JP7477405B2

JP7477405B2 - 充電器

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Publication number: JP7477405B2
Application number: JP2020153617A
Authority: JP
Inventors: 寿和岡林; 真也水谷
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2020-09-14
Filing date: 2020-09-14
Publication date: 2024-05-01
Anticipated expiration: 2040-09-14
Also published as: JP2022047700A; US20220085640A1; CN114189003A; DE102021123616A1; US11728669B2

Description

本開示は充電器に関する。

特許文献１に記載の充電器は、所定の部品の温度を検出して、検出した温度が固定の部品温度閾値に到達した場合に、充電電流を低減している。

特許第３９８３６８１号公報

充電器には、互いに温度の上昇傾向が異なる複数の発熱部品が含まれる。しかしながら、充電器の設計の都合上、複数の発熱部品の各々に対して温度検出部を設けることは難しい。よって、複数の発熱部品のうちの一部の部品に対して温度検出部が設けられる。そのため、固定の部品温度閾値を用いると、検出温度が部品温度閾値未満であっても、他の部品の温度が部品温度閾値を超えることが起こりうる。ひいては、充電器を適切に保護できないことが起こりうる。

本開示の１つの局面は、適切に保護可能な充電器を提供する。

本開示の１つの局面は、外部電源から供給された第１の電力からバッテリを充電する第２の電力を生成する充電器であって、積算部と、記憶部と、第１の算出部と、閾値設定部と、検出部と、低減部と、を備える。積算部は、充電器が外部電源に電気的に接続されている間、充電電流値に基づいた電流量を初期値に対して積算した積算値を、積算容量として算出するように構成される。記憶部は、バッテリ容量と第１の温度閾値との第１の対応関係を含む対応情報を記憶する。第１の算出部は、バッテリの充電開始時において、記憶部に記憶されている第１の対応関係を用いて、積算部により算出された積算容量をバッテリ容量とした場合における第１の温度閾値を算出するように構成される。閾値設定部は、バッテリの充電開始時において、第１の算出部により算出された第１の温度閾値を検出閾値に設定するように構成される。検出部は、充電器に含まれる発熱部品の部品温度を検出するように構成される。低減部は、検出部により検出された部品温度が、閾値設定部により設定された検出閾値以上になった場合に、充電電流値の低減を実行するように構成される。

本開示の１つの局面の充電器において、電力供給源に電気的に接続されている間、電流量を積算して積算容量が算出される。算出された積算容量は、充電器が複数のバッテリを続けて充電した場合には、複数のバッテリに供給された電流量の積算値となる。充電器に含まれる発熱部品の温度は、積算容量を容量とするバッテリを充電した場合と同程度に上昇する。したがって、積算容量は、充電器に含まれる発熱部品の温度状態を適切に表す。このような積算容量と第１の対応関係とに基づいて検出閾値を設定することにより、充電器に含まれる発熱部品の温度状態に応じて、検出閾値を設定することができる。例えば、発熱部品が、温度の検出対象である第１の部品と、検出対象よりも温度が高くなり得る第２の部品とを含んでいる場合がある。このような場合に、積算容量から第２の部品の温度を推定して、第２の部品の温度が許容温度を超える前に、第１の部品の温度が検出閾値に到達するように、検出閾値を設定することができる。許容温度は、部品の動作が保証される温度の上限値である。さらに、検出された部品温度が設定された検出閾値に到達した場合に、充電電流値を低減することにより、充電器を適切に保護することができる。

また、積算部は、充電器が外部電源に電気的に接続されている間において、充電電流値が電流閾値未満である場合に、積算値から所定値を減算するように構成されていてもよい。
充電電流値が電流閾値未満である場合には、充電器の発熱部品は放熱して発熱部品の温度は低下する。したがって、充電器が電流供給源に電気的に接続されている間において、充電電流値が電流閾値未満の場合には、積算値から所定値が減算される。これにより、充電器の温度状態をより適切に表した積算値を、積算容量値として算出することができる。

また、取得部と、第２の算出部と、を更に備えてもよい。取得部は、バッテリの公称容量を取得するように構成される。第２の算出部は、記憶部に記憶されている第１の対応関係を用いて、取得部により取得された公称容量をバッテリ容量とした場合における第１の温度閾値を算出するように構成される。閾値設定部は、第１の算出部により算出された第１の温度閾値と第２の算出部により算出された第１の温度閾値のうちの値が小さい方を、検出閾値に設定するように構成されていてもよい。

積算容量に基づいて算出された第１の温度閾値と、バッテリの公称容量に基づいて算出された第１の温度閾値のうちの小さい方の値が、検出閾値に設定される。ここで、比較的高容量のバッテリを、比較的低容量のバッテリと同じ値の充電電流で充電すると、比較的低容量のバッテリの充電時よりも、充電器に含まれる発熱部品の温度上昇も緩やかになる。ただし、発熱部品によって温度上昇が緩やかになる度合が異なる。温度検出部の近くに配置された第１の部品の温度上昇が緩やかになる度合が、温度検出部から離れて配置された第２の部品の温度上昇が緩やかになる度合よりも大きくなることがあり得る。すなわち、高容量のバッテリの充電時には、第２の部品の温度が、第１の部品の温度よりも高くなることがあり得る。

積算容量のみに基づいて検出閾値を設定すると、充電器が最初のバッテリパックを充電するときに、積算容量が小さいため、比較的大きな検出閾値が設定される。したがって、最初のバッテリパックの容量が比較的大きい場合に、第１の部品の温度が検出閾値に到達する前に、第２の部品の温度が許容温度を超えて、充電器を適切に保護できないことが起こり得る。また、公称容量のみに基づいて検出閾値を設定すると、比較的低容量のバッテリの充電時に、比較的大きな値の検出閾値が設定される。したがって、比較的高容量のバッテリを充電して、第２の部品の温度が比較的高くなっているときに、比較的低容量のバッテリを充電する場合に、充電器を適切に保護できないことが起こり得る。よって、積算容量に基づいて算出された第１の温度閾値と公称容量に基づいて算出された第１の温度閾値のうちの小さい方が検出閾値に設定される。これにより、どのような順序でバッテリを充電する場合でも、充電器を適切に保護することができる。

