JP2002152986A

JP2002152986A - バッテリー充電方法

Info

Publication number: JP2002152986A
Application number: JP2001261326A
Authority: JP
Inventors: Christophe Rouverand; クリストフ・ルベラン; Vincent Lomba; バンサン・ロンバ
Original assignee: Alcatel CIT SA; Alcatel SA
Current assignee: Alcatel CIT SA; Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2002-05-24
Also published as: US6388428B1; US20020024321A1; CN1214483C; CN1340873A; FR2813444A1; EP1187297A1; FR2813444B1

Abstract

(57)【要約】【課題】充電終了を熱によって検出し、バッテリーの
環境の影響を低減可能な、簡単かつ安価なバッテリーの
充電方法を提供する。【解決手段】バッテリーの温度と、単位時間当たりの
バッテリーの温度変化とを定期的に測定する（Ｅ２）こ
とからなるステップと、単位時間当たりの温度変化を、
周囲の温度およびバッテリーの温度の変化に対応する第
一の閾値（毎分セ氏Ｘ＋Ｙ度）と比較し（Ｅ３）、この
場合、充電モードを停止し（Ｅ５）、および、周囲の温
度変化とだけ比較し（毎分セ氏Ｘ度）、この場合、単位
時間当たりのバッテリーの温度変化を、バッテリーの温
度変化だけに対応する第二の閾値（毎分セ氏Ｙ度）と比
較して（Ｅ４）、充電モードを停止する（Ｅ５）ことか
らなるステップとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル／金属水
素化物、またはニッケル／カドミウムタイプの一体型バ
ッテリーの充電方法に関し、充電終了が温度変化によっ
て決定される。

【０００２】本発明は、図１に記載したような無線通信
端末の領域に特に有効に適用される。

【０００３】

【従来の技術】実際、図１は、従来の無線通信端末１を
示しており、主に、アンテナ２と、画面３と、ナビゲー
ションキー４と、キーパッド５とを含む。端末１は、さ
らに、一体型バッテリー６と、このバッテリー６をバッ
テリーチャージャ８に接続するための接続ジャック７と
を含む。バッテリーチャージャ８は、電気配線コンセン
ト９に接続されるように構成されている。また、端末１
は、無線通信端末の回路全体を収容するプリント回路Ｉ
ＭＰを含む。バッテリーの温度測定手段１０が、バッテ
リー６の内部に配置されている。

【０００４】バッテリー６は、ニッケル／金属水素化
物、またはニッケル／カドミウムタイプのバッテリーで
ある。

【０００５】ニッケル／金属水素化物、またはニッケル
／カドミウムタイプのバッテリーの充電終了を検出する
には、経時的なバッテリーの温度変化を示す熱勾配を測
定する。この変化は、一般に毎分セ氏がおよそ数度であ
る。実際、このタイプのバッテリーは、これらのバッテ
リーを構成するセルの温度に充電終了が関係するバッテ
リーである。かくして、バッテリーが充電終了に達する
と、バッテリーを構成するセルの温度が上昇して、充電
が停止される。充電終了を検出可能にするこれらの操作
の全体を実施するために、無線通信端末１は、知られて
いるように、図２に示した充電装置を含む。

【０００６】図２は、従来技術で使用される無線通信端
末１の充電装置１１を示す。充電装置１１は、チャージ
ャ８を含み、その２つの入力端子が、コンセント９を介
して電気配線１２に接続されている。チャージャ８の２
個の出力端子は、充電スイッチ１３を介してバッテリー
６に接続されている。充電装置は、さらに、バッテリー
の温度測定手段１０に接続されるマイクロプロセッサ１
４を含み、バッテリーの充電を開始または停止するよう
に充電スイッチ１３の開閉を制御する。バッテリーの温
度測定手段１０は、有利にはバッテリー内部に配置され
る。

