JP3976105B2 - 充電制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機、無線選択呼出装置および携帯データ端末等（適宜、携帯端末と記載する）の内蔵充電電池への充電を制御する充電制御装置に関し、特に、内蔵充電電池における一定電圧充電（充電終了）を、電流検出用抵抗素子の両端電圧の比較に基づいた充電終止電流を検出して制御する充電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の充電制御装置は、携帯端末に設けられている場合、この携帯端末に内蔵した充電電池、例えば、リチウムイオン電池、リチウムポリマ電池が一定充電電圧になるように制御を行っている。このような充電制御装置は充電器（ＡＣ／ＤＣ電源装置）に載せ置いた際に端子の相互接触によって充電電流が供給される。この充電制御装置では、充電電流を、充電電池に逆流防止用ダイオード、充電電圧制御回路としてのスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ）および電流検出用抵抗素子を通じて供給している。
【０００３】
この場合、電流検出用抵抗素子の両端の電圧（降下電圧）を比較器で比較し、この比較出力値を、例えば、携帯電話機における機能制御を行うＣＰＵなどが取り込んで、充電電圧制御回路であるスイッチング素子のオン／オフを駆動して、その充電の開始／停止を制御している。この際、ＣＰＵが、電流検出用抵抗素子の両端電圧差および、この抵抗値から算出した電流値から携帯端末内部の回路部（例えば、携帯電話機における送信系、受信系、制御系、時分割多重処理系およびコーデック系等の回路）に流れる電流値を差し引き、その充電電流を計算して一定電圧充電を識別するための充電終止電流を検出している。すなわち、回路部および充電電池に流れる電流和を検出し、さらに、充電電池に流れる電流値を制御プログラム処理で検出している。
【０００４】
このように、ＣＰＵは、各種動作状態に応じて本体回路に流れる電流を求める必要があり、その一定電圧充電終了を識別する充電終止電流の検出処理が複雑である。換言すれば、ＣＰＵの充電制御プログラムが比較的複雑であり、その正確な充電終止電流の検出処理に困難を伴い、充電終止電流の検出精度が悪化することになる。
【０００５】
このような充電制御の改善例として、例えば、特開平１０−４２４８３号公報に開示されている「充電装置」の公報例が周知である。この公報例では、充電所要時間を表示し、また、リチウムイオン電池の充電曲線の変動値で表されるパラメータで演算および温度を検出して温度補正を行っている。この公報例は各種の充電電池には対応できない不具合があり、また、前記同様の充電制御プログラムの複雑化および充電終止電流の検出精度の劣化に対する改善の余地がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように上記従来例では、充電制御プログラムが複雑化し、さらに、その正確な充電終止電流の検出処理に困難を伴い、充電終止電流の検出精度が悪いという欠点がある。また、公報例も、その改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術における課題を解決するものであり、充電制御プログラムを簡素化でき、かつ、充電終止電流の検出精度を向上させることが可能な充電制御装置の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の充電制御装置は、充電電池への充電電流供給経路に配設された電流検出用抵抗素子と、前記電流検出用抵抗素子の充電電流供給側に直列接続され、充電電圧の制御を行う充電電圧制御回路と、前記電流検出用抵抗素子の両端電圧に基づいた充電終止電流を検出して前記充電電圧制御回路を制御する充電制御手段とを備え、前記電流検出用抵抗素子の充電電池側に、動作時に大電流が流れる第１回路部を接続すると共に、前記電流検出用抵抗素子の充電電圧制御回路側に、動作時に流れる電流が少ない第２回路部を接続し、前記充電制御手段は、前記第１回路部の動作時に前記充電終止電流の検出を停止する構成である。
【０００９】
また、第１回路部は、当該充電制御装置を携帯端末に用いた際の、送信および受信時の電力増幅に関する回路を含むことを特徴とする。
さらに、第２回路部は、当該充電制御装置を携帯端末に用いた際の、制御系の回路に安定化電源供給を行うレギュレータと、表示部のバックライトを駆動するバックライト駆動回路とを含むことを特徴とする。
また、第２回路部は、電圧変動に影響されずに動作する回路で構成されることを特徴とする。
【００１２】
また、充電制御手段は、当該充電制御装置を携帯端末に用いた際の、該携帯端末に設けられる中央演算処理装置において構成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の構成では、充電時において、電流検出用抵抗素子にはバックライト駆動回路や負荷電流が少ないレギュレータなどの第２回路部への電流が流れることなく、充電電池へ供給される充電電流のみが流れ、また、通話時に大電流が流れる第１回路部へは充電電池のプラス端から直接電源供給が行われ、この第１回路部の動作時には充電終止電流の検出を行わないようになっている。この結果、容易に正確な充電終止電流の検出が可能であり、充電制御プログラムが複雑化することなく、充電終止電流の検出精度が向上する。また、電池駆動時に、第２回路部は電流検出用抵抗素子における電圧降下などの電圧変動に影響されずに動作する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の充電制御装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る充電制御装置の構成を示すブロック図である。
図１に示した構成は、携帯電話機に内蔵された充電制御装置の構成例であり、ＡＣ電源に接続されるＡＣ／ＤＣコンバータである充電器１と携帯電話機２とから概略構成されており、携帯電話機２は、充電器１に載せ置いた際に端子Ｔの接触を通じて充電電流が供給される。なお、端子Ｔは、図示したプラス／マイナス端子と共に、充電／非充電を識別するための端子が設けられる場合がある。
