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CN107148714A - 充电装置 - Google Patents

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CN107148714A
CN107148714A CN201580058778.0A CN201580058778A CN107148714A CN 107148714 A CN107148714 A CN 107148714A CN 201580058778 A CN201580058778 A CN 201580058778A CN 107148714 A CN107148714 A CN 107148714A
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charging device
shell
cooling fan
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CN201580058778.0A
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并木政树
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Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明提供一种充电装置。该充电装置为了缩短充电时的待机时间，能装卸形成有通气孔(2b)的电池组(2)，具有：控制基板(5)；收纳该控制基板，形成有能与该通气孔对置地设置的通风孔(3a)的外壳(3)；设于该外壳且能相对于该控制基板和该通风孔通风，并且即使在未安装该电池组时也能运转的冷却扇(6)。

Description

充电装置
技术领域
本发明涉及充电装置，尤其涉及用于对用作各种设备、工具等(以下称为“电动工具”)的电源的电池组进行充电的充电装置。
背景技术
近年来，将内置了锂离子电池的各种电池组用作无线电设备的电源。锂离子电池适于用作电动工具那样的高负荷设备的电源。在对这种电池组进行充电时，电池组的发热变大，因此，提出了在充电装置上设置冷却扇，有效地对电池组进行冷却的技术(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-117052号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在上述现有技术中，能进行与电池组的状态相应的有效的冷却。但是，在进行电池组的充电时，充电装置的基板、元件等的发热也变大，在充电结束后，需要对高温的基板、元件等进行自然冷却。因此，在连续地对多个电池组进行充电时(以下为连结充电)，用于冷却充电装置的基板、元件等内部部件冷却的时间(以下为待机时间)变长。
本发明是为了解决上述的现有技术的问题点而进行的，其课题在于有效地冷却充电装置的内部部件。
用于解决课题的方法
为了解决上述课题，本发明提供一种充电装置，其具有能装卸电池组的外壳、设于外壳且即使在未安装电池组时也能以在外壳内产生冷却风的方式运转的冷却扇。
根据上述结构，即使在未安装电池组的情况下，也能有效地冷却外壳内的部件。
优选上述充电装置的外壳收纳控制电池组的充电的控制基板，并且具有在安装电池组时能与设于该电池组的通气孔对置地设置的通风孔，能利用由冷却扇产生的冷却风冷却电池组以及控制基板的至少一方。
根据上述结构，能为对控制基板和电池组的至少一方进行冷却的充电装置。因此，不仅电池组，还能迅速地进行控制基板以及外壳内部的冷却。另外，即使在非安装时也进行控制基板的冷却，因此能有效地进行充电后的控制基板的冷却。尤其在连续地对多个电池组进行充电的情况下(连结充电)、在由大电流对电池组进行了充电后进行充电的情况下，能通过缩短为了冷却充电装置的部件而花费的时间(待机时间)，缩短电池组的充电时间。另外，能抑制充电装置内的部件温度，实现装置的长寿命化。
上述充电装置还具备能开闭该通风孔的开闭装置，该开闭装置在安装该电池组时打开该通风孔，在未安装该电池组时关闭该通风孔。
