JP2006158103A

JP2006158103A - 充電器

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Publication number: JP2006158103A
Application number: JP2004345874A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Kawashima; 洋利川島; Hiroshi Saito; 浩齊藤; Takuya Ishii; 卓也石井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】簡易な回路構成かつ必要最小限の電力供給能力のみ有し、好適に２次電池の充電と負荷への電源供給とを同時に行うことを可能にする。
【解決手段】電源供給手段１と、充電手段２０，電流検出抵抗２１，電圧検出手段２２から構成される充電部２とからなり、２次電池３を充電するとともに負荷４へ出力電圧Ｖｏを供給する。電圧検出手段２２は、負荷４および２次電池３の電圧Ｖｏを検出し、充電手段２０への第１の電圧検出信号Ｖ１と第２の電圧検出信号Ｖ２を出力する。第１の電圧検出信号Ｖ１は出力電圧Ｖｏと第１の所定電圧Ｖｏ１との比較結果を示し、第２の電圧検出信号Ｖ２は出力電圧Ｖｏと第２の所定電圧Ｖｏ２との比較結果を示す。ここで、第１の所定電圧Ｖｏ１は２次電池３の満充電時における電池電圧に設定され、第２の所定電圧Ｖｏ２は第１の所定電圧Ｖｏ１より低く、負荷４の駆動下限電圧より高い電圧に設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＡＣアダプタなどの電源供給手段からの電力を供給されて、負荷に対して電源電圧を供給するとともに、リチウムイオン電池などの２次電池を充電する充電器に関するものである。

一般に、携帯機器などの電子機器は、リチウムイオン電池などの２次電池を電源とし、その２次電池を充電する充電器を備えている。そのような充電器は、ＡＣアダプタなどの電源供給手段からの入力電源電圧を電力変換して２次電池を充電するとともに、負荷へ電源電圧を供給する。このような従来の充電器として、例えば特許文献１に記載の充電器がある。

図５は特許文献１に記載された充電器の構成図である。

図５において、１はＡＣアダプタなどの電源供給手段、５は充電部であり、定電流化手段５０と充電電流検出抵抗５１と急速充電終了検出手段５２とから構成され、２次電池３を充電するとともに負荷４へ電源電圧を供給する。定電流化手段５０は、電源供給手段１からの入力電源電圧を電力変換して所望の直流を出力する。充電電流検出抵抗５１は、２次電池３に直列接続されて充電電流を検出し、定電流化手段５０へ検出信号を出力する。充電電流検出抵抗５１には負荷電流は流れず、充電電流のみが流れるので、定電流化手段５０は充電電流を定電流化するように出力を制御し、２次電池３は急速充電される。急速充電終了検出手段５２は、２次電池３の充電電圧を検出し、この充電電圧が所定値に達すると、定電流化手段５０へ検出信号を出力する。これにより定電流化手段５０は充電電流を低減する。以上のように、２次電池３への充電電流を負荷４の変動にかかわらず一定に保つことができる。

また、特許文献２では、負荷の駆動を制御する制御信号を出力する制御回路と、該制御信号に基づいて２次電池への充電電流を制御する手段を備えた充電器が示されている。

図６は特許文献２の充電制御方式を図５に示した充電器に適用した充電器の構成図である。

図６において、６１は負荷４の駆動を制御する制御信号Ｖｃを出力する制御回路であり、この制御信号Ｖｃが定電流化手段６０に入力される。定電流化手段６０は、制御信号Ｖｃに応じて２次電池３への充電電流を調整する。具体的には、負荷４での消費電力が大きいほど、２次電池３への充電電流を小さくするのである。

この構成により、充電部６のように負荷４にかかわらず２次電池３を定電流充電するのではなく、電源供給手段１や充電部６が供給できる電力から、負荷４での消費電力を差し引いた電力が、２次電池３の充電にあてられる。図５の充電部５に比べ、負荷４が重いと定電流による急速充電はできなくなるが、電源供給手段１および充電部６の最大供給電力は小さくてすむ。
実開平２−１２２５４０号公報特開２００１−２７５２７２号公報

