JP3885049B2 - 充電装置およびその方法 - Google Patents
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Description
本発明は、リチウムイオン電池などの２次電池の充電装置に関する。
例えば、リチウムイオン電池など充電により繰り返し使用が可能な電池を充電する充電装置がある。
このような充電装置は、例えば、充電対象の電池と並列に設けられた電池有無検出用の抵抗を流れる充電電流によって生じた電圧を基に、充電対象として電池が設置されているか否か並びに電池の充電状態を判断し、その結果を用いて生成したパルス信号を基に、充電電流を電池に間欠的に供給している。
また、上述した充電装置では、充電電流の供給元となる電源と上記電池との間に抵抗およびトランジスタと直列に接続することで、電池が放電状態の場合でも、上記供給元と電池との間に所定の電圧を持たせている。これにより、充電電流の制御回路を上記供給元の電源によって駆動できる。
ところで、上述した充電装置では、電池の充電電位が上記電源の電位に近づくにしたがって、パルス信号のパルス幅の時間間隔を長くし（充電電流を供給する期間の時間間隔を長くし）、単位時間に電池に供給する充電電流を少なくしている。すなわち、充電装置から電池に充電電流を供給しない期間を長くしている。
このような充電装置は、例えば、充電対象の電池と並列に設けられた電池有無検出用の抵抗を流れる充電電流によって生じた電圧を基に、充電対象として電池が設置されているか否か並びに電池の充電状態を判断し、その結果を用いて生成したパルス信号を基に、充電電流を電池に間欠的に供給している。
また、上述した充電装置では、充電電流の供給元となる電源と上記電池との間に抵抗およびトランジスタと直列に接続することで、電池が放電状態の場合でも、上記供給元と電池との間に所定の電圧を持たせている。これにより、充電電流の制御回路を上記供給元の電源によって駆動できる。
ところで、上述した充電装置では、電池の充電電位が上記電源の電位に近づくにしたがって、パルス信号のパルス幅の時間間隔を長くし（充電電流を供給する期間の時間間隔を長くし）、単位時間に電池に供給する充電電流を少なくしている。すなわち、充電装置から電池に充電電流を供給しない期間を長くしている。
しかしながら、上述した充電装置は、上記電池有無検出用の抵抗に充電電流が流れている期間しか充電対象として電池が設置されているか否かの判断を行えない。
そのため、上述したように充電電流を供給する期間の時間間隔が長くなると、充電対象として電池が設置されているかの判断を行えない期間が長くなり、充電対象から電池が外された後も、充電電流が継続して供給されてしまう場合があるという問題がある。
そのため、上述したように充電電流を供給する期間の時間間隔が長くなると、充電対象として電池が設置されているかの判断を行えない期間が長くなり、充電対象から電池が外された後も、充電電流が継続して供給されてしまう場合があるという問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、充電対象としての電池の有無を常に安定して検出でき、不要な充電電流の供給を抑制できる充電装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明の充電装置は、充電対象の電池と接続される接続手段と、急速充電期間に、前記接続手段を介して前記電池に間欠的に充電電流を供給する第１の供給手段と、前記急速充電期間以外に、前記接続手段を介して前記電池に間欠的に充電電流を供給し、前記電池に前記充電電流を流す過程で前記充電電流が流れる抵抗を有し、前記第１の供給手段に対して並列に設けられた第２の供給手段と、前記第１の供給手段または前記第２の供給手段が前記電池に前記充電電流の供給を行っている供給期間に前記接続手段の電位を基に前記電池の電圧を判断する指標となる指標値を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した前記指標値を基に前記接続手段に前記電池が接続されていると判断した場合に前記第２の供給手段が前記電池に供給する単位時間当たりの前記充電電流を制御し、前記接続手段に前記電池が接続されていないと判断した場合に前記第２の供給手段による前記電池への充電電流の供給を停止する第１の制御手段と、前記供給期間が一定時間間隔で生じるように前記第２の供給手段を制御する第２の制御手段とを有する。
