(57)【要約】【課題】携帯端末に負荷変動が発生しても精度よく充電完了（満充電）を判定することができる充電回路、充電方法および該充電回路を備えた携帯端末を提供する。【解決手段】充電が開始されると、パルス発生器２は、電池１の電圧を監視しながら充電電圧オフ時間を検知し、パルス幅の出力を行う。カウンタ７は、パルス発生器２により出力されたパルス幅をカウントする。ここで、例えば通話が開始されるなどの負荷がかかり、状態変化があると、比較器８は、メモリ９から出力された通話の場合の満充電パルス幅と、カウンタ７でカウントした値とを比較して、満充電であるかどうかを検出する。比較器８は、カウンタ７によるカウント値が、メモリ９から出力される満充電パルス幅の値以上であると、充電停止スイッチ４をオフし、充電完了とする。なお、メモリ９から出力される満充電パルス幅は、負荷６の状態に応じてリアルタイムで変わるようになっている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯端末の負荷状態を検出する検出手段と、
前記負荷状態に応じた満充電検出条件を記憶する満充電検出条件記憶手段と、前記検出手段によって検出された負荷状態に基づいて、前記満充電検出条件を取得し、その条件に基づいて満充電検出する満充電検出手段と
を備えたことを特徴とする充電回路。
【請求項２】
パルス充電方式が用いられ、前記満充電検出条件は、充電時のパルスオフ時間幅の閾値を表す満充電パルス幅であることを特徴とする請求項１記載の充電回路。
【請求項３】
充電時の充電電流と放電電流とを検出する電流検出手段と、
前記検出した充電電流と放電電流の値を積分し、平滑化する平滑化手段と、
前記平滑化手段で平滑化した値と、あらかじめ記憶された充電完了等価電流値とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に応じて、充電回路のオンオフを行うスイッチとを備えたことを特徴とする充電回路。
【請求項４】
パルス充電方式が用いられることを特徴とする請求項３記載の充電回路。
【請求項５】
携帯端末の負荷状態を検出する第１のステップと、
前記負荷状態に応じた満充電検出条件を記憶する第２のステップと、
前記第１のステップで検出された負荷状態に基づいて、前記満充電検出条件を取得し、その条件に基づいて満充電検出する第３のステップと
を有することを特徴とする充電方法。
【請求項６】
充電時の充電電流と放電電流とを検出する第１のステップと、
前記検出した充電電流と放電電流の値を積分し、平滑化する第２のステップと、
前記第２のステップで平滑化した値と、あらかじめ記憶された充電完了等価電流値とを比較する第３のステップと、
前記第３のステップによる比較結果に応じて、充電回路のオンオフを行う第４のステップと
を有することを特徴とする充電方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の充電回路を備えた携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電回路、充電方法および該充電回路を備えた携帯端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、リチウムイオン電池が携帯電話などの携帯端末の動作用二次電池として利用されるようになっている。このリチウムイオン電池は、高エネルギー密度であるため、携帯端末を小型化、軽量化することが可能となる。このようなリチウムイオン電池の充電方法としては、充電時間を短くできるパルス充電が用いられ、パルス充電停止中のパルス幅が一定の閾値（「満充電パルス幅」と称される）に達した時点を満充電とみなし、充電を停止させる方法が一般的である。
パルス充電方法においては、充電開始時は定電流で充電し、過電圧とならない所定充電電圧値に達するとパルス電圧によって充電を行い、充電パルスの時間間隔（上記、パルス幅）を検出し、満充電パルス幅と比較して充電状態（満充電）の判定を行う（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−８７６７９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、充電中に携帯端末を使用するなどの負荷変動が生じると、充電電圧が変動し、充電パルスの時間間隔が変動してしまい、正確な満充電判定を行うことができなくなる。例えば、携帯端末の場合、電源オフ、待ち受け、通話、バイブモータ駆動、バックライト点灯などのように様々な負荷状態が発生した場合、負荷が大きくなるとそれに応じてパルス幅が短くなり、逆に、負荷が小さくなるとパルス幅が長くなる。