JP4526453B2 - 充電器 - Google Patents

Description

本発明は、リチウムイオン電池等の２次電池を充電する充電器に関するものであり、特に充電終了時において高い電流検出精度が要求される充電器に関する。

リチウムイオン電池等の２次電池を充電する場合に、過充電を防止する目的で、その充電終了を検出することが必要である。充電終了の検出が容易で検出精度が高い充電器として、特許文献１で開示されているような充電器がある。図７は、特許文献１の図１に示されている充電器の回路構成図である。
以下、図７を用いて、従来例の充電器について説明する。図７は、従来例の充電器のブロック構成図である。図７において、ＡＣコネクタ１からのＡＣ入力は入力フィルタ２を介して整流平滑回路３に供給される。整流平滑回路３で整流平滑された入力直流電圧は、スイッチ素子５によってスイッチングされてトランス４の１次側に供給される。スイッチ素子５はその制御端子にＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御回路６から駆動パルスを印加されてスイッチング動作を行う。トランス４の２次側に発生した交流電圧は整流平滑回路７に供給されて整流平滑された後、スイッチ部８を介して２次電池９に供給される。この供給電力はスイッチ素子５のオンオフ時間比を調整することによって制御できる。即ち、ＰＷＭ制御回路６が出力する駆動パルスによって制御できる。

２次電池９の負極側には充電電流検出抵抗１０が介挿されており、この点の電位は出力電流信号Ｖｃとして出力制御回路１１に入力される。また、スイッチ部８の出力側（すなわち、図中のＡ）の電圧(以下、Ａ電圧)は、出力電圧信号Ｖｏとして出力制御回路１１および電池電圧検出回路１２に入力される。電圧検出回路１２はＡ電圧を検出して充電終了の判断を行い、充電制御回路１３を制御する。充電制御回路１３は２次電池９の充電状態に応じてスイッチ部８のオン／オフ動作を制御する。充電制御回路１３による充電状態の制御は表示部１４に表示される。出力制御回路１１は主にエラーアンプなどによって構成され、整流平滑された２次側出力電圧および出力電流を基準値と比較し、そのエラー出力はフォトカプラ回路１５を経由してＰＷＭ制御回路６に出力される。これにより、整流平滑された２次側出力情報がトランス４の１次側にフィードバックされてＰＷＭ制御され、定電圧または定電流充電の充電出力特性のもとで２次電池９の充電が行われる。

充電動作において、スイッチ部８は充電制御回路１３によって所定周期で遮断される。その際、充電器は遮断前後におけるＡ電圧を検出し、その電圧差ΔＶを演算する。定電圧充電動作時において、電圧差ΔＶが所定の設定電圧値を下回ると充電器は充電を終了する。該設定電圧値は定電流充電期間で発生する電圧差ΔＶより小さな値とすることで、定電流充電期間における充電終了の誤動作は回避される。また、２次電池９の内部インピーダンスや端子接触抵抗による充電容量のバラツキも生じない。
特開平６-１４４７３号

しかしながら、上記のようなΔＶ検出方式の充電器の場合、スイッチ部８を周期的に遮断するためのタイマ回路、スイッチ部８の遮断前後のＡ電圧を検出後にホールド・演算するための回路などが必要である。特許文献１においても、マイクロプロセッサを使用した実施例が示されているように、ΔＶ検出方式は回路構成が大規模になるという問題点を有している。
他方、特許文献１の従来例には、定電圧充電されている２次電池の満充電を検出する方式として、微小となった充電電流を高精度に検出して、充電電流が所定値に達することにより充電を終了するというものがある。しかし、充電電流の検出において、例えば２次電池９の負極側に介挿された充電電流検出抵抗１０は、定電流充電時の損失低減のために低い抵抗値の抵抗が用いられる。この場合、満充電時には充電電流検出抵抗１０に流れる電流が小さくなり、検出される電圧は部品のバラツキ等の影響を受け、高精度に電流を検出することが困難となる。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、簡単な検出回路で充電終了電流を精度よく検出することが可能な充電器を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するため、本発明は下記の構成を有する。
請求項１に記載の発明は、２次電池を直流出力電力によって充電する充電手段を充電初期には定電流制御し、充電手段の出力電圧が所望の充電電圧近くまで上昇すると定電圧制御する充電器において、電流の検出抵抗値を切り替え可能な電流検出回路であって、２次電池と直列に接続され、充電電流を検出して出力電流信号を出力する一方、出力電流信号が第１の設定値以下に低下したときに、電流の検出抵抗値を高くするとともに検出抵抗値の高低を示す検出モード信号を出力する電流検出回路と、前記充電手段の出力電圧と前記電流検出回路の出力電流信号と検出モード信号とが入力され、充電初期には、前記充電手段の出力電圧が第１目標値に達するまで出力電流信号を一定にする定電流制御を行い、前記充電手段の出力電圧が第１目標値に達すると該出力電圧を第１目標値にする定電圧制御に移行し、検出モード信号が高検出抵抗値モードに切り替えられると、前記充電手段の出力電圧の目標値を第１目標値より高い第２目標値に上げて定電圧制御を行うように前記充電手段を制御する出力制御回路と、出力電流信号と検出モード信号とが入力され、高検出抵抗値モードにおいて出力電流信号が第２の設定値以下に低下したときに充電を終了する充電制御回路とを備えたことを特徴とする充電器である。
この発明によれば、簡単な検出回路で充電終了電流を精度よく検出することができる。電流検出回路の感度の変化による検出電圧の変動が、充電動作に影響しない。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の充電器において、前記電流検出回路は、２次電池と直列に接続される第１の抵抗と第２の抵抗との直列回路を有して、該直列回路の両端電圧を出力電流信号として出力し、前記第２の抵抗と並列に接続され、検出モード信号が高検出抵抗値モードの時にオフされるスイッチ素子を有し、出力電流信号と、前記第１の設定値とを比較して、検出モード信号を出力する比較器を有することを特徴とする。
この発明によれば、簡単な検出回路で充電終了電流を精度よく検出することができる。電流検出回路の感度の変化による検出電圧の変動が、充電動作に影響しない。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の充電器において、前記電流検出回路は、２次電池と直列に接続される第１の抵抗を有して、該第１の抵抗の両端電圧を前記出力電流信号として出力し、第２の抵抗と検出モード信号が高検出抵抗値モードの時にオフされるスイッチ素子との直列回路を有して、該直列回路と前記第１の抵抗を並列に接続した構成を有し、出力電流信号と、前記第１の設定値とを比較して、検出モード信号を出力する比較器を有することを特徴とする。
この発明によれば、簡単な検出回路で充電終了電流を精度よく検出することができる。電流検出回路の感度の変化による検出電圧の変動が、充電動作に影響しない。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の充電器において、前記出力制御回路は、充電初期には、前記充電手段の出力電圧を第１目標値と比較増幅し、検出モード信号が高検出抵抗値モードに切り替えられると、前記充電手段の出力電圧を第２目標値と比較増幅する第１のエラーアンプと、充電初期には、出力電流信号を所望値と比較増幅し、検出モード信号が高感度検出モードに切り替えられると、出力電流信号を所望値より高い所定値と比較増幅する第２のエラーアンプと、前記第１のエラーアンプの出力と前記第２のエラーアンプの出力から、前記充電手段の直流出力電力が小さくなる方を選択し、出力する選択回路を有することを特徴とする。
この発明によれば、簡単な検出回路で充電終了電流を精度よく検出することができる。電流検出回路の感度の変化による検出電圧の変動が、充電動作に影響しない。