本発明の充電装置は、好ましくは、前記第１の供給手段は、第１のトランジスタであり、前記第２の供給手段は、第２のトランジスタと、前記抵抗と、前記充電電流が前記電池に供給される向きを順方向とするダイオードとを直列に接続して構成され、前記第１の制御手段および前記第２の制御手段は、前記第２の供給手段の前記第２のトランジスタをオン／オフして前記電池への前記充電電流の供給を制御する。
本発明の充電装置は、好ましくは、前記検出手段、前記第１の制御手段および前記第２の制御手段は、前記充電電流の供給元の電源によって駆動される。
本発明の充電装置は、好ましくは、前記第１の供給手段および前記第２の供給手段は、前記電池に前記充電電流を供給する期間で電流供給側と前記接続手段とを接続状態にし、前記電池への前記充電電流の供給を停止する期間で前記電流供給側と前記接続手段とを非接続状態にするスイッチング手段である。
また、本発明の充電装置は、好ましくは、前記電池は、過充電状態で、放電方向にのみ電流が流れる電池である。
また、本発明の充電装置は、好ましくは、前記電池は、過充電状態で、放電方向にのみ電流が流れる電池である。
本発明によれば、充電対象としての電池の有無を常に安定して検出でき、不要な充電電流の供給を抑制できる充電装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態に係わる充電装置について説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係わる充電装置１の構成図である。
図１に示すように、充電装置１は、リチウムイオン電池などの充電により繰り返し使用が可能な電池５の充電を行う。
ここで、充電装置１が本発明の充電装置に対応し、電池５が第２の発明の充電対象としての電池に対応している。
第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係わる充電装置１の構成図である。
図１に示すように、充電装置１は、リチウムイオン電池などの充電により繰り返し使用が可能な電池５の充電を行う。
ここで、充電装置１が本発明の充電装置に対応し、電池５が第２の発明の充電対象としての電池に対応している。
〔電池５〕
図１に示すように、電池５は、例えば、スイッチＳＷ１、ダイオードＤ１、スイッチＳＷ２、ダイオードＤ２、電池部ＶＡＴ、抵抗Ｒ５，Ｒ６を有する。
スイッチＳＷ１の一端は、電池５が充電対象として充電装置１に設置された状態で、充電装置１内のトランジスタＴｒ１のコレクタＣおよびダイオードＤ５のカソードに接続される。
また、ＳＷ１の他端は、スイッチＳＷ２の一端に接続されている。
スイッチＳＷ２の他端は、電池部ＶＡＴの正電極に接続されている。
電池部ＶＡＴの負電極は、電池５が充電対象として充電装置１に設置された状態で、充電装置１内の抵抗Ｒ５を介して端子Ｔ２と接続される。
図１に示すように、電池５は、例えば、スイッチＳＷ１、ダイオードＤ１、スイッチＳＷ２、ダイオードＤ２、電池部ＶＡＴ、抵抗Ｒ５，Ｒ６を有する。
スイッチＳＷ１の一端は、電池５が充電対象として充電装置１に設置された状態で、充電装置１内のトランジスタＴｒ１のコレクタＣおよびダイオードＤ５のカソードに接続される。
また、ＳＷ１の他端は、スイッチＳＷ２の一端に接続されている。
スイッチＳＷ２の他端は、電池部ＶＡＴの正電極に接続されている。
電池部ＶＡＴの負電極は、電池５が充電対象として充電装置１に設置された状態で、充電装置１内の抵抗Ｒ５を介して端子Ｔ２と接続される。
ダイオードＤ１は、カソードがスイッチＳＷ１の一端と接続され、アノードがスイッチＳＷ１の他端と接続されるように、スイッチＳＷ１に対して並列に接続されている。
ダイオードＤ２は、アノードがスイッチＳＷ２の一端と接続され、カソードがスイッチＳＷ１の他端と接続されるように、スイッチＳＷ２に対して並列に接続されている。
ダイオードＤ２は、アノードがスイッチＳＷ２の一端と接続され、カソードがスイッチＳＷ１の他端と接続されるように、スイッチＳＷ２に対して並列に接続されている。
電池部ＶＡＴには、直列に接続された抵抗Ｒ５，Ｒ６が並列に接続されている。
スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、抵抗Ｒ５とＲ６との接合部Ａの電位を基に、接続状態および非接続状態の何れか一方の状態になる。
具体的には、接合部Ａの電位が、電池部ＶＡＴの過充電電圧に応じて規定された所定の電位以上になると、スイッチＳＷ１が非接続状態になり、スイッチＳＷ２が接続状態になる。これにより、電池部ＶＡＴが過充電状態である場合に、ダイオードＤ１によって充電装置１から電池部ＶＡＴに充電電流が流れ込むことを回避できる。
