充電器
【課題】単一の電源回路で二次電池が装着されていない待機時の電力を削減することができる充電器提供する。
【解決手段】スイッチング素子Ｑ１がスイッチングされることで、第１，第２の制御電圧Ｖ２，Ｖ３および出力電圧Ｖ１を生成するトランスＴ１と、第１の制御電圧Ｖ２を動作電源とし、オン期間の目標値を決定する充電制御回路部７と、第２の制御電圧Ｖ３を動作電源とし、スイッチング素子Ｑ１のオン期間が目標値となるようにスイッチング制御を行うスイッチング制御回路部４と、電池接続部１０の端子間に設けられた抵抗Ｒ３に流れる電流に基づいて二次電池Ｅ２の接続を検出する電池装着検出部１１とを備え、二次電池Ｅ２が接続されていない場合、スイッチング制御を第１の状態にして充電制御回路部７を停止し、二次電池Ｅ２が接続されている場合、スイッチング制御を第２の状態にして充電制御回路部７を駆動させる。
【解決手段】スイッチング素子Ｑ１がスイッチングされることで、第１，第２の制御電圧Ｖ２，Ｖ３および出力電圧Ｖ１を生成するトランスＴ１と、第１の制御電圧Ｖ２を動作電源とし、オン期間の目標値を決定する充電制御回路部７と、第２の制御電圧Ｖ３を動作電源とし、スイッチング素子Ｑ１のオン期間が目標値となるようにスイッチング制御を行うスイッチング制御回路部４と、電池接続部１０の端子間に設けられた抵抗Ｒ３に流れる電流に基づいて二次電池Ｅ２の接続を検出する電池装着検出部１１とを備え、二次電池Ｅ２が接続されていない場合、スイッチング制御を第１の状態にして充電制御回路部７を停止し、二次電池Ｅ２が接続されている場合、スイッチング制御を第２の状態にして充電制御回路部７を駆動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を充電する充電器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、家電製品の消費電力の低下が求められている中で、待機電力を削減する充電器がある（例えば、特許文献１参照）。この充電器は、二次電池が装着されていないときは、充電電流を供給する回路（充電電力供給回路）の動作を停止させ、充電制御を行うマイコンの電源を確保するための電源回路（充電装置駆動電力供給回路）のみを動作させる。そして、二次電池が装着されると充電電流を供給する回路（充電電力供給回路）を動作させて充電を行うものである。それによって、二次電池が装着されていない待機中の電力を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３３７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の充電器は、充電電力供給回路と充電装置駆動電力供給回路との２つの電源回路（トランス）を備える必要があり、材料費の増加を伴う。
【０００５】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、単一の電源回路で二次電池が装着されていない待機時の電力を削減することができる充電器提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の充電器は、二次電池が接続される接続部と、スイッチング素子を有し、当該スイッチング素子がスイッチングされることで、外部電源から第１，第２の制御電圧および、前記接続部に接続された前記二次電池に印加する出力電圧を生成する電源部と、前記第１の制御電圧を動作電源とし、前記二次電池の状態に応じたパラメータを生成する充電制御部と、前記第２の制御電圧を動作電源とし、前記パラメータに基づいて前記スイッチング素子のスイッチング制御を行うスイッチング制御部と、前記接続部の接続端子間に設けられたインピーダンス素子と、当該インピーダンス素子に流れる電流を検出する電流検出素子とを有し、前記インピーダンス素子に流れる電流が所定値以上であれば前記接続部に前記二次電池が接続されていると判断する接続検出部とを備え、前記スイッチング制御部は、前記スイッチング制御を第１の状態と第２の状態とに切り替え可能で、前記スイッチング制御が前記第１の状態である場合における前記第１，第２の制御電圧および前記出力電圧は、前記スイッチング制御が前記第２の状態である場合に比べて低く、前記接続検出部が、前記二次電池が接続されていないと判断した場合、前記スイッチング制御部は前記スイッチング制御を第１の状態とし、前記第１の状態における前記第１の制御電圧は前記充電制御部の動作可能電圧の範囲より低く、前記第１の状態における前記第２の制御電圧は前記スイッチング制御部の動作可能電圧の範囲内であり、前記第１の状態における前記出力電圧より高い電圧が充電された前記二次電池が前記接続部に接続され、前記接続検出部が、前記二次電池が接続されていると判断した場合、前記スイッチング制御部は前記スイッチング制御を前記第２の状態に切り替え、前記第２の状態における前記第１の制御電圧は前記充電制御部の動作可能電圧の範囲内であり、前記第２の状態における前記第２の制御電圧は前記スイッチング制御部の動作可能電圧の範囲内であることを特徴とする。
【０００７】
この充電器において、前記接続検出部は、前記インピーダンス素子に直列接続されたコンデンサを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明では、単一の電源回路で二次電池が装着されていない待機時の電力を削減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の充電器の回路構成図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）同上の二次電池接続時のタイミングチャートである。
【図３】充電器の回路構成図である。
【図４】（ａ）（ｂ）同上の二次電池接続時のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
（実施形態）
本実施形態の充電器の回路構成図を図１に示す。本実施形態の充電器は、商用電源Ｅ１（外部電源）を入力電源として、二次電池Ｅ２（例えば、リチウムイオン（Ｌｉ−Ｉｏｎ）電池）を充電するエネルギーや充電器を駆動するためのエネルギーを得る。以下に、本実施形態の充電器の構成について説明する。
【００１２】
電源接続部１は、一般的にコンセントプラグで構成されており、商用電源Ｅ１に接続され、電源接続部１を介して商用電源Ｅ１が出力する交流電圧が整流回路部２に供給される。
【００１３】
電源接続部１は、一般的にコンセントプラグで構成されており、商用電源Ｅ１に接続され、整流回路部２に交流電圧を供給する。
【００１４】
整流回路部２は、ダイオードＤ１〜Ｄ４からなるダイオードブリッジと平滑コンデンサＣ１とで構成されており、商用電源Ｅ１から供給される交流電圧を全波整流・平滑して電源回路部３に供給する。
【００１５】
電源回路部３は、トランスＴ１で構成されており、トランスＴ１は一次巻線ｎ１と第１〜第３の二次巻線ｎ２１〜ｎ２３とを備え、一次巻線ｎ１および第１〜第３の二次巻線ｎ２１〜ｎ２３は各々が絶縁されている。
