JP2008067420A

JP2008067420A - 携帯機器

Info

Publication number: JP2008067420A
Application number: JP2006239276A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Ishii; 孝明石井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2008-03-21
Anticipated expiration: 2026-09-04
Also published as: JP5303827B2

Abstract

【課題】浮動充電下での高い充電電圧と高い電池温度の両方が電池に印加される状況下、および高頻度充電での満充電状態にも関わらず頻繁に充電台に置かれて充電されてしまう場合の電池寿命の低下を最小限とする携帯機器を提供する。
【解決手段】制御部９は、スイッチ４をオンにして充電回路３を起動し、定電流定電圧充電を開始させる。この定電圧充電の設定電圧は、制御部９から設定される電圧選択１０ｂによる。充電中、制御部９は、電池電圧６ａと温度７ａをチェックし、高電圧且つ高温状態にあるかをチェックする。そして、高電圧且つ高温状態が所定時間継続した場合、充電回路３に対して、電圧選択１０ｂとして高電圧より低い電圧値を設定する。また、制御部９は、充電開始前の電池電圧６ａがすでに高電圧の場合、充電回路３に対して、電圧選択１０ｂとして高電圧より低い電圧値を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池を搭載した携帯機器にあって、二次電池の寿命を延ばすことができる充電制御を行う携帯機器に関する。

（背景技術１）
リチウムイオン電池（以下電池と称する）の従来の充電方式は、電流と電圧を発生する電力源手段と、電力源手段からの電流を予め設定した値以下に制限して出力する定電流手段と、電力源手段からの電圧を予め設定した値以下に制限して出力する定電圧手段と、温度を計測する温度計測手段と、これら各手段の動作を制御する制御手段から成る。

制御手段は、ユーザーの操作等をきっかけとして充電を開始する。例えば、定電流手段は常に動作させておき定電流手段との接続操作を、制御手段が検出したら定電圧手段を動作開始させて電池に充電の電流が到達するようにする。定電流手段は電池の寿命特性により制限された充電電流値の範囲内で電流を出力し、定電圧手段は電池の寿命特性と安全性により制限された充電電圧値の範囲内で電圧を出力充電する。この充電方式は、定電流定電圧充電と称されて、現在のリチウムイオン電池の代表的な充電方式である。

この充電方式では、充電開始後の間もない間は電池の電圧が低いので電圧は該制限値に達しないので、電流が該制限値まで増えて、定電流充電となる。充電量が増えて来ると、電圧が該制限値まで上昇して、電流が該制限値より小さくなり、定電圧充電となる。定電圧充電では、充電量が増える程に充電電流は減り続ける。

（充電開始）
充電開始前に、電池の寿命特性により、充電する際の電池の温度範囲は例えばセ氏０〜４０度の範囲に制限し、制御手段は温度測定の結果によって充電開始の可否を決定する。充電開始前に電池電圧を測定して、所定値を超えている場合は充電量を増やす効果は少ないので充電を保留して、電池電圧を監視し続け、携帯機器の電流消費などに依り電池電圧が下がったら充電を開始する制御も行なわれていた。

（充電中）
充電量が増えると充電終了後の電池電圧は上がる。充電量を増やす為には充電電圧を高くするなどして、充電終了後の電池電圧が高くなるようにする（次の(充電終了)を参照）。充電電圧が高くて充電量が多過ぎると電池が危険な状態になり得るので、所定充電電圧値を超えないように特に正確に定電圧手段は制御される。

コバルトを主材量とする正極活物質（LiCoO₂）とグラファイトを負極活物質とするリチウムイオン電池では、充電電圧を例えば４．２０Ｖとすれば充電量は安全な範囲を超えることは無い。又、充電電圧が高くなると充電量は確保出来るが電池内部の劣化を加速させて電池寿命の低下を速める。充電電圧が低いと充電量を確保出来ないので、該４．２０Ｖは上述の材料系のリチウムイオン電池では充電量と電池寿命低下の程度のバランスが取れた適切な値として常用されて来た。

