(57)【要約】【課題】構成が簡単で、太陽電池を入力電源として接続可能な二次電池を充電するための充電装置を提供することにある。【解決手段】  スイッチング電源回路８は、充電電流フィードバック回路７からの信号に基づいてスイッチング制御され、入力電圧Ｖｉが所定電圧Ｖｓｉ２以上の場合、充電電流Ｉｓの値を入力電圧Ｖｉが入力電圧フィードバック回路７からの信号に基づきある所定の値Ｖｓｉになるように制御し、また、第２の入力電圧検出回路１６によって検出される入力電圧Ｖｉがある所定値Ｖｓｉ２以下の場合、充電回路遮断回路１３によって二次電池３ａは充電回路８から遮断され、二次電池から充電回路８への不要な放電が防止される。【選択図】図１
2010206911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の出力電力を、充電制御回路を介して二次電池の充電電源として供給する充電装置であって、前記充電制御回路は、前記太陽電池の出力電圧を前記二次電池の充電電圧に変換するためのスイッチング制御回路を具備し、前記太陽電池の出力電圧が第１の所定電圧を超える場合、前記二次電池の充電電圧が前記太陽電池の出力電圧より低い所定電圧以下になるように、前記太陽電池の出力電圧に応答して前記充電電流を制御し、かつ前記太陽電池の出力電圧が前記第１の所定電圧以下に降下した場合、前記スイッチング制御回路と前記二次電池とを電気的接続する充電通路を遮断することを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記充電制御回路は、前記二次電池の充電電圧に基づいて前記充電電圧を設定電圧値に制御するための制御信号を前記スイッチング制御回路へフィードバックするための充電電圧フィードバック回路と、前記二次電池の充電電流に基づいて前記充電電流を設定電流値に制御するための制御信号を前記スイッチング制御回路へフィードバックするための充電電流フィードバック回路と、前記太陽電池の出力電圧が供給される前記スイッチング制御回路の入力電圧を設定入力電圧値に制御するために制御信号をスイッチング制御回路へフィードバックするための入力電圧フィードバック回路と、前記スイッチング制御回路へ入力する前記太陽電池の出力電圧を検出するための入力電圧検出手段と、前記スイッチング制御回路と前記二次電池との充電通路を遮断するための遮断手段とをさらに具備し、前記太陽電池の出力電圧が前記第１の所定電圧を超える場合、前記入力電圧フィードバック回路の出力制御信号と前記充電電流フィードバック回路の出力制御信号を合成することによって、前記二次電池の充電電圧が前記太陽電池の出力電圧より低い所定電圧以下になるように、前記太陽電池の出力電圧に応答して前記充電電流を制御し、かつ前記入力電圧検出手段によって検出される前記太陽電池の出力電圧が前記第１の所定電圧以下に降下した場合、前記遮断手段によって前記スイッチング制御回路と前記二次電池との前記充電通路を遮断することを特徴とするようにした請求項１に記載された充電装置。
【請求項３】
充電を開始する前に、前記入力電圧検出手段によって検出される前記入力電圧が前記第１の所定電圧以下の場合、前記遮断手段によって前記スイッチング制御回路と前記二次電池との充電通路を遮断することを特徴とする請求項２に記載された充電装置。
【請求項４】
充電を開始する前に、前記入力電圧検出手段によって検出される前記入力電圧が前記第１の所定電圧以下で、かつ前記遮断手段によって前記スイッチング制御回路と前記二次電池との前記充電通路が遮断されている場合、前記太陽電池の出力電圧が前記第１の所定電圧を超える時、前記遮断手段は前記充電通路の遮断を解除して充電を開始するように構成したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載された充電装置。
【請求項５】
充電を開始した後において、前記入力電圧検出手段によって検出される前記入力電圧が前記第１の所定電圧以下に降下した場合、前記遮断手段によって前記スイッチング制御回路と前記二次電池との前記充電通路を遮断することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一つに記載された充電装置。
【請求項６】
充電中において、前記入力電圧検出手段によって検出される前記入力電圧が前記第１の所定電圧以下で、前記遮断手段によって前記スイッチング制御回路と前記二次電池との前記充電通路が遮断されている場合、前記太陽電池の出力電圧が前記第１の所定電圧を超える時、前記遮断手段は前記充電通路の遮断を解除して充電を開始するように構成したことを特徴とする請求項５に記載された充電装置。
【請求項７】
前記入力電圧フィードバック回路よって定められる前記第１の所定電圧は、太陽電池の最適出力動作点に設定することを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか一つに記載された充電装置。
【請求項８】
前記遮断手段は、前記入力電圧検出手段によって検出される前記太陽電池の出力電圧が前記第１の所定電圧以下で、前記第１の所定電圧より低い第２の所定電圧まで降下した場合、前記スイッチング制御回路と前記二次電池との前記充電通路を遮断することを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれか一つに記載された充電装置。
【請求項９】
前記充電電圧フィードバック回路と、前記充電電流フィードバック回路と、前記入力電圧フィードバック回路と、前記入力電圧検出手段とはそれぞれオペアンプを具備し、前記各フィードバック回路の制御信号は前記各オペアンプを介して合成されて前記スイッチング制御回路へフィードバックされ、前記入力電圧検出手段の前記オペアンプの出力信号を前記遮断手段の制御信号としたことを特徴とする請求項２乃至請求項８のいずれか一つに記載された充電装置。
【請求項１０】
前記遮断手段は、バイポーラトランジスタのスイッチング回路からなり、該スイッチング回路は、前記充電制御回路と前記二次電池とを電気的接続する前記充電通路に挿入されたコレクタ−エミッタ通路を有する出力トランジスタを含み、前記入力検出手段によって検出した出力信号によって前記出力トランジスタをオンまたはオフに制御することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一つに記載された充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動工具の電源として用いられるリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池を、太陽電池を電力源として充電するための充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドライバドリル等のコードレスタイプの電動工具では、電動工具の駆動電源としてニッケルカドミウム電池（ニカド電池）やリチウムイオン電池等の二次電池から構成された電池パックが一般に使用されている。