請求項５に記載の発明は、２次電池を直流出力電力によって充電する充電手段を充電初期には定電流制御し、充電手段の出力電圧が所望の充電電圧近くまで上昇すると定電圧制御する充電器において、電流の検出抵抗値を切り替え可能な電流検出回路であって、２次電池と直列に接続され、充電電流を検出する一方、電流検出回路の電圧降下が第１の設定値以下に低下したときに、電流の検出抵抗値を高くするとともに検出抵抗値の高低を示す検出モード信号を出力する電流検出回路と、前記充電手段の出力電圧と２次電池の電池電圧と検出モード信号とが入力され、充電初期には、２次電池の電池電圧が満充電状態の充電電圧に達するまで前記電流検出回路の電圧降下を一定にする定電流制御を行い、２次電池の電池電圧が満充電状態の充電電圧に達すると２次電池の電池電圧を満充電状態の充電電圧にする定電圧制御に移行するように前記充電手段を制御する出力制御回路と、前記充電手段の出力電圧と２次電池の電池電圧と検出モード信号とが入力され、高検出抵抗値モードにおいて前記電流検出回路の電圧降下が第２の設定値以下に低下したときに充電を終了する充電制御回路とを備えたことを特徴とする充電器である。
この発明によれば、簡単な検出回路で充電終了電流を精度よく検出することができる。電流検出回路の感度の変化による充電手段の出力電圧の変動が、充電動作に影響しない。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の充電器において、前記電流検出回路は、２次電池と直列に接続される第１の抵抗と第２の抵抗との直列回路を有し、前記第２の抵抗と並列に接続され、検出モード信号が高検出抵抗値モードの時にオフされるスイッチ素子を有し、前記電流検出回路の電圧降下と、前記第１の設定値とを比較して、検出モード信号を出力する比較器を有することを特徴とする。
この発明によれば、簡単な検出回路で充電終了電流を精度よく検出することができる。電流検出回路の感度の変化による充電手段の出力電圧の変動が、充電動作に影響しない。

請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の充電器において、前記電流検出回路は、２次電池と直列に接続される第１の抵抗を有し、第２の抵抗と前記検出モード信号が高検出抵抗値モードの時にオフされるスイッチ素子との直列回路を有して、該直列回路と前記第１の抵抗を並列に接続した構成を有し、前記電流検出回路の電圧降下と、前記第１の設定値とを比較して、検出モード信号を出力する比較器を有することを特徴とする。
この発明によれば、簡単な検出回路で充電終了電流を精度よく検出することができる。電流検出回路の感度の変化による充電手段の出力電圧の変動が、充電動作に影響しない。

請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の充電器において、前記出力制御回路は、２次電池の電池電圧を満充電状態の充電電圧と比較増幅する第１のエラーアンプと、充電初期には、前記電流検出回路の電圧降下を所望値と比較増幅し、検出モード信号が高検出抵抗値モードに切り替えられると、前記電流検出回路の電圧降下を所望値より高い所定値と比較増幅する第２のエラーアンプと、前記第１のエラーアンプの出力と前記第２のエラーアンプの出力から、前記充電手段の直流出力電力が小さくなる方を選択し、出力する選択回路とを有することを特徴とする。
この発明によれば、簡単な検出回路で充電終了電流を精度よく検出することができる。電流検出回路の感度の変化による充電手段の出力電圧の変動が、充電動作に影響しない。

本発明の充電器によれば、充電電流を検出する電流の検出抵抗値を変化させることにより、大きな充電電流を流す定電流充電動作時には低抵抗値として低損失に充電電流を検出し、定電圧充電動作時で充電電流が減少した場合には、高抵抗値として検出感度を上げて部品のバラツキ等による誤差を小さくすることにより、高精度の充電終了電流を検出することができる。
さらに、電流検出抵抗値を変化させることによる検出電圧や充電手段の出力電圧の変動が、充電動作に影響しないという効果を有する。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

《実施の形態１》
図１〜図３を用いて、本発明の実施の形態１の充電器について説明する。まず、本発明の実施の形態１の充電器の構成について、図１、図２を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る充電器のブロック構成図である。図１において、ＡＣコネクタ１からのＡＣ入力は入力フィルタ２を介して整流平滑回路３に供給される。整流平滑回路３で整流平滑された入力直流電圧は、スイッチ素子５によってスイッチングされてトランス４の１次側に供給される。スイッチ素子５はその制御端子にＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御回路６から駆動パルスを印加されてスイッチング動作を行う。
トランス４の２次側に発生した交流電圧は、整流平滑回路７に供給されて整流平滑された後、スイッチ部８を介して２次電池９に供給される。２次電池９に供給される直流出力電力は、スイッチ素子５のオンオフ時間比を調整することによって制御できる。即ち、直流出力電力は、ＰＷＭ制御回路６が出力する駆動パルスによって制御できる。充電手段は、入力フィルタ２、整流平滑回路３、トランス４、スイッチ素子５、ＰＷＭ制御回路６、整流平滑回路７、スイッチ部８、フォトカプラ回路１５で構成されている。

２次電池９の負極側には高感度及び低感度を変換可能な電流検出回路１６が介挿されており、この点の電位は出力電流信号Ｖｃとして出力制御回路１１と充電制御回路１３に入力される。また、電流検出回路１６は検出モード信号Ｖｍを出力制御回路１１と充電制御回路１３に出力する。また、スイッチ部８の出力側の電圧は出力電圧信号Ｖｏとして出力制御回路１１に入力される。充電制御回路１３は出力電流信号Ｖｃと検出モード信号Ｖｍを入力されて、充電終了を判断するとスイッチ部８をオフする。

出力制御回路１１は主にエラーアンプなどによって構成され、整流平滑された出力電圧および出力電流を基準値と比較する（詳細は後述）。その比較結果であるエラー出力はフォトカプラ回路１５を経由してＰＷＭ制御回路６に出力される。これにより、整流平滑された２次側出力情報がトランス４の１次側にフィードバックされてＰＷＭ制御され、定電圧または定電流充電の充電出力特性のもとで２次電池９の充電が行われる。

充電器が定電流充電で動作しているとき、電流検出回路１６は低インピーダンスに制御され、高効率に電流を検出する。充電器が定電圧充電で動作しているとき、２次電池９への充電電流の減少に伴い、電流検出回路１６のインピーダンスは増加される。その結果、電流検出回路１６に流れる充電電流による電圧降下は大きくなり、２次電池の充電電流が小さくなっても、出力制御回路１１には大きい出力電流信号Ｖｃが入力される。以下図２及び図３で、詳細を説明する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る充電器の出力制御回路１１と充電制御回路１３と電流検出回路１６の回路構成図である。図２は、本発明の実施の形態１の特徴部分である。
図２において出力制御回路１１は、出力電圧信号Ｖｏ、出力電流信号Ｖｃ、検出モード信号Ｖｍを入力され、充電手段が充電制御を行う為の信号をフォトカプラ回路１５に出力する。出力制御回路１１は、充電手段の３段階の充電制御を行う為に、２つのエラーアンプ１１５、１２０を備えている。一方のエラーアンプ１１５は、負入力端子に出力電圧信号Ｖｏの分圧を入力され、正入力端子に基準電圧Ｖｒ（例えば１Ｖ）または基準電圧Ｖｒの分圧を入力され、２つの電圧の比較結果を出力する。他方のエラーアンプ１２０は、負入力端子に出力電流信号Ｖｃを入力され、正入力端子に基準電圧Ｖｓ（例えば１Ｖ）または基準電圧Ｖｓの分圧を入力され、２つの電圧の比較結果を出力する。出力制御回路１１は、検出モード信号Ｖｍによりオンオフするスイッチ素子１１４、１１９と、エラーアンプ１１５の出力にカソードを接続されるダイオード１１６と、エラーアンプ１２０の出力にカソードを接続されるダイオード１２１を備えている。スイッチ素子１１４、１１９は、検出モード信号Ｖｍが“Ｈ”の時オンし、検出モード信号Ｖｍが“Ｌ”の時オフする。

抵抗１１０の抵抗値をＲ１０、抵抗１１１の抵抗値をＲ１１、抵抗１１２の抵抗値をＲ１２、抵抗１１３の抵抗値をＲ１３、抵抗１１７の抵抗値Ｒ１７、抵抗１１８の抵抗値をＲ１８とする。抵抗１１０と抵抗１１１による分圧比をａ＝Ｒ１１／（Ｒ１０＋Ｒ１１）、抵抗１１２と抵抗１１３による分圧比をｂ＝Ｒ１３／（Ｒ１２＋Ｒ１３）、抵抗１１７と抵抗１１８による分圧比をｃ＝Ｒ１８／（Ｒ１７＋Ｒ１８）（例えば０．２）とする。

