JP2013223348A - 電子機器および充電制御方法 - Google Patents

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浩司 水澤
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Abstract

【課題】様々な充電器に対応できる電子機器および充電制御方法を提供することができる。
【解決手段】充電器20と電池11との間に接続され、充電器20から供給される充電電流の電流量を制御する電流制御部(電流制限回路16、FET13)と、充電器20から電池11に供給される充電電力の充電電圧を検出し、検出結果に基づき、電池11に供給される充電電流の電流量を制限するか否かを判定し、判定結果に基づき電流制御部(電流制限回路16、FET13)を制御する充電電圧監視回路14とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子機器および充電制御方法に関する。
例えば、AC電源からの電力により組電池を充電し、AC/DCコンバータを有する充電器と、組電池の電圧を検出する電圧検出手段と、充電器と組電池との間に接続され、AC/DCコンバータからの入力電流のピーク値に制限をかけて、組電池に充電電流を出力する電流制限回路と電圧検出手段の検出電圧に応じて、前記電流制限回路を制御する制御手段とを備えるものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、携帯電話機に搭載されるバッテリを充電する充電システムとして、バッテリへの充電電流および充電電圧の供給制御を行う充電制御部と、携帯電話機の内部の装置温度を監視する装置温度監視部と、バッテリのバッテリ温度を監視するバッテリ温度監視部と、を備え、充電制御部は、装置温度監視部によって監視された装置温度に基づいてバッテリに供給する充電電流を制御するとともに、バッテリ温度監視部によって監視されたバッテリ温度に基づいてバッテリに供給する充電電圧を制御するものがある(例えば、特許文献2参照)。
さらに、組みバッテリを構成する各バッテリセル群の少なくとも一つが満充電となったことを検出した場合、組みバッテリへの充電電流供給を停止するものがある(例えば、特許文献3参照)。
特開2010−288403号公報 再公表WO2007/122787号公報 特開平05−064377号公報
しかしながら、検出された充電電圧値に基づき満充電となったことを検出した場合に充電器から電池への充電を終了してしまうと、実際には満充電になっていない場合であっても、充電が終了してしまうおそれがある。
一方、モバイル機器の製造メーカ以外が販売する様々な充電器が市場で販売されている。このように、製造メーカ以外の充電器をユーザが購入した場合、物理的にはモバイル機器と接続できるものの、充電ができないという不都合が生じるという問題があった。
本発明は、上記課題を解決することができる電子機器および充電制御方法を提供することを目的とする。
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による電子機器は、充電器と電池との間に接続され、前記充電器から供給される充電電流の電流量を制御する電流制御部と、前記充電器から前記電池に供給される充電電力の充電電圧を検出し、検出結果に基づき、前記電池に供給される充電電流の電流量を制限するか否かを判定し、判定結果に基づき前記電流制御部を制御する充電電圧監視回路とを備える。
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による充電制御方法は、充電器から電池に供給される充電電力の充電電圧を検出するステップと、検出結果に基づき、前記電池に供給される充電電流の電流量を制限するか否かを判定するステップと、前記電池に供給される充電電流の電流量を制限すると判定した場合、前記充電器と前記電池との間に接続される電流制限部に対して、前記充電器から供給される充電電流の電流量を制限するよう制御するステップと、前記電池に供給される充電電流の電流量を制限しないと判定した場合、前記電流制限部に対して、前記充電器から供給される充電電流の電流量の制限を解除するよう制御するステップとを備える。
様々な充電器に対応できる電子機器および充電制御方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る電子機器10の構成を示すブロック図である。 モバイル機器10と充電器20とを接続したときのモバイル機器10側の充電電圧Vと充電電流Iの時系列の変化の一例を示す図である。 モバイル機器10と充電器20とを接続したときのモバイル機器10側の充電電圧Vと充電電流Iの時系列の変化の他の例を示す図である。 本実施形態に係るモバイル機器10における充電制御方法の一例を示すフローチャートである。 充電電流を徐々に増加させるモバイル機器の例を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る電子機器10の最小構成を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る電子機器10の構成を示すブロック図である。
