JPH06311665A - コードレス電子機器及びその充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 充電終了後に使用しても、２次電池を満充電
状態に保つ。 【構成】 コードレス電子機器１０においては、外部電
源端子１Ｂに電圧が供給されているときは、この外部電
源端子１Ｂを、切り換えスイッチ手段１３を通じて電子
回路１１の電源ラインに接続する。外部電源端子１Ｂに
電圧が供給されていないときは、２次電池１２を、切り
換えスイッチ手段１３を通じて電子回路１１の電源ライ
ンに接続する。また、充電装置２０においては、２次電
池１２の満充電が検出されないときは、充電回路Ｑ1を
動作状態とし、その出力電圧を、充電端子２Ａ、１Ａを
通じてコードレス電子機器１０の２次電池１２に供給す
る。２次電池１２の満充電が検出されたときは、電圧回
路２５を動作状態とし、その出力電圧を外部電源端子２
Ｂ、１Ｂを通じてコードレス電子機器１０の電子回路１
２に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コードレス電子機器
及びその充電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタルセルラー方式の移動電話機にお
いては、その通話はＴＤＤ方式により実現されている。
このＴＤＤ方式においては、１つの通話に対して１チャ
ンネルが割り当てられ、その１チャンネルが、時間的
に、送信スロットと、受信スロットとに分割されるとと
もに、その送信スロットと、受信スロットとが交互に繰
り返される。

【０００３】このため、デジタルセルラー方式の携帯電
話機において消費される電流は、例えば、図３に示すよ
うに変化する。すなわち、待ち受け時には、受信回路の
一部などが動作しているだけなので、消費電流は30〜35
mA程度であるが、着呼があると、受信回路のすべてが動
作状態となるので、消費電流は185mA程度となる。そし
て、通話状態に入ると、その平均の消費電流は430mA程
度であるが、送信スロットＴTXでは、ピークで950mA程
度の電流が消費され、受信スロットＴRXでは、185mA程
度の電流が消費される。なお、電源電圧は、例えば６Ｖ
である。

【０００４】このように、携帯電話機は比較的大きな電
流を消費するので、携帯電話機は、一般に、その動作電
源として２次電池を内蔵している。そして、この２次電
池がカラになったときには、充電済みの２次電池と交換
するか、電話機を充電器にセットして内蔵の２次電池を
充電するようにしている。また、その２次電池として
は、一般に、放電特性が良好なニッケルカドミウム電池
やニッケル水素電池が使用されている。つまり、このよ
うにすれば、ランニングコストが安くなるとともに、電
源の保守が楽になる。

【０００５】図４は、携帯電話機の電源系及びその充電
器の一例を示すもので、１０は携帯電話機、２０はその
充電器である。そして、電話機１０において、１Ａは充
電端子、１Ｇは共通端子、１１は電話機の本体回路（携
帯電話部）、１２は電源用の２次電池を示す。この２次
電池１２は、電話機１０に内蔵されているものである
が、例えばカラになったとき、充電済みのものと交換が
できるように、電話機１０に対して着脱自在とされてい
る。また、この電池１２は、上述のように、ニッケルカ
ドミウム電池あるいはニッケル水素電池とされるととも
に、一例として、出力電圧は６Ｖ、容量は650mAhとさ
れ、電話機１０を１時間くらい使用できるようにされて
いる。

【０００６】一方、充電器２０において、２Ａは充電端
子、２Ｇは共通端子を示し、これら端子２Ａ、２Ｇは、
電話機１０が充電器２０にセットされたとき、端子１
Ａ、１Ｇがそれぞれ接続されるものである。

【０００７】また、２１は電源回路を示し、この電源回
路２１は、例えばスイッチング方式に構成され、100Ｖ
の商用交流電圧を変圧及び整流して10Ｖ程度の直流電圧
Ｖ21を出力するものである。なお、電源回路２１は、電
池１２の１Ｃ（＝650mA）に対応する程度の容量があれ
ばよい。

