JP2011172311A - 充電制御装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】充電方法の切替えを充電制御装置とＣＰＵのどちらが主体的に行うかを選択でき、柔軟性のある充電制御装置および電子機器を提供する。
【解決手段】電子機器１００の充電関連部分は、充電電流が流れる充電経路部１、その充電経路を制御する充電制御装置２０、ＣＰＵ７０等から構成される。充電制御装置２０は、充電制御の基準となる各種レジスタ群５１〜５４と、ＡＤＣ自動変換を行う符号６１〜６３の群を有する。充電制御レジスタ５１は、ＣＨＩＡＵＴＯフラグ（自動制御ＯＮ／ＯＦＦ）、ＣＨＧＥＮフラグ（充電ＯＮ／ＯＦＦ）、ＣＨＩフラグ（急速充電／Low Current充電）を有する。ＣＰＵ７０は、充電制御装置２０に対して、自動制御ＯＮ／ＯＦＦの設定を行う。自動制御ＯＮの場合、充電制御装置２０は、充電形式の切り換えを単独で行う。自動制御ＯＦＦの場合、ＣＰＵ７０の指示により充電制御装置２０は、充電形式の切り換えを行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、二次電池の充電制御装置、およびこの充電制御装置とＣＰＵを有する電子機器に関する。

携帯電話機などの電子機器では、二次電池の充電制御をハード回路とＣＰＵのソフトウェアによる分担処理で行う構成がある。

例えば、特許文献１は、ハード回路とＣＰＵのソフトウェアによる分担処理の構成の充電制御装置及び携帯端末の一例を開示している。この充電制御装置及び携帯端末では、ＣＰＵは、満充電電圧をハード回路に設定し、ハード回路は、この満充電電圧まで充電制御し、満充電電圧に達したら、ＣＰＵに割込み通知している。

特許文献２は、ハード回路とＣＰＵのソフトウェアによる分担処理の構成の情報機器の一例を開示している。この情報機器では、ＣＰＵは、充電に関する異常状態である過電圧検出のしきい値、過剰充電電流検出のしきい値、過剰放電電流検出のしきい値をハード回路に設定し、ハード回路は、充電制御を行い、しきい値に至る異常状態があれば、ＣＰＵに異常状態を通知し、ＣＰＵはそれを表示している。

特開平１１−２３４９１９号公報（段落００２４〜００２６、図１） 特開２００８−１７５４２号公報（段落００１５〜００４５、００６０−００７１、図１、図３）

携帯電話機などの電子機器に搭載される二次電池の充電制御は、安全性を考慮して、充電の進行に伴い、トリクル充電、定電流充電、定電圧充電などの方式があり、これらの充電方式を段階的に順次切替えられて充電が行われる。その切替えは一律ではなく、電池の特性や電子機器の特性に応じて切替えられることが望ましく、汎用性が必要とされる。

特許文献１では、ハード回路は、満充電電圧まで充電制御し、満充電電圧に達したら、ＣＰＵに割込み通知しているが、ハード回路は、満充電電圧に至る充電途中の段階において、充電方法を任意に切替えることができず、電池の特性や電子機器の特性等の周囲状況に応じた対応ができないという問題がある。

本発明は、充電方法の切替えを充電制御装置とＣＰＵのどちらが主体的に行うかを選択でき、柔軟性のある充電制御装置および電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電子機器は、二次電池と充電制御装置とＣＰＵを有して、充電制御装置とＣＰＵにより複数の充電形式を切り替え制御する電子機器であって、前記充電制御装置は、二次電池電圧を検出する電池電圧検出部と、複数の充電形式を切り替える条件を記憶する充電パラメータ記憶部と、前記切り替えを前記ＣＰＵからの指示無しで行う自動モードか前記ＣＰＵからの指示に基づいて行う非自動モードかを記憶する充電自動モード記憶部とを有し、前記充電自動モード記憶部が自動モードの場合、前記二次電池電圧が前記充電パラメータ記憶部の条件になったときに前記充電形式の切り替えを実行し、前記充電自動モード記憶部が非自動モードの場合、前記ＣＰＵからの指示に基づいて前記充電形式の切り替えを実行することを特徴とする。

本発明によれば、充電方法の切替えを充電制御装置とＣＰＵのどちらが主体的に行うかを選択でき、柔軟性のある充電制御装置および電子機器とすることができる。

本発明の実施例に係る電子機器１００の充電関連部分のブロック図。 本発明の実施例に係る電子機器１００の充電開始時のフローチャート。 本発明の実施例に係る電子機器１００の自動制御ＯＮでの動作フローチャート。 本発明の実施例に係る電子機器１００の自動制御ＯＮでの動作フローチャート（続き）。 本発明の実施例に係る電子機器１００の自動制御ＯＦＦでの動作フローチャート。 本発明の実施例に係る電子機器１００の自動制御設定無しでの動作フローチャート。 本発明の実施例に係る電子機器１００のＣＰＵ７０でのタイマ満了時の動作フローチャート。 本発明の実施例に係る電子機器１００の充電制御装置２０でのエラー監視の結果としてエラーが検出されたときの動作フローチャート。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施例に係る電子機器１００の充電関連部分のブロック図である。電子機器１００の充電関連部分は、大きく分けると、充電電流が流れる充電経路部１、その充電経路を制御する充電制御装置２０、それに繋がるＣＰＵ７０等から構成される。ＣＰＵ７０は、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、ＲＯＭに記憶されているソフトウェアに基づいて処理を実行する。

