(57)【要約】【課題】短時間で二次電池をパルス充電することができる充電制御回路を提供する。【解決手段】エラーアンプ２２は、電池電圧と基準電圧との差に応じた出力電圧を発生する。三角波発生回路２３は、所定周期・所定振幅の三角波パルス電圧を発生する。コンパレータ２４は、エラーアンプと三角波発生回路の出力電圧を比較し、比較結果に応じてハイレベル又はローレベルを出力する。定電流回路２１と二次電池４０との間に接続されたスイッチＳＷ１は、コンパレータの出力に応じてオン／オフする。電池電圧が低ければコンパレータのハイレベル期間が長くなり、電池電圧が高ければコンパレータのローレベル期間が長くなるので、二次電池に供給される充電電流パルスの幅は電池電圧が低いとき広くなり、電池電圧が高いとき狭くなる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池へ定電流を供給するための定電流回路と、該定電流回路と前記二次電池との間を電気的に接続／切断するためのスイッチと、前記スイッチのオン／オフを繰り返し制御して前記定電流回路から前記二次電池へパルス電流を供給するためのスイッチ制御回路とを備え、該スイッチ制御回路が、前記二次電池の電池電圧に基づいて前記パルス電流のパルス幅を変化させるようにしたことを特徴とする充電制御回路。
【請求項２】
請求項１に記載の充電制御回路において、
前記スイッチ制御回路が、所定周期・所定振幅の三角波パルス電圧を発生する三角波発生回路を含み、前記三角波パルス電圧と前記電池電圧とに基づいて前記パルス電流のパルス幅を変化させるようにしたことを特徴とする充電制御回路。
【請求項３】
請求項２に記載の充電制御回路において、
前記スイッチ制御回路が、さらに、前記電池電圧と基準電圧との差を表す出力電圧を発生するエラーアンプと、該エラーアンプの出力電圧と前記電池電圧とを比較し、比較結果に応じて前記スイッチをオン又はオフさせるコンパレータとを備えていることを特徴とする充電制御回路。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載の充電制御回路において、
前記電池電圧が所定の電圧に達したことを検出して前記スイッチをオフさせる電圧検出回路を有していることを特徴とする充電制御回路。
【請求項５】
前記電圧検出回路が、前記スイッチ制御回路からの同期信号に同期して、電池電圧を検出するようにしたことを特徴とする充電制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電制御回路に関し、特に、二次電池をパルス充電するための充電制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リチウムイオン電池等の二次電池の充電は、定電流・定電圧で行われるのが一般的である。この充電方法によれば、充電開始から二次電池の電池電圧が所定値（＝定電圧制御電圧）に達するまでは定電流充電が行われ、電池電圧が所定値に達した後は定電圧制御電圧での定電圧充電が行われる。
【０００３】
このような一般的な定電流・定電圧方法においては、定電流充電は、比較的短時間（例えば、３０分）で終了する（充電率９０％）。ところが、定電圧充電では、定電流充電に要する時間の何倍もの時間（例えば、３時間）を要する（充電率９５％以上）。これは、二次電池が満充電状態に近づくにしたがって二次電池へ流れる充電電流が減少し、充電率を僅かに上昇させるのに長時間を要するようになるからである。また、二次電池の内部抵抗による電圧低下を考慮して、定電圧充電による充電時間が長めに設定されるからである。
【０００４】
従って、一般的な定電流・定電圧充電方法には、二次電池が満充電状態になるまでに長時間を要するという問題点がある。
【０００５】
この問題点を解決するには、定電流充電を行う際の充電電流を大きくすればよいが、充電電流を大きくすると二次電池の性能劣化を招く。そこで、二次電池の性能劣化を招くことなく、より大きな電流での充電を可能にする充電方法として、パルス充電が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
パルス充電は、図１に実線で示されるように、一定の大きさの充電電流をパルス的に（周期的に、ここでは２秒周期で）二次電池に供給する充電方法である。パルス充電では、充電電流として、二次電池に関して規定されている充電最大電流を超える大きな電流を使用できるので、二次電池を短時間で充電することができる。
【０００７】
