JPH09247868A - 満充電検出方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無駄な充電時間を浪費することなく定格電圧
にほぼ等しい充電容量を得ることができ、しかも、コス
トダウンを図ることができる満充電検出方法及びその装
置を提供する。 【構成】 定電圧レギュレータ１と電流リミッタ２とマ
イクロコンピュータ３とを備え、定電圧レギュレータ１
をオン状態にして、リチウム電池４への充電を行い、Ａ
／Ｄポート端子２０，２１間の電圧Ｖonを検出する。そ
して、所定時間経過後、定電圧レギュレータ１をオフ状
態し、このときのＡ／Ｄポート端子２０，２１間の電圧
Ｖoff （充電容量）と、直前の電圧Ｖonとを比較し、電
圧Ｖonと充電容量Ｖoff とがほぼ一致したときに満充電
であると判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、充電時に電池の
充電容量が所定値に達した否かを検出する満充電検出方
法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来電池の満充電を検出する技術として
は、電圧カット方式，タイマー方式とがある。電圧カッ
ト方式は、例えば定格電圧が４．２Ｖのリチウムイオン
電池を充電する際、４．１Ｖあたりにしきい値を設定
し、充電時の電圧が４．１Ｖになったときに、満充電と
判断する技術である。タイマー方式は、充電を始めてか
ら例えば８時間充電し続け、８時間経つとタイマーの作
用によって充電を終了し、または、ある一定の電圧に達
したときから例えば３時間充電し続けて充電を終了する
技術である。また、その他の方式として、所定の抵抗に
流れる充電電流をオペアンプなどで増幅してマイクロコ
ンピュータで監視し、この充電電流が流れなくなったと
ころで、満充電と判断する技術がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の技術では、次のような問題がある。電圧カット方式で
は、充電電圧のばらつきを考慮して満充電の検出を可能
にするために、リチウムイオン電池の最大充電電圧より
も低い電圧値をしきい値として設定しなければならない
ので、充電完了時の充電容量が最大充電電圧よりも不足
した値となってしまう。また、タイマー方式では、リチ
ウムイオン電池が満充電になった後も、予め設定された
一定の時間が経過するまでは、充電をし続けるので、無
駄な時間を浪費することとなる。さらに、充電電流をオ
ペアンプなどで増幅して監視する方式では、オペアンプ
などの高価な増幅器を必須の部品としているので、この
方式を採用する装置のコストが高くなってしまう。

【０００４】本発明は、上記した課題を解決するために
なされたもので、無駄な充電時間を浪費することなく最
大充電電圧にほぼ等しい充電容量を得ることができ、し
かも、コストダウンを図ることができる満充電検出方法
及びその装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の第１の発明に係る満充電検出方法は、定
電圧レギュレータをオン状態にして、一方の極から充電
電流が供給される電池の両極間の印加電圧を一定値に保
持すると共に、電流リミッタにより、上記電池の他方の
極に直列に接続される抵抗の電圧値が基準電圧値以下に
なるまで上記充電電流を一定値に保持して、以後充電電
流を減少させる充電過程と、上記定電圧レギュレータを
オフ状態にする充電停止過程と、上記充電過程を所定時
間行った後、上記充電停止過程を実行し、そのとき検出
した上記電池の充電容量と、直前の上記充電過程におけ
る上記電池の一方の極側と上記抵抗の出力側との間の検
出電圧とを比較し、ほぼ一致したときに満充電であると
判断する満充電検出過程とを具備する構成とした。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１に記載の満充
電検出方法において、上記充電過程における上記電池の
両極の検出電圧と、上記充電過程における上記電池の一
方の極側と上記抵抗の出力側との間の検出電圧または上
記充電停止過程の実行時における上記電池の充電容量と
を比較し、ほぼ一致したときに満充電であると判断する
満充電検出過程を設けた構成としてある。

【０００７】請求項３の第２の発明に係る満充電検出装
置は、電池の一方の極から電池に充電電流を供給するた
めの電源と、上記電池の両極間の印加電圧を一定値に保
持するための定電圧レギュレータと、上記電池の他方の
極に直列に接続される抵抗と、上記定電圧レギュレータ
のオン時に、上記抵抗の電圧値が基準電圧値以下になる
まで充電電流を一定値に保持し、以後充電電流を減少さ
せる電流リミッタと、上記定電圧レギュレータのオン，
オフ制御を行うと共に上記電池の一方の極側と上記抵抗
の出力側との間の電圧を検出するマイクロコンピュータ
とを具備する構成とした。

