(57)【要約】【課題】充電時における効率の悪化を抑制することが可能な電源装置を提供する。【解決手段】電池電圧の上昇率が大きい第１電圧領域と上昇率が小さい第２電圧領域とを有する二次電池２を充電する電源装置１Ａであって、制御部７Ａは、第１電圧領域に含まれる第１閾値および第２閾値と電池電圧とを比較し、第１状態（電池電圧＜第１閾値）において第２スイッチ部５を開状態にさせ、第２状態（第１閾値＜電池電圧＜第２閾値）において第２スイッチ部５をスイッチング動作させ、第３状態（第２閾値＜電池電圧）において第２スイッチ部５を閉状態にさせることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電時間に対する電池電圧の上昇率が大きい第１電圧領域と前記上昇率が小さい第２電圧領域とを有する二次電池を充電する電源装置であって、
第１スイッチ部を有し、前記第１スイッチ部のスイッチング動作により生成された出力電圧を前記二次電池に供給するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路と前記二次電池との間に介装された第２スイッチ部と、
前記第２スイッチ部に並列接続された、前記出力電圧を降下させる電圧降下部と、
ゼロよりも大きな値に設定された最小デューティ比以上のデューティ比で前記第１スイッチ部をスイッチング動作させる機能と、前記最小デューティ比以上のデューティ比で前記第２スイッチ部をスイッチング動作させる機能と、前記第２スイッチ部を連続的に開状態にさせる機能と、前記第２スイッチ部を連続的に閉状態にさせる機能とを有するデジタル制御方式の制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１電圧領域に含まれる第１閾値と、前記第１電圧領域に含まれ、かつ前記第１閾値よりも大きい第２閾値と、前記電池電圧の電圧値とを比較し、
前記電池電圧の電圧値が前記第１閾値よりも小さい第１状態において、前記第２スイッチ部を連続的に開状態にさせ、
前記電池電圧の電圧値が前記第１閾値よりも大きく、かつ前記第２閾値よりも小さい第２状態において、前記第２スイッチ部をスイッチング動作させ、
前記電池電圧の電圧値が前記第２閾値よりも大きい第３状態において、前記第２スイッチ部を連続的に閉状態にさせる
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記第１閾値は、前記最小デューティ比で前記第１スイッチ部をスイッチング動作させたときに前記スイッチング回路から出力される出力電圧の電圧値よりも大きな値に設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記第２閾値は、前記第１閾値に前記電圧降下部で降下する電圧値を加算した値に設定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１状態において、前記二次電池に供給される充電電流の電流値が一定の値を保つように、前記第１スイッチ部のデューティ比を決定し、
前記第２状態において、前記第１スイッチ部のデューティ比を固定するとともに、前記充電電流の電流値が一定の値を保つように、前記第２スイッチ部のデューティ比を決定し、
前記第３状態において、前記充電電流の電流値が一定の値を保つように、前記第１スイッチ部のデューティ比を決定する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記第２状態において前記第２スイッチ部のデューティ比が１００％になる場合、前記第２スイッチ部を連続的に閉状態にさせるとともに、前記第１スイッチ部のデューティ比の固定を解除して、前記充電電流の電流値が一定の値を保つように、前記第１スイッチ部のデューティ比を決定する
ことを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記電圧降下部は、アノードが前記スイッチング回路側に接続され、カソードが前記二次電池側に接続されたダイオードからなり、
