(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子と、出力端子とを備える充電経路を提供する充電回路であって、前記入力端子を介して充電器から提供される、入力電圧および入力電流が供給される前記充電回路と、
前記充電経路を通じて前記出力端子に連結される周波数生成ユニットと、
前記充電回路と、前記周波数生成ユニットとに連結される制御ユニットと、
前記出力端子と、前記制御ユニットとに連結され、前記出力端子の出力電圧の電圧変化を検出する出力検出回路と、
を備え、
前記制御ユニットは、第１の周波数と第１の振幅とが一定のパルス電圧を生成するように前記周波数生成ユニットを制御し、該周波数生成ユニットは、該パルス電圧を前記出力端子に提供し、
前記制御ユニットは、前記出力検出回路を介して前記出力端子の出力電圧の電圧変化を検出し、前記充電経路の導通又は非導通を制御し、前記パルス電圧の前記第１の周波数と前記第１の振幅とが変化したか否かを検出することによって、負荷が前記出力端子に連結されているか否かを認識するとともに、前記負荷が前記出力端子に連結されているとき前記充電経路を短絡するように制御し、前記負荷が前記出力端子に連結されていないとき前記充電経路を切断するように制御する、充電負荷検出回路。
【請求項２】
前記充電経路は、
前記入力端子と、前記制御ユニットとに連結され、前記充電経路中に直列に連結された第１のスイッチと、
前記第１のスイッチと、前記制御ユニットと、前記出力端子とに連結され、前記充電経路中に直列に連結された第２のスイッチと、
を備え、
前記制御ユニットが前記第２のスイッチを非導通に制御すると、前記充電経路は、断線し、該制御ユニットが該第２のスイッチを導通に制御すると、前記充電経路は、短絡する、請求項１に記載の充電負荷検出回路。
【請求項３】
前記制御ユニットは、前記第１の周波数と前記第１の振幅とが一定のパルスからコンデンサを充電するときの特性曲線である電圧波形への前記パルス電圧の変化を検出した場合には、前記負荷が休止モードを有する電池であると認識するとともに、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとを導通に制御する、請求項２に記載の充電負荷検出回路。
【請求項４】
前記制御ユニットは、前記第１の周波数と前記第１の振幅とが一定のパルスから一定値を示す電圧波形への前記パルス電圧の変化を検出した場合には、前記負荷が汎用電池であると認識するとともに、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとを導通に制御する、請求項２に記載の充電負荷検出回路。
【請求項５】
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとが導通し充電経路が短絡し、前記出力端子の電流値が閾値電流値以下であると判断された場合には、前記制御ユニットは、前記導通の状態からヒカップ非導通モードに移行して、定期的に非導通とするように該第１のスイッチと該第２のスイッチとを制御する、請求項２に記載の充電負荷検出回路。
【請求項６】
前記ヒカップ非導通モードでは、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとが非導通から導通に転換し、前記出力端子の電圧値が閾値電圧値以下であって、前記電流値が前記閾値電流値以下である場合に、前記制御ユニットは、該第１のスイッチと該第２のスイッチとを非導通に制御し続けるとともに、前記パルス電圧を該出力端子に提供するように前記周波数生成ユニットを制御する、請求項５に記載の充電負荷検出回路。
【請求項７】
前記制御ユニットは、前記第１の周波数と前記第１の振幅が一定のパルスから、前記第１の振幅のピーク振幅よりもはるかに低い低圧の変動を示す電圧波形への前記パルス電圧の変化を検出した場合には、前記負荷が充電スタンドであると認識するとともに、前記電圧波形が第２の周波数と第２の振幅とが一定の波形になるように、前記第２のスイッチの導通と、前記第１のスイッチの導通又は非導通の切換えとを制御する、請求項２に記載の充電負荷検出回路。
【請求項８】
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチはトランジスタであり、前記制御ユニットが前記第１のスイッチを非導通に切り換えると、前記入力端子の入力電圧は、前記第１のスイッチの接合型ダイオードを通じて前記出力端子に提供される、請求項７に記載の充電負荷検出回路。
