JP2000092738A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 保護回路を装着し、その安全度を高くした状
態で、充電時間を短縮し、かつ２次電池を満充電する充
電装置を提供する。 【解決手段】 ２次電池１の端子電圧を直接検出して定
電圧制御をする。そのために、定電圧制御手段２０と２
次電池１への充電を遮断する保護用のスイッチ１９とを
並列に設ける。このとき、定電圧制御電圧を保護電圧よ
り少し高く設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は充電装置に関し、さ
らに詳しくは、リチウムイオン電池などの２次電池への
充電に適用する充電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】充電が可能な電池である２次電池とし
て、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチ
ウムイオン電池などの各種電池が開発されている。これ
らの２次電池は、充電装置に接続して充電を行うこと
で、繰り返し使用できる。

【０００３】２次電池の充電中に、過電流や過電圧充電
を防止するために、保護回路が用いられることが多い。
従来の保護回路の一例を図１４に示す。２次電池１へ充
電器２から充電する。２次電池１の端子電圧を電圧検出
部３で検出し、所定電圧になればスイッチ制御部４がス
イッチ５をオフ（遮断）に制御して充電を停止すること
によって過電圧を保護する。過電圧の検出は２次電池１
の端子電圧を直接検出することが望ましいので２次電池
１に最も近い部分で行われる。スイッチ５は電界効果ト
ランジスタ（以下、「ＦＥＴ」という。）やトランジス
タなどの電子スイッチが用いられることが多い。

【０００４】一方、充電制御は、２次電池１の端子電圧
が所定電圧になっただけでは満充電された状態ではな
い。所定電圧に到達後充電を停止すると、図１５に示す
ように、２次電池１の端子電圧は２次電池１内部の化学
変化の安定化に伴い徐々に低下し、所定の時間経過する
と、ほぼ一定の電圧に安定する。従って、所定電圧にな
ったあと、定電圧制御をするのであるが、２次電池パッ
ク６の入力部分で電圧検出を行い、充電器側で制御す
る。

【０００５】スイッチ５にはオン（導通）状態でもスイ
ッチ配線やトランジスタのオン抵抗など、必ずインピー
ダンス７が含まれているので、図１６に示すように端子
８、端子９間のインピーダンスがインピーダンス７の分
だけ高くなる。充電は２次電池１内での化学反応により
されていくので、インピーダンスが高くなると電流が流
れにくくなる。また、定電圧制御のための電圧検出は、
インピーダンスを持つ保護回路の影響により実際の２次
電池１の端子電圧より高めに検出されてしまう。

【０００６】以上の原因のため、充電時間が長くなり、
２次電池１を満充電するのがむずかしい。このため、保
護回路のインピーダンスの影響する分を見込んで定電圧
制御の設定電圧を高くしようとすると、保護回路の設定
電圧も上げねばならず、保護回路の安全度が低くなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、保護回路を
装着し、その安全度を高くした状態で、充電時間を短縮
し、かつ２次電池を満充電する充電装置を提供すること
を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、請求項１の充電装置は、２次電池の端子電圧を検出
する電圧検出部と、この電圧検出部で検出した電圧が第
一の所定電圧より高い場合に２次電池への充電を遮断す
る保護スイッチと、電圧検出部で検出した電圧が第二の
所定電圧になるように制御する定電圧制御手段とを有
し、保護スイッチと定電圧制御手段を並列に設けたもの
である。

【０００９】請求項２の充電装置は、この第二の所定電
圧を、第一の所定電圧より高くしたものである。

【００１０】充電中にセット機器を動作させる等の放電
が行われる場合には、放電が正常に行われなければなら
ない。そのため、請求項３の充電装置は、２次電池が充
電状態か放電状態かを判別する手段を有し、放電状態の
ときに保護スイッチが遮断状態のときでも導通させるよ
うにしたものである。

【００１１】２次電池の端子電圧が低い場合は、通常の
充電より小さい電流で充電することが好ましい。そのた
め、請求項４の充電装置は、電圧検出部で検出した電圧
が第三の所定電圧より低い場合に、保護スイッチを遮断
するようにしたものである。

【００１２】請求項５の充電装置は、２次電池の端子電
圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部で検出した電圧
が第一の所定電圧より高い場合、及び第三の所定電圧よ
り低い場合に、２次電池への充電を遮断する保護スイッ
チと、電圧検出部で検出した電圧が第三の所定電圧より
低い場合に、定電流で２次電池へ充電する定電流制御手
段とを有し、保護スイッチと定電流制御手段を並列に設
けたものである。

