(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池温度または電池(1)の雰囲気温度を検出する第１サーミスタ(5)に第１抵抗(6)を並列に接続している並列接続回路(3)と、電池温度または電池(1)の雰囲気温度を検出する第２サーミスタ(7)に第２抵抗(8)を直列に接続している直列接続回路(4)と、並列接続回路(3)と直列接続回路(4)を直列に接続している分圧回路(2)を備え、
分圧回路(2)の両端にリチウムイオン二次電池(1)の出力電圧を印加し、直列接続回路(4)の両端の出力電圧を設定電圧に比較して、リチウムイオン二次電池(1)の放電末期電圧を温度で補正して検出するようにしてなるリチウムイオン二次電池の放電末期電圧の補正回路。
【請求項２】
分圧回路(2)の直列接続回路(4)に比較回路(10)を接続しており、比較回路(10)が直列接続回路(4)の出力電圧を設定電圧に比較して、リチウムイオン二次電池(1)の放電末期電圧を検出する請求項１に記載されるリチウムイオン二次電池の放電末期電圧の補正回路。
【請求項３】
比較回路(10)の出力に光源(12)を点滅する点滅回路(11)を接続しており、リチウムイオン二次電池(1)の電圧が放電末期電圧になると、点滅回路(11)が光源(12)を点滅するようにしてなる請求項１に記載されるリチウムイオン二次電池の放電末期電圧の補正回路。
【請求項４】
比較回路(10)の出力に遅延回路(14)を接続しており、比較回路(10)に入力される直列接続回路(4)の電圧が所定時間連続して設定電圧よりも低くなると点滅回路(11)が光源(12)を点滅させる請求項３に記載されるリチウムイオン二次電池の放電末期電圧の補正回路。
【請求項５】
放電末期電圧を、電池(1)の残容量が０〜１５％となる電圧に設定している請求項１に記載されるリチウムイオン二次電池の放電末期電圧の補正回路。
【請求項６】
電気かみそりに内蔵されるリチウムイオン二次電池(1)の放電末期電圧を検出する請求項１に記載されるリチウムイオン二次電池の放電末期電圧の補正回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウムイオン二次電池の放電末期電圧を補正する回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リチウムイオン二次電池は、充電すると電圧が上昇するが、その電圧が４．１〜４．２Ｖになると満充電される。この電池を放電させると電圧が次第に低下して残容量が減少する。残容量がなくなってさらに放電させると、電池の性能が著しく低下するので、残容量が０になることを検出して放電を停止させている。さらに、リチウムイオン二次電池を機器に装着して使用するとき、使用している途中で急に電源がオフになると便利に使用できないので、電池の残容量を表示して、いつまで使用できるかの表示をすると便利に使用できる。とくに、電池の残容量が残り少なくなって、使用できる時間が短くなったときに、いつまで使用できるかを正確に表示することが大切である。
【０００３】
たとえば、電池をリチウムイオン二次電池とする電気かみそりを使用しているときに、残容量が少なくなって、たとえばその後の使用時間が、３分であると表示されると、残りの時間内にひげ剃りを終了するように急いでひげ剃りを完了することができる。この表示がなく、ひげそりをしている途中で前触れもなく電源がオフになると、ひげ剃りを途中で終了せざるをえず、便利に使用できない。
【０００４】
さらに、リチウムイオン二次電池はラップトップマイコンの電源にも使用される。マイコンは正常な操作の後に電源をオフにする必要がある。このため、残容量が少なくなったことを正確に検出することが大切である。
【０００５】
リチウムイオン二次電池は、残容量が少なくなった状態を電圧で検出できる。しかしながら、電池の電圧が同じであっても、温度によって残容量が変化する。図１は、温度によって、残容量に対する電池電圧が変化する特性を示している。この図に示すように、温度が低下すると、同じ残容量であっても電池電圧が低下する。このため、電圧を検出して残容量が所定の値に減少したことを検出すると、温度によって残容量の誤差が大きくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等はこの弊害を解消することを目的として、サーミスタで温度補正して、リチウムイオン二次電池の残容量を電圧で特定する回路を試行錯誤した。しかしながら、サーミスタとリチウムイオン二次電池では、温度特性が変化する割合が著しく異なるので、サーミスタの変化を抵抗で変更する程度では、リチウムイオン二次電池の温度特性に理想的なカーブを実現できなかった。そこで、本発明者等は、さらに膨大な組合せの補正回路を試行錯誤した結果、複数のサーミスタと抵抗を使用する簡単な回路でこのことを実現することに成功した。
