JPH1198714A

JPH1198714A - 充電システム

Info

Publication number: JPH1198714A
Application number: JP9261331A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Konaka; 陽介小中; Manabu Saito; 学齋藤; Yasuo Ekoshi; 康夫江越; Hirotsugu Oonishi; 宏承大西; Kazumi Kubota; 一実窪田
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】充電装置の充電電圧を、充電装置の基準電圧
源の誤差に影響されることなく、２次電池の設計終止電
圧に誤差なく近くすることができる安価な充電システム
を提供する。【解決手段】２次電池を充電するための電源回路と、
該電源回路の充電を制御する充電制御回路とを備える充
電装置において、前記電源回路は、前記充電制御回路と
充電電流制御信号によって接続し、前記充電制御回路は
前記制御信号を通じて前記充電回路の充電電流を制御す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータ等に用いられる２次電池の充電方式に関わり、特
にマイクロコンピュータを用いた充電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータ等内部の負荷回
路に電力を供給するための２次電池パックと、２次電池
パック内の２次電池を一定の電圧値で充電する充電装置
で構成される充電システムにおいては、２次電池の電圧
を計測しその計測値によって充電の満了を検出し、充電
終止検出情報を出力する機構を２次電池パック内に持
ち、充電装置に前述の充電終止検出情報によって充電を
停止させる機構を持ったものがある。

【０００３】この種の充電システムにおいては、２次電
池パック側の電圧計測機構の電圧測定用基準電圧と、充
電回路側の充電回路における充電電圧を決定する回路の
基準電圧との、温度や、回路の特性のバラツキによる計
測値の違いから来る充電終止の誤検出を防止するため
に、２次電池パック内の電圧検出条件は一定の幅を持た
せる必要がある。

【０００４】また、リチウム・イオン２次電池において
は、充電終止の電圧が、充電容量に大きく影響する為、
２次電池の設計終止電圧より、電圧検出条件を大幅に低
くすることは容量性能の低下を招く可能性がある。

【０００５】従来の技術では、２次電池パック内の基準
電圧の誤差による影響を無くす目的で、２次電池パック
内の電圧測定回路を、正確な電圧基準源を持つ電圧測定
装置を用いて校正する手段を持ち、充電装置側では、充
電装置側の基準電圧の誤差による充電終止誤検出を防止
するため、充電電圧の誤差による最低値が２次電池パッ
クの充電終止電圧より高くなるように設計している。

【０００６】充電システムに関する従来技術としては特
開平７ー２３５３３４号等がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、リチウム・イオン電池は、設計終止電圧以上の電圧
で充電した場合、電池の特性、安全性に重大な影響を与
える問題があるため、充電回路は非常に高い精度の基準
電圧源を持つ必要があり、フィードバック系全てにおい
て非常に高い精度が要求される問題がある。

【０００８】特に、複数の充電終止電圧を持つ充電装置
や、複数の電池を充電することができる充電装置では、
フィードバック系の部品点数が非常に多くなるため、電
池の要求する精度を確保することは非常に困難であると
いう問題がある。

【０００９】また、２次電池パック側の電圧検出回路に
おいても、周囲温度による誤差、経年変化による誤差を
加味した場合、２次電池の充電容量を保ちつつ、安全性
を保証することは非常に困難である。

【００１０】本発明は、充電装置の充電電圧を、充電装
置の基準電圧源の誤差に影響されることなく、２次電池
の設計終止電圧に誤差なく近くすることができる充電装
置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、２次電池を充電するための電源回路と、該電源回路
の充電を制御する充電制御回路とを備える充電装置にお
いて、前記電源回路は、前記充電制御回路と充電電流制
御信号によって接続し、前記充電制御回路は前記制御信
号を通じて前記充電回路の充電電流を制御するようにし
た。

【００１２】また、前記充電制御回路は、前記２次電池
の電圧を監視する手段を備え、該監視手段によって測定
された前記２次電池の電圧値に応じて前記充電電流を制
御するフィードバックループを形成した。

【００１３】また、前記充電制御回路は、前記管理回路
より前記２次電池の充電電圧を取得して前記２次電池の
充電電圧を決定することとした。

【００１４】更に、前記管理回路より前記２次電池の電
池電圧を取得し、前記監視手段の測定した電圧値と比較
して、前記電池電圧と、前記電圧監視手段の電圧誤差を
算出し、前記電圧誤差を充電電圧にフィードバックし、
前記管理回路と前記監視手段の双方の電圧監視機能の誤
差を修正することとした。

【００１５】充電装置側マイクロコンピュータは、充電
装置側の２次電池の測定電圧と、２次電池パックのマイ
クロコンピュータより取得した電池電圧を比較し、その
比較結果を誤差として、２次電池の設計終止電圧に加
え、充電装置にその誤差を加えた電圧を充電装置に対し
充電電圧として設定する。その結果、２次電池側に備え
たマイクロコンピュータの測定した電圧が２次電池の設
計終止電圧になるようにしている。

