JP2000092737A

JP2000092737A - 二次電池の充電装置

Info

Publication number: JP2000092737A
Application number: JP10258815A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Shiojima; 信雄塩島
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】充電電源の発熱を抑えると共にその小型化を
図り、二次電池を過充電することなく安全に充電するこ
とのできる二次電池の充電装置を提供する。【解決手段】二次電池ＢＡＴの電池電圧Ｖbを検出す
る電圧測定回路１３と、前記二次電池とその充電電源と
の間に介装されたスイッチ素子１１と、電圧測定回路に
て検出された電池電圧に応じてスイッチ素子をオン・オ
フ制御して二次電池をパルス充電する充電制御回路１４
とを備え、電池電圧が第１の設定電圧Ｖ1を上回ったと
きにパルス充電し、オフ時の電池電圧が第２の設定電圧
Ｖ2に達したときにパルス充電を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、充電時における充
電電源の発熱を抑えることができ、しかも小型化を図る
ことのできる二次電池の充電装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】リチウムイオン電池等の非水溶媒
系二次電池や鉛蓄電池等は、充電中にその電池電圧が高
くなり過ぎると、電池性能が著しく劣化したり、その安
全性が損なわれる等の問題を有している。これ故、従来
では、専らその充電電圧（電池電圧）が一定の電圧を上
回ることがないように、定電圧充電するようにしてい
る。具体的には電池電圧が低いときには一定の電流（例
えば１ＣｍＡ）で二次電池を充電し、該二次電池の電池
電圧が所定の電圧値（例えば電池セル当たり４.２Ｖ）
まで上昇したとき、その充電電流を低下させながら一定
電圧で充電するようにしている。そしてその充電電流が
徐々に減少し、例えば０.０５ＣｍＡ程度まで低下した
時点で、これを満充電状態であると看做して充電を停止
させ、二次電池に過大な電池電圧が生じないようにして
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところがこのような定
電流・定電圧充電を実現する充電電源をリニア回路（ア
ナログ回路）にて構成した場合、その発熱量が多くなる
ことが否めず、またその小型化を図ることも困難であ
る。ちなみに上記充電電源をスイッチング回路にて構築
することでその発熱を抑えることが考えられるが、小型
化を図ると言う観点においては、さほどその効果は期待
できない。

【０００４】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、二次電池の充電に供せられる充
電電源の発熱を抑えると共に、その小型化を図ることを
可能とし、しかも二次電池を過充電することなく安全に
充電することのできる二次電池の充電装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る二次電池の充電装置は、二次電池の端
子電圧としてその電池電圧を検出する電圧測定手段と、
前記二次電池とその充電電源との間に介装されて該二次
電池に対する充電を制御するスイッチ素子と、前記電圧
測定手段にて検出される電池電圧に応じて前記スイッチ
素子をオン・オフ制御して前記二次電池をパルス充電す
る充電制御手段とを具備し、前記二次電池に対する充電
を前記スイッチ素子にて断続制御することで前記充電電
源での発熱を防止し、またその全体的な小型化を図るよ
うにしたしたことを特徴としている。

【０００６】また本発明の好ましい態様は、請求項２に
記載するように前記充電制御手段においては、前記二次
電池の電池電圧Ｖbが第１の設定電圧Ｖ1を上回ったとき
に前記スイッチ素子を一定の周期でオン・オフ制御する
ことを特徴としている。つまり二次電池の充電開始初期
時には、例えば前記スイッチ素子を連続的にオン動作さ
せて該二次電池を一定電流で充電し、この定電流充電に
伴って上昇する該二次電池の電池電圧Ｖbが前記第１の
設定電圧Ｖ1を越えた時点から前記スイッチ素子を一定
の周期でオン・オフ制御して該二次電池をパルス充電す
ることを特徴としている。

