JPH07143687A

JPH07143687A - 充電装置

Info

Publication number: JPH07143687A
Application number: JP28529593A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Mizumoto; 秀顕水本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1995-06-02

Abstract

(57)【要約】【目的】蓄電池の満充電までの充電時間を短縮するとと
もに過充電を防止することのできる充電装置を提供す
る。【構成】蓄電池５は、外部電源１から供給され、充電制
御部３でＰＷＭ制御される電流によって充電される。充
電量算出部８は、蓄電池５への充電が開始されてからの
充電時間を検出し、蓄電池５の充電量を算出している。
放電量算出部１１は蓄電池５から負荷２への放電が開始
されてからの放電時間を検出して蓄電池５の放電量を算
出している。さらに、残容量算出部１２において上記充
電量と放電量とから蓄電池５の残容量を算出している。
そして、充電制御部３において蓄電池５の残容量と所定
値とを比較し、残容量が所定値より多ければトリクル充
電モードで充電する。逆に残容量が所定値よりも少なけ
れば急速充電モードで急速充電するのである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、負荷に電源供給を行う
蓄電池を外部電源からの充電電流によって充電する充電
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、上記のような充電装置として
は、図６に示すようなものがあった。図６に示す充電装
置は、商用電源等の外部電源１から供給される交流電流
をダイオードブリッジＤＢで全波整流した後ダイオード
Ｄ₃を介してコンデンサＣ₂で平滑して負荷２に供給し
ている。また、ダイオードブリッジＤＢの出力側の端子
は、抵抗Ｒ₂を介してコンデンサＣ₃とツェナーダイオ
ードＺＤとに接続されており、ダイオードブリッジＤＢ
の出力が上記コンデンサＣ₃とツェナーダイオードＺＤ
とで定電圧化されて充電制御部１３に供給されている。

【０００３】充電制御部１３は、その電圧出力端子Ｖ_O
にトランジスタＱ₂のゲートが接続されており、トラン
ジスタＱ₂をオン／オフ制御するものである。また、充
電制御部１３の電流出力端子Ｉ_Oには、抵抗Ｒ₃とホト
カプラＰＣの２次側であるホトトランジスタＱ₃との並
列回路及び抵抗Ｒ₄が直列に接続されており、電流出力
端子Ｉ_Oの電位は一定に保たれているため電流出力端子
Ｉ_Oからの出力電流は上記２つの抵抗Ｒ₃，Ｒ₄によっ
て決定される。すなわち、ホトトランジスタＱ ₃がオフ
のときには、電流出力端子Ｉ_oからは２つの抵抗Ｒ₃，
Ｒ₄によって決まる出力電流が流れ、ホトトランジスタ
Ｑ₃がオンのときには、一方の抵抗Ｒ₄のみで決まる出
力電流が流れ、ホトトランジスタＱ₃がオンのときに流
れる出力電流はホトトランジスタＱ₃がオフのときに流
れる出力電流よりも大きくなる。さらに、充電制御部１
３の電圧出力端子Ｖ_Oからの出力パルスのデューティ比
は、電流出力端子Ｉ_oからの出力電流が大きいほど小さ
くなるようになっている。

【０００４】また、トランジスタＱ₂のドレインとダイ
オードＤ₃との間にトランスＴの１次側が接続されてお
り、充電制御部１３がトランジスタＱ₂をＰＷＭ制御す
ることによって、トランジスタＱ₂がオンのときにトラ
ンスＴの１次側に外部電源１から供給される交流電流が
流れる。この交流電流によってトランスＴの２次側に電
圧が生じ、ダイオードＤ₄及びインダクタＬ₁を介して
コンデンサＣ₄が充電される。次に、トランジスタＱ₂
がオフになるとインダクタＬ₁に蓄えられていた磁気エ
ネルギが放出されてコンデンサＣ₄の両端に直流電圧を
得ることができるのである。そして、コンデンサＣ₄に
は逆流阻止用のダイオードＤ₅及び充電電流制限用の抵
抗Ｒ₅を介して蓄電池５が並列に接続されており、コン
デンサＣ ₅の両端に生じる直流電圧によって蓄電池５の
充電電流が供給されるのである。