しかしながら、前記特許文献１の従来の構成では、電源供給手段および充電部には、２次電池への定電流充電電力と負荷での最大消費電力との和の電力を供給できる能力が必要とされる。このため、電源供給手段および充電部が大型化・高コスト化する。負荷の変動によらず定電流で急速充電することができるという利点より、充電部の小型化を優先させてもよいが、その場合でも充電部には、定電流充電電力は、もちろん、負荷での最大消費電力を供給できる能力が必要とされる。

負荷での最大消費電力が定電流充電電力より大きく、充電部に負荷での最大消費電力を供給することができる能力がない場合、充電部が動作しているにもかかわらず、負荷へ供給する電力不足を補うため２次電池が放電されていくという問題がある。

また、特許文献２の充電器によれば、電源供給手段や充電部を大型化することなく、負荷の駆動と同時に２次電池の充電も可能となる。しかし、負荷の駆動状態を知るための制御回路や制御信号が必要であり、回路が複雑化するといった問題がある。

また、前記２つの従来の充電器は、負荷の変動にかかわらず充電電流を定電流化するため、充電電流検出抵抗と２次電池とが直列に接続され、その直列回路と並列に負荷が接続される構成となっている。

このような構成の場合、電源供給手段からの電力供給がなく、負荷が２次電池からの放電電流によって駆動される時、その放電電流即ち負荷電流が充電電流検出抵抗を流れるため、電力損失が発生するという問題もある。

これに対し、図７に示す充電部７の回路構成のように、電源供給手段１からの電力供給がない時に充電電流検出抵抗７１に負荷電流を流さない構成にすると、電源供給手段１からの電力供給時に負荷４が駆動された場合、２次電池３への充電電流と負荷電流の和が充電電流検出抵抗７１を流れることになる。負荷４が駆動されなければ定電流化手段７０が設定する定電流により充電することができるが、負荷４が駆動され、その負荷電流が定電流充電時の充電電流値より大きいと、２次電池３は放電されていくという問題がある。

本発明は、前記従来の問題を解決するものであり、簡易な回路構成、かつ必要最小限の電力供給能力のみでありながら、好適に２次電池の充電と負荷への電源供給を同時に行うことのできる充電器を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、入力直流電圧を供給する電源供給手段と、前記入力直流電圧を出力直流電圧に変換する充電手段と、前記出力直流電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力直流電圧が印加される２次電池と直列に接続される電流検出手段とからなり、前記出力直流電圧を負荷へ供給する充電器であって、前記電圧検出手段は、前記２次電池の満充電電圧もしくは満充電電圧近傍の電圧を第１の所定電圧として設定し、前記第１の所定電圧より低くて前記負荷の駆動下限電圧より高い第２の所定電圧を設定し、前記出力直流電圧を前記第１の所定電圧と比較増幅して第１の電圧検出信号を出力し、前記出力直流電圧と前記第２の所定電圧との比較結果を第２の電圧検出信号として出力し、前記充電手段は、前記第１の電圧検出信号と前記第２の電圧検出信号と前記電流検出手段からの電流検出信号を入力され、前記出力直流電圧が前記第２の所定電圧以下の時、入出力短絡状態となり、前記出力直流電圧が前記第２の所定電圧より高く前記第１の所定電圧より低い時、前記電流検出手段を流れる電流が一定となるように出力を制御し、前記出力直流電圧が前記第２の所定電圧に達すると、前記出力直流電圧が前記第２の所定電圧となるように出力を制御する構成とする。

ここで、前記電流検出手段は、前記２次電池とのみ直列回路を構成してもよいし、前記負荷とも直列回路を構成してもよい。

また、前記電圧検出手段は、前記出力直流電圧と前記第２の所定電圧とを比較する手段としてヒステリシス比較器を備えた構成としてもよい。

さらに、前記電圧検出手段は、前記出力直流電圧と前記第２の所定電圧とを比較する代わりに、前記出力直流電圧の低下を検出して第２の電圧検出信号を出力する構成としてもよい。

さらに、前記充電手段の入出力短絡状態は、前記充電手段の入出力間にスルースイッチを設けることによってなされる構成であってもよいし、電流検出信号による定電流化制御を解除する構成としてもよい。

前記構成によって、本発明は、定電流充電時に２次電池の電圧低下を検出した時、充電器が定電流化制御から解放され、入出力短絡状態に切替わることにより、２次電池への充電電流を確保しながら、負荷への電源供給を同時に行うことが可能となる。

