(57)【要約】【課題】コストアップを招くことなく、電力損失を抑制することのできる充電制御装置及び充電制御方法を得る。【解決手段】２次電池Ｂｔに対する充電電流を調整するためのトランジスタＴｒ１Ａ、Ｔｒ１Ｂを２次電池Ｂｔに直列接続すると共に、オン時に流れる電流がトランジスタＴｒ１Ａ、Ｔｒ１Ｂより予め定められた割合で小さなものとされたトランジスタＴｒ２とトランジスタＴｒ２に流れる電流のレベルを検出するための抵抗器Ｒ１とを直列接続したものを２次電池Ｂｔに並列接続し、充電制御部２０は、２次電池Ｂｔに対する充電時において抵抗器Ｒ１により検出される上記レベルに基づいて２次電池Ｂｔに対する充電電流レベルを検出し、当該充電電流レベルに基づいて２次電池Ｂｔに対する定電流充電の制御を行う。【選択図】        図４
2004297860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源から供給された電力による２次電池への充電を制御する充電制御装置であって、
前記２次電池に直列接続されると共に、前記２次電池に対する充電電流を調整するための第１のトランジスタと、
前記２次電池に並列接続されると共に、オン時に流れる電流が前記第１のトランジスタより予め定められた割合で小さなものとされた第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタに直列接続されると共に、前記第２のトランジスタに流れる電流のレベルを検出するための抵抗器と、
前記２次電池に対する充電時において前記抵抗器により検出される前記レベルに基づいて前記２次電池に対する充電電流レベルを検出し、当該充電電流レベルに基づいて前記２次電池に対する定電流充電の制御を行う制御手段と、
を備えた充電制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記２次電池に対する非充電時には前記第２のトランジスタをオフさせるように制御する
請求項１記載の充電制御装置。
【請求項３】
前記２次電池に対する充電時において前記第２のトランジスタに対する電流の流入と流入停止とを周期的に切り換える切換手段を更に備え、
前記制御手段は、前記切換手段により前記第２のトランジスタに電流が流入されるように切り換えられているときに前記充電電流レベルを検出する
請求項１又は請求項２記載の充電制御装置。
【請求項４】
前記第１のトランジスタと前記２次電池との間の接続経路から分岐されて形成された負荷装置への電力供給路と、
前記接続経路及び前記電力供給路の間の分岐点と前記２次電池との間に直列接続された第３のトランジスタと、
を更に備え、
前記制御手段は、前記２次電池に対する充電時には前記第１のトランジスタ及び前記第３のトランジスタをオンさせ、前記外部電源から前記負荷装置への電力供給時には前記第１のトランジスタをオンさせると共に前記第３のトランジスタをオフさせ、前記２次電池から前記負荷装置への電力供給時には前記第１のトランジスタをオフさせると共に前記第３のトランジスタをオンさせるように制御する
請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の充電制御装置。
【請求項５】
外部電源から供給された電力による２次電池への充電を制御する充電制御方法であって、
前記２次電池に対する充電電流を調整するための第１のトランジスタを前記２次電池に直列接続すると共に、オン時に流れる電流が前記第１のトランジスタより予め定められた割合で小さなものとされた第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタに流れる電流のレベルを検出するための抵抗器と、を直列接続したものを前記２次電池に並列接続し、
前記２次電池に対する充電時において前記抵抗器により検出される前記レベルに基づいて前記２次電池に対する充電電流レベルを検出し、当該充電電流レベルに基づいて前記２次電池に対する定電流充電の制御を行う
充電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電制御装置及び充電制御方法に係り、特に、外部電源から供給された電力による２次電池への充電を制御する充電制御装置及び充電制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リチウム・イオン電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素電池等の充電可能な２次電池への充電を制御する従来の充電制御装置は、一例として図１０に示すように、ＡＣアダプタ等の外部電源から２次電池Ｂｔに至る駆動用電力の供給路上に、充電電流を調整するためのトランジスタＴｒと充電電流の電流レベルを検出するための抵抗器Ｒとが直列に設けられると共に、トランジスタＴｒの制御端子、抵抗器Ｒの両端子、及び２次電池Ｂｔの正極端子が接続された充電制御部が設けられており、抵抗器Ｒに流れる電流（充電電流）Ｉと２次電池Ｂｔの電圧Ｖに基づいて充電制御部により充電の制御を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この技術では、２次電池Ｂｔがリチウム・イオン電池、リチウム・ポリマー電池等のリチウム系２次電池である場合には、定電流・定電圧充電により充電が行われる。ここで、図１０及び図１１を参照しつつ、２次電池がリチウム・イオン電池である場合の定電流・定電圧充電の流れについて簡単に説明する。
【０００４】