【０００５】一方、外部電源１が取り除かれると、蓄電
池５の電池電圧を昇圧回路９によって負荷２を駆動する
のに必要な電圧にまで昇圧し、蓄電池５から負荷２へ電
源供給を行うのである。ここで、蓄電池５の充電は、蓄
電池５を短時間で満充電するために比較的大きな充電電
流による急速充電を行っている。ただし、蓄電池５が過
充電されると、蓄電池５内部にガスが発生して電池寿命
を縮めてしまうので、そのような過充電を防止するため
に過充電防止のための機能を設けることが一般的に行わ
れている。そこで、図６に示す充電装置においても、蓄
電池５が満充電されると、蓄電池５の自己放電の電流を
補う程度の小さな電流で充電するトリクル充電に切り換
えることによって、蓄電池５の過充電を防止している。

【０００６】図６に示す充電装置においては、上記充電
電流の切り換えをタイマ部１４のタイマ動作によって行
っており、蓄電池５と並列にトランスＴの２次側に接続
されている外部電源検出部６において充電装置に外部電
源１が接続されているか否かを検出し、外部電源１が接
続されている場合にはその検出信号をタイマ部１４に送
り、タイマ部１４はその検出信号を受けて蓄電池５の充
電を開始してからの経過時間（充電時間）を計時して積
算している。そして、蓄電池５の充電が連続して、ある
いは連続せずに行われるかに関わらず、充電時間の総時
間が所定の時間に達すれば、タイマ部１４は制御信号を
送ってトランジスタＱ₄をオンさせ、それによってホト
カプラＰＣの発光ダイオードに電流が流れてホトトラン
ジスタＱ ₃がオンとなる。その結果、充電制御部１３の
出力電流端子Ｉ_oの電流が大きくなって充電制御部１３
の出力パルスのデューティ比が小さくなるので、充電モ
ードがトリクル充電モードに切り換わり、蓄電池５の充
電電流が低下するのである。

【０００７】また、タイマ部１４は蓄電池５の電池電圧
を抵抗Ｒ₆，Ｒ₇で分圧して検出しており、外部電源１
が接続されていないときの蓄電池５から負荷２への電源
供給や蓄電池５の自己放電等によって蓄電池５の電池電
圧が所定の値より低下すると、タイマ部１４は充電時間
の積算値をゼロにリセットするとともに、充電モードを
トリクル充電モードから急速充電モードに切り換えるの
である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例の構成で
は、蓄電池５の電池電圧が所定値以下に低下すると、タ
イマ部１４における充電時間の積算値が所定値に達する
まで急速充電が行われ、充電時間の積算値が所定値に達
すると充電モードがトリクル充電モードに切り換えられ
て蓄電池５が過充電になるのを防止することができる。

【０００９】ところで、タイマ部１４において設定され
ている所定値は、蓄電池５の電池容量と急速充電モード
における充電電流とによって決まるものであり、通常充
電電流と充電時間との積として求められる充電量は蓄電
池５の電池容量Ｃ_apに対して１．５倍程度の値に設定さ
れる。したがって、急速充電モードにおける充電電流を
Ｉｃとすれば、タイマ部１４において設定される急速充
電モードにおける充電時間ｔ_cは、ｔ_c＝１．５×Ｃ_ap
／Ｉｃと表される。

【００１０】上式の充電時間ｔ_cは、蓄電池５を空の状
態から満充電するまでに要する満充電時間を示すもので
あり、トリクル充電モードから急速充電モードに切り換
わった直後に再度充電を行うと、蓄電池５は空になるま
で放電されていないにも関わらず上式で示される充電時
間ｔ_cをタイマ部１４において計時するまで急速充電が
行われるので、蓄電池５は満充電された後も急速充電モ
ードにおける比較的大きな充電電流で充電されてしまい
蓄電池５が過充電になるという問題がある。

【００１１】ここで、トリクル充電と急速充電との充電
モードの切り換えは、蓄電池５の電池電圧を検出するこ
とにより、電池電圧から蓄電池５の残容量を推定して充
電モードを切り換える方法が一般的に採られている。図
７に充電時間に基づく蓄電池５の残容量と、負荷２への
電源供給による放電時間との関係を示す。蓄電池５の充
放電が一定の電流で行われる場合、蓄電池５の残容量と
充電時間及び放電時間とは比例関係にあるので、図７に
示すように、満充電の状態（残容量がＣ_ap）にある蓄電
池５から、ある時間ｔ_aだけ負荷２に電源供給したとす
ると、その時点での蓄電池５の残容量はＣ₁となる。そ
こからさらに負荷２へ電源供給することができる時間
（その時点における蓄電池５の残容量）をｔ_dとする
と、逆にその時点から蓄電池５を満充電になるまで充電
するのに要する充電時間はｔ_cとなる（図７参照）。こ
こで、既に説明したように時間ｔ_cと時間ｔ_dとの間に
はｔ_c＝１．５×ｔ_dなる関係がある。