【０００７】チャージャ８は、整流とフィルタリングと
いう二つの機能を果たし、電気配線１２から、バッテリ
ー６の充電に適切な電流および電圧を得る。

【０００８】温度測定手段１０は、バッテリーの温度測
定のために設けられている。従って、マイクロプロセッ
サ１４は、測定手段１０から送られるバッテリーの温度
情報から、経時的にバッテリーの温度変化を示すバッテ
リーの熱勾配を計算する。バッテリーを構成するセルの
温度が上昇すると、マイクロプロセッサは、充電スイッ
チを開閉制御することによって、バッテリー充電を開始
または停止する。

【０００９】ところで、移動電話器の技術の進歩は、送
受話器の寸法を著しく小型化するように、コンポーネン
トの集積密度の増大となって現れている。

【００１０】非常に小型の送受話器の場合、バッテリー
がコンポーネントにきわめて隣接して配置されるので、
その結果、バッテリー充電に関連する温度変化を測定す
るための熱センサが、バッテリーを囲むコンポーネント
のパワー散逸の影響を受ける。こうしたパワー散逸によ
り、周囲の温度またはバッテリーの外側温度が上昇し、
バッテリーの温度測定に影響する。その場合、バッテリ
ーの温度は上昇するが、バッテリー充電の終了を表すも
のではない。従って、バッテリーの環境の影響によっ
て、誤った充電終了が検出され、バッテリー充電が不完
全になることがある。

【００１１】米国特許第ＵＳ−Ａ−５６２７４５１号
は、周囲の温度の影響を取り除くことによって、バッテ
リーの充電終了を誤って検出しないようにすることがで
きる方法を記載している。バッテリーの温度測定を妨害
するような環境の問題を管理するために、上記特許によ
る方法は、バッテリーの電圧測定を同様に考慮するよう
に構成している。こうしたバッテリー充電の制御方法
は、充電中に、時間に応じたバッテリー電圧の変化△Ｖ
／△ｔと、時間に応じたバッテリーの温度変化△Ｔ／△
ｔとを測定することからなる。充電中に、値△Ｖ／△ｔ
の変化が検知されないのに、経時的なバッテリーの温度
変化に著しい勾配が検知される場合、バッテリーの充電
は、経時的な電圧変化△Ｖ／△ｔと経時的なバッテリー
の温度変化△Ｔ／△ｔとが、それぞれ、少なくとも単位
時間当たりのバッテリー電圧の所定の変化よりも大き
く、また単位時間当たりのバッテリー温度の所定の変化
よりも大きくなるまで、バッテリー充電を継続する。

【００１２】従って、この方法は、バッテリー電圧を測
定する第一の測定手段、およびバッテリー温度を測定す
る第二の測定手段を実施するものである。この解決方法
はまた、ニッケル／金属水素化物タイプのバッテリーの
場合、非常に正確な測定を実施することを要する。事
実、このタイプのバッテリーの場合、経時的な電圧変化
はきわめて少なく、電圧勾配を検出することが難しい。
こうした二つの必要性から、上記特許による方法は高価
である。

【００１３】他の方法は、周囲の温度変化を検出する第
一の温度センサと、バッテリー充電のみに関連する温度
変化を検出する第二の温度センサとを使用することを想
定している。その場合、バッテリーの充電温度は、バッ
テリーの環境に起因する変化を考慮するように修正され
る。

