充电装置的制作方法

本公开涉及进行向电池的充电的充电装置。

背景技术：

在充电装置通常设置有检测电池电压的电压检测部，在向电池的充电时，基于电压检测部的检测结果来控制向电池的充电电流、充电电压。

另外，电压检测部的检测结果也被用于检测电池、充电装置的断线、短路、电池与充电装置的连接部分的断线、接触不良这样的各种异常(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开平7-184325号公报

然而，若经由流向电池的充电电流流动的充电路径来检测电池电压，则存在电池电压的检测值受到由于电流流向充电路径而产生的压降的影响，与真实的电池电压相比变低的情况。并且，若电池电压的检测值比真实值低，则产生过充电等，不能够正常地执行向电池的充电。

对于防止这样的问题，考虑与充电路径独立地另行设置没有充电电流流动的检测用路径，并经由该检测用路径来检测电池电压。

但是，若这样，存在不能够根据检测出的电池电压来检测充电路径的断线、短路等异常的情况。另外，也考虑在检测用路径产生断线、短路等异常时，也与电池为充满电状态无关，由电压检测部识别为电池电压为“0”，电池被充电。

技术实现要素：

本公开的一方面的目的在于在与向电池的充电路径独立地另行具备电池电压的检测用路径的充电装置中，在这两路径的一方中产生断线等异常时能够检测该异常。

本公开的一方面的充电装置具备：正极端子以及负极端子，分别用于连接电池的正、负的电极；充电部，经由与正极端子以及负极端子连接的充电路径对电池进行充电；以及控制部，控制从充电部向电池的充电。

另外，充电装置具备经由作为充电路径之外的路径的检测用路径检测电池电压的第一电压检测部、以及经由充电路径检测电池电压的第二电压检测部的这2个电压检测部。

并且，控制部在由第一电压检测部以及第二电压检测部检测出的电池电压的差的绝对值为阈值以上时，判断为在充电路径以及检测用路径的至少一方存在异常，并禁止从充电部向电池的充电。

换句话说，若充电路径和检测用路径均正常，则由2个电压检测部检测出的电池电压的差较小，若在充电路径与检测用路径的一方产生断线、接触不良等异常，则由2个电压检测部检测出的电池电压的差较大。

因此，能够通过如上述那样判断由2个电压检测部检测出的电池电压的差的绝对值是否为阈值以上，来检测在充电路径与检测用路径的一方存在异常。

并且，若检测出在充电路径与检测用路径的一方存在异常，则控制部禁止向电池的充电，因此，能够抑制向电池的过充电等异常的充电。

另外，在判断为充电路径以及检测用路径正常时，控制部将由第一电压检测部检测出的电池电压用于充电控制即可。

这样，能够不受由于充电电流流动而在充电路径产生的压降的影响就检测出电池电压，因此，能够良好地实施充电控制。

在此，控制部也可以构成为在开始从充电部向电池的充电之前的期间，基于上述的电池电压的差的绝对值与阈值来判断充电路径或者检测用路径的异常。

这样，能够在充电路径与检测用路径的任意一个存在异常时，禁止开始从充电部向电池的充电，因此，能够更加良好地抑制向电池的异常充电。

另外，控制部也可以构成为在开始从充电部向电池的充电之后，基于上述的电池电压的差的绝对值与阈值来判断充电路径或者检测用路径的异常。

在该情况下，由于从开始向电池的充电开始起，判断充电路径或者检测用路径的异常，因此，最好在开始从充电部向电池的充电之前的期间也实施异常判断。

另外，在如这样，从向电池的充电开始前持续至充电开始后实施异常判定的情况下，在不向充电路径流过充电电流时和流过充电电流时这两方实施异常判断。

并且，在向充电路径流过充电电流时，由第二电压检测部检测出的电池电压受在充电路径产生的压降的影响，因此，即使各路径正常，由各电压检测部检测出的电池电压的差也变大。

因此，也可以在从向电池的充电开始前持续至充电开始后判断充电路径或者检测用路径的异常时，使异常判断所使用的阈值成为与向电池的充电开始前所使用的阈值相比，充电开始后所使用的阈值为较大的值。