【００１２】よって、充電モードの切り換えを行う蓄電
池５の残容量のレベルを低いレベルに設定すると、蓄電
池５の残容量が僅かしかない場合でも充電モードはトリ
クル充電モードになってしまい蓄電池５を満充電にまで
充電することができないので、通常は負荷２を支障なく
駆動することができる時間ｔ_bと放電電流Ｉ_d2との積に
より求められる残容量Ｃ_ap2で切り換わるように設定さ
れている（図８参照）。このため、充電モードがトリク
ル充電から急速充電に切り換わった直後に再度蓄電池５
の充電が行われると、図８に示すように、その残容量の
大小に関わらず常に一定の時間ｔ_kをタイマ部１４にお
いて計時するまで急速充電が行われるために、蓄電池５
が過充電されてしまい、蓄電池５が劣化したり寿命が短
くなるという問題がある。

【００１３】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、蓄電池の残容量が少ないときには急速充電を行う
ことによって短時間での蓄電池の回復を図るとともに、
蓄電池の過充電を防止することができる充電装置の提供
を目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、負荷に電源供給する蓄電池と、
負荷に接続される外部電源を検出する外部電源検出部
と、外部電源検出部において外部電源を検出した場合に
のみ外部電源からの充電電流を制御して蓄電池を充電す
る充電制御部と、蓄電池の充電時間を検出して検出した
充電時間によって蓄電池の充電量を算出する充電量算出
部と、蓄電池の放電時間を検出して検出した放電時間に
よって蓄電池の放電量を算出する放電量算出部と、充電
量算出部において算出される充電量と放電量算出部にお
いて算出される放電量とから蓄電池の残容量を算出する
残容量算出部とを備え、残容量算出部において算出され
る蓄電池の残容量に応じて充電制御部が蓄電池の充電モ
ードを蓄電池の自己放電の電流に近い小電流で充電する
トリクル充電モードと上記小電流よりも大きな電流で充
電する急速充電モードとに切り換えることを特徴とす
る。

【００１５】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、満充電された蓄電池から負荷に電源供給している状
態における蓄電池の残容量を所定のしきい値と比較し、
残容量がしきい値より小さくなければ充電モードの切り
換えを禁止する残容量比較部を備えたことを特徴とす
る。請求項３の発明は、請求項１の発明において、充電
制御部が急速充電モードの充電開始時における蓄電池の
残容量と電池容量との差に充電電流が比例するように充
電電流を制御することを特徴とする。

【００１６】

【作用】請求項１の発明の構成では、負荷に電源供給す
る蓄電池と、負荷に接続される外部電源を検出する外部
電源検出部と、外部電源検出部において外部電源を検出
した場合にのみ外部電源からの充電電流を制御して蓄電
池を充電する充電制御部と、蓄電池の充電時間を検出し
て検出した充電時間によって蓄電池の充電量を算出する
充電量算出部と、蓄電池の放電時間を検出して検出した
放電時間によって蓄電池の放電量を算出する放電量算出
部と、充電量算出部において算出される充電量と放電量
算出部において算出される放電量とから蓄電池の残容量
を算出する残容量算出部とを備え、残容量算出部におい
て算出される蓄電池の残容量に応じて充電制御部が蓄電
池の充電モードを蓄電池の自己放電の電流に近い小電流
で充電するトリクル充電モードと上記小電流よりも大き
な電流で充電する急速充電モードとに切り換えるので、
蓄電池の残容量が蓄電池の電池容量に満たないときには
急速充電モードで充電して蓄電池を満充電するまでの充
電時間を短縮し、蓄電池の残容量が蓄電池の電池容量に
近い満充電の状態にあるときには、充電モードをトリク
ル充電モードに切り換えて蓄電池の過充電を防止するこ
とができるのである。

【００１７】請求項２の発明の構成では、満充電された
蓄電池から負荷に電源供給している状態における蓄電池
の残容量を所定のしきい値と比較し、残容量がしきい値
より小さくなければ充電モードの切り換えを禁止する残
容量比較部を備えたので、蓄電池の残容量が充分あるよ
うな不完全な放電と充電とが繰り返されるような場合で
も、蓄電池の残容量がしきい値より小さくなければトリ
クル充電モードのまま急速充電モードに切り換わらない
ため、蓄電池にかかる負担を軽減することができるので
ある。

