JP2003164070A

JP2003164070A - 充電器

Info

Publication number: JP2003164070A
Application number: JP2001358696A
Authority: JP
Inventors: Kunihira Miyamoto; 邦開宮本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2003-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、充電回路を内蔵しない安価な電池パ
ックを充電対象としながらも、電気機器に装着された電
池パックと、該電気機器に装着されない予備電池パック
の同時充電が可能な充電器を提供することを目的とす
る。【解決手段】本発明に係る充電器１は、携帯電話機３に
装着された電池パック４ａを充電するための第１給電端
子１２と、予備電池パック４ｂ単体を充電するための第
２給電端子１３と、予備電池パック４ｂの充電制御を行
う充電回路１４と、を有して成り、該充電回路１４への
入力電圧Ｖｃｃに基づいて、予備電池パック４ｂの充電
動作をオン／オフ制御する構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池セルを内
蔵した電池パックを充電する充電器に関するものであ
り、特に、電気機器に装着された電池パックと、該電気
機器に装着されない予備電池パックの同時充電を行う充
電器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の充電器及び周辺機器の一例
を示す概略構成図である。本図（ａ）の充電器１’は、
電気機器３’に装着された電池パック４ａ’を充電する
ものであり、充電中の電気機器３’を保持する置台とし
ての機能を有している。なお、充電器１’はＡＣアダプ
タ２’からの電源供給を受ける受電コネクタ１１と、電
気機器３’への給電を行う給電端子１２と、を有して成
り、受電コネクタ１１と給電端子１２は、内部配線によ
って接続されている。

【０００３】ＡＣアダプタ２’は、充電器１’に電源供
給を行う電源装置であり、交流商用電源を入力とするＡ
Ｃプラグ２１と、該商用電源を所定の直流電源に変換す
る電源回路２２及び定電流定電圧回路２３と、受電コネ
クタ１１に接続されて充電器１’に直流電源を供給する
給電コネクタ２４と、を有して成る。

【０００４】電気機器３’は、給電端子１２に接続され
て充電器１’からの電源供給を受ける受電端子３１と、
電池パック４ａ’の充電動作を制御する充電回路３２
と、を有して成る。充電回路３２は、逆流防止用のダイ
オード３２１と、充電電圧制御用のトランジスタ３２２
と、電池パック４ａ’の充電状態に応じてトランジスタ
３２２のベース電流を制御する内部回路３２３と、を有
して成る。

【０００５】上記構成から成る充電器１’を用いれば、
電気機器３’に装着された電池パック４ａ’を、電気機
器３’から取り外すことなく充電することが可能であ
る。従って、電池パック４ａ’と交換可能な予備電池パ
ック４ｂ’（本図（ｂ））を所有しないのであれば、充
電手段は充電器１’のみで十分事足りる。

【０００６】一方、電池パック４ａ’以外に予備電池パ
ック４ｂ’を所有する場合には、予備電池パック４ｂ’
を充電するために、予備電池パック４ｂ’を単体で充電
可能な充電器５’（本図（ｂ））を別途用いるか、電気
機器３’に予備電池パックを装着した上で充電器１’を
用いねばならなかった。特に、電気機器３’の使用中に
予備電池パック４ｂ’を充電する場合や、電気機器３’
に装着された電池パック４ａ’と予備電池パック４ｂ’
単体を同時に充電する場合には、充電器１’だけでなく
充電器５’が必須であった。

【０００７】本図（ｂ）の充電器５’は、電気機器３’
に装着されていない予備電池パック４ｂ’を単体で充電
するものであり、交流商用電源を入力とするＡＣプラグ
５１と、該商用電源を所定の直流電源に変換する電源回
路５２及び定電流定電圧回路５３と、予備電池パック４
ｂ’の充電動作を制御する充電回路５４と、予備電池パ
ック４ｂ’への給電を行う給電端子５５と、を有して成
る。充電回路５４は、前出の充電回路３２と同一構成で
あり、逆流防止用のダイオード５４１と、充電電圧制御
用のトランジスタ５４２と、予備電池パック４ｂ’の充
電状態に応じてトランジスタ５４２のベース電流を制御
する内部回路５４３と、を有して成る。

【０００８】上記構成から成る充電器５’を用いれば、
予備電池パック４ｂ’をわざわざ電気機器３’に装着す
ることなく単体で充電することが可能である。従って、
電気機器３’の使用中や電池パック４ａ’の充電中で
も、予備電池パック４ｂ’を単体で充電することができ
る。

【０００９】なお、上記した電池パック４ａ’及び予備
電池パック４ｂ’は、充電動作を制御する充電回路を内
蔵せず、二次電池セル４１ａ、４１ｂと、過充電や過放
電を防止する安全回路（不図示）のみを内蔵したタイプ
の電池パックである。また、電池パック４ａ’及び予備
電池パック４ｂ’は、電気機器３’や充電器５’に対し
て容易に着脱可能な構造とされている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】確かに、上記構成から
成る充電器１’、５’を両方所有するのであれば、充電
対象に応じて充電器１’、５’を使い分けたり、電池パ
ック４ａ’と予備電池パック４ｂ’を両方同時に充電し
たりすることができるので、使い勝手がよい。しかしな
がら、充電器１’、５’を両方所有することは、ユーザ
にコスト面での負担を強いるばかりでなく、携帯性の観
点からも非常に不利であった。