【０００８】請求項４の発明は、請求項３に記載の満充
電検出装置において、上記マイクロコンピュータは、上
記電池の両極間の電圧をも検出するものである構成とし
た。

【０００９】上記請求項１の第１の発明によれば、充電
過程において、定電圧レギュレータをオン状態にする
と、電池の両極間の電圧が一定値に保持される。これと
並行して、電流リミッタにより、抵抗の電圧値が基準電
圧値以下になるまで、充電電流が一定値に保持される。
そして、抵抗の電圧値が基準値に達すると、充電電流が
減少する。この充電過程が所定時間行われた後、充電停
止過程を実行すると、満充電検出過程によって、そのと
き検出した電池の充電容量と、直前の充電過程における
電池の一方の極側と抵抗の出力側との間の検出電圧とが
比較され、ほぼ一致していると、満充電であると判断さ
れる。

【００１０】上記請求項２の発明によれば、満充電検出
過程において、電池の両極の検出電圧と、電池の一方の
極側と抵抗の出力側との間の検出電圧または電池の充電
容量とが比較され、ほぼ一致したときに満充電であると
判断される。

【００１１】上記請求項３の第２の発明によれば、マイ
クロコンピュータによって、定電圧レギュレータがオン
状態にされると、電池の両極間の印加電圧が一定値に保
持される。これと並行して、電流リミッタによって、充
電電流が、抵抗の電圧値が基準電圧値以下になるまで一
定値に保持され、以後減少させられる。この状態で、電
池の一方の極側と抵抗の出力側との間の電圧がマイクロ
コンピュータによって検出される。そして、マイクロコ
ンピュータによって、定電圧レギュレータがオフ状態に
されると、電池の充電容量が電池の一方の極側と上記抵
抗の出力側との間で検出される。したがって、定電圧レ
ギュレータのオン時の検出電圧がオフ時の充電容量とほ
ぼ一致すれば、満充電であると判断することができる。

【００１２】上記請求項４の発明によれば、電池の両極
間の電圧をも検出することができるので、この電圧と、
電池の一方の極側と抵抗の出力側との間の検出電圧また
は電池の充電容量とを比較し、ほぼ一致すれば、満充電
であると判断することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、第２の発明の一実
施例に係る満充電検出装置を示す回路図である。図１に
示すように、本実施形態の満充電検出装置は、定電圧レ
ギュレータ１と、電流リミッタ２と、マイクロコンピュ
ータ３とを備えている。

【００１４】定電圧レギュレータ１は、入出力間を４．
２Ｖの定電圧に保持するためのレギュレータであり、直
列な抵抗１０，１１に接続されている。具体的には、定
電圧レギュレータ１の入力線１２が抵抗１０の一方端に
接続され、フィードバック線１３が抵抗１０，１１の接
続端に接続され、出力線１４が抵抗１１の自由端に接続
されている。また、入力線１２及び出力線１４には、リ
チウムイオン電池４の正極（一方の極）及び負極（他方
の極）を接続する端子１２ａ，１４ａが取り付けられて
いる。このような定電圧レギュレータ１は、定電圧レギ
ュレータ１の動作をオン，オフするためのスイッチ１５
とＮＰＮ形トランジスタ１６とを有している。スイッチ
１５は、マイクロコンピュータ３の制御によって、オ
ン，オフされ、トランジスタ１６は、スイッチ１５のオ
ン，オフと連動してオン，オフするようになっている。
具体的には、トランジスタ１６のコレクタが出力線１４
に接続され、エミッタが接地されている。そして、スイ
ッチ１５のオン，オフによって、トランジスタ１６のベ
ース電圧が増減し、トランジスタ１６がオン，オフする
ようになっている。このトランジスタ１６のオン，オフ
によって定電圧レギュレータ１がオン，オフする。

【００１５】電流リミッタ２は、充電電流Ｉを制御する
ためのＮＰＮ形トランジスタであり、ベースとエミッタ
が、出力線１４に介設された抵抗値Ｒ1 の抵抗５の入，
出力側に接続され、コレクタがフィードバック線１３に
接続されている。すなわち、電流リミッタ２は、抵抗５
の電圧値（Ｒ1 ×充電電流Ｉ）を監視し、この電圧値が
基準電圧値（例えば０．７Ｖ）より低い場合に、オン状
態を維持して、充電電流Ｉを２Ａに維持し、基準電圧値
以下に下がるとオフ状態になる。

