JP3464694B2 - 充電装置および充電制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子計算機などに備え
られたバッテリを充電する充電装置に関するものであ
る。近年、データを保全するために、バックアップ用の
バッテリを備えた電子計算機が増加している。このよう
な用途では、鉛蓄電池を連続トリクル充電で使用する場
合が多い。しかし、鉛蓄電池は過充電に弱いため、充電
方式や環境温度などの使用条件によってはバッテリの寿
命が短くなることがある。このような場合には、バッテ
リを頻繁に交換する必要が生じ、利用者の費用負担が大
きくなる。このため、バッテリを過不足なく充電し、バ
ッテリの寿命を十分に活用することが可能な充電方式が
必要とされている。

【０００２】

【従来の技術】図１３に、従来の充電回路を適用した電
子計算機の電源装置の構成例を示す。図１３において、
電源装置は、フィルタ２０１とサーキットブレーカ２０
２とを介して交流電源をＡＣ／ＤＣ変換部２０３に入力
して直流に変換し、得られた直流電源をＤＣ／ＤＣ変換
部２０４を介して負荷２０５に供給するとともに、充電
回路２１０に供給し、内部に備えられたバッテリ１０１
の充電を行う構成となっている。

【０００３】また、図１３において、電源制御部２０６
は、交流電源のオン／オフに応じて、ＡＣ／ＤＣ変換部
２０３とＤＣ／ＤＣ変換部２０４と充電回路２１０との
動作を制御する構成となっている。図１３において、充
電回路２１０は、交流電圧が印加されている状態では、
上述した電源制御部２０６からの指示に応じてトランジ
スタ２１２がオフ状態となり、ＡＣ／ＤＣ変換部２０３
からの直流電流の供給を受けて、定電圧回路２１３，定
電流回路２１４およびダイオード２１５を介してバッテ
リ１０１を充電する。一方、交流電圧がオフの状態で
は、逆に上述したトランジスタ２１２がオン状態とな
り、ダイオード２１６を介してバッテリ１０１からの放
電電流をＤＣ／ＤＣ変換部２０４を介して負荷２０５に
供給する構成となっている。

【０００４】このように、定電圧回路２１３および定電
流回路２１４を介して鉛蓄電池２１１を充電する構成の
充電回路２１０は、充電電流を特に制御する必要がな
く、簡易な構成で充電回路２１０を実現できることか
ら、ラップトップコンピュータなどによく用いられてい
る。なぜなら、この構成の充電回路２１０を用いた場合
には、バッテリ１０１の端子間電圧が低い状態では定電
流でバッテリ１０１が充電され、その後、バッテリ１０
１が満充電に近づくと、バッテリ１０１のインピーダン
スの増大に伴って、微小電流によるトリクル充電に自動
的に切り替わり、バッテリ１０１を常に満充電に保って
おくことができるからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した構成の充電回
路を用いた場合には、電源装置に交流電圧が印加されて
いる限り、バッテリ１０１はトリクル充電される。した
がって、トリクル充電時の充電電流がバッテリ１０１の
自己放電電流を上回っていると、バッテリ１０１は過充
電状態となってしまう。このため、従来は、トリクル充
電時の充電電流がほぼ自己放電による放電電流と等しく
なるように、充電回路２１０の各部の容量などを設計し
ていた。

【０００６】しかしながら、鉛蓄電池の動作特性は、自
身の温度に大きく依存するから、設計時に想定した環境
温度と異なる温度で使用した場合などには、トリクル充
電時の充電電流が放電電流を上回ってしまい、鉛蓄電池
の寿命を縮めてしまう可能性があった。一方、トリクル
充電による過充電を防ぐための技法として、特開平２−
７０２３９号公報『無人車の自動充電方法』で開示され
た技術がある。

【０００７】この技法は、上述した構成の充電回路から
鉛蓄電池に流れ込む充電電流および鉛蓄電池の端子間電
圧を監視し、充電電流が所定の閾値以下となったとき
に、鉛蓄電池が満充電状態になったと判断して充電を停
止し、鉛蓄電池の端子間電圧が所定の閾値以下となった
ときに充電を再開するものである。このように、鉛蓄電
池の充電状態に応じて充電を停止／再開することにより
過充電を防ぐとともに、鉛蓄電池をほぼ満充電状態に保
つことが可能である。

【０００８】しかしながら、トリクル充電時に流れる充
電電流は例えば１mA程度の微小な電流であるため、この
ような微小電流を高精度で測定することは非常に困難で
ある。また、この技法においては、鉛蓄電池の動作特性
の温度依存性が考慮されていない。このため、上述した
技法を適用した場合においても、充電電流の測定誤差の
ために、あるいは、バッテリを使用する環境の違いによ
る充電電流の差異のために、過充電状態を見過ごしてし
まう可能性があった。

【０００９】本発明は、過充電を防ぎながら、蓄電池を
満充電に近い状態に保つ充電装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１に、本発明にかかわ
る充電装置の原理構成を示す。請求項１の発明は、電源
入力に応じて、定電圧・定電流によりバッテリ１０１を
充電する充電手段１０２を備え、電源入力が停止したと
きにはバッテリ１０１からの放電電流を負荷に供給する
バッテリ１０１のための充電装置において、充電手段の
動作の停止および再開を指示する充電制御手段１１１
と、バッテリ１０１の温度を測定する温度測定手段１１
５と、バッテリ１０１の充電電流が、温度測定手段１１
５による測定結果に応じた基準電流値を下回ったことを
検出する電流検出手段１１３と、電流検出手段１１３に
よる検出結果に応じて計時動作を開始し、所定時間の経
過後に、充電制御手段１１１に停止を指示する計時手段
１１４とを備えたことを特徴とする。

