(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器と、この電子機器に接続される電池パックと、この電池パックに内蔵された電池を充電するとともに前記電子機器の供給電源ともなる充電器とを備えた充電制御システムであって、
前記電子機器は、
負荷回路と、信号線を介して前記充電器に信号を出力する信号出力部と、前記負荷回路の状態に応じて前記負荷回路及び前記信号出力部を制御する電子機器側制御部とからなり、
この電子機器側制御部は、前記負荷回路で消費される電流値の大きさが所定値よりも大きいか否かを判定する消費電流判定手段と、この消費電流判定手段にて大きいと判定された場合に前記信号出力部から所定の信号を出力するよう指示する信号出力指示手段とを備え、
前記充電器は、
前記電池パックに内蔵された電池に供給する充電電流を制御する充電回路と、前記電池電圧に応じた電圧を発生する電池電圧検出抵抗と、前記信号線を介して前記電子機器からの信号を入力する信号入力部と、前記電池電圧検出抵抗及び前記信号入力部からの電圧値及び信号に基づいて前記充電回路を制御する充電器側制御部とからなり、
前記充電器側制御部は、前記電池電圧検出抵抗からの電池電圧のピーク値を記憶する記憶手段と、前記信号入力部にて前記電子機器からの前記所定の信号を入力した場合に前記記憶手段に記憶していたピーク値をリセットするリセット手段と、前記電池電圧検出抵抗からの電池電圧が前記電池電圧のピーク値からある一定値下がったことを検出した場合に前記電池パックに内蔵された電池が満充電状態にあることを判定する満充電判定手段と、この満充電判定手段にて満充電状態にあることが判定された場合に前記充電回路の充電動作を停止する充電制御手段と、
を備え、
前記充電器は信号線を介して前記電子機器に信号を出力する充電器側信号出力部を有し、前記電子機器は前記充電器側信号出力部からの信号を入力する電子機器側信号入力部を有し、前記信号出力部及び前記信号入力部を含めて独立した２つの通信ラインが構成され、双方向通信が可能であることを特徴とする充電制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の充電制御システムにおいて、
前記充電器には、前記充電機器側制御部に接続され、この充電器側制御部の制御に応じて充電状態を表示する表示部が構成されることを特徴とする充電制御システム。
【請求項３】
請求項１乃至２の何れか記載の充電制御システムにおいて、
前記電子機器には、前記電子機器側制御部に接続され、この電子機器側制御部の制御に応じて情報を表示する情報表示部が構成されることを特徴とする充電制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子機器の駆動源となる電池の充電制御システムに関するものであり、特に、充電完了のタイミングを判定する制御に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池は充電がなされた場合、図４に示すように充電の進行とともに電圧が上昇し、一度、その電圧がピーク値に達したのち、やや低下する特性を有している。そこで、充電器はこの特性を利用して、電池電圧がピーク値から低下したこと、すなわち、バッテリー充電電圧降下を検出して充電完了を判断し、充電を停止するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが最近では、携帯電話機やノート型パソコン等のような電池を機器にセットした状態で使用されるものがあり、これらは、充電中であっても駆動されることから、この駆動による負荷電流によって電池電圧が低下してしまい、その結果、充電器は、機器の駆動による電圧低下を、充電完了による電圧低下と誤検出してしまい、充電完了前に充電を停止させてしまうという問題がある。
【０００４】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、充電完了による電池電圧低下と機器駆動による電池電圧低下とを判断し、充電完了前に充電を停止させてしまうことを防止する充電制御システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明は、図１に示されるように、電子機器（３０）と、この電子機器に接続される電池パック（２０）と、この電池パックに内蔵された電池を充電するとともに前記電子機器の供給電源ともなる充電器（１０）とを備えた充電制御システムであって、
前記電子機器は、
負荷回路（３１）と、信号線を介して前記充電器に信号を出力する信号出力部（３７）と、前記負荷回路の状態に応じて前記負荷回路及び前記信号出力部を制御する電子機器側制御部（３２）とからなり、
この電子機器側制御部は、前記負荷回路で消費される電流値の大きさが所定値よりも大きいか否かを判定する消費電流判定手段（Ｓ４０）と、この消費電流判定手段にて大きいと判定された場合に前記信号出力部から所定の信号を出力するよう指示する信号出力指示手段（Ｓ５０）とを備え、
