(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を具備した負荷装置と、二次電池を充電する充電用電源を具備し負荷装置と結合可能な充電装置とを備え、負荷装置には、二次電池との間に二次電池からの給電経路となる主給電経路が形成されるとともに常時電源を必要とする主回路部と、二次電池との間に二次電池への給電経路となる充電経路が形成されるとともに充電装置との結合時に充電用電源に接続される受電端子とが設けられた充電システムであって、充電装置は、主回路部に電力供給する補助電源を有し、負荷装置は、主回路部との間に主回路部への給電経路となる補助給電経路が形成されるとともに充電装置との結合時に補助電源に接続される補助受電端子を有し、補助給電経路には、補助電源から補助受電端子に印加される電圧を検出する主検出手段が設けられ、主給電経路には、主検出手段での電圧検出時に二次電池と主回路部との間を遮断する主開閉手段が設けられていることを特徴とする充電システム。
【請求項２】
前記主検出手段は前記補助受電端子に接続された主励磁コイルからなり、前記主開閉手段は前記主給電経路に挿入され主検出手段と共に主リレーを形成する常閉接点からなり、前記補助給電経路における前記二次電池と主検出手段との間には、二次電池から主回路部への印加電圧が主検出手段にかかることを防止する逆流阻止手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の充電システム。
【請求項３】
前記逆流阻止手段は、前記二次電池側から前記主検出手段側への給電を阻止するダイオードからなることを特徴とする請求項２記載の充電システム。
【請求項４】
前記逆流阻止手段は、前記補助受電端子に接続された逆流阻止用励磁コイルと、前記補助給電経路における前記二次電池と逆流阻止用励磁コイルとの間に挿入された常開接点とを有した逆流阻止用リレーからなることを特徴とする請求項２記載の充電システム。
【請求項５】
前記負荷装置は、前記補助給電経路に設けられ前記補助電源から前記補助受電端子に印加される電圧で励磁される補助励磁コイルと、前記充電経路における前記二次電池と前記受電端子との間に挿入された第１の常開接点と、補助給電経路における二次電池と補助受電端子との間に挿入された第２の常開接点とを具備した補助リレーを有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の充電システム。
【請求項６】
前記主回路部は、前記二次電池の非充電時の動作モードである運転モードと二次電池の充電時の動作モードである充電モードとの２つの動作モードを有しており、前記主検出手段での電圧検出時に充電モードに切り替えるモード切替手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の充電システム。
【請求項７】
前記負荷装置は、前記主回路部において前記主給電経路および前記補助給電経路の接続端となる電源入力端間に接続されており、前記主開閉手段の開閉動作中に主回路部に電力供給可能な容量を持つコンデンサを有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の充電システム。
【請求項８】
前記主検出手段は前記補助受電端子に接続された主励磁コイルからなり、前記主開閉手段は前記主給電経路に挿入され主検出手段と共に主リレーを形成する常閉接点からなり、前記補助給電経路における前記コンデンサと主検出手段との間には、コンデンサ側から主検出手段側への給電を阻止するダイオードからなる逆流阻止手段が設けられていることを特徴とする請求項７記載の充電システム。
【請求項９】
前記負荷装置は、前記主開閉手段と並列に接続され、前記補助電源から前記補助受電端子に電圧が印加されているときには電路を開く第１の副開閉手段を有し、第１の副開閉手段は、補助電源から補助受電端子への電圧の印加が停止すると主開閉手段よりも短時間で閉動作する半導体スイッチからなることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の充電システム。
【請求項１０】
前記第１の副開閉手段は、前記補助電源から前記補助受電端子への電圧の印加が停止した後、所定の閉成時間のみ電路を閉成することを特徴とする請求項９記載の充電システム。
【請求項１１】
前記閉成時間は、前記主開閉手段の閉動作に要する時間と同じ長さに設定されていることを特徴とする請求項１０記載の充電システム。
【請求項１２】
前記負荷装置は、前記二次電池から前記主開閉手段を通して前記主回路部に電力供給されているか否かを確認する給電確認手段を有し、前記第１の副開閉手段は、前記補助電源から前記補助受電端子への電圧の印加が停止した後、給電確認手段で電力供給が確認されるまで電路を閉成することを特徴とする請求項９記載の充電システム。
【請求項１３】
前記負荷装置は、前記主開閉手段と並列に接続された半導体スイッチからなり、前記第１の副開閉手段と同一の機能を持つ第２の副開閉手段を有することを特徴とする請求項９ないし請求項１２のいずれか１項に記載の充電システム。
【請求項１４】
前記負荷装置は、前記補助電源から前記補助受電端子に印加される電圧を検出する副検出手段と、副検出手段の検出結果に応じて前記第１の副開閉手段を開閉制御するマイクロコンピュータとを有し、当該マイクロコンピュータへの電力供給を常時前記二次電池から行うことを特徴とする請求項９ないし請求項１３のいずれか１項に記載の充電システム。
【請求項１５】
