JP3809455B2 - 充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池を充電する充電装置に関する。

特許文献１には、二次電池の充電装置が開示される。この二次電池の充電装置は、二次電池を充電する充電手段と、二次電池に通電される充電電流の電流値を測定する電流測定手段と、二次電池に印加される電圧、又は二次電池の電池電圧を検出する電圧測定手段と、二次電池の充電を制御する充電制御装置と、を備える。

そして、特許文献１の充電装置は、この二次電池を所定の電圧値で、一定時間、印加した後、印加電圧を満充電平衡電位に切り換える。そして、該満充電平衡電位で印加している間に、該満充電平衡電位における電流値を検出して、該電流値を所定の判定基準値と比較し、該電流値が該判定基準値より大きいときは、再び、二次電池を該所定の電圧値で印加する。以上のフローを繰り返す一方、検出された電流値が上述の判定基準値以下のときには、該二次電池の充電を停止する。

特許第３４３０４３９号（特許請求の範囲、発明の詳細な説明など）

従来、二次電池を充電する場合、ΔＴ制御方式や−ΔＶ制御方式などで、二次電池に供給する電力を制御している。このような制御方式で電力を供給する場合、その制御方式を実現する制御回路は複雑となり、且つ、充電電力を十分に供給できる大型の受動素子などを使用しなければならない。

これに対して、上記特許文献１の充電装置では、充電電圧を出力する電源装置と二次電池との間には、基本的には、バッファ抵抗素子とスイッチング素子とを接続すればよい。しかも、上記特許文献１の充電装置では、そのスイッチング素子のスイッチングを時間に基づいて制御すればよい。したがって、上記特許文献１の充電装置では、上述した従来の制御方式で電力を供給する充電装置に比べて、制御回路が簡易となり、且つ、充電電力を供給できる受動素子を使用する必要が無くなる。

しかしながら、上記特許文献１の充電装置では、二次電池の充電を開始した直後に流れる突入電流が大きい。また、上記特許文献１の充電装置では、使用した直後の二次電池を充電しようとすると、その充電開始直後からしばらくの期間において、充電電流が過大となってしまうことがある。これらの電流は、充電電流が安定している定常時の電流より大きい。

このように上記特許文献１の充電装置で二次電池を充電する場合、その充電期間中には、その定常時の充電電流に比べて、大きな電流が流れることがある。そのため、上記特許文献１の充電装置では、その定常時の充電電流より大きな電流が流れるときであっても、安定した電力を供給するために、電源装置として、その大きな電流より大きい定格電流を出力できるものを使用する必要がある。

たとえば、電源装置の定格電流を超える過大な突入電流が流れると、電源装置の出力電圧は、低下する。その電源装置から給電されている充電制御用のマイクロコンピュータは、供給される電圧が低下してしまうと、動作を停止してしまう。マイクロコンピュータが停止すると、充電の制御がなされなくなり、二次電池は、充電されなくなる。

本発明は、二次電池を充電する時に発生する過大な電流を抑制することができる充電装置を得ることを目的とする。

本発明に係る充電装置は、二次電池を充電する充電電圧を出力する電源装置と、電源装置と二次電池との間に接続され、二次電池を充電する電流が流れる第一の抵抗素子と、第一の抵抗素子と直列に接続される第一のスイッチング素子と、第一の抵抗素子および第一のスイッチング素子の全体と並列に接続され、第一の抵抗素子より大きい抵抗値を有する第二の抵抗素子と第二のスイッチング素子とを直列に接続してなる回路と、第一の抵抗素子に流れる電流を検出する充電電流検出手段と、充電開始時には第二のスイッチング素子のみを閉じ、充電開始から所定の時間が経過したら第一のスイッチング素子のみを閉じ、さらに所定の期間が経過したタイミングにおける充電電流検出手段による検出電流が所定の規定値以下である場合には第二のスイッチング素子を閉じるスイッチ制御手段と、を有するものである。

この構成を採用すれば、充電開始時には、第一の抵抗素子より大きい抵抗値を有する第二の抵抗素子を介して、電源装置を二次電池に接続する。また、充電開始から所定の時間が経過したら、第一の抵抗素子を介して電源装置を二次電池に接続する。したがって、充電開始に流れる突入電流は、たとえば充電開始時に第一の抵抗素子を接続する場合に比べて、抑制される。その結果、二次電池の充電開始直後に発生する過大な突入電流を抑制することができる。

また、この構成を採用すれば、第一のスイッチング素子のみを閉じた後さらに所定の期間が経過したタイミングにおいて、充電電流検出手段による検出電流が所定の規定値以下である場合には、電源装置は、第一の抵抗素子および第二の抵抗素子による並列回路を介して、二次電池に接続される。この並列回路の抵抗値は、第一の抵抗素子の抵抗値および第二の抵抗素子の抵抗値より小さくなる。したがって、使用した直後に二次電池の充電を開始して、充電開始からしばらくの期間において充電電流が過大となってしまう場合には、第一の抵抗素子のみでの充電を継続して、二次電池を充電する時に発生する過大な電流を抑制しつつ、それ以外の場合には、第一の抵抗素子および第二の抵抗素子による低抵抗の並列回路で、効率よく充電することができる。

そして、このように二次電池を充電する時に発生する過大な電流を抑制することができるので、電源装置として定格電流が小さい小型のものを使用することができる。

本発明に係る充電装置は、上述した発明の構成に加えて、二次電池の満充電時の電圧と略等しい電圧を出力する基準電圧発生回路と、二次電池と基準電圧発生回路との間に接続され、第三の抵抗素子と第三のスイッチング素子とを直列に接続してなる回路と、第三の抵抗素子に流れる電流が所定の判定値以下である場合、二次電池の充電が完了したと判断する満充電判定手段と、を有し、スイッチ制御手段が、充電を開始してから満充電判定手段が充電が完了したと判断するまでの期間において、間欠的に第一のスイッチング素子および第二のスイッチング素子を開き、その第一のスイッチング素子および第二のスイッチング素子を開いている期間において第三のスイッチング素子を閉じることで、満充電判定手段による充電完了の判定を行わせるものである。

この構成を採用すれば、充電期間中において、二次電池の充電が完了したことを判断することができる。しかも、第三の抵抗素子に流れる電流が所定の判定値以下であることに基づいて充電完了を判断するので、二次電池の充電が完了した時点では、この第三の抵抗素子に流れる電流が小さい状態となる。その結果、たとえば、第三のスイッチング素子のスイッチ接点の接触抵抗などによる電圧ドロップを考慮することなく、二次電池の充電電圧を正確に判断することができる。

本発明に係る他の充電装置は、複数の二次電池を個別に充電する充電電圧を出力する電源装置と、電源装置と複数の二次電池のそれぞれとの間に接続される複数の切替用のスイッチング素子と、複数の切替用のスイッチング素子と電源装置との間に接続され、二次電池を充電する電流が流れる第一の抵抗素子と、第一の抵抗素子と直列に接続される第一のスイッチング素子と、第一の抵抗素子および第一のスイッチング素子の全体と並列に接続され、第一の抵抗素子より大きい抵抗値を有する第二の抵抗素子と第二のスイッチング素子とを直列に接続してなる回路と、第一の抵抗素子に流れる電流を検出する充電電流検出手段と、複数の切替用のスイッチング素子を１つずつ順番に切り換えて閉じ、その各閉じている期間において、まず第二のスイッチング素子のみを閉じ、充電開始から所定の時間が経過したら第一のスイッチング素子のみを閉じ、さらに所定の期間が経過したタイミングにおける充電電流検出手段による検出電流が所定の規定値以下である場合には第二のスイッチング素子を閉じるスイッチ制御手段と、を有するものである。

