(57)【要約】【課題】比較的エネルギー損失が少なく、かつ、実用上十分な精度で充電電流の大きさを測定できる充電回路を提供する。【解決手段】電力供給源が出力する電力を蓄電装置に供給する電力供給線として、第１の回路要素を備える第１電力供給線１７と、第１の回路要素よりも大きな抵抗値を持つ第２の回路要素を備える第２電力供給線１８を備え、第１の回路要素の両端の電位差を測定することにより、第１電力供給線１７を流れる電流を測定し、第２の回路要素の両端の電位差を測定することにより、第２電力供給線１８を流れる電流を測定し、当該測定される電流に基づいて、蓄電装置への電力供給を制御し、第１電力供給線１７を流れる電流の測定値に応じて、蓄電装置への電力供給に用いる電力供給線を第１電力供給線１７から第２電力供給線１８に切り替える充電回路である。【選択図】図１
2011062022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給源が出力する電力を蓄電装置に供給する第１及び第２の電力供給線と、
前記第１及び第２の電力供給線それぞれを流れる電流を測定する電流測定手段と、
前記測定される電流に基づいて、前記蓄電装置への電力供給を制御する制御手段と、
を含み、
前記第１の電力供給線は、第１の回路要素を備え、
前記第２の電力供給線は、前記第１の回路要素よりも大きな抵抗値を持つ第２の回路要素を備え、
前記電流測定手段は、前記第１の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第１の電力供給線を流れる電流を測定し、前記第２の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第第２の電力供給線を流れる電流を測定し、
前記制御手段は、前記測定される前記第１の電力供給線を流れる電流の値に応じて、前記蓄電装置への電力供給に用いる電力供給線を前記第１の電力供給線から前記第２の電力供給線に切り替える
ことを特徴とする充電回路。
【請求項２】
請求項１記載の充電回路において、
前記制御手段は、
前記第２の電力供給線を用いて前記蓄電装置に電力を供給している間に、前記測定される前記第２の電力供給線を流れる電流の値が予め定められた終了判定値を下回った場合には、前記蓄電装置への電力供給を停止し、
前記第１の電力供給線を用いて前記蓄電装置に電力を供給している間に、前記測定される前記第１の電力供給線を流れる電流の値が前記終了判定値を下回った場合には、前記第２の電力供給線への切り替えを行う
ことを特徴とする充電回路。
【請求項３】
請求項１又は２記載の充電回路において、
前記制御手段は、前記測定される前記第１の電力供給線を流れる電流の値が予め定められた閾値を下回る場合に、前記第１の電力供給線から前記第２の電力供給線への切り替えを行う
ことを特徴とする充電回路。
【請求項４】
請求項３記載の充電回路において、
前記制御手段は、前記測定される前記第２の電力供給線を流れる電流の値が、前記閾値より大きな第２の閾値を上回る場合に、前記蓄電装置への電力供給に用いる電力供給線を前記第２の電力供給線から前記第１の電力供給線に切り替える
ことを特徴とする充電回路。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項記載の充電回路において、
前記第２の回路要素は、抵抗器であって、
前記第２の電力供給線は、当該第２の電力供給線の導通及び切断を切り替えるためのスイッチング素子をさらに含む
ことを特徴とする充電回路。
【請求項６】
電力供給源が出力する電力を蓄電装置に供給する電力供給線として、
第１の回路要素を備える第１の電力供給線と、
前記第１の回路要素よりも大きな抵抗値を持つ第２の回路要素を備える第２の電力供給線と、
を含む充電回路を用いた充電方法であって、
前記第１の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第１の電力供給線を流れる電流を測定するステップと、
前記測定される前記第１の電力供給線を流れる電流に基づいて、前記蓄電装置への電力供給を制御するステップと、
前記測定される前記第１の電力供給線を流れる電流の値に応じて、前記蓄電装置への電力供給に用いる電力供給線を前記第１の電力供給線から前記第２の電力供給線に切り替えるステップと、
