(57)【要約】【課題】充電装置において、充電制御回路用電源には、充電出力用電源に供給される電力に比例した電力が供給されるため、充電出力用電源の消費電力が小さく、充電制御回路用電源の消費電力が大きい場合は、一次側電源回路から供給される電力は低下し、充電制御回路用電源に十分に電力を供給できなくなり、充電器の動作を保てなくなる。【解決手段】１つの変圧器から充電出力を出力する充電出力用電源と充電制御回路へ電力を供給する充電制御回路用電源へ個々に電力が供給されるように構成された充電装置において、充電出力用電源の消費電力が小さく、充電制御回路用電源の消費電力が大きい場合でも充電制御回路用電源が安定して電圧を出力できるようして、待機時の消費電力を低減するようにした。【選択図】図１
2013074661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源から供給される電力を整流平滑するとともに変圧器へ供給する電力を制御するスイッチング電源回路を備えた一次側電源回路と上記変圧器の出力を充電スイッチで制御して充電電池パックに充電する充電出力用電源と上記充電電池パックの情報を受けて充電出力用電源および充電スイッチを制御する充電制御回路と一次側電源回路から充電出力用電源に供給される電力に比例した電力を前記変圧器から供給され充電制御回路に所望の電力を供給する充電制御回路用電源からなる二次側回路からなる充電装置において、上記充電出力用電源の出力側に負荷増加回路と前記負荷増加回路の接続を切り替える負荷切替スイッチの直列回路を設け、上記充電出力用電源の消費電力が少なく充電制御回路用電源に一次側電源回路から必要な電力が供給できない場合に上記充電制御回路によって負荷切替スイッチをオンとして、充電出力電源の消費電力を増し、充電制御回路用電源への電力供給量を増加させ、上記充電出力用電源の電力が少ない場合でも充電制御回路用電源に必要な電力が供給できる場合には、負荷切替スイッチをオフのままとし待機時の消費電力を低減することを特徴とする充電装置。
【請求項２】
上記充電装置の充電出力用電源の出力側に負荷を増加をするための抵抗とこの抵抗の接続を切り替える負荷切替スイッチの直列回路を設け、上記充電出力用電源の消費電力が少なく充電制御回路用電源に一次側電源回路から必要な電力が供給できないときだけ上記充電制御回路によって前記負荷切替スイッチをオンにし、負荷を増加をするための抵抗で電力を消費することにより、充電出力用電源の消費電力を増加して、充電制御回路用電源への電力供給量を増加し、上記充電出力用電源の電力が少ない場合でも、充電制御回路用電源に必要な電力が供給できるときは負荷切替スイッチをオフのままとし、待機時の消費電力を低減することを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項３】
上記負荷増加回路は上記充電制御回路用電源の必要な電力量に応じて負荷の大きさを任意に変えることができることを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの変圧器から充電出力を出力する充電出力用電源と充電制御回路へ電力を供給する充電制御回路用電源へ個々に電力が供給されるように構成された充電装置において、電池パックが挿入されていない待機時の消費電力を低減する充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化など環境問題に対する関心が高まっている。このような中、携帯電話やノートパソコンなどモバイル機器で電源として利用されていたリチウムイオン電池などの充電電池が、ＣＯ２排出抑制や省エネの観点から従来エンジンを駆動源としていた自動車や自動二輪車、耕運機などが駆動源をモータに変更し、そのモータを駆動する電源として充電電池が搭載されるようになってきている。
【０００３】
このように機器本体は充電電池の使用によりＣＯ２削減など環境問題への取り組みがなされている。さらには、充電電池を充電する充電器にも関心が高まっており、高効率化や待機電力低減など、充電器も消費電力を抑える取り組みがなされている。
【０００４】