この構成を採用すれば、各二次電池を充電する際に、充電開始時に流れる突入電流は抑制される。その結果、各二次電池の充電開始直後に発生する過大な突入電流を抑制することができる。

また、この構成を採用すれば、使用した直後に二次電池の充電を開始して、充電開始からしばらくの期間において充電電流が過大となってしまう場合には、第一の抵抗素子のみでの充電を継続して、二次電池を充電する時に発生する過大な電流を抑制しつつ、それ以外の場合には、第一の抵抗素子および第二の抵抗素子による低抵抗の並列回路で、効率よく充電することができる。

そして、このように二次電池を充電する時に発生する過大な電流を抑制することができるので、電源装置として定格電流が小さい小型のものを使用することができる。

さらに、この構成を採用すれば、複数の二次電池を順番に切り換えて充電するので、たとえばこの複数の二次電池の中の一部に使用直後のものが混在している場合であっても、それぞれの二次電池を適当な充電電流で充電することができる。

他の発明に係る充電装置は、上述した各発明の構成に加えて、電源装置が、交流電圧を整流する回路と、その整流された電圧に基づいて充電電圧を生成するトランスとを有し、スイッチ制御手段が、トランスを介して供給される電力で動作するマイクロコンピュータにおいて実現されるものである。

この構成を採用すれば、電源装置は、１つのトランスで、二次電池を充電し、スイッチ制御手段へ電力を供給することができる。その結果、これらを別々のトランスで実現する場合より、充電装置を小型化することができる。

また、この構成では、二次電池を充電する時に発生する過大な電流が抑制されている。そのため、このように１つのトランスで二次電池の充電とスイッチ制御手段への電力供給とを実現したとしても、たとえば充電開始時の突入電流によってスイッチ制御手段の動作が停止してしまうことはなく、二次電池を充電することができる。

他の発明に係る充電装置は、上述した各発明の構成に加えて、第二の抵抗素子の抵抗値が、第一の抵抗素子の抵抗値の２倍以上、且つ、４倍以下であり、充電電流検出手段によって検出電流と比較される所定の規定値は、電源装置の定格電流の６０％以上、且つ、８０％以下であるものである。

この構成を採用すれば、突入電流のピーク値を半分以下に抑えることができる。突入電流のピーク値と、第一の抵抗素子により安定的に充電しているときの定常時の充電電流とを同レベルにすることができる。その結果、電源装置として、定常時の充電電流に対して若干の余裕を有する程度の定格電流を有する小型のものを使用することができる。

しかも、第一のスイッチング素子のみを閉じた後さらに所定の期間が経過したタイミングにおいて、第一の抵抗素子および第二の抵抗素子による並列回路を介して電源装置を二次電池に接続することで、そのように若干の余裕を有する電源装置の能力をフルに活用することができる。その結果、第二の抵抗素子のみで充電するときがあるにもかかわらず、二次電池の充電時間を短縮することができる。

他の発明に係る充電装置は、上述した各発明の構成に加えて、第二のスイッチング素子のみを閉じてから、第一のスイッチング素子のみを閉じるまでの所定の期間が、５０ミリ秒以上、且つ、２００ミリ秒以下であるものである。

この構成を採用すれば、充電開始時の突入電流が流れる期間には、第二の抵抗素子のみが確実に接続される。その結果、突入電流を確実に低減することができる。しかも、第二の抵抗素子のみを接続している期間を必要最小限に抑えることで、そのような電流の抑制期間による二次電池の充電時間の長期化を最小限に抑えることができる。

他の発明に係る充電装置は、上述した各発明の構成に加えて、第一のスイッチング素子のみを閉じてから、充電電流検出手段による検出電流に基づく判断を実行するまでの所定の期間が、５０ミリ秒以上、且つ、２００ミリ秒以下であるものである。

この構成を採用すれば、第一の抵抗素子のみを接続し、充電電流が確実に安定した状態において、第二の抵抗素子の接続の可否を正しく判断することができる。しかも、第二の抵抗素子が接続できる状態である場合に、第一の抵抗素子のみで充電している期間を最小限に抑えることができ、二次電池の充電時間を最大限に短縮することができる。

本発明では、二次電池を充電する時に発生する過大な電流を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る充電装置を、図面に基づいて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る充電装置１を示すブロック図である。この充電装置１は、商用交流電源２から供給される電力で、二次電池３を充電するものである。

二次電池３には、たとえば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池などがある。また、二次電池３は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｃ ８５００）などにおいて、その容量に応じて単一、単二、単三などのサイズに規格化されているものがある。

充電装置１は、電源コネクタ１０を有する。電源コネクタ１０は、一対の入力端子１１，１２を有する。一対の入力端子１１，１２は、商用交流電源２に接続される。一対の入力端子１１，１２には、商用交流電源２が出力する交流電圧が印加される。

電源コネクタ１０の一対の入力端子１１，１２は、内部的には、電源装置としてのスイッチング電源装置１３に接続される。図２は、図１中のスイッチング電源装置１３の構成例を示すブロック図である。スイッチング電源装置１３は、交流電圧を整流する回路としての全波整流回路３１と、コンデンサ３２と、トランス３３と、電源用スイッチング素子３４と、第一のフィルタ回路３５と、第二のフィルタ回路３６と、を有する。

トランス３３は、フェライトコア４１と、一次側巻線４２と、２つの二次側巻線４３，４４と、を有する。一次側巻線４２および２つの二次側巻線４３，４４は、フェライトコア４１に巻きつけられる。

全波整流回路３１は、たとえばブリッジ接続された４つのダイオードで構成される。一対の入力端子１１，１２は、全波整流回路３１に接続される。全波整流回路３１は、一対の入力端子１１，１２に入力される交流電圧を全波整流して出力する。なお、全波整流回路３１に替えて、半端整流回路を用いてもよい。

全波整流回路３１の出力は、コンデンサ３２に接続される。また、コンデンサ３２は、トランス３３の一次側巻線４２の一端と電源用スイッチング素子３４とを直列に接続した回路と並列に接続される。電源用スイッチング素子３４は、制御信号によりオン状態とオフ状態との間に切り替わるようにスイッチング制御される。電源用スイッチング素子３４がオン状態になると、一次側巻線４２に電流が流れる。電源用スイッチング素子３４がオフ状態になると、一次側巻線４２に電流がなくなる。一次側巻線４２には、この電流の変化に基づく電圧が発生する。

トランス３３の２つの二次側巻線４３，４４の中の一方の二次側巻線４３は、第一のフィルタ回路３５に接続される。第一のフィルタ回路３５は、ダイオード５１と、コンデンサ５２とを有する。ダイオード５１およびコンデンサ５２は、一方の二次側巻線４３と閉ループを構成する。ダイオード５１は、一方の二次側巻線４３からコンデンサ５２に電流を流す向きに接続される。

トランス３３の一次側巻線４２に電流の変化に基づく電圧が発生すると、フェライトコア４１に形成される磁束は、変化する。フェライトコア４１に形成される磁束が変化すると、フェライトコア４１に巻きつけられている一方の二次側巻線４３は、電圧を発生する。第一のフィルタ回路３５は、この一方の二次側巻線４３に発生する電圧を平滑化するとともに、この平滑化した直流電圧を出力する。