二次電池を具備しており、二次電池を充電する充電用電源および主回路部に電力供給する補助電源を具備した充電装置と結合可能な負荷装置であって、二次電池との間に二次電池からの給電経路となる主給電経路が形成されるとともに常時電源を必要とする主回路部と、二次電池との間に二次電池への給電経路となる充電経路が形成されるとともに充電装置との結合時に充電用電源に接続される受電端子と、主回路部との間に主回路部への給電経路となる補助給電経路が形成されるとともに充電装置との結合時に補助電源に接続される補助受電端子とを有し、補助給電経路には、補助電源から補助受電端子に印加される電圧を検出する主検出手段が設けられ、主給電経路には、主検出手段での電圧検出時に二次電池と主回路部との間を遮断する主開閉手段が設けられていることを特徴とする負荷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を具備した負荷装置と、二次電池を充電する充電用電源を具備した充電装置とを備える充電システム並びに負荷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、二次電池と二次電池からの電力供給を受ける主回路部とを有し二次電池を電源として動作する負荷装置としては、電池消耗時の二次電池の充電に際して、二次電池を搭載した状態で二次電池を充電するものが多々提供されている。
【０００３】
負荷装置に搭載された状態の二次電池を充電する場合には、二次電池に充電用の電力を供給する充電用電源を具備しており負荷装置と共に充電システムを構成する充電装置が用いられ、負荷装置と充電装置とを互いの端子が接続されるように結合した状態で二次電池が充電される（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１４９８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した充電システムにおいて、たとえばマイコン等からなり負荷装置の動作を制御する制御回路が負荷装置の主回路部に含まれている場合、主回路部への電力供給を一旦停止すると、主回路部への電力供給の再開時に制御回路の初期化処理などが必要となって負荷装置をすぐに動作させることができなくなるので、主回路部への電力供給が常時行われるように二次電池の充電時にも主回路部への電力供給を継続することが多い。この場合、充電用電源からの電力は、負荷装置において二次電池の充電に充てられるだけでなく、主回路部にも供給されることになるので、二次電池の両端電圧が安定せず、二次電池の両端電圧の変化によって充電状態を検出する充電方式においては正確な充電状態が検出できないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであって、主回路部への電力供給を継続した状態で二次電池を充電した場合でも、充電用電源からの電力が主回路部に供給されることのない充電システム並びに負荷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、二次電池を具備した負荷装置と、二次電池を充電する充電用電源を具備し負荷装置と結合可能な充電装置とを備え、負荷装置には、二次電池との間に二次電池からの給電経路となる主給電経路が形成されるとともに常時電源を必要とする主回路部と、二次電池との間に二次電池への給電経路となる充電経路が形成されるとともに充電装置との結合時に充電用電源に接続される受電端子とが設けられた充電システムであって、充電装置が、主回路部に電力供給する補助電源を有し、負荷装置が、主回路部との間に主回路部への給電経路となる補助給電経路が形成されるとともに充電装置との結合時に補助電源に接続される補助受電端子を有し、補助給電経路には、補助電源から補助受電端子に印加される電圧を検出する主検出手段が設けられ、主給電経路には、主検出手段での電圧検出時に二次電池と主回路部との間を遮断する主開閉手段が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、負荷装置と充電装置との結合時には主開閉手段によって二次電池が主回路部から切り離されるので、充電用電源から供給される電力は主回路部に供給されることがなく二次電池の充電のみに充てられることとなる。したがって、主回路部への電力供給を継続した状態で二次電池を充電しても、二次電池の両端電圧が負荷装置の動作にかかわらず安定し、二次電池の両端電圧の変化によって充電状態を検出する充電方式において正確な充電状態を検出することができるという利点がある。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記主検出手段が前記補助受電端子に接続された主励磁コイルからなり、前記主開閉手段が前記主給電経路に挿入され主検出手段と共に主リレーを形成する常閉接点からなり、前記補助給電経路における前記二次電池と主検出手段との間には、二次電池から主回路部への印加電圧が主検出手段にかかることを防止する逆流阻止手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、逆流阻止手段によって二次電池から主回路部への印加電圧が主検出手段にかかることを防止しているので、二次電池の充電が完了して負荷装置と充電装置との結合を解除したときに、常閉接点を通して二次電池から主回路部に印加される電圧を主検出手段が検出することで主開閉手段が動作することを回避できる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記逆流阻止手段が、前記二次電池側から前記主検出手段側への給電を阻止するダイオードからなることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、請求項２の発明の効果をダイオードのみの比較的簡単な構成で実現することができる。また、逆流阻止手段に機械接点を用いないので、逆流阻止手段でのアークの発生がないという利点がある。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記逆流阻止手段が、前記補助受電端子に接続された逆流阻止用励磁コイルと、前記補助給電経路における前記二次電池と逆流阻止用励磁コイルとの間に挿入された常開接点とを有した逆流阻止用リレーからなることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、請求項２の発明の効果を逆流阻止用リレーのみの比較的簡単な構成で実現することができる。