【０００７】更に本発明の好ましい態様は、請求項３に
記載するように前記二次電池をパルス充電している際、
前記スイッチ素子のオフ動作開始から所定時間後の電池
電圧Ｖbが、または前記スイッチ素子のオン動作直前の
電池電圧Ｖbが第２の設定電圧Ｖ2を上回ったとき、前記
充電制御手段においては前記スイッチ素子をオフ動作状
態に保つ手段を有することを特徴としている。更には請
求項４に記載するように、前記二次電池の電池電圧Ｖb
が、該二次電池の許容最大充電電圧である第３の設定電
圧Ｖ3に達したとき、前記スイッチ素子をオフ動作させ
る手段を有することを特徴としている。

【０００８】つまり二次電池をパルス充電している際、
スイッチ素子のオフ動作時における電池電圧Ｖbが第２
の設定電圧Ｖ2を上回るとき、或いは前記スイッチ素子
のオン動作時における電池電圧Ｖbが第３の設定電圧Ｖ3
を達したとき、該スイッチ素子をオフ動作させ、且つオ
フ動作状態に保つことで、スイッチ素子を介する二次電
池の充電自体を停止させ、これによって二次電池の過充
電を防止することを特徴としている。

【０００９】また本発明の好ましい態様は、請求項５に
記載するように前記二次電池が複数の電池セルを直列接
続して構成されるとき、前記電圧測定手段においては個
々の電池セルの電池電圧を検出し、その中の最大値を検
出して前記二次電池に対する充電を制御することで、仮
に複数の電池セルの充電特性にバラツキがある場合であ
っても、その中の最大充電電圧を監視することで特定の
電池セルが過充電に至ることを防止することを特徴とし
ている。

【００１０】また本発明は請求項６に記載するように前
記充電制御手段においては、前記充電電源による負荷の
駆動時には、前記スイッチ素子を介する二次電池の充電
を停止させることで、特に請求項７に記載するように前
記充電電源による負荷の駆動時で、且つ前記スイッチ素
子を介する前記二次電池の充電電流が所定値以上のとき
には該スイッチ素子をオン動作を禁止することで、充電
電源の容量に限りがある場合であっても二次電池の充電
に伴う充電電源の負荷変動を防止し、負荷に安定した電
力を供給することを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る二次電池の充電装置について説明する。
図１はこの発明の一実施形態に係る二次電池の充電装置
を示す概略的なブロック構成図で、ＢＡＴはリチウムイ
オン電池等の二次電池、ＰＳは該二次電池ＢＡＴの充電
に供せられる充電電源である。この充電電源ＰＳは、二
次電池ＢＡＴを充電し得る十分に高い電圧と、制限され
た電流を出力する、いわゆるシリーズ制御方式のリニア
回路として構成されるものであっても良く、またスイッ
チング制御により一定電圧を出力する、いわゆるスイッ
チングレギュレータであっても良い。また交流電源を整
流・平滑して出力する簡単な構成の、いわゆるＡＣアダ
プターの如きものであっても良い。

【００１２】尚、前記二次電池ＢＡＴは、１個の電池セ
ルとして与えられる場合もあるが、複数の電池セルを直
列に接続して、更には直列接続した電池セルからなる複
数の電池モジュールを並列接続して構成される場合もあ
る。ちなみに図１に示す実施形態においては、前記二次
電池ＢＡＴは３個の電池セル（リチウムイオン電池）Ｂ
1,Ｂ2,Ｂ3を直列接続して実現されている。

【００１３】さてこの実施形態においては、前記二次電
池ＢＡＴはコネクタＣを介して前記充電電源ＰＳに接続
されて、該充電電源ＰＳにより充電されるように構成さ
れている。即ち、二次電池ＢＡＴを主体として構成され
る電池パック１０と、充電電源ＰＳを主体として構成さ
れる電源部２０とは、コネクタＣにおける複数の接続端
子ｃ1,ｃ2,ｃ3,ｃ4を介して相互に接続される。特に電
池パック１０側の二次電池ＢＡＴの正極（＋）および負
極（−）は、コネクタＣの接続端子ｃ1,ｃ4を介して電
源部２０側の充電電源ＰＳの正極側（＋）および負極側
（−）にそれぞれ接続されて、その充電電源ラインが形
成されている。またコネクタＣの接続端子ｃ2,ｃ3は電
池パック１０における制御信号の入力端子として用いら
れる。

