の電流検出抵抗の動作をＯＮさせるように切り替える第２の処理を行う第２の処理部と、を有すること、を特徴とする充電装置。
【請求項６】
請求項５記載の充電装置において、
外部へ情報を表示する外部表示部と、前記外部表示部を制御する外部表示制御部と、を有し、
前記切り替え時に、前記外部表示制御部へ制御指示することにより、前記外部表示部で前記電流検出抵抗の故障を示す情報を表示させるように制御する第３の処理を行う第３の処理部を有すること、を特徴とする充電装置。
【請求項７】
電池を充電する充電装置であって、
電池への充電電圧を制御する電圧制御回路と、電池への充電電流を制御する電流制御回路と、を有し、
前記電圧制御回路は、部品として電圧レギュレータを含んで成り、
前記電流制御回路は、部品として電流検出抵抗を含んで成り、
前記電圧制御回路は、前記部品を含む二重化構成として、第１、第２の電圧レギュレータを有し、前記第１の電圧レギュレータの両端に第１のスイッチ素子が接続され、前記第２の電圧レギュレータの両端に第２のスイッチ素子が接続され、
前記電圧制御回路に関して、通常時には前記第１のスイッチ素子のＯＮにより前記第１の電圧レギュレータをＯＮ動作させ、前記第２のスイッチ素子のＯＦＦにより前記第２の電圧レギュレータをＯＦＦ動作させ、
前記電流制御回路は、前記部品を含む二重化構成として、第１、第２の電流検出抵抗を有し、前記第１の電流検出抵抗の両端に第１のスイッチ素子が接続され、前記第２の電流検出抵抗の両端に第２のスイッチ素子が接続され、
前記電流制御回路に関して、通常時には前記第１のスイッチ素子のＯＮにより前記第１の電流検出抵抗をＯＮ動作させ、前記第２のスイッチ素子のＯＦＦにより前記第２の電流検出抵抗をＯＦＦ動作させ、
前記第１の電圧レギュレータの電圧を監視して検出し当該電圧値の信号を出力する電圧監視部と、前記第１の電流検出抵抗の電流を監視して検出し当該電流値の信号を出力する電流監視部と、を有し、
前記電圧監視部からの電圧値の信号をもとに、前記第１の電圧レギュレータの電圧の異常による故障の状態を判定する処理、及び、前記電流監視部からの電流値の信号をもとに、前記第１の電流検出抵抗の電流の異常による故障の状態を判定する処理を行う第１の処理部と、
前記電圧制御回路に関する前記故障を検出した時に、前記第１のスイッチ素子をＯＦＦし前記第２のスイッチ素子をＯＮすることにより前記第１の電圧レギュレータの動作をＯＦＦし前記第２の電圧レギュレータの動作をＯＮさせるように切り替える処理、及び、前記電流制御回路に関する前記故障を検出した時に、前記第１のスイッチ素子をＯＦＦし前記第２のスイッチ素子をＯＮすることにより前記第１の電流検出抵抗の動作をＯＦＦし前記第２の電流検出抵抗の動作をＯＮさせるように切り替える処理を行う第２の処理部と、を有すること、を特徴とする充電装置。
【請求項８】
請求項７記載の充電装置において、
外部へ情報を表示する外部表示部と、前記外部表示部を制御する外部表示制御部と、を有し、
前記電圧制御回路に関する前記切り替え時に、前記外部表示制御部へ制御指示することにより、前記外部表示部で前記電圧レギュレータの故障を示す情報を表示させるように制御する処理、及び、前記電流制御回路に関する前記切り替え時に、前記外部表示制御部へ制御指示することにより、前記外部表示部で前記電流検出抵抗の故障を示す情報を表示させるように制御する処理を行う第３の処理部を有すること、を特徴とする充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばコードレス電動工具などの携帯用機器などの電源として用いられる二次電池（ニッケルカドミウム電池やリチウムイオン電池など）を充電する充電装置（充電器）の技術に関する。特に、充電装置における充電電圧や充電電流を制御する回路・部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二次電池の充電装置には、充電電圧を制御する回路（電圧制御回路）や、充電電流を制御する回路（電流制御回路）が搭載されている。充電電圧の制御には、一定電圧への制御を可能とするシャントレギュレータ（電圧レギュレータ）のような部品・回路が用いられている。充電電流の制御には、電流の計測（検出）を可能とするシャント抵抗（電流検出抵抗）などの部品・回路が用いられている。
【０００３】
しかしながら、上記制御をしている部品（例えばシャントレギュレータやシャント抵抗）が故障した場合、過電圧や過電流などが防止・保護されず、正常な充電動作ができなくなる。
【０００４】
