JP2007181263A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置サイズの大型化を抑制しつつ、内蔵バッテリを高速に充電できる充電装置を提供する。
【解決手段】電源トランス１０１に流れる電流が所定値を超える場合や、電源トランス１０１の温度が所定値を超える場合に、遮断スイッチ１０４が遮断して蓄電池の充電が停止される。これにより、充電装置の回路素子の保護を図りつつ、バッテリ部１０５の蓄電池を大電流で高速に充電することができる。そのため、充電装置を構成する回路素子の電流容量に過大な余裕を持たせなくてもよくなり、回路素子の大型化や個数の増大を抑制できるとともに、コストを削減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電池（バッテリ、二次電池）を充電する充電装置に係り、例えば携帯電話機などの電子機器に内蔵されるバッテリを充電する充電装置に関するものである。

近年、リチウムイオン電池に代表される高エネルギ密度のバッテリの実用化によって、携帯型の電子機器（以下、携帯機器と呼ぶ）の小型化と軽量化が図られている。その一方で、携帯機器の高機能化が著しく進んでおり、例えば携帯電話機においてはＦＭラジオやテレビ放送などの受信機能、音楽配信サービスに対応した高音質の音楽再生機能、大型のディスプレイに対応した高画質の画像再生機能など、様々な機能が搭載されるようになっている。このような高機能化によって携帯機器の消費電力は年々増大する傾向にあるため、バッテリの更なる高容量化が要望されている。

ところが、現在携帯機器のバッテリの主流となっているリチウムイオン電池は高容量化の限界に近づいており、これに代わる新材料の研究や燃料電池などの次世代電池の開発が積極的に進められているものの、今のところ本格的な実用化には至っていない。

携帯機器のバッテリ容量の不足を補うために、一次電池を使って簡易的に携帯機器のバッテリを充電できる携帯型の電池アダプタが普及している。しかしながら、一次電池では充電回数に限度があることや、使用済みの電池によってゴミが発生するという不利益がある。

そこで下記の特許文献１では、バッテリを内蔵した充電装置が開示されている。この充電装置によれば、ＡＣラインに接続された状態ではＡＣラインからの電力により内蔵バッテリと外部機器の充電を行い、ＡＣラインから切り離された状態では内蔵バッテリの電力より外部機器の充電を行うことができる。

このような充電装置に搭載するバッテリとして、例えばリチウムイオン電池を用いることが考えられる。しかしながら、通常のリチウムイオン電池は９０〜１２０分程度の長い充電時間を必要とするため、例えば外出する直前に電池切れに気付いた場合などには全く使用できないという不利益がある。

リチウムイオン電池の一種であるチタン酸リチウムイオン電池は、負極にチタン酸リチウムを用いることによって、カーボン負極を用いる一般的なリチウムイオン電池に比べて非常に高速な充電が可能であり、また熱に強く、寿命が長いという優れた特徴を有している。その反面、一般のリチウムイオン電池に比べてエネルギ密度が３分の１程度と小さいため、これと同程度の容量を実現しようとすると体積が約３倍になることから、実装上の制約が厳しい携帯機器への搭載は一般に困難であった。

下記の特許文献２では、内蔵バッテリとして上述したチタン酸リチウムイオン電池を用いた充電装置が開示されている。チタン酸リチウムイオン電池を充電装置に搭載することによって、携帯機器のような実装上の制約を受けることがなくなるとともに、通常のリチウムイオン電池を用いる場合に比べて急速充電が可能になるため利便性が向上する。
特開２００１−３０９５６２号公報 特開２００４−２９７９７４号公報

しかしながら、バッテリの充電を高速化するために充電電流を大きくすると、回路素子に流れる電流や温度が定格を超え易くなるため、回路素子の性能を劣化させる原因になる。また、これらの定格を超えないようにするため回路素子の電流容量にあまり余裕を持たせると、回路素子のサイズが大きくなったり個数が増えたりするという不利益がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置サイズの大型化を抑制しつつ、内蔵バッテリを高速に充電できる充電装置を提供することにある。

本発明の第１の観点に係る充電装置は、蓄電池と、入力される交流電力を直流電力に変換し、当該変換した直流電力に基づいて前記蓄電池を充電する電力変換部と、前記蓄電池に蓄積される電力に基づいて、充電対象に供給される電力を出力する電力出力部と、前記電力変換部の回路素子に流れる電流が所定値を超えた場合と当該回路素子の温度が所定値を超えた場合との少なくとも何れかの場合に、前記電力変換部からの電力の出力を停止させる出力停止部とを具備する。

前記電力変換部は、入力される交流電圧を変圧する変圧器と、前記変圧器から出力される交流電流を整流する整流部とを有してよい。前記出力停止部は、前記変圧器に流れる電流が所定値を超えた場合と前記変圧器の温度が所定値を超えた場合との少なくとも何れかの場合に、前記変圧器と前記整流部との間の電流経路を遮断してよい。
この出力停止部は、前記変圧器と前記整流部との間の電流経路に挿入され、前記変圧器が発生する熱に応じて遮断される遮断スイッチを有してよい。

また、前記電力変換部は、入力される交流電流を整流する整流部と、少なくとも１つのスイッチ素子を含み、当該スイッチ素子のスイッチング動作によって前記整流部の出力電力を前記直流電力に変換するスイッチングコンバータとを有してよい。前記出力停止部は、前記スイッチ素子に流れる電流が所定値を超えた場合と前記スイッチ素子の温度が所定値を超えた場合との少なくとも何れかの場合に、前記スイッチングコンバータからの電力の出力を停止させてよい。
この出力停止部は、前記スイッチングコンバータからの電力の出力を停止させる場合に、前記スイッチ素子の電流経路の遮断と前記スイッチ素子のスイッチング動作の停止との少なくとも一方を行ってよい。また前記出力停止部は、前記スイッチ素子の電流経路に挿入され、前記スイッチ素子が発生する熱に応じて遮断する遮断スイッチを有してよい。

本発明の第２の観点に係る充電装置は、蓄電池と、前記蓄電池を充電する充電部と、交流電力が入力される場合は前記交流電力を直流電力に変換して出力し、前記交流電力が入力されない場合は前記蓄電池に蓄積されている電力を出力する電力変換部と、前記電力変換部から出力される直流電力に基づいて、充電対象に供給される電力を出力する電力出力部と、前記充電部から前記蓄電池へ流れる電流が所定値を超えた場合と前記充電部の温度が所定値を超えた場合との少なくとも何れかの場合に、前記充電部による前記蓄電池の充電を停止させる出力停止部とを具備する。

前記出力停止部は、前記充電部による前記蓄電池の充電を停止させる場合に、前記充電部の入力電流経路及び出力電流経路の少なくとも一方の遮断と前記充電部の充電動作を停止との少なくとも一方を行ってもよい。
また前記出力停止部は、前記充電部の入力電流経路及び出力電流経路の少なくとも一方に挿入され、前記充電部が発生する熱に応じて遮断する遮断スイッチを有してよい。

上記第２の観点に係る充電装置は、充電対象との接続を検出する接続検出部を有してよい。前記電力変換部は、前記接続検出部において充電対象との接続が検出されない場合、前記蓄電池に蓄積されている電力の出力を停止してよい。

また、前記電力変換部は、入力される交流電流を整流する第１整流部と、少なくとも１つの第１スイッチ素子を含み、前記第１整流部から出力される直流電力を変換して出力する第１スイッチングコンバータと、少なくとも１つの第２スイッチ素子を含み、前記第１整流部から前記第１スイッチングコンバータへ電力が供給されない場合は前記第２スイッチ素子のスイッチング動作により前記蓄電池に蓄積されている電力を出力し、前記第１整流部から前記第１スイッチングコンバータへ電力が供給される場合は前記蓄電池からの電力の出力を停止する第２スイッチングコンバータとを有してよい。前記充電部は、前記第１整流部から出力される電力に基づいて前記蓄電池を充電してよい。

