JP2003346918A - 充電式バッテリの管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充電式バッテリのある時点でのその状態を反
映する方法で充電式バッテリを管理することを可能にす
る方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、充電式バッテリのフル充電後
又は交換後、バッテリ電圧が電圧スレッショルド値まで
低下するのにかかる放電時間を計測する、バッテリの管
理方法に関する。計測された放電時間は基準値と比較さ
れ、基準値未満であれば、バッテリをフル放電する。放
電時間に加えて、放電中に流れる電流も計測することが
でき、これから、放電中にバッテリから引き出された電
荷量を求めると共に、比較値と比較する。該比較値に匹
敵する電荷量がバッテリから引き出される前にバッテリ
電圧が電圧スレッショルド値まで既に低下していれば、
バッテリをフル放電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池、ストレ
ージ・バッテリ又は蓄電池としても知られている充電式
バッテリの管理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】経時変化及び記憶効果によりバッテリ特
性に変化が生じるため、この変化をできるだけ防止する
ことを企図して、充電式バッテリの管理が行われる。以
下に、充電式バッテリの典型的な放電特性を示す図１を
参照し、この管理について一例として説明する。上の曲
線は、フル充電状態（電圧１．３５Ｖ）から始まり、５
０分以上の期間にわたりフル放電（電圧＜１Ｖ）される
新バッテリの電圧の時間依存変化度を示している。バッ
テリを２〜３分間だけ放電してから再びフル充電するよ
うな方法で数年間にわたり作動させると、バッテリがフ
ル放電されたときに、図１において最も勾配の小さい曲
線になる。バッテリが次いでフル充電され、そして数回
で再びフル放電されると、図１において中間の勾配の曲
線になる。上の勾配と中間の勾配の差は経時変化による
ものであり、それに対して下の勾配と中間の勾配の差は
記憶効果によるものである。

【０００３】独国特許出願公開第ＤＥ １９９ ０５ ５
５０号明細書から既知である一次電池又は二次電池の状
態の測定もしくは指示方法においては、最小の残留電荷
だけ残すようにバッテリが放電される。充電式バッテリ
の放電を完了した後、バッテリ電圧が第１の電圧スレッ
ショルド値に低下するまでにバッテリを放電するのに要
する放電時間が接続された需要機器を利用して計測され
る。需要機器は、ある平均の期間にわたり実質的に一定
の電流消費量を有しているものとする。バッテリ電圧
は、第１の電圧スレッショルド値に達したときに、計測
された放電時間により左右されるある量だけ減少してい
る。バッテリが需要機器の使用により更に放電される
と、バッテリ電圧が更に低下するので、電圧スレッショ
ルド値の低下に至ることは、バッテリが特定の残留電荷
まで放電したこと、即ち、バッテリの低電荷状態が存在
することの指示と考えられる。

【０００４】独国特許出願公開第ＤＥ ４４ ０９ ７３
６号明細書からは、蓄電池作動式装置に組み込まれた蓄
電池を管理する方法及び装置が既知であり、該方法及び
装置においては、記憶効果の影響が弱められている。こ
の既知の方法では、２〜３ヶ月毎に、蓄電池が自動的に
フル放電され、次いで再びフル充電される。この蓄電池
の管理方法は、蓄電池作動式装置が充電器により電源に
接続されており、従って、放電後の再充電が保障されて
いれば、行われるに過ぎない。蓄電池作動式装置が上述
のように作動されれば、即ち、蓄電池が再びフル充電さ
れる前に２〜３分間だけ必ず放電されれば、もっと短い
間隔での蓄電池の管理が望ましいであろう。他方、蓄電
池作動式装置の作動中に、蓄電池が再充電される前に必
ず先ずフル放電されるのならば、蓄電池の管理を全く行
わずに済ませることができる。

【０００５】

【特許文献１】独国特許出願公開第１９９ ０５ ５５０
号公報独国特許出願公開第４４ ０９ ７３６号公報

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、充電
式バッテリのある時点でのその状態を反映する方法で充
電式バッテリを管理することを可能にする方法を提示す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的は、本発明によ
ると、充電式バッテリのフル充電後又は同充電式バッテ
リの交換後、バッテリ電圧が電圧スレッショルド値まで
低下するのに要する放電時間を計測する、前記充電式バ
ッテリの管理方法において、前記計測された放電時間を
基準値と比較して、該計測された放電時間が前記基準値
未満であれば、前記充電式バッテリをフル放電すること
により達成される。本出願において、放電時間とは、充
電式バッテリの自己放電の結果としてのみのためバッテ
リ電圧が低下する時間について言及するのではなく、そ
の代わりに、例えば、オンになっている装置である電源
接続の需要機器を使って充電式バッテリを放電するのに
要する時間のことを指している。