【００１１】図２に、本発明にかかわる別の充電装置の
原理構成を示す。請求項２の発明は、電源入力に応じ
て、定電圧・定電流によりバッテリ１０１を充電する充
電手段１０２を備え、電源入力が停止したときにはバッ
テリ１０１からの放電電流を負荷に供給するバッテリ１
０１のための充電装置において、充電手段１０２の動作
の停止および再開を指示する充電制御手段１１１と、バ
ッテリ１０１の温度を測定する温度測定手段１１５と、
バッテリ１０１の充電電流と温度測定手段１１５による
測定値に応じた基準電流値とを比較し、充電電流が基準
電流値を下回ったときに、充電制御手段に停止を指示す
る電流比較手段１１６とを備えたことを特徴とする。

【００１２】請求項３の発明は、電源入力に応じて、定
電圧・定電流によりバッテリ１０１を充電する充電手段
１０２を備え、電源入力が停止したときにはバッテリ１
０１からの放電電流を負荷に供給するバッテリ１０１の
ための充電装置において、充電手段１０２の動作の停止
および再開を指示する充電制御手段１１１と、バッテリ
１０１の温度を測定する温度測定手段１１５と、充電制
御手段１１１による停止指示の出力に応じて計時動作を
開始し、温度測定手段１１５による測定結果に応じた停
止時間の経過後に充電制御手段１１１に再開を指示する
計時手段１１４とを備えたことを特徴とする。

【００１３】請求項４の発明は、電源入力に応じて、定
電流によりバッテリを充電する充電手段を備え、電源入
力が停止したときにはバッテリからの放電電流を負荷に
供給するバッテリのための充電装置において、充電手段
の動作の停止および再開を指示する充電制御手段と、バ
ッテリの端子間電圧と、所定の基準電圧値とを比較し、
端子間電圧が基準電圧値に達したときに、バッテリの満
充電状態を検出したとして、充電制御手段に停止を指示
する充電検出手段とバッテリの温度を測定する温度測定
手段と、充電制御手段による停止指示の出力に応じて計
時動作を開始し、温度測定手段による測定結果に応じた
停止時間の経過後に充電制御手段に再開を指示する計時
手段とを備えたことを特徴とする。

【００１４】図３に、本発明にかかわる別の充電装置の
原理構成を示す。請求項５の発明は、電源入力に応じ
て、定電圧・定電流によりバッテリ１０１を充電する充
電手段１０２を備え、交流電源の入力が停止したときに
はバッテリ１０１からの放電電流を負荷に供給するバッ
テリ１０１のための充電装置において、充電手段１０２
の動作の停止および再開を指示する充電制御手段１１１
を備え、充電制御手段１１１が、負荷の動作状態に応じ
て停止および再開を指示することを特徴とする。

【００１５】請求項６の発明は、電源入力に応じて、定
電圧・定電流によりバッテリを充電する充電手段と、バ
ッテリの温度を測定する温度測定手段と、バッテリの充
電電流が、温度測定手段による測定結果に応じた基準電
流値を下回ったことを検出する電流検出手段とを備えた
充電装置であって、電源入力が停止したときにはバッテ
リからの放電電流を負荷に供給するバッテリのための充
電装置を、制御する充電制御回路において、電流検出手
段による検出結果に応じて計時動作を開始するとともに
所定時間の経過後に充電動作の停止を指示する計時手段
の停止指示に応じて、充電手段の動作を停止させること
を特徴とする。

【００１６】請求項７の発明は、電源入力に応じて、定
電圧・定電流によりバッテリを充電する充電手段を備え
た充電装置であって、電源入力が停止したときにはバッ
テリからの放電電流を負荷に供給するバッテリのための
充電装置を、制御する充電制御回路において、バッテリ
の温度を測定する温度測定手段による測定値に応じた基
準電流値とバッテリの充電電流とを比較し、充電電流が
基準電流値を下回ったときに、充電動作の停止を指示す
る電流比較手段の停止指示に応じて、充電手段の動作を
停止させることを特徴とする。

【００１７】請求項８の発明は、電源入力に応じて、定
電圧・定電流によりバッテリを充電する充電手段を備え
た充電装置であって、電源入力が停止したときにはバッ
テリからの放電電流を負荷に供給するバッテリのための
充電装置を、制御する充電制御回路において、充電手段
の動作の停止および再開を指示する充電制御手段を有
し、充電制御手段による停止指示の出力に応じて計時動
作を開始し、バッテリの温度を測定する温度測定手段に
よる測定結果に応じた停止時間の経過後に充電制御手段
に再開を指示する計時手段の再開指示に応じて、充電制
御手段は充電手段に動作の再開を指示することを特徴と
する。

【００１８】請求項９の発明は、電源入力に応じて、定
電圧・定電流によりバッテリを充電する充電手段と、バ
ッテリの温度を測定する温度測定手段と、バッテリの端
子間電圧と、所定の基準電圧値とを比較して、前期端子
間電圧が基準電圧値に達したときに、バッテリの満充電
状態を検出したとして、停止を指示する充電検出手段と
を備えた充電装置であって、電源入力が停止したときに
はバッテリからの放電電流を負荷に供給するバッテリの
ための充電装置を、制御する充電制御回路において、充
電手段の動作の停止および再開を指示する充電制御手段
を有し、充電制御手段による停止指示の出力に応じて計
時動作を開始するとともに、バッテリの温度を測定する
温度測定手段による測定結果に応じた停止時間の経過後
に充電動作の再開を指示する計時手段の再開指示に応じ
て、充電制御手段は、充電手段の動作を再開させること
を特徴とする。

