JP2004242459A - 充電回路、バッテリの充電方法及び携帯型オーディオ機器 - Google Patents
充電回路、バッテリの充電方法及び携帯型オーディオ機器 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】本発明は、充電回路及びバッテリの充電方法に関し、例えば携帯型のオーディオ装置に適用して、温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出する。
【解決手段】本発明は、バッテリ５の温度Ｔｂａｔｔと、このバッテリ５の温度上昇の影響の少ない部位における温度Ｔａｉｒ との差分Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の時間変化に基づいて、バッテリ５の充電を停止制御する。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明は、バッテリ５の温度Ｔｂａｔｔと、このバッテリ５の温度上昇の影響の少ない部位における温度Ｔａｉｒ との差分Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の時間変化に基づいて、バッテリ５の充電を停止制御する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電回路、バッテリの充電方法及び携帯型オーディオ機器に関し、携帯型のオーディオ装置投射型表示装置の充電可能な２次電池を利用した電子機器に適用することができる。本発明は、バッテリの温度と、このバッテリの温度上昇の影響の少ない部位における温度との差分の時間変化に基づいて、バッテリの充電を停止制御することにより、温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスクを用いた携帯型のオーディオ装置等においては、バッテリにより動作し得るようになされ、ＡＣアダプタ等の外部機器から得られる直流電源によりこのバッテリを充電するようになされている。このためこの種の機器においては、バッテリを充電する充電回路を内蔵するようになされている。
【０００３】
このような充電回路においては、バッテリの端子電圧を基準にして、又はバッテリの温度を基準にして、バッテリの満充電を検出して充電を停止制御することにより、過充電を有効に回避するようになされている。これらの方法のうち、バッテリの温度を基準にする方法にあっては、充電末期における電池温度の急激な上昇を検出して、さらには特開平６−２９０８１６号公報等においては、外気温を基準にしてこのような電池温度の急激な上昇を検出して、満充電を検出するようになされている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２９０８１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの種のバッテリにおいては、満充電において、温度に変化が表れた後、端子電圧に変化が表れることにより、温度を基準にして充電を制御することにより、端子電圧を基準にする場合に比して、バッテリの寿命を延長することができる。これによりバッテリを容易に交換できない機器においては、温度を基準にした充電の制御によりメンテナンスの頻度を少なくして使い勝手を向上できると考えられる。
【０００６】
特に携帯型のオーディオ機器にあっては、このようにバッテリを交換困難に保持するようにすれば、バッテリの交換機構を省略し得、その分、全体形状を小型化し、さらには構成を簡略化し得ると考えられ、さらにはデザインの自由度も向上できると考えられる。
【０００７】
しかしながらこの種の機器においては、携帯して使用することにより、例えば寒冷な屋外より温暖な屋内に持ち込まれた直後に充電を開始する場合等、種々の雰囲気で充電される場合がある。これによりこの種の機器においては、充電による発熱以外の周囲温度によりバッテリの温度が変化し、これにより従来の温度を基準にした充電の制御によっては、満充電を誤検出する問題があった。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出することができる充電回路、バッテリの充電方法及び携帯型オーディオ機器を提案しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、バッテリに充電用の電力を供給する電源回路と、電源回路によるバッテリの充電を制御する充電制御回路とを有する充電回路に適用して、バッテリの温度を検出して第１の温度検出結果を出力する第１の温度センサと、第１の温度センサに比して、バッテリの温度上昇の影響の少ない部位に配置されて第２の温度検出結果を出力する第２の温度センサとを備え、充電制御回路は、第１及び第２の温度検出結果の温度差の時間変化に基づいて、バッテリの充電を停止制御する。
【００１０】
また請求項５の発明においては、バッテリの充電方法に適用して、バッテリの温度を検出して得られる第１の温度検出結果による温度と、第１の温度検出結果に比してバッテリの温度上昇の影響の少ない部位より検出される第２の温度検出結果による温度との温度差の時間変化に基づいて、バッテリの充電を停止制御する。
【００１１】
また請求項６の発明おいては、充電可能なバッテリにより動作する携帯型オーディオ機器に適用して、バッテリの温度を検出して第１の温度検出結果を出力する第１の温度センサと、装置本体内であって、第１の温度センサに比して、バッテリの温度上昇の影響の少ない部位に配置されて第２の温度検出結果を出力する第２の温度センサとを備え、充電制御回路は、第１及び第２の温度検出結果の温度差の時間変化に基づいて、前記バッテリの充電を停止制御する。
【００１２】
請求項１の構成によれば、バッテリに充電用の電力を供給する電源回路と、電源回路によるバッテリの充電を制御する充電制御回路とを有する充電回路に適用して、バッテリの温度を検出して第１の温度検出結果を出力する第１の温度センサと、第１の温度センサに比して、バッテリの温度上昇の影響の少ない部位に配置されて第２の温度検出結果を出力する第２の温度センサとを備え、充電制御回路は、第１及び第２の温度検出結果の温度差の時間変化に基づいて、バッテリの充電を停止制御することにより、外気温の変化によりバッテリの温度が変化した場合でも、温度差の時間変化においては、充電末期におけるそれまでとは異なるバッテリの急激な温度上昇を確実に把握することができる。これにより温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出することができる。
【００１３】
これにより請求項５、請求項６の構成によれば、温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出することができるバッテリの充電方法、携帯型オーディオ装置を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００１５】
（１）実施の形態の構成
図１は、本発明の実施の形態に係る音楽再生システムを示すブロック図である。この音楽再生システム１は、携帯機器２を携帯して音楽を楽しむことができるようになされている。
【００１６】
これにより携帯機器２においては、この図面上では記載を省略しているが、この音楽に係るデータ圧縮されたオーディオデータを記録するメモリカード、このメモリカードのインターフェース、このオーディオデータをデータ伸長してイヤホンを駆動する再生系、このオーディオデータを外部機器との間で入出力するインターフェース、全体の動作を制御するコントローラ等を有するようになされている。またこの携帯機器２は、外部機器であるクレードル３への載置により、このクレードル３を介してパソコン４との間でオーディオデータを入出力し得るように構成され、またこのクレードル３を介して内蔵のバッテリ５を充電できるようになされている。なおこの音楽再生システム１において、クレードル３は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）及びＡＣアダプタ６を接続できるように構成され、携帯機器２は、このＵＳＢにより供給される電源により、又はクレードル３に接続したＡＣアダプタ６の電源によりバッテリ５を充電できるようになされている。
【００１７】
この音楽再生システム１は、この携帯機器２のバッテリ５の充電に係る充電回路７のうち、電源回路８及び充電制御回路９がそれぞれクレードル３及び携帯機器２に設けられるようになされ、これにより携帯機器２における発熱部を少なくして全体形状を小型化し、さらには携帯機器２を軽量化するようになされ、さらには後述するバッテリの温度を基準にした充電制御の精度を向上し得るようになされている。また携帯機器２は、このバッテリ５を、容易に交換困難に、いわゆる羽目殺しにより配置するようになされ、その分、バッテリ５の交換に要する機構を省略して全体形状を簡略化、小型化するようになされ、さらにはデザインの自由度を向上できるようになされている。
【００１８】
これによりクレードル３において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、ＵＳＢを介してパソコン４から供給される電源、又はＡＣアダプタ６から供給される電源をダイオード１１を介して入力し、この電源を所定電圧に昇圧して出力する。
【００１９】
電源回路８は、このＤＣ−ＤＣコンバータ１０から出力される電源からバッテリ５の充電用電源を生成する定電流回路であり、プリチャージ後の本来の充電電流により電源を出力する。
【００２０】
スイッチ回路１２は、電界効果型トランジスタによるスイッチ回路であり、携帯機器２から出力される制御信号Ｓ１の立ち上がりによりオン状態に動作を切り換え、電源回路８から出力される充電用電源を携帯機器２のバッテリ５に出力する。図２（Ａ）に示すように、この制御信号Ｓ１においては、プリチャージの期間Ｔ１及び本来の充電の期間Ｔ２以外の期間Ｔ３においては、信号レベルが立ち下がったままの状態に保持されるようになされている。またプリチャージの期間Ｔ１においては、所定周期Ｔ４により間欠的に信号レベルが立ち上がり、プリチャージ後の本来の充電の期間Ｔ２においては、継続して信号レベルが立ち上がるようになされている。制御信号Ｓ１は、この所定周期Ｔ４が１０秒に設定され、この所定周期Ｔ４に対する間欠的に信号レベルが立ち上がっている期間Ｔ５が１秒の期間に設定され、期間Ｔ１においては、単位時間当たり、本来の充電期間Ｔ２においてバッテリ５に供給される電力の１／１０の電力を供給してバッテリ５をプリチャージするようになされている。
