(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次電池の電圧と、第１または第２の設定電圧それぞれとを比較し、
前記２次電池の充電を行っている場合に、前記２次電池の電圧が、前記第１の設定電圧以上になったときには、所定の時間経過後に、前記２次電池の充電を停止し、
前記２次電池の充電を停止している場合に、前記２次電池の電圧が、前記第２の設定電圧以下になったときには、即座に、前記２次電池の充電を開始することを繰り返す方法により充電を制御する充電制御装置であって、
前記２次電池の電圧が、前記第１の設定電圧以上であるかまたは前記第２の設定電圧以下であるかを検出する検出手段と、
前記検出手段により前記２次電池の電圧が、前記第１の設定電圧以上であることが検出されたことに対応して、前記所定の時間を計時する計時手段と、
前記計時手段の計時結果に対応して、前記２次電池への電流の供給を停止するとともに、前記検出手段により前記２次電池の電圧が、前記第２の設定電圧以下であることが検出されたことに対応して、前記２次電池への電流の供給を開始する制御を行う電流供給制御手段と
を備えることを特徴とする充電制御装置。
【請求項２】
２次電池の電圧と、第１または第２の設定電圧それぞれとを比較し、
前記２次電池の充電を行っている場合に、前記２次電池の電圧が、前記第１の設定電圧以上になったときには、即座に、前記２次電池の充電を停止し、
前記２次電池の充電を停止している場合に、前記２次電池の電圧が、前記第２の設定電圧以下になったときには、前記２次電池の充電を開始し、所定の時間が経過するまでは、前記２次電池の電圧に関わらず充電を行うことを繰り返す方法により充電を制御する充電制御装置であって、
前記２次電池の電圧が、前記第１の設定電圧以上になったかまたは前記第２の設定電圧以下になったかを検出する、検出レベルと検出解除レベルに差がある検出手段と、
前記検出手段の検出結果に対応して、前記２次電池への電流の供給を制御する電流供給制御手段と、
前記検出手段の検出結果に対応して、前記所定の時間を計時する計時手段と、
前記計時手段により前記所定の時間が計時された後、前記検出手段の検出レベルおよび検出解除レベルを変更するレベル変更手段と
を備え、
前記レベル変更手段は、前記検出解除レベルを前記第２の設定電圧に等しくなるように所定レベルだけ変更し、前記第1の設定電圧に等しい前記検出レベルも前記所定レベルと同一レベルだけ変更する
ことを特徴とする充電制御装置。
【請求項３】
前記第１および第２の設定電圧は等しい
ことを特徴とする請求項１または２に記載の充電制御装置。
【請求項４】
前記第１の設定電圧は、前記第２の設定電圧より小である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の充電制御装置。
【請求項５】
前記第１の設定電圧は、前記第２の設定電圧より大である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の充電制御装置。
【請求項６】
前記第２の設定電圧は、前記２次電池の満充電電圧の誤差の範囲である充電終了領域内の値であり、
前記第１の設定電圧は、前記２次電池の過充電電圧を含む範囲である過充電領域内の値である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の充電制御装置。
【請求項７】
前記第１または第２の設定電圧それぞれは、前記２次電池の満充電電圧の誤差の範囲である充電終了領域内の値である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の充電制御装置。
【請求項８】
前記レベル変更手段は、
前記２次電池の電圧を分圧する抵抗素子と、
前記抵抗素子による前記２次電池の電圧の分圧をＯＮ／ＯＦＦする半導体スイッチング素子と
からなる
ことを特徴とする請求項２に記載の充電制御装置。
【請求項９】
前記第１または第２の設定電圧を変更する設定電圧変更手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項１０】
２次電池の電圧と、第１または第２の設定電圧それぞれとを比較し、
前記２次電池の充電を行っている場合に、前記２次電池の電圧が、前記第１の設定電圧以上になったときには、前記２次電池の充電を停止し、
前記２次電池の充電を停止している場合に、前記２次電池の電圧が、前記第２の設定電圧以下になったときには、前記２次電池の充電を開始することを繰り返す方法により充電を制御する充電制御装置であって、
前記２次電池の充電が所定の基準時間以上停止したことを検出し、出力する検出手段を備え、
前記検出手段の出力により充電を終了する
ことを特徴とする充電制御装置。
【請求項１１】
前記検出手段は、前記２次電池に流れる電流を検出することにより、前記２次電池の充電の停止を検出する
ことを特徴とする請求項１０に記載の充電制御装置。
【請求項１２】
前記電流供給制御手段により制御される前記２次電池への電流の供給に基づいて、前記２次電池の充電が停止したことを検出し、
前記２次電池の充電が所定の基準時間以上停止したことが検出されてから、充電を終了する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の充電制御装置。
【請求項１３】
請求項１，２、または１０のいずれかに記載の充電制御装置を備える
ことを特徴とする充電器。
【請求項１４】
請求項１，２、または９のいずれかに記載の充電制御装置と、
２次電池と
を備えることを特徴とするバッテリパック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば鉛・リチウムイオン系などの２次電池を充電する場合に用いて好適な充電制御装置、充電器、並びにバッテリパックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＮｉＣｄ（ニッケルカドミウム）系の２次電池を充電する場合においては、図２１に示すように、その満充電電圧付近で、２次電池の電圧が所定の電圧−△Ｖだけ減少するので、この−△Ｖを検出し、その後所定の時間経過後に充電を終了するようになされている。
【０００３】
一方、このような−△Ｖを検出することができない、例えば鉛・リチウムイオン系などの２次電池は、例えば次のようにして充電が行われる。即ち、まず定電流により充電が行われ、２次電池の電圧が、満充電電圧に等しくなると、定電圧により充電が行われる。これにより、図２２に示すように、２次電池の電圧Ｖが満充電電圧を超えないように、そこに流れる電流Ｉが徐々に抑制される。そして、その電流Ｉが、所定値以下になったとき、充電が終了される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、２次電池は、実際には、理想的な電池と内部抵抗ｒから構成されるため、２次電池の充電中においては、その電圧Ｖは、図２２に実線で示すようになるが、充電を止めると、図２２に点線で示すように、内部抵抗ｒのドロップ電圧（内部抵抗値ｒと電流との積）だけ低下する課題があった。さらにその後、２次電池の電圧は、その電極の分極により徐々に低下する課題があった。
【０００５】
そこで、定電圧での充電時間を長くし、ドロップ電圧や分極による充電電圧の低下を低減する方法がある。
【０００６】
