JPH07288938A

JPH07288938A - バッテリー充電装置

Info

Publication number: JPH07288938A
Application number: JP6095502A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Minamino; 郁夫南野
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1994-04-11
Filing date: 1994-04-11
Publication date: 1995-10-31

Abstract

(57)【要約】【目的】充電電流が変動する電源であっても、充電不
足や過充電によるバッテリーの劣化等なく充電処理を行
うバッテリー充電装置を提供すること【構成】太陽電池１０の出力をダイオード１１，常開
接点を有する充電リレー１２を介してＮｉＣｄ等のバッ
テリー１３へ接続する。バッテリーは、開放電圧（一
定）を発生する電圧源１３ａと、電流値，充電状態によ
り抵抗値が変化する内部抵抗１３ｂの直列回路で表され
る。ダイオードの両端の電圧を第１の過充電防止回路１
５へ入力し、そこにおいて満充電になったか否かを判断
し、満充電になったなら、トランジスタ１６をオフに
し、制御コイル１２ａへの通電をオフさせて接点１２ｂ
を開き、充電を終了する。ダイオードのＩ−Ｖ特性を満
充電時の内部抵抗の特性と類似するものを選択すると、
満充電になった時に両者のＩ−Ｖ特性が一致するので、
その一致したか否かの判定を過充電防止回路で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッテリー充電装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池を用いたバッテリー充電装置に
は、従来図２５に示すようなものがあった。すなわち、
太陽電池１′の出力をスイッチ２′を介してバッテリー
３′に接続する。そして、このスイッチ２′は、バッテ
リー３の端子電圧を検出して動作する過充電防止回路
４′によって開閉制御される。つまり、スイッチ２′を
閉じると太陽電池１からバッテリー３′に対して充電電
流が流れるため、バッテリー３′が充電される。そし
て、この充電中に過充電防止回路４′がバッテリー電圧
を監視し、その値が一定の基準電圧を越えたなら充電完
了と判断してスイッチ２′を開くように制御する。これ
により、過充電することなく充電することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の充電装置では、以下に示す問題を有する。すな
わち、上記従来のものは、バッテリー３′として鉛蓄電
池を想定していたが、ニッケル・カドニウムやニッケル
水素蓄電池に対する急速充電（１時間程度で充電）には
適用できなかった。すなわち、係る種類のバッテリーに
対して急速充電を行う場合には、一般に−ΔＶ検出制御
方式等が用いられる。この方式では、充電電流を一定に
して連続して充電し、充電末期に起こる電圧の低下（−
ΔＶ）を検出することにより充電を停止するようにして
いる。しかし、太陽電池１の出力は受光する太陽光エネ
ルギーに依存して変動するので、充電電流は一定にはな
らず、しかも必ずしも連続して充電できる保証もない。
よって、太陽電池を用いた充電装置では、−ΔＶ検出制
御方式が使用できず、急速充電ができなかった。このこ
とは、太陽電池に限らず、充電電流が一定にならない各
種の電源を用いて行う充電装置に共通の問題となる。

【０００４】また、ＮｉＣｄ電池やＮｉ水素電池の内部
抵抗の電圧−電流特性は、非線形で充電状態によってそ
の特性が変化し、しかも温度によっても特性が変化する
ので、図２５に示す従来のバッテリー電圧を基準に満充
電か否かの判定を行おうとしても、基準電圧の設定がし
にくく、設定を間違えると充電不足で充電を終了した
り、満充電になっても充電が停止せずに過充電となり、
バッテリーが劣化し、さらには破壊を生じるおそれがあ
る。特に、急速充電の場合は大電流を流すことになるの
で、過充電状態での問題は顕著に現れる。

【０００５】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、たとえ充電電流が変
動するような電源であっても、およびまたは充電対象の
バッテリーの内部抵抗の電流−電圧特性（電圧−電流特
性）が非線形であったり、充電状態や温度により変化す
るようなものであっても、充電終止電圧を正しく求める
ことができ、充電電流の変動や温度変化の影響を可及的
に抑制し、充電不足や過充電によるバッテリーの劣化・
破壊などすることなく満充電になったことを検出し充電
処理を終了することができ、しかも、バッテリーの状態
が満充電付近で変動していてもスイッチ手段を開または
閉に維持することができ（いわゆるチャタリング現象を
生じさせることなく）安定動作させることのできるバッ
テリー充電装置を提供することにある。

【０００６】そして、他の目的としては、バッテリーの
内部抵抗の特性に着目し、簡易な構成でもって精度良く
（充電電流の変化や温度変化などがあっても対応でき）
満充電になったか否かの判定を行い、充電終了処理がで
きるバッテリー充電装置を提供することにある。

【０００７】また、他の目的としては、ダイオード等の
電流−電圧特性（電圧−電流特性）が、バッテリーの内
部抵抗のそれと類似するものを用いた場合において、両
特性をより近付けることにより、正確な制御（満充電の
検出に伴う充電終了）を行うことのできるバッテリー充
電装置を提供することにある。

【０００８】さらに他の目的としては、満充電か否かの
判定を行うに際し、発熱を抑制し熱エネルギーの損失を
抑えることのできるバッテリー充電装置を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係るバッテリー充電装置では、電源か
らの充電電流をバッテリーに供給する充電回路と、前記
充電回路中に設けられ、前記バッテリーへの充填電流の
供給を遮断するスイッチ手段とを持ち、前記バッテリー
の端子電圧が基準電圧を越えた時に前記スイッチ手段を
開いて充電を終了させるようにしたバッテリー充電装置
において、前記充電電流を検知する第１の検知手段と、
前記第１の検知手段により検知した電流に基づいて前記
基準電圧を補正する補正手段とから構成した。

【００１０】そして好ましくはバッテリーの温度を検知
する第２の検知手段をさらに設け、前記補正手段が、前
記第１の検知手段で検知された情報と、前記第２の検知
手段で検知された情報に基づいて前記基準電圧を決定す
るように構成することである。

【００１１】また、上記各種のバッテリー充電装置をよ
り簡易な構成で実現するためには、前記バッテリーの内
部抵抗の満充電時の電流−電圧特性と同一または類似す
る特性を有するダイオードを用い、前記ダイオードを前
記充電回路の途中に配置して前記充電電流を流すように
する。そして前記ダイオードでの電圧降下分から満充電
状態での内部抵抗電圧を予測する内部抵抗電圧予測手段
と、前記内部抵抗電圧予測手段で予測された内部抵抗電
圧予測値と、前記バッテリーの開放電圧に基づいて決定
される電圧値から前記基準電圧を決定する基準電圧決定
手段とを設けることである。

【００１２】また、別の構成としては、別途設けられた
所望の電流−電圧特性を有するダイオードと、そのダイ
オードに前記充電電流を一定の比率で減少させた比例電
流を流す比例電流供給手段と、前記ダイオードでの電圧
降下分から満充電状態での内部抵抗電圧を予測する内部
抵抗電圧予測手段と、前記内部抵抗電圧予測手段で予測
された内部抵抗電圧予測値と、前記バッテリーの開放電
圧に基づいて決定される電圧値から前記基準電圧を決定
する基準電圧決定手段とから構成しても良い。

【００１３】そして、上記ダイオードに替えて抵抗に置
き換えて構成しても良く、さらには、上記ダイオードに
替えて、電流−電圧特性が指数関数的に変化する素子を
用いて構成しても同様の効果が得られ、特に前記素子と
してＭＯＳＦＥＴを用い、さらに前記ＭＯＳＦＥＴ
のゲート電圧を所定の値に設定するゲート電圧決定手段
を備えると、電流−電圧特性がバッテリーの内部抵抗の
それにより近付けることができ、なお良い。

【００１４】また、その様にダイオード，素子とバッテ
リーの特性を近付けるための別の構成としては、前記ダ
イオードまたは前記素子と並列に補正用抵抗を接続して
もよい。

