JPH07154928A - バッテリの充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、鉛蓄電池などのバッテリを過不足
なく充電することを目的とする。 【構成】 請求項１の発明は、交流電源の入力に応じ
て、定電圧かつ定電流でバッテリ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１０３に供給する
バッテリ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停止指示および再開指示を交
互に作成して、充電手段１０２に送出する充電制御手段
１１１を備える。

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。

【０００２】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。

【０００３】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。

【０００４】

【従来の技術】図１５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１５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。

【０００５】また、図１５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。

【０００６】図１５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２
０６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。

【０００７】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。

【０００８】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１０１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。

【０００９】

【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。

【００１０】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。
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。

【００１１】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。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。

【００１２】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。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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】

【課題を解決するための手段】図１に、請求項１，請求
項３および請求項４の充電装置の原理構成を示す図であ
る。

【００１６】請求項１の発明は、交流電源の入力に応じ
て、定電圧かつ定電流でバッテリ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１０３に供給する
バッテリ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停止指示および再開指示を交
互に作成して、充電手段１０２に送出する充電制御手段
１１１を備えたことを特徴とする。

【００１７】図２に、請求項２および請求項１１の充電
装置の原理構成を示す。請求項２の発明は、交流電源の
入力に応じて、定電流でバッテリ１０１を充電する充電
手段１０４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１０３に供給する
バッテリ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停止指示および再開指示を交
互に作成して、充電手段１０２に送出する充電制御手段
１１１と、バッテリ１０１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１０１の満充電状態を検出したとして、充
電制御手段１１１に停止指示の作成を指示する充電検出
手段１１２とを備えたことを特徴とする。

【００１８】請求項３の発明は、請求項１に記載のバッ
テリの充電装置において、バッテリ１０１に流入する充
電電流が所定の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、所定の時間の経過後に、
充電制御手段１１１に停止指示の作成を指示する計時手
段１１４とを備えたことを特徴とする。

【００１９】請求項４の発明は、請求項３に記載のバッ
テリの充電装置において、バッテリ１０１の温度を測定
する温度測定手段１１５を備え、電流検出手段１１３
が、温度測定手段１１５による測定結果に応じて、基準
電流値を変更する構成であることを特徴とする。

【００２０】図３に、請求項５ないし請求項７の充電装
置の原理構成を示す。請求項５の発明は、請求項１に記
載のバッテリの充電装置において、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に
流入する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１１１に停止指示の作成
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。

【００２１】請求項６の発明は、請求項１または請求項
２に記載のバッテリの充電装置において、停止指示の入
力に応じて計時動作を開始し、所定の停止時間の経過後
に充電制御手段１１１に再開指示の作成を指示する計時
手段１１７を備えたことを特徴とする。

【００２２】請求項７の発明は、請求項６に記載のバッ
テリの充電装置において、バッテリ１０１の温度を測定
する温度測定手段１１５を備え、計時手段１１７が、温
度測定手段１１５による測定結果に応じて、停止時間を
調整する構成であることを特徴とする。

【００２３】図４に、請求項８の充電装置の原理構成を
示す。請求項８の発明は、請求項１または請求項２に記
載のバッテリの充電装置において、バッテリ１０１の温
度を測定する温度測定手段１１５と、温度測定手段１１
５による測定結果に応じた基準電圧値とバッテリ１０１
の端子間電圧とを比較し、端子間電圧が基準電圧値を下
回ったときに、充電制御手段１１１に再開指示の作成を
指示する電圧比較手段１１８とを備えたことを特徴とす
る。

【００２４】請求項９の発明は、請求項１に記載のバッ
テリの充電装置において、充電制御手段１１１が、定期
的に停止指示と再開指示とを作成して送出する構成であ
ることを特徴とする。

【００２５】図５に、請求項１０の充電装置の原理構成
を示す。請求項１０の発明は、請求項１に記載のバッテ
リの充電装置において、充電制御手段１１１が、負荷１
０３の動作状態に応じて停止指示と再開指示とを作成し
て送出する構成であることを特徴とする。

【００２６】請求項１１の発明は、請求項２に記載のバ
ッテリの充電装置において、バッテリ１０１の温度を測
定する温度測定手段１１５を備え、充電検出手段１１２
が、温度測定手段１１５による測定結果に応じた基準電
圧値とバッテリ１０１の端子間電圧とを比較する構成で
あることを特徴とする。

【００２７】

【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とができる。

【００２８】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１０
１を満充電に近い状態に保持することができる。

【００２９】請求項２の発明は、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
４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１０４を停止することがで
きるから、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３の発明は、電流検出手段１１３が
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１１３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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】請求項４の発明は、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。