【００１６】
一次巻線ｎ１は、一端が平滑コンデンサＣ１の正極に接続され、他端がスイッチング手段５を介して平滑コンデンサＣ１の負極に接続されている。スイッチング手段５は、ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１で構成されており、ドレイン端子が一次巻線ｎ１の他端に接続され、ソース端子が平滑コンデンサＣ１の負極に接続され、ゲート端子がスイッチング制御回路部４に接続されている。そして、スイッチング手段５（スイッチング素子Ｑ１）は、スイッチング制御回路部４（スイッチング制御部）によってスイッチング制御されることによって、一次巻線ｎ１に流れる電流を制御する。なお、電源回路部３とスイッチング手段５とで本願発明の電源部を構成している。
【００１７】
第１の二次巻線ｎ２１は、両端間にダイオードＤ５と平滑コンデンサＣ２とが直列接続されており、二次電池Ｅ２に印加する出力電圧Ｖ１を平滑コンデンサＣ２の両端間に生成する。第１の二次巻線ｎ２１の一端はダイオードＤ５のアノードに接続され、ダイオードＤ５のカソードは平滑コンデンサＣ２の正極に接続され、平滑コンデンサＣ２の他端は第１の二次巻線ｎ２１の他端に接続されている。
【００１８】
第２の二次巻線ｎ２２は、両端間にダイオードＤ６と平滑コンデンサＣ３とが直列接続されており、スイッチング制御回路部４の動作電源となる第２の制御電圧Ｖ３を平滑コンデンサＣ３の両端間に生成する。第２の二次巻線ｎ２２の一端はダイオードＤ６のアノードに接続され、ダイオードＤ６のカソードは平滑コンデンサＣ３の正極に接続され、平滑コンデンサＣ３の負極は第２の二次巻線ｎ２２の他端に接続されている。
【００１９】
第３の二次巻線ｎ２３は、両端間にダイオードＤ７と平滑コンデンサＣ４とが直列接続されており、後述する充電制御回路部７（充電制御部）の動作電源となる第１の制御電圧Ｖ２を平滑コンデンサＣ４の両端間に生成する。第３の二次巻線ｎ２３の一端はダイオードＤ７のアノードに接続され、ダイオードＤ７のカソードは平滑コンデンサＣ４の正極に接続され、平滑コンデンサＣ４の負極は第３の二次巻線ｎ２３の他端に接続されている。
【００２０】
すなわち、電源回路部３とスイッチング手段５とでフライバックコンバータを構成しており、一次側のエネルギーを磁気エネルギーによって二次側に伝達する。スイッチング素子Ｑ１がオンすると一次巻線ｎ１に電流が流れ、この電流によって磁束が発生する。磁束はトランスＴ１の鉄心を介して第１〜第３の二次巻線ｎ２１〜ｎ２３に伝達される。本実施形態では、二次側（第１〜第３の二次巻線ｎ２１〜ｎ２３）に逆流防止用のダイオードＤ５〜Ｄ７を設けており、スイッチング素子Ｑ１がオンしている間は二次側には電流が流れない。この間に蓄積された磁気エネルギーはスイッチング素子Ｑ１がオフしたときに二次側へ電流として出力される。スイッチング素子Ｑ１のオン期間を調整することで二次側へ伝達するエネルギーを調整、すなわち、第１，第２の制御電圧Ｖ２，Ｖ３および出力電圧Ｖ１を変動させることができる。このスイッチング素子Ｑ１のオン期間の調整は、一般的にＰＷＭ制御を用いており、オン期間の目標値（パラメータ）は後述する充電制御回路部７が決定しており、二次電池Ｅ２の状態によって変化する。なお、本実施形態ではフライバックコンバータを用いて例を示したが、フォワードコンバータやプッシュプルコンバータなどを用いてもよい。
【００２１】
上記構成で、スイッチング素子Ｑ１がスイッチングされることで第１，第２の制御電圧Ｖ２，Ｖ３および出力電圧Ｖ１が生成される。
【００２２】
また、充電器は、二次電池Ｅ２が接続される電池接続部１０（接続部）を備えている。電池接続部１０は、二次電池Ｅ２を接続するために用いられる機械的接続部であり、二次電池Ｅ２の正極に接続される正極端子と、二次電池Ｅ２の負極に接続される負極端子とで構成される。正極端子は平滑コンデンサＣ２の正極に接続され、負極端子は抵抗Ｒ１を介して平滑コンデンサＣ２の負極に接続され、電池接続部１０に二次電池Ｅ２が接続されると、電池接続部１０を介して二次電池Ｅ２に出力電圧Ｖ２が印加される。なお、図１では正極端子および負極端子のみを記載しているが、一般的には二次電池Ｅ２の温度を検出するための温度検出端子や、二次電池Ｅ２の情報を得るための情報端子なども設けられる。
【００２３】
また、本実施形態の充電器は、充電制御回路部７と電流検出部８と電圧検出部９とを備えており、充電制御回路部７は、電流検出部８と電圧検出部９との検出結果から二次電池Ｅ２の状態を判断し、スイッチング素子Ｑ１のオン期間の目標値を決定する。
【００２４】
電流検出部８は抵抗Ｒ１で構成されており、平滑コンデンサＣ２の負極と電池接続部１０の負極端子との間に介挿されている。電池接続部１０に二次電池Ｅ２が接続されている場合、平滑コンデンサＣ２から二次電池Ｅ１に供給される充電電流Ｉ１が発生すると、この充電電流Ｉ１に応じた電圧が抵抗Ｒ１の両端間に発生する。充電制御回路部７は、抵抗Ｒ１の両端電圧を検出することで、充電電流Ｉ１を検出する。
【００２５】
電圧検出部９は、図示しない複数の抵抗からなる直列回路が電池接続部１０の接続端子（正極端子，負極端子）間に接続されることで構成される。電圧検出部９は、電池接続部１０に二次電池Ｅ２が接続されている場合、二次電池Ｅ２に充電されている二次電池電圧Ｖ４の分圧値を生成する。充電制御回路部７は、二次電池電圧Ｖ４の分圧値を検出することで、二次電池電圧Ｖ４を検出する。
【００２６】
充電制御回路部７は、充電電流Ｉ１および二次電池電圧Ｖ４から二次電池Ｅ２の状態を判断し、スイッチング素子Ｑ１のオン期間の目標値を決定する。そして、スイッチング制御回路部４は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間が充電制御回路部７が決定した目標値と一致するようにスイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を行う。例えば、充電電流Ｉ１が目標電流値より多い場合は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間が短くなるようにスイッチング制御することで出力電圧Ｖ１を低減させて二次電池Ｅ２に供給するエネルギーを減少させる。また、充電電流Ｉ１が目標電流値より少ない場合は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間が長くなるようにスイッチング制御することで出力電圧Ｖ１を増加させて二次電池Ｅ２に供給するエネルギーを増加させる。
【００２７】
また、二次電池Ｅ２（特にリチウムイオン電池など）は過充電を行うと危険であるため、充電制御回路部７は、二次電池電圧Ｖ４が所定値に達すると充電電流Ｉ１の目標値を徐々に下げるＣＶ充電制御を行う。
【００２８】