【００１９】請求項１０の発明は、電源入力に応じて、
定電圧・定電流によりバッテリを充電する充電手段を備
え、交流電源の入力が停止したときにはバッテリからの
放電電流を負荷に供給するバッテリのための充電装置に
おいて、充電手段の動作の停止および再開を指示する充
電制御手段を有し、充電制御手段は、負荷の動作状態に
応じて充電手段の動作の停止および再開を指示すること
を特徴とする。

【００２０】

【作用】請求項１の発明は、充電制御手段１１１によ
り、充電手段１０２を制御することにより、バッテリ１
０１を間欠的に充電する。このようにして、充電を休止
する期間を設けてバッテリ１０１の過充電状態を解除す
ることができ、その後、充電を再開することにより、バ
ッテリ１０１を満充電に近い状態に保持することができ
る。

【００２１】更に、電流検出手段１１３は、基準電流値
を下回る充電電流を検出してから、計時手段１１４に設
定された時間が経過したときに、充電制御手段１１１に
より充電手段１０２を停止するので、上述した基準電流
値として、トリクル充電時の微小電流よりも大きい電流
値を用いることができる。これにより、電流検出手段１
１３は、充電電流の測定誤差にかかわらず、計時動作の
基準となる時点を確実に検出することができる。

【００２２】また、定電圧・定電流でバッテリ１０１を
充電する場合には、充電電流は単調に減少するから、充
電電流が上述した基準電流値を下回ってから、所定の時
間後にバッテリ１０１が満充電となることが予想でき
る。したがって、計時手段１１４に適切な時間を設定す
れば、電流検出手段１１３と計時手段１１４との組み合
わせにより、バッテリ１０１が満充電となる時点を確実
に検出することができる。

【００２３】更に、電流検出手段１１３が、温度測定手
段１１５による測定値に応じた基準電流を用いて計時動
作の開始点を検出することにより、バッテリ１０１の特
性の温度依存性を考慮して満充電となる時点を正確に検
出し、充電手段１０２を制御することが可能である。請
求項２の発明は、電流比較手段１１６が、温度測定手段
１１５による測定値に応じた基準電流を下回る充電電流
を検出することにより、バッテリ１０１の特性の温度依
存性を考慮してバッテリ１０１の充電状態を正確に評価
し、満充電となる時点で充電手段１０２を停止すること
ができる。

【００２４】請求項３の発明は、計時手段１１７からの
指示に応じて充電制御手段１１１が動作することによ
り、充電動作が停止されてから所定の時間後に充電動作
を再開することができる。更に、温度測定手段１１５に
よる測定結果に応じて停止時間を調整することにより、
温度による放電電流の変動に応じて、充電の停止期間を
変更することができるので、バッテリ１０１を常に満充
電に近い状態に保持することができる。

【００２５】請求項４の発明では、充電検出手段からの
指示に応じて充電制御手段が充電手段の動作を停止する
ことにより、バッテリが満充電となったときに、充電手
段を停止することができる。その後、計時手段からの指
示に応じて充電制御手段が動作することにより、充電動
作が停止されてから所定の時間後に充電動作を再開する
ことができる。更に、温度測定手段による測定結果に応
じて、停止時間を調整することにより、温度による放電
電流の変動に応じて、充電の停止期間を変更することが
できるので、バッテリを定電流で過不足なく充電するこ
とが可能である。

【００２６】請求項５の発明は、負荷１０３が稼働状態
のときにバッテリ１０１を充電し、負荷１０３が稼働状
態でないときには、バッテリ１０１の充電を停止してお
くことができる。請求項６の発明では、電流検出手段１
１３が、温度測定手段１１５による測定値に応じた基準
電流を用いて計時動作の開始点を検出することにより、
バッテリ１０１の特性の温度依存性を考慮して満充電と
なる時点を正確に検出し、充電手段１０２による充電動
作の停止および再開を制御することが可能である。

【００２７】請求項７の発明では、電流比較手段１１６
が、温度測定手段１１５による測定値に応じた基準電流
を下回る充電電流を検出することにより、バッテリ１０
１の特性の温度依存性を考慮してバッテリ１０１の充電
状態を正確に評価することができる。したがって、上述
した電流比較手段１１６による停止指示により、満充電
となる時点で充電手段１０２を停止することができる。

【００２８】請求項８の発明では、計時手段１１７から
の指示に応じて、充電制御手段１１１が充電手段１０２
の動作を再開させることにより、充電動作が停止されて
から、温度測定手段１１５による測定結果に応じて調整
された停止時間の経過後に充電動作を再開することがで
きる。これにより、温度による放電電流の変動に応じ
て、充電の停止期間を変更することができるので、バッ
テリ１０１を常に満充電に近い状態に保持することがで
きる。

【００２９】請求項９の発明では、充電検出手段１１２
からの指示に応じて充電制御手段１１１が充電手段１０
２の動作を停止することにより、バッテリ１０１が満充
電となったときに、充電手段１０２を停止することがで
きる。その後、計時手段１１７からの指示に応じて充電
制御手段１１１が動作することにより、充電動作が停止
されてから、温度測定手段１１５による測定結果に応じ
て調整された停止時間の経過後に充電動作を再開するこ
とができる。これにより、温度による放電電流の変動に
応じて、充電の停止期間を変更することができるので、
バッテリ１０１を定電流で過不足なく充電することが可
能である。

【００３０】請求項１０の発明では、充電制御手段１１
１により、負荷１０３が稼働状態のときに充電手段１０
２を動作させてバッテリ１０１を充電し、負荷１０３が
稼働状態でないときには、充電手段１０２を停止させて
バッテリ１０１の充電を停止しておくことができる。