前記スイッチング回路は、前記二次電池の充電時に降圧動作を行う一方、前記二次電池の放電時に昇圧動作を行う昇降圧チョッパ回路からなり、
前記制御部は、前記昇降圧チョッパ回路に前記昇圧動作を行わせる場合、前記第２スイッチ部を連続的に閉状態にさせる
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充電を行う電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５（Ａ）および（Ｂ）に、二次電池（例えば、リチウムイオン電池）２の充電および放電を行う従来の電源装置１Ｂを示す。図５（Ａ）は、充電時の電源装置１Ｂであり、図５（Ｂ）は、放電時の電源装置１Ｂである。
【０００３】
電源装置１Ｂは、スイッチ部を有するスイッチング回路３と、スイッチング回路３の出力端に接続された第１スイッチ４と、第１スイッチ４に直列接続された第２スイッチ５と、第２スイッチ５に並列接続されたダイオード６と、デジタル制御方式の制御部７Ｂと、充電電流検出用のシャント抵抗８と、を備えている。スイッチング回路３としては、例えば、特許文献１に記載されている昇降圧チョッパ回路を採用することができる。
【０００４】
制御部７Ｂは、デジタル制御方式のマイコンで構成されている。このため、制御部７Ｂは、スイッチング回路３のスイッチ部をスイッチング動作させる場合、スイッチ部のデューティ比を０％にすることはできない。具体的には、制御部７Ｂは、スイッチ部のデューティ比を最小デューティ比までしか０％に近づけることができない。最小デューティ比は、０％の次に大きいデューティ比であって、制御部７Ｂの分解能によって決まる。例えば、デューティ比が０％から１％刻みで増えていく場合、最小デューティ比は１％になり、デューティ比が０％から０．１％刻みで増えていく場合、最小デューティ比は０．１％になる。
【０００５】
したがって、電源装置１Ｂでは、スイッチ部のデューティ比が最小デューティ比であっても、スイッチング回路３から一定の出力電圧が出力される。このため、電源装置１Ｂでは、電池電圧が０Ｖの二次電池２を０Ｖから充電できるように、第２スイッチ５と並列にダイオード６を設けている。電源装置１Ｂは、ダイオード６によりスイッチング回路３の出力電圧を降下させることで、０Ｖからの充電を可能にしている。通常、最小デューティ比でスイッチ部をスイッチング動作させたときにスイッチング回路３から出力される出力電圧の電圧値（以下、最小出力電圧）は、ダイオード６で降下する電圧値（以下、順電圧降下）よりも小さいので、スイッチング回路３の出力電圧が最小出力電圧のときは二次電池２の充電は行われず、スイッチング回路３の出力電圧がダイオード６の順電圧降下よりも大きくなったときに二次電池２の充電が開始される。
【０００６】
図６に、制御部７Ｂの制御フローチャートを示す。同図に示すように、制御部７Ｂは、外部から指令が入力されると、入力された指令が充電指令であるか放電指令であるかを判定する（Ｓ１１）。制御部７Ｂは、充電指令が入力されたと判定した場合、第１スイッチ４を閉状態（ＯＮ状態）、第２スイッチ５を開状態（ＯＦＦ状態）にさせて（Ｓ１２）、スイッチング回路３のスイッチ部をスイッチング動作させる。これにより、電源装置１Ｂは、図５（Ａ）に示すようにダイオード６を経由した電流経路で、二次電池２の充電を行うことができる。
【０００７】
一方、制御部７Ｂは、放電指令が入力されたと判定した場合、第１スイッチ４を閉状態（ＯＮ状態）、第２スイッチ５を閉状態（ＯＮ状態）にさせて（Ｓ１３）、スイッチング回路３のスイッチ部をスイッチング動作させる。これにより、電源装置１Ｂは、図５（Ｂ）に示すように第２スイッチ５を経由した電流経路で、二次電池２の放電を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２６７５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の電源装置１Ｂでは、第２スイッチ５にダイオード６を並列接続していることにより、電池電圧が０Ｖの二次電池２を０Ｖから充電できる反面、ダイオード６で損失が発生し、電源の効率が悪化してしまうという問題があった。
