JPH0759266A - 二次電池充電回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １個の定電流電源回路により複数の二次電池
を同時に充電できるようにして、回路規模の小形化およ
びコストダウンを図る。 【構成】 定電流回路２０に対し直列接続された２個の
Ｌｉイオン電池１０ａ，１０ｂの各々に電流通過回路２
１ａ，２１ｂを並列に接続し、Ｌｉイオン電池１０ａ，
１０ｂごとに、その充電電圧値が設定電圧値に達した後
にはこのＬｉイオン電池に流れる定電流の一部を対応す
る電流通過回路２１ａ，２１ｂで側流して定電圧充電に
移行させるようにし、さらに各電流通過回路２１ａ，２
１ｂにおいて各々側流電流値を検出して定電流制御回路
２２に入力し、この定電流制御回路２２において、上記
各側流電流値のうち値の小さいほうの側流電流値の増加
に応じて定電流回路２０の出力定電流値を減少させるよ
うに制御したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばリチウムイオン
（Ｌｉイオン）電池や鉛電池のように、充電方式として
定電流定電圧充電方式が使用される二次電池を充電する
ために使用される充電回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に携帯無線電話機やコードレス電話
機などの移動無線通信機をはじめ、ビデオカメラやヘッ
ドホンステレオなどでは、電源として二次電池が使用さ
れている。この二次電池には種々のものがあるが、最近
Ｌｉイオン電池が注目されている。Ｌｉイオン電池は、
Ｎｉ−Ｃｄ電池に比べて体積エネルギ密度および重量エ
ネルギ密度がそれぞれ高いため、携帯形機器のより一層
の小形軽量化が期待できる。またＬｉイオン電池は、放
電するにつれて端子電圧がほぼ直線的に低下するという
放電特性を有しているため、電池電圧を監視することで
電池の残量表示を比較的簡単かつ正確に行なうことがで
きるという利点も有している。

【０００３】Ｌｉイオン電池を充電する場合には、定電
流定電圧充電方式が使用される。図４はその充電特性の
一例を示すものである。完全放電されたＬｉイオン電池
を充電する場合には、その電池電圧が放電終止電圧に近
いため、Ｌｉイオン電池には先ず時刻ｔ0 より最大充電
電流が供給され、これにより定電流充電動作が行なわれ
る。この定電流充電動作によりＬｉイオン電池の電池電
圧は徐々に増加する。そして、時刻ｔ1 で電池電圧が予
め設定された最大電圧値（例えば４．２Ｖ）に達する
と、以後Ｌｉイオン電池の電池電圧を上記最大電圧値
（４．２Ｖ）に保持させながら、さらに充電電流を供給
し続ける。つまり定電圧充電動作を行なう。この定電圧
充電動作期間において充電電流値は徐々に減少する。そ
して、充電電流値がほぼ零になるとＬｉイオン電池は満
充電となり、この時点ｔ2 で充電は終了となる。一般
に、上記充電方式が定電流充電方式から定電圧充電方式
に切替えられる時刻ｔ1 でのＬｉイオン電池の充電容量
はほぼ８０％である。

【０００４】ところで、最近このようなＬｉイオン電池
を複数個同時に充電可能とする充電回路が提案されてい
る。複数のＬｉイオン電池を充電する場合、複数のＬｉ
イオン電池を直列接続して、これらの電池に対しＬｉイ
オン電池１セル当たりの充電電圧×Ｌｉイオン電池の個
数に相当する電圧を印加して充電することは、安全性の
うえで非常に好ましくない。そこで、複数のＬｉイオン
電池を充電する場合、従来ではＬｉイオン電池の各々に
対して必ずＬｉイオン電池１セル当たりの充電電圧が印
加されるように充電回路を構成している。

