JP3384027B2 - 充電方法および充電器 - Google Patents

充電方法および充電器

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JP3384027B2 JP11263993A JP11263993A JP3384027B2 JP 3384027 B2 JP3384027 B2 JP 3384027B2 JP 11263993 A JP11263993 A JP 11263993A JP 11263993 A JP11263993 A JP 11263993A JP 3384027 B2 JP3384027 B2 JP 3384027B2
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    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば鉛・リチウムイ
オン系の２次電池を充電する場合に用いて好適な充電方
法、並びに充電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１４は、従来の充電器の一例の構成を
示すブロック図である。電源１０１からの電流は、定電
流回路１０２によって定電流化され、定電圧回路１０３
を介し、例えば鉛・リチウムイオン系の２次電池１０４
に供給される。
【０００３】これにより２次電池１０４は、定電流で充
電される。
【０００４】その後、この定電流充電により、２次電池
１０４の電圧が、満充電電圧ＶCに等しくなると、定電
圧回路１０３が動作し、図１５に示すように、２次電池
１０４の電圧Ｖが、満充電電圧ＶCより大きくならない
ように、定電流回路１０２から出力される電流Ｉが徐々
に抑制される。そして、その電流Ｉが、所定値以下にな
ったとき、充電が完了する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、２次電池１
０４は、実際には図１６（ａ）に示すように、理想的な
電池と内部抵抗ｒから構成される。また、定電圧回路１
０３も、図１６（ｂ）に示すように、理想的な定電圧回
路と内部抵抗ｒ0から構成される。
【０００６】従って、２次電池１０４の充電中において
は、２次電池１０４の電圧Ｖは、図１５に実線で示すよ
うになるが、充電を停止すると、内部抵抗ｒやｒ0のド
ロップ電圧のために、図１５に点線で示すように低下す
る課題があった。
【０００７】そこで、定電圧での充電時間を長くし、ド
ロップ電圧による充電電圧の低下を低減する方法があ
る。
【０００８】しかしながら、この方法では、充電時間が
長くなる課題があった。
【０００９】さらに、上述のように、定電圧回路１０３
は、内部抵抗ｒ0を有するので、定電圧回路１０３の動
作時においては、そこに流れる電流を少なくするほど、
内部抵抗ｒ0による損失を低減することができる。
【００１０】しかしながら、従来においては、定電圧回
路１０３の動作が開始された直後、図１５において斜線
で示すように比較的大きな電流が流れるため、回路損失
が大きい課題があった。
【００１１】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、短い時間で十分な充電を行うことができ
るようにするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の充電方
法は、２次電池７に対して直列に接続される満充電電圧
定電圧回路３と定電流回路２を用いて、２次電池７を充
電する充電方法において、定電流回路２による定電流
を、満充電電圧定電圧回路３をバイパスさせるスイッチ
ＳＷ 3 によって、満充電電圧定電圧回路３をバイパスさ
せて、２次電池７に供給することにより、２次電池７
を、その電圧が、満充電電圧ＶCより高い所定の基準電
圧になるまで、定電流で充電し、２次電池７を、満充電
電圧定電圧回路３による定電圧により、満充電電圧ＶC
に等しい定電圧でさらに充電することを特徴とする。
【００１３】請求項２に記載の充電方法は、２次電池７
を定電流で充電しているときの、２次電池７にかかる電
圧を検出し、その電圧が満充電電圧になってから、満充
電電圧Ｖ C より高い所定の基準電圧になるまでの所定の
時間ｔTが経過するまで、２次電池７を定電流で充電
し、所定の時間の経過後、２次電池７を満充電電圧ＶC
に等しい定電圧でさらに充電することを特徴とする。
【００１４】請求項３に記載の充電方法は、２次電池７
を、最初に、定電流源から供給される電流によって充電
し、２次電池７の電圧が、定電圧源の電圧以上になった
ときに、定電圧源による充電を行う充電方法において、
定電圧源による充電が行われたときの、２次電池７に供
給される電流の減少を検出し、その電流の減少を検出し
た後、所定の時間ｔTが経過するまで、定電流源による
充電を行うことを特徴とする。