【００３１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図４に、本発明を適用する充電装置
の構成例を示す。なお、図４において、図１３に示した
電源装置の各部と同一のものについては、同じ符号を付
して示した。図４において、充電装置は、図１３に示し
た充電回路２１０に電流検出回路２２０とタイマ２３１
と充電制御部２３２とを付加し、電流検出回路２２０に
よる検出結果に応じて充電制御部２３２がタイマ２３１
を起動し、このタイマ２３１からの通知に応じて、充電
制御部２３２が定電圧回路２１３および定電流回路２１
４からなる充電手段１０２の動作を制御する構成となっ
ている。

【００３２】上述した電流検出回路２２０は、電流検出
手段１１３に相当するものであり、抵抗２２１による電
圧降下を増幅器２２２が増幅し、この増幅器２２２の出
力と電圧生成部２２３からの基準電圧Vf1 とを比較器２
２４が比較した結果を検出結果として充電制御部２３２
に送出する構成となっている。ここで、上述したよう
に、定電圧・定電流で鉛蓄電池を充電した場合の充電電
流は、図５に示すように、鉛蓄電池の端子間電圧が所定
の値V1となるまで一定の値icを取り、その後、鉛蓄電池
のインピーダンスの増大に応じて単調に減少し、満充電
となったのちは１mA程度の微小電流となる（図５におい
て、点線で示した）。

【００３３】図５に示した充電電流の変化は、鉛蓄電池
の動作特性によるものであるから、充電電流が所定の値
（例えば５０mA）を下回った時点を検出すれば、その時
点から所定の時間が経過した時点に、バッテリが満充電
になると推定することができる。この場合は、上述した
電圧生成部２２３は、トリクル充電時の充電電流よりも
大きい電流値（例えば５０mA）に相当する電圧値を基準
電圧Vf1 として生成して比較器２２４に入力し、比較器
２２４は、増幅器２２２の出力が基準電圧Vf1 を下回っ
たときに論理“１”を出力して、該当する電流を検出し
た旨を示す構成とすればよい。

【００３４】また、充電制御部２３２は、充電制御手段
１１１に相当するものであり、該当する電流を検出した
旨の検出結果の入力に応じて、所定の時間T1をタイマ２
３１にセットするとともにこのタイマ２３１を起動し、
タイマ２３１から時間T1が経過した旨の通知を受けたと
きに、定電圧回路２１３および定電流回路２１４の動作
の停止を指示する構成とすればよい。

【００３５】すなわち、充電制御部２３２がタイマ２３
１を制御することにより、計時手段１１４機能を果たす
構成となっている。上述した時間T1としては、図５に示
すように、充電電流が上述した閾値Vf1 に相当する電流
値ｉ_thからトリクル充電時の微小電流ｉ_trまで変化する
のに要する時間に相当する値を設定すればよい。

【００３６】このようにして、電流検出回路２２０によ
る検出結果に応じて、充電制御部２３２とタイマ２３１
とが動作することにより、充電電流の値と経過時間との
組み合わせで満充電となる時刻を推定し、バッテリ１０
１の充電を停止することができるから、バッテリ１０１
が過充電状態となることを防ぐこと可能となる。この場
合は、図５に実線で示したように、充電電流が電流値ｉ
_thとなってから時間T1が経過したときに、充電電流の電
流値は『０』となる。

【００３７】ここで、一般に、５０mA程度の電流値は正
確に検出することが可能であり、また、図５に示したよ
うに、この付近では、充電電流の変化が急峻であること
から、電流検出回路２２０により、該当する時点を高精
度かつ確実に検出することが可能である。したがって、
満充電となる時点を高精度に推定し、確実に検出するこ
とができる。

【００３８】このようにして充電を停止したのちに、充
電制御部２３２は、別の時間T2をタイマ２３１にセット
するとともに再びタイマ２３１を起動し、このタイマ２
３１からの時間T2の経過を示す通知に応じて、充電制御
部２３２が定電圧回路２１３および定電流回路２１４の
動作の再開を指示する。これにより、充電制御部２３２
とタイマ２３１とによって計時手段１１７の機能を実現
し、充電を停止してから所定の時間の経過後にバッテリ
１０１の充電を再開することができる。

【００３９】上述した時間T2として、例えば、バッテリ
１０１の自己放電によって端子間電圧が満充電時の９５
％程度まで低下するのに要する時間を設定すれば、バッ
テリ１０１をほぼ満充電の状態に保つことができる。上
述したようにして、バッテリ１０１を間欠的に充電する
ことにより、バッテリ１０１をほぼ満充電状態に保つと
ともに、過充電を防ぐことが可能である。

【００４０】この場合は、トリクル充電を続けた場合の
ように、常に満充電としておくことはできないが、バッ
テリの容量の９５％程度まで充電されていれば、通常の
用途では十分である。一方、この技法によれば、過充電
を確実に防ぐことができるから、バッテリの寿命を十分
に活用することを可能とする効果があり、これにより、
バッテリの交換回数を削減し、利用者の費用負担を軽減
することができる。

【００４１】また、バッテリの温度に応じて、充電停止
・再開を制御することにより、バッテリの動作環境をも
考慮して、より確実に過充電を防ぐことができる。図６
に、本発明にかかわる充電装置の実施形態を示す。図６
において、充電装置は、図４に示した充電装置のタイマ
２３１に代えて、電圧検出回路２４０と温度測定部２５
０とを付加し、温度測定部２５０による測定値に応じ
て、電流検出回路２２０および電圧検出回路２４０で用
いる基準電圧Vf1, Vf2を変更する構成となっている。ま
た、充電制御部２３２は、電流検出回路２２０および電
圧検出回路２４０による検出結果に応じて、定電圧回路
２１３および定電流回路２１４の動作を制御する構成と
なっている。

