(57)【要約】【課題】携帯端末や電池パックなどの二次電池を含む装置から、クレードルなどの充電器を含む装置への充電パラメータのフィードバックを、低消費電力かつ低コストで実現する。【解決手段】充電電流と所定の電流値の差分を検出する電流検出回路と、電池電圧と規定電圧との差分を検出する電圧検出回路を備え、それらの和をフィードバック信号とする。電池電圧が規定電圧未満の期間は、電圧検出回路からの出力が極めて小さく、フィードバック信号には、電流検出回路で検出された、充電電流と所定の電流値の差分が支配的となり、定電流充電が行われる。電池電圧が規定電圧に達した後は、電流検出回路からの出力が極めて小さく、フィードバック信号には、電圧検出回路で検出された、電池電圧と規定電圧との差分が支配的となり、定電圧充電が行われる。このように、定電流・定電圧充電のフィードバック制御を単一のアナログ信号で行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を有する第１装置に実装され、前記二次電池への充電電流と充電電圧を検出する検出回路を含んで構成される充電制御ＩＣであって、
前記二次電池を充電するときに、前記第１装置は充電器に接続され、前記充電器は、前記第１装置から供給されるフィードバック信号に基づいて前記二次電池への充電電力を増減する充電駆動回路を有し、
前記フィードバック信号は、前記検出回路から出力される単一のアナログ信号であり、
前記充電制御ＩＣは、前記検出回路により、前記二次電池の電池電圧が規定電圧に満たないときには、前記二次電池への充電電流と所定電流との差に基づいて前記フィードバック信号を生成し、前記電池電圧が前記規定電圧を超えたときには、前記電池電圧と前記規定電圧の差に基づいて前記フィードバック信号を生成する、
充電制御ＩＣ。
【請求項２】
請求項１において、前記検出回路は、電流検出回路と電圧検出回路と加算回路とを有し、
前記電流検出回路は、定電流フィードバック値を前記加算器の一方の入力に供給し、前記電圧検出回路は定電圧フィードバック値を前記加算器の他方の入力に供給し、前記検出回路は、前記加算器の出力に基づいて前記フィードバック信号を生成し、
前記電流検出回路は、前記電池電圧が前記規定電圧に満たないときに、前記二次電池への充電電流と所定電流との差に基づく値を前記定電流フィードバック値として出力し、
前記電圧検出回路は、前記電池電圧が前記規定電圧を超えたときに、前記電池電圧と前記規定電圧の差に基づく値を前記定電圧フィードバック値として出力し、
前記加算回路は、前記定電流フィードバック値と前記定電圧フィードバック値とを加算して出力する、
充電制御ＩＣ。
【請求項３】
請求項１において、前記第１装置は温度検出素子をさらに備え、
前記検出回路は、前記温度検出素子によって検出される温度に基づいて、前記規定電圧を調整する、
充電制御ＩＣ。
【請求項４】
請求項３において、前記検出回路は、前記温度検出素子によって検出される温度が、第１規定温度を超えたとき、または、第２規定温度を下回ったときのいずれかの場合に、前記規定電圧を低下させる、
充電制御ＩＣ。
【請求項５】
請求項１において、前記第１装置は、前記充電器と、前記二次電池への充電電力を供給する２本の電源線と、前記フィードバック信号を伝送する１本の制御線で接続される、
充電制御ＩＣ。
【請求項６】
請求項１において、前記第１装置は、前記充電器と、前記二次電池への充電電力を供給する２本の電源線で接続され、
前記充電制御ＩＣは、前記フィードバック信号で搬送波を変調し被変調波を出力する変調回路をさらに備え、前記第１装置は、前記被変調波を前記電源線に重畳し、
前記充電器は、復調回路をさらに備え、前記電源線から前記被変調波を分離して前記復調回路に供給し、前記復調回路は前記被変調波から前記フィードバック信号を再生し、前記充電駆動回路に供給する、
充電制御ＩＣ。
【請求項７】
請求項１において、前記充電器は電力送信アンテナ又は電力送信コイルをさらに備え、前記第１装置は電力受信アンテナ又は電力受信コイルをさらに備え、前記二次電池を充電するときに、前記充電器と前記第１装置とは相互に電気的又は磁気的に結合され、
前記充電器は、前記充電駆動回路の出力に接続され、前記電力送信アンテナ又は前記電力送信コイルに前記二次電池への充電電力を供給する送電回路をさらに備え、
前記充電制御ＩＣは、前記電力受信アンテナ又は前記電力受信コイルに接続され、前記充電器から供給される充電電力を前記二次電池に供給する、受電回路をさらに備える、
充電制御ＩＣ。
【請求項８】
請求項７において、前記第１装置は、フィードバック信号送信アンテナをさらに備え、前記充電器は、フィードバック信号受信アンテナをさらに備え、
前記充電制御ＩＣは、前記フィードバック信号で搬送波を変調し被変調波を出力する送信回路をさらに備え、前記二次電池を充電するときに、前記被変調波を前記フィードバック信号送信アンテナに供給し、
前記充電器は、受信回路をさらに備え、前記フィードバック信号受信アンテナが受信した信号から前記被変調波を分離して前記受信回路に供給し、前記受信回路は前記被変調波から前記フィードバック信号を再生して、前記充電駆動回路に供給する、
充電制御ＩＣ。
【請求項９】
請求項７において、前記充電制御ＩＣは、前記フィードバック信号で搬送波を変調し被変調波を出力する変調回路をさらに備え、前記二次電池を充電するときに、前記被変調波を前記電力受信アンテナ又は前記電力受信コイルに供給し、
前記充電器は、復調回路をさらに備え、前記電力送信アンテナ又は前記電力送信コイルが受信した信号から前記被変調波を分離して前記復調回路に供給し、前記復調回路は前記被変調波から前記フィードバック信号を再生して、前記充電駆動回路に供給する、
充電制御ＩＣ。
【請求項１０】
二次電池と前記二次電池への充電電流と充電電圧を検出する検出回路とを含んで構成される第１装置と、前記二次電池への充電電力を供給する充電駆動回路を含んで構成される第２装置とを有する、充電装置であって、
前記検出回路は、前記充電駆動回路に対して単一のアナログ信号であるフィードバック信号を出力し、
前記充電駆動回路は、前記フィードバック信号に基づいて前記二次電池への充電電力を増減する制御を行い、
前記検出回路は、前記電池電圧が規定電圧に満たないときには、前記二次電池への充電電流と所定電流との差に基づいて前記フィードバック信号を生成し、前記二次電池の電池電圧が前記規定電圧を超えたときには、前記電池電圧と前記規定電圧の差に基づいて前記フィードバック信号を生成する、
充電装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記検出回路は、電流検出回路と電圧検出回路と加算回路とを有し、
前記電流検出回路は、定電流フィードバック値を前記加算器の一方の入力に供給し、前記電圧検出回路
は定電圧フィードバック値を前記加算器の他方の入力に供給し、前記検出回路は、前記加算器の出力に基づいて前記フィードバック信号を生成し、
前記電流検出回路は、前記電池電圧が前記規定電圧に満たないときに、前記二次電池への充電電流と所定電流との差に基づく値を前記定電流フィードバック値として出力し、
前記電圧検出回路は、前記電池電圧が前記規定電圧を超えたときに、前記電池電圧と前記規定電圧の差に基づく値を前記定電圧フィードバック値として出力し、
前記加算回路は、前記定電流フィードバック値と前記定電圧フィードバック値とを加算して出力する、
充電装置。
【請求項１２】
請求項１０において、前記第１装置は温度検出素子をさらに備え、
前記検出回路は、前記温度検出素子によって検出される温度に基づいて、前記規定電圧を調整する、
充電装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記検出回路は、前記温度検出素子によって検出される温度が、第１規定温度を超えたとき、または、第２規定温度を下回ったときのいずれかの場合に、前記規定電圧を低下させる、
充電装置。
【請求項１４】
請求項１０において、前記第１装置は、前記第２装置と、前記二次電池への充電電力を供給する２本の電源線と、前記フィードバック信号を伝送する１本の制御線で接続される、
充電装置。
【請求項１５】
請求項１０において、前記第１装置は、前記第２装置と、前記二次電池への充電電力を供給する２本の電源線で接続され、
前記第１装置は、前記フィードバック信号で搬送波を変調し被変調波を出力する変調回路を備え、前記被変調波を前記電源線に重畳し、
前記第２装置は、復調回路をさらに備え、前記電源線から前記被変調波を分離して前記復調回路に供給し、前記復調回路は前記被変調波から前記フィードバック信号を再生し、前記充電駆動回路に供給する、
充電装置。
【請求項１６】
請求項１０において、前記第２装置は電力送信アンテナ又は電力送信コイルをさらに備え、前記第１装置は電力受信アンテナ又は電力受信コイルをさらに備え、前記二次電池を充電するときに、前記第２装置と前記第１装置とは相互に電気的又は磁気的に結合され、
前記第２装置は、前記充電駆動回路の出力に接続され、前記電力送信アンテナ又は前記電力送信コイルに前記二次電池への充電電力を供給する送電回路をさらに備え、
前記第１装置は、前記電力受信アンテナ又は前記電力受信コイルに接続され、前記第２装置から供給される充電電力を前記二次電池に供給する、受電回路をさらに備える、
充電装置。
【請求項１７】
請求項１６において、前記第１装置は、フィードバック信号送信アンテナをさらに備え、前記第２装置は、フィードバック信号受信アンテナをさらに備え、
前記第１装置は、前記フィードバック信号で搬送波を変調し被変調波を出力する送信回路をさらに備え、前記二次電池を充電するときに、前記被変調波を前記フィードバック信号送信アンテナに供給し、
前記第２装置は、受信回路をさらに備え、前記フィードバック信号受信アンテナが受信した信号から前記被変調波を分離して前記受信回路に供給し、前記受信回路は前記被変調波から前記フィードバック信号を再生して、前記充電駆動回路に供給する、
充電装置。
【請求項１８】
請求項１６において、
前記第１装置は、前記フィードバック信号で搬送波を変調し被変調波を出力する変調回路をさらに備え、前記二次電池を充電するときに、前記被変調波を前記電力受信アンテナ又は前記電力受信コイルに供給し、
前記第２装置は、復調回路をさらに備え、前記電力送信アンテナ又は前記電力送信コイルが受信した信号から前記被変調波を分離して前記復調回路に供給し、前記復調回路は前記被変調波から前記フィードバック信号を再生して、前記充電駆動回路に供給する、
充電装置。
【請求項１９】
第２装置によって充電される二次電池を有する第１装置に実装される充電制御ＩＣであって、
前記充電制御ＩＣは、前記二次電池の充電電流と充電電圧に基づいて単一のアナログのフィードバック信号を生成して、前記第２装置に供給し、
前記充電制御ＩＣは、前記充電電圧が規定電圧に満たないときには、前記充電電流を一定にする制御を前記第２装置にさせるための信号を前記フィードバック信号として出力し、前記電池電圧が前記規定電圧を超えたときには、前記充電電圧を一定にする制御を前記第２装置にさせるための信号を前記フィードバック信号として出力する、充電制御ＩＣ。
【請求項２０】
請求項１９において、前記第１装置は温度検出素子をさらに備え、前記充電制御ＩＣは、前記温度検出素子によって検出される温度に基づいて、前記規定電圧を調整する、充電制御ＩＣ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電制御ＩＣ（Integrated Circuit）および充電装置に関し、特に二次電池を内蔵する携帯機器又は電池パックに実装される充電制御ＩＣおよびそれを含む充電装置に好適に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池を内蔵する携帯機器や電池パックは、クレードルと呼ばれる充電器に接続されて、二次電池の充電が行われる。急速充電を行うためには、電池電圧が所定の規定電圧に達するまでは定電流充電が行われ、規定電圧に達した後には定電圧充電に切り替える、定電流・定電圧充電が広く採用されている。携帯機器や電池パックに実装される充電制御ＩＣは、充電電流や電池電圧、温度などの充電パラメータを計測して、充電器にフィードバックし、充電器はそれに基づいて二次電池に供給する充電電力を制御して、定電流・定電圧充電を行う。
【０００３】
特許文献１には、携帯電話端末の発熱を防止する充電制御装置が開示されている。充電制御装置とバッテリーと負荷回路を備える携帯電話端末において、負荷回路の消費電流が大きく、バッテリーへ十分な電流が供給されていないときには、充電を一旦停止する。バッテリーへ十分な電流が供給されないことによって発生する発熱を抑えることができる。
【０００４】
特許文献２には、ノートＰＣ（Personal Computer）に装着される、二次電池の電池パックが開示されている。例えば同文献の図２に示される電池パックは、二次電池の他に、電流測定回路と電圧測定回路と充放電ＦＥＴとサーミスタとＭＰＵ（Micro Processing Unit）を含んで構成されており、ノートＰＣは、充電器とＤＣ−ＤＣ（Direct Current to Direct Current）コンバータとエンベデッドコントローラを含んで構成されている。電池パックに実装されるＭＰＵとノートＰＣ側のエンベデッドコントローラは互いにシリアル通信路で接続され、エンベデッドコントローラからＭＰＵに対して制御コマンドが送られ、ＭＰＵは、電流測定回路と電圧測定回路の測定値をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換して、ノートＰＣ側のエンベデッドコントローラにフィードバックしている。また、電池パック側に実装されたサーミスタからの信号は、端子３７を介してノートＰＣ側のエンベデッドコントローラに電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４６６６５６号明細書
