(57)【要約】【課題】安価な回路で電池の電池電圧を高精度に検出し、安全且つ確実に電池を充電することができる充電装置を提供すること。【解決手段】電池電圧検出手段９０と、電圧調整回路（電圧分圧手段）１４０と、マイコン５０を有する充電装置において、前記電池電圧検出手段９０に充電に要する充電電圧に相当する値を入力し、該値のＡ／Ｄ値が前記電池電圧検出手段９０によって検出された電池電圧のＡ／Ｄ値と一致するよう前記電圧調整回路１４０の可変抵抗１４３，１４６を調整し、充電中において前記電池電圧検出手段９０によって検出された値のＡ／Ｄ値が前記電圧調整回路１４０によって分圧された値のＡ／Ｄ値よりも所定値以上大きくなったときに充電を停止するようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、
基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、
前記電池電圧と前記基準電圧との比較に基づいて充電制御を行う制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電圧検出手段で検出された電池電圧が前記基準電圧発生手段で発生する電圧値よりも所定値以上大きくなったときに充電を停止することを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電池電圧と前記基準電圧との比較に基づいて充電電流を制御するものであって、
前記電池電圧が前記基準電圧に到達したときに、充電電流を減少させるように制御することを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記電池電圧と前記基準電圧との比較に基づいて充電電流を制御するものであって、
前記電池電圧が前記基準電圧に到達したときには充電を終了させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項４】
電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、
基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、
前記電池電圧と前記基準電圧との比較に基づいて充電制御を行う制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電圧検出手段で検出された電池電圧が前記基準電圧発生手段で発生する電圧値に到達したときに充電を停止することを特徴とする充電装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の充電装置であって、リチウム電池を充電することを特徴とする充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池等の２次電池を充電するための充電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、コードレス電動工具の駆動源であるモータに電力を供給する電源として充電可能な２次電池が使用されているが、この２次電池には更なる高容量化と軽量化が要望されている。この要望に対して、出力密度が高いリチウムイオン電池が普及してきている。
【０００３】
ところで、リチウムイオン電池においては、定電流・定電圧制御にて充電を行うのが主流であり、満充電検出の方法としては、充電時の充電電流を検出し、検出された充電電流が所定値以下に達した場合に満充電と判別する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平２−１９２６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、リチウムイオン電池は所定値以上の充電電圧で充電を行うと過充電となり、最悪の場合には発火・発煙を引き起こす可能性がある。このため、電池電圧を高精度で検出して監視する必要があり、その回路コストや回路を設置する設置面積が必要であるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、安価な回路で電池の電池電圧を高精度に検出し、安全且つ確実に電池を充電することができる充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、
基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、
前記電池電圧と前記基準電圧との比較に基づいて充電制御を行う制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電圧検出手段で検出された電池電圧が前記基準電圧発生手段で発生する電圧値よりも所定値以上大きくなったときに充電を停止することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記電池電圧と前記基準電圧との比較に基づいて充電電流を制御するものであって、