図1に示す通り、本実施形態に係る電子機器(以下、モバイル機器という)10は、充電器20と電気的に接続され、充電器20から充電電力が供給される。
充電器20は、例えば、家庭用の電源等のAC電源と接続されるコンセント接続部と、入力する交流電流を直流電流に変換するAC/DCコンバータとを備える。この充電器20は、変換した直流電流の充電電力をモバイル機器10に出力する。
なお、この充電器20としては、様々なタイプが利用可能である。例えば、モバイル機器10に供給される充電電流の単位時間当たりの電流量を検出し、この電流量が予めきめられた電流量を超えて、大電流がモバイル機器10に出力されたことを判定した場合、充電電圧を下げるものがある。
このモバイル機器10は、電池11と、コネクタ12と、FET(Field Effect Transistor)13と、充電電圧監視回路14と、不揮発メモリ15と、電流制限回路16とを備える。
電池11は、モバイル機器10に搭載される各機能部(例えば、図示を省略するが、CPUやカメラ、その他の機能部)に供給する電力を蓄電する。
コネクタ12は、充電器20とモバイル機器10とを電気的に接続する接続部である。
FET13は、電池11とコネクタ12との間に電気的に接続され、充電器20から電池11に供給される充電電流の電流量を調整するための素子である。
充電電圧監視回路14は、コネクタ12とFET13との間の充電電圧を検出し、検出結果に基づき、電池11に供給される充電電流の電流量を制限するか否かを判定する。この充電電圧監視回路14は、判定結果に基づき、電流制限回路16を制御する。なお、具体的な制御については、図2を参照して後述する。
不揮発メモリ15は、充電電圧監視回路14が判定する際に参照する電圧閾値を示す情報を記憶する。
電流制限回路16は、充電電圧監視回路14による判定結果に応じて、電池11に供給される充電電流の電流量を調整するようFET13を制御する。
このようにして、コネクタ12から入ってきた充電電流は、FET13を通って、電池11に流れ込む。充電電圧監視回路14は、コネクタ12とFET13の間の充電電圧を常時検出し、不揮発メモリ15に記憶されている電圧閾値と充電電圧とを比較して、電池11に供給される充電電流の電流量を制限するか否かを判定する。電池11に供給される充電電流の電流量を制限すると判定した場合、充電電圧監視回路14は、FET13を制御して電池11へ流れ込む充電電流を制限するよう電流制限回路16をコントロールする。
次に、図2を参照して、モバイル機器10と充電器20とを接続したときのモバイル機器10側の充電電圧Vと充電電流Iの時系列の変化について説明する。図2は、モバイル機器10と充電器20とを接続したときのモバイル機器10側の充電電圧Vと充電電流Iの時系列の変化の一例を示す図である。
(1)図2に示す通り、モバイル機器10と充電器20とが接続されると、充電電圧Vがモバイル機器10のコネクタ12に印加される。モバイル機器10は、充電可能と判定した場合、充電を開始する。これにより、充電電圧Vが上昇し、まもなく充電器20の出力電圧Vに達する。本実施形態において、充電器20の出力電圧V=5.0Vである。
(2)また、充電電圧Vが上昇すると、充電器20からモバイル機器10に充電電流Iが徐々に流れ始める。なお、出力特性の悪い充電器20の場合、充電器20から大電流が出力され、充電電流Iがモバイル機器10に一気に流れ込むおそれがある。
(3)そして、大電流が一気にモバイル機器10に流れ込むと、充電器20が充電電圧Vを下げる。例えば、充電器20が、大電流が出力されたことを検出したことにより、出力される充電電流の電流量を制限するタイプのものである場合、充電電圧Vが降下する。
(4)これにより、充電電圧Vが、予め決められた電流引き込み制限電圧値(第1電圧閾値)V以下に降下したとする。本実施形態において、電流引き込み制限電圧値(第1電圧閾値)V=4.9Vである。
この場合、モバイル機器10の充電電圧監視回路14は、電池11に供給される充電電力の電流量を制限すると判定する。よって、電池11に供給される充電電流の電流量が制限される。具体的に説明すると、充電電圧監視回路14は、充電電圧Vが電流引き込み制限電圧値(第1電圧閾値)V以下に降下した場合、電流制限回路16に対して、モバイル機器10の充電電圧監視回路14は、電池11に供給される充電電流Iの電流量を制限するよう制御する。この電流制限回路16は、FET13に流れる充電電流Iの電流量を減じるように、FET13に印加する制御電圧を制御する。
ここで、充電器20は、モバイル機器10側で実行されている電池11への充電電流Iの供給制限を検知することができない。よって、モバイル機器10が電池11への充電電流Iの供給を制限するとともに、充電器20がモバイル機器10への出力電力の供給を制限することとなる。このため、モバイル機器10の充電電圧Vが回復せずにさらに降下し、電流引き込み解除電圧値(第2電圧閾値)V以下になる。本実施形態において、電流引き込み解除電圧値(第2電圧閾値)V=4.2Vである。
