JPH1132445A

JPH1132445A - 充電装置

Info

Publication number: JPH1132445A
Application number: JP18390197A
Authority: JP
Inventors: Tamiji Nagai; 民次永井; Toshitaka Takei; 敏孝丈井; Kuniharu Suzuki; 邦治鈴木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の定電圧制御回路の一方を１つの電圧検
出回路等を用いて制御して充電装置の安全度を高める。【解決手段】二次電池９を充電する際に複数の定電流
制御回路５，７又は定電圧制御回路１，２を直列接続
し、１つの検出手段３を介して電流又は電圧制御するこ
とで安全度を高めた充電装置を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリチウム・イオン二
次電池の充電に用いて好適な充電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、二次電池の充電装置としては
種々の充電方式が提案されている。最も広く利用されて
いる定電流制御充電回路（以下定電流制御回路と記す）
は充電の初期から終了まで一定の充電電流で充電を行な
うものでツェナーダイオード、オペアンプ、パワートラ
ンジスタ等で構成されている。又、定電圧制御充電回路
（以下定電圧制御回路と記す）は予め充電器の出力電圧
を二次電池の充電満了の時の端子電圧に略々等しく設定
し、充電の初期から終了まで常に一定の電圧で充電する
もので原理的には定電圧ダイオードや制御用トランジス
タで構成した電圧安定化電源の設定電圧を二次電池の設
定電圧に等しくして充電する様に成されている。

【０００３】これらの定電流制御回路及び定電圧制御回
路を直列接続し、スイッチング手段を介して二次電池等
を充電する充電装置等は広く利用されている。

【０００４】図１５では入力電圧Ｖ_INの供給される定電
圧制御回路１の出力端に直列にスイッチング用のスイッ
チＳ３を接続し、このスイッチＳ３に充電する二次電池
９の陽極を接続し、二次電池９の陰極は入力電圧Ｖ_INの
供給される接地電位に接続されている。又、定電圧制御
回路１の入出力端子の両端を電圧検出回路２４で検出
し、二次電池９が過充電状態に成った場合にはスイッチ
制御回路２３を介してスイッチＳ３を「オフ」させる様
な制御を行なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の図１５で説明し
た従来の充電装置で、二次電池９として、例えば、リチ
ウム・イオン二次電池を用いることを考えると、このリ
チウム・イオン二次電池９の充電特性は図１６に示す様
に充電時に通常は二次電池９の定格電圧まで達すると、
充電電流値Ｉは急激に減少するため充電終了時信号とし
てはこの減少電流を検出する様に成せばよい。

【０００６】今、図１５で定電圧制御回路１内の制御用
トランジスタ等が短絡した状態では、完全に短絡されて
いれば電圧検出回路２４の入出力端子間の電圧は略々零
となる為に、零電位を検出することが出来る。然しリチ
ウム・イオン二次電池では充電の電圧Ｖは充電時間が経
過するにしたがって増加する。この為に、定電圧制御回
路１のトランジスタが短絡状態でもインピーダンスを持
っているので電圧が増加している間は破線の様に電流
Ｉ′が流れ、電流の減少を検出出来ないだけでなく電圧
検出回路２４の両端に電圧が出力されて、二次電池９が
完全に過充電状態に成った状態で充電電流Ｉが減少する
ため定電圧制御回路の短絡状態を検知するのが難しい問
題があった。

【０００７】更に、過充電を防止するために定電圧制御
回路１と二次電池９との間にスイッチＳ₃等を介在させ
るとスイッチＳ₃等が大型化されるだけでなくトランジ
スタ等のスイッチング手段である場合には、特に内部抵
抗が問題になる。

【０００８】即ち、リチウム・イオン二次電池９では充
電電圧が１００ｍＶ変化すると略１０％の容量変化を来
す。従って、スイッチＳ₃の内部抵抗による電圧降下に
よって生ずる電圧低下で二次電池９に基準の充電電圧が
供給出来ず、完全な充電が出来ないことになる。

【０００９】本発明は叙上の問題点を解消した充電装置
を提供しようとするものであり、発明が解決しようとす
る課題は充電装置としての安全度をより高めることが出
来ると共に、直列接続した定電圧（定電流）制御回路の
１つが短絡した時に他の定電圧（定電流）制御回路を充
電停止回路として使用し、充電しようとする二次電池に
直列にスイッチング手段を接続しない様に成し、一方の
定電圧（定電流）制御回路が短絡しても他方の定電圧
（定電流）制御回路を用いて充電可能な充電装置を得る
様に成したものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の充電装置は複数
の定電圧制御回路及び／又は定電流制御回路の出力を１
つの電圧又は／及び電流検出回路で制御して成るもので
ある。