另外，对于在向电池的充电开始后的异常判断所使用的阈值，也可以使其根据流向充电路径的充电电流并按照充电电流越大则阈值越大的方式变化。

应予说明，对于检测用路径，能够不受流向充电路径的充电电流影响就检测出电池电压即可。因此，检测用路径也可以与正极端子以及负极端子的至少一方连接。另外，也可以在充电装置设置用于与电池的正极以及负极的至少一方的检测用端子，并将检测用路径与该检测用端子连接。

附图说明

图1是表示实施方式的电池以及充电装置的构成的电路图。

图2是表示充电装置的状态迁移的说明图。

图3是表示由控制电路实施的异常判定处理的流程图。

图4是表示用于设定异常判定用的阈值vth的映射的说明图。

图5是表示充电装置的其它的构成例的电路图。

符号说明：

2…电池组，4…电池，6…温度传感器，10…充电装置，11…电路基板，12…熔断器，14…充电开关，16…保护ic，17…电流检测电路，18…输出电路，20…控制电路(控制部)，22…电压检测电路(第一电压检测部)，24…电压检测电路(第二电压检测部)，30…sw电源(充电部)，32，34…稳压器，t11…端子(正极端子)，t10…端子(负极端子)，t14…检测用端子，lp，lg…充电路径，ls…检测用路径，sw1、sw2…检测用开关。

具体实施方式

以下与附图一起对本发明的实施方式进行说明。

如图1所示那样，本实施方式的充电装置10是用于针对通过将能够充放电的多个(图中为2个)单元ce1、ce2串联连接构成的电池4进行充电的装置。

电池4例如是锂离子电池，作为所谓电池组2与单元温度检测用的温度传感器(热敏电阻等)6一起被收纳在合成树脂制的壳体内。并且，在电池组2，作为与充电装置10、电动工具等的连接用电极，设置有4个端子t0～t3。

其中，端子t0与电池4的负极(-)连接，端子t1与电池4的正极(+)连接。另外，端子t2经由电阻r1与构成电池4的单元ce1与单元ce2的连接点连接，端子t3与温度传感器6的一端连接。

应予说明，电阻r1是电阻器、电阻元件、电阻体等具有电气电阻的构件，不表示电阻值。在以下的说明中，对具有电阻抗的构件标注符号r，称作电阻。

另外，温度传感器6的另一端与电池4的负极一起与端子t0连接。因此，从电池组2经由端子t0、t1输出电池电压，端子t2作为输出单元ce1、ce2彼此的连接点的电位的输出端子发挥功能，端子t3作为温度检测信号输出用的输出端子发挥功能。

另一方面，在充电装置10的壳体设置有在未图示的安装部安装了电池组2时分别与上述各端子t0～t3连接的端子t10～t13。

这些各端子t10～t13分别与收纳在充电装置10的壳体内的电路基板11的端子k10～k13连接。

另外，在分别经由电池组的端子t1、t0与电池4的正极以及负极连接的端子(换句话说正极端子以及负极端子)t11、t10与构成正极侧以及负极侧的充电路径lp、lg的端子k11、k10独立地另行连接有端子ksp、ksg。

端子ksg与电路基板11的地线连接，端子ksp是用于构成用于在与其地线之间不受向电池4的充电电流的影响地检测电池电压的检测用路径ls的端子。

接下来，在电路基板11安装有作为充电部的开关电源(以下称作sw电源)30、以及作为控制部的控制电路20。

另外，在电路基板11设置有充电电流从sw电源30朝向端子k11、t11流动的正极侧的充电路径lp、以及充电电流从端子t10、k10朝向sw电源30流动的负极侧的充电路径lg。

并且，在正极侧的充电路径lp设置有在流过过电流时切断充电路径lp的熔断器12、根据来自控制电路20或者下述的保护ic16的输出将充电路径lp接通或者切断的充电开关14。