前記第１スイッチングコンバータ及び前記第２スイッチングコンバータは、スイッチングトランスと第２整流部を共有してよい。この場合、前記スイッチングトランスは、前記第１スイッチ素子のスイッチング動作により生じるパルス電力を入力する第１巻線と、前記第２スイッチ素子のスイッチング動作により生じるパルス電力を入力する第２巻線と、前記第１巻線又は前記第２巻線に入力されるパルス電力に応じたパルス電力を出力する第３巻線とを含んでよい。前記２整流部は、前記第３巻線より出力されるパルス電力を整流して前記直流電力を出力してよい。

上記第１の観点及び第２の観点に係る充電装置において、前記蓄電池はチタン酸リチウムイオン電池を含んでよい。

本発明によれば、装置サイズの大型化を抑制しつつ、内蔵バッテリを高速に充電できる。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る充電装置の構成の一例を示す図である。
図１に示す充電装置は、電力変換部１００と、遮断スイッチ１０４と、蓄電池を内蔵するバッテリ部１０５と、充電電流出力部１０６と、交流入力端子Ｔ１及びＴ２と、直流出力端子Ｔ３及びＴ４を有する。
また図１の例において、電力変換部１００は、電源トランス１０１と、整流部１０２と、充電電流出力部１０３を有する。

電力変換部１００は、交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）から入力される交流電力を直流電力に変換してバッテリ部１０５に供給し、バッテリ部１０５に含まれるチタン酸リチウム電池などの蓄電池を充電する。

電源トランス（変圧器）１０１は、交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）から入力される交流電圧（例えばＡＣラインからの電圧）を、バッテリ部１０５の定格電圧に応じた振幅を持つ交流電圧に変圧して整流部１０２に出力する。
整流部１０２は、電源トランス１０１から出力される交流電流を直流電流に整流する。
充電電流出力部１０３は、整流部１０２から出力される直流電力に基づいて、バッテリ部１０５の定格に応じた電流を出力し、バッテリ部１０５に含まれる蓄電池を充電する。

バッテリ部１０５は、例えばチタン酸リチウムイオン電池などの高速充電が可能な蓄電池を内蔵しており、充電電流出力部１０３から供給される充電電流に基づいて電力を蓄積する。

充電電流出力部（電力出力部）１０６は、バッテリ部１０５の蓄電池に蓄積される電力に基づいて、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）に接続される充電対象の電子機器に充電電流を出力する。例えば充電電流出力部１０６は、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）から不図示の電子機器へ供給する充電電流が所定の値（又は充電対象の電子機器などから供給される外部制御信号に応じた値）となるように、充電電流の制御を行う。

遮断スイッチ（出力停止部）１０４は、電源トランス１０１に流れる電流が所定値を超えた場合や電源トランス１０１の温度が所定値を超えた場合に、電源トランス１０１と整流部１０２との間の電流経路を遮断する。例えば遮断スイッチ１０４は、通電電流によって自身が発生する熱や電源トランス１０１が発生する熱に基づく動作エネルギで開閉するサーミスタ型のスイッチであり、バイメタルなどを用いて構成される。

上述した構成を有する図１に示す充電装置の動作を説明する。
交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）に入力された交流電力は、電源トランス１０１において変圧され、整流部１０２において整流されて、直流電力に変換される。充電電流出力部１０３では、整流部１０２から出力される直流電力に基づいて、バッテリ部１０５の定格を超えないように制限された電流が生成され、この電流によりバッテリ部１０５の蓄電池が充電される。更に充電電流出力部１０６では、バッテリ部１０５の蓄電池に蓄積された電力に基づいて、不図示の電子機器に供給される所定の値（又は外部制御信号に応じた値）の充電電流が生成され、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）から出力される。

ここで、電源トランス１０１に流れる電流が所定値を超えると、遮断スイッチ１０４がオンからオフに変化し、電源トランス１０１と整流部１０２との間の充電経路が遮断される。これにより電力変換部１００からの電力の出力が停止されて蓄電池の充電が停止され、充電装置の回路素子が保護される。
また、電源トランス１０１の温度が所定値を超える場合にも、遮断スイッチ１０４がオンからオフに変化することにより蓄電池の充電が停止され、充電装置の回路素子が保護される。

以上説明したように、本実施形態に係る充電装置によれば、電源トランス１０１に流れる電流が所定値を超える場合や、電源トランス１０１の温度が所定値を超える場合に、遮断スイッチ１０４が遮断して蓄電池の充電が停止される。これにより、充電装置の回路素子の保護を図りつつ、バッテリ部１０５の蓄電池を大電流で高速に充電することができる。そのため、高速充電を行うために回路素子の電流容量に過大な余裕を持たせなくてもよくなり、回路素子の大型化や個数の増大を抑制できるとともに、コストを削減できる。

また、バッテリ部１０５の蓄電池（例えばチタン酸リチウムイオン電池など）を非常に高速に充電することが可能になるため、例えば外出の直前に携帯機器の電池切れに気付いた場合でも、僅かな時間で高速に充電装置の蓄電池を充電することが可能になり、またこの充電装置を用いて移動中に携帯機器の充電を行うことが可能になる。更に、外出先で充電装置の蓄電池が切れても、ＡＣラインを利用可能な場所があればその場で高速に蓄電池を充電できる。
すなわち、本実施形態に係る充電装置によれば、ＡＣラインからの電力によって内蔵の蓄電池を高速に充電できるため、充電時間をあまり取れない場合でも電池切れにより携帯機器が使用できなくなる事態を有効に回避することができる。

また、携帯機器に内蔵した蓄電池を高速に充電する場合、従来では大電流での動作が可能になるように充電回路や電源配線、接続端子の電流容量を強化する必要があり、部品サイズが大型化して携帯機器の回路構成やデザインの変更を余儀なくされるが、本実施形態のように充電装置側に高速充電可能な蓄電池を設ければ、このような問題が生じなくなる。

次に、本実施形態に係る充電装置のより詳細な構成例について、図２を参照して説明する。

図２に示す充電装置は、図１に示す充電装置と同様な構成（電源トランス１０１、整流部１０２、充電電流出力部１０３、遮断スイッチ１０４、バッテリ部１０５、充電電流出力部１０６、交流入力端子Ｔ１及びＴ２、直流出力端子Ｔ３及びＴ４）を有するとともに、電流ヒューズ１０７と、キャパシタ１０９と、ダイオード１１７を有する。
また図２の例において、電源トランス１０１は、温度ヒューズ１０８を含む。
充電電流出力部１０３は、スイッチ回路１１０とスイッチ制御部１１１を含む。
バッテリ部１０５は、直列接続された蓄電池（例えばチタン酸リチウムイオン電池）１１２及び１１３を含む。
充電電流出力部１０６は、トランジスタ等の電流制御素子１１４と、電流制御部１１５と、電流検出用抵抗１１６を含む。

電源トランス１０１の一次側巻線は、電流ヒューズ１０７を介して交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）に接続される。電流ヒューズ１０７は、遮断スイッチ１０４がオンからオフへ変化するときよりも更に大きな所定値の電流が電源トランス１０１の一次側巻線に流れた場合に溶断し、過大な電流から充電装置を保護する。

また電源トランス１０１の一次側巻線には、温度ヒューズ１０８が設けられている。温度ヒューズは、遮断スイッチ１０４がオンからオフへ変化するときよりも更に高い所定の温度で電源トランス１０１が発熱した場合に溶断し、過大な電力から充電装置を保護する。

整流部１０２は、図２の例においてブリッジ接続されたダイオードにより構成されており、電源トランス１０１の二次側巻線から出力される交流を全波整流する。
キャパシタ１０９は、整流部１０２の出力に接続されており、整流された電圧を平滑化する。

スイッチ回路１１０は、整流部１０２の出力と蓄電池１１２及び１１３の直列回路と間の電流経路に挿入されており、スイッチ制御部１１１の制御に応じてオンオフする。
スイッチ制御部１１１は、蓄電池１１２及び１１３の直列回路の電圧を検出し、この検出電圧が所定の電圧に達するまでスイッチ回路１１０をオンさせ、検出電圧が所定の電圧に達したらスイッチ回路１１０をオフさせる。このようなスイッチ回路１１０のオンオフ制御によって、蓄電池１１２及び１１３の充電電圧を所定の電圧に保つ。