【００１１】本発明の充電装置によれば１つの電圧検出
回路を用いることで複数の縦続接続した定電圧（定電
流）制御回路を制御することで１つの定電圧（定電流）
制御回路が短絡した場合でも安全に充電制御が行え、ス
イッチング手段を二次電池に直列接続させることで生ず
る内部抵抗で充電電圧が降下する問題が回避可能なもの
が得られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の充電装置を図１乃
至図１４によって詳記する。図１は本発明の充電装置の
一例を示す系統図、図２は図１の具体的回路構成例であ
る。

【００１３】図１に於いて、入力端子Ｔ₁及びＴ₂には
リチウム・イオン二次電池９等を充電する電源に接続さ
れ、入力電圧Ｖ_INが供給される。入力端子Ｔ₁は第１の
定電圧制御回路１に接続され、入力端子Ｔ₂は接地電位
に接続され、二次電池９の陰極に接続されている。

【００１４】第１の定電圧制御回路１の出力端は第２の
定電圧制御回路２に直列（縦続）接続され、第２の定電
圧制御回路２の出力端は二次電池９の陽極に接続されて
いる。又、第２の定電圧制御回路２の出力電圧Ｖ_B＝Ｖ
_outを検出する電圧検出回路３を二次電池９と並列に接
続し、この１つの電圧検出回路３を介して第１及び第２
の定電圧制御回路１及び２を制御し、第１及び第２の定
電圧制御回路１及び２の出力電圧Ｖ_A及びＶ_B＝Ｖ_out
を所定電圧に成る様にコントロールする。

【００１５】上述の構成では第１及び第２の定電圧回路
１及び２を二次電池９に直列接続した場合を説明したが
第２の定電圧制御回路２に更に第３，第４‥‥第ｎの定
電圧制御回路を直列に接続し、これら第１〜第ｎの定電
圧制御回路を１つの電圧制御回路３でコントロールする
様に成される。

【００１６】この場合第１乃至第ｎの定電圧制御回路
１，２‥‥ｎの出力端電圧をＶ_A，Ｖ_B，Ｖ_c，Ｖ_D‥
‥Ｖ_N＝Ｖ_outとした場合にＶ_A＞Ｖ_B＞Ｖ_c＞Ｖ_D‥
‥＞Ｖ_Nと成る様に１つの電圧検出回路３で制御する様
に成す。

【００１７】図２は図１の充電装置の１例の回路図を示
すもので第１及び第２の定電圧制御回路１及び２は夫々
第１のトランジスタＴｒ₁及び第３のトランジスタＴｒ
₃並びに第２のトランジスタＴｒ₂及び第４のトランジ
スタＴｒ₄で構成される。

【００１８】第１の定電圧回路１の第１のトランジスタ
Ｔｒ₁のエミッタは入力端子Ｔ₁に接続され、入力端子
Ｔ₂は接地電位に接続されている。第１のトランジスタ
Ｔｒ₁のコレクタは第２の定電圧制御回路２の第２のト
ランジスタＴｒ₂のエミッタに接続されている。

【００１９】第１のトランジスタＴｒ₁のエミッタとベ
ース間には抵抗Ｒ₁が接続され、第３のトランジスタＴ
ｒ₃のコレクタは第１のトランジスタＴｒ₁のベースに
接続され、第３のトランジスタＴｒ₃のエミッタは抵抗
Ｒ₂を介して接地されている。

【００２０】第２の定電圧制御回路２を構成する第２の
トランジスタＴｒ₂のエミッタは第１のトランジスタＴ
ｒ₁のコレクタに接続され、第２のトランジスタＴｒ₂
のエミッタとベース間には抵抗Ｒ₃が接続されている。
第２のトランジスタＴｒ₂のベースは第４のトランジス
タＴｒ₄のコレクタに接続され、第４のトランジスタＴ
ｒ₄のエミッタは抵抗Ｒ₄を介して接地されている。

【００２１】第２のトランジスタＴｒ₂のコレクタはリ
チウム・イオン二次電池９の陽極及び抵抗Ｒ₇の一端に
接続され、二次電池９の陰極は接地され、且つ抵抗Ｒ₇
の他端は抵抗Ｒ₈及び電圧検出回路３を構成するオペア
ンプｏｐ₁の反転端子に接続され、オペアンプｏｐ₁の
非反転端子は基準電圧源に接続され、オペアンプｏｐ₁
の出力端は抵抗Ｒ₅と抵抗Ｒ₆の直列接続中点に接続さ
れ、抵抗Ｒ₅の他端は第４のトランジスタＴｒ₄のベー
スに接続され、抵抗Ｒ₆の他端は第３のトランジスタＴ
ｒ₃のベースに接続されている。