また、逆流阻止手段に機械接点を用いているので、逆流阻止手段での電圧降下による損失を少なく抑えることができる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記負荷装置が、前記補助給電経路に設けられ前記補助電源から前記補助受電端子に印加される電圧で励磁される補助励磁コイルと、前記充電経路における前記二次電池と前記受電端子との間に挿入された第１の常開接点と、補助給電経路における二次電池と補助受電端子との間に挿入された第２の常開接点とを具備した補助リレーを有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、負荷装置と充電装置とを結合していない状態では、受電端子および補助受電端子は補助リレーにおける第１および第２の常開接点によって二次電池から切り離されるので、通電状態の受電端子および補助受電端子が露出することを防止できる。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかの発明において、前記主回路部が、前記二次電池の非充電時の動作モードである運転モードと二次電池の充電時の動作モードである充電モードとの２つの動作モードを有しており、前記主検出手段での電圧検出時に充電モードに切り替えるモード切替手段を有することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、負荷装置と充電装置との結合を人が行った場合でも、主回路部において、モード切替手段により、負荷装置と充電装置とが結合されているか否か、つまり二次電池が充電中か否かに応じて動作モードを切り替えることができる。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかの発明において、前記負荷装置が、前記主回路部において前記主給電経路および前記補助給電経路の接続端となる電源入力端間に接続されており、前記主開閉手段の開閉動作中に主回路部に電力供給可能な容量を持つコンデンサを有することを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、主回路部への電力供給源が、二次電池から補助電源に切り替わる際あるいは補助電源から二次電池に切り替わる際に、電圧変動や瞬時停電が生じたとしても、主回路部にはコンデンサから電力供給されるので負荷装置の動作が不安定になることを回避できる。
【００２０】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記主検出手段が前記補助受電端子に接続された主励磁コイルからなり、前記主開閉手段が前記主給電経路に挿入され主検出手段と共に主リレーを形成する常閉接点からなり、前記補助給電経路における前記コンデンサと主検出手段との間には、コンデンサ側から主検出手段側への給電を阻止するダイオードからなる逆流阻止手段が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、逆流阻止手段によってコンデンサから主回路部への印加電圧が主検出手段にかかることを防止しているので、二次電池の充電が完了して負荷装置と充電装置との結合を解除したときに、補助給電経路を通してコンデンサから主回路部に印加される電圧を主検出手段が検出することで主開閉手段が動作することを回避できる。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項７または請求項８の発明において、前記負荷装置が、前記主開閉手段と並列に接続され、前記補助電源から前記補助受電端子に電圧が印加されているときには電路を開く第１の副開閉手段を有し、第１の副開閉手段は、補助電源から補助受電端子への電圧の印加が停止すると主開閉手段よりも短時間で閉動作する半導体スイッチからなることを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、二次電池の充電が完了して負荷装置と充電装置との結合を解除した際、第１の副開閉手段が主開閉手段よりも短時間で閉動作するから、主開閉手段が開状態から閉状態に切り替わる間でも、第１の副開閉手段を通して二次電池から主回路部へ電力供給することができる。したがって、第１の副開閉手段がない場合に比べて、補助電源と二次電池とのいずれからも主回路部への電力供給が為されない期間を短縮することができ、主開閉手段の開閉動作中に主回路部に電力供給するコンデンサの容量を小さくすることができる。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項９の発明において、前記第１の副開閉手段が、前記補助電源から前記補助受電端子への電圧の印加が停止した後、所定の閉成時間のみ電路を閉成することを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、第１の副開閉手段に電流が流れる時間は閉成時間のみであるから、当該閉成時間を比較的短く設定することによって、第１の副開閉手段に電流容量の比較的小さいものを用いることが可能になる。
【００２６】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、前記閉成時間が、前記主開閉手段の閉動作に要する時間と同じ長さに設定されていることを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、主開閉手段が開状態から閉状態に切り替わった後に、第１の副開閉手段を通して二次電池から主回路部へ電力供給される状態が継続することはないので、第１の副開閉手段に電流容量の極力小さいものを用いることができる。
【００２８】