以下、本発明を実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態である充電器の構成図である。

図１において、１はＡＣアダプタ等の電源供給手段、２は充電部であり、充電手段２０と電流検出抵抗２１と電圧検出手段２２とから構成され、２次電池３を充電するとともに負荷４へ出力電圧Ｖｏを供給する。充電手段２０は、例えばスイッチング式の降圧コンバータから構成され、電源供給手段１からの入力電源電圧を電力変換して所望の直流を出力する。

電流検出抵抗２１は、抵抗値Ｒｓを有し、２次電池３に直列接続されて充電電流Ｉｃを検出し、充電手段２０へ電流検出信号Ｖｃ＝Ｉｃ×Ｒｓを出力する。電圧検出手段２２は、負荷４および２次電池３の電圧Ｖｏを検出し、充電手段２０への第１の電圧検出信号Ｖ１と第２の電圧検出信号Ｖ２を出力する。第１の電圧検出信号Ｖ１は出力電圧Ｖｏと第１の所定電圧Ｖｏ１との比較結果を示し、第２の電圧検出信号Ｖ２は出力電圧Ｖｏと第２の所定電圧Ｖｏ２との比較結果を示す。ここで、第１の所定電圧Ｖｏ１は、２次電池３の満充電時における電池電圧に設定され、第２の所定電圧Ｖｏ２は、第１の所定電圧Ｖｏ１より低く、負荷４の駆動下限電圧より高い電圧に設定される。

第１の実施の形態において、電源供給手段１は、所定の直流電源電圧Ｖｉを出力し、過電流保護機能により、その出力電流は最大値Ｉｍａｘに至ると定電流化される。電源供給手段１の最大出力電流Ｉｍａｘは、負荷４で消費される最大電流Ｉｏｍａｘより大きいものとする。

また、充電部２の充電手段２０は、電流検出信号Ｖｃ，第１の電圧検出信号Ｖ１、および第２の電圧検出信号Ｖ２が入力される。出力電圧Ｖｏが第２の所定電圧Ｖｏ２より低い状態であることを第２の電圧検出信号Ｖ２が示す場合、充電手段２０は、入出力間を短絡状態にして、電源供給手段１の出力を直接出力する短絡モード動作を行う。

また、出力電圧Ｖｏが第２の所定電圧Ｖｏ２より高く、第１の所定電圧Ｖｏ１より低い状態であることを第１の電圧検出信号Ｖ１および第２の電圧検出信号Ｖ２が示す場合、充電手段２０は、電流検出信号が一定値Ｖｓとなるように出力を制御する定電流モード動作を行う。このときの充電電流は、Ｉｃ＝Ｖｓ／Ｒｓとなる。

出力電圧Ｖｏが第１の所定電圧Ｖｏ１に達すると、充電手段２０は、出力電圧Ｖｏを第１の所定電圧Ｖｏ１に安定化されるように出力を制御する定電圧モード動作を行う。充電手段２０は、出力を制御する定電流モード動作時と定電圧モード動作時において、過電流保護機能によって、その出力電流は最大値Ｉｃｍに至ると定電流化される。

以上のように構成された第１の実施形態における充電器の動作を、図２（ａ），（ｂ）を参照して説明する。

図２（ａ）は負荷４が駆動しない、すなわち充電部２の出力が全て２次電池３の充電に費やされる場合における出力電圧Ｖｏと充電電流Ｉｃの経時変化を示す。充電初期（１）においては、出力電圧Ｖｏは第２の所定電圧Ｖｏ２より低く、充電手段２は短絡モード動作である。このため、充電電流Ｉｃは電源供給手段１の最大電流Ｉｍａｘで急速充電される。（２）において出力電圧Ｖｏが上昇して第２の所定電圧Ｖｏ２より高くなると、充電手段２は定電流モード動作となり、２次電池３をＩｃ＝Ｖｓ／Ｒｓで定電流充電する。さらに（３）において、出力電圧Ｖｏが上昇して第１の所定電圧Ｖｏ１に達すると、充電手段２は定電圧モード動作となり、充電手段２０は出力電圧Ｖｏを第１の所定電圧Ｖｏ１に安定化制御する。このため充電電流Ｉｃは経時的に減少していく。

