JP2003018760A

JP2003018760A - 二次電池の満充電判定装置及びその方法並びに携帯端末

Info

Publication number: JP2003018760A
Application number: JP2001197365A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Koreeda; 稔明是枝; Toshisuke Nakamura; 俊亮中村; Yoshitake Ueno; 省豪上野; Osamu Sugano; 修菅野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-17

Abstract

(57)【要約】【課題】周囲温度の影響を受けずに正確に二次電池の
満充電を検出する。【解決手段】検出部１４は二次電池１１の温度上昇率
が予め設定されている閾値以上であることを検出する
と、その旨をカウント部２０、タイマ起動部１５、充電
制御部１７へ出力する。カウント部２０は検出部１４の
検出回数をカウントし、満充電判定部２１へ出力する。
満充電判定部２１は、カウント部２０のカウント値が予
め設定された所定値に達したときに、二次電池１１が満
充電であると判定し、その旨を満充電通知部２２へ出力
する。これにより、所定回数温度上昇率が閾値を超えた
ときに初めて二次電池の満充電を判定するので、周囲温
度の影響による二次電池の温度上昇による満充電の誤検
出を回避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、満充電付近におけ
る温度上昇率が大きくなる温度特性を有する二次電池の
満充電判定を行う満充電判定装置及びその方法に係り、
特に、携帯電話機やＰＨＳ（Personal Handyphone Syst
en）（登録商標）等の携帯端末に使用される満充電判定
装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話等においては、電池パッ
ク自体の構成の小型化及び地球環境等への配慮からニッ
ケル水素（Ni-MH）電池が使用されているものがある。
このニッケル水素電池は、充電により満充電状態付近に
さしかかると温度上昇率が増加する特性を有しているた
め、従来、ニッケル水素電池の満充電判定においては、
温度上昇率を検知し、この温度上昇率が所定の閾値を超
えたときに満充電であるという判定を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
温度上昇率のみをパラメータとして満充電を行う場合、
例えば、周囲温度が急激に変化するような場合には周囲
温度の影響を受けてしまい、温度の誤検出を行ってしま
うという問題があった。具体的には、充電中において周
囲温度が急激に上昇した場合には、周囲の温度に影響さ
れて、二次電池の温度が上昇してしまうため、温度上昇
があったと判断してしまい、実際は満充電でないにもか
かわらず満充電の誤検出をしてしまう。通常、携帯端末
等においては、充電制御装置により、満充電判定をした
後は過充電を避けるべく充電をあまり行わないように制
御されるため、上述した誤検出により、充電が不十分で
ある上、その後の充電も十分に行われないと言った問題
を生じる。

【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、周囲温度の影響を受けても満充電に達すること
のできる二次電池の満充電判定装置及びその方法並びに
その機能を具備する携帯端末を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、二次電池の充電時における満充電判定を
行う満充電判定装置であって、前記二次電池の温度上昇
率が予め設定されている閾値以上であることを検出する
検出手段と、前記検出手段の検出回数をカウントするカ
ウント手段と、前記検出手段によって前記検出がされた
ときに、予め設定されている所定期間、前記検出前の第
１の充電電流よりも電流値の低い第２の充電電流で前記
二次電池を充電する充電制御手段と、前記カウント手段
によってカウントされた前記検出回数が予め設定された
所定値に達したときに、前記二次電池が満充電であると
判定する満充電判定手段とを具備することを特徴とする
二次電池の満充電判定装置を提供する。

【０００６】このような構成によれば、二次電池の温度
上昇率が満充電であると判定するための閾値を超えたか
らといって即座に満充電であるとは判定せず、温度上昇
率が予め設定されている閾値を超えた回数が所定値を超
えたときに初めて二次電池の満充電を決定するため、周
囲温度の影響等による、二次電池の満充電検出における
誤検出があったとしても、常に満充電に達することが可
能となる。また、温度上昇率が閾値以上であることが検
出された後の所定の期間は、検出前の充電電流よりも小
さい電流で二次電池の放電分を充電する（即ち微小電流
充電を行う）。これにより、１回目の検出が周囲温度に
よる誤検出ではなかった場合には、微小電流充電を行う
ことにより過電流を回避でき、更に、再び定電流充電に
切り替えてもすぐに温度上昇率が閾値を超え、再び微小
電流充電に切り替わるので、過充電によって二次電池を
劣化させる虞がない。