【００１５】請求項４に記載の充電器は、２次電池７
を、定電流源より供給される定電流で充電した後に、定
電圧源より供給される満充電電圧ＶCに等しい定電圧で
さらに充電する充電器において、２次電池７に対して直
列に接続される定電圧源および定電流源としての満充電
電圧定電圧回路３および定電流回路２と、 定電流回路２
による定電流を、満充電電圧定電圧回路３をバイパスさ
せて、前記２次電池に供給するスイッチとしてのスイッ
チＳＷ 3 と、２次電池７の電圧を検出する検出手段とし
ての検出回路５と、検出回路５により検出された電圧
が、満充電電圧ＶCより高い所定の基準電圧になったと
きに、スイッチＳＷ 3 を切り換えることにより、定電流
回路３による充電から、満充電電圧定電圧回路３による
充電に切り換える切換手段としての切換回路６とを備え
ることを特徴とする。
【００１６】請求項５に記載の充電器は、２次電池７
を、定電流源より供給される定電流で充電した後に、定
電圧源より供給される満充電電圧ＶCに等しい定電圧で
さらに充電する充電方法において、２次電池７に対して
直列に接続される定電圧源および定電流源としての満充
電電圧定電圧回路３および定電流回路２と、定電流回路
２による定電流を、満充電電圧定電圧回路３をバイパス
させて、２次電池７に供給するスイッチとしてのスイッ
チＳＷ 5 と、２次電池７を定電流で充電しているとき
の、２次電池７にかかる電圧を検出する検出手段として
の検出回路２１と、検出回路２１により検出された電圧
が満充電電圧ＶCになってから、所定の時間ｔTを計数す
る計数手段としてのタイマ回路２２と、タイマ回路２２
による所定の時間ｔTの計数後、スイッチＳＷ５を切り
換えることにより、定電流回路２による充電から、満充
電電圧定電圧回路３による充電に切り換える切換手段と
しての切換回路２３を備えることを特徴とする。
【００１７】請求項６に記載の充電器は、２次電池７
を、最初に、定電流源から供給される電流によって充電
し、２次電池７の電圧が、定電圧源の電圧以上になった
ときに、定電圧源による充電を行う充電器において、定
電圧源による充電が行われたときの、２次電池７に供給
される電流の減少を検出する検出手段としての検出回路
３１およびタイマ制御回路３２と、検出回路３１および
タイマ制御回路３２により電流の減少が検出されてか
ら、所定の時間ｔTを計数する計数手段としてのタイマ
回路３３とを備え、タイマ回路３３により所定の時間ｔ
Tが計数されるまで、定電流源による充電を行うことを
特徴とする。
【００１８】
【作用】請求項１に記載の充電方法および請求項４に記
載の充電器においては、定電流回路２による定電流を、
満充電電圧定電圧回路３をバイパスさせるスイッチＳＷ
3 によって、満充電電圧定電圧回路３をバイパスさせ
て、２次電池７に供給することにより、２次電池７を、
その電圧が、満充電電圧ＶCより高い所定の基準電圧に
なるまで、定電流で充電し、２次電池７を、満充電電圧
ＶCに等しい定電圧でさらに充電する。従って、短時間
で十分な充電を行うことができる。
【００１９】請求項２に記載の充電方法および請求項５
に記載の充電器においては、定電流回路２による定電流
を、満充電電圧定電圧回路３をバイパスさせるスイッチ
ＳＷ3によって、満充電電圧定電圧回路３をバイパスさ
せて、２次電池７に供給することにより、２次電池７を
定電流で充電する。そして、２次電池７を定電流で充電
しているときの、２次電池７にかかる電圧を検出し、そ
の電圧が満充電電圧になってから、満充電電圧Ｖ C より
高い所定の基準電圧になるまでの所定の時間ｔTが経過
するまで、２次電池７を定電流で充電し、所定の時間の
経過後、２次電池７を満充電電圧ＶCに等しい定電圧で
さらに充電する。従って、定電圧による充電時間が短く
なり、その結果全体の充電時間を短くすることができ
る。
【００２０】請求項３に記載の充電方法および請求項６
に記載の充電器においては、定電圧源による充電が行わ
れたときの、２次電池７に供給される電流の減少を検出
し、その電流の減少を検出した後、所定の時間ｔTが経
過するまで、定電流源による充電を行う。従って、定電
圧源による充電時間が短くなり、その結果全体の充電時
間を短くすることができる。
【００２１】
【実施例】図１は、本発明を適用した充電器の第１実施
例の構成を示すブロック図である。電源１は、定電流回
路２に電流を供給する。定電流回路２は、電源１からの
電流を定電流化する。定電圧回路３は、その出力端子と
アースとの間の電圧を、２次電池７の満充電電圧Ｖ
C（例えば、４．２±０．０５［Ｖ］程度）にする。即
ち、定電圧回路３は、２次電池７に印加される電圧を、
その満充電電圧ＶC（例えば、４．２±０．０５
［Ｖ］）に抑制する。
【００２２】定電圧回路４は、その出力端子とアースと
の間の電圧を、２次電池７の満充電電圧ＶCより高い所
定の基準電圧ＶC'（２次電池７を破壊しない程度の電圧
