JP2021136816A

JP2021136816A - 充放電制御装置および電子機器

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Publication number: JP2021136816A
Application number: JP2020033142A
Authority: JP
Inventors: 欣也松田; Kinya Matsuda
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2021-09-13
Also published as: US20210273472A1; CN113328481A; US11750011B2; CN113328481B

Abstract

【課題】外部電力の受電時に、充電対象の状態によらず、給電対象に電力を供給することができる充放電制御装置、および、かかる充放電制御装置を備える電子機器を提供すること。
【解決手段】受電電力に基づいて、給電対象に電力を供給する第１の電源回路と、受電電力に基づいて、充電対象を充電する充電回路と、前記充電対象から出力された放電電力に基づいて、前記給電対象に電力を供給する第２の電源回路と、前記第１の電源回路および前記第２の電源回路の動作を制御する制御部と、を備え、前記充電対象の電圧が所定値未満である場合に、前記制御部は、前記第１の電源回路により、前記給電対象に電力を供給させることを特徴とする充放電制御装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、充放電制御装置および電子機器に関するものである。

特許文献１には、ＵＳＢ電源を利用するＵＳＢファン装置であって、ファンを駆動するモータと、モータを駆動するファン駆動回路と、ＵＳＢ電源に非接続のときにモータに電力を供給する充電池と、ファン駆動回路への電力の出力制御を行うマイコンと、ＵＳＢ電源からの電流を充電池へ出力制御する充電系制御回路と、電源切替回路と、を備える。

このうち、電源切替回路は、ＵＳＢ電源と充電池から供給される電流を択一的に切り替えてマイコンまたは充電系制御回路へ振り分けて出力する。

このようなＵＳＢファン装置では、電源として、ＵＳＢ電源または充電池のどちらを使用するか、選ぶことができるので、利便性が高い。

特開２０１６−１９４８４１号公報

特許文献１に記載のＵＳＢファン装置では、充電池が過放電状態にある場合、ＵＳＢ電源を接続したとしても、電源切替回路が動作せず、電源の切り替えが行われないおそれがある。この場合、マイコンや充電系制御回路に通電させることができず、ＵＳＢファン装置が起動しない。

本発明の適用例に係る充放電制御装置は、
受電電力に基づいて、給電対象に電力を供給する第１の電源回路と、
受電電力に基づいて、充電対象を充電する充電回路と、
前記充電対象から出力された放電電力に基づいて、前記給電対象に電力を供給する第２の電源回路と、
前記第１の電源回路および前記第２の電源回路の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記充電対象の電圧が所定値未満である場合に、前記制御部は、前記第１の電源回路により、前記給電対象に電力を供給させることを特徴とする。

本発明の適用例に係る電子機器は、
本発明の適用例に係る充放電制御装置を備えることを特徴とする。

実施形態に係る電子機器の構成を示すブロック図である。図１に示す電子機器の詳細な構成を示すブロック図である。実施形態に係る充放電制御装置の動作例を説明するフローチャートである。図２に示すリニアレギュレーターから出力される出力電圧ＶＯＵＴ１とバッテリー電圧ＶＢＡＴとの関係の一例を示す図である。変形例に係る充放電制御装置の構成を示すブロック図である。図１に示す電子機器の一例であるイヤホンを示す斜視図である。

以下、本発明の充放電制御装置および電子機器の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
１．電子機器
図１は、実施形態に係る電子機器の構成を示すブロック図である。図２は、図１に示す電子機器の詳細な構成を示すブロック図である。

図１に示す電子機器３０は、制御回路５０を含む充放電制御装置１０と、給電対象９９と、充電対象９２と、を備える。

給電対象９９は、制御回路５０が給電を行う対象となるデバイスであり、例えば図２に示す処理回路１００である。

充電対象９２は、制御回路５０が充電を行う対象となるデバイスであり、例えば図２に示すバッテリー９０である。

制御回路５０は、受電電力に基づいて充電対象９２の定電流充電または定電圧充電等を行うとともに、受電電力または充電対象９２からの放電電力に基づいて給電対象９９に電力を供給する。

制御回路５０は、有線である電源線を介した有接点の電力伝送により電力を受電する構成を有していてもよいし、無接点の電力伝送により電力を受電する構成を有していてもよい。