【００１３】請求項６の充電装置は、この定電流の電流
値は、電圧検出部で検出した電圧が第三の所定電圧より
高い場合の充電の電流値より低くしたものである。

【００１４】充電中にセット機器を動作させる等の放電
が行われない場合は、定電圧制御手段が保護スイッチを
兼ねるようにしてもよい。請求項７の充電装置は、２次
電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、この電圧検出
部で検出した電圧が第一の所定電圧より高い場合に２次
電池への充電を遮断する保護スイッチとを有し、保護ス
イッチが、電圧検出部で検出した電圧が第二の所定電圧
になるように制御する定電圧制御手段を兼ねるようにし
たものである。

【００１５】請求項８の充電装置は、この第二の所定電
圧を、第一の所定電圧より高くしたものである。

【００１６】また、充電中にセット機器を動作させるた
めに、充電用端子と、放電用端子と、充放電共用端子の
３端子を有する充電装置の形態がある。請求項９の充電
装置は、請求項１の充電装置と、充電用端子と、放電用
端子と、充放電共用端子と、放電用端子と充電用端子の
間に設けられた第二の保護スイッチとを有し、放電用端
子と充放電兼用端子との間の電圧が第四の所定電圧より
高い場合に、第二の保護スイッチを遮断するようにした
ものである。

【００１７】この第二の保護スイッチの遮断は、請求項
１中の電圧検出部で検出した電圧によりされるようにし
てもよい。請求項１０の充電装置は、請求項１に記載の
充電装置と、充電用端子と、放電用端子と、充放電共用
端子と、放電用端子と充電用端子の間に設けられた第二
の保護スイッチとを有し、電圧検出部で検出した電圧が
第五の所定電圧より高い場合に、第二の保護スイッチを
遮断するようにしたものである。

【００１８】次に作用を説明する。定電圧制御をすると
きの電圧検出を、充電側でなく、２次電池の端子電圧を
直接検出して行うので、保護スイッチのインピーダンス
に影響されない定電圧制御が可能になる。それにより、
保護スイッチを動作させる設定電圧を充電電圧と同等に
できる。

【００１９】また、充電装置で充電中にセット機器を動
作させる場合があるときは、充電状態か放電状態かを判
別し、放電状態のときは保護スイッチをオンにすること
により、充電中にセット機器の使用等の放電が行われた
ときにも正常なセット機器の使用が可能になる。

【００２０】また、２次電池の端子電圧が低い場合で通
常の充電より小さい電流値で充電する必要があるとき
は、保護スイッチを遮断するようにしたことにより、保
護スイッチに並列に設けた手段により目的の小電流充電
が可能になる。

【００２１】また、セット機器に接続する放電用端子と
充放電共用端子との間の電圧がセット機器の許容電圧よ
り高い場合や２次電池の端子電圧が異常に高いときに、
第二の保護スイッチを遮断するようにしたことにより、
セット機器に対して過大電圧が印加されないようにする
ことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明は２次電池を充電する充電
装置、及び充電装置と２次電池が一体となった２次電池
パックに適用可能である。以下、リチウムイオン電池を
実施の形態例として説明するが、他の２次電池でも適用
可能である。また、ここでは満充電時の端子電圧が４．
２Ｖのリチウムイオン電池で説明する。

【００２３】第１の実施の形態例を図１を参照して説明
する。端子１１と端子１２には図示しない充電器が接続
される。２次電池１の両方の端子には４．１５Ｖ検出部
１３、４．２Ｖ検出部１４、２．５Ｖ検出部１５が接続
されている。４．１５Ｖ検出部１３は２次電池１の端子
電圧が４．１５Ｖ以上であるか否か、４．２Ｖ検出部１
４は２次電池１の端子電圧が４．２Ｖ以上であるか否
か、２．５Ｖ検出部１５は２次電池１の端子電圧が２．
５Ｖ以上であるか否かを検出する。