【００２１】
これによりこの実施の形態においては、１つの定電流回路を本来の充電の期間Ｔ２とプリチャージの期間Ｔ１とで共用し、その分、構成を簡略化できるようになされている。またこのような切り換えの制御を電源回路８の出力ラインに配置されたスイッチ回路１２により実行して、１つの制御信号Ｓ１により充電の制御を実行し得るようになされ、その分、携帯機器２とクレードル３との接続を簡略化し、十分な信頼性を確保できるようになされている。
【００２２】
またこのプリチャージにおける間欠的な電力の供給を、充電制御回路９の動作周波数に比して各段的に低い周波数０．１〔Ｈｚ〕により実行することにより、この種の切り換えによりノイズの影響を有効に回避して、その分、十分な信頼性を確保することができるようになされている。なおこの周波数においては、後述する充電制御回路９から出力される矩形波信号Ｓ２の周波数によっても異なるが、ほぼ１〔Ｈｚ〕以下の周波数に設定して、ノイズによる影響を確実に防止することができる。
【００２３】
安定化電源回路（ＲＥＧ）１３は、いわゆるシリーズレギュレータであり、定電流回路８から出力される電源により、バッテリ５の充電時における充電制御回路９の専用動作用電源を生成して出力する。これによりこの実施の形態においては、プリチャージ時において、スイッチ回路１２の駆動により極めて低い周波数により間欠的に電力を供給するようにしても、充電制御回路９については、安定に動作することができるようになされている。
【００２４】
携帯機器２において、バッテリ５は、ニッケル水素二次電池又はニッケルカドミウム二次電池により構成され、クレードル３のスイッチ回路１２から出力される充電用電源により充電できるように接続され、また充電した電力を逆流阻止用の１５を介して携帯機器２の電源ラインに出力するようになされている。またこの電源ラインには、充電制御回路９が接続され、さらにクレードル３の安定化電源回路１３から出力される電源が供給されるようになされている。これにより携帯機器２は、充電時においては、充電用電源とは別系統により供給される安定化電源回路１３の電源により充電制御回路９のみを動作させて、この充電制御回路９によりバッテリ５の充電を制御するようになされ、充電を完了した後においては、バッテリ５に充電された電力により充電制御回路９を動作させて過放電等を防止するようになされている。
【００２５】
かくするにつき充電制御回路９は、マイクロコンピュータにより構成され、所定の処理手順の実行によりバッテリ５の端子電圧、温度等を監視して、バッテリ５の充放電を制御する。すなわち充電制御回路９は、バッテリ５の端子電圧ＶＢを内蔵のアナログディジタル変換回路によりディジタル信号に変換して入力するようになされ、これによりバッテリ５の端子電圧Ｖを検出できるようになされている。
【００２６】
また充電制御回路９は、内蔵の基準電圧生成回路で生成した基準電圧ＶＲＥＦを第１及び第２の温度センサ２１、２２に出力する。ここでこれら第１及び第２の温度センサ２１、２２は、抵抗値及び温度特性がほぼ等しい負の感温素子であるサーミスタにより構成される。これら第１及び第２の温度センサのうち、第１の温度センサ２１は、バッテリ５に密着して配置され、抵抗２３を介して基準電圧ＶＲＥＦを終端するようになされている。これにより第１の温度センサ２１においては、バッテリ５の温度に応じて抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に対応して抵抗２３との接続中点の電位Ｖ１が変化するようになされている。充電制御回路９においては、この接続中点の電位Ｖ１を内蔵のアナログディジタル変換回路によりアナログディジタル変換処理して入力するようになされ、これによりバッテリ５の温度Ｔｂａｔｔを検出できるようになされている。
【００２７】
これに対して第２の温度センサ２２は、第１の温度センサ２１に比して、バッテリ５の温度上昇の影響の少ない部位である、例えばバッテリ５より離間したケース近傍に配置され、抵抗２３とほぼ抵抗値が等しい抵抗２４を介して基準電圧ＶＲＥＦを終端するようになされている。これにより第２の温度センサ２２においては、ほぼケースの温度である外気温に応じて抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に対応して抵抗２４との接続中点の電位Ｖ２が変化するようになされている。充電制御回路９においては、この接続中点の電位Ｖ２を内蔵のアナログディジタル変換回路によりアナログディジタル変換処理して入力するようになされ、これによりこのバッテリ５の外気温Ｔａｉｒ を検出できるようになされている。
【００２８】
また充電制御回路９は、バッテリ５の放電経路に配置された電流電圧変換抵抗による電流電圧変換結果を内蔵のアナログディジタル変換回路によりアナログディジタル変換処理して入力するようになされ、これによりこのバッテリ５の放電電流を検出できるようになされている。
【００２９】
かくするにつき充電制御回路９は、バッテリ５の電源により動作している場合、第１の温度センサ２１によりバッテリ５の温度を監視し、またバッテリ５の放電を監視し、これらの監視によりバッテリ５の過電流、異常発熱等を監視する。またこれら監視結果によりバッテリ５からの電力の供給を停止制御し、これにより過電流、異常発熱等を防止する。またバッテリ５の端子電圧Ｖの監視により、バッテリ５の残量を検出し、この検出結果によりバッテリ５からの電力供給を停止制御し、これにより過放電を防止する。なお図１に示す構成においては、これら放電の制御に係る構成は、記載を省略する。
【００３０】
これに対して充電制御回路９は、ダイオード１５の順方向電圧降下に対応する電圧上昇が電源ラインで検出されると、安定化電源回路１３からの電源の供給を検出し、これによりクレードル３への接続を検出する。またこの検出結果により所定の充電処理手順を実行してバッテリ５を充電する。
【００３１】
すなわち充電制御回路９は、クレードル３への接続が検出されると、図３に示すステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、第１の温度センサ２１で検出されるバッテリ５の温度Ｔｂａｔｔが所定温度範囲か否か判断し、これによりバッテリ５の充電を安全かつ確実に保証し得る温度範囲か否か、すなわち充電に適した温度か否か判断する。ここで否定結果が得られると、例えばこの携帯機器２が極めて寒冷な屋外から屋内に持ち込まれた直後であることにより、さらには密閉された車のダッシュボード等に長時間放置された直後であることにより、ステップＳＰ２を繰り返し、これによりバッテリ５の温度Ｔｂａｔｔが適温になるまで待機する。
【００３２】
これに対してステップＳＰ２において肯定結果が得られると、充電制御回路９は、ステップＳＰ２からステップＳＰ３に移り、制御信号Ｓ２の出力を開始し、電源制御回路２６を介して図２について上述したようにスイッチ回路１２を間欠的にオン状態に設定し、これによりバッテリ５のプリチャージを開始する。
【００３３】
続いて充電制御回路９は、ステップＳＰ４に移り、このようにしてプリチャージによりバッテリ５に電源を印加している期間のバッテリ５の端子電圧Ｖを判定し、また第１の温度センサ２１によるバッテリ５の温度Ｔｂａｔｔを判定する。またプリチャージを開始した後の経過時間を判定し、これら判定結果よりバッテリ５が不良か否か判定し、ここで肯定結果が得られると、ステップＳＰ５に移って充電を中止する。
【００３４】
これに対してステップＳＰ４で否定結果が得られると、充電制御回路９は、ステップＳＰ６に移り、プリチャージを完了したか否か判断する。ここで充電制御回路９は、プリチャージを開始して所定時間経過し、かつバッテリ５の端子電圧Ｖ、温度Ｔｂａｔｔが所定範囲の場合、プリチャージを完了したと判断する。充電制御回路は、このステップＳＰ６で否定結果が得られると、ステップＳＰ４に戻るのに対し、肯定結果が得られるとステップＳＰ７に移る。これによりこの携帯機器２においては、長期間使用されていない場合等にあっても、確実にバッテリ５の異常を検出し、また確実に満充電できるようにバッテリ５を活性化するようになされている。
【００３５】
続くステップＳＰ７において、充電制御回路９は、第１の温度センサ２１を介して検出されるバッテリ５の温度Ｔｂａｔｔから、第２の温度センサ２２を介して検出されるバッテリ５の外気温Ｔａｉｒ を減算し、この減算値Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ を校正用の補正値として内蔵のメモリに保持する。これにより充電制御回路９は、この補正値により第１の温度センサ２１を介して検出されるバッテリ５の温度Ｔｂａｔｔと第２の温度センサ２２を介して検出されるバッテリ５の外気温Ｔａｉｒ との温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ を補正し、この温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の時間変化を判定して満充電を検出するようになされている。
【００３６】
すなわち図４に示すように、この携帯機器２を恒温槽にセットして、携帯機器２を動作させない状態で、さらにバッテリ５を充電しない状態で、第１及び第２の温度センサ２１及び２２による温度検出結果をモニタしたところ、恒温槽内の温度Ｔに対して時間遅れはあるものの、第１及び第２の温度センサ２１及び２２による温度検出結果Ｔｂａｔｔ及びＴａｉｒ においては、恒温槽内の温度Ｔの変化に追従してほぼ同様に変化し、これにより第２の温度センサ２２による温度検出結果Ｔａｉｒ により第１の温度センサ２１による温度検出結果Ｔｂａｔｔを補正して、外気温度によるバッテリ５の温度変化をキャンセルできることが判る。なおこの図４に示す縦軸は、後述する図５と同様に、充電制御回路９で検出されるアナログディジタル変換処理による検出結果であり、温度センサ２１及び２２が負の温度特性を有することにより、縦軸負側が高温側である。
