JPH1169647A

JPH1169647A - 充電装置

Info

Publication number: JPH1169647A
Application number: JP9225059A
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: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 1999-03-09

Abstract

(57)【要約】【課題】充電の制御範囲を拡大して二次電池の破損を
防ぎ、さらに損失を抑えることができる。【解決手段】入力電圧検出回路１では、入力端子ＩＮ
−Ａ、ＩＮ−Ｂから供給される入力電圧Ｖ_INが検出さ
れ、検出された入力電圧Ｖ_INは充電方式切り替え回路３
に供給される。入力電流検出回路２では、入力される電
流が検出され、検出された電流は充電方式切り替え回路
３に供給される。充電方式切り替え回路３では、供給さ
れた入力電圧Ｖ_INおよび電流に基づいて制御信号が生成
され、その制御信号は、充電制御回路４に供給される。
この充電制御回路４では、パルス動作の充電方式、定電
流動作の充電方式、定電圧動作の充電方式、定電圧定電
流動作の充電方式から適宜選択された充電方式によっ
て、二次電池ＢＴに対して充電が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、二次電池を充電
する場合、入力電圧または入力電流の状態に応じて最適
な充電方式を選択することができる充電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯型電話機やカメラ一体型ＶＴ
Ｒなど、ポータブル電子機器においては、電源として二
次電池が使用されている。これらのポータブル電子機器
を使用するときには、その使用にあたって二次電池を充
電する必要がある。

【０００３】二次電池を充電する場合に、定格値よりも
大きい充電電圧および充電電流を二次電池に与えると、
二次電池が損傷するおそれがある。そのため充電装置と
しては、一般に定電圧回路および定電流回路を有してお
り、これらの回路によって定格値よりも大きい充電電圧
および充電電流を二次電池に与えないようにしている。

【０００４】その二次電池を充電する方法として、まず
入力電圧、入力電流に無関係に１つの方式で充電する方
式がある。この方式では、充電部の小型化が可能となる
が、二次電池の定格値を超えて電圧、電流が供給された
場合、二次電池が破損するおそれがある。

【０００５】他の充電方法として、入力電圧、入力電流
を検出して、充電をストップさせる方式がある。この方
式は、入力される入力電圧、入力電流を検出して、満充
電と判断したところで、充電をストップさせる方式であ
る。しかしながら、この方式では、検出するのは入力電
圧および入力電流であるので、二次電池の満充電を正確
に判断するのは困難である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、入力電圧、入
力電流に対応して制御できる方式が好ましい。この方式
は、入力電圧、入力電流を検出して、検出された値に対
応して当該入力電圧、入力電流を制御するものである。

【０００７】しかしながら、この方式は、充電の制御範
囲を拡大すると、大型化かつ高価な回路になる。また、
制御範囲を拡大した方式を用いると、損失が大きくなる
問題があった。

【０００８】従って、この発明の目的は、充電の制御範
囲を拡大して二次電池の破損を防ぎ、さらに損失を抑え
ることができる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】請求項１に記載の発明
は、二次電池を充電する充電装置において、供給される
入力電圧を検出する電圧検出手段と、入力電圧に応じ
て、パルス充電方式、定電流充電方式、定電圧充電方式
および定電圧定電流充電方式の中から少なくとも２つの
充電方式を切り換えるようにしたことを特徴とする充電
装置および充電装置である。

【００１０】直流電源が接続され、その直流電源から入
力電圧が入力電圧検出回路で検出される。検出された検
出電圧に応じて充電方式が切り替えられる。このとき、
パルス充電方式、定電流充電方式、定電圧充電方式、定
電圧定電流充電方式の中から適宜切り換えられ、切り換
えられた充電方式に従って二次電池は充電される。入力
電圧の代わりに入力電流を検出し、検出電流に応じて充
電方式を切り替えることもできる。さらに、入力電圧お
よび入力電流を検出し、検出電圧および検出電流に応じ
て充電方式を切り替えることもできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。この発明の実施の形態の
原理的なブロック図を図１に示す。入力端子ＩＮ−Ａ、
ＩＮ−Ｂ間に直流電源が接続されるようになされてい
る。入力電圧検出回路１では、入力端子ＩＮ−Ａ、ＩＮ
−Ｂから供給される入力電圧Ｖ_INが検出される。この入
力電圧検出回路１において、検出された入力電圧Ｖ_INが
充電方式切り替え回路３に供給される。入力電流検出回
路２では、入力される電流が検出される。この入力電流
検出回路２において、検出された電流が充電方式切り替
え回路３に供給される。

【００１２】充電方式切り替え回路３では、入力電圧検
出回路１からの入力電圧Ｖ_INおよび入力電流検出回路２
からの電流に基づいて制御信号が生成され、その制御信
号は、充電制御回路４に供給される。この充電制御回路
４では、パルス充電方式、定電流充電方式、定電圧充電
方式、定電圧定電流充電方式の中から適宜選択された充
電方式によって、二次電池ＢＴに対して充電が行われ
る。

【００１３】パルス充電方式とは、所望のパルス幅を有
するパルス信号を使用して定電圧回路または定電流回路
を断続的に動作させて二次電池を充電する方式と、二次
電池ＢＴの端子電圧Ｖ_Bを検出して、オンおよびオフ別
々に予め設定された電圧値が検出されるとスイッチをオ
ン／オフとして充電する方式とである。定電流充電方式
とは、定電流回路を連続的に動作させて二次電池に充電
電流を供給する方式である。定電圧充電方式とは、定電
圧回路を連続的に動作させて二次電池に充電電圧を供給
する方式である。定電圧定電流充電方式とは、定電圧定
電流回路を連続的に動作させて二次電池に充電電圧およ
び充電電流を供給する方式である。