【００２２】上述の図２の構成に於いて、第１及び第２
のトランジスタＴｒ₁及びＴｒ₂並びに第３及び第４の
トランジスタＴｒ₃及びＴｒ₄の電流増幅率ｈｆｅ₁＝
ｈｆｅ₂＝Ｉ_c／Ｉ_B（ここでＩ_Bはベース電流、Ｉ_c
はコレクタ電流）が一定で夫々が等しいと考えた場合
に、抵抗Ｒ₂，Ｒ₄，Ｒ₅，Ｒ₆の関係をＲ₅＞Ｒ₆、
又はＲ₂＞Ｒ₄にとり、且つ、第１のトランジスタＴｒ
₁の電流増幅率ｈｆｅ₁を第２のトランジスタＴｒ₂の
電流増幅度ｈｆｅ₂に比べて小さくなる様にトランジス
タＴｒ₃及びＴｒ₄の制御を行えば第１のトランジスタ
Ｔｒ₁及び第２のトランジスタＴｒ₂の出力端電圧Ｖ_A
及びＶ_BはＶ_A＞Ｖ_Bとすることが出来る。

【００２３】従って、Ｎ個の定電圧制御回路１，２，‥
‥Ｎの各々のトランジスタＴｒ₁，Ｔｒ₂‥‥Ｔｒ_nの
電流増幅率をｈｆｅ₁，ｈｆｅ₂‥‥ｈｆｅ_nとした時
にｈｆｅ₁＜ｈｆｅ₂‥‥＜ｈｆｅ_nの関係になる様に
オペアンプｏｐ₁の出力を制御する様に二次電池９に充
電を行ない、二次電池９に基準の電圧を供給して充電が
行なわれる。

【００２４】この様に構成すれば、例えば第２の定電圧
制御回路２の第２のトランジスタＴｒ₂が短絡されても
電圧検出回路３のオペアンプｏｐ₁は第１の定電圧制御
回路１の第１のトランジスタＴｒ₁の出力電圧Ｖ_Aがレ
ギュレートされて二次電池９の例えば基準電圧＝４．２
Ｖ以上に上げない様にオペアンプｏｐ₁が制御する。逆
に第１の定電圧制御回路１の第１のトランジスタＴｒ₁
が短絡された場合は電圧検出回路３のオペアンプｏｐ₁
は第２の定電圧制御回路２の第２のトランジスタＴｒ₂
の出力電圧Ｖ_B＝Ｖ_outをレギュレートし、二次電池９
の例えば、基準電圧＝４．２Ｖにする様に制御すればよ
く、一方のトランジスタＴｒ₁又はＴｒ₂が短絡しても
他方のトランジスタＴｒ₂又はＴｒ₁でレギュレート
し、充電を続行することが出来る。

【００２５】同様にｎ個の定電圧制御回路の１つが短絡
した時は他のｎ−１個の定電圧制御回路を１つの定電圧
検出回路３で入力電圧側の定電圧制御回路のトランジス
タＴｒ₁の電流増幅率ｈｆｅ₁＜次の定電圧制御回路の
トランジスタＴｒ₂の電流増幅率ｈｆｅ₂‥‥＜第ｎ番
目の定電圧制御回路のトランジスタＴｒ_nの電流増幅率
ｈｆｅ_nの関係となる様に制御してＶ_A＞Ｖ_B＞Ｖ_c‥
‥＞Ｖ_Nとなる様にオペアンプｏｐ₁は第３及び第４の
トランジスタＴｒ₃，Ｔｒ₄‥‥Ｔｒ_n等を制御すれば
よい。

【００２６】上述の図１及び図２の構成では縦続接続さ
れた第１乃至第ｎの定電圧制御回路を１つの電圧検出回
路を介して、第１乃至第ｎの定電圧制御回路の出力端電
圧Ｖ_A〜Ｖ_n或は電流増幅率を制御する様に成した場合
を説明したが、図１及び図２の破線で示す様に微小電圧
降下回路（以下−ΔＶ回路と記す）を縦続接続された複
数の定電圧制御回路１又は２の少なくとも１つを介して
制御し、他は電圧検出回路３からの検出電圧で直接的に
制御する様に構成させてもよい。

【００２７】図１では電圧検出回路３からの１つの検出
制御電圧を第１の定電圧制御回路１に直接的に、第２の
定電圧制御回路２には−ΔＶ回路を介して供給する様に
成される。

【００２８】図２の回路図ではこの−ΔＶ回路を構成す
る為に抵抗Ｒ₅に並列に抵抗Ｒ₉を接続させればよい。

【００２９】図２で上述の−ΔＶ回路を考えれば第１の
トランジスタＴｒ₁の駆動電圧に比べて第２のトランジ
スタＴｒ₂の駆動電圧が−ΔＶ回路の電圧降下分だけ低
いので、第１のトランジスタＴｒ₁のインピーダンスＺ
₁、即ち第１の定電圧制御回路のインピーダンスに比べ
て第２のトランジスタＴｒ₂のインピーダンスＺ₂、即
ち第２の定電圧制御回路２のインピーダンスが大きくな
りＺ₁＜Ｚ₂の関係となり、インピーダンスＺの大きい
定電圧制御回路で制御が決定される。