【０００３】
従来、ニカド電池やリチウムイオン電池等の二次電池を充電するための充電装置は、商用電源を入力電源として使用している。しかしながら、コードレス電動工具を商用電源の設備がない場所で使用する場合、作業量が多いときは多数の予備の二次電池を準備する必要があり、二次電池の設備費用が嵩み、また作業現場への二次電池の運搬作業が困難となる場合がある。
【０００４】
そこで、二次電池を充電する充電装置の入力電源として商用電源以外の別の電源から充電できる充電装置が提案されている。例えば、下記特許文献１には商用電源以外の別電源を使用した充電装置が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５―２４５１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
充電装置の入力電源として商用電源以外の電源として、様々な電源が考えられるが、本願発明者等は、特に、作業現場で商用電源等の既存の給電設備を不要とし、また発電の過程で環境汚染を防止できる太陽電池を入力電源とした充電装置に着目した。
【０００７】
太陽電池の電圧−電流特性（出力特性）では、図４に示されるように、光照射時において、出力端子を開放した時の出力電圧Ｖｏｃと短絡した時の開放電流Ｉｓｃを有し、また、最大出力電力Ｐｍａｘを与える最大出力動作点Ａｍａｘを有する。太陽電池から効率よく電力を得るには、太陽電池を最大出力動作点Ａｍａｘ付近（以下、動作点Ａｍａｘまたはその付近の動作点を「最適出力動作点」と称する）で動作させる必要がある。このため太陽電池に負荷を接続した場合、太陽電池側からみた負荷を常に最適出力動作点Ａｍａｘ付近に保持することが要求される。
【０００８】
太陽電池に接続される負荷を最適出力動作点（最大出力点ＡｍａｘまたはＡｍａｘの付近）に保持する理由について、図４を参照してさらに説明する。例えば、「照射量大」における最大出力動作点Ａｍａｘで太陽電池を使用した場合、電力は電圧×電流であるので、この点における電圧値をＶｍａｘ、電流値をＩｍａｘとすると、取り出せる電力は、Ｖｍａｘ×Ｉｍａｘとなる。一方、負荷の動作点Ａｈで太陽電池を使用した場合を考える。動作点Ａｈにおける電流値Ｉｈが、例えば、最大出力点Ａｍａｘの電流値Ｉｍａｘおける電圧Ｖｍａｘの半分の値に相当する電流とすると、動作点Ａｈにおける電圧値は１／２Ｖｍａｘとなる。この時、出力特性から明らかのように、電流値Ｉｍａｘと電流値Ｉｈでは、殆ど電流値に変化がない。すなわち、動作点Ａｈにおける電流値Ｉｈは、最大出力点Ａｍａｘにおける電流値Ｉｍａｘとほぼ同じ電流値（Ｉｈ≒Ｉｍａｘ）となる。したがって、動作点Ａｈで取り出せる電力Ｐｈは、１／２Ｖｍａｘ×Ｉｈとなり、最大出力点Ａｍａｘで取り出せる電力Ｐｍａｘの約１／２となる。
【０００９】
同様に、太陽電池の出力特性における「照射量中」および「照射量小」の場合においても、最大出力動作点の約半分の出力電力となる。このように、ある照射量において取出せる電力が最大となる動作点（例えば、Ａｍａｘ）は、図中における横軸である電圧Ｖのライン（例えば、Ｖｍａｘ）から縦線を引いて出力特性にぶつかる動作点（Ａｍａｘ）と、その点から縦軸である電流Ｉのライン（例えば、Ｉｍａｘ）へ横線を引いた場合における横軸、縦軸、横線、縦線で囲まれた長方形の面積が最大になる場所である。すなわち、出力特性上の特定の動作点（例えば、Ａｍａｘ）における電圧（Ｖ）×電流（Ｉ）の出力電力（Ｐ）が、他の如何なる動作点（例えば、Ａｈ）よりも最大となれば、最大出力動作点Ａｍａｘとなり、その時の電圧Ｖｍａｘおよび電流Ｉｍａｘが最大出力動作点となる。太陽電池の最大出力電力Ｐｍａｘを与える最大出力動作点Ａｍａｘにおける動作電圧Ｖは、図４に示した「照射量中」または「照射量小」のような照射量の大小とは無関係に概ね一定の電圧値（Ｖｍａｘ）となる。
【００１０】
ここで、太陽電池の出力電圧で二次電池を充電するために、二次電池を太陽電池に直結して充電を行う場合を考えてみると、この場合、太陽電池の出力電圧は、二次電池の充電電圧まで低下することになる。例えば、図４の特性を有する太陽電池に、１／２Ｖｍａｘの電圧を有する二次電池を直結すると、太陽電池の電圧も１／２Ｖｍａｘまで低下する。「照射量大」であるとすると、流れる充電電流はＩｍａｘとなる。よって、取り出せる電力の最大値Ｐｍａｘは、先に述べたようにＶｍａｘ×Ｉｍａｘであるのに、二次電池を直結すると、１／２Ｖｍａｘ×Ｉｍａｘの電力しか取り出せないことになる。この出力電力の効率低下に鑑み、もし、太陽電池と二次電池の間に、太陽電池の出力電圧を最大出力動作点（Ｖｍａｘ）付近の所定値になるような充電制御回路を設ければ、太陽電池の出力電力を最大出力電力Ｐｍａｘに近づけることができ、太陽電池による二次電池の充電を効率よく行うことができる。
【００１１】
上述したように太陽電池の電圧が最適出力動作点になるような充電制御回路を構成すれば効率よく二次電池を充電することができるが、回路の動作にはある一定以上の電流が必要となる。日が暮れ始めて太陽電池への照射量が小さくなっていくと、太陽電池の発電量も減少していき、やがて充電制御回の動作が不可能となる。充電制御回路が動作しない状態で電池が充電装置と接続された状態にあると、電池から充電制御回路へと逆に放電してしまう可能性があり、例えば日中に充電した電力を夜間に失ってしまう可能性がある。また、電池パックの二次電池から太陽電池への電流の逆流が起こる。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、太陽電池によって二次電池を充電することができる充電装置において、日中等の太陽電池の発電量が充分な時間では、太陽電池を最適出力動作点となるように二次電池の充電を制御し、逆に、夜間等の太陽電池の発電量が不充分な時間では、充電装置の制御回路から二次電池への充電通路を遮断し、これによって太陽電池から効率よく二次電池を充電することができる充電装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、入力電源として太陽電池を最適出力動作点で動作させるための構成が簡単で安価な充電制御回路を具備する充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次のとおりである。
【００１５】
本発明の一つの特徴によれば、太陽電池の出力電力を、充電制御回路を介して二次電池の充電電源として供給する充電装置であって、前記充電制御回路は、前記太陽電池の出力電圧を前記二次電池の充電電圧に変換するためのスイッチング制御回路を具備し、前記太陽電池の出力電圧が第１の所定電圧を超える場合、前記二次電池の充電電圧が前記太陽電池の出力電圧より低い所定電圧以下になるように、前記太陽電池の出力電圧に応答して前記充電電流を制御し、かつ前記太陽電池の出力電圧が前記第１の所定電圧以下に降下した場合、前記スイッチング制御回路と前記二次電池とを電気的接続する充電通路を遮断するように構成する。