しかしながら、この方法では、充電時間が長くなる課題があった。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、短い時間で十分な充電を行うことができるようにするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の充電制御装置は、２次電池１の電圧ＥＢと、第１または第２の設定電圧Ｖ１またはＶ２それぞれとを比較し、２次電池１の充電を行っている場合に、２次電池１の電圧ＥＢが、第１の設定電圧Ｖ１以上になったときには、所定の時間ｔ１経過後に、２次電池１の充電を停止し、２次電池１の充電を停止している場合に、２次電池１の電圧ＥＢが、第２の設定電圧Ｖ２以下になったときには、即座に、２次電池１の充電を開始することを繰り返す方法により充電を制御する充電制御装置であって、２次電池１の電圧ＥＢが、第１の設定電圧Ｖ１以上であるかまたは第２の設定電圧Ｖ２以下であるかを検出する検出手段としてのコンパレータ３と、コンパレータ３により２次電池１の電圧ＥＢが、第１の設定電圧Ｖ１以上であることが検出されたことに対応して、所定の時間ｔ１を計時する計時手段としての遅延回路４と、遅延回路４の計時結果に対応して、２次電池１への電流Ｉの供給を停止するとともに、コンパレータ３により２次電池１の電圧ＥＢが、第２の設定電圧Ｖ２以下であることが検出されたことに対応して、２次電池１への電流の供給を開始する制御を行う電流供給制御手段としてのドライバ５とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の充電制御装置は、２次電池１の電圧ＥBと、第１または第２の設定電圧Ｖ1またはＶ2それぞれとを比較し、２次電池１の充電を行っている場合に、２次電池１の電圧ＥBが、第１の設定電圧Ｖ1以上になったときには、即座に、２次電池１の充電を停止し、２次電池１の充電を停止している場合に、２次電池１の電圧ＥBが、第２の設定電圧Ｖ2以下になったときには、２次電池１の充電を開始し、所定の時間ｔ1が経過するまでは、２次電池１の電圧ＥBに関わらず充電を行うことを繰り返す方法により充電を制御する充電制御装置であって、２次電池１の電圧ＥBが、第１の設定電圧Ｖ1以上になったかまたは第２の設定電圧Ｖ2以下になったかを検出する、検出レベルと検出解除レベルに差がある検出手段としてのヒステリシスコンパレータ３１と、コンパレータ３１の検出結果に対応して、２次電池１への電流Ｉの供給を制御する電流供給制御手段としてのドライバ５と、コンパレータ３１の検出結果に対応して、所定の時間ｔ1を計時する計時手段としての遅延回路３２と、遅延回路３２により所定の時間ｔ1が計時された後、コンパレータ３１の検出レベルおよび検出解除レベルを変更するレベル変更手段としての抵抗Ｒ1，Ｒ2、およびトランジスタＴｒとを備え、抵抗Ｒ1，Ｒ2、およびトランジスタＴｒは、検出解除レベルを第２の設定電圧Ｖ2に等しくなるように所定レベルだけ変更し、第１の設定電圧Ｖ1に等しい検出レベルも所定レベルと同一レベルだけ変更することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の充電制御装置は、第１および第２の設定電圧Ｖ１およびＶ２が等しいことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の充電制御装置は、第１の設定電圧Ｖ１が、第２の設定電圧Ｖ２より小であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の充電制御装置は、第１の設定電圧Ｖ１が、第２の設定電圧Ｖ２より大であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の充電制御装置は、第２の設定電圧Ｖ２  が、２次電池１の満充電電圧の誤差の範囲である充電終了領域内の値であり、第１の設定電圧が、２次電池１の過充電電圧を含む範囲である過充電領域内の値であることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の充電制御装置は、第１または第２の設定電圧Ｖ１またはＶ２それぞれが、２次電池１の満充電電圧の誤差の範囲である充電終了領域内の値であることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の充電制御装置は、レベル変更手段が、２次電池１の電圧ＥＢを分圧する抵抗素子としての抵抗Ｒ１およびＲ２と、抵抗Ｒ１およびＲ２による２次電池１の電圧の分圧をＯＮ／ＯＦＦする半導体スイッチング素子としてのトランジスタＴｒとからなることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の充電制御装置は、第１または第２の設定電圧Ｖ１またはＶ２を変更する設定電圧変更手段としてのスイッチＳＷ、抵抗ＲＡ、およびＲＢ、またはスイッチＳＷおよび可変基準電源７をさらに備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に記載の充電制御装置は、２次電池１の電圧ＥBと、第１または第２の設定電圧Ｖ1またはＶ2それぞれとを比較し、２次電池１の充電を行っている場合に、２次電池１の電圧ＥBが、第１の設定電圧Ｖ1以上になったときには、２次電池１の充電を停止し、２次電池１の充電を停止している場合に、２次電池１の電圧ＥBが、第２の設定電圧Ｖ2以下になったときには、２次電池１の充電を開始することを繰り返す方法により充電を制御する充電制御装置であって、２次電池１の充電が所定の基準時間Ｔ以上停止したことを検出し、出力する検出手段としての電流検出部１２およびＯＦＦ時間検出回路１３とを備え、電流検出部１２およびＯＦＦ時間検出回路１３の出力により充電を終了することを特徴とする。
【００１９】
請求項１１に記載の充電制御装置は、電流検出部１２が、２次電池１に流れる電流Ｉを検出することにより、２次電池１の充電の停止を検出することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２に記載の充電制御装置は、ドライバ５により制御される２次電池１への電流Ｉの供給に基づいて、２次電池の充電が停止したことを検出し、２次電池１の充電が所定所基準時間Ｔ以上停止したことが検出されてから、充電を終了することを特徴とする。
【００２１】
請求項１３に記載の充電器は、請求項１，２、または１０のいずれかに記載の充電制御装置を備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項１４に記載のバッテリパックは、請求項１，２、または９のいずれかに記載の充電制御装置と、２次電池１とを備えることを特徴とする。
【００２３】
【作用】
請求項１に記載の充電制御装置においては、２次電池１の電圧ＥＢが、第１の設定電圧Ｖ１以上であるかまたは第２の設定電圧Ｖ２以下であるかが、コンパレータ３によって検出される。そして、２次電池１の充電を行っている場合に、２次電池１の電圧ＥＢが、第１の設定電圧Ｖ１以上になったときには、所定の時間ｔ１経過後に、２次電池１の充電を停止し、２次電池１の充電を停止している場合に、２次電池１の電圧ＥＢが、第２の設定電圧Ｖ２以下になったときには、即座に、２次電池１の充電を開始することを繰り返す。従って、短時間で充分な充電を行うことができる。
【００２４】
請求項２に記載の充電制御装置においては、コンパレータ３１の検出レベルおよび検出解除レベルが変更されることによって、検出解除レベルが、第２の設定電圧Ｖ2に等しくなるように所定レベルだけ変更され、第１の設定電圧Ｖ1に等しい検出レベルも所定レベルと同一レベルだけ変更され、２次電池１の電圧が、第１の設定電圧Ｖ1以上であるかまたは第２の設定電圧Ｖ2以下であるかが、コンパレータ３１によって検出される。そして、２次電池１の充電を行っている場合に、２次電池１の電圧ＥBが、第１の設定電圧Ｖ1以上になったときには、即座に、２次電池１の充電を停止し、２次電池１の充電を停止している場合に、２次電池１の電圧ＥBが、第２の設定電圧Ｖ2以下になったときには、２次電池１の充電を開始し、所定の時間ｔ1が経過するまでは、２次電池１の電圧ＥBに関わらず充電を行うことを繰り返す。従って、短時間で充分な充電を行うことができる。
【００２５】
請求項１０に記載の充電制御装置においては、２次電池１の充電が所定の基準時間Ｔ以上停止したことが検出され、出力されると、充電が終了される。従って、２次電池１の充電を充分行うことができる。
【００２６】
請求項１３に記載の充電器においては、請求項１，２、または１０のいずれかに記載の充電制御装置を備えるので、短時間で充分な充電を行うことができる。
【００２７】
請求項１４に記載のバッテリパックにおいては、請求項１，２、または９のいずれかに記載の充電制御装置と、２次電池１とを備えるので、２次電池１を短時間で充分に充電することができる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明するが、その前段階の準備として、本発明の原理について説明する。まず図１乃至図３は、本発明の第１の原理を示している。
【００２９】
図１は、設定電圧Ｖ１とＶ２とが等しくされ、例えば鉛・リチウムイオン系などの−△Ｖを検出することができない２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧ＥＢとそこに流れる電流（充電電流）Ｉとを示している。
【００３０】
ここで、第１の原理においては、設定電圧Ｖ１およびＶ２は、次のように定義されるものである。即ち、第１の原理に基づく充電では、２次電池に充電電流Ｉが流れている場合に、２次電池の電圧ＥＢが上昇して、ある電圧になると、その後所定の時間ｔ１経過後に、充電電流ＩがＯＦＦされるようになされており、この場合のある電圧が、設定電圧Ｖ１である。
