JPH10257681A - 充電装置及び充電方法、並びに2次電池装置 - Google Patents

充電装置及び充電方法、並びに2次電池装置

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JPH10257681A
JPH10257681A JP9059465A JP5946597A JPH10257681A JP H10257681 A JPH10257681 A JP H10257681A JP 9059465 A JP9059465 A JP 9059465A JP 5946597 A JP5946597 A JP 5946597A JP H10257681 A JPH10257681 A JP H10257681A
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JP
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charging
battery
switch
smoothing capacitor
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JP9059465A
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Tamiji Nagai
Kuniharu Suzuki
Toshitaka Takei
敏孝 丈井
民次 永井
邦治 鈴木
Original Assignee
Sony Corp
ソニー株式会社
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    • H02J2207/20Charging or discharging characterised by the power electronics converter

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、充電装置及び充電方法、並びに2次
電池装置において、平滑コンデンサをより小型化し得る
ようにする。 【解決手段】2次電池に比して高インピーダンスを有す
る平滑コンデンサを設けると共に、直流電圧を入力して
所定の一定電圧で2次電池に供給する充電制御手段と、
充電制御手段に並列接続したスイツチ手段と、2次電池
の端子電圧を検出した結果に応じて制御信号を送出して
スイツチ手段を開閉し、端子電圧が所定の充電基準電圧
の上限未満である場合はスイツチ手段を介して2次電池
に直流電圧を与え、上限に達した場合は充電制御手段を
介して2次電池に直流電圧を与える切換え制御手段とを
設ける。充電基準電圧の上限に達した後の期間だけ一定
電圧を維持する充電制御を行うようにしたことにより、
充電基準電圧の上限に到達する以前及び以後で、脈動成
分の増加をほぼ無視し得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。
【0002】発明の属する技術分野 従来の技術(図8) 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 発明の実施の形態 (1)第1実施例(図1〜図3) (2)第2実施例(図4及び図5) (3)第3実施例(図6及び図7) (4)他の実施例 発明の効果
【0003】
【発明の属する技術分野】本発明は充電装置及び充電方
法、並びに2次電池装置に関し、例えば交流電源から与
えられる電力を用いて2次電池に充電を施す充電装置及
び充電方法、並びに2次電池装置に適用して好適なもの
である。
【0004】
【従来の技術】近年、ヘツドホンステレオ、カメラ一体
型VTR、移動通信端末装置等を小型化した携帯用小型
電子機器の需要が拡大している。こうした小型電子機器
では高容量の2次電池を電源として用いており、当該2
次電池の電力が低下した場合、所定の充電装置を用いて
2次電池に充電電流を供給することにより充電し得るよ
うになされている。
【0005】図8において、1は全体として充電装置を
示し、交流電源2から得られる電力を用いて、2次電池
5に充電を行うようになされている。すなわち充電装置
1は、交流電源2から与えられる交流電力をトランス3
に入力する。1次コイルL1及び2次コイルL2からな
るトランス3は、当該1次コイルL1と2次コイルL2
の巻き数比に応じて、与えられた交流電力の電圧を所望
電圧に分圧して送出する。また充電装置1は、こうして
得られた所望電圧の交流電力を、ダイオードD1を用い
た整流化及びコンデンサC1を用いた平滑化により、直
流電力に変換する。さらに充電装置1は、こうして得ら
れた直流電力に、充電制御部4によつて定電流/定電圧
処理を施すことにより、所定の充電基準電圧又は充電基
準電流とする。充電装置1は、このようにして得られた
安定な直流電力を用いて2次電池5を充電する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述の構成で
なる充電装置1においては、ダイオードD1によつて交
流電圧を整流して直流電圧を抽出すると共にコンデンサ
C1によつて当該直流電圧から脈動成分を除去し、得ら
れた直流電圧を供給して2次電池5に充電を行う。しか
し、高容量の2次電池を電源電力として用いる場合に
は、充電時に2次電池に供給する充電電流も大電流が必
要となつており、こうした充電電流を平滑化するコンデ
ンサC1も大容量のものが要求される。
【0007】ところが、コンデンサは一般に容量の大き
さに比例して、その外形寸法も大型となる傾向にある。
したがつて、こうした大容量のコンデンサC1を有する
充電装置においては、コンデンサC1の収納容積を確保
しなければならないため、小型化が困難な問題となつて
いる。また、このように充電電流が大電流であるため、