【００１４】このタイプの方法は、さらに、２個の測定
センサを用いなければならず、２個のうちの一方がバッ
テリー外部に配置されるという欠点がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の対象
が解決しようとする技術的な課題は、従来技術の欠点を
なくし、ニッケル／金属水素化物、またはニッケル／カ
ドミウムタイプのバッテリーの充電終了を熱によって検
出し、バッテリーの環境の影響を低減可能な、簡単かつ
安価なバッテリーの充電方法を実現することにあり、こ
の検出は、充電中にバッテリーの経時的な温度変化を制
御することによって行われる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このため、提起された技
術的な課題に対する解決方法は、本発明によれば、バッ
テリー内で１個の温度センサを使用し、バッテリーの充
電中に、経時的にバッテリーの温度変化を測定すること
からなる。熱センサの役割は、バッテリーを囲むコンポ
ーネントのパワー散逸と、バッテリーのセルの温度上昇
とに起因する、毎分セ氏（Ｘ＋Ｙ）度の値の第一の勾配
を検出し、次に、バッテリーの経時的な温度変化のもと
で、セ氏Ｙ度の値の第二の勾配を検出することにある。
第二の勾配は、充電終了を意味するバッテリーのセルの
温度上昇だけに起因する。

【００１７】かくして、コンポーネントのパワー散逸
は、毎分セ氏Ｘ度の値をとる勾配の検出によって考慮さ
れ、充電終了を意味するバッテリーの加熱は、毎分セ氏
Ｙ度に等しい値の勾配の検出により考慮される。勾配値
Ｘ、Ｙは、調整できるように設定され、使用される無線
通信端末のタイプと、使用されるバッテリーのタイプと
によって決められる。しかしながら、これらの値は、一
般に、毎分セ氏数十度から毎分セ氏数度の範囲の値に含
まれる。たとえば、値Ｘを０．５℃／分とし、値Ｙを１
℃／分とすることができる。

【００１８】従って、本発明は、バッテリーの温度変化
により充電の終了を決定するバッテリーの充電方法に関
し、ａ）充電モードに入るステップと、ｂ）バッテリーの温度を定期的に測定するステップと、ｃ）単位時間当たりのバッテリーの温度変化を測定する
ステップと、ｄ）単位時間当たりのバッテリーの温度変化を、ｄ１）周囲の温度およびバッテリーの温度の変化に対応
する第一の閾値と比較し、この場合、 − 充電モードを停止し、およびｄ２）周囲の温度変化とだけ比較し、この場合、 − 単位時間当たりのバッテリーの温度変化を、バッテ
リーの温度変化だけに対応する第二の閾値と比較して、 − 充電モードを停止するステップとを含む、ことを特
徴とする。

【００１９】本発明はまた、プリント回路と、充電装置
とを含み、充電装置が、コンセントを介して電気配線
に、および充電スイッチを介してバッテリーに接続され
るバッテリーチャージャと、前記充電スイッチの制御の
ための、温度測定手段に接続されるマイクロプロセッサ
とを含み、前記マイクロプロセッサが、上記の方法のス
テップを実施するように構成されることを特徴とする無
線通信端末に関する。

【００２０】本発明の他の特徴および長所は、限定的で
はなく例として挙げられた、添付図面に関する特定の実
施形態の以下の説明を読めば、いっそう明らかになるで
あろう。

【００２１】

【発明の実施の形態】従って、図３は、本方法の様々な
ステップＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５と、それらのつ
ながりとを示している。

【００２２】本発明による方法の第一のステップＥ１
は、充電モードに入ることからなる。充電モードでは、
バッテリーに、このバッテリーを充電するための特定の
電流が供給される。こうした充電電流は、たとえば電気
配線に接続されるバッテリーチャージャを介して供給さ
れる。充電モードは、バッテリーが充電される状態にあ
ると認めた後、すなわち適正な温度および電圧範囲にあ
ると認めた後、スタートする。

【００２３】第二のステップＥ２は、バッテリーの温度
を定期的に測定することからなる。このために、バッテ
リー内部に配置された温度測定手段が、バッテリーの温
度を定期的に測定する。温度測定手段は、たとえば、負
の温度係数を持つ可変抵抗器、すなわち温度が上昇する
につれて抵抗値が減少する可変抵抗器とすることができ
る。もちろん、本発明の特徴を変えることなく、他のタ
イプの熱センサを使用してもよい。有利には、バッテリ
ーの２つの温度測定を隔てる時間間隔は、約１０秒であ
る。そのため、測定手段は、１０秒ごとにバッテリーの
温度を読み取る。しかしながら、精度を高めるために、
もっと高い頻度でバッテリーの温度の読み取りを行うこ
とができる。

