JP4873067B2

JP4873067B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP4873067B2
Application number: JP2009254677A
Authority: JP
Inventors: 浩司袴田; 将広内藤; 直之坪井; 良鈴木; 敏和鈴木; 航庄島
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2029-11-06
Also published as: JP2011099759A

Description

本発明は、電子機器に関し、特に、外部給電装置の電流供給能力を判定する電子機器に関するものである。

従来、充電システムとしては、例えば、特許文献１に記載されている充電システムのように、外部給電装置の最大供給能力を超えないよう、機器側の消費電流に応じて電池への充電電流を調整する充電システムがあった。

また、非特許文献１に記載されている充電ＩＣのように、外部給電装置の電流供給能力を判定する機能を有する充電システムがあった。

図５は、従来の充電システムにおいて、電流供給能力を判定するときの外部給電装置の出力特性を示している。

外部給電装置はどれも定格出力電圧、および出力電流が定められており、定格出力電流を超えて使用しようとした場合、保護回路が働いて出力電圧を下げる動きをする。この特性を利用し、前記充電ＩＣは正規の充電を開始する前に、図６のようなサブルーチンで短時間の試験充電を行うことで供給能力を判定する。

図５（ａ）において、例えば、まず、試験充電電流値ａで短時間の試験充電を行い、図５（ｂ）に示すように外部給電装置の充電用電源電圧が低下しなければ電流値ａは供給能力以下であると判定する。次に、電流値を増加し、電流値ｂにて試験充電を行い、同様に外部給電装置の電圧を測定し、低下していなければ電流値ｂは供給能力以下であると判定する。この動作を継続し、電流値をｃ、ｄ、ｅとステップ状に増加していき、例えば図５（ｂ）のように電流値ｅで試験充電をしたとき外部給電装置電圧が低下した場合、供給能力を超えたと判定し、当該外部給電装置の供給能力は前ステップの電流値ｄであると判定する。

なお、試験充電は大きな電流値から開始してもよく、その場合は外部給電装置電圧が低下した状態から開始され、電流値をステップ状に減らしていき、外部給電装置電圧が定格電圧に回復したステップの電流値を供給能力と判定する。

特許第３５４０８４８号公報

充電ＩＣ（ＳＭＢ１３７Ｂ）仕様書http://www.summitmicro.com/prod_select/summary/SMB137B/SMB137B.htm

しかしながら、特許文献１の構成では、外部給電装置の最大供給能力が正確に分かっていることを前提としており、その前提と異なる供給能力の外部給電装置が接続された場合、電池への充電ができない、機器動作に必要な電力を供給できない等の課題がある。

また、非特許文献１の構成では、電池が満充電の場合、試験充電電流が流れず、前述の試験充電ができない場合があり、正確な供給能力判定ができないため正しい充電ができないという課題がある。例えば、ＵＳＢ−Ｃｈａｒｇｅｒ規格に準拠した外部給電装置においては、その電流供給能力は１００ｍＡ〜１８００ｍＡと幅広く、正しく供給能力を判定できない場合、充電効率の低下、あるいは満充電電池に大電流で再度充電してしまうことによる電池寿命の劣化という課題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、外部給電装置の電流供給能力を正確に判定し、供給能力に応じた高効率な充電を行うことができる電子機器を提供することを目的とするものである。

本発明の電子機器は、第１の電池を備えた外部の電子機器と接続される電子機器であって、外部給電装置に接続可能な外部給電装置接続部と、当該電子機器を動作させる第２の電池と、前記第２の電池の電圧を検出する電池電圧検出部と、前記外部の電子機器と接続する外部電子機器接続部と、を備え、前記外部給電装置接続部に前記外部給電装置が接続されたとき、前記電池電圧検出部の検出結果に応じて、前記第１の電池または前記第２の電池のいずれかを試験充電の電流供給先として切り替え、前記外部給電装置の電流供給能力を判定する。

