JPH07241043A - 電池の充放電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、電池の充放電制御装置に関し、充
電時や放電時の電流Ｉをもとに補正して正確な２次電池
の残量を表示、満充電となったときに充電停止して過充
電による劣化を防止、残量がなくなったときに放電停止
してパソコンなどのデータ喪失を防止することを目的と
する。 【構成】 ２次電池に充電する充電電流／放電電流を検
出する電流検出回路９と、充電電圧／放電電圧を検出す
る電圧検出回路１６と、充電電流／放電電流をもとに補
正電圧ΔＶを求める変換テーブル１１、１３と、充電電
圧／放電電圧を補正電圧ΔＶによって補正した充電電圧
／放電電圧をもとに残量を求める残量テーブル１２、１
４と、求めた２次電池の残量を必要に応じて表示させる
と共に２次電池の残量が満了／ほぼ零になったときに充
電／放電を停止させる残量算出手段１０とを備えるよう
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、２次電池の電圧を検出
して充電や放電を制御する電池の充放電制御装置に関す
るものである。リチウム電池などの充放電可能な２次電
池の充電・放電時に、２次電池の電圧を検出して正確な
残量に補正することが望まれている。

【０００２】

【従来の技術】従来、２次電池例えばリチウム電池を充
電する場合、リチウム電池の正端子と負端子の間の電圧
を検出して残量を判断し、充電を行う。充電中も端子間
の電圧を監視し、所定の満充電電圧になったときに充電
を終了するようにしていた。

【０００３】また、放電時は、リチウム電池から負荷に
電流を供給した状態で端子間の電圧を監視し、所定の放
電完了電圧になったときに放電を終了するようにしてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来は上述したように
充電時には充電しつつ２次電池の端子間の充電電圧を検
出して満充電電圧となったときに充電を終了するように
していたため、図５の（ａ）に示すように充電電流の大
きさによって当該２次電池の端子間の充電電圧が変化し
てしまう現象に対処できず、正確な２次電池の残量を検
出できず、充電量が不足してしまったり、この不足を補
うために高めの満充電電圧まで充電すると小電流で充電
したときに過充電となってしまうなどの問題があった。

【０００５】また、同様に、放電時も、図５の（ｂ）に
示すように放電電流の大きさによって当該２次電池の端
子間の放電電圧が変化してしまう現象に対処できず、正
確な２次電池の残量を検出できず、過放電にしてしまっ
たり、この過放電を避けるために高めの放電終了電圧に
なったときに放電を停止してしまうと、２次電池の容量
を完全に使わないうちに放電を停止して充電をせざるを
得なく、充電・放電サイクルが短くなってしまうという
問題があった。

【０００６】本発明は、これらの問題を解決するため、
２次電池の充電時や放電時に検出した電流Ｉをもとに補
正値±ΔＶを算出し、検出した充電電圧や放電電圧をこ
の補正値±Δで補正した電圧をもとに、充電電流や放電
電流に依存しない正確な２次電池の残量を算出して表示
したり、満充電となったときに充電停止して過充電によ
る劣化を防止したり、残量がなくなったときに正確に放
電停止してパソコンなどのデータ喪失を防止したりする
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１を参照して課題を解
決するための手段を説明する。図１において、電流検出
回路９は、直流電源から充電対象の２次電池１に充電す
る充電電流を検出したり、２次電池から負荷に放電する
放電電流を検出したりするものである。

【０００８】残量算出手段１０は、変換テーブル１１お
よび残量テーブル１２を参照して求めた電池の残量を必
要に応じて表示すると共に電池の残量が満了になったと
きに充電を停止したり、変換テーブル１３および残量テ
ーブル１４を参照して求めた電池の残量を必要に応じて
表示すると共に電池の残量がほぼ零になったときに放電
を停止したりするものである。