【００１５】さらに、前記ダイオードまたは前記素子を
前記バッテリーに近接配置し、前記バッテリーの温度と
前記ダイオードまたは前記その温度とをほぼ等しくする
ことにより温度補正を行うようにすると、より好まし
い。

【００１６】また電源からの充電電流を逆流防止リレー
を介してバッテリーに供給する充電回路と、前記充電回
路中に設けられ、前記バッテリーへの充填電流の供給を
遮断するスイッチ手段とを持ち、前記バッテリーの端子
電圧が基準電圧を越えた時に前記スイッチ手段を開いて
充電を終了させるようにしたバッテリー充電装置を前提
とし、前記逆流防止リレーは、少なくとも前記電源と前
記バッテリーとの間に直列に配置された逆流防止ダイオ
ードと、充電電流が流れる時に前記逆流防止ダイオード
を短絡させる接点と、前記接点を開閉制御するコイルと
を備え、かつ、前記コイルでの電圧降下、または前記コ
イルに流れる電流と比例する電流を別途設けたダイオー
ドに流すことにより得られる前記ダイオードの電圧降下
に基づいて満充電状態での内部抵抗電圧を予測する内部
抵抗電圧予測手段と、前記内部抵抗電圧予測手段で予測
された内部抵抗電圧予測値と、前記バッテリーの開放電
圧に基づいて決定される電圧値から前記基準電圧を決定
する基準電圧決定手段とから構成しても良い。

【００１７】

【作用】充電処理中に充電電流が変動したとする。する
と、満充電の時のバッテリーの端子電圧（バッテリー電
圧）も変化する。そこで、充電電流をダイオードや所定
の素子並びに抵抗などに流すことにより直接または比例
電流供給手段を介してダイオード等に小さい電流を流す
ことにより間接的に検出し、それに基づいて「補正手
段」や「内部抵抗電圧予測手段＋基準電圧決定手段」に
より現在流れている充電電流における満充電時のバッテ
リー電圧を求め、それを基準電圧とする。そして、比較
手段などにより充電中のバッテリー電圧と前記基準電圧
を比較し、基準電圧を越えた場合にスイッチ手段を開
く。これにより充電が終了する。すなわち、充電電流が
変化すると、それにともない基準電圧も変動するため、
たとえ電源から供給される充電電流が変動するようなも
のでも、また、１回の充電処理中は一定でもその都度充
電電流が定まらないような場合でも、本発明では満充電
時に実際に流れている充電電流情報に基づいて基準電圧
が決定されるので、正確に満充電になったことが検出さ
れる。

【００１８】そして、第２検知手段を設けたり、ダイオ
ードなどをバッテリーに近付けて熱的に結合させると、
決定される基準電圧は、上記充電電流に基づく情報とと
もにバッテリーの温度情報に基づいて求められるので、
たとえ周囲温度や、充電の進行に伴うバッテリーの発熱
による温度上昇により、温度変化があっても、その時の
温度に基づく基準電圧とバッテリー電圧とを比較するこ
とができ、より正確な判定が行われる。

【００１９】また、ダイオードなどに並列に抵抗を接続
すると、ダイオードの電流−電圧特性は指数関数的に変
化するが、抵抗のそれは線形性を有するので、抵抗値を
調整し線形性（直線）の傾きを調節することにより、並
列回路全体の電流−電圧特性を部分的に調整することが
できる。また、ＭＯＳＦＥＴの場合にゲート電圧を変
化させるとやはり電流−電圧特性は変化する。よって、
このように適宜調整することにより、バッテリーの内部
抵抗の特性により近付くので、満充電になったことがよ
り正確に検出される。

【００２０】また、ダイオード等に替えて抵抗を用いた
場合には、抵抗の電流−電圧特性は線形性を有し、バッ
テリーの内部抵抗のそれと一致しない部分が生じるが、
急速充電の場合には大電流を流すことになるので、係る
領域で特性が一致するように設定することにより、満充
電を検出することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明に係るバッテリー充電装置の好
適な実施例を添付図面を参照にして詳述する。図１は本
発明の各実施例の概略構成を示している。すなわち、同
図（Ａ）は本発明の基本であり、太陽電池１の出力をス
イッチ２を介してバッテリー３に接続している。そし
て、このスイッチ２は、バッテリー３の端子電圧を検出
して動作する過充電防止回路４によって開閉制御され
る。つまり、スイッチ２を閉じると太陽電池１からバッ
テリー３に対して充電電流が流れるため、バッテリー３
が充電される。そして、この充電中に過充電防止回路４
がバッテリー電圧Ｖを監視し、その値が一定の基準電圧
を越えたなら充電完了と判断してスイッチ２を開くよう
に制御する。これにより、過充電することなく充電する
ことができる。

【００２２】ここで本発明では、電流検出装置を用いて
充電電流Ｉを検出し、その検出した充電電流も過充電防
止回路４に入力するようにしている。そして、過充電防
止回路４では、与えられた充電電流Ｉに基づいてスイッ
チ２を開く時の基準電圧Ｖ0を変更設定（大電流の時に
は基準電圧も高くする）し、バッテリー電圧Ｖがその設
定した基準電圧（充電電流に基づく補正をする）に達し
た時にスイッチ２を開いて充電を終了するようにしてい
る。係る構成にすることにより、たとえ受光量の変動に
ともない太陽電池１の充電電流が変動したとしてもそれ
に応じて充電終止電圧（基準電圧）が補正されるため、
正確に満充電になったときに充電を終了することができ
る。

【００２３】また、ＮｉＣｄ電池などのバッテリー３の
場合は、温度変化によっても充電終止電圧が変動する。
そこで、同図（Ｂ）に示すように、温度検出手段５によ
りバッテリー３の温度を検出し、その検出した温度を過
充電防止回路４ａに入力する。そして過充電防止回路４
ａでは、充電電流Ｉと温度Ｔを考慮して充電終止電圧
（基準電圧）を補正・決定し、検出されたバッテリー電
圧が係る基準電圧に達した時に満充電と判断し、充電を
終了するようになる。そして、係る補正された基準電圧
は、温度も考慮されているので、同図（Ａ）に示すもの
よりもさらに高特性が得られる。なお、上記した同図
（Ａ），（Ｂ）に示す過充電防止回路４，４ａの具体的
な機能・構成は後述する。

【００２４】さらに上記した図（Ａ），（Ｂ）に示した
回路を簡易な構成で実現するものの一例として、同図
（Ｃ）に示すようにダイオードを利用したものも発明し
た。すなわち図示するように、太陽電池１からバッテリ
ー３への充電経路中に直列にダイオード６を設け、この
ダイオード６の両端子における電圧をそれぞれ過充電防
止回路４ｂに入力し、現在のバッテリー３の充電状態を
判定し、満充電となったならばスイッチ２を開くように
している。

【００２５】すなわち、ＮｉＣｄ電池やＮｉ水素電池等
は、図２（Ａ）に示すように、開放電圧Ｖｏを発生させ
る電圧源３ａと、内部抵抗３ｂの直列回路で表すことが
できる。そして、この開放電圧Ｖｏは、充電量に依存せ
ずほぼ一定となるが、内部抵抗３ｂの抵抗値ｒは充電量
によって変化する（充電量が増加するほど抵抗値も増加
する）。しかも、電流と電圧の関係は非線形となる。さ
らに、充電中のバッテリー３の端子電圧Ｖは、充電電流
Ｉが内部抵抗３ｂを流れることにより生じる電圧（Ｉ
ｒ）分だけ開放電圧Ｖｏよりも高くなる。よって満充電
の時と充電不足（空）のときのＶ−Ｉ特性の一例を示す
と、同図（Ｂ）のようになる。