【０００７】
したがって、本発明の大切な目的は、リチウムイオン二次電池の残容量が少なくなったことを簡単な回路で正確に検出できる補正回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のリチウムイオン二次電池の放電末期電圧の補正回路は、電池温度または電池１の雰囲気温度を検出する第１サーミスタ５に第１抵抗６を並列に接続している並列接続回路３と、電池温度または電池１の雰囲気温度温度を検出する第２サーミスタ７に第２抵抗８を直列に接続している直列接続回路４と、並列接続回路３と直列接続回路４を直列に接続している分圧回路２を備える。この分圧回路２の両端にリチウムイオン二次電池１の出力電圧を印加する。そして、直列接続回路４の両端の出力電圧を設定電圧に比較すると、リチウムイオン二次電池１の放電末期電圧が温度で補正された電圧となる。
【０００９】
ところで、本明細書において「放電末期電圧」とは、リチウムイオン二次電池１の残容量が残り少なくい所定の残容量、たとえば、１〜１５％となる電圧、あるいは、残容量が０％になる電圧を意味するものとする。
【００１０】
本発明の補正回路は、分圧回路２の直列接続回路４に比較回路１０を接続し、この比較回路１０で直列接続回路４の出力電圧を設定電圧に比較して、リチウムイオン二次電池１の放電末期電圧を検出することができる。ただ、補正回路は、直列接続回路の出力電圧をＡ／Ｄコンバータでデジタル値に変換し、デジタル値が設定電圧よりも高いかどうかをマイコンで識別することもできる。
【００１１】
さらに、本発明の補正回路は、比較回路１０の出力に光源１２を点滅させる点滅回路１１を接続し、リチウムイオン二次電池１の電圧が、残容量が残り少なくなった放電末期電圧になると、点滅回路１１で光源１２を点滅することもできる。
【００１２】
比較回路１０は、出力に遅延回路１４を接続することができる。この回路は、比較回路１０に入力される直列接続回路４の電圧が、所定時間よりも長く設定電圧よりも低くなると、点滅回路１１が光源１２を点滅させる。したがって、直列接続回路４の電圧が雑音等の影響で一時的に低下することによる誤作動で光源１２が点滅するのを防止できる。
【００１３】
放電末期電圧は、電池１の残容量が０〜１５％となる電圧に設定することができる。さらに、放電末期電圧を第１放電末期電圧と第２放電末期電圧に設定して、第１放電末期電圧は、電池１の残容量が１〜１５％となる値に設定し、第２放電末期電圧を残容量が０となる電圧に設定することができる。
【００１４】
本発明の補正回路は、電気かみそりに内蔵されるリチウムイオン二次電池１の放電末期電圧を検出する回路に最適である。それは、電池１の残容量が少なくなって、使用できる時間が短くなったときに、残りの使用時間を正確に表示できるからである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための補正回路を例示するものであって、本発明は補正回路を以下のものに特定しない。
【００１６】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１７】
図２は、電気かみそりの電源に内蔵されるリチウムイオン二次電池の放電末期電圧を温度で補正して検出する回路を示す。この回路図の電気かみそりは、リチウムイオン二次電池１の電圧が放電末期電圧まで低下して、電池１の残容量が残り少なくなると、発光ダイオードを点滅して、使用できる時間が短くなったことを知らせる。電池１の放電末期電圧に対する残容量は常に一定ではない。温度が低くなると、電池１の放電末期電圧が同じでも残容量は少なくなる。この弊害を解消するために、図に電気かみそりは、補正回路を備えている。
【００１８】
補正回路は、リチウムイオン二次電池１の電圧を分圧する分圧回路２を備えている。分圧回路２で分圧した電圧は比較回路１０に入力される。比較回路１０は、分圧回路２から入力される電圧を一定の設定電圧に比較する。比較回路１０は、分圧回路２からの入力電圧が設定電圧よりも低いと、電池１の電圧が放電末期電圧よりも低下したと判定する。分圧回路２が分圧する比率、すなわち、分圧回路２の入力電圧と出力電圧の比率は温度によって変化する。ただ、入力電圧を比較する設定電圧は温度によって変化しない。
【００１９】
分圧回路２は、並列接続回路３と直列接続回路４を直列に接続している。直列接続回路４の両端に発生する電圧を出力電圧として比較回路１０に入力する。直列接続回路４と並列にコンデンサー９を接続しているが、このコンデンサー９は、雑音による誤動作を防止するものである。並列接続回路３は、第１サーミスタ５と第１抵抗６を並列に接続している。直列接続回路４は、第２サーミスタ７と第２抵抗８を直列に接続している。第１サーミスタ５と第２サーミスタ７は、電池１の周囲温度を検出し、あるいは電池１の表面温度を検出し、あるいは電池１の近傍の温度を検出する。周囲温度を検出する第１サーミスタ５と第２サーミスタ７は、電気かみそり等の機器のケースに内蔵される。これ等のサーミスタは、ケースに内蔵されるプリント基板に固定される。このプリント基板は、電気かみそり等の制御回路を実装するものである。