【００１６】この操作によって、充電装置側の電圧誤差
は、２次電池パック内の基準電圧値に校正される。この
校正により、充電電圧は高い精度が保証されるため、２
次電池の設計終止電圧に対し、非常に高い精度で充電す
ることができ、電池充電容量を最適の状態を実現するこ
とができる。

【００１７】また、充電装置側の基準電圧源許容誤差、
フィードバック系の部品許容誤差についても、本発明の
校正操作により打ち消されるため、非常に大きな誤差の
部品を使用することができ、回路の簡略化、低コスト
化、無調整化を実施することができる。

【００１８】その他本発明は以下に示すような特徴事項
を備えた。

【００１９】・インタフェース信号を通じて前記管理回
路より得る充電完了を示す情報によって、２次電池を充
電するための電源回路の動作を停止させる。

【００２０】・充電電流制御信号に与える電流制御情報
が、設定された電流値以下になった場合に２次電池に対
する充電が完了したとみなし、前記２次電池を充電する
ための電源回路の充電動作を停止させる。

【００２１】・２次電池を充電するための電源回路の動
作を開始させた後、一定時間経過した場合に前記電源回
路の動作を停止させる。

【００２２】・前記監視手段で測定した電圧値が一定の
値を超えた場合、前記２次電池か充電装置から取り外さ
れたと認識し、前記電源回路の充電動作を停止させる。

【００２３】・前記監視回路とは別に前記電源回路の電
圧が一定の設定された電圧以上にならないように制御す
る出力電圧抑制回路を前記電源回路に持たせる。

【００２４】・前記２次電池と通信するためのインタフ
ェース信号を通じて２次電池に情報要求を出力した後、
応答がない場合に、前記電源回路の動作を停止させる。

【００２５】・前記２次電池と通信するためのインタフ
ェース信号を通じて前記２次電池より充電停止要求もし
くはアラーム状態を示す情報を受信した場合、その情報
の解除がなされるまでの間前記電源回路の動作を一時的
に停止させる。

【００２６】・２次電池を充電するための電源回路と、
該電源回路と充電電圧制御信号線を介して接続して該電
源回路の充電を制御する充電制御回路とを備えた充電装
置であって、前記２次電池は当該２次電池の電池状態を
管理し、前記充電制御回路とインターフェース信号で接
続するマイクロコンピュータを備え、前記充電制御回路
は、前記インターフェース信号を介して前記マイクロコ
ンピュータより前記２次電池の充電電圧を示す情報を取
得し、該電圧情報に応じて前記２次電池の充電電圧を決
定する。

【００２７】・前記充電制御回路は前記２次電池の電圧
値を監視する監視手段を備え、前記マイクロコンピュー
タより前記２次電池の電池電圧を取得し、前記監視手段
で測定した電圧値と前記マイクロコンピュータより取得
した電池電圧とを比較して電圧誤差を算出し、前記電圧
誤差を充電電圧にフィードバックして双方の電圧監視機
能の誤差を修正する。

【００２８】・前記充電制御回路は前記電源回路の充電
電流を制御する。

【００２９】。前記インタフェース信号から充電完了を
示す情報を受けたことに応じてに前記電源回路の充電動
作を停止させる。

【００３０】・充電制御回路に前記電源回路の充電電流
を測定する回路を備える。

【００３１】・前記充電電流を測定する回路の示す充電
電流が設定された電流値以下になった場合、前記２次電
池に対する充電が完了したと見なし、前記電源回路の充
電動作を停止させる。

【００３２】・前記マイクロコンピュータより前記イン
タフェース信号を経由して前記２次電池に流れている充
電電流値を取得し、その値が、設定された電流値以下に
なった場合、前記２次電池に対する充電が完了したとみ
なし、前記電源回路の充電動作を停止させる。

【００３３】・前記２次電池を充電するための電源回路
の動作を開始の後、一定の時間経過したことで前記電源
回路の充電動作を停止させる。

【００３４】・前記マイクロコンピュ―タに対し前記イ
ンタフェース信号を経由して命令を発行し、その応答が
帰ってこないことから前記２次電池が充電装置から取り
外されたと認識し、前記電源回路の充電動作を停止させ
る。

【００３５】・前記２次電池に電池温度を監視する測温
抵抗を備え、該測温抵抗が接続されている前記２次電池
の信号線を前記充電制御回路で監視し、一定のインピー
ダンス以上になった場合、前記２次電池が充電装置から
取り外されたと認識し、前記電源回路の充電動作を停止
させる。

【００３６】・充電装置と前記２次電池とを接続するコ
ネクタを設け、該コネクタの前記２次電池側の特定のピ
ン間に抵抗を接続し、その抵抗が接続されている前記２
次電池の信号ピンを前記充電制御回路で監視し、一定の
インピーダンス以上になった場合、前記２次電池が充電
装置から取り外されたと認識し、前記電源回路の充電動
作を停止させる。

