JP2006109618A - 充電制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の充電制御回路は、二次電池の充電に使用する充電器の電圧、電流が予め決まっていることが前提となっているが、ＩＦコネクタの形状の統一化により、過剰出力による充電器の発熱、発火、充電不良等の問題が発生する可能性が著しく高い。
【解決手段】 充電制御部２０は充電電圧算出部２４から充電器３０の電圧値を読み出し、その充電電圧が規格範囲から外れていた場合は、データ表示部２１に充電が実施できない旨のメッセージを表示させ、使用者に通知させると共に、充電制御の動作を停止する。充電電圧が規格範囲内にあるときには、データ記憶部３１から読み出した充電器３０の許容電流値が端末装置の充電規格の範囲内であるかどうか判定し、範囲内である時にはその許容電流値で、範囲外である時には、端末装置の充電規格の充電電流上限値で二次電池１３の充電を行わせる。その後、急速充電モードの充電を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は充電制御回路に係り、特に充電器を接続して二次電池の充電を行う端末装置の充電制御回路に関する。

電池を内蔵している携帯電話等の端末装置では、一般的に二次電池が広く使用されており、外部から充電器を接続し、この二次電池に充電を行っている。最近では特に、この二次電池として電池容量が大きく小型軽量なリチウムイオン電池が広く用いられている。リチウムイオン電池は電池容量が大きいため、充電制御においては、充電時間の短縮を図るため比較的大きな一定電流を電池に流し（定電流充電モード、又は急速充電モード）、二次電池が満充電に近付く定格電圧値にまで達した段階で、今度は一定の電圧値で充電（定電圧充電モード）を行わせる充電方法が広く用いられている。

図５（Ａ）、（Ｂ）はこの充電方法による二次電池の充電電流、及び充電電圧の特性グラフを示す。同図（Ａ）、（Ｂ）において、充電を時刻Ｔ０で開始すると、予め設定された充電電流Ｉ１による定電流充電モード（急速充電モード）による充電制御を行い、その後、二次電池の電圧が同図（Ａ）に示すように、規定の定格電圧（Ｖ１）に達すると定電圧充電モードに移行する。この一連の充電制御により二次電池は満充電状態となり、この結果、図５（Ｂ）に示すように、定電圧充電モードでは充電電流が減少していき、満充電と判定される電流値Ｉ０なった時点Ｔ１で充電を完了させる。

図６はこの充電制御方法による充電制御を実行する従来の充電制御回路の一例の回路系統図を示す。同図において、充電器１１がＩＦコネクタ１２で端末装置に接続される。端末装置には二次電池１３が内蔵されており、充電器１１とは制御用電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１４及び電流検出抵抗１５を通して接続されている。また、充電制御部１６は倍案電圧発生部１７を介して制御ＦＥＴ１４のゲート電圧（バイアス電圧）を制御すると共に、電流算出部１８を介して電流検出抵抗１５に接続されると共に、電池電圧算出部１９に接続されている。

次に、この充電制御回路の動作について説明する。充電器１１をＩＦコネクタ１２に接続すると、充電器１１の出力電圧が充電制御部１６で検出され、これにより充電制御部１６はバイアス電圧発生部１７の制御を行い、制御ＦＥＴ１４を起動させ、充電器１１から出力された電圧を制御ＦＥＴ１４及び電流検出抵抗１５を通して二次電池１３に印加し、その充電を開始させる。この時に二次電池１３に供給される充電電流は、電流検出抵抗１５にて電流−電圧変換された電圧として、電流算出部１８を介して充電制御部１６にて読み出される。

この充電電流値が図５（Ｂ）に示した電流値Ｉ１となるまで充電制御部１６はバイアス電圧発生部１７の制御を行い、制御ＦＥＴ１４のバイアス電圧を制御することでそのドレイン・ソース間のインピーダンスを可変させる。また、これと同時に、二次電池１３の電圧は電池電圧算出部１９により算出され、充電制御部１６で監視されている。

充電が進み二次電池１３の電圧が予め設定された図５（Ａ）に示した電圧値Ｖ１に達した場合は、同様に、バイアス電圧発生部１７にて制御ＦＥＴ１４を制御し、二次電池１３には一定の定格電圧Ｖ１が印加されるように制御が行われる。更に、電流算出部１８を介して充電電流値を監視している充電制御部１６が、充電電流が電流値Ｉ０以下になったことを検出した時点で、バイアス電圧発生部１７を介して制御ＦＥＴ１４を制御して充電電圧の二次電圧１３への印加を停止させ、一連の充電制御動作を完了する。以上が従来広く用いられているリチウムイオン電池の充電方法である。

