JPH0622466A

JPH0622466A - 充電装置

Info

Publication number: JPH0622466A
Application number: JP19760892A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Sasaki; 真義笹木; Koji Umetsu; 浩二梅津; Shojiro Sato; 正治郎佐藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1994-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】同一サイズでより短時間の充電を可能にし、
同一充電時間であれば、より小型化する。【構成】オペアンプ２１により２次電池１１への充電
電流Ｉｓに基づく２次側出力電圧を基準電圧ＶＲＥＦの
分圧値と比較し、そのエラー出力をフォトカプラ回路１
５を経由してＰＷＭ制御回路６に出力する。また、サー
ミスタ２２により充電器内部の温度検知を行い、充電電
流値を検知温度によって変化させる。これにより、充電
器の熱容積を考慮してその温度レベルに応じた充電電流
が出力され、内部ロスを変えずにより多くの充電電流が
流れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉛電池などの２次電池
を充電する充電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の充電装置（あるいは小型
のものは充電器と称して適宜用いる）で鉛電池などの２
次電池を充電する場合、図８および図９に示すような定
電圧、定電流充電が一般的に行われている。図８は充電
電流と出力電圧との関係を示し、定電圧領域および定電
流領域を適切に利用して所望の充電が行われる。また、
図９は充電電圧・電流と充電時間との関係を示し、同様
に定電流領域および定電圧領域を利用して充電が行われ
る。

【０００３】ところで、充電装置の大きさ、容積を決定
する要素は、充電装置の内部で発生するロスに大きく依
存する。すなわち、充電装置の容積は充電出力が最大と
なるポイント（内部ロス最大）で、かつ周囲温度が最高
のときに、内部部品の温度やケース温度を許容値に抑え
る必要がある。

【０００４】つまり、周囲温度最大時、充電器の効率が
最小時に内部でロスされるエネルギーによる発熱によっ
て各デバイスが許容温度を超えないような範囲で、充電
器のサイズが決定される。

【０００５】内部ロスを具体的に述べると、図１０に充
電モードとの関係を示すように、２次電池の満充電まで
の充電時間による内部ロスの変化は、電池の端子電圧が
徐々に上昇するにつれて増加を始め、定電流充電領域か
ら定電圧充電領域に切り換わる時点でピークを迎える。
そして、定電圧モード（定電圧充電領域）に入った後、
充電電流の低下とともに、充電出力（出力ＰＯＷＥＲ）
も低下し始める。したがって、当然にそれに従って内部
ロスも低下することになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
充電装置にあっては、２次電池の充電時間を短くすると
いう要請に応えようとする場合、充電エネルギーを大き
くする必要があるが、何の考慮もなしに充電時間を短く
するために、充電電流（出力パワー）を大きくすると、
温度を許容値以下に抑える必要があることから、必然的
に充電装置の容積がそれにつれて大きくなってしまうと
いう問題点があった。

【０００７】また、同一充電時間である場合には、現在
よりも小型サイズの充電装置にすることが困難であっ
た。近年、例えばビデオカメラのような小型機器用の充
電器は、特に小型化が重要な開発課題となっており、上
記問題点の解決が望まれている。

【０００８】そこで本発明は、同一サイズでより短時間
の充電が可能であるとともに、同一充電時間であるとよ
り小型のサイズにできる充電装置を提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の充電装置は、２次電池充電部に装着
された２次電池を充電する充電電流を検出して基準値と
比較し、充電電流のフィードバック制御信号を出力する
検出比較手段を有し、該検出比較手段から得られる制御
信号を、前記充電電流を供給する入力回路に設けた能動
素子に供給して充電電流の制御を行う充電装置におい
て、前記充電装置の内部温度を検出する温度検出手段を
設け、前記検出比較手段は、該温度検出手段の出力に基
づいて前記フィードバック制御信号を出力するようにし
たことを特徴とする。

【００１０】また、好ましい態様として、前記入力回路
と、前記２次電池充電部との間にトランスを配置し、前
記能動素子を該トランスの１次側に設けたことを特徴と
する。前記温度検出手段の出力信号に基づいて前記検
出比較手段の基準値を制御することを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明では、周囲温度あるいは充電装置の内部
温度のうちの少なくとも１つが検出され、この検出結果
に基づいて充電電流のフィードバック制御信号が出力さ
れる。

