JP2014233177A - 電子機器および充電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの充電を容易に制御することができる電子機器を実現する。【解決手段】実施形態によれば、電子機器は、コントローラと、充電回路とを具備する。充電回路は、ＡＣ電源装置からのＤＣ電力を使用してバッテリを充電する。バッテリは、バッテリに関する情報を提供する第１のＩＣと、バッテリの電圧が過電圧であるかを検出し、バッテリの電圧が過電圧であることが検出された際にバッテリ内の充電ラインに挿入されたスイッチをオフする第２のＩＣとを備える。コントローラは、バッテリが充電中であり、第１のＩＣから取得されるバッテリの充電電流値が第１の閾値以下であり、且つ充電回路がバッテリを充電するために使用可能な電力が制限されている状態ではないという条件が満たされた場合、バッテリが過電圧状態であることを検出し、充電回路によるバッテリの充電を停止する。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、電子機器および同電子機器に適用される充電制御方法に関する。

近年、タブレットコンピュータ、ノートブック型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）といった種々の電子機器が開発されている。この種の電子機器の多くは、バッテリ駆動可能に構成されている。

また、バッテリを充電している際、そのバッテリの満充電電圧より大きい電圧（過電圧）が発生することがある。過電圧が発生すると、バッテリが劣化等する恐れがあるため、バッテリの充電を停止する必要がある。

特開２０１２−２１０１１３号公報

しかしながら、バッテリが過電圧ではなくなった場合、充電が再開され、その後再び過電圧が発生すると充電が停止される。このように、充電の停止と充電の再開とが繰り返し行われることにより、例えばバッテリの内部に異物があるような場合に、バッテリの温度が上昇しバッテリが発火等する可能性がある。

本発明の目的は、バッテリの充電を容易に制御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である。

実施形態によれば、電子機器は、コントローラと、充電回路とを具備する。前記コントローラは、前記電子機器の電力管理を行う。前記充電回路は、ＡＣ電源装置からのＤＣ電力を使用してバッテリを充電する充電回路であって、前記バッテリは、前記バッテリに関する情報を提供する第１のＩＣと、前記バッテリの電圧が過電圧であるかを検出し、前記バッテリの電圧が過電圧であることが検出された際に前記バッテリ内の充電ラインに挿入されたスイッチをオフする第２のＩＣとを備える。前記コントローラは、前記バッテリが充電中であり、前記第１のＩＣから取得される前記バッテリの充電電流値が第１の閾値以下であり、且つ前記充電回路が前記バッテリを充電するために使用可能な電力が制限されている状態ではないという条件が満たされた場合、前記バッテリが過電圧状態であることを検出し、前記バッテリの過電圧状態の検出に応答して、前記充電回路による前記バッテリの充電を停止するように構成されている。

実施形態に係る電子機器の外観を示す斜視図。 同実施形態に係る電子機器のシステム構成例を示すブロック図。 同実施形態に係る電子機器によって実行される充電制御処理を説明するためのブロック図。 同実施形態に係る電子機器に設けられるバッテリを充電する際に生じるステップ充電の例を説明するための図。 同実施形態に係る電子機器によって実行される、バッテリを充電する動作の例を説明するための図。 同実施形態に係る電子機器によって実行される、バッテリの充電を停止する動作の例を説明するための図。 同実施形態に係る電子機器によって実行される充電制御処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態に係る電子機器によって実行される過電圧状態解除処理の手順を示すフローチャート。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して、本実施形態に係る電子機器の構成について説明する。この電子機器は、ノートブックタイプのパーソナルコンピュータまたはタブレット端末等の各種電子機器として実現され得る。以下では、この電子機器が、ノートブックタイプのパーソナルコンピュータ１０として実現されている場合を想定する。

図１は、ディスプレイユニットが開いた状態のコンピュータ１０を正面側から見た斜視図である。本コンピュータ１０は、コンピュータ本体１１と、ディスプレイユニット１２とを備える。ディスプレイユニット１２には、液晶表示装置（ＬＣＤ）３１のような表示装置が組み込まれている。さらに、ディスプレイユニット１２の上端部には、カメラ（Ｗｅｂカメラ）３２が配置されている。また、本コンピュータ１０は、バッテリ２０から電力を受けるように構成されている。

ディスプレイユニット１２は、コンピュータ本体１１の上面が露出される開放位置とコンピュータ本体１１の上面がディスプレイユニット１２で覆われる閉塞位置との間を回動自在にコンピュータ本体１１に取り付けられている。コンピュータ本体１１は薄い箱形の筐体を有しており、その上面にはキーボード１３、タッチパッド１４、指紋センサ１５、本コンピュータ１０をパワーオン／オフするための電源スイッチ１６、およびスピーカ１８Ａ、１８Ｂが配置されている。

また、コンピュータ本体１１には、電源コネクタ（ＤＣ電源入力端子）２１が設けられている。電源コネクタ２１はコンピュータ本体１１の側面、例えば左側面に設けられている。この電源コネクタ２１には、外部電源装置が取り外し自在に接続される。外部電源装置としては、ＡＣアダプタを用いることができる。ＡＣアダプタは商用電源（ＡＣ電力）をＤＣ電力に変換する電源装置である。