［充電経路部１］
充電経路部１は、外部の２個のＡＣアダプタ(不図示)のいずれかが接点２又は接点３に繋がり、ＡＣアダプタから充電用の電力供給を受け、充電経路として、逆流防止用のダイオード８又は９、抵抗１０、トランジスタ１１を経て、電池パック１２に充電される。電池パック１２は、電子機器１００に着脱自在に実装され、内部に電池セル１３とサーミスタ１４を有する。サーミスタ１４と並列に抵抗１５が接続される。抵抗４〜７は、ＡＣアダプタの接続検出用である。それらの諸点が充電制御装置２０の端子群のＭＡＤＰ１、ＭＡＤＰ２、ＡＤＡＰＴＥＲ、ＩＳＮＥＳ、ＢＡＳＥ、ＢＡＴＳＥＬに繋がり、充電制御装置２０により充電状態検出と充電電圧／電流の制御に使われる。

［充電制御装置２０］
充電制御装置２０は、内部に、アナログ部３０と充電制御部５０を有する。
（アナログ部３０）
アナログ部３０は、ＡＣＡＤＰ１接続検出３１、ＡＣＡＤＰ２接続検出３２、ＡＣＡＤＰ電圧検出３３、電流検出３４、定電圧基準部３５、定電流基準部３６、差動増幅器３７、トランジスタ３８、電池電圧検出３９、定電流源４０、電池有無検出４１、セレクタ＆ＡＤＣ４２等から構成される。

ＡＣＡＤＰ１接続検出３１は、ＭＡＤＰ１端子の電圧を検出して、接点２へのＡＣアダプタ接続の有無状態を充電制御部５０へ出力する。ＡＣＡＤＰ２接続検出３２は、ＭＡＤＰ２端子の電圧を検出して、接点３へのＡＣアダプタ接続の有無状態を充電制御部５０へ出力する。ＡＣＡＤＰ電圧検出３３は、ＡＤＡＰＴＥＲ端子の電圧を検出して、ＡＣアダプタ電圧を充電制御部５０へ出力する。

電流検出３４は、端子ＡＤＡＰＴＥＲとＩＳＮＥＳ間の電圧、これは抵抗１０の両端電圧、すなわち充電電流と等価であり、これを差動増幅器３７の一方へフィードバックする。定電圧基準部３５は、充電制御部５０により設定された充電電圧の基準値を発生して、差動増幅器３７へ供給する。定電流基準部３６は、充電制御部５０により設定された充電電流の基準値を電圧換算で発生して、差動増幅器３７へ供給する。

差動増幅器３７の一方は、定電圧基準部３５からの充電電圧基準値と端子ＢＶＳの電池電圧とを差動増幅してトランジスタ３８を介してトランジスタ１１のベースをドライブして、トランジスタ１１のコレクタ電圧、すなわち、端子ＢＶＳの電池電圧が充電電圧基準値となるようにフィードバック制御する。

差動増幅器３７の他方は、定電流基準部３６からの充電電流基準値と電流検出３４の電流値とを電圧換算で差動増幅してトランジスタ３８を介してトランジスタ１１のベースをドライブして、トランジスタ１１のエミッタ電流、すなわち、充電電流が充電電流基準値となるようにフィードバック制御する。

電池電圧検出３９は、端子ＢＶＳの電池電圧を検出して、充電制御部５０へ出力し、充電制御部５０内の制御用に使われる。定電流源４０は、端子ＢＡＴＴＳＥＬの外部へ定電流を供給して、電池パック１２のサーミスタ１４と抵抗１５に電流を流す。電池パック１２の装着有無により端子ＢＡＴＴＳＥＬの電圧が変化するので、電池有無検出４１が端子ＢＡＴＴＳＥＬの電圧を検出することにより電池有無を検出して、充電制御部５０へ出力する。また、端子ＢＡＴＴＳＥＬの電圧は、電池パック１２が装着されている場合、サーミスタ１４の温度変化により変化するので、温度情報としてセレクタ＆ＡＤＣ４２に入力される。

セレクタ＆ＡＤＣ４２は、アナログ入力信号である温度情報、電池電圧、ＡＣ−ＡＤＡＰ１電圧、ＡＣ−ＡＤＡＰ２電圧が入力され、その１つをアナログマルチプレクサで選択し、Ａ／Ｄ変換して、充電制御部５０へ出力する。

（充電制御部５０）
充電制御部５０は、充電制御の基準となる各種レジスタ群５１〜５４と、ＡＤＣ自動変換を行う符号６１〜６３の群と、不図示のシーケンサと、不図示の割込制御部と不図示のＩ２Ｃ−Ｉ／Ｆを有する。シーケンサ等の機能については、あと（図２以降）でフローチャートで説明する。

充電制御レジスタ５１は、充電制御装置２０又はＣＰＵ７０により設定される。充電制御レジスタ５１は、ＣＨＩＡＵＴＯフラグ（自動制御ＯＮ／ＯＦＦ）、ＣＨＧＥＮフラグ（充電ＯＮ／ＯＦＦ）、ＣＨＩフラグ（急速充電／Low Current充電）を有する。

