JP4435000B2 - Battery control circuit, electronic device equipped with the battery control circuit, charge control program, and charge control method - Google Patents
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Description
本発明は、外部から供給される電力を電池に充電する充電回路と、電池の出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、出力電圧検出回路が出力する電池の出力電圧信号に基づいて充電回路の起動及び停止制御を実行する充電制御回路とを備えた電池制御回路、該電池制御回路を備えた電子機器、並びに電池の充電制御プログラム及び電池の充電制御方法に関する。 The present invention relates to a charging circuit that charges a battery with externally supplied power, an output voltage detection circuit that detects an output voltage of the battery, and a charging circuit based on an output voltage signal of the battery that is output from the output voltage detection circuit. The present invention relates to a battery control circuit including a charge control circuit that performs start and stop control, an electronic device including the battery control circuit, a battery charge control program, and a battery charge control method.
リチウムイオン電池等の繰り返し充放電が可能な電池は、特に持ち運びが容易な小型の電子機器の電源として広く利用されている。ここで、電池駆動の電子機器を利用するに際して問題となるのは、電池のみを電源としている限り、電子機器に供給可能な電力が有限であるということである。このような電子機器を利用するに際して、ユーザは、電池の電力残量を必要に応じて確認しつつ、使用可能な残り時間がどれくらいかを考慮しながら使用することになる。したがって、一定の容量の電池で電子機器を駆動可能な時間は、ある程度保証されている必要がある。 Batteries that can be repeatedly charged and discharged, such as lithium ion batteries, are widely used as power sources for small electronic devices that are particularly easy to carry. Here, a problem in using a battery-driven electronic device is that the power that can be supplied to the electronic device is limited as long as only the battery is used as a power source. When using such an electronic device, the user checks the remaining amount of battery power as necessary and uses the remaining time considering how much time is available. Therefore, it is necessary to guarantee to some extent the time during which an electronic device can be driven by a battery having a certain capacity.
ところが、電池内部のセルの劣化等で電池性能が低下していると、同じ満充電の正常な電池と比べて、電子機器を駆動可能な時間が極端に短くなってしまう場合がある。また、電池内部のセルの劣化等が生じている電池は、充電時に過充電となって破裂等が生じる虞がある。そのため、電池への充電制御等を実行する電池制御回路においては、電池内部のセルの劣化等による電池の劣化をいち早く検出して、その旨をユーザに通知するとともに、即座に充電を停止する等の適切な制御を実行する必要がある。 However, if the battery performance is degraded due to deterioration of the cells inside the battery, the time during which the electronic device can be driven may be extremely short as compared to the same fully charged normal battery. In addition, a battery in which deterioration of a cell inside the battery or the like has occurred may be overcharged during charging and may be ruptured. For this reason, in a battery control circuit that executes control for charging the battery, the battery deterioration due to the deterioration of the cells inside the battery is detected promptly, the user is notified of this, and charging is immediately stopped. It is necessary to execute appropriate control.
電池内部のセルの劣化等で電池性能が劣化したことを検出する従来技術の一例としては、複数の単電池(セル)が直列に接続されてなる燃料電池において、いずれかの単電池が電極破壊等で劣化した際に生じる急峻で微少の一時的な電圧降下を検出することで、いずれかの単電池(セル)が劣化したと判定する方法が公知である(例えば、特許文献1を参照)。また、充電開始から所定時間経過した時点での電池の出力電圧が所定電圧に達しているか否かで電池の劣化の有無を判定する充電装置(例えば、特許文献2を参照)が公知である。 As an example of conventional technology for detecting that battery performance has deteriorated due to deterioration of cells inside the battery, in a fuel cell in which a plurality of single cells (cells) are connected in series, one of the single cells breaks down the electrode. A method of determining that any single battery (cell) has deteriorated by detecting a steep and minute temporary voltage drop that occurs when the battery deteriorates due to, for example, is known (see, for example, Patent Document 1). . There is also a known charging device that determines whether or not a battery has deteriorated based on whether or not the output voltage of the battery at the time when a predetermined time has elapsed from the start of charging has reached a predetermined voltage (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1に開示されている従来技術においては、常に電池出力電圧を監視し続けなければならず、また単電池(セル)の劣化発生時にしか単電池(セル)の劣化を検出できないので、単電池(セル)の劣化発生時にその劣化を検出し損ねると、それ以降は劣化が生じたまま検出することができないという課題がある。
また、特許文献2に開示されている従来技術においては、充電開始から所定時間経過した時点で比較対象となる所定電圧は、充電による電池電圧の上昇が略横ばいになる満充電時の90%前後の充電がなされたときの電圧に相当する電圧である。すなわち、満充電時の90%前後の充電がなされるまでの長時間、電池の劣化を検出することができず、劣化した電池への充電を長時間継続することで、前述したように過充電となって電池が破裂する虞がある。
However, in the prior art disclosed in Patent Document 1, the battery output voltage must always be monitored, and the deterioration of the single battery (cell) can be detected only when the single battery (cell) deteriorates. If a single battery (cell) deteriorates when it fails to be detected, there is a problem that it cannot be detected with the deterioration thereafter.