前記電池電圧が前記基準電圧に到達したときに、充電電流を減少させるように制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記電池電圧と前記基準電圧との比較に基づいて充電電流を制御するものであって、
前記電池電圧が前記基準電圧に到達したときには充電を終了させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、
電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、
基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、
前記電池電圧と前記基準電圧との比較に基づいて充電制御を行う制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電圧検出手段で検出された電池電圧が前記基準電圧発生手段で発生する電圧値に到達したときに充電を停止することを特徴とする充電装置。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の充電装置であって、リチウム電池を充電することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜３記載の発明によれば、電圧検出手段に充電に要する充電電圧に相当する値を入力し、該値のＡ／Ｄ値が電圧検出手段によって検出された電池電圧のＡ／Ｄ値と一致するよう電圧分圧手段の可変抵抗を調整し、充電中において電圧検出手段によって検出された値のＡ／Ｄ値が電圧分圧手段によって分圧された値のＡ／Ｄ値よりも所定値以上大きくなったときに充電を停止するようにしたため、安価な回路で電池の電池電圧を高精度に検出することができ、安全確実にリチウムイオン電池等の２次電池を充電することができる。
【００１２】
請求項４記載の発明によれば、電圧検出手段には過充電であると判断する所定電圧値を入力し、該所定電圧値のＡ／Ｄと電圧検出手段によって検出された値のＡ／Ｄ値が一致するように電圧分圧手段の可変抵抗を調整し、充電中において電圧検出手段によって検出された値のＡ／Ｄ値が電圧分圧手段によって分圧された値のＡ／Ｄ値と一致したときに充電を停止するようにしたため、安価な回路で電池の電池電圧を高精度に検出することができ、安全確実にリチウムイオン電池等の２次電池を充電することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
［第１発明］
図１は第１発明に係る充電装置の回路図であり、同図において、１は交流電源、２は組電池、保護ＩＣを含む電池パック、２ａは複数の素電池を直列接続して成る組電池である。２ｂは電池電圧を監視して過充電或いは過放電を検知すると信号を出力する保護ＩＣ、３は電池パック２ａに流れる充電電流を検出する電流検出手段、４は充電の開始及び停止を制御するための信号を伝達する充電制御信号伝達手段、５は充電電流の信号をスイッチングＩＣ２３に帰還する充電電流信号伝達手段である。ここで、前記電流検出手段３は抵抗から成り、前記充電制御信号伝達手段４及び前記充電電流信号伝達手段５はホトカプラ等によって構成されている。６はスイッチングＩＣ２３の電源となる整流平滑回路であり、トランス６ａと整流ダイオード６ｂ及び平滑コンデンサ６ｃによって構成されている。
【００１５】
７はセル数判別抵抗であり、セル数判別回路９の抵抗と基準値であるＶccの値を分圧する。そして、分圧された値はマイコン（マイクロコンピュータ）５０のＡ／Ｄポート５２ａに入力され、その値に基づいてマイコン５０がセル数を判別する。８は電池パック２ａに近接して設けられたサーミスタ等の感温素子である。
【００１６】
１０は全波整流回路１１と平滑用コンデンサ１２から成る整流平滑回路、２０は高周波トランス２１とＭＯＳＦＥＴ２２及びスイッチングＩＣ２３から成るスイッチング回路である。尚、スイッチングＩＣ２３は、ＭＯＳＦＥＴ２２の駆動パルス幅を変えて整流平滑回路３０の出力電圧を調整するためのスイッチング電源ＩＣである。
【００１７】
３０は整流平滑回路であり、これはダイオード３１と平滑コンデンサ３２及び放電用抵抗３３によって構成されている。
【００１８】
４０はマイコン５０やオペアンプ６１，６５の電源であって、トランス４１ａ，４１ｂ，４１ｃ、スイッチング素子４２、制御素子４３、整流ダイオード４４、コンデンサ４５，４７、レギュレータ４６及びリセットＩＣ４８によって構成されている。５０はマイコンであり、出力ポート５１ａ，５１ｂ、Ａ／Ｄ入力ポート５２ａ，５２ｂ及びリセットポート５３を備えている。
【００１９】
６０は充電電流制御回路であり、オペアンプ６１，６５と抵抗６２，６３，６４，６６，６７及びダイオード６８によって構成されている。