上記の問題に関連する先行技術例として、特開２００９−１７６５１号公報（特許文献１）がある。特許文献１（「過電圧保護システム」等）では、充電器に関する電池（セル／セット）の電圧を検出する技術（充電器の設定電圧を高くしながら、セル電圧が閾値で制限される値を越えないことを保証する過電圧保護システム）が開示されており、電池電圧を検出し異常があった場合に充電を停止する、等の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したように、充電装置において、充電電圧や充電電流を制御する部品（例えばシャントレギュレータやシャント抵抗）が故障した場合、過電圧や過電流などが防止・保護されず、正常な充電動作ができなくなる。そのため、この問題へ対処する手段が要求される。上記部品は、高信頼性・高精度を要求されている部品・回路である。
【０００７】
しかしながら、例えば特許文献１では、電池電圧を検出し異常があった場合に充電を停止する構成であるが、この構成の場合、過電圧となることなく正常に充電は停止する（過電圧を防止できる）ものの、充電が正常な完了とはならない。即ち、充電動作の途中停止により、満充電（電池の規定の容量まで十分に充電された状態）は実現できない。特に、二次電池がリチウムイオン電池の場合、一般的に定電流・定電圧制御を行うため、充電電圧と充電電流の両方を適切に制御しなければならない。
【０００８】
また、充電装置において、正常に充電を完了（満充電）させるためには、充電電圧の制御だけでなく、充電電流の制御も、重要な要素である。しかしながら、例えば特許文献１では、充電電圧を検出する旨の記載はあるが、充電電流を検出する旨の記載は無い。充電装置において、充電電圧や充電電流、望ましくは充電電圧と充電電流の両方を、適切に検出して制御する構成としなければ、適切な充電、特に満充電、を実現することはできない。
【０００９】
以上を鑑み、本発明の主な目的は、充電装置において、充電電圧や充電電流（望ましくは充電電圧と充電電流の両方）を適切に検出して制御することにより、充電に関する過電圧や過電流の防止・保護を図りつつ、たとえ充電電圧や充電電流を制御する部品（例えばシャントレギュレータやシャント抵抗）が故障したとしても、充電エラー（不完全な充電）となることなく正常・適切な充電を完了させる事（満充電の実現）ができる技術を提供することである。
【００１０】
また更には、上記充電電圧や充電電流を制御する部品・回路が故障（異常）の場合に、迅速に適切な対処を可能とする技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明のうち代表的な形態は、二次電池（例えば直列接続された複数の電池セルを含んで構成された電池セット）を充電する充電装置、特に充電電圧を制御する回路（電圧制御回路）や充電電流を制御する回路（電流制御回路）等を備える充電装置であって、以下に示す構成を有することを特徴とする。
【００１２】
本充電装置では、まず、充電電圧や充電電流を適切に検出し制御する部品・回路（例えばシャントレギュレータ（電圧レギュレータ）やシャント抵抗（電流検出抵抗））を含む回路部である電圧制御回路や電流制御回路を備え、これにより電池の充電に関する過電圧や過電流の防止・保護を図る。その上で、本充電装置では、たとえ上記の部品・回路が故障したとしても、充電エラーとなることなく正常・適切な充電を完了させる事（満充電の実現）ができるように、上記電圧制御回路や電流制御回路に関する下記のような高信頼性回路（機能）を備える構成である。
【００１３】
本充電装置の高信頼性回路として、上記の高信頼性・高精度を要求されている部品・回路（電圧レギュレータ、電流検出抵抗）を二重化した構成（一方を「一次系」、他方を「二次系」等と称する）とする。そして、本充電装置では、一次側の部品の電圧や電流の状態を監視・判定し、当該電圧や電流の異常を検出した場合、当該部品の故障と判定し、この場合、即時に、二次系の部品の動作に切り替えることにより、正常な動作を継続させる。即ち、正常な充電の完了を保証する。
【００１４】
また更に、本充電装置では、上記二次系への切り替えと共に、上記一次系の部品の故障（異常）の状態を示すように外部表示して、当該状態を外部（ユーザ）から確認可能とし、保守交換の必要性を伝える。これにより、たとえ上記一次系の部品が故障の場合にも、迅速で適切な対処（部品の保守交換など）を可能とする。
【００１５】
