JPH0865902A

JPH0865902A - 二次電池使用機器の充電装置

Info

Publication number: JPH0865902A
Application number: JP6194236A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Yasuda; 佳則安田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-08-18
Filing date: 1994-08-18
Publication date: 1996-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】二次電池の状態にあわせて急速充電とトリク
ル充電とを適切に切り替えることにより、二次電池を効
率的に充電制御する。【構成】二次電池を急速充電する急速充電手段と、二
次電池を前記急速充電手段よりも小さな電流値で連続的
に充電するトリクル充電手段とを、二次電池の電池電圧
に基づき演算した必要充電量に応じ切り替えて充電する
制御手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コードレス電話機等
の二次電池使用機器における充電装置に係り、特に二次
電池を電池残存容量が増減変動する各種動作モードによ
る消費過程にあわせて充電制御するのに適する充電装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コードレス電話子機（以下子機
という）等には二次電池が使用されており、付属のバッ
テリーチャージャー（充電器）に子機を載せることによ
って、電池の充電を行っている。

【０００３】二次電池の充電には比較的大きな電流値
（充電電流）による短時間の急速充電と、連続充電電流
（微小充電流）によるいわゆるトリクル充電が知られて
いる。そこで、電池にストレスを与えることなく、素早
く満充電状態にするためには、急速充電とトリクル充電
を組み合せた方式で使用するのが、使用上、一番効果的
とされている。

【０００４】このような観点から、従来の充電装置は、
充電電流と各動作モードにおける消費電流を予め設定し
ておき、プログラムによる時間管理に基づき、充電時の
急速充電と、トリクル充電即ち連続的微小電流充電とを
切り替えるように構成している。また、特開平２−１０
９４４９号公報および特開平４−４２６４４号公報に示
される従来技術のように、二次電池の放電を利用する使
用モードおよび充電が可能な待機モードの持続時間によ
り放電量および充電量を導き出し、急速充電とトリクル
充電とを切り替えるようにしているものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような二次電池使
用機器においては、充電器に子機等を載せ充電状態とす
る待機モードと、子機等が充電器から移動され二次電池
の放電を利用する使用モードとが頻繁かつ不規則に繰り
返され、二次電池の残存容量はその都度激しく変動する
のが常である。また、その待機モードにおける充電電流
は、充電電源として定電圧電源を用いる場合はもちろん
定電流電源を用いる場合にも、その値が変動することは
否めないから、充電量の正確な把握はかなり困難であ
る。

【０００６】しかしながら、従来の充電装置は、前述の
ように構成されているので、接続される二次電池の残存
容量が、いかなる状態であっても、先ず、二次電池が放
電状態（満充電されていない）であると見なして急速充
電を開始し、その後、予め設定された時間経過により、
トリクル充電に切り替えるという動作を行う。このた
め、充電初期にすでに満充電状態、あるいは、満充電に
近い状態にある二次電池に対しても急速充電を行ってし
まうことになり、過充電となる。この結果、二次電池の
温度上昇が大きくなり寿命劣化させてしまうという問題
点がある。また、放電モードおよび充電モードの持続時
間により放電量および充電量を導き出し必要充電量を得
る前記従来技術のものでは、急速充電あるいはトリクル
充電における各充電電流が一定であるとして、充電量を
算出するものであり、充電量と消費量とにより演算する
必要充電量を的確に算定できない欠点があった。

【０００７】第１の発明は、二次電池の電圧状態を勘案
して算出した電池の充電量と電池の消費量から演算した
必要充電量に応じ、急速充電と、それよりも小さな電流
値による連続充電とを切り替えて、二次電池の充電を効
率的に制御することを目的とする。

【０００８】第２の発明は、二次電池の電圧状態を勘案
して算出した電池の充電量と使用モードまたは待機モー
ドにおける各動作状態を勘案して算出した電池の消費量
から演算した必要充電量に応じ、急速充電と、それより
も小さな電流値による連続充電とを切り替えて、二次電
池の充電をさらに効率的に制御することを目的とする。

【０００９】第３の発明は、必要充電量を充放電サイク
ル数によって補正し、この補正値に応じ、急速充電と、
それよりも小さな電流値による連続充電とを切り替え
て、二次電池の充電を一層効率的に制御することを目的
とする。

【００１０】第４の発明は、二次電池使用機器の各動作
状態を勘案して必要充電量を検出し、この必要充電量と
電池電圧との所定の条件一致により、急速充電と、それ
よりも小さな電流値による連続充電とを切り替えて、二
次電池の充電をより一層効率的に制御することを目的と
する。