【００２０】
７０は充電電流設定手段であり、抵抗７１，７２によって構成されている。ここで、基準電圧Ｖccが抵抗７１，７２によって分圧された値が充電電流を設定する際の基準値となる。又、抵抗７３，７４，７５，７６はマイコン５０の出力ポート５１ｂに接続されており、それぞれの抵抗７３〜７６が接続されている出力ポート５１ｂからロー信号を出力することによって充電電流を設定する際の基準値を変化させることができ、これによって充電電流を変化させることができる。例えば、何れのポートからも出力信号を出力させない場合は、Ｖccの値を抵抗７１と７２が分圧された値は充電電流を設定するための基準値となる。この際の充電電流をＩ１とする。抵抗７３に接続している出力ポート５１ｂからロー信号を出力した場合は、抵抗７１，７２，７３の並列抵抗によって分圧された値が充電電流を設定する際の基準値となる。この際の充電電流をＩ２とする。以下、同様に抵抗７４，７５，７６に接続している出力ポートからそれぞれロー信号を出力した場合の充電電流をそれぞれＩ３，Ｉ４，Ｉ５とする（Ｉ１＞Ｉ２＞Ｉ３＞Ｉ４＞Ｉ５）。
【００２１】
８０は電池温度手段であり、これは抵抗８１，８２によって構成されている。基準電圧Ｖccは感温素子８及び抵抗８２の並列抵抗と抵抗８１によって分圧され、その値がマイコン５０のＡ／Ｄポート５２ａに電池温度情報として入力される。
【００２２】
９０は電池電圧検出手段であり、これは抵抗９１，９１によって構成されている。電池電圧は抵抗９１，９２によって分圧され、その値がマイコン５０のＡ／Ｄポート５２ａに電池電圧情報として入力される。
【００２３】
１００は充電電圧制御手段であり、これには抵抗１２１と或るラフな電圧を出力するための基準となるツェナダイオード１２２が設置されている。
【００２４】
１３０は充電の状態を表示するための表示手段であり、これはＬＥＤ１３１と抵抗１３２，１３３によって構成されている。ここで、ＬＥＤ１３１は、赤と緑と橙の３色を発色できるものであり、赤は充電前を表し、橙は充電中を表し、緑は充電終了後を表すものとする。
【００２５】
而して、リチウムイオン電池を充電する際には高精度の充電電圧で充電を行う必要がある。電池電圧が少しでも所定の充電電圧の値を超えると著しく寿命を損ない、最悪の場合発煙・発火に至る可能性もあるからである。よって、例えばマイコンのＡ／Ｄポートを用いて充電電圧を監視する際には、マイコンにおいて読み取る充電電圧の精度が重要になってくる。
【００２６】
マイコンには予め電圧に応じて決められたＡ／Ｄ値が格納されているが、電池電圧検出手段における抵抗値の誤差やマイコンに供給されるＡ／Ｄ値の基準となる電圧の誤差等の様々な誤差によって必ずしもマイコンのＡ／Ｄポートに入力されてくる電圧と予めマイコン内で設定されている値とが一致するとは限らない。例えば、或るＡという電圧が電池電圧検出手段において抵抗によって分圧される場合を考える。
【００２７】
電圧は理論的には分圧されてＡ’という値になるものとする。又、マイコンのＡ／Ｄポートが１０ｂｉｔの分解能を有するものとし、５Ｖの基準電圧が供給されているものとすると、Ａ／Ｄ値の理論値は、５Ｖを１０２４等分した値を１ｂｉｔであると計算することができるため「（Ａ’／５＊１０２４」となる。すると、電圧Ａに対応するマイコンのＡ／Ｄ値として「（Ａ’／５＊１０２４」という値が格納されており、Ａ／Ｄポートにおいてこの値が入力された場合に電池電圧はＡであるとマイコンは認識する。
【００２８】
しかし、実際には抵抗の誤差や５Ｖの誤差によってこのままでは電池電圧ＡはＡ／Ｄポートにおいて「（Ａ’／５＊１０２４）という値では認識されないため、電池電圧Ａが入力されたとは認識されない。例えば、抵抗の誤差によって電圧Ａが分圧によってＡ’ではなく（Ａ’＋ａ）に分圧されたとする。又、基準電圧を供給しているレギュレータ等の誤差によりマイコンの基準電圧が５Ｖではなく、４．９Ｖであったとする。すると、Ａ／Ｄで読み込まれる値は「（（Ａ’＋ａ）／４．９）＊１０２４」となり、Ａであると認識する筈の理論値「（Ａ’／５＊１０２４）との間に誤差が生じる。逆に言うと、この場合にはＡ／Ｄポートが電圧Ａであると認識する筈の「（Ａ’／５＊１０２４）という値が入力されても、実際の電圧はＡでなく、ずれた値であるということになる。これではＡ／Ｄポートによって精度の高い電圧検出を行うことは不可能である。このため、これを補正する必要がある。この補正方法を以下に述べる。尚、この作業は充電装置が製品として出荷する前に行う必要がある。
【００２９】
本実施の形態では、図１に示すように、電圧を補正するための電圧調整回路１４０が設置されており、この電圧調整回路１４０は、抵抗１４１，１４２，１４４，１４５及び可変抵抗１４３，１４６によって構成されている。電圧調整回路１４０は、Ｖccの値を抵抗１４１及び抵抗１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によった分圧された値及び抵抗１４４と抵抗１４５及び可変抵抗１４６の直列抵抗によった分圧された値がマイコン５０のＡ／Ｄポート５２ｂに入力されるよう構成されている。