エラーアンプ１１５の負入力端子に、抵抗１１０と抵抗１１１が出力電圧信号Ｖｏを分圧した電圧が印加される。エラーアンプ１１５の負入力端子に印加される電圧は、Ｖｏ×ａとなる。検出モード信号Ｖｍが“Ｈ”の時、スイッチ素子１１４はオンし、エラーアンプ１１５の正入力端子に、抵抗１１２と抵抗１１３が基準電圧Ｖｒを分圧した電圧が印加される。エラーアンプ１１５の正入力端子に印加される電圧は、Ｖｒ×ｂとなる。一方、検出モード信号Ｖｍが“Ｌ”の時、スイッチ素子１１４はオフし、エラーアンプ１１５の正入力端子に印加される電圧は、基準電圧Ｖｒとなる。

エラーアンプ１２０の負入力端子に印加される電圧は、出力電流信号Ｖｃである。検出モード信号Ｖｍが“Ｈ”の時、スイッチ素子１１９はオンし、エラーアンプ１２０の正入力端子に、抵抗１１７と抵抗１１８が基準電圧Ｖｓを分圧した電圧が印加される。エラーアンプ１２０の正入力端子に印加される電圧は、Ｖｓ×ｃとなる。一方、検出モード信号Ｖｍが“Ｌ”の時、スイッチ素子１１９はオフし、エラーアンプ１２０の正入力端子に印加される電圧は、基準電圧Ｖｓとなる。
ダイオード１１６とダイオード１２１のアノードは接続されており、エラーアンプ１１５の出力とエラーアンプ１２０の出力の低い方が選択されてフォトカプラ回路１５へ出力される。

充電制御回路１３は、出力電流信号Ｖｃ、検出モード信号Ｖｍを入力され、スイッチ部８がスイッチ素子をオフし充電を終了させる為の信号をスイッチ部８に出力する。充電制御回路１３は、スイッチ部８の制御を行う為に、比較器１３０と、比較器１３０の出力と検出モード信号Ｖｍとを入力されるＯＲゲート１３１を備えている。比較器１３０は負入力端子に第３の電圧Ｖ３を入力され、正入力端子に出力電流信号Ｖｃを入力され、２つの電圧の比較結果を出力する。
ＯＲゲート１３１の出力がスイッチ部８をオンオフする。スイッチ部８はＯＲゲート１３１の出力が“Ｈ”の時オンし、ＯＲゲート１３１の出力が“Ｌ”の時オフする。即ち、充電制御回路１３は、検出モード信号Ｖｍが“Ｌ”且つ出力電流信号Ｖｃが第３の電圧Ｖ３より低いと、充電終了と判断して“Ｌ”を出力し、スイッチ部８をオフする。

電流検出回路１６は、出力電流信号Ｖｃにより電流の検出感度を低感度及び高感度に切り替え、検出感度の切り替えを示す検出モード信号Ｖｍを出力し、電位として出力電流信号Ｖｃを出力する。電流検出回路１６は、検出感度を判定する為に比較器１６３を備えている。比較器１６３は、負入力端子に第１の電圧Ｖ１（例えば０．７Ｖ）または第１の電圧Ｖ１の分圧Ｖ２を入力され、正入力端子に出力電流信号Ｖｃを入力され、２つの電圧の比較結果（検出モード信号Ｖｍ）を出力する。電流検出回路１６は、充電電流を検出する抵抗１６０と抵抗１６１との直列回路と、抵抗１６１を短絡するスイッチ素子１６２と、スイッチ素子１６６を備えている。スイッチ素子１６２、１６６は、検出モード信号Ｖｍが“Ｈ”の時オンし、検出モード信号Ｖｍが“Ｌ”の時オフする。
抵抗１６０の抵抗値をＲ１、抵抗１６１の抵抗値をＲ２、抵抗１６４の抵抗値をＲ６４、抵抗１６５の抵抗値をＲ６５とする。例えば、Ｒ１は０．２Ωと小さくし、Ｒ２は１．８Ωと大きく設定する。抵抗１６４と抵抗１６５による分圧比をｄ＝Ｒ６５／（Ｒ６４＋Ｒ６５）（例えば１／１４）とする。

検出モード信号Ｖｍが“Ｈ”の時、スイッチ素子１６２はオンし、充電電流の検出抵抗値は抵抗１６０の抵抗値Ｒ１（＝０．２Ω）となり、電流検出回路１６は低感度状態となる。一方、検出モード信号Ｖｍが“Ｌ”の時、スイッチ素子１６２はオフし、充電電流の検出抵抗値は抵抗１６０の抵抗値Ｒ１と抵抗１６１の抵抗値Ｒ２（＝１．８Ω）との和（Ｒ１＋Ｒ２＝２Ω）となり、電流検出回路１６は高感度状態となる。

検出モード信号Ｖｍが“Ｈ”の時、スイッチ素子１６６はオンし、比較器１６３の正入力端子に、抵抗１６４と抵抗１６５が第１の電圧Ｖ１を分圧した電圧が印加される。比較器１６３の正入力端子に印加される電圧は、第２の電圧Ｖ２＝Ｖ１×ｄ（＝０．０５Ｖ）となる。一方、検出モード信号が“Ｌ”の時、スイッチ素子１６６はオフし、比較器１６３の正入力端子に印加される電圧は、第１の電圧Ｖ１となる。

次に、本発明の実施の形態１の充電器の動作について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る充電器による２次電池９の充電状態の経時変化を示す図である。横軸は時間であり、検出モード信号Ｖｍ、出力電圧信号Ｖｏ、出力電流信号Ｖｃと充電電流Ｉｃの変化を示す。
図３において時刻ｔ０は、２次電池９が放電されて電池電圧が低下し、２次電池９の充電をはじめる時である。検出モード信号が“Ｈ”であれば、抵抗１６１は短絡され、抵抗値の小さい抵抗１６０によって高効率に充電電流Ｉｃが検出される。発生する出力電流信号Ｖｃは、
Ｖｃ＝Ｒ１×Ｉｃ（＝０．２Ω×Ｉｃ） … （１）
となる。

また、検出モード信号が“Ｌ”であれば、抵抗１６０と抵抗１６１との直列回路に充電電流が流れる。発生する出力電流信号Ｖｃは、
Ｖｃ＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉｃ（＝２Ω×Ｉｃ） … （２）
となる。検出モード信号が“Ｌ”の場合の出力電流信号Ｖｃ（２）は、検出モード信号が“Ｈ”の場合の出力電流信号Ｖｃ（１）に比べ、例えば１０倍に大きくなる。このため、出力電流信号Ｖｃは第１の電圧Ｖ１（＝０．７Ｖ）を超え、比較器１６３は“Ｈ”の検出モード信号Ｖｍを出力し、抵抗１６１は短絡される。電流検出回路１６は低感度状態となり、抵抗１６０によって高効率に充電電流Ｉｃを検出する。

時刻ｔ０〜ｔ１は、２次電池９の充電初期である。検出モード信号Ｖｍが“Ｈ”であるため、エラーアンプ１２０の負入力端子に入力される電圧（出力電流信号Ｖｃ）は、Ｖｃ＝Ｒ１×Ｉｃ（＝０．２Ω×Ｉｃ）となり、エラーアンプ１２０の正入力端子に入力される電圧（基準電圧Ｖｓの分圧）は、Ｖｓ×ｃ（＝０．２Ｖ）となり、エラーアンプ１２０は２つの電圧を比較増幅する。

一方、エラーアンプ１１５の負入力端子に入力される電圧（出力電圧信号Ｖｏの分圧）は、Ｖｏ×ａとなり、エラーアンプ１１５の正入力端子に入力される電圧（基準電圧Ｖｒの分圧）は、Ｖｒ×ｂとなる。
２次電池９の充電電圧が低いため、出力電圧信号Ｖｏも低くなり、負入力端子に入力される電圧（出力電圧信号Ｖｏの分圧（Ｖｏ×ａ））は、正入力端子に入力される電圧（基準電圧Ｖｒの分圧（Ｖｒ×ｂ））より低くなる。よって、エラーアンプ１１５の出力は“Ｈ”にプルアップされる。
従って、エラーアンプ１２０の出力が選択されて、出力制御回路１１から出力される。