また、パルス充電では、電池電圧は、図１の点線で示されるように充電電流の供給による上昇と、供給停止による下降とを繰り返しながら、次第に上昇する。この充電方法では、充電電流の供給を停止してから所定時間後（ここでは、０．５秒後）の電池電圧が、満充電電圧（ここでは、４．２Ｖ）以上となったときに、充電完了とする。つまり、この充電方法では、定電圧充電を行う必要がないので、二次電池を短時間で充電することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１６９４７４号公報（段落０００２−０００３）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の一般的な定電流・定電圧充電方法には、充電時間が長いという問題点がある。また、パルス充電は、一般的な定電流・定電圧充電方法に比べ、充電時間を短縮できるが、より一層の短縮が望まれている。
【００１０】
本発明は、より短い時間でリチウムイオン電池等の二次電池をパルス充電することができる充電制御回路を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、二次電池（４０）へ定電流を供給するための定電流回路（２１）と、該定電流回路（２１）と前記二次電池（４０）との間を電気的に接続／切断するためのスイッチ（ＳＷ１）と、前記スイッチ（ＳＷ１）のオン／オフを繰り返し制御して前記定電流回路（２１）から前記二次電池（４０）へパルス電流を供給するためのスイッチ制御回路（２２，２３，２４）とを備え、該スイッチ制御回路（２２，２３，２４）が、前記二次電池（４０）の電池電圧に基づいて前記パルス電流のパルス幅を変化させるようにしたことを特徴とする充電制御回路が得られる。
【００１２】
具体的には、前記スイッチ制御回路（２２，２３，２４）は、所定周期・所定振幅の三角波パルス電圧を発生する三角波発生回路（２３）を含み、前記三角波パルス電圧と前記電池電圧とに基づいて前記パルス電流のパルス幅を変化させる。
【００１３】
また、前記スイッチ制御回路（２２，２３，２４）は、さらに、前記電池電圧と基準電圧との差を表す出力電圧を発生するエラーアンプ（２２）と、該エラーアンプ（２２）の出力電圧と前記電池電圧とを比較し、比較結果に応じて前記スイッチ（ＳＷ１）をオン又はオフさせるコンパレータ（２４）とを備えている。
【００１４】
なお、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするためのものであって、何ら本発明を限定するものではない。
【００１５】
【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。
【００１６】
図２に、本発明の一実施の形態に係る充電制御回路２０を示す。この充電制御回路２０は、電源３０と二次電池（例えば、リチウムイオン電池）４０との間に介在し、二次電池４０の充電を制御する。
【００１７】
充電制御回路２０は、定電流回路２１と、スイッチＳＷ１と、エラーアンプ２２と、三角波発生回路２３と、コンパレータ２４と、電圧検出回路２５とを備えている。
【００１８】
定電流回路２１は、電源３０に接続され、電源３０から供給される電流を定電流化する。
【００１９】
スイッチＳＷ１は、定電流回路２１と二次電池４０との間に接続され、これらの間を電気的に接続し、また切断する。
【００２０】
エラーアンプ２２は、差動増幅器と抵抗器とで構成され、反転入力端子に入力される二次電池４０の電池電圧と、非反転入力端子に入力される基準電圧との差に応じた出力電圧を発生する。
【００２１】
三角波発生回路２３は、所定の周期の三角波パルス電圧を発生する。また、同周期の同期パルスを発生する。
【００２２】
コンパレータ２４は、その反転入力端子にエラーアンプ２２の出力端子が接続され、非反転入力端子に三角波発生回路２３が接続されている。コンパレータ２４は、エラーアンプ２２の出力電圧と三角波発生回路２３からの三角波パルス電圧とを比較し、その比較結果に基づいてスイッチＳＷ１を制御するためのスイッチ制御信号を発生する。
【００２３】
電圧検出回路２５は、スイッチＳＷ１の制御端子と、二次電池４０と、三角波発生回路２３とに接続されている。電圧検出回路２５は、三角波発生回路からの同期パルスに同期して、二次電池４０の電池電圧を検出し、検出した電池電圧が所定の電圧（満充電電圧、リチウムイオン電池の場合４．２Ｖ）以上の場合に、スイッチＳＷ１をオフする制御信号を発生する。
【００２４】
エラーアンプ２２、三角波発生回路２３、コンパレータ２４及び電圧検出回路２５は、協働してスイッチ制御回路として働く。
