JP3827665B2 - 携帯通信機における充電回路および充電制御方法 - Google Patents

Description

本発明は二次電池を電源とした携帯通信機に係り、特に携帯通信機に内蔵された二次電池の充電回路およびその充電制御方法に関する。

一般に普及している携帯電話機などでは、充電可能な二次電池が電源として使用されている。二次電池を充電するには、二次電池パックを装着した携帯電話機をＡＣアダプタに接続するのが一般的である。携帯電話機をＡＣアダプタにセットすることで、携帯電話機内の充電制御回路がＡＣアダプタの出力電流を制御し二次電池への充電を行う。

ところが、携帯電話機をＡＣアダプタに接続して充電している時にたとえば着信が発生すると、報知部が動作するとともに液晶モニタのバックライトが点灯したり、あるいは、オフフックすることで無線回路が送信状態になったりする。このとき、二次電池が空状態或いは充分に充電されていない状態にあると、ＡＣアダプタから無線回路や報知部等の電力を供給する必要がある。このために、携帯電話機に内蔵された充電制御回路で大電力が消費されることになり、発熱量が増大し携帯電話機本体の温度が上昇する。このような充電制御回路の発熱は各部の故障を誘発し易いばかりか、携帯電話機の表面温度の上昇により人体の低温やけどの原因ともなる。また、二次電池の急速充電ができなくなる。

このような充電中に通話状態になった場合の発熱の問題を解決する技術がいくつか提案されている。特開２００２−２１８０２６号公報（特許文献１）に開示された移動電話装置では、充電中に照明が常時点灯していたり無線部が送信状態になると、ＡＣアダプタを制御して出力電圧を低下させ発熱量を抑制している。

また、特開平９−１３０４５６号公報（特許文献２）には、携帯電話機が急速充電中に通話状態になると、携帯電話機からの制御により充電器側の急速充電用定電力電源を停止し発熱量を抑える技術が開示されている。

特開２００２−２１８０２６号公報（要約） 特開平９−１３０４５６号公報（要約）

しかしながら、特許文献１に記載された装置では、ＡＣアダプタの出力電圧を低下させることで発熱を抑制しているために、二次電池を急速に充電することができない。特許文献２に記載された携帯電話機でも同様に、急速充電用定電力電源を停止し発熱量を抑えるために、二次電池を急速に充電することができない。

また、上述した従来技術はいずれも充電器（ＡＣアダプタ）に特別な制御部を設ける必要がありＡＣアダプタの構成が複雑になり、また大型化してしまう。携帯電話機と充電器との間の配線数あるいは信号数が多くなるという問題もある。

そこで、本発明の目的は、充電中に携帯通信機を動作させた場合であっても発熱を抑制でき、かつ、充電を効率的に実行できる携帯通信機の充電回路および充電制御方法を提供することにある。

本発明の第１の側面によれば、充電可能な二次電池により駆動される携帯通信機の充電回路において、前記携帯通信機内に設けられた予備二次電池と、外部電源を接続することで得られる電力を伝達する第１電源ラインと、前記携帯通信機の無線回路を含む回路群に電力を供給するための第２電源ラインと、前記第１電源ラインを前記二次電池の端子および前記予備二次電池の端子のいずれかに接続するための第１切替手段と、前記第２電源ラインを前記二次電池の端子および前記予備二次電池の端子のいずれかに接続するための第２切替手段と、前記外部電源が接続されると、前記第１電源ラインを前記二次電池の端子に接続するように前記第１切替手段を制御し前記二次電池の充電を開始する第１制御手段と、前記二次電池の充電中に前記携帯通信機が通信状態になったときに、前記二次電池の出力電圧が所定の設定電圧以上であれば前記第２電源ラインを前記二次電池の端子に接続するように前記第２切替手段を制御し、前記二次電池の出力電圧が前記設定電圧に達していない場合には前記第２電源ラインを前記予備二次電池の端子に接続するように前記第２切替手段を制御する第２制御手段と、を有することを特徴とする。

前記第１制御手段は、前記二次電池の充電が完了すると、前記第１電源ラインを前記予備二次電池の端子に接続するように前記第１切替手段を制御し前記予備二次電池の充電を開始することが望ましい。

