JP4041763B2 - 充電制御装置及び充電制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電制御装置及び充電制御方法に係り、特に、外部電源から供給された電力による2次電池への充電を制御する充電制御装置及び充電制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
リチウム・イオン電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素電池等の充電可能な2次電池に対する充電を制御する従来の充電制御装置は、一例として図4に示すように、ACアダプタ等の外部電源から2次電池Btに至る駆動用電力の供給路上に、充電電流を調整するためのトランジスタTr1と充電電流の電流レベルIを検出するための充電電流検出回路104とが直列に設けられている。
【0003】
また、この充電制御装置100は、トランジスタTr1の制御端子と、充電電流検出回路104における電流レベルIの検出信号の出力端子と、2次電池Btの正極端子が接続された電池電圧検出回路106における2次電池Btの電圧レベルVの検出信号の出力端子と、が接続された制御回路102が設けられており、当該制御回路102により、電流レベルIと電圧レベルVの各検出値に基づいて2次電池Btに対する充電の制御を行っている。
【0004】
一方、この充電制御装置100は、2次電池Btや外部電源からの電力を負荷装置としてのシステム回路110に対し供給するものとして構成されており、充電電流検出回路104と2次電池Btとの間の接続経路を分岐させてシステム回路110に至る電力供給路を形成すると共に、充電電流検出回路104及び2次電池Btの間の分岐点と2次電池Btとの間にトランジスタTr2を介在させた構成となっている。
【0005】
そして、システム回路110は制御回路102にも直接接続されており、制御回路102はシステム回路110の電源投入状態を把握することができる。なお、同図に示す充電制御装置100では、トランジスタTr1及びトランジスタTr2として、PチャネルのMOS型FET(電界効果トランジスタ)が適用されている。
【0006】
この充電制御装置100では、2次電池Btがリチウム・イオン電池、リチウム・ポリマー電池等のリチウム系2次電池である場合には、定電流・定電圧充電により充電が行われる。ここで、図4及び図5を参照しつつ、2次電池がリチウム・イオン電池である場合の、従来の定電流・定電圧充電の流れについて簡単に説明する。
【0007】
リチウム・イオン電池にはセル当たり4.2Vの上昇電圧制限がある。そこで、当該電池を充電する際には、まず、電池Btの電圧レベルVが4.2Vに達するまでは定電流充電を行い、4.2Vに達した後は定電圧充電に移行する。定電圧充電になると電池Btが徐々に満充電に移行していき、充電電流の電流レベルIが徐々に低下していくので、当該電流レベルIが下限レベルに達した時点で充電を終了する。なお、リチウム・イオン電池では、電池Btの電圧レベルVが略3Vより少ないときに高レベルの電流による定電流充電で高速充電を行うことは電池Btに対する負担が大きいため、電池Btの電圧レベルVが略3V(図5に示す例では3.2V)に達するまでは所定の低レベルの電流による予備充電(低速充電)を行い、その後に所定の高レベルの電流による急速充電を行う。
【0008】
一方、この充電制御装置100では、制御回路102により、2次電池Btに対する充電時にはトランジスタTr1とトランジスタTr2を共にオンさせ、2次電池Btからシステム回路110への電力供給時にはトランジスタTr1をオフさせると共にトランジスタTr2をオンさせ、更に、外部電源からシステム回路110への電力供給時にはトランジスタTr1をオンさせると共にトランジスタTr2をオフさせる。
【0009】
この動作により、外部電源からシステム回路110への電力供給時における2次電池Btへの不必要な電流の流入と、2次電池Btからシステム回路110への電力供給時における外部電源への不必要な電流の流入を防止することができる。
【0010】
ここで、図5に示すように、制御回路102は、2次電池Btに対する充電時には、トランジスタTr1のゲート電圧を、充電電流の電流レベルIが図5の充電電流のグラフで示されるよう時系列で変化するように制御すると共に、トランジスタTr2のゲート電圧を、当該トランジスタTr2が完全にオンとなるように制御する。