【００３１】
さらに、第１の原理に基づく充電では、充電電流ＩがＯＦＦされている場合に、２次電池の電圧ＥＢが、前述した内部抵抗ｒや分極によって低下し、ある電圧になると、即座に充電電流ＩがＯＮされるようになされており、この場合のある電圧が、設定電圧Ｖ２である。
【００３２】
図１においては、２次電池が定電流（充電電流）Ｉで充電されることにより、その電圧ＥＢが上昇して、設定電圧Ｖ１となり、その後、さらに充電が続けられ、電圧ＥＢが上昇している。そして、２次電池の電圧ＥＢが設定電圧Ｖ１に等しくなってから、所定の時間ｔ１（例えば、数十ｍｓ乃至数分の範囲の値）が経過すると、充電電流ＩがＯＦＦされる。この場合、２次電池の電圧ＥＢは、その内部抵抗ｒによる電圧降下によって、設定電圧Ｖ２以下に瞬時に下がるため、即座に充電電流ＩはＯＮにされる。
【００３３】
ここで、この場合、２次電池の電圧ＥＢの低下は、ほとんどその内部抵抗ｒによるものであるから、２次電池の電圧ＥＢは、充電電流ＩがＯＮされることによって即座に、それがＯＦＦされる前の電圧になる。
【００３４】
従って、充電電流ＩがＯＮされると、２次電池の電圧ＥＢは、即座に設定電圧Ｖ１を超えるので、それから所定の時間ｔ１経過後、充電電流Ｉは、再びＯＦＦされる。
【００３５】
以上の繰り返しにより、２次電池に対するエネルギ（充電電流Ｉの時間積分値）の供給、即ち充電がほぼ充分に行われると、充電電流ＩをＯＦＦした場合における、２次電池の内部抵抗ｒによる電圧降下は即座に生じるが、分極による電圧降下は時間がかかるようになり、これにより２次電池の電圧ＥＢが、設定電圧Ｖ２以下に低下するまでに時間がかかるようになる。即ち、２次電池の充電がほぼ充分に行われた場合には、充電電流ＩのＯＦＦ時間が長くなる。
【００３６】
従って、充電電流Ｉが長時間流れなくなった場合、例えばタイマなどを動作させるなどして、所定の時間Ｔ（例えば、０または数分乃至数時間の範囲の値）を計時後、充電を終了することによって、２次電池の充電を充分行うことができる。
【００３７】
図２または図３は、それぞれＶ１＞Ｖ２またはＶ１＜Ｖ２として、第１の原理による充電を行った場合の２次電池の電圧ＥＢと充電電流Ｉを示しており、図１乃至図３のいずれの場合も、最終的な２次電池の電圧ＥＢは、設定電圧Ｖ２に等しくなる。
【００３８】
次に、図４乃至図６を参照して、本発明の第２の原理について説明する。図４は、設定電圧Ｖ１とＶ２とが等しくされ、上述した第１の原理における場合と同様に、例えば鉛・リチウムイオン系などの−△Ｖを検出することができない２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧ＥＢとそこに流れる電流（充電電流）Ｉとを示している。
【００３９】
ここで、第２の原理においては、設定電圧Ｖ１およびＶ２は、次のように定義されるものである。即ち、第２の原理に基づく充電では、２次電池に充電電流Ｉが流れている場合に、２次電池の電圧ＥＢが上昇して、ある電圧になると、即座に、充電電流ＩがＯＦＦされるようになされており、この場合のある電圧が、設定電圧Ｖ１である。
【００４０】
さらに、第２の原理に基づく充電では、充電電流ＩがＯＦＦされている場合に、２次電池の電圧ＥＢが、前述した内部抵抗ｒや分極によって低下し、ある電圧になると、即座に充電電流ＩがＯＮされ、その後所定の時間ｔ１が経過するまでは、２次電池の電圧ＥＢに関わらず充電電流ＩがＯＮのままにされるようになされており、この場合のある電圧が、設定電圧Ｖ２である。
【００４１】
図４においては、２次電池が定電流（充電電流）Ｉで充電されることにより、その電圧ＥＢが上昇し、設定電圧Ｖ１に等しくなると、充電電流Ｉが即座にＯＦＦされている。この場合、２次電池の電圧ＥＢは、その内部抵抗ｒによる電圧降下によって、設定電圧Ｖ２以下に瞬時に下がるため、即座に充電電流はＯＮにされる。この場合においては、上述した第１の原理における場合と同様に、２次電池の電圧ＥＢは、充電電流ＩがＯＮされることによって即座に、それがＯＦＦされる前の電圧に戻る。
【００４２】
従って、充電電流ＩがＯＮされると、２次電池の電圧ＥＢは、即座に設定電圧Ｖ１を超えるが、充電電流ＩがＯＦＦしている場合に、２次電池の電圧ＥＢが低下して設定電圧Ｖ２に等しくなり、充電電流ＩがＯＮされたときには、それから所定の時間ｔ１が経過するまでは、２次電池の電圧ＥＢに関わらず、充電電流ＩはＯＮされたままとなる。
【００４３】
よって、２次電池の電圧ＥＢは、設定電圧Ｖ１を超え、さらに上昇する。そして、所定の時間ｔ１が経過すると、２次電池の電圧ＥＢは、設定電圧Ｖ１を超えているから、充電電流Ｉは、再び即座にＯＦＦされる。
【００４４】
以上の繰り返しにより、２次電池の充電がほぼ充分に行われると、上述した第１の原理における場合と同様に、２次電池の電圧ＥＢが、設定電圧Ｖ２以下に低下するまでに時間がかかるようになり、その結果、充電電流ＩのＯＦＦ時間が長くなる。
【００４５】
従って、第２の原理による場合においても、充電電流Ｉが長時間流れなくなったとき、例えばタイマなどを動作させるなどして、所定の時間を計時後、充電を終了することによって、２次電池の充電を充分行うことができる。
【００４６】
図５または図６は、それぞれＶ１＞Ｖ２またはＶ１＜Ｖ２として、第２の原理による充電を行った場合の２次電池の電圧ＥＢと充電電流Ｉを示しており、図４乃至図６のいずれの場合も、最終的な２次電池の電圧ＥＢは、上述した図１乃至図３における場合と同様に、設定電圧Ｖ２に等しくなる。
【００４７】
従って、図１乃至図６のいずれの場合においても、充電終了電圧は設定電圧Ｖ２となるので、設定電圧Ｖ２を変更することにより、例えば２次電池の使用目的（使用条件）などにあわせて、自由に充電終了電圧を決めることができる。
【００４８】
例えば、２次電池は、一般に、高い電圧まで充電して使用すると、その寿命（サイクル寿命）は短くなる一方、容量は増加し、またあまり高い電圧まで充電せずに使用すると、その寿命は長くなるという性質を有する。さらに、２次電池は、常に、高い電圧で充電していると、いわゆるフローティング充電劣化により、その寿命は短くなる。
【００４９】
そこで、例えば携帯用のカセットテープレコーダやテレビジョン受像機などのような、通常、２次電池を充電状態にせず、そのため２次電池の使用可能時間が長時間である方が望まれるもので２次電池を使用する場合は、設定電圧Ｖ２を、高い値に設定するようにする。
【００５０】
また、例えばコードレス電話機や、ポータブルコンピュータ、コンピュータのバックアップ用などのような、通常、２次電池を充電状態にしておくようなもので２次電池を使用する場合は、設定電圧Ｖ２を、低い値に設定するようにする。
【００５１】
以上のように、例えば２次電池の使用目的（使用条件）などにあわせて、設定電圧Ｖ２を決めることで、２次電池を、種々の装置に最適な形で使用することができる。
【００５２】
なお、第１および第２の原理における、Ｖ１＞Ｖ２の場合（図２および図５）においては、充電電流Ｉが小さいと、内部抵抗ｒにより降下する電圧と分極による降下する電圧との和が、Ｖ１−Ｖ２より小さくなり、２次電池の電圧ＥＢが設定電圧Ｖ２まで降下せず、設定電圧Ｖ１になってしまうときがある。従って、この場合には、少なくとも充電終了間際の充電電流Ｉがある程度大きくなければならない。この電流Ｉの大きさは、２次電池の内部抵抗値ｒに依存する。
【００５３】
また、Ｖ１＞Ｖ２とする場合、その差は、あまり大きくない方が好ましく、例えば、１本の２次電池で考えた場合、０．１Ｖ程度以下とすることが好ましい。
【００５４】
さらに、第１および第２の原理における所定の時間ｔ１とＴ、設定電圧Ｖ１とＶ２、およびその電圧差Ｖ１−Ｖ２は、２次電池の仕様（条件）や使用目的、充電器の回路設計条件などに基づいて、適宜決定される。但し、設定電圧Ｖ１とＶ２に関しては、ともに、２次電池の満充電電圧（例えば、４．２Ｖなど）の誤差の範囲（以下、充電終了領域という）（例えば、４．２±０．０５Ｖなど）内に設定するか、あるいは設定電圧Ｖ２を充電終了領域内に設定し、設定電圧Ｖ１を、２次電池の電圧のいわゆる保護領域（２次電池の安全性が保証される電圧（過充電電圧）の誤差の範囲）（例えば、４．２５±０．０５Ｖなど）内に設定することが好ましい。
【００５５】