また、本体機器に使用される充電電池は高い安全性や長時間駆動が求められている。高い安全性を確保するために、充電電池は、充電電池の充放電制御や各種保護機能を有する電池制御回路（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ、以下ＢＭＵと称す）を充電電池パックは内蔵している。
【０００５】
充電時、ＢＭＵと充電器の充電制御回路は常に充電電池が過放電、過電圧、過電流など不安全な状態にならないか監視し、異常が発生すれば充電を停止し、充電器の表示ランプで警告するなどし、充電時の安全性を高めている。このとき、充電器はＢＭＵとの通信や表示ランプの切替のため、充電制御回路にマイコンを搭載し制御を行っている。
【０００６】
マイコンが搭載された充電器は、マイコンの電源を供給するために、一つの変圧器から充電電流や充電電圧を出力する充電出力用電源と、マイコンを含む充電制御回路や表示ランプに電力を供給する充電制御回路用電源の２つの電源で構成することがある。
【０００７】
このように構成した電源を制御する方法は、いくつか方法がある。
【０００８】
例えば、特許文献１および特許文献２があげられる。それぞれの主な内容は、発明が解決しようとする課題に記載します。
【０００９】
通常、充電出力用電源と充電制御回路用電源の出力を高精度に制御するため、双方の電源から一次側電源回路のスイッチング電源回路に信号をフィードバックをして２つの出力を制御する方法や、充電出力は高精度に制御するため、充電出力用電源は一次側電源回路のスイッチング電源回路に信号をフィードバックして充電出力の制御を行うが、充電制御回路用電源はフィードバック制御しない方法などがある。
【００１０】
後者の方法の場合、充電制御回路用電源には、充電出力用電源に供給される電力に比例した電力が供給され、この電力を充電制御用電源で所望の電圧に制御して充電制御回路に供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−２３９７８８号公報
【特許文献２】特開２００４−３１２８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した後者の回路構成、すなわち、充電出力用電源は一次側電源回路のスイッチング電源回路に信号をフィードバックして充電出力の制御を行うが、充電制御回路用電源はフィードバック制御しない方法では部品点数が少なく安価な回路構成が可能であるが、充電出力用電源の消費電力が小さく、充電制御回路用電源の出力が大きい場合は、一次側電源回路から供給される電力は低下し、充電制御回路用電源に十分に電力を供給できなくなり、充電器の動作を保てなくなってしまう。
【００１３】
例えば、電池パック挿入直後に充電電池パックが正常なものであるかどうかの認証を行い、充電出力はまだ出力されていない時や電池パックが高温であり充電するには危険な温度の時、温度低下を待つために、充電表示ランプを点滅させて充電を停止している時などである。
【００１４】
そのため、特許文献１では、充電制御回路用電源にも一次側電源回路にフィードバック信号を送信する回路と充電出力用電源に出力電圧を低下させるための抵抗を設け、必要なときだけ充電出力用電源に充電電圧を低下させるための抵抗により充電出力用電源の消費電力を低下させ、充電制御回路用電源からのフィードバック信号により一次側電源回路から供給される電力を制御するようにしている。
【００１５】
また、特許文献２では、待機電力低減のため、普段は一次側電源回路からの電力供給を停止し、充電を開始するために回路起動のために電力が必要な場合、電池パックから電力を供給するようにしている。
【００１６】
しかしながら、特許文献１の方法では、出力電圧をフィードバック制御が効かないほど下げる必要があり、充電出力用電源の出力電圧を低下させるための抵抗は許容電力が大きいものが必要となる。
【００１７】
さらに充電制御回路用電源のフィードバック信号用の回路も必要となり、コストアップの  要因となる。また、電池パックが接続されていない待機時にも抵抗を接続して充電制御回  路用電源を駆動させるため待機時の消費電力は増加する。
【００１８】
