JP4824040B2 - 電池回路の制御装置、充電制御装置、これを用いた電子機器、および制御方法 - Google Patents
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Description
全体ではなくセルブロックごとの電圧から、充電電流を制限すべきか、否かを判定できる。
以下、図1から図9の図面を参照して、本充電回路および電子機器を説明する。図1は、本電子機器のハードウェア構成を例示する図である。この電子機器は、携帯型の装置、例えば、ノート型(あるいはラップトップ型ともいう)のパーソナルコンピュータ、携帯情報端末、携帯電話、携帯用ゲーム機、電子辞書、携帯型音楽プレーヤ、携帯型ビデオプレーヤ、携帯型テレビジョン受信機、携帯型ラジオ等である。
い。3個以上の電池セルを直列または並列に接続して、電池セルブロックを構成してもよい。また、3個以上の電池セルブロックを直列または並列に接続してバッテリパックを構成してもよい。以下、電池セルを総称して呼ぶ場合には、単に、電池セル11と呼ぶことにする。
出力インターフェースに相当)等を有する。マイクロコンピュータ22のCPUは、メモリ上のプログラムの実行し、電源回路21および充電回路23への制御信号を生成する。例えば、マイクロコンピュータ22は、I2Cバスに接続される回路(測定回路に相当)を通じて、電池セル11の各部(A1点、A2点等のセルブロック、電流センス抵抗15等)の電圧を監視する。そして、その監視した電圧にしたがって、充電回路23を通じてバッテリパック1を充電する電圧および電流を制御する。
236の参照電圧とを比較し、FET232、233へのパルス信号を制御する。すなわち、充電制御装置231は、電流センス抵抗235の両端の電圧と、参照電圧との差異が小さくなる方向に、負帰還をかけて、パルス信号のデューティ比を制御する。
図4に、マイクロコンピュータ22による従来の制御シーケンスを示す。この処理は、マイクロコンピュータ22で実行される制御プログラムによって実現される。この処理では、マイクロコンピュータ22は、まず、充電を開始する(S501)。充電は、例えば、ACアダプタ3から電力供給されたことを契機に開始する。そして、マイクロコンピュータ22にて、以下の工程が実行される。
る。そして、電池セル11の電圧、例えば、図1のA1点の電圧が制限値に達すると、保護回路13は、スイッチ12を遮断する。この処理を過充電保護動作という。この場合に、C点(図1のB点)で測定され、電流制御回路231に入力される充電電圧には測定誤差がある。また、図1のA1点で測定され、保護回路13に入力される電圧にも測定誤差がある。したがって、マイクロコンピュータ22が、電流制御回路231に対して正確に充電電圧および充電電流を指定したとしても、これらの測定誤差の結果、電流制御回路231が充電状態を十分に満充電に近づける前に、保護回路13によって充電が停止される場合が生じえる。
図5に、保護回路13による保護がない場合に、充電電圧4.25ボルトで充電する場合の充電電圧と、電荷の残量、および充電電流の時間変化の例を示す。この場合には、充電電圧が、4.25ボルトになるまでは、定電流で充電される。そして、充電電圧が、4.25ボルトになると(時刻T0)、充電回路23は定電圧制御域で動作し、充電電流は徐々に減少しつつ、満充電まで充電される。
ともに、低下する。したがって、図7のように、充電電圧は、4.2ボルトを超えた後に、上昇の程度を低下させる。したがって、充電電圧は、4.22ボルトに至らない。その結果、保護回路13による保護が動作することなく、充電電流が継続する。すなわち、図6の場合よりも弱い充電電流で、充電が継続することになり、充電状態は、図6のように保護回路13による保護が動作した場合より、高い充電状態まで充電できる。
上記第1実施形態では、図9に示したように、充電電流I1と内部抵抗R0とによる充電電圧の増加分が、保護電圧と検出した充電電圧V1との差分ΔVを超えないように、充電電流I1を減少させた。
特性によって、所定限度まで充電電圧が低下するまで、スイッチ12はオンとならない。そこで、一旦過充電保護処理が実行されても、マイクロコンピュータ22がセルブロックBLK1、BLK2の電圧を監視し、充電電圧が保護電圧から低下した場合には、保護回路13をリセットし、ヒステリシス特性を初期状態に戻すようにしてもよい。
図13に、電子機器の詳細構成例を示す。電子機器は、ACアダプタ3を通じて、本体部2に電力が供給される。本体部2は、バッテリパック1と、電源制御回路4と、負荷20とを有する。