根据这种结构，在未安装电池组的情况下，能防止通过通风孔的空气的流出流入。因此，能有效地进行控制基板以及外壳内部的冷却，尤其能通过在连结充电中缩短待机时间，能进行电池组的充电时间的缩短。
还具备能开闭该通风孔的开闭装置，优选该开闭装置在安装该电池组时，若该电池组的内部的温度变高，则打开该通风孔，若该电池组的内部的温度下降，则关闭该通风孔。
或者，优选该开闭装置由双金属形成。
根据这种结构，能根据电池组的温度进行电池组的冷却。另外，在电池组的温度低的情况下，能重点地冷却控制基板以及外壳内部。因此，能有效地进行控制基板以及充电装置内部的冷却，尤其通过在连结充电中缩短待机时间，能缩短电池组的充电时间。
还具备检测该外壳内部的温度的温度检测机构，优选根据该外壳内部的温度控制该冷却扇的旋转速度。
根据上述结构，能根据充电器内部的温度进行电池组的冷却。另外，即使在未安装电池组时，也能进行根据充电器内部的温度的冷却的控制。因此，能有效地进行控制基板以及外壳内部的冷却，尤其能在连结充电中缩短待机时间，缩短电池组的充电时间。
若该外壳内部的温度为预定的温度以下，则优选停止该冷却扇。
根据上述结构，能使冷却扇运转至外壳内部的温度为预定的温度以下，若为预定的温度以下则停止，因此能有效地进行冷却。
还具备检测该电池组内部的温度的电池温度检测机构，优选根据该电池组内部的温度控制该冷却扇的旋转速度。
根据上述结构，根据电池组内部的温度使冷却扇的旋转速度升降，因此，能有效地进行冷却。
优选还具备显示该外壳内部或该电池组内部的温度状态的显示部。
根据上述结构，能通过显示部显示温度状态，用户判断是否能充电。
发明效果
如上所述，根据本发明，能提供能有效地冷却充电装置的内部部件的充电装置。
附图说明
图1是利用本发明的实施方式的充电装置的剖视图。
图2是利用本发明的实施方式的充电装置，(a)是充电装置进行充电的电池组安装时的剖视图，(b)是电池组非安装时的剖视图。
图3是表示利用本发明的实施方式的充电装置的冷却扇的冷却扇的旋转速度和电池的安装以及温度、控制基板的温度的关系的表。
图4是表示利用本发明的实施方式的充电装置的LED显示部的显示和控制基板的温度的关系的表。
图5是利用本发明的变形例的充电装置的剖视图。
图6是利用本发明的变形例的充电装置和充电装置进行充电的电池组的安装时剖视图，(a)是电池组内部为高温状态的剖视图，(b)是电池组内部不是高温状态的剖视图。
具体实施方式
下面，参照图1至图4说明本发明的第一实施方式的充电装置1和利用充电装置1充电的电池组2。
作为本发明的第一实施方式的充电装置1如图1及图2所示，是用于对电池组2进行充电的装置。充电装置1的机箱由通过具有电绝缘性的树脂材料构成的外壳3构成。
将图1中的纸面左右方向称为充电装置1的前后方向。另外，将纸面上下方向作为充电装置1的上下方向，将纸面正交方向定义为充电装置1的左右方向。
图2(a)表示电池组2。电池组2能用于电动工具(未图示)。另外，能在充电装置1上装卸，通过将电池组2在外壳3的上面沿大致前后方向滑动，安装于充电装置1。电池组2具有作为锂离子二次电池的电池22、监视过充电、过电流等的产生的保护IC(未图示)、检测电池组2的内部的温度且向保护IC输出的电池侧热敏电阻21、构成整体的外壳且收纳电池22的电池壳体25以及与保护IC电连接且在向充电装置1安装时进行与充电装置1、电动工具的电连接的电池端子部26。另外，在电池壳体25上形成能进行与电池组2内部的冷却风的移动的通气孔2a、2b。在本实施方式中，通气孔2a起到吸入冷却风的作用，通气孔2b起到排出冷却风的作用。
外壳3在其内部收纳控制基板5、冷却扇6、热敏电阻11以及LED显示部8。在外壳3的上面形成上面通风孔3a，在前侧面形成前面通风孔3b，在后侧面形成后面通风孔3c。上面通风孔3a形成于在将电池组2安装于外壳3时，与通气孔2b对置的位置。在外壳3的上面配置能与电池端子部26连接的端子部7。罩9以覆盖端子部7以及上面通风孔3a的上部的方式位于外壳3的上面。
冷却扇6与控制基板5电连接，从控制基板5接受电力的供给而运转，起到使冷却风通过外壳3内部以及电池壳体25内部，并进行冷却的效果。
热敏电阻11检测外壳3内部的温度，并将温度信息作为电信号向控制基板5输出。另外，在本实施方式中，热敏电阻11设在控制基板5上，检测控制基板5上的发热部件的温度。这是因为，即使在构成充电装置1的部件中，控制基板也是主要的发热源。