また、図１には記載していないが、二次電池Ｅ２の温度検出機能や異常検出機能が一般的には設けられており、充電制御回路部７は温度が所定温度を上回った場合や異常が発生した場合にスイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を停止する等の処理を行う。
【００２９】
また、本実施形態の充電制御回路部７の電源電圧は定電圧（例えば５Ｖ）であるため、定電圧回路部６を用いて第１の制御電圧Ｖ２を５Ｖに変換して充電制御回路部７に印加することで充電制御回路部７を駆動している。定電圧回路部６は、三端子レギュレータ６１で構成されている。三端子レギュレータ６１は入力端子が平滑コンデンサＣ４の正極に接続されており、第１の制御電圧Ｖ２が三端子レギュレータ６１の動作可能電圧の範囲内であれば５Ｖを生成する。三端子レギュレータ６１の出力端子は、平滑コンデンサＣ５の正極および充電制御回路部７の電源端子に接続されており、生成した５Ｖを平滑して充電制御回路部７に印加している。充電制御回路部７は、三端子レギュレータ６１から５Ｖが出力されると駆動する。すなわち、第１の制御電圧Ｖ２が三端子レギュレータ６１の動作可能電圧の範囲内であれば充電制御回路部７が駆動し、範囲外であれば充電制御回路部７が停止する。したがって、三端子レギュレータ６１の動作可能電圧の範囲が、本願発明の充電制御部の動作可能電圧の範囲に相当する。
【００３０】
また、充電制御回路部７が決定したスイッチング素子Ｑ１のオン期間の目標値は、情報伝達部１２を用いてスイッチング制御回路部４に伝達される。情報伝達部１２は、フォトカプラＰＣ１と抵抗Ｒ２とで構成されており、フォトカプラＰＣ１を用いることによって一次側と二次側とを絶縁している。充電制御回路部７の制御端子Ｐ７１と制御電源Ｖｃｃとの間に抵抗Ｒ２とフォトカプラＰＣ１のダイオードＤ８とからなる直列回路が接続されている。なお、本実施形態では、三端子レギュレータ６１が制御電源Ｖｃｃを兼用している。
【００３１】
そして、充電制御回路部７はスイッチング素子Ｑ１のオン期間の目標値に応じて制御端子Ｐ７１の出力レベルを変動させる。それによって、制御電源ＶｃｃからフォトカプラＰＣ１のダイオードＤ８に流れる電流も変動する。例えば、オン期間の目標値を増加する場合、制御端子Ｐ７１の出力レベルを増加することでダイオードＤ８に流れる電流が減少し、フォトカプラＰＣ１のトランジスタＴｒ１のベース電流も減少する。また、オン期間の目標値を減少する場合、制御端子Ｐ７１の出力レベルを減少することでダイオードＤ８に流れる電流が増加し、トランジスタＴｒ１のベース電流も増加する。
【００３２】
スイッチング制御回路部４は電源制御ＩＣなどによって構成されており、第１の電流出力端子Ｐ４１がフォトカプラＰＣ１のトランジスタＴｒ１のコレクタに接続されている。そして、スイッチング制御回路部４は、第１の電流出力端子Ｐ４１が出力する電流Ｉ２を検出することで充電制御回路部７からオン期間の目標値を取得する。そして、取得したオン期間の目標値に基づいてスイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を行う。
【００３３】
すなわち、スイッチング素子Ｑ１のオン期間の目標値を増加するために、充電制御回路部７が制御端子Ｐ７１の出力レベルを増加した場合、トランジスタＴｒ１のベース電流が減少し、スイッチング制御回路部４の第１の電流出力端子Ｐ４１が出力する電流Ｉ２が減少する。また、スイッチング素子Ｑ１のオン期間の目標値を減少するために、充電制御回路部７が制御端子Ｐ７１の出力レベルを減少した場合、スイッチング制御回路部４の第１の電流出力端子Ｐ４１が出力する電流Ｉ２が増加する。そして、スイッチング制御回路部４は、電流Ｉ２の大きさが示すオン期間となるように、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を行う。すなわち、本実施形態の充電器は、充電制御回路部７を用いて二次電池Ｅ２に供給する充電エネルギーのフィードバック制御を行っている。
【００３４】
また、スイッチング制御回路部４は、コンデンサＣ３の両端に生成される第２の制御電圧Ｖ３を動作電源としており、第２の制御電圧Ｖ３がスイッチング制御回路部４の動作可能電圧の範囲内である場合、スイッチング制御回路部４が駆動して、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を行う。
【００３５】
なお、本実施形態の充電器は、電源接続部１が商用電源Ｅ１に接続された起動時において、所定期間の間スイッチング素子Ｑ１をスイッチングするスイッチ部（図示なし）を備えている。このスイッチ部が所定期間の間スイッチング素子Ｑ１をスイッチングすることで、第２の制御電圧Ｖ３がスイッチング制御回路部４の動作可能電圧の範囲内となってスイッチング制御回路部４が始動する。そして、スイッチング制御回路部４の始動後は、スイッチ部が停止し、スイッチング制御回路部４がスイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を行う。
【００３６】
また、本実施形態の充電器は、二次電池Ｅ２が装着されたことを検出する電池装着検出部１１と、電池装着信号伝達部１３とを備えている。
【００３７】
電池装着検出部１１（接続検出部）は、抵抗Ｒ３（インピーダンス素子）とフォトカプラＰＣ２（電流検出素子）のダイオードＤ９とで構成されており、抵抗Ｒ３とダイオードＤ９とからなる直列回路が電池接続部１０の正極端子と負極端子との間に接続されている。
【００３８】
電池装着信号伝達部１３は、フォトカプラＰＣ２のトランジスタＴｒ２で構成されており、トランジスタＴｒ２のコレクタはスイッチング制御回路部４の第２の電流出力端子Ｐ４２に接続されている。そして、スイッチング制御回路部４は、第２の電流出力端子Ｐ４２が出力する電流Ｉ３に基づいて二次電池Ｅ２の装着有無を判断する。
【００３９】
二次電池Ｅ２が電池接続部１０に接続されると、予め二次電池Ｅ２に充電された二次電池電圧Ｖ４に応じた電流Ｉ４が、電池接続部１０の正極端子→抵抗Ｒ３→ダイオードＤ９→電池接続部１０の負極端子の経路で流れる。この電流Ｉ４によってトランジスタＴｒ２のベース電流が増加し、第２の電流出力端子Ｐ４２が出力する電流Ｉ３が増加する。電流Ｉ４が増加し、電流Ｉ３が所定値以上となった場合に、スイッチング制御回路部４は、二次電池Ｅ２が装着されたと判断する。
【００４０】
スイッチング制御回路部４は、二次電池Ｅ２の装着有無に応じて、スイッチング制御を第１の状態と第２の状態とに切り替えることで、第１，第２の制御電圧Ｖ２，Ｖ３および出力電圧Ｖ１を変動させる。以降、スイッチング制御が第１の状態における第１，第２の制御電圧Ｖ２，Ｖ３および出力電圧Ｖ１を、第１，第２の制御電圧Ｖ２ａ，Ｖ３ａおよび出力電圧Ｖ１ａと称す。また、スイッチング制御が第２の状態における第１，第２の制御電圧Ｖ２，Ｖ３および出力電圧Ｖ１を、第１，第２の制御電圧Ｖ２ｂ，Ｖ３ｂおよび出力電圧Ｖ１ｂと称す。そして、スイッチング制御が第１の状態である場合における第１，第２の制御電圧Ｖ２ａ，Ｖ３ａおよび出力電圧Ｖ１ａは、スイッチング制御が第２の状態である場合における第１，第２の制御電圧Ｖ２ｂ，Ｖ３ｂおよび出力電圧Ｖ１ｂに比べて低い。
