(57)【要約】【課題】端子間が短絡した場合に警告を発する。【解決手段】二次電池に電気的に接続可能な２つの給電端子を有し、直流電力源の電力を前記二次電池に供給可能であり、直流電力源及び給電端子の間に設けた出力制御スイッチと、出力制御スイッチに並列接続した抵抗と、２つの給電端子間の電圧を検出する給電端子電圧検出部と、を備える充電器であって、給電端子電圧検出部が検出した電圧値に応じて、出力制御スイッチをＯＮにする制御と、警告を発する制御と、を選択して実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池に電気的に接続可能な２つの給電端子と、
直流電力を前記二次電池に供給可能な直流電力源と、
前記直流電力源及び前記給電端子の間に設けた出力制御スイッチと、
該出力制御スイッチに並列接続した抵抗と、
前記２つの給電端子間の電圧を検出する給電端子電圧検出部と、を備える充電器であって、
前記給電端子電圧検出部が検出した電圧値に応じて、前記出力制御スイッチをＯＮにする制御と、警告を発する制御と、を選択して実行することを特徴とする充電器。
【請求項２】
前記給電端子電圧検出部は、前記出力制御スイッチよりも前記給電端子側に設けられており、かつ、一端及び他端がそれぞれ前記２つの給電端子それぞれに電気的に接続していることを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項３】
第一の閾値、及び第一の閾値未満の値である第二の閾値を利用した制御を行い、
前記給電端子電圧検出部が検出する電圧値が、第一の閾値未満かつ第二の閾値以上である場合、前記出力制御スイッチをＯＮに制御し、
前記給電端子電圧検出部が検出する電圧値が、第二の閾値未満である場合、前記警告を発する制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の充電器。
【請求項４】
請求項１乃至３何れか一項に記載の充電器と、
前記二次電池と、前記２つの給電端子それぞれに電気的に接続可能な２つの充電端子と、を有する機器と、を備える充電システムであって、
前記機器は、前記充電端子及び前記二次電池の間に設けた充電制御スイッチを有し、
前記出力制御スイッチをＯＮにした後、前記充電制御スイッチをＯＮにする制御を実行可能で、
前記出力制御スイッチをＯＮにした後、かつ、前記充電制御スイッチをＯＮにする前に、所定値以上の電流が流れた場合、前記出力制御スイッチをＯＦＦにする制御及び／又は警告を発する制御を実行することを特徴とする充電システム。
【請求項５】
請求項１乃至３何れか一項に記載の充電器と、
前記二次電池と、前記２つの給電端子それぞれに電気的に接続可能な２つの充電端子と、を有する機器と、を備える充電システムであって、
前記機器は、所定のパルス電流を出力し、
前記充電器は、前記所定のパルス電流を検出した場合に、充電制御を開始することを特徴とする充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電器及び充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、装着検出端子５の電圧に応じて、抵抗Ｒ０と並列に接続されたリレースイッチ７のＯＮ／ＯＦＦを決定している（段落００１８−００２１，図１等）。より具体的には、バッテリ１が機器本体に非装着時の場合は、リレースイッチ７がＯＦＦとなり、電源６と端子３間のインピーダンスを高くすることで、端子３，４間が短絡したときでも電流が流れにくいようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２００９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、端子３，４間が何らかの原因で短絡した場合、短絡が生じたことを検出することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記事情に鑑みてなされた本発明は、二次電池に電気的に接続可能な２つの給電端子を有し、直流電力源の電力を前記二次電池に供給可能