JP5284672B2 - 充電装置及び充電システム - Google Patents

Description

本発明は、外部入力電源を充電用の直流電源に変換して電池パック内の２次電池を充電する充電装置、及び充電装置と電池パックからなる充電システムに関する。

近年、ニッケル水素２次電池やリチウムイオン２次電池などの各種２次電池を充電する充電器として、高機能化・高効率化等のためにマイコンを搭載し、このマイコンが、充電器内の各種情報、更には２次電池を内蔵する電池パックからの各種情報に基づいて充電を制御するよう構成されたものが、広く用いられている。

充電器に限らず、２次電池を内蔵する電池パックにおいても、マイコンを搭載し、２次電池の電圧や温度等の各種情報に基づいてこのマイコンが各種制御を行うよう構成されたものが広く用いられつつある。このように、２次電池を内蔵した電池パックを充電器に接続して２次電池の充電を行う充電システムは、マイコンの搭載によって高機能化が進んでいる。

ところで、このようにマイコンによって充電器内における充電用直流電源の生成を制御或いは電池パック内における２次電池への充電を制御する構成の場合、マイコンにより実行されるプログラムの暴走（ソフトウェア的異常）、或いはマイコンのハードウェア的な異常が発生すると、マイコンによる正常な制御が行われなくなり、２次電池を正常に充電することができなくなるおそれがある。

例えば、マイコンを搭載した充電器として、マイコンが充電許可信号を出力しているときに、外部入力電源を充電用直流電源に変換するコンバータを動作させ、マイコンから充電停止信号が出力されているときはコンバータを動作させないようにするものが知られている。このような構成の充電器において、マイコンに異常が発生し、マイコンから充電許可信号が出力され続けてしまう状況になると、２次電池の充電状態に関係なく充電が継続されて適切な充電が行われなくなるおそれがある。

これに対し、例えば特許文献１には、コンバータから出力される電源をマイコンが周期的にオフ（例えば１秒毎に１０ｍｓだけオフ）することにより、マイコンからの周期パルスをコンバータからの出力電源に重畳し、ウオッチドッグ回路がこのコンバータからの出力電源に基づいてこの出力電源に重畳されたパルスを検出し、パルスが正常に検出されなかった場合にコンバータを停止させる技術が開示されている。
特開２００３−２９９２６０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、コンバータからの出力電源に重畳されている周期パルスに基づいて、マイコンがコンバータを正常に制御しているかどうかを監視しているため、コンバータから２次電池側へ出力電源が出力されているとき（即ち充電時）しか、マイコンの制御状態を監視することができない。

そのため、例えば２次電池への充電完了後、２次電池が接続されたままの状態で充電器内のマイコンに何らかの異常が生じても、それを検出することができない。また例えば、２次電池は接続されていないものの充電器が外部電源（例えばＡＣ１００Ｖ電源）に接続されているなど、充電器が単独で動作している状況も想定されるが、そのような状況でマイコンに異常が生じても、それを検出することができない。

また、充電器内のマイコンに限らず、マイコンを搭載した電池パックにおいても、マイコンに何らかの異常が生じると、たとえ充電器内のマイコンが正常であっても、電池パック内における２次電池への充電制御や２次電池の各種制御等を正常に行うことができなくなるおそれがある。しかし、特許文献１に開示された技術では、上記のように充電器内のマイコンの制御状態を充電中しか監視できないのに加え、電池パック内のマイコンについてはその制御状態を何ら監視することができない。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、マイコンを備えた充電器又は電池パックにおける、マイコンの動作状態を、充電中であるか否かに拘わらず常時監視すると共に、マイコン異常時には適切な対応をとることができるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の充電装置は、外部入力電源を、２次電池を充電するための所定電圧の充電用直流電源に変換して出力する電力変換手段と、この電力変換手段の動作を制御すると共に、自身の動作状態を示す状態信号を出力する主制御手段と、この主制御手段から出力される状態信号に基づいて、主制御手段が正常に動作しているか否かを判断する監視手段と、この監視手段により主制御手段が正常に動作していないと判断されたときに電力変換手段からの充電用直流電源の出力を停止させる停止手段とを備えている。

この充電装置では、主制御手段が、電力変換手段の動作を制御するだけでなく、自身がその動作状態を示す状態信号を出力する。そのため、主制御手段は、自身が正常に動作していれば状態信号も正常に出力することができるが、自身の動作状態に異常が生じると、動作内容の一つである状態信号の出力も正常に行えなくなる（或いはその可能性が高い）。そこで、監視手段は、この主制御手段が自ら出力する状態信号に基づいて、主制御手段が正常に動作しているか否かを判断する。

従って、上記のように構成された本発明の充電装置によれば、監視手段は、電力変換手段が充電用直流電源を生成しているか否か（２次電池への充電中であるか否か）に関係なく常に主制御手段の動作状態を監視できる。しかも、監視手段により主制御手段が正常に動作していないと判断されたときは、停止手段が充電用直流電源の出力を停止させ、２次電池への影響を抑止する。そのため、主制御手段の異常発生に対して適切な対応をとることも可能となる。

なお、電力変換手段が変換する充電用直流電源は、必ずしも厳密な直流（脈流成分がゼロ）に限定されるものではなく、２次電池を確実に所定電圧に充電できる限り、脈流成分の含有は許容される。

上記構成の充電装置は、更に、主制御手段を、電力変換手段からの充電用直流電源の出力を許可又は停止させるための補助制御信号を停止手段へ出力するものとして構成し、停止手段を、主制御手段から入力される補助制御信号に基づいて電力変換手段からの充電用直流電源の出力を許可又は停止させるよう構成されていると共に、監視手段により主制御手段が正常に動作していないと判断されたときは、補助制御信号の内容にかかわらず、電力変換手段からの充電用直流電源の出力を停止させるものとして構成することができる。

このように構成された充電装置では、主制御手段が補助制御信号を停止手段へ出力することにより、停止手段を介して間接的に電力変換手段からの充電用直流電源の出力を許可又は停止させる。しかしこの場合、主制御手段に何らかの異常が生じると、充電用直流電源の出力を停止させるべき状況になっても、主制御手段が充電用直流電源の出力を許可する旨の補助制御信号を出力し続け、充電用直流電源が２次電池側へ出力され続ける状態になってしまうおそれがある。

そこで、停止手段は、主制御手段からの補助制御信号が、充電用直流電源の出力を許可する内容であったとしても、監視手段によって主制御手段が正常に動作していないと判断されたときは、この監視手段の判断結果を優先して、充電用直流電源の出力を停止させる。

そのため、上記のように構成された充電装置によっても、充電中であるか否かに拘わらず常に主制御手段の動作状態を監視でき、しかも、主制御手段の異常発生に対して適切な対応をとることが可能となる。

停止手段が充電用直流電源の出力を停止させる際は、結果として充電装置から２次電池側へ充電用直流電源が出力されなければよいため、これを実現するための停止手段の具体的構成は種々考えられる。

例えば、電力変換手段が、外部入力電源を所定電圧の交流電力に変圧する変圧器と、この変圧器による変圧後の交流電力を平滑化することにより充電用直流電源を生成する出力平滑回路とを有する構成である場合は、停止手段は、外部入力電源から変圧器及び出力平滑回路を介して２次電池側へ至る通電経路上に設けられ、監視手段により主制御手段が正常に動作していないと判断されたときに該通電経路を遮断するものとして構成することができる。

このように構成された充電装置では、停止手段を例えば外部入力電源から変圧器へ至る通電経路上に設ければ、外部入力電源が変圧器に入力されないため、充電用直流電源への変換自体を行わないようにすることができる。また例えば、停止手段を変圧器から出力平滑回路へ至る通電経路上、或いは出力平滑回路の下流側の通電経路上に設ければ、外部入力電源が変圧器で変圧されはするものの、その変圧後の電力が最終的に充電装置から出力されないようにすることができる。

そのため、主制御手段の動作が正常に行われなくなった際に、充電装置から２次電池側への充電用直流電源の出力を確実に停止させることができる。
なお、外部入力電源は、直流電源又は交流電源のいずれでもよく、直流電源であれば、例えば、その直流電源を一旦交流に変換して、その変換後の交流を変圧器にて変圧するという構成をとることができる。また、交流電源であれば、例えば、その交流電源をそのまま変圧器にて変圧する構成や、その交流電源を一旦直流電源に整流し、その整流後の直流電源を再び交流に変換してその変換後の交流を変圧器にて変圧する構成をとることができる。勿論、これらはあくまでも一例である。