【００２４】４．１５Ｖ検出部１３、スイッチ制御部１
６、スイッチ１９は、充電時に２次電池１が過充電にな
ることを防止するための保護回路である。４．１５Ｖ検
出部１３で２次電池１の端子電圧が４．１５Ｖ以上にな
ったことが検出されたならば、スイッチ制御部１６によ
りスイッチ１９をオフにする。スイッチ１９は、図１で
示すように、たとえばＦＥＴで構成される。なお、検出
部や制御部に必要な電源は、たとえば端子１１と端子１
２から供給される。

【００２５】４．２Ｖ検出部１４、定電圧制御部１７、
定電圧制御手段２０は、２次電池１の端子電圧が４．２
Ｖになったあと、２次電池１を満充電するために４．２
Ｖを保持するように制御するための回路である。４．２
Ｖ検出部１４で２次電池１の端子電圧が４．２Ｖ以上に
なるまでは定電圧制御部１７は定電圧制御手段２０をス
イッチ動作にし、オンに制御する。４．２Ｖ検出部１４
で２次電池１の端子電圧が４．２Ｖ以上になったことが
検出されたならば、定電圧制御部１７は定電圧制御手段
２０により２次電池１を定電圧制御する。定電圧制御手
段２０は、図１で示すように、たとえばトランジスタで
構成される。

【００２６】２．５Ｖ検出部１５、スイッチ制御部１
８、スイッチ２１は、放電保護のための回路で、２次電
池１が過放電することを防止するための放電保護回路で
ある。２．５Ｖ検出部１５で２次電池１の端子電圧が
２．５Ｖ以下になったことが検出されたならば、スイッ
チ制御部１８によりスイッチ２１をオフにする。スイッ
チ２１は、図１で示すように、たとえばＦＥＴで構成さ
れる。これらの部分は、端子１１、端子１２から負荷を
とる場合、すなわち２次電池１から電力を供給する場合
や、端子１１と端子１２間がショートした場合に必要な
部分である。

【００２７】本実施の形態例の充電動作を説明する。ス
イッチ制御部１８は、スイッチ２１をオンに制御する。
２次電池１の端子電圧が４．１５Ｖに達するまでは、
４．１５Ｖ検出部１３、４．２Ｖ検出部１４は共に設定
電圧を検出していないのでスイッチ制御部１６はスイッ
チ１９をオン、定電圧制御部１７は定電圧制御手段２０
をオンに制御する。充電電流は、端子１１から２次電池
１、スイッチ２１、スイッチ１９を通り端子１２へ流れ
る。このようにして２次電池１が充電されていく。

【００２８】２次電池１の端子電圧が４．１５Ｖに達す
るとスイッチ制御部１６はスイッチ１９をオフに制御す
る。定電圧制御手段２０は相変わらずオンであるので、
充電電流は、端子１１から２次電池１、スイッチ２１、
定電圧制御手段２０を通り端子１２へ流れ、２次電池１
の充電が継続する。２次電池１の端子電圧が４．２Ｖに
達すると、定電圧制御部１７は定電圧制御に移行し、２
次電池１は定電圧モードで充電される。

【００２９】このような定電圧モードによる充電が必要
である理由は、図２に示すように２次電池１の端子電圧
が、充電中と充電停止中では異なるためである。図２で
Ｖchが充電中の２次電池１の端子電圧、Ｖopが充電停止
し安定したときの２次電池１の端子電圧を表したもので
ある。

【００３０】充電を停止すると２次電池１の端子電圧は
２次電池１内部の化学変化の安定化に伴い徐々に低下す
る。２次電池１が４．２Ｖになったときに直ちに充電を
終了させると、満充電状態にはなっておらず、充電不足
の状態になる。しかし長時間２次電池１を定電圧モード
でない状態で充電を継続すると、過充電となり、最悪の
場合、２次電池１を破壊してしまう。そこで２次電池１
を満充電にするためには一度所定電圧に達しても定電圧
モードによる充電制御が必要である。

【００３１】本実施の形態例では、定電圧制御部１７の
ための電圧検出を、２次電池１の端子電圧から直接検出
しているので、充電制御が保護回路であるスイッチ１
９、スイッチ２１のインピーダンスに影響されることは
なく充電時間が従来より短縮されると共に、２次電池の
満充電も達成可能となる。また、４．１５Ｖ検出部１３
等の保護回路の動作電圧を定電圧制御の目標電圧と同等
にできるので安全度を高めることができる。この保護回
路の動作電圧は定電圧制御の目標電圧より少し低い程度
が望ましい。

