JP2012044788A - Battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリに関し、特に、メモリ効果を有する二次電池のバッテリリフレッシュに関する。 The present invention relates to a battery, and more particularly, to a battery refresh of a secondary battery having a memory effect.
Ni−Cd、Ni−MH電池等を用いた二次バッテリにおいては、その容量のほぼすべてを使い切らない、電荷が十分に残っている状態で継ぎ足し充電を繰り返すと、電荷が残っているにもかかわらず放電電圧が低下し、結果として容量が減少したように見える。このような現象は、二次バッテリが充電要求時における充電レベルを記憶してしまう、とも考えられ、「メモリ効果」と称される。メモリ効果は、深い放電を強制的に行うこと(バッテリリフレッシュ)で解消される。 In secondary batteries using Ni-Cd, Ni-MH batteries, etc., when almost all of the capacity is not used up and charging is repeated with sufficient charge remaining, the charge remains even though the charge remains. It seems that the discharge voltage is lowered and the capacity is reduced as a result. Such a phenomenon is also considered that the secondary battery stores the charge level at the time of charge request, and is referred to as “memory effect”. The memory effect is eliminated by forcing deep discharge (battery refresh).
バッテリリフレッシュについては、例えば特許文献1の先行技術文献がある。特許文献1は、リフレッシュ放電には相当の時間を要すること、さらに続けて充電も行う必要があることを指摘し、バッテリリフレッシュがトータルでかなりの時間を要するため不便であることを問題点として挙げている。その上で、リフレッシュ放電時に使用されていない放電抵抗を並列に接続して実質的に抵抗値を低減し、放電電流を大きくすることでリフレッシュ放電を短時間で行う構成としている。
Regarding battery refreshing, for example, there is a prior art document of
ところで、特許文献1を含む従来の技術では、バッテリリフレッシュが必要な時期を機器が測定し、実施するかどうかの判断はユーザの選択に依存している(例えば特許文献1では段落0020参照)。
By the way, in the conventional techniques including
バッテリリフレッシュのタイミングがユーザの選択に依存することの理由は、通常バッテリリフレッシュを行う際はバッテリを使用することはできず、通常の機器使用状態ではなく特別な状態(機器不使用状態等)に機器を置くか、又は、機器動作を制限する必要があるためであると考えられる。通常は、特別な状態や機器動作制限をユーザが状況に応じて選択する必要がある。 The reason why the battery refresh timing depends on the user's selection is that the battery cannot be used during normal battery refresh and is not in the normal device use state but in a special state (device not used state, etc.) This is considered to be because it is necessary to place the device or restrict the device operation. Usually, it is necessary for the user to select a special state or device operation restriction according to the situation.
そこで本発明は、上記実情に鑑みて、バッテリリフレッシュの実行をユーザが意識することなく可能なバッテリを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a battery capable of performing battery refresh without the user being aware of it.
上記目的を達成するために本発明は、並列に配置された複数の回路系統に複数のバッテリセルが接続され、一の回路系統に接続されたバッテリセルの出力を、他の回路系統に接続されたバッテリセルの電圧よりも高く昇圧する昇圧回路に接続可能なことを特徴とする、バッテリを提供するものである。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a plurality of battery cells are connected to a plurality of circuit systems arranged in parallel, and the output of the battery cell connected to one circuit system is connected to another circuit system. The present invention provides a battery that can be connected to a booster circuit that boosts the voltage higher than the voltage of the battery cell.
本発明によれば、バッテリリフレッシュの実行をユーザが意識することなく可能なバッテリを提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the battery which can perform execution of battery refreshing without a user being conscious.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図1ないし図3に、本実施形態の回路構成を示す。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show a circuit configuration of the present embodiment.
