JPH04178122A

JPH04178122A - 充電制御方式

Info

Publication number: JPH04178122A
Application number: JP2301689A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Ninomiya; 良次二宮
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-07
Filing date: 1990-11-07
Publication date: 1992-06-25
Also published as: EP0484803A3; US5523670A; KR920010399A; KR940006802B1; EP0484803A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、特に過充電による性能劣化を招き易い充電電
池、又は、急速充電が可能な充電電池を用いた、例えば
パーソナルコンピュータ等の電子機器に用いて好適な充
電制御方式に関する。

（従来の技術）充電可能な電池を搭載した、例えばラップトツブタイプ
のパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ等の電子
機器に於いては、ＡＣアダプタ電源より充電電流を電池
に供給している。

この種、機器に於いては、通常、電池を定電流で充電す
る。定電流で充電を行なうと、電池電圧は、充電開始時
に於いて緩やかに上昇し、満充電状態に近付くと急激に
上昇し、満充電を越えると下がる。これは電池の特性に
よるもので、現在使用されている二次電池はほぼこのよ
うな特性を示す。

従来の満充電検出手段は、満充電を過ぎてから起きる電
圧降下により電池の満充電状態を検出していた。

このような電圧降下を検出する従来の満充電検出手段に
於いては、電圧がピークを迎えたときに電池が満充電と
なるため、過充電を行なってしまうことになる。

急速充電のように、大きな電流で充電する場合、過充電
が行なわれると、電池の性能劣化が問題となる。

即ち、従来、使用されているニッケルカドミウム電池で
は過充電による電池の性能劣化が比較的少なく、さほど
大きな問題とはならないが、今後、二次電池の主流とみ
られているニッケル水素電池は、過充電による電池の性
能劣化が激しく、従ってこのような特性の電池に上記し
た従来の電圧降下による満充電検出手段を用いると大き
な問題となる。

（発明が解決しようとする課題）上記したように従来の電圧降下による満充電検出手段に
於いては、過充電状態を少なからず招来することから、
過充電による性能劣化か激しいニッケル水素電池等の電
池の満充電検出には不向きであった。

本発明は上記実情に鑑みなされたもので、過充電状態を
招来することなく電池の満充電を検出てき、常に電池に
過充電を招くことのない適正な充電制御が行なえる充電
制御方式を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段及び作用）本発明は、充電
時の電池電圧をサンプリングし保持して、サンプリング
の度に今回のサンプル電圧を含む複数回のサンプル電圧
をもとに上記電池か電圧上昇過程で満充電状態にあるか
否かを判断し、その判断に従い充電路を制御する手段を
有して、電池電圧がピーク値を越える以前の適正電池電
圧で満充電検出及び充電制御を行なう構成としたもので
、これにより、常に過充電を招くことのなく適正な充電
制御か行なえる。

即ち、本発明は、電池充電時に於ける単位時間あたりの
急激な電池電圧の上昇変化を検出して、電池電圧がピー
ク値を越える以前の適正充電状態となった際に充電を解
除する構成としたもので、これにより常に過充電を招く
ことのない適正な充電制御が行なえる。

（実施例）以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、こ
こではバッテリイ駆動時に於けるバッテリイからシステ
ム内の各コンポーネントへの電源供給路を省略して示し
ている。

第１図に於いて、ｌ’ｌは１８ｖの定電圧出力端１１ａ
と２，２Ａの定電流出力端１１ｃとをもつＡＣアダプタ
であり、ここではアダプタ電源容量の関係から、１８ｖ
の定電圧出力と、２．２Ａの定電流出力とを切り替える
ための出力切替制御信号入力端１１ｂを有してなる。

１２は充電制御の対象となる、急速充電が可能な電池で
なるバッテリイであり、ここでは第３図に示すように、
満充電付近で単位時間あたりの電池電圧が急激に上昇す
る充電特性をもつ。