【請求項９】
前記制御ユニットは、前記第２の振幅の変化を検出した場合には、前記第１のスイッチを導通に制御する、請求項７に記載の充電負荷検出回路。
【請求項１０】
前記制御ユニットは、前記電圧波形の立ち下がりエッジの電圧が閾値期間において閾値電圧を下回っていないことを検出した場合には、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとを非導通に制御するとともに、前記パルス電圧を前記出力端子に提供するように前記周波数生成ユニットを制御する、請求項７に記載の充電負荷検出回路。
【請求項１１】
前記制御ユニットは、前記電圧波形の立ち下がりエッジ期間が閾値期間よりも長いことを検出した場合には、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとを非導通に制御するとともに、前記パルス電圧を前記出力端子に提供するように前記周波数生成ユニットを制御する、請求項７に記載の充電負荷検出回路。
【請求項１２】
前記周波数生成ユニットは、
前記制御ユニットに連結され、前記第２のスイッチに並列に連結された第３のスイッチを備え、
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチはトランジスタであり、
前記制御ユニットが前記第３のスイッチの導通又は非導通を制御することにより、前記入力端子の前記入力電圧は、前記パルス電圧に変換され、前記第１のスイッチの接合型ダイオードと、該第３のスイッチの経路を通過して前記出力端子に提供される、請求項２に記載の充電負荷検出回路。
【請求項１３】
前記制御ユニットは、前記充電経路を短絡するように制御する場合には、前記第３のスイッチを導通に切り換えるように制御する、請求項１２に記載の充電負荷検出回路。
【請求項１４】
前記周波数生成ユニットは、
前記制御ユニットに連結され、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとに並列に連結された第３のスイッチを備え、
前記制御ユニットが前記第３のスイッチの導通又は非導通を制御することにより、前記入力端子の前記入力電圧は、前記パルス電圧に変換され、該第３のスイッチの経路を通過して前記出力端子に提供される、請求項２に記載の充電負荷検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電負荷検出回路に関し、特に、低電流のパルス電圧を用いて負荷の種類及び負荷の状態を検出する充電負荷検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の社会では、エレクトロニクス製品の駆動に必要な電力量を維持するためにエレクトロニクス製品内部に電池が用いられることが多くなってきた。このため、電池が切れたときは、充電器の充電技術を利用して電池を充電しなければならない。しかし、電池が利用されている分野が広く、各分野で使われる電池の管理システム、機能、種類が異なっているので、充電器は、電池の状態を識別して正確な充電モードを提供する必要があるのみならず、他の接続機器、例えば充電スタンド又は他の電力供給の需要にも対応することができなければならない。
【０００３】
今日、充電器の産業分野では、電池に使用する充電器は、内部コントローラーのために１本以上の接続ピンを余分に設けて、電池が充電器に連結されているか否かと電池の種類とを検出及び表示する必要がある。知らないうちに充電器が無負荷状態になっても、コントローラーはエネルギーを消費して電池を検出し続けなければならず、充電器の消費電力の損失が多くなるので、新バージョンの米国／欧州エネルギー法規又は顧客仕様の低消費電力の要件を満たすことができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、充電器内部のコントローラーに接続ピンを余分に設けて電池を検出する必要がなくなるように、どのように充電負荷検出回路を設計して、電池（即ち負荷）が充電器に連結されているか否かを検出するかという課題を本発明者は鋭意検討した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような問題を解決するために、本発明は、充電負荷検出回路を提供して、周知技術の問題を解消した。