【００３７】・充電制御回路に、前記２次電池の電圧を
測定する機構を備え、該測定機構の測定値が、設定した
充電電圧より一定の値以上の誤差があった場合、前記電
源回路の動作を停止させる。

【００３８】・前記２次電池と通信するためのインタフ
ェース信号によって前記２次電池に情報要求を出力した
後、応答がない場合に、通信の応答が返ってくるように
なるまで、前記電源回路の充電動作を一時停止させる。

【００３９】・前記２次電池と通信するためのインタフ
ェース信号を介して前記２次電池より充電に関する充電
停止要求もしくはアラーム状態を受信した場合、その情
報が解除されるまでの間、前記電源回路の充電動作を停
止させる。

【００４０】・当該充電装置は、２個以上の２次電池を
接続することができる充電装置であって、前記２個以上
の２次電池の個々の電圧測定個所に接続されるスイッチ
素子を備え、前記充電制御回路は、前記スイッチ素子制
御して前記２次電池の電圧値を測定し、前記電源回路の
電圧フィードバックをそのスイッチ素子から供給される
電圧によって行う。

【００４１】・２次電池を充電するための電源回路と該
電源回路と充電電圧制御信号線を介して接続して該電源
回路の充電を制御する充電制御回路とからなる充電装置
と、当該情報処理装置と前記充電装置の消費電流を監視
する電流監視機構を備えた情報処理装置であって、前記
２次電池は当該２次電池の電池状態を管理し、前記充電
制御回路とインターフェース信号で接続するマイクロコ
ンピュータを備え、前記充電制御回路は、前記インター
フェース信号を介して前記マイクロコンピュータより前
記２次電池の充電電圧を示す情報を取得し、該電圧情報
に応じて前記２次電池の充電電圧を決定し、前記電流監
視機構が測定した電流の総和が、一定の値を超えた場
合、前記充電装置側の充電電流を抑制し、前記総和が一
定の値を超えないように制御する手段を備える。

【００４２】・前記２次電池への充電電流を前記充電制
御回路で監視し、前記２次電池に過電圧保護回路を持た
せ、該過電圧保護回路の動作により、前記充電電流が充
電中大きく低下した場合、前記電源回路の出力リップル
による誤動作と判断し、前記充電電流を下げる。

【００４３】・前記２次電池に過電流保護回路を持た
せ、該過充電保護回路の動作により、前記電源回路の負
荷が開放されて電流による制御が出来なくなったために
前記充電電圧より一定値以上超えたことを検出し、充電
電流を下げる。

【００４４】・情報処理装置の一部として内蔵される充
電装置であって、２次電池パック内に電池状態を管理す
る第１のマイクロコンピュータを備えたインテリジェン
ト２次電池と通信するためのインタフェース信号と、前
記インタフェース信号の情報を処理するための第２のマ
イクロコンピュータと、２個以上の２次電池パックを接
続するための各々前記インターフェース信号を備えた複
数のコネクタと、前記第２のマイクロコンピュータが、
前記２次電池パックの放電時において、放電中の前記２
次電池パックの消費電流を前記インタフェース信号から
取得し、他方の放電されていない前記２次電池パックの
残容量を他の前記インタフェース信号から取得し、その
前記残容量と前記放電中のバッテリの消費電流から、前
記放電されていないバッテリの駆動可能時間を計算する
機構を持つ。

【００４５】・前記第２のマイクロコンピュータは、前
記情報処理装置と、信号線で接続され、前記２次電池パ
ック内の第１のマイクロコンピュータの持つ、処理命令
を擬似実行する機能を持ち、前記情報処理装置から前記
放電されていないバッテリの駆動可能時間を取得する命
令を受けた場合は、前記計算された駆動可能時間の値
を、前記情報処理装置に返す。

【００４６】・充電完了を示す情報によって充電装置の
充電インジケータを消灯させ、リチウムイオン型２次電
池の充電回路においては、前記２次電池の開放電圧が前
記充電電圧になるまで充電を継続させ、完全に充電させ
る。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
用いて詳細に説明する。

【００４８】図１は、本発明の第１の実施例を示す図で
ある。

【００４９】充電システムは、充電対象のインテリジェ
ント２次電池１７と、インテリジェント２次電池１７を
充電するための電流を供給する電源回路１２と、電源回
路１２を制御する充電用マイクロコンピュータ１０と充
電用の電力を２次電池に充電用マイクロコンピュータ１
０を主な構成要素とする。

【００５０】本実施例では図示していないが、充電シス
テムはパーソナルコンピュータの一部の回路である。通
常はＡＣ電源を主電源として負荷回路へ給電を行うが、
ＡＣ電源からの給電がない場合に、インテリジェント２
次電池１７から負荷回路へ給電を行う。充電システムの
うちインテリジェント２次電池１７はパーソナルコンピ
ュータと別モジュールとなり簡単な操作で取り外しが可
能な構成である。

