JP2002034173A

JP2002034173A - 充電システム

Info

Publication number: JP2002034173A
Application number: JP2000215439A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Hashimoto; 裕一朗橋本; Toshinori Fukazawa; 敏則深澤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2000-07-17
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】被給電機器に負荷電流を供給した状態でも、簡
単な構成で安全に二次電池を充電できる充電システムを
提供する。【解決手段】電源端子１に外部から供給される電流は、
リミッタ３により一定の大きさに制限され、電流調整素
子４、充電電流検出部６を介して、二次電池７に供給さ
れる。充電制御部５には、外部供給充電電流検出信号１
１、電池電圧検出信号１２、及び電圧設定部８の設定電
圧信号１３が入力され、これらの信号に基づいて、電流
調整素子を制御することによって外部供給充電電流Ｉａ
が制御される。電圧設定部８は、被給電機器２０の被動
作時には、第1設定部１４から二次電池７の満充電電圧
値を出力し、動作時には、第２設定部１５から満充電電
圧値より低い電圧値を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電端末等の被
給電機器に負荷電流を供給したまま二次電池の充電が可
能な充電システムに関する。特に、リチウム二次電池の
充電に適用して効果的な充電システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】二次電池の充電システムとして、充電初
期は、一定電流で充電し、充電終期は、電池電圧が設定
電圧になるように充電電流を制御し、充電電流が所定の
小電流になったとき充電を終了するものが知られてい
る。

【０００３】このような充電システムの一例の概略構成
を図６に示す。電源端子１に外部から供給される電流
は、リミッタ３により一定の大きさに制限され、電流調
整素子４、充電電流検出部６を介して、二次電池７に供
給される。充電制御部５には、外部供給充電電流検出信
号１１、電池電圧検出信号１２、及び電圧設定部９の設
定電圧信号１３が入力され、これらの信号に基づいて、
電流調整素子を制御することによって外部供給充電電流
Ｉａが制御される。なお、２は、接地端子である。

【０００４】また、最近は、被給電機器２０を使用しな
がら二次電池７の充電が行われることも多くなり、その
場合、電源端子１に外部から供給される外部供給充電電
流Ｉａは、二次電池７だけでなく被給電機器２０にも供
給される。

【０００５】このような充電システムの作用を、充電特
性図を用いて説明する。図７は、被給電機器２０が非動
作時の場合の充電特性を示す。電源端子１を外部電源
（図示せず。）に接続して二次電池７の充電を開始する
と、電池電圧Ｅは、設定電圧Ｅｓより小さいので、充電
制御部５は、電流調整素子４をフルに導通させる。した
がって、外部供給充電電流Ｉａはリミッタ３で制限され
た電流値Ｉｓとなり、被給電機器２０に負荷電流Ｉｂは
０とみなせるので、二次電池７の充電は電流値Ｉｓの定
電流充電となる。時点ｔ₁で電池電圧Ｅが設定電圧Ｅｓ
に近づくと、充電制御部５は電池電圧Ｅと設定電圧Ｅｓ
との差に基づいて電流制御素子４を導通させるので、外
部供給充電電流Ｉａは徐々に減少する。そして、時点ｔ
₂で外部供給充電電流Ｉａが予め設定された充電終了判
別値Ｉｆに達すると、充電制御部５は電流調整素子４を
オフにし、充電を終了する。なお、設定電圧値Ｅｓ、制
限電流値Ｉｓ、充電終了判別値Ｉｆは、使用する二次電
池に応じて設定されるが、設定電圧値Ｅｓは、通常二次
電池７の満充電電圧値に設定される。