バッテリ２０は、例えば、コンピュータ本体１１の後端部に取り外し自在に装着される。なお、バッテリ２０は本コンピュータ１０に内蔵されるバッテリであってもよい。
本コンピュータ１０は、外部電源装置からの電力またはバッテリ２０からの電力によって駆動される。本コンピュータ１０の電源コネクタ２１に外部電源装置が接続されているならば、本コンピュータ１０は外部電源装置からの電力によって駆動される。本コンピュータ１０の電源コネクタ２１に外部電源装置が接続されていない期間中は、本コンピュータ１０はバッテリ２０からの電力によって駆動される。また、外部電源装置からの電力は、バッテリ２０を充電するためにも用いられる。

さらに、コンピュータ本体１１には、幾つかのＵＳＢポート２２、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-definition multimedia interface）出力端子２３、およびＲＧＢポート２４が設けられている。

本実施形態では、バッテリ２０は、例えば、１直バッテリパックとして本コンピュータ１０に装着される場合を想定している。１直バッテリパックは、直列接続されるバッテリセルの個数が１つであるバッテリパックである。

また、１直バッテリパックは、一般的に、バッテリバック内に本コンピュータ１０とは独立した保護制御機能を有している。このように、バッテリパック内で独立した（クローズした）保護制御機能を有しているバッテリパックでは、バッテリセルの過電圧が検出された場合、バッテリパック内の保護制御機能により充電が停止される。そのため、ホスト側では、バッテリセルの過電圧が検出されたことを把握することができない場合がある。もしバッテリセルの過電圧が検出されているにもかかわらずホストがバッテリの充電を継続したならば、バッテリセルの温度が徐々に上昇し、発火する恐れもある。

本コンピュータ１０は、このような１直バッテリパックから構成されるバッテリ２０内部に特別なハードウェアを追加すること無く、バッテリ２０の充電中に充電電流の状態からバッテリ２０の過電圧状態を検出する機能を有する。そのため、バッテリ２０内のバッテリセルの温度上昇を防止することができる。

図２は、本コンピュータ１０のシステム構成を示している。
本コンピュータ１０は、ＣＰＵ１１１、システムコントローラ１１２、主メモリ１１３、グラフィクスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）１１４、サウンドコーデック１１５、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１１６、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）１１７、光ディスクドライブ（ＯＤＤ）１１８、ＨＤＭＩ制御回路１１９、無線ＬＡＮモジュール１２１、エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）１３０、システム電源回路１４１、充電回路１４２等を備えている。

ＣＰＵ１１１は、本コンピュータ１０の各コンポーネントの動作を制御するプロセッサである。このＣＰＵ１１１は、ＳＳＤ１１７から主メモリ１１３にロードされる各種ソフトウェアを実行する。このソフトウェアは、オペレーティングシステム（ＯＳ）２０１等を含む。

また、ＣＰＵ１１１は、不揮発性メモリであるＢＩＯＳ−ＲＯＭ１１６に格納された基本入出力システム（ＢＩＯＳ）も実行する。ＢＩＯＳはハードウェア制御のためのシステムプログラムである。

ＧＰＵ１１４は、本コンピュータ１０のディスプレイモニタとして使用されるＬＣＤ３１を制御する表示コントローラである。ＧＰＵ１１４は、ビデオメモリ（ＶＲＡＭ）１１４Ａに格納された表示データからＬＣＤ３１に供給すべき表示信号（ＬＶＤＳ信号）を生成する。さらに、ＧＰＵ１１４は、表示データからアナログＲＧＢ信号およびＨＤＭＩビデオ信号を生成することもできる。アナログＲＧＢ信号はＲＧＢポート２４を介して外部ディスプレイに供給される。ＨＤＭＩ出力端子２３は、ＨＤＭＩビデオ信号（非圧縮のデジタル映像信号）と、デジタルオーディオ信号とを一本のケーブルで外部ディスプレイに送出することができる。ＨＤＭＩ制御回路１１９は、ＨＤＭＩビデオ信号およびデジタルオーディオ信号をＨＤＭＩ出力端子２３を介して外部ディスプレイに送出するためのインタフェースである。

システムコントローラ１１２は、ＣＰＵ１１１と各コンポーネントとの間を接続するブリッジデバイスである。システムコントローラ１１２は、ＳＳＤ１１７を制御するためのシリアルＡＴＡコントローラを内蔵している。

ＥＣ／ＫＢＣ１３０は、本コンピュータ１０の電力管理を実行するための電力管理コントローラであり、例えば、キーボード（ＫＢ）１３およびタッチパッド１４などを制御するキーボードコントローラを内蔵したワンチップマイクロコンピュータとして実現されている。ＥＣ／ＫＢＣ１３０は、ユーザによる電源スイッチ１６の操作に応じて本コンピュータ１０をパワーオンおよびパワーオフする機能を有している。本コンピュータ１０のパワーオンおよびパワーオフの制御は、ＥＣ／ＫＢＣ１３０とシステム電源回路１４１との共同動作によって実行される。

本実施形態では、バッテリ２０が過電圧である状態を充電電流の状態に基づき判断することができる。具体的には、ＥＣ／ＫＢＣ１３０のファームウェアが、バッテリ２０を充電する際、充電回路１４２内のＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３の状態と、バッテリ２０内のＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２の状態と、を判断しながら、バッテリ２０の充電の開始／停止を判断する。ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３は充電を制御するＩＣである。ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２は、バッテリ２０内のバッテリセルの各種状態に関する情報をホストに提供するように構成されたＩＣである。