ここで、図１乃至図６を参照して説明したことから、第１および第２の原理における設定電圧Ｖ１は、２次電池の過充電を防止する（安全性を保証する）ための、いわばカットオフ電圧ということができ、また第１および第２の原理における設定電圧Ｖ２は、２次電池の満充電電圧ということができる。
【００５６】
従来の２次電池においては、充電中の２次電池の電圧が、設定電圧Ｖ１に対応するカットオフ電圧を超えると、安全性を確保するために、充電を終了するようになされている。２次電池のカットオフ電圧および満充電電圧は、通常、誤差を有するので、カットオフ電圧が本来の値より低く、満充電電圧が本来の値より高くなっていた場合に、カットオフ電圧が、満充電電圧より低くなってしまったときには、充電が充分行われる前に終了されることになる。
【００５７】
従来は、これを防止するために、充電終了領域と保護領域とが重複しないように、満充電電圧およびカットオフ電圧が設定されていた。このため、保護領域の最小値でさえ、充電終了領域の最大値より大きな値となり、従って安全性が充分確保されているとは、必ずしも言えなかった。
【００５８】
本発明によれば、カットオフ電圧である設定電圧Ｖ１は、満充電電圧である設定電圧Ｖ２に関わらず設定し、２次電池の充分な充電を行うことができる。即ち、カットオフ電圧を下げても、充電終了後の２次電池の電圧が満充電電圧になるように、充電を行うことができる。
【００５９】
よって、保護領域を、従来より低い電圧の範囲とすることができるので、充分な安全性を確保することができる。
【００６０】
さらに、本発明によれば、充電中の２次電池の電圧がカットオフ電圧である設定電圧Ｖ１以上となっても、充電が終了されないので、２次電池に、高い電圧を印加することができ、従って短時間で充分な充電を行うことができる。
【００６１】
また、２次電池に印加する電圧は、特に制限されないので、充電器の出力電圧の自由度を増加することができる。さらに、２次電池を充電する充電器の出力電圧は、ある程度の誤差を有するもので良く、充電器を簡単に構成することができる。
【００６２】
次に、図７は、上述した第１の原理により充電が行われるバッテリパックの第１実施例の構成を示している。なお、この実施例においては、設定電圧Ｖ１とＶ２とは等しい値に設定されている。即ち、この実施例では、図１で説明したようにして充電が行われるようになされている。
【００６３】
バッテリパックは、例えば鉛・リチウムイオン系などの−△Ｖを検出することができない２次電池１の他、基準電圧電源２、コンパレータ３、遅延回路４、ドライバ５、およびスイッチ素子６から構成され、その＋および−端子を介して充電器１０より充電電流Ｉが供給されるようになされている。
【００６４】
２次電池１は、その＋端子が、バッテリパックの＋端子に、その−端子が、スイッチ素子６を介してバッテリパックの−端子に、それぞれ接続されている。スイッチング素子６は、例えばＦＥＴ（電解効果トランジスタ）などでなり、ドライバ５によりゲートがＯＮ／ＯＦＦされ、これによりドレインとソースとの間に流れる電流、即ち２次電池１に流れる充電電流ＩをＯＮ／ＯＦＦする。なお、実際には、バッテリパックは、充電電流ＩをＯＮ／ＯＦＦする、充電保護用のスイッチング素子６の他、２次電池１が放電するときに流れる放電電流をＯＮ／ＯＦＦする、放電保護用のスイッチング素子を有するが、本願は充電に関するものなので、その記載は省略してある。
【００６５】
コンパレータ３は、その非反転入力端子（＋端子）が、２次電池１の＋端子とバッテリパックの＋端子との接続点に接続され、その反転入力端子（−端子）が、基準電圧電源２を介して、２次電池１の−端子とバッテリパックの−端子との接続点に接続されている。なお、基準電圧電源２は、その＋端子が、コンパレータ３に、その−端子が２次電池１の−端子に、それぞれ接続されており、所定の基準電圧（図７においては、設定電圧Ｖ１＝Ｖ２に等しい電圧）を、コンパレータ３の−端子に印加している。
【００６６】
コンパレータ３は、その非反転入力端子に印加される電圧が、その反転入力端子に印加される電圧以上のとき、Ｈレベルを出力し、その非反転入力端子に印加される電圧が、その反転入力端子に印加される電圧未満のとき、Ｌレベルを出力するようになされている。
【００６７】
遅延回路４は、コンパレータ３の出力を所定の時間ｔ１だけ遅延して、ドライバ５に出力するようになされている。ドライバ５は、遅延回路４の出力に対応して、スイッチング素子６をＯＮ／ＯＦＦ（ドレインとソースとの間に流れる電流（充電電流Ｉ）をＯＮ／ＯＦＦ）させる。なお、ドライバ５は、スイッチング素子６のソースの電圧をグランドレベルにシフトし、これによりスイッチング素子６を、確実にＯＮ／ＯＦＦさせることができるようになされている。
【００６８】
次に、図８を参照して、その動作について説明する。まず充電器１０より充電電流Ｉが、２次電池１に供給されることにより充電が行われる。これにより、２次電池１の電圧ＥＢが上昇し（図１）、その電圧ＥＢが、コンパレータ３の−端子に印加されている基準電圧、即ち、この場合においては、設定電圧Ｖ１となると、コンパレータ３の出力が、図８（ａ）に示すように、ＬレベルからＨレベルになる。
【００６９】
遅延回路４は、例えば抵抗とコンデンサのいわゆるＣＲ回路を含み、このＣＲ回路においては、Ｈレベルが印加されると、その出力は、所定の時定数をもって徐々に上昇し、図８（ｂ）に示すように、所定の時間ｔ１経過後に、閾値Ｓ１に達するようになされている。なお、このＣＲ回路の出力は、コンパレータ３の出力がＬレベルになると、即座にＬレベルになるようになされている。
【００７０】
遅延回路４では、ＣＲ回路の出力が、閾値Ｓ１以上（図８（ｂ）において、斜線を付してある部分）になると、Ｈレベルが出力される。従って、コンパレータ３からＨレベルが出力されてから、所定の時間ｔ１が経過すると、遅延回路３は、ドライバ５にＨレベルを出力する。なお、遅延回路４は、ＣＲ回路の出力が、閾値Ｓ１未満の場合には、Ｌレベルを出力する。
【００７１】
ドライバ５は、図８（ｃ）に示すように、遅延回路４の出力がＬまたはＨレベルの場合、ＨまたはＬレベルを、スイッチング素子６のゲートにそれぞれ印加し、これによりスイッチング素子６をＯＮまたはＯＦＦにするようになされている。よって、いまの場合、スイッチング素子６は、ＯＦＦにされる。
【００７２】
従って、２次電池１の電圧ＥＢが上昇し（図１）、設定電圧Ｖ１となると、それから所定の時間ｔ１経過後に、スイッチング素子６がＯＦＦにされ、これにより充電電流ＩがＯＦＦされる。
【００７３】
この場合、２次電池の電圧ＥＢは、上述したように、その内部抵抗ｒによる電圧降下によって、基準電圧電源２が、コンパレータ３の−端子に印加する基準電圧、即ちこの場合には設定電圧Ｖ２以下に瞬時に下がる。
【００７４】
すると、コンパレータ３の出力はＨレベルからＬレベルになり（図８（ａ））、これにより遅延回路４の出力もＨレベルからＬレベルになる（図８（ｂ））。従って、ドライバ５の出力は、ＬレベルからＨレベルになり（図８（ｃ））、これによりスイッチング素子６はＯＮにされ、２次電池１に対する充電電流Ｉの供給が、即座に再開されることになる（図１）。
【００７５】
上述したように、この場合においては、２次電池の電圧ＥＢの低下は、殆どその内部抵抗ｒによるものであるから、２次電池の電圧ＥＢは、充電電流ＩがＯＮされることによって即座に、それがＯＦＦされる前の電圧になる（図１）。
【００７６】
従って、充電電流ＩがＯＮされると、２次電池の電圧ＥＢは、即座に基準電圧電源２の基準電圧、即ち設定電圧Ｖ１を超えるので、コンパレータ３の出力はＬレベルからＨレベルになり（図８（ａ））、それから所定の時間ｔ１経過後、遅延回路４の出力はＬレベルからＨレベルになる（図８（ｂ））。遅延回路４の出力がＨレベルになると、ドライバ５の出力はＬレベルになり（図８（ｃ））、スイッチング素子６はＯＦＦにされる。従って、充電電流ＩはＯＮにされてから、所定の時間ｔ１経過後、再びＯＦＦされることになる。
【００７７】
以上の繰り返しにより、２次電池の充電が進むと、上述したように、２次電池１の電圧ＥＢが、基準電圧電源２の基準電圧、即ち設定電圧Ｖ２以下に低下するまでに時間がかかるようになる。
【００７８】
従って、コンパレータ３の出力（図８（ａ））、遅延回路４の出力（図８（ｂ））それぞれはＨレベルの状態が長く続くようになり、ドライバ５の出力（図８（ｃ））は、Ｌレベルの状態が長く続くようになる。これにより、充電電流ＩのＯＦＦ時間も長くなる（図１）。
【００７９】
一方、充電器１０は、充電電流Ｉが長時間流れなくなった場合、例えばタイマなどを動作させるなどして、所定の時間Ｔを計時後、充電を終了するようになされている。
【００８０】