上記第1実施形態では、いずれかのセルブロックBLK1、BLK2の電圧が規定以上か否かを判定し、それらの電圧が規定値以上の場合に、充電電流減少処理を実行した。これによって、保護回路13が過充電保護処理を起動しない範囲に充電電流を抑制し、満充電近くまで充電を継続する充電回路および電子機器を説明した。
た場合、マイクロコンピュータ22は、制御をS102に戻し、電圧と電流の監視を継続する。すなわち、マイクロコンピュータ22は、その後、放電に伴うバッテリパックの充電状態の変化を監視する。
2は、電池残量を予測する(S122)。そして、マイクロコンピュータ22は、満充電か否かを判定する(S123)。満充電と予測された場合、マイクロコンピュータ22は、充電の制御を停止し(S124)、制御をS102に戻し、電圧と電流の監視を継続する。
《その他》
以下に、本回路、本装置、本機器、本方法の特徴を付記する。
(付記1)
電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出した電池電圧が保護電圧を超えた場合に充電電流を停止させる電池保護回路と、
電池を充電するときの充電電流を変更可能な充電回路と、を含む電池回路の制御装置であり、
前記電圧検出部の検出した電池電圧を読み出す入力インターフェースと、
読み出した電池電圧が前記保護電圧に所定の限度まで近接したか否かを判定する判定部と、
前記充電電流を制御する信号を出力する出力インターフェースと、
前記近接したと判定されたときに、前記出力インターフェースを通じて前記充電電流を所定の限度に制限する電流制御部と、を備える電池回路の制御装置。
(付記2)
前記電池は、1つのセルによるセルブロックまたは複数のセルを含むセルブロックを直列に複数接続しており、
前記電圧検出部は、それぞれのセルブロックの電圧を検出する測定回路を有し、
前記判定部は、前記いずれかのセルブロックの電圧が、前記セルブロックの保護電圧に所定の限度まで近接したか否かを判定し、
前記電流制御部は、いずれかのセルブロックの電圧が、セルブロックの保護電圧に前記限度まで近接したと判定されたときに、前記充電電流を前記限度に制限する付記1に記載の電池回路の制御装置。
(付記3)
電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出した電池電圧が保護電圧を超えた場合に充電電流を停止させる電池保護回路と、
電池を充電するときの充電電流を変更可能な充電回路と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記電圧検出部の検出した電池電圧を読み出す入力インターフェースと、
読み出した電池電圧が前記保護電圧に所定の限度まで近接したか否かを判定する判定部と、
前記充電電流を制御する信号を出力する出力インターフェースと、
前記近接したと判定されたときに、前記出力インターフェースを通じて前記充電電流を所定の限度に制限する電流制御部と、を有する充電制御装置。
(付記4)
前記電池は、1つのセルによるセルブロックまたは複数のセルを含むセルブロックを直列に複数接続しており、
前記電圧検出部は、それぞれのセルブロックの電圧を検出する測定回路を有し、
前記判定部は、いずれかのセルブロックの電圧が、セルブロックの保護電圧に所定の限度まで近接したか否かを判定し、
前記電流制御部は、いずれかのセルブロックの電圧が、前記限度まで近接したと判定されたときに、前記充電電流を前記限度に制限する付記3に記載の充電制御装置。
(付記5)
前記入力インターフェースは、シリアル通信により前記電圧検出部が検出した電圧を読み出す付記3または4に記載の充電制御装置。
(付記6)
前記出力インターフェースは、D/A変換器により充電電流を調整する付記3から5のいずれかに記載の充電制御装置。
(付記7)
前記電流制限部は、前記電池電圧が前記限度まで近接したと判定されたときに、時間の経過とともに段階的に充電電流を減少させる付記3、5または6に記載の充電制御装置。(付記8)
前記電流制限部は、前記電池電圧が前記限度まで近接したと判定されたときに充電電流を第1の変化量だけ減少させ、さらに、時間の経過とともに前記第1の変化量より小さな第2の変化量で段階的に充電電流を増加させる付記3、5または6に記載の充電制御装置。
(付記9)
前記電流制限部は、前記電池電圧が前記限度まで近接したと判定されたときに、前記保護電圧と電池電圧の差に応じて充電電流を減少させる付記3、5または6に記載の充電制御装置。
(付記10)
前記電流制限部は、電池電圧と保護電圧の差が小さくなるにしたがって、充電電流を減少させる付記3、5または6に記載の充電制御装置。