エラーアンプ１２０の出力は、フォトカプラ回路１５を経由してＰＷＭ制御回路６へフィードバックされる。ＰＷＭ制御回路６は、出力電流信号（Ｖｃ＝Ｒ１×Ｉｃ＝０．２Ω×Ｉｃ）が基準電圧Ｖｓの分圧（Ｖｓ×ｃ＝０．２Ｖ）となるように、即ち、充電電流Ｉｃが１Ａとなるように、スイッチ素子５のオンオフ時間比を調整する。これにより、充電器は充電電流Ｉｃ＝１Ａで定電流充電動作する。

２次電池９の充電が進んで出力電圧信号Ｖｏが上昇し、エラーアンプ１１５の負入力端子に入力される電圧（出力電圧信号Ｖｏの分圧（Ｖｏ×ａ））が、エラーアンプ１１５の正入力端子に入力される電圧（基準電圧Ｖｒの分圧（Ｖｒ×ｂ））に近づくと、エラーアンプ１１５の出力は低下する。やがて、エラーアンプ１１５の出力がエラーアンプ１２０の出力に代わって出力制御回路１１から出力される。この時が、時刻ｔ１であり、出力電圧信号Ｖｏの分圧（Ｖｏ×ａ）が基準電圧Ｖｒの分圧（Ｖｒ×ｂ）となる時、すなわち出力電圧信号ＶｏがＶｒ×ｂ／ａ（第１目標値）となる時である。

時刻ｔ１〜ｔ２は、２時電池９の充電中期である。エラーアンプ１１５の出力がフォトカプラ回路１５を経由してＰＷＭ制御回路６へフィードバックされる。ＰＷＭ制御回路６は、出力電圧信号Ｖｏの分圧（Ｖｏ×ａ）が基準電圧Ｖｒの分圧（Ｖｒ×ｂ）となるように、即ち、出力電圧信号Ｖｏが
Ｖｏ＝Ｖｒ×ｂ／ａ … （３）
となるように、充電電圧スイッチ素子５のオンオフ時間比を調整する。これにより、充電器は出力電圧信号ＶｏをＶｒ×ｂ／ａ（第１目標値）で定電圧充電動作する。
充電器が定電圧充電動作することにより、充電電流Ｉｃは減少し、出力電流信号Ｖｃ＝Ｒ１×Ｉｃ（＝０．２Ω×Ｉｃ）も低下する。尚、出力電圧信号Ｖｏ＝Ｖｒ×ｂ／ａは２次電池９のほぼ満充電状態の充電電圧に設定される。例えば、出力電圧信号Ｖｏ＝Ｖｒ×ｂ／ａ＝４Ｖとすると、ｂ／ａ＝４となる。

時刻ｔ２は、出力電流信号Ｖｃ＝Ｒ１×Ｉｃ（＝０．２Ω×Ｉｃ）が第２の電圧（第１の電圧Ｖ１の分圧）Ｖ２＝Ｖ１×ｄ（＝０．０５Ｖ）（第１の設定値）以下になる時である。即ち、充電電流ＩｃがＩｃ＝Ｖ１×ｄ／Ｒ１（＝０．２５Ａ）以下になり、電流検出回路１６では比較器１６３が“Ｌ”の検出モード信号Ｖｍを出力する時である。
検出モード信号Ｖｍが“Ｌ”になると、出力制御回路１１ではスイッチ素子１１４とスイッチ素子１１９がオフし、電流検出回路１６ではスイッチ素子１６２とスイッチ素子１６６がオフする。スイッチ素子１６２のオフにより、抵抗１６０と抵抗１６１との直列回路に充電電流Ｉｃが流れ、出力電流信号ＶｃはＶｃ＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉｃ（＝２Ω×Ｉｃ）と大きくなる。電流検出回路１６は高感度状態となる。一方、スイッチ素子１６６のオフにより、比較器１６３の負入力端子には第１の電圧Ｖ１が印加される。

ここで、上昇した出力電流信号Ｖｃによって検出モード信号Ｖｍが反転しないように、出力電流信号Ｖｃ＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉｃ（＝２Ω×Ｉｃ）は第１の電圧Ｖ１（＝０．７Ｖ）よりも低いように設定されているものとする。例えば、（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉｃ＝２Ω×０．２５Ａ＝０．５Ｖ＜第１の電圧Ｖ１＝０．７Ｖ。また、同時にスイッチ素子１１４もオフし、エラーアンプ１１５の正入力端子には基準電圧Ｖｒ（＝１Ｖ）が印加されるので、エラーアンプ１１５の出力は高い状態を維持して定電流充電動作に戻ることも無い。

さて、スイッチ素子１６２のオフ直後、出力電圧信号Ｖｏは抵抗１６１での電圧降下分
Ｖ１×ｄ×Ｒ２／Ｒ１ … （４）
上昇しようとする。例えば出力電圧信号Ｖｏが０．２５Ａ×１．８Ω＝０．４５Ｖ上昇しようとする。実際には、それまでの充電電流Ｉｃが整流平滑回路７の平滑手段であるコンデンサの充電にも費やされるので、前記計算値より小さい値となるが、出力電圧信号Ｖｏが急増する。

同時に、出力制御回路１１では、スイッチ素子１１４がオフすることにより、エラーアンプ１１５の正入力端子には基準電圧Ｖｒが印加される。ＰＷＭ制御回路６は、出力電圧信号Ｖｏの分圧（Ｖｏ×ａ）が基準電圧Ｖｒとなるように、即ち、出力電圧信号Ｖｏが
Ｖｏ＝Ｖｒ／ａ … （５）
となるように、充電電圧スイッチ素子５のオンオフ時間比を調整する。これにより、充電器は出力電圧信号ＶｏをＶｒ／ａ（第２目標値）で定電圧充電動作する。
出力電圧信号Ｖｏの上昇分は、（３）、（５）より、
Ｖｒ／ａ−Ｖｒ×ｂ／ａ … （６）
となる。

出力制御回路１１の出力電圧信号Ｖｏの上昇分（６）が、実際の出力電圧信号Ｖｏの上昇分（４）と等しければ、出力電圧信号Ｖｏの急増といった過渡現象に対し、定電圧化のための応答を回避できる。整流平滑回路７の平滑手段であるコンデンサの静電容量が無視できれば、
ｂ＝１−Ｖ１×Ｒ２×ａ×ｄ／（Ｖｒ×Ｒ１）
となる。例えばｂ／ａ＝４とすると、ａ≒０．２２５，ｂ≒０．８９９となる。これにより、定電圧充電動作中の出力電圧信号Ｖｏの急増にもかかわらず、充電電流はスムーズに減少を続け、大きくなった検出抵抗によって検出精度を上げることができる。

時刻ｔ２〜ｔ３は、２時電池９の充電後期である。充電器の定電圧充電動作によって２次電池９の充電が進み、充電電流Ｉｃはさらに減少する。
時刻ｔ３は、出力電流信号Ｖｃ＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉｃ（＝２Ω×Ｉｃ）が第３の電圧Ｖ３（第２の設定値）以下になる時である。例えば、第３の電圧Ｖ３が０．１Ｖであれば、充電電流Ｉｃが０．０５Ａ以下になる時である。この時、充電制御回路１３の比較器１３０は“Ｌ”を出力する。検出モード信号Ｖｍも“Ｌ”であるから、ＯＲゲート１３１は“Ｌ”を出力する。ＯＲゲート１３１からの“Ｌ”信号により、スイッチ部８はスイッチ素子をオフする。即ち、充電制御回路１３は充電終了を判断し、“Ｌ”を出力し、スイッチ部８をオフする。充電器は２次電池９の充電を終了する。出力電圧信号Ｖｏは、電流検出回路１６の電圧降下分減少する。この時の出力電圧信号Ｖｏの値が、２次電池９の満充電状態の充電電圧である。

