JPH10191574A

JPH10191574A - 充電装置

Info

Publication number: JPH10191574A
Application number: JP8348624A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Kaneko; 正金子
Original assignee: INTEGURAN KK; Japan Tobacco Inc
Current assignee: INTEGURAN KK; Japan Tobacco Inc
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-07-21
Also published as: EP0851556A3; US5850136A; EP0851556A2

Abstract

(57)【要約】【課題】直列接続された複数の電池の各充電電圧を最
適化管理しながら各電池をバランス良く効率的に充電し
得る構成の簡単な充電装置を提供する。【解決手段】直列接続した複数の電池の両端間に接続
され、最大供給電流量で定電流動作する直流電源と、前
記各電池に並列接続されて一定量の電流をバイパス制御
する複数の充電制御回路とを備えている。前記各充電制
御回路を、電池に対して並列接続されて選択的に定電流
駆動されるＦＥＴと、安全充電電圧と最適充電電圧とを
閾値とするヒステリシス特性を有して前記電池の端子間
電圧を判定する比較器と、この比較器の出力に基づいて
前記電池の端子間電圧が上記安全充電電圧に達したとき
にＦＥＴをオン動作させ、前記電池の端子間電圧が上記
最適充電電圧より低下したときにＦＥＴをオフ動作させ
る駆動回路とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電池、例え
ばＬiイオン電池を直列接続した組電池を充電するに好
適な充電装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】近時、工業用ロボットや電気自動
車の動力源として、エネルギ効率の高いＮi-Ｃd電池や
Ｌi電池、更にはＮi-Ｈ電池等の、所謂イオン電池を用
いることが試みられている。この種のイオン電池は１単
位セル当たり４.０〜４.２Ｖの出力を有し、一般的には
複数個の電池（セル）を直列接続して用いられる。

【０００３】ところでイオン電池の電極を構成する電極
材料は、その過充電や過放電によって溶解して破損する
ので、その充電電圧を厳重に管理する必要がある。しか
も直列接続されたイオン電池間の充電容量に大きな差が
あると、その充電容量差が負荷となって全ての電池の充
電容量の低下を招く等の問題が生じる。これ故、特に複
数のイオン電池を直列に接続した状態で充電する場合、
各電池の特性のバラツキに依存することなく、全ての電
池を最適充電電圧まで充電する必要がある。

【０００４】さて特公平６−２８４９１号公報には、直
列接続された複数の電池の中の特定の電池だけが過放電
する状態を避けるべく、その自己放電電流に相当する細
流充電電流を各電池に定常的に供給しながら（充電しな
がら）、各電池にそれぞれ接続された充電調整装置（イ
ンピーダンス回路）にて上記充電電流を、その充電電圧
に応じてアナログ的に分流し、これによって各電池の充
電電圧を一定化する技術が開示される。

【０００５】しかしこの公報に開示の技術は、例えば３
００mＡ程度の僅かな充電電流をアナログ的にバイパス
制御するに過ぎない。この為、例えば電気自動車に搭載
される電池を充電する場合のように１０Ａ以上の大きな
充電電流を、その充電電圧に応じて分流制御しようとし
ても、上述した如くアナログ的に動作させるインピーダ
ンス回路ではその負荷損失が極めて大きくなり、実質的
にこれを実現することが甚だ困難となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
するべく、例えば特開平８−１９１８８公報には、直列
に接続された複数の電池にそれぞれバイパス回路を設
け、各電池の充電電圧の内の最も低い充電電圧と他の電
池の充電電圧との電圧差が所定値を越えたとき、上記他
の電池に接続されたバイパス回路を導通させてこれらの
電池に対する充電を停止させ、また上記電圧差が小さく
なったときに上記バイパス回路を遮断することでその電
池の充電を再開し、これによって各電池の充電電圧を一
定化する手法が開示される。

【０００７】しかしながら上記公報に示される技術にあ
っては、複数の電池間の充電電圧の差に従って各電池に
対する充電を停止制御（充電電流のバイパス制御）し、
充電電圧の最も低い電池に合わせながら充電を進めるこ
とになるので、その充電に時間が掛かると言う問題があ
る。しかも充電電圧の差に応じて充電電流のバイパス量
（バイパス電流量）を変える場合には、例えばバイパス
回路をＰＷＭ制御することが必要になる等、その構成が
複雑化すると言う問題が生じる。

【０００８】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、直列接続された複数の電池の各
端子間電圧を最適化管理しながら各電池をバランス良く
効率的に充電することのできる構成の簡単な充電装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る充電装置は、複数の電池を直列接続し
た組電池の両端間に接続され、規定された最大供給電流
量で定電流動作する直流電源と、前記各電池の両端間に
それぞれ接続されて前記直流電源から前記各電池に供給
される電流を一定量バイパス制御する複数の充電制御回
路とを具備したものであって、特に前記各充電制御回路
を、電池に対して並列に接続されて選択的に定電流駆動
され、前記電池に供給される電流中の一定の電流量を強
制的に引き込んでバイパスするＦＥＴ等のスイッチ素子
と、所定の基準電圧を生成する基準電圧源と、上記所定
の基準電圧に基づいて設定される前記電池の安全充電電
圧と最適充電電圧とを閾値とするヒステリシス特性を有
して前記電池の端子間電圧を判定する比較器と、この比
較器の出力に基づいて前記電池の端子間電圧が上記安全
充電電圧に達したときに前記スイッチ素子をオン動作さ
せて定電流駆動し、前記電池の端子間電圧が上記最適充
電電圧より低下したときに前記スイッチ素子をオフ動作
させる駆動回路とを備えて構成したことを特徴としてい
る。

