JP2007288982A - 充電回路およびその充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の安定な充電動作を可能にする。
【解決手段】充電電源から定電流定電圧充電方式により電池１の充電を行う充電方法において、定電流充電時に充電電流を所定電流レベル毎に段階的に増加させて定電流充電する工程と、前記充電電源の供給電圧が前記電池により予め定まる充電可能な所定最低電圧となることを検出した場合に、前記充電電流の増加を停止し前記所定最低電圧を保持して充電を継続させる工程とを含んでいる。
【選択図】図３

Description

本発明は、充電回路おおよびその充電方法に関し、特に携帯電話機などの充電電流供給能力が低い充電器を適切に駆動する充電回路おおよびその充電方法に関する。

一般に、携帯電話機などの電池を充電する場合に、定電流定電圧充電方式がある。これは、電池を充電する際に、ある一定の電池電圧まで定電流充電で充電し、その後定電圧充電に移行する充電回路である。この充電回路においては、正規充電器以外の市販されている充電電流供給能力が低い充電器等で充電を行うと、定電流充電は携帯電話機の性能の一つである電池の充電完了時間を考慮し、一定の大電流で電池の充電を行い、更に定電流充電移行時には予備充電から瞬時に一定の大電流で充電を開始する。そのため、定電流充電移行時に充電器側の供給電圧が低下し充電可能な電圧を下まわり充電停止状態になる。その後、定電流充電が停止されることで充電器側の供給電圧が上昇し、また定電流充電を開始するという充電の開始／停止を繰り返し電池の充電がされない。

従来例１として、特許文献１（特開平１０−５１９７０号公報）には、試行充電（予備充電）の際に充電電流を徐々に増加する充電装置が記載されている。この充電装置は、図５のブロック図に示されている。この充電装置は、交流電源の外部電源３０からコネクタ４ａを介して充電器２０が接続され、この充電器２０に電池１が接続された場合を示している。この充電器２０を用いて電池１２を充電する際、充電制御装置２１が、充電器２０から電池１ａに供給される充電電流Ｉ_Ｂを制御する。充電器２０は、外部電源３０から供給される交流電力を充電制御装置２１の制御の下に直流に変換して電池１ａに供給する。

充電制御装置２１は、電池１ａに付設された電圧センサ２２から電池１２の端子電圧Ｖ_Ｂを、また電池１ａに付設された温度センサ２３から電池１ａの温度Ｔを、それぞれ入力する。これらに応じて充電器２０の充電電流Ｉ_Ｂを制御する。また、充電制御装置２１とともに使用されているリミッタ２４は、電圧センサ２２により検出される端子電圧Ｖ_Ｂが所定のリミッタ動作電圧Ｖ_ＬＩＭまで上昇したとき充電制御装置２１に指令を与え充電器２０による電池１ａの充電を停止させる。これにより、リミッタ２４は、電池１ａの過電圧を防止している。

充電制御装置２１は、充電開始に際してまず温度センサ２３により得られる温度Ｔが所定の充電省略温度Ｔ_０を上回っているか否かを判定する。この従来例１では、Ｔ＞Ｔ_０ が成立している（電池１ａの温度が高い）場合は問題がないが、Ｔ＞Ｔ0 が成立していない（電池１ａの温度が低い）場合は充電の進行に伴い端子電圧Ｖ_Ｂが比較的急速に上昇する可能性があると考えられるため、充電制御装置２１は試行充電を行うようにしている。

Ｔ＞Ｔ_０の場合、充電制御装置２１は、充電電流Ｉ_Ｂの値を所定の電流値Ｉ_Ｋとなるよう制御する。ここでは、ｋが大きくなればなるほどＩ_Ｋが小さくなるよう設定している。充電制御装置２１は、充電の進行に伴い端子電圧Ｖ_Ｂが上昇しその結果、Ｖ_Ｂ≧Ｖ_ＢＴが成立するに至るまで、この制御状態を持続する。Ｖ_Ｂ≧Ｖ_ＢＴが成立したとき、充電制御装置２１は、所定の充電終了処理を実行する。
また、Ｔ＞Ｔ_０が成立していないとき、すなわち電池１ａの温度Ｔが比較的低いと判定されたときには、充電の進行に伴い端子電圧Ｖ_Ｂが比較的急速に上昇する可能性があるため、充電制御装置２１の動作は試行充電を行う。