【０００９】変換テーブル１１は、充電電流をもとに、
補正電圧ΔＶを求めるものである。残量テーブル１２
は、補正後の充電電圧をもとに、２次電池の残量を求め
るものである。

【００１０】変換テーブル１３は、放電電流をもとに、
補正電圧ΔＶを求めるものである。残量テーブル１４
は、補正後の放電電圧をもとに、２次電池の残量を求め
るものである。

【００１１】電圧検出回路１６は、直流電源から充電対
象の２次電池１に充電する充電電圧を検出したり、２次
電池１から負荷に供給して放電する放電電圧を検出した
りするものである。

【００１２】

【作用】本発明は、図１に示すように、充電時に、電流
検出回路９が直流電源から充電対象の２次電池１に充電
する充電電流を検出し、電圧検出回路１６が直流電源か
ら充電対象の２次電池１に充電する充電電圧を検出し、
残量算出手段１０が検出した充電電流をもとに変換テー
ブル１１を参照して補正電圧ΔＶを求め、この補正電圧
ΔＶによって検出した充電電圧を補正した補正後の充電
電圧を求め、この求めた補正後の充電電圧をもとに残量
テーブル１２を参照して２次電池の残量を求めて表示す
ると共に、２次電池の残量が満了になったときに充電を
停止するようにしている。

【００１３】また、放電時に、電流検出回路９が２次電
池１から負荷に放電する放電電流を検出し、電圧検出回
路１６が２次電池１から負荷に放電する放電電圧を検出
し、残量算出手段１０が検出した放電電流をもとに変換
テーブル１３を参照して補正電圧ΔＶを求め、この補正
電圧ΔＶによって検出した放電電圧を補正した補正後の
放電電圧を求め、この求めた補正後の放電電圧をもとに
残量テーブル１４を参照して２次電池の残量を求めて表
示すると共に、２次電池の残量が過放電となったときに
放電を停止するようにしている。

【００１４】従って、２次電池１の充電時や放電時に検
出した電流をもとに補正値±ΔＶを算出し、検出した充
電電圧や放電電圧をこの補正値±Δで補正した電圧をも
とに２次電池の残量を表示したり、残量が満充電となっ
たときに充電を停止したり、残量が過放電（ほぼ零残
量）となったときに放電を停止したりすることにより、
充電電流や放電電流の大きさに依存しない正確な残量を
表示、および正確な満充電や過放電を検出して充電停止
や放電停止することが可能となる。

【００１５】

【実施例】次に、図１から図４を用いて本発明の実施例
の構成および動作を順次詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明の１実施例構成図を示す。
図１において、２次電池１は、充電・放電可能な電池で
あって、例えばリチウム電池やニッケルカドニウム電池
などである。

【００１７】充電スイッチ２は、２次電池１に充電する
ための電流をＯＮ／ＯＦＦするスイッチであって、ここ
では、ＡＣアダプタ７によってＡＣ電源をＤＣ電圧に変
換し、このＤＣ電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ６によって
所定電圧に変換した直流電圧を２次電池１に印加して充
電電流を供給したり、充電電流を遮断したりするスイッ
チである。

【００１８】放電スイッチ３は、２次電池１からＤＣ−
ＤＣコンバータ６を経由して負荷に供給する電流をＯＮ
／ＯＦＦするスイッチである。アンプ４は、放電スイッ
チ３からＤＣ−ＤＣコンバータ６を経由して負荷に供給
する放電電流を検出するものであって、ここでは、放電
電流を抵抗Ｒ１によって電圧にしてこの電圧をアンプ４
で増幅して電流検出回路９に供給するものである。

【００１９】アンプ５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６から
充電スイッチ２を経由して２次電池１に供給する充電電
流を検出するものであって、ここでは、充電電流を抵抗
Ｒ２によって電圧にしてこの電圧をアンプ５で増幅して
電流検出回路９に供給するものである。