【００１６】
本発明の他の特徴によれば、前記充電制御回路は、前記二次電池の充電電圧に基づいて前記充電電圧を設定電圧値に制御するための制御信号を前記スイッチング制御回路へフィードバックするための充電電圧フィードバック回路と、前記二次電池の充電電流に基づいて前記充電電流を設定電流値に制御するための制御信号を前記スイッチング制御回路へフィードバックするための充電電流フィードバック回路と、前記太陽電池の出力電圧が供給される前記スイッチング制御回路の入力電圧を設定入力電圧値に制御するために制御信号をスイッチング制御回路へフィードバックするための入力電圧フィードバック回路と、前記スイッチング制御回路へ入力する前記太陽電池の出力電圧を検出するための入力電圧検出手段と、前記スイッチング制御回路と前記二次電池との充電通路を遮断するための遮断手段とをさらに具備し、前記太陽電池の出力電圧が前記第１の所定電圧を超える場合、前記入力電圧フィードバック回路の出力制御信号と前記充電電流フィードバック回路の出力制御信号を合成することによって、前記二次電池の充電電圧が前記太陽電池の出力電圧より低い所定電圧以下になるように、前記太陽電池の出力電圧に応答して前記充電電流を制御し、かつ前記入力電圧検出手段によって検出される前記太陽電池の出力電圧が前記第１の所定電圧以下に降下した場合、前記遮断手段によって前記スイッチング制御回路と前記二次電池との前記充電通路を遮断するように構成する。
【００１７】
本発明のさらに他の特徴によれば、充電を開始する前に、前記入力電圧検出手段によって検出される前記入力電圧が前記第１の所定電圧以下の場合、前記遮断手段によって前記スイッチング制御回路と前記二次電池との前記充電通路を遮断するように構成する。
【００１８】
本発明のさらに他の特徴によれば、充電を開始する前に、前記入力電圧検出手段によって検出される前記入力電圧が前記第１の所定電圧以下で、かつ前記遮断手段によって前記スイッチング制御回路と前記二次電池との前記充電通路が遮断されている場合、前記太陽電池の出力電圧が前記第１の所定電圧を超える時、前記遮断手段は前記充電通路の遮断を解除して充電を開始するように構成する。
【００１９】
本発明のさらに他の特徴によれば、充電を開始した後において、前記入力電圧検出手段によって検出される前記入力電圧が前記第１の所定電圧以下に降下した場合、前記遮断手段によって前記スイッチング制御回路と前記二次電池との前記充電通路を遮断するように構成する。
【００２０】
本発明のさらに他の特徴によれば、充電中において、前記入力電圧検出手段によって検出される前記入力電圧が前記第１の所定電圧以下で、前記遮断手段によって前記スイッチング制御回路と前記二次電池との前記充電通路が遮断されている場合、前記太陽電池の出力電圧が前記第１の所定電圧を超える時、前記遮断手段は前記充電通路の遮断を解除して充電を開始するように構成する。
【００２１】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記入力電圧フィードバック回路よって定められる前記第１の所定電圧は、太陽電池の最適出力動作点に設定する。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記遮断手段は、前記入力電圧検出手段によって検出される前記太陽電池の出力電圧が前記第１の所定電圧以下で、前記第１の所定電圧より低い第２の所定電圧まで降下した場合、前記スイッチング制御回路と前記二次電池との充電通路を遮断するように構成する。
【００２２】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記充電電圧フィードバック回路と、前記充電電流フィードバック回路と、前記入力電圧フィードバック回路と、前記入力電圧検出手段とはそれぞれオペアンプを具備し、前記各フィードバック回路の制御信号は前記各オペアンプを介して合成されて前記スイッチング制御回路へフィードバックされ、前記入力電圧検出手段の前記オペアンプの出力信号を前記遮断手段の制御信号とするように構成する。
【００２３】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記遮断手段は、バイポーラトランジスタのスイッチング回路からなり、該スイッチング回路は、前記充電制御回路と前記二次電池とを電気的接続する前記充電通路に挿入されたコレクタ−エミッタ通路を有する出力トランジスタを含み、前記入力検出手段によって検出した出力信号によって前記出力トランジスタをオンまたはオフに制御する。
【発明の効果】
【００２４】
上記本発明の特徴に従えば、充電制御回路は、太陽電池を入力電源として使用し、太陽電池の出力電圧（充電制御回路の入力電圧）に対応して充電電流および充電電圧を制御するように構成するので、充電制御回路に入力電源として接続される太陽電池の出力特性に最適な動作点を設定することができ、太陽電池から効率よく充電電力を得ることができる。
【００２５】
例えば、図４の出力特性図を参照して説明するならば、「照射量大」の状態で１／２Ｖｍａｘの電圧を二次電池に充電する場合、上記充電制御回路によって、充電電流Ｉは、（二次電池の充電電力Ｐ＝効率×太陽電池の最大電力Ｐｍａｘ）＝（二次電池の充電電圧１／２Ｖｍａｘ×二次電池の充電電流Ｉ＝効率×太陽電池の出力電圧Ｖｍａｘ×太陽電池の出力電流Ｉｍａｘ）＝（１／２Ｖｍａｘ×二次電池の充電電流Ｉ＝効率×太陽電池の出力電圧Ｖｍａｘ×太陽電池の出力電流Ｉｍａｘ）から、充電制御回路の効率を、例えば、８５％とすると、二次電池の充電電流Ｉは、Ｉ＝２×０．８５Ｉｍａｘ＝１．７Ｉｍａｘとなり、二次電池を太陽電池に直結接続する場合の充電電流Ｉｍａｘに比較して、約１．７倍の充電電流で充電を行なうことができ、これによって、充電効率を向上させることができる。
【００２６】
また、上記本発明の特徴によれば、入力電圧検出手段および遮断手段を具備するので、太陽電池の出力電圧がある所定値（第１の所定電圧）以下に低下した場合は、遮断回路によって充電装置の充電制御回路と二次電池との電気的接続を遮断するので、二次電池から充電装置へ逆放電を防止することができる。
【００２７】