電流制御素子１１４は、蓄電池１１２及び１１３の直列回路と直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）との間の電流経路に挿入されており、電流制御部１１５から供給される駆動信号に応じて当該経路に流れる電流を調節する。
電流検出用抵抗１１６は、蓄電池１１２及び１１３の直列回路と直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）との間の電流経路に挿入されており、当該経路に流れる電流に応じた電圧を発生する。
電流制御部１１５は、電流検出用抵抗１１６に流れる電流が所定の値（又は外部制御信号に応じた値）となるように電流制御素子１１４を駆動する。

ダイオード１１７は、直列接続された蓄電池１１２及び１１３と直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）との間の電流経路に挿入されており、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）から不図示の電子機器へ充電電力を出力する方向に電流が流れる場合にオン、その逆方向に電流が流れる場合にオフする。これにより、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）から蓄電池１１２及び１１３の直列回路へ電流が逆流することを防止する。

上述した構成を有する図２に示す充電装置の動作を説明する。
交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）に入力された交流電力は、電源トランス１０１において変圧され、整流部１０２において整流され、キャパシタ１０９において平滑化されて、直流電力に変換される。蓄電池１１２及び１１３の直列回路の電圧が所定の電圧より低い場合、スイッチ制御部１１１によってスイッチ回路１１０がオンに設定され、整流部１０２から出力される直流電力により蓄電池１１２及び１１３が充電される。蓄電池１１２及び１１３の直列回路の電圧が所定の電圧に達すると、スイッチ制御部１１１によってスイッチ回路１１０がオフに設定され、蓄電池１１２及び１１３の充電が停止される。このようにスイッチ回路１１０がオンとオフを繰り返すことによって、蓄電池１１２及び１１３の直列回路は所定の電圧に充電される。
蓄電池１１２及び１１３の直列回路が所定の電圧まで充電されると、この直列回路から直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）を介して不図示の電子機器に充電電流が供給される。このときの充電電流の大きさは、電流制御素子１１４によって所定の値（又は外部制御信号に応じた値）に制御される。

ここで、電源トランス１０１に流れる電流が所定値を超えたり、電源トランス１０１の温度が所定値を超えたりすると、遮断スイッチ１０４がオンからオフに変化し、電源トランス１０１と整流部１０２との間の充電経路が遮断され、整流部１０２から出力される直流電力の蓄電池１１２及び１１３への供給が行われなくなり、蓄電池１１２及び１１３の充電が停止される。
また、遮断スイッチ１０４がオンからオフへ変化するときよりも更に大きな所定値の電流が電源トランス１０１に流れる場合や、電源トランス１０１が更に高い所定値の温度になる場合は、別途に設けられたヒューズ（１０７，１０８）が溶断することによって、過大な電流や電力から充電装置が保護される。

以上説明したように、図２に示す充電装置によれば、電源トランス１０１の電流や温度が所定値を超える場合に遮断スイッチ１０４を遮断して蓄電池１１２及び１１３の充電を停止することにより、充電装置の回路素子の保護を図りつつ、蓄電池１１２及び１１３を大電流で高速に充電できる。
また、遮断スイッチ１０４の動作時よりも電源トランス１０１の電流が大きくなった場合や電源トランス１０１の温度が高くなった場合にヒューズ（１０７，１０８）を溶断させることによって、過大な電流や電力から充電装置をより確実に保護することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態に係る充電装置では電力変換部に電源トランスと整流回路が使用されているが、第２の実施形態に係る充電装置では電力変換部としてスイッチングコンバータが使用される。

図３は、本発明の第３の実施形態に係る充電装置の構成の一例を示す図である。
図３に示す充電装置は、電力変換部２００と、バッテリ部２０４と、充電電流出力部２０５と、遮断スイッチ２０６と、交流入力端子Ｔ１及びＴ２と、直流出力端子Ｔ３及びＴ４を有する。
また図３の例において、電力変換部２００は、整流部２０１と、スイッチングコンバータ２０２と、出力制御部２０３を有する。

電力変換部２００は、交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）から入力される交流電力を直流電力に変換してバッテリ部２０４に供給し、バッテリ部２０４に含まれるチタン酸リチウム電池などの蓄電池を充電する。

整流部２０１は、交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）から入力される交流電流（例えばＡＣラインからの電流）を直流電流に整流する。
スイッチングコンバータ２０２は、少なくとも１つのスイッチ素子を含んでおり、出力制御部２０３から供給される制御信号に応じてスイッチ素子がスイッチングを行うことにより、整流部２０１の出力電力を制御信号に応じた直流電力に変換する。
出力制御部２０３は、スイッチングコンバータ２０２の出力電圧や出力電流を検出し、この検出値が所定の目標値に近づくようにスイッチングコンバータ２０２のスイッチ素子の動作を制御する制御信号を生成する。

バッテリ部２０４は、例えばチタン酸リチウムイオン電池などの高速充電が可能な蓄電池を内蔵しており、スイッチングコンバータ２０２から供給される充電電流に基づいて電力を蓄積する。

充電電流出力部（電力出力部）２０５は、バッテリ部２０４の蓄電池に蓄積される電力に基づいて、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）に接続される充電対象の電子機器に充電電流を出力する。例えば充電電流出力部２０５は、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）から不図示の電子機器へ供給する充電電流が所定の値（又は充電対象の電子機器などから供給される外部制御信号に応じた値）となるように、充電電流の制御を行う。

遮断スイッチ（出力停止部）２０６は、スイッチングコンバータ２０２に含まれる特定のスイッチ素子の電流が所定値を超えた場合やこのスイッチ素子の温度が所定値を超えた場合に、スイッチングコンバータ２０２の内部の電流経路（例えばスイッチ素子の電流経路）を遮断することによって、スイッチングコンバータ２０２からの電力の出力を停止させる。例えば遮断スイッチ２０６は、通電電流によって自身が発生する熱やスイッチ素子が発生する熱に基づく動作エネルギで開閉するサーミスタ型のスイッチであり、バイメタルなどを用いて構成される。

上述した構成を有する図３に示す充電装置の動作を説明する。
交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）に入力された交流電力は、整流部２０１において整流され、スイッチングコンバータ２０２において所定の電圧や電流を持つ直流電力に変換されて、バッテリ部２０４に供給される。スイッチングコンバータ２０２の出力は、出力制御部２０３からフィードバックされる制御信号によって、バッテリ部２０４に含まれる蓄電池の充電に適した電圧や電流となるように制御される。充電電流出力部２０５では、バッテリ部２０４の蓄電池に蓄積された電力に基づいて、不図示の電子機器に供給される所定の値（又は外部制御信号に応じた値）の充電電流が生成され、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）から出力される。

ここで、スイッチングコンバータ２０２のスイッチング素子に流れる電流が所定値を超えたり、このスイッチング素子の温度が所定値を超えたりすると、遮断スイッチ２０６がオンからオフに変化し、スイッチングコンバータ２０２の内部の電流経路が遮断されて、スイッチングコンバータ２０２からの電力の出力が停止される。これにより、スイッチングコンバータ２０２からバッテリ２０４への直流電力の供給が行われなくなり、蓄電池の充電が停止されて、充電装置の回路素子が保護される。

以上説明したように、本実施形態に係る充電装置によれば、スイッチングコンバータ２０２のスイッチング素子に流れる電流が所定値を超える場合や、スイッチング素子の温度が所定値を超える場合、遮断スイッチ２０６の遮断動作によってスイッチングコンバータ２０２からの電力の出力が停止され、蓄電池の充電が停止される。これにより、充電装置の回路素子の保護を図りつつ、バッテリ部２０４の蓄電池を大電流で高速に充電することが可能となり、回路素子の大型化や個数の増大、コストの上昇を抑制できる。