であり、前記直流電力源及び前記給電端子の間に設けた出力制御スイッチと、該出力制御スイッチに並列接続した抵抗と、前記２つの給電端子間の電圧を検出する給電端子電圧検出部と、を備える充電器であって、前記給電端子電圧検出部が検出した電圧値に応じて、前記出力制御スイッチをＯＮにする制御と、警告を発する制御と、を選択して実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、端子間が短絡した場合に警告を発することができる充電器及び充電システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態の充電システムの制御ブロック図である。
【図２】充電器の斜視図である。
【図３】電気掃除機の本体前面斜視図である。
【図４】電気掃除機の本体底面図である。
【図５】充電制御のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本実施形態の充電システムの制御ブロック図、図２は充電器１の斜視図、図３は電気掃除機１９の前面斜視図、図４は電気掃除機１９の底面図、図５は本実施形態の充電制御のフローチャート図、である。
【０００９】
［充電器１］
充電器１は、二次電池１４を有する機器の一例である電気掃除機１９の２つの充電端子２２にそれぞれ接続可能な２つの給電端子２６、商用電源１５に接続可能な接続箇所２７、及び電気掃除機１９に対して帰還信号を発することが可能な光源２８を有する。接続箇所２７を介して充電器１に入力された商用電源１５の電力は、ＡＣ／ＤＣ電源回路で直流電力に変換され、給電端子２６から出力される。電気掃除機１９が給電端子２６に接続されていない場合は、充電器１前方に設けられた光源２８から帰還信号を発して、電気掃除機１９に帰還命令を与えることができる。給電端子２６及び充電端子２２が電気的に接続している場合、商用電源１５を直流電力に変換した電力が、充電器１を介して電気掃除機１９の二次電池１４に供給され得る。
【００１０】
充電器１は、二次電池１４の充電用ＤＣ電源として、定電流・定電圧電源を生成する。具体的には、商用電源１５を整流回路１６で整流し、定電流制御電流検出部３及び定電圧制御電圧検出部４の信号を元に、給電制御部２がスイッチング素子１７を制御する。充電器１のうち、商用電源１５と給電端子２６の間には、出力制御スイッチ５が設けられている。また、出力制御スイッチ５に並列接続する関係で、並列抵抗１８が設けられている。出力制御スイッチ５は、並列抵抗１８を短絡して充電電力を出力させることができる。さらに、充電器１は、給電端子２６間の電圧を検出する給電端子電圧検出部６、及び給電端子２６の例えば負側を流れる電流を検出可能な充電電流検出部７を有する。
【００１１】
直流電源の出力電圧をＸ０［Ｖ］とし、出力制御スイッチ５がＯＮの状態で給電端子電圧検出部６が検出する電圧をＸ［Ｖ］とし、出力制御スイッチ５がＯＦＦの状態で給電端子電圧検出部６が検出する電圧をＡ［Ｖ］とする。Ａ［Ｖ］は、電圧Ｘ０［Ｖ］を並列抵抗１８及び給電端子電圧検出部６の抵抗成分で分圧した値として得られ、例えば１２［Ｖ］にできる。なお、Ｘ０［Ｖ］及びＸ［Ｖ］は、例えば１８［Ｖ］にできる。
【００１２】
［電気掃除機１９］
機器の一例としての電気掃除機１９は、二次電池１４、給電端子２６からの電力を二次電池１４に向けて供給するか否かを切り替え可能な充電制御スイッチ１１、充電端子２２間の電圧を検出する充電端子電圧検出部１３、床面に対して略平行な平面内で回転して塵埃を弾き飛ばすことが可能なサイドブラシ２０、塵埃を収容可能なダストケース２１、床面に対して略垂直な方向に回転可能なキャスタ２３、モータ駆動可能で床面に対して略垂直な方向に回転可能な車輪２４、及びダストケース２１に向かって塵埃を吸引又は掻き上げることが可能な回転ブラシ２５を有する。充電制御スイッチ１１は、本体制御部１２によって制御される。
【００１３】
電気掃除機１９は、車輪２４の回転で自律走行しながら、サイドブラシ２０の回転によって電気掃除機１９の底面に設けられたブラシ２５に塵埃を誘導し、ダストケース２１に塵埃を収納させることができる。掃除完了時又は二次電池１４の電池容量が低減した場合は、上述の帰還信号により充電器１に帰還し、給電端子２６及び充電端子２２を接触させ、充電を行うことができる。