【００５１】本実施例のパーソナルコンピュータはイン
テリジェント２次電池を複数個装着可能な構成である。
図では接続コネクタ２１を１つしか示していないが、接
続コネクタを複数設け、図１と同様の制御を行って個々
の接続コネクタに接続されるインテリジェント２次電池
に対して個別の充電制御を行えるようにし、異なる種類
のインテリジェント２次電池に対して個々に充電制御を
可能とする。

【００５２】インテリジェント２次電池１７は給電用の
２次電池２０と２次電池２０の充放電を管理し、充電用
マイクロコンピュータとの情報の伝達等を行う充放電管
理マイクロコンピュータ１８を備える。

【００５３】充電用マイクロコンピュータ１０は、充電
電流制御用ＰＷＭパルスを発生して電源回路１２の充電
電流を制御するＰＭＷコントローラ２と、２次電池の電
圧を測定するためのＡ／Ｄコンバータ６と、インテリジ
ェント２次電池と情報を授受するための通信を行うシリ
アルコントローラとからなる。ＰＷＭコントローラは充
電電流設定用電流信号を生成するＰＷＭ値−電流変換回
路１１を介して電源回路１２と接続する。

【００５４】充電用電源回路１２は、ＡＣアダプタ接続
コネクタを介してＡＣ電源と接続し、インテリジェント
２次電池１７を充電するための直流電流を生成して、充
電用マイクロコンピュータの制御に応じてインテリジェ
ント２次電池に給電する。

【００５５】充電用マイクロコンピュータ１０がＰＭＷ
コントローラ２に内蔵されているＰＷＭ値設定レジスタ
３に充電用電源回路１２で生成したい電流値に相当する
値を書き込むと、その値はＰＷＭカウンタ４及びＰＷＭ
値−電流変換回路１１によって、充電電流設定用電流信
号１４に変換され、電源回路１２に与えられる。

【００５６】充電用電源回路１２は充電電流設定用電流
信号１４を通じてに充電用マイクロコンピュータ１０か
ら与えられる電流値に対応する電流を生成してインテリ
ジェント２次電池を充電する。

【００５７】次に、本実施例の充電用マイクロコンピュ
ータ１０による充電処理の詳細を説明する。

【００５８】充電処理を開始する以前に充電用マイクロ
コンピュータ１０は、接続コネクタ２１にインテリジェ
ント２次電池１７が装着されているかどうかの確認を行
う。この確認のために充電用マイクロコンピュータ１０
は、ＰＷＭ値設定レジスタ３に非常に低い電流値を設定
する。この状態で、充電用電源回路１２に接続されてい
る電池電圧検出信号１５の電圧値を電池電圧測定用Ａ／
Ｄコンバータ６によって測定する。

【００５９】測定した電圧が無負荷と判定する電圧値を
超えていた場合は、インテリジェントバッテリパック１
７は接続コネクタ２１に接続されていないと判定する。

【００６０】測定した電圧が、無負荷と判定する電圧値
以下の場合は、インテリジェントバッテリパック１７が
接続されていると判定し、充電準備処理に移行する。

【００６１】充電準備処理では、充電用マイクロコンピ
ュータ１０とインテリジェントバッテリパック１７の充
放電管理マイクロコンピュータ１８が、シリアル通信線
１６とシリアル通信コントローラ８を介して、マイクロ
プロセッサ１と通信を確立する。

【００６２】具体的には、マイクロプロセッサ１は、接
続コネクタ２１に接続することが想定されているインテ
リジェント２次電池の中で、最も低い充電電圧値以上に
ならないように、充電電圧を制御する。マイクロプロセ
ッサは、Ａ／Ｄコンバータ６の電圧測定結果が前記充電
電圧値より小さければ、ＰＷＭ値設定レジスタ３の設定
値を上げ、前記充電電圧値より大きければＰＷＭ値設定
レジスタ３の設定値を下げる。つまりマイクロプロセッ
サ１に内蔵されているプログラムが、Ａ／Ｄコンバータ
６で計測される電圧値をＰＷＭ値設定レジスタの値にフ
ィードバックし、一定の電圧を保つようにする。

【００６３】この一定の電圧を保つ処理をしながら、マ
イクロプロセッサ１は、インテリジェントバッテリパッ
ク１７との通信が確立するまでポーリング動作を行う。

【００６４】通信が確立したら、次に充電電圧誤差修正
処理に移行する。

【００６５】充電電圧誤差修正処理においては、前記の
一定の電圧を一定期間保持しておき、その後インテリジ
ェント２次電池１７より２次電池２０の電圧をシリアル
通信線１６を経由して取得するとともに、Ａ／Ｄコンバ
ータ６からも充電用電源回路１２の電圧値を取得する。

【００６６】この充電用電源回路１２の電圧値を、イン
テリジェント２次電池１７より取得した２次電池２０の
電圧と比較し、その誤差を充電用電源回路の電圧値の測
定誤差値としてマイクロプロセッサ１内のメモリに登録
する。