また、二次電池の充電電流が最大許容の充電電流を超えない範囲で充電回路に最大の充電電流を生成するように制御する手段を備えた充電制御回路が従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来の充電制御回路では、二次電池の許容する最大許容電流と二次電池に流入する充電電流との差分値を検出する第１の検出手段と、外部電源の許容する最大供給可能電流と負荷回路の消費電流との差分値を検出することで最大使用可能電流を検出する第２の検出手段と、上記最大使用可能電流と二次電池に流入する充電電流との差分値を検出する第３の検出手段と、上記第１及び第３の検出手段の検出する差分値に従い、二次電池に流入する充電電流が上記最大許容充電電流及び上記最大使用可能電流を超えない範囲で、充電回路が最大の充電電流を生成するように制御する制御手段とを備える構成である。

特開平８−１８２２１９号公報

しかしながら、従来の充電制御回路においては、端末装置の二次電池の充電に使用する充電器１１の電圧、電流が予め決まっていることが前提となっている。これは即ち、端末装置に使用される充電器１１は専用の充電器が必要であることを前提としている。例えば、使用した充電器１１の出力電圧、許容電流が予め定めた規格と異なる場合は、図６に示した従来の充電制御回路では次のような問題が発生する。

（１）充電器１１の許容電流値が定電流充電モード（又は、急速充電モード）の充電電流値より低い場合（充電器１１の電流容量が必要な充電電流値より低い場合）、充電制御部１６では規定の充電電流Ｉ１まで充電電流を二次電池１３に流す制御を行うため、充電器１１の許容値をオーバーし、制御ＦＥＴ１４のインピーダンスを下げる制御を行う。この結果、充電器１１では過電流による電圧降下が発生し充電が正常に実行できないだけではなく、場合によっては過剰出力による充電器１１の発熱、発火の危険が発生する。

（２）充電器１１の電圧値が端末装置の規格電圧値より低い場合、充電制御部１６が制御ＦＥＴ２３のインピーダンスを下げても、二次電池１３を充電させることができる電圧に達しないため、何時までも充電動作が行えない、充電不良となる。

（３）充電器１１の電圧値が端末装置の規格電圧値より高い場合、充電器１１の出力電圧と二次電池１３に印加される電圧の差が大きくなるため、制御ＦＥＴ１４の発熱量（損失）が大きくなり、制御ＦＥＴ１４の発熱、発火の危険が発生する。このことについて、図７を用いて説明する。

図７において、制御ＦＥＴ１４で発生する発熱は、この制御ＦＥＴ１４で消費される電力となる。制御ＦＥＴ１４に加わる電圧Ｖｔは、充電器１１の電圧をＶＣｈｇ、二次電池１３の電圧をＶＢａｔｔ、電流検出抵抗１５で検出される電圧をＶｒとすると、
Ｖｔ＝ＶＣｈｇ−ＶＢａｔｔ−Ｖｒ
となる。一般的に、Ｖｒは無視できる小さな値であるため、上式は、
Ｖｔ≒ＶＣｈｇ−ＶＢａｔｔ
となる。ここで、二次電池１３の電圧ＶＢａｔｔは、満充電状態と放電状態でも最大１Ｖ程度の差しかないため、Ｖｔの電圧降下分（ＶＢａｔｔによる低減分）は小さい。このため、充電器１１の電圧ＶＣｈｇが大きくなった場合の制御ＦＥＴ１４の電力（＝電圧×電流）が増え、発熱量が大きくなり、制御ＦＦＴ１４の発熱、発火の危険が発生する。

このように、従来広く用いられている図６の充電制御回路では、使用する充電器１１の規格が適正でない場合、重大な問題が発生する可能性がある。

また、特許文献１に記載された従来の充電制御回路では、充電器（ＡＣアダプタ）などの外部電源から供給される電流を２分岐して、一方は二次電池を充電するための充電回路に供給し、他方は負荷回路に供給する構成とし、負荷回路の消費電流の変動に応じて、二次電池への充電電流を可変させ、外部電源から供給される全体の充電電流の効率化（均一化）を図ることを目的とするものであるため、外部電源、すなわち、充電器の許容電流値は予め決まった値であることが条件となる。

このように、従来の充電制御回路は、いずれも二次電池の充電に使用する充電器の電圧、電流が予め決まっていることが前提となっており、この対策として、従来は使用する充電器と端末装置のＩＦコネクタの形状を、その端末装置と充電器だけが接続できる独自のものを使用し他の充電器との誤接続を物理的に防止していた。