【００３０】−ΔＶ回路を挿入しない電圧検出回路３か
らの帰還量を同じにした場合は第１及び第２のトランジ
スタＴｒ₁及びＴｒ₂の電流増幅度で第１及び第２のト
ランジスタＴｒ₁及びＴｒ₂のインピーダンスＺ₁及び
Ｚ₂は定まるが−ΔＶ回路を挿入した場合は−ΔＶ回路
が付加された定電圧制御回路が優先権を持ちレギュレー
タ動作を行ない、−ΔＶ回路の付加されていない例えば
第１のトランジスタＴｒ₁のインピーダンスＺ₁を略零
に近くしスイッチング動作を行う様に選択させることが
出来る。勿論図２で第２のトランジスタＴｒ₂の短絡時
には第１のトランジスタＴｒ₂の両端にはレギュレータ
として機能する電圧が印加される。

【００３１】又、一つの定電圧制御回路１の例えば第１
のトランジスタＴｒ₁をスイッチング手段として使用す
ると、このトランジスタのＩ−Ｖ特性は電流Ｉが小さい
時は電圧Ｖは略零に近いので第１のトランジスタＴｒ₁
が短絡した状態を検出することは難しいので、この第１
のトランジスタＴｒ₁の両端の電圧を検出する電圧検出
器からの検出電圧を第１のトランジスタＴｒ₁に帰還さ
せて検出出来る様な電圧にさせる様に成すことも出来
る。

【００３２】図３は本例の充電装置の他の系統図を示す
もので、複数の第１及び第２の定電流制御回路５及び７
を第１及び第２の定電圧制御回路１及び２の前段に直列
に接続し、更に第１及び第２の定電流制御回路５及び７
の前段に第１及び第２の電流検出回路４及び６を設け、
第１及び第２の定電流制御回路５及び７を電流制御し、
第１及び第２の定電圧制御回路１及び２は１つの電圧検
出回路３を介して制御する様に成したものであり、第１
の定電流制御回路５と第１の定電圧制御回路１並びに第
２の定電流制御回路７と第２の定電圧制御回路２を夫々
直列接続した場合を示したが、定電流制御回路と定電圧
制御回路を一体と成した構成でもよく、勿論、ｎ個の定
電圧制御回路を直列接続し、１つの電圧検出回路３を介
してｎ個の定電圧制御回路をコントロールする様に成す
ことも出来る。

【００３３】図４は直列接続した第１及び第２の定電圧
制御回路１及び２を二次電池９に直列接続し、二次電池
９に並列接続した電圧検出回路３の検出電圧に基づき帰
還率を帰還回路８を介して第１及び第２の定電圧制御回
路１及び２に帰還させ、その帰還率を制御する様に成し
たものである。

【００３４】第１の定電圧制御回路１の入力端子Ｔ₁及
びＴ₂に供給される入力電圧をＶ_IN、第１の定電圧制御
回路１の出力端電圧をＶ_A、第１の定電圧制御回路１へ
の帰還回路８からの帰還率をβ_A、第２の定電圧制御回
路２の出力端電圧をＶ_B＝Ｖ_out、第２の定電圧制御回
路２の帰還回路８からの帰還率をβ_BとすればＶ_IN−Ｖ
_A≒Ｖ_A−Ｖ_Bの様にし、帰還率β_A＞β_Bの様に選択
することで図１と同様に第１及び第２の定電圧制御回路
１及び２を制御し、二次電池９を例えば基準電圧＝４．
２Ｖで充電を行なうことが出来る。

【００３５】又、例えば第２の定電圧制御回路２が短絡
した時は電圧検出回路３は第１の定電圧制御回路１の出
力端電圧Ｖ_Aが充電の基準電圧＝４．２Ｖと成る様に帰
還率β_Aをコントロールする様に成す。この場合第２の
定電圧制御回路２のトランジスタＴｒ₂は短絡されてい
るので二次電池９には基準電圧が供給されて、充電を行
なうことが出来る。

【００３６】図５及び図６は本発明の充電装置の更に他
の系統図を示し、図６は図５の要部の具体的回路図を示
すもので第２の定電圧制御回路２が短絡した時、第１の
定電圧制御回路１の第１の電圧検出回路１０を第２の電
圧検出回路３に切換える様に成したものである。