本発明の第２の側面によれば、充電可能な二次電池により駆動される携帯通信機の充電制御方法において、前記携帯通信機内に予備二次電池を用意し、外部電源が接続されると、前記外部電源により得られる電力を伝達する第１電源ラインを前記二次電池の端子に接続して前記二次電池の充電を開始し、前記二次電池の出力電圧と所定の設定電圧とを比較し、前記二次電池の充電中に前記携帯通信機が通信状態になったときに、前記二次電池の出力電圧が前記設定電圧以上であれば、前記携帯通信機の無線回路を含む回路群に電力を供給するための第２電源ラインを前記二次電池の端子に接続して電力を供給し、前記二次電池の充電中に前記携帯通信機が通信状態になったときに、前記二次電池の出力電圧が前記設定電圧に達していない場合には前記第２電源ラインを前記予備二次電池の端子に接続して電力を供給する、ことを特徴とする。

本発明によれば、ＡＣアダプタ等の外部電源を接続して充電中の二次電池が十分充電されていないときに、携帯通信機が通話状態になると、予備二次電池に切り替えて携帯通信機が駆動される。このために、外部電源から二次電池へ十分な充電電流を供給され携帯通信機の駆動と二次電池の充電とを大きな電力を消費することなく同時に実行することができる。また、二次電池が十分充電されていれば充電電流が小さくなっているために、携帯通信機が通話状態になっても外部電源により携帯通信機の駆動と二次電池の充電とを実行しても発熱量を抑えることができる。

図１は本発明の一実施形態による携帯電話機の充電回路を示す概略的ブロック図である。なお、本発明に直接関連しない携帯電話機の回路部分は簡略化あるいは省略されている。携帯電話機１０は外部電源端子（図示せず）を通して充電用のＡＣアダプタ２０に電気的に接続され、携帯電話機１０に設けられた二次電池の充電が行われる。

携帯電話機１０には充電制御回路１０１が設けられ、充電制御回路１０１はＡＣアダプタ２０が外部電源端子に接続されると、その入力電流を制御し、第１電源ラインＰＬ１に出力する。第１電源ラインＰＬ１は切替スイッチ１０２の共通端子に接続され、切替スイッチ１０２を通して二次電池１０３あるいは予備二次電池１０４のいずれかの充電が行われる。すなわち、切替スイッチ１０２は充電対象となる二次電池を選択するスイッチであり、充電制御回路１０１によって切替制御される。

切替スイッチ１０２の共通端子が端子ａに接続された場合は、充電制御回路１０１の出力は二次電池１０３、切替スイッチ１０５の端子ｃおよび制御部１０６へ供給され、二次電池１０３の充電が行われる。切替スイッチ１０２の共通端子が端子ｂに接続された場合は、充電制御回路１０１の出力は予備二次電池１０４に供給され、予備二次電池１０４の充電が行われる。なお、二次電池１０３および予備二次電池１０４のそれぞれの端子電圧Ｖ_B1およびＶ_B2は充電制御回路１０１により監視され、さらに二次電池１０３の端子電圧Ｖ_B1は制御部１０６で監視される。

また、二次電池１０３は携帯電話機１０の主電源であり、予備二次電池１０４は携帯電話機１０を一定時間駆動可能な容量を有する二次電池であればよい。いずれもリチウムイオン電池などを用いることができる。

二次電池１０３の出力端子は切替スイッチ１０２の端子ａおよび切替スイッチ１０５の端子ｃに接続され、さらに制御部１０６にも接続されている。後述するように、制御部１０６は、無線回路１０７が通信状態になると二次電池１０３の出力電圧Ｖ_B1を所定の設定電圧αと比較し、予備二次電池１０４を電源として使用するか否かを決定する。

予備二次電池１０４の出力端子は切替スイッチ１０５の端子ｄに接続されている。切替スイッチ１０５は制御部１０６により切替制御され、携帯電話機１０の第２電源ラインＰＬ２に接続された共通端子を端子ｃおよび端子ｄのいずれかに接続する。端子ｃは切替スイッチ１０２の端子ａおよび二次電池１０３に接続されているから、切替スイッチ１０５の切替動作によって、ＡＣアダプタ２０からの電源あるいは二次電池１０３からの電源と予備二次電池１０４からの電源とのいずれかが選択される。すなわち、切替スイッチ１０５は電源を選択するスイッチである。第２電源ラインＰＬ２には、制御部１０６の他に、無線通信を行う無線回路１０７、表示部やその他回路１０８が接続されている。

切替スイッチ１０２および切替スイッチ１０５は、通常、端子ａ側および端子ｃ側にそれぞれ設定されている。したがって、ＡＣアダプタ２０が接続されていない場合には、二次電池１０３が第２電源ラインＰＬ２に電力を供給している。