トランス３３の２つの二次側巻線４３，４４の中の他方の二次側巻線４４は、第二のフィルタ回路３６に接続される。第二のフィルタ回路３６は、ダイオード６１と、コンデンサ６２とを有する。ダイオード６１およびコンデンサ６２は、他方の二次側巻線４４と閉ループを構成する。ダイオード６１は、他方の二次側巻線４４からコンデンサ６２に電流を流す向きに接続される。

トランス３３の一次側巻線４２に電流の変化に基づく電圧が発生すると、フェライトコア４１に形成される磁束は、変化する。フェライトコア４１に形成される磁束が変化すると、フェライトコア４１に巻きつけられている他方の二次側巻線４４は、電圧を発生する。第二のフィルタ回路３６は、この他方の二次側巻線４４に発生する電圧を平滑化するとともに、この平滑化した直流電圧を出力する。

図１に戻って、スイッチング電源装置１３は、２つの充電用スイッチング素子１４，１５と、マイクロコンピュータ１６とに接続される。２つの充電用スイッチング素子１４，１５は、制御信号により開状態あるいは閉状態に制御される。２つの充電用スイッチング素子１４，１５の一端は、第一のフィルタ回路３５のコンデンサ５２の一端に接続される。第一のフィルタ回路３５のコンデンサ５２の他端は、充電装置１のグランド１７に接続される。

２つの充電用スイッチング素子１４，１５の中の、第一のスイッチング素子としての、一方の充電用スイッチング素子１４の他端は、第一の抵抗素子としての第一バッファ抵抗素子１８の一端に接続される。この実施の形態１に係る充電装置１では、第一バッファ抵抗素子１８として０．１１オームの抵抗値を有するものを使用する。

２つの充電用スイッチング素子１４，１５の中の、第二のスイッチング素子としての、他方の充電用スイッチング素子１５の他端は、第二の抵抗素子としての第二バッファ抵抗素子１９の一端に接続される。この実施の形態１に係る充電装置１では、第二バッファ抵抗素子１９として０．３３オームの抵抗値を有するものを使用する。なお、この第二バッファ抵抗素子１９には、たとえば、充電開始時のスパイク状の突入電流を抑制し、且つ、後述する並列での充電時の電流の最大値がスイッチング電源装置１３の定格電流に近い値となるような抵抗値のものを選択すればよい。

第二バッファ抵抗素子１９の他端および第一バッファ抵抗素子１８の他端は、電池ホルダ２０に接続される。電池ホルダ２０は、所定のサイズの二次電池３が収容できる図示外のホルダ本体と、このホルダ本体に収容された二次電池３の２つの端子と接触する２つの電池端子２１，２２と、を有する。第二バッファ抵抗素子１９の他端および第一バッファ抵抗素子１８の他端は、この２つの電池端子２１，２２の中の一方の電池端子２１に接続される。２つの電池端子２１，２２の中の他方の電池端子２２は、グランド１７に接続される。

電池ホルダ２０の一方の電池端子２１には、他にも、第三のスイッチング素子としての判定用スイッチング素子２３の一端が接続される。判定用スイッチング素子２３は、制御信号により開状態あるいは閉状態に制御することができる。判定用スイッチング素子２３の他端には、第三の抵抗素子としての判定用抵抗素子２４の一端に接続される。判定用抵抗素子２４の他端は、基準電圧回路２５が接続される。基準電圧回路２５は、電池ホルダ２０に収容される二次電池３の満充電電圧と略同じ電圧を発生する。基準電圧回路２５が発生する電圧としては、たとえば、グランド１７を基準として約１．４ボルトとなる電圧としている。

マイクロコンピュータ１６は、タイマ２６、図示外の中央処理装置、図示外のメモリ、図示外のＩ／Ｏポート、図示外のＡ／Ｄコンバータ、これらを接続する図示外のシステムバスなどを有する。

Ｉ／Ｏポートは、設定に応じたレベルの信号を出力したり、入力される信号のレベルをシステムバスへ出力したりする。Ｉ／Ｏポートは、スイッチング電源装置１３の電源用スイッチング素子３４、他方の充電用スイッチング素子１５、一方の充電用スイッチング素子１４、判定用スイッチング素子２３などが接続される。Ｉ／Ｏポートは、これらのスイッチング素子に制御信号を出力する。

Ａ／Ｄコンバータは、入力されるアナログ信号をサンプリングしてデジタル値へ変換する。Ａ／Ｄコンバータには、第一バッファ抵抗素子１８の両端や、判定用抵抗素子２４の両端が接続される。そして、Ａ／Ｄコンバータは、第一バッファ抵抗素子１８に発生している電圧のデジタル値や、判定用抵抗素子２４に発生している電圧のデジタル値をシステムバスへ出力する。

メモリは、図示外の充電制御プログラムを記憶する。中央処理装置は、メモリからのこの充電制御プログラムを読み込んで実行する。これにより、マイクロコンピュータ１６には、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御部２７、スイッチ制御手段としてのスイッチ制御部２８、充電電流検出手段としての充電電流検出部２９、満充電判定としての満充電判定部３０が実現される。

なお、この充電制御プログラムは、予めマイクロコンピュータ１６のメモリに読み込まれていてもよいが、たとえば図示外のコンピュータ読み取り可能な記録媒体や、図示外の通信媒体を介して、マイクロコンピュータ１６のメモリに記憶されてもよい。

ＰＷＭ制御部２７は、Ｉ／Ｏポートに対して設定を行うことで、スイッチング電源装置１３の電源用スイッチング素子３４を、オン状態とオフ状態との間で切り換える制御信号を出力する。

スイッチ制御部２８は、Ｉ／Ｏポートに対して設定を行うことで、他方の充電用スイッチング素子１５、一方の充電用スイッチング素子１４および判定用スイッチング素子２３を、オン状態とオフ状態との間で切り換える制御信号を出力する。

充電電流検出部２９は、Ａ／Ｄコンバータから、第一バッファ抵抗素子１８に発生している電圧のデジタル値を読み込む。充電電流検出部２９は、その読み込んだデジタル値と所定の判定値とを比較する。充電電流検出部２９は、その比較結果を、充電電流の比較結果としてスイッチ制御部２８へ出力する。

満充電判定部３０は、Ａ／Ｄコンバータから、判定用抵抗素子２４に発生している電圧のデジタル値を読み込む。満充電判定部３０は、その読み込んだデジタル値と所定の判定値とを比較する。満充電判定部３０は、その比較結果を、満充電の判定結果としてスイッチ制御部２８へ出力する。

次に、以上の構成を有する実施の形態１に係る充電装置１の動作を説明する。

まず、充電装置１の電源コネクタ１０を、商用交流電源２に接続する。スイッチング電源装置１３は、この商用交流電源２の交流電圧を直流電圧へ変換して、２つの充電用スイッチング素子１４，１５およびマイクロコンピュータ１６へ出力する。