【００４１】
スイッチング制御回路部４は、二次電池Ｅ２が装着されていない場合、スイッチング制御を第１の状態とする。このときの第１の制御電圧Ｖ２ａは、三端子レギュレータ６１の動作可能電圧の範囲よりも低く、充電制御回路部７は停止し、第２の制御電圧Ｖ３ａは、スイッチング制御回路部４の動作可能電圧の範囲内でスイッチング制御回路部４は駆動している。なお、第１の状態における出力電圧Ｖ１ａは低く、このときの電流Ｉ４は小さいので第２の電流出力端子Ｐ４２が出力する電流ＩＩ３は所定値未満となる。したがって、二次電池Ｅ２の誤検出が防止することができる。
【００４２】
また、スイッチング制御回路部４は、二次電池Ｅ２が装着されている場合、スイッチング制御を第１の状態から第２の状態に切り替える。このときの第１の制御電圧Ｖ２ｂは、三端子レギュレータ６１の動作可能電圧の範囲内で充電制御回路部７は駆動し、第２の制御電圧Ｖ３ｂは、スイッチング制御回路部４の動作可能電圧の範囲内でスイッチング制御回路部４は駆動している。
【００４３】
次に、本実施形態の充電器の動作を図２（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。
【００４４】
時間ｔ０において、電源接続部１が商用電源Ｅ１に接続されて起動すると、スイッチ部が所定期間の間スイッチング素子Ｑ１をスイッチングすることでスイッチング制御回路部４を始動させる。
【００４５】
スイッチング制御回路部４が始動すると、第２の電流出力端子Ｐ４２が出力する電流Ｉ３を確認する。電流Ｉ３が所定値未満である場合、スイッチング制御回路部４は二次電池Ｅ２が装着されていないと判断し、スイッチング制御を第１の状態とする。したがって、第２の制御電圧Ｖ３ａによってスイッチング制御回路部４は駆動しているが、第１の制御電圧Ｖ２ａが三端子レギュレータ６１の動作可能範囲よりも低いので、充電制御回路部７が停止状態のままとなる。
【００４６】
そして、時間ｔ１において、出力電圧Ｖ１ａよりも高い二次電池電圧Ｖ４が充電された二次電池Ｅ２が電池接続部１０に接続される。この二次電池Ｅ２によって、ダイオードＤ９に流れる電流Ｉ４が増加することによって、電流Ｉ３が所定値以上となり、スイッチング制御回路部４は、二次電池Ｅ２が接続されたと判断する。すると、スイッチング制御回路部４は、スイッチング制御を第１の状態から第２の状態に切り替える。それによって、第１の制御電圧Ｖ２ｂが三端子レギュレータ６１の動作可能電圧の範囲内となり、充電制御回路部７が駆動が開始する。また、出力電圧Ｖ１も増加して、二次電池Ｅ２の充電が開始される。
【００４７】
以降は、充電制御回路部７が二次電池Ｅ２の状態からオン期間の目標値を決定し、スイッチング制御回路部４は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間が目標値と一致するようにフィードバック制御を行う。
【００４８】
このように、本実施形態では、二次電池Ｅ２が接続されていない待機時において、第１，第２の制御電圧Ｖ２，Ｖ３および出力電圧Ｖ１を低減し、充電制御回路部７を停止させることによって、消費電力を削減することができる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、充電制御回路部７の動作電源である第１の制御電圧Ｖ２，スイッチング制御回路部４の動作電源である第２の制御電圧Ｖ３と、二次電池Ｅ２に印加する出力電圧Ｖ１とを単一の電源回路（トランスＴ１）で生成している。そのため、従来のように、複数の電源回路（トランス）を備える必要がないので、材料費を削減することができる。
【００５０】
また、図３に示すように、電池装着検出部１１において、フォトカプラＰＣ２のダイオードＤ９と電池接続部１０の負極端子との間にコンデンサＣ６を接続してもよい。コンデンサＣ６を備えていない場合、電源接続部１が商用電源Ｅ１に未接続で、二次電池Ｅ２が装着されていると、二次電池Ｅ２から微小な電流Ｉ４が抵抗Ｒ３に流れて放電し続けることで深放電となってしまう。そこで、電池装着検出部１１にコンデンサＣ６を設けることで、二次電池Ｅ２から抵抗Ｒ３に電流が流れ続けることを防止し、二次電池Ｅ２の深放電を防止することができる。
【００５１】
図４（ａ）〜（ｂ）に示すように、時間ｔ２において二次電池Ｅ２が装着されると、電流Ｉ４によってコンデンサＣ６が充電されるまでの所定時間のみ電流Ｉ４が流れて、その後は減少する。そのため、電源接続部１に商用電源Ｅ１が未接続である場合でも、二次電池Ｅ２の深放電を防止することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 電源接続部
２ 整流回路部
３ 電源回路部
４ スイッチング制御回路部
５ スイッチング手段
６ 定電圧回路部
７ 充電制御回路部
８ 電流検出部
９ 電圧検出部
１０ 電池接続部
１１ 電池装着検出部
１２ 信号伝達部
１３ 電池装着信号伝達部
Ｑ１ スイッチング素子
Ｅ２ 二次電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を充電する充電器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、家電製品の消費電力の低下が求められている中で、待機電力を削減する充電器がある（例えば、特許文献１参照）。この充電器は、二次電池が装着されていないときは、充電電流を供給する回路（充電電力供給回路）の動作を停止させ、充電制御を行うマイコンの電源を確保するための電源回路（充電装置駆動電力供給回路）のみを動作させる。そして、二次電池が装着されると充電電流を供給する回路（充電電力供給回路）を動作させて充電を行うものである。それによって、二次電池が装着されていない待機中の電力を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３３７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の充電器は、充電電力供給回路と充電装置駆動電力供給回路との２つの電源回路（トランス）を備える必要があり、材料費の増加を伴う。