一方、接合部Ａの電位が、電池部ＶＡＴの過充電電圧に応じて規定された所定の電位未満の場合には、スイッチＳＷ１が接続状態になり、スイッチＳＷ２が非接続状態になる。これにより、電池部ＶＡＴが満充電近くではない場合に、ダイオードＤ２によって電池部ＶＡＴに充電装置１に放電することを回避できる。
スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、抵抗Ｒ５とＲ６との接合部Ａの電位を基に、接続状態および非接続状態の何れか一方の状態になる。
具体的には、接合部Ａの電位が、電池部ＶＡＴの過充電電圧に応じて規定された所定の電位以上になると、スイッチＳＷ１が非接続状態になり、スイッチＳＷ２が接続状態になる。これにより、電池部ＶＡＴが過充電状態である場合に、ダイオードＤ１によって充電装置１から電池部ＶＡＴに充電電流が流れ込むことを回避できる。
一方、接合部Ａの電位が、電池部ＶＡＴの過充電電圧に応じて規定された所定の電位未満の場合には、スイッチＳＷ１が接続状態になり、スイッチＳＷ２が非接続状態になる。これにより、電池部ＶＡＴが満充電近くではない場合に、ダイオードＤ２によって電池部ＶＡＴに充電装置１に放電することを回避できる。
〔充電装置１〕
図１に示すように、充電装置１は、例えば、充電制御回路１０、トランジスタＴｒ１、抵抗Ｒ１，Ｒ２、抵抗Ｒ３，Ｒ４、抵抗Ｒ５、端子Ｔ１，Ｔ２、トランジスタＴｒ１２、抵抗Ｒ９およびダイオードＤ５を有する。
ここで、トランジスタＴｒ１が本発明の供給手段に対応し、トランジスタＴｒ１２、抵抗Ｒ９およびダイオードＤ５が本発明の第２の供給手段に対応し、図２に示す充電パルス生成部１４の電池検出機能部２１が本発明の検出手段に対応し、充電制御機能部２３が本発明の第１の制御手段に対応し、電池検出パルス生成部１５が本発明の第２の制御手段に対応している。
図１に示すように、充電装置１は、例えば、充電制御回路１０、トランジスタＴｒ１、抵抗Ｒ１，Ｒ２、抵抗Ｒ３，Ｒ４、抵抗Ｒ５、端子Ｔ１，Ｔ２、トランジスタＴｒ１２、抵抗Ｒ９およびダイオードＤ５を有する。
ここで、トランジスタＴｒ１が本発明の供給手段に対応し、トランジスタＴｒ１２、抵抗Ｒ９およびダイオードＤ５が本発明の第２の供給手段に対応し、図２に示す充電パルス生成部１４の電池検出機能部２１が本発明の検出手段に対応し、充電制御機能部２３が本発明の第１の制御手段に対応し、電池検出パルス生成部１５が本発明の第２の制御手段に対応している。
図１に示すように、端子Ｔ１とＴ２との間に、抵抗Ｒ１，Ｒ２が直列に接続されている。
端子Ｔ１とＴ２との間には、所定の電源（充電電流の供給元となる電源）から所定の電圧が供給されている。
端子Ｔ２には、抵抗Ｒ５の一端が接続されている。
抵抗Ｒ５の他端は、電池５が充電対象として充電装置１に設置された状態で、電池５の電池部ＶＡＴの負電極に接続される。
端子Ｔ１とＴ２との間には、所定の電源（充電電流の供給元となる電源）から所定の電圧が供給されている。
端子Ｔ２には、抵抗Ｒ５の一端が接続されている。
抵抗Ｒ５の他端は、電池５が充電対象として充電装置１に設置された状態で、電池５の電池部ＶＡＴの負電極に接続される。
端子Ｔ１には、ＰＮＰ型のトランジスタＴｒ１のエミッタが接続されている。
トランジスタＴｒ１のコレクタは、電池５が充電対象として充電装置１に設置された状態で、電池５のスイッチＳＷ１の一方の端子に接続される。
また、トランジスタＴｒ１のコレクタと、抵抗Ｒ５の他端との間には、抵抗Ｒ３，Ｒ４が直列に接続されている。
トランジスタＴｒ１のコレクタは、電池５が充電対象として充電装置１に設置された状態で、電池５のスイッチＳＷ１の一方の端子に接続される。
また、トランジスタＴｒ１のコレクタと、抵抗Ｒ５の他端との間には、抵抗Ｒ３，Ｒ４が直列に接続されている。
また、端子Ｔ１には、トランジスタＴｒ１２のエミッタが接続されている。
トランジスタＴｒ１２は、充電側（端子Ｔ１）から電池５への充電電流の供給経路上で、トランジスタＴｒ１１に対して並列に設けられている。
トランジスタＴｒ１２のベースには、充電パルス生成部１４および電池検出パルス生成部１５から、それぞれパルス信号Ｓ１４およびＳ１５が供給される。
本実施形態では、トランジスタＴ１２、抵抗Ｒ９およびダイオードＤ５を直列に接続した回路を、トランジスタＴｒ１１と並列して設けることで、抵抗で短絡されたような電池５が充電対象として設置された場合でも、抵抗Ｒ９を流れる電流により抵抗Ｒ９に生じる電圧により、充電電流の供給元の電源と電池５との間が同電位になることを回避できる。そのため、急速充電部１３、充電パルス生成部１４および電池検出パルス生成部１５への電力供給を、上記充電電流の供給元の電源から行うことができる。