【００１０】つまり複数の電池を直列接続した組電池の
両端間に、規定された最大供給電流量で定電流動作する
直流電源を接続することで、電池がその充電容量に応じ
た内部インピーダンス変化を生じるまで上記最大供給電
流量にて充電するようにしている。一方、充電容量の増
大に伴う内部インピーダンス変化を生じながら電池の端
子間電圧が安全充電電圧に到達した場合には、その電池
に接続されたスイッチ素子を定電流駆動することで、そ
の充電電流の一部を強制的にスイッチ素子側に引き込ん
で該電池に対する充電電流を一定量低減し、その充電電
流を安全充電電流領域まで垂下させる。また他の安全充
電電圧に到達していない電池に対しては上記スイッチ素
子にて強制的に引き込んだ電流分を戻すことで、そのと
きの最大充電電流を確保する。また上記スイッチ素子の
定電流駆動によって電池に対する充電電流が負となり、
換言すれば電池から電流が引き出されて放電が生じ、そ
の充電電圧（端子間電圧）が前記最適充電電圧から低下
した場合には、スイッチ素子をオフ動作させることでそ
の電池に対する充電を再開させ、これによって各電池の
内部インピーダンス変化に応じた最大充電電流にて効率
的に充電するようにしたことを特徴としている。

【００１１】特に請求項２に記載するように、各充電制
御回路においては、前記各電池に並列に作用して前記直
流電源からの印加電圧を分割する役割を担うことで、上
述した作用を効果的に果たすようにしたことを特徴とし
ている。また請求項３に記載するように、前記基準電圧
源においては充電制御回路に加わる電圧、具体的には直
流電源の出力電圧を複数の充電制御回路にて分圧した電
圧、或いは電池の端子間電圧から該電池の安全充電電圧
または最適充電電圧に相当する所定の基準電圧を生成す
るようにし、前記比較器においては前記電池の端子間電
圧を分圧して該電池の端子間電圧に相当する電圧を求
め、前記基準電圧に基づいて設定される前記電池の安全
充電電圧と最適充電電圧を閾値とするヒステリシス特性
の下で前記電池の端子間電圧を判定することを特徴とし
ている。つまり充電制御回路に加わる電圧の範囲内で、
電池の安全充電電圧および最適充電電圧と電池の端子間
電圧との比較を高精度に行い、その比較結果に基づいて
前記スイッチ素子の作動を制御することを特徴としてい
る。

【００１２】更に請求項４に記載の発明は、前記各充電
制御回路における前記スイッチ素子の電流ラインを、比
較器や駆動回路等の電源ラインとは独立させたことを特
徴としており、これによってスイッチ素子の作動状態に
影響されることなく電池の端子間電圧の変化に応じた高
精度な制御動作を保証するものとなっている。また請求
項５に記載の発明は、更に前記各充電制御回路に、前記
電池の過充電直前および過放電直前の状態を監視する異
常検出回路を設けることで、個々の電池が過充電および
過放電に至る前に速やかに対処し得るようにしたことを
特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る充電装置の詳細について説明する。図１
は、例えば４個のＬiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4を直列
接続した組電池の充電に用いられる充電装置の概略構成
図で、１はＤＣ-ＤＣコンバータ、或いはＡＣ-ＤＣコン
バータからなる直流電源である。この直流電源１は、基
本的には図２に示すように、予め規定された最大供給電
流値Ｉkで定電流動作し、その供給電流量が低下した状
態で定電圧動作する定電流・定電圧電源からなる。上記
最大供給電流値Ｉkは、Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4
の充放電特性に応じて設定されるもので、例えば７Ａと
して定められる。また上記定電圧動作時の出力電圧Ｖk
は、前記各Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4の最適充電電
圧Ｖstdの和、具体的にはＬiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ
4の最適充電電圧Ｖstdが４.１６Ｖである場合には、１
６.６Ｖ（≒４.１６Ｖ×４個）となるように設定され
る。

【００１４】しかして前記直流電源１には、前記Ｌiイ
オン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4にそれぞれ並列接続される４
つの充電制御回路２（２a,２b,２c,２d）が直列に接続
され、前記Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4からなる組電
池に対する充電装置が構成される。上記各充電制御回路
２（２a,２b,２c,２d）は、前記Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,
Ｂ3,Ｂ4に並列に作用して前記直流電源１から印加され
る電圧がＬiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4間にて分割され
るようにし、更に前記直流電源１から前記Ｌiイオン電
池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4に供給される電流を、後述するよう
に各Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4の端子間電圧に応じ
てそれぞれ一定量バイパス制御するものである。

【００１５】このような直流電源１および複数の充電制
御回路２（２a,２b,２c,２d）を具備した充電装置に対
し、その充電対象である上記組電池はコネクタ部３を介
して連結される。これによって組電池の両端間が直流電
源１に接続され、且つ組電池を構成する各Ｌiイオン電
池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4が前記各充電制御回路２（２a,２b,
２c,２d）にそれぞれ並列接続される。

【００１６】尚、ここでは４個のＬiイオン電池Ｂ1,Ｂ
2,Ｂ3,Ｂ4を充電する充電装置について説明するが、直
列接続された８個のイオン電池、更にはそれ以上の直列
接続されたイオン電池を充電する場合には、例えば図３
に示すように上記構成の充電装置を複数個直列に設ける
ようにすれば良い。即ち、直列に接続された４個のイオ
ン電池を１単位としながら、各イオン電池に対する充電
を制御するように構成すれば良い。

【００１７】さて前記各充電制御回路２は、概略的には
図４に示すようにコネクタ部３を介して前記組電池を構
成する電池Ｂ（Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4）の両端
間に並列接続されるスイッチ素子１１と、所定の基準電
圧を発生する基準電圧源１２と、前記電池Ｂの端子間電
圧と上記所定の基準電圧とを比較する比較器１３と、こ
の比較器１３の出力に従って前記スイッチ素子１１を選
択的に定電流駆動する駆動回路１４とを備えている。更
に各充電制御回路２は、前記電池Ｂの端子間電圧を検知
して該電池Ｂの過充電および過放電直前の状態（過充電
を示す異常高電圧，過放電を示す異常低電圧）を検出す
る異常検出回路１５とを備えて構成される。

【００１８】スイッチ素子１１は駆動回路１４により選
択的に定電流駆動され、オン動作によってその電流ライ
ン１１aに一定量の電流Ｉbを流すものであり、これによ
って前記イオン電池Ｂに供給される電流がスイッチ素子
１１を介して強制的に引き込まれる。このスイッチ素子
１１を介して一定量引き込む電流量（定電流量）Ｉbは
前記電池Ｂ（Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4）の充放電
特性に応じて、例えば前記最大供給電流値Ｉkの１／２
〜１／３程度、具体的には３Ａとして設定される。