システム電源回路１４１は、バッテリ２０からの電力（ＤＣ電力）またはＡＣアダプタ１５０からの電力（ＤＣ電力）を使用してコンピュータ１０内の各コンポーネントに電力（動作電力Ｖｃｃ）を供給するように構成された電源回路である。システム電源回路１４１の電源入力端子は、電源コネクタ２１に接続されている。このため、ＡＣアダプタ１５０が電源ケーブルを介して電源端子２１に接続されている場合、システム電源回路１４１は、ＡＣアダプタ１５０から電力（ＤＣ電力）を受けることができる。

ＥＣ／ＫＢＣ１３０から送信されるＯＮ信号を受けると、システム電源回路１４１はコンピュータ１０内の各コンポーネントに動作電力を供給する。また、ＥＣ／ＫＢＣ１３０から送信されるＯＦＦ信号を受けると、システム電源回路１４１は各コンポーネントへの動作電力の供給を停止する。

ＥＣ／ＫＢＣ１３０は、シリアルバスを介して、充電回路１４２及びバッテリ２０の各々と通信することができる。充電回路１４２はＡＣアダプタ１５０からのＤＣ電力を使用してバッテリ２０を充電する回路である。この充電回路１４２は、充電回路１４２からバッテリ２０に出力される充電電流および充電電圧を制御するように構成されたチャージャーＩＣ１４３を備えている。充電電流は充電回路１４２の調整された出力電流であり、バッテリ２０を充電するために使用される。充電電圧は充電回路１４２の調整された出力電圧であり、バッテリ電圧とも称される。

なお、ＥＣ／ＫＢＣ１３０、システム電源回路１４１、充電回路１４２およびチャージャーＩＣ１４３は、本コンピュータ１０がパワーオフされている期間中も動作する。
次に、図３のブロック図を参照して、本実施形態の充電制御処理について説明する。
バッテリ２０は、バッテリセル５１、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２、およびＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３等を備える。充電回路１４２は、バッテリ２０の＋端子（ＢＡＴＴ＋）及びバッテリ２０の−端子（ＢＡＴＴ−）を介して、バッテリ２０と接続されている。また、バッテリ２０、充電回路１４２、及びＥＣ／ＫＢＣ１３０は、シリアルバスであるＩ^２Ｃバスで接続されており、相互に通信可能である。なお、Ｉ^２Ｃバスの代わりに、ＳＭｂｕｓ（System Management bus）を用いてもよい。

ＥＣ／ＫＢＣ１３０は、ファームウェア（Ｆ／Ｗ）５４を備えている。Ｆ／Ｗ５４は、次の５つの条件を満たした場合、バッテリ２０の充電を開始する。

（１）ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３にエラーステータスがないこと。
（２）バッテリ２０のＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２にエラーステータスがないこと。
（３）ＥＣ／ＫＢＣ１３０とＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２との間で正常に通信可能であること。
（４）バッテリ２０が満充電でないこと。
（５）バッテリ２０が過電圧でないこと。

充電回路１４２は、上述したように、ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３を備えている。ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３は、バッテリ２０の充電を制御するＩＣである。また、ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３は、ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３にエラーステータスがあるか否かを示すＣｈａｒｇｅｒＩＣ Ｆａｕｌｔ ｒｅｇｉｓｔｅｒ５８を備える。

Ｆ／Ｗ５４は、ＣｈａｒｇｅｒＩＣ Ｆａｕｌｔ ｒｅｇｉｓｔｅｒ５８を参照し、ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３にエラーステータスがあるか否かを判断する。
バッテリセル５１は１直セルであり、例えば、図３に示すように、並列接続された３つのセルから構成されている（１直３パラ）。
なお、図３に示すような複数のバッテリセルが並列に接続されている場合、例えば、過電圧は各バッテリセルの電圧のバランスが崩れることによって生じる。
ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２は、バッテリセル５１の正極および負極に接続されている。ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２は、Ｉ^２Ｃバスを介してＥＣ／ＫＢＣ１３０と通信することにより、バッテリ情報をＥＣ／ＫＢＣ１３０に送ることができる通信用ＩＣである。バッテリ情報とは、例えば、現在の充電電流の値を示す情報（以下、充電電流情報と称す。）、バッテリセル５１が満充電であるか否かを示す情報（以下、満充電情報と称す。）である。また、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２は、バッテリ２０内で充電に関する制御を行う。より詳細には、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２は、バッテリセル５１の容量を計算する。バッテリセル５１の容量は、例えば、満充電容量に対する充電された容量の割合である。

ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２は、充電電流検出部５５、満充電検出部５６、およびＧａｓＧａｕｇｅＩＣ Ｆｌａｇ ｒｅｇｉｓｔｅｒ６０を備える。充電電流検出部５５は、バッテリ２０内の充電ラインを流れる充電電流を検出する。充電ラインは、バッテリ２０の＋端子（ＢＡＴＴ＋）とバッテリ２０の−端子（ＢＡＴＴ−）とを接続するラインである。ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２は、充電電流検出部５５によって検出された充電電流情報をＥＣ／ＫＢＣ１３０に送ることができる。

充電電流検出部５５は、例えば、検出回路６１を使用して充電電流を検出する。検出回路６１は、充電電流検出抵抗Ｒ１及びコンパレータ６２を有する。検出回路６１は、充電電流検出抵抗Ｒ１の両端の電圧に基づいて、充電電流を検出する。