【００２６】一方、ダイオードのＶ−Ｉ特性は、同図
（Ｃ）に示すようにやはり非線形であり、その特性が類
似（ともに指数関数的）する。したがって、過充電防止
回路４ｂでは、ダイオードのＶ−Ｉ特性を利用し、バッ
テリー３のＶ−Ｉ特性が満充電のカーブに達したか否か
（ダイオードのＶ−Ｉ特性に一致したか否か）を判定す
ることにより、充電終止するか否かの決定・制御をする
ようになっている。

【００２７】さらに同図（Ｃ）に示すように、ダイオー
ドの温度特性（温度に基づくＶ−Ｉ特性の変化）は、バ
ッテリー３のそれとやはり類似する。したがって、ダイ
オード６をバッテリー３の近くに配置すると、バッテリ
ー３の温度変化にともないダイオード６のＶ−Ｉ特性も
変化するので、温度補正も自動的（特別な補正回路を設
けることなく）に行えることになる。つまり、係る場合
には、ダイオード６が上記図１（Ｂ）に示す温度検出手
段５を兼ねることになる。以下、上記各例のより詳細な
実施例並びにその変形例について説明する。

【００２８】図３は本発明の第１実施例を示しており、
上記図１（Ｃ）をより具体化した例である。同図に示す
ように、太陽電池１０の出力をダイオード１１，常開接
点を有する充電リレー１２を介してＮｉＣｄやＮｉ水素
等のバッテリー１３へ接続している。このバッテリー１
３の等価回路は、図示するように開放電圧を発生させる
電圧源１３ａと、内部抵抗１３ｂの直列回路で表すこと
ができる。

【００２９】そして、上記ダイオード１１の両端の電圧
Ｖ１，Ｖ２を第１の過充電防止回路１５へ入力し、そこ
において満充電になったか否かを判断し、満充電になっ
た場合には、トランジスタ１６をオフにし、太陽電池１
０の出力電流の充電リレー１２の制御コイル１２ａへの
通電をオフさせることにより、接点１２ｂを開き、充電
を終了するようにしている。

【００３０】上記第１の過充電防止回路１５の具体的な
構成は、図４に示すようになっている。すなわち、まず
ダイオード１１の両端子の電圧Ｖ１，Ｖ２を内部抵抗電
圧予測部１７に入力するようにしている。この内部抵抗
電圧予測部１７は、入力側に差分器１７ａを備え、そこ
において両電圧の差（Ｖ１−Ｖ２）を求めてダイオード
１１での電圧降下を算出し、その差分値を増幅率Ｋ１の
増幅器１７ｂに入力する。これにより、内部抵抗電圧予
測部１７の出力は、Ｋ１（Ｖ１−Ｖ２）となる。

【００３１】このダイオード１１のＩ−Ｖ特性（Ｖ−Ｉ
特性と等価）は、バッテリー１３が満充電状態の時の内
部抵抗１３ｂのＩ−Ｖ特性（Ｖ−Ｉ特性と等価）と同一
または類似するものが選択される。したがって、ダイオ
ード１１の端子間電圧（ダイオードでの電圧降下分）
は、現在流れている充電電流Ｉで満充電状態になった時
のバッテリー１３の内部抵抗１３ｂにおける電圧降下分
（内部抵抗電圧）と略一致する。すなわち、内部抵抗電
圧予測部１７の差分器１７ａの出力がその電圧に相当す
る。

【００３２】しかし、実際にはダイオード１１とバッテ
リー１３の内部抵抗１３ｂのＩ−Ｖ特性は完全には一致
せず、傾きなどが異なる。そこで本例では、差分器１７
ａの出力に所定の係数（Ｋ１）を掛けることにより上記
傾きなどのずれを補正するようにしている。したがっ
て、結局増幅率Ｋ１の増幅器１７ｂすなわち、内部抵抗
電圧予測部１７の出力（Ｋ１（Ｖ１−Ｖ２））が、現在
の充電電流に対する満充電状態の時の内部抵抗電圧とな
る。

【００３３】そして、この値が次段の満充電電圧予測部
（本例では２入力の加算器で構成される）１８へ送ら
れ、ここにおいて現在の充電電流に対する満充電状態に
なった時のバッテリー電圧ＶB （開放電圧Ｖｏに内部抵
抗電圧Ｉｒを加算した値で、充電を終止させるための基
準電圧Ｖj となる）を求めるようになっている。

【００３４】すなわちこの加算器１８は、一方の入力端
子に上記したように内部抵抗電圧予測部１７の出力が入
力され、他方の入力端子に開放予測電圧（Ｖopen＞バッ
テリー開放電圧）が抵抗Ｒ２を介して入力される。そし
て、この加算器１８において両電圧が加算されて基準電
圧Ｖj （＝Ｖ0 ＋Ｋ１（Ｖ１−Ｖ２））が求められ、そ
の基準電圧Ｖj が次段の満充電判定部（本例では比較器
で構成される）１９の非反転入力端子に入力される。ま
た、この比較器１９の反転入力端子には、バッテリー電
圧ＶB が入力されるようになっている。

【００３５】そしてこの比較器１９の出力Ｖout が、上
記トランジスタ１６のベースに接続されるようになる。
さらに本例では、比較器１９の出力を抵抗Ｒ２を介して
加算器１８の上記開放予測電圧Ｖopenの出力と同じ入力
端子に接続している。そしてこの比較器１９は、オペア
ンプで構成され、バッテリー電圧ＶB が、基準電圧Ｖj
よりも低い場合の比較器１９の出力はHighとなるが、こ
の時の出力電圧Ｖoutは、上記Ｖopenよりも高い値に設
定している。

【００３６】ところで、上述したごとく基準電圧Ｖj の
右辺の第２項は満充電状態のときの内部抵抗１３ｂの電
圧降下（内部抵抗電圧）であるので、Ｖ0 を電圧源１３
ａの電圧（開放電圧）Ｖｏにすると、基準電圧Ｖj は、
満充電状態の時のバッテリー端子電圧ＶB と等しくな
る。そして、実際のバッテリー電圧ＶB は、満充電に満
たない（充電量が１００％未満）の時には、バッテリー
１３の内部抵抗が満充電の時の値よりも小さいため内部
抵抗１３ｂに充電電流Ｉが流れることによる電圧降下分
が小さいので、基準電圧Ｖj よりも小さくなる。

【００３７】したがって、基準電圧Ｖj の方がバッテリ
ー電圧ＶB よりも高い間（充電量が不足）はＶopenとＶ
out の両方が加算器１８の一方の入力端子に入力される
ため、その時の電圧Ｖｏは、抵抗Ｒ１，Ｒ２の平衡点か
ら決められ、ＶopenよりもΔＶ₊だけ高い電圧となり、
逆に基準電圧Ｖj よりもバッテリー電圧ＶB が高くなる
と、加算器１８にはＶopenのみがかかる（Ｖout はＬow
になる）ことになるので、加算器１８へはＶopenよりも
ΔＶ_-だけ低い電圧（Ｒ２とＲ１の分圧により決定され
る）が加わることになる。具体的には、下記表に示すよ
うになる。

【００３８】

【表１】これにより満充電になったならば、比較器１９の出力が
Ｌowになるので、トランジスタがＯＦＦになる。よって
コイル１２ａに電流が流れなくなるので、接点１２ｂが
開き充電が終了する。そして、一旦比較器１９の出力が
Ｌowに落ちると、上記したごとく加算器１８への一方の
入力電圧ＶｏはＶopenよりもΔＶ_-だけ低くなるので、
比較器１９に入力される基準電圧Ｖj の値も小さくな
る。したがって、充電完了後自己放電等によりバッテリ
ー電圧が下がったとしてもすぐに接点１３ｂが閉じて充
電を開始するというように、満充電付近で接点１３ｂが
チャタリングを起こすことが防止される。