【０００７】また、上記二次電池の満充電判定装置にお
いて、前記所定値は２以上であることを特徴とする。

【０００８】また、上記二次電池の満充電判定装置にお
いて、前記充電制御手段は、前記所定期間経過後から前
記検出手段によって前記検出がされるまでの期間、第１
の充電電流によって前記二次電池を充電することを特徴
とする。このように、１回目の検出が周囲温度による誤
検出であった場合には、第２の充電電流による微小電流
充電を所定期間行った後、再び第１の充電電流による定
電流充電に切り替えるので、充電不足分を補い、適切な
満充電を行うことができる。

【０００９】また、本発明は、請求項１又は請求項２に
記載の満充電判定装置を備えることを特徴とする携帯端
末を提供する。なお、本発明の携帯端末としては、いわ
ゆるＣＤＭＡ（符号分割多重接続）方式やＰＤＣ（Pers
onal Digital Cellular System）方式などの携帯電話機
やＰＨＳ（登録商標）のほか、ＰＤＡ（Personal Digit
al Assistants：個人用情報機器）と称される携帯型の
端末も含むものとする。また、ＰＤＡの場合、通信手段
を内蔵するものでも、外部から通信手段を接続するもの
であってもよい。

【００１０】また、本発明は、上記満充電判定装置によ
り実現される方法を提供する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の一
実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態
に係る満充電判定装置の構成及びその周辺部の構成を示
すブロック図である。

【００１２】図１において、符号１１は充電が進み満充
電になると温度上昇率が増加する特性を有するニッケル
水素電池等の二次電池、符号１２は二次電池の電池温度
を測定する電池温度測定部、符号１３は、電池温度測定
部１２が測定した電池温度に基づいて所定期間における
温度上昇率を算出する温度上昇率算出部、符号１４は温
度上昇率算出部１３によって算出された温度上昇率が予
め設定されている閾値以上であるか否かを判断し、温度
上昇率が所定の閾値以上であった場合には、その旨を通
知する信号を出力する検出部である。

【００１３】符号１５はタイマ起動部１５であり、検出
部１４から出力される信号に基づいてタイマ１６を起動
する。タイマ１６は所定期間ｔ２が初期値として設定さ
れており、タイマ起動部１５の指示をうけ所定期間の計
時を開始し、所定時間が経過しカウントが終了すると、
その旨を充電制御部１７に通知するとともに、カウント
値を初期値に戻す。充電制御部１７は、検出部１４又は
タイマ１６から出力される種々の信号に基づいて二次電
池１１への充電を制御すべく、微小電流充電回路１８及
び定電流充電回路１９を制御する。微小電流充電回路１
８は、後述する定電流充電前に電池に異常がないかどう
かを確認するための予備充電と満充電後に電池の自己放
電分と待ち受け動作中の微小な機器消費分を補う補充電
を行うための回路である。なお、微小電流充電の電流値
は、電池固有であり、連続充電しても問題ない電流値以
下に設定される。定電流充電回路１９は、予備充電を経
て電池に異常がないと判定された後、微小電流充電時よ
りも大きな電流値である一定電流にて二次電池１１を充
電する回路である。定電流充電の電流値は、電池固有の
最大値以下に設定されるが、過充電を回避するため連続
充電には使用されない。

【００１４】符号２０は検出部１４から所定の信号を受
信する毎にカウントを行うカウント部である。符号２１
はカウント部２０のカウント値に基づいて満充電判定を
行う満充電判定部であり、符号２２は満充電判定部２１
の指示を受けて二次電池１１の満充電を通知する満充電
通知部である。符号２３は充電器５０が接続されたこと
を検知する充電器接続検知部である。そして、本実施形
態においては、上述した各部は、携帯電話機等の携帯端
末の本体に搭載されて使用される。また、携帯端末を外
部機器である充電器５０に接続することにより、充電器
５０から電力が供給され、これらは微小電流充電回路１
８又は定電流充電回路１９を介して二次電池１１に供給
されることにより、充電が行われる。また、本実施形態
に係る電池残量判定装置は、上述した検出部１４、充電
制御部１７、カウント部２０及び満充電判定部２１によ
って構成されている。