【特許文献２】特開２００８−３０００３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２について本発明者が検討した結果、以下のような新たな課題があることがわかった。
【０００７】
特許文献１に記載される携帯電話端末では、二次電池（バッテリー）と充電用のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）を含む充電制御装置と負荷回路が携帯電話端末という一つの筐体に搭載されている。そのため、安全性の観点から高温にすべきではない二次電池が、充電用のＭＯＳＦＥＴや充電制御回路の発熱により、高温となってしまう問題がある。そこで、二次電池とは別筐体のクレードルと呼ばれる充電器に、充電用のＭＯＳＦＥＴなどの発熱する充電制御回路を搭載することによって、急速充電の際の充電制御回路による発熱の二次電池への影響を、抑えることができる。
【０００８】
特許文献２に記載される電池パックでは、充電器とエンベデッドコントローラからなる充電制御回路が、電池パックとは分離してノートＰＣ側に搭載されている。しかし、電池パック側にも充電用のＭＯＳＦＥＴと充電電圧と電流をモニタするための電圧測定回路、電流測定回路及びＭＰＵが搭載されているため、充電回路による発熱の影響が二次電池に及ぶ恐れがある。電池パックに内蔵されるＭＰＵは、充電電流や電池電圧などの充電パラメータをシリアル通信で充電器側にフィードバックするため、少なくとも２チャンネルのＡ／Ｄ変換器を内蔵あるいは外付けにより備えているため、消費電力が大きい。そのため、電池パックに内蔵する回路による発熱が大きく、その発熱の影響が二次電池に及ぶ恐れがあるという課題がある。一方、コスト上昇を抑えるため、電池パックと充電器の接続信号数は、ＭＰＵを使ったシリアル通信に必要な信号線数よりも少なく抑えたい。この課題は、電池パックに限らず、二次電池を内蔵する携帯端末一般について同様である。
【０００９】
このような課題を解決するための手段を以下に説明するが、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施の形態によれば、下記の通りである。
【００１１】
すなわち、二次電池を含む第１装置（携帯端末又は電池パック）と、第１装置をセットして充電を行う第２装置（クレードルまたは充電器を含む機器）とで構成される充電装置において、第１装置から第２装置への複数の充電パラメータの伝送を単一のアナログ信号で行う。
【発明の効果】
【００１２】
前記一実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１３】
すなわち、第１装置と第２装置との通信のためのコストを増やすことなく、急速充電時の第１装置（携帯端末又は電池パック）の充電による発熱を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態１の充電装置１００のブロック図である。
【図２】図２は、検出回路１１２のブロック図である。
【図３】図３は、電流検出回路１１２Ａの等価回路図の一例である。
【図４】図４は、電圧検出回路１１２Ｖの等価回路図の一例である。
【図５】図５は、送信回路１１２Ｔの等価回路図の一例である。
【図６】図６は、充電駆動回路１２１の一例を示すブロック図である。
【図７】図７は、充電駆動回路１２１の等価回路図の一例である。
【図８】図８は、実施形態１の充電装置１００の動作を示す波形図である。
【図９】図９は、実施形態２の充電装置２００のブロック図である。
【図１０】図１０は、検出回路２１２のブロック図である。
【図１１】図１１は、電流検出回路２１２Ａの等価回路図の一例である。
【図１２】図１２は、電圧検出回路２１２Ｖの等価回路図の一例である。
【図１３】図１３は、電池温度検出回路２１２ＢＴの等価回路図の一例である。
【図１４】図１４は、電流検出回路２１２Ａの等価回路図のより詳細な一例である。
【図１５】図１５は、電圧検出回路２１２Ｖの等価回路図のより詳細な一例である。
【図１６】図１６は、実施形態３の充電装置３００のブロック図である。
【図１７】図１７は、実施形態４の充電装置４００のブロック図である。
【図１８】図１８は、実施形態５の充電装置５００のブロック図である。
【図１９】図１９は、実施形態６の充電装置６００のブロック図である。
【図２０】図２０は、実施形態７の充電装置７００のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
【００１６】
〔１〕＜単一のアナログ信号でフィードバックする充電制御ＩＣ＞
二次電池（１１１、２１１、〜７１１）を有する第１装置（携帯機器または電池パック：１１０、２１０、〜７１０）に実装され、前記二次電池への充電電流と充電電圧を検出する検出回路（１１２、２１２、〜７１２）を含んで構成される充電制御ＩＣ（１１９、２１９、〜７１９）であって、以下のように構成される。
【００１７】
前記二次電池を充電するときに、前記第１装置は充電器（１２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０）に接続され、前記充電器は、前記第１装置から供給されるフィードバック信号に基づいて前記二次電池への充電電力を増減する充電駆動回路（１２１、３２１、４２１、５２１、６２１、７２１）を有する。
【００１８】
前記フィードバック信号は、前記検出回路から出力される単一のアナログ信号である。
【００１９】
前記充電制御ＩＣは、前記検出回路により、前記二次電池の電池電圧が規定電圧に満たないときには、前記二次電池への充電電流と所定電流との差に基づいて前記フィードバック信号を生成し、前記電池電圧が前記規定電圧を超えたときには、前記電池電圧と前記規定電圧の差に基づいて前記フィードバック信号を生成する。
【００２０】
これにより、定電流・定電圧充電のフィードバック制御を行う通信のためのコストを増やすことなく、充電による発熱を抑えた充電制御ＩＣを提供することができる。
【００２１】
〔２〕＜電流検出回路＋電圧検出回路＋加算回路＞
項１の前記充電制御ＩＣにおいて、前記検出回路は、電流検出回路（１１２Ａ、２１２Ａ、３１２Ａ、４１２Ａ、５１２Ａ）と電圧検出回路（１１２Ｖ、２１２Ｖ、３１２Ｖ、４１２Ｖ、５１２Ｖ）と加算回路（１１２Ｔ１、２１２Ｔ１、３１２Ｔ１、４１２Ｔ１、５１２Ｔ１）とを有する。
【００２２】
前記電流検出回路は、定電流フィードバック値を前記加算器の一方の入力に供給し、前記電圧検出回路は定電圧フィードバック値を前記加算器の他方の入力に供給し、前記検出回路は、前記加算器の出力に基づいて前記フィードバック信号を生成する。前記電流検出回路は、前記電池電圧が前記規定電圧に満たないときに、前記二次電池への充電電流と所定電流との差に基づく値を前記定電流フィードバック値として出力し、前記電圧検出回路は、前記電池電圧が前記規定電圧を超えたときに、前記電池電圧と前記規定電圧の差に基づく値を前記定電圧フィードバック値として出力する。前記加算回路は、前記定電流フィードバック値と前記定電圧フィードバック値とを加算して出力する。
【００２３】
これにより、簡単なアナログ回路により、前記フィードバック信号を生成することができる。
【００２４】
〔３〕＜規定電圧は温度に基づいて変化＞
項１または項２において、前記第１装置は温度検出素子（Ｔｈ）をさらに備え、前記検出回路は、前記温度検出素子によって検出される温度に基づいて、前記規定電圧を調整する。
【００２５】
これにより、二次電池の温度に適した充電制御を行うことができる。
【００２６】
〔４〕＜規定温度範囲外のとき規定電圧を下げて二次電池を保護＞
項３において、前記検出回路は、前記温度検出素子によって検出される温度が、第１規定温度を超えたとき、または、第２規定温度を下回ったときのいずれかの場合に、前記規定電圧を低下させる。
【００２７】
これにより、二次電池の温度が規定の温度範囲を外れた場合に充電目標電圧を低下させる充電制御を行い、前記二次電池の保護を行うことができる。
【００２８】
〔５〕＜電源２本＋フィードバック信号１本で接続＞
項１から項４のうちのいずれか１項において、前記第１装置は、前記充電器と、前記二次電池への充電電力を供給する２本の電源線と、前記フィードバック信号を伝送する１本の制御線で接続される。
【００２９】
これにより、第１装置と充電器とを３本の配線で接続することができる。
【００３０】
〔６〕＜フィードバック信号を電源線に重畳＞
項１から項４のうちのいずれか１項において、前記第１装置は、前記充電器と、前記二次電池への充電電力を供給する２本の電源線で接続される。
【００３１】
前記充電制御ＩＣは、前記フィードバック信号で搬送波を変調して被変調波を出力する変調回路（５１３）をさらに備え、前記第１装置は前記被変調波を前記電源線に重畳する。
【００３２】
前記充電器は、復調回路（５２３）をさらに備え、前記電源線から前記被変調波を分離して前記復調回路に供給し、前記復調回路は前記被変調波から前記フィードバック信号を再生し、前記充電駆動回路に供給する。
【００３３】
これにより、第１装置と充電器とを２本の配線で接続することができる。
【００３４】
〔７〕＜ワイヤレス充電＞
項１から項４のうちのいずれか１項において、前記充電器は電力送信アンテナ又は電力送信コイル（６２５、７２５）をさらに備え、前記第１装置は電力受信アンテナ又は電力受信コイル（６１５、７１５）をさらに備え、前記二次電池を充電するときに、前記充電器と前記第１装置とは相互に電気的又は磁気的に結合される。
【００３５】
前記充電器は、前記充電駆動回路の出力に接続され、前記電力送信アンテナ又は前記電力送信コイルに前記二次電池への充電電力を供給する送電回路（６２６、７２６）をさらに備え、前記充電制御ＩＣは、前記電力受信アンテナ又は前記電力受信コイルに接続され、前記充電器から供給される充電電力を前記二次電池に供給する、受電回路（６１６、７１６）をさらに備える。
【００３６】
これにより、充電器から第１装置内の二次電池へのワイヤレス充電を可能にすることができる。フィードバックされる信号は、単一のアナログ信号であるため、送電回路（６２６、７２６）と受電回路（６１６、７１６）は、ＡＭまたはＦＭなどの単純な変調回路と復調回路で構成することができ、第１装置の充電による発熱を抑えることができる。
【００３７】
〔８〕＜ワイヤレス充電＋別系統の無線によるフィードバック＞
項７において、前記第１装置は、フィードバック信号送信アンテナ（６１４ＡＮ）をさらに備え、前記充電器は、フィードバック信号受信アンテナ（６２４ＡＮ）をさらに備える。
【００３８】
前記充電制御ＩＣは、前記フィードバック信号で搬送波を変調して被変調波を出力する送信回路（６１４ＴＸ）をさらに備え、前記二次電池を充電するときに、前記被変調波を前記フィードバック信号送信アンテナに供給する。前記充電器は、受信回路（６２４ＲＸ）をさらに備え、前記フィードバック信号受信アンテナが受信した信号から前記被変調波を分離して前記受信回路に供給し、前記受信回路は前記被変調波から前記フィードバック信号を再生して、前記充電駆動回路に供給する。
【００３９】
これにより、ワイヤレス充電においても無線によって、フィードバック信号を伝送することができる。
【００４０】
〔９〕＜ワイヤレス充電に無線によるフィードバックを重畳＞
項７において、前記充電制御ＩＣは、前記フィードバック信号で搬送波を変調して被変調波を出力する変調回路（７１３）をさらに備え、前記二次電池を充電するときに、前記被変調波を前記電力受信アンテナ又は前記電力受信コイルに供給する。前記充電器は、復調回路（７２３）をさらに備え、前記電力送信アンテナ又は前記電力送信コイルが受信した信号から前記被変調波を分離して前記復調回路に供給し、前記復調回路は前記被変調波から前記フィードバック信号を再生して、前記充電駆動回路に供給する。
【００４１】
これにより、ワイヤレス充電においても無線によって、フィードバックのための送受信アンテナを別途備えることなく、フィードバック信号を伝送することができる。
【００４２】
〔１０〕＜単一のアナログ信号でフィードバックする充電装置＞
二次電池（１１１、２１１、〜７１１）と前記二次電池への充電電流と充電電圧を検出する検出回路（１１２、２１２、〜７１２）とを含んで構成される第１装置（１１０、２１０、〜７１０）と、前記二次電池への充電電力を供給する充電駆動回路（１２１、３２１、〜７２１）を含んで構成される第２装置（１２０、３２０、〜７２０）とを有する、充電装置であって、以下のように構成される。
【００４３】
前記検出回路は、前記充電駆動回路に対して単一のアナログ信号であるフィードバック信号を出力する。前記充電駆動回路は、前記フィードバック信号に基づいて前記二次電池への充電電力を増減する制御を行う。前記検出回路は、前記電池電圧が規定電圧に満たないときには、前記二次電池への充電電流と所定電流との差に基づいて前記フィードバック信号を生成し、前記二次電池の電池電圧が前記規定電圧を超えたときには、前記電池電圧と前記規定電圧の差に基づいて前記フィードバック信号を生成する。
【００４４】
これにより、定電流・定電圧充電のフィードバック制御を行う通信のためのコストを増やすことなく、充電中の第１装置（携帯機器または電池パック）の充電による発熱を抑えることができる。
【００４５】
〔１１〕＜電流検出回路＋電圧検出回路＋加算回路＞
項１０において、前記検出回路は、電流検出回路（１１２Ａ、２１２Ａ、３１２Ａ、４１２Ａ、５１２Ａ）と電圧検出回路（１１２Ｖ、２１２Ｖ、３１２Ｖ、４１２Ｖ、５１２Ｖ）と加算回路（１１２Ｔ１、２１２Ｔ１、３１２Ｔ１、４１２Ｔ１、５１２Ｔ１）とを有する。
【００４６】
前記電流検出回路は、定電流フィードバック値を前記加算器の一方の入力に供給し、前記電圧検出回路
は定電圧フィードバック値を前記加算器の他方の入力に供給し、前記検出回路は、前記加算器の出力に基づいて前記フィードバック信号を生成する。
