(57)【要約】【課題】満充電状態を精度よく検出することが可能な充電回路を提供する。【解決手段】充電開始時において、スイッチ１１０はＯＮの状態で、充電電流制御回路２３は、電池４０に対して定電流定電圧充電を行い、ＣＰＵ３１は、電圧検出回路２２が測定した抵抗器５０の両端電圧に基づいて、電池４０に流れる充電電流の値が切替閾値（例えば１００ｍＡ）以下か否かを判定し、切替閾値以下である場合に、スイッチ１１０をＯＦＦし、電池４０に対し、比較的小さな電流（例えば５０ｍＡ）で定電流充電を行うよう定電流制御回路１２２を制御する。ＣＰＵ３１は、電圧検出回路１２１が測定した電池４０の電圧に基づいて、電池４０の電圧が満充電を示す電圧（例えば４．２Ｖ）に達したかを判定し、達した場合には電池４０に対する充電を停止させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源からの給電により２次電池に充電を行う充電回路であって、
前記給電に基づいて、負荷回路と前記２次電池とに分配される電流を供給するための第１電流制御回路と、
前記給電に基づいて、前記２次電池に対して所定の定電流を供給するための第２電流制御回路と、
前記２次電池への電流の供給を、いずれの電流制御回路から行うかを切り替えるためのスイッチと、
前記第１電流制御回路から前記負荷回路と前記２次電池とに電流が供給されている場合に、当該電流を測定し、当該２次電池には、前記第２電流制御回路から電流を供給するように前記スイッチを切り替えるスイッチ切替手段を備える
ことを特徴とする充電回路。
【請求項２】
前記充電回路は、
前記第２電流制御回路から前記２次電池に電流が供給されている場合に、当該２次電池の電圧を測定し、測定した電圧が満充電を示す既定の電圧に達したときは、前記第２電流制御回路からの電流の供給を停止させる供給停止手段を備える
ことを特徴とする請求項１記載の充電回路。
【請求項３】
前記スイッチ切替手段は、
測定した前記電流に応じて、前記第２電流制御回路から前記２次電池に電流を供給するよう前記スイッチを切り替える
ことを特徴とする請求項２記載の充電回路。
【請求項４】
前記２次電池は、リチウムイオン電池であり、
前記第１電流制御回路は、前記２次電池に対し定電流定電圧充電方式により充電を行うものであり、
前記スイッチ切替手段は、
測定した前記電流に基づいて、前記２次電池に分配された電流を算定し、当該電流の値が所定の閾値以下である場合に、前記第２電流制御回路から当該２次電池に電流を供給するよう前記スイッチを切り替えるプロセッサを含み、
前記第２電流制御回路が供給する定電流の大きさは、前記閾値以下である
ことを特徴とする請求項３記載の充電回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機等の携帯通信端末において使用可能な２次電池の充電回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等の携帯通信端末において使用可能なリチウムイオン電池等の２次電池に対する充電方式に、定電流定電圧充電方式がある。
図４は、定電流定電圧充電方式で充電を行った場合の電池に流れる充電電流と電池電圧との関係を示す図である。同図を用いて、定電流定電圧充電方式について簡単に説明する。
【０００３】
電池が放電状態にある場合に充電を行うものとすると、同図のＴ０において、まず定電流充電を開始する。当初３．０Ｖ程度であった電池電圧は、定電流充電が進むにつれ高くなり、電池電圧が４．２Ｖに達すると（Ｔ１）、定電圧充電を開始する。
定電圧充電が進むにつれ、充電電流の値が徐々に低下していき、充電電流の値が、既定の閾値（以下、「満充電検出閾値」という。）に達すると（Ｔ２）、満充電状態であるとして充電を停止する。
【０００４】
つまり、定電流定電圧充電方式では、電池に流れる充電電流の値が満充電検出閾値以下になったことを検出することで、電池の満充電状態を検出している。
図５は、携帯電話機の電池に対し、定電流定電圧充電方式により充電を行う従来の充電回路を示すブロック図である。