【００１９】このように機能するスイッチ素子１１の作
動を前記駆動回路１４を介して制御する前記比較器１３
は所定のヒステリシス特性を有して前記Ｌiイオン電池
Ｂの端子間電圧を判定するものである。この比較器１３
のヒステリシス特性は、例えば前記基準電圧源１２にお
いて生成された前記Ｌiイオン電池Ｂの安全充電電圧Ｖm
axに相当する所定の基準電圧を１つの閾値とし、他方の
閾値を上記基準電圧に基づく内部回路特性として設定す
ることにより実現される。尚、この他方の閾値は、例え
ば前記Ｌiイオン電池Ｂの最適充電電圧Ｖstdに相当する
電圧として設定される。また比較器１３を２段構成され
た高利得増幅器にて実現し、上記安全充電電圧Ｖmaxと
最適充電電圧Ｖstd（Ｖmin）とをそれぞれ独立に与える
ようにしても良い。

【００２０】しかして比較器１３は、基本的には前記Ｌ
iイオン電池Ｂの端子間電圧Ｖbと前記安全充電電圧Ｖma
xと最適充電電圧Ｖstd（Ｖmin）とを比較する。そして
Ｌiイオン電池Ｂの端子間電圧Ｖbが、前記安全充電電圧
Ｖmaxに達したときにスイッチ素子１１をオン動作さ
せ、また上記Ｌiイオン電池Ｂの端子間電圧Ｖbが前記安
全充電電圧Ｖmaxよりも所定量だけ低い停止電圧Ｖminよ
りも低くなったとき、つまり最適充電電圧Ｖstdよりも
低下したときに前記スイッチ素子１１をオフ動作させる
ものとなっている。即ち、比較器１３は、Ｌiイオン電
池Ｂの特性に応じて設定される図５に示すようなヒステ
リシス特性の下で、電池Ｂの端子間電圧Ｖbと前記安全
充電電圧Ｖmaxおよび停止電圧Ｖminとを比較しており、
端子間電圧Ｖbが安全充電電圧Ｖmaxに達したときから停
止電圧Ｖminよりも低くなるまでの期間に亘って前記ス
イッチ素子１１を選択的にオン動作（導通）させるもの
となっている。

【００２１】尚、電池Ｂが上述したＬiイオン電池であ
る場合、その最適充電電圧Ｖstdが４.１６Ｖ程度である
ことから、例えば前記安全充電電圧Ｖmaxは４.２０Ｖに
設定される。また前記停止電圧Ｖminは、例えばその最
適充電電圧Ｖstd（４.１６Ｖ）として設定されるが、最
適充電電圧Ｖstdよりも僅かに低く設定しておくように
しても良い。また前記比較器１３は、実際的には後述す
るように、分圧回路にて前記電池Ｂの充電電圧Ｖbを分
圧して求められる該充電電圧Ｖbに相当する電圧ｖbと、
前記基準電圧源１２によって生成された前記安全充電電
圧Ｖmaxに相当する電圧ｖmaxとを比較するように構成さ
れる。

【００２２】一方、前記異常検出回路１５は前記電池Ｂ
の端子間電圧（充電電圧）Ｖbを、予め設定された異常
高電圧Ｖoverおよび異常低電圧Ｖunderとそれぞれ比較
し、上記充電電圧Ｖbがその電圧範囲を外れたときに異
常信号を発する。この異常信号の発生により、例えば前
記直流電源１が緊急遮断され、また異常メッセージの出
力等が行われる。上記異常高電圧Ｖoverおよび異常低電
圧Ｖunderは、Ｌiイオン電池の場合、例えば４.３３Ｖ
および２.７０Ｖとして設定される。

【００２３】図６は上述した如く構成される充電制御回
路２の具体的な回路構成例を示している。この回路例に
ついて簡単に説明すると、前記スイッチ素子１１は、例
えば１Ｖ程度の低電圧で動作可能な大電力用電界効果ト
ランジスタ、具体的には動作確認により選別されたＭＯ
Ｓ型のＦＥＴ（米国ＩＲ社製；型名IRFP-054）からな
る。このスイッチ素子（ＦＥＴ）のソース電極およびド
レイン電極は、専用ケーブルを介してコネクタ部３に接
続されて、その電流ライン１１aが形成されている。ま
たこの電流ライン１１aには、過大電流からＦＥＴを保
護するためのヒューズ１１bが直列に介装される。

【００２４】このＦＥＴを駆動する駆動回路１４は高利
得増幅器からなり、基準電圧源１２からその非反転入力
端子(＋)に与えられる基準電圧よりも高い電圧が、前記
比較器１３からその反転入力端子(−)に与えられたとき
に作動して前記ＦＥＴをオン動作させる。そしてその帰
還抵抗と前記ＦＴＥのソース電極側に直列に介装された
抵抗とにより、該ＦＥＴを定電流駆動するものとなって
いる。

【００２５】一方、基準電圧源１２は低消費電力型の定
電圧電源ＩＣからなり、この充電制御回路２に印加され
る駆動電源電圧を受けて所定の基準電圧、例えば前述し
た安全充電電圧Ｖmaxに相当する電圧ｖmaxとしての１.
２Ｖの基準電圧を生成している。この基準電圧は前記駆
動回路１４をなす高利得増幅器に与えられると共に、比
較器１３および異常検出回路１５にもそれぞれ与えられ
る。

【００２６】しかして前記比較器１３は高利得増幅器か
らなり、上記基準電圧ｖmax（１.２Ｖ）を非反転入力端
子(＋)に入力し、この基準電圧ｖmaxと前記停止電圧Ｖm
inに相当する電圧ｖminとを閾値とするヒステリシス特
性を実現している。そして比較器１３は、このヒステリ
シス特性の下で前述したＬiイオン電池Ｂの端子間電圧
Ｖbを判定するべく、該Ｌiイオン電池Ｂの端子間電圧Ｖ
bを専用の電圧センシングラインを介して検出し、これ
を可変抵抗器を備えた分圧回路１３aにて分圧して、そ
の分圧電圧を反転入力端子(−)に入力している。