この構成により、試験充電電流が流れやすい側の電池で試験充電を行うことができるため、外部給電装置の供給能力をより正確に判定することができる。

また本発明の電子機器は、前記電池電圧検出部が、予め決められた閾値以上の電圧を検出したとき、前記第１の電池を試験充電の電流給電先として切り替える。

この構成により、前記第１の電池にて試験充電を行うことにより、前記第２の電池が満充電のため試験充電ができない場合であっても、外部給電装置の供給能力を正確に判定することができる。

また、本発明の電子機器は、前記電池電圧検出部が、予め決められた閾値以上の電圧を検出したとき、前記第１の電池の電圧を取得し、前記第１の電池の電圧が前記閾値未満であれば、前記第１の電池を試験充電の電流給電先として切り替える。

また、本発明の電子機器は、前記電池電圧検出部が、予め決められた閾値以上の電圧を検出したとき、前記第１の電池の電圧を取得し、前記第１の電池の電圧が前記閾値以上であれば、充電電流を最小値に設定し、前記第２の電池を充電する。

この構成により、電池が満充電のため試験充電ができず、外部給電装置の供給能力を判定できないために発生する充電効率の低下や、満充電電池に大電流で再度充電してしまうという電池寿命の劣化要因や安全性の低下を防止することができる。

また、本発明の電子機器は、前記外部給電装置接続部に前記外部給電装置が接続されており、かつ、前記電池電圧検出部が、予め決められた閾値を下回ったことを検出したとき、前記第２の電池を試験充電の電流給電先として切り替える。

この構成により、前記第２の電池が満充電ではない状態で試験充電を行うため、外部給電装置の供給能力を正確に判定することができる。

また、本発明の電子機器は、前記第１の電池の電圧が予め決められた閾値を下回ったことを検出したとき、前記第１の電池を試験充電の電流給電先として切り替える。

この構成により、前記第１の電池が満充電ではない状態で試験充電を行うため、外部給電装置の供給能力を正確に判定することができる。

以上のように、本発明によれば、外部給電装置の電流供給能力を正確に判定し、供給能力に応じた高効率な充電を行うことができる。

本発明の実施の形態１における電気機器のブロック図本発明の実施の形態１における電子機器の動作を示すフローチャート本発明の実施の形態２における電子機器の動作を示すフローチャート本発明の実施の形態３における電子機器の動作を示すフローチャート本発明の背景技術（非特許文献１）における外部給電装置の出力特性図本発明の背景技術（非特許文献１）における試験充電のサブルーチンを示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電子機器の構成を示すブロック図である。

電子機器１００は、充電制御部１０１、電池電圧検出部１０２、経路切替部１０３、電池１０４、外部給電装置接続部１０５、および外部電子機器接続部１０６とから構成されている。また外部電子機器１０７は充電制御部１０８、電池１０９、電池電圧検出部１１０、および電子機器接続部１１１とから構成されており、外部電子機器接続部１０６に接続可能な構成である。

充電制御部１０１は、試験充電や供給能力判定、および電池１０４への正規充電の制御をおこなう。また、電池電圧検出部１０２は電池１０４の電圧を検出する。また、経路切替部１０３は、外部給電装置接続部１０５から給電される電力の給電先を切り替える。また、外部電子機器接続部１０６は、外部の電子機器を接続することができ、外部給電装置、あるいは、電池１０４から、外部電子機器へ充電電流を供給する。ここで、経路切替部１０３による外部給電装置からの電流供給先の切替は、電池１０４と電子機器接続部１０６のどちらか一方、あるいは、両方同時に供給するようにしてもよい。