で、例えば４．３５±０．０５［Ｖ］程度）にする。即
ち、定電圧回路４は、２次電池７に印加される電圧を、
所定の基準電圧ＶC'に抑制する。
【００２３】 電圧検出回路５は、２次電池７の両端に
かかる電圧を検出する。切換回路６は、検出回路５によ
り検出された２次電池７の両端にかかる電圧が、所定の
基準電圧ＶC'以上になったとき、通常端子ａ1側を選択
しているスイッチＳＷ1を端子ｂ1側に切り換える。
【００２４】２次電池７は、例えば鉛・リチウムイオン
系の電池であり、充電器から着脱可能とされている。な
お、この２次電池は、充電器に固定とすることも可能で
ある。
【００２５】以上のように構成される充電器により、２
次電池７の充電が行われる場合においては、まず切換回
路６によって、スイッチＳＷ1が端子ａ1側に切り換えら
れ、これにより、定電流回路２より出力される所定の値
の定電流Ｉが、スイッチＳＷ1、端子ａ1、および定電圧
回路４を介して２次電池７に供給される。
【００２６】定電流回路２による２次電池７の充電が開
始されると、２次電池７のインピーダンスが増加するの
で、その両端にかかる電圧Ｖが、図２に示すように、徐
々に上昇し、満充電電圧ＶCを越え、それよりも高い所
定の基準電圧ＶC'に達する。すると、定電圧回路４が動
作し、２次電池７の電圧Ｖの上昇が抑制され、その電圧
Ｖが、基準電圧ＶC'に抑えられる。即ち、定電流回路２
からの定電流による充電から、定電圧回路４により印加
される定電圧ＶC'による充電が行われるようになる。
【００２７】一方、２次電池７の電圧Ｖは、検出回路５
により検出され、切換回路６に出力される。そして、上
述のように、２次電池７の電圧Ｖが、その満充電電圧Ｖ
Cより高い所定の基準電圧ＶC'に達すると、切換回路６
は、スイッチＳＷ1を端子ａ1側から端子ｂ1側に切り換
える。
【００２８】従って、定電圧回路４の動作開始とほぼ同
時に、スイッチＳＷ1は、端子ｂ1側に切り換えられる。
【００２９】すると、このとき２次電池７の電圧Ｖは、
所定の基準電圧ＶC'になっており、定電圧回路３の動作
電圧としての２次電池の満充電電圧ＶCを越えているの
で、定電圧回路３によって、即座に満充電電圧ＶCに抑
制される。
【００３０】即ち、２次電池７の電圧Ｖが、その満充電
電圧ＶCよりも高い所定の基準電圧ＶC'になると、スイ
ッチＳＷ1が、端子ｂ1側に切り換えられ、定電圧回路３
により印加される定電圧ＶCによる充電が開始される。
定電圧回路３による充電の開始後、２次電池７のインピ
ーダンスの増加にともない、そこに流れる電流Ｉは、減
少し、その電流Ｉが所定値以下になると、充電が終了す
る。
【００３１】ここで、従来ならば、２次電池７の電圧
が、満充電電圧ＶCとなった時点で、その電圧の上昇が
抑制され、即ち満充電電圧ＶCに等しい定電圧による充
電が開始され、２次電池７に供給される電流が、図２に
点線で示すように減少し始めるが、この充電器では、２
次電池７の電圧が、満充電電圧ＶCよりも高い所定の基
準電圧ＶC'となった時点で、満充電電圧ＶCに等しい定
電圧による充電が開始される。
【００３２】即ち、この充電器では、図２に示すよう
に、定電流Ｉによる充電が、図中、点線で示す従来の定
電流による充電よりも、長く行われる。
【００３３】 充電により、２次電池７に供給されるエ
ネルギは、図２に示す電流Ｉを時間積分した値、即ち図
２の縦軸、横軸、および電流Ｉによって囲まれる面積に
等しく、従ってこの充電器では、図１２に示すように、
従来、定電圧による充電で２次電池７に供給されていた
面積Ｓ1で示すエネルギに代えて、面積Ｓ2で示すエネル
ギが、定電流による充電で２次電池７に供給される。
【００３４】 即ち、この充電器においては、従来なら
ば、定電圧による充電で２次電池７に供給されていたエ
ネルギの大部分（面積Ｓ1に対応するエネルギ）が、定
電流による充電で２次電池７に供給される。
【００３５】このため、定電圧による充電で２次電池７
に供給するエネルギは、従来の場合に比較して少なくて
済むことになる。
【００３６】以上から、図１の充電器において、満充電
電圧ＶCより高い所定の基準電圧ＶC'になるまで、定電
流回路２により供給される定電流での充電が行われ、そ
の後、定電圧回路３により供給される定電圧ＶCによる
充電が開始されると、図２に示すように、２次電池７に
流れる電流は、瞬時に減少し、さらに短い時間で所定値
以下になる。
【００３７】従って、短時間で２次電池７の充電を十分
に行うことができる。また、定電流回路３による充電時
間が短く、且つそのときに流れる電流が小さいので、定
電流回路３の内部抵抗における電力損失を低減すること
ができる。
【００３８】さらに、この充電器においては、定電流回
路２による定電流での充電時に２次電池７にかかる電圧
が、定電圧回路４によって、基準電圧ＶC'に抑制される
ようになされている。即ち、２次電池７にかかる電圧
は、基準電圧ＶC'より大きくはならないようになされて