【００２５】
次に、図２に加え、図３をも参照して電圧検出回路２５の動作について説明する。
【００２６】
エラーアンプ２２は、二次電池４０の電池電圧に応じた出力電圧を出力する。例えば、電池電圧が、充電に伴って図３（ａ）のように変化するものとすると、エラーアンプ２２は、図３（ｂ）に曲線で示すような出力電圧を発生する。
【００２７】
一方、三角波発生回路２３は、図３（ｂ）に示すような所定周期・所定振幅の三角波パルス電圧を発生する。
【００２８】
エラーアンプ２２の出力及び三角波発生回路２３の出力を受けたコンパレータ２４は、図３（ｃ）に示すように、エラーアンプ２２の出力電圧が三角波パルス電圧より高い場合にハイレベルを、エラーアンプ２２の出力電圧が三角波パルス電圧以下の場合にローレベルを、出力する。図３から容易に理解されるように、コンパレータ２２の出力は、三角波パルス電圧の周期に従いハイレベル／ローレベルを繰り返す。また、コンパレータ２２の出力は、電池電圧が低いときは、コンパレータ２４のハイレベル期間が長くなり、電池電圧が高いときは、ローレベル期間が長くなる。このコンパレータ２４の出力は、スイッチ制御信号としてスイッチＳＷ１の制御端子に供給される。
【００２９】
スイッチＳＷ１は、コンパレータ２４からの出力がハイレベルのときオンし、ローレベルのときオフする。つまり、スイッチＳＷ１のオン／オフは、三角波パルス電圧の周期に従って繰り返され、電池電圧が低いときは、オン期間が長くなり、電池電圧が高いときは、オフ期間が長くなる。
【００３０】
定電流回路２１は、電源３０から二次電池４０へ流れる充電電流を所定値以下に制限する。その結果、二次電池４０には、スイッチＳＷ１がオンしている間だけ所定の大きさの電流パルスが供給される。つまり、二次電池４０は、パルス充電される。
【００３１】
上述のように、コンパレータ２４の出力におけるハイレベル期間は、電池電圧に依存している。したがって、二次電池へ流れる充電電流も電池電圧に依存し、電池電圧が低いとき高いデューティ比を持ち、電池電圧が高いときは低いデューティー比を持つ。
【００３２】
三角波発生回路２３が発生する三角波パルス電圧の周期・振幅を適切に設定すれば、図４に示すように、充電初期においてほぼ定電流充電と同じ充電が可能となり、従来の周期一定のパルス充電に比べて短時間で充電を終えることができる。
【００３３】
電圧検出回路２５は、三角波発生回路２３に同期した同期パルスに応答して、電池電圧を検出する。つまり、電圧検出回路２５は、スイッチＳＷ１がオフした状態で、電池電圧を検出する。検出した電池電圧が満充電電圧よりも高い場合、電圧検出回路は、充電完了と判断してスイッチＳＷ１をオフさせる。
【００３４】
以上、本発明について一実施の形態に即して説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、満充電状態に近づくにしたがって、充電電流のパルスの幅が狭くなるが、所定の幅以下とならないように、エラーアンプ２２の出力を所定値以上に保つリミッタを設けるようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、充電電流パルスの幅を電池電圧に基づいて変化させるようにしたことで、より短時間で二次電池をパルス充電することができる。
【００３６】
また、一定周期の三角波パルスを利用するようにしたことで、周期変動に伴うノイズの発生がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のパルス充電方式による電池電圧及び充電電流の時間変化を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施の形態に係る充電制御回路のブロック図である。
【図３】図２の充電制御回路の各部の出力のタイムチャートである。
【図４】図２の充電制御回路を用いて充電を行った場合の電池電圧及び充電電流の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
２０      充電制御回路
２１      定電流回路
ＳＷ１    スイッチ
２２      エラーアンプ
２３      三角波発生回路
２４      コンパレータ
２５      電圧検出回路
３０      電源
４０      二次電池
【図１】
2004274894.tif 000003
【図２】
2004274894.tif 000004
【図３】
2004274894.tif 000005
【図４】
2004274894.tif 000006