【００１７】
さらに、充電制御装置は、端子Ｔのプラス端にカソードが接続された逆流防止用ダイオードＤ１と、また、この逆流防止用ダイオードＤ１のアノードにドレインが接続される充電電圧制御回路（スイッチング素子）としてのＦＥＴＱ１と、このＦＥＴＱ１のソースに一端が接続される電流検出用抵抗素子Ｒ１と、この電流検出用抵抗素子Ｒ１の他端と接地との間に接続されたリチウムイオン電池、リチウムポリマ電池などの充電電池Ｅとを有している。なお、充電電池Ｅには、電池のみのセル電圧モニタ用端子や保護用サーミスタの起電力検出端子などが設けられるのが一般的であるが、ここでは説明の複雑を避けるため、その図示および説明を省略する。また、端子Ｔのマイナス端が接地されている。
【００１８】
また、電流検出用抵抗素子Ｒ１の両端の電圧を比較した比較値信号を出力する比較器３と、電流検出用抵抗素子Ｒ１の一端（電流検出用抵抗素子の充電電圧制御回路側）から回路部４へ通電（適宜、電源供給と記載する）または非通電を切り換える第１スイッチ手段としてのスイッチＳＷ１と、電流検出用抵抗素子Ｒ１の他端（電流検出用抵抗素子の充電電池側）から回路部４への通電または非通電を切り換える第２スイッチ手段としてのスイッチＳＷ２と、このスイッチＳＷ１，ＳＷ２を通じた電源供給が行われる携帯電話機における回路部４（例えば、送信系、受信系、制御系、時分割多重処理系および復号化／符号化（コーデック）等）と、この回路部４に設けられ、携帯電話機における各種の機能、例えば、位置登録制御、セル（サービスエリア）切り換え、タイムスロット選択（ＴＤＭＡチャネル）等の制御と共に、本発明にかかる充電制御を実行するＣＰＵ４ａとが設けられている。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、スイッチング素子、例えば、ＦＥＴを用いて構成するのが一般的である。本実施形態では、ＣＰＵ４ａおよび比較器３により充電制御手段が構成される。
【００１９】
さらに、回路部４に接続される送受信共用アンテナＡｎｔと、通話用のマイクロホン５と、通話音声出力および呼び出し音を吹鳴するスピーカ６と、動作状態や入力電話番号などを画面表示する表示部を構成する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やテンキーおよび機能選択キーなどの操作キーを含む表示／操作部７とを有している。
【００２０】
次に、第１の実施形態の動作について説明する。
充電器１と携帯電話機２とが端子Ｔを通じて接続しない非充電時（電池駆動時（例えば携帯時））は、この端子Ｔの非接続を、例えば、図示しない他の端子などの接続状態や充電器１からの印加電圧をＣＰＵ４ａが認識して、スイッチＳＷ２にオン駆動信号を送出して導通に設定し、かつ、スイッチＳＷ１には駆動信号を送出しないで非導通に設定する。スイッチＳＷ２の導通（オン）によって、回路部４に充電電池Ｅから電源供給が行われて、携帯電話機としての通常動作を行う。この場合、ＣＰＵ４ａはＦＥＴＱ１のゲートにオフ駆動信号を出力するのが一般的である。
【００２１】
このとき、ＣＰＵ４ａは電流検出用抵抗素子Ｒ１の両端に接続された比較器３の比較値信号により充電電池Ｅの電圧を監視し、例えば、終止電圧までの電圧低下状態、すなわち、充電電池Ｅの残量を表示／操作部７により画面表示する。
【００２２】
次に、充電器１と携帯電話機２とが端子Ｔで接続される充電時では、この端子Ｔの接続を、例えば、図示しない他の端子などの接続や充電器１からの印加電圧をＣＰＵ４ａが認識して、ＦＥＴＱ１のゲートにオン駆動信号を出力して導通させ、電流検出用抵抗素子Ｒ１を通じて充電電池Ｅへ充電電流を供給する。さらに、ＣＰＵ４ａは、スイッチＳＷ１にオン駆動信号を送出し、かつ、スイッチＳＷ２には駆動信号を送出しないでオフに設定する。スイッチＳＷ１の導通（オン）によって、充電中でも回路部４に電源供給が行われて、例えば、受信待機動作を行う。
【００２３】
このとき、ＣＰＵ４ａは電流検出用抵抗素子Ｒ１の両端に接続された比較器３の比較値信号により充電電池Ｅの電圧を監視し、一定充電電圧に達して充電が終了する（すなわち、充電終止電流が検出される）と、ＣＰＵ４ａがＦＥＴＱ１のゲートにオフ駆動信号を出力して非導通に設定して充電電流の供給を停止し、その充電を終了する。この場合、ＣＰＵ４ａの制御によって、充電中または充電終了を図示しない発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いて異なる発光色で点灯して使用者に報知するのが一般的である。
【００２４】
なお、この第１の実施形態ではスイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り換えを、回路部４中のＣＰＵ４ａで行っているが、制御プログラムの複雑化を避ける場合は、充電制御用のＣＰＵを新たに設けても良い。
【００２５】
このように、第１の実施形態では、充電時に電流検出用抵抗素子Ｒ１を通じないでスイッチＳＷ１からのみ充電器１から回路部４への電源供給を行い、充電電池Ｅに供給される電流のみが電流検出用抵抗素子Ｒ１に流れるようにしている。また、非充電時には、充電電池Ｅから回路部４への電源供給を電流検出用抵抗素子Ｒ１を通じないでスイッチＳＷ２からのみ直接行っている。
【００２６】
したがって、充電時に電流検出用抵抗素子Ｒ１を通じた充電電池Ｅのプラス端から回路部４に電源供給を行う場合に比較して、ＣＰＵ４ａの充電制御プログラムが複雑化せずに、その充電終止電流の検出精度が向上する。すなわち、従来例の説明のように、ＣＰＵ４ａが電流検出用抵抗素子Ｒ１の両端電圧差および抵抗値から求めた結果の電流値から、各種動作状態に応じて回路部４に流れる電流を差し引いた値より充電電流を計算して充電終止電流を検出するような構成ではなく、充電電池Ｅへ供給される電流のみを直接検出できるため、充電制御プログラムが複雑になることもなく、正確な充電終止電流の検出処理が容易になって、充電終止電流の検出精度を向上させることができる。また、非充電時には、充電電池Ｅから回路部４への電源供給の際に電流検出用抵抗素子Ｒ１に電流が流れず、不要な電圧低下が生じないため、回路部４の動作に不具合が生じることもなく、かつ電池駆動時間を長くとることができる。