【００１１】なお、充電器１’の給電端子１２と並列
に、充電器５’の充電回路５４及び給電端子５５を組み
込むなどして、充電器１’、５’を単純に組み合わせれ
ば、電池パック４ａ’と予備電池パック４ｂ’を両方と
も充電可能な単一充電器の実現は可能である。ただし、
そのような構成から成る充電器では、電池パック４ａ’
と予備電池パック４ｂ’を同時充電する際、ＡＣアダプ
タ２’が電源供給能力を超えて異常な出力変動を生じ、
充電回路３２、５４が誤動作するおそれがあるため、現
実的な構成とは言えなかった。

【００１２】また、図８に示すように、充電回路４２
ａ、４２ｂを内蔵したタイプの電池パック４ａ”、４
ｂ”を充電対象として採用すれば、受電コネクタ１１に
入力された電源を給電端子１２、１３に分岐するだけの
充電器１”で、電池パック４ａ”と予備電池パック４
ｂ”を両方とも充電することが可能である。しかし、充
電回路４２ａ、４２ｂを内蔵した電池パック４ａ”、４
ｂ”は、前述の充電回路を内蔵しない電池パック４
ａ’、４ｂ’に比べて高価であるため、消耗品である電
池パックのランニングコストがかかるという課題があっ
た。

【００１３】本発明は、上記の問題点に鑑み、充電回路
を内蔵しない安価な電池パックを充電対象としながら
も、電気機器に装着された電池パックと、該電気機器に
装着されない予備電池パックの同時充電が可能な充電器
を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る充電器は、充電制御機能を具備しない
二次電池を電気機器に装着した状態で充電するための第
１給電端子と、前記二次電池を前記電気機器に装着しな
い状態で充電するための第２給電端子と、第２給電端子
に接続された二次電池の充電制御を行う充電回路と、を
有して成り、該充電回路への入力電圧に基づいて、第２
給電端子に接続された二次電池の充電動作をオン／オフ
制御する構成としている。

【００１５】なお、上記構成から成る充電器において、
前記充電回路は、該充電回路への入力電圧が第１閾値を
上回ると第２給電端子に接続された二次電池の充電動作
をオンし、第２閾値を下回るとオフする保護回路を有し
て成る構成にするとよい。

【００１６】また、上記構成から成る充電器において、
前記充電回路は、第２給電端子に接続された二次電池へ
の充電電流を、該充電回路に対して電源供給を行う電源
装置の定格出力電流以下に維持する手段を有して成る構
成にするとよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る充電器及び周
辺機器の一実施形態を示す概略構成図であり図２は本発
明に係る充電器及び周辺機器の概略縦断面図である。本
実施形態の充電器１は、携帯電話機３に装着された電池
パック４ａ、及び携帯電話機３に装着されない予備電池
パック４ｂ単体を両方とも充電可能なものであり、充電
中の携帯電話機３及び予備電池パック４ｂを保持する置
台としての機能を有している。

【００１８】充電器１は、ＡＣアダプタ２からの電源供
給を受ける受電コネクタ１１と、携帯電話機３への給電
を行う第１給電端子１２と、予備電池パック４ｂへの給
電を行う第２給電端子１３と、予備電池パック４ｂの充
電動作を制御する充電回路１４と、を有して成る。受電
コネクタ１１に入力されたＡＣアダプタ２の出力電圧Ｖ
ｃｃは、そのまま第１充電端子１２へ供給される一方、
充電回路１４を介して第２充電端子１３にも供給され
る。なお、受電コネクタ１１や第１、第２給電端子１
２、１３及び充電回路１４は、全て回路基板１５に接続
されている。

【００１９】また、本実施形態の充電器１は、携帯電話
機３が装着される第１凹部１６と、携帯電話機３を固定
する第１ロック爪１７と、予備電池パック４ｂが装着さ
れる第２凹部１８と、予備電池パック４ｂを固定する第
２ロック爪１９と、を有する構造であり、第２凹部１８
は、第１凹部１６の底部を予備電池パック４ｂの厚み分
だけ掘り下げて形成されている。このように第１、第２
凹部１６、１８を二段構造とすれば、充電器１を大型化
することなく携帯電話機３と予備電池パック４ｂの同時
装着が可能となるため、充電器１の携帯性向上を図るこ
とができる。

【００２０】一方、本発明に係る充電器１の特徴部分で
ある充電回路１４は、充電電圧制御用のトランジスタ１
４１と、逆流防止用のダイオード１４２と、充電回路１
４の出力電流（予備電池パック４ｂへの充電電流）を検
出する抵抗１４３と、該出力電流を所定値に維持するよ
うにトランジスタ１４１のベース電流を制御する定電流
充電制御回路１４４と、ＡＣアダプタ２の出力電圧Ｖｃ
ｃに応じて予備電池パック４ｂの充電動作をオン／オフ
制御する保護回路１４５と、を有して成る。