(付記11)
前記電流制限部は、いずれかのセルブロックの電圧がセルブロックの保護電圧に所定の限度まで近接したと判定されたときに、時間の経過とともに段階的に充電電流を減少させる付記4に記載の充電制御装置。
(付記12)
前記電流制限部は、いずれかのセルブロックの電圧がセルブロックの保護電圧に所定の限度まで近接したと判定されたときに、充電電流を第1の変化量だけ減少させ、時間の経過とともに前記第1の変化量より小さな第2の変化量で段階的に充電電流を増加させる付
記4または11に記載の充電制御装置。
(付記13)
前記電流制限部は、いずれかのセルブロックの電圧がセルブロックの保護電圧に所定の限度まで近接したと判定されたときに、前記保護電圧と電池電圧の差に応じて充電電流を減少させる付記4、11、または12に記載の充電制御装置。
(付記14)
前記電流制限部は、いずれかのセルブロックの電圧とセルブロックの保護電圧の差が小さくなるにしたがって、充電電流を減少させる付記4、11、12、または13に記載の充電制御装置。
(付記15)
前記制御装置は、前記電池保護回路が充電電流を停止させた後に、前記電池電圧が保護電圧を超えているか否かを判定する状態判定部と、
前記電池電圧が前記保護電圧を超えていない場合に、前記電池保護回路による保護を解除する解除部と、を有する付記3、5、および6から10のいずれかに記載の充電制御装置。
(付記16)
前記制御装置は、前記電池保護回路が充電電流を停止させた後に、前記いずれかのセルブロックの電圧が前記セルブロックの保護電圧を超えているか否かを判定する状態判定部と、
前記すべてのセルブロックの電圧が前記セルブロックの保護電圧を超えていない場合に、前記電池保護回路による保護を解除する解除部と、を有する付記4、11から14のいずれかに記載の充電制御装置。
(付記17)
電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出した電池電圧が保護電圧を超えた場合に充電電流を停止させる電池保護回路と、
電池を充電するときの充電電流を変更可能な充電回路と、
制御装置と、
前記制御装置の制御によって前記充電回路を通じて充電される電池と、
前記充電された電池から電力の供給を受ける負荷と、を備え、
前記制御装置は、
前記電圧検出部の検出した電池電圧を読み出す入力インターフェースと、
読み出した電池電圧が前記保護電圧に所定の限度まで近接したか否かを判定する判定部と、
前記充電電流を制御する信号を出力する出力インターフェースと、
前記近接したと判定されたときに、前記出力インターフェースを通じて前記充電電流を所定の限度に制限する電流制御部と、を有する電子機器。
(付記18)
電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出した電池電圧が保護電圧を超えた場合に充電電流を停止させる電池保護回路と、
電池を充電するときの充電電流を変更可能な充電回路と、を含む電池回路の制御装置が、
入力インターフェースを通じて前記電圧検出部の検出した電池電圧を読み出すステップと、
読み出した電池電圧が前記保護電圧に所定の限度まで近接したか否かを判定する判定ステップと、
前記近接したと判定されたときに、出力インターフェースを通じて前記充電電流を所定の限度に制限するステップと、を実行する電池回路の制御方法。
(付記19)
電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出した電池電圧が保護電圧を超えた場合に充電電流を停止させる電池保護回路と、
電池を充電するときの充電電流を変更可能な充電回路と、を含む電池回路の制御装置であり、
前記電池保護回路の動作状態を示す信号を入力する入力インターフェースと、
前記充電電流を制御する信号を出力する出力インターフェースと、
前記電池保護回路が充電電流を停止させたか否かを判定する保護状態判定部と、
前記電池保護回路が充電電流を停止させた後に、前記電池電圧が前記保護電圧に達しているか否かを判定する電圧状態判定部と、
前記電池電圧が前記保護電圧に達していない場合に、前記電池保護回路による充電電流の停止を解除するとともに、前記出力インターフェースを通じて前記充電電流を所定の限度に制限して充電を再開する充電制御部と、を備える電池回路の制御装置。
(付記20)
前記電池は、1つのセルによるセルブロックまたは複数のセルを含むセルブロックを直列に複数接続しており、
前記電池保護回路は、前記いずれかのセルブロックの電圧が、前記セルブロックの保護電圧に達した場合に充電電流を停止させ、
