JP4337047B2 - 電池状態検出装置およびこれを有する充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池の電圧や電流、温度等を検出する電池状態検出装置と、その検出結果に応じて電池の充電を行う充電装置に関するものである。

近年、携帯電話機に代表される、２次電池を搭載した携帯型の電子機器（以降、携帯機器と表記する）が急速に普及している。このような携帯機器においては、筐体のサイズや重量とともに、連続的な機器の使用時間が非常に重視されている。そのため、携帯機器においては、２次電池にできるだけ多くの電力を蓄えることや、消費電力を極力削減することが求められている。

一方、２次電池の充電装置は、一般に、電池電圧の検出や、満充電電流の検出、電池の温度の検出などを行い、その検出値を監視しながら充電を行う。また、通常は、過電圧や過電流の検出を行って２次電池を保護する機能も備えている。
下記の特許文献１には、２次電池の保護回路に関する技術が記載されている。
特開２００２−３４３４４１号公報

ところで、２次電池に大きな電力を蓄えるためには、その能力の限界を正確に把握して充電を行う必要があり、そのためには、電池の電圧、電流、温度等を精度良く検出しなくてはならない。この高い検出精度を達成するため、従来は、検出回路中に予め設けたツェナダイオードを短絡させたり、ポリシリコンのヒューズを切断させる等のトリミング工程を設けている。

しかしながら、こうしたトリミング工程は、通常ウェーハの段階で行われるため、検出回路をＩＣに搭載して回路基板に実装した段階では、トリミングで補正できない種々の誤差が検出値に加わってしまう。例えば、基板実装後にＩＣや基板配線に加わる圧力によって生じるピエゾ効果や、基板配線の抵抗、電池のコネクタ部分の接触抵抗などの影響によって、検出値に誤差が生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池の電圧や、電流、温度等を、部品の実装状態に影響されることなく高い精度で検出できる電池状態検出装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、電池の電圧、電流、温度等を高い精度で検出し、その検出結果を用いて、所望の充電条件に正しく適合させながら電池の充電を行うことができる充電装置を提供することにある。

本発明における第１の発明は、充電中の２次電池の温度が、設定されたしきい値温度に達しているか否かを検出する温度検出回路と、前記充電中の２次電池の電池電圧が、設定されたしきい値電圧に達しているか否かを検出する電圧検出回路と、前記充電中の２次電池の充電電流が、設定されたしきい値電流に達しているか否かを検出する電流検出回路と、設定されるべき複数の前記しきい値温度の情報、前記複数のしきい値温度に対応し、設定されるべき前記しきい値電圧の情報、及び、前記複数のしきい値温度に対応し、設定されるべき前記しきい値電流の情報、を格納している不揮発性の記憶回路と、前記不揮発性の記憶回路に格納された前記複数のしきい値温度の情報のそれぞれを前記温度検出回路に供給することにより、前記充電中の２次電池の温度が前記複数のしきい値温度のいずれかに属しているか否かの検出を前記温度検出回路に行わせ、前記温度検出の結果、前記充電中の２次電池が現在、前記複数のしきい値温度で規定される複数の温度範囲のいずれに属するか判定し、判定された温度範囲に対応し、前記不揮発性の記憶回路に格納された前記しきい値電圧の情報と前記しきい値電流の情報を、前記電圧検出回路と前記電流検出回路に供給する制御回路とを有する電池状態検出装置である。

好適に、前記制御回路は、前記検出回路を用いて設定されるべき前記しきい値の情報を取得し、当該取得された情報を前記不揮発性の記憶回路に記憶させ、前記不揮発性の記憶回路から当該情報を前記検出回路に供給する

好適に、前記制御回路は、しきい値が単調に増加または減少するように前記情報を順次変更して前記検出回路に供給し、前記検出回路の検出結果に基づいて前記しきい値を設定する情報を取得する。

本発明における第２の発明は、充電中の２次電池の温度が、設定されたしきい値温度に達しているか否かを検出する温度検出回路と、前記充電中の２次電池の電池電圧が、設定されたしきい値電圧に達しているか否かを検出する電圧検出回路と、前記充電中の２次電池の充電電流が、設定されたしきい値電流に達しているか否かを検出する電流検出回路と、設定されるべき複数の前記しきい値温度の情報、前記複数のしきい値温度に対応し、設定されるべき前記しきい値電圧の情報、及び、前記複数のしきい値温度に対応し、設定されるべき前記しきい値電流の情報、を格納している不揮発性の記憶回路と、前記不揮発性の記憶回路に格納された前記複数のしきい値温度の情報のそれぞれを前記温度検出回路に供給することにより、前記充電中の２次電池の温度が前記複数のしきい値温度のいずれかに属しているか否かの検出を前記温度検出回路に行わせ、前記温度検出の結果、前記充電中の２次電池が現在、前記複数のしきい値温度で規定される複数の温度範囲のいずれに属するか判定し、判定された温度範囲に対応し、前記不揮発性の記憶回路に格納された前記しきい値電圧の情報と前記しきい値電流の情報を、前記電圧検出回路と前記電流検出回路に供給する制御回路とを有する前記検出回路の検出結果に応じて前記２次電池の充電を制御する充電装置である。

好適に、前記制御回路は、前記検出回路を用いて設定されるべき前記しきい値の情報を取得し、当該取得された情報を前記不揮発性の記憶回路に記憶させ、前記不揮発性の記憶回路から当該情報を前記検出回路に供給する。