前記第２の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第２の電力供給線を流れる電流を測定するステップと、
前記測定される前記第２の電力供給線を流れる電流に基づいて、前記蓄電装置への電力供給を制御するステップと、
を含むことを特徴とする充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置を充電する充電回路及び充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電可能な二次電池等の蓄電装置を充電する際には、一般に、蓄電装置に入力される電流（充電電流）の値を監視し、充電電流が一定になるように保ったり、充電電流が予め定められた値になったタイミングで充電を終了したりする制御が行われる（例えば特許文献１参照）。そのため、蓄電装置を充電する充電回路においては、精度よく充電電流を測定することが求められる。充電電流を測定するためには、充電電流が流れる電力供給線上に配置されている回路要素（例えば電界効果トランジスタや抵抗器などの回路素子）の両端の電位差を測定する。この回路要素の抵抗値や電圧−電流特性が予め分かっていれば、測定された電圧値を用いて、回路要素を流れる電流（すなわち、充電電流）の大きさを測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５９０５３６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、充電回路では充電電流を精度よく測定する必要がある。そのためには、充電電流の測定に用いる回路要素の抵抗値をある程度大きくすることが要請される。抵抗値が小さいと、特に充電電流が小さい時には回路要素の両端の電位差が小さくなり、高い精度での測定が難しくなるためである。しかしながら、充電電流が流れる電力供給線上に配置される回路要素の抵抗値を大きくすることは、ジュール熱の発生によるエネルギーの損失につながる。すなわち、充電電流の測定精度向上と、充電回路中におけるエネルギー損失低減とは、両立させることが困難な関係にある。
【０００５】
本発明は上記実情を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、比較的エネルギー損失が少なく、かつ、実用上十分な精度で充電電流の大きさを測定できる充電回路及び充電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る充電回路は、電力供給源が出力する電力を蓄電装置に供給する第１及び第２の電力供給線と、前記第１及び第２の電力供給線それぞれを流れる電流を測定する電流測定手段と、前記測定される電流に基づいて、前記蓄電装置への電力供給を制御する制御手段と、を含み、前記第１の電力供給線は、第１の回路要素を備え、前記第２の電力供給線は、前記第１の回路要素よりも大きな抵抗値を持つ第２の回路要素を備え、前記電流測定手段は、前記第１の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第１の電力供給線を流れる電流を測定し、前記第２の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第第２の電力供給線を流れる電流を測定し、前記制御手段は、前記測定される前記第１の電力供給線を流れる電流の値に応じて、前記蓄電装置への電力供給に用いる電力供給線を前記第１の電力供給線から前記第２の電力供給線に切り替えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る充電方法は、電力供給源が出力する電力を蓄電装置に供給する電力供給線として、第１の回路要素を備える第１の電力供給線と、前記第１の回路要素よりも大きな抵抗値を持つ第２の回路要素を備える第２の電力供給線と、を含む充電回路を用いた充電方法であって、前記第１の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第１の電力供給線を流れる電流を測定するステップと、前記測定される前記第１の電力供給線を流れる電流に基づいて、前記蓄電装置への電力供給を制御するステップと、前記測定される前記第１の電力供給線を流れる電流の値に応じて、前記蓄電装置への電力供給に用いる電力供給線を前記第１の電力供給線から前記第２の電力供給線に切り替えるステップと、前記第２の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第２の電力供給線を流れる電流を測定するステップと、前記測定される前記第２の電力供給線を流れる電流に基づいて、前記蓄電装置への電力供給を制御するステップと、を含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る充電回路の概略の回路構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る充電回路が実行する充電制御の流れの一例を示すフロー図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る充電回路を用いた場合の充電電流、電圧、及び電力供給線上における単位時間あたりのエネルギー損失の時間変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る充電回路１を備える電子機器の、概略の回路構成を示す構成図である。本実施形態に係る充電回路１は、充電用ＩＣ１１と、インダクタ１２と、コンデンサ１３と、抵抗器１４と、を含んで構成される。さらに、充電用ＩＣ１１は、スイッチング素子として機能する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、及び１５ｄと、制御部１６と、を含んで構成されている。また、充電回路１には電源２、負荷３及び二次電池４が接続されている。
【００１１】
本実施形態に係る充電回路１は、電源２が出力する電力を負荷３及び二次電池４の一方又は両方に対して供給することによって、負荷３を駆動させたり、二次電池４を充電したりする。また、充電回路１は、必要に応じて、二次電池４に蓄積された電力を負荷３に供給してもよい。ここで、電源２は直流電力を供給する電力供給源であって、例えば商用の交流電源から供給される電力を直流電力に変換する電源回路であってもよいし、外部のＵＳＢホスト機器からＵＳＢケーブルを介して供給される直流電力を受け入れて出力するＵＳＢ電源回路であってもよい。また、負荷３は、例えば電子機器のシステム回路等、電力供給を必要とする各種のデバイスであってよい。二次電池４は、リチウムイオン二次電池等の繰り返し充放電が可能な電池であって、本実施形態において蓄電装置として機能する。
【００１２】
充電用ＩＣ１１は、外部との接続端子として、接続端子Ｔ１〜Ｔ８を備えている。そして、接続端子Ｔ１には電源２の出力が接続されている。充電用ＩＣ１１の内部において、接続端子Ｔ１と接続端子Ｔ２との間にはＦＥＴ１５ａが接続されており、ＦＥＴ１５ａの接続端子Ｔ２側の一端にはＦＥＴ１５ｂの一端が接続されている。また、ＦＥＴ１５ｂの他端は接地されている。一方、充電用ＩＣ１１の外部で、接続端子Ｔ２と接続端子Ｔ３との間にはインダクタ１２が接続されている。接続端子Ｔ３にはさらにコンデンサ１３の一端が接続されており、コンデンサ１３の他端は接地されている。
【００１３】
ＦＥＴ１５ａ、ＦＥＴ１５ｂ、インダクタ１２、コンデンサ１３及び制御部１６は、全体としてＤＣ／ＤＣコンバータを構成している。すなわち、制御部１６がＦＥＴ１５ａ及び１５ｂのオン／オフを周期的に切り替える制御を実行し、インダクタ１２及びコンデンサ１３が充電用ＩＣ１１の接続端子Ｔ２から出力される電圧を平滑化することによって、電源２から入力される電圧が目標電圧に変換される。ここで、目標電圧はＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の目標値であって、二次電池４の充電状態等に応じて制御部１６によって決定される。
【００１４】
充電用ＩＣ１１の内部で接続端子Ｔ３は接続端子Ｔ４と接続されており、充電用ＩＣ１１外部において接続端子Ｔ４には負荷３が接続されている。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータによって目標電圧に変換された電源電圧は、接続端子Ｔ３から再び充電用ＩＣ１１内に入力され、接続端子Ｔ４経由で負荷３に供給される。
【００１５】