（１）  本充電装置は、例えば、電池への充電の電圧を制御する部品（電圧レギュレータ）を含んで成る電圧制御回路を有し、前記電圧制御回路は、二重化された第１、第２の部品、並びに切り替え用のスイッチ素子を含んで成る。本充電装置は、前記電圧制御回路の一次系の第１の部品における電圧の監視及び異常の判定・検出により当該第１の部品の故障を判定・検出する第１の処理部と、当該第１の部品の故障を検出した場合に、即時に、前記電圧制御回路の二次系の第２の部品の動作へ切り替える第２の処理部とを有する。更に、本充電装置は、外部へ情報を表示する外部表示部を備え、前記一次系の第１の部品の故障を検出した場合、即時に、前記外部表示部での所定の情報の表示をＯＮさせる第３の処理部を有する。
【００１６】
（２）  本充電装置は、例えば、電池への充電の電流を制御する部品（電流検出抵抗）を含んで成る電流制御回路を有し、前記電流制御回路は、二重化された第１、第２の部品、並びに切り替え用のスイッチ素子を含んで成る。本充電装置は、前記電流制御回路の一次系の第１の部品における電流の監視及び異常の判定・検出により当該第１の部品の故障を判定・検出する第１の処理部と、当該第１の部品の故障を検出した場合に、即時に、前記電流制御回路の二次系の第２の部品の動作へ切り替える第２の処理部とを有する。更に、本充電装置は、外部へ情報を表示する外部表示部を備え、前記一次系の第１の部品の故障を検出した場合、即時に、前記外部表示部での所定の情報の表示をＯＮさせる第３の処理部を有する。
【００１７】
（３）  本充電装置は、例えば、上記（１）及び（２）の両方を備える構成である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のうち代表的な形態によれば、充電装置において、充電電圧や充電電流（望ましくは充電電圧と充電電流の両方）を適切に検出して制御することにより、充電に関する過電圧や過電流の防止・保護を図りつつ、たとえ充電電圧や充電電流を制御する部品（例えばシャントレギュレータやシャント抵抗）が故障したとしても、充電エラー（不完全な充電）となることなく正常・適切な充電を完了させる事（満充電の実現）ができる。
【００１９】
また更には、上記充電電圧や充電電流を制御する部品・回路が故障（異常）の場合に、迅速に適切な対処を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態の充電装置の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態での電圧制御回路に関する構成を示す図である。
【図３】本実施の形態での電圧制御回路に関する電圧監視の場合のマイコン処理例を示す図である。
【図４】本実施の形態での電流制御回路に関する構成を示す図である。
【図５】本実施の形態での電流制御回路に関する電流監視の場合のマイコン処理例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態（充電装置）を詳細に説明する。
【００２２】
［概要等］
本実施の形態の充電装置は、図１のような基本構成において、図２，図３に示す電圧制御回路の部品（シャントレギュレータ）に関する高信頼性回路（機能）と、図４，図５に示す電流制御回路の部品（シャント抵抗）に関する高信頼性回路（機能）と、の両方の回路・機能を備える構成である。図２では、シャントレギュレータ（２１）に関する二重化の構成により、一次系の部品（２１）の電圧の異常の場合にも、二次系の部品（２４）への切り替えにより正常な電圧制御を継続する。図４では、シャント抵抗（４１）に関する二重化の構成により、一次系の部品（４１）の電流の異常の場合にも、二次系の部品（４４）への切り替えにより正常な電流制御を継続する。このように、本充電装置は、一次系の異常（故障）の検出に基づき即時に二次系へ切り替える制御により、充電の電圧や電流に関する正常な制御を継続して、満充電の実現を保証する。また更に、本充電装置は、上記切り替えと共に、即時に、部品（一次系）の保守交換の必要性を伝えるべく、外部表示をＯＮさせる。
【００２３】
［充電装置］
図１において、本実施の形態の充電装置（充電器）１の回路ブロック構成を示している。本充電装置１は、マイコン２、充電端子４、外部表示部５、外部表示制御部６、スイッチング（ＳＷ）回路電源部７、電流制御回路１１、電圧制御回路１２、電圧検出回路１３、電流検出回路１４、過電圧・高温検出回路１５、過電圧検出回路１６、高温検出回路１７、等を有する構成である。なお１９は容量識別（５Ｖ）の回路を示す。
【００２４】
充電装置１は、右側に示す充電端子４を通じて、充電対象である図示しない電池セット（電池パック）が着脱可能に接続される構成である。充電端子４と電池セットの電池端子とを接触させて充電する。充電端子４は、電池セットに応じた一例として一部の端子｛Ｌ＋，５Ｖ，ＬＳ，Ｔ，−｝を示している。Ｌ＋は、電池セットのプラス端子を示し、５Ｖは電池セットの容量識別端子であり電池セットの容量（例えば１．５Ａｈ、３．０Ａｈを判別）を示し、ＬＳは電池セットの異常検出端子を示し、Ｔは、電池セットの識別端子であり電池セットの電池電圧（すなわちセル数であり、例えば１４．４Ｖ、１８．０Ｖを判別）を示し、−は電池セットのマイナス端子を示す。