同図において、充電制御回路２０の電圧検出回路２１は、抵抗器５０（例えば、０．２Ω）の電池４０（リチウムイオン電池）と接続している側の端子における電圧（接地からの電位）を測定して充電電流制御回路２３に出力し、電圧検出回路２２は、抵抗器５０の両端の電圧を測定し、測定した電圧を示す電圧検出信号１を負荷回路３０のＣＰＵ３１に出力すると共に、測定した電圧値を充電電流制御回路２３に出力する。
【０００５】
また、充電電流制御回路２３は、商用の交流電源に接続された充電器１０から供給される電力（例えば、５．５Ｖ、６００ｍＡ）に基づいて、電池４０に対し定電流定電圧充電方式により充電するように、負荷回路３０及び電池４０に分配される電力を供給する回路であり、電圧検出回路２１と電圧検出回路２２とから出力された各電圧値に基づいて、定電流、定電圧の制御を行う。
【０００６】
ここで、負荷回路３０は、携帯電話機の各機能（例えば、通話機能、メール機能等）を実行する回路であり、送受信回路、スピーカ、マイク、操作ボタン、ＲＯＭ等の周辺回路３２と、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、周辺回路３２及び充電制御回路２０を制御するＣＰＵ３１とを含む。
充電電流制御回路２３から供給される電流（以下、「供給電流」という。）は、負荷回路３０と電池４０とに分配されるが、負荷回路３０に供給すべき電流（以下、「消費電流」という。）の値は、負荷回路３０が実行する機能により異なるため、電池４０へ流れる充電電流の値も消費電流の値に応じて変動することになる。
【０００７】
また、ＣＰＵ３１は、電圧検出回路２２から出力された電圧検出信号１に基づき供給電流値を算出し、この供給電流値から負荷回路３０で実行している携帯電話機の機能に応じて予め設定されている消費電流値を差し引いて算出した電池４０に流れる充電電流の値が満充電検出閾値以下であるかを判定することにより、電池４０の満充電状態を検出する。満充電状態を検出すると、ＣＰＵ３１は、充電制御信号２を充電制御回路２０に出力することにより、電池４０への充電を停止させる。
【０００８】
しかし、近年、携帯電話機等が高機能化していることに伴い、負荷回路３０で実行される全ての機能について予め消費電流値を設定しておくことが困難になってきている。また、この消費電流値は、負荷回路３０で実行する機能に応じて大きく変化するため、消費電流値を正確に特定できないと、正確な充電電流値の算出ができず、満充電状態を精度よく検出できないことになる。
【０００９】
この問題を解決する充電回路として、図５に示す従来の充電回路における抵抗器５０から電池４０への経路中に抵抗器を追加した充電回路が知られている（例えば、特許文献１）。
この追加した抵抗器を流れる電流値を測定することにより、正確に充電電流値を測定できるので、電池４０の満充電状態を精度よく検出することができる。
【特許文献１】特許３２３１７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の充電回路では、電池４０の放電時に、追加した抵抗器による電圧降下が生じてしまうため、負荷回路３０が使用可能な電池容量が減少してしまうという問題がある。
そこで、本発明は係る必要性に鑑みてなされたものであり、従来とは異なる方法で、満充電状態を精度よく検出することが可能な充電回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明に係る充電回路は、外部電源からの給電により２次電池に充電を行う充電回路であって、前記給電に基づいて、負荷回路と前記２次電池とに分配される電流を供給するための第１電流制御回路と、前記給電に基づいて、前記２次電池に対して所定の定電流を供給するための第２電流制御回路と、前記２次電池への電流の供給を、いずれの電流制御回路から行うかを切り替えるためのスイッチと、前記第１電流制御回路から前記負荷回路と前記２次電池とに電流が供給されている場合に、当該電流を測定し、当該２次電池には、前記第２電流制御回路から電流を供給するように前記スイッチを切り替えるスイッチ切替手