JP2014060861A - 二次電池の充電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】補充充電用ケーブルおよび通常充電用ケーブルを用意し、電気機器を長期保存する場合は、補充充電用ケーブルを使用して補充充電を行い、電気機器が通常使用されるときは通常充電用ケーブルを使用して通常充電を行なう。
【解決手段】二次電池の充電回路と、前記充電回路に外部電源を接続するために、補充充電用ケーブルおよび通常充電用ケーブルが選択的に接続される外部電源コネクタと、前記外部電源コネクタに接続された補充充電用ケーブルと通常充電用ケーブルを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づき前記充電回路に補充充電と通常充電とを選択的に行なわせる充電制御部とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】二次電池の充電回路と、前記充電回路に外部電源を接続するために、補充充電用ケーブルおよび通常充電用ケーブルが選択的に接続される外部電源コネクタと、前記外部電源コネクタに接続された補充充電用ケーブルと通常充電用ケーブルを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づき前記充電回路に補充充電と通常充電とを選択的に行なわせる充電制御部とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、二次電池の充電装置に関し、特に、本発明は、二次電池を補充充電または通常充電することができる二次電池の充電装置に関する。
携帯電話、電子書籍、携帯端末のような携帯型電気機器や、ノート型パーソナルコンピュータなどの電源装置として、二次電池(リチウムイオン電池)が使用されるが、リチウムイオン電池は、満充電状態のまま長期保存すると劣化し、また充放電を繰り返すと、メモリ効果により電池電圧が低下することが知られている。この問題を解決するため、二次電池の残容量を検出して、その残容量に基づいて充電量及び放電量を制御し、その際、二次電池の残容量を任意の値、例えば、満充電を下回り二次電池を長期間保存可能な所定容量に制御することが公知である(特許文献1)。
また、電池容量が保存に適した保存容量になるよう充放電装置の動作を制御することが公知である(特許文献2)。特許文献2は、更に詳細には、二次電池の電池容量を検出し、電池容量が保存に適した保存容量になるように、充放電手段の動作を制御するものである。また、特許文献2は、切換スイッチにより補充充電と、通常充電を切り換えることを記載している。
また、二次電池が長期間、電気機器に接続された状態で保存されても内蔵の電池セルが過放電状態にならず、電池ユニットの信頼性を向上するために、電池セルの電圧を監視し、電池セルの電圧に応じて電池セルと負荷の間に接続したスイッチを外部から供給される強制オフ信号により強制オフ状態に保持することが公知である(特許文献3)。
また、電池容量が保存に適した保存容量になるよう充放電装置の動作を制御することが公知である(特許文献2)。特許文献2は、更に詳細には、二次電池の電池容量を検出し、電池容量が保存に適した保存容量になるように、充放電手段の動作を制御するものである。また、特許文献2は、切換スイッチにより補充充電と、通常充電を切り換えることを記載している。
また、二次電池が長期間、電気機器に接続された状態で保存されても内蔵の電池セルが過放電状態にならず、電池ユニットの信頼性を向上するために、電池セルの電圧を監視し、電池セルの電圧に応じて電池セルと負荷の間に接続したスイッチを外部から供給される強制オフ信号により強制オフ状態に保持することが公知である(特許文献3)。
上記公知のように、二次電池が電気機器に接続された状態で保存される場合は、二次電池を補充充電することができる。また、特許文献2は、切換スイッチにより、通常充電と補充充電を切り換えることを記載している。
しかしながら、一般的に、補充充電はメーカーまたは販売店などが電気機器を長期保存する場合に行い、ユーザーは通常充電を行なうものである。従って、電気機器に補充充電用端子と通常充電用端子を備えたり、充電装置に補充充電と通常充電を切り換える切り換えスイッチを備えたりすることが考えられる。しかし、補充充電用端子と通常充電用端子を備えることは、小型電気機器の場合には設置場所がなく困難である。また、充電装置に補充充電と通常充電を切り換える切換スイッチを備える場合は、切換スイッチの操作が必要となって、面倒又は不便である。
本発明は、このような問題に鑑みて、補充充電用ケーブルおよび通常充電用ケーブルを用意し、電気機器を長期保存する場合は、補充充電用ケーブルを使用して補充充電を行い、電気機器が通常使用されるときは通常充電用ケーブルを使用して通常充電が行なうものである。