また、停止手段の具体的構成として、例えば、電力変換手段が、外部入力電源に基づく直流電源が一次巻線に入力される変圧器と、直流電源から一次巻線に至る通電経路に設けられ、該通電経路を導通・遮断するためのスイッチング素子と、このスイッチング素子のオン・オフを制御することにより、変圧器の二次巻線に交流電力を発生させるスイッチング制御手段と、変圧器の二次巻線に発生した交流電力を平滑化することにより充電用直流電源を生成する出力平滑回路とを有する構成である場合は、停止手段は、監視手段により主制御手段が正常に動作していないと判断されたとき、スイッチング素子を強制的にオフさせるものとして構成することができる。

即ち、上述した通電経路を遮断する構成に対し、変圧器による変圧そのものを行わせないようにし、変圧器の二次巻線側に交流出力が生じないようにするのである。そのため、主制御手段の動作が正常に行われなくなった際に、充電用直流電源の生成（電力変換）自体を停止させることができ、これにより、充電装置から２次電池側への充電用直流電源の出力を確実に停止させることができる。

なお、ここでいう「外部入力電源に基づく直流電源」とは、外部入力電源が直接又は間接的に直流電源とされたものを意味し、例えば、外部入力電源が直流電源であれば、それをそのまま変圧器の一次巻線に入力することができる。一方、外部入力電源が交流電源であれば、それを直流電源に変換して、変圧器の一次巻線に入力することができる。

主制御手段が出力する状態信号としては、この状態信号に基づいて監視手段が主制御手段の動作状態を監視できる限り、その具体的信号の内容は種々考えられるが、例えば、主制御手段は、自身の動作中、状態信号として予め設定した周期のパルス信号を出力するよう構成することができる。そしてこの場合、監視手段は、主制御手段からパルス信号が正常に出力されているか否かを判断することにより、該主制御手段が正常に動作しているか否かを判断すればよい。

このように構成された充電装置によれば、主制御手段からのパルス信号に基づいて、例えばこのパルス信号が上記所定の周期で出力されているか否か等を判断することで、主制御手段の動作状態を判断することができるため、監視手段による主制御手段の動作状態の判断を、簡易的な構成で実現することが可能となる。

また、上述した本発明の充電装置は、主制御手段がマイクロコンピュータであり、監視手段によりマイクロコンピュータが正常に動作していないと判断されたときに該マイクロコンピュータへリセット信号を出力することにより該マイクロコンピュータを初期化させるリセット信号出力手段を備えたものとして構成することができる。

マイクロコンピュータにおいては、ハードウェア的には正常であるもののプログラムに基づく処理の過程で何らかの異常（プログラム暴走等）が生じた場合は、マイクロコンピュータを初期状態から再起動させれば、再び正常状態に戻ることが予想される。

そこで、監視手段によりマイクロコンピュータが正常に動作していないと判断されたときは、停止手段が充電用直流電源の出力を停止させると共に、リセット信号出力手段がマイクロコンピュータへリセット信号を出力して、マイクロコンピュータを初期化（再起動）させる。これにより、マイクロコンピュータが再び正常に動作し始めると、マイクロコンピュータからの状態信号の出力も正常に行われるようになり、監視手段はマイクロコンピュータの動作状態を正常と判断するようになるため、停止手段による充電用直流電源の停止状態が解除され、再び充電用直流電源を２次電池側へ出力できるようになる。

このように構成された充電装置によれば、マイクロコンピュータの動作が正常でない（異常）と判断されても、マイクロコンピュータを初期化することでその異常を取り除くことができる場合は、充電用直流電源の出力を迅速に再開することができる。

次に、上記課題を解決するためになされた本発明の電池パックは、外部から入力される充電用直流電源によって充電される２次電池と、この２次電池の状態を監視すると共に、自身の動作状態を示す状態信号を出力する主制御手段と、主制御手段から出力される状態信号に基づいて、該主制御手段が正常に動作しているか否かを判断する監視手段と、監視手段により主制御手段が正常に動作していないと判断されたときに充電用直流電源の２次電池への充電を停止させる停止手段とを備えたことを特徴とするものである。

この電池パックでは、主制御手段が、２次電池の状態を監視するだけでなく、自身がその動作状態を示す状態信号を出力する。そして監視手段は、主制御手段が自ら出力する状態信号に基づいて、主制御手段が正常に動作しているか否かを判断する。

従って、上記のように構成された本発明の電池パックによれば、監視手段は、外部から充電用直流電源が供給されているか否かに関係なく常に主制御手段の動作状態を監視できる。しかも、監視手段により主制御手段が正常に動作していないと判断されたときは、停止手段が２次電池への充電を停止させる。即ち、外部からの充電用直流電源が２次電池へ供給されないようにする。そのため、主制御手段の異常発生に対して適切な対応をとることも可能となる。

また、上述した本発明の電池パックにおいても、停止手段の具体的構成は種々考えられ、例えば、充電用直流電源が２次電池へ供給される通電経路上に設けられ、監視手段により主制御手段が正常に動作していないと判断されたときに該通電経路を遮断するものとして構成することができる。

このように構成された電池パックによれば、主制御手段の異常時に、外部からの充電用直流電源が２次電池へ供給されるのを確実に遮断することができる。
そして、本発明の電池パックにおいても、主制御手段は、自身の動作中、状態信号として予め設定した周期のパルス信号を出力するよう構成し、監視手段は、主制御手段からパルス信号が正常に出力されているか否かを判断することにより、該主制御手段が正常に動作しているか否かを判断するよう構成することができる。

電池パックをこのように構成すれば、主制御手段からのパルス信号に基づいて主制御手段の動作状態を判断することができるため、監視手段による主制御手段の動作状態の判断を、簡易的な構成で実現することが可能となる。

本発明の電池パックは、更に、主制御手段がマイクロコンピュータであり、監視手段によりマイクロコンピュータが正常に動作していないと判断されたときに該マイクロコンピュータへリセット信号を出力することにより該マイクロコンピュータを初期化させるリセット信号出力手段を備えたものとして構成することができる。

電池パックをこのように構成すれば、マイクロコンピュータの動作が正常でない（異常）と判断されても、マイクロコンピュータを初期化することでその異常を取り除くことができる場合は、２次電池への充電用直流電源の充電を迅速に再開することができる。

次に、上記課題を解決するためになされた本発明の充電システムは、外部入力電源を、２次電池を充電するための所定電圧の充電用直流電源に変換して出力する充電装置と、充電装置からの充電用直流電源により内部の２次電池が充電される電池パックとを備える。

電池パックは、２次電池の状態を監視すると共に、自身の動作状態を示す電池側状態信号を出力する電池側主制御手段と、この電池側主制御手段から出力される電池側状態信号に基づいて、電池側主制御手段が正常に動作しているか否かを判断し、電池側主制御手段が正常に動作していないと判断したときに充電用直流電源の出力を停止させるための停止要求信号を充電装置へ出力する電池側監視手段とを備える。

そして、充電装置は、電池パックから停止要求信号が入力されたとき、充電用直流電源の出力を停止させる充電側停止手段を備えている。
即ち、電池パック内において電池側主制御手段が正常に動作していないと判断されたときは、電池パックから充電装置へ、停止要求信号が出力される。そして、充電装置内において、この停止要求信号が電池パック側から入力されたときは、充電用直流電源の電池パック側への出力が停止される。

そのため、上記のように構成された本発明の充電システムによれば、電池側監視手段は、外部から充電用直流電源が供給されているか否かに関係なく常に電池側主制御手段の動作状態を監視できる。しかも、電池側監視手段により電池側主制御手段が正常に動作していないと判断されたときは、充電装置側における充電用直流電源の出力を停止させ、２次電池への影響を抑止する。そのため、主制御手段の異常発生に対して適切な対応をとることも可能となる。

上記構成の充電システムは、更に、電池パックを、電池側監視手段により電池側主制御手段が正常に動作していないと判断されたときに２次電池の充電を停止させる電池側停止手段を備えたものとして構成してもよい。

つまり、電池パックは、電池側主制御手段が正常に動作していない場合に、充電装置へ停止要求信号を出力して充電用直流電源の出力を停止させるだけでなく、電池パック自身においても、２次電池の充電を停止、即ち外部から２次電池への充電用直流電源が入力されないようにする。これにより、電池側主制御手段の異常に対して、充電装置側及び電池パック側の双方でその異常に対する適切な対応をとることができる。