また、電力変換にスイッチングコンバータ２０２を用いることにより、電源トランスを用いる図１に示す充電装置に比べて装置の小型化や軽量化を図ることができる。

次に、本実施形態に係る充電装置のより詳細な構成例について、図４を参照して説明する。

図４に示す充電装置は、図３に示す充電装置と同様な構成（整流部２０１、スイッチングコンバータ２０２、出力制御部２０３、バッテリ部２０４、充電電流出力部２０５、遮断スイッチ２０６、交流入力端子Ｔ１及びＴ２、直流出力端子Ｔ３及びＴ４）を有するとともに、電流ヒューズ２０７と、ダイオード２１９，２２５，２２６と、フォトカプラ２２０を有する。
また図４の例において、スイッチングコンバータ２０２は、スイッチングトランス２０８と、トランジスタ等のスイッチ素子２０９と、起動用抵抗２１０と、発振回路２１１と、ダイオード２１２と、インダクタ２１４と、キャパシタ２１３及び２１５と、電流ヒューズ２１６を含む。
出力制御部２０３は、電圧電流制御部２１７と電流検出用抵抗２１８を含む。
バッテリ部２０４は、直列接続された蓄電池（例えばチタン酸リチウムイオン電池）２２２及び２２３と、保護部２２１と、感温抵抗素子２２４を含む。
充電電流出力部２０５は、トランジスタ等の電流制御素子２２７と、電流制御部２２８と、電流検出用抵抗２２９を含む。

整流部２０１の入力は、電流ヒューズ２０７を介して交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）に接続される。電流ヒューズ２０７は、遮断スイッチ２０６がオンからオフへ変化するときよりも更に大きな所定値の電流が整流部２０１に流れた場合に溶断し、過大な電流から充電装置を保護する。

整流部２０１は、図４の例においてブリッジ接続されたダイオードにより構成されており、交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）から入力される交流を全波整流する。

スイッチングトランス２０８の一次巻線Ｗ１１は、スイッチ素子２０９を介して整流部２０１の出力に接続される。
スイッチングトランス２０８の一次巻線Ｗ１２は、発振回路２１１を動作させるための起動用巻線であり、その一方の端子が起動用抵抗２１０を介して整流部２０１の正側の出力端子に接続され、その他方の端子が整流部２０１の負側の出力端子に接続される。
発振回路２１１は、起動用抵抗２１０を介して整流部２０１から供給される電力に基づいて発振し、その発振信号によってスイッチ素子２０９を駆動する。

スイッチングトランス２０８の二次巻線Ｗ２１は、ダイオード２１２を介してキャパシタ２１３に接続される。ダイオード２１２は、スイッチ素子２０９がオフするとき二次巻線Ｗ２１から出力される電圧によってオンし、スイッチ素子２０９がオンするとき二次巻線Ｗ２１から出力される電圧によってオフする。
キャパシタ２１５は、インダクタ２１４を介してキャパシタ２１３と並列に接続される。キャパシタ２１５に発生する電圧は、スイッチングコンバータ２０２の出力電圧としてバッテリ部２０４に供給される。

電流ヒューズ２１６は、二次巻線Ｗ２１とキャパシタ２１３との間の電流経路に挿入されており、遮断スイッチ２０６がオンからオフへ変化するときよりも更に大きな所定値の電流が二次巻線Ｗ２１に流れた場合に溶断する。

遮断スイッチ２０６は、スイッチ素子２０９の電流経路に設けられており、スイッチ素子２０９の電流が所定値を超えた場合やスイッチ素子２０９の温度が所定値を超えた場合に当該電流経路を遮断する。

電流検出用抵抗２１８は、スイッチングコンバータ２０２とバッテリ部２０４との間の電流経路に挿入される。
電圧電流制御部２１７は、電流検出用抵抗２１８に流れるスイッチングコンバータ２０２の出力電流と、キャパシタ２１５の両端に発生するスイッチングコンバータ２０２の出力電圧とを検出し、この検出値が蓄電池２２２及び２２３の充電に適切な所定の目標値に近づくように制御信号を生成し、ダイオード２１９のアノードに入力する。

蓄電池２２２及び２２３の直列回路は、保護部２２１を介してスイッチングコンバータ２０２の出力と直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）に接続される。
保護部２２１は、蓄電池２２２及び２２３それぞれの電圧と電流を検出し、この検出値が所定の上限値を超えた場合、蓄電池２２２及び２２３の直列回路をスイッチングコンバータ２０２の出力と直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）から切り離す。

感温抵抗素子２２４は、蓄電池２２２及び２２３の温度が一定値以上に上昇すると抵抗値が小さくなる素子（ネガティブサーミスタ）であり、蓄電池２２２及び２２３の直列回路の正側端子とフォトカプラ２２０のアノードとの間に接続される。

ダイオード２１９及び２２５のカソードは、フォトカプラ２２０に内蔵されるフォトダイオードのアノード側の入力端子に共通接続される。フォトダイオードのカソード側の端子は、スイッチングコンバータ２０２の負側の出力端子（すなわちキャパシタ２１５の負側端子）に接続される。
フォトカプラ２２０に内蔵されるフォトトランジスタは、発振回路２１１からスイッチ素子２０９へ発振信号を出力する端子と整流部２０１の負側の出力端子との間に接続される。フォトダイオードに順電流が流れるとフォトトランジスタはオン状態となり、スイッチ素子２０９をオフさせる。

電流制御素子２２７は、バッテリ部２０４と直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）との間の電流経路に挿入されており、電流制御部２２８の駆動信号に応じて当該経路の電流を調節する。
電流検出用抵抗２２９は、バッテリ部２０４と直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）との間の電流経路に挿入されており、当該経路に流れる電流に応じた電圧を発生する。
電流制御部２２８は、電流検出用抵抗２２９に流れる電流が所定の値（又は外部制御信号に応じた値）となるように電流制御素子２２７を駆動する。

ダイオード２２６は、バッテリ部２０４と直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）との間の電流経路に挿入されており、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）から不図示の電子機器へ充電電力を出力する方向に電流が流れる場合にオン、その逆方向に電流が流れる場合にオフする。これにより、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）からバッテリ部２０４へ電流が逆流することを防止する。

上述した構成を有する図２に示す充電装置の動作を説明する。
交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）に入力された交流電力は、整流部２０１において整流されて直流電力に変換され、一次巻線Ｗ１２及び起動用抵抗２１０の直列回路に供給される。この直流電力が起動用抵抗２１０を介して発振回路２１１に供給されると、発振回路２１１において発振が開始され、スイッチ素子２０９がスイッチングを行う。

スイッチ素子２０９がオンのとき、整流部２０１から一次巻線Ｗ１２に入力される電流によってスイッチングトランス２０８に磁気エネルギが蓄積され、スイッチング素子２０９がオフすると、この磁気エネルギが二次巻線Ｗ２１から電流として放出される。二次巻線Ｗ２１から出力されるパルス状の電流は、ダイオード２１２により整流され、キャパシタ２１３、インダクタ２１４及びキャパシタ２１５で構成される平滑回路により平滑され、キャパシタ２１５に直流電圧を発生させる。この直流電圧が、保護部２２１を介して蓄電池２２２及び２２３の直列回路に印加されることにより、蓄電池２２２及び２２３の充電が行われる。

このとき電圧電流制御部２１７では、平滑回路（２１３，２１４，２１５）からバッテリ部２０４へ供給される電圧と電流が検出され、この検出値が蓄電池（２２２，２２３）を適切に充電できる値となるように制御信号が生成される。電圧電流制御部２１７で生成された制御信号は、ダイオード２１９及びフォトカプラ２２０を介して、スイッチングコンバータ２０２の一次側にフィードバックされ、スイッチ素子２０９のスイッチング動作を制御する。
例えばバッテリ部２０４へ供給される電圧と電流が目標値より大きくなると、電圧電流制御部２１７からダイオード２１９に出力される電流が増大し、フォトカプラ２２０のフォトトランジスタがオン状態に設定され、オフ期間が長くなるようにスイッチ素子２０９のスイッチング動作が制御される。

蓄電池２２２及び２２３の直列回路が所定の電圧まで充電されると、この直列回路から直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）を介して不図示の電子機器に充電電流が供給される。このとき充電電流の大きさは、電流制御素子２２７によって所定の値（又は外部制御信号に応じた値）に制御される。

ここで、スイッチ素子２０９に流れる電流が所定値を超えたり、スイッチ素子２０９の温度が所定値を超えたりすると、遮断スイッチ２０６がオンからオフに変化し、一次巻線Ｗ１１へ入力される電流が遮断されるため、スイッチングコンバータ２０２からの電力の出力が停止され、蓄電池２２２及び２２３の充電が停止される。
また、遮断スイッチ２０６がオンからオフへ変化するときよりも更に大きな所定値の電流が整流部２０１の入力やスイッチングトランス２０８の二次巻線Ｗ２１に流れた場合は、別途に設けられた電流ヒューズ（２０７，２１６）が溶断し、過大な電流から充電装置が保護される。