図1は、本実施形態に係るバッテリ1が充放電可能な状態に置かれているときの回路構成を示している。
バッテリ1は、限定するものではないが、例えば、ノートパソコンに電力を供給するバッテリパックとして用いることができる。バッテリ1は、電力供給の対象である機器、又は、商用電源等と、端子106、109にて接続する。
FIG. 1 shows a circuit configuration when the
The
バッテリ1は、端子106と端子109間の電源経路に、バッテリ1の容量を計測するための抵抗105を有する。抵抗105の後段には、バッテリセル111とバッテリセル121と昇圧回路102が並列に接続する。バッテリセル111とバッテリセル121は、ニッケル水素やリチウムイオン電池などの二次電池のバッテリセルである。
The
バッテリセル111のプラス側には回路の接続状態を切り替えるスイッチ回路112が接続する。バッテリセル111のリフレッシュ時にはスイッチ回路112が制御IC101の制御によりONすることによって、バッテリセル111が昇圧回路102に接続する(図2参照)。
A
バッテリセル121のプラス側には回路の接続状態を切り替えるスイッチ回路122が接続する。バッテリセル121のリフレッシュ時にはスイッチ回路122が制御IC101の制御によりONすることによって、バッテリセル121が昇圧回路102に接続する(図3参照)。
A
なお、バッテリ1が内蔵するバッテリセルの数は、本実施形態の態様に限定しない。すなわち、バッテリ1は、複数個のバッテリセルを並列接続で内蔵する。
The number of battery cells built in the
また、バッテリ1は、制御IC101を内蔵する。制御IC101は、バッテリセル111、121を電源として動作し、バッテリセル111、121の電圧電流を監視することでバッテリセル111、121の絶対容量を管理する。また、制御IC101は、外部接続端子107、108によりバッテリ1の情報(電流状態や温度など)を外部の機器に提供する。
The
制御IC101は、バッテリ1が外部機器と接続されておらずバッテリセル111、121が外部機器と接続されていない状態では、電源経路のスイッチ104をOFFすることで外部に対して充放電を禁止し、また、制御IC101自身も低消費電力モードに設定し、バッテリの消費を抑える。
When the
制御IC101は、バッテリ1が端子106、109を介して外部機器等と接続されると、充放電可能な状態を判断し、スイッチ104をONにして充電、放電が可能になる。
When the
制御IC101は、スイッチ回路112とスイッチ回路122の切替も制御する(図1では繁雑になるのを避けるためスイッチ回路112へ延びる制御信号の流れの図示を省略している)。切替は交互に行い、充電又は放電がバッテリごとに切り替わって行われる。
The
制御IC101は、バッテリセル111、121の電圧も監視する。さらに、抵抗105から充放電電流値を監視することにより、バッテリの容量を計測する。
The
昇圧回路102は、スイッチ回路112及びスイッチ回路122で特定されたバッテリを入力源としてバッテリ電圧より高い電圧を生成する。また、昇圧回路102は、定電圧、定電流制御により規定以上の電流を制限することでバッテリセル111、121の特性にあった放電を行う。
The
また、昇圧回路102は、外部機器が接続されていない場合は、残りのバッテリに充電し、特定されたバッテリを完全放電(すなわち、バッテリリフレッシュ)する。ここで、制御IC101は、特定されたバッテリのリフレッシュが完了するように、バッテリの残容量と昇圧回路効率を考慮してリフレッシュされていないバッテリに充電する。
When the external device is not connected, the
ダイオード103は整流器であって、電流の逆流を防ぐ。昇圧回路102の内部に組み込んでもよい。バッテリセル111又は121がバッテリリフレッシュ状態にある場合(すなわち、図2又は図3に示す状態)であって、バッテリ1が端子106、109を介して外部機器と接続している状態のとき、リフレッシュ中のバッテリは昇圧回路102により、リフレッシュされていないバッテリのバッテリ電圧より高いため、ダイオードORによる切替回路を経由し、リフレッシュ中のバッテリが優先して放電される。
The
以上で、バッテリ1が充放電可能な状態の本実施形態の構成について述べた。次に、バッテリ1が内蔵の各バッテリをバッテリリフレッシュする際の構成について図2、図3を参照して説明する。
The configuration of this embodiment in a state where the
バッテリリフレッシュするタイミングについては、例えばユーザが所定の回数(100回など)充放電を繰り返したというような充放電の回数(充放電サイクル)や前回のバッテリリフレッシュから所定の月数が経過したこと(使用期間)などを、制御IC101が判定して、自動的に実行する。
Regarding the battery refresh timing, for example, the number of times of charging / discharging (charging / discharging cycle) that the user has repeated charging / discharging a predetermined number of times (100 times, etc.) or that a predetermined number of months have passed since the previous battery refresh ( The use period) is determined by the
しかしながら、バッテリリフレッシュを自動的に実行しても、その間ユーザが機器をバッテリ1に接続できないようであれば、ユーザにバッテリリフレッシュを意識させてしまうことになる。したがって、本実施形態では、複数のバッテリを並列接続し、各バッテリを1つずつバッテリリフレッシュする。したがって、バッテリリフレッシュ中でも機器を接続して利用可能であり、ユーザはバッテリリフレッシュを意識することがない。
However, even if the battery refresh is automatically executed, if the user cannot connect the device to the
図2、図3を参照して以下ではまず、外部機器が接続されていない状態におけるバッテリリフレッシュについて説明する。 In the following, referring to FIGS. 2 and 3, first, battery refresh in a state in which no external device is connected will be described.