このような効果について図３の特性図を参照してさらに説明する。太陽電池の発電量が充分な日中であれば、特性Ａに示すように、太陽電池の出力電圧は、所定の電圧Ｖｉｈに制御される。しかし、夜間等の発電量が不充分な状態になると、太陽電池の電圧は、低電圧Ｖｉｌ以下の値となり、一定の値Ｖｉｈに制御することができなくなる。このような状態では、図３の特性Ｃに示すように、充電制御回路は、充電電流を動作させるに足る充電電流が確保できず、充電制御回路の動作ができない状態になっている。従って、この状態で二次電池が充電装置に接続されていると二次電池から放電してしまう可能性があるが、本発明によれば、太陽電池の出力電圧が低電圧Ｖｉｌとなる朝および夜の時間（Ｔ）では、二次電池と充電装置の充電制御回路の電気的接続が遮断されるので、このような逆放電の状態を解消することができる。結果的に、太陽電池の出力電圧が高電圧Ｖｉｈとなる昼の時間に、図３の特性Ｂに示すように、電池電圧を充電することができる。
【００２８】
上記本発明の特徴によれば、充電制御回路は、スイッチング制御回路と、充電電圧フィードバック回路と、充電電流フィードバック回路と、入力電圧フィードバック回路と、入力電圧検出手段と、遮断手段とを具備し、前記太陽電池の出力電圧が前記第１の所定電圧を超える場合、前記入力電圧フィードバック回路の出力制御信号と前記充電電流フィードバック回路の出力制御信号を合成することによって、前記二次電池の充電電圧が前記太陽電池の出力電圧より低い所定電圧以下になるように、前記太陽電池の出力電圧に応答して前記充電電流を制御し、かつ前記入力電圧検出手段によって検出される前記太陽電池の出力電圧が前記第１の所定電圧以下に降下した場合、前記遮断手段によって前記スイッチング制御回路と前記二次電池との充電通路を遮断するので、太陽電池に充分な発電量（出力電力）がある場合は効率よく二次電池を充電することができ、逆に、太陽電池からの出力電力が不充分な場合は二次電池から太陽電池への逆放電を防止することができる。したがって、太陽電池の発電量の大小または照射量の大小にかかわらず、二次電池を充電装置に実装することができる。
【００２９】
さらに、上記本発明の特徴によれば、充電電圧フィードバック回路と、充電電流フィードバック回路と、入力電圧フィードバック回路と、入力電圧検出手段とは、オペアンプによって構成することができるので、構成が簡単で安価な充電制御回路を達成することができる。
【００３０】
上記本発明の他の特徴によれば、前記遮断手段はバイポーラトランジスタ回路によって構成されるので、前記遮断手段としてＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）によって構成する場合に比較して、遮断手段による電力損失を軽減することができる。したがって、入力電源として太陽電池を使用する充電装置に適用して好適である。
【００３１】
本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴は、以下の本明細書の記述および添付図面から更に明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態に係る充電装置について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係る充電装置、図２は図１に示した充電装置を動作させるための制御フローチャートをそれぞれ示す。なお、実施形態を説明するための図面において、同一の機能または要素を示す部材には同一の符号を付し、その繰返しの説明を省略する。
【００３３】
＜充電装置の構成について＞
入力電源となる太陽電池１は、例えば結晶シリコンのＰＮ接合から構成された電池セルから構成される。太陽電池１は、接続部４１を介して充電装置４０の本体に着脱自在に接続され、もし必要ならば、予め用意される同種の他の太陽電池１に差換え可能に構成される。
【００３４】
補助電源部２は、太陽電池１ａの電圧Ｖｉを降圧して、後述するマイコン１１やオペアンプ７ｇ、９ｅ、１０ｇ、１０ｈ等の電源電圧Ｖｃｃを供給するための電源部である。この補助電源部２は、ＤＣコンバータ（スイッチング電源回路）２ａと、Ｐチャンネルの絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（以下、「ＰチャンネルＦＥＴ」と称する。）２ｂと、整流ダイオード２ｃと、コイル２ｄと、平滑コンデンサ２ｅと、抵抗２ｆおよび２ｇとから降圧型のスイッチ電源回路を構成し、太陽電池の電圧Ｖｉを降圧して、マイコン１１等の電源電圧Ｖｃｃを生成する。
【００３５】
すなわち、ＤＣコンバータ２ａは、降圧型コンバータを構成し、出力電圧を抵抗２ｆおよび２ｇのポテンショメータによって分圧した値が、ＤＣコンバータ２ａの内部において設定されている所定値になるようにＰチャンネルＦＥＴ２ｂをスイッチングさせることによって、所望の電源電圧Ｖｃｃを出力するものである。所望の電源電圧Ｖｃｃを抵抗２ｆ、２ｇによって分圧した値がＤＣコンバータ２ａの比較回路（図示なし）において設定されている比較値になるように、抵抗２ｆ、２ｇの抵抗値が設定される。
【００３６】
電池パック３は、充電対象となる電池パックで、１セル以上の二次電池が接続された電池組３ａと、電池組３ａの種類またはセル数等を判別するための判別抵抗から成る電池種判別素子３ｂと、電池組３ａの近傍に設定され電池温度を監視するためのサーミスタ等の感温素子３ｃとから構成される。電池組３ａは、例えば、リチウムイオン二次電池によって構成される。
【００３７】
電池種判別手段４は、電池パック３の電池種判別素子３ｂより電池組３ａの二次電池の種類を判別する機能を有し、抵抗４ａから構成される。二次電池３ａの電池種は、抵抗４ａと、電池パック３内に設定された電池種判別抵抗３ｂとで電源電圧Ｖｃｃを分圧した値を、後述するマイコン１１のＡ／Ｄポート（アナログ−デジタル変換ポート）１１ｄに入力することによって判別する。ここで電池種とは、例えば、リチウムイオン二次電池、ニカド二次電池、ニッケル水素二次電池といった二次電池自体の種類の違い、または、リチウムイオン電池等の同種の二次電池におけるセル数の違い（例えば、４セル、５セル等の違い）を指すものである。電池種を判別する必要があるのは、電池種によって充電制御方法が異なるため、電池種によってそれぞれ適した充電を行う必要があるためである。
【００３８】
電池温度検出手段５は、抵抗５ａ、５ｂより構成される電池温度検出手段である。電池温度は、抵抗５ａと、抵抗５ｂおよび電池パック３内感温素子３ｃの抵抗値の並列抵抗とにより電源電圧Ｖｃｃを分圧した値を、後述するマイコン１１のＡ／Ｄポート１１ｄに入力することによって検出する。
【００３９】
平滑コンデンサ６は、太陽電池１に並列接続された平滑用コンデンサである。
入力電圧フィードバック回路７は、オペアンプ（比較増幅器）７ｅと、オペアンプ７ｅの非反転入力部（＋）に接続された分圧抵抗７ａ、７ｂと、オペアンプ７ｅの反転入力部（−）に接続された分圧抵抗７ｃ、７ｄとから構成される。分圧抵抗７ａ、７ｂは、入力電源となる太陽電池の出力電圧Ｖｉを分圧し、分圧された値はオペアンプ７ｅの非反転入力部（＋）に入力される。また、分圧抵抗７ｃ、７ｄは、電源電圧Ｖｃｃを分圧し、太陽電池の出力電圧Ｖｉ、すなわち充電制御回路への入力電圧Ｖｉを所定の電圧値に保持するための設定電圧をオペアンプ７ｅの反転入力部（−）に供給する機能を有する。
