(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つのバッテリセルと、
昇圧回路と、
前記二つのバッテリセルの各々に直列に接続されたスイッチと、
一つのダイオードと、
を有する、前記二つのバッテリセルの一方から他方へ充電する回路を備え、
前記二つのバッテリセルの一方と、これに直列に接続されたスイッチを含む第１の回路系統、及び、前記二つのバッテリセルの他方と、これに直列に接続されたスイッチを含む第２の回路系統は、並列に配置され、
前記充電する回路は、バッテリセルの出力が前記昇圧回路に接続されなかった方の回路系統のバッテリセルを充電する
ことを特徴とする、バッテリ。
【請求項２】
前記第１の回路系統のバッテリセルに接続する前記スイッチは、前記第１の回路系統のバッテリセルの出力を、前記昇圧回路に接続し、
前記昇圧回路は、接続された前記第１の回路系統のバッテリセルの出力を、前記第２の回路系統のバッテリセルの電圧よりも高く昇圧する
ことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ。
【請求項３】
前記昇圧回路が前記第１の回路系統のバッテリセルの出力を前記第２の回路系統のバッテリセルの電圧よりも高く昇圧できなくなると、
前記第１の回路系統が前記昇圧回路に接続しないように前記第１の回路系統の前記スイッチを制御し、
前記第２の回路系統が前記昇圧回路に接続するように前記第２の回路系統の前記スイッチを制御する
制御手段を備えることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリ。
【請求項４】
接続される外部機器に、並列に配置された前記第１の回路系統または前記第２の回路系統から電力を供給するための端子を備え、
前記端子に外部機器が接続されていない状態では、前記昇圧回路により昇圧される前記第１の回路系統のバッテリセルの放電電流により、前記第２の回路系統のバッテリセルを充電することを特徴とする、請求項２又は３に記載のバッテリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリに関し、特に、メモリ効果を有する二次電池のバッテリリフレッシュに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｎｉ−Ｃｄ、Ｎｉ−ＭＨ電池等を用いた二次バッテリにおいては、その容量のほぼすべてを使い切らない、電荷が十分に残っている状態で継ぎ足し充電を繰り返すと、電荷が残っているにもかかわらず放電電圧が低下し、結果として容量が減少したように見える。このような現象は、二次バッテリが充電要求時における充電レベルを記憶してしまう、とも考えられ、「メモリ効果」と称される。メモリ効果は、深い放電を強制的に行うこと（バッテリリフレッシュ）で解消される。
【０００３】
バッテリリフレッシュについては、例えば特許文献１の先行技術文献がある。特許文献１は、リフレッシュ放電には相当の時間を要すること、さらに続けて充電も行う必要があることを指摘し、バッテリリフレッシュがトータルでかなりの時間を要するため不便であることを問題点として挙げている。その上で、リフレッシュ放電時に使用されていない放電抵抗を並列に接続して実質的に抵抗値を低減し、放電電流を大きくすることでリフレッシュ放電を短時間で行う構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８４８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１を含む従来の技術では、バッテリリフレッシュが必要な時期を機器が測定し、実施するかどうかの判断はユーザの選択に依存している（例えば特許文献１では段落００２０参照）。
【０００６】
バッテリリフレッシュのタイミングがユーザの選択に依存することの理由は、通常バッテリリフレッシュを行う際はバッテリを使用することはできず、通常の機器使用状態ではなく特別な状態（機器不使用状態等）に機器を置くか、又は、機器動作を制限する必要があるためであると考えられる。通常は、特別な状態や機器動作制限をユーザが状況に応じて選択する必要がある。
【０００７】
そこで本発明は、上記実情に鑑みて、バッテリリフレッシュの実行をユーザが意識することなく可能なバッテリを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、二つのバッテリセルと、昇圧回路と、前記二つのバッテリセルの各々に直列に接続されたスイッチと、一つのダイオードと、を有する、前記二つのバッテリセルの一方から他方へ充電する回路を備え、前記二つのバッテリセルの一方と、これに直列に接続されたスイッチを含む第１の回路系統、及び、前記二つのバッテリセルの他方と、これに直列に接続されたスイッチを含む第２の回路系統は、並列に配置され、前記充電する回路は、バッテリセルの出力が前記昇圧回路に接続されなかった方の回路系統のバッテリセルを充電することを特徴とする、バッテリを提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バッテリリフレッシュの実行をユーザが意識することなく可能なバッテリを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による実施形態の回路構成を示す回路図（充放電可能状態）である。