【００１４】通常、二次電池の場合には、充電時の電圧
および電流に定格値が定められており、その定格値の電
圧および電流で充電することが推奨されている。例え
ば、近年多用化されているある種類と容量のリチウムイ
オン電池であれば、充電電圧４．２（Ｖ）以下、充電電
流１Ｃ（１Ａ）以下が定格値として定められている。

【００１５】充電制御回路４の一例の構成を図２を用い
て説明する。この図２では、入力電圧にのみ対応した切
り替えを行うものとする。入力電圧検出回路１におい
て、入力電圧Ｖ_INが検出されると、検出された入力電圧
Ｖ_INが切り替え信号生成回路６に供給される。切り替え
信号生成回路６では、入力電圧Ｖ_INに応じてスイッチ７
を切り替えるための切り替え信号が生成される。その切
り替え信号に応じてスイッチ７は、充電制御回路４の中
の各制御から適宜選択する。

【００１６】この一例では、スイッチ制御回路５ａ、定
電圧制御回路５ｂ、パルス制御回路５ｃが充電制御回路
４に含まれ、入力電圧Ｖ_INと二次電池ＢＴの端子電圧Ｖ
_Bが等しい（Ｖ_IN＝Ｖ_B）とき、スイッチ制御回路５ａ
が選択され、Ｖ_IN＞Ｖ_Bのとき、定電圧制御回路５ｂが
選択され、Ｖ_IN≫Ｖ_Bのとき、パルス制御回路５ｃが選
択される。選択された充電方式に従って、二次電池ＢＴ
は充電される。このとき、Ｖ_Bは、電池電圧最大充電電
圧とする。また、パルス制御回路５ｃには、定電流定電
圧充電に含まれる。

【００１７】このように、この発明は、入力電圧、入力
電流に応じて二次電池ＢＴの充電方式を切り替えること
によって、回路の効率を高くする、すなわち回路の損失
を小さくするものである。一例として、入力電圧Ｖ_INを
電池電圧Ｖ_Bがほぼ同じ電圧の場合は、上述したように
Ｖ_IN＝Ｖ_Bのとき、スイッチ充電方式が選択され、Ｖ_IN
＞Ｖ_Bのとき、定電圧充電方式が選択され、Ｖ_IN≫Ｖ_B
のとき、パルス充電方式が選択される。選択された充電
方式に従って、二次電池ＢＴは充電される。

【００１８】この発明が適用される第１の実施の形態の
ブロック図を図３に示す。入力端子ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂ
間に直流電源が接続されるようになされている。入力電
圧検出回路１１では、入力端子ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂから
供給される入力電圧Ｖ_INが検出され、検出された入力電
圧Ｖ_INは切り替え信号生成回路１３へ供給される。入力
端子ＩＮ−Ａと二次電池ＢＴの正極側との間にトランジ
スタ１５のエミッタ・コレクタが設けられる。トランジ
スタ１５のベースは、トランジスタ１６のコレクタと接
続され、トランジスタ１６のエミッタと入力端子ＩＮ−
Ｂとの間に抵抗１７が設けられる。また、入力端子ＩＮ
−Ｂは、入力電圧検出回路１１、出力電圧検出回路２０
および二次電池ＢＴの負極側に接続される。トランジス
タ１６のベースは、スイッチ１８を介して第１の制御回
路１９ａ、第２の制御回路１９ｂ、第３の制御回路１９
ｃに接続される。

【００１９】スイッチ１８は、検出された入力電圧Ｖ_IN
の状態によってオン／オフ動作が制御され、出力電圧検
出回路２０の検出電圧が供給される第１の制御回路１９
ａ、第２の制御回路１９ｂ、第３の制御回路１９ｃの１
つを選択する。第１の制御回路１９ａの機能は、トラン
ジスタ１５をオン状態とさせるスイッチ充電方式であ
る。第２の制御回路１９ｂの機能は、トランジスタ１５
および１６でシリーズレギュレータを構成する定電圧充
電方式である。第３の制御回路１９ｃの機能は、トラン
ジスタ１５をオン／オフ状態とさせるパルス充電方式で
ある。

【００２０】この第１の実施の形態では、Ｖ_IN＝Ｖ_Bの
場合、スイッチ１８は、第１の制御回路１９ａと接続さ
れ、スイッチ充電方式が選択される。そして、Ｖ_IN＞Ｖ
_Bの場合、スイッチ１８は、第２の制御回路１９ｂと接
続され、定電圧充電方式が選択される。また、Ｖ_IN≫Ｖ
_Bの場合、スイッチ１９ｃは、第３の制御回路２６ｃと
接続、パルス充電方式が選択される。

【００２１】このとき、出力電圧検出回路２０では、二
次電池ＢＴに供給される電圧が検出され、その出力電圧
に応じてトランジスタ１６のオン／オフ動作が制御され
る。このようにして二次電池ＢＴは、充電される。

【００２２】入力電圧Ｖ_INの代わりに電圧検出回路１２
によって検出される電位差Ｖ_IN’を用いて切り替えるよ
うにしても良い。電圧検出回路１２では、トランジスタ
１５のエミッタ・コレクタ間の電位差Ｖ_IN’が検出され
る。すなわち、電圧検出回路１２は、入力電圧Ｖ_INと充
電する電圧との電位差を検出する。検出された電位差Ｖ
_IN’は、切り替え信号生成回路１３へ供給される。切り
替え信号生成回路１３で生成された切り替え信号は、ス
イッチ制御回路１４へ供給される。このスイッチ制御回
路１４は、供給された切り替え信号に応じてスイッチ１
８を制御する。