【００２７】
図２は第２の実施形態に係る充電制御装置の構成を示すブロック図である。
この第２の実施形態は、充電器１と、携帯電話機２Ａとから概略構成されている。携帯電話機２Ａは図１に示す第１の実施形態と同様の構成であり、端子Ｔ、逆流防止用ダイオードＤ１，ＦＥＴＱ１、電流検出用抵抗素子Ｒ１、充電電池Ｅおよび比較器３を有している。
【００２８】
さらに、第２の実施形態に対応して、前記で説明した携帯電話機における各種機能に対する制御と共に、電流検出用抵抗素子Ｒ１の両端に接続された比較器３の比較値信号から充電電池Ｅの電圧を監視して充電制御を行うためのＣＰＵ１０を有している。本実施形態では、ＣＰＵ１０および比較器３により充電制御手段が構成される。さらに、送受信（通話）に関する回路であって負荷電流の大きい以降の図３をもって詳細に説明する第１回路部１１と、電圧変動（電圧低下）が動作に影響しない回路であって負荷電流の小さい以降の図３をもって詳細に説明する第２回路部１２とを有して構成される。第２回路部１２は、電源供給端が電流検出用抵抗素子Ｒ１の一端（ＦＥＴＱ１との接続部）と接続され、第１回路部１１は、電源供給端が電流検出用抵抗素子Ｒ１の他端（充電電池Ｅのプラス端）と接続されている。
【００２９】
なお、第１回路部１１には、第１の実施形態と同様の送受信共用アンテナＡｎｔが接続され、また、第２回路部１２には第１の実施形態と同様のマイクロホン５、スピーカ６および表示／操作部７が接続されている。
【００３０】
図３は図２中の第１回路部１１および第２回路部１２の構成の詳細構成を示すブロック図である。
第２回路部１２は、ＣＰＵ１０と連動し、かつ、端子Ｔからの電圧や図示しないサーミスタ情報などに基づいて充電開始／停止制御を行うためにＦＥＴＱ１のオン／オフ駆動などを行う充電制御回路２０と、電流検出用抵抗素子Ｒ１の一端から電源供給が行われ、制御系などへ安定化電源供給を行うためのレギュレータ２１および通話系などへ安定化電源供給を行うためのレギュレータ２２とを有している。
【００３１】
さらに、第２回路部１２は、例えば、時分割多重接続処理および符号化／復号化（コーデック）の変復調処理等を行うアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）処理回路２４と、電流検出用抵抗素子Ｒ１の一端から電源供給が行われるバックライト駆動回路２５とを有している。バックライト駆動回路２５は、表示／操作部７における表示部のバックライト（ＬＣＤライト）に接続され、バックライトへ駆動信号を出力するようになっている。なお、この他にも携帯電話機における周波数設定用シンセサイザおよび受信電界強度測定回路（ＲＳＳＩ）などが設けられる場合がある。
【００３２】
第１回路部１１は、送信および受信時の電力増幅に関する回路を含むもので、充電電池Ｅのプラス端から電源供給が行われると共にレギュレータ２１から安定化電源供給が行われる受信増幅回路２３と、充電電池Ｅのプラス端から電源供給が行われるパワーアンプを含む送信電力部２７とを有している。送受信時（通話時）には第１回路部１１へ大電流が供給されるが、このときＣＰＵ１０による充電終止電流の検出を行わないようになっている。
【００３３】
なお、この例では、充電制御回路２０、レギュレータ２１，２２、受信増幅回路２３およびＡ／Ｄ処理回路２４は、例えば、電源ＩＣと称される一つのＩＣパッケージ２９内に設けられている。
【００３４】
次に、第２の実施形態の動作について説明する。
非充電時（携帯時）は、充電電池Ｅから直接第１回路部１１へ電源供給が行われると共に、充電電池Ｅから電流検出用抵抗素子Ｒ１を介して第２回路部１２へ電源供給が行われ、第１の実施形態と同様に携帯電話機としての通常動作がなされる。このとき、第２回路部１２へは大電流が流れることはないため、電流検出用抵抗素子Ｒ１において大きな電力消費が生じることはない。また、第２回路部１２は多少の電圧変動に関係なく動作するため、電流検出用抵抗素子Ｒ１における電圧低下が装置動作に悪影響を及ぼすこともない。
【００３５】
次に、充電器１と携帯電話機２Ａとが端子Ｔで接続される充電時では、この端子Ｔの接続を、例えば、図示しない他の端子などの接続や充電器１からの印加電圧をＣＰＵ１０または充電制御回路２０が認識して、ＦＥＴＱ１のゲートに、オン駆動信号を出力して導通させ、電流検出用抵抗素子Ｒ１を通じて充電電池Ｅへ充電電流を供給する。
【００３６】
この場合、電流検出用抵抗素子Ｒ１の両端に接続された比較器３の比較値信号からＣＰＵ１０および充電制御回路２０が充電電池Ｅの電圧を監視し、一定充電電圧になると、充電制御回路２０がＦＥＴＱ１のゲートに、オフ駆動信号を出力して非導通に設定して充電を終了する。この場合も、ＣＰＵ１０が充電中または充電終了を図示しない発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いて異なる発光色で点灯して使用者に報知するのが一般的である。
【００３７】
充電時には、ＣＰＵ１０により充電制御回路２０の制御状態が取り込まれる。充電制御において充電終止電流を検出するのは、携帯電話機における非通話時であるため、充電終止電流を検出しているときは第１回路部１１の受信増幅回路２３および送信電力部２７には電流が流れない。したがって、ＣＰＵ１０は、電流検出用抵抗素子Ｒ１の両端に接続された比較器３を通じて、充電電池Ｅへの充電電流のみを検出できるようになる。
【００３８】
また、非充電時には、充電電池Ｅから第１回路部１１および第２回路部１２に電源供給が行われるが、電流検出用抵抗素子Ｒ１を流れる電流は、ここでの電圧変動（電圧低下）が回路動作に影響しない第２回路部１２（充電制御回路２０からバックライト駆動回路２５までの構成）のみに供給されることになる。よって、この電流検出用抵抗素子Ｒ１による電圧低下は、受信増幅回路２３および送信電力部２７には関係なく、通話時間などに影響を与えない。
【００３９】