【００３２】なお、定電圧制御部１７は、高速な充電を
するために、定電圧制御をする前に定電流充電する定電
流制御を併用する形態、例えば特開平６−３２５７９４
号公報で示された形態も考えられる。また、２．５Ｖ検
出部１５、スイッチ制御部１８、スイッチ２１は前述し
たように充電動作については直接関係がなく、これらを
省略した図３の形態も可能である。

【００３３】次に、第２の実施の形態例を図４を参照し
て説明する。充電用端子と放電用端子が別になっている
充電装置に本発明を実施した形態例である。なお、図中
の構成要素で、図１における場合と対応する部分につい
ては、同一の参照符号を付し、その詳細説明は省略す
る。端子２２は充電用端子、端子２３は放電用端子、端
子２４は充電及び放電に共用の端子である。端子２３か
らは２次電池１から電力供給を受ける負荷、すなわちセ
ット機器が接続される。ここで、セット機器で許容され
ている最大電圧は５Ｖとする。

【００３４】充電をしながらもセット機器が動作される
場合は、２次電池１の保護と共に、セット機器に許容電
圧以上の電圧が印加しないように保護する必要がある。
５Ｖ検出部２５、スイッチ制御部２６、スイッチ２７は
端子２３と端子２４に接続される負荷、つまりセット機
器へ５Ｖ以上の高い電圧が印加されるのを防止するため
の保護回路である。スイッチ２７は、たとえばトランジ
スタで構成される。５Ｖ検出部２５で５Ｖ以上の電圧が
検出されるとスイッチ制御部２６はスイッチ２７をオフ
に制御する。

【００３５】この保護回路のため、端子２３と端子２４
間にはセット機器で許容されている電圧以上の電圧が発
生しない。すなわち、安全性を高めることができる。こ
の実施の形態例は、充電しながら使用するセット機器、
たとえば電話機などの充電装置に適用することができ
る。

【００３６】次に、第３の実施の形態例を図５を参照し
て説明する。第２の実施の形態例に、２次電池１の保護
を追加した形態である。なお、図中の構成要素で、図４
における場合と対応する部分については、同一の参照符
号を付し、その詳細説明は省略する。本実施の形態例は
符号２８の部分を２次電池パックとしたときに、外部に
安全スイッチを用いる場合に好適である。

【００３７】２次電池１をさらに保護するために、２次
電池１の端子電圧が４．３Ｖ以上であることを検出する
４．３Ｖ検出部２９を設け、４．３Ｖ検出部２９が４．
３Ｖ以上を検出したならばスイッチ制御部２６はスイッ
チ２７をオフに制御する。スイッチ制御部２６は、４．
３Ｖ検出部２９から４．３Ｖ検出信号が来たとき、また
は５Ｖ検出部２５から５Ｖ検出信号が来たときにスイッ
チ２７をオフにする。スイッチ２７はセット機器が接続
される端子へ許容電圧以上の電圧が供給されることを防
止すると共に、２次電池１の保護の役目をする。

【００３８】本実施の形態例の充電動作を説明する。
４．１５Ｖ検出するまではスイッチ１９、定電圧制御手
段２０、スイッチ２１、スイッチ２７はいずれもオンに
制御される。２次電池１の端子電圧が４．１５Ｖに上昇
すると４．１５Ｖ検出部１３で検出され、スイッチ制御
部１６はスイッチ１９をオフにする。しかし定電圧制御
手段２０はオンのままであるので充電は継続される。

【００３９】２次電池１の端子電圧が４．２Ｖに上昇す
ると４．２Ｖ検出部１４で検出され、定電圧制御部１７
が定電圧制御手段２０により定電圧制御を開始する。こ
の状態で、２次電池１の端子電圧が４．３Ｖに上昇する
と４．３Ｖ検出部２９で検出され、スイッチ制御部２６
はスイッチ２７をオフにする。

【００４０】一方、セット機器に接続する端子２３と端
子２４間の電圧が５Ｖ以上になると、５Ｖ検出部２５で
検出され、スイッチ制御部２６はスイッチ２７をオフす
るように制御する。なお、５Ｖ検出部２５で端子２３と
端子２４間の電圧が５Ｖ以上であることが検出されたな
らば、スイッチ制御部１６がスイッチ１９をオフする制
御をしてもよい。

