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
secondary battery
smoothing capacitor
switch
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JP9059465A
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Tamiji Nagai
民次 永井
Toshitaka Takei
敏孝 丈井
Kuniharu Suzuki
邦治 鈴木
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Sony Corp
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    • H02J2207/20—Charging 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。
JP9059465A 1997-03-13 1997-03-13 充電装置及び充電方法、並びに２次電池装置 Pending JPH10257681A (ja)

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