上記構成の充電システムは、更に、充電装置を、外部入力電源を充電用直流電源に変換する電力変換手段と、電力変換手段の動作を制御すると共に、自身の動作状態を示す充電側状態信号を出力する充電側主制御手段と、充電側主制御手段から出力される充電側状態信号に基づいて、該充電側主制御手段が正常に動作しているか否かを判断する充電側監視手段とを備えたものとして構成すると共に、充電側停止手段を、電池パックから停止要求信号が入力されたとき、又は、充電側監視手段により充電側主制御手段が正常に動作していないと判断されたときに、充電用直流電源の出力を停止させるものとして構成するようにしてもよい。

このように構成された充電システムによれば、充電装置内の充電側主制御手段に異常が生じたときは充電装置における充電用直流電源の出力が停止され、電池パック内の電池側主制御手段に異常が生じたときは、充電装置から電池パックへの充電用直流電源の出力が停止される（更に電池パック内においても２次電池への充電用電源供給を停止させるようにしてもよい）ため、充電装置及び電池パックの双方の主制御手段の異常に対して適切な対応を確実にとることが可能となる。

そして、上述した充電システムを構成する充電装置を用いれば、充電装置内の充電側主制御手段の異常に対して適切な対応をとることができる。しかも、充電対象の電池パックから停止要求信号が入力されたとき（即ち電池側主制御手段の異常に対して）も適切な対応をとることができる。

また、上述した充電システムを構成する電池パックを用いれば、電池パック内の電池側主制御手段の異常に対し、充電装置側において適切な対応をとるよう要求することができ、さらに電池パック自身においてもその異常に対して適切な対応をとることができる。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明が適用された実施形態の充電システムを構成する充電器及び電池パックを示す斜視図であり、図２は、この充電システムの電気回路図である。

本実施形態の充電システム１は、例えば電動工具の電力源として用いられるバッテリ（２次電池）に対する充電を行うための、充電器１０及び電池パック２０からなるシステムであり、電池パック２０内の２次電池を充電器１０にて充電するよう構成されたものである。

充電器１０は、図示しない車両のシガーソケットからのＤＣ電源２（図２参照）から所定電圧の充電用直流電源を生成するものであり、シガーソケットに接続して車両のバッテリからのＤＣ電源２を当該充電器１０内へ入力するためのシガープラグ１５を備えている。このシガープラグ１５を車両のシガーソケットに挿入すると、シガーソケットに設けられた車両側正極端子４１及び車両側負極端子４２（図２参照）が、それぞれ、シガープラグ１５に設けられたプラグ側正極端子３４及びプラグ側負極端子３５（図２参照）に接続され、これにより、ＤＣ電源２が電源コード１４を介して充電器１０の内部へ入力されるようになる。

充電器１０は、その上面の一端側に電池パック２０が装着される充電側装着部１２が形成されており、この充電側装着部１２における所定の位置に充電側コネクタ１１が設けられている。この充電側コネクタ１１は、電池パック２０へ充電用直流電源を供給するための充電側正極端子３６と充電側負極端子３７（いずれも図２参照）、さらに電池パック２０との間で各種信号の送受信を行うための一又は複数の充電側信号端子（図示略）が設けられている。また、充電器１０には、当該充電器１０の動作状態や電池パック２０の充電状態等を外部へ表示するための、複数のＬＥＤ等を備えた表示部１３が設けられている。

電池パック２０は、その一側面に、充電器１０の充電側装着部１２に装着される電池側装着部２２が形成されており、この電池側装着部２２における所定の位置に電池側コネクタ２１が設けられている。この電池側コネクタ２１は、充電器１０から供給される充電用直流電源が入力される電池側正極端子２６と電池側負極端子２７（図２参照）、さらに充電器１０における充電側信号端子と接続される電池側信号端子（図示略）が設けられている。

電池パック２０の電池側装着部２２を充電器１０の充電側装着部１２に装着（嵌合）すると、双方のコネクタ１１，２１が電気的に接続される。これにより、図２に示すように、充電器１０における充電側コネクタ１１の充電側正極端子３６及び充電側負極端子３７は、それぞれ、電池パック２０における電池側コネクタ２１の電池側正極端子２６及び電池側負極端子２７に接続される。そして、充電器１０にて生成された充電用直流電源が電池パック２０内の２次電池２３に供給され、２次電池２３が充電されることとなる。

電池パック２０内の２次電池２３は、複数の電池セルが直列接続された組電池として構成されている。本実施形態の各電池セルは、リチウムイオン２次電池である。なお、２次電池２３としてリチウムイオン２次電池を用いることはあくまでも一例であり、他の各種２次電池を用いても良いことはいうまでもない。

また、電池パック２０は、２次電池２３が内蔵されている他、図示は省略したものの、この２次電池２３の状態を監視するマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と称す）や、２次電池２３の温度を検出するサーミスタ、２次電池２３への充電状態・充電履歴などの各種情報が記憶される不揮発性メモリ（電気的書き換えは可能）なども備えられており、２次電池２３への充電を含む各種動作がマイコンによって制御されるよう構成されている。更に、電池パック２０における、２次電池２３の電圧や温度などの各種情報は、上述した各信号端子を介して充電器１０側にも送信される。

なお、電動工具等の電力供給対象に対して電池パック２０の電力を供給する際は、その対象となる電動工具等における所定の装着部に電池側装着部２２が装着される。これにより、電池側コネクタ２１における電池側正極端子２６及び電池側負極端子２７を介して、電池パック２０の電力（詳しくは内部の２次電池２３の電力）が電動工具等へ供給されることとなる。

また、本実施形態の電池パック２０は、充電器１０から充電用直流電源が入力される電池側正極端子２６が、電動工具等の電力供給対象に電力を供給する際の電源出力用正極端子としても共用される構成にされている。但し、この構成はあくまでも一例であり、電動工具等に電力を供給する際の正極端子を、充電のための電池側正極端子２６とは別に設けるようにしてもよい。

次に、充電システム１を構成する充電器１０の内部構成について、図２の電気回路図に基づいてより具体的に説明する。図２に示すように、充電器１０は、外部から入力されるＤＣ電源２を、電池パック２０内の２次電池２３を充電するための所定電圧の充電用直流電源に変換して出力するコンバータ３と、このコンバータ３を含む、充電器１０の動作全体を制御するマイコン７と、コンバータ３を構成するスイッチングＦＥＴ３１（詳細は後述）をオン・オフ制御するスイッチングＩＣ４と、マイコン７からの制御信号（許可信号又は停止信号）に従ってスイッチングＩＣ４によるスイッチングＦＥＴ３１のオン・オフ制御（ひいては充電用直流電源の生成）を許可又は停止する充電許可・停止回路５と、マイコン７からの充電制御信号に従ってスイッチングＩＣ４の動作を制御するスイッチングＩＣ制御回路６と、マイコン７から出力されるウォッチドッグパルスに基づいてマイコン７の動作状態を監視するウォッチドッグタイマＩＣ８と、充電器１０内の各種回路を動作させるための制御用電源を生成する定電圧電源回路９とを備えている。

定電圧電源回路９は、シガープラグ１５を介してＤＣ電源２が入力されたとき、その入力電力から所定の直流定電圧の制御用電源を生成する。本実施形態では、制御用電源として二種類の電源Ｖｃａ（例えば１２Ｖ），Ｖｃｂ（例えば５Ｖ）を生成するよう構成されており、それぞれ、充電器１０内の各種回路等を動作させるための動作用電源として用いられる。

コンバータ３は、入力されるＤＣ電源２の電圧変動を抑制するための入力平滑コンデンサＣ１と、ＤＣ電源２の電力を所定の交流電力に変換（変圧）するためのトランスＴ１と、このトランスＴ１による変換後の交流電力を直流に平滑化するための、ダイオードＤ１及び出力平滑コンデンサＣ３からなる出力平滑回路とを備えている。

トランスＴ１の一次巻線は、その一端にＤＣ電源２からの直流電源（正極）が入力され、他端は、スイッチングＦＥＴ３１のドレインに接続されている。
スイッチングＦＥＴ３１は、いわゆるパワー素子としてのＦＥＴであり、ゲートが、２つのトランジスタＱ１，Ｑ２等からなるゲート駆動回路に接続され、ソースがグランドラインに接続（接地）され、ドレインが既述の通りトランスＴ１の一次巻線の他端に接続されている。