しかしながら、一般的に、補充充電はメーカーまたは販売店などが電気機器を長期保存する場合に行い、ユーザーは通常充電を行なうものである。従って、電気機器に補充充電用端子と通常充電用端子を備えたり、充電装置に補充充電と通常充電を切り換える切り換えスイッチを備えたりすることが考えられる。しかし、補充充電用端子と通常充電用端子を備えることは、小型電気機器の場合には設置場所がなく困難である。また、充電装置に補充充電と通常充電を切り換える切換スイッチを備える場合は、切換スイッチの操作が必要となって、面倒又は不便である。
本発明は、このような問題に鑑みて、補充充電用ケーブルおよび通常充電用ケーブルを用意し、電気機器を長期保存する場合は、補充充電用ケーブルを使用して補充充電を行い、電気機器が通常使用されるときは通常充電用ケーブルを使用して通常充電が行なうものである。
前記課題を解決するため、本発明の二次電池の充電装置は、二次電池の充電回路と、前記充電回路に外部電源を接続するために、補充充電用ケーブルおよび通常充電用ケーブルが選択的に接続される外部電源コネクタ部と、前記外部電源コネクタに接続された補充充電用ケーブルまたは通常充電用ケーブルの判定を行なう判定部と、前記判定部の判定結果に基づき前記充電回路に補充充電と通常充電とを選択的に行なわせる充電制御部とを備えることを特徴とする。
また、本発明の二次電池の充電装置は、実施形態において、前記外部電源コネクタ部は、更に、補充充電用または通常充電用ケーブルを識別する第1の識別端子を備え、前記補充充電用ケーブルまたは通常充電用ケーブルの一方は、更に、補充充電用または通常充電用ケーブルを識別する第2の識別端子を備え、前記判定部は、前記外部コネクタ部に前記補充充電用ケーブルまたは通常充電用ケーブルが接続されたとき、前記第1の識別端子と第2の識別端子の接続を検出して、前記判定を行なうとよい。要するに、前記補充充電用および通常充電用ケーブルは、一対の識別端子を備え、前記補充充電用および通常充電用ケーブルの一方は、前記一対の識別端子を短絡するための短絡線を有し、前記判定部は、前記外部電源コネクタ部に前記補充充電用ケーブルまたは通常充電用ケーブルが接続されたとき、前記一対の識別端子が短絡されているか否かを検出して、前記判定を行なうとよい。
また、本発明の二次電池の充電装置は、実施形態において、更に、前記二次電池の電池容量を検出する電池容量検出部と、前記二次電池と充電回路の間に接続された充電切り離し回路を備え、前記外部電源コネクタ部に補充充電用ケーブルが接続されたとき、前記電池容量検出部の検出出力に基づいて、前記充電切り離し回路のオン・オフを制御する充電切り離し設定回路を備えるとよい。
また、本発明の二次電池の充電装置は、実施形態において、前記電池容量検出部は、電池容量が電池劣化軽減範囲かどうか検出するとよい。
本発明の二次電池の充電装置によれば、補充充電用ケーブルを使用する場合は補充充電が行われ、通常充電用ケーブルを使用する場合は通常充電が行われる。従って、メーカーや販売店のような業者およびユーザーは、特別な操作を行なう必要がなく、便利である。
図1は、本発明の二次電池の充電装置による実施形態の回路図を示し、外部電源コネクタ部1と、判定部2と、電源回路・充電回路3と、二次電池4と、電池容量検出部5と、電池切り離し回路6と、電池切り離し設定回路7と、第2FET8と、第3FET9と、電気機器本体のシステム10とを備える。システム10は、携帯電話、電子書籍、携帯端末のような携帯型電気機器や、ノート型パーソナルコンピュータなどであり、二次電池4を電源として動作する電気機器である。電気機器以外に、電動自動車、電動自転車、自走式掃除機、自走ロボットなども本発明の二次電池の充電装置を適用できる対象商品である。
上記外部電源コネクタ部1は、電源回路・充電回路3に接続され、更に、電池切り離し回路6を介して二次電池4に接続される。電池容量検出部5は、二次電池4の電池容量を検出し、その検出出力を電源回路・充電回路3に供給する。電源回路・充電回路3は、電池容量検出部5の検出出力に基づき、電池切り離し設定回路7を制御する。電池切り離し設定回路7は、電源回路・充電回路3の出力、電池切り離しパッド75、電源ボタンのオン・オフにより変化する電源ボタンライン76の電位により、電池切り離し回路6のオン・オフを制御し、二次電池4の充電または充電しないを制御する。
また、外部電源コネクタ部1に補充充電用ケーブルまたは通常充電ケーブルが接続された場合は、判定部2が補充充電用ケーブルまたは通常充電ケーブルを判定する。判定部2の判定結果は、電源回路・充電回路3の中の充電制御部31に供給され、充電制御部31の第1出力端子31aから補充充電電圧または第2出力端子31bから通常充電電圧を出力するに制御する。
ここで、補充充電は、二次電池を保存した場合に電池劣化を生じないような、満充電よりも低い所定の電圧に充電することを言う。また、通常充電は、満充電を可能にする充電のことを言う。
また、外部電源コネクタ部1に補充充電用ケーブルまたは通常充電ケーブルが接続された場合は、判定部2が補充充電用ケーブルまたは通常充電ケーブルを判定する。判定部2の判定結果は、電源回路・充電回路3の中の充電制御部31に供給され、充電制御部31の第1出力端子31aから補充充電電圧または第2出力端子31bから通常充電電圧を出力するに制御する。