充電制御装置２１が、試行充電を行う場合、順次数ｊを順に増加し、温度Ｔと持続時間ｔｊとの対応付けから持続時間ｔj を決定し、充電電流Ｉ_Ｂをｉj となるよう制御する。ここで持続時間ｔj は定電流ｉj にて電池１ａを充電する段階の持続時間であり、温度Ｔが高くなればなるほど持続時間ｔj が短くなるよう対応付けられている。また、ｊが大きくなればなるほど持続時間ｉj は大きくなるよう設定されている。充電制御装置２１は、Ｖ_Ｂ≧Ｖ_ＢＴが成立するか、ｔ≧ｔj が成立するまでこの制御状態を持続する。持続時間ｔ≧ｔj が成立した場合には充電制御装置２１はｊを順に増加し、Ｖ_Ｂ≧Ｖ_ＢＴが成立した場合には充電制御装置２１の動作は、Ｉk ＜ｉj＜Ｉk-1 なるＩk があるか否かが判定される。そのようなＩ_ｋがある時には前述の充電電流Ｉ_Ｂの値を所定の電流値Ｉ_Ｋとなるよう制御する。そのようなＩ_ｋがないとき、例えばｉj がＩn よりも小さいときには、充電制御装置２１は終了する。

次に、図６のタイミング図により、充電手順を説明する。まず、Ｔ＞Ｔ_０ が成立せず、かつｊを順に増加する際においては、Ｖ_Ｂ≧Ｖ_ＢＴの条件及びｉj ＝Ｉ_１の条件が成立しなかった場合には、上述した充電手順が実現される。この手順においては、各々時間ｔj だけ継続する電流ｉj での試行充電が、ｊ＝１，２，…ｍ−１（ｍ：１より大きい自然数）まで実行された後、従来の多段階定電流充電と同様の手順にかかる本充電が実行される。なお、図中“ＡＨ達成”と示されているのは、電流Ｉｎによる充電によって十分な充電電流量が得られたことを示している。

このように従来例１においては、、電池１ａの温度Ｔが比較的低いと判定されたときには、本充電に先立って充電電流Ｉ_Ｂの値を徐々に増加させる試行充電を実行するようにしている。そのため、本充電開始直後に端子電圧Ｖ_Ｂが急上昇してリミッタ２４が動作してしまうといった事態が、生じにくくなる。しかし、従来例１では、試行充電の際に充電電流を徐々に増加する充電装置であり、リミッタ２４の動作を生じにくくするが、リミッタ２４をなくすことはできなかった。

また、図７は従来例２の充電回路の構成を説明するブロック図で、図８はその充電回路の動作を説明するフローチャートである。この充電回路は、例えば携帯電話機の電池１を充電するため、コネクタ４に充電器（充電電源；図示せず）を接続する。この回路は、充電電流検出用抵抗３に流れる充電電流を検出し、この充電電流により、電池１に入力側に直列接続したＦＥＴ２を制御している。その制御回路としては、充電器検出回路５、充電電流監視回路６、電圧整流回路７、定電流定電圧充電回路８、定電流用基準電源９ａ、定電圧用基準電源１０、充電制御回路１１ｂが含まれる。

充電器検出回路５は、コンパレータからなり、コネクタ４に充電器が接続されたことを検出する。充電電流監視回路６は、充電電流検出用抵抗３で発生した電位差により充電電流を監視する。電圧監視回路７は、ＦＥＴ２の出力電圧を監視する。定電圧用基準電源１０は、定電圧充電時の充電電圧調整のための基準用電圧を出力する。定電流用基準電源９ａは、基準用電流を出力する。定電流定電圧充電回路８は、充電電流監視回路７での監視結果と定電流基準電源９ａの電圧値により充電電流を制御する定電流充電、及び電圧監視回路７の監視結果と定電圧用基準電源１０により充電電圧を制御する定電圧充電の２種類の充電制御をＦＥＴ２により行う。充電制御回路１１ｂは、各基準電源９ａ，１０および定電流定電圧充電回路９を含む回路全体の制御を行う。