【００２３】この電位差Ｖ_IN’を用いた場合、Ｖ_IN’＝
０の場合、スイッチ１８は、第１の制御回路１９ａと接
続され、スイッチ充電方式が選択される。Ｖ_IN’＝低い
場合、スイッチ１８は、第２の制御回路１９ｂと接続さ
れ、定電圧充電方式が選択される。Ｖ_IN’＝高い場合、
スイッチ１８は、第３の制御回路１９ｃと接続され、パ
ルス充電方式が選択される。

【００２４】この図３に示した第１の実施の形態では、
充電方式を切り替えるパラメータを入力電圧Ｖ_INまたは
トランジスタ１５のエミッタ・コレクタ間の電位差
Ｖ_IN’としたが、充電方式を切り替えるパラメータに入
力電流を加えた第２の実施の形態を図４に示す。入力端
子ＩＮ−Ａから供給される直流電源は、入力電圧検出回
路１１、電圧検出回路１２および入力電流検出回路２１
へ供給される。電圧検出回路１２では、入力電圧とトラ
ンジスタ１５のコレクタとの電位差Ｖ_IN’が検出され
る。

【００２５】入力電流検出回路２１では、入力端子ＩＮ
−Ａ、ＩＮ−Ｂから供給される入力電流が検出される。
検出された入力電流は、積算回路２２へ供給される。積
算回路２２では、入力電圧検出回路１１からの入力電圧
Ｖ_INと、電圧検出回路１２からの電位差Ｖ_IN’と、入力
電流検出回路２１からの入力電流とを積算する。その積
算値は、切り替え信号生成回路１３’へ供給される。切
り替え信号生成回路１３’では、供給された積算値に応
じて切り替え信号が生成される。

【００２６】この第２の実施の形態では、電圧検出回路
１２は、入力電圧Ｖ_INとトランジスタ１５のコレクタと
の電位差Ｖ_IN’を検出するとしたが、図４中に点線で示
したように、トランジスタ１５のエミッタ・コレクタ間
の電位差Ｖ_IN’を検出するようにしても良い。また、積
算回路２２では、入力電圧Ｖ_INと、電位差Ｖ_IN’と、入
力電流とを積算するようにしているが、それぞれの値を
加算するようにしても良い。

【００２７】充電方式を切り替える第１の実施の形態の
フローチャートを図５を用いて説明する。ステップＳ１
において、入力電圧Ｖ_INが検出される。そして、ステッ
プＳ２では、入力電圧Ｖ_INと二次電池ＢＴの端子電圧Ｖ
_Bとの比較が行われ、Ｖ_IN≫Ｖ_Bの場合、ステップＳ３
に制御が移り、Ｖ_IN＝Ｖ_Bの場合、ステップＳ５に制御
が移り、Ｖ_IN＞Ｖ_Bの場合、ステップＳ７に制御が移
る。ステップＳ３では、パルス充電方式に切り替えられ
る。ステップＳ４では、パルス充電が開始される。ステ
ップＳ５では、スイッチ充電方式に切り替えられる。ス
テップＳ６では、スイッチ充電が開始される。ステップ
Ｓ７では、定電圧充電方式が開始される。ステップＳ８
では、定電圧充電が開始される。ステップＳ４、Ｓ６お
よびＳ８の制御が終了すると、ステップＳ１に制御が移
る。

【００２８】次に、この発明の第１の実施の形態の回路
図を図６に示す。入力端子ＩＮ−Ａは、トランジスタ４
１のエミッタに接続され、入力端子ＩＮ−Ｂは、接地さ
れている。トランジスタ４１のコレクタは、出力端子と
して設けられ、そのベースは、トランジスタ４２のコレ
クタに接続されている。トランジスタ４１のエミッタに
は、互いに異なるツェナー電圧を有するツェナーダイオ
ード３１、３３、３５のカソード、ＰＮＰ形トランジス
タ３７のエミッタが接続されている。このツェナーダイ
オード３１、３３、３５は、入力電圧検出回路を構成す
る。

【００２９】ツェナーダイオード３１、３３、３５のア
ノードは、それぞれ抵抗３２、３４、３６を介して接地
されている。トランジスタ３７のベースは、抵抗３８を
介してＮＰＮ形トランジスタ３９のコレクタに接続され
る。トランジスタ３７のコレクタは、抵抗４０を介して
ＮＰＮ形トランジスタ４２のベースとＰＮＰ形トランジ
スタ５３のコレクタとの接続点に接続される。トランジ
スタ３９のエミッタは接地され、トランジスタ３９のベ
ースは、ツェナーダイオード３５のアノードに接続され
る。トランジスタ４２のエミッタは抵抗４３を介して接
地され、そのベースも抵抗４４を介して接地される。

【００３０】ダイオード４５および４６のアノード接続
点と、トランジスタ３９のベースが接続されている。ダ
イオード４６、４７のカソードと、ＮＰＮ形トランジス
タ４９のコレクタとの接続点とが抵抗４８を介してＰＮ
Ｐ形トランジスタ５０のベースに接続される。ダイオー
ド４７のアノードは、ツェナーダイオード３３のアノー
ドとＮＰＮ形トランジスタ５１のベースに接続される。
トランジスタ４９のエミッタは接地され、そのベースは
ツェナーダイオード３１のアノードに接続される。トラ
ンジスタ５０のコレクタは、トランジスタ４２のベース
に接続される。トランジスタ５０のエミッタには、パル
ス充電信号５８が供給される。