充電制御部１０１は、外部給電装置接続部１０５に外部給電装置が接続されると、電池電圧検出部１０２によって測定された電池１０４の電圧を参照し、決められた閾値以下であれば、経路切替部１０３を充電電流が電池１０４に流れるような経路に切替え、図５、および図６に示すような試験充電を行い、その時の外部給電装置の電圧値の変化から電流供給能力を判定する。そしてその判定値に見合った電流値で正規充電を開始する。一方、電池電圧検出部１０２によって測定された電池１０４の電圧が決められた閾値より大きい場合、経路切替部１０３は、充電電流が外部電子機器接続部１０６に流れるような経路に切替える。また、外部電子機器１０７の充電制御部１０８は、電子機器接続部１１１に電力が供給されると、電池電圧検出部１１０によって測定された電池１０９の電圧を参照し、決められた閾値以下であれば、電子機器接続部１１１からの電流が電池１０９に流れるように充電回路をＯＮ制御し、電池１０９で試験充電が可能となる。

図２は、本発明の実施の形態１における電子機器１００の充電開始までの手順を示すフローチャートである。

まず、外部給電装置接続部１０５が外部給電装置の接続を割込みなどで検出すると（ステップＳ１０１）、充電制御部１０１は、電池電圧検出部１０２で検出された電池電圧（ＶＢＡＴ２）を参照し、あらかじめ記憶している充電可能閾値（ＶＣＨＧ）と比較し試験充電が可能か否かを判断する（ステップＳ１０２）。なお、前記充電可能閾値の記憶、および、試験充電可否判断は充電制御部自身で実行してもよいし、あるいは、外部のＣＰＵ等で実行してもよい。

ここで、電池電圧（ＶＢＡＴ２）が充電可能閾値（ＶＣＨＧ）以下の場合、経路切替部１０３は充電電流の供給先を電池１０４側へ設定し（ステップＳ１０４）、試験充電処理を開始して（ステップＳ１０６）、外部給電装置の電流供給能力を判定し、それに応じた充電電流で正規の充電を開始する。（ステップ１０７）
一方、電池電圧（ＶＢＡＴ２）が充電可能閾値（ＶＣＨＧ）よりも大きい場合、外部電子機器１０７の充電制御部１０８は、電池電圧検出部１１０で検出された電池電圧（ＶＢＡＴ１）を参照し、あらかじめ記憶している充電可能閾値と比較し試験充電が可能か否かを判断する。（ステップＳ１０３）なお、前記充電可能閾値の記憶、および、試験充電可否判断は外部電子機器の充電制御部自身で実行してもよいし、あるいはＣＰＵ等で実行してもよい。

ここで、電池電圧（ＶＢＡＴ１）が充電可能閾値（ＶＣＨＧ）以下の場合、電子機器１００の経路切替部１０３は充電電流の供給先を外部電子機器接続部１０６側へ設定し（ステップＳ１０５）、外部電子機器の電池１０９にて試験充電処理を行い（ステップＳ１０６）、外部給電装置の電流供給能力判定後、それに応じた充電電流で正規の充電を開始する。（ステップ１０７）
なお、この時点で、外部給電装置の電流供給能力は正しく判定出来ているので、正規充電は電池１０４、または電池１０９のどちらから実施しても良い。

一方、ステップ１０３の処理において電池電圧（ＶＢＡＴ１）が充電可能閾値（ＶＣＨＧ）よりも大きい場合は、ＶＢＡＴ２の電圧判定処理（ステップＳ１０２）へ戻るループバック処理となるが、電子機器、あるいは外部電子機器の電池が消費され、どちらかの電池電圧が充電可能閾値（ＶＣＨＧ）以下にまで低下すると試験充電処理を開始して外部給電装置の電流供給能力を判定し（ステップＳ１０６）、それに応じた充電電流で正規の充電を開始する（ステップ１０７）。

なお、図２の試験充電（ステップＳ１０６）は非特許文献１の処理を想定して記載しているが、試験充電、および、外部給電装置の電流供給能力判定の方式は他の方式を用いてもよい。また充電可能閾値（ＶＣＨＧ）は電子機器１００、および外部電子機器１０７において異なっても良い。

