(57)【要約】【課題】充電中の発熱を制限しつつ、充電電圧の制御および充電電流の検出を正確に行うことのできる充電制御装置および充電制御方法を提供すること。【解決手段】定電流充電制御からそのまま定電圧充電制御に移行するとＦＥＴ１０５での熱損失が大きくなるため、定電流充電制御が終了して所定時間の間、充電制御回路１０７は充電電流を制限する（充電電流制限充電制御する）ことでＦＥＴ１０５での熱損失を抑える。そして、充電制御回路１０７は所定時間経過後、充電電流制限充電制御から定電圧充電制御に移行する。【選択図】    図１
2004222446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリへの充電を制御する充電制御装置であって、
バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、
充電電流を検出する充電電流検出手段と、
所定時間を計時する計時手段と、
前記バッテリに対する充電制御を行う充電制御手段と、を備え、
前記充電制御手段は、
前記バッテリへの充電開始当初は充電電流を一定に抑える定電流充電制御を行い、
前記バッテリ電圧検出手段によって検出されたバッテリ電圧が所定電圧に達すると、前記定電流充電制御から、バッテリ電圧を一定に抑えると共に充電電流の上限値を所定以下に制限する充電電流制限充電制御に移行して、前記計時手段が計時する所定時間の間、前記充電電流制限充電制御を行うことを特徴とする充電制御装置。
【請求項２】
バッテリへの充電を制御する充電制御装置であって、
バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、
充電電流を検出する充電電流検出手段と、
前記充電電流検出手段によって検出された充電電流の値を所定値と比較する比較手段と、
前記バッテリに対する充電制御を行う充電制御手段と、を備え、
前記充電制御手段は、
前記バッテリへの充電開始当初は充電電流を一定に抑える定電流充電制御を行い、
前記バッテリ電圧検出手段によって検出されたバッテリ電圧が所定電圧に達すると、前記定電流充電制御から、バッテリ電圧を一定に抑えると共に充電電流の上限値を所定以下に制限する充電電流制限充電制御に移行して、前記充電電流検出手段によって検出された充電電流の値が前記比較手段に設定された所定値以下になるまで前記充電電流制限充電制御を行うことを特徴とする充電制御装置。
【請求項３】
前記充電制御手段は、
前記充電電流制限充電制御が終了すると、バッテリ電圧を一定に抑える定電圧充電制御に移行して、前記充電電流検出手段によって検出された充電電流が所定電流値となった時点で充電制御を終了することを特徴とする請求項１または２記載の充電制御装置。
【請求項４】
バッテリへの充電を制御する充電制御方法であって、
前記バッテリへの充電開始当初は充電電流を一定に抑える定電流充電制御を行い、
バッテリ電圧が所定電圧に達すると、前記定電流充電制御から、バッテリ電圧を一定に抑えると共に充電電流の上限値を所定以下に制限する充電電流制限充電制御に移行して、所定時間の間、前記充電電流制限充電制御を行うことを特徴とする充電制御方法。
【請求項５】
バッテリへの充電を制御する充電制御方法であって、
前記バッテリへの充電開始当初は充電電流を一定に抑える定電流充電制御を行い、
バッテリ電圧が所定電圧に達すると、前記定電流充電制御から、バッテリ電圧を一定に抑えると共に充電電流の上限値を所定以下に制限する充電電流制限充電制御に移行して、前記充電電流の値が所定値以下になるまで前記充電電流制限充電制御を行うことを特徴とする充電制御方法。
【請求項６】
前記充電電流制限充電制御が終了すると、バッテリ電圧を一定に抑える定電圧充電制御に移行し、
充電電流が所定電流値となった時点で充電制御を終了することを特徴とする請求項４または５記載の充電制御方法。
【請求項７】
請求項１、２または３に記載の充電制御装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次電池への充電を制御する充電制御装置および充電制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の充電制御装置の一例（特許文献１）を図４に示す。同図に示す従来の充電制御装置は、バッテリ１１と外部電源１３の間の電流経路中に充電電流検出用の抵抗１０１および充電電圧制御用のＦＥＴ１０５を有し、抵抗１０１両端の電位差から充電電流を検出する充電電流検出回路１０３と、ＦＥＴ１０５を制御してバッテリ１１に定電流充電、定電圧充電およびパルス充電を行う充電電圧制御回路１５と、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出回路１０９と、パルス充電を行うためのパルス幅変調回路１７と、パルス信号を発生する発信回路（ＯＳＣ）１９とを備えて構成されている。
