JPH04344129A

JPH04344129A - 電子機器及びその制御方法

Info

Publication number: JPH04344129A
Application number: JP3116411A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Shibamiya; 芳和柴宮
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-05-22
Filing date: 1991-05-22
Publication date: 1992-11-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子機器、特に複数の単
電池からなる組電池により負荷に給電する電子機器に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラやトランシーバ等の通信機
器、ワードプロセッサ等の携帯型のＯＡ機器等では、携
帯性が重視されており、これらの機器は一般に電池駆動
できるようになっているものが多い。

【０００３】これらの機器に使用される電池は、その消
費電力からくる性能面での制約、ランニングコストの低
減の面から、ニケッルカドミウム蓄電池、鉛蓄電池とい
った、充電してくり返し使用できる、いわゆる２次電池
が多く使われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】２次電池は、必要本数
を直列に接続して（以下、組電池という）で使用するこ
とが多い。これら２次電池は、くり返し使用できるとい
っても限界があり、充放電をくり返すうち徐々に容量が
低下する。

【０００５】容量低下を促進する主原因のひとつに、過
充電、過放電時の漏液等に伴う活物質の損失がある。

【０００６】このうち過充電に関しては、温度上昇等の
問題もあり、−ΔＶ、Ｖテーパ方式、あるいはタイマー
制御などによる充電電流制御など、多くの充電制御方式
が用いられている。

【０００７】一方、過放電に関しては前述した組電池の
端子電圧が規定電圧以下になると、負荷を切り離すとい
った簡単なものしかなく、またこの負荷遮断規定電圧は
機器の動作寿命やメモリー効果といった問題があるため
、あまり高目に設定することができない。

【０００８】一方、電池を組電池として使用した場合、
組電池を構成する単電池間の容量バラツキや、充電放置
時の自己放電バラツキによる残存容量のバラツキ等によ
り、放電していった際、他よりも早く容量がなくなり、
過放電状態となる単電池が存在することがあり得る。

【０００９】そして容量が、０以下になると容量のある
他の単電池から逆充電が生じ、この場合には、極性が逆
になるいわゆる転極が起こる。このような状況下では、
活物質がガス発生、漏液といったかたちで電池外部へ放
出される。

【００１０】この転極現象は再充電することで元に戻り
、正常な電池として使用できる状態になるが活物質が失
われるため電池容量は低下してしまう。

【００１１】このような現象が生じる単電池は、もとも
と組電池内にあって、他単電池よりも容量が少ない、自
己放電が大きい等、他と差のある電池であり、一回の過
充電、逆充電によってこの差はさらに大きくなり何回か
の充放電により該単電池だけが加速度的に容量低下を招
き、組電池として使用できなくなってしまう。

【００１２】また、前述のガス発生、漏液が進むと爆発
や機器の腐食といった重大な事態に陥る危険性もある。

【００１３】さらに、この一部単電池の過放電、逆充電
といった現象は、組電池の電圧を外から観測しているだ
けではわからないことが多く、前述、過放電防止のため
の負荷遮断規定電圧以上であっても十分起こり得る。

【００１４】本発明の課題は、上記問題点に鑑み、組電
池を構成する単電池の転極を検出し、これに基づき負荷
遮断制御を行ない、電池の寿命を延長し、また確実に機
器を保護できる構成を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明においては、複数の単電池からなる組電池
により負荷に給電する電子機器において、前記各単電池
の出力電圧をそれぞれ検出する手段と、前記検出手段に
より、各単電池について所定範囲を越える各単電池の出
力電圧の変動が検出された場合、組電池から負荷への給
電を制御する手段を設けた構成を採用した。

【００１６】

【作用】以上の構成によれば、各単電池電圧を観測し、
このうちどれか一本の単電池が転極などの異常により出
力電圧変動を生じると、その時点で、組電池からの給電
を制御できる。

【００１７】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を
詳細に説明する。

【００１８】図１は本発明を採用した電子機器の電源部
の構成を示している。図において符号１は充放電可能な
ニッケルカドミウム蓄電池、鉛電池などの組電池であり
、Ｃ１からＣｎのｎ個の単電池で構成されており、組電
池両端の電圧だけでなく、組電池間の電圧も含め、Ｐ１
〜Ｐｎ＋１までの端子を導出してある。