【００１４】しかして電池パック１０における正極
（＋）側の電源ライン、つまり前記二次電池ＢＡＴの正
極（＋）とコネクタＣの接続端子ｃ1との間にはスイッ
チ素子１１が直列に介装されており、前記二次電池ＢＡ
Ｔは上記スイッチ素子１１を介して充電されるようにな
っている。ちなみにスイッチ素子１１は、例えばｐチャ
ネル型のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）からなり、そ
の導通（オン動作）によって二次電池ＢＡＴを充電し、
また遮断（オフ動作）によりその充電を禁止するもの
で、特に後述するようにオン・オフ制御されて二次電池
ＢＡＴのパルス充電に供される。

【００１５】尚、この例では前記スイッチ素子１１に直
列に放電制御用のスイッチ素子（ＦＥＴ）１２が介装さ
れている。但し、その電流制御方向はスイッチ素子１１
に対して逆向きに設定されている。このスイッチ素子
（ＦＥＴ）１２は、後述する保護回路１６によりその動
作が制御されるもので、二次電池ＢＡＴの放電禁止制御
に用いられる。

【００１６】さて電池パック１０において、前記二次電
池ＢＡＴの両端（正極と負極）間には該二次電池ＢＡＴ
の電池電圧（端子電圧）Ｖbを検出する電池電圧測定回
路１３が設けられている。また充電制御回路１４は、基
本的には上記電池電圧測定回路１３にて検出された電池
電圧Ｖbに応じて前記スイッチ素子１１のオン・オフ
（導通／遮断）を制御し、特に所定の条件下でスイッチ
素子１１を所定の周期でオン・オフ制御して前記二次電
池ＢＡＴをパルス充電する役割を担う。尚、この充電制
御回路１４の動作については後述する。

【００１７】しかして充電制御回路１４の制御出力は、
論理回路（ゲート回路）１５を介してスイッチ素子１１
（ＦＥＴのゲート電極）に印加されるようになってい
る。そして該論理回路１５が後述する保護回路１６の出
力を受けて充電許可され、その論理ゲートを開放してい
るときにのみ、前記充電制御回路１４の制御出力がスイ
ッチ素子１１に加えられて該スイッチ素子１１がオン・
オフ駆動される。また論理回路１５が保護回路１６の管
理の下で充電禁止制御され、その論理ゲートが閉じられ
ている場合には、前記充電制御回路１４の制御出力に拘
わりなく前記スイッチ素子１１は強制的に遮断（オフ動
作）される。

【００１８】ちなみに上記保護回路１６は、前記二次電
池ＢＡＴを構成する各電池セルＢ1,Ｂ2,Ｂ3の電池電圧
Ｖb1,Ｖb2,Ｖb3を、そのノードＰ1,Ｐ2,Ｐ3,Ｐ4を介し
てそれぞれ検出している。そして保護回路１５は、基本
的には前記各電池セルＢ1,Ｂ2,Ｂ3の電池電圧Ｖb1,Ｖb
2,Ｖb3のいずれかが、その充電禁止電圧Ｖocまで上昇し
たとき、前記論理回路１５に対して充電禁止信号（Ｌ信
号）を出力して前述したように前記スイッチ素子１１を
強制的に遮断（オフ動作）する。換言すれば、前記各電
池セルＢ1,Ｂ2,Ｂ3の電池電圧Ｖb1,Ｖb2,Ｖb3がそれぞ
れ上記充電禁止電圧Ｖocに達していない場合には、前記
論理回路１５は保護回路１６により遮断制御されること
なく充電許可された状態にあり、従ってスイッチ素子１
１は前記充電制御回路１３から与えられる制御出力に従
ってオン・オフ制御される。そして充電電源ＰＳから与
えられる充電電流は、上述した如くオン・オフ制御され
るスイッチ素子１１から放電制御用のスイッチ素子１２
を介して二次電池ＢＡＴに供給される。