【０００５】図５はその回路構成の一例を示すもので、
２個のＬｉイオン電池１ａ，１ｂの各々に対し、定電流
低電圧回路２ａ，２ｂと正電源回路３ａおよび負電源回
路３ｂとを接続したものとなっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来より提案されている充電回路では、個々のＬｉ
イオン電池１ａ，１ｂごとに電源回路２ａ，２ｂおよび
定電流低電圧回路３ａ，３ｂを設けなければならない。
このため、回路規模が大きくなるとともに回路が高価に
なるという問題点があった。

【０００７】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、１個の定電流電源回路を
用意するだけで複数の二次電池を同時に充電できるよう
にし、これにより回路規模が小さくかつ安価な二次電池
充電回路を提供することである。

【０００８】また本発明の他の目的は、二次電池の充電
状態に応じた適切な電流を供給できるようにし、これに
より無駄な電流供給を防止して消費電力の低減を図るこ
とができる二次電池充電回路を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、互いに直列に接続された複数の二次電池に
対しそれぞれ定電流定電圧充電方式により充電を行なう
二次電池充電回路において、上記複数の二次電池に対し
直列に定電流回路を接続するとともに、上記複数の二次
電池の各々に対し並列に定電圧側流回路を接続してい
る。そして、これらの定電圧側流回路により、充電電圧
が予め設定された電圧値に達していない二次電池に対し
ては上記定電流回路の出力電流をそのまま供給し、充電
電圧が予め設定された電圧値に達した二次電池に対して
は、この二次電池に供給される上記定電流回路の出力電
流の一部を対応する定電圧側流回路で側流するようにし
たものである。

【００１０】また上記他の目的を達成するために他の本
発明は、上記定電流回路および複数の定電圧側流回路に
加えて、電流値検出手段と、電流制御手段とを設けてい
る。そして、電流値検出手段により上記複数の定電圧側
流回路を側流する電流値をそれぞれ検出し、この側流電
流値の検出結果に基づいて、この側流電流値の増加に応
じて上記定電流回路の出力電流値を減少させるべく定電
流回路を制御するようにしたことも特徴としている。

【００１１】

【作用】この結果本発明によれば、直列接続された複数
の二次電池を定電流回路に直列に接続して同時に充電を
行なっても、個々の二次電池ごとに、充電電圧値が所定
電圧値に達するとそれ以後はこの二次電池に供給される
定電流の一部が定電圧側流回路により側流されることに
なる。

【００１２】すなわち、各二次電池は、充電電圧値が所
定電圧値に達した時点で、個々に自動的に定電流充電動
作から定電圧充電動作に移行することになる。このた
め、定電流充電動作が終了した二次電池に対し引き続き
定電流充電動作が行なわれる不具合は防止され、これに
より各二次電池を個々に安全に充電することができる。
また、定電流電源回路は１個設ければよいため、各二次
電池ごとに電源回路を設けなければならなかった従来の
回路に比べて、充電回路の回路規模を小形化することが
でき、かつ安価に構成することができる。

【００１３】また他の本発明によれば、定電圧側流回路
を流れる電流値が増加するとそれに応じて定電流回路の
出力電流値が減少することになる。このため、各二次電
池が定電圧充電動作に移行した後には無駄な充電電流が
流れないようにすることができ、これにより消費電力の
低減を図ることができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図１は、本
発明の一実施例に係わるＬｉイオン電池充電回路の構成
を示す回路ブロック図である。

【００１５】本実施例のＬｉイオン電池充電回路は、２
個のＬｉイオン電池１０ａ，１０ｂを同時に充電するた
めのもので、これら２個のＬｉイオン電池１０ａ，１０
ｂは定電流回路２０に対し直列に接続される。この定電
流回路２０は出力定電流を可変する機能を有する。

【００１６】上記Ｌｉイオン電池１０ａ，１０ｂの各々
には、電流通過回路２１ａ，２１ｂが並列に接続されて
いる。これらの電流通過回路２１ａ，２１ｂは、例えば
ツエナダイオードを使用して構成した定電圧回路からな
り、その定電圧値はＬｉイオン電池１０ａ，１０ｂを定
電圧充電する際の最大電圧値（例えば４．２Ｖ）に設定
される。また上記電流通過回路２１ａ，２１ｂには、そ
れぞれ電流値検出回路（図示せず）が備えられている。
これらの電流値検出回路は、それぞれ通過電流値を検出
してその検出信号を定電流制御回路２２に供給するもの
である。