このため、本発明の充電負荷検出回路は、充電器に連結される入力端子と、出力端子とを備える充電経路を提供する充電回路と、充電経路を通じて出力端子に連結される周波数生成ユニットと、充電回路と、周波数生成ユニットとに連結される制御ユニットとを備えている。制御ユニットは、第１の周波数と第１の振幅とが一定のパルス電圧を生成するように周波数生成ユニットを制御し、周波数生成ユニットは、パルス電圧を出力端子に提供する。制御ユニットは、パルス電圧の第１の周波数と第１の振幅とが変化したか否かを検出することによって、負荷が出力端子に連結されているか否かを認識するとともに、負荷が出力端子に連結されているか否かに基づき、充電経路を短絡又は断線するように制御する。
【０００６】
本発明が上記の目的を達成するために採用する技術、手段及び効果がより詳細に理解されるように、以下で本発明に関する詳細な説明及び図面を参照されたい。本発明の目的、特徴及び特長は、これにより深くかつ具体的に理解できると確信するが、添付の図面は単に参考及び説明用として提供するものであって、本発明を制限するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の充電負荷検出システムのブロック図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態に係る充電負荷検出回路の回路図である。
【図２Ｂ】本発明の第２の実施形態に係る充電負荷検出回路の回路図である。
【図３Ａ】本発明の充電負荷検出回路が休止モードを有する電池に連結された際の出力電圧波形図である。
【図３Ｂ】本発明の充電負荷検出回路が汎用電池に連結された際の出力電圧波形図である。
【図３Ｃ】本発明の充電負荷検出回路が満充電電池に連結された際の出力電圧波形図である。
【図３Ｄ】本発明の充電負荷検出回路が満充電電池から取り外された際の出力電圧波形図である。
【図４Ａ】本発明の充電負荷検出回路が充電スタンドに連結された際の出力電圧波形図である。
【図４Ｂ】本発明の充電負荷検出回路が充電スタンドから取り外された際の出力電圧波形図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の技術的内容及び詳細な説明に関して図面を参照しながら説明する。
【０００９】
図１は、本発明の充電負荷検出システムのブロック図である。充電負荷検出システム１００は、充電器１と、充電負荷検出回路２とを備えている。充電器１は、充電負荷検出回路２に連結され、充電負荷検出回路２は、裏側端子が負荷３に連結されているか否かを検出する。充電負荷検出回路２は、充電回路２０と、周波数生成ユニット２２と、制御ユニット２４とを備え、充電回路２０は、充電器１に連結される入力端子２０２と、出力端子２０４とを備える充電経路２０６を提供する。周波数生成ユニット２２は、充電経路２０６を通じて出力端子２０４に連結され、制御ユニット２４は、充電回路２０と、周波数生成ユニット２２とに連結されている。
【００１０】
具体的には、制御ユニット２４は、第１の周波数（例えば１００Ｈｚであるが、これに限定されない）と第１の振幅（例えば１６ボルトであるが、これに限定されない）とが一定のパルス電圧Ｖｐを生成するように周波数生成ユニット２２を制御し、周波数生成ユニット２２は、パルス電圧Ｖｐを出力端子２０４に提供する。なお、出力端子２０４により提供される充電電流Ｉｏの電流値は、充電器１の内部コントローラー（図示せず）が負荷の充電の状態を検出するために余分に接続ピンを増やす必要がないように、１ミリアンペア未満である。これにより、充電負荷検出回路２を用いて低電流のパルス電圧Ｖｐが提供され、負荷３の連結の有無と、負荷３の種類とを認識することができる。制御ユニット２４は、パルス電圧Ｖｐの第１の周波数と第１の振幅とが変化したか否かを検出することによって、負荷３が出力端子２０４に連結されているか否かを認識するとともに、負荷３が出力端子２０４に連結されているか否かに基づき、充電経路２０６を短絡又は断線するように制御する。パルス電圧Ｖｐの第１の周波数と第１の振幅とが変化していない場合には、負荷３が出力端子２０４に連結されていないことを示している。パルス電圧Ｖｐの第１の周波数と第１の振幅とが変化した場合には、負荷３が出力端子２０４に連結されていることを示している。このとき、制御ユニット２４は、出力端子２０４の電圧波形に基づいて負荷３の種類を判断し、さらには、負荷３の種類に基づいて充電負荷検出回路２の充電モードを制御する。