【００１９】また同時に前記保護回路１５は、前記各電
池セルＢ1,Ｂ2,Ｂ3の電池電圧Ｖb1,Ｖb2,Ｖb3のいずれ
かが、その放電禁止電圧Ｖudまで低下したとき、前述し
た放電用のスイッチ素子１２に対して放電禁止信号（Ｌ
信号）を出力し、該スイッチ素子１２を強制的に遮断す
る。換言すればスイッチ素子１２は、各電池セルＢ1,Ｂ
2,Ｂ3の電池電圧Ｖb1,Ｖb2,Ｖb3が、その放電禁止電圧
Ｖudを上回っている場合にのみ、定常的に導通（オン動
作）駆動される。そして二次電池ＢＡＴからの放電電流
は、スイッチ素子１２を介してオン・オフ制御され、前
述した充電制御用のスイッチ素子１１を介して放電され
る。

【００２０】一方、電源部２０においては、前記充電電
源ＰＳに対して並列にスイッチ２１を介して所定の負荷
ＲＬが接続されている。この負荷ＲＬは、前記充電電源
ＰＳが接続されているときには該充電電源ＰＳから電源
供給を受け、また充電電源ＰＳが切り離されているとき
には、コネクタＣを介して前記二次電池ＢＡＴから電源
供給を受けて作動する。しかして前記スイッチ２１は負
荷ＲＬへの電源供給をオン・オフ制御するもので、いわ
ゆる負荷ＲＬに対する電源スイッチとしての機能を有す
る。特にこの電源部２０においては、上記スイッチ２１
の動作に連動するフローティング充電検出回路２２が設
けられており、該フローティング充電検出回路２２はス
イッチ２１が導通（オン状態）しているとき、前記二次
電池ＢＡＴに対する充電禁止信号（Ｈ信号）を出力する
ものとなっている。

【００２１】このフローティング充電検出回路２２が出
力する充電禁止信号は、前記コネクタＣの接続端子ｃ2
を介して前記電池パック１０における充電制御回路１４
に第１の外部制御信号CONT1として与えられる。またコ
ネクタＣの接続端子ｃ3は、電源部２０の負極（−）側
に接続されており、この接続端子ｃ3に加えられる信号
は前記充電制御回路１４の第２の外部制御信号CONT2と
して与えられる。

【００２２】ここで前記充電制御回路１４について今少
し詳しく説明すると、該充電制御回路１４は、例えば図
２に示すように構成されている。即ち、充電制御回路１
４は前記電圧測定回路１３で検出された電池電圧Ｖbを
入力し、この電池電圧Ｖbを予め二次電池ＢＡＴの電池
特性に応じて設定した第１乃至第３の設定電圧Ｖ1,Ｖ2,
Ｖ3（Ｖ1≦Ｖ2＜Ｖ3）とそれぞれ比較する３つの比較器
３１,３２,３３を備えている。これらの比較器３１,３
２,３３は、電池電圧Ｖbのレベルに応じて該充電制御回
路１４の動作形態を制御する役割を担うもので、特に第
１の比較器３１は電池電圧Ｖbが第１の設定電圧Ｖ1を上
回ったとき、パルス発生器（ＰＧ）３４が発生する所定
周期で、且つ所定のデューティ比のパルス信号をゲート
回路３５を介して出力する役割を担う。このゲート回路
３５を介して出力されるパルス信号が、出力ゲート回路
３６を介して前記スイッチ素子１１を所定の周期でオン
・オフ制御する制御出力として用いられる。

【００２３】また第２の比較器３２は、前記パルス信号
に従って前記スイッチ素子１１をオン・オフ制御してい
る期間において、特にスイッチ素子１１がオフ動作して
から所定時間経過後において、或いはオン動作する直前
において前記電池電圧Ｖbが前記第２の設定電圧Ｖ2を上
回っているか否かを検出するためのものである。しかし
て電池電圧Ｖbと前記第２の設定電圧Ｖ2とを比較する第
２の比較器３２の出力はフリップフロップ３７に与えら
れている。