満充電検出部５６は、バッテリセル５１が満充電状態であるか否かを検出する。満充電検出部５９は、バッテリセル５１が満充電であるか否かを示す満充電情報をＧａｓｇａｕｇｅＩＣ Ｆａｕｌｔ ｒｅｇｉｓｔｅｒ５９に記憶する。ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２は、ＧａｓｇａｕｇｅＩＣ Ｆａｕｌｔ ｒｅｇｉｓｔｅｒ５９に記憶されている満充電情報をＥＣ／ＫＢＣ１３０に送ることができる。

また、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２は、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２にエラーステータスがあるか否かを示すＧａｓＧａｕｇｅＩＣ Ｆｌａｇ ｒｅｇｉｓｔｅｒ６０を備える。Ｆ／Ｗ５４は、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ Ｆｌａｇ ｒｅｇｉｓｔｅｒ６０を参照し、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２にエラーステータスがあるか否かを判断することができる。

また、満充電検出部５６は、満充電情報を格納するＧａｓＧａｕｇｅＩＣ Ｆａｕｌｔ ｒｅｇｉｓｔｅｒ５９を備える。Ｆ／Ｗ５４は、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ Ｆａｕｌｔ ｒｅｇｉｓｔｅｒ５９を参照し、バッテリ２０が満充電であるか否かを判断することができる。

そして、５つ目の条件として、Ｆ／Ｗ５４は、ＥＣ／ＫＢＣ１３０内のＥｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７を参照し、バッテリ２０（バッテリセル５１）が過電圧状態であるか否かを判断する。Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７は、バッテリ２０が過電圧状態であると判断されたことによってバッテリ２０の充電が停止されたか否かを示している。換言すると、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７は、バッテリ２０が過電圧状態か否かを示している。なお、過電圧状態については後述する。

上述の５つの条件を満たした場合、Ｆ／Ｗ５４は、ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３に対して、充電を開始するように通知し、ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３はバッテリ２０に充電電流を出力することによって充電を開始する。

ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３は、バッテリセル５１の正極及び負極と接続されている。また、ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３は、充電ラインに挿入されたスイッチＳ１をオン又はオフする。スイッチＳ１は、例えばＦＥＴである。

ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３は、バッテリセル５１の電圧を監視するＩＣである。より詳細には、ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３は、バッテリセル５１の両端の電圧（以下、バッテリセル電圧と称す。）に基づき、バッテリ２０（バッテリセル５１）の電圧が過電圧であるかを検出する。具体的には、ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３は、充電中にバッテリセル電圧が予め設定されている所定の閾値を超えた場合、バッテリ２０（バッテリセル５１）の電圧が過電圧であると検出する。ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３は、過電圧を検出した場合、スイッチＳ１をＯＮ状態からＯＦＦ状態にする制御を行う。

なお、以下、ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３によって検出されるバッテリ２０の過電圧を単に過電圧と称す。一方、Ｆ／Ｗ５４によって判定されるバッテリ２０の過電圧を過電圧状態と称す。

このように、Ｆ／Ｗ５４は、上述した５つの条件に基づき、充電を開始する。Ｆ／Ｗ５４は、例えば、５つの条件を満たした場合、バッテリ２０に充電電流を出力するようにＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３に指示することによって、充電を開始する。

次に、Ｆ／Ｗ５４によるバッテリ２０の過電圧状態の検出処理について説明する。
Ｆ／Ｗ５４は、次の４つの条件を満たした場合、バッテリ２０の過電圧状態を検出し、バッテリ２０の充電を停止する。
（１）Ｆ／Ｗ５４が過電圧状態を検出していないこと。
（２）バッテリ２０が充電中であること。
（３）充電電流値が５０ｍＡ以下であること。
（４）高負荷のためにＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３が充電を絞っていないこと。

Ｆ／Ｗ５４は、これら４つの全ての条件を満たす場合、バッテリ２０が過電圧状態であると判断し、バッテリ２０の充電を停止する。
具体的に、４つの条件について説明する。
Ｆ／Ｗ５４は、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７を参照することによって、その際、バッテリ２０が過電圧状態であるために充電を停止しているかを判断することができる。

Ｆ／Ｗ５４は、ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３と通信することによって、バッテリ２０が充電中であるか否かを判断することができる。または、Ｆ／Ｗ５４は、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７を参照することによって、バッテリ２０が充電中であるか否かを判断してもよい。なお、Ｆ／Ｗ５４は、充電中であり、且つ、ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３のＣｈａｒｇｅｒＩＣ Ｆａｕｌｔ ｒｅｇｉｓｔｅｒ５８を参照し充電に関するエラー情報がない場合、バッテリ２０の過電圧状態を検出するための上述の２つ目の条件を満たすと判断してもよい。すなわち、Ｆ／Ｗ５４は、バッテリ２０の充電が正常に行われていることを条件に、バッテリ２０が充電中であると判断してもよい。

ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３によってバッテリ２０が充電されている期間においては、ＧａｕｇｅＩＣ５２はバッテリセル５１に供給される充電電流を検出することができる。また、ＧａｕｇｅＩＣ５２とＥＣ／ＫＢＣ１３０は通信ラインで接続されているため、Ｆ／Ｗ５４は、充電電流の情報を定期的にＧａｕｇｅＩＣ５２から取得することができる。