【００１２】したがって、充電装置の熱容積を考慮して
その温度レベルに応じた効率の良い充電出力が得られ、
同一サイズではより短時間の充電が可能になり、一方、
同一充電時間であれば、充電装置をより小型化できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係わる充電装置の第１実施例を示
すブロック図であり、いわゆるフライバックコンバータ
方式を採用した例である。この図において、１はＡＣコ
ネクタで、交流電源（例えば、ＡＣ１００Ｖ）に接続さ
れる。ＡＣコネクタ１からの交流電源（ＡＣ入力）は入
力フィルタ２を介して整流・整流回路３に供給され、こ
こで整流（例えば、脈流）、平滑された後、トランス４
の１次側に供給され、パワーＭＯＳＦＥＴ５によってス
イッチングされる。

【００１４】パワーＭＯＳＦＥＴ（能動素子に相当）５
は、そのベースにＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制
御回路６からＰＷＭパルスが印加されて駆動され、スイ
ッチング動作を行う。これにより、トランス４の２次側
出力が制御される。なお、パワーＭＯＳＦＥＴ５のドレ
インには抵抗７が介挿されている。

【００１５】トランス４は、１次側をパワーＭＯＳＦＥ
Ｔ５によってスイッチングされることにより、２次側に
所定の出力電圧を発生し、その２次側出力は整流・平滑
回路８に供給され、直流に整流、平滑された後、スイッ
チ部９、逆流防止ダイオード１０を順次介して、鉛電池
などの２次電池１１に供給される。

【００１６】２次電池１１の負極側には充電電流検出抵
抗１２が介挿されており、この点の電位は充電制御回路
１３に取り出されるとともに、充電電流信号として出力
制御回路１４に供給される。充電制御回路１３は２次電
池１１の状態に応じてスイッチ部９の作動を制御するも
ので、例えば２次電池１１の非装着時（非充電状態）、
充電終了時には充電のためのスイッチ部９をオフした
り、所定周期のパルスでスイッチ部９をオン／オフして
充電電流を２次電池１１に供給したりする。

【００１７】出力制御回路１４は主にエラーアンプなど
によって構成され、整流、平滑された２次側出力電圧お
よび出力電流を基準値と比較し、そのエラー出力をフォ
トカプラ回路１５を経由してＰＷＭ制御回路６に出力す
る。これにより、整流、平滑された２次側出力情報がト
ランス４の１次側にフィードバックされてＰＷＭ制御
（電流フィードバック制御）され、前述した図８に示す
ような定電圧、定電流の充電出力特性が得られる。

【００１８】このような充電出力特性によると、例えば
未充電状態の２次電池１１を充電器に装着した状態は充
電出力特性で定電流領域の点ａであり、充電により電池
端子電圧が上昇すると、次いで、点ｂに移行し、次第に
充電電流が減少し、点ｃで満充電となる。

【００１９】図２は、出力制御回路１４の具体的回路例
を示すもので、本実施例の特徴部分である。この例はオ
ペアンプを用いた例である。この図に示す出力制御回路
１４は、オペアンプ２１、サーミスタ２２、可変抵抗２
３、抵抗２４〜２８、コンデンサ２９およびダイオード
３０を含んで構成される。

【００２０】抵抗１２を流れる２次電池１１への充電電
流Ｉｓは抵抗２８を介してオペアンプ２１の反転入力端
子に供給される。一方、オペアンプ２１の非反転入力端
子（ノンインバード入力端子）には基準電圧ＶＲＥＦが
サーミスタ２２と抵抗２７の並列回路および可変抵抗２
３を介して供給される。

【００２１】サーミスタ（温度検出手段に相当）２２は
感温素子としての機能を有し、充電器内部の任意の点の
温度、あるいは内部のヒートシンクの温度などを検出
し、検出温度によってその抵抗値が変化するものであ
る。サーミスタ２２の温度特性としては、例えば図３に
示され、温度Ｔによって抵抗値Ｒが大きく変化する（温
度Ｔが高くなると、抵抗値Ｒが小さくなる）。サーミス
タ２２は充電器の適当な箇所に配置される。なお、サー
ミスタ２２は充電器の内部でなく周囲温度を検出する適
当な箇所に配置してもよく、要は充電状態に関連する箇
所に配置すればよい。