請求項１２の発明は、請求項９の発明において、前記負荷装置が、前記二次電池から前記主開閉手段を通して前記主回路部に電力供給されているか否かを確認する給電確認手段を有し、前記第１の副開閉手段が、前記補助電源から前記補助受電端子への電圧の印加が停止した後、給電確認手段で電力供給が確認されるまで電路を閉成することを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、二次電池から主開閉手段を通して主回路部へ電力供給されていることが確認されるまでは、第１の副開閉手段を通して二次電池から主回路部へ電力供給することができるので、主回路部への電力供給が途切れることを確実に回避できる。
【００３０】
請求項１３の発明は、請求項９ないし請求項１２のいずれかの発明において、前記負荷装置が、前記主開閉手段と並列に接続された半導体スイッチからなり、前記第１の副開閉手段と同一の機能を持つ第２の副開閉手段を有することを特徴とする。
【００３１】
この構成によれば、二次電池から主回路部への電力供給は、第１および第２の両副開閉手段の並列回路を介して行われるので、第２の副開閉手段がない構成に比較して、各副開閉手段を流れる電流は小さくなり、副開閉手段に電流容量の小さいものを用いることができる。
【００３２】
請求項１４の発明は、請求項９ないし請求項１３のいずれかの発明において、前記負荷装置が、前記補助電源から前記補助受電端子に印加される電圧を検出する副検出手段と、副検出手段の検出結果に応じて前記第１の副開閉手段を開閉制御するマイクロコンピュータとを有し、当該マイクロコンピュータへの電力供給を常時前記二次電池から行うことを特徴とする。
【００３３】
この構成によれば、マイクロコンピュータに関しては電力供給源が切り替わることがないので、マイクロコンピュータを安定して動作させることができる。
【００３４】
請求項１５の発明は、二次電池を具備しており、二次電池を充電する充電用電源および主回路部に電力供給する補助電源を具備した充電装置と結合可能な負荷装置であって、二次電池との間に二次電池からの給電経路となる主給電経路が形成されるとともに常時電源を必要とする主回路部と、二次電池との間に二次電池への給電経路となる充電経路が形成されるとともに充電装置との結合時に充電用電源に接続される受電端子と、主回路部との間に主回路部への給電経路となる補助給電経路が形成されるとともに充電装置との結合時に補助電源に接続される補助受電端子とを有し、補助給電経路には、補助電源から補助受電端子に印加される電圧を検出する主検出手段が設けられ、主給電経路には、主検出手段での電圧検出時に二次電池と主回路部との間を遮断する主開閉手段が設けられていることを特徴とする。
【００３５】
この構成によれば、負荷装置と充電装置との結合時には主開閉手段によって二次電池が主回路部から切り離されるので、充電用電源から供給される電力は主回路部に供給されることがなく二次電池の充電のみに充てられることとなる。したがって、主回路部への電力供給を継続した状態で二次電池を充電しても、二次電池の両端電圧が負荷装置の動作にかかわらず安定し、二次電池の両端電圧の変化によって充電状態を検出する充電方式において正確な充電状態を検出することができるという利点がある。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は、負荷装置と充電装置との結合時には主開閉手段によって二次電池が主回路部から切り離されるので、主回路部への電力供給を継続した状態で二次電池を充電しても、二次電池の両端電圧が安定し、二次電池の両端電圧の変化によって充電状態を検出する充電方式においては正確な充電状態を検出することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
（実施形態１）
本実施形態の充電システムは、図１に示すように充放電可能な二次電池１および常時電源を必要とする主回路部２を具備した負荷装置Ａと、負荷装置Ａと結合可能であって負荷装置Ａとの結合時に二次電池１を充電する充電用電源３を具備した充電装置Ｂとを備えている。ここでは、工場内で移動する搬送台車等の移動装置を負荷装置Ａとの一例として説明するが、本発明の充電システムに用いられる負荷装置Ａは、移動装置に限らず二次電池１を電源として動作するものであればよく、たとえば電動工具などであってもよい。
【００３８】
充電装置Ｂは、充電用電源３の他、負荷装置Ａとの結合時に負荷装置Ａの主回路部２に直流電力を供給する補助電源４を具備し、さらに、充電用電源３に接続された給電端子５と、補助電源４に接続された補助給電端子６とを有している。充電用電源３および補助電源４は１つの充電側筐体（図示せず）内に収容されており、給電端子５および補助給電端子６はいずれも充電側筐体の表面に配設されることにより、充電側筐体の外側から充電用電源３、補助電源４への接続を可能としている。給電端子５および補助給電端子６の各々は、充電用電源３および補助電源４の正極、負極にそれぞれ対応するように２個ずつ設けられている。
【００３９】
負荷装置Ａは、充電装置Ｂとの結合時に充電装置Ｂの給電端子５に接続される受電端子７と、充電装置Ｂとの結合時に充電装置Ｂの補助給電端子６に接続される補助受電端子８とを有している。二次電池１および主回路部２は１つの負荷側筐体（図示せず）内に収容されており、受電端子７および補助受電端子８はいずれも負荷側筐体の表面であって、充電装置Ｂと負荷装置Ａとの結合時において充電装置Ｂの給電端子５および補助給電端子６のそれぞれと対応する位置に配置されている。受電端子７および補助受電端子８の各々は、給電端子５および補助給電端子６の正極、負極にそれぞれ対応するように２個ずつ設けられている。
【００４０】
負荷装置Ａの負荷側筐体内においては、二次電池１の正極、負極が一対の充電経路９によって受電端子７の正極、負極にそれぞれ接続されるとともに、主回路部２の正極、負極が一対の補助給電経路１０によって補助受電端子８の正極、負極にそれぞれ接続される。さらに、二次電池１の正極、負極と主回路部２の正極、負極とは後述の接点１４を介して一対の主給電経路１１によってそれぞれ接続される。
【００４１】
