JPH09298845A

JPH09298845A - 充電装置

Info

Publication number: JPH09298845A
Application number: JP8130706A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Konno; 義弘今野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で、初期充電回路を実現する。【解決手段】２次電池１１を充電する充電電流の電流
ラインに、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｑ21）を直列に接続する。
初期充電時、ＭＯＳーＦＥＴ（Ｑ21）のオン抵抗により
充電電流の大きさを制限するとともに、ＭＯＳーＦＥＴ
（Ｑ21）を所定のデューティーレシオでオン・オフ制御
して充電電流の平均値を規定値に制御し、初期充電を実
行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、２次電池の充電
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】２次電池、例えばリチウムイオン電池や
ニッケルカドミウム電池などを充電する場合、その２次
電池が過放電状態になっていることがあるので、充電装
置によっては、 (1) まず、0.1Ｃ程度の大きさの電流で初期充電を行
う。例えば1000mＡｈの容量の電池であれば、100mＡ程
度の電流で初期充電を行う。 (2) 初期充電につれて電池の端子電圧が上昇していくの
で、端子電圧が規定の電圧まで上昇したら、以後、例え
ば１Ｃの大きさの電流で急速充電（メインの充電）を行
う。ようにしている。

【０００３】つまり、このようにすれば、対象となる電
池が過放電状態であっても、過不足なく充電を行うこと
ができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に初期充電を行う場合、初期充電につれて電池の端子電
圧が上昇していくので、定電圧で初期充電を行うと、充
電の進行につれて充電電流が減少してしまう。したがっ
て、初期充電は定電流で行う必要がある。

【０００５】そして、この初期充電の充電電流を定電流
化する方法として、 (A) オペアンプなどを使用して充電回路にフィードバッ
クループを構成し、充電電流を定電流化する。 (B) 充電電流の電流ラインに大きな値の抵抗器を設け、
この抵抗器により充電電流を定電流化する。などの方法がある。

【０００６】ところが、(A)項の方法の場合には、部品
点数が多くなるとともに、回路構成が複雑になり、コス
トが上昇してしまう。また、(B)項の方法の場合には、
抵抗器として大容量のものが必要になってしまう。しか
も、定電流化に限界があり、初期充電が進行すると、充
電電流が減少してしまう。

【０００７】この発明は、このような問題点を解決しよ
うとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明においては、２
次電池を充電する充電電流の電流ラインに直列に接続さ
れたスイッチ素子と、上記電流ラインに直列に接続され
て電流の大きさを制限する素子とを有し、初期充電時、
上記制限する素子により上記充電電流の大きさを制限す
るとともに、上記スイッチ素子を所定のデューティーレ
シオでオン・オフ制御して上記充電電流の平均値を規定
値に制御するようにした充電装置とするものである。

【０００９】この結果、上記スイッチ素子および上記制
限する素子が、初期充電の充電回路として作用する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１において、符号１０は充電式
電池の電池パックを示し、この例においては、２つのリ
チウムイオン電池１１が入出力端子Ｔ11、Ｔ12の間に直
列接続されてパック化されている。したがって、この電
池パック１０の公称出力電圧は7.2Ｖである。

【００１１】また、符号２０はこの発明による充電装置
を示し、電源回路２１において、商用交流電圧から例え
ば8.4Ｖの定電圧Ｖ21が取り出される。そして、この電
源回路２１の＋側の出力端が＋側の充電端子Ｔ21に接続
され、その−側の充電電流のライン、すなわち、−側の
出力端と−側の充電端子Ｔ22との間に、充電スイッチ用
のＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｑ21、Ｑ22）のドレイン・ソース間
が直列に接続される。この場合、ＦＥＴ（Ｑ21、Ｑ22）
は、そのドレイン・ソース間の寄生ダイオードの影響を
避けるため互いに逆向きとされている。

【００１２】さらに、充電の制御回路としてマイクロコ
ンピュータ２２が設けられる。この場合、マイクロコン
ピュータ２２は、図示はしないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭなどが１チップＩＣ化されて構成されるとともに、
電池パック１０を充電するための充電ルーチンを有し、
後述するような充電処理を実行するものである。そし
て、このマイクロコンピュータ２２には、電源回路２１
から例えば５Ｖの動作電圧が供給される。

