JP3672345B2 - 充・放電型電池の種別、容量の判定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、充・放電型電池種別（機種）・容量を容易に、また確実に判別し得る判定（判別）方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、充・放電型電池は、たとえば携帯電話機など、各種の電子機器類の電源として実用されている。そして、この種の充・放電型電池は、機種・容量に対応して適正な条件、すなわち適正な充電速度（充電電流）条件での充電が要求される。つまり、この種の充・放電型電池は、携帯電話機などの電子機器類の駆動源として利用され、放電に伴って電池電圧がしきい値以下に低下すると、充電量が限界に到達したことが表示される。ここで、充電量が限界に来ると、充・放電型電池は、駆動源としての機能を十分に果たし得ないし、さらには充・放電型電池の破損を招来する恐れもある。したがって、前記駆動源としての利用においては、充電量、放電状態などに適切に対応して、所要の充電を行うことになる。
【０００３】
ところで、充・放電型電池は、電池の種類、機種・容量、たとえばニッケル水素電池とニッケルカドミウム電池、さらには、この電池の容量の大小によって、充電速度、充電条件も異なるので、充・放電型電池の種類、機種・容量ごとに、適正な充電速度、充電制御での充電が必要となる。こうした要求に対して、充・放電型電池のハウジング内に電子素子を内蔵させる一方、充電速度を制御するための充電回路を使用することが知られている。
【０００４】
たとえば図３に回路構成を示すような手段（判別方法・装置）が提案されている（特開平 2−299428号公報）。図３において、１は充・放電型電池駆動機器（充電器）で、外部接続用（入出力）端子２、整流器３、定電流源４、一端が安定化電圧に接続する抵抗（第１の電圧値抵抗）５、充・放電型電池の機種検出器６、および充電制御部７にて構成されている。また、８は充・放電型電池パックで、充・放電型電池９、および前記充・放電型電池９の機種に応じて選択された抵抗値を有する抵抗（第２の抵抗）10にて構成されている。そして、前記充・放電型電池駆動機器（充電器）１と充・放電型電池パック８とは、一次供給端子11、検出入力端子12、アース端子13で接続している。
【０００５】
この回路構成によれば、充・放電型電池の機種検出器６は、第１の電圧値抵抗５および第２の抵抗10による安定化電圧の分圧で発生した電気信号（両端の電位）を測定・検出し、充・放電型電池の機種を決定して充電制御部７に伝える。ここで、充電制御部７は、予め設定されている充・放電型電池９の機種に関する情報に基づいて、充・放電型電池９の機種に対応した適正な充電速度・条件を設定する。一方、充・放電型電池の容量を自動的に判別（識別）し得る充電回路も知られている。
図４はこの回路図であって、充・放電型電池駆動機器（充電器）14および充・放電型電池パック15で構成される。ここで、充・放電型電池駆動機器（充電器）14は、外部接続用（入出力）端子16、整流器17、定電流源18に接続する定電流充電用端子 19A、充・放電型電池の機種および容量判定データを内蔵するマイクロプロセッサー20に各別に接続する温度検出端子 21Aと電池容量検出端子 22A、前記マイクロプロセッサー20に定電圧 D Vおよび接地電位GNを与える定電圧電源23、前記接地電位GN用のアース端子 24A、前記マイクロプロセッサー20と温度検出端子 21Aおよび電池容量検出端子 22Aとが各別に接続する回路25，26に抵抗値が一定の抵抗 27A， 27Bを介して前記定電圧を各別に与える定電圧回路28，29、前記定電圧電源23を介してマイクロプロセッサー20に接続して定電流源18を制御する充電制御部30を具備している。また、充・放電型電池パック15は、充・放電型電池31、および温度検出素子（サーミスター）32で構成されている。そして、前記充・放電型電池駆動機器（充電器）14と充・放電型電池パック15とは、対応する一次供給端子 19A， 19B、温度検出端子 21A， 21B、電池容量検出端子22A， 22B、アース端子 24A， 24B同士で接続される。
【０００６】
この回路構成によれば、電池容量検出端子 22Bが開のとき電池容量検出端子 22Aの電圧が 0 V、電池容量検出端子 22Bが閉のとき電池容量検出端子 22Aの電圧が定電圧 D Vとなる。つまり、 0， 1の記号として捕らえられるので、電池容量の大小を判定し得る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記充・放電型電池の機種（種別）もしくは容量に対し、対応し得る充電回路（充電器）の構成では、実用上、なお不便な問題がある。
【０００８】