いる。従って、２次電池７に大きな電圧がかかり、２次
電池７が破壊されることが防止され、その結果、装置の
安全性を向上させることができる。
【００３９】なお、この充電器においては、切換回路６
に、２次電池７にかかる電圧Ｖが、基準電圧ＶC'になっ
たときに、スイッチＳＷ1を端子ａ1側から端子ｂ1側に
切り換えさせるようにしたが、例えば２次電池７にかか
る電圧Ｖと、満充電電圧ＶCとの差分が、図２におい
て、Ｖ1で示す電圧、即ち（基準電圧ＶC'−満充電電圧
ＶC）になったときに、スイッチＳＷ1を切り換えさせる
ようにしても良い。また、その両方の条件を満たすとき
のみ、スイッチＳＷ1を切り換えさせるようにしても良
い。
【００４０】次に、図３は、本発明を適用した充電器の
第２実施例の構成を示すブロック図である。なお、図
中、図１における場合と対応する部分については、同一
の符号を付してある。図１においては、定電流回路２
と、定電圧回路３（または４）とを直列に接続して充電
器が構成されているが、図３においては、定電流回路２
と、定電圧回路３とを並列に接続して充電器が構成され
ている。
【００４１】この充電器では、まず、スイッチＳＷ
2が、端子ａ2側に切り換えられ、図１における場合と同
様に、まず、定電流回路２から供給される定電流による
充電が行われ、その後、２次電池７の電圧Ｖが、その満
充電電圧ＶCより高い所定の基準電圧ＶC'に達すると、
スイッチＳＷ2が端子ａ2側から端子ｂ2側に切り換えら
れ、定電圧回路３から供給される、満充電電圧ＶCに等
しい定電圧による充電が行われる。
【００４２】従って、この充電器においても、短時間で
２次電池７の充電を十分に行うことができる。
【００４３】さらに、この充電器は、図１の充電器の、
満充電電圧ＶCより高い所定の基準電圧ＶC'を出力する
定電圧回路４を設けずに構成されている。従って、この
場合、図１の充電器に比較して安全性は幾分低下する
が、装置を小型に構成することができる。なお、スイッ
チＳＷ2は、定電流回路２および定電圧回路３の出力端
子側ではなく、その入力端子側に設けるようにしても良
い。
【００４４】次に、図４は、本発明を適用した充電器の
第３実施例の構成を示すブロック図である。なお、図
中、図１における場合と対応する部分については、同一
の符号を付してある。この充電器においては、通常ＯＮ
状態になっているスイッチＳＷ3が、２次電池７にかか
る電圧Ｖが満充電電圧ＶCより高い所定の基準電圧ＶC'
以上になると、切換回路６によってＯＦＦ状態にされる
ようになされている。
【００４５】従って、この充電器では、図１における場
合と同様に、まず定電流回路２から、ＯＮ状態のＳＷ3
を介することにより、定電圧回路３をバイパスして供給
される定電流による充電が行われ、その後、２次電池７
の電圧Ｖが、その満充電電圧ＶCより高い所定の基準電
圧ＶC'に達する（以上になる）と、スイッチＳＷ3がＯ
Ｎ状態からＯＦＦ状態にされ、定電圧回路３から供給さ
れる、満充電電圧ＶCに等しい定電圧による充電が行わ
れる。
【００４６】従って、この充電器においても、短時間で
２次電池７の充電を十分に行うことができる。
【００４７】さらに、この充電器は、図３の充電器と同
様に、図１の充電器の、満充電電圧ＶCより高い所定の
基準電圧ＶC'を出力する定電圧回路４を設けずに構成さ
れている。従って、この場合においても、図１の充電器
に比較して安全性は幾分低下するが、装置を小型に構成
することができる。
【００４８】次に、図５は、本発明を適用した充電器の
第４実施例の構成を示すブロック図である。なお、図
中、図１における場合と対応する部分については、同一
の符号を付してある。抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3は、直列に接
続され、抵抗Ｒ1の、抵抗Ｒ2と接続されていない方の一
端は、２次電池の＋側に、抵抗Ｒ3の、抵抗Ｒ2と接続さ
れていない方の一端は、２次電池の−側に接続されてい
る。また、抵抗Ｒ1とＲ2の接続点は、定電圧回路１１の
制御端子Ｓに接続されている。
【００４９】さらに、抵抗Ｒ2とＲ3との接続点は、スイ
ッチＳＷ4を介して接地されるようになされており、従
って、定電圧回路１１の制御端子Ｓには、スイッチＳＷ
4がＯＦＦ状態のときには、２次電池７にかかる電圧Ｖ
を、抵抗Ｒ1と、抵抗Ｒ2およびＲ3とによって分圧した
電圧が、スイッチＳＷ4がＯＮ状態のときには、２次電
池７にかかる電圧Ｖを、抵抗Ｒ1と、抵抗Ｒ2とによって
分圧した電圧が印加される。
【００５０】定電圧回路１１は、スイッチＳＷ4がＯＦ
Ｆ状態のときに制御端子Ｓに入力される、２次電池７に
かかる電圧Ｖを抵抗Ｒ1と抵抗Ｒ2およびＲ3とによって
分圧した電圧に対応して、２次電池７の満充電電圧ＶC
より高い所定の基準電圧ＶC'に等しい定電圧を出力し、
スイッチＳＷ4がＯＮ状態のときに制御端子Ｓに入力さ