（実施の形態２）
本実施の形態２では、実施の形態１において電池電圧（ＶＢＡＴ２）、（ＶＢＡＴ１）ともに充電可能閾値（ＶＣＨＧ）よりも大きいために、どちらの電池でも試験充電ができない場合の処理を変更したものである。

図３は、本発明の実施の形態２における電子機器１００の充電開始までの手順を示すフローチャートである。ここで、外部給電開始（ステップＳ３０１）以降、電子機器、および外部電子機器電池での試験充電可否判定（ステップＳ３０２、Ｓ３０３）、試験充電供給先設定（ステップＳ３０４、Ｓ３０５）から試験充電（ステップＳ３０７）、および充電（ステップＳ３０９）までの処理は実施の形態１と共通である。

さて、外部電子機器電池１０９での試験充電可否判定（ステップＳ３０３）において、電池電圧（ＶＢＡＴ１）が充電可能閾値（ＶＣＨＧ）よりも大きい場合、電子機器１００の充電制御部１０１は充電電流を最小値（ＩＣＨＧ＿０）に設定する（ステップＳ３０６）。そして経路切替部１０３は充電電流の供給先を電池１０４側へ設定し（ステップＳ３０８）、電池１０４へ正規の充電を開始する（ステップＳ３０９）。

なお、充電電流は最小値（ＩＣＨＧ＿０）に設定済みのため、前記ステップＳ３０８での充電電流供給先設定や、ステップＳ３０９での正規充電は、電池１０９から実施しても良い。

例えばＵＳＢ−Ｃｈａｒｇｅｒ規格に準拠した機器であれば、その外部給電装置の電流供給能力は１００ｍＡ〜１８００ｍＡであるため、ＩＣＨＧ＿０は１００ｍＡとなる。

（実施の形態３）
本実施の形態３では、実施の形態１において電池電圧（ＶＢＡＴ２）、（ＶＢＡＴ１）ともに充電可能閾値（ＶＣＨＧ）よりも大きいために、どちらの電池でも試験充電ができない場合の処理を変更したものである。

図４は、本発明の実施の形態３における電子機器１００の充電開始までの手順を示すフローチャートである。ここで、外部給電開始（ステップＳ４０１）以降、電子機器、および外部電子機器電池での試験充電可否判定（ステップＳ４０２、Ｓ４０３）、試験充電供給先設定（ステップＳ４０４、Ｓ４０５）から試験充電（ステップＳ４０６）、および充電（ステップＳ４０７）までの処理は実施の形態１と共通である。

さて、外部電子機器の電池１０９での試験充電可否判定（ステップＳ４０３）において、電池電圧（ＶＢＡＴ１）が充電可能閾値（ＶＣＨＧ）よりも大きい場合、電子機器１００、および外部電子機器１０７ともに充電は開始せず、自己消費によってどちらかの機器の電池電圧が再充電開始電圧（ＶＲＥ２、ＶＲＥ１）まで低下するまで、電池電圧を監視する動作をする。

まず、電子機器１００の電池電圧検出部１０２にて電池１０４の電圧（ＶＢＡＴ２）を測定し（ステップＳ４０８）、電子機器の再充電開始電圧（ＶＲＥ２）以下の場合、経路切替部１０３は充電電流の供給先を電池１０４側へ設定し（ステップＳ４０４）、電池１０４を利用して試験充電処理を行い、外部給電装置の電流供給能力を判定し（ステップＳ４０６）、それに応じた充電電流で電池１０４に正規の充電を開始する（ステップ４０７）。

一方、ステップ４０８で電池電圧ＶＢＡＴ２がＶＲＥ２より大きい場合は、外部電子機器１０７の電池１０９の電圧測定に移行する。外部電子機器１０７の電池電圧検出部１１０にて電池１０９の電圧（ＶＢＡＴ１）を測定し（ステップＳ４０９）、ＶＢＡＴ１が外部電子機器の再充電開始電圧（ＶＲＥ１）以下の場合、経路切替部１０３は充電電流の供給先を外部電子機器接続部１０６側へ設定する（ステップＳ４０５）。また、外部電子機器１０７の充電制御部１０８は、電子機器接続部１１１に電力が供給されると、電子機器接続部１１１からの電流が電池１０９に流れるように充電回路をＯＮ制御する。そして電子機器１００の充電制御部１０１は、電池１０９を利用して試験充電処理を行い、外部給電装置の電流供給能力を判定し（ステップＳ４１０）、それに応じた充電電流で電池１０９に正規の充電を開始する（ステップ４１１）。