マイクロコンピュータ１６は、このスイッチング電源装置１３から供給される電力で動作を開始する。マイクロコンピュータ１６には、ＰＷＭ制御部２７、スイッチ制御部２８、充電電流検出部２９、満充電判定部３０が実現される。ＰＷＭ制御部２７は、スイッチング電源装置１３の電源用スイッチング素子３４を、オン状態とオフ状態との間で切り換える。これにより、スイッチング電源装置１３は、約１．８ボルトに制御された電圧を２つの充電用スイッチング素子１４，１５へ出力し、約５ボルトに制御された電圧をマイクロコンピュータ１６へ出力する。この電圧により、マイクロコンピュータ１６は、安定した動作を開始する。なお、スイッチング電源装置１３が２つの充電用スイッチング素子１４，１５へ定常的に供給可能な定格電流は、たとえば４アンペアあればよい。

次に、電池ホルダ２０に二次電池３を入れる。電池ホルダ２０に二次電池３が収容されると、スイッチ制御部２８、充電電流検出部２９および満充電判定部３０は、二次電池３の充電制御を開始する。なお、二次電池３の充電制御を開始する前には、他方の充電用スイッチング素子１５、一方の充電用スイッチング素子１４および判定用スイッチング素子２３は、開状態にあるものとする。

図３は、図１の充電装置１における二次電池３の充電制御を示す第一のタイミングチャートである。図３のタイミングチャートは、二次電池３の充電を開始した直後のものである。図３のタイミングチャートは、二次電池３を使用した後、所定の時間（たとえば３０分）が経過してから、二次電池３の充電を開始した場合のものである。図３（Ａ）は、他方の充電用スイッチング素子１５の開閉状態である。図３（Ｂ）は、一方の充電用スイッチング素子１４の開閉状態である。図３（Ｃ）は、判定用スイッチング素子２３の開閉状態である。図３（Ｄ）は、二次電池３の充電電流である。図３（Ｄ）において縦軸は、充電電流であり、図の上側になるほど、電流値が大きくなる。また、図３において、横軸は、時間である。タイミングチャートの左端のタイミングにおいて、充電が開始される。

図４は、図１の充電装置１における二次電池３の充電制御を示す第二のタイミングチャートである。図４のタイミングチャートは、二次電池３の充電を開始してからしばらく経過した後のものである。図４（Ａ）は、他方の充電用スイッチング素子１５の開閉状態である。図４（Ｂ）は、一方の充電用スイッチング素子１４の開閉状態である。図４（Ｃ）は、判定用スイッチング素子２３の開閉状態である。図４（Ｄ）は、判定用抵抗素子２４に流れるチェック電流である。図４（Ｄ）において縦軸は、電流であり、図の上側になるほど、電流値が大きくなる。また、図４において、横軸は、時間である。

図３に示すように、二次電池３の充電制御を開始すると、スイッチ制御部２８は、まず、他方の充電用スイッチング素子１５を閉じる。他方の充電用スイッチング素子１５が閉じると、電池ホルダ２０に収容されている二次電池３は、第二バッファ抵抗素子１９および他方の充電用スイッチング素子１５を介して、スイッチング電源装置１３に接続される。スイッチング電源装置１３は、約１．８ボルトの電圧を出力する。スイッチング電源装置１３から二次電池３へは、図３（Ｄ）に示すように、電流が流れる。充電電流は、他方の充電用スイッチング素子１５を閉じてから２０〜３０ミリ秒の期間においては、過大な突入電流が流れる。その突入電流が流れた後、充電電流は、安定する。

この第二バッファ抵抗素子１９を経由して流れる充電電流により、二次電池３は、充電される。このとき、第二バッファ抵抗素子１９の抵抗値（０．３３オーム）および他方の充電用スイッチング素子１５の接点の接触抵抗などがあるため、二次電池３に実際に印加される電圧は、約１．６ボルトになる。

他方の充電用スイッチング素子１５を閉じてから１００ミリ秒経過すると、スイッチ制御部２８は、他方の充電用スイッチング素子１５を開くとともに、一方の充電用スイッチング素子１４を閉じる。なお、スイッチ制御部２８は、タイマ２６のカウント時間に基づいてこの経過時間を判断する。他方の充電用スイッチング素子１５を開くとともに、一方の充電用スイッチング素子１４を閉じると、電池ホルダ２０に収容されている二次電池３は、第一バッファ抵抗素子１８および一方の充電用スイッチング素子１４を介して、スイッチング電源装置１３に接続される。第一バッファ抵抗素子１８の抵抗値は、０．１１オームである。したがって、この期間には、図３（Ｄ）に示すように、他方の充電用スイッチング素子１５を閉じている期間の電流より大きな充電電流が流れる。

一方の充電用スイッチング素子１４を閉じてから１００ミリ秒経過すると、スイッチ制御部２８は、充電電流検出部２９による充電電流の比較結果を取得する。一方の充電用スイッチング素子１４を閉じている状態では、第一バッファ抵抗素子１８に充電電流が流れている。第一バッファ抵抗素子１８は、この充電電流による電圧を発生している。充電電流検出部２９は、この第一バッファ抵抗素子１８に発生している電圧のデジタル値と所定の判定値とを比較し、その比較結果をスイッチ制御部２８へ出力する。

スイッチ制御部２８は、充電電流検出部２９による充電電流の比較結果が、第一バッファ抵抗素子１８に発生している電圧のデジタル値が所定の判定値より小さいことを示している場合には、他方の充電用スイッチング素子１５を閉じる。それ以外の場合には、スイッチ制御部２８は、他方の充電用スイッチング素子１５を開いたままにする。

この実施の形態１では、スイッチング電源装置１３の定格電流の７５％の電流値に相当する値（実際には、３アンペア）を、所定の判定値として使用している。スイッチング電源装置１３の定格電流の７５％の電流値は、図３（Ｄ）において水平な点線で示されている。この図３（Ｄ）の場合、一方の充電用スイッチング素子１４を閉じてから１００ミリ秒が経過したタイミングでは、第一バッファ抵抗素子１８に発生している電圧のデジタル値は、所定の判定値より小さい。そのため、スイッチ制御部２８は、他方の充電用スイッチング素子１５を閉じる。

これにより、一方の充電用スイッチング素子１４とともに、他方の充電用スイッチング素子１５が閉じている状態になる。この状態では、第一バッファ抵抗素子１８および一方の充電用スイッチング素子１４と、第二バッファ抵抗素子１９および他方の充電用スイッチング素子１５は、並列に接続されることになり、その抵抗値は、約０．０８２５オームになる。二次電池３は、この約０．０８２５（＝０．３３×０．１１／（０．３３＋０．１１））オームの抵抗を介して、スイッチング電源装置１３に接続される。したがって、図３（Ｄ）に示すように、他方の充電用スイッチング素子１５のみを閉じている場合より大きな充電電流が流れる。また、一方の充電用スイッチング素子１４のみを閉じている場合より大きな充電電流が流れる。

最初に他方の充電用スイッチング素子１５を閉じてから約２４秒（図３でＭ１で示される時間）経過すると、スイッチ制御部２８は、一方の充電用スイッチング素子１４および他方の充電用スイッチング素子１５を開く。これにより、二次電池３は、スイッチング電源装置１３から切り離される。二次電池３の充電が中断する。

なお、１回の充電期間が３０秒より長くなると、後述する充電終了の判定をする充電サイクルにおいて、二次電池３を過剰に充電してしまうことが考えられる。二次電池３は、過剰に充電されると、その繰り返し使用回数が減ってしまうなどの問題が生じる。また、１回の充電期間が２０秒より短いと、充電完了となるまでの充電期間が長くなってしまう。