【００１７】この定電流制御回路２２は、上記各電流値
検出回路から供給された通過電流値検出信号のうちから
通過電流値の小さいものを選択し、この選択した通過電
流値の増加に応じて定電流回路２０の出力定電流値が減
少するように定電流回路２０を制御するものである。

【００１８】次に、このように構成された充電回路の動
作を、図２および図３を参照して説明する。充電を行な
うために、時刻ｔ10において放電済みの２個のＬｉイオ
ン電池１０ａ，１０ｂを充電回路の充電端子に接続した
とする。このときＬｉイオン電池１０ａ，１０ｂの電圧
値は、電流通過回路２１ａ，２１ｂの設定電圧よりも低
い。このため、定電流回路２０から出力された定電流
は、電流通過回路２１ａ，２１ｂには流れず、すべてＬ
ｉイオン電池１０ａ，１０ｂに供給される。すなわち、
定電流回路２０から出力される最大電流によりＬｉイオ
ン電池１０ａ，１０ｂの定電流充電動作が開始される。
この定電流充電により、Ｌｉイオン電池１０ａ，１０ｂ
の充電電圧値は図２（ａ）に示すごとく徐々に増加す
る。

【００１９】さて、いま仮に時刻ｔ11において、各Ｌｉ
イオン電池１０ａ，１０ｂのうちＬｉイオン電池１０ａ
の充電電圧値が電流通過回路２１ａの設定電圧値に達し
たとする。そうすると、以後電流通過回路２１ａが導通
し、Ｌｉイオン電池１０ａを流れる定電流の一部が上記
定電流通過回路２１ａにより側流される。このため、Ｌ
ｉイオン電池１０ａの充電電圧値は設定電圧値以上に増
加せず、Ｌｉイオン電池１０ａは以後定電圧充電され
る。この定電圧充電に移行したＬｉイオン電池１０ａの
充電電流値は、充電が進むに従って例えば図２（ｂ）に
示すごとく次第に減少する。

【００２０】また、このとき他方のＬｉイオン電池１０
ｂの充電電圧値はまだ設定電圧値に達していないので、
電流通過回路２１ｂは導通しない。このため、Ｌｉイオ
ン電池１０ｂには、Ｌｉイオン電池１０ａを流れた電流
値と上記電流通過回路２１ａにより側流された電流値と
の和の電流値が流れる。したがって、Ｌｉイオン電池１
０ｂに対する定電流充電動作は引き続き行なわれる。

【００２１】そうして時刻ｔ12において、今度はＬｉイ
オン電池１０ｂの充電電圧値が電流通過回路２１ｂの設
定電圧値に達すると、以後電流通過回路２１ｂが導通し
て、Ｌｉイオン電池１０ｂを流れる定電流の一部が上記
定電流通過回路２１ｂにより側流される。このため、Ｌ
ｉイオン電池１０ｂの充電電圧値は設定電圧値以上に増
加せず、Ｌｉイオン電池１０ｂは以後定電圧充電され
る。この定電圧充電が進むに従って、Ｌｉイオン電池１
０ｂの充電電流値は例えば図２（ｂ）に示すように次第
に減少する。そして、Ｌｉイオン電池１０ａおよび１０
ｂのいずれも、その充電電流値がほぼ零になると満充電
となり、その時点で充電は終了となる。

【００２２】ところで、以上の充電動作中において、各
電流通過回路２１ａ，２１ｂでは電流値検出回路により
通過電流値が検出され、その検出値は定電流制御回路２
２に入力されている。そして、この定電流制御回路２２
においては、上記各検出値のうち値の小さいほうが選択
され、この選択した検出値に応じて定電流回路２０の出
力電流値の制御が次のように行なわれている。