【００４７】
前記電流検出回路は、前記電池電圧が前記規定電圧に満たないときに、前記二次電池への充電電流と所定電流との差に基づく値を前記定電流フィードバック値として出力し、前記電圧検出回路は、前記電池電圧が前記規定電圧を超えたときに、前記電池電圧と前記規定電圧の差に基づく値を前記定電圧フィードバック値として出力する。前記加算回路は、前記定電流フィードバック値と前記定電圧フィードバック値とを加算して出力する。
【００４８】
これにより、簡単なアナログ回路により、前記フィードバック信号を生成することができる。
【００４９】
〔１２〕＜規定電圧は温度に基づいて変化＞
項１０または項１１において、前記第１装置は温度検出素子（Ｔｈ）をさらに備え、前記検出回路は、前記温度検出素子によって検出される温度に基づいて、前記規定電圧を調整する。
【００５０】
これにより、二次電池の温度に適した充電制御を行うことができる。
【００５１】
〔１３〕＜規定温度範囲外のとき規定電圧を下げて二次電池を保護＞
項１２において、前記検出回路は、前記温度検出素子によって検出される温度が、第１規定温度を超えたとき、または、第２規定温度を下回ったときのいずれかの場合に、前記規定電圧を低下させる。
【００５２】
これにより、二次電池の温度が規定の温度範囲を外れた場合に充電目標電圧を低下させる充電制御を行い、前記二次電池の保護を行うことができる。
【００５３】
〔１４〕＜電源２本＋フィードバック信号１本で接続＞
項１０から項１３のうちのいずれか１項において、前記第１装置は、前記第２装置と、前記二次電池への充電電力を供給する２本の電源線と、前記フィードバック信号を伝送する１本の制御線で接続される。
【００５４】
これにより、第１装置と第２装置とを３本の配線で接続することができる。
【００５５】
〔１５〕＜フィードバック信号を電源線に重畳＞
項１０から項１３のうちのいずれか１項において、前記第１装置は、前記第２装置と、前記二次電池への充電電力を供給する２本の電源線で接続される。
【００５６】
前記第１装置は、前記フィードバック信号で搬送波を変調して被変調波を出力する変調回路（５１３）を備え、前記被変調波を前記電源線に重畳する。
【００５７】
前記第２装置は、復調回路（５２３）をさらに備え、前記電源線から前記被変調波を分離して前記復調回路に供給し、前記復調回路は前記被変調波から前記フィードバック信号を再生し、前記充電駆動回路に供給する。
【００５８】
これにより、第１装置と第２装置とを２本の配線で接続することができる。
【００５９】
〔１６〕＜ワイヤレス充電＞
項１０から項１３のうちのいずれか１項において、前記第２装置は電力送信アンテナ又は電力送信コイル（６２５、７２５）をさらに備え、前記第１装置は電力受信アンテナ又は電力受信コイル（６１５、７１５）をさらに備え、前記二次電池を充電するときに、前記第２装置と前記第１装置とは相互に電気的又は磁気的に結合される。
【００６０】
前記第２装置は、前記充電駆動回路の出力に接続され、前記電力送信アンテナ又は前記電力送信コイルに前記二次電池への充電電力を供給する送電回路（６２６、７２６）をさらに備え、前記第１装置は、前記電力受信アンテナ又は前記電力受信コイルに接続され、前記第２装置から供給される充電電力を前記二次電池に供給する、受電回路（６１６、７１６）をさらに備える。
【００６１】
これにより、第２装置から第１装置内の二次電池へのワイヤレス充電を可能にすることができる。
【００６２】
〔１７〕＜ワイヤレス充電＋別系統の無線によるフィードバック＞
項１６において、前記第１装置は、フィードバック信号送信アンテナ（６１４ＡＮ）をさらに備え、前記第２装置は、フィードバック信号受信アンテナ（６２４ＡＮ）をさらに備える。
【００６３】
前記第１装置は、前記フィードバック信号で搬送波を変調して被変調波を出力する送信回路（６１４ＴＸ）をさらに備え、前記二次電池を充電するときに、前記被変調波を前記フィードバック信号送信アンテナに供給する。前記第２装置は、受信回路（６２４ＲＸ）をさらに備え、前記フィードバック信号受信アンテナが受信した信号から前記被変調波を分離して前記受信回路に供給し、前記受信回路は前記被変調波から前記フィードバック信号を再生して、前記充電駆動回路に供給する。
【００６４】
これにより、ワイヤレス充電においても無線によって、フィードバック信号を伝送することができる。
【００６５】
〔１８〕＜ワイヤレス充電に無線によるフィードバックを重畳＞
項１６において、前記第１装置は、前記フィードバック信号で搬送波を変調して被変調波を出力する変調回路（７１３）をさらに備え、前記二次電池を充電するときに、前記被変調波を前記電力受信アンテナ又は前記電力受信コイルに供給する。前記第２装置は、復調回路（７２３）をさらに備え、前記電力送信アンテナ又は前記電力送信コイルが受信した信号から前記被変調波を分離して前記復調回路に供給し、前記復調回路は前記被変調波から前記フィードバック信号を再生して、前記充電駆動回路に供給する。
【００６６】
これにより、ワイヤレス充電においても無線によって、フィードバックのための送受信アンテナを別途備えることなく、フィードバック信号を伝送することができる。
【００６７】
〔１９〕＜単一のアナログ信号でフィードバックする充電制御ＩＣ＞
第２装置（１２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０）によって充電される二次電池（１１１、２１１、〜７１１）を有する第１装置（１１０、２１０、〜７１０）に実装される充電制御ＩＣ（１１９、２１９、〜７１９）であって、以下のように構成される。
【００６８】
前記充電制御ＩＣは、前記二次電池の充電電流と充電電圧に基づいて単一のアナログのフィードバック信号を生成して、前記第２装置に供給する。
【００６９】
前記充電制御ＩＣは、前記充電電圧が規定電圧に満たないときには、前記充電電流を一定にする制御を前記第２装置にさせるための信号を前記フィードバック信号として出力し、前記電池電圧が前記規定電圧を超えたときには、前記充電電圧を一定にする制御を前記第２装置にさせるための信号を前記フィードバック信号として出力する。
【００７０】
これにより、定電流・定電圧充電のフィードバック制御を行う通信のためのコストを増やすことなく、充電による発熱を抑えた充電制御ＩＣを提供することができる。
【００７１】
〔２０〕＜規定電圧は温度に基づいて変化＞
項１９において、前記第１装置は温度検出素子（Ｔｈ）をさらに備え、前記充電制御ＩＣは、前記温度検出素子によって検出される温度に基づいて、前記規定電圧を調整する。
【００７２】
これにより、二次電池の温度に適した充電制御を行うことができる。
【００７３】
２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
【００７４】
〔実施形態１〕＜充電パラメータの伝送を単一のアナログ信号で行う充電装置＞
図１は、実施形態１の充電装置１００のブロック図である。充電装置１００は、携帯端末１１０と、充電器１２０と、ＡＣアダプタ１３０とで構成される。携帯端末１１０は、電池パックであってもよい。充電器１２０は、クレードルとも呼ばれる。
【００７５】
携帯端末１１０は、外部装置との電気的接続を取る接続端子を持つ。この例では、接続端子Ｐｉ、ＦＢおよびＧｍの３つの端子を持つ。充電器１２０は、外部装置との電気的接続を取る接続端子を持つ。この例では、接続端子Ｐｏ、ＣｉおよびＧｃの３つの端子を持つ。携帯端末１１０の接続端子Ｐｉと、充電器１２０の接続端子Ｐｏは、充電時に携帯端末１１０を充電器１２０に搭載することで電気的に接続される。同様に、接続端子ＦＢが接続端子Ｃｉと、接続端子Ｇｍが接続端子Ｇｃと接続される。接続端子ＧｍおよびＧｃには充電装置１００の各装置の基準電源ＧＮＤが接続され、充電装置１００に共通の基準電源ＧＮＤとされる。
【００７６】
携帯端末１１０は、二次電池１１１と検出回路１１２とを持つ。検出回路１１２は、接続端子Ｐｉ、ＦＢとＧｍに接続される。検出回路１１２は出力端子Ｃｇを持ち、二次電池１１１の高電圧端子Ｂｐと接続される。二次電池１１１は、高電圧端子Ｂｐに接続される電圧出力端子Ｓｏを持ち、検出回路１１２の電圧入力端子Ｓｉに接続される。二次電池の低電圧端子Ｂｍは、検出回路１１２の基準電源ＧＮＤとともに接続端子Ｇｍに接続される。
【００７７】
二次電池１１１は、充放電可能な二次電池セルＢｒと寄生抵抗ｒｂとを持つ等価回路で表現される。二次電池１１１は、二次電池セルＢｒの高電圧端子に、寄生抵抗ｒｂを通して接続される電力入力端子Ｂｐと、二次電池１１１の高電圧端子Ｂｐ（充電時は、電力入力端子Ｂｐとも呼ぶ）の電圧を出力する出力端子Ｓｏと、二次電池の低電圧端子に接続される基準電源端子Ｂｍとを持つ。もちろん、寄生抵抗ｒｂは、実際には二次電池１１１の高電圧端子Ｂｐから低電圧端子Ｂｍに亘って存在する分布定数回路である。しかし、説明の都合上、二次電池セルＢｒの高電圧端子に直列に接続されている集中定数の抵抗ｒｂとして等価回路で表す。この後の説明は、この等価回路に合わせて行う。
【００７８】
二次電池１１１の高電圧端子Ｂｐの電圧をＶｂ、二次電池セルＢｒの高電圧端子の電圧をＶｒｂとする。二次電池１１１を充電する時は、充電電流Ｉｃｇが寄生抵抗ｒｂを通して二次電池セルＢｒの高電圧端子に流れ込む。この時、寄生抵抗ｒｂには、電圧降下（Ｉｃｇ×ｒｂ）が発生する。電力入力端子Ｂｐの電圧Ｖｂと、二次電池セルＢｒの高電圧端子の電圧Ｖｒｂとの間には、Ｖｂ＝Ｉｃｇ×ｒｂ＋Ｖｒｂの関係がある。
【００７９】
検出回路１１２は、電圧検出回路１１２Ｖと、電流検出回路１１２Ａと、送信回路１１２Ｔとを持つ。電圧検出回路１１２Ｖの出力と、電流検出回路１１２Ａの出力は送信回路１１２Ｔに入力される。送信回路１１２Ｔの出力は、接続端子ＦＢに接続され、検出信号Ｃｎｔを出力する。検出信号Ｃｎｔは、単一のアナログ信号である。
【００８０】
充電器１２０は、充電駆動回路１２１を持つ。充電駆動回路１２１は、ＡＣアダプタ１３０から出力ＤＣ電源（ＤＣｉ、ＧＮＤ）を受ける。充電駆動回路１２１の回路は、原則として電源ＤＣｉと基準電源ＧＮＤで動作する。また充電駆動回路１２１は、接続端子Ｃｉに接続されて検出信号Ｃｎｔが入力され、接続端子Ｐｏに接続されて充電電力Ｐｗを出力する。さらに、充電駆動回路１２１は、接続端子Ｇｃに接続され、ＡＣアダプタ１３０から受けた基準電圧ＧＮＤを出力する。
【００８１】
充電駆動回路１２１は、受信回路１２１Ｒと、駆動回路１２１Ｄとを持つ。受信回路１２１Ｒは、接続端子Ｃｉから検出信号Ｃｎｔを受け、駆動回路１２１Ｄに出力する。駆動回路１２１Ｄは、接続端子Ｐｏに接続され、充電電力Ｐｗを出力する。
【００８２】
ＡＣアダプタ１３０は、電源プラグ１３１を商用電源コンセント（ｏｕｔｌｅｔ）に接続することで、ＡＣ電源から略一定電圧のＤＣ電源を生成する変換装置である。ＡＣアダプタは、一般的に降圧ＤＣ電圧を生成する機能を持つ。ＤＣ電圧の高圧側（後述の図６のＤＣｉ）は、充電器１２０に動作電圧（後述の図６のＶｄｄ１）を供給し、ＤＣ電圧の低圧側は、基準電源ＧＮＤとして、基準電圧ＧＮＤを供給する。
【００８３】
携帯端末１１０（第１装置）は、充電器１２０（第２装置）に搭載可能で、搭載時に接続端子ＰｉとＰｏ、ＦＢとＣｉおよびＧｍとＧｃとがそれぞれ電気的に接続されることで、充電器１２０（第２装置）に二次電池１１１の充電電流値Ｉｃｇと電池電圧Ｖｂをパラメータとする制御をさせて、携帯端末１１０内の二次電池１１１を充電する。
【００８４】
携帯端末１１０内の検出回路１１２は、充電器１２０内の充電駆動回路１２１に対して単一のアナログ信号であるフィードバック信号Ｃｎｔを出力する。フィードバック信号Ｃｎｔは、接続端子ＦＢとＣｉを通して、充電駆動回路１２１に入力される。充電駆動回路１２１は、入力されたフィードバック信号Ｃｎｔに基づいて二次電池１１１への充電電力Ｐｗを増減する制御を行う。検出回路１１２は、二次電池１１１の電池電圧が所定の規定電圧に満たないときには、二次電池１１１への充電電流と所定電流との差に基づいてフィードバック信号Ｃｎｔを生成し、電池電圧がその規定電圧を超えたときには、電池電圧と規定電圧の差に基づいてフィードバック信号Ｃｎｔを生成する。フィードバック信号Ｃｎｔは、二次電池１１１の電池電圧が所定の規定電圧に満たないときには、充電電流を一定に保つ定電流制御のためのフィードバック信号として利用され、規定電圧を超えたときには、電池電圧を一定に保つ定電圧制御のためのフィードバック信号として利用される。そのため、単一のアナログのフィードバック信号Ｃｎｔによって、定電流・定電圧充電のフィードバック制御を実現することができる。
【００８５】
これにより、定電流・定電圧充電のフィードバック制御を行う通信のためのコストを増やすことなく、充電による第１装置（携帯機器または電池パック）の発熱を抑えることができる。
【００８６】
第１装置（携帯機器または電池パック）は、検出回路１１２を有する充電制御ＩＣ１１９を含んで構成されてもよい。上述の制御を実現するために、充電制御ＩＣ１１９では、検出回路１１２を公知のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）半導体製造技術によって形成されたアナログ回路で構成することができる。第１装置が充電制御ＩＣ１１９を含んで構成された場合においても同様に、定電流・定電圧充電のフィードバック制御を行う通信のためのコストを増やすことなく、充電による充電制御ＩＣ１１９の発熱を抑えることができる。
【００８７】
検出回路１１２のさらに詳しい回路構成例について説明する。
【００８８】
図２は、検出回路１１２のブロック図である。検出回路１１２は、前述の通り、電流検出回路１１２Ａと電圧検出回路１１２Ｖと、送信回路１１２Ｔとを持ち、外部と接続する端子Ｐｉ、Ｃｇ、Ｓｉ、ＦＢとＧＮＤ（Ｇｍ）とを持つ。
【００８９】