另外，在负极侧的充电路径lg设置有用于检测在该路径流动的电流(充电电流)的电阻ri，在电阻ri的两端连接有用于检测其两端电压的电流检测电路17。并且，电流检测电路17的输出被输入至控制电路20。

sw电源30是用于从外部的交流电源(例如商用电源)接受电力供给，并生成对电池组2的充电电压(直流电压)的部件。

并且，在电路基板11也设置有用于利用由sw电源30生成的直流电压来生成内部电路驱动用的驱动电压(直流恒压)vs、vc的稳压器32、34。

应予说明，驱动电压vc例如是5v，比驱动电压vs(例如10v)低。并且，稳压器34利用由稳压器32生成的驱动电压vs生成驱动电压vc。

接下来，控制电路20由具备存储器、输入输出电路的微处理器(mpu)构成，在充电装置10安装有电池组2时，检测电池电压、单元电压、电池温度等，控制对电池4的充电。

换句话说，控制电路20接受由稳压器34生成的电源电压vc动作，并从与端子t11连接的正极侧的充电路径lp以及检测用路径ls经由电压检测电路22、24获取电池电压。

另外，控制电路20从与端子t12连接的端子k12经由电阻r11获取单元ce1、ce2彼此的连接点的电位。

并且，控制电路20在经由电压检测电路22、24获取的电池电压的差的绝对值为阈值vth以上时，判断为在通过端子k11的充电路径lp以及通过端子ksp的检测用路径ls的任意一个存在异常，禁止对电池4的充电。

应予说明，检测用路径ls是从端子t11通过端子ksp至地线(以及端子ksg)的电池电压检测用的路径，是与连接有电压检测电路24的正极侧的充电路径lp不同的路径。

另外，控制电路20若判断为向电池4的充电路径lp以及检测用路径ls正常，则将通过电压检测电路22经由检测用路径ls检测出的电池电压用于对电池4的充电控制。

这是因为由电压检测电路22检测出的电池电压不像由电压检测电路24检测出的电池电压那样，受到由于充电电流流向充电路径lp(详细而言，从熔断器12通过端子k11至端子t11的路径)而产生的压降的影响，电池电压的检测精度变高。

另外，控制电路20基于经由电阻r11从端子k12获取的单元彼此的连接点的电位与电池电压来检测构成电池4的各单元ce1、ce2的单元电压。并且，根据该检测结果来判断是否在电池4存在异常，若存在异常则禁止对电池4的充电。

应予说明，在从电阻r11至控制电路20的单元电压的输入路径连接有阳极与地线连接的稳压二极管zd1的阴极、以及阴极与电源电压vc的电源线连接的二极管d12的阳极。

另外，在单元电压的输入路径连接有一端与地线连接的电容器c1的另一端。这是为了将对控制电路20的输入电压抑制在控制电路20的动作电压范围内，去除噪声等不要信号成分。

接下来，为了对温度传感器6通电获取温度检测信号，在端子k13连接有一端被施加电源电压vc的电阻r41。另外，为了从温度检测信号去除噪声等不要信号成分，该连接点经由电容器c4与地线连接。

并且，控制电路20经由电阻r42获取来自端子k13的温度检测信号，并判断根据该温度检测信号得到的电池温度是否处在预先设定的允许范围内，若电池温度不在允许范围内，则禁止对电池4的充电。

此外，在从电阻42至控制电路20的温度检测信号的输入路径连接有阴极与电压vc的电源线连接的二极管d13的阳极、一端与地线连接的电容器c5的另一端。这是为了将对控制电路20的输入电压抑制在控制电路20的动作电压范围内，去除噪声等不要信号成分。

接下来，在电路基板11，与控制电路20独立地另行也设置有保护ic16，该保护ic16监视电池电压以及单元电压，在因过充电或单元的故障等导致在监视中的电压值存在异常时，强制切断(断开)充电开关14。

在保护ic16连接有由从电阻r11至控制电路20的单元电压的输入路径经由电阻r12分支的、单元电压输入路径。另外，在保护ic16也连接有用于从端子ksp经由电阻r16获取电池电压的电池电压输入路径。

并且，在地线与这些各电压输入路径之间设置有用于将各单元ce1、ce2的单元电压滤波的电容器c11、c12，向保护ic16经由各电容器c11、c12输入单元电压。

另外，保护ic16与电容器c13并联连接，该电容器c13的一端经由电阻r17与检测用路径ls连接，另一端与地线连接。并且，保护ic16接受该电容器c13的两端电压(换言之为电池电压)，与控制电路20独立地动作。

