JP2007006628A - 充電器およびそれを用いる電動工具セット - Google Patents

Abstract

【課題】 装着された二次電池の温度が電池保護温度以上であると、制御回路が充電電流制御回路を制御し、前記二次電池への充電電流の供給を停止もしくは開始させないようにした充電器において、充電できない状態が不所望に継続してしまうことを未然に防止する。
【解決手段】 充電器１には雰囲気温度検出回路１３が設けられており、制御回路１２は、電池温度検出回路１８の検出結果に応答して、たとえば定電流−定電圧充電を行うとともに、前記雰囲気温度検出回路１３の検出結果が雰囲気高温判定温度以上であると、そのことを雰囲気温度高温異常表示部１４に表示させる。したがって、充電器１の設置場所に直射日光が当るなどして、高温で、電池温度の検出結果がすぐに電池保護温度以上に達してしまい、充電が停止する場合に、使用者にその原因を報知することができる。これによって、使用者は前記設置場所を日陰に移すなどの対策を講じることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、二次電池を充電する充電器およびその充電器を電動工具の二次電池の充電に用いるようにした電動工具セットに関する。

前記二次電池の充電器では、装着された充電すべき二次電池に対して、制御手段が、充電電流制御手段を制御し、たとえば最初は定電流で充電を行い（定電流充電）、充電電圧が予め定める電圧まで達した後は、その電圧を維持もしくは超えないように充電電流を徐々に低下させてゆき、略０まで低下させる（定電圧充電）ことで、満充電まで充電が行われるようになっている。

一方、二次電池には、それぞれ電池保護温度および復帰温度が設定されており、特許文献１では、温度検出手段を充電器または二次電池に内蔵して、周囲温度を検出し、その検出された温度が、前記電池保護温度以上であると、前記制御手段は前記充電電流制御手段を制御し、二次電池への充電電流の供給を停止させるように構成されている。また、前記周囲温度が復帰温度を下回ると、充電可能となる。
特開平７−１４７７３０号公報

しかしながら上述の従来技術では、充電が停止しても、使用者はその原因が分らず、故障と判断してしまう虞がある。また、たとえば炎天下に大きい負荷で使用したり、舗装路上に放置したりして高温になった電池パックを充電器に装着した時点では、その電池パックが高温で、使用者は、たとえその時点では充電できないことが認識できたとしても、装着したままで放置すれば、温度が低下して充電が開始されるものと考えてしまう。しかしながら、充電器の設置場所に直射日光が当るなどして、雰囲気温度も高温であれば、電池温度の検出結果がすぐに前記電池保護温度以上に達してしまい、充電が停止してしまう。このような場合、充電できない状態が不所望に継続してしまい、たとえば工事現場で昼休みに充電をしたつもりが、充電できておらず、電動工具を使用できなくなってしまうという問題がある。

本発明の目的は、充電できない原因を使用者に報知することができる充電器およびそれを用いる電動工具セットを提供することである。

本発明の充電器は、装着された充電すべき二次電池に内蔵される電池温度検出手段の検出結果に応答し、検出温度が予め定める第１の温度以上であると、制御手段が充電電流制御手段を制御し、前記二次電池への充電電流の供給を停止もしくは開始させないようにした充電器において、周囲の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、表示手段とを含み、前記制御手段は、前記雰囲気温度検出手段の検出結果に応答し、検出温度が予め定める第２の温度以上であると、前記表示手段に、雰囲気温度が高温であることを表示させることを特徴とする。

上記の構成によれば、制御手段が、充電電流制御手段を制御し、装着された充電すべき二次電池に対して、たとえば最初は定電流で充電を行い（定電流充電）、充電電圧が予め定める電圧まで達した後はその電圧を維持もしくは超えないように充電電流を徐々に低下させてゆき、略０まで低下させる（定電圧充電）ことで、満充電まで充電を行うとともに、二次電池に内蔵される電池温度検出手段の検出結果に応答し、検出温度が予め定める第１の温度（電池保護温度）以上であると、前記二次電池への充電電流の供給を停止もしくは開始させないようにした充電器において、さらに雰囲気温度検出手段および表示手段を設け、前記雰囲気温度検出手段による検出結果が、予め定める第２の温度（雰囲気高温判定温度）以上であると、前記制御手段は、前記表示手段に、雰囲気温度が高温であることを表示させる。