【００２４】このフリップフロップ３７は、前記ゲート
回路３５の出力を遅延ライン３８を介して所定時間遅延
させた後、インバータ３９を介して反転させた信号のト
レーリングエッジをクロックＣＫとしてその入力Ｄを取
り込むもので、これによって上記タイミングにおける前
記第２の比較器３２の出力がフリップフロップ３７にセ
ットされる。具体的には前記スイッチ素子１１がオフ動
作してから所定時間経過後、或いはオン動作する直前の
タイミングにおいて前記電池電圧Ｖbが第２の設定電圧
Ｖ2を上回っているとき、フリップフロップ３７にはＨ
レベルの信号がセットされる。このフリップフロップ３
７の出力Ｑは、インバータ４０を介して前記出力ゲート
回路３６に前記スイッチ素子１１の動作を制御する信号
として出力される。特に前記フリップフロップ３７にＨ
レベルの信号がセットされているとき、出力ゲート回路
３６を介して前記スイッチ素子１１が強制的にオフ制御
されるものとなっている。従って前記タイミングにおけ
る電池電圧Ｖbが前記第２の設定電圧Ｖ2に達するまで
は、フリップフロップ３７の出力はＬレベルに保たれて
おり、従ってこの状態においてはスイッチ素子１１が強
制的にオフ制御されることはない。

【００２５】これに対して前記第３の比較器３３は、前
記電池電圧Ｖbが二次電池ＢＡＴの許容された最大充電
電圧（第３の設定電圧）Ｖ3に達したか否かを判定する
もので、第３の設定電圧Ｖ3に達したとき、Ｈレベルの
充電禁止信号を出力する。この充電禁止信号（Ｈ信号）
は、インバータ４１を介して前記出力ゲート回路３６に
与えられ、これによって前記スイッチ素子１１が強制的
にオフ制御されるものとなっている。

【００２６】尚、前記充電制御回路１４には、更に前記
コネクタＣの接続端子ｃ2から与えられる充電禁止信号
を外部制御信号CONT1として入力する第１のインバータ
４２と、コネクタＣの接続端子ｃ3から与えられる外部
制御信号CONT2を入力する第２のインバータ４３とが設
けられている。第１のインバータ４２は、外部制御信号
CONT1として前記フローティング充電検出回路２２から
充電禁止信号（Ｈ信号）が加えられないとき、つまり外
部制御信号がＬレベルに保たれていることを条件として
その出力をＨレベルにし、これを前記出力ゲート回路３
６に加えることで該充電制御回路１４の作動を許可する
役割を担う。また上記第２のインバータ４３の入力端は
抵抗４４を介してプルアップされており、接続端子ｃ3
を介して負側の電源ラインに接続されてＬレベルの外部
制御信号CONT2が与えられたときにその出力をＨレベル
にする。そしてこのＨレベルの出力を前記出力ゲート回
路３６に加えることで該充電制御回路１４の作動を許可
する役割を担う。

【００２７】前述した出力ゲート回路３６は、上述した
各インバータ４０,４１,４２,４３の出力を受けてゲー
ト制御されるもので、各インバータ４０,４１,４２,４
３の出力がそれぞれＨレベルに保たれていることを条件
として前記ゲート回路３５からの出力を、前記スイッチ
素子１１の駆動制御信号として出力する。しかしてゲー
ト回路３５は、前記第１の比較器３１の出力がＬレベル
であるとき、つまり二次電池ＢＡＴの電池電圧Ｖbが第
１の設定電圧Ｖ1まで上昇していない場合には、パルス
発生器３４の出力（パルス信号）に拘わらず、その出力
をＨレベルに保っている。この結果、この状態において
は前記出力ゲート回路３６を介してＨレベルの前記スイ
ッチ素子１１を連続的にオン動作させる信号（制御出
力）が発せられ、スイッチ素子１１を介して二次電池Ｂ
ＡＴが連続的に充電される。