ＣＨＩＡＵＴＯフラグは、自動制御ＯＮ／ＯＦＦフラグである。自動制御ＯＮ（初期値）は主に充電制御装置２０が自動で充電を制御する状態であり、自動制御ＯＦＦは主にＣＰＵ７０の制御により充電制御装置２０が充電を制御する状態を意味する。
ＣＨＧＥＮフラグは、充電ＯＮ／ＯＦＦフラグであり、充電ＯＮは充電許可、充電ＯＦＦは充電停止である。
ＣＨＩフラグは、急速充電／Low Current充電を切り換えるフラグである。急速充電は例えば、４．２Ｖ、７５０ｍＡの充電モードであり、Low Current充電は例えば、３．６Ｖ、３２０ｍＡの充電モードである。

充電条件設定レジスタ群５２は、ＣＰＵ７０により設定されるレジスタ群であるが、初期値が予め記憶されている。急速充電電圧（初期値例４．２Ｖ）、急速充電電流（初期値例７５０ｍＡ）、満充電電圧閾値（初期値例４．１５Ｖ）、再充電電圧閾値（初期値例４．０Ｖ）、満充電タイマ値、その他が設定されるレジスタである。

これらの充電電圧と充電電流の値は、それぞれ、定電圧基準部３５、定電流基準部３６に出力されて、定電圧基準部３５、定電流基準部３６がその値を差動増幅器３７に供給する。

充電状態レジスタ群５３は、充電進行状態をＣＰＵ７０に通知するレジスタである。
エラー条件設定レジスタ群５４は、ＣＰＵ７０により設定されるレジスタ群である。ＡＣアダプタ電圧異常（過大）、ＢＶＳ電圧異常（過大）、温度異常（低音／高温）それぞれについて、エラー条件となる値が記憶される。

ＡＤＣ自動変換を行う符号６１〜６３の群は、ＡＤＣ自動変換制御回路６３が、所定の周期で、セレクタ＆ＡＤＣ４２によりＡＤ変換を行なわせ、ＡＤ変換出力を平均値格納６１により平均値を算出させ、比較６２により、ＡＤ変換出力の平均値とエラー条件設定レジスタ群５４との比較を行なわせ、エラーを検出して、ＣＰＵ７０に対して割込み信号を発生する。

充電制御部５０は、不図示の割込制御部と不図示のＩ２Ｃ−Ｉ／Ｆを介して、ＣＰＵ７０との通知を行う。

以降、充電制御装置２０とＣＰＵ７０間の動作シーケンスについて説明する。
図２〜図８は、本発明の実施例に係る電子機器１００の充電制御に関する動作フローチャートである。充電制御装置２０とＣＰＵ７０が相互に連絡して充電制御を行うので、両者の動作フローチャートを併記して説明する。充電制御装置２０側は、充電制御部５０の主にシーケンサ（不図示)の機能である。充電制御装置２０の動作ステップは符号Ｓで示し、ＣＰＵ７０の動作ステップは符号Ｃで示す。

図２は、充電開始時のフローチャートである。外部のＡＣアダプタが電子機器１００に繋がれていない状態では、ＣＰＵ７０はまだ起動していない。
充電制御装置２０は、端子ＡＤＡＰＴＥＲから供給されるＡＣアダプタからの電力で主要部は動作する。まず、アダプタ電圧をチェックし（ステップＳ１）、２．６５Ｖ以上であれば、ＣＨＧＥＮフラグを充電ＯＮにして、プリチャージ充電（３．６Ｖ、４０ｍＡ）を開始する。この３．６Ｖ、４０ｍＡは、定電圧基準部３５、定電流基準部３６に出力され、差動増幅部３７が許可状態にされる。それにより、トランジスタ１０により、充電電圧と充電電流が制御される（ステップＳ２）。

次に、充電制御装置２０は、電池有無チェックを行い（ステップＳ３）、電池が装着されていなければ、定電圧モード１プリチャージ（３．６Ｖ、電流制限無し）を行う（ステップＳ４）。この３．６Ｖ、電流制限無しは、定電圧基準部３５、定電流基準部３６に出力され、差動増幅部３７が許可状態にされる。それにより、トランジスタ１０により、充電電圧と充電電流が制御される。

充電制御装置２０は、エラー＆ＢＶＳ電圧（電池電圧）監視を行う（ステップＳ５）。エラー監視については、比較６２によるＡＣアダプタ電圧異常（過大）、ＢＶＳ電圧異常（過大）、温度異常（低音／高温）値との比較結果である比較６２のエラー出力をチェックする。

ＢＶＳ電圧（電池電圧）監視については、端子ＢＶＳの電池電圧検出３９の出力をチェックする。これは、電池が装着されていなくても、トランジスタ１０のコレクタ出力が端子ＢＶＳに表れる。

充電制御装置２０は、ステップＳ５でエラーが検出されれば、ステップＳ９０（図８）へ移行する。
充電制御装置２０は、ステップＳ５でエラーが無く、ＢＶＳ電圧（電池電圧）が２．６５Ｖ以上であれば、定電圧モード２（３．６Ｖ、電流制限無し）を行い（ステップＳ６）、さらに定電圧モード３（電流制限有り）を行う（ステップＳ７）。これらの定電圧充電の目的は、電池無し状態でも、ＡＣアダプタからの電源供給のみで、端子ＡＤＡＰＴＥＲ及び端子ＢＶＳから得られる定電圧でシステムを動作させるためである。

充電制御装置２０は、ステップＳ３で電池が装着されていれば、自己発振を開始してトリクル充電タイマ６０分を開始し、タイマ状態とＢＶＳ電圧（電池電圧）を監視する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０でＢＶＳ電圧（電池電圧）が２．６５Ｖに達しないまま６０分満了すると、充電停止し（ステップＳ１１）、ＡＣアダプタか電池が抜き取られることを検出して図２の開始へ復帰する。