【００１０】
例えば、電源装置１Ｂの出力端Ｔ２、Ｔ２’から出力される出力電圧（充電電圧）Ｖｏが３．３Ｖ、出力電流（充電電流）Ｉｏが４．０Ａで、ダイオード６がないときの電源の予測効率ηが９０％の場合、電源装置１Ｂの入力端Ｔ１、Ｔ１’に入力される入力電力Ｐｉは、
Ｐｉ＝（Ｖｏ×Ｉｏ）／η＝１３．２Ｗ／９０％＝１４．７Ｗ
となる。ダイオード６の順電圧降下ＶＦを０．５Ｖとすると、この場合におけるダイオード６の損失Ｐｄは、
Ｐｄ＝ＶＦ×Ｉｏ＝０．５Ｖ×４．０Ａ＝２．０Ｗ
となる。このため、ダイオード６があるときに電源装置１Ｂの入力端Ｔ１、Ｔ１’に入力される入力電力Ｐｉ’は、
Ｐｉ’＝Ｐｉ＋Ｐｄ＝１４．７Ｗ＋２．０Ｗ＝１６．７Ｗ
となり、ダイオード６があるときの電源の効率η’は、
η’＝（Ｖｏ×Ｉｏ）／Ｐｉ’＝１３．２Ｗ／１６．７Ｗ＝７９％
となる。したがって、この場合、電源装置１Ｂでは、ダイオード６を経由した電流経路で二次電池２の充電を行うことにより、電源の効率が１１％（＝９０％−７９％）悪化することが分かる。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、充電時における効率の悪化を抑制することが可能な電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る電源装置は、
充電時間に対する電池電圧の上昇率が大きい第１電圧領域と上昇率が小さい第２電圧領域とを有する二次電池を充電する電源装置であって、
第１スイッチ部を有し、第１スイッチ部のスイッチング動作により生成された出力電圧を二次電池に供給するスイッチング回路と、
スイッチング回路と二次電池との間に介装された第２スイッチ部と、
第２スイッチ部に並列接続された、出力電圧を降下させる電圧降下部と、
ゼロよりも大きな値に設定された最小デューティ比以上のデューティ比で第１スイッチ部をスイッチング動作させる機能と、最小デューティ比以上のデューティ比で第２スイッチ部をスイッチング動作させる機能と、第２スイッチ部を連続的に開状態にさせる機能と、第２スイッチ部を連続的に閉状態にさせる機能とを有するデジタル制御方式の制御部と、を備え、
制御部は、
第１電圧領域に含まれる第１閾値と、第１電圧領域に含まれ、かつ第１閾値よりも大きい第２閾値と、電池電圧の電圧値とを比較し、
電池電圧の電圧値が第１閾値よりも小さい第１状態において、第２スイッチ部を連続的に開状態にさせ、
電池電圧の電圧値が第１閾値よりも大きく、かつ第２閾値よりも小さい第２状態において、第２スイッチ部をスイッチング動作させ、
電池電圧の電圧値が第２閾値よりも大きい第３状態において、第２スイッチ部を連続的に閉状態にさせることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、第１状態において電圧降下部を介して二次電池の充電を行うことで、電池電圧０Ｖからの充電を可能としながらも、第３状態において電圧降下部を介することなく二次電池の充電を行うことができるので、電圧降下部の電圧降下に起因する効率の悪化を抑制することができる。また、この構成によれば、第２状態において第２スイッチ部をスイッチング動作させるので、電圧降下部を短絡させることによる充電電圧および充電電流の急変を抑制することができ、その結果、高精度な充電制御が可能になる。
【００１４】
上記電源装置では、第１閾値は、最小デューティ比で第１スイッチ部をスイッチング動作させたときにスイッチング回路から出力される出力電圧の電圧値よりも大きな値に設定されていることが好ましい。
【００１５】