また、対応情報は、バッテリ容量と第２の温度閾値との第２の対応関係を含んでもよい。第２の温度閾値は、第１の温度閾値よりも小さい。第１の算出部は、バッテリの充電開始時において、記憶部に記憶されている第２の対応関係を用いて、積算部により算出された積算容量をバッテリ容量とした場合における第２の温度閾値を更に算出するように構成されてもよい。第２の算出部は、記憶部に記憶されている第２の対応関係を用いて、取得部により取得された公称容量をバッテリ容量とした場合における第２の温度閾値を更に算出するように構成されてもよい。閾値設定部は、更に、バッテリの充電開始時において、第１の算出部により算出された第２の温度閾値と第２の算出部により算出された第２の温度閾値のうちの値が小さい方を解除閾値に設定するように構成されていてもよい。低減部は、充電電流値を低減した後、検出部により検出された部品温度が、閾値設定部により設定された解除閾値未満になった場合に、充電電流値の低減を解除するように構成されていてもよい。

第１の温度閾値が検出閾値として設定され、第１の温度閾値よりも小さい第２の温度閾値が解除閾値として設定される。これにより、部品温度が検出閾値以上になると充電電流値の低減が実行され、部品温度が解除閾値よりも低くなると、充電電流値の低減が解除される。したがって、充電電流値の低減を適切に実行及び解除することができる。

また、低減部は、バッテリの充電開始時において、検出部により検出された部品温度が、閾値設定部により設定された解除閾値以上である場合に、充電電流値の低減を実行するように構成されていてもよい。

２個のバッテリを連続して充電する場合に、１個目のバッテリの充電時に、充電電流値の低減が実行され、充電電流値の低減が解除される前に、２個目のバッテリの充電が開始されことが起こり得る。このような場合、２個目のバッテリの充電開始時に、部品温度が解除閾値未満になってから充電電流値の低減を解除することが望ましい。バッテリの充電開始時において、解除閾値を超えている場合に充電電流値の低減を実行することにより、複数のバッテリを連続して充電する場合でも、充電器を適切に保護することができる。

本実施形態に係る充電器及びバッテリパックの外観を示す図である。本実施形態に係る充電器及びバッテリパックの電気的構成を示すブロック図である。積算充電容量を算出する処理を示すフローチャートである。充電制御処理の一部を示すフローチャートである。充電制御処理の残りの一部を示すフローチャートである。公称バッテリ容量及び積算充電容量に対する第１の温度閾値及び第２の温度閾値の関係を示す図である。低容量バッテリの充電時における、ダイオード及びトランスの温度の時間変化と温度閾値とを示す図である。高容量バッテリの充電時における、ダイオード及びトランスの温度の時間変化と温度閾値とを示す図である。高容量バッテリの充電時における、ダイオード及びトランスの温度の時間変化と低容量充電時の温度閾値と高容量充電時の温度閾値とを示す図である。

以下、図面を参照しながら、本開示を実施するための形態を説明する。
＜１．構成＞
まず、本実施形態に係る充電器３の構成について、図１及び図２を参照して説明する。充電器３は、バッテリパック２を充電する装置である。バッテリパック２は、電動作業機に装着されて、電動作業機に電力を供給する。バッテリパック２の容量は、種々の値を取り得る。すなわち、バッテリパック２は、比較的高容量でもよいし、比較的低容量でもよい。電動作業機は、電動工具、園芸工具、ライト、掃除機などを含む。電動工具は、レーザー墨出し器、ハンマドリル、インパクトドライバ、マルノコなどを含む。園芸工具は、草刈機、トリマー、芝刈り機などを含む。

図１に示すように、充電器３は、第１装着部６１と、第１端子部６２と、電源コード３１と、を備える。バッテリパック２は、第２装着部５１と、第２端子部５２と、を備える。
第１装着部６１は、充電器３の上面に設けられており、第１端子部６２は、第１装着部６１に設けられている。第２装着部５１は、バッテリパック２の裏面に設けられている。第２端子部５２は、第２装着部５１に設けられており、複数の板状の端子を備える。第１装着部６１は、第２装着部５１の形状に対応した形状に構成されている。第１端子部６２は、第２端子部５２に嵌合するように構成された複数の端子を備える。

第２装着部５１は、スライドして第１装着部６１に装着される。第１装着部６１に第２装着部５１が装着されると、第１端子部６２が備える複数の端子に、第２端子部５２が備える複数の板状の端子が嵌合する。これにより、バッテリパック２が充電器３に物理的且つ電気的に接続される。

電源コード３１は、外部電源７０に接続される。外部電源７０は、例えば、ＡＣ１００Ｖの商用電源である。充電器３は、外部電源７０から供給された第１の電力から第２の電力を生成し、生成した第２の電力をバッテリパック２へ供給する。なお、外部電源７０は、商用電源に限らない。外部電源７０は、直流電源、例えばシガーソケットでもよい。

図２に示すように、充電器３は、第１端子部６２に含まれる複数の端子として、第１正極端子３４と、第１負極端子３５と、第１信号端子３６と、第１シリアル端子３７と、を備える。

また、充電器３は、第１ＭＰＵ３２と、第１通信部３３と、シャント抵抗器３８と、電源回路４０と、を備える。
電源回路４０は、スイッチング電源であり、トランス４１と、ダイオード４２と、温度検出部４３と、を備える。また、電源回路４０は、図示しないＦＥＴ等のスイッチング素子なども備える。電源回路４０は、第１正極端子３４及び第１負極端子３５に接続されており、生成した第２の電力を、第１正極端子３４及び第１負極端子３５を介して、バッテリパック２へ供給する。

詳しくは、トランス４１は、外部電源７０の交流電圧を降圧する。ダイオード４２は、トランス４１の２次側に接続され、トランス４１により降圧された交流電圧を整流する。トランス４１、ダイオード４２、及び図示しないスイッチング素子は、充電器３が充電電流を出力することによって発熱する発熱部品に相当する。

温度検出部４３は、電源回路４０に含まれる発熱部品の部品温度Ｔｃを検出する。具体的には、温度検出部４３は、ダイオード４２の近傍に設けられており、部品温度Ｔｃとして、ダイオード４２の温度を検出する。そして、温度検出部４３は、検出した部品温度Ｔｃを第１ＭＰＵ３２へ出力する。