【００２１】上記構成から成る充電回路１４を有するこ
とにより、本実施形態の充電器１では、電池パック４ａ
及び予備電池パック４ｂの単体充電だけでなく、電池パ
ック４ａと予備電池パック４ｂの同時充電が可能とされ
ている。なお、電池パック４ａ及び予備電池パック４ｂ
の充電動作や、充電回路１４を構成する定電流充電制御
回路１４４及び保護回路１４５の動作については、後ほ
ど詳細に説明を行う。

【００２２】次に、ＡＣアダプタ２について説明する。
ＡＣアダプタ２は、充電器１に電源供給を行う電源装置
であり、交流商用電源を入力とするＡＣプラグ２１と、
該商用電源を所定の直流電源に変換する電源回路２２及
び定電流定電圧回路２３と、受電コネクタ１１に接続さ
れて充電器１に直流電源を供給する給電コネクタ２４
と、を有して成る。

【００２３】定電流定電圧回路２３は、電池パック４ａ
及び予備電池パック４ｂの充電特性に適合した出力特性
を有している。図３はＡＣアダプタ２の出力特性を示す
図であり、縦軸はＡＣアダプタ２の出力電圧Ｖｃｃを示
し、横軸はＡＣアダプタ２の出力電流Ｉｂａｔを示して
いる。また、本図中において、Ｖ１はＡＣアダプタ２の
定格出力電圧、Ｖ２はＡＣアダプタ２の定電圧制御開始
電圧、Ｉ１はＡＣアダプタ２の最大出力電流、Ｉ２はＡ
Ｃアダプタ２の定格出力電流、Ｉ３は充電回路１４に予
め設定された定電流設定値、をそれぞれ示している。

【００２４】本図に示すように、ＡＣアダプタ２の出力
電圧Ｖｃｃは、定電流定電圧回路２３により、ＡＣアダ
プタ２の出力電流Ｉｂａｔに応じて定電流または定電圧
のいずれかで制御されている。つまり、ＡＣアダプタ２
の出力特性は、定電流充電領域Ｘと定電圧充電領域Ｙに
分けることができる。

【００２５】なお、上記の定電流充電領域Ｘとは、ＡＣ
アダプタ２の出力電流Ｉｂａｔが、出力電圧Ｖｃｃの上
昇に関わらず、定格出力電流Ｉ２を超えた最大出力電流
Ｉ１付近に維持される領域のことであり、定電圧充電領
域Ｙとは、充電回路１４、３２による電流制限により、
出力電流Ｉｂａｔが定格出力電流Ｉ２付近以下となって
以降、ＡＣアダプタ２の出力電圧Ｖｃｃが、出力電流Ｉ
ｂａｔの減少に関わらず、定格出力電圧Ｖ１付近に維持
される領域のことである。また、本図中の矢印ａ、ｂ
は、電池パック４ａ、４ｂの各充電制御フローを経時的
に示したものであるが、これらの充電制御フローについ
ては、後ほど個別詳細に説明を行う。

【００２６】次に、携帯電話機３について説明する。携
帯電話機３は、給電端子１２に接続されて充電器１から
の電源供給を受ける受電端子３１と、電池パック４ａの
充電動作を制御する充電回路３２と、を有して成る。充
電回路３２は、逆流防止用のダイオード３２１と、充電
電圧制御用のトランジスタ３２２と、電池パック４ａの
充電状態に応じてトランジスタ３２２のベース電流を制
御する内部回路３２３と、を有して成る。

【００２７】上記構成から成る携帯電話機３を充電器１
に形成された第１凹部１６に装着すると、携帯電話機３
は第１ロック爪１７によって第１凹部１６に固定され、
第１給電端子１２と受電端子３１が電気的に導通した状
態となる。従って、充電器１にＡＣアダプタ２を接続す
れば、ＡＣアダプタ２の出力電圧Ｖｃｃが充電器１を経
由して充電回路３２に供給され、充電回路３２によって
電池パック４ａの充電が行われる。

【００２８】次に、電池パック４ａ及び予備電池パック
４ｂについて説明する。電池パック４ａ及び予備電池パ
ック４ｂは、充電動作を制御する充電回路を内蔵せず、
二次電池セル４１ａ、４１ｂと、過充電や過放電を防止
する安全回路（不図示）のみを内蔵したタイプの電池パ
ックである。また、電池パック４ａ及び予備電池パック
４ｂは、充電器１や携帯電話機３に対し容易に着脱可能
な構造とされている。

【００２９】上記構成から成る予備電池パック４ｂを充
電器１に形成された第２凹部１８に装着すると、予備電
池パック４ｂは第２ロック爪１９によって第２凹部１８
に固定され、第２給電端子１３と二次電池セル４１ｂの
両端子が電気的に導通した状態となる。従って、充電器
１にＡＣアダプタ２を接続すれば、充電回路１４によっ
て電池パック４ｂの充電が行われる。