二次電池を０Ｖから充電する場合、二次電池の電池電圧は充電開始時に急上昇するので、充電開始直後に第２スイッチ部をスイッチング動作させると制御が不安定になるおそれがある。しかしながら、この構成によれば、第１閾値が、最小デューティ比で第１スイッチ部をスイッチング動作させたときにスイッチング回路から出力される出力電圧の電圧値（最小出力電圧）よりも大きな値に設定されているので、二次電池を０Ｖから充電する場合に、第１状態において（電圧降下部を介して）二次電池を少なくとも最小出力電圧まで充電することができる。したがって、この構成によれば、充電時の制御を安定させることができる。
【００１６】
上記電源装置では、第２閾値は、例えば、第１閾値に電圧降下部で降下する電圧値を加算した値に設定することができる。
【００１７】
この構成によれば、第１状態において二次電池が第１閾値まで充電されたとき、スイッチング回路の出力電圧は、第１閾値に電圧降下部で降下する電圧値を加算した値（第２閾値）となる。そして、この状態で第２スイッチ部のデューティ比を１００％にすると、スイッチング回路の出力電圧がそのまま二次電池に印加されることになるので、二次電池の電池電圧は第２閾値に達する。したがって、この構成によれば、第２スイッチ部をスイッチング動作させる期間を比較的短くすることができる。
【００１８】
上記電源装置では、制御部は、
第１状態において、二次電池に供給される充電電流の電流値が一定の値を保つように、第１スイッチ部のデューティ比を決定し、
第２状態において、第１スイッチ部のデューティ比を固定するとともに、充電電流の電流値が一定の値を保つように、第２スイッチ部のデューティ比を決定し、
第３状態において、充電電流の電流値が一定の値を保つように、第１スイッチ部のデューティ比を決定するよう構成できる。
【００１９】
この構成によれば、第２状態において第１スイッチ部のデューティ比を固定しているので、第１スイッチ部および第２スイッチング部の双方のデューティ比を可変させる場合と比較して、制御を容易にすることができる。
【００２０】
上記電源装置では、制御部は、
第２状態において第２スイッチ部のデューティ比が１００％になる場合、第２スイッチ部を連続的に閉状態にさせるとともに、第１スイッチ部のデューティ比の固定を解除して、充電電流の電流値が一定の値を保つように、第１スイッチ部のデューティ比を決定するよう構成できる。
【００２１】
この構成によれば、電圧降下部で降下する電圧値のバラツキにより第２状態から第３状態に移行するタイミングが変わるのを回避することができる。
【００２２】
上記電源装置では、例えば、電圧降下部は、アノードがスイッチング回路側に接続され、カソードが二次電池側に接続されたダイオードからなり、
スイッチング回路は、二次電池の充電時に降圧動作を行う一方、二次電池の放電時に昇圧動作を行う昇降圧チョッパ回路からなり、
制御部は、昇降圧チョッパ回路に昇圧動作を行わせる場合、第２スイッチ部を連続的に閉状態にさせるよう構成できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、充電時における効率の悪化を抑制することが可能な電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る電源装置の回路図である。
【図２】本発明における二次電池の充電時間に対する電池電圧の上昇率を示す図である。
【図３】本発明における制御部の制御フローチャートである。
【図４】本発明に係る電源装置の充電時の電流経路を示す図である。
【図５】（Ａ）は、従来の電源装置の充電時の電流経路を示す図である。（Ｂ）は、従来の電源装置の放電時の電流経路を示す図である。
【図６】従来の電源装置における制御部の制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る電源装置の実施形態について説明する。
【００２６】
図１に、本発明の一実施形態に係る電源装置１Ａを示す。電源装置１Ａは、二次電池（本実施形態では、リチウムイオン電池）２の充電および放電を行うものであって、充電時に直流電圧が入力される入力端Ｔ１、Ｔ１’と、二次電池２が接続され、充電時に直流電圧が出力される出力端Ｔ２、Ｔ２’とを有している。
【００２７】