温度検出部４３は、例えば、サーミスタである。ダイオード４２とトランス４１と温度検出部４３は、１つの基板に設けられている。基板は第１の面と第２の面を有する。ダイオード４２及びトランス４１は、基板の第１の面に配置されている。ダイオード４２及びトランス４１の各々端子は、基板を貫通して第２の面から突出して、第２の面に半田付けされている。温度検出部４３は、基板の第２の面において、ダイオード４２の端子の半田部分の近傍に配置されている。

ここで、トランス４１の近傍に温度検出部４３を配置することは難しい。トランス４１は内部で絶縁されている。トランス４１の１次側に温度検出部４３を配置しようとすると、絶縁設計が困難になり、電源回路４０の設計の自由度が低下する。また、トランス４１は、電力変換を行う素子であるため、パワー系の配線パターンが、トランス４１の２次側の周辺においてプリント基板の多くの面積を占めている。そのため、トランス４１の２次側に温度検出部４３を配置すると、温度検出部４３から出力されるアナログ信号に対してスイッチングノイズが重畳されやすい。ひいては、第１ＭＰＵ３２が、部品温度Ｔｃを誤検出しやすい。これに対して、ダイオード４２は、トランス４１よりも第１ＭＰＵ３２の近くに配置されている。したがって、ダイオード４２の近傍に温度検出部４３を配置すると、トランス４１の２次側の近傍に温度検出部４３を配置した場合よりも、温度検出部４３から第１ＭＰＵ３２までの配線が短くなる。そのため、ダイオード４２の近傍に温度検出部４３が配置されると、温度検出部４３から出力されるアナログ信号に対してスイッチングノイズが重畳されにくい。すなわち、ダイオード４２の近傍に温度検出部４３を配置することにより、電源回路４０の設計の自由度を比較的高くできるとともに、部品温度Ｔｃの誤検出を抑制できる。なお、温度検出部４３の配置はこれに限らない。例えば、基板のダイオード４２の近傍にヒートシンクを設け、温度検出部４３をヒートシンクに配置してもよい。

シャント抵抗器３８は、電源回路４０と第１負極端子３５とを接続する負極ラインに設けられている。シャント抵抗器３８は、充電器３からバッテリパック２へ流れる充電電流の値（すなわち、充電電流値）を検出して、検出した充電電流値Ｉｏを第１ＭＰＵ３２へ出力する。

第１通信部３３は、第１シリアル端子３７に接続されている。第１通信部３３は、シリアル通信を実行する回路である。
第１ＭＰＵ３２は、ＣＰＵ３２ａとメモリ３２ｂとを備え、第１信号端子３６に接続されている。第１ＭＰＵ３２は、第１信号端子３６を介して、バッテリパック２から信号を受信するとともに、バッテリパック２へ信号を送信する。また、第１ＭＰＵ３２は、第１通信部３３及び第１シリアル端子３７を介して、バッテリパック２とシリアル通信を実行する。

そして、第１ＭＰＵ３２は、第１ＭＰＵ３２に入力される各種の情報に基づいて、積算容量算出処理及び充電制御処理を実行する。具体的には、第１ＭＰＵ３２は、電源コード３１が外部電源７０に電気的に接続されている間、入力された充電電流値Ｉｏに基づいて、積算容量算出処理を実行する。また、第１ＭＰＵ３２は、第１信号端子３６を介してバッテリパック２の装着を検出すると、入力された部品温度Ｔｃ及び要求電流値Ｉｄに基づいて、充電制御処理を実行する。積算容量算出処理及び充電制御処理の詳細は後述する。

バッテリパック２は、第２端子部５２に含まれる複数の板状の端子として、第２正極端子２４と、第２負極端子２５と、第２信号端子２６と、第２シリアル端子２７と、を備える。第２正極端子２４は、第１正極端子３４に接続される。第２負極端子２５は、第１負極端子３５に接続される。第２信号端子２６は、第１信号端子３６に接続される。第２シリアル端子２７は、第１シリアル端子３７に接続される。

また、バッテリパック２は、バッテリ２１と、第２ＭＰＵ２２と、第２通信部２３とを備える。
バッテリ２１は、直列に接続された複数のバッテリセルを備える。バッテリ２１の正極は、第２正極端子２４に接続されており、バッテリ２１の負極は、第２負極端子２５に接続されている。

第２通信部２３は、第２シリアル端子２７に接続されている。第２通信部２３は、シリアル通信を実行する回路である。
第２ＭＰＵ２２は、ＣＰＵ２２ａとメモリ２２ｂとを備え、第２信号端子２６に接続されている。第２ＭＰＵ２２は、第２信号端子２６を介して、充電器３から信号を受信するとともに、充電器３へ信号を送信する。また、第２ＭＰＵ２２は、第２通信部２３及び第２シリアル端子２７を介して、充電器３とシリアル通信を実行する。

具体的には、第２ＭＰＵ２２は、充電時に、バッテリ２１の電圧に基づいて、要求電流値Ｉｄを算出する。要求電流値Ｉｄは、バッテリ２１の電圧が増加するのに応じて、減少する。そして、第２ＭＰＵ２２は、算出した要求電流値Ｉｄを、第２通信部２３及び第２シリアル端子２７を介して、充電器３へ送信する。

＜２．処理＞
＜２－１．積算容量算出処理＞
次に、第１ＭＰＵ３２が実行する積算容量算出処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。

充電器３の充電中は、トランス４１、ダイオード４２等の発熱部品の温度が上昇する。充電器３の発熱部品の温度が過度に高くなり許容温度を超えると、充電器３が故障する可能性がある。許容温度は発熱部品の動作が保証される温度の上限値である。そのため、発熱部品の温度が過度に高くなる前に、充電電流値Ｉｏを抑制する必要がある。よって、第１ＭＰＵ３２は、部品温度Ｔｃが温度閾値以上になった場合に、充電電流値Ｉｏを抑制する。ただし、充電開始時における温度状態によらずに温度閾値を一定に設定すると、発熱部品を適切に保護できない可能性がある。