【０００８】さらに、２４はマイクロコンピュータによ
り構成された充電制御回路を示す。そして、電源回路２
１からの電圧Ｖ21が、定電圧回路２３に供給されて例え
ば５Ｖの直流電圧Ｖ23に安定化され、この電圧Ｖ23が制
御回路２４にその動作電圧として供給される。

【０００９】また、Ｑ1は急速充電用のトランジスタ、
Ｑ2は補充電用のトランジスタ、Ｑ3はトリクル充電用の
トランジスタで、これらトランジスタＱ1〜Ｑ3は制御回
路２４によりオンオフ制御される。さらに、Ｒ2、Ｒ3は
電流制限用の抵抗器、Ｒ4、Ｒ5は充電電圧測定用の抵抗
器、Ｃ1はリップル除去用のコンデンサ、Ｄ1は逆流防止
用のダイオードである。

【００１０】そして、充電器２０に電話機１０をセット
すると、電源回路２１の直流電圧Ｖ21が、電源回路２１
→トランジスタＱ1→ダイオードＤ1→端子２Ａ→端子１
Ａの電流ラインを通じて電池１２に供給され、電池１２
は１Ｃ（＝650mA）の大きさの定電流により急速充電さ
れる。そして、図２に示すように、充電が100％に近づ
くと、電池１２の端子電圧は次第に上昇し、ほぼ100％
まで充電が行われると、以後、端子電圧は低下してい
く。そこで、この端子電圧の低下が、抵抗器Ｒ4、Ｒ5を
通じて制御回路２４により検出され、トランジスタＱ1
がオフとされて急速充電は終了とされる。

【００１１】続いて、制御回路２４によりトランジスタ
Ｑ2がオンとされ、電池１２は、トランジスタＱ2を通じ
て補充電される。この補充電の充電電流の大きさは、抵
抗器Ｒ2により設定されるもので、0.1〜0.3Ｃ程度の大
きさとされる。

【００１２】そして、この補充電が１時間程度行われて
電池１２は満充電の状態とされると、トランジスタＱ2
はオフとされる。そして、同時に、トランジスタＱ3が
オンとされ、電池１２はトランジスタＱ3を通じてトリ
クル充電される。このトリクル充電の充電電流の大きさ
は、抵抗器Ｒ3により設定されるもので、0.05〜0.1Ｃ程
度の大きさとされる。

【００１３】以上のようにして、図４の充電器２０によ
れば、電池１２を急速に充電することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の充電
器２０は、電池１２の充電をできるだけであり、電話機
１０を作動させる電流を電話機１０に供給することはで
きない。このため、 電話機１０が充電器２０にセットされていても、補
充電あるいはトリクル充電が行われている期間に通話を
行うと、電話機１０の動作電流は、電池１２から取り出
されることになる。このため、電池１２を常に満充電状
態にしておくことができず、充電器２０から取り外して
使用するとき、その使用できる時間が短くなる。

【００１５】 トリクル充電の充電電流の大きさは、
0.05〜0.1Ｃ、すなわち、32〜65mA程度であるのに対
し、電話機１０の待ち受け時の消費電流は30〜35mA程度
なので、トリクル充電が十分には行われない。

【００１６】 電池１２がニッケル水素電池の場合、
充電時、電話機１０の電源をオフにしておくと、電池１
２はトリクル充電により過充電状態となり、寿命が短く
なってしまう。などの問題を生じてしまう。

【００１７】この発明は、以上のような問題点を解決し
ようとするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、各部の参照符号を後述の実施例に対応させる
と、２次電池１２を内蔵できるコードレス電子機器１０
において、本体の電子回路１１と、外部電源端子１Ｂ
と、充電端子１Ａと、外部電源端子１Ｂの電圧の有無を
検出する電圧検出回路１４と、この電圧検出回路１４の
検出出力により制御され、外部電源端子１Ｂと２次電池
１２とを、電子回路１１の電源ラインに選択的に接続す
る切り換えスイッチ手段１３とを設け、充電端子１Ａは
２次電池１２に接続され、電圧検出回路１４の検出出力
により、外部電源端子１Ｂに電圧が供給されているとき
は、この外部電源端子１Ｂを、切り換えスイッチ手段１
３を通じて電子回路１１の電源ラインに接続し、外部電
源端子１Ｂに電圧が供給されていないときは、２次電池
１２を、切り換えスイッチ手段１３を通じて電子回路１
１の電源ラインに接続するようにしたものである。