【００１５】次に、上記構成からなる満充電判定装置の
動作について図２を参照して説明する。まず、当該装置
が搭載された携帯端末が充電器５０に接続されると、充
電器接続検知部２３によって接続が検知され、その旨が
充電制御部１７及びカウント部２０、タイマ１６に通知
されることにより、各部は以下に示す初期設定を行う。
即ち、タイマ１６はタイマをリセットし、カウント部２
０はカウント値ｍを「０」に設定する。続いて、充電制
御部１７は、微小電流充電回路１８を選択することによ
り微小電流充電を開始させ、予備充電を経て電池に異常
がないと判定された後に、定電流充電回路１９を選択す
ることにより、定電流充電を開始させる（ステップＳＰ
９）。

【００１６】このようにして定電流充電が開始される
と、電池温度測定部１２による二次電池の温度測定が開
始される。電池温度測定部１２は、予め設定されている
所定期間ｔ１毎に二次電池の温度を測定し、測定値を温
度上昇率算出部１３へ出力する。温度上昇率算出部１３
は、前記電池温度測定部１２から出力される初回の温度
を保持し、更に所定期間ｔ１後に２回目の温度を取得す
ると、２回目の温度から初回の温度を減算することによ
り温度変化量（ΔＴ）を算出し、続いて、温度上昇率
（ΔＴ／Δｔ）を算出する。なお、２回目移行からは電
池温度を取得する度にその値と、既に取得した温度とか
ら温度上昇率を算出し、この値を検出部１４へ出力す
る。

【００１７】検出部１４は温度上昇率を取得する度に、
その値が予め設定されている所定の閾値以上であるかを
判断し、温度上昇率が設定値以上であった場合には、満
充電検出をする（ステップＳＰ１０）。ここで、図３に
二次電池の温度の時間的変化の一例を示す。なお、同図
において、縦軸は二次電池の温度、横軸は時間を示して
いる。図３に示すように、二次電池の温度が徐々に上昇
することにより、時刻ｔ（ｍ＝１）において温度上昇率
が閾値以上となると、検出部１４は満充電検出を行い、
その旨を充電制御部１７、タイマ起動部１５、カウント
部２０へ出力する。なお、ここでいう閾値とは、二次電
池１１が満充電であるか否かを判断するために設定され
た値である。

【００１８】カウント部２０は、検出部１４から二次電
池の温度上昇率が閾値以上である旨を受けると、カウン
ト値を「１」増加させ（ステップＳＰ１１）、更新後の
カウント値を満充電判定部２１へ出力する。満充電判定
部２１は、取得したカウント値が予め設定されている所
定の値Ｎ（本実施形態ではＮ＝２とする）に達したか否
かを判定する（ステップＳＰ１２）。ここで現在のカウ
ント値は「１」であり、所定の値Ｎ（＝２）に達してい
ないので、満充電でないと判断する（ステップＳＰ１２
において「No」）。続いて、タイマ起動部１５は、検出
部１４から温度上昇率が閾値以上である旨を受けるとタ
イマ１６を起動させる。これにより、タイマ１６は設定
されている所定期間ｔ２の計時を始める（ステップＳＰ
１３）。また、充電制御部１７は検出部１４から温度上
昇率が閾値以上である旨を受けると、定電流充電回路１
９から微小電流充電回路１８に切り替える。これによ
り、定電流充電から微小電流充電へ切り替えられる（ス
テップＳＰ１４）。この結果、二次電池１１へ充電され
る電流は小さくなるので、これにより図３に示すように
二次電池の温度は徐々に低下する。