In the prior art disclosed in Patent Document 2, the predetermined voltage to be compared when a predetermined time elapses from the start of charging is approximately 90% of that at the time of full charging at which the increase in battery voltage due to charging is substantially flat. This is a voltage corresponding to the voltage when the battery is charged. In other words, battery deterioration cannot be detected for a long time until charging at around 90% of full charge, and overcharging is performed as described above by continuing charging the deteriorated battery for a long time. The battery may burst.
本発明は、このような状況に鑑み成されたものであり、その課題は、電池の充電制御において、劣化等による電池性能の低下をいち早く検出するとともに、劣化した電池への過充電による電池の破裂等の虞を低減させることにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and its problem is to quickly detect a decrease in battery performance due to deterioration or the like in charge control of the battery, and to detect the deterioration of the battery due to overcharge of the deteriorated battery. This is to reduce the risk of rupture or the like.
上記課題を達成するため、本発明の第1の態様は、外部から供給される電力を電池に充電する充電回路と、前記電池の出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、該出力電圧検出回路が出力する前記電池の出力電圧信号に基づいて前記充電回路の起動及び停止制御を実行する充電制御回路とを備えた電池制御回路であって、前記充電制御回路は、前記充電回路による充電開始直後にいったん充電を停止し、充電停止後に前記電池の出力電圧が略安定した時点で、前記電池の出力電圧を初期電圧として記憶してから前記充電回路による充電を再開し、充電再開後から第1充電時間が経過した時点の前記電池の出力電圧と前記初期電圧との差が既定電圧αを超えているか否かを判定し、既定電圧α以下である場合には、前記電池が劣化していると判定する、ことを特徴とした電池制御回路である。 To achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a charging circuit that charges a battery with power supplied from the outside, an output voltage detection circuit that detects an output voltage of the battery, and the output voltage detection circuit. A charge control circuit that executes start and stop control of the charge circuit based on an output voltage signal of the battery that is output from the battery, wherein the charge control circuit is immediately after the start of charging by the charge circuit. When the output voltage of the battery is substantially stabilized after the charge is stopped, the output voltage of the battery is stored as an initial voltage, and then the charging by the charging circuit is resumed. It is determined whether or not the difference between the output voltage of the battery and the initial voltage at the time when the charging time has passed exceeds a predetermined voltage α. If the difference is less than the predetermined voltage α, the battery is deteriorated. Judgment This is a battery control circuit characterized by that.
まず、充電開始直後に電池の劣化を判定するための初期電圧を取得するために、いったん充電を停止して電池の出力電圧が安定するまで待つ。負荷による電池の電力消費がほとんど生じていなければ、電池の出力電圧は短時間で安定するはずである。電池の出力電圧が略安定した時点で、電池の出力電圧を初期電圧として記憶する。初期電圧を記憶した後、電池への充電を再開し、充電再開から第1充電時間が経過した時点で、その時点での電池の出力電圧と記憶した初期電圧との電圧差を算出し、算出した電圧差が既定電圧αを超えているか否かを判定する。 First, in order to acquire the initial voltage for determining the deterioration of the battery immediately after the start of charging, the charging is once stopped and the process waits until the output voltage of the battery is stabilized. If the battery consumes little power due to the load, the battery output voltage should stabilize in a short time. When the battery output voltage is substantially stabilized, the battery output voltage is stored as an initial voltage. After the initial voltage is stored, charging of the battery is resumed. When the first charging time has elapsed since the resumption of charging, the voltage difference between the battery output voltage at that time and the stored initial voltage is calculated and calculated. It is determined whether the measured voltage difference exceeds a predetermined voltage α.
すなわち、正常な電池は、一定時間(第1充電時間)の充電により一定電圧(既定電圧α)を超える出力電圧の上昇が生ずるはずであり、逆に、劣化した電池では、一定電圧(既定電圧α)を超える電圧上昇が生じない。したがって、充電再開から第1充電時間が経過した時点で、その時点での電池の出力電圧と記憶した初期電圧との電圧差が既定電圧αを超えているか否かによって、電池が正常なのか劣化しているのかを判定することができる。 That is, in a normal battery, an increase in output voltage exceeding a certain voltage (predetermined voltage α) should occur due to charging for a certain time (first charging time). Conversely, in a deteriorated battery, a constant voltage (predetermined voltage) No voltage increase exceeding α) occurs. Therefore, when the first charging time has elapsed since the resumption of charging, whether the battery is normal or not is deteriorated depending on whether or not the voltage difference between the output voltage of the battery and the stored initial voltage exceeds the predetermined voltage α. You can determine whether you are doing.
ここで、第1充電時間は、初期電圧と電池出力電圧との電圧差が、電池が正常である場合には既定電圧αを超える電圧となり、電池に劣化等がある場合には既定電圧α以下となる充電時間に設定される。すなわち、電池が正常であれば、充電によって電池の出力電圧が既定電圧αを超える電圧まで上昇する時間であり、電池に劣化があれば、充電によって電池の出力電圧が既定電圧αを超える電圧まで上昇しない時間である。この第1充電時間及び既定電圧αは、電池の種類や充放電特性等の仕様によって異なる時間である。より高精度に電池の劣化を検出するためには、電池が正常である場合と劣化がある場合とで当該電圧差が大きく異なるように、可能な限り第1充電時間を長い時間に設定して既定電圧αを高い電圧に設定するほうが好ましい。 Here, the first charging time is such that the voltage difference between the initial voltage and the battery output voltage exceeds the predetermined voltage α when the battery is normal, and is lower than the predetermined voltage α when the battery is deteriorated. Is set to the charging time. In other words, if the battery is normal, it is a time for the battery output voltage to rise to a voltage exceeding the predetermined voltage α by charging. It is time not to rise. The first charging time and the predetermined voltage α are different times depending on specifications such as battery type and charge / discharge characteristics. In order to detect battery deterioration with higher accuracy, set the first charging time as long as possible so that the voltage difference differs greatly between when the battery is normal and when it is deteriorated. It is preferable to set the predetermined voltage α to a high voltage.