【００３１】ダイオード４５のカソードは、トランジス
タ５１のコレクタに接続され、トランジスタ５１のエミ
ッタは接地される。さらに、トランジスタ５１のコレク
タは、抵抗５２を介してＰＮＰ形トランジスタ５３のベ
ースに接続される。トランジスタ４１のコレクタと接地
間に抵抗５６、５７が直列に挿入され、その抵抗５６、
５７との接続点が比較器５４の一方の入力端子と接続さ
れ、比較器５４の他方の入力端子には、ツェナーダイオ
ード５５のカソードが接続される。ツェナーダイオード
５５のアノードは、接地される。比較器５４の出力は、
トランジスタ５３のエミッタに接続される。抵抗５６お
よび５７の直列回路は、二次電池ＢＴと並列に接続され
る。

【００３２】この回路は、図７に示すように、充電を開
始してから時間経過に従って入力電圧が上昇し、入力電
圧の値によって、ツェナーダイオード３１、３３、３５
が動作するものである。

【００３３】図７において、時点Ｔ１のとき、すなわち
入力電圧が２Ｖ〜４．２Ｖのときにスイッチ充電方式が
選択される。このスイッチ充電方式が選択される時に
は、図８Ａに示す構成によって充電動作がなされる。時
点Ｔ１のときに、ツェナーダイオード３５がオン状態と
なり、ツェナーダイオード３１、３３がオフ状態とな
る。そして、ツェナーダイオード３５がオン状態となる
ことによって、トランジスタ３９がオン状態となり、ト
ランジスタ３７もオン状態となる。トランジスタ３９が
オン状態となると、トランジスタ４２がオン状態とな
り、トランジスタ４１がオン状態となる。トランジスタ
４１がオン状態となることによって、スイッチ充電動作
が行われ、二次電池ＢＴに対して充電が開始される。す
なわち、図８Ｂに示すように、トランジスタ４１と対応
するスイッチ６１がオン状態となることによって、直流
電源６０と二次電池ＢＴが接続され、二次電池ＢＴが充
電される。

【００３４】次に、図７において、時点Ｔ２のとき、す
なわち入力電圧が４．２Ｖ以上〜４．８Ｖのときに定電
圧充電方式が選択される。この定電圧充電方式が選択さ
れるときには、図９Ａに示す構成によって充電動作がな
される。時点Ｔ２のときに、ツェナーダイオード３３お
よび３５がオン状態となり、ツェナーダイオード３１は
オフ状態となる。そして、ツェナーダイオード３３がオ
ン状態となるので、トランジスタ５１がオン状態とな
る。トランジスタ５１がオン状態となると、トランジス
タ３９はオフ状態となる。よって、トランジスタ４１が
オフ状態となり、上述のスイッチ充電は停止される。

【００３５】トランジスタ５１がオン状態となることに
よって、トランジスタ４２およびトランジスタ４１によ
り定電圧充電回路が構成される。すなわち、ツェナーダ
イオード５５による基準電位と、抵抗５６と５７の中点
電位とが比較器５４で比較され、両者の差に応じた電流
によって、トランジスタ４１のコレクタ出力電圧が一定
となるように制御される。具体的には、基準電位と出力
電圧との比較結果に基づいて、トランジスタ４１が制御
される。このように、入力電圧が４．２Ｖ以上になると
スイッチ充電を停止させ、定電圧充電となる。すなわ
ち、図９Ｂに示すように、定電圧回路６２によって二次
電池ＢＴには、定電圧充電を行うことができる。

【００３６】そして、図７において、時点Ｔ３のとき、
すなわち入力電圧が４．８Ｖ以上のときに充電が停止さ
れる。この充電の停止時には、上述した図６に示す回路
図を用いて説明する。時点Ｔ３のときに、ツェナーダイ
オード３１、３３および３５がオン状態となる。ツェナ
ーダイオード３１がオン状態となるので、トランジスタ
４９がオン状態となる。すなわち、トランジスタ４９が
オン状態となるので、ツェナーダイオード３３からの電
流は、ダイオード４７を介してトランジスタ４９へ供給
され、ツェナーダイオード３５からの電流は、ダイオー
ド４６を介してトランジスタ４９へ供給される。このた
め、電圧が４．８Ｖ以上のときは、二次電池ＢＴに対し
ての充電が停止される。

【００３７】スイッチ充電方式と定電圧充電方式とを切
り替えるようにした、この発明の第２の実施の形態を図
１０に示す回路図を用いて説明する。上述したように時
点Ｔ１のとき、ツェナーダイオード３５がオン状態とな
り、スイッチ充電が行われる。

【００３８】時点Ｔ２のとき、ツェナーダイオード３３
および３５がオン状態となりる。そして、ツェナーダイ
オード３３がオン状態となるので、トランジスタ５１が
オン状態となる。トランジスタ５１がオン状態となる
と、ダイオード４５を介してツェナーダイオード３５か
らの電流がトランジスタ５１へ流れるので、トランジス
タ４１がオフ状態となり、スイッチ充電が停止される。