【００６７】つまり、インテリジェント２次電池１７の
電圧が最も正しいものと定義し、Ａ／Ｄコンバータ６の
電圧測定値の誤差を動的に修正する。但し、誤差値がＡ
／Ｄコンバータ６にて発生しゆる、部品、温度係数によ
る設計誤差値を超えている場合は、測定誤りとして再測
定をし、その結果も設計誤差値を超えている場合は、異
常状態と判定し、誤差値は０としてマイクロプロセッサ
１内のメモリに登録し、処理を継続する。

【００６８】この後の充電処理おけるマイクロプロセッ
サ１による電圧測定時は、必ずメモリの登録さらた誤差
値によって誤差修正した値を使用する。

【００６９】以上の誤差修正処理が終了したら充電処理
に移行する。

【００７０】充電処理においては、充電用マイクロコン
ピュータ１０はシリアル通信線１６を介し、インテリジ
ェントバッテリパック１７に内蔵されている充放電管理
用マイクロコンピュータ１８よりシリアル通信線１６を
経由し、充放電管理用マイクロコンピュータ１８に保持
されている２次電池２０への充電電圧値、最大充電電流
値を取得する。

【００７１】次に、マイクロプロセッサ１は、充電完了
条件が整うまでの間、前記の充電電圧になるようにＰＷ
Ｍ値設定レジスタ３の値を、Ａ／Ｄコンバータ６による
電圧測定値にマイクロプロセッサ１内のメモリに登録さ
れた誤差値による誤差補正処理をした値に設定するフィ
ードバック処理を内蔵されたプログラムによって実施す
る。

【００７２】このとき、インテリジェント２次電池１７
から読み取った前記最大充電電流値を超えないようにＰ
ＷＭ値設定レジスタ３の値は抑制される。

【００７３】また、前記充電電圧値が、充電用電源回路
１２に生成することが可能な電圧値を超えている場合
は、最大充電電流を超えないよう電流値のみの制御を行
う。この電流値のみの制御は２次電池２０がニッケル水
素型の場合に主に用いられる。

【００７４】マイクロプロセッサ１は、インテリジェン
ト２次電池１７に内蔵されている充放電管理用マイクロ
コンピュータ１８からバッテリ−ステータス情報をシリ
アル通信線１６を経由して定期的に取得する。バッテリ
−ステータス情報は、２次電池２０の充電の度合いを示
す情報であり、充放電管理用マイクロコンピュータ１８
がその監視を行っている。

【００７５】取得したバッテリーステータスが満充電を
示す状態になったことを充電完了条件として充電を停止
する。

【００７６】この他の充電完了条件として、２次電池２
０の開放電圧が、充電電圧になり、マイクロプロセッサ
１がＰＷＭ値設定レジスタ３に書き込む値が、最低設定
可能電流値になったときは、前記バッテリーステータス
の満充電を示さなくても充電を停止する。

【００７７】また、充電処理開始後、設計充電時間を大
幅に超えても充電完了条件が成立しない場合、タイムア
ウトとし充電を停止させる。

【００７８】これら充電終了条件において、バッテリー
ステータスの満充電フラグが有効になる条件以外で充電
を停止させた場合は、満充電フラグの検出が正常にでき
ていないことから、インテリジェント２次電池１７に、
機能障害があると判定し、マイクロプロセッサ１内のメ
モリに機能障害電池であることを登録する。

【００７９】充電完了後は、補充電処理に移行する。

【００８０】補充電処理は、マイクロプロセッサ１内の
メモリに機能障害電池であることが登録されていない場
合に実施し、充電処理と同じ充電電圧、充電電流で、一
定時間経過するか、ＰＷＭ値設定レジスタ３に書き込む
値が最低設定可能電流になるまで充電を継続する。

【００８１】これは、インテリジェントパック１７に内
蔵される充放電管理マイクロコンピュータ１８の満充電
検出の検出ミスを防止する為、２次電池２０がリチウム
イオン電池の場合電池が完全に満充電になる少し手前の
電流値で満充電検出を実施するのでバッテリ−ステータ
ス情報が満充電を示しても、数％の充電可能容量が残っ
てしまう。補充電処理は、この残容量分を追加充電する
ための処理である。

【００８２】次に図２を参照して本発明の第２の実施例
を説明する。

【００８３】第２の実施例では、前記図１の電源回路１
２とは異なる電源回路を用いた場合の実施例を示してい
る。図２に記載されている電源回路１２は、電源回路１
２内のマイクロプロセッサ１が通信線２４を経由して、
充電電圧値、充電電流値を直接設定することができ、設
定された充電電圧値、充電電流値で動作する電源回路と
している。これによって、マイクロプロセッサ１がプロ
グラムによって充電電圧を設定電圧に維持する為のフィ
ードバック処理が不要になる。