この従来例２は、コネクタ４に充電器が接続されると充電器検出回路６が充電器の接続を検出する（ステップＳ１）。充電制御回路１２の制御により定電流基準用Ｄ／Ａコンバータ１０の電圧値を予備充電用の電圧値に可変し予備充電を開始する（ステップＳ１）。次に、電圧監視回路８で監視している電圧値が定電流充電に移行する閾値レベルかを判断し（ステップＳ３）、これが閾値レベル以上に達していない場合（ＮＯ）は予備充電を維持する。また、閾値レベル以上に達した場合（ＹＥＳ）は充電制御回路１２により定電流充電に移行する（ステップＳ４）。

次に、ステップＳ１１ａで、電圧監視回路８で監視している電圧値が、定電圧充電移行の閾値レベル以上に達したかどうか判定する。その電圧値が、閾値レベル以上に達した場合（ＹＥＳ）、定電流定電圧充電回路９は定電圧充電を行い（ステップＳ１２）、そして次に充電完了移行閾値レベルに達したかどうか判定する（ステップＳ１３）。そして充電完了移行閾値レベルに達したら（ＹＥＳ）、充電完了となる（ステップＳ１５）。このようにして充電動作を行うことができる。

特開平１０−５１９７０号公報

上述した従来例１では、試行充電の際に充電電流を徐々に増加する充電装置であり、本充電開始直後に端子電圧Ｖ_Ｂが急上昇してリミッタ２４が動作してしまうといった事態が、生じにくくしている。しかし、この充電装置でも、端子電圧Ｖ_Ｂの急上昇に対応するリミッタ２４を必要とし、回路構成を簡単化できない問題がある。

また、従来例２では、一定の大電流で電池の充電を行い、更に定電流充電移行時には予備充電から瞬時に一定の大電流で充電を開始する。しかし、市販されている充電器の中には、特に携帯電話機の充電回路は、充電電流供給能力が低い充電器もある。このような充電電流供給能力が低い充電器では、定電流充電移行時に充電器側の供給電圧が低下し充電可能な電圧を下まわり充電停止状態になる。その後、定電流充電が停止されることで充電器側の供給電圧が上昇し、また定電流充電を開始するという充電の開始／停止を繰り返し電池の充電がされないという問題点がある。

本発明の主な目的は、安定に充電動作を可能にした充電回路おおよびその充電方法を提供することにある。

本発明の構成は、充電電源から定電流定電圧充電方式により電池の充電を行う充電回路において、定電流充電時に充電電流を所定電流レベル毎に段階的に設定する充電電流設定回路と、前記充電電源からの供給電圧を測定する充電電圧測定回路と、制御手段とを有し、前記制御手段は、前記定電流充電時に充電電流を所定電流レベル毎に段階的に増加させて定電流充電すると共に、前記充電電源の供給電圧が、前記電池により予め定まる充電可能な所定最低電圧となることを検出した場合に、前記充電電流の増加を停止し前記所定最低電圧を保持して充電を継続することを特徴とする。

本発明において、前記制御手段が、前記電池の充電電流および充電電圧を制御する制御素子と、制御回路とを有し、前記制御回路は、前記充電電流の設定値となるよう前記制御素子を制御すると共に、前記充電電源の供給電圧が、前記電池により予め定まる前記所定最低電圧となることを検出した場合に、前記充電電流の増加を停止し前記所定最低電圧を保持して充電を継続するよう前記制御素子を制御することができる。また前記制御回路はＣＰＵを含み、このＣＰＵが、前記充電電流の段階的制御する設定値および前記電池により予め定まる前記所定最低電圧を記憶し、前記供給電圧の測定および前記充電電流の増加判断を指示することができ、また、前記充電電圧測定回路が、前記充電電源側の供給電圧を測定する電圧測定用Ａ／Ｄコンバータからなることができる。

本発明の他の構成は、充電電源から定電流定電圧充電方式により電池の充電を行う充電回路において、定電流充電時に充電電流を所定電流レベル毎に段階的に設定する充電電流設定回路と、前記充電電源からの供給電圧が前記電池により予め定まる充電可能な所定最低電圧となることを検出する電圧検出回路と、制御手段とを有し、前記制御手段は、前記定電流充電時に充電電流を所定電流レベル毎に段階的に増加させて定電流充電すると共に、前記電圧検出回路が前記所定最低電圧を検出した場合に、前記充電電流の増加を停止し前記所定最低電圧を保持して充電を継続させることを特徴とする。