好適に、前記制御回路は、しきい値が単調に増加または減少するように前記情報を順次変更して前記検出回路に供給し、前記検出回路の検出結果に基づいて前記しきい値を設定する情報を取得する。
上記の構成によると、前記制御回路から前記検出回路に対して、前記複数の温度に対応する複数の温度しきい値の設定情報が供給され、前記検出回路において、当該供給される設定情報に応じたしきい値により温度の検出が実行される。前記制御回路では、当該温度の検出の結果に基づいて、電池の温度が前記複数の温度しきい値で規定される複数の温度範囲の何れに属しているかの判定が行われる。そして、前記制御回路において、前記記憶回路に記憶される複数の設定情報から、前記判定結果の温度範囲に対応する設定情報が選択されて、前記検出回路に供給される。前記検出回路では、当該供給される設定情報に応じたしきい値により電圧および／または電流の検出が実行される。
これにより、電圧検出や電流検出のしきい値を温度に応じて適切に変更することが可能になり、検出精度を更に向上させることが可能になる。

本発明によれば、部品の実装後でも容易にしきい値を設定できるため、電池の電圧や、電流、温度等を、部品の実装状態に影響されることなく高い精度で検出することができる。また、これらの検出結果を用いることによって、所望の充電条件に正確に適合させながら電池の充電を行うことができるため、電池の能力を十分に引き出すことができる。

以下、本発明を、２つの実施形態について図面を参照しながら説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る充電装置の構成の一例を示す図である。この充電装置は、例えば携帯電話機等の携帯機器に搭載されており、２次電池の電圧、電流、温度の状態を監視しながら充電を行うものである。

図１に示す充電装置は、充電の制御を行う集積回路１０と、トランジスタＱ１と、抵抗Ｒ１およびＲ２と、電池パック２０と、端子Ｔ１およびＴ２とを有する。
また、集積回路１０は、基準電圧源１０１と、温度検出回路１０２と、電圧検出回路１０３および１０５と、電流検出回路１０４と、記憶回路１０６と、制御回路１０７とを有する。
電池パック２０は、２次電池ＢＡＴと、感温抵抗ＴＲとを有する。

端子Ｔ１およびＴ２は、２次電池ＢＡＴの充電を行う際に電圧を入力するための端子である。
端子Ｔ１は、トランジスタＱ１および抵抗Ｒ１を介して、２次電池ＢＡＴの正極に接続され、端子Ｔ２は、２次電池ＢＡＴの負極に接続される。
充電装置のグランドＧは、２次電池ＢＡＴの負極に接続される。

トランジスタＱ１は、コレクタが端子Ｔ１に接続され、エミッタが抵抗Ｒ１を介して２次電池ＢＡＴの正電極に接続される。また、トランジスタＱ１のベースには、制御回路１０７から駆動信号が供給される。トランジスタＱ１は、この駆動信号に従って、端子Ｔ１から２次電池ＢＡＴに流れる充電電流を調節する。

感温抵抗ＴＲは、２次電池ＢＡＴと接触するように配置されており、２次電池ＢＡＴの温度に応じて抵抗値が変化する。
感温抵抗ＴＲの一方の端子は、２次電池ＢＡＴの負電極に接続され、その他方の端子は、抵抗Ｒ２を介して集積回路１０の基準電圧Ｖｒｅｆの出力端子に接続される。
なお、感温抵抗ＴＲは、本発明の第１の抵抗の一実施形態である。

基準電圧源１０１は、基準電圧Ｖｒｅｆを発生する回路であり、例えばバンドギャップ回路などによって構成される。

電圧検出回路１０３は、２次電池ＢＡＴの正極電圧Ｖ２が所定のしきい値に達しているか否かを検出する。
電圧検出回路１０５は、端子Ｔ１に入力される充電電圧Ｖ１が所定のしきい値に達しているか否かを検出する。
電圧検出回路１０３および１０５における電圧検出のしきい値は、制御回路１０７から供給される電圧しきい値の設定情報に応じて設定される。

図２は、電圧検出回路（１０３，１０５）の構成の一例を示す図である。
図２に示す電圧検出回路（１０３，１０５）は、可変抵抗ＶＲ１と、抵抗Ｒ３と、フリップフロップＦＦ１と、コンパレータＣＰ１とを有する。
なお、可変抵抗ＶＲ１および抵抗Ｒ３を有する回路は、本発明の検出信号生成回路の一実施形態、ならびに、本発明の分圧回路の一実施形態である。
コンパレータＣＰ１は、本発明の比較回路の一実施形態である。

フリップフロップＦＦ１は、制御回路１０７から供給される電圧しきい値の設定情報を保持する。この設定情報は、後述する不揮発性の記憶回路１０６に予め記憶されている情報であり、検出動作の前に制御回路１０７によって記憶回路１０６から読み出されて、フリップフロップＦＦ１に保持される。

可変抵抗ＶＲ１は、フリップフロップＦＦ１に保持される設定情報に応じた抵抗値を有する。可変抵抗ＶＲ１は、例えば複数の抵抗とこれに並列接続されたスイッチとによって構成されており、設定情報に応じて各スイッチのオンとオフを切り替えることにより、設定情報に応じた抵抗値を持つ。
可変抵抗ＶＲ１の一方の端子には検出対象の電圧Ｖｓｅｎｓ（電圧検出回路１０３においては２次電池ＢＡＴの正極電圧Ｖ２、電圧検出回路１０５においては端子Ｔ１の充電電圧Ｖ１）が入力され、他方の端子は抵抗Ｒ３を介してグランドＧに接続される。