充電器が定電圧充電で動作しているときの充電電流をＩｃ、抵抗１６０の抵抗値をＲ１、抵抗１６１の抵抗値を９×Ｒ１、バラツキ等による誤差電圧をΔＶとする。従来の充電器の抵抗１６０のみを有する電流検出回路を用いた検出レベルの相対誤差は、ΔＶ／（Ｒ１×Ｉｃ) であるのに対し、本発明の実施の形態１の充電器の抵抗１６０と抵抗１６１を有する電流検出回路１６を用いた検出レベルの相対誤差は、ΔＶ／（１０×Ｒ１×Ｉｃ) となる。このように、本発明の実施の形態１による充電器は、検出レベルの相対誤差を１／１０にできる。例えば、定電流充電動作時の検出電流が０．２５Ａ〜１Ａであり、充電末期の検出電流が０．０５Ａであっても、本発明の実施の形態１による充電器は、検出レベルの相対誤差を１／１０とすることにより、高精度に充電電流を検出可能となる。
以上のように、本発明の実施の形態１の充電器は、検出レベルの相対誤差を縮小することにより、検出精度を上げることなく、充電終了電流を精度よく検出できる。

尚、本発明の実施の形態１では、充電電流の検出抵抗を、抵抗１６０と抵抗１６１の直列回路に、抵抗１６１を短絡するスイッチ素子１６２を設ける構成としたが、本発明はこの方式に限定されるものではない。例えば、図４のように、抵抗１６７とスイッチ素子１６２の直列回路に抵抗１６８を並列に接続した構成でも同様の効果が得られる。抵抗１６７の抵抗値をＲ６７、抵抗１６８の抵抗値をＲ６８とする。検出モード信号Ｖｍが“Ｌ”でスイッチ素子１６２がオフの場合、充電電流の検出抵抗値は抵抗１６８のみのＲ６８となり、検出モード信号Ｖｍが“Ｈ”でスイッチ素子１６２がオンの場合、検出抵抗は抵抗１６７と抵抗１６８の並列抵抗となり、Ｒ６７×Ｒ６８／（Ｒ６７＋Ｒ６８）となる。図２の電流検出回路１１と同じ検出精度とするには、Ｒ６８＝２Ω，Ｒ６７＝０．２２Ωとすればよい。

また、本実施形態では、ＡＣ入力をＡＣコネクタ１で受け、入力フィルタ２を介して整流平滑回路３で整流平滑し、ＰＷＭ制御回路６からの駆動パルスを印加されるスイッチ素子５によってスイッチングされてトランス４の１次側に入力し、トランス４の２次側に発生する交流電圧を整流平滑回路７で整流平滑してスイッチ部８を介して２次電池９に供給する構成とした。しかし、本発明の充電器はこの構成に限定されるものではない。例えば、ＡＣアダプタなどから得られる直流電圧を入力される、スイッチング式のＤＣ−ＤＣコンバータやシリーズレギュレータのような非絶縁型電源回路であっても構わない。出力制御回路１１からの出力信号に応じて出力を制御できればよい。この場合、フォトカプラ回路１５は不要である。

《実施の形態２》
図５、図６を用いて、本発明の実施の形態２の充電器について説明する。まず、本発明の実施の形態２の充電器の構成について、図５を用いて説明する。
図５は、本発明の実施の形態２に係る充電器の回路構成図である。図５において、２０はＡＣアダプタなど電源供給回路であり、２１は電源供給回路２０からの直流電力を供給される充電手段である。充電手段２１は、例えばスイッチング式のＤＣ−ＤＣコンバータやシリーズレギュレータのような非絶縁型電源回路であって、制御端子への信号レベルに応じて出力を制御する機能と、ＳＤ端子への信号によってシャットダウンする機能を有する。充電手段２１の出力電圧をＶｄとする。

２２は電流検出回路であり、充電手段２１の出力に接続されて、充電手段２１の出力電流を検出し、検出モード信号Ｖｍを出力する。電流検出回路２２の充電電流による電圧降下をＶｃとする。２次電池９は、電流検出回路２２を介して充電手段２１の出力電流で充電される。２次電池９の電池電圧をＶｂとする。従って、充電手段２１の出力電圧Ｖｄと、電流検出回路２２の電圧降下Ｖｃと、２次電池９の電池電圧Ｖｂとの関係は、Ｖｄ−Ｖｃ＝Ｖｂ である。

２３は出力制御回路であり、充電手段２１の出力電圧Ｖｄと検出モード信号Ｖｍと２次電池９の電池電圧Ｖｂを入力され、充電手段２１の制御端子へ制御信号を出力して、充電手段２１の出力を制御する。２４は充電制御回路であり、充電手段２１の出力電圧Ｖｄと検出モード信号Ｖｍと２次電池９の電池電圧Ｖｂとを入力され、充電手段２１のＳＤ端子へ制御信号を出力して、充電手段２１の動作を停止する。２００は基準電圧源であり、充電手段２１の出力に接続されて基準電圧Ｖｓ（例えば１Ｖ）を出力する。従って、基準電圧源２００の負極電位は、充電手段２１の出力電圧Ｖｄから基準電圧Ｖｓを差し引いた（Ｖｄ−Ｖｓ）となる。この基準電圧源２００の負極電位（Ｖｄ−Ｖｓ）は、電流検出回路２２、出力制御回路２３と充電制御回路２４の各回路に供給される。

電流検出回路２２は、電流検出回路２２の電圧降下Ｖｃにより電流の検出感度を低感度及び高感度に切り替え、検出感度の切り替えを示す検出モード信号Ｖｍを出力する。電流検出回路２２は、検出感度を判定する為に比較器２２３を備えている。比較器２２３は、負入力端子に電池電圧Ｖｂ（＝Ｖｄ−Ｖｃ）を入力され、正入力端子に出力電圧Ｖｄから基準電圧Ｖｓの分圧を差し引いた電圧（Ｖｄ−Ｖｓ×ｄ）または出力電圧Ｖｄから基準電圧Ｖｓを差し引いた電圧（Ｖｄ−Ｖｓ）を入力され、２つの電圧の比較結果（検出モード信号Ｖｍ）を出力する。電流検出回路２２は、充電電流を検出する抵抗２２０と抵抗２２１との直列回路と、抵抗２２１を短絡するスイッチ素子２２２と、スイッチ素子２２６を備えている。スイッチ素子２２２、２２６は、検出モード信号Ｖｍが“Ｈ”の時オンし、検出モード信号Ｖｍが“Ｌ”の時オフする。
抵抗２２０の抵抗値をＲ１、抵抗２２１の抵抗値をＲ２、抵抗２２４の抵抗値をＲ２４、抵抗２２５の抵抗値をＲ２５とする。例えばＲ１は０．２Ωと小さくし、Ｒ２は１．８Ωと大きく設定する。抵抗２２４と抵抗２２５による分圧比をｄ＝Ｒ２５／（Ｒ２４＋Ｒ２５）（例えば１／２０）とする。

検出モード信号Ｖｍが“Ｈ”の時、スイッチ素子２２２はオンし、充電電流の検出抵抗値は抵抗２２０の抵抗値Ｒ１（＝０．２Ω）となり、電流検出回路１６は低感度状態となる。一方、検出モード信号Ｖｍが“Ｌ”の時、スイッチ素子２２２はオフし、充電電流の検出抵抗値は抵抗２２０の抵抗値Ｒ１と抵抗２２１の抵抗値Ｒ２（＝１．８Ω）との和（Ｒ１＋Ｒ２＝２Ω）となり、電流検出回路１６は高感度状態となる。