【００３０】
先ず、図１における電池電圧検出手段９０に所定の定電圧、例えばＡという値を入力する。このＡという値は、例えば４セルのリチウムイオン電池を充電するための充電電圧に相当するものとする。Ａという値を電圧検出手段９０に入力することによって、マイコン５０のＡ／Ｄポート５２ａは例えばａというＡ／Ｄ値を認識するものとする。このとき、電圧調整回路１４０のＶccの値を抵抗１４１及び抵抗１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値を可変抵抗１４３によって調整する。この調整した値が前記ａと一致した場合には表示手段１３０のＬＥＤ１３１を点灯させる。
【００３１】
同様にして、図１における電池電圧検出手段９０に所定の定電圧、例えばＢという値を入力する。このＢという値は例えば５セルのリチウムイオン電池を充電するための充電電圧に相当するものとする。Ｂという値を電圧検出手段９０に入力することによって、マイコン５０のＡ／Ｄポート５２ａは例えばｂというＡ／Ｄ値を認識するものとする。このとき、電圧補正回路１４０のＶccの値を抵抗１４４及び抵抗１４５と可変抵抗１４６の直列抵抗によって分圧される値を可変抵抗１４６によって調整する。この調整した値が前記ｂと一致した場合には表示手段１３０のＬＥＤ１３１を点灯させる。このとき、例えば４セルの充電電圧に相当する充電電圧Ａの値としては４．２×４＝１６．８Ｖ、５セルの充電電圧に相当する充電電圧Ｂの値としては４．２×５＝２１Ｖとする。
【００３２】
又、充電中に電池が或る所定電圧に達して過電圧と判別された場合は、抵抗１５１とホトカプラ１５２から構成されるスイッチングＩＣ停止手段１５０を介してスイッチングＩＣ２３を停止させる。通常状態においては、ホトカプラ１５２に連なるマイコン５０の出力ポート５１ａからは信号が出ておらず、抵抗２００を介してスイッチングＩＣ２３に連なるポートにはスイッチングＩＣ２３の電源電圧に相当する電圧が印加されている。スイッチングＩＣ２３は、この状態においては通常動作を行う仕様であるとする。
【００３３】
一方、過電圧であると判断した場合には、ホトカプラ１５２に連なるマイコン５０の出力ポート５１ａからロー信号を出力することによって、抵抗２００を介してスイッチングＩＣ２３に連なるポートにはロー信号が入力される。この場合には、スイッチングＩＣ２３のスイッチング動作は停止するものとする。本実施の形態におけるスイッチングＩＣ２３は、一旦、スイッチングＩＣ２３に連なるポートにロー信号が入力された場合には、一度スイッチングＩＣ２３の電源電圧をオフしない限り通常動作に復帰しない仕様であるとする。即ち、充電中において、過電圧であると判別されて、一旦、スイッチングＩＣ２３に連なるポートにロー信号が入力された場合には、充電が停止し、充電装置の電源コンセントを抜かない限り充電できない状態になる。
【００３４】
次に、前述したように電圧を調整した充電装置によって充電を行った場合の充電制御の流れを図２のフローチャートに従って説明する。
【００３５】
先ず、電源を投入すると、マイコン５０は出力ポート５１ａ及び５２ｂをイニシャルセットする。次に、表示手段１３０において充電前であることを表示する。本実施の形態においては、表示手段１３０の抵抗１３３に連なるマイコン５０の出力ポート５１ａからハイ信号を出力し、表示手段１３０を赤点灯させることによって充電前であることを表示する（ステップ２０１）。
【００３６】
次に、電池が充電器に接続されたか否かを判別する（ステップ２０２）。電池の接続は、例えば電池温度検出手段８０を介して入力されるマイコン５０のＡ／Ｄポート５２ｂの値に変化があった場合に電池が接続されたとすれば良い。次に、セル数判別手段９を介して入力されるマイコン５０のＡ／Ｄポート５２ｂの値よりセル数を判別する（ステップ２０３）。ステップ３０３においてセル数を判別すると充電電流をＩ１に設定する（ステップ２０４）。充電電流をＩ１に設定するには、図１における抵抗７３，７４，７５，７６に接続される出力ポート５１ｂから信号を出さないようにすれば良い。
【００３７】
次に、マイコン５０の出力ポート５１ａよりロー信号を出力し、それにより充電制御信号伝達手段４を介してスイッチング電源ＩＣ２３に信号を伝達することによって充電を開始する（ステップ２０５）。充電を開始すると、表示手段１３０によって充電中であることを表示する（ステップ２０６）。表示手段１３０の抵抗１３２，１３３に連なるマイコン５０の出力ポート５１ａよりハイ信号を出力して橙点灯させることによって充電中であることを表示する。
【００３８】