（充電終了）
制御手段は電池の充電量(充電深度)が満充電となることを検出して充電を終了する。満充電制御手段は電池の充電量(充電深度)が満充電となることを検出して充電を終了する。満充電制御例の如く６００ｍＡの電流で充電している場合は、例えば６０ｍＡまで充電電流が低減したら満充電と判定とする。満充電の検出は、充電電流を一時的に遮断して電池開放電圧を測定する方法も使われる。４．１７Ｖ〜４．１９Ｖで満充電と判定とすることが普通である。前述の例の６０ｍＡまで充電電流が低減することに依る満充電の判定でも、充電終了後は同様に４．１７Ｖ〜４．１９Ｖとなることが普通である。

満充電の判定値は幅が有り、電池開放電圧を４．１７Ｖ〜４．１９Ｖから４．２０Ｖに近づける為、満充電判定後もタイマーで制限した時間の範囲で充電を継続することも行なわれる。定電流定電圧充電の時間が長くなっても４．２０Ｖを超える過充電となる危険は無いし、充電量が僅かとは言え増える為である。タイマーが有れば、満充電判定の電流値や電池開放電圧を例えば６００±２００ｍＡ又は４．１０±０．０５Ｖなどの低い精度で検出し、検出時点では充電量が少なくても、タイマー終了時には充電量が十分に確保される効果が有るので常用されている。

（電池セルの技術動向と寿命）
携帯機器用リチウムイオン電池は、軽薄短小と高エネルギー密度化の需要に応える為に、電極活物質を電池セル内部により多く詰め込む努力が行なわれて来た。電池セル内部の電解液は活物質間の伝導を確保出来れば、それ以上存在してもエネルギー密度に寄与せず、重量を増やすデメリットが有ることから減らされて来た。電解液は充放電時に電極活物質の表面に於ける電気化学反応で分解されて電池内の量が減って電池抵抗を上げて、電池寿命を短くする。軽薄短小の要求に沿うべく電解液が減らされることで電池の寿命が低下し易い方向に進んで来たと言える。充電中等の４．２０Ｖ付近の高い電池電圧、又は、高い電池温度では電池内の電解液の分解が早い。高い電池電圧と高い電池温度の両方が電池に印加される状況下では電池寿命の低下が特に早くなる。更なる軽薄短小と高エネルギー密度化の為に、従来のコバルトを主材料とする正極活物質に代わり、ニッケル・マンガンを添加した正極活物質の電池が使われ始めた。この材料系では充電電圧が高くなるので電解液の分解が早くなり勝ちで、充電中等の高い電池電圧と高い電池温度の組み合わせによる劣化の問題は深刻度を増し易く、短時間の充電でも顕著な電池容量の劣化が発生し得る。

（携帯機器の動向）
近年、代表的な携帯機器である携帯電話はテレビの視聴や音楽の鑑賞やゲームに使われ始めた。消費電流が増えたことに伴って増える電力損失と発熱が温度上昇の増大の原因となるので、携帯電話と電池は高い温度で使われる傾向が有る。音楽の鑑賞や長電話で携帯電話を使用するユーザーは、長時間の使用でも電池が切れないよう充電器（定電流手段）を接続して、電池を連続して浮動充電することが有る（以下連続充電と称する）。連続充電中は電池電圧が充電電圧まで上がるので、高い電池電圧と高い電池温度の両方が電池に印加される状況となり、それが長時間続く。よって、電池寿命の低下が顕在化する機会が増え易い。

連続充電で最も電池劣化を早める使い方をする携帯機器ユーザーは、携帯機器を高頻度又は長時間使う場合が多く、電池容量を必要とするユーザーと推定される。よって、電池容量の低下が最もダメージとなるユーザーであるが、使用する温度と時間の両方に基づいて、電池寿命と充電量を適切に制御する対策は無かった。

（携帯機器ユーザーの動向）
携帯機器の消費電流の増加に伴う機器の電池動作時間の短縮と、より長時間の電池動作時間を期待させる機器の高機能化によって、ユーザーは携帯機器の使用中に電池切れを経験する機会が増えていると考えられる。上述の通り電池寿命の低下が顕在化し易くなっていることと相まって、ユーザーは機器の電池動作時間を決める電池の充電量に不満や不安を感じる傾向にある。よって、より高頻度に充電して電池寿命の低下を加速する機会が傾向に有る。

例えば、充電器上に携帯機器を不使用時には置いて保管する習慣を持つユーザーは、電池が殆ど放電せずに十分な充電量と高い電圧を維持しているにも関わらず、携帯電話を使い終わるごとに充電器に装着して充電を開始させる操作をする。すると、使用中に温度上昇した電池に、充電の高い電圧を繰り返し充電（電圧印加）することになって（以下、高頻度充電と称する）電池寿命を低下させる。しかし、充電開始前の電池電圧に応じて充電電圧を決めることが開示された例は無く、高頻度充電の悪影響に対する対策は無かった。