上述したように、ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３は、バッテリセル５１の過電圧を検出した場合、スイッチＳ１をＯＦＦする。したがって、もしバッテリセル５１が過電圧ならば、充電ラインがスイッチＳ１によって遮断されるため、ＧａｕｇｅＩＣ５２によって検出される充電電流の値はほぼ零になる。バッテリ２０の過電圧状態を検出するための上述の３つ目の条件（つまり、充電電流値が５０ｍＡ以下であること）は、スイッチＳ１がＯＦＦ状態であること、つまり、ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３がバッテリセル５１の過電圧を検出していることを判断するための条件として用いられる。本実施形態では、スイッチＳ１がＯＦＦＰ状態であることを検出するための充電電流閾値は、零または零近傍の値に設定されている。具体的には、設計マージンを考慮して、充電電流閾値は、５０ｍＡに設定されている。なお、この５０ｍＡは、図５を参照して後述する終止充電電流値よりも低い値である。Ｆ／Ｗ５４は、ＧａｕｇｅＩＣ５２から取得される電電電流値の情報に基づき、現在の充電電流が充電電流閾値以下であるか否かを検出することが出来る。

４つ目の条件は、充電回路１４２がバッテリ２０を充電するために使用可能な電力が制限されている高負荷状態ではないという条件である。高負荷状態ではないとは、例えば、ＡＣアダプタから供給されるＤＣ電力の内、バッテリ２０を充電するために使用可能な電力が制限されていないことを意味する。より詳細には、４つ目の条件は、充電電流の値が予め設定されている最大充電電流値より小さくなるように充電電流の値がＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３によって制御されていないことを意味する。具体的には、ＡＣアダプタから本コンピュータ１０に供給される電力が３０Ｗであり、バッテリ２０を充電するために供給可能な最大電力が１５Ｗである場合において、本コンピュータ１０のシステムの駆動のために２０Ｗ使用されていると、バッテリ２０の充電に使用可能な電力は１０Ｗに制限される。このように、バッテリ２０の充電のためにバッテリ２０に供給される電力が、バッテリ２０の充電に供給可能な最大電力よりも小さい場合、つまり使用可能な充電電流の値が絞られている場合、４つ目の条件は満たさない。Ｆ／Ｗ５４は、通信ラインを介してＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３と通信し、ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３に対して充電電流を絞っているか否かを調べることができる。

このように、４つ目の条件を使用することによって、充電を絞った場合に生じる過電圧の誤検出を防止することができる。換言すると、通常、過電圧と検出してはいけない所で過電圧状態が誤って検出され、充電が停止されることを防止することができる。

また、充電電流を絞った場合、充電電流を絞っている（充電電流値が最大の充電電流値よりも小さい）ため、ステップ充電による発熱等の問題が生じる恐れが低い。そのため、充電電流を絞った場合は充電を停止しないようにすることで、正常な充電が行われないという問題が生じることを防止することができる。

このように４つの条件を全て満たした場合、Ｆ／Ｗ５４は、バッテリ２０が過電圧状態であると判断し、充電回路１４２（ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３）によるバッテリ２０の充電を停止する。

次に、図４を参照して、ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３によって過電圧が検出された場合に生じるステップ充電について説明する。なお、本実施形態では、このステップ充電が生じないように、Ｆ／Ｗ５４がバッテリ２０の充電を停止する制御を行う。

ステップ充電とは、充電の開始と充電の停止が繰り返される充電である。より詳細には、ステップ充電においては、充電開始→過電圧検出→充電停止→充電開始→過電圧検出→充電停止→・・・のように充電の開始と充電の停止が繰り返される。

具体的には、図４の時刻Ｔ２１において、過電圧を検出するために予め設定されている所定の閾値（過電圧検出Ｃｅｌｌ電圧）にバッテリ電圧（バッテリセル５１の電圧）が達する。ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３は、スイッチＳ１をＯＮ状態（充電ラインＯＮ）からＯＦＦ状態（充電ラインＯＦＦ）にする。スイッチＳ１がＯＦＦ状態である期間（図４では、Ｔ２１からＴ２２までの期間で示されている。）、充電ラインに充電電流が流れていない。このように、ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３は、バッテリセル５１に充電電流が供給されないようにすることによって、充電を停止する。

時刻Ｔ２２において、バッテリ電圧は過電圧を解除するために予め設定されている所定の閾値（過電圧解除Ｃｅｌｌ電圧）にまで下がる。ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３は、スイッチＳ１をＯＦＦ状態からＯＮ状態にする。もし充電回路１４２がバッテリ２０への充電電流の供給を継続しているならば、スイッチＳ１がＯＮ状態である期間（図４では、Ｔ２２からＴ２３までの期間で示されている。）、充電ラインに充電電流が流れる。したがって、バッテリセル５１が再び充電される。そのため、バッテリ電圧は増加する。

そして、時刻Ｔ２３において、再び、バッテリ電圧が過電圧検出Ｃｅｌｌ電圧に達することによって、ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３は、スイッチＳ１をＯＮ状態（充電ラインＯＮ）からＯＦＦ状態（充電ラインＯＦＦ）にする。

このように、図４に示すように、ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３がスイッチＳ１をＯＮ／ＯＦＦすることによって、ステップ充電が発生する。このステップ充電が生じた場合において、例えば、バッテリセル５１内部のインピーダンスが高い、すなわちバッテリ２０が劣化またはバッテリ２０内部に異物等がある場合、バッテリセル５１の温度が上昇する可能性があり、安全上のリスクが高まる。