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成により、本発明に係る充電回路は、スイッチ切替手段が第２電流制御回路から２次電池に電流を供給するようスイッチを切り替えると、負荷回路への給電経路と２次電池への給電経路とを切り離すことができるので、スイッチ切替後に電池の満充電状態を検出するようにすれば、負荷回路で消費される電流値の変動の影響を受けることなく、満充電状態を精度よく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る充電回路の実施の形態として、携帯電話機に使用される充電回路の例を説明する。
≪実施の形態≫
＜概要＞
本実施の形態に係る充電回路は、図５に示す従来の充電回路に、スイッチ、定電流制御回路、電圧検出回路を設けたものである。
【００１４】
詳細は後述するが、これらについて簡単に説明すると、スイッチはＯＮの状態で、従来どおり、負荷回路３０と電池４０とに充電電流制御回路２３からの給電を可能にし、負荷回路３０のＣＰＵ３１によりＯＦＦに制御されることで、負荷回路３０には引き続き充電電流制御回路２３からの給電を、電池４０には上述の定電流制御回路からの給電を可能にするものである。つまりスイッチをＯＦＦにすることにより、負荷回路３０への給電経路と電池４０への給電経路とを切り離すことが可能になる。
【００１５】
また、上述の定電流制御回路及び電圧検出回路は、スイッチがＯＦＦにされたときにＣＰＵ３１により動作するよう制御される回路であり、この定電流制御回路は電池４０への給電を行い、この電圧検出回路は電池４０の電圧を測定する回路である。
この充電回路による充電方法を簡単に説明する。
図１は、本実施の形態に係る充電回路で充電を行った場合の電池４０に流れる充電電流と電池電圧との関係を示す図である。
【００１６】
電池４０が放電状態にある場合に充電を行うものとすると、同図のＴ０において、上述のスイッチはＯＮの状態で、つまり、負荷回路３０と電池４０との給電経路を切り離すことなく、従来の充電回路と同様に充電電流制御回路２３から電池４０に対し定電流充電（同図の定電流充電（１））を開始する。この定電流充電が進むにつれ電池電圧が高くなり、電池電圧が４．２Ｖに達すると（Ｔ１）、定電圧充電を開始する。ここまでは、従来と同様である。
【００１７】
定電圧充電が進むにつれ、充電電流の値が徐々に低下していき、充電電流の値が、所定の閾値（例えば１００ｍＡである。以下、この閾値を「切替閾値」という。）に達すると（Ｔ２）、ＣＰＵ３１が上述のスイッチをＯＦＦに制御して、負荷回路３０と電池４０との給電経路を切り離し、負荷回路３０には、引き続き充電電流制御回路２３からの給電を行い、電池４０に対しては、上述の定電流制御回路から比較的小さな電流（例えば５０ｍＡ）での定電流充電（同図の定電流充電（２））を開始する。
【００１８】
この定電流充電が進み、上述の電圧検出回路が測定した電池４０の電圧が満充電を示す電圧（この例では４．２Ｖ）に達すると（Ｔ３）、充電を停止する。
このように、本実施の形態に係る充電回路は、負荷回路３０への給電経路と電池４０への給電経路とを切り離した状態で電池４０の満充電状態を検出するので、負荷回路３０の消費電流の増減の影響を受けることなく、精度よく満充電状態を検出できるとともに、特許文献１の充電回路のように抵抗器を用いないので、電池４０の放電時に無駄な電圧降下が生じることもない。
【００１９】
また、もし仮に、充電開始時（同図のＴ０）から、電池４０に対し、上述の定電流制御回路による定電流充電を行うこととした場合には、上述のように比較的小さな電流（例えば５０ｍＡ）での定電流充電となるため、従来の充電回路と比較し充電時間の延長が懸念される。しかしながら、本実施の形態に係る充電回路は、充電電流が切替閾値より大きい間は、従来通り充電電流制御回路２３による定電流定電圧充電を行うため、充電時間の延長を抑えることができる。
【００２０】
＜構成＞
図２は、実施の形態に係る充電回路を示すブロック図である。
同図では、実施の形態に係る充電回路を携帯電話機に適用した例を示しており、図５と同じ回路