可変抵抗ＶＲ１および抵抗Ｒ３は、検出対象の電圧Ｖｓｅｎｓを分圧して出力する分圧回路を構成しており、その分圧比は、可変抵抗ＶＲ１の抵抗値に応じて変化する。すなわち、可変抵抗ＶＲ１および抵抗Ｒ３の分圧回路は、フリップフロップＦＦ１の設定情報に応じて調節される分圧比をもって、検出対象の電圧Ｖｓｅｎｓを分圧する。

コンパレータＣＰ１は、可変抵抗ＶＲ１および抵抗Ｒ３の分圧回路によって分圧された電圧と、基準電圧源１０１から供給される基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、比較結果の信号Ｓ１を出力する。例えば、分圧された電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを越える場合にハイレベル、越えない場合にローレベルとなる信号Ｓ１を出力する。

上述した構成によると、可変抵抗ＶＲ１および抵抗Ｒ３の分圧回路から出力される分圧電圧は、検出対象の電圧Ｖｓｅｎｓに応じたレベルを有するとともに、フリップフロップＦＦ１に保持される設定情報に応じて当該レベルが調節される。この分圧電圧と基準電圧ＶｒｅｆとをコンパレータＣＰ１において比較することにより、検出対象の電圧Ｖｓｅｎｓが設定情報で設定されるしきい値を越えているか否かが検出される。

図２に示す電圧検出回路（１０３，１０５）では、コンパレータＣＰ１によって基準電圧Ｖｒｅｆと比較される電圧検出信号（すなわち分圧電圧）のレベルを設定情報に応じて調節しているが、これとは逆に、コンパレータに入力する基準電圧のレベルを設定情報に応じて調節しても良い。図３は、そのような電圧検出回路（１０３，１０５）の構成例を示す図である。

図３に示す電圧検出回路（１０３，１０５）は、可変抵抗ＶＲ２と、抵抗Ｒ４〜Ｒ６と、フリップフロップＦＦ２と、演算増幅器ＯＰ１と、コンパレータＣＰ２とを有する。
なお、抵抗Ｒ４およびＲ５を有する回路は、本発明の検出信号生成回路の一実施形態、ならびに、本発明の分圧回路の一実施形態である。
演算増幅器ＯＰ１、可変抵抗ＶＲ２および抵抗Ｒ６を有する回路は、本発明の基準信号生成回路の一実施形態である。
コンパレータＣＰ２は、本発明の比較回路の一実施形態である。

抵抗Ｒ４およびＲ５は、直列に接続されており、その一方の端子に検出対象の電圧Ｖｓｅｎｓが入力され、他方の端子がグランドＧに接続される。
抵抗Ｒ４およびＲ５は、検出対象の電圧Ｖｓｅｎｓを分圧して出力する分圧回路を構成しており、その分圧比は、抵抗Ｒ４およびＲ５の抵抗比に応じた一定の値を有する。

フリップフロップＦＦ２は、制御回路１０７から供給される電圧しきい値の設定情報を保持する。

可変抵抗ＶＲ２は、フリップフロップＦＦ２に保持される設定情報に応じた抵抗値を有する。
可変抵抗ＶＲ２の一方の端子は演算増幅器ＯＰ１の負入力端子に接続され、他方の端子はグランドＧに接続される。

演算増幅器ＯＰ１は、正入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆを入力し、負入力端子は抵抗Ｒ６を介して出力端子に接続される。

演算増幅器ＯＰ１の出力電圧Ｖｓは、概ね次式で表される。

［数１］
Ｖｓ ＝ （１＋ｒ６／ｒ２）×Ｖｒｅｆ ・・・（１）

ただし、上式において‘ｒ６’は抵抗Ｒ６の抵抗値を示し、‘ｒ２’は可変抵抗ＶＲ２の抵抗値を示す。
可変抵抗ＶＲ２の抵抗値ｒ２は、フリップフロップＦＦ２の設定情報に応じて調節されるため、演算増幅器ＯＰ１の出力電圧Ｖｓは、設定情報に応じて調節されたレベルを有する。すなわち、演算増幅器ＯＰ１、可変抵抗ＶＲ２および抵抗Ｒ６で構成される回路は、設定情報に応じて調節されたレベルを有する電圧Ｖｓを生成する。

コンパレータＣＰ２は、抵抗Ｒ４およびＲ５の分圧回路によって分圧された電圧と演算増幅器ＯＰ１の出力電圧Ｖｓとを比較し、比較結果の信号Ｓ２を出力する。例えば、分圧電圧が演算増幅器ＯＰ１の出力電圧Ｖｒｅｆを越える場合にハイレベル、越えない場合にローレベルとなる信号Ｓ２を出力する。

上述した構成によると、抵抗Ｒ４およびＲ５の分圧回路から出力される分圧電圧は、検出対象の電圧Ｖｓｅｎｓに応じたレベルを有しており、演算増幅器ＯＰ１から出力される電圧Ｖｓは、フリップフロップＦＦ２に保持される設定情報に応じて調節されたレベルを有する。この分圧電圧と演算増幅回路ＯＰ１の出力電圧ＶｓとをコンパレータＣＰ２において比較することにより、検出対象の電圧Ｖｓｅｎｓが設定情報で設定されるしきい値を越えているか否かが検出される。
以上が、電圧検出回路１０３および１０５の説明である。