しかし、ＩＭＴ−２０００（３ＣＰＰ）規格の携帯電話においてはこのＩＦコネクタの形状が統一化されたため、他メーカ同士の充電器と端末が容易に接続される状況となった。しかしながら、充電器の出力電圧、許容電流に関する規格が無い（個々の端末で使用されている電池仕様が異なるため規格化できない）ため、前記に述べた問題が発生する可能性が著しく高くなった。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、接続される充電器の規格に関係なく、正常に二次電池に対する充電制御を行い、充電器の発熱、発火の危険が発生する問題を解決し得る充電制御回路を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するため、端末装置内の二次電池をコネクタを介して接続された外部の充電器により充電する充電制御回路において、充電器から出力される充電電圧を検出すると共に、二次電池へ供給する充電電流を可変制御する充電回路と、充電電流を検出する電流検出回路と、二次電池の電池電圧を検出する電池電圧算出部と、充電回路で検出された充電器からの充電電圧が端末装置の充電規格の範囲内であるか否か判定し、充電電圧が充電規格の範囲内でないときは充電動作を停止し、充電規格の範囲内であるときには電流検出回路で検出される充電電流が、端末装置の充電規格の充電電流上限値以下である範囲内で、電池電圧算出部で算出される二次電池の電池電圧を検出しながら、充電回路により充電電流を可変制御する充電制御部とを有することを特徴とする。

この発明では、充電制御動作の開始の際に充電器の充電電圧の監視を行い、充電器の充電電圧が充電規格の範囲内でないときは、充電動作を停止することにより、充電電圧が充電規格の範囲外であるときの不具合を解消し、充電規格の範囲内であるときには電流検出回路で検出される充電電流が充電規格の充電電流上限値以下である範囲内で二次電池の充電を行うことができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明は充電器の許容電流値入力手段を有し、充電制御部が、充電電圧が充電規格の範囲内であり、かつ、許容電流値入力手段により入力された充電器の許容電流値が充電規格の充電電流の範囲内であるか否か判定する第１の判定手段と、第１の判定手段により許容電流値が充電電流の範囲内であるとの判定結果が得られたときには、充電電流の値が許容電流値となるように充電回路を制御し、第１の判定手段により許容電流値が充電電流の範囲を超えているとの判定結果が得られたときには、充電電流の値が端末装置の充電規格の充電電流上限値となるように充電回路を制御する第１の制御手段とを含む構成としたことを特徴とする。

この発明では、充電電圧が充電規格の範囲内であり、かつ、充電器の許容電流値が充電器内のデータ記憶部や他のデータ入力手段による許容電流値入力手段により入力されるときには、その入力された許容電流値が充電電流の範囲内であるとの判定結果が得られたときには、充電電流の値が許容電流値となるように充電回路を制御し、許容電流値が充電電流の範囲を超えているとの判定結果が得られたときには、充電電流の値が端末装置の充電規格の充電電流上限値となるように充電回路を制御するようにしているため、許容電流値より大なる電流値、あるいは端末装置の充電規格の充電電流上限値より大なる電流値での充電電流による充電を防止できる。また、この発明では、充電器に充電の許容電流値のデータを登録したデータ記憶部を内蔵させるか、データ入力手段に許容電流値のデータを事前に入力して充電電流を設定するようにしたため、容易に最適な充電電流制御を実現させることができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明は上記の充電制御部を、充電電圧が充電規格の範囲内であり、かつ、充電器の許容電流値が入力されないときには充電電圧を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された充電電圧と充電回路で検出された現在の充電電圧とを比較する比較手段と、充電電流の値を最小値から段階的に増加させるように充電回路を制御する充電制御手段と、充電制御手段による充電開始後に比較手段により現在の充電電圧が記憶手段に記憶された充電電圧より低下する比較結果が得られる直前の、充電制御手段の充電回路の制御により得られる充電電流の値が充電規格の充電電流の範囲内であるか否か判定する第２の判定手段と、第２の判定手段により直前の充電電流の値が充電電流の範囲内であるとの判定結果が得られたときには、充電電流が直前の充電電流の値となるように充電回路を制御し、第２の判定手段により直前の充電電流の値が充電電流の範囲を超えているとの判定結果が得られたときには、充電電流の値が端末装置の充電規格の充電電流上限値となるように充電回路を制御する第２の制御手段とを含むことを特徴とする。

この発明では、電圧が適正な充電器が端末装置に接続され、かつ、許容電流値が入力されない場合、充電電流を一義的に定電流充電モードの電流値に設定するのではなく、最初に小電流による充電を行わせ充電器の電圧を監視しながら充電電流を徐々に増加させる制御を行い、その結果、やがて充電電流が充電器の計容値を超え過電流による電圧降下の状態に陥ると、この状態を現在の充電電圧が記憶手段に記憶された充電器の充電電圧より低下する比較結果が得られることで瞬時に検出し、同時に充電電流を検出された直前の充電電流の値である許容値以下の充電電流となるように制御を行うことができ、過充電を防止できる。