【００３０】続いて、本発明に係る充電器１の特徴部分
である充電回路１４について、さらに詳細な説明を行
う。

【００３１】まず、充電回路１４を構成する定電流充電
制御回路１４４について説明する。定電流充電制御回路
１４４は、トランジスタ１４１、ダイオード１４２、抵
抗１４３とともに、予備電池パック４ｂの充電制御を行
う回路である。なお、定電流充電制御回路１４４として
は、所定の充電シーケンスによる各種充電機能（予備電
池パック４ｂの装着検出、充電開始、充電異常検出、充
電タイマ、温度検出、満充電検出、再充電、補充電、フ
ル充電、充電電流設定、充電オン／オフなど）を具備
し、予備電池パック４ｂの適正充電制御が可能な汎用充
電制御ＩＣなどを用いればよい。

【００３２】また、本実施形態の定電流充電制御回路１
４４は、前述した通り、予備電池パック４ｂへの充電電
流Ｉｂａｔ２を一定値に設定する機能を有しており、本
実施形態では、充電電流Ｉｂａｔ２の定電流設定値Ｉ３
を、ＡＣアダプタ２の定格出力電流Ｉ２以下に設定して
いる。

【００３３】このような定電流設定を行うことにより、
予備電池パック４ｂを充電する際、ＡＣアダプタ２の出
力電圧Ｖｃｃは、常に定電圧充電領域Ｙ（図３参照）で
駆動されることになる。例えば、携帯電話機３に装着さ
れた電池パック４ａと予備電池パック４ｂを同時充電す
る際に、携帯電話機３側の負荷が変動してＡＣアダプタ
２の出力電流Ｉｂａｔが増加したとしても、最大出力電
流Ｉ１の範囲内であれば、ＡＣアダプタ２でこれを吸収
することができる。このように、本実施形態の充電器１
では、携帯電話機３側に負荷変動が生じても、出力電圧
Ｖｃｃに変動が生じにくいため、後述する保護回路１４
５の誤動作も生じにくく、予備電池パック４ｂの充電動
作を途切れることなく安定継続することが可能である。

【００３４】次に、充電回路１４を構成する保護回路１
４５について説明する。通常、ＡＣアダプタ２は、回路
規模縮小のために電池パック１個分の充電能力しか有し
ていない。そのため、共に空充電状態の電池パック４ａ
と予備電池パック４ｂを同時に充電開始すると、ＡＣア
ダプタ２の出力電流Ｉｂａｔが最大出力電流Ｉ１に達
し、ＡＣアダプタ２の出力特性が、意図せず定電流充電
領域Ｘ（図３参照）に移行してしまうおそれがある。

【００３５】このような状態に陥ると、ＡＣアダプタ２
の出力電圧Ｖｃｃが低下して、充電回路１４の動作保証
電圧Ｖ５を下回り、充電回路１４が通常の充電シーケン
スで正しく充電制御できなくなる場合がある。また、充
電回路１４、３２への電流供給バランスが崩れて充電電
流Ｉｂａｔ１、Ｉｂａｔ２の一方が低下すると、満充電
を誤検出して正常な充電制御ができなくなる場合もあ
る。さらに、全体負荷がＡＣアダプタ２の最大出力電流
Ｉ１を超えると、ＡＣアダプタ２が異常電流を検出して
出力をカットオフする場合もある。

【００３６】このような同時充電のトラブルを避けるた
めには、電池パック４ａと予備電池パック４ｂを同時充
電する際、ＡＣアダプタ２に同時電源供給能力があると
判断した場合に限り、予備電池パック４ｂの充電を行う
ように制御する必要がある。そこで、本実施形態の保護
回路１４５は、ＡＣアダプタ２の出力電圧Ｖｃｃに基づ
いて予備電池パック４ｂの充電が可能か否かを判断し、
予備電池パック４ｂの充電をオン／オフ制御すべく、定
電流充電制御回路１４４に対して充電制御信号（以下、
ＲＥＳ信号と呼ぶ）を出力する構成とされている。

【００３７】ここで、本実施形態の保護回路１４５は、
シュミット機能を備えたリセットＩＣ等で構成されてお
り、生成されるＲＥＳ信号の出力レベルは、ＡＣアダプ
タ２の出力電圧Ｖｃｃが第１閾値電圧Ｖ３を上回ったと
きにＬレベルとされ、第２閾値電圧Ｖ４（＜Ｖ３）を下
回ったときにＨレベルとされる。なお、第１閾値電圧Ｖ
３は、ＡＣアダプタ２の出力特性を定電圧充電領域Ｙ
（図３参照）に移行し始める定電圧制御開始電圧Ｖ２付
近に設定されており、第２閾値電圧Ｖ４は、充電回路１
４の動作保証電圧Ｖ５より十分高く設定されている。

【００３８】一方、本実施形態の定電流充電制御回路１
４４は、保護回路１４５から出力されたＲＥＳ信号がＬ
レベルのときに予備電池パック４ｂの充電をオンし、Ｈ
レベルのときに充電をオフする機能を有している。

【００３９】すなわち、本実施形態の保護回路１４５
は、出力電圧Ｖｃｃが第１閾値電圧Ｖ３を上回っていれ
ば、ＡＣアダプタ２に同時電源供給能力があると判断し
て、予備電池パック４ｂの充電をオンさせる一方、出力
電圧Ｖｃｃが第２閾値電圧Ｖ４を下回っていれば、ＡＣ
アダプタ２に同時電源供給能力がないと判断して、予備
電池パック４ｂの充電をオフさせる回路であると言え
る。