次に、図２（ｂ）を参照して、定電流モード動作中に負荷４が駆動して負荷電流Ｉｏが増加し、最大電流Ｉｏｍａｘに至った場合の動作を説明する。定電流モード動作において、電流検出抵抗２１には負荷電流は流れず、充電電流のみが流れる。従って、負荷電流Ｉｏが少ない時間領域（１）では、２次電池３はＩｃ＝Ｖｓ／Ｒｓで定電流充電される。この時、充電手段２０の出力電流は、充電電流Ｉｃ＝Ｖｓ／Ｒｓと負荷電流Ｉｏとの和になる。この出力電流が充電手段２０の最大出力電流Ｉｃｍになると、（２）に示すように負荷電流Ｉｏの増加に伴って充電電流Ｉｃは減少する。

さらに負荷電流Ｉｏが増加して、充電手段２０の最大出力電流Ｉｃｍを超えると、（３）に示すように、充電電流Ｉｃは負になって２次電池３は放電されるようになり、出力電圧Ｖｏも低下する。

低下した出力電圧Ｖｏが第２の所定電圧Ｖｏ２より低くなると、（４）に示すように、充電手段２は短絡モード動作になり、電源供給手段１からの最大電流Ｉｍａｘが供給される。このため再び２次電池３は充電されるようになり、その充電電流は電源供給手段１からの最大電流Ｉｍａｘから負荷電流Ｉｏを差し引いた値（Ｉｍａｘ−Ｉｏ）である。

負荷電流が最大値Ｉｏｍａｘとなっても、Ｉｍａｘ＞Ｉｏｍａｘであるので、２次電池３は充電電流が確保される。２次電池３の充電によって出力電圧Ｖｏは再び上昇し、第２の所定電圧Ｖｏ２より高くなると、充電手段２０は定電流モード動作となるが、この時、負荷電流Ｉｏが充電手段２０の最大出力電流Ｉｃｍより大きければ、２次電池３は放電されて出力電圧Ｖｏは低下する。すなわち、負荷電流Ｉｏが充電手段２０の最大出力電流Ｉｃｍより大きいと、２次電池３は充放電を繰り返し、出力電圧Ｖｏは第２の所定電圧Ｖｏ２近傍を上下する。

図３は図１に示した充電部２の回路構成の一例を示す構成図である。

図３において、電圧検出手段２２は、基準電圧源２２０と、出力電圧Ｖｏを分圧する抵抗２２１と抵抗２２２と抵抗２２３と、基準電圧源２２０の出力する基準電圧Ｖｒと抵抗２２１と抵抗２２２との接続点電圧とを比較増幅する誤差増幅器２２４と、基準電圧Ｖｒと抵抗２２２と抵抗２２３との接続点電圧とを比較する比較器２２５とから構成され、誤差増幅器２２４が第１の電圧検出信号Ｖ１を出力し、比較器２２５が第２の電圧検出信号Ｖ２を出力する。

ここで、抵抗２２１と抵抗２２２と抵抗２２３の抵抗値をそれぞれ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とすると、第１の所定電圧Ｖｏ１は、以下の式（数１）で表される。
（数１）
Ｖｏ１＝（1＋Ｒ２／Ｒ１＋Ｒ３／Ｒ１）×Ｖｒ
出力電圧Ｖｏが、第１の所定電圧Ｖｏ１より高くなろうとすると、第１の電圧検出信号Ｖ１は低下し、出力電圧Ｖｏが、第１の所定電圧Ｖｏ１より低くなろうとすると、第１の電圧検出信号Ｖ１は上昇する。

また、第２の所定電圧Ｖｏ２は、以下の式（数２）で表される。
（数２）
Ｖｏ２＝｛1＋Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２）｝×Ｖｒ
出力電圧Ｖｏが、第２の所定電圧Ｖｏ２より高いと、第２の電圧検出信号Ｖ２は“Ｈ”、出力電圧Ｖｏが、第２の所定電圧Ｖｏ２より低いと、第２の電圧検出信号Ｖ２は“Ｌ”となる。

図３において、充電手段２０は、ＰチャンネルＦＥＴ２００とダイオード２０１とインダクタ２０２とコンデンサ２０３とからなるスイッチング式の降圧コンバータと、充電手段２０の入出間に接続されて第２の電圧検出信号によってオンオフするＰチャンネルＦＥＴ２０４と、ＦＥＴ２００を駆動する駆動信号Ｖｇを出力する制御駆動回路２０５とから構成される。