【００１９】このｎ個の単電池の端子Ｐ１〜Ｐｎ＋１に
は、ｎ個の素子からなるコンパレータ群２が接続されて
いる。これらのコンパレータ素子は、組電池１の各単電
池が逆充電（転極）を生じると出力が反転するように接
続されている。ここで、各コンパレータの出力は通常は
’０’、反転すると’１’となる。

【００２０】コンパレータ群２の各コンパレータの出力
は、ＯＲ回路３に入力される。ＯＲ回路３は前記ｎ個の
コンパレータ群のどれかひとつが反転すると’１’を出
力する。

【００２１】ＯＲ回路３の出力は、ＳＲラッチ４に入力
される。ＯＲ回路３の出力が’１’となるとセットされ
、後述のスイッチ７の投入時にリセットされるようにな
っている。なお、このＳＲラッチ４はリセット優先型と
なっており、セット入力とリセット入力が同時にあった
場合には、リセットされるものとする。

【００２２】ＳＲラッチ４の出力は、ドライバ５を介し
て、負荷遮断用のリレー６を制御する。ドライバ５は、
ＳＲラッチ４がセットされると、リレー６のリレー接点
を切断するように動作する。

【００２３】リレー６のひとつの接点６Ｓと該接点６Ｓ
を開閉させるための独立した２つのコイル６Ｃ１、６Ｃ
２から成立っている。リレー６は、ラッチタイプとし、
コイルに電流を流し続けなくとも、接点が移動する時間
だけコイルに電流を流してやれば接点は移動した状態を
保つことができるものとする。

【００２４】本実施例では、コイル６Ｃ１側に電流を流
すと、接点６Ｓが開き、コイル６Ｃ２側に電流を流せば
、接点６Ｓが閉じる方向に動作し、この接点の開閉で負
荷１００への電源供給を制御する。また、前記２〜５ま
での各種回路の電源も該リレーを通して行なわれる。

【００２５】スイッチ７は機器の主電源を制御するスイ
ッチで、連動する２接点７ａ、７ｂから成る、いわゆる
２極双投型のスイッチである。

【００２６】抵抗Ｒ、Ｒ’およびコンデンサＣ、Ｃ’は
、電源投入時にリレー６を制御するトランジスタＴｒ、
およびＳＲラッチ４の動作に作用する時定数を構成する
。

【００２７】符号１００は、組電池１の給電により動作
する負荷である。

【００２８】次に以上の構成における動作につき図２を
参照して説明する。図２は図１のハードウェアにより行
なわれる動作の流れを示したものである。

【００２９】まず、ステップＳ１で電源スイッチ７が投
入されると図１の矢印ＡのようにコンデンサＣに充電電
流が流れ、トランジスタＴｒが導通し、リレー６のコイ
ル６Ｃ２に電流が流れリレー接点６Ｓが接続し、負荷と
その他の回路に電源が供給される。

【００３０】この時ＳＲラッチ４のリセット入力はＣ’
Ｒ’から成る、パワーオンリセット回路が付属していて
、電源投入直後の回路の不安定な間はＳＲラッチ４はセ
ットされない。なお、前記Ｃの充電が完了すると電流Ａ
がなくなり、リレーコイル６Ｃ２の電流もカットされる
が、リレー６はラッチリレーであるので接点６Ｓは接続
し続ける（ステップＳ２）。

【００３１】組電池１の容量が充分にあるうちは、組電
池１を構成している単電池は正常な電圧、すなわち正極
が＋、負極が−の状態となっていて、コンパレータ２は
−入力側のほうが電位が高く、コンパレータ出力はすべ
て’０’であり、従ってＯＲ回路３の出力も’０’であ
り、ＳＲラッチ４はリセットのままである。

【００３２】負荷１００により、電池の電力が消費され
（ステップＳ３）、前記単電池の中で容量がゼロになる
単電池が発生すると、その単電池は他の単電池の単なる
負荷となり、すなわち逆充電状態に陥る。

【００３３】この時、前記該単電池の正極と負極は逆転
（いわゆる転極）する。すると該単電池の両端子を入力
とするコンパレータ群２の対応するコンパレータの入力
が逆転し、該コンパレータは反転し’１’を出力する（
ステップＳ４、Ｓ５）。