【００１８】請求項３の発明の構成では、充電制御部が
急速充電モードの充電開始時における蓄電池の残容量と
電池容量との差に充電電流が比例するように充電電流を
制御するので、蓄電池の残容量が少ないときには大きな
充電電流で充電することによって充電時間を短縮し、残
容量が多いときには小さな充電電流で充電することによ
って蓄電池にかかる負担を軽減することができるもので
ある。

【００１９】

【実施例】（実施例１）本実施例の概略回路図を図１に
示す。図１に示すように、本実施例の充電装置の外部電
源端子１ａ，１ａには直流の外部電源１が接続されてい
る。また、外部電源端子１ａには逆流阻止用のダイオー
ドＤ₁を介して負荷２が接続され、外部電源１から負荷
２に電源供給が行われる。また、外部電源端子１ａには
トランジスタＱ₁のエミッタが接続され、トランジスタ
Ｑ₁のベースに充電制御部３が接続されており、トラン
ジスタＱ₁は充電制御部３によってＰＷＭ（パルス幅変
調）制御されるのである。このトランジスタＱ₁は、ダ
イオードＤ₂，インダクタＬ及びコンデンサＣ₁ととも
に降圧型チョッパ回路４を構成しており、充電制御部３
がトランジスタＱ₁をＰＷＭ制御することによって外部
電源１の電源電圧が降圧型チョッパ回路４で降圧されて
蓄電池５を充電している。

【００２０】蓄電池５と直列に充電電流検出用の抵抗Ｒ
₁が接続され、この抵抗Ｒ₁で検出される充電電流の大
きさが充電制御部３に入力されていて、充電電流が略一
定になるように充電制御部３でＰＷＭ制御が行われるの
である。ところで、本実施例における負荷２はほぼ抵抗
成分で近似できるものであり、したがって、外部電源１
の電源電圧が略一定であれば、負荷２には定電流が流れ
ることになり、蓄電池５から負荷２へ電源供給される場
合にも、蓄電池５はほぼ定電圧源とみなせるので蓄電池
５が完全放電するまで略一定の放電電流がながれ、蓄電
池５の放電特性は図２に示すような特性を示す。

【００２１】また、降圧型チョッパ回路４の出力側には
蓄電池５と並列に外部電源検出部６が接続されており、
外部電源端子１ａ，１ａに外部電源１が接続されている
か否かを検出し、その検出出力を昇圧制御部７と充電量
算出部８とに送る。上記検出出力に基づき、外部電源１
が接続されている場合には、昇圧制御部７は昇圧回路９
の動作を停止させて蓄電池５から負荷２への電源供給を
断っている。一方、充電量算出部８は、外部電源１が接
続されている場合に蓄電池５の充電が開始されてからの
充電時間を検出し、検出した充電時間と充電電流との積
から充電量を算出している。

【００２２】蓄電池５には過放電防止回路１０が並列に
接続されていて、この過放電防止回路１０は蓄電池５の
電池電圧を検出し、蓄電池５の電池電圧が所定値以下に
まで低下すれば昇圧制御部７に停止信号を送る。一方昇
圧制御部７は、その停止信号を受けて昇圧回路９の動作
を停止させ、蓄電池５から負荷２への電源供給を断つこ
とによって蓄電池５の過放電を防止しているのである。
また、上記の場合に過放電防止回路１０は充電量算出部
８にリセット信号を送り、そのリセット信号に応じて充
電量算出部８の充電時間をリセットしている。

【００２３】また、昇圧制御部７は、外部電源検出部６
及び過放電防止回路１０からの検出信号並びに昇圧制御
部７に接続されたスイッチＳＷの状態に基づいて、外部
電源１が外部電源端子１ａ，１ａに接続されておらず、
かつ、過放電防止回路１０が動作しておらず、かつ、ス
イッチＳＷがオンの時にのみ、昇圧回路９を動作させて
蓄電池５からの供給電源を昇圧して負荷２を駆動するの
である。また、昇圧回路９の動作中には、昇圧制御部７
からの制御信号によって放電量算出部１１が動作してお
り、放電量算出部１１は、蓄電池５の放電を開始してか
らの放電時間を検出してその放電時間と放電電流との積
より蓄電池５の放電量を算出するものである。

【００２４】さらに、充電量算出部８において算出され
た蓄電池５の充電量と、放電量算出部１１において算出
された蓄電池５の放電量とのデータが残容量算出部１２
に入力され、この残容量算出部１２において、上記充電
量と放電量とからその時点での蓄電池５の残容量が算出
されるのである。そして、算出された残容量のデータは
充電制御部３に送られ、充電制御部３はその残容量の値
に応じて降圧型チョッパ回路４のトランジスタＱ₁をＰ
ＷＭ制御することによって充電電流の電流値を変えて、
蓄電池５を充電する充電モードをトリクル充電モードと
急速充電モードとに切り換えるのである。