そして、充電再開後から第1充電時間が経過した時点の電池の出力電圧と初期電圧との差が既定電圧α以下である場合には、電池が劣化していると判定する。それによって、電池への充電開始直後の早い段階で、いち早く電池の劣化を検出することができる。したがって、その時点で、その旨をユーザに通知したり即座に充電を停止したりすれば、過充電による電池の破裂等の虞を高い確率で未然に防止することができる。 When the difference between the output voltage of the battery and the initial voltage at the time when the first charging time has elapsed after the resumption of charging is equal to or less than the predetermined voltage α, it is determined that the battery has deteriorated. Thereby, the deterioration of the battery can be detected promptly at an early stage immediately after the start of charging the battery. Therefore, by notifying the user to that effect or immediately stopping charging at that time, it is possible to prevent the possibility of battery explosion due to overcharging with a high probability.
これにより、本発明の第1の態様に記載の電池制御装置によれば、充電開始直後の早い段階で、いち早く電池の劣化等による電池性能の低下をいち早く検出することができるので、例えば、電池が劣化していたために充電後の電池が予想外に短時間しかもたなかった等の不測の事態が生ずる虞を低減させることができるという作用効果が得られる。
また、過充電による電池の破裂等の虞を高い確率で未然に防止することができるので、電池の充電制御において、劣化した電池への過充電による電池の破裂等の虞を低減させることができるという作用効果が得られる。
As a result, according to the battery control device of the first aspect of the present invention, it is possible to quickly detect a decrease in battery performance due to battery deterioration or the like at an early stage immediately after the start of charging. As a result, it is possible to reduce the possibility that an unexpected situation such as the battery after charging has been unexpectedly short time due to deterioration of the battery can be reduced.
In addition, since the possibility of battery rupture due to overcharge can be prevented with a high probability, the risk of battery rupture due to overcharge of a deteriorated battery can be reduced in battery charge control. The effect is obtained.
本発明の第2の態様は、前述した第1の態様において、前記電池は、複数のセルが直列に接続された構成を有し、前記充電制御回路は、充電再開後から前記第1充電時間が経過した時点の前記電池の出力電圧と前記初期電圧との差が既定電圧α以下である場合には、前記電池が劣化していると判定するとともに、当該電圧差から前記電池の劣化しているセル数を特定する、ことを特徴とした電池制御回路である。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect described above, the battery has a configuration in which a plurality of cells are connected in series, and the charge control circuit performs the first charging time after charging is resumed. When the difference between the output voltage of the battery and the initial voltage when the time elapses is a predetermined voltage α or less, it is determined that the battery has deteriorated, and the battery has deteriorated from the voltage difference. It is a battery control circuit characterized by specifying the number of cells.
複数のセル(単電池)が直列に接続された構成を有する電池においては、劣化したセルの数によって、充電再開後から第1充電時間が経過した時点の電池の出力電圧と初期電圧との差が異なるので、当該電圧差から電池内の劣化したセルの数を特定することができる。それによって、劣化したセルの交換作業等を容易かつ確実に行うことが可能になる。 In a battery having a configuration in which a plurality of cells (single cells) are connected in series, the difference between the output voltage of the battery and the initial voltage at the time when the first charging time has elapsed after resuming charging, depending on the number of deteriorated cells. Therefore, the number of deteriorated cells in the battery can be specified from the voltage difference. As a result, it becomes possible to easily and reliably replace a deteriorated cell.
本発明の第3の態様は、前述した第1の態様又は第2の態様において、前記充電制御回路は、充電再開後から前記第1充電時間が経過した時点の前記電池の出力電圧と前記初期電圧との差が既定電圧αを超えている場合には、そのまま充電を継続し、前記充電回路による充電開始から第2充電時間が経過した時点で、前記電池の出力電圧が既定電圧βを超えているか否かを判定し、既定電圧β以下である場合には、前記電池が劣化していると判定する、ことを特徴とした電池制御回路である。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect or the second aspect described above, the charge control circuit is configured such that the output voltage of the battery and the initial value when the first charge time elapses after resumption of charging. When the difference from the voltage exceeds the predetermined voltage α, the charging is continued as it is, and when the second charging time has elapsed from the start of charging by the charging circuit, the output voltage of the battery exceeds the predetermined voltage β. In the battery control circuit, it is determined whether or not the battery is deteriorated when the voltage is equal to or lower than the predetermined voltage β.