前記充電器は、
前記電池パックに内蔵された電池に供給する充電電流を制御する充電回路（１１）と、前記電池電圧に応じた電圧を発生する電池電圧検出抵抗（１３）と、前記信号線を介して前記電子機器からの信号を入力する信号入力部（１７）と、前記電池電圧検出抵抗及び前記信号入力部からの電圧値及び信号に基づいて前記充電回路を制御する充電器側制御部（１５）とからなり、
前記充電器側制御部は、前記電池電圧検出抵抗からの電池電圧のピーク値を記憶する記憶手段（Ｓ２２０）と、前記信号入力部にて前記電子機器からの前記所定の信号を入力した場合に前記記憶手段に記憶していたピーク値をリセットするリセット手段（Ｓ２７０，Ｓ２８０）と、前記電池電圧検出抵抗からの電池電圧が前記電池電圧のピーク値からある一定値下がったことを検出した場合に前記電池パックに内蔵された電池が満充電状態にあることを判定する満充電判定手段（Ｓ２９０，Ｓ３００）と、この満充電判定手段にて満充電状態にあることを判定された場合に前記充電回路の充電動作を停止する充電制御手段（Ｓ３１０）とを採用するものである。
【０００６】
また、前記充電器は信号線を介して前記電子機器に信号を出力する充電器側信号出力部（１６）を有し、前記電子機器は前記充電器側信号出力部からの信号を入力する電子機器側信号入力部（３６）を有し、前記信号出力部及び前記信号入力部を含めて独立した２つの通信ラインが構成され、双方向通信が可能である。
また、前記充電器には、前記充電機器側制御部に接続され、この充電機器側制御部の制御に応じて充電状態を表示する表示部（１８）が構成される。さらに、前記電子機器には、前記電子機器側制御部（３４）に接続され、この電子機器側制御部の制御に応じて情報を表示する情報表示部が構成される。
【０００７】
【作用及び発明の効果】
上記構成によって、消費電流判定手段にて負荷回路で消費される電流値の大きさが所定値よりも大きいか否かが判定され、所定値より大きい場合には、信号出力指示手段にて信号出力部から所定の信号が出力される。つまり、電子機器が、電子機器の駆動による電池電圧の低下を判定し、満充電による電池電圧の降下でないことを信号線を介して充電器側に出力することになる。
【０００８】
一方、充電器は、記憶手段にて電池電圧のピーク値を記憶しており、リセット手段にて電子機器側から上記所定の信号を入力した場合、記憶手段に記憶しているピーク値をリセットするようになっている。このとき、満充電判定手段においては、電池電圧の値がピーク値からある一定値下がったことを検出した場合、電池が満充電状態にあることを判定する。つまり、電子機器側から上記所定の信号を入力した場合、ピーク値がリセット状態にあることから、満充電は判定されないようになる。
【０００９】
すなわち、充電器は、電子機器の駆動によって電池電圧が低下した場合、これが、充電完了による電池電圧降下でないことを電子機器からの信号に基づいて認識することができ、充電完了前に充電を停止させてしまうことを防止することができる。また、電子機器の駆動によって電池電圧が低下したことを、充電器側ではなく電子機器自体が判断することから正確な判断ができる。
【００１０】
また、独立した２つの通信ラインが構成され、双方向通信が可能であるため、充電器側で得られた情報、あるいは電子機器側で得られた情報を共有することができる。例えば、充電器側で満充電が判定されたならば、この判定を電子機器側に伝達し、電子機器側でこの満充電の情報を得る。そこで、電子機器側は、満充電の情報を得た状態で、負荷回路にて電流が消費された場合、この状態を充電器側に伝達する。これにより、充電器側は、満充電の状態から電流が消費された情報を得ることとなり、この情報に応じて充電動作を行えば、電池を常に満充電状態に維持することができる。
【００１１】
さらに、充電器には充電状態を表示する表示部が構成されており、また、電子機器にも情報を表示する情報表示部が構成されている。したがった、この電子機器を使用するユザーは、正確かつ容易に充電状態や電子機器の情報を得ることができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。図１は本発明を実施する充電制御装置の一例を示している。
この装置は、携帯電話機の充電システムを示すものであり、図１に示されるように、充電器１０、電池パック２０、携帯電話機３０から構成されている。携帯電話器３０は電池パック２０が取付可能に構成されており、この電池パック２０からの電源供給により駆動する。また、充電器１０は、外部電源（ＡＣ・ＤＣ）に接続され、携帯電話機３０を載置する載置部が構成されており、外部電源からの電流を電池パック２０や携帯電話機３０に供給する。
【００１３】