このスイッチングＦＥＴ３１のゲートを駆動（ひいてはスイッチングＦＥＴ３１をオン・オフ）するためのゲート駆動回路は、入力抵抗Ｒ２と、ベースが入力抵抗Ｒ２に接続され、コレクタが抵抗Ｒ３を介して制御用電源Ｖｃａに接続され、エミッタがスイッチングＦＥＴ３１のゲートに接続されたバイポーラＮＰＮ型のトランジスタＱ１と、ベースが入力抵抗Ｒ２に接続され、コレクタが抵抗Ｒ４を介してグランドラインに接続（接地）され、エミッタがスイッチングＦＥＴ３１のゲートに接続されたバイポーラＰＮＰ型のトランジスタＱ２と、ゲートバイアス用の抵抗Ｒ１０とを備えている。各トランジスタのベースは互いに接続され、エミッタも互いに接続されている。即ち、本実施形態のゲート駆動回路は、２つのトランジスタＱ１，Ｑ２によるプッシュプル・エミッタフォロワにてスイッチングＦＥＴ３１のゲートを駆動する回路として構成されている。

そして、スイッチングＦＥＴ３１のオン・オフは、上記のように構成されたゲート駆動回路の入力側（入力抵抗Ｒ２）にスイッチングＩＣ４がオン・オフ信号（ハイレベル信号又はローレベル信号）を入力することにより実現される。即ち、スイッチングＩＣ４からハイレベル信号が出力されたときは、ゲート駆動回路における一方のトランジスタＱ１がオンし、これによりスイッチングＦＥＴ３１がオンする。また、スイッチングＩＣ４からローレベル信号が出力されたときは、ゲート駆動回路における他方のトランジスタＱ２がオンし、これによりスイッチングＦＥＴ３１がオフする。

このように、スイッチングＦＥＴ３１は、スイッチングＩＣ４からのオン・オフ信号に従ってゲート駆動回路によりオン・オフ駆動される。そして、このようにスイッチングＦＥＴ３１がオン・オフされると、トランスＴ１の一次巻線には断続的な電流（交流の一種）が流れ、これにより、二次巻線側に交流電力が発生する。この交流電力が、ダイオードＤ１及び出力平滑コンデンサＣ３からなる出力平滑回路にて平滑化されることにより、充電用直流電流が生成され、電池パック２０へ出力されることになる。

スイッチングＩＣ４は、制御用電源Ｖｃａの供給を受けて動作するが、その動作は、マイコン７からの充電制御信号に従って制御される。即ち、スイッチングＩＣ４は、自身の動作のための制御用電源Ｖｃａの入力ポートとは別に、マイコン７による制御情報が入力される制御用ポートを有する。この制御用ポートは、制御用電源Ｖｃａが抵抗Ｒ１３を介して入力されると共に、スイッチングＩＣ制御回路６におけるコンデンサＣ２の一端（正極側）及びバイポーラＮＰＮ型のトランジスタＱ３のコレクタに接続されている。

スイッチングＩＣ制御回路６における、コンデンサＣ２の他端及びトランジスタＱ３のエミッタは、グランドラインに接続（接地）されている。また、トランジスタＱ３のベースには、入力抵抗Ｒ６及びベースバイアス抵抗Ｒ７が接続されており、入力抵抗Ｒ６の他端はマイコン７の充電制御信号出力ポートに接続されている。

マイコン７は、充電器１０内の各種動作を統括的に制御するものであり、制御用電源Ｖｃｂの供給を受けて動作し、スイッチングＩＣ制御回路６への充電制御信号の出力、充電許可・停止回路５への許可信号又は停止信号の出力、ウォッチドッグタイマＩＣ８へのウォッチドッグパルスの出力を行う。また、ウォッチドッグタイマＩＣ８において所定の条件が成立したときに、このウォッチドッグタイマＩＣ８からマイコン７へリセット信号が入力される。マイコン７は、リセット信号が入力されると、初期化・再起動される。

なお、マイコン７には、上述した各信号の入・出力の他にも、例えば、充電用直流電源の電圧や電流など、充電器１０内の各種情報や、電池パック２０から入力される各種情報などが入力され、これら入力情報に応じた各種制御がなされる。

マイコン７からスイッチングＩＣ制御回路６へ入力される充電制御信号は、当該充電器１０による充電用直流電源の生成、延いては電池パック２０の充電を制御する信号であり、マイコン７の動作開始後、充電を行わない間、即ち充電を行うための所定の条件が成立していない間は、充電制御信号としてハイレベルの信号が出力される。この場合、スイッチングＩＣ制御回路６は、トランジスタＱ３がオンするため、このトランジスタＱ３のコレクタは接地電位となり、スイッチングＩＣ４におけるこのトランジスタＱ３のコレクタに接続された制御用ポートも接地電位となる。この場合は、スイッチングＩＣ４は、スイッチングＦＥＴ３１のオン・オフ制御を行わない。

一方、マイコン７の動作開始後、電池パック２０への充電を行うための所定の条件が成立すると、マイコン７は、充電制御信号としてローレベルの信号を出力する。この場合、スイッチングＩＣ制御回路６は、トランジスタＱ３がオフするため、コンデンサＣ２が制御用電源Ｖｃａによって徐々に充電され、スイッチングＩＣ４の制御用ポートは制御用電源Ｖｃａと同電位となる。

これにより、スイッチングＩＣ４は、マイコン７による充電開始の指示があったものとして、電池パック２０の充電（充電用直流電源の生成・出力）を開始する。つまり、ゲート駆動回路へオン・オフの制御信号を出力することにより、スイッチングＦＥＴ３１をオン・オフさせて、充電用直流電源を生成する。

また、本実施形態では、スイッチングＩＣ４からゲート駆動回路へ至る、オン・オフ制御信号の出力経路上に、充電許可・停止回路５が接続されている。この充電許可・停止回路５は、マイコン７からの充電許可・停止信号に従って動作し、充電許可・停止信号として許可信号が出力されているときにはスイッチングＩＣ４からゲート駆動回路へのオン・オフ制御信号を有効とし、充電許可・停止信号として停止信号が出力されているときには、スイッチングＩＣ４からゲート駆動回路へのオン・オフ制御信号を無効とする。

即ち、充電許可・停止回路５は、主として、マイコン７からの充電許可・停止信号が抵抗Ｒ１１を介してベースに入力されるトランジスタＱ５と、このトランジスタＱ５のコレクタがベースに接続されるトランジスタＱ４との２つのトランジスタを備える。入力側のトランジスタＱ５は、ベース抵抗及びバイアス抵抗が内蔵された構成のものであり、そのエミッタはグランドラインに接続（接地）されている。また、一端が制御用電源Ｖｃａに接続され、他端が入力側のトランジスタＱ５のコレクタに接続（即ち出力側のトランジスタＱ４のベースに接続）された分圧抵抗Ｒ８と、一端がこの抵抗Ｒ８の他端に接続され、他端がグランドラインに接続された分圧抵抗Ｒ９とからなる分圧回路を有している。

このような構成の充電許可・停止回路５において、マイコン７から充電許可・停止信号として許可信号（ハイレベル信号）が抵抗Ｒ１１を介して入力されると、入力側のトランジスタＱ５がオンする。これにより、このトランジスタＱ５のコレクタ電位、即ち出力側のトランジスタＱ４のベース電位はローレベルとなり、出力側のトランジスタＱ４はオフする。そのため、この出力側のトランジスタＱ４のコレクタ側は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点からみてハイインピーダンスとなる。そのため、スイッチングＩＣ４からのオン・オフ制御信号が抵抗Ｒ１を介してゲート駆動回路に伝達され、スイッチングＦＥＴ３１はこのオン・オフ制御信号に従ってオン・オフされることとなる。

一方、マイコン７から充電許可・停止信号として停止信号（ローレベル信号）が抵抗Ｒ１１を介して入力されると、入力側のトランジスタＱ５がオフする。これにより、このトランジスタＱ５のコレクタ電位、即ち出力側のトランジスタＱ４のベース電位は、各分圧抵抗Ｒ８，Ｒ９による制御用電源Ｖｃａの分圧値（分圧抵抗Ｒ９の電圧）となり、出力側のトランジスタＱ４がオンする。そのため、この出力側のトランジスタＱ４のコレクタはローレベル（接地電位）となり、即ち、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点電位は接地電位となる。そのため、スイッチングＩＣ４からオン・オフ制御信号が出力されても、ゲート駆動回路には伝達されず、スイッチングＦＥＴ３１はオフされたままとなる。

つまり、充電許可・停止回路５は、マイコン７から充電許可・停止信号としてハイレベルの許可信号が入力されているときは、スイッチングＩＣ４によるスイッチングＦＥＴ３１のオン・オフを許可し、充電許可・停止信号としてローレベルの停止信号が入力されているときは、スイッチングＩＣ４によるスイッチングＦＥＴ３１のオン・オフを停止させるのである。