LED显示部8与控制基板5电连接，显示外壳3内部的温度信息等。例如LED显示部8通过使用从LED产生的光的颜色、闪烁等，向用户表示控制基板5的温度状态、是否是能充电的状态。例如，是在高温待机时使红色闪烁，在能充电的情况下使绿色亮灯等的方法。
罩9具有侧视大致矩形的形状。罩9具备弹簧10，罩9的后下端通过弹簧10与外壳3的上面链接。详细地说，罩9的后下端部卡定在弹簧10的前端部，弹簧10的后端部卡定在外壳3的内部。另外，弹簧10向后方对罩9加力。罩9和弹簧10相当于本发明的开闭装置。
在未安装电池组2时，罩9以利用弹簧10的作用力覆盖上面通风孔3a的上面并封闭的方式配置(图2(b))。
在安装电池组2时，通过电池组2按压罩9的后面，罩9在外壳3的上面克服弹簧10的作用力而滑动，移动到打开上面通风孔3a的位置(图2(a))。此时，通过电池端子部26与端子部7互相接触而电连接。另外，形成上面通风孔3a与通气孔2b对置，从电池壳体25内部到达外壳3内部的冷却风的通道。
控制基板5设置在外壳3的底部，与端子部7电连接。控制基板5还通过端子部7以及电池端子部26与电池组2电连接。另外，控制基板5具备控制充电装置1的各部件的控制电路5A。
控制电路5A进行LED显示部8的控制。另外，控制电路5A通过基于热敏电阻11、21检测出的温度信息控制冷却扇6的动作，还控制充电装置1以及电池组2的温度。冷却扇6的动作详细后述。另外，控制电路5A通过电池组2的保护IC获取温度信息、电池种类信息以及与是否产生过充电和过电流相关的信号，基于这些信号控制充电电流。
控制电路5A基于热敏电阻11检测出的控制基板5的温度和是否安装电池组2以及电池组2的温度信息控制冷却扇6的旋转速度。图3表示说明冷却扇6的控制的表。图3的列方向表示控制基板5的温度状态，行方向表示电池组2的安装状态以及电池组2的温度状态。与这些状态分别对应，如图3所示决定冷却扇6的旋转速度。
即，在电池组2是高温的状态下，控制电路5A提高冷却扇6的旋转速度，提早进行电池组2的冷却。另一方面，在控制基板5是高温的情况下，也以提高冷却扇6的旋转速度，迅速地进行控制基板5的冷却的方式进行控制。尤其在本发明中，即使是未安装电池组2时，也根据控制基板5的温度控制冷却扇6的运转和旋转速度。在控制基板5的温度高温且需要迅速的冷却的情况下，控制基板5A使冷却扇6的旋转高速。另外，在控制基板5的温度未到达高温但需要冷却的情况下，控制电路5A使冷却扇6的旋转为中速。在不需要冷却的情况下，控制电路5A使冷却扇6的旋转停止。另外，在基板常温的情况下未限于中速，也可以为低速，或根据温度，如果1～29摄氏度则停止或为低速、如果为30～39度则为中速。
接着，图4表示LED显示部8的显示和控制基板5的温度的对应。LED显示部8根据控制基板5的温度状态改变其显示。例如，在控制基板5为高温(在本实施方式中为40摄氏度以上)的情况下，为了保护部件，为无法开始充电的高温待机状态。在该情况下，LED显示部8例如通过以红色闪烁表示是高温待机状态，能向用户告知充电装置1内部的状态。另外，在未安装电池组2，控制基板是常温(超过0摄氏度且小于40度)、低温(0摄氏度以下)的情况下，例如通过以绿色亮灯表示能充电。在安装电池组2，控制基板是常温(超过0摄氏度且小于40度)、低温(0摄氏度以下)的情况下，利用通过以橙色亮灯表示是充电中。用户通过观察这些显示，能了解充电装置1的状态。
对冷却时的动作进行说明。图2(a)、(b)将冷却风通过的样子表示为箭头。如图2(a)所示，若在安装了电池组2的状态下，冷却扇6进行运转，则冷却风从通气孔2a通过电池壳体25内部，并通过通气孔2b和上面通风孔3a到达外壳3内部。在冷却风通过电池壳体25内部时，冷却风通过电池22等内部部件的周围，因此，能冷却这些部件。冷却风之后通过冷却扇6从后面通风孔3c向外部排出。
另外，在外壳3内部形成其他冷却风的通道。如图2(a)所示，若冷却扇6进行运转，则形成从前面通风孔3b到达后面通风孔3c的冷却风的通道。冷却风一边冷却控制基板5等部件一边通过外壳3的内部，通过后面通风孔3c向外部排出。