コンデンサC1に生じる発熱も問題となる。
【0008】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、平滑コンデンサをより小型化し得る充電装置及び充
電方法、並びに2次電池装置を提案しようとするもので
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、2次電池が有するインピーダンス
に比して高インピーダンスを有し、整流ダイオードが出
力する直流電圧を平滑化する平滑コンデンサと、平滑コ
ンデンサが出力する直流電圧を入力して所定の一定電圧
で2次電池に供給する充電制御手段と、充電制御手段に
並列接続して設けられ、制御信号に応じて開閉状態が切
り換わるスイツチ手段と、2次電池の端子電圧を検出す
る検出手段と、検出手段の検出結果に応じて制御信号を
送出し、端子電圧が所定の充電基準電圧の上限未満であ
る場合はスイツチ手段を閉状態に切り換えて当該スイツ
チ手段を介して2次電池に直流電圧を与え、端子電圧が
所定の充電基準電圧の上限に達した場合はスイツチ手段
を開状態に切り換えて充電制御手段を介して2次電池に
直流電圧を与える切換え制御手段とを設ける。
【0010】端子電圧が所定の充電基準電圧の上限未満
である期間は直接2次電池に直流電圧を与え、端子電圧
が所定の充電基準電圧の上限に達した後の期間だけ一定
電圧を維持する充電制御を行うようにしたことにより、
充電基準電圧の上限に到達する以前は電圧レベルが低い
ために直流電圧における脈動成分の増加をほぼ無視で
き、また充電基準電圧の上限に到達した以降は充電制御
によつて一定電圧を維持するために同様に脈動成分の増
加をほぼ無視し得る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。
【0012】(1)第1実施例 図8との対応部分に同一符号を付して示す図1におい
て、10は全体として充電装置を示し、コンデンサC1
に換えてコンデンサC2を設けると共に、当該コンデン
サC2と2次電池5との間の電気経路上に並列接続して
スイツチSW1を設け、さらに2次電池5の端子電圧を
検出する電圧検出部11及び当該電圧検出の結果に応じ
てスイツチSW1の切換え制御を行う切換え制御部12
を設けた点を除いて、充電装置1と同様の構成でなる。
【0013】充電装置10は、2次電池5の内部インピ
ーダンスに比して十分大きな高インピーダンスを有する
コンデンサをコンデンサC2として選定し、ダイオード
D1により整流した直流電力を平滑するコンデンサとし
て設けている。これにより充電装置10では、ダイオー
ドD1を介して得られる直流電流の大部分が2次電池5
側に流れ、当該直流電流の一部のみがコンデンサC2に
流れる。例えば2次電池5の内部インピーダンスをZ1
とし又コンデンサC2のインピーダンスをZ1の3倍と
した場合、ダイオードD1を介して与えられた充電電流
は、3/4が2次電池5に又1/4のみがダイオードC
2に流れる。
【0014】また充電装置10は、2次電池5と並列に
接続した電圧検出部11を設けており、2次電池5の端
子電圧を検出する。電圧検出部11は検出した端子電圧
が予め設定した充電基準電圧の上限値に達したか否かを
判別し、検出値が充電基準電圧の上限値である場合、検
出信号S1を切換え制御部12に供給する。切換え制御
部12は検出信号S1の入力の有無に応じて、充電制御
部4に並列接続したスイツチSW1に制御信号S2を与
え、スイツチSW1の開閉を制御するようになされてい
る。切換え制御部12は検出信号S1が与えられない場
合、すなわち2次電池5の端子電圧が所定の充電基準電
圧の上限値未満である場合、制御信号S2を送出してス
イツチSW1を閉状態に切り換える。また検出信号S1
が与えられた場合、すなわち2次電池5の端子電圧が所
定の充電基準電圧に達した場合、切換え制御部12は制
御信号S2を送出してスイツチSW1を開状態に切り換
える。これにより切換え制御部12は、2次電池5に供
給する充電電流の導電経路を、充電制御部4を介する電
気経路又はスイツチSW1を介する電気経路の何方か一
方に選定する。なお、ここでスイツチSW1は例えばト
ランジスタ素子を用いてもよい。
【0015】また上述の充電基準電圧値は、2次電池5
に急速充電を行う際に必要な充電電圧範囲に応じて選定
されている。充電基準電圧の上限値は2次電池5が満充
電状態の際の端子電圧であり、この場合はそれ以上の電
圧での充電ができない。また端子電圧が充電基準電圧の
下限以下である場合、2次電池5の内部に短絡が生じて
いる可能性があるため、この場合も充電できない。この
ため、充電装置10は当該充電基準電圧の範囲内で2次
電池5に充電電圧を与えるようになされている。
【0016】ここで図2に示すように、一般に充電装置
においては、充電開始時から時刻t1までの期間、一定
電流で2次電池に充電電流を与えて充電を行う。この
間、2次電池の端子電圧は充電の進行に応じて次第に増
大する。時刻t1において2次電池の端子電圧が充電基
準電圧の上限に到達した場合、充電装置は時刻t1以
降、充電制御を定電圧制御に切り換えて一定電圧で充電
を行う。従つて時刻t1以降、2次電池に供給される充
電電流は次第に低下していく。充電装置10は、こうし
た定電流制御から定電圧制御への切り換え時に充電電流
の導電経路の切り換えを行うようになされており、充電
制御部4によつて定電圧制御のみを行う。
【0017】充電装置10は、図3に示す手順によつ
て、上述した充電電流の導電経路を切換え制御する。な
お、ここでは充電基準電圧の範囲を4.2 〜2.0[V]の範囲
として説明する。充電開始後、まず充電装置10はステ
ツプSP1で、手順を開始する。次に充電装置10はス
テツプSP2で、2次電池5に与えられる充電電圧の検
出を電圧検出部11によつて行う。ここでスイツチSW
1は初期状態として、開状態になつている。充電装置1