電流検出回路１１２Ａは、カレントミラー回路（current mirror）１１２Ａ１と、電流電圧変換回路（I-V Conv.）１１２Ａ２と、差動アンプ１１２Ａ３とを持つ。カレントミラー回路１１２Ａ１は、端子Ｐｉからの電力Ｐｗを、カレントミラー入力入口端子Ｍｉｉに受け、カレントミラー入力出口端子Ｍｉｏから電流Ｉｃｇを、端子Ｃｇに出力する。このとき、端子Ｐｉからの電力Ｐｗの一部を、検出回路１１２内の回路の共通の第２電源Ｖｄｄ２として使用する。また、接続端子Ｇｍの電位を、検出回路１１２内の回路の共通の基準電源ＧＮＤとして使用する。電流電圧変換回路１１２Ａ２は、カレントミラー回路１１２Ａ１の出力端子Ｍｏからの検出電流Ｉｓを、端子Ｔｃに受け、検出電流Ｉｓの大きさに応じた電圧Ｖｍを端子Ｔｃから出力する。差動増幅器１１２Ａ３は、電流電圧変換回路１１２Ａ２の出力電圧Ｖｍを反転入力端子（−）に受け、二次電池の高電圧端子電圧である、端子Ｃｇの電圧Ｖｂを非反転入力端子（＋）に受け、反転入力端子と非反転入力端子の電圧差に応じた電流検出信号電圧Ｖｃａを出力する。
【００９０】
電圧検出回路１１２Ｖは、分圧回路（V div.）１１２Ｖ１と、基準電源（VrefV2）１１２Ｖ２と、差動増幅器１１２Ｖ３とを持つ。分圧回路１１２Ｖ１は、電圧入力端子Ｓｉからの二次電池１１１の高電圧端子Ｂｐの電圧Ｖｂを入力端子Ｄｉに接続し、分圧処理をした出力電圧Ｖｄｖを出力端子Ｄｏに出力する。基準電源１１２Ｖ２は、基準電圧Ｖｒｖ２を出力する。差動増幅器１１２Ｖ３は、反転入力端子（−）に分圧出力電圧Ｖｄｖを受け、非反転入力端子（＋）に基準電圧Ｖｒｖ２を受け、電圧Ｖｄｖと電圧Ｖｒｖ２との差電圧に応じた電圧検出信号電圧Ｖｃｖを出力する。
【００９１】
送信回路１１２Ｔは、アナログ加算器（Analog adder）１１２Ｔ１と電流出力回路（Current Driver）１１２Ｔ２とを持つ。アナログ加算器１１２Ｔ１は、電流検出信号電圧Ｖｃａと、電圧検出信号電圧Ｖｃｖとを受け、アナログ加算してアナログ加算出力Ｓａとして出力する。電流出力回路１１２Ｔ２は、アナログ加算出力Ｓａを受けて、検出信号出力端子ＦＢに、フィードバック電流信号Ｃｎｔを出力する。
【００９２】
検出回路１１２は、そのすべての回路を１つの充電制御ＩＣ１１９に搭載することができる。または、後述の通り、いくつかの部品を外部から調整できるようにＩＣの外付け部品としてもよい。
【００９３】
図３は、電流検出回路１１２Ａの等価回路図の一例である。前述の通り、電流検出回路１１２Ａは、カレントミラー回路１１２Ａ１と、電流電圧変換回路１１２Ａ２と、差動増幅器１１２Ａ３とを持つ。
【００９４】
電流検出回路１１２Ａ１は、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１、Ｍｍ２と、抵抗Ｒｍと、定電流源Ｉｍとを持つ。Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１およびＭｍ２のソースと、抵抗Ｒｍの一端とは、共通に第２電源Ｖｄｄ２（Ｐｉ）に接続される。また、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１およびＭｍ２のゲートと、抵抗Ｒｍの他端とは、共通に定電流源Ｉｍの高電圧側に接続する。定電流源Ｉｍの定電圧側は、基準電源ＧＮＤに接続される。
【００９５】
抵抗Ｒｍの両端の電圧降下Ｖｍは、定電流源Ｉｍの電流値Ｉｍと、抵抗Ｒｍの抵抗値Ｒｍとで決まる電圧降下Ｖｍ＝Ｉｍ×Ｒｍとなる。この電圧降下ＶｍはＰ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１およびＭｍ２のソース−ゲート間電圧Ｖｇｓになる。この回路では、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１が十分な低抵抗になるように、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１の閾値ＶＴＰ（負の値）より十分小さいＶｇｓ（負の値）になるようにする。例えば、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１の閾値ＶＴＰが−１Ｖ前後の場合に、Ｖｍ＝Ｖｇｓ＝−５Ｖ程度の値になるように設計する。Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１が十分な低抵抗であるため、そのソース−ドレイン電圧Ｖｄｓはゲート電圧Ｖｇｓから閾値電圧ＶＴＰを引いた値より十分に大きな負の値（絶対値が小さい）になる。この時、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１は線形領域で動作しているといい、ソースドレイン電圧Ｖｄｓが大きくなると、ドレイン電流Ｉｄが大きくなるという特性を持つ。
【００９６】
ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）の線形領域におけるドレイン電流Ｉｄは下式で表される。
【００９７】
【数１】
2015043648.tif 000003
【００９８】
この時、Ｗ／Ｌはトランジスタの（チャネル幅）／（チャネル長）でディメンジョンの値であり、Ｃｏｘはゲート容量値を表し、これらの値はトランジスタのサイズで決まる定数である。μは、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１のマジョリティーキャリアであるホールの移動度であり、定数である。式１においては、ソース−ゲート間電圧ＶｇｓをＶＧ、閾値ＶＴＰをＶＴ、ソースドレイン電圧ＶｄｓをＶＤと表記している。
【００９９】
Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１とＭｍ２とが同じトランジスタ構造であれば、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ２もまた線形領域で動作する。また、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１とＭｍ２のディメンジョンの比を十分に大きな値に設計する。例えば、その比を１０００：１とする。トランジスタの構造が同一で、チャネル長Ｌが同一の場合は、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１の実効チャネル幅ｗ１と、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ２の実効チャネル幅ｗ２との比を、ｗ１：ｗ２＝１０００：１にする。仮に、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ２のドレイン電圧がＰ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１のドレイン電圧と等しい場合は、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ２のドレイン電流Ｉｓは、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１のドレイン電流Ｉｃｇの１０００分の１になるカレントミラー回路が構成される。この実施例での実際のＰ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ２のドレイン電圧については後述する。Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ２のドレイン電流Ｉｓの値を小さくする理由は、電流検出のためだけに無駄な電流消費をすることを避けるためである。
【０１００】
電流電圧変換回路１１２Ａ２は、Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｃと、抵抗Ｒｃと、差動増幅器Ａｃと、参照電源Ｖｃとを持つ。Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｃは、ドレインをカレントミラー回路１１２Ａ１の出力端子Ｍｏに接続し、ゲートを差動アンプＡｃの出力に接続し、ソースを抵抗Ｒｃの一端に接続する。抵抗ＲＣは、他端を基準電源ＧＮＤに接続する。差動増幅器Ａｃは、非反転入力端子（＋）を参照電源Ｖｃの出力に接続し、反転入力端子（−）をＮ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｃのソースと抵抗Ｒｃの一端との接続点に接続する。
【０１０１】
差動増幅器Ａｃは、非反転入力端子（＋）の電圧Ｖｃｐ（＝参照電源Ｖｃの電圧）と、反転入力端子（−）の電圧Ｖｃｎとが等しくなるように動作（イマジナリーショート）する。今、Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｃのドレイン電流Ｉｓがある値で電流電圧変換回路１１２Ａ２が安定しているとする。その状態から電流Ｉｃｇが増加して、ミラー電流Ｉｓが増加すると、電圧Ｖｃｎ（＝Ｉｓ×Ｒｃ）が大きくなろうとする。差動増幅器Ａｃは、電圧Ｖｃｎを非反転入力端子（＋）の電圧Ｖｃｐと等しくするために、出力電圧を小さくし、Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｃの抵抗値を大きくする。その結果、電流Ｉｓは元の値と等しくなり、電圧Ｖｃｎ（＝Ｉｓ×Ｒｃ）は元の値と同じ状態を維持する。そのため、電流電圧変換回路１１２Ａ２をカレントミラー回路１１２Ａ１の出力Ｍｏに接続することにより、電流Ｉｓは常にほぼ一定に保たれる。つまり、第２電源Ｖｄｄ２の電圧Ｖｄ２が高くなって、充電電流Ｉｃｇが大きくなると、その分電圧Ｖｍの値を大きくして、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ２のドレイン電圧を上げてドレイン電流Ｉｓを一定にする。充電電流Ｉｃｇが小さくなって、ミラー電流Ｉｓが小さくなる場合は、この逆の働きにより、ドレイン電流Ｉｓは一定になる。これにより、充電電流Ｉｃｇと正の相関関係を持つ電圧Ｖｍを得ることができるようになる。
【０１０２】
差動増幅器１１２Ａ３は、反転入力端子（−）に電流電圧変換回路１１２Ａ２の出力電圧Ｖｍを受け、非反転入力端子（＋）に電池電圧Ｖｂを受ける。前述の説明で、電流電圧変換回路１１２Ａ２の出力電圧Ｖｍは、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１のソース電圧に応じた値になるため、差動増幅器１１２Ａ３の両入力端子は、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１のソース−ドレイン電圧に応じた値になり、ドレイン電流（充電電流）Ｉｃｇに応じた電圧差になる。つまり、差動増幅器１１２Ａ３は、充電電流Ｉｃｇと負の相関関係を持つ出力電圧Ｖｃａを出力する。即ち、電流検出回路１１２Ａは、充電器１２０内の充電駆動回路１２１に対して、充電電流を一定に保つ定電流充電のためのフィードバック回路として機能する。
【０１０３】
電流検出回路１１２Ａは、前述の通り、検出回路１１２の他の部分回路とともに１つの充電制御ＩＣ１１９に集積することが可能である。しかし、上記で説明したように、充電電流の基準値を調整する必要がある場合には、例えば抵抗Ｒｃまたは基準電圧ＶｃをＩＣの外付け部品にすることができる。
【０１０４】
図４は、電圧検出回路１１２Ｖの等価回路図の一例である。前述の通り、電圧検出回路１１２Ｖは、分圧回路１１２Ｖ１と、参照電源１１２Ｖ２と、差動増幅器１１２Ｖ３とを持つ。
【０１０５】
分圧回路１１２Ｖ１は、抵抗Ｒｖ１とＲｖ２とを持つ。抵抗Ｒｖ１は、一端が端子Ｄｉに接続され、端子Ｓｉからの電池電圧Ｖｂを受ける。抵抗Ｒｖ２は、一端が抵抗Ｒｖ１の他端と接続され、他端が基準電源ＧＮＤに接続される。抵抗Ｒｖ１の他端と抵抗Ｒｖ２の一端との接続点は出力端子Ｄｏに接続されて、分圧電圧Ｖｄｖを出力する。分圧電圧Ｖｄｖの値は、下式で表される。
【０１０６】
【数２】
2015043648.tif 000004
【０１０７】
差動増幅器１１２Ｖ３は、反転入力端子（−）を分圧回路１１２Ｖ１の出力端子Ｄｏに接続し、非反転入力端子（＋）を参照電源１１２Ｖ２に接続する。反転入力端子（−）には分圧電圧Ｖｄｖが、非反転入力端子（＋）には参照電圧Ｖｒｖ２が印加される。差動増幅器１１２Ｖ３は、分圧電圧Ｖｄｖと参照電圧Ｖｒｖ２との電圧差に応じて、分圧電圧Ｖｄｖと負の相関関係を示す出力電圧Ｖｃｖを出力する。出力電圧Ｖｃｖは、電池電圧Ｖｂが下式の規定電圧と等しい時に参照電圧Ｖｒｖ２に等しくなり、その時の電池電圧Ｖｂを規定電圧ＶＢＨと呼び、下式で表される。
【０１０８】
【数３】
2015043648.tif 000005
【０１０９】
以上のように、電圧検出回路１１２Ｖは、電池電圧Ｖｂが規定電圧ＶＢＨを上回ったときには、充電器１２０内の充電駆動回路１２１に対して、電池電圧Ｖｂを一定に保つ定電圧充電のためのフィードバック回路として機能する。
【０１１０】
電圧検出回路１１２Ｖは、前述の通り、検出回路１１２の他の部分回路とともに１つの充電制御ＩＣ１１９に集積することが可能である。しかし、上記で説明したように、充電電圧の基準値を調整する必要がある場合などには、例えば抵抗Ｒｖ１とＲｖ２または基準電圧ＶｖをＩＣの外付け部品にすることができる。
【０１１１】
図５は、送信回路１１２Ｔの等価回路図の一例である。前述の通り、送信回路１１２Ｔは、アナログ加算器（Analog Adder）１１２Ｔ１と、電流出力回路（Current Driver）１１２Ｔ２とを持つ。
【０１１２】