電源装置１Ａは、スイッチング回路３と、第１スイッチ４と、本発明の「第２スイッチ部」に相当する第２スイッチ５と、本発明の「電圧降下部」に相当するダイオード６と、デジタル制御方式の制御部７Ａと、充電電流検出用のシャント抵抗８と、を備えている。なお、図１に示されている各構成要素のうち、図５と同一の符号を付した構成要素については従来技術で説明したものと同様なので、ここでは説明を一部省略する。
【００２８】
スイッチング回路３は、充電時に直流電圧が入力される入力端Ｔ３、Ｔ３’と、充電時に直流電圧が出力される出力端Ｔ４、Ｔ４’とを有し、充電時には、入力された直流電圧を降圧して出力する降圧動作を行う一方、放電時には、入力された直流電圧（二次電池２の放電電圧）を昇圧して出力する昇圧動作を行うように構成された昇降圧チョッパ回路である。
【００２９】
スイッチング回路３は、入力端Ｔ３、Ｔ３’間に接続されたコンデンサＣ１と、電流路の一端が入力端Ｔ３に接続され、電流路の他端がチョークコイルＬ１およびチョークコイルＬ２からなる直列回路を介して出力端Ｔ４に接続されたスイッチ（例えば、ＦＥＴ）ＳＷ１と、電流路の一端がスイッチＳＷ１とチョークコイルＬ１との接続点に接続され、電流路の他端が入力端Ｔ３’に接続されたスイッチ（例えば、ＦＥＴ）ＳＷ２と、カソードが入力端Ｔ３側になるようにスイッチＳＷ１と並列接続されたダイオードＤ１と、カソードがチョークコイルＬ１側になるようにスイッチＳＷ２と並列接続されたダイオードＤ２と、チョークコイルＬ２を介して出力端Ｔ４、Ｔ４’間に接続されたコンデンサＣ２と、を備えている。スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２が本発明の「第１スイッチ部」に相当する。
【００３０】
第１スイッチ４は、一端がスイッチング回路３の入力端Ｔ４に接続されており、他端が第２スイッチ５を介して電源装置１Ａの出力端Ｔ２に接続されている。第２スイッチ５には、二次電池２を０Ｖから充電できるようにするために、ダイオード６が並列接続されている。ダイオード６は、アノードがスイッチング回路３側に接続され、かつカソードが二次電池２側に接続されており、スイッチング回路３の出力電圧を順電圧降下ＶＦ分（本実施形態では、０．５Ｖ）だけ降下させて二次電池２に供給する。電源装置１Ａの出力端Ｔ２’とスイッチング回路３の出力端Ｔ４’とを接続する配線には、充電電流検出用のシャント抵抗８が介装されている。
【００３１】
制御部７Ａは、デジタル制御方式のマイコンで構成されており、スイッチング回路３のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、第１スイッチ４および第２スイッチ５等のスイッチに対してＰＷＭ制御、開閉制御、またはその両方の制御を行う。ＰＷＭ制御は、スイッチを短時間で繰り返しＯＮ／ＯＦＦさせる（スイッチング動作させる）制御であり、開閉制御は、スイッチを連続的に開状態（ＯＦＦ状態）または閉状態（ＯＮ状態）にさせる制御である。
【００３２】
例えば、第１スイッチ４を連続的に閉状態（ＯＮ状態）にさせ、第２スイッチ５を連続的に開状態（ＯＦＦ状態）にさせる開閉制御を行う場合、制御部７Ａは、第１スイッチ４にＯＮ信号を連続的に出力し、第２スイッチ５にはＯＮ信号を出力しない。これにより、第１スイッチ４は、ＯＮ信号が入力されている間は閉状態（ＯＮ状態）になり、第２スイッチ５は、開状態（ＯＦＦ状態）になる。
【００３３】
一方、スイッチＳＷ１、ＳＷ２に対してＰＷＭ制御を行う場合、制御部７Ａは、二次電池２の電池電圧に関するアナログ信号、およびシャント抵抗８で検出した充電電流に関するアナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換し、これらのデジタル信号に基づいてＰＷＭ信号を生成し、スイッチＳＷ１、ＳＷ２に当該ＰＷＭ信号を出力する。これにより、スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、入力されたＰＷＭ信号のデューティ比に応じて繰り返しＯＮ／ＯＦＦするスイッチング動作を行う。