さらに、充電用ＩＣ１１内において、接続端子Ｔ３及び接続端子Ｔ４には、第１電力供給線１７及び第２電力供給線１８それぞれの一端が接続されている。また、第１電力供給線１７及び第２電力供給線１８それぞれの他端は、二次電池４の一端に接続されている。すなわち、第１電力供給線１７と第２電力供給線１８とは、ＤＣ／ＤＣコンバータと二次電池４との間で互いに並列に接続されている。電源２が出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータによって目標電圧に変換された電力は、接続端子Ｔ３から充電用ＩＣ１１内に再び入力され、第１電力供給線１７及び第２電力供給線１８のいずれかを経由して、二次電池４に供給される。
【００１６】
具体的に、第１電力供給線１７は、ＦＥＴ１５ｃを含んで構成されている。充電用ＩＣ１１内においてＦＥＴ１５ｃの一端は接続端子Ｔ３及びＴ４に、他端は接続端子Ｔ８に、それぞれ接続されおり、接続端子Ｔ８には充電用ＩＣ１１の外部において二次電池４の一端が接続されている。また、二次電池４の他端は接地されている。本実施形態では、ＦＥＴ１５ｃが第１の回路要素として機能する。なお、以下ではＦＥＴ１５ｃの抵抗値をＲ１とする。このＲ１の値は、例えば約２０ｍΩであってよい。
【００１７】
また、第２電力供給線１８は、互いに直列に接続されたＦＥＴ１５ｄ及び抵抗器１４を含んで構成されている。充電用ＩＣ１１内においてＦＥＴ１５ｄの一端が接続端子Ｔ３及びＴ４に、他端が接続端子Ｔ５に、それぞれ接続されている。また、充電用ＩＣ１１の外部において抵抗器１４の一端は接続端子Ｔ５及びＴ６に、抵抗器１４の他端は接続端子Ｔ７及びＴ８に、それぞれ接続されている。さらに、抵抗器１４の他端は、二次電池４の一端にも接続されている。本実施形態では、抵抗器１４が第２の回路要素として機能する。なお、以下ではＦＥＴ１５ｄの抵抗値をＲ２とし、抵抗器１４の抵抗値をＲ３とする。Ｒ２の値は、例えば約１００ｍΩであってよい。また、Ｒ３の値は、第１電力供給線１７上に配置されたＦＥＴ１５ｃの抵抗値Ｒ１よりも大きくなっており、例えば１００ｍΩ（±１％）であってよい。
【００１８】
制御部１６は、本実施形態に係る充電回路１全体の制御を行う。充電用ＩＣ１１内において、制御部１６は接続端子Ｔ２，Ｔ３，Ｔ６，及びＴ７のそれぞれと接続されており、これらの各端子における電圧（以下、それぞれＶｔ２，Ｖｔ３，Ｖｔ６及びＶｔ７と表記する）を測定可能になっている。また、制御部１６は、ＦＥＴ１５ｃの両端とも接続されており、ＦＥＴ１５ｃ両端それぞれの電圧（以下、Ｖｆ１及びＶｆ２と表記する）を測定可能になっている。なお、接続端子Ｔ７の電圧Ｖｔ７は、二次電池４の電圧Ｖｂに相当する。また、制御部１６はＦＥＴ１５ａ〜１５ｄのゲート電極と接続されており、各ＦＥＴのオン／オフを切り替え可能になっている。これにより、制御部１６は、測定した各端子の電圧に応じて各ＦＥＴの切り替え制御を行うことで、二次電池４への電力供給を制御する。
【００１９】
具体的に制御部１６は、二次電池４の充電を行う際には、ＦＥＴ１５ｃ及び１５ｄのオン／オフを切り替えることによって、第１電力供給線１７及び第２電力供給線１８のいずれか一方を選択的に導通させ、他方を切断する。これにより、第１電力供給線１７及び第２電力供給線１８のいずれかを経由して、二次電池４の充電が行われる。さらに制御部１６は、第１電力供給線１７及び第２電力供給線１８のそれぞれを流れる電流を測定し、当該測定される電流の大きさに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータの目標電圧を調整することにより、二次電池４への電力供給を制御する。一例として、本実施形態に係る充電回路１は、充電開始時には充電電流Ｉｂが予め定められた目標電流値Ｉｏに維持されるように定電流充電を実行し、二次電池４の電圧Ｖｂが予め定められた満充電電圧Ｖｍに到達した後は、充電電流Ｉｂの大きさが予め定められた終了判定値Ｉｍに低下するまでの間、定電圧充電を行う。
【００２０】
ここで、制御部１６が第１電力供給線１７及び第２電力供給線１８それぞれを流れる電流の大きさを測定する方法について、説明する。制御部１６は、第１電力供給線１７及び第２電力供給線１８のそれぞれが備える回路要素の両端の電位差を測定することによって、第１電力供給線１７及び第２電力供給線１８それぞれを流れる電流を測定する。
【００２１】