0はステツプSP3で、検出した電圧値が充電基準電圧
の下限以上であるか否かを判別する。検出値が充電基準
電圧の下限値である2.0[V]以上の場合はステツプSP4
に移行し、2.0[V]未満の場合はステツプSP2に戻つて
電圧検出を続行する。この場合、充電電圧が充電基準電
圧の下限未満であるため、2次電池5へ供給し得ない。
そのため、充電装置10は充電制御部4によつて、充電
電圧が2.0[V]以上となるまで2次電池5への充電電力の
供給を遮断する。
【0018】次に充電装置10はステツプSP4で、検
出した電圧値が充電基準電圧の上限以下であるか否かを
判別する。検出値が充電基準電圧の上限値である4.2[V]
以下の場合はステツプSP5に移行し、4.2[V]より高電
圧である場合はステツプSP2に戻つて電圧検出を続行
する。続いて充電装置10は、ステツプSP5で、スイ
ツチSW1を閉状態に切り換え、当該スイツチSW1を
介して2次電池5への充電電流の供給を開始する。充電
装置10は、このようにステツプSP2〜SP4で充電
電圧が所定の充電基準電圧の範囲内であるか否か判別
し、範囲内である場合にスイツチSW1を閉じて2次電
池5に充電電流を与える。
【0019】こうして2次電池5への充電電流の供給開
始後、充電装置10はステツプSP6で、充電電圧の検
出を再度行う。充電装置10はステツプSP7で、当該
検出結果に基づき、充電電圧が4.2[V]に達しているか否
かを判別する。充電電圧が4.2[V]に達している場合はス
テツプSP8に移行し、そうでない場合はステツプSP
6に戻つて電圧検出を続行する。充電電圧が4.2[V]に達
している場合、充電装置10はステツプSP8で、スイ
ツチSW1を開状態に切り換えることにより充電電流の
2次電池5への供給を、スイツチSW1を介する供給か
ら充電制御部4を介する供給に変更する。
【0020】以上の構成において、充電装置10は、ダ
イオードD1による整流で得られる直流電力を平滑する
コンデンサとして、2次電池5の内部インピーダンスに
比して高インピーダンスを有するコンデンサC2を選定
して設けている。これによりダイオードD1から出力さ
れる電流は、その大部分が低インピーダンスである2次
電池5側に流れ、高インピーダンスであるコンデンサC
2側には一部のみが流れる。このように充電装置10で
は、平滑コンデンサ側に流れる電流を従来に比して少な
い量に制限でき、従来のコンデンサC1よりも小容量の
コンデンサをコンデンサC2として設けることができ
る。
【0021】また充電装置10は、電圧検出部11、切
換え制御部12及びスイツチSW1を設け、充電電圧が
充電基準電圧未満である場合はスイツチSW1を閉じ
て、充電制御部4に並列接続した当該スイツチSW1側
の電気経路を介して2次電池5に充電電流を供給する。
また充電電圧が充電基準電圧に達した場合はスイツチS
W1を開き、充電制御部4側の電気経路を介して2次電
池5に充電電流を供給する。この際、充電制御部4は充
電電力に定電圧制御を行つて、充電基準電圧を維持しな
がら2次電池5への充電電流の供給を行う。充電装置1
0は時間t1以前、充電電圧が所定の充電基準電圧に達
していないため、充電制御部4を介さずにスイツチSW
1側の電気経路を介して2次電池5に充電電流を供給し
ている。
【0022】すなわち充電装置10は、時間t1以前、
2次電池5に直接に充電電力を供給する。ここで充電制
御部4による定電流制御は行われておらず、2次電池5
の端子電圧の増加にしたがつて充電電流も増加すること
になる。このため、平滑コンデンサC2の容量が小容量
で脈動成分が増加した場合であつても、当該増加分によ
り電流/電圧ともに所定の基準値以上に増加しない。ま
た充電が進んで時間t1になり、充電電圧が充電基準電
圧に達した(図2)場合、それ以上の電圧上昇を防止す
るため、充電装置10はスイツチSW1を開いて充電制
御部4を介して充電電流を2次電池5に供給する。これ
により時間t1以降は、充電制御部4による定電圧制御
によつて充電電圧が一定電圧に維持される。したがつて
上述の場合と同様に、平滑コンデンサC2の容量が小容
量で脈動成分が増加した場合であつても、当該増加分に
より電流/電圧ともに所定の基準値以上に増加しない。
【0023】以上の構成によれば、充電電流を平滑化す
るコンデンサとして、2次電池5の内部インピーダンス
に比して高インピーダンスを有するコンデンサC2を選
定すると共に充電制御部4にスイツチSW1を並列に接
続し、充電電圧が充電基準電圧に達していない場合、ス
イツチSW1を閉じて当該スイツチSW1側の電気経路
を介して2次電池5に充電電流を供給し、また充電電圧
が充電基準電圧に達した場合、スイツチSW1を開いて
充電制御部4側の電気経路を介して2次電池5に充電電
流を供給するようにしたことにより、双方のインピーダ
ンス差によつてコンデンサC2に流れ込む充電電流の電
流量を制限することができ、これにより従来に比して小
容量のコンデンサを用いることができ、装置全体を小型
化することができる。
【0024】(2)第2実施例 図8との対応部分に同一符号を付して示す図4におい
て、20は全体として充電装置を示し、コンデンサC1
と2次電池5との間の電気経路上に並列接続してスイツ
チSW1を設け、またコンデンサC1の接地側の端子に
抵抗素子R1、ダイオードD2及び端子Aを直列に共通
接続すると共に抵抗素子R1及びダイオードD2の他方
の端部を端子Bに共通接続して設け、さらに端子A又は
Bを接地電位に接続するスイツチSW2を設け、また2
次電池5の端子電圧を検出する電圧検出部11及び当該
電圧検出の結果に応じてスイツチSW1及びスイツチS
W2の切換え制御を行う切換え制御部21を設けた点を
除いて、充電装置1と同様の構成でなる。なお、スイツ
チSW1及びSW2は、例えばトランジスタ素子を用い
たスイツチング手段である。
【0025】充電装置20は、コンデンサC1の接地端
