JPH08168192A - 充電制御装置 - Google Patents

充電制御装置

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JPH08168192A
JPH08168192A JP31032494A JP31032494A JPH08168192A JP H08168192 A JPH08168192 A JP H08168192A JP 31032494 A JP31032494 A JP 31032494A JP 31032494 A JP31032494 A JP 31032494A JP H08168192 A JPH08168192 A JP H08168192A
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JP
Japan
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charging
battery
voltage
secondary battery
current
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Pending
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JP31032494A
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English (en)
Inventor
Mitsuo Saeki
充雄 佐伯
Tadashi Okumura
匡史 奥村
Nobuo Tanaka
信夫 田中
Hidekiyo Ozawa
秀清 小澤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】二次電池を内蔵した電子機器を外部からの電力
で運用している場合にも、自己放電により電池の充電量
は徐々に減少する。 Li+ (リチウム・イオン) 電池では
Nicad/NiMH のトリクル充電方式は電池の劣化を招くた
め使えない。 Li+電池の充電制御装置に関し、放電時に
電池の残量を監視する手段を設け、電池が所定値まで目
減りしたら充電をすることにより目減り分を補う。 【構成】二次電池と外部から電力の供給を受ける手段と
を有する電子機器の、二次電池を充電するための充電制
御装置であって、電子機器に外部から電力が供給されて
いて、二次電池の電圧を監視して電圧が所定の電圧以下
になったとき、または充電完了から一定時間経過したと
き、充電を開始するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウム・イオン電池
(以下 Li+電池と記す) 等の、ニッケルカドミウム電池
やニッケル水素電池(以下 Nicd/NiMH 電池と記す)に
対して用いられるトリクル充電方式では電池の劣化を招
くため不可であるような二次電池の充電制御装置に関す
る。
【0002】携帯型電子機器においては、内蔵する二次
電池は、電池動作を開始するときには常に満充電状態で
あることが望ましい。
【0003】
【従来の技術】携帯型電子機器においては、装置の電源
として、内蔵する二次電池と内蔵または外付けのACア
ダプタのどちらでも使える2電源方式とすることが多
い。また、その場合、ACアダプタを接続するだけで簡
単に装置内蔵の二次電池に対して充電ができるように、
充電制御装置も内蔵している例が多い。
【0004】装置に内蔵する二次電池には、運用コスト
や瞬間的に放電可能な電流容量等の関係で、ニッケルカ
ドミュウム電池、ニッケル水素電池およびリチウム・イ
オン二次電池(以下Nicd / NiMH /Li+ と記す) が一般
的に使用される。
【0005】携帯型機器であるため、装置の電源として
通常は内蔵の二次電池を使用するが、机上での長時間運
用等のように、ACアダプタ等の外部電源より電力の供
給を受けて動作させる場合もある。
【0006】図3は代表的な二次電池の通常の充電方式
によるときの充電電圧と充電電流の時間変化を示す。
(1)は Nicd/NiMH電池の場合であり、(2)はLi+
二次電池の場合である。
【0007】Nicd/NiMH電池では、充電制御装置はある
程度高い電圧で、定電流制御を行うことにより充電す
る。図に示すように、充電電流は一定であり、充電が進
むにつれて充電電圧は高くなる。満充電状態になると、
電池の特性上わずかに電圧が下がる(−ΔV)。通常こ
れを検出して充電終了とする。
【0008】Li+ 二次電池では、電池の特性上、満充電
時の電圧より高い電圧を加えることはできない。従っ
て、始めは定電流により充電するが、ある程度充電電圧
が上がると電圧を押さえ定電圧制御を行う。定電圧とい
っても実際はわずかに電圧は上昇する。この電圧が電池
の許容値を越えないように、充電電流が所定値以下にな
ったところで充電終了とする。電池の容量が1AHのと
き1Aの電流を1Cの電流と呼ぶ。通常は0.1Cの電
流値で終了とする。
【0009】充電電流は通常0.3C程度にするが、こ
の標準充電の他に、急速充電と称する充電電流値を大
(1C〜1.5C)にして充電時間を短くする方式があ
るが本質的な違いはない。
【0010】なお、充電の終了検出には、前記の−ΔV
の検出、充電電流値の検出の他に、ピーク電圧の検出、
絶対温度が規定値を越えたことの検出、ΔT/Δt が規定
値以上になったことの検出、あるいは規定の充電時間が
経過したことの検出等、各種の手法があり、適宜、単独
でまたは組み合わせて用いられる。
【0011】このような2電源方式の電子機器をACア
ダプタ等で運用している場合、機器の電力はACアダプ
タから供給され、二次電池から供給されることはないた