トランジスタＴｒ１１のコレクタには、抵抗Ｒ９の一端が接続されている。
抵抗Ｒ９の他端には、ダイオードＤ５のアノードが接続されている。
ダイオードＤ５のカソードは、トランジスタＴｒ１１のコレクタに接続されている。
トランジスタＴｒ１２は、充電側（端子Ｔ１）から電池５への充電電流の供給経路上で、トランジスタＴｒ１１に対して並列に設けられている。
トランジスタＴｒ１２のベースには、充電パルス生成部１４および電池検出パルス生成部１５から、それぞれパルス信号Ｓ１４およびＳ１５が供給される。
本実施形態では、トランジスタＴ１２、抵抗Ｒ９およびダイオードＤ５を直列に接続した回路を、トランジスタＴｒ１１と並列して設けることで、抵抗で短絡されたような電池５が充電対象として設置された場合でも、抵抗Ｒ９を流れる電流により抵抗Ｒ９に生じる電圧により、充電電流の供給元の電源と電池５との間が同電位になることを回避できる。そのため、急速充電部１３、充電パルス生成部１４および電池検出パルス生成部１５への電力供給を、上記充電電流の供給元の電源から行うことができる。
トランジスタＴｒ１１のコレクタには、抵抗Ｒ９の一端が接続されている。
抵抗Ｒ９の他端には、ダイオードＤ５のアノードが接続されている。
ダイオードＤ５のカソードは、トランジスタＴｒ１１のコレクタに接続されている。
充電制御回路１０は、図１に示すように、例えば、電圧制御部１１、電流制御部１２、急速充電部１３、充電パルス生成部１４および電池検出パルス生成部１５を有する。
電圧制御部１１は、抵抗Ｒ１とＲ２との接合部Ｂを所定の電位に固定する定電圧回路である。
電流制御部１２は、所定の定電流を供給する定電流回路である。
電圧制御部１１は、抵抗Ｒ１とＲ２との接合部Ｂを所定の電位に固定する定電圧回路である。
電流制御部１２は、所定の定電流を供給する定電流回路である。
急速充電部１３は、急速充電時に、電池５の電圧が規定電圧に達するまで、トランジスタＴｒ１のエミッタとコレクタとの間を導通状態するための制御信号Ｓ１３をトランジスタＴｒ１のベースに供給する。これにより、トランジスタＴｒ１が、所定期間継続して定電流の充電電流を電池５のスイッチＳＷ１に供給する。
また、急速充電部１３は、電池５の電圧が規定電圧に達した後は、充電パルス生成部１４による充電制御に切り換える。
また、急速充電部１３は、電池５の電圧が規定電圧に達した後は、充電パルス生成部１４による充電制御に切り換える。
図２は、図１に示す充電パルス生成部１４の機能ブロック図である。
図２に示すように、充電パルス生成部１４は、例えば、電位検出機能部２１、電池設置有無検出部２２および充電制御機能部２３を有する。
図２に示すように、充電パルス生成部１４は、例えば、電位検出機能部２１、電池設置有無検出部２２および充電制御機能部２３を有する。
電位検出機能部２１は、抵抗Ｒ３とＲ４との接合部Ｃの電位（本発明の電池の充電状態を判断する指標となる指標値）を検出し、その検出結果を電池設置有無検出部２２に出力する。
電池設置有無検出部２２は、電池設置有無検出部２２から入力した接合部Ｃの電位を基に、当該電位が第１の電位以上の場合に、電池５が充電対象として充電装置１に設置されていないと判断し、電位検出機能部２１が検出した電位が第１の電位未満の場合に電池５が充電対象として充電装置１に設置されている判断する。
電池設置有無検出部２２は、トランジスタＴｒ１あるいはＴｒ１２がオン状態のときに、充電電流Ｉｃ１，Ｉｃ２が抵抗Ｒ３，Ｒ４を流れるか否かで決まる接合点Ｃの電位を基に、電池５が充電対象として充電装置１に設置されているか否かを検出する。すなわち、電池設置有無検出部２２は、トランジスタＴｒ１あるいはＴｒ１２がオン状態のときにのみ、電池５が充電対象として充電装置１に設置されているか否かを適切に検出できる。
電池設置有無検出部２２は、電池設置有無検出部２２から入力した接合部Ｃの電位を基に、当該電位が第１の電位以上の場合に、電池５が充電対象として充電装置１に設置されていないと判断し、電位検出機能部２１が検出した電位が第１の電位未満の場合に電池５が充電対象として充電装置１に設置されている判断する。