【００４０】このような保護回路１４５を設けることに
より、共に空充電状態の電池パック４ａと予備電池パッ
ク４ｂを同時充電する場合には、携帯電話機３に装着さ
れた電池パック４ａが最初に充電され、該電池パック４
ａの充電がある程度進んだ段階で、予備電池パック４ｂ
の充電が開始されることになる。従って、ＡＣアダプタ
２の出力電圧Ｖｃｃが充電回路１４の動作保証電圧Ｖ５
を下回ったり、充電回路１４、３２への電流供給バラン
スが崩れたりすることがなくなるので、上記した複数電
池パックの同時充電に伴うトラブルを回避することが可
能となる。

【００４１】以下では、上記で説明した定電流充電制御
回路１４４及び保護回路１４５の動作を、実際の充電動
作に即して、より具体的に説明する。

【００４２】まず、電池パック４ａと予備電池パック４
ｂを同時充電する際の充電制御特性について説明を行
う。図４は電池パック４ａと予備電池パック４ｂを同時
充電する際の充電制御特性を示す図であり、縦軸は電圧
及び電流を示し、横軸は充電開始からの経過時間を示し
ている。

【００４３】また、本図中において、ＶｃｃはＡＣアダ
プタ２の出力電圧、Ｖｂａｔ１及びＶｂａｔ２は充電回
路３２、１４の各出力電圧（電池パック４ａ及び予備電
池パック４ｂの各端子電圧）、Ｖ１はＡＣアダプタ２の
定格出力電圧、Ｖ２はＡＣアダプタ２の定電圧制御開始
電圧、Ｖ３及びＶ４は保護回路１４５の第１、第２閾値
電圧（予備電池パック４ｂの充電オン／オフ検出電
圧）、Ｖ５は充電回路１４の動作保証電圧、Ｖ６は充電
回路１４、３２の定格出力電圧、ＩｂａｔはＡＣアダプ
タ２の出力電流、Ｉｂａｔ１及びＩｂａｔ２は電池パッ
ク４ａ及び予備電池パック４ｂへの各充電電流（充電回
路３２、１４の各出力電流）、Ｉ１はＡＣアダプタ２の
最大出力電流、Ｉ２はＡＣアダプタ２の定格出力電流、
Ｉ３は充電回路１４に予め設定された定電流設定値、Ｉ
４及びＩ５は充電回路３２、１４の各満充電検出電流、
をそれぞれ示している。

【００４４】まず、充電開始〜時刻Ｔ１まで（電池パッ
ク４ａの単体充電期間）の充電制御特性について説明す
る。

【００４５】携帯電話機３を充電器１に装着した時点
で、電池パック４ａには充電電流Ｉｂａｔ１として、Ａ
Ｃアダプタ２の最大出力電流Ｉ１が流れ始める。このと
き、電池パック４ａの端子電圧Ｖｂａｔ１は低く、内部
インピーダンスも低いため、ＡＣアダプタ２の出力電圧
Ｖｃｃは、予備電池パック４ｂの充電オン検出電圧Ｖ３
に満たない状態となる。このような状態では、充電回路
１４が保護回路１４５によって充電オフ状態とされるの
で、予備電池パック４ｂへの充電電流Ｉｂａｔ２が流れ
ることはない。従って、予備電池パック４ｂの端子電圧
Ｖｂａｔ２は充電されることなく、初期値のまま推移す
る。

【００４６】一方、携帯電話機３に装着された電池パッ
ク４ａは、上記した通り、充電開始直後から充電回路３
２によって充電される。このとき、電池パック４ａへの
充電電流Ｉｂａｔ１としては、ＡＣアダプタ２の最大出
力電流Ｉ１がほぼそのまま供給され、前述した定電流充
電領域Ｘ（図３参照）での充電制御が行われる。

【００４７】このように、充電開始〜時刻Ｔ１までの期
間では、電池パック４ａの端子電圧Ｖｂａｔ１が定格出
力電圧Ｖ６付近に達するまで、あたかも電池パック４ａ
を単体充電するかのような充電特性で、電池パック４ａ
の充電が進んでいく。

【００４８】次に、時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２まで（電池パッ
ク４ａと予備電池パック４ｂの同時充電期間［前半］）
の充電制御特性について説明する。

【００４９】携帯電話機３に装着された電池パック４ａ
の充電が進み、ＡＣアダプタ２の出力電圧Ｖｃｃが上昇
して定電圧制御開始電圧Ｖ２付近まで達すると、充電回
路３２は、電池パック４ａへの充電電流Ｉｂａｔ１を徐
々に下げ始める。一方、ＡＣアダプタ２の出力電圧Ｖｃ
ｃが上昇して予備電池パック４ｂの充電オン検出電圧Ｖ
３を上回ると、保護回路１４５から出力されるＲＥＳ信
号がＬレベルとなるため、定電流充電制御回路１４４に
よる予備電池パック４ｂの充電が開始される。