【００２０】ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、直流電圧を異
なる電圧の直流電圧に変換するものであって、ここで
は、ＡＣアダプタ７からの直流電圧を変換して２次電池
１に供給して充電したり、負荷に供給したり、２次電池
１からの直流電圧を変換して負荷に供給したりするもの
である。

【００２１】ＡＣアダプタ７は、図示外のＡＣ電源を整
流して直流電圧に変換するものである。コントローラ８
は、全体を制御するものであって、ここでは、電流検出
回路９、残量算出手段１０、スイッチ制御回路１５、お
よび電圧検出回路１６などから構成されるものである。

【００２２】電流検出回路９は、アンプ４あるいはアン
プ５から入力された電圧をもとに、抵抗Ｒ１に流れる放
電電流あるいは抵抗Ｒ２に流れる充電電流を検出するも
のである。

【００２３】残量算出手段１０は、２次電池１の残量を
算出するものであって、ここでは、充電時の変換テーブ
ル１１および残量テーブル１２を参照して２次電池１の
残量を算出したり、放電時の変換テーブル１３および残
量テーブル１４を参照して２次電池１の残量を算出した
りなどするものである（図２を用いて後述する）。

【００２４】変換テーブル１１は、充電時のものであ
り、充電電流と補正電圧ΔＶとを対応づけて登録したも
のであって、ここでは、充電電流Ｉと基準電流Ｉ_REFと
の差ΔＩに対応づけて補正電圧ΔＶを予め測定して登録
したものである（図３の（ａ）参照）。

【００２５】残量テーブル１２は、充電時のものであ
り、補正後の補正電圧ΔＶを反映した充電電圧と２次電
池の残量とを対応づけて登録したものであって、ここで
は、補正後の補正電圧ΔＶを充電電圧Ｖに加算した電圧
（Ｖ＋ΔＶ）に対応づけて２次電池１の残量（％）を予
め測定して登録したものである（図３の（ｂ）参照）。

【００２６】変換テーブル１３は、放電時のものであ
り、放電電流と補正電圧ΔＶとを対応づけて登録したも
のであって、ここでは、放電電流Ｉと基準電流Ｉ_REFと
の差ΔＩに対応づけて補正電圧ΔＶを予め測定して登録
したものである（図４の（ａ）参照）。

【００２７】残量テーブル１４は、放電時のものであ
り、補正後の補正電圧ΔＶを反映した放電電圧と２次電
池の残量とを対応づけて登録したものであって、ここで
は、補正後の補正電圧ΔＶを放電電圧Ｖに加算した電圧
（Ｖ＋ΔＶ）に対応づけて２次電池１の残量（％）を予
め測定して登録したものである（図４の（ｂ）参照）。

【００２８】スイッチ制御回路１５は、充電スイッチ２
および放電スイッチ３をＯＮ／ＯＦＦ制御するものであ
る。電圧検出回路１６は、２次電池１の充電時および放
電時の電圧を検出するものである。

【００２９】次に、図２のフローチャートに示す順序に
従い、図１の構成の動作を詳細に説明する。図２におい
て、Ｓ１は、充電かなどを判別する。これは、図１の２
次電池１が装填されて充電中か、放電中か、満充電の状
態かのいずれかを判別する。充電中と判別された場合に
は、Ｓ２からＳ７を実行する。放電中と判別された場合
には、Ｓ１２からＳ１７を実行する。満充電と判別され
た場合には、充電も放電も行う必要がないので、終了す
る（ＥＮＤ）。

【００３０】（１） 充電の場合：Ｓ２は、充電電流を
検出する。これは、図１で充電スイッチ２を閉にして２
次電池１の充電中と判明したので、抵抗Ｒ２によって充
電電流を電圧に変換し、アンプ５によって増幅し、電流
検出回路９によって充電電流Ｉを検出する。