電池設置有無検出部２２は、トランジスタＴｒ１あるいはＴｒ１２がオン状態のときに、充電電流Ｉｃ１，Ｉｃ２が抵抗Ｒ３，Ｒ４を流れるか否かで決まる接合点Ｃの電位を基に、電池５が充電対象として充電装置１に設置されているか否かを検出する。すなわち、電池設置有無検出部２２は、トランジスタＴｒ１あるいはＴｒ１２がオン状態のときにのみ、電池５が充電対象として充電装置１に設置されているか否かを適切に検出できる。
充電制御機能部２３は、電池設置有無検出部２２によって電池５が充電対象として充電装置１に設置されていると判断されていることを条件に、電位検出機能部２１が検出した接合部Ｃの電位を基に、トランジスタＴｒ１２のエミッタとコレクタとの間を間欠的に導通状態にして単位時間に所定の充電電流が抵抗Ｒ９およびダイオードＤ５を介して電池５のスイッチＳＷ１に供給されるように、トランジスタＴｒ１２のベースの電位を制御する。これにより、トランジスタＴｒ１２のコレクタから、抵抗Ｒ５およびダイオードＤ５を介して電池５に供給される充電電流はパルス波形となる。
具体的には、充電制御機能部２３は、電位検出機能部２１が検出した接合部Ｃの電位を基に抵抗Ｒ９に流れる電流が大きくなるに従って、充電パルス信号Ｓ１４の負のパルス間隔を長くするように（単位時間に抵抗Ｒ９を流れる充電電流が少なくなるように）充電パルス信号Ｓ１４を生成し、これをトランジスタＴｒ１２のベースの電位を制御する。
充電パルス信号Ｓ１４は、電池５が如何なる充電電圧を有していても、トランジスタＴｒ１２のエミッタ・コレクタ間の電圧Ｖｃｅが十分に飽和するベース電流がトランジスタＴｒ１２のベースに流入するように規定される。
充電制御機能部２３は、電位検出機能部２１が検出した接合部Ｃの電位を基に、抵抗Ｒ９に流れる電流が所定の値である場合に、例えば、図３（Ａ）に示す時間間隔Ｔ１の負のパルスを有する充電パルス信号Ｓ１４を生成する。
これにより、トランジスタＴｒ１２のコレクタから抵抗Ｒ９およびダイオードＤ５を介して電池５に、図３（Ｂ）に示す時間間隔Ｔ１で正のパルスを有するパルス波形の充電電流Ｉｃが供給される。
充電パルス信号Ｓ１４は、電池５が如何なる充電電圧を有していても、トランジスタＴｒ１２のエミッタ・コレクタ間の電圧Ｖｃｅが十分に飽和するベース電流がトランジスタＴｒ１２のベースに流入するように規定される。
充電制御機能部２３は、電位検出機能部２１が検出した接合部Ｃの電位を基に、抵抗Ｒ９に流れる電流が所定の値である場合に、例えば、図３（Ａ）に示す時間間隔Ｔ１の負のパルスを有する充電パルス信号Ｓ１４を生成する。
これにより、トランジスタＴｒ１２のコレクタから抵抗Ｒ９およびダイオードＤ５を介して電池５に、図３（Ｂ）に示す時間間隔Ｔ１で正のパルスを有するパルス波形の充電電流Ｉｃが供給される。
また、充電制御機能部２３は、電位検出機能部２１が検出した接合部Ｃの電位を基に、抵抗Ｒ９に流れる電流が上記図３（Ａ）の場合に比べて大きい場合に、例えば、図３（Ｃ）に示すように、図３（Ａ）に示す時間間隔Ｔ１より長い時間間隔Ｔ２の負のパルスを有する充電パルス信号Ｓ１４を生成する。
これにより、トランジスタＴｒ１２のコレクタから抵抗Ｒ９およびダイオードＤ５を介して電池５に、図３（Ｄ）に示す時間間隔Ｔ２で正のパルスを有するパルス波形の充電電流Ｉｃが供給される。
本実施形態では、このように、抵抗Ｒ９を流れる電流が大きくなるに従って、充電電流Ｉｃの正のパルスの幅の時間間隔を長くすることで、抵抗Ｒ９におけるエネルギー損失が過大になることを回避する。
これにより、トランジスタＴｒ１２のコレクタから抵抗Ｒ９およびダイオードＤ５を介して電池５に、図３（Ｄ）に示す時間間隔Ｔ２で正のパルスを有するパルス波形の充電電流Ｉｃが供給される。
本実施形態では、このように、抵抗Ｒ９を流れる電流が大きくなるに従って、充電電流Ｉｃの正のパルスの幅の時間間隔を長くすることで、抵抗Ｒ９におけるエネルギー損失が過大になることを回避する。
電池検出パルス生成部１５は、図３（Ｅ）に示すように、例えば、一定の時間間隔Ｔ１の負のパルスを有する電池検出パルス信号Ｓ１５を生成し、これをトランジスタＴｒ１２のベースに供給する。
電池検出パルス生成部１５は、電位検出機能部２１が検出した接合部Ｃの電位とは無関係に常に、図３（Ｃ）に示す一定の時間間隔Ｔ２の負のパルスを有する電池検出パルス信号Ｓ１５を生成する。
これにより、トランジスタＴｒ１２のコレクタから電池５に、図３（Ｆ）に示すパルス波形の充電電流Ｉｃが供給される。
すなわち、充電電流Ｉｃは、図３（Ｄ）の場合には、図３（Ｄ）に示す充電電流Ｉｃの隣接する正のパルスの間のタイミングに図３（Ｆ）に示すパルスＰ１，Ｐ２が生じたものになる。