因此，能够在对电池4的充电时，在因控制电路20的故障等导致保护功能不发挥作用，电池4被过充电这样的情况下，通过保护ic16的动作来保护电池4。

另外，在从电阻r11、r12至保护ic16的单元电压的输入路径中经由电阻r13以及二极管d1连接有射极接地的晶体管tr1的集电极。

二极管d1通过将电阻r13侧作为阳极，将晶体管tr1的集电极侧作为阴极来配置，从而被配置成使电流从各单元电压的输入路径朝向地线正向流过电流。

晶体管tr1由npn晶体管构成，基极经由电阻r14与控制电路20连接，并且经由电阻r15与地线接地。

因此，晶体管tr1通过从控制电路20输入高电平的驱动信号而成为导通状态。另外，若晶体管tr1成为导通状态，则从电阻r11至控制电路20的单元电压的输入路径经由电阻r12、r13以及二极管d1与地线连接。

并且，控制电路20在晶体管tr1处于截止状态时检测出的单元电压为能够进行断线检查的规定电压以上时，将晶体管tr1切换至导通状态，并根据此时得到的单元电压进行单元电压输入路径的断线检查。

换句话说，在单元电压输入路径断线的情况下，若晶体管tr1成为导通状态，则输入至控制电路20的单元电压成为接地电位(0v)，若单元电压输入路径正常，则单元电压为规定电压以上。

因此，控制电路20通过在使充电开关14接通来开始对电池4的充电之前，暂时地使晶体管tr1为导通状态，来判断单元电压输入路径是否断线。并且，控制电路20还在检测出单元电压输入路径的断线的情况下禁止对电池4的充电。

接下来，在本实施方式中，电压检测电路22是第一电压检测部的一个例子，电压检测电路24是第二电压检测部的一个例子。

该2个电压检测电路22、24分别具备设置在检测用路径ls以及正极侧的充电路径lp与地线之间的电池电压分压用的电阻r21、r22以及电阻r31、r32。

并且，通过这些电阻r21、r22以及电阻r31、r32分压得到的电压被作为由各电压检测电路22、24检测出的电池电压而输入至控制电路20。

在各电压检测电路22、24中，在电阻r21与r22之间、以及电阻31与32之间分别设置有检测用开关sw1、sw2，控制电路20仅在获取电池电压时使检测用开关sw1、sw2导通。

这是为了防止电流总是从电池4向电压检测用的电阻r21、r22、r31、r32流动而导致电池4的电力白白被消耗。

在此，检测用开关sw1、sw2由源极分别与电阻r22、r32连接，漏极分别与电阻r21、r31连接的、n沟道mosfet构成。

另外，对检测用开关sw1、sw2的栅极分别施加通过由电阻r23、24或者电阻r33、r34对电源电压vs分压而生成的恒定的驱动电压。

另外，在检测用开关sw1、sw2的栅极连接有射极与地线连接的晶体管tr2、tr3的集电极。晶体管tr2、tr3是npn晶体管，基极经由电阻r25、r35与控制电路20，在基极-射极间设置有电阻r26、r36。

并且，控制电路20通过通常经由电阻r25、r35向各晶体管tr2、tr3的基极输入高电平的信号，来使各晶体管tr2、tr3导通，使检测用开关sw1、sw2保持断开状态。

另外，控制电路20通过在获取电池电压时使晶体管tr2、tr3为截止状态，来使驱动电压施加至检测用开关sw1、sw2的栅极，使检测用开关sw1、sw2导通。

应予说明，在图1中，检测用开关sw1、sw2的漏极-源极间的二极管d2、d3表示寄生二极管。

在如上述那样构成的本实施方式的充电装置10中，如图2所示那样，在充电装置10的壳体未安装电池组2，不能够进行对电池4的充电时(充电不可)，控制电路20成为待机模式。

另外，若在待机模式下安装电池组2，则端子t13与电池组2的端子t3连接，向控制电路20的温度检测信号的输入路径与和电源电压vc对应的最大电压相比降低。因此，控制电路20根据该电压变化来检测安装了电池组2，成为充电等待模式。