ところで、本実施形態の負荷装置Ａは、補助電源４から補助受電端子８に印加される電圧を検出する主検出手段と、主検出手段での電圧検出時に二次電池１と主回路部２との間を遮断する主開閉手段とを有している。ここでは、主検出手段は一対の補助給電経路１０間に接続された励磁コイル（主励磁コイル）１３からなり、主開閉手段は二次電池１と主回路部２との間の主給電経路１１に挿入され励磁コイル１３と共に主リレー１２を形成する接点１４からなる。主リレー１２の接点１４は、励磁コイル１３の非励磁時にはオン、励磁コイル１３の励磁時にオフとなる常閉接点（ｂ接点）であって、一対の主給電経路１１の各々に挿入されている。すなわち、補助電源４から補助受電端子８へ電力が供給されると、主リレー１２の励磁コイル１３が励磁され接点１４が開くことで二次電池１と主回路部２との間は遮断される。ここで、励磁コイル１３が二次電池１の出力によって励磁されることがないように、補助給電経路１０における主給電経路１１の接続点と励磁コイル１３との間には主給電経路１１側をカソードとするダイオード（逆流阻止手段）Ｄ１を挿入し、二次電池１から励磁コイル１３への通電を阻止している。
【００４２】
以上説明した構成の充電システムによれば、負荷装置Ａと充電装置Ｂとの結合時には、負荷装置Ａの受電端子７が充電装置Ｂの給電端子５を介して充電用電源３に接続されるとともに、負荷装置Ａの補助受電端子８が充電装置Ｂの補助給電端子６を介して補助電源４に接続される。これにより、受電端子７に接続されている二次電池１は充電用電源３からの供給電力により充電され、一方、補助受電端子８に接続されている主回路部２は補助電源４からの供給電力を受けて動作可能となる。このとき、補助電源４が補助受電端子８に接続されることで、主リレー１２の励磁コイル１３が励磁されて主給電経路１１上の接点４がオフとなるので、二次電池１は主回路部２から切り離される。したがって、充電用電源３から供給される電力は主回路部２に供給されることなく、二次電池１の充電のみに充てられることとなり、その結果、補助電源４から主回路部２への電力供給により負荷装置Ａを動作させた状態で二次電池１を充電しても、二次電池１の両端電圧は負荷装置Ａの動作にかかわらず安定することとなり、二次電池１の両端電圧の変化によって充電状態を検出する充電方式において正確な受電状態を検出することができる。
【００４３】
しかも、上述のように充電用電源３からの供給電力は、二次電池１の充電のみに充てられるので、従来例のように充電用電源３からの供給電力が主回路部２にも供給される場合に比べて、二次電池１の充電効率がよくなり二次電池１の充電に要する時間を短縮することができる。また、補助電源４から供給される電力は主回路部２のみに供給され、二次電池１の充電に充てられることがないので、二次電池１の残容量にかかわらず主回路部２に対して安定した電力供給が可能となり、主回路部２への電力供給を継続した状態で二次電池１を充電しても、負荷装置Ａの動作が安定するという利点もある。
【００４４】
ところで、本実施形態の負荷装置Ａでは、図１に示すように負荷装置Ａを移動させる動力源となるモータ２０を駆動するドライバ回路２１と、ドライバ回路２１に比べて消費電力が小さく、ドライバ回路２１を制御することで負荷装置Ａの移動を制御する制御回路（図示せず）とを有しており、ドライバ回路２１と制御回路とでそれぞれ個別に電力供給を受けている。なお、図２〜６ではモータ２０およびドライバ回路２１の図示を省略している。
【００４５】
ここにおいて、消費電力の小さい制御回路は、充電中にも補助電源４から電力供給を受けて動作可能な主回路部２に含まれ、ドライバ回路２１は、主回路部２内に設けられた図示しない接点を介して二次電池１から電力供給されるように構成される。主回路部２内の接点は、モータ２０を駆動する必要がないとき（たとえば二次電池１の充電中）にはオフ、モータ２０を駆動する必要が生じたときにはオンするように制御される。そのため、二次電池１の充電中に主回路部２への電力供給を行う補助電源４は二次電池１に比べて出力の小さいものを用いることができる。この負荷装置Ａは、工場内での自己位置を検出しながら自走するものであって、主回路部２に含まれた制御回路において、工場内での自己位置を示す位置情報を保持するように構成されている。そのため、主回路部２への電源供給が停止すると上記位置情報が失われることにより、負荷装置Ａをすぐに動作させることができなくなるという不具合を生じるが、本実施形態では、主回路部２への電力供給が常時行われるので、このような不具合を回避することができる。
【００４６】
なお、上記実施形態では主検出手段および主開閉手段の具体的構成として主リレー１２を用いた例を示したが、この例に限るものではなく、たとえばトランジスタ等のスイッチング素子を適宜用いて構成される回路によって、機械接点を持たない主検出手段および主開閉手段を構成するようにしてもよい。
【００４７】
（実施形態２）
本実施形態の充電システムは、負荷装置Ａが、図２に示すように充電装置Ｂとの結合時以外には受電端子７と補助受電端子８との両方を二次電池１から切り離す補助リレー１５を有する点が実施形態１の充電システムと相違する。
【００４８】
補助リレー１５は、主リレー１２と同様に補助電源４から補助受電端子８への供給電力を検出するように一対の補助給電経路１０間に接続された励磁コイル（補助励磁コイル）１６と、二次電池１と受電端子７との間の充電経路９に挿入された第１の接点１７と、補助受電端子８と主給電経路１１との間の補助給電経路１０に挿入された第２の接点１８とを具備する。ここで、補助リレー１５の第１の接点１７は充電経路９における主給電経路１１との接続点よりも受電端子７側に挿入されており、第１の接点１７がオフしても主給電経路１１が二次電池１から切り離されることはない。また、主リレー１２の励磁コイル１３および補助リレー１５の励磁コイル１６は補助給電経路１０における主給電経路１１との接続点よりも補助受電端子８側に接続されており、補助リレー１５の第２の接点１８は補助給電経路１０における主給電経路１１との接続点と両励磁コイル１３，１６との間に挿入されている。補助リレー１５の第１および第２の接点１７，１８はいずれも、励磁コイル１６の非励磁時にはオフ、励磁コイル１６の励磁時にオンとなる常開接点（ａ接点）であって、第１の接点１７は充電経路９の正極側に挿入され、第２の接点１８は一対の補助給電経路１０の各々に挿入されている。