アナログ加算器１１２Ｔ１は、抵抗Ｒｔと、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｔＡ、ＭｔＶと、コンデンサＣｔａ、Ｃｔｖとを持つ。抵抗Ｒｔは、一端が第２電源Ｖｄｄ２（Ｐｉ）に接続される。Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｔＡは、ソースを抵抗Ｒｔの他端に接続し、ゲートに電流検出回路１１２Ａの出力電圧Ｖｃａを受け、ドレインを基準電源ＧＮＤに接続する。Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｔＶは、ソースを抵抗Ｒｔの他端に接続し、ゲートに電圧検出回路１１２Ｖの出力電圧Ｖｃｖを受け、ドレインを基準電源ＧＮＤに接続する。コンデンサＣｔａは、一端をＰ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｔＡのゲートに接続し、他端を送信回路１１２Ｔの出力端子ＦＢに接続する。コンデンサＣｔｖは、一端をＰ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｔＶのゲートに接続し、他端を送信回路１１２Ｔの出力端子ＦＢに接続する。
【０１１３】
Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｔＡは、ゲート電圧Ｖｃａに応じたドレイン電流Ｉｔａを流す。Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｔＶは、ゲート電圧Ｖｃｖに応じたドレイン電流Ｉｔｖを流す。抵抗Ｒｔには、電流Ｉｔａと電流Ｉｔｖを加算した電流（Ｉｔａ＋Ｉｔｖ）が流れる。抵抗Ｒｔの、第２電源Ｖｄｄ２の電圧Ｖｄ２からの電圧降下Ｖａは、抵抗Ｒｔの抵抗値をｒｔとするとき、Ｖａ＝（Ｉｔａ＋Ｉｔｖ）×ｒｔになる。抵抗Ｒｔの他端の電圧（Ｖｄ２−Ｖａ）をアナログ加算器１１２Ｔ１の出力電圧とする。
【０１１４】
電流出力回路１１２Ｔ２は、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｔＤを持つ。Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｔＤは、ソースを第２電源Ｖｄｄ２に接続し、ゲートにアナログ加算器１１２Ｔ１の出力電圧（Ｖｄ２−Ｖａ）を受ける。Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｔＤのドレインは、電流出力回路の出力端子に接続するとともに、送信回路１１２Ｔの出力端子に接続し、接続端子ＦＢに電流値Ｉｔｏの電流信号Ｃｎｔを出力する。
【０１１５】
以上説明した通り、送信回路１１２Ｔは、入力電圧ＶｃａとＶｃｖとの電圧の合計値と正の相関関係を持つ電流値Ｉｔｏを、制御信号Ｃｎｔとして出力する。
【０１１６】
コンデンサＣｔａ、Ｃｔｖは、それぞれ電流信号Ｃｎｔを入力信号Ｖｃａ、Ｖｃｖに交流的にフィードバックすることにより、各入力信号のローパスフィルタリングを行う。
【０１１７】
図６は、充電駆動回路１２１のブロック図の一例である。前述の通り、充電駆動回路１２１は、受信回路１２１Ｒと、駆動回路１２１Ｄとを持つ。さらに、ＡＣアダプタ１３０から、電源ＤＣｉと基準電源ＧＮＤを受ける。電源ＤＣｉは、第１電源Ｖｄｄ１として充電駆動回路１２１内の回路に共通に電力を供給する。基準電源ＧＮＤは、充電駆動回路１２１内の回路に共通に基準電圧を供給するとともに、接続端子Ｇｃを介して携帯端末１１０に基準電源ＧＮＤを供給する。
【０１１８】
受信回路１２１Ｒは、電流電圧（Ｉ−Ｖ）変換回路１２１Ｒ１と、位相補償回路１２１Ｒ２とを持つ。電流電圧変換回路１２１Ｒ１は、接続端子Ｃｉから制御信号Ｃｎｔを電流Ｉｔｏとして受け、電流電圧変換して出力電圧Ｖｃを出力する。位相補償回路１２１Ｒ２は、電流電圧変換回路１２１Ｒ１の出力電圧Ｖｃを受け、位相補償してＶｃｆとして出力する。
【０１１９】
駆動回路１２１Ｄは、ＰＷＭ信号生成回路１２１Ｄ１と、ＰＷＭ駆動回路１２１Ｄ２と、平滑回路１２１Ｄ３とを持つ。ＰＷＭ信号生成回路１２１Ｄ１は、位相補償回路１２１Ｒ２の出力電圧Ｖｃｆを受けて、ＰＷＭ信号Ｖｐｃを出力する。ＰＷＭ駆動回路１２１Ｄ２は、ＰＷＭ信号Ｖｐｃを受けて、パルス状のＰＷＭ出力電力Ｐｐを出力する。平滑回路１２１Ｄ３は、電力Ｐｐを平滑した電力ＰＷを接続端子Ｐｏに出力する。なお、この実施例では電子機器の駆動回路としてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路をあげたが、電圧信号Ｖｃｆ等を受けて電力制御する回路であれば、何でも使用できることは言うまでもない。
【０１２０】
図７は、充電駆動回路１２１の等価回路図の一例である。
【０１２１】
受信回路１２１Ｒは、前述の通り、電流電圧（Ｉ−Ｖ）変換回路１２１Ｒ１と、位相補償回路１２１Ｒ２とを持つ。電流電圧変換回路１２１Ｒ１は、制御信号Ｃｎｔが入力されて、電圧信号Ｖｃｏに変換して出力する。位相補償回路１２１Ｒ２は、電圧信号Ｖｃｏを受けて、出力電圧Ｖｃｆを出力する。
【０１２２】
電流電圧変換回路１２１Ｒは、電流電圧変換抵抗Ｒｒｃと、参照電源Ｖｒｒ１と、差動増幅器Ｒ−ａｍｐとを持つ。受信した電流信号Ｃｎｔは抵抗Ｒｒｃの一端に入力する。電流信号Ｃｎｔの電流Ｉｔｏは、抵抗値Ｒｒｃの抵抗Ｒｒｃに流れることにより、電圧降下Ｖｃｉ＝Ｉｔｏ×Ｒｒｃを発生する。参照電源Ｖｒｒ１は参照電圧Ｖｒを出力する。差動増幅器Ｒ−ａｍｐの反転入力端子（−）は電圧降下Ｖｃｉを受け、非反転入力端子（＋）は、参照電圧Ｖｒを受ける。差動増幅器Ｒ−ａｍｐは、電圧Ｖｒを基準として、電圧Ｖｃｉの反転電圧Ｖｃｏを出力する。
【０１２３】
以上説明した通り、受信回路１２１Ｒ１は、入力電流信号Ｃｎｔの電流値Ｉｔｏと負の相関関係を持つ電圧Ｖｃｆを出力する。
【０１２４】
駆動回路１２１Ｄは、前述の通り、ＰＷＭ信号生成回路１２１Ｄ１と、ＰＷＭ駆動回路１２１Ｄ２と、平滑回路１２１Ｄ３とを持つ。ＰＷＭ信号生成回路１２１Ｄ１は、電圧信号Ｖｃｆを受けて、ＰＷＭ信号Ｖｐｃを出力する。ＰＷＭ駆動回路１２１Ｄ２は、ＰＷＭ信号Ｖｐｃと第１電源Ｖｄｄ１とを受けて、ＰＷＭ出力電力Ｐｐを出力する。平滑回路１２１Ｄ３は、ＰＷＭ出力電力Ｐｐをフィルタリングして、直流に近い出力電力ＰＷを接続端子Ｐｏに出力する。
【０１２５】
ＰＷＭ信号生成回路１２１Ｄ１は、発振回路ＯＳＣと差動増幅器で構成するコンパレータＰ−Ｃｏｍｐとを持つ。発振回路ＯＳＣは、振幅がＬｏレベル（電圧ＧＮＤ）から時間に比例して直線的に上昇し、ピークに達するとＬｏレベル（電圧ＧＮＤ）に戻る、のこぎり波を出力する。コンパレータＰ−Ｃｏｍｐは、非反転入力端子（＋）に受信回路１２１Ｒの出力電圧Ｖｃｆを受け、反転入力端子にのこぎり波を受ける。コンパレータＰ−Ｃｏｍｐは、のこぎり波の電圧が、電圧Ｖｃｆより大きくなった時にＬｏレベル（電圧ＧＮＤ）を出力し、のこぎり波の電圧が０（ＧＮＤレベル）に戻った時にＨｉレベル（電源Ｖｄｄ１の電圧Ｖｄ１）を出力する。つまり、電圧Ｖｃｆが大きいほど、デューティー比（１周期内で、出力信号がＨｉの幅の割合）が大きくなり、電圧Ｖｃｆが小さいほど、デューティー比が小さいＰＷＭ信号Ｖｐｃを出力する。
【０１２６】
ＰＷＭ駆動回路１２１Ｄ２は、バッファＢｕｆ１とＢｕｆ２と、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｄ１と、Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｄ２とを持つ。バッファＢｕｆ１とＢｕｆ２との入力端子は、共通にＰＷＭ信号生成回路１２１Ｄ１の出力に接続し、ＰＷＭ信号Ｖｐｃが入力される。Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｄ１は、ソースをＶｄｄ１に接続し、ゲートをバッファＢｕｆ１の出力に接続する。Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｄ２は、ソースを基準電源ＧＮＤに接続し、ゲートをバッファＢｕｆ２の出力に接続する。Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｄ１のドレインと、Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｄ２のドレインとは互いに接続され、ＰＷＭ駆動回路１２１Ｄ２の出力になる。ＰＷＭ駆動回路１２１Ｄ２の出力からは、ＰＷＭ電力Ｐｐが出力される。ＰＷＭ駆動回路１２１Ｄ２は、入力信号（Ｖｐｃ）に対して、反転した出力信号（Ｐｐ）を生成するインバータ回路を構成する。これにより、入力ＰＷＭ信号Ｖｐｃのデューティー比が大きいと小さい電力Ｐｐを出力し、入力ＰＷＭ信号Ｖｐｃのデューティー比が小さいと大きい電力Ｐｐを出力する。
【０１２７】
平滑回路１２１Ｄ３は、コイル（誘導）Ｌｄと、コンデンサ（容量）Ｃｄとを持つ。コイルＬｄの一端は、ＰＷＭ駆動回路１２１Ｄ２の出力に接続され、電力Ｐｐを受ける。コンデンサＣｄの一端は、コイルＬｄの他端に接続され、平滑回路１２１Ｄ３の出力に接続される。コンデンサＣｄの他端は、ＰＷＭ駆動回路１２１Ｄ２のＮｃｈ−ＭＯＳトランジスタＭｄ２のソースと接続され、基準電源ＧＮＤに接続される。コイルＬｄとコンデンサＣｄとの直列接続の共振周波数ｆは、ｆ＝１／（２π√（ＬＣ））の式で表される。共振周波数ｆは、発振回路ＯＳＣののこぎり波の周波数と同一にする。これにより、出力電力ＰＷは、のこぎり波の周波数成分を除去し、共振周波数ｆより低い周波数成分だけが充電電力ＰＷとして接続端子Ｐｏから出力される。これにより、ＰＷＭで電圧レベルを調整された、ほぼ直流の充電電力ＰＷを得ることができる。
【０１２８】
充電駆動回路１２１は、そのすべての回路を１つのＩＣ１２３に集積することが可能である。ただし、ＩＣ上で実現することが経済的でない、コイルＬｄおよび、平滑コンデンサＣｄをＩＣの外部部品として充電駆動回路基板に搭載することが可能である。これにより、いたずらにＩＣのチップ面積を増やすことなく、高性能な平滑回路を経済的に実現することができる。また、受信回路１２１Ｒの出力電圧Ｖｃｆのレベルを決定する電流電圧変換抵抗ＲｒｃをＩＣの外部部品として充電駆動回路基板に搭載することが可能である。これにより、抵抗Ｒｒｃの抵抗値を調整することで受信レベルを任意の値に調整することが可能になる。その両方を行った場合のＩＣの範囲が、破線で示した充電駆動ＩＣ１２３になる。もちろん、これら以外のどの部分回路もＩＣの外部部品として充電駆動回路基板に搭載することが可能である。
【０１２９】
実施形態１の充電装置１００の動作について、より詳細に説明する。
【０１３０】
本実施形態１の充電装置１００は、二次電池１１１を、一般的にいう定電流定電圧充電方式で充電する。定電流定電圧充電方式とは、二次電池１１１の電力入力端子Ｂｐの電圧が、規定値以下の時は、一定の電流（定電流）で充電を行い、電力入力端子Ｂｐの電圧が規定値を超えた時は、一定の電圧（定電圧）で充電を行う方式である。この方式では、二次電池１１１の残容量が小さい時には定電流で急速充電を行い、二次電池１１１の残容量が大きくなると定電圧で満充電になるまで充電を行うことができるという特徴を持つ。例えば二次電池１１１がリチウムイオン電池の場合は、電池電圧が規定電圧に達した時には、満充電の９０％程度の充電量（以降、この充電量を９０％充電と呼ぶことがある）になる。そのため、充電時間を短くしたい場合には９０％充電を満充電レベルとして使用することで、短時間充電を実現することができる。さらに容量が必要な場合は、そのまま定電圧充電を行うことで、１００％まで充電することも可能である。一例として、リチウムイオン電池の急速充電を電流値１Ｃで行った場合の９０％充電時間は、ほぼ１時間になる。さらに、１００％まで充電すると、全体で２．５時間程度になることが知られている。ここで、電流値１Ｃとは、二次電池１１１の満充電容量（電力量）を１時間で放電する電流量である。つまり、満充電容量値が２０００ｍＡｈ（ミリアンペアアワー）のバッテリーの場合は、２Ａ（アンペア）が１Ｃに当たる。
【０１３１】
図８は、実施形態１の充電装置１００の動作を示す波形図である。波形図（Ａ）は、充電電圧Ｖｄ２と二次電池の電池電圧Ｖｂ、セル電圧Ｖｒｂとの関係を示した電圧波形図である。波形図（Ｂ）は、波形図（Ａ）に対応する、充電電流Ｉｃｇの電流波形図である。波形図（Ｃ）は、波形図（Ａ）に対応する定電流制御電流Ｉｔａの電流波形図である。波形図（Ｄ）は、波形図（Ａ）に対応する、定電圧制御電流Ｉｔｖの電流波形図である。波形図（Ｅ）は、波形図（Ａ）に対応する、制御信号Ｃｎｔの電流波形図である。波形図（Ａ）〜（Ｅ）は、横軸の時刻ｔを共通にする。波形図（Ｂ）の縦軸のスケールと、波形図（Ｃ）〜（Ｅ）の縦軸のスケールとは、それぞれ相対的な値である。波形図（Ｃ）〜（Ｅ）の縦軸のスケールは同じである。
【０１３２】
波形図（Ａ）の電圧ＶＢＬは、二次電池１１１の電池電圧Ｖｂが規定電圧ＶＢＨより低い時の電圧である。規定電圧ＶＢＨは、この実施例の定電流充電で、時刻と電池電圧とが比例しなくなる電圧に設定する。電池電圧Ｖｂが規定電圧ＶＢＨに達した時に、充電装置１００は、定電流充電モードから定電圧充電モードに切り替わる。
【０１３３】
時刻ｔ０からｔ１の期間は、電池電圧Ｖｂが規定電圧ＶＢＨより低い期間である。時刻ｔ１は、二次電池１１１が充電されて、電池電圧Ｖｂが高くなり、規定電圧ＶＢＨに等しくなる時刻である。また、この時刻ｔ１は、二次電池１１１の充電が進み、この時の定電流値では時間と電池容量の増加とが比例しなくなる時刻になるように規定電圧ＶＢＨを設定する。例えば、電流値１Ｃでの充電では約９０％充電になる時刻ということである。時刻ｔ２は、二次電池１１１が１００％充電される時刻である。横軸のスケールおよび時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２は、波形図（Ａ）〜（Ｅ）で共通である。
【０１３４】