一方の充電用スイッチング素子１４および他方の充電用スイッチング素子１５を開いてから約３秒（図３でＭ２で示される時間）が経過すると、スイッチ制御部２８は、判定用スイッチング素子２３を閉じる。判定用スイッチング素子２３が閉じると、電池ホルダ２０に収容されている二次電池３は、判定用スイッチング素子２３および判定用抵抗素子２４を介して、基準電圧回路２５に接続される。基準電圧回路２５は、約１．４ボルトの電圧を出力する。したがって、二次電池３の充電電圧が約１．４ボルトになっていない場合、基準電圧回路２５と二次電池３との間に電流が流れる。この電流により、判定用抵抗素子２４は、電圧を発生する。

なお、この３秒の待ち時間において、二次電池３の内部状態が安定する。この待ち時間が１秒以下であると、二次電池３の内部状態が安定した状態になりきっておらず、その結果として二次電池３の充電電圧を安定した測定値に基づいて正しく判定することができなくなる。

判定用スイッチング素子２３を閉じてから８ミリ秒経過すると、スイッチ制御部２８は、満充電判定部３０による満充電の判定結果を取得する。満充電判定部３０は、判定用抵抗素子２４に発生している電圧のデジタル値と所定の判定値とを比較し、その比較結果を満充電の判定結果としてスイッチ制御部２８へ出力する。満充電判定部３０は、判定用抵抗素子２４に発生している電圧のデジタル値が所定の判定値より小さい場合、満充電状態であると判断する。図４（Ｄ）には、この所定の判定値に相当する電流のレベルを、点線で示す。

なお、この判定用スイッチング素子２３を閉じてから満充電を判断するまでの期間が５ミリ秒より短くなると、安定した測定値に基づいて満充電を判断することができなくなる。また、１５ミリ秒よりも長い時間待ったとしても、８ミリ秒待つ場合での満充電の判断結果と変わりはない。

満充電判定部３０による満充電の判定結果が満充電状態である場合、スイッチ制御部２８は、充電を終了する。満充電判定部３０による満充電の判定結果が満充電状態でない場合、スイッチ制御部２８は、上述した、他方の充電用スイッチング素子１５を閉じてからこの満充電の判定までの充電サイクルを、再度実行する。

つまり、スイッチ制御部２８は、満充電判定部３０が満充電であると判定するまで、約２７秒周期の充電サイクルを繰り返し実行する。そして、図４に示すように、判定用抵抗素子２４に流れるチェック電流が所定の判定値に相当する電流レベルを下回ると、スイッチ制御部２８は、充電を終了する。充電が終了した時点では、二次電池３は、基準電圧回路２５が出力する電圧に略等しい約１．４に充電される。

図５は、図１の充電装置１における二次電池３の充電制御を示す第三のタイミングチャートである。図５のタイミングチャートは、二次電池３の充電を開始した直後のものである。図５のタイミングチャートは、二次電池３を使用した直後に、その二次電池３の充電を開始した場合のものである。図５（Ａ）は、他方の充電用スイッチング素子１５の開閉状態である。図５（Ｂ）は、一方の充電用スイッチング素子１４の開閉状態である。図５（Ｃ）は、判定用スイッチング素子２３の開閉状態である。図５（Ｄ）は、二次電池３の充電電流である。図５（Ｄ）において縦軸は、充電電流であり、図の上側になるほど、電流値が大きくなる。また、図５において、横軸は、時間である。タイミングチャートの左端のタイミングにおいて、充電が開始される。

図５のタイミングチャートに示すように、使用した直後から充電を開始した場合、充電を開始した直後の充電サイクルでは、一方の充電用スイッチング素子１４を閉じた際の充電電流が、所定の判定値に相当する電流レベル（３Ａ）より大きくなることがある。

スイッチ制御部２８は、他方の充電用スイッチング素子１５のみを閉じ、その後、それを開放すると同時に一方の充電用スイッチング素子１４を開く。スイッチ制御部２８は、一方の充電用スイッチング素子１４を閉じてから１００ミリ秒経過したタイミングにおいて、充電電流検出部２９による充電電流の比較結果を取得する。そして、この比較結果が、第一バッファ抵抗素子１８に発生している電圧のデジタル値が所定の判定値より大きいことを示している場合には、スイッチ制御部２８は、他方の充電用スイッチング素子１５を開いたままにする。

したがって、図５のタイミングチャートに示すように、使用した直後から二次電池３の充電を開始した場合、充電を開始した直後の充電サイクルでは、そのサイクルの開始から約２００ミリ秒後（図５中でＭ３で示される時間）のタイミングにおいて、他方の充電用スイッチング素子１５が閉じられることはない。他方の充電用スイッチング素子１５を閉じることなく、充電が行われる。

なお、使用した直後から充電を開始した場合であっても、その充電を開始してから数〜数十サイクル（時間にして数分）もすると、一方の充電用スイッチング素子１４を閉じた際の充電電流は、所定の判定値に相当する電流レベル（３アンペア）より小さくなる。一方の充電用スイッチング素子１４を閉じた際の充電電流は、所定の判定値に相当する電流レベルより小さくなると、スイッチ制御部２８は、各充電サイクルにおいて他方の充電用スイッチング素子１５を閉じるようになり、各充電サイクルでの充電電流の波形は、図３に示すようなものへと変化する。

その後、図４（Ｄ）に示すように、判定用抵抗素子２４に流れるチェック電流が所定の判定値に相当する電流レベルを下回ると、スイッチ制御部２８は、充電を終了する。充電が終了した時点では、二次電池３は、基準電圧回路２５が出力する電圧に略等しい約１．４ボルトに充電される。

なお、参考に、図１に示す充電装置１において、他方の充電用スイッチング素子１５と第二バッファ抵抗素子１９が無い場合について説明する。充電サイクルの開始時に、一方の充電用スイッチング素子１４のみを閉じ、その２４秒後に一方の充電用スイッチング素子１４を開き、その３秒後に判定用スイッチング素子２３を閉じ、その８ミリ秒後に判定用スイッチング素子２３を開く場合の、充電電流の波形を図６および図７に示す。

図６は、二次電池３を使用した後、所定の時間（たとえば３０分）が経過してから、二次電池３の充電を開始した場合のタイミングチャートである。図６（Ａ）は、一方の充電用スイッチング素子１４の開閉状態である。図６（Ｂ）は、判定用スイッチング素子２３の開閉状態である。図６（Ｃ）は、二次電池３の充電電流である。

図６（Ｃ）に示すように、充電開始時に一方の充電用スイッチング素子１４を閉じた場合には、突入電流が、非常に大きくなる。この場合の突入電流は、実施の形態１の充電装置１の場合の突入電流の数倍のピーク値を有する。突入電流のピーク値は、スイッチング電源装置１３の定格電流（４アンペア）を超えてしまう。場合によっては、この突入電流によって、マイクロコンピュータ１６へ供給している電圧がドロップし、充電制御が停止してしまう。

図７は、二次電池３を使用した直後に、二次電池３の充電を開始した場合のタイミングチャートである。図７（Ａ）は、一方の充電用スイッチング素子１４の開閉状態である。図７（Ｂ）は、判定用スイッチング素子２３の開閉状態である。図７（Ｃ）は、二次電池３の充電電流である。