特許文献２では、充電電池パックから電力が供給できない状態（例えば、外部から信号を送らないと起動できないスリープ状態など）では、電池パックから電力を供給することができないため、他の方法で起動させるための回路も必要になる。
【００１９】
本発明は上記課題を鑑みたものであり、充電出力用電源の消費電力が小さく、充電制御回路用電源の出力が大きい場合でも充電制御回路用電源の出力電圧を維持できるように、充電出力用電源に負荷を接続し、充電出力用電源の消費電力を増加させる。そして、充電制御回路用電源へ供給する電力を増加させるようにし、電池パックが接続されていない待機時などの充電出力用電源の消費電力が小さく、充電制御回路用電源の消費電力も小さい場合は充電出力用電源へ負荷は追加せず、待機時の消費電力を低減するようにした充電装置を提供することを目的とする。
【００２０】
このとき、充電出力用電源の消費電力を少し増やすだけでよいため、追加する抵抗の許容電力も小さいもので良くなる。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
商用電源から供給される電力を整流平滑するとともに変圧器へ供給する電力を制御するスイッチング電源回路を備えた一次側電源回路と上記変圧器の出力を充電スイッチを制御して充電電池パックに充電する充電出力用電源と上記充電電池パックの情報を受けて充電出力用電源や充電スイッチを制御する充電制御回路と一次側電源回路から充電出力用電源に供給される電力に比例した電力を変圧器から供給され充電制御回路に所望の電力を供給する充電制御回路用電源からなる二次側回路からなる充電装置において、上記充電出力用電源の出力側に負荷増加回路とこの負荷増加回路の接続を切り替える負荷切替スイッチの直列回路を設け、上記充電出力用電源の消費電力が少なく充電制御回路用電源に一次側電源回路から必要な電力が供給できないときだけ上記充電制御回路によって負荷切替スイッチをオンにして充電出力電源の消費電力を増して充電制御回路用電源への電力供給量を増やし、上記充電出力用電源の電力が少ない場合でも充電制御回路用電源に必要な電力が供給できるときは負荷切替スイッチをオフのままとし待機時の消費電力を低減することを特徴とする充電装置である。
【００２２】
また、商用電源から供給される電力を整流・平滑するとともに変圧器へ供給する電力を制御するスイッチング電源回路を備えた一次側電源回路と上記変圧器の出力を充電スイッチを制御して充電電池パックに充電する充電出力用電源と上記充電電池パックの情報を受けて充電出力用電源や充電スイッチを制御する充電制御回路と一次側電源回路から充電出力用電源に供給される電力に比例した電力を変圧器から供給され充電制御回路に所望の電力を供給する充電制御回路用電源からなる二次側回路からなる充電装置において、上記充電出力用電源の出力側に負荷を増加をするための抵抗とこの抵抗の接続を切り替える負荷切替スイッチの直列回路を設け、上記充電出力用電源の消費電力が少なく充電制御回路用電源に一次側電源回路から必要な電力が供給できないときだけ上記充電制御回路によって負荷切替スイッチをオンにし、負荷を増加をするための抵抗で電力を消費することにより充電出力用電源の消費電力を増して充電制御回路用電源への電力供給量を増やし、上記充電出力用電源の電力が少ない場合でも充電制御回路用電源に必要な電力が供給できるときは負荷切替スイッチをオフのままとし待機時の消費電力を低減することを特徴とする充電装置である。さらに上記負荷増加回路は上記充電制御回路用電源の必要な電力量に応じて負荷の大きさを任意に変えることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、充電制御回路用電源に大きな電力が必要なときのみ充電出力用電源の負荷を増やして充電制御回路用電源へ供給する電力を増やし、電池パックが挿入されていない待機時の消費電力を低減する待機電力の小さい充電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電気回路構成図
【図２】負荷増加抵抗を接続していないときの各動作波形図
【図３】負荷増加抵抗を接続したときの各動作波形図
