JP2016208649A

JP2016208649A - バッテリ装置

Info

Publication number: JP2016208649A
Application number: JP2015087144A
Authority: JP
Inventors: 林　勇生; Isao Hayashi; 勇生林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2016-12-08

Abstract

【課題】バッテリ装置が内蔵する二次電池が過放電状態であっても、充電回路が安定してバッテリ装置の充電を行うことができるようにすること。【解決手段】バッテリ装置は、充電手段の充電制御を行う制御手段と、二次電池の電圧を測定する測定手段と、前記バッテリ装置の出力端子の電圧を検出する検出手段と、前記充電手段と前記二次電池との間にある第１のスイッチ手段と、前記充電手段と前記第１のスイッチ手段との間にある電力供給手段とを有し、前記制御手段は、前記二次電池の電圧と前記出力端子の電圧とを比較し、前記出力端子の電圧の方が高い場合は、前記第１のスイッチ手段が遮断されるように制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に接続されるバッテリ装置等に関する。

近年、電子機器の小型化に伴い、バッテリ装置の小型化の要求が高まってきている。このようなバッテリ装置は、内蔵する二次電池の容量も小さい。さらに、バッテリ装置の高機能化に伴い、二次電池の消費電力が増大し、過放電状態になるまでの時間が短縮してきている。高機能化されたバッテリ装置の一例として充電制御回路を内蔵したバッテリ装置がある。特許文献１には、ＤＣ電源から供給される電力を用いて二次電池を充電するバッテリ装置が記載されている。

特開２００５−３１２１４０号公報

しかしながら、二次電池が過放電状態になると、充電制御回路の電源電圧が二次電池の電圧まで下がるため、安定した充電制御が困難であるという問題がある。

本発明は、バッテリ装置が内蔵する二次電池が過放電状態であっても、充電回路が安定してバッテリ装置の充電を行うことができるようにすることを目的とする。

本発明に係るバッテリ装置は、バッテリ装置であって、充電手段の充電制御を行う制御手段と、二次電池の電圧を測定する測定手段と、前記バッテリ装置の出力端子の電圧を検出する検出手段と、前記充電手段と前記二次電池との間にある第１のスイッチ手段と、前記充電手段と前記第１のスイッチ手段との間にある電力供給手段とを有し、前記制御手段は、前記二次電池の電圧と前記出力端子の電圧とを比較し、前記出力端子の電圧の方が高い場合は、前記第１のスイッチ手段が遮断されるように制御することを特徴とするバッテリ装置である。

本発明に係るプログラムは、バッテリ装置として機能させるためのプログラムであって、前記コンピュータを、充電手段の充電制御を行う制御手段と、二次電池の電圧を測定する測定手段と、前記バッテリ装置の出力端子の電圧を検出する検出手段と、前記充電手段と前記二次電池との間にある第１のスイッチ手段と、前記充電手段と前記第１のスイッチ手段との間にある電力供給手段として機能させ、前記制御手段として機能する前記コンピュータが、前記二次電池の電圧と前記出力端子の電圧とを比較することと、前記出力端子の電圧の方が高い場合は、前記第１のスイッチ手段が遮断されるように制御することとを実行するように機能させるためのプログラムである。

本発明によれば、バッテリ装置が内蔵する二次電池が過放電状態であっても、充電回路が安定してバッテリ装置の充電を行うことができる。

実施形態１におけるバッテリ装置１０１と電子機器１１７とが有する構成要素を説明するためのブロック図である。実施形態１におけるバッテリ装置１０１で行われる処理を説明するためのフローチャートである。実施形態２におけるバッテリ装置１０１と電子機器１１７とが有する構成要素を説明するためのブロック図である。実施形態２におけるバッテリ装置１０１で行われる処理を説明するためのフローチャートである。実施形態３におけるバッテリ装置１０１と電子機器１１７とが有する構成要素を説明するためのブロック図である。実施形態３におけるバッテリ装置１０１で行われる処理を説明するためのフローチャートである。温度毎の充電電圧及び充電電流の設定値の一例を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明の実施形態は以下の実施形態に限定されるものではない。