【００３９】さらに、トランジスタ５１がオン状態とな
ると、トランジスタ５０がオン状態となる。出力電圧検
出回路６３は、二次電池ＢＴを充電するための出力電圧
が検出される。検出された出力電圧は、パルス幅変調
（Pulse Width Modulation）回路６４へ供給される。パ
ルス幅変調回路６５では、供給された出力電圧が発振器
（ＯＳＣ）６４から供給されるクロック信号に応じて変
調される。変調された信号は、トランジスタ５０および
４２を介してトランジスタ４１へ供給され、出力電圧が
制御される。このように、二次電池ＢＴに定電圧充電が
行われる。

【００４０】この定電圧充電方式の一例の概略を図１１
を用いて説明する。図１１Ａに示すように、出力電圧検
出回路６３は、例えば４．３Ｖが検出される４．３Ｖ検
出回路６３ａと、４．２Ｖが検出される４．２Ｖ検出回
路６３ｂとを有する。４．２Ｖ検出回路６３ｂにおい
て、出力電圧として４．２Ｖが検出された場合、ＯＮ動
作回路６８では、トランジスタ５０をオン状態とするた
めの信号が生成される。生成された信号は、トランジス
タ５０のエミッタに供給され、トランジスタ５０をオン
状態とする。そして、４．３Ｖ検出回路６３ａにおい
て、出力電圧として４．３Ｖが検出された場合、ストッ
プ回路６６では、トランジスタ５０をオフ状態とするた
めの信号が生成される。その信号は、時定数部６７にお
いて、図１１Ｂに示すように、所定の時定数の後、トラ
ンジスタ５０をオフ状態とし、出力電圧を調整する。ま
た、図１１Ｃに示すように、電圧が４．２Ｖとなると、
オン状態となり、電圧が４．３Ｖとなると、オフ状態と
なるようにして調整しても良い。

【００４１】この発明が適用される第３の実施の形態の
ブロック図を図１２に示す。入力電圧検出回路７１で
は、入力電圧Ｖ_INが検出され、検出された入力電圧Ｖ_IN
は、切り替え信号生成回路７２へ供給される。切り替え
信号生成回路７２では、供給された電圧に基づいて、ス
イッチ７５を切り替える制御信号が生成される。トラン
ジスタ７３は、エミッタに入力電圧Ｖ_INが供給され、コ
レクタと二次電池ＢＴとの間にコイル７８が接続され
る。トランジスタ７３のベースは、制御回路７４と接続
されている。

【００４２】トランジスタ７３のコレクタとコイル７８
との接点と接地間にダイオード７７が設けられ、このダ
イオード７７とコイル７８によって、パルス幅を出力電
圧検出によって制御するスイッチング電源が構成され
る。スイッチ７５は、切り替え信号生成回路７２からの
制御信号に応じて、スイッチモード７６ａ、定電圧モー
ド７６ｂおよびスイッチング（ＳＷ）電源モード７６ｃ
から適宜選択される。選択されたモードに応じて制御回
路７４がトランジスタ７３のオン／オフ動作を制御す
る。出力電圧検出回路７９は、二次電池ＢＴに供給され
る電圧を検出し、検出された電圧を定電圧モード７６ｂ
およびスイッチング電源モード７６ｃに供給する。

【００４３】スイッチモード７６ａは、トランジスタ７
３をオン／オフする信号を出力する。定電圧モード７６
ｂは、直列型定電圧回路から構成される。スイッチング
電源モード７６ｃは、例えば小電力型定電圧のスイッチ
ング電源回路から構成される。このスイッチング電源回
路は、パワーが大きくなると出力も大きくなる。

【００４４】この発明が適用される第４の実施の形態の
ブロック図を図１３に示す。入力電圧検出回路８１で
は、入力電圧Ｖ_INが検出され、検出された入力電圧Ｖ_IN
は、切り替え信号生成回路８３へ供給される。電流検出
回路８２では、入力される電流が検出され、検出された
電流は、切り替え信号生成回路８３へ供給される。切り
替え信号生成回路８３では、供給された入力電圧Ｖ_INお
よび電流に基づいて、スイッチ回路８４を切り替える制
御信号が生成される。

【００４５】ここでは、一例として、上述したように入
力電圧Ｖ_INと二次電池ＢＴの端子電圧Ｖ_Bとを比較して
制御信号が生成される。Ｖ_IN≦Ｖ_Bの場合、スイッチ制
御回路８７ａが選択されるように制御信号が生成され、
Ｖ_IN＞Ｖ_Bの場合、直列型の定電圧制御回路８７ｂが選
択されるように制御信号が生成され、Ｖ_IN≫Ｖ_Bの場
合、パルス制御回路８７ｃが選択されるように制御信号
が生成される。

【００４６】その制御信号は、スイッチ回路８４へ供給
され、所望の動作を行う回路を選択する。制御回路８６
では、スイッチ回路８４からの信号に応じてトランジス
タ８５のオン／オフ動作を制御する。トランジスタ８５
は、エミッタが電流検出回路８２に接続され、コレクタ
が二次電池ＢＴに接続され、ベースが制御回路８６に接
続されている。

【００４７】この発明が適用される第５の実施の形態の
ブロック図を図１４に示す。入力電圧検出回路９１で
は、入力電圧Ｖ_INが検出され、検出された入力電圧Ｖ_IN
は、積算回路９３へ供給される。電流検出回路９２で
は、入力される電流が検出され、検出された入力電流
は、積算回路９３へ供給される。積算回路９３では、供
給された入力電圧Ｖ_INと入力電流の積算値が求められ、
求められた積算値は、検出電圧切り替え信号生成回路９
４へ供給される。検出電圧切り替え信号生成回路９４で
は、供給された積算値に基づいて検出する電圧を切り替
える制御信号が生成され、その制御信号は、検出電圧切
り替え回路９５へ供給される。検出電圧切り替え回路９
５では、出力電圧検出回路９９において検出される電圧
が制御信号に応じて設定される。