【００８４】第２の実施例の充電用マイクロコンピュー
タ１０は、充電処理に先立ち、接続コネクタ２１にイン
テリジェント２次電池１７が接続されているかを確認す
るために、電源回路１２の電圧レジスタに設定出来る最
大値を設定し、電流レジスタには非常に低い電流値を設
定する。この状態で、充電用電源回路１２に接続されて
いる電池電圧検出信号１５の電圧値を電池電圧測定用Ａ
／Ｄコンバータ６によって測定し、測定した電圧が無負
荷と判定する電圧値を超えていた場合は、インテリジェ
ントバッテリパック１７は接続コネクタ２１に接続され
ていないと判定する。測定した電圧が、無負荷と判定す
る電圧値以下の場合は、インテリジェント２次電池１７
が接続されていると判定し、充電準備処理に移行する。

【００８５】充電準備処理では、充電用マイクロコンピ
ュータ１０は、インテリジェント２次電池１７の充放電
管理マイクロコンピュータ１８と、シリアル通信線１６
及びシリアル通信コントローラ８を介して通信が確立の
ための処理を行う。

【００８６】具体的にはマイクロプロセッサ１は、電源
回路１２の電圧レジスタに、接続コネクタ２１に接続す
ることが想定される複数種類のインテリジェント２次電
池１７の中で、最も低い充電電圧値以上にならない値を
設定し、インテリジェント２次電池１７との通信が確立
するまでポーリング動作を行う。通信が確立したら、充
電電圧誤差修正処理に移行する。

【００８７】その後の処理は、マイクロプロセッサ１に
よる充電電圧を維持するためのフィードバック処理が直
接充電電圧を電源回路１２に設定できるために必要なく
なること。電流値の取得はインテリジェント２次電池１
７に内蔵されている充電管理用マイクロコンピュータ１
８より取得する事が第１の実施例と異なるが、他の処理
は同様の処理となる。

【００８８】

【発明の効果】本発明によれば、充電装置側の基準電圧
許容誤差、フィードバック系の部品許容誤差が、本発明
の充電電圧誤差の校正操作により打ち消されるため、非
常に誤差の大きな部品でも使用することができるので、
簡単な構成の安い回路でも充電システムの信頼性を高め
ることができる。従って充電システムの回路の簡略化、
低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図。