リチウム・イオン電池にはセル当たり４．２Ｖの上昇電圧制限がある。そこで、当該電池を充電する際には、まず、電池Ｂｔの電圧Ｖが４．２Ｖに達するまでは定電流充電を行い、４．２Ｖに達した後は定電圧充電に移行する。定電圧充電になると電池が徐々に満充電に移行していき、充電電流Ｉが徐々に低下していくので、当該充電電流Ｉのレベルが下限レベルに達した時点で充電を終了する。なお、リチウム・イオン電池では、電池電圧が略３Ｖより少ないときに高レベルの電流による定電流充電で高速充電を行うことは電池に対する負担が大きいため、電池電圧が略３Ｖに達するまでは所定の低レベルの電流による低速充電を行う。
【０００５】
すなわち、上記定電流充電では、抵抗器Ｒの抵抗値が１Ωで、充電電流を１００ｍＡとする場合には、充電制御部は、抵抗器Ｒの両端子間電圧ΔＶが０．１Ｖ（＝１×１００×１０−３）となるようにトランジスタＴｒを制御する。また、上記定電圧充電では、充電制御部は、電池Ｂｔの電圧Ｖが４．２Ｖとなるように電圧ΔＶを徐々に下げるように、すなわち、充電電流Ｉを徐々に下げるようにトランジスタＴｒを制御する。
【０００６】
このように、従来、定電流充電を行う際には、充電電流のモニター用の抵抗器（抵抗器Ｒ）が必要とされていた。
【０００７】
ところで、このような従来の充電制御装置を、２次電池や外部電源からの電力を負荷装置に対して供給するものとして構成する場合、一例として図１２に示すように、充電電流モニター用の抵抗器Ｒと２次電池Ｂｔとの間の接続経路を分岐させて負荷装置に至る電力供給路を形成すると共に、抵抗器Ｒ及び２次電池Ｂｔの間の分岐点と２次電池Ｂｔとの間にトランジスタ等で構成されたスイッチＳＷ２を介在させる構成が考えられる。なお、錯綜を回避するために、図１２では、充電制御部と各構成要素との間の接続状態の図示を省略している。
【０００８】
この構成によれば、２次電池Ｂｔに対する充電時にはトランジスタＴｒとスイッチＳＷ２を共にオンさせ、２次電池Ｂｔから負荷装置への電力供給時にはトランジスタＴｒをオフさせると共にスイッチＳＷ２をオンさせ、更に、外部電源から負荷装置への電力供給時にはトランジスタＴｒをオンさせると共にスイッチＳＷ２をオフさせる。
【０００９】
この構成及び動作により、外部電源から負荷装置への電力供給時における２次電池Ｂｔへの不必要な電流の流入と、２次電池Ｂｔから負荷装置への電力供給時における外部電源への不必要な電流の流入を防止することができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−５６０７８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この技術では、外部電源から負荷装置への電力供給時に抵抗器を介して電力が供給されるので、当該抵抗器による電力損失が発生する、という問題点があった。
【００１２】
外部電源から負荷装置に供給される電力は負荷装置の消費電力に応じた比較的大きなものとなるため、当該抵抗器には抵抗値が比較的大きなものが適用されている。このため、当該抵抗器による電力損失は比較的大きなものとなってしまう。
【００１３】
この問題点を解消するための技術として、図１３に示すように、図１２に示した構成に対して、外部電源とトランジスタＴｒとの間の接続経路を分岐させて、トランジスタ等で構成されたスイッチＳＷ１を介在させた状態で上記電力供給路に接続する構成が考えられる。なお、錯綜を回避するために、図１３でも、充電制御部と各構成要素との間の接続状態の図示を省略している。
【００１４】
この構成によれば、２次電池Ｂｔに対する充電時には、図１３（Ａ）に示すように、スイッチＳＷ１をオフさせると共にトランジスタＴｒ及びスイッチＳＷ２をオンさせ、２次電池Ｂｔから負荷装置への電力供給時には、図１３（Ｂ）に示すように、スイッチＳＷ１及びトランジスタＴｒをオフさせると共にスイッチＳＷ２をオンさせ、更に、外部電源から負荷装置への電力供給時には、図１３（Ｃ）に示すように、スイッチＳＷ１をオンさせると共にトランジスタＴｒ及びスイッチＳＷ２をオフさせる。
【００１５】
この構成及び動作により、外部電源から負荷装置への電力供給時における抵抗器Ｒによる電力損失の発生を防止することができる。
【００１６】
しかしながら、この技術では、外部電源とトランジスタＴｒとの間の接続経路を分岐させてスイッチＳＷ１を介在させた状態で負荷装置に至る電力供給路を形成する必要があり、このためのコストアップが生じる、という問題点があった。
【００１７】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、コストアップを招くことなく、電力損失を抑制することのできる充電制御装置及び充電制御方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の充電制御装置は、外部電源から供給された電力による２次電池への充電を制御する充電制御装置であって、前記２次電池に直列接続されると共に、前記２次電池に対する充電電流を調整するための第１のトランジスタと、前記２次電池に並列接続されると共に、オン時に流れる電流が前記第１のトランジスタより予め定められた割合で小さなものとされた第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタに直列接続されると共に、前記第２のトランジスタに流れる電流のレベルを検出するための抵抗器と、前記２次電池に対する充電時において前記抵抗器により検出される前記レベルに基づいて前記２次電池に対する充電電流レベルを検出し、当該充電電流レベルに基づいて前記２次電池に対する定電流充電の制御を行う制御手段と、を備えている。
【００１９】