本発明において、前記制御手段が、前記電池の充電電流および充電電圧を制御する制御素子と、制御回路とを有し、前記制御回路は、前記充電電流の設定値となるよう前記制御素子を制御すると共に、前記電圧検出回路が前記所定最低電圧を検出した場合に、前記充電電流の増加を停止し前記所定最低電圧を保持して充電を継続するよう前記制御素子を制御することができる。また、前記制御回路はＣＰＵを含み、このＣＰＵが、前記充電電流の増加判断を指示することができ、また、前記制御回路が、タイマにより設定された時間により前記充電電流を段階的に制御することができ、また、前記制御素子が、前記充電電源と前記電池との間に接続したＦＥＴからなることができ、また、前記充電電流設定回路が、制御すべき充電電流を所定電流レベル毎に段階的に設定する定電流基準用Ｄ／Ａコンバータからなることができる。

また、本発明の携帯電話機用充電回路の構成は、上述した充電回路の電池として携帯電話機用電池を接続することを特徴とする。

本発明のさらに他の構成は、充電電源から定電流定電圧充電方式により電池の充電を行う充電方法において、定電流充電時に充電電流を所定電流レベル毎に段階的に増加させて定電流充電する工程と、前記充電電源の供給電圧が前記電池により予め定まる充電可能な所定最低電圧となることを検出した場合に、前記充電電流の増加を停止し前記所定最低電圧を保持して充電を継続させることを特徴とする。

本発明において、前記充電電流を段階的に増加させる過程で前記充電電源からの供給電圧をそれぞれ測定する工程と、前記充電電源の供給電圧が前記電池により定まる充電可能な所定最低電圧となることを検出する工程を含むことができる。また、前記充電電源からの供給電圧の測定結果をもとに充電電流増加の可否を判断する工程と、前記充電電流増加が可と判断した場合には、前記充電電流を所定電流レベル毎に段階的に増加させる工程と、前記充電電流増加が否と判断した場合には、前記充電電流の増加を停止し保持する工程とを含むことができる。また、携帯端末用電池を、上述した充電方法により充電することができる。

以上説明したように、本発明によれば、定電流充電起動時にＣＰＵ制御により充電器側の供給電圧測定と充電電流の増加を段階的に繰り返しながら充電器側の供給電圧測定結果をもとに充電電流増加の可否を判断し、充電器に適した充電電流になるように充電電流を調整することにより、充電の開始／停止を繰り返すことなく、装着された充電器に最適な充電電流で充電することが可能となる。

次に図面により本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態のブロック図である。本実施形態は、充電時の充電電流を段階的に増加させることと、この充電電流を段階的に増加させる過程で充電器の供給電圧を測定し、こ供給電圧が、電池により予め定まる充電可能な所定最低電圧となることを検出した場合に、前記充電電流の増加を停止し前記所定最低電圧を保持して充電を継続することを特徴とする。

図１に示すように、本実施形態は、従来例の図５と同様に、例えば携帯電話機の電源となる電池１を充電するため、コネクタ４に充電器（充電電源；図示せず）を接続する。この回路は、充電電流検出用抵抗３に流れる充電電流を検出し、この充電電流により、電池１に入力側に直列接続したＦＥＴ２を制御している。この制御回路としては、ＣＰＵ１３により、充電制御回路１１が制御される。このＣＰＵ１３を適用するように、充電電圧を検出する電圧測定用Ａ／Ｄコンバータ１２と定電流基準用Ｄ／Ａコンバータ９を用いている。他の制御回路は、図５と同様であり、充電器検出回路５、充電電流監視回路６、電圧監視回路７、定電流定電圧充電回路８、定電圧用基準電源１０が含まれる。