正常な電池は、一定時間(第2充電時間)の充電により出力電圧が一定電圧(既定電圧β)を超えるはずであり、逆に、劣化した電池では、一定電圧(既定電圧β)を超えない。したがって、充電開始から第2充電時間が経過した時点で、その時点での電池の出力電圧が既定電圧βを超えているか否かによって、電池が正常なのか劣化しているのかを判定することができる。 In normal batteries, the output voltage should exceed a certain voltage (predetermined voltage β) by charging for a certain time (second charging time). Conversely, in a deteriorated battery, the output voltage does not exceed a certain voltage (predetermined voltage β). . Therefore, when the second charging time has elapsed from the start of charging, it is possible to determine whether the battery is normal or deteriorated depending on whether or not the output voltage of the battery at that time exceeds the predetermined voltage β. it can.
ここで、第2充電時間は、充電開始から第2充電時間が経過した時点で電池の出力電圧が、電池が正常である場合には既定電圧βを超える電圧となり、電池に劣化等がある場合には既定電圧β以下となる充電時間に設定される。すなわち、電池が正常であれば、充電によって電池の出力電圧が既定電圧βを超える電圧まで上昇する時間であり、電池に劣化があれば、充電によって電池の出力電圧が既定電圧βを超える電圧まで上昇しない時間である。この第2充電時間及び既定電圧βは、電池の種類や充放電特性等の仕様によって異なる時間である。 Here, the second charging time is when the output voltage of the battery exceeds the predetermined voltage β when the battery is normal when the second charging time has elapsed from the start of charging, and the battery has deterioration or the like. Is set to a charging time that is equal to or less than the predetermined voltage β. That is, if the battery is normal, it is the time for the battery output voltage to rise to a voltage exceeding the predetermined voltage β by charging. If the battery is deteriorated, the battery output voltage to a voltage exceeding the predetermined voltage β by charging. It is time not to rise. The second charging time and the predetermined voltage β are different times depending on specifications such as the type of battery and charge / discharge characteristics.
そして、第2充電時間は、前述した第1充電時間より長い時間に設定される。すなわち、電池への充電再開後から第1充電時間が経過した時点の電池の出力電圧と初期電圧との差が既定電圧αを超えているか否かを判定した際には、電池の劣化は生じていなかったが、その後の充電過程において電池の劣化が発生したような場合には、充電開始から第2充電時間が経過した時点で、電池の劣化を検出することができる。したがって、より高い精度で電池の劣化を検出することができるので、劣化した電池への過充電による電池の破裂等の虞をさらに低減させることができる。 The second charging time is set to be longer than the first charging time described above. That is, when it is determined whether or not the difference between the output voltage of the battery and the initial voltage at the time when the first charging time has elapsed after resumption of charging of the battery exceeds the predetermined voltage α, the battery deteriorates. However, if the battery has deteriorated during the subsequent charging process, the battery deterioration can be detected when the second charging time has elapsed since the start of charging. Therefore, since the deterioration of the battery can be detected with higher accuracy, it is possible to further reduce the risk of the battery bursting due to overcharging of the deteriorated battery.
本発明の第4の態様は、前述した第3の態様において、前記電池は、複数のセルが直列に接続された構成を有し、前記充電制御回路は、前記充電回路による充電開始から第2充電時間が経過した時点で、前記電池の出力電圧が既定電圧β以下である場合には、前記電池が劣化していると判定するとともに、当該電圧から前記電池の劣化しているセル数を特定する、ことを特徴とした電池制御回路である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect described above, the battery has a configuration in which a plurality of cells are connected in series, and the charge control circuit is configured to start from the start of charging by the charging circuit. If the output voltage of the battery is equal to or lower than the predetermined voltage β when the charging time has elapsed, it is determined that the battery has deteriorated, and the number of cells in which the battery has deteriorated is identified from the voltage. This is a battery control circuit characterized by that.
複数のセル(単電池)が直列に接続された構成を有する電池においては、劣化したセルの数によって、充電再開後から第2充電時間が経過した時点の電池の出力電圧が異なる。したがって、充電再開後から第2充電時間が経過した時点の電池の出力電圧から電池内の劣化したセルの数を特定することができる。それによって、劣化したセルの交換作業等を容易かつ確実に行うことが可能になる。 In a battery having a configuration in which a plurality of cells (unit cells) are connected in series, the output voltage of the battery at the time when the second charging time has elapsed after the resumption of charging differs depending on the number of deteriorated cells. Therefore, the number of deteriorated cells in the battery can be specified from the output voltage of the battery at the time when the second charging time has elapsed after the resumption of charging. As a result, it becomes possible to easily and reliably replace a deteriorated cell.
本発明の第5の態様は、前述した第1の態様〜第4の態様のいずれかに記載の電池制御回路を備えた電子機器である。 A fifth aspect of the present invention is an electronic device including the battery control circuit according to any one of the first to fourth aspects described above.
本発明の第5の態様に記載の電子機器によれば、電子機器において、前述した第1の態様〜第4の態様のいずれかに記載の発明による作用効果を得ることができる。 According to the electronic device according to the fifth aspect of the present invention, the operational effect of the invention according to any one of the first to fourth aspects described above can be obtained in the electronic device.