【図２】本発明による実施形態の回路構成を示す回路図（１つ目のバッテリセルのバッテリリフレッシュ状態）である。
【図３】本発明による実施形態の回路構成を示す回路図（２つ目のバッテリセルのバッテリリフレッシュ状態）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１ないし図３に、本実施形態の回路構成を示す。
【００１２】
図１は、本実施形態に係るバッテリ１が充放電可能な状態に置かれているときの回路構成を示している。
バッテリ１は、限定するものではないが、例えば、ノートパソコンに電力を供給するバッテリパックとして用いることができる。バッテリ１は、電力供給の対象である機器、又は、商用電源等と、端子１０６、１０９にて接続する。
【００１３】
バッテリ１は、端子１０６と端子１０９間の電源経路に、バッテリ１の容量を計測するための抵抗１０５を有する。抵抗１０５の後段には、バッテリセル１１１とバッテリセル１２１と昇圧回路１０２が並列に接続する。バッテリセル１１１とバッテリセル１２１は、ニッケル水素やリチウムイオン電池などの二次電池のバッテリセルである。
【００１４】
バッテリセル１１１のプラス側には回路の接続状態を切り替えるスイッチ回路１１２が接続する。バッテリセル１１１のリフレッシュ時にはスイッチ回路１１２が制御ＩＣ１０１の制御によりＯＮすることによって、バッテリセル１１１が昇圧回路１０２に接続する（図２参照）。
【００１５】
バッテリセル１２１のプラス側には回路の接続状態を切り替えるスイッチ回路１２２が接続する。バッテリセル１２１のリフレッシュ時にはスイッチ回路１２２が制御ＩＣ１０１の制御によりＯＮすることによって、バッテリセル１２１が昇圧回路１０２に接続する（図３参照）。
【００１６】
なお、バッテリ１が内蔵するバッテリセルの数は、本実施形態の態様に限定しない。すなわち、バッテリ１は、複数個のバッテリセルを並列接続で内蔵する。
【００１７】
また、バッテリ１は、制御ＩＣ１０１を内蔵する。制御ＩＣ１０１は、バッテリセル１１１、１２１を電源として動作し、バッテリセル１１１、１２１の電圧電流を監視することでバッテリセル１１１、１２１の絶対容量を管理する。また、制御ＩＣ１０１は、外部接続端子１０７、１０８によりバッテリ１の情報（電流状態や温度など）を外部の機器に提供する。
【００１８】
制御ＩＣ１０１は、バッテリ１が外部機器と接続されておらずバッテリセル１１１、１２１が外部機器と接続されていない状態では、電源経路のスイッチ１０４をＯＦＦすることで外部に対して充放電を禁止し、また、制御ＩＣ１０１自身も低消費電力モードに設定し、バッテリの消費を抑える。
【００１９】
制御ＩＣ１０１は、バッテリ１が端子１０６、１０９を介して外部機器等と接続されると、充放電可能な状態を判断し、スイッチ１０４をＯＮにして充電、放電が可能になる。
【００２０】
制御ＩＣ１０１は、スイッチ回路１１２とスイッチ回路１２２の切替も制御する（図１では繁雑になるのを避けるためスイッチ回路１１２へ延びる制御信号の流れの図示を省略している）。切替は交互に行い、充電又は放電がバッテリごとに切り替わって行われる。
【００２１】
制御ＩＣ１０１は、バッテリセル１１１、１２１の電圧も監視する。さらに、抵抗１０５から充放電電流値を監視することにより、バッテリの容量を計測する。
【００２２】
昇圧回路１０２は、スイッチ回路１１２及びスイッチ回路１２２で特定されたバッテリを入力源としてバッテリ電圧より高い電圧を生成する。また、昇圧回路１０２は、定電圧、定電流制御により規定以上の電流を制限することでバッテリセル１１１、１２１の特性にあった放電を行う。
【００２３】
また、昇圧回路１０２は、外部機器が接続されていない場合は、残りのバッテリに充電し、特定されたバッテリを完全放電（すなわち、バッテリリフレッシュ）する。ここで、制御ＩＣ１０１は、特定されたバッテリのリフレッシュが完了するように、バッテリの残容量と昇圧回路効率を考慮してリフレッシュされていないバッテリに充電する。
【００２４】
ダイオード１０３は整流器であって、電流の逆流を防ぐ。昇圧回路１０２の内部に組み込んでもよい。バッテリセル１１１又は１２１がバッテリリフレッシュ状態にある場合（すなわち、図２又は図３に示す状態）であって、バッテリ１が端子１０６、１０９を介して外部機器と接続している状態のとき、リフレッシュ中のバッテリは昇圧回路１０２により、リフレッシュされていないバッテリのバッテリ電圧より高いため、ダイオードＯＲによる切替回路を経由し、リフレッシュ中のバッテリが優先して放電される。
【００２５】
以上で、バッテリ１が充放電可能な状態の本実施形態の構成について述べた。次に、バッテリ１が内蔵の各バッテリをバッテリリフレッシュする際の構成について図２、図３を参照して説明する。
【００２６】