【００３４】請求項５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
状態を正確に評価し、満充電となる時点で充電手段１０
２を停止することができる。

【００３５】請求項６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。

【００３６】したがって、計時手段１１７に適切な停止
時間を設定しておけば、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。請求項７の発明は、
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。

【００３７】請求項８の発明は、電圧比較手段１１８
が、温度測定手段１１５による測定結果に応じた基準電
圧とバッテリ１０１の端子間電圧とを比較することによ
り、バッテリ１０１の特性の温度依存性を考慮しながら
バッテリ１０１の放電状態を正確に評価し、バッテリ１
０１の充電を再開すべき時点を検出して、充電を再開す
ることができる。

【００３８】請求項９の発明は、バッテリ１０１の充電
と充電停止とを定期的に切り換えることができる。この
ように、定期的に充電を停止することにより、バッテリ
１０１を過充電状態のまま放置することを防ぎ、また、
定期的に充電を再開することにより、バッテリ１０１を
ほぼ満充電の状態に保つことができる。

【００３９】請求項１０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。

【００４０】請求項１１の発明は、温度測定手段１１５
による測定結果に応じた基準電圧値を用いることによ
り、充電検出手段１１２によって、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
を正確に評価することが可能となる。

【００４１】

【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６に、請求項３および請求項６の
発明を適用した充電装置の実施例構成図を示す。

【００４２】なお、図６において、図１５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６において、充電装置は、図１５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２１４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。

【００４３】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。

【００４４】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７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７において、点線で示し
た）。

【００４５】図７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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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７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。

【００４９】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７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。

【００５０】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７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。

【００５１】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。

【００５２】これにより、充電制御部２３２とタイマ２
３１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。

【００５３】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。

【００５４】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。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。

【００５５】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８
に、請求項５および請求項８の発明を適用した充電装置
の実施例構成図を示す。

【００５６】図８において、請求項５および請求項８の
発明を適用した充電装置は、図６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
２５０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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】また、図８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Vf3 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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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, Vf2は逆に低下する。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】このように、バッテリ１０１の動作特性の
温度依存性を考慮して、電流検出回路２２０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。

【００６６】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９に、請求項４および請求項７の発明を
適用した充電装置の実施例構成図を示す。

【００６７】図９において、請求項４および請求項７の
発明を適用した充電装置は、図６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２３
１に設定する時間T2の値を変更する構成となっている。

【００６８】また、図８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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。図１０に、請求項９の充電装置の実施例構
成図を示す。

【００７３】図１０において、請求項９の充電装置は、
図１５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。

【００７４】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６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。

【００７５】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。

【００７６】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１１に、請求項１０
の充電装置の実施例構成図を示す。図１１において充電
装置は、図１５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２
３２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。

【００７７】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。

【００７８】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２１４
の動作を制御することにより、請求項１０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。

【００７９】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。

【００８０】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。なお、上述
した充電制御部２３２の代わりに、従来の充電回路２１
０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。

【００８１】ところで、バッテリを定電流回路２１４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。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。

【００８２】図１２に、請求項２の発明を適用した充電
装置の実施例構成図を示す。図１２において充電装置
は、図１５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２１４の動作
を制御する構成となっている。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】ここで、タイマ２３１に設定する時間T2と
しては、図６に示した実施例と同様に、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９５％）まで低下するのに要する時間を設定すればよ
い。

【００８６】この場合は、図１３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１３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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】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１４に、請求項１１の発明を適用した充電装
置の実施例構成図を示す。

【００９０】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２
５０の出力に応じて、電圧検出回路２４０の基準電圧Vf
2 を変更するとともに、充電制御部２３２がタイマ２３
１に設定する時間T2の値を変更する構成となっている。

【００９１】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。

【００９２】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１
０１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。

【００９３】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。

【００９４】

【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。

【００９５】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。

【００９６】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】請求項１，請求項３および請求項４の充電装置
の原理構成を示す図である。

【図２】請求項２および請求項１１の充電装置の原理構
成を示す図である。

【図３】請求項５ないし請求項７の充電装置の原理構成
を示す図である。

【図４】請求項８の充電装置の原理構成を示す図であ
る。

【図５】請求項１０の充電装置の原理構成を示す図であ
る。

【図６】請求項３および請求項６の発明を適用した充電
装置の実施例構成図である。

【図７】充電電流の変化を示す図である。

【図８】請求項５および請求項８の発明を適用した充電
装置の実施例構成図である。

【図９】請求項４および請求項７の発明を適用した充電
装置の実施例構成図である。

【図１０】請求項９の充電装置の実施例構成図である。

【図１１】請求項１０の充電装置の実施例構成図であ
る。

【図１２】請求項２の充電装置の実施例構成図である。

【図１３】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１４】請求項１１の充電装置の実施例構成図であ
る。