【図４】一実施形態における充電装置の充電波形図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明を具体的に説明するものであって、本発明は、充電装置を以下に特定するものではない。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の充電装置を構成する充電器の電気的構成を簡略的に示した電気回路構成図である。
【００２７】
充電器２０は、充電電池パック１０の充電電池を充電するために所定の電流・電圧を生成するものであり、充電電池パック１０を充電器２０に装着することにより、電気的に接続され、充電を開始する。
【００２８】
次に、充電器２０の構成について説明する。
【００２９】
充電器２０は外部電源（本実施例では、ＡＣ１００Ｖ）を直流に整流平滑し、スイッチング制御回路２２により変圧器２３に電力を供給する一次側電源回路２１と、一次側電源回路２１から二次側に電力を供給する変圧器２３、変圧器２３から電力の供給を受け、充電電流、充電電圧を出力する。
【００３０】
所望の充電出力を出力するために信号をスイッチング電源回路２２にフィードバックし、充電出力を制御する充電出力用電源２４、充電出力用電源２４と電池パック接続部との間に設けられ、充電出力の電力供給のオンオフをする充電スイッチ２５、充電電池パック１０との通信や各スイッチのオンオフ信号の送信、充電制御や充電出力の過電圧や過電流を検出する。
【００３１】
充電を停止する保護機能を有し、充電状態を表示する表示ランプ２８の制御等を行う充電制御回路２７、変圧器２３から充電出力用電源の消費電力に比例した電力が供給され充電制御回路２７や表示ランプ２８に電力をする充電制御回路用電源２６、充電出力用電源２４の出力側に設けられ、充電制御回路用電源２６の消費電力に応じて必要であれば充電出力用電源２４の負荷を増加させる負荷増加抵抗２９、負荷増加抵抗２９を充電出力用電源２４への接続を切り替える負荷切替スイッチ３０から構成されている。
【００３２】
本実施例では、負荷増加回路に構成が簡単であり、入手性も容易な抵抗を使用する。
【００３３】
まず、充電出力用電源２４の負荷が軽く必要な電力は少ないが、充電制御回路用電源２６の電力は多い場合の動作例を説明する。
【００３４】
例えば、充電電池パック１０が充電器２０に装着されたとき、ユーザーに充電開始を知らせるために装着と同時に表示ランプ２８を点灯させるが、充電電池パック１０と充電器２０の間では安全に充電できるかどうか充電電池パック１０のＢＭＵと充電器２０の充電制御回路２７で認証通信を行い、認証が完了するまで充電電池パック１０に充電出力を供給しない場合や充電電池パック１０を安全に充電するために充電電池パック１０の温度が非常に高かったり、非常に低かった場合は充電出力用電源２４の出力を停止するが、充電制御回路２７は充電電池パック１０と通信を行い、さらに表示ランプも点灯している場合である。
【００３５】
このような場合の各電源の動作波形を記した図が図２である。
【００３６】
充電出力用電源２４の負荷が軽いときは、消費電力を少なくするため、一次側電源回路２１の電流波形の三角形が少ない、すなわち一次側電源回路２１から供給される電力を少なくしているため、充電出力用電源２４の出力電圧は動作に影響を及ぼさない範囲で変動している。
【００３７】
しかしながら、充電制御回路２７や表示ランプ２８へ電力を供給する必要があり、充電制御回路用電源２６が必要な電力は多い。
【００３８】
この場合、充電出力用電源２４に必要な電力は少ないため、充電制御回路用電源２６に一次側電源回路２１から供給される電力も少なくなり、充電出力用電源２４の出力電圧は充電制御回路２７を動作させるために必要な電圧を下回ってしまい、充電器２０は動作を停止する。
【００３９】
図２の破線３１は、充電制御回路の動作を維持するために必要な電圧を示してる。
【００４０】
このような充電停止を発生させないため、充電出力用電源２４の消費電力をある一定以上に保ち、充電制御回路用電源２６に電力を供給するため、常時出力側に負荷増加抵抗２９を接続する。
【００４１】
これにより、一次側電源回路２１は、充電出力に必要な電力が少ない場合でも一定程度の電力を供給することができる。