トランス４１及びダイオード４２の温度上昇傾向は、バッテリパック２の容量に応じて変化する。図６及び図７は、同じ値の充電電流値Ｉｏで比較的低容量及び比較的高容量のバッテリパック２を充電した場合における、充電器３のトランス４１及びダイオード４２の温度変化を示す。

図６及び図７に示すように、高容量のバッテリパック２を、低容量のバッテリパック２と同じ値の充電電流で充電すると、低容量のバッテリパック２よりも充電時間が延びて、バッテリ電圧の上昇が緩やかになる。したがって、充電器３から高容量のバッテリパック２へ供給する電力量は、低容量のバッテリパック２へ供給する電力量よりも緩やかに上昇する。これに伴い、電源回路４０に含まれるトランス４１及びスイッチング素子の温度は緩やかに上昇する。

一方、異なる容量のバッテリパック２を同じ値の充電電流で充電する場合、理想的にはダイオード４２の温度上昇速度は変化しない。しかしながら、ダイオード４２は、トランス４１等の温度上昇速度がバッテリパック２の容量の大きさに依存する発熱部品の近傍に配置される。そのため、実際には、高容量のバッテリパック２を、低容量のバッテリパック２と同じ値の充電電流で充電する場合、ダイオード４２は周囲の発熱部品の熱の影響を受けて、温度上昇速度が緩やかになる。したがって、高容量のバッテリパック２の充電時には、低容量のバッテリパック２の充電時よりも、トランス４１及びダイオード４２の温度上昇が緩やかになる。ただし、ダイオード４２の温度上昇は、トランス４１の温度上よりもより緩やかになる。

そのため、図６に示すように、低容量バッテリ充電時には、ダイオード４２の温度は、温度閾値に到達するまでの間、常にトランス４１の温度よりも高い。一方、図７に示すように、高容量バッテリ充電時には、ダイオード４２の温度は、充電初期ではトランス４１の温度よりも高いが、温度閾値に到達する前に、トランス４１の温度よりも低くなり、トランス４１の温度が先に温度閾値に到達する。しかしながら、上述したように、トランス４１の温度を直接検出することは困難である。

そこで、第１ＭＰＵ３２は、トランス４１の温度を推定する。そして、推定した温度が許容温度を超える前に、ダイオード４２の温度が温度閾値に到達するように、温度閾値を設定する。すなわち、第１ＭＰＵ３２は、ダイオード４２の温度が比較的高い場合には、比較的低い場合よりも、温度閾値を小さく設定する。具体的には、第１ＭＰＵ３２は、トランス４１の温度状態を表す指標として、積算容量Ａ１（Ａｈ）を算出する。積算容量Ａ１は、充電器３が充電した容量の積算値である。例えば、積算容量Ａ１が２Ａｈである場合、トランス４１は、２Ａｈのバッテリパック２を充電したときと同程度の温度に上昇していることが推定される。

第１ＭＰＵ３２は、電源コード３１が外部電源７０に接続されると、本処理の実行を開始し、電源コード３１が外部電源７０から外されると、本処理の実行を終了する。第１ＭＰＵ３２は、充電器３が外部電源７０から電力の供給を受けている間、後述するＳ１０～Ｓ３０の処理を所定の処理周期Ｔａで繰り返し実行する。

まず、Ｓ１０では、第１ＭＰＵ３２は、充電中か否か判定する。具体的には、第１ＭＰＵ３２は、充電電流値Ｉｏが電流閾値Ｉｔｈａ以上であるか否か判定する。電流閾値Ｉｔｈａは、０Ａに近い値、例えば、０．３Ａに設定する。Ｓ１０において、充電中と判定した場合は、Ｓ２０の処理へ進み、充電中ではないと判定した場合は、Ｓ３０の処理へ進む。

Ｓ２０では、第１ＭＰＵ３２は、積算容量Ａ１を、現在の積算容量Ａ１に、１処理周期分の電流量を加算した値に更新する。電流量は、現在の充電電流値Ｉｏ（Ａ）に周期Ｔａ（ｈ）を乗算した値である。ただし、積算容量Ａ１が上限値に到達した場合には、積算容量Ａ１の更新を停止する。上限値は、例えば１０Ａｈである。

本実施形態では、電源コード３１が外部電源７０に接続された時点における積算容量Ａ１の初期値は０Ａｈに設定する。なお、初期値は０Ａｈに限らない。例えば、初期値は、前回、電源コード３１を外部電源７０から外した時点における、積算容量Ａ１から推定してもよい。また、初期値は、電源コード３１を外部電源７０に接続した時点における、温度検出部４３により検出された部品温度Ｔｃから推定してもよい。Ｓ２０の処理の後、Ｓ１０の処理へ戻る。

一方、Ｓ３０では、第１ＭＰＵ３２は、積算容量Ａ１を、現在の積算容量Ａ１から設定値Ｂを減算した値に更新する。電源コード３１が外部電源７０に接続されている間であっても、充電中でない場合には、電源回路４０に含まれる部品の温度は自然に低下する。設定値Ｂは、電源回路４０の自然な温度降下速度に基づいて設定される。例えば、電源回路４０の自然な温度降下速度が、１時間で３．６Ａｈ減らす速度に相当する場合は、設定値Ｂは、１秒当たり３．６Ａｓとする。

充電器３が外部電源７０に電気的に接続されている間、第１ＭＰＵ３２は、Ｓ１０～Ｓ３０の処理を繰り返し実行する。これにより、充電器３が連続して複数のバッテリパック２を充電する場合に、複数のバッテリパック２に供給される電力量がすべて積算されて積算容量Ａ１が算出される。そのため、充電器３の温度状態を適切に表した積算容量Ａ１を算出することができる。

例えば、３個の２Ａｈの容量のバッテリパック２を連続して充電する場合、３個目のバッテリパック２を充電する時には、１個の４Ａｈの容量のバッテリパック２を充電した場合と同程度に、発熱部品の温度は上昇している。１回の充電ごとに積算容量Ａ１をリセットすると、３個目のバッテリパック２の充電開始時における積算容量Ａ１は、１個の２Ａｈの容量のバッテリパック２に供給した電流量を積算した値となる。したがって、１回の充電ごとに積算容量Ａ１をリセットすると、充電器３の温度状態を適切に表していない積算容量Ａ１が算出される。