【００２７】ちなみに前記Ｌiイオン電池の安全充電電
圧Ｖmaxが前述したように４.２Ｖに設定され、これに相
当する基準電圧ｖmaxとして前記基準電圧源１２が１.２
Ｖの電圧を生成していることから、上記分圧回路１３a
ではその電圧比に応じて前記電池Ｂの端子間電圧（充電
電圧）Ｖbを［１.２／４.２(＝２／７)］に分圧して出
力する如く、その分圧抵抗比が設定される。

【００２８】また電池Ｂの異常電圧を検出する異常検出
回路１５も同様に高利得増幅器からなる比較器により構
成される。但し、この異常検出回路１５は、電池Ｂの異
常高電圧Ｖoverと異常低電圧Ｖunderとをそれぞれ独立
に検出するべく２つの高利得増幅器（比較器）を備えて
いる。そして異常高電圧Ｖoverを検出する側の高利得増
幅器（比較器）では、前記基準電圧ｖmaxを非反転入力
端子(＋)に入力し、その反転入力端子(−)には分圧回路
１５aにて分圧された前記電池Ｂの端子間電圧（充電電
圧）Ｖbを入力している。また異常低電圧Ｖunderを検出
する側の高利得増幅器（比較器）では、前記基準電圧ｖ
maxを反転入力端子(−)に入力し、また非反転入力端子
(＋)には分圧回路１５bにて分圧された前記電池Ｂの端
子間電圧（充電電圧）Ｖbを入力している。

【００２９】ちなみに分圧回路１５aでは、前述したよ
うに４.３３Ｖとして設定される異常高電圧Ｖovrを検出
するべく、電池Ｂの端子間電圧（充電電圧）Ｖbを［１.
２／４.３３］に分圧して出力する如く、その分圧比が
設定されている。また分圧回路１５bでは２.７０Ｖとし
て設定される異常低電圧Ｖbelを検出するべく、電池Ｂ
の端子間電圧（充電電圧）Ｖbを［１.２／２.７］に分
圧して出力する如く、その分圧比が設定されている。

【００３０】このように構成された異常検出回路１５に
て検出された異常検出信号、つまり２つの高利得増幅器
（比較器）の出力はダイオードを介して論理和（ＯＲ）
処理された後、フォトカプラ１５cを介して図７に示す
如く構成される異常処理回路に出力される。この異常処
理回路については後述する。次に図８乃至図１５を参照
して上述した充電装置の動作について説明する。

【００３１】尚、本装置の充電制御作用を明確にするべ
く、組電池をなす４つのＬiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4
を、一旦、最適充電電圧Ｖstdに均一に充電した後、各
電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4を個別に放電させて故意にその充
電残容量を異ならせて初期状態を設定した。各電池のＢ
1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4の放電時間（放電量）は、放電電流を３
０ＡとしてＬiイオン電池Ｂ1 … ５０分（２５.０Ａｈ）Ｌiイオン電池Ｂ2 … １０分（６.０Ａｈ）Ｌiイオン電池Ｂ3 … ３５分（１７.５Ａｈ）Ｌiイオン電池Ｂ4 … ２０分（１０.０Ａｈ）とした。

【００３２】またここでは前記各Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ
2,Ｂ3,Ｂ4に流れる電流をＩ1,Ｉ2,Ｉ3,Ｉ4とし、各充電
制御回路２（２a,２b,２c,２d）側から上記Ｌiイオン電
池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4の各接続点側に流れる電流をＩ5,Ｉ
6,Ｉ7（プラス側）として説明する。図８は充電時にお
ける前述した各電流Ｉ1,Ｉ2,〜,Ｉ7の時間的な変化を相
互に対比して示しており、図９はこれを分解して示して
いる。また図１０乃至図１５は充電過程における各タイ
ミングでの、電流の流れる様子をそれぞれ模式的に示し
ている。

【００３３】直流電源１を作動させて組電池に対する電
流の供給を開始すると（タイミングＴ１）、前記各Ｌi
イオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4は、前述したようにそれぞ
れ放電させた状態、即ち、完全充電（満充電）状態では
ないのでその内部インピーダンスが低くなっている。こ
れ故、直流電源１を作動をさせると、図１０に示すよう
に該直流電源１の最大供給電流ＩkがそのままＬiイオン
電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4に流れ、充電電流Ｉ1,Ｉ2,Ｉ3,Ｉ4
として各Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4を充電する。こ
のとき各Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4には高インピー
ダンス状態の充電制御回路２a,２b,２c,２dがそれぞれ
並列に接続されているので、各Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,
Ｂ3,Ｂ4の端子間には、直流電源１からの印加電圧をほ
ぼ等分割した電圧が加わった状態となっている。

【００３４】しかして充電時間の経過に伴い、或るＬi
イオン電池Ｂ、この場合には初期時における充電残容量
が一番高かった２段目のＬiイオン電池Ｂ2の充電容量が
満充電に近付いてその充電容量が大きくなると、これに
伴ってその内部インピーダンスが高くなる。すると直流
電源１から供給される電流Ｉが減少し始め、また直流電
源１は定電圧動作するようになる。

【００３５】このとき、逸早く満充電に近付いた上記２
段目のＬiイオン電池Ｂ2の内部インピーダンスだけが高
くなるので、その端子間電圧Ｖb2が他のＬiイオン電池
Ｂ1,Ｂ3,Ｂ4の端子間電圧Ｖb1,Ｖb3,Ｖb4よりも高くな
る。そして２段目のＬiイオン電池Ｂ2の端子間電圧Ｖb2
が前述した安全充電電圧Ｖmaxに達すると（タイミング
Ｔ２）、該電池Ｂ2に並列接続されている充電制御回路
２bのスイッチ素子１１が導通駆動（オン動作）され
る。