本発明の第6の態様は、外部から供給される電力を電池に充電する充電回路と、前記電池の出力電圧を検出する出力電圧検出回路とを備えた電池制御回路の前記出力電圧検出回路が出力する前記電池の出力電圧信号に基づく前記充電回路の起動及び停止制御をコンピュータに実行させるための充電制御プログラムであって、前記充電回路による充電開始直後にいったん充電を停止する手順と、充電停止後に前記電池の出力電圧が略安定した時点で、前記電池の出力電圧を初期電圧として記憶してから前記充電回路による充電を再開する手順と、充電再開後から第1充電時間が経過した時点の前記電池の出力電圧と前記初期電圧との差が既定電圧αを超えているか否かを判定する手順と、既定電圧α以下である場合には、前記電池が劣化していると判定する手順とを有する、ことを特徴とした充電制御プログラムである。
本発明の第6の態様に記載の充電制御プログラムによれば、この充電制御プログラムを実行可能な任意の電池制御回路に、前述した第1の態様に記載の発明と同様の作用効果をもたらすことができる。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the output voltage detection circuit of the battery control circuit including a charging circuit that charges the battery with power supplied from the outside and an output voltage detection circuit that detects the output voltage of the battery. A charge control program for causing a computer to execute start and stop control of the charging circuit based on an output voltage signal of the battery to be output, the procedure for temporarily stopping charging immediately after the charging circuit starts charging, and charging stop Later, when the output voltage of the battery is substantially stabilized, the procedure of resuming charging by the charging circuit after storing the output voltage of the battery as an initial voltage, and the time when the first charging time has elapsed after resuming charging A procedure for determining whether or not a difference between the output voltage of the battery and the initial voltage exceeds a predetermined voltage α, and the battery is deteriorated when the difference is not more than the predetermined voltage α. A charge control program characterized by having a determination procedure.
According to the charge control program described in the sixth aspect of the present invention, the same effect as that of the invention described in the first aspect described above is brought to any battery control circuit capable of executing this charge control program. Can do.
本発明の第7の態様は、電池の充電制御方法であって、充電開始直後にいったん充電を停止する工程と、充電停止後に前記電池の出力電圧が略安定した時点で、前記電池の出力電圧を初期電圧として記憶してから充電を再開する工程と、充電再開後から第1充電時間が経過した時点の前記電池の出力電圧と前記初期電圧との差が既定電圧αを超えているか否かを判定する工程と、既定電圧α以下である場合には、前記電池が劣化していると判定する工程とを有する、ことを特徴とした充電制御方法である。
本発明の第7の態様に記載の充電制御方法によれば、前述した第1の態様に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for controlling charging of a battery, the step of temporarily stopping charging immediately after starting charging, and the output voltage of the battery when the output voltage of the battery is substantially stabilized after stopping charging. Whether or not the difference between the output voltage of the battery and the initial voltage at the time when the first charging time has elapsed after the resumption of charging exceeds a predetermined voltage α. And a step of determining that the battery has deteriorated when the voltage is equal to or lower than the predetermined voltage α.
According to the charge control method described in the seventh aspect of the present invention, it is possible to obtain the same effects as those of the invention described in the first aspect.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る「電池制御回路」を備えた電子機器の電源系統を示した回路図である。
電源ラインVccは、外付けのACアダプタ10及び着脱可能に内蔵されるリチウムイオン電池パック20(以下、電池パック20という。)から電力供給される。ACアダプタ10は、交流電力(AC100V等)を直流電力(DC20V)にAC−DC変換する。ACアダプタ10が出力する直流電力は、ダイオードD1を介して電源ラインVccへ供給される。電池パック20は、「セル(単電池)」としての複数のリチウムイオン電池(図示せず、以下「セル」という。)を内蔵しており、フル充電された状態で約16.8Vの直流電力を出力する。電池パック20が出力する直流電力は、ダイオードD2を介して電源ラインVccへ供給される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a power supply system of an electronic apparatus provided with a “battery control circuit” according to the present invention.