【００４１】次に第４の実施の形態例を図６を参照して
説明する。なお、図中の構成要素で、図５における場合
と対応する部分については、同一の参照符号を付し、そ
の詳細説明は省略する。図５の４．２Ｖ検出部１４を
４．１５Ｖ検出部１３とΔＶ１高い検出部４１の組み合
わせで実現し、４．３Ｖ検出部２９を４．１５Ｖ検出部
１３とΔＶ１高い検出部４１とΔＶ２高い検出部４２の
組み合わせで実現した形態例である。ここで、ΔＶ１は
０．０５Ｖであり、ΔＶ２は０．１Ｖである。さらに、
スイッチ２７を２次電池１の充電保護に限定し、その制
御を２次電池１の端子電圧からの検出だけで行ってい
る。

【００４２】ここで、定電圧制御での充電時間を短縮す
るために、定電圧制御の初期にΔＶ１を０．０５Ｖでは
なく０．１５Ｖなどさらに高い設定電圧にすることも可
能である。ΔＶ１切替制御部４３はΔＶ１高い検出部４
１のΔＶ１を通常の０．０５Ｖと高い方の０．１５Ｖを
切り替える制御をするものである。

【００４３】定電圧制御に移行したあとの充電動作を説
明する。まずΔＶ１高い検出部４１のΔＶ１を高い方、
すなわち０．１５ＶになるようにΔＶ１切替制御部４３
が制御する。このため４．１５＋０．１５＝４．３Ｖで
の定電圧制御が、定電圧制御部１７と定電圧制御手段２
０によって行われる。

【００４４】ΔＶ１高い検出部４１が０．１５Ｖ高い電
圧、すなわち４．３Ｖを検出すると、ΔＶ１切替制御部
４３はΔＶ１高い検出部４１のΔＶ１を通常の０．０５
Ｖに制御し、通常の４．２Ｖによる定電圧制御が定電圧
制御部１７と定電圧制御手段２０によって行われる。

【００４５】次に第５の実施の形態例を図７を参照して
説明する。定電圧制御する前の充電電圧を定電圧制御電
圧よりΔＶ高くするときの形態例である。なお、図中の
構成要素で、図５における場合と対応する部分について
は、同一の参照符号を付し、その詳細説明は省略する。
定電圧制御する前の充電電圧をΔＶ高くすることの利点
は充電時間を短縮できることにあり、特開平７−２７４
４０４号公報で詳細に示されている。ΔＶは本実施例で
は０．１Ｖであるが、これに限定するものではない。

【００４６】２次電池１の端子電圧を検出する回路とし
て、４．２Ｖ検出部１４、４．３Ｖ検出部２９、４．１
Ｖ検出部３０があり、端子１１と端子１２間の電圧を検
出する回路として４．５Ｖ検出部３１がある。スイッチ
制御部３２は、４．３Ｖ検出部２９、４．１Ｖ検出部３
０、４．５Ｖ検出部３１からの信号によって動作する。

【００４７】スイッチ制御部３２の動作を含め、本実施
の形態例の充電動作を説明する。充電開始からスイッチ
制御部３２はスイッチ１９をオンに制御する。定電圧制
御部１７は定電圧制御手段２０を定電圧動作をさせる
が、スイッチ１９を介しての充電が支配的となる。

【００４８】２次電池１の端子電圧が４．２ＶよりΔＶ
高い４．３Ｖ以上になると、４．３Ｖ検出部２９からの
信号によりスイッチ制御部３２はスイッチ１９をオフに
制御する。定電圧制御部１７は定電圧制御手段２０を定
電圧動作をさせているので、スイッチ１９がオフになる
と、２次電池１は定電圧モードで充電される。この電
圧、電流の移り変わりを図８に示す。なお、図８ではス
イッチモードでの充電を定電流で行うものとしている。

【００４９】２次電池１がある程度充電されると定電圧
制御手段２０から充電されなくなる。そのまま放置され
た状態が続くと、２次電池１の端子電圧は２次電池１の
化学反応により徐々に低下していく。２次電池１の端子
電圧が４．２Ｖ以下になると、４．２Ｖ検出部１４から
の信号により定電圧制御部１７は定電圧制御手段２０を
定電圧動作をさせる。２次電池１の端子電圧がさらに低
下し４．１Ｖ以下になると、４．１Ｖ検出部３０からの
信号により、スイッチ制御部３２はスイッチ１９をオン
に制御し、再び充電を始める。