【００２５】以下に、充電制御部３による充電モードの
切り換えについてさらに詳しく説明する。蓄電池５の電
池容量をＣ_apとし、急速充電モードにおける充電電流を
Ｉｃ、また蓄電池５から負荷２への電源供給時おける放
電電流をＩｄとすれば、蓄電池５の残容量がほどんどな
い状態から蓄電池５が満充電されるまでの満充電時間ｔ
_maxと電池容量Ｃ_apとの関係は次式で表される。

【００２６】ｔ_max＝１．５×Ｃ_ap／Ｉｃ・・・（式１）よって、任意の充電時間ｔ_cに対する蓄電池５の充電量
Ｃ_cは、Ｃ_c＝Ｉｃ／１．５×ｔ_c ・・・（式２）によって算出することができる。逆に、任意の放電時間
ｔ_dに対する蓄電池５の放電量Ｃ_dは、Ｃ_d＝Ｉｄ×ｔ_d ・・・（式３）によって算出することができる。したがって、充電時間
ｔ_cと放電時間ｔ_dとが等しい場合には、上記（式２）
及び（式３）より、Ｃ_d／Ｃ_c＝１．５×Ｉｄ／Ｉｃ・・・（式４）となり、放電量Ｃ_dは充電量Ｃ_cの１．５×Ｉｄ／Ｉｃ
倍となる。

【００２７】すなわち、充電時間ｔ_c及び放電時間ｔ_d
を検出し、充電量Ｃ_cと放電量Ｃ_dとの差を求めること
によって、蓄電池５の残容量を算出することができ、蓄
電池５の残容量の変化を推定して蓄電池５が満充電され
るまで急速充電モードにて充電するものである。本実施
例においては、過放電防止回路１０が動作すると昇圧制
御部７から充電量算出部８及び放電量算出部１１にリセ
ット信号が送られ、充電量算出部８及び放電量算出部１
１にて検出している充電時間及び放電時間の積算値をリ
セットするようになっているので、過放電防止回路１０
が動作する毎に蓄電池５の残容量の推定値を補正するこ
とができる。また、蓄電池５の充電と、蓄電池５から負
荷２への電源供給は同時には行われないので、充電量算
出部８における充電時間の検出と、放電量算出部１１に
おける放電時間の検出とがそれぞれ切り換えられて行わ
れるのである。

【００２８】いま、充電が開始されてからの充電時間と
放電時間との積算値をｔ_rとし、それからΔｔ時間さら
に充電した後の積算値ｔ_sはｔ_s＝ｔ_r＋Δｔ・・・（式５）で表される。また、Δｔ時間の放電が行われた後の積算
値ｔ_sとその直前の積算値ｔ_rとの関係は、（式１）に
より、ｔ_s＝ｔ_r−１．５×Ｉｄ／Ｉｃ×Δｔ・・・（式６）と表される。つまり、上記積算値ｔ_sは蓄電池５の残容
量に比例した値となる。したがって、上記積算値ｔ_sが
蓄電池５を空の状態から満充電するまでに要する満充電
時間ｔ_maxに等しくなったときに蓄電池５は満充電状態
にあると推定されるので、その時点で充電制御部３にお
いて充電モードを急速充電モードからトリクル充電モー
ドに切り換えばよい。その後、トリクル充電モードにお
いては充電量算出部８及び放電量算出部１１における充
電時間及び放電時間の検出を停止して上記積算値ｔ_sを
満充電時間ｔ_maxのままに保持しておく。その状態か
ら、蓄電池５より負荷２へ電源供給が行われて蓄電池５
の残容量が減少する場合にも、上述のようにして残容量
の推定を行い、残容量の値が所定の値以下になれば、充
電モードをトリクル充電モードから急速充電モードに切
り換えるのである。つまり、充電電流Ｉｃが放電電流Ｉ
ｄに等しいとすれば、充電量及び放電量はそれぞれ充電
時間及び放電時間によって表されるので、残容量算出部
１２においては、上記充電時間及び放電時間の積算値ｔ
_sを算出して蓄電池５の残容量を推定することになる。