なお、充電電圧制御回路であるＦＥＴＱ１の出力側（電流検出用抵抗素子Ｒ１の一端）から第２回路部１２におけるＩＣパッケージ１２ａ内のレギュレータ２１，２２およびバックライト駆動回路２５へ電源供給を行っているが、ＦＥＴＱ１の出力側からはバックライト駆動回路２５のみに電源供給を行い、かつ、レギュレータ２１，２２へは電流検出用抵抗素子Ｒ１の他端（充電電池Ｅのプラス端）から電源供給を行っても良い。この場合、バックライト駆動回路２５への電源供給における電流変動が回避される。さらに、従来の回路構成との変更点が少ないため、現用されているＩＣパッケージ（電源ＩＣ）の内部回路を変更する必要が無くなる。換言すれば、ＩＣパッケージの新規開発が不要になり、現用されているＩＣパッケージの汎用性が向上する。
【００４０】
このように第２の実施形態では、第１回路部１１（送受信などに関する回路部、動作時（送受信時）に充電終止電流の検出を行わない）に電流検出用抵抗素子Ｒ１の他端（充電電池Ｅ側）から電源供給し、また、第２回路部１２（電圧変動が回路動作に影響しない回路部、送受信時に大電流が流れない）に電流検出用抵抗素子Ｒ１の一端（充電器１側）から電源供給を行っている。すなわち、充電時にはバックライト駆動回路２５や負荷電流が少ないレギュレータ２１，２２への電流が電流検出用抵抗素子Ｒ１に流れないようにし、充電電池Ｅに供給される電流のみが電流検出用抵抗素子Ｒ１に流れるようにしている。また、通話時（充電時は非通話時のために電流が流れない）に大電流が流れる送信電力部２７へは充電電池Ｅのプラス端から直接電源供給を行っている。
【００４１】
なお、ＣＰＵ１０および充電制御回路２０が連動して、充電終止電流を検出した際にＦＥＴＱ１をオフ制御しているが、比較器３の比較値信号を、直接充電制御回路２０が取り込むようして、充電制御回路２０のみで充電制御を行うようにしても良い。この場合、ＣＰＵ１０が実行する充電制御プログラムをより簡素化できるようになる。換言すれば、ＣＰＵ１０において携帯電話機でのより多機能の制御プログラムを実行できるようになる。
【００４２】
また、この第２実施形態では、第１の実施形態のようにスイッチＳＷ１，ＳＷ２を設ける必要がないため、これらのスイッチでの電圧降下を考慮する必要もなく、また、部品の搭載面積を小さくでき、構成をより小型化、簡素化できる利点を有している。
【００４３】
上述したように、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、回路部および充電電池に流れる電流和を検出して充電電池に流れる電流値を充電制御プログラム処理で検出するような構成ではなく、充電電池Ｅへ供給される電流のみを直接検出可能な構成としたため、充電制御プログラムが複雑になることもなく、正確な充電終止電流の検出処理が容易になり、充電終止電流の検出精度を向上させることができる。また、非充電時には、充電電池Ｅからの電源供給の際に電流検出用抵抗素子Ｒ１には大電流が流れることなく、また電流検出用抵抗素子Ｒ１を介して電源供給される第２回路部１２は電圧変動の影響をあまり受けないため、通話系および制御系双方の回路動作に不具合が生じることもなく、かつ電池駆動時間を長くとることができる。
【００４４】
なお、上述した第１および第２の実施形態では、携帯電話機に適用して、その説明を行ったが、他の装置にも適用が可能である。例えば、無線選択呼出装置や携帯データ端末などでも、第１の実施形態のようにスイッチＳＷ１，ＳＷ２を設けることによって、その適用が可能である。さらに、第２の実施形態のように、消費電流が大小の回路部を区分けして電流検出用抵抗素子Ｒ１の一端、他端に接続することによって、その適用が可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、充電電池への充電電流供給経路に配設された電流検出用抵抗素子と、電流検出用抵抗素子の充電電流供給側に直列接続された充電電圧制御回路とを設け、電流検出用抵抗素子の充電電圧制御回路側に、充電時に電源供給される他の回路部（例えば動作時に流れる電流が少ない第２回路部）を接続し、電流検出用抵抗素子の充電電池側には、動作時に大電流が流れる第１回路部などを接続することにより、電流検出用抵抗素子には充電電池へ供給される充電電流のみが流れるようになり、充電制御プログラムを簡素化でき、かつ、充電終止電流の検出精度を向上させることが可能な充電制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る充電制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る充電制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２中の第１回路部および第２回路部の詳細な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 充電器
２，２Ａ 携帯電話機
３ 比較器
４ 回路部
４ａ，１０ ＣＰＵ
１１ 第１回路部
１２ａ ＩＣパッケージ
１２ 第２回路部
２０ 充電制御回路
２１，２２ レギュレータ
２３ 受信増幅回路
２４ Ａ／Ｄ処理回路
２５ バックライト駆動回路
２７ 送信電力部
Ｅ 充電電池
Ｑ１ ＦＥＴ
Ｒ１ 電流検出用抵抗素子
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機、無線選択呼出装置および携帯データ端末等（適宜、携帯端末と記載する）の内蔵充電電池への充電を制御する充電制御装置に関し、特に、内蔵充電電池における一定電圧充電（充電終了）を、電流検出用抵抗素子の両端電圧の比較に基づいた充電終止電流を検出して制御する充電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の充電制御装置は、携帯端末に設けられている場合、この携帯端末に内蔵した充電電池、例えば、リチウムイオン電池、リチウムポリマ電池が一定充電電圧になるように制御を行っている。このような充電制御装置は充電器（ＡＣ／ＤＣ電源装置）に載せ置いた際に端子の相互接触によって充電電流が供給される。この充電制御装置では、充電電流を、充電電池に逆流防止用ダイオード、充電電圧制御回路としてのスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ）および電流検出用抵抗素子を通じて供給している。