The power supply line Vcc is supplied with power from an
すなわち、電源ラインVccには、ACアダプタ10からの電力供給と電池パック20からの電力供給とが、ダイオードD1及びダイオードD2でダイオードORされて電力供給される。電源ラインVccへ供給される電力は、DCモータ等の駆動系へ電力供給されるとともに、DC−DCコンバータ30で制御電圧(3.3V)に変換されて「充電制御回路」としての制御回路100等へ供給される。電源ラインVccには、電源スイッチ35が配設されており、電源スイッチ35の接点で電源ラインVccを直接接続/切断することで電子機器の電源ON/OFFを行うように構成されている。
That is, power supply from the
本発明に係る電池制御回路50は、ACアダプタ10から供給される直流電力を電池に充電する充電回路21と、電池パック20の出力電圧を検出する「出力電圧検出回路」としてのA/D変換回路22と、A/D変換回路22が出力する電池パック20の出力電圧信号に基づいて充電回路21の起動及び停止制御を実行する「充電制御回路」としての制御回路100とを有している。
The
充電回路21は、ACアダプタ10からダイオードD3を介して供給されるDC20Vの電力を利用して、電池パック20への充電を実行する。
A/D変換回路22は、電池パック20の出力電圧を所定の分圧比で分圧した後、デジタル信号の電圧値に変換して制御回路100へ出力する。当該実施例においては、A/D変換回路22は、0〜17Vの電圧差を3.3Vに分圧した後、10bitの分解能でデジタル信号に変換する。したがって、約16.618mV単位で電池パック20の出力電圧を検出することができる。
The charging
The A /
電源検出回路23は、ACアダプタ10からの電力供給の有無及び電池パック20の着脱状態をそれぞれ検出して、制御回路100へそれぞれの検出状態(電源検出信号)を出力する。電池パック20の着脱状態は、電池パック20が装着されるとGNDに短絡されるショート端子Sの短絡状態から検出する。制御回路100は、電源検出回路23から出力される電源検出信号に基づいて、ACアダプタ10から電力が供給されている状態で、かつ装着されている電池パック20の出力電圧が一定の電圧以下に低下した時点で、充電回路21の起動制御を実行する。また、制御回路100は、ACアダプタ10から電力が供給されていない状態で、かつ装着されている電池パック20の出力電圧が一定の電圧以下に低下した場合には、電源スイッチ接点信号から電源スイッチ35による電子機器の電源OFF操作を検出した場合と同様に、所定のバックアップ制御した後に電子機器の電源をOFFする。
The power
図2は、制御回路100における充電回路21の起動及び停止制御の手順を示したフローチャートである。
まず、ACアダプタ10から電力が供給されている状態で、かつ装着されている電池パック20の出力電圧が一定の電圧以下に低下した時点で、充電回路21を起動する(ステップS1)。つづいて、ACアダプタ10からの電力供給が継続されているか否かを電源検出回路23が出力する電源検出信号に基づいて判定する(ステップS2)。ACアダプタ10からの電力供給がない場合には(ステップS2でNo)、電池パック20への充電を継続することができないので、その時点で、充電回路21を停止させて(ステップS5)当該手順を終了する。
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for starting and stopping control of the charging
First, the charging
ACアダプタ10からの電力供給が継続されている場合には(ステップS2でYes)、つづいて、電池パック20が装着された状態が維持されているか否かを判定する(ステップS3)。電池パック20が取り外されていた場合には(ステップS3でNo)、電池パック20への充電を継続することができないので、その時点で、充電回路21を停止させて(ステップS5)当該手順を終了する。電池パック20が装着された状態が維持されている場合には(ステップS3でYes)、つづいて、電池パック20の充電状態が満充電に達したか否かを判定する(ステップS4)。電池パック20の充電状態が満充電に達していない場合には(ステップS4でNo)、ステップS2に戻り、充電回路21による電池パック20の充電を継続する。そして、電池パック20の充電状態が満充電に達した時点で(ステップS4でYes)、充電回路21を停止させる(ステップS5)。
When the power supply from the
図3は、電池パック20の劣化を検出する手順を示したフローチャートである。尚、当該手順は、充電回路21が起動された時点で実行される手順である。
図4は、充電開始直後からの電池パック20の出力電圧の変化を模式的に示したタイミングチャートである。
まず、充電回路21が起動された直後に、いったん充電回路21を停止させて電池パック20への充電を停止し(図3のステップS11、図4のタイミングT1)、充電を停止したまま10秒間待機する(図3のステップS12)。この10秒間という時間は、充電停止後に電池パック20の出力電圧が略安定するのに充分な時間である。つづいて、この時点での電池パック20の出力電圧を初期電圧V1として記憶(図3のステップS13、図4のタイミングT2)してから充電回路21を再起動して電池パック20への充電を再開する(図3のステップS14)。
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for detecting deterioration of the
FIG. 4 is a timing chart schematically showing a change in the output voltage of the
First, immediately after the charging
電池パック20への充電再開から10秒間(第1充電時間)経過した時点で(図3のステップS15、図4のタイミングT3)、その時点での電池パック20の出力電圧を出力電圧V2として検出する(図3のステップS16)。そして、出力電圧V2と初期電圧V1との差(V2−V1)が既定電圧αより大きいか否かを判定する(図3のステップS17)。出力電圧V2と初期電圧V1との差が既定電圧α以下の場合には(図3のステップS17でNo)、電池パック20が劣化していると判定するとともに、出力電圧V2と初期電圧V1との差(V2−V1)から電池パック20の劣化しているセル数を特定する。そして、充電回路21を停止させて(図3のステップS21)電池パック20への充電を停止し、当該手順を終了する。
When 10 seconds (first charging time) have elapsed since recharging of the battery pack 20 (step S15 in FIG. 3, timing T3 in FIG. 4), the output voltage of the