れる、２次電池７にかかる電圧Ｖを抵抗Ｒ1と抵抗Ｒ2と
によって分圧した電圧に対応して、２次電池７の満充電
電圧ＶCに等しい定電圧を出力する。
【００５１】スイッチＳＷ4は、通常ＯＦＦ状態になっ
ているが、２次電池７にかかる電圧Ｖが満充電電圧ＶC
より高い所定の基準電圧ＶC'以上になると、切換回路６
によってＯＮ状態にされるようになされている。
【００５２】以上のように構成される充電器では、図１
における場合と同様に、まず定電流回路２から、定電圧
回路１１を介して供給される定電流による充電が行われ
る。その後、２次電池７の電圧Ｖが、その満充電電圧Ｖ
Cより高い所定の基準電圧ＶC'に達する（以上になる）
と、スイッチＳＷ4がＯＦＦ状態からＯＮ状態にされ、
これにより、定電圧回路１１は、満充電電圧ＶCに等し
い定電圧を出力するようになり、この定電圧による、２
次電池７の充電が行われる。
【００５３】従って、この充電器においても、短時間で
２次電池７の充電を十分に行うことができる。
【００５４】なお、この充電器においては、スイッチＳ
Ｗ4がＯＦＦ状態になっている場合、即ち定電流による
充電が行われている場合、定電圧回路１１によって、２
次電池７にかかる電圧Ｖが、基準電圧ＶC'より大きくな
らないように抑制される。従って、２次電池７に大きな
電圧がかかり、２次電池７が破壊されることが防止さ
れ、その結果、装置の安全性を向上させることができ
る。
【００５５】次に、図６は、本発明を適用した充電器の
第５実施例の構成を示すブロック図である。なお、図
中、図４における場合と対応する部分については、同一
の符号を付してある。検出回路２１は、２次電池７にか
かる電圧Ｖを検出し、タイマ回路２２に出力する。タイ
マ回路２２は、検出回路２１により検出された２次電池
７の電圧Ｖが満充電電圧ＶCになってから、所定の時間
ｔTを計数し、その計数が終了すると、切換回路２３に
制御信号を出力する。
【００５６】なお、この所定の時間ｔTとは、例えば定
電流による２次電池７の充電を行った場合に、その電圧
が、満充電電圧ＶCになってから、基準電圧ＶC'に等し
い電圧となる時間にほぼ等しい時間であり、以下、タイ
マ動作時間という。また、このタイマ動作時間ｔTは、
例えばあらかじめ測定されて設定される。
【００５７】切換回路２３は、タイマ回路２２より制御
信号を受信すると、通常ＯＮ状態になっているスイッチ
ＳＷ5をＯＦＦ状態にする。
【００５８】以上のように構成される充電器では、図７
に示すように、まず定電流回路２から、ＯＮ状態のスイ
ッチＳＷ5を介することにより、定電圧回路３をバイパ
スして供給される定電流による充電が行われ、その後、
２次電池７の電圧Ｖが、その満充電電圧ＶCに達する
（以上になる）と、タイマ回路２２によって、タイマ動
作時間ｔTが計数される。そして、２次電池７の電圧Ｖ
が、満充電電圧ＶCに達してから、タイマ動作時間ｔTが
経過すると、切換回路２３によりスイッチＳＷ5がＯＮ
状態からＯＦＦ状態にされ、定電圧回路３から供給され
る、満充電電圧ＶCに等しい定電圧による充電が行われ
る。
【００５９】従って、この場合、図７に示すように、定
電流による充電が、従来の場合に比較してタイマ動作時
間ｔTだけ長く行われるので、図１２を参照して説明し
たように、定電流による充電後、定電圧回路３により供
給される定電圧ＶCによる充電が開始されると、２次電
池７に流れる電流は、瞬時に減少し、さらに短い時間で
所定値以下になる。
【００６０】従って、短時間で２次電池７の充電を十分
に行うことができる。
【００６１】次に、図８は、本発明を適用した充電器の
第６実施例の構成を示すブロック図である。図中、図６
における場合と対応する部分については、同一の符号を
付してある。検出回路３１は、回路に流れる電流、即ち
２次電池７に流れる電流を検出し、タイマ制御回路３２
に出力する。タイマ制御回路３２は、検出回路３１によ
って検出された電流の減少を検出し、検出信号をタイマ
回路３３およびタイマ回路３３を介して切換回路３４に
出力する。
【００６２】タイマ回路３３は、タイマ制御回路３２か
ら、２次電池７に流れる電流の減少を知らせる検出信号
を受信すると、図６のタイマ回路２２における場合と同
様に、タイマ動作時間ｔTを計数し、その計数が終了す
ると、切換回路２３に制御信号を出力する。
【００６３】切換回路３４は、通常、スイッチＳＷ5を
ＯＦＦ状態にしておき、タイマ制御回路３２からタイマ
回路３３を介して、２次電池７に流れる電流の減少を知
らせる検出信号を受信すると、スイッチＳＷ5をＯＮ状
態にする。そして、それからタイマ動作時間ｔTが経過
し、タイマ回路３３から制御信号を受信すると、再びス
イッチＳＷ5をＯＦＦ状態にする。
【００６４】以上のように構成される充電器で２次電池
７の充電が開始されると、スイッチＳＷ5は、最初ＯＦ
Ｆ状態であるから、定電流回路２から定電圧回路３を介