請求項１に記載の充電制御装置によれば、充電制御の対象とする２次電池に対する充電電流を調整するための第１のトランジスタが２次電池に直列接続され、オン時に流れる電流が第１のトランジスタより予め定められた割合で小さなものとされた第２のトランジスタが２次電池に並列接続され、更に、第２のトランジスタに流れる電流のレベルを検出するための抵抗器が第２のトランジスタに直列接続される。なお、上記２次電池には、リチウム・イオン電池、リチウム・ポリマー電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素電池等を含めることができる。また、上記第１のトランジスタ及び第２のトランジスタには、電界効果トランジスタやバイポーラ・トランジスタを含めることができる。
【００２０】
ここで、本発明では、制御手段により、２次電池に対する充電時において上記抵抗器により検出される電流のレベルに基づいて２次電池に対する充電電流レベルが検出され、当該充電電流レベルに基づいて２次電池に対する定電流充電の制御が行われる。
【００２１】
すなわち、本発明では、定電流充電を行う際に必要とされる充電電流レベルを、オン時に流れる電流が第１のトランジスタより予め定められた割合で小さなものとされた第２のトランジスタに流れる電流のレベルに基づいて間接的に検出するようにしており、これによって、比較的大電流の流れる第１のトランジスタに流れる電流から直接検出する場合に比較して、充電電流レベルのモニター用の抵抗器（本発明では、第２のトランジスタに直列接続された抵抗器）を抵抗値の小さなものとすることができ、この結果として当該抵抗器による電力損失を抑制できるようにしている。
【００２２】
また、この構成によれば、負荷装置に至る電力供給路を新たに設ける必要がないので、図１３に示す構成のようにコストアップを招くこともない。
【００２３】
図１には、請求項１に係る発明を、定電流・定電圧充電により２次電池に対して充電を行う場合に適用したときの好適な構成例が示されている。
【００２４】
この構成では、充電制御の対象とする２次電池Ｂｔに対する充電電流を調整するための第１のトランジスタＴｒ１が２次電池Ｂｔに直列接続され、オン時に流れる電流が第１のトランジスタＴｒ１より予め定められた割合で小さなものとされた第２のトランジスタＴｒ２が２次電池Ｂｔに並列接続され、更に、第２のトランジスタＴｒ２に流れる電流のレベルを検出するための抵抗器Ｒ１が第２のトランジスタＴｒ２に直列接続される。
【００２５】
また、本発明の制御手段としての充電制御部２０により、２次電池Ｂｔに対する充電時において抵抗器Ｒ１により検出される電流のレベルに基づいて２次電池Ｂｔに対する充電電流レベルが検出され、当該充電電流レベルに基づいて２次電池Ｂｔに対する定電流充電の制御が行われる。なお、同図に示す構成では、抵抗器Ｒ１により生じる電圧レベルと基準電圧レベルとのコンパレータ（比較器）による比較結果に基づいて定電流充電を行い、抵抗器Ｒ２及び抵抗器Ｒ３の抵抗値の比率に応じたレベルとされた２次電池Ｂｔの電圧レベルと基準電圧レベルとのコンパレータ（比較器）による比較結果に基づいて定電圧充電を行うものとなっている。
【００２６】
この構成によれば、第２のトランジスタＴｒ２のオン時に流れる電流が第１のトランジスタＴｒ１の１／Ａである場合、図２に示すように、充電制御時に第２のトランジスタＴｒ２に流れる電流が第１のトランジスタＴｒ１の１／Ａとなるため、抵抗器Ｒ１による電力損失も、当該抵抗器を第１のトランジスタＴｒ１に直列に接続した場合に比較して１／Ａとなる。
【００２７】
なお、第２のトランジスタとして、オン時に流れる電流が第１のトランジスタより予め定められた割合で小さなものとされたトランジスタを適用するには、このようにトランジスタ比Ｗ／Ｌ（Ｗはゲート幅、Ｌはゲート長）が設定されたトランジスタを適用すればよい。
【００２８】
このように、請求項１に記載の充電制御装置によれば、充電制御の対象とする２次電池に対する充電電流を調整するための第１のトランジスタを２次電池に直列接続すると共に、オン時に流れる電流が第１のトランジスタより予め定められた割合で小さなものとされた第２のトランジスタと当該第２のトランジスタに流れる電流のレベルを検出するための抵抗器とを直列接続したものを２次電池に並列接続し、２次電池に対する充電時において上記抵抗器により検出される上記レベルに基づいて２次電池に対する充電電流レベルを検出し、当該充電電流レベルに基づいて２次電池に対する定電流充電の制御を行っているので、コストアップを招くことなく、電力損失を抑制することができる。
【００２９】
なお、本発明の制御手段は、請求項２に記載の発明のように、前記２次電池に対する非充電時には前記第２のトランジスタをオフさせるように制御することが好ましい。これによって、非充電時における本発明の抵抗器による電力損失を削減することができる。
【００３０】
また、本発明は、請求項３に記載の発明のように、前記２次電池に対する充電時において前記第２のトランジスタに対する電流の流入と流入停止とを周期的に切り換える切換手段を更に備え、前記制御手段は、前記切換手段により前記第２のトランジスタに電流が流入されるように切り換えられているときに前記充電電流レベルを検出することが好ましい。
【００３１】
本発明では、２次電池に対する充電時において第２のトランジスタに対する電流の流入と流入停止とが切換手段により周期的に切り換えられ、制御手段により、切換手段によって第２のトランジスタに電流が流入されるように切り換えられているときに充電電流レベルが検出される。これにより、充電時における本発明の抵抗器による電力損失を低減することができる。
【００３２】