【０００６】図８は、被給電機器２０が動作時の場合の
充電特性を示す。被給電機器２０を使用時に電源端子１
を外部電源に接続して二次電池７の充電を開始すると、
図７と同様電流調整素子４がフルに導通するが、被給電
機器２０に負荷電流Ｉｂが供給されるため、二次電池７
に供給される充電電流Ｉｃは、Ｉｃ＝Ｉａ−Ｉｂとな
る。時点ｔ₃で電池電圧Ｅが設定電圧Ｅｓに近づくと、
充電制御部５は電池電圧Ｅと設定電圧Ｅｓとの差に基づ
いて電流制御素子４を導通させるので、外部供給充電電
流Ｉａは徐々に減少する。しかし、被給電機器に電流Ｉ
ｂが供給されたままなので、外部供給充電電流Ｉａは充
電終了判別値Ｉｆに達せず、充電が継続されることにな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の充電
システムでは、被給電機器に負荷電流を供給した状態で
充電を行う場合、満充電に達した後も充電を継続するた
め、過充電となってしまい、二次電池の破壊や短寿命化
を招くという問題があった。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するものであ
り、被給電機器に負荷電流を供給した状態でも、安全に
二次電池を充電できる充電システムを提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の充電システム
は、外部から供給される電流を制御する電流調節部と、
前記供給される電流の大きさを検出する電流検出部と、
前記二次電池の充電電圧の大きさを検出する電圧検出部
と、前記二次電池の充電電圧の大きさを設定する電圧設
定部と、前記電流検出部の電流検出信号と、前記電圧検
出部の電圧検出信号と、前記電圧設定部の電圧設定値と
に基づいて、前記電流調節手段に対する制御信号を出力
する充電制御部とを有し、前記充電制御部は、前記電圧
検出信号が前記電圧設定値近傍に達するまでは一定電流
を供給し、前記電圧設定値近傍に達した後は前記電圧検
出信号と前記電圧設定値との差に対応する電流を供給
し、前記電流検出信号が予め設定した値に達したときに
は前記電流の供給を停止する制御信号を出力するもので
あり、前記電圧設定部は、前記被給電機器への負荷電流
の供給の有無によって、異なる電圧設定値を切り換え出
力するものであって、前記被給電機器への負荷電流供給
時は、より低い電圧設定値を出力するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態
の概略構成を示す図である。図１において、図６の構成
要素と同じものは同じ番号を付与してある。図１の充電
システムは、電圧設定部８が異なる電圧設定値を切り換
え出力する点で図の充電システムと異なる。第１設定部
１４の電圧値は、図６の電圧設定部６と同様二次電池７
の満充電電圧値Ｅｓに設定され、第２設定部１５の電圧
値Ｅｕは、満充電電圧値Ｅｓより所定値低い値に設定さ
れる。どの程度低くするかは、二次電池の種類、被給電
機器２０に平均的に供給される負荷電流の大きさ等によ
って適宜設定されるが、少なくとも被給電機器２０が動
作可能な電圧以上に設定される。被給電機器２０の動作
時は、第２設定部１５の電圧値Ｅｕが充電制御部５に出
力される。設定電圧の切り換えは、被給電機器２０の動
作信号１７、例えば電源スイッチ（図示せず。）の状態
に基づき、スイッチ１６を切り換えることによって行わ
れる。

【００１１】本発明の充電システムの作用を、充電特性
図を用いて説明する。被給電機器２０が非動作時は、電
圧設定部８から電圧設定値としてＥｓが出力される。し
たがって、図７に示す従来のものと同様であるので説明
を省略する。

【００１２】図２は、被給電機器２０が動作時の場合の
充電特性を示す。被給電機器２０を使用時に電源端子１
を外部電源に接続して二次電池７の充電を開始すると、
電圧設定部９から電圧設定値としてＥｕが出力されるの
で、電池電圧Ｅが設定電圧Ｅｓに近づいた時点ｔ₄で、
充電制御部５は電池電圧Ｅと設定電圧Ｅｕとの差に基づ
いた電圧制御に移行するので、外部供給充電電流Ｉａは
徐々に減少する。この場合、被給電機器に負荷電流Ｉｂ
が供給されるたままなので、外部供給充電電流Ｉａは充
電終了判別値Ｉｆに達せず、充電が継続される。しか
し、二次電圧の電圧値が満充電電圧に達していないの
で、二次電池に充電電流Ｉｂが流れ続けても破壊に至っ
たりすることはない。

【００１３】図３は、被給電機器２０を使用時に充電を
開始後、被給電機器２０を非動作とした時の充電特性で
ある。時点ｔ₅で電圧制御に移行後、時点ｔ₆被給電機器
２０が非動作となると、電圧設定部８の出力電圧値はＥ
ｓに切り換わり、時点ｔ₇まで一定電流Ｉｓによって充
電される。そして、時点ｔ₇で再度電圧制御に移行し、
外部供給充電電流Ｉａは徐々に減少する。この場合、負
荷電流Ｉｂは流れていないので、外部供給充電電流Ｉａ
が充電終了判別値Ｉｆに達した時点ｔ₈で、充電制御部
５は充電を終了させる。