【００４０】
太陽電池１の出力電圧Ｖｉは、検出抵抗７ａおよび７ｂによって分圧されてオペアンプ７ｅの非反転入力部（＋）に入力され、反転入力部（−）に入力される設定値（入力電圧設定値Ｖｓｉに対応する設定電圧）と比較され、太陽電池１の出力特性に対応する最大電力Ｐｍａｘが出力できるような最適出力動作電圧（例えば、Ｖｍａｘ）に制御される。これによって、太陽電池１の出力電圧Ｖｉは、概ね太陽電池１の最大電力Ｐｍａｘを取り出すことができる電圧値に制御される。
【００４１】
スイッチング電源回路８は、充電電圧Ｖｃおよび充電電流Ｉｃを制御するための電源を構成する。このスイッチング電源回路８は、ＤＣコンバータ８ａと、ＰチャンネルＦＥＴ８ｂと、整流ダイオード８ｃと、コイル８ｄと、平滑コンデンサ８ｅとから構成される。本実施形態では、太陽電池１の出力電圧Ｖｉを降圧して、充電電圧Ｖｃを生成する降圧型のスイッチング電源回路を使用する。ＤＣコンバータ８ａは、後述する充電電圧フィードバック回路９および入力電圧フィードバック回路７の誤差制御信号が合成される充電電流フィードバック回路１０からのフィードバック制御信号に基づき、充電電圧Ｖｃおよび充電電流Ｉｃの制御を行う。
【００４２】
充電電圧フィードバック回路９は、抵抗９ａ、９ｂ、９ｃおよび９ｄと、オペアンプ９ｅと、ダイオード９ｆとから構成される。電池の充電電圧Ｖｃは、抵抗９ａおよび９ｂによって分圧され、オペアンプ９ｅの非反転入力部（＋）に入力される。また、充電電圧の設定値Ｖｓｃは、抵抗９ｃおよび９ｄによって電源電圧Ｖｃｃを分圧することによって生成され、オペアンプ３ｅの反転入力部（−）に入力される。
【００４３】
抵抗９ａおよび９ｂによって分圧された充電電圧が、抵抗９ｃおよび９ｄによって設定された充電電圧設定値Ｖｓｃになるように、ＤＣコンバータ８ａは、オペアンプ９ｅの出力制御信号に基づき、スイッチング用ＦＥＴ８ｂをスイッチング制御する。抵抗９ｃおよび９ｄによって設定される充電電圧設定値Ｖｓｃは、二次電池電圧Ｖｃをこの設定値以上の電圧に上昇させないためのリミット電圧値となるように、オペアンプ９ｅの出力制御信号に基づき、ＤＣコンバータ８ａによってスイッチング用ＦＥＴ８ｂの駆動信号をスイッチング制御する。すなわち、二次電池電圧Ｖｃが設定値Ｖｓｃより低下した場合、電池電圧Ｖｃを上昇させるようにスイッチング制御を行い、逆に、二次電池電圧Ｖｃが設定値Ｖｓｃより上昇した場合、二次電池電圧Ｖｃを低下させるようにスイッチング制御を行う。これによって、設定値Ｖｓｃ以下の所定の二次電池電圧Ｖｃを維持することができる。また、この二次電池電圧Ｖｃは、太陽電池１からスイッチング電源回路８へ出力される電圧Ｖｉ以下の電圧に制御される。
【００４４】
充電電流フィードバック回路１０は、初段オペアンプ１０ｇおよび後段オペアンプ１０ｈを具備する。初段オペアンプ１０ｇは、充電電流Ｉｃを検出するためのシャント抵抗１０ａと、入力用抵抗１０ｂおよび１０ｃと、帰還用抵抗１０ｄと共に、反転増幅回路を構成し、比較的小さい充電電流を検出することができる高感度の電流増幅器を構成する。また、後段オペアンプ１０ｈは比較増幅回路を構成し、後段オペアンプ１０ｈの非反転入力部（＋）には初段オペアンプ１０ｇの出力が入力用抵抗１０ｅを介して入力され、その反転入力部（−）には入力電圧フィードバック回路７からのフィードバック信号（オペアンプ７ｇの出力）が入力抵抗１０ｆを介して入力される。後段オペアンプ１０ｈの出力は、ダイオード１０ｉを介して、スイッチング電源回路８のＤＣコンバータ８ａにフィードバックされる。
【００４５】
本実施態様によれば、後段オペアンプ１０ｈのダイオード１０ｉを介する出力は、上述した充電電圧フィードバック回路９を構成するオペアンプ９ｅのダイオード９ｆを介する出力と共通接続される。すなわち、オペアンプ９ｅの出力とオペアンプ１０ｈの出力とは、ワイヤードＯＲ形式に共通接続される。これによって、充電電圧Ｖｃを所定電圧値Ｖｓｃ（Ｖｓｃ＜Ｖｓｉ）以下の電圧に抑えながら、太陽電池１による入力電圧Ｖｉが充電電流Ｉｃの大きさに対応して制御される。各段に使用されるオペアンプ１０ｇ、１０ｈは、一般に、半導体集積回路技術により一つのパッケージ（ＤＩＰやＳＯＰパッケージ）内に組み込まれたものが使用される。一つのパッケージ内に組み込まれたオペアンプは、さらに多段接続されたオペアンプ回路を含む場合があるので、そのような多段接続されたオペアンプ回路を前段オペアンプ１０ｇとして採用すれば、充電電流の検出感度をさらに改善することができる。
【００４６】
このようなフィードバック回路１０によれば、シャント抵抗１０ａに充電電流Ｉｃが流れることにより、充電電流（Ｉｃ）×シャント抵抗（１０ａ）×（−１）というマイナス電位がオペアンプ１０ｇの非反転入力部（−）に入力される。オペアンプ１０ｇは抵抗１０ｂ、１０ｃ、１０ｄと共に反転増幅回路を構成しているので、オペアンプ１０ｇの非反転入力部（−）に入力された充電電流Ｉｃに比例したマイナス電圧値の１０ｄ／１０ｃ倍の電圧値がオペアンプ１０ｇから出力され、比較的少ない充電電流でも感度よく検出できる。オペアンプ１０ｇの出力は、オペアンプ１０ｈの非反転入力部（＋）に入力される。一方、オペアンプ１０ｈの反転入力部（−）には、入力電圧フィードバック回路７からのフィードバック信号が入力されるので、オペアンプ１０ｈは、充電電流Ｉｃの検出信号出力と、入力電圧（太陽電池の出力電圧）Ｖｉとを比較する比較増幅回路として動作する。
【００４７】
ここで、充電装置４０の入力電圧（太陽電池１の出力電圧）Ｖｉが入力電圧フィードバック回路７において設定した入力電圧設定Ｖｓｉより上昇または下降した場合、オペアンプ７ｅからのフィードバック出力に基づいてスイッチング電源回路８において充電電圧Ｖｃおよび充電電流Ｉｃが制御される。すなわち、充電電圧Ｖｃが所定の設定電圧Ｖｓｃを超えない範囲内において、オペアンプ１０ｈにおける非反転入力部（＋）と反転入力部（−）の入力電位差が零である仮想短絡（イマジナリーショート）となるように、スイッチング電源回路８によってスイッチング制御が行われる。
【００４８】
このようなスイッチング制御では、もし入力電圧Ｖｉが入力電圧設定Ｖｓｉより上昇した場合、入力電圧Ｖｉが上昇することにより、入力電圧フィードバック回路７におけるオペアンプ７ｅの両入力部（＋）（−）間の釣り合いが取れなくなる。また、オペアンプ７ｅの出力は、充電電流フィードバック回路１０のオペアンプ１０ｈの非反転入力部（＋）および反転入力部（−）に入力されているので、オペアンプ１０ｈの両入力部（＋）（−）間の釣り合いも取れなくなる。すると、スイッチング電源回路８は、オペアンプ１０ｈからのフィードバック信号に基づきオペアンプ７ｅおよび１０ｈの入力部間の釣り合いが取れるようにスイッチングを行う。このスイッチングを行うことにより充電電流Ｉｃを、入力電圧Ｖｉが入力電圧設定値Ｖｓｉまで低下するように上昇させる。