【００３７】
また同様に、恒温槽に保持して周囲の温度を変化させた状態でバッテリ５を充電したところ、図５に示すように、第１及び第２の温度センサ２１及び２２による温度検出結果Ｔｂａｔｔ及びＴａｉｒ においては、開始直後から一定の期間においては、ほぼ同一の挙動を示すのに対し、充電末期（６０分以上経過した時点）では、バッテリ５の発熱量の増大に伴い温度差が大きくなり、またこのような温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ が大きくなり始めると、端子電圧Ｖにおいても変化を呈することが判った。これにより温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ 、端子電圧Ｖにより満充電を検出できることが判る。すなわち端子電圧Ｖについては、ピークになった後の電圧降下の開始を検出して満充電と判断することができる。また温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ においては、温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の急激な拡大を検出して満充電と判断することができる。これにより充電制御回路９においては、このような温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の時間変化により温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の急激な拡大を検出して満充電と判断し、温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出するようになされている。また併せて温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ 、端子電圧Ｖの挙動を判定して満充電と判断し、これにより満充電の誤検出を有効に回避するようになされている。またこのときステップＳＰ７で検出した補正値により、温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ を補正し、温度センサ２１、２２、抵抗２３、２４のばらつきによる検出精度の低下を防止するようになされている。
【００３８】
すなわち充電制御回路９は、ステップＳＰ７で補正値を取得すると、ステップＳＰ８に移り、電源制御回路２６に出力する制御信号Ｓ２を切り換え、これにより図２について上述したように、電源制御回路２６を介してスイッチ回路１２を連続してオン状態に設定する。これにより充電制御回路９は、本来の充電電流による急速充電の処理を開始する。またこの急速充電を開始するタイミングで、タイマ２７にスタート信号Ｓ３を出力し、これによりタイマ２７による時間計測を開始させる。
【００３９】
続いて充電制御回路９は、ステップＳＰ９に移り、バッテリ５が満充電か否か判断する。ここで充電制御回路９は、温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の時間経過Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ ／ｔが所定値以上であって、かつ温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ が所定値以上か否か判断し、この条件を満足する場合、満充電と判断する。またこの条件を満足しない場合でも、急速充電を開始してそれまで計測されているバッテリ５の端子電圧Ｖの最大値Ｖｐｅａｋより端子電圧Ｖが所定電圧以上降下している場合、満充電と判断する。
【００４０】
充電制御回路９は、このステップＳＰ９において、満充電でないとの判断結果が得られると、ステップＳＰ９の処理手順を繰り返し、これにより満充電となるまで急速充電を継続する。これに対してステップＳＰ９で満充電との判断結果が得られると、ステップＳＰ５に移り、制御信号Ｓ２の出力を中止してバッテリ５の充電を終了する。
【００４１】
なお充電制御回路９は、この急速充電においても、バッテリ５の端子電圧Ｖ、異常発熱を監視し、これら監視結果よりバッテリ５の異常が検出されると、充電の処理を中止するようになされている。
【００４２】
充電制御回路９は、この一連の充電制御に係る処理において、矩形波信号により制御信号Ｓ２を出力する。この携帯機器２においては、この矩形波信号による制御信号Ｓ２の直流成分を阻止して積分値を得、この積分値の立ち上がりによりスイッチ回路１２をオン状態に設定して充電用電源をバッテリ５に供給し、またこの積分値の立ち下がりにより充電用電源のバッテリ５への供給を停止し、これにより充電制御回路９に異常が発生した場合、さらには満充電を誤検出した場合でも、確実にバッテリ５の充電を中止して液漏れを確実に防止し得るようになされている。
【００４３】
すなわち充電制御回路９は、図２（Ｃ）に示すように、プリチャージの期間Ｔ１において、バッテリ５に充電用電源を供給している期間Ｔ５の間、矩形波信号による制御信号Ｓ２を出力し、残る期間Ｔ６の間、制御信号Ｓ２の信号レベルを立ち下げる。また急速充電による期間Ｔ２の間、連続して矩形波信号による制御信号Ｓ２を出力する。
【００４４】
電源制御回路２６は、この矩形波信号の周波数が５〔Ｈｚ〕に設定され、これによりプリチャージ時におけるスイッチ回路１２のオンオフ周波数に比して高い周波数であって、かつノイズによる充電制御回路９の誤動作を確実に防止し得る周波数であって、さらに後述する積分の処理により制御信号Ｓ１を確保して生成し得る周波数に設定されるようになされ、その分、十分な信頼性を確保することができるようになされている。なおこの周波数においては、ほぼ１００〔Ｈｚ〕以下の周波数に設定して、ノイズによる影響を確実に防止することができる。
【００４５】
すなわちこの携帯機器２において、電源制御回路２６は、直流阻止用のコンデンサを介して制御信号Ｓ２を入力し、このコンデンサの出力を抵抗により終端する。これにより電源制御回路２６は、充電制御回路９から矩形波信号による制御信号Ｓ２が出力されている場合に限り、終端抵抗の端子電圧が変化するように制御信号Ｓ２を入力する。
【００４６】
また電源制御回路２６は、この終端抵抗の端子電圧をダイオードを介して積分回路に入力し、これにより直流成分を阻止してなる制御信号Ｓ２を積分する。電源制御回路２６は、この積分回路による積分結果を波形整形して制御信号Ｓ１として出力する。これによりこの実施の形態では、充電制御回路９の異常により制御信号Ｓ２の信号レベルが立ち上がったままの状態に保持された場合、またこれとは逆に制御信号Ｓ２の信号レベルが立ち下がったままの状態に保持された場合、充電を即座に中止するようになされている。
【００４７】
タイマ２７は、充電制御回路９から出力されるスタート信号Ｓ３により時間計測を開始し、所定時間経過すると、電源制御回路２６から出力される制御信号Ｓ１の信号レベルを立ち下げる。ここでタイマ２７は、この時間計測の時間が、ほぼ完全に放電したバッテリ５を満充電するのに十分な時間に設定され、これにより充電制御回路９の異常により継続して矩形波信号による制御信号Ｓ２が出力されている場合でも、また充電制御回路９において満充電の検出を逃した場合でも、過充電を確実に防止し得るようになされている。
【００４８】
このタイマ２７は、充電制御回路９とは別体に形成された集積回路により構成され、内蔵の基準信号発生回路で生成するクロックをカウントするカウンタにより構成され、これにより充電制御回路９とは独立して動作して、充電制御回路９に異常が発生した場合でも、確実に過充電を防止できるようになされている。
【００４９】
（２）実施の形態の動作
以上の構成において、この携帯機器２においては（図１）、携帯してバッテリ５の電源により動作し、メモリカードに記録されたオーディオデータを再生して音楽を楽しむことができるように構成され、このとき充電制御回路９によるバッテリ５の監視により、バッテリ５の過放電が防止され、またバッテリ５の異常によりバッテリ５からの電力の供給が停止制御される。
【００５０】
これに対してパソコン４を接続してなるクレードル３に載置されると、クレードル３を介してパソコン４との間でオーディオデータを入出力し、これによりパソコン４を用いて携帯機器２で楽しむ音楽を種々に設定することができる。
【００５１】
携帯機器２では、このようにパソコン４に接続されてなるクレードル３に載置されると、またＡＣアダプタ６に接続されてなるクレードル３に載置されると、パソコン４又はＡＣアダプタ６からの電源によりＤＣ−ＤＣコンバータ１０で所定電圧の電源が生成され、この電源により定電流回路による電源回路８でバッテリ５を充電する充電用電源が生成される。
【００５２】
携帯機器２では、この電源回路８による充電用電源がスイッチ回路１２を介してバッテリ５に供給され、電源制御回路２６を介した充電制御回路９によるスイッチ回路１２の制御により、プリチャージの期間Ｔ１においては（図２）、このスイッチ回路１２を間欠的にオン状態に切り換えてプリチャージに対応する電力がバッテリ５に供給され、また本来の急速充電の期間Ｔ２においては、スイッチ回路１２を継続してオン状態を設定してバッテリ５に電力が供給される。
【００５３】
携帯機器２では、このような充電に係る充電制御回路９による制御において、始めに第１の温度センサ２１を介して検出されるバッテリ５の温度より、バッテリ５が充電に適した温度か否か判定され、バッテリ５の温度が充電に適していない場合、適した温度となるまで充電が待機される。また充電に適した温度の場合、プリチャージによりバッテリ５の異常が検出され、また確実に満充電できるようにバッテリ５が活性化される。また続いてバッテリ５が急速充電される。
【００５４】