図１の説明に戻る。
電流検出回路１０４は、抵抗Ｒ１に流れる電流Ｉ１が所定のしきい値に達しているか否かを検出する。
電流検出回路１０４における電流検出のしきい値は、制御回路１０７から供給される電流しきい値の設定情報に応じて設定される。

図４は、電流検出回路１０４の構成の一例を示す図である。
図４に示す電流検出回路１０４は、増幅回路ＡＭＰ１と、フリップフロップＦＦ３と、コンパレータＣＰ３とを有する。
なお、抵抗Ｒ１は、本発明の電流経路の一実施形態である。
増幅回路ＡＭＰ１は、本発明の増幅回路の一実施形態である。
コンパレータＣＰ３は、本発明の比較回路の一実施形態である。

フリップフロップＦＦ３は、制御回路１０７から供給される電流しきい値の設定情報を保持する。この設定情報は、先に述べた電圧しきい値の設定情報と同様に、記憶回路１０６に予め記憶されている情報であり、検出動作の前に制御回路１０７によって記憶回路１０６から読み出されて、フリップフロップＦＦ３に保持される。

増幅回路ＡＭＰ１は、２次電池ＢＡＴに流れる電流に応じて抵抗Ｒ１に発生する電圧を増幅する回路であり、その増幅率は、フリップフロップＦＦ３の設定情報に応じて調節される。すなわち、増幅回路ＡＭＰ１は、フリップフロップＦＦ３の設定情報に応じて調節される増幅率をもって、抵抗Ｒ１に発生する電圧を増幅する。

コンパレータＣＰ３は、増幅回路ＡＭＰ１の出力電圧と、基準電圧源１０１から供給される基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、比較結果の信号Ｓ３を出力する。例えば、増幅回路ＡＭＰ１の出力電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを越える場合にハイレベル、越えない場合にローレベルとなる信号Ｓ３を出力する。

上述した構成によると、増幅回路ＡＭＰ１から出力される電圧は、抵抗Ｒ１に流れる２次電池ＢＡＴの電流に応じたレベルを有するとともに、フリップフロップＦＦ３に保持される設定情報に応じて当該レベルが調節される。この増幅回路ＡＭＰ１の出力電圧と基準電圧ＶｒｅｆとをコンパレータＣＰ３において比較することにより、抵抗Ｒ１に流れる２次電池ＢＡＴの電流が設定情報で設定されるしきい値を越えているか否かが検出される。

図４に示す電流検出回路１０４では、コンパレータＣＰ３によって基準電圧Ｖｒｅｆと比較される電流検出信号（すなわち増幅回路ＡＭＰ１の出力電圧）のレベルを設定情報に応じて調節しているが、これとは逆に、コンパレータに入力する基準電圧のレベルを設定情報に応じて調節しても良い。図５は、そのような電流検出回路１０４の構成例を示す図である。

図５に示す電流検出回路１０４は、可変抵抗ＶＲ３と、抵抗Ｒ７と、フリップフロップＦＦ４と、増幅回路ＡＭＰ２と、演算増幅器ＯＰ２と、コンパレータＣＰ４とを有する。
なお、増幅回路ＡＭＰ２は、本発明の増幅回路の一実施形態である。
演算増幅器ＯＰ２、可変抵抗ＶＲ３および抵抗Ｒ７を有する回路は、本発明の基準信号生成回路の一実施形態である。
コンパレータＣＰ４は、本発明の比較回路の一実施形態である。

増幅回路ＡＭＰ２は、２次電池ＢＡＴに流れる電流に応じて抵抗Ｒ１に発生する電圧を増幅する回路であり、所定の増幅率を有する。

フリップフロップＦＦ４は、制御回路１０７から供給される電流しきい値の設定情報を保持する。

可変抵抗ＶＲ３は、フリップフロップＦＦ４に保持される設定情報に応じた抵抗値を有する。
可変抵抗ＶＲ３の一方の端子は演算増幅器ＯＰ２の負入力端子に接続され、他方の端子はグランドＧに接続される。

演算増幅器ＯＰ２は、正入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆを入力し、負入力端子は抵抗Ｒ７を介して出力端子に接続される。

演算増幅器ＯＰ２の出力電圧Ｖｓは、可変抵抗ＶＲ３および抵抗Ｒ７の抵抗値に対して、先に説明した式（１）と同様の関係を有している。そのため、演算増幅器ＯＰ２の出力電圧Ｖｓは、フリップフロップＦＦ４の設定情報に応じて調節されたレベルを有している。

コンパレータＣＰ２は、増幅回路ＡＭＰ２の出力電圧と演算増幅器ＯＰ２の出力電圧Ｖｓとを比較し、比較結果の信号Ｓ４を出力する。例えば、演算増幅器ＯＰ２の出力電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒｅｆを越える場合にハイレベル、越えない場合にローレベルとなる信号Ｓ４を出力する。