【００５０】予備電池パック４ｂの充電が開始される
と、ＡＣアダプタ２の出力電流Ｉｂａｔが増加するの
で、ＡＣアダプタ２の出力電圧Ｖｃｃは急低下する。こ
のとき、ＡＣアダプタ２の出力電圧Ｖｃｃが予備電池パ
ック４ｂの充電オフ検出電圧Ｖ４を下回ると、保護回路
１４５から出力されるＲＥＳ信号がＨレベルとなるの
で、定電流充電制御回路１４４による予備電池パック４
ｂの充電が停止される。その結果、ＡＣアダプタ２の負
荷電流Ｉｂａｔは再び減少に転じるため、ＡＣアダプタ
２の出力電圧Ｖｃｃが急上昇して予備電池パック４ｂの
充電が再開される。

【００５１】このように、時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２までの期
間では、斜線部Ａで示す領域において、ＡＣアダプタ２
の出力電流Ｉｂａｔが最大出力電流Ｉ１を超えない範囲
で、予備電池パック４ｂの充電オン／オフが繰り返され
る。この間、充電オンのタイミングで予備電池パック４
ｂの充電が進められていくので、充電電流Ｉｂａｔ２は
次第に増大していく。一方、携帯電話機３に装着された
電池パック４ａについては、予備電池パック４ｂの充電
オン／オフに依らず、充電電流Ｉｂａｔ１を減少しなが
ら継続的に充電が進められていく。

【００５２】次に、時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３まで（電池パッ
ク４ａと予備電池パック４ｂの同時充電期間［後半］）
の充電制御特性について説明する。

【００５３】電池パック４ａ及び予備電池パック４ｂの
充電が進むことで、ＡＣアダプタ２の出力電流Ｉｂａｔ
が最大出力電流Ｉ１を下回り、定格出力電流Ｉ２付近ま
で下がると、ＡＣアダプタの出力電圧Ｖｃｃが予備電池
パック４ｂの充電オフ検出電圧Ｖ４を下回らなくなるの
で、予備電池パック４ｂは常に充電オン状態となり、定
電流設定値Ｉ３での継続充電が行われるようになる。

【００５４】一方、携帯電話機３に装着された電池パッ
ク４ａの充電電流Ｉｂａｔ１は、充電が進むにつれてさ
らに低下する。そして、電池パック４ａの充電電流Ｉｂ
ａｔ１が充電回路３２の満充電検出電流Ｉ４まで低下す
るか、電池パック４ａの端子電圧Ｖｂａｔ１が充電完了
状態に相当する電圧まで上昇すると、充電回路３２は電
池パック４ａの充電が完了したと判断して、再充電待機
モードに移行し、電池パック４ａの充電が停止される。

【００５５】次に、時刻Ｔ３〜時刻Ｔ５まで（予備電池
パック４ｂの単体充電期間）の充電制御特性について説
明する。

【００５６】電池パック４ａの充電完了後も、予備電池
パック４ｂには定電流設定値Ｉ３での充電が継続され
る。予備電池パック４ｂの充電が進み、時刻Ｔ４にて、
予備電池パック４ｂの端子電圧Ｖｂａｔ２が予備電池パ
ック４ｂの定格出力電圧Ｖ６付近まで達すると、充電回
路１４は、予備電池パック４ｂへの充電電流Ｉｂａｔ２
を徐々に下げ始める。そして、予備電池パック４ｂの充
電電流Ｉｂａｔ２が充電回路１４の満充電検出電流Ｉ５
まで低下するか、予備電池パック４ｂの端子電圧Ｖｂａ
ｔ２が充電完了状態に相当する電圧まで上昇すると、充
電回路１４は予備電池パック４ｂの充電が完了したと判
断して、再充電待機モードに移行し、予備電池パック４
ｂの充電が停止される。

【００５７】以上のように、本実施形態の充電器１は、
電池パック４ａと予備電池パック４ｂの同時充電を行う
際、ＡＣアダプタ２の出力電流Ｉｂａｔが、ＡＣアダプ
タ２の最大出力電流Ｉ１と定格出力電流Ｉ２付近との間
に収まるように、電池パック４ａ及び予備電池パック４
ｂへの充電電流Ｉｂａｔ１、Ｉｂａｔ２を制御する構成
である。このような構成とすることにより、ＡＣアダプ
タ２の出力電圧Ｖｃｃを常に安定出力することができる
ので、電池パック４ａ及び予備電池パック４ｂを正しく
充電制御することが可能となる。

【００５８】次に、電池パック４ａを単体充電する際の
充電制御特性について説明を行う。図５は電池パック４
ａを単体充電する際の充電制御特性を示す図であり、縦
軸は電圧及び電流を示し、横軸は充電開始からの経過時
間を示している。なお、本図中に記載された変数（Ｖｃ
ｃ、Ｖｂａｔ１、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ６、Ｉｂａｔ、Ｉｂａ
ｔ１、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ４）は、全て図４と同一の変数を
示している。