【０００８】本発明による方法の有利な変形例において
は、前記放電時間に加えて、放電中に流れる電流も計測
し、これから、放電中に前記充電式バッテリから引き出
された電荷量を測定する。測定された電荷量は、比較値
と比較され、充電式バッテリは、該比較値に匹敵する電
荷量が前記充電式バッテリから引き出される前に、前記
バッテリ電圧が前記電圧スレッショルド値まで既に低下
していれば、フル放電される。

【０００９】本発明による方法の有利な実施例において
は、前記バッテリ電圧が前記電圧スレッショルド値まで
最後に低下したときから経過した時間も計測される。例
えば、充電式バッテリにより作動される装置が２〜３分
間必ず使用され、直ぐその後で充電式バッテリが再びフ
ル充電される場合には、バッテリ電圧が電圧スレッショ
ルド値まで降下することは、ある期間、まずない。同じ
ことは、長期間にわたり装置が少しも使用されないか或
いは滅多に使用されない場合に当てはまる。この時間が
特定の特定の最大時間を超えると、本発明によれば、前
記バッテリ電圧が前記電圧スレッショルド値に低下する
まで、充電式バッテリが放電され、そしてフルロード又
はバッテリ交換から経過した放電時間、或いはフルロー
ド又はバッテリ交換から引き出された電荷量が計測され
る。該計測された値は、基準値又は比較値と比較され、
必要ならば、充電式バッテリをフル充電する。最大期間
を超える場合、バッテリ電圧が既に電圧スレッショルド
値未満であれば、充電式バッテリをフル放電することが
できる。

【００１０】本発明による方法においては、充電式バッ
テリのフルサービス寿命を維持するために、即ち、記憶
効果から脱却するためにフル放電が実際に必要であれ
ば、充電式バッテリがフル放電されるだけである。他
方、作動中、充電式バッテリが再び充電される前に、バ
ッテリ電圧が電圧スレッショルド値にまで降下するのに
足る程度まで充電式バッテリが頻繁に放電されるのなら
ば、蓄電池の管理を全く行わずに済ませることができ
る。

【００１１】また、前記充電式バッテリを最後に充電又
は交換してから経過した時間を計測しておくのが有利で
ある。この時間が最小時間を超えていれば、かつ該時間
中に前記バッテリ電圧が自己放電のみの結果として前記
電圧スレッショルド値にまで低下していれば、ディスプ
レーを作動して経時変化の信号又は前記充電式バッテリ
の交換必要性の信号を出す。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明による方法の好適な実施例
において、充電式バッテリは放電後に再充電される。そ
の上、再充電の直後に、完全放電とそれに続く再充電と
を含む充電式バッテリの一管理サイクルを開始すること
ができる。計測された放電時間又は引き出された電荷量
が再び基準値又は比較値未満であれば、これはバッテリ
経時変化を示している。充電式バッテリの交換をする必
要があるという信号もしくは合図を出すディスプレーが
作動される。

【００１３】この付加的なバッテリ管理サイクルは、後
述するように、負荷抵抗器を介する充電式バッテリの自
動放電と自動再充電とにより行われるのが好ましい。し
かし、装置を通常のように作動して使用者により行うこ
ともできる。

【００１４】本発明による方法は、内臓充電回路を備え
ると共に、例えば電源ケーブル又は別個の充電器により
再充電できる、例えば、電気カミソリ又は電気歯ブラシ
のようなバッテリ作動式装置の場合にも適用できる。充
電は、この装置に組み込まれた、例えばマイクロコント
ローラのような電子回路により自動的に行われるのが好
ましい。電圧スレッショルド値、最大時間、最小時間及
び基準値又は比較値等の全ては、装置の代表的な電流消
費量、装置において使用されているバッテリの容量、装
置に必要な最小作動電圧に依存するのはもちろんのこ
と、適用可能であれば、バッテリ及び／又は温度の更な
るパラメータに依存して決定され、マイクロコントロー
ラに保存される。図２に示した例において、電圧スレッ
ショルド値は１．１５Ｖであり、放電時間についての基
準値は７．４分である。本発明による方法を実施するた
めに、即ち、ユーザーによる処置を必要とすることなく
バッテリ管理の目的でバッテリを放電するために、装置
は、例えば抵抗器である負荷を備えていることはもちろ
んのこと、電子回路により制御される（好ましくは電子
的な）スイッチを備えていなければならず、該スイッチ
により、充電式バッテリを負荷に接続して放電すること
ができる。

【００１５】マイクロコントローラは、例えば、実際の
バッテリ電圧をマイクロコントローラに同様に保存され
ているバッテリの公称電圧と比較することにより、バッ
テリの充電状態を検出する。バッテリの交換は、その結
果としてマイクロコントローラのリセットになるので、
容易に検出することができる。マイクロコントローラに
よりバッテリの充電作用もまた制御している装置の場
合、バッテリのフル充電状態は、それ自体既知である充
電作用の完了の条件が満たされていることで認識される
のが好ましい。

