JP2007151350A - 充電回路及びその充電制御方法並びにそれらを用いる電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 充電による装置温度の上昇を抑えつつバッテリを充電可能な充電回路を提供する。
【解決手段】 ＣＰＵ１４は充電制御回路１２に充電制御情報を設定する。充電制御回路１２はＣＰＵ１４から設定された充電制御情報を基に、サーミスタ１１の電圧にて装置温度ＴＳＥＴを監視し、外部電源ＶＣＨＧの入力端子に電圧が供給されると、装置温度に応じた電流値で充電電流ＶＢＡＴを出力してバッテリ１３の充電を行う。また、充電制御回路１２はバッテリ１３からバッテリ温度ＴＢＡＴが入力されると、そのバッテリ温度ＴＢＡＴが充電可能な温度範囲外であれば、バッテリ１３の充電を中止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は充電回路及びそれに用いる充電制御方法並びにそれらを用いる電子機器に関し、特にバッテリへの充電電流の制御方法に関する。

従来、充電可能なバッテリを電源として使用する電子機器としては、装着された二次電池を電源として所定の動作が行われ、電源を入れた時にその二次電池の残存容量が表示部に自動的に表示される携帯電話機等の携帯端末装置がある。この携帯端末装置の使用者は、その表示部の表示を見て、二次電池の残存容量がない、あるいは少ないことを認識した時に、電子機器を充電回路に装着することによって、二次電池を充電している。

上記の携帯電話機としては上側ユニットと下側ユニットとから構成される折り畳み型の端末がある。この場合、下側ユニットは上側ユニットに対してヒンジ部を介して結合されている。また、上側ユニットにはアンテナが設けられており、下側ユニットに接するように折り畳んだ時に同下側ユニットに接する前面側に表示部及び受話部が設けられている。下側ユニットは上側ユニットに接するように折り畳んだ時に上側ユニットに接する前面側に複数のボタンスイッチ等で構成された操作部及び送話部（マイクロホン）が設けられている。

電源用の二次電池が放電した時には専用の充電回路の置台に下側ユニットを装着載置することで、二次電池の充電が行われる。充電回路の置台からは、ＡＣアダプタから供給される電源電圧が下側ユニットの充電用電源入力端子へと供給される。

携帯電話機は、ＣＰＵ（中央処理装置）と充電制御ＩＣ（集積回路）と抵抗と二次電池とを備えている。ＣＰＵはプログラムに基づいて携帯電話機全体を制御し、特に、二次電池の充電中に高レベル（以下、“Ｈ”とする）の制御信号を出力する。充電制御ＩＣはＣＰＵからの制御信号が“Ｈ”の時、ＡＣアダプタから供給される電源を基に、抵抗で設定される充電電流を二次電池に供給する。

この充電電流は、充電制御ＩＣ内のエミッタホロワまたはソースホロアによって制御される。二次電池は、例えばリチウムイオン電池等で構成され、携帯電話機１に対して着脱可能となっており、その二次電池の充電制御回路は上記のＣＰＵや充電制御ＩＣ、及び抵抗によって構成されている。

充電制御回路では、抵抗の抵抗値が適切に設定されることよって、二次電池の充電中に、二次電池及び充電制御ＩＣ内のエミッタホロワまたはソースホロアの発熱が過度に至らない程度に充電電流が抑えられる。この場合、例えば、充電開始時では、ＣＣ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ：定電流）充電によって、一定の電流で充電が行われる。充電制御ＩＣでは、この電流値が外付けの抵抗で可変される。

その後、電池電圧が約４．１Ｖを超えたところでＣＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ：定電圧）充電に自動的に切換えられ、一定の電圧で充電が行われ、電池電圧が満充電電圧である４．２Ｖに漸次近付いていく。充電制御ＩＣは電圧４．２Ｖを出力し、二次電池が要求する電流を流すので、ある時刻における充電完了に至るまで徐々に電流が減少していく。

この種の充電制御方法としては、上記の携帯電話機のほかに、例えば、蓄電池に対して定電圧充電を行うための充電電流を供給する充電線の一部に、温度が上昇すると抵抗が増加する導電性プラスチック製の過熱保護素子を介在させ、かつ過熱保護素子が蓄電池の電槽の表面に密着している車両用蓄電池装置での方法がある（例えば、特許文献１参照）。この車両用蓄電池装置では、蓄電池の温度上昇時の充電電流の増加が抑制され、蓄電池の早期の劣化を防ぐことができる。

また、他の充電制御方法としては、温度上昇によって特性が変化する感熱素子が二次電池と熱結合することで、二次電池の温度上昇によって充電電流が減少または遮断されるため、二次電池の過充電が防止されるバッテリ充電器の方法がある（例えば、特許文献２参照）。