比較器２２３の負入力端子に印加される電圧は、Ｖｂ＝Ｖｄ−Ｖｃである。検出モード信号Ｖｍが“Ｈ”の時、スイッチ素子２２６はオンし、比較器２２３の正入力端子に、充電手段２１の出力電圧Ｖｄから抵抗２２４と抵抗２２５が基準電圧Ｖｓを分圧した電圧を差し引いた電圧が印加される。比較器２２３の正入力端子に印加される電圧は、第２の電圧Ｖ２＝Ｖｄ−Ｖｓ×ｄ（＝Ｖｄ−０．０５Ｖ）となる。即ち、比較器２２３は、充電電流Ｉｃによる抵抗２２０の電圧降下Ｖｃ（＝Ｒ１×Ｉｃ＝０．２Ω×Ｉｃ）とＶｓ×ｄ（＝０．０５Ｖ）とを比較する。
一方、検出モード信号が“Ｌ”の時、スイッチ素子２２６はオフし、比較器２２３の正入力端子に、充電手段２１の出力電圧Ｖｄから基準電圧Ｖｓを差し引いた電圧が印加される。比較器２２３の正入力端子に印加される電圧は、Ｖｄ−Ｖｓ（＝Ｖｄ−１Ｖ）となる。即ち、比較器２２３は、充電電流Ｉｃによる抵抗２２０と抵抗２２１との直列回路の電圧降下Ｖｃ（＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉｃ＝２Ω×Ｉｃ）とＶｓ（＝１Ｖ）とを比較する。

出力制御回路２３は、出力電圧Ｖｄ、電池電圧Ｖｂ、検出モード信号Ｖｍを入力され、充電手段２１が充電制御を行う為の制御信号を充電手段２１に出力する。出力制御回路２３は、充電手段の２段階の充電制御を行う為に、２つのエラーアンプ２３２、２３７を備えている。一方のエラーアンプ２３２は、負入力端子に電池電圧Ｖｂの分圧を入力され、正入力端子に基準電圧Ｖｒ（例えば１Ｖ）を入力され、２つの電圧の比較結果を出力する。他方のエラーアンプ２３７は、負入力端子に出力電圧Ｖｄから基準電圧Ｖｓの分圧を差し引いた電圧（Ｖｄ−Ｖｓ×ｃ）または出力電圧Ｖｂから基準電圧Ｖｓを差し引いた電圧（Ｖｄ−Ｖｓ）を入力され、正入力端子に電池電圧Ｖｂ（＝Ｖｄ−Ｖｃ）を入力され、２つの電圧の比較結果を出力する。出力制御回路２３は、検出モード信号Ｖｍによりオンオフするスイッチ素子２３６と、エラーアンプ１１５の出力にカソードを接続されるダイオード２３３と、エラーアンプ１２０の出力にカソードを接続されるダイオード２３８を備えている。スイッチ素子２３６は、検出モード信号Ｖｍが“Ｈ”の時オンし、検出モード信号Ｖｍが“Ｌ”の時オフする。

抵抗２３０の抵抗値をＲ３０、抵抗２３１の抵抗値をＲ３１、抵抗２３４の抵抗値をＲ３４、抵抗２３５の抵抗値をＲ３５とする。抵抗２３０と抵抗２３１による分圧比をａ＝Ｒ３１／（Ｒ３０＋Ｒ３１）、抵抗２３４と抵抗２３５による分圧比をｃ＝Ｒ３５／（Ｒ３４＋Ｒ３５）（例えば０．２）とする。
エラーアンプ２３２の負入力端子に、抵抗２３０と抵抗２３１が電池電圧Ｖｂを分圧した電圧が印加される。エラーアンプ２３２の負入力端子に印加される電圧は、Ｖｂ×ａとなる。エラーアンプ２３２の正入力端子に印加される電圧は、基準電圧Ｖｒである。

エラーアンプ２３７の正入力端子に印加される電圧は、電池電圧Ｖｂ（＝Ｖｄ−Ｖｃ）である。検出モード信号Ｖｍが“Ｈ”の時、スイッチ素子２３６はでオンし、エラーアンプ２３７の負入力端子に、充電手段２１の出力電圧Ｖｄから抵抗２３４と抵抗２３５が基準電圧Ｖｓを分圧した電圧を差し引いた電圧が印加される。エラーアンプ２３７の負入力端子に印加される電圧は、Ｖｄ−Ｖｓ×ｃ（＝Ｖｄ−０．２Ｖ）となる。即ち、エラーアンプ２３７は、充電電流Ｉｃによる抵抗２２０の電圧降下Ｖｃ（＝Ｒ１×Ｉｃ＝０．２Ω×Ｉｃ）とＶｓ×ｃ（＝０．２Ｖ）とを比較する。

一方、検出モード信号Ｖｍが“Ｌ”の時、スイッチ素子２３６はオフし、エラーアンプ２３７の負入力端子に、充電手段２１の出力電圧Ｖｄから基準電圧Ｖｓを差し引いた電圧が印加される。エラーアンプ２３７の負入力端子に印加される電圧は、Ｖｄ−Ｖｓとなる。即ち、エラーアンプ２３７は、充電電流Ｉｃによる抵抗２２０と抵抗２２１との直列回路の電圧降下Ｖｃ（＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉｃ＝２Ω×Ｉｃ）とＶｓ（＝１Ｖ）とを比較する。
ダイオード２３７とダイオード２３８のアノードは接続されており、エラーアンプ２３２の出力とエラーアンプ２３７の出力の低い方が選択されて充電手段２１の制御端子へ出力される。

充電制御回路２４は、出力電流信号Ｖｃ、電池電圧Ｖｂ、検出モード信号Ｖｍを入力され、充電手段２１を停止させる為の制御信号を充電手段２１のＳＤ端子に出力する。充電制御回路２４は、充電手段２１の停止制御を行う為に、比較器２４２と、比較器２４２の出力と検出モード信号Ｖｍとを入力されるＯＲゲート２４３を備えている。比較器２４２は負入力端子に電池電圧Ｖｂ（＝Ｖｄ−Ｖｃ）を入力され、正入力端子に出力電圧Ｖｄから基準電圧Ｖｓの分圧を差し引いた電圧（Ｖｄ−Ｖｓ×ｅ）を入力され、２つの電圧の比較結果を出力する。
抵抗２４０の抵抗値をＲ４０、抵抗２４１の抵抗値をＲ４１とする。抵抗２４０と抵抗２４１による分圧比をｅ＝Ｒ４１／（Ｒ４０＋Ｒ４１）（例えば１／１０）とする。

比較器２４２の正入力端子に印加される電圧は、Ｖｄ−Ｖｓ×ｅ（＝Ｖｄ−０．１Ｖ）である。即ち、比較器２４２は電流検出回路２２の電圧降下ＶｃとＶｓ×ｅ＝０．１Ｖとを比較する。充電手段２１はＯＲゲート２４３の出力が“Ｈ”で動作し、“Ｌ”で停止する。即ち、充電制御回路２４は、検出モード信号Ｖｍが“Ｌ”且つ電流検出回路２２の電圧降下ＶｃがＶｓ×ｅ＝０．１Ｖより低いと、充電終了と判断して“Ｌ”を出力し、充電手段２１を停止する。

次に、本発明の実施の形態２の充電器の動作について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態２に係る充電器による２次電池９の充電状態の経時変化を示す図である。横軸は時間であり、検出モード信号Ｖｍ、出力電圧信号Ｖｏ、電流検出回路２２の電圧降下Ｖｃと充電電流Ｉｃの変化を示す。
図６において時刻ｔ０は、２次電池９が放電されて電池電圧が低下し、２次電池９の充電をはじめる時である。検出モード信号が“Ｈ”であれば、抵抗２２１は短絡され、抵抗値の小さい抵抗２２０によって高効率に充電電流Ｉｃが検出される。電流検出回路２２の電圧降下Ｖｃは、
Ｖｃ＝Ｒ１×Ｉｃ（＝０．２Ω×Ｉｃ） … （７）
となる。