このときに満充電判定（検出）幅を長くすると負荷電流が大きいときにはいつまでも満充電が検出できなくなり、過電圧の恐れが生じる。これに対して、満充電判定幅を短くすると、負荷が小さいときには直ぐに満充電を検出してしまい、規定の充電量を確保することができない。また、過充電を避けるために早めに充電を停止させる場合にも、規定の充電量を確保することができないことになる。そこで、従来は携帯端末の電源をオフにした状態でパルス充電を行うようになっているが、この場合、充電中は携帯端末を使用できないので不便である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、携帯端末に負荷変動が発生しても精度よく充電完了（満充電）を判定することができる充電回路、充電方法および該充電回路を備えた携帯端末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】
請求項１記載の発明では、携帯端末の負荷状態を検出する検出手段と、前記負荷状態に応じた満充電検出条件を記憶する満充電検出条件記憶手段と、前記検出手段によって検出された負荷状態に基づいて、前記満充電検出条件を取得し、その条件に基づいて満充電検出する満充電検出手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、パルス充電方式が用いられ、前記満充電検出条件は、充電時のパルスオフ時間幅の閾値を表す満充電パルス幅であることを特徴とする。
【０００６】
請求項３記載の発明では、充電時の充電電流と放電電流とを検出する電流検出手段と、前記検出した充電電流と放電電流の値を積分し、平滑化する平滑化手段と、前記平滑化手段で平滑化した値と、あらかじめ記憶された充電完了等価電流値とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果に応じて、充電回路のオンオフを行うスイッチとを備えたことを特徴とする。
請求項４記載の発明では、請求項２記載の発明において、パルス充電方式が用いられることを特徴とする。
【０００７】
請求項５記載の発明では、携帯端末の負荷状態を検出する第１のステップと、前記負荷状態に応じた満充電検出条件を記憶する第２のステップと、前記第１のステップで検出された負荷状態に基づいて、前記満充電検出条件を取得し、その条件に基づいて満充電検出する第３のステップとを有することを特徴とする。
請求項６記載の発明では、充電時の充電電流と放電電流とを検出する第１のステップと、前記検出した充電電流と放電電流の値を積分し、平滑化する第２のステップと、前記第２のステップで平滑化した値と、あらかじめ記憶された充電完了等価電流値とを比較する第３のステップと、前記第３のステップによる比較結果に応じて、充電回路のオンオフを行う第４のステップとを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項７記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の充電回路を備えたことを特徴とする携帯端末である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の充電回路、充電方法および該充電回路を備えた携帯端末の好適な実施形態について図１ないし図４を参照して詳細に説明する。
図１は、第１の実施形態に係る充電回路の概略構成を示した図である。なお、この充電回路は、携帯端末に備えられているものとして説明する。
図１に示す充電回路には、電池１、パルス発生器２、パルススイッチ３、充電停止スイッチ４、ドライブスイッチ５、負荷６、負荷検出部６Ｂ、カウンタ７、比較器８およびメモリ９を備えている。
【００１０】
パルススイッチ３は、パルス発生器２の出力でオン／オフするスイッチである。充電停止スイッチ４は、充電の停止をオン／オフするスイッチである。ドライブスイッチ５は、充電電流をオン／オフするスイッチである。
携帯端末内部には、例えば、携帯端末の電源オフ、待ち受け、通話、バイブモータ動作、バックライト点灯など、携帯端末の各負荷状態の変化を検出する負荷検出部（検出手段）６Ｂが存在する。
カウンタ７は、充電が開始され、パルス発生器２により出力されたパルス幅をカウントする。
メモリ（満充電検出条件記憶手段）９は、あらかじめ想定される各負荷状態に応じた、後述の満充電パルス幅が記憶されている。
比較器（満充電検出手段）８は、所定の負荷状態において、カウンタ７でカウントされたパルス幅の値と、メモリ９に記憶されている満充電パルス幅とを比較する。
【００１１】