先に述べたように、波形図（Ａ）は、電池電圧Ｖｂと充電電圧Ｖｄ２との関係を表す電圧波形図である。時刻ｔ０からｔ１の期間は、定電流充電モードであり、充電装置１００は、電池電圧Ｖｂと充電電圧Ｖｄ２との電圧差が一定値の関係になるように制御する。この電圧差は、電流検出回路１１２ＡのＰ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１のソースドレイン電圧に相当する。この電圧が一定値になるように制御することで、充電電流Ｉｃｇが一定値になる。電流検出回路１１２Ａ、送信回路１１２Ｔ、受信回路１２１Ｒから駆動回路１２１Ｄの定電流フィードバックループで、充電電流Ｉｃｇが一定値になるように充電電圧Ｖｄ２を制御する。波形図（Ｄ）の説明で後述するように、この期間、定電圧制御系はオフしている。即ち、アナログ加算器１１２Ｔ１への電圧検出回路１１２Ｖからの入力Ｖｃｖが概ねゼロになり、専ら電流検出回路１１２Ａからの入力Ｖｃａによって、送信回路１１２Ｔから出力される、フィードバック信号Ｃｎｔの値が決まる。そのため、定電圧制御は機能せず（オフされ）、定電流制御のみが機能する。
【０１３５】
時刻ｔ１は、二次電池１１１の電池電圧Ｖｂが増加して、既定電圧ＶＢＨに達する時刻である。この時、図４の電圧検出回路１１２Ｖの分圧電圧Ｄｏが増加して、参照電源１１２Ｖ２の出力電圧Ｖｒｖ２と等しくなる。そのため、差動増幅器１１２Ｖ３の出力電圧が低下する。これにより、図５の送信回路のＰ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｔＶがオンする。以降、時刻ｔ１からｔ２の期間は、充電装置１００は、電圧検出回路１１２Ｖ、送信回路１１２Ｔ、受信回路１２１Ｒから駆動回路１２１Ｄの定電圧フィードバックループで、充電電圧Ｖｄ２が一定値になるように制御する。この時の充電電流Ｉｃｇは、時刻ｔ０からｔ１の充電電流より小さいため、定電流フィードバック系は、オフしている。即ち、アナログ加算器１１２Ｔ１への電流検出回路１１２Ａからの入力Ｖｃaが概ねゼロになり、専ら電圧検出回路１１２Ｖからの入力Ｖｃｖによって、送信回路１１２Ｔから出力される、フィードバック信号Ｃｎｔの値が決まる。そのため、定電流制御は機能せず（オフされ）、定電圧制御のみが機能する。
【０１３６】
時刻ｔ１からｔ２までの期間は、充電電流Ｉｃｇが小さくなる分、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１のソース−ドレイン電圧Ｖｄｓと、電池セルＢｒの寄生抵抗ｒｂの電圧降下が小さくなる。その分、電池セルＢｒの電圧Ｖｒｂが高くなる。さらに、二次電池セルの面内充電量のばらつきをなくしたり、二次電池が複数セルで構成される場合は、セル間の充電量のばらつきをなくすことで、最終的に充電量を１００％に近づける。
【０１３７】
時刻ｔ２は、二次電池１１１が満（１００％）充電になる時刻である。これ以降充電を続けても、充電量が増加することはない。通常は、満充電を検知して充電を終了したり、その後の自然放電分だけを充電するトリクル充電のモードに入る（図示せず）。
【０１３８】
先に述べたように、波形図（Ｂ）は、充電電流Ｉｃｇの電流波形図である。時刻ｔ０からｔ１までは定電流フィードバック系の働きで、一定の電流値で充電を行う。時刻ｔ０からｔ１の定電流充電モードでは、その充電電流のほとんどが二次電池１１１の充電に充てられる。時刻ｔ１からｔ２は、定電圧フィードバック系の働きで、定電圧充電電流が流れる。充電電圧Ｖｄ２を一定値に保つことで、電流を絞って満充電になるまで充電する。例えば、リチウムイオン電池を電流値１Ｃで９０％まで充電した場合の、残り１０％の充電を行うことになる。
【０１３９】
先に述べたように、波形図（Ｃ）は、定電流制御電流Ｉｔａの電流波形図である。時刻ｔ０からｔ１の間は、充電電流Ｉｃｇが一定の電流値になるように、定電流フィードバック系で、電池電圧Ｖｂと充電電圧Ｖｄ２の電圧差を一定に制御する。時刻ｔ１以降は充電電流Ｉｃｇを一定にしようと制御電流Ｉｔａは小さくなるが、制御電流Ｉｔａが０になると、以降は元の定電流値を維持することはできないため、定電流制御電流Ｉｔａは０になる。
【０１４０】
先に述べたように、波形図（Ｄ）は、定電圧制御電流Ｉｔｖの電流波形図である。時刻ｔ１までは、二次電池１１１の電圧Ｖｂが既定電圧ＶＢＨより低いため、定電圧フィードバック系はオフしている。つまり、この期間、送信回路のＰ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｔＶはオフしたままである。時刻ｔ１でＰ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｔＶがオンすると、以降は充電電圧Ｖｄ２が一定の電圧になるように定電圧フィードバック系が働く。
【０１４１】
先に述べたように、波形図（Ｅ）は、制御信号Ｃｎｔの電流波形図である。制御信号Ｃｎｔは、定電流制御電流Ｉｔａと定電圧制御電流Ｉｔｖとをアナログ加算した電流であるため、時刻ｔ０からｔ１までは定電流制御を行い、時刻ｔ１からｔ２までは定電圧制御を行う。このように、定電流充電モードと定電圧充電モードとの２つの充電パラメータに基づく制御信号Ｃｎｔは、単一のアナログ信号となり、簡単なアナログ回路と１つの信号線で伝送することが可能になる。これにより、定電流・定電圧充電のフィードバック制御を行う通信のためのコストを増やすことなく、充電による第１装置（携帯機器または電池パック）の発熱を抑えることができる。
【０１４２】
〔実施形態２〕＜充電パラメータに温度を含む充電装置＞
図９は、実施形態２の充電装置２００のブロック図である。実施形態１の充電装置１００との違いは、二次電池１１１の電池セルＢｒ近傍に温度検出素子（例えばサーミスタ）Ｔｈを設置し、その出力を検出回路２１２に追加された電池温度検出回路２１２ＢＴによって、電流検出回路２１２Ａと電圧検出回路２１２Ｖとに入力している点である。他の構成は、実施形態１の充電装置１００と同様であるので、詳しい説明を省略する。
【０１４３】
これにより、実施形態１の定電流動作と定電圧動作の他に、電池温度に適した充電電流および充電電圧制御も、単一のアナログ信号で行うことができるようになる。
【０１４４】
図１０は、検出回路２１２のブロック図である。検出回路２１２は、電流検出回路２１２Ａと電圧検出回路２１２Ｖと電池温度検出回路２１２ＢＴと、送信回路１１２Ｔとを持ち、外部と接続する端子Ｐｉ、Ｃｇ、Ｓｉ、ＦＢとＧＮＤ（Ｇｍ）とを持ち、さらに、温度検出素子Ｔｈへの配線に接続される端子ＴＨｏを持つ。
【０１４５】
電流検出回路２１２Ａは、カレントミラー回路１１２Ａ１と、電流電圧変換回路２１２Ａ２と、差動アンプ１１２Ａ３とを持つ。カレントミラー回路１１２Ａ１は、端子Ｐｉからの電力Ｐｗを、カレントミラー入力入口端子Ｍｉｉに受け、カレントミラー入力出口端子Ｍｉｏから電流Ｉｃｇを、端子Ｃｇに出力する。このとき、端子Ｐｉからの充電電力Ｐｗの一部を、検出回路２１２内の回路の共通の第２電源Ｖｄｄ２として使用する。また、接続端子Ｇｍの電位を、検出回路２１２内の回路の共通の基準電源ＧＮＤとして使用する。電流電圧変換回路２１２Ａ２は、カレントミラー回路１１２Ａ１の出力端子Ｍｏからの検出電流Ｉｓを、端子Ｔｃに受け、検出電流Ｉｓの大きさに応じた電圧Ｖｍを端子Ｔｃから出力する。また電流電圧変換回路２１２Ａ２はＢａからの信号値によって、検出電流Ｉｓの大きさに応じた電圧Ｖｍを可変することができる。差動増幅器１１２Ａ３は、電流電圧変換回路２１２Ａ２の出力電圧Ｖｍを反転入力端子（−）に受け、二次電池１１１の高電圧端子電圧である、端子Ｃｇの電圧Ｖｂを非反転入力端子（＋）に受け、反転入力端子と非反転入力端子の電圧差に応じた電流検出信号電圧Ｖｃａを出力する。
【０１４６】
電圧検出回路２１２Ｖは、分圧回路１１２Ｖ１と、基準電源２１２Ｖ２と、差動増幅器１１２Ｖ３とを持つ。分圧回路１１２Ｖ１は、電圧入力端子Ｓｉからの二次電池１１１の高電圧端子Ｂｐの電圧Ｖｂを入力端子Ｄｉに接続し、分圧処理をした出力電圧Ｖｄｖを出力端子Ｄｏに出力する。基準電源２１２Ｖ２は、基準電圧Ｖｒｖ２を出力し、Ｂｖからの信号値により可変することができる。差動増幅器１１２Ｖ３は、反転入力端子（−）に分圧出力電圧Ｖｄｖを受け、非反転入力端子（＋）に基準電圧Ｖｒｖ２を受け、電圧Ｖｄｖと電圧Ｖｒｖ２との差電圧に応じた電圧検出信号電圧Ｖｃｖを出力する。
【０１４７】
電池温度検出回路２１２ＢＴは、電圧比較器２１２ＢＴ１と基準電源２１２ＢＴ２と、選択回路２１２ＢＴ３を持つ。電圧比較器２１２ＢＴ１は、電圧入力端子ＴＨｏからの入力Ｖｔｈと基準電源２１２ＢＴ２の出力電圧Ｖｂ２を比較し、その判定結果に基づき、選択回路２１２ＢＴ３の出力ＢａとＢｖの信号値を決定する。
【０１４８】
送信回路１１２Ｔは、アナログ加算器１１２Ｔ１と電流出力回路１１２Ｔ２とを持つ。アナログ加算器１１２Ｔ１は、電流検出信号電圧Ｖｃａと、電圧検出信号電圧Ｖｃｖとを受け、アナログ加算して出力する。電流出力回路１１２Ｔ２は、そのアナログ加算出力を受けて、検出信号出力端子ＦＢに、電流信号Ｃｎｔを出力する。
【０１４９】
検出回路１１２は、そのすべての回路を１つの充電制御ＩＣ２１９に搭載することができる。または、後述の通り、いくつかの部品を外部から調整できるようにＩＣの外付け部品としてもよい。
【０１５０】
図１１は、電流検出回路２１２Ａの等価回路図の一例である。電流検出回路２１２Ａは、カレントミラー回路１１２Ａ１と、電流電圧変換回路２１２Ａ２と、差動増幅器１１２Ａ３とを持つ。
【０１５１】
電流検出回路１１２Ａ１は、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１、Ｍｍ２と、抵抗Ｒｍと、定電流源Ｉｍとを持つ。Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１およびＭｍ２のソースと、抵抗Ｒｍの一端とは、共通に第２電源Ｖｄｄ２（Ｐｉ）に接続される。また、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１およびＭｍ２のゲートと、抵抗Ｒｍの他端とは、共通に定電流源Ｉｍの高電圧側に接続される。定電流源Ｉｍの定電圧側は、基準電源ＧＮＤに接続される。
【０１５２】
抵抗Ｒｍの両端の電圧降下Ｖｍは、定電流源Ｉｍの電流値Ｉｍと、抵抗Ｒｍの抵抗値Ｒｍとで決まる電圧降下Ｖｍ＝Ｉｍ×Ｒｍとなる。この電圧降下ＶｍはＰ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１およびＭｍ２のソース−ゲート間電圧Ｖｇｓになる。この回路では、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１が十分な低抵抗になるように、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１の閾値ＶＴＰ（負の値）より十分小さいＶｇｓ（負の値）になるようにする。例えば、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１の閾値ＶＴＰが−１Ｖ前後の場合に、Ｖｍ＝Ｖｇｓ＝−５Ｖ程度の値になるように設計する。Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１が十分な低抵抗であるため、そのソース−ドレイン電圧Ｖｄｓはゲート電圧Ｖｇｓから閾値電圧ＶＴＰを引いた値より十分に大きな負の値（絶対値が小さい）になる。この時、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１は線形領域で動作しているといい、ソースドレイン電圧Ｖｄｓが大きくなると、ドレイン電流Ｉｄが大きくなるという特性を持つ。このときのドレイン電流Ｉｄは前述の式１によって表される。
【０１５３】
Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１とＭｍ２とが同じトランジスタ構成であれば、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ２もまた線形領域で動作する。また、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１とＭｍ２のディメンジョンの比を十分に大きな値に設計する。例えば、その比を１０００：１とする。トランジスタの構造が同一で、チャネル長Ｌが同一の場合は、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１のチャネル幅ｗ１と、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ２のチャネル幅ｗ２との比を、ｗ１：ｗ２＝１０００：１にするということである。仮に、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ２のドレイン電圧がＰ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１のドレイン電圧と等しい場合は、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ２のドレイン電流Ｉｓは、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１のドレイン電流Ｉｃｇの１０００分の１になるカレントミラーが構成される。この実施例での実際のＰ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ２のドレイン電圧については後述する。Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ２のドレイン電流Ｉｓの値を小さくする理由は、電流検出のためだけに無駄な電流消費をすることを避けるためである。
【０１５４】