すなわち、正常な電池パック20は、一定時間(第1充電時間)の充電により一定電圧(既定電圧α)を超える出力電圧の上昇が生ずるはずであり、逆に、劣化した電池パック20では、一定電圧(既定電圧α)を超える電圧上昇が生じない。したがって、充電再開から「第1充電時間」(10秒間)が経過した時点で、その時点での電池パック20の出力電圧V2と記憶した初期電圧V1との電圧差が既定電圧αを超えているか否かによって、電池パック20が正常なのか劣化しているのかを判定することができる。
That is, the
尚、電池パック20は、複数のセルが直列に接続された構成を有しており、劣化したセルの数によって、充電再開後から10秒間(第1充電時間)が経過した時点の電池パック20の出力電圧V2と初期電圧V1との差が異なるので、当該電圧差から電池パック20内の劣化したセルの数を特定することができる。それによって、劣化したセルの交換作業等を容易かつ確実に行うことが可能になる。
The
「第1充電時間」(10秒間)は、初期電圧V1と電池パック20の出力電圧V2との電圧差(V2−V1)が、電池パック20が正常である場合には既定電圧αを超える電圧(図4の電圧V2n)となり、電池パック20に劣化等がある場合には既定電圧α以下の電圧(図4の電圧V2f)となる充電時間に設定されている。この「第1充電時間」及び既定電圧αは、電池パック20の種類や充放電特性等の仕様によって異なる時間である。より高精度に電池パック20の劣化を検出するためには、電池パック20が正常である場合と劣化している場合とで当該電圧差が大きく異なるように、可能な限り「第1充電時間」を長い時間に設定して既定電圧αを大きな電圧に設定するほうが好ましい。
The “first charging time” (10 seconds) is a voltage at which the voltage difference (V2−V1) between the initial voltage V1 and the output voltage V2 of the
一方、出力電圧V2と初期電圧V1との差が既定電圧αより大きい場合には(図3のステップS17でYes)、そのまま充電開始から2分間(第2充電時間)経過するまで充電を継続し(図3のステップS18)、充電開始から2分間経過した時点の電池パック20の出力電圧を出力電圧V3として検出する(図3のステップS19、図4のタイミングT4)。
「第2充電時間」(2分間)は、充電開始から「第2充電時間」が経過した時点で電池パック20の出力電圧が、電池パック20が正常である場合には既定電圧β(13.5V)を超える電圧(図4の電圧V3n)となり、電池パック20に劣化等がある場合には既定電圧β以下の電圧(図4の電圧V3f)となる充電時間に設定される。この「第2充電時間」及び既定電圧βは、電池パック20の種類や充放電特性等の仕様によって異なる時間である。
On the other hand, if the difference between the output voltage V2 and the initial voltage V1 is larger than the predetermined voltage α (Yes in step S17 in FIG. 3), the charging is continued until 2 minutes (second charging time) elapses from the start of charging. (Step S18 in FIG. 3), the output voltage of the
The “second charging time” (2 minutes) is the output voltage of the
そして、検出した出力電圧V3が13.5V(既定電圧β)を超えているか否かを判定する(図3のステップS20)。出力電圧V3が13.5Vを超えている場合には(図3のステップS20でYes、図4の電圧V3n)、電池パック20に劣化は生じていないと判定し、そのまま当該手順を終了する。出力電圧V3が13.5V以下の場合には(図3のステップS20でNo、図4の電圧V3f)、電池パック20が劣化していると判定するとともに、13.5V(既定電圧β)と出力電圧V3fとの電圧差から電池パック20の劣化しているセル数を特定する。そして、充電回路21を停止させて(図3のステップS21)電池パック20への充電を停止し、当該手順を終了する。
Then, it is determined whether or not the detected output voltage V3 exceeds 13.5 V (predetermined voltage β) (step S20 in FIG. 3). If the output voltage V3 exceeds 13.5 V (Yes in step S20 in FIG. 3, voltage V3n in FIG. 4), it is determined that the
すなわち、正常な電池パック20は、一定時間(第2充電時間)の充電により出力電圧が一定電圧(既定電圧β)を超えるはずであり、逆に、劣化した電池パック20では、一定電圧(既定電圧β)を超えない。したがって、充電開始から「第2充電時間」(2分間)が経過した時点で、その時点での電池パック20の出力電圧V3が既定電圧βを超えているか否かによって、電池パック20が正常なのか劣化しているのかを判定することができる。
That is, in the
尚、電池パック20は、複数のセルが直列に接続された構成を有しており、劣化したセルの数によって、充電開始から2分間(第2充電時間)経過した時点の電池パック20の出力電圧V3と既定電圧β(13.5V)との差が異なるので、当該電圧差から電池パック20内の劣化したセルの数を特定することができる。それによって、劣化したセルの交換作業等を容易かつ確実に行うことが可能になる。
The
このように、本発明に係る電池制御回路50によれば、電池パック20への充電開始直後の早い段階(当該実施例においては、充電開始から20秒後)で、いち早く電池パック20の劣化を検出することができる(図4のタイミングT3)。そして、その時点で、その旨をユーザに通知するとともに即座に充電を停止するので、過充電による電池パック20の破裂等の虞を高い確率で未然に防止することができる。
また、電池パック20への充電再開後から第1充電時間(10秒間)が経過した時点では、電池パック20の劣化は生じていなかったが、その後の充電過程において電池パック20の劣化が発生したような場合には、充電開始から第2充電時間(2分間)が経過した時点で、電池パック20の劣化を検出することができる。したがって、より高い精度で電池パック20の劣化を検出することができるので、劣化した電池パック20への過充電による電池パック20の破裂等の虞をさらに低減させることができる。
As described above, according to the
In addition, when the first charging time (10 seconds) has elapsed since recharging of the
このようにして、電池パック20の充電制御において、劣化等による電池パック20の電池性能の低下をいち早く検出することができるとともに、劣化した電池パック20への過充電による電池の破裂等の虞を低減させることができる。
In this way, in the charging control of the
尚、本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and they are also included in the scope of the present invention. Needless to say.