【０００３】
この場合、電流検出用抵抗素子の両端の電圧（降下電圧）を比較器で比較し、この比較出力値を、例えば、携帯電話機における機能制御を行うＣＰＵなどが取り込んで、充電電圧制御回路であるスイッチング素子のオン／オフを駆動して、その充電の開始／停止を制御している。この際、ＣＰＵが、電流検出用抵抗素子の両端電圧差および、この抵抗値から算出した電流値から携帯端末内部の回路部（例えば、携帯電話機における送信系、受信系、制御系、時分割多重処理系およびコーデック系等の回路）に流れる電流値を差し引き、その充電電流を計算して一定電圧充電を識別するための充電終止電流を検出している。すなわち、回路部および充電電池に流れる電流和を検出し、さらに、充電電池に流れる電流値を制御プログラム処理で検出している。
【０００４】
このように、ＣＰＵは、各種動作状態に応じて本体回路に流れる電流を求める必要があり、その一定電圧充電終了を識別する充電終止電流の検出処理が複雑である。換言すれば、ＣＰＵの充電制御プログラムが比較的複雑であり、その正確な充電終止電流の検出処理に困難を伴い、充電終止電流の検出精度が悪化することになる。
【０００５】
このような充電制御の改善例として、例えば、特開平１０−４２４８３号公報に開示されている「充電装置」の公報例が周知である。この公報例では、充電所要時間を表示し、また、リチウムイオン電池の充電曲線の変動値で表されるパラメータで演算および温度を検出して温度補正を行っている。この公報例は各種の充電電池には対応できない不具合があり、また、前記同様の充電制御プログラムの複雑化および充電終止電流の検出精度の劣化に対する改善の余地がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように上記従来例では、充電制御プログラムが複雑化し、さらに、その正確な充電終止電流の検出処理に困難を伴い、充電終止電流の検出精度が悪いという欠点がある。また、公報例も、その改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術における課題を解決するものであり、充電制御プログラムを簡素化でき、かつ、充電終止電流の検出精度を向上させることが可能な充電制御装置の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の充電制御装置は、充電電池への充電電流供給経路に配設された電流検出用抵抗素子と、前記電流検出用抵抗素子の充電電流供給側に直列接続され、充電電圧の制御を行う充電電圧制御回路と、前記電流検出用抵抗素子の両端電圧に基づいた充電終止電流を検出して前記充電電圧制御回路を制御する充電制御手段とを備え、前記電流検出用抵抗素子の充電電池側に、動作時に大電流が流れる第１回路部を接続すると共に、前記電流検出用抵抗素子の充電電圧制御回路側に、動作時に流れる電流が少ない第２回路部を接続し、前記充電制御手段は、前記第１回路部の動作時に前記充電終止電流の検出を停止する構成である。
【０００９】
また、第１回路部は、当該充電制御装置を携帯端末に用いた際の、送信および受信時の電力増幅に関する回路を含むことを特徴とする。
さらに、第２回路部は、当該充電制御装置を携帯端末に用いた際の、制御系の回路に安定化電源供給を行うレギュレータと、表示部のバックライトを駆動するバックライト駆動回路とを含むことを特徴とする。
また、第２回路部は、電圧変動に影響されずに動作する回路で構成されることを特徴とする。
【００１２】
また、充電制御手段は、当該充電制御装置を携帯端末に用いた際の、該携帯端末に設けられる中央演算処理装置において構成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の構成では、充電時において、電流検出用抵抗素子にはバックライト駆動回路や負荷電流が少ないレギュレータなどの第２回路部への電流が流れることなく、充電電池へ供給される充電電流のみが流れ、また、通話時に大電流が流れる第１回路部へは充電電池のプラス端から直接電源供給が行われ、この第１回路部の動作時には充電終止電流の検出を行わないようになっている。この結果、容易に正確な充電終止電流の検出が可能であり、充電制御プログラムが複雑化することなく、充電終止電流の検出精度が向上する。また、電池駆動時に、第２回路部は電流検出用抵抗素子における電圧降下などの電圧変動に影響されずに動作する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の充電制御装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る充電制御装置の構成を示すブロック図である。
図１に示した構成は、携帯電話機に内蔵された充電制御装置の構成例であり、ＡＣ電源に接続されるＡＣ／ＤＣコンバータである充電器１と携帯電話機２とから概略構成されており、携帯電話機２は、充電器１に載せ置いた際に端子Ｔの接触を通じて充電電流が供給される。なお、端子Ｔは、図示したプラス／マイナス端子と共に、充電／非充電を識別するための端子が設けられる場合がある。
【００１７】
さらに、充電制御装置は、端子Ｔのプラス端にカソードが接続された逆流防止用ダイオードＤ１と、また、この逆流防止用ダイオードＤ１のアノードにドレインが接続される充電電圧制御回路（スイッチング素子）としてのＦＥＴＱ１と、このＦＥＴＱ１のソースに一端が接続される電流検出用抵抗素子Ｒ１と、この電流検出用抵抗素子Ｒ１の他端と接地との間に接続されたリチウムイオン電池、リチウムポリマ電池などの充電電池Ｅとを有している。なお、充電電池Ｅには、電池のみのセル電圧モニタ用端子や保護用サーミスタの起電力検出端子などが設けられるのが一般的であるが、ここでは説明の複雑を避けるため、その図示および説明を省略する。また、端子Ｔのマイナス端が接地されている。
【００１８】