側に端子A、抵抗素子R1及びダイオードD2を共通接
続している。また抵抗素子R1及びダイオードD2はコ
ンデンサC1に接続した側と他方の端部側に端子Bを共
通に接続している。さらに充電装置20は端子A及びB
と接地電位との間にスイツチSW2を設けており、当該
スイツチSW2の接続を切り換えることにより、直接、
又は抵抗素子R1及びダイオードD2を介してコンデン
サC1を接地電位に接続する。
【0026】また充電装置20は切換え制御部21を設
けており、充電制御部4に並列接続して設けたスイツチ
SW1及びコンデンサC1と接地電位間とを接続するS
W2の開閉を制御するようになされている。すなわち切
換え制御部21は電圧検出部11による検出結果を示す
検出信号S1に応じて、制御信号S2を送出することに
よりスイツチSW1の開閉状態を切換え制御すると共
に、制御信号S3を送出することによりスイツチSW2
の開閉状態を切換え制御する。
【0027】充電装置20は、こうしたスイツチSW1
及びSW2の切換え制御を、以下に説明する手順にした
がつて行う。なお、ここでは充電基準電圧の範囲を4.2
〜2.0[V]の範囲として説明する。図5に示すように、充
電装置20はステツプSP10で手順を開始し、まずス
テツプSP11で2次電池5に与えられる充電電圧の検
出を電圧検出部11により行う。充電装置20は当該検
出結果を示す検出信号S1を切換え制御部21に与え、
ステツプSP12及びSP13で、充電電圧が所定の充
電基準電圧の範囲内にあるか否かを判別する。
【0028】充電装置20は、ステツプSP12で、検
出値が充電基準電圧の下限値である2.0[V]以上の場合は
ステツプSP13に移行し、2.0[V]未満の場合はステツ
プSP11に戻つて電圧検出を続行する。ここで充電電
圧が充電基準電圧の下限未満である場合、2次電池5へ
供給し得ない。そのため、充電装置20は充電制御部4
によつて、充電電圧が2.0[V]以上となるまで2次電池5
への充電電力の供給を遮断する。なお、この時点ではス
イツチSW1は開状態になされている。
【0029】次に充電装置20はステツプSP13で、
検出した電圧値が充電基準電圧の上限以下であるか否か
を判別する。検出値が充電基準電圧の上限値である4.2
[V]以下の場合はステツプSP14に移行し、4.2[V]よ
り高電圧である場合はステツプSP11に戻つて電圧検
出を続行する。続いて充電装置20は、ステツプSP1
4でスイツチSW1を閉状態に切り換え、当該スイツチ
SW1を介して2次電池5への充電電流の供給を開始す
る。また充電装置20は、ステツプSP15でSW2の
接続を端子B側との接続に切り換えて、コンデンサC1
を抵抗素子R1及びダイオードD2を介して接地電位に
接続する。充電装置20は、このようにステツプSP1
1〜SP13で充電電圧が所定の充電基準電圧の範囲内
であるか否か判別し、範囲内である場合にスイツチSW
1を閉じて2次電池5に充電電流を与えると共に、スイ
ツチSW2を端子B側との接続に切り換えてコンデンサ
C1を抵抗素子R1及びダイオードD2を介して接地電
位に接続する。
【0030】こうして2次電池5への充電電流の供給開
始後、充電装置20はステツプSP16で、充電電圧の
検出を再度行う。充電装置20はステツプSP17で、
当該検出結果に基づき、充電電圧が4.2[V]に達している
か否かを判別する。充電電圧が4.2[V]に達している場合
はステツプSP18に移行し、そうでない場合はステツ
プSP16に戻つて電圧検出を続行する。充電電圧が4.
2[V]に達している場合、充電装置20はステツプSP1
8で、スイツチSW1を開状態に切り換えることにより
充電電流の2次電池5への供給を、スイツチSW1を介
する供給から充電制御部4を介する供給に変更する。ま
た充電装置20はステツプ19で、スイツチSW2を端
子A側との接続に切り換えて、コンデンサC1を接地電
位に直接接続する。
【0031】以上の構成において、充電装置20は、ダ
イオードD1による整流により得られる直流電力を平滑
化するコンデンサC1を端子Aに直接、また抵抗素子R
1及びダイオードD2を介して端子Bに接続することに
より、スイツチSW2を介して接地電位と接続し、電圧
検出の結果に応じてスイツチSW2の切換え制御を行う
ことにより、コンデンサC1と接地電位との接続を直接
又は抵抗素子R1を介する接続とで切換え制御するよう
になされている。
【0032】このように充電装置20は、充電電圧が充
電基準電圧の範囲内である場合に、スイツチSW1を閉
状態に切り換えて上述の直流電力を直接に2次電池5に
供給すると共に、スイツチSW2の接続を端子B側との
接続に切り換えて、コンデンサC1を抵抗素子R1を介
して接地電位と接続して、抵抗素子R1のインピーダン
スによつて等価的にコンデンサC1のインピーダンスを
2次電池5の有するインピーダンスに比して高インピー
ダンスとすることにより、コンデンサC1に流れ込む充
電電流の電流量を制限することができる。
【0033】従来の充電装置においては、2次電池5の
有するインピーダンスに比してコンデンサC1の有する
インピーダンスが低インピーダンスであつたため、2次
電池5に供給する充電電流の電流量に比してコンデンサ
C1に流れ込む電流量が多く、このため2次電池5に供
給する電流量の増大に伴い、コンデンサC1に大容量の
素子を用いる必要があつた。充電装置20は、上述のよ
うに等価的にコンデンサC1のインピーダンスを2次電
池5の有するインピーダンスに比して高インピーダンス
として、コンデンサC1に流れ込む充電電流の電流量を
制限し得るようにしたことによりコンデンサC1として
小容量の素子を選定でき、コンデンサC1を小型化する
ことができる。
【0034】また、こうして抵抗素子R1によりコンデ
ンサC1のインピーダンスを等価的に増加させるように
したことにより、例えば2次電池5として小容量で高イ