【００１３】また、端子Ｔ22が、抵抗器Ｒ24を通じてマ
イクロコンピュータ２２のアナログ入力ポート（Ａ／Ｄ
コンバータ）A/Dに接続される。さらに、マイクロコン
ピュータ２２の出力ポートＰ21、Ｐ22が抵抗器Ｒ21、Ｒ
22を通じてＦＥＴ（Ｑ21）のゲートに接続され、マイク
ロコンピュータ２２の出力ポートＰ23が抵抗器Ｒ23を通
じてＦＥＴ（Ｑ22）のゲートに接続される。

【００１４】この場合、ポートＰ22、Ｐ23は、本来、そ
のレベルが“１”のとき、ＦＥＴ（Ｑ21、Ｑ22）をオン
にして電池１１を急速充電するためのものである。そし
て、この発明による初期充電を実現するために、ポート
Ｐ21が使用されるものである。

【００１５】このような構成において、端子Ｔ21、Ｔ22
に電池パック１０の端子Ｔ11、Ｔ12が接続されると、端
子Ｔ22の電位Ｖ22は、Ｖ22＝電源回路２１の出力電圧Ｖ21−電池パック１０の
電圧Ｖ10 となり、この電圧Ｖ22がマイクロコンピュータ２２のア
ナログ入力ポートA/Dに供給される。したがって、マイ
クロコンピュータ２２は、この電圧Ｖ22により、端子Ｔ
21、Ｔ22に電池パック１０の接続されたことを知ること
ができる。

【００１６】そして、もし、急速充電であれば、ポート
Ｐ23の出力によりＦＥＴ（Ｑ22）がオンとされるととも
に、ポートＰ21、Ｐ22が“１”レベルとされてＦＥＴ
（Ｑ21）もオンとされ、電池１１は急速充電される。

【００１７】しかし、端子Ｔ21、Ｔ22に電池パック１０
が接続された場合には、上述の(1)項のように、まず、
初期充電が実行されるものであり、この初期充電は、次
のようにして実現される。

【００１８】すなわち、ポートＰ23の出力によりＦＥＴ
（Ｑ22）がオンとされる。また、図２に示すように、ポ
ートＰ21が“０”レベルとされるとともに、ポートＰ22
が所定の周期τで“１”レベルと“０”レベルとに変化
させられる。

【００１９】すると、期間τのうち、Ｐ22＝“１”の期
間には、ポートＰ22とポートＰ21との電位差、つまり、
５Ｖが、抵抗器Ｒ22、Ｒ21により分圧され、その分圧電
圧ＶGがＦＥＴ（Ｑ21）のゲートに供給されるので、Ｆ
ＥＴ（Ｑ21）のドレイン・ソース間は、その分圧電圧Ｖ
Gに対応した抵抗値となる。

【００２０】したがって、抵抗器Ｒ21、Ｒ22の分圧比を
あらかじめ設定しておくことにより、Ｐ22＝“１”の期
間には、電池１１は、所定の大きさの電流により充電さ
れることになる。すなわち、電池１１は、ＦＥＴ（Ｑ2
1）のオン抵抗により決まる大きさの電流により充電さ
れることになる。

【００２１】一方、期間τのうち、Ｐ22＝“０”の期間
には、ポートＰ21も“０”レベルなので、ＶG＝０とな
り、ＦＥＴ（Ｑ21）はオフとなる。したがって、このＰ
22＝“０”の期間には、電池１１は充電されない。

【００２２】したがって、電池１１は、抵抗器Ｒ21、Ｒ
22の値により大きさが制限され、ポートＰ22のレベル変
化のデューティーレシオにより平均値が決まるパルス電
流により充電されることになる。

【００２３】さらに、このような充電が行われていると
き、端子Ｔ22の電圧Ｖ22から電池パック１０の端子電圧
Ｖ10が測定され、この測定値にしたがって、ポートＰ22
のレベル変化のデューティーレシオが変更され、電池１
１の充電電流が例えば0.1Ｃの大きさに保持される。こ
うして、電池パック１０は0.1Ｃの大きさの定電流によ
り充電されていく。

