JP2007166846A - バッテリ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの充電容量をユーザにおいて容易に切り替えることができるようにすることにより、バッテリの長寿命化ばかりでなく、充電容量の切り替えに伴う機器の使用時間の違いを予測でき、機器の保守性の向上が図れるようにする。
【解決手段】バッテリセル２１への充電量を充電量切替スイッチ５によりフル充電モード、中間充電モードの少なくとも２段階に切り替えれるようにする。フル充電モードになっていて外部電源が接続されている場合に、バッテリセルの残容量がフル充電量より低いＶ１以下であれば、フル充電量となるように充電し、中間充電モードになっていて外部電源が接続されている場合には、残容量がＶ１より低い中間充電量のＶ２以上であればバッテリセルからコンピュータ４へ電力を供給し、Ｖ２未満であれば外部電源から電力を供給し、残容量がＶ２より低いＶ３以下になったとき充電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノート型コンピュータや携帯型コンピュータや携帯情報端末等の、充電式バッテリを使用した機器に使用されるバッテリ制御装置に関する。

ノート型コンピュータには、バッテリを搭載し、商用電源のない場所でも使用できるようになっているものが多い。しかしながら、近年はノート型コンピュータを常時商用電源に接続するような使われることも多々あり、このような使い方をされた場合は、バッテリがフル充電、あるいは、それに近い状態で保持されることになり、バッテリの寿命が極端に短くなってしまうという問題がある。

バッテリの長寿命化を意図した従来技術として、次のような文献記載の技術が知られている。
＜特許文献１（特開２０００−２７０４９１号公報）＞
バッテリの充電電圧をバッテリが新しいうちは低めに抑え、劣化が進むにつれて、充電電圧を上げていくことにより、バッテリの劣化を防ぎつつ、充電容量を保つという方式であり、充電時のバッテリの劣化を防ぐことを目的としている。
しかしながら、充電自体は、フル充電となってしまうため、ノートパソコンのようにフル充電が保持された場合のバッテリの劣化は防ぐことができない。

＜特許文献２（特開２００１−３０９５６８号公報）＞
特許文献１の技術とほぼ同様で、バッテリの充電電圧を制御することにより、充電時のバッテリの劣化を防ぐことを目的としており、フル充電が保持された場合のバッテリの劣化は防ぐことができない。

＜特許文献３（特開２００２−７８２２２号公報）＞
バッテリの充電容量を制限することにより、バッテリの劣化を防止するという方式であるが、充電容量の切り替え方が「長寿命モード」と「高容量モード」となっており、具体的には、フル充電と判断する電圧値を切り替える方法となっている。この方法では、「長寿命モード」がどのくらいの充電量かということが不明確で、仮にある瞬間は、６０％であったとしても、バッテリの劣化が進むと、この値が変化して例えば４０％等となってしまい、ユーザは「長寿命モード」でパソコンのような機器をどの位の時間使用することができるかを把握することが困難である。
特開２０００−２７０４９１号公報 特開２００１−３０９５６８号公報 特開２００２−７８２２２号公報

本発明の課題は、バッテリの充電容量をユーザにおいて容易に切り替えることができるようにすることにより、バッテリの長寿命化ばかりでなく、充電容量の切り替えに伴う機器の使用時間の違いを予測でき、コンピュータ等の機器の保守性の向上が図れるバッテリ制御装置を提供することにある。

本発明は、外部電源から充電可能なバッテリセルと、その充電及び放電を制御して、コンピュータ等の機器へ電力を供給する充放電コントローラとを備えたバッテリ制御装置において、バッテリセルの充電量及び残容量を測定する充放電量測定手段と、バッテリセルへの充電量をフル充電モード、中間充電モードの少なくとも２段階に切り替える充電量切替手段とを備え、充放電コントローラは、充電量切替手段がフル充電モードになっていて外部電源が接続されている場合に、充放電量測定手段にて測定されたバッテリセルの残容量がフル充電量より低いＶ１以下であれば、バッテリセルをフル充電量となるように充電し、充電量切替手段が中間充電モードになっていて外部電源が接続されている場合には、バッテリセルの残容量が前記Ｖ１より低い中間充電量のＶ２以上であればバッテリセルから前記機器へ電力を供給し、Ｖ２未満であれば外部電源から機器へ電力を供給し、バッテリセルの残容量が前記Ｖ２より低いＶ３以下になったとき、バッテリセルを充電することを特徴とする。

請求項２で特定される本発明では、充放電コントローラは、充電量切替手段が中間充電モードになっていて外部電源が接続されている場合、バッテリセルの残容量がＶ２より低いＶ３以下になったとき、バッテリセルを中間充電量のＶ２まで充電する。