充電器検出回路５は、コンパレータ、デテクタなどからなり、充電器が接続されたことを検出する。この充電器検出により、電圧測定用Ａ／Ｄコンバータ１２が充電器からの供給電圧を測定する。充電電流検出用抵抗３が充電電流による電位差を検出し、充電電流監視回路６が充電電流検出用抵抗３で発生した電位差により充電電流を監視する。定電流基準用Ｄ／Ａコンバータ９は、電圧値が可変可能で且つ定電流充電、予備充電、定電流セーブ充電での充電電流調整の基準となり、定電圧用基準電源１０は、定電圧充電時の充電電圧調整の基準となる。
電圧監視回路７は、コンパレータからなり、電池１の電圧及び充電電圧を監視する。定電流定電圧充電回路８は、充電電流監視回路６での監視結果と定電流基準用Ｄ／Ａコンバータ９の電圧値により充電電流を定電流制御し、また電圧監視回路７の監視結果と定電圧用基準電源１０により充電電圧を定電圧制御する２種類の充電制御をＦＥＴ２の調整により行う。充電制御回路１１は、定電流基準用Ｄ／Ａコンバータ９の電圧切替及び定電流定電圧充電回路８を含む上記充電回路の全てを制御する。
また、ＣＰＵ１３には、定電流充電時に電池により予め定まる充電可能な所定最低電圧や充電時の充電電流を段階的に切り替えるタイミングを、入力回路（図示せず）から入力し記憶しておく。これらのデータに従ってＣＰＵ１３は、電圧測定用Ａ／Ｄコンバータ１２に対して充電器の供給電圧測定指示及び充電電流制御回路１１に対して充電電流増加判断指示すると共に、携帯電話機の場合にはその基本動作も行う。

本実施形態は、正規充電器以外の充電電流供給能力の低い充電器がコネクタ４に装着され電池１を充電する際、定電流充電起動時に充電器側の供給電圧をＣＰＵ１３の指示により電圧測定用Ａ／Ｄコンバータ１２で充電器側の供給電圧の測定を行う。この供給電圧測定結果をもとに、ＣＰＵ１３が充電電流増加の可否を判断し、充電電流増加が可と判断した場合には定電流基準用Ｄ／Ａコンバータ９の電圧を変え、充電電流を１段階増加させる。ＣＰＵ１３は、電圧測定用Ａ／Ｄコンバータ１２による充電器側の供給電圧の測定指示及び測定結果に応じた充電電流増加を行うことを繰り返し、定電流充電電流最大値まで充電電流を段階的に増加させる。そして、定電流充電電流最大値まで増加させる過程で充電器側の供給電圧測定結果が充電電流増加が否と判断された場合には、その時の充電電流を保持し充電を行う。

すなわち、本実施形態では、電池充電→予備充電→定電流充電１→定電流充電２→・・・→定電流充電ｎ→定電圧充電→充電完了となる。

例えば、本実施形態では、定電流充電移行の時に１００ｍＡ→２００ｍＡ→３００ｍＡと充電電流を増加させる。この場合、１００ｍＡに設定したところでＣＰＵ１３が充電器側の電圧を測定し、充電器側の電圧が４．５Ｖより上であれば、充電電流を２００ｍＡに増加させる。そして充電電流を２００ｍＡに設定したところで、再度充電器側の電圧を測定する。そして、充電電流を増加させて、ＣＰＵ１３側が充電器側の電圧で４．６Ｖ程度になったところの電流設定で定電流充電を行う。この場合、ＣＰＵは充電器側の電圧値を把握しているため、充電器に最適な充電電流で充電が可能となる。

これに対し従来は、電池充電→予備充電（一定の小電流)→定電流充電（一定の大電流）→定電圧充電→充電完了となっており、例えば、充電回路の充電可能な電圧が４．５Ｖ動作とした場合に、従来の充電回路では、定電流充電に移行した時に、充電器側の電流供給能力が定電流充電電流の半分だった場合には、充電電流が供給できずに充電器側の電圧が低下し、充電可能な電圧が下回ってしまうので、充電できなかった。