更に、本発明は、請求項４に記載の発明のように、前記第１のトランジスタと前記２次電池との間の接続経路から分岐されて形成された負荷装置への電力供給路と、前記接続経路及び前記電力供給路の間の分岐点と前記２次電池との間に直列接続された第３のトランジスタと、を更に備え、前記制御手段は、前記２次電池に対する充電時には前記第１のトランジスタ及び前記第３のトランジスタをオンさせ、前記外部電源から前記負荷装置への電力供給時には前記第１のトランジスタをオンさせると共に前記第３のトランジスタをオフさせ、前記２次電池から前記負荷装置への電力供給時には前記第１のトランジスタをオフさせると共に前記第３のトランジスタをオンさせるように制御することが好ましい。
【００３３】
本発明によれば、第１のトランジスタと２次電池との間の接続経路が分岐されて負荷装置への電力供給路が形成され、上記接続経路及び上記電力供給路の間の分岐点と２次電池との間に第３のトランジスタが直列接続される。なお、上記第３のトランジスタには、電界効果トランジスタやバイポーラ・トランジスタを含めることができる。
【００３４】
ここで、本発明では、制御手段により、２次電池に対する充電時には第１のトランジスタ及び第３のトランジスタがオンされ、外部電源から負荷装置への電力供給時には第１のトランジスタがオンされると共に第３のトランジスタがオフされ、２次電池から負荷装置への電力供給時には第１のトランジスタがオフされると共に第３のトランジスタがオンされるように制御される。
【００３５】
図３には、請求項４に係る発明を、定電流・定電圧充電により２次電池に対する充電を行う場合に適用したときの好適な構成例が示されている。
【００３６】
同図に示す例では、第１のトランジスタＴｒ１と２次電池Ｂｔとの間の接続経路が分岐されて負荷装置への電力供給路が形成され、上記接続経路及び上記電力供給路の間の分岐点と２次電池Ｂｔとの間に第３のトランジスタＴｒ３が直列接続される。
【００３７】
また、本発明の制御手段としての充電制御部２０により、２次電池Ｂｔに対する充電時には第１のトランジスタＴｒ１及び第３のトランジスタＴｒ３がオンされ、外部電源から負荷装置への電力供給時には第１のトランジスタＴｒ１がオンされると共に第３のトランジスタＴｒ３がオフされ、２次電池Ｂｔから負荷装置への電力供給時には第１のトランジスタＴｒ１がオフされると共に第３のトランジスタＴｒ３がオンされるように制御される。
【００３８】
すなわち、本発明では、外部電源から負荷装置への電力供給時には第３のトランジスタをオフすることにより、外部電源から２次電池への不必要な電流の流入を防止することができ、２次電池から負荷装置への電力供給時には第１のトランジスタをオフすることにより、２次電池から外部電源への不必要な電流の流入を防止することができるようにしている。
【００３９】
一方、上記目的を達成するために、請求項５記載の充電制御方法は、外部電源から供給された電力による２次電池への充電を制御する充電制御方法であって、前記２次電池に対する充電電流を調整するための第１のトランジスタを前記２次電池に直列接続すると共に、オン時に流れる電流が前記第１のトランジスタより予め定められた割合で小さなものとされた第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタに流れる電流のレベルを検出するための抵抗器と、を直列接続したものを前記２次電池に並列接続し、前記２次電池に対する充電時において前記抵抗器により検出される前記レベルに基づいて前記２次電池に対する充電電流レベルを検出し、当該充電電流レベルに基づいて前記２次電池に対する定電流充電の制御を行うものである。
【００４０】
従って、請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様に作用するので、請求項１記載の発明と同様に、コストアップを招くことなく、電力損失を抑制することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、ここでは、本発明を、定電流・定電圧充電により２次電池を充電する充電制御装置に適用した場合について説明する。
【００４２】
〔第１実施形態〕
まず、図４を参照して、本実施の形態に係る充電制御装置１０の構成を説明する。同図に示すように、この充電制御装置１０には、ＭＯＳ型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）である２つのトランジスタＴｒ１Ａ、Ｔｒ１Ｂを含んで構成されたトランジスタ部Ｔｒ１と、充電制御部２０と、ＭＯＳ型ＦＥＴであるトランジスタＴｒ３と、を含んで構成されている。
【００４３】
ここで、トランジスタ部Ｔｒ１は、充電制御装置１０による充電対象とする２次電池Ｂｔ（本実施の形態では、リチウム・イオン電池）に対する充電電流を調整する役割を有するものである。本来、この役割は１つのトランジスタのみで実現可能である。しかしながら、同図に示されるように、ＭＯＳ型ＦＥＴには、構造上、ソースとドレインとの間に寄生ダイオード（ボディ・ダイオード）が存在するため、１つのＭＯＳ型ＦＥＴのみでは、２次電池Ｂｔに対する充電時又は２次電池Ｂｔからの放電時に電流の逆流が発生してしまう場合がある。そこで、本実施の形態では、トランジスタ部Ｔｒ１を、寄生ダイオードのカソード同士が接続されるように２つのＭＯＳ型ＦＥＴを直列接続すると共に、双方のゲートを接続して単一の制御信号によりスイッチング動作が可能となるように構成している。
【００４４】
一方、充電制御部２０は、オン時に流れる電流がトランジスタ部Ｔｒ１の各トランジスタＴｒ１Ａ、Ｔｒ１Ｂより予め定められた割合で小さなものとなるトランジスタ比とされたＭＯＳ型ＦＥＴにより構成されたトランジスタＴｒ２と、抵抗器Ｒ１と、直列接続された抵抗器Ｒ２及び抵抗器Ｒ３と、定電流・定電圧制御部２２と、充電切換制御部２４と、を含んで構成されている。
【００４５】