【００１６】マイクロコンピュータ３は、入力線１２の
Ａ／Ｄ（アナログデジタル変換）ポート端子３０と出力
線１４のＡ／Ｄポート端子３１との間の電圧を監視し、
この電圧が所定値になったときに、満充電であると判断
する。具体的には、定電圧レギュレータ１のオン時のＡ
／Ｄポート端子３０，３１間の電圧Ｖonを監視し続け
る。そして、この電圧が例えば４．３Ｖになった時点か
ら例えば１０秒ごとに１秒間だけ、定電圧レギュレータ
１をオフにして、Ａ／Ｄポート端子３０，３１間の電圧
Ｖoff （リチウムイオン電池４の充電容量Ｖoff）を見
る。そして、電圧Ｖonと充電容量Ｖoff とがほぼ一致し
たときに、満充電であると判断する。なお、電源６は、
リチウムイオン電池４に充電電流Ｉを供給するためのも
ので、入力線１２に接続されている。

【００１７】次に、本実施形態の満充電検出装置が示す
動作について説明する。図２は、満充電検出装置の動作
時におけるＡ／Ｄポート端子の電圧と充電電流を示す線
図である。なお、本実施形態の満充電検出装置は、下記
のごとく、動作時において、第１の発明に係る満充電検
出方法の各過程を実行する。

【００１８】図１において、リチウムイオン電池４の正
極及び負極を端子１２ａ，１４ａに接続した状態で、マ
イクロコンピュータ３の制御により、定電圧レギュレー
タ１のスイッチ１５をオンにする。これにより、トラン
ジスタ１６がオン状態になり、定電圧レギュレータ１が
作動して、満充電検出装置がリチウムイオン電池４に対
する充電状態になる（充電過程）。すると、充電電流Ｉ
が抵抗５に流れ、電流リミッタ２によって監視される。
当初は、抵抗５の電圧値が基準電圧値より高いので、電
流リミッタ２はオン状態にあり、図２に示すように、最
大２Ａの充電電流Ｉが流れ続ける。そして、抵抗５の電
圧値が基準電圧値以下に下がると、電流リミッタ２がオ
フ状態になり、充電電流Ｉが減衰していく。この動作と
並行して、Ａ／Ｄポート端子３０，３１間の電圧Ｖonが
マイクロコンピュータ３によって、監視される。この電
圧Ｖonは、リチウムイオン電池４への印加電圧に抵抗５
の電圧値を加えた値となり、図２に示すように、漸次増
加し、電流リミッタ２のオフ時の電圧値を最大として、
以後漸次減少していく。そして、この間、マイクロコン
ピュータ３は、Ａ／Ｄポート端子３０，３１の電圧Ｖon
を監視して、電圧Ｖonが例えば４．３Ｖになったか否か
を判断し、電圧Ｖonが４．３Ｖに達しない場合には、定
電圧レギュレータ１のオン状態を維持する。

【００１９】そして、図２に示すように、Ｔ1 時に、電
圧Ｖonが４．３Ｖになると、マイクロコンピュータ３の
制御によって、定電圧レギュレータ１のスイッチ１５が
オフされ、トランジスタ１６がオフ状態となって、定電
圧レギュレータ１が作動を停止し、充電がオフ状態にな
る（充電停止過程）。これにより、Ａ／Ｄポート端子３
０，３１間にリチウムイオン電池４の充電容量Ｖoff が
現れることとなり、この充電容量Ｖoff がマイクロコン
ピュータ３によって検出され、電圧Ｖonと比較される。
そして、充電容量Ｖoff と電圧Ｖonとが一致しない場合
には、定電圧レギュレータ１が再度オン状態にされ、そ
の後、再び定電圧レギュレータ１がオフ状態にされる。
このような充電のオフ動作が例えば１０秒ごとに行わ
れ、その都度、電圧Ｖonと充電容量Ｖoff とがマイクロ
コンピュータ３において比較される。そして、図２のＴ
2 時に示すように、電圧Ｖonと充電容量Ｖoff とがほぼ
一致すると、マイクロコンピュータ３が満充電であると
判断して（満充電検出過程）、リチウムイオン電池４の
満充電検出作業を完了する。

【００２０】また、充電中に、リチウムイオン電池４が
外れた場合には、定電圧レギュレータ１のオフ時に生じ
るトランジスタ１６の漏れ電流によって、充電容量が
４．２Ｖを超えた値となって検出されるので、リチウム
イオン電池４が取り外れていることを電気的に検出する
ことができる。