【００３９】また、本例では、充電終了をＶopenよりも
ΔＶ₊だけ高い電圧としているので、充電量が１００％
を所定量だけ越えた時に充電を終了することになる。こ
れにより確実に満充電状態にすることができる。また、
充電終了後自己放電により若干バッテリー電圧が低下し
ても満充電状態或いはそれに近い状態を維持できる。そ
して、１００％を越えてもその越える量がさほど大きく
なければバッテリー１３が劣化することもない。但し、
充電量が１００％の時にちょうど充電が終了するように
してももちろん良い（ΔＶ₊＝０にする）。

【００４０】次に上記実施例の作用について説明する。
図５に示すように、まず夜明け前（ｔ＜ｔ１）は太陽電
池が発電しないので充電電流ＩB は０となりバッテリー
電圧ＶB も開放状態のため開放電圧Ｖｏと一致する。

【００４１】そして、夜明けとともに太陽電池が受光し
発電するため充電電流ＩB が流れ初め、その充電電流Ｉ
B は時間の経過とともに上昇する。この充電電流ＩB の
増加にともない、基準電圧Ｖj も増加し、またバッテリ
ーの内部抵抗に流れ込む充電電流が増加するので実際の
内部抵抗電圧も増加し、バッテリー電圧ＶB も増加する
（同図（Ｂ）参照）。また、この充電電流の流れ込みに
よりバッテリーの充電が進むため、これにつれて内部抵
抗も増加する。よって、バッテリー電圧ＶB は充電電流
の増加とともにこの内部抵抗も増加するので、基準電圧
Ｖj との差が徐々に少なくなり、満充電（或いは若干過
充電）の時に両電圧が一致する（ｔ＝ｔ２）。

【００４２】すると、比較器１９の出力がＬowに落ちる
のでトランジスタ１６もオフになり接点１３ｂが開き
（ＯＦＦ）、充電が終了する。これにともない、充電電
流ＩBが流れなくなるので、バッテリー電圧ＶB は開放
電圧Ｖｏに戻る。なお、この変化よりも速く（接点の開
閉のタイムラグが、比較器１９の出力の変化に伴う電子
回路上での状態変化よりも遅い）基準電圧Ｖj はＶL
（＜Ｖｏ）に下がるので、すぐに充電リレー１２がＯＮ
になることもない（ｔ２≦ｔ≦ｔ３）。

【００４３】一方、バッテリーが放電開始し（ｔ≧
３）、ある程度放電が進むとバッテリー電圧ＶB が減少
し、基準電圧Ｖj （＝ＶL ）よりも下回る（ｔ＝ｔ
４）。すると、充電リレーはＯＮとなり、充電が再開さ
れ、それにともない基準電圧Ｖj もＶH になり、以後バ
ッテリー電圧ＶB になるまで充電が行われる。

【００４４】次に、上記装置の要部となるダイオード１
１を用いた満充電（充電終止）のＩ−Ｖ特性の予測（本
装置の出力）と実測値を求めた。その結果、下記表２及
び図６に示すように両特性がほぼ一致していることが確
認された。ここで、予測値（計算値）Ｖe は、下記式に
より求め、各式中比率（Ｋ１）を０．６とし，開放電圧
は０．９６のものを用いた。また、Ｖｄはダイオードの
電圧降下（Ｖ１−Ｖ２）で、ダイオードはＥＲＡ１５
（１Ａ）（富士電機社製）を用いて試算してみた。

【００４５】Ｖe ＝比率・Ｖｄ＋開放電圧

【００４６】

【表２】また、同様に温度に対する充電終止電圧についても下記
表３に示すように予測値と実測値を求め、その結果に基
づいてグラフ化すると図７に示すようになった。そし
て、図から明らかなように上記Ｉ−Ｖ特性並びに温度特
性も共に予測値と実際の値とをほぼ一致させることがで
きるので、充電電流が変動したとしても本実施例のもの
では正確にその充電電流の時の充電終止時のＩ−Ｖ特
性，終止電圧を算出することができることが確認され
た。よって本例では、満充電を正確に検出し充電を終了
することができる。

【００４７】

【表３】図８は本発明の第２実施例を示している。同図に示すよ
うに、本実施例では上記した第１実施例を基本とし（同
一部材は同一符号を付しその詳細な説明を省略する）、
ダイオード１１と並列に補正用抵抗２０を設けたことを
特徴としている。

【００４８】すなわち、上記第１実施例では内部抵抗電
圧予測部１７内の差分器１７ａの出力をＫ１倍すること
により、ダイオード１１のＶ−Ｉ特性に基づいて充電電
流における満充電状態でのバッテリーの内部抵抗のＶ−
Ｉ特性を近似する特性を求めるようにしたが、実際に
は、例えば図９に示すように両者（ダイオードに基づく
特性を実線で示し、内部抵抗の特性を破線で示す）で若
干相違する部分が生じ、完全に一致しないことがある。

【００４９】そこでダイオードのＶ−Ｉ特性が図１０
（Ａ）に示すようになっており、また補正用抵抗２０の
Ｖ−Ｉ特性が同図（Ｂ）に示すようになっているとす
る。そして図８に示すようにダイオード１１に補正用抵
抗２０を並列接続した場合には、公知の如く、充電電流
Ｉは所定の比で分配され、ダイオード１１に電流ＩD が
流れ、補正用抵抗２０に電流ＩR が流れる（Ｉ＝ＩD ＋
ＩR ）。したがって、両者に加わる電圧は等しいので、
結局ダイオード１１と補正用抵抗２０の並列回路全体で
のＶ−Ｉ特性は、両特性を重ね合わして（加算して）得
られる同図（Ｃ）のようになる。そして、電圧が低いほ
ど補正用抵抗側の特性が強く現れるので低い部分での電
圧に対する電流が高くなり、図９に示す内部抵抗のＶ−
Ｉ特性（破線）により近くなる。その結果、本実施例で
はさらに正確な過充電防止が行える。

【００５０】図１１は本発明の第３実施例を示してい
る。本実施例では、太陽電池１０と充電リレー１２との
間に抵抗２２を設け、その抵抗２２の両端の電圧Ｖ１，
Ｖ２を第２の過充電防止回路２３に入力し、この第２の
過充電防止回路２３は、バッテリー１３の端子電圧（バ
ッテリー電圧）ＶB を受け、そのバッテリー電圧ＶB が
一定の基準電圧を越えた時に出力をＬowにしてトランジ
スタ１６をオフにし、接点１２ｂを開くようにしてい
る。

【００５１】そして、この第２の過充電防止回路２３
は、第１，第２実施例のものと相違して、その具体的な
回路構成は図１２に示すようになっている。すなわち、
急速充電を行う場合、充電電流は大電流になる。する
と、係る大電流をそのままダイオードに流すと発熱が大
きくなり、放熱板を設置する必要が生じるおそれがあ
る。また、熱損失によるエネルギーロスも無視出来なく
なるおそれもある。係る場合に、ダイオードに流がす電
流を充電電流よりも小さくし、放熱板を設けなくても良
いようにしている。

【００５２】つまり、抵抗２２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２
を電流検出器２４に与え、その電圧差から抵抗２２を流
れる電流（充電電流）の電流値を検出するようにしてい
る。例えば抵抗２２の抵抗値を１Ωにすることにより、
電圧値と電流値が等しくなるので上記電圧差がそのまま
電流値となる。そしてそれを次段の電流制御部２５に送
る。

【００５３】電流制御部２５は、トランジスタ２６のベ
ースを制御し、ダイオード２７へ流れる電流を電流制御
部２５の入力に応じた一定値にするもので、抵抗２２の
抵抗値と、抵抗２８の抵抗値を適宜変更することにより
実際の充電電流よりも一定比率小さい値としている。具
体的には本例では、充電電流の１／１０の電流がダイオ
ード２７に流れるようにしている。