図７（Ｃ）に示すように、充電開始時に一方の充電用スイッチング素子１４を閉じた場合には、突入電流が、非常に大きくなる。また、充電を開始した直後の充電サイクルでは、一方の充電用スイッチング素子１４を閉じた際の充電電流が、スイッチング電源装置１３の定格電流（４アンペア）を超えてしまう。したがって、スイッチング電源装置１３としては、定格電流が４アンペアより大きいものを使用する必要がある。

以上のように、この実施の形態１に係る充電装置１では、電池ホルダ２０に収容される二次電池３を、所定の電圧に充電することができる。しかも、二次電池３の充電電流を、２クーロン（たとえば二次電池の容量が２０００ｍＡＨの場合、４アンペア）以下に抑えることができるので、ニッケル水素電池を充電する場合であっても、充電時の温度上昇を抑制し、電池寿命を縮めてしまうことはない。

そして、この実施の形態１に係る充電装置１は、充電開始時には、第一バッファ抵抗素子１８より大きい抵抗値（０．３３オーム）を有する第二バッファ抵抗素子１９を介して、スイッチング電源装置１３を二次電池３に接続する。また、充電開始から１００ミリ秒が経過したら、第一バッファ抵抗素子１８を介してスイッチング電源装置１３を二次電池３に接続する。したがって、充電開始に流れる突入電流は、たとえば充電開始時に第一バッファ抵抗素子１８を接続する場合に比べて、抑制される。その結果、二次電池３の充電開始直後に発生する過大な突入電流を抑制することができる。なお、この充電開始から第一バッファ抵抗素子１８を接続するまでの所定の期間は、５０ミリ秒以上、且つ、２００ミリ秒以下であれば、同様の効果を期待することができる。

また、この実施の形態１に係る充電装置１は、一方の充電用スイッチング素子１４のみを閉じた後さらに１００ミリ秒が経過したタイミングにおいて、充電電流検出部２９による検出電流が所定の規定値（３アンペア）以下である場合には、スイッチング電源装置１３を、第一バッファ抵抗素子１８および第二バッファ抵抗素子１９による並列回路を介して、二次電池３に接続する。この並列回路の抵抗値は、第一バッファ抵抗素子１８の抵抗値より小さく、且つ、第二バッファ抵抗素子１９の抵抗値より小さい。したがって、使用した直後に二次電池３の充電を開始して、充電開始からしばらくの期間（たとえば数分）において充電電流が過大となってしまう場合には、第一バッファ抵抗素子１８のみでの充電を継続して、二次電池３を充電する時に発生する過大な電流を抑制しつつ、それ以外の場合には、第一バッファ抵抗素子１８および第二バッファ抵抗素子１９による低抵抗の並列回路で、効率よく充電することができる。なお、この一方の充電用スイッチング素子１４のみを閉じてから、充電電流検出部２９による検出電流の判定までの所定の期間は、５０ミリ秒以上、且つ、２００ミリ秒以下であれば、同様の効果を期待することができる。

そして、このように二次電池３を充電する時に発生する過大な電流を抑制することができるので、この実施の形態１に係る充電装置１では、スイッチング電源装置１３として定格電流が小さい小型のもの（たとえば定格電流が４アンペアのもの）を使用することができる。

この実施の形態１に係る充電装置１は、充電期間中において、二次電池３の充電が完了したことを判断する。しかも、判定用抵抗素子２４に流れる電流が３アンペア（＝スイッチング電源装置１３の定格電流（４アンペア）の７５%）以下であることに基づいて充電完了を判断するので、二次電池３の充電が完了した時点では、この判定用抵抗素子２４に流れる電流が小さい状態となる。その結果、たとえば、判定用スイッチング素子２３のスイッチ接点の接触抵抗などによる電圧ドロップを考慮することなく、二次電池３の充電電圧を正確に判断することができる。

この実施の形態１に係る充電装置１では、スイッチング電源装置１３は、１つのトランス３３で、二次電池３を充電し、且つ、スイッチ制御部２８などが実現されるマイクロコンピュータ１６へ電力を供給する。その結果、これらを別々のトランス３３で実現する場合より、充電装置１は小型化される。また、上述したように、この構成では、二次電池３を充電する時に発生する過大な電流が抑制されている。そのため、このように１つのトランス３３で二次電池３の充電とマイクロコンピュータ１６への電力供給とを実現したとしても、たとえば充電開始時の突入電流によってマイクロコンピュータ１６の動作が停止してしまうことはなく、二次電池３を充電することができる。

この実施の形態１に係る充電装置１は、第二バッファ抵抗素子１９の抵抗値は、第一バッファ抵抗素子１８の抵抗値の３倍であり、充電電流検出部２９によって検出電流と比較される所定の規定値は、スイッチング電源装置１３の定格電流の７５％である。そのため、突入電流のピーク値を半分以下に抑えることができる。突入電流のピーク値と、第一バッファ抵抗素子１８により安定的に充電しているときの定常時の充電電流とを同レベルにすることができる。その結果、スイッチング電源装置１３として、定常時の充電電流に対して若干の余裕を有する程度の定格電流（たとえば４アンペア）を有する小型のものを使用することができる。

しかも、一方の充電用スイッチング素子１４のみを閉じた後さらに１００ミリ秒が経過したタイミングにおいて、第一バッファ抵抗素子１８および第二バッファ抵抗素子１９による並列回路を介してスイッチング電源装置１３を二次電池３に接続することで、そのように２５％の余裕を有するスイッチング電源装置１３の能力をフルに活用することができる。その結果、第二バッファ抵抗素子１９のみで充電するときがあるにもかかわらず、二次電池３の充電時間は短縮される。

なお、第二バッファ抵抗素子１９の抵抗値は、第一バッファ抵抗素子１８の抵抗値の２倍以上、且つ、４倍以下であり、充電電流検出部２９によって検出電流と比較される所定の規定値（３アンペア）は、スイッチング電源装置１３の定格電流の６０％以上、且つ、８０％以下であれば、上述したものと同様の効果を期待することができる。

この実施の形態１に係る充電装置１は、充電開始時の突入電流が流れる３０ミリ秒程度の期間には、第二バッファ抵抗素子１９のみを確実に接続する。その結果、突入電流を確実に低減する。しかも、第二バッファ抵抗素子１９のみを接続している期間を必要最小限に抑えることで、そのような電流の抑制期間による二次電池３の充電時間の長期化は、最小限に抑えられている。

この実施の形態１に係る充電装置１は、第一バッファ抵抗素子１８のみを接続し、充電電流が確実に安定した状態（その切替から１００ミリ秒後）において、第二バッファ抵抗素子１９の接続の可否を正しく判断している。しかも、第二バッファ抵抗素子１９が接続できる状態である場合に、第一バッファ抵抗素子１８のみで充電している期間を最小限に抑えているので、二次電池３の充電時間は、最大限に短縮される。

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係る充電装置１を示すブロック図である。この充電装置１は、商用交流電源２から供給される電力で、２つの二次電池３，４を充電するものである。

この実施の形態２に係る充電装置１は、２つの電池ホルダ７１，７２と、切替用のスイッチング素子としての２つの切替用スイッチング素子７３，７４と、スイッチ制御部７５と、を有する。

２つの電池ホルダ７１，７２の中の一方の電池ホルダ７１には、一方の二次電池３が収容され、他方の電池ホルダ７２には、他方の二次電池４が収容される。

２つの切替用スイッチング素子７３，７４の一方の切替用スイッチング素子７３は、一方の電池ホルダ７１と第二バッファ抵抗素子１９との間に接続される。他方の切替用スイッチング素子７４は、他方の電池ホルダ７２と第二バッファ抵抗素子１９との間に接続される。