即ち、充電器１０は、図９に示すように、充電電源１１、電流検出部１２、ＯＦＦ時間検出回路１３、および制御回路１４から構成される。充電電源１１は、例えば定電圧定電流電源またはそれに準じた電源で、制御回路１４に制御され、充電電流Ｉを出力する。電流検出部１２は、抵抗ＲおよびアンプＡＭＰから構成されており、そこでは、充電電流Ｉが抵抗Ｒを流れることにより生じる抵抗Ｒの両端の電圧が、アンプＡＭＰで増幅されて出力されるようになされている。従って、電流検出部１２からは、充電電流Ｉが流れている場合には、Ｉ×Ｒに対応する電圧が、充電電流Ｉが流れていない場合には、０Ｖがそれぞれ出力される。
【００８１】
ＯＦＦ時間検出回路１３は、例えば所定の時定数を有する回路を含み、電流検出部１２から供給される電圧が０Ｖになると、その後、その電圧が続けて０Ｖとなっている時間が検出される。そして、電流検出部１２の出力が、所定の基準時間ＴＯＦＦ（例えば、数十ｍｓ乃至数十分の範囲の値）の間、０Ｖであった場合のみ、検出信号を制御回路１４に出力する。即ち、ＯＦＦ時間検出回路１３では、充電電流Ｉが、所定の基準時間ＴＯＦＦの間流れていないと、制御回路１４に検出信号が出力される。
【００８２】
制御回路１４は、ＯＦＦ時間検出回路１３からの検出信号を受信すると、内蔵するタイマ回路を動作させ、所定の時間Ｔを計時する。そして、所定の時間Ｔを計時後、充電電源１１をＯＦＦさせる。
【００８３】
従って、バッテリパック（図７）の２次電池１に供給される充電電流ＩのＯＦＦ時間が長くなり、そのＯＦＦ時間が所定の基準時間ＴＯＦＦになると、それから所定の時間Ｔ経過後、充電電源１１はＯＦＦにされ、これにより、充電が終了する。
【００８４】
なお、制御端子には、充電器１０に、バッテリパック（図７）がセットされると、バッテリパックの図示せぬ回路から、同じく図示せぬ端子を介して制御信号が供給されるようになされており、制御回路１４は、制御端子を介して制御信号を受信すると、充電電源１１をＯＮさせ、充電電流Ｉの出力を開始させるようになされている。また、制御端子には、バッテリパックから制御信号を入力させるようにする他、充電器１０にメカ的または電子的なスイッチを設け、その操作に対応して、制御信号を入力させるようにすることもできる。
【００８５】
さらに、充電器１０は、ＯＦＦ時間検出回路１３を設けず、電流検出部１２の出力を制御回路１４に直接供給するように構成することができる。この場合、制御回路１４では、電流検出部１２から供給される電圧が０Ｖになると、所定の時間Ｔの計時が開始されることになる。
【００８６】
次に、図１０は、第１の原理により充電が行われるバッテリパックの第２実施例の構成を示している。なお、図中、図７における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、図１０のバッテリパックは、抵抗ＲＡ，ＲＢ、およびスイッチＳＷが新たに設けられている以外は、図７のバッテリパックと同様に構成されている。
【００８７】
抵抗ＲＡは、その一端が、２次電池１の＋端子とバッテリパックの＋端子との接続点と接続されており、他端がコンパレータ３の非反転入力端子に接続されている。抵抗ＲＢは、その一端が、抵抗ＲＡとコンパレータ３との接続点に接続されており、その他端が、スイッチＳＷを介して２次電池１の−端子に接続されている。
【００８８】
従って、コンパレータ３の非反転入力端子には、スイッチＳＷがＯＦＦのときには、抵抗ＲＡおよびＲＢに電流が流れないため、２次電池１の電圧ＥＢが印加され、スイッチＳＷがＯＮのときには、抵抗ＲＡおよびＲＢに電流が流れるため、２次電池１の電圧ＥＢから、抵抗ＲＡによる電圧降下分を差し引いた電圧（ＥＢ×ＲＢ／（ＲＡ＋ＲＢ））が印加されることになる。
【００８９】
よって、コンパレータ３の出力がＬレベルからＨレベル、またはＨレベルからＬレベルになるときの、２次電池１の電圧ＥＢ（以下、コンパレータ３の検出レベルという）は、スイッチＳＷのＯＮ／ＯＦＦにより変化する。
【００９０】
即ち、コンパレータ３の検出レベルは、スイッチＳＷがＯＦＦのときに比べ、ＯＮのときの方が高くなる。従って、スイッチをＯＮまたはＯＦＦにすることで、設定電圧Ｖ１およびＶ２が、実質的に、高い値または低い値にそれぞれ変更されることになる。
【００９１】
従って、この場合、２次電池の使用目的（使用条件）などにあわせて、設定電圧Ｖ１およびＶ２を変更することができる。
【００９２】
なお、スイッチＳＷは、手動でＯＮ／ＯＦＦさせるようにしても良いし、充電器１０に切換信号を出力させるようにして、この切換信号に対応してＯＮ／ＯＦＦさせるようにしても良い。
【００９３】
また、抵抗ＲＡまたはＲＢを可変抵抗とすることなどにより、設定電圧Ｖ１およびＶ２を、３段階以上に変更するようにすることができる。
【００９４】
図１１は、設定電圧Ｖ１およびＶ２を変更することができるようになされたバッテリパックの他の実施例の構成を示している。このバッテリパックは、スイッチＳＷが新たに設けられ、基準電圧電源２に代えて、可変基準電源７が設けられている以外は、図７のバッテリパックと同様に構成されている。
【００９５】
この場合においては、スイッチＳＷをＯＮ／ＯＦＦすることにより、可変基準電源７が、コンパレータ３の反転入力端子に印加する基準電圧が変更されるようになされている。従って、この場合においても、スイッチＳＷをＯＮ／ＯＦＦすることにより、設定電圧Ｖ１およびＶ２が、実質的に変更されることになる。
【００９６】
ところで、以上のような設定電圧Ｖ１およびＶ２の変更を、２次電池１の満充電後に行うことによって、図２１で説明したＮｉＣｄ系などの２次電池における−△Ｖを疑似的に発生させるようにすることができる。図１２は、−△Ｖを疑似的に発生させるバッテリパックの構成例を示している。なお、図中、図７における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このバッテリパックは、基準電圧電源２が削除され、満充電検出回路８およびＶ１，Ｖ２レベル切換回路９が設けられている他は、図７のバッテリパックと同様に構成されている。また、充電器１００は、例えばＮｉＣｄ系などの２次電池用のもので、−△Ｖを検出すると（充電開始後、バッテリパックの＋端子と−端子との間の電圧が△Ｖだけ降下し、それが所定の時間（例えば、１分以上）続くと）、充電（充電電流Ｉの供給）を終了するようになされている。
【００９７】
満充電検出回路８には、ドライバ５の出力が入力されるようになされており、そこからは、ドライバ５の出力が、所定の時間以上Ｌレベルになっている場合、即ち２次電池１に対する充電が充分行われたために、充電電流Ｉが所定の時間以上流れていない場合、２次電池１が満充電状態になったものとして、レベル切換回路９に満充電検出信号が出力されるようになされている。
【００９８】
レベル切換回路９は、例えば図１０に示した抵抗ＲＡ，ＲＢ、スイッチＳＷ、および基準電圧電源２でなる回路や、図１１に示した可変基準電源７およびスイッチＳＷでなる回路などのように構成され、満充電検出回路８より満充電検出信号を受信すると、コンパレータ３の検出レベル、即ち設定電圧Ｖ１およびＶ２を、低い値から高い値に切り換えるようになされている。
【００９９】
従って、２次電池１が、満充電状態になった後、設定電圧Ｖ１およびＶ２が、高い値に切り換えられるので、停止していた充電電流Ｉが再び流れ出し、これによりバッテリパックの＋端子と−端子間の電圧が降下する。充電器１００では、この電圧降下が−△Ｖとして検出され、充電が終了される。
【０１００】
以上のように、このバッテリパックは、例えばＮｉＣｄ系などの２次電池用の充電器１００で、充電を行うことができる。
【０１０１】
次に、図１３は、第１の原理により充電が行われるバッテリパックであって、設定電圧Ｖ１が設定電圧Ｖ２より大に設定されているバッテリパックの実施例の構成を示している。即ち、この実施例では、図２に示したようにして充電が行われるようになされている。なお、図中、図７における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このバッテリパックは、抵抗Ｒ１，Ｒ２、トランジスタ（ＮＰＮトランジスタ）Ｔｒ、およびバッファ２１が新たに設けられている以外は、図７のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１０２】