【0011】
なお、図5における充電電流の単位“C”は、放電レート、すなわち放電電流の大きさのことである。1Cは、1時間で放電しきることができる電流量を指す。例えば、容量が1Ahの電池の1Cは1Aということになる。但し、最大放電レートは用途により異なるため、一概には比較できない。
【0012】
ところで、以上のように構成された充電制御装置では、定電流充電を行う際の充電電流の電流レベルが高くなるほど、充電制御用のトランジスタ(図4の例では、トランジスタTr1)の消費電力が大きくなって当該トランジスタからの発熱量が多くなってしまい、当該トランジスタが損傷してしまう場合もあった。このため、充電電流の電流レベルを高くすることには限界があり、充電時間の短縮の妨げとなっていた。
【0013】
この問題を解決するためには、トランジスタTr1として許容損失の大きなものを適用すればよいが、当該トランジスタは外形寸法が大きなものとなってしまうため、充電制御装置の寸法も大きくなってしまう。このように、充電電流の電流レベルないし充電時間と、装置の寸法とはトレードオフの関係となっていた。
【0014】
そこで、従来、装置の大型化を招くことなく、充電制御用のトランジスタの発熱に起因する損傷を防止するための技術として、定電流回路又は定電圧回路の損失が許容損失を越える場合に所望のパルス幅を有するパルス信号を生成するパルス幅変調回路と、許容損失を越える定電流回路又は定電圧回路を上記パルス信号に基づいて断続的に動作させる制御回路とを設けるようにした技術があった(例えば、特許文献1参照。)。
【0015】
また、従来、装置の大型化を招くことなく、充電制御用のトランジスタの発熱に起因する損傷を防止するための技術として、予備充電終了後で、かつ定電圧充電に切り替わるまでの充電方式として、当初は充電電流を小さくして充電制御用のトランジスタでの電力損失を低減させ、その後、充電電流を徐々に増加させるフォールド・バック・モード方式による充電方式を適用する技術もあった(例えば、非特許文献1参照。)。
【0016】
【特許文献1】
特開平10−225006号公報
【非特許文献1】
ジョシュア・イズラエルソン(Joshua Israelsohn)、“2次電池を効率的に使う〜多様になった電池管理IC〜”、[online]、2001年4月号、EDN JAPAN、[平成15年3月9日検索]、インターネット<URL:http://www.ednjapan.com/ednj/200104/coverstory0104.htm>
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1の技術では、定電流回路又は定電圧回路の損失が許容損失を越えた場合の充電制御用トランジスタの損傷を防止することはできるものの、許容損失を越えない場合の当該トランジスタの発熱を抑制することはできないため、この場合における当該トランジスタに対する損傷を必ずしも防止できるとは限らない、という問題点があった。
【0018】
また、上記非特許文献1の技術では、予備充電終了当初から大きな電流レベルでの充電を行うことができないため、一例として図5に示したような定電流充電に比較して充電時間が長くなってしまう、という問題点があった。
【0019】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、装置の大型化や充電制御用素子の損傷を招くことなく充電時間を短縮することのできる充電制御装置及び充電制御方法を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の充電制御装置は、外部電源から供給された電力による2次電池への充電を制御する充電制御装置であって、前記2次電池に直列接続されると共に前記2次電池に対する充電電流を調整するための第1のスイッチ素子と、前記2次電池に直列接続された第2のスイッチ素子と、前記第1のスイッチ素子を用いて前記2次電池に対する定電流充電を行うとき前記第2のスイッチ素子の入力端子が予め定められた電圧レベルとなるように制御する制御手段と、を備えている。
【0021】