充電制御装置２０は、ステップＳ１０でＢＶＳ電圧（電池電圧）が２．６５Ｖを超えていれば、ＣＨＩフラグをLow Current充電にして、Low Current充電（３．６Ｖ、３２０ｍＡ）を開始する（ステップＳ１２）。この３．６Ｖ、３２０ｍＡは、定電圧基準部３５、定電流基準部３６に出力される。また、ＣＰＵ７０に対して、アダプタ接続検出を通知するための割込み信号を発生する（ステップＳ１２）。

このステップＳ１２の時点で、不図示の電源レギュレータが許可され、ＣＰＵ７０のリセットが開放され、ＣＰＵ７０が起動する。

ＣＰＵ７０は、起動すると、まずＣＰＵ起動要因を充電制御装置２０に対して行い、充電制御であることを認識する（ステップＣ１）。そして、割込み有無をチェックし（ステップＣ２）、割込みがあれば割込み要因の確認を充電制御装置２０に対して行い、アダプタ接続検出を認識する（ステップＣ３）。

充電制御装置２０は、ステップＳ１２のLow Current充電（３．６Ｖ、３２０ｍＡ）開始後、エラー＆ＢＶＳ電圧（電池電圧）監視を行う（ステップＳ１３）。エラー監視については、ＡＣアダプタ電圧異常（過大）、ＢＶＳ電圧異常（過大）、温度異常（低音／高温）値との比較結果である比較６２のエラー出力をチェックし、ＢＶＳ電圧（電池電圧）監視については、端子ＢＶＳの電池電圧検出３９の出力をチェックする。

充電制御装置２０は、ステップＳ１３でエラーが検出されれば、ステップＳ９０（図８で説明）へ移行する。
充電制御装置２０は、ステップＳ１３でエラーが無く、ＢＶＳ電圧（電池電圧）がLow Current充電により急速充電移行電圧３．０Ｖに達したら、ＣＨＩフラグを急速充電にして、急速充電（初期値３．６Ｖ、７５０ｍＡ）を開始する（ステップＳ１４）。

この３．６Ｖ、７５０ｍＡ条件は、定電圧基準部３５、定電流基準部３６に出力される。また、ＣＰＵ７０に対して、急速充電移行を通知するための割込み信号を発生する（ステップＳ１４）。

ＣＰＵ７０は、ステップＣ３のアダプタ接続検出の割込みを認識後、充電５分タイマを開始し（ステップＣ４）、充電制御装置２０からの割込み有無をチェックする（ステップＣ５）。割込みが無いまま５分満了すると、ステップＣ８０（図７）へ移行する。これは、ステップＳ１２でLow Current充電（３．６Ｖ、３２０ｍＡ）を行ったにも関わらず、５分以内にＢＶＳ電圧（電池電圧）が急速充電移行電圧３．０Ｖに達しないのは異常であると判断するためである。

ＣＰＵ７０は、ステップＣ５で、５分以内に割込みがあれば割込み要因の確認を充電制御装置２０に対して行い、急速充電移行を認識し（ステップＣ６）、充電５分タイマをクリアする（ステップＣ７）。

上記のステップでの充電形式であるステップＳ２のプリチャージ充電（３．６Ｖ、４０ｍＡ）、Ｓ４〜Ｓ７の定電圧モード充電、Ｓ１２のLow Current充電（３．６Ｖ、３２０ｍＡ）、Ｓ１４の急速充電（３．６Ｖ、７５０ｍＡ）の切り換えシーケンスは標準的なものであり固定でよく、切り換え指示をＣＰＵ７０が指示する必要はなく、充電制御装置２０が主体で切り換えを実行する。ＣＰＵ７０は、切り替わりが行われたことなどを割込みで知ることができ、切り換えについてのＣＰＵ７０側のソフトウェアの設計負担を軽くすることができる。

この後のステップでは、充電形式の切り換え制御に汎用性を持たせるために、充電形式の切り換え指示を、充電制御装置２０主体で固定のシーケンスで行う（自動制御ＯＮ）か、ＣＰＵ７０主体で任意のシーケンスで行う（自動制御ＯＦＦ）かを、ＣＰＵ７０が選択することができる。

ＣＰＵ７０は、自動制御ＯＮにするか自動制御ＯＦＦにするかを選択して、充電制御装置２０のＣＨＩＡＵＴＯフラグを設定する。または設定無しの状態もある（ステップＣ８）。このステップの選択の判断は、具体的な事例を開示しないが、色々な用途や状況に応じて、ＣＰＵ７０側のソフトウェアにより汎用的に選択できることを意味する。設定無しの状態は意図的なものやソフトウェアの不良等によるものも意味する。

そして、ＣＰＵ７０は、自動制御ＯＮを選択すればステップＣ２０へ、自動制御ＯＦＦを選択すればステップＣ５０へ、設定無しであればステップＣ７０へ移行する。

充電制御装置２０は、ＣＨＩＡＵＴＯフラグをチェックして（ステップＳ１５）、自動制御ＯＮであればステップＳ２０へ、自動制御ＯＦＦであればステップＳ５０へ、設定無しであればステップＳ７０へ移行する。

以下、自動制御ＯＮ（図３、図４）、自動制御ＯＦＦ（図５）、設定無し（図６）それぞれについて説明する。まず、自動制御ＯＮでの動作について、次に説明する。
図３、図４は、自動制御ＯＮでの動作フローチャートであり、図２のステップＣ８、ステップＳ８で自動制御ＯＮが選択された場合である。自動制御ＯＮは、充電形式の切り換え指示を主に充電制御装置２０主体で固定のシーケンスで行うモードである。