【００１９】また、コードレス電子機器１０に組み合わ
されて使用される充電装置２０においては、電圧源２１
の直流出力電圧を、コードレス電子機器１０の動作電圧
に変換する電圧回路２５と、電圧源２１の直流出力電圧
により２次電池１２を急速充電する充電回路Ｑ1と、２
次電池１２の充電状態を検出する充電検出回路Ｒ6、ＲT
Hと、この充電検出回路Ｒ6、ＲTHの検出出力にしたがっ
て、電圧回路２５及び充電回路Ｑ1の動作を制御する充
電制御回路２４と、外部電源端子２Ｂと、充電端子２Ａ
とを設け、２次電池１２の満充電が検出されないとき
は、充電回路Ｑ1を動作状態とするとともに、電圧回路
２５を停止状態とし、充電回路Ｑ1の出力電圧を、充電
端子２Ａ、１Ａを通じてコードレス電子機器１０の２次
電池１２に供給し、２次電池１２の満充電が検出された
ときは、充電回路Ｑ1を停止状態とするとともに、電圧
回路２５を動作状態とし、この電圧回路２５の出力電圧
を外部電源端子２Ｂ、１Ｂを通じてコードレス電子機器
１０の電子回路１２に供給するようにしたものである。

【００２０】

【作用】２次電池１２の急速充電中は、その２次電池１
２の端子電圧及びその充電電圧が動作電圧として使用さ
れる。２次電池１２の急速充電の終了後は、それまでの
充電電圧が動作電圧として使用される。

【００２１】

【実施例】図１において、電話機１０には、充電端子１
Ａ及び共通端子１Ｇに加えて、外部電源端子１Ｂ及び充
電検出端子１Ｃが設けられる。また、２次電池１２は、
ニッケル水素電池とされるとともに、その温度を検出す
る素子としてサーミスタＲTHを一体に有する。そして、
電池１２の電極が、端子１Ａ、１Ｇに接続されるととも
に、サーミスタＲTHが、端子１Ｃ、１Ｇに接続される。
なお、サーミスタＲTHの抵抗値は、例えば25°Ｃのとき
10ｋΩである。

【００２２】さらに、スイッチ回路１３及び電圧検出回
路１４が設けられ、端子１Ａ、１Ｂがスイッチ回路１３
の入力接点に接続されるとともに、本体回路１１の電源
ラインが、スイッチ回路１３の共通接点に接続される。
なお、スイッチ回路１３は、トランジスタあるいはリレ
ーの接点などにより構成することができる。

【００２３】また、検出回路１４は、端子１Ｂの電圧の
有無を検出し、その検出出力によりスイッチ回路１３を
制御するものであり、端子１Ｂに電圧が供給されていな
いとには、スイッチ回路１３を図の状態に接続する。

【００２４】一方、充電器２０には、充電端子２Ａ及び
共通端子２Ｇに加えて、電源端子２Ｂ及び充電検出端子
２Ｃが設けられる。この場合、端子２Ｂ、２Ｃも、端子
２Ａ、２Ｇ及び１Ａ、１Ｇと同様、電話機１０が充電器
２０にセットされたとき、端子１Ｂ、１Ｃにそれぞれ接
するものである。

