JP3244931B2

JP3244931B2 - 充放電制御装置

Info

Publication number: JP3244931B2
Application number: JP06399794A
Authority: JP
Inventors: 昌彦萩原; 克雄小沢; 静夫森岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 2002-01-07
Anticipated expiration: 2017-01-07
Also published as: JPH07274403A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばリチウム電池
等、充電容量と放電容量がほぼ等しい特性をもつ二次電
池の充放電制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】二次電池で駆動する携帯形電子機器に於
いては、二次電池の残容量、残使用時間等の表示機能を
持つものが存在する。この種機器に用いられる二次電池
として、近年、リチウムイオン二次電池が注目されてい
る。

【０００３】リチウムイオン二次電池は、電池電圧と容
量残存率がほぼ比例する特性を持つため、電池電圧から
電池残存率の検出が容易に行なえる。従来の機器に於い
ては、予め公称容量等を満充電状態からの放電可能容量
として固定値的に記憶していて、この放電可能容量と電
池電圧から検出した残存率とに従い現在の残容量を検知
し表示している。

【０００４】また、容量（定格容量）の異なる多種類の
電池パックが差し替え可能な機器に於いては、電池収容
部にセットされた電池の種類を識別する機能を設けて放
電可能容量を変える機構をもつものもある。

【０００５】しかしながら、上記した従来の残容量検知
手段は、公称容量が同じ電池であれば、どの電池に対し
ても同じ放電可能容量を用いて残存容量を検出するた
め、以下のような問題があった。

【０００６】即ち、一般にこの種二次電池は、公称容量
が同じであっても実際には個々の実容量にばらつきがあ
る。又、通常知られている電池寿命等による原因で電池
容量が徐々に低下する。又、公称容量の異なる電池パッ
クが後から追加される場合がある。従ってこのような場
合に、正確な残存容量を検出することができない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
二次電池残容量検知手段に於いては、公称容量が同じ電
池であれば、どの電池に対しても同じ放電可能容量を用
いて残存容量を検出しているため、二次電池個々の実容
量のばらつき、寿命劣化に伴う電池容量の低下等に対し
て、正確な残存容量を検出できず、従って電池駆動によ
る正確な使用可能時間を表示できないという問題があっ
た。

【０００８】本発明は上記実情に鑑みなされたもので、
二次電池個々の実容量にばらつきがあったり、サイクル
寿命等で容量が減少してきた二次電池であっても、現在
の最新の放電可能容量を求めることで、正確に残使用時
間を表示できる二次電池の充放電制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、二次電池の充
電容量を検知する手段と、電池駆動時の放電開始からの
放電容量を求める手段と、二次電池の全充電容量を電池
容量とすることで、全充電容量と放電容量から放電中の
残容量を求める手段とを有して、電池駆動時に常に現在
の最新の放電可能容量を求め、残使用時間を正確に表示
できる装置を実現する。

【００１０】又、本発明は、二次電池の充電開始前の充
電率を算出する手段と、二次電池の充電容量を算出する
手段と、二次電池の充電開始時からの充電容量を算出す
る手段と、二次電池の充電履歴を得る手段と、上記充電
開始前の充電率とその後の充電期間に於ける充電容量及
び二次電池の充電履歴から二次電池の全充電容量を推測
し二次電池の放電可能容量として検知する手段とを有し
て、電池駆動時に常に現在の最新の放電可能容量を求
め、残使用時間を正確に表示できる装置を実現する。

【００１１】又、本発明は、二次電池の充電容量を検知
する手段と、電池駆動時の放電開始からの放電容量を求
める手段と、電池の最終履歴からの経過日数を考慮し、
補正を加えた充電率を検知して、充電率と充電開始〜終
了の充電容量から全充電容量を推測する手段と、推測し
た全電池容量を放電可能容量として、全充電容量と放電
容量から放電中の残容量を求める手段とを有して、電池
駆動時に常に現在の最新の放電可能容量を求め、残使用
時間を正確に表示できる装置を実現する。