［実施形態１］
図１は、実施形態１におけるバッテリ装置１０１と電子機器１１７とが有する構成要素を説明するためのブロック図である。

バッテリ装置１０１は、充電制御機能を有するバッテリ装置である。バッテリ装置１０１は、＋端子１０２と、−端子１０３と、充電回路１０４と、電力供給部１０５と、第１のスイッチ部１０６と、充電制御部１０７と、電圧測定部１０８と、ＤＣ電源検出部１０９と、電力入力部１１０とを有する。バッテリ装置１０１は、二次電池１１１と、第２のスイッチ部１１２と、電流制限部１１３とをさらに有する。充電制御部１０７は、例えば、メモリ機能を有するマイクロコンピュータで構成可能である。

電子機器１１７は、撮像装置、携帯電話などの装置として動作する電子機器である。電子機器１１７は、ＡＣ電源接続部１１８と、電源回路１１９と、＋端子１２０と、−端子１２１とを有する。なお、電子機器１１７は、ＡＣアダプタとして動作する電子機器であってもよい。

バッテリ装置１０１は、二次電池１１１の残容量が十分であり、ＤＣ電源検出部１０９がＤＣ電源を検出していない場合、充電制御部１０７は、第１のスイッチ部１０６を導通して、電子機器１１７の駆動電力を出力する。

このとき、充電回路１０４の入力／出力間にＦＥＴ等を用いて低抵抗にすることで、二次電池１１１から充電回路１０４を介して電子機器１１７に電力供給可能になる。また、二次電池１１１から電力入力部１１０に、所定の電力が供給される。

電子機器１１７は、ＡＣ電源接続部１１８に商用電源が接続されると、電源回路１１９で交流電圧を直流電圧に変換して＋端子１２０と−端子１２１に出力する。この直流電圧は、二次電池１１１の電圧より高い電圧に設定され、二次電池１１１の充電電力及び充電制御部１０７の駆動電力として供給される。ＤＣ電源検出部１０９は、出力端子１０２の電圧を測定する。

充電制御部１０７は、出力端子１０２の電圧が二次電池１１１の電圧よりも高い電圧を検出すると、第１のスイッチ部１０６を遮断するとともに、第２のスイッチ部１１２を遮断する。また、充電制御部１０７は、二次電池１１１が減電状態にあるときも同様に、第１のスイッチ部１０６を遮断するとともに、第２のスイッチ部１１２を遮断する。このような構成により、二次電池１１１が減電状態であっても、充電制御部１０７は必要な電圧を確保することが可能になる。

また、二次電池１１１が減電状態では、電流制限部１１３及び第２のスイッチ部１１２を介して予備充電を行うことにより、急速充電可能な電圧まで二次電池１１１の電圧を回復することが可能になる。

図２は、実施形態１におけるバッテリ装置１０１で行われる処理を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ１０１において、充電制御部１０７は、制御をスタートする。ステップＳ１０２において、充電制御部１０７は、放電モードに設定し、第１のスイッチ部１０６をＯＮに設定し、第２のスイッチ部１１２をＯＦＦに設定する。

ステップＳ１０３において、充電制御部１０７は、ＤＣ電源検出部１０９で＋端子１０２の電圧を測定する。また、ステップＳ１０３において、充電制御部１０７は、電圧測定部１０８で二次電池１１１の電圧を測定する。そして、充電制御部１０７が＋端子１０２の電圧と二次電池１１１の電圧とを比較し、＋端子１０２の電圧の方が高い場合にＤＣ電圧入力があると判定する。

ステップＳ１０４において、充電制御部１０７は、ＤＣ電圧入力の有無により分岐を行い、ＤＣ電圧入力がない場合はステップＳ１０２に戻り、ＤＣ電圧入力がある場合はステップＳ１０５に移行する。

ステップＳ１０５において、充電制御部１０７は、充電待機モードに設定し、第１のスイッチ部１０６をＯＦＦに設定し、第２のスイッチ部１１２をＯＦＦに設定する。

ステップＳ１０６において、充電制御部１０７は、二次電池１１１の電圧値により充電モードを判定して分岐を行う。ステップＳ１０６において、充電制御部１０７は、二次電池１１１の電圧が所定の電圧より低ければ、予備充電モードと判定し、ステップＳ１０７に移行する。ステップＳ１０６において、充電制御部１０７は、二次電池１１１の電圧が所定の電圧より高ければ、急速充電モードと判定し、ステップＳ１０８に移行する。