バッテリリフレッシュが開始されると、図2に示すように、制御IC101の制御によりスイッチ回路112が電源経路を変更することによって、1つ目のバッテリ(図2ではバッテリセル111)が昇圧回路102に接続する。
When the battery refresh is started, as shown in FIG. 2, the
昇圧回路102は、バッテリセル111を入力源としてバッテリセル121より高い電圧を生成する。昇圧回路によって昇圧された電源は、バッテリセル121に充電される。
図2に示す状態のとき、バッテリセル111はバッテリリフレッシュ状態、バッテリセル121は充放電可能状態である。
The
In the state shown in FIG. 2, the
バッテリセル111が十分に放電すると、制御IC101は、昇圧回路102をOFFして、スイッチ回路112とスイッチ回路122を図3に示すような状態に制御する。その結果電源経路が変更され、バッテリセル111が充放電可能状態、バッテリ122がバッテリリフレッシュ状態となる。
When the
各バッテリが十分に放電したか否かは、昇圧回路102により昇圧されるバッテリの電圧が、昇圧回路102による昇圧が不能なまでに低下した場合に十分に放電したと判断するとよい。
Whether or not each battery has been sufficiently discharged may be determined as having been sufficiently discharged when the voltage of the battery boosted by the
或いは、昇圧回路102により昇圧されるバッテリの電圧が、バッテリ1に接続する外部機器の最低起動電圧を下回るまで低下した場合に十分に放電したと判断するとよい。最低起動電圧は、外部機器ごとに異なり、あらかじめ制御IC101に設定する。
Alternatively, it may be determined that the battery has been sufficiently discharged when the voltage of the battery boosted by the
以下では次に、外部機器が接続されている状態におけるバッテリリフレッシュについて説明する。 Next, the battery refresh in the state where the external device is connected will be described below.
外部機器が接続されている場合は、リフレッシュ中のバッテリの見かけの電圧が昇圧回路102による昇圧によって、リフレッシュされていないバッテリ電圧より高いため、ダイオードORによる切替回路を経由し、リフレッシュ中のバッテリが優先して放電される(図2の状態)。
When an external device is connected, the apparent voltage of the battery being refreshed is higher than the battery voltage not being refreshed by boosting by the
1つ目のバッテリのバッテリリフレッシュ後、制御IC101は、昇圧回路102をOFFして、スイッチ回路112とスイッチ回路122を図3に示すような状態に制御する。その結果電源経路が変更され、バッテリセル111が充放電可能状態、バッテリ122がバッテリリフレッシュ状態となる。
After the battery refresh of the first battery, the
なお、バッテリ1に外部機器が接続している状態のとき、バッテリ1は、機器負荷に応じて端子109から充電又は端子106から放電をする。図3の状態のときに、機器負荷が昇圧回路102で設定された電流を超える場合は、昇圧回路102の電圧がバッテリセル111より低くなるため、バッテリセル111から放電される。一方で、機器負荷が昇圧回路102で設定された電流より小さい場合は、昇圧回路102から電力を供給するので、バッテリセル121から放電される。
When an external device is connected to the
このような動作の理由は、機器負荷が所定の電圧を要求し、機器の状態に応じて必要な電流量が変動するためである。昇圧回路102は、機器負荷所定の電圧(バッテリセル121の素の電圧より高い)に昇圧し、定電圧・定電流制御を行って機器負荷に供給する。すなわち、例えば定格12Wの昇圧回路で6Vに昇圧して機器負荷に供給しようとしたときに、機器負荷が5V3A(15W)を要求すると、6V2A→5V2.4A→4V3Aのように出力電圧を下げながら定格上限で出力しようとする。
The reason for such an operation is that the device load requires a predetermined voltage, and the necessary amount of current varies depending on the state of the device. The
機器負荷の要求を昇圧回路102側から所定電圧で供給できれば昇圧回路102側から、昇圧回路102側から所定電圧で供給しきれなくなると、昇圧回路102の出力電圧の低下に伴ってバッテリセル111側から、電流が供給される。上記の例では、5Vまでは昇圧回路102側から、5Vを下回るとバッテリセル111側から、電流が供給される。
If the device load request can be supplied at a predetermined voltage from the
以上に説明した本実施形態によれば、バッテリリフレッシュ中であってもバッテリ1に接続する外部機器は動作するため、ユーザが意識することなくバッテリリフレッシュの実行が可能になる。
According to the present embodiment described above, since the external device connected to the
1 バッテリ
101 制御IC
102 昇圧回路
103 ダイオード
104 スイッチ
105 抵抗
106〜109 端子
111、121 バッテリセル
112、122 スイッチ回路
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