【００２５】そして、電源回路２１からの電圧Ｖ21が、
定電圧回路２５に供給されるとともに、制御回路２４か
ら定電圧回路２５に制御信号が供給され、急速充電の行
われていないときには、定電圧回路２５の動作が許可さ
れ、電圧Ｖ21は、本体回路１１に必要な大きさの電圧、
すなわち、６Ｖの直流電圧Ｖ25に定電圧化され、この電
圧Ｖ25が端子２Ｂに供給される。さらに、定電圧回路２
３の出力電圧Ｖ23が、抵抗器Ｒ6を通じて端子２Ｃに供
給されるとともに、この端子２Ｃの電圧Ｖ2が、制御回
路２４に充電検出電圧として供給される。なお、抵抗器
Ｒ6の値は、25°ＣのときのサーミスタＲTHの抵抗値10
ｋΩに等しくされる。

【００２６】このような構成によれば、電話機１０が充
電器２０にセットされていないときには、端子２Ｃは無
負荷となるので、Ｖ2＝Ｖ23であるが、電話機１０が充
電器２０にセットされたときには、電圧Ｖ23が、抵抗器
Ｒ6及びサーミスタＲTHにより分圧され、この分圧電圧
が電圧Ｖ2となるので、例えばＶ2＝Ｖ23／２（温度が25
°Ｃのとき）となる。したがって、制御回路２４は、こ
の電圧Ｖ2の大きさから、電話機１０が充電器２０にセ
ットされているかいないかを、知ることができる。

【００２７】そして、電話機１０が充電器２０にセット
されると、電圧Ｖ2の変化から制御回路２４は、電話機
１０が充電器２０にセットされたことを知り、トランジ
スタＱ1を制御して急速充電を許可する。したがって、
電源回路２１の直流電圧Ｖ21が、電源回路２１→トラン
ジスタＱ1→ダイオードＤ1→端子２Ａ→端子１Ａの電流
ラインを通じて電池１２に供給され、電池１２は１Ｃの
大きさの定電流により急速充電される。

【００２８】また、この急速充電中は、制御回路２４に
より定電圧回路２５の動作が禁止され、電圧Ｖ25は出力
されない。したがって、端子１Ｂに電圧Ｖ25が供給され
ないが、この端子１Ｂに電圧Ｖ25の供給されていないこ
とが検出回路１４により検出され、その検出出力により
スイッチ回路１３は、図の状態に接続される。

【００２９】こうして、急速充電中は、端子１Ａ及び電
池１２が、スイッチ回路１３を通じて本体回路１１の電
源ラインに接続されている。したがって、急速充電中に
電話機１０を使用することもできる。

【００３０】そして、充電が100％に近づくと、充電の
ためのエネルギは充電に使用されずに熱となってしまう
ので、図２に破線で示すように、充電が100％に近づく
と、電池１２の温度は急激に上昇していくとともに、こ
の温度変化がサーミスタＲTHにより検出され、図２に示
すように、端子２Ｃの電圧Ｖ2は、Ｖ2＝Ｖ23／２から急
激に低下していく。そこで、この電圧Ｖ2の急激な低下
が制御回路２４により検出され、トランジスタＱ1がオ
フとされて急速充電は終了とされる。例えば、急速充電
中は、１分ごとに電圧Ｖ2の大きさを読み取って１分ご
との電圧Ｖ2の変化を検出し、この変化量が例えば60mV
／分以上よりも大きくなったとき、急速充電は終了とさ
れる。

【００３１】続いて、制御回路２４によりトランジスタ
Ｑ2がオンとされ、電池１２は、トランジスタＱ2を通じ
て補充電される。この補充電の充電電流の大きさは、抵
抗器Ｒ2により設定されるもので、0.1〜0.3Ｃ程度の大
きさとされる。

【００３２】また、急速充電を終了すると、制御回路２
５により、定電圧回路２５の動作が許可され、定電圧回
路２５からは電圧Ｖ25が出力され、端子２Ｂを通じて端
子１Ｂに供給される。すると、この端子１Ｂの電圧Ｖ25
が検出回路１４により検出され、その検出出力によりス
イッチ回路１３は図とは逆の状態に接続され、電圧Ｖ25
がスイッチ回路１３を通じて本体回路１１の電源ライン
に供給される。したがって、補充電中にも電話機１０を
使用することができる。