具体的に、制御部１６は、ＦＥＴ１５ｃ両端それぞれの電圧Ｖｆ１及びＶｆ２を測定することによって、第１の回路要素であるＦＥＴ１５ｃの両端の電位差（Ｖｆ１−Ｖｆ２）を算出する。ＦＥＴ１５ｃの両端の電位差（Ｖｆ１−Ｖｆ２）が分かれば、制御部１６は、予めその内部に格納されたＦＥＴ１５ｃの電圧−電流特性に関する情報を利用して、当該電位差を生じさせるような電流値を算出できる。この電流値が、第１電力供給線１７を流れて二次電池４に入力される充電電流Ｉｂ１の大きさとなる。
【００２２】
また、制御部１６は、接続端子Ｔ６及びＴ７それぞれの電圧Ｖｔ６及びＶｔ７を測定することによって、第２の回路要素である抵抗器１４の両端の電位差（Ｖｔ６−Ｖｔ７）を算出する。抵抗器１４の両端の電位差（Ｖｔ６−Ｖｔ７）が分かれば、制御部１６は、予めその内部に格納された抵抗器１４の抵抗値Ｒ３を用いて、オームの法則により当該電位差を生じさせる電流値を（Ｖｔ６−Ｖｔ７）／Ｒ３と算出できる。この電流値が、第２電力供給線１８を流れて二次電池４に入力される充電電流Ｉｂ２の大きさとなる。
【００２３】
以下、本実施形態において制御部１６が実行する充電制御の具体例について、図２のフロー図を用いて説明する。
【００２４】
まず、充電開始時には、制御部１６はＦＥＴ１５ｃをオンにし、ＦＥＴ１５ｄをオフにすることによって、充電経路を第１電力供給線１７に切り替える（Ｓ１）。これにより、第１電力供給線１７経由で二次電池４の充電が開始される。この状態において、制御部１６は、第１電力供給線１７を流れる充電電流Ｉｂ１の測定を継続的に繰り返して、充電電流Ｉｂ１の監視を行う。さらに制御部１６は、当該測定される充電電流Ｉｂ１の値が予め定められた目標電流値Ｉｏに一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、定電流充電を行う（Ｓ２）。その後、二次電池４の電圧Ｖｂが満充電電圧Ｖｍに到達すると（Ｓ３）、制御部１６はＤＣ／ＤＣコンバータを制御して定電圧充電を行う（Ｓ４）。この段階では、二次電池４の充電が進行するにつれて、二次電池４に流れる充電電流Ｉｂ１は低下していくことになる。
【００２５】
その後、制御部１６は、測定される充電電流Ｉｂ１の値に応じて、二次電池４の充電に用いる電力供給線を第１電力供給線１７から第２電力供給線１８に切り替える。具体的に、測定される充電電流Ｉｂ１の値が予め定められた閾値Ｉｔｈ（例えば２００ｍＡ）を下回ると（Ｓ５）、制御部１６はＦＥＴ１５ｃをオフに、ＦＥＴ１５ｄをオンに、それぞれ切り替えることによって、第１電力供給線１７を切断し、第２電力供給線１８を導通させる。これにより、充電経路が第２電力供給線１８に切り替えられ（Ｓ６）、以降は第２電力供給線１８経由で二次電池４の定電圧充電が行われる（Ｓ７）。
【００２６】
この状態で、制御部１６は第２電力供給線１８を流れる充電電流Ｉｂ２の測定を繰り返して、充電電流Ｉｂ２の監視を行う。そして、測定される充電電流Ｉｂ２の値が終了判定値Ｉｍに到達すると（Ｓ８）、制御部１６は二次電池４が満充電になったと判定する。二次電池４が満充電になったと判定されると、制御部１６は、ＦＥＴ１５ｃ及び１５ｄの両方をオフに切り替えて、二次電池４に対する電力の供給を停止する（Ｓ９）。これにより、二次電池４の充電は終了する。
【００２７】
このような制御によれば、充電電流Ｉｂの値が大きい間は、経路上の抵抗値が比較的小さな第１電力供給線１７を経由して充電が行われるため、抵抗値が大きな充電経路を経由して充電を行う場合と比較して、充電経路上でのエネルギー損失を低く抑えることができる。一方、充電電流Ｉｂの値が閾値Ｉｔｈを下回ると、経路上の抵抗値が比較的大きな第２電力供給線１８を経由して充電が行われることになるが、このときは既に充電電流Ｉｂの値が十分小さくなっているので、抵抗値が大きいにも関わらず、熱の発生によって生じるエネルギー損失は比較的大きくならない。
【００２８】
さらに、本実施形態に係る充電回路１によれば、第２電力供給線１８経由で充電を行っている間は、ＦＥＴ１５ａと比較して抵抗値の大きな抵抗器１４の両端の電位差を測定することによって、充電電流Ｉｂ２の測定が行われる。一般に、充電電流Ｉｂの絶対値が大きい間は、抵抗値が比較的小さな回路要素であっても、その両端の電位差はある程度大きくなるので、十分な精度で充電電流Ｉｂを測定できる。ところが、充電電流Ｉｂの絶対値が小さくなると、抵抗値の小さな回路要素の両端の電位差は小さくなってしまうため、このような回路要素を用いて精度よく充電電流Ｉｂを測定することは困難になる。だが、本実施形態では、充電電流Ｉｂの絶対値が比較的小さくなったときには、抵抗値が比較的大きな回路要素（すなわち、抵抗器１４）を備えた第２電力供給線１８に充電経路を切り替え、抵抗器１４の両端の電位差を用いて充電電流Ｉｂを測定する。そのため、充電開始から終了までの全期間にわたって、実用上十分な精度で充電電流Ｉｂを測定することができる。