さらに、別の充電制御方法としては、周囲温度及びバッテリの温度を測定し、周囲温度やバッテリの温度が高くなった時に充電器の制限電流値及び充電電圧値を減少させて充電することによって、バッテリの過充電を防止するされる充電装置の方法がある（例えば、特許文献３参照）。

さらにまた、別の充電制御方法としては、電源回路のトランジスタやトランス等の発熱部品の温度を温度センサで検出して二次電池の充電電流を制御し、満充電の検出にエラーが発生する時に満充電の検出を中断して二次電池の充電を行う充電器の方法がある（例えば、特許文献４参照）。

実開平０１−１０７８７５号公報 実開平０６−０２４３５９号公報 特開２００１−３１４０４５号公報 特開平０７−２２２３７０号公報

しかしながら、上述した従来の充電制御方法では、携帯電話機のように、二次電池が装着されて動作する電子機器の場合、近年、動作時間を延長するために、二次電池の容量が増大する傾向にあるため、従来通りの充電電流では、二次電池の充電開始から完了するまでの充電時間が長くなるので、充電電流を増加させることによって、同充電時間を短縮することが望まれている。

しかしながら、充電電流は、充電制御ＩＣ内のエミッタホロワまたはソースホロアによって制御されるので、充電電流を増加させると、エミッタホロワまたはソースホロアにおける発熱が増加し、携帯電話機本体の表面まで高温になる事態が発生する。

電子機器が、例えばノート型のパーソナルコンピュータ等、比較的大型のものである場合では、ヒートシンクや冷却ファン等によって、熱を拡散または本体外部に排出する等の対策が施されているが、上記の携帯電話機の他、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、携帯音楽再生機器等の小型の携帯端末装置では、筐体が小さいため、上記のような積極的な対策を施すことが製品の性質上不可能である。よって、これらの小型の携帯端末装置では、発熱が過度に至らない程度に充電電流を減らすことによって発熱を抑えているため、充電電流が小さく、長時間充電しなければ満充電に至らないというという問題がある。

上記の特許文献１に記載された車両用蓄電池装置では、蓄電池の寿命を延ばすことが目的であり、また蓄電池に対して定電圧充電を行うことに限定されているため、本発明とは主旨が異なる。また、特許文献２に記載されたバッテリ充電器では、二次電池の充電が完了すると、二次電池の温度が上昇する性質を利用して、電池の過充電を防止しているため、本発明とは主旨が異なる。

さらに、特許文献３に記載された充電装置は、バッテリの過充電を防止するものであり、本発明とは主旨が異なる。さらにまた、特許文献４に記載された温度センサを有する充電器では、電源回路のトランジスタの熱暴走を防止することが目的であり、本発明とは主旨が異なる。

したがって、従来の充電制御回路では、バッテリの温度を監視したり、バッテリの過充電を防止するために周辺温度を監視しており、装置温度に関係なく決められた一定の充電電流で充電を行うため、充電による装置温度の上昇を招くことがある。また、従来の充電制御回路では、一度充電可能な温度範囲を超えると、充電再開温度まで温度が復帰しなければ充電が行えないため、ローバッテリ状態からの回復が困難になり、装置が使用できなくなってしまうことがある。

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、充電による装置温度の上昇を抑えつつバッテリを充電することができる充電回路及びその充電制御方法並びにそれらを用いる電子機器を提供することにある。

本発明による充電回路は、充電可能なバッテリを電源として使用する電子機器において、前記バッテリの充電を行う充電回路であって、
前記電子機器の温度を監視する監視手段と、前記監視手段で検出された前記電子機器の温度に応じて充電電流を制御する制御手段とを備えている。

本発明による充電制御方法は、充電可能なバッテリを電源として使用する電子機器において、前記バッテリの充電を行う充電回路に用いる充電制御方法であって、
前記充電回路は、前記電子機器の温度を監視する処理と、その監視で検出された前記電子機器の温度に応じて充電電流を制御する制御処理とを実行している。

本発明による電子機器は、上記の充電回路を備えている。

すなわち、本発明の充電回路は、充電可能なバッテリを電源として使用する電子機器において、電子機器内の温度（以下、装置温度とする）を監視し、装置温度に応じて充電電流をシーケンシャルに制御することによって、充電による装置温度の上昇を抑えつつ、バッテリの充電を可能とすることを特徴としている。

より具体的に説明すると、本発明の充電回路では、充電制御回路がサーミスタの電圧によって装置温度を監視している。充電制御回路はＣＰＵ（中央処理装置）から設定された制御情報を基に、装置温度に応じた電流値でバッテリへの充電を行う。