スイッチ制御部７５は、この２つの切替用スイッチング素子７３，７４、他方の充電用スイッチング素子１５、一方の充電用スイッチング素子１４および判定用スイッチング素子２３へ、オン状態とオフ状態とを切り換える制御信号を出力する。

実施の形態２に係る充電装置１のこれ以外の構成要素は、実施の形態１に係る充電装置１の構成要素と同様の機能を有するものであり、同一の名称および同一の符号を使用して説明を省略する。

次に、以上の構成を有する実施の形態２に係る充電装置１の動作を説明する。

充電装置１の電源コネクタ１０を、商用交流電源２に接続した後、２つの電池ホルダ７１，７２それぞれに、２つの二次電池３，４を入れる。なお、２つの二次電池３，４の充電制御を開始する前には、２つの切替用スイッチング素子７３，７４、他方の充電用スイッチング素子１５、一方の充電用スイッチング素子１４および判定用スイッチング素子２３は、開状態にあるものとする。

スイッチ制御部７５は、まず、２つの切替用スイッチング素子７３，７４の中の一方の切替用スイッチング素子７３を閉じる。次に、スイッチ制御部７５は、他方の充電用スイッチング素子１５、一方の充電用スイッチング素子１４および判定用スイッチング素子２３に対して制御信号を出力して、充電サイクルを実行する。充電サイクルを１回実行したら、スイッチ制御部７５は、閉じていた一方の切替用スイッチング素子７３を開く。

一方の切替用スイッチング素子７３を開いた後、スイッチ制御部７５は、２つの切替用スイッチング素子７３，７４の中の他方の切替用スイッチング素子７４を閉じる。次に、スイッチ制御部７５は、他方の充電用スイッチング素子１５、一方の充電用スイッチング素子１４および判定用スイッチング素子２３に対して制御信号を出力して、充電サイクルを１回実行する。充電サイクルを１回実行したら、スイッチ制御部７５は、閉じていた他方の切替用スイッチング素子７４を開く。

なお、これらの充電サイクルにおいて、他方の充電用スイッチング素子１５、一方の充電用スイッチング素子１４および判定用スイッチング素子２３の制御は、実施の形態１の充電装置１による場合と同様である。

以上の２回の充電サイクルの実行が完了すると、さらに同じサイクル（２回の充電サイクル）を繰り返す。すなわち、スイッチ制御部７５は、上述した２つの切替用スイッチング素子７３，７４を１つずつ閉じた状態での充電サイクルを繰り返し実行する。スイッチ制御部７５は、切替用スイッチング素子７３，７４を１つずつ順番に閉じて、充電サイクルを１回ずつ実行する。

そして、ある充電サイクルにおいて一方の二次電池が満充電になると、スイッチ制御部７５は、その満充電になった二次電池に対応する切替用スイッチング素子を抜かして、残りの切替用スイッチング素子を閉じたままにして充電サイクルを実行する。

２つの二次電池３，４が満充電になると、スイッチ制御部７５は、充電サイクルの実行を終了する。この充電サイクルの実行が完了した時点では、すべての二次電池３，４は、基準電圧回路２５が出力する電圧に略等しい約１．４ボルトに充電される。

以上のように、この実施の形態２に係る充電装置１では、２つの電池ホルダ７１，７２２０に収容される２つの二次電池３，４を、所定の電圧に充電することができる。しかも、各二次電池３，４の充電電流を、２クーロン以下に抑えることができるので、ニッケル水素電池を充電する場合であっても、充電時の温度上昇を抑制し、電池寿命を縮めてしまうことはない。

そして、この実施の形態２に係る充電装置１は、２つの二次電池３，４のそれぞれを充電する際に、充電開始時に流れる突入電流を抑制している。その結果、２つの二次電池３，４それぞれの充電開始直後に発生する過大な突入電流を抑制する。また、この実施の形態２に係る充電装置１は、使用した直後に二次電池の充電を開始して、充電開始からしばらくの期間（たとえば数分）において充電電流が過大となってしまう場合には、第一バッファ抵抗素子１８のみでの充電を継続して、二次電池を充電する時に発生する過大な電流を抑制しつつ、それ以外の場合には、第一バッファ抵抗素子１８および第二バッファ抵抗素子１９による低抵抗の並列回路で、効率よく充電することができる。

そして、このように二次電池を充電する時に発生する過大な電流を抑制することができるので、この実施の形態２に係る充電装置１は、スイッチング電源装置１３として定格電流が小さい小型のものを使用することができる。

さらに、この実施の形態２に係る充電装置１は、複数の二次電池３，４を順番に切り換えて充電するので、たとえばこの複数の二次電池３，４の中の一部に使用直後のものが混在している場合であっても、複数の二次電池３，４それぞれを適当な充電電流で充電する。

なお、実施の形態２の充電装置１は、２つの二次電池３，４を充電するものであるが、３つ以上の二次電池を充電する充電装置１であっても、電池ホルダおよび切替用スイッチング素子をその二次電池の数だけ設け、１つずつ順番に閉じて充電サイクルを実行するように構成すれば、その３つ以上の二次電池を充電することができる。

以上の各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能である。たとえば、実施の形態１，２では、満充電の判定にあたり判定用抵抗素子２４と基準電圧回路２５を利用しているが、これらの回路を利用せず、従来良く知られているピーク電流制御、ΔＴ制御、タイマー制御などを使用して満充電を行ったり、検知するようにしてもよい。

また、上記各実施の形態では、スイッチング電源装置１３の１つのトランス３３で、二次電池３や二次電池３，４を充電する充電電圧を生成し、且つ、充電を制御するマイクロコンピュータ１６へ給電している。この他にもたとえば、二次電池３や二次電池３，４を充電する充電電圧を生成するトランスと、マイクロコンピュータ１６へ給電する電圧を生成するトランスとを別々に設けるようにしてもよい。この場合であっても、二次電池３や二次電池３，４を充電する時に発生する過大な電流を抑制することができる。

上記実施の形態２では、判定用スイッチング素子２３の一端は、第二バッファ抵抗素子１９の他端に接続されている。この他にもたとえば、判定用スイッチング素子（２３）を、電池ホルダと同数設けるようにしてもよい。

図９は、本発明の実施の形態２に係る充電装置１の変形例を示すブロック図である。図９の変形例では、充電装置１は、２つの判定用スイッチング素子８１，８２を有する。一方の判定用スイッチング素子８１の一端は、一方の電池ホルダ７１に接続される。他方の判定用スイッチング素子８２の一端は、他方の電池ホルダ７２に接続される。図９の変形例の場合、スイッチ制御部８３は、各充電サイクルにおいて、その充電サイクルで充電する二次電池３，４側の判定用スイッチング素子８１，８２を閉じることで、その充電サイクルで充電した二次電池３，４の充電状態を判定させる。このようなスイッチング制御とすることで、図９の変形例に係る充電装置１は、実施の形態２に係る充電装置１と等価な動作を実現することができる。

特に、図９の変形例に係る充電装置１では、スイッチ制御部８３は、以下のようなスイッチング制御へ変更することもできる。すなわち、スイッチ制御部８３は、たとえば、一方の二次電池３を充電する充電サイクルにおいて、他方の判定用スイッチング素子８２を閉じて、他方の二次電池４の充電状態を判定させる。また、スイッチ制御部８３は、他方の二次電池４を充電する充電サイクルにおいて、一方の判定用スイッチング素子８１を閉じて、一方の二次電池３の充電状態を判定させる。