本実施形態は、充電器側の供給電圧を電圧測定用Ａ／Ｄコンバータ５で供給電圧測定し、測定した電圧値で充電電流増加の可否を判断し、充電電流増加が可であれば充電電流を増加する。そして、電圧測定用Ａ／Ｄコンバータ５の充電器側供給電圧の測定結果がＣＰＵ１３により充電電流増加が否と判断された場合に、充電制御回路１１へ充電電流保持の指示を送り、定電流基準用Ｄ／Ａコンバータ９の電圧値を保持することで充電電流を保持する。従って、充電の開始／停止を繰り返すことなく、装着された充電器に最適な充電電流で電池に対して定電流充電を行うことが可能となる。

また、正規充電器や充電電流供給能力の高い充電器で充電されている場合は、ＣＰＵ１３が、充電器側の供給電圧により、定電流充電電流最大値まで充電電流増加できると判断する。この場合は、定電流充電電流最大値で充電することが可能となり、電池の充電時間等に影響を及ぼさない。更に、ＣＰＵ１３は、充電器側の供給電圧値と定電流充電電流最大値まで達していない場合を認識をしているので、このような場合に、表示部等に正規充電器ではないことや充電器に異常があることを、表示やアナウンスなどで知らせることも可能となる。

本実施形態の詳細動作について図２の実施例１の動作フローチャートを基に説明する。また、図３は本実施例１の動作を示した充電器供給電圧と充電電流の特性図で、図３（ａ）は正規充電器使用時の動作を説明し、図３（ｂ）は正規充電器以外の電流供給能力の低い充電器を使用した場合の動作を説明する図である。

本実施例１においては、まず、コネクタ４に充電器が接続されると充電器検出回路６が充電器の接続を検出する（ステップＳ１）。充電制御回路１２の制御により定電流基準用Ｄ／Ａコンバータ１０の電圧値を予備充電用の電圧値にして予備充電を開始する（ステップＳ２）。次に、電圧監視回路８で監視している電圧値が定電流充電に移行する閾値レベルになったか否かを判断する（ステップＳ３）。ステップＳ３で、これが閾値レベル以上に達していない場合（ＮＯ）は予備充電を維持する。また、閾値レベル以上に達した場合（ＹＥＳ）は充電制御回路１２により定電流充電に移行する（ステップＳ４）。

そして、ステップＳ５で、定電流基準用Ｄ／Ａコンバータ１０の電圧値が定電流充電電流最大値に達しているかどうか判定し、これが定電流充電電流最大値に達していない場合（ＮＯ）、ＣＰＵ１３より電圧測定用Ａ／Ｄコンバータ５で充電器側の供給電圧の測定を行う（ステップＳ６）。ＣＰＵ１３は電圧測定結果をもとに充電電流保持判定レベルと比較し（ステップＳ７）、電圧測定結果が充電電流保持判定レベルより高ければ（ＮＯ）充電電流増加が可と判断し充電制御回路１２に指示を送り、定電流基準用Ｄ／Ａコンバータ１０を調整し（ステップＳ８）充電電流を増加させ（ステップＳ９）、ステップＳ５に戻り、ステップＳ６〜Ｓ９の繰り返し後、ステップＳ５のＹＥＳへ行く。

図３（ａ）のように，充電器側の供給電圧測定結果がＣＰＵ１３で充電電流増加が可と判断され続け定電流充電電流最大値まで繰り返された場合は（ステップＳ５：ＹＥＳ）通常の定電流充電を行う（ステップＳ１２）。

電圧監視回路８で監視している電圧値が定電圧充電移行の閾値レベル以上に達した場合、定電流定電圧充電回路９は定電圧充電を行い、充電完了まで充電動作を行う。すなわち、ステップＳ１１で、電圧監視回路８で監視している電圧値が、定電圧充電移行の閾値レベル以上に達したかどうか判定する。その閾値レベル以上に達した場合（ＹＥＳ）、定電流定電圧充電回路９は定電圧充電を行い（ステップＳ１２）、充電完了移行閾値レベルに達したかどうか判定する（ステップＳ１３）。そして充電完了移行閾値レベルに達した場合（ＹＥＳ）、充電完了となる（ステップＳ１４）。このようにして充電動作を行うことができる。

また、図３（ｂ）のように，ＣＰＵ１３の制御による定電流充電電流最大値まで充電器側の供給電圧測定及び充電電流増加を繰り返す過程でＣＰＵ１３により供給電圧測定結果が充電電流保持判定レベル以下となり電流増加が否と判断した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、充電制御回路１２に指示を送り定電流充電基準用Ｄ／Ａコンバータ１０を保持し充電電流を保持する（ステップＳ１０）。