【００１６】バッテリ作動式装置が充電式バッテリの充
電状態を表示するためのそれ自体既知のディスプレーを
備えていれば、バッテリの自動放電後、ユーザー自身が
充電状態のディスプレーを利用して再充電を確実にする
ことができる。しかし、電子回路は、該電子回路が備え
る装置により、該装置と、例えば、充電式バッテリを再
び充電することができる電源又は作動の準備が整った充
電器である、電気エネルギの外部供給源との接続を検出
することが特に有利である。装置が外部電源に接続され
ていれば、充電式バッテリを自動的に再充電することが
好ましい。外部電源への接続があれば、バッテリはかっ
て自動的に放電しただけであることが好ましい。

【００１７】この方法の精度を改善するために、電圧ス
レッショルド値は温度補償されるように決定される、即
ち、電圧スレッショルド値は温度に依存して変更され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】充電式バッテリの典型的な放電特性を示すグラ
フである。

【図２】本発明に従って電圧スレッショルド値と基準値
が挿入された充電式バッテリの放電特性を示すグラフで
ある。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充電式バッテリのフル充電後又は同充電
   式バッテリの交換後、バッテリ電圧が電圧スレッショル
   ド値まで低下するのにかかる放電時間を計測する、前記
   充電式バッテリの管理方法において、 前記計測された放電時間を基準値と比較して、該計測さ
   れた放電時間が前記基準値未満であれば、前記充電式バ
   ッテリをフル放電する、ことを特徴とする充電式バッテ
   リの管理方法。
2. 【請求項２】 前記放電時間に加えて、放電中に流れる
   電流も計測し、これから、放電中に前記充電式バッテリ
   から引き出された電荷量を求めると共に、比較値と比較
   し、該比較値に対応する電荷量が前記充電式バッテリか
   ら引き出される前に前記バッテリ電圧が前記電圧スレッ
   ショルド値まで既に低下していれば、前記充電式バッテ
   リをフル放電する、ことを特徴とする請求項１に記載の
   管理方法。
3. 【請求項３】 前記バッテリ電圧が前記電圧スレッショ
   ルド値まで最後に低下したときから要した時間も計測す
   ると共に、該要した時間が最大時間を超えていれば、前
   記バッテリ電圧が前記電圧スレッショルド値まで低下す
   るに足るだけ、前記充電式バッテリを放電させる、こと
   を特徴とする請求項１又は２に記載の管理方法。
4. 【請求項４】 放電後、前記充電式バッテリを再充電す
   る、ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の管理
   方法。
5. 【請求項５】 再充電後、前記バッテリ電圧が前記電圧
   スレッショルド値に低下するまでに経過した放電時間又
   は引き出された電荷量を計測すると共に、該計測された
   放電時間又は該引き出された電荷量を前記基準値又は前
   記比較値と再び比較し、前記計測された放電時間又は前
   記引き出された電荷量が再び前記基準値又は前記比較値
   未満であればディスプレーに表示する、ことを特徴とす
   る請求項４に記載の管理方法。
6. 【請求項６】 前記充電式バッテリを最後に充電又は交
   換してから経過した時間を計測し、該計測した時間を最
   小時間と比較すると共に、該計測した時間が前記最小時
   間を超えれば、かつ該計測した時間中に前記バッテリ電
   圧が自己放電のみの結果として前記電圧スレッショルド
   値に低下すいれば、ディスプレーを作動して経時変化の
   信号又は前記充電式バッテリの交換必要性の信号を出
   す、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記
   載の管理方法。
7. 【請求項７】 前記電圧スレッショルド値は温度に依存
   して変化する、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれ
   か１項に記載の管理方法。
8. 【請求項８】 充電式バッテリと電子回路とを備えた、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の管理方法を実施す
   るための実施装置において、 前記電子回路は、該電子回路が備える装置により、該装
   置と、例えば電源又は作動の準備が整った充電器であ
   る、電気エネルギの外部電源との接続を検出すると共
   に、前記装置が前記外部電源に接続されている場合に限
   り負荷の使用により前記充電式バッテリを放電する、こ
   とを特徴とする実施装置。
9. 【請求項９】 前記電子回路は、バッテリ電圧を電圧ス
   レッショルド値と比較し、前記バッテリ電圧が前記電圧
   スレッショルド値に最後に低下してから経過した時間又
   は前記充電式バッテリが最後に充電又は交換されてから
   経過した時間を計測し、そして前記充電式バッテリの充
   電及び／又は放電を制御するのに適している、ことを特
   徴とする請求項８に記載の実施装置。