【００２２】オペアンプ（検出比較手段に相当）２１は
２次電池１１への充電電流Ｉｓに基づく２次側出力電圧
を基準電圧ＶＲＥＦの分圧値と比較し、そのエラー出力
をフォトカプラ回路１５を経由してＰＷＭ制御回路６に
出力する。この場合、サーミスタ２２により充電器内部
の温度検知を行い、定電流値を検知温度によって変化さ
せるようになっている。

【００２３】上記整流・平滑回路３、ＰＷＭ制御回路
６、フォトカプラ回路１５およびパワーＭＯＳＦＥＴ５
は全体として入力回路１００を構成する。また、整流・
平滑回路８、スイッチ部９、逆流防止ダイオード１０お
よび充電制御回路１３は全体として２次電池充電部１０
１を構成する。

【００２４】以上の構成において、２次電池１１を装着
してＡＣ入力を供給すると、充電制御回路１３によりス
イッチ部９がオンして充電電流が２次電池１１に供給さ
れ、充電が開始される。そして、充電の過程では２次側
出力電圧および出力電流が基準値と比較され、そのエラ
ー出力がフォトカプラ回路１５を経由してＰＷＭ制御回
路６に出力される。これにより、整流、平滑された２次
側出力情報がトランス４の１次側にフィードバックされ
て電流フィードバック制御が行われ、定電圧、定電流の
充電特性のもとで２次電池１１の充電が行われる。

【００２５】ここで、サーミスタ２２により充電器内部
の温度検知が行われ、その温度による信号によって内部
温度が低いときには、充電電流をより多く流すように出
力制御回路１４によって温度補正が行われる。すなわ
ち、充電器の熱容積を考慮してその温度レベルに応じた
充電電流が出力される。このとき、従来の方式では前述
した図１０に示すように、内部ロスの変化は、電池の端
子電圧が徐々に上昇するにつれて増加を始め、定電流充
電領域から定電圧充電領域に切り換わる時点でピークを
迎える。そして、定電圧モード（定電圧充電領域）に入
った後、充電電流の低下とともに、充電出力（出力ＰＯ
ＷＥＲ）も低下し始める。

【００２６】これに対して、本実施例では図４に示すよ
うに定電流領域において、サーミスタ２２により充電器
内部の温度検知が行われ、内部ロスが一定になるように
定電流値が制御される。言い換えれば、パワーロス（Ｐ
ＬＯＳＳ：内部ロス）を変えずにより多くの充電電流
を流すことができる。なお、図４に示すＡ部、Ｂ部の意
味は、図５に示す通りてある。

【００２７】すなわち、図５は内部ロスが一定になるよ
うに定電流制御を行った場合の定電流充電領域の詳しい
様子を示す図である。この図から明らかであるように、
サーミスタ２２による温度検知により内部温度が低いと
きには、充電電流をより多く流す制御が行われるため、
斜線で示すＢ部が従来に比してより多くの充電電流を流
せる電流増加分となっている。また、斜線で示すＡ部は
温度補正を行った分だけ内部ロスを増加させることがで
きる余裕に相当し、内部ロス増加分となっている。

【００２８】したがって、本実施例の回路により定電流
領域での内部ロスを平均化することが可能になり、充電
電流を内部ロスのピーク値を変えることなく、２次電池
１１に供給することができ、効率の良い充電出力が得ら
れてより短時間で充電を行うことができる。一方、同一
の充電時間であると、充電器をより小型化することがで
きる。

【００２９】図６は本発明に係わる充電装置の第２実施
例を示す図であり、特に出力制御回路１４の変形例を示
している。図６に出力制御回路１４は、マイクロコンピ
ュータ４１、サーミスタ（温度検出手段に相当）４２お
よび抵抗４３〜４６を含んで構成される。