また、検出モード信号が“Ｌ”であれば、抵抗２２０と抵抗２２１との直列回路に充電電流が流れる。電流検出回路２２の電圧降下Ｖｃは、
Ｖｃ＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉｃ（＝２Ω×Ｉｃ） … （８）
となる。検出モード信号が“Ｌ”の場合の電流検出回路２２の電圧降下Ｖｃ（８）は、検出モード信号が“Ｈ”の場合の電流検出回路２２の電圧降下Ｖｃ（７）に比べ、例えば１０倍に大きくなる。このため、電流検出回路２２の電圧降下Ｖｃは基準電圧Ｖｓ（＝１Ｖ）を超え、比較器２２３は“Ｈ”の検出モード信号Ｖｍを出力し、抵抗２２１は短絡される。電流検出回路２２は低感度状態となり、抵抗２２０によって高効率に充電電流Ｉｃを検出する。

時刻ｔ０〜ｔ１は、２次電池９の充電初期である。検出モード信号Ｖｍが“Ｈ”であるため、エラーアンプ２３７の負入力端子に入力される電圧は、Ｖｄ−Ｖｓ×ｃ（＝Ｖｄ−０．２Ｖ）となり、エラーアンプ２３７の正入力端子に入力される電圧（電池電圧Ｖｂ）は、Ｖｂ＝Ｖｄ−Ｖｃ（＝Ｖｄ−Ｒ１×Ｉｃ＝Ｖｄ−０．２Ω×Ｉｃ）となり、エラーアンプ２３７は２つの電圧を比較増幅する。

一方、エラーアンプ２３２の負入力端子に入力される電圧（電池電圧Ｖｂの分圧）は、Ｖｂ×ａとなり、エラーアンプ２３２の正入力端子に入力される電圧は、基準電圧Ｖｒとなる。２次電池９の充電電圧が低いため、電池電圧Ｖｂも低くなり、負入力端子に入力される電圧（電池電圧Ｖｂの分圧（Ｖｂ×ａ））は、正入力端子に入力される電圧（基準電圧Ｖｒ）より低くなる。よって、エラーアンプ１１５の出力は“Ｈ”にプルアップされる。
従って、エラーアンプ２３７の出力が選択されて、出力制御回路２３から出力される。

エラーアンプ２３７の出力は、充電手段２１へフィードバックされる。充電手段２１は、電流検出回路２２の電圧降下（Ｖｃ＝Ｒ１×Ｉｃ＝０．２Ω×Ｉｃ）が基準電圧Ｖｓの分圧（Ｖｓ×ｃ＝０．２Ｖ）となるように、即ち、充電電流Ｉｃが１Ａとなるように、出力を制御する。これにより、充電器は充電電流Ｉｃ＝１Ａで定電流充電動作する。

２次電池９の充電が進んで電池電圧Ｖｂが上昇し、エラーアンプ２３２の負入力端子に入力される電圧（電池電圧Ｖｂの分圧（Ｖｂ×ａ））が、エラーアンプ２３２の正入力端子に入力される電圧（基準電圧Ｖｒ）に近づくと、エラーアンプ２３２の出力は低下する。やがて、エラーアンプ２３２の出力がエラーアンプ２３７の出力に代わって出力制御回路２３から出力される。この時が、時刻ｔ１であり、電池電圧Ｖｒの分圧（Ｖｂ×ａ）が基準電圧Ｖｒとなる時、すなわち電池電圧ＶｂがＶｒ／ａ（２次電池９の満充電状態の充電電圧）となる時である。

時刻ｔ１〜ｔ２は、２時電池９の充電中期である。エラーアンプ２３２の出力が充電手段２１へフィードバックされる。充電手段２１は、電池電圧Ｖｂの分圧（Ｖｂ×ａ）が基準電圧Ｖｒとなるように、即ち、電池電圧ＶｂがＶｂ＝Ｖｒ／ａとなるように、出力を制御する。これにより、充電器は電池電圧ＶｂをＶｒ／ａ（２次電池９の満充電状態の充電電圧）で定電圧充電動作する。
充電器が定電圧充電動作することにより、充電電流Ｉｃは減少し、電流検出回路２２の電圧降下Ｖｃ＝Ｒ１×Ｉｃ（＝０．２Ω×Ｉｃ）も低下する。尚、電池電圧Ｖｂ＝Ｖｒ／ａは２次電池９のほぼ満充電状態の充電電圧に設定される。例えば、電池電圧Ｖｂ＝Ｖｒ／ａ＝４Ｖとすると、ａ＝０．２５となる。

時刻ｔ２は、電流検出回路２２の電圧降下Ｖｃ＝Ｒ１×Ｉｃ（＝０．２Ω×Ｉｃ）がＶｓ×ｄ（＝０．０５Ｖ）（第１の設定値）以下になる時である。即ち、充電電流ＩｃがＩｃ＝Ｖｓ×ｄ／Ｒ１（＝０．２５Ａ）以下になり、電流検出回路２２では比較器２２３が“Ｌ”の検出モード信号Ｖｍを出力する時である。
検出モード信号Ｖｍが“Ｌ”になると、出力制御回路２３ではスイッチ素子２３６がオフし、電流検出回路２２ではスイッチ素子２２２とスイッチ素子２２６がオフする。スイッチ素子２２２のオフにより、抵抗２２０と抵抗２２１との直列回路に充電電流Ｉｃが流れ、電流検出回路２２の電圧降下ＶｃはＶｃ＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉｃ（＝２Ω×Ｉｃ）と大きくなる。電流検出回路２２は高感度状態となる。一方、スイッチ素子２２６のオフにより、比較器２２３の負入力端子には充電手段２１の出力電圧Ｖｄから基準電圧Ｖｓが差し引かれた電圧（Ｖｄ−Ｖｓ）が印加される。

ここで、増加した電圧降下Ｖｃによって検出モード信号Ｖｍが反転しないように、電流検出回路２２の電圧降下Ｖｃ＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉｃ（＝２Ω×Ｉｃ）は充電手段２１の出力電圧Ｖｄから基準電圧Ｖｓが差し引かれた電圧（Ｖｄ−Ｖｓ）よりも低いように設定されているものとする。例えば、（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉｃ＝０．２５Ａ×２Ω＝０．５Ｖ＜基準電圧Ｖｓ＝１Ｖ。また、同時にスイッチ素子２３６もオフし、エラーアンプ２３７の正入力端子には（Ｖｄ−Ｖｓ）が印加されるので、エラーアンプ２３７の出力は高い状態を維持して定電流充電動作に戻ることも無い。

さて、スイッチ素子２２２のオフ直後、充電手段２１の出力電圧Ｖｄは抵抗２２１での電圧降下分（Ｖｓ×ｄ×Ｒ２／Ｒ１）上昇しようとする。例えば充電手段２１の出力電圧Ｖｄが０．２５Ａ×１．８Ω＝０．４５Ｖ上昇しようとする。実際には、それまでの充電電流Ｉｃが、充電手段２１の出力コンデンサ（図示していない）の充電にも費やされるので、前記計算値より小さい値となるが、充電手段２１の出力電圧Ｖｄが急増する。しかし、出力制御回路２３が検出しているのは２次電池９の電池電圧Ｖｂであるので、充電手段２１の出力電圧Ｖｄの急増は動作に影響しない。

時刻ｔ２〜ｔ３は、２次電池９の充電後期である。充電器の定電圧充電動作によって２次電池９の充電が進み、充電電流Ｉｃはさらに減少する。
時刻ｔ３は、電流検出回路２２の電圧降下Ｖｃ＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉｃ（＝２Ω×Ｉｃ）がＶｓ×ｅ＝０．１Ｖ（第２の設定値）以下になる時である。例えば、基準電圧Ｖｓが１Ｖであれば、充電電流Ｉｃが０．０５Ａ以下になる時である。この時、充電制御回路２４の比較器２４２は“Ｌ”を出力する。検出モード信号Ｖｍも“Ｌ”であるから、ＯＲゲート２４３は“Ｌ”を出力する。ＯＲゲート２４３からの“Ｌ”信号により、充電手段２１は出力を停止する。即ち、充電制御回路２４は充電終了を判断し、“Ｌ”を出力し、充電手段２１を停止させる。充電器は２次電池９の充電を終了する。