【００１４】図４は、被給電機器２０の非動作時に設定
電圧をＥｓとして充電を行っている途中で、被給電機器
２０を動作させた時の充電特性である。時点ｔ₉で被給
電機器２０が動作状態になると、電圧設定部８は設定電
圧をＥｕに切り換える。この時電池電圧ＥがＥｕより大
とすると、充電制御部５により外部供給充電電流Ｉａは
０となる。したがって、被給電機器２０への負荷電流Ｉ
ｂは二次電池から供給されることになり、Ｉｃ＝−Ｉｂ
となる。そして、時点ｔ₁₀で電圧制御に移行し、外部供
給充電電流Ｉａは、Ｉａ＝Ｉｂ＋Ｉｃとなる。図２と同
様、二次電池７には充電電流Ｉｃが流れ続けるが、二次
電池が破壊に至ったりすることはない。

【００１５】本発明の実施の形態の、より詳細な構成図
を図５に示す。図１の構成要素と同じものは同じ番号を
付与してある。図５においてトランジスタ２１は電流調
整素子に対応し、ゲートに加えられる制御信号１０によ
って外部供給充電電流Ｉａの大きさが制御される。抵抗
２２は、外部供給充電電流Ｉａを検出するために設けら
れるものである。増幅器２３は、電池電圧の検出信号を
出力するものであり、スイッチ１６からの設定電圧信号
と増幅器２５で比較される。増幅器２４は、充電終了判
別値Ｉｆを、抵抗２２により電圧変換し、所定の電圧値
ΔＶと比較し、充電を終了させる。増幅器２５、トラン
ジスタ２６及びトランジスタ２７は、充電制御部５を構
成する。破線内の要素は、1チップのＩＣで構成され
る。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、二次電池
の充電時に被給電機器に大きな負荷電流が流れても、充
電電圧が満充電の電圧以下で制御されるため、過充電と
なることを防止でき、二次電池の破壊が防げる。また、
通常ＩＣで構成される電源制御部の構成を変更するだけ
で済むので、設計変更が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の概略構成を示す図

【図２】本発明の実施の形態の充電特性を示す図

【図３】本発明の実施の形態の充電特性を示す図

【図４】本発明の実施の形態の充電特性を示す図

【図５】本発明の実施の形態の詳細な構成を示す図

【図６】従来の充電システムの概略構成を示す図

【図７】従来システムの充電特性を示す図

【図８】従来システムの充電特性を示す図

【符号の説明】

１・・・電源端子２・・・接地端子３・・・リミッタ４・・・電流調整素子５・・・充電制御部６・・・充電電流検出部７・・・二次電池８、９・・・電圧設定部１０・・・基準電源１１・・・外部供給充電電流検出信号１２・・・電池電圧検出信号１３・・・設定電圧信号１４・・・第１設定部１５・・・第２設定部１６・・・スイッチ１７・・・被給電機器の動作信号２０・・・被給電機器Ｉａ・・・外部供給充電電流Ｉｂ・・・負荷電流Ｉｃ・・・二次電池充電電流

フロントページの続きＦターム(参考） 5G003 AA01 BA01 CA03 CA14 CC07 DA18 GA01 5H030 AA03 AS14 AS18 BB02 BB03 BB04 FF42 FF43 FF51

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被給電機器に負荷電流を供給しながら二
次電池の充電が可能な充電システムであって、外部から供給される電流を制御する電流調節部と、前記供給される電流の大きさを検出する電流検出部と、前記二次電池の充電電圧の大きさを検出する電圧検出部
と、前記二次電池の充電電圧の大きさを設定する電圧設定部
と、前記電流検出部の電流検出信号と、前記電圧検出部の電
圧検出信号と、前記電圧設定部の電圧設定値とに基づい
て、前記電流調節手段に対する制御信号を出力する充電
制御部とを有し、前記充電制御部は、前記電圧検出信号が前記電圧設定値
近傍に達するまでは一定電流を供給し、前記電圧設定値
近傍に達した後は前記電圧検出信号と前記電圧設定値と
の差に対応する電流を供給し、前記電流検出信号が予め
設定した値に達したときには前記電流の供給を停止する
制御信号を出力するものであり、前記電圧設定部は、前記被給電機器への負荷電流の供給
の有無によって、異なる電圧設定値を切り換え出力する
ものであって、前記被給電機器への負荷電流供給時は、
より低い電圧設定値を出力するものである充電システ
ム。
【請求項２】請求項１記載の充電システムであって、前記電流調節部は、外部から供給される電流を前記一定
電流に制限するリミッタと、電流調節素子を含む充電シ
ステム。
【請求項３】請求項１又は２記載の充電システムであ
って、前記被給電機器への負荷電流供給時に、前記電圧設定部
が出力する電圧設定値は、変更可能である充電システ
ム。