【００１２】

【作用】本発明は、図１に於いて、二次電池１１の充電
が開始されると、電流検知部２１から充放電容量検知部
２２へ測定充電電流が逐次供給される。充放電容量検知
部２２は電流検知部２１で検知した充電電流から充電容
量を算出し、残容量検知部２３に送出する。充電終了
後、放電が開始されると、電流検知部２１から充放電容
量検知部２２へ測定放電電流が逐次供給される。充放電
容量検知部２２は電流検知部２１で検知した放電電流か
ら放電容量を算出し、残容量検知部２３に送出する。残
容量検知部２３は、充電終了時に［放電可能容量＝充電
容量］とし、［残容量＝放電可能容量−放電容量］によ
り残容量を算出する。このようにして電池駆動時に常に
現在の最新の放電可能容量を求め、表示部Ｌａに残使用
時間を正確に表示する。

【００１３】又、本発明は、図３に於いて、二次電池３
１が機器に装着されると、電圧検知部４２により電池電
圧が測定され充電率検知部４３に供給される。充電率検
知部４３は電池電圧から装着時の充電率を推測し、残容
量検知部４５に送出する。充電が開始されると、電流検
知部４１から充放電容量検知部４４へ測定充電電流が逐
次供給される。充放電容量検知部４４は充電電流から充
電容量を算出し、残容量検知部４５に送出する。充電終
了後、放電が開始されると、電流検知部４１から充放電
容量検知部４４へ測定放電電流が逐次供給される。充放
電容量検知部４４は放電電流から放電容量を算出し、残
容量検知部４５に伝達する。残容量検知部４５は［全充
電容量＝（充電開始〜終了までの充電容量）／（１−装
着時の充電率）］により全充電容量を算出する。そして
［放電可能容量＝全充電容量］として［残容量＝放電可
能容量−放電容量］により残容量を算出する。このよう
にして電池駆動時に常に現在の最新の放電可能容量を求
め、表示部Ｌｂに正確な残使用時間を表示する。

【００１４】又、本発明は、図５に於いて、二次電池５
１が機器に装着されると、残容量検知部６５は二次電池
５１の記憶部５２に書き込まれている、最後に使用され
た日付を読み取る。電圧検知部６２は電池電圧を測定し
充電率検知部６３に供給する。充電率検知部６３は電池
電圧から装着時の充電率を推測し、残容量検知部６５に
送出する。残容量検知部６５は読み取った日付から経過
日数に応じて充電率を補正する。充電が開始されると、
電流検知部６１は充放電容量検知部６４へ測定充電電流
を逐次供給する。充放電容量検知部６４は充電電流から
充電容量を算出し残容量検知部６５に送出する。充電終
了後、放電が開始されると、電流検知部６１は充放電容
量検知部６４へ測定放電電流を逐次供給する。充放電容
量検知部６４は放電電流から放電容量を算出し残容量検
知部６５に送出する。残容量検知部６５は［全充電容量
＝（充電開始〜終了までの充電容量）／（１−装着時の
充電率）］により全充電容量を算出する。そして［放電
可能容量＝全充電容量］として、［残容量＝放電可能容
量−放電容量］により残容量を算出する。更に二次電池
５１内の記憶部５２に日付を書き込む。このようにして
電池駆動時に常に現在の最新の放電可能容量を求め、表
示部Ｌｃに正確な残使用時間を表示する。

【００１５】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。先ず図１及び図２を参照して本発明の第１実施例を
説明する。この第１実施例では、二次電池の充電容量を
検知する機能と、電池駆動時の放電開始からの放電容量
を求める機能を具備する機器に於いて、全充電容量を電
池容量とすることで、全充電容量と放電容量から放電中
の残容量を求める二次電池残容量検知機構を実現してい
る。