図３において、自動制御ＯＮでは、ＣＰＵ７０は、充電形式の切り換えについてはほとんど介在せずに充電制御装置２０が単独で実行するが、ＣＰＵ７０は、充電条件等の設定については最初に各種レジスタ設定を行う（ステップＣ２１）。

ＣＰＵ７０は、ステップＣ２１で、例として、充電制御装置２０内の各種レジスタに対して、急速充電電圧４．２Ｖ、急速充電電流７５０ｍＡ、満充電電圧閾値４．１５Ｖ、再充電電圧閾値４．０Ｖ、各種充電エラー条件（ＡＣアダプタ電圧異常値、ＢＶＳ電圧異常値、温度異常（低音／高温）値など）を設定する。

そして、ＣＰＵ７０は、充電５時間タイマを開始し（ステップＣ２２）、タイマチェックと、充電制御装置２０での充電進捗に伴うＢＶＳ電圧（電池電圧）の上昇による割込み通知を待つ（ステップＣ２３）。

充電制御装置２０は、各種レジスタの急速充電電圧と急速充電電流値、すなわち、ＣＰＵ７０設定の急速充電電圧４．２Ｖ、急速充電電流７５０ｍＡの条件で、ＣＨＩフラグを急速充電にして、急速充電（４．２Ｖ、７５０ｍＡ）を開始する（ステップＳ２１）。この４．２Ｖ、７５０ｍＡ条件は、定電圧基準部３５、定電流基準部３６に出力される。

充電制御装置２０は、エラー＆ＢＶＳ電圧（電池電圧）監視を行う（ステップＳ２２）。エラー監視については、各種レジスタのＡＣアダプタ電圧異常値、ＢＶＳ電圧異常値、温度異常（低音／高温）値、すなわち、ＣＰＵ７０設定の異常値との比較結果である比較６２のエラー出力をチェックする。ＢＶＳ電圧（電池電圧）監視については、端子ＢＶＳの電池電圧検出３９の出力と各種レジスタの満充電電圧閾値、すなわち、ＣＰＵ７０設定の満充電電圧閾値４．１５Ｖとを比較する。

充電制御装置２０は、ステップＳ２２でエラーが検出されれば、ステップＳ９０（図８）へ移行する。
充電制御装置２０は、電池が急速充電（４．２Ｖ、７５０ｍＡ）により充電されて、ステップＳ２２でＢＶＳ電圧（電池電圧）が満充電電圧閾値４．１５Ｖに達すると、ＣＰＵ７０に対して、満充電電圧に達したことを通知するための割込み信号を発生する（ステップＳ２３）。

ＣＰＵ７０は、ステップＣ２３で割込み有りを検出し、充電制御装置２０に対して要因確認を行い、ＢＶＳ電圧（電池電圧）が満充電電圧閾値４．１５Ｖに達したことを認識する（ステップＣ２４）。

このＢＶＳ電圧（電池電圧）が満充電電圧閾値４．１５Ｖに達した後は、ＣＰＵ７０は、そのまま自動制御ＯＮを継続するのか、自動制御ＯＦＦへ切り換えるのかを選択することができる（ステップＣ２５）。

ＣＰＵ７０は、充電制御装置２０に対してステップＣ２５で満充電検出モード選択で自動／非自動の設定を行う。非自動の設定を行った場合、ステップＣ５０（図５）の自動制御ＯＦＦ（ＣＰＵ制御）へ移行する。

ＣＰＵ７０は、自動の設定を行った場合、充電制御装置２０に対して満充電タイマとして例えば１５分を設定する（ステップＣ２６）。この満充電タイマは、ＢＶＳ電圧（電池電圧）が満充電電圧閾値４．１５Ｖに達したあと、さらに１５分間、充電を継続させることにより、さらに電池を十分な満充電状態にするためのものである。

ＣＰＵ７０は、タイマ設定後、充電制御装置２０からの満充電タイマ満了の割込み通知を待つ（ステップＣ２７）。

充電制御装置２０は、ステップＳ２４で満充電検出モードの自動／非自動のチェックを行い、非自動であれば、ステップＳ５２へ移行し自動制御ＯＦＦの処理に入る（図５）。

充電制御装置２０は、ステップＳ２４で満充電検出モードが自動であれば、満充電タイマ１５分を開始し（ステップＳ２５）、１５分未満の間、Low Current充電（３．６Ｖ、３２０ｍＡ）を１２５ｍｓ間実行（ステップＳ２６）、エラー＆ＢＶＳ電圧（電池電圧）監視（ステップＳ２７）を行い、ＢＶＳ電圧（電池電圧）が満充電電圧閾値４．１５Ｖを超えていれば、さらに急速充電（４．２Ｖ、７５０ｍＡ）を１０秒間（ステップＳ２７）行い、ステップＳ２５へ戻ってループして繰り返して、十分な満充電状態に近付ける。

ステップＳ２６の短時間のLow Current充電（３．６Ｖ、３２０ｍＡ）の目的は、ステップＳ２７のＢＶＳ電圧（電池電圧）監視用であり、充電電流３２０ｍＡの同じ条件で電池電圧を監視することにより、電池の内部抵抗による電圧降下のバラツキ誤差をなくす。