【００３３】そして、この補充電が例えば１時間程度行
われて電池１２が満充電状態とされると、トランジスタ
Ｑ2はオフとされ、すべての充電動作を終了する。

【００３４】一方、電話機１０に電池１２が装着されて
いない場合には、電話機１０を充電器２０にセットして
も、Ｖ2＝Ｖ23であり、トランジスタＱ1による急速充電
が許可されないとともに、定電圧回路２５の動作が許可
されるので、電圧Ｖ23が端子１Ｂに供給される。したが
って、上述の補充電のときのように、その電圧Ｖ23がス
イッチ回路１３を通じて本体回路１１に供給されるの
で、電池１２が装着されていなくても、電話機１０を使
用することができる。

【００３５】なお、電話機１０が充電器２０にセットさ
れていないとき、トランジスタＱ1は無負荷状態となっ
てトランジスタＱ1の出力電圧は10Ｖ程度になり、電話
機１０が充電器２０にセットされたとき、電池１２が負
荷となってトランジスタＱ1の出力電圧は６Ｖ程度とな
る。そして、この出力電圧の変化が、抵抗器Ｒ4、Ｒ5に
より検出されて制御回路２４に供給されるので、制御回
路２４は、トランジスタＱ1の出力電圧から、電話機１
０が充電器２０にセットされているかいないかを知るこ
ともできる。

【００３６】また、電池１２としてサーミスタＲTHを内
蔵していないニッケルカドミウム電池などを使用した場
合には、電話機１０が充電器２０にセットされても、端
子２Ｃの電圧Ｖ2は、Ｖ2＝Ｖ23から変化しない。

【００３７】したがって、トランジスタＱ1の出力電圧
の変化と、電圧Ｖ2の変化とから、電池１２が、ニッケ
ル水素電池であるかニッケルカドミウム電池であるかを
判別することができ、ニッケル水素電池のときには、上
述のように温度変化から充電終了を判断し、ニッケルカ
ドミウム電池のときには、端子電圧の変化から充電終了
を判断することができる。

【００３８】以上のようにして、電池１２の急速充電を
行うことができるが、電話機１０が充電器２０にセット
されている状態であれば、急速充電後に通話を行って
も、その通話は、定電圧回路２５からの電圧Ｖ25を使用
して行われるので、電池１２が消費されることがなく、
電池１２を常に満充電状態に保つことができる。したが
って、充電しておいたので、十分な時間使用できると思
っていたのに、すぐに電池が切れてしまったなどという
トラブルを生じることがない。しかも、その充電中に電
話機１０を使用することもできる。

【００３９】また、充電器２０は、電池１２を急速充電
できればよい程度の電流容量とすることができる。さら
に、充電器２０は電池１２を急速充電できるだけの電流
容量でよいので、電流的な設計や熱的な設計が楽になる
とともに、小型化することもできる。また、電池１２が
過充電をすると寿命が短くなるニッケル水素電池の場
合、その温度変化から急速充電の終了時点を判断してい
るので、図４の回路の場合のように、電池１２の端子電
圧の変化から急速充電の終了時点を判断する場合に比
べ、その終了時点を速く決定でき、ニッケル水素電池に
対して過充電になることがない。

【００４０】さらに、電池１２のトラブルなどにより、
電話機１０に電池１２がセットされていないときでも、
電話機１０を充電器２０にセットすることにより、電話
機１０を使用することができる。また、待ち受け状態が
長時間にわたって連続しても、電話機１０及び充電器２
０を安定して使用することができる。

【００４１】なお、上述においては、サーミスタＲTHが
電池１２と一体であるとしたが、電池１２と熱的に結合
され、電池１２の急速充電時の温度上昇を検出できるの
であれば、電池１２と別体であってもよい。また、上述
においては、この発明を携帯電話機１０及びその充電器
２０に適用した場合であるが、ノートタイプのパーソナ
ルコンピュータなど一般のコードレス電子機器及びその
充電装置にも適用することができる。