【００２１】このように、本実施形態の満充電検出装置
によれば、Ａ／Ｄポート端子３０，３１の電圧変動を監
視することで、満充電状態を検出することができるの
で、充電電流検出用のオペアンプなどの増幅器を必要と
せず、装置のコストダウンを図ることができる。また、
電圧カット方式のように、リチウムイオン電池４の定格
電圧４．２Ｖよりも低いしきい値を設定する必要がない
ので、定格電圧にほぼ近い充電容量を得ることができる
と共に、定格電圧のばらつきに対する誤差を減少させる
ことができる。さらに、充電中にリチウムイオン電池４
が外されたか否かの検出を、マイクロコンピュータ３に
よって電気的に検出することができるので、メカ的なス
イッチなどを必要せず、その分、装置のコストダウンを
図ることができる。

【００２２】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変
形や変更が可能である。本実施形態の満充電検出装置で
は、充電時のＡ／Ｄポート端子３０，３１間の電圧Ｖon
と充電停止時の充電容量Ｖoff とがほぼ一致したときに
満充電状態に至ったと判断するようにしたが、例えば、
端子１２ａ，１４ａ間の定電圧充電の電圧ＶL （図２参
照）をもマイクロコンピュータ３で検出する構成とし
て、電圧ＶL と電圧Ｖonまたは充電容量Ｖoff とがほぼ
一致したときに、満充電状態に至ったと判断するように
しても良い。さらに、本実施形態では、定電圧レギュレ
ータ１のトランジスタ１６を出力線１４側に接続した
が、入力線１２側に接続しても、同様の機能を発揮する
ことは勿論である。

【００２３】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、充電停止時の電池の充電容量と、直前の充電時の
電池の一方の極側と抵抗の出力側との間の検出電圧とを
比較して、ほぼ一致したときに、満充電であると判断す
る構造であるので、充電電流検出用のオペアンプなどの
増幅器を必要とせず、装置のコストダウンを図ることが
できるという効果がある。また、電圧カット方式のよう
に、リチウムイオン電池の定格電圧よりも低いしきい値
を設定する必要がないので、最大充電電圧にほぼ近い充
電容量を得ることができると共に、定格電圧のばらつき
に対する誤差を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る満充電検出装置を示す
回路図である。

【図２】満充電検出装置の動作時におけるＡ／Ｄポート
端子の電圧と充電電流を示す線図である。

【符号の説明】

１・・・定電圧レギュレータ 、 ２・・・電流リミッ
タ、 ３・・・マイクロコンピュータ、 ４・・・リチ
ウムイオン電池、 ５・・・抵抗５、 ３０，３１・・
Ａ／Ｄポート端子、 ６・・・電源。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定電圧レギュレータをオン状態にして、
   一方の極から充電電流が供給される電池の両極間の印加
   電圧を一定値に保持すると共に、電流リミッタにより、
   上記電池の他方の極に直列に接続される抵抗の電圧値が
   基準電圧値以下になるまで上記充電電流を一定値に保持
   して、以後充電電流を減少させる充電過程と、 上記定電圧レギュレータをオフ状態にする充電停止過程
   と、 上記充電過程を所定時間行った後、上記充電停止過程を
   実行し、そのとき検出した上記電池の充電容量と、直前
   の上記充電過程における上記電池の一方の極側と上記抵
   抗の出力側との間の検出電圧とを比較し、ほぼ一致した
   ときに満充電であると判断する満充電検出過程と、 を具備することを特徴とする満充電検出方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の満充電検出方法におい
   て、 上記充電過程における上記電池の両極の検出電圧と、上
   記充電過程における上記電池の一方の極側と上記抵抗の
   出力側との間の検出電圧または上記充電停止過程の実行
   時における上記電池の充電容量とを比較し、ほぼ一致し
   たときに満充電であると判断する満充電検出過程を設け
   た、 ことを特徴とする満充電検出方法。
3. 【請求項３】 電池の一方の極から電池に充電電流を供
   給するための電源と、 上記電池の両極間の印加電圧を一定値に保持するための
   定電圧レギュレータと、 上記電池の他方の極に直列に接続される抵抗と、 上記定電圧レギュレータのオン時に、上記抵抗の電圧値
   が基準電圧値以下になるまで充電電流を一定値に保持
   し、以後充電電流を減少させる電流リミッタと、 上記定電圧レギュレータのオン，オフ制御を行うと共に
   上記電池の一方の極側と上記抵抗の出力側との間の電圧
   を検出するマイクロコンピュータと、 を具備することを特徴とする満充電検出装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の満充電検出装置におい
   て、 上記マイクロコンピュータは、上記電池の両極間の電圧
   をも検出するものである、 ことを特徴とする満充電検出装置。