【０００３】
充電電圧制御回路１５がバッテリ１１に対して行う充電制御は、まず定電流充電である。そして、バッテリ電圧検出回路１０９によって検出されたバッテリ電圧が所定電圧に達すると、充電電圧制御回路１５は、バッテリ電圧を当該所定電圧に維持した定電圧充電制御に移行する。この後、充電電流は徐々に低下していき、充電電圧制御回路１５は、充電電流検出回路１０３によって検出された充電電流が終止電流になった時点、すなわちバッテリ１１が満充電になった時点でＦＥＴ１０５をオフ制御して充電制御を終了する。
【０００４】
上述した定電圧充電制御は、充電電圧制御回路１５がＦＥＴ１０５に印加するゲート電圧を調整して、ＦＥＴ１０５のドレイン・ソース間電位を高めていくことによって行われる。しかし、このときＦＥＴ１０５のオン抵抗は徐々に高くなるため、ＦＥＴ１０５での熱損失によって生じる発熱は大きくなる（図２参照）。また、ユーザが定格電流や定格電圧に適合しない外部電源からバッテリ１１に充電を行うと、定電圧充電時にＦＥＴ１０５を流れる大電流によって発熱が大きくなる。
【０００５】
従来の充電制御装置では、このようなＦＥＴ１０５での発熱を防止するために、充電電圧制御回路１５がパルス幅変調回路１７を利用してバッテリ１１への充電を間欠的に行うパルス充電を行う。この充電方式によれば、ＦＥＴ１０５における発熱時間が短くなるため、連続して充電を行う方式と比較して発熱量を抑えることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２２５００６号公報（第５−８頁、第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パルス充電時における充電電圧および充電電流はパルスのタイミングに同期して変化するため、充電電圧制御回路１５が行う充電電圧の制御に誤差が生じる上、充電電流検出回路１０３が正確な充電電流（特に、終止電流）を検出できないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、充電中の発熱を制限しつつ、充電電圧の制御および充電電流の検出を正確に行うことのできる充電制御装置および充電制御方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る充電制御装置は、バッテリへの充電を制御する充電制御装置であって、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、充電電流を検出する充電電流検出手段と、所定時間を計時する計時手段と、前記バッテリに対する充電制御を行う充電制御手段と、を備え、前記充電制御手段は、前記バッテリへの充電開始当初は充電電流を一定に抑える定電流充電制御を行い、前記バッテリ電圧検出手段によって検出されたバッテリ電圧が所定電圧に達すると、前記定電流充電制御から、バッテリ電圧を一定に抑えると共に充電電流の上限値を所定以下に制限する充電電流制限充電制御に移行して、前記計時手段が計時する所定時間の間、前記充電電流制限充電制御を行う。
【００１０】
このように、定電流充電制御の後には充電電流制限充電制御が所定時間行われるため、その間、充電経路には高い充電電流は流れない。すなわち、所定時間経過後であればバッテリの充電段階としては終盤であるため充電電流も小さい。したがって、充電経路中で発生する熱損失による発熱を制限することができる。
【００１１】
また、本発明に係る充電制御装置は、バッテリへの充電を制御する充電制御装置であって、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、充電電流を検出する充電電流検出手段と、前記充電電流検出手段によって検出された充電電流の値を所定値と比較する比較手段と、前記バッテリに対する充電制御を行う充電制御手段と、を備え、前記充電制御手段は、前記バッテリへの充電開始当初は充電電流を一定に抑える定電流充電制御を行い、前記バッテリ電圧検出手段によって検出されたバッテリ電圧が所定電圧に達すると、前記定電流充電制御から、バッテリ電圧を一定に抑えると共に充電電流の上限値を所定以下に制限する充電電流制限充電制御に移行して、前記充電電流検出手段によって検出された充電電流の値が前記比較手段に設定された所定値以下になるまで前記充電電流制限充電制御を行う。
【００１２】
このように、定電流充電制御の後には充電電流が所定値以下になるまで充電電流制限充電制御が行われるため、充電経路には高い充電電流は流れない。したがって、充電経路中で発生する熱損失による発熱を制限することができる。また、充電電流制限充電制御から定電圧充電制御に移行するタイミングを実際の充電電流に応じて決定することができるため、より効率の良い充電を行うことができる。
【００１３】