【００５９】携帯電話機３を充電器１に装着すると、電
池パック４ａには充電電流Ｉｂａｔ１として、ＡＣアダ
プタ２の最大出力電流Ｉ１が流れ始める。このとき、電
池パック４ａの端子電圧Ｖｂａｔ１は低く、内部インピ
ーダンスも低いため、ＡＣアダプタ２の出力電圧Ｖｃｃ
は、定電流制御開始電圧Ｖ２に満たない状態となる。従
って、ＡＣアダプタ２の出力特性は、前述した定電流充
電領域Ｘ（図３参照）となるため、ＡＣアダプタ２の出
力電流Ｉｂａｔは、出力電圧Ｖｃｃの上昇に関わらず、
定格出力電流Ｉ２を超えた最大出力電流Ｉ１付近に維持
される。

【００６０】電池パック４ａの充電が進み、ＡＣアダプ
タ２の出力電圧Ｖｃｃが上昇して定電圧制御開始電圧Ｖ
２付近まで達すると、充電回路３２は、電池パック４ａ
への充電電流Ｉｂａｔ１を徐々に下げ始める。このよう
な電流制限により、ＡＣアダプタ２の出力電流Ｉｂａｔ
が定格出力電流Ｉ２付近以下となって以降は、ＡＣアダ
プタ２の出力電圧Ｖｃｃが定格出力電圧Ｖ１付近に維持
された状態（定電圧充電領域Ｙ）で、電池パック４ａへ
の充電が継続される。

【００６１】そして、電池パック４ａの充電電流Ｉｂａ
ｔ１が充電回路３２の満充電検出電流Ｉ４まで低下する
か、電池パック４ａの端子電圧Ｖｂａｔ１が充電完了状
態に相当する電圧まで上昇すると、充電回路３２は電池
パック４ａの充電が完了したと判断して、再充電待機モ
ードに移行し、電池パック４ａの充電が停止される。

【００６２】次に、予備電池パック４ｂを単体充電する
際の充電制御特性について説明を行う。図６は電池パッ
ク４ｂを単体充電する際の充電制御特性を示す図であ
り、縦軸は電圧及び電流を示し、横軸は充電開始からの
経過時間を示している。なお、本図中に記載された変数
（Ｖｃｃ、Ｖｂａｔ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ６、Ｉｂａｔ、
Ｉｂａｔ２、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ５）は、全て図４と同一の
変数を示している。

【００６３】予備電池パック４ｂを充電器１に装着する
と、予備電池パック４ｂには充電電流Ｉｂａｔ２が流れ
始める。このとき、充電電流Ｉｂａｔ２の電流値は、前
述した通り、定電流充電制御回路１４４によってＡＣア
ダプタ２の定格出力電流Ｉ２以下（定電流設定値Ｉ３）
に制御されている。そのため、予備電池パック４ｂに対
しては、携帯電話機３に装着された電池パック４ａと異
なり、充電開始当初から定電圧充電領域Ｙ（図３参照）
での充電制御が行われる。

【００６４】このような構成とすることにより、ＡＣア
ダプタ２の出力電圧Ｖｃｃは、予備電池パック４ｂの充
電中、常にＡＣアダプタ２の定格出力電圧Ｖ１付近に維
持される。従って、過放電状態の予備電池パック４ｂが
充電器１に装着されたとしても、ＡＣアダプタ２の出力
電圧Ｖｃｃは、保護回路１４５の働きにより、予備電池
パック４ｂの充電オフ検出電圧Ｖ４（図４参照）までし
か低下しないので、充電回路１４が誤動作を生じること
はない。

【００６５】予備電池パック４ｂの充電が進み、予備電
池パック４ｂの端子電圧Ｖｂａｔ２が上昇して定格出力
電圧Ｖ６付近まで達すると、充電回路１４は、予備電池
パック４ｂへの充電電流Ｉｂａｔ２を徐々に下げ始め
る。そして、充電電流Ｉｂａｔ２が充電回路１４の満充
電検出電流Ｉ５まで低下するか、予備電池パック４ｂの
端子電圧Ｖｂａｔ２が充電完了状態に相当する電圧まで
上昇すると、充電回路１４は予備電池パック４ｂの充電
が完了したと判断して、再充電待機モードに移行し、予
備電池パック４ｂの充電が停止される。

【００６６】

【発明の効果】上記で説明した通り、本発明に係る充電
器は、充電制御機能を具備しない二次電池を電気機器に
装着した状態で充電するための第１給電端子と、前記二
次電池を前記電気機器に装着しない状態で充電するため
の第２給電端子と、第２給電端子に接続された二次電池
の充電制御を行う充電回路と、を有して成り、該充電回
路への入力電圧に基づいて、第２給電端子に接続された
二次電池の充電動作をオン／オフ制御する構成としてい
る。

【００６７】このような構成とすることにより、第１、
第２給電端子に接続された二次電池を同時充電する場合
には、まず第１給電端子に接続された二次電池を充電
し、該二次電池の充電がある程度進んだ段階で、第２給
電端子に接続された二次電池の充電を開始させることが
できる。従って、充電回路に対して電源供給を行う電源
装置の出力電圧が充電回路の動作保証電圧を下回った
り、各充電回路への電流供給バランスが崩れたりするこ
とがなくなるので、前記電源装置の容量を大型化するこ
となく、二次電池の同時充電に伴うトラブルを回避する
ことが可能となる。また、前記電源装置の給電能力を最
大限活用するために、第１給電端子に接続された二次電
池の充電完了を待つことなく、第２給電端子に接続され
た二次電池の充電を開始するので、一方の充電完了を待
ってから他方の充電を開始する構成に比べて、後者の充
電完了までに要する時間を短縮することが可能となる。