そのため、マイコン７は、基本的には、充電を行う際には、スイッチングＩＣ制御回路６へローレベルの充電制御信号を出力することによりスイッチングＩＣ４に対して充電を行うよう指示すると共に、充電許可・停止回路５へハイレベルの許可信号を出力することで、スイッチングＩＣ４によるスイッチングＦＥＴ３１のオン・オフ制御を許可（有効化）する。これにより、スイッチングＦＥＴ３１はオン・オフされ、充電用直流電源が生成されて、電池パック２０へ出力される。そして、充電を停止させる際には、充電許可・停止回路５へローレベルの停止信号を出力することで、スイッチングＩＣ４によるスイッチングＦＥＴ３１のオン・オフ制御を停止（無効化）すると共に、スイッチングＩＣ制御回路６へハイレベルの充電制御信号を出力することによりスイッチングＩＣ４自体の動作（オン・オフ制御信号の出力）も停止させる。

また、マイコン７は、既述の通りウォッチドッグタイマＩＣ８へウォッチドッグパルスを出力する。ウォッチドッグパルスは、マイコン７が充電制御処理プログラムを実行することにより、その実行の過程でほぼ定期的に出力されるパルスである。即ち、充電用制御処理プログラムの中には、予め設定された周期でこのウォッチドッグパルスが出力されるような処理が組み込まれている。マイコン７は、電源が投入されて動作を開始すると、その動作中は常時、充電用制御処理プログラムを実行する。

そのため、マイコン７が正常に動作している限り、マイコン７からは所定周期でウォッチドッグパルスが出力され続けることになる。この正常時におけるウォッチドッグパルスの一例を、図３（ａ）に示す。図３（ａ）に示すウォッチドッグパルスは、一定時間ハイレベル（５Ｖ）を出力した後に一定時間ローレベルに維持するという処理を周期Ｔで繰り返し実行させることにより生成されるものである。

なお、図３（ａ）に例示したウォッチドッグパルスは一定周期Ｔで出力されるものとして説明したが、必ずしも厳密に周期Ｔで出力されることを意味する（必須要件とする）わけではない。即ち、既述の通り、ウォッチドッグパルスはプログラムの実行により出力されるものであるため、プログラム実行の処理速度や処理内容等によっては、周期Ｔから外れてしまう可能性も十分にある（むしろ、周期Ｔに厳密に一致させることの方が難しい）。そのため、周期Ｔからの若干のずれは許容しており、この許容範囲内でのウォッチドッグパルスは周期Ｔで出力されているものとして扱うようにしている。

ウォッチドッグタイマＩＣ８は、マイコン７から出力されるウォッチドッグパルスに基づいて、マイコン７が正常に動作しているか否かを監視する。具体的には、マイコン７からウォッチドッグパルスが正常に出力されているか否かを、例えば、前回ウォッチドッグパルスがハイレベルに転じたタイミングから次にまたハイレベルに転じるまでの経過時間をみること等によって判断し、その判断結果をもってマイコン７の動作状態を監視する。

マイコン７が正常状態であれば、図３（ａ）に示したように、所定周期Ｔでウォッチドッグパルスが出力されるため、ウォッチドッグタイマＩＣ８はこのウォッチドッグパルスに基づいてマイコン７が正常に動作しているものと判断する。そのため、マイコン７に対するリセット信号は出力しない（即ち、リセット信号をハイレベルとする）。

一方、マイコン７により実行される充電制御処理プログラムの暴走（ソフトウェア的異常）、或いはマイコン７のハードウェア的な異常が発生すると、充電用直流電源の生成を正常に制御することができなくなるおそれがある。そのため、上記のようなマイコン７の異常時には、充電許可・停止回路５への充電許可・停止信号を停止信号（ローレベル）として、充電を停止させる必要がある。

しかし、マイコン７に異常が発生すると、異常であるが故に、マイコン７自身が充電許可・停止回路５へ停止信号を出力するといった制御を行うこと自体が困難となる。そのため、マイコン７に異常が発生して充電を停止させるべき状況となっているにも拘わらず、マイコン７から充電許可・停止回路５に対しては許可信号が出力され続け、充電が継続されるおそれがある。

そこで本実施形態の充電器１０では、ウォッチドッグタイマＩＣ８からのリセット信号の出力を、マイコン７だけでなく、充電許可・停止回路５にも出力するようにしている。ウォッチドッグタイマＩＣ８からのリセット信号は、マイコンか７から入力される充電許可・停止信号と同じく、充電許可・停止回路５の入力側のトランジスタＱ５のベースに入力される。

このような構成により、マイコン７が正常に動作して充電が行われているときは、マイコン７からの充電許可・停止信号は許可信号（ハイレベル）になると共に、ウォッチドッグタイマＩＣ８から充電許可・停止回路５にはリセット信号（ローレベル信号）は出力されず、充電動作が許可される。なお、以下の説明では、ウォッチドッグタイマＩＣ８からのリセット信号（ローレベル）について、マイコン７へ入力されるリセット信号を「第１リセット信号」、充電許可・停止回路５へ入力されるリセット信号を「第２リセット信号」ともいう。

これに対し、マイコン７にプログラム暴走等の異常が発生し、マイコン７から許可信号が出力され続けてしまう状態になると、もはや充電許可・停止回路５は充電動作を許可し続けてしまうことになる。しかしこのようにマイコン７に異常が発生すると、ウォッチドッグパルスも正常に出力されなくなる。正常ではないウォッチドッグパルスの例としては、例えば図３（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、ウォッチドッグパルスが常時ローレベル状態となったり（図３（ｂ））、ウォッチドッグパルスが常時ハイレベル状態となったり（図３（ｃ））、ウォッチドッグパルスが正常時の出力周期Ｔよりも大きな周期でしか出力されない状態（つまり周期Ｔが過ぎても信号がハイレベルに転じない状態）（図３（ｄ））などが挙げられる。

そこで、ウォッチドッグタイマＩＣ８は、ウォッチドッグパルスに基づき、ウォッチドッグパルスが正常に出力されていない、即ちマイコン７が正常に動作していないと判断したときは、マイコン７へ第１リセット信号を出力するのに加え、充電許可・停止回路５にも、第２リセット信号を出力する。

このように、ウォッチドッグタイマＩＣ８から充電許可・停止回路５に第２リセット信号が入力されると、たとえマイコン７からの充電許可・停止信号が許可信号のままであったとしても、ウォッチドッグタイマＩＣ８から第２リセット信号が入力されていることで、入力側のトランジスタＱ５はオフされる。これにより、出力側のトランジスタＱ４はオンし、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点の電位はグランドレベルとなって、充電は強制的に停止されることになる。

また、ウォッチドッグタイマＩＣ８は、マイコン７の動作が異常と判断したときは、マイコン７に対する第１リセット信号の出力も行い、マイコン７を初期化させる。
なお、マイコン７の異常が例えばプログラムの暴走によるものであり、そのために充電許可・停止信号が許可信号のままとなってしまった場合、ウォッチドッグタイマＩＣ８がマイコン７へ第１リセット信号を出力してマイコン７を初期化させることで、正常状態に回復する可能性はもちろんある。

しかし、例えばウォッチドッグタイマＩＣ８からマイコン７への第１リセット信号の入力経路に何らかの異常が生じて、ウォッチドッグタイマＩＣ８からマイコン７へ第１リセット信号が正常に入力されなかったり、正常に入力されたとしても、マイコン内で何らかの異常が生じて、マイコン７内での初期化処理が正常に行われなくなるおそれがある。また例えば、初期化されたとしても、すぐにまたプログラム暴走が生じ、正常な充電が行えない状態になるおそれもある。そのため、充電を許可するか否かをマイコン７による主体的判断のみに委ねるようにすると、マイコン７の異常時に必ずしも充電を停止させることができるとは限らない。

そこで本実施形態では、ウォッチドッグタイマＩＣ８がマイコン７の異常を判断した場合は、マイコン７を介さず、ウォッチドッグタイマＩＣ８が充電許可・停止回路５へ直接第２リセット信号を出力することで、マイコン７からの充電許可・停止信号に拘わらず充電を強制的に停止させるようにしているのである。

次に、上記のように構成された本実施形態の充電器１０において、マイコン７により実行される充電制御処理、及びウォッチドッグタイマＩＣ８により実行されるマイコン監視処理について、図４及び図５に基づいて説明する。