抵抗Ｒ１は、その一端が、２次電池１の＋端子とバッテリパックの＋端子との接続点と接続されており、他端がコンパレータ３の非反転入力端子に接続されている。抵抗Ｒ２は、その一端が、抵抗Ｒ１とコンパレータ３との接続点に接続されており、その他端が、トランジスタＴｒのコレクタに接続されている。トランジスタＴｒは、そのエミッタが、２次電池１と基準電圧電源２との接続点に接続されている。そして、そのベースには、バッファ２１を介してドライバ５の出力が供給されるようになされている。
【０１０３】
従って、トランジスタＴｒは、ドライバ５の出力がＬレベルのとき、即ち充電電流ＩがＯＦＦのときＯＦＦになり、ドライバ５の出力がＨレベルのとき、即ち充電電流ＩがＯＮのときＯＮになる。
【０１０４】
よって、コンパレータ３の非反転入力端子には、充電電流ＩがＯＦＦのときには、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れないため、２次電池１の電圧ＥＢが印加され、充電電流がＯＮのときには、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れるため、２次電池１の電圧ＥＢから、抵抗Ｒ１による電圧降下分を差し引いた電圧（ＥＢ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））が印加されることになる。
【０１０５】
これにより、コンパレータ３の検出レベルは、図１４（ｄ）に示すように、充電電流ＩがＯＦＦのとき（ドライバ５の出力がＬレベルのとき（図１４（ｃ）））に比べ、ＯＮのとき（ドライバ５の出力がＨレベルのとき（図１４（ｃ）））の方が高くなる。
【０１０６】
ここで、図７で説明したように、コンパレータ３の出力は、充電電流ＩがＯＮ状態で、２次電池１の電圧ＥＢが上昇することにより、その出力レベルがＬレベルからＨレベルになるときに限って、遅延回路４により所定の時間ｔ１だけ遅延され、充電電流ＩのＯＮ／ＯＦＦを制御するドライバ５に伝達される。また、コンパレータ３の出力は、充電電流ＩがＯＦＦ状態で、２次電池１の電圧ＥＢが降下することにより、その出力レベルがＨレベルからＬレベルになるときには、遅延回路４で遅延されず即座に、充電電流ＩのＯＮ／ＯＦＦを制御するドライバ５に伝達される。
【０１０７】
従って、充電電流ＩがＯＮまたはＯＦＦのときのコンパレータ３の検出レベルは、上述した本発明の第１の原理において定義した設定電圧Ｖ１またはＶ２にそれぞれ相当することになる。
【０１０８】
よって、図２に示したように２次電池１の充電が行われ、これにより２次電池１は、その電圧ＥＢが、充電電流ＩがＯＦＦのときのコンパレータ３の検出レベル、即ち設定電圧Ｖ２になるまで、充分に充電されることになる。
【０１０９】
ここで、図１４（ａ）乃至図１４（ｃ）それぞれに、コンパレータ３の出力、遅延回路４の出力、またはドライバ５の出力を示す。なお、図１４（ａ）乃至図１４（ｃ）は、図８における場合と同様のものなので、その説明は省略する。
【０１１０】
次に、図１５は、第１の原理により充電が行われるバッテリパックであって、設定電圧Ｖ１が設定電圧Ｖ２より小に設定されているバッテリパックの実施例の構成を示している。即ち、この実施例では、図３に示したようにして充電が行われるようになされている。なお、図中、図１３における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このバッテリパックは、バッファ２１に代えて、インバータ２２が設けられている以外は、図１３のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１１１】
従って、この場合、ドライバ５の出力は、インバータ２２で反転され、トランジスタＴｒのベースに印加されるので、トランジスタＴｒは、ドライバ５の出力がＬレベルのとき、即ち充電電流ＩがＯＦＦのときＯＮになり、ドライバ５の出力がＨレベルのとき、即ち充電電流ＩがＯＮのときＯＦＦになるようになる。
【０１１２】
よって、コンパレータ３の検出レベルは、図１６（ｄ）に示すように、充電電流ＩがＯＦＦのとき（ドライバ５の出力がＬレベルのとき（図１６（ｃ）））に比べ、ＯＮのとき（ドライバ５の出力がＨレベルのとき（図１６（ｃ）））の方が低くなる。
【０１１３】
図１３で説明したように、コンパレータ３の検出レベルは、充電電流ＩがＯＮまたはＯＦＦのとき、本発明の第１の原理において定義した設定電圧Ｖ１またはＶ２にそれぞれ相当するので、この場合には、図３に示したように２次電池１の充電が行われ、これにより２次電池１は、その電圧ＥＢが、充電電流ＩがＯＦＦのときのコンパレータ３の検出レベル、即ち設定電圧Ｖ２になるまで、充分に充電されることになる。
【０１１４】
ここで、図１６（ａ）乃至図１６（ｃ）それぞれに、コンパレータ３の出力、遅延回路４の出力、またはドライバ５の出力を示す。なお、図１６（ａ）乃至図１６（ｃ）は、図８における場合と同様のものなので、その説明は省略する。
【０１１５】
次に、図１７は、上述した本発明の第２の原理により充電が行われるバッテリパックの一実施例の構成を示している。なお、この実施例においては、設定電圧Ｖ１とＶ２とは等しい値に設定されている。即ち、この実施例では、図４で説明したようにして充電が行われるようになされている。また、図中、図１３における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。
【０１１６】
すなわち、このバッテリパックは、バッファ２１が削除され、遅延回路３２が新たに設けられているとともに、コンパレータ３に代えて、コンパレータ（ヒステリシスコンパレータ）３１が設けられている他は、図１３のバッテリパックと同様に構成されており、従って、コンパレータ３１の非反転入力端子には、トランジスタＴｒがＯＦＦのときには、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れないため、２次電池１の電圧ＥＢが印加され、トランジスタＴｒがＯＮのときには、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れるため、２次電池１の電圧ＥＢから、抵抗Ｒ１による電圧降下分を差し引いた電圧（ＥＢ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））が印加されるようになされている。
【０１１７】
コンパレータ３１は、その検出レベルがヒステリシスを有するものとされている。即ち、コンパレータ３１は、その非反転入力端子に印加される電圧が上昇し、その反転入力端子に印加される電圧に等しくなったとき、Ｈレベルを出力するようになされているが、Ｌレベルは、非反転入力端子に印加される電圧が降下し、その反転入力端子に印加される電圧に等しくなったときではなく、その電圧より幾分低い電圧に等しくなったときに出力されるようになされている。
【０１１８】
即ち、いま基準電圧電源２より供給される電圧をＶＲＥＦとした場合、ＶＯＦＦ＝ＶＲＥＦ−ε（但し、εは、コンパレータ３１のヒステリシスに対応する正の電圧）なる電圧ＶＯＦＦを定義すると、コンパレータ３１の出力は、その非反転入力端子に印加される電圧が上昇し、電圧ＶＲＥＦに等しくなったとき、ＬレベルからＨレベルになり、非反転入力端子に印加される電圧が降下し、電圧ＶＯＦＦに等しくなったとき、ＨレベルからＬレベルになるようになされている。ここで、以下、コンパレータ３１の出力が、ＬレベルからＨレベルになるとき、またはＨレベルからＬレベルになるときそれぞれの２次電池１の電圧ＥＢを、検出レベルまたは解除（検出解除）レベルという。
【０１１９】
遅延回路３２は、コンパレータ３１の出力が、ＨレベルからＬレベルになったとき、コンパレータ３１が出力していたＨレベルを所定の時間ｔ1だけ保持するようになされている。
【０１２０】
次に、図１８を参照して、その動作について説明する。まず充電器１０より充電電流Ｉが、２次電池１に供給されることにより充電が行われる。これにより、２次電池１の電圧ＥＢが上昇し（図４）、その電圧ＥＢが、コンパレータ３１の−端子に印加されている基準電圧、即ちこの場合においては設定電圧Ｖ１となると、コンパレータ３１の出力が、図１８（ａ）に示すように、ＬレベルからＨレベルになる。
【０１２１】
コンパレータ３１の出力が、Ｈレベルになると、ドライバ５の出力は、図１８（ｃ）に示すように、Ｌレベルになり、スイッチング素子６は、ＯＦＦにされる。従って、２次電池１の電圧ＥＢが上昇し（図４）、設定電圧Ｖ１となると、即座にスイッチング素子６がＯＦＦにされ、これにより充電電流ＩがＯＦＦされる。
【０１２２】