（背景技術２）
リチウムイオン二次電池を搭載して定電流定電圧充電を行う携帯型電子機器（ノートブック型パーソナルコンピュータ）がある（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１では、ノートブック型パーソナルコンピュータを卓上で使い、常に電池を満充電状態で使用する場合、電池は機器本体からの発熱で高温に晒されるため、電池駆動を行っていないにもかかわらず電池の充放電容量が劣化するという課題があり、それに対する解決手段が記載されている。

この特許文献１の実施の形態１（段落番号００１７〜００２１、図２、図３）には、定電流充電後の定電圧充電の設定電圧が４．２Ｖ（充足率１００％とする）の場合、二次電池のサイクル寿命として３００回を有する。また、設定電圧が４．１Ｖ（充足率を下げる）の場合、サイクル寿命が５００回と長くなることが記載されている。実施の形態４（段落番号００２９、図４）には、電池の温度が高くなるとサイクル寿命は短くなる。このため、温度検知部の値に応じて充足率を下げる。具体的な充足率の制御方法は実施の形態１で示した方法（定電圧充電の設定電圧を下げる）などによることが記載されている。

例えば、温度が低い場合、定電流充電後の定電圧充電の設定電圧を４．２Ｖにし、温度が高い場合、この設定電圧を４．１Ｖに下げるなどの制御が考えられる。つまり、定電圧充電の設定電圧＝Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（電池温度）である。
特開２００２−５１４７８号公報（段落００１７〜００２１、００２９、図２〜図４）

従来の技術では、連続充電下での高い充電電圧と高い電池温度の両方が電池に印加される状況下での電池寿命の低下を防止する充電方式は開示されていない。また、高頻度充電での高い充電電圧が印加されることに対する電池寿命の低下を防止する充電方式は開示されていない。

本発明は、従来の問題点を解決して、連続充電下での高い充電電圧と高い電池温度の両方が電池に印加される状況下、および高頻度充電（電圧印加）での満充電状態にも関わらず頻繁に充電台に置かれて充電されてしまう場合の電池寿命の低下（電池容量の低下、電池の劣化）を最小限とする携帯機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の携帯機器は、充電可能な電池と、前記電池の温度を測定する温度測定手段と、前記電池の電圧を測定する電池電圧測定手段と、前記電池の寿命が通常温度の場合に比べて劣化する高温領域、および通常充電電圧の場合に比べて劣化する高電圧領域を予め記憶する劣化領域記憶手段と、前記電池を定電流充電し、前記電池電圧が設定電圧値に達したら当該設定電圧値の定電圧を出力して前記電池を定電圧充電する充電手段と、前記高温領域かつ高電圧領域の状態の継続時間が所定時間以内の場合に第１の電圧値を前記設定電圧値として前記充電手段に設定し、前記高温領域かつ高電圧領域の状態の継続時間が所定時間継続した場合に前記高電圧領域より低い、又は前記第１の電圧値より低い第２の電圧値を前記設定電圧値として前記充電手段に設定する制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、高頻度充電での浮動充電下での高い電池電圧と高い電池温度の両方が電池に印加される状況下、および高頻度充電での満充電状態にも関わらず頻繁に充電台に置かれて充電されてしまう場合の電池寿命の低下を最小限とすることが可能となる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の各実施例に係る携帯機器の関連部分のブロック図である。携帯機器１００は、接点１、ダイオード２、充電回路３、電池６、サーミスタ７、負荷回路８、制御部９などによって構成される。更に、充電回路３は、トランジスタスイッチ４、定電圧部５などを有する。また、制御部９は、ＣＰＵ１０、計測部１１、時計部１２、充電履歴メモリ１３などを有する。図示しないＡＣアダプタ２００は、携帯機器１００の充電用の定電流源であり、充電時は、携帯機器１００がＡＣアダプタ２００に載置される。

携帯機器１００の接点１は、ＡＣアダプタ２００との接続接点である。ダイオード２は、純正以外のＡＣアダプタが間違って極性が逆に接続された時の携帯機器１００の保護用である。また、ダイオード２は、電池６から充電回路３内部の特定の経路を経て接点１に電力が供給されることを防止する。これは、接点１は構造上、外部に露出しており、外部で金属ショートによる発熱などを防止するためである。