【００２９】上述のようにして蓄電池５の残容量に応じ
て急速充電を行う充電時間を決めているので、蓄電池５
の残容量が少なくなった時には急速充電によって短時間
で蓄電池５を満充電するとともに、急速充電が必要以上
に行われて蓄電池５が過充電となるのを防止できるので
ある。さらに、上記の動作を図３に示すフローチャート
により説明する。まず。蓄電池５が完全に放電された状
態を初期状態として、残容量算出部１２における充電時
間と放電時間の積算値ｔ_sをｔ_s＝０とする（Ｓ１）。
次に、外部電源検出部６によって外部電源１の接続の有
無を検出し（Ｓ２）、外部電源１が接続されていれば外
部電源１からの充電電流によって蓄電池５を充電する
（Ｓ３及びＳ４）。充電中は、充電制御部３において残
容量算出部１２の積算値ｔ_sと蓄電池５の満充電時間ｔ
_maxとが比較され（Ｓ５）、積算値ｔ_sが満充電時間ｔ
_maxよりも小さいときには充電モードを急速充電モード
として急速充電を行い（Ｓ６）、積算値ｔ_sに１を加算
してｔ_s＝ｔ_s＋１として（Ｓ７）再び外部電源１の検
出（Ｓ２）に戻り、以後蓄電池５が満充電されるか、あ
るいは外部電源１が取り除かれるまで上記のステップが
繰り返される（Ｓ２〜Ｓ７）。

【００３０】そして、蓄電池５が満充電されると、すな
わち積算値ｔ_sが満充電時間ｔ_max以上になれば、充電
制御部３は充電モードをトリクル充電モードに切り換え
（Ｓ８）、それ以後は外部電源１が取り除かれて負荷２
への放電が行われるまでトリクル充電モードによる充電
が継続される（Ｓ２〜Ｓ８）。一方、外部電源１が接続
されていないときには充電制御部３において蓄電池５の
電池電圧Ｖ_Bの検出が行われ（Ｓ９）、過放電防止回路
１０の動作開始のしきい値電圧Ｖ₁と比較され（Ｓ１
０）、電池電圧Ｖ_Bがしきい値電圧Ｖ₁以下で過放電防
止回路１０が動作している場合には初期状態に戻る（Ｓ
１）。逆に、電池電圧Ｖ_Bがしきい値電圧Ｖ₁よりも大
きければ、昇圧制御部７においてスイッチＳＷの状態検
出が行われ（Ｓ１１）、スイッチＳＷがオンであれば昇
圧制御部７は昇圧回路９を動作させて蓄電池５から負荷
２への放電を行い（Ｓ１３）、積算値ｔ_sをｔ_s＝ｔ_s
−１．５×Ｉｄ／Ｉｃとし（Ｓ１４）、外部電源１の接
続の有無の検出（Ｓ２）に再度戻る。そして、スイッチ
ＳＷがオフの場合には昇圧制御部７は昇圧回路９の動作
を行わせずに待機状態となり（Ｓ１５）、再び外部電源
１の接続の有無の検出を行う（Ｓ２）のである。

【００３１】なお、蓄電池５を充電する充電回路の回路
構成及び蓄電池５の電池電圧を昇圧して負荷２へ電源供
給を行う昇圧回路９の回路構成は、本実施例のものに限
定するものではなく、蓄電池５を充電する際の充電時間
及び蓄電池５が放電される際の放電時間が検出できるよ
うな回路構成であればよい。また、本実施例においては
昇圧回路９で蓄電池５の電池電圧を昇圧して負荷２へ供
給しているが、昇圧せずに蓄電池５の電池電圧を直接負
荷２へ供給してもよく、さらにまた、負荷２は一つに限
らず複数の負荷へ電源供給するものでもよく、蓄電池５
の充電が可能で、充電時以外は蓄電池５から負荷２へ電
源供給が行われるものであれば、本発明の技術思想を適
用することができる。そして、本実施例では過放電防止
回路１０からの信号により昇圧制御部７が蓄電池５から
負荷２への電源供給を停止させるとともに残容量算出部
１２における積算値ｔ_sを零にリセットしているが、過
放電防止回路１０を用いずに積算値ｔ_sがｔ_s＝０とな
ったときに蓄電池５が過放電になったものとみなし、蓄
電池５から負荷２への電源供給を停止させるようにして
もよい。

【００３２】（実施例２）本実施例における回路構成は
実施例１のものと共通であるので回路構成についての説
明は省略する。本実施例においては、蓄電池５が一度蓄
電池５の電池容量Ｃ_apまで満充電され、その満充電の状
態から蓄電池５の放電が行われる場合、充電制御部３に
おいて蓄電池５の残容量が所定のしきい値と比較され、
残容量がそのしきい値より小さくなければ充電制御部３
は充電モードをトリクル充電モードから急速充電モード
に切り換えないようにしている。つまり、本実施例にお
いては、上記のような場合に充電モードの切り換えを禁
止する残容量比較部を充電制御部３によって兼用してい
るのである。