【００２５】
電池セットは、複数の電池セル（二次電池）が直列接続されて成るセット（パック）である。電池セルはニッケルカドミウム電池やリチウムイオン電池などである。電池セットは公知技術であり詳細は説明しない。
【００２６】
スイッチング（ＳＷ）回路電源部７は、ＳＷ回路１０を含んで成り、ＡＣ１００Ｖを入力するＡＣケーブルを含む商用電源３に接続される。ＳＷ回路１０は、図示しない平滑用コンデンサ及びＦＥＴ等から成る第１スイッチング制御回路であり、商用電源３のＡＣ電圧を直流平滑し、電流制御回路１１等へ供給する。
【００２７】
外部表示部５は、充電装置１の外部（ユーザ）に対して充電装置１に関する各種の情報を表示する部分であり、例えば各種のＬＥＤ等を含んで成る。本実施の形態では特に、電流制御回路１１、電圧制御回路１２の各々の一次系の部品の故障の状態に応じて保守交換の必要性を伝えるための各々のＬＥＤ（及び対応する文字等）を有する。なお他の状態を表示するための既存の各ＬＥＤ等も併せて有する。１１，１２の一次系の部品の故障の検出時には、対応する種類のＬＥＤが即時に点灯（ＯＮ）することになる。ユーザは当該ＬＥＤの点灯をみることで充電装置１の１１，１２の部品を保守交換する必要性を直ちに分かり易く認識することができる。例えば保守員は、ユーザからの保守交換の要求を受け、１１，１２の部品を修理・交換することにより、正常の二重系の状態に戻す。
【００２８】
外部表示制御部６は、１１，１２の部品（一次側のシャントレギュレータやシャント抵抗）が故障した時に、マイコン２からの指示（ａ３）に基づき、外部表示部５へ対応する信号を与え、これにより外部表示部５の該当のＬＥＤをＯＮ（点灯）させる制御を行う回路部である。
【００２９】
なお外部表示部５及び外部表示制御部６は、ＬＥＤによる形態に限らず、所定の状態・情報を外部へ報せるアラーム音声出力などによる形態としてもよい。
【００３０】
電流制御回路１１（詳しくは図４）は、本実施の形態での二重化構成による保護の対象となる、図４のシャント抵抗４１（電流検出抵抗）などの高精度が要求される部品を含んで成り、当該部品によって電流値（充電電流）を制御する。電流制御回路１１は、電圧制御回路１２、マイコン２、電流検出回路１４等に接続されている。
【００３１】
電圧制御回路１２（詳しくは図２）は、本実施の形態での二重化構成による保護の対象となる、図２のシャントレギュレータ２１（電圧レギュレータ）などの部品（高精度が要求される部品）を含んで成り、当該部品によって電圧値（充電電圧）を制御する。電圧制御回路１２は、電流制御回路１１、マイコン２、電圧検出回路１３等に接続されている。
【００３２】
電圧検出回路１３は、電池セットの充電電圧を検出する回路であり、充電端子４のＬ＋端子の信号をもとに充電電圧を検出する。電圧検出回路１３は、電池セットの全体電圧における過電圧を検出し、その時は、当該過電圧の状態を示すｂ１の信号をマイコン２へ与える。
【００３３】
電流検出回路１４は、電池セットの充電電流を検出する回路であり、充電端子４の＋端子と−端子間に流れる電流（本実施の形態では−端子側に接続）により充電電流を検出する。電流検出回路１４は、電池セットの過電流を検出し、その時は、当該過電流の状態を示すｂ２の信号をマイコン２へ与える。
【００３４】
１５，１６，１７は、過電圧検出・高温検出の機能に関する構成例（公知技術）であり、それぞれ、充電時に電池セット（または電池セル）に過電圧や高温などの異常があった場合に検出し、充電を停止させる。図１では、１５の機能は、マイコンＡ／Ｄ（ソフトウェア処理）による構成であり、１６，１７の機能は、ハードウェア回路による構成である。すなわち、過電圧と高温の検出は、マイコンとハードウェア回路で二重に検出を実現している。
【００３５】
過電圧・高温検出回路１５は、充電端子４のＬＳ端子などの信号をもとに、マイコンＡ／Ｄ（ソフトウェア処理）により、過電圧検出、及び高温検出を行う。１５の過電圧検出の処理では、電池セットの電池セル毎の過充電（過電圧）の状態を検出し、その時は、当該過充電を示すｂ３の信号をマイコン２へ与える。１５の高温検出の処理では、電池セットの高温の状態を検出し、その時は、当該高温を示すｂ６の信号をマイコン２へ与える。
【００３６】
過電圧検出回路１６は、充電端子４のＬＳ端子などの信号をもとに、ハードウェア回路の処理により、電池セットの電池セル毎の過電圧（過充電）を検出し、その時は、当該過充電を示すｂ４の信号をマイコン２へ与える。