したがって、充電器の設置場所に直射日光が当るなどして、高温で、電池温度の検出結果がすぐに前記第１の温度（電池保護温度）以上に達してしまい、充電が停止したり、開始しなかったりする場合に、使用者にその原因を報知することができる。これによって、使用者は前記設置場所を日陰に移すなどの対策を講じることができ、充電できない原因が分らずに、充電できない状態が不所望に継続してしまうことを未然に防止することができる。

また、本発明の充電器では、前記制御手段は、前記電池温度検出手段の検出結果が前記第１の温度未満であっても、雰囲気温度検出手段の検出結果から、雰囲気温度が前記第１の温度以上である場合、または前記雰囲気温度と前記第１の温度との差が予め定める値以内である場合には、前記充電電流制御手段を制御し、前記二次電池への充電電流の供給を停止もしくは開始させないようにすることを特徴とする。

上記の構成によれば、前述のように電池温度検出によって充電停止を行うようにし、その電池温度が前記第１の温度（電池保護温度）より低く、これによる充電停止が行われなくても、雰囲気温度が前記第１の温度（電池保護温度）以上の非常に高い状態、または前記雰囲気温度が前記第１の温度（電池保護温度）より低くても、その差が予め定める値以内の僅かである状態では、前記制御手段は、充電電流制御手段に、前記二次電池への充電電流の供給を停止もしくは開始させないようにする。

したがって、雰囲気温度が高温であり、充電を開始してもすぐに充電停止状態になるような場合、電池温度が前記第１の温度（電池保護温度）より低くても充電を停止もしくは開始させないようにするので、二次電池へのストレスをさらに抑えることができる。

さらにまた、本発明の充電器は、装着される前記二次電池の種類を判別し、その判別結果に応じて前記第１の温度または予め定める値の少なくとも一方を変化する判別手段をさらに備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、電池温度が前記第１の温度（電池保護温度）より低く、これによる充電停止が行われなくても、雰囲気温度と第１の温度（電池保護温度）との差が予め定める値以内の僅かである状態では、前記制御手段が充電を停止するにあたって、その判定の閾値となる前記予め定める値を、二次電池の種類に応じて変化する。または前記第１の温度を、二次電池の種類に応じて変化する。

したがって、同じ充電器で複数種類の二次電池を充電できるようにしても、それぞれに適切に充電停止の判定を行うことができる。

また、本発明の充電器は、前記雰囲気温度検出手段を、冷却用の外気の吸込み口付近もしくは前記吸込み口から二次電池冷却用の風を吹出す吐出口までの風路に設けることを特徴とする。

上記の構成によれば、前記充電電流制御手段などの発熱部分の影響を受けずに、雰囲気温度を正確に検出することができる。

さらにまた、本発明の電動工具セットは、前記の充電器を用いることを特徴とする。

上記の構成によれば、充電できない原因が分らずに、充電できない状態が不所望に継続してしまうことを未然に防止することができる電動工具セットを実現することができる。

本発明の充電器は、以上のように、装着された二次電池に内蔵される電池温度検出手段の検出結果に応答し、検出温度が予め定める第１の温度（電池保護温度）以上であると、制御手段が充電電流制御手段を制御し、前記二次電池への充電電流の供給を停止もしくは開始させないようにした充電器において、雰囲気温度検出手段および表示手段を設け、前記雰囲気温度検出手段による検出結果が、予め定める第２の温度（雰囲気高温判定温度）以上であると、前記制御手段は、前記表示手段に、雰囲気温度が高温であることを表示させる。

それゆえ、充電器の設置場所に直射日光が当るなどして、高温で、電池温度の検出結果がすぐに前記第１の温度（電池保護温度）以上に達してしまい、充電が停止したり、開始しなかったりする場合に、使用者にその原因を報知することができる。これによって、使用者は前記設置場所を日陰に移すなどの対策を講じることができ、充電できない原因が分らずに、充電できない状態が不所望に継続してしまうことを未然に防止することができる。

さらにまた、本発明の電動工具セットは、以上のように、前記の充電器を用いる。

それゆえ、充電できない原因が分らずに、充電できない状態が不所望に継続してしまうことを未然に防止することができる電動工具セットを実現することができる。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の一形態に係る電動工具セットにおける充電器１および二次電池２の電気的構成を示すブロック図である。この充電器１は、大略的に、装着された充電すべき二次電池２に対して、商用電源３からの電力を変換して、たとえば最初は定電流で充電を行い（定電流充電）、充電電圧が予め定める電圧まで達した後は、その電圧を維持もしくは超えないように充電電流を徐々に低下させてゆき、略０まで低下させる（定電圧充電）ことで、満充電まで充電を行う、定電流−定電圧方式の充電器である。