【００２３】すなわち、Ｌｉイオン電池１０ａ，１０ｂ
のいずれか一方がまだ定電流充電されている状態では、
この定電流充電がなされているＬｉイオン電池には図３
（ａ）に示すごとく最大電流が流れ、このＬｉイオン電
池に対応する電流通過回路に流れる側流電流値は図３
（ｂ）に示すごとく零になっている。このため、定電流
回路２０の出力電流値は、図２（ｃ）または図３（ｃ）
に示すごとく最大定電流値に保持される。

【００２４】一方、Ｌｉイオン電池１０ａ，１０ｂが、
両方とも定電圧充電動作に移行すると、Ｌｉイオン電池
１０ａ，１０ｂに流れる充電電流値は図３（ａ）に示す
ごとくいずれも次第に減少し、これに応じて電流通過回
路２１ａ，２１ｂを流れる側流電流値は図３（ｂ）に示
すごとくいずれも次第に増加する。このとき、定電流制
御回路２２では、上記各電流通過回路２１ａ，２１ｂを
流れる側流電流値のうち値の小さい方、例えば電流通過
回路２１ｂの側流電流値の増加に応じて、定電流回路２
０の出力電流値を減少させるための制御が行なわれる。
したがって、定電流回路２０から出力される定電流値
は、図２（ｃ）または図３（ｃ）に示すごとく電流通過
回路２１ｂの側流電流値の増加特性に応じて次第に減少
する。すなわち、定電流回路２０の出力電流値は、Ｌｉ
イオン電池１０ｂの充電に必要な電流値に制限されるこ
とになる。

【００２５】このように本実施例の充電回路では、定電
流回路２０に対し直列接続された２個のＬｉイオン電池
１０ａ，１０ｂの各々に電流通過回路２１ａ，２１ｂを
並列に接続し、Ｌｉイオン電池１０ａ，１０ｂごとに、
その充電電圧値が設定電圧値に達した後にはこのＬｉイ
オン電池１０ａ，１０ｂに流れる定電流の一部を対応す
る電流通過回路２１ａ，２１ｂで側流して定電圧充電に
移行させるようにしている。

【００２６】したがって本実施例によれば、各Ｌｉイオ
ン電池１０ａ，１０ｂを、その充電の進み具合に応じて
個々に定電流充電動作から定電圧充電動作に移行させる
ことができる。このため、定電流充電動作が終了したＬ
ｉイオン電池１０ａ，１０ｂに対し引き続き定電流充電
動作が行なわれることはなくなり、これにより各Ｌｉイ
オン電池１０ａ，１０ｂを個々に安全に充電を行なうこ
とができる。

【００２７】また、定電圧機能を有する電流通過回路２
１ａ，２１ｂを各Ｌｉイオン電池１０ａ，１０ｂに対応
して設けるだけでよく、定電流回路２０については各Ｌ
ｉイオン電池１０ａ，１０ｂに対し１個設ければよいた
め、従来回路に比べて充電回路の回路規模を小形化する
ことができ、かつ安価にすることができる。

【００２８】さらに本実施例であれば、各電流通過回路
２１ａ，２１ｂにおいて各々側流電流値を検出して定電
流制御回路２２に入力し、この定電流制御回路２２にお
いて、上記各側流電流値のうち値の小さいほうの側流電
流値の増加に応じて定電流回路２０の出力定電流値を減
少させるように制御したことによって、定電流回路２０
から、常に各Ｌｉイオン電池１０ａ，１０ｂを充電する
上で必要十分な定電流を出力させることができ、これに
より充電を完了するまでに要する消費電力を低減するこ
とができる。

【００２９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、上記実施例では各電流通過回路２
１ａ，２１ｂを流れる側流電流値を検出して定電流の制
御に供するようにしたが、各Ｌｉイオン電池１０ａ，１
０ｂを流れる充電電流値を検出して定電流の制御に供す
るように構成してもよい。