処理回路１００は、制御回路５０の動作を制御する。具体的には、処理回路１００は、制御回路５０を制御するための各種の制御処理を実行する。処理回路１００は、例えば、制御回路５０に対してコマンドを発行したり、制御回路５０に対して各種の情報を設定することで、制御回路５０の動作を制御したりする。このような処理回路１００は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ、マイクロコントローラー等のプロセッサーにより実現される。また、処理回路１００は、音声処理や画像処理等の各種デジタル信号処理を実行するものであってもよい。

バッテリー９０は、例えば充電可能な二次電池である。この二次電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池のようなリチウム二次電池、ニッケル−水素二次電池、ニッケル−カドミウム二次電池のようなニッケル二次電池等が挙げられる。

２．第１実施形態に係る充放電制御装置
２．１．充放電制御装置の構成
図２に示す充放電制御装置１０が含む制御回路５０は、充電系回路６０と、放電系回路７０と、を備える。

このうち、充電系回路６０は、受電回路６１と、充電回路６５と、リニアレギュレーター６２と、充電系制御回路６３と、Ａ／Ｄ変換回路６６と、不揮発性メモリー６８と、を備える。また、放電系回路７０は、給電回路７１と、放電系制御回路７３と、インターフェース回路７４と、レジスター７６と、を備える。以下、充電系回路６０および放電系回路７０の各部について詳述する。

図２に示す充電系回路６０は、バッテリー９０の充電を行うとともに、必要に応じて、処理回路１００に給電を行う回路である。具体的には、充電系回路６０は、受電電力に基づいて動作し、バッテリー９０の充電を行う。また、それとともに、充電系回路６０は、処理回路１００に所定の電圧で電力を供給する。

充電系回路６０は、例えば、バッテリー９０を定電流充電するための制御、バッテリー９０を定電圧充電するための制御等を行う。具体的には、充電系回路６０は、まず、バッテリー９０の定電流充電を行い、その後、バッテリー９０の充電電圧が所定電圧に達した場合、定電流充電から定電圧充電に切り替える。

定電流充電は、電流が一定となる定電流の充電電流でバッテリー９０を充電するものであり、定電圧充電は、電圧が一定となる定電圧の充電電圧でバッテリー９０を充電するものである。定電流充電を行うことで、充電対象の充電電圧を短時間で上昇させることができる。定電圧充電を行うことで、充電電流は徐々に減少するため、充電電流の急激な変動を抑制し、充電の電流値や電圧値の安定化等が図られる。なお、定電流充電における充電電流は、完全に一定である必要はなく、略一定であればよく、定電圧充電における充電電圧も、完全に一定である必要はなく、略一定であればよい。

受電回路６１は、例えば交流の外部電圧を直流の整流電圧ＶＣＣに変換して出力する。
充電回路６５は、整流電圧ＶＣＣを受電し、この整流電圧ＶＣＣに基づいて動作するとともに、バッテリー９０の充電を行う機能を有する。具体的には、充電回路６５は、整流電圧ＶＣＣに基づいて定電流充電または定電圧充電でバッテリー９０を充電する。

リニアレギュレーター６２は、整流電圧ＶＣＣを受電し、この整流電圧ＶＣＣに基づいて動作するとともに、処理回路１００に電力を供給する機能を有する。具体的には、リニアレギュレーター６２は、整流電圧ＶＣＣを降圧し、所定の出力電圧ＶＯＵＴ１を生成して、処理回路１００に供給する。リニアレギュレーター６２は、例えば、ＬＤＯ（Low Dropout）レギュレーター等のアナログレギュレーターにより実現される。

充電系制御回路６３は、充電回路６５の動作を制御し、バッテリー９０の充電を行わせるとともに、リニアレギュレーター６２の動作を制御し、処理回路１００へ電力を供給させる。また、充電系制御回路６３は、インターフェース回路７４およびレジスター７６の動作も制御する。例えば、充電系制御回路６３は、インターフェース回路７４のインターフェース処理を制御したり、レジスター７６への情報の書き込みや読み出しを制御したりする。具体的には、充電系制御回路６３は、レジスター７６からの情報を読み出して、充電回路６５の動作を制御する。

