JPH05236667A - バッテリシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 電力の供給により稼働するシステム１３と、
充電と放電が可能なバッテリ２と、上記システムを稼働
させるとともに、上記バッテリを充電するための電力を
供給する電源１と、上記電源によりバッテリへの充電が
可能な場合でも、バッテリの電圧が所定のしきい値以上
の場合は、バッテリの放電による電力供給によりシステ
ムを稼働させ、バッテリの電圧がそのしきい値未満にな
った場合は、バッテリからの電力供給を電源からの電力
供給に自動的に切り替えるとともに、電源からの電力供
給によりシステムの稼働とバッテリの充電を行う制御手
段１２を備えた。 【効果】 制御手段がＡＣ電源によりバッテリへの充電
が可能な場合でもバッテリのメモリ効果から回復するた
めに必要な放電レベル（しきい値）以下の電圧になるま
でバッテリによりシステムを稼働させるようにしたので
自動的にバッテリのメモリ効果を防止することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＮｉＣｄ（ニッケルカド
ミウム）電池等のバッテリを用いたバッテリシステムに
関し、たとえば、バッテリを充電あるいは放電させる充
放電制御機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】バッテリを充電する充電装置について
は、たとえば、特開平２−１９３５３４号公報等の種々
の文献に記載されている。ＮｉＣｄ電池はその特性上、
浅い充放電を繰り返すこと、換言すれば、充電されたＮ
ｉＣｄ電池を完全に放電させない状態で満充電すること
を繰り返すことにより、メモリー効果と呼ばれる電圧降
下が発生する。

【０００３】図４はＮｉＣｄ電池を２０℃、１Ａ定電流
放電した場合の放電特性を示している。一般に、カメラ
一体型ＶＴＲ等の機器においては、図の実線Ａに示され
る通常のＮｉＣｄ電池の放電特性上、使用終止電圧をあ
まり下げることができない機器が多く、この結果上記メ
モリー効果が生じた図の破線Ｂで示す特性のＮｉＣｄ電
池をかかる機器に使用した場合、その使用時間は正常な
ＮｉＣｄ電池と比べて使用時間は図において、ΔＴだけ
大幅に短くなる。

【０００４】また、上記のような機器におけるＮｉＣｄ
電池の使用終止電圧は、ＮｉＣｄ電池が完全放電したと
見直される放電終止電圧よりも高くなっている場合が多
く、これらの機器で使用されるＮｉＣｄ電池は、メモリ
ー効果が生じ易くなる。なお、完全放電電圧とは、その
電圧まで放電せしめればメモリー効果が生じない電圧を
いう。

【０００５】このような、メモリー効果による見掛け上
のバッテリ容量の減少を解消しようとしたものに、図５
に示すようなものがある。

【０００６】図は従来の充放電制御機構を備える充電装
置のブロック図を示しており、１は定電流電源（充電手
段）、２はＮｉＣｄ電池（バッテリ）、３は前期定電流
電源１とＮｉＣｄ電池２間に設けられ、バッテリ２に定
電流電源１からの電流の供給または遮断を行なう充電ス
イッチ回路（充電手段）、４はバッテリ２が満充電状態
か否かの検出を行ない、満充電検出回路（満充電検出手
段）、５は誤動作により満充電後も過充電が続くことを
防ぐための保護用タイマー回路、６は前期満充電検出回
路４または保護用タイマー回路５からのハイレベル信号
が入力されるＯＲ回路、７はバッテリ２の電圧を検出と
するバッテリ電圧検出回路、８はバッテリ２と放電用負
荷抵抗９（放電手段）間に設けられ、導電時にバッテリ
２の電荷を前記抵抗９を介して放電するための放電スイ
ッチ回路（放電手段）、１０は放電スタートスイッチ、
１１はモード選択スイッチ（制御手段）、１２はマイク
ロコンピュータ等から構成される充放電制御回路（制御
手段）であって、該充放電制御回路１２は前記ＯＲ回路
６、バッテリ電圧検出回路７、充電スタートスイッチ８
およびモード選択スイッチ回路１１の入力にもとづい
て、充電スイッチ回路３および放電スイッチ回路８を制
御する。

【０００７】以上のように、この充放電制御機構は、バ
ッテリに充電電圧を供給する充電手段と、前記充電電圧
の変化に基づき満充電状態を検出し、前記充電電圧の供
給を停止させる満充電検出手段と、前記バッテリを完全
放電電圧まで放電させる放電手段と、前記充電手段によ
る充電に先立ち、前記放電手段による放電を選択的に行
なわせる制御手段とを備えることを特徴とする充放電制
御機構である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の充放電制御機構
は以上のように構成されているので、バッテリのメモリ
効果を防止するために、ユーザが意識的にモード選択ス
イッチの設定等のオペレーションを行なわなければなら
なかった。また、ユーザはバッテリにメモリ効果が発生
しているか否かを知る手段もなく、そのモード選択スイ
ッチの設定のタイミングも不明確なものであった。

【０００９】この発明は、以上のような課題を解決する
ためになされたもので、ユーザにわずらわしいオペレー
ションを強要することなく、自動的にバッテリのメモリ
効果を防止することができるバッテリシステムを得るこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
るバッテリシステムは、ＡＣ電源が接続されている場合
にもバッテリへの充電を行なわず、バッテリによりシス
テムを稼働させ、バッテリを使い切った後に充電するよ
うにしたものであり、以下の要素を有するものである。 （ａ）電力の供給により稼働するシステム、（ｂ）充電
と放電が可能なバッテリ、（ｃ）上記システムを稼働さ
せるとともに、上記バッテリを充電するための電力を供
給する電源、（ｄ）上記電源によりバッテリへの充電が
可能な場合でも、バッテリの電圧が所定のしきい値以上
の場合は、バッテリの放電による電力供給によりシステ
ムを稼働させ、バッテリの電圧がそのしきい値未満にな
った場合は、バッテリからの電力供給を電源からの電力
供給に自動的に切り替えるとともに、電源からの電力供
給によりシステムの稼働とバッテリの充電を行う制御手
段。

【００１１】請求項２記載の発明に係るバッテリシステ
ムはタイマーおよび電圧測定等によりバッテリの放電状
態からバッテリのメモリ効果が発生していることを検出
するようにしたものであり、以下の要素を有するもので
ある。 （ａ）充電と放電が可能なバッテリ、（ｂ）上記バッテ
リが充電された状態で、期待された電圧以下の電圧を呈
する電圧降下を起こしていることを、バッテリの放電状
態から検出する検出手段、（ｃ）上記検出手段によりバ
ッテリに電圧降下が起きていることが検出された場合、
バッテリの電圧が所定のしきい値電圧以下になるまで放
電させ、その後、充電を行う放充電手段。

【００１２】

【作用】請求項１記載のバッテリシステムは、制御手段
がＡＣ電源によりバッテリへの充電が可能な場合でもバ
ッテリのメモリ効果から回復するために必要な放電レベ
ル（しきい値）以下の電圧になるまでバッテリによりシ
ステムを稼働させるようにしたので自動的にバッテリの
メモリ効果を防止することができる。

【００１３】請求項２記載の発明に係るバッテリシステ
ムは、検出手段がバッテリのメモリ効果が発生している
ことをバッテリの放電状態から検出し、検出手段により
メモリ効果が起きている事を検出した場合、充放電手段
がメモリ効果から回復するために必要な放電レベル（し
きい値）以下になるまでバッテリを放電させ、その後充
電を行なうので、自動的にバッテリのメモリ効果を防止
することができる。

【００１４】

【実施例】実施例１．第１及び第２の発明に係るバッテ
リシステムについて図１、および、図２をもとに説明す
る。図１は第１の発明に係るバッテリシステムの一実施
例を示すブロック図であり、図において１はＡＣ電源
（あるいは、単に電源ともいう）、２はバッテリ、７は
バッテリ２の電圧を検出する電圧検出手段、１２は電圧
検出手段７からの電圧によりバッテリ２にメモリ効果が
発生しているかどうかを検出してバッテリの充電放電を
制御する制御手段、５は制御手段１２に時刻あるいは時
間を知らせるタイマー、１３は電源１あるいはバッテリ
２から電力の供給を受けて稼働するシステム、１４は制
御手段１２からの制御に基づいて電源の切り替えを行な
うスイッチ、１５は電源１から制御手段１２に送られる
ＡＣアダプタのコンセント１ａがさされているかどうか
を知らせるＡＣアダプタ情報、１６は制御手段１２から
スイッチ１４に切り替えを指示する切替情報である。

【００１５】また、図２は第２の発明に係るバッテリシ
ステムの一実施例を示しており、図１における制御手段
１２の制御動作を示す図であり、図において２０は制御
手段１２が持つ検出手段、２１は充放電手段である。

【００１６】また、Ｓ９からＳ１２に示すように、この
バッテリシステムには４つのモードがある。Ｓ９はＡＣ
電源モードであり、ＡＣ電源１により、システム１３が
稼働されるモードのことをいう。このモードの場合は、
バッテリへの充電は行なわれない。また、Ｓ１０は通常
充電モードであり、ＡＣ電源１により、システム１３が
稼働するとともに、バッテリ２がＡＣ電源１により充電
を行なわれる場合をいう。また、Ｓ１１は放電後充電モ
ードであり、このモードはＡＣ電源１とバッテリ２のい
ずれかによって、システム１３が稼働可能である場合で
あるが、バッテリ２によりシステムを稼働し、バッテリ
を放電した後、ＡＣ電源１によりバッテリを充電しなが
らシステム１３を稼働する場合をいう。さらに、Ｓ１２
はバッテリモードであり、バッテリのみによりシステム
１３が稼働する場合をいう。

【００１７】次に、図１、図２に基づいてこのバッテリ
システムの動作について説明する。図２のフローチャー
トはシステムの電源が投入された時点からスタートする
ものであり、Ｓ１において電源投入がＡＣ電源１による
ものか、バッテリ２によるものかを判断する。Ｓ１にお
いて、ＡＣ電源１においてシステムが稼働する場合には
Ｓ２においてバッテリ２はフル充電かどうかが判断され
る。もし、バッテリがフル充電の場合はＳ９に基づきＡ
Ｃ電源モードが設定される。すなわち、すでにバッテリ
はフル充電なのでバッテリには充電を行なわず、ＡＣ電
源のみでシステムが稼働する。

【００１８】もし、Ｓ２でバッテリがフル充電でない場
合にはＳ１０に行き、通常充電モードが設定される。す
なわち、ＡＣ電源１によりシステムが稼働するととも
に、バッテリ２に充電が行なわれる。

【００１９】Ｓ１において、電源投入がバッテリ２によ
って行なわれる場合には、Ｓ３に行き、バッテリ２がフ
ル充電かどうかが判定される。もし、バッテリ２がフル
充電の場合にはＳ４に行き、制御手段１２はタイマー５
にタイマースタートを命令する。その後、システム１３
はバッテリ２により稼働される。もし、途中でＳ５のよ
うにＡＣアダプタ１ａがさされた場合には制御手段１２
はタイマー５にタイマーストップを命令する。

【００２０】次に、制御手段は、電圧検出手段７よりの
電圧測定結果を得て、バッテリ２がメモリ効果を起こし
ているかどうかをＳ８により判定する。この判定は、図
４に示したように、たとえば、タイマー５によりフル充
電から２０分間の使用がされたことが判明した場合に、
もし、電圧測定がＸボルトを示していれば、バッテリは
メモリ効果を起こしていないということが判るが、２０
分間の使用後に、電圧がＹボルトを示している場合に
は、バッテリ２がメモリ効果を起こしているということ
が判定できる。すなわち、Ｓ８では、図４に示したよう
な放電時間とバッテリ電圧の関係を示した放電特性から
バッテリがメモリ効果を起こしているかどうかを判定す
るものである。もし、ここで、メモリ効果を起こしてい
ないと判定された場合にはＳ１０で通常充電モードが設
定される。すなわち、システム１３はＡＣ電源１により
稼働し、同時にバッテリにはＡＣ電源１により充電され
る。もし、Ｓ８でメモリ効果が起きていると判断された
場合にはＳ１１で放電後充電モードが設定される。この
放電後充電モードは図３に示したように、ＡＣ電源１に
よりバッテリ２への充電が可能な場合でもバッテリがメ
モリ効果から回復されるために必要な放電レベル、すな
わち、しきい値以上の場合はバッテリ２によりシステム
１３を稼働させ、バッテリの電圧がそのしきい値未満に
なった場合はバッテリからの電力供給をＡＣ電源１に切
り替えて、システム１３の稼働をＡＣ電源１によって行
なうと共に、バッテリ２への充電を行なうものである。

【００２１】なお、Ｓ３において、バッテリがフル充電
でないと判断された場合にはＳ１２にゆき、バッテリモ
ードが設定される。すなわち、バッテリ２によりシステ
ム１３が稼働される。

【００２２】以上のように、この実施例では、ＡＣ電源
が接続されていてもバッテリでシステムが動作し、バッ
テリが完全放電してシステムが停止する前にＡＣ電源に
切り替えてシステムを稼働すると共にバッテリへの充電
を開始することを特徴とするバッテリシステムを説明し
た。

【００２３】なお、放電後充電モードを使用してバッテ
リの寿命の監視をすることも可能である。バッテリ寿命
は、フル放電からフル充電までの時間が短くなることで
判断することができる。したがって、放電後充電モード
においては、フル放電後に充電が開始されるため、その
充電時間を制御手段１２とタイマ５と電圧検出手段７に
より監視することにより、バッテリ２が寿命であるがど
うかを検出することができる。

【００２４】実施例２．上記実施例１において、特にこ
のバッテリシステムが適用される具体的なシステムは特
定していないが、たとえば、ノートパソコンやビデオ機
器やオーディオ機器に適用できることはいうまでもな
い。

【００２５】

【発明の効果】以上、第１、第２の発明によれば、バッ
テリのメモリ効果を防止することができ、バッテリの寿
命をのばすと共に、バッテリ使用時間の延長が図られる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のバッテリシステムの一実施例を示す
図。

【図２】この発明の制御手段の動作フローチャートを示
す図。

【図３】この発明の充放電手段の動作を説明するための
図。

【図４】バッテリの放電特性を示す図。

【図５】従来のバッテリ充放電制御機構を示す図。

【符号の説明】

１ 電源 ２ バッテリ ５ タイマ ７ 電圧検出手段 １２ 制御手段 １３ システム １４ ＳＷ １５ ＡＣアダプタ情報 １６ 切替情報

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 以下の要素を有するバッテリシステム （ａ）電力の供給により稼働するシステム、 （ｂ）充電と放電が可能なバッテリ、 （ｃ）上記システムを稼働させるとともに、上記バッテ
   リを充電するための電力を供給する電源、 （ｄ）上記電源によりバッテリへの充電が可能な場合で
   も、バッテリの電圧が所定のしきい値以上の場合は、バ
   ッテリの放電による電力供給によりシステムを稼働さ
   せ、バッテリの電圧がそのしきい値未満になった場合
   は、バッテリからの電力供給を電源からの電力供給に自
   動的に切り替えるとともに、電源からの電力供給により
   システムの稼働とバッテリの充電を行う制御手段。
2. 【請求項２】 以下の要素を有するバッテリシステム （ａ）充電と放電が可能なバッテリ、 （ｂ）上記バッテリが充電された状態で、期待された電
   圧以下の電圧を呈する電圧降下を起こしていることを、
   バッテリの放電状態から検出する検出手段、 （ｃ）上記検出手段によりバッテリに電圧降下が起きて
   いることが検出された場合、バッテリの電圧が所定のし
   きい値電圧以下になるまで放電させ、その後、充電を行
   う放充電手段。