請求項３で特定される本発明では、充放電コントローラは、充電量切替手段がフル充電モードになっていて外部電源が接続されている場合には、外部電源から機器へ電力を供給する。

請求項４で特定される本発明では、充放電コントローラは、外部電源が接続されていない場合には、充電量切替手段がフル充電モード又は中間充電モードのいずれになっていても、バッテリセルの残容量により機器に電力を供給する。

請求項５で特定される本発明では、バッテリセルと充放電量測定手段とがバッテリユニットを構成し、該バッテリユニットと充放電コントローラとの間に、その間の接続と切断を切り替えるバッテリ分離スイッチが設けられている。

本発明によれば、バッテリセルの受電量をフル充電量と中間充電量とに任意に切り替えることができ、また、フル充電モードと中間充電モードのそれぞれにおいて、充電量が所定値以下になったときに、フル充電量又は中間充電量となるように自動的に充電できるうえに、それぞれのモードにおいて外部電源からの電力供給も可能であるので、バッテリの長寿命化ばかりでなく、充電容量の切り替えに伴う機器の使用時間の違いを予測でき、コンピュータ等の機器の保守性の向上が図れる。

請求項２に係る発明によれば、中間充電モードになっている場合、バッテリセルの残容量がＶ２より低いＶ３以下になったとき、バッテリセルを中間充電量のＶ２まで充電するので、バッテリの一層の長寿命化が図れる。

請求項３に係る発明によれば、充電量切替手段がフル充電モードになっていて外部電源が接続されている場合には、外部電源から機器へ電力を供給するので、外部電源が接続されていてもバッテリを常時フル充電状態として、バッテリから機器へ電力供給することによる無駄な電力消費を回避できる。

請求項４に係る発明によれば、外部電源が接続されていない場合には、フル充電モード又は中間充電モードのいずれになっていても、バッテリセルの残容量により機器に電力を供給することができる。

請求項５に係る発明によれば、バッテリセルと充放電量測定手段とによるバッテリユニットを、物理的によらずに、バッテリ分離スイッチによりコンピュータ等の機器から電気的に切り離すことができる。

次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に本発明によるバッテリ制御装置の構成を示す。このバッテリ制御装置は、充放電コントローラ１、バッテリユニット２、外部の商用ＡＣ電源に接続するためのＡＣアダプタ３、充電量を切り替える充電量切替スイッチ５、充放電コントローラ１とバッテリユニット２との間の接続と切断を切り替えるバッテリ分離スイッチ６を有し、充放電コントローラ１を介してコンピュータ４に電力を供給できるようになっている。

バッテリユニット２は、バッテリセル２１と充放電量測定回路２２と充放電量測定用抵抗２３とから構成され、バッテリセル２１は必要に応じ交換可能となっている。

充放電コントローラ１は、ＡＣアダプタ３からの電力供給状態とバッテリユニット２の残容量、充電量切替スイッチ５の状態に応じて、バッテリセル２１の充電・放電、及び、コンピュータ４への電力供給を行う。

充電量切替スイッチ５は、バッテリセル２１への充電量をフル充電モード、中間充電モードの２段階に切り換える。

充放電量測定回路２２は、充放電量測定抵抗２３を用いて、バッテリセル２１への充電・放電量を計測し、現在のバッテリセル２１の残容量を充放電コントローラ１へ送信する。

バッテリユニット２は、バッテリ分離スイッチ６にて充放電コントローラ１から電気的に切り離すことができる。

次に、図２のフローチャートを参照して充放電コントローラ１の動作を説明する。
充放電コントローラ１は、ステップＳ１で、ＡＣアダプタ３から電力が供給されているか否か監視し、供給されていない場合、ステップＳ２で、バッテリセル２１の残容量が０％であるか否か判断する。バッテリセル２１の残容量が０％でなければ、ステップＳ３で、バッテリセル２１の電力を放電させ、コンピュータ４へ電力を供給する。

このとき、充放電量測定抵抗２３の両端の電圧を充放電量測定回路２２で計測することにより、バッテリセル２１の放電量を算出し、充放電量測定回路２２は充放電コントローラ１へバッテリセル２１の残容量を送信する。充放電コントローラ１は、バッテリセル２１の残容量が０％となったことを検知すると（ステップＳ２でＮｏ）、コンピュータ４への電力供給を停止する。

ステップＳ１で、ＡＣアダプタ３から電力が供給されており、かつ、ステップＳ４で、充電量切替スイッチ５の状態を判断してフル充電モードとなっている場合、充放電コントローラ１は、ステップＳ５で、ＡＣアダプタ３からの電力を使用し、コンピュータ４へ電力を供給する。