ここで、補充充電は、二次電池を保存した場合に電池劣化を生じないような、満充電よりも低い所定の電圧に充電することを言う。また、通常充電は、満充電を可能にする充電のことを言う。
外部電源コネクタ部1は、図2(a)に示す補充充電用ケーブル11、または第2図(b)に示す通常充電用ケーブル12と接続される入力端子18を備える。
補充充電用ケーブル11は、例えば、メーカー、販売店などに備えられ、メーカーの従業員、販売店の店員が二次電池を補充充電する場合に使用される。通常充電用ケーブル12は、電気機器の使用者が所有し、二次電池を通常充電する場合に使用される。勿論、メーカーまたは販売店などに通常充電用ケーブル12を備え、通常充電してもよいし、ユーザーが補充充電用ケーブル11を備え、補充充電をしてもよい。
補充充電用ケーブル11は、例えば、メーカー、販売店などに備えられ、メーカーの従業員、販売店の店員が二次電池を補充充電する場合に使用される。通常充電用ケーブル12は、電気機器の使用者が所有し、二次電池を通常充電する場合に使用される。勿論、メーカーまたは販売店などに通常充電用ケーブル12を備え、通常充電してもよいし、ユーザーが補充充電用ケーブル11を備え、補充充電をしてもよい。
補充充電用ケーブル11及び通常充電用ケーブル12は、商用交流電源に接続するためのプラグ13、AC/DC変換器14を内蔵するACアダプター15、及びケーブル16を備えて構成される。補充充電用ケーブル11及び通常充電用ケーブル12の出力端子17は同一構造であり、外部電源コネクタ部1の入力端子18に選択的に挿入接続することができる。補充充電用ケーブル11及び通常充電用ケーブル12の出力端子17と、外部電源入力端子18は、例えば、USBコネクタが使用される。本発明において、USBコネクタとしては、ミニまたはマイクロUSBコネクタが使用され、従って、VBUSピン、D+ピン、D−ピン、GNDピン、IDピンを備える。USBコネクタに代えてACアダプターに普通よく使用される端子を使用してもよいが、その場合もIDピンのような端子を備えていることが必要である。
ここで、補充充電用ケーブル11は、USBコネクタ内部またはケーブル内部においてGNDピンとIDピンが短絡線19によって接続されている。あるいは、AC/DCアダプター15の内部においてGNDピンとIDピンが短絡線19によって接続される。そして、電気機器側の外部電源コネクタ部1を構成する入力端子18は、IDピンがプルアップ抵抗20を介して電源ラインに接続される。従って、補充充電用ケーブル11の出力端子17が電気機器の入力端子18に接続されると、電源ライン、プルアップ抵抗20、IDピン、短絡線19を介して、GNDピンは、Lowレベルに設定される。しかし、通常充電用ケーブル12は、短絡線19を備えていないので、通常充電用ケーブル12の出力端子17が電気機器の入力端子18に接続されると、GNDピンは、オープン状態になりHighレベルになる。
このように、本発明の二次電池の充電装置に使用される補充充電用ケーブル11と、通常充電用ケーブル12は、外観が同じであるが、補充充電用ケーブル11は、短絡線19によって、IDピンとGNDピンが接続されているところが相違する。本発明では、IDピンとGNDピンを識別端子と言い、入力端子18に備えるIDピンとGNDピンを第1の識別端子、補充充電用ケーブル11または通常充電用ケーブル12に備えるIDピンとGNDピンを第2の識別端子と言っている。電気機器側の入力端子18は、補充充電用ケーブル11の出力端子17と通常充電用ケーブル12の出力端子17のために兼用される。
このように、本発明の二次電池の充電装置に使用される補充充電用ケーブル11と、通常充電用ケーブル12は、外観が同じであるが、補充充電用ケーブル11は、短絡線19によって、IDピンとGNDピンが接続されているところが相違する。本発明では、IDピンとGNDピンを識別端子と言い、入力端子18に備えるIDピンとGNDピンを第1の識別端子、補充充電用ケーブル11または通常充電用ケーブル12に備えるIDピンとGNDピンを第2の識別端子と言っている。電気機器側の入力端子18は、補充充電用ケーブル11の出力端子17と通常充電用ケーブル12の出力端子17のために兼用される。
図1に示すように、外部電源コネクタ部1は、電源回路・充電回路3中のFET37およびFET38及び電池切り離し回路6を経て、二次電池4に接続される。FET37は、二次電池4からシステム10への直流電圧供給または遮断するスイッチングトランジスタであり、ACアダプターから電源供給されるときは、外部電源検出回路39によってFET37がオフされ、二次電池4からの電源供給を遮断する。しかし、ACアダプターから電源供給されないときは、外部電源検出路39によってFET37をオンにする。システム10への電源供給ラインは、2つあり、第1DC/DCコンバート33とコイル34による電源供給ライン、および第2DC/DCコンバート35とコイル36による電源供給ラインである。図1は2つの電源供給ラインを示すが、1つでもよいし、2つ上であってもよい。図1において、電源ラインを太線で示し、信号線を細線で示す。