【００３６】すると充電制御回路２bのスイッチ素子１
１は、前述したように定電流駆動されることから、図１
１に示すようにこの充電制御回路２bを介して組電池側
から一定量（３Ａ）のバイバス電流Ｉbが強制的に引き
込まれることになる。このとき、他の充電制御回路２a,
２c,２dのスイッチ素子１１は共にオフ状態にあるの
で、１段目と２段目のＬiイオン電池Ｂ1,Ｂ2の接続点
（２段目のＬiイオン電池Ｂ2の正極側）から、上記の如
くオン動作した充電制御回路２bの正極側に向けて電流
Ｉ5（マイナス）が流れ、同時に上記充電制御回路２bの
負極側から２段目と３段目のＬiイオン電池Ｂ2,Ｂ3の接
続点（２段目のＬiイオン電池Ｂ2の負極側）に向けて電
流Ｉ6（プラス）が流れる。この結果、２段目のＬiイオ
ン電池Ｂ2に供給されていた充電電流Ｉが上記バイパス
電流Ｉb分だけ低減され、該電池Ｂ2に流れる電流Ｉ2は
［Ｉ−Ｉb］と垂下する。そして２段目のＬiイオン電池
Ｂ2の充電電流量Ｉ2が小さく押さえられ、またその端子
間電圧Ｖb2も略上記安全充電電圧Ｖmaxに押さえられる
ことになる。

【００３７】尚、この際、充電制御回路２bのオン動作
により、該充電制御回路２bの内部インピーダンス（Ｖm
ax／Ｉb＝４.２Ｖ／３Ａ＝１.４Ω）が２段目のＬiイオ
ン電池Ｂ2に並列に作用するので、２段目のＬiイオン電
池Ｂ2の両端間の見掛け上のインピーダンスが若干減少
する。この結果、そのインピーダンスの減少分、直流電
源１から供給される電流、つまり各Ｌiイオン電池Ｂ1,
Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4に流れる電流Ｉ1,Ｉ2,Ｉ3,Ｉ4が僅かに増え
る。

【００３８】この状態で各Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,
Ｂ4に対する充電が進められると、その充電容量が増大
するに従って各Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4の内部イ
ンピーダンスが高くなる。特に２番目に充電残容量が大
きかった４段目のＬiイオン電池Ｂ4が満充電に近付くの
で、その内部インピーダンスが次第に増大する。この影
響を受けて各Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4に流れる電
流Ｉ1,Ｉ2,Ｉ3,Ｉ4は漸減する。

【００３９】さてＬiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4に対す
る充電が進んで４段目のＬiイオン電池Ｂ4が満充電に近
付くと、その内部インピーダンスの増大に伴って該４段
目のＬiイオン電池Ｂ4の端子間電圧Ｖb4が高くなる。そ
してこの４段目のＬiイオン電池Ｂ4の端子間電圧Ｖb4が
安全充電電圧Ｖmaxに達すると（タイミングＴ３）、該
電池Ｂ4に並列接続されている充電制御回路２dのスイッ
チ素子１１が導通駆動（オン動作）される。この結果、
図１２に示すように、充電制御回路２dのスイッチ素子
１１が一定量（３Ａ）のバイバス電流Ｉbを強制的に引
き込む。このときその上段の３段目の充電制御回路２c
がオフ状態であるので、３段目と４段目のＬiイオン電
池Ｂ3,Ｂ4の接続点から充電制御回路２dの正極側に向け
て電流Ｉ7（マイナス）が流れる。そして４段目のＬiイ
オン電池Ｂ4に供給されていた充電電流Ｉが上記バイパ
ス電流Ｉb分だけ低減されることになり、該電池Ｂ4に流
れる電流Ｉ4は［Ｉ−Ｉb］と垂下する。また４段目のＬ
iイオン電池Ｂ4の端子間電圧Ｖb4は、大略上記安全充電
電圧Ｖmaxに押さえられる。

【００４０】このとき、充電制御回路２dのオン動作に
より、該充電制御回路２dの内部インピーダンスが４段
目のＬiイオン電池Ｂ4に並列に作用し、Ｌiイオン電池
Ｂ4の両端間の見掛け上のインピーダンスが低下する。
しかもこの時点においては、１段目および３段目のＬi
イオン電池Ｂ1,Ｂ3は未だ充電不足の状態であるので、
その内部インピーダンスが低い状態にある。この結果、
タイミングＴ3に示すようにそのインピーダンスが低く
なった分、直流電源１から供給される電流Ｉ、つまり各
Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4に流れる電流Ｉ1,Ｉ2,Ｉ
3,Ｉ4が或る程度大きく増大する。そしてこの状態で各
Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4に対する充電が引き続い
て行われることになる。

【００４１】またこのとき、２段目および４段目のＬi
イオン電池Ｂ2,Ｂ4の端子間電圧Ｖb2,Ｖb4が前述したよ
うにそれぞれ安全充電電圧Ｖmaxに押さえられているの
で、前記直流電源１から印加される定電圧Ｖk（１６.６
Ｖ）の内、残された電圧分（Ｖk−２Ｖmax）は、未だ充
電不足の状態にあり、内部インピーダンスの低い１段目
および３段目のＬiイオン電池Ｂ1,Ｂ3の両端間に配分さ
れて加わる。従ってこれらのＬiイオン電池Ｂ1,Ｂ3の端
子間電圧Ｖb1,Ｖb3は低く押さえられた状態にある。

【００４２】ところでこのような状態で充電が続き、１
段目および３段目のＬiイオン電池Ｂ1,Ｂ3の充電容量が
次第に増し、特に３番目に充電残容量の大きかった３段
目のＬiイオン電池Ｂ3が満充電に近付いてその内部イン
ピーダンスが大きくなると、直流電源１から供給される
電流Ｉ（Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4の各電流Ｉ1,Ｉ
2,Ｉ3,Ｉ4）が徐々に少なくなる。そして図８および図
９に示すように２段目および４段目のＬiイオン電池Ｂ
2,Ｂ4の電流Ｉ2,Ｉ4が負の領域に入り込む。

【００４３】即ち、直流電源１から供給される電流Ｉが
少なくなるにも拘わらず、Ｌiイオン電池Ｂ2に対して並
列に作用する充電制御回路２bが一定のバイパス電流Ｉb
を強制的に引き込み続けるので、Ｌiイオン電池Ｂ1から
の電流Ｉ1に対する不足分がＬiイオン電池Ｂ2から補わ
れるようになる。つまりＬiイオン電池Ｂ2から電流Ｉ2
（＝Ｉb−Ｉ）が取り出されることになり、Ｌiイオン電
池Ｂ2が放電する。また同様に充電制御回路２dも一定の
バイパス電流Ｉbを強制的に引き込み続けるので、４段
目のＬiイオン電池Ｂ4からも不足電流分が取り出される
ことになり、その放電が行われる。