【００３４】
制御部７Ａは、デジタル制御方式を採用しているので、ＰＷＭ信号のデューティ比を０％および１００％にすることが禁止されている。より詳しくは、制御部７Ａは、最小デューティ比までしかデューティ比を０％に近づけることができず、かつ最大デューティ比までしかデューティ比を１００％に近づけることができない。最小デューティ比は、０％の次に大きいデューティ比であって、最大デューティ比は、１００％の次に小さいデューティ比である。最小デューティ比および最大デューティ比は、いずれも制御部７Ａの分解能によって決まる。例えば、デューティ比が０％から１％刻みで１００％まで増えていく場合、最小デューティ比は１％になり、最大デューティ比は９９％になる。
【００３５】
制御部７Ａは、二次電池２の充電時に、スイッチＳＷ１、ＳＷ２に対してＰＷＭ制御を行い、第１スイッチ４に対して開閉制御を行い、第２スイッチ５に対して開閉制御およびＰＷＭ制御を行う。制御部７Ａは、第２スイッチ５に対する開閉制御とＰＷＭ制御との切り替えを、二次電池２の電池電圧と、後述する第１閾値および第２閾値との大小関係に基づいて行う。
【００３６】
図２に、二次電池２の充電時間に対する電池電圧の上昇率を示す。二次電池２は、充電時間に対する電池電圧の上昇率が大きい第１電圧領域と上昇率が小さい第２電圧領域とを有する。本実施形態では、第１電圧領域は、０Ｖよりも大きく、３．０Ｖよりも小さい領域であり、第２電圧領域は、３．０Ｖ以上、３．５Ｖ以下の領域である。第１閾値は、第１電圧領域に含まれる値（本実施形態では、０．５Ｖ）に設定されており、第２閾値は、第１電圧領域に含まれ、かつ第１閾値よりも大きい値（本実施形態では、１．０Ｖ）に設定されている。
【００３７】
図３に、二次電池２の充電または放電を開始するまでの制御部７Ａの制御フローチャートを示す。同図に示すように、制御部７Ａは、外部から指令が入力されると、入力された指令が充電指令であるか放電指令であるかを判定する（Ｓ１）。
【００３８】
制御部７Ａは、放電指令が入力されたと判定した場合（Ｓ１で放電）、第１スイッチ４および第２スイッチ５に対して開閉制御を行い、スイッチＳＷ１、ＳＷ２に対してＰＷＭ制御を行う。具体的には、制御部７Ａは、第１スイッチ４を閉状態（ＯＮ状態）にさせ、第２スイッチ５も閉状態（ＯＮ状態）にさせて（Ｓ２）、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をスイッチング動作させる。その結果、図５（Ｂ）に示す従来の電源装置１Ｂと同様に、第２スイッチ５を経由した電流経路で二次電池２の放電が行われる。
【００３９】
制御部７Ａは、充電指令が入力されたと判定した場合（Ｓ１で充電）、二次電池２の電池電圧が第２閾値（本実施形態では、１．０Ｖ）以上の状態、すなわち本発明の「第３状態」に該当するか否かを判定する（Ｓ３）。制御部７Ａは、「第３状態」に該当すると判定した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、第１スイッチ４および第２スイッチ５に対して開閉制御を行い、スイッチＳＷ１、ＳＷ２に対してＰＷＭ制御を行う。具体的には、制御部７Ａは、第１スイッチ４を閉状態（ＯＮ状態）、第２スイッチ５を閉状態（ＯＮ状態）にさせる（Ｓ２）。さらに、制御部７Ａは、二次電池２に供給される充電電流の電流値が一定の値（目標電流値）となるようにスイッチＳＷ１、ＳＷ２のデューティ比を決定し、当該デューティ比でスイッチＳＷ１、ＳＷ２をスイッチング動作させる。その結果、図４に示すように、第２スイッチ５を経由した電流経路で二次電池２の定電流充電が行われる。
【００４０】