パルス発生器２は、標準的なヴォルテージディテクタ（Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：電圧検出器）であり、電池１の電圧を監視してパルスを発生する。
ここで、充電進行とパルス発生器２の動作について図２を参照して簡単に説明する。
パルス発生器２は、充電中の電池１の電圧を監視して検出電圧４．２２Ｖを検出すると（図２（ａ）のａ１）、パルス発生をオフする。実際は、パルス発生器２による検出遅れ時間が生じるので、ａ１１の時点でパルス発生をオフする（図２（ｂ）のｂ１）。
【００１２】
次に、パルス発生器２は、電池１の電圧が解除電圧４．２０Ｖに達したことを検出すると（図２（ａ）のａ２）、パルス発生をオンする（図２（ｂ）のｂ２）。そして、また同様にパルス発生器２は、電池１の電圧を監視し、検出電圧４．２２Ｖを検出すると（図２（ａ）のａ３）、パルス発生をオフする。このパルス発生器２によるパルス発生のオフとオンのパルス幅ｔが規定値に達した時点で満充電となったかどうかが判定されるようになっている。充電が進むほどにこのパルス幅ｔが広がって行くことになる。
【００１３】
例えば、携帯端末が通話しながらの充電である場合、負荷が重たい（大きい）ので、電池１の電圧変化は、図２（ｃ）のｃ１に示すようになる。つまり、図示のように負荷の分だけパルス幅ｔが短くなる。
一方、携帯端末が待ち受け中の充電である場合、負荷が軽い（小さい）ので、パルス幅ｔは、通話中より長くなる。
このように負荷状態によってパルス幅が変化するので、満充電検出幅の値の設定を長くすると、負荷電流が大きいときにはいつまでも満充電が検出できないことになる。これに対して、満充電検出幅の値の設定を短くすると、負荷電流が小さいときには直ぐに満充電が検出されてしまうことになり、規定の充電量を確保することができなくなる。
そこで、本実施の形態の充電回路では、あらかじめ想定された負荷状態に対応した種々の値満充電パルス幅をメモリ９に記憶しておき、負荷状態に応じて、充電停止の条件である満充電パルス幅を変更して満充電の検出制御を行うようになっている。
【００１４】
次に、メモリ９に満充電検出条件として記憶される満充電パルス幅について図３を参照しながら説明する。なお、満充電検出条件である満充電パルス幅は、充電時のパルスオフ時間幅の閾値を表している。
パルス発生器２によって発生されたパルスで満充電検出を行う場合、ＣＣ−ＣＶ（定電流−低電圧）充電において設定する終止電流相当の値を使用するようになっている。
充電完了等価電流値（以下、終止電流値という）Ｉｃｓは、以下のような充電完了等価電流式で求めることができる。
Ｉｃｓ＝Ｔｃｃｔ×Ｉｃｈｇ／（Ｔｃｃｔ＋Ｔｃｆｔ）−Ｉｌｃ　（１）
ここで、Ｔｃｃｔはパルス充電中の時間、Ｉｃｈｇはパルス発生時充電電流、Ｉｌｃは負荷電流（充電制御電流）、Ｔｃｆｔは充電停止中の時間を表している（図３（ａ）参照）。
【００１５】
ここで、負荷電流Ｉｌｃが大きくなればなるほど、（１）式によれば、図３（ｂ）に示す終止電流Ｉｃｓは小さくなる。また、図３（ｃ）に示すように、終止電流Ｉｃｓが小さくなればなるほど、パルス充電の電流波形の時間幅は大きくなる。
本実施の形態の充電回路は、負荷状態に応じて、上述の式で求められた充電完了等価電流値（終止電流値）Ｉｃｓを決めておき、求めた終止電流値Ｉｃｓに基づいて、所定の方法で満充電パルス幅を計算し、メモリ９に記憶するようになっている。
【００１６】
次に、図１を参照しながら、充電回路の動作について説明する。なお、充電（ＣＨＧ）入力に接続される充電器の電流値は、規定値であるとする。
充電が開始されると、パルス発生器２は、電池１の電圧を監視しながら充電電圧オフ時間を検知し、パルス幅の出力を行う。カウンタ７は、パルス発生器２により出力されたパルス幅をカウントする。ここで、例えば通話が開始されるなどの負荷がかかり、状態変化があると、比較器８は、メモリ９から出力された通話の場合の満充電パルス幅と、カウンタ７でカウントした値とを比較して、満充電であるかどうかを検出する。
【００１７】
比較器８は、カウンタ７によるカウント値が、メモリ９から出力される満充電パルス幅の値以上であると、充電停止スイッチ４をオフし、充電完了とする。なお、メモリ９から出力される満充電パルス幅は、負荷６の状態に応じてリアルタイムで変わるようになっている。
このように、第１の実施形態の充電回路では、あらかじめ複数の負荷状態に応じた判定条件となる満充電パルス幅を記憶しておき、パルス充電中の負荷状態の変化を検出した場合、この検出した負荷状態に対応する判定条件に基づいて満充電判定を行うので、精度が向上し、充電中に負荷があっても正確な充電完了を検出することができる。
【００１８】