【００２８】そしてこの二次電池ＢＡＴの連続充電に伴
ってその電池電圧Ｖbが上昇し、該電池電圧Ｖbが前述し
た第１の設定電圧Ｖ1を上回ったとき、第１の比較器３
１の出力がＨレベルに変化するので、ゲート回路３５の
出力はパルス発生器３４から与えられるパルス信号に応
じて一定周期で反転動作し、これによって前述したよう
に出力ゲート回路３６を介してスイッチ素子１１をオン
・オフ動作させる信号を出力されることになる。

【００２９】かくして上述した如く構成された充電制御
回路１４の下で、電池電圧Ｖbに応じてスイッチ素子１
１の作動が制御され、二次電池ＢＡＴに対する充電が制
御される充電装置によれば、例えば図３に示すようにし
てその充電が進められる。即ち、二次電池ＢＡＴを充電
するに際して、先ず二次電池ＢＡＴの機能を検査する電
池テストとして該二次電池ＢＡＴに微小電流Ｉ1を供給
して初期充電し、この初期充電によって電池電圧Ｖbが
上昇するか否かを確認する。この初期充電による電池テ
ストは所定の短時間に亘って行われ、これによって電池
電圧Ｖbが初期電圧Ｖoに達するか否かを判定する。この
際、電池電圧Ｖbの上昇が見込まれない場合には、電池
不良としてその後の充電処理は行わない。尚、この電池
テストの為の回路機能は、本発明の技術思想とは直接的
には関係がないので、図１には特に示していない。また
このような電池テストを行うことなく、二次電池ＢＡＴ
が正常に機能するものと看做して、或いは別途設けられ
たテスト装置を用いて電池テストした後、該二次電池Ｂ
ＡＴの以下に示す充電処理を直接的に開始することも勿
論可能である。

【００３０】さて二次電池ＢＡＴに対する充電は、充電
電源ＰＳから負荷ＲＬに対して電力が供給されていない
ことを条件として、つまりスイッチ２１がオフ状態であ
り、前記フローティング充電検出回路２２が充電禁止信
号（Ｈ信号）を出力していないこと、更に前記外部制御
信号CONT2がＬレベルに保たれていることを条件として
開始される。このような充電初期時には、その電池電圧
Ｖbは前記第１の設定電圧Ｖ1よりも十分に低いので、前
述したように充電制御回路１４は、連続的にＨレベルの
制御信号を出力してスイッチ素子１１をオン動作させ
る。このスイッチ素子１１の連続的なオン動作（導通）
により、充電電源ＰＳから二次電池ＢＡＴに対して所定
の充電電流Ｉ2が供給され、二次電池ＢＡＴは連続的に
定電流充電される。そしてこの定電流充電により、図３
に示すように電池電圧Ｖbが次第に高められる。

【００３１】しかして上記定電流充電に伴って電池電圧
Ｖbが上昇し、例えば充電開始から時間ｔ2を経た時点
で、その電池電圧Ｖbが前述した第１の設定電圧Ｖ1を上
回ると、第１の比較器３１にてこの状態が検出されて前
記ゲート回路３５が制御される。この結果、充電制御回
路１４は前述したパルス発振器３４の出力に基づいて所
定の周期で反転する制御出力を発し、スイッチ素子１１
を所定の周期でオン・オフ動作させる。このスイッチ素
子１１にオン・オフ動作により、二次電池ＢＡＴが図３
に示すように間欠的に、つまりパルス充電される。

【００３２】このパルス充電時においては、二次電池Ｂ
ＡＴの電池電圧Ｖbは充電電流の供給（充電）に伴って
高められ、またその充電休止にはそのときの充電状態に
応じた開放電圧まで低下する。しかしパルス充電の継続
に伴い、次第にその電池電圧Ｖbが全体的に高められて
いく。しかもこのとき前記充電電源ＰＳは、二次電池Ｂ
ＡＴに対して間欠的に充電電流を供給するだけなので、
さほど大きな発熱を伴うことなしに安定に電流を供給し
得る。