一方、電池11に供給される充電電流の電流量を制限したにも関わらず、充電電圧Vが回復せず、電流引き込み解除電圧値(第2電圧閾値)V以下に降下したとする。この場合、モバイル機器10の充電電圧監視回路14は、電池11に供給される充電電力の電流量の制限を解除すると判定する。よって、電池11に供給される充電電流の電流量の制限が解除される。具体的に説明すると、充電電圧監視回路14は、充電電圧Vが電流引き込み制限電圧値(第1電圧閾値)V以下に降下した場合、電流制限回路16に対して、モバイル機器10の充電電圧監視回路14は、電池11に供給される充電電力の電流量の制限を解除するよう制御する。この電流制限回路16は、FET13に流れる充電電流Iの電流量を増加させるように、FET13に印加する制御電圧を制御する。これにより、モバイル機器10の充電電流Iが増加し始める。そして、モバイル機器10の充電電圧Vの降下が停止する。
次に、図3を参照して、図2に説明した充電電圧Vと充電電流Iの時系列の変化の他の例について説明する。図3は、モバイル機器10と充電器20とを接続したときのモバイル機器10側の充電電圧Vと充電電流Iの時系列の変化の他の例を示す図である。なお、(1)〜(4)までの変化については、図2の説明と同様であるため、詳細な説明は省略する。
(5)モバイル機器10の充電電流Iが増加し始めるが、充電電圧Vが降下し続ける。そして、電池11に供給される充電電流の電流量の制限を解除したにも関わらず、充電電圧Vが回復せず、充電器抜け判定電圧値(第3電圧閾値)V以下に降下したとする。この場合、モバイル機器10の充電電圧監視回路14は、充電器20の抜けであると判定し、充電器20からの充電を停止させる。本実施形態において、充電器抜け判定電圧値(第3電圧閾値)V=0.3Vである。
次に、図4を参照して、本実施形態に係るモバイル機器10における充電制御方法の一例について説明する。図4は、本実施形態に係るモバイル機器10における充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
(ステップST1)
モバイル機器10と充電器20とが接続されると、充電電圧Vがモバイル機器10のコネクタ12に印加される。モバイル機器10は、充電可能と判定した場合、充電を開始する。
(ステップST2)
そして、モバイル機器10の充電電圧監視回路14は、充電器20からの充電電流が電池11に供給されるように、電流制限回路16を制御する。電流制限回路16は、FET13に制御電圧を印加して、充電器20からの充電電流が電池11に供給されるよう制御する。充電開始時において、電池11に充電電流Iを供給する制御モードとして予め決められた制御がある場合、充電電圧監視回路14は、この制御モードに従って、電流制限回路16を制御する。
(ステップST3)
次いで、充電電圧監視回路14は、コネクタ12とFET13との間の充電電圧Vを検出し、検出した充電電圧Vが電流引き込み制限電圧値(第1電圧閾値)Vより大きいか否かを判定する。充電電圧Vが電流引き込み制限電圧値(第1電圧閾値)V以下である場合、充電電圧監視回路14は、ステップST2の処理に戻る。
(ステップST4)
一方、充電電圧Vが電流引き込み制限電圧値(第1電圧閾値)Vより大きい場合、充電電圧監視回路14は、例えば、一定の充電電流を電池11に供給するように電流制限回路16を制御する。
(ステップST5)
次いで、充電電圧監視回路14は、コネクタ12とFET13との間の充電電圧Vを検出し、検出した充電電圧Vが電流引き込み制限電圧値(第1電圧閾値)V以下であるか否かを判定する。充電電圧Vが電流引き込み制限電圧値(第1電圧閾値)Vより大きい場合、充電電圧監視回路14は、ステップST4の処理に戻る。
(ステップST6)
一方、充電電圧Vが電流引き込み制限電圧値(第1電圧閾値)V以下である場合、充電電圧監視回路14は、電池11に供給される充電電流Iの電流量を制限すると判定し、電池11に供給される充電電流Iの電流量を制限するよう電流制限回路16を制御する。そして、電流制限回路16は、FET13に流れる充電電流Iの電流量を減じるように、FET13に印加する制御電圧を制御する。
例えば、大電流が一気にモバイル機器10に流れ込むと、充電器20が充電電圧Vを下げる。これにより、充電電圧Vが電流引き込み制限電圧値(第1電圧閾値)V以下に降下する場合がある。この場合、充電電圧監視回路14は、電池11に供給される充電電流Iの電流量を制限するよう電流制限回路16を制御する。
(ステップST7)
次いで、充電電圧監視回路14は、コネクタ12とFET13との間の充電電圧Vを検出し、検出した充電電圧Vが電流引き込み解除電圧値(第2電圧閾値)V以下であるか否かを判定する。充電電圧Vが電流引き込み解除電圧値(第2電圧閾値)Vより大きい場合、充電電圧監視回路14は、ステップST5の処理に戻る。