【０００５】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、単一の電源回路で二次電池が装着されていない待機時の電力を削減することができる充電器提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の充電器は、二次電池が接続される接続部と、スイッチング素子を有し、当該スイッチング素子がスイッチングされることで、外部電源から第１，第２の制御電圧および、前記接続部に接続された前記二次電池に印加する出力電圧を生成する電源部と、前記第１の制御電圧を動作電源とし、前記二次電池の状態に応じたパラメータを生成する充電制御部と、前記第２の制御電圧を動作電源とし、前記パラメータに基づいて前記スイッチング素子のスイッチング制御を行うスイッチング制御部と、前記接続部の接続端子間に設けられたインピーダンス素子と、当該インピーダンス素子に流れる電流を検出する電流検出素子とを有し、前記インピーダンス素子に流れる電流が所定値以上であれば前記接続部に前記二次電池が接続されていると判断する接続検出部とを備え、前記スイッチング制御部は、前記スイッチング制御を第１の状態と第２の状態とに切り替え可能で、前記スイッチング制御が前記第１の状態である場合における前記第１，第２の制御電圧および前記出力電圧は、前記スイッチング制御が前記第２の状態である場合に比べて低く、前記接続検出部が、前記二次電池が接続されていないと判断した場合、前記スイッチング制御部は前記スイッチング制御を第１の状態とし、前記第１の状態における前記第１の制御電圧は前記充電制御部の動作可能電圧の範囲より低く、前記第１の状態における前記第２の制御電圧は前記スイッチング制御部の動作可能電圧の範囲内であり、前記第１の状態における前記出力電圧より高い電圧が充電された前記二次電池が前記接続部に接続され、前記接続検出部が、前記二次電池が接続されていると判断した場合、前記スイッチング制御部は前記スイッチング制御を前記第２の状態に切り替え、前記第２の状態における前記第１の制御電圧は前記充電制御部の動作可能電圧の範囲内であり、前記第２の状態における前記第２の制御電圧は前記スイッチング制御部の動作可能電圧の範囲内であることを特徴とする。
【０００７】
この充電器において、前記接続検出部は、前記インピーダンス素子に直列接続されたコンデンサを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明では、単一の電源回路で二次電池が装着されていない待機時の電力を削減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の充電器の回路構成図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）同上の二次電池接続時のタイミングチャートである。
【図３】充電器の回路構成図である。
【図４】（ａ）（ｂ）同上の二次電池接続時のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
（実施形態）
本実施形態の充電器の回路構成図を図１に示す。本実施形態の充電器は、商用電源Ｅ１（外部電源）を入力電源として、二次電池Ｅ２（例えば、リチウムイオン（Ｌｉ−Ｉｏｎ）電池）を充電するエネルギーや充電器を駆動するためのエネルギーを得る。以下に、本実施形態の充電器の構成について説明する。
【００１２】
電源接続部１は、一般的にコンセントプラグで構成されており、商用電源Ｅ１に接続され、電源接続部１を介して商用電源Ｅ１が出力する交流電圧が整流回路部２に供給される。
【００１３】
電源接続部１は、一般的にコンセントプラグで構成されており、商用電源Ｅ１に接続され、整流回路部２に交流電圧を供給する。
【００１４】
整流回路部２は、ダイオードＤ１〜Ｄ４からなるダイオードブリッジと平滑コンデンサＣ１とで構成されており、商用電源Ｅ１から供給される交流電圧を全波整流・平滑して電源回路部３に供給する。
【００１５】
電源回路部３は、トランスＴ１で構成されており、トランスＴ１は一次巻線ｎ１と第１〜第３の二次巻線ｎ２１〜ｎ２３とを備え、一次巻線ｎ１および第１〜第３の二次巻線ｎ２１〜ｎ２３は各々が絶縁されている。
【００１６】
一次巻線ｎ１は、一端が平滑コンデンサＣ１の正極に接続され、他端がスイッチング手段５を介して平滑コンデンサＣ１の負極に接続されている。スイッチング手段５は、ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１で構成されており、ドレイン端子が一次巻線ｎ１の他端に接続され、ソース端子が平滑コンデンサＣ１の負極に接続され、ゲート端子がスイッチング制御回路部４に接続されている。そして、スイッチング手段５（スイッチング素子Ｑ１）は、スイッチング制御回路部４（スイッチング制御部）によってスイッチング制御されることによって、一次巻線ｎ１に流れる電流を制御する。なお、電源回路部３とスイッチング手段５とで本願発明の電源部を構成している。
【００１７】
第１の二次巻線ｎ２１は、両端間にダイオードＤ５と平滑コンデンサＣ２とが直列接続されており、二次電池Ｅ２に印加する出力電圧Ｖ１を平滑コンデンサＣ２の両端間に生成する。第１の二次巻線ｎ２１の一端はダイオードＤ５のアノードに接続され、ダイオードＤ５のカソードは平滑コンデンサＣ２の正極に接続され、平滑コンデンサＣ２の他端は第１の二次巻線ｎ２１の他端に接続されている。
【００１８】
第２の二次巻線ｎ２２は、両端間にダイオードＤ６と平滑コンデンサＣ３とが直列接続されており、スイッチング制御回路部４の動作電源となる第２の制御電圧Ｖ３を平滑コンデンサＣ３の両端間に生成する。第２の二次巻線ｎ２２の一端はダイオードＤ６のアノードに接続され、ダイオードＤ６のカソードは平滑コンデンサＣ３の正極に接続され、平滑コンデンサＣ３の負極は第２の二次巻線ｎ２２の他端に接続されている。
【００１９】
第３の二次巻線ｎ２３は、両端間にダイオードＤ７と平滑コンデンサＣ４とが直列接続されており、後述する充電制御回路部７（充電制御部）の動作電源となる第１の制御電圧Ｖ２を平滑コンデンサＣ４の両端間に生成する。第３の二次巻線ｎ２３の一端はダイオードＤ７のアノードに接続され、ダイオードＤ７のカソードは平滑コンデンサＣ４の正極に接続され、平滑コンデンサＣ４の負極は第３の二次巻線ｎ２３の他端に接続されている。
【００２０】
すなわち、電源回路部３とスイッチング手段５とでフライバックコンバータを構成しており、一次側のエネルギーを磁気エネルギーによって二次側に伝達する。スイッチング素子Ｑ１がオンすると一次巻線ｎ１に電流が流れ、この電流によって磁束が発生する。磁束はトランスＴ１の鉄心を介して第１〜第３の二次巻線ｎ２１〜ｎ２３に伝達される。本実施形態では、二次側（第１〜第３の二次巻線ｎ２１〜ｎ２３）に逆流防止用のダイオードＤ５〜Ｄ７を設けており、スイッチング素子Ｑ１がオンしている間は二次側には電流が流れない。この間に蓄積された磁気エネルギーはスイッチング素子Ｑ１がオフしたときに二次側へ電流として出力される。スイッチング素子Ｑ１のオン期間を調整することで二次側へ伝達するエネルギーを調整、すなわち、第１，第２の制御電圧Ｖ２，Ｖ３および出力電圧Ｖ１を変動させることができる。このスイッチング素子Ｑ１のオン期間の調整は、一般的にＰＷＭ制御を用いており、オン期間の目標値（パラメータ）は後述する充電制御回路部７が決定しており、二次電池Ｅ２の状態によって変化する。なお、本実施形態ではフライバックコンバータを用いて例を示したが、フォワードコンバータやプッシュプルコンバータなどを用いてもよい。