充電器が定電圧充電で動作しているときの充電電流をＩｃ、抵抗２２０の抵抗値をＲ１、抵抗２２１の抵抗値を９×Ｒ１、バラツキ等による誤差電圧をΔＶとする。従来の充電器の抵抗２２０のみを有する電流検出回路を用いた検出レベルの相対誤差は、ΔＶ／（Ｒ１×Ｉｃ) であるのに対し、本発明の実施の形態１の充電器の抵抗２２０と抵抗２２１を有する電流検出回路２２を用いた検出レベルの相対誤差は、ΔＶ／（１０×Ｒ１×Ｉｃ) となる。このように、本発明の実施の形態１による充電器は、検出レベルの相対誤差を１／１０にできる。例えば、定電流充電動作時の検出電流が０．２５Ａ〜１Ａであり、充電末期の検出電流が０．０５Ａであっても、本発明の実施の形態１による充電器は、検出レベルの相対誤差を１／１０とすることにより、高精度に充電電流を検出可能となる。

以上のように、本発明の実施の形態２の充電器は、検出レベルの相対誤差を縮小することにより、検出精度を上げることなく、充電終了電流を精度よく検出できる。
尚、本発明の実施の形態２では、充電電流の検出抵抗を、抵抗２２０と抵抗２２１の直列回路に、抵抗２２１を短絡するスイッチ素子２２２を設ける構成としたが、本発明はこの方式に限定されるものではない。例えば、実施の形態１の図２に対する図４のように、抵抗２２０とスイッチ素子２２２の直列回路に抵抗２２１を並列に接続した構成でも同様の効果が得られる。

本発明は、リチウムイオン電池等の２次電池の充電に有用である。

本発明の実施の形態１に係る充電器のブロック構成図 本発明の実施の形態１に係る充電器の回路構成図 本発明の実施の形態１に係る充電器による２次電池の充電状態の経時変化を示す図 本発明の実施の形態１に係る充電器の電流検出回路の他の回路構成図 本発明の実施の形態２に係る充電器の回路構成図 本発明の実施の形態２に係る充電器による充電状態の経時変化図 従来例の充電器のブロック構成図

符号の説明

１ ＡＣコネクタ
２ 入力フィルタ
３ 整流平滑回路
４ トランス
５ スイッチ素子
６ ＰＷＭ制御回路
７ 整流平滑回路
８ スイッチ部
９ ２次電池
１１ 出力制御回路
１３ 充電制御回路
１５ フォトカプラ回路
１６ 電流検出回路

Claims (8)

1. ２次電池を直流出力電力によって充電する充電手段を充電初期には定電流制御し、充電手段の出力電圧が所望の充電電圧近くまで上昇すると定電圧制御する充電器において、
   電流の検出抵抗値を切り替え可能な電流検出回路であって、２次電池と直列に接続され、充電電流を検出して出力電流信号を出力する一方、出力電流信号が第１の設定値以下に低下したときに、電流の検出抵抗値を高くするとともに検出抵抗値の高低を示す検出モード信号を出力する電流検出回路と、
   前記充電手段の出力電圧と前記電流検出回路の出力電流信号と検出モード信号とが入力され、充電初期には、前記充電手段の出力電圧が第１目標値に達するまで出力電流信号を一定にする定電流制御を行い、前記充電手段の出力電圧が第１目標値に達すると該出力電圧を第１目標値にする定電圧制御に移行し、検出モード信号が高検出抵抗値モードに切り替えられると、前記充電手段の出力電圧の目標値を第１目標値より高い第２目標値に上げて定電圧制御を行うように前記充電手段を制御する出力制御回路と、
   出力電流信号と検出モード信号とが入力され、高検出抵抗値モードにおいて出力電流信号が第２の設定値以下に低下したときに充電を終了する充電制御回路と
   を備えたことを特徴とする充電器。
2. 前記電流検出回路は、
   ２次電池と直列に接続される第１の抵抗と第２の抵抗との直列回路を有して、該直列回路の両端電圧を出力電流信号として出力し、
   前記第２の抵抗と並列に接続され、検出モード信号が高検出抵抗値モードの時にオフされるスイッチ素子を有し、
   出力電流信号と、前記第１の設定値とを比較して、検出モード信号を出力する比較器を有することを特徴とする請求項１記載の充電器。
3. 前記電流検出回路は、
   ２次電池と直列に接続される第１の抵抗を有して、該第１の抵抗の両端電圧を前記出力電流信号として出力し、
   第２の抵抗と検出モード信号が高検出抵抗値モードの時にオフされるスイッチ素子との直列回路を有して、該直列回路と前記第１の抵抗を並列に接続した構成を有し、
   出力電流信号と、前記第１の設定値とを比較して、検出モード信号を出力する比較器を有することを特徴とする請求項１記載の充電器。
4. 前記出力制御回路は、
   充電初期には、前記充電手段の出力電圧を第１目標値と比較増幅し、検出モード信号が高検出抵抗値モードに切り替えられると、前記充電手段の出力電圧を第２目標値と比較増幅する第１のエラーアンプと、
   充電初期には、出力電流信号を所望値と比較増幅し、検出モード信号が高感度検出モードに切り替えられると、出力電流信号を所望値より高い所定値と比較増幅する第２のエラーアンプと、
   前記第１のエラーアンプの出力と前記第２のエラーアンプの出力から、前記充電手段の直流出力電力が小さくなる方を選択し、出力する選択回路を有することを特徴とする請求項１記載の充電器。
5. ２次電池を直流出力電力によって充電する充電手段を充電初期には定電流制御し、充電手段の出力電圧が所望の充電電圧近くまで上昇すると定電圧制御する充電器において、
   電流の検出抵抗値を切り替え可能な電流検出回路であって、２次電池と直列に接続され、充電電流を検出する一方、電流検出回路の電圧降下が第１の設定値以下に低下したときに、電流の検出抵抗値を高くするとともに検出抵抗値の高低を示す検出モード信号を出力する電流検出回路と、
   前記充電手段の出力電圧と２次電池の電池電圧と検出モード信号とが入力され、充電初期には、２次電池の電池電圧が満充電状態の充電電圧に達するまで前記電流検出回路の電圧降下を一定にする定電流制御を行い、２次電池の電池電圧が満充電状態の充電電圧に達すると２次電池の電池電圧を満充電状態の充電電圧にする定電圧制御に移行するように前記充電手段を制御する出力制御回路と、
   前記充電手段の出力電圧と２次電池の電池電圧と検出モード信号とが入力され、高検出抵抗値モードにおいて前記電流検出回路の電圧降下が第２の設定値以下に低下したときに充電を終了する充電制御回路と
   を備えたことを特徴とする充電器。
6. 前記電流検出回路は、
   ２次電池と直列に接続される第１の抵抗と第２の抵抗との直列回路を有し、
   前記第２の抵抗と並列に接続され、検出モード信号が高検出抵抗値モードの時にオフされるスイッチ素子を有し、
   前記電流検出回路の電圧降下と、前記第１の設定値とを比較して、検出モード信号を出力する比較器を有することを特徴とする請求項５記載の充電器。
7. 前記電流検出回路は、
   ２次電池と直列に接続される第１の抵抗を有し、
   第２の抵抗と前記検出モード信号が高検出抵抗値モードの時にオフされるスイッチ素子との直列回路を有して、該直列回路と前記第１の抵抗を並列に接続した構成を有し、
   前記電流検出回路の電圧降下と、前記第１の設定値とを比較して、検出モード信号を出力する比較器を有することを特徴とする請求項５記載の充電器。
8. 前記出力制御回路は、
   ２次電池の電池電圧を満充電状態の充電電圧と比較増幅する第１のエラーアンプと、
   充電初期には、前記電流検出回路の電圧降下を所望値と比較増幅し、検出モード信号が高検出抵抗値モードに切り替えられると、前記電流検出回路の電圧降下を所望値より高い所定値と比較増幅する第２のエラーアンプと、
   前記第１のエラーアンプの出力と前記第２のエラーアンプの出力から、前記充電手段の直流出力電力が小さくなる方を選択し、出力する選択回路とを有することを特徴とする請求項５記載の充電器。

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