め、論理的には二次電池の電力は消費されないはずであ
る。しかし、二次電池は充電後放置した場合、負荷を取
ることがなくても電池内部の漏電により自然に電池が放
電してしまう。この現象を自己放電という。自己放電量
は電池の種類や環境温度等により異なるが、Nicd/NiMH
電池では30%/月程度のレートで自然放電するため、
100%の充電状態で放置しても2〜3ケ月後にはほと
んど電力が残っていない。従って、機器を2〜3ケ以上
の長期にわたってACアダプタ等で運用している場合、
再充電しないと電池での運用を行うことができなくなっ
てしまう。
【0012】従って、二次電池が Nicd/NiMH 電池の場
合は、通常の充電の終了後は自己放電による自己消費量
に見合う微小電流をACアダプタ等から供給して低率の
充電レートで常に充電し、自己放電による目減りを防止
する。これをトリクル充電という。
【0013】図4にトリクル充電回路を示す。トリクル
充電は、通常の充電制御装置2と並列に、直流電圧源
(ACアダプタ出力)1から電流制限用の抵抗R0と逆流
防止用のダイオードD4をとおして電池3に接続する回路
で実現される。ダイオードD4はACアダプタ1による電
力供給が途絶えたとき電池の電力がACアダプタ1を通
して漏洩するのを防止する。ACアダプタ1は一定の電
圧で電力を供給し、充電完了後の二次電池3の電圧も一
定である。従って、二次電池3は抵抗R0を介してACア
ダプタ1と二次電池3の電圧差と抵抗R0により決まる電
流で充電される。この充電電流値が二次電池の自己放電
に見合う電流値となるように抵抗R0の値を決めれば、つ
ねに二次電池の自己放電分をACアダプタ1から供給す
ることとなり、常に満充電状態を保つこととなる。
【0014】前述したように、Nicd/NiMH電池では、あ
る程度高い電圧がかかっても問題ないため、自己放電を
補うためには、抵抗による電流制限を施した定電圧によ
る充電と言う簡単な方法で実現が可能である。一方、今
後の主流となると考えられるLi+ 二次電池では、電池で
決められた以上の電圧を印加すると電池が劣化するた
め、同様な方式によるトリクル充電を行うことはできな
い。ただし、 Li+二次電池はNiMH電池や Nicd電池に比
べて自己放電量が少ない。 Li+二次電池の自己放電量は
Nicd電池や NiMH 電池に比べて極端に少なく10%/
月程度であり、6ケ月程度放置してもまだ50%程度の
残量がある。従って、充電終了後はそのままにしてもよ
い。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかし、最悪の事態と
して、機器を長い間ACアダプタ等により外部からの電
力で動作させた後、内蔵二次電池で動作させようとした
とき、不可能になっていることがあり得る。
【0016】そこで、本発明は、外部からの電力による
動作時であっても、内蔵二次電池の電力の残量が所定値
以下にならないようにすることを目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】二次電池と外部から電力
の供給を受ける手段とを有する電子機器内にあって、二
次電池を充電するための充電制御装置において、電子機
器に外部から電力が供給されているとき、二次電池の残
留電力を判断する残量監視手段を有し、残量監視手段
は、残量が所定値以下になったと判定したとき充電を開
始させる。
【0018】残量の所定値の判定には、二次電池の電圧
を監視して、所定の電圧以下になったことを検出しても
よいし、二次電池への充電が完了した時点からの経過時
間を測定し、所定の値になったときとしてもよい。
【0019】
【作用】Li+ 二次電池は満充電状態のときの電圧が最も
高く、放電が進むに従って電圧が低下する特性をもつ。
言い換えれば電圧測定することで電池の残量を判定する
ことが容易である。従って、ACアダプタ等により外部
から電力が供給されている状態のとき、二次電池の電圧
が所定の電圧以下になったら充電を開始することで、電
池の自己放電分を補い、常に満充電状態に近い状態を維
持することが可能となる。
【0020】また、電池の自己放電の程度は電池種類に
より異なり、環境温度によって左右されるが、自己放電
による目減り分は大略時間に比例するとしてよい。従っ
て、ACアダプタ等により外部から電力が供給されてい
る状態のとき、二次電池への充電が完了した時点から経
過時間を測定して、所定の時間が経過したら充電を開始
することで、電池の自己放電分を補い、常に満充電状態
に近い状態を維持することが可能となる。
【0021】
【実施例】以下に本発明を適用した Li+二次電池用の充
電制御装置の例を説明する。図1は実施例のハードウェ
ア構成図であり、図2はその動作説明フローチャートで
ある。 通常の充電制御装置は、定電流/定電圧制御回
路21、電圧・電流測定回路22、マイクロコントローラに
よる充電制御部23、および外部給電を検出する電圧比較
器CMP と基準電圧e 、充電電流測定用の抵抗R1、逆流防
止用のダイオードD1,D2,D3よりなる。このハードウェア
構成そのものは従来技術の Li+二次電池用の充電制御装
置と異なるところはない。
【0022】ACアダプタ1は定電圧の直流DC-IN を供
給する。充電制御部 (マイクロコントローラ) 23は、定
電流/定電圧制御回路21に対して充電の開始や停止(ON
/OFF信号) 、および電流値の大小等を指示するための充
電に関する制御を行う。ダイオード D1,D3は、機器がA
Cアダプタ1に接続されているがAC電力が供給されて
いないとき、電池の電力がACアダプタ側に漏洩するの
を防止する。ダイオードD2は、ACアダプタ1により外
部から電力が供給されているとき、ACアダプタ1の電
力が電池3に直接印加されるのを防止する。
【0023】電圧・電流測定回路22は、電池3を充電す