図４は、マイコン７により実行される充電制御処理を示すフローチャートである。マイコン７は、動作用の電源である制御用電源Ｖｃｂが供給され、その動作が開始されると、その動作中、常時この充電制御処理を実行する。

この処理が開始されると、まず、ウォッチドッグタイマ（ＷＤＴ）処理が実行される（Ｓ１１０）。このＷＤＴ処理は、具体的には、まずウォッチドッグパルス出力用のポートからハイレベル信号を出力し、一定時間経過（Time Wait）した後に、ローレベル信号を出力して、また一定時間経過するまで待つ（Time Wait）。つまり、このＳ１１０のＷＤＴ処理は、図３（ａ）に示したウォッチドッグパルスの一周期分を出力する処理である。

ウォッチドッグパルスの一周期分の出力を終えると、電池パック２０が装着された否かが判断される（Ｓ１２０）。この判断は、例えば、電池パック２０内のサーミスタ回路との接続がなされたか否かをマイコン７が電気的レベルに基づいて判断することにより行う。

ここで、電池パック２０がまだ装着されていなければ、Ｓ１１０に戻るが、電池パック２０が装着されていたならば（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、充電が開始される（Ｓ１３０）。即ち、マイコン７が、スイッチングＩＣ制御回路６へローレベルの充電制御信号を出力してスイッチングＩＣ４に対して充電開始を指示すると共に、マイコン７が充電許可・停止回路５へ許可信号（ハイレベル信号）を出力することにより、スイッチングＩＣ４によるスイッチングＦＥＴ３１のオン・オフ制御、ひいては充電用直流電源の生成・出力が開始される。

そして、再びＳ１１０と同様にＷＤＴ処理が行われてウォッチドッグパルス一周期分が出力され（Ｓ１４０）、さらに、電池パック２０が抜かれたか否かが判断される（Ｓ１５０）。ここで、電池パック２０が充電器１０から抜かれていた場合は（Ｓ１５０）、充電停止処理がなされて（Ｓ２００）、再びＳ１１０に戻る。この充電停止処理により、スイッチングＩＣ制御回路６へハイレベルの充電制御信号が出力されてスイッチングＩＣ４に対する充電指示が解除されると共に、マイコン７から充電許可・停止回路５へ停止信号（ローレベル信号）が出力される。

Ｓ１５０の判断処理において電池パック２０がまだ抜かれていないと判断された場合は、電池パック２０内の２次電池２３が満充電状態になっているか否かが判断される（Ｓ１６０）この判断は、例えば、２次電池２３の電圧を直接又は間接的に検出してその検出値に基づいて行うことができる。この判断処理においてまだ満充電状態になっていないと判断されたときは（Ｓ１６０：ＮＯ）、再びＳ１４０に戻るが、満充電状態になっていると判断されたときは（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、充電完了処理が行われる（Ｓ１７０）。この充電完了処理は、基本的には、Ｓ２００の充電停止処理と同じように、スイッチングＩＣ４によるスイッチングＦＥＴ３１のオン・オフ制御を停止させ、充電動作を停止する。

Ｓ１７０の充電完了処理後は、再びＳ１１０と同様にＷＤＴ処理が行われてウォッチドッグパルス一周期分が出力され（Ｓ１８０）、さらにＳ１５０と同様、電池パック２０が抜かれたか否かが判断されて（Ｓ１９０）、抜かれていなければＳ１８０に戻るが、抜かれていた場合は（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、Ｓ１１０に戻る。

このように、マイコン７は、その動作を開始すると、動作中は常時図４の充電制御処理を実行する。これにより、マイコン７が正常に動作している限り（即ち、マイコン７によって充電制御処理が正常に実行されている限り）、充電中か否かにかかわらず、また電池パック２０が装着されているか否かに拘わらず、ウォッチドッグパルスが周期的に出力されることとなる。

次に、ウォッチドッグタイマＩＣ８により実行されるマイコン監視処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。なお、ウォッチドッグタイマＩＣ８による、ウォッチドッグパルスに基づくマイコン７の監視処理は、実際にはハードウェア（ロジック回路）によりなされるものであるが、本実施形態では、ハードウェアの処理をフローチャートに置き換えて説明する。

ウォッチドッグタイマＩＣ８がマイコン監視処理を開始すると、まず、マイコン７からのウォッチドッグパルスが正常範囲であるか否か、即ち、ウォッチドッグパルスが所定の周期Ｔで出力されているか否かを判断する（Ｓ２１０）。この判断は、ある程度の許容範囲を設定して行われ、例えば、前回ウォッチドッグパルスが入力されてからの経過時間が、周期Ｔ＋α（αは任意）を超えたときに、ウォッチドッグパルスが正常範囲ではないと判断する。

ウォッチドッグパルスが正常範囲であると判断した場合は（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、マイコン７が正常に動作しているということで、充電許可・停止回路５への出力信号をハイレベルとして（Ｓ２２０）、Ｓ２１０に戻る。つまり、マイコン７が正常でウォッチドッグパルスが正常に出力されている間は、Ｓ２１０〜Ｓ２２０の処理が繰り返される。

一方、マイコン７にプログラム暴走等の異常が生じて、ウォッチドッグパルスが正常に出力されなくなると（Ｓ２１０：ＮＯ）、ウォッチドッグタイマＩＣ８は、充電許可・停止回路５へ第２リセット信号を出力すると共に（Ｓ２３０）、マイコン７へ第１リセット信号を出力する（Ｓ２４０）。そして、一定時間待機した後（Ｓ２５０）、再びＳ２１０に戻る。

以上説明したように、本実施形態の充電システム１では、充電器１０における充電用直流電源の生成・出力をマイコン７が制御し、充電を行う際は、スイッチングＩＣ制御回路６へローレベルの充電制御信号を出力してスイッチングＩＣ４に対して充電開始を指示すると共に、充電許可・停止回路５へハイレベルの充電許可・停止信号（許可信号）を出力することにより、充電を開始させる。ウォッチドッグタイマＩＣ８は、マイコン７の正常動作中にマイコン７から一定周期で出力されるウォッチドッグパルスに基づき、マイコン７の動作状態を監視する。そして、マイコン７の動作が異常と判断したときは、マイコン７へ第１リセット信号を出力すると共に、充電許可・停止回路５へ第２リセット信号を出力することで、マイコン７から充電許可・停止回路５への信号の内容にかかわらず充電動作を強制的に停止させる。

従って、本実施形態の充電システム１によれば、充電器１０において、この充電器１０に電池パック２０が装着されているか否かにかかわらず、さらには２次電池２３への充電が行われているか否かに拘わらず、ウォッチドッグタイマＩＣ８が常にマイコン７の動作状態を監視することができる。そして、マイコン７が正常に動作していないと判断されたときは、マイコン７から充電許可・停止回路５への充電許可・停止信号の内容に関係なく、ウォッチドッグタイマＩＣ８自身が直接、充電許可・停止回路５へ第２リセット信号を出力して充電動作を強制停止させるため、マイコン７の異常に伴う２次電池への悪影響を抑止することができる。つまり、マイコン７の異常に対して適切な対応をとることができる。

また、マイコン７の異常時に充電を強制停止させる具体的方法として、スイッチングＩＣ４からスイッチングＦＥＴ３１へのオン・オフ信号を無効化するようにしている。つまり、充電用直流電源を電池パック２０側へ出力しないようにするのではなく、充電用直流電源の生成そのものを停止するようにしている。そのため、電池パック２０側への充電用直流電源の出力を確実に停止させることができる。

更に、本実施形態では、マイコン７に異常が生じたとき、ウォッチドッグタイマＩＣ８が充電動作を強制停止させると共に、マイコン７をリセットさせる。そのため、例えばプログラム暴走による異常発生など、初期化することによって正常状態に戻すことが可能な状況においては、マイコン７が異常状態になってもすぐに再起動されることとなるため、より効果的である。

なお、本実施形態において、マイコン７から出力されるウォッチドッグパルスは本発明の状態信号に相当し、ウォッチドッグタイマＩＣ８は本発明の監視手段に相当し、充電許可・停止回路５は本発明の停止手段に相当し、マイコン７から出力される充電許可・停止信号は本発明の補助制御信号に相当し、ウォッチドッグタイマＩＣ８からマイコン７へ出力される第１リセット信号は本発明のリセット信号に相当し、スイッチングＩＣ４は本発明のスイッチング制御手段に相当する。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の充電システムについて、図６に基づいて説明する。本実施形態の充電システム５０は、第１実施形態の充電システム１に対し、まず、充電器６０に入力される外部入力電源が交流電源５１である点で異なる。そのため、充電器６０のコンバータ６１は、この交流電源５１からの交流電力を整流して直流電力に変換する入力整流・平滑回路６２と、この入力整流・平滑回路６２からの直流電力を所定電圧の交流電力に変換する電力変換回路６３、及びこの電力変換回路６３により変換された交流電力を平滑化して充電用直流電源を生成する出力平滑回路６４とを備えている。