【００４４】するとその放電によってＬiイオン電池Ｂ
2,Ｂ4の充電電圧（端子間電圧）Ｖb2,Ｖb4が徐々に低下
する。ところが前述したように２段目のＬiイオン電池
Ｂ2の方が先にほぼ満充電に到達した状態にあるので、
その電池特性に依存して４段目のＬiイオン電池Ｂ4に比
較して放電による電圧変動（電圧降下）が大きく生じ
る。この為、Ｌiイオン電池Ｂ2の端子間電圧（充電電
圧）Ｖb2がＬiイオン電池Ｂ4の端子間電圧Ｖb4よりも逸
早く、前述した比較器１３のヒステリシス特性によって
決定される前記停止電圧Ｖminよりも低くなる。この結
果、充電制御回路２bのスイッチ素子１１がオフ動作し
てそのバイパス電流Ｉbの強制的な引き込みが中止され
る（タイミングＴ４）。このスイッチ素子１１のオフ動
作に伴って前述した電流Ｉ5,Ｉ6が零(０)となり、図１
３に示すように１段目のＬiイオン電池Ｂ1に流れていた
電流Ｉ1がそのままＬiイオン電池Ｂ2に流れ込むように
なる。従ってＬiイオン電池Ｂ2は再度、電流Ｉ2（＝
Ｉ）により充電されることになる。

【００４５】しかしＬiイオン電池Ｂ4にあっては、前記
Ｌiイオン電池Ｂ2に比較してその充電容量が少ないの
で、その放電による充電電圧の変動が少なく、充電制御
回路２bのスイッチ素子１１のオン状態がそのまま継続
する。従って４段目のＬiイオン電池Ｂ4は微小電流での
放電を継続することになる。この際、充電制御回路２b
のオフ動作によってそのスイッチ素子１１がＬiイオン
電池Ｂ2から切り離されるので、Ｌiイオン電池Ｂ2に対
して並列に作用していた上記スイッチ素子１１のインピ
ーダンスがなくなった分、Ｌiイオン電池Ｂ2の両端間の
見掛け上のインピーダンスが若干高くなる。この結果、
直流電源１から供給される電流Ｉ（Ｌiイオン電池Ｂ1,
Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4に流れる電流Ｉ1,Ｉ2,Ｉ3,Ｉ4）が若干低下
する。またＬiイオン電池Ｂ2の端子間電圧Ｖb2は、その
充電の再開によって前述した最適充電電圧Ｖstdまで上
昇することになる。

【００４６】さて上述したようにして２段目のＬiイオ
ン電池Ｂ2の充電が再開されると、これによって再び該
Ｌiイオン電池Ｂ2の充電容量が増え、その内部インピー
ダンスが高くなって端子間電圧Ｖb2も次第に高くなる。
そしてＬiイオン電池Ｂ2の端子間電圧Ｖb2が再び前記安
全充電電圧Ｖmaxに達すると（タイミングＴ５）、これ
によって充電制御回路２bのスイッチ素子１１が再びオ
ン動作し、一定の電流Ｉbが引き込まれる。同時に図１
２に示すように前述した電流Ｉ5,Ｉ6が流れる。

【００４７】しかしこの場合、既に直流電源１から供給
される電流Ｉが低減しているので、２段目のＬiイオン
電池Ｂ2からの放電が直ぐに始まり、比較的短時間の内
にＬiイオン電池Ｂ2の端子間電圧Ｖb2が低下する。また
前述した４段目のＬiイオン電池Ｂ4の放電も進行してい
ることから、その端子間電圧Ｖb4も低下している。この
結果、充電開始から或る程度の時間が経過して、前述し
た２段目および４段目のＬiイオン電池Ｂ2,Ｂ4のみなら
ず、１段目および３段目のＬiイオン電池Ｂ1,Ｂ3が満充
電状態に近付いている状態では、前記２段目および４段
目のＬiイオン電池Ｂ2,Ｂ4は、スイッチ素子１１のオン
・オフ動作に伴う充放電を繰り返しながら満充電状態を
維持する。そして、例えばタイミングＴ６においてその
放電によりＬiイオン電池Ｂ2,Ｂ4の端子間電圧Ｖb2,Ｖb
4が共に停止電圧Ｖminよりも低下すると、充電制御回路
２b,２dの各スイッチ素子１１が共にオフ動作し、図１
０に示すように全ての充電制御回路２（２a,２b,２c,２
d）の電流引き込みが停止する。

【００４８】尚、このように全てのＬiイオン電池Ｂ1,
Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4が満充電状態に至るまでには、例えば３段
目のＬiイオン電池Ｂ3の端子間電圧Ｖb3が上昇し、図１
４に示すように充電制御回路２cのスイッチ素子１１が
オン動作して、Ｌiイオン電池Ｂ3に流れる電流Ｉ3を引
き込むこともある。これらの充電制御回路２（２a,２b,
２c,２d）の各動作は前記Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ
4の充電状態に応じて変化するが、最終的には満充電状
態に達したＬiイオン電池Ｂの放電作用によってその端
子間電圧Ｖbが低下し、一時的に前記停止電圧Ｖminを下
回るので、全ての充電制御回路２（２a,２b,２c,２d）
のスイッチ素子１１がオフ動作することになる。

【００４９】このとき、各Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,
Ｂ4はそれぞれ満充電された状態となり、その内部イン
ピーダンスもほぼ等しくなる。従ってこれらのＬiイオ
ン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4の端子間電圧Ｖbは、前記直流電
源１から印加される電圧Ｖkをほぼ等分割した電圧、つ
まり最適充電電圧Ｖstdに落ち着く。そしてこの状態
で、直流電源１から微少な電流Ｉが供給され続ける。こ
の微少な供給電流Ｉは、丁度、各Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ
2,Ｂ3,Ｂ4の自己放電電流に相当するものである。従っ
て上記微少な供給電流Ｉによって各Ｌiイオン電池Ｂ1,
Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4が、所謂だめ押し的に充電され、その自己
放電が防止されることになる。