この急速充電において、携帯機器２では、バッテリ５に密着して配置された温度センサ２１によりバッテリ５の温度Ｔｂａｔｔが検出され、またこの第１の温度センサ２１に比して、バッテリ５の温度上昇の影響の少ない部位に配置された第２の温度センサ２２により、バッテリ５の外気温Ｔａｉｒ が検出される。またこれらの温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ が検出され、これにより外気温の変化によるバッテリ５の温度上昇が補正されてバッテリ５の発熱による温度上昇が検出され、この温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の時間変化が所定値以上に立ち上がると、満充電によりバッテリ５の充電が終了する。
【００５５】
これによりこの実施の形態においては、雰囲気の影響を有効に回避してバッテリ温度により満充電を検出することができ、温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出することができる。
【００５６】
しかしながらバッテリ５においては、熱容量が大きく、これにより周囲温度の変化に対して時間遅れして温度が変化する。これにより単に、温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の時間変化により満充電を検出したのでは、例えばエアコンの動作の開始等により充電中に急激に周囲温度が低下した場合に、誤って満充電と判断する恐れがある。
【００５７】
これによりこの実施の形態においては、併せて温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ が一定値上であることを条件に、満充電と判断して充電を中止し、これにより確実に満充電を検出するようになされている。
【００５８】
またこの温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ においては、プリチャージを所定時間実行してプリチャージを終了する時点で検出される温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ が補正値として充電制御回路９のメモリに保持され、この補正値により補正されて処理される。すなわちプリチャージにおいて、バッテリ５が殆ど発熱せず、また一定の時間、放置され、これにより第１及び第２の温度センサ２１、２２においては、ほぼ等しい温度に保持される。従ってこのプリチャージの終了時点で検出される温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ においては、温度センサ２１、２２、抵抗２３、２４のバラツキによる温度測定結果の誤差を示すことになる。これによりこのようにしてプリチャージの終了時点で取得した温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ による補正値により、急速充電時に検出される温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ を補正して処理することにより、この実施の形態においては、温度センサ２１、２２、抵抗２３、２４のバラツキによる検出精度の低下を有効に回避するようになされている。
【００５９】
また携帯機器２においては、同時にバッテリ５の端子電圧Ｖの監視により、バッテリ５の端子電圧Ｖが電圧降下を開始すると、満充電として充電を中止する。これにより携帯機器２においては、仮に、温度により満充電を検出し損なった場合でも、端子電圧Ｖにより満充電を検出して過充電を防止することができ、液漏れ等の事故を確実に防止することができるようになされている。
【００６０】
また携帯機器２においては、急速充電の開始によりタイマ２７で経過時間が計測され、充電制御回路９において、温度により、又は端子電圧により、満充電との判定結果が得られない場合でも、所定の時間経過により、電源制御回路２６を介してスイッチ回路１２がオフ状態に設定され、これにより充電が停止制御される。これにより携帯機器２においては、充電制御回路９における一連の処理により満充電を検出し得ない場合でも、確実に過充電を防止し得るようになされ、これらにより液漏れ等の事故を確実に防止し得るようになされている。
【００６１】
（３）実施の形態の効果
以上の構成によれば、バッテリの温度と、このバッテリの温度上昇の影響の少ない部位における温度との差分の時間変化に基づいて、バッテリの充電を停止制御することにより、温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出することができる。
【００６２】
またこのとき温度差の時間変化が所定値以上の場合であって、かつ温度差が所定値以上の場合、バッテリの充電を停止制御することにより、周囲温度が急激に低下した場合における満充電の誤検出を有効に回避して、満充電を確実に検出することができる。
【００６３】
また温度差の時間変化が所定値以上の場合であって、かつ温度差が所定値以上の場合、又はバッテリの端子電圧が降下を開始した場合、バッテリの充電を停止制御することにより、満充電の誤検出を有効に回避して、満充電を確実に検出することができる。
【００６４】
またプリチャージの終了時点で、温度差を検出し、この検出した温度差により急速充電で検出される温度差を補正して処理することにより、温度検出系における素子のばらつきを有効に回避して高い精度により満充電を検出することができる。
【００６５】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、温度差の時間変化と温度差とによる満充電の判定と、端子電圧による満充電の判定とを組み合わせて使用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて端子電圧による満充電の判定を省略するようにしてもよい。
【００６６】
さらに上述の実施の形態においては、温度差の時間変化と温度差とにより満充電を判定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用上十分な精度により満充電を検出できる場合には、温度差の時間変化だけで満充電を検出するようにしてもよい。
【００６７】
また上述の実施の形態においては、プリチャージの終了時点で２つの温度センサによる温度検出結果の差を検出して補正値とする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、プリチャージの途中等で得られる温度差を補正値としてもよい。なおこの場合、温度センサで検出される温度の変化が所定時間の間ほぼ一定の場合に、温度差を補正値とすることが考えられる。
【００６８】
また上述の実施の形態においては、クレードル及び携帯機器にそれぞれ定電流回路による電源回路及び充電制御回路を設ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、携帯機器側にこれらを一体に配置する場合等に広く適用することができる。
【００６９】
また上述の実施の形態においては、本発明を音楽再生システムの携帯機器及びクレードルに適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の携帯機器等に広く適用することができる。
【００７０】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、バッテリの温度と、このバッテリの温度上昇の影響の少ない部位における温度との差分の時間変化に基づいて、バッテリの充電を停止制御することにより、温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る音楽再生システムを示すブロック図である。
【図２】図１の音楽再生システムにおけるバッテリの充電の説明に供するタイムチャートである。
【図３】図２の処理に係る充電制御回路の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】第１及び第２の温度センサにおける温度の変化を示すタイムチャートである。
【図５】第１及び第２の温度センサによる温度検出結果を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１……音楽再生システム、２……外部機器、３……クレードル、５……バッテリ、８……電源回路、１２……スイッチ回路、９……充電制御回路、２１、２２……温度センサ、２３、２４……抵抗、２７……タイマ
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電回路、バッテリの充電方法及び携帯型オーディオ機器に関し、携帯型のオーディオ装置投射型表示装置の充電可能な２次電池を利用した電子機器に適用することができる。本発明は、バッテリの温度と、このバッテリの温度上昇の影響の少ない部位における温度との差分の時間変化に基づいて、バッテリの充電を停止制御することにより、温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスクを用いた携帯型のオーディオ装置等においては、バッテリにより動作し得るようになされ、ＡＣアダプタ等の外部機器から得られる直流電源によりこのバッテリを充電するようになされている。このためこの種の機器においては、バッテリを充電する充電回路を内蔵するようになされている。
【０００３】
このような充電回路においては、バッテリの端子電圧を基準にして、又はバッテリの温度を基準にして、バッテリの満充電を検出して充電を停止制御することにより、過充電を有効に回避するようになされている。これらの方法のうち、バッテリの温度を基準にする方法にあっては、充電末期における電池温度の急激な上昇を検出して、さらには特開平６−２９０８１６号公報等においては、外気温を基準にしてこのような電池温度の急激な上昇を検出して、満充電を検出するようになされている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２９０８１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの種のバッテリにおいては、満充電において、温度に変化が表れた後、端子電圧に変化が表れることにより、温度を基準にして充電を制御することにより、端子電圧を基準にする場合に比して、バッテリの寿命を延長することができる。これによりバッテリを容易に交換できない機器においては、温度を基準にした充電の制御によりメンテナンスの頻度を少なくして使い勝手を向上できると考えられる。