【００２１】
上記構成で、スイッチング素子Ｑ１がスイッチングされることで第１，第２の制御電圧Ｖ２，Ｖ３および出力電圧Ｖ１が生成される。
【００２２】
また、充電器は、二次電池Ｅ２が接続される電池接続部１０（接続部）を備えている。電池接続部１０は、二次電池Ｅ２を接続するために用いられる機械的接続部であり、二次電池Ｅ２の正極に接続される正極端子と、二次電池Ｅ２の負極に接続される負極端子とで構成される。正極端子は平滑コンデンサＣ２の正極に接続され、負極端子は抵抗Ｒ１を介して平滑コンデンサＣ２の負極に接続され、電池接続部１０に二次電池Ｅ２が接続されると、電池接続部１０を介して二次電池Ｅ２に出力電圧Ｖ２が印加される。なお、図１では正極端子および負極端子のみを記載しているが、一般的には二次電池Ｅ２の温度を検出するための温度検出端子や、二次電池Ｅ２の情報を得るための情報端子なども設けられる。
【００２３】
また、本実施形態の充電器は、充電制御回路部７と電流検出部８と電圧検出部９とを備えており、充電制御回路部７は、電流検出部８と電圧検出部９との検出結果から二次電池Ｅ２の状態を判断し、スイッチング素子Ｑ１のオン期間の目標値を決定する。
【００２４】
電流検出部８は抵抗Ｒ１で構成されており、平滑コンデンサＣ２の負極と電池接続部１０の負極端子との間に介挿されている。電池接続部１０に二次電池Ｅ２が接続されている場合、平滑コンデンサＣ２から二次電池Ｅ１に供給される充電電流Ｉ１が発生すると、この充電電流Ｉ１に応じた電圧が抵抗Ｒ１の両端間に発生する。充電制御回路部７は、抵抗Ｒ１の両端電圧を検出することで、充電電流Ｉ１を検出する。
【００２５】
電圧検出部９は、図示しない複数の抵抗からなる直列回路が電池接続部１０の接続端子（正極端子，負極端子）間に接続されることで構成される。電圧検出部９は、電池接続部１０に二次電池Ｅ２が接続されている場合、二次電池Ｅ２に充電されている二次電池電圧Ｖ４の分圧値を生成する。充電制御回路部７は、二次電池電圧Ｖ４の分圧値を検出することで、二次電池電圧Ｖ４を検出する。
【００２６】
充電制御回路部７は、充電電流Ｉ１および二次電池電圧Ｖ４から二次電池Ｅ２の状態を判断し、スイッチング素子Ｑ１のオン期間の目標値を決定する。そして、スイッチング制御回路部４は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間が充電制御回路部７が決定した目標値と一致するようにスイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を行う。例えば、充電電流Ｉ１が目標電流値より多い場合は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間が短くなるようにスイッチング制御することで出力電圧Ｖ１を低減させて二次電池Ｅ２に供給するエネルギーを減少させる。また、充電電流Ｉ１が目標電流値より少ない場合は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間が長くなるようにスイッチング制御することで出力電圧Ｖ１を増加させて二次電池Ｅ２に供給するエネルギーを増加させる。
【００２７】
また、二次電池Ｅ２（特にリチウムイオン電池など）は過充電を行うと危険であるため、充電制御回路部７は、二次電池電圧Ｖ４が所定値に達すると充電電流Ｉ１の目標値を徐々に下げるＣＶ充電制御を行う。
【００２８】
また、図１には記載していないが、二次電池Ｅ２の温度検出機能や異常検出機能が一般的には設けられており、充電制御回路部７は温度が所定温度を上回った場合や異常が発生した場合にスイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を停止する等の処理を行う。
【００２９】
また、本実施形態の充電制御回路部７の電源電圧は定電圧（例えば５Ｖ）であるため、定電圧回路部６を用いて第１の制御電圧Ｖ２を５Ｖに変換して充電制御回路部７に印加することで充電制御回路部７を駆動している。定電圧回路部６は、三端子レギュレータ６１で構成されている。三端子レギュレータ６１は入力端子が平滑コンデンサＣ４の正極に接続されており、第１の制御電圧Ｖ２が三端子レギュレータ６１の動作可能電圧の範囲内であれば５Ｖを生成する。三端子レギュレータ６１の出力端子は、平滑コンデンサＣ５の正極および充電制御回路部７の電源端子に接続されており、生成した５Ｖを平滑して充電制御回路部７に印加している。充電制御回路部７は、三端子レギュレータ６１から５Ｖが出力されると駆動する。すなわち、第１の制御電圧Ｖ２が三端子レギュレータ６１の動作可能電圧の範囲内であれば充電制御回路部７が駆動し、範囲外であれば充電制御回路部７が停止する。したがって、三端子レギュレータ６１の動作可能電圧の範囲が、本願発明の充電制御部の動作可能電圧の範囲に相当する。
【００３０】
また、充電制御回路部７が決定したスイッチング素子Ｑ１のオン期間の目標値は、情報伝達部１２を用いてスイッチング制御回路部４に伝達される。情報伝達部１２は、フォトカプラＰＣ１と抵抗Ｒ２とで構成されており、フォトカプラＰＣ１を用いることによって一次側と二次側とを絶縁している。充電制御回路部７の制御端子Ｐ７１と制御電源Ｖｃｃとの間に抵抗Ｒ２とフォトカプラＰＣ１のダイオードＤ８とからなる直列回路が接続されている。なお、本実施形態では、三端子レギュレータ６１が制御電源Ｖｃｃを兼用している。
【００３１】
そして、充電制御回路部７はスイッチング素子Ｑ１のオン期間の目標値に応じて制御端子Ｐ７１の出力レベルを変動させる。それによって、制御電源ＶｃｃからフォトカプラＰＣ１のダイオードＤ８に流れる電流も変動する。例えば、オン期間の目標値を増加する場合、制御端子Ｐ７１の出力レベルを増加することでダイオードＤ８に流れる電流が減少し、フォトカプラＰＣ１のトランジスタＴｒ１のベース電流も減少する。また、オン期間の目標値を減少する場合、制御端子Ｐ７１の出力レベルを減少することでダイオードＤ８に流れる電流が増加し、トランジスタＴｒ１のベース電流も増加する。
【００３２】
スイッチング制御回路部４は電源制御ＩＣなどによって構成されており、第１の電流出力端子Ｐ４１がフォトカプラＰＣ１のトランジスタＴｒ１のコレクタに接続されている。そして、スイッチング制御回路部４は、第１の電流出力端子Ｐ４１が出力する電流Ｉ２を検出することで充電制御回路部７からオン期間の目標値を取得する。そして、取得したオン期間の目標値に基づいてスイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を行う。
【００３３】