充電回路３は、トランジスタスイッチ４がオンになると起動して定電流定電圧充電制御を行う。定電圧部５は、定電圧充電用の４．２０Ｖ、４．１５Ｖ、４．１０Ｖ、４．０５Ｖ、４．００Ｖ、３．９５Ｖなどの基準電圧源を有しており、制御部９からの電圧選択１０ｂによりいずれかが選択される。充電回路３は、定電流充電では、定電圧部５をスルー状態にして、ＡＣアダプタ２００から供給される定電流で電池６の充電を行う。また、定電圧充電では、電圧選択１０ｂにより設定された電圧値の定電圧で電池６の充電を行う。

電池６は、二次電池であり、充放電により電池温度は上昇する。サーミスタ７は、電池６の温度測定用である。負荷回路８は、携帯機器１００の本来の機能を行う負荷であり、図示しないＴＶ受信部、音楽再生部、ゲーム部などである。携帯機器１００の図示しない電源スイッチがオンになって、負荷回路８が動作状態になった時、負荷回路８自体の発熱によっても、電池６が温められて電池温度は上昇する。

制御部９のＣＰＵ１０は、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を有して、携帯機器１００の全体の制御を行う。計測部１１は、ＡＤＣ（ＡＤコンバータ）によりＡＣアダプタ２００のＡＣアダプタ電圧２００ａ、電池電圧６ａ、および温度７ａの検出を行う。時計部１２は、高温電池電圧６ａの高電圧状態や温度７ａの高温状態の時間計測を行う。充電履歴メモリ１３は、充電毎に、充電日時、充電中の最高電池電圧、充電中の最高電池温度などを記録するメモリである。

図２は、本発明の各実施例に係る携帯機器のリチウムイオン電池の電池寿命を説明する図である。充電電圧および電池温度をパラメータとして、充放電を３００サイクル行った後の電池容量を示す。新品の電池の時の電池容量を１００パーセントとして、充放電３００サイクル後の電池容量を示す。

図２の（ａ）は、電池温度をセ氏２０度固定で、充電電圧の異なる条件の電池サンプルの寿命データである。充電電圧が略４．００Ｖ未満では、いずれの充電電圧のサンプルでも、電池容量は、新品時の１００パーセントに対して略９０数パーセントに低下で一定している。充電電圧が略４．００Ｖ以上では、充電電圧が高いサンプルほど、電池容量が低下している。

この高電圧領域は、電池の種類や成分などにより異なってくるが、他の充電電圧に比べて電池容量の低下が大きい領域として定義する。このデータは、電池寿命試験を予め行い、または、電池メーカなどから入手し、制御部９のＲＯＭなどに記憶させておく。

図２の（ｂ）は、充電電圧を３．９５Ｖ固定で、電池温度の異なる条件の電池サンプルの寿命データである。電池温度が略セ氏３５度未満では、いずれの電池温度のサンプルでも、電池容量は、新品時の１００パーセントに対して略９０数パーセントに低下で一定している。電池温度が略セ氏３５度以上では、電池温度が高いサンプルほど、電池容量が低下している。

この高温領域は、電池の種類や成分などにより異なってくるが、他の温度に比べて電池容量の低下が大きい領域として定義する。このデータは、電池寿命試験を予め行い、または、電池メーカなどから入手し、制御部９のＲＯＭなどに記憶させておく。

図２の（ｃ）は、充電電圧自体が図２の（ａ）の高電圧領域である４．２０Ｖ固定で、電池温度の異なる条件の電池サンプルの寿命データである。電池温度が略セ氏３５度未満では、いずれの電池温度のサンプルでも、電池容量は、新品時の１００パーセントに対して略７０数パーセントに低下で一定している。この充電電圧４．２０Ｖでは、温度が低くても、図２の（ｂ）の常温領域の略９０数パーセントに比べても低い。電池温度が略セ氏３５度以上では、電池温度が高いサンプルほど、図２の（ｂ）に比べても更に電池容量が低下している。すなわち、高電圧領域で且つ高温領域の状態が続くと寿命の劣化が著しい。