【００３０】マイクロコンピュータ（検出比較手段に相
当）４１には充電電流ＩｓがＡ／Ｄ変換入力端子に供給
されるとともに、基準電圧ＶＲＥＦがサーミスタ４２を
含む抵抗４２〜４５の分圧回路により分圧されて比較入
力端子に供給される。マイクロコンピュータ４１はこれ
らの入力信号から、同様に内部のソフトウエアで２次電
池１１への充電電流Ｉｓに基づく２次側出力電圧を基準
電圧ＶＲＥＦの分圧値と比較し、そのエラー出力をフォ
トカプラ回路１５を経由してＰＷＭ制御回路６に出力す
る処理を実行する。

【００３１】したがって、構成に違いがあるものの、前
記実施例と同様の効果を得ることができる。また、本実
施例ではソフトウエアの仕様により、自由度が高く充電
器の性能を極め細かく制御することができる。

【００３２】上記各実施例では、サーミスタ１個による
簡易な温度補正の例を示したが、図７に示すように、複
数の素子を用いることも可能である。すなわち、図７
（Ａ）は特性の異なる２個のサーミスタ（温度検出手段
に相当）５１、５２を直列に接続した例である。また、
図７（Ｂ）は負の抵抗特性を有するサーミスタ（温度検
出手段に相当）６１と、正の抵抗特性を有するポジスタ
（温度検出手段に相当）６２とを直列に接続した例であ
る。

【００３３】このような構成にすると、前記実施例以上
に温度による任意の充電電流特性を得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
周囲温度あるいは充電装置の内部温度のうちの少なくと
も１つを検出し、この検出結果に基づいて充電電流のフ
ィードバック制御信号を出力しているので、充電装置の
熱容積を考慮してその温度レベルに応じた効率の良い充
電出力を得ることができ、同一サイズであれば、より短
時間で充電を行うことができる。また、同一充電時間で
あれば、充電装置をより小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る充電装置の第１実施例を示すブロ
ック図である。

【図２】同実施例における出力制御回路の詳細な回路を
示す図である。

【図３】同実施例におけるサーミスタの温度特性を示す
図である。

【図４】同実施例における充電特性を示す図である。

【図５】同実施例における充電特性の内部ロスを説明す
る図である。

【図６】本発明に係わる充電装置の第２実施例の出力制
御回路の詳細な回路を示す図である。

【図７】上記各実施例のサーミスタの変形接続例を示す
図である。

【図８】従来の充電装置の充電特性を示す図である。

【図９】従来の充電装置の充電モードを説明する図であ
る。

【図１０】従来の充電装置の充電特性の内部ロスを説明
する図である。

【符号の説明】

２入力フィルタ３、８整流・平滑回路４トランス５パワーＭＯＳＦＥＴ（能動素子）６ＰＷＭ制御回路９スイッチ部１０逆流防止ダイオード１１２次電池１２充電電流検出抵抗１３充電制御回路１４出力制御回路１５フォトカプラ回路２１オペアンプ（検出比較手段）２２、４２、５１、５２、６１サーミスタ（温度検出
手段）１００入力回路１０１２次電池充電部４１マイクロコンピュータ（検出比較手段）６２ポジスタ（温度検出手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次電池充電部に装着された２次電池を
充電する充電電流を検出して基準値と比較し、充電電流
のフィードバック制御信号を出力する検出比較手段を有
し、該検出比較手段から得られる制御信号を、前記充電電流
を供給する入力回路に設けた能動素子に供給して充電電
流の制御を行う充電装置において、前記充電装置の内部温度あるいは周囲温度のうち、充電
状態に関連する少なくとも１つを検出する温度検出手段
を設け、前記検出比較手段は、該温度検出手段の出力に基づいて
前記フィードバック制御信号を出力するようにしたこと
を特徴とする充電装置。
【請求項２】前記入力回路と、前記２次電池充電部と
の間にトランスを配置し、前記能動素子を該トランスの
１次側に設けたことを特徴とする請求項１記載の充電装
置。
【請求項３】前記温度検出手段の出力信号に基づいて
前記検出比較手段の基準値を制御することを特徴とする
請求項１記載の充電装置。