【００１４】
電気掃除機１９は、充電端子２２それぞれに一端及び他端が電気的に接続した充電端子電圧検出部１３が検出する電圧値を本体制御部１２に通知する。本体制御部１２は、この電圧値に応じて充電端子２２と二次電池１４の間に設けられた充電制御スイッチ部１１のＯＮ／ＯＦＦを制御することで、二次電池１４への充電制御を行う。
【００１５】
［充電システムの動作］
以上のように構成された充電器１及び充電器１に接続する機器としての電気掃除機１９を含む充電システムの動作を説明する。まず、充電器１及び電気掃除機１９の接続関係に応じた端子間電圧の変化について説明する。
【００１６】
非充電時は、充電器１の出力制御スイッチ５をＯＦＦ、電気掃除機１９の充電制御スイッチ１１をＯＦＦとする。すなわち非充電時は、本実施形態の給電端子２６間の電圧は、並列抵抗１８と給電端子電圧検出部６の抵抗成分により、充電電圧Ｘ０＝１８[Ｖ]が分圧されたＡ＝１２［Ｖ］の電圧が検出される。
【００１７】
これらスイッチをＯＦＦにし、かつ給電端子２６間に導電性異物等が無い状態で給電端子２６及び充電端子２２を電気的に接続した場合、電気掃除機１９内の充電端子電圧検出部１３の抵抗成分と給電端子電圧検出部６の抵抗成分とが並列接続となるため、この合成抵抗は、充電端子電圧検出部１３の抵抗成分と給電端子電圧検出部６の抵抗成分何れよりも小さくなる。すなわち、給電端子２６及び充電端子２２を接続した場合、給電端子２６間の抵抗が小さくなって並列抵抗１８との分圧比が変化する。すなわち、給電端子電圧検出部６の検出値はＡ［Ｖ］未満の値ａ［Ｖ］となる。ａ［Ｖ］は、充電端子電圧検出部１３の抵抗成分値等を基に予測しておくことができる。本実施形態では、Ａ＝１２、ａ＝１０以上１２未満としている。
【００１８】
一方、給電端子２６間に導電性異物が存在する状態で給電端子２６及び充電端子２２を電気的に接続した場合、異物がさらに合成抵抗に加わる。異物として想定できる食塩水等の抵抗値は、概ね１０２［Ω］オーダ以下である。このため、給電端子電圧検出部６及び並列抵抗１８の抵抗値をこれより大きい値又はオーダ、例えば１［ｋΩ］以上の値又はオーダにしておけば、給電端子間電圧はａ［Ｖ］より小さい値となる。給電端子間電圧がａ［Ｖ］未満である例えば１０［Ｖ］未満を検出した場合、充電器１は異物接触と判定してＬＥＤやブザー等でユーザに警告を行うことができる。なお、導電性異物によって給電端子２６間が短絡した場合に給電端子２６から出力される電圧値を低くすることを考えると、並列抵抗１８の抵抗値［Ω］は、Ｘ［Ｖ］に対して１０２オーダ以上大きい方が好ましい。
【００１９】
そのため、給電端子２６間の電圧を測定することで、電気掃除機１９の接続の正常性を判定することが可能である。なお、充電端子２２間の電圧でも同値を得ることができる。以下、具体的な制御フローを説明する。第一の閾値を例えばＡ［Ｖ］に設定したとする。また、第一の閾値未満である第二の閾値を例えばａ［Ｖ］以上かつＡ［Ｖ］未満に設定したとする。
【００２０】
充電器１は、第一の閾値以上の値を検出した場合に、電気掃除機１９が充電器１に接続していない状態と判定できる（ステップＳ１００，Ｙｅｓ）。
次に、充電器１は、第一の閾値未満かつ第二の閾値以上の値を検出した場合は、電気掃除機１９が充電器１に正常に接続したと判定できる（ステップＳ１００，Ｎｏ、かつ、ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）。この場合、充電器１は出力制御スイッチ５をＯＮさせ（ステップＳ１２０）、給電端子２６に充電電圧を出力する。このとき、給電端子２６及び充電端子２２は正常に接続できているため、後述するステップＳ２００もまたＹｅｓとなり、ステップＳ２１０が実行される。
【００２１】
一方、充電器１が第二の閾値未満の値を検出した場合は（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、警告を行うことができる（ステップＳ１１１）。なお、出力制御スイッチ５はリレー等のメカスイッチの他、トランジスタ、ＦＥＴ等の半導体スイッチを用いても構わない。