電池検出パルス生成部１５は、電位検出機能部２１が検出した接合部Ｃの電位とは無関係に常に、図３（Ｃ）に示す一定の時間間隔Ｔ２の負のパルスを有する電池検出パルス信号Ｓ１５を生成する。
これにより、トランジスタＴｒ１２のコレクタから電池５に、図３（Ｆ）に示すパルス波形の充電電流Ｉｃが供給される。
すなわち、充電電流Ｉｃは、図３（Ｄ）の場合には、図３（Ｄ）に示す充電電流Ｉｃの隣接する正のパルスの間のタイミングに図３（Ｆ）に示すパルスＰ１，Ｐ２が生じたものになる。
ここで、図３（Ｅ）に示す電池検出パルス信号Ｓ１５の負のパルスの時間間隔Ｔ１は、例えば、図３（Ａ）に示す充電パルス信号Ｓ１４と同じである。
但し、電池検出パルス信号Ｓ１５は、電池検出パルス信号Ｓ１５を基にトランジスタＴｒ１２が導通状態になることによる充電レートが、充電パルス信号Ｓ１４を基にトランジスタＴｒ１２が導通状態になることによる充電レートに比べて十分に低くなるように、負のパルスのパルス幅が規定されている。
すなわち、電池検出パルス信号Ｓ１５は、トランジスタＴｒ１２の電圧Ｖｃｅが非飽和状態になり、通常の飽和時に比べて十分低い値のベース電流がトランジスタＴｒ１２のベースに流入するように規定される。
本実施形態では、上述したように、充電パルス信号Ｓ１４とは別に、図３（Ｅ）で示す時間間隔Ｔ１で負のパルスを常に発生する電池検出パルス信号Ｓ１５を生成し、これをトランジスタＴｒ１２のベースに供給することで、図３（Ｃ）に示すように、充電パルス信号Ｓ１４の負のパルスの時間間隔が長くなった場合でも、それより短い一定の時間間隔Ｔ１でトランジスタＴｒ１２をエミッタ・コレクタ間を接続状態にできる。これにより、図２に示す電池設置有無検出部２２は、電池５の有無を、時間間隔Ｔ１で常に検出できる。
但し、電池検出パルス信号Ｓ１５は、電池検出パルス信号Ｓ１５を基にトランジスタＴｒ１２が導通状態になることによる充電レートが、充電パルス信号Ｓ１４を基にトランジスタＴｒ１２が導通状態になることによる充電レートに比べて十分に低くなるように、負のパルスのパルス幅が規定されている。
すなわち、電池検出パルス信号Ｓ１５は、トランジスタＴｒ１２の電圧Ｖｃｅが非飽和状態になり、通常の飽和時に比べて十分低い値のベース電流がトランジスタＴｒ１２のベースに流入するように規定される。
本実施形態では、上述したように、充電パルス信号Ｓ１４とは別に、図３（Ｅ）で示す時間間隔Ｔ１で負のパルスを常に発生する電池検出パルス信号Ｓ１５を生成し、これをトランジスタＴｒ１２のベースに供給することで、図３（Ｃ）に示すように、充電パルス信号Ｓ１４の負のパルスの時間間隔が長くなった場合でも、それより短い一定の時間間隔Ｔ１でトランジスタＴｒ１２をエミッタ・コレクタ間を接続状態にできる。これにより、図２に示す電池設置有無検出部２２は、電池５の有無を、時間間隔Ｔ１で常に検出できる。
充電装置１は、例えば、充電パルス生成部１４からトランジスタＴｒ１２のベースに図４（Ｂ）に示す充電パルス信号Ｓ１４が出力され、電池検出パルス生成部１５からトランジスタＴｒ１２のベースに図４（Ｃ）に示す電池検出パルスＳ１５が出力される。
これにより、図４（Ｅ）に示す充電電流Ｉｃ１が電池５に供給され、電池５の電圧は図４（Ａ）に示すように上昇する。
また、このとき、急速充電部１３からの制御信号Ｓ１３により、トランジスタＴｒ１１は非導通状態になり、図４（Ｄ）に示すように、充電電流Ｉｃ２は略ゼロになる。
これにより、図４（Ｅ）に示す充電電流Ｉｃ１が電池５に供給され、電池５の電圧は図４（Ａ）に示すように上昇する。
また、このとき、急速充電部１３からの制御信号Ｓ１３により、トランジスタＴｒ１１は非導通状態になり、図４（Ｄ）に示すように、充電電流Ｉｃ２は略ゼロになる。
〔第１の動作例〕
当該動作例では、急速充電時ではない通常充電時に、電位検出機能部２１が検出した接合部Ｃの電位に応じて、充電パルス生成部１４が図３（Ｃ）に示す充電パルス信号Ｓ１４を出力した場合の動作例を説明する。
この場合には、前述したように、充電パルス生成部１４が、図３（Ｃ）に示すように、時間間隔Ｔ２のパルスを有する充電パルス信号Ｓ１４を生成し、これをトランジスタＴｒ１２のベースＢに供給する。
これにより、トランジスタＴｒ１２が、図３（Ｃ）に示す充電パルス信号Ｓ１４がローレベルＬの期間、そのエミッタとコレクタとを導通状態にし、電池５のスイッチＳＷ１に充電電流Ｉｃを供給する。
また、トランジスタＴｒ１２が、図３（Ｃ）に示す充電パルス信号Ｓ１４がハイレベルＨの期間、そのエミッタとコレクタとを非導通状態にする。これにより、充電装置１から電池５に、図３（Ｄ）に示すように充電電流Ｉｃが間欠的に供給される。