若从外壳3卸下电池组2，则如图2(b)所示，上面通风孔3a由罩9封闭。此时，残留从前面通风孔3b到达后面通风孔3c的、通过外壳3内部的冷却风的通道。即使在卸下了电池组2的情况下，控制基板5也基于热敏电阻11检测出的温度使冷却扇6运转，能进行控制基板5以及外壳3内部的冷却。
如上所述，根据本发明，能成为冷却控制基板5以及外壳3内部和电池组2双方的充电装置1。因此，不仅能进行电池组2，还能迅速地进行控制基板5以及外壳3内部的冷却。另外，即使在未安装电池组2时也进行控制基板5的冷却，因此，能有效地进行充电后的控制基板5的冷却。尤其在连续地对多个电池组2进行充电的情况下(连结充电)，通过缩短为了冷却处于高温待机状态的充电装置1的内部部件而花费的时间(待机时间)，能缩短电池组2的充电时间。另外，能抑制充电装置1内的部件温度且实现装置的长寿命化。
另外，由于罩9进行上面通风孔3a的开闭，因此在未安装电池组2的情况下，能防止冷风风通过上面通风孔3a的流入流出。因此，能根据电池组2的安装状态改变冷却风的通道。因此，能有效地进行控制基板5以及外壳3内部的冷却，能缩短连结充电的待机时间。另外，由于利用罩9关闭上面通风孔3a，因此，也能防止粉尘等从上方进入外壳3内。
在本发明中，控制基板5基于热敏电阻11的检测温度进行冷却扇6的控制。因此，能根据充电装置1内部的温度进行电池组2的冷却。另外，即使在未安装电池组2时，也能进行根据控制基板5(外壳3内部)的温度的冷却的控制。因此，能缩短连结充电的待机时间。
另外，在本发明中，如图3所示，使冷却扇6运转至控制基板5的温度为预定的温度以下，若为预定的温度以下则停止，因此，既能节约冷却所需的电力又能有效进行控制基板5的冷却。另外，根据电池组2内部的温度使冷却扇6的旋转速度升降，因此，能有效地进行电池组2的冷却。
以上，基于实施方式说明了本发明。本实施方式是示例，本领域技术人员当然能理解能进行这些各结构要素的组合等多种变形例、以及这些的变形例也属于本发明的范围。
在本实施方式中，冷却扇6以从前面通风孔3b及上面通气孔3a吸气，从后面通气孔3c排气的方式引导冷却风，但本发明未限定于该方式。也可以与本实施方式相反，以从后面通气孔3c吸气，从前面通气孔3b以及上面通气孔3a排气的方式使冷却扇6运转。即使在该情况下，也能得到与本实施方式相同的效果。另外，冷却扇6不仅可以使用轴流扇，还能使用热风扇等其他种类。
在本实施方式中，作为开闭装置的罩9和弹簧10以根据电池组2的装卸进行上面通风孔3a的开闭的方式起作用。但是，本发明未限定于该方式。例如，代替罩9和弹簧10，设置根据电池组2内部的温度进行开闭那样的开闭装置的结构也是本发明的范围内。
<变形例>
以下使用图5及图6说明本发明的变形例的充电装置101。在本实施方式中，作为开闭装置的一例使用了罩9和弹簧10，但在本变形例中，代替罩9和弹簧10使用罩109。另外，在本变形例中，罩109以外的部件与本实施方式相同。在这些部件上标注与本实施方式相同的符号，省略说明。
罩109是由双金属构成的板状的部件，前端部固定在外壳3上。另外，罩109以在常温及低温下覆盖上面通风孔3a的下部并进行封闭的方式设置(图5)。详细地说，罩109具有对线膨胀系数不同的两种板状的金属进行表背贴合而成的结构。为在罩109的上面侧使用线膨胀系数大的金属材料，在下面侧使用线膨胀系数小的金属材料的结构。
若安装电池组2，则罩109通过通气孔2b与电池组2内部的空气接触。在电池组2是非安装或电池组2内部的温度是常温或低温的情况下，上面通风孔3a继续由罩109封闭的状态(图5及图6(b))。
在电池组2内部的温度是高温的情况下，与电池组2内部的高温的空气接触了的罩109如图6(a)所示，以向下方弯曲的方式变形。详细地说，通过构成上面的线膨胀系数相对大的板材比构成下面的板材大地膨胀，罩109向下方弯曲。通过罩109向下方弯曲，打开上面通风孔3a。通过打开上面通风孔3a，电池组2内部和外壳3的内部通过通气孔2b及上面通风孔3a连通。通过电池组2内部和外壳3内部连通，形成从电池组2向外壳3连接的冷却风的通道。
根据本变形例的结构，能为根据电池组2内部的温度进行上面通风孔3a的开闭的开闭装置。根据这种结构，在未安装电池组2时、或电磁组2内部的温度是常温或低温的情况下，将冷却风的通道仅限定于外壳3的内部，能重点地冷却控制基板5及外壳3内部。另外，在电池组2内部的温度是高温的情况下，也通过使冷却风通过电池组2，不仅冷却控制基板5及外壳3内部，也能进行电池组2的冷却。