して供給される定電流による充電が行われ、その後、２
次電池７の電圧Ｖが、その満充電電圧ＶCに達すると、
定電圧回路３が動作し、２次電池７の電圧が、満充電電
圧ＶCより大きくならないように、定電流回路２からの
電流、即ち２次電池７に流れる電流Ｉが、図９に点線で
示すように減少し始める。
【００６５】この電流Ｉの減少は、タイマ制御回路３２
により検出され、検出信号がタイマ回路３３および切換
回路３４に出力される。切換回路３４は、タイマ制御回
路３２から、２次電池７に流れる電流の減少を知らせる
検出信号を受信すると、スイッチＳＷ5をＯＮ状態にす
る。
【００６６】すると、定電流回路２から、ＯＮ状態のＳ
Ｗ5を介することにより、定電圧回路３をバイパスして
供給される定電流による充電が、再び開始され、同時
に、タイマ回路３３によって、タイマ動作時間ｔTが計
数される。そして、２次電池７に流れる電流Ｉの減少が
検出されてから、即ち２次電池７の電圧Ｖが、満充電電
圧ＶCに達してから、タイマ動作時間ｔTが経過すると
（このとき、２次電池７にかかる電圧は、図９に示すよ
うに、基準電圧ＶC'とほぼ等しくなる）、切換回路３４
によりスイッチＳＷ5がＯＮ状態から、再びＯＦＦ状態
にされ、定電圧回路３から供給される、満充電電圧ＶC
に等しい定電圧による充電が行われる。
【００６７】従って、この場合、図９に示すように、定
電流による充電が、従来の場合に比較してタイマ動作時
間ｔTだけ長く行われるので、図１２を参照して説明し
たように、定電流による充電後、定電圧回路３により供
給される定電圧ＶCによる充電が開始されると、２次電
池７に流れる電流は、瞬時に減少し、さらに短い時間で
所定値以下になる。
【００６８】従って、短時間で２次電池７の充電を十分
に行うことができる。
【００６９】なお、タイマ制御回路３２には、回路に流
れる電流の減少を検出させる他、充電時に、２次電池７
に流れる電流に基づいて、タイマ回路３３に計数させる
時間を設定させるようにすることができる。
【００７０】例えば、２次電池７に残留分がある場合
（例えば、２次電池７の放電が、許容量の半分程度しか
行われていない場合など）、充電時に流れる電流は、２
次電池７の放電がほぼ完全に行われている場合と異な
る。従って、上述のように、タイマ制御回路３２に、充
電時に流れる電流に基づいて、タイマ回路３３に計数さ
せる時間を設定させるようにすることによって、より２
次電池７の状態に適した充電を行うことができるように
なる。
【００７１】次に、図１０は、本発明を適用した充電器
の第７実施例の構成を示すブロック図である。なお、図
中、図６における場合と対応する部分については、同一
の符号を付してある。検出回路４２は、２次電池７にか
かる電圧Ｖを検出し、タイマ制御回路４１に出力する。
タイマ制御回路４１は、検出回路４２によって検出され
た電圧Ｖが、２次電池の満充電電圧ＶCに等しい（以
上）か否かを判定し、それが満充電電圧ＶCに等しい場
合には、判定信号をタイマ回路４３およびタイマ回路４
３を介して切換回路４４に出力する。
【００７２】タイマ回路４３は、タイマ制御回路４１か
ら、２次電池７にかかる電圧Ｖが満充電電圧ＶC以上に
なったことを知らせる判定信号を受信すると、図６のタ
イマ回路２２における場合と同様に、タイマ動作時間ｔ
Tを計数し、その計数が終了すると、切換回路４４に制
御信号を出力する。
【００７３】切換回路４４は、通常、スイッチＳＷ5を
ＯＦＦ状態にしておき、タイマ制御回路４１からタイマ
回路４３を介して、２次電池７にかかる電圧Ｖが満充電
電圧ＶC以上になったことを知らせる判定信号を受信す
ると、スイッチＳＷ5をＯＮ状態にする。そして、それ
からタイマ動作時間ｔTが経過し、タイマ回路４３から
制御信号を受信すると、再びスイッチＳＷ5をＯＦＦ状
態にする。
【００７４】以上のように構成される充電器で２次電池
７の充電が開始されると、スイッチＳＷ5は、最初ＯＦ
Ｆ状態であるから、定電流回路２から定電圧回路３を介
して供給される定電流による充電が行われ、その後、２
次電池７の電圧Ｖが、その満充電電圧ＶCに達する（以
上になる）と、定電圧回路３が動作し、２次電池７の電
圧が、満充電電圧ＶCより大きくならないようにされ
る。
【００７５】同時に、２次電池７の電圧Ｖが満充電電圧
ＶCになったことは、タイマ制御回路４１により検出さ
れ、判定信号がタイマ回路４３および切換回路４４に出
力される。切換回路４４は、タイマ制御回路４１から、
２次電池７の電圧Ｖが満充電電圧ＶCになったこと知ら
せる判定信号を受信すると、スイッチＳＷ5をＯＮ状態
にする。
【００７６】すると、定電流回路２から、ＯＮ状態のス
イッチＳＷ5を介することにより、定電圧回路３をバイ
パスして供給される定電流Ｉによる充電が、再び開始さ
れ、同時に、タイマ回路４３によって、タイマ動作時間
ｔTが計数される。そして、タイマ制御回路４１によ
り、２次電池７の電圧Ｖが満充電電圧ＶCになったと判