【００３７】図５で第１及び第２の定電圧制御回路１及
び２と第２の電圧検出回路３は図１及び図４と同様に接
続され、第２の電圧検出回路３の帰還制御出力端は第２
の定電圧制御回路２並びにスイッチ１１の固定接点ｃ及
び可動接片ａを介して第１の定電圧制御回路１に接続さ
れ、更に第１の破壊電圧検出回路１２の一端にも接続さ
れる。又、固定接点ｂは第１の定電圧制御回路１の出力
端電圧を検出する第１の電圧検出回路１０の検出出力端
子に接続される。

【００３８】第１の電圧検出回路１０は第１の定電圧制
御回路１と第２の定電圧制御回路２の直列接続中点と接
地端子Ｔ₂間に接続され、第１の破壊電圧検出回路１２
の他端は接地電位に落とされ、第２の定電圧制御回路２
の入出力端の電圧は第２の破壊電圧検出回路１３で検出
され、第１及び第２の破壊電圧検出回路１２及び１３の
出力は切換回路１４に供給され、切換回路１４の出力は
スイッチ１１の可動接片ａを可動させる。

【００３９】図６で第２の定電圧制御回路２及び第２の
電圧検出回路３は図２と同一構成であり、第２の破壊電
圧検出回路１３はオペアンプｏｐ₂の反転入力端子をオ
ペアンプｏｐ₁の出力端に接続し、非反転端子１３は基
準電圧源に接続されている。

【００４０】上述の構成で第２の定電圧制御回路２の第
２のトランジスタＴｒ₂が図６の様に短絡した場合、二
次電池９に並列に接続された直列抵抗Ｒ₇とＲ₈部分の
電圧ｅ₁は上昇するのでオペアンプｏｐ₁の出力端の電
圧ｅ₂は小さくなる。従って第２の電圧検出回路３では
電圧ｅ₂の小さくなるのを検出する。又、オペアンプｏ
ｐ₂の出力端の電圧ｅ₃は上昇して、第２の破壊電圧検
出回路１３が短絡電圧を検出するので、第１の破壊電圧
検出回路１３の検出電圧を切換回路１４に供給する。切
換回路１４はスイッチ１１の可動接片ａを固定接点ｃ側
に切換えることで、第１の定電圧制御回路１は第２の電
圧検出回路３によって帰還率等がコントロールされ、基
準電位の二次電池９の充電電圧と成されて二次電池９を
充電する。

【００４１】第１の破壊電圧検出回路１２は第１の定電
圧制御回路１の短絡状態を監視し、第１及び第２の定電
圧制御回路１及び２が正常であれば切換回路１４を介し
てスイッチ１１の可動接片ａを固定接点ｂ側に切換える
様に成される。

【００４２】図７は本発明の充電装置の更に他の系統図
を示すもので、第８図Ａ乃至Ｄは制御方法説明図、図９
は図７の具体的回路図である。

【００４３】図７で図１乃至図６との対応部分は同一符
号を付して重複説明を省略するが、第１及び第２の定電
圧制御回路１及び２は１つの第２の電圧検出回路３によ
って帰還率制御を帰還率制御回路８Ａ及び８Ｂを介して
二次電池９を充電する様に制御されているが、本例では
更に入力電圧Ｖ_INの検出と、第１及び第２の定電圧制御
回路１及び２の入出力端間電圧Ｖ₁及びＶ₂を検出し
て、帰還率制御回路８Ａ及び８Ｂの帰還率を可変させる
様に成したものである。

【００４４】即ち、入力端子Ｔ₁及びＴ₂間の入力電圧
Ｖ_INを検出する入力電圧検出回路１８を入出力端子Ｔ₁
及びＴ₂間に並列接続すると共に、第１及び第２の定電
圧制御回路１及び２の入出力端間の電圧を検出する第３
の破壊電圧検出回路１６及び第２の破壊電圧検出回路１
３を設け、これら第２及び第３の破壊電圧検出回路１３
及び１６の検出出力電圧を差動検出回路１７に供給し
て、差動検出出力を取り出し、この差動検出出力に基づ
いて帰還率制御回路８Ａ及び８Ｂの帰還率を可変する様
に成したものであり、この、差動検出回路１７には入力
電圧検出回路１８からの入力電圧が二次電池９の充電の
基準電圧（例えば４．２Ｖ）以上あるかをみて検出出力
を差動検出回路１７に供給している。

【００４５】図７の具体的回路構成を図９に示してあ
る。第３及び第２の破壊電圧検出回路１６及び１３はオ
ペアンプｏｐ₃及びｏｐ₂で、差動検出回路１７をトラ
ンジスタＴｒ₆〜Ｔｒ₉で、入力電圧検出回路１８をト
ランジスタＴｒ₅及びツェナーダイオードＣＤ₁，ＣＤ
₂等で構成されている。

【００４６】図８Ａ乃至図８Ｄは帰還率制御回路８Ａ及
び８Ｂの帰還制御方法を示すもので、第１及び第２の定
電圧制御回路１及び２に用いられる第１及び第２のトラ
ンジスタＴｒ₁及びＴｒ₂（図２参照）が略同一の容量
であれば図８Ａに示す様にコントロールする。