【０００６】
特に携帯型のオーディオ機器にあっては、このようにバッテリを交換困難に保持するようにすれば、バッテリの交換機構を省略し得、その分、全体形状を小型化し、さらには構成を簡略化し得ると考えられ、さらにはデザインの自由度も向上できると考えられる。
【０００７】
しかしながらこの種の機器においては、携帯して使用することにより、例えば寒冷な屋外より温暖な屋内に持ち込まれた直後に充電を開始する場合等、種々の雰囲気で充電される場合がある。これによりこの種の機器においては、充電による発熱以外の周囲温度によりバッテリの温度が変化し、これにより従来の温度を基準にした充電の制御によっては、満充電を誤検出する問題があった。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出することができる充電回路、バッテリの充電方法及び携帯型オーディオ機器を提案しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、バッテリに充電用の電力を供給する電源回路と、電源回路によるバッテリの充電を制御する充電制御回路とを有する充電回路に適用して、バッテリの温度を検出して第１の温度検出結果を出力する第１の温度センサと、第１の温度センサに比して、バッテリの温度上昇の影響の少ない部位に配置されて第２の温度検出結果を出力する第２の温度センサとを備え、充電制御回路は、第１及び第２の温度検出結果の温度差の時間変化に基づいて、バッテリの充電を停止制御する。
【００１０】
また請求項５の発明においては、バッテリの充電方法に適用して、バッテリの温度を検出して得られる第１の温度検出結果による温度と、第１の温度検出結果に比してバッテリの温度上昇の影響の少ない部位より検出される第２の温度検出結果による温度との温度差の時間変化に基づいて、バッテリの充電を停止制御する。
【００１１】
また請求項６の発明おいては、充電可能なバッテリにより動作する携帯型オーディオ機器に適用して、バッテリの温度を検出して第１の温度検出結果を出力する第１の温度センサと、装置本体内であって、第１の温度センサに比して、バッテリの温度上昇の影響の少ない部位に配置されて第２の温度検出結果を出力する第２の温度センサとを備え、充電制御回路は、第１及び第２の温度検出結果の温度差の時間変化に基づいて、前記バッテリの充電を停止制御する。
【００１２】
請求項１の構成によれば、バッテリに充電用の電力を供給する電源回路と、電源回路によるバッテリの充電を制御する充電制御回路とを有する充電回路に適用して、バッテリの温度を検出して第１の温度検出結果を出力する第１の温度センサと、第１の温度センサに比して、バッテリの温度上昇の影響の少ない部位に配置されて第２の温度検出結果を出力する第２の温度センサとを備え、充電制御回路は、第１及び第２の温度検出結果の温度差の時間変化に基づいて、バッテリの充電を停止制御することにより、外気温の変化によりバッテリの温度が変化した場合でも、温度差の時間変化においては、充電末期におけるそれまでとは異なるバッテリの急激な温度上昇を確実に把握することができる。これにより温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出することができる。
【００１３】
これにより請求項５、請求項６の構成によれば、温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出することができるバッテリの充電方法、携帯型オーディオ装置を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００１５】
（１）実施の形態の構成
図１は、本発明の実施の形態に係る音楽再生システムを示すブロック図である。この音楽再生システム１は、携帯機器２を携帯して音楽を楽しむことができるようになされている。
【００１６】
これにより携帯機器２においては、この図面上では記載を省略しているが、この音楽に係るデータ圧縮されたオーディオデータを記録するメモリカード、このメモリカードのインターフェース、このオーディオデータをデータ伸長してイヤホンを駆動する再生系、このオーディオデータを外部機器との間で入出力するインターフェース、全体の動作を制御するコントローラ等を有するようになされている。またこの携帯機器２は、外部機器であるクレードル３への載置により、このクレードル３を介してパソコン４との間でオーディオデータを入出力し得るように構成され、またこのクレードル３を介して内蔵のバッテリ５を充電できるようになされている。なおこの音楽再生システム１において、クレードル３は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）及びＡＣアダプタ６を接続できるように構成され、携帯機器２は、このＵＳＢにより供給される電源により、又はクレードル３に接続したＡＣアダプタ６の電源によりバッテリ５を充電できるようになされている。
【００１７】
この音楽再生システム１は、この携帯機器２のバッテリ５の充電に係る充電回路７のうち、電源回路８及び充電制御回路９がそれぞれクレードル３及び携帯機器２に設けられるようになされ、これにより携帯機器２における発熱部を少なくして全体形状を小型化し、さらには携帯機器２を軽量化するようになされ、さらには後述するバッテリの温度を基準にした充電制御の精度を向上し得るようになされている。また携帯機器２は、このバッテリ５を、容易に交換困難に、いわゆる羽目殺しにより配置するようになされ、その分、バッテリ５の交換に要する機構を省略して全体形状を簡略化、小型化するようになされ、さらにはデザインの自由度を向上できるようになされている。
【００１８】
これによりクレードル３において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、ＵＳＢを介してパソコン４から供給される電源、又はＡＣアダプタ６から供給される電源をダイオード１１を介して入力し、この電源を所定電圧に昇圧して出力する。
【００１９】
電源回路８は、このＤＣ−ＤＣコンバータ１０から出力される電源からバッテリ５の充電用電源を生成する定電流回路であり、プリチャージ後の本来の充電電流により電源を出力する。
【００２０】
スイッチ回路１２は、電界効果型トランジスタによるスイッチ回路であり、携帯機器２から出力される制御信号Ｓ１の立ち上がりによりオン状態に動作を切り換え、電源回路８から出力される充電用電源を携帯機器２のバッテリ５に出力する。図２（Ａ）に示すように、この制御信号Ｓ１においては、プリチャージの期間Ｔ１及び本来の充電の期間Ｔ２以外の期間Ｔ３においては、信号レベルが立ち下がったままの状態に保持されるようになされている。またプリチャージの期間Ｔ１においては、所定周期Ｔ４により間欠的に信号レベルが立ち上がり、プリチャージ後の本来の充電の期間Ｔ２においては、継続して信号レベルが立ち上がるようになされている。制御信号Ｓ１は、この所定周期Ｔ４が１０秒に設定され、この所定周期Ｔ４に対する間欠的に信号レベルが立ち上がっている期間Ｔ５が１秒の期間に設定され、期間Ｔ１においては、単位時間当たり、本来の充電期間Ｔ２においてバッテリ５に供給される電力の１／１０の電力を供給してバッテリ５をプリチャージするようになされている。
【００２１】
これによりこの実施の形態においては、１つの定電流回路を本来の充電の期間Ｔ２とプリチャージの期間Ｔ１とで共用し、その分、構成を簡略化できるようになされている。またこのような切り換えの制御を電源回路８の出力ラインに配置されたスイッチ回路１２により実行して、１つの制御信号Ｓ１により充電の制御を実行し得るようになされ、その分、携帯機器２とクレードル３との接続を簡略化し、十分な信頼性を確保できるようになされている。
【００２２】
またこのプリチャージにおける間欠的な電力の供給を、充電制御回路９の動作周波数に比して各段的に低い周波数０．１〔Ｈｚ〕により実行することにより、この種の切り換えによりノイズの影響を有効に回避して、その分、十分な信頼性を確保することができるようになされている。なおこの周波数においては、後述する充電制御回路９から出力される矩形波信号Ｓ２の周波数によっても異なるが、ほぼ１〔Ｈｚ〕以下の周波数に設定して、ノイズによる影響を確実に防止することができる。
【００２３】
安定化電源回路（ＲＥＧ）１３は、いわゆるシリーズレギュレータであり、定電流回路８から出力される電源により、バッテリ５の充電時における充電制御回路９の専用動作用電源を生成して出力する。これによりこの実施の形態においては、プリチャージ時において、スイッチ回路１２の駆動により極めて低い周波数により間欠的に電力を供給するようにしても、充電制御回路９については、安定に動作することができるようになされている。
【００２４】
携帯機器２において、バッテリ５は、ニッケル水素二次電池又はニッケルカドミウム二次電池により構成され、クレードル３のスイッチ回路１２から出力される充電用電源により充電できるように接続され、また充電した電力を逆流阻止用の１５を介して携帯機器２の電源ラインに出力するようになされている。またこの電源ラインには、充電制御回路９が接続され、さらにクレードル３の安定化電源回路１３から出力される電源が供給されるようになされている。これにより携帯機器２は、充電時においては、充電用電源とは別系統により供給される安定化電源回路１３の電源により充電制御回路９のみを動作させて、この充電制御回路９によりバッテリ５の充電を制御するようになされ、充電を完了した後においては、バッテリ５に充電された電力により充電制御回路９を動作させて過放電等を防止するようになされている。
【００２５】
かくするにつき充電制御回路９は、マイクロコンピュータにより構成され、所定の処理手順の実行によりバッテリ５の端子電圧、温度等を監視して、バッテリ５の充放電を制御する。すなわち充電制御回路９は、バッテリ５の端子電圧ＶＢを内蔵のアナログディジタル変換回路によりディジタル信号に変換して入力するようになされ、これによりバッテリ５の端子電圧Ｖを検出できるようになされている。
【００２６】