また、本発明は上記の目的を達成するため、第１の制御手段による充電電流を二次電池に供給し続けることにより、電池電圧算出部で検出される二次電池が定格電圧値にまで達した段階で、その定格電圧値で充電を行わせる第３の制御手段を有することを特徴とする。この発明では、急速充電モードの充電ができる。

また、本発明は上記の目的を達成するため、上記の第２の制御手段による充電電流を二次電池に供給し続けることにより、電池電圧算出部で検出される二次電池が定格電圧値にまで達した段階で、その定格電圧値で充電を行わせる第４の制御手段を有することを特徴とする。この発明では、急速充電モードの充電ができる。

また、本発明は上記の目的を達成するため、定格電圧値で充電を行っているときの充電電流を充電回路で監視し、充電電流の値が所定の下限値に達したときに充電動作を終了する第５の制御手段を更に有することを特徴とする。この発明では、定電圧充電モード出の充電ができる。

また、本発明は上記の目的を達成するため、上記の充電回路を、充電器から出力される充電電圧を検出する充電電圧算出部と、電流検出回路を介して二次電池に接続された制御トランジスタと、充電制御部により制御トランジスタのバイアス電圧を可変制御するバイアス電圧発生部とよりなり、制御トランジスタのバイアス電圧を可変制御することにより制御トランジスタの入出力端子間のインピーダンスを可変制御して制御トランジスタの入力端子から出力端子を通して電流検出回路へ供給される充電電流の値を可変制御する構成とし、上記の電流検出回路を、充電電流の値に応じた電圧を発生する電流検出抵抗と、電流検出抵抗に発生した電圧に基づいて充電電流の値を算出する電流算出部とよりなることを特徴とする。

更に、本発明は上記の目的を達成するため、充電制御部により、充電回路で検出された充電器からの充電電圧が端末装置の充電規格の範囲内でないとの比較結果が得られたときに、充電が実施できない旨のメッセージを表示する表示手段を更に有することを特徴とする。この発明では、ユーザに充電が実施できないことを報知することができる。

本発明によれば、充電器から端末装置に印加される充電電圧値を算出する機能を設け、充電器が端末装置に接続された際に充電器の印加電圧が許容された電圧範囲にあるかどうかの判定を行い、充電器の電圧値が許容範囲外であった場合は不適切な充電器が接続されたものと判定して充電制御動作を停止するようにしたため、不適切な充電器の接読による不具合動作を防止することができる。

また、本発明によれば、電圧が適正な充電器が端末装置に接続され、かつ、許容電流値が入力されない場合、充電電流を一義的に定電流充電モードの電流値に設定するのではなく、最初に小電流による充電を行わせ充電器の電圧を監視しながら充電電流を徐々に増加させる制御を行い、その結果、やがて充電電流が充電器の計容値を超え過電流による電圧降下の状態に陥ると、この状態を瞬時に検出し、同時に充電電流を許容値以下の充電電流とする制御を行うようにしたため、過剰出力による充電器の発熱、発火の発生を防止すると共に、正常な充電制御を継続させることができる。

次に、発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる充電制御回路の一実施の形態の回路系統図を示す。同図中、図６と同一構成部分には同一符号を付してある。図１において、充電器３０は端末装置の充電用の充電器であり、端末装置とはＩＦコネクタ１２を介して接続される。ＩＦコネクタ１２より図中、右側にある、充電制御部２０、データ表示部２１、充電回路２２、電流検出回路２３、電池電圧算出部１９及び二次電池１３は、本実施の形態の充電制御回路を構成している。

また、上記の充電回路２２は、充電器３０の電圧値を測定する充電電圧算出部２４と、制御ＦＥＴ１４と、この制御ＦＥＴ１４のゲートにバイアス電圧を印加するバイアス電圧発生部１７とから構成されている。また、上記の電流検出回路２３は、充電電流を電圧に変換するための電流検出抵抗１５と、この電流検出抵抗１５に流れる充電電流の電流値を測定する電流算出部１８とから構成されている。