ここで、定電流・定電圧制御部２２は、２次電池Ｂｔに対する充電の制御方式として、定電流充電と定電圧充電の何れか一方を選択的に適用する役割を有するものである。また、充電切換制御部２４は、後述するシステム制御部５０からの指示信号に応じて、トランジスタ部Ｔｒ１、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３の各トランジスタのスイッチング動作を制御する役割を有するものである。
【００４６】
不図示の外部電源（本実施の形態では、ＡＣアダプタ）の正極端子が接続される端子１２Ａはトランジスタ部Ｔｒ１の一方の端子（トランジスタＴｒ１Ａのソース）に接続されており、トランジスタ部Ｔｒ１の他方の端子（トランジスタＴｒ１Ｂのドレイン）は不図示の負荷装置（ＡＣアダプタ又は２次電池Ｂｔから駆動用の電力が供給される装置）に接続されると共にトランジスタＴｒ３のソースに接続されている。
【００４７】
また、端子１２Ａは上記負荷装置の動作を司るシステム制御部５０にも接続されており、システム制御部５０は、充電制御装置１０にＡＣアダプタが接続されているか否かを検出することができる。更に、端子１２Ａは充電制御部２０におけるトランジスタＴｒ２のソースにも接続されており、トランジスタＴｒ２のドレインは抵抗器Ｒ１を介して接地されている。なお、上記外部電源の負極端子が接続される端子１２Ｂも接地されている。
【００４８】
一方、トランジスタＴｒ３のドレインは２次電池Ｂｔの正極端子に接続され、トランジスタＴｒ３のゲートは抵抗器Ｒ４を介して当該トランジスタＴｒ３のソースに接続され、更に２次電池Ｂｔの負極端子は接地されている。
【００４９】
ここで、２次電池Ｂｔの正極端子は抵抗器Ｒ２及び抵抗器Ｒ３の直列回路を介して接地されており、抵抗器Ｒ２と抵抗器Ｒ３の接続部は定電流・定電圧制御部２２に接続されている。すなわち、抵抗器Ｒ２及び抵抗器Ｒ３は２次電池Ｂｔの電圧レベルを分割する分割抵抗としての役割を有するものであり、定電流・定電圧制御部２２は、２次電池Ｂｔの電圧レベルを、抵抗器Ｒ２及び抵抗器Ｒ３の各抵抗値の比率によって定まる割合とされた電圧レベルとして検出することができる。また、抵抗器Ｒ１の非接地側端子も定電流・定電圧制御部２２に接続されており、定電流・定電圧制御部２２は、トランジスタＴｒ２に流れる電流Ｉｘの電流レベルを検出することができる。
【００５０】
そして、定電流・定電圧制御部２２の出力端は充電切換制御部２４の入力端に接続されており、定電流・定電圧制御部２２は充電切換制御部２４に対して、検出された電流Ｉｘの電流レベルに基づく定電流充電と、検出された２次電池Ｂｔの電圧レベルに基づく定電圧充電と、の何れか一方を選択的に実行させる機能を備えている。
【００５１】
一方、充電切換制御部２４は、システム制御部５０と、トランジスタ部Ｔｒ１におけるトランジスタＴｒ１Ａ及びトランジスタＴｒ１Ｂのゲートと、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３のゲートと、に接続されており、充電切換制御部２４は、システム制御部５０から入力された指示信号と定電流・定電圧制御部２２から入力された指示信号に基づいて、各トランジスタのスイッチング動作を制御する役割も有している。
【００５２】
なお、システム制御部５０には、上記負荷装置の電源スイッチの開閉状態を示す電源オン／オフ信号が入力されるように構成されており、システム制御部５０は、負荷装置の電源投入状態を常時検出することができる。
【００５３】
ところで、本実施の形態に係る充電制御装置１０では、充電切換制御部２４に内蔵された不図示のメモリに、システム制御部５０から入力される指示信号に応じた各トランジスタ（トランジスタ部Ｔｒ１、トランジスタＴｒ２、トランジスタＴｒ３）のスイッチング状態を示すテーブル（以下、「スイッチ切換テーブル」という。）が予め記憶されている。
【００５４】
表１には、本実施の形態に係るスイッチ切換テーブルの記憶内容が示されている。なお、表１に示すように、上記指示信号には、２次電池Ｂｔに対する定電流・定電圧充電の実行を指示する際にシステム制御部５０から出力される充電指示信号と、外部電源（本実施の形態では、ＡＣアダプタ）から負荷装置への駆動用電力の供給を指示する際にシステム制御部５０から出力される外部電源放電指示信号と、２次電池Ｂｔから負荷装置への駆動用電力の供給を指示する際にシステム制御部５０から出力される電池放電指示信号と、の３種類がある。
【００５５】
【表１】
2004297860.tif 000003
【００５６】
表１に示すように、充電切換制御部２４では、システム制御部５０から充電指示信号が入力された際にはトランジスタ部Ｔｒ１のトランジスタＴｒ１Ａ、Ｔｒ１Ｂ、トランジスタＴｒ２、トランジスタＴｒ３の全てをオン状態とし、外部電源放電指示信号が入力された際にはトランジスタＴｒ１Ａ、トランジスタＴｒ１Ｂ及びトランジスタＴｒ２をオン状態にすると共にトランジスタＴｒ３をオフ状態とし、電池放電指示信号が入力された際にはトランジスタＴｒ１Ａ、トランジスタＴｒ１Ｂ及びトランジスタＴｒ２をオフ状態にすると共にトランジスタＴｒ３をオン状態とする。
【００５７】
トランジスタＴｒ１Ａ及びＴｒ１Ｂが本発明の第１のトランジスタに、トランジスタＴｒ２が本発明の第２のトランジスタに、トランジスタＴｒ３が本発明の第３のトランジスタに、抵抗器Ｒ１が本発明の抵抗器に、充電制御部２０が本発明の制御手段に、各々相当する。
【００５８】
次に、図５を参照して、本実施の形態に係る充電制御装置１０の作用を説明する。なお、図５は、充電制御装置１０のシステム制御部５０において所定時間毎に実行される切換制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００５９】
同図のステップ１００では、電源オン／オフ信号に基づいて負荷装置の電源がオフ状態となっているか否かを判定し、肯定判定となった場合はステップ１０２に移行する。