前記電圧検出部は、それぞれのセルブロックの電圧を検出する測定回路を有し、
前記電圧状態判定部は、前記電池保護回路が充電電流を停止させた後に、前記いずれかのセルブロックの電圧が前記セルブロックの保護電圧に達しているか否かを判定し、
前記充電制御部は、すべてのセルブロックの電圧が前記セルブロックの保護電圧未満である場合に、前記電池保護回路による充電電流の停止を解除するとともに、前記充電電流を前記限度に制限して充電を再開する付記19に記載の電池回路の制御装置。
(付記21)
電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出した電池電圧が保護電圧に達した場合に充電電流を停止させる電池保護回路と、
電池を充電するときの充電電流を変更可能な充電回路と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記電池保護回路の動作状態を示す信号を入力する入力インターフェースと、
前記充電電流を制御する信号を出力する出力インターフェースと、
前記電池保護回路が充電電流を停止させたか否かを判定する保護状態判定部と、
前記電池保護回路が充電電流を停止させた後に、前記電池電圧が保護電圧に達しているか否かを判定する電圧状態判定部と、
前記電池電圧が前記保護電圧に達していない場合に、前記電池保護回路による充電電流の停止を解除するとともに、前記出力インターフェースを通じて前記充電電流を所定の限度に制限して充電を再開する充電制御部と、を備える充電制御装置。
(付記22)
前記電池は、1つのセルによるセルブロックまたは複数のセルを含むセルブロックを直列に複数接続しており、
前記電池保護回路は、前記いずれかのセルブロックの電圧が、前記セルブロックの保護電圧に達した場合に充電電流を停止させ、
前記電圧検出部は、それぞれのセルブロックの電圧を検出する測定回路を有し、
前記電圧状態判定部は、前記電池保護回路が充電電流を停止させた後に、前記いずれかのセルブロックの電圧が前記セルブロックの保護電圧に達しているか否かを判定し、
前記充電制御部は、すべてのセルブロックの電圧が前記セルブロックの保護電圧未満である場合に、前記電池保護回路による充電電流の停止を解除するとともに、前記充電電流を前記限度に制限して充電を再開する付記21に記載の充電制御装置。
(付記23)
電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出した電池電圧が保護電圧に達した場合に充電電流を停止させる電池保護回路と、
電池を充電するときの充電電流を変更可能な充電回路と、
制御装置と、
前記制御装置の制御によって前記充電回路を通じて充電される電池と、
前記充電された電池から電力の供給を受ける負荷と、を備え、
前記制御装置は、
前記電池保護回路の動作状態を示す信号を入力する入力インターフェースと、
前記充電電流を制御する信号を出力する出力インターフェースと、
前記電池保護回路が充電電流を停止させたか否かを判定する保護状態判定部と、
前記電池保護回路が充電電流を停止させた後に、前記電池電圧が保護電圧に達しているか否かを判定する電圧状態判定部と、
前記電池電圧が前記保護電圧に達していない場合に、前記電池保護回路による充電電流の停止を解除するとともに、前記出力インターフェースを通じて前記充電電流を所定の限度に制限して充電を再開する充電制御部と、を有する電子機器。
(付記24)
電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出した電池電圧が保護電圧に達した場合に充電電流を停止させる電池保護回路と、
電池を充電するときの充電電流を変更可能な充電回路と、を含む電池回路の制御装置が、
入力インターフェースを通じて前記電池保護回路の動作状態を示す信号を入力するステップと、
前記電池保護回路が充電電流を停止させたか否かを判定する保護状態判定ステップと、
前記電池保護回路が充電電流を停止させた後に、前記電池電圧が保護電圧に達しているか否かを判定する電圧状態判定ステップと、
前記電池電圧が前記保護電圧に達していない場合に、前記電池保護回路による充電電流の停止を解除するとともに、出力インターフェースを通じて前記充電電流を所定の限度に制限して充電を再開するステップと、を実行する電池回路の制御方法。
2 本体部
3 ACアダプタ
4 電源制御部
11 電池セル
12 スイッチ
13 保護回路
14 A/D変換器
15、235 電流センス抵抗
21 電源回路
22 マイクロコンピュータ
23 充電回路
232,233 FET
234 コイル
235 電流センス抵抗