【００４８】検出電圧切り替え回路９５において設定さ
れた電圧は、出力電圧検出回路９９で検出される。出力
電圧検出回路９９によって、検出された電圧に応じてス
イッチ制御回路９８は、トランジスタ９６のオン／オフ
動作を制御する信号を制御回路９７へ供給する。例え
ば、上述したように、４．２Ｖの電圧が検出されれば、
トランジスタ９６をオン状態として、４．３Ｖの電圧が
検出されれば、オフ状態とするように、出力電圧検出回
路９９に設定される電圧を変え、トランジスタ９６のオ
ン／オフ動作を制御する。制御回路９７は、その信号に
応じてトランジスタ９６のオン／オフ動作を制御する。
トランジスタ９６は、エミッタが電流検出回路９２に接
続され、コレクタが二次電池ＢＴの正極側に接続され、
ベースが制御回路９６に接続されている。

【００４９】この発明が適用される第５の実施の形態の
一変形例を図１５に示す。この図１５では、入力電流検
出回路９２を取り除いたものであり、入力電圧検出回路
９１によって検出された入力電圧Ｖ_INのみによって、出
力電圧検出回路９９の検出電圧を切り替えるようにした
ものである。すなわち、入力電圧検出回路９１によっ
て、検出された入力電圧Ｖ_INは、検出電圧切り替え信号
生成回路９４’へ供給される。検出電圧切り替え信号生
成回路９４’では、供給された入力電圧Ｖ_IN’に基づい
て、検出する電圧を切り替える制御信号が生成され、そ
の制御信号は、検出電圧切り替え回路９５へ供給され
る。

【００５０】この発明が適用される第５の実施の形態の
他の変形例を図１６に示す。この図１６では、入力電圧
検出回路９１を取り除いたものであり、入力電流検出回
路９２によって検出された入力電圧Ｖ_INのみによって、
出力電圧検出回路９９の検出電圧を切り替えるようにし
たものである。すなわち、入力電流検出回路９２によっ
て、検出された入力電圧Ｖ_INは、検出電圧切り替え信号
生成回路９４”へ供給される。検出電圧切り替え信号生
成回路９４”では、供給された入力電流に基づいて、検
出する電圧を切り替える制御信号が生成され、その制御
信号は、検出電圧切り替え回路９５へ供給される。

【００５１】このときの二次電池の充電特性の一例を図
１７に示す。二次電池の充電特性を容易とするために、
図１７Ａに示す図を用いて説明する。まず、定電流充電
が時点ｔ０から充電が開始される。このとき、充電電圧
Ｖ_CHは、徐々に上昇し、例えば４．２Ｖとなる時点ｔ１
で、定電流充電から定電圧充電に切り替えられる。定電
圧充電に切り替えられると、電流Ｉ₁は抑えられ、図１
７Ａに示すような曲線を描く。この図１７Ａの中の電圧
Ｖ_COは、充電をストップしたときの二次電池の端子電圧
である。

【００５２】そして、二次電池の充電特性の一例を図１
７Ｂに示す。時点ｔ０から定電流充電が開始され、電圧
Ｖ₁が上昇する。電圧Ｖ₁が例えば４．２Ｖとなる時点
ｔ１で、定電流充電から定電圧充電に切り替えられる。
このとき、電圧Ｖ₁は、上述したように、時点ｔ０から
時点ｔ１までは、充電電圧Ｖ_CHに対応するように変化
し、定電流充電から定電圧充電に切り替わる時点ｔ１で
電圧Ｖ_COに対応するように変化する。そのため、時点ｔ
１になったときに、電圧Ｖ₁はΔＶだけ下がる。そのと
き、電流Ｉ₁は、ΔＶだけ下がる電圧に応じて、電流Ｉ
₂に示す曲線を描く。

【００５３】図１８を用いて、入力電圧特性の一例を説
明する。図１８Ａに示すように、部分Ｌ２では、電圧の
値および電流の値が大きく損失が大きくなる。しかし、
部分Ｌ１では、電圧の値は変わらないが、電流の値が小
さくなるので、損失を抑えることができる。このよう
に、二次電池を充電するときの損失は、電圧Ｖと電流Ｉ
からなる。上述したように、時点ｔ０から定電流充電を
行ったのち、時点ｔ１で定電圧充電に切り替えたとき
に、電圧の値は変えることができないので、電流の値を
下げて損失を小さくする。これは、図１８Ｂに示すよう
に、定電圧回路１００によって、電圧の値を変えず、電
流の値のみ小さくすることによって実現できる。

【００５４】すなわち、図１９Ａに示すように、定電流
充電が行われる時点ｔ０から時点ｔ１までの間、電流Ｉ
_Bは一定に供給され、入力電圧Ｖ_INと二次電池の端子電
圧Ｖ_Bとが等しく（Ｖ_IN＝Ｖ_B）上昇する。電池電圧Ｖ
_B（＝入力電圧Ｖ_IN）が所定の値になる時点ｔ１で定電
流充電から定電圧充電へ切り替えられ、電池電圧Ｖ_Bは
所定の値に抑えられ、入力電圧Ｖ_INは供給されている電
圧値となる。よって、この時点ｔ１から時点ｔ２までの
間は、Ｖ_IN＞Ｖ_Bとなる。このとき、電流Ｉ_Bは電池電
圧Ｖ_Bが抑えられるので、図１９Ａに示すように、減衰
する。このようになる理由は、図１９Ｂに示すように、
入力電源回路の特性が時点ｔ０から時点ｔ１、ｔ２へ遷
移するものが一般的に用いられているためである。