【００２９】
なお、二次電池４が満充電になったか否かは、充電電流Ｉｂが終了判定値Ｉｍまで低下したか否かで判定される。そのため、特に終了判定値Ｉｍ付近では、精度よく充電電流Ｉｂを測定する必要がある。そこで本実施形態において、制御部１６は、必ず第２電力供給線１８への充電経路切り替えを行って、測定された充電電流Ｉｂ２の値が終了判定値Ｉｍになったと判定された場合に、充電を終了することとしてもよい。すなわち、仮に第１電力供給線１７経由で充電を行っている間に、急激に充電電流Ｉｂ１が低下して、その値が終了判定値Ｉｍまで下がったとしても、その時点で充電を終了するのではなく、第２電力供給線１８への充電経路切り替えを行って、抵抗器１４の両端の電位差を用いて充電電流Ｉｂ２の値を測定する。そして、測定された充電電流Ｉｂ２の値が終了判定値Ｉｍまで低下していることを確認してから、充電を終了する。こうすれば、高い精度で充電終了の判定を行うことができる。
【００３０】
図３は、以上説明したような充電制御が行われる場合の、二次電池４に流れる充電電流Ｉｂ、二次電池４の電圧Ｖｂ、及び充電経路上における単位時間あたりのエネルギー損失Ｐの時間変化を示すグラフである。なお、この図においては、実線が本実施形態に係る充電回路１における充電電流Ｉｂ（単位：Ａ）、二次電池４の電圧Ｖｂ（単位：Ｖ）及びエネルギー損失Ｐ１（単位：Ｗ）の時間変化をそれぞれ示している。また、グラフ中の破線は、比較例として、ＬＤＯ（Low Drop Out）レギュレータを用いた充電回路のエネルギー損失Ｐ２の時間変化を示している。この比較例の充電回路は、本実施形態に係る充電回路１に対して、第２電力供給線１８が存在せず、かつ、ＦＥＴ１５ｃと対応する位置にＬＤＯ（Low Drop Out）レギュレータとして用いられるＦＥＴを配置した充電回路である。また、図３のグラフにおいて時刻ｔ０は充電開始のタイミングを、時刻ｔ１は定電圧充電が開始されて充電電流Ｉｂが低下し始めるタイミングを、時刻ｔ２は充電電流Ｉｂが閾値Ｉｔｈまで低下して第１電力供給線１７から第２電力供給線１８への充電経路切り替えが実行されるタイミングを、時刻ｔ３は充電電流Ｉｂが終了判定値Ｉｍまで低下して充電が終了するタイミングを、それぞれ示している。この図に示されるように、本実施形態に係る充電回路１を用いた場合のエネルギー損失は、比較例に対して一貫して小さくなっている。
【００３１】
具体例として、ＬＤＯレギュレータを用いた充電回路において、充電電流Ｉｂ＝１０００ｍＡ、入出力電位差ＶＬＤＯ＝２５０ｍＶの場合、エネルギー損失は
Ｐ＝Ｉｂ・ＶＬＤＯ＝１０００ｍＡ×２５０ｍＶ＝２５０ｍＷ
と算出される。一方、本実施形態に係る充電回路１において、充電電流Ｉｂ１＝１０００ｍＡで第１電力供給線１７経由の充電を行っている場合、ＦＥＴ１５ｃの抵抗値Ｒ１＝２０ｍΩとすると、エネルギー損失は
Ｐ＝Ｉ２・Ｒ１＝１０００ｍＡ×１０００ｍＡ×２０ｍΩ＝２０ｍＷ
と算出される。また、充電電流Ｉｂ１が閾値Ｉｔｈまで低下すると、第１電力供給線１７より抵抗値の大きな回路要素を含む第２電力供給線１８へ充電経路が切り替えられるが、このときのエネルギー損失もＬＤＯレギュレータを用いた充電回路におけるエネルギー損失よりも小さくなる。すなわち、ＦＥＴ１５ｄの抵抗値Ｒ２＝１００ｍΩ、抵抗器１４の抵抗値Ｒ３＝１００ｍΩとすると、第２電力供給線１８経由で充電を行う際のエネルギー損失は、充電電流Ｉｂ２＝２００ｍＡのときでも、
Ｐ＝Ｉｂ２２・（Ｒ２＋Ｒ３）＝２００ｍＡ×２００ｍＡ×２００ｍΩ＝８ｍＷ
となる。
【００３２】