なおここで、電池１０９の充電は、外部電子機器１０７の充電制御部１０８で実行してもよい
またなお、外部給電装置の電流供給能力は正しく判定出来ているので、正規充電は電池１０４を先に実施しても良い。

また一方、ステップ４０９の処理において電池電圧（ＶＢＡＴ１）が外部電子機器の再充電開始電圧（ＶＲＥ１）よりも大きい場合は、ＶＢＡＴ２の電圧判定処理（ステップＳ４０８）へ戻るループバック処理となるが、電子機器、あるいは外部電子機器の電池が消費され、どちらかの電池電圧が再充電開始電圧（ＶＲＥ１、あるいは、ＶＲＥ２）以下にまで低下すると前述の通り試験充電処理、外部給電装置の電流供給能力判定を行い、判定結果に応じた充電電流で正規の充電を開始する。

本発明は、試験充電による外部給電装置の電流供給能力を判定する充電システムにおいて、当該機器の電池が満充電の場合、外部に接続される別の電子機器の電池を用いて試験充電することにより、電流供給能力判定が不正確になることを防止し、高効率かつ安全な電池充電、および、正確な電子機器の動作を可能とするため、パソコン、ＰＤＡ、携帯電話などの電子機器に有用である。

１００電子機器
１０１充電制御部
１０２電池電圧検出部
１０３経路切替部
１０４電池
１０５外部給電装置接続部
１０６外部電子機器接続部
１０７外部電子機器
１０８外部機器充電制御部
１０９外部機器電池
１１０外部機器電池電圧検出部
１１１電子機器接続部

Claims

第１の電池を備えた外部の電子機器と接続される電子機器であって、
外部給電装置に接続可能な外部給電装置接続部と、
当該電子機器を動作させる第２の電池と、
前記第２の電池の電圧を検出する電池電圧検出部と、
前記外部の電子機器と接続する外部電子機器接続部と、を備え、
前記外部給電装置接続部に前記外部給電装置が接続されたとき、前記電池電圧検出部の検出結果に応じて、前記第１の電池または前記第２の電池のいずれかを試験充電の電流供給先として切り替え、前記外部給電装置の電流供給能力を判定する電子機器。
請求項１に記載の電子機器であって、
前記電池電圧検出部が、予め決められた閾値以上の電圧を検出したとき、前記第１の電池を試験充電の電流給電先として切り替える電子機器。
請求項２に記載の電子機器であって、
前記電池電圧検出部が、予め決められた閾値以上の電圧を検出したとき、前記第１の電池の電圧を取得し、前記第１の電池の電圧が前記閾値未満であれば、
前記第１の電池を試験充電の電流給電先として切り替える電子機器。
請求項３に記載の電子機器であって、
前記電池電圧検出部が、予め決められた閾値以上の電圧を検出したとき、前記第１の電池の電圧を取得し、前記第１の電池の電圧が前記閾値以上であれば、充電電流を最小値に設定し、前記第２の電池を充電する電子機器。
請求項１に記載の電子機器であって、
前記外部給電装置接続部に前記外部給電装置が接続されており、かつ、前記電池電圧検出部が、予め決められた閾値を下回ったことを検出したとき、前記第２の電池を試験充電の電流給電先として切り替える電子機器。
請求項１に記載の電子機器であって、
前記第１の電池の電圧が予め決められた閾値を下回ったことを検出したとき、前記第１の電池を試験充電の電流給電先として切り替える電子機器。