【００４７】即ち、図８Ａ乃至図８Ｄでは横軸に入力電
圧Ｖ_INが、縦軸には出力電圧Ｖ_outがとられている。図
８Ａの場合は入力電圧Ｖ_INが（１）から（２）の範囲は
出力電圧が二次電池９の基準電圧（例えば４．２Ｖ）以
上に成る時点までは第１及び第２の制御回路１及び２が
「オン」される。即ち、第３及び第２の破壊電圧検出回
路１６及び１３が「オン」状態と成され、入力電圧Ｖ_IN
が基準電圧をこえた時点（２）から略同じ電圧Ｖ₁及び
Ｖ₂と成る様に直線１５Ａ及び１５Ｂに示す様な電圧コ
ントロールを行なう。勿論、この場合、電流を一定とす
ると、第１及び第２の定電圧制御回路１及び２の入出力
端間での消費電力は同じ様に成る。

【００４８】第３の破壊電圧検出回路１６及び第２の破
壊電圧検出回路１３からの検出出力の差電圧は帰還率制
御回路８Ａ及び８Ｂに供給されて、第１及び第２の定電
圧制御回路１及び２の帰還量に加算或いは減算され二次
電池９に印加される充電電圧が所定の基準電圧（４．２
Ｖ）に成る様にレギュレートされる。

【００４９】図８Ｂに示すものは図８Ａの様に基準電圧
になる時点（２）で制御を開始するのではなく、入力電
圧Ｖ_INをみていて、入力電圧Ｖ_INの検出時点（３）から
時定数によって直線１５ｃの様に電圧Ｖ₁と成る様に制
御し、Ｖ₂はＶ₁＝Ｖ₂と成る様に制御した場合であ
る。

【００５０】図８Ｃの場合は第１の定電圧制御回路１の
第１のトランジスタＴｒ₁の制御可能容量が大きく、第
２の定電圧制御回路２の第２のトランジスタＴｒ₂の制
御可能容量が小さい場合の制御方法を示すもので、この
場合、両者が安全に制御可能な範囲内で直線１５Ｄ及び
１５Ｅの様に制御するものでＶ₁＞Ｖ₂と成る様に出力
電圧Ｖ_outが基準電圧と成る様に制御する。図８Ｄの場
合は図８Ｃと逆の場合で第２の定電圧制御回路２の容量
が大きい場合でＶ₁＜Ｖ₂と成る様な直線１５Ｄ及び１
５Ｅに示す制御により差動検出出力を得て帰還率コント
ロールを行なって定電圧安定化を行なう様に成されてい
る。

【００５１】本例の場合の帰還率制御は図９の場合、帰
還率β_A，β_Bが低下すれば第１及び第２の定電圧制御
回路１及び２の両端電圧ｅ₄及びｅ₅は低下するので、
これを検出ｅ₆及びｅ₇し、差動トランジスタＴｒ₈及
びＴｒ₉を介して第１及び第２の定電圧制御回路１及び
２の電圧ｅ₇′及びｅ₆′を高くすればよい。

【００５２】上述の図７乃至図９に示した検出方法は図
１０に示す様に検出することも可能である。図１０では
図７及び図９を模式的な系統図として示したが、本例で
は入出力電圧Ｖ_IN及びＶ_out＝Ｖ_Bを検出し、入力電圧
Ｖ_INから第１の定電圧制御回路１の入出力端電圧Ｖ₁と
出力端電圧Ｖ_Aを検出すると共に第２の定電圧制御回路
２の入出力端電圧Ｖ₂と出力端電圧Ｖ_Bを検出する。
尚、第２の定電圧制御回路２は直列接続されたｎ個の最
終段の定電圧制御回路２であるから、電圧Ｖ_Bは二次電
池９を充電する際の基準電圧Ｖ_outと同一なので基準電
圧が定められていればＶ_B検出をする必要がなく基準電
圧値とすればよく、本例ではＶ_IN−Ｖ_A＞Ｖ₁，Ｖ_A−
Ｖ_B＞Ｖ₂と成る様に制御して帰還率を可変させる様に
している。

【００５３】図１１乃至図１３は本例の更に他の充電装
置の系統図を示すもので、これらの構成は図１及び図２
の定電圧制御回路１及び２が破壊破損された場合、定電
圧制御のレギュレート動作を停止させる機能を付加した
場合である。

【００５４】図１１は図７と略同一構成であるが、差動
検出回路１７の検出出力を停止回路２１に供給し、停止
回路２１には入力電圧検出回路１８からの入力検出電圧
が二次電池９の基準電圧（４．２Ｖ）以上になったこと
をみて、検出停止を解除する信号が供給され、停止回路
２１は第１又は／及び第２の定電圧制御回路を停止状態
にさせる。この場合一方の定電圧制御回路の破壊原因が
短絡等の場合は、当然第２の電圧検出回路３によって、
安全な定電圧制御回路に帰還率変更制御を行なって、二
次電池９の基準電圧と成る様な定電圧安定化する様に成
される。