【００３７】
高温検出回路１７は、充電端子４のＬＳ端子の信号をもとに、ハードウェア回路の処理により、電池セットの高温の状態を検出し、その時は、当該高温を示すｂ７の信号をマイコン２へ与える。
【００３８】
マイコン２は、内蔵する公知のプロセッサやメモリ等を用いて所定の演算処理を行うことにより充電装置１全体の制御処理を行う。この制御処理は、図３，図５に示す処理を含む。マイコン２から、電流制御回路１１に対しては電流設定（ａ１）が行われ、電圧制御回路１２に対しては電圧設定（ａ２）が行われる。マイコン２から外部表示制御部６に対しては外部表示制御（ａ３）が行われる。マイコン２は、前述の各部（１３，１４）からの信号（ｂ１，ｂ２）に基づき、電池セット（全体電圧）の過電圧の状態、過電流の状態を検出する。また、マイコン２は、前述の各部（１５〜１７）からの信号（ｂ３，ｂ４，ｂ６，ｂ７）に基づき、電池セットの過電圧や高温などの状態を検出する。またマイコン２は、充電端子４のＴ端子からのｂ５の信号に基づき、自器に接続されている電池セットを識別する。すなわち、マイコン２は、充電端子４に接続されている電池セットの電池電圧（セル数）等に応じて充電電流、充電電圧を制御し、最適な充電制御を行う。
【００３９】
またマイコン２は、後述の必要時（１１，１２の部品故障検出時）には、外部表示制御部６へ外部表示制御（ＯＮ指示）の信号（ａ３）を与える。これにより外部表示制御部６から外部表示部５へ対応する信号を与える。これにより、外部表示部５の指定のＬＥＤを点灯させる。
【００４０】
［電圧制御回路］
図２において、図１の電圧制御回路１２に関する回路構成を示している。電圧制御回路１２は、Ａ／Ｄ変換部（監視部）２０と、一次系を構成する第１のシャントレギュレータ２１、ＦＥＴ２２、及びＦＥＴ２３と、二次系を構成する第２のシャントレギュレータ２４、ＦＥＴ２５、及びＦＥＴ２６と、を有する。シャントレギュレータ２１，２４は、充電電圧を制御する部品（電圧レギュレータ）である。各ＦＥＴ（２２，２３，２５，２６）は、マイコン２からの信号に従いＯＮ／ＯＦＦ制御可能なスイッチ素子である。
【００４１】
通常は一次側の部品（２１）を動作させるため、一次側のＦＥＴ２２，２３をＯＮしている。一次側の部品（２１）が故障した場合（時）には、二次側の部品（２４）に切り替えるため、二次側のＦＥＴ２５，２６がＯＮされる。
【００４２】
一次系において、第１のシャントレギュレータ２１の両端（ｂ，ｃ点）にＦＥＴ２２，２３の一方端が接続されており、ＦＥＴ２２の他方端（ａ点）が＋（プラスすなわちＬ＋端子）へ接続されており、ＦＥＴ２３の他方端（ｄ点）がグランド（−端子）へ接続されている。ＦＥＴ２２，２３の制御端子はマイコン２に接続されている。
【００４３】
二次系において、第２のシャントレギュレータ２４の両端にＦＥＴ２５，２６の一方端が接続されており、ＦＥＴ２５の他方端が一次側のａ点（プラスすなわちＬ＋端子）へ接続されており、ＦＥＴ２６の他方端が一次側のｄ点（グランドすなわち−端子）へ接続されている。ＦＥＴ２５，２６の制御端子はマイコン２に接続されている。
【００４４】
Ａ／Ｄ変換部２０は、公知技術によるアナログ／デジタル変換処理機能を含む回路部（機能的には電圧監視部）であり、一次側のシャントレギュレータ２１の電圧を常に監視（検出）している。Ａ／Ｄ変換部２０は、マイコン２、及び第１のシャントレギュレータ２１の両端（ｂ，ｃ点）に接続されており、ｂ，ｃ点間で検出される第１のシャントレギュレータ２１のアナログ電圧値を、Ａ／Ｄ変換したデジタル値の信号を、常にマイコン２へ出力している（ｃ１）。
【００４５】
マイコン２は、Ａ／Ｄ変換部２０からの信号（ｃ１）をもとに、一次系のシャントレギュレータ２１の電圧（検出電圧）に関する異常を判定（例えば閾値との比較判定）し、当該異常を検出した場合、当該部品（２１）の故障の状態であると判断する第１の処理を行い、当該故障を検出した場合、即時に、各ＦＥＴ（２２，２３，２５，２６）へのＯＮ／ＯＦＦ制御をして一次系の部品（２１）から二次系の部品（２４）へ動作を切り替える第２の処理を行い、そして、当該切り替えに伴い外部表示制御部６へ電圧系に関する外部表示制御（指示）の信号を与える第３の処理を行う。
【００４６】
なお、充電電圧の制御に関する機能構成としてみた場合、充電装置１は、処理部／回路部の構成として、第１の処理部は、図２のＡ／Ｄ変換部２０、マイコン２の第１の処理（図３のＳ１０１等）により実現される。第２の処理部は、マイコン２の第２の処理（図３のＳ１０３等）により実現される。第３の処理部は、マイコン２の第３の処理（図３のＳ１０５等）、外部表示制御部６、及び外部表示部５により実現される。