本実施形態では、このようなステップ充電が発生しないようにするために、Ｆ／Ｗ５４がバッテリ２０の過電圧状態を検出することで、充電を停止するラッチをかけることでより安全な充電制御を行うことができる。

ところで、本実施形態において想定しているバッテリ２０は、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２とＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３との間で同期を取ることができない。換言すると、バッテリ２０においては、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２とＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３との間で通信を行うことができない。例えば、ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３によって過電圧が検出されたことが、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２に通知されない。そのため、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２は過電圧を検出することができない。このため、ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３が過電圧を検出した場合、バッテリ２０内部で充電を停止及び充電を再開するための制御が行われ、上述したようなステップ充電が発生する。本実施形態では、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２とＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３との間で同期を取ることができないような場合であっても、ステップ充電が発生しないように充電制御処理を行うことができる。

本実施形態の具体的な充電制御処理について説明する前に、図５を参照して、過電圧が検出されない場合に対応する通常の充電制御について説明する。
図５に示すグラフは、バッテリ２０の充電期間中における充電電流およびバッテリ電圧の変化特性の一例を示している。このグラフの縦軸はバッテリ電圧とバッテリ２０の充電電流を表し、このグラフの横軸は時間を表している。

ここで、ＡＣアダプタ１５０が本コンピュータ１０に接続されており、バッテリ２０が満充電状態でない場合を想定する。この場合における充電動作は、例えば、以下のように実行される。

（１）バッテリ２０は、Ｉ２[A]の充電電流で定電流充電される。
（２）バッテリ２０の電圧がバッテリ電圧Ｖ１[V]からある閾電圧Ｖ２[V]近傍に上昇した時（図５の時刻Ｔ１）、充電は、例えば、定電流充電から定電圧充電に切り替えられる。
（３）バッテリ２０が満充電状態になった時、つまりバッテリ２０の出力電圧がバッテリ２０の満充電状態に対応する出力電圧にまで上昇した時（図５の時刻Ｔ２）、充電が終了される。

なお、バッテリ２０が満充電であるか否かは、上述したようにＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２によって検出することができる。そのため、本実施形態では、充電終止電流値Ｉ１[A]を検出することなく、バッテリ２０が満充電状態になったことを検出することができる。

次に、図６を参照して、Ｆ／Ｗ５４によって過電圧状態が検出された場合について説明する。
（１）バッテリ２０は、Ｉ２[A]の充電電流で定電流充電される。
（２）バッテリ２０の電圧がバッテリ電圧Ｖ１[V]から過電圧Ｖ４[V]近傍に上昇した時（図６の時刻Ｔ１１）、ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩＣ５３によって過電圧が検出される。すると、スイッチＳ１がＯＦＦ状態になるため、図６に示すように充電電流は、Ｉ２[A]からＩ１´[A]まで急激に低下する。Ｉ１´[A]は、ほぼ０[A]であり、例えば５０[mA]以下である。なお、Ｉ１´[A]は、例えば、図５に示す充電終止電流Ｉ１よりも小さい。
（３）充電電流がＩ１´[A]になった後、Ｆ／Ｗ５４は、充電を停止する（図６の時刻Ｔ１２）。なお、時刻Ｔ１１と時刻Ｔ１２は、ほぼ同じ時刻であってもよい。充電が停止したため、バッテリ電圧は、例えば、電圧Ｖ３[V]にまで低下される。

このように、充電中に過電圧が発生した場合には、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２によって検出される充電電流値が５０[mA]以下となる。したがって、Ｆ／Ｗ５４は、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２から充電電流値を取得することにより、バッテリ２０が過電圧状態であるかどうかを判断することができる。

なお、図６では、定電流充電中に過電圧が発生した場合を例示したが、過電圧は、定電圧充電中であっても発生する場合がある。
次に、図７のフローチャートを参照して、本実施形態の充電制御処理の手順について説明する。
バッテリ２０を充電している際、ＥＣ／ＫＢＣ１３０による充電制御処理が開始される。
まず、Ｆ／Ｗ５４は、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７を参照し、バッテリ２０の過電圧状態が既に検出されているか否かを判定する（ステップＳ４０）。すなわち、Ｆ／Ｗ５４は、バッテリ２０の充電を停止したか否かを示す情報をＥｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７に記憶し、その記憶した情報がバッテリ２０の充電を停止したことを示していた場合、バッテリ２０の充電を停止する。Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７が過電圧状態でない場合（ステップＳ４０のＹＥＳ）、すなわちＥｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ＝０の場合、Ｆ／Ｗ５４は、ＣｈａｒｇｅｒＩＣ Ｆａｕｌｔ ｒｅｇｉｓｔｅｒ５８を参照し、ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３にエラーがないか否かを判定する（ステップＳ４１）。ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３にエラーがないとは、例えばＡＣアダプタの状態に関するエラーがないということである。Ｆ／Ｗ５４は、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７が過電圧状態である場合（ステップＳ４０のＮＯ）、すなわちＥｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ＝１の場合、充電を行わない（ステップＳ４９）。

Ｆ／Ｗ５４は、ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３にエラーがない場合（ステップＳ４１のＹＥＳ）、ＥＣ／ＫＢＣ１３０とＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２との間で通信を行う（ステップＳ４２）。