また、蓄電池２２２及び２２３の電流や電圧が所定の上限値を超えた場合は、保護部２２１の保護動作によって、スイッチングコンバータ２０２と直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）から蓄電池２２２及び２２３の直列回路が切り離される。これにより、蓄電池２２２及び２２３の充電性能の劣化が防止される。

更に、蓄電池２２２及び２２３の温度が所定値を超えると、感温抵抗素子２２４の抵抗値が小さくなり、蓄電池２２２及び２２３からダイオード２２５を介してフォトカプラ２２０のフォトダイオードに流れる電流が増大する。フォトダイオードの電流が増大すると、フォトカプラ２２０のフォトトランジスタがオン状態となり、オフ期間が長くなるようにスイッチ素子２０９のスイッチング動作が制御される。これにより、スイッチングコンバータ２０２から蓄電池２２２及び２２３へ供給される充電電力が抑制され、蓄電池２２２及び２２３の充電性能の劣化が防止される。

以上説明したように、図４に示す充電装置によれば、スイッチ素子２０９の電流や温度が所定値を超える場合に遮断スイッチ２０６を遮断して蓄電池２２２及び２２３の充電を停止することにより、充電装置の回路素子の保護を図りつつ、蓄電池２２２及び２２３を大電流で高速に充電できる。
また、遮断スイッチ２０６の動作時よりも大きな電流が整流部２０１やスイッチングトランス２０８に流れた場合、ヒューズ（２０７，２１６）を溶断させることによって過大な電流から充電装置をより確実に保護することができる。
更に、蓄電池２２２，２２３の電流や電圧、温度が所定の上限値を超えた場合、スイッチングコンバータ２０２から蓄電池２２２，２２３を切り離したり、スイッチングコンバータ２０２の出力電力が低減するようにスイッチ素子２０９のスイッチング動作を制限したりすることによって、蓄電池２２２，２２３の充電性能の劣化をより確実に防止することができる。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
第１及び第２の実施形態に係る充電装置では電力変換部の出力側に蓄電池が設けられるが、第３の実施形態では電力変換部の入力側に蓄電池が設けられる。

図５は、本発明の第３の実施形態に係る充電装置の構成の一例を示す図である。
図５に示す充電装置は、電力変換部３００と、出力制御部３０４と、遮断スイッチ３０５と、充電部３０６と、バッテリ部３０７と、機器検出部３０８と、交流入力端子Ｔ１及びＴ２と、直流出力端子Ｔ３及びＴ４を有する。
また図５の例において、電力変換部３００は、整流部３０１と、スイッチングコンバータ３０２及び３０３とを有する。

電力変換部３００は、交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）から交流電力が入力される場合、当該交流電力を直流電力に変換して出力し、交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）から交流電力が入力されない場合は、バッテリ部３０７の蓄電池に蓄積されている電力（直流電力）を出力する。電力変換部３００から出力される直流電力は、不図示の電子機器に対する充電電力として直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）に出力される。

整流部３０１は、交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）から入力される交流電流（例えばＡＣラインからの電流）を直流電流に整流する。

スイッチングコンバータ３０２は、出力制御部３０４から供給される制御信号に応じて内部のスイッチ素子がスイッチングを行うことにより、整流部３０１から出力される直流電力を制御信号に応じた直流電力に変換し、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）へ出力する。

スイッチングコンバータ３０３は、交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）から交流電力が入力されておらず整流部３０１からスイッチングコンバータ３０２へ電力が供給されない場合、出力制御部３０４から供給される制御信号に応じて内部のスイッチ素子がスイッチングを行うことにより、バッテリ部３０７の蓄電池に蓄積されている直流電力を制御信号に応じた直流電力に変換し、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）へ出力する。一方、交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）から交流電力が入力されて整流部３０１からスイッチングコンバータ３０２へ電力が供給される場合は、例えばスイッチングコンバータ３０３内部のスイッチ素子のスイッチング動作を停止することにより、バッテリ部３０７から直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）への直流電力の出力を停止する。また、後述する機器検出部３０８において充電対象の電子機器が検出されない場合もバッテリ部３０７からの電力の出力を停止する。

出力制御部（電力出力部）３０４は、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）へ出力されるスイッチングコンバータ３０２，３０３の出力電圧や出力電流を検出し、この検出値が所定の目標値（又は充電対象の電子機器などから供給される外部制御信号に応じた値）に近づくようにスイッチングコンバータ３０２，３０３のスイッチ素子の動作を制御する制御信号を生成する。

充電部３０６は、整流部３０１から出力される直流電力に基づいてバッテリ部３０７の蓄電池を充電する。例えば充電部３０６は、蓄電池の電圧を検出し、その検出された電圧が所定の電圧となるように、整流部３０１からの直流電力のバッテリ部３０７への供給を制御する。

バッテリ部３０７は、例えばチタン酸リチウムイオン電池などの高速充電が可能な蓄電池を内蔵しており、充電部３０６から供給される電力を蓄積する。

遮断スイッチ（出力停止部）３０５は、整流部３０１からバッテリ部３０７へ出力される電流が所定値を超えた場合や充電部３０６の温度が所定値を超えた場合に、整流部３０１から充電部３０６へ電流を入力する経路を遮断することにより、充電部３０６からバッテリ部３０７への電流の出力を停止させる。例えば遮断スイッチ３０５は、通電電流によって自身が発生する熱や充電部３０６が発生する熱に基づく動作エネルギで開閉するサーミスタ型のスイッチであり、バイメタルなどを用いて構成される。

機器検出部（接続検出部）３０８は、充電対象の電子機器の接続を検出する。例えば、充電装置と電子機器との電気的な接続や物理的な接触などに基づいて、充電対象の電気機器の有無を検出する。

上述した構成を有する図５に示す充電装置の動作を説明する。
交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）に交流電力が入力されると、この交流電力は整流部３０１において整流されて直流電力に変換され、スイッチングコンバータ３０２に出力される。
整流部３０１から直流電力が出力される場合、スイッチングコンバータ３０２の内部のスイッチ素子において、出力制御部３０４からフィードバックされる制御信号に応じてスイッチングが行われる。これにより、整流部３０１から出力される電力は、スイッチングコンバータ３０２において不図示の電子機器の充電に適切な電圧や電流を持つ直流電力に変換され、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）から出力される。他方、スイッチングコンバータ３０３ではスイッチ素子のスイッチングが停止され、スイッチングコンバータ３０３を介したバッテリ部３０７からの電力の出力が停止される。
また、整流部３０１から直流電力が出力される場合、この直流電力に基づいてバッテリ部３０７の充電が行われる。整流部３０１から出力される直流電力は、バッテリ部３０７に含まれる蓄電池の充電に適した電圧や電流となるように充電部３０６において制御され、バッテリ部３０７に供給される。

一方、交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）に交流電力が入力されず整流部３０１から電力が出力されない場合、上述とは逆に、スイッチングコンバータ３０２の電力変換動作が停止され、スイッチングコンバータ３０３の電力変換動作が実行される。
すなわち、スイッチングコンバータ３０３の内部のスイッチ素子において、出力制御部３０４からフィードバックされる制御信号に応じてスイッチングが行われる。これにより、バッテリ部３０７の蓄電池に蓄積された電力が、スイッチングコンバータ３０３において不図示の電子機器の充電に適切な電圧や電流を持つ直流電力に変換され、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）から出力される。このとき、スイッチングコンバータ３０２ではスイッチ素子のスイッチングが停止され、整流部３０１からスイッチングコンバータ３０２への直流電力の供給が行われず、スイッチングコンバータ３０２からの電力の出力が停止される。

ただし、機器検出部３０８において充電対象の電子機器が検出されない場合は、交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）に交流電力が入力されず、整流部３０１から電力が出力されない状態であってもスイッチングコンバータ３０３のスイッチング動作が停止されて、バッテリ部３０７からの直流電力の出力が停止される。