上述した構成によると、増幅回路ＡＭＰ２の出力電圧は、抵抗Ｒ１に流れる２次電池ＢＡＴの電流に応じたレベルを有しており、演算増幅器ＯＰ２の出力電圧は、フリップフロップＦＦ４に保持される設定情報に応じて調節されたレベルを有する。この増幅回路ＡＭＰ２の出力電圧と演算増幅器ＯＰ２の出力電圧ＶｓとをコンパレータＣＰ４において比較することにより、抵抗Ｒ１に流れる２次電池ＢＡＴの電流が設定情報で設定されるしきい値を越えているか否かが検出される。
以上が、電流検出回路１０４の説明である。

図１の説明に戻る。
温度検出回路１０２は、感温抵抗ＴＲの温度が所定のしきい値に達しているか否かを検出する。
温度検出回路１０２における温度検出のしきい値は、制御回路１０７から供給される温度しきい値の設定情報に応じて設定される。

図６は、温度検出回路１０２の構成の一例を示す図である。
図６に示す温度検出回路は、可変抵抗ＶＲ４と、フリップフロップＦＦ５と、コンパレータＣＰ５とを有する。
なお、可変抵抗ＶＲ４は、本発明の第２の抵抗の一実施形態である。
感温抵抗ＴＲ、可変抵抗ＶＲ４および抵抗Ｒ２を有する回路は、本発明の抵抗回路の一実施形態である。
基準電圧源１０１は、本発明において上記抵抗回路に一定の電圧または電流を供給する回路の一実施形態である。
コンパレータＣＰ５は、本発明の比較回路の一実施形態である。

フリップフロップＦＦ５は、制御回路１０７から供給される温度しきい値の設定情報を保持する。この設定情報は、先に述べた電圧、電流のしきい値の設定情報と同様に記憶回路１０６に予め記憶されている情報であり、検出動作の前に制御回路１０７によって記憶回路１０６から読み出されて、フリップフロップＦＦ５に保持される。

可変抵抗ＶＲ４は、フリップフロップＦＦ５に保持される設定情報に応じた抵抗値を有する。
可変抵抗ＶＲ４の一方の端子は、抵抗Ｒ２と感温抵抗ＴＲとの接続点に接続されており、他方の端子はグランドＧに接続される。

コンパレータＣＰ５は、各抵抗（Ｒ２、ＴＲ、ＶＲ４）の接続点に発生する電圧Ｖ３と、基準電圧源１０１から供給される基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、比較結果の信号Ｓ５を出力する。例えば、電圧Ｖ３が基準電圧Ｖｒｅｆを越える場合にハイレベル、越えない場合にローレベルとなる信号Ｓ５を出力する。

抵抗Ｒ２、ＴＲ、ＶＲ４の抵抗をそれぞれ‘ｒ２’、‘ｔｒ’、’ｒ４’とすると、各抵抗の接続点に発生する電圧Ｖ３は次式のように表される。

［数２］
Ｖ３ ＝ ｛ｒＡ／（ｒＡ＋ｒ２）｝×Ｖｒｅｆ ・・・（３）
ｒＡ ＝ ｔｒ×ｒ４／（ｔｒ＋ｒ４） ・・・（４）

ただし、上式において、‘ｒＡ’は感温抵抗ＴＲと可変抵抗ＶＲとの並列回路の抵抗値を示す。
この式（３）、（４）から分かるように、各抵抗の接続点に発生する電圧Ｖ３は、感温抵抗ＴＲおよび可変抵抗ＶＲ４の抵抗値に応じたレベルを有する。すなわち、電圧Ｖ３は、２次電池ＢＡＴの温度に応じたレベルを有するとともに、フリップフロップＦＦ５の設定情報に応じて当該レベルが調節される。この電圧Ｖ３と基準電圧ＶｒｅｆとをコンパレータＣＰ５において比較することにより、２次電池ＢＡＴの温度が設定情報で設定されるしきい値を越えているか否かが検出される。

図６に示す温度検出回路１０２では、コンパレータＣＰ５によって基準電圧Ｖｒｅｆと比較される温度検出信号（すなわち電圧Ｖ３）のレベルを設定情報に応じて調節しているが、これとは逆に、コンパレータに入力する基準電圧のレベルを設定情報に応じて調節しても良い。図７は、そのような温度検出回路１０２の構成例を示す図である。

図７に示す温度検出回路１０２は、可変抵抗ＶＲ５と、抵抗Ｒ８と、フリップフロップＦＦ６と、演算増幅器ＯＰ３と、コンパレータＣＰ６とを有する。
なお、感温抵抗ＴＲおよび抵抗Ｒ２を有する回路は、本発明の抵抗回路の一実施形態である。
演算増幅器ＯＰ３、可変抵抗ＶＲ５および抵抗Ｒ８を有する回路は、本発明の基準信号生成回路の一実施形態である。
コンパレータＣＰ６は、本発明の比較回路の一実施形態である。

フリップフロップＦＦ６は、制御回路１０７から供給される温度しきい値の設定情報を保持する。

可変抵抗ＶＲ５は、フリップフロップＦＦ６に保持される設定情報に応じた抵抗値を有する。
可変抵抗ＶＲ５の一方の端子は演算増幅器ＯＰ３の負入力端子に接続され、他方の端子はグランドＧに接続される。

演算増幅器ＯＰ３は、正入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆを入力し、負入力端子は抵抗Ｒ８を介して出力端子に接続される。