【００３１】Ｓ３は、補正値を計算する。これは、Ｓ２
で検出した充電電流Ｉをもとに補正値を計算する。ここ
では、Ｓ２で検出した充電電流Ｉと、基準電流Ｉ_REFと
の差 ΔＩ＝Ｉ−Ｉ_REF を求め、この求めたΔＩについて、図３の（ａ）の変換
テーブル１１を参照して補正電圧ΔＶに変換する。これ
により、基準電流Ｉ_REFから検出した充電電流Ｉのずれ
に対応した充電電圧の補正電圧ΔＶが求まったこととな
る。

【００３２】Ｓ４は、充電電圧を検出する。これは、図
１の電圧検出回路１６が充電中の２次電池１の端子間の
充電電圧を検出する。Ｓ５は、電圧補正する。これは、
Ｓ４で検出した２次電池１の充電中の充電電圧Ｖに、Ｓ
３で求めた補正電圧ΔＶを加算した補正後の充電電圧
（Ｖ＋ΔＶ）を求めて補正する。

【００３３】Ｓ６は、残量計算する。これは、Ｓ５で補
正後の充電電圧（Ｖ＋ΔＶ）について、図３の（ｂ）の
残量テーブル１２を参照して対応する２次電池１の残量
（％）を取り出す。

【００３４】Ｓ７は、Ｓ６で取り出した残量が満充電
（ほぼ１００％）か判別する。ＹＥＳの場合には、２次
電池１の充電を終了したので、終わる（ＥＮＤ）。一
方、ＮＯの場合には、Ｓ１に戻る。

【００３５】以上のＳ２からＳ７によって、２次電池１
を充電しつつそのときの充電電流Ｉを検出して標準の充
電電流Ｉ_REFからのずれΔＩをもとに図３の（ａ）の変
換テーブル１１を参照して補正電圧ΔＶを求め、２次電
池１の充電電圧Ｖに加算した補正電圧（Ｖ＋ΔＶ）を求
め、これから図３の（ｂ）の残量テーブル１２を参照し
て２次電池１の残量を算出する。これにより、２次電池
１の充電電流の大きさに関係なく基準の充電電流からの
ずれを補正して正確な２次電池１の残量を算出すること
が可能となった。

【００３６】（２） 放電の場合：Ｓ１２は、放電電流
を検出する。これは、図１で放電スイッチ３を閉にして
２次電池１の放電中と判明したので、抵抗Ｒ１によって
放電電流を電圧に変換し、アンプ４によって増幅し、電
流検出回路９によって放電電流Ｉを検出する。

【００３７】Ｓ１３は、補正値を計算する。これは、Ｓ
１２で検出した放電電流Ｉをもとに補正値を計算する。
ここでは、Ｓ１２で検出した放電電流Ｉと、基準電流Ｉ
_REFとの差 ΔＩ＝Ｉ−Ｉ_REF を求め、この求めたΔＩについて、図４の（ａ）の変換
テーブル１３を参照して補正電圧ΔＶに変換する。これ
により、基準電流Ｉ_REFから検出した放電電流Ｉのずれ
に対応した放電電圧の補正電圧ΔＶが求まったこととな
る。

【００３８】Ｓ１４は、放電電圧を検出する。これは、
図１の電圧検出回路１６が放電中の２次電池１の端子間
の放電電圧を検出する。Ｓ１５は、電圧補正する。これ
は、Ｓ１４で検出した２次電池１の放電中の放電電圧Ｖ
に、Ｓ１３で求めた補正電圧ΔＶを加算した補正後の放
電電圧（Ｖ＋ΔＶ）を求めて補正する。

【００３９】Ｓ１６は、残量計算する。これは、Ｓ１５
で求めた補正後の放電電圧（Ｖ＋ΔＶ）について、図４
の（ｂ）の残量テーブル１４を参照して対応する２次電
池１の残量（％）を取り出す。