これに対して、充電器３が外部電源７０に電気的に接続されている間中、充電器３から出力する電流量を積算することにより、３個目のバッテリパック２の充電開始時には、２個のバッテリパック２に供給した電流量が積算された積算容量Ａ１が算出される。したがって、充電器３の温度状態を適切に表した積算容量Ａ１を利用できる。

＜２－２．充電制御処理＞
次に、第１ＭＰＵ３２が実行する充電制御処理について、図４Ａ及び図４Ｂのフローチャートを参照して説明する。第１ＭＰＵ３２は、電源コード３１が外部電源７０に接続されると、充電制御処理を開始し、電源コード３１が外部電源７０から外されると、充電制御処理を終了する。第１ＭＰＵ３２は、積算容量算出処理と並列に、充電制御処理を実行する。

Ｓ１００では、充電器３にバッテリパック２が接続されているか否か判定する。第１信号端子３６に第２信号端子２６が接続されると、第１信号端子３６の電位が変化し、第１ＭＰＵ３２に入力される入力信号の電位が変化する。第１ＭＰＵ３２は、第１信号端子３６から入力される入力信号の電位の変化に応じて、バッテリパック２の接続を検出する。Ｓ１００において、バッテリパック２の接続を検出した場合は、Ｓ１１０の処理へ進み、バッテリパック２の接続を検出していない場合は、接続を検出するまでＳ１００の処理を繰り返し実行する。

Ｓ１１０では、第１通信部３３及び第１シリアル端子３７を介して、バッテリパック２と初期通信を行い、バッテリパック２の公称バッテリ容量Ａ２（Ａｈ）と、要求電流値Ｉｄを取得する。

上述したように、トランス４１及びダイオード４２の温度上昇傾向は、バッテリパック２の容量に応じて変化する。そして、図７に示すように、高容量のバッテリパック２の充電時における温度閾値を、低容量のバッテリパック２の充電時における温度閾値と同じ値にすると、高容量のバッテリパック２の充電時に適切に充電器３を保護できないことが起こり得る。

よって、図８に示すように、高容量のバッテリパック２の充電時には、低容量のバッテリパック２の充電時よりも、温度閾値を小さく設定することが望ましい。そこで、本実施形態では、第１ＭＰＵ２３は、温度閾値（具体的には、後述する検出閾値ＴＨＡ及び解除閾値ＴＨＢ）を設定に、公称バッテリ容量Ａ２を用いる。

続いて、Ｓ１２０では、現在の積算容量Ａ１を取得する。すなわち、充電開始における充電器３の温度状態を表す積算容量Ａ１を取得する。
続いて、Ｓ１３０では、現在の部品温度Ｔｃを取得する。

続いて、Ｓ１４０では、Ｓ１２０において取得した積算容量Ａ１と対応情報とを用いて、第１の検出閾値候補Ｔｈａ＿１と、第１の解除閾値候補Ｔｈｂ＿１を算出する。図５に示すように、対応情報は、積算容量Ａ１及び公称バッテリ容量Ａ２と温度閾値との対応関係に相当し、メモリ３２ｂに記憶されている。この対応関係は、シミュレーションや実験により、バッテリ容量に対して充電電流値Ｉｏの低減を開始する必要がある温度が求められている。

温度閾値は、第１の温度閾値Ｔｈａと第２の温度閾値Ｔｈｂとを含む。第１の温度閾値Ｔｈａは、部品温度Ｔｃがその値を超えた時に、充電器３の保護を開始するための閾値である。第２の温度閾値は、部品温度Ｔｃがその値よりも小さくなった時に、充電器３の保護を解除するための閾値である。対応関係は、関係式であってもよいし、テーブル（すなわち表）であってもよい。本実施形態では、対応関係を、関係式で表している。すなわち、積算容量Ａ１及び公称バッテリ容量Ａ２と第１の温度閾値Ｔｈａとの関係を第１の関係式で表し、積算容量Ａ１及び公称バッテリ容量Ａ２と第２の温度閾値Ｔｈｂとの関係を第２の関係式で表している。

具体的には、図５に示すように、積算容量Ａ１及び公称バッテリ容量Ａ２を４つの領域、第１領域Ｉ、第２領域ＩＩ、第３領域ＩＩＩ、第４領域ＩＶに分けて、領域ごとに第１の関係式及び第２の関係式を設定している。図５において、各関係式の「ｘ」は積算容量Ａ１又は公称バッテリＡ２を代入する変数である。また、「ｙ１」は第１の温度閾値Ｔｈａに対応する変数であり、「ｙ２」は第２の温度閾値Ｔｈｂに対応する変数である。第１の関係式の傾きは、第２の関係式の傾きと等しい。すなわち、第１の温度閾値Ｔｈａは、第２の温度閾値Ｔｈｂを、所定の温度高くなるように、オフセットさせた値に相当する。

第１ＭＰＵ３２は、第１の関係式において、Ｓ１２０において取得した積算容量Ａ１に対応する第１の温度閾値Ｔｈａを、第１の検出閾値候補Ｔｈａ＿１として算出する。また、第２の関係式において、積算容量Ａ１に対応する第２の温度閾値Ｔｈｂを、第１の解除閾値候補Ｔｈｂ＿１として算出する。

続いて、Ｓ１５０では、Ｓ１４０と同様にして、Ｓ１１０において取得した公称バッテリ容量Ａ２と第１の関係式及び第２の関係式を用いて、第２の検出閾値候補Ｔｈａ＿２及び第２の解除閾値候補Ｔｈｂ＿２を算出する。

続いて、Ｓ１６０では、Ｓ１４０で算出した第１の検出閾値候補Ｔｈａ＿１が、Ｓ１５０で算出した第２の検出閾値候補Ｔｈａ＿２よりも小さい否か判定する。Ｓ１６０において、第１の検出閾値候補Ｔｈａ＿１が第２の検出閾値候補Ｔｈａ＿２よりも小さいと判定した場合は、Ｓ１７０において、検出閾値ＴＨＡに第１の検出閾値候補Ｔｈａ＿１を設定する。一方、Ｓ１６０において、第１の検出閾値候補Ｔｈａ＿１が第２の検出閾値候補Ｔｈａ＿２以上であると判定した場合は、Ｓ１８０において、検出閾値ＴＨＡに第２の検出閾値候補Ｔｈａ＿２を設定する。すなわち、第１の検出閾値候補Ｔｈａ＿１及び第２の検出閾値候補Ｔｈａ＿２のうち、小さい方の値を検出閾値ＴＨＡに設定する。