236 充電電流設定入力端子
237 充電電圧設定入力端子
Claims (8)
- 電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出した電池電圧が保護電圧を超えた場合に充電電流を停止させる電池保護回路と、
電池を充電するときの充電電流を変更可能な充電回路と、を含む電池回路の制御装置であり、
第1の充電電流値での充電制御により前記電圧検出部の検出した電池電圧が前記保護電圧に基づき該保護電圧より所定値低く設定された規定電圧に達したか否かを判定する判定部と、
前記判定部により前記電池電圧が前記規定電圧に達したと判定されたときに、前記充電電流を前記第1の充電電流値よりも小さく且つ前記電池電圧が前記規定電圧と前記保護電圧との間を維持した充電制御となる第2の充電電流値に変更する電流制御部と、を備える電池回路の制御装置。 - 電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出した電池電圧が保護電圧を超えた場合に充電電流を停止させる電池保護回路と、
電池を充電するときの充電電流を変更可能な充電回路と、
第1の充電電流値での充電制御により前記電圧検出部の検出した電池電圧が前記保護電圧に基づき該保護電圧より所定値低く設定された規定電圧に達したか否かを判定する判定部と、
前記判定部により前記電池電圧が前記規定電圧に達したと判定されたときに、前記充電電流を前記第1の充電電流値よりも小さく且つ前記電池電圧が前記規定電圧と前記保護電圧との間を維持した充電制御となる第2の充電電流値に変更する電流制御部と、を有する充電制御装置。 - 前記電池は、1つのセルによるセルブロックまたは複数のセルを含むセルブロックを直
列に複数接続しており、
前記電圧検出部は、それぞれのセルブロックの電圧を検出する測定回路を有し、
前記判定部は、いずれかのセルブロックの電圧が、セルブロックの規定電圧に達したか
否かを判定し、
前記電流制御部は、いずれかのセルブロックの電圧が、前記セルブロックの規定電圧に達したと判定されたときに、前記充電電流を前記第2の充電電流値に変更する請求項2に記載の充電制御装置。 - 前記電流制限部は、前記電池電圧が前記規定電圧に達したと判定されたときに、時間の経過とともに段階的に前記第2の充電電流値を減少させる請求項2に記載の充電制御装置。
- 前記電流制限部は、前記電池電圧が前記規定電圧に達したと判定されたときに、前記保護電圧と前記電池電圧の差に応じて前記第2の充電電流値を減少させる請求項2に記載の充電制御装置。
- 前記電流制限部は、前記判定部により前記電池電圧が前記規定電圧に達したと判定された後の前記電池電圧と前記保護電圧の差が小さくなるにしたがって、前記第2の充電電流値を減少させる請求項2に記載の充電制御装置。
- 電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出した電池電圧が保護電圧を超えた場合に充電電流を停止させる電池保護回路と、
電池を充電するときの充電電流を変更可能な充電回路と、
前記制御装置の制御によって前記充電回路を通じて充電される電池と、
前記充電された電池から電力の供給を受ける負荷と、
第1の充電電流値での充電制御により前記電圧検出部の検出した電池電圧が前記保護電圧に基づき該保護電圧より所定値低く設定された規定電圧に達したか否かを判定する判定部と、
前記判定部により前記電池電圧が前記規定電圧に達したと判定されたときに、前記充電電流を前記第1の充電電流値よりも小さく且つ前記電池電圧が前記規定電圧と前記保護電圧との間を維持した充電制御となる第2の充電電流値に変更する電流制御部と、を有する電子機器。 - 電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出した電池電圧が保護電圧を超えた場合に充電電流を停止させる電池保護回路と、
電池を充電するときの充電電流を変更可能な充電回路と、を含む電池回路の制御装置が、
第1の充電電流値での充電制御により前記電圧検出部の検出した電池電圧が前記保護電圧に基づき該保護電圧より所定値低く設定された規定電圧に達したか否かを判定する判定ステップと、
前記前記電池電圧が前記規定電圧に達したと判定されたときに、前記充電電流を前記第1の充電電流値よりも小さく且つ前記電池電圧が前記規定電圧と前記保護電圧との間を維持した充電制御となる第2の充電電流値に変更するステップと、を実行する電池回路の制御方法。
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