ステップＳ１０７において、充電制御部１０７は、第１のスイッチ部１０６をＯＦＦ、第２のスイッチ部１１２をＯＮに設定し、制限された充電電流で充電を行う。

ステップＳ１０８において、充電制御部１０７は、第１のスイッチ部１０６をＯＮに設定し、第２のスイッチ部１１２をＯＦＦに設定する。これにより、充電制御部１０７は、定電圧／定電流制御された充電電流での充電が行われるように充電回路１０４を制御することができる。

ステップＳ１０９において、充電制御部１０７は、充電完了検出を行い、所定の充電完了条件が検出されるまで急速充電を継続する。ステップＳ１０９で所定の充電完了条件が検出されると、充電制御部１０７は、ステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１１０において、充電制御部１０７は、第１のスイッチ部１０６をＯＦＦに設定し、第２のスイッチ部１１２をＯＦＦに設定する。これにより、充電が完了する。そして、ステップＳ１１１において、充電制御部１０７は、一連の制御を終了する。

なお、充電制御部１０７は、ＤＣ電圧入力の検出は常時行い、ＤＣ電圧入力がなくなると放電モード設定を行うものとする。また、充電制御部１０７は、第１のスイッチ部１０６をＯＮに設定し、第２のスイッチ部１１２をＯＦＦに設定することにより、放電モード設定を行うものとする。

［実施形態２］
次に、図３及び図４を参照して、実施形態３におけるバッテリ装置１０１と電子機器１１７とを説明する。

図３は、実施形態２におけるバッテリ装置１０１と電子機器１１７とが有する構成要素を説明するためのブロック図である。図５において、図１と共通する構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施形態２におけるバッテリ装置１０１は、実施形態１と異なり、温度検出器２０１と、温度検出部２０２とをさらに有する。温度検出器２０１は、例えば、サーミスタを有する。

このような構成により、二次電池１１１の温度を充電制御部１０７が検出することが可能になり、二次電池１１１の温度に応じた充電制御が可能になる。

図４は、実施形態２におけるバッテリ装置１０１で行われる処理を説明するためのフローチャートである。図４において、図２と共通する処理については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

ステップＳ１０６で急速充電モードと判定されると、充電制御部１０７は、ステップＳ２０１に移行し、温度検出器２０１を用いた温度測定を行う。

温度検出器２０１を用いた温度測定は、安定した電圧源から抵抗器を介して電圧を加え、温度検出器２０１によって分圧される電圧を測定し、分圧された電圧と温度との関係を示す温度情報を参照することによって行われる。ここで、温度情報は、例えば、データテーブルによって管理される。温度情報は、充電制御部１０７内の記憶部に記憶されている。

ステップＳ２０２において、充電制御部１０７は、ステップＳ２０１で測定した温度に応じて、定電圧／定電流の設定分岐を行う。

ステップＳ２０２で常温と判定されれば、充電制御部１０７は、ステップＳ２０３に移行し、定電圧／定電流制御の値を常温に適した値に設定する。これにより、充電制御部１０７は、定電圧／定電流制御された充電電流での充電が行われるように充電回路１０４を制御することができる。

図７は、温度毎の充電電圧及び充電電流の設定値の一例を説明するための図である。

温度検出部２０２が低温と判定した場合、充電制御部１０７は、充電回路１０４の充電条件として、充電電流を０．５Ａに設定し、充電電圧を４．０Ｖに設定する。

温度検出部２０２が常温と判定した場合、充電制御部１０７は、充電回路１０４の充電条件として、充電電流を１．０Ａに設定し、充電電圧を４．２Ｖに設定する。

温度検出部２０２が高温と判定した場合、充電制御部１０７は、充電回路１０４の充電条件として、充電電流を０．８Ａに設定し、充電電圧を４．１Ｖに設定する。

実施形態２において、定電圧／定電流制御の値の設定方法は、充電回路１０４に予め設定されている条件を指定する方法でもよい。また、実施形態２において、定電圧／定電流制御の値の設定方法は、充電制御部１０７によるＰＷＭ、ＰＦＭ、ＤＣレベルの変更等による一般的な制御でもよい。

実施形態２では、一般的な温度検出器２０１の例としてサーミスタを挙げたが、温度によって状態が変化する部品であれば、どのような部品でもよい。

［実施形態３］
次に、図５及び図６を参照して、実施形態３におけるバッテリ装置１０１と電子機器１１７とを説明する。

図５は、実施形態３におけるバッテリ装置１０１と電子機器１１７とが有する構成要素を説明するためのブロック図である。図５において、図１及び図３と共通する構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施形態３におけるバッテリ装置１０１は、実施形態１と異なり、温度検出器２０１と、温度検出部２０２とをさらに有する。温度検出器２０１は、例えば、サーミスタを有する。