【００４２】

【発明の効果】この発明によれば、電話機１０が充電器
２０にセットされている状態であれば、急速充電後に通
話を行っても、電池１２が消費されることがなく、電池
１２を常に満充電状態に保つことができる。しかも、そ
の充電中に電話機１０を使用することもできる。また、
充電器２０は、電池１２を急速充電できればよい程度の
電流容量とすることができる。さらに、充電器２０は、
電流的な設計や熱的な設計が楽になるとともに、小型化
することもできる。

【００４３】また、電池１２の温度変化から急速充電の
終了時点を判断しているので、過充電によりニッケル水
素電池の寿命を縮めることがない。さらに、電池１２の
トラブルなどにより、電話機１０に電池１２がセットさ
れていないときでも、電話機１０を充電器２０にセット
することにより、電話機１０を使用することができる。
また、待ち受け状態が長時間にわたって連続しても、電
話機１０及び充電器２０を安定して使用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一例を示す接続図である。

【図２】電池の充電時の特性を示す図である。

【図３】消費電流を説明するための図である。

【図４】従来例を示す接続図である。

【符号の説明】

１０ 携帯電話機 １１ 本体回路 １２ ２次電池 １４ 電圧検出回路 ２０ 充電器 ２１ 電源回路 ２３ 定電圧回路 ２４ 充電制御回路 ２５ 定電圧回路 Ｑ1 急速充電用トランジスタ Ｑ2 補充電用トランジスタ ＲTH サーミスタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次電池を内蔵できるコードレス電子機
   器において、 本体の電子回路と、 外部電源端子と、 充電端子と、 上記外部電源端子の電圧の有無を検出する電圧検出回路
   と、 この電圧検出回路の検出出力により制御され、上記外部
   電源端子と上記２次電池とを、上記電子回路の電源ライ
   ンに選択的に接続する切り換えスイッチ手段とを有し、 上記充電端子は上記２次電池に接続され、 上記電圧検出回路の検出出力により、 上記外部電源端子に電圧が供給されているときは、この
   外部電源端子を、上記切り換えスイッチ手段を通じて上
   記電子回路の電源ラインに接続し、 上記外部電源端子に電圧が供給されていないときは、上
   記２次電池を、上記切り換えスイッチ手段を通じて上記
   電子回路の電源ラインに接続するようにしたコードレス
   電子機器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のコードレス電子機器に
   組み合わされて使用される充電装置において、 電圧源の直流出力電圧を、上記コードレス電子機器の動
   作電圧に変換する電圧回路と、 上記電圧源の直流出力電圧により上記２次電池を急速充
   電する充電回路と、 上記２次電池の充電状態を検出する充電検出回路と、 この充電検出回路の検出出力にしたがって、上記電圧回
   路及び上記充電回路の動作を制御する充電制御回路と、 外部電源端子と、 充電端子とを有し、 上記２次電池の満充電が検出されないときは、上記充電
   回路を動作状態とするとともに、上記電圧回路を停止状
   態とし、 上記充電回路の出力電圧を、上記充電端子を通じて上記
   コードレス電子機器の上記２次電池に供給し、 上記２次電池の満充電が検出されたときは、上記充電回
   路を停止状態とするとともに、上記電圧回路を動作状態
   とし、 この電圧回路の出力電圧を上記外部電源端子を通じて上
   記コードレス電子機器の上記電子回路に供給するように
   したコードレス電子機器の充電装置。
3. 【請求項３】 請求項１及び請求項２に記載のコードレ
   ス電子機器及びその充電装置において、 上記コードレス電子機器は、上記充電検出回路として、
   上記２次電池の急速充電時における温度上昇を検出する
   検出素子を有し、 この検出素子の検出出力が上記充電制御回路に供給さ
   れ、 上記２次電池の温度上昇から上記２次電池の満充電を判
   断するようにしたコードレス電子機器の充電装置。