また、電流検出用抵抗素子Ｒ１の両端の電圧を比較した比較値信号を出力する比較器３と、電流検出用抵抗素子Ｒ１の一端（電流検出用抵抗素子の充電電圧制御回路側）から回路部４へ通電（適宜、電源供給と記載する）または非通電を切り換える第１スイッチ手段としてのスイッチＳＷ１と、電流検出用抵抗素子Ｒ１の他端（電流検出用抵抗素子の充電電池側）から回路部４への通電または非通電を切り換える第２スイッチ手段としてのスイッチＳＷ２と、このスイッチＳＷ１，ＳＷ２を通じた電源供給が行われる携帯電話機における回路部４（例えば、送信系、受信系、制御系、時分割多重処理系および復号化／符号化（コーデック）等）と、この回路部４に設けられ、携帯電話機における各種の機能、例えば、位置登録制御、セル（サービスエリア）切り換え、タイムスロット選択（ＴＤＭＡチャネル）等の制御と共に、本発明にかかる充電制御を実行するＣＰＵ４ａとが設けられている。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、スイッチング素子、例えば、ＦＥＴを用いて構成するのが一般的である。本実施形態では、ＣＰＵ４ａおよび比較器３により充電制御手段が構成される。
【００１９】
さらに、回路部４に接続される送受信共用アンテナＡｎｔと、通話用のマイクロホン５と、通話音声出力および呼び出し音を吹鳴するスピーカ６と、動作状態や入力電話番号などを画面表示する表示部を構成する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やテンキーおよび機能選択キーなどの操作キーを含む表示／操作部７とを有している。
【００２０】
次に、第１の実施形態の動作について説明する。
充電器１と携帯電話機２とが端子Ｔを通じて接続しない非充電時（電池駆動時（例えば携帯時））は、この端子Ｔの非接続を、例えば、図示しない他の端子などの接続状態や充電器１からの印加電圧をＣＰＵ４ａが認識して、スイッチＳＷ２にオン駆動信号を送出して導通に設定し、かつ、スイッチＳＷ１には駆動信号を送出しないで非導通に設定する。スイッチＳＷ２の導通（オン）によって、回路部４に充電電池Ｅから電源供給が行われて、携帯電話機としての通常動作を行う。この場合、ＣＰＵ４ａはＦＥＴＱ１のゲートにオフ駆動信号を出力するのが一般的である。
【００２１】
このとき、ＣＰＵ４ａは電流検出用抵抗素子Ｒ１の両端に接続された比較器３の比較値信号により充電電池Ｅの電圧を監視し、例えば、終止電圧までの電圧低下状態、すなわち、充電電池Ｅの残量を表示／操作部７により画面表示する。
【００２２】
次に、充電器１と携帯電話機２とが端子Ｔで接続される充電時では、この端子Ｔの接続を、例えば、図示しない他の端子などの接続や充電器１からの印加電圧をＣＰＵ４ａが認識して、ＦＥＴＱ１のゲートにオン駆動信号を出力して導通させ、電流検出用抵抗素子Ｒ１を通じて充電電池Ｅへ充電電流を供給する。さらに、ＣＰＵ４ａは、スイッチＳＷ１にオン駆動信号を送出し、かつ、スイッチＳＷ２には駆動信号を送出しないでオフに設定する。スイッチＳＷ１の導通（オン）によって、充電中でも回路部４に電源供給が行われて、例えば、受信待機動作を行う。
【００２３】
このとき、ＣＰＵ４ａは電流検出用抵抗素子Ｒ１の両端に接続された比較器３の比較値信号により充電電池Ｅの電圧を監視し、一定充電電圧に達して充電が終了する（すなわち、充電終止電流が検出される）と、ＣＰＵ４ａがＦＥＴＱ１のゲートにオフ駆動信号を出力して非導通に設定して充電電流の供給を停止し、その充電を終了する。この場合、ＣＰＵ４ａの制御によって、充電中または充電終了を図示しない発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いて異なる発光色で点灯して使用者に報知するのが一般的である。
【００２４】
なお、この第１の実施形態ではスイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り換えを、回路部４中のＣＰＵ４ａで行っているが、制御プログラムの複雑化を避ける場合は、充電制御用のＣＰＵを新たに設けても良い。
【００２５】
このように、第１の実施形態では、充電時に電流検出用抵抗素子Ｒ１を通じないでスイッチＳＷ１からのみ充電器１から回路部４への電源供給を行い、充電電池Ｅに供給される電流のみが電流検出用抵抗素子Ｒ１に流れるようにしている。また、非充電時には、充電電池Ｅから回路部４への電源供給を電流検出用抵抗素子Ｒ１を通じないでスイッチＳＷ２からのみ直接行っている。
【００２６】
したがって、充電時に電流検出用抵抗素子Ｒ１を通じた充電電池Ｅのプラス端から回路部４に電源供給を行う場合に比較して、ＣＰＵ４ａの充電制御プログラムが複雑化せずに、その充電終止電流の検出精度が向上する。すなわち、従来例の説明のように、ＣＰＵ４ａが電流検出用抵抗素子Ｒ１の両端電圧差および抵抗値から求めた結果の電流値から、各種動作状態に応じて回路部４に流れる電流を差し引いた値より充電電流を計算して充電終止電流を検出するような構成ではなく、充電電池Ｅへ供給される電流のみを直接検出できるため、充電制御プログラムが複雑になることもなく、正確な充電終止電流の検出処理が容易になって、充電終止電流の検出精度を向上させることができる。また、非充電時には、充電電池Ｅから回路部４への電源供給の際に電流検出用抵抗素子Ｒ１に電流が流れず、不要な電圧低下が生じないため、回路部４の動作に不具合が生じることもなく、かつ電池駆動時間を長くとることができる。
【００２７】
図２は第２の実施形態に係る充電制御装置の構成を示すブロック図である。
この第２の実施形態は、充電器１と、携帯電話機２Ａとから概略構成されている。携帯電話機２Ａは図１に示す第１の実施形態と同様の構成であり、端子Ｔ、逆流防止用ダイオードＤ１，ＦＥＴＱ１、電流検出用抵抗素子Ｒ１、充電電池Ｅおよび比較器３を有している。
【００２８】
さらに、第２の実施形態に対応して、前記で説明した携帯電話機における各種機能に対する制御と共に、電流検出用抵抗素子Ｒ１の両端に接続された比較器３の比較値信号から充電電池Ｅの電圧を監視して充電制御を行うためのＣＰＵ１０を有している。本実施形態では、ＣＰＵ１０および比較器３により充電制御手段が構成される。さらに、送受信（通話）に関する回路であって負荷電流の大きい以降の図３をもって詳細に説明する第１回路部１１と、電圧変動（電圧低下）が動作に影響しない回路であって負荷電流の小さい以降の図３をもって詳細に説明する第２回路部１２とを有して構成される。第２回路部１２は、電源供給端が電流検出用抵抗素子Ｒ１の一端（ＦＥＴＱ１との接続部）と接続され、第１回路部１１は、電源供給端が電流検出用抵抗素子Ｒ１の他端（充電電池Ｅのプラス端）と接続されている。