Ａ／Ｄ変換回路６６は、例えば、バッテリー９０のバッテリー電圧ＶＢＡＴをＡ／Ｄ変換し、その変換値を充電系制御回路６３等に出力する。

不揮発性メモリー６８は、例えばデータの電気的な消去が可能なＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）や、ＦＡＭＯＳ（Floating gate Avalanche injection MOS）等を用いたＯＴＰ（One Time Programmable）のメモリー等により実現される。なお、図２では、不揮発性メモリー６８が制御回路５０に設けられているが、制御回路５０の外部に設けられていてもよい。

図２に示す放電系回路７０は、バッテリー９０の放電動作を行って、放電電力を処理回路１００に供給する回路である。具体的には、放電系回路７０は、バッテリー９０のバッテリー電圧ＶＢＡＴに基づいて動作し、出力電圧ＶＯＵＴ２を、処理回路１００に供給する。これにより、処理回路１００は、出力電圧ＶＯＵＴ２に基づいて動作する。

給電回路７１は、バッテリー電圧ＶＢＡＴに基づく出力電圧ＶＯＵＴ２を、処理回路１００に供給する。図２に示す給電回路７１は、チャージポンプ回路７１１を含む。チャージポンプ回路７１１は、バッテリー電圧ＶＢＡＴを降圧するチャージポンプ動作を行い、出力電圧ＶＯＵＴ２を生成する。そして、生成した出力電圧ＶＯＵＴ２を処理回路１００に供給する。

チャージポンプ回路７１１は、例えばＤＣ−ＤＣコンバーター、具体的にはスイッチングレギュレーターにより実現される。なお、チャージポンプ回路７１１に代えて、リニアレギュレーター、例えばアナログレギュレーターを用いるようにしてもよい。

放電系制御回路７３は、給電回路７１の動作を制御し、バッテリー電圧ＶＢＡＴに基づく出力電圧ＶＯＵＴ２の生成、出力を行わせる。また、放電系制御回路７３は、インターフェース回路７４およびレジスター７６の動作も制御する。例えば、放電系制御回路７３は、インターフェース回路７４のインターフェース処理を制御したり、レジスター７６への情報の書き込みや読み出しを制御したりする。

なお、前述した充電系制御回路６３および放電系制御回路７３により、制御部８０が構成されている。つまり、制御部８０は、受電回路６１からの電力で動作し、充電回路６５やリニアレギュレーター６２の動作を制御する回路（充電系制御回路６３等）と、バッテリー９０からの電力で動作し、チャージポンプ回路７１１を含む給電回路７１の動作を制御する回路（放電系制御回路７３等）と、を含む。

インターフェース回路７４は、処理回路１００とのインターフェース処理を行う回路である。インターフェース回路７４は、例えば、処理回路１００が発行したコマンドを受け付けたり、処理回路１００が設定した情報を受け付けたりするインターフェース処理を行う。インターフェース回路７４は、例えば、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）等のシリアルインターフェース回路により実現される。また、インターフェース回路７４は、例えば、差動信号を用いたシリアルインターフェース回路、パラレルインタフェース回路等であってもよい。

レジスター７６には、インターフェース回路７４を介して処理回路１００により各種の情報が書き込まれる。また、レジスター７６に書き込まれた各種の情報は、インターフェース回路７４を介して処理回路１００により読み出される。

レジスター７６は、例えば、フリップフロップ回路、ＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリー等により実現される。

各種の情報としては、例えば、処理回路１００からのコマンド、電流設定の情報等が挙げられる。

インターフェース回路７４およびレジスター７６は、それぞれ、バッテリー９０から出力されたバッテリー電圧ＶＢＡＴ、または、リニアレギュレーター６２から出力された出力電圧ＶＯＵＴ１、のいずれかに基づいて動作する。したがって、インターフェース回路７４およびレジスター７６は、整流電圧ＶＣＣを受電している状態、または、整流電圧ＶＣＣを受電していなくてもバッテリー９０が放電可能な状態、のいずれかであれば、動作することができる。これにより、これらの状態であれば、処理回路１００は、インターフェース回路７４を介してレジスター７６に情報を書き込んだり、記憶させておいた情報を読み出したりすることができる。また、レジスター７６は、記憶した情報を保持し、例えば充電系制御回路６３による情報の読み出しを可能にする。