次に、第２の実施形態に係る充電回路について図４を参照しながら説明する。
この実施形態は、リアルタイムで充電電流と負荷（放電）電流の差分を監視するようになっている。なお、図１の充電回路と同様の構成部分については、同じ番号を付し、適宜説明を省略する。
図４に示すように、本実施の形態の充電回路は、電池１、パルス発生器２、パルススイッチ３、充電停止スイッチ４、ドライブスイッチ５、負荷６、電流検出抵抗１７、電流パルス検出アンプ１８、積分器１９、Ａ／Ｄコンバータ２０、比較器２１、メモリ２２を備えている。
【００１９】
電流パルス検出アンプ１８は、電流検出抵抗１７に流れる電流の大きさおよび向きを検出する。
積分器１９は、電流パルス検出アンプ１８から出力された電流パルスを平滑する。
Ａ／Ｄコンバータ２０は、積分器１９の出力をデジタルに変換する。
メモリ２２は、充電完了等価電流のデジタル値を記憶し、比較器２１は、Ａ／Ｄコンバータ２０の出力値と、メモリ２２のデジタル値とを比較するようになっている。
【００２０】
次に、図４を参照しながら、第２の実施形態の充電回路の動作について説明する。
充電入力により、ドライブスイッチ５および電流検出抵抗１７を経由して充電電流は、電池１および負荷６に流れ込む。パルス発生器２は、電池１が充電されることで上昇した電池両端の電圧を監視し、パルス出力を開始する。このパルス発生器２のパルス出力に基づいて、パルススイッチ３は、オン／オフを繰り返すようになっている。パルススイッチ３のオン／オフに連動して、ドライブスイッチ５もオン／オフを行い、パルス充電が開始される。
【００２１】
このとき、電流検出抵抗１７には、充電中と停止中（放電時）により逆方向に電流が流れる。電流パルス検出アンプ１８がこの電流パルスを検出すると、積分器１９は、電流パルス検出アンプ１８から出力された電流パルスを平滑する。
積分器１９からの出力は、Ａ／Ｄコンバータ２０に入ってデジタル値に変換される。比較器２１は、この変換されたデジタル値と、あらかじめメモリ２２に記憶されている充電完了等価電流値（終止電流値Ｉｃｓ）のデジタル値とを比較し、Ａ／Ｄコンバータ２０の出力値がメモリ２２からの値より小さくなった時点で、充電停止スイッチ４をオフし、充電完了とする。
【００２２】
このように第２の実施形態の充電回路では、電池１へ流れる電流値と、携帯端末に流れる負荷電流が判別できる回路を備えている。そして、充電回路では、リアルタイムで充電時の電流と、負荷状態時の電流の差分を監視し、あらかじめメモリ２２に記憶した終止電流値Ｉｃｓと比較を行うことで満充電の検出を行う。
これにより、メモリ２２には、１つの終止電流値Ｉｃｓを記憶しておくだけでよく、どのような負荷状態にも満充電の検出を対応することができる。なお、充電器の電流値には依存されないものとする。
また、第１および第２の実施形態において、終止電流値Ｉｃｓの設定値がマイナス（−）になってしまうと、充電時間がばらつくだけでなく、過充電になる可能性があるので、必ずプラス（＋）の値を設定するものとする。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の充電回路、充電方法および該充電回路を備えた携帯端末は、あらかじめ複数の負荷状態に応じた判定条件となる満充電パルス幅を記憶しておき、パルス充電中の負荷状態の変化を検出した場合、この検出した負荷状態に対応する判定条件に基づいて満充電判定を行うので、正確な充電完了を検出することができる。
また、本発明の充電回路、充電方法および該充電回路を備えた携帯端末は、リアルタイムで充電時の電流と、負荷状態時の電流の差分を監視し、あらかじめ記憶しておいた終止電流値と比較を行うことで満充電の検出を行うので、１つの終止電流値を記憶しておくだけでよく、どのような負荷状態にも満充電の検出を対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る充電回路の概略構成を示した図である。
【図２】充電進行とパルス発生器の動作を説明する図である。
【図３】満充電パルス幅を説明する図である。
【図４】第２の実施形態に係る充電回路の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
１　　　電池
２　　　パルス発生器
３　　　パルススイッチ
４　　　充電停止スイッチ
５　　　ドライブスイッチ
６　　　負荷
７　　　カウンタ
８　　　比較器
９　　　メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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