一方、コンパレータ３１の出力は、ドライバ５だけでなく、遅延回路３２にも供給される。遅延回路３２は、例えば抵抗とコンデンサのいわゆるＣＲ回路を含み、このＣＲ回路においては、コンパレータ３１からＨレベルが印加されると、その出力は、図１８（ｂ）に示すように、瞬時に所定の電圧になり、その後、Ｈレベルの印加が停止されると（コンパレータ３１の出力がＨレベルからＬレベルになると）、所定の時定数をもって徐々に降下し、所定の時間ｔ１経過後に、閾値Ｓ２になるようになされている。なお、このＣＲ回路の出力は、コンパレータ３１の出力がＨレベルの間は、所定の電圧を保持するようになされている。
【０１２３】
遅延回路３２では、ＣＲ回路の出力が、閾値Ｓ2より大きい（図１８（ｂ）において、斜線を付してある部分）場合にはＨレベルが出力され、閾値Ｓ1以下の場合にはＬレベルが出力されるようになされている。従って、遅延回路３２は、コンパレータ３１の出力がＬレベルからＨレベルになると、即座にＨレベルを、トランジスタＴｒに出力し、またコンパレータ３１の出力がＨレベルからＬレベルになると、その後所定の時間ｔ1が経過してから、Ｌレベルを、トランジスタＴｒに出力する。
【０１２４】
よって、いまの場合、トランジスタＴｒはＯＮになり、抵抗Ｒ１，Ｒ２、およびトランジスタＴｒに電流が流れ、図１３における場合と同様に、コンパレータ３１の解除レベル（検出レベル（図１８（ｄ）において実線で示す）も同様）は、図１８（ｄ）において点線で示すように上昇する。ここで、図１７においては、抵抗Ｒ１により降下する電圧が、コンパレータ３１のヒステリシスに対応する電圧、即ちコンパレータ３１の検出レベルと解除レベルとの差に等しくなるように、抵抗値Ｒ１およびＲ２が設定されており、これにより、高くなったときの解除レベルと、元の（抵抗Ｒ１，Ｒ２、およびトランジスタＴｒに電流が流れていないときの）検出レベルとが等しくなるようになされている。
【０１２５】
充電電流ＩがＯＦＦになると、２次電池の電圧ＥＢは、上述したように、その内部抵抗ｒによる電圧降下によって、高くなった検出解除レベル以下に瞬時に下がる。すると、コンパレータ３１の出力はＨレベルからＬレベルになるので（図１８（ａ））、ドライバ５の出力は、ＬレベルからＨレベルになり（図１８（ｃ））、これによりスイッチング素子６はＯＮにされ、２次電池１に対する充電電流Ｉの供給が、即座に再開されることになる（図４）。
【０１２６】
上述したように、この場合においては、２次電池の電圧ＥＢの低下は、殆どその内部抵抗ｒによるものであるから、２次電池の電圧ＥＢは、充電電流ＩがＯＮされることによって即座に、それがＯＦＦされる前の電圧になる（図４）。
【０１２７】
一方、遅延回路３２は、コンパレータ３１の出力がＨレベルからＬレベルになってから、所定の時間ｔ１を経過するまでは、Ｈレベルを出力し、その後Ｌレベルを出力するようになるので、充電電流Ｉの供給が開始されてから、所定の時間ｔ１を経過するまでは、抵抗Ｒ１，Ｒ２、およびトランジスタＴｒに電流が流れており、その後トランジスタＴｒがＯＦＦにされ、電流が停止される。
【０１２８】
従って、充電電流Ｉの供給が開始されてから、所定の時間ｔ１を経過するまでは、コンパレータ３１の検出レベルは高くなっており、その後、元の値に下がる（図１８（ｄ））。
【０１２９】
よって、充電電流ＩがＯＮされてから、所定の時間ｔ１を経過するまでは、２次電池の電圧ＥＢが、高くなっているコンパレータ３１の検出レベルにはならず、その後、コンパレータ３１の検出レベルが元の値に戻ると（コンパレータ３１の検出レベルが下がると）、２次電池１の電圧ＥＢは、その検出レベル以上となり、コンパレータ３１の出力は、ＬレベルからＨレベルになる（図１８（ａ））。
【０１３０】
すると、ドライバ５の出力はＬレベルになり（図１８（ｃ））、スイッチング素子６はＯＦＦにされるので、この場合、充電電流ＩはＯＮにされてから、所定の時間ｔ１経過後、再びＯＦＦされる。
【０１３１】
以上の繰り返しにより、２次電池の充電が進むと、上述したように、２次電池１の電圧ＥＢが、高くされたコンパレータ３１の解除レベル以下に低下するまでに時間がかかるようになる。
【０１３２】
従って、コンパレータ３１の出力（図１８（ａ））は、Ｈレベルの状態が長く続くようになり、ドライバ５の出力（図１８（ｃ））は、Ｌレベルの状態が長く続くようになる。これにより、充電電流ＩのＯＦＦ時間も長くなる（図４）。
【０１３３】
以上から、コンパレータ３１の元の検出レベルまたは高くされた解除レベルは、本発明の第２の原理において定義した設定電圧Ｖ1またはＶ2にそれぞれ相当し、従って、２次電池１は、その電圧ＥBが、コンパレータ３１の、高くされた解除レベル、即ち設定電圧Ｖ2になるまで、充分に充電されることになる。
【０１３４】
なお、図１９（ａ）または図１９（ｂ）に示すように、高くされたときのコンパレータ３１の解除レベルを、コンパレータ３１の元の検出レベルより小または大にするように、抵抗値Ｒ１およびＲ２を決めることにより、図５または図６にそれぞれ示したように充電を行うようにすることができる。
【０１３５】
即ち、抵抗値Ｒ１を小さく（または抵抗値Ｒ２を大きく）することにより、Ｖ１＞Ｖ２とするようにすることができる。抵抗値Ｒ１を大きく（または抵抗値Ｒ２を小さく）することにより、Ｖ１＜Ｖ２とするようにすることができる。
【０１３６】
コンパレータ３１のヒステリシス分（検出レベルと解除レベルとの差）△Ｖｈと、設定電圧Ｖ１およびＶ２との関係は、以下のようになる。即ち、まずトランジスタＴｒがＯＮ／ＯＦＦすることによりコンパレータ３１の非反転入力端子に印加される電圧の変化分△ＶＲは、次にようになる。
△ＶＲ＝Ｅ×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）                                            ・・・（１）
但し、Ｅは、２次電池１の充電を終了するときの電圧（設定電圧Ｖ２）である。
【０１３７】
従って、
0003601032.tif 000002
とすれば良い。
【０１３８】
次に、図２０は、本発明の第２の原理により充電が行われるバッテリパックであって、２次電池１と、それと同様に構成される２次電池１ａとがシリーズに接続されたものの構成例を示している。なお、図中、図１７における場合と対応する部分については同一の符号を付してある。
【０１３９】
図２０のバッテリパックにおいては、２次電池１、基準電圧電源２、ドライバ５、スイッチング素子６、コンパレータ３１、遅延回路３２、ＯＲ回路４１、抵抗Ｒ１乃至Ｒ３、およびトランジスタ（ＦＥＴ）Ｔｒ１でなる回路（以下、第１の回路という）を考えた場合、図１７における場合と同様に、２次電池１の充電が行われるようになされている。
【０１４０】
即ち、ＯＲゲート４１は、そこに入力されているコンパレータ３１または３１ａの出力がＨレベルになったとき、ドライバ５および遅延回路３２にＨレベルを出力する。従って、ドライバ５では、図１７における場合と同様にして、スイッチング素子６がＯＮ／ＯＦＦされ、これにより、充電電流ＩがＯＮ／ＯＦＦされる。
【０１４１】
また、遅延回路３２においても、図１７における場合と同様にして、トランジスタＴｒ１がＯＮ／ＯＦＦされ、これにより抵抗Ｒ１，Ｒ２、トランジスタＴｒ１、および抵抗Ｒ３に流れる電流がＯＮ／ＯＦＦされる。従って、第１の回路においては、図１７における場合と同様にして、コンパレータ３１の検出レベルおよび解除レベルが変更され、２次電池１の充電が行われることになる。
【０１４２】
一方、２次電池１ａ、基準電圧電源２と同様に構成される基準電圧電源２ａ、ドライバ５、スイッチング素子６、コンパレータ３１と同様に構成されるコンパレータ３１ａ、遅延回路３２、ＯＲ回路４１、抵抗Ｒ１乃至Ｒ３、およびトランジスタ（ＦＥＴ）Ｔｒ１でなる回路（以下、第２の回路という）は、コンパレータ３１ａの非反転入力端子に基準電圧電源２の−端子が接続され、コンパレータ３１ａが、２次電池１ａの−端子の電圧を検出するようになされている以外は、第１の回路と同様に構成されている。
【０１４３】
即ち、第２の回路は、コンパレータ３１ａが検出する電圧の極性が、コンパレータ３１が検出する電圧の極性と逆になっている他は、第１の回路と同様に構成されている。
【０１４４】
従って、第２の回路においても、図１７における場合と同様にして、トランジスタＴｒ１が、ＯＮ／ＯＦＦされ、これにより、抵抗Ｒ１，Ｒ２、トランジスタＴｒ１、および抵抗Ｒ３に流れる電流が、ＯＮ／ＯＦＦされ、コンパレータ３１ａの検出レベルおよび解除レベルが変更され、２次電池１ａの充電が行われることになる。
【０１４５】