先ず、特開平２−299428号公報に開示された手段では、充・放電型電池が内蔵する所定素子（回路）の実効インピーダンスと、充電回路側に設置してある抵抗５とによって、比例した分圧で発生する検出入力信号を充・放電型電池機種検出器６で測定し、この検出入力に基づいて、前記充・放電型電池パック８の機種を判別し、充・放電型電池パック８に対応した適正な充電パラメータを選択・設定して所用の充電を行う方式を採っている。
【０００９】
この方式は、充電時において、充・放電型電池９の機種を判別し、適正な充電条件で、所要の充電を行い得るという利点を有するが、充・放電型電池９の容量を判別し得ないので、十分な手段といえない。すなわち、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池などの充・放電型電池の機種だけでなく、それらの電池容量も判別・検出し得れば、これら充・放電型電池９の使用・取扱上の安全性など、さらなる向上を図り得るからである。そして、前記構成の回路で、充・放電型電池９の機種および容量の判別を行うには、前記充・放電型電池パック８が具備する抵抗体10の抵抗値の選択・設定に、複雑化もしくは高精度化が要求される一方、検出入力端子12との電位差測定に基づく判別用のハードおよびソフトを設定する必要があり、コストアップを必然的に招来する。
【００１０】
一方、図４に図示した回路構成の場合は、充・放電型電池31の容量自体の判別が目的であって、充・放電型電池31の機種の判別を行うことはできない。つまり、充・放電型電池31の機種および容量を判定して、充・放電型電池31の機種および容量に対応して適正な充電など行い得ないという問題がある。
【００１１】
本発明は上記事情に対処してなされたもので、簡略な回路構成でありながら、充・放電型電池の機種および容量を容易に判別でき、適正な充電を行うことが可能な充・放電型電池の判定方法の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の充・放電型電池の機種および容量の判定方法は、定電流源に接続する定電流充電用端子、充・放電型電池の機種および容量判定データを内蔵するマイクロプロセッサーに各別に接続する温度検出端子、電池容量検出端子、アース（接地）端子、前記マイクロプロセッサーに定電圧および接地電位を与える定電圧電源、前記温度検出端子および電池容量検出端子がマイクロプロセッサーに各別に接続する回路に抵抗値が一定の抵抗を介して定電圧を各別に与える定電圧回路、前記定電圧電源を介してマイクロプロセッサーに接続して定電流源を制御する充電制御部を具備して成る充・放電型電池駆動機器に、充・放電型電池の定電流充電用端子、温度検出端子、電池容量検出端子、および接地端子をそれぞれ対応させて接続し、充・放電型電池の種別、容量を判定する方法において、前記充・放電型電池の第１の電圧値検出端子側もしくは第２の電圧値検出端子側のいずれか一方にサーミスターを介挿しておき、第２の電圧値検出端子側もしくは第１の電圧値検出端子側の開もしくは閉による充・放電型電池駆動機器側の第２の電圧値検出端子もしくは第１の電圧値検出端子のいずれか一方による０Ｖ電圧又は前記定電圧の検出並びに他方による前記サーミスターで分圧された電圧の検出により、電池容量の大小と電池の種別を、それぞれ判定することを特徴とする充・放電型電池の種別、容量の判定方法。
【００１３】
すなわち、本発明は、上記図４に図示した回路構成における温度検出端子（第１の電圧値検出端子）および電池容量判別端子（第２の電圧値検出端子）を利用することを基本とし、充・放電型電池の機種に応じて、充・放電型電池パックの第１の電圧値検出端子側もしくは第２の電圧値検出端子側のいずれかに温度検出素子（サーミスター）を入れ替えて、対応する充・放電型電池駆動機器側の第１の電圧値検出端子もしくは第２の電圧値検出端子の出力と、出力される端子の位置（充・放電型電池駆動機器側の第１の電 圧値検出端子か第２の電圧値検出端子か）によって充・放電型電池の容量の大小および機種の判別を行うことを骨子としている。
【００１４】
【作用】
本発明に係る充・放電型電池の機種および容量の判定方法によれば、充・放電型電池駆動機器（充電器）側においては、温度に応じた電圧、また容量の大小に応じて 0 Vか、定電圧（定電圧電源の出力値）かの２値が、第１の電圧値検出端子および第２の電圧値検出端子でそれぞれ検出し得る。一方、充・放電型電池側では、電池の機種に応じて、第１の電圧値検出端子もしくは第２の電圧値検出端子側に温度検出素子（サーミスター）が入れ替り挿入されており、充電器側の第１の電圧値検出端子および第２の電圧値検出端子に、対応する電池側の第１の電圧値検出端子および第２の電圧値検出端子がそれぞれ接続する。つまり、機種の相違によって、充・放電型電池駆動機器側の定電圧電源側の電位と相俟って、第１の電圧値検出端子−第１の電圧値検出端子間、もしくは第２の電圧値検出端子−第２の電圧値検出端子間のいずれか一方に、 0 Vか、定電圧値 D Vが発生する。そして、この状態は、換言すると、発生電圧が 0 Vか定電圧値 D Vか、また、その位置が第１の電圧値検出端子か第２の電圧値検出端子かの情報は、マイクロプロセッサーに A／ D入力される。ここで、予めマイクロプロセッサーが内蔵しているデータと比較され、充・放電型電池の機種および容量が判定されて、この判定に基づいて適正な充電を行い得ることになる。