【００５５】図１２は第３の破壊電圧検出回路１６及び
第２の破壊電圧検出回路１３の検出出力電圧を第１及び
第２の停止回路に更にクロスする様に供給し、第１及び
第２の定電圧制御回路１及び２を停止状態にコントロー
ルする様に成したものである。

【００５６】図１３は１つの電圧検出回路３を用いて第
１及び第２の定電圧制御回路１及び２の出力電圧を検出
し、図１０と同様の制御或いは停止制御等を行なう場合
の系統図を示すもので１個の第２の電圧検出回路３と第
１及び第２の定電圧制御回路１及び２の出力端との間を
スイッチＳ₁及びＳ₂を介して接続する。今、第１の定
電圧制御回路１の両端電圧Ｖ_Aを検出する場合はスイッ
チＳ₁を「オン」にし、スイッチＳ₂を「オフ」にして
第１の定電圧制御回路１の出力端電圧Ｖ_Aを検出し、入
力電圧Ｖ_IN−Ｖ_A＝Ｖ₁を検出する。この場合、第２の
定電圧制御回路２を図１１及び図１２等の停止回路を用
いて停止状態にして置いてもよい。

【００５７】次にスイッチＳ₁を「オフ」にしスイッチ
Ｓ₂を「オン」することで第１の定電圧制御回路１の出
力電圧Ｖ_Aから第２の定電圧制御回路２の出力電圧Ｖ_B
を差し引きＶ_A−Ｖ_B＝Ｖ₂により第２の定電圧制御回
路２の入出力両端電圧Ｖ₂を得る。この場合Ｖ_A＞Ｖ_B
の条件を満足する様に構成させて、停止回路を動作させ
る様に成される。

【００５８】上述の各実施例では複数の定電圧制御回路
を直列接続して１つの電圧検出回路を介して複数の定電
圧制御回路の帰還率等を制御した場合を説明したが図１
４に示す様に複数の定電流制御回路５及び７を直列に接
続し、これら定電流制御回路５及び７の前段に１つの電
流検出回路４を設け、この電流検出回路４により複数の
定電流制御回路の電流Ｉ_A及びＩ_Bをコントロールし、
Ｉ_A＞Ｉ_Bと成し、最終的には１つの定電流制御回路を
定電流安定化する様にし、第１又は第２の定電流制御回
路５又は７の一方が短絡した場合には一方の定電流制御
回路の定電流Ｉ_AをＩ_A＝Ｉ_Bと成る様に電流検出回路
４が制御する様に成すことも出来る。又１つの第１の定
電流検出回路４から−ΔＶ回路と同様の微少電流降下回
路（−ΔＩ回路）を介して少なくとも１つの定電流制御
回路７に電流を供給し、他の定電流制御回路５には直接
的な電流を供給する様にしてもよい。

【００５９】

【発明の効果】本発明の充電装置は複数の定電圧制御回
路又は／及び複数の定電流制御回路を縦続接続し、１つ
の電圧（電流）検出回路を用いて、複数の定電圧（定電
流）制御回路の帰還量等をコントロールする様に成した
ので１つの定電圧（定電流）制御回路が短絡しても、他
方の定電圧（定電流）制御回路によって二次電池を基準
電圧で充電可能な充電装置が得られ安全度合が向上す
る。又、一方の定電圧制御回路を停止回路（スイッチン
グ手段）として利用出来るのでリチウム・イオン二次電
池の様に内部電圧降下の変動に弱い充電装置に適用して
有効な充電装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の充電装置の系統図である。