【００５０】尚、充電完了したＬiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,
Ｂ3,Ｂ4に対する微少な充電電流Ｉの供給を長時間に亘
って継続させても、それ以上、その充電容量を高めるこ
とはできず、却って過充電等の虞が生じるので、或るタ
イミングＴ７にて充電電流Ｉの供給を停止するようにす
れば良い。この充電電流Ｉの供給の停止タイミングにつ
いては、後述するようにタイマー管理することが望まし
い。

【００５１】以上が本発明の実施形態に係る充電装置の
基本的な動作の形態である。この基本動作を要約すれ
ば、Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4にそれぞれ並列に設
けられた充電制御回路２a,２b,２c,２dは、上記各Ｌiイ
オン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4の端子間電圧Ｖbに応じて、該
Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4にそれぞれ流れる電流Ｉ
1,Ｉ2,Ｉ3,Ｉ4を選択的に一定量だけ強制的に引き込む
ものとなっている。従って充電開始時に前記各Ｌiイオ
ン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4の充電容量にバラツキがあって
も、その充電時における充電容量の増大に伴う内部イン
ピーダンスの変化、ひいては端子間電圧Ｖbの変化を利
用して、満充電状態に近付いたＬiイオン電池Ｂから一
定量の電流を引き出すので、その充電状態に応じて放電
させながら各Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4を効率的に
充電することができる。

【００５２】特に直流電源１から印加される電圧Ｖk
を、各Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4にて分圧しなが
ら、その端子間電圧Ｖbを最適充電電圧Ｖstdに揃えるこ
とで、その充電容量をそれぞれ満充電状態に導くので充
電効率が高く、短時間に充電を完了し得る。ちなみに満
充電に至った電池が検出される都度、その直流電源を制
御して供給電流量を減らすようにすると、未充電状態に
ある電池に対する充電時間が長くなる。また前述した公
報に示されるように、充電電圧の大きい電池に対する充
電電流をバイパスするようにすると、その電池が未充電
状態であっても充電電流が減らされることになるので、
やはり満充電に至るまでの充電所要時間が長くなる。

【００５３】この点、本装置によれば、電池が満充電状
態に近付くまで一気に充電した後、その電池に対する充
電電流を減らし、或いは放電させながら未充電状態にあ
る電池に対する最大充電電流を確保するので、全体的な
充電時間が長くなることがない。従って充電開始時にお
ける電池の充電容量に応じた最短時間で、効率的に充電
を行うことができる。

【００５４】ところで前述した如く異常検出回路１５で
検出される異常高電圧、或いは異常低電圧は、図７に示
す如く構成された異常処理回路に導かれる。この異常処
理回路は、基本的には本装置の動作状態をモニタリング
して、その状態を表示すると共に、異常検出時には前記
直流電源１の作動を緊急停止させるものである。この異
常処理回路について簡単に説明すると、前記充電制御回
路２a,２b,２c,２dの各異常検出回路１５で検出された
異常高電圧、或いは異常低電圧を示す異常信号は、ワイ
ヤード・オア（論理和）処理されてバッファ（インバー
タ回路）２１に取り込まれる。このバッファ２１は、フ
ォトカプラ２２aを介して異常電圧の発生を示す発光ダ
イオード２３を駆動する如く構成されている。

【００５５】また前記Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4に
は、その温度上昇を検出してオフ動作する常閉型の温度
センサ４a,４b,４c,４dがそれぞれ取り付けられてい
る。これらの温度センサ４a,４b,４c,４dは直列接続さ
れたもので、異常処理回路のバッファ（インバータ回
路）２４はその端子間電圧を検出している。このバッフ
ァ２４は、Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4の温度上昇に
伴って温度センサ４a,４b,４c,４dの１つがオフ動作し
たとき、これを検出して温度上昇表示用の発光ダイオー
ド２５を発光駆動する。この発光ダイオード２５の駆動
はフォトカプラ２２bを介して行われる。

【００５６】また異常処理回路に組み込まれたタイマー
２６は、前記直流電源１の作動によってトリガされ、予
めプリセットされた充電管理時間を計測する。このタイ
マー２６の出力を受けて前記Ｌiイオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ
3,Ｂ4の冷却用のファンモータ２７が駆動され、またイ
ンバータ２８を介して充電中を示す発光ダイオード２９
が発光駆動される。尚、上記インバータ２８の出力端に
はフォトカプラ２２cを介して充電完了を示す発光ダイ
オード３０が接続されており、前記充電中を示す発光ダ
イオード２９と相反的に発光駆動されるようになってい
る。

【００５７】更にこの異常処理回路には、過電流状態を
示す発光ダイオード３１が組み込まれている。この発光
ダイオード３１はフォトカプラ２２dを介して、前記直
流電源１に組み込まれた電流制限スイッチ（図示せず）
の補助接点３２の導通によって発光駆動される。そして
前記発光ダイオード２３,２５,３０,３１の発光駆動を
伴う異常状態の検出時には、該発光ダイオード２３,２
５,３０,３１の発光状態が前記フォトカプラ２２a,２２
b,２２c,２２dを介して検出され、その出力にて前記直
流電源１の作動が緊急停止されるようになっている。

【００５８】尚、このようにして検出される充電状態の
異常については、例えば異常検出信号として外部出力す
ることも勿論可能である。かくしてこのような異常処理
回路を備えた充電装置によれば、組電池を構成するＬi
イオン電池Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4の充電状態を監視しながら
その充電を進めることができるので、異常状態の発生に
速やかに対処することが可能となる等の効果が奏せられ
る。