また充電制御回路９は、内蔵の基準電圧生成回路で生成した基準電圧ＶＲＥＦを第１及び第２の温度センサ２１、２２に出力する。ここでこれら第１及び第２の温度センサ２１、２２は、抵抗値及び温度特性がほぼ等しい負の感温素子であるサーミスタにより構成される。これら第１及び第２の温度センサのうち、第１の温度センサ２１は、バッテリ５に密着して配置され、抵抗２３を介して基準電圧ＶＲＥＦを終端するようになされている。これにより第１の温度センサ２１においては、バッテリ５の温度に応じて抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に対応して抵抗２３との接続中点の電位Ｖ１が変化するようになされている。充電制御回路９においては、この接続中点の電位Ｖ１を内蔵のアナログディジタル変換回路によりアナログディジタル変換処理して入力するようになされ、これによりバッテリ５の温度Ｔｂａｔｔを検出できるようになされている。
【００２７】
これに対して第２の温度センサ２２は、第１の温度センサ２１に比して、バッテリ５の温度上昇の影響の少ない部位である、例えばバッテリ５より離間したケース近傍に配置され、抵抗２３とほぼ抵抗値が等しい抵抗２４を介して基準電圧ＶＲＥＦを終端するようになされている。これにより第２の温度センサ２２においては、ほぼケースの温度である外気温に応じて抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に対応して抵抗２４との接続中点の電位Ｖ２が変化するようになされている。充電制御回路９においては、この接続中点の電位Ｖ２を内蔵のアナログディジタル変換回路によりアナログディジタル変換処理して入力するようになされ、これによりこのバッテリ５の外気温Ｔａｉｒ を検出できるようになされている。
【００２８】
また充電制御回路９は、バッテリ５の放電経路に配置された電流電圧変換抵抗による電流電圧変換結果を内蔵のアナログディジタル変換回路によりアナログディジタル変換処理して入力するようになされ、これによりこのバッテリ５の放電電流を検出できるようになされている。
【００２９】
かくするにつき充電制御回路９は、バッテリ５の電源により動作している場合、第１の温度センサ２１によりバッテリ５の温度を監視し、またバッテリ５の放電を監視し、これらの監視によりバッテリ５の過電流、異常発熱等を監視する。またこれら監視結果によりバッテリ５からの電力の供給を停止制御し、これにより過電流、異常発熱等を防止する。またバッテリ５の端子電圧Ｖの監視により、バッテリ５の残量を検出し、この検出結果によりバッテリ５からの電力供給を停止制御し、これにより過放電を防止する。なお図１に示す構成においては、これら放電の制御に係る構成は、記載を省略する。
【００３０】
これに対して充電制御回路９は、ダイオード１５の順方向電圧降下に対応する電圧上昇が電源ラインで検出されると、安定化電源回路１３からの電源の供給を検出し、これによりクレードル３への接続を検出する。またこの検出結果により所定の充電処理手順を実行してバッテリ５を充電する。
【００３１】
すなわち充電制御回路９は、クレードル３への接続が検出されると、図３に示すステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、第１の温度センサ２１で検出されるバッテリ５の温度Ｔｂａｔｔが所定温度範囲か否か判断し、これによりバッテリ５の充電を安全かつ確実に保証し得る温度範囲か否か、すなわち充電に適した温度か否か判断する。ここで否定結果が得られると、例えばこの携帯機器２が極めて寒冷な屋外から屋内に持ち込まれた直後であることにより、さらには密閉された車のダッシュボード等に長時間放置された直後であることにより、ステップＳＰ２を繰り返し、これによりバッテリ５の温度Ｔｂａｔｔが適温になるまで待機する。
【００３２】
これに対してステップＳＰ２において肯定結果が得られると、充電制御回路９は、ステップＳＰ２からステップＳＰ３に移り、制御信号Ｓ２の出力を開始し、電源制御回路２６を介して図２について上述したようにスイッチ回路１２を間欠的にオン状態に設定し、これによりバッテリ５のプリチャージを開始する。
【００３３】
続いて充電制御回路９は、ステップＳＰ４に移り、このようにしてプリチャージによりバッテリ５に電源を印加している期間のバッテリ５の端子電圧Ｖを判定し、また第１の温度センサ２１によるバッテリ５の温度Ｔｂａｔｔを判定する。またプリチャージを開始した後の経過時間を判定し、これら判定結果よりバッテリ５が不良か否か判定し、ここで肯定結果が得られると、ステップＳＰ５に移って充電を中止する。
【００３４】
これに対してステップＳＰ４で否定結果が得られると、充電制御回路９は、ステップＳＰ６に移り、プリチャージを完了したか否か判断する。ここで充電制御回路９は、プリチャージを開始して所定時間経過し、かつバッテリ５の端子電圧Ｖ、温度Ｔｂａｔｔが所定範囲の場合、プリチャージを完了したと判断する。充電制御回路は、このステップＳＰ６で否定結果が得られると、ステップＳＰ４に戻るのに対し、肯定結果が得られるとステップＳＰ７に移る。これによりこの携帯機器２においては、長期間使用されていない場合等にあっても、確実にバッテリ５の異常を検出し、また確実に満充電できるようにバッテリ５を活性化するようになされている。
【００３５】
続くステップＳＰ７において、充電制御回路９は、第１の温度センサ２１を介して検出されるバッテリ５の温度Ｔｂａｔｔから、第２の温度センサ２２を介して検出されるバッテリ５の外気温Ｔａｉｒ を減算し、この減算値Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ を校正用の補正値として内蔵のメモリに保持する。これにより充電制御回路９は、この補正値により第１の温度センサ２１を介して検出されるバッテリ５の温度Ｔｂａｔｔと第２の温度センサ２２を介して検出されるバッテリ５の外気温Ｔａｉｒ との温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ を補正し、この温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の時間変化を判定して満充電を検出するようになされている。
【００３６】
すなわち図４に示すように、この携帯機器２を恒温槽にセットして、携帯機器２を動作させない状態で、さらにバッテリ５を充電しない状態で、第１及び第２の温度センサ２１及び２２による温度検出結果をモニタしたところ、恒温槽内の温度Ｔに対して時間遅れはあるものの、第１及び第２の温度センサ２１及び２２による温度検出結果Ｔｂａｔｔ及びＴａｉｒ においては、恒温槽内の温度Ｔの変化に追従してほぼ同様に変化し、これにより第２の温度センサ２２による温度検出結果Ｔａｉｒ により第１の温度センサ２１による温度検出結果Ｔｂａｔｔを補正して、外気温度によるバッテリ５の温度変化をキャンセルできることが判る。なおこの図４に示す縦軸は、後述する図５と同様に、充電制御回路９で検出されるアナログディジタル変換処理による検出結果であり、温度センサ２１及び２２が負の温度特性を有することにより、縦軸負側が高温側である。
【００３７】
また同様に、恒温槽に保持して周囲の温度を変化させた状態でバッテリ５を充電したところ、図５に示すように、第１及び第２の温度センサ２１及び２２による温度検出結果Ｔｂａｔｔ及びＴａｉｒ においては、開始直後から一定の期間においては、ほぼ同一の挙動を示すのに対し、充電末期（６０分以上経過した時点）では、バッテリ５の発熱量の増大に伴い温度差が大きくなり、またこのような温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ が大きくなり始めると、端子電圧Ｖにおいても変化を呈することが判った。これにより温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ 、端子電圧Ｖにより満充電を検出できることが判る。すなわち端子電圧Ｖについては、ピークになった後の電圧降下の開始を検出して満充電と判断することができる。また温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ においては、温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の急激な拡大を検出して満充電と判断することができる。これにより充電制御回路９においては、このような温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の時間変化により温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の急激な拡大を検出して満充電と判断し、温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出するようになされている。また併せて温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ 、端子電圧Ｖの挙動を判定して満充電と判断し、これにより満充電の誤検出を有効に回避するようになされている。またこのときステップＳＰ７で検出した補正値により、温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ を補正し、温度センサ２１、２２、抵抗２３、２４のばらつきによる検出精度の低下を防止するようになされている。
【００３８】
すなわち充電制御回路９は、ステップＳＰ７で補正値を取得すると、ステップＳＰ８に移り、電源制御回路２６に出力する制御信号Ｓ２を切り換え、これにより図２について上述したように、電源制御回路２６を介してスイッチ回路１２を連続してオン状態に設定する。これにより充電制御回路９は、本来の充電電流による急速充電の処理を開始する。またこの急速充電を開始するタイミングで、タイマ２７にスタート信号Ｓ３を出力し、これによりタイマ２７による時間計測を開始させる。
【００３９】