【００１１】
図２Ａは、本発明の充電負荷検出回路の回路図であり、図１と合わせて参照されたい。充電回路２０は、第１のスイッチ２０６−１と、第２のスイッチ２０６−２とを備え、第１のスイッチ２０６−１は、入力端子２０２と制御ユニット２４とに連結されており、充電経路２０６に直列に連結されている。第２のスイッチ２０６−２は、第１のスイッチ２０６−１と、制御ユニット２４と、出力端子２０４とに連結されており、充電経路２０６に直列に連結されている。制御ユニット２４は、第１の駆動ユニット２０６−Ａを通じて第１のスイッチ２０６−１に連結されるとともに、第２の駆動ユニット２０６−Ｂを通じて第２のスイッチ２０６−２に連結されている。具体的には、制御ユニット２４は、第１のスイッチ２０６−１を導通に制御したい場合には、第１のスイッチ２０６−１の制御端子を接地点に連結しないように第１の駆動ユニット２０６−Ａを制御し、それによって、第１のスイッチ２０６−１が導通される。これと反対であれば、第１のスイッチ２０６−１は導通されない。なお、第２の駆動ユニット２０６−Ｂもこれと同様である。さらには、第２のスイッチ２０６−２は、充電経路２０６の短絡及び断線を制御する。制御ユニット２４が第２のスイッチ２０６−２を非導通に制御すると、充電経路２０６は、断線して、充電器１が負荷３に連結されない。制御ユニット２４が第２のスイッチ２０６−２を導通に制御すると、充電経路２０６は、短絡して、充電器１が負荷３に連結される。
【００１２】
周波数生成ユニット２２は、第３のスイッチ２２０を備え、第３のスイッチ２２０は、制御ユニット２４に連結されており、第２のスイッチ２０６−２に並列に連結されている。制御ユニット２４は、第３の駆動ユニット２２２を通じて第３のスイッチ２２０に連結されている。具体的には、制御ユニット２４は、第３のスイッチ２２０を導通に制御したい場合には、第３のスイッチ２２０の制御端子を接地点に連結しないように第３の駆動ユニット２２２を制御し、それによって、第３のスイッチ２２０が導通される。これと反対であれば、第３のスイッチ２２０は導通されない。具体的には、制御ユニット２４は、第３のスイッチ２２０の導通又は非導通を切り換えることによって、パルス電圧Ｖｐを生成する。制御ユニット２４が第３のスイッチ２２０を導通に切り換えると、入力端子２０２の入力電圧Ｖｉｎが第１のスイッチ２０６−１の接合型ダイオードＤ１及び第３のスイッチ２２０の経路を通じて出力端子２０４に提供される。制御ユニット２４が第３のスイッチ２２０を非導通に切り換えると、入力端子２０２の入力電圧Ｖｉｎを、第１のスイッチ２０６−１の接合型ダイオードＤ１及び第３のスイッチ２２０の経路を通じて出力端子２０４に提供することができなくなる。このとき、第３のスイッチ２２０の導通又は非導通によって、第１の周波数と第１の振幅とが一定の低電流のパルス電圧Ｖｐが出力端子２０４に生じる。さらには、制御ユニット２４が充電経路２０６を短絡するように制御する場合には、出力端子２０４が負荷３に連結されていることを示し、このとき、制御ユニット２４は、負荷３が取り外されたか否かを検知し続けるように、依然として第３のスイッチ２２０を導通に切り換えるように制御する。
【００１３】
充電回路２０は、出力検出回路２０８を更に備え、出力検出回路２０８は、出力端子２０４の出力電圧Ｖｏの電圧変化を検出するように、出力端子２０４と接地点との間に連結されている。制御ユニット２４は、出力検出回路２０８に基づいて出力電圧Ｖｏの電圧変化を認識し、それによって、第１のスイッチ２０６−１、第２のスイッチ２０６−２及び第３のスイッチ２２０の導通又は非導通を制御する。
【００１４】
図２Ｂは、本発明の第２の実施形態に係る充電負荷検出回路の回路図であり、図１及び図２Ａも合わせて参照されたい。本実施形態の充電負荷検出回路２’は、第３のスイッチ２２０が第１のスイッチ２０６−１と第２のスイッチ２０６−２とに並列に連結されているという点において図２Ａの充電負荷検出回路２と相違する。すなわち、第３のスイッチ２２０の一端が第１のスイッチ２０６−１の一端に連結され、第３のスイッチ２２０の他端が第２のスイッチ２０６−２の一端に連結され、第３のスイッチ２２０の制御端子が第１のスイッチ２０６−１の一端に連結されることにより、この入力端子２０２の入力電圧Ｖｉｎは、第１のスイッチ２０６−１と第２のスイッチ２０６−２とを飛び越えるようになっている。