【００４０】Ｓ１７は、Ｓ１６で取り出した残量が過放
電（ほぼ０％）か判別する。ＹＥＳの場合には、２次電
池１の放電を終了したので、終わる（ＥＮＤ）。一方、
ＮＯの場合には、Ｓ１に戻る。

【００４１】以上のＳ１２からＳ１７によって、２次電
池１を放電しつつそのときの放電電流Ｉを検出して標準
の放電電流Ｉ_REFからのずれΔＩをもとに図４の（ａ）
の変換テーブル１３を参照して補正電圧ΔＶを求め、２
次電池１の放電電圧Ｖに加算した補正電圧（Ｖ＋ΔＶ）
を求め、これから図４の（ｂ）の残量テーブル１４を参
照して２次電池１の残量を算出する。これにより、２次
電池１の放電電流の大きさに関係なく基準の放電電流か
らのずれを補正して正確な２次電池１の残量を算出する
ことが可能となった。

【００４２】図３は、本発明のテーブル例（充電時）を
示す。ここでは、充電時に使用するテーブルについて説
明する。図３の（ａ）は、変換テーブルを示す。これ
は、図示のように、ΔＩ（基準との差）に対応づけてΔ
Ｖ（補正電圧）を、２次電池の種別毎（例えばリチウム
電池、ニッケルカドニウム電池などの電池の種別毎、お
よびその容量毎）に予め測定して作成したものである。
即ち、充電対象の２次電池の標準の充電電流Ｉ_REFと、
実際に測定した充電電流Ｉとの差ΔＩ＝（Ｉ−Ｉ_REF）
を求め、この差ΔＩに対応づけてそのときの２次電池１
から検出する充電電圧Ｖに対する補正電圧ΔＶを測定し
て登録したものである。

【００４３】図３の（ｂ）は、残量テーブルを示す。こ
れは、図示のように、補正後の充電電圧（Ｖ＋ΔＶ）に
対応づけて２次電池１の残量（％）を求めて登録したも
のである。

【００４４】従って、充電時に充電電流Ｉをもとに図３
の（ａ）の変換テーブル１１を参照して基準電流Ｉ_REF
からのずれΔＩ＝（Ｉ−Ｉ_REF）をもとに補正電圧ΔＶ
を求め、これを充電電圧Ｖに加算した補正後の充電電圧
（Ｖ＋ΔＶ）をもとに図３の（ｂ）の残量テーブル１２
を参照して正確な充電時の２次電池１の残量を求めるこ
とが可能となる。これにより、正確な充電時の２次電池
１の残量を表示したり、残量がほぼ１００％となったと
きに充電を停止し、２次電池１を過充電することなく最
適な満充電を常に正確に行うことが可能となる。

【００４５】図４は、本発明のテーブル例（放電時）を
示す。ここでは、放電時に使用するテーブルについて説
明する。図４の（ａ）は、変換テーブルを示す。これ
は、図示のように、ΔＩ（基準との差）に対応づけてΔ
Ｖ（補正電圧）を、２次電池の種別毎（例えばリチウム
電池、ニッケルカドニウム電池などの電池の種別毎、お
よびその容量毎）に予め測定した作成したものである。
即ち、放電対象の２次電池の標準の放電電流Ｉ_REFと、
実際に測定した放電電流Ｉとの差ΔＩ＝（Ｉ−Ｉ_REF）
を求め、この差ΔＩに対応づけてそのときの２次電池１
から検出する放電電圧Ｖに対する補正電圧ΔＶを測定し
て登録したものである。

【００４６】図４の（ｂ）は、残量テーブルを示す。こ
れは、図示のように、補正後の放電電圧（Ｖ＋ΔＶ）に
対応づけて２次電池１の残量（％）を求めて登録したも
のである。