【００４７】
［マイコン処理（１）］
図３は、図２の構成（電圧監視の場合）におけるマイコン２での制御処理例を示す。Ｓ１０１等は処理ステップを表す。前述のＡ／Ｄ変換部２０からの信号（ｃ１）の入力に応じてマイコン２は図３の処理を繰り返し実行する。
【００４８】
本充電装置１及び電池セットに関する設定値の具体例として、シャントレギュレータ（２１）の電圧が、３．２Ｖ（下限値）〜３．６Ｖ（上限値）の範囲を、正常な電圧制御の状態とし、マイコン２は、この正常な電圧の範囲を外れる場合を、異常（即ち故障）の状態として検出する。
【００４９】
（Ｓ１０１）  Ｓ１０１で、マイコン２は、第１の処理（電圧異常判定処理）を行う。第１の処理で、Ａ／Ｄ変換部２０からの信号（ｃ１）による検出電圧（Ｖｓとする）について、Ｖｓ＞３．２Ｖ（下限値）の状態が０．５秒（所定時間）連続したかどうかを判断する。連続した場合（Ｙ）は、正常であり、Ｓ１０２へ移り、連続しない場合（Ｎ）は、電圧異常と判定し、Ｓ１０３へ移る。
【００５０】
（Ｓ１０２）  Ｓ１０２で、マイコン２は、同様に、Ａ／Ｄ変換部２０からの信号（ｃ１）による検出電圧（Ｖｓ）について、Ｖｓ＜３．６Ｖ（上限値）の状態が０．５秒（所定時間）連続したかどうかを判断する。連続した場合（Ｙ）は、正常であり、終了（同様に繰り返し）し、連続しない場合（Ｎ）は、電圧異常と判定し、Ｓ１０３へ移る。
【００５１】
（Ｓ１０３，Ｓ１０４）  Ｓ１０３，Ｓ１０４で、マイコン２は、電圧異常状態であるため、第２の処理（切り替え処理）を行う。まずＳ１０３で、マイコン２は、一次系のＦＥＴ２２及びＦＥＴ２３をＯＦＦさせる（ＯＮ状態からＯＦＦ状態にする）信号を該当ＦＥＴ２２，２３へ出力する（図２のｄ１，ｄ２）。またＳ１０４で、マイコン２は、二次系のＦＥＴ２５及びＦＥＴ２６をＯＮさせる（ＯＦＦ状態からＯＮ状態にする）信号を該当ＦＥＴ２５，２６へ出力する（図２のｄ３，ｄ４）。
【００５２】
（Ｓ１０５）  続いて、Ｓ１０５で、マイコン２は、第３の処理（外部表示ＯＮ処理）を行う。マイコン２は、外部表示制御部６へ、電圧異常に関する外部表示をＯＮさせるための信号を出力する（図２のｅ１）。外部表示制御部６は、この信号（ｅ１）を受けると、外部表示部５へ、対応する外部表示をＯＮさせるアナログの信号（ｅ２）を出力する。この信号（ｅ２）により、外部表示部５の該当のＬＥＤが点灯される。これにより外部（ユーザ）へ部品（２１）の故障状態を伝える。
【００５３】
［作用等（１）］
図１，図２，図３の構成で、通常は一次系のシャントレギュレータ２１が動作し、電池セットに対する充電電圧を適切に制御している。しかしながら、当該部品（２１）の電圧異常による故障を検出した場合、従来技術の場合（一次系のみの構成）であれば、充電電圧の制御がきかなくなり充電エラーとなってしまう。一方、本実施の形態では、電圧制御回路１２の部品（２１）に関する二重化構成として、二次系の部品（２４）を追加し、対応する制御処理（図３）を行う構成としている。Ａ／Ｄ変換部２０の監視に基づき一次系のシャントレギュレータ２１の電圧異常を検出し、マイコン２で部品（２１）の故障と判定した場合、即時に、一次系から二次系のシャントレギュレータ２４の動作に切り替える。これにより、たとえ一次側の部品（２１）が故障したとしても、即時に二次側の部品（２４）の動作に切り替わるため、充電エラーとならず正常に充電の動作を継続させ、電池セットの満充電を実現できる。更に、一次側の部品（２１）が故障した時、マイコン２から外部表示制御部６を通じて外部表示部５へ指示し、外部表示部５の特定のＬＥＤを点灯させ、外部へ部品（２１）の故障による保守交換の必要性を知らせる。当該表示を確認したユーザは、直ちに部品（２１）または回路（１２）の保守交換などの対処を実施できる。
【００５４】
［電流制御回路］
次に、図４において、図１の電流制御回路１１に関する回路構成を示している。電流制御回路１１は、Ａ／Ｄ変換部（監視部）４０と、一次系を構成する第１のシャント抵抗４１、ＦＥＴ４２、及びＦＥＴ４３と、二次系を構成する第２のシャント抵抗４４、ＦＥＴ４５、及びＦＥＴ４６と、を有する。シャント抵抗４１，４４は、充電電流を制御する部品（電流検出抵抗）である。各ＦＥＴ（４２，４３，４５，４６）は、マイコン２からの信号に従いＯＮ／ＯＦＦ制御可能なスイッチ素子である。
【００５５】
通常は一次側の部品（４１）を動作させるため、一次側のＦＥＴ４２，４３をＯＮしている。一次側の部品（４１）が故障した場合（時）には、二次側の部品（４４）に切り替えるため、二次側のＦＥＴ４５，４６がＯＮされる。
【００５６】