【００１９】次に、タイマ１６が起動されてからの経過
時間が所定期間ｔ２に達することによりタイマ１６がタ
イムアップすると（ステップＳＰ１５において「Ye
s」）、タイマ１６は充電制御部１７に対してタイムア
ップした旨を通知する。これにより充電制御部１７は微
小電流充電回路１８から定電流充電回路１９に切り替え
る。これにより、定電流充電が開始される（ステップＳ
Ｐ９）。この結果、二次電池１１への電流は大きくな
る。ここで、前回の温度上昇が満充電によるものであっ
た場合、このように定電流充電を再度行うことにより即
座に二次電池は再度満充電となるため、図３に示すよう
に二次電池の温度は徐々に大きくなり、時刻ｔ（ｍ＝
２）で温度上昇率が閾値を超えることとなる。これによ
り、検出部１４によって温度上昇率が閾値以上であるこ
とが検出され、二回目の満充電検出が行われる（ステッ
プＳＰ１０）。そして、検出部１４によって温度上昇率
が閾値以上であることが検出されると、カウント部２０
は「１」であったカウント値を「２」に変更し（ステッ
プＳＰ１１）、更新後のカウント値「２」を満充電判定
部２１へ出力する。満充電判定部２１は、取得したカウ
ント値「２」が所定の値Ｎ（＝２）に達しているか否か
を判定する（ステップＳＰ１２）。この結果、取得した
カウント値「２」は所定の値Ｎ（＝２）に達しているの
で、満充電判定部２１は、二次電池１１が満充電である
と判断してその旨を満充電通知部２２へ出力する（ステ
ップＳＰ１７）。これにより、満充電通知部２２は満充
電である旨を通知する。なお、この通知の手段として
は、表示部に表示させたり、音声によって通知したり、
又はＬＥＤ等の発光素子を点灯させることが例として挙
げられる。一方、満充電である旨は検出部１４から充電
制御部１７にも通知されることにより、充電制御部１７
は微小電流充電回路１８を選択することにより、微小電
流充電が実施される（ステップＳＰ１８）。これによ
り、二次電池１１に供給される電流が小さくなるので、
二次電池の温度も図３に示すように徐々に低下すること
となる。

【００２０】なお、上述した１回目の満充電検出が、周
囲温度等の上昇の影響を受けたことによる誤検知であっ
た場合には、図３の点線で示したように所定期間ｔ２が
経過して定電流充電が行われたとしても、すぐには温度
上昇率が上昇しないため、２回目の検出は即座に行われ
ない。これにより、カウント部２０のカウント値が満充
電であると判断する値、即ち、Ｎ＝２に達しないため、
満充電判定部２１によって満充電であると判断されるこ
とはない。そして、このような場合は、ステップＳＰ１
０において検出部１４によって満充電検出が行われるま
で、定電流充電回路による定電流充電が継続して行われ
る。そして、定電流充電が継続して行われることによ
り、二次電池１１の温度上昇率が閾値を超えると、検出
部１４によって満充電検出が行われ、上述したように、
満充電判定が行われる。上述したように、本実施形態の
満充電判定装置によれば、周囲温度の影響による満充電
の誤検出があったとしても、満充電に達することができ
る。

【００２１】尚、上述した実施形態においては、Ｎ＝２
と設定したため、検出部１４によって温度上昇率が閾値
を超えたと２回判断されたときに満充電であると判断し
たが、このＮの値は任意に定めることが可能である。し
かし、あまりに大きい値にすると、誤検出でなかった場
合、過充電となるため、あまり大きい値に設定せずに２
又は３に設定することが好ましい。なお、図２に示した
処理順位は一実施例であり、例えば、ステップＳＰ１３
とステップＳＰ１４との動作順位を入れ替えて、微小電
流充電に切り替えた後にタイマを起動させるように設定
することも可能である。また、ステップＳＰ１２〜ステ
ップＳＰ１４の処理を同時に行うことも可能である。

【００２２】なお、図１に示した本実施形態における満
充電判定装置を構成する各部は、それぞれ、専用のハー
ドウェアにより実現されるものであってもよく、また、
メモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、
上記の各部の機能を実現するためのプログラムをメモリ
に記録して、このメモリに記録されたプログラムをＣＰ
Ｕがロードして実行することによりその機能を実現させ
るものであってもよい。また、上記プログラムは、前述
した機能の一部を実現するためのものであっても良い。
さらに、前述した機能を携帯端末を構成するメモリに既
に記録されている種々のプログラムとの組み合わせで実
現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラ
ム）であっても良い。