【００４９】
すなわち、補助電源４から補助受電端子８へ電力が供給されていないときには、補助リレー１５の励磁コイル１６が励磁されず第１および第２の接点１７，１８が開くことで受電端子７および補助受電端子８との両方が二次電池１から切り離される。ここで、主リレー１２および補助リレー１５の各励磁コイル１３，１６と二次電池１との間には、常閉接点からなる主リレー１２の接点１４と常開接点からなる補助リレー１５の第２の接点１８とが直列に介在しており、これら両接点１４，１８が同時にオンすることはない。要するに、補助リレー１５における励磁コイル１６と第２の接点１８とは、補助電源４以外から主回路部２への印加電圧が主リレー１２の励磁コイル１３にかかることを防止する逆流阻止手段としても機能するので、補助給電経路１０上のダイオードＤ１は本実施形態では省略している。なお、逆流阻止用励磁コイルおよび常開接点を有した逆流阻止用リレー、あるいはダイオードＤ１からなる逆流阻止手段を、補助リレー１５と別に設けてもよい。
【００５０】
以上説明した構成の充電システムによれば、負荷装置Ａと充電装置Ｂとの結合時には、補助電源４が補助受電端子８に接続され、補助リレー１５の励磁コイル１６が励磁されて第１および第２の接点１７，１８がオンし、実施形態１と同様に充電用電源３から二次電池１に電力供給されるとともに補助電源４から主回路部２に電力供給されることになる。一方、負荷装置Ａと受電装置Ｂとの結合を解除すると、補助電源４から補助受電端子８への電力供給が停止し、補助リレー１５の励磁コイル１６が非励磁となり第１および第２の接点１７，１８がオフとなるので、受電端子７が二次電池１から切り離されるとともに、補助受電端子８が二次電池１から切り離されることとなる。要するに、負荷装置Ａと充電装置Ｂとが結合されていない状態では、受電端子７および補助受電端子８はいずれも二次電池１から切り離され、結果的に通電状態の受電端子７や通電状態の補助受電端子８が露出することを回避できる。
【００５１】
ところで、補助リレー１５として、図３に示すように第１および第２の接点１７，１８に加えて、接点出力を主回路部２に出力する第３の接点１９を有したリレーを用いてもよい。第３の接点１９は第１および第２の接点１７，１８と同様に常開接点とする。図３の例では、補助リレー１５の開閉状態に基づいて主リレー１２の接点１４の開閉状態を検出し、検出結果に応じて主回路部２の動作モードを切り替えるモード切替手段（図示せず）を主回路部２に設けてある。モード切替手段は、第３の接点１９の接点出力を用いて負荷装置Ａと充電装置Ｂとが結合状態にあるか否か、つまり二次電池１が充電中か否かを検出することができる。したがって、主回路部２に対して二次電池１から電力供給される非充電時には運転モードで主回路部２を動作させ、主回路部２に対して補助電源４から電力供給される充電時には駆動部の運転を禁止することで消費電力を抑えた充電モードで主回路部２を動作させるというように、二次電池１の充電時と非充電時とで異なる動作モードを採用可能となる。
【００５２】
また、本実施形態では第１および第２の接点１７，１８を共通の励磁コイル１６で駆動する１つのリレーによって補助リレー１５を構成する例を示したが、図４に示すように第１および第２の各接点１７，１８にそれぞれ個別のリレーを採用するようにしてもよい。この場合、第１の接点１７に対応する第１の励磁コイル１６ａと第２の接点１８に対応する第２の励磁コイル１６ｂとはいずれも一対の補助給電経路１０間に接続され、補助電源４から補助受電端子８へ電力が供給されていないときには、第１および第２のいずれの励磁コイル１６ａ，１６ｂも励磁されず第１および第２の接点１７，１８はオフとなる。
【００５３】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００５４】
（実施形態３）
本実施形態の充電システムは、図５に示すように一対の補助給電経路１０間に接続されたコンデンサＣ１を負荷装置Ａに付加した点が実施形態１の充電システムと相違する。
【００５５】
コンデンサＣ１は、主回路部２における一対の補助給電経路１０の接続端である電源入力端間に接続されており、主回路部２に対して二次電池１あるいは補助電源４から電力供給がされている間に充電される。ここで、コンデンサＣ１としては、少なくとも主リレー１２の接点１４の開閉動作に要する時間に亘って主回路部２に電力供給可能な容量を持つものを用いる。
【００５６】
この構成によれば、負荷装置Ａの主回路部２への電力供給源が、二次電池１から補助電源４に切り替わる際あるいは補助電源４から二次電池１に切り替わる際に、電圧変動や瞬時停電が生じたとしても、コンデンサＣ１に蓄積されている電力が主回路部２に供給されることとなり、結果的に負荷装置Ａの動作が不安定になることを回避することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、補助給電経路１０における主給電経路１１の接続点と励磁コイル１３との間に主給電経路１１側をカソードとして挿入されたダイオードＤ１が、コンデンサＣ１に蓄積された電荷が励磁コイル１３に逆流することを防止する逆流阻止手段としても機能する。要するに、ダイオードＤ１を設けたことによって、励磁コイル１３がコンデンサＣ１の出力によって励磁されることはなく、結果的に、負荷装置Ａと充電装置Ｂとの結合を解除することで補助電源４から補助受電端子８への電力供給を停止した後、コンデンサＣ１に蓄積されている電荷によって主リレー１２の励磁コイル１３が励磁され接点１４が二次電池１と主回路部２との間を遮断した状態を保持してしまうことはない。
【００５８】
ところで、本実施形態の他の構成例として、図６に示すように、実施形態２で説明したように負荷装置Ａと充電装置Ｂとの結合時以外には受電端子７と補助受電端子８との両方を二次電池１から切り離す補助リレー１５を負荷装置Ａに付加してもよい。この場合、上記ダイオードＤ１は、補助給電経路１０における主給電経路１１の接続点と補助リレー１５の第２の接点１８との間に挿入され、主リレー１２の励磁コイル１３だけでなく補助リレー１５の励磁コイル１６についても、コンデンサＣ１に蓄積された電荷によって励磁されることを防止する。したがって、補助電源４から補助受電端子８への電力供給の停止後、補助リレー１５の第１および第２の接点１７，１８が受電端子７および補助受電端子８を二次電池１に接続した状態を保持してしまうことはない。