続いて、Ｓ１９０では、Ｓ１４０で算出した第１の解除閾値候補Ｔｈｂ＿１が、Ｓ１５０で算出した第２の解除閾値候補Ｔｈｂ＿２よりも小さい否か判定する。Ｓ１９０において、第１の解除閾値候補Ｔｈｂ＿１が第２の解除閾値候補Ｔｈｂ＿２よりも小さいと判定した場合は、Ｓ２００において、解除閾値ＴＨＢに第１の解除閾値候補Ｔｈｂ＿１を設定する。一方、Ｓ１９０において、第１の解除閾値候補Ｔｈｂ＿１が第２の解除閾値候補Ｔｈｂ＿２以上であると判定した場合は、Ｓ２１０において、解除閾値ＴＨＢに第２の解除閾値候補Ｔｈｂ＿２を設定する。すなわち、第１の解除閾値候補Ｔｈｂ＿１及び第２の解除閾値候補Ｔｈｂ＿２のうち、小さい方の値を解除閾値ＴＨＢに設定する。

充電器３が充電する１個目のバッテリパック２を充電する場合、積算容量Ａ１は０Ａｈであるため、積算容量Ａ１のみに基づいて検出閾値ＴＨＡ及び解除閾値ＴＨＢを設定すると、比較的大きな値の検出閾値ＴＨＡ及び解除閾値ＴＨＢが設定される。その結果、最初に比較的高容量のバッテリパック２を充電する時に、部品温度Ｔｃが検出閾値ＴＨＡに到達する前に、トランス４１の温度が許容温度を超えて、充電器３を適切に保護できないことが起こり得る。

また、公称バッテリ容量Ａ２のみに基づいて検出閾値ＴＨＡ及び解除閾値ＴＨＢを設定すると、比較的低容量のバッテリパック２の充電時に、比較的大きな値の検出閾値ＴＨＡ及び解除閾値ＴＨＢが設定される。したがって、充電器３が比較的高容量のバッテリパック２を充電して、トランス４１の温度が比較的高くなっているときに、比較的低容量のバッテリパック２を充電する場合、比較的大きな値の検出閾値ＴＨＡ及び解除閾値ＴＨＢが設定される。その結果、比較的低容量のバッテリパック２を充電中に部品温度Ｔｃが検出閾値ＴＨＡに到達する前に、トランス４１の温度が許容温度を超えて、充電器３を適切に保護できないことが起こり得る。

本実施形態では、第１の検出閾値候補Ｔｈａ＿１及び第２の検出閾値候補Ｔｈａ＿２のうち、小さい方の値を検出閾値ＴＨＡに設定し、第１の解除閾値候補Ｔｈｂ＿１及び第２の解除閾値候補Ｔｈｂ＿２のうち、小さい方の値を解除閾値ＴＨＢに設定する。これにより、異なる容量の複数のバッテリパック２をどのような順番で充電する場合でも、充電器３を適切に保護することが可能な検出閾値ＴＨＡ及び解除閾値ＴＨＢが設定される。

続いて、Ｓ２２０では、Ｓ１３０において取得した部品温度Ｔｃが、設定した解除閾値ＴＨＢよりも小さいか否か判定する。Ｓ２２０において、部品温度Ｔｃが解除閾値ＴＨＢ以上であると判定した場合は、Ｓ２３０の処理へ進む。

Ｓ２３０では、高温フラグをオンにする。高温フラグは、充電器３の保護を開始するためのフラグである。バッテリパック２の充電開始時には、検出閾値ＴＨＡよりも小さい解除閾値ＴＨＢを用いて、充電器３の保護を開始するか否か判定する。今回のバッテリパック２の充電開始の前に、別のバッテリパック２を充電している場合がある。そして、別のバッテリパック２の充電時に、部品温度Ｔｃが検出温度ＴＨＡ以上になり、充電器３の保護が開始されることがある。さらに、部品温度Ｔｃが解除閾値ＴＨＢよりも小さくなる前に、すなわち、充電器３の保護中に、別のバッテリパック２の充電が終了することがある。このような場合に、続けて今回のバッテリパック２の充電を開始する場合は、部品温度Ｔｃが解除閾値ＴＨＢまで下がるまで、充電器３の保護を続けることが望ましい。よって、バッテリパック２の充電開始時においては、解除閾値ＴＨＢを用いて、充電器３の保護を開始するか否か判定する。

続いて、Ｓ２４０では、Ｓ１１０において取得した要求電流値Ｉｄが低減電流値Ｉｔｈｂよりも小さいか否か判定する。低減電流値Ｉｔｈｂは、発熱部品の温度上昇を抑制することが可能な十分に小さい値であり、例えば、２Ａである。

Ｓ２４０において、要求電流値Ｉｄが低減電流値Ｉｔｈｂ以上であると判定した場合は、Ｓ２５０の処理へ進む。Ｓ２５０では、要求電流値Ｉｄよりも低減された低減電流値Ｉｔｈｂの充電電流で充電を開始する。これにより、充電器３の発熱部品の温度上昇が抑制され、充電器３が保護される。Ｓ２５０の処理の後、Ｓ２７０の処理へ進む。

一方、Ｓ２４０において、要求電流値Ｉｄが低減電流値Ｉｔｈｂよりも小さいと判定した場合は、Ｓ２６０の処理へ進む。Ｓ２６０では、要求電流値Ｉｄの充電電流で充電を開始する。この場合は、充電器３を保護すべき状況ではあるが、要求電流値Ｉｄが十分に小さい。したがって、要求電流値Ｉｄの充電電流で充電をしても、充電器３の発熱部品の温度上昇を抑制できるため、充電電流を低減する必要はない。

要求電流値Ｉｄが低減電流値Ｉｔｈｂよりも小さくなる状況は、バッテリパック２が満充電に近くなり、バッテリ電圧が定格電圧に近づいたときに生じる。充電開始時にバッテリパック２が満充電に近い状況は、ユーザが継続的な連続充電（すなわち、継ぎ足し充電）を行うときに生じる。Ｓ２６０の処理の後、Ｓ２７０の処理へ進む。