すなわち、スイッチング素子Ｑ１のオン期間の目標値を増加するために、充電制御回路部７が制御端子Ｐ７１の出力レベルを増加した場合、トランジスタＴｒ１のベース電流が減少し、スイッチング制御回路部４の第１の電流出力端子Ｐ４１が出力する電流Ｉ２が減少する。また、スイッチング素子Ｑ１のオン期間の目標値を減少するために、充電制御回路部７が制御端子Ｐ７１の出力レベルを減少した場合、スイッチング制御回路部４の第１の電流出力端子Ｐ４１が出力する電流Ｉ２が増加する。そして、スイッチング制御回路部４は、電流Ｉ２の大きさが示すオン期間となるように、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を行う。すなわち、本実施形態の充電器は、充電制御回路部７を用いて二次電池Ｅ２に供給する充電エネルギーのフィードバック制御を行っている。
【００３４】
また、スイッチング制御回路部４は、コンデンサＣ３の両端に生成される第２の制御電圧Ｖ３を動作電源としており、第２の制御電圧Ｖ３がスイッチング制御回路部４の動作可能電圧の範囲内である場合、スイッチング制御回路部４が駆動して、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を行う。
【００３５】
なお、本実施形態の充電器は、電源接続部１が商用電源Ｅ１に接続された起動時において、所定期間の間スイッチング素子Ｑ１をスイッチングするスイッチ部（図示なし）を備えている。このスイッチ部が所定期間の間スイッチング素子Ｑ１をスイッチングすることで、第２の制御電圧Ｖ３がスイッチング制御回路部４の動作可能電圧の範囲内となってスイッチング制御回路部４が始動する。そして、スイッチング制御回路部４の始動後は、スイッチ部が停止し、スイッチング制御回路部４がスイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を行う。
【００３６】
また、本実施形態の充電器は、二次電池Ｅ２が装着されたことを検出する電池装着検出部１１と、電池装着信号伝達部１３とを備えている。
【００３７】
電池装着検出部１１（接続検出部）は、抵抗Ｒ３（インピーダンス素子）とフォトカプラＰＣ２（電流検出素子）のダイオードＤ９とで構成されており、抵抗Ｒ３とダイオードＤ９とからなる直列回路が電池接続部１０の正極端子と負極端子との間に接続されている。
【００３８】
電池装着信号伝達部１３は、フォトカプラＰＣ２のトランジスタＴｒ２で構成されており、トランジスタＴｒ２のコレクタはスイッチング制御回路部４の第２の電流出力端子Ｐ４２に接続されている。そして、スイッチング制御回路部４は、第２の電流出力端子Ｐ４２が出力する電流Ｉ３に基づいて二次電池Ｅ２の装着有無を判断する。
【００３９】
二次電池Ｅ２が電池接続部１０に接続されると、予め二次電池Ｅ２に充電された二次電池電圧Ｖ４に応じた電流Ｉ４が、電池接続部１０の正極端子→抵抗Ｒ３→ダイオードＤ９→電池接続部１０の負極端子の経路で流れる。この電流Ｉ４によってトランジスタＴｒ２のベース電流が増加し、第２の電流出力端子Ｐ４２が出力する電流Ｉ３が増加する。電流Ｉ４が増加し、電流Ｉ３が所定値以上となった場合に、スイッチング制御回路部４は、二次電池Ｅ２が装着されたと判断する。
【００４０】
スイッチング制御回路部４は、二次電池Ｅ２の装着有無に応じて、スイッチング制御を第１の状態と第２の状態とに切り替えることで、第１，第２の制御電圧Ｖ２，Ｖ３および出力電圧Ｖ１を変動させる。以降、スイッチング制御が第１の状態における第１，第２の制御電圧Ｖ２，Ｖ３および出力電圧Ｖ１を、第１，第２の制御電圧Ｖ２ａ，Ｖ３ａおよび出力電圧Ｖ１ａと称す。また、スイッチング制御が第２の状態における第１，第２の制御電圧Ｖ２，Ｖ３および出力電圧Ｖ１を、第１，第２の制御電圧Ｖ２ｂ，Ｖ３ｂおよび出力電圧Ｖ１ｂと称す。そして、スイッチング制御が第１の状態である場合における第１，第２の制御電圧Ｖ２ａ，Ｖ３ａおよび出力電圧Ｖ１ａは、スイッチング制御が第２の状態である場合における第１，第２の制御電圧Ｖ２ｂ，Ｖ３ｂおよび出力電圧Ｖ１ｂに比べて低い。
【００４１】
スイッチング制御回路部４は、二次電池Ｅ２が装着されていない場合、スイッチング制御を第１の状態とする。このときの第１の制御電圧Ｖ２ａは、三端子レギュレータ６１の動作可能電圧の範囲よりも低く、充電制御回路部７は停止し、第２の制御電圧Ｖ３ａは、スイッチング制御回路部４の動作可能電圧の範囲内でスイッチング制御回路部４は駆動している。なお、第１の状態における出力電圧Ｖ１ａは低く、このときの電流Ｉ４は小さいので第２の電流出力端子Ｐ４２が出力する電流ＩＩ３は所定値未満となる。したがって、二次電池Ｅ２の誤検出が防止することができる。
【００４２】
また、スイッチング制御回路部４は、二次電池Ｅ２が装着されている場合、スイッチング制御を第１の状態から第２の状態に切り替える。このときの第１の制御電圧Ｖ２ｂは、三端子レギュレータ６１の動作可能電圧の範囲内で充電制御回路部７は駆動し、第２の制御電圧Ｖ３ｂは、スイッチング制御回路部４の動作可能電圧の範囲内でスイッチング制御回路部４は駆動している。
【００４３】
次に、本実施形態の充電器の動作を図２（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。
【００４４】
時間ｔ０において、電源接続部１が商用電源Ｅ１に接続されて起動すると、スイッチ部が所定期間の間スイッチング素子Ｑ１をスイッチングすることでスイッチング制御回路部４を始動させる。
【００４５】
スイッチング制御回路部４が始動すると、第２の電流出力端子Ｐ４２が出力する電流Ｉ３を確認する。電流Ｉ３が所定値未満である場合、スイッチング制御回路部４は二次電池Ｅ２が装着されていないと判断し、スイッチング制御を第１の状態とする。したがって、第２の制御電圧Ｖ３ａによってスイッチング制御回路部４は駆動しているが、第１の制御電圧Ｖ２ａが三端子レギュレータ６１の動作可能範囲よりも低いので、充電制御回路部７が停止状態のままとなる。
【００４６】
そして、時間ｔ１において、出力電圧Ｖ１ａよりも高い二次電池電圧Ｖ４が充電された二次電池Ｅ２が電池接続部１０に接続される。この二次電池Ｅ２によって、ダイオードＤ９に流れる電流Ｉ４が増加することによって、電流Ｉ３が所定値以上となり、スイッチング制御回路部４は、二次電池Ｅ２が接続されたと判断する。すると、スイッチング制御回路部４は、スイッチング制御を第１の状態から第２の状態に切り替える。それによって、第１の制御電圧Ｖ２ｂが三端子レギュレータ６１の動作可能電圧の範囲内となり、充電制御回路部７が駆動が開始する。また、出力電圧Ｖ１も増加して、二次電池Ｅ２の充電が開始される。
【００４７】
以降は、充電制御回路部７が二次電池Ｅ２の状態からオン期間の目標値を決定し、スイッチング制御回路部４は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間が目標値と一致するようにフィードバック制御を行う。
【００４８】