このため、前記充電器１内には、前記商用電源３からの電力を所望とする電圧および電流に変換して、充電端子Ｐ１，Ｐ２から二次電池２に与える充電電流制御回路１１と、前記充電電流制御回路１１を制御する制御回路１２と、該充電器１の周囲の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出回路１３と、雰囲気温度高温異常表示部１４と、電池温度高温異常表示部１５と、前記商用電源３からの電力を所望の直流電圧に降圧および安定化させ、前記の各部に電源供給を行う電源回路１６とを備えて構成される。

一方、二次電池２は、１または複数個が直並列に接続される電池セル１７と、電池温度検出回路１８とを備えて構成される。前記電池セル１７は前記充電端子Ｐ１，Ｐ２間に接続され、前記電池温度検出回路１８へは、前記電源回路１６から、ハイ側の電源端子Ｐ３およびＧＮＤ側の前記充電端子Ｐ２を介して電源供給が行われる。電池温度検出回路１８の検出結果は、検出端子Ｐ４から前記制御回路１２へ入力される。

前記雰囲気温度検出回路１３および電池温度検出回路１８は、サーミスタなどから成り、それぞれの周囲温度に対応した電圧を前記制御回路１２に与える。制御回路１２は、充電時に、電池温度検出回路１８の検出結果に応答し、検出温度が予め定める第１の温度である電池保護温度以上であると、充電待機モードとなり、前記充電電流制御回路１１に、二次電池２への充電電流の供給を停止もしくは開始させないようになっている。電池温度が低下し、前記電池保護温度よりも低い復帰温度以下となると、充電電流の供給を再開もしくは開始させる。

注目すべきは、本発明の充電器１では、制御回路１２は、前記電池温度検出回路１８の検出結果に応答して、前記定電流−定電圧充電を行うとともに、該充電器１側に備える雰囲気温度検出回路１３の検出結果に応答し、検出した雰囲気温度が予め定める第２の温度である雰囲気高温判定温度以上であると、そのことを雰囲気温度高温異常表示部１４に表示させることである。また、前記のように電池温度検出回路１８の検出結果が電池保護温度以上である場合、制御回路１２は、充電電流の供給を停止もしくは開始させないようにするとともに、そのことを電池温度高温異常表示部１５に表示させる。

さらにまた、前記制御回路１２は、前記電池温度検出回路１８の検出結果が前記電池保護温度未満であっても、雰囲気温度検出回路１３の検出結果から、雰囲気温度が前記電池保護温度以上である場合、または前記雰囲気温度と前記電池保護温度との差が予め定める値以内である場合も前記充電待機モードとなり、前記充電電流制御回路１１に、前記二次電池２への充電電流の供給を停止もしくは開始させないようにするとともに、そのことを雰囲気温度高温異常表示部１４に表示させる。

図２は充電器１の構造を示す平面図であり、図３はその底面図であり、図４は縦断面図である。充電器１の一端部には、二次電池２の挿入孔２１が形成されており、該挿入孔２１に二次電池２が挿入されると、前記各端子Ｐ１〜Ｐ４が電気的に導通する。前記挿入孔２１付近には、二次電池２を充電している際に冷却用の風を吹出す吐出口２２が設けられており、底面において、この吐出口２２に対応する位置には、冷却用の外気を導入する吸込み口２３が設けられている。前記吐出口２２と吸込み口２３との間は、ダクト２４によって風路が形成されており、その風路内にファン２５が設けられている。

そして、前記雰囲気温度検出回路１３が、前記吸込み口２３または風路（図４では吸込み口２３）に設けられている。一方、充電器１内で残余の領域には、前記充電電流制御回路１１や制御回路１２が設けられており、これらの回路１１，１２からの発熱は、通気口２９から排出され、前記ダクト２４によって区画された前記風路は、これらの回路１１，１２からの発熱の影響を受けずに、前記雰囲気温度検出回路１３は、該充電器１の周囲温度を正確に検出することができる。前記雰囲気温度検出回路１３は、吐出口２２から吸込み口２３までの風路内の何れに設けられてもよいが、前記ファン２５によって回路１１，１２からの熱を排出する場合は、吸込み口２３に設けられればよい。