【００３０】また、各Ｌｉイオン電池１０ａ，１０ｂご
とにその充電状態の途中経過を表示するための表示手段
を設け、例えば各電流通過回路２１ａ，２１ｂにより検
出された側流電流値の値に応じて充電容量または満充電
までに要する時間を判定し、これを上記表示手段に表示
させるようにしてもよい。

【００３１】その他、同時に充電する二次電池の数や、
電流通過回路および定電流制御回路の回路構成、二次電
池の種類等についても、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施できる。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明では、互いに
直列に接続された複数の二次電池に対しそれぞれ定電流
定電圧充電方式により充電を行なう二次電池充電回路に
おいて、上記複数の二次電池に対し直列に定電流回路を
接続するとともに、上記複数の二次電池の各々に対し並
列に定電圧側流回路を接続している。そして、これらの
定電圧側流回路により、充電電圧が予め設定された電圧
値に達していない二次電池に対しては上記定電流回路の
出力電流をそのまま供給し、充電電圧が予め設定された
電圧値に達した二次電池に対しては、この二次電池に供
給される上記定電流回路の出力電流の一部を対応する定
電圧側流回路で側流するようにしている。

【００３３】したがって本発明によれば、１個の定電流
電源回路を用意するだけで複数の二次電池を同時に充電
することができ、これにより回路規模が小さくかつ安価
な二次電池充電回路を提供することができる。

【００３４】また他の本発明では、上記定電流回路およ
び複数の定電圧側流回路に加えて、電流値検出手段と、
電流制御手段とを設けている。そして、電流値検出手段
により上記複数の定電圧側流回路を側流する電流値をそ
れぞれ検出し、この側流電流値の検出結果に基づいて、
この側流電流値の増加に応じて上記定電流回路の出力電
流値を減少させるべく定電流回路を制御するようにして
いる。

【００３５】したがって本発明によれば、二次電池の充
電状態に応じた適切な電流を供給することができ、これ
により無駄な電流供給を防止して消費電力の低減を図る
ことができる二次電池充電回路を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるＬｉイオン二次電池
充電回路の構成を示す回路ブロック図。

【図２】図１に示した充電回路の充電動作を説明するた
めに使用する充電特性図。

【図３】図１に示した充電回路の定電流制御動作を説明
するために使用する電流特性図。

【図４】定電流定電圧充電方式による充電特性の一例を
示す図。

【図５】従来の充電回路の構成の一例を示す回路ブロッ
ク図。

【符号の説明】

１０ａ，１０ｂ…Ｌｉイオン電池 ２０…定電流回路 ２１ａ，２１ｂ…電流通過回路 ２２…定電流制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 正樹 東京都日野市旭が丘３丁目１番地の１ 東 芝エー・ブイ・イー株式会社日野事業所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに直列に接続された複数の二次電池
   に対しそれぞれ定電流定電圧充電方式により充電を行な
   う二次電池充電回路において、 前記複数の二次電池に対し定電流を供給するための定電
   流回路と、 前記複数の二次電池の各々に並列に接続された複数の定
   電圧側流回路とを具備し、 前記複数の定電圧側流回路の各々は、自己が並列接続さ
   れた二次電池の充電電圧が予め設定された電圧値に達す
   るまでは前記定電流回路の出力電流を当該二次電池に流
   し、一方二次電池の充電電圧が予め設定された電圧値に
   達したのちにはこの二次電池に流れる前記定電流回路の
   出力電流の一部を自己に側流させる機能を有することを
   特徴とする二次電池充電回路。
2. 【請求項２】 複数の定電圧側流回路を側流する電流値
   をそれぞれ検出するための電流値検出手段と、 この電流値検出手段により検出された側流電流値の増加
   に応じて前記定電流回路の出力電流値を減少させるため
   の電流制御手段とを具備したことを特徴とする請求項１
   に記載の二次電池充電回路。