【００４９】
逆に、入力電圧（太陽電池の電圧）Ｖｉが入力電圧フィードバック回路７において設定した入力電圧設定値Ｖｓｉより低下した場合は、スイッチング電源回路８は、充電電流Ｉｃを、入力電圧Ｖｉが入力電圧設定Ｖｓｉまで上昇するような値にまで低下させる。このようにして、照射量が増し、太陽電池１の電圧が上昇してきた場合は、充電電流Ｉｃを上昇させ、逆に、照射量が減り、太陽電池１の電圧が低下してきた場合は、充電電流Ｉｃを低下させるようにスイッチング電源回路８の制御を行う。これによって、太陽電池１の出力電圧Ｖｉを充電電圧Ｖｃより高い電圧値を持つ、ある所定の設定値Ｖｓｉ（最適出力動作点Ｖｍａｘ付近の電圧）に制御する。
【００５０】
マイコン１１は、ＣＰＵ１１ａと、出力ポート１１ｂ、１１ｃと、Ａ／Ｄポート１１ｄ、１１ｅと、図示されていないＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ部とから構成され、各種の検出入力信号に基づいて各種の制御信号を出力する。なお、マイコン１１のメモリ部（図示なし）には、電池パック３の電池種判別データ、電池温度データ、充電電圧データ等を記憶保持し、かつ太陽電池モジュール１の電池種に関するデータを記憶保持する。
【００５１】
電池電圧検出回路１２は、充電出力回路を横切って直列接続された抵抗１２ａ、１２ｂから構成され、両者の抵抗１２ａ、１２ｂによって分圧された電圧をマイコン１１のＡ／Ｄポート１１ｅに入力することにより、電池電圧を判別する。
【００５２】
充電回路遮断回路１３は、充電通路をオン・オフ（ＯＮ・ＯＦＦ）するための回路で、ＰＮＰバイポーラトランジスタ（以下、単に「ＰＮＰトランジスタ」と称する。）１３ｅおよびＮＰＮバイポーラトランジスタ（以下、単に「ＮＰＮトランジスタ」と称する。）１３ｆから成る２つの半導体スイッチング素子を含み、ＮＰＮトランジスタ１３ｆのバイアス抵抗１３ａ、１３ｂ、およびＰＮＰトランジスタ１３ｅのバイアス抵抗１３ｃおよび１３ｄから構成される。
【００５３】
充電を行う場合は、マイコン１１の抵抗１３ａに連なる出力ポート１１ｂからハイ信号（Ｈ信号）を、ダイオード１３ｇを介してＮＰＮトランジスタ１３ｆへ出力することにより、ＮＰＮトランジスタ１３ｆをＯＮさせる。ＮＰＮトランジスタ１３ｆをＯＮさせるとＰＮＰトランジスタ１３ｅもＯＮすることによって、スイッチング電源回路８を含む充電回路が電池パック（二次電池）３に電気的接続されて、電池パック３が充電される。
【００５４】
逆に、充電を終了する場合、または充電を遮断する場合は、マイコン１１の抵抗１３ａに連なる出力ポート１１ｂからロー信号（Ｌ信号）を出力することにより、ＮＰＮトランジスタ１３ｆをＯＦＦさせる。ＮＰＮトランジスタ１３ｆをＯＦＦさせることによってＰＮＰトランジスタ１３ｅもＯＦＦさせて充電回路と電池パック３との間の充電通路を遮断する。これによって、二次電池３ａから充電制御回路８への無駄な放電または過放電を防止し、かつ二次電池３ａから太陽電池１への逆流を防止できる。
【００５５】
充電状態表示回路１４は、充電中か否かをユーザーに報知するための充電状態表示回路である。抵抗１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、ＬＥＤ１４ｄと、ＮチャンネルＦＥＴ１４ｅとから構成される。充電中において、マイコン１１の抵抗１４ｂに連なる出力ポート１１ｃからハイ信号を出力することにより、ＮチャンネルＦＥＴ１４ｅをＯＮさせ、ＬＥＤ１４ｄを点灯させる。逆に、充電していない時は、マイコン１１の抵抗１４ｂに連なる出力ポート１１ｃからロー信号を出力することにより、ＮチャンネルＦＥＴ１４ｅをＯＦＦさせてＬＥＤ１４ｄを消灯させる。
【００５６】
第１の入力電圧検出回路１５は、太陽電池１から充電装置４０に入力される入力電圧Ｖｉを検出するための検出回路であり、抵抗１５ａおよび１５ｂの分圧抵抗から成る。入力電圧は抵抗１５ａと１５ｂによって分圧され、その分圧値をマイコン１１のＡ／Ｄポート１１ｅに入力することによって、マイコン１１によって入力電圧Ｖｉを判別する。
【００５７】
第２の入力電圧検出回路１６は、第１の入力電圧検出回路１５とは独立して太陽電池１からの入力電圧Ｖｉを検出するための回路である。オペアンプ（比較増幅器）１６ｅと、オペアンプ１６ｅの非反転入力部（＋）に接続された分圧抵抗１６ａ、１６ｂと、オペアンプ１６ｅの反転入力部（−）に接続された分圧抵抗１６ｃ、１６ｄとから構成される。
【００５８】
分圧抵抗１６ａ、１６ｂは入力電源となる太陽電池の出力電圧Ｖｉを分圧し、分圧された値はオペアンプ１６ｅの非反転入力部（＋）に入力される。また、分圧抵抗１６ｃ、１６ｄは電源電圧Ｖｃｃを分圧し、分圧された値は、充電回路遮断回路１３が遮断動作を行う時の太陽電池の出力電圧（Ｖｉ）の基準値（限界値）Ｖｓｉ２（Ｖｓｉ２＜Ｖｓｉ）として、オペアンプ１６ｅの反転入力部（−）に入力される。すなわち、オペアンプ１６ｅの反転入力部（−）に入力される設定電圧は、充電回路遮断回路１３が遮断動作を引き起こすような入力電圧Ｖｉの降下を検出できる基準値Ｖｓｉ２となる。この基準値Ｖｓｉ２は、上記入力電圧フィードバック７における設定電圧値Ｖｓｉより若干小さい値に選択される。
【００５９】
このような構成によれば、太陽電池１からの入力電圧Ｖｉに基づいて充電が行われている場合は、入力電圧フィードバック７の制御出力信号に基づいて、入力電圧Ｖｉの値が分圧抵抗１６ｃ、１６ｄによって設定された基準値Ｖｓｉ２以上に保持されるが、太陽電池１において充電を行うに足る必要な発電量（出力電圧）が得られない場合は、入力電圧Ｖｉが分圧抵抗１６ｃ、１６ｄによって設定された基準値Ｖｓｉ２以下に降下することになる。
【００６０】
したがって、入力電圧Ｖｉがオペアンプ１６ｅの反転入力部（−）に入力される基準値（Ｖｓｉ２）より大きい場合、オペアンプ１６ｅの出力からはハイ信号が出力されるので、充電回路遮断回路１３のＮＰＮトランジスタ１３ｆはＯＦＦしない。すなわち、充電回路遮断回路１３は遮断動作を行わない。一方、入力電圧Ｖｉがオペアンプ１６ｅの反転入力部（−）に入力されるある基準値（Ｖｓｉ２）より小さくなった場合、オペアンプ１６ｅはロー信号を出力する。このオペアンプ１６ｅの出力は、ダイオード１３ｂを介して充電回路遮断回路１３に接続されており、他方のマイコン１１の出力ポート１１ｂからハイ信号が出力されて充電を行おうとしても、出力ポート１１ｂからのハイ信号はダイオード１３ｈを介してオペアンプ１６ｅの出力部によってシャントされる。その結果、ＮＰＮトランジスタ１３ｆのゲート入力がロー信号となるので、ＰＮＰトランジスタ１３ｅはＯＦＦされ、二次電池３ａはスイッチング電源回路８から遮断された状態となる。
【００６１】