請求項1に記載の充電制御装置によれば、充電の対象とする2次電池に対する充電電流を調整するための第1のスイッチ素子が当該2次電池に直列接続されると共に、第2のスイッチ素子が当該2次電池に直列接続される。従って、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子とは直列接続されている。なお、上記2次電池には、リチウム・イオン電池、リチウム・ポリマー電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素電池等を含めることができる。また、上記第1のスイッチ素子及び第2のスイッチ素子には、電界効果トランジスタやバイポーラ・トランジスタを含めることができる。
【0022】
ここで、本発明では、第1のスイッチ素子が用いられて2次電池に対する定電流充電が行われるとき、制御手段により、第2のスイッチ素子の入力端子が予め定められた電圧レベルとなるように制御される。
【0023】
すなわち、本発明では、定電流充電を行う際に、従来から用いられている充電制御用の第1のスイッチ素子に加えて第2のスイッチ素子も充電制御に並行して用いるようにすることによって、定電流充電時における電力消費部位を分散するようにしており、これによって第1のスイッチ素子における発熱を抑制することができるようにしている。従って、第1のスイッチ素子の損傷を招くことなく充電電流の電流レベルを従来に比較して高くすることが可能となり、この結果として充電時間を短縮することができるようにしている。
【0024】
このように、請求項1に記載の充電制御装置によれば、充電対象とする2次電池に対する充電電流を調整するための第1のスイッチ素子を2次電池に直列接続すると共に、第2のスイッチ素子を2次電池に直列接続し、第1のスイッチ素子を用いて2次電池に対する定電流充電を行うときに第2のスイッチ素子の入力端子が予め定められた電圧レベルとなるように制御しているので、充電制御用素子の損傷を招くことなく充電時間を短縮することができる。
【0025】
なお、本発明は、請求項2に記載の発明のように、前記第1のスイッチ素子と前記2次電池との間の接続経路から分岐されて形成された負荷装置への電力供給路を更に備え、前記第2のスイッチ素子を、前記接続経路及び前記電力供給路の間の分岐点と前記2次電池との間に直列接続されると共に、前記外部電源から前記負荷装置への電力供給時にオフされる電界効果トランジスタとすることが好ましい。
【0026】
当該電界効果トランジスタは、充電制御装置に接続された外部電源及び充電対象とする2次電池から負荷装置に対して電力を供給する形態において従来から用いられているものである。従って、本発明により、第2のスイッチ素子として新たな素子を設ける必要がなくなるので、装置の大型化を招くことなく本発明を実現することができる。
【0027】
更に、請求項2に係る発明の制御手段は、請求項3に記載の発明のように、前記外部電源から前記負荷装置への電力供給時には前記第1のスイッチ素子をオンさせると共に前記電界効果トランジスタをオフさせ、前記2次電池から前記負荷装置への電力供給時には前記第1のスイッチ素子をオフさせると共に前記電界効果トランジスタをオンさせるように制御することが好ましい。
【0028】
これによって、外部電源から負荷装置への電力供給時には、外部電源から2次電池への不必要な電流の流入を防止することができ、2次電池から負荷装置への電力供給時には、2次電池から外部電源への不必要な電流の流入を防止することができる。
【0029】
一方、上記目的を達成するために、請求項4記載の充電制御方法は、外部電源から供給された電力による2次電池への充電を制御する充電制御方法であって、前記2次電池に対する充電電流を調整するための第1のスイッチ素子を前記2次電池に直列接続すると共に、第2のスイッチ素子を前記2次電池に直列接続し、前記第1のスイッチ素子を用いて前記2次電池に対する定電流充電を行うとき前記第2のスイッチ素子の入力端子が予め定められた電圧レベルとなるように制御するものである。
【0030】
従って、請求項4に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様に作用するので、請求項1記載の発明と同様に、充電制御用素子の損傷を招くことなく充電時間を短縮することができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、ここでは、本発明を、定電流・定電圧充電により2次電池を充電する充電制御装置に適用した場合について説明する。
【0032】