次に、４セル電池の場合は電圧調整手段であるＶccの値を抵抗１４１，１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値と、５セル電池の場合はＶccの値を抵抗１４１，１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値を超えて或る所定値以上の値に達したか否かを判別する（ステップ２０７。ルーチンＲのステップ３０１）。ステップ２０７（ルーチンＲのステップ３０１）において、電池電圧検出手段９０のＡ／Ｄ値が電圧調整回路１４０のＡ／Ｄ値を超えて或る所定値以上の値に達したと判別した場合は過電圧であると判断し、ホトカプラ１５２に連なるマイコン５０の出力ポート５１ａからロー信号を出力することによって、スイッチングＩＣ２３の抵抗２００に連なるポートにはロー信号が入力される。この場合にはスイッチングＩＣ２３のスイッチング動作は停止するものとする。
【００３９】
本実施の形態におけるスイッチングＩＣ２３は、一旦、スイッチングＩＣ２３に連なるポートにロー信号が入力された場合には、一度スイッチングＩＣ２３の電源電圧をオフしない限り通常動作に復帰しない仕様であるとする。即ち、充電中において、過電圧であると判別されたために、一旦、スイッチングＩＣ２３に連なるポートにロー信号が入力された場合には充電が停止し、充電装置の電源コンセントを抜かない限り充電できない状態になる（ルーチンＲのステップ３０２）。過電圧に達しているということは充電装置に何らかの異常が生じている訳であるから（例えば、充電を通常に終了させるための回路が故障している等が考えられる）、前述したようにスイッチングＩＣ２３を完全に停止させてコンセントを抜かない限り通常状態に復帰しないようなラッチ処理を行うことによって充電装置の動作を完全に停止させて高い安全性を確保する。
【００４０】
次に、電池電圧検手段９０の抵抗９１，９２によって分圧される値をマイコン５０のＡ／Ｄポート５２ａによって検出し、４セル電池の場合は電圧調整手段であるＶccの値を抵抗１４１，１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値と、５セル電池の場合はＶccの値を抵抗１４１，１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値と一致しているか否かを判別する（ステップ２０８）。
【００４１】
ステップ２０８において電池電圧検出手段９０のＡ／Ｄ値と電圧調整回路１４０のＡ／Ｄ値が一致していれば、充電電流をＩ２に降下させる（ステップ２０９）。充電電流をＩ２に設定するには、図１における抵抗７３に接続される出力ポート５１ｂからロー信号を出力すれば良い。電流を降下させたことにより電池電圧は一旦降下するが、その後は再度上昇していく。
【００４２】
次に、４セル電池の場合は電圧調整手段であるＶccの値を抵抗１４１，１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値を、５セル電池の場合はＶccの値を抵抗１４１，１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値を超えて或る所定値以上の値に達したか否かを判別する（ステップ２１０。ルーチンＲのステップ３０１）。尚、ルーチンＲでの処理は前述した通りである。
【００４３】
次に、電池電圧検手段９０の抵抗９１，９２によって分圧される値をマイコン５０のＡ／Ｄポート５２ａより検出し、再度電圧調整回路１４０のＡ／Ｄ値と一致しているか否か判別する（ステップ２１１）。ステップ２１１において、電池電圧検出手段９０のＡ／Ｄ値と電圧調整回路１４０のＡ／Ｄ値が一致していれば充電電流をＩ３に降下する（ステップ２１２）。充電電流をＩ３に設定するには、図１における抵抗７４に接続される出力ポート５１ｂからロー信号を出力すれば良い。電流を降下させたことにより電池電圧は一旦降下するが、その後は再度上昇していく。
【００４４】
次に、４セル電池の場合は電圧調整手段であるＶccの値を抵抗１４１，１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値を、５セル電池の場合はＶccの値を抵抗１４１，１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値を超えて或る所定値以上の値に達したか否かを判別する（ステップ２１３。ルーチンＲのステップ３０１）。尚、ルーチンＲでの処理は前述した通りである。
【００４５】
次に、電池電圧検手段９０の抵抗９１，９２によって分圧される値をマイコン５０のＡ／Ｄポート５２ａより検出し、電圧調整回路１４０のＡ／Ｄ値と一致しているか否かを再び判別する（ステップ２１４）。ステップ２１４において、電池電圧検出手段９０のＡ／Ｄ値と電圧調整回路１４０のＡ／Ｄ値が一致していれば充電電流をＩ４に降下させる（ステップ２１５）。充電電流をＩ４に設定するには、図１における抵抗７５に接続された出力ポート５１ｂからロー信号を出力すれば良い。電流が降下したことによって電池電圧は一旦降下するが、その後は再度上昇していく。