【００１６】図１は本発明の第１実施例の構成を示すブ
ロック図である。図１に於いて、１は二次電池を内蔵し
た充電可能な電池パックである。２は電池パック１を電
池駆動電源として動作可能な電子機器本体（以下単に本
体と称す）であり、電池パック装着部に装着された電池
パック１を充放電制御する。

【００１７】１１は電池パック１０に内蔵された二次電
池であり、例えばリチウムイオン電池等、充電容量と放
電容量がほぼ等しい特性をもつ。２１は本体２に装着さ
れた電池パック１がもつ二次電池１１の充放電電流を測
定する電流検知部である。

【００１８】２２は電流検知部２１で測定した二次電池
１１の充放電電流から、二次電池１１の充電時に於ける
充電容量及び放電時に於ける放電容量を検知する充放電
容量検知部である。

【００１９】２３は充放電容量検知部２２の検知容量か
ら二次電池１１の残容量を検知する残容量検知部であ
る。Ｌａは残容量検知部２３で検知された使用電池パッ
ク１の残容量を表示する表示部である。

【００２０】ここで図１に示す第１実施例の動作を図２
に示すフローチャートを参照して説明する。電池パック
１が本体２に装着され、二次電池１１の充電が開始され
ると、その二次電池１１への充電電流が電流検知部２１
により測定され、その測定された充電電流が充放電容量
検知部２２に供給される（図２ステップＡ1 ）。

【００２１】充放電容量検知部２２は電流検知部２１に
より測定された充電電流から充電容量を算出し、その充
電容量を残容量検知部２３に供給する（図２ステップＡ
2 ）。

【００２２】二次電池１１の充電が終了する（満充電に
なる）と、残容量検知部２３はその充電容量を放電可能
容量として保持する（図２ステップＡ3 ，Ａ4 ）。二次
電池１１の充電終了後、放電が開始されると、二次電池
１１の放電電流が電流検知部２１により測定され、その
測定された放電電流が充放電容量検知部２２に供給され
る（図２ステップＡ5 ，Ａ6 ）。

【００２３】充放電容量検知部２２は電流検知部２１に
より測定された放電電流から放電容量を算出し、その放
電容量を残容量検知部２３に供給する（図２ステップＡ
7 ）。

【００２４】残容量検知部２３は、充電終了時に［放電
可能容量＝充電容量］として、［残容量＝放電可能容量
−放電容量］により二次電池１１の残容量を算出する
（図２ステップＡ8 ）。

【００２５】二次電池１１の放電中は上記した放電電流
の測定から残容量算出までの処理が繰り返し実行され、
この際、残容量検知部２３で検知された二次電池１１の
残容量に従い、装着された電池パック１の使用可能時間
が表示部Ｌａに表示される（図２ステップＡ9 ，Ａ6 ，
Ａ7 ，…）。

【００２６】このような二次電池の残容量検知機構をも
つことにより、電池駆動時に常に現在の最新の放電可能
容量を認識して、使用二次電池の残使用時間を正確に知
ることができる。

【００２７】次に図３及び図４を参照して本発明の第２
実施例を説明する。この第２実施例では、二次電池の充
電容量を検知する機能と、電池駆動時の放電開始からの
放電容量を求める機能とを具備する機器に於いて、充電
開始前の充電率を検知し、その充電率と、充電開始〜終
了期間に於ける充電容量とから全充電容量を推測して、
この全電池容量を放電可能容量とし、全充電容量と放電
容量から放電中の残容量を求める二次電池残容量検知機
構を実現している。

【００２８】図３は本発明の第２実施例の構成を示すブ
ロック図である。図３に於いて、３は二次電池を内蔵し
た充電可能な電池パックである。４は電池パック３を電
池駆動電源として動作可能な電子機器本体（以下単に本
体と称す）であり、電池パック装着部に装着された電池
パック３を充放電制御する。

【００２９】３１は電池パック３に内蔵された二次電池
であり、充電容量と放電容量がほぼ等しい特性をもち、
解放電池電圧から現在の充電率を推測できる、例えばリ
チウムイオン電池等により構成される。