なお、図２のフロー図においては、充電開始時から充電終了時までの間に、一度だけ第１電力供給線１７から第２電力供給線１８への充電経路切り替えが実行されることとしたが、本実施形態における充電制御方法はこのようなものに限られない。例えば、第１電力供給線１７上での充電電流Ｉｂ１の測定精度が十分でなく、実際には充電電流Ｉｂが閾値Ｉｔｈを下回っていないにも関わらず、充電電流Ｉｂ１の測定値が閾値Ｉｔｈ以下と判定されてしまった場合を考える。このような場合、第２電力供給線１８への切り替えが行われた後に、充電電流Ｉｂ２を測定すると、その測定値が閾値Ｉｔｈを超えることがある。そこで、制御部１６は、充電電流Ｉｂ２の測定値が閾値Ｉｔｈを超えている場合には、第２電力供給線１８から第１電力供給線１７への充電経路切り替えを行ってもよい。また、このような充電経路切り替えが頻発することを避けるため、第２電力供給線１８から第１電力供給線１７への切り替えを行うと判断する基準となる充電電流Ｉｂ２の閾値Ｉｔｈ２は、第１電力供給線１７から第２電力供給線１８への切り替えを行うと判断する基準となる充電電流Ｉｂ１の閾値Ｉｔｈと同じ値ではなく、これより大きな値としてもよい。
【００３３】
また、定電流充電を行う際における目標電流値Ｉｏが、閾値Ｉｔｈを下回る場合には、上述したような電力供給線の切り替え制御を行わずともよい。すなわち、充電対象となる二次電池４の種類等によっては、目標電流値Ｉｏが閾値Ｉｔｈを下回ることもある。このような場合には、充電開始時に、ＦＥＴ１５ｃをオフ、ＦＥＴ１５ｄをオンにして、最初から最後まで第２電力供給線１８経由で二次電池４の充電を行うこととしてもよい。
【００３４】
また、本実施形態に係る充電回路１は、二次電池４から負荷３への電力供給を行ってもよい。具体的に、負荷３が要求する電流が電源２から供給される電流を上回ったときには、ＦＥＴ１５ｃをオンにすることで、第１電力供給線１７を導通させる。これにより、第２電力供給線１８と比較して経路上の抵抗値が小さい第１電力供給線１７を経由して、二次電池４から負荷３へ電流が流れる。このとき負荷３は、電源２及び二次電池４の双方から流れる電流により駆動することになる。
【００３５】
また、この状態において負荷３が要求する電流が電源２から供給される電流以下となった場合には、第１電力供給線１７上を流れる電流の向きが反転して、再び第１電力供給線１７を介して二次電池４の充電が行われる。この場合、二次電池４の充電状態や負荷３の動作状況によっては、第１電力供給線１７を経由して流れる充電電流Ｉｂ１の値が閾値Ｉｔｈより小さくなる場合も考えられる。このような場合には、制御部１６は、図２のフローにおけるＳ６の制御と同様にして、第２電力供給線１８への充電経路切り替えを行えばよい。なお、二次電池４の充電が再開された時点における充電電流Ｉｂ１の値が終了判定値Ｉｍより小さな場合であっても、既に述べたように、制御部１６は、直ちに二次電池４の充電を終了するのではなく、第２電力供給線１８への充電経路切り替えを行った上で、充電電流Ｉｂ２の値を測定して充電の終了判定を行うこととしてよい。
【００３６】
なお、本発明の実施の形態は、以上説明したものに限られない。例えば、以上の説明においては、第１の回路要素としてＦＥＴ１５ｃを、第２の回路要素として抵抗器１４を、それぞれ用いることとしたが、各電力供給線を流れる充電電流Ｉｂの大きさを測定するために用いる回路要素は、これ以外の各種の回路素子や、複数の回路素子を組み合わせてなる回路要素であってもよい。また、本発明の実施の形態に係る充電回路１は、第２の回路要素として、抵抗器１４に代えて、第２電力供給線１８の導通／切断を切り替えるためのＦＥＴ１５ｄそのものを用いてもよい。この場合、第２電力供給線１８上に抵抗器１４は存在せずともよく、制御部１６はＦＥＴ１５ｄの両端の電位差を測定することにより、第２電力供給線１８を流れる充電電流Ｉｂ２の大きさを測定する。ただし、抵抗器は、一般的に、抵抗値の定格値に対するばらつきがＦＥＴより小さい。そのため、第２の回路要素として抵抗器１４を用いることで、ＦＥＴ１５ｃを用いる場合と比較して、より精度よく充電電流Ｉｂ２を測定することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  充電回路、２  電源、３  負荷、４  二次電池、１１  充電用ＩＣ、１２  インダクタ、１３  コンデンサ、１４  抵抗器、１５ａ〜１５ｄ  ＦＥＴ、１６  制御部、１７  第１電力供給線、１８  第２電力供給線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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