なお、本実施形態では、太陽電池１の入力電圧検出回路として第１の入力電圧検出回路１５および第２の入力電圧検出回路１６の両者を設けたが、両者のどちらか一方によって遮断制御信号を形成してもよい。例えば、第２の入力電圧検出回路１６を形成することなく、第１の入力電圧検出回路１５の検出信号に基づいてマイコン１１によって遮断制御信号を生成し、マイコン１１の出力ポート１１ｂから充電回路遮断回路１３のＮＰＮトランジスタ１３ｆのゲートに出力してもよい。
【００６２】
＜充電装置の動作について＞
次に、図１の回路図、図２の制御フローチャートを参照して本発明の実施形態に係る充電装置４０の動作について説明する。
まず、入力電源である太陽電池１が充電装置４０に接続されると、充電装置４０が太陽電池１を電源として動作状態になる。
【００６３】
電池パック３の二次電池３ａが実装される前において充電が行われていない状態をユーザーに報知するために、充電状態表示回路１４のＬＥＤ１４ｄは消灯状態となっている（ステップ４０１）。この場合、ＬＥＤ１４ｄを消灯するために、マイコン１１の抵抗１４ｂと連なる出力ポート１１ｃからロー信号を出力し、ＦＥＴ１４ｅをＯＦＦさせる。
【００６４】
次に入力電圧Ｖｉが所定値（Ｖｓｉ）以上か否かを判別する（ステップ４０２）。本発明においては、入力電圧フィードバック回路７からスイッチング電源回路８へのフィードバック信号によって入力電圧Ｖｉが太陽電池１の最適出力動作点のある所定値になるように、スイッチング電源回路８が入力電圧Ｖｉを制御するわけであるが、入力電圧Ｖｉが第２の入力電圧検出回路１６の基準値（Ｖｓｉ２）に満たない場合（ＮＯの場合）、太陽電池１の発電量がスイッチング電源回路（充電制御回路）８等の充電制御回路を動作するに足る量を発電していないものと判断する。
【００６５】
充電制御回路８が動作していない状態では二次電池３ａと充電回路が接続されていると二次電池３ａから充電制御回路８へ放電してしまう可能性がある。よって、ステップ４０２においては、太陽電池１の最適出力動作点の所定値Ｖｓｉより少し低い値を所定値Ｖｓｉ２として設定し、この所定値Ｖｓｉ２より入力電圧が低いと判別した場合は、二次電池と充電回路を接続しないようにする。入力電圧の検出は、第１の入力電圧検出回路１５において検出された入力電圧Ｖｉが所定値Ｖｓｉ２以上か否かで判別を行う。また、第２入力電圧検出回路１６において入力電圧Ｖｉが検出されマイコン１１の出力ポート１１ｂからハイ信号が出力され、充電回路遮断回路１３のスイッチング素子１３ｅをＯＮさせて二次電池３ａを充電回路に接続しようとしても、上述したように、オペアンプ１６ｅの出力部にロー信号が出力され、充電回路遮断回路１３のスイッチング素子１３ｅをＯＦＦさせて二次電池３ａと充電回路８間の充電通路を遮断する。
【００６６】
なお、第１の入力電圧検出回路１５と第２の入力電圧検出回路１６は同じ働きをする回路であり、少なくともどちらか１つの回路が設置されれば、制御回路を構成できる。
【００６７】
次に、電池パック３が充電装置に実装されたか否かを判別する（ステップ４０３）。電池パック３の接続は、例えば、マイコン１１のＡ／Ｄポート１１ｄに入力される電池温度検出手段５の検出信号の変化によって判別すればよい。
【００６８】
次に、電池種検出手段４からの検出信号に基づき、電池パック４の電池種を判別する（ステップ４０４）。電池パック３の電池種は電池パック３内の電池種判別素子３ｂの抵抗値に対応して設定されており、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニカド電池等の構造上における種類の違いや、同じ構造の電池パック３でも、リチウムイオン二次電池のように、１４．４Ｖまたは１８Ｖ等のように電圧範囲の違い、または電池パック３内の電池の組数に基づいて電池種判別素子３ｂの抵抗値が設定される。
【００６９】
次に、充電を開始する（ステップ４０５）。充電の開始は、マイコン１１の出力ポート１１ｂからハイ信号を出力することにより、充電回路遮断回路１３におけるＰＮＰトランジスタ１３ｅおよびＮＰＮトランジスタ１３ｆをＯＮさせ、これによりスイッチング電源回路８と電池パック３とを電気的接続することにより行う。
【００７０】
充電を開始したら、充電の開始をユーザーに報知するために、充電状態表示回路１４のＬＥＤ１４ｄを、例えば、赤色に点灯させる（ステップ４０６）。ＬＥＤ１４ｄを点灯させるには、マイコン１１の抵抗１４ｂに連なる出力ポート１１ｃからハイ信号を出力し、ＦＥＴ１４ｅをＯＮさせる。
【００７１】
充電開始後は、ステップ４０２と同様に、入力電圧Ｖｉが所定値Ｖｓｉ２以上か否かを判別する（ステップ４０７）。
【００７２】
ステップ４０７において入力電圧Ｖｉが所定値Ｖｓｉ２以上でないと判別した場合（ＮＯの場合）、上述したように太陽電池１の発電量は少ないものと判断し、スイッチング電源回路８を含む充電回路を遮断する（ステップ４０８）。
【００７３】
ステップ４０８における充電回路の遮断は、マイコン１１の出力ポート１１ｂからロー信号を出力することにより、充電回路遮断回路１３におけるＰＮＰトランジスタ１３ｅおよびＮＰＮトランジスタ１３ｆをＯＦＦさせることにより、スイッチング電源回路８を電池パック３から遮断する。
【００７４】
次に、充電が行われていないことをユーザーに報知するために充電状態表示回路１４のＬＥＤ１４ｂを消灯させる（ステップ４０９）。ＬＥＤ１４ｂを消灯するにはマイコン１１の抵抗１４ｂに連なる出力ポート１１ｃからロー信号を出力し、ＦＥＴ１４ｅをＯＦＦさせる。
【００７５】
次に、再度充電を再開させるために、ステップ４０２およびステップ４０７と同様に入力電圧Ｖｉが所定値Ｖｓｉ２以上になったか否かを判別する（ステップ４１０）。
ステップ４１０において入力電圧Ｖｉが所定値Ｖｓｉ２以上に上昇したものと判別したら、充電回路遮断回路１３による充電回路の遮断を解除して充電動作を再開する（ステップ４１１）。充電回路遮断回路１３による充電回路の遮断解除は、マイコン１１の出力ポート１１ｂからハイ信号を出力することにより、充電回路遮断回路１３のＰＮＰトランジスタ１３ｅおよびＮＰＮトランジスタ１３ｆをＯＮさせ、スイッチング電源回路８と電池パック３とを電気的接続することにより行う。
【００７６】
次に、充電が再開されたことをユーザーに報知するために、充電状態表示回路１４のＬＥＤ１４ｄを点灯させる（ステップ４１２）。ＬＥＤ１４ｄを点灯させるにはマイコン１１の出力ポート１１ｃからハイ信号を出力し、ＦＥＴ１４ｅをＯＮさせる。
【００７７】
次に、満充電か否かを判別する（ステップ４１３）。満充電の判別方法は周知の方法が採用できる。本実施形態における満充電判別方法の一例では、例えば、電池パック３がリチウムイオン二次電池３ａを充電する場合、電池電圧検出回路１２において検出される電池電圧が所定値に達した場合に満充電と判別する。
【００７８】