【００２９】
なお、第１回路部１１には、第１の実施形態と同様の送受信共用アンテナＡｎｔが接続され、また、第２回路部１２には第１の実施形態と同様のマイクロホン５、スピーカ６および表示／操作部７が接続されている。
【００３０】
図３は図２中の第１回路部１１および第２回路部１２の構成の詳細構成を示すブロック図である。
第２回路部１２は、ＣＰＵ１０と連動し、かつ、端子Ｔからの電圧や図示しないサーミスタ情報などに基づいて充電開始／停止制御を行うためにＦＥＴＱ１のオン／オフ駆動などを行う充電制御回路２０と、電流検出用抵抗素子Ｒ１の一端から電源供給が行われ、制御系などへ安定化電源供給を行うためのレギュレータ２１および通話系などへ安定化電源供給を行うためのレギュレータ２２とを有している。
【００３１】
さらに、第２回路部１２は、例えば、時分割多重接続処理および符号化／復号化（コーデック）の変復調処理等を行うアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）処理回路２４と、電流検出用抵抗素子Ｒ１の一端から電源供給が行われるバックライト駆動回路２５とを有している。バックライト駆動回路２５は、表示／操作部７における表示部のバックライト（ＬＣＤライト）に接続され、バックライトへ駆動信号を出力するようになっている。なお、この他にも携帯電話機における周波数設定用シンセサイザおよび受信電界強度測定回路（ＲＳＳＩ）などが設けられる場合がある。
【００３２】
第１回路部１１は、送信および受信時の電力増幅に関する回路を含むもので、充電電池Ｅのプラス端から電源供給が行われると共にレギュレータ２１から安定化電源供給が行われる受信増幅回路２３と、充電電池Ｅのプラス端から電源供給が行われるパワーアンプを含む送信電力部２７とを有している。送受信時（通話時）には第１回路部１１へ大電流が供給されるが、このときＣＰＵ１０による充電終止電流の検出を行わないようになっている。
【００３３】
なお、この例では、充電制御回路２０、レギュレータ２１，２２、受信増幅回路２３およびＡ／Ｄ処理回路２４は、例えば、電源ＩＣと称される一つのＩＣパッケージ２９内に設けられている。
【００３４】
次に、第２の実施形態の動作について説明する。
非充電時（携帯時）は、充電電池Ｅから直接第１回路部１１へ電源供給が行われると共に、充電電池Ｅから電流検出用抵抗素子Ｒ１を介して第２回路部１２へ電源供給が行われ、第１の実施形態と同様に携帯電話機としての通常動作がなされる。このとき、第２回路部１２へは大電流が流れることはないため、電流検出用抵抗素子Ｒ１において大きな電力消費が生じることはない。また、第２回路部１２は多少の電圧変動に関係なく動作するため、電流検出用抵抗素子Ｒ１における電圧低下が装置動作に悪影響を及ぼすこともない。
【００３５】
次に、充電器１と携帯電話機２Ａとが端子Ｔで接続される充電時では、この端子Ｔの接続を、例えば、図示しない他の端子などの接続や充電器１からの印加電圧をＣＰＵ１０または充電制御回路２０が認識して、ＦＥＴＱ１のゲートに、オン駆動信号を出力して導通させ、電流検出用抵抗素子Ｒ１を通じて充電電池Ｅへ充電電流を供給する。
【００３６】
この場合、電流検出用抵抗素子Ｒ１の両端に接続された比較器３の比較値信号からＣＰＵ１０および充電制御回路２０が充電電池Ｅの電圧を監視し、一定充電電圧になると、充電制御回路２０がＦＥＴＱ１のゲートに、オフ駆動信号を出力して非導通に設定して充電を終了する。この場合も、ＣＰＵ１０が充電中または充電終了を図示しない発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いて異なる発光色で点灯して使用者に報知するのが一般的である。
【００３７】
充電時には、ＣＰＵ１０により充電制御回路２０の制御状態が取り込まれる。充電制御において充電終止電流を検出するのは、携帯電話機における非通話時であるため、充電終止電流を検出しているときは第１回路部１１の受信増幅回路２３および送信電力部２７には電流が流れない。したがって、ＣＰＵ１０は、電流検出用抵抗素子Ｒ１の両端に接続された比較器３を通じて、充電電池Ｅへの充電電流のみを検出できるようになる。
【００３８】
また、非充電時には、充電電池Ｅから第１回路部１１および第２回路部１２に電源供給が行われるが、電流検出用抵抗素子Ｒ１を流れる電流は、ここでの電圧変動（電圧低下）が回路動作に影響しない第２回路部１２（充電制御回路２０からバックライト駆動回路２５までの構成）のみに供給されることになる。よって、この電流検出用抵抗素子Ｒ１による電圧低下は、受信増幅回路２３および送信電力部２７には関係なく、通話時間などに影響を与えない。
【００３９】
なお、充電電圧制御回路であるＦＥＴＱ１の出力側（電流検出用抵抗素子Ｒ１の一端）から第２回路部１２におけるＩＣパッケージ１２ａ内のレギュレータ２１，２２およびバックライト駆動回路２５へ電源供給を行っているが、ＦＥＴＱ１の出力側からはバックライト駆動回路２５のみに電源供給を行い、かつ、レギュレータ２１，２２へは電流検出用抵抗素子Ｒ１の他端（充電電池Ｅのプラス端）から電源供給を行っても良い。この場合、バックライト駆動回路２５への電源供給における電流変動が回避される。さらに、従来の回路構成との変更点が少ないため、現用されているＩＣパッケージ（電源ＩＣ）の内部回路を変更する必要が無くなる。換言すれば、ＩＣパッケージの新規開発が不要になり、現用されているＩＣパッケージの汎用性が向上する。
【００４０】