図３は、本発明の各実施例に係る携帯機器の充電回路３の動作フローチャートである。図４は、本発明の各実施例に係る携帯機器の充電タイミングを説明する図である。横軸は時間、縦軸は、電池電圧、充電電流、充電量を表す。

両図により、充電回路３の動作を説明する。制御部９（図１）が、ＡＣアダプタ電圧２００ａを検知してスイッチ４をオンにすると、充電回路３が起動する。充電回路３は、起動すると、充電開始状態に入る（ステップＳ１）。これは、タイミングＴ１（図４）に相当する。この時、電池６の電池電圧６ａは、例えば、３．３Ｖであったとする。また、電池６の充電量は０パーセントとする。そして、充電回路３は、定電流充電を実行する（ステップＳ２）。

定電流充電（ステップＳ２）では、充電回路３は、まず、定電圧部５をスルー状態にして、ＡＣアダプタ２００から供給される定電流、例えば６００ｍＡを電池６などに供給し、定電流充電を行う（タイミングＴ２）。この定電流充電中、電池電圧６ａは、充電により初期の３．３Ｖから徐々に上昇していく。そして、充電回路３は、定電流充電を行いながら、電池電圧６ａをチェックし、制御部９からの電圧選択１０ｂにより設定された定電圧充電用の設定電圧、例えば、４．２０Ｖに達するまで（ステップＳ３）、定電流充電を行う。この制御部９が充電回路３に対して行う電圧選択１０ｂについては、後の実施例１および実施例２で詳しく説明する。

そして、４．２０Ｖに達すると、充電回路３は、定電圧充電に移行する（ステップＳ４、タイミングＴ３）。定電圧充電では、充電回路３は、制御部９からの電圧選択１０ｂにより設定された定電圧充電用の設定電圧、例えば、４．２０Ｖを定電圧部５の定電圧充電出力として設定し、電池６を定電圧４．２０Ｖで充電する。同様に、この制御部９が充電回路３に対して行う電圧選択１０ｂについては、後の実施例１および実施例２で詳しく説明する。この定電圧充電により電池６は満充電状態に近づき、電池６への充電電流は徐々に低下していく。充電回路３は、定電圧充電を行いながら、充電電流をチェックし（ステップＳ５）、定電流充電の６００ｍＡの例えば１０分の１の６０ｍＡになったら、満充電すなわち充電量１００パーセントと見なして、充電を停止する（ステップＳ６、タイミングＴ４）。

図５は、本発明の実施例１に係る携帯機器の制御部９の動作フローチャートである。実施例１は、浮動充電下での高い充電電圧と高い電池温度の両方が電池に印加される状況下に対応した制御例であり、制御部９が充電回路３に対して行う電圧選択１０ｂの可変設定などについて説明する。

携帯機器１００がＡＣアダプタ２００に搭載されると、ＡＣアダプタ電圧２００ａが発生する。制御部９は、ＡＣアダプタ電圧２００ａとして規定の電圧を検知することにより携帯機器１００がＡＣアダプタ２００に搭載されたことを知る。また、規定電圧のＡＣアダプタが接続されたかも知ることができる（ステップＳ１１）。ＡＣアダプタ電圧２００ａが規定の電圧であれば（ステップＳ１１でＹＥＳ）、次に電池電圧６ａをチェックし、３．０Ｖ以上の電圧かをチェックする（ステップＳ１２）。

これは、リチウムイオン電池の場合、過放電により、電池電圧６ａが低すぎると電池６内部でショートモードの破損が発生しているおそれがあるからである。電池電圧６ａが３．０Ｖ未満であれば、ショートモードの破損のおそれがあり、電池不具合処理へ進む（ステップＳ１３）。電池電圧６ａが３．０Ｖ以上であれば、電池６は正常と判断し、充電回路３に対して行う電圧選択１０ｂの設定を行う（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４では、温度７ａを測定し、セ氏３５度未満の常温であれば、充電回路３に対して電圧選択１０ｂとして、高電圧領域ではあるが、４．２０Ｖを設定する。また、セ氏３５度以上の高温領域であれば、充電回路３に対して電圧選択１０ｂとして、高電圧領域ではあるが４．２０Ｖより低い４．１０Ｖを設定する。これは、高電圧領域または高温領域のいずれかのみであれば、電池寿命の劣化はある程度あるが、それよりも充電量を重視して電池の持ちを優先するためである。次に、スイッチ４をオンにして充電回路３を起動し（ステップＳ１５）、図３で説明した充電回路３による充電が行われる。