この際の満充電と判別する電池電圧の所定値は、ステップ４０４において検出した電池種に基づき、例えば、４セルのリチウムイオン二次電池３ａであれば、４セル×４．２Ｖ＝１６．８Ｖ、５セルのリチウムイオン二次電池３ａであれば、５セル×４．２Ｖ＝２１Ｖのように、１セル当り４．２Ｖに設定すればよい。なお、設定する所定値は、このような電圧値に限られるものではない。また、ニカド電池の場合は、例えば、電池温度検出手段５において検出される電池温度が、充電中において所定温度以上に達したら充電を満充電と判別する方法が採用できる。
【００７９】
ステップ４１３において、満充電と判別した場合は、充電を終了する（ステップ４１４）。充電の終了は、マイコン１１の抵抗１３ａと連なる出力ポート１１ｂからロー信号を出力することにより、ＮＰＮトランジスタ１３ｆおよびＰＮＰトランジスタ１３ｅをＯＦＦさせ、スイッチング電源８と電池パック３との充電通路を遮断するとによって行われる。ステップ４１４において充電を終了させたら、充電が終了したことをユーザーの報知するために充電状態表示回路１４のＬＥＤ１４ｄを消灯させる（ステップ４１５）。ＬＥＤ１４ｄを消灯するにはマイコン１１の抵抗１４ｂに連なる出力ポート１１ｃからロー信号を出力し、ＦＥＴ１４ｅをＯＦＦさせる。
【００８０】
次に、電池パック３が充電装置４０から抜かれたか否かを判別し（ステップ４１６）、抜かれた場合はステップ４０１に戻る。
【００８１】
以上の実施形態の説明から明らかにされるように、本発明によれば、太陽電池を入力電源とした充電装置（４０）を提供することができ、太陽電池（１）の出力電力が所定電圧値（Ｖｓｉ２）以上の充分な発電量を有する場合は、太陽電池（１）の出力特性に応じて太陽電池の出力特性における動作点（出力電圧Ｖｉおよび出力電流Ｉｉ）を最適出力動作点に制御することができる。これによって、太陽電池による充電効率を向上させることができる。また、太陽電池（１）の発電量が所定値（Ｖｓｉ２）以下に低下した場合は、充電回路遮断回路（１３）のスイッチング素子（１３ｅ）が充電通路を遮断するので、充電回路（８）が二次電池（３ａ）の負荷となって放電電流が充電回路へ流入するのを防止し、これによって、二次電池（３ａ）から充電回路（８）への不要な放電または過放電を防止できると同時に、二次電池（３ａ）から太陽電池（１）への逆流を防止することができる。
【００８２】
また、太陽電池の最適出力動作点を得るための電圧設定（Ｖｓｉ）および電流設定（Ｉｓｉ）は、オペアンプ（７ｅ）で構成する入力電圧フィードバック回路（７）、およびオペアンプ（１０ｇ、１０ｈ）で構成する充電電流フィードバック回路（１０）を採用するので、比較的簡単な回路構成により充電効率を向上させることができる。さらに、充電回路遮断回路（１３）の制御信号を生成する入力電圧検出回路（１６）もオペアンプ（１６ｅ）で構成するので、充電回路遮断回路（１３）の制御回路を比較的簡単な回路構成とすることができる。
【００８３】
さらに、充電電流フィードバック回路（１０）は、充電電流を検出して増幅するための初段オペアンプ（１０ｇ）を使用する反転増幅器と、充電電流（Ｉｉ）の設定誤差信号と入力電圧（Ｖｉ）の設定誤差信号とを比較する、後段オペアンプ（１０ｈ）を使用する比較増幅器とを多段接続しているので、充電電流（Ｉｉ）の設定誤差信号と入力電圧（Ｖｉ）の設定誤差信号の合成回路を比較的簡単に構成することができる。特に、充電電流が小電流でも、充電電流の検出は前段オペアンプによって検出され、後段オペアンプによって入力電圧設定の誤差信号と合成されるので、太陽電池による充電方式として最適である。
【００８４】
なお、上記実施形態の説明では、電池パックの二次電池としてリチウムイオン二次電池を充電する例について述べたが、ニカド電池のような他の二次電池で構成される電池パックの充電装置にも適用しても同様な効果を得ることができる。
【００８５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内で変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施形態に係る充電装置の回路図。
【図２】図１に示した充電装置の制御フローチャート。
【図３】図１に示した充電装置における太陽電池の入力電圧、電池電圧および充電電流を照射時間に対して表した特性図。
【図４】太陽電池の出力特性図。
【符号の説明】
【００８７】
１：太陽電池      ２：補助電源      ２ａ：ＤＣコンバータ
２ｂ：ＰチャンネルＦＥＴ      ２ｃ：整流ダイオード      ２ｄ：コイル
２ｅ：平滑コンデンサ      ２ｆ、２ｇ：抵抗      ３：電池パック
３ａ：電池組（二次電池）      ３ｂ：電池種判別素子（抵抗）
３ｃ：感温素子（サーミスタ）      ４：電池種判別手段      ４ａ：抵抗
５：電池温度検出手段      ５ａ、５ｂ：抵抗      ６：平滑コンデンサ
７：入力電圧フィードバック回路      ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ：抵抗
７ｅ：オペアンプ（比較増幅器）      ８：スイッチング電源回路
８ａ：ＤＣコンバータ      ８ｂ：ＰチャンネルＦＥＴ      ８ｃ：整流ダイオード
８ｄ：コイル      ８ｅ：平滑コンデンサ      ９：充電電圧フィードバック回路
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ：抵抗      ９ｅ：オペアンプ（比較増幅器）
９ｆ：ダイオード      １０：充電電流フィードバック回路      １０ａ：シャント抵抗
１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｆ：抵抗      １０ｇ、１０ｈ：オペアンプ（比較増幅器）
１０ｉ：ダイオード      １１：マイコン      １１ａ：ＣＰＵ
１１ｂ、１１ｃ：出力ポート      １１ｄ、１１ｅ：Ａ／Ｄポート
１２：電池電圧検出回路      １２ａ、１２ｂ：抵抗      １３：充電回路遮断回路
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ：抵抗      １３ｅ：ＰＮＰトランジスタ
１３ｆ：ＮＰＮトランジスタ      １３ｇ、１３ｈ：ダイオード
１４：充電状態表示回路      １４ａ、１４ｂ、１４ｃ：抵抗      １４ｄ：ＬＥＤ
１４ｅ：ＮチャンネルＦＥＴ      １５：第１の入力電圧検出回路
１５ａ、１５ｂ：抵抗      １６：第２の入力電圧検出回路      １６ａ、１６ｂ：抵抗
１６ｃ、１６ｄ：抵抗      ４０：充電装置      ４１、４２：接続部
【図１】
2010206911.tif 000003
【図２】
2010206911.tif 000004
【図３】
2010206911.tif 000005
【図４】
2010206911.tif 000006