なお、電力変換回路６３は、図２におけるトランスＴ１、スイッチングＦＥＴ３１、及びそのゲート駆動回路（トランジスタＱ１，Ｑ２等）からなる部分と同じであり、出力平滑回路６４は、図２におけるダイオードＤ１及び出力平滑コンデンサＣ３からなる出力平滑回路と同じである。

また、本実施形態の電池パック７３は、充電器６０から入力される充電用直流電源による２次電池２３の状態を監視するマイコン７１と、このマイコン７１の動作状態を監視するウォッチドッグタイマＩＣ７２と、このウォッチドッグタイマＩＣ７２によってマイコン７１が正常に動作していないと判断されたときに充電用直流電源の２次電池２３への供給を遮断する充電許可・停止回路５３とを備えている。

電池パック７３のマイコン７１は、充電器６０内のマイコン７と同様、その動作中は、正常に動作している限り、常時ウォッチドッグパルスを出力する。そして、電池パック７３内のウォッチドッグタイマＩＣ７２は、このマイコン７１からのウォッチドッグパルスに基づき、充電器６０内のウォッチドッグタイマＩＣ８と同様にマイコン７１の動作状態を監視する。そして、マイコン７１が正常に動作していないと判断したときは、マイコン７１へ第１リセット信号を出力してマイコン７１を初期化すると共に、充電許可・停止回路５３へ第２リセット信号を出力する。

電池パック７３の充電許可・停止回路５３は、電池パック７３内における、充電器６０から入力される充電用直流電源の２次電池２３へ至る通電経路（電力供給経路）上に設けられ、この通電経路を導通又は遮断する。具体的には、ウォッチドッグタイマＩＣ７２にてマイコン７１が正常に動作していると判断されているときは、この通電経路を導通させ、２次電池２３への充電が可能な状態とする。一方、ウォッチドッグタイマＩＣ７２にてマイコン７１が正常に動作していないと判断されると、ウォッチドッグタイマＩＣ７２は、第２リセット信号を出力する。この第２リセット信号により、充電許可・停止回路５３は、通電経路を遮断することにより、２次電池２３への充電用直流電源の供給を強制的に停止させる。

なお、電池パック７３の充電許可・停止回路５３は、ウォッチドッグタイマＩＣ７２からの第２リセット信号の有無に応じて通電経路を導通・遮断できる限り、その具体的構成は種々考えられる。

更に、本実施形態の充電システム５０では、電池パック７３のウォッチドッグタイマＩＣ７２がマイコン７１の動作状態を異常と判断したとき、電池パック７３の充電許可・停止回路５３へ第２リセット信号を出力するだけでなく、充電器６０内の充電許可・停止回路６５に対しても、同じく第２リセット信号を出力する。なお、充電器６０内の充電許可・停止回路６５は、第２リセット信号が充電器６０内のウォッチドッグタイマＩＣ８からだけでなく電池パック７３内のウォッチドッグタイマＩＣ７２からも入力される構成となっている点のみにおいて第１実施形態の充電許可・停止回路５と異なり、それ以外は第１実施形態の充電許可・停止回路５と同じである。

その他の構成については、基本的には第１実施形態の充電システム１と同じである。そのため、第１実施形態の充電システム１と同じ構成要素には第１実施形態と同じ符号を付し、その説明を省略する。

そして、このように構成された本実施形態の充電システム５０では、充電器６０においては、第１実施形態の充電器１０と同様、自身のマイコン７の動作状態をウォッチドッグタイマＩＣ８が監視し、マイコン７が正常に動作していないと判断したときは、第２リセット信号によって充電用直流電源の生成を強制停止させる。

これに加え、本実施形態では、電池パック７３においても、その内部において、ウォッチドッグタイマＩＣ７２がマイコン７１の動作状態を監視し、マイコン７１が正常に動作していないと判断したときは、第２リセット信号によって、電池パック７３内における、充電用直流電源の２次電池２３への通電経路（電力供給経路）を遮断する。

このように、充電器６０、電池パック７３の双方で、それぞれ、内蔵されているマイコンの動作状態を監視し、異常時には２次電池２３への充電が行われないようにするための所定の動作を行うようにしているのである。

そして更に、本実施形態では、電池パック７３内のマイコン７１が異常となった場合、単に、電池パック７３内部において充電許可・停止回路５３による２次電池２３への通電経路の遮断を行うだけでなく、充電器６０に対しても、充電用直流電源の生成を停止させるようにしている。

従って、本実施形態の充電システム５０によれば、電池パック７３においても、充電器６０と同様（第１実施形態の充電器１０とも同様）、２次電池23への充電が行われているか否かに拘わらず、ウォッチドッグタイマＩＣ７２が常にマイコン７１の動作状態を監視することができる。そして、マイコン７１が正常に動作していないと判断されたときは、２次電池２３への通電経路を遮断することで、充電を強制的且つ確実に停止させることができる。

また、電池パック７３内のマイコン７１に異常が生じたときは、充電器６０の充電許可・停止回路６５にも第２リセット信号が入力され、これにより、充電器６０における充電用直流電源の生成自体も強制停止されるため、マイコン７１の異常に対し、２次電池２３の充電停止をより確実に行うことができる。

なお、本実施形態において、電池パック７３のウォッチドッグタイマＩＣ７２から充電器６０の充電許可・停止回路６５へ入力される第２リセット信号は、本発明の停止要求信号に相当する。

［変形例］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

例えば、上記第１実施形態の充電システム１における充電器１０では、ウォッチドッグタイマＩＣ８によってマイコン７が異常と判断されたときは、充電許可・停止回路へ第２リセット信号を出力することにより、スイッチングＩＣ４によるスイッチングＦＥＴ３１のオン・オフ制御を無効化するようにしたが、ウォッチドッグタイマＩＣ８の構成及び充電許可・停止回路５の構成は、第１実施形態で説明した構成に限らず、例えば図７に示すように構成することもできる。

図７は、ウォッチドッグタイマＩＣ８１をディスクリート回路にて実現し、充電許可・停止回路８２を、コンバータ３から電池パック２０側への充電用直流電源の通電経路（電力出力経路）を導通・遮断する構成にて実現したものである。

即ち、図７のウォッチドッグタイマＩＣ８１では、マイコン７からウォッチドッグパルス（ハイレベル）が入力されると、コンデンサＣ２１及びコンデンサＣ２２が充電される。ウォッチドッグパルスがローレベルになると、コンデンサＣ２１の充電電荷はダイオードＤ１１及びマイコン７内の回路（グランド）を介して放電されるが、コンデンサＣ２２の充電電荷の放電はダイオードＤ１２により阻止され、その充電電荷は保持される。但し、抵抗Ｒ２１を介して、少しずつではあるが放電される。しかし、その放電されるペースよりも、ウォッチドッグパルスによって充電されるペースの方がはるかに大きいため、ウォッチドッグパルスが出力される毎にコンデンサＣ２１の充電電圧は徐々に上昇していき、やがてＦＥＴ８６をオンさせる。

ＦＥＴ８６は、ソースがグランドラインに接続されており、ドレインは、充電許可・停止回路８２内のリレーコイルＬ１１を介して制御用電源Ｖｃｂに接続されている。また、充電許可・停止回路８２において、リレー接点（ａ接点）８７は、コンバータ３からの充電用直流電源の出力通電経路（正極側の通電経路）上に挿入されている。

そのため、マイコン７が正常に動作し、マイコン７からウォッチドッグタイマＩＣ８１へウォッチドッグパルスが正常に入力されているときは、ウォッチドッグタイマＩＣ８１においてＦＥＴ８６がオンし、リレーコイルＬ１１が導通してリレー接点８７がオンする。そのため、充電用直流電源が電池パック２０側へ供給されるようになる。

一方、マイコン７に異常が生じ、マイコン７からウォッチドッグパルスが正常に入力されなくなると、ウォッチドッグタイマＩＣ８１のＦＥＴ８６はオフし、リレーコイルＬ１１に電流が流れなくなって、リレー接点８７はオフする。そのため、コンバータ３から電池パック２０側への充電用直流電源の出力は強制的に遮断される。