充电等待模式是等待上述的充电路径、检测用路径、单元电压的输入路径等正常，电池温度处在能够进行对电池4的充电的允许温度范围内、这样的充电开始条件成立的模式。

并且，若在该充电等待模式下确认充电开始条件成立，则控制电路20成为进行对电池4的预充电的预充电模式。

在预充电模式中，进行将电池4充电至比充满电时的电压值低的规定电压的预充电，若预充电完成，则转移至使电池4充满电的充电模式。应予说明，在预充电模式中，若电池温度处于允许温度范围外，则判断为充电不可，转移至温度等待模式。

接下来，若进入至充电模式，在控制电路20输出用于对电池4进行恒流(cc)充电的电流指令值，直至电池电压达到规定电压。并且，若电池电压成为规定电压以上，则通过使电流指令值逐渐(换言之，分阶段地)降低来进行疑似恒压(cv)充电，以便电池电压变得恒定。

因此，在电路基板11设置有将用于将由电流检测电路17检测的充电电流控制为来自控制电路20的电流指令值的控制信号输出至sw电源30的输出电路18。应予说明，输出电路18以及电流检测电路17例如由以运算放大器为中心的差动放大电路等构成。

并且，若在充电模式下电池4被充满电，则控制电路20转移至完成模式，并报告其主旨，然后，电池组2被从充电装置10取下，则转移至待机模式。

另外，在预充电模式以及充电模式中，控制电路20监视充电路径、检测用路径的状态、电池电压以及单元电压，并在它们的异常时转移至错误模式，通过使充电开关14断开，使充电停止，并报告其主旨。

应予说明，这样的充电完成或异常的报告通过发光二极管的点亮、闪烁等来进行。另外，充电装置10的动作模式也通过发光二极管的点亮、闪烁等来报告。

接下来，对为了在充电等待模式、预充电模式、以及充电模式中监视充电路径以及检测用路径是否正常，而由控制电路20执行的异常判定处理进行说明。

该异常判定处理是在上述各模式中以规定时间间隔反复执行的处理。如图3所示那样，在异常判定处理中，在s110(s表示步骤)，通过将作为第一电压检测部的电压检测电路22的检测用开关sw1暂时切换至导通状态，来从电压检测电路22读入电池电压vb1。

另外，在接下来的s120，通过将作为第二电压检测部的电压检测电路24的检测用开关sw2暂时切换至导通状态，来从电压检测电路24读入电池电压vb2。

应予说明，在对电池4的充电中，为了监视电池电压而将检测用开关sw1、sw2保持导通状态。因此，在s110、s120中，在对电池4的充电中，能够不将检测用开关sw1、sw2切换至导通状态地读入电池电压。

并且，在接下来的s130，判断在s110以及s120读入的电池电压vb1、vb2的差的绝对值(|vb1-vb2|)是否比异常判定用的阈值vth小。

应予说明，对于异常判定用的阈值vth，基于图4所示的映射，按照控制电路20的各动作模式设定为不同的值，在未实施对电池4的充电的充电等待模式中，被设定为最小的值vmin。

另外，在与充电模式相比对电池4的充电电流较小的预充电模式中，比充电等待模式大且比充电模式小的中间值vmid被作为异常判定用的阈值vth使用。

并且，在充电电流最大的充电模式中，作为异常判定用的阈值vth使用最大的值vmax。

这是因为由电压检测电路24检测的电池电压受到由于充电电流向充电路径lp流动而产生的压降的影响，充电电流越大，该压降越大。

换句话说，在充电路径lp以及检测用路径ls正常的情况下，由电压检测电路24检测的电池电压与由电压检测电路22检测的电池电压的差在充电等待模式下最小，充电电流越大而越大。

因此，在本实施方式中，通过按照流向充电路径lp的充电电流的大小不同的各模式设定异常判定用的阈值vth，能够在各模式中准确地判定充电路径lp以及检测用路径ls的正常、异常。

接下来，在s130，在判断为电池电压vb1、vb2的差的绝对值比阈值vth小的情况下，判断为充电路径lp以及检测用路径ls均正常，转移至s140。然后，在s140，将在以后的处理中用于异常确认的计时用计数器清零(计数值：0)，并结束该异常判定处理。

另一方面，在s130，在判断为电池电压vb1、vb2的差的绝对值为阈值vth以上的情况下，在s150，将计时用计数器计数累加(+1)。

然后，在接下来的s160，判断根据在s150计时累加得到的计时用计数器的计数值得到的计时时间是否超过预先设定的异常判定时间，若计时时间未超过异常判定时间，则结束该异常判定处理。