【００４２】
この結果、充電制御電回路用電源２６へ供給される電力が増え、充電出力用電源２４の電圧変動は小さくなり、充電制御回路２７を動作させるために必要な電圧を維持できるようになる。このときの各電源の動作波形を記した図が図３である。
【００４３】
しかしながら、充電出力用電源２４の出力側に負荷増加抵抗２９を接続したままでは、充電電池パック１０が接続されていない待機時でも負荷増加抵抗２９で電力を消費し続け、待機時の消費電力が増加する。
【００４４】
そのため、本発明では、負荷増加抵抗２９に直列に負荷切替スイッチ３０を追加し、充電状態を常に充電制御回路２７で監視し、充電出力用電源２４は負荷が軽く必要な電力は少ないが、充電制御回路用電源２６の消費電力が多い場合のみ負荷増加抵抗２９を接続するよう充電制御回路２７から信号を出し、負荷切替スイッチ３０をオンするようにした。
【００４５】
これにより充電電池パック１０が接続されていない待機時等充電出力用電源２４も充電制御回路用電源２６も負荷が軽いときは、負荷増加抵抗２９で電力を消費することがないため、待機時の消費電力を低減させることができる。
【００４６】
図３の破線３１は、充電制御回路の動作を維持するために必要な電圧を示してる。
【００４７】
この負荷切替スイッチ３０のオンオフと充電時の波形を記した図が図４である。
【００４８】
充電電池パック１０が装着されていない無負荷や充電が完了し表示ランプ２８がオフの場合、すなわち充電出力用電源２４も充電制御回路用電源２６も負荷が軽く消費電力が小さい場合や充電出力用電源２４の負荷が十分大きく充電制御回路２６に十分に電力を供給できる充電時は負荷切替スイッチ３０をオフし、不要なときは電力を負荷増加抵抗２９で消費しないようにしている。
【００４９】
それに対して、負荷状態が充電電池パック１０と充電器２０で認証通信を行っている、あるいは高温保護で充電出力を停止しているような充電出力用電源２４の負荷が軽く必要な電力は少ないが、充電制御回路用電源２６の消費電力が多い場合は、負荷切替スイッチ３０をオンにして、充電出力用電源２４へ供給する電力を増加させ、充電制御回路用電源２６へ供給する電力を増やすことより、充電制御回路用電源２６の出力電圧は常に安定した値を維持し、充電動作を維持することができている。
【００５０】
また、上記実施例では充電出力用電源２４の出力側に接続する負荷増加抵抗２９は１つだけであったが、充電制御回路用電源２６の必要な電力は負荷の状態によって変わる。
【００５１】
そのため、充電出力用電源２４の出力側に接続する抵抗を複数接続しておき、充電制御回路用電源２６の消費電力に応じて負荷切替スイッチにより負荷増加抵抗２９の抵抗の大きさを切り替え、充電制御回路用電源２６の必要な電力が大きい場合は大きな抵抗を、電力が小さい場合は小さな抵抗を接続するようにし、充電出力用電源２４の消費電力を抑えるようにしたのが、請求項３記載の内容である。
【００５２】
本実施の形態では、ＡＣ１００Ｖの外部電源を使用したため、変圧器２３を用いたが、もちろん、ＤＣ電圧を外部電源とする時は、ＤＣ−ＤＣコンバータなど最適な回路方式を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
上記説明したように本発明の充電装置によれば、充電制御回路用電源に電力が必要なときのみ充電出力用電源の負荷を増やして充電制御用電源へ供給する電力を増やし、電池パックが挿入されていない待機時の消費電力を低減する待機電力の小さい充電装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０  充電電池パック
２０  充電器
２１  一次側電源回路
２２  スイッチング制御回路
２３  変圧器
２４  充電出力用電源
２５  充電スイッチ
２６  充電制御回路用電源
２７  充電制御回路
２８  表示ランプ
２９  負荷増加抵抗
３０  負荷切替スイッチ
３１  破線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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