そして、充電回路３による充電が行われている間、制御部９は、温度７ａと電池電圧６ａをチェックする。これは、浮動充電（充電および携帯機器の動作）により、温度７ａと電池電圧６ａが変化するからである。そして、高温領域（セ氏３５度超）且つ高電圧領域（４．００Ｖ以上）にあるかをチェックし（ステップＳ１６）、その継続時間をチェックする（ステップＳ１７）。

高温領域且つ高電圧領域の継続時間が所定時間、例えば３０分以上になったら、ステップＳ１４で設定した電圧選択１０ｂの値を高電圧領域より低い、例えば、３．９５Ｖを選択する（ステップＳ１８）。つまり、定電圧充電の設定電圧＝Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（電池温度、充電電圧、時間）である。制御部９が設定する電圧選択１０ｂの値は、充電回路３により常時チェック（図３のステップＳ３およびＳ４）されており、定電圧充電の設定電圧が可変される。これにより、高温領域且つ高電圧領域が継続して、電池寿命が著しく劣化することを防止することができる。ステップＳ１７で、高温領域且つ高電圧領域の継続時間が所定時間より短い場合は、ステップＳ１８を飛ばして、電圧選択１０ｂの値は変更されない。

次に、ＡＣアダプタ電圧２００ａが０Ｖであるかをチェックする（ステップＳ１９）。これは、携帯機器１００がＡＣアダプタ２００から取り外されたことの検知用である。ステップＳ１９で電圧値が検知されれば、まだ、携帯機器１００がＡＣアダプタ２００に搭載されており、ステップＳ１６へ戻る。そして、ステップＳ１６〜Ｓ１９のループを継続する。このループ期間は、図４のタイミングＴ２、Ｔ３およびそれ以降のタイミング期間に相当する。そして、ステップＳ１９で、携帯機器１００がＡＣアダプタ２００から取り外されたことを検知すると、スイッチＳ４をオフにして（ステップＳ２０）、充電回路３を停止させる。

なお、ステップＳ１８で、電圧選択１０ｂの値を高電圧領域（４．００Ｖ以上）より低い、例えば、３．９５Ｖを選択したが、ステップＳ１４で設定した電圧選択１０ｂの値よりも若干低い値、例えば０．１０Ｖ下げる処理としてもよい。

実施例１によれば、携帯機器１００の電源スイッチをオンにして動作させたまま充電を行う浮動充電のような使い方で、高温且つ高電圧が継続する可能性がある場合において、定電圧充電の設定電圧が可変されて、電池寿命が劣化することを防止することができる。

図６は、本発明の実施例２に係る携帯機器の制御部９の動作フローチャートである。実施例２は、高頻度充電下での高い電池電圧の電池に対して高い充電電圧が印加される状況下に対応した制御例であり、制御部９が充電回路３に対して行う電圧選択１０ｂの可変設定などについて説明する。実施例１（図５）と同じ動作については、同じステップ番号を付して、相違点を主に説明する。

制御部９は、携帯機器１００がＡＣアダプタ２００に搭載されたことを検知し(ステップＳ１１)、電池が適正状態にあることを確認する（ステップＳ１２）。次に、制御部９は、充電開始前の時点において、電池電圧６ａが高電圧状態（４．００Ｖ以上）にあるかどうかをチェックする（ステップＳ１４１）。ステップＳ１４１では、電池電圧６ａが高電圧状態でなければ、充電回路３に対して電圧選択１０ｂとして、４．２０Ｖを設定する。電池電圧６ａがすでに高電圧状態であれば、充電回路３に対して電圧選択１０ｂとして、高電圧状態未満の電圧の例えば、３．９５Ｖを設定する。

そして、スイッチ４をオンにして充電回路３を起動し（ステップＳ１５）、図３で説明した充電回路３による充電が行われる。これにより、充電開始前に電池電圧がすでに高い高頻度充電の場合において、予め充電電圧の設定電圧が下げられるため、電池寿命の劣化を防止することができる。

また、充電回路３による充電が行われている間、制御部９は、ステップＳ１６〜Ｓ１９のループにより、温度７ａと電池電圧６ａをチェックし、実施例１と同様の、高温且つ高電圧が所定時間継続する場合の設定電圧１０ｂの可変制御を行う。なお、高頻度充電の場合、携帯機器１００の電源スイッチはオフにされていることが多いので、携帯機器１００の負荷による発熱は小さいので、ステップＳ１６〜Ｓ１８は省略してもよい。