なお、図２０においては、コンパレータ３１と３１ａがあるので、即ち図１７における場合と比較して、ヒステリシス分が２倍あるので、上述した式（１）における△ＶＲは、２Ｅ×（Ｒ１＋Ｒ３）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）とし、また式（２）は、△Ｖｈを、２△Ｖｈに置き換える必要がある。さらに、この場合、Ｒ１＝Ｒ３である必要があり、従って△ＶＲは、２Ｅ×２Ｒ１／（２Ｒ１＋Ｒ２）となる。
【０１４６】
また、図２０においては、２次電池１および１ａのうちのいずれか一方の充電が、先に終了してしまった場合、他方の充電を充分にすることができなくなる恐れがあるので、先に充電が終了した方は、所定の抵抗値の抵抗に置き換えられるように、図示せぬ回路が構成されており、これにより、２次電池１および１ａのうちのいずれか一方の充電が先に終了しても、他方には、充電電流Ｉが供給され、その充電を充分に行うことができるようになされている。
【０１４７】
以上、−△Ｖを検出することができない２次電池１を充電する場合について説明したが、本発明は、−△Ｖを検出することができるＮｉＣｄ系や鉛系などの２次電池にも適用することができる。但し、本発明は、例えば鉛・リチウムイオン系やリチウムイオン系などの２次電池のように、充電を行えば行うだけ電圧が上昇する２次電池に特に有効である。
【０１４８】
なお、本明細書中において、「以上」、「以下」は、等号を含むように解しても良いし、含まないように解しても良い。
【０１４９】
【発明の効果】
請求項１に記載の充電制御装置によれば、２次電池の電圧が、第１の設定電圧以上であるかまたは第２の設定電圧以下であるかが、検出手段によって検出される。そして、２次電池の充電を行っている場合に、２次電池の電圧が、第１の設定電圧以上になったときには、所定の時間経過後に、２次電池の充電を停止し、２次電池の充電を停止している場合に、２次電池の電圧が、第２の設定電圧以下になったときには、即座に、２次電池の充電を開始することを繰り返す。従って、短時間で充分な充電を行うことができる。
【０１５０】
請求項２に記載の充電制御装置によれば、検出手段の検出レベルおよび検出解除レベルが変更されることによって、検出解除レベルが、第２の設定電圧に等しくなるように所定レベルだけ変更され、第１の設定電圧に等しい検出レベルも所定レベルと同一レベルだけ変更され、２次電池の電圧が、第１の設定電圧以上であるかまたは第２の設定電圧以下であるかが、検出手段によって検出される。そして、２次電池の充電を行っている場合に、２次電池の電圧が、第１の設定電圧以上になったときには、即座に、２次電池の充電を停止し、２次電池の充電を停止している場合に、２次電池の電圧が、第２の設定電圧以下になったときには、２次電池の充電を開始し、所定の時間が経過するまでは、２次電池の電圧に関わらず充電を行うことを繰り返す。従って、短時間で充分な充電を行うことができる。
【０１５１】
請求項１０に記載の充電制御装置によれば、２次電池の充電が所定の基準時間以上停止したことが検出され、出力されると、充電が終了される。従って、２次電池の充電を充分行うことができる。
【０１５２】
請求項１３に記載の充電器によれば、請求項１，２、または１０のいずれかに記載の充電制御装置を備えるので、短時間で充分な充電を行うことができる。
【０１５３】
請求項１４に記載のバッテリパックによれば、請求項１，２、または９のいずれかに記載の充電制御装置と、２次電池とを備えるので、２次電池を短時間で充分に充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の原理に基づいて２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧ＥＢとそこに流れる充電電流Ｉを示す波形図である。
【図２】本発明の第１の原理に基づいて２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧ＥＢとそこに流れる充電電流Ｉを示す波形図である。
【図３】本発明の第１の原理に基づいて２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧ＥＢとそこに流れる充電電流Ｉを示す波形図である。
【図４】本発明の第２の原理に基づいて２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧ＥＢとそこに流れる充電電流Ｉを示す波形図である。
【図５】本発明の第２の原理に基づいて２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧ＥＢとそこに流れる充電電流Ｉを示す波形図である。
【図６】本発明の第２の原理に基づいて２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧ＥＢとそこに流れる充電電流Ｉを示す波形図である。
【図７】本発明を適用したバッテリパックの第１実施例の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の実施例の動作を説明する波形図である。
【図９】図７の実施例における充電器１０の詳細構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明を適用したバッテリパックの第２実施例の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明を適用したバッテリパックの第３実施例の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明を適用したバッテリパックの第４実施例の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明を適用したバッテリパックの第５実施例の構成を示すブロック図である。
【図１４】図１３の実施例の動作を説明する波形図である。
【図１５】本発明を適用したバッテリパックの第６実施例の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５の実施例の動作を説明する波形図である。
【図１７】本発明を適用したバッテリパックの第７実施例の構成を示すブロック図である。
【図１８】図１７の実施例の動作を説明する波形図である。
【図１９】図１７の実施例の動作を説明する波形図である。
【図２０】本発明を適用したバッテリパックの第８実施例の構成を示すブロック図である。
【図２１】−△Ｖを説明する図である。
【図２２】従来の充電方法を説明する図である。
【符号の説明】
１，１ａ  ２次電池
２，２ａ  基準電圧電源
３  コンパレータ
４  遅延回路
５  ドライバ
６  スイッチング素子（ＦＥＴ）
７  可変基準電源
８  満充電検出回路
９  Ｖ１，Ｖ２レベル切換回路
１０  充電器
１１  充電電源
１２  電流検出部
１３  ＯＦＦ時間検出回路
１４  制御回路
２１  バッファ
２２  インバータ
３１，３１ａ  ヒステリシスコンパレータ
３２  遅延回路
４１  ＯＲ回路
１００  充電器
【図１】
0003601032.tif 000003
【図２】
0003601032.tif 000004
【図３】
0003601032.tif 000005
【図４】
0003601032.tif 000006
【図５】
0003601032.tif 000007
【図６】
0003601032.tif 000008
【図７】
0003601032.tif 000009
【図８】
0003601032.tif 000010
【図９】
0003601032.tif 000011
【図１０】
0003601032.tif 000012
【図１１】
0003601032.tif 000013
【図１２】
0003601032.tif 000014
【図１３】
0003601032.tif 000015
【図１４】
0003601032.tif 000016
【図１５】
0003601032.tif 000017
【図１６】
0003601032.tif 000018
【図１７】
0003601032.tif 000019
【図１８】
0003601032.tif 000020
【図１９】
0003601032.tif 000021
【図２０】
0003601032.tif 000022
【図２１】
0003601032.tif 000023
【図２２】
0003601032.tif 000024