10 ACアダプタ、20リチウムイオン電池パック、21 充電回路、22 A/D変換回路、23 電源検出回路、30 DC−DCコンバータ、50 電池制御回路、100 制御回路(充電制御回路) 10 AC adapter, 20 lithium ion battery pack, 21 charging circuit, 22 A / D conversion circuit, 23 power supply detection circuit, 30 DC-DC converter, 50 battery control circuit, 100 control circuit (charge control circuit)
Claims (6)
前記充電制御回路は、前記充電回路による充電開始直後にいったん充電を停止し、
充電停止後に前記電池の出力電圧が略安定した時点で、前記電池の出力電圧を初期電圧として記憶してから前記充電回路による充電を再開し、
充電再開後から第1充電時間が経過した時点の前記電池の出力電圧と前記初期電圧との差が既定電圧αを超えているか否かを判定し、
既定電圧α以下である場合には、前記電池が劣化していると判定し、
既定電圧αを超えている場合には、そのまま充電を継続し、前記充電回路による充電開始から第2充電時間が経過した時点で、前記電池の出力電圧が既定電圧βを超えているか否かを判定し、既定電圧β以下である場合には、前記電池が劣化していると判定する、ことを特徴とした電池制御回路。 A charging circuit that charges the battery with power supplied from the outside; an output voltage detection circuit that detects an output voltage of the battery; and an output voltage signal of the battery that is output from the output voltage detection circuit. A battery control circuit comprising a charge control circuit for executing start and stop control,
The charging control circuit once stops charging immediately after the charging circuit starts charging,
When the output voltage of the battery is substantially stabilized after the charging is stopped, the battery output voltage is stored as an initial voltage, and then charging by the charging circuit is resumed.
Determining whether the difference between the output voltage of the battery and the initial voltage at the time when the first charging time has elapsed after resuming charging exceeds a predetermined voltage α;
If the voltage is less than the predetermined voltage α, it is determined that the battery has deteriorated ,
When the predetermined voltage α is exceeded, the charging is continued as it is, and when the second charging time has elapsed from the start of charging by the charging circuit, it is determined whether or not the output voltage of the battery exceeds the predetermined voltage β. A battery control circuit that determines and determines that the battery has deteriorated when the voltage is equal to or lower than a predetermined voltage β .
前記充電回路による充電開始直後にいったん充電を停止する手順と、
充電停止後に前記電池の出力電圧が略安定した時点で、前記電池の出力電圧を初期電圧として記憶してから前記充電回路による充電を再開する手順と、
充電再開後から第1充電時間が経過した時点の前記電池の出力電圧と前記初期電圧との差が既定電圧αを超えているか否かを判定する手順と、
既定電圧α以下である場合には、前記電池が劣化していると判定する手順と、
既定電圧αを超えている場合には、そのまま充電を継続し、前記充電回路による充電開始から第2充電時間が経過した時点で、前記電池の出力電圧が既定電圧βを超えているか否かを判定し、既定電圧β以下である場合には、前記電池が劣化していると判定する手順とを有する、ことを特徴とした充電制御プログラム。 An output voltage signal of the battery output by the output voltage detection circuit of the battery control circuit including a charging circuit that charges the battery with power supplied from the outside and an output voltage detection circuit that detects the output voltage of the battery. A charge control program for causing a computer to execute start and stop control of the charging circuit based on
A procedure for once stopping charging immediately after starting charging by the charging circuit,
A procedure for resuming charging by the charging circuit after storing the output voltage of the battery as an initial voltage when the output voltage of the battery is substantially stabilized after the charging is stopped;
A procedure for determining whether or not a difference between the output voltage of the battery and the initial voltage at the time when the first charging time has elapsed after resuming charging exceeds a predetermined voltage α;
A procedure for determining that the battery has deteriorated when the voltage is equal to or lower than the predetermined voltage α ;
When the predetermined voltage α is exceeded, the charging is continued as it is, and when the second charging time has elapsed from the start of charging by the charging circuit, it is determined whether or not the output voltage of the battery exceeds the predetermined voltage β. A charge control program comprising: determining and determining that the battery has deteriorated if the voltage is equal to or less than the predetermined voltage β .
充電開始直後にいったん充電を停止する工程と、
充電停止後に前記電池の出力電圧が略安定した時点で、前記電池の出力電圧を初期電圧として記憶してから充電を再開する工程と、
充電再開後から第1充電時間が経過した時点の前記電池の出力電圧と前記初期電圧との差が既定電圧αを超えているか否かを判定する工程と、
既定電圧α以下である場合には、前記電池が劣化していると判定する工程と、
既定電圧αを超えている場合には、そのまま充電を継続し、前記充電回路による充電開始から第2充電時間が経過した時点で、前記電池の出力電圧が既定電圧βを超えているか否かを判定し、既定電圧β以下である場合には、前記電池が劣化していると判定する工程とを有する、ことを特徴とした充電制御方法。 A battery charge control method comprising:
A process of stopping charging immediately after the start of charging;
Storing the output voltage of the battery as an initial voltage when the output voltage of the battery is substantially stabilized after the charging is stopped;
Determining whether the difference between the output voltage of the battery and the initial voltage at the time when the first charging time has elapsed after resuming charging exceeds a predetermined voltage α;
A step of determining that the battery has deteriorated when the voltage is equal to or lower than the predetermined voltage α ;
When the predetermined voltage α is exceeded, the charging is continued as it is, and when the second charging time has elapsed from the start of charging by the charging circuit, it is determined whether or not the output voltage of the battery exceeds the predetermined voltage β. And a step of determining that the battery has deteriorated when the voltage is equal to or lower than the predetermined voltage β .
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