【００５０】充電中で、４．５Ｖ検出部３１により端子
１１と端子１２間の電圧が４．５Ｖ以上になると、スイ
ッチ制御部３２は２次電池１の端子電圧に関係なくスイ
ッチ１９をオフに制御し、定電圧制御部１７は定電圧制
御手段２０をオフに制御する。２次電池１の保護のため
である。

【００５１】次に第６の実施の形態例を図９を参照して
説明する。本実施の形態例は、充電をしながらもセット
機器が動作される場合で、充電装置が充電モードか、放
電モードかを検出し、放電モードの場合は保護用のスイ
ッチ１９を強制的にオンにさせる機能を持つ形態であ
る。なお、図中の構成要素で、図５における場合と対応
する部分については、同一の参照符号を付し、その詳細
説明は省略する。

【００５２】電圧検出部３３はスイッチ１９の両端の電
圧を検出する。電圧検出部の＋側を端子２４に、−側を
２次電池１側に接続すると、プラス方向の電圧を検出し
た場合は２次電池１が放電モード、マイナス方向の電圧
を検出した場合は２次電池１が充電モードであることが
わかる。

【００５３】スイッチ１９にＦＥＴが使用されている場
合、ＦＥＴがオフのときはＦＥＴ内の寄生ダイオードを
通って電流が流れるが、正常な放電はできない。そのた
め放電モードであることを電圧検出部３３が検出する
と、スイッチ制御部１６へ伝達され、スイッチ１９をオ
ンにするようにスイッチ制御部１６が制御する。これに
より、充電中で、定電圧モードなどスイッチ１９がオフ
のモードであってもセット機器が動作されたならば、正
常な放電、すなわち正常なセット機器動作を可能にす
る。

【００５４】次に第７の実施の形態例を図１０を参照し
て説明する。本実施の形態例は、２次電池１の端子電圧
が２Ｖ以下のときにプリ充電モード（小電力モード充
電）が動作し、スイッチ１９をオフにするようにしたも
のである。プリ充電モードとは、２次電池１の端子電圧
が低い場合に２次電池１の保護のため、通常の充電電流
より小電流で充電させる方式である。なお、図中の構成
要素で、図１における場合と対応する部分については、
同一の参照符号を付し、その詳細説明は省略する。

【００５５】２Ｖ検出部３６は、２次電池１の端子電圧
が２Ｖ以下であることを検出する。電流検出部３７はプ
リ充電モードでの電流値を検出する。定電流制御部３８
は電流検出部３７で検出された電流値が一定になるよう
に定電流定電圧制御手段３９を制御する。定電流定電圧
制御手段３９はプリ充電モードでは定電流制御され、定
電圧モードでは定電圧制御部１７で定電圧制御される。
なお、定電流定電圧制御手段３９は図１０で示すよう
に、たとえばトランジスタで構成される。また、定電流
定電圧制御手段３９を定電流制御手段と定電圧制御手段
に分けて構成することも当然可能である。

【００５６】本実施の形態例の充電動作を説明する。ま
ず、２次電池１の端子電圧が２Ｖ以下であることを２Ｖ
検出部３６で検出するとプリ充電モードになる。定電流
制御部３８は電流検出部３７で検出された電流値が設定
値になるように定電流定電圧制御手段３９を制御する。
また、スイッチ制御部１６はスイッチ１９をオフに制御
する。この結果、端子１１、２次電池１、定電流定電圧
制御手段３９、電流検出部３７、端子１２の経路で電流
が流れ、２次電池１は通常の充電電流より小電流で充電
されていく。

【００５７】このように、プリ充電モードでは、定電流
定電圧制御手段３９がスイッチ１９と並列に設けられて
いることと、２次電池１の端子電圧が２Ｖ以下であると
きにスイッチ１９がオフされることにより可能となる。
この場合に関しては、定電流定電圧制御手段３９は定電
流手段であってもよい。

【００５８】２次電池１の端子電圧が２Ｖ以上になる
と、２Ｖ検出部３６からの信号により定電流制御部３８
は動作を停止する。また、スイッチ制御部１６はスイッ
チ１９をオンに制御する。この結果、端子１１、２次電
池１、スイッチ１９、端子１２の経路で電流が流れ、２
次電池１はスイッチモードで充電されていく。ここまで
の充電特性を図１１に示す。なお、図１１ではスイッチ
モードでの充電も定電流で行うものとしている。