また、制御部１０６は携帯電話機１０の全体的動作を制御するＣＰＵ等のプログラム制御プロセッサであるが、電源制御専用のプロセッサを用いることも可能である。いずれにしても、制御部１０６は、設定電圧αを格納するメモリを有し、無線回路１０７が通信状態であるか否かを判定する機能と、二次電池１０３の電圧Ｖ_B1と設定電圧αとを比較する比較機能と、切替スイッチ１０５を制御する制御機能と、を有することが必要がある。

無線回路１０７は周知の無線周波数回路や変復調器を含み、表示部その他回路１０８には、液晶モニタの他に、照明回路、音声処理回路、マイクロフォンおよびスピーカなどが含まれる。また、ＡＣアダプタ２０は商用電源を利用するものであり、携帯電話機１０に着脱自在に接続可能な外部電源である。

図２は本実施形態による充電回路の充電制御動作を示すフローチャートである。上述したように、切替スイッチ１０２および切替スイッチ１０５は、通常、端子ａおよび端子ｃにそれぞれ設定されている。この状態で主電源である二次電池１０３の電圧Ｖ_B1が低下しその旨が表示されると、ユーザは充電のために携帯電話機１０をＡＣアダプタ２０に接続する。これにより充電制御回路１０１の外部電源端子の電圧が上昇し、制御部１０６はＡＣアダプタ２０が接続されたことを検知する。また、充電制御回路１０１はＡＣアダプタ２０が接続されると、切替スイッチ１０２を端子ａ側に設定し（ステップＳ２０１）、二次電池１０３の充電を開始する（ステップＳ２０２）。その間、制御部１０６は着信あるいは発信により携帯電話機が通話状態になったか否かを判定する（ステップＳ２０３）。

充電開始時は通常通話中ではないから（ステップＳ２０３のＮＯ）、制御部１０６は切替スイッチ１０５の設定を端子ｃ側に維持し、ＡＣアダプタ２０から二次電池１０３の充電および第２電源ラインＰＬ２への電力供給を行う（ステップＳ２０４）。通話中でなければ携帯電話機１０は待機状態であるから、無線回路１０７等での電力消費は少なく、二次電池１０３に充分な電流を供給することができるからである。

二次電池１０３の電圧Ｖ_B1は充電制御回路１０１で常時モニタされ、二次電池１０３の充電が完了したか否かが判定される（ステップＳ２０５）。充電が完了していない場合には（ステップＳ２０５のＮＯ）、ステップＳ２０３に戻る。

充電中に携帯電話機が通話状態になった場合（ステップＳ２０３のＹＥＳ）、制御部１０６は、二次電池１０３の電圧Ｖ_B1と設定電圧値αとを比較し（ステップＳ２０６）、Ｖ_B1＜αの場合には（ステップＳ２０６のＮＯ）、制御部１０６は切替スイッチ１０５の共通端子を端子ｄに接続し、これにより予備二次電池１０４から第２電源ラインＰＬ２へ電力供給が行われ（ステップＳ２０７）、制御はステップＳ２０３へ戻る。切替スイッチ１０２は端子ａに設定されたままであるから、ＡＣアダプタ３０により二次電池１０３の充電は継続される。

他方、二次電池１０３の電圧Ｖ_B1≧所定電圧αとなった場合には（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、制御部１０６は二次電池１０３の充電が十分に進んでいると判断し、制御をステップＳ２０４へ移行する。すなわち、切替スイッチ１０５の設定を端子ｃ側に維持することでＡＣアダプタ２０から二次電池１０３の充電および第２電源ラインＰＬ２への電力供給を行う。Ｖ_B1≧αであれば、二次電池１０３への供給電流は小さくてすむために、通話状態となって無線回路１０７等が動作しても二次電池１０３への供給電流は十分確保することができるからである。したがって、充電動作および通話動作は、充電制御回路１０１の消費電力を大きくすることなく、実行することができ発熱量を抑制することができる。

なお、ステップＳ２０３、Ｓ２０６およびＳ２０７の処理過程において、通話終了が検知されると（ステップＳ２０３のＮＯ）、制御部１０６は切替スイッチ１０５の共通端子を端子ｃに切替えて、ふたたび、ＡＣアダプタ２０から二次電池１０３の充電および第２電源ラインＰＬ２への電力供給を行う（ステップＳ２０４）。

このようにして二次電池１０３の充電が進行し、二次電池１０３の電圧Ｖ_B1が充分に上昇して充電が完了すると（ステップＳ２０５のＹＥＳ）、充電制御回路１０１は切替スイッチ１０２を端子ｂ側に切替え（ステップＳ２０８）、予備二次電池１０４の充電を開始する（ステップＳ２０９）。