ンピーダンスの電池を設けた場合や、経年劣化等によつ
て2次電池5のインピーダンスが増大した場合、抵抗素
子R1をより高抵抗の部材に置き換えることで容易に対
応することができる。
【0035】なお、2次電池5の充電が進み、充電電圧
が充電基準電圧の上限に達した場合、充電装置20はス
イツチSW1を開状態に切り換えて、充電制御部4を介
して2次電池5に充電電流を供給する。この際、充電装
置20はスイツチSW2の接続を端子A側に切り換えて
コンデンサC1を接地電位に直接接続する。この時点で
は、充電制御部4による定電圧制御によつて充電電流の
電流量は次第に低下するようになされているため、コン
デンサC1に流れ込む電流量自体も低下する。したがつ
て、接地電位と直接接続してコンデンサC1のインピー
ダンスが低下しても、コンデンサC1に流れ込む電流量
を増加させることが無い。
【0036】以上の構成によれば、充電制御部4にスイ
ツチSW1を並列に接続すると共に、コンデンサC1と
接地電位との間にスイツチSW2を設けて、2次電池5
に与えられる充電電圧の電圧値に応じてスイツチSW1
及びスイツチSW2を切換え制御し、充電電圧が充電基
準電圧の範囲内である場合はスイツチSW1を介して2
次電池5に充電電流を供給すると共に、スイツチSW2
の接続を切り換えて抵抗素子R1を介してコンデンサC
1を接地電位に接続するようにしたことにより、充電電
圧が充電基準電圧に達するまでの期間、すなわち充電電
流が多く流される期間、抵抗素子R1によつてコンデン
サC1のインピーダンスを等価的に増加させて当該コン
デンサC1に流れ込む電流量を制限することができ、か
くするにつき、従来に比して小容量のコンデンサを用い
ることにより装置全体を小型化することができる。
【0037】(3)第3実施例 図8との対応部分に同一符号を付して示す図6におい
て、30は全体として充電装置を示し、コンデンサC1
と2次電池5との間の電気経路上に並列接続してスイツ
チSW1を設け、またコンデンサC1と接地電位との間
にスイツチSW3を設け、さらに2次電池5の端子電圧
を検出する電圧検出部11及び当該電圧検出の結果に応
じてスイツチSW1及びスイツチSW3の切換え制御を
行う切換え制御部31を設けた点を除いて、充電装置1
と同様の構成でなる。なお、スイツチSW1及びSW3
としては、例えばトランジスタ素子を用いている。
【0038】充電装置30は2次電池5に並列接続して
電圧検出部11を設けており、当該電圧検出部11によ
り2次電池5に与えられる充電電圧の電圧値検出を行
い、検出結果を検出信号S1によつて切換え制御部31
に通知する。切換え制御部31は、検出信号S1により
与えられる電圧検出の結果に応じて制御信号S1及び制
御信号S4を送出し、スイツチSW1及びSW3の切換
え制御を行う。
【0039】また充電装置30は、充電制御部4に並列
接続してスイツチSW1を設けており、スイツチSW1
を閉状態に切り換えることで当該スイツチSW1を介し
て2次電池5に充電電流を供給すると共に、スイツチS
W1を開状態に切り換えることで充電制御部4を介して
2次電池5に充電電流を供給する。このように充電装置
30は、スイツチSW1の切換え制御を行うことによ
り、ダイオードD1から送出される直流電力を直接に2
次電池5に与え、また充電制御部4を介して定電圧制御
がなされた充電電流を2次電池5に供給する。さらに充
電装置30は、コンデンサC1と接地電位との間にスイ
ツチSW3を設けており、切換え制御部31によつて開
閉状態を切り換えることにより、接地電位とコンデンサ
C1とを接続し又切り離すようになされている。
【0040】充電装置30は、こうしたスイツチSW1
及びSW3の切換え制御を、以下に説明する手順にした
がつて行う。なお、ここでは充電基準電圧の範囲を4.2
〜2.0[V]の範囲として説明する。図7に示すように、充
電装置30はステツプSP30で手順を開始し、まずス
テツプSP31で2次電池5に与えられる充電電圧の検
出を行う。次に充電装置30は、ステツプSP32で充
電電圧が2.0[V]以上であるか否かを判別し、2.0[V]以上
である場合はステツプSP33へ移行し、2.0[V]未満で
ある場合はステツプSP31に戻つて電圧検出を続行す
る。ここで充電電圧が充電基準電圧の下限未満である場
合、2次電池5へ供給し得ない。そのため、充電装置3
0は充電制御部4によつて、充電電圧が2.0[V]以上とな
るまで2次電池5への充電電力の供給を遮断する。な
お、この時点ではスイツチSW1は開状態になされてい
る。
【0041】次に充電装置30はステツプSP33で、
検出した電圧値が充電基準電圧の上限以下であるか否か
を判別する。検出値が充電基準電圧の上限値である4.2
[V]以下の場合はステツプSP34に移行し、4.2[V]よ
り高電圧である場合はステツプSP31に戻つて電圧検
出を続行する。続いて充電装置30は、ステツプSP3
4でスイツチSW1を閉状態に切り換え、当該スイツチ
SW1を介して2次電池5への充電電流の供給を開始す
る。また充電装置30は、ステツプSP35でスイツチ
SW3を開状態に切り換えて、コンデンサC1と接地電
位との接続を切り離す。充電装置30は、このようにス
テツプSP31〜SP33で充電電圧が所定の充電基準
電圧の範囲内であるか否か判別し、範囲内である場合に
スイツチSW1を閉じて2次電池5に充電電流を与える
と共に、スイツチSW3を開いてコンデンサC1を接地
電位から切り離す。
【0042】こうして2次電池5への充電電流の供給開
始後、充電装置30はステツプSP36で、充電電圧の
検出を再度行う。充電装置30はステツプSP37で、
当該検出結果に基づき、充電電圧が4.2[V]に達している
か否かを判別する。充電電圧が4.2[V]に達している場合
はステツプSP38に移行し、そうでない場合はステツ
プSP36に戻つて電圧検出を続行する。充電電圧が4.