【００１１】第５の発明は、充電時の異常を的確に把握
し、二次電池の充電をより一層効率的かつ円滑に行わせ
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、電圧監視
部の出力に基づき算出した電池の充電量と電池の消費量
とから必要充電量を演算する演算手段を設けたものであ
る。

【００１３】第２の発明は、電圧監視部の出力に基づき
算出した電池の充電量と使用モードまたは待機モードに
おける各動作状態毎に算出した電池の消費量とから必要
充電量を演算する演算手段を設けたものである。

【００１４】第３の発明は、必要充電量を、充放電サイ
クル数をカウントする充放電サイクル計数手段の出力に
より補正し、この補正値に基づき急速充電手段または連
続充電手段を切り替えようにしたものである。

【００１５】第４の発明は、電圧監視部の出力と、動作
状態を勘案して必要充電量を算出する演算手段の出力と
の、所定の条件一致により、急速充電手段または連続充
電手段を切り替える制御手段を設けたものである。

【００１６】第５の発明は、充電量が異常な場合、第１
又は第２の充電手段の切替えを中立状態として、充電を
停止するとともに、異常を報知するものである。

【００１７】

【作用】電圧監視部は、二次電池の電池電圧を検出す
る。

【００１８】動作状態識別手段は、使用モードまたは待
機モードにおける各動作状態を識別する。

【００１９】演算手段は、電圧監視部の出力により算出
した電池の充電量と使用モードまたは待機モードにおけ
る各動作状態毎に算出した電池の消費量とから必要充電
量を演算する。

【００２０】充放電サイクル計数手段は、必要充電量
を、充放電サイクル数をカウントする充放電サイクル計
数手段の出力により補正し、この補正値に基づき急速充
電手段または連続充電手段を切り替えて、前記二次電池
を充電する。

【００２１】制御手段は、前記必要充電量に応じて急速
充電手段または連続充電手段を切り替えて、前記二次電
池を充電する。また、この必要充電量と電池電圧との所
定の条件一致により急速充電手段または連続充電手段を
切り替えて、前記二次電池を充電する。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
を説明する。図１はこの発明の一実施例に係わる充電回
路のブロック図を示すものである。図において、１は充
電対象となる二次電池群、２は第１の充電手段であり、
切替部３からの電源入力により大きな電流値で短時間に
急速充電する急速充電回路、４は第２の充電手段であ
り、切替部３からの電源入力によりにより前記第１の充
電手段よりも極く小さな電流値で連続的に充電するいわ
ゆるトリクル充電を行うトリクル充電回路、５は切替部
３を介して急速充電回路２、トリクル充電回路４に充電
電力を供給する定電圧又は定電流回路、６は子機全体の
制御を行う主制御部で、制御用としてマイクロコンピュ
ータ（以下ＣＰＵという）を用いた例である。７は充電
器、７ａは充電器７に設けた保護回路、８は商用ＡＣ電
源に接続され充電器に直流電力を供給するＡＣアダプタ
である。

【００２３】子機が充電器７に置かれ所定状態となるこ
とにより、定電圧又は定電流回路５に電源入力が供給さ
れ、前記充電回路が充電を行う。子機が前記所定状態か
ら使用操作のため移動されると使用モードとなり、子機
は二次電池の放電を利用して充電器７から離れた位置で
発信、通話等の動作を行う。動作終了により子機が再び
充電器７に置かれ前記所定状態に復帰すると、待機モー
ドとなり、子機の二次電池は前述のような充電状態とな
る。

【００２４】図２は前記主制御部６の詳細ブロック図を
示すものである。図において、６ａは二次電池群１また
は第１の充電手段２または第２の充電手段４がそれぞれ
接続されて電圧値を取り込み、Ａ／Ｄ変換する電圧監視
部で、６ｂはそのＡ／Ｄ変換部である。９は子機の使用
モード・待機モードにおける動作状態を判定する動作状
態判定部からなる動作状態識別手段で、例えば、使用モ
ードにおける通話中、待ち受け時、呼び出し中等々の動
作状態を判定する。１０は現在時点の動作状態判定部９
からの情報を処理部６ｃを介して入力し充電モードか放
電モードかを判定する充放電判定部である。１１は子機
を操作するためのキーボード群、１２はユーザインタフ
ェース用等に用意された表示部を示す。１３は充放電の
回数をカウントすると同時にその回数に合わせて補正す
る充放電計数部と補正部からなる充放電サイクル計数手
段、１４は充放電時間等を演算する演算部である。６ｄ
は処理部６ｃからの指令に基づいて充電切替信号を送出
する制御部である。更に主制御部６は無線回路部（図示
せず）及び子機全体や他の制御等を行う。また、表示部
１２は、通話可能時間の表示、電池の充電の必要性の警
報表示等も併せて行う。