【００４６】
次に、４セル電池の場合は電圧調整手段であるＶccの値を抵抗１４１，１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値を、５セル電池の場合はＶccの値を抵抗１４１，１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値を超えて或る所定値以上の値に達したか否かを判別する（ステップ２１６。ルーチンＲのステップ３０１）。尚、ルーチンＲでの処理は前述した通りである。
【００４７】
次に、電池電圧検手段９０の抵抗９１，９２によって分圧される値をマイコン５０のＡ／Ｄポート５２ａより検出し、電圧調整回路１４０のＡ／Ｄ値と一致しているか否か再び判別する（ステップ２１７）。ステップ３１３において、電池電圧検出手段９０のＡ／Ｄ値と電圧調整回路１４０のＡ／Ｄが一致していれば充電電流をＩ５に降下させる（ステップ２１８）。充電電流をＩ５に設定するには、図１における抵抗７６に接続された出力ポート５１ｂからロー信号を出力すれば良い。電流が降下したことによって電池電圧は一旦降下するが、その後は度上昇していく。
【００４８】
次に、４セル電池の場合は電圧調整手段であるＶccの値を抵抗１４１，１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値を、５セル電池の場合はＶccの値を抵抗１４１，１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値を超えて或る所定値以上の値に達したか否かを判別する（ステップ２１９。ルーチンＲのステップ３０１）。尚、ルーチンＲでの処理は前述した通りである。
【００４９】
次に、電池電圧検手段９０の抵抗９１，９２によって分圧される値をマイコン５０のＡ／Ｄポート５２ａより検出し、電圧調整回路１４０のＡ／Ｄ値と一致しているか否か判別する（ステップ２２０）。ステップ３１５において、電池電圧検出手段９０のＡ／Ｄ値と電圧調整回路１４０のＡ／Ｄ値が一致していれば、出力ポート５１ａにおけるホトカプラ４に連なるポートからハイ信号を出力し、スイッチングＩＣ２３を停止状態にすることによって充電を終了する（ステップ２２１）。充電停止後の表示手段１３０の表示は緑点灯である（ステップ２２２）。緑点灯させるためには表示手段１３０の抵抗１３３に連なる出力ポート５１ａよりハイ信号出力させる。その後、電池が充電装置から抜けた場合（ステップ２２３）は、処理はステップ２０１に戻る。
【００５０】
尚、表示手段はＬＥＤに限るものではなく、例えばブザー等を設置してそれによって報知しても良い。
【００５１】
又、本実施の形態では、４セルと５セルの電池に対応した２つの電圧補正回路を設けたが、例えば電圧補正回路は１つにして４セル電池を充電する場合に必要な電圧を入力することによって電圧を調整し、例えば５セルの電池を充電する場合は、充電電圧は４セルの充電電圧の５／４倍に相当するものであるから、電圧補正回路の値の５／４倍の値を電圧検出回路によって検出した場合に充電電流を降下させても良い。
【００５２】
このように精度良く電池電圧を検出することができれば、過充電の検出を精度良く行うことができ、コストアップを招くことなく安全性を高めることができる。
【００５３】
［第２発明］
次に、第２発明の実施の形態について説明する。
【００５４】
図３は第２発明に係る充電装置の回路図であり、第１発明では充電電圧制御手段はツェナダイオードを用いてラフな電圧を出力する構成を採用したが、本第２発明においては、図３に示すように、充電電圧制御手段１００は、抵抗１０１，１０３，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９、ポテンショメータ１０２、コンデンサ１０４、シャントレギュレータ１１０、整流ダイオード１１１及びＦＥＴ１１２によって構成されている。
【００５５】
而して、充電電圧は、抵抗１０１とポテンショメータ１０２の直列抵抗と、抵抗１０５，１０６，１０９，１１２との分圧値がシャントレギュレータ１１０の基準値となるように定められる。例えば、抵抗１０１とポテンショメータ１０２の直列抵抗と抵抗１０５とで定められる値は４セルのリチウムイオン電池を充電するための値、抵抗１０５と抵抗１０６の並列抵抗（ＦＥＴ１１２をオンさせることによる並列抵抗）とで定められる値は５セルのリチウムイオン電池を充電するための値と定める。このようにしてセル数に対応して高精度な電圧を出力することができる構成になっている。
【００５６】
又、前記第１発明においては、電圧調整回路の可変抵抗を調整するときに４セルの充電電圧に相当する充電電圧Ａの値として、４．２Ｖ×４＝１６．８Ｖ、５セルの充電電圧に相当する充電電圧Ｂの値として４．２Ｖ×５＝２１Ｖを電池電圧検出回路に入力して調整を行った。