【図２】本発明の充電装置の回路図である。

【図３】本発明の充電装置の他の系統図である。

【図４】本発明の充電装置の更に他の系統図（Ｉ）であ
る。

【図５】本発明の充電装置の更に他の系統図（II）であ
る。

【図６】図５に示す充電装置の要部の具体的回路図であ
る。

【図７】本発明の充電装置の更に他の系統図(III）であ
る。

【図８】本発明の充電装置の制御方法説明図である。

【図９】図７の具体的回路図である。

【図１０】本発明の更に他の系統図（IV）である。

【図１１】本発明の更に他の系統図（Ｖ）である。

【図１２】本発明の更に他の系統図（VI）である。

【図１３】本発明の更に他の系統図（VII)である。

【図１４】本発明の更に他の系統図(VIII)である。

【図１５】従来の充電装置の系統図である。

【図１６】リチウム・イオン二次電池の充電特性図であ
る。

【符号の説明】

１…第１の定電圧制御回路、２…第２の定電圧制御回
路、３…電圧検出回路、４…第１の電流検出回路、５…
第１の定電流制御回路、７…第２の定電流制御回路、８
…帰還回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次電池を複数の縦続接続した定電圧制
御回路及び／又は定電流制御回路を介して充電する様に
成した充電装置であって、上記複数の定電圧制御回路及び／又は定電流制御回路の
出力を１つの電圧及び／又は電流検出回路で制御して成
ることを特徴とする充電装置。
【請求項２】前記複数の定電圧制御回路の出力電圧を
入力側からＶ_A，Ｖ_B，Ｖ_c‥‥Ｖ_M，Ｖ_Nとしたと
き、出力電圧がＶ_A＞Ｖ_B＞Ｖ_c‥‥Ｖ_M＞Ｖ_Nと成る
様に制御して成ることを特徴とする請求項１記載の充電
装置。
【請求項３】前記複数の定電圧制御回路の出力電圧を
入力側からＶ_A，Ｖ_B，Ｖ_c‥‥Ｖ_M，Ｖ_Nとし、入力
側の第１の定電圧制御回路の入力電圧をＶ_INとしたと
き、前記電圧検出回路は上記複数の電圧制御回路の入出
力差電圧Ｖ_IN−Ｖ_A＝Ｖ_A−Ｖ_B＝Ｖ_B−Ｖ_c‥‥＝Ｖ
_M−Ｖ_Nと等しく成る様に成し、且つ入力側から出力側
の定電圧制御回路への帰還率をβ_A，β_B，β_c‥‥β
_Nとしたときβ_A＞β_B＞β_c‥‥＞β_Nとなる様に帰
還率を制御して成ることを特徴とする請求項１記載の充
電装置。
【請求項４】前記複数の定電圧制御回路の第１及び第
２の定電圧制御回路の短絡状態を検知する第１及び第２
の破壊電圧検出回路と、第１及び第２の定電圧制御回路の出力端電圧を検出する
第１及び第２の電圧検出回路と、上記第１及び第２の電圧検出回路の出力に接続されたス
イッチング手段と、上記スイッチング手段を切り換える切換回路とを有し、上記第１又は第２の破壊電圧検出回路が基準電圧以下か
を検知すると共に上記第１又は第２の検出回路の検出電
圧が基準以上かを検知して、上記切換回路を介して上記
スイッチング手段を切換えて、一方の電圧検出回路で短
絡されていない定電圧制御回路を制御する様に成したこ
とを特徴とする第１項乃至第３項記載のいずれか１項記
載の充電装置。
【請求項５】前記複数の定電圧制御回路の夫々の入力
端子間電圧を検出する破壊電圧検出回路と、上記１対の破壊電圧検出回路の差出力を検出する差動検
出回路とを有し、上記破壊電圧検出回路が基準電圧以上の場合に上記定電
圧制御回路の夫々の入出力端子間電圧が略々等しく成る
様に前記複数の定電圧制御回路の帰還率を共通制御して
いる電圧検出回路の帰還率制御回路の帰還率を上記差検
出回路の出力により制御して成ることを特徴とする請求
項１記載の充電装置。
【請求項６】前記複数の定電圧制御回路の夫々の入出
力を端子間電圧Ｖ₁，Ｖ₂及び夫々入力及び出力電圧Ｖ
_IN，Ｖ_A，Ｖ_Bを検出する電圧検出回路を設け、上記各
電圧がＶ_IN−Ｖ_A＞Ｖ₁，Ｖ_A−Ｖ_B＞Ｖ₂‥‥と成る
様に前記複数の定電圧制御回路の帰還率を共通制御して
いる電圧検出回路の帰還率制御回路の帰還率を制御して
成ることを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項７】前記複数の定電圧制御回路の夫々の入出
力端子間電圧を検出する破壊電圧検出回路と、上記１対の破壊電圧検出回路の差出力を検出する差動検
出回路とを有し、上記破壊電圧検出回路のいずれかが上記定電圧制御回路
の破壊状態を検出した時に該定電圧制御回路のいずれか
を上記差動検出回路に基づいて停止状態と成すことを特
徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項８】前記複数の定電流制御回路の出力電流を
入力側からＩ_A，Ｉ_B，Ｉ_c‥‥Ｉ_Nとしたとき出力電
流がＩ_A＞Ｉ_B＞Ｉ_c‥‥Ｉ_Nと成る様に制御して成る
ことを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項９】前記１つの電圧及び／又は電流検出回路
からの制御信号を前記複数の定電圧制御回路及び／又は
定電流制御回路に直接供給する際に少なくとも１の該定
電圧制御回路及び／又は定電流制御回路への微小電圧及
び／又は微小電流降下回路を介して供給されて成ること
を特徴とする請求項１記載の充電装置。