また、Ｓ２２０において、部品温度Ｔｃが解除閾値ＴＨＢよりも小さいと判定した場合は、Ｓ２６０の処理へ進む。この場合、充電開始時に部品温度Ｔｃが十分に低下しているため、充電器３を保護する必要がない。よって、Ｓ２６０において、要求電流値Ｉｄの充電電流で充電する。Ｓ２６０の処理の後、Ｓ２７０の処理へ進む。

続いて、Ｓ２７０では、充電中のバッテリパック２と通信を行い、要求電流値Ｉｄを取得する。要求電流値Ｉｄは、バッテリパック２の充電が進むにつれて減少する。第１ＭＰＵ３２は、要求電流値Ｉｄが０になったときに、バッテリパック２の充電を終了し、Ｓ１００の処理へ戻る。

続いて、Ｓ２８０は、現時点における部品温度Ｔｃを取得する。
続いて、Ｓ２９０では、高温フラグがオンになっているか否か判定する。Ｓ２９０において、高温フラグがオンになっていると判定した場合は、Ｓ３００の処理へ進む。

Ｓ３００では、Ｓ２８０で取得した部品温度Ｔｃが解除閾値ＴＨＢよりも小さいか否か判定する。すなわち、充電器３の保護を解除できるか否か判定する。Ｓ３００において、部品温度Ｔｃが解除閾値ＴＨＢよりも小さいと判定した場合は、Ｓ３１０の処理へ進む。Ｓ３１０では、高温フラグをオフにし、Ｓ３４０の処理へ進む。

一方、Ｓ３００において、部品温度Ｔｃが解除閾値ＴＨＢ以上であると判定した場合は、Ｓ３２０の処理へ進む。Ｓ３２０では、Ｓ２７０において取得した要求電流値Ｉｄが低減電流値Ｉｔｈｂよりも小さいか否か判定する。

Ｓ３２０において、要求電流値Ｉｄが低減電流値Ｉｔｈｂ以上であると判定した場合は、Ｓ３３０の処理へ進む。Ｓ３３０では、要求電流値Ｉｄよりも低減した低減電流値Ｉｔｈｂの充電電流で充電を続ける。Ｓ３３０の処理の後、Ｓ２７０の処理へ戻る。

一方、Ｓ３２０において、要求電流値Ｉｄが低減電流値Ｉｔｈｂよりも小さいと判定した場合は、Ｓ３４０の処理へ進む。Ｓ３４０では、要求電流値Ｉｄの充電電流で充電を続ける。Ｓ３４０の処理の後、Ｓ２７０の処理へ戻る。

また、Ｓ２９０において、高温フラグがオフであると判定した場合は、Ｓ３５０の処理へ進む。Ｓ３５０では、Ｓ２８０で取得した部品温度Ｔｃが検出閾値ＴＨＡよりも小さいか否か判定する。すなわち、充電器３の保護を開始しなくてもよいか否か判定する。

Ｓ３５０にいて、部品温度Ｔｃが検出閾値ＴＨＡ以上であると判定した場合は、Ｓ３６０の処理へ進む。Ｓ３６０では、充電器３の保護を開始する必要があるため、高温フラグをオンにする。

続いて、Ｓ３７０では、Ｓ２７０において取得した要求電流値Ｉｄが低減電流値Ｉｔｈｂよりも小さいか否か判定する。
Ｓ３７０において、要求電流値Ｉｄが低減電流値Ｉｔｈｂ以上であると判定した場合は、Ｓ３８０の処理へ進む。Ｓ３８０では、要求電流値Ｉｄよりも低減された低減電流値Ｉｔｈｂの充電電流で充電を続ける。これにより、充電器３の発熱部品の温度上昇が抑制され、充電器３が保護される。

一方、Ｓ３７０において、要求電流値Ｉｄが低減電流値Ｉｔｈｂよりも小さいと判定した場合は、Ｓ３９０の処理へ進む。Ｓ３９０では、要求電流値Ｉｄの充電電流で充電を続ける。この場合、充電器３を保護すべき状況であるが、要求電流値Ｉｄが十分に小さいので、充電電流を低減する必要はない。Ｓ３９０の処理の後、Ｓ２７０の処理へ戻る。

また、Ｓ３５０において、部品温度Ｔｃが検出閾値ＴＨＡよりも小さいと判定した場合は、Ｓ３９０の処理へ進む。Ｓ３９０では、充電器３の保護を開始する必要がないため、Ｓ２７０において取得した要求電流値Ｉｄの充電電流で充電を続ける。Ｓ３９０の処理の後、Ｓ２７０の処理へ戻る。

＜３．効果＞
以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）充電器３が外部電源７０に電気的に接続されている間、バッテリパック２へ供給された電流量が積算される。これにより、充電器３に含まれるトランス４１の温度状態を適切に表す積算容量Ａ１が算出される。そして、積算容量Ａ１と第１の関係式とに基づいて、検出閾値ＴＨＡが設定される。すなわち、トランス４１の温度状態に応じて、検出閾値ＴＨＡが設定される。さらに、検出された部品温度Ｔｃが設定された検出閾値ＴＨＡ以上になった場合に、要求電流値Ｉｄが低減電流値Ｉｔｈｂに低減される。したがって、充電器３を適切に保護することができる。

（２）充電電流値Ｉｏが電流閾値Ｉｔｈａ未満である場合には、充電器３の発熱部品は放熱して発熱部品の温度は低下する。したがって、充電器３が外部電源７０に電気的に接続されている間において、充電電流値Ｉｏが電流閾値Ｉｔｈａ未満の場合には、積算値から所定値が減算される。これにより、トランス４１の温度状態をより適切に表した積算値を、積算容量値Ａ１として算出することができる。

（３）積算容量Ａ１に基づいて算出された第１の検出閾値候補Ｔｈａ＿１と、公称バッテリ容量Ａ２に基づいて算出された第２の検出閾値候補Ｔｈａ＿２のうちの小さい方の値が、検出閾値ＴＨＡとして設定される。これにより、異なる容量の複数のバッテリパック２をどのような順番で充電する場合でも、充電器３を適切に保護することが可能な検出閾値ＴＨＡ及び解除閾値ＴＨＢを設定できる。