【００５７】
一方、本第２発明においては、可変抵抗調整時に電池電圧検出回路に入力する値は充電電圧に相当する値ではなく、過電圧として検出したい値を入力して調整を行う。例えば、４セルの電池を充電時に過電圧と判断する値は４．３Ｖ×４＝１７．２Ｖ、５セルの電池を充電時に過電圧と判断する値は４．３Ｖ×５＝２１．５Ｖとする。調整は、前記第１発明と同様に、４セルにおいては電圧調整回路１４０のＶccの値を抵抗１４１，１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値を可変抵抗１４３によって調整し、５セルにおいては電圧調整回路１４０のＶccの値を抵抗１４４と可変抵抗１４５の直列抵抗によって分圧される値を可変抵抗１４５によって調整する。
【００５８】
次に、前述したように電圧を調整した充電装置によって充電を行った場合の充電制御の流れを図４に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５９】
先ず、電源を投入すると、マイコン５０は出力ポート５１ａ及び５２ｂをイニシャルセットする。次に、表示手段１３０によって充電前であることを表示する。本実施の形態においては、表示手段１３０の抵抗１３３に連なるマイコン５０の出力ポート５１ａからハイ信号を出力し、表示手段１３０を赤点灯させることによって充電前であることを表示する（ステップ４０１）。
【００６０】
次に、電池が充電装置に接続されたか否かを判別する（ステップ４０２）。電池の接続は、例えば電池温度検出手段８０を介して入力されるマイコン５０のＡ／Ｄポート５２ａの値に変化があった場合に電池が接続されたとすれば良い。次に、セル数判別手段９を介して入力されるマイコン５０のＡ／Ｄポート５２ａの値よりセル数を判別する（ステップ４０３）。次に、ステップ４０３において判別したセル数に応じて出力電圧を設定する（ステップ４０４）。
【００６１】
本実施の形態においては、ＦＥＴ１１２をオフすることによる４セルの出力設定を行い、ＦＥＴ１１２をオンすることによって５セルの出力設定を行う。
【００６２】
次に、出力ポート５１ａよりロー信号を出力し、それにより充電制御信号伝達手段４を介してスイッチング電源ＩＣ２３に信号を伝達することによって充電を開始する（ステップ４０５）。充電を開始すると、表示手段１３０より充電中であることを表示する（ステップ４０６）。表示手段１３０の抵抗１３２，１３３に連なる出力ポート５１ａよりハイ信号出力し橙点灯させることによって充電中であることを表示する。
【００６３】
次に、４セル電池の場合は電圧調整手段であるＶccの値を抵抗１４１，１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値と、５セル電池の場合はＶccの値を抵抗１４１，１４２と可変抵抗１４３の直列抵抗によって分圧される値が一致したか否かを判別する（ステップ４０７）。ステップ４０７において、電池電圧検出手段９０のＡ／Ｄ値が電圧調整回路１４０のＡ／Ｄ値と一致した場合は過電圧であると判断し、ホトカプラ１５２に連なるマイコン５０の出力ポート５１ａからロー信号を出力することにより、抵抗２００を介してスイッチングＩＣ２３に連なるポートにはスイッチングＩＣ２３にはロー信号が入力される。この場合には、スイッチングＩＣ２３のスイッチング動作は停止するものとする。
【００６４】
本実施の形態におけるスイッチングＩＣ２３は、一旦、該スイッチングＩＣ２３に連なるポートにロー信号が入力された場合には、一度スイッチングＩＣ２３の電源電圧をオフしない限り通常動作に復帰しない仕様であるとする。即ち、充電中において過電圧であると判別され、一旦、スイッチングＩＣ２３に連なるポートにロー信号が入力された場合には充電が停止し、充電装置の電源コンセントを抜かない限り充電できない状態になる（ステップ４０８）。過電圧に達しているということは充電装置に何らかの異常が生じている訳であるため（例えば、充電を通常に終了させるための回路が故障している等が考えられる）、前述したようにスイッチングＩＣ２３を完全に停止させてコンセントを抜かない限り通常状態に復帰しないようなラッチ処理を行うことによって充電装置の動作を完全に停止させて安全性の確保を図る。
【００６５】
次に、充電電流が所定値以下か否かを判別する（ステップ４０９）。本実施の形態における充電装置は、定電流・定電圧充電制御を行っており、或る所定の電圧に達すると充電電流が降下していく。その後、或る所定電流まで降下した場合を満充電と判別するもとのとする。ステップ４０９において、充電電流が所定値以下に達した場合は満充電と判別し、出力ポート５１ａにおけるホトカプラ４に連なるポートからハイ信号を出力し、スイッチングＩＣ２３を停止状態にすることによって充電を終了する（ステップ４１０）。充電停止後の表示手段１３０の表示は緑点灯である（ステップ４１１）。緑点灯させるためには、表示手段１３０の抵抗１３３に連なる出力ポート５１ａよりハイ信号を出力させる。その後、電池が充電装置から抜けた場合（ステップ４１２）はステップ４０１に戻る。