2[V]に達している場合、充電装置30はステツプSP3
8で、スイツチSW1を開状態に切り換えることにより
充電電流の2次電池5への供給を、スイツチSW1を介
する供給から充電制御部4を介する供給に変更する。ま
た充電装置20はステツプ39でスイツチSW3を閉じ
て、コンデンサC1を接地電位に接続する。
【0043】以上の構成において、充電装置30は、ダ
イオードD1による整流により得られる直流電力を平滑
化するコンデンサC1をスイツチSW3を介して接地電
位に接続し、電圧検出の結果に応じてスイツチSW3の
切換え制御を行うことにより、コンデンサC1と接地電
位との接続及び切離しを切換え制御するようになされて
いる。充電装置30は、充電電圧が充電基準電圧の範囲
内である場合に、スイツチSW1を閉状態に切り換えて
上述の直流電力を直接に2次電池5に供給すると共に、
スイツチSW3を開状態に切り換えてコンデンサC1の
接地電位との接続を切り離す。充電電圧が充電基準電圧
の範囲内である場合は、充電電流の電流量が大電流とな
つているため、こうして電圧検出の結果に応じてスイツ
チSW3を開くことにより、電気経路上に大電流が流れ
る際のコンデンサC1への充電電流の流入を遮断するこ
とができる。これにより充電装置30は、コンデンサC
1として小容量の素子を選定することができ、コンデン
サC1を小型化することができる。
【0044】なお、2次電池5の充電が進み、充電電圧
が充電基準電圧の上限に達した場合、充電装置30はス
イツチSW1を開状態に切り換えて、充電制御部4を介
して2次電池5に充電電流を供給する。この際、充電装
置30はスイツチSW3を閉状態に切り換えて、コンデ
ンサC1を接地電位と接続する。この時点では、充電制
御部4による定電圧制御によつて充電電流の電流量は次
第に低下するようになされているため、コンデンサC1
に流れ込む電流量自体も低下する。したがつて、接地電
位と接続してコンデンサC1に充電電流が流れ込むよう
になつても流れ込む電流量が少量であり、小容量のコン
デンサでも対応し得る。
【0045】以上の構成によれば、充電制御部4に並列
接続してスイツチSW1を設けると共にコンデンサC1
と接地電位との間にスイツチSW3を設けて、2次電池
5に与えられる充電電圧に応じてスイツチSW1及びS
W3を切換え制御して、充電電圧が充電基準電圧の範囲
内である場合、スイツチSW1を介して2次電池5に充
電電流を供給すると共に、スイツチSW3を開状態にし
てコンデンサC1と接地電位とを切り離すようにしたこ
とにより、電気経路上に大電流でなる充電電流が流れる
期間だけ、コンデンサC1への充電電流の流入を遮断す
ることができ、かくするにつき、従来に比して小容量の
コンデンサを選定して装置全体を小型化することができ
る。
【0046】(4)他の実施例 なお上述の第2実施例においては、コンデンサC1と接
地電位間に直列にスイツチSW2を設けると共に当該ス
イツチSW2と並列に抵抗素子R1を設け、2次電池5
の端子電圧に応じてスイツチSW2によつて、コンデン
サC1と接地電位間を直接又は抵抗素子R1を介して接
続するようにした場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、例えばコンデンサの接地電位側の接続端に各
々異なる抵抗値の抵抗素子を複数共通接続すると共に、
2次電池5に供給する充電電流の電流量を検出する電流
検出部を設け、2次電池5の端子電圧が充電基準電圧に
到達した場合、検出した充電電流の電流量に応じた抵抗
値の抵抗素子を選定し、接地電位に直列接続したスイツ
チと接続することによつて、コンデンサを適応的な抵抗
素子を介して接地電位に接続するようにしてもよい。こ
れにより、2次電池に与えられる電流量に応じてコンデ
ンサ側のインピーダンスを適応的に可変して、コンデン
サに流れる充電電流の電流量を制御できるため、より小
容量のコンデンサを用いることができる。
【0047】さらに抵抗素子を複数設けるのではなく、
例えば可変抵抗素子をコンデンサと接地電位との間に直
列に配して、充電電流の電流量に応じて抵抗値を可変す
ることにより、コンデンサのインピーダンスを等価的か
つ適応的に、段階的又は連続的に可変し得るようにして
もよい。これにより、構成をより簡易にし得る。
【0048】また上述の第1〜第3実施例においては、
2次電池5の端子電圧を検出して、検出結果に応じてス
イツチSW1、SW2、SW3をそれぞれ切換え制御す
る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例え
ば電圧検出部に換えて、2次電池5に与えられる充電電
流量を検出する電流検出部を設け、当該電流量の検出結
果に応じてスイツチの切換え制御を行うようにしてもよ
い。
【0049】さらに上述の第1〜第3実施例において
は、検出信号S1、制御信号S2及びS3を直接送出す
る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例え
ば各信号の出力側と入力側との間に時定数回路を設け
て、当該時定数回路を介して各信号を入力側に供給する
ようにしてもよい。これにより、各部の動作をより安定
にし得る。
【0050】さらに上述の第1〜第3実施例において
は、トランス3を介して交流電源2から与えられる交流
電力を降圧する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、例えば1次コイルL1と2次コイルL2とを無
接点とし、交流電源から送出する電力を電磁誘導によつ
て1次コイルから2次コイルに伝送するようにしてもよ
い。
【0051】また上述の第2及び第3実施例において
は、充電電圧が充電基準電圧の上限に達した場合に、ス
イツチSW1を開状態に切り換えて、充電制御部4を介