【００５４】そして、このダイオード２７の両端子の電
圧を内部抵抗電圧予測部１７′に入力するようにしてい
る。この内部抵抗電圧予測部１７′は、基本的には第
１，第２実施例のものと同じであり、入力側に差分器１
７′ａを備え、そこにおいて両電圧の差（Ｖ３−Ｖ４）
を求めてダイオード２７での電圧降下を算出し、その差
分値を増幅率Ｋ２の増幅器１７′ｂに入力する。これに
より、内部抵抗電圧予測部１７′の出力は、Ｋ２（Ｖ３−Ｖ４）となる。

【００５５】そして、この出力Ｋ２（Ｖ３−Ｖ４）が、
現在の充電電流に対する満充電状態の時の内部抵抗電圧
となるようにＫ２を決定する。すると、内部抵抗電圧予
測部１７′の出力は、上記した第１，第２実施例と同じ
になるので、以下同様に満充電電圧予測部１８へ送ら
れ、ここにおいて現在の充電電流に対する満充電状態に
なった時のバッテリー電圧ＶB （開放電圧Ｖｏに内部抵
抗電圧Ｉｒを加算した値で、充電を終了させるための基
準電圧Ｖj となる）を求め、さらにこの基準電圧Ｖj と
バッテリーでー端ＶB を満充電判定部１９に入力し、満
充電か否かを判定し、トランジスタ１６のオン／オフを
制御する。

【００５６】なお、ダイオード２７に流す電流を小さく
する回路構成、およびそれにともない内部抵抗電圧予測
部１７′（特に増幅器１７′ｂ）を替えた以外は、上記
した各実施例と同様であるので、その構成並びに作用・
効果の詳細な説明は省略する。なお、本実施例に第２実
施例を適用する場合には、ダイオード２７と並列に補正
用抵抗を接続することにより行える。

【００５７】図１３は本発明の第４実施例を示してい
る。この実施例が上記図１（Ａ）に示したアイデアをよ
り具体化したものの１つであり、上記した各実施例と相
違して、ダイオードに替えて抵抗３０を用い、この抵抗
３０の両端の電圧からこの抵抗３０を流れる充電電流Ｉ
における満充電状態のバッテリー１３の内部抵抗電圧を
求め、それに基づいて充電終止電圧（基準電圧）を決定
するするようにしている。具体的には、この例では第１
実施例を基本とし、第１実施例のダイオード１１に替え
て抵抗３０を設置する以外は、同一構成とすることがで
きる（同一符合を付し、その詳細な説明を省略する）。

【００５８】すなわち、抵抗３０のＩ−Ｖ特性は、図１
３（Ｂ）中実線で示すようになっており、線形性を有す
る。なお、図示の例では、バッテリーの開放電圧Ｖｏを
加算（その分だけオフセットしている）した結果を表し
ている。一方、同図中破線で示すように、バッテリー１
３の内部抵抗１３ｂのＩ−Ｖ特性は非線形である。しか
し、上述したようにこのＩ−Ｖ特性は指数関数的な曲線
を描き、電流が大きい場合には、一定の区間内に限ると
直線近似することができる。さらに、急速充電する場合
には大電流を流す。

【００５９】そこで抵抗３０の抵抗値や、第１の過充電
防止回路１５中の増幅器１７ｂの増幅率Ｋ１を適宜設定
することにより、図示するように抵抗３０のＩ−Ｖ特性
を、内部抵抗電圧の特性のうち大電流部分に一致するよ
うにする。

【００６０】係る構成により、簡易構成でもって電流変
動に追従して正確に満充電を検出し、充電終止をするこ
とができる。なお、太陽電池１０では、受光する太陽エ
ネルギーが少ないと充電電流も小さくなるが、小電流を
流してもバッテリーを劣化させるおそれは可及的に少な
く、また、太陽エネルギーの増大に伴う充電電流も増加
し、上記特性の一致する領域に移ると満充電と判断して
充電を終了することができる。よって、過充電状態で大
電流を流し続けることにより、バッテリーを劣化させる
ことはなくなる。なお、係る抵抗を用いる方式は、上記
した第１実施例に限らず、各種の実施例におけるダイオ
ードの代わりに用いることができる。

【００６１】図１４は本発明の第５実施例を示してい
る。同図に示すように、本実施例では、図１（Ｃ）に示
すダイオードを用いたアイデアのさらに変形例であり、
ダイオードに替えてＭＯＳＦＥＴ３１を用いている。
すなわち、ＭＯＳＦＥＴのＶ−Ｉ特性も、図１５に示
すように指数関数的な形をしており、しかも、ゲート電
圧Ｖ_GSを替えることにより、図示するように特性（カー
ブの曲率）を替えることができる。そこでＭＯＳＦＥ
Ｔ３１のソースを太陽電池１０の出力と接続し、また、
チェナーダイオードと可変抵抗からなるゲート電圧決定
回路３２を設け、可変抵抗による分圧により、所望の曲
線（使用するバッテリー１３の満充電時の内部抵抗のＶ
−Ｉ特性とほぼ一致する曲線）になるようなゲート電圧
をＭＯＳＦＥＴ３１に印加できるようにしている。

【００６２】さらに、本例では上記した充電リレーに替
えてトランジスタ，ＦＥＴ等のスイッチング素子３３を
設け、このスイッチング素子３３のベース電圧をＯＮ／
ＯＦＦすることにより、充電／終了の制御を行うように
なっている。

【００６３】なお、その他の構成並びに作用効果は上記
した第１実施例と同様であるので同一符合を付しその説
明を省略する。なお、本例ではスイッチング素子３３の
ＯＮ／ＯＦＦにより充電開始／停止の制御を行うように
したが、上記した各種の実施例のように充電リレーを用
いても良く、逆に上記した各種の実施例に本実施例のよ
うにスイッチング素子を用いてももちろん良い。

【００６４】また、本実施例は、第１実施例を基本とし
たが、第２実施例のように補正用抵抗をＭＯＳＦＥＴ
のソース・ドレイン間に接続することにより、より正確
なＶ−Ｉ特性を形成し、それに基づいて制御しても良
い。

【００６５】さらには、ダイオードに替えて使用できる
素子としては、ＭＯＳＦＥＴ以外にサイリスタ（点弧
しておく必要がある）があり、またダイオードも一般に
用いられるＰＮ接合型のダイオードに限らずショットキ
バリアダイオードでも良く、ようは指数関数的なＶ−Ｉ
特性（Ｉ−Ｖ特性）を有する素子であればよい。

【００６６】図１６は本発明の第６実施例を示してい
る。本実施例では、ダイオードその他の素子に替えて、
逆流防止リレー３５を配置している。この逆流防止リレ
ー３５は、図示するように太陽電池１０の電圧よりもバ
ッテリー電圧ＶB が高くなり、バッテリー１３から太陽
電池１０に向けて電流が流れる（逆流する）のを防止す
るため、一般に逆流防止ダイオード３６が設けられてい
る。しかし、順方向電流（本例でいうと充電電流）が流
れていると逆流防止ダイオード３６で常時電圧降下に伴
うエネルギーロスを生じる。そこで、この逆流防止リレ
ー３５は、順方向電流が流れている時は逆流防止ダイオ
ード３６を短絡させてバイパスさせ、逆流するときのみ
逆流防止ダイオード３６を機能させることによりエネル
ギーロスを抑えるようにしたものである。

【００６７】具体的には、太陽電池１０とバッテリー１
３との間に逆流防止ダイオード３６を設けるとともに、
この逆流防止ダイオード３６の両端子間に接点３７を並
列接続している。そして、これら逆流防止ダイオード３
６と、接点３７で形成される並列回路に対して直列にコ
イル３８を配置している。このコイル３８は、例えば抵
抗値が０．００２Ωのように非常に小さい巻線を用いて
形成している。そして、前記接点３７は、コイル３８に
所定量の電流が流れることにより閉じるようになってい
る。すなわち、接点３７とコイル３８とで電流リレーが
構成される。