充電器１０は、充電回路１１、充電電流検出回路１２、電池電圧検出抵抗１３、電池温度検出抵抗１４、マイクロコンピュータ１５（以下ＣＰＵ１５と称す）とから主に構成されており、ＣＰＵ１５にて上記検出部からの信号に基づいて充電回路１１を制御している。充電回路１１は外部電源に接続されており、ＣＰＵ１５からの制御によって電池パック２０への充電電流の大きさを変えるようになっている。充電電流検出回路１２は充電回路１１と電池パック２０との充電電流供給ラインの間に配設されており、この充電電流供給ラインを流れる電流値をＣＰＵ１５に入力するようになっている。また、電池電圧検出抵抗１３は充電回路１１の充電電流供給ラインに接続されており、電池パック２０に内蔵されたニッケル水素電池２１の電圧値をＣＰＵ１５に入力する。さらに、電池温度検出抵抗１４は、電池パック２０に内蔵されたサーミスタ２２との分圧によって、電池パック２０の温度に応じた電圧をＣＰＵ１５に入力する。なお、上記検出部からの信号はアナログ値であるため、ＣＰＵ１５にはＡ／Ｄコンバータが内蔵されている。
【００１４】
また、充電器１０には、電池パック２０を介して携帯電話機３０との双方向通信を可能にする信号線１６、１７が配設されており、ＣＰＵ１５に接続されている。なお、充電器１０はプラスチックのケーシングによって覆われており、そのケーシング表面には、電池パック２０への充電状態をユーザに表示する表示部１８が配設され、ＣＰＵ１５からの制御に応じて、その表示状態が変化するようになっている。
【００１５】
電池パック２０は、２次電池であるニッケル水素電池２１、温度測定用のサーミスタ２２、ニッケル水素電池２１への過充電等による破損防止をするブレーカ２３、充電器１０と携帯電話機３０との双方向通信を可能にする信号線２６、２７が内部に構成されている。なお、電池パック２０もプラスチックのケーシングによって覆われており、その外部表面には、充電器１０及び携帯電話機３０に取付けられたときに電源供給ラインと信号線とが接触するように複数の導体板が露出している。
【００１６】
携帯電話機３０は、駆動することで負荷となる内部回路３１、この内部回路３１を制御するマイクロコンピュータ３２（以下ＣＰＵ３２と称す）、電池パック２０に内蔵されたニッケル水素電池２１の電圧値をＣＰＵ３２に入力する電池電圧検出抵抗３３、電池パック２０を介して充電器１０との双方向通信を可能にする信号線３６、３７とから構成されている。なお、ＣＰＵ３２は、内部回路３１及びＣＰＵ３２自身の消費電流を検出することができ、かつ電池電圧検出抵抗３３からの電圧値をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータが内蔵されている。また、携帯電話機３０もまたプラスチックのケーシングによって覆われており、そのケーシング表面には、電話機能に必要な操作部と、この操作部以外に液晶表示等からなる状態表示部３４が構成されており、ＣＰＵ１５の制御に応じてその表示内容が変化するようになっている。
【００１７】
次に、上記構成の動作をＣＰＵ３２、ＣＰＵ１５の処理動作に基づいてそれぞれ説明する。図２はＣＰＵ３２の処理動作を示すフローチャートであり、図３はＣＰＵ１５の処理動作を示すフローチャートである。
図２において、携帯電話機３０側のＣＰＵ３２の処理動作を説明する。まず、この携帯電話機３０の所有者が相手に電話をかけるか、あるいは相手からの電話がかかってくるかによって、内部回路３１からの信号を入力し、この入力した信号に基づいて携帯電話機内の各種回路を制御する（Ｓ１０，２０）。次に、この制御に応じて負荷回路（内部回路３１、ＣＰＵ３２自身）が消費した電流を検出する（Ｓ３０）。このとき、負荷回路の消費電流により電池パック２０への充電電流は減少し、電池電圧が下降してバッテリー充電電圧降下（−ΔＶ）と同様の電池電圧変動カーブが発生する。（図５参照）
ここで、上記検出した消費電流に基づき、負荷回路駆動による電流消費が−ΔＶ検出に影響を与えるか否か、つまり、負荷回路にて消費される電流が所定値よりも大きいかどうかの判定を行う（Ｓ４０）。そして、この判定により、消費電流の大きさが−ΔＶ検出に影響を与える大きさであれば、信号線３７より−ΔＶキャンセル信号を充電器１０に送信する（Ｓ５０）。
【００１８】
次に、充電器１０側から充電異常に関する信号を受信しているか否かを判定し、受信しているのであれば、その受信した充電異常に関する信号を解読し、その解読した内容を状態表示部３４にて表示する（Ｓ６０，７０）。次に、電池電圧検出抵抗３３からの電圧値を検出し、この検出した電圧値に応じて電池電圧に異常が発生しているか否かを判定するとともに、電池電圧に異常があれば状態表示部３４にて電池電圧異常の内容を表示する（Ｓ８０〜１００）。
【００１９】