制御回路５０では、処理回路１００からの電流設定を受け付ける。例えば、処理回路１００が、定電流充電の電流設定のためのコマンドを発行したり、定電流充電の電流設定のための情報を設定したりしたときに、これらのコマンドや情報の設定を受け付ける。そして、制御回路５０は、処理回路１００による電流設定に基づいて、定電流充電を行う。具体的には、制御回路５０は、電流モードに対応する電流値を充電電流として、バッテリー９０を充電する定電流充電を行う。また、電流設定が、電流値である場合、制御回路５０は、設定された電流値を充電電流として、バッテリー９０を充電する定電流充電を行う。

また、不揮発性メモリー６８は、電流モードに対応する電流値を記憶する。例えば、電流設定として、第１電流値で定電流充電を行う第１電流モードと、第１電流値とは異なる第２電流値で定電流充電を行う第２電流モードと、がある場合、不揮発性メモリー６８は、第１電流値および第２電流値を記憶する。そして、処理回路１００により、第１電流モードを設定するコマンドが発行された場合、充電系制御回路６３は、レジスター７６に記憶されている電流設定を読み出し、それに基づいて、不揮発性メモリー６８に記憶されている第１電流値を読み出す。これにより、充電系制御回路６３は、第１電流値で定電流充電を行うように充電回路６５の動作を制御する。また、処理回路１００により、第２電流モードを設定するコマンドが発行された場合、充電系制御回路６３は、レジスター７６に記憶されている電流設定を読み出し、それに基づいて、不揮発性メモリー６８に記憶されている第２電流値を読み出す。これにより、充電系制御回路６３は、第２電流値で定電流充電を行うように充電回路６５の動作を制御する。

このようにして、電流値が異なる複数の電流モードを使い分けながらバッテリー９０を充電することにより、バッテリー９０の周囲の環境やバッテリー９０のスペック、種類等に応じて、充電時間を短縮したり、バッテリー９０の劣化を抑制したりすることができる。その結果、バッテリー９０の状態に応じた最適な充電が可能になる。

なお、充電系制御回路６３は、定電流充電の充電電流を自律的に制御してもよい。つまり、充電系制御回路６３は、バッテリー電圧ＶＢＡＴのＡ／Ｄ変換値に基づいて自律的に充電回路６５の動作を制御するように構成されていてもよい。

以上のような制御回路５０では、充電系制御回路６３の動作により、処理回路１００への電力の供給元を、リニアレギュレーター６２とチャージポンプ回路７１１との間で切り替える。具体的には、充電回路６５が整流電圧ＶＣＣを受電しているとき、充電系制御回路６３は、バッテリー電圧ＶＢＡＴに応じて、処理回路１００への電力の供給元を、出力電圧ＶＯＵＴ１を出力するリニアレギュレーター６２と、出力電圧ＶＯＵＴ２を出力するチャージポンプ回路７１１と、の間で切り替える。つまり、充電回路６５が整流電圧ＶＣＣを受電しているときには、バッテリー電圧ＶＢＡＴの電圧値に応じて、整流電圧ＶＣＣを降圧した出力電圧ＶＯＵＴ１を処理回路１００に供給することができるように、制御回路５０が構成されている。

これにより、制御回路５０は、バッテリー９０が過放電状態にあるときでも、処理回路１００への電力の供給が可能になる。その結果、バッテリー９０の充電状態によらず、処理回路１００による各種処理を実行させることができる。

なお、制御回路５０は、充電回路６５が整流電圧ＶＣＣを受電したときには、バッテリー９０の状態にかかわらず、リニアレギュレーター６２から出力された出力電圧ＶＯＵＴ１を、処理回路１００に供給するように動作してもよい。この場合、スイッチングレギュレーターに比べてノイズを発生させにくいというリニアレギュレーター６２の利点を活かし、出力電圧ＶＯＵＴ１に混入するノイズを抑制し、ノイズに起因した処理回路１００の誤動作を抑制することができる。

以上のような充放電制御装置１０としては、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）のような半導体のＩＣチップが挙げられる。ＩＣチップは、例えばパッケージに実装される回路装置である。また、処理回路１００を実現する回路装置は、充放電制御装置１０のＩＣチップとは別のＩＣチップとされるが、制御回路５０を実現する充放電制御装置１０と、処理回路１００を実現する回路装置とが、１つのＩＣチップであってもよいし、１つのパッケージに実装されていてもよい。また、充放電制御装置１０も、複数の回路装置が配線基板等を介して接続されてなる構造を有していてもよい。例えば、制御回路５０が備える要素のうち、不揮発性メモリー６８およびレジスター７６等は、充電回路６５や給電回路７１を含むＩＣチップの外部に設けられていてもよい。