【００５５】このように、時点ｔ０から時点ｔ１の間
は、定電流充電のスイッチ充電方式で充電され、時点ｔ
１以降は定電圧充電であり、時点ｔ１から時点ｔ３の間
は、パルス充電方式で充電され、時点ｔ３以降は、定電
圧充電方式で充電される。この定電圧充電の損失が一番
大きい部分は、時点ｔ１以降である。上述したように、
電圧Ｖ×電流Ｉの値が大きいとき、損失は大きくなる。
よって、時点ｔ１以降は電流に関係なく電圧は一定であ
ることから、電流が小さくなると損失が小さくなるの
で、定電圧回路で動作させても良い。

【００５６】この発明の充電方法の第２の実施の形態を
図２０のフローチャートに示す。まず、ステップＳ１１
では、二次電池ＢＴの端子電圧が検出される。ステップ
Ｓ１２では、検出された端子電圧が４．２Ｖ以上か否か
が判断され、４．２Ｖ以上と判断されるとステップＳ１
３に制御が移り、４．２Ｖ未満と判断されるとステップ
Ｓ１１に制御が移る。ステップＳ１３では、入力電圧、
入力電流が検出される。ステップＳ１４では、検出され
た入力電圧、入力電流が基準値以上か否かが判断され、
基準値以上と判断されると、ステップＳ１５へ制御が移
り、基準値未満と判断されると、ステップＳ１３へ制御
が移る。

【００５７】ステップＳ１５では、出力電圧を検出する
電圧検出回路が切り替えられる。ステップＳ１６では、
出力電圧が低下しているか否かが判断され、出力電圧が
低下していると判断されると、ステップＳ１７へ制御が
移り、低下していないと判断されると、ステップＳ１３
へ制御が移る。ステップＳ１７では、入力電圧、入力電
流が検出される。ステップＳ１８では、検出された入力
電圧、入力電流が基準値以上か否かが判断され、基準値
以上と判断されると、ステップＳ１９へ制御が移り、基
準値未満と判断されると、ステップＳ１７へ制御が移
る。ステップＳ１９では、出力する電圧を検出する電圧
検出回路が切り替えられる。ステップＳ２０では、出力
電圧が高くされ、このフローチャートは終了する。

【００５８】この発明が適用される第６の実施の形態の
ブロック図を図２１に示す。この図２１の第６の実施の
形態は、定電流で動作させる一例のブロック図である。
入力電圧検出回路１０１では、入力電圧が検出され、検
出された入力電圧Ｖ_INは、定電流モード制御回路１０３
へ供給される。電流検出回路１０２では、入力される電
流が検出され、検出された電流は、定電流モード制御回
路１０３へ供給される。定電流モード制御回路１０３で
は、供給される電圧と電流から定電流モードが決めら
れ、そのモードに従って、定電流回路１０４が制御され
る。

【００５９】出力電圧検出回路１０７によって検出され
た電圧は、定電流回路１０４および制御回路１０６に供
給される。定電流回路１０４では、定電流モード制御回
路１０３によって、供給された電圧が制御され、制御回
路１０６へ供給される。制御回路１０６は、出力電圧検
出回路１０７および定電流回路１０４からの電流に応じ
てトランジスタ１０５のオン／オフ動作を制御する。ト
ランジスタ１０５は、エミッタが電流検出回路１０２に
接続され、コレクタが出力端子を介して二次電池ＢＴ
（図示なし）に接続され、ベースが制御回路１０６に接
続されている。

【００６０】このときの電圧、電流検出の処理の一例を
図２２のフローチャートを用いて説明する。まず、ステ
ップＳ２１では、二次電池ＢＴの端子電圧が検出され
る。ステップＳ２２では、検出された電圧が４．２Ｖ以
上か否かが判断され、４．２Ｖ以上と判断されると、ス
テップＳ２３へ制御が移り、４．２Ｖ未満と判断される
と、ステップＳ２１へ制御が移る。ステップＳ２３で
は、入力電流電圧の検出が行われる。ステップＳ２４で
は、検出された入力電流電圧が基準値以上か否かが判断
され、基準値以上と判断されると、ステップＳ２５へ制
御が移り、基準値未満と判断されると、ステップＳ２３
へ制御が移る。

【００６１】図２３には、この発明が適用される外観図
を示す。図２３Ａは、コンセント１１１が結合された充
電器１１２に電池パック１１３が接続され、電池パック
１１３の充電を行うものである。この図２３Ａは、入力
電源と充電回路が同一ボックスにある場合であり、この
ような場合は、同一方式で充電することができるので一
番よい条件で設計できる。

【００６２】また、図２３Ｂは、充電器１１２と電池パ
ック１１３が内蔵されたポータブル電子機器のセット１
１５に、コンセント１１１が結合されたＡＣアダプタ１
１４を介して充電が行われるものである。この図２３Ｂ
は、充電器１１２と入力電源のＡＣアダプタ１１４を別
々にした場合であり、このような場合は、入力電圧、入
力電流に対して良い条件で入力することができる。そし
て、図２３Ｃは、充電器１１２が内蔵された電池パック
１１３に、コンセント１１１が結合されたＡＣアダプタ
１１４を介して充電が行われるものである。この図２３
Ｃは、上述の図１８Ｂと同様に入力電圧、入力電流に対
して良い条件で入力することができる。