図３において、充電器１０側のＣＰＵ１５の処理動作を説明する。まず、電池電圧検出抵抗１３からの入力、あるいは電池温度検出抵抗１４からの入力が検出されるか否かに応じて、電池パック２０を含む携帯電話機３０が充電器１０にセットされているか否かを判定する（Ｓ２００）。セットされているのであれば電池電圧検出抵抗１３からの入力に基づいて、ニッケル水素電池２１の電圧値を検出する（Ｓ２１０）。そして、この検出した電圧値が、今まで設定していたピーク値よりも大きい電圧値であれば、今回検出した電圧値をピーク値として更新し、今回検出した電圧値が今まで設定していたピーク値よりも小さいのであれば、今まで設定していたピーク値をそのまま保持しておく。なお、ピーク値がリセット状態（記憶されていない）であれば検出した電圧値をそのまま設定する（Ｓ２２０）。
【００２０】
次に、電池温度検出抵抗１４からの入力、また、充電電流検出回路１２からの入力に基づいて、それぞれ電池パック２０の温度及び充電電流値を検出する。このとき、検出した温度及び充電電流値が、ある設定した所定範囲内に入っていないのであれば、充電状態の異常を判定する（Ｓ２３０〜２５０）。そして、この判定にて充電異常が判定された場合は、その充電異常の状態に応じて信号線１６から携帯電話機３０に充電異常信号を送信する（Ｓ２６０，２７０）。一方、充電異常でない場合は、信号線１７からの入力に基づいて、携帯電話機３０が−ΔＶキャンセル信号を送信しているか否かを判定する（Ｓ２８０）。
【００２１】
ここで、−ΔＶキャンセル信号が送信されていれば、今まで設定していた電池電圧のピーク値をリセットすることになる（Ｓ２９０）。一方、−ΔＶキャンセル信号が送信されていなければ、電池電圧のピーク値と今回検出した電圧値との差が、バッテリー充電電圧降下（−ΔＶ：電池パック２０の温度に応じて段階的に設定された閾値）よりも大きいかどうかを判定し、大きいのであれば、電池パック２０が満充電であることを判定する（Ｓ３００）。つまり、携帯電話機３０の駆動によって、充電中に電池パック２０の電圧降下が生じ、満充電によるバッテリー充電電圧降下と同様の現象が起きたとしても、携帯電話機３０からの−ΔＶキャンセル信号の入力で、電池電圧のピーク値をリセットし、バッテリー充電電圧降下の判定を行わないようになっている。したがって、携帯電話機３０の駆動による−ΔＶの誤検出を防ぎ、常に正確な−ΔＶ検出を行うことができる。
【００２２】
次に、充電回路１１にて電池パック２０への充電電流の大きさを制御する。このとき、前述の処理により満充電が判定されている場合、電池がセットされていない場合、及び充電異常である場合には、充電回路１１にて電池パック２０への充電電流を遮断する。一方、それ以外の場合、つまり、−ΔＶキャンセル信号を入力した場合、あるいは−ΔＶ検出により満充電が判定されなかった場合には、充電電流の供給を維持する、または、電池電圧に応じて充電電流の大きさを変える（Ｓ３１０）。そして、このときの状態、すなわち、充電中であるかのか満充電の状態であるのかを表示部１８にて表示する（Ｓ３２０）。
【００２３】
なお、Ｓ３１０にて満充電を判定したが、この満充電と判定したことを信号線１６を介して携帯電話機３０側に送信し、携帯電話機３０側でこの満充電判定の受信後、携帯電話機３０が駆動によって電池パック２０の電流を消費した場合、携帯電話機３０側から信号線３７を介して充電器１０に再充電を要求する信号を送信する処理を追加する。これにより、充電器１０側は、満充電の状態から電流が消費された情報を得ることとなり、この情報に応じて充電動作を行えば、電池パック２０を常に満充電状態に維持することができる。また、充電中に携帯電話機３０が駆動した場合、携帯電話機３０より充電の延長を要求する信号を出力させてもよい。
【００２４】
なお、信号線については、充電パック２０内部を介して通信させていたが、例えば、外部コネクタにより充電器１０と携帯電話機３０とを接続して、充電パック２０内部を通さなくてもよい。また、２つの独立した通信線（１６、１７）、（３６、３７）は、それぞれ一本化してもよい。さらに、電池パック２０にブレーカ２３を内蔵させたが、これに限らず、ポリスイッチ、ヒューズ等を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を表す構成図である。
【図２】図１に示すＣＰＵ３２の処理を表すフローチャートである。
【図３】図１に示すＣＰＵ１５の処理を表すフローチャートである。
【図４】ニッケル水素電池の充電時間に対する電圧変化を示す特性図である。
【図５】充電中に電子機器が使用されたとき電圧変化を示す特性図である。
【符号の説明】
１０  充電器
１１  充電回路
１３  電池電圧検出抵抗
１５  ＣＰＵ
１７  信号線
２０  電池パック
３０  携帯電話機
３１  負荷回路
３２  ＣＰＵ
３７  信号線
【図１】
0003552316.tif 000002
【図２】
0003552316.tif 000003
【図３】
0003552316.tif 000004
【図４】
0003552316.tif 000005
【図５】
0003552316.tif 000006