交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）に交流電力が入力されているとき、整流部３０１からバッテリ部３０７に出力される電流が所定値を超えたり、充電部３０６の温度が所定値を超えたりすると、遮断スイッチ３０５がオンからオフに変化する。これにより、整流部３０１から充電部３０６へ電流を入力する経路が遮断され、バッテリ部３０７の充電が停止されるため、過大な電流や電力から充電装置の回路素子が保護される。
このとき、遮断スイッチ３０５がオフ状態でもスイッチングコンバータ３０２の電力変換動作は継続され、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）にはスイッチングコンバータ３０２によって交流電力から変換された直流電力が引き続き出力される。

以上説明したように、本実施形態に係る充電装置によれば、充電部３０６からバッテリ部３０７へ出力される電流が所定値を超える場合や、充電部３０６の温度が所定値を超える場合、遮断スイッチ３０５の遮断動作によってバッテリ部３０７への充電電力の供給が停止される。これにより、充電装置の回路素子の保護を図りつつ、バッテリ部３０７の蓄電池を大電流で高速に充電することが可能になり、回路素子の大型化や個数の増大、コストの上昇を抑制できる。

また、本実施形態に係る充電装置によれば、機器検出部３０８において充電対象の電子機器が検出されない場合、バッテリ部３０７に蓄積されている電力を変換して出力するスイッチングコンバータ３０３の動作が停止されてバッテリ部３０７からの電力の出力が停止されるため、スイッチングコンバータ３０３の動作によってバッテリ部３０７に蓄積されている電力が無駄に消費されることを防止できる。

また、本実施形態に係る充電装置によれば、遮断スイッチ３０５の遮断動作によってバッテリ部３０７の充電が停止された状態でも、スイッチングコンバータ３０２において電力変換動作が可能なため、電子機器への充電を続行することができる。

次に、本実施形態に係る充電装置のより詳細な構成例について、図６を参照して説明する。

図６に示す充電装置は、図５に示す充電装置と同様な構成（整流部３０１、スイッチングコンバータ３０２及び３０３、出力制御部３０４、遮断スイッチ３０５、充電部３０６、バッテリ部３０７、機器検出部３０８、交流入力端子Ｔ１及びＴ２、直流出力端子Ｔ３及びＴ４）を有するとともに、電流ヒューズ３０９と、ダイオード３１０，３３２及び３３３と、フォトカプラ３３０及び３３１を有する。
また図６の例において、スイッチングコンバータ３０２及び３０３は、両者に共通の構成要素としてスイッチングトランス３２３と、ダイオード３２４と、キャパシタ３２５及び３２７と、インダクタ３２６を含む。
これとは別に、スイッチングコンバータ（第１スイッチングコンバータ）３０２はトランジスタ等のスイッチ素子（第１スイッチ素子）３１７と、起動用抵抗３１８と、発振回路３１９を含み、スイッチングコンバータ（第２スイッチングコンバータ）３０３はトランジスタ等のスイッチ素子（第２スイッチ素子）３２０と、発振回路３２１と、選択部３２２を含む。
また出力制御部３０４は、電圧電流制御部３２８と電流検出用抵抗３２９を含む。
充電部３０６は、スイッチ回路３１１とスイッチ制御部３１２を含む。
バッテリ部３０７は、直列接続された蓄電池（例えばチタン酸リチウムイオン電池）３１４及び３１５と、保護部３１３と、感温抵抗素子３１６を含む。

整流部（第１整流部）３０１の入力は、電流ヒューズ３０９を介して交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）に接続される。電流ヒューズ３０９は、遮断スイッチ３０５がオンからオフへ変化するときよりも更に大きな所定値の電流が整流部３０１に流れた場合に溶断し、過大な電流から充電装置を保護する。

整流部３０１は、図６の例においてブリッジ接続されたダイオードにより構成されており、交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）から入力される交流を全波整流する。

スイッチングトランス３２３の一次巻線Ｗ１１は、スイッチ素子３１７を介して整流部３０１の出力に接続される。
スイッチングトランス３２３の一次巻線Ｗ１２は、発振回路３１９を動作させるための起動用巻線であり、その一方の端子が起動用抵抗３１８を介して整流部３０１の正側の出力端子に接続され、その他方の端子が整流部３０１の負側の出力端子に接続される。
スイッチングトランス３２３の一次巻線Ｗ１３は、スイッチ素子３２０を介して蓄電池３１４及び３１５の直列回路に接続される。

発振回路３１９は、起動用抵抗３１８を介して整流部３０１から供給される電力に基づいて発振し、その発振信号によってスイッチ素子３１７を駆動する。
発振回路３２１は、バッテリ部３０７に蓄積されている電力に基づいて発振し、その発振信号によってスイッチ素子３２０を駆動する。

選択部３２２は、スイッチングコンバータ３０３において電力変換動作を実行させるか否か選択する。すなわち、整流部３０１から電力が出力されず（例えば整流部３０１の出力電圧が所定のしきい値に達しない場合）、かつ、機器検出部３０８において電子機器が検出されたことを示す信号がフォトカプラ３３１のフォトトランジスタより出力される場合にスイッチングコンバータ３０３の電力変換動作を実行させ、その他の場合には電力変換動作を停止させる。スイッチングコンバータ３０３の電力変換動作を停止させる場合、例えば、発振回路３２１からスイッチ素子３２０へ供給される駆動信号を抑制し、スイッチ素子３２０をオフ状態に設定する。

スイッチングトランス３２３の二次巻線Ｗ２１は、ダイオード３２４を介してキャパシタ３２５に接続される。ダイオード３２４は、スイッチ素子３１７，３２０がオフするとき二次巻線Ｗ２１から出力される電圧によってオンし、スイッチ素子３１７，３２０がオンするとき二次巻線Ｗ２１から出力される電圧によってオフする。ダイオード３２４によって、二次巻線Ｗ２１から出力されるパルス状の電流が整流される。

キャパシタ３２５は、インダクタ３２６を介してキャパシタ３２７と並列に接続される。キャパシタ３２７に発生する電圧は、スイッチングコンバータ３０２又は３０３の出力電圧として直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）から出力される。

電流検出用抵抗３２９は、スイッチングコンバータ３０２及び３０３の出力（すなわちキャパシタ３２７）と直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）との間の電流経路に挿入される。
電圧電流制御部３２８は、電流検出用抵抗３２９に流れるスイッチングコンバータ３０２及び３０３の出力電流と、キャパシタ３２７の両端に発生するスイッチングコンバータ３０２及び３０３の出力電圧とを検出し、この検出値が不図示の電子機器の充電に適切な所定の目標値に近づくように制御信号を生成して、フォトカプラ３３０の入力側のフォトダイオードに入力する。

ダイオード３１０は、整流部３０１とバッテリ部３０７との間の電流経路に挿入されており、整流部３０１からバッテリ部３０７へ充電電力を供給する方向に電流を流すとともに、その逆方向の電流を遮断する。

遮断スイッチ３０５及びスイッチ回路３１１は、整流部３０１からバッテリ部３０７へ充電電流を供給する電流経路に挿入される。
遮断スイッチ３０５は、この電流経路に流れる電流が所定値を超えた場合やスイッチ回路３１１の温度が所定値を超えた場合にオフし、バッテリ部３０７の充電を停止させる。

スイッチ回路３１１は、スイッチ制御部３１２の制御に応じてオンオフする。
スイッチ制御部３１２は、蓄電池３１４及び３１５の直列回路の電圧を検出し、この検出電圧が所定の電圧に達するまでスイッチ回路３１１をオンさせ、検出電圧が所定の電圧に達したらスイッチ回路３１１をオフさせる。このようなスイッチ回路３１１のオンオフ制御によって、蓄電池３１４及び３１５の充電電圧を所定の電圧に保つ。

蓄電池３１４及び３１５の直列回路は、保護部３１３を介して充電部３０６及びスイッチングコンバータ３０３に接続される。
保護部３１３は、蓄電池３１４及び３１５それぞれの電圧と電流を検出し、この検出値が所定の上限値を超えた場合、蓄電池３１４及び３１５の直列回路と充電部３０６及びスイッチングコンバータ３０３とを切り離す。