また、本発明に係る充電制御装置は、前記充電制御手段は、前記充電電流制限充電制御が終了すると、バッテリ電圧を一定に抑える定電圧充電制御に移行して、前記充電電流検出手段によって検出された充電電流が所定電流値となった時点で充電制御を終了する。
【００１４】
このように充電は充電電流が所定電流値となった時点で停止されるが、このときは定電圧充電制御が行われているため、充電電流検出手段は充電電流を正確に検出することができる。
【００１５】
また、本発明に係る充電制御方法は、バッテリへの充電を制御する充電制御方法であって、前記バッテリへの充電開始当初は充電電流を一定に抑える定電流充電制御を行い、バッテリ電圧が所定電圧に達すると、前記定電流充電制御から、バッテリ電圧を一定に抑えると共に充電電流の上限値を所定以下に制限する充電電流制限充電制御に移行して、所定時間の間、前記充電電流制限充電制御を行う。
【００１６】
また、本発明に係る充電制御方法は、バッテリへの充電を制御する充電制御方法であって、前記バッテリへの充電開始当初は充電電流を一定に抑える定電流充電制御を行い、バッテリ電圧が所定電圧に達すると、前記定電流充電制御から、バッテリ電圧を一定に抑えると共に充電電流の上限値を所定以下に制限する充電電流制限充電制御に移行して、前記充電電流の値が所定値以下になるまで前記充電電流制限充電制御を行う。
【００１７】
また、本発明に係る充電制御方法は、前記充電電流制限充電制御が終了すると、バッテリ電圧を一定に抑える定電圧充電制御に移行し、充電電流が所定電流値となった時点で充電制御を終了する。
【００１８】
さらに、本発明に係る電子機器は、請求項１、２または３に記載の充電制御装置を備えたものである。したがって、電子機器内の構成要素が熱によって劣化することを防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る充電制御装置の実施の形態について、〔第１の実施形態〕、〔第２の実施形態〕の順に図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明に係る第１の実施形態の充電制御装置の構成を示すブロック図である。同図において、図４（従来技術）と重複する部分には同一の符号を付す。第１の実施形態の充電制御装置は、図１に示すように、抵抗１０１と、特許請求の範囲の充電電流検出手段に該当する充電電流検出回路１０３と、ＦＥＴ１０５と、充電制御手段に該当する充電制御回路１０７と、バッテリ電圧検出手段に該当するバッテリ電圧検出回路１０９と、計時手段に該当するタイマー１１１とを備えて構成されている。なお、抵抗１０１とＦＥＴ１０５はバッテリ１１と外部電源１３との間の電流経路中に直列に設けられている。
【００２１】
以下、本実施形態の充電制御装置が有する各構成要素について説明する。
まず、抵抗１０１は、充電電流検出回路１０３が充電電流を検出するための抵抗であって、その両端の電圧が検出されるものである。また、充電電流検出回路１０３は、抵抗１０１両端の電位差（抵抗１０１の電圧降下）から充電電流を検出するものである。また、タイマー１１１は、定電流充電終了（定電流定電圧充電開始）からの経過時間を計測するものであり、当該経過時間が所定時間になるとタイムアウトする。また、バッテリ電圧検出回路１０９は、バッテリ１１の電圧（バッテリ電圧）を検出するものである。
【００２２】
また、ＦＥＴ１０５は、充電制御回路１０７から印加されるゲート電圧に応じてバッテリ１１と外部電源１３との間の電流経路を開閉することによって、外部電源１３からバッテリ１１に供給される充電電流を調整するものである。また、充電制御回路１０７は、ＦＥＴ１０５に印加するゲート電圧を調整することによってＦＥＴ１０５を制御して、バッテリ１１に定電流充電、定電流定電圧充電および定電圧充電を行うものである。なお、充電電流制限充電制御は、バッテリ電圧を所定電圧に制限すると共に、充電電流の上限値を所定以下に制限する制御である。
【００２３】
次に、充電制御回路１０７の機能に関する説明も含め、本実施形態の充電制御装置の動作について説明する。
【００２４】
まず、バッテリ１１への充電が開始されると、充電制御回路１０７は定電流充電制御を行う。その後、バッテリ電圧が所定電圧に達したことがバッテリ電圧検出回路１０９によって検出されると、充電制御回路１０７はバッテリ電圧を所定電圧に維持した充電電流制限充電制御を開始する。タイマー１１１は、定電流定電圧充電が開始されると計時を開始する。その後、タイマー１１１がタイムアウトすると、充電制御回路１０７は充電電流の制限を解除して、定電圧充電制御に移行する。なお、タイマー１１１が計時する所定時間（タイムアウトするまでの計測時間）は、充電電流制限充電制御から定電圧充電制御に移行したときに充電電流が所定電流以下となっている時間であることが望ましい。
【００２５】