して充電電流を2次電池5に供給するようにした場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、例えば充電制
御部4による定電圧制御に比してΔV低い電圧で定電圧
制御を行う第2の充電制御部を充電制御部4に並列に設
けると共に、スイツチSW1を開状態に切り換えた場合
に充電制御部4又は第2の充電制御部を介した充電電流
の供給に切り換えるスイツチ部を設け、充電電圧が充電
基準電圧の上限に達してから一定期間、第2の充電制御
部によつて定電圧制御を行い、しかる後に充電制御部4
の定電圧制御に切り換えるようにしてもよい。
【0052】充電電圧が充電基準電圧の上限に達して、
充電制御部4を介する充電電流の供給に切り換えた場
合、充電制御部4による定電圧制御によつてコンデンサ
C1に流れ込む電流量は次第に低下する。しかし切換え
時点では十分に小さい電流量まで充電電流を低下し得な
い。上述の構成によつて、充電電圧が充電基準電圧の上
限に達してから一定期間、充電制御部4による定電圧制
御に比してΔV低い電圧で定電圧制御を行うようにする
ことにより、こうした切換え時点で十分に小さい電流量
まで充電電流の電流量を低下させることができ、より小
型化したコンデンサを平滑コンデンサとして選定するこ
とができる。
【0053】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、2次電池
が有するインピーダンスに比して高インピーダンスを有
し、整流ダイオードが出力する直流電圧を平滑化する平
滑コンデンサと、平滑コンデンサが出力する直流電圧を
入力して所定の一定電圧で2次電池に供給する充電制御
手段と、充電制御手段に並列接続して設けられ、制御信
号に応じて開閉状態が切り換わるスイツチ手段と、2次
電池の端子電圧を検出する検出手段と、検出手段の検出
結果に応じて制御信号を送出し、端子電圧が所定の充電
基準電圧の上限未満である場合はスイツチ手段を閉状態
に切り換えて当該スイツチ手段を介して2次電池に直流
電圧を与え、端子電圧が所定の充電基準電圧の上限に達
した場合はスイツチ手段を開状態に切り換えて充電制御
手段を介して2次電池に直流電圧を与える切換え制御手
段とを設け、端子電圧が所定の充電基準電圧の上限未満
である期間は直接2次電池に直流電圧を与え、端子電圧
が所定の充電基準電圧の上限に達した後の期間だけ一定
電圧を維持する充電制御を行うようにしたことにより、
充電基準電圧の上限に到達する以前は電圧レベルが低い
ために直流電圧における脈動成分の増加をほぼ無視で
き、また充電基準電圧の上限に到達した以降は充電制御
によつて一定電圧を維持するために同様に脈動成分の増
加をほぼ無視し得、かくするにつき、平滑コンデンサと
して小容量の素子を選定でき、当該平滑コンデンサをよ
り小型化し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による充電装置の構成を示
すブロツク図である。
【図2】充電時の電流及び電圧の変化の説明に供する略
線図である。
【図3】第1実施例による充電制御手順の説明に供する
フローチヤートである。
【図4】本発明の第2実施例による充電装置の構成を示
すブロツク図である。
【図5】第2実施例による充電制御手順の説明に供する
フローチヤートである。
【図6】本発明の第3実施例による充電装置の構成を示
すブロツク図である。
【図7】第3実施例による充電制御手順の説明に供する
フローチヤートである。
【図8】従来の充電装置の構成を示すブロツク図であ
る。
【符号の説明】
1、10、20、30……充電装置、2……交流電源、
3……トランス、4……充電制御部、5……2次電池、
11……電圧検出部、12、21、31……切換え制御
部。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】収納した2次電池に交流電圧を用いて充電
    を行う充電装置において、 入力される上記交流電圧を直流電圧に整流する整流ダイ
    オードと、 上記2次電池が有するインピーダンスに比して高インピ
    ーダンスを有し、上記整流ダイオードが出力する上記直
    流電圧を平滑化する平滑コンデンサと、 上記平滑コンデンサが出力する上記直流電圧を入力し、
    所定の一定電圧で上記2次電池に供給する充電制御手段
    と、 上記充電制御手段に並列接続して設けられ、制御信号に
    応じて開閉状態が切り換わるスイツチ手段と、 上記2次電池の端子電圧を検出する検出手段と、 上記検出手段の検出結果に応じて上記制御信号を送出
    し、上記端子電圧が所定の充電基準電圧の上限未満であ
    る場合は上記スイツチ手段を閉状態に切り換えて当該ス
    イツチ手段を介して上記2次電池に上記直流電圧を与
    え、上記端子電圧が所定の充電基準電圧の上限に達した
    場合は上記スイツチ手段を開状態に切り換えて上記充電
    制御手段を介して上記2次電池に上記直流電圧を与える
    切換え制御手段とを具えることを特徴とする充電装置。
  2. 【請求項2】上記平滑コンデンサは、 上記整流ダイオードの出力端に一方の端部を接続し、他
    方の端部を抵抗素子を介して接地電位に接続することを
    特徴とする請求項1に記載の充電装置。
  3. 【請求項3】上記整流ダイオードの出力端に一方の端部
    を接続し、他方の端部を接地電位に接続した上記平滑コ
    ンデンサと、 上記平滑コンデンサと上記接地電位との間に直列接続し
    て設けられた第2のスイツチ手段と、 上記第2のスイツチ手段と並列接続して設けられた抵抗
    素子と、 を具え、 上記制御信号に応じて上記第2のスイツチ手段を切換え
    制御することにより、上記端子電圧が所定の充電基準電
    圧の上限未満である場合は上記平滑コンデンサを上記抵