充電制御装置２０は、１５分未満の間、ステップＳ２７でＢＶＳ電圧（電池電圧）が満充電電圧閾値４．１５Ｖ未満に下がることもチェックする。これは、充電しながらＢＶＳ電圧（電池電圧）が下がる可能性を考慮している。例えば、電子機器１００が電池へ充電しながら、他の大きな負荷電流を消費する例えば電子機器１００の携帯電話機能の通話などが行われると、充電電流以上の負荷電流を負荷側で消費してしまい、電池から負荷側へも放電されて、ＢＶＳ電圧（電池電圧）が低下するおそれがある。そして、１５分満了後に満充電と判断して充電形式をLow Current充電（３．６Ｖ、３２０ｍＡ）（図４のステップＳ４１）に切り換えてしまうと、Low Current充電では、ますます大きな負荷電流をカバーできずに、電池の放電が増えてしまい、満充電状態にできなくなる。

それに対応するために、充電制御装置２０は、満充電タイマが１５分未満の間、ステップＳ２７でＢＶＳ電圧（電池電圧）が満充電電圧閾値４．１５Ｖ未満に下がった場合、満充電タイマをストップし（ステップＳ２９）、ステップＳ２１へ戻り、急速充電（ステップＳ２１）とその後の満充電タイマ１５分の再開始（ステップＳ２５）を行う。

充電制御装置２０は、ステップＳ２５で、満充電タイマ１５分が満了すると、十分に満充電に達したと判断して、ＣＰＵ７０に対して満充電タイマ満了の割込み通知を行い、ステップＳ４０へ移行する。

ＣＰＵ７０は、満充電タイマ満了の割込み通知を受け（ステップＣ２７）、充電制御装置２０に要因確認を行い（ステップＣ２８）、充電５時間タイマをクリアし（ステップＣ２９）、十分な満充電状態と認識し（ステップＣ３０）、ステップＣ４０へ移行する。

図４において、充電制御装置２０は、Low Current充電（３．６Ｖ、３２０ｍＡ）を開始し（ステップＳ４１）、エラー＆ＢＶＳ監視を行う（ステップＳ４２）。ＢＶＳ電圧（電池電圧）が下がる、例えば、電子機器１００の負荷機能が実行された等で、ＢＶＳ電圧（電池電圧）が再充電電圧閾値４．０Ｖ未満に下がった場合、再充電を決定し（ステップＳ４３）、ＣＰＵ７０に対して再充電決定の割込み通知を行い、ステップＳ２０の急速充電に戻る。

ＣＰＵ７０は、再充電決定の割込み通知を受け（ステップＣ４１）、充電制御装置２０に要因確認を行い（ステップＣ４２）、ステップＣ２０の急速充電に戻る。

以上説明したように、自動制御ＯＮは、充電形式の切り換え指示を主に充電制御装置２０主体で固定のシーケンスで行うことにより、ＣＰＵ７０側の負担を軽減する。ＣＰＵ７０は、切り替わりが行われたことなどを割込みで知ることができ、切り換えについてのＣＰＵ７０側のソフトウェアの設計負担を軽くすることができる。また、充電形式の切り換えに関して、完全に充電制御装置２０主体ではなく、ＢＶＳ電圧（電池電圧）が満充電電圧閾値に達した後、ＣＰＵ７０が再度、自動／非自動を選択することができる。

また、充電形式の切り換え指示は主に充電制御装置２０主体で行うが、種々の充電条件である急速充電電圧、急速充電電流、満充電電圧閾値、再充電電圧閾値、満充電タイマ、充電エラー条件などをＣＰＵ７０がきめ細かく行うことができ、充電条件の設定に汎用性を持たせることができる。

図５は、自動制御ＯＦＦでの動作フローチャートであり、図２のステップＣ８、ステップＳ８で自動制御ＯＦＦが選択された場合である。自動制御ＯＦＦは、充電形式の切り換え指示と種々の充電条件の設定をＣＰＵ７０が行う柔軟性のあるモードである。

ＣＰＵ７０は、充電条件等の設定については最初に各種レジスタ設定を行う（ステップＣ５１）。例として、充電制御装置２０内の各種レジスタに対して、急速充電電圧４．２Ｖ、急速充電電流７５０ｍＡ、満充電電圧閾値４．１５Ｖ、再充電電圧閾値４．０Ｖ、各種充電エラー条件（ＡＣアダプタ電圧異常値、ＢＶＳ電圧異常値、温度異常（低音／高温）値など）を設定する。

充電制御装置２０は、図２のステップＳ１４の急速充電（初期値３．６Ｖ、７５０ｍＡ）に引き続く処理として、急速充電（ＣＰＵ設定値４．２Ｖ、７５０ｍＡ）を開始する（ステップＳ５１）。

この後、ＣＰＵ７０は、任意に、充電ＯＮ／充電ＯＦＦの選択を行い、充電制御装置２０に対して、ＣＨＧＥＮフラグを充電ＯＮまたは充電ＯＦＦに設定する（ステップＣ５２）。また、任意に、Low Current充電／急速充電の選択を行い、充電制御装置２０に対して、ＣＨＩフラグをLow Current充電／急速充電に設定する（ステップＣ５３）。

ＣＰＵ７０は、並行して、充電制御装置２０からの割込みの有無のチェック（ステップＣ５４）と要因確認（ステップＣ５５）を行う。

充電制御装置２０は、ＣＨＧＥＮフラグをチェックして、充電ＯＮまたは充電ＯＦＦを実行する（ステップＳ５３）。また、ＣＨＩフラグをチェックして、Low Current充電と急速充電を切り換える（ステップＳ５４）。