另外，在s160，若判断为计时时间超过异常判定时间，则判断为在充电路径lp以及检测用路径ls的至少一方产生断线等异常，并转移至错误模式，禁止对电池4的充电。

如以上说明的那样，在本实施方式的充电装置10中，与从与电池4的正极连接的端子t11经过端子k11形成的正极侧的充电路径lp独立地另行设置有从端子t11经过端子ksp形成的检测用路径ls。

另外，在检测用路径ls以及充电路径lp分别经由这些各路径连接有检测电池电压vb1、vb2的电压检测电路22、24。

并且，控制电路20在由各电压检测电路22、24检测出的电池电压vb1、vb2的差的绝对值为规定的阈值vth以上的情况下，判断为在充电路径lp以及检测用路径ls的至少一方存在异常，禁止对电池4的充电。

因此，根据本实施方式的充电装置10，在充电路径lp或者检测用路径ls产生断线等异常，不能够正常地实施对电池4的充电控制时，能够抑制进行对电池4的充电，抑制电池4、充电装置10的劣化。

另外，在判断为充电路径lp以及检测用路径ls正常的情况下，控制电路20基于由作为第一电压检测部的电压检测电路22检测的电池电压来实施对电池4的充电控制，因此，能够良好地实施充电控制。

另外，控制电路20无论在不实施对电池4的充电的充电等待模式下，还是在实施对电池4的充电的预充电模式以及充电模式下，均实施图3的异常判定处理，但按各模式变更异常判定用的阈值vth。

因此，无论在不向充电路径lp流入充电电流的充电等待模式下，还是在向充电路径lp流入充电电流的预充电模式以及充电模式下，均能够高精度地判定充电路径lp以及检测用路径ls是否正常。

以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本公开并不局限于上述实施方式，能够在不脱离本公开的主旨的范围内采取各种方式。

例如，在上述实施方式中，对从不实施对电池4的充电的充电等待模式至实施充电的充电模式，实施异常判定处理这一情况进行了说明，但也可以仅在对电池4的充电开始前的充电等待模式下实施异常判定处理。

这是因为考虑到在对电池4的充电开始前被判定为充电路径lp与检测用路径ls正常，从开始对电池4的充电开始起，在对电池4的充电实施中在充电路径lp以及检测用路径ls的任意一个产生异常的情况较少。

并且，若这样，则由于在对电池4的充电中(换句话说在预充电模式或者充电模式中)无需实施异常判定处理，因此，能够减少控制电路20的处理的负担。

另外，在对电池的充电中实施异常判定处理时，也可以不按控制电路20的各动作模式切换异常判定用的阈值，而根据充电电流的电流值并按照充电电流的电流值越大，则阈值越大的方式使其变化。

接下来，在上述实施方式中，对为了形成作为向电池4的充电路径以外的路径的检测用路径ls，将端子ksg、ksp分别与和电池组2的端子t0、t1连接的端子t10、t11连接这一情况进行了说明。

与此相对，在如图5所示那样，在电池组2侧设置有电池电压监视用的端子t4(正极侧的端子)的情况下，还可以在充电装置10设置与其对应的检测用端子t14，并将端子ksp与该检测用端子t14连接。这样，能够更加准确地检测电池电压。

应予说明，在电池组2设置有与电池4的负极侧连接的端子作为电池电压监视用的端子的情况下，也可以在充电装置10设置于该端子对应的检测用端子，并将端子ksg与该检测用端子连接。

另外，上述实施方式中的一个构成要素具有的多个功能可以通过多个构成要素来实现，一个构成要素具有的一个功能也可以通过多个构成要素来实现。另外，多个构成要素具有的多个功能可以通过一个构成要素来实现，由多个构成要素实现的一个功能也可以通过一个构成要素来实现。另外，也可以省略上述实施方式的构成的一部分。另外，也可以针对其它的上述实施方式的构成附加或者置换上述实施方式的构成的至少一部分。应予说明，仅通过要求保护的范围所记载的字面确定出的技术思想所包括的一切方式是本发明的实施方式。