このように第２の実施形態では、第１回路部１１（送受信などに関する回路部、動作時（送受信時）に充電終止電流の検出を行わない）に電流検出用抵抗素子Ｒ１の他端（充電電池Ｅ側）から電源供給し、また、第２回路部１２（電圧変動が回路動作に影響しない回路部、送受信時に大電流が流れない）に電流検出用抵抗素子Ｒ１の一端（充電器１側）から電源供給を行っている。すなわち、充電時にはバックライト駆動回路２５や負荷電流が少ないレギュレータ２１，２２への電流が電流検出用抵抗素子Ｒ１に流れないようにし、充電電池Ｅに供給される電流のみが電流検出用抵抗素子Ｒ１に流れるようにしている。また、通話時（充電時は非通話時のために電流が流れない）に大電流が流れる送信電力部２７へは充電電池Ｅのプラス端から直接電源供給を行っている。
【００４１】
なお、ＣＰＵ１０および充電制御回路２０が連動して、充電終止電流を検出した際にＦＥＴＱ１をオフ制御しているが、比較器３の比較値信号を、直接充電制御回路２０が取り込むようして、充電制御回路２０のみで充電制御を行うようにしても良い。この場合、ＣＰＵ１０が実行する充電制御プログラムをより簡素化できるようになる。換言すれば、ＣＰＵ１０において携帯電話機でのより多機能の制御プログラムを実行できるようになる。
【００４２】
また、この第２実施形態では、第１の実施形態のようにスイッチＳＷ１，ＳＷ２を設ける必要がないため、これらのスイッチでの電圧降下を考慮する必要もなく、また、部品の搭載面積を小さくでき、構成をより小型化、簡素化できる利点を有している。
【００４３】
上述したように、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、回路部および充電電池に流れる電流和を検出して充電電池に流れる電流値を充電制御プログラム処理で検出するような構成ではなく、充電電池Ｅへ供給される電流のみを直接検出可能な構成としたため、充電制御プログラムが複雑になることもなく、正確な充電終止電流の検出処理が容易になり、充電終止電流の検出精度を向上させることができる。また、非充電時には、充電電池Ｅからの電源供給の際に電流検出用抵抗素子Ｒ１には大電流が流れることなく、また電流検出用抵抗素子Ｒ１を介して電源供給される第２回路部１２は電圧変動の影響をあまり受けないため、通話系および制御系双方の回路動作に不具合が生じることもなく、かつ電池駆動時間を長くとることができる。
【００４４】
なお、上述した第１および第２の実施形態では、携帯電話機に適用して、その説明を行ったが、他の装置にも適用が可能である。例えば、無線選択呼出装置や携帯データ端末などでも、第１の実施形態のようにスイッチＳＷ１，ＳＷ２を設けることによって、その適用が可能である。さらに、第２の実施形態のように、消費電流が大小の回路部を区分けして電流検出用抵抗素子Ｒ１の一端、他端に接続することによって、その適用が可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、充電電池への充電電流供給経路に配設された電流検出用抵抗素子と、電流検出用抵抗素子の充電電流供給側に直列接続された充電電圧制御回路とを設け、電流検出用抵抗素子の充電電圧制御回路側に、充電時に電源供給される他の回路部（例えば動作時に流れる電流が少ない第２回路部）を接続し、電流検出用抵抗素子の充電電池側には、動作時に大電流が流れる第１回路部などを接続することにより、電流検出用抵抗素子には充電電池へ供給される充電電流のみが流れるようになり、充電制御プログラムを簡素化でき、かつ、充電終止電流の検出精度を向上させることが可能な充電制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る充電制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る充電制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２中の第１回路部および第２回路部の詳細な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 充電器
２，２Ａ 携帯電話機
３ 比較器
４ 回路部
４ａ，１０ ＣＰＵ
１１ 第１回路部
１２ａ ＩＣパッケージ
１２ 第２回路部
２０ 充電制御回路
２１，２２ レギュレータ
２３ 受信増幅回路
２４ Ａ／Ｄ処理回路
２５ バックライト駆動回路
２７ 送信電力部
Ｅ 充電電池
Ｑ１ ＦＥＴ
Ｒ１ 電流検出用抵抗素子
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ
Claims (6)
- 充電電池への充電電流供給経路に配設された電流検出用抵抗素子と、
前記電流検出用抵抗素子の充電電流供給側に直列接続され、充電電圧の制御を行う充電電圧制御回路と、
前記電流検出用抵抗素子の両端電圧に基づいた充電終止電流を検出して前記充電電圧制御回路を制御する充電制御手段とを備え、
前記電流検出用抵抗素子の充電電池側に、動作時に大電流が流れる第１回路部を接続すると共に、前記電流検出用抵抗素子の充電電圧制御回路側に、動作時に流れる電流が少ない第２回路部を接続し、
前記充電制御手段は、前記第１回路部の動作時に前記充電終止電流の検出を停止することを特徴とする充電制御装置。 - 前記第１回路部は、当該充電制御装置を携帯端末に用いた際の、送信および受信時の電力増幅に関する回路を含むことを特徴とする請求項１記載の充電制御装置。
- 前記第２回路部は、当該充電制御装置を携帯端末に用いた際の、制御系の回路に安定化電源供給を行うレギュレータと、表示部のバックライトを駆動するバックライト駆動回路とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の充電制御装置。
- 前記第２回路部は、電圧変動に影響されずに動作する回路で構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の充電制御装置。
- 前記充電制御手段は、当該充電制御装置を携帯端末に用いた際の、該携帯端末に設けられる中央演算処理装置において構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の充電制御装置。
- 請求項１乃至５のいずれかに記載の充電制御装置を備えた携帯端末。
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