さらに、制御駆動回路２０５は、電流検出信号Ｖｃを基準電圧Ｖｓと比較増幅する誤差増幅器２０６と、誤差増幅器２０６の出力であるエラー信号Ｖｅと第１の電圧検出信号Ｖ１の低い方を選択して出力する選択回路２０７と、三角波信号Ｖｔを出力する三角波発振器２０８と、選択回路２０７の出力と三角波信号Ｖｔとの比較結果である駆動信号Ｖｇを出力するＰＷＭ回路２０９と、ＦＥＴ２００の両端電圧を検出することにより、オン時の電圧降下からＦＥＴ２００を流れる電流を検知し、充電手段２０の出力電流が最大出力電流Ｉｃｍに制限するように、駆動信号Ｖｇのパルス幅を調整する過電流保護回路２１０から構成される。

エラー信号Ｖｅは、電流検出信号Ｖｃが基準電圧Ｖｓより高くなろうとすると低下し、電流検出信号Ｖｃが基準電圧Ｖｓより低くなろうとすると上昇する。駆動信号Ｖｇは、選択回路２０７の出力が上昇すると“Ｌ”の期間を広げ、ＦＥＴ２００のオン期間を広げることにより充電手段２０の出力電力を増大する。逆に、駆動信号Ｖｇは、選択回路２０７の出力が低下すると“Ｌ”の期間を絞り、ＦＥＴ２００のオン期間を短くすることにより充電手段２０の出力電力を小さくする。

したがって、選択回路２０７がエラー信号Ｖｅを選択して出力している場合、充電手段２０は、電流検出信号Ｖｃが基準電圧Ｖｓとなるように、駆動信号Ｖｇのパルス幅を調整して定電流モード動作する。一方、選択回路２０７が第１の電圧検出信号Ｖ１を選択して出力している場合、充電手段２０は、出力電圧Ｖｏが第１の所定電圧Ｖｏ１となるように、駆動信号Ｖｇのパルス幅を調整して定電圧モード動作する。また、第２の電圧検出信号Ｖ２をゲートに印加されるＦＥＴ２０４は、出力電圧Ｖｏが第２の所定電圧Ｖｏ２より高いとオフしているが、出力電圧Ｖｏが第２の所定電圧Ｖｏ２より低くなるとオンして、充電手段２０の入出力間を短絡するため、充電手段２０は短絡モード動作する。

以上のように、第１の実施形態の充電器によれば、負荷への電力供給と２次電池の充電を同時に行うために、電源供給手段は負荷での最大消費電力より大きい電力供給能力があり、充電手段は２次電池への定電流充電時の充電電流以上の電流供給能力があればよい。負荷電流が少なければ、２次電池への充電電流を負荷の変動にかかわらず一定に保つことができる。また、負荷電流が多くなっても充電動作は維持され、負荷電流が充電手段の電流供給能力を超えても２次電池の充放電を繰り返すことにより、負荷駆動下限電圧以上の所定の電圧を負荷に供給することができる。

（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態である充電器の構成図である。１はＡＣアダプタ等の電源供給手段、２Ａは充電部であり、充電手段２３と電流検出抵抗２４と電圧検出手段２５とから構成され、２次電池３を充電するとともに負荷４へ出力電圧Ｖｏを供給する。充電手段２３は、例えばスイッチング式の降圧コンバータから構成され、電源供給手段１からの入力電源電圧を電力変換して所望の直流を出力する。

電流検出抵抗２４は、抵抗値Ｒｓを有し、充電手段２３に直列接続されて出力電流Ｉｏを検出し、充電手段２３へ電流検出信号Ｖｃ＝Ｉｏ×Ｒｓを出力する。電圧検出手段２５は、負荷４および２次電池３の電圧Ｖｏを検出し、充電手段２３へ第１の電圧検出信号Ｖ１と第２の電圧検出信号Ｖ２を出力する。第１の電圧検出信号Ｖ１は出力電圧Ｖｏと第１の所定電圧Ｖｏ１との比較結果を示し、第２の電圧検出信号Ｖ２は出力電圧Ｖｏと第２の所定電圧Ｖｏ２との比較結果を示す。

ここで、第１の所定電圧Ｖｏ１は、２次電池３の満充電時における電池電圧に設定され、第２の所定電圧Ｖｏ２は、第１の所定電圧Ｖｏ１より低く、負荷４の駆動下限電圧より高い電圧に設定される。