制御ユニット２４が第３のスイッチ２２０を導通に切り換えると、入力端子２０２の入力電圧Ｖｉｎは、第３のスイッチ２２０の経路を通じて出力端子２０４に提供される。制御ユニット２４が第３のスイッチ２２０を非導通に切り換えると、入力端子２０２の入力電圧Ｖｉｎを、第３のスイッチ２２０の経路を通じて出力端子２０４に提供することができなくなる。このとき、第３のスイッチ２２０の導通又は非導通によって、第１の周波数と第１の振幅とが一定の低電流のパルス電圧Ｖｐが出力端子２０４に生じる。なお、第３のスイッチ２２０の連結形態が図２Ａと異なっていることを除き、他の素子の連結形態はいずれも図２Ａと同じである。
【００１５】
図３Ａは、本発明の充電負荷検出回路が休止モードを有する電池に連結された際の出力電圧波形図であり、図１〜図２Ｂも合わせて参照されたい。図３Ａの区間Ｔ１では、負荷３がまだ充電負荷検出回路２に連結されていないので、出力電圧Ｖｏは、第１の周波数と第１の振幅とが一定のパルス電圧Ｖｐである。時間ｔ１の時に、休止モードを有する電池（すなわち、負荷３）が充電負荷検出回路２に連結されるので、出力電圧Ｖｏのパルス電圧Ｖｐが変化する。休止モードを有する電池はトリガー電圧（例えば５ボルトであるが、これに限定されない）で電池を呼び起こす必要があるので、区間Ｔ２では、パルス電圧Ｖｐが休止モードを有する電池に提供され、トリガー電圧を漸次形成し（休止モードを有する電池は、一般に、容量素子を用いてトリガー電圧を形成する）、それによって、出力電圧Ｖｏの電圧値が漸次上昇して、容量性の充電曲線の増加を示す電圧波形を生じる。区間Ｔ２は、つまり、負荷３が充電負荷検出回路２に連結されているか否かと負荷３の種類とを制御ユニット２４が判断する第１の判断期間（例えば４００ミリ秒であるが、これに限定されない）である。
【００１６】
時間ｔ２の時に、負荷３が休止モードを有する電池であると制御ユニット２４が判断し、制御ユニット２４が充電器１に通知することにより、充電器１が負荷３に対して予備充電モード（pre-charge mode）を実行するようになる。このとき、制御ユニット２４が第１のスイッチ２０６−１と第２のスイッチ２０６−２とを導通に制御することにより、充電器１が出力電圧Ｖｏと充電電流Ｉｏと（例えば電圧値２９ボルト、電流値１アンペアであるが、これに限定されない）を負荷３に提供するようになる。区間Ｔ３において、電池の電圧値が低圧値（例えば１９ボルトであるが、これに限定されない）から復帰値（例えば２３ボルトであるが、これに限定されない、）に漸次引き上げられる。電池の電圧値が復帰値以上になると（時間ｔ３）、電池が呼び起こされ、区間Ｔ３の後に、充電器１は、定電流充電モード（Constant-Current mode、CC mode）で電池を充電する（すなわち、充電電流Ｉｏが一定値まで漸次上昇する）。
【００１７】
図３Ｂは、本発明の充電負荷検出回路が汎用電池に連結された際の出力電圧波形図であり、図１〜図３Ａも合わせて参照されたい。図３Ｂの区間Ｔ１では、負荷３がまた充電負荷検出回路２に連結されていないので、出力電圧Ｖｏは、第１の周波数と第１の振幅とが一定のパルス電圧Ｖｐである。時間ｔ１の時に、汎用電池（すなわち、負荷３）が充電負荷検出回路２に連結されるので、出力電圧Ｖｏのパルス電圧Ｖｐが変化する。汎用電池は、休止モードがない電池であるので、時間ｔ１の時に、出力電圧Ｖｏの電圧がパルス電圧Ｖｐから電池の電圧値に変化する（一定値に上昇するが、満充電値に到達しない）。制御ユニット２４は、区間Ｔ２の第１の判断期間を通じて、電池の電圧値が略（損失を含む）一定値である電圧波形を得るとともに、時間ｔ２において、負荷３が汎用電池であると判断する。制御ユニット２４が充電器１に通知することにより、充電器１が負荷３に対して定電流充電モードを実行するようになる。このとき、制御ユニット２４が第１のスイッチ２０６−１と第２のスイッチ２０６−２とを導通に制御することにより、充電器１が定電流充電モード（CC mode）で電池を充電するようになる（すなわち、充電電流Ｉｏが一定値まで漸次上昇する）。
【００１８】