この変形例でのスイッチング制御とすることで、一方の二次電池３または４を充電している最中に、他方の二次電池４または３の充電状態を判定することが可能となる。各充電サイクルにおいて、その充電サイクルにおいて充電する二次電池３，４の充電状態を判定する必要がなくなる。その結果、各充電サイクルの時間から、充電状態の判定のための時間を削除して、各充電サイクルの時間を約２７秒から約２４秒へ短縮することができる。複数の二次電池３，４を、より短い充電時間で急速に充電することができる。

また、実施の形態２の充電装置１の場合、並行して充電する二次電池の数がｎ（ｎは、２以上の自然数）になると、その並行して充電する二次電池の本数の分だけ、充電が完了するまでの時間が長くなってしまうが、この変形例でのスイッチング制御とすることで、より短時間で充電することができる。

本発明に係る充電装置は、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池などの二次電池を充電するために使用することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る充電装置を示すブロック図である。 図２は、図１中のスイッチング電源装置の構成例を示すブロック図である。 図３は、図１の充電装置における二次電池の充電制御を示す第一のタイミングチャートである。 図４は、図１の充電装置における二次電池の充電制御を示す第二のタイミングチャートである。 図５は、図１の充電装置における二次電池の充電制御を示す第三のタイミングチャートである。 図６は、第二バッファ抵抗素子と他方の充電用スイッチング素子を取り除いた場合の、二次電池を使用した後、所定の時間（たとえば３０分）が経過してから、二次電池の充電を開始したときの第一のタイミングチャートである。 図７は、第二バッファ抵抗素子と他方の充電用スイッチング素子を取り除いた場合の、二次電池を使用した直後に、二次電池の充電を開始したときの第二のタイミングチャートである。 図８は、本発明の実施の形態２に係る充電装置を示すブロック図である。 図９は、本発明の実施の形態２に係る充電装置の変形例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 充電装置
３，４ 二次電池
１３ スイッチング電源装置（電源装置）
１４ 一方の充電用スイッチング素子（第一のスイッチング素子）
１５ 他方の充電用スイッチング素子（第二のスイッチング素子）
１６ マイクロコンピュータ
１８ 第一バッファ抵抗素子（第一の抵抗素子）
１９ 第二バッファ抵抗素子（第二の抵抗素子）
２３ 判定用スイッチング素子（第三のスイッチング素子）
２４ 判定用抵抗素子（第三の抵抗素子）
２５ 基準電圧発生回路
２８，７５，８３ スイッチ制御部（スイッチ制御手段）
２９ 充電電流検出部（充電電流検出手段）
３０ 満充電判定部（満充電判定手段）
３１ 全波整流回路（交流電圧を整流する回路）
３３ トランス
７３ 一方の切替用スイッチング素子（切替用のスイッチング素子）
７４ 他方の切替用スイッチング素子（切替用のスイッチング素子）

Claims (7)

1. 二次電池を充電する充電電圧を出力する電源装置と、
   上記電源装置と上記二次電池との間に接続され、上記二次電池を充電する電流が流れる第一の抵抗素子と、
   上記第一の抵抗素子と直列に接続される第一のスイッチング素子と、
   上記第一の抵抗素子および上記第一のスイッチング素子の全体と並列に接続され、上記第一の抵抗素子より大きい抵抗値を有する第二の抵抗素子と第二のスイッチング素子とを直列に接続してなる回路と、
   上記第一の抵抗素子に流れる電流を検出する充電電流検出手段と、
   充電開始時には上記第二のスイッチング素子のみを閉じ、充電開始から所定の時間が経過したら上記第一のスイッチング素子のみを閉じ、さらに所定の期間が経過したタイミングにおける上記充電電流検出手段による検出電流が所定の規定値以下である場合には上記第二のスイッチング素子を閉じるスイッチ制御手段と、
   を有することを特徴とする充電装置。
2. 前記二次電池の満充電時の電圧と略等しい電圧を出力する基準電圧発生回路と、
   前記二次電池と上記基準電圧発生回路との間に接続され、第三の抵抗素子と第三のスイッチング素子とを直列に接続してなる回路と、
   上記第三の抵抗素子に流れる電流が所定の判定値以下である場合、前記二次電池の充電が完了したと判断する満充電判定手段と、
   を有し、
   前記スイッチ制御手段は、充電を開始してから上記満充電判定手段が充電が完了したと判断するまでの期間において、間欠的に前記第一のスイッチング素子および第二のスイッチング素子を開き、その前記第一のスイッチング素子および第二のスイッチング素子を開いている期間において上記第三のスイッチング素子を閉じることで、上記満充電判定手段による充電完了の判定を行わせる、
   ことを特徴とする請求項１記載の充電装置。
3. 複数の二次電池を個別に充電する充電電圧を出力する電源装置と、
   上記電源装置と上記複数の二次電池のそれぞれとの間に接続される複数の切替用のスイッチング素子と、
   上記複数の切替用のスイッチング素子と上記電源装置との間に接続され、上記二次電池を充電する電流が流れる第一の抵抗素子と、
   上記第一の抵抗素子と直列に接続される第一のスイッチング素子と、
   上記第一の抵抗素子および上記第一のスイッチング素子の全体と並列に接続され、上記第一の抵抗素子より大きい抵抗値を有する第二の抵抗素子と第二のスイッチング素子とを直列に接続してなる回路と、
   上記第一の抵抗素子に流れる電流を検出する充電電流検出手段と、
   上記複数の切替用のスイッチング素子を１つずつ順番に切り換えて閉じ、その各閉じている期間において、まず上記第二のスイッチング素子のみを閉じ、充電開始から所定の時間が経過したら上記第一のスイッチング素子のみを閉じ、さらに所定の期間が経過したタイミングにおける上記充電電流検出手段による検出電流が所定の規定値以下である場合には上記第二のスイッチング素子を閉じるスイッチ制御手段と、
   を有することを特徴とする充電装置。
4. 前記電源装置は、交流電圧を整流する回路と、その整流された電圧に基づいて充電電圧を生成するトランスとを有し、
   前記スイッチ制御手段は、上記トランスを介して供給される電力で動作するマイクロコンピュータにおいて実現される、
   ことを特徴とする請求項１から３の中のいずれか１項記載の充電装置。
5. 前記第二の抵抗素子の抵抗値は、前記第一の抵抗素子の抵抗値の２倍以上、且つ、４倍以下であり、
   前記充電電流検出手段によって検出電流と比較される前記所定の規定値は、前記電源装置の定格電流の６０％以上、且つ、８０％以下である、
   ことを特徴とする請求項１から４の中のいずれか１項記載の充電装置。
6. 前記第二のスイッチング素子のみを閉じてから、前記第一のスイッチング素子のみを閉じるまでの前記所定の期間は、５０ミリ秒以上、且つ、２００ミリ秒以下であることを特徴とする請求項１から４の中のいずれか１項記載の充電装置。
7. 前記第一のスイッチング素子のみを閉じてから、前記充電電流検出手段による検出電流に基づく判断を実行するまでの前記所定の期間は、５０ミリ秒以上、且つ、２００ミリ秒以下であることを特徴とする請求項１から４の中のいずれか１項記載の充電装置。
   

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