この充電電流を保持した定電流充電中（ステップＳ１０）に、ステップＳ１１で充電器電圧監視回路５での充電器側の供給電圧が定電圧移行閾値レベル以上に達したか否かを判定する。そして供給電圧が定電圧移行閾値レベル以上に達したら（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２で定電流定電圧充電回路９は定電圧充電を行う。そして、ステップＳ１３で、充電完了移行閾値レベル以上に達したか否かを判定し、閾値レベル以上に達したら（ＹＥＳ）、ステップＳ１４で充電完了となり、すなわち、充電完了（ステップＳ１４）まで充電動作を行う。

図６は本発明の他の実施例の構成を説明するブロック図である。先に説明した実施例１では、ＣＰＵ１３により充電器側の供給電圧測定指示及び充電電流増加判断指示を行ったが、本実施例では、図６に示すように、タイマ１５を追加し、電圧測定用Ａ／Ｄコンバータ１２を、コンパレータ等を使用した電圧検出回路１４に変更している。

この変更により、定電流充電起動時の充電電流段階制御を充電制御回路１１ａがタイマ１５のカウントを使用し一定の間隔で充電電流を段階的に増加させながら、電圧検出回路１４の検出電圧値を充電電流保持判定レベルとし充電器側の供給電圧を監視している。

この電圧検出回路１４の検出電圧が、所定検出電圧値以下になったことにより充電電流の保持を行っている。そのため、充電電流供給能力の低い充電器での充電においても充電停止することなく電池の充電が可能となり同様な効果が得られる。

この実施例２のように、ＣＰＵ制御をしない場合は、充電器側の電圧を電圧ディテクタ等を使用し一定値程度で検出することになり、充電器側の最適に近い充電電流で充電可能となるが、長時間一定の充電電流で安定に充電するのは難しい。しかし、ＣＰＵ制御であれば、定電流充電電流の設定値及び充電器側の電圧値を把握しているため、充電器に最適な充電電流で充電をすることが可能となる。

また、ＣＰＵ１３が充電電流値、充電器側電圧値を把握することにより供給能力が低い充電器の場合には、使用者に「正規充電器ではない」や「充電時間が長くなります」などのアナウンスができると共に、電池の電圧が充電されることで充電器側の電圧が上昇し、電池の充電状態により充電電流を増加させることも可能となり、充電器及び充電状態に最適な充電が可能となる。

本発明の利用分野として、携帯電話機の電池充電回路に適用されるが、一般の電池にも広く適用することが出来る。

本発明の第１の実施形態を説明する充電回路のブロック図である。 図１の充電回路の動作を説明する一フローチャートである。 （ａ）（ｂ）は正規充電器および電流供給能力の低い充電器の電圧、電流変化を示す特性図である。 本発明の第２の実施例を説明する充電回路のブロック図である。 従来例１の充電装置を説明するブロック図である。 図５の充電装置の動作特性を説明するタイミング図である。 従来例２の充電回路を説明するブロック図である。 図７の充電回路の動作を説明する一フローチャートである。

符号の説明

１，１ａ 電池
２ ＦＥＴ
３ 充電電流検出用抵抗
４，４ａ コネクタ
５ 充電器検出回路
６ 充電電流監視回路
７ 電圧整流回路
８ 定電流定電圧充電回路
９ 定電流基準用Ｄ／Ａコンバータ
９ａ 定電流用基準電源
１０ 定電圧用基準電源
１１，１１ａ，１１ｂ 充電制御回路
１２ 電圧測定用Ａ／Ｄコンバータ
１３ ＣＰＵ
１４ 電圧検出回路
１５ タイマ
２０ 充電器
２１ 充電制御装置
２２ 電圧センサ
２３ 温度センサ
２４ リミッタ
３０ 外部電源

Claims (15)