図３Ｃは、本発明の充電負荷検出回路が満充電電池に連結された際の出力電圧波形図であり、図１〜図３Ｂも合わせて参照されたい。図３Ｃの区間Ｔ１では、負荷３がまだ充電負荷検出回路２に連結されていないので、出力電圧Ｖｏは、第１の周波数と第１の振幅とが一定のパルス電圧Ｖｐである。時間ｔ１の時に、満充電電池（すなわち、負荷３）が充電負荷検出回路２に連結されるので、出力電圧Ｖｏのパルス電圧Ｖｐが変化する。満充電電池は、休止モードを有する電池であっても、休止モードがない電池であってもよく、時間ｔ１の時に、電池が満充電であるので、出力電圧Ｖｏの電圧がパルス電圧Ｖｐから電池の電圧値に変化する（満充電値に上昇する）。制御ユニット２４は、区間Ｔ２の第１の判断期間を通じて、電池の電圧値が略（損失を含む）満充電値である電圧波形を得るとともに、時間ｔ２において、負荷３が満充電電池であると判断する。制御ユニット２４が充電器１に通知することにより、充電器１が負荷３に対して低電流充電モード（すなわち、充電電流Ｉｏの電流値が閾値電流値以下である）を実行するようになる。このとき、制御ユニット２４が第１のスイッチ２０６−１と第２のスイッチ２０６−２とを導通に制御することにより、充電器１が低電流充電モードで電池を充電するようになる。
【００１９】
さらに、区間Ｔ３において、充電器１は、低電流充電モードで負荷３を充電し続ける（例えば充電電流Ｉｏが０．２５アンペア以下であるが、これに限定されない）。第１のスイッチ２０６−１と第２のスイッチ２０６−２とが依然として導通のままであるので、満充電電池が取り外されても、充電器１は依然として出力電圧Ｖｏを出力端子２０４に提供している。満充電電池が取り外されたか否かを確認するために、制御ユニット２４は、ヒカップ非導通モード（hiccup mode）に移行するように第１のスイッチ２０６−１と第２のスイッチ２０６−２とを制御し、それによって、負荷３が取り外されたか否かを判断する。制御ユニット２４は、満充電電池が依然として充電負荷検出回路２に連結されているか否かを継続的に確認するように、区間Ｔ３−１では、第１のスイッチ２０６−１と第２のスイッチ２０６−２とを導通に制御し、区間Ｔ３−２では、第１のスイッチ２０６−１と第２のスイッチ２０６−２とを非導通に制御する。満充電電池が負荷になおも連結され、出力電圧Ｖｏの電圧値が満充電電池の電圧値であるので、出力電圧Ｖｏの電圧値は、変化を生じることはない。このとき、制御ユニット２４は、満充電電池が充電負荷検出回路２になおも連結されていると判断する。その後、第１のスイッチ２０６−１と、第２のスイッチ２０６−２とは、非導通から導通に転換され、充電電流Ｉｏは、低電流充電モードの電流値に戻る（区間Ｔ３−３に示す）。
【００２０】
図３Ｄは、本発明の充電負荷検出回路が満充電電池から取り外された際の出力電圧波形図であり、図１〜図３Ｃも合わせて参照されたい。ヒカップ非導通モードでは（区間Ｔ１に示す）、第１のスイッチ２０６−１と第２のスイッチ２０６−２とが非導通から導通に転換されたものの、出力電圧Ｖｏの電圧が電池の電圧値（現在の電圧値）から０ボルトに降下した場合に（時間ｔ１に示す）、制御ユニット２４は、満充電電池が取り外された可能性があることを認識する。このとき、制御ユニット２４は、負荷３が取り外されたか否かを確認しなければならないので、区間Ｔ２の第２の判断期間（例えば１００ミリ秒であるが、これに限定されない）を通じて、出力端子２０４の電圧値が継続して閾値電圧値以下であることを得る。時間ｔ２の時に、制御ユニット２４は、満充電電池が取り外されたと判断する。このとき、制御ユニット２４は、区間Ｔ３以降に周波数生成ユニット２２がパルス電圧Ｖｐを出力端子２０４に提供するように、第１のスイッチ２０６−１と第２のスイッチ２０６−２とを非導通に制御するとともに、第３のスイッチ２２０を導通に切り換えるように制御する。
【００２１】
なお、本発明の一実施形態では、満充電でない電池（休止モードを有する電池又は休止モードがない電池）を取り外す場合には、電池を充電中の充電電流Ｉｏが急速に０に降下する。制御ユニット２４は、区間Ｔ２の第２の判断期間（例えば１００ミリ秒であるが、これに限定されない）を通じて、充電電流Ｉｏが急速に０に降下した電流波形を得る。時間ｔ２の時に、制御ユニット２４は、満充電でない電池が取り外されたと判断する。このとき、制御ユニット２４は、区間Ｔ３以降に周波数生成ユニット２２がパルス電圧Ｖｐを出力端子２０４へ提供するように、第１のスイッチ２０６−１と第２のスイッチ２０６−２とを非導通に制御するとともに、第３のスイッチ２２０を導通に切り換えるように制御する。
【００２２】