【００３３】しかしてこのようなパルス充電の過程にお
いて、特にスイッチ素子１１をオフ動作させて二次電池
ＢＡＴに対する充電を休止している際、前述した如くし
て二次電池ＢＡＴの電池電圧Ｖbが前述した第２の設定
電圧Ｖ2を上回るか否かが判定される。そして電池電圧
Ｖbが第２の設定電圧Ｖ2を上回ったとき、フリップフロ
ップ３７から充電停止信号が発せられ、出力ゲート回路
３６を介して充電制御回路１４の出力がＬレベルに設定
される。このような充電制御回路１４からの出力によっ
て前記スイッチ素子１１がオフ状態に設定され、そのオ
フ状態が維持されて前記二次電池ＢＡＴのパルス充電が
停止される。

【００３４】即ち、パルス充電におけるオフ制御時の電
池電圧Ｖbが第２の設定電圧Ｖ2を上回ったとき、これを
二次電池ＢＡＴが満充電状態に至ったと看做してスイッ
チ素子１１をオフ制御し、該二次電池ＢＡＴのパルス充
電を停止するものとなっている。また上述したパルス充
電時において前記電池電圧Ｖbが、該二次電池ＢＡＴの
許容された最大充電電圧Ｖ3に至った場合には、この時
点で前記第３の比較器３３の制御の下でスイッチ素子１
１が強制的にオフ制御されて上記パルス充電が停止制御
される。このようなパルス充電の停止制御により、二次
電池ＢＡＴは過充電されることなく、満充電状態まで効
率的に充電されることになる。

【００３５】尚、上述したパルス充電時等において、前
述したフローティング充電検出回路２２が充電禁止信号
（Ｈ信号）を出力した場合には、つまりスイッチ２１を
介して負荷ＲＬに対する電力供給が開始されると、上述
した充電制御回路１４の制御動作が停止制御される。こ
の停止制御によって二次電池ＢＡＴに対する充電が停止
され、充電電源ＰＳからの電力供給が負荷ＲＬに対して
のみ実行される。従って充電電源ＰＳの電源容量が少な
い場合であっても、二次電池ＢＡＴの存在に拘わりな
く、負荷ＲＬに対してだけ安定に電力供給がなされるこ
とになる。また二次電池ＢＡＴをパルス充電しながら負
荷ＲＬに対して電力供給すると、該二次電池ＢＡＴのパ
ルス充電に伴って充電電源ＰＳに負荷変動が生じ、この
負荷変動が負荷ＲＬに対して災いすることがある。この
点、上述したように負荷ＲＬへの電力供給時に二次電池
ＢＡＴの充電を休止させることにより、充電電源ＰＳの
負荷変動を抑えてその動作の安定化を図ることが可能と
なる。そして二次電池ＢＡＴに対しては、負荷ＲＬに対
して電力供給がなされていない状態でのみ、つまり負荷
ＲＬの動作休止期間を利用して安定的に行われる。

【００３６】従って上述した如く構成された充電装置に
よれば、二次電池ＢＡＴの充電電圧Ｖbに応じてスイッ
チ素子１１の作動をオン・オフ制御し、電池電圧Ｖbが
第１の設定電圧Ｖ1を上回った後には該二次電池ＢＡＴ
をパルス充電するので、その充電電源ＰＳに大きな負担
を掛けることなく、そしてその発熱を抑えて二次電池Ｂ
ＡＴを効率的に充電することができる。しかもパルス充
電時における電池電圧Ｖbに応じてスイッチ素子１１を
オフ制御し、パルス充電を停止させるので、二次電池Ｂ
ＡＴを過充電することなく、安全に充電することができ
る。更には充電電源ＰＳの負担を軽減し、その発熱を抑
えて、全体的にその小型化を図ることができる等の効果
が奏せられる。

【００３７】尚、上述した充電制御回路１４の制御の下
で二次電池ＢＡＴに対する充電を制御するに際し、前述
した保護回路１６により個々の電池セルの電池電圧に着
目した充電制御が行われることも言うまでもない。この
ような保護回路１６の機能により、特定の電池セルだけ
が逸早く満充電に到達し、該電池セルだけが過充電され
る等の不具合が効果的に防止される。また実際に充電装
置を構築するに際しては、電池電圧Ｖbの低下を検出し
て前述したフリップフロップ３７による充電禁止を解除
するような機能を持たせることが望ましい。