【００６８】そして、この電流リレーの特性は、定格電
流が１０Ａとすると、コイル３８に流れる電流値が７Ａ
程度で接点３７が閉じ、一度閉じると１Ａ程度に下がっ
たときに接点が開くような、所定のヒステリシス特性を
有している。したがって、図１７（Ａ）に示すように、
電流値に対するエネルギー損失は、逆流防止ダイオード
に電流が流れ続けるとすると損失は電流値に比例するた
め、同図中実線で示すような特性となる（なお、本例で
はダイオードの電圧効果を１．０Ｖとしている）。ま
た、同様に電流値に対するコイル３８で生じる損失は、
電流の２乗に比例するため同図中破線（接点閉）で示す
ような特性となる（Ｉ²Ｒより）。但し、図から明らか
なように、コイル３８の抵抗値がもともと非常に小さい
ためダイオードの損失に比し極めて小さい。そして、逆
流防止装置全体の損失は、上記ダイオード３６での損失
とコイル３８での損失の和となる。

【００６９】従って、接点３７が閉じる７Ａまでは、両
者の損失の和となるが、７Ａになり接点３７が閉じると
その瞬間に損失は、ほぼコイル３８によるものとなり非
常に小さくなる。そしてこの接点が閉じた瞬間に逆流防
止回路の抵抗値が低下するため図中矢印で示すように電
流値が上昇し、接点がより強固に閉じる方向に力が働
く。なお、本例では、電流リレーがヒステリシスを有し
ているため、一度接点３７が閉じたなら、その後電流値
が減少して７Ａ以下となっても直ぐに接点が開くことは
なく、本例では１Ａ以下になって始めて接点が開く。よ
って、それまでの間は、基本的にコイル３８における損
失分だけとなる。また、１Ａ以下になって接点３７が開
くと、逆流防止ダイオード３６を介して電流が流れるよ
うになるので、やはり図中矢印で示すように逆流防止回
路の抵抗値が上昇して電流値が減少するので、より接点
が開く方向に力が働く。よって、この接点の開閉時に生
じる抵抗値の変動現象によりチャタリングの発生が抑制
され、しかも本例ではヒステリシスを設けたため、上記
効果がより顕著となる。そして、このことは、バッテリ
ー１３が満充電に近くなり、太陽電池１０から流れ込む
電流量が減少して来た場合にも同様のことが言える。

【００７０】そして、仮に１日の日照が同図（Ｂ）に示
すように正午を境に対象に増減すると、それによる太陽
電池１０の発電量（電流値）は、同図（Ｂ）中破線で示
すようになるが、計算の簡略化のために三角形に近似す
ると実線で示すようになる。よって、従来のダイオード
のみの場合には常時ダイオードに電流が流れて損失を生
じるため５０Ｗｈのエネルギー損失があったのに対し
（図中ハッチングで示す）、本例では発電開始当初は、
ダイオード単独よりも僅かながら損失分が大きいが、そ
の後はほとんどなくなるため、結局その損失はほぼ同図
中ハッチングの重複部分で示すものとなり１３．７Ｗｈ
に減少する。さらに、接点が閉じる電流値を下げること
により損失分のさらなる減少を図ることができる。

【００７１】そして、図から明らかなように、順方向に
電流が流れている時には、その電流（充電電流）はコイ
ル３８を通過し、コイル３８は小さいものの所定の抵抗
値を有しており、そこにおいて電圧降下を生じている。
すなわち、電流検出が可能となる。

【００７２】そこで本例では、図１６に示すように、逆
流防止リレー３５の両端の電圧を過充電防止回路４０に
入力し、その逆流防止リレー３５における電圧降下分に
基づいて満充電状態の時のバッテリー１３の内部抵抗電
圧を求め、その時のバッテリー電圧（基準電圧Ｖj ）を
求める。そして、実際のバッテリー電圧ＶB が基準電圧
になったならばトランジスタ１６をオフにし、充電リレ
ー１２の接点１２ｂを開いて充電停止するようにしてい
る。

【００７３】そして、この過充電防止回路４０として
は、例えば図１８に示すように第１の過充電防止回路の
ような構成を使用することができる。すなわち、充電中
は順方向に電流が流れるため、上述した如く逆流防止リ
レー３５の接点３７は閉じている。よって、過充電防止
回路には、コイル３８の両端子間電圧が入力されること
になる。そして、係る場合コイル３８は抵抗とみなせる
ので、上記した第４実施例と同様の作用により、満充電
を検出し接点１２ｂを開くようになる。

【００７４】また、過充電防止回路４０として、図１９
に示すような回路構成をとると、コイル３８に流れる電
流（充電電流）から一定比率だけ低くした電流が内蔵さ
れたダイオード２７に流れる。したがって、このダイオ
ード２７のＩ−Ｖ特性を利用して満充電を検出、すなわ
ち上記した第３実施例と同様の作用により、満充電を検
出し接点１２ｂを開くようになる。

【００７５】なお、図１８，１９に示す各例は、いずれ
も上記した対応する実施例と略同様であるので、各部品
には同一符合を付しその説明を省略する。なおまた、図
示の例では、加算器１８に入力する電圧をＶopenで固定
とし、比較器１９の出力のフィードバックをしていない
が、係る構成に限らず、上記した各実施例のように比較
器１９の出力を加算器１８に入力するようにして比較器
１９の基準電圧j に一定のヒステリシスをもたせるよう
にしてもよいのはもちろんである。

【００７６】図２０は本発明の第７実施例を示してい
る。本実施例では、上記した各実施例と相違して、充電
電流を供給するための電源として、太陽電池ではなく商
用電源４０を用いている。すなわち、本実施例の充電器
４１は、第１実施例を基本とし、商用電源４０からの入
力を整流回路４２で整流し、コンデンサ４３で平滑して
得られた直流電流をダイオード１１，スイッチング素子
３３を介してバッテリー１３に供給し、充電するように
している。すなわち、商用電源（交流電流）を整流・平
滑することにより太陽電池からの充電電流と同等となる
（図示省略するが所定の降圧処理はしている）ので、ダ
イオード１１を流れる電流により生じる電圧降下を第１
の過充電防止回路１５で検出し、それに基づいて現在流
れている充電電流に対する満充電の時のバッテリー電圧
（基準電圧）を求め、それと実際に与えられるバッテリ
ー電圧ＶB とを比較し、越えた場合にトランジスタ１６
をオフにしてスイッチング素子３３をオフにする。これ
より、満充電になったならば確実に充電を停止すること
ができる。

【００７７】また、図示の例では、第１実施例を基本と
して充電リレーに替えてスイッチング素子を適用した例
について示したが、充電リレーを用いてももちろんよ
く、さらには、上記した各種の実施例のいずれを適用し
ても良いのはいうまでもない。さらにまた、本発明が適
用される電源としては、太陽電池や商用電源に限ること
なく、例えば風力発電の他各種の発電装置を用いること
ができる。特に風力発電のように出力が安定しない（一
定でない）場合であっても、上述したようにたとえ電流
が変動してもそれを検出し正確に満充電になったことを
判定できるため、何等問題なく使用できる。さらには、
電気自動車のモータの改正によるバッテリー充電や、一
般のガソリン自動車の発電機からのバッテリー充電に対
しても上記同様の理由から、本発明を適用することがで
きる。すなわち、係るモータや発電機が本発明でいう電
源となる。

【００７８】次に図１（Ｂ）に示した、温度情報も考慮
した具体的な実施例について説明する。図２１，図２２
は、本発明の第８実施例を示している。本実施例は、上
記した第１実施例等のダイオードを用いた回路構成を基
本としている。すなわち、係る回路が充電器本体４５内
部の配置されたＰＣＢ４６上に実装されている。そし
て、充電器本体４５の天面には凹所４５ａが形成され、
この凹所４５ａ内にバッテリーが内蔵されたバッテリー
パック４７を装着し、充電するようにしている。また、
充電器本体４５から外部に電源ケーブル４８が突出形成
されており、図示省略するがこの電源ケーブル４８の先
端が上記したように太陽電池その他の電源に直接に接続
されていたり、商用電源からの電力供給を受けるべく所
定のプラグが接続されている。