【００４７】従って、放電時に放電電流Ｉをもとに図４
の（ａ）の変換テーブル１３を参照して基準電流Ｉ_REF
からのずれΔＩ＝（Ｉ−Ｉ_REF）をもとに補正電圧ΔＶ
を求め、これを放電電圧Ｖに加算した補正後の放電電圧
（Ｖ＋ΔＶ）をもとに図４の（ｂ）の残量テーブル１４
を参照して正確な放電時の２次電池１の残量を求めるこ
とが可能となる。これにより、正確な放電時の２次電池
１の残量を表示したり、残量がほぼ０％近くになったと
きに放電を停止し、最適な放電を常に正確に行うことが
可能となる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２次電池１の充電時や放電時に検出した電流をもとに補
正値ΔＶを算出し、検出した充電電圧や放電電圧をこの
補正値ΔＶで補正した電圧をもとに２次電池の残量を表
示したり、残量が満充電となったときに充電を停止した
り、残量が過放電（ほぼ零残量）となったときに放電を
停止したりする構成を採用しているため、充電電流や放
電電流の大小に影響を受けることなく２次電池１の正確
な残量を表示したり、正確な満充電となったときに充電
を停止して過充電による２次電池１の劣化を防止した
り、正確な放電終了時に放電を停止して２次電池１の容
量をあますことなく有効に放電に使うと共に２次電池の
残量がなくなって急激に電圧低下してノートパソコンな
どでデータの喪失や暴走する事態を回避したりすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例構成図である。

【図２】本発明の動作説明フローチャートである。

【図３】本発明のテーブル例（充電時）である。

【図４】本発明のテーブル例（放電時）である。

【図５】２次電池の充電特性／放電特性例である。

【符号の説明】

１：２次電池 ２：充電スイッチ ３：放電スイッチ ４、５：アンプ ６：ＤＣ−ＤＣコンバータ ７：ＡＣアダプタ ８：コントローラ ９：電流検出回路 １０：残量算出手段 １１、１３：変換テーブル １２、１４：残量テーブル １５：スイッチ制御回路 １６：電圧検出回路 Ｒ１：放電電流検出用の抵抗 Ｒ２：充電電流検出用の抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２次電池の電圧を検出して充電を制御する
   充放電制御装置において、 直流電源から充電対象の２次電池（１）に充電する充電
   電流を検出する電流検出回路（９）と、 直流電源から充電対象の２次電池（１）に充電する充電
   電圧を検出する電圧検出回路（１６）と、 上記検出した充電電流をもとに、補正電圧ΔＶを求め
   る、予め作成した変換テーブル（１１）と、 この変換テーブル（１１）を参照して求めた補正電圧Δ
   Ｖによって、上記検出した充電電圧を補正した補正後の
   充電電圧をもとに、２次電池の残量を求める、予め作成
   した残量テーブル（１２）と、 上記変換テーブル（１１）および残量テーブル（１２）
   を参照して２次電池の残量を求め、この求めた残量を必
   要に応じて表示させると共に２次電池の残量が満了にな
   ったときに充電を停止させる残量算出手段（１０）とを
   備えたことを特徴とする電池の充放電制御装置。
2. 【請求項２】２次電池の電圧を検出して放電を制御する
   充放電制御装置において、 ２次電池（１）から放電する放電電流を検出する電流検
   出回路（９）と、 ２次電池（１）から放電する放電電圧を検出する電圧検
   出回路（１６）と、 上記検出した放電電流をもとに、補正電圧ΔＶを求め
   る、予め作成した変換テーブル（１３）と、 この変換テーブル（１３）を参照して求めた補正電圧Δ
   Ｖによって、上記検出した放電電圧を補正した補正後の
   放電電圧をもとに、２次電池の残量を求める、予め作成
   した残量テーブル（１４）と、 上記変換テーブル（１３）および残量テーブル（１４）
   を参照して２次電池の残量を求め、この求めた残量を必
   要に応じて表示させると共に２次電池の残量が過放電に
   なったときに放電を停止させる残量算出手段（１０）と
   を備えたことを特徴とする電池の充放電制御装置。