充電電圧算出部２４は充電器３０から印加されている充電電圧を入力として受け、その入力電圧をＡ／Ｄ変換によりデジタルデータに数値化する機能を有している。電流算出部１８は電流検出抵抗１５間に発生する電圧を入力として受け、その入力電圧に応じて充電電流の値を換算し、その換算した充電電流の値をＡ／Ｄ変換によりデジタルデータに数値化する機能を有している。更に、電池電圧算出部１９は二次電池１３の両端の電圧を入力として受け、その入力電圧をＡ／Ｄ変換によりデジタルデータに数値化する機能を有している。これらの構成により充電制御部２０では、充電器３０の印加電圧、二次電池１３の充電電流、二次電池１３の電圧を読み出すことができる。

また、バイアス電圧発生部１７は、充電制御部２０による制御により、制御ＦＥＴ１４のゲートのバイアス電圧を可変（Ｄ／Ａ変換）させる機能を有している。このゲートのバイアス電圧を可変することで、制御ＦＥＴ１４のソース・ドレイン間のインピーダンスを可変し、その結果、制御ＦＥＴ１４のソースからドレインを通して出力される充電電流の値の制御が可能となる。以上の構成により、充電制御部２０は二次電池１３の充電電流を電流算出部１８で、また、二次電池１３の電圧を電池電圧算出部１９で検出しながら、これらの電流、及び電圧を可変制御することが可能となる。

また、充電制御部２０はＩＦコネクタ１２を通して充電器３０に内蔵されているデータ記憶部３１のデータを読み出すことができる。このデータ記憶部３１には固有のチェックデータ（例えば１６進形式で「０１０１Ｈ」、「５５ＡＡＨ」等のユニークなデータ）と、充電器３０の許容電流値のデータ（例えば１０００ｍＡが許容電流値とすると、１６進形式で「０３Ｅ８Ｈ」）が記録されている。

なお、二次電池１３は端末装置の電源であり、端末装置の各回路に給電している。また、充電制御部２０には端末装置に実装されているデータ表示部２１にメッセージを表示させる機能を有している。

次に、データ記憶部３１を内蔵する充電器３０が接続された場合の、図１に示す本実施の形態の動作について、図２のフローチャートを併せ参照して説明する。充電器３０がＩＦコネクタ１２を介して端末装置に接続されると、充電器３０からの充電電圧が充電電圧算出部２４で検出され、充電制御部２０に通知される。充電制御部２０では充電電圧算出部２４から電圧値を読み出す処理（ステップＳ１）を行い、その読み出した充電器３０からの充電電圧が規格範囲内であるかどうかの判定処理を行う（ステップＳ２）。充電制御部２０は、上記の充電器３０からの充電電圧が規格範囲から外れていた場合（ステップＳ２のＮｏの判定）は、不適切な充電器が接続され充電制御の実行ができないと判断し、端末装置のデータ表示部２１に充電が実施できない旨のメッセージ（例えば、「充電不可」等の表示）を表示させ（ステップＳ１０）、使用者に通知させると共に、充電制御の動作を停止し（ステップＳ１１）、充電動作を終了させる。

他方、充電制御部２０は、充電器３０からの充電電圧が規定の電圧範囲に入っていると判定した場合（ステップＳ２のＹｅｓ判定）は、まず、充電器３０のデータ記憶部３１の読み出し処埋を行い（ステップＳ３）、データ読み出し可能かどうか判定する（ステップＳ４）。充電器３０にデータ記憶部３１が存在する場合には、データ記憶部３１に記録されている固有データ（例えば１６進形式で「０１０１Ｈ」、「５５ＡＡＨ」等）が読み出せるが、データ記憶部３１が存在しない場合には、この固有データが読み出せず、１６進形式で「００００Ｈ」や「ＦＦＦＦＨ」のような空データとなる。この結果に基づき、充電制御部２０では充電器３０内部にデータ記憶部３１の存在の有無を判断することが可能となる。

次に、接続された充電器にデータ記憶部が存在している場合と存在していない場合について分けて説明する。接続された充電器３０にデータ記憶部３１が存在している場合（データが正常に読み出された場合であるステップＳ４のＹｅｓ判定）について説明する。充電制御部２０は、データ記憶部３１から充電器３０の許容電流値のデータを読み出し（ステップＳ５）、この許容電流値が端末装置の充電規格以内の範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。

許容電流値が充電規格以内であった場合（ステップＳ６のＹｅｓ判定）は、バイアス電圧発生部１７にバイアス電圧を発生させる制御を行う。この制御により、制御ＦＥＴ１４のゲートにバイアス電圧が印加され、制御ＦＥＴ１４のソース・ドレイン間のインピーダンスがバイアス電圧に応じた値に低下することにより、充電器３０から制御ＦＥＴ１４のソース及びドレインを通して、更に電流検出抵抗１５を経て二次電池１３へ充電電流が供給されて二次電池１３の充電が開始される。このときの充電電流は電流算出部１８にて算出され、データ記憶部３１に合った許容電流値となるように、再びバイアス電圧発生部１７の制御を行い（ステップＳ７）、その後は通常の定電流充電モード（急速充電モード）による充電が開始される（ステップＳ９）。