【００２４】そして、電池パック１０の端子電圧Ｖ10が
規定の電圧、例えば5.5Ｖになると、上記のようにＰ21
＝“１”、Ｐ22＝“１”とされてＦＥＴ（Ｑ21）はオン
とされ、以後、電池１１は急速充電される。なお、電池
１１が満充電の状態まで充電されると、例えば、ＦＥＴ
（Ｑ21、Ｑ22）がオフとされ、充電を終了する。

【００２５】こうして、この充電装置２０によれば、充
電スイッチ用のＦＥＴ（Ｑ21）のオン抵抗を利用して初
期充電時の充電電流を制限するようにしているので、
(A)項の方法のようにオペアンプなどを使用する場合に
比べ、抵抗器Ｒ21、Ｒ22を追加するだけであり、コスト
の上昇がきわめて少ない。また、(B)項の方法のよう
に、抵抗器により定電流充電を行う場合に比べ、充電電
流の変動を抑えることができる。

【００２６】図３の充電装置２０においては、ＦＥＴ
（Ｑ21、Ｑ22）のドレイン・ソース間に対して、抵抗器
Ｒ25と、ダイオードＤ21と、トランジスタＱ23のコレク
タ・エミッタ間との直列回路が並列に接続され、マイク
ロコンピュータ２２のポートＰ21の出力が抵抗器Ｒ26を
通じてトランジスタＱ23のベースに供給される。

【００２７】そして、初期充電時には、ポートＰ22、Ｐ
23の出力によりＦＥＴ（Ｑ21、Ｑ22）がオフとされる。
また、ポートＰ21の出力によりトランジスタＱ23がオン
・オフ制御されるとともに、そのオン・オフのデューテ
ィーレシオが電圧Ｖ22に対応して制御される。したがっ
て、電池１１には、抵抗器Ｒ25の値により大きさが制限
され、トランジスタＱ23のオン・オフのデューティーレ
シオにより平均値が決まるパルス状の充電電流が供給さ
れ、初期充電が行われる。

【００２８】また、急速充電時には、ポートＰ21の出力
によりトランジスタＱ23がオフとされるとともに、ポー
トＰ22、Ｐ23の出力によりＦＥＴ（Ｑ21、Ｑ22）がオン
とされ、電池１１は急速充電される。

【００２９】図４の充電装置２０においては、充電電流
の電流ラインに小さい値の抵抗器Ｒ27が直列接続され、
これに生じる降下電圧がマイクロコンピュータ２２のア
ナログ入力ポートA/Dに供給されて充電電流の大きさが
検出される。なお、充電電流の制御方法は、図１の場合
と同様である。

【００３０】

【発明の効果】この発明によれば、２次電池に対して、
所定の大きさの電流で初期充電を行うことができるとと
もに、そのための構成が簡単であり、コストの上昇が少
ない。しかも、初期充電時の充電電流の大きさの変動を
抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一形態を示す接続図である。

【図２】図１の回路の動作を説明するための波形図であ
る。

【図３】この発明の他の形態を示す接続図である。

【図４】この発明の他の形態を示す接続図である。

【符号の説明】

１０＝電池パック、１１＝リチウムイオン電池、２０＝
充電装置、２１＝電源回路、２２＝マイクロコンピュー
タ、Ｑ21およびＱ22＝ＭＯＳ−ＦＥＴ、Ｒ21およびＲ22
＝分圧抵抗器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次電池を充電する充電電流の電流ライン
に直列に接続されたスイッチ素子と、上記電流ラインに直列に接続されて電流の大きさを制限
する素子とを有し、初期充電時、上記制限する素子により上記充電電流の大
きさを制限するとともに、上記スイッチ素子を所定のデューティーレシオでオン・
オフ制御して上記充電電流の平均値を規定値に制御する
ようにした充電装置。
【請求項２】請求項１に記載の充電装置において、上記２次電池の充電量を検出し、この検出出力にしたがって上記デューティーレシオを制
御するようにした充電装置。
【請求項３】請求項２に記載の充電装置において、上記スイッチ素子と、上記制限する素子とが共通のＭＯ
Ｓ−ＦＥＴとされ、このＭＯＳ−ＦＥＴのオン抵抗により上記制限する素子
を得るようにした充電装置。