充電器１の上面には、表示部２６が設けられており、取り扱い説明や充電完了の表示などが行われるとともに、該表示部２６の一角に、前記雰囲気温度高温異常表示部１４および電池温度高温異常表示部１５が設けられている。これらの表示部１４，１５は、表示部２６全体が液晶パネルなどで形成されて、その異常を表示すべきときに文字表示を行うようにしてもよく、また図２で示すように、前記表示部２６には予め文字などを印刷しておき、発光ダイオードなどで表示を行うようにしてもよい。さらにまた、本発明の表示としては、上述のような視覚的な表示に限らず、音声表示であってもよく、視覚表示と音声表示とが併用されてもよい。

図５は、上述のような制御回路１２の動作を説明するためのフローチャートである。二次電池２が挿入孔２１に挿入されると、ステップＳ１に移り、雰囲気温度検出回路１３によって充電器１の周囲の雰囲気温度が検出される。次にステップＳ２では、電池温度検出回路１８によって電池温度が検出される。ステップＳ３では、前記電池温度が前記電池保護温度以上であるか否かが判断され、電池保護温度以上であるときにはステップＳ４に移り、電池温度高温異常表示部１５から二次電池２が高温であることが表示され、ステップＳ５で待機モードとなって充電が停止または開始されずに処理を終了する。

前記ステップＳ３において、電池温度が電池保護温度未満であるとステップＳ６に移り、雰囲気温度が前記電池保護温度以上であるか、または前記雰囲気温度と前記電池保護温度との差が予め定める値以内であるか否かが判断され、そうである場合はステップＳ７に移り、雰囲気温度高温異常表示部１４から設置場所が高温であることが表示され、ステップＳ８で前記ステップＳ５と同様に、待機モードとなって充電が停止または開始されずに処理を終了する。

これに対して、前記ステップＳ６において、雰囲気温度が前記電池保護温度以上でないか、または前記雰囲気温度と前記電池保護温度との差が予め定める値以内でない場合はステップＳ１０に移り、前記定電流充電方式で充電が開始され、ステップＳ１１で雰囲気温度検出回路１３によって充電器１の周囲の雰囲気温度が再び検出される。同様に、ステップＳ１２で、電池温度検出回路１８によって電池温度が再び検出され、ステップＳ１３で、前記電池温度が前記電池保護温度以上であるか否かが判断される。電池保護温度以上であるときにはステップＳ１４に移り、前記ステップＳ４と同様に、電池温度高温異常表示部１５から二次電池２が高温であることが表示され、ステップＳ１５で待機モードとなって充電が停止または開始されずに処理を終了する。

前記ステップＳ１３において、電池温度が電池保護温度未満であるとステップＳ１６に移り、雰囲気温度が前記電池保護温度以上であるか、または前記雰囲気温度と前記電池保護温度との差が予め定める値以内であるか否かが判断され、そうである場合はステップＳ１７に移り、前記ステップＳ７と同様に、雰囲気温度高温異常表示部１４から設置場所が高温であることが表示され、ステップＳ１８で前記ステップＳ５と同様に、待機モードとなって充電が停止または開始されずに処理を終了する。

前記ステップＳ１６において、雰囲気温度が前記電池保護温度以上でないか、または前記雰囲気温度と前記電池保護温度との差が予め定める値以内でない場合はステップＳ１９に移り、充電が継続されて定電圧充電を終了すべきか否かが判断され、終了すべきときは処理を終了し、継続すべきときは前記ステップＳ１１に戻る。

このように構成することで、充電器１の設置場所に直射日光が当るなどして、高温で、電池温度の検出結果がすぐに電池保護温度以上に達してしまい、充電が停止したり、開始しなかったりする場合に、使用者にその原因を報知することができる。これによって、使用者は前記設置場所を日陰に移すなどの対策を講じることができ、充電できない原因が分らずに、充電できない状態が不所望に継続してしまうことを未然に防止することができる。

また、電池温度が前記電池保護温度より低く、これによる充電停止が行われなくても、雰囲気温度が前記電池保護温度以上の非常に高い状態、または前記雰囲気温度が前記電池保護温度より低くても、その差が予め定める値以内の僅かである状態でも、充電電流の供給を停止もしくは開始させないようにすることで、雰囲気温度が高温であり、充電を開始してもすぐに充電停止状態になるような場合に、二次電池２へのストレスをさらに抑えることができる。