(ステップST8)
一方、充電電圧Vが電流引き込み解除電圧値(第2電圧閾値)V以下である場合、充電電圧監視回路14は、電池11に供給される充電電流Iの電流量の制限を解除すると判定し、電池11に供給される充電電流Iの電流量を制限するよう電流制限回路16を制御する。そして、電流制限回路16は、FET13に流れる充電電流Iの電流量を増加させるように、FET13に印加する制御電圧を制御する。
例えば、モバイル機器10が電池11への充電電流Iの供給を制限するとともに、充電器20がモバイル機器10への出力電力の供給を制限する場合、モバイル機器10の充電電圧Vが回復せずにさらに降下し、電流引き込み解除電圧値(第2電圧閾値)V以下になる場合がある。この場合、充電電圧監視回路14は、電池11に供給される充電電流Iの電流量の制限を解除するよう電流制限回路16を制御する。
(ステップST9)
次いで、充電電圧監視回路14は、コネクタ12とFET13との間の充電電圧Vを検出し、検出した充電電圧Vが充電器抜け判定電圧値(第3電圧閾値)V以下であるか否かを判定する。充電電圧Vが充電器抜け判定電圧値(第3電圧閾値)Vより大きい場合、充電電圧監視回路14は、ステップST7の処理に戻る。
(ステップST10)
一方、充電電圧Vが充電器抜け判定電圧値(第3電圧閾値)V以下である場合、充電電圧監視回路14は、充電器20とモバイル機器10とが、コネクタ12において電気的に接続されていない、つまり、充電器20の抜けであると判定し、充電器20からの充電を停止させる。
上述の通り、モバイル機器10は、充電器20から電池11に供給される充電電力の充電電圧Vの電圧値を検出し、検出結果に基づき、電池11に供給される充電電流の電流量を制限するか否かを判定し、前記充電器から供給される充電電流の電流量を制御する。これにより、電池11に供給される充電電流Iの電流量を制限すると判定した場合、充電器20から供給される充電電流Iの電流量を制限するとともに、電池11に供給される充電電流Iの電流量を制限しないと判定した場合、充電器20から供給される充電電流Iの電流量の制限を解除することができる。
よって、モバイル機器10が電池11への充電電流Iの供給を制限するとともに、充電器20がモバイル機器10への出力電力の供給を制限する場合、モバイル機器10の充電電圧Vが回復せずにさらに降下しつづけた場合であっても、この充電電圧Vの降下を停止させることができる。
従って、充電器20が、大電流がモバイル機器10に出力されたことを判定した場合に充電電圧を下げるものである場合に有効である。
また、近年では、さまざまな種類のモバイル機器が発売されており、それに伴い、非純正の充電器も多数販売されている。モバイル機器側の充電電流値もさまざまであるが、電流を供給する側の充電器の出力可能充電電流の制約もさまざまである。特定のモバイル機器と、それと物理的に接続できる充電器を購入したユーザが、実際接続してみると充電できないという例は、多数報告されている。その報告例の一つとして、以下のような場合がある。充電器側で、出力充電電流の制限を掛けてはいるものの、充電器内部での回路構造により、モバイル機器側から、規定内の充電電流しか引っ張っていない場合でも、充電電圧がスペックを守れずに電圧降下を起こす。この場合、充電器側かモバイル機器側が充電電圧の出力低下を認識し、充電を止める。本発明によると、このような場合でも、エラーとして充電を止めてしまうのではなく、充電器能を使えるように対応することができる。
さらに、本実施形態に係るモバイル機器10では、充電器20の出力電圧V=5.0Vよりもやや低い電圧値を、電流引き込み制限電圧値(第1電圧閾値)V=4.9Vと設定している。また、電流引き込み制限電圧値(第1電圧閾値)Vよりも低い電圧値を、電流引き込み解除電圧値(第2電圧閾値)V=4.2Vと設定している。
これにより、充電電圧Vが出力電圧V=5.0Vである状態から電流引き込み制限電圧値(第1電圧閾値)V=4.9V以下に降下した場合、V≧充電電圧V>Vの範囲において、充電電圧監視回路14は、電池11への充電電流Iの供給を制限する。また、充電電圧Vが電流引き込み制限電圧値(第1電圧閾値)V=4.9Vより大きい状態から電流引き込み解除電圧値(第2電圧閾値)V以下に降下した場合、V≧充電電圧V>Vの範囲において、充電電圧監視回路14は、電池11への充電電流Iの供給の制限を解除する。
また、本実施形態に係るモバイル機器10では、充電電圧Vが充電器抜け判定電圧値(第3電圧閾値)V以下になった場合、充電器20の抜けであると判定し、充電器20からの充電を停止させる。これにより、充電電圧監視回路14は、検出した充電電圧Vが第2閾値V以下となった場合であっても、電池11に供給される充電電流の電流量の制限を解除しつづける処理をしなくてすむ。つまり、本当に充電器20がコネクタ12から外れている場合において、充電電圧Vが降下し続けた場合、充電を停止することができる。