【００２５】子機などの二次電池使用機器が充電器７に
所定の正規状態で置かれていると、電圧監視部６ａと演
算部からなる演算手段１４とが待機モード即ち充電モー
ドと判断し、また、子機が充電器７から使用操作のため
移動され充電器７上にない場合は、電圧監視部６ａと演
算部からなる演算手段１４が使用モード即ち放電モード
と判断する。

【００２６】定電圧または定電流回路から電池に供給さ
れる充電電力は、子機の使用モードおよび待機モードに
おける動作状態および電池の充電状態に応じて予め設定
された条件に従い、急速充電回路からなる第１の充電手
段２およびトリクル充電回路からなる第２の充電手段４
に切り替え可能である。

【００２７】電圧監視部６ａは、電池電圧を予め設定さ
れた電圧と比較し第１または第２の充電手段に切り替え
可能とする。また、演算手段１４からの出力によって、
前記予め設定された電圧を補正することも可能である。

【００２８】演算手段１４は第１または第２の充電手段
を切り替える切替選択のための入力を受け、待機モード
における各動作状態での充電電流を知るとともに、この
選択入力の同じ状態の継続時間として、その充電時間を
知り、「充電電流」×「充電時間」として充電量を演算
する。電圧監視部６ａからの電池電圧から充電電流を求
め、この値と、持続時間の積として充電量を演算するこ
とができる。電池電圧は、定電圧電源から充電される場
合でも変動するものであり、この電池電圧から充電電流
の変動値が検出される。また、定電流電源から充電され
る場合でも充電電流値が変動することは変動することは
否めない。このような充電電流値を電圧監視部６ａから
の出力により検出し、それに基づいて正確な充電量を算
定する。

【００２９】この充電量に対し、それまでに消費された
消費量が減算され、二次電池を充電すべき必要充電量が
演算される。そして、この必要充電量は充放電計数部１
３からなる充放電サイクル計数手段による充放電のサイ
クル数のカウント量によって補正される。これは充放電
サイクル数のカウント量が大きくなるに従い二次電池の
充電可能な容量が減少することを考慮したもので、充放
電サイクル数に応じて必要充電量が抑制される。電池が
必要充電量を満たした状態、即ち満充電の状態になる
と、第１の充電手段から第２の充電手段、即ちトリクル
充電に切り替え、過充電防止を行う。

【００３０】子機が使用操作のため所定状態から移動さ
れ、充電器から外された状態では、電圧監視部６ａと演
算部からなる演算手段１４とが使用モード即ち放電モー
ドと判断し、使用モードにおける各動作状態が動作状態
識別部９からなる動作状態識別手段により識別された上
で、「動作状態に応じた消費電流」×「その時間の継続
時間」として消費量が演算され、積算される。この消費
量は、更に演算手段により必要充電量に加算される。

【００３１】この必要充電量が、一定値を越えており、
かつ、電圧監視部６ａからの出力電圧が所定値以下にあ
ることをもって、所定の条件一致とし、急速充電に切替
え充電を行う。また、この必要充電量が、一定値を越え
たら、更に電圧監視部６ａからの電圧情報とで警報を発
する。

【００３２】このように充電量および放電量を監視し、
更に二次電池の電圧を電圧監視部６ａで監視して、必要
な充電量を常に管理しているので、満充電までの充電時
間管理を正確に行うことができる。

【００３３】図３は、充放電サイクル例を示すものであ
り、急速充電・トリクル充電・放電時間中における二次
電池の残存容量が、横軸を経過時間とし、縦軸を電池容
量とした線図で示されている。

【００３４】図４は、充放電制御の一例のフローチャー
トである。以下、このフローチャートに基づいて動作を
説明する。先ず、充電器７に子機が置かれているか否
か、すなわち、子機が所定状態にあって待機モードにあ
るか子機が使用操作によって所定状態から移行し使用モ
ードにあるかが判別される（ステップ１）。充電器７に
子機が置かれていなければ、子機はユーザによる使用操
作によって二次電池の放電を利用する子機使用モード
（放電モード）となり、ステップ２に進んで子機の使用
動作状態が識別される。識別の結果、この例では待ち受
け状態、発信、通話状態、着信状態、等々のいずれかが
識別される。そして、ステップ３でそれぞれの使用状態
のモードにあわせ前処理を実行する。