【００４２】電圧検出回路２４０は、電圧比較手段１１
８に相当するものであり、比較器２４１により、バッテ
リ１０１の端子間電圧と電圧生成部２４２からの基準電
圧Vf2 と比較し、端子間電圧が基準電圧Vf2 を下回った
ときに論理“１”を出力して、充電制御部２３２に送出
する構成となっている。この電圧検出回路２４０におい
て、上述した電圧生成部２４２の一端は接地されてお
り、他端から基準電圧Vf2 を出力して比較器２４１に入
力する構成となっている。また、この電圧生成部２４２
の接地点には、温度測定部２５０による測定結果に対応
する電圧値が印加されており、この接地点の電位を変動
させることにより、基準電圧Vf2 の値を変動させる構成
となっている。

【００４３】また、電流検出回路２２０の電圧生成部２
２３の接地点にも上述した温度測定部２５０の出力が印
加されており、同様にして、上述した基準電圧Vf1 の値
を変動させる構成となっている。また、図６において、
温度測定部２５０は、温度測定手段１１５に相当するも
のであり、サーミスタ２５１の出力と所定の基準電圧Vf
3 との差を差動増幅器２５２によって増幅し、この差動
増幅器２５２の出力を電流検出回路２２０および電圧検
出回路２４０に送出する構成となっている。

【００４４】この基準電圧Vf3 としては、例えば、通常
の室温（摂氏２０度程度）におけるサーミスタ２５１の
出力電圧に相当する電圧値を設定すればよい。また、上
述した電圧検出回路２４０の電圧生成部２４２は、接地
点に０Ｖの電位が印加された状態では、基準電圧Vf2 と
して、例えば、通常の室温において満充電の９５％に相
当する端子間電圧の値を生成すればよい。

【００４５】一方、電流検出回路２２０の電圧生成部２
２３は、接地点に０Ｖの電位が印加された状態では、基
準電圧Vf1 として、例えば、通常の室温におけるトリク
ル充電時の充電電流ｉ_trに相当する電圧値を生成すれば
よい。この場合は、バッテリ１０１の温度の上昇に応じ
て、差動増幅器２５２の出力電圧は単調に低下し、これ
に伴って基準電圧Vf1, Vf2はともに増大する。一方、バ
ッテリ１０１の温度の低下に応じて差動増幅器２５２の
出力電圧は上昇するから、これに応じて基準電圧Vf1, V
f2は逆に低下する。

【００４６】このように、電流検出回路２２０および電
圧検出回路２４０により、電流比較手段１１６および電
圧比較手段１１８の機能をそれぞれ果たすことにより、
バッテリ１０１の温度の変動により、トリクル充電時の
充電電流値および満充電と判断できる端子間電圧が変動
した場合においても、満充電となった時点および再充電
が必要となった時点をそれぞれ確実に検出することが可
能である。

【００４７】また、充電制御部２３２は、トリクル充電
時の充電電流を検出した旨の検出結果の入力に応じて、
定電圧回路２１３および定電流回路２１４の動作の停止
を指示し、端子間電圧が低下した旨の検出結果の入力に
応じて、定電圧回路２１３および定電流回路２１４の動
作の再開を指示すればよい。このように、バッテリ１０
１の動作特性の温度依存性を考慮して、電流検出回路２
２０および電圧検出回路２４０による充電検出および放
電検出のための閾値を変更することにより、様々な環境
に適応して、バッテリ１０１の充電動作を適切に制御す
ることが可能となる。これにより、バッテリの使用環境
にかかわらず、常に、バッテリを満充電に近い状態に保
つとともに、過充電を確実に防ぐことができるから、バ
ッテリの寿命を十分に活用することが可能となる。

【００４８】また、バッテリの温度を考慮して、満充電
となる時点および再充電を開始すべき時点を推定するこ
ともできる。図７に、本発明にかかわる充電装置の別実
施例構成図を示す。図７において、充電装置は、図４に
示した充電装置に上述した温度測定部２５０を付加し、
充電制御部２３２が、この温度測定部２５０の出力に応
じて、タイマ２３１に設定する時間T2の値を変更する構
成となっている。

【００４９】また、図６に示した実施例と同様にして、
電流検出回路２２０の電圧生成部２２３の接地点に温度
測定部２５０の出力電圧を印加し、温度測定部２５０に
よる測定結果に応じて、基準電圧Vf1 を変動させる構成
となっている。この場合は、上述した電圧生成部２２３
は、接地点の電位が０Ｖである状態で、通常の室温にお
いて満充電となる時点を推定する際の基準となる電流値
（５０mA）に相当する電圧Ｖbsを基準電圧Vf1 として生
成すればよい。

【００５０】このように、バッテリ１０１の温度に応じ
て推定の基準となる電流値を変動させることにより、バ
ッテリ１０１の温度による充電電流の変化を考慮しなが
ら、満充電となる時点を推定することができるから、バ
ッテリの使用環境にかかわらず、推定された時点で充電
を停止することにより、確実に過充電を防ぐことが可能
である。

【００５１】また、充電制御部２３２は、温度測定部２
５０によってバッテリ１０１の温度が通常の室温よりも
高い旨が通知された場合は時間T2を短縮し、逆に、温度
が低い旨が通知された場合には時間T2を延長すればよ
い。例えば、基準となる時間T0に、温度測定部２５０の
出力値に所定の定数ｃを乗じたものを加算した値を時間
T2とすればよい。

【００５２】これにより、温度による放電電流の違いに
応じて、充電を再開する時刻を調整することができるか
ら、バッテリ１０１を常に満充電に近い状態に保つこと
が可能である。また、タイマ２３１と充電制御部２３２
とによって、充電の停止および再開を大まかに制御する
こともできる。