FET38は、二次電池4への充電制御用トランジスタである。FET38は、電池容量検出部5の出力を比較回路32によって、電池劣化軽減範囲かどうか判定され、電池劣化軽減範囲以下であれば、補充充電するために、オンになる。また、二次電池4が満充電でない場合は、通常充電用ケーブルが接続されたとき、満充電するように、オンになる。しかし、充電を行なわないときは、オフになる。
電池切り離し回路6は、電源回路・充電回路3と二次電池4を接続して、補充充電あるいは通常充電を行い、または電源回路・充電回路3と二次電池4を切り離す回路である。電池切り離し回路6は、例えば、第1FETによって構成され、ソース側が電源回路・充電回路3に接続され、ドレイン側が二次電池に接続される。そして、ゲートは、電池切り離し設定回路7の内部に備えられたスイッチSW71、および第3FET9に接続される。また、電源回路・充電回路3は、電池容量検出部5の検出出力を比較回路32で受け、比較回路32は、電池容量が電池劣化軽減範囲以下である場合は、スイッチSW71をオフにする信号を出力する。しかし、電池容量が電池劣化軽減範囲以上である場合は、スイッチSW71をオンにする信号を出力する。
判定部2は、ナンド回路を構成するIC3よりなり、外部電源コネクタ部1に接続される補充充電用ケーブル11、または通常充電用ケーブル12を判定する。即ち、補充充電用ケーブル11が電気機器の入力端子18に接続された場合は、外部電源入力端子18のGNDピンは、短絡線19を介してプルアップ抵抗20に接続され、Lowレベルになる。しかし、通常充電用ケーブル12が接続された場合は、外部電源入力端子18のGNDピンは、短絡線19がないので、プルアップ抵抗20に接続されず、オープンとなりHighレベルになる。
判定部2は、外部電源入力端子18のGNDピンがLowレベルである場合は、補充充電用ケーブル11が接続されたことを判定する。そのとき、NOR回路のもう一方のLowである場合は、電源回路・充電回路3の充電制御部31に対して、補充充電を行なうよう制御する。これにより、充電制御部31の第1出力端子31aは補充充電電圧を出力する。
判定部2は、外部電源入力端子18のGNDピンがHighレベルである場合は、通常充電用ケーブル12が接続されたことを判定し、そのとき、NOR回路のもう一方のLowである場合は、電源回路・充電回路3の充電制御部31に対して、通常充電を行なうよう制御する。これにより、充電制御部31の第1出力端子31bは通常充電電圧を出力する。
判定部2は、外部電源入力端子18のGNDピンがLowレベルである場合は、補充充電用ケーブル11が接続されたことを判定する。そのとき、NOR回路のもう一方のLowである場合は、電源回路・充電回路3の充電制御部31に対して、補充充電を行なうよう制御する。これにより、充電制御部31の第1出力端子31aは補充充電電圧を出力する。
判定部2は、外部電源入力端子18のGNDピンがHighレベルである場合は、通常充電用ケーブル12が接続されたことを判定し、そのとき、NOR回路のもう一方のLowである場合は、電源回路・充電回路3の充電制御部31に対して、通常充電を行なうよう制御する。これにより、充電制御部31の第1出力端子31bは通常充電電圧を出力する。
本発明の二次電池の充電装置は、二次電池4を充電する装置であり、特に、リチウムイオン二次電池を充電するが、リチウムイオン二次電池は、満充電状態のまま長期保存すると劣化し、また充放電を繰り返すと、メモリ効果のため電池電圧が低下するような特性を有する。そのため、本発明の充電装置は、リチウムイオン二次電池を充電する場合、二次電池を長期保存するときは、満充電を下回り長期保存可能な所定容量に充電される。この場合に、所定容量の充電値は、二次電池規格によるが、例えば、満充電時における電池容量の30〜50%の電池容量で保存することが望ましい。本発明では、満充電を下回り長期保存可能な所定容量(または、電池劣化軽減範囲ということもある。)に充電することを補充充電と言っている。また、電気機器を使用するため、二次電池4を満充電にする場合を、通常充電と言っている。
電池切り離し設定回路7は、FETなど半導体スイッチよりなるスイッチSW71と、2つのノアゲート72と73をクロス接続した論理回路74と、電池切り離しパッド75と、電気機器の電源ボタン(図示しない)に接続される電源ボタンライン76を備える。そして、電池切り離しパッド75と、電源ボタンライン76にそれぞれ抵抗77、78が接続される。
上記スイッチSW71は、例えば、第2FET8または第3FET9と同じようなFETによって構成され、電池容量検出部5が二次電池の電池容量が所定値、例えば、電池劣化軽減範囲以下を検出する場合は、電源回路・充電回路3の出力によってオフにされる。しかし、電池容量検出部5が二次電池の電池容量が所定値、例えば、電池劣化軽減範囲以上を検出する場合は、電源回路・充電回路3の出力によってオンにされる。スイッチ71の出力は、電池切り離し設定回路7を構成する第1FETのゲートに供給され、第1FETのオン・オフを制御する。