【００３５】次に、その識別された動作状態での使用時
間が計測演算される（ステップ４）。そして、その使用
動作状態の終了が検出されると（ステップ５）その動作
状態での電池消費量が「動作状態に応じた消費電流」×
「その動作状態の継続時間」として演算される（ステッ
プ７）。

【００３６】また、その使用状態での電池充放電サイク
ル数が計数される（ステップ６）。

【００３７】次に、求められた電池消費量が追加必要充
電量に換算されて、必要充電量に加算される（ステップ
７）と同時に電池の充放電サイクル数の値により、必要
充電量を補正する。充放電サイクル数の増大により電池
の充電可能容量が減少することを考慮し、充放電サイク
ル数に応じて必要充電量が抑制される。もし、電池が交
換後等で新品であれば補正は行わない。

【００３８】ステップ１で充電器７に子機が置かれてお
り、所定の状態にあると判別されると、待機モード即ち
充電モードとなり、ステップ８に進んで子機の状態内容
が識別される。判別の結果、それぞれの状態内容にあわ
せ前処理を実行する（ステップ９）。次に、その判別さ
れた状態での必要充電量が判別される（ステップ１
０）。判別結果がどの状態にも一致せず、なお、ステッ
プ１１により充電量が所定値範囲と比較して極端に大き
い又は小さいと判断された場合は、二次電池群１に異常
が発生したと判断し、ステップ１１Ｎへ進む。上記ステ
ップ１０における必要充電量は前記使用モード即ち放電
モードにおいて算出された必要充電量に加算され、これ
らの必要充電量が所定値（例えば、電池残存容量が第３
図の９０％未満）を越えたか否かにより充電切替信号を
セットする。もし電池残存容量が９０％未満であれば、
急速充電を行うため、切替部３への充電切替信号は第１
の充電手段を選択するように指令する。この充電切替信
号は、前記必要充電量が前記所定値にあり、かつ、電圧
監視部６ａからの出力電圧が所定値、例えば電池残存容
量９０％未満を示すことを、条件として発せられる。

【００３９】前記ステップ１１Ｎでは、異常を知らせる
ため、表示部又はブザー（図示せず）を報知状態とし、
第１又は第２の充電手段を切替える切替部３を中立状態
にして、ＥＸＩＴステップに移行し、終了する。再起動
は、二次電池が一度除去され、次いでセットされること
で、二次電池は最初にセットされた状態と同一になり、
ステップ１へ進む。ステップ１１において、充電量に異
常がなければ、ステップ１２へ進む。

【００４０】ステップ１２においては、ステップ１０に
おける前記第１の充電手段の選択による充電状態の継続
時間が計測され演算される。そしてその演算量が所定値
以上（たとえば電池容量が第３図の１００％）になると
その使用状態での充電は完了したとして、充電切替信号
をトリクルモード側に再設定すると同時に充電サイクル
数をカウントする（ステップ１３）。そして、その充電
量に補正等を行って演算し（ステップ１４）、その充電
量が必要充電量から減算される（ステップ１５）。

【００４１】ステップ１５が終了するとステップ１に戻
る。また図示していないが、ステップ１２での演算量が
所定値以上で充電が完了し、満充電（例えば１１０％）
であると判断した場合はステップ１へ戻る。

【００４２】以上のように、この実施例では、充電電流
や二次電池の充電容量をチェックしながら急速充電とト
リクル充電とを切り替えるように構成したので、二次電
池群１の過充電や過放電を防止し、二次電池群１にスト
レスを与えることなく常に最適な充電状態に保持できる
効果がある。更に、充放電サイクル数をカウントし、使
用動作モードを識別して、動作モードに応じ必要充電量
を補正することにより、精度の高い充電を実施できるた
め、電池の寿命を長くするという効果がある。

【００４３】また、前記実施例では二次電池と充電回路
が一体になっておりバッテリーチャージャーに置かれた
場合の構成について例示したが、二次電池が充電回路と
別体で充電回路がバッテリーチャージャーに内蔵される
ような構成の場合でも同様に適用できるものである。

【００４４】また、この発明はコードレス電話機のみで
なく、常時二次電池を充電しながら使用する電気カミソ
リ、電動歯ブラシ、コードレス掃除機等の家庭電化製品
を含む二次電池使用機器に広く適用可能なものである。

【００４５】

【発明の効果】第１の発明は、二次電池の電圧状態を勘
案して算出した電池の充電量と電池の消費量から演算し
た必要充電量に応じ、急速充電と、それよりも小さな電
流値による連続充電とを切り替えるようにしたもので、
二次電池の充電を的確な必要充電量に応じ効率的に制御
することができ、過充電等を確実に防止することができ
る。