バッテリリフレッシュするタイミングについては、例えばユーザが所定の回数（１００回など）充放電を繰り返したというような充放電の回数（充放電サイクル）や前回のバッテリリフレッシュから所定の月数が経過したこと（使用期間）などを、制御ＩＣ１０１が判定して、自動的に実行する。
【００２７】
しかしながら、バッテリリフレッシュを自動的に実行しても、その間ユーザが機器をバッテリ１に接続できないようであれば、ユーザにバッテリリフレッシュを意識させてしまうことになる。したがって、本実施形態では、複数のバッテリを並列接続し、各バッテリを１つずつバッテリリフレッシュする。したがって、バッテリリフレッシュ中でも機器を接続して利用可能であり、ユーザはバッテリリフレッシュを意識することがない。
【００２８】
図２、図３を参照して以下ではまず、外部機器が接続されていない状態におけるバッテリリフレッシュについて説明する。
【００２９】
バッテリリフレッシュが開始されると、図２に示すように、制御ＩＣ１０１の制御によりスイッチ回路１１２が電源経路を変更することによって、１つ目のバッテリ（図２ではバッテリセル１１１）が昇圧回路１０２に接続する。
【００３０】
昇圧回路１０２は、バッテリセル１１１を入力源としてバッテリセル１２１より高い電圧を生成する。昇圧回路によって昇圧された電源は、バッテリセル１２１に充電される。
図２に示す状態のとき、バッテリセル１１１はバッテリリフレッシュ状態、バッテリセル１２１は充放電可能状態である。
【００３１】
バッテリセル１１１が十分に放電すると、制御ＩＣ１０１は、昇圧回路１０２をＯＦＦして、スイッチ回路１１２とスイッチ回路１２２を図３に示すような状態に制御する。その結果電源経路が変更され、バッテリセル１１１が充放電可能状態、バッテリ１２２がバッテリリフレッシュ状態となる。
【００３２】
各バッテリが十分に放電したか否かは、昇圧回路１０２により昇圧されるバッテリの電圧が、昇圧回路１０２による昇圧が不能なまでに低下した場合に十分に放電したと判断するとよい。
【００３３】
或いは、昇圧回路１０２により昇圧されるバッテリの電圧が、バッテリ１に接続する外部機器の最低起動電圧を下回るまで低下した場合に十分に放電したと判断するとよい。最低起動電圧は、外部機器ごとに異なり、あらかじめ制御ＩＣ１０１に設定する。
【００３４】
以下では次に、外部機器が接続されている状態におけるバッテリリフレッシュについて説明する。
【００３５】
外部機器が接続されている場合は、リフレッシュ中のバッテリの見かけの電圧が昇圧回路１０２による昇圧によって、リフレッシュされていないバッテリ電圧より高いため、ダイオードＯＲによる切替回路を経由し、リフレッシュ中のバッテリが優先して放電される（図２の状態）。
【００３６】
１つ目のバッテリのバッテリリフレッシュ後、制御ＩＣ１０１は、昇圧回路１０２をＯＦＦして、スイッチ回路１１２とスイッチ回路１２２を図３に示すような状態に制御する。その結果電源経路が変更され、バッテリセル１１１が充放電可能状態、バッテリ１２２がバッテリリフレッシュ状態となる。
【００３７】
なお、バッテリ１に外部機器が接続している状態のとき、バッテリ１は、機器負荷に応じて端子１０９から充電又は端子１０６から放電をする。図３の状態のときに、機器負荷が昇圧回路１０２で設定された電流を超える場合は、昇圧回路１０２の電圧がバッテリセル１１１より低くなるため、バッテリセル１１１から放電される。一方で、機器負荷が昇圧回路１０２で設定された電流より小さい場合は、昇圧回路１０２から電力を供給するので、バッテリセル１２１から放電される。
【００３８】
このような動作の理由は、機器負荷が所定の電圧を要求し、機器の状態に応じて必要な電流量が変動するためである。昇圧回路１０２は、機器負荷所定の電圧（バッテリセル１２１の素の電圧より高い）に昇圧し、定電圧・定電流制御を行って機器負荷に供給する。すなわち、例えば定格１２Ｗの昇圧回路で６Ｖに昇圧して機器負荷に供給しようとしたときに、機器負荷が５Ｖ３Ａ（１５Ｗ）を要求すると、６Ｖ２Ａ→５Ｖ２．４Ａ→４Ｖ３Ａのように出力電圧を下げながら定格上限で出力しようとする。
【００３９】
機器負荷の要求を昇圧回路１０２側から所定電圧で供給できれば昇圧回路１０２側から、昇圧回路１０２側から所定電圧で供給しきれなくなると、昇圧回路１０２の出力電圧の低下に伴ってバッテリセル１１１側から、電流が供給される。上記の例では、５Ｖまでは昇圧回路１０２側から、５Ｖを下回るとバッテリセル１１１側から、電流が供給される。
【００４０】
以上に説明した本実施形態によれば、バッテリリフレッシュ中であってもバッテリ１に接続する外部機器は動作するため、ユーザが意識することなくバッテリリフレッシュの実行が可能になる。
【符号の説明】
【００４１】
１    バッテリ
１０１    制御ＩＣ
１０２    昇圧回路
１０３    ダイオード
１０４    スイッチ
１０５    抵抗
１０６〜１０９    端子
１１１、１２１    バッテリセル
１１２、１２２    スイッチ回路
【図１】
0005635837.tif 000002
【図２】
0005635837.tif 000003
【図３】
0005635837.tif 000004