【００２３】以上、この発明の実施形態を図面を参照し
て詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限ら
れるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計等も含まれる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の二次電池
の満充電判定装置によれば、二次電池の温度上昇率が予
め設定されている閾値を予め設定されている回数超えた
ときに初めて二次電池の満充電を検出する。このよう
に、満充電であると判定するための閾値を超えたからと
いって即座に満充電であるとは判定せず、温度上昇率と
なった回数が所定値を超えたときに初めて二次電池の満
充電を決定するので、周囲温度の影響等による、二次電
池の満充電検出における誤検出があったとしても、常に
満充電状態に達することが可能となる。更に、温度上昇
率が閾値以上であることが検出された後の所定の期間
は、検出前の充電電流よりも小さい電流で二次電池の放
電分を充電する（即ち微小電流充電を行う）。これによ
り、１回目の検出が周囲温度による誤検出ではなかった
場合には、微小電流充電を行うことにより過電流を回避
でき、更に、再び定電流充電に切り替えてもすぐに温度
上昇率が閾値を超え、再び微小電流充電に切り替わるの
で、過充電によって二次電池を劣化させる虞がない。一
方、１回目の検出が周囲温度による誤検出であった場合
には、微小電流充電後、再び定電流充電に切り替えるの
で、充電不足分を補い、適切な満充電を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る二次電池の満充電
判定装置の構成を示すブロック図である。

【図２】同実施形態における二次電池の満充電判定装
置が行う満充電判定処理を示したフローチャートであ
る。

【図３】同実施形態における二次電池の満充電判定装
置の処理を説明するための温度推移の一例を示した図で
ある。

【符号の説明】

１１…二次電池、１２…電池温度測定部、１３…温度上
昇率算出部、１４…検出部、１５…タイマ起動部、１６
…タイマ、１７…充電制御部、１８…微小電流充電回
路、１９…定電流充電回路、２０…カウント部、２１…
満充電判定部、２２…満充電通知部、２３…充電器接続
検知部、５０…充電器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上野省豪神奈川県横浜市都筑区加賀原２丁目１番１号京セラ株式会社横浜事業所内 (72)発明者菅野修神奈川県横浜市都筑区加賀原２丁目１番１号京セラ株式会社横浜事業所内Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 CA02 CB01 CB06 GC04 GC05 5H030 AA01 AS11 BB01 FF22 FF42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次電池の充電時における満充電判定を
行う満充電判定装置であって、前記二次電池の温度上昇率が予め設定されている閾値以
上であることを検出する検出手段と、前記検出手段の検出回数をカウントするカウント手段
と、前記検出手段によって前記検出がされたときに、予め設
定されている所定期間、前記検出前の第１の充電電流よ
りも電流値の低い第２の充電電流で前記二次電池を充電
する充電制御手段と、前記カウント手段によってカウントされた前記検出回数
が予め設定された所定値に達したときに、前記二次電池
が満充電であると判定する満充電判定手段とを具備する
ことを特徴とする二次電池の満充電判定装置。
【請求項２】前記所定値は２以上であることを特徴と
する請求項１に記載の二次電池の満充電判定装置。
【請求項３】前記充電制御手段は、前記所定期間経過
後から前記検出手段によって前記検出がされるまでの期
間、第１の充電電流によって前記二次電池を充電するこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の二次電池
の満充電判定装置。
【請求項４】二次電池の充電時における満充電判定を
行う満充電判定方法であって、前記二次電池の温度上昇率が予め設定されている閾値以
上であることを検出するステップと、前記検出手段の検出回数をカウントするステップと、前記検出がされたときに、予め設定されている所定期
間、前記検出前の充電電流よりも低い電流で前記二次電
池を充電するステップと、前記検出回数が予め設定された所定値に達したときに、
前記二次電池が満充電であると判定するステップとを具
備することを特徴とする二次電池の満充電判定方法。
【請求項５】請求項１〜請求項３のいずれかの項に記
載の満充電判定装置を備えることを特徴とする携帯端
末。