実施例２によれば、高頻度充電のような使い方で、充電開始前の時点ですでに電池電圧が高い場合において、定電圧充電の設定電圧が可変されて、電池寿命が劣化することを防止することができる。

図７は、本発明の実施例３に係る携帯機器の制御部９の動作フローチャートである。電池劣化は一回の充電で極度に進むことは無く、高温や高頻度等の充電を繰り返すことで劣化が明確に進む。浮動充電や高頻度充電のような充電操作性向のユーザーの場合の電池寿命確保を更に有効にする実施例である。

制御部９は、充電開始に先立ち、充電履歴メモリ１３を読み出して、過去の充電履歴をチェックする。内容は、高温（３５℃超）且つ高電圧（ｅｘ：４．００Ｖ以上）充電の履歴のある最新の１０回分の充電の日時の確認である（ステップＳ３１）。その１０回分の充電日時の間隔の平均値を計算する（ステップＳ３２）。そして、充電日時間隔の平均値と所定時間（ｅｘ：２時間）とを比較する（ステップＳ３３）。

充電日時間隔の平均値が所定時間よりも長ければ、高頻度充電ではないと判断して、設定電圧１０ｂを４．２０Vに設定する（ステップＳ３４）。充電日時間隔の平均値が所定時間よりも短ければ、高頻度充電と判断して、設定電圧１０ｂを高電圧（ｅｘ：４．００Ｖ以上）より低い３．９５Vに設定する（ステップＳ３５）。

次に、充電回路３を起動し、充電を開始する（ステップＳ３６）。そして、充電履歴メモリ１３に、今回充電の履歴である充電日時、充電中の最高電池電圧、充電中の最高電池温度を記録する（ステップＳ３７）。

なお、ステップＳ３１で、高温（３５℃超）且つ高電圧（ｅｘ：４．００Ｖ以上）充電の履歴をチェックしたが、いずれか一方でもよい。
また、温度の判断は３５℃超か否か、電圧の判断は４．００Ｖ以上か否かの判断であったが、３５℃を超えた温度差分、４．００Ｖ以上の電圧差分の１０回分の平均値に重みを付けて、ステップＳ３３の判断に重み付けをしてもよい。例えば、差分が大きいほど、電池劣化が進みやすいので、差分が大きい場合、ステップＳ３２で計算した充電日時間隔の平均値を更に短くなるように補正することで、ステップＳ３５の低い電圧設定になりやすいようにする。

実施例３によれば、充電履歴の電池温度、充電電圧、充電間隔などを基にして、充電の設定電圧を決定する。これにより、浮動充電や高頻度充電のような充電操作性向のユーザーの場合の電池寿命確保を更に有効にすることができる。

本発明の各実施例に係る携帯機器の関連部分のブロック図。本発明の各実施例に係る携帯機器のリチウムイオン電池の電池寿命を説明する図。本発明の各実施例に係る携帯機器の充電回路３の動作フローチャート。本発明の各実施例に係る携帯機器の充電タイミングを説明する図。本発明の実施例１に係る携帯機器の制御部９の動作フローチャート。本発明の実施例２に係る携帯機器の制御部９の動作フローチャート。本発明の実施例３に係る携帯機器の制御部９の動作フローチャート

符号の説明

１接点
２ダイオード
３充電回路
４トランジスタスイッチ
５定電圧部
６電池
７サーミスタ
８負荷回路
９制御部
１０ＣＰＵ
１１計測部
１２時計部
１３充電履歴メモリ
１００携帯機器
２００ＡＣアダプタ