【００５３】図８に、本発明を適用する充電装置の構成
例を示す。図８に示した充電装置は、図１３に示した従
来の充電回路２１０にタイマ２３１と充電制御部２３２
とを付加し、タイマ２３１からの通知に応じて、充電制
御部２３２が定電圧回路２１３および定電流回路２１４
の動作の停止および再開を指示する構成となっている。

【００５４】この場合は、充電制御部２３２が、タイマ
２３１からの通知に応じて、このタイマ２３１に充電時
間T3と停止時間T2とを交互に設定すればよい。例えば、
図５に示した充電電流の変化に基づいて、バッテリ１０
１を満充電状態まで充電するために要する時間を予め求
めておき、この値を充電時間T3として設定すればよい。
また、タイマ２３１に予め充電／停止切換時間T4を設定
しておき、タイマ２３１からの通知に応じて、充電制御
部２３２が充電の停止および再開を交互に指示する構成
としてもよい。

【００５５】このように、充電制御部２３２とタイマ２
３１とで充電制御手段１１１を形成し、単純に定期的に
充電の停止および再開を繰り返す構成とした場合は、充
電装置を非常に簡易な回路構成で実現することができ
る。また、この場合は、バッテリ１０１の充電状態を検
出していないから過充電そのものを確実に防ぐことはで
きないが、定期的に充電を停止することにより過充電状
態を解除することができ、また、定期的に充電すること
により、バッテリ１０１をほぼ満充電状態に保っておく
ことができる。

【００５６】また、負荷の動作状態に応じて、バッテリ
の充電を行う構成としてもよい。図９に、本発明にかか
わる充電装置の別実施例構成図を示す。図９において充
電装置は、図１３に示した従来の充電回路２１０に充電
制御部２３２を付加し、負荷１０３に備えられた電源ス
イッチの状態を示す電源状態信号に応じて、充電制御部
２３２が定電圧回路２１３および定電流回路２１４の動
作の停止および再開を指示する構成となっている。

【００５７】また、充電制御部２３２は、上述した電源
状態信号によって負荷１０３の電源スイッチがオフ状態
である旨が示されたときに、定電圧回路２１３および定
電流回路２１４に対して動作の停止を指示し、負荷１０
３が稼働状態である旨が示されたときに動作の再開を指
示すればよい。このように、電源状態信号に応じて充電
制御部２３２が定電圧回路２１３および定電流回路２１
４の動作を制御することにより、請求項７で述べた充電
制御手段１１１の機能を実現し、負荷１０３の動作状態
に応じて充電の停止および再開を制御することができ
る。

【００５８】この場合は、負荷１０３が稼働状態である
ときにのみバッテリ１０１が充電されるので、ラップト
ップコンピュータなどの電源プラグをコンセントに差し
込んだまま放置しておいても、バッテリ１０１が過充電
状態のまま放置されることはない。また、この場合は、
充電制御部２３２は電源状態信号に応じて単純な動作を
行えばよいので、充電装置を簡易な構成で実現すること
ができる。

【００５９】なお、上述した充電制御部２３２の代わり
に、従来の充電回路２１０の充電経路にスイッチを付加
し、上述した電源状態信号に応じて、このスイッチをオ
ン・オフすることにより、充電動作の停止および再開を
制御してもよい。ところで、バッテリを定電流回路２１
４のみで充電する場合には、充電動作の停止および再開
を制御することが不可欠である。

【００６０】以下、バッテリ１０１を定電流回路２１４
のみで充電する場合について説明する。図１０に、本発
明を適用する充電装置の構成例を示す。図１０において
充電装置は、図１３に示した従来の充電回路２１０から
定電圧回路２１３を除去し、代わりにタイマ２３１と充
電制御部２３２と電圧検出回路２４０とを付加し、この
電圧検出回路２４０による検出結果とタイマ２３１から
の通知とに応じて、充電制御部２３２が定電流回路２１
４の動作を制御する構成となっている。

【００６１】この場合は、電圧検出回路２４０の電圧生
成部２４２は、基準電圧Vf2 としてバッテリ１０１の満
充電状態に相当する電圧値Vmを生成し、比較器２４１
は、バッテリ１０１の端子間電圧が基準電圧Vf2 に達し
たときに論理“１”を出力して充電制御部２３２に通知
すればよい。また、この通知に応じて充電制御部２３２
は充電制御手段１１１として動作し、充電手段１０４に
相当する定電流回路２１４に充電動作の停止を指示する
とともに、タイマ２３１に所定の時間T2を設定して起動
し、このタイマ２３１からの通知に応じて、定電流回路
２１４に充電動作の再開を指示すればよい。

【００６２】ここで、タイマ２３１に設定する時間T2と
しては、図４に示した例と同様に、バッテリ１０１の端
子間電圧が充電を開始するべき値（例えば満充電時の９
５％）まで低下するのに要する時間を設定すればよい。
この場合は、図１１に点線で示すように、定電流imがバ
ッテリ１０１に流入するので、これに応じて、図１１に
太い実線で示すように、充電を開始すると端子間電圧は
直線的に増大し、上述した電圧値Vmに達したときに、満
充電であると判断して即座に充電が停止される。その
後、時間T2が経過して、バッテリ１０１の自己放電によ
り端子間電圧が低下したときに、再び充電が開始され
る。

【００６３】このように、電圧検出回路２４０により充
電検出手段１１２の機能を果たし、この電圧検出回路２
４０からの通知に応じて充電制御部２３２が動作するこ
とにより、充電手段１０４に相当する定電流回路２１４
の動作を制御して、バッテリ１０１を過不足なく充電す
ることができる。このようにして定電流回路を制御する
ことにより、バッテリを常に満充電に近い状態に保つと
ともに、過充電を防ぐことができるから、バッテリの寿
命を十分に活用することが可能となり、利用者の費用負
担を軽減することができる。