２．２．充放電制御装置の動作例
図３は、充放電制御装置１０の動作例を説明するフローチャートである。

制御回路５０では、充電回路６５が整流電圧ＶＣＣを受電しているとき、つまり、充放電制御装置１０が外部電圧（受電電力）を受電しているとき、ステップＳ１として、まず、開放状態のバッテリー９０のバッテリー電圧ＶＢＡＴを測定する。具体的には、Ａ／Ｄ変換回路６６がバッテリー電圧ＶＢＡＴのＡ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）を行う。

図２に示す制御部８０の充電系制御回路６３は、ステップＳ２として、バッテリー電圧ＶＢＡＴのＡ／Ｄ変換値と、所定のしきい値電圧ＶＢＦと、の比較を行う。そして、バッテリー電圧ＶＢＡＴがしきい値電圧ＶＢＦよりも低い場合には、充電系制御回路６３は、バッテリー９０が過放電状態にあると判断する。一方、バッテリー電圧ＶＢＡＴがしきい値電圧ＶＢＦ以上である場合には、充電系制御回路６３は、バッテリー９０が十分に充電され、放電可能な状態にあると判断する。

所定のしきい値電圧ＶＢＦは、例えば、不揮発性メモリー６８に記憶させておくことができる。また、しきい値電圧ＶＢＦは、例えば、バッテリー９０が安定して放電可能な状態にあるときのバッテリー電圧ＶＢＡＴの下限値である。

そして、充電系制御回路６３は、バッテリー電圧ＶＢＡＴがしきい値電圧ＶＢＦ未満、つまり、バッテリー９０が過放電状態にあると判断した場合、ステップＳ３として、リニアレギュレーター６２の動作を制御する制御信号ＥＮｏｒをアクティブにする。これにより、リニアレギュレーター６２は、出力電圧ＶＯＵＴ１を処理回路１００に供給する。出力電圧ＶＯＵＴ１は、整流電圧ＶＣＣが降圧された電圧である。

また、この場合、図２に示す制御部８０の放電系制御回路７３は、チャージポンプ回路７１１の動作を制御する制御信号ＥＮｃｈを非アクティブにする。これにより、チャージポンプ回路７１１は、バッテリー電圧ＶＢＡＴ／３（出力電圧ＶＯＵＴ２）を出力しない。
ステップＳ３の終了後、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ１では、再び、開放状態のバッテリー９０のバッテリー電圧ＶＢＡＴを測定する。そして、ステップＳ２では、再び、バッテリー電圧ＶＢＡＴとしきい値電圧ＶＢＦとの比較を行う。このとき、バッテリー９０の充電が十分に進んでいた場合には、バッテリー電圧ＶＢＡＴがしきい値電圧ＶＢＦ以上となる。

この場合、放電系制御回路７３は、バッテリー９０が放電可能な状態にあると判断し、ステップＳ４として、チャージポンプ回路７１１の動作を制御する制御信号ＥＮｃｈをアクティブにする。これにより、給電回路７１は、バッテリー電圧ＶＢＡＴ／３を出力電圧ＶＯＵＴ２として処理回路１００に供給する。バッテリー電圧ＶＢＡＴ／３は、チャージポンプ回路７１１のチャージポンプ動作により、バッテリー電圧ＶＢＡＴが約３分の１に降圧された電圧である。なお、この降圧比は、特に限定されない。

また、この場合、充電系制御回路６３は、リニアレギュレーター６２の動作を制御する制御信号ＥＮｏｒを非アクティブにする。これにより、リニアレギュレーター６２は、出力電圧ＶＯＵＴ１を出力しない。

以上のような動作例によれば、バッテリー９０が過放電状態にあるときでも、処理回路１００への電力の供給が可能になる。その結果、バッテリー９０の充電状態によらず、処理回路１００による各種処理を実行させることができる。

なお、上記動作例は、一例であり、バッテリー９０が放電可能な状態に至っても、制御回路５０は、引き続き、リニアレギュレーター６２の出力電圧ＶＯＵＴ１を処理回路１００に供給するように動作してもよい。