【００３８】またここでは非水溶媒系の二次電池を例に
説明したが、鉛蓄電池やニッケル水素二次電池、ニッケ
ルカドミウム蓄電池等のアルカリ系二次電池の充電装置
としても同様に適用することができる。更にはスイッチ
素子１１としては、二次電池ＢＡＴの正極側ではなく、
負極側に介装することも可能である。また実施形態にお
いては、図２に示すように充電制御回路１４をハードウ
ェアで構成した例を示したが、その一部をマイクロプロ
セッサ等によりソフトウェア的に処理することもでき
る。その他、本発明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。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、二
次電池の電池電圧に応じて該二次電池をパルス充電する
ので、その充電電源の発熱を少なくすることができ、ま
たその小型化を図ることができる。しかも電池パック内
において、簡単に、且つ安全性よくその充電を制御する
ことができる等の効果が奏せられる。

【００４０】更には負荷動作時には、上記パルス充電を
停止させるので、負荷に供給される電圧変動等を抑える
ことができ、負荷の基本的な動作に悪影響を及ぼすこと
もない等の効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る二次電池の充電装置
の概略的なブロック構成図。

【図２】図１に示す充電装置における充電制御回路の構
成例を示す図。

【図３】図１に示す充電装置による二次電池の充電作用
を示す動作タイミング図。

【符号の説明】

ＢＡＴ二次電池ＰＳ充電電源ＲＬ負荷１０電池パック２０電源部１１スイッチ素子１３電池電圧測定回路１４充電制御回路１５論理回路１６保護回路２１スイッチ２２フローティング充電検出回路３１,３２,３３比較器３４パルス発振器３５ゲート回路３６出力ゲート回路３７フリップフロップ３９,４０,４１,４２,４３インバータＣコネクタＢ1,Ｂ2,Ｂ3 電池セル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次電池の電池電圧を検出する電圧測定
手段と、前記二次電池とその充電電源との間に介装されたスイッ
チ素子と、前記電圧測定手段にて検出される電池電圧に応じて前記
スイッチ素子をオン・オフ制御して前記二次電池をパル
ス充電する充電制御手段とを具備したことを特徴とする
二次電池の充電装置。
【請求項２】前記充電制御手段は、前記二次電池の電
池電圧が第１の設定電圧を上回ったときに前記スイッチ
素子を一定の周期でオン・オフ制御することを特徴とす
る請求項１に記載の二次電池の充電装置。
【請求項３】前記充電制御手段は、前記二次電池のパ
ルス充電時において、前記スイッチ素子のオフ動作開始
から所定時間後の電池電圧、または前記スイッチ素子の
オン動作直前の電池電圧が第２の設定電圧を上回ったと
き、前記スイッチ素子をオフ動作状態に保つ手段を有す
ることを特徴とする請求項１または２に記載の二次電池
の充電装置。
【請求項４】前記充電制御手段は、前記二次電池の電
池電圧が第３の設定電圧に達したとき、前記スイッチ素
子をオフ動作させる手段を有することを特徴とする請求
項１乃至３のいずれかに記載の二次電池の充電装置。
【請求項５】前記二次電池は、複数の電池セルを直列
接続したものであって、前記電圧測定手段は、個々の電
池セルの電池電圧における最大値を検出して前記二次電
池に対する充電を制御する手段を備えることを特徴とす
る請求項１に記載の二次電池の充電装置。
【請求項６】前記充電制御手段は、前記充電電源によ
る負荷の駆動時には、前記スイッチ素子を介する二次電
池の充電を停止させる手段を備えることを特徴とする請
求項１に記載の二次電池の充電装置。
【請求項７】前記充電制御手段は、前記充電電源によ
る負荷の駆動時で、且つ前記スイッチ素子を介する前記
二次電池の充電電流が所定値以上のとき、該スイッチ素
子のオン動作を禁止することを特徴とする請求項６に記
載の二次電池の充電装置。