定電圧充電制御では、充電制御回路１０７によるＦＥＴ１０５の制御によってバッテリ電圧が所定電圧に維持されつつ充電が行われる。このとき、充電電流は低下していき、充電制御回路１０７は、充電電流検出回路１０３によって検出された充電電流が終止電流になった時点、すなわちバッテリ１１が満充電になった時点でＦＥＴ１０５をオフ制御して充電制御を終了する。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態の充電制御装置では、定電流充電制御の後、すぐに定電圧充電制御に移らずに、充電電流制限充電制御を所定時間行った後に定電圧充電制御を行うため、ＦＥＴ１０５には高い充電電流が流れない。すなわち、タイマー１１１がタイムアウトするときはバッテリ１１の充電段階としては終盤であって充電電流も小さいため、充電電流の制限を解除してもＦＥＴ１０５における熱損失は小さい。このためＦＥＴ１０５における熱損失が抑えられ、充電中の発熱を小さくすることができる。また、充電は充電電流が終止電流になった時点で停止されるが、このときは定電圧充電制御が行われているため、充電電流を正確に検出することができる。
【００２７】
図２は、ＦＥＴ１０５の熱損失に関する経時変化を示す特性図である。従来のように充電電流の上限値を制限していない場合は、符号２０１に示すように定電圧充電領域に移行した直後、急激に充電電流が増大し、ＦＥＴ１０５での熱損失が増えてしまう。また、このときの充電電流は大きいためＦＥＴ１０５を劣化させる原因となる。しかし、本実施形態のように、充電電流の上限値を制限する制御を行うと、符号２０３に示すようにＦＥＴ１０５の熱損失は抑制されるため、充電中における発熱を小さくすることができ、かつ、ＦＥＴ１０５の劣化を防ぐことができる。
【００２８】
〔第２の実施形態〕
図３は、本発明に係る第２の実施形態の充電制御装置の構成を示すブロック図である。同図において、図１（第１の実施形態）と重複する部分には同一の符号を付して説明を省略する。第２の実施形態の充電制御装置は、図３に示すように、タイマー１１１の代わりに特許請求の範囲の比較手段に該当する比較器１５１を備えて構成されている。比較器１５１は、充電電流検出回路１０３で検出された充電電流の値を所定値と比較するものである。本実施形態の充電制御装置が第１の実施形態の充電制御装置と異なる点は、充電電流制限充電制御を行う期間を所定時間に限定せずに、比較器１５１における比較の結果、充電電流の値が所定値以下となった時点で充電電流制限充電制御から定電圧充電制御に移るという点である。
【００２９】
したがって、本実施形態の充電制御装置であっても、第１の実施形態の充電制御装置が奏する効果と同様の効果を得ることができ、かつ、充電電流制限充電制御から定電圧充電制御に移行するタイミングを実際の充電電流に応じて決定することができる。このため、より効率の良い充電を行うことができる。
【００３０】
以上説明した第１および第２の実施形態の充電制御装置を携帯電話やＰＨＳ、ＰＤＡ等のバッテリを内蔵した電子機器に搭載することによって、通信回路等の他の構成要素が熱によって劣化することを防止することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る充電制御装置および充電制御方法によれば、定電流充電制御の後には充電電流制限充電制御が所定時間行われるため、その間、充電経路には高い充電電流は流れない。すなわち、所定時間経過後であればバッテリの充電段階としては終盤であるため充電電流も小さい。したがって、充電経路中で発生する熱損失による発熱を制限することができる。
【００３２】
また、定電流充電制御の後には充電電流が所定値以下になるまで充電電流制限充電制御が行われるため、充電経路には高い充電電流は流れない。したがって、充電経路中で発生する熱損失による発熱を制限することができる。この場合には、充電電流制限充電制御から定電圧充電制御に移行するタイミングを実際の充電電流に応じて決定することができるため、より効率の良い充電を行うことができる。
【００３３】
さらに、充電は充電電流が所定電流値となった時点で停止されるが、このときは定電圧充電制御が行われているため、充電電流検出手段は充電電流を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の充電制御装置の構成を示すブロック図
【図２】ＦＥＴの熱損失に関する経時変化を示す特性図
【図３】本発明に係る第２の実施形態の充電制御装置の構成を示すブロック図
【図４】従来の充電制御装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１１  バッテリ
１３  外部電源
１０１  抵抗
１０５  ＦＥＴ
１０３  充電電流検出回路
１０７  充電制御回路
１０９  バッテリ電圧検出回路
１１１  タイマー
１５１  比較器
【図１】
2004222446.tif 000003
【図２】
2004222446.tif 000004
【図３】
2004222446.tif 000005
【図４】
2004222446.tif 000006