これによって、本発明の充電回路では、充電制御回路にて装置温度を監視し、装置温度に応じて充電電流をシーケンシャルに増減する制御を行うことによって、充電による装置温度の上昇を抑えつつ、バッテリの充電を可能としている。

本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、充電による装置温度の上昇を抑えつつバッテリを充電することができるという効果が得られる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による充電回路の構成を示すブロック図である。図１において、充電回路１はサーミスタ１１と、充電制御回路１２と、バッテリ１３と、ＣＰＵ（中央処理装置）１４とから構成されている。

ＣＰＵ１４は充電制御回路１２に充電制御情報を設定する。充電制御回路１２はＣＰＵ１４から設定された充電制御情報を基に、サーミスタ１１の電圧にて図示せぬ電子機器内の温度（以下、装置温度とする）ＴＳＥＴを監視し、外部電源ＶＣＨＧの入力端子に電圧が供給されると、装置温度ＴＳＥＴに応じた電流値で充電電流ＶＢＡＴを出力してバッテリ１３の充電を行う。

また、充電制御回路１２はバッテリ１３からバッテリ温度ＴＢＡＴが入力されると、そのバッテリ温度ＴＢＡＴが充電可能な温度範囲外（予め設定された温度範囲）であれば、バッテリ１３の充電を中止する。

図２は図１に示す充電回路１の動作を示すフローチャートである。これら図１及び図２を参照して本発明の一実施例による充電回路１の充電制御動作について説明する。

外部電源ＶＣＨＧの入力端子に電圧が供給されると、バッテリ１３への充電が開始される。充電制御回路１２はサーミスタ１１の電圧によって装置温度を監視し、装置温度が４５℃以上の場合（図２ステップＳ１）、充電電流を０ｍＡに制御する（図２ステップＳ２）。

充電制御回路１２は装置温度が４３℃〜４５℃の場合（図２ステップＳ３）、充電電流を減少させるように制御し（図２ステップＳ４）、４０℃以下の場合（図２ステップＳ５）、充電電流を最大の６００ｍＡにするように制御する（図２ステップＳ６）。

また、充電制御回路１２は装置温度が４０℃〜４３℃で、充電電流が６００ｍＡ以下の場合（図２ステップＳ７）、充電電流を増加させるように制御する（図２ステップＳ８）。充電制御回路１２は上述した処理をバッテリ１３の充電が終了するまで（図２ステップＳ９）、装置温度が４３℃以下になるように充電電流を制御する。

このように、本実施例では、装置温度が４０℃〜４５℃の間で、充電電流をシーケンシャルに増減させることによって、バッテリ１３の充電が停止状態で、装置温度が４５℃を超えない状態であれば、バッテリ１３の充電を継続することができるので、バッテリ１３の充電を停止することなく、継続して行うことができるため、ローバッテリ状態から速やかに復帰することができる。

本発明は、充電可能なバッテリを電源として使用する機器であれば、携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、及び携帯音楽再生機器等の小型の携帯端末装置、ディジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、ポータブルＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）再生器、表示機能付きのＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）再生器等の電子機器に適用可能である。

本発明の一実施例による充電回路の構成を示すブロック図である。 図１に示す充電回路の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 充電回路
１１ サーミスタ
１２ 充電制御回路
１３ バッテリ
１４ ＣＰＵ

Claims (7)

1. 充電可能なバッテリを電源として使用する電子機器において、前記バッテリの充電を行う充電回路であって、
   前記電子機器の温度を監視する監視手段と、前記監視手段で検出された前記電子機器の温度に応じて充電電流を制御する制御手段とを有することを特徴とする充電回路。
2. 前記制御手段は、前記バッテリの温度が充電可能な温度範囲外の時に前記バッテリの充電を中止することを特徴とする請求項１記載の充電回路。
3. 前記制御手段は、前記電子機器の温度が４０℃〜４５℃の間で前記充電電流をシーケンシャルに増減させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の充電回路。
4. 充電可能なバッテリを電源として使用する電子機器において、前記バッテリの充電を行う充電回路に用いる充電制御方法であって、
   前記充電回路は、前記電子機器の温度を監視する処理と、その監視で検出された前記電子機器の温度に応じて充電電流を制御する制御処理とを実行することを特徴とする充電制御方法。
5. 前記制御処理において、前記バッテリの温度が充電可能な温度範囲外の時に前記バッテリの充電を中止することを特徴とする請求項４記載の充電制御方法。
6. 前記制御処理において、前記電子機器の温度が４０℃〜４５℃の間で前記充電電流をシーケンシャルに増減させることを特徴とする請求項４または請求項５記載の充電制御方法。
7. 請求項１〜３に記載の充電回路を用いることを特徴とする電子機器。

Images