【００２０】
第１サーミスタ５と第２サーミスタ７は、図３に示すように、温度が低くなるにしたがって抵抗が急激に増加する。すなわち、温度と抵抗は直線的には変化しない。一方、リチウムイオン二次電池１は、残容量が残り少なくなって所定の残容量となるときの放電末期電圧も、直線的には変化せず、温度が低下するにしたがって低下する勾配が急峻になる。したがって、リチウムイオン二次電池１の残容量が少なくなって、所定の残容量となったことを正確に検出するには、温度が低くなるにしたがって、放電末期電圧を低下させる必要がある。
【００２１】
図４は、分圧回路２の出力電圧を一定にする温度と入力電圧の特性を示すカーブである。縦軸は、分圧回路２の両端に接続される入力電圧である。分圧回路２の両端にはリチウムイオン二次電池１を接続するので、この図の縦軸はリチウムイオン二次電池１の出力電圧となる。横軸は温度を示している。したがって、この図に示す電圧がリチウムイオン二次電池１の放電末期電圧となる。この図に示す放電末期電圧は、温度が低くなるにしたがって低下し、しかも、低下する勾配も温度が低くなると大きくなる。この特性は、リチウムイオン二次電池１の残り少ない残容量が、温度が低下するに従って少なくなり、しかもその少なくなる割合が大きくなる特性に一致する。
【００２２】
分圧回路２の出力電圧は、比較回路１０に入力されるので、比較回路１０は、この図に示す曲線よりもリチウムイオン二次電池１の電圧が低いときに”Ｈ”の電圧を出力し、高いときに”Ｌ”の電圧を出力する。比較回路１０が”Ｈ”を出力するとき、点滅回路１１は、光源１２と直列に接続しているスイッチング素子１３をオンオフに切り換えて、光源１２である発光ダイオードを点滅させる。発光ダイオードの点滅を見て、ユーザーは、電池１の残容量が少なくなって、使用時間がほとんどなくなったことを知る。したがって、電気かみそりにおいては、早々にひげそりを完了する。また、マイコンにあっては、通常の操作をして終了させる。
【００２３】
さらに、図に示す回路は、点滅回路１１の出力に遅延回路１４を接続している。図の遅延回路１４は、抵抗１５とコンデンサー１６からなる。この遅延回路１４は、比較回路１０が”Ｈ”を出力すると、この電圧が抵抗１５を介してコンデンサー１６を充電する。コンデンサー１６が充電されると、遅延回路１４が”Ｈ”を出力し、この信号で点滅回路１１がスイッチング素子１３をオンオフに切り換える。遅延回路１４は、電源スイッチをオンにしたとき、あるいは雑音等で過渡的に比較回路１０が”Ｈ”を出力をしても光源１２を点滅させることがなく、これ等の誤動作を少なくできる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の補正回路は、リチウムイオン二次電池の残容量が少なくなったことを簡単な回路で正確に検出できる特長がある。それは、本発明の補正回路が、第１サーミスタに第１抵抗を並列に接続している並列接続回路と、第２サーミスタに第２抵抗を直列に接続している直列接続回路とを直列に接続している分圧回路を備え、この分圧回路の両端にリチウムイオン二次電池の出力電圧を印加し、直列接続回路の両端の出力電圧を設定電圧に比較して放電末期電圧を補正しているからである。この補正回路は、電池温度または電池の雰囲気温度を検出する複数のサーミスタと複数の抵抗を独特の回路構成として組み合わせることにより、リチウムイオン二次電池の温度特性に理想的なカーブを実現して、リチウムイオン二次電池の放電末期電圧を温度で補正できる。したがって、本発明の補正回路は、簡単な回路構成で、リチウムイオン二次電池の残容量を正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】残容量に対する電池電圧が温度によって変化する特性を示すグラフ
【図２】本発明の実施例にかかるリチウムイオン二次電池の放電末期電圧の補正回路の回路図
【図３】サーミスタの温度に対する抵抗値の特性を示すグラフ
【図４】図２に示す補正回路の分圧回路の出力電圧を一定にする温度と入力電圧の特性を示すグラフ
【符号の説明】
１…電池
２…分圧回路
３…並列接続回路
４…直列接続回路
５…第１サーミスタ
６…第１抵抗
７…第２サーミスタ
８…第２抵抗
９…コンデンサー
１０…比較回路
１１…点滅回路
１２…光源
１３…スイッチング素子
１４…遅延回路
１５…抵抗
１６…コンデンサー
【図１】
0003851100.tif 000002
【図２】
0003851100.tif 000003
【図３】
0003851100.tif 000004
【図４】
0003851100.tif 000005