【００６４】更に、バッテリの温度を考慮して充電動作
を制御することにより、より確実に過充電を防ぐことが
できる。図１２に、本発明を適用する充電装置の構成例
を示す。図１４において充電装置は、図１２に示した充
電装置に温度測定部２５０を付加し、温度測定部２５０
の出力に応じて、電圧検出回路２４０の基準電圧Vf2 を
変更するとともに、充電制御部２３２がタイマ２３１に
設定する時間T2の値を変更する構成となっている。

【００６５】すなわち、図８に示した実施例と同様に、
電圧検出回路２４０の電圧生成部２４２の接地点に温度
検出部２５０の出力を印加するとともに、この温度検出
部２５０の出力を充電制御部２３２に通知する構成とな
っている。また、充電制御部２３２は、図８に示した実
施例と同様に、温度測定部２５０によってバッテリ１０
１の温度が通常の室温よりも高い旨が通知された場合は
時間T2を短縮し、逆に、温度が低い旨が通知された場合
には時間T2を延長すればよい。

【００６６】これにより、温度による端子間電圧および
放電電流の違いに応じて、充電を停止する時点および充
電を停止している期間の長さを調整することができる。
このようにして、バッテリの充電動作をバッテリの温度
に応じて制御することにより、過充電を確実に防ぐとと
もに、バッテリを常に満充電に近い状態に保つことが可
能となる。これにより、バッテリの動作環境にかかわら
ず、バッテリの寿命を十分に活用することができるか
ら、過酷な環境でコンピュータを利用する場合において
も、バッテリの交換回数を削減することができ、利用者
の費用負担を軽減することができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、バッテリ
を間欠的に充電することにより、バッテリが過充電状態
で放置されることを防ぐととにも、満充電に近い状態に
保つことができるから、バッテリの寿命を十分に活用す
ることを可能とし、利用者の費用負担を軽減することが
できる。更に、バッテリの端子間電圧や充電電流および
温度を調べてバッテリの充電状態を評価し、この評価結
果に応じて充電動作の停止および再開を制御することに
より、バッテリの過充電を確実に防ぐとともに、満充電
に極めて近い状態に保つことが可能となる。

【００６８】また、満充電状態を充電電流と経過時間と
の組み合わせで検出することにより、電流値の測定誤差
にかかわらず、満充電状態を漏れなく検出することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかわる充電装置の原理構成を示す図
である。

【図２】本発明にかかわる別の充電装置の原理構成を示
す図である。

【図３】本発明にかかわる別の充電装置の原理構成を示
す図である。

【図４】本発明を適用する充電装置の構成例を示す図で
ある。

【図５】充電電流の変化を示す図である。

【図６】本発明にかかわる充電装置の実施形態を示す図
である。

【図７】本発明にかかわる充電装置の別実施形態を示す
図である。

【図８】本発明を適用する充電装置の構成例を示す図で
ある。

【図９】本発明にかかわる充電装置の別実施形態を示す
図である。

【図１０】本発明を適用する充電装置の構成例を示す図
である。

【図１１】バッテリの端子間電圧および充電電流の時間
変化を示す図である。

【図１２】本発明を適用する充電装置の構成例を示す図
である。

【図１３】従来の充電回路を適用した電子計算機の電源
装置の構成図である。

【符号の説明】

１０１ バッテリ １０２，１０４ 充電手段 １０３ 負荷 １１１ 充電制御手段 １１２ 充電検出手段 １１３ 電流検出手段 １１４，１１７ 計時手段 １１５ 温度測定手段 １１６ 電流比較手段 １１８ 電圧比較手段 ２０１ フィルタ ２０２ サーキットブレーカ ２０３ ＡＣ／ＤＣ変換部 ２０４ ＤＣ／ＤＣ変換部 ２０６ 電源制御部 ２１０ 充電回路 ２１２ トランジスタ ２１３ 定電圧回路 ２１４ 定電流回路 ２１５，２１６ ダイオード ２２０ 電流検出回路 ２２１ 抵抗 ２２２ 増幅器 ２２３，２４２ 電圧生成部 ２２４，２４１ 比較器 ２３１ タイマ ２３２ 充電制御部 ２４０ 電圧検出回路 ２５０ 温度測定部 ２５１ サーミスタ ２５２ 差動増幅器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 高史 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 木津 祐彦 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 山本 俊昭 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 山木 宏志 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−108249（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−315227（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−114646（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−113134（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−183232（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−273039（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−72842（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 H02J 9/00 - 9/08