【００２４】第三のステップＥ３は、周囲の温度変化を
考慮して、経時的にバッテリーの温度変化の勾配を検出
する、第一の検出を実施することからなる。

【００２５】ステップＥ３は、単位時間当たりのバッテ
リーの温度変化を監視することができる。このステップ
中は、バッテリーが充電されたことを示す、毎分セ氏
（Ｘ＋Ｙ）度の値の勾配を検出するように構成される。
この勾配の値は、毎分セ氏Ｘ度の値を取る周囲の温度上
昇と、毎分セ氏Ｙ度の値を取るバッテリー温度の上昇だ
けを考慮する。この勾配が検出されると、充電は停止さ
れる。

【００２６】毎分セ氏Ｘ度の値の勾配を検出した場合、
この勾配は、周囲の温度上昇だけを表しているので、バ
ッテリーは充電されていないとみなす。そこで、充電が
続行される。ステップＥ３の検出は、バッテリーの環境
の加熱が安定しているとみなすのに十分な時間のあいだ
に行う。この時間は、使用される無線通信端末のタイプ
によって決められる。

【００２７】従って、ステップＥ３は、単位時間当たり
のバッテリーの温度変化を、この変化が第一の閾値に達
するまで監視可能であり、これは、 − 周囲の温度およびバッテリーの温度の変化に対応
し、充電終了が検出される。

【００２８】− また、周囲の温度変化だけに対応し、
その場合、充電終了は検出されない。

【００２９】このステップ中に充電終了が検出される場
合、すなわち毎分セ氏（Ｘ＋Ｙ）度の勾配が検知された
場合、ステップＥ５で充電終了モードが直接実施され
る。バッテリーが充電されないで、周囲の温度上昇だけ
が検出され、すなわち毎分セ氏Ｘ度の値の勾配が検出さ
れる反対のケースでは、バッテリーの環境の加熱が安定
しているとみなすのに十分な時間が経過した後で、この
方法の次のステップ、ステップＥ４に移行する。

【００３０】ステップＥ３の検出閾値は、無線通信端末
が、バッテリー充電中に通信モードに入る可能性を考慮
するように構成してもよい。事実、電話器が通信モード
に入ると、コンポーネントのパワー散逸がずっと多くな
り、周囲の温度が著しく上昇して、バッテリーの温度測
定をいっそう妨害する。この場合、第一の勾配の検出閾
値は、もっと高い値に設定され、すなわち、コンポーネ
ントのパワー散逸を示す勾配値Ｘが大きい値にされる。

【００３１】コンポーネントの加熱が安定し、充電終了
がまだ検出されていない場合、第四のステップＥ４は、
経時的にバッテリーの温度変化の勾配を検出する第二の
検出を行う。このステップ中は、環境の影響とは独立し
て、バッテリーの温度上昇だけを表す毎分セ氏約Ｙ度の
緩やかな勾配を検出するように構成される。実際、前の
ステップＥ３で実施された第一の検出によって、ここで
はコンポーネントの加熱が安定している。従って、この
第二の検出は、検出勾配が緩やかなので、前のステップ
の検出よりも正確である。

【００３２】かくして、ステップＥ４は、単位時間当た
りのバッテリーの温度変化を、この変化が第二の閾値に
達するまで監視可能であり、これは、バッテリーの温度
変化だけに対応する。この第二の閾値は、毎分セ氏Ｙ度
の検出勾配に対応する。この閾値に達すると、バッテリ
ー充電が最適化されたとみなされる。従って、バッテリ
ー充電終了の実際の検出は、このステップＥ４の間に実
施される。