【００５９】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００６０】
（実施形態４）
本実施形態の充電システムは、図７に示すように主リレー１２の接点１４と並列に接続された第１の副開閉手段としての半導体スイッチ２４を具備する第１の副リレー２２を負荷装置Ａに付加した点が実施形態３の充電システムと相違する。
【００６１】
副リレー２２は、前記半導体スイッチ２４が、後述するマイクロコンピュータ（以下、マイコンと略称する）の出力ポートからの出力を受けてオンオフするように構成される。前記半導体スイッチ２４は、マイコン２６（図８参照）の出力発生時にオンするものであって、一対の主給電経路１１の各々に挿入されている。ここで、一対の補助給電経路１０間には、補助電源４から補助受電端子８に印加される電圧を検出する副検出手段２５が接続されており、この副検出手段２５の出力をマイコン２６の入力ポートに接続してある。なお、副検出手段２５としてはたとえばフォトカプラなどが用いられる。
【００６２】
マイコン２６は、入力ポートへの入力に応じて出力ポートから出力を発生するものであって、副検出手段２５での電圧検出時に出力を停止し、一方、副検出手段２５で電圧が検出されなくなると直後に出力を発生するようにプログラムされている。しかして、負荷装置Ａと充電装置Ｂとの結合時においては、補助電源４が補助受電端子８に接続され、補助電源４から補助受電端子８へ電力供給されるので、副検出手段２５の出力を受けてマイコン２６の出力ポートの出力が停止し、副リレー２２の半導体スイッチ２４が開くことで二次電池１と主回路部２との間は遮断される。このとき、主リレー１２もまた、励磁コイル１３が励磁されるため接点１４がオフとなる。
【００６３】
一方、負荷装置Ａと充電装置Ｂとの結合が解除されると、補助電源４から補助受電端子８への電力供給が停止するので、副検出手段２５からマイコン２６への入力がなくなり、マイコン２６の出力ポートに出力が発生して半導体スイッチ２４がオンすることで二次電池１と主回路部２とが接続される。このとき、主リレー１２もまた、励磁コイル１３への入力がなくなり励磁コイル１３が非励磁となるため接点１４がオンする。
【００６４】
ところで、本実施形態では、主リレー１２として電流容量（接点容量）の十分に大きなメカニカルリレー（機械式リレー）を用いるのに対し、副リレー２２としては、主リレー１２に比較して電流容量が小さいものの開閉動作に要する時間が短い半導体リレーを用いている。そのため、補助電源４から補助受電端子８への電力供給が停止すると、上述したように主リレー１２の接点１４および副リレー２２の半導体スイッチ２４をオンするものの、実際に接点１４，半導体スイッチ２４がオンして電流を流すことができる状態（閉状態）に移行するタイミングにずれを生じる。
【００６５】
すなわち、負荷装置Ａと受電装置Ｂとの結合が解除され、補助電源４から補助受電端子８への電力供給が停止すると、直後に副リレー２２の半導体スイッチ２４がオンして二次電池１と主回路部２とを接続し、その後、主リレー１２の接点１４がオンする。要するに、副リレー２２がなければ、補助電源４から補助受電端子８への電力供給が停止した後、主リレー１２の接点１４がオンするまでに、補助電源４と二次電池１とのいずれからも主回路部２に対する電力供給が為されない期間（以下、瞬停期間という）が存在するが、本実施形態の構成によれば、副リレー２２の半導体スイッチ２４が主リレー１２の接点１４よりも先にオンすることで二次電池１から主回路部２への電力供給を早期に開始させるので、前記瞬停期間を短縮することが可能である。
【００６６】
ここに、前記瞬停期間においてはコンデンサＣ１に蓄積された電力によって主回路部２の動作電力を賄うので、上述したように瞬停期間を短縮することができれば、結果的にはコンデンサＣ１の容量を小さくすることが可能となる。
【００６７】
また、ここでは副リレー２２として主リレー１２よりも電流容量が小さい半導体リレーを用いているので、副リレー２２に大きな電流を流し続けることは望ましくない。その対策として、マイコン２６においては、半導体スイッチ２４をオンする期間を副検出手段２５で電圧が検出されなくなってから所定の閉成時間の間のみとするようにプログラムされている。すなわち、副リレー２２の半導体スイッチ２４は、主リレー１２の接点１４のように補助電源４から補助受電端子８への電力供給が停止している間オンし続けるのではなく、補助電源４から補助受電端子８への電力供給が停止した時点から前記閉成時間が経過すればオフとなる。
【００６８】
これにより、補助電源４から補助受電端子８への電力供給が停止した直後には副リレー２２の半導体スイッチ２４を通して二次電池１から主回路部２へ電力供給をさせることが可能となるものの、閉成時間の経過後には副リレー２２の半導体スイッチ２４を通して二次電池１から主回路部２へ電力供給されることはない。したがって、閉成時間を比較的短く設定すれば、副リレー２２として半導体スイッチ２４の電流容量が比較的小さいものを用いることが可能である。
【００６９】
閉成時間の設定方法の具体例としては、主リレー１２の接点１４の閉動作に要する時間に基づいて閉成時間の長さを決めることが望ましい。つまり、副リレー２２の半導体スイッチ２４は、主リレー１２の接点１４が開状態から閉状態に移行するまでの間にオンしていれば十分であるから、閉成時間は、主リレー１２の閉動作（開状態から閉状態に移行する動作）に要する時間と同じ長さに設定すればよい。この場合、主回路部２への電力供給源が補助電源４から二次電池１に切り替わるまでの瞬停期間にのみ副リレー２２の半導体スイッチ２４に電流が流れることとなり、瞬停期間を過ぎれば副リレー２２の半導体スイッチ２４に電流が流れることはないので、副リレー２２として電流容量の極力小さいものを用いることができる。