るときや充電するときの電圧、電流、を測定して充電制
御部23に与える。抵抗 R1 は電池からの充放電電流を測
定するためのシャント抵抗である。
【0024】定電流/定電圧制御回路21は、始めは定電
流で、後に定電圧で電池3への充電電流を流す制御回路
である。制御部210 はオペアンプ(エラーアンプ)2個
を有し、抵抗R2に流れる電流値と出力側の電圧値が決め
られた上限を越えないようにスイッチングトランジスタ
FET をON/OFFする。外部から供給される直流はスイッ
チングトランジスタFET により制御部210 の指示に従っ
てスイッチングされる。その出力は、L,C1,D5 による平
滑回路で平滑され電池3に加えられる。これは、公知の
スイッチング・レギュレーション技術である。制御部21
0 としては、市販のスイッチング・レギュレータ・コン
トローラ、例えば富士通製のMB3759等を使うこと
ができる。
【0025】以下に、図2のフローチャートにより、実
施例の動作を説明する。 充電開始処理:従来どおりにACアダプタによる電力供
給の開始の検出(S1)あるいは電池の装着(S2)を契機とし
て二次電池への充電開始指示ONを出す(S3)。
【0026】これにより、ハードウェアは、図3(2)
に示したように始めは定電流で充電を行い、電圧が所定
値に達すると定電圧での充電を行う。なお、充電制御部
23から充電電流の大小を指定する信号R/S により急速充
電、標準充電の区別ができるが、本発明には直接関係な
いので説明は省略する。
【0027】充電の終了処理:Li+二次電池の場合は、
充電電流を監視し、所定の充電電流値(通常、0.1C:10
00mAHの容量で 100mA)以下になったことを検出(S
6)したとき、または、充電開始から所定の時間(例えば
2時間)を経過したとき(S5)に、充電の終了指示OFF(S
7) を出す。なお、ピーク電圧の検出、絶対温度が規定
値を越えたことの検出、ΔT/Δt が規定値以上になった
ことの検出等の充電完了検出手法を併用してもよい。
【0028】放電監視処理:充電完了後、電池の電圧を
監視し、限度として定めた値に達したことを検出すると
(S9)、または経過時間が限度として定めた値に達すると
(S10) 、充電開始の指示ONを出す(S3)。
【0029】充電完了後、ACアダプタから装置に電力
が供給されている状態では、電池の電力は自己放電によ
り消費されるのみであり、Li+ 二次電池においては非常
に少ない。2セル直列の公称電圧7.2V(MAX8.
4V)の電池で8Vになった時点では80〜85%の容
量が残っている。また、充電終了から1000時間程度でも
同程度の残量と考えられる。この状態で充電を開始すれ
ば、満充電状態に復帰できる。従って、常時満充電に近
い電力を確保できる。この補充のための充電間隔は1〜
2ヵ月に一回であり、電池の劣化への影響は少ない
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置に内蔵される電池がリチウムイオン二次電池のよう
な、単純な回路によるトリクル充電方式を使うことがで
きない電池でも、ACアダプタ等により外部から電力の
供給を受けている状態では、常に残量を一定値以上に
し、満充電の状態に近い状態に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例のハードウェア構成図
【図2】 実施例の動作説明フローチャート
【図3】 充電時の電圧・電流の変化
【図4】 トリクル充電回路
【符号の説明】
1 ACアダプタ 2 充電制御装置 21 定電流/定電圧制御回路 22 電圧・電流測定回路 23 充電制御部(マイクロコントローラ) D1〜D5 ダイオード CMP 電圧比較器 FET スイッチングトランジスタ L インダクタ C コンデンサ R0〜 R2 抵抗 3 二次電池 4 トリクル充電回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 信夫 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 小澤 秀清 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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二次電池と外部から電力の供給を受ける
    手段とを有する電子機器内にあって、二次電池を充電す
    るための充電制御装置であって、 電子機器に外部から電力が供給されているとき、二次電
    池の残留電力を判断する残量監視手段を有し、 残量監視手段は、残量が所定値以下になったと判定した
    とき充電を開始させることを特徴とする充電制御装置。
  2. 【請求項2】 残量監視手段は、二次電池の電圧を監視
    して、所定の電圧以下になったことを検出したとき充電
    を開始させることを特徴とする請求項1に記載の充電制
    御装置。
  3. 【請求項3】 残量監視手段は、二次電池への充電が完
    了した時点からの経過時間を測定し、所定時間が経過し
    たとき充電を開始させることを特徴とする請求項1に記
    載の充電制御装置。
JP31032494A 1994-12-14 1994-12-14 充電制御装置 Pending JPH08168192A (ja)

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JP31032494A JPH08168192A (ja) 1994-12-14 1994-12-14 充電制御装置

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030218