【００３３】上記の第一および第二の充電終了検出閾
値、すなわち値Ｘ、Ｙは、使用されるバッテリーのタイ
プに応じて、また、使用される無線通信端末のタイプに
応じて調整される。実際、バッテリーの環境を規定する
のは、無線通信端末のタイプである。

【００３４】さらに、最後のステップＥ５は、充電終了
命令を与えることからなる。充電モードは、経時的なバ
ッテリー温度変化の第二の勾配検出が行われたときに停
止される。また、ステップＥ３の終わりに、バッテリー
が充電されたことを前記ステップＥ３が任意に検出でき
た場合、停止することができる。

【００３５】上記の方法のステップは、図１、２に関し
て説明された、無線通信端末１の充電装置１１に属する
マイクロプロセッサ１４を介して実施されるように構成
される。

【００３６】従って、本発明による方法は、熱による充
電終了検出を改善し、上記の二つの勾配を検出する原理
によって、バッテリー充電の終了が誤って検出されるこ
とがなくなる。

【００３７】この原理を図４に示した。この図は、バッ
テリーの温度Ｔの変化を、時間ｔの関数として示すグラ
フである。時間ｔ（分）を横軸に、温度Ｔ（セ氏度）を
縦軸に示した。グラフは、異なる二つの部分Ａ、Ｂを示
している。第一の部分Ａは、時間ｔ０〜ｔ１の間に画定
された曲線Ｓ１を示し、第二の部分Ｂは、ｔ１を起点と
する曲線Ｓ２を示している。

【００３８】時間ｔ０で、無線通信端末は充電モードに
入る。グラフの第一の部分Ａは、図３に関する上記の方
法のステップＥ３を示す。曲線Ｓ１は、毎分セ氏（Ｘ＋
Ｙ）度の値の勾配を有し、この勾配は、コンポーネント
のパワー散逸と、バッテリーが充電されている場合はバ
ッテリー自体の加熱とを考慮する。バッテリーが充電さ
れた場合、充電は停止される。バッテリーが充電されな
い場合、毎分セ氏Ｘ度に等しい値の曲線Ｓ１の勾配は、
もっと緩やかになり、周囲の温度上昇を示すだけである
ので、充電終了の検出は続行される。従って、曲線Ｓ１
は、バッテリーが充電された場合に、バッテリーの充電
終了を検出する第一の閾値に相当する。

【００３９】グラフの部分Ｂは、図３に関して先に説明
した本発明による方法のステップＥ４を示している。曲
線Ｓ２は、バッテリーの温度上昇だけを考慮する、毎分
セ氏Ｙ度に等しい値の勾配を有し、周囲の温度が安定し
ている。そのため、毎分セ氏Ｙ度に等しい値の曲線Ｓ２
の勾配は、曲線Ｓ１の勾配よりも緩やかである。勾配Ｓ
２は、バッテリーの充電終了を検出する第二の閾値に相
当する。毎分セ氏Ｙ度の値の勾配に対応する第二の閾値
Ｓ２の検出は、コンポーネントの加熱が安定した後、時
間ｔ１の経過後にスタートする。時間ｔ１は、使用され
る無線通信端末のタイプによって決められ、ほとんどの
場合、約１０分とすることができる。

【００４０】第一の勾配の検出によって、バッテリーを
囲むコンポーネントのパワー散逸を考慮できるので、バ
ッテリーの温度測定の妨害は、もはや問題ではなくな
る。従って、本発明による方法は、無線通信端末の構成
を最適化することができる。

【００４１】図１を参照すると、本発明の別の実施形態
によれば、上記の測定手段１０に相当するバッテリーの
温度測定手段１０’は、バッテリー６の内部に配置する
のではなく、無線通信端末１のプリント回路ＩＭＰに直
接配置可能である。その場合、温度測定手段１０’は、
バッテリー６の内部にあるときよりもコンポーネントの
近くに配置されるが、たとえそうであっても、第一の勾
配の検出は、バッテリーの環境の加熱を考慮するので、
こうした配置が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の無線通信端末を示す図である。