【００５９】２次電池１の端子電圧が４．２Ｖ以上にな
るとスイッチ制御部１６はスイッチ１９をオフに制御
し、定電圧制御部１７は定電流定電圧制御手段３９を制
御する。この結果、２次電池１は定電圧モードで充電さ
れる。

【００６０】次に第８の実施の形態例を図１２を参照し
て説明する。ここまで、保護のためのスイッチ１９と定
電圧制御手段２０を並列接続する形態例を説明したが、
充電中はセット機器を使用しない利用形態で、スイッチ
１９にＦＥＴを使用するときは、ＦＥＴ１つでスイッチ
動作と定電圧動作をする形態も可能である。充電中にセ
ット機器を使用する、つまり放電するならば、ＦＥＴの
寄生ダイオードを通ってしか電流が流れないのでトラン
ジスタ等の定電圧制御手段２０による導通が必要であっ
たが、充電中にセット機器を使用しないならばその必要
がない。なお、図中の構成要素で、図１及び図７におけ
る場合と対応する部分については、同一の参照符号を付
し、その詳細説明は省略する。

【００６１】ＦＥＴ制御部３４は４．２Ｖ検出部１４と
４．５Ｖ検出部３１からの信号により、ＦＥＴ３５をス
イッチモードと定電圧モードに制御する。ＦＥＴ制御部
３４は、４．２Ｖ検出部１４での検出電圧が４．２Ｖ以
下の場合はＦＥＴ３５をスイッチモードで使用し、ＦＥ
Ｔ３５をオンにする。４．２Ｖ検出部１４での検出電圧
が４．２Ｖ以上になった場合、ＦＥＴ３５を定電圧モー
ドで動作させる。この定電圧モードの設定電圧は、４．
２Ｖではなく４．５Ｖとする。入力電圧が４．５Ｖ以上
であることを４．５Ｖ検出部３１が検出した場合、ＦＥ
Ｔ制御部３４は、常にＦＥＴ３５をスイッチモードに切
り替え、ＦＥＴ３５をオフに制御する。

【００６２】なお、スイッチモードの充電では定電流モ
ードで行ってもよい。２次電池１の端子電圧が４．２Ｖ
になるまでを定電流モードで行ったときの本実施の形態
例の充電特性を図１３に示す。

【００６３】このようにＦＥＴ３５はスイッチと定電圧
手段を兼ねることになり、専用に設ける必要がなく、そ
れだけ充電装置の回路構成を簡単にすることができる。
また、２．５Ｖ検出部１５、スイッチ制御部１８、スイ
ッチ２１は第１の実施例で説明したように充電動作につ
いては直接関係がなく、これらを省略した形態も可能で
ある。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、定電圧制御を保護回路
の外ではなく２次電池の端子電圧を直接検出して行うの
で、保護回路のスイッチ部分のインピーダンスに影響さ
れず充電時間を短くできる。さらに、保護回路の設定電
圧を定電圧制御電圧と同等にできるため、保護回路の安
全度を高くすることができる。また、充電しながら電話
機などセット側を動作させる必要がある場合にも、セッ
トに対して過大電圧が印加することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態例を示すブロック
図である。