【００３３】すなわち、充電制御部３による充電モード
の切り換えにヒステリシス特性を持たせたものであっ
て、蓄電池５から負荷２へ連続的に電源供給が可能な時
間を表す積算値ｔ_sと、負荷２の種類に応じて支障なく
連続して負荷２を駆動させ得る保証時間としてのしきい
値ｔ₁とを比較して、積算値ｔ_sがしきい値ｔ₁よりも
小さくない場合には充電モードをトリクル充電モードと
することによって、負荷２を通常通り駆動させるととも
に蓄電池５にかかる負担を軽減することができるのであ
る。

【００３４】本実施例における実際の動作を図４に示す
フローチャートによって説明する。ただし、基本的な動
作は実施例１のものと共通であるので、共通する部分の
説明は省略する。すなわち、本実施例における動作にお
いて実施例１の動作と異なる点は、蓄電池５から負荷２
への放電を行っている場合に積算値ｔ_sをｔ_s＝ｔ_s−
１．５×Ｉｄ／Ｉｃとした（Ｓ１４）後、その積算値ｔ
_sを充電制御部３において上記しきい値ｔ₁と比較し
（Ｓ１４’）、積算値ｔ_sがしきい値ｔ₁よりも大きい
場合には外部電源１の検出に戻る（Ｓ２）。一方、積算
値ｔ_sがしきい値ｔ₁以下の場合には、変数ＸをＸ＝０
に設定する（Ｓ１６）。

【００３５】そして、外部電源１が接続されて蓄電池５
が充電されると、充電制御部３において積算値ｔ_sと蓄
電池５の満充電時間ｔ_maxとが比較され（Ｓ５）、積算
値ｔ _sが満充電時間ｔ_maxよりも小さいときには、充電
制御部３において上記変数Ｘの値がゼロであるか否かを
判別し、変数Ｘ＝０のとき、すなわち積算値ｔ_sがしき
い値ｔ₁以下の時には充電モードを急速充電モードとし
て急速充電を行い（Ｓ６）、逆に、変数Ｘ≠０の時には
充電モードをトリクル充電モードに切り換えて（Ｓ
８）、変数ＸをＸ＝１に設定して（Ｓ８’）、外部電源
１の検出に戻る（Ｓ２）という動作を行うのである。

【００３６】（実施例３）本実施例における回路構成は
実施例１のものと共通であるので回路構成についての説
明は省略する。本実施例においては、蓄電池５が充電さ
れる際に、その時点での蓄電池５の残容量に応じて充電
制御部３によって充電電流を調節し、蓄電池５の充電を
開始した時点での蓄電池５の残容量に関わらず、常に一
定の急速充電時間で蓄電池５を満充電にできるものであ
る。つまり、蓄電池５の満充電時間ｔ_maxと蓄電池５の
充電が開始される時の積算値ｔ_sとの差を取り、予め定
めた上記一定の急速充電ｔ_c0で除した値（（ｔ_max−ｔ
_s）／ｔ_c0）に比例した充電電流によって蓄電池５の急
速充電が行われるように充電制御部３が充電電流を制御
することによって、蓄電池５の残容量が少ないときには
大きな充電電流を流すことで満充電までの充電時間を短
縮し、残容量が多いときには充電電流を小さくすること
によって蓄電池５にかかる負担を軽減することができる
のである。

【００３７】上記動作を図５に示すフローチャートによ
って説明すると、充電中に充電制御部３において積算値
ｔ_sと満充電時間ｔ_maxとが比較され（Ｓ５）、積算値
ｔ_sが満充電時間ｔ_maxよりも小さいときには、充電制
御部３は充電電流Ｉｃを次式で示す値になるように充電
電流を調節する（Ｓ６’）。Ｉｃ＝ｋ×（ｔ_max−ｔ_s）／ｔ_c0 なお、ｋは定数である。そして、積算値ｔ_sをｔ_s＝ｔ_s＋ｋ／Ｉｃ₁×（ｔ_max−ｔ_s）／ｔ_c0 と設定し（Ｓ７’）、この積算値ｔ_sが満充電時間ｔ
_max以上になるまで積算値ｔ_s、すなわち蓄電池５の残
容量に応じた充電電流で急速充電を行うのである（Ｓ２
〜Ｓ７’）。なお、Ｉｃ₁は基準となる充電電流であ
る。