続いて充電制御回路９は、ステップＳＰ９に移り、バッテリ５が満充電か否か判断する。ここで充電制御回路９は、温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の時間経過Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ ／ｔが所定値以上であって、かつ温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ が所定値以上か否か判断し、この条件を満足する場合、満充電と判断する。またこの条件を満足しない場合でも、急速充電を開始してそれまで計測されているバッテリ５の端子電圧Ｖの最大値Ｖｐｅａｋより端子電圧Ｖが所定電圧以上降下している場合、満充電と判断する。
【００４０】
充電制御回路９は、このステップＳＰ９において、満充電でないとの判断結果が得られると、ステップＳＰ９の処理手順を繰り返し、これにより満充電となるまで急速充電を継続する。これに対してステップＳＰ９で満充電との判断結果が得られると、ステップＳＰ５に移り、制御信号Ｓ２の出力を中止してバッテリ５の充電を終了する。
【００４１】
なお充電制御回路９は、この急速充電においても、バッテリ５の端子電圧Ｖ、異常発熱を監視し、これら監視結果よりバッテリ５の異常が検出されると、充電の処理を中止するようになされている。
【００４２】
充電制御回路９は、この一連の充電制御に係る処理において、矩形波信号により制御信号Ｓ２を出力する。この携帯機器２においては、この矩形波信号による制御信号Ｓ２の直流成分を阻止して積分値を得、この積分値の立ち上がりによりスイッチ回路１２をオン状態に設定して充電用電源をバッテリ５に供給し、またこの積分値の立ち下がりにより充電用電源のバッテリ５への供給を停止し、これにより充電制御回路９に異常が発生した場合、さらには満充電を誤検出した場合でも、確実にバッテリ５の充電を中止して液漏れを確実に防止し得るようになされている。
【００４３】
すなわち充電制御回路９は、図２（Ｃ）に示すように、プリチャージの期間Ｔ１において、バッテリ５に充電用電源を供給している期間Ｔ５の間、矩形波信号による制御信号Ｓ２を出力し、残る期間Ｔ６の間、制御信号Ｓ２の信号レベルを立ち下げる。また急速充電による期間Ｔ２の間、連続して矩形波信号による制御信号Ｓ２を出力する。
【００４４】
電源制御回路２６は、この矩形波信号の周波数が５〔Ｈｚ〕に設定され、これによりプリチャージ時におけるスイッチ回路１２のオンオフ周波数に比して高い周波数であって、かつノイズによる充電制御回路９の誤動作を確実に防止し得る周波数であって、さらに後述する積分の処理により制御信号Ｓ１を確保して生成し得る周波数に設定されるようになされ、その分、十分な信頼性を確保することができるようになされている。なおこの周波数においては、ほぼ１００〔Ｈｚ〕以下の周波数に設定して、ノイズによる影響を確実に防止することができる。
【００４５】
すなわちこの携帯機器２において、電源制御回路２６は、直流阻止用のコンデンサを介して制御信号Ｓ２を入力し、このコンデンサの出力を抵抗により終端する。これにより電源制御回路２６は、充電制御回路９から矩形波信号による制御信号Ｓ２が出力されている場合に限り、終端抵抗の端子電圧が変化するように制御信号Ｓ２を入力する。
【００４６】
また電源制御回路２６は、この終端抵抗の端子電圧をダイオードを介して積分回路に入力し、これにより直流成分を阻止してなる制御信号Ｓ２を積分する。電源制御回路２６は、この積分回路による積分結果を波形整形して制御信号Ｓ１として出力する。これによりこの実施の形態では、充電制御回路９の異常により制御信号Ｓ２の信号レベルが立ち上がったままの状態に保持された場合、またこれとは逆に制御信号Ｓ２の信号レベルが立ち下がったままの状態に保持された場合、充電を即座に中止するようになされている。
【００４７】
タイマ２７は、充電制御回路９から出力されるスタート信号Ｓ３により時間計測を開始し、所定時間経過すると、電源制御回路２６から出力される制御信号Ｓ１の信号レベルを立ち下げる。ここでタイマ２７は、この時間計測の時間が、ほぼ完全に放電したバッテリ５を満充電するのに十分な時間に設定され、これにより充電制御回路９の異常により継続して矩形波信号による制御信号Ｓ２が出力されている場合でも、また充電制御回路９において満充電の検出を逃した場合でも、過充電を確実に防止し得るようになされている。
【００４８】
このタイマ２７は、充電制御回路９とは別体に形成された集積回路により構成され、内蔵の基準信号発生回路で生成するクロックをカウントするカウンタにより構成され、これにより充電制御回路９とは独立して動作して、充電制御回路９に異常が発生した場合でも、確実に過充電を防止できるようになされている。
【００４９】
（２）実施の形態の動作
以上の構成において、この携帯機器２においては（図１）、携帯してバッテリ５の電源により動作し、メモリカードに記録されたオーディオデータを再生して音楽を楽しむことができるように構成され、このとき充電制御回路９によるバッテリ５の監視により、バッテリ５の過放電が防止され、またバッテリ５の異常によりバッテリ５からの電力の供給が停止制御される。
【００５０】
これに対してパソコン４を接続してなるクレードル３に載置されると、クレードル３を介してパソコン４との間でオーディオデータを入出力し、これによりパソコン４を用いて携帯機器２で楽しむ音楽を種々に設定することができる。
【００５１】
携帯機器２では、このようにパソコン４に接続されてなるクレードル３に載置されると、またＡＣアダプタ６に接続されてなるクレードル３に載置されると、パソコン４又はＡＣアダプタ６からの電源によりＤＣ−ＤＣコンバータ１０で所定電圧の電源が生成され、この電源により定電流回路による電源回路８でバッテリ５を充電する充電用電源が生成される。
【００５２】
携帯機器２では、この電源回路８による充電用電源がスイッチ回路１２を介してバッテリ５に供給され、電源制御回路２６を介した充電制御回路９によるスイッチ回路１２の制御により、プリチャージの期間Ｔ１においては（図２）、このスイッチ回路１２を間欠的にオン状態に切り換えてプリチャージに対応する電力がバッテリ５に供給され、また本来の急速充電の期間Ｔ２においては、スイッチ回路１２を継続してオン状態を設定してバッテリ５に電力が供給される。
【００５３】
携帯機器２では、このような充電に係る充電制御回路９による制御において、始めに第１の温度センサ２１を介して検出されるバッテリ５の温度より、バッテリ５が充電に適した温度か否か判定され、バッテリ５の温度が充電に適していない場合、適した温度となるまで充電が待機される。また充電に適した温度の場合、プリチャージによりバッテリ５の異常が検出され、また確実に満充電できるようにバッテリ５が活性化される。また続いてバッテリ５が急速充電される。
【００５４】
この急速充電において、携帯機器２では、バッテリ５に密着して配置された温度センサ２１によりバッテリ５の温度Ｔｂａｔｔが検出され、またこの第１の温度センサ２１に比して、バッテリ５の温度上昇の影響の少ない部位に配置された第２の温度センサ２２により、バッテリ５の外気温Ｔａｉｒ が検出される。またこれらの温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ が検出され、これにより外気温の変化によるバッテリ５の温度上昇が補正されてバッテリ５の発熱による温度上昇が検出され、この温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の時間変化が所定値以上に立ち上がると、満充電によりバッテリ５の充電が終了する。
【００５５】
これによりこの実施の形態においては、雰囲気の影響を有効に回避してバッテリ温度により満充電を検出することができ、温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出することができる。
【００５６】
しかしながらバッテリ５においては、熱容量が大きく、これにより周囲温度の変化に対して時間遅れして温度が変化する。これにより単に、温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ の時間変化により満充電を検出したのでは、例えばエアコンの動作の開始等により充電中に急激に周囲温度が低下した場合に、誤って満充電と判断する恐れがある。
【００５７】
これによりこの実施の形態においては、併せて温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ が一定値上であることを条件に、満充電と判断して充電を中止し、これにより確実に満充電を検出するようになされている。
【００５８】
またこの温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ においては、プリチャージを所定時間実行してプリチャージを終了する時点で検出される温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ が補正値として充電制御回路９のメモリに保持され、この補正値により補正されて処理される。すなわちプリチャージにおいて、バッテリ５が殆ど発熱せず、また一定の時間、放置され、これにより第１及び第２の温度センサ２１、２２においては、ほぼ等しい温度に保持される。従ってこのプリチャージの終了時点で検出される温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ においては、温度センサ２１、２２、抵抗２３、２４のバラツキによる温度測定結果の誤差を示すことになる。これによりこのようにしてプリチャージの終了時点で取得した温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ による補正値により、急速充電時に検出される温度差Ｔｂａｔｔ−Ｔａｉｒ を補正して処理することにより、この実施の形態においては、温度センサ２１、２２、抵抗２３、２４のバラツキによる検出精度の低下を有効に回避するようになされている。
【００５９】
また携帯機器２においては、同時にバッテリ５の端子電圧Ｖの監視により、バッテリ５の端子電圧Ｖが電圧降下を開始すると、満充電として充電を中止する。これにより携帯機器２においては、仮に、温度により満充電を検出し損なった場合でも、端子電圧Ｖにより満充電を検出して過充電を防止することができ、液漏れ等の事故を確実に防止することができるようになされている。
【００６０】