第２実施形態における電池パック７３についても、ウォッチドッグタイマＩＣ７２を図７のウォッチドッグタイマＩＣ８１にて構成すると共に、充電許可・停止回路５３を図７の充電許可・停止回路８２にて構成するようにしてもよい。

また、図７に示した例では、充電許可・停止回路８２を、コンバータ３の出力側の通電経路に設けたが、これに限らず、コンバータ３の入力側の通電経路に設け、外部入力電源がコンバータ３に入力（トランスＴ１に入力）されるのを導通・遮断するようにしてもよい。

また、充電器内において、第１実施形態で示した充電許可・停止回路５を設けると共に、図７に示した充電許可・停止回路８２をも設けるようにしてもよい。このようにすれば、マイコン７の異常時、スイッチングＩＣ４によるスイッチングＦＥＴ３１のオン・オフ制御が強制的に無効化されてスイッチングＦＥＴ３１がオフ状態にされるだけでなく、シガープラグ１５からコンバータ３を介して充電側コネクタ１１へ至るいわゆる充電用電力の通電経路をも遮断でき、充電の強制停止をさらに確実に行うことができる。

実施形態の充電システムを構成する充電器及び電池パックの斜視図である。 第１実施形態の充電システムを表す電気回路図である。 マイコンから出力されるウォッチドッグパルスを表す説明図であり、（ａ）はマイコン正常時のウォッチドッグパルス例、（ｂ）はマイコン異常時のウォッチドッグパルス例である。 第１実施形態のマイコンで実行される充電制御処理を表すフローチャートである。 第１実施形態のウォッチドッグタイマＩＣで実行されるマイコン監視処理を表すフローチャートである。 第２実施形態の充電システムを表すブロック図である。 ウォッチドッグタイマ回路及び充電許可・停止回路の変形例を表す説明図である。

符号の説明

１，５０…充電システム、２…ＤＣ電源、３，６１…コンバータ、４…スイッチングＩＣ、５，５３，６５，８２…充電許可・停止回路、６…スイッチングＩＣ制御回路、７，７１…マイコン、８，８１…ウォッチドッグタイマＩＣ、９…定電圧電源回路、１０，６０…充電器、１１…充電側コネクタ、１２…充電側装着部、１３…表示部、１４…電源コード、１５…シガープラグ、２０，７３…電池パック、２１…電池側コネクタ、２２…電池側装着部、２３…２次電池、２６…電池側正極端子、２７…電池側負極端子、３１…スイッチングＦＥＴ、３２…一次巻線、３３…二次巻線、３４…プラグ側正極端子、３５…プラグ側負極端子、３６…充電側正極端子、３７…充電側負極端子、４１…車両側正極端子、４２…車両側負極端子、５１…交流電源、６２…入力整流・平滑回路、６３…電力変換回路、６４…出力平滑回路、８６…ＦＥＴ、８７…リレー接点、Ｌ１１…リレーコイル、Ｔ１…トランス

Claims (8)

1. 外部入力電源を、２次電池を充電するための所定電圧の充電用直流電源に変換して出力する電力変換手段と、
   前記電力変換手段による前記充電用直流電源への変換を制御する変換制御手段と、
   前記変換制御手段へ当該変換制御手段の動作を実行または停止させるための充電制御信号を出力することによって当該変換制御手段の動作を制御し、且つ、前記電力変換手段からの前記充電用直流電源の出力を許可又は停止させるための補助制御信号および自身の動作状態を示す状態信号を出力する主制御手段と、
   前記主制御手段から出力される前記状態信号に基づいて、該主制御手段が正常に動作しているか否かを判断する監視手段と、
   前記主制御手段から入力される前記補助制御信号が前記充電用直流電源の出力停止を示す信号である場合には前記変換制御手段の動作状態にかかわらず前記電力変換手段からの前記充電用直流電源の出力を停止させ、前記監視手段により前記主制御手段が正常に動作していないと判断されたときは前記変換制御手段の動作状態および前記補助制御信号の内容にかかわらず前記電力変換手段からの前記充電用直流電源の出力を停止させる停止手段と、
   を備えたことを特徴とする充電装置。
2. 請求項１に記載の充電装置であって、
   前記電力変換手段は、
   前記外部入力電源を所定電圧の交流電力に変圧する変圧器と、
   前記変圧器による変圧後の交流電力を平滑化することにより前記充電用直流電源を生成する出力平滑回路と、
   を有し、
   前記停止手段は、前記外部入力電源から前記変圧器及び前記出力平滑回路を介して前記２次電池側へ至る通電経路上に設けられ、前記監視手段により前記主制御手段が正常に動作していないと判断されたときに該通電経路を遮断する
   ことを特徴とする充電装置。
3. 請求項１に記載の充電装置であって、
   前記電力変換手段は、
   前記外部入力電源に基づく直流電源が一次巻線に入力される変圧器と、
   前記直流電源から前記一次巻線に至る通電経路に設けられ、該通電経路を導通・遮断するためのスイッチング素子と、
   前記変圧器の二次巻線に発生した交流電力を平滑化することにより前記充電用直流電源を生成する出力平滑回路と、
   を有し、
   前記変換制御手段は、前記スイッチング素子のオン・オフを制御することにより、前記変圧器の二次巻線に交流電力を発生させ、
   前記停止手段は、前記監視手段により前記主制御手段が正常に動作していないと判断されたとき、前記スイッチング素子を強制的にオフさせる
   ことを特徴とする充電装置。
4. 請求項１〜３いずれかに記載の充電装置であって、
   前記主制御手段は、自身の動作中、前記状態信号として予め設定した周期のパルス信号を出力するよう構成されており、
   前記監視手段は、前記主制御手段から前記パルス信号が正常に出力されているか否かを判断することにより、該主制御手段が正常に動作しているか否かを判断する
   ことを特徴とする充電装置。
5. 請求項１〜４いずれかに記載の充電装置であって、
   前記主制御手段はマイクロコンピュータであり、
   前記監視手段により前記マイクロコンピュータが正常に動作していないと判断されたときに該マイクロコンピュータへリセット信号を出力することにより該マイクロコンピュータを初期化させるリセット信号出力手段を備える
   ことを特徴とする充電装置。
6. 充電システムであって、
   ２次電池を充電するための所定電圧の充電用直流電源を出力する充電装置と、
   前記充電装置からの前記充電用直流電源により内部の２次電池が充電される電池パックと、
   を備え、
   前記電池パックは、
   前記２次電池の状態を監視すると共に、自身の動作状態を示す電池側状態信号を出力する電池側主制御手段と、
   前記電池側主制御手段から出力される前記電池側状態信号に基づいて、該電池側主制御手段が正常に動作しているか否かを判断し、該電池側主制御手段が正常に動作していないと判断したときに前記充電用直流電源の出力を停止させるための停止要求信号を前記充電装置へ出力する電池側監視手段と、
   を備え、
   前記充電装置は、
   外部入力電源を前記充電用直流電源に変換して出力する電力変換手段と、
   前記電力変換手段による前記充電用直流電源への変換を制御する変換制御手段と、
   前記変換制御手段へ当該変換制御手段の動作を実行または停止させるための充電制御信号を出力することによって当該変換制御手段の動作を制御し、且つ、前記電力変換手段からの前記充電用直流電源の出力を許可又は停止させるための補助制御信号および自身の動作状態を示す状態信号を出力する充電側主制御手段と、
   前記充電側主制御手段から出力される前記状態信号に基づいて、該充電側主制御手段が正常に動作しているか否かを判断する充電側監視手段と、
   前記充電側主制御手段から入力される前記補助制御信号が前記充電用直流電源の出力停止を示す信号である場合には前記変換制御手段の動作状態にかかわらず前記電力変換手段からの前記充電用直流電源の出力を停止させ、前記充電側監視手段により前記充電側主制御手段が正常に動作していないと判断されたとき若しくは前記電池パックから前記停止要求信号が入力されたときは、前記変換制御手段の動作状態および前記補助制御信号の内容にかかわらず前記電力変換手段からの前記充電用直流電源の出力を停止させる充電側停止手段と、
   を備えていることを特徴とする充電システム。
7. 請求項６に記載の充電システムであって、
   前記電池パックは、前記電池側監視手段により前記電池側主制御手段が正常に動作していないと判断されたときに前記２次電池の充電を停止させる電池側停止手段を備えている
   ことを特徴とする充電システム。
8. 請求項６又は請求項７に記載の充電システムを構成する充電装置。

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