以上のように、本実施形態に係る充放電制御装置１０は、受電電力に基づいて、処理回路１００（給電対象９９）に電力を供給するリニアレギュレーター６２（第１の電源回路）と、受電電力に基づいて、バッテリー９０（充電対象９２）を充電する充電回路６５と、バッテリー９０から出力された放電電力であるバッテリー電圧ＶＢＡＴに基づいて、処理回路１００に電力を供給するチャージポンプ回路７１１（第２の電源回路）と、リニアレギュレーター６２およびチャージポンプ回路７１１の動作を制御する制御部８０と、を備える。そして、バッテリー９０のバッテリー電圧ＶＢＡＴが所定のしきい値電圧ＶＢＦ（所定値）未満である場合に、制御部８０は、リニアレギュレーター６２により、処理回路１００に電力を供給させる。

このような構成によれば、充放電制御装置１０は、整流電圧ＶＣＣの受電時、バッテリー９０の状態によらず、処理回路１００に電力を供給することができる。このため、例えば、バッテリー９０が過放電状態にあるときでも、処理回路１００への電力の供給が可能になり、処理回路１００による各種処理を実行させることができる。

また、バッテリー９０（充電対象９２）のバッテリー電圧ＶＢＡＴがしきい値電圧ＶＢＦ（所定値）以上である場合に、制御部８０は、チャージポンプ回路７１１（第２の電源回路）により、処理回路１００（給電対象９９）に電力を供給させることが好ましい。

チャージポンプ回路７１１は、例えば、スイッチングレギュレーターのようなＤＣ−ＤＣコンバーターで構成されるため、リニアレギュレーター６２に比べて、消費電力が小さい。このため、バッテリー９０が放電可能な状態になった時点で、チャージポンプ回路７１１から給電させることにより、電子機器３０の低消費電力化を図ることができる。

また、前述したように、チャージポンプ回路７１１（第２の電源回路）は、リニアレギュレーター６２（第１の電源回路）よりも電力変換効率が高い回路であるのが好ましい。これにより、整流電圧ＶＣＣを受電しているときでも、チャージポンプ回路７１１から給電させることにより、電子機器３０の低消費電力化を図ることができる。

また、前述したように、バッテリー９０（充電対象９２）のバッテリー電圧ＶＢＡＴが、所定のしきい値電圧ＶＢＦ（所定値）未満からしきい値電圧ＶＢＦ（所定値）以上に変化した場合に、制御部８０は、処理回路１００（給電対象９９）への電力の供給元を、リニアレギュレーター６２からチャージポンプ回路７１１に切り替える。

このような動作によれば、外部電圧を受電しているとき、バッテリー９０の充電が進んで放電可能な状態になった時点で、チャージポンプ回路７１１からの給電に切り替えることができる。これにより、低消費電力のチャージポンプ回路７１１から優先的に給電させることができるので、充放電制御装置１０における消費電力を削減し、電子機器３０の低消費電力化を図ることができる。その結果、例えば、外部電圧の電源として、放電量が有限の電池（外部バッテリー）等を利用している場合、その電池の放電量を抑えることができる。

ここで、図４は、図２に示すリニアレギュレーター６２から出力される出力電圧ＶＯＵＴ１とバッテリー電圧ＶＢＡＴとの関係の一例を示す図である。図４は、バッテリー電圧ＶＢＡＴがしきい値電圧ＶＢＦ以上であっても、引き続き、リニアレギュレーター６２から出力電圧ＶＯＵＴ１を出力した場合を図示したものである。また、図４では、一例として、しきい値電圧ＶＢＦを３．４Ｖに設定している。

バッテリー９０（充電対象９２）のバッテリー電圧ＶＢＡＴがしきい値電圧ＶＢＦ（所定値）未満である場合、すなわち、図４の領域Ａ１では、リニアレギュレーター６２（第１の電源回路）は、出力電圧ＶＯＵＴ１として定電圧で電力を出力する。図４では、横軸に示すバッテリー電圧ＶＢＡＴが３．４Ｖ未満である領域Ａ１において、縦軸に示す出力電圧ＶＯＵＴ１が１．１３３Ｖで一定に維持されている。