図４Ａは、本発明の充電負荷検出回路が充電スタンドに連結された際の出力電圧波形図であり、図１〜図３Ｄも合わせて参照されたい。図４Ａの区間Ｔ１では、負荷３がまだ充電負荷検出回路２に連結されていないので、出力電圧Ｖｏは、第１の周波数と第１の振幅とが一定のパルス電圧Ｖｐである。時間ｔ１の時に、充電スタンド（すなわち、負荷３）が充電負荷検出回路２に連結されるので、出力電圧Ｖｏのパルス電圧Ｖｐが変化する。充電スタンドの入力端子のほとんどは容量性素子又は抵抗性素子を有するので、区間Ｔ２では、出力電圧Ｖｏに低圧の変動する電圧波形が生じる。制御ユニット２４は、区間Ｔ２の第１の判断期間を通じて、低圧の変動する電圧波形を得るとともに、時間ｔ２において、負荷３が充電スタンドであると判断する。
【００２３】
時間ｔ２の時に、負荷３が充電スタンドであると制御ユニット２４が判断し、制御ユニット２４が充電器１に通知することにより、充電器１が負荷３に対して充電スタンドモード（POD mode）を実行するようになる。このとき、制御ユニット２４は、第２のスイッチ２０６−２の導通と、第１のスイッチ２０６−１の導通又は非導通の切換えとを制御する。区間Ｔ３において、充電器１は、出力電圧Ｖｏを充電スタンドに提供する。このとき、第１のスイッチ２０６−１が導通に切り換わると、充電器１により提供される入力電圧Ｖｉｎが第１のスイッチ２０６−１を通じて充電スタンドに到達することができるので、出力電圧Ｖｏの電圧値が高レベルの電圧値（例えば電圧値２９ボルトであるが、これに限定されない）になる。第１のスイッチ２０６−１が非導通に切り換わると、充電器１により提供される入力電圧Ｖｉｎが第１のスイッチ２０６−１の接合型ダイオードＤ１のみを通じて充電スタンドに到達するので、出力電圧Ｖｏの電圧値が低レベルの電圧値（例えば電圧値１６ボルトであるが、これに限定されない）になる。第１のスイッチ２０６−１の導通又は非導通の切換えによって、出力電圧Ｖｏは、第２の周波数と第２の振幅とが一定の電圧波形になる。これにより、出力電圧Ｖｏが、第２の周波数と第２の振幅とが一定の電圧波形になることによって、制御ユニット２４は、電圧波形の第２の振幅の変化によって、電池の充電スタンドへのアクセスを認識することができる。なお、このときは電池がアクセスしていないので、充電スタンドの作動は軽負荷であり、充電電流Ｉｏは比較的低い（例えば１ミリアンペア〜２ミリアンペアであるが、これに限定されない）。
【００２４】
具体的には、充電スタンドには最低運転電力があり、出力端子２０４により提供される出力電圧Ｖｏの電圧値が最低運転電力未満であると、充電スタンドが運転を停止してしまうので、出力端子２０４により提供される出力電圧Ｖｏの電圧値は、最低運転電力よりも高くしなければならない（例えば上述のように１６ボルト）。しかし、充電スタンドは電池を含んではいないので、充電スタンドが電池に連結されている場合において、電池の電圧値が最低運転電力を超えたときは、逆流の現象が起きるおそれがある。したがって、第１のスイッチ２０６−１が非導通に切り換わると、接合型ダイオードＤ１の逆バイアスにより、電池の電圧値が最低運転電力を超えて逆流の現象が起きることを防止できる。
【００２５】
再び図４Ａを参照すると、時間ｔ３の時に電池が充電スタンドにアクセスし、このとき、低レベルの電圧値が電池の現在の電圧値まで引き上げられ、さらには、電圧波形の第２の振幅を変化させる。制御ユニット２４は、区間Ｔ４の第３の判断期間（例えば２００ミリ秒であるが、これに限定されない）を通じて、第２の振幅が変化した電圧波形を得るとともに、時間ｔ４において、電池が充電スタンドにアクセスしたと判断する。このとき、制御ユニット２４は、充電器１が充電電流Ｉｏの電池への充電を開始するように、第１のスイッチ２０６−１を導通に制御する。
【００２６】
図４Ｂは、本発明の充電負荷検出回路が充電スタンドから取り外された際の出力電圧波形図であり、図１〜図４Ａも合わせて参照されたい。区間Ｔ１では、出力電圧Ｖｏは第２の周波数と第２の振幅とが一定の電圧波形であり、これは充電スタンドが充電負荷検出回路２になおも連結されていることを示している。時間ｔ１の時に、充電スタンドは取り外されるが、出力電圧Ｖｏの電圧値がまだ変化していないので、制御ユニット２４は、充電スタンドが取り外されたことを検出してはいない。区間Ｔ２において、充電スタンドが取り外されたので、高レベルの電圧値で蓄えられた出力電圧Ｖｏのエネルギーは有効に消費されず、制御ユニット２４が第１のスイッチ２０６−１を非導通に制御することになり、この場合、電圧波形の立ち下がりエッジの立ち下がりエッジ時間が比較的長くなり、勾配が比較的緩やかになる。したがって、少なくとも２つの判断形態を用いて充電スタンドが取り外されたか否かを判断することができる。