【００７９】ここで本例では、図２２に示すように、充
電器本体４５の凹所４５ａの裏面（本体内部）所定位置
を肉薄にして凹部４５ｂを設け、この凹部４５ｂ内にダ
イオード１１を装着している。係る構成にすることによ
り、バッテリーパック４７とダイオード１１とが近接配
置され、両者のおかれている周囲温度はほぼ等しくな
り、また充電にともないバッテリーパック４７が発熱し
たとしてもその発熱はダイオード１１に伝わるため、両
者はほぼ同一の温度となる（熱的結合される）。そし
て、ダイオード１１の温度特性とバッテリーの温度特性
がほぼ一致するため、図３に示したような回路構成のま
ま（ダイオードの設置位置を本例のようにする）で、こ
のダイオード１１により自動的に温度補正もされる。な
お、バッテリーの温度Ｔ１とダイオードの温度Ｔ２がほ
ぼ等しくなるのは、下記式からも実証される。すなわ
ち、上記各温度Ｔ１とＴ２並びに周囲の空気温度Ｔ３の
関係は、下記式のようになる。

【００８０】

【数１】そして、バッテリーからダイオードへの熱抵抗（途中に
充電器本体４５を構成する合成樹脂などが介在する）Ｒ
２は、ダイオードから周囲の空気への熱抵抗Ｒ３に比べ
非常に大きい。したがって、上記式中の右辺の分母中Ｒ
２は無視できる。したがって、上記式は

【００８１】

【数２】となり、バッテリー１３の温度とダイオード１１の温度
はほぼ等しいといえる。また、仮にＲ２とＲ３が近い時
には、下記式によりＴ１の予測値を求めることができ、
係る予測値に基づいて温度補正をすればよい。

【００８２】

【数３】図２３，図２４は本発明の第９実施例を示している。本
実施例では、上記第８実施例とは別の方式により温度補
正を行った例を示している。同図に示すように、本実施
例も第１実施例の構成を基本としている（同一部品には
同一符合を付し詳細な説明を省略する）。そして、上記
したようにダイオード１１をバッテリー１３（バッテリ
ーパック）に近接配置できれば自動的に温度補正できる
が、配置レイアウト上その他の理由から近接配置でき
ず、両者を熱的結合できない場合がある。係る場合に本
例の構成をとることにより、温度補正を行えるようにし
ている。

【００８３】すなわちバッテリーパック内にはバッテリ
ー１３とともにサーミスタ５０が内蔵され、バッテリー
１３の温度を測定できるようにしたものがある。そこ
で、係るサーミスタ５０により検出した温度（温度に対
応する電圧Ｖ３）を第３の過充電防止回路５１に入力す
る。そして、第３の過充電防止回路５１では、ダイオー
ド１１の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２および温度情報である電
圧Ｖ３に基づいて充電電流に対する満充電状態でのバッ
テリー電圧を求め、それと実際に検出されるバッテリー
電圧ＶB を比較するようになっている。

【００８４】そして、この第３の過充電防止回路５１の
具体的な回路は、図２４に示すように、基本的には図４
に示す第１の過充電防止回路１５と同じであるが、温度
情報である電圧Ｖ３を受けてその時の温度を求め、その
温度における基本カーブ（基準温度（例えば２０℃））
からのずれ量を決定する温度検出部５２を設け、この温
度検出部５２の出力を温度補正部５３へ入力する。この
温度補正部５３は、オペアンプからなる差分器であり、
このオペアンプの反転入力端子に上記温度補正部５３の
出力を接続する。一方、このオペアンプ５３の非反転入
力端子には、加算器１８の出力（基準温度での満充電状
態でのＩ−Ｖ特性に基づくバッテリー電圧）を入力し、
その加算器１８の出力値から補正値（温度補正部５３の
出力）を減算処理する。すなわち、図２に示したように
温度が高くなるとＶ−Ｉ特性は負の方向に移動し、しか
もその移動はほぼ平行移動する。よって、係る温度の変
化にともない上記移動量を反転入力端子に入力すること
により温度補正、すなわち、現在の温度での満充電状態
でのバッテリー電圧（基準電圧Ｖj ）が求まる。よっ
て、係る温度補正部５３の出力とバッテリー電圧をそれ
ぞれ比較器１９に入力することにより、満充電になった
時に出力Ｖout をＬowに反転させることができる。

【００８５】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るバッテリー
充電装置では、充電処理中に充電電流が変動したとして
も、係る充電電流の変化を第１の検知手段やダイオー
ド，所定の素子並びに抵抗等により検出し、それを「補
正手段」や「内部抵抗電圧予測手段＋基準電圧決定手
段」により現在流れている充電電流における満充電時の
バッテリー電圧（基準電圧）を求めることができる。し
たがって、このようにして求められた基準電圧は、充電
電流の変動にともない追従して変化するので、たとえ電
源から供給される充電電流が変動しても、また１回の充
電処理中は一定でもその都度充電電流が定まらないよう
な場合でも、満充電時に実際に流れている充電電流情報
に基づいて基準電圧が決定されるので、正確に満充電に
なったことを検出できる。その結果、過充電状態になっ
たり、充電不足で充電終了することもなくなる。

【００８６】また、第２検知手段を設けたり、ダイオー
ドなどをバッテリーに近付けて熱的に結合させた場合に
は（請求項２，８）、決定される基準電圧は、上記充電
電流に基づく情報とともにバッテリーの温度情報に基づ
いて求められるので、たとえ周囲温度や、充電の進行に
伴うバッテリーの発熱による温度上昇により、温度変化
があっても、正確に満充電になったことを検出すること
ができ、正しい充電処理を行える。

【００８７】よって、たとえ充電電流が変動するような
電源であっても、およびまたは充電対象のバッテリーの
内部抵抗の電流−電圧特性（電圧−電流特性）が非線形
であったり、充電状態や温度により変化するようなもの
であっても、充電終止電圧を正しく求めることができ、
充電電流の変動や温度変化の影響を可及的に抑制し、充
電不足や過充電によるバッテリーの劣化・破壊などする
ことなく満充電になったことを検出し充電処理を終了す
ることができる。

【００８８】しかも、バッテリーの内部抵抗の特性（指
数関数的）と同一または類似する特性を有するダイオー
ドその他の素子を用い、係るダイオード，素子に充電電
流を流すようにした場合には（請求項３〜５）、その両
端子間での電圧降下は満充電の時のバッテリーの内部抵
抗での電圧降下となるので、具体的な電流値を求めなく
ても（間接的に求めている／電流情報を利用してい
る）、基準電圧を求める（上記電圧降下に開放電圧分を
加算）ことができるので、簡易な構成でもって精度良く
満充電になったか否かの判定を行い、充電終了処理がで
きる。

【００８９】また、ダイオードなどに並列に抵抗を接続
すると（請求項７）、ダイオードの電流−電圧特性は指
数関数的に変化するが、抵抗のそれは線形性を有するの
で、抵抗値を調整し線形性（直線）の傾きを調節するこ
とにより、並列回路全体の電流−電圧特性を部分的に調
整することができる。また、ＭＯＳＦＥＴを用いると
ともに、そのゲート電圧を設定するゲート電圧決定手段
を設けた場合には（請求項６）、ゲート電圧を変化させ
るとやはり電流−電圧特性は変化するので、バッテリー
の内部抵抗の特性により近付けることができ、満充電に
なったことをより正確に検出することができる。

【００９０】さらに、ダイオードなどに直接充電電流を
流すのではなく、比例電流供給手段を用いて充電電流よ
りも一定の比率だけ小さな電流を流すようにした場合に
は（請求項４）、たとえ急速充電により充電電流が大き
な場合であってもダイオード等に流れる電流が小さいの
で、そこにおける発熱を抑制し熱エネルギーの損失を抑
えることができる。