一方、データ記憶部３１から読み出した充電器３０の許容電流値が端末装置の充電規格を超えていた場合（ステップＳ６でＮｏ判定された場合）、充電制御部２０は同様にバイアス電圧発生部１７の制御を開始するが、この時の充電電流はデータ記憶部３１の電流値ではなく、端末装置の充電規格上限値における充電を行わせる制御を開始する（ステップＳ８）。例えば、データ記憶部３１から読み出したデータ値が１０００ｍＡ（１６進形式で「０３Ｅ８Ｈ」）であっても、端末装置の充電規格の上限が６００ｍＡであった場合は、充電電流を６００ｍＡとなるようにバイアス電圧発生部１７の制御を行う。その後は前記同様、通常の定電流充電モード（急速充電モード）による充電が開始される。

以上が充電器３０にデータ記憶部３１が内蔵されていた場合の動作であるが、次に充電器にデータ記憶部が存在しない場合について説明する。この場合は、使用された充電器が他のメーカのものであった場合や、データ記憶部が考慮されていない過去の充電器である場合が考えられる。この場合の構成を図３に示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図３に示すように、充電器３５はデータ記憶部３１を内蔵していない充電器であるため、充電制御部２０はＩＦコネクタ１２において信号線が浮いた状態となっている。

この状態で充電制御部２０が前記ステップＳ１及びＳ２の処理を行い、充電器３５からの充電電圧が所定の規格範囲内であっても、データ記憶部のデータを読み出すと（ステップＳ３）、データが存在していないため、１６進形式で「００００Ｈ」や「ＦＦＦＦＨ」等の異常データが読み出され、固有データを読み出すことができず、その結果、充電制御部２０は読み出したデータは不適切と判定し（ステップＳ４のＮｏ判定）、接続された充電器３５にデータ記憶部３１が存在しないと判断する。

この判断結果に基づき、充電制御部２０は、先にステップＳ１で算出した充電器３５からの充電電圧値を内部のメモリに記憶した後（ステップＳ１２）、バイアス電圧発生部１７を制御して充電電流が最小値となるようなバイアス電圧を制御ＦＥＴ１４に与えるように設定し（ステップＳ１３）、充電制御を開始する。

次に、充電制御部２０はこの時の二次電池１３に流れる充電電流を電流算出部１８から読み出し、充電制御部２０のメモリに記憶する（ステップＳ１４）。その後、バイアス電圧発生部１７を制御して制御ＦＥＴ１４により充電電流を１ステップ増加（例えば、充電電流を現状の充電電流より５０ｍＡ程度増加）させるようなバイアス電圧を発生させる（ステップＳ１５）。続いて、充電制御部２０は、この充電電流の１ステップ増加後に、充電電圧算出部２４にて算出した充電器３５からの充電電圧が、前回ステップＳ１２でメモリに記憶した充電電圧値と比較して低下したか否か判定する（ステップＳ１６）。

この判定の結果、今回の充電電圧値が前回よりも低下していない場合（ステップＳ１６でＮｏ判定された場合）は、再びこの時の二次電池１３に流れる充電電流を電流算出部１８から読み出し、充電制御部２０のメモリに記憶し（ステップＳ１４）、再びバイアス電圧発生部１７を制御して充電電流を１ステップ増加させ（ステップＳ１５）、再びその時の充電電圧が、前回ステップＳ１２でメモリに記憶した充電電圧値と比較して低下したか否か判定する（ステップＳ１６）。以下、充電電圧が充電開始時の電圧値よりも低下しない限り、上記のステップＳ１４、Ｓ１５及びＳ１６の処理が繰り返され、充電電流値は１ステップずつ順次増加していく。

この制御の結果、充電電流が増加していき充電器３５の定格を超えた段階で充電器３５は過電流状態となるため、充電器３５の電圧の降下が発生する。この電圧降下を充電制御部２０はステップＳ１６で判定し、内部のメモリに記憶している直前の充電電流設定値を読み出し、再びバイアス電圧発生部１７に設定し直す充電制御を行う（ステップＳ１７）。