（４）第１の解除閾値候補Ｔｈｂ＿１と第２の解除閾値候補Ｔｈｂ＿２のうちの小さい方の値が解除閾値ＴＨＢとして設定される。これにより、部品温度Ｔｃが検出閾値ＴＨＡ以上になると充電電流値Ｉｏの低減が実行され、部品温度Ｔｃが解除閾値ＴＨＢより低くなると、充電電流値Ｉｏの低減が解除される。したがって、充電電流値Ｉｏの低減を適切に実行及び解除することができる。

（５）バッテリパック２の充電開始には、部品温度Ｔｃが解除閾値ＴＨＢ以上である場合に、充電電流値Ｉｏが低減される。これにより、複数のバッテリパック２を連続して充電する場合でも、充電器３を適切に保護することができる。

（他の実施形態）
以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（ａ）上記実施形態では、積算容量Ａ１と公称バッテリ容量Ａ２の両方を用いて、検出閾値ＴＨＡ及び解除閾値ＴＨＢを設定したが、積算容量Ａ１のみを用いて、検出閾値ＴＨＡ及び解除閾値ＴＨＢを設定してもよい。積算容量Ａ１と公称バッテリＡ２の両方を用いる方がより好適に充電器３を保護できるが、積算容量Ａ１のみを用いても充電器３を保護できる。

（ｂ）上記実施形態では、充電開始時における積算容量Ａ１を用いて、第１の検出閾値候補Ｔｈａ＿１と、第１の解除閾値候補Ｔｈｂ＿１を算出していたが、本開示はこれに限定されない。充電中に、リアルタイムの積算容量Ａ１を用いて、第１の検出閾値候補Ｔｈａ＿１及び第１の解除閾値候補Ｔｈｂ＿１を算出し、さらに、検出閾値ＴＨＡ及び解除閾値ＴＨＢを算出してもよい。例えば、充電中に、所定の時間間隔で、アルタイムの積算容量Ａ１を用いて、第１の検出閾値候補Ｔｈａ＿１及び第１の解除閾値候補Ｔｈｂ＿１を算出し、さらに、検出閾値ＴＨＡ及び解除閾値ＴＨＢを算出してもよい。

（ｃ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

（ｄ）上述した充電器の他、当該充電器を構成要素とするシステム、当該充電器としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、充電器の保護方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

２…バッテリパック、３…充電器、２１…バッテリ、２２…第２ＭＰＵ、３２…第１ＭＰＵ、２２ａ，３２ａ…ＣＰＵ、２２ｂ，３２ｂ…メモリ、２３…第２通信部、２４…第２正極端子、２５…第２負極端子、２６…第２信号端子、２７…第２シリアル端子、３１…電源コード、３３…第１通信部、３４…第１正極端子、３５…第１負極端子、３６…第１信号端子、３７…第１シリアル端子、３８…シャント抵抗器、４０…電源回路、４１…トランス、４２…ダイオード、４３…温度検出部、７０…外部電源。

Claims

外部電源から供給された第１の電力からバッテリを充電する第２の電力を生成する充電器であって、
前記充電器が前記外部電源に電気的に接続されている間、充電電流値に基づいた電流量を初期値に対して積算した積算値を、積算容量として算出するように構成された積算部と、
バッテリ容量と第１の温度閾値との第１の対応関係を含む対応情報を記憶した記憶部と、
前記バッテリの充電開始時において、前記記憶部に記憶されている前記第１の対応関係を用いて、前記積算部により算出された前記積算容量を前記バッテリ容量とした場合における前記第１の温度閾値を算出するように構成された第１の算出部と、
前記バッテリの充電開始時において、前記第１の算出部により算出された前記第１の温度閾値を検出閾値に設定するように構成された閾値設定部と、
前記充電器に含まれる発熱部品の部品温度を検出するように構成された検出部と、
前記検出部により検出された前記部品温度が、前記閾値設定部により設定された前記検出閾値以上になった場合に、前記充電電流値の低減を実行するように構成された低減部と、を備える、
充電器。
前記積算部は、前記充電器が前記外部電源に電気的に接続されている間において、前記充電電流値が電流閾値未満である場合に、前記積算値から所定値を減算するように構成されている、
請求項１に記載の充電器。
前記バッテリの公称容量を取得するように構成された取得部と、
前記記憶部に記憶されている前記第１の対応関係を用いて、前記取得部により取得された前記公称容量を前記バッテリ容量とした場合における前記第１の温度閾値を算出するように構成された第２の算出部と、を更に備え、
前記閾値設定部は、前記第１の算出部により算出された前記第１の温度閾値と前記第２の算出部により算出された前記第１の温度閾値のうちの値が小さい方を、前記検出閾値に設定するように構成されている、
請求項１又は２に記載の充電器。
前記対応情報は、前記バッテリ容量と第２の温度閾値との第２の対応関係を含み、前記第２の温度閾値は、前記第１の温度閾値よりも小さく、
前記第１の算出部は、前記バッテリの充電開始時において、前記記憶部に記憶されている前記第２の対応関係を用いて、前記積算部により算出された前記積算容量を前記バッテリ容量とした場合における前記第２の温度閾値を更に算出するように構成され、
前記第２の算出部は、前記記憶部に記憶されている前記第２の対応関係を用いて、前記取得部により取得された前記公称容量を前記バッテリ容量とした場合における前記第２の温度閾値を更に算出するように構成され、
前記閾値設定部は、更に、前記バッテリの充電開始時において、前記第１の算出部により算出された前記第２の温度閾値と前記第２の算出部により算出された前記第２の温度閾値のうちの値が小さい方を解除閾値に設定するように構成されており、
前記低減部は、前記充電電流値を低減した後、前記検出部により検出された前記部品温度が、前記閾値設定部により設定された前記解除閾値未満になった場合に、前記充電電流値の低減を解除するように構成されている、
請求項３に記載の充電器。
前記低減部は、前記バッテリの充電開始時において、前記検出部により検出された前記部品温度が、前記閾値設定部により設定された前記解除閾値以上である場合に、前記充電電流値の低減を実行するように構成されている、
請求項４に記載の充電器。