    抗素子を介して上記接地電位と接続し、上記端子電圧が
    所定の充電基準電圧の上限に達した場合は上記平滑コン
    デンサを上記抵抗素子を介さずに上記接地電位と接続す
    ることを特徴とする請求項1に記載の充電装置。
  4. 【請求項4】上記整流ダイオードの出力端に一方の端部
    を接続した上記平滑コンデンサと、 一方の接続端を接地電位と接続して設けられた第3のス
    イツチ手段と、 上記制御信号を送出して上記第3のスイツチ手段を切換
    え制御することにより、上記端子電圧が所定の充電基準
    電圧の上限未満である場合は上記平滑コンデンサと上記
    接地電位との接続を遮断し、上記端子電圧が所定の充電
    基準電圧の上限に達した場合に上記平滑コンデンサを上
    記接地電位と接続する上記切換え制御手段とを具えるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の充電装置。
  5. 【請求項5】無接点でなる1次コイル及び2次コイルか
    らなる誘導コイルを具え、 上記誘導コイルにより上記1次コイルから上記2次コイ
    ルに伝送した上記交流電圧を上記整流ダイオードに入力
    することを特徴とする請求項1に記載の充電装置。
  6. 【請求項6】交流電圧を用いて2次電池に充電を行う充
    電方法において、 上記交流電圧をダイオードにより整流して得られる直流
    電圧を平滑化する平滑コンデンサとして、上記2次電池
    が有するインピーダンスに比して高インピーダンスを有
    する素子を選定すると共に、 上記2次電池の端子電圧を検出し、 上記検出結果により、上記端子電圧が所定の充電基準電
    圧の上限未満である場合は上記直流電圧を直接、上記2
    次電池に与え、 上記検出結果により、上記端子電圧が所定の充電基準電
    圧に達している場合は上記直流電圧を一定電圧に維持し
    ながら上記2次電池に与えることを特徴とする充電方
    法。
  7. 【請求項7】上記検出結果により、上記直流電圧が所定
    の充電基準電圧の上限未満である場合は上記平滑コンデ
    ンサの接地電位との接続を遮断し、 上記検出結果により、上記直流電圧が所定の充電基準電
    圧に達した場合に上記平滑コンデンサを上記接地電位に
    接続することを特徴とする請求項6に記載の充電方法。
  8. 【請求項8】交流電圧を用いて、収納した2次電池に充
    電を行う2次電池装置において、 上記交流電圧を直流電圧に整流する整流ダイオードと、 上記2次電池が有するインピーダンスに比して高インピ
    ーダンスを有し、上記整流ダイオードが出力する上記直
    流電圧を平滑化する平滑コンデンサと、 上記平滑コンデンサが出力する上記直流電圧を入力し、
    所定の一定電圧で上記2次電池に供給する充電制御手段
    と、 上記充電制御手段に並列接続して設けられ、制御信号に
    応じて開閉状態が切り換わるスイツチ手段と、 上記2次電池の端子電圧を検出する検出手段と、 上記検出手段の検出結果に応じて上記制御信号を送出
    し、上記端子電圧が所定の充電基準電圧の上限未満であ
    る場合は上記スイツチ手段を閉状態に切り換えて当該ス
    イツチ手段を介して上記2次電池に上記直流電圧を与
    え、上記端子電圧が所定の充電基準電圧の上限に達した
    場合は上記スイツチ手段を開状態に切り換えて上記充電
    制御手段を介して上記2次電池に上記直流電圧を与える
    切換え制御手段とを具えることを特徴とする2次電池装
    置。
  9. 【請求項9】上記平滑コンデンサは、 上記整流ダイオードの出力端に一方の端部を接続し、他
    方の端部を抵抗素子を介して接地電位に接続することを
    特徴とする請求項8に記載の2次電池装置。
  10. 【請求項10】上記整流ダイオードの出力端に一方の端
    部を接続し、他方の端部を接地電位に接続した上記平滑
    コンデンサと、 上記平滑コンデンサと上記接地電位との間に直列接続し
    て設けられた第2のスイツチ手段と、 上記第2のスイツチ手段と並列接続して設けられた抵抗
    素子と、 を具え、 上記制御信号に応じて上記第2のスイツチ手段を切換え
    制御することにより、上記端子電圧が所定の充電基準電
    圧の上限未満である場合は上記平滑コンデンサを上記抵
    抗素子を介して上記接地電位と接続し、上記端子電圧が
    所定の充電基準電圧の上限に達した場合は上記平滑コン
    デンサを上記抵抗素子を介さずに上記接地電位と接続す
    ることを特徴とする請求項8に記載の2次電池装置。
  11. 【請求項11】上記整流ダイオードの出力端に一方の端
    部を接続した上記平滑コンデンサと、 一方の接続端を接地電位と接続して設けられた第3のス
    イツチ手段と、 上記制御信号を送出して上記第3のスイツチ手段を切換
    え制御することにより、上記端子電圧が所定の充電基準
    電圧の上限未満である場合は上記平滑コンデンサと上記
    接地電位との接続を遮断し、上記端子電圧が所定の充電
    基準電圧の上限に達した場合に上記平滑コンデンサを上
    記接地電位と接続する上記切換え制御手段とを具えるこ
    とを特徴とする請求項8に記載の2次電池装置。
  12. 【請求項12】無接点でなる1次コイル及び2次コイル
    からなる誘導コイルを具え、 上記誘導コイルにより上記1次コイルから上記2次コイ
    ルに伝送した上記交流電圧を上記整流ダイオードに入力
    することを特徴とする請求項8に記載の2次電池装置。
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