【００６０】
ステップ１０２では、外部電源（ここでは、ＡＣアダプタ）が接続されているか否かを判定し、肯定判定となった場合はステップ１０４に移行して２次電池Ｂｔが接続されているか否かを判定し、肯定判定となった場合は外部電源から２次電池Ｂｔに対して充電を行うものと見なしてステップ１０６に移行する。
【００６１】
ステップ１０６では、充電切換制御部２４に対して充電指示信号を出力し、その後に本切換制御処理を終了する。なお、充電切換制御部２４では、充電指示信号を入力すると、上述したように、トランジスタＴｒ１Ａ、トランジスタＴｒ１Ｂ、トランジスタＴｒ２、トランジスタＴｒ３の全てをオン状態とする。これにより、外部電源から２次電池Ｂｔに至る電力供給路が形成されると共に、電流Ｉｘが流れるものとなり、定電流・定電圧制御部２２では、電流Ｉｘの電流レベルに応じた充電電流の電流レベルの検出及び２次電池Ｂｔの電圧レベルの検出が可能となり、これらの検出結果に基づいて定電流・定電圧制御部２２及び充電切換制御部２４により２次電池Ｂｔに対する定電流・定電圧充電が行われる。
【００６２】
なお、上記ステップ１０２及びステップ１０４の何れかにおいて否定判定となった場合には上記ステップ１００に戻る。
【００６３】
一方、上記ステップ１００において否定判定となった場合は負荷装置の電源が投入されているものと見なしてステップ１０８に移行して外部電源が接続されているか否かを判定し、肯定判定となった場合は外部電源から負荷装置に対して駆動用の電力を供給するものと見なしてステップ１１０に移行する。
【００６４】
ステップ１１０では、充電切換制御部２４に対して外部電源放電指示信号を出力し、その後に本切換制御処理を終了する。なお、充電切換制御部２４では、外部電源放電指示信号を入力すると、上述したように、トランジスタＴｒ１Ａ、トランジスタＴｒ１Ｂ及びトランジスタＴｒ２をオン状態にすると共にトランジスタＴｒ３をオフ状態とする。これにより、外部電源から負荷装置に至る電力供給路が形成されると共に、電流Ｉｘが流れるものとなる。
【００６５】
一方、上記ステップ１０８において否定判定となった場合は２次電池Ｂｔから負荷装置に対して駆動用の電力を供給するものと見なしてステップ１１２に移行する。
【００６６】
ステップ１１２では、充電切換制御部２４に対して電池放電指示信号を出力し、その後に本切換制御処理を終了する。なお、充電切換制御部２４では、電池放電指示信号を入力すると、上述したように、トランジスタＴｒ１Ａ、トランジスタＴｒ１Ｂ及びトランジスタＴｒ２をオフ状態にすると共にトランジスタＴｒ３をオン状態とする。これにより、２次電池Ｂｔから負荷装置に至る電力供給路が形成されると共に、２次電池Ｂｔから外部電源に至る経路が遮断され、かつ電流Ｉｘが流れないものとなる。
【００６７】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る充電制御装置１０では、２次電池Ｂｔに対する充電電流を調整するためのトランジスタＴｒ１Ａ、Ｔｒ１Ｂを２次電池Ｂｔに直列接続すると共に、オン時に流れる電流がトランジスタＴｒ１Ａ、Ｔｒ１Ｂより予め定められた割合で小さなものとされたトランジスタＴｒ２とトランジスタＴｒ２に流れる電流のレベルを検出するための抵抗器Ｒ１とを直列接続したものを２次電池Ｂｔに並列接続し、２次電池Ｂｔに対する充電時において抵抗器Ｒ１により検出される上記レベルに基づいて２次電池Ｂｔに対する充電電流レベルを検出し、当該充電電流レベルに基づいて２次電池Ｂｔに対する定電流充電の制御を行っているので、コストアップを招くことなく、電力損失を抑制することができる。
【００６８】
また、本実施の形態に係る充電制御装置１０では、トランジスタ部Ｔｒ１と２次電池Ｂｔとの間の接続経路から分岐されて形成された負荷装置への電力供給路と、上記接続経路及び上記電力供給路の間の分岐点と２次電池Ｂｔとの間に直列接続されたトランジスタＴｒ３と、を備え、充電制御部２０により、２次電池Ｂｔに対する充電時にはトランジスタ部Ｔｒ１に含まれるトランジスタ及びトランジスタＴｒ３をオンさせ、外部電源から負荷装置への電力供給時にはトランジスタ部Ｔｒ１に含まれるトランジスタをオンさせると共にトランジスタＴｒ３をオフさせ、２次電池Ｂｔから負荷装置への電力供給時にはトランジスタ部Ｔｒ１に含まれるトランジスタをオフさせると共にトランジスタＴｒ３をオンさせるように制御しているので、外部電源から負荷装置への電力供給時には、外部電源から２次電池Ｂｔへの不必要な電流の流入を防止することができ、２次電池Ｂｔから負荷装置への電力供給時には、２次電池Ｂｔから外部電源への不必要な電流の流入を防止することができる。
【００６９】
〔第２実施形態〕
上記第１実施形態では、外部電源から負荷装置に対して駆動用の電力を供給する際に電流Ｉｘが流れる場合の形態について説明したが、本第２実施形態では、この際に電流Ｉｘが流れないようにする場合の形態について説明する。まず、図６を参照して、本第２実施形態に係る充電制御装置１０Ｂの構成を説明する。なお、図６の図４と同一の構成要素については図４と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７０】
図６に示すように、本第２実施形態に係る充電制御装置１０Ｂは、トランジスタＴｒ２のソースとゲートの間に介在された抵抗器Ｒ７が新たに追加された点と、トランジスタＴｒ２のゲートとトランジスタ部Ｔｒ１における各トランジスタのゲートとが異なる経路で充電切換制御部２４に接続されている点のみが上記第１実施形態に係る充電制御装置１０と異なっている。
【００７１】