Ｆ／Ｗ５４は、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２からのａｃｋが検出され且つＥＣ／ＫＢＣ１３０とＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２との間で通信を行うことに成功した場合、充電を開始する。そして、Ｆ／Ｗ５４は、ステップＳ４３に進み、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ Ｆａｕｌｔ ｒｅｇｉｓｔｅｒ５９を参照して、バッテリ２０が満充電であるか否かを判定する（ステップＳ４３）。

Ｆ／Ｗ５４は、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２からのａｃｋが検出され且つＥＣ／ＫＢＣ１３０とＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２との間で通信を行うことに失敗したような場合、過電圧状態を判定するために必要な情報をＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２から得ることができないため、充電を行わない（ステップＳ４９）。

なお、Ｆ／Ｗ５４は、ＣｈａｒｇｅｒＩＣ１４３にエラーがある場合（ステップＳ４１のＮＯ）、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７を立て（Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７＝１）（ステップＳ４７）、充電が停止されていることを記憶する。

また、Ｆ／Ｗ５４は、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２からのａｃｋが検出されない場合、充電を継続する（ステップＳ４６）。ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２からのａｃｋが検出されない場合とは、例えば、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２がバッテリセル５１から供給される電力を使用して動作するような場合を想定した場合であって、バッテリセル５１の容量がＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２を動作させるために必要な容量よりも少ない場合である。このような場合、充電を行うことによって、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ５２を動作させることができる。

Ｆ／Ｗ５４は、バッテリ２０が満充電でない場合（ステップＳ４３のＮＯ）、ＧａｓＧａｕｇｅＩＣ Ｆｌａｇ ｒｅｇｉｓｔｅｒ６０を参照して、充電抑制または過熱保護（ＯＴＰ：Over Temperature Protection）が検出されているか否かを判定する（ステップＳ４４）。Ｆ／Ｗ５４は、バッテリ２０が満充電である場合（ステップＳ４３のＹＥＳ）、充電を停止する（ステップＳ４９）。

Ｆ／Ｗ５４は、充電抑制またはＯＴＰが検出されていない場合（ステップＳ４４のＮＯ）、バッテリ２０が過電圧状態であるか否かを判定する（ステップＳ４５）。Ｆ／Ｗ５４は、充電抑制またはＯＴＰが検出されている場合（ステップＳ４４のＹＥＳ）、充電を停止する（ステップＳ４９）。

Ｆ／Ｗ５４は、バッテリ２０が過電圧状態であるか否かを判定する（ステップＳ４５）。このステップＳ４５では、Ｆ／Ｗ５４は、上述したような過電圧状態の判定条件に基づき、バッテリ２０が過電圧状態か否かを判定する。バッテリ２０が過電圧状態であると判定した場合（ステップＳ４５のＹＥＳ）、Ｆ／Ｗ５４は、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７を立て（Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７＝１）（ステップＳ４８）、充電を停止する。

一方、Ｆ／Ｗ５４は、バッテリ２０が過電圧状態ではないと判定した場合（ステップＳ４５のＮＯ）、充電を継続する（ステップＳ４６）。

次に、図８のフローチャートを参照して、過電圧状態を解除する過電圧状態解除処理の手順について説明する。
Ｆ／Ｗ５４は、ＡＣアダプタ１５０の接続状態が変化したことに応じて、過電圧状態解除処理を開始する（ステップＳ６０）。より詳細には、Ｆ／Ｗ５４は、ＡＣアダプタの接続状態が本コンピュータ１０にＡＣアダプタが接続されている状態から接続されていない状態に遷移した場合、または、ＡＣアダプタの接続状態が本コンピュータ１０にＡＣアダプタが接続されていない状態から接続されている状態に遷移した場合、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７に記憶した情報をバッテリ２０の充電を停止しないことを示す情報に変更する。例えば、Ｆ／Ｗ５４は、ＡＣアダプタ１５０を電源コネクタ２１から抜いた場合、または、ＡＣアダプタ１５０を電源コネクタ２１に接続した場合、過電圧状態解除処理を開始する（ステップＳ６０）次に、Ｆ／Ｗ５４は、ラッチしているＥｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７をクリアする（Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ＝０）（ステップＳ６１）。Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ５７をクリアすることによって、過電圧状態解除処理を開始する前のバッテリ２０の状態が過電圧状態であっても、充電を再開することができる。

次に、Ｆ／Ｗ５４は、ＡＣアダプタ１５０が電源コネクタ２１に接続されたか否かを判定する（ステップＳ６２）。Ｆ／Ｗ５４は、ＡＣアダプタ１５０が電源コネクタ２１に接続されたと判定した場合（ステップＳ６２のＹＥＳ）、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇを立て（Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ＝１）、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ タイマをスタートさせる（ステップＳ６３）。Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ タイマをスタートさせることによって、ＡＣアダプタ１５０が電源コネクタ２１に接続された後、充電を開始するまでに所定期間（例えば１．５秒間）、充電を行わない過渡期間がある。そのため、充電を開始するまでに必要な処理、例えばＥＣ／ＫＢＣ１３０とＧａｓ Ｇａｕｇｅ ＩＣ５２との間で通信を行うために必要な初期動作処理、が完了するまでの時間（例えば、１．５秒）、充電を行わないようにすることができる。また、Ｆ／Ｗ５４は、ＡＣアダプタ１５０が電源コネクタ２１から抜かれたと判定した場合（ステップＳ６２のＮＯ）、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇ＝０を維持し、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ タイマをクリアまたは停止する（ステップＳ６４）。