【図１５】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

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源の入力に応じて、定電圧かつ定
   電流でバッテリ（１０１）を充電する充電手段（１０
   ２）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（１０１）からの放電電流を負荷（１０３）
   に供給するバッテリの充電装置において、 前記充電手段（１０２）の動作の停止および再開を指示
   する停止指示および再開指示を交互に作成して、前記充
   電手段（１０２）に送出する充電制御手段（１１１）を
   備えたことを特徴とするバッテリの充電装置。
2. 【請求項２】 交流電源の入力に応じて、定電流でバッ
   テリ（１０１）を充電する充電手段（１０４）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
   （１０１）からの放電電流を負荷（１０３）に供給する
   バッテリの充電装置において、 前記充電手段（１０２）の動作の停止および再開を指示
   する停止指示および再開指示を交互に作成して、前記充
   電手段（１０２）に送出する充電制御手段（１１１）
   と、 前記バッテリ（１０１）の端子間電圧と所定の基準電圧
   値とを比較し、端子間電圧が前記基準電圧値に達したと
   きに、前記バッテリ（１０１）の満充電状態を検出した
   として、前記充電制御手段（１１１）に前記停止指示の
   作成を指示する充電検出手段（１１２）とを備えたこと
   を特徴とするバッテリの充電装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のバッテリの充電装置に
   おいて、 バッテリ（１０１）に流入する充電電流が所定の基準電
   流値を下回ったことを検出する電流検出手段（１１３）
   と、 前記電流検出手段（１１３）による検出結果に応じて計
   時動作を開始し、所定の時間の経過後に、充電制御手段
   （１１１）に停止指示の作成を指示する計時手段（１１
   ４）とを備えたことを特徴とするバッテリの充電装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のバッテリの充電装置に
   おいて、 バッテリ（１０１）の温度を測定する温度測定手段（１
   １５）を備え、 電流検出手段（１１３）が、前記温度測定手段（１１
   ５）による測定結果に応じて、基準電流値を変更する構
   成であることを特徴とするバッテリの充電装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のバッテリの充電装置に
   おいて、 バッテリ（１０１）の温度を測定する温度測定手段（１
   １５）と、 バッテリ（１０１）に流入する充電電流と前記温度測定
   手段（１１５）による測定値に応じた基準電流値とを比
   較し、前記充電電流が前記基準電流値を下回ったとき
   に、充電制御手段（１１１）に停止指示の作成を指示す
   る電流比較手段（１１６）とを備えたことを特徴とする
   バッテリの充電装置。
6. 【請求項６】 請求項１または請求項２に記載のバッテ
   リの充電装置において、 停止指示の入力に応じて計時動作を開始し、所定の停止
   時間の経過後に充電制御手段（１１１）に再開指示の作
   成を指示する計時手段（１１７）を備えたことを特徴と
   するバッテリの充電装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のバッテリの充電装置に
   おいて、 バッテリ（１０１）の温度を測定する温度測定手段（１
   １５）を備え、 計時手段（１１７）が、前記温度測定手段（１１５）に
   よる測定結果に応じて、停止時間を調整する構成である
   ことを特徴とするバッテリの充電装置。
8. 【請求項８】 請求項１または請求項２に記載のバッテ
   リの充電装置において、 バッテリ（１０１）の温度を測定する温度測定手段（１
   １５）と、 前記温度測定手段（１１５）による測定結果に応じた基
   準電圧値と前記バッテリ（１０１）の端子間電圧とを比
   較し、前記端子間電圧が前記基準電圧値を下回ったとき
   に、充電制御手段（１１１）に再開指示の作成を指示す
   る電圧比較手段（１１８）とを備えたことを特徴とする
   バッテリの充電装置。
9. 【請求項９】 請求項１に記載のバッテリの充電装置に
   おいて、 充電制御手段（１１１）が、定期的に停止指示と再開指
   示とを作成して送出する構成であることを特徴とするバ
   ッテリの充電装置。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載のバッテリの充電装置
    において、 充電制御手段（１１１）が、負荷（１０３）の動作状態
    に応じて停止指示と再開指示とを作成して送出する構成
    であることを特徴とするバッテリの充電装置。
11. 【請求項１１】 請求項２に記載のバッテリの充電装置
    において、 バッテリ（１０１）の温度を測定する温度測定手段（１
    １５）を備え、 充電検出手段（１１２）が、前記温度測定手段（１１
    ５）による測定結果に応じた基準電圧値と前記バッテリ
    （１０１）の端子間電圧とを比較する構成であることを
    特徴とするバッテリの充電装置。