1. 充電電源から定電流定電圧充電方式により電池の充電を行う充電回路において、
   定電流充電時に充電電流を所定電流レベル毎に段階的に設定する充電電流設定回路と、前記充電電源からの供給電圧を測定する充電電圧測定回路と、制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記定電流充電時に充電電流を所定電流レベル毎に段階的に増加させて定電流充電すると共に、前記充電電源の供給電圧が、前記電池により予め定まる充電可能な所定最低電圧となることを検出した場合に、前記充電電流の増加を停止し前記所定最低電圧を保持して充電を継続することを特徴とする充電回路。
2. 前記制御手段が、前記電池の充電電流および充電電圧を制御する制御素子と、制御回路とを有し、
   前記制御回路は、前記充電電流の設定値となるよう前記制御素子を制御すると共に、前記充電電源の供給電圧が、前記電池により予め定まる前記所定最低電圧となることを検出した場合に、前記充電電流の増加を停止し前記所定最低電圧を保持して充電を継続するよう前記制御素子を制御する請求項１記載の充電回路。
3. 前記制御回路はＣＰＵを含み、このＣＰＵが、前記充電電流の段階的制御する設定値および前記電池により予め定まる前記所定最低電圧を記憶し、前記供給電圧の測定および前記充電電流の増加判断を指示する請求項２記載の充電回路。
4. 前記充電電圧測定回路が、前記充電電源側の供給電圧を測定する電圧測定用Ａ／Ｄコンバータからなる請求項１記載の充電回路。
5. 充電電源から定電流定電圧充電方式により電池の充電を行う充電回路において、
   定電流充電時に充電電流を所定電流レベル毎に段階的に設定する充電電流設定回路と、前記充電電源からの供給電圧が前記電池により予め定まる充電可能な所定最低電圧となることを検出する電圧検出回路と、制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記定電流充電時に充電電流を所定電流レベル毎に段階的に増加させて定電流充電すると共に、前記電圧検出回路が前記所定最低電圧を検出した場合に、前記充電電流の増加を停止し前記所定最低電圧を保持して充電を継続させることを特徴とする充電回路。
6. 前記制御手段が、前記電池の充電電流および充電電圧を制御する制御素子と、制御回路とを有し、
   前記制御回路は、前記充電電流の設定値となるよう前記制御素子を制御すると共に、前記電圧検出回路が前記所定最低電圧を検出した場合に、前記充電電流の増加を停止し前記所定最低電圧を保持して充電を継続するよう前記制御素子を制御する請求項５記載の充電回路。
7. 前記制御回路はＣＰＵを含み、このＣＰＵが、前記充電電流の増加判断を指示する請求項６記載の充電回路。
8. 前記制御回路が、タイマにより設定された時間により前記充電電流を段階的に制御する請求項６記載の充電回路。
9. 前記制御素子が、前記充電電源と前記電池との間に接続したＦＥＴからなる請求項２または６記載の充電回路。
10. 前記充電電流設定回路が、制御すべき充電電流を所定電流レベル毎に段階的に設定する定電流基準用Ｄ／Ａコンバータからなる請求項１または５記載の充電回路。
11. 請求項１乃至１０のうちの１項に記載の充電回路の電池として携帯電話機用電池を接続することを特徴とする携帯電話機用充電回路。
12. 充電電源から定電流定電圧充電方式により電池の充電を行う充電方法において、
    定電流充電時に充電電流を所定電流レベル毎に段階的に増加させて定電流充電する工程と、前記充電電源の供給電圧が前記電池により予め定まる充電可能な所定最低電圧となることを検出した場合に、前記充電電流の増加を停止し前記所定最低電圧を保持して流電を継続させることを特徴とする充電方法。
13. 前記充電電流を段階的に増加させる過程で前記充電電源からの供給電圧をそれぞれ測定する工程と、前記充電電源の供給電圧が前記電池により定まる充電可能な所定最低電圧となることを検出する工程を含む請求項１２記載の充電方法。
14. 前記充電電源からの供給電圧の測定結果をもとに充電電流増加の可否を判断する工程と、前記充電電流増加が可と判断した場合には、前記充電電流を所定電流レベル毎に段階的に増加させる工程と、前記充電電流増加が否と判断した場合には、前記充電電流の増加を停止し保持する請求項１３記載の充電方法。
15. 携帯端末用電池を請求項１２，１３または１４記載の充電方法により充電する携帯端末用電池の充電方法。
    

Images