【００３８】

【発明の効果】請求項１の発明は、負荷に電源供給する
蓄電池と、負荷に接続される外部電源を検出する外部電
源検出部と、外部電源検出部において外部電源を検出し
た場合にのみ外部電源からの充電電流を制御して蓄電池
を充電する充電制御部と、蓄電池の充電時間を検出して
検出した充電時間によって蓄電池の充電量を算出する充
電量算出部と、蓄電池の放電時間を検出して検出した放
電時間によって蓄電池の放電量を算出する放電量算出部
と、充電量算出部において算出される充電量と放電量算
出部において算出される放電量とから蓄電池の残容量を
算出する残容量算出部とを備え、残容量算出部において
算出される蓄電池の残容量に応じて充電制御部が蓄電池
の充電モードを蓄電池の自己放電の電流に近い小電流で
充電するトリクル充電モードと上記小電流よりも大きな
電流で充電する急速充電モードとに切り換えるので、蓄
電池の残容量が蓄電池の電池容量に満たないときには急
速充電モードで充電して蓄電池を満充電するまでの充電
時間を短縮することができるという効果がある。また、
蓄電池の残容量が蓄電池の電池容量に近い満充電の状態
にあるときには、充電モードをトリクル充電モードに切
り換えて蓄電池の過充電を防止して蓄電池の長寿命化を
図ることができるという効果がある。

【００３９】請求項２の発明は、満充電された蓄電池か
ら負荷に電源供給している状態における蓄電池の残容量
を所定のしきい値と比較し、残容量がしきい値より小さ
くなければ充電モードの切り換えを禁止する残容量比較
部を備えたので、蓄電池の残容量が充分あるような不完
全な放電と充電とが繰り返されるような場合でも、蓄電
池の残容量がしきい値より小さくなければトリクル充電
モードのまま急速充電モードに切り換わらない。その結
果、蓄電池にかかる負担を軽減することができるという
効果がある。

【００４０】請求項３の発明は、充電制御部が急速充電
モードの充電開始時における蓄電池の残容量と電池容量
との差に充電電流が比例するように充電電流を制御する
ので、蓄電池の残容量が少ないときには大きな充電電流
で充電することによって急速充電モードにおける充電時
間を短縮することができ、さらに残容量が多いときには
小さな充電電流で充電することによって蓄電池にかかる
負担を軽減することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す概略回路構成図である。

【図２】同上の蓄電池の放電時間と電池電圧との関係を
示す電圧波形図である。

【図３】同上の動作を説明するためのフローチャートで
ある。

【図４】実施例２の動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図５】実施例３の動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図６】従来例を示す概略回路構成図である。

【図７】同上の蓄電池の残容量と放電時間との関係を示
す波形図である。

【図８】同上の蓄電池の残容量と放電時間との関係を示
す別の波形図である。

【符号の説明】

１外部電源２負荷３充電制御部５蓄電池６外部電源検出部７昇圧制御部８充電量算出部１０過放電防止回路１１放電量算出部１２残容量算出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷に電源供給する蓄電池と、負荷に接
続される外部電源を検出する外部電源検出部と、外部電
源検出部において外部電源を検出した場合にのみ外部電
源からの充電電流を制御して蓄電池を充電する充電制御
部と、蓄電池の充電時間を検出して検出した充電時間に
よって蓄電池の充電量を算出する充電量算出部と、蓄電
池の放電時間を検出して検出した放電時間によって蓄電
池の放電量を算出する放電量算出部と、充電量算出部に
おいて算出される充電量と放電量算出部において算出さ
れる放電量とから蓄電池の残容量を算出する残容量算出
部とを備え、残容量算出部において算出される蓄電池の
残容量に応じて充電制御部が蓄電池の充電モードを蓄電
池の自己放電の電流に近い小電流で充電するトリクル充
電モードと上記小電流よりも大きな電流で充電する急速
充電モードとに切り換えることを特徴とする充電装置。
【請求項２】満充電された蓄電池から負荷に電源供給
している状態における蓄電池の残容量を所定のしきい値
と比較し、残容量がしきい値より小さくなければ充電モ
ードの切り換えを禁止する残容量比較部を備えたことを
特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項３】充電制御部は、急速充電モードの充電開
始時における蓄電池の残容量と電池容量との差に充電電
流が比例するように充電電流を制御することを特徴とす
る請求項１記載の充電装置。