この構成により、充電切換制御部２４は、トランジスタ部Ｔｒ１における各トランジスタと、トランジスタＴｒ２の各々のスイッチング動作を独立して制御することができる。
【００７２】
一方、充電制御装置１０Ｂにおける充電切換制御部２４に内蔵された不図示のメモリに予め記憶されているスイッチ切換テーブルは表２に示す記憶内容とされている。
【００７３】
【表２】
2004297860.tif 000004
【００７４】
表２に示すように、充電切換制御部２４では、２次電池Ｂｔに対する充電時と、２次電池Ｂｔから負荷装置への電力供給時には、上記第１実施形態と同様に各トランジスタのスイッチング動作の制御が行われるが、外部電源から負荷装置への電力供給時には、トランジスタ部Ｔｒ１のトランジスタＴｒ１Ａ及びＴｒ１Ｂのみがオン状態とされ、他のトランジスタはオフ状態とされる。
【００７５】
従って、本実施の形態に係る充電制御装置１０Ｂでは、外部電源から負荷装置への電力供給時において、トランジスタＴｒ２側の電流Ｉｘが流れることがないため、当該トランジスタＴｒ２及び抵抗器Ｒ１による無駄な電力損失の発生を回避することができ、上記第１実施形態に係る充電制御装置１０に比較して、より高効率に外部電源から負荷装置への電力供給を行うことができる。
【００７６】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る充電制御装置１０Ｂでは、上記第１実施形態に係る充電制御装置１０と同様の効果を奏することができると共に、２次電池Ｂｔに対する非充電時にはトランジスタＴｒ２をオフさせるように制御しているので、非充電時における抵抗器Ｒ１による電力損失を削減することができる。
【００７７】
〔第３実施形態〕
上記第１、第２実施形態では、２次電池Ｂｔへの充電制御時にトランジスタＴｒ２に電流Ｉｘを常時流す場合の形態について説明したが、本第３実施形態では、一例として図７に示すように、当該電流Ｉｘを間欠的に流す場合の形態について説明する。
【００７８】
まず、図８を参照して、本第３実施形態に係る充電制御装置１０Ｃの構成を説明する。なお、図８の図４と同一の構成要素については図４と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７９】
図８に示すように、本第３実施形態に係る充電制御装置１０Ｃは、バイポーラ・トランジスタにより構成されたトランジスタＴｒ４、抵抗器Ｒ５及び抵抗器Ｒ６を充電制御部２０に新たに設けた点のみが上記第１実施形態に係る充電制御装置１０と異なっている。
【００８０】
トランジスタＴｒ４のコレクタは抵抗器Ｒ１のトランジスタＴｒ２の接続端子とは逆の端子に接続されており、エミッタは接地されている。また、トランジスタＴｒ４のベースは抵抗器Ｒ５を介して接地されると共に抵抗器Ｒ６を介して充電切換制御部２４に接続されている。
【００８１】
従って、充電切換制御部２４は、トランジスタＴｒ４のスイッチング動作を制御することができ、この結果として電流Ｉｘを間欠的に流すことができる。トランジスタＴｒ４が本発明の切換手段に相当する。
【００８２】
一方、充電制御装置１０Ｃにおける充電切換制御部２４に内蔵された不図示のメモリに予め記憶されているスイッチ切換テーブルは表３に示す記憶内容とされている。
【００８３】
【表３】
2004297860.tif 000005
【００８４】
表３に示すように、本実施の形態に係る充電切換制御部２４では、システム制御部５０から入力される各指示信号に対して、トランジスタＴｒ１Ａ、トランジスタＴｒ１Ｂ、トランジスタＴｒ２、及びトランジスタＴｒ３については上記第１実施形態に係る充電切換制御部２４と同様に制御する。また、新たに追加されたトランジスタＴｒ４については、システム制御部５０から充電指示信号が入力された際にはオン状態とオフ状態とを周期的に切り換えるようにし、外部電源放電指示信号又は電池放電指示信号が入力された際にはオフ状態とする。
【００８５】
従って、本実施の形態に係る充電制御装置１０Ｃでは、２次電池Ｂｔに対する充電制御時において、トランジスタＴｒ２側の電流Ｉｘが間欠的に流れるため、当該トランジスタＴｒ２及び抵抗器Ｒ１による電力損失の発生を抑制することができ、上記第１実施形態に係る充電制御装置１０に比較して、より高効率に充電制御を行うことができる。
【００８６】
なお、充電制御部２０では、トランジスタＴｒ４がオン状態となっているときの電流Ｉｘの電流レベルに基づいて２次電池Ｂｔに対する充電電流を検出し、これにより２次電池Ｂｔに対する定電流・定電圧充電の制御を行う。
【００８７】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る充電制御装置１０Ｃでは、上記第１実施形態に係る充電制御装置１０と同様の効果を奏することができると共に、２次電池Ｂｔに対する充電時においてトランジスタＴｒ２に対する電流の流入と流入停止とを周期的に切り換えるトランジスタＴｒ４を備え、充電制御部２０により、トランジスタＴｒ４によりトランジスタＴｒ２に電流が流入されるように切り換えられているときに充電電流レベルを検出するようにしているので、充電時における抵抗器Ｒ１による電力損失を低減することができる。
【００８８】
なお、本実施の形態では、トランジスタＴｒ２に直列にトランジスタＴｒ４を設け、当該トランジスタＴｒ４のオン状態とオフ状態を周期的に切り換えることにより、トランジスタＴｒ２に対する電流Ｉｘの流入と流入停止とを周期的に切り換える場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、トランジスタＴｒ２のゲートに対する制御信号の入力／入力遮断を周期的に切り換えることにより、トランジスタＴｒ２に対する電流Ｉｘの流入と流入停止とを周期的に切り換える形態とすることもできる。