充電制御装置２０は、並行して、エラー監視と各種状態検出を行い、ＣＰＵ７０に対して、割込みで通知する（ステップＳ５５）。エラーを検出したら、ステップＳ９０（図８）へ移行する。

以上説明したように、自動制御ＯＦＦは、充電形式の切り換え指示と種々の充電条件の設定をＣＰＵ７０が行うことができ、柔軟性のあるモードとすることができる。

図６は、自動制御設定無しでの動作フローチャートであり、図２のステップＣ８、ステップＳ８で自動制御設定無しの場合である。自動制御設定無しは、ソフトウェアの不良によるものであり、ステップＣ７１は意図したものではなく、ノーオペレーションである。

充電制御装置２０は、図２のステップＳ１４の急速充電（初期値３．６Ｖ、７５０ｍＡ）に引き続く処理として、ＣＨＩフラグを急速充電にして、急速充電（３．６Ｖ、７５０ｍＡ）を開始継続する（ステップＳ７１）。そして、満充電５分タイマを開始し５分未満の間は、エラー監視を行い（ステップＳ７２、Ｓ７３）、エラーがあれば、ステップＳ９０（図８）へ移行する。

充電制御装置２０は、満充電５分タイマが満了すれば、Low Current充電（３．６Ｖ、３２０ｍＡ）を開始する（ステップＳ７４）。

以上説明したように、自動制御設定無し、例えば、ＣＰＵ７０のソフトウェアの不具合等が発生しても、充電制御装置２０は、急速充電（３．６Ｖ、７５０ｍＡ）を５分間のみ行い、その後、より安全性の比較的高いLow Current充電（３．６Ｖ、３２０ｍＡ）に移行することで、安全性を高めることができる。

図７は、ＣＰＵ７０でのタイマ満了時の動作フローチャートであり、図２のステップＣ４の５分満了、および図３のステップＣ２２の５時間満了からの処理である。
図２のステップＣ４の５分満了は、図２のステップＳ１２のLow Current充電（３．６Ｖ、３２０ｍＡ）を行ったにも関わらず、５分以内にＢＶＳ電圧（電池電圧）が急速充電移行電圧（３．０Ｖ）に達しないのは、異常と判断するものである。

また、図３のステップＣ２２の５時間満了は、図３のステップＳ２１の急速充電（４．２Ｖ、７５０ｍＡ）行ったにも関わらず、５時間以内にＢＶＳ電圧（電池電圧）が満充電電圧閾値４．１５Ｖに達しないのは、異常と判断するものである。

まず、ＣＰＵ７０は、タイマ満了を認識すると（ステップＣ８１）、充電制御装置２０に対して充電停止設定であるＣＨＧＥＮフラグを充電ＯＦＦに設定する(ステップＣ８２)。そして、ＣＰＵ７０は、表示部（不図示）に充電エラー表示を行い、使用者に報知する（ステップＣ８３）。

充電制御装置２０は、ＣＨＧＥＮフラグが充電ＯＦＦであるので、充電停止する（ステップＳ８１）。

これにより、タイマ満了時に、エラーと判断して、充電停止と充電エラー表示を行うことができる。

図８は、充電制御装置２０でのエラー監視の結果としてエラーが検出されたときの動作フローチャートであり、図２のステップＳ５、Ｓ１３、図３のステップＳ２２、Ｓ２７、図４のステップＳ４２、図５のステップＳ５５、図６のステップＳ７３それぞれのエラー検出からの処理である。

充電制御装置２０でのエラー監視は、図１のセレクタ＆ＡＤＣ４２、ＡＤＣ自動変換の符号６１〜６３、エラー条件設定レジスタ群５４等によるものであり、ＡＣアダプタ電圧異常（過大）、ＢＶＳ電圧異常（過大）、温度異常（低音／高温）がエラーとして検出される。

充電制御装置２０は、エラーを検出すると、ＣＰＵ７０に対して、割込みでエラー発生を通知する（ステップＳ９１）。そして、Low Current充電（３．６Ｖ、３２０ｍＡ）を開始する（ステップＳ９２）。そして、ＡＣアダプタ電圧、ＢＶＳ電圧、温度がエラー条件値内の正常範囲になると、それを検出して、ステップＳ２１（図３）へ復帰する。

ＣＰＵ７０は、割り込み有無チェック（ステップＣ９１）で割込みがあると、充電制御装置２０に対して要因確認を行い（ステップＣ９２）、表示部（不図示）に充電エラー表示を行い、使用者に報知する（ステップＣ９３）。

本発明の実施例によれば、充電制御装置２０とＣＰＵ７０とは、充電制御装置２０主体で充電形式の切り換え等を行って、ＣＰＵ７０の負担の少ない自動充電ＯＮと、ＣＰＵ７０が充電制御装置２０に対して充電形式の切り換え等を指示する柔軟性のある自動充電ＯＦＦの両方のモードを持つので、より柔軟性のある充電制御を行うことができる。

なお、実施例において、ＡＣアダプタは、ＵＳＢアダプタ等であってもよい。また、電子機器１００は、携帯電話機、カメラ、ノートパソコン、充電装置などに適用することができる。