続いて、充電制御部２０はステップＳ１７で設定した充電電流値が規格内の適正値であるか否か判定し（ステップＳ６）、規格内であった場合（ステップＳ６でＹｅｓ判定された場合）は、前述したデータ記憶部３１を内蔵する充電器３０が接続されたときと同一処理により、メモリに記憶している直前の充電電流設定値となるようにバイアス電圧発生部１７の制御を行い（ステップＳ７）、この充電電流による急速充電を開始する（ステップＳ９）。他方、充電規格を超えていた場合（ステップＳ６でＮｏ判定された場合）は、充電制御部２０は充電電流値を端末装置の充電規格上限値とするようにバイアス電圧発生部１７を制御し（ステップＳ８）、この充電電流による急速充電を開始する（ステップＳ９）。

この時の充電電流、充電電圧の特性を図４に示す。図４（Ａ）、（Ｂ）にＴ４０で示す区間が本実施の形態における二次電池１３の充電電圧、充電電流の特性を示しており、Ｔ４１の区間が従来の充電制御による二次電池１３の充電電圧、充電電流の特性を示している。

上記の区間Ｔ４０において、図４（Ｂ）に示すように、充電制御部２０により設定された最小の充電電流値Ｉ４０から１ステップずつ順次充電電流が増加していくと、同図（Ａ）に示すように同時に二次電池１３の充電電圧値も段階的に増加していき、充電器３５の定格電流値を超えた電流値Ｉ４２に達した段階で、過電流による充電器３５の充電電圧が同図（Ａ）に示すＶ４０からＶａで示す電圧に降下する（充電電流も同図（Ｂ）に示すようにＩｂに低下する。）。

この充電電圧の低下が図２のステップＳ１６で判定されると、充電制御部２０にてステップＳ１７による充電電流の再設定制御により、バイアス電圧発生部１７を上記の充電電流値Ｉ４２の直前の充電電流値Ｉ４１に戻すことにより、再び充電状態が復旧し、以降、従来と同様の急速充電制御が行われる。

このように、本実施の形態によれば、接続された充電器３０又は３５の充電電圧値が端末装置の規格電圧値より低い場合、あるいは高い場合のいずれの場合もステップＳ２で充電電圧値が規格電圧の範囲外であると判定して、ステップＳ１０、Ｓ１１で充電不可のメッセージをデータ表示部２１に表示して充電動作を停止するようにしているため、制御ＦＥＴの発熱、発火の危険や充電不良を防止できる。

また、本実施の形態によれば、接続された充電器３０の許容電流値が定電流充電モード（又は、急速充電モード）の充電電流値より低い場合、データ記憶部３１から読み出した許容電流値が充電規格の範囲内であればその読み出した許容電流値で、充電規格の範囲外であるときには充電規格の充電電流の上限値で充電を開始して定電流充電モード（又は、急速充電モード）の充電制御を行い、また、接続された充電器３５から許容電流値が読み出しできないときには、充電電流を段階的に増加していき、過電流による電圧降下が発生した時点でその直前の１ステップ小さな充電電流に基づいて定電流充電モード（又は、急速充電モード）の充電制御を行うようにしたため、過剰出力による充電器１１の発熱、発火の危険を防止できる。

従って、本実施の形態によれば、接続される充電器の規格を問わないため、ＩＦコネクタの形状が統一化されているＩＭＴ−２０００（３ＣＰＰ）規格の携帯電話に適用して特に好適である。

なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、充電器の許容電流のデータを、データ記憶部３１を用いずに端末装置のテンキー押下による入力（手動による入力）やバーコード等を用いた入力によっても、同様の効果を得ることができる。また、携帯電話以外の二次電池を動作用電源とする携帯型機器等の端末装置の全てに適用できるものである。

データ記憶部内蔵の充電器に接続された本発明の充電制御回路の一実施の形態の回路系統図である。 本発明の充電制御動作を説明するフローチャートである。 データ記憶部を内蔵していない充電器に接続された本発明の充電制御回路の一実施の形態の回路系統図である。 本発明の充電制御回路の一実施の形態の要部の動作説明用の充電電圧、充電電流の特性図である。 リチウムイオン電池を二次電池とする従来の充電制御回路による充電電圧、充電電流の特性図である。 従来の充電制御回路の一例の回路系統図である。 従来の充電制御回路の課題の一例の説明用回路図である。

符号の説明

１３ 二次電池
１４ 制御ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）
１５ 電流検出抵抗
１７ バイアス電圧発生部
１８ 電流算出部
１９ 電池電圧算出部
２０ 充電制御部
２１ データ表示部
２２ 充電回路
２３ 電流検出回路
２４ 充電電圧算出部
３０ データ記憶部内蔵充電器
３１ データ記憶部
３５ データ記憶部非内蔵充電器

Claims (8)