上記スイッチSW71は、例えば、第2FET8または第3FET9と同じようなFETによって構成され、電池容量検出部5が二次電池の電池容量が所定値、例えば、電池劣化軽減範囲以下を検出する場合は、電源回路・充電回路3の出力によってオフにされる。しかし、電池容量検出部5が二次電池の電池容量が所定値、例えば、電池劣化軽減範囲以上を検出する場合は、電源回路・充電回路3の出力によってオンにされる。スイッチ71の出力は、電池切り離し設定回路7を構成する第1FETのゲートに供給され、第1FETのオン・オフを制御する。
また、電池切り離しパッド75は、メーカーが電気機器の出荷時や、販売店が長期保存する場合にオンにして、電池切り離し回路6をオフに設定するスイッチである。これにより、二次電池4は電源回路・充電回路3から切り離される。従って、電池切り離しパッド75は、通常ユーザーが操作できないように、電気機器の内部に設置される。
上記電源ボタンライン76は、電気機器の電源ボタンに接続され、電源ボタンを押すと、電源ボタンライン76に電源電圧が印加され、電源ボタンが押されない場合は、電源ボタンライン76は、オープンになっている。
上記電源ボタンライン76は、電気機器の電源ボタンに接続され、電源ボタンを押すと、電源ボタンライン76に電源電圧が印加され、電源ボタンが押されない場合は、電源ボタンライン76は、オープンになっている。
スイッチSW71と、論理回路74の真理値表は、図3(a)に示すとおりである。即ち、スイッチSW71がオンになれば、電池切り離し回路6の第1FETのゲートが「1」になり、第1FETのドレイン・ソース間はオフとなる。しかし、スイッチSW71がオフになれば、電池切り離し回路6の第1FETのゲートが「0」になり、第1FETのドレイン・ソース間はオンになる。
また、論理回路74の一方の入力(SET)が「1」であり、他方の入力(解除)が「0」であれば、論理回路74の一方の出力OUT1は「1」になり、他方の出力OUT2は「0」になり、その結果、電池切り離し回路6の第1FETのゲートが「1」になり、第1FETのドレイン・ソース間はオフとなる。論理回路74の一方の入力(SET)が「0」であり、他方の入力(解除)が「1」であれば、論理回路74の一方の出力OUT1は「0」になり、他方の出力OUT2は「1」になり、その結果、電池切り離し回路6の第1FETのゲートが「0」になり、第1FETのドレイン・ソース間はオンになる。
また、論理回路74の一方の入力(SET)が「1」であり、他方の入力(解除)が「0」であれば、論理回路74の一方の出力OUT1は「1」になり、他方の出力OUT2は「0」になり、その結果、電池切り離し回路6の第1FETのゲートが「1」になり、第1FETのドレイン・ソース間はオフとなる。論理回路74の一方の入力(SET)が「0」であり、他方の入力(解除)が「1」であれば、論理回路74の一方の出力OUT1は「0」になり、他方の出力OUT2は「1」になり、その結果、電池切り離し回路6の第1FETのゲートが「0」になり、第1FETのドレイン・ソース間はオンになる。
また、外部電源コネクタ1に補充充電用ケーブル11が接続され、外部電源入力端子18のGNDピンが、Highレベルになると、電池切り離し回路6の第1FETのゲートが「0」になり、第1FETのドレイン・ソース間はオンになる。しかし、通常充電用ケーブル12が接続され、外部電源入力端子18のGNDピンが、オープンであると、第2FET8および第3FET9から第1FETのLow信号が印加されず、ノアゲート73の出力OUT1のHigh信号が加わるため、電池切り離し回路6の第1FETのゲートが「1」になり、第1FETのドレイン・ソース間はオフになる。
電池容量検出部5は、二次電池4の残容量を検出し、検出結果を電源回路・充電回路3の比較回路32に出力する。電池容量検出部5は、満充電を下回り長期保存可能な所定容量(または、電池劣化軽減範囲)であるかどうかを検出する。
そして、補充充電用ケーブル11が外部電源コネクタ部1に接続されたとき、電池容量検出部5が、電池劣化軽減範囲以下を検出する場合は、電源回路・充電回路3の充電制御部31を補充充電電圧に制御する。また、同時に電池切り離し設定回路7のスイッチSW71にオフ信号を印加する。その結果、電源回路・充電回路3より補充充電電圧が電池切り離し回路6を経て、二次電池4に供給される。このようにして、補充充電が行なわれ、二次電池4の充電電圧が電池劣化範囲以上になると、電池容量検出部5が電池劣化範囲以上になったことを検出し、電源回路・充電回路3の比較回路32は、充電制御部31より、FET38をオフにする信号を出力し、FET38をオフにする。同時に、電池切り離し設定回路7のスイッチSW71にオン信号を印加し、電池切り離し回路6をオフにする。そのため、補充充電を終了する。