【００３０】４１は本体４に装着された電池パック３が
もつ二次電池３１の充放電電流を測定する電流検知部で
あり、４２は同二次電池３１の電圧を測定する電圧検知
部である。

【００３１】４３は電池パック３の装着時に電圧検知部
４２で検知した二次電池３１の電池電圧から、装着前の
二次電池３１の充電率を推測する充電率検知部である。
４４は電流検知部４１で測定した二次電池３１の充放電
電流から、二次電池３１の充電時に於ける充電容量及び
放電時に於ける放電容量を検知する充放電容量検知部で
ある。

【００３２】４５は充放電容量検知部４４で得た検知容
量と充電率検知部４３で得た充電率から二次電池３１の
残容量を検知する残容量検知部である。Ｌｂは残容量検
知部４５で検知された使用電池パック３の残容量を表示
する表示部である。

【００３３】ここで図３に示す第２実施例の動作を図４
に示すフローチャートを参照して説明する。電池パック
３が本体４に装着されると、その電池パック３に内蔵さ
れた二次電池３１の解放電池電圧が電圧検知部４２によ
り測定され、その電池電圧が充電率検知部４３に供給さ
れる（図４ステップＢ1 ）。

【００３４】充電率検知部４３は、電圧検知部４２で測
定された電池電圧から、装着時の充電率を推測し、この
充電率を残容量検知部４５に送出する（図４ステップＢ
2 ）。

【００３５】二次電池３１への充電が開始されると、二
次電池３１の充電電流が電流検知部４１により測定さ
れ、その測定された充電電流が充放電容量検知部４４に
供給される（図４ステップＢ3 ，Ｂ4 ）。

【００３６】充放電容量検知部４４は電流検知部４１に
より測定された充電電流から充電容量を算出し、その充
電容量を残容量検知部４５に供給する（図４ステップＢ
5 ）。

【００３７】二次電池３１への充電終了後、放電が開始
されると、二次電池３１の放電電流が電流検知部４１に
より測定され、その測定された放電電流が充放電容量検
知部４４に供給される。充放電容量検知部４４は、電流
検知部４１により測定された放電電流から放電容量を算
出し、その放電容量を残容量検知部４５に供給する。残
容量検知部４５は［全充電容量＝（充電開始〜終了まで
の充電容量）／（１−装着時の充電率）］により全充電
容量を算出する（図４ステップＢ6 ，Ｂ7 ）。

【００３８】そして［放電可能容量＝全充電容量］とし
て、［残容量＝放電可能容量−放電容量］により二次電
池３１の残容量、即ち放電可能容量を算出する（図４ス
テップＢ8 ）。

【００３９】この残容量検知部４５で検知された二次電
池３１の残容量に従い、装着された電池パック３の使用
可能時間が表示部Ｌｂに表示される。このような二次電
池の残容量検知機構をもつことにより、電池駆動時に常
に現在の最新の放電可能容量を認識して、使用二次電池
の残使用時間を正確に知ることができる。

【００４０】次に図５及び図６を参照して本発明の第３
実施例を説明する。この第３実施例では、二次電池の充
電容量を検知する機能と、電池駆動時の放電開始からの
放電容量を求める機能とを具備する機器に於いて、電池
の最終履歴からの経過日数を考慮し、補正を加えた充電
率を検知して、充電率と充電開始〜終了期間の充電容量
とから全充電容量を推測する。そして、この全電池容量
を放電可能容量とし、全充電容量と放電容量から放電中
の残容量を正確に求める二次電池残容量検知機構を実現
している。

【００４１】図５は本発明の第３実施例の構成を示すブ
ロック図である。図５に於いて、５は二次電池を内蔵し
た充電可能な電池パックである。６は電池パック５を電
池駆動電源として動作可能な電子機器本体（以下単に本
体と称す）であり、電池パック装着部に装着された電池
パック５を充放電制御する。