まず、図1を参照して、本実施の形態に係る充電制御装置10の構成を説明する。同図に示すように、この充電制御装置10には、ACアダプタ等の外部電源から2次電池Bt(本実施の形態では、リチウム・イオン電池)に至る駆動用電力の供給路上に、2次電池Btに対する充電電流を調整するためのトランジスタTr1と、充電電流の電流レベルIを検出するための充電電流検出回路14と、が直列に設けられている。なお、本実施の形態では、充電電流検出回路14として所定抵抗値とされた抵抗器(図示省略。)を適用しており、当該抵抗器がトランジスタTr1の出力端子と2次電池Btの正極端子との間に直列接続されて構成されている。
【0033】
また、この充電制御装置10には、トランジスタTr1の制御端子が接続された充電制御回路18が設けられている。充電制御回路18は、定電流制御回路18A及び定電圧制御回路18Bを含んで構成されている。定電流制御回路18Aは、2次電池Btに対して定電流充電を行う際にトランジスタTr1の作動を制御する役割を有するものであり、定電圧制御回路18Bは、2次電池Btに対して定電圧充電を行う際にトランジスタTr1の作動を制御する役割を有するものである。
【0034】
また、充電制御装置10には、2次電池Btの正極端子が接続された電池電圧検出回路16が設けられている。この電池電圧検出回路16は、2次電池Btの電圧レベルVを検出する役割を有するものである。
【0035】
更に、充電制御装置10には、充電制御回路18と、充電電流検出回路14における電流レベルIの検出用端子と、電池電圧検出回路16における電圧レベルVの検出用端子と、が接続された制御回路12が設けられており、当該制御回路12により、電流レベルIと電圧レベルVの各検出値に基づいて、充電制御回路18を介して2次電池Btに対する充電の制御を行う構成とされている。
【0036】
なお、本実施の形態では、前述したように、充電電流検出回路14として不図示の抵抗器を適用しており、上記電流レベルIの検出用端子として当該抵抗器の両端子を用いている。すなわち、制御回路12には当該抵抗器の両端子が接続されており、当該抵抗器の両端子間電圧(当該抵抗器による電圧降下)と当該抵抗器の抵抗値に基づいて電流レベルIを検出するものとされている。
【0037】
また、本実施の形態に係る電池電圧検出回路16は、各々予め定められた抵抗値とされた2つの抵抗器(図示省略)の直列接続回路を含んで構成されており、当該直列接続回路の一方の端子が2次電池Btの正極端子に接続され、かつ他方の端子が接地されると共に、各抵抗器間の接続点が上記電圧レベルVの検出用端子として制御回路12に接続されている。すなわち、電池電圧検出回路16に含まれる2つの抵抗器は2次電池Btの電圧レベルを分割する分割抵抗としての役割を有するものであり、制御回路12は、2次電池Btの電圧レベルVを、上記2つの抵抗器における各抵抗値の比率によって定まる割合とされた電圧レベルとして検出することができる。
【0038】
一方、充電制御装置10は、2次電池Btや外部電源からの電力を負荷装置としてのシステム回路110に駆動用の電力として供給するものとして構成されており、充電電流検出回路14と2次電池Btとの間の接続経路を分岐させてシステム回路110に至る電力供給路Lを形成すると共に、充電電流検出回路14及び2次電池Btの間の分岐点Bと2次電池Btとの間にトランジスタTr2を介在させた構成とされている。
【0039】
ここで、本実施の形態に係る充電制御装置10では、トランジスタTr2の制御端子と制御回路12との間に定電圧制御回路22が介在されている。この定電圧制御回路22は、充電制御回路18における定電流制御回路18AによってトランジスタTr1を用いた定電流充電が行われるとき、制御回路12からの制御に応じて、トランジスタTr2の入力端子が予め定められた電圧レベルとなるように制御する役割を有するものである。
【0040】
なお、本実施の形態に係る充電制御装置10では、トランジスタTr1及びトランジスタTr2として、PチャネルのMOS型FETが適用されている。従って、前述したトランジスタTr1及びトランジスタTr2の制御端子はゲート端子に相当し、トランジスタTr2の入力端子及び出力端子は各々ソース端子及びドレイン端子に相当する。
【0041】
一方、システム回路110は制御回路12にも直接接続されており、制御回路12はシステム回路110の電源投入状態を把握することができる。また、制御回路12には、外部電源(本実施の形態では、ACアダプタ)の正極端子が接続される端子10Aが接続されており、制御回路12は、充電制御装置10にACアダプタが接続されているか否かを検出することができる。