演算増幅器ＯＰ３の出力電圧Ｖｓは、可変抵抗ＶＲ５および抵抗Ｒ８の抵抗値に対して、先に説明した式（１）と同様の関係を有している。そのため、演算増幅器ＯＰ３の出力電圧Ｖｓは、フリップフロップＦＦ６の設定情報に応じて調節されたレベルを有している。

コンパレータＣＰ６は、抵抗Ｒ２および感温抵抗ＴＲの接続点の電圧Ｖ３と演算増幅器ＯＰ３の出力電圧Ｖｓとを比較し、比較結果の信号Ｓ６を出力する。例えば、電圧Ｖ３が基準電圧Ｖｒｅｆを越える場合にハイレベル、越えない場合にローレベルとなる信号Ｓ６を出力する。

抵抗Ｒ２および感温抵抗ＴＲの接続点に発生する電圧Ｖ３は、感温抵抗ＴＲおよび可変抵抗ＶＲ５の抵抗値に応じたレベルを有しており、演算増幅器ＯＰ３の出力電圧は、フリップフロップＦＦ６に保持される設定情報に応じて調節されたレベルを有する。この電圧Ｖ３と演算増幅器ＯＰ３の出力電圧ＶｓとをコンパレータＣＰ６において比較することにより、２次電池ＢＡＴの温度が設定情報で設定されるしきい値を越えているか否かが検出される。
以上が、温度検出回路１０２の説明である。

図１の説明に戻る。
記憶回路１０６は、各検出回路（１０２〜１０５）に供給するしきい値の設定情報を記憶する。
記憶回路１０６は、記憶する情報の書き換えが可能であるとともに、電源がオフの状態で当該情報の保持が可能な、不揮発性メモリを有している。

記憶回路１０６に用いられる不揮発性メモリは、例えば、ＭＯＮＯＳ（metal-oxide-nitride-oxide-semiconductor）構造のメモリである。
ＭＯＮＯＳの不揮発性メモリは、構造が非常に単純であり、書き込み電圧を低く抑えることができるという優れた特徴を有する。
通常のＣＭＯＳ製造プロセスで製造されるＩＣにフラッシュメモリを搭載しようとすると、１０を越えるような追加工程が必要になるが、ＭＯＮＯＳメモリを搭載する場合は、２〜３程度の工程の追加で済む。そのため、製造コストを大幅に削減することができる。
また、フラッシュメモリに比べて書き込み電圧を大幅に低く抑えることが可能であり、例えば５Ｖ程度で書き込みが可能である。そのため、特に携帯電話機のように電池の電圧が低い（例えば４．２〜４．３Ｖ程度）機器であっても、簡易な昇圧回路で書き込み電圧を作成することができる。

制御回路１０７は、２次電池ＢＡＴの充電に関わる種々の制御を行う。
すなわち、制御回路１０７は、後述する手順に従って各検出回路（１０２〜１０５）のしきい値の設定情報を取得し、記憶回路１０６に格納する。そして、充電を行う前に、記憶回路１０６からしきい値の設定情報を読み出して各検出回路に供給し、そのフリップフロップにそれぞれ保持させる。そして、充電を実行する際には、各検出回路から出力される検出結果の信号を監視して、２次電池ＢＡＴの電圧、電流、温度を所定の充電条件に適合させながら、トランジスタＱ１のベース電圧を制御して、２次電池ＢＡＴに充電電流を流し込む。

次に、図１に示す充電装置において、各検出回路（１０２〜１０５）において用いられるしきい値の設定情報を取得する手順について説明する。

しきい値の設定情報を取得する場合には、まず、検出を行う電圧、電流、温度が所定の値に設定される。
すなわち、電圧、電流のしきい値の設定情報を取得する場合、例えば、２次電池ＢＡＴの代わりに電圧源や電流源を接続して電圧、電流を発生させることにより、検出を行う電圧、電流が所定の値に設定される。
また、温度のしきい値の設定情報を取得する場合は、例えば２次電池ＢＡＴの代わりに所定の温度の発熱体などを感温抵抗ＴＲに接触させたり、あるいは、恒温槽などを利用して２次電池ＢＡＴを所定の温度に設定することにより、感温抵抗ＴＲの温度が所定の値に設定される。

次に、検出回路（１０２〜１０５）のしきい値が単調に増加もしくは減少するように、制御回路１０７によって検出回路（１０２〜１０５）の設定情報が順次に変更される。
例えば図２，３，５，６，７に示す検出回路の場合、可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３，ＶＲ４，ＶＲ５の抵抗値が単調に増加もしくは減少するように、制御回路１０７からフリップフロップＦＦ１，ＦＦ２，ＦＦ４，ＦＦ５，ＦＦ６に対して順次に設定情報が供給される。
また、図４に示す電流検出回路の場合には、増幅回路ＡＭＰ１の増幅率が単調に増加もしくは減少するように、制御回路１０７からフリップフロップＦＦ３に対して順次に設定情報が供給される。

また、上記のようにしきい値を単調変化させる一方で、制御回路１０７においては、検出回路（１０２〜１０５）の検出結果（すなわちコンパレータＣＰ１〜ＣＰ６の出力信号Ｓ１〜Ｓ６）が監視される。そして、検出結果に変化が生じると（すなわちコンパレータの値が反転すると）、この変化を生じる点の前もしくは後における設定情報が、そのとき設定されている電圧、電流、または温度に対応したしきい値の設定情報として、制御回路１０７から記憶回路１０６に書き込まれる。