Ｆ／Ｗ５４は、ステップＳ６３でＥｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ タイマをスタートさせた後、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ タイマに対する割り込みがあるか否かを判定する（ステップＳ６５）。Ｆ／Ｗ５４は、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ タイマに対する割り込みがあると判定した場合（ステップＳ６５のＹＥＳ）、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇを１から０に変更する（ステップＳ６６）。Ｆ／Ｗ５４は、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ タイマに対する割り込みがないと判定した場合（ステップＳ６５のＮＯ）、ステップＳ６３においてＥｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ タイマをスタートさせてからＥｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ タイマの設定時間である１．５秒が経過したか否かを判定する（ステップＳ６７）。Ｆ／Ｗ５４は、１．５秒が経過したと判定した場合（ステップＳ６７のＹＥＳ）、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ Ｆｌａｇを１から０に変更する（ステップＳ６６）。Ｆ／Ｗ５４は、ステップＳ６３においてＥｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ タイマをスタートさせてから１．５秒が経過していないと判定した場合（ステップＳ６７のＮＯ）、Ｅｒｒｏｒ Ｌａｔｃｈ タイマに対する割り込みがあるか否かを判定する（ステップＳ６５）。

以上説明したように、本実施形態においては、バッテリ２０から取得される充電電流値に基づいて、バッテリ２０が過電圧状態であるか否かがコンピュータ１０内のＥＣ／ＫＢＣ１３０で検出される。そして、バッテリ２０が過電圧状態である場合には、バッテリ２０の充電がＥＣ／ＫＢＣ１３０の制御によって停止される。したがって、バッテリ２０側に特別な回路を追加したり、バッテリ２０とのインタフェースのための信号ピン数を増やすこと無く、バッテリ２０の充電を容易に制御することができる。また、バッテリ２０内の過電圧保護ＩＣのみを使用する構成に比し、バッテリ２０の安全性を高めることが出来る。また、過電圧を検出することができないＧａｓ Ｇａｕｇｅ ＩＣ５２に過電圧を検出する機能を追加する必要が無いので、コストを抑えることができる。また、本コンピュータ１０とバッテリ２０との間で新たに通信ライン等を追加する必要が無いため、バッテリコネクタのピン数を削除することができる。また、ＰＣＢ基盤のパターンレイアウトを削除することができる。

なお、本実施形態の充電制御処理の手順は全てソフトウェアによって実行することができるので、この充電制御処理の手順を実行するコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を通じてこのプログラムを通常のコンピュータにインストールして実行するだけで、本実施形態と同様の効果を容易に実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…コンピュータ（電子機器）、２０…バッテリ、５２…Ｇａｓ Ｇａｕｇｅ ＩＣ、５３…Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ＩＣ、５４…ファームウェア（Ｆ／Ｗ）、１３０…ＥＣ／ＫＢＣ、１４２…充電回路、１４３…Ｃｈａｒｇｅｒ ＩＣ。

Claims (7)

1. 電子機器の電力管理を行うコントローラと、
   ＡＣ電源装置からのＤＣ電力を使用してバッテリを充電する充電回路であって、前記バッテリは、前記バッテリに関する情報を提供する第１のＩＣと、前記バッテリの電圧が過電圧であるかを検出し、前記バッテリの電圧が過電圧であることが検出された際に前記バッテリ内の充電ラインに挿入されたスイッチをオフする第２のＩＣとを備える、充電回路とを具備し、
   前記コントローラは、
   前記バッテリが充電中であり、前記第１のＩＣから取得される前記バッテリの充電電流値が第１の閾値以下であり、且つ前記充電回路が前記バッテリを充電するために使用可能な電力が制限されている状態ではないという条件が満たされた場合、前記バッテリが過電圧状態であることを検出し、前記バッテリの過電圧状態の検出に応答して、前記充電回路による前記バッテリの充電を停止するように構成されている電子機器。
2. 前記第１のＩＣは前記第２のＩＣと独立して動作するように構成されている請求項１記載の電子機器。
3. 前記第１の閾値は、零又は零近傍の値である請求項１記載の電子機器。
4. 前記コントローラは、前記第１のＩＣから取得される満充電情報が前記バッテリが満充電状態であることを示す場合、前記充電回路による前記バッテリの充電を停止する請求項１記載の電子機器。
5. 前記コントローラは、シリアルバスを介して前記第１のＩＣとの通信を実行する請求項１記載の電子機器。
6. 前記バッテリは１直バッテリパックである請求項１記載の電子機器。
7. 電子機器の電力管理を行うコントローラと、ＡＣ電源装置からのＤＣ電力を使用してバッテリを充電する充電回路とを備える電子機器に適用される充電制御方法であって、前記バッテリは、前記バッテリに関する情報を提供する第１のＩＣと、前記バッテリの電圧が過電圧であるかを検出し、前記バッテリの電圧が過電圧であることが検出された際に前記バッテリ内の充電ラインに挿入されたスイッチをオフする第２のＩＣとを備え、
   前記バッテリが充電中であり、前記第１のＩＣから取得される前記バッテリの充電電流値が第１の閾値以下であり、且つ前記充電回路が前記バッテリを充電するために使用可能な電力が制限されている状態ではないという条件が満たされた場合、前記バッテリが過電圧状態であることを検出し、
   前記バッテリの過電圧状態の検出に応答して、前記充電回路による前記バッテリの充電を停止する充電制御方法。

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