【0042】
ところで、本実施の形態に係る充電制御装置10では、制御回路12から充電制御回路18及び定電圧制御回路22の各々に対して各種指示信号が出力されることにより、これら各回路の作動が制御される。
【0043】
すなわち、初期状態の設定を指示する際には初期状態指示信号が、2次電池Btに対する定電流・定電圧充電の実行を指示する際には充電指示信号が、外部電源からシステム回路110への駆動用電力の供給を指示する際には外部電源放電指示信号が、2次電池Btからシステム回路110への駆動用電力の供給を指示する際には電池放電指示信号が、各々制御回路12から上記各回路に出力される。そして、当該各回路では、入力された指示信号に応じて、接続されているトランジスタTr1又はトランジスタTr2の作動を制御する。
【0044】
表1には、これらの指示信号が入力された際の充電制御回路18及び定電圧制御回路22によるトランジスタTr1及びトランジスタTr2の制御状態が示されている。
【0045】
【表1】
【0046】
表1に示すように、初期状態指示信号が入力された場合、充電制御回路18はトランジスタTr1をオフ状態とし、定電圧制御回路22はトランジスタTr2をオフ状態とする。また、充電指示信号が入力された場合、充電制御回路18及び定電圧制御回路22はトランジスタTr1及びトランジスタTr2を用いて定電流・定電圧充電の制御を行う。また、外部電源放電指示信号が入力された場合、充電制御回路18はトランジスタTr1をオン状態とし、定電圧制御回路22はトランジスタTr2をオフ状態とする。更に、電池放電指示信号が入力された場合、充電制御回路18はトランジスタTr1をオフ状態とし、定電圧制御回路22はトランジスタTr2をオン状態とする。
【0047】
また、本実施の形態に係る充電制御装置10では、2次電池Bt及び外部電源の接続状態に応じて、次の表2に示すようにトランジスタTr1及びトランジスタTr2の制御が行われる。
【0048】
【表2】
【0049】
例えば、充電制御装置10に2次電池Btのみが接続されている場合は、トランジスタTr1をオフ状態にすると共に、トランジスタTr2を、システム回路110が電源オンの状態である場合にはオン状態にし、システム回路110が電源オフの状態である場合にはオフ状態にする。また、例えば、充電制御装置10に2次電池Bt及び外部電源の双方が接続されている場合は、トランジスタTr1を、システム回路110が電源オンの状態である場合にはオン状態にし、システム回路110が電源オフの状態である場合には充電制御状態にすると共に、トランジスタTr2を、システム回路110が電源オンの状態である場合にはオフ状態にし、システム回路110が電源オフの状態である場合には充電制御状態にする。
【0050】
トランジスタTr1が本発明の第1のスイッチ素子に、トランジスタTr2が本発明の第2のスイッチ素子に、制御回路12が本発明の制御手段に、システム回路110が本発明の負荷装置に、各々相当する。
【0051】
次に、図2を参照して、本実施の形態に係る充電制御装置10の作用を説明する。なお、図2は、充電制御装置10の制御回路12において実行される切換制御処理の流れを示すフローチャートである。また、ここでは、錯綜を回避するために、充電制御装置10に2次電池Btが接続(装着)されている場合について説明する。
【0052】
同図のステップ200では、充電制御回路18及び定電圧制御回路22に対して初期状態指示信号を出力する。これに応じて、これらの回路は、表1で示したように、トランジスタTr1及びトランジスタTr2の双方をオフ状態とする。これにより、外部電源からシステム回路110に至る電力供給路と、2次電池Btからシステム回路110に至る電力供給路とが遮断される。
【0053】
次のステップ202では、外部電源が接続されているか否かを判定し、肯定判定となった場合はステップ204に移行してシステム回路110の電源がオン状態となっているか否かを判定し、肯定判定となった場合は外部電源からシステム回路110に対して駆動用の電力を供給するものと判断してステップ206に移行する。
【0054】
ステップ206では、充電制御回路18及び定電圧制御回路22に対して外部電源放電指示信号を出力する。これに応じて、充電制御回路18はトランジスタTr1をオン状態とし、定電圧制御回路22はトランジスタTr2をオフ状態とする。これにより、外部電源からシステム回路110に至る電力供給路が形成されると共に、2次電池Btからシステム回路110に至る電力供給路が遮断される。