Ｉ３はバッテリイＩ２の充電電流をオン／オフ制御する
ＦＥＴを用いたスイッチング素子であり、電源コントロ
ーラ１５からの制御信号に従いオン／オフ制御される。

１４はバッテリイ１２の電圧を検知する電圧検出回路で
ある。

１５はインテリジェントパワーサプライを実現するマイ
クロコンピュータを用いた電源コントローラである。５
１乃至５６は電源コントローラ１５の構成要素をなすも
ので、５１はシステムの電源制御を司るｌチップＣＰＵ
であり、ここでは第２図に示すような満充電検出処理、
及び同検出結果に従う充電制御処理を実行する。５２は
ＣＰＵ５１の主メモリとなるＲＡＭであり、ここでは第
２図の処理フローに示す第１．第２のカウンタ（カウン
タ１．カウンタ２）、及び急速充電フラグ、満充電フラ
グ等が置かれる。５３は固定プログラムが格納されるＲ
ＯＭであり、ここでは第２図に示す満充電検出処理理、
及び同検出結果に従う充電制御処理を実行するための処
理ルーチンを含む電源制御プログラムか格納される。５
４はタイマであり、ここでは第２図に示すバッテリイ（
電池）電圧を一定周期でチエツク（サンプリング）する
ためのインターバルタイマとして用いられる。５５は電
源制御信号を出力する出力ポートであり、ここでは定電
圧／定電流出力を切り替えるための制御信号をＡＣアダ
プタ１１の出力切替側？１ｇ信号入力端１１ｂに供給し
、充電のオン／オフ制御信号をスイッチング素子１３を
構成するＦＥＴのゲートに供給している。５６は外部ア
ナログ信号を電源コントローラ１５に取込むためのＡ／
Ｄ　（アナログ／ディジタル）コンバータであり、ここ
では電圧検出回路１４より得られるアナログ量の電圧検
出信号をディジタル量の電圧検出信号に変換して内部バ
スに出力する。

１６はＡＣアダプタ１１の出力電源、及びバッテリイ１
２の出力電源から、システム内の各コンポーネントへ供
給する動作用電源を生成するＤＣ／ＤＣコンバータであ
り、ここではＤＣ入力（＋１ｇｖ）から、＋５Ｖ、＋１
２Ｖ、−９ｖの各動作用電源を生成する。

第２図は上記実施例に於ける満充電検出処理フローを示
すフローチャートである。

第３図は上記実施例に於いて充電制御の対象とする電池
、即ち第１図に示すバッテリイ１２の充電特性を示す図
であり、ここでは満充電電圧付近（１８ｖ前後で）で単
位時間あたりの電池電圧が急激に上昇する充電特性をも
つ。

ここで上記第１図乃至第３図を参照して本発明の一実施
例を説明する。

電源コントローラ１５のＣＰＵ５１は常時ＲＯＭ１３に
格納される電源制御プログラムの処理を実行し、電源ス
ィッチのオン／オフ判別処理、及び第２図に示す満充電
検出処理等を含む電源制御プログラムに従う処理を実行
する。

満充電検出処理では、先ず、ＡＣアダプタ１１、及びバ
ッテリイ１２の実装有無状態をチエツクし、充電制御の
物理的な条件が整っているか否かを判断する（第図ステ
ップＳｌ）。

ここで、ＡＣアダプタ１１より電源が供給され、かつバ
ッテリイ１２が実装されて、充電条件を満たしている際
は、ＲＡＭ５２内の満充電フラグの内容をチエツクしく
第２図ステップＳ２）、その内容が満充電状態にないこ
とを示す“０°である際は、更に急速充電フラグの内容
をチエツクして（第２図ステップＳ３）、その内容が“
０”であれば、急速充電フラグに“１゛をセットし、充
電を開始する（第２図ステップＳ４）。この際は、出力
ポート５５からスイッチング素子１３を構成するＦＥＴ
のゲートにスイッチオン制御信号を供給して、ＡＣアダ
プタ１１より出力される定電流をバッテリイ１２に供給
し、充電を開始する。

又、ＡＣアダプタ１１より電源が供給されておらず、又
は、バッテリイ１２が未実装で、充電条件を満たしてい
ない際は、ＲＡＭ５２内の急速充電フラグ、及び満充電
フラグをそれぞれ“０“に設定する（第２図ステップＳ
５）。

又、満充電フラグの内容が満充電状態を示す“１゛であ
る際は、急速充電フラグを“０°に設定する（第２図ス
テップＳ２）。

上記した充電開始処理（第２図ステップＳｌ−５４１７
）処理、又はｓｌ、Ｓ５の処理、又はｓ２゜Ｓ６の処理
）の後、満充電検出処理に入る。ここでは先ず急速充電
フラグの内容をチエツクしく第２図ステップＳ７）、急
速充電が行なわれていることを示す“１”である際は、
１６秒のサンプリング間隔でバッテリイ電圧のチエツク
を行なう（第図ステップ５ｇ、Ｓ９）。

この際、ＣＰＵ５１は、バッテリイ電圧を読み込むと、
そのサンプリングした今回のバッテリイ電圧を少なくと
も次のサンプリングで得たバッテリイ電圧と比較演算す
るまで、ＲＡＭ５２内の所定レジスタ領域に記憶する。

更にＣＰＵ５１は、バッテリイ電圧を読み込む毎にター
イマ５４を初期設定し、再び１６秒を単位としたタイマ
カウントの起動をかける。

そして、バッテリイ電圧を読み込むと、今回読み込んだ
バッ≠リイ電圧と前回読み込んだバッチリイ電圧とを比
較演算し、今回読み込んだバツテリイ電圧が高く、かつ
その電位差が１デイジツト電圧（ここでは９６ｍｖ）以
上であるか否かを判断する（第２図ステップ５１０）。