各検出回路におけるしきい値の設定情報が上記のようにしてそれぞれ取得され、記憶回路１０６に書き込まれると、以降に検出を行う場合は、記憶回路１０６に格納される設定情報が制御回路１０７から各検出回路に供給されて、これに基づいた電圧、電流、温度の検出が実行される。すなわち、検出回路（１０２〜１０５）において、電池の電圧、電流または温度が、記憶回路１０６に記憶される設定情報において設定されたしきい値に達しているか否かの検出が行われる。

以上説明したように、本実施形態によれば、記憶回路１０６に記憶される設定情報を自由に書き換えることが可能であり、電源がオフの状態でも記憶回路１０６に保持させることができる。そのため、検出回路（１０２〜１０５）が搭載された集積回路１０と他の部品（抵抗Ｒ１、Ｒ２、電池パック２０、トランジスタＱ１など）とを基板上に配線して組み立てた後で、この配線組み立ての影響（ピエゾ効果や配線抵抗、コネクタの接触抵抗など）が加味された精度の高いしきい値の設定情報を記憶回路１０６に書き込んで、検出回路（１０２〜１０５）に供給することが可能である。したがって、例えばウェーハ状態でしきい値の調整を行う従来の装置に比べて、検出精度を大幅に向上させることができる。

また、このように、配線組み立て後の実装状態が加味された精度の高いしきい値を検出回路に設定できることから、検出に用いる抵抗等の素子に高い絶対精度が要求されなくなる。その結果、例えば、図１に示す電流検出用の抵抗Ｒ２を、配線等の抵抗成分で代用することも可能になる。これにより、部品点数を減らして、回路規模を縮小させることができる。

また、組み立てが完了した状態において容易に設定情報を書き換えることができるため、例えば経年変化等によるしきい値のばらつきにも容易に対処することが可能になり、信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、電池の電圧、電流、温度等を上述した方法によって精度よく検出し、その結果を用いて、所望の条件に正確に適合させながら電池の充電を行うことができる。そのため、電池の能力をその限界に近いレベルまで十分に引き出すことが可能になり、携帯機器の動作時間を更に長くすることができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態は、電池の温度の検出結果に応じてしきい値の設定情報を変更することにより、検出精度の向上を図るものである。

第２の実施形態に係る充電装置は、例えば図１に示す充電装置と同様な構成を有する。
第１の実施形態と異なる点は、記憶回路１０６において複数の温度に対応する複数のしきい値の設定情報が格納されること、ならびに、制御回路１０７において温度に対応した設定情報の選択が行われることにある。

まず、動作を開始させるにあたり、先の実施形態において述べたしきい値の設定情報の取得手順が、複数の所定の温度についてそれぞれ繰り返される。これにより、所定の複数の温度に対する電圧，電流，温度のしきい値の設定情報が取得され、記憶回路１０６に格納される。

各温度の設定情報が記憶回路１０６に用意されると、制御回路１０７は、例えば図８に示すフローチャートに従って処理を実行する。

まず、制御回路１０７は、各温度しきい値の設定情報を温度検出回路１０２に供給して、２次電池ＢＡＴの温度がしきい値に達しているか否かをそれぞれ検出させる（ステップＳＴ１）。

次に制御回路１０７は、各温度しきい値に対する温度の検出結果に基づいて、現在の２次電池ＢＡＴの温度が属している温度範囲を判定する（ステップＳＴ２）。例えば２つの温度しきい値において検出を行う場合、この２つのしきい値によって区分される３つの温度範囲の何れに属しているかを判定する。この判定によって、２次電池ＢＡＴの温度が現在どの温度範囲に属するかが判定されると、次に制御回路１０７は、この温度範囲に対応する電圧、電流のしきい値の設定情報を選択して記憶回路１０６から読み出し、電圧、電流の各検出回路（１０３〜１０５）に供給する（ステップＳＴＳＴ３）。各検出回路（１０３〜１０５）は、供給された設定情報に応じて、電圧、電流の検出を実行する（ステップＳＴ４）。

上述したステップＳＴ１〜ＳＴ４の動作は、例えば一定の周期で順次に繰り返される。
これにより、電池の温度が時間と共に変化する場合でも、電圧検出や電流検出のしきい値を温度に応じて適切に変更することが可能になるため、検出精度を更に向上させることができる。

以上、本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、種々の変形を含んでいる。

図４、図５に示す電流検出回路１０４では、２次電池ＢＡＴの充電電流または放電電流の一方を検出しても良いし、両方を検出しても良い。
例えば、増幅回路ＡＭＰ１（またはＡＭＰ２）においてゲインの極性を正と負に切り替える回路を設けて、充電時と放電時とで極性を反転させることにより、１つの電流検出回路を用いて充電電流と放電電流の両方を検出することができる。

また、図６に示す温度検出回路１０２では、感温抵抗ＴＲと並列に可変抵抗ＶＲ４を接続することによってしきい値を調節しているが、本発明はこの例に限定されない。例えば、抵抗Ｒ２に可変抵抗を用いて、その抵抗値を設定情報に応じて調節する構成でも良い。図４に示す電流検出回路１０４と同様に、電圧Ｖ３を増幅してコンパレータＣＰ５に入力する増幅回路を設けて、その増幅率を設定情報に応じて調節する構成でも良い。
設定情報に応じてしきい値を調節する検出回路は、上述の他にも、様々な構成のよって実現可能である。