【図２】 充電中と充電停止中の２次電池の端子電圧の
関係を示す図である。

【図３】 本発明の第１の実施の形態例で、放電保護部
分を除いた場合のブロック図である。

【図４】 本発明の第２の実施の形態例を示すブロック
図である。

【図５】 本発明の第３の実施の形態例を示すブロック
図である。

【図６】 本発明の第４の実施の形態例を示すブロック
図である。

【図７】 本発明の第５の実施の形態例を示すブロック
図である。

【図８】 本発明の第５の実施の形態例で、充電動作中
の電圧と電流の変化を示した図である。

【図９】 本発明の第６の実施の形態例を示すブロック
図である。

【図１０】 本発明の第７の実施の形態例を示すブロッ
ク図である。

【図１１】 本発明の第７の実施の形態例で、充電動作
中の電圧と電流の変化を示した図である。

【図１２】 本発明の第８の実施の形態例を示すブロッ
ク図である。

【図１３】 本発明の第８の実施の形態例で、充電動作
中の電圧と電流の変化を示した図である。

【図１４】 従来の充電装置の保護回路の一例のブロッ
ク図である。

【図１５】 充電停止前後の２次電池の端子電圧の変化
を示す図である。

【図１６】 充電器から見た保護回路のインピーダンス
を示す図である。

【符号の説明】

１…２次電池、２…充電器、３…電圧検出部、４…スイ
ッチ制御部、５…スイッチ、６…２次電池パック、７…
インピーダンス、８，９，１１，１２…端子、１３…
４．１５Ｖ検出部、１４…４．２Ｖ検出部、１５…２．
５Ｖ検出部、１６…スイッチ制御部、１７…定電圧制御
部、１８…スイッチ制御部、１９…スイッチ、２０…定
電圧制御手段、２１…スイッチ、２２，２３，２４…端
子、２５…５Ｖ検出部、２６…スイッチ制御部、２７…
スイッチ、２８…２次電池パック、２９…４．３Ｖ検出
部、３０…４．１Ｖ検出部、３１…４．５Ｖ検出部、３
２…スイッチ制御部、３３…電圧検出部、３４…ＦＥＴ
制御部、３５…ＦＥＴ、３６…２Ｖ検出部、３７…電流
検出部、３８…定電流制御部、３９…定電流定電圧制御
手段、４１…ΔＶ１高い検出部、４２…ΔＶ２高い検出
部、４３…ΔＶ１切替制御部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次電池の端子電圧を検出する電圧検出
   部と、 前記電圧検出部で検出した電圧が第一の所定電圧より高
   い場合に前記２次電池への充電を遮断する保護スイッチ
   と、 前記電圧検出部で検出した電圧が第二の所定電圧になる
   ように制御する定電圧制御手段とを有し、 前記保護スイッチと前記定電圧制御手段を並列に設けた
   ことを特徴とする充電装置。
2. 【請求項２】 前記第二の所定電圧を、 前記第一の所定電圧より高くした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】 前記２次電池が充電状態か放電状態かを
   判別する手段を有し、 放電状態のときに前記保護スイッチを導通させることを
   特徴とする請求項１に記載の充電装置。
4. 【請求項４】 前記電圧検出部で検出した電圧が第三の
   所定電圧より低い場合に前記保護スイッチを遮断するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
5. 【請求項５】 ２次電池の端子電圧を検出する電圧検出
   部と、 前記電圧検出部で検出した電圧が第一の所定電圧より高
   い場合及び第三の所定電圧より低い場合に、前記２次電
   池への充電を遮断する保護スイッチと、 前記電圧検出部で検出した電圧が前記第三の所定電圧よ
   り低い場合に、定電流で前記２次電池へ充電する定電流
   制御手段とを有し、 前記保護スイッチと前記定電流制御手段を並列に設けた
   ことを特徴とする充電装置。
6. 【請求項６】 前記定電流の電流値は、前記電圧検出部
   で検出した電圧が前記第三の所定電圧より高い場合の充
   電の電流値より低いことを特徴とする請求項５に記載の
   充電装置。
7. 【請求項７】 ２次電池の端子電圧を検出する電圧検出
   部と、 前記電圧検出部で検出した電圧が第一の所定電圧より高
   い場合に前記２次電池への充電を遮断する保護スイッチ
   とを有し、 前記保護スイッチが、前記電圧検出部で検出した電圧が
   第二の所定電圧になるように制御する定電圧制御手段を
   兼ねるようにしたことを特徴とする充電装置。
8. 【請求項８】 前記第二の所定電圧を、 前記第一の所定電圧より高くしたことを特徴とする請求
   項７に記載の充電装置。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の充電装置と、 充電用端子と、 放電用端子と、 充放電共用端子と、 前記放電用端子と前記充電用端子の間に設けられた第二
   の保護スイッチとを有し、 前記放電用端子と前記充放電共用端子との間の電圧が第
   四の所定電圧より高い場合に、前記第二の保護スイッチ
   を遮断することを特徴とする充電装置。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載の充電装置と、 充電用端子と、 放電用端子と、 充放電共用端子と、 前記放電用端子と前記充電用端子の間に設けられた第二
    の保護スイッチとを有し、 前記電圧検出部で検出した電圧が第五の所定電圧より高
    い場合に、前記第二の保護スイッチを遮断することを特
    徴とする充電装置。