通过这种结构，能提供能根据是否安装电池组2以及内部温度有效地冷却成为高温的部位及部件的充电装置101。
作为又一变形例，也能为代替罩9、109，组合了能覆盖上面通风孔3a的部件和进行该部件的移动的马达的开闭装置。在该情况下，通过控制基板5根据热敏电阻11、21的温度控制开闭装置，控制上面通风孔3a的开闭。即使根据这种结构，也能为能根据是否安装电池组2以及内部温度有效地冷却成为高温的部位及部件的充电装置1。
在本实施方式及变形例中，示例了能安装一个电池组2的充电装置1、101，但本发明未限定于该方式。也能为分别在多个外壳3上配置上面通风孔3a、开闭装置、端子部7等，能同时安装多个电池组2的充电装置1。即使在该情况下，也为利用开闭装置只封闭多个通风孔中的安装了电池组2的通风孔的结构，能得到与本实施方式相同的效果。或者，能为仅相对于在安装状态下内部为高温的电池组2，使用开闭装置打开通风孔的结构，能得到与变形例相同的效果。
在本实施方式及变形例中，在控制基板5上配置了热敏电阻11，但本发明并未限定于该方式。例如，为了检测外壳3内部的温度，也能将热敏电阻11配置在其他部件的附近。
在本实施方式及变形例中，使与高温、常温及低温的定义相关的阈值为40摄氏度及0摄氏度。但是，本发明并未限定于该方式。鉴于构成电池组及充电装置的部件的性质，适当改变高温、常温及低温的定义。
在本实施方式及变形例中，为作为LED显示部8显示的外壳3内部的温度状态，显示高温待机状态、能充电等的结构，但本发明并未限定于该方式。例如，也可以为设置液晶的显示部且显示温度值其本身的结构。
在本实施方式及变形例中，电池22为锂离子电池，但本发明并未限定于此。本发明的电池包括锂离子电池单元、氢氧化镍电池单元、锂离子聚合物电池单元、镍铬电池单元等。
符号说明
1—充电装置，2—电池组，3—外壳，5—控制基板，6—冷却扇，7—端子部，8—显示部，9—罩，10—弹簧，11—热敏电阻。

Claims (10)

1.一种充电装置，其特征在于，
具有：
能装卸电池组的外壳；以及
冷却扇，其设于该外壳，即使在未安装该电池组时也能以在该外壳内产生冷却风的方式运转。
2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，
该外壳收纳控制该电池组的充电的控制基板，并且具有在安装了该电池组时能与设于该电池组的通气孔对置地设置的通风孔，
能利用由该冷却扇产生的该冷却风冷却该电池组以及该控制基板的至少一方。
3.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，
还具备能开闭该通风孔的开闭装置，
该开闭装置在安装该电池组时打开该通风孔，在未安装该电池组时关闭该通风孔。
4.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，
还具备能开闭该通风孔的开闭装置，
在安装该电池组时，若该电池组的内部的温度变高，则该开闭装置打开该通风孔，若该电池组的内部的温度下降，则该开闭装置关闭该通风孔。
5.根据权利要求4所述的充电装置，其特征在于，
该开闭装置由双金属形成。
6.根据权利要求1～5任一项所述的充电装置，其特征在于，
还具备检测该外壳的内部的温度的温度检测机构，
根据该外壳的内部的温度控制该冷却扇的旋转速度。
7.根据权利要求6所述的充电装置，其特征在于，
若该外壳的内部的温度为预定的温度以下，则停止该冷却扇。
8.根据权利要求1～7任一项所述的充电装置，其特征在于，
还具备检测该电池组的内部的温度的电池温度检测机构，
根据该电池组的内部的温度控制该冷却扇的旋转速度。
9.根据权利要求6～8任一项所述的充电装置，其特征在于，
还具备显示该外壳的内部或该电池组的内部的温度状态的显示部。
10.一种充电装置，其特征在于，
具有：
外壳，其收纳控制电池组的充电的控制基板，并且能装卸该电池组；以及
冷却扇，其收纳于该外壳的内部，由该控制基板驱动，
该冷却扇在将该电池组从该外壳卸下后也由该控制基板驱动。
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