【0055】
次のステップ208では、外部電源が接続されているか否かを判定し、肯定判定となった場合はステップ210に移行してシステム回路110の電源がオン状態となっているか否かを判定し、肯定判定となった場合は外部電源からシステム回路110に対して駆動用の電力を供給する状態を維持するものと判断して上記ステップ208に戻り、否定判定となった場合、すなわち、システム回路110の電源がオフ状態となった場合には、外部電源からシステム回路110への電力供給を停止するものと判断して上記ステップ200に戻る。
【0056】
また、上記ステップ208において否定判定となった場合、すなわち、外部電源が取り外された場合には後述するステップ218に移行する。
【0057】
一方、上記ステップ204において否定判定となった場合、すなわち、外部電源が接続されており、かつシステム回路110の電源がオフ状態となっている場合には、外部電源からの電力によって2次電池Btに対する充電を行うものと判断してステップ212に移行する。
【0058】
ステップ212では、充電制御回路18及び定電圧制御回路22に対して充電指示信号を出力する。これに応じて、充電制御回路18はトランジスタTr1を用いて定電流・定電圧充電の制御を行い、定電圧制御回路22は、充電制御回路18の定電流制御回路18Aにより定電流充電を行っているとき、トランジスタTr2の入力端子が予め定められた電圧レベルとなるように当該トランジスタTr2の制御を行う。
【0059】
ここで、図3を参照して、充電制御回路18及び定電圧制御回路22による定電流・定電圧充電制御時の動作を説明する。
【0060】
充電制御回路18は、2次電池Btの電圧レベルVが4.2V(リチウム・イオン電池の上昇電圧制限値)に達するまでは定電流制御回路18Aによる定電流充電を行い、4.2Vに達した後は定電圧制御回路18Bによる定電圧充電に移行する。定電圧充電になると2次電池Btが徐々に満充電に移行していき、充電電流の電流レベルIが徐々に低下していくので、当該電流レベルIが下限レベルに達した時点で定電圧制御回路18Bは充電動作を終了する。
【0061】
なお、リチウム・イオン電池では、電圧レベルVが略3Vより少ないときに高レベルの電流による定電流充電で高速充電を行うことは電池に対する負担が大きいことは前述した通りであり、このため、2次電池Btの電圧レベルVが略3V(図3に示す例では3.2V)に達するまでは所定の低レベルの電流による予備充電(低速充電)を行い、その後に所定の高レベルの電流による急速充電を行う。
【0062】
そして、定電圧制御回路22では、定電流制御回路18Aにより定電流充電を行うとき、トランジスタTr2の入力端子(ソース端子)が予め定められた電圧レベル(図3に示す例では、3.8V)となるように当該トランジスタTr2のゲート端子の電圧を制御する。
【0063】
これにより、図3に示されるように、充電制御用のトランジスタTr1における充電制御時の熱損失領域は、図5に示される従来の充電制御装置における熱損失領域から、トランジスタTr2における熱損失領域を除いた領域となる。
【0064】
このように、本実施の形態に係る充電制御装置10では、従来から充電制御用に設けられていたトランジスタTr1の定電流充電時における電力消費を、従来から電力供給路の切り換え用に設けられていたトランジスタTr2に分散させて定電流充電を行っているため、急速充電時における充電電流の電流レベルIを従来に比較して高くすることができ(図3に示す例では、従来技術におけるレベルの2倍に相当する1.0C)、この結果として、充電時間を短縮することができる。
【0065】
充電制御回路18及び定電圧制御回路22による定電流・定電圧充電が開始されると、図2のステップ214では、外部電源が接続されているか否かを判定し、肯定判定となった場合はステップ216に移行してシステム回路110の電源がオン状態となったか否かを判定し、肯定判定となった場合は2次電池Btに対する充電を停止するものと判断して上記ステップ200に戻り、否定判定となった場合、すなわち、システム回路110の電源がオフ状態で維持されている場合には、2次電池Btに対する充電を継続するものと判断して当該ステップ216で待機する。
【0066】