【００８９】
図９には、この場合の充電制御装置の構成例が示されている。同図に示すように、この充電制御装置１０Ｄは、トランジスタＴｒ２のソースとゲートの間に介在された抵抗器Ｒ７が新たに追加された点と、トランジスタＴｒ２のゲートと充電切換制御部２４との間に介在されたＭＯＳ型ＦＥＴで構成されたトランジスタＴｒ５が新たに追加された点のみが上記第１実施形態に係る充電制御装置１０と異なっている。この場合、トランジスタＴｒ５が本発明の切換手段に相当する。
【００９０】
なお、この形態におけるスイッチ切換テーブルは、表３に示したテーブルにおけるトランジスタＴｒ４のスイッチング状態に関する情報をトランジスタＴｒ５のスイッチング状態に関する情報としたものとなる。この形態においても、本第３実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００９１】
また、上記各実施の形態では、２次電池としてリチウム・イオン電池を適用すると共に、充電方式として定電流・定電圧充電を適用した充電制御装置に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、２次電池としてニッケル水素電池を適用すると共に、充電方式として定電流充電を適用した充電制御装置に本発明を適用することもできる。この場合も、上記各実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００９２】
また、上記各実施の形態で説明した充電制御装置の構成（図４、図６、図８、図９参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００９３】
更に、上記第１実施形態において説明した切換制御処理（図５参照。）の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００９４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の充電制御装置及び充電制御方法によれば、充電制御の対象とする２次電池に対する充電電流を調整するための第１のトランジスタを２次電池に直列接続すると共に、オン時に流れる電流が第１のトランジスタより予め定められた割合で小さなものとされた第２のトランジスタと当該第２のトランジスタに流れる電流のレベルを検出するための抵抗器とを直列接続したものを２次電池に並列接続し、２次電池に対する充電時において上記抵抗器により検出される上記レベルに基づいて２次電池に対する充電電流レベルを検出し、当該充電電流レベルに基づいて２次電池に対する定電流充電の制御を行っているので、コストアップを招くことなく、電力損失を抑制することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る発明の好適な構成例を示す回路図である。
【図２】図１に示した回路構成の充電制御装置の充電動作（定電流・定電圧充電）の説明に供するグラフである。
【図３】請求項４に係る発明の好適な構成例及び作用を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態に係る充電制御装置１０の構成を示すブロック図（一部回路図）である。
【図５】実施の形態に係る切換制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態に係る充電制御装置１０Ｂの構成を示すブロック図（一部回路図）である。
【図７】第３実施形態に係る充電制御装置１０Ｃの原理の説明に供するグラフである。
【図８】第３実施形態に係る充電制御装置１０Ｃの構成を示すブロック図（一部回路図）である。
【図９】他の充電制御装置１０Ｄの構成を示すブロック図（一部回路図）である。
【図１０】従来の充電制御装置の構成例を示すブロック図（一部回路図）である。
【図１１】定電流・定電圧充電の説明に供するグラフである。
【図１２】従来の充電制御装置の変形例の説明に供する図であり、当該充電制御装置の構成及び作用の説明に供するブロック図（一部回路図）である。
【図１３】従来の充電制御装置の他の変形例の説明に供する図であり、当該充電制御装置の構成及び作用の説明に供するブロック図（一部回路図）である。
【符号の説明】
１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ    充電制御装置
２０    充電制御部（制御手段）
２２    定電流・定電圧制御部
２４    充電切換制御部
５０    システム制御部
Ｂｔ    ２次電池
Ｒ１    抵抗器（抵抗器）
Ｒ４    抵抗器
Ｔｒ１Ａ、Ｔｒ１Ｂ    トランジスタ（第１のトランジスタ）
Ｔｒ２    トランジスタ（第２のトランジスタ）
Ｔｒ３    トランジスタ（第３のトランジスタ）
Ｔｒ４    トランジスタ（切換手段）
Ｔｒ５    トランジスタ（切換手段）
【図１】
2004297860.tif 000006
【図２】
2004297860.tif 000007
【図３】
2004297860.tif 000008
【図４】
2004297860.tif 000009
【図５】
2004297860.tif 000010
【図６】
2004297860.tif 000011
【図７】
2004297860.tif 000012
【図８】
2004297860.tif 000013
【図９】
2004297860.tif 000014
【図１０】
2004297860.tif 000015
【図１１】
2004297860.tif 000016
【図１２】
2004297860.tif 000017
【図１３】
2004297860.tif 000018