一方、バッテリー９０のバッテリー電圧ＶＢＡＴがしきい値電圧ＶＢＦ以上である場合、すなわち、図４の領域Ａ２では、リニアレギュレーター６２は、バッテリー電圧ＶＢＡＴを所定の降圧比で降圧した電圧で電力を出力する。図４の例では、横軸に示すバッテリー電圧ＶＢＡＴが３．４Ｖ以上である領域Ａ２において、縦軸に示す出力電圧ＶＯＵＴ１は、バッテリー電圧ＶＢＡＴに連動してほぼ単調に増加している。この領域Ａ２では、リニアレギュレーター６２は、バッテリー電圧ＶＢＡＴに応じた出力電圧ＶＯＵＴ１を生成している。このため、領域Ａ２では、充電の進行に伴ってバッテリー電圧ＶＢＡＴが上昇すると、それに応じて出力電圧ＶＯＵＴ１も上昇することになる。

ここで、しきい値電圧ＶＢＦの前後では、供給元の切り替えに伴う電圧値の変動が起こりやすい。具体的には、充電系制御回路６３の動作例として、領域Ａ１では、リニアレギュレーター６２からの出力電圧ＶＯＵＴ１を処理回路１００に供給し、領域Ａ２では、チャージポンプ回路７１１からの出力電圧ＶＯＵＴ２を処理回路１００に供給する場合がある。この場合、領域Ａ１では、定電圧である出力電圧ＶＯＵＴ１を、チャージポンプ回路７１１における降圧比に応じた電圧値に設定するのが好ましい。具体的には、チャージポンプ回路７１１における降圧比が３分の１である場合、出力電圧ＶＯＵＴ１も、しきい値電圧ＶＢＦの３分の１に設定するのが好ましい。このような電圧値に設定されることで、供給元の切り替えを行っても、電圧値が不連続になるのを避けることができ、電圧値の変動を最小限に抑えることができる。これにより、処理回路１００の動作が不安定になるのを抑制することができる。

図４の例では、リニアレギュレーター６２からの出力電圧ＶＯＵＴ１が１．１３３Ｖに維持されているが、この電圧値は、３．４／３＝１．１３３という計算式に基づいて算出している。なお、この場合、出力電圧ＶＯＵＴ１は、しきい値電圧ＶＢＦの３分の１を中心に、±５％以内程度に設定されるのが好ましく、±３％以内程度に設定されるのがより好ましい。

また、整流電圧ＶＣＣが任意のタイミングで遮断される場合も、上記と同様、遮断の前後で供給元の切り替えが生じることがある。この場合も、上記と同様、領域Ａ１における出力電圧ＶＯＵＴ１を最適化することにより、処理回路１００に供給される電圧値の変動を最小限に抑えることができる。

３．充放電制御装置の変形例
次に、変形例に係る充放電制御装置１０について説明する。
図５は、変形例に係る充放電制御装置の構成を示すブロック図である。

以下、変形例に係る充放電制御装置について説明するが、以下の説明では、実施形態に係る充放電制御装置との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図５において、図２と同様の構成については、同一の符号を付している。

図５に示す充放電制御装置１０Ａは、図２に示すリニアレギュレーター６２に代えて、スイッチングレギュレーター６２Ａを用いていること以外、図２に示す充放電制御装置１０と同様である。すなわち、図５に示す充放電制御装置１０は、第１の電源回路としてスイッチングレギュレーター６２Ａを備えている。

スイッチングレギュレーター６２Ａは、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバーターにより実現される。スイッチングレギュレーター６２Ａは、リニアレギュレーター６２に比べて、消費電力が小さい。このため、電子機器３０の低消費電力化を図ることができる。これにより、例えば、整流電圧ＶＣＣの電源として、放電量が有限の電池（外部バッテリー）等を利用している場合、その電池の放電量を減らすことができ、より長期間の使用が可能になる。
以上のような変形例においても、前記実施形態と同様の効果が得られる。

４．電子機器の具体例
図６は、図２に示す電子機器の一例であるイヤホンを示す斜視図である。

図６に示すイヤホン５１０は、例えば補聴器のイヤホンであってもよいし、オーディオ視聴用のイヤホンであってもよい。図６には図示しないものの、このイヤホン５１０（電子機器）は、図２に示す充放電制御装置１０、バッテリー９０および処理回路１００を備えている。

図６に示すイヤホン５１０は、充電用のケース６００に収納可能である。イヤホン５１０は、図示しない電源ケーブル等を介してケース６００に接続され、電源ケーブルを介して受電するように構成されていてもよいし、無接点の電力伝送により受電するように構成されていてもよい。なお、ケース６００は、外部から受電する機能を有していてもよいし、バッテリー９０とは別の一次電池または二次電池を有していてもよい。後者の場合、ケース６００が有する電池（外部バッテリー）が、前述した整流電圧ＶＣＣの電源となる。