そして、補充充電用ケーブル11が外部電源コネクタ部1に接続されたとき、電池容量検出部5が、電池劣化軽減範囲以下を検出する場合は、電源回路・充電回路3の充電制御部31を補充充電電圧に制御する。また、同時に電池切り離し設定回路7のスイッチSW71にオフ信号を印加する。その結果、電源回路・充電回路3より補充充電電圧が電池切り離し回路6を経て、二次電池4に供給される。このようにして、補充充電が行なわれ、二次電池4の充電電圧が電池劣化範囲以上になると、電池容量検出部5が電池劣化範囲以上になったことを検出し、電源回路・充電回路3の比較回路32は、充電制御部31より、FET38をオフにする信号を出力し、FET38をオフにする。同時に、電池切り離し設定回路7のスイッチSW71にオン信号を印加し、電池切り離し回路6をオフにする。そのため、補充充電を終了する。
また、通常充電用ケーブル12が外部電源コネクタ部1に接続され、且つ電池切り離し回路7が未設定の場合で、電池容量検出部5が、満充電電圧以下を検出する場合は、判定部2で上記判定が行なわれ、電源回路・充電回路3の充電制御部31が出力31bに通常充電電圧を出力するに制御し、また、同時に電池切り離し設定回路7のスイッチSW71にオフ信号を印加する。その結果、電源回路・充電回路3より通常充電電圧が電池切り離し回路6を経て、二次電池4に供給される。このようにして、通常充電が行なわれ、二次電池4の充電電圧が満充電電圧近くになると、電池容量検出部5が満充電近くになったことを検出し、電源回路・充電回路3は、電池切り離し設定回路7のスイッチSW71にオン信号を印加する。そのため、電池切り離し回路6がオフになり、通常充電を終了する。
次に、本発明の二次電池の充電装置の動作を図4のフローチャートともに説明する。
まず、電池切り離し設定回路7のオン動作を説明する。電気機器がメーカーで製造され、二次電池が電気機器に内蔵された状態で、製造工程において、電池切り離しパッド75をショートする。または販売店で、電気機器を保存する場合に、電池切り離しパッド75をショートする(ステップS1)。すると、論理回路74のSET端子にレベル「1」が印加されるので、一方の出力OUT2は「0」となる。このとき、電池容量検出部5の検出出力が電池劣化軽減範囲以上であれば、電源回路・充電回路3の充電制御回路31は、スイッチSW71をオンにする信号を出力する。そして、ステップS3に進み、スイッチSW71がオンであれば、ステップS4で電池切り離しを実施する。即ち、電池切り離し回路6の第1FETのゲートを「1」にして、ドレイン・ソース間をオープンにする。これにより電池切り離し設定回路7のオン動作が完了する(ステップS5)。
まず、電池切り離し設定回路7のオン動作を説明する。電気機器がメーカーで製造され、二次電池が電気機器に内蔵された状態で、製造工程において、電池切り離しパッド75をショートする。または販売店で、電気機器を保存する場合に、電池切り離しパッド75をショートする(ステップS1)。すると、論理回路74のSET端子にレベル「1」が印加されるので、一方の出力OUT2は「0」となる。このとき、電池容量検出部5の検出出力が電池劣化軽減範囲以上であれば、電源回路・充電回路3の充電制御回路31は、スイッチSW71をオンにする信号を出力する。そして、ステップS3に進み、スイッチSW71がオンであれば、ステップS4で電池切り離しを実施する。即ち、電池切り離し回路6の第1FETのゲートを「1」にして、ドレイン・ソース間をオープンにする。これにより電池切り離し設定回路7のオン動作が完了する(ステップS5)。
しかし、ステップS3で、スイッチSW71がオフであれば、二次電池の電池容量は電池劣化軽減範囲以下であるので、ステップS6に進み、電源回路・充電回路3は、予め設定していた電圧エラーのメッセージを電気機器の表示部(図示しない)に表示する。メッセージは、例えば、「二次電池の電池容量は、電池劣化軽減範囲外です。補充充電してください。」のようである。このエラーメッセージを見て、メーカーの従業員、または販売店の店員は、補充充電を行なう。
なお、上記動作は、電池切り離しパッド75をショートすることにより、連続して自動的に実施される。
なお、上記動作は、電池切り離しパッド75をショートすることにより、連続して自動的に実施される。
次に、補充充電と通常充電の動作を図5のフローチャートともに説明する。
メーカー、または販売店において、定期的または不定期な検査時期になると、またはユーザーが通常充電を行なう場合(ステップS11)、補充充電用ケーブル11または通常充電用ケーブル12を外部電源接続端子18に接続する(ステップS12)。次のステップS13では、電池切り離し設定回路7が、設定状態であれば、ステップS14に進む。しかし、電池切り離し設定回路7が未設定状態であれば、ステップS31に進む。
電池切り離し設定回路7が、設定状態のとき、論理回路74の出力OUT2はレベル「0」であるので、第2FET8および第3FET9は、オン状態になる。そのため、外部電源入力端子18のGNDピンは、電池切り離し回路6に接続される。
ステップS14では、外部電源接続端子18のGNDピンのLowレベルが電池切り離し回路6を構成する第1FETのゲート端子に印加される。そのため、ステップS15では、電池切り離し回路6の設定状態を一時的に解除する。即ち、電池切り離し回路6を構成する第1FETのドレイン・ソース間をオン状態にする。しかし、ステップS14において、外部電源接続端子のGNDピンがHighレベルであれば、ステップS16に進み、二次電池の充電を行なわれない。