【００７０】
ここにおいて、副検出手段２５の検出結果に応じて副リレー２２の半導体スイッチ２４を開閉制御するマイコン２６は、図８に示すように負荷装置Ａにおいて主回路部２とは別に設けられており、マイコン２６の電源入力端子は主給電経路９における補助リレー１５の第１の接点１７よりも二次電池１側に接続されている。しかして、マイコン２６への電力供給は、二次電池１が充電中か否かに関わらず、常時二次電池１から行われることとなる。その結果、マイコン２６に関しては電力供給源が切り替わることがないので、マイコン２６の動作を安定させることができるという利点がある。
【００７１】
ところで、本実施形態の他の構成例として、図９に示すように第１の副リレー２２の半導体スイッチ２４と並列に接続される半導体スイッチ２４’を具備し、第１の副リレー２２と同一の機能を持つ第２の副リレー２２’を付加したものが考えられる。図９の構成では、第２の副リレー２２’の半導体スイッチ２４’に関しても第１の副リレー２２の半導体スイッチ２４と同タイミングでオンオフ制御され、第１の副リレー２２の半導体スイッチ２４が第１の副開閉手段を構成し、第２の副リレー２２’の半導体スイッチ２４’が第２の副開閉手段を構成する。これにより、閉成時間内において、二次電池１から主回路部２への電力供給は、第１および第２の両副リレー２２，２２’の半導体スイッチ２４，２４’を介して行われるので、第１の副リレー２２の半導体スイッチ２４のみに電流が流れる場合に比べて、各半導体スイッチ２４，２４’を流れる電流が小さくなる。したがって、副リレー２２，２４’として、電流容量のより小さいものを用いることが可能となる。
【００７２】
その他の構成および機能は実施形態３と同様である。
【００７３】
（実施形態５）
本実施形態の充電システムは、図１０に示すように負荷装置Ａにおける主給電経路１１上に二次電池１から主回路部２への給電の有無を確認する給電確認手段２７を設けた点が実施形態４の充電システムと相違する。
【００７４】
給電確認手段２７は、主給電経路１１上において主リレー１２の接点１４よりも二次電池１側に挿入されており、主給電経路１１を流れる電流を検出することによって、二次電池１から主リレー１２の接点１４を通して主回路部２へ電力供給されているか否かを確認する。ここで、給電確認手段２７にて主回路部２への電力供給が確認されたときにマイコン２６に入力が発生するように、給電確認手段２７の出力はマイコン２６の入力ポートに接続されている。なお、給電確認手段２７としてはたとえばフォトカプラなどが用いられる。
【００７５】
マイコン２６は、給電確認手段２７からの入力があったとき（つまり、二次電池１から主リレー１２の接点１４を通して主回路部２へ電力供給されたとき）に、半導体スイッチ２４をオフとするようにプログラムされている。しかして、副リレー２２の半導体スイッチ２４は、補助電源４から補助受電端子８への電力供給が停止した後、二次電池１から主リレー１２の接点１４を通して主回路部２への電力供給が再開されるまでの間オンし、電力供給が再開されるとオフすることとなる。
【００７６】
これにより、閉成時間を予め設定することなく、主回路部２への電力供給源が補助電源４から二次電池１に切り替わるまでの瞬停期間にのみ副リレー２２の半導体スイッチ２４に電流を流すことができ、瞬停期間を過ぎれば（つまり、主リレー１２の接点１４がオンした後は）副リレー２２の半導体スイッチ２４に電流が流れることはないので、副リレー２２として電流容量の極力小さいものを用いることができる。さらに、本実施形態の構成によれば、二次電池１から主リレー１２の接点１４を通って主回路部２への電力供給が再開されたことが確認された後に副リレー２２の半導体スイッチ２４がオフするので、主リレー１２の閉動作に要する時間にばらつきがあるような場合でも、主リレー１２の接点１４を通って主回路部２への電力供給が再開されるまでは確実に副リレー２２の半導体スイッチ２４をオンすることができる。
【００７７】
その他の構成および機能は実施形態４と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施形態１の構成を示す概略回路図である。
【図２】本発明の実施形態２の構成を示す概略回路図である。
【図３】同上の他の構成を示す概略回路図である。
【図４】同上のさらに他の構成を示す概略回路図である。
【図５】本発明の実施形態３の構成を示す概略回路図である。
【図６】同上の他の構成を示す概略回路図である。
【図７】本発明の実施形態４の構成を示す概略回路図である。
【図８】同上の構成を示す概略回路図である。
【図９】同上の他の構成例を示す概略回路図である。
【図１０】本発明の実施形態５の構成を示す概略回路図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  二次電池
２  主回路部
３  充電用電源
４  補助電源
７  受電端子
８  補助受電端子
９  充電経路
１０  補助給電経路
１１  主給電経路
１２  主リレー
１３  （主）励磁コイル
１４  （常閉）接点
１５  補助リレー
１６  （補助）励磁コイル
１７  第１の（常開）接点
１８  第２の（常開）接点
２４  半導体スイッチ（第１の副開閉手段）
２４’  半導体スイッチ（第２の副開閉手段）
２５  副検出手段
２６  マイクロコンピュータ
２７  給電確認手段
Ａ  負荷装置
Ｂ  充電装置
Ｃ１  コンデンサ
Ｄ１  ダイオード（逆流阻止手段）
【図１】
0005033054.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005033054.tif 000007
【図７】
0005033054.tif 000008
【図８】
0005033054.tif 000009
【図９】
0005033054.tif 000010
【図１０】
0005033054.tif 000011