さらにまた、前記雰囲気温度検出回路１３を、冷却用の外気の吸込み口２３付近もしくは前記吸込み口２３から二次電池冷却用の風を吹出す吐出口２２までの風路に設けることで、前記充電電流制御回路１１などの発熱部分の影響を受けずに、雰囲気温度を正確に検出することができる。

［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の他の形態に係る電動工具セットにおける充電器３１および二次電池３２の電気的構成を示すブロック図である。これらの充電器３１および二次電池３２は、前述の充電器１および二次電池２にそれぞれ類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、これらの充電器３１および二次電池３２では、二次電池３２に電池セル１７の種類を判別するための電池識別回路１９が設けられており、その電池識別回路１９は識別端子Ｐ５を介して制御回路４２に接続され、制御回路４２は、その電池の種類の判別結果に応じて、前記電池保護温度と、前記雰囲気温度と電池保護温度との差が予め定める値以内の僅かであるか否かを判定する判定閾値である予め定める値との少なくとも一方を変化することである。

前記電池識別回路１９には、電池セル１７の種類に応じた分圧抵抗が格納されており、前記電源回路１６から予め定め定電圧が与えられても、分圧比が異なることで、前記識別端子Ｐ５から制御回路４２に入力される電圧が変化する。前記電池識別回路１９の出力電圧は、たとえばＮｉ−Ｃｄ電池であれば５Ｖ、Ｎｉ−ＭＨ電池であれば０Ｖである。制御回路４２は、その判別結果に応じて、前記電池保護温度と予め定める値との少なくとも一方を変化して充電制御を行うとともに、ファン２５の駆動態様も変化させる。

このように構成することで、同じ充電器３１で、複数種類の二次電池を充電できるようにしても、それぞれに適切に充電停止の判定を行うことができる。

本発明の実施の一形態に係る電動工具セットにおける充電器および二次電池の電気的構成を示すブロック図である。 前記充電器の構造を示す平面図である。 前記充電器の構造を示す底面図である。 前記充電器の構造を示す縦断面図である。 本発明の充電器の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の他の形態に係る電動工具セットにおける充電器および二次電池の電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，３１ 充電器
２，３２ 二次電池
３ 商用電源
１１ 充電電流制御回路
１２，４２ 制御回路
１３ 雰囲気温度検出回路
１４ 雰囲気温度高温異常表示部
１５ 電池温度高温異常表示部
１６ 電源回路
１７ 電池セル
１８ 電池温度検出回路
１９ 電池識別回路
２１ 挿入孔
２２ 吐出口
２３ 吸込み口
２４ ダクト
２５ ファン
２６ 表示部
２９ 通気口
Ｐ１，Ｐ２ 充電端子
Ｐ３ 電源端子
Ｐ４ 検出端子
Ｐ５ 識別端子

Claims (5)

1. 装着された充電すべき二次電池に内蔵される電池温度検出手段の検出結果に応答し、検出温度が予め定める第１の温度以上であると、制御手段が充電電流制御手段を制御し、前記二次電池への充電電流の供給を停止もしくは開始させないようにした充電器において、
   周囲の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、
   表示手段とを含み、
   前記制御手段は、前記雰囲気温度検出手段の検出結果に応答し、検出温度が予め定める第２の温度以上であると、前記表示手段に、雰囲気温度が高温であることを表示させることを特徴とする充電器。
2. 前記制御手段は、前記電池温度検出手段の検出結果が前記第１の温度未満であっても、雰囲気温度検出手段の検出結果から、雰囲気温度が前記第１の温度以上である場合、または前記雰囲気温度と前記第１の温度との差が予め定める値以内である場合には、前記充電電流制御手段を制御し、前記二次電池への充電電流の供給を停止もしくは開始させないようにすることを特徴とする請求項１記載の充電器。
3. 装着される前記二次電池の種類を判別し、その判別結果に応じて前記第１の温度または予め定める値の少なくとも一方を変化する判別手段をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の充電器。
4. 前記雰囲気温度検出手段を、冷却用の外気の吸込み口付近もしくは前記吸込み口から二次電池冷却用の風を吹出す吐出口までの風路に設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の充電器。
5. 前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の充電器を用いることを特徴とする電動工具セット。

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