感温抵抗素子３１６は、蓄電池３１４及び３１５の温度が一定値以上に上昇すると抵抗値が小さくなる素子（ネガティブサーミスタ）であり、蓄電池３１４及び３１５の直列回路の正側端子からスイッチ制御部３１２へ電流を出力する。
スイッチ制御部３１２は、感温抵抗素子３１６を介して入力される電流の増大により蓄電池３１４及び３１５の温度が一定値以上であることを検知すると、スイッチ回路３１１をオフ状態に設定してバッテリ部３０７の充電を停止する。

ダイオード３３２は、そのアノードが発振回路３２１の出力に接続され、そのカソードがフォトカプラ３３０のフォトトランジスタを介して、整流部３０１の負側端子に接続される。
ダイオード３３３は、そのアノードが発振回路３１９の出力に接続され、そのカソードがフォトカプラ３３０のフォトトランジスタを介して、整流部３０１の負側端子に接続される。

機器検出部３０８は、図６の例において電子機器検出用の端子であり、充電対象の電子機器が充電装置に接続された場合に、電子機器から供給される電流を入力する。機器検出部３０８において入力された電流は、フォトカプラ３３１のフォトダイオードに供給される。

上述した構成を有する図６に示す充電装置の動作を説明する。
交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）に交流電力が入力される場合、交流電力は整流部３０１において整流されて直流電力に変換され、一次巻線Ｗ１２及び起動用抵抗３１８の直列回路に供給される。この直流電力が起動用抵抗３１８を介して発振回路３１９に供給されると、発振回路３１９において発振が開始され、スイッチ素子３１７がスイッチングを行う。

スイッチ素子３１７がオンのとき、整流部３０１から一次巻線Ｗ１２に入力される電流によってスイッチングトランス３２３に磁気エネルギが蓄積され、スイッチ素子３１７がオフすると、この磁気エネルギが二次巻線Ｗ２１から電流として放出される。二次巻線Ｗ２１から出力されるパルス状の電流は、ダイオード（第２整流部）３２４により整流され、キャパシタ３２５、インダクタ３２６及びキャパシタ３２７で構成される平滑回路により平滑され、キャパシタ３２７に直流電圧を発生させる。この直流電圧が、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）を介して不図示の電子機器に供給される。

このとき電圧電流制御部３２８では、平滑回路（３２５，３２６，３２７）から直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）へ出力される電圧と電流が検出され、この検出値が充電対象の電子機器を適切に充電できる値となるように制御信号が生成される。電圧電流制御部３２８で生成された制御信号は、フォトカプラ３３０及びダイオード３３３を介して、スイッチングコンバータ３０２の一次側にフィードバックされ、スイッチ素子３１７のスイッチング動作を制御する。
例えば直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）から出力される電圧と電流が目標値より大きくなると、電圧電流制御部３２８からフォトカプラ３３０に入力される電流が増大し、フォトカプラ３３０のフォトトランジスタがオン状態に設定され、オフ期間が長くなるようにスイッチ素子３１７のスイッチング動作が制御される。

また、交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）に交流電力が入力される場合、整流部３０１から出力される電力によってバッテリ部３０７の充電が行われる。蓄電池３１４及び３１５の直列回路に生じる電圧が所定の電圧より低い場合、スイッチ制御部３１２によってスイッチ回路３１１がオンに設定され、整流部３０１から出力される直流電力により蓄電池３１４及び３１５が充電される。蓄電池３１４及び３１５の直列回路の電圧が所定の電圧に達すると、スイッチ制御部３１２によってスイッチ回路３１１がオフに設定され、蓄電池３１４及び３１５の充電が停止される。このようにスイッチ回路３１１がオンオフを繰り返すことによって、蓄電池３１４及び３１５の直列回路は所定の電圧に充電される。

交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）に交流電力が入力される場合や、機器検出部３０８に電子機器からの電流が供給されない場合、選択部３２２によって発振回路３２１からスイッチ素子３２０に供給される駆動信号が抑制され、スイッチ素子３２０はオフ状態に設定される。この場合、スイッチングコンバータ３０３による電力変換動作は行われないため、バッテリ部３０７からの電力の出力が停止される。
交流入力端子（Ｔ１，Ｔ２）に交流電力が入力されず、かつ、充電装置が電子機器に接続されることによって機器検出部３０８に電子機器から電流が供給される場合、選択部３２２によるスイッチ素子３２０の駆動信号の制限が解除され、スイッチ素子３２０のスイッチングが開始される。

スイッチ素子３２０がオンのとき、蓄電池３１４及び３１５の直列回路から一次巻線Ｗ１３に入力される電流によってスイッチングトランス３２３に磁気エネルギが蓄積され、スイッチング素子３２０がオフすると、この磁気エネルギが二次巻線Ｗ２１から電流として放出される。二次巻線Ｗ２１から出力されるパルス状の電流は、ダイオード３２４により整流され、平滑回路（３２５，３２６，３２７）により平滑され、キャパシタ３２７に直流電圧を発生させる。この直流電圧が、直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）を介して不図示の電子機器に供給される。
このとき電圧電流制御部３２８では、平滑回路（３２５，３２６，３２７）から直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）へ出力される電圧と電流が検出され、この検出値が充電対象の電子機器を適切に充電できる値となるように制御信号が生成される。電圧電流制御部３２８で生成された制御信号は、フォトカプラ３３０及びダイオード３３２を介して、スイッチングコンバータ３０３の一次側にフィードバックされ、スイッチ素子３２０のスイッチング動作を制御する。
例えば直流出力端子（Ｔ３，Ｔ４）から出力される電圧と電流が目標値より大きくなると、電圧電流制御部３２８からフォトカプラ３３０に出力される電流が増大し、フォトカプラ３３０のフォトトランジスタがオン状態に設定され、オフ期間が長くなるようにスイッチ素子３２０のスイッチング動作が制御される。

ここで、整流部３０１からバッテリ部３０７へ流れる電流が所定値を超えたり、スイッチ回路３１１の温度が所定値を超えたりすると、遮断スイッチ３０５がオンからオフに変化し、バッテリ部３０７の充電が停止される。
また、遮断スイッチ３０５がオンからオフへ変化するときよりも更に大きな所定値の電流が整流部３０１の入力に流れた場合は電流ヒューズ３０９が溶断し、過大な電流から充電装置が保護される。

また、蓄電池３１４及び３１５の電流や電圧が所定の上限値を超えた場合は、保護部３１３によって充電部３０６の出力やスイッチングコンバータ３０３の入力から蓄電池３１４及び３１５が切り離される。これにより、蓄電池３１４及び３１５の充電性能の劣化が防止される。

更に、蓄電池３１４及び３１５の温度が所定値を超えると、感温抵抗素子３１６の抵抗値が小さくなり、蓄電池３１４及び３１５の直列回路からスイッチ制御部３１２に入力される電流が増大する。スイッチ制御部３１２においてこの電流の増大が検知されると、スイッチ回路３１１がオフ状態に設定され、バッテリ部３０７の充電が停止される。これにより、蓄電池３１４及び３１５の充電性能の劣化が防止される。

以上説明したように、図６に示す充電装置によれば、整流部３０１からバッテリ部３０７へ流れる電流が所定値を超える場合や、スイッチ回路３１１の温度が所定値を超える場合、遮断スイッチ３０５が遮断して蓄電池３１４及び３１５の充電が停止される。これにより、充電装置の回路素子の保護を図りつつ、蓄電池３１４及び３１５を大電流で高速に充電できる。
また、遮断スイッチ３０５の動作時よりも大きな所定値の電流が整流部３０１に流れた場合、電流ヒューズ３０９を溶断させることによって過大な電流から充電装置をより確実に保護することができる。
更に、蓄電池３１４，３１５の電流や電圧、温度が所定の上限値を超えた場合、充電部３０６やスイッチングコンバータ３０３から蓄電池３１４，３１５を切り離したり、充電部３０６の充電動作を停止させたりすることによって、蓄電池３１４，３１５の充電性能の劣化をより確実に防止することができる。

ここまで本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上記の形態のみに限定されるものではなく、種々の改変が可能である。

図１に示す充電装置では、電源トランス１０１の電流や温度に応じて電力変換部１００からの電力の出力を停止する例が挙げられているが、本発明はこれに限定されない。例えば整流部１０２などの他の回路素子の電流や温度に応じて電力変換部１００からの電力の出力を停止するようにしてもよい。