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源入力に応じて、定電圧・定電流によ
   りバッテリを充電する充電手段を備え、前記電源入力が
   停止したときには前記バッテリからの放電電流を負荷に
   供給する前記バッテリのための充電装置において、 前記充電手段の動作の停止および再開を指示する充電制
   御手段と、 前記バッテリの温度を測定する温度測定手段と、 前記バッテリの充電電流が、前記温度測定手段による測
   定結果に応じた基準電流値を下回ったことを検出する電
   流検出手段と、 前記電流検出手段による検出結果に応じて計時動作を開
   始し、所定時間の経過後に、前記充電制御手段に停止を
   指示する計時手段とを備えたことを特徴とする充電装
   置。
2. 【請求項２】 電源入力に応じて、定電圧・定電流によ
   りバッテリを充電する充電手段を備え、前記電源入力が
   停止したときには前記バッテリからの放電電流を負荷に
   供給する前記バッテリのための充電装置において、 前記充電手段の動作の停止および再開を指示する充電制
   御手段と、 前記バッテリの温度を測定する温度測定手段と、 前記バッテリの充電電流と前記温度測定手段による測定
   値に応じた基準電流値とを比較し、前記充電電流が前記
   基準電流値を下回ったときに、前記充電制御手段に停止
   を指示する電流比較手段と、 を備えたことを特徴とする充電装置。
3. 【請求項３】 電源入力に応じて、定電圧・定電流によ
   りバッテリを充電する充電手段を備え、前記電源入力が
   停止したときには前記バッテリからの放電電流を負荷に
   供給する前記バッテリのための充電装置において、 前記充電手段の動作の停止および再開を指示する充電制
   御手段と、 前記バッテリの温度を測定する温度測定手段と、 前記充電制御手段による停止指示の出力に応じて計時動
   作を開始し、前記温度測定手段による測定結果に応じた
   停止時間の経過後に前記充電制御手段に再開を指示する
   計時手段とを備えたことを特徴とする充電装置。
4. 【請求項４】 電源入力に応じて、定電流によりバッテ
   リを充電する充電手段を備え、前記電源入力が停止した
   ときには前記バッテリからの放電電流を負荷に供給する
   前記バッテリのための充電装置において、 前記充電手段の動作の停止および再開を指示する充電制
   御手段と、 前記バッテリの端子間電圧と、所定の基準電圧値とを比
   較し、前記端子間電圧が前記基準電圧値に達したとき
   に、前記バッテリの満充電状態を検出したとして、前記
   充電制御手段に停止を指示する充電検出手段とバッテリ
   の温度を測定する温度測定手段と、 前記充電制御手段による停止指示の出力に応じて計時動
   作を開始し、前記温度測定手段による測定結果に応じた
   停止時間の経過後に前記充電制御手段に再開を指示する
   計時手段とを備えたことを特徴とする充電装置。
5. 【請求項５】 電源入力に応じて、定電圧・定電流によ
   りバッテリを充電する充電手段を備え、前記交流電源の
   入力が停止したときには前記バッテリからの放電電流を
   負荷に供給する前記バッテリのための充電装置におい
   て、 前記充電手段の動作の停止および再開を指示する充電制
   御手段を備え、 前記充電制御手段が、前記負荷の動作状態に応じて停止
   および再開を指示することを特徴とする充電装置。
6. 【請求項６】 電源入力に応じて、定電圧・定電流によ
   りバッテリを充電する充電手段と、前記バッテリの温度
   を測定する温度測定手段と、前記バッテリの充電電流
   が、前記温度測定手段による測定結果に応じた基準電流
   値を下回ったことを検出する電流検出手段とを備えた充
   電装置であって、前記電源入力が停止したときには前記
   バッテリからの放電電流を負荷に供給する前記バッテリ
   のための前記充電装置を、制御する充電制御回路におい
   て、 前記電流検出手段による検出結果に応じて計時動作を開
   始するとともに所定時間の経過後に充電動作の停止を指
   示する計時手段の前記停止指示に応じて、前記充電手段
   の動作を停止させることを特徴とする充電制御回路。
7. 【請求項７】 電源入力に応じて、定電圧・定電流によ
   りバッテリを充電する充電手段を備えた充電装置であっ
   て、前記電源入力が停止したときには前記バッテリから
   の放電電流を負荷に供給する前記バッテリのための前記
   充電装置を、制御する充電制御回路において、 前記バッテリの温度を測定する温度測定手段による測定
   値に応じた基準電流値と前記バッテリの充電電流とを比
   較し、前記充電電流が前記基準電流値を下回ったとき
   に、充電動作の停止を指示する電流比較手段の前記停止
   指示に応じて、前記充電手段の動作を停止させることを
   特徴とする充電制御回路。
8. 【請求項８】 電源入力に応じて、定電圧・定電流によ
   りバッテリを充電する充電手段を備えた充電装置であっ
   て、前記電源入力が停止したときには前記バッテリから
   の放電電流を負荷に供給する前記バッテリのための前記
   充電装置を、制御する充電制御回路において、 前記充電手段の動作の停止および再開を指示する充電制
   御手段を有し、 前記充電制御手段による停止指示の出力に応じて計時動
   作を開始し、前記バッテリの温度を測定する前記温度測
   定手段による測定結果に応じた停止時間の経過後に前記
   充電制御手段に再開を指示する計時手段の前記再開指示
   に応じて、前記充電制御手段は前記充電手段に動作の再
   開を指示することを特徴とする充電制御回路。
9. 【請求項９】 電源入力に応じて、定電圧・定電流によ
   りバッテリを充電する充電手段と、前記バッテリの温度
   を測定する温度測定手段と、前記バッテリの端子間電圧
   と、所定の基準電圧値とを比較して、前期端子間電圧が
   前記基準電圧値に達したときに、前記バッテリの満充電
   状態を検出したとして、停止を指示する充電検出手段と
   を備えた充電装置であって、前記電源入力が停止したと
   きには前記バッテリからの放電電流を負荷に供給する前
   記バッテリのための前記充電装置を、制御する充電制御
   回路において、 前記充電手段の動作の停止および再開を指示する充電制
   御手段を有し、 前記充電制御手段による停止指示の出力に応じて計時動
   作を開始するとともに、前記バッテリの温度を測定する
   前記温度測定手段による測定結果に応じた停止時間の経
   過後に充電動作の再開を指示する計時手段の前記再開指
   示に応じて、前記充電制御手段は、前記充電手段の動作
   を再開させることを特徴とする充電制御回路。
10. 【請求項１０】 電源入力に応じて、定電圧・定電流に
    よりバッテリを充電する充電手段を備え、前記交流電源
    の入力が停止したときには前記バッテリからの放電電流
    を負荷に供給する前記バッテリのための充電装置におい
    て、 前記充電手段の動作の停止および再開を指示する充電制
    御手段を有し、 前記充電制御手段は、前記負荷の動作状態に応じて前記
    充電手段の動作の停止および再開を指示することを特徴
    とする充電制御回路。