また、ステップＳ６で、バッテリセル２１の残容量が例えば９５％以下であるか否か判断し、９５％以下であれば、ＡＣアダプタ３の電力を使用し、ステップＳ７で、バッテリセルの残容量が１００％であるか確認してから、１００％でないときに、ステップＳ８で、ＡＣアダプタ３からの電力を用いてバッテリセル２１を充電する。このとき、充放電量測定抵抗２３の両端の電圧を充放電量測定回路２２で計測することにより、バッテリセル２１の充電量を算出し、充放電量測定回路２２は充放電コントローラ１へバッテリセル２１の残容量を送信する。充放電コントローラ１は、バッテリセル２１の残容量が１００％となったことを検知すると（ステップＳ７でＹｅｓ）、バッテリセル２１の充電を停止する。

ＡＣアダプタ３から電力が供給されており、かつ、ステップＳ４で、充電量切替スイッチ５の状態を判断して充電量切替スイッチ５が例えば５０％の中間充電モードとなっている場合、ステップＳ９で、バッテリセル２１の残容量が例えば５５％以上であるか否か判断する。５５％以上であれば、ステップＳ１０で、バッテリセル２１の電力を使用して、コンピュータ４へ電力を供給する。

一方、５５％未満であれば、ステップＳ１１で、ＡＣアダプタ３の電力を使用し、コンピュータ４へ電力を供給する。また、ステップＳ１２で、バッテリセル２１の残容量が例えば４５％以下であるか否か判断し、４５％以下であれば、ステップＳ１３で、ＡＣアダプタ３からの電力を用いてバッテリセル２１を充電する。充放電コントローラ１は、ステップＳ１４で、バッテリセル２１の残容量が５５％となったことを検知すると、バッテリセル２１の充電を停止する。

ＡＣアダプタ３の状態にかかわらず、バッテリ分離スイッチ６が切断状態である場合は、バッテリユニット２をコンピュータ４から物理的に切り離すことなく、電気的に切り離す。

上記の実施例では、充電量切替スイッチ５により、フル充電モードと中間充電モードの２段階に切り替えるようにしたが、その段数を増やして多様な充電量を設定できるようにしてもよい。

本発明の一実施例のシステム構成図である。 その動作のフローチャートである。

符号の説明

１ 充放電コントローラ
２ バッテリユニット
３ ＡＣアダプタ
４ コンピュータ
５ 充電量切替スイッチ
６ バッテリ分離スイッチ
２１ バッテリセル
２２ 充放電量測定回路
２３ 充放電量測定用抵抗

Claims (5)

1. 外部電源から充電可能なバッテリセルと、その充電及び放電を制御して、コンピュータ等の機器へ電力を供給する充放電コントローラとを備えたバッテリ制御装置において、前記バッテリセルの充電量及び残容量を測定する充放電量測定手段と、バッテリセルへの充電量をフル充電モード、中間充電モードの少なくとも２段階に切り替える充電量切替手段とを備え、前記充放電コントローラは、前記充電量切替手段がフル充電モードになっていて前記外部電源が接続されている場合に、前記充放電量測定手段にて測定された前記バッテリセルの残容量がフル充電量より低いＶ１以下であれば、バッテリセルをフル充電量となるように充電し、充電量切替手段が中間充電モードになっていて前記外部電源が接続されている場合には、バッテリセルの残容量がＶ１より低い中間充電量のＶ２以上であればバッテリセルから前記機器へ電力を供給し、前記Ｖ２未満であれば外部電源から機器へ電力を供給し、バッテリセルの残容量が前記Ｖ２より低いＶ３以下になったとき、バッテリセルを充電することを特徴とするバッテリ制御装置。
2. 充放電コントローラは、充電量切替手段が中間充電モードになっていて外部電源が接続されている場合、バッテリセルの残容量がＶ２より低いＶ３以下になったとき、バッテリセルを中間充電量のＶ２まで充電することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ制御装置。
3. 充放電コントローラは、充電量切替手段がフル充電モードになっていて外部電源が接続されている場合には、外部電源から機器へ電力を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリ制御装置。
4. 充放電コントローラは、外部電源が接続されていない場合には、充電量切替手段がフル充電モード又は中間充電モードのいずれになっていても、バッテリセルの残容量により機器に電力を供給することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のバッテリ制御装置。
5. バッテリセルと充放電量測定手段とがバッテリユニットを構成し、該バッテリユニットと充放電コントローラとの間に、その間の接続と切断を切り替えるバッテリ分離スイッチが設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のバッテリ制御装置。

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