Claims

充電可能な電池と、
前記電池の温度を測定する温度測定手段と、
前記電池の電圧を測定する電池電圧測定手段と、
前記電池の寿命が通常温度の場合に比べて劣化する高温領域、および通常充電電圧の場合に比べて劣化する高電圧領域を予め記憶する劣化領域記憶手段と、
前記電池を定電流充電し、前記電池電圧が設定電圧値に達したら当該設定電圧値の定電圧を出力して前記電池を定電圧充電する充電手段と、
前記高温領域かつ高電圧領域の状態の継続時間が所定時間以内の場合に第１の電圧値を前記設定電圧値として前記充電手段に設定し、前記高温領域かつ高電圧領域の状態の継続時間が所定時間継続した場合に前記高電圧領域より低い、又は前記第１の電圧値より低い第２の電圧値を前記設定電圧値として前記充電手段に設定する制御手段とを
具備することを特徴とする携帯機器。
充電可能な電池と、
前記電池の電圧を測定する電池電圧測定手段と、
前記電池の寿命が通常充電電圧の場合に比べて劣化する高電圧領域を予め記憶する劣化領域記憶手段と、
前記電池を定電流充電し、前記電池電圧が設定電圧値に達したら当該設定電圧値の定電圧を出力して前記電池を定電圧充電する充電手段と、
充電開始前に測定した電池電圧が前記高電圧領域より低い場合に第１の電圧値を前記設定電圧値として前記充電手段に設定し、充電開始前に測定した電池電圧が前記高電圧領域の場合に前記高電圧領域より低い、又は前記第１の電圧値より低い第２の電圧値を前記設定電圧値として前記充電手段に設定する制御手段とを
具備することを特徴とする携帯機器。
充電可能な電池と、
前記電池の温度を測定する温度測定手段と、
前記電池の電圧を測定する電池電圧測定手段と、
前記電池の寿命が通常温度の場合に比べて劣化する高温領域、および通常充電電圧の場合に比べて劣化する高電圧領域を予め記憶する劣化領域記憶手段と、
前記電池を定電流充電し、前記電池電圧が設定電圧値に達したら当該設定電圧値の定電圧を出力して前記電池を定電圧充電する充電手段と、
充電開始前に測定した電池電圧が前記高電圧領域より低い場合に第１の電圧値を前記設定電圧値として前記充電手段に設定し、充電開始前に測定した電池電圧が前記高電圧領域の場合に前記高電圧領域より低い、又は前記第１の電圧値より低い第２の電圧値を前記設定電圧値として前記充電手段に設定し、前記高温領域かつ高電圧領域の状態の継続時間が所定時間継続した場合に前記高電圧領域より低い、又は前記第１の電圧値より低い第３の電圧値を前記設定電圧値として前記充電手段に設定する制御手段とを
具備することを特徴とする携帯機器。
充電可能な電池と、
前記電池の温度を測定する温度測定手段と、
前記電池の電圧を測定する電池電圧測定手段と、
前記電池の寿命が通常温度の場合に比べて劣化する高温領域、および通常充電電圧の場合に比べて劣化する高電圧領域を予め記憶する劣化領域記憶手段と、
充電毎に、充電時刻、充電中の電池温度、充電中の電池電圧を記録する充電履歴記憶手段と、
前記電池を定電流充電し、前記電池電圧が設定電圧値に達したら当該設定電圧値の定電圧を出力して前記電池を定電圧充電する充電手段と、
前記充電履歴記憶手段に記録された電池温度が前記高温領域であることと前記充電履歴記憶手段に記録された電池電圧が前記高電圧領域であることの少なくとも一方を満足する充電履歴を抽出し、当該満足する充電間の時間間隔が所定間隔以下である場合に前記高電圧領域より低い電圧値を前記設定電圧値として前記充電手段に設定する制御手段とを
具備することを特徴とする携帯機器。
充電可能な電池と、
前記電池の温度を測定する温度測定手段と、
前記電池の電圧を測定する電池電圧測定手段と、
前記電池の寿命が通常温度の場合に比べて劣化する高温領域とその閾値温度、および通常充電電圧の場合に比べて劣化する高電圧領域とその閾値電圧を予め記憶する劣化領域記憶手段と、
充電毎に、充電時刻、充電中の電池温度、充電中の電池電圧を記録する充電履歴記憶手段と、
前記電池を定電流充電し、前記電池電圧が設定電圧値に達したら当該設定電圧値の定電圧を出力して前記電池を定電圧充電する充電手段と、
前記充電履歴記憶手段に記録された電池温度が前記閾値温度を超えた差分温度を累積し、前記充電履歴記憶手段に記録された電池電圧が前記閾値電圧を超えた差分電圧を累積し、当該累積差分温度および累積差分電圧の大きさに応じて前記高電圧領域より低い電圧値を前記設定電圧値として前記充電手段に設定する制御手段とを
具備することを特徴とする携帯機器。