定されてから、タイマ動作時間ｔTが経過すると（この
とき、２次電池７にかかる電圧は、図１１に示すよう
に、基準電圧ＶC'とほぼ等しくなる）、切換回路４４に
よりスイッチＳＷ5がＯＮ状態から、再びＯＦＦ状態に
され、定電圧回路３から供給される、満充電電圧ＶCに
等しい定電圧による充電が行われる。
【００７７】従って、この場合、図１１に示すように、
定電流による充電が、従来の場合に比較してタイマ動作
時間ｔTだけ長く行われるので、図１２を参照して説明
したように、定電流による充電後、定電圧回路３により
供給される定電圧ＶCによる充電が開始されると、２次
電池７に流れる電流は、瞬時に減少し、さらに短い時間
で所定値以下になる。
【００７８】従って、短時間で２次電池７の充電を十分
に行うことができる。
【００７９】なお、この充電器においては、タイマ制御
回路４１に、２次電池７にかかる電圧Ｖが、満充電電圧
ＶCに等しくなったときに、判定信号を出力させるよう
にしたが、例えば２次電池７にかかる電圧Ｖと、満充電
電圧ＶCとの差分が０になったときに、判定信号を出力
させるようにしても良い。また、その両方の条件を満た
すときのみ、判定信号を出力させるようにしても良い。
【００８０】また、タイマ制御回路４１には、充電開始
時に、２次電池７にかかる電圧に基づいて、タイマ回路
４３に計数させる時間を設定させるようにすることがで
きる。
【００８１】例えば、２次電池７に残留分がある場合、
充電開始時に、２次電池７にかかる電圧は、２次電池７
の放電がほぼ完全に行われている場合と異なる。従っ
て、上述のように、タイマ制御回路４１に、充電開始時
に、２次電池７にかかる電圧に基づいて、タイマ回路４
３に計数させる時間を設定させるようにすることによっ
て、より２次電池７の状態に適した充電を行うことがで
きるようになる。
【００８２】以上のように、従来ならば、図１３に点線
で示すように変化する充電電流Ｉを、図中実線で示すよ
うに変化するように、２次電池７に印加される電圧Ｖの
値を制御するようにしたので、短時間で十分な充電を行
うことができる。
【００８３】なお、本実施例においては、鉛・リチウム
イオン系の２次電池７を用いた場合について説明した
が、鉛・リチウムイオン系の２次電池７の他、いわゆる
−△Ｖを検出することのできないあらゆる２次電池を用
いるようにすることができる。
【００８４】
【発明の効果】請求項１に記載の充電方法および請求項
４に記載の充電器によれば、定電流源による定電流を、
定電圧源をバイパスさせるスイッチによって、定電圧源
をバイパスさせて、２次電池に供給することにより、２
次電池を、その電圧が、満充電電圧より高い所定の基準
電圧になるまで、定電流で充電し、２次電池を、満充電
電圧ＶCに等しい定電圧でさらに充電する。従って、短
時間で十分な充電を行うことができる。
【００８５】請求項２に記載の充電方法および請求項５
に記載の充電器によれば、定電流源による定電流を、定
電圧源をバイパスさせるスイッチによって、定電圧源を
バイパスさせて、２次電池に供給することにより、２次
電池を定電流で充電する。そして、２次電池を定電流で
充電しているときの、２次電池にかかる電圧を検出し、
その電圧が満充電電圧になってから、満充電電圧Ｖ C よ
り高い所定の基準電圧になるまでの所定の時間が経過す
るまで、２次電池を定電流で充電し、所定の時間の経過
後、２次電池を満充電電圧ＶCに等しい定電圧でさらに
充電する。従って、定電圧による充電時間が短くなり、
その結果全体の充電時間を短くすることができる。
【００８６】請求項３に記載の充電方法および請求項６
に記載の充電器によれば、定電圧源による充電が行われ
たときの、２次電池に供給される電流の減少を検出し、
その電流の減少を検出した後、所定の時間が経過するま
で、定電流源による充電を行う。従って、定電圧源によ
る充電時間が短くなり、その結果全体の充電時間を短く
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した充電器の第１実施例の構成を
説明するブロック図である。
【図２】図１の実施例において、２次電池７に供給され
る電流と電圧を示す図である。
【図３】本発明を適用した充電器の第２実施例の構成を
説明するブロック図である。
【図４】本発明を適用した充電器の第３実施例の構成を
説明するブロック図である。
【図５】本発明を適用した充電器の第４実施例の構成を
説明するブロック図である。
【図６】本発明を適用した充電器の第５実施例の構成を
説明するブロック図である。
【図７】図６の実施例において、２次電池７に供給され
る電流と電圧を示す図である。
【図８】本発明を適用した充電器の第６実施例の構成を
説明するブロック図である。
【図９】図８の実施例において、２次電池７に供給され
る電流と電圧を示す図である。
【図１０】本発明を適用した充電器の第７実施例の構成