【００１５】
【実施例】
以下、図１および図２を参照して、本発明を実施例により説明する。
【００１６】
図１および図２は、本発明に係る充・放電型電池の機種および容量の判定手段の異なる構成例を示す回路図であり、図１はニッケル水素電池パックの場合を、また図２はニッケルカドミウム電池パックの場合をそれぞれ示す。
【００１７】
先ず、図１において、14は充・放電型電池駆動機器（充電器）、15′はニッケル水素電池パックである。ここで、充・放電型電池駆動機器（充電器）14は、外部接続用（入出力）端子16、整流器17、定電流源18に接続する定電流充電用端子19A、充・放電型電池の機種および容量判定データを内蔵するマイクロプロセッサー20に各別に接続する温度検出端子 21Aと電池容量検出端子 22A、前記マイクロプロセッサー20に定電圧 D Vおよび接地電位GNを与える定電圧電源23、前記接地電位GN用の接地端子 24A、前記マイクロプロセッサー20と温度検出端子 21Aおよび電池容量検出端子 22Aとが各別に接続する回路25，26に抵抗値が一定の抵抗27A， 27Bを介して前記定電圧を各別に与える定電圧回路28，29、前記定電圧電源23を介してマイクロプロセッサー20に接続して定電流源18を制御する充電制御部30を具備している。そして、前記充・放電型電池駆動機器（充電器）14に対して、充・放電型電池パック15′は、対応する一次供給端子 19A， 19B、温度検出端子 21A， 21B、電池容量検出端子 22A， 22B、アース端子 24A， 24B同士で接続される。また、前記充・放電型電池パック15′は、充・放電型電池31、および温度検出端子 21B側を温度検出素子（サーミスター）32を介してアース端子 24B側に接続し、電池容量検出端子 22B側は電池31の容量（大小）に応じて、電池容量検出端子 22Bとアース端子 24B側とを開閉する接続構成を採っている。 次に、前記回路構成の場合の作用について説明する。たとえば充・放電型電池31が大容量のとき、電池容量検出端子 22Bとアース端子 24B側とを閉（ショート）に、また、充・放電型電池31が小容量のとき電池容量検出端子 22Bとアース端子 24B側とを開（オープン）に設定する。この状態では、電池が大容量であると、充・放電型電池駆動機器（充電器）14側の電池容量検出端子 22Aに 0 Vが検出され、電池が小容量であると充・放電型電池駆動機器（充電器）14側の電池容量検出端子 22Aに定電圧 D Vが検出される。そして、この電池容量検出端子 22Aでの検出値 0 V，もしくは定電圧 D Vは、マイクロプロセッサー20に A／ D入力して、予めマイクロプロセッサー20に内蔵されている判定データと対比され、電池容量の大小が判定される。
【００１８】
一方、温度検出端子 21A， 21B間においては、充・放電型電池パック15′の温度検出端子 21B側が温度検出素子（サーミスター）32を介してアース端子 24B側に接続しているため、充・放電型電池駆動機器（充電器）14側の温度検出端子 21Aに、 0 Vもしくは定電圧 D Vが検出されない。つまり、ニッケル水素系の充・放電型電池の場合は、充・放電型電池駆動機器（充電器）14側の電池容量検出端子 22Aにのみに、 0 Vもしくは定電圧 D Vが検出されるので、この検出値によって電池容量の大小が判定されるとともに、検出値が電池容量検出端子 22Aで得られることによって、充・放電型電池の機種はニッケル水素系であることが判定される。
【００１９】
図２はニッケルカドミウム電池パックの場合である。ここでは、充・放電型電池パック15″の構成を下記のようにした他は、前記図１に図示した場合と同様なので、説明の一部を省略する。すなわち、充・放電型電池パック15″は、ニッケルカドミウム系の充・放電型電池31、および電池容量検出端子 22B側を温度検出素子（サーミスター）32を介してアース端子 24B側に接続し、温度検出端子 21B側は、電池の容量（大小）に応じて、温度検出端子 21Bとアース端子 24B側とを開閉する接続構成を採っている。
【００２０】