【図２】図１に関して説明した無線通信端末に知られて
いる方法で設置される、バッテリー充電装置を示す図で
ある。

【図３】本発明による方法の様々なステップを示す図で
ある。

【図４】本発明による二つの勾配の検出原理を示す、経
時的なバッテリー温度変化曲線のグラフである。

【符号の説明】

１無線通信端末２アンテナ３画面４ナビゲーションキー５キーパッド６バッテリー７接続ジャック８バッテリーチャージャ９コンセント１０、１０’ 温度測定手段１１充電装置１２電気配線１４マイクロプロセッサＩＭＰプリント回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者バンサン・ロンバフランス国、92600・アズニエール・シユール・セーヌ、リユ・ドウ・ノルマンデイ、22 Ｆターム(参考） 2G016 CB33 CC04 CC07 CC12 CC23 CC24 CC27 CD14 CF06 5G003 AA01 BA01 CB01 CB10 CC02 GC05 5H030 AA03 AS14 AS18 BB09 DD05 DD06 FF22 FF27 FF52 FF68

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バッテリー（６）の温度変化により充電
の終了を決定するバッテリー（６）の充電方法であっ
て、ａ）充電モードに入るステップ（Ｅ１）と、ｂ）バッテリーの温度を定期的に測定するステップ（Ｅ
２）と、ｃ）単位時間当たりのバッテリーの温度変化を測定する
ステップと、ｄ）単位時間当たりのバッテリーの温度変化を、ｄ１）周囲の温度およびバッテリーの温度の変化に対応
する第一の閾値（毎分セ氏Ｘ＋Ｙ度）と比較し（Ｅ
３）、この場合、− 充電モードを停止し（Ｅ５）、お
よびｄ２）周囲の温度変化とだけ比較し（毎分セ氏Ｘ度）、
この場合、 − 単位時間当たりのバッテリーの温度変化を、バッテ
リーの温度変化だけに対応する第二の閾値（毎分セ氏Ｙ
度）と比較して（Ｅ４）、 − 充電モードを停止する（Ｅ５）ステップとを含む、
ことを特徴とするバッテリーの充電方法。
【請求項２】第一および第二の閾値（毎分セ氏Ｘ＋Ｙ
度、毎分セ氏Ｙ度）が、使用されるバッテリーのタイプ
と、バッテリーの環境とに応じて調整可能であることを
特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】ステップｄ１）は、周囲の温度が安定し
ているとみなすに十分な時間（Ｔ１）にわたって実施さ
れることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】ステップｂ）が、少なくとも１０秒毎に
バッテリーの温度測定を実行することからなることを特
徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】プリント回路（ＩＭＰ）と、充電装置
（１１）とを含む無線通信端末（１）であって、充電装
置（１１）が、コンセント（９）を介して電気配線（１
２）に、および充電スイッチ（１３）を介してバッテリ
ー（６）に接続されるバッテリーチャージャ（８）と、
前記充電スイッチ（１３）の制御のための、温度測定手
段（１０、１０’）に接続されるマイクロプロセッサ
（１４）とを含み、前記マイクロプロセッサ（１４）
が、請求項１に記載の方法のステップを実施するように
構成されることを特徴とする、無線通信端末（１）。
【請求項６】温度測定手段（１０、１０’）が、負の
温度係数を持つ可変抵抗器であることを特徴とする、請
求項５に記載の無線通信端末（１）。
【請求項７】温度測定手段（１０）が、バッテリー
（６）の内部に配置されることを特徴とする、請求項５
または６に記載の無線通信端末（１）。
【請求項８】温度測定手段（１０’）が、前記無線通
信端末（１）のプリント回路（ＩＭＰ）に直接配置され
ることを特徴とする、請求項５または６に記載の無線通
信端末（１）。