一次系において、第１のシャント抵抗４１の両端（ｂ，ｃ点）にＦＥＴ４２，４３の一方端が接続されている。二次系において、第２のシャント抵抗４４の両端にＦＥＴ４５，４６の一方端が接続されてる。ＦＥＴ４２の他方端（ａ点）には、二次系のＦＥＴ４５の他方端が接続される。ＦＥＴ４３の他方端（ｄ点）には、二次系のＦＥＴ４６の他方端が接続される。各ＦＥＴ４２，４３，４５，４６の制御端子はマイコン２に接続されている。
【００５７】
Ａ／Ｄ変換部４０は、公知技術によるアナログ／デジタル変換処理機能を含む回路部（機能的には電流監視部）であり、一次側のシャント抵抗４１の電流を常に監視（検出）している。Ａ／Ｄ変換部４０は、マイコン２、及び第１のシャント抵抗４１の両端（ｂ，ｃ点）に接続されており、ｂ，ｃ点間で検出される第１のシャント抵抗４１のアナログ電流値を、Ａ／Ｄ変換したデジタル値の信号を、常にマイコン２へ出力している（ｆ１）。
【００５８】
なおＡ／Ｄ変換部４０からは検出電流を電圧値に換算した信号（ｆ１）をマイコン２へ出力する形態とする。もしくは、Ａ／Ｄ変換部４０からは検出電流値の信号（ｆ１）をマイコン２へ出力し、マイコン２で検出電流値を電圧値に換算してもよい。
【００５９】
マイコン２は、Ａ／Ｄ変換部４０からの信号（ｆ１）をもとに、一次系のシャント抵抗４１の電流（検出電流）に関する異常を判定（例えば閾値との比較判定）し、当該異常を検出した場合、当該部品（４１）の故障の状態であると判断する第１の処理を行い、当該故障を検出した場合、即時に、各ＦＥＴ（４２，４３，４５，４６）へのＯＮ／ＯＦＦ制御をして一次系の部品（４１）から二次系の部品（４４）へ動作を切り替える第２の処理を行い、そして、当該切り替えに伴い外部表示制御部６へ電流系に関する外部表示制御（指示）の信号を与える第３の処理を行う。
【００６０】
なお、充電電流の制御に関する機能構成としてみた場合、充電装置１は、処理部／回路部の構成として、第１の処理部は、図４のＡ／Ｄ変換部４０、マイコン２の第１の処理（図５のＳ２０１等）により実現される。第２の処理部は、マイコン２の第２の処理（図５のＳ２０３等）により実現される。第３の処理部は、マイコン２の第３の処理（図５のＳ２０４等）、外部表示制御部６、及び外部表示部５により実現される。
【００６１】
［マイコン処理（２）］
図５は、図４の構成（電流監視の場合）におけるマイコン２での制御処理例を示す。前述のＡ／Ｄ変換部４０からの信号（ｆ１）の入力に応じてマイコン２は図５の処理を繰り返し実行する。
【００６２】
本充電装置１及び電池セットに関する設定値の具体例として、シャント抵抗（４１）の電流に関し、最大で７．５Ａの充電電流で電池セットを充電する構成とする。シャント抵抗（４１）の電流（検出電流）が１０Ａ（０．２Ｖ相当）以下を正常の状態とし、マイコン２は、当該電流が１０Ａ（０．２Ｖ相当）を超えた場合を、異常（即ち故障）の状態として検出する。
【００６３】
（Ｓ２０１）  Ｓ２０１で、マイコン２は、第１の処理（電流異常判定処理）を行う。マイコン２は、Ａ／Ｄ変換部４０からの信号（ｆ１）による検出電流（Ｉｓとする）を換算した検出電圧（Ｖｓ）について、Ｖｓ＞０．２Ｖの状態（Ｉｓ＞１０Ａの状態）が０．５秒（所定時間）連続したかどうかを判断する。連続した場合（Ｙ）は、電流異常と判定し、Ｓ２０２へ移り、連続しない場合（Ｎ）は終了（同様に繰り返し）する。
【００６４】
（Ｓ２０２，Ｓ２０３）  Ｓ２０２，Ｓ２０３で、マイコン２は、電流異常状態であるため、第２の処理（切り替え処理）を行う。まずＳ２０２で、マイコン２は、一次系のＦＥＴ４２及びＦＥＴ４３をＯＦＦさせる信号を該当ＦＥＴ４２，４３へ出力する（図４のｇ１，ｇ２）。またＳ２０３で、マイコン２は、二次系のＦＥＴ４５及びＦＥＴ４６をＯＮさせる信号を該当ＦＥＴ４５，４６へ出力する（図４のｇ３，ｇ４）。
【００６５】
（Ｓ２０４）  続いて、Ｓ２０４で、マイコン２は、第３の処理（外部表示ＯＮ処理）を行う。マイコン２は、外部表示制御部６へ、電流異常に関する外部表示をＯＮさせるための信号を出力する（図４のｈ１）。外部表示制御部６は、この信号（ｈ１）を受けると、外部表示部５へ、対応する外部表示をＯＮさせる信号（ｈ２）を出力する。この信号（ｈ２）により、外部表示部５の該当のＬＥＤが点灯される。これにより外部（ユーザ）へ部品（４１）の故障状態を伝える。
【００６６】
［作用等（２）］