【００５９】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものではない。例えばＬiイオン電池の直列接続数を２
個或いは３個としたり、逆に更に増やすことも可能であ
る。またＬiイオン電池等の非水系電池に限らず、鉛蓄
電池等の水系電池を充電する場合にも同様に適用可能で
ある。更には、前述した実施形態に示した最大供給電流
Ｉkや、スイッチ素子１１によるバイパス電流Ｉb、また
スイッチ素子１１を選択的に駆動する為の安全充電電圧
Ｖmaxや停止電圧Ｖmin等については、充電対象とする電
池の特性に応じて定めれば良いものである。要はその要
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができ
る。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の電池を直列接続した組電池の両端間に、規定された
最大供給電流量で定電流動作する直流電源を接続するこ
とで、電池がその充電容量に応じた内部インピーダンス
変化を生じるまで上記最大供給電流量にて充電するよう
にし、充電容量の増大に伴う内部インピーダンスの変化
によって電池の端子間電圧が安全充電電圧に到達した場
合には、その電池に接続されたスイッチ素子を定電流駆
動することで、該電池に対する充電電流を一定量低減
し、その充電電流を安全充電電流領域まで垂下させ、ま
た他の安全充電電圧に到達していない電池に対しては上
記スイッチ素子にて強制的に引き込んだ電流分を戻すこ
とで、そのときの最大充電電流を確保している。そして
上記スイッチ素子の定電流駆動によって電池に対する充
電電流が負となって放電が生じ、その端子間電圧が低下
した場合には、スイッチ素子をオフ動作させることでそ
の電池に対する充電を再開させるものとなっている。

【００６１】従って本発明によれば、各電池の充電容量
の変化に応じた端子間電圧の変化を利用して、満充電に
近付いた電池に流れる電流を一定量強制的に引き込み、
適宜充放電させながら、他の未充電状態にある電池を常
に最大充電電流にて効率的に充電するので、各電池をバ
ランス良く最適充電電圧に充電し、しかもその充電効率
を高めることができる。しかもその構成が比較的簡単で
あり、充電制御精度も十分に高くすることができる等の
多大なる効果が奏せられる。

【００６２】また請求項２に記載するように充電制御回
路に加わる電圧の範囲内で、電池の安全充電電圧および
最適充電電圧と電池の端子間電圧との比較を高精度に行
うので、充電制御回路から独立した電源装置を用いるこ
となく、スイッチ素子の作動を制御することができ、そ
の構成の簡素化を図ることができる。更に請求項３に記
載の発明によれば、前記各充電制御回路における前記ス
イッチ素子の電流ラインを、比較器や駆動回路等の電源
ラインとは独立させているので、スイッチ素子の作動状
態に影響されることなく電池の端子間電圧の変化に応じ
た高精度な制御動作を保証し得る。また請求項４に記載
の発明によれば、更に前記各充電制御回路に前記電池の
過充電および過放電を監視する異常検出回路を設け手い
るので、個々の電池の過充電および過放電等の異常状態
の発生を簡単にモニタリングし、その異常に速やかに対
処することができる等の実用上多大なる効果が奏せられ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る充電装置の概略構成
図。

【図２】実施形態に係る充電装置で用いられる直流電源
の動作特性を示す図。

【図３】実施形態に係る充電装置を複数個用いて多数の
電池を充電する場合の接続構造を示す図。

【図４】図１に示す充電装置における充電制御回路の概
略構成図。

【図５】図４に示す充電制御回路における比較器のヒス
テリシス特性を示す図。

【図６】図１に示す充電装置における充電制御回路の具
体的な構成例を示す図。

【図７】図１に示す充電装置に組み込まれる異常処理回
路の構成例を示す図。

【図８】図１に示す充電装置による組電池の充電時にお
ける各部の電流の変化を対比して示す図。

【図９】図１に示す充電装置による組電池の充電時にお
ける各部の電流の変化を、電流成分毎に分解して示す
図。

【図１０】組電池を構成する複数の電池と充電制御回路
との間に形成される電流路の第１の形態を模式的に示す
図。

【図１１】組電池を構成する複数の電池と充電制御回路
との間に形成される電流路の第２の形態を模式的に示す
図。

【図１２】組電池を構成する複数の電池と充電制御回路
との間に形成される電流路の第３の形態を模式的に示す
図。

【図１３】組電池を構成する複数の電池と充電制御回路
との間に形成される電流路の第４の形態を模式的に示す
図。

【図１４】組電池を構成する複数の電池と充電制御回路
との間に形成される電流路の第５の形態を模式的に示す
図。

【符号の説明】

Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4 Ｌiイオン電池１直流電源２（２a,２b,２c,２d）充電制御回路３コネクタ部１１スイッチ素子１２基準電圧源１３比較器１４駆動回路１５異常検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電池を直列接続した組電池の両端
間に接続され、規定された最大供給電流量で定電流動作
する直流電源と、前記各電池の両端間にそれぞれ接続さ
れて前記直流電源から前記各電池に供給される電流を一
定量バイパス制御する複数の充電制御回路とを具備し、前記各充電制御回路は、電池に対して並列に接続され、
選択的に定電流駆動されて一定量の電流を流すスイッチ
素子と、所定の基準電圧を生成する基準電圧源と、上記
所定の基準電圧に基づいて設定される前記電池の安全充
電電圧と最適充電電圧とを閾値とするヒステリシス特性
を有して前記電池の端子間電圧を判定する比較器と、こ
の比較器の出力に基づいて前記電池の端子間電圧が上記
安全充電電圧に達したときに前記スイッチ素子をオン動
作させて定電流駆動し、前記電池の端子間電圧が上記最
適充電電圧よりも低下したときに前記スイッチ素子をオ
フ動作させる駆動回路とを備えたことを特徴とする充電
装置。
【請求項２】前記各充電制御回路は、前記各電池に並
列に作用して前記直流電源からの印加電圧を分割する役
割を担うことを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】前記基準電圧源は、充電制御回路の印加
電圧から電池の安全充電電圧または最適充電電圧に相当
する所定の基準電圧を生成するものであって、前記比較器は、前記電池の端子間電圧を分圧して該電池
の端子間電圧に相当する電圧を求め、この電圧と前記基
準電圧とを比較することを特徴とする請求項１に記載の
充電装置。
【請求項４】前記各充電制御回路は、前記スイッチ素
子の電流ラインと前記電池の端子間電圧検出ラインとを
独立に備えていることを特徴とする請求項１に記載の充
電装置。
【請求項５】前記各充電制御回路は、前記電池の過充
電直前および過放電直前を監視する異常検出回路を備え
ていることを特徴とする請求項１に記載の充電装置。