【００６６】
尚、表示手段はＬＥＤに限るものではなく、例えばブザー等を設置してそれによって報知しても良い。
【００６７】
又、本実施の形態では、４セルと５セルの電池に対応した２つの電圧補正回路を設けたが、例えば電圧補正回路は１つにして４セル電池を充電中に過電圧と判断する電圧を入力することによって電圧を調整し、例えば５セルの電池を充電する場合は、充電電圧は４セルの充電電圧の５／４倍に相当するものであるから、電圧補正回路の値の５／４倍の値を電圧検出回路によって検出した場合に過充電と判別しても良い。
【００６８】
このように精度良く電池電圧を検出することができれば、過充電の検出を精度良く行うことができ、コストアップを招くことなく安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第１発明に係る充電装置の回路図である。
【図２】第１発明に係る充電装置による充電制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】第２発明に係る充電装置の回路図である。
【図４】第２発明に係る充電装置による充電制御の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１              交流電源
２              電池パック
２ａ            組電池
２ｂ            保護ＩＣ
３              電流検出手段
４              充電制御信号伝達手段
５              充電電流信号伝達手段
６              整流平滑回路
６ａ            トランス
６ｂ            整流ダイオード
６ｃ            平滑コンデンサ
７              セル数判別抵抗
８              感温素子
９              セル数判別回路
１０            整流平滑回路
１１            全波整流回路
１２            平滑用コンデンサ
２０            スイッチング回路
２１            高周波トランス
２２            ＭＯＳＦＥＴ
２３            スイッチングＩＣ
３０            整流平滑回路
３１            ダイオード
３２            平滑コンデンサ
３３            放電用抵抗
４０            電源
４１ａ〜４１ｃ  トランス
４２            スイッチング素子
４３            制御素子
４４            整流ダイオード
４５            コンデンサ
４６            レギュレータ
４７            コンデンサ
４８            リセットＩＣ
５０            マイコン
５１ａ，５１ｂ  出力ポート
５２ａ，５２ｂ  Ａ／Ｄポート
５３            リセットポート
６０            充電電流制御回路
６１            オペアンプ
６２〜６４      抵抗
６５            オペアンプ
６６，６７      抵抗
６８            ダイオード
７０            充電電流設定手段
７１〜７６      抵抗
８０            電池温度検出手段
８１，８２      抵抗
９０            電池電圧検出手段
９１，９２      抵抗
１００          充電電圧制御手段
１０１          抵抗
１０２          ポテンショメータ
１０３          抵抗
１０４          コンデンサ
１０５〜１０９  抵抗
１１０          シャントレギュレータ
１１１          整流ダイオード
１１２          ＦＥＴ
１２１          抵抗
１２２          ツェナダイオード
１３０          表示手段
１３１          ＬＥＤ
１３２，１３３  抵抗
１４０          電圧調整回路
１４１，１４２  抵抗
１４３          可変抵抗
１４４          抵抗
１４５，１４６  可変抵抗
１５０          スイッチングＩＣ停止手段
１５１          抵抗
１５２          ホトカプラ
２００          抵抗
【図１】
2009178013.tif 000003
【図２】
2009178013.tif 000004
【図３】
2009178013.tif 000005
【図４】
2009178013.tif 000006