【００６８】なお、上記構成から成る充電器において、
前記充電回路は、該充電回路への入力電圧が第１閾値を
上回ると第２給電端子に接続された二次電池の充電動作
をオンし、第２閾値を下回るとオフする保護回路を有し
て成る構成にするとよい。このような構成とすることに
より、第１、第２給電端子に接続された二次電池を同時
充電する際、前記電源装置の出力電流がその最大出力電
流と定格出力電流付近との間に収まるように、各二次電
池への充電電流を制御することができる。従って、前記
電源装置の出力電圧を常に安定出力することができるの
で、両二次電池を正しく充電制御することが可能とな
る。また、本発明に係る保護回路は非常に簡易な構成で
あるため、充電回路のコストダウンに貢献することがで
きる。

【００６９】また、上記構成から成る充電器において、
前記充電回路は、第２給電端子に接続された二次電池へ
の充電電流を、該充電回路に対して電源供給を行う電源
装置の定格出力電流以下に維持する手段を有して成る構
成にするとよい。このような構成とすることにより、第
１給電端子に接続された電気機器側に多少の負荷変動が
生じても、前記電源装置の出力電圧に変動が生じにくい
ため、前記保護回路の誤動作も生じにくく、第２給電端
子に接続された二次電池の充電動作を途切れることなく
安定継続することが可能である。従って、充電中に前記
電気機器を操作する度に第２給電端子に接続された二次
電池の充電状態が変化し、充電状態表示ランプが頻繁に
点灯／消灯を繰り返すといった不具合を回避することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る充電器及び周辺機器の一実施形
態を示す概略構成図である。

【図２】本発明に係る充電器及び周辺機器の概略縦断
面図である。

【図３】ＡＣアダプタ２の出力特性を示す図である。

【図４】電池パック４ａと予備電池パック４ｂを同時
充電する際の充電制御特性を示す図である。

【図５】電池パック４ａを単体充電する際の充電制御
特性を示す図である。

【図６】予備電池パック４ｂを単体充電する際の充電
制御特性を示す図である。

【図７】従来の充電器及び周辺機器の一例を示す概略
構成図である。

【図８】従来の充電器及び周辺機器の別例を示す概略
構成図である。

【符号の説明】

１充電器１１受電コネクタ１２第１給電端子（携帯電話機充電用）１３第２給電端子（予備電池パック充電用）１４充電回路１４１トランジスタ１４２ダイオード１４３抵抗１４４定電流充電制御回路１４５保護回路１５回路基板１６第１凹部（携帯電話機装着用）１７第１ロック爪（携帯電話機固定用）１８第２凹部（予備電池パック装着用）１９第２ロック爪（予備電池パック固定用）２ＡＣアダプタ２１ＡＣプラグ２２電源回路２３定電流定電圧回路２４給電コネクタ３携帯電話機３１受電電極３２充電回路３２１ダイオード３２２トランジスタ３２３内部回路４ａ電池パック４ｂ予備電池パック４１ａ、４１ｂ二次電池セルＶｃｃＡＣアダプタ２の出力電圧Ｖｂａｔ１充電回路３２の出力電圧Ｖｂａｔ２充電回路１４の出力電圧Ｖ１ＡＣアダプタ２の定格出力電圧Ｖ２ＡＣアダプタ２の定電圧制御開始電圧Ｖ３保護回路１４５の第１閾値電圧Ｖ４保護回路１４５の第２閾値電圧Ｖ５充電回路１４の動作保証電圧Ｖ６充電回路１４、３２の定格出力電圧ＩｂａｔＡＣアダプタ２の出力電流Ｉｂａｔ１電池パック４ａへの充電電流Ｉｂａｔ２予備電池パック４ｂへの充電電流Ｉ１ＡＣアダプタ２の最大出力電流Ｉ２ＡＣアダプタ２の定格出力電流Ｉ３充電回路１４に予め設定された定電流設定値Ｉ４充電回路３２の満充電検出電流Ｉ５充電回路１４の満充電検出電流Ｘ定電流充電領域Ｙ定電圧充電領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】充電制御機能を具備しない二次電池を電気
機器に装着した状態で充電するための第１給電端子と、
前記二次電池を前記電気機器に装着しない状態で充電す
るための第２給電端子と、第２給電端子に接続された二
次電池の充電制御を行う充電回路と、を有して成り、該
充電回路への入力電圧に基づいて、第２給電端子に接続
された二次電池の充電動作をオン／オフ制御することを
特徴とする充電器。
【請求項２】前記充電回路は、該充電回路への入力電圧
が第１閾値を上回ると第２給電端子に接続された二次電
池の充電動作をオンし、第２閾値を下回るとオフする保
護回路を有して成ることを特徴とする請求項１に記載の
充電器。
【請求項３】前記充電回路は、第２給電端子に接続され
た二次電池への充電電流を、該充電回路に対して電源供
給を行う電源装置の定格出力電流以下に維持する手段を
有して成ることを特徴とする請求項１または請求項２に
記載の充電器。