上述した動作と並行して、電池検出パルス生成部１５が、図３（Ｅ）に示すように、時間間隔Ｔ１のパルスを有する電池検出パルス信号Ｓ１５を生成し、これをトランジスタＴｒ１２のベースＢに供給する。
これにより、トランジスタＴｒ１２が、図３（Ｅ）に示す電池検出パルス信号Ｓ１５がローレベルＬの期間、そのエミッタとコレクタとを導通状態にし、電池５のスイッチＳＷ１に充電電流Ｉｃを供給する。
また、トランジスタＴｒ１２が、図３（Ｅ）に示す電池検出パルス信号Ｓ１５がハイレベルＨの期間、そのエミッタとコレクタとを非導通状態にする。これにより、充電装置１から電池５に、図３（Ｆ）に示すように充電電流Ｉｃが間欠的に供給される。
すなわち、電池検出パルス信号Ｓ１５により、充電電流Ｉｃが時間間隔Ｔ１で常に流れ、これにより、図２に示す電池設置有無検出部２２が時間間隔Ｔ１で電池５の有無を常に検出できる。
当該動作例では、急速充電時ではない通常充電時に、電位検出機能部２１が検出した接合部Ｃの電位に応じて、充電パルス生成部１４が図３（Ｃ）に示す充電パルス信号Ｓ１４を出力した場合の動作例を説明する。
この場合には、前述したように、充電パルス生成部１４が、図３（Ｃ）に示すように、時間間隔Ｔ２のパルスを有する充電パルス信号Ｓ１４を生成し、これをトランジスタＴｒ１２のベースＢに供給する。
これにより、トランジスタＴｒ１２が、図３（Ｃ）に示す充電パルス信号Ｓ１４がローレベルＬの期間、そのエミッタとコレクタとを導通状態にし、電池５のスイッチＳＷ１に充電電流Ｉｃを供給する。
また、トランジスタＴｒ１２が、図３（Ｃ）に示す充電パルス信号Ｓ１４がハイレベルＨの期間、そのエミッタとコレクタとを非導通状態にする。これにより、充電装置１から電池５に、図３（Ｄ）に示すように充電電流Ｉｃが間欠的に供給される。
上述した動作と並行して、電池検出パルス生成部１５が、図３（Ｅ）に示すように、時間間隔Ｔ１のパルスを有する電池検出パルス信号Ｓ１５を生成し、これをトランジスタＴｒ１２のベースＢに供給する。
これにより、トランジスタＴｒ１２が、図３（Ｅ）に示す電池検出パルス信号Ｓ１５がローレベルＬの期間、そのエミッタとコレクタとを導通状態にし、電池５のスイッチＳＷ１に充電電流Ｉｃを供給する。
また、トランジスタＴｒ１２が、図３（Ｅ）に示す電池検出パルス信号Ｓ１５がハイレベルＨの期間、そのエミッタとコレクタとを非導通状態にする。これにより、充電装置１から電池５に、図３（Ｆ）に示すように充電電流Ｉｃが間欠的に供給される。
すなわち、電池検出パルス信号Ｓ１５により、充電電流Ｉｃが時間間隔Ｔ１で常に流れ、これにより、図２に示す電池設置有無検出部２２が時間間隔Ｔ１で電池５の有無を常に検出できる。
〔第２の動作例〕
当該動作例では、充電装置１が急速充電動作を行う場合を説明する。
この場合には、急速充電部１３が電池５の電圧が規定電圧に達するまで、ローレベルＬの制御信号Ｓ１３をトランジスタＴｒ１１のベースＢに供給する。これにより、トランジスタＴｒ１１が、所定期間継続して定電流の充電電流を電池５のスイッチＳＷ１に供給する。
また、急速充電部１３は、電池５の電圧が規定電圧に達した後は、充電パルス生成部１４による充電制御に切り換える。
また、充電パルス生成部１４および電池検出パルス生成部１５が、それぞれハイレベルＨを保持する充電パルス信号Ｓ１４および電池検出パルス信号Ｓ１５を生成し、これをトランジスタＴｒ１２のベースＢに供給する。
これにより、トランジスタＴｒ１２のエミッタとコレクタとの間は、非接続状態に保持される。
当該動作例では、充電装置１が急速充電動作を行う場合を説明する。
この場合には、急速充電部１３が電池５の電圧が規定電圧に達するまで、ローレベルＬの制御信号Ｓ１３をトランジスタＴｒ１１のベースＢに供給する。これにより、トランジスタＴｒ１１が、所定期間継続して定電流の充電電流を電池５のスイッチＳＷ１に供給する。
また、急速充電部１３は、電池５の電圧が規定電圧に達した後は、充電パルス生成部１４による充電制御に切り換える。
また、充電パルス生成部１４および電池検出パルス生成部１５が、それぞれハイレベルＨを保持する充電パルス信号Ｓ１４および電池検出パルス信号Ｓ１５を生成し、これをトランジスタＴｒ１２のベースＢに供給する。
これにより、トランジスタＴｒ１２のエミッタとコレクタとの間は、非接続状態に保持される。