【００４２】５１は電池パック５に内蔵された二次電池
であり、充電容量と放電容量がほぼ等しく、解放電池電
圧から現在の充電率を推測でき、一定期間以上放置して
おくと充電率の推測誤差が大きくなる特性を持つ、例え
ばリチウムイオン電池等により構成される。

【００４３】５２は電池パック５に内蔵された記憶部で
あり、本体よりリード／ライトアクセス制御され、本体
より設定された日時等のデータを保存する。６１は本体
６に装着された電池パック５がもつ二次電池５１の充放
電電流を測定する電流検知部であり、６２は同二次電池
５１の電圧を測定する電圧検知部である。

【００４４】６３は電池パック５の装着時に電圧検知部
６２で検知した二次電池５１の電池電圧から、装着前の
二次電池５１の充電率を推測する充電率検知部である。
６４は電流検知部６１で測定した二次電池５１の充放電
電流から、二次電池５１の充電時に於ける充電容量及び
放電時に於ける放電容量を検知する充放電容量検知部で
ある。

【００４５】６５は充放電容量検知部６４で得た検知容
量と充電率検知部６３で得た充電率と電池パック５に内
蔵された記憶部５２の情報とをもとに二次電池５１の残
容量を検知する残容量検知部であり、記憶部５２への情
報の書き込み・読み取りを行なうメモリアクセス機能を
もつ。

【００４６】Ｌｃは残容量検知部６５で検知された使用
電池パック５の残容量を表示する表示部である。ここで
図５に示す第３実施例の動作を図６に示すフローチャー
トを参照して説明する。

【００４７】電池パック５が本体６に装着されると、電
圧検知部６２は、電池パック５に内蔵された二次電池５
１の電池電圧を測定し、その電池電圧を充電率検知部６
３に供給する（図６ステップＣ1 ）。

【００４８】充電率検知部６３は、電圧検知部６２で測
定された電池電圧からパック装着時の充電率を推測し、
残容量検知部６５に送出する（図６ステップＣ2 ）。残
容量検知部６５は、電池パック５に内蔵された記憶部５
２に書き込まれている、最後に使用された日付を読み取
り、その読み取った日付から電池パック５の経過日数を
算出し、その経過日数に応じて充電率を補正する（図６
ステップＣ3，Ｃ4 ）。

【００４９】二次電池５１への充電が開始されると、二
次電池５１の充電電流が電流検知部６１により測定さ
れ、その測定された充電電流が充放電容量検知部６４に
供給される（図６ステップＣ5 ，Ｃ6 ）。

【００５０】充放電容量検知部６４は電流検知部６１に
より測定された充電電流から充電容量を算出し、その充
電容量を残容量検知部６５に供給する（図６ステップＣ
7 ）。

【００５１】二次電池５１への充電終了後、放電が開始
されると（図６ステップＣ8 ）、二次電池５１の放電電
流が電流検知部６１により測定され、その測定された放
電電流が充放電容量検知部６４に供給される。

【００５２】充放電容量検知部６４は電流検知部６１に
より測定された放電電流から放電容量を算出し、その放
電容量を残容量検知部６５に供給する。残容量検知部６
５は［全充電容量＝（充電開始〜終了までの充電容量）
／（１−装着時の充電率）］により全充電容量を算出す
る（図６ステップＣ9 ）。

【００５３】そして［放電可能容量＝全充電容量］とし
て、［残容量＝放電可能容量−放電容量］により二次電
池５１の残容量、即ち放電可能容量を算出する（図６ス
テップＣ10）。更に、二次電池５１内の記憶部５２に日
付を書き込む。

【００５４】この残容量検知部６５で検知された二次電
池５１の残容量に従い、装着された電池パック５の使用
可能時間が表示部Ｌｃに表示される。このような二次電
池の残容量検知により、電池駆動時に常に現在の最新の
正しい放電可能容量が認識でき、これにより使用二次電
池の残使用時間を正確に知ることができる。