ここで、今回読み込んだバッテリイ電圧と前回読み込ん
だバッテリイ電圧との電位差が１デイジツト電圧（９６
ｍｖ）より小さく単位時間あたりの電池電圧が急便でな
い際は、ＲＡＭ５２内の第１のカウンタ（カウンタ１）
をインクリメントする（第２図ステップ５１５）。

又、今回読み込んだバッテリイ電圧と前回読み込んだバ
ッテリイ電圧との電位差が１デイジツト電圧（９６ｍｖ
）以上で、単位時間あたりの電池電圧が急便な上昇状態
にあることを判断した際は、ＲＡＭ５２内の第１のカウ
ンタ（カウンタ１）の値が「６」以上であるか否か（即
ち８０秒以内の間に９６ｍｖ以上の電圧上昇があったか
否か）を判断する（第２図ステップＳ　１１）。

ここで第１のカウンタ（カウンタ１）の値が「６」より
小さければ、即ち８０秒以内の間に９６ｍｖ以上の電圧
上昇があったならば、次に、第２のカウンタ（カウンタ
２）の値が「２」より大きいか否かを判断しく第２図ス
テップＳ　１２）、第２のカウンタ（カウンタ２）の値
が「２」より大きければ、誤動作ではなく上記電圧上昇
状態が充電限界現象を示していると判定して、満充電フ
ラグをセット（−“１°）する（第２図ステップ５１３
）。

この満充電フラグが立つと（“１”になると）、同フラ
グのセット条件に従い急速充電フラグが“０°に書き替
えられ（第２図ステップＳ２゜Ｓ６）、これに従い、電
源コントローラ１５のＣＰＵ５１の制御の下に、同コン
トローラ１５の出力ポート５５から、スイッチング素子
１３を構成するＦＥＴのゲートにスイッチオフ制御信号
が供給されて、充電電流路が遮断され、充電動作が解除
される。

又、第１のカウンタ（カウンタ１）の値が「６」以上で
あるときは第２のカウンタ（カウンタ２）をクリア（−
′０°）シ（第２図ステップ３１６）、第２のカウンタ
（カウンタ２）の値が「２」以下であるときは、同カウ
ンタをインクリメント（＋１）する（第２図ステップＳ
　１７）。

このようにして、単位時間あたりの電池電圧上昇を判断
して充電制御を行なうため、電池電圧がピーク値を越え
る以前での適正な満充電制御が可能となる。

尚、本発明の制御対象となる電池は、第３図に示す充電
特性のものに限らず、適正充電電圧近傍で単位時間あた
りの電池電圧が大きく変化する、他の充電特性の電池に
於いても適用可能である。

又、ＡＣアダプタの構成、電源コントローラの構成、取
扱う電圧、電流値等も上記実施例に限らず、他の構成、
電圧、電流値等であってよい。

［発明の効果］以上詳記したように本発明の充電制御方式によれば、電
池充電時に於ける単位時間あたりの急激な電池電圧−の
変化を検出して、電池電圧がピーク値を越える以前の適
正な満充電状態となった際に充電を解除する構成とした
ことにより、常に過充電を招くことのない適正な充電制
御が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
上記実施例に於ける満充電検出処理フローを示すフロー
チャート、第３図は上記実施例の充電制御対象となる電
池の充電特性を示す図である。１１・・・ＡＣアダプタ、１２・・・バツテリイ、１３
・・・スイッチング素子（ＦＥＴ）１４・・・電圧検出
回路、１５・・・電源コントローラ、１６・・ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ、５１・・・ＣＰＵ、５２・・・ＲＡＭ、
５３・・・ＲＯＭ。５４・・・タイマ、５５・・・出力ポート、５６・・・
Ａ／Ｄ　（アナログ／ディジタル）コンバータ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦１１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、充電可能な電池をもつ装置に於いて、充電時の
電池電圧をサンプリングし保持する手段と、同サンプリ
ング時に同サンプル電圧を含む複数回のサンプル電圧を
もとに電池電圧の上昇過程から上記電池の満充電状態を
判断する手段と、同手段で満充電状態を判断したとき上
記電池の充電電流路を遮断する手段とを具備してなるこ
とを特徴とする充電制御方式。
（２）、充電可能な電池電源により動作する装置に於い
て、上記電池電源の充電時に同電池電源の電圧値を一定
時間単位で検出し、同検出電圧を少なくとも上記単位時
間を超えて保持する手段と、上記電池電源の電圧検出時
に同検出電圧値と上記保持電圧値を比較し、［保持電圧
値＜検出電圧値］又は［保持電圧値≦検出電圧値］とな
る条件下でその電位差から満充電状態を認識する手段と
を具備してなることを特徴とする充電制御方式。