メーカー、または販売店において、定期的または不定期な検査時期になると、またはユーザーが通常充電を行なう場合(ステップS11)、補充充電用ケーブル11または通常充電用ケーブル12を外部電源接続端子18に接続する(ステップS12)。次のステップS13では、電池切り離し設定回路7が、設定状態であれば、ステップS14に進む。しかし、電池切り離し設定回路7が未設定状態であれば、ステップS31に進む。
電池切り離し設定回路7が、設定状態のとき、論理回路74の出力OUT2はレベル「0」であるので、第2FET8および第3FET9は、オン状態になる。そのため、外部電源入力端子18のGNDピンは、電池切り離し回路6に接続される。
ステップS14では、外部電源接続端子18のGNDピンのLowレベルが電池切り離し回路6を構成する第1FETのゲート端子に印加される。そのため、ステップS15では、電池切り離し回路6の設定状態を一時的に解除する。即ち、電池切り離し回路6を構成する第1FETのドレイン・ソース間をオン状態にする。しかし、ステップS14において、外部電源接続端子のGNDピンがHighレベルであれば、ステップS16に進み、二次電池の充電を行なわれない。
次に、ステップS17では、電池容量検出部5の検出出力により、電池容量が電池劣化軽減範囲以上、即ち補充充電が不要な電池容量であれば、電源回路・充電回路3はスイッチSW71をオンにして、電池切り離し回路6を構成する第1FETのドレイン・ソース間をオフ状態にし、電源回路・充電回路3と、二次電池4の接続を切り離し、二次電池を充電しない(ステップS18)。しかし、電池容量が電池劣化軽減範囲以下であれば、電源回路・充電回路3はスイッチSW71をオフにして、電池切り離し回路6を構成する第1FETのドレイン・ソース間をオン状態にし、ステップS19に進む。
ステップS19では、外部電源入力端子18のGNDピンが短絡線19によりプルアップ抵抗20を介して電源ラインに接続され、GNDピンよりLowレベル信号が得られるので、判定部2は、電源回路・充電回路3を補充充電モードに設定する。そして、次のステップS20で、二次電池4に補充充電を開始する。次に、ステップS21では、電池容量検出部5が補充充電の必要容量以上を検出するまで、補充充電を実施し、補充充電の必要容量以上になると、ステップS22に進み、補充充電を終了する。
上記ステップS13において、電池切り離し回路6が未設定である場合(即ち、第1FETのドレイン・ソース間がオン状態である場合)、ステップS31に進み、外部電源接続端子18に接続されたケーブルが補充充電用ケーブル11か、通常充電用ケーブル12かを外部電源入力端子18のGNDピンのレベルによって判断する。もし、Highレベルを検出する場合は、ステップS32に進み、通常充電を行なう。通常充電により、電池容量検出部5が満充電を検出すると、電源回路・充電回路3により、スイッチSW71により、電池切り離し回路6をオフ状態にして、通常充電を終了する。
上記ステップ31で、Lowレベルを検出する場合は、ステップS33に進み、電池切り離し回路6が未設定であることを、電気機器の表示装置に表示することによって、告知する。そして、この場合、電池切り離し回路6が未設定であるため、充電を行なわずにこのフローを終了する。
以上に説明した補充充電と通常充電動作は、外部コネクタ部1に補充充電用ケーブル11を接続するか、または通常充電用ケーブル12を接続するかにより、連続して自動的に行なわれる。
上記ステップ31で、Lowレベルを検出する場合は、ステップS33に進み、電池切り離し回路6が未設定であることを、電気機器の表示装置に表示することによって、告知する。そして、この場合、電池切り離し回路6が未設定であるため、充電を行なわずにこのフローを終了する。
以上に説明した補充充電と通常充電動作は、外部コネクタ部1に補充充電用ケーブル11を接続するか、または通常充電用ケーブル12を接続するかにより、連続して自動的に行なわれる。
次に、電池切り離し設定回路のオフ動作を図6に示すフローチャートとともに説明する。
電気機器の電源ボタンが押され(ステップS41)、所定時間以上押されている場合には(ステップS42)、ステップS43に進み、所定時間以上押されなければ、ステップS41に戻る。ステップS43では、電池切り離し回路6の設定を解除する。これにより電気機器のシステム10が起動され、電気機器の所定の動作が実行される。
上記電池切り離し設定回路のオフ動作は、電源ボタンを所定時間以上押すことにより、連続して自動的に行なわれる。
電気機器の電源ボタンが押され(ステップS41)、所定時間以上押されている場合には(ステップS42)、ステップS43に進み、所定時間以上押されなければ、ステップS41に戻る。ステップS43では、電池切り離し回路6の設定を解除する。これにより電気機器のシステム10が起動され、電気機器の所定の動作が実行される。