このように、充電電圧監視回路14は、不揮発メモリ15を参照して、検出した充電電圧Vと登録されている第1〜第3閾値V〜Vとを比較して、電池11に供給される充電電流の電流量を制限するか否かを、簡単に判定することができる。
また、不揮発メモリ15に保存する第1〜第3閾値V〜Vを書き換えることによって、接続される充電器20の種類や、モバイル機器10の用途に応じて、第1〜第3閾値V〜Vをフレキシブルに変更することができる。
なお、本発明と同様の効果を期待する機能として、図5にあるように、充電開始後、充電電流Iを除々に増加させるという手法を取るモバイル機器も存在する。しかしながら、ある一定以上の電圧特性を持つ充電器に対しては有効であるが、充電電流が少なめだったり、出力特性が極端に悪かったりする充電器では、充電電圧Vが降下して、充電が止まってしまうという問題は発生し得る。本発明では、このような出力特性の特に悪い充電器に対しても有効である。
また、本発明に係る電子機器10の最小の構成要素は、充電器20と電池11との間に接続され、充電器20から供給される充電電流の電流量を制御する電流制御部(電流制限回路16とFET13とを含む)と、充電器20から電池11に供給される充電電力の充電電圧を検出し、検出結果に基づき、電池11に供給される充電電流の電流量を制限するか否かを判定し、判定結果に基づき電流制御部(電流制限回路16とFET13とを含む)を制御する充電電圧監視回路14と、である。この構成を図6に示す。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
また、本実施の形態に係るモバイル機器10は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、動作の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいう「コンピュータシステム」とは、CPU及び各種メモリやOS、周辺機器等のハードウェアを含むものである。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものであってもよい。
さらに、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
10 モバイル機器
11 電池
12 コネクタ
13 FET
14 充電電圧監視回路
15 不揮発メモリ
16 電流制限回路
20 充電器

Claims (5)

  1. 充電器と電池との間に接続され、前記充電器から供給される充電電流の電流量を制御する電流制御部と、
    前記充電器から前記電池に供給される充電電力の充電電圧を検出し、検出結果に基づき、前記電池に供給される充電電流の電流量を制限するか否かを判定し、判定結果に基づき前記電流制御部を制御する充電電圧監視回路と
    を備えることを特徴とする電子機器。
  2. 前記充電電圧監視回路は、
    検出した前記充電電圧が第1電圧閾値以下に降下した場合に前記電池に流れる前記充電電流の電流量を制限するよう前記電流制御部を制御し、検出した前記充電電圧が前記第1電圧閾値よりも低い第2電圧閾値以下に降下した場合に前記電流制御部への制限を解除するよう制御する充電電圧監視回路と
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  3. 前記充電電圧監視回路は、
    検出した前記充電電圧が前記第2電圧閾値よりも低い第3電圧閾値以下に降下した場合、前記充電器から前記電池への充電を停止させることを特徴とする請求項1または2に記載の電子機器。
  4. 前記第1電圧閾値は、前記充電器の出力電圧未満であることを特徴とする請求項1から3のうちいずれか一項に記載の電子機器。
  5. 充電器から電池に供給される充電電力の充電電圧を検出するステップと、
    検出結果に基づき、前記電池に供給される充電電流の電流量を制限するか否かを判定するステップと、
    前記電池に供給される充電電流の電流量を制限すると判定した場合、前記充電器と前記電池との間に接続される電流制限部に対して、前記充電器から供給される充電電流の電流量を制限するよう制御するステップと、
    前記電池に供給される充電電流の電流量を制限しないと判定した場合、前記電流制限部に対して、前記充電器から供給される充電電流の電流量の制限を解除するよう制御するステップと
    を備えることを特徴とする充電制御方法。
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CN106208297A (zh) * 2016-08-31 2016-12-07 维沃移动通信有限公司 一种充电电路、控制充电电路充电的方法及移动终端
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JP2020198680A (ja) * 2019-05-31 2020-12-10 菊水電子工業株式会社 携帯端末用充電器

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