電流電圧変換回路２１２Ａ２は、Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｃと、抵抗Ｒｃと、差動増幅器Ａｃと、参照電源Ｖｖｃとを持つ。Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｃは、ドレインをカレントミラー回路１１２Ａ１の出力端子Ｍｏに接続し、ゲートを差動アンプＡｃの出力に接続し、ソースを抵抗Ｒｃの一端に接続する。抵抗ＲＣは、他端を基準電源ＧＮＤに接続する。差動増幅器Ａｃは、非反転入力端子（＋）を参照電源Ｖｃの出力に接続し、反転入力端子（−）にＮ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｃのソースと抵抗Ｒｃの一端との接続点に接続する。
【０１５５】
差動増幅器Ａｃは、非反転入力端子（＋）の電圧Ｖｃｐ（＝参照電源Ｖｖｃの電圧）と、反転入力端子（−）の電圧Ｖｃｎとが等しくなるように動作（イマジナリーショート）する。今、Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｃのドレイン電流Ｉｓがある値で電流電圧変換回路２１２Ａ２が安定しているとする。その状態から電流Ｉｃｇが増加して、ミラー電流Ｉｓが増加すると、電圧Ｖｃｎ（＝Ｉｓ×Ｒｃ）が大きくなろうとする。差動増幅器Ａｃは、電圧Ｖｃｎを非反転入力（＋）端子の電圧Ｖｃｐと等しくするために、出力電圧を小さくし、Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｃの抵抗値を大きくする。その結果、電流Ｉｓは元の値と等しくなり、電圧Ｖｃｎ（＝Ｉｓ×Ｒｃ）は元の値と同じ状態を維持する。そのため、電流電圧変換回路２１２Ａ２をカレントミラー回路１１２Ａ１の出力Ｍｏに接続することにより、電流Ｉｓは常にほぼ一定に保たれる。つまり、第２電源Ｖｄｄ２の電圧Ｖｄ２が高くなって、充電電流Ｉｃｇが大きくなると、その分電圧Ｖｍの値を大きくして、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ２のドレイン電圧を上げてドレイン電流Ｉｓを一定にする。充電電流Ｉｃｇが小さくなって、ミラー電流Ｉｓが小さくなる場合は、この逆の働きにより、ドレイン電流Ｉｓは一定になる。これにより、充電電流Ｉｃｇと正の相関関係を持つ電圧Ｖｍを得ることができるようになる。またＢａからの入力信号値によって、Ｖｖｃは可変できる。すなわち、電池温度に基づいてＩｃｇを可変できる。
【０１５６】
差動増幅器１１２Ａ３は、反転入力端子（−）に電流電圧変換回路２１２Ａ２の出力電圧Ｖｍを受け、非反転入力端子（＋）に電池電圧Ｖｂを受ける。前記の説明で、電流電圧変換回路２１２Ａ２の出力電圧Ｖｍは、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１のソース電圧に応じた値になるため、差動増幅器１１２Ａ３の両入力端子は、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタＭｍ１のソース−ドレイン電圧に応じた値になり、ドレイン電流（充電電流）Ｉｃｇに応じた電圧差になる。つまり、差動増幅器１１２Ａ３は、充電電流Ｉｃｇと負の相関関係を持つ出力電圧Ｖｃａを出力する。
【０１５７】
電流検出回路２１２Ａは、検出回路２１２の他の部分回路とともに１つの充電制御ＩＣ２１９に集積することが可能である。しかし、上記で説明した通り、充電電流の基準値を変更する必要がある場合には、例えば、抵抗Ｒｃまたは基準電圧ＶｃをＩＣの外付け部品にすることができる。
【０１５８】
図１２は、電圧検出回路２１２Ｖの等価回路図の一例である。電圧検出回路２１２Ｖは、分圧回路１１２Ｖ１と、参照電源２１２Ｖ２と、差動増幅器１１２Ｖ３とを持つ。
【０１５９】
分圧回路１１２Ｖ１は、実施形態１の分圧回路１１２Ｖ１と同じく、抵抗Ｒｖ１とＲｖ２とを持つ。抵抗Ｒｖ１は、一端が端子Ｄｉに接続され、端子Ｓｉからの電池電圧Ｖｂを受ける。抵抗Ｒｖ２は、一端が抵抗Ｒｖ１の他端と接続され、他端が基準電源ＧＮＤに接続される。抵抗Ｒｖ１の他端と抵抗Ｒｖ２の一端との接続点が出力端子Ｄｏに接続されて、分圧電圧Ｖｄｖを出力する。分圧電圧Ｖｄｖの値は、前述の式２によって表される。
【０１６０】
差動増幅器１１２Ｖ３は、反転入力端子（−）を分圧回路１１２Ｖ１の出力端子Ｄｏに接続し、非反転入力端子（＋）を参照電源２１２Ｖ２に接続する。反転入力端子（−）には分圧電圧Ｖｄｖが、非反転入力端子（＋）には参照電圧Ｖｒｖ２が印加される。差動増幅器１１２Ｖ３は、分圧電圧Ｖｄｖと参照電圧Ｖｒｖ２との電圧差に応じて、分圧電圧Ｖｄｖと負の相関関係を示す出力電圧Ｖｃｖを出力する。出力電圧Ｖｃｖは、電池電圧Ｖｂが前述の式３の規定電圧と等しい時に参照電圧Ｖｒｖ２に等しくなり、その時の電池電圧Ｖｂを規定電圧ＶＢＨと呼ぶ。
【０１６１】
本実施形態２における参照電源２１２Ｖ２では、Ｂｖからの入力信号により参照電圧Ｖｒｖ２を可変することができる。すなわち、規定電圧ＶＢＨを電池温度に基づいて可変することができる。
【０１６２】
電流検出回路２１２Ｖは、検出回路１１２の他の部分回路とともに１つの充電制御ＩＣ２１９に集積することが可能である。しかし、上記で説明したように、充電電圧の基準値を調整する必要がある場合には、例えば、抵抗Ｒｖ１とＲｖ２または基準電圧ＶｖをＩＣの外付け部品にすることができる。
【０１６３】
図１３は、電池温度検出回路２１２ＢＴの等価回路図の一例である。電池温度検出回路２１２ＢＴは、電圧比較器２１２ＢＴ１と基準電源２１２ＢＴ２と、選択回路２１２ＢＴ３とを持つ。
【０１６４】
電圧比較器２１２ＢＴ１ａ〜ｄは、それぞれが電源Ｖｂｃａ〜ｄを持つ参照電源２１２ＢＴ２ａ〜ｄに接続され、ＴＨｏから入力される電池温度電圧Ｖｔｈと比較され、選択回路２１２ＢＴ３は、その判定結果に基づいて、出力ＢａとＢｖの値を決定する。
【０１６５】
電池温度電圧Ｖｔｈは、抵抗Ｒｂｔと電池パックに内蔵されたサーミスタＴｈとでＶｖｄｄを分圧した電圧である。電池温度電圧Ｖｔｈの値は、下式によって表される。
【０１６６】
【数４】
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【０１６７】
参照電源２１２ＢＴ２ａ〜ｄの電圧は、例えば、電池温度０℃、１０℃、４５℃、６０℃にそれぞれ対応して規定し、温度範囲０℃から１０℃と４５℃から６０℃では、温度範囲１０℃から４５℃のよりも規定電圧ＶＢＨを下げることにより、満充電時の電池電圧を低下させる。温度範囲０℃から１０℃の低温側のみで、温度範囲１０℃から６０℃のよりも規定電圧ＶＢＨを下げることにより、満充電時の電池電圧を低下させてもよく、逆に、温度範囲４５℃から６０℃の高温側のみで、温度範囲０℃から４５℃のよりも規定電圧ＶＢＨを下げることにより、満充電時の電池電圧を低下させてもよい。また、電池温度検出回路２１２ＢＴは、温度が０℃を下回った場合、或いは６０℃を上回った場合に充電動作を停止させる、保護機能を携帯端末（または電池パック）２１０に備える場合の、温度検出回路としても利用可能である。
【０１６８】
図１４は、電流検出回路２１２Ａの等価回路図のより詳細な一例である。図１１に示した電流検出回路２１２Ａに含まれる電流電圧変換回路２１２Ａ２のより詳細な構成例である。Ｖｃｐを可変にするために、電源Ｖｖｃは３段の直列抵抗（Ｒｃｃ１，Ｒｃｃ２，Ｒｃｃ３）で構成される抵抗分圧回路の出力をＶｃｐとし、ゲートにＢａが入力されるＮ−ｃｈＭＯＳトランジスタ（Ｍｃｃ）で最下段（ＧＮＤ側）の抵抗Ｒｃｃ３を短絡するか否かの制御を行うことにより、出力Ｖｃｐを可変にする。
【０１６９】
図１５は、電圧検出回路２１２Ｖの等価回路図のより詳細な一例である。図１２に示した電流検出回路２１２Ｖに含まれる参照電源２１２Ｖ２のより詳細な構成例である。Ｖｒｖ２を可変にするために、電源Ｖｖｖは３段の直列抵抗（Ｒｃｖ１，Ｒｃｖ２，Ｒｃｖ３）で構成される抵抗分圧回路の出力をＶｒｖ２とし、ゲートにＢｖが入力されるＮ−ｃｈＭＯＳトランジスタ（Ｍｃｖ）で最下段（ＧＮＤ側）の抵抗Ｒｃｖ３を短絡するか否かの制御を行うことにより、出力Ｖｒｖ２を可変にする。
【０１７０】
電池電圧検出回路２１２ＢＴと、電流検出回路２１２Ａ、電圧検出回路２１２Ｖの回路構成は、図１１〜図１５に示した例に限らず、定電流充電と定電圧充電を切替える基準電圧の大きさを、電池温度に基づいて変更または切替えることが可能な、他の回路に置き換えることができる。
【０１７１】
電池温度検出回路２１２ＢＴは、検出回路２１２の他の部分回路とともに１つの充電制御ＩＣ２１９に集積することが可能である。しかし、上記で説明した通り、電池温度検出電圧を変更する必要がある場合には、例えば、抵抗Ｒｂｔまたは基準電圧電源Ｖｂｃａ〜ｄをＩＣの外付け部品にすることができる。
【０１７２】
これにより、実施形態１の定電流動作と定電圧動作に加えて、二次電池の温度に適した充電制御も、単一のアナログ信号で行うことができるようになる。
【０１７３】
〔実施形態３〕＜ＤＣ／ＤＣコンバータ方式の充電駆動回路＞
図１６は、実施形態３の充電装置３００のブロック図である。充電装置３００は、携帯端末（または電池パック）３１０と、充電器（クレードル）３２０とで構成される。携帯端末３１０は端子Ｐｉ、ＦＢおよびＧｍを持ち、充電器３２０は端子Ｐｏ、ＣｉおよびＧｃを持ち、充電時には、ＰｉとＰｏ、ＣｉとＦＢ、ＧｃとＧｍがそれぞれ互いに電気的に接続される。
【０１７４】
携帯端末３１０は、二次電池３１１と充電制御ＩＣ３１９とを持つ。実施形態２と同様に、二次電池３１１は温度検出素子（例えばサーミスタ）Ｔｈを内蔵し、充電制御ＩＣ３１９は、電流検出回路３１２Ａと電圧検出回路３１２Ｖと、送信回路３１２Ｔと、電池温度検出回路３１２ＢＴとを持つ。その構成と動作は実施形態２の検出回路２１２と同様であるので、説明を省略する。
【０１７５】
充電器（クレードル）３２０は、１つのＩＣに集積された充電駆動ＩＣ３２３に、平滑回路３２１Ｄ３と抵抗Ｒｒｃが外付けされて、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ方式の充電駆動回路３２１が構成される。外付け抵抗Ｒｒｃと演算増幅器Ｒ−ａｍｐにより電流電圧（Ｉ−Ｖ）変換回路３２１Ｒ１が構成され、位相補償回路３２１Ｒ２によって位相補償をされて、駆動回路３２１Ｄに入力される。駆動回路３２１Ｄは、充電駆動ＩＣ３２３に内のＰＷＭ信号生成回路３２１Ｄ１とＰＷＭ駆動回路３２１Ｄ２と、外付けされたコイルＬｄとコンデンサＣｄからなる平滑回路３２１Ｄ３とによって構成される。充電器３２０は、入力される例えば直流１２ＶをＰＷＭ変調することにより、充電電力Ｐｗを出力する。携帯端末３１０は、充電器３２０内の充電駆動回路３２１に対して単一のアナログ信号であるフィードバック信号を端子ＦＢから出力し、端子Ｃｉを通して、充電器３２０に入力する。充電器３２０は、入力されたフィードバック信号に基づいて二次電池３１１への充電電力Ｐｗを増減する制御を行う。その詳細な構成と動作は、実施形態１と同様であるので、説明を省略する。
【０１７６】
これにより、ＰＷＭ回路を備える充電器（クレードル）３２０に対して、単一のアナログ信号をフィードバックすることにより、定電流・定電圧充電のフィードバック制御を行うことができ、通信のためのコストを増やすことなく、充電による携帯機器または電池パックの発熱を抑えることができる。
【０１７７】
〔実施形態４〕＜ＡＣ／ＤＣコンバータ方式の充電駆動回路＞
上述の実施形態３では、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ方式の充電駆動回路３２１を備えた充電装置３００を示した。本実施形態４では、ＡＣ／ＤＣコンバータ方式の充電駆動回路４２１を備えた充電装置４００を示す。
【０１７８】
図１７は、実施形態４の充電装置４００のブロック図である。充電装置４００は、携帯端末（または電池パック）４１０と、充電器（クレードル）４２０とで構成される。携帯端末４１０は端子Ｐｉ、ＦＢおよびＧｍを持ち、充電器４２０は端子Ｐｏ、ＣｉおよびＧｃを持ち、充電時には、ＰｉとＰｏ、ＣｉとＦＢ、ＧｃとＧｍがそれぞれ互いに電気的に接続される。
【０１７９】
充電器４２０は、充電駆動回路４２１を含んで構成される。充電駆動回路４２１には電源として交流電源ＡＣが入力され、充電電力Ｐｗを出力する。入力された交流電源は、ブリッジ整流ダイオードＤ１で全波整流され、コンデンサＣ１で平滑される。ＡＣ／ＤＣコンバータ４２４は、整流・平滑された直流電源をパルス幅変調（ＰＷＭ）してトランスＴの１次側に入力する。トランスＴの２次側からの出力は、ダイオードＤ２とコンデンサＣ２によって整流・平滑されて、充電電力Ｐｗとして端子Ｐｏから出力される。出力される充電電力Ｐｗは、ＰＷＭのパルス幅としてフォトカプラ４２５によって制御される。フォトカプラ４２５の入力側（発光ダイオード側）に流れる電流が、携帯端末４１０から出力されるフィードバック信号であり、抵抗Ｒ１を通してフォトカプラ４２５の入力側の電流を、端子Ｃｉと端子ＦＢを介して引き抜く。コンデンサＣ３は雑音となる交流成分を除去するための、バイパスコンデンサである。
【０１８０】
携帯端末４１０は、充電器４２０内の充電駆動回路４２１に対して単一のアナログ信号であるフィードバック信号を端子ＦＢから出力し、端子Ｃｉを通して、充電器４２０に入力する。充電器４２０は、入力されたフィードバック信号に基づいて二次電池３１１への充電電力Ｐｗを増減する制御を行う。携帯端末４１０の構成は、実施形態２と実施形態３に示したのと同様であるが、フィードバック信号の方向を、端子Ｃｉから端子ＦＢ方向にするため、送信回路４１２Ｔの構成は、送信回路１１２Ｔや３１２Ｔとは異なり、Ｖｄｄ２側のＰ−ｃｈＭＯＳトランジスタ（図５ではＭｔＤ）を使った電流ドライバに代えて、ＧＮＤ側のＮ−ｃｈＭＯＳトランジスタを使った電流ドライバが採用されている。その他の詳細な構成と動作は、実施形態２や実施形態３と同様であるので、説明を省略する。
【０１８１】
これにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ方式の充電器（クレードル）４２０に対しても同様に、単一のアナログ信号をフィードバックすることにより、定電流・定電圧充電のフィードバック制御を行うことができ、通信のためのコストを増やすことなく、充電による携帯機器または電池パックの発熱を抑えることができる。充電器（クレードル）の回路方式は、実施形態３のＤＣ／ＤＣコンバータ方式や、実施形態４のＡＣ／ＤＣコンバータ方式の他、如何なる回路方式の充電駆動回路であっても、同様の定電流・定電圧充電のフィードバック制御を行うことができる。
【０１８２】
〔実施形態５〕＜充電パラメータを電源ラインに重畳＞
ここまでに説明してきた、実施形態１、２、３及び４では、いずれもフィードバック信号を、１本のアナログ信号として端子経由の配線でフィードバックする例を示した。しかし、フィードバック方法は、このような独立の有線配線による方法には、限定されない。本実施形態５は、フィードバック信号を充電電力Ｐｗの配線に重畳して伝送する例である。充電装置４００は、携帯端末（または電池パック）４１０と、充電器（クレードル）４２０とで構成される。
【０１８３】
図１８は、実施形態５の充電装置５００のブロック図である。携帯端末５１０は端子ＰｉとＧｍを持ち、充電器５２０は端子ＰｏとＧｃを持ち、端子ＣｉとＦＢは省略される。充電時には、ＰｉとＰｏ、ＧｃとＧｍがそれぞれ互いに電気的に接続される。
【０１８４】
携帯端末５１０は、端子ＦＢが省略される代わりに、変調回路５１３とコンデンサ５１３Ｃとコイル５１３Ｌをさらに備えて構成される。変調回路５１３は、内部で発生する高周波である搬送波（キャリア）を単一のアナログ信号であるフィードバック信号で変調して、被変調波を出力する。キャリアは、充電装置５００で使用されるＰＷＭや、電圧検出回路５１２Ｖ、電流検出回路５１２Ａ等の最大動作周波数や変化速度よりも十分に高い周波数に設定する。変調回路５１３の変調方式は、振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation）、周波数変調（ＦＭ：Frequency Modulation）、その他任意の変調方式であって良い。変調回路５１３から出力される被変調波は、コンデンサ５１３Ｃを介して電源線に重畳され、電源端子Ｐｉから充電器５２０内の充電駆動回路５２１に対して出力される。コンデンサ５１３Ｃは、高周波である被変調波のみを通過させて端子Ｐｉに接続される電源線に重畳し、直流である充電電力が変調回路５１３に流れ込まないように遮断する。コイル５１３Ｌは、直流である充電電力Ｐｗを通過させる一方、高周波である被変調波を遮断して、被変調波が電流検出回路５１２Ａや電圧検出回路５１２Ｖに混入しないように分離する。携帯端末５１０のその他の詳細な構成と動作は、実施形態４の携帯端末４１０等と同様であるので、説明を省略する。
【０１８５】
充電器５２０を構成する充電駆動回路５２１は、端子Ｃｉとフォトカプラが省略される代わりに、復調回路５２３とコンデンサ５２３Ｃをさらに備えて構成される。図１７に示した実施形態４の充電器４２０と同様に、充電駆動回路５２１は電源として交流電源ＡＣが入力され、充電電力Ｐｗを出力する。入力された交流電源は、ブリッジ整流ダイオードＤ１で全波整流され、コンデンサＣ１で平滑される。ＡＣ／ＤＣコンバータ５２４は、整流・平滑された直流電源をパルス幅変調（ＰＷＭ）してトランスＴの１次側に入力する。トランスＴの２次側からの出力は、ダイオードＤ２とコンデンサＣ２によって整流・平滑されて、充電電力Ｐｗとして端子Ｐｏから出力される。携帯端末５１０側で変調されて充電電力Ｐｗに重畳された、フィードバック信号で変調された被変調波は、端子Ｐｏを介して充電駆動回路５２１に入力される。コンデンサ５２３Ｃは直流を遮断し高周波信号のみを通過させ、充電電力Ｐｗが復調回路５２３に流れ込むのを遮断し、充電電力Ｐｗに重畳された被変調波のみを復調回路５２３に入力する。復調回路５２３は、入力された被変調波を復調して元のフィードバック信号に戻し、ＡＣ／ＤＣコンバータ５２４に入力する。ＡＣ／ＤＣコンバータ５２４は、復調されたフィードバック信号によって、ＰＷＭ制御のデューティ比を制御することで、充電電力Ｐｗを制御する。
【０１８６】
これにより、携帯端末（または電池パック）５１０と充電器（またはクレードル）５２０の間を２本の配線で接続することができる。
【０１８７】
図１８に示した充電駆動回路５２１は、図１７と同様にＡＣ／ＤＣコンバータ方式であるが、図１６のＤＣ／ＤＣコンバータ方式の充電駆動回路に換えてもよい。
【０１８８】
〔実施形態６〕＜ワイヤレス給電＋無線によるフィードバック＞
図１９は、実施形態６の充電装置６００のブロック図である。実施形態６の充電装置６００は、ワイヤレス給電による充電装置であり、携帯端末（または電池パック）６１０と、充電器（クレードル）６２０とで構成される。携帯端末６１０は、検出回路６１２と二次電池６１１に加えて、充電電力Ｐｗを受信する受電アンテナ６１５と受電回路６１６とを備える。充電器６２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ方式の充電駆動回路６２１に加えて、充電電力Ｐｗを送出する送電回路６２６と送電アンテナ６２５を備える。充電時には、送電アンテナ６２５と受電アンテナ６１５とが、電磁的に結合されて電磁波（電波）を送受することにより充電電力が伝送され、または磁気的に誘導結合されて磁場を通して充電電力が伝送され、或いは、共鳴方式で充電電力が伝送される。
【０１８９】
一方、フィードバックのために、携帯端末６１０は送信機６１４ＴＸと送信アンテナ６１４ＡＮからなる送信回路６１４をさらに備え、充電器６２０は受信機６２４ＲＸと受信アンテナ６２４ＡＮからなる受信回路６２４をさらに備える。フィードバック信号は、既に説明した他の実施形態と同様に、携帯端末６１０の検出回路６１２によって単一のアナログ信号として検出される。送信機６１４ＴＸは、内部で発生する高周波である搬送波（キャリア）を、検出されたフィードバック信号で変調して被変調波を出力する。送信機６１４ＴＸから出力された被変調波は、送信アンテナ６１４ＡＮから送出される。充電器６２０は、フィードバック信号で変調された被変調波を受信アンテナ６２４ＡＮで受信し、受信機６２４ＲＸで復調してフィードバック信号を取り出し、充電駆動回路６２１にフィードバックする。充電駆動回路６２１における、復調されたフィードバック信号による充電電力Ｐｗの制御は、既に説明した他の実施形態と同様である。
【０１９０】
これにより、ワイヤレス充電の充電装置においても、無線によって、フィードバック信号を伝送することができる。フィードバックされる信号は、他の実施形態と同様に、単一のアナログ信号であるため、送信機６１４ＴＸと受信機６２４ＲＸは、ＡＭまたはＦＭなどの単純な変調回路と復調回路で構成することができ、携帯端末６１０の充電による発熱を抑えることができる。
【０１９１】
検出回路６１２と受電回路６１６と送信回路６１４は、１つの充電制御ＩＣ６１９に集積することが可能である。ただし、ＩＣ上で実現することが経済的でない、例えば受電アンテナおよび／または送信アンテナ６１４ＡＮは、ＩＣの外部部品として構成することが可能である。これにより、いたずらにＩＣのチップ面積を増やすことなく、充電制御ＩＣ６１９を経済的に実現することができる。
【０１９２】
図１９に示した充電駆動回路６２１は、図１７と同様にＡＣ／ＤＣコンバータ方式であるが、図１６のＤＣ／ＤＣコンバータ方式の充電駆動回路に換えてもよい。また、実施形態２に示したように、二次電池６１１に温度検出素子Ｔｈを設置し、検出回路６１２に電池温度検出回路を備えて、電池温度に応じて規定電圧を調整することができるように構成してもよい。
【０１９３】
〔実施形態７〕＜ワイヤレス給電にフィードバック信号を重畳＞
図２０は、実施形態７の充電装置７００のブロック図である。実施形態７の充電装置７００は、実施形態６の充電装置６００と同様に、ワイヤレス給電による充電装置であり、携帯端末（または電池パック）７１０と、充電器（クレードル）７２０とで構成される。携帯端末７１０は、検出回路７１２と二次電池７１１に加えて、充電電力Ｐｗを受信する受電アンテナ７１５と受電回路７１６とを備える。充電器７２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ方式の充電駆動回路７２１に加えて、充電電力Ｐｗを送出する送電回路７２６と送電アンテナ７２５を備える。充電時には、送電アンテナ７２５と受電アンテナ７１５とが、電磁的に結合されて電磁波（電波）を送受することにより充電電力が伝送され、または磁気的に誘導結合されて磁場を通して充電電力が伝送され、或いは、共鳴方式で充電電力が伝送される。
【０１９４】
一方、フィードバックのために、携帯端末７１０は変調回路７１３をさらに備え、充電器７２０は復調回路７２３をさらに備える。フィードバック信号は、既に説明した他の実施形態と同様に、携帯端末７１０の検出回路７１２によって単一のアナログ信号として検出される。変調回路７１３は、内部で発生する高周波である搬送波（キャリア）を検出されたフィードバック信号で変調して被変調波を出力する。出力された被変調波は、受電回路７１６内で充電電力Ｐｗとは逆方向に重畳され、受電アンテナ７１５から充電器７２０の送電アンテナ７２５に向かって送出される。充電器７２０では、送電アンテナ７２５で受信したフィードバック信号で変調された被変調波を送電回路７２６内で分離して、復調回路７２３に入力する。復調回路７２３は入力された被変調波を復調してフィードバック信号を取り出し、充電駆動回路７２１にフィードバックする。復調されたフィードバック信号による充電電力Ｐｗの制御は、既に説明した他の実施形態と同様である。
【０１９５】
これにより、ワイヤレス充電の充電装置において、送信アンテナ６１４ＡＮや受信アンテナ６２４ＡＮ等を別途備えることなく、無線によって、フィードバック信号を伝送することができる。フィードバックされる信号は、他の実施形態と同様に、単一のアナログ信号であるため、変調回路７２３と復調回路７２３は、ＡＭまたはＦＭなどの単純な回路で構成することができ、携帯端末７１０の充電による発熱を抑えることができる。
【０１９６】
検出回路７１２と受電回路７１６と変調回路７１３は、１つの充電制御ＩＣ７１９に集積することが可能である。ただし、ＩＣ上で実現することが経済的でない素子は、ＩＣの外部部品として構成することが可能である。これにより、いたずらにＩＣのチップ面積を増やすことなく、充電制御ＩＣ７１９を経済的に実現することができる。
【０１９７】
図２０に示した充電駆動回路７２１は、図１７と同様にＡＣ／ＤＣコンバータ方式であるが、図１６のＤＣ／ＤＣコンバータ方式の充電駆動回路に換えてもよい。また、実施形態２に示したように、二次電池７１１に温度検出素子Ｔｈを設置し、検出回路７１２に電池温度検出回路を備えて、電池温度に応じて規定電圧を調整することができるように構成してもよい。
【０１９８】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１９９】
例えば、第１装置が携帯端末または電池パックである場合を中心に説明したが、第１装置は充電の対象である二次電池を含むいかなる装置であっても良く、また第２装置は、第１装置からフィードバックされる信号に基づいて、第１装置に内蔵される二次電池に対する充電を制御する回路を含む、如何なる装置であっても良い。また、二次電池がリチウムイオン電池である場合を中心に説明したが、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、鉛電池、等、他の如何なる二次電池であってもよい。
【符号の説明】
【０２００】
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００  充電装置
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０  携帯端末または電池パック
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１  二次電池
１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２  検出回路
１１２Ｖ、２１２Ｖ、３１２Ｖ、４１２Ｖ、５１２Ｖ  電圧検出回路
１１２Ｖ１  分圧回路
１１２Ｖ２  基準電源
１１２Ｖ３  差動増幅器
１１２Ａ、２１２Ａ、３１２Ａ、４１２Ａ、５１２Ａ  電流検出回路
２１２ＢＴ  電池温度検出回路
１１２Ｔ、２１２Ｔ、３１２Ｔ、４１２Ｔ、５１２Ｔ  送信回路
１１２Ｔ１、２１２Ｔ１、３１２Ｔ１、４１２Ｔ１、５１２Ｔ１  アナログ加算器
１１２Ｔ２、２１２Ｔ２、３１２Ｔ２、４１２Ｔ２、５１２Ｔ２  電流出力回路
５１３、７１３  変調回路
６１４  送信回路
６１４ＴＸ  送信機
６１４ＡＮ  送信アンテナ
６１５、７１５  電力受信アンテナまたは電力受信コイル
６１６、７１６  受電回路
１１９、２１９、３１９、４１９、５１９、６１９、７１９  充電制御ＩＣ
１２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０  クレードル（充電器）
１２１、３２１、４２１、５２１、６２１、７２１  充電駆動回路
１２３、３２３  充電駆動ＩＣ
４２４  ＡＣ／ＤＣコンバータ
４２５  フォトカプラ
５２３、７２３  復調回路
６２４  受信回路
６２４ＲＸ  受信機
６２４ＡＮ  受信アンテナ
６２５、７２５  電力送信アンテナまたは電力送信コイル
６２６、７２６  送電回路
Ｔｈ  温度検出素子（サーミスタ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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