また、図１に示す例では基準電圧源１０１が発生する基準電圧Ｖｒｅｆを用いて検出を行っているが、この例に限らず、回路構成によっては基準電流源を用いて検出を行うことも可能である。

第２の実施形態では電池の温度に応じて電圧、電流のしきい値を選択する例が示されているが、これに限らず、電池以外の他の部分の温度に応じて電圧、電流のしきい値を選択することも可能である。

本発明の実施形態に係る充電装置の構成の一例を示す図である。 電圧検出回路の第１の構成例を示す図である。 電圧検出回路の第２の構成例を示す図である。 電流検出回路の第１の構成例を示す図である。 電流検出回路の第２の構成例を示す図である。 温度検出回路の第１の構成例を示す図である。 温度検出回路の第２の構成例を示す図である。 温度に応じてしきい値の設定情報を変更する処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０…集積回路、１０１…基準電圧源、１０２…温度検出回路、１０３，１０５…電圧検出回路、１０４…電流検出回路、１０６…記憶回路、１０７…制御回路、２０…電池パック、Ｔ１，Ｔ２…端子、ＢＡＴ…２次電池、ＴＲ…感温抵抗、Ｑ１…トランジスタ、Ｒ１〜Ｒ８…抵抗、ＶＲ１〜ＶＲ５…可変抵抗、ＣＰ１〜ＣＰ６…コンパレータ、ＦＦ１〜ＦＦ６…フリップフロップ、ＯＰ１〜ＯＰ３…演算増幅器、ＡＭＰ１，ＡＭＰ２…増幅回路

Claims (6)

1. 充電中の２次電池の温度が、設定されたしきい値温度に達しているか否かを検出する温度検出回路と、
   前記充電中の２次電池の電池電圧が、設定されたしきい値電圧に達しているか否かを検出する電圧検出回路と、
   前記充電中の２次電池の充電電流が、設定されたしきい値電流に達しているか否かを検出する電流検出回路と、
   設定されるべき複数の前記しきい値温度の情報、前記複数のしきい値温度に対応し、設定されるべき前記しきい値電圧の情報、及び、前記複数のしきい値温度に対応し、設定されるべき前記しきい値電流の情報、を格納している不揮発性の記憶回路と、
   前記不揮発性の記憶回路に格納された前記複数のしきい値温度の情報のそれぞれを前記温度検出回路に供給することにより、前記充電中の２次電池の温度が前記複数のしきい値温度のいずれかに属しているか否かの検出を前記温度検出回路に行わせ、前記温度検出の結果、前記充電中の２次電池が現在、前記複数のしきい値温度で規定される複数の温度範囲のいずれに属するか判定し、判定された温度範囲に対応し、前記不揮発性の記憶回路に格納された前記しきい値電圧の情報と前記しきい値電流の情報を、前記電圧検出回路と前記電流検出回路に供給する制御回路と
   を有する電池状態検出装置。
2. 前記制御回路は、前記検出回路を用いて設定されるべき前記しきい値の情報を取得し、当該取得された情報を前記不揮発性の記憶回路に記憶させ、前記不揮発性の記憶回路から当該情報を前記検出回路に供給する
   請求項１に記載の電池状態検出装置。
3. 前記制御回路は、しきい値が単調に増加または減少するように前記情報を順次変更して前記検出回路に供給し、前記検出回路の検出結果に基づいて前記しきい値を設定する情報を取得する
   請求項２に記載の電池状態検出装置。
4. 充電中の２次電池の温度が、設定されたしきい値温度に達しているか否かを検出する温度検出回路と、
   前記充電中の２次電池の電池電圧が、設定されたしきい値電圧に達しているか否かを検出する電圧検出回路と、
   前記充電中の２次電池の充電電流が、設定されたしきい値電流に達しているか否かを検出する電流検出回路と、
   設定されるべき複数の前記しきい値温度の情報、前記複数のしきい値温度に対応し、設定されるべき前記しきい値電圧の情報、及び、前記複数のしきい値温度に対応し、設定されるべき前記しきい値電流の情報、を格納している不揮発性の記憶回路と、
   前記不揮発性の記憶回路に格納された前記複数のしきい値温度の情報のそれぞれを前記温度検出回路に供給することにより、前記充電中の２次電池の温度が前記複数のしきい値温度のいずれかに属しているか否かの検出を前記温度検出回路に行わせ、前記温度検出の結果、前記充電中の２次電池が現在、前記複数のしきい値温度で規定される複数の温度範囲のいずれに属するか判定し、判定された温度範囲に対応し、前記不揮発性の記憶回路に格納された前記しきい値電圧の情報と前記しきい値電流の情報を、前記電圧検出回路と前記電流検出回路に供給する制御回路と
   を有する前記検出回路の検出結果に応じて前記２次電池の充電を制御する充電装置。
5. 前記制御回路は、前記検出回路を用いて設定されるべき前記しきい値の情報を取得し、当該取得された情報を前記不揮発性の記憶回路に記憶させ、前記不揮発性の記憶回路から当該情報を前記検出回路に供給する
   請求項４に記載の充電装置。
6. 前記制御回路は、しきい値が単調に増加または減少するように前記情報を順次変更して前記検出回路に供給し、前記検出回路の検出結果に基づいて前記しきい値を設定する情報を取得する
   請求項５に記載の充電装置。

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