予備二次電池１０４の端子電圧Ｖ_B2は充電制御回路１０１にて常時監視され、予備二次電池１０４の充電が完了したか否かが判定される（ステップＳ２１０）。充電が完了すると（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、ＡＣアダプタ２０による充電を終了させる（ステップＳ２１１）。

なお、充電制御回路１０１および制御部１０６の上記制御動作は、１つの制御部により実行することも可能である。たとえば、図２に示すフローをプログラムとして格納しておき、プログラム制御プロセッサがそのプログラムを実行することで、図２に示す充電制御を行うことができる。

本発明の一実施形態による携帯電話機の充電回路を示す概略的ブロック図である。 本実施形態による充電回路の充電制御動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 携帯電話機
２０ ＡＣアダプタ
１０１ 充電制御回路
１０２ 切替スイッチ
１０３ 二次電池
１０４ 予備二次電池
１０５ 切替スイッチ
１０６ 制御部
１０７ 無線回路
１０８ 表示部その他回路群

Claims (6)

1. 充電可能な二次電池により駆動される携帯通信機の充電回路において、
   前記携帯通信機内に設けられた予備二次電池と、
   外部電源を接続することで得られる電力を伝達する第１電源ラインと、
   前記携帯通信機の無線回路を含む回路群に電力を供給するための第２電源ラインと、
   前記第１電源ラインを前記二次電池の端子および前記予備二次電池の端子のいずれかに接続するための第１切替手段と、
   前記第２電源ラインを前記二次電池の端子および前記予備二次電池の端子のいずれかに接続するための第２切替手段と、
   前記外部電源が接続されると、前記第１電源ラインを前記二次電池の端子に接続するように前記第１切替手段を制御して前記二次電池の充電を開始する第１制御手段と、
   前記二次電池の充電中に前記携帯通信機が通信状態になったときに、前記二次電池の出力電圧が所定の設定電圧以上であれば前記第２電源ラインを前記二次電池の端子に接続するように前記第２切替手段を制御し、前記二次電池の出力電圧が前記設定電圧に達していない場合には前記第２電源ラインを前記予備二次電池の端子に接続するように前記第２切替手段を制御する第２制御手段と、
   を有することを特徴とする充電回路。
2. 前記第１制御手段は、前記二次電池の充電が完了すると、前記第１電源ラインを前記予備二次電池の端子に接続するように前記第１切替手段を制御し前記予備二次電池の充電を開始することを特徴とする請求項１に記載の充電回路。
3. 充電可能な二次電池により駆動される携帯通信機の充電制御方法において、
   前記携帯通信機内に予備二次電池を用意し、
   外部電源が接続されると、前記外部電源により得られる電力を伝達する第１電源ラインを前記二次電池の端子に接続して前記二次電池の充電を開始し、
   前記二次電池の出力電圧と所定の設定電圧とを比較し、
   前記二次電池の充電中に前記携帯通信機が通信状態になったときに、前記二次電池の出力電圧が前記設定電圧以上であれば、前記携帯通信機の無線回路を含む回路群に電力を供給するための第２電源ラインを前記二次電池の端子に接続して電力を供給し、
   前記二次電池の充電中に前記携帯通信機が通信状態になったときに、前記二次電池の出力電圧が前記設定電圧に達していない場合には前記第２電源ラインを前記予備二次電池の端子に接続して電力を供給する、
   ことを特徴とする充電制御方法。
4. 前記二次電池の充電が完了すると、前記第１電源ラインを前記予備二次電池の端子に接続して前記予備二次電池の充電を開始することを特徴とする請求項３に記載の充電制御方法。
5. 充電可能な二次電池および予備二次電池を有する携帯通信機の充電制御をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
   外部電源が接続されると、前記外部電源により得られる電力を伝達する第１電源ラインを前記二次電池の端子に接続して前記二次電池の充電を開始するステップと、
   前記二次電池の出力電圧と所定の設定電圧とを比較するステップと、
   前記二次電池の充電中に前記携帯通信機が通信状態になったときに、前記二次電池の出力電圧が前記設定電圧以上であれば、前記携帯通信機の無線回路を含む回路群に電力を供給するための第２電源ラインを前記二次電池の端子に接続して電力を供給するステップと、
   前記二次電池の充電中に前記携帯通信機が通信状態になったときに、前記二次電池の出力電圧が前記設定電圧に達していない場合には前記第２電源ラインを前記予備二次電池の端子に接続して電力を供給するステップと、
   を有することを特徴とする充電制御プログラム。
6. 前記二次電池の充電が完了すると、前記第１電源ラインを前記予備二次電池の端子に接続して前記予備二次電池の充電を開始するステップをさらに有することを特徴とする請求項５に記載の充電制御プログラム。