前述したように、充放電制御装置１０は、整流電圧ＶＣＣの受電時、バッテリー９０の状態によらず、処理回路１００に電力を供給することができる。このため、例えば、バッテリー９０が過放電状態にあるときでも、イヤホン５１０を充電用のケース６００に収納すれば、処理回路１００への電力の供給が可能になり、処理回路１００による各種処理を実行させることができる。

これにより、バッテリー９０の状態によらず、イヤホン５１０を充電しながら、イヤホン５１０を使用することも可能になり、利便性を高めることができる。

また、例えば、イヤホン５１０が外部機器への通信機能を有している場合、バッテリー９０の状態によらず、外部機器との通信を確立する通信処理を処理回路１００に実行させることができる。その結果、例えばスマートフォン等の外部機器に充電ステータス等の情報を通知するといった通知処理を、処理回路１００に実行させることも可能になり、イヤホン５１０の利便性を高めることができる。

なお、図２に示す電子機器３０としては、例えば図６に示すイヤホン５１０のようなヒヤラブル機器またはウェアラブル機器の他、ヘッドマウントディスプレイ、スマートフォンや携帯電話機のような携帯型通信端末、腕時計、生体情報測定装置、シェーバー、電動歯ブラシ、リストコンピューター、ハンディターミナル、自動車の車載機器等の種々の機器が挙げられる。

以上、本発明の充放電制御装置および電子機器を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の充放電制御装置および電子機器は、前記実施形態の各部の構成を、同様の機能を有する任意の構成に置換したものであってもよく、前記実施形態に任意の構成物が付加されたものであってもよい。

１０…充放電制御装置、１０Ａ…充放電制御装置、３０…電子機器、５０…制御回路、６０…充電系回路、６２…リニアレギュレーター、６２Ａ…スイッチングレギュレーター、６３…充電系制御回路、６５…充電回路、６６…Ａ／Ｄ変換回路、６８…不揮発性メモリー、７０…放電系回路、７１…給電回路、７３…放電系制御回路、７４…インターフェース回路、７６…レジスター、８０…制御部、９０…バッテリー、９２…充電対象、９９…給電対象、１００…処理回路、５１０…イヤホン、６００…ケース、７１１…チャージポンプ回路、Ａ１…領域、Ａ２…領域、ＥＮｃｈ…制御信号、ＥＮｏｒ…制御信号、Ｓ１…ステップ、Ｓ２…ステップ、Ｓ３…ステップ、Ｓ４…ステップ、ＶＢＡＴ…バッテリー電圧、ＶＢＦ…しきい値電圧、ＶＣＣ…整流電圧、ＶＯＵＴ１…出力電圧、ＶＯＵＴ２…出力電圧

Claims

受電電力に基づいて、給電対象に電力を供給する第１の電源回路と、
受電電力に基づいて、充電対象を充電する充電回路と、
前記充電対象から出力された放電電力に基づいて、前記給電対象に電力を供給する第２の電源回路と、
前記第１の電源回路および前記第２の電源回路の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記充電対象の電圧が所定値未満である場合に、前記制御部は、前記第１の電源回路により、前記給電対象に電力を供給させることを特徴とする充放電制御装置。
前記充電対象の電圧が前記所定値以上である場合に、前記制御部は、前記第２の電源回路により、前記給電対象に電力を供給させる請求項１に記載の充放電制御装置。
前記第２の電源回路は、前記第１の電源回路よりも電力変換効率が高い回路である請求項２に記載の充放電制御装置。
前記第１の電源回路は、スイッチングレギュレーターである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の充放電制御装置。
前記充電対象の電圧が前記所定値未満から前記所定値以上に変化した場合に、前記制御部は、前記給電対象への電力の供給元を、前記第１の電源回路から前記第２の電源回路に切り替える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の充放電制御装置。
前記充電対象の電圧が前記所定値未満である場合に、前記第１の電源回路は、定電圧で前記電力を出力し、
前記充電対象の電圧が前記所定値以上である場合に、前記第１の電源回路は、前記充電対象の電圧を所定の降圧比で降圧した電圧を前記電力として出力する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の充放電制御装置。
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の充放電制御装置を備えることを特徴とする電子機器。