また、上記ステップ214において否定判定となった場合、すなわち、外部電源が取り外された場合には後述するステップ218に移行する。
【0067】
一方、上記ステップ202において否定判定となった場合、すなわち、外部電源が接続されていない場合にもステップ218に移行する。
【0068】
ステップ218では、システム回路110の電源がオン状態となっているか否かを判定し、肯定判定となった場合は2次電池Btからシステム回路110に対して駆動用の電力を供給するものと判断してステップ220に移行する。
【0069】
ステップ220では、充電制御回路18及び定電圧制御回路22に対して電池放電指示信号を出力する。これに応じて、充電制御回路18はトランジスタTr1をオフ状態とし、定電圧制御回路22はトランジスタTr2をオン状態とする。これにより、外部電源からシステム回路110に至る電力供給路が遮断されると共に、2次電池Btからシステム回路110に至る電力供給路が形成される。
【0070】
次のステップ222では、外部電源が接続されたか否かを判定し、肯定判定となった場合は2次電池Btからシステム回路110に駆動用の電力を供給する必要はなくなったものと判断して上記ステップ200に戻り、否定判定となった場合にはステップ224に移行する。
【0071】
ステップ224では、システム回路110の電源がオン状態となっているか否かを判定し、肯定判定となった場合は2次電池Btからシステム回路110に対して駆動用の電力を供給する状態を維持するものと判断して当該ステップ224で待機し、否定判定となった時点、すなわち、システム回路110の電源がオフ状態となった時点で上記ステップ200に戻る。
【0072】
一方、上記ステップ218において否定判定となった場合、すなわち、外部電源が接続されておらず、かつシステム回路110の電源がオフ状態となっている場合には、外部電源からシステム回路110への駆動用の電力の供給や、2次電池Btに対する充電や、2次電池Btからシステム回路110への駆動用の電力の供給を行わない場合であるので、何ら処理を行うことなく上記ステップ200に戻る。
【0073】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る充電制御装置10では、充電対象とする2次電池Btに対する充電電流を調整するためのトランジスタTr1を2次電池Btに直列接続すると共に、トランジスタTr2を2次電池Btに直列接続し、トランジスタTr1を用いて2次電池Btに対する定電流充電を行うときにトランジスタTr2の入力端子(ソース端子)が予め定められた電圧レベルとなるように制御しているので、トランジスタTr1の損傷を招くことなく充電時間を短縮することができる。
【0074】
また、本実施の形態に係る充電制御装置10では、トランジスタTr1と2次電池Btとの間の接続経路から分岐されて形成されたシステム回路110への電力供給路Lを備え、トランジスタTr2を、上記接続経路及び電力供給路Lの間の分岐点Bと2次電池Btとの間に直列接続されると共に、外部電源からシステム回路110への電力供給時にオフされるFETとしているので、当該FETは、充電制御装置に接続された外部電源及び充電対象とする2次電池Btからシステム回路110に対して電力を供給する形態において従来から用いられているものであるため、本発明の第2のスイッチ素子として新たな素子を設ける必要がなく、装置の大型化を招くことなく本発明を実現することができる。
【0075】
更に、本実施の形態に係る充電制御装置10では、外部電源からシステム回路110への電力供給時にはトランジスタTr1をオンさせると共にトランジスタTr2をオフさせ、2次電池Btからシステム回路110への電力供給時にはトランジスタTr1をオフさせると共にトランジスタTr2をオンさせるように制御しているので、外部電源からシステム回路110への電力供給時には、外部電源から2次電池Btへの不必要な電流の流入を防止することができ、2次電池Btからシステム回路110への電力供給時には、2次電池Btから外部電源への不必要な電流の流入を防止することができる。
【0076】
なお、本実施の形態では、2次電池としてリチウム・イオン電池を適用すると共に、充電方式として定電流・定電圧充電を適用した充電制御装置に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、2次電池としてニッケル水素電池を適用すると共に、充電方式として定電流充電を適用した充電制御装置に本発明を適用することもできる。この場合も、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0077】