第２の実施形態において、電源供給手段１は、所定の直流電源電圧Ｖｉを出力し、過電流保護機能によりその出力電流は最大値Ｉｍａｘに至ると定電流化される。電源供給手段１の最大出力電流Ｉｍａｘは、負荷４で消費される最大電流Ｉｏｍａｘより大きいものとする。

また、充電部２Ａの充電手段２３は、電流検出信号Ｖｃ、第１の電圧検出信号Ｖ１および第２の電圧検出信号Ｖ２が入力される。出力電圧Ｖｏが第２の所定電圧Ｖｏ２より低い状態であることを第２の電圧検出信号Ｖ２が示す場合、充電手段２３は入出力間を短絡状態にして電源供給手段１の出力を直接出力する短絡モード動作を行う。

また、出力電圧Ｖｏが第２の所定電圧Ｖｏ２より高く、第１の所定電圧Ｖｏ１より低い状態であることを第１の電圧検出信号Ｖ１および第２の電圧検出信号Ｖ２が示す場合、充電手段２０は電流検出信号が一定値Ｖｓとなるように出力を制御する定電流モード動作を行う。

この時の充電手段２３の出力電流は、Ｉｃ＝Ｖｓ／Ｒｓとなる。出力電圧Ｖｏが第１の所定電圧Ｖｏ１に達すると、充電手段２３は、出力電圧Ｖｏを第１の所定電圧Ｖｏ１に安定化されるように出力を制御する定電圧モード動作を行う。

以上のように構成された第２の実施形態における充電部２Ａの動作が、図１に示した第１の実施形態の充電部２と異なるのは、充電手段２３の最大出力電流が定電流モード動作時の出力電流になる点である。負荷４が駆動しない、すなわち、充電部２Ａの出力は全て２次電池３の充電に費やされる場合の動作は、第１の実施形態における充電部２と同様となる。

次に、第２の実施形態において、定電流モード動作中に負荷４が駆動して負荷電流Ｉｏが増加し、最大電流Ｉｏｍａｘに至った場合の動作を説明する。

定電流モード動作において、電流検出抵抗２４には充電電流Ｉｃと負荷電流Ｉｏの和の電流が流れる。したがって、負荷電流Ｉｏの増加とともに充電電流Ｉｃは減少していく。負荷電流Ｉｏが充電手段２３の定電流出力値（Ｖｓ／Ｒｓ）を超えると、充電電流Ｉｃは負になって２次電池３は放電されるようになり、出力電圧Ｖｏも低下する。低下した出力電圧Ｖｏが第２の所定電圧Ｖｏ２より低くなると、充電手段２は短絡モード動作になり、電源供給手段１からの最大電流Ｉｍａｘが供給される。

このため、再び２次電池３は充電されるようになり、その充電電流は電源供給手段１からの最大電流Ｉｍａｘから負荷電流Ｉｏを差し引いた値（Ｉｍａｘ−Ｉｏ）である。負荷電流が最大値Ｉｏｍａｘとなっても、Ｉｍａｘ＞Ｉｏｍａｘであるため、２次電池３は充電電流が確保される。

２次電池３の充電によって出力電圧Ｖｏは、再び上昇し、第２の所定電圧Ｖｏ２より高くなると、充電手段２３は定電流モード動作となるが、この時、負荷電流Ｉｏが充電手段２３の最大出力電流（Ｖｓ／Ｒｓ）より大きければ、２次電池３は放電されて出力電圧Ｖｏは低下する。すなわち、負荷電流Ｉｏが充電手段２３の最大出力電流（Ｖｓ／Ｒｓ）より大きいと、２次電池３は充放電を繰り返し、出力電圧Ｖｏは第２の所定電圧Ｖｏ２近傍を上下する。

以上のように、第２の実施形態の充電部２Ａによれば、負荷４への電力供給と２次電池３の充電を同時に行うために、電源供給手段１は負荷４での最大消費電力より大きい電力供給能力があり、充電手段２３は２次電池への定電流充電時の電流供給能力があればよい。負荷電流が流れても充電動作は維持され、負荷電流が充電手段２３の電流供給能力を超えても２次電池３の充放電を繰り返すことにより、負荷駆動下限電圧以上の所定の電圧を負荷に供給することができる。