図３に示す充電装置では、スイッチング素子の電流や温度が所定値を超えた場合、スイッチングコンバータ２０２内部の電流経路を遮断スイッチ２０６によって遮断することによりスイッチングコンバータ２０２からの電力の出力を停止させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、スイッチング素子の電流や温度を検出回路によって検出し、その検出値が所定値を超えた場合、スイッチング素子への駆動信号の供給を停止するなどの方法でスイッチング動作を停止させることにより、スイッチングコンバータ２０２からの電力の出力を停止させてもよい。

図５に示す充電装置では、充電部３０６の電流や温度が所定値を超えた場合、充電部３０６の入力電流経路を遮断スイッチ３０５によって遮断することによりバッテリ部３０７への充電電力の供給を停止させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、充電部３０６の出力電流経路を遮断スイッチによって遮断することによりバッテリ部３０７への充電電力の供給を停止させてもよい。あるいは、充電部３０６の電流や温度を検出回路によって検出し、その検出値が所定値を超えた場合、充電部３０６の充電動作を停止させる（例えば内部のスイッチ素子のスイッチングを停止させる）ことにより、バッテリ部３０７への充電電力の供給を停止させてもよい。

図５に示す充電装置では、電力変換部３００の整流部３０１から出力される電力に基づいてバッテリ部３０７を充電しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、整流部３０１とは別個にバッテリ部３０７の充電用の直流電力を出力する整流部を設けてもよい。

上述した実施形態では、スイッチングコンバータの一例としてフライバック方式のコンバータを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の様々な方式のスイッチングコンバータを用いてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る充電装置の構成の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る充電装置の他の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る充電装置の構成の一例を示す図である。 第２の実施形態に係る充電装置の他の構成例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る充電装置の構成の一例を示す図である。 第３の実施形態に係る充電装置の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１００，２００，３００…電力変換部、１０１…電源トランス、１０２，２０１，３０１…整流部、１０３，１０６，２０５…充電電流出力部、１０４，２０６，３０５…遮断スイッチ、１０５，２０４，３０７…バッテリ部、１０７，２０７，２１６，３０９…電流ヒューズ、１０８…温度ヒューズ、１０９，２１３，２１５，３２５，３２７…キャパシタ、１１０，３１１…スイッチ回路、１１１，３１２…スイッチ制御部、１１２，１１３，２２２，２２３，３１４，３１５…蓄電池、１１４…電流制御素子、１１５，２２８…電流制御部、１１６，２１８，２２９，３２９…電流検出用抵抗、１１７，２１２，２１９，２２５，３１０，３３２，３３３…ダイオード、２０２，３０２，３０３…スイッチングコンバータ、２０３，３０４…出力制御部、２０８，３２３…スイッチングトランス、２０９，３１７，３２０…スイッチ素子、２１１，３１９，３２１…発振回路、２１４，３２６…インダクタ、２１７，３２８…電圧電流制御部、２２０，３３０，３３１…フォトカプラ、２２１，３１３…保護部、２２４，３１６…感温抵抗素子、２２７…電流制御素子、３０６…充電部、３０８…機器検出部、３２２…選択部、Ｔ１，Ｔ２…交流入力端子、Ｔ３，Ｔ４…直流出力端子

Claims (13)

1. 蓄電池と、
   入力される交流電力を直流電力に変換し、当該変換した直流電力に基づいて前記蓄電池を充電する電力変換部と、
   前記蓄電池に蓄積される電力に基づいて、充電対象に供給される電力を出力する電力出力部と、
   前記電力変換部の回路素子に流れる電流が所定値を超えた場合と当該回路素子の温度が所定値を超えた場合との少なくとも何れかの場合に、前記電力変換部からの電力の出力を停止させる出力停止部と
   を具備することを特徴とする充電装置。
2. 前記電力変換部は、
   入力される交流電圧を変圧する変圧器と、
   前記変圧器から出力される交流電流を整流する整流部と
   を有し、
   前記出力停止部は、前記変圧器に流れる電流が所定値を超えた場合と前記変圧器の温度が所定値を超えた場合との少なくとも何れかの場合に、前記変圧器と前記整流部との間の電流経路を遮断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
3. 前記出力停止部は、前記変圧器と前記整流部との間の電流経路に挿入され、前記変圧器が発生する熱に応じて遮断される遮断スイッチを有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の充電装置。
4. 前記電力変換部は、
   入力される交流電流を整流する整流部と、
   少なくとも１つのスイッチ素子を含み、当該スイッチ素子のスイッチング動作によって前記整流部の出力電力を前記直流電力に変換するスイッチングコンバータと
   を有し、
   前記出力停止部は、前記スイッチ素子に流れる電流が所定値を超えた場合と前記スイッチ素子の温度が所定値を超えた場合との少なくとも何れかの場合に、前記スイッチングコンバータからの電力の出力を停止させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
5. 前記出力停止部は、前記スイッチングコンバータからの電力の出力を停止させる場合に、前記スイッチ素子の電流経路の遮断と前記スイッチ素子のスイッチング動作の停止との少なくとも一方を行う
   ことを特徴とする請求項４に記載の充電装置。
6. 前記出力停止部は、前記スイッチ素子の電流経路に挿入され、前記スイッチ素子が発生する熱に応じて遮断する遮断スイッチを有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の充電装置。
7. 蓄電池と、
   前記蓄電池を充電する充電部と、
   交流電力が入力される場合は前記交流電力を直流電力に変換して出力し、前記交流電力が入力されない場合は前記蓄電池に蓄積されている電力を出力する電力変換部と、
   前記電力変換部から出力される直流電力に基づいて、充電対象に供給される電力を出力する電力出力部と、
   前記充電部から前記蓄電池へ流れる電流が所定値を超えた場合と前記充電部の温度が所定値を超えた場合との少なくとも何れかの場合に、前記充電部による前記蓄電池の充電を停止させる出力停止部と
   を具備することを特徴とする充電装置。
8. 前記出力停止部は、前記充電部による前記蓄電池の充電を停止させる場合に、前記充電部の入力電流経路及び出力電流経路の少なくとも一方の遮断と前記充電部の充電動作の停止との少なくとも一方を行う
   ことを特徴とする請求項７に記載の充電装置。
9. 前記出力停止部は、前記充電部の入力電流経路及び出力電流経路の少なくとも一方に挿入され、前記充電部が発生する熱に応じて遮断する遮断スイッチを有する
   ことを特徴とする請求項７に記載の充電装置。
10. 充電対象との接続を検出する接続検出部を有し、
    前記電力変換部は、前記接続検出部において充電対象との接続が検出されない場合、前記蓄電池に蓄積されている電力の出力を停止する
    ことを特徴とする請求項７乃至９の何れか一項に記載の充電装置。
11. 前記電力変換部は、
    入力される交流電流を整流する第１整流部と、
    少なくとも１つの第１スイッチ素子を含み、前記第１整流部から出力される直流電力を変換して出力する第１スイッチングコンバータと、
    少なくとも１つの第２スイッチ素子を含み、前記第１整流部から前記第１スイッチングコンバータへ電力が供給されない場合は前記第２スイッチ素子のスイッチング動作により前記蓄電池に蓄積されている電力を出力し、前記第１整流部から前記第１スイッチングコンバータへ電力が供給される場合は前記蓄電池からの電力の出力を停止する第２スイッチングコンバータと
    を有し、
    前記充電部は、前記第１整流部から出力される電力に基づいて前記蓄電池を充電する
    ことを特徴とする請求項７乃至１０の何れか一項に記載の充電装置。
12. 前記第１スイッチングコンバータ及び前記第２スイッチングコンバータは、スイッチングトランスと第２整流部を共有しており、
    前記スイッチングトランスは、
    前記第１スイッチ素子のスイッチング動作により生じるパルス電力を入力する第１巻線と、
    前記第２スイッチ素子のスイッチング動作により生じるパルス電力を入力する第２巻線と、
    前記第１巻線又は前記第２巻線に入力されるパルス電力に応じたパルス電力を出力する第３巻線と
    を含み、
    前記２整流部は、前記第３巻線より出力されるパルス電力を整流して前記直流電力を出力する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の充電装置。
13. 前記蓄電池は、チタン酸リチウムイオン電池を含む
    ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の充電装置。

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