そして、この回路構成の場合においては、たとえば充・放電型電池31が大容量のとき温度検出端子 21Bとアース端子 24B側とを閉（ショート）に、また、充・放電型電池31が小容量のとき温度検出端子 21Bとアース端子 24B側とを開（オープン）に設定する。この状態では、電池が大容量であると、充・放電型電池駆動機器（充電器）14側の温度検出端子 21Aに 0 Vが検出され、電池が小容量であると充・放電型電池駆動機器（充電器）14側の温度検出端子 21Aに定電圧 D Vが検出される。そして、この電池容量検出端子 21Aでの検出値 0 V，もしくは定電圧D Vは、マイクロプロセッサー20に A／ D入力して、予めマイクロプロセッサー20に内蔵されている判定データと対比され、電池容量の大小が判定される。
【００２１】
一方、電池容量検出端子 22A， 22B間においては、充・放電型電池パック15″の電池容量検出端子 22B側が温度検出素子（サーミスター）32を介してアース端子 24B側に接続しているため、充・放電型電池駆動機器（充電器）14側の電池容量検出端子 22Aに、 0 Vもしくは定電圧 D Vが検出されない。つまり、ニッケルカドミウム系の充・放電型電池の場合は、充・放電型電池駆動機器（充電器）14側の温度検出端子 21Aにのみに、 0 Vもしくは定電圧 D Vが検出されるので、この検出値によって電池容量の大小が判定されるとともに、検出値が電池容量検出端子 21Aで得られることによって、充・放電型電池の機種はニッケルカドミウム系であることが判定される。
【００２２】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ることが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る充・放電型電池の種別・容量判定方法によれば、充・放電型電池（充・放電型電池パック）の種別および容量の大小を容易に判定し得るので、充・放電型電池の種別および容量に対応して、適正な条件で所要の定電流充電を行うことが可能となる。したがって、充・放電型電池もしくは充・放電型電池パックの駆動、取扱操作などにおける安全性の確保、長寿命化を図ることができ、この種充・放電型電池の汎用性や実用性をさらに助長するうえで多くの利点をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る充・放電型電池の種別・容量判定方法の実施態様例を説明するための回路図。
【図２】本発明に係る充・放電型電池の種別・容量判定方法の他の実施態様例を説明するための回路図。
【図３】従来の充・放電型電池の機種判定方法の実施態様を説明するための回路図。
【図４】従来の充・放電型電池の容量判定方法の実施態様を説明するための回路図。
【符号の説明】
１，14……充・放電型電池駆動機器（充電器） ２，16……外部接続用端子 ３，17……整流器 ４，18……定電流源 ５……第１の抵抗
６……機種検出器 ７，30……充電制御部 ８，15，15′，15″……充・放電型電池パック ９，31……充・放電型電池 10……第２の抵抗充 11……１次供給端子 12……検出端子 13， 24a， 24b……アース端子 19a， 19b……定電流充電用端子 20……マイクロプロセッサー 21a， 21b……温度検出端子 22a， 22b……電池容量検出端子 25，26……回路 27a， 27b……抵抗 28，29……定電圧回路
32……温度検出素子（サーミスター）

Claims (1)

1. 定電流源に接続する定電流充電用端子、充・放電型電池の機種および容量判定データを内蔵するマイクロプロセッサーに各別に接続する第１の電圧値検出端子、第２の電圧値検出端子、接地端子、前記マイクロプロセッサーに定電圧および接地電位を与える定電圧電源、前記第１の電圧値検出端子および第２の電圧値検出端子のマイクロプロセッサーに各別に接続する回路に抵抗値が一定の抵抗を介して前記定電圧を各別に与える定電圧回路、前記定電圧電源を介してマイクロプロセッサーに接続して定電流源を制御する充電制御部を具備して成る充・放電型電池駆動機器に、充・放電型電池の定電流充電用端子、第１の電圧値検出端子、第２の電圧値検出端子および接地端子をそれぞれ対応させて接続し、充・放電型電池の種別、容量を判定する方法において、
   前記充・放電型電池の第１の電圧値検出端子側もしくは第２の電圧値検出端子側のいずれか一方にサーミスターを介挿しておき、第２の電圧値検出端子側もしくは第１の電圧値検出端子側の開もしくは閉による充・放電型電池駆動機器側の第２の電圧値検出端子もしくは第１の電圧値検出端子のいずれか一方による０Ｖ電圧又は前記定電圧の検出並びに他方による前記サーミスターで分圧された電圧の検出により、電池容量の大小と電池の種別を、それぞれ判定することを特徴とする充・放電型電池の種別、容量の判定方法。

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