を説明するブロック図である。
【図１１】図１０の実施例において、２次電池７に供給
される電流と電圧を示す図である。
【図１２】２次電池７に供給される電流の変化を説明す
る図である。
【図１３】本発明による充電電流と充電電圧の変化を説
明する図である。
【図１４】従来の充電器の一例の構成を示すブロック図
である。
【図１５】図１４の従来の充電器において、２次電池１
０４に供給される電流と電圧を示す図である。
【図１６】内部抵抗を説明する図である。
【符号の説明】
１ 電源 ２ 定電流回路 ３，４ 定電圧回路 ５ 電圧検出器 ６ 切換回路 ７ ２次電池
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/42 - 10/48 H02J 7/00 - 7/12

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２次電池に対して直列に接続される定電
    圧源と定電流源を用いて、前記２次電池を充電する充電
    方法において、 前記定電流源による定電流を、前記定電圧源をバイパス
    させるスイッチによって、前記定電圧源をバイパスさせ
    て、前記２次電池に供給することにより、前記２次電池
    を、その電圧が、満充電電圧より高い所定の基準電圧に
    なるまで、定電流で充電し、 前記２次電池を、前記定電圧源による定電圧により、前
    記満充電電圧に等しい定電圧でさらに充電することを特
    徴とする充電方法。
  2. 【請求項２】 前記２次電池を定電流で充電していると
    きの、前記２次電池にかかる電圧を検出し、 その電圧が満充電電圧になってから、満充電電圧より高
    い所定の基準電圧になるまでの所定の時間が経過するま
    で、前記２次電池を定電流で充電し、 前記所定の時間の経過後、前記２次電池を前記満充電電
    圧に等しい定電圧でさらに充電することを特徴とする請
    求項１に記載の充電方法。
  3. 【請求項３】 ２次電池を、最初に、定電流源から供給
    される電流によって充電し、前記２次電池の電圧が、定
    電圧源の電圧以上になったときに、前記定電圧源による
    充電を行う充電方法において、 前記定電圧源による充電が行われたときの、前記２次電
    池に供給される電流の減少を検出し、 その電流の減少を検出した後、所定の時間が経過するま
    で、前記定電流源による充電を行うことを特徴とする充
    電方法。
  4. 【請求項４】 ２次電池を、定電流源より供給される定
    電流で充電した後に、定電圧源より供給される満充電電
    圧に等しい定電圧でさらに充電する充電器において、 前記２次電池に対して直列に接続される定電圧源および
    定電流源と、 前記定電流源による定電流を、前記定電圧源をバイパス
    させて、前記２次電池に供給するスイッチと、 前記２次電池の電圧を検出する検出手段と、 前記検出手段により検出された前記電圧が、前記満充電
    電圧より高い所定の基準電圧になったときに、前記スイ
    ッチを切り換えることにより、前記定電流源による充電
    から、前記定電圧源による充電に切り換える切換手段と
    を備えることを特徴とする充電器。
  5. 【請求項５】 ２次電池を、定電流源より供給される定
    電流で充電した後に、定電圧源より供給される満充電電
    圧に等しい定電圧でさらに充電する充電器において、 前記２次電池に対して直列に接続される定電圧源および
    定電流源と、 前記定電流源による定電流を、前記定電圧源をバイパス
    させて、前記２次電池に供給するスイッチと、 前記２次電池を定電流で充電しているときの、前記２次
    電池にかかる電圧を検出する検出手段と、 前記検出手段により検出された前記電圧が満充電電圧に
    なってから、所定の時間を計数する計数手段と、 前記計数手段による前記所定の時間の計数後、前記スイ
    ッチを切り換えることにより、前記定電流源による充電
    から、前記定電圧源による充電に切り換える切換手段と
    を備えることを特徴とする充電器。
  6. 【請求項６】 ２次電池を、最初に、定電流源から供給
    される電流によって充電し、前記２次電池の電圧が、定
    電圧源の電圧以上になったときに、前記定電圧源による
    充電を行う充電器において、 前記定電圧源による充電が行われたときの、前記２次電
    池に供給される電流の減少を検出する検出手段と、 前記検出手段により前記電流の減少が検出されてから、
    所定の時間を計数する計数手段とを備え、 前記計数手段により所定の時間が計数されるまで、前記
    定電流源による充電を行うことを特徴とする充電器。
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