制御部７Ａは、「第３状態」に該当しないと判定した場合（Ｓ３でＮＯ）、電池電圧が第１閾値（本実施形態では、０．５Ｖ）以下の状態、すなわち本発明の「第１状態」に該当するか否かを判定する（Ｓ４）。制御部７Ａは、「第１状態」に該当すると判定した場合（Ｓ４でＹＥＳ）、第１スイッチ４および第２スイッチ５に対して開閉制御を行い、スイッチＳＷ１、ＳＷ２に対してＰＷＭ制御を行う。具体的には、制御部７Ａは、第１スイッチ４を閉状態（ＯＮ状態）、第２スイッチ５を開状態（ＯＦＦ状態）にさせる（Ｓ５）。さらに、制御部７Ａは、二次電池２に供給される充電電流の電流値が一定の値（目標電流値）となるようにスイッチＳＷ１、ＳＷ２のデューティ比を決定し、当該デューティ比でスイッチＳＷ１、ＳＷ２をスイッチング動作させる。その結果、図５（Ａ）に示す従来の電源装置１Ｂと同様に、ダイオード６を経由した電流経路で二次電池２の定電流充電が行われる。
【００４１】
最小デューティ比でスイッチＳＷ１、ＳＷ２をスイッチング動作させたときにスイッチング回路３から出力される出力電圧の電圧値（最小出力電圧）は、ダイオード６の順電圧降下ＶＦよりも小さいので（本実施形態では、最小出力電圧が０．３Ｖ、順電圧降下ＶＦが０．５Ｖ）、スイッチング回路３の出力電圧が最小出力電圧のときは二次電池２の充電は行われず、スイッチング回路３の出力電圧がダイオード６の順電圧降下ＶＦよりも大きくなったときに二次電池２の定電流充電が開始される。
【００４２】
制御部７Ａは、「第１状態」に該当しないと判定した場合（Ｓ４でＮＯ）、この場合、電池電圧が第１閾値よりも大きく、かつ第２閾値よりも小さい「第２状態」に該当するため、第１スイッチ４に対して開閉制御を行い、スイッチＳＷ１、ＳＷ２および第２スイッチ５に対してＰＷＭ制御を行う。具体的には、制御部７Ａは、第１スイッチ４を閉状態（ＯＮ状態）にさせ、かつスイッチＳＷ１、ＳＷ２のデューティ比を、電池電圧が第１閾値に達した時のデューティ比に固定する。さらに、制御部７Ａは、充電電流の電流値が一定の値（目標電流値）となるように第２スイッチ５のデューティ比を算出する（Ｓ６）。
【００４３】
次いで、制御部７Ａは、算出した第２スイッチ５のデューティ比が１００％か否かを判定する（Ｓ７）。算出した第２スイッチ５のデューティ比が１００％ではない場合（Ｓ７でＮＯ）、制御部７Ａは、当該デューティ比で第２スイッチ５をスイッチング動作させる（Ｓ６）。その結果、第２スイッチ５が閉状態（ＯＮ状態）のときは、第２スイッチ５を経由した電流経路で二次電池２の定電流充電が行われ、第２スイッチ５が開状態（ＯＦＦ状態）のときは、ダイオード６を経由した電流経路で二次電池２の定電流充電が行われる。
【００４４】
一方、算出した第２スイッチ５のデューティ比が１００％の場合（Ｓ７でＹＥＳ）、制御部７Ａは、第２スイッチ５を閉状態（ＯＮ状態）にさせるとともに（Ｓ２）、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のデューティ比の固定を解除する。そして、制御部７Ａは、充電電流の電流値が一定の値（目標電流値）となるようにスイッチＳＷ１、ＳＷ２のデューティ比を決定し、当該デューティ比でスイッチＳＷ１、ＳＷ２をスイッチング動作させる。その結果、図４に示すように、第２スイッチ５を経由した電流経路で二次電池２の定電流充電が行われる。その後、第２電圧領域を経て電池電圧が目標充電電圧（例えば、４．５Ｖ）に達すると、定電流モードから定電圧モードに遷移する。これにより、充電電流が０Ａまで減少し、充電が終了する。
【００４５】
結局、本実施形態に係る電源装置１Ａによれば、第３状態において、第２スイッチ５を連続的に閉状態（ＯＮ状態）にさせるので、ダイオード６の順電圧降下ＶＦに起因する効率の悪化を抑制することができる。例えば、電源装置１Ａの出力電圧Ｖｏが３．３Ｖ、出力電流Ｉｏが４．０Ａの場合、１１％の改善効果が見込まれる。
【００４６】
また、本実施形態に係る電源装置１Ａによれば、第２状態において第２スイッチ５のデューティ比が１００％未満の場合に、第２スイッチ５をスイッチング動作させるので、ダイオード６を短絡させることによる充電電圧（電池電圧）および充電電流の急変を抑制することができ、その結果、高精度な充電制御が可能になる。
【００４７】