【００６３】この実施の形態では、一例として、図２３
Ｂに示すセット１１５とＡＣアダプタ１１４との組み合
わせのときに、一番よい条件となるように設計する。そ
の場合、１方式の充電回路で使用するように設計する。

【００６４】そして、この実施の形態では、図２４に示
すように、セット１１５とＡＣアダプタ１１４ａが本来
の組み合わせの場合、セット１１５と組み合わせの異な
るＡＣアダプタ１１４ｂが接続された場合、その供給さ
れる電圧、電流を検出して、検出した電圧、電流に応じ
た充電方式に切り替えることによって、電池パック１１
３が充電される。

【００６５】上述した実施の形態では、主にパルス充電
方式、定電圧充電方式、スイッチ充電方式を用いて説明
を行ったが、定電流充電方式を加えた４つの充電方式か
ら最適な充電方式を適宜選択するようにしても良い。ま
た、パルス充電方式と定電圧充電方式の２つを適宜切り
換えて充電を行うようにしても良い。

【００６６】

【発明の効果】この発明に依れば、充電装置から供給さ
れる電流電圧に応じて、充電方式を変える二次電池に充
電することによって、充電装置を小型化のままで、制御
範囲を拡大することができる。また、充電の効率を高く
することができる。言い換えれば、損失を小さくするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が適用される実施の形態の原理的なブ
ロック図である。

【図２】この発明の充電方式を切り替える説明に用いる
ブロック図である。

【図３】この発明が適用される第１の実施の形態のブロ
ック図である。

【図４】この発明が適用される第２の実施の形態のブロ
ック図である。

【図５】この発明が適用される第１の実施の形態のフロ
ーチャートである。

【図６】この発明が適用される第１の実施の形態の回路
図である。

【図７】この発明の入力電圧に対する充電方式の切り替
えを説明に用いる略線図である。

【図８】この発明に適用されるスイッチ充電方式を説明
するための概略的な回路図である。

【図９】この発明に適用される定電圧充電方式を説明す
るための概略的な回路図である。

【図１０】この発明に適用される第２の実施の形態の回
路図である。

【図１１】この発明に適用される定電圧充電方式を説明
するための略線図である。

【図１２】この発明が適用される第３の実施の形態のブ
ロック図である。

【図１３】この発明が適用される第４の実施の形態のブ
ロック図である。

【図１４】この発明が適用される第５の実施の形態のブ
ロック図である。

【図１５】この発明が適用される第５の実施の形態の一
変形例のブロック図である。

【図１６】この発明が適用される第５の実施の形態の他
の変形例のブロック図である。

【図１７】この発明が適用される二次電池の充電特性の
一例を示す略線図である。

【図１８】この発明が適用される入力電圧特性の一例の
略線図である。

【図１９】この発明が適用される入力電圧特性の一例の
略線図である。

【図２０】この発明が適用される第２の実施の形態のフ
ローチャートである。

【図２１】この発明が適用される第６の実施の形態のブ
ロック図である。

【図２２】この発明が適用される電圧、電流検出の一例
のフローチャートである。

【図２３】この発明が適用される一例の外観図である。

【図２４】この発明が適用される一例の外観図である。

【符号の説明】

１１・・・入力電圧検出回路、１２・・・入力電流検出
回路、１３・・・充電方式切り替え回路、１４・・・充
電制御回路、ＢＴ・・・二次電池

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次電池を充電する充電装置において、供給される入力電圧を検出する電圧検出手段と、上記入力電圧に応じて、パルス充電方式、定電流充電方
式、定電圧充電方式および定電圧定電流充電方式の中か
ら少なくとも２つの充電方式を切り換えるようにしたこ
とを特徴とする充電装置および充電装置。
【請求項２】二次電池を充電する充電装置において、供給される入力電流を検出する電流検出手段と、上記入力電流に応じて、パルス充電方式、定電流充電方
式、定電圧充電方式および定電圧定電流充電方式の中か
ら少なくとも２つの充電方式を切り換えるようにしたこ
とを特徴とする充電装置および充電装置。
【請求項３】二次電池を充電する充電装置において、供給される入力電圧を検出する電圧検出手段と、供給される入力電流を検出する電流検出手段と、上記入力電圧および上記入力電流に応じて、パルス充電
方式、定電流充電方式、定電圧充電方式および定電圧定
電流充電方式の中から少なくとも２つの充電方式を切り
換えるようにしたことを特徴とする充電装置および充電
装置。
【請求項４】請求項１、請求項２または請求項３にお
いて、上記２つの充電方式は、上記パルス充電方式および上記
定電圧充電方式としたことを特徴とする充電装置。
【請求項５】請求項１、請求項２または請求項３にお
いて、上記二次電池の端子電圧と上記入力電圧とを比較して、
上記複数の充電方式を切り換えるようにしたことを特徴
とする充電装置。
【請求項６】請求項１、請求項２または請求項３にお
いて、電子機器に上記二次電池および充電装置が内蔵され、上
記充電装置に対する電源を外部のＡＣアダプタから供給
するようにしたことを特徴とする充電装置。
【請求項７】請求項１、請求項２または請求項３にお
いて、電子機器から取り外しが可能な上記二次電池中に充電装
置が用意され、上記充電装置に対する電源を外部のＡＣ
アダプタから供給するようにしたことを特徴とする充電
装置。