図１，図４，図５の構成で、通常は一次系のシャント抵抗４１が動作し、電池セットに対する充電電流を適切に制御している。しかしながら、当該部品（４１）の電流異常による故障を検出した場合、従来技術の場合（一次系のみの構成）であれば、充電電流の制御がきかなくなり充電エラーとなってしまう。一方、本実施の形態では、電流制御回路１１の部品（４１）に関する二重化構成として、二次系の部品（４４）を追加し、対応する制御処理（図５）を行う構成としている。Ａ／Ｄ変換部４０の監視に基づき一次系のシャント抵抗４１の電流異常を検出し、マイコン２で部品（４１）の故障と判定した場合、即時に、一次系から二次系のシャント抵抗４４の動作に切り替える。これにより、たとえ一次側の部品（４１）が故障したとしても、即時に二次側の部品（４４）の動作に切り替わるため、充電エラーとならず正常に充電の動作を継続させ、電池セットの満充電を実現できる。更に、一次側の部品（４１）が故障した時、マイコン２から外部表示制御部６を通じて外部表示部５へ指示し、外部表示部５の特定のＬＥＤを点灯させ、外部へ部品（４１）の故障による保守交換の必要性を知らせる。当該表示を確認したユーザは、直ちに部品（４１）または回路（１１）の保守交換などの対処を実施できる。
【００６７】
なお、充電される電池がリチウム電池の場合、リチウム電池は定電流・定電圧制御にて充電するのが一般的である。一方で、リチウム電池は大きな電力を供給することができるが、過電圧や過電流に弱く電池寿命の低下の原因となってしまう。
【００６８】
本発明は特に充電される電池がリチウム電池の場合に有効である。電圧レギュレータが故障してしまうと、充電器の出力電圧を制御できなくなってしまい、電池に過電圧に印加されてしまう。本発明によれば、一方の電圧レギュレータが故障しても正常な他方の電圧レギュレータに切り替えるため、出力電圧を正常に制御することができ、電池に過電圧が印加されることがなく、電池寿命が低下することを抑制することができる。
【００６９】
また、電流検出抵抗も２つ設け、一方の抵抗が故障した場合に他方に切り替えるため、低電流制御や満充電制御を正常に行うことができる。
【００７０】
［効果等］
以上説明したように、本実施の形態によれば、充電電圧と充電電流の両方を適切に検出して制御することにより、充電に関する過電圧や過電流の防止・保護を図りつつ、たとえ充電電圧や充電電流を制御する部品（２１，４１）が故障したとしても、充電エラーとなることなく正常・適切な充電を完了させる事（満充電の実現）ができる。従来の充電装置では、充電電圧と充電電流の制御は１系統（一次）のみなので、いずれかが故障すれば、満充電は実現できない。一方、本実施の形態では、充電電圧と充電電流の制御は２系統（一次、二次）が存在するので、いずれの一次側が故障しても二次側が残存し、満充電を実現できる。
【００７１】
更に、上記部品が故障の場合にも、故障した部品を直ちに取り替える等、迅速に適切な対処を可能とする。ユーザが気付いた時にはいつのまにか部品が故障していたといった問題が無くなり、満充電の機能が維持される。
【００７２】
本実施の形態の充電装置１は、比較的少ない部品と簡単な回路で機能（高信頼性回路）が構成される。電圧の場合（図２等）も電流の場合（図４等）もいずれも容易に適用可能である。なお、上述した電圧の場合（図２等）と電流の場合（図４等）の両方の機能を備える形態に限らず、一方の機能のみ備える充電装置の形態としてもよく、相応の効果が得られる。
【００７３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、１１，１２から監視部（２０，４０）を分離・独立化した形態や、マイコン２の各処理（第１〜第３の処理）を各回路部（例えばハードウェア回路）として分離・独立化した形態としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、各種機器に関する充電装置全般に利用可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１：充電装置、２：マイコン、３：商用電源（ＡＣ電源）、４：充電端子、５：外部表示部、６：外部表示制御部、７：ＳＷ回路電源部、１０：ＳＷ回路、１１：電流制御回路、１２：電圧制御回路、１３：電圧検出回路、１４：電流検出回路、１５：過電圧・高温検出回路、１６：過電圧検出回路、１７：高温検出回路、２０：Ａ／Ｄ変換部（電圧監視部）、２１：シャントレギュレータ（一次側）、２２，２３，２５，２６：ＦＥＴ、２４：シャントレギュレータ（二次側）、４０：Ａ／Ｄ変換部（電流監視部）、４１：シャント抵抗（一次側）、４２，４３，４５，４６：ＦＥＴ、４４：シャント抵抗（二次側）。
【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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