上記電池切り離し設定回路のオフ動作は、電源ボタンを所定時間以上押すことにより、連続して自動的に行なわれる。
1 外部電源コネクタ部
2 判定部
3 電源回路・充電回路
4 二次電池
5 電池容量検出部
6 電池切り離し回路
7 電池切り離し設定回路
8 第2FET
9 第3FET
10 電気機器本体のシステム
11 サービス用ケーブル
12 ユーザー用ケーブル
13 プラグ
14 AC/DC変換器
15 ACアダプター
16 ケーブル
17 出力端子
18 入力端子
19 短絡線
20 プルアップ抵抗
71 スイッチSW
74 論理回路
75 電池切り離しパッド
76 電源ボタンライン
2 判定部
3 電源回路・充電回路
4 二次電池
5 電池容量検出部
6 電池切り離し回路
7 電池切り離し設定回路
8 第2FET
9 第3FET
10 電気機器本体のシステム
11 サービス用ケーブル
12 ユーザー用ケーブル
13 プラグ
14 AC/DC変換器
15 ACアダプター
16 ケーブル
17 出力端子
18 入力端子
19 短絡線
20 プルアップ抵抗
71 スイッチSW
74 論理回路
75 電池切り離しパッド
76 電源ボタンライン
Claims (4)
- 二次電池の充電回路と、
前記充電回路に外部電源を接続するために、補充充電用ケーブルおよび通常充電用ケーブルが選択的に接続される外部電源コネクタ部と、
前記外部電源コネクタに接続された補充充電用ケーブルまたは通常充電用ケーブルの判定を行なう判定部と、
前記判定部の判定結果に基づき前記充電回路に補充充電と通常充電とを選択的に行なわせる充電制御部と
を備えることを特徴とする二次電池の充電装置。 - 前記補充充電用および通常充電用ケーブルは、一対の識別端子を備え、前記補充充電用および通常充電用ケーブルの一方は、前記一対の識別端子を短絡するための短絡線を有し、前記判定部は、前記外部電源コネクタ部に前記補充充電用ケーブルまたは通常充電用ケーブルが接続されたとき、前記一対の識別端子が短絡されているか否かを検出して、前記判定を行なうことを特徴とする請求項1に記載の二次電池の充電装置。
- 更に、前記二次電池の電池容量を検出する電池容量検出部と、前記二次電池と充電回路の間に接続された充電切り離し回路を備え、
前記外部電源コネクタに補充充電用ケーブルが接続されたとき、前記電池容量検出部の検出出力に基づいて、前記充電切り離し回路のオン・オフを制御する充電切り離し設定回路を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の二次電池の充電装置。 - 前記電池容量検出部は、電池容量が電池劣化軽減範囲かどうか検出することを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の二次電池の充電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012204565A JP2014060861A (ja) | 2012-09-18 | 2012-09-18 | 二次電池の充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012204565A JP2014060861A (ja) | 2012-09-18 | 2012-09-18 | 二次電池の充電装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014060861A true JP2014060861A (ja) | 2014-04-03 |
Family
ID=50616820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2012204565A Pending JP2014060861A (ja) | 2012-09-18 | 2012-09-18 | 二次電池の充電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014060861A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101610887B1 (ko) * | 2015-04-16 | 2016-04-11 | (주)엠피에스 | 휴대폰 간 충전이 가능한 충전장치 |
JP2017041098A (ja) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | 株式会社ユピテル | 携帯型装置及びプログラム |
JP2017131057A (ja) * | 2016-01-21 | 2017-07-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 充電回路及び電子機器 |
-
2012
- 2012-09-18 JP JP2012204565A patent/JP2014060861A/ja active Pending
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