また、本実施の形態で説明した充電制御装置の構成(図1参照。)は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【0078】
更に、本実施の形態において説明した切換制御処理(図2参照。)の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【0079】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の充電制御装置及び充電制御方法によれば、充電対象とする2次電池に対する充電電流を調整するための第1のスイッチ素子を2次電池に直列接続すると共に、第2のスイッチ素子を2次電池に直列接続し、第1のスイッチ素子を用いて2次電池に対する定電流充電を行うときに第2のスイッチ素子の入力端子が予め定められた電圧レベルとなるように制御しているので、充電制御用素子の損傷を招くことなく充電時間を短縮することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態に係る充電制御装置10の構成を示すブロック図(一部回路図)である。
【図2】 実施の形態に係る切換制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図3】 実施の形態に係る充電制御装置10の充電動作の説明に供するグラフであり、2次電池Btの電圧、充電電流、トランジスタTr1のゲート電圧、及びトランジスタTr2のゲート電圧の推移を示すグラフである。
【図4】 従来の充電制御装置の構成例を示すブロック図(一部回路図)である。
【図5】 図4に示される従来の充電制御装置100における充電動作の説明に供するグラフであり、2次電池Btの電圧、充電電流、トランジスタTr1のゲート電圧、及びトランジスタTr2のゲート電圧の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
10 充電制御装置
12 制御回路(制御手段)
14 充電電流検出回路
16 電池電圧検出回路
18 充電制御回路
18A 定電流制御回路
18B 定電圧制御回路
22 定電圧制御回路
110 システム回路(負荷装置)
Bt 2次電池
Tr1 トランジスタ(第1のスイッチ素子)
Tr2 トランジスタ(第2のスイッチ素子)
Claims (4)
- 外部電源から供給された電力による2次電池への充電を制御する充電制御装置であって、
前記2次電池に直列接続されると共に前記2次電池に対する充電電流を調整するための第1のスイッチ素子と、
前記2次電池に直列接続された第2のスイッチ素子と、
前記第1のスイッチ素子を用いて前記2次電池に対する定電流充電を行うとき前記第2のスイッチ素子の入力端子が予め定められた電圧レベルとなるように制御する制御手段と、
を備えた充電制御装置。 - 前記第1のスイッチ素子と前記2次電池との間の接続経路から分岐されて形成された負荷装置への電力供給路を更に備え、
前記第2のスイッチ素子を、前記接続経路及び前記電力供給路の間の分岐点と前記2次電池との間に直列接続されると共に、前記外部電源から前記負荷装置への電力供給時にオフされる電界効果トランジスタとした
請求項1記載の充電制御装置。 - 前記制御手段は、前記外部電源から前記負荷装置への電力供給時には前記第1のスイッチ素子をオンさせると共に前記電界効果トランジスタをオフさせ、前記2次電池から前記負荷装置への電力供給時には前記第1のスイッチ素子をオフさせると共に前記電界効果トランジスタをオンさせるように制御する
請求項2記載の充電制御装置。 - 外部電源から供給された電力による2次電池への充電を制御する充電制御方法であって、
前記2次電池に対する充電電流を調整するための第1のスイッチ素子を前記2次電池に直列接続すると共に、第2のスイッチ素子を前記2次電池に直列接続し、
前記第1のスイッチ素子を用いて前記2次電池に対する定電流充電を行うとき前記第2のスイッチ素子の入力端子が予め定められた電圧レベルとなるように制御する
充電制御方法。
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