また携帯機器２においては、急速充電の開始によりタイマ２７で経過時間が計測され、充電制御回路９において、温度により、又は端子電圧により、満充電との判定結果が得られない場合でも、所定の時間経過により、電源制御回路２６を介してスイッチ回路１２がオフ状態に設定され、これにより充電が停止制御される。これにより携帯機器２においては、充電制御回路９における一連の処理により満充電を検出し得ない場合でも、確実に過充電を防止し得るようになされ、これらにより液漏れ等の事故を確実に防止し得るようになされている。
【００６１】
（３）実施の形態の効果
以上の構成によれば、バッテリの温度と、このバッテリの温度上昇の影響の少ない部位における温度との差分の時間変化に基づいて、バッテリの充電を停止制御することにより、温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出することができる。
【００６２】
またこのとき温度差の時間変化が所定値以上の場合であって、かつ温度差が所定値以上の場合、バッテリの充電を停止制御することにより、周囲温度が急激に低下した場合における満充電の誤検出を有効に回避して、満充電を確実に検出することができる。
【００６３】
また温度差の時間変化が所定値以上の場合であって、かつ温度差が所定値以上の場合、又はバッテリの端子電圧が降下を開始した場合、バッテリの充電を停止制御することにより、満充電の誤検出を有効に回避して、満充電を確実に検出することができる。
【００６４】
またプリチャージの終了時点で、温度差を検出し、この検出した温度差により急速充電で検出される温度差を補正して処理することにより、温度検出系における素子のばらつきを有効に回避して高い精度により満充電を検出することができる。
【００６５】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、温度差の時間変化と温度差とによる満充電の判定と、端子電圧による満充電の判定とを組み合わせて使用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて端子電圧による満充電の判定を省略するようにしてもよい。
【００６６】
さらに上述の実施の形態においては、温度差の時間変化と温度差とにより満充電を判定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用上十分な精度により満充電を検出できる場合には、温度差の時間変化だけで満充電を検出するようにしてもよい。
【００６７】
また上述の実施の形態においては、プリチャージの終了時点で２つの温度センサによる温度検出結果の差を検出して補正値とする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、プリチャージの途中等で得られる温度差を補正値としてもよい。なおこの場合、温度センサで検出される温度の変化が所定時間の間ほぼ一定の場合に、温度差を補正値とすることが考えられる。
【００６８】
また上述の実施の形態においては、クレードル及び携帯機器にそれぞれ定電流回路による電源回路及び充電制御回路を設ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、携帯機器側にこれらを一体に配置する場合等に広く適用することができる。
【００６９】
また上述の実施の形態においては、本発明を音楽再生システムの携帯機器及びクレードルに適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の携帯機器等に広く適用することができる。
【００７０】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、バッテリの温度と、このバッテリの温度上昇の影響の少ない部位における温度との差分の時間変化に基づいて、バッテリの充電を停止制御することにより、温度を基準にした充電の制御において、従来に比して満充電を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る音楽再生システムを示すブロック図である。
【図２】図１の音楽再生システムにおけるバッテリの充電の説明に供するタイムチャートである。
【図３】図２の処理に係る充電制御回路の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】第１及び第２の温度センサにおける温度の変化を示すタイムチャートである。
【図５】第１及び第２の温度センサによる温度検出結果を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１……音楽再生システム、２……外部機器、３……クレードル、５……バッテリ、８……電源回路、１２……スイッチ回路、９……充電制御回路、２１、２２……温度センサ、２３、２４……抵抗、２７……タイマ
Claims (6)
- バッテリに充電用の電力を供給する電源回路と、
前記電源回路による前記バッテリの充電を制御する充電制御回路とを有する充電回路において、
前記バッテリの温度を検出して第１の温度検出結果を出力する第１の温度センサと、
前記第１の温度センサに比して、前記バッテリの温度上昇の影響の少ない部位に配置されて第２の温度検出結果を出力する第２の温度センサとを備え、
前記充電制御回路は、
前記第１及び第２の温度検出結果の温度差の時間変化に基づいて、前記バッテリの充電を停止制御する
ことを特徴とする充電回路。 - 前記充電制御回路は、
前記温度差の時間変化が所定値以上の場合であって、かつ前記温度差が所定値以上の場合、前記バッテリの充電を停止制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の充電回路。 - 前記充電制御回路は、
前記温度差の時間変化が所定値以上の場合であって、かつ前記温度差が所定値以上の場合、又は前記バッテリの端子電圧が降下を開始した場合、前記バッテリの充電を停止制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の充電回路。 - 前記充電制御回路は、
所定時間の間、プリチャージして前記バッテリを充電し、
前記プリチャージの終了時点で、前記温度差を検出し、該検出した温度差により前記第１及び第２の温度検出結果の温度差を補正して処理する
ことを特徴とする請求項２に記載の充電回路。 - バッテリの温度を検出して得られる第１の温度検出結果による温度と、前記第１の温度検出結果に比して前記バッテリの温度上昇の影響の少ない部位より検出される第２の温度検出結果による温度との温度差の時間変化に基づいて、前記バッテリの充電を停止制御する
ことを特徴とするバッテリの充電方法。 - 充電可能なバッテリにより動作する携帯型オーディオ機器において、
前記バッテリに充電用の電力を供給する電源回路と、
前記電源回路による前記バッテリの充電を制御する充電制御回路とを有する充電回路において、
前記バッテリの温度を検出して第１の温度検出結果を出力する第１の温度センサと、
装置本体内であって、前記第１の温度センサに比して、前記バッテリの温度上昇の影響の少ない部位に配置されて第２の温度検出結果を出力する第２の温度センサとを備え、
前記充電制御回路は、
前記第１及び第２の温度検出結果の温度差の時間変化に基づいて、前記バッテリの充電を停止制御する
ことを特徴とする携帯型オーディオ機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003030593A JP2004242459A (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | 充電回路、バッテリの充電方法及び携帯型オーディオ機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003030593A JP2004242459A (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | 充電回路、バッテリの充電方法及び携帯型オーディオ機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004242459A true JP2004242459A (ja) | 2004-08-26 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003030593A Pending JP2004242459A (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | 充電回路、バッテリの充電方法及び携帯型オーディオ機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004242459A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010088248A (ja) * | 2008-10-01 | 2010-04-15 | Sony Corp | バッテリの制御装置、バッテリの制御方法、及び、バッテリ |
| JP2013161176A (ja) * | 2012-02-02 | 2013-08-19 | Sony Computer Entertainment Inc | 電気機器 |
| CN108242837A (zh) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 三星电子株式会社 | 电子设备和控制电子设备的充电的方法 |
-
2003
- 2003-02-07 JP JP2003030593A patent/JP2004242459A/ja active Pending
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| CN108242837B (zh) * | 2016-12-23 | 2023-07-25 | 三星电子株式会社 | 电子设备和控制电子设备的充电的方法 |
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