【００５５】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、二
次電池個々の実容量にばらつきがあったり、サイクル寿
命等で容量が減少してきた二次電池でも、現在の最新の
放電可能容量を求めることで、正確に残使用時間を表示
できる。

【００５６】即ち、本発明によれば、充電終了時の充電
容量を放電可能容量にとして残容量検出を行なうため、
電池パック各々に対して常に個々の正確な残容量検出が
行なえ、例えば、公称容量が同じでも個々に実容量にば
らつきがある電池パック、寿命等による原因で電池容量
が低下してきた電池パック、後から追加された公称容量
の違う電池パック、等の装着時に置いても常に正確な残
使用時間を表示することができる。

【００５７】又、本発明によれば、充電開始前の残容量
が不明な場合でも、電池の特性を利用して充電開始前の
残容量を推測することで、充電終了時の全充電容量を推
測することができる。更に、推測した全充電容量を放電
可能容量にして残容量検出を行なうため、各電池パック
に対してそれぞれ個々の正確な残容量検出が行なえ、上
記した各電池パックに対しても正確な残使用時間を表示
することができる。

【００５８】又、本発明によれば、前回使用時からの放
置期間が長く、充電開始前の残容量の推測が正確に行な
えない特性の電池であっても、放置期間に応じ推測した
残容量に補正を加えることで、正確に残容量を推測でき
るため、充電終了時の全充電容量の推測が行なえる。そ
して、推測した全充電容量を放電可能容量にして残容量
検出を行なうことにより、各電池パックに対して常に個
々の正確な残容量検出が行なえ、上記した各電池パック
に対しても正確な残使用時間を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すブロック図。

【図２】上記第２実施例の処理手順を示すフローチャー
ト。

【図３】本発明の第２実施例を示すブロック図。

【図４】上記第２実施例の処理手順を示すフローチャー
ト。

【図５】本発明の第３実施例を示すブロック図。

【図６】上記第３実施例の処理手順を示すフローチャー
ト。

【符号の説明】

１…電池パック、２…電子機器本体（本体）、１１…二
次電池、２１…電流検知部、２２…充放電容量検知部、
２３…残容量検知部、Ｌａ…表示部。３…電池パック、
４…電子機器本体（本体）、３１…二次電池、４１…電
流検知部、４２…電圧検知部、４３…充電率検知部、４
４…充放電容量検知部、４５…残容量検知部、Ｌｂ…表
示部。５…電池パック、６…電子機器本体（本体）、５
１…二次電池、５２…記憶部、６１…電流検知部、６２
…電圧検知部、６３…充電率検知部、６４…充放電容量
検知部、６５…残容量検知部、Ｌｃ…表示部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森岡静夫東京都青梅市新町1381番地１東芝コンピュ―タエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献特開平２−146936（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−22424（ＪＰ，Ａ) 特開平６−54402（ＪＰ，Ａ) 実開平３−63040（ＪＰ，Ｕ) 実開平３−97345（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】充電容量と放電容量がほぼ等しい特性を
もつ二次電池と外部よりリード／ライトアクセスされる
記憶装置とを内蔵してなる電池パックと、この電池パッ
クの装着機構を有し、同機構に装着された電池パックを
充放電制御する手段と、上記電池パックの充電開始前の
充電率を検知する手段と、上記電池パックの充電開始後
の電池容量を検知する手段と、上記電池パックに内蔵さ
れた記憶装置をリード／ライトアクセスする手段と、上
記電池パックに内蔵された記憶装置に、同パックに内蔵
された二次電池の充電履歴を記憶する手段と、上記電池
パックの充電時に、上記充電開始前の電池容量から充電
率を検知し、当該充電率を上記記憶装置に記憶された充
電履歴をもとに補正する手段と、この補正された充電率
とその後の充電期間に於ける充電容量から当該電池パッ
クの全充電容量を［（充電開始から充電終了までの充電
容量）／（１−電池パック装着時の充電率）］により推
測し二次電池の放電可能容量として検知する手段とを具
備してなることを特徴とする電子機器。