なお、第１の実施形態の充電部２の充電手段２０、および第２の実施形態の充電部２Ａの充電手段２３において、第２の電圧検出信号に応じて短絡モード動作すると説明したが、この短絡モード動作とは、図３に示したようなスルースイッチを用いたものに限定されない。例えば、過電流保護回路や定電流モードを無効にするなどしてもよい。充電手段による出力電流制限を解除もしくは緩和し、電源供給手段の電力制限機能を有効に使えば本発明の目的は達せられる。

また、第１の実施形態の充電部２の電圧検出手段２２、あるいは第２の実施形態の充電部２Ａの電圧検出手段２５において、出力電圧Ｖｏと第２の所定電圧Ｖｏ２とを比較して第２の検出信号を出力する手段として、ヒステリシス比較器を用いることにより、負荷電流が充電手段の電流供給能力を超えた場合に、２次電池３が頻繁に充放電を繰り返すことを防ぐことができる。また、前記のような２次電池３の充電が充分ではない動作状態で、電源供給手段１を取り除かれることを防ぐには、２次電池３の充電状態を表示する表示器を設けるとよい。

さらに、第２の検出信号を出力するために出力電圧Ｖｏと第２の所定電圧Ｖｏ２とを比較したが、本発明はこの方式に限定されるものでもない。負過電流が充電手段２０，２３の電流供給能力を超えることによる、出力電圧の低下を検出すればよい。

本発明は、リチウムイオン電池等の２次電池を電源とし、なおかつ２次電池の充電機能を有する電子機器に実施して有用である。

本発明の第１の実施形態である充電器の構成図第１の実施形態における充電器の充電電流と出力電圧の経時変化を表す波形図第１の実施形態における充電器の回路構成図本発明の第２の実施形態である充電器の構成図従来の充電器の構成図従来の充電器の構成図従来の充電器の構成図

符号の説明

１電源供給手段
２，２Ａ充電部
３２次電池
４負荷
２０，２３充電手段
２１，２４電流検出抵抗
２２，２５電圧検出手段

Claims

入力直流電圧を供給する電源供給手段と、前記入力直流電圧を出力直流電圧に変換する充電手段と、前記出力直流電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力直流電圧が印加される２次電池と直列に接続される電流検出手段とからなり、前記出力直流電圧を負荷へ供給する充電器であって、
前記電圧検出手段は、前記２次電池の満充電電圧もしくは満充電電圧近傍の電圧を第１の所定電圧として設定し、前記第１の所定電圧より低くて前記負荷の駆動下限電圧より高い第２の所定電圧を設定し、前記出力直流電圧を前記第１の所定電圧と比較増幅して第１の電圧検出信号を出力し、前記出力直流電圧と前記第２の所定電圧との比較結果を第２の電圧検出信号として出力し、
前記充電手段は、前記第１の電圧検出信号と前記第２の電圧検出信号と前記電流検出手段からの電流検出信号が入力され、
前記出力直流電圧が前記第２の所定電圧以下の時、入出力短絡状態となり、
前記出力直流電圧が前記第２の所定電圧より高くかつ前記第１の所定電圧より低い時、前記電流検出手段を流れる電流が一定となるように出力を制御し、
前記出力直流電圧が前記第２の所定電圧に達すると、前記出力直流電圧が前記第２の所定電圧となるように出力を制御することを特徴とする充電器。
前記電流検出手段は、前記２次電池とのみ直列回路を構成することを特徴とする請求項１記載の充電器。
前記電流検出手段は、前記負荷とも直列回路を構成することを特徴とする請求項１記載の充電器。
前記電圧検出手段は、前記出力直流電圧と前記第２の所定電圧とを比較する手段としてヒステリシス比較器を備えたことを特徴とする請求項１記載の充電器。
前記電圧検出手段は、前記出力直流電圧と前記第２の所定電圧とを比較する代わりに、前記出力直流電圧の低下を検出して第２の電圧検出信号を出力することを特徴とする請求項１記載の充電器。
前記充電手段の入出力短絡状態では、前記充電手段の入出力間にスイッチを設けて、該スイッチを短絡することを特徴とする請求項１記載の充電器。
前記充電手段の入出力短絡状態では、前記電流検出手段からの電流検出信号による制御を解除することを特徴とする請求項１記載の充電器。