【図２】本発明の第２の実施例を示す構成図。

【符号の説明】

1・・・マイクロプロセッサ、２・・・充電電流制御用ＰＷＭ
コントローラ、３…ＰＷＭ値設定レジスタ、４…ＰＷＭ
パルス生成カウンタ、５…電流設定用ＰＷＭ信号線、６
…電池電圧測定用Ａ／Ｄコンバータ、７…バッテリ電圧
レジスタ、８…シリアル通信コントローラ、９…シリア
ルデータレジスタ、１０…充電用マイクロコンピュー
タ、１１…ＰＷＭ値、電流変換回路、１２…充電用電源
回路、１３…ＡＣアダプタ入力、１４…充電電流設定用
電流信号、１５…電池電圧検出信号線、１６…シリアル
通信線、１７…インテリジェント２次電池、１８…充放
電管理用マイクロコンピュータ、１９…電流検出抵抗、
２０…２次電池、２１…電池パック接続コネクタ、２２
…電源回路通信インタフェース回路、２３…電源回路通
信インタフェース、２４…通信線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者江越康夫神奈川県海老名市下今泉810番地株式会社日立製作所オフィスシステム事業部内 (72)発明者大西宏承神奈川県海老名市下今泉810番地株式会社日立製作所オフィスシステム事業部内 (72)発明者窪田一実神奈川県海老名市下今泉810番地株式会社日立製作所オフィスシステム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次電池を充電するための電源回路と、該
電源回路の充電を制御する充電制御回路とを備える充電
装置であって、前記電源回路は、前記充電制御回路と充電電流制御信号
によって接続し、前記充電制御回路は前記制御信号を通
じて前記充電回路の充電電流を制御することを特徴とす
る充電装置。
【請求項２】請求項１の充電装置において、前記充電制
御回路は、前記２次電池の電圧を監視する手段を備え、
該監視手段によって測定された前記２次電池の電圧値に
応じて前記充電電流を制御するフィードバックループを
形成したことを特徴とする充電装置。
【請求項３】請求項２の充電装置において、前記２次電
池は、当該２次電池の電池状態を管理する管理回路を備
え、該管理回路と前記充電制御回路とが通信を行うため
のインターフェース信号を備えたことを特徴とする充電
装置。
【請求項４】請求項３の充電装置において、前記充電制
御回路は、前記管理回路より前記２次電池の充電電圧を
取得して前記２次電池の充電電圧を決定することを特徴
とした充電装置。
【請求項５】請求項４の充電装置において、前記管理回
路より前記２次電池の電池電圧を取得し、前記監視手段
の測定した電圧値と比較して、前記電池電圧と、前記電
圧監視手段の電圧誤差を算出し、前記電圧誤差を充電電
圧にフィードバックし、前記管理回路と前記監視手段の
双方の電圧監視機能の誤差を修正することを特徴とした
充電装置。
【請求項６】請求項３の充電装置において、前記インタ
フェース信号を通じて前記管理回路より得る充電完了を
示す情報によって、前記２次電池を充電するための電源
回路の動作を停止させることを特徴とした充電装置。
【請求項７】請求項１の充電装置であって、前記充電電
流制御信号に与える電流制御情報が、設定された電流値
以下になった場合に前記２次電池に対する充電が完了し
たとみなし、前記２次電池を充電するための電源回路の
動作を停止させることを特徴とした充電装置。
【請求項８】請求項２の充電装置であって、前記２次電
池を充電するための電源回路の動作を開始させた後、一
定時間経過した場合に前記電源回路の動作を停止させる
ことを特徴とした充電装置。
【請求項９】請求項２の充電装置であって、前記監視手
段で測定した電圧値が一定の値を超えた場合、前記２次
電池か充電装置から取り外されたと認識し、前記電源回
路の動作を停止させることを特徴とした充電装置。
【請求項１０】請求項２の充電装置であって、前記監視
回路とは別に前記電源回路の電圧が一定の設定された電
圧以上にならないように制御する出力電圧抑制回路を前
記電源回路に持つことを特徴とする充電装置。
【請求項１１】請求項３の充電装置であって、前記２次
電池と通信するためのインタフェース信号を通じて２次
電池に情報要求を出力した後、応答がない場合に、前記
電源回路の動作を停止させることを特徴とした充電装
置。
【請求項１２】請求項３の充電装置であって、前記２次
電池と通信するためのインタフェース信号を通じて前記
２次電池より充電停止要求もしくはアラーム状態を示す
情報を受信した場合、その情報の解除がなされるまでの
間前記電源回路の動作を一時的に停止させることを特徴
とした充電装置。
【請求項１３】２次電池を充電するための電源回路と、
該電源回路と充電電圧制御信号線を介して接続して該電
源回路の充電を制御する充電制御回路とを備えた充電装
置であって、前記２次電池は当該２次電池の電池状態を管理し、前記
充電制御回路とインターフェース信号で接続するマイク
ロコンピュータを備え、前記充電制御回路は、前記インターフェース信号を介し
て前記マイクロコンピュータより前記２次電池の充電電
圧を示す情報を取得し、該電圧情報に応じて前記２次電
池の充電電圧を決定することを特徴とした充電装置。
【請求項１４】請求項１３の充電装置において、前記充
電制御回路は前記２次電池の電圧値を監視する監視手段
を備え、前記マイクロコンピュータより前記２次電池の
電池電圧を取得し、前記監視手段で測定した電圧値と前
記マイクロコンピュータより取得した電池電圧とを比較
して電圧誤差を算出し、前記電圧誤差を充電電圧にフィ
ードバックして双方の電圧監視機能の誤差を修正するこ
とを特徴とする充電装置。
【請求項１５】請求項１３の充電装置であって、前記充
電制御回路は前記電源回路の充電電流を制御することを
特徴とする充電装置。
【請求項１６】請求項１４の充電装置であって、前記イ
ンタフェース信号から充電完了を示す情報を受けたこと
に応じてに前記電源回路の充電動作を停止させることを
特徴とした充電装置。
【請求項１７】請求項１３の充電装置であって、充電制
御回路に前記電源回路の充電電流を測定する回路を備え
たことを特徴とする充電装置。
【請求項１８】請求項１７の充電装置であって、前記充
電電流を測定する回路の示す充電電流が設定された電流
値以下になった場合、前記２次電池に対する充電が完了