【００９１】また、ダイオード等に替えて抵抗を用いた
場合には（請求項９，１０）、抵抗の電流−電圧特性は
線形性を有し、バッテリーの内部抵抗のそれと一致しな
い部分が生じるが、急速充電の場合には大電流を流すこ
とになるので、係る領域で特性が一致するように設定す
ることにより、満充電を検出することができる。すなわ
ち、簡易な構成で対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概要を説明する図である。

【図２】本発明の一実施例の動作原理を説明する図であ
る。

【図３】本発明の第１実施例を示すブロック図である。

【図４】第１実施例の要部である過充電防止回路の内部
構成を示す図である。

【図５】第１実施例の作用を説明する図である。

【図６】第１実施例の効果を立証する図である。

【図７】第１実施例の効果を立証する図である。

【図８】本発明の第２実施例を示すブロック図である。

【図９】ダイオードと内部抵抗のＶ−Ｉ特性を示す図で
ある。

【図１０】第２実施例の動作原理を説明する図である。

【図１１】本発明の第３実施例を示すブロック図であ
る。

【図１２】第３実施例の要部である過充電防止回路の内
部構成を示す図である。

【図１３】本発明の第４実施例を示すブロック図であ
る。

【図１４】本発明の第５実施例を示すブロック図であ
る。

【図１５】第５実施例で用いられるＭＯＳＦＥＴのＶ
−Ｉ特性の一例を示す図である。

【図１６】本発明の第６実施例を示すブロック図であ
る。

【図１７】第６実施例に用いられる逆流防止リレーの動
作原理を説明する図である。

【図１８】第６実施例に用いられる過充電防止回路の一
例を示す図である。

【図１９】第６実施例に用いられる過充電防止回路の他
の例を示す図である。

【図２０】本発明の第７実施例を示すブロック図であ
る。

【図２１】本発明の第８実施例を示すブロック図であ
る。

【図２２】図２１中のＡ−Ａ′矢視断面図である。

【図２３】本発明の第９実施例を示すブロック図であ
る。

【図２４】第９実施例の要部である過充電防止回路の内
部構成を示す図である。

【図２５】従来のバッテリー充電装置の一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０太陽電池（電源）１１コンデンサ１２リレー（スイッチ手段）１３バッテリー１５第１の過充電防止回路１６トランジスタ１７，１７′ 内部抵抗電圧予測部１８，１８′ 満充電電圧予測部（基準電圧決定手段）１９比較器（バッテリーの端子電圧が基準電圧を越え
た時にスイッチ手段を開かせる手段）２０補正用抵抗２２抵抗（比例電流供給手段）２３第２の過充電防止回路２４電流検出器（比例電流供給手段）２５電流制御部（比例電流供給手段）２６トランジスタ（比例電流供給手段）２７ダイオード２８抵抗（比例電流供給手段）３０抵抗３１ＭＯＳＦＥＴ３２ゲート電圧決定回路３３スイッチング素子３５逆流防止リレー３６逆流防止ダイオード３７接点３８コイル４０商用電源４２整流回路４３コンデンサ４５充電器本体４７バッテリーパック５０サーミスタ５１第３の過充電防止回路５２温度検出部５３温度補正部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源からの充電電流をバッテリーに供給
する充電回路と、前記充電回路中に設けられ、前記バッテリーへの充填電
流の供給を遮断するスイッチ手段とを持ち、前記バッテリーの端子電圧が基準電圧を越えた時に前記
スイッチ手段を開いて充電を終了させるようにしたバッ
テリー充電装置において、前記充電電流を検知する第１の検知手段と、前記第１の検知手段により検知した電流に基づいて前記
基準電圧を補正する補正手段とを備えたバッテリー充電
装置。
【請求項２】前記バッテリーの温度を検知する第２の
検知手段を設け、前記補正手段が、前記第１の検知手段で検知された情報
と、前記第２の検知手段で検知された情報に基づいて前
記基準電圧を決定するものである請求項１に記載のバッ
テリー充電装置。
【請求項３】電源からの充電電流をバッテリーに供給
する充電回路と、前記充電回路中に設けられ、前記バッテリーへの充填電
流の供給を遮断するスイッチ手段とを持ち、前記バッテリーの端子電圧が基準電圧を越えた時に前記
スイッチ手段を開いて充電を終了させるようにしたバッ
テリー充電装置において、前記バッテリーの内部抵抗の満充電時の電流−電圧特性
と同一または類似する特性を有するダイオードを用い、
前記ダイオードを前記充電回路の途中に配置して前記充
電電流を流すようにし、かつ前記ダイオードでの電圧降下分から満充電状態での
内部抵抗電圧を予測する内部抵抗電圧予測手段と、前記内部抵抗電圧予測手段で予測された内部抵抗電圧予
測値と、前記バッテリーの開放電圧に基づいて決定され
る電圧値から前記基準電圧を決定する基準電圧決定手段
とを備えたバッテリー充電装置。
【請求項４】電源からの充電電流をバッテリーに供給
する充電回路と、前記充電回路中に設けられ、前記バッテリーへの充填電
流の供給を遮断するスイッチ手段とを持ち、前記バッテリーの端子電圧が基準電圧を越えた時に前記
スイッチ手段を開いて充電を終了させるようにしたバッ
テリー充電装置において、所望の電流−電圧特性を有するダイオードと、前記ダイオードに前記充電電流を一定の比率で減少させ
た比例電流を流す比例電流供給手段と、前記ダイオードでの電圧降下分から満充電状態での内部
抵抗電圧を予測する内部抵抗電圧予測手段と、前記内部抵抗電圧予測手段で予測された内部抵抗電圧予
測値と、前記バッテリーの開放電圧に基づいて決定され
る電圧値から前記基準電圧を決定する基準電圧決定手段
とを備えたバッテリー充電装置。
【請求項５】請求項３または４の前記ダイオードに替
えて、電流−電圧特性が指数関数的に変化する素子を用
いて構成されるバッテリー充電装置。
【請求項６】前記素子がＭＯＳＦＥＴであって、さらに前記ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を所定の値に設
定するゲート電圧決定手段を備えた請求項５に記載のバ
ッテリー充電装置。
【請求項７】前記ダイオードまたは前記素子と並列に
補正用抵抗を接続した請求項３〜６のいずれか１項に記
載のバッテリー充電装置。
【請求項８】前記ダイオードまたは前記素子を前記バ
ッテリーに近接配置し、前記バッテリーの温度と前記ダ
イオードまたは前記その温度とをほぼ等しくすることに
より温度補正を行うようにした請求項１〜７のいずれか
１項に記載のバッテリー充電装置。
【請求項９】請求項３または４の前記ダイオードに替
えて、抵抗を用いて構成されるバッテリー充電装置。
【請求項１０】電源からの充電電流を逆流防止リレー
を介してバッテリーに供給する充電回路と、前記充電回路中に設けられ、前記バッテリーへの充填電
流の供給を遮断するスイッチ手段とを持ち、前記バッテリーの端子電圧が基準電圧を越えた時に前記
スイッチ手段を開いて充電を終了させるようにしたバッ
テリー充電装置において、前記逆流防止リレーは、少なくとも前記電源と前記バッ
テリーとの間に直列に配置された逆流防止ダイオード
と、充電電流が流れる時に前記逆流防止ダイオードを短
絡させる接点と、前記接点を開閉制御するコイルとを備
え、かつ、前記コイルでの電圧降下、または前記コイルに流
れる電流と比例する電流を別途設けたダイオードに流す
ことによりえられる前記ダイオードの電圧降下に基づい
て満充電状態での内部抵抗電圧を予測する内部抵抗電圧
予測手段と、前記内部抵抗電圧予測手段で予測された内部抵抗電圧予
測値と、前記バッテリーの開放電圧に基づいて決定され
る電圧値から前記基準電圧を決定する基準電圧決定手段
とを備えたバッテリー充電装置。