このように、本実施形態では、二次電池Ｅ２が接続されていない待機時において、第１，第２の制御電圧Ｖ２，Ｖ３および出力電圧Ｖ１を低減し、充電制御回路部７を停止させることによって、消費電力を削減することができる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、充電制御回路部７の動作電源である第１の制御電圧Ｖ２，スイッチング制御回路部４の動作電源である第２の制御電圧Ｖ３と、二次電池Ｅ２に印加する出力電圧Ｖ１とを単一の電源回路（トランスＴ１）で生成している。そのため、従来のように、複数の電源回路（トランス）を備える必要がないので、材料費を削減することができる。
【００５０】
また、図３に示すように、電池装着検出部１１において、フォトカプラＰＣ２のダイオードＤ９と電池接続部１０の負極端子との間にコンデンサＣ６を接続してもよい。コンデンサＣ６を備えていない場合、電源接続部１が商用電源Ｅ１に未接続で、二次電池Ｅ２が装着されていると、二次電池Ｅ２から微小な電流Ｉ４が抵抗Ｒ３に流れて放電し続けることで深放電となってしまう。そこで、電池装着検出部１１にコンデンサＣ６を設けることで、二次電池Ｅ２から抵抗Ｒ３に電流が流れ続けることを防止し、二次電池Ｅ２の深放電を防止することができる。
【００５１】
図４（ａ）〜（ｂ）に示すように、時間ｔ２において二次電池Ｅ２が装着されると、電流Ｉ４によってコンデンサＣ６が充電されるまでの所定時間のみ電流Ｉ４が流れて、その後は減少する。そのため、電源接続部１に商用電源Ｅ１が未接続である場合でも、二次電池Ｅ２の深放電を防止することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 電源接続部
２ 整流回路部
３ 電源回路部
４ スイッチング制御回路部
５ スイッチング手段
６ 定電圧回路部
７ 充電制御回路部
８ 電流検出部
９ 電圧検出部
１０ 電池接続部
１１ 電池装着検出部
１２ 信号伝達部
１３ 電池装着信号伝達部
Ｑ１ スイッチング素子
Ｅ２ 二次電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池が接続される接続部と、
スイッチング素子を有し、当該スイッチング素子がスイッチングされることで、外部電源から第１，第２の制御電圧および、前記接続部に接続された前記二次電池に印加する出力電圧を生成する電源部と、
前記第１の制御電圧を動作電源とし、前記二次電池の状態に応じたパラメータを生成する充電制御部と、
前記第２の制御電圧を動作電源とし、前記パラメータに基づいて前記スイッチング素子のスイッチング制御を行うスイッチング制御部と、
前記接続部の接続端子間に設けられたインピーダンス素子と、当該インピーダンス素子に流れる電流を検出する電流検出素子とを有し、前記インピーダンス素子に流れる電流が所定値以上であれば前記接続部に前記二次電池が接続されていると判断する接続検出部とを備え、
前記スイッチング制御部は、前記スイッチング制御を第１の状態と第２の状態とに切り替え可能で、前記スイッチング制御が前記第１の状態である場合における前記第１，第２の制御電圧および前記出力電圧は、前記スイッチング制御が前記第２の状態である場合に比べて低く、
前記接続検出部が、前記二次電池が接続されていないと判断した場合、前記スイッチング制御部は前記スイッチング制御を第１の状態とし、前記第１の状態における前記第１の制御電圧は前記充電制御部の動作可能電圧の範囲より低く、前記第１の状態における前記第２の制御電圧は前記スイッチング制御部の動作可能電圧の範囲内であり、
前記第１の状態における前記出力電圧より高い電圧が充電された前記二次電池が前記接続部に接続され、前記接続検出部が、前記二次電池が接続されていると判断した場合、前記スイッチング制御部は前記スイッチング制御を前記第２の状態に切り替え、前記第２の状態における前記第１の制御電圧は前記充電制御部の動作可能電圧の範囲内であり、前記第２の状態における前記第２の制御電圧は前記スイッチング制御部の動作可能電圧の範囲内であることを特徴とする充電器。
【請求項２】
前記接続検出部は、前記インピーダンス素子に直列接続されたコンデンサを備えることを特徴とする請求項１記載の充電器。
【請求項１】
二次電池が接続される接続部と、
スイッチング素子を有し、当該スイッチング素子がスイッチングされることで、外部電源から第１，第２の制御電圧および、前記接続部に接続された前記二次電池に印加する出力電圧を生成する電源部と、
前記第１の制御電圧を動作電源とし、前記二次電池の状態に応じたパラメータを生成する充電制御部と、
前記第２の制御電圧を動作電源とし、前記パラメータに基づいて前記スイッチング素子のスイッチング制御を行うスイッチング制御部と、
前記接続部の接続端子間に設けられたインピーダンス素子と、当該インピーダンス素子に流れる電流を検出する電流検出素子とを有し、前記インピーダンス素子に流れる電流が所定値以上であれば前記接続部に前記二次電池が接続されていると判断する接続検出部とを備え、
前記スイッチング制御部は、前記スイッチング制御を第１の状態と第２の状態とに切り替え可能で、前記スイッチング制御が前記第１の状態である場合における前記第１，第２の制御電圧および前記出力電圧は、前記スイッチング制御が前記第２の状態である場合に比べて低く、
前記接続検出部が、前記二次電池が接続されていないと判断した場合、前記スイッチング制御部は前記スイッチング制御を第１の状態とし、前記第１の状態における前記第１の制御電圧は前記充電制御部の動作可能電圧の範囲より低く、前記第１の状態における前記第２の制御電圧は前記スイッチング制御部の動作可能電圧の範囲内であり、
前記第１の状態における前記出力電圧より高い電圧が充電された前記二次電池が前記接続部に接続され、前記接続検出部が、前記二次電池が接続されていると判断した場合、前記スイッチング制御部は前記スイッチング制御を前記第２の状態に切り替え、前記第２の状態における前記第１の制御電圧は前記充電制御部の動作可能電圧の範囲内であり、前記第２の状態における前記第２の制御電圧は前記スイッチング制御部の動作可能電圧の範囲内であることを特徴とする充電器。
【請求項２】
前記接続検出部は、前記インピーダンス素子に直列接続されたコンデンサを備えることを特徴とする請求項１記載の充電器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−７０４５３（Ｐ２０１３−７０４５３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５３０９（Ｐ２０１１−２０５３０９）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（５０９１１９１５３）パナソニックＥＳパワーツール株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（５０９１１９１５３）パナソニックＥＳパワーツール株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
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