したと見なし、前記電源回路の充電動作を停止させるこ
とを特徴とした充電装置。
【請求項１９】請求項１３の充電装置であって、前記マ
イクロコンピュータより前記インタフェース信号を経由
して前記２次電池に流れている充電電流値を取得し、そ
の値が、設定された電流値以下になった場合、前記２次
電池に対する充電が完了したとみなし、前記電源回路の
充電動作を停止させることを特徴とした充電装置。
【請求項２０】請求項１５の充電装置であって、前記２
次電池を充電するための電源回路の動作を開始の後、一
定の時間経過したことで前記電源回路の充電動作を停止
させることを特徴とした充電装置。
【請求項２１】請求項１３の充電装置であって、前記マ
イクロコンピュ―タに対し前記インタフェース信号を経
由して命令を発行し、その応答が帰ってこないことから
前記２次電池が充電装置から取り外されたと認識し、前
記電源回路の充電動作を停止させることを特徴とした充
電装置。
【請求項２２】請求項１３の充電装置であって、前記２
次電池に電池温度を監視する測温抵抗を備え、該測温抵
抗が接続されている前記２次電池の信号線を前記充電制
御回路で監視し、一定のインピーダンス以上になった場
合、前記２次電池が充電装置から取り外されたと認識
し、前記電源回路の充電動作を停止させることを特徴と
した充電装置。
【請求項２３】請求項１３の充電装置であって、充電装
置と前記２次電池とを接続するコネクタを設け、該コネ
クタの前記２次電池側の特定のピン間に抵抗を接続し、
その抵抗が接続されている前記２次電池の信号ピンを前
記充電制御回路で監視し、一定のインピーダンス以上に
なった場合、前記２次電池が充電装置から取り外された
と認識し、前記電源回路の充電動作を停止させることを
特徴とした充電装置。
【請求項２４】請求項１３の充電装置であって、前記充
電制御回路に、前記２次電池の電圧を測定する機構を備
え、該測定機構の測定値が、設定した充電電圧より一定
の値以上の誤差があった場合、前記電源回路の動作を停
止させることを特徴とした充電装置。
【請求項２５】請求項１３の充電装置であって、前記２
次電池と通信するためのインタフェース信号によって前
記２次電池に情報要求を出力した後、応答がない場合
に、通信の応答が返ってくるようになるまで、前記電源
回路の充電動作を一時停止させることを特徴とした充電
装置。
【請求項２６】請求項１３の充電装置であって、前記２
次電池と通信するためのインタフェース信号を介して前
記２次電池より充電に関する充電停止要求もしくはアラ
ーム状態を受信した場合、その情報が解除されるまでの
間、前記電源回路の充電動作を停止させることを特徴と
した充電装置。
【請求項２７】請求項１３の充電装置であって、当該充
電装置は、２個以上の２次電池を接続することができる
充電装置であって、前記２個以上の２次電池の個々の電
圧測定個所に接続されるスイッチ素子を備え、前記充電
制御回路は、前記スイッチ素子制御して前記２次電池の
電圧値を測定し、前記電源回路の電圧フィードバックを
そのスイッチ素子から供給される電圧によって行うこと
を特徴とした充電装置。
【請求項２８】２次電池を充電するための電源回路と該
電源回路と充電電圧制御信号線を介して接続して該電源
回路の充電を制御する充電制御回路とからなる充電装置
と、当該情報処理装置と前記充電装置の消費電流を監視
する電流監視機構を備えた情報処理装置であって、前記２次電池は当該２次電池の電池状態を管理し、前記
充電制御回路とインターフェース信号で接続するマイク
ロコンピュータを備え、前記充電制御回路は、前記インターフェース信号を介し
て前記マイクロコンピュータより前記２次電池の充電電
圧を示す情報を取得し、該電圧情報に応じて前記２次電
池の充電電圧を決定し、前記電流監視機構が測定した電流の総和が、一定の値を
超えた場合、前記充電装置側の充電電流を抑制し、前記
総和が一定の値を超えないように制御する手段を備えた
ことを特徴とする情報処理装置。
【請求項２９】請求項１５の充電装置であって、前記２
次電池への充電電流を前記充電制御回路で監視し、前記
２次電池に過電圧保護回路を持たせ、該過電圧保護回路
の動作により、前記充電電流が充電中大きく低下した場
合、前記電源回路の出力リップルによる誤動作と判断
し、前記充電電流を下げることを特徴とした充電装置。
【請求項３０】請求項５の充電装置であって、前記２次
電池に過電流保護回路を持たせ、該過充電保護回路の動
作により、前記電源回路の負荷が開放されて電流による
制御が出来なくなったために前記充電電圧より一定値以
上超えたことを検出し、充電電流を下げることを特徴と
した充電装置。
【請求項３１】情報処理装置の一部として内蔵される充
電装置であって、２次電池パック内に電池状態を管理する第１のマイクロ
コンピュータを備えたインテリジェント２次電池と通信
するためのインタフェース信号と、前記インタフェース信号の情報を処理するための第２の
マイクロコンピュータと、２個以上の２次電池パックを接続するための各々前記イ
ンターフェース信号を備えた複数のコネクタと、前記第２のマイクロコンピュータが、前記２次電池パッ
クの放電時において、放電中の前記２次電池パックの消
費電流を前記インタフェース信号から取得し、他方の放
電されていない前記２次電池パックの残容量を他の前記
インタフェース信号から取得し、その前記残容量と前記
放電中のバッテリの消費電流から、前記放電されていな
いバッテリの駆動可能時間を計算する機構を持つことを
特徴とする充電装置。
【請求項３２】請求項３１の充電装置であって、前記第
２のマイクロコンピュータは、前記情報処理装置と、信
号線で接続され、前記２次電池パック内の第１のマイク
ロコンピュータの持つ、処理命令を擬似実行する機能を
持ち、前記情報処理装置から前記放電されていないバッ
テリの駆動可能時間を取得する命令を受けた場合は、前
記計算された駆動可能時間の値を、前記情報処理装置に
返すことを特徴とした充電装置。
【請求項３３】請求項６もしくは、請求項１６の充電装
置であって、前記充電完了を示す情報によって充電装置
の充電インジケータを消灯させ、リチウムイオン型２次
電池の充電回路においては、前記２次電池の開放電圧が
前記充電電圧になるまで充電を継続させ、完全に充電さ
せることを特徴とした充電装置。