1. 端末装置内の二次電池をコネクタを介して接続された外部の充電器により充電する充電制御回路において、
   前記充電器から出力される充電電圧を検出すると共に、前記二次電池へ供給する充電電流を可変制御する充電回路と、
   前記充電電流を検出する電流検出回路と、
   前記二次電池の電池電圧を検出する電池電圧算出部と、
   前記充電回路で検出された前記充電器からの充電電圧が前記端末装置の充電規格の範囲内であるか否か判定し、該充電電圧が該充電規格の範囲内でないときは充電動作を停止し、該充電規格の範囲内であるときには前記電流検出回路で検出される前記充電電流が、前記端末装置の充電規格の充電電流上限値以下である範囲内で、前記電池電圧算出部で算出される前記二次電池の電池電圧を検出しながら、前記充電回路により前記充電電流を可変制御する充電制御部と
   を有することを特徴とする充電制御回路。
2. 充電器の許容電流値入力手段を有し、前記充電制御部は、前記充電電圧が前記充電規格の範囲内であり、かつ、前記許容電流値入力手段により入力された前記充電器の許容電流値が前記充電規格の充電電流の範囲内であるか否か判定する第１の判定手段と、該第１の判定手段により前記許容電流値が前記充電電流の範囲内であるとの判定結果が得られたときには、前記充電電流の値が前記許容電流値となるように前記充電回路を制御し、前記第１の判定手段により前記許容電流値が前記充電電流の範囲を超えているとの判定結果が得られたときには、前記充電電流の値が前記端末装置の充電規格の充電電流上限値となるように前記充電回路を制御する第１の制御手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の充電制御回路。
3. 前記充電制御部は、前記充電電圧が前記充電規格の範囲内であり、かつ、前記充電器の許容電流値が入力されないときには前記充電電圧を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された充電電圧と前記充電回路で検出された現在の充電電圧とを比較する比較手段と、前記充電電流の値を最小値から段階的に増加させるように前記充電回路を制御する充電制御手段と、前記充電制御手段による充電開始後に前記比較手段により前記現在の充電電圧が前記記憶手段に記憶された充電電圧より低下する比較結果が得られる直前の、前記充電制御手段の前記充電回路の制御により得られる充電電流の値が前記充電規格の充電電流の範囲内であるか否か判定する第２の判定手段と、該第２の判定手段により前記直前の充電電流の値が前記充電電流の範囲内であるとの判定結果が得られたときには、前記充電電流が前記直前の充電電流の値となるように前記充電回路を制御し、前記第２の判定手段により前記直前の充電電流の値が前記充電電流の範囲を超えているとの判定結果が得られたときには、前記充電電流の値が前記端末装置の充電規格の充電電流上限値となるように前記充電回路を制御する第２の制御手段とを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の充電制御回路。
4. 前記第１の制御手段による充電電流を前記二次電池に供給し続けることにより、前記電池電圧算出部で検出される前記二次電池が定格電圧値にまで達した段階で、その定格電圧値で充電を行わせる第３の制御手段を有することを特徴とする請求項２記載の充電制御回路。
5. 前記第２の制御手段による充電電流を前記二次電池に供給し続けることにより、前記電池電圧算出部で検出される前記二次電池が定格電圧値にまで達した段階で、その定格電圧値で充電を行わせる第４の制御手段を有することを特徴とする請求項３記載の充電制御回路。
6. 前記定格電圧値で充電を行っているときの充電電流を前記充電回路で監視し、前記充電電流の値が所定の下限値に達したときに充電動作を終了する第５の制御手段を更に有することを特徴とする請求項４又は５記載の充電制御回路。
7. 前記充電回路は、前記充電器から出力される充電電圧を検出する充電電圧算出部と、前記電流検出回路を介して前記二次電池に接続された制御トランジスタと、前記充電制御部により前記制御トランジスタのバイアス電圧を可変制御するバイアス電圧発生部とよりなり、前記制御トランジスタのバイアス電圧を可変制御することにより前記制御トランジスタの入出力端子間のインピーダンスを可変制御して該制御トランジスタの入力端子から出力端子を通して前記電流検出回路へ供給される前記充電電流の値を可変制御し、
   前記電流検出回路は、前記充電電流の値に応じた電圧を発生する電流検出抵抗と、前記電流検出抵抗に発生した電圧に基づいて前記充電電流の値を算出する電流算出部とよりなることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の充電制御回路。
8. 前記充電制御部により、前記充電回路で検出された前記充電器からの充電電圧が前記端末装置の充電規格の範囲内でないとの比較結果が得られたときに、充電が実施できない旨のメッセージを表示する表示手段を更に有することを特徴とする請求項１記載の充電制御回路。
   
   

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