【００３４】これにより、ＳＲラッチ４がセットされ（
Ｓ６）、ドライバ５を介してリレー６のコイル６Ｃ１に
電流が流れ、リレー接点６Ｓが切断され、負荷１００（
および他の回路）に対する電源供給が遮断される。この
とき、リレーコイル６Ｃ１への電流供給も切断されるが
、リレー６はラッチリレーであるので、接点６Ｓは切断
した状態を保つ。こうして１組電池と１００負荷を切り
離し、前記逆充電に陥った単電池の逆充電をストップす
ることができる。

【００３５】このように複数本の単電池からなる組電池
において、各単電池の電圧を観測し、単電池のうち、ど
れか１本でも逆充電（転極）状態になった時点で、組電
池と負荷を切り離し、逆充電を防ぐことにより組電池の
劣化のない最大限の容量を得ることができ、また機器の
動作寿命を延ばすとともに、組電池の劣化を防ぐことに
より、充放電サイクル寿命を延ばすことができる。

【００３６】上記実施例では、単電池の転極を検出した
（コンパレータのしきい値はφＶ）場合、負荷１００に
対する給電を阻止するようになっているが、転極ではな
く、各単電池が所定の電圧変動を生じた場合、給電制御
を行なってもよい。たとえば、より安全な制御を行なう
ため、転極までいかなくても単電池の出力が著しく低下
した時点で負荷制御を行なうことも考えられる。この場
合、各単電池の出力を各々比較したり、平均値と比較し
たりすることにより負荷制御を行なうタイミングを決定
することが考えられる。

【００３７】さらに、負荷の制御については、全部を遮
断するのではなく、遮断できる一部のもののみを遮断し
たり、負荷電流を低下させたりする制御を行なってもよ
い。また、このような負荷制御のタイミングは、たとえ
ば、メモリなどを使用する装置であれば、メモリ上のデ
ータを退避した上で行なうなどの処理を行なった上で実
行するようにしてもよい。

【００３８】また、上記実施例では、単電池の逆充電検
出にコンパレータを使用したが、これは電池電圧を測定
できる手段であれば何でも構わない。また、例えば、各
単電池の電圧をＡ／Ｄコンバータを介して、マイクロプ
ロセッサに読込み、ソフトウェア処理するような回路構
成でも構わない。さらに、組電気と負荷との開閉はリレ
ーでなくトランジスタ等の電子スイッチを用いても良い
。

【００３９】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、複数の単電池からなる組電池により負荷に給電する
電子機器において、前記各単電池の出力電圧をそれぞれ
検出する手段と、前記検出手段により、各単電池につい
て所定範囲を越える各単電池の出力電圧の変動が検出さ
れた場合、組電池から負荷への給電を制御する手段を設
けた構成を採用しているので、各単電池電圧を観測し、
このうちどれか一本の単電池が転極などの異常により出
力電圧変動を生じると、その時点で、組電池からの給電
を制御でき、組電池の逆充電を防ぎ、組電池の劣化のな
い最大限の電池容量を得ることができ、機器の動作寿命
を延ばすことができる。また、組電池の劣化を防ぐこと
により、充放電サイクル寿命を延ばすことができ、さら
に、ガス発生、液漏れなどを防ぎ、機器の信頼性、安全
性をより高めることができるなどの優れた利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を採用した電子機器の電源部の回路図で
ある。

【図２】図１の構成における動作を示したフローチャー
ト図である。

【符号の説明】

１　　組電池２　　コンパレータ３　　ＯＲ回路４　　ＳＲラッチ５　　ドライバ６　　リレー７　　スイッチ１００　　負荷

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　複数の単電池からなる組電池により負
荷に給電する電子機器において、前記各単電池の出力電
圧をそれぞれ検出する手段と、前記検出手段により、各
単電池について所定範囲を越える各単電池の出力電圧の
変動が検出された場合、組電池から負荷への給電を制御
する手段を設けたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】　　前記検出手段が、前記各単電池の転極
を検出し、前記各単電池が１つでも転極を生じている場
合、前記制御手段により組電池から負荷への給電を遮断
することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。