実施形態３におけるバッテリ装置１０１は、実施形態１及び２と異なり、通信端子３０１と、通信部３０２とを有する。実施形態３における電子機器１１７は、実施形態１及び２と異なり、通信部３０３と、通信端子３０４とを有する。

充電制御部１０７は、通信部３０２から通信端子３０１及び３０４を介して通信部３０３に接続され、電子機器１１７の記憶部に記憶されている充電情報を受信する。充電制御部１０７は、電子機器１１７の充電情報により、充電回路１０４の充電電流／充電電圧の条件を設定することができる。

このような構成により、電子機器１１７のＤＣ電力供給能力に適した充電条件で二次電池１１１の充電制御を行うことが可能になる。バッテリ装置１０１と電子機器１１７との間の通信方法は、電波通信、音声通信、光通信等でもよい。

図６は、実施形態３におけるバッテリ装置１０１で行われる処理を説明するためのフローチャートである。図６において、図２及び図４と共通する処理については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

ステップＳ１０５で充電待機モードに設定された後、充電制御部１０７は、ステップＳ３０１に移行し、充電情報の受信を行う。

電子機器１１７の通信部３０３には、電子機器１１７のＤＣ電力供給能力情報（電圧、電流）が記憶され、充電制御部１０７はこの情報を受信する。そして、充電制御部１０７は、ステップＳ２０３又はステップＳ２０４で充電回路１０４の定電流／定電圧の条件を変更する。これにより、充電制御部１０７は、定電圧／定電流制御された充電電流での充電が行われるように充電回路１０４を制御することができる。

［実施形態４］
実施形態１〜３で説明した様々な機能、処理及び方法は、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などがプログラムを用いて実現することもできる。以下、実施形態４では、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵなどを「コンピュータＸ」と呼ぶ。また、実施形態４では、コンピュータＸを制御するためのプログラムであって、実施形態１〜３で説明した様々な機能、処理及び方法を実現するためのプログラムを「プログラムＹ」と呼ぶ。

実施形態１〜３で説明した様々な機能、処理及び方法は、コンピュータＸがプログラムＹを実行することによって実現される。この場合において、プログラムＹは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介してコンピュータＸに供給される。実施形態４におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ハードディスク装置、磁気記憶装置、光記憶装置、光磁気記憶装置、メモリカード、揮発性メモリ、不揮発性メモリなどの少なくとも一つを含む。実施形態４におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ（非一時的）な記憶媒体である。

１０１バッテリ装置
１１７電子機器

Claims

バッテリ装置であって、
充電手段の充電制御を行う制御手段と、
二次電池の電圧を測定する測定手段と、
前記バッテリ装置の出力端子の電圧を検出する検出手段と、
前記充電手段と前記二次電池との間にある第１のスイッチ手段と、
前記充電手段と前記第１のスイッチ手段との間にある電力供給手段と
を有し、
前記制御手段は、前記二次電池の電圧と前記出力端子の電圧とを比較し、前記出力端子の電圧の方が高い場合は、前記第１のスイッチ手段が遮断されるように制御することを特徴とするバッテリ装置。
温度検出器の状態を検出する温度検出手段をさらに有し、
前記温度検出手段によって検出された温度に応じて、前記二次電池の充電電圧及び充電電流の少なくとも一つを変更することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ装置。
前記電子機器と通信を行う通信手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記電子機器から前記通信手段を介して受信した充電情報に応じて、前記充電手段の充電電圧及び充電電流の少なくとも一つの設定を変更することを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリ装置。
前記電子機器は、撮像装置及び携帯電話のいずれか一つとして動作する電子機器であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のバッテリ装置。
バッテリ装置として機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
充電手段の充電制御を行う制御手段と、
二次電池の電圧を測定する測定手段と、
前記バッテリ装置の出力端子の電圧を検出する検出手段と、
前記充電手段と前記二次電池との間にある第１のスイッチ手段と、
前記充電手段と前記第１のスイッチ手段との間にある電力供給手段
として機能させ、
前記制御手段として機能する前記コンピュータが、前記二次電池の電圧と前記出力端子の電圧とを比較することと、前記出力端子の電圧の方が高い場合は、前記第１のスイッチ手段が遮断されるように制御することとを実行するように機能させるためのプログラム。