以上説明したように、充電装置１によれば、充電パルス信号Ｓ１４とは別に、図３（Ｅ）で示す時間間隔Ｔ１で負のパルスを常に発生する電池検出パルス信号Ｓ１５を生成し、これをトランジスタＴｒ１２のベースに供給することで、図３（Ｃ）に示すように、充電パルス信号Ｓ１４の負のパルスの時間間隔が長くなった場合でも、それより短い一定の時間間隔Ｔ１でトランジスタＴｒ１２をエミッタ・コレクタ間を接続状態にできる。これにより、図２に示す電池設置有無検出部２２は、電池５の有無を、時間間隔Ｔ１で常に検出できる。
その結果、充電パルス生成部１４は、電池設置有無検出部２２の判断結果を基に、電池５が取り外された場合に、トランジスタＴｒ１２のエミッタとコレクタとの間を即座に非接続状態にして、充電電流Ｉｃの供給を停止できる。
その結果、充電パルス生成部１４は、電池設置有無検出部２２の判断結果を基に、電池５が取り外された場合に、トランジスタＴｒ１２のエミッタとコレクタとの間を即座に非接続状態にして、充電電流Ｉｃの供給を停止できる。
また、充電装置１によれば、図１に示すように、トランジスタＴ１２、抵抗Ｒ９およびダイオードＤ５を直列に接続した回路を、トランジスタＴｒ１１と並列して設けることで、抵抗で短絡されたような電池５が充電対象として設置された場合でも、抵抗Ｒ９を流れる電流により抵抗Ｒ９に生じる電圧により、充電電流の供給元の電源と電池５との間が同電位になることを回避できる。そのため、急速充電部１３、充電パルス生成部１４および電池検出パルス生成部１５への電力供給を、上記充電電流の供給元の電源から行うことができる。
また、充電装置１によれば、電池検出パルス信号Ｓ１５は、電池検出パルス信号Ｓ１５を基にトランジスタＴｒ１２が導通状態になることによる充電レートが、充電パルス信号Ｓ１４を基にトランジスタＴｒ１２が導通状態になることによる充電レートに比べて十分に低くなるようにパルス幅およびパルス電圧が規定されているため、電池検出パルス信号Ｓ１５により電池５が過充電されることはない。
本発明は、リチウムイオン電池などの２次電池の充電装置に適用可能である。
１…充電装置、５…電池、１０…充電制御回路、１１…電圧制御部、１２…電流制御部、１３…急速充電部、１４…充電パルス生成部、１５…電池検出パルス生成部、Ｔｒ１，Ｔｒ１１，Ｔｒ１２…トランジスタ、ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ５…ダイオード
Claims (5)
- 充電対象の電池と接続される接続手段と、
急速充電期間に、前記接続手段を介して前記電池に間欠的に充電電流を供給する第１の供給手段と、
前記急速充電期間以外に、前記接続手段を介して前記電池に間欠的に充電電流を供給し、前記電池に前記充電電流を流す過程で前記充電電流が流れる抵抗を有し、前記第１の供給手段に対して並列に設けられた第２の供給手段と、
前記第１の供給手段または前記第２の供給手段が前記電池に前記充電電流の供給を行っている供給期間に前記接続手段の電位を基に前記電池の電圧を判断する指標となる指標値を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記指標値を基に前記接続手段に前記電池が接続されていると判断した場合に前記第２の供給手段が前記電池に供給する単位時間当たりの前記充電電流を制御し、前記接続手段に前記電池が接続されていないと判断した場合に前記第２の供給手段による前記電池への充電電流の供給を停止する第１の制御手段と、
前記供給期間が一定時間間隔で生じるように前記第２の供給手段を制御する第２の制御手段と
を有する充電装置。 - 前記第１の供給手段は、第１のトランジスタであり、
前記第２の供給手段は、第２のトランジスタと、前記抵抗と、前記充電電流が前記電池に供給される向きを順方向とするダイオードとを直列に接続して構成され、
前記第１の制御手段および前記第２の制御手段は、前記第２の供給手段の前記第２のトランジスタをオン／オフして前記電池への前記充電電流の供給を制御する
請求項１に記載の充電装置。 - 前記検出手段、前記第１の制御手段および前記第２の制御手段は、前記充電電流の供給元の電源によって駆動される
請求項２に記載の充電装置。 - 前記第１の供給手段および前記第２の供給手段は、前記電池に前記充電電流を供給する期間で電流供給側と前記接続手段とを接続状態にし、前記電池への前記充電電流の供給を停止する期間で前記電流供給側と前記接続手段とを非接続状態にするスイッチング手段である
請求項１〜３のいずれかに記載の充電装置。 - 前記電池は、過充電状態で、放電方向にのみ電流が流れる電池である
請求項１〜４のいずれかに記載の充電装置。
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