【００２２】
さて、電気掃除機１９は、充電器１への帰還動作時や運転停止時に充電端子２２間の電圧を監視し、第一の閾値未満かつ第二の閾値以上の値を検出した場合に、正常に充電器１への接続が行われたと判定できる（ステップＳ２００，Ｙｅｓ）。この場合、電気掃除機１９が動作しているならば、車輪２４を停止させる（ステップＳ２１０）。これにより、給電端子２６及び充電端子２２の正常な接続を維持する。なお、ステップＳ１１０のＹｅｓ判定とステップＳ２００のＹｅｓ判定とは、略同時にそれぞれの条件が満たされる。
【００２３】
ステップＳ１１０でＹｅｓ判定がなされると、充電器１は、出力制御スイッチ５をＯＮにする（ステップＳ１２０）。出力制御スイッチ５をＯＮにした後、後述するステップＳ２３０が実行される前に、充電電流検出部７を流れる電流が所定値、例えば１ｍＡ未満であるかを監視する（ステップＳ１３０）。充電電流検出部７が１ｍＡ以上の値を検出する場合（ステップＳ１３０，Ｎｏ）は、導電性異物による短絡電流等が発生していると判定できるため、ＬＥＤやブザー等でユーザに警告するとともに、出力制御スイッチ５をＯＦＦさせる（ステップＳ１３１）。これにより、短絡電流が継続して流れることを抑制し、安全を確保できる。なお、警告又は出力制御スイッチ５をＯＦＦにする制御の一方のみを行っても良い。
【００２４】
一方、電気掃除機１９側では、ステップＳ１２０が実行されるまでは充電端子電圧はＡ［Ｖ］未満であるから、ステップＳ２２０はＮｏ判定を繰り返す。ステップＳ１２０が実行されると充電端子電圧検出部１２２の検出電圧がＸ［Ｖ］に増加するため、ステップＳ２２０がＹｅｓ判定となる。これにより、電気掃除機１９は充電制御スイッチ１１をＯＮさせる（ステップＳ２３０）。
【００２５】
上記のように、ステップＳ２２０がＹｅｓ判定であることを確認した後にステップＳ２３０を実行することで、充電器１及び電気掃除機１９が互いに状態を通信しなくても適切な制御を実行することができる。
【００２６】
充電制御スイッチ１１をＯＮにした後、電気掃除機１９は、充電制御スイッチ１１を規定のパルスで所定回数ＯＮ／ＯＦＦさせ、パルス状の充電電流を流す（ステップＳ２４０）。一方、充電器１は、ステップＳ１３０がＹｅｓ判定された後、タイマのカウントを開始する（ステップＳ１４０）。その後、充電器１は、電気掃除機１９が発した所定回数の規定パルスが流れたかを監視する（ステップＳ１５０）。規定のパルスを検知した場合（ステップＳ１５０，Ｙｅｓ）、充電器１及び電気掃除機１９の接続が正常であると判断し、公知の充電制御を開始する。規定のパルスを検知しない場合（ステップＳ１５０，Ｎｏ）、タイマが所定時間を経過するまではステップＳ１５０を繰り返す（ステップＳ１６０，Ｎｏ）。所定時間経過しても規定のパルスを検知しない場合は、何らかの誤作動が生じている可能性があるため、警告を発する（ステップＳ１７０）。
【００２７】
充電器１が充電制御を開始することで、電気掃除機１９の被充電が開始される。
なお、充電制御スイッチ１１はリレー等のメカスイッチの他、トランジスタ、ＦＥＴ等の半導体スイッチを用いても構わない。また、規定パルスは充電開始から一定時間経過後に生成されても構わない。また、ステップＳ１１０でＹｅｓ判定を得た後、ステップＳ１２０を実行する前に、任意でステップＳ２１０の完了に必要と想定される時間だけ待機してもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１    充電器
５    出力制御スイッチ
６    給電端子電圧検出部
７    充電電流検出部
１１  充電制御スイッチ
１３  充電端子電圧検出部
１４  二次電池
１５  商用電源
１６  整流回路
１８  並列抵抗
１９  電気掃除機
２２  充電端子
２６  給電端子
【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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