また、本実施形態に係る電源装置１Ａによれば、第１状態においてダイオード６を経由した電流経路で二次電池２の定電流充電を行うので、従来の電源装置１Ｂと同様に、二次電池２を０Ｖから充電することができる。
【００４８】
さらに、本実施形態に係る電源装置１Ａによれば、制御部７Ａは、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をスイッチング動作させるときの高周波のスイッチング周波数（例えば、５０ｋＨｚ）により第２スイッチ５をスイッチング動作させるので、緻密な制御が可能となり、第２スイッチ５のＯＮ／ＯＦＦ切り替え時に発生する電圧および電流の急変を抑制することができる。
【００４９】
以上、本発明に係る電源装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５０】
上記実施形態では、第１閾値を０．５Ｖとし、第２閾値を１．０Ｖとしているが、第１閾値および第２閾値がともに第１電圧領域に含まれ、第２閾値が第１閾値よりも大きくなるのであれば、これらの値は適宜変更することができる。例えば、第１閾値を、スイッチング回路３の最小出力電圧（上記実施形態では、０．３Ｖ）に設定し、第２閾値を、当該第１閾値にダイオード６の順電圧降下ＶＦ（上記実施形態では、０．５Ｖ）を加算した値に設定してもよい。
【００５１】
上記実施形態では、第２状態において第２スイッチ５のデューティ比が１００％未満の場合、制御を容易にするために、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のデューティ比を固定した状態で第２スイッチ５をスイッチング動作させているが、制御の複雑化を許容できるのであれば、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のデューティ比を固定することなくスイッチＳＷ１、ＳＷ２および第２スイッチ５をスイッチング動作させてもよい。スイッチＳＷ１、ＳＷ２のデューティ比を固定しない場合、定電流充電制御の精度は向上する。
【００５２】
上記実施形態では、本発明の「電圧降下部」としてダイオード６を用いているが、第２スイッチ５に並列接続でき、出力電圧を降下させることができるのであれば、ダイオード６以外のものを用いることができる。
【００５３】
上記実施形態では、二次電池２の電池電圧が第１閾値の場合を「第１状態」に含めているが、この場合を「第２状態」に含めてもよい。同様に、二次電池２の電池電圧が第２閾値の場合を「第３状態」に含めているが、この場合を「第２状態」に含めてもよい。
【００５４】
上記実施形態では、電池電圧が第２閾値以上か否か（Ｓ３）を判定した後、電池電圧が第１閾値以下か否か（Ｓ４）を判定しているが、つまり、第２閾値→第１閾値の順に判定しているが、第１閾値→第２閾値の順に判定してもよい。第１閾値→第２閾値の順に判定する場合、例えば、第１閾値の判定（Ｓ４）とステップＳ６の処理との間において、第２閾値の判定（Ｓ３）を行うことができる。なお、充電前の二次電池２の電池電圧が０Ｖになっている状態は少ないことから、実施形態にあるように、第２閾値→第１閾値の順で判定した方が効率的である。
【００５５】
本発明のスイッチング回路は、少なくともスイッチ部を有し、当該スイッチ部のスイッチング動作により生成された出力電圧を二次電池２に供給することができるのであれば、その構成を適宜変更することができる。また、本発明の電源装置では、シャント抵抗８以外の電流検出手段を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１Ａ    電源装置
２    二次電池
３    スイッチング回路
４    第１スイッチ
５    第２スイッチ（第２スイッチ部）
６    ダイオード（電圧降下部）
７Ａ    制御部
８    シャント抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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