１ 充電経路部
２、３ 接点
４〜７ 抵抗
８、９ ダイオード
１０ 抵抗
１１ トランジスタ
１２ 電池パック
１３ 電池セル
１４ サーミスタ
１５ 抵抗
２０ 充電制御装置
３０ アナログ部
３１ ＡＣＡＤＰ１接続検出
３２ ＡＣＡＤＰ２接続検出
３３ ＡＣＡＤＰ電圧検出
３４ 電流検出
３５ 定電圧基準部
３６ 定電流基準部
３７ 差動増幅器
３８ トランジスタ
３９ 電池電圧検出
４０ 定電流源
４１ 電池有無検出
４２ セレクタ＆ＡＤＣ
５０ 充電制御部
５１ 充電制御レジスタ
５２ 充電条件設定レジスタ群
５３ 充電状態レジスタ群
５４ エラー条件設定レジスタ群
６１ 平均値格納
６２ 比較
６３ ＡＤＣ自動変換制御回路
７０ ＣＰＵ
１００ 電子機器

Claims (6)

1. 二次電池と充電制御装置とＣＰＵを有して、充電制御装置とＣＰＵにより複数の充電形式を切り替え制御する電子機器であって、
   前記充電制御装置は、
   二次電池電圧を検出する電池電圧検出部と、
   複数の充電形式を切り替える条件を記憶する充電パラメータ記憶部と、
   前記切り替えを前記ＣＰＵからの指示無しで行う自動モードか前記ＣＰＵからの指示に基づいて行う非自動モードかを記憶する充電自動モード記憶部とを有し、
   前記充電自動モード記憶部が自動モードの場合、前記二次電池電圧が前記充電パラメータ記憶部の条件になったときに前記充電形式の切り替えを実行し、前記充電自動モード記憶部が非自動モードの場合、前記ＣＰＵからの指示に基づいて前記充電形式の切り替えを実行する
   ことを特徴とする電子機器。
2. 前記複数の充電形式は、
   低電流充電形式と、低電流充電形式より多い電流で充電する急速充電形式とを含み、
   前記充電パラメータ記憶部は、
   前記低電流充電形式から急速充電形式への切り替え条件である急速充電移行電池電圧値と、急速充電移行電池電圧値より高い満充電電圧閾値と、前記二次電池電圧が満充電電圧閾値になったあとの充電継続時間を記憶する満充電タイマ値と、満充電タイマが満了したあとに前記二次電池電圧が低下して再充電を開始する基準の再充電電圧閾値の１乃至複数を記憶し、
   前記充電パラメータ記憶部への条件設定は、前記ＣＰＵにより設定されることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 前記電子機器は、さらに、
   充電電流供給源のアダプタ接続用の入力接点を有し、
   前記充電制御装置は、さらに、
   前記アダプタのアダプタ電圧を検出するアダプタ電圧検出部と、
   前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
   前記二次電池の検出電圧、二次電池の検出温度、および前記アダプタ電圧が入力されてデジタルに変換するＡＤ変換器と、
   エラーとなる前記二次電池の過充電閾値電圧、二次電池の温度値、およびアダプタ電圧のアダプタ過電圧を記憶するエラーパラメータ設定記憶部と、
   前記ＡＤ変換器の出力と充電パラメータ設定記憶部とを比較してエラーを検出するエラー検出部とを有し、
   前記エラー検出部がエラーを検出したときに前記ＣＰＵへ通知することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
4. アダプタから充電電流の供給を受けて、二次電池への充電を制御するアナログ回路と、
   ＣＰＵとの通知インターフェース部と、
   前記二次電池の電圧を検出する電池電圧検出部と、
   複数の充電形式を切り替える条件を記憶する充電パラメータ記憶部と、
   前記切り替えを前記ＣＰＵからの指示無しで行う自動モードか前記ＣＰＵからの指示に基づいて行う非自動モードかを記憶する充電自動モード記憶部とを有し、
   前記充電自動モード記憶部が自動モードの場合、前記二次電池電圧が前記充電パラメータ記憶部の条件になったときに前記充電形式の切り替えを実行し、前記充電自動モード記憶部が非自動モードの場合、前記ＣＰＵからの指示に基づいて前記充電形式の切り替えを実行する
   ことを特徴とする充電制御装置。
5. 前記複数の充電形式は、
   低電流充電形式と、低電流充電形式より多い電流で充電する急速充電形式とを含み、
   前記充電パラメータ記憶部は、
   前記低電流充電形式から急速充電形式への切り替え条件である急速充電移行電池電圧値と、急速充電移行電池電圧値より高い満充電電圧閾値と、前記二次電池電圧が満充電電圧閾値になったあとの充電継続時間を記憶する満充電タイマ値と、満充電タイマが満了したあとに前記二次電池電圧が低下して再充電を開始する基準の再充電電圧閾値の１乃至複数を記憶し、
   前記充電パラメータ記憶部への条件設定は、前記ＣＰＵにより設定されることを特徴とする請求項５記載の充電制御装置。
6. 前記充電制御装置は、さらに、
   前記部アダプタのアダプタ電圧を検出するアダプタ電圧検出部と、
   前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
   前記二次電池の検出電圧、二次電池の検出温度、および前記アダプタ電圧が入力されてデジタルに変換するＡＤ変換器と、
   エラーとなる前記二次電池の過充電閾値電圧、二次電池の温度値、およびアダプタ電圧のアダプタ過電圧を記憶するエラーパラメータ設定記憶部と、
   前記ＡＤ変換器の出力と充電パラメータ設定記憶部とを比較してエラーを検出するエラー検出部とを有し、
   前記エラー検出部がエラーを検出したときに前記ＣＰＵへ通知することを特徴とする請求項４記載の電子機器。

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