【００２７】
このうち、一方の判断形態は、時間ｔ２の時に、電圧波形の立ち下がりエッジの電圧が閾値期間において閾値電圧を下回っていないことを制御ユニット２４が検出するものである（すなわち、閾値期間は第２の判断期間であり、例えば１００ミリ秒であるが、これに限定されない）。なお、閾値電圧は低レベル電圧の電圧値（１６ボルト）に設定することができ、電圧波形の立ち下がりエッジの電圧が第２の判断期間に高レベルの電圧値から低レベルの電圧値（１６ボルト）に降下しない場合には、充電スタンドが取り外されたことを示している。このとき、制御ユニット２４は、区間Ｔ３以降に周波数生成ユニット２２がパルス電圧Ｖｐを出力端子２０４に提供するように、第１のスイッチ２０６−１と第２のスイッチ２０６−２とを非導通に制御するとともに、第３のスイッチ２２０を導通に切り換えるように制御する。他方の判断形態は、時間ｔ２の時に、電圧波形の立ち下がりエッジが低レベルの電圧値に降下する立ち下がりエッジ期間が閾値期間よりも長いことを制御ユニット２４が検出するものである（すなわち、閾値期間は第２の判断期間であり、例えば１００ミリ秒であるが、これに限定されない）。すなわち、高レベルの電圧値から低レベルの電圧値に降下する期間が立ち下がりエッジ期間である。このとき、制御ユニット２４は、区間Ｔ３以降に周波数生成ユニット２２がパルス電圧Ｖｐを出力端子２０４に提供するように、第１のスイッチ２０６−１と第２のスイッチ２０６−２とを非導通に制御するとともに、第３のスイッチ２２０を導通に切り換えるように制御する。
【００２８】
なお、電池が充電器に連結されているものの、充電器が充電負荷検出回路２から取り外された場合には、電池に充電中の充電電流Ｉｏが急速に０に降下する。制御ユニット２４は、区間Ｔ２の第２の判断期間（例えば１００ミリ秒であるが、これに限定されない）を通じて、充電電流Ｉｏが急速に０に降下する電流波形を得る。時間ｔ２の時に、制御ユニット２４は、満充電でない電池が取り外されたと判断する。このとき、制御ユニット２４は、区間Ｔ３以降に周波数生成ユニット２２がパルス電圧Ｖｐを出力端子２０４に提供するように、第１のスイッチ２０６−１と第２のスイッチ２０６−２とを非導通に制御するとともに、第３のスイッチ２２０を導通に切り換えるように制御する。
【００２９】
なお、本発明の一実施形態では、図３Ａ〜図４Ｂに示す判断期間の秒数は、回路の実際の必要に応じて調整することができる。また、本発明の一実施形態では、パルス電圧の第１の周波数と第１の振幅も、回路の実際の必要に応じて調整することができる。
【００３０】
ただし、上述したのは、本発明の好ましい具体的な実施形態の詳細な説明及び図面にすぎず、本発明の特徴はこれに限定されるものではないため、本発明を限定するために用いられるものではなく、本発明の全ての範囲は特許請求の範囲を基準とすべきである。およそ本発明の特許請求の範囲の主旨及びその類似の変化の実施形態に適合するものはいずれも本発明の範疇に含まれるものであって、当業者が本発明の範囲内で容易に想到し得る変化又は変形はいずれも本願の特許請求の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３１】
１００  充電負荷検出システム
１  充電器
２、２’  充電負荷検出回路
２０  充電回路
２０２  入力端子
２０４  出力端子
２０６  充電経路
２０６−１  第１のスイッチ
２０６−Ａ  第１の駆動ユニット
Ｄ１  接合型ダイオード
２０６−２  第２のスイッチ
２０６−Ｂ  第２の駆動ユニット
２０８  出力検出回路
２２  周波数生成ユニット
２２０  第３のスイッチ
２２２  第３の駆動ユニット
２４  制御ユニット
３  負荷
Ｖｐ  パルス電圧
Ｖｉｎ  入力電圧
Ｖｏ  出力電圧
Ｉｏ  充電電流
Ｔ１〜Ｔ４  区間
ｔ１〜ｔ４  時間
【図１】
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【図２】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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