【００４６】第２の発明は、二次電池の電圧状態を勘案
して算出した電池の充電量と使用モードまたは待機モー
ドにおける各動作状態を勘案して算出した電池の消費量
から演算した必要充電量に応じ、急速充電と、それより
も小さな電流値による連続的充電とを切り替えるように
したもので、二次電池の充電を的確な必要充電量に応じ
て更に効率的に制御することができ、過充電等を確実に
防止することができる。

【００４７】第３の発明は、必要充電量を充放電サイク
ル数によって補正し、この補正値に応じ、急速充電と、
それよりも小さな電流値による連続的充電とを切り替え
るようにしたもので、二次電池の充電を充放電サイクル
数の増大による充電可能容量の減少をを考慮した必要充
電量に応じて一層効率的に制御することができ、過充電
等を更に確実に防止できる。

【００４８】第４の発明は、使用モードおよび待機モー
ドにおける各動作状態を勘案して必要充電量を検出し、
この必要充電量と電池電圧との所定の条件一致により、
急速充電と、それよりも小さな電流値による連続的充電
とを切り替えるようにしたもので、二次電池の充電を必
要充電量と電池状態との条件一致により一層確実に制御
することができる。

【００４９】第５の発明は、充電時の異常を的確に把握
し、二次電池の充電をより一層効率的かつ円滑に行わせ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る充電回路のブロック
図である。

【図２】この発明の一実施例に係る充電回路における制
御部の詳細ブロック図である。

【図３】この発明の一実施例に係る充電回路における充
放電サイクル例図である。

【図４】この発明の一実施例に係る充電回路における充
放電制御の一例動作を説明するためのフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１二次電池群２急速充電回路からなる第１の充電手段３切替部４トリクル充電回路からなる第２の充電手段５定電圧又は定電流回路６主制御部６ａ電圧監視部６ｂＡ／Ｄ変換部６ｃ処理部６ｄ制御部７充電器７ａ保護回路８ＡＣアダプタ９動作状態判定部からなる動作状態識別手段１０充放電判定部１１キーボード１２表示部１３充放電計数部および補正部からなる充放電サイク
ル計数部１４演算部からなる演算手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定状態からの使用操作によって二次電
池の放電を利用する使用モードに移行し、所定状態への
復帰操作によって充電が可能な待機モードとなる二次電
池使用機器の充電回路において、前記二次電池を急速充
電する第１の充電手段と、前記二次電池を前記第１の充
電手段よりも小さな電流値で連続的に充電する第２の充
電手段と、前記二次電池の電池電圧を検出する電圧監視
部と、前記電圧監視部の出力に基づき充電量を算出しこ
の充電量と消費量とにより必要充電量を演算する演算手
段とを備え、この演算手段の出力に応じ第１の充電手段
または第２の充電手段を切り替えて前記二次電池を充電
する制御手段を設けたことを特徴とする二次電池使用機
器の充電装置。
【請求項２】使用モードまたは待機モードにおける各
動作状態を識別する動作状態識別手段と、二次電池の電
池電圧を検出する電圧監視部と、前記電圧監視部の出力
に基づき充電量を算出するとともに各動作状態での電池
の消費量を前記識別された動作状態毎に算出し必要充電
量を演算する演算手段とを備え、この演算手段の出力に
応じ第１の充電手段および第２の充電手段を切り替えて
充電する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１の
二次電池使用機器の充電装置。
【請求項３】充放電サイクル数をカウントする充放電
サイクル計数手段を設け、この充放電サイクル計数手段
の出力により前記演算手段の必要充電量出力を補正する
ことを特徴とする請求項１または請求項２の二次電池使
用機器の充電装置。
【請求項４】二次電池の電池電圧を検出する電圧監視
部と、二次電池使用機器の動作状態を識別する動作状態
判定部と、この動作状態判定部による識別結果を勘案し
て電池の充電量および消費量を演算し必要充電量を算出
する演算手段とを備え、前記電圧監視部の出力および前
記演算手段の出力の所定の条件一致により第１の充電手
段または第２の充電手段を切り替えて前記二次電池を充
電する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１、請
求項２または請求項３の二次電池使用機器の充電装置。
【請求項５】電圧監視部の出力に基づき充電量を算出
し、この充電量が所定の値以上または以下の場合、二次
電池に異常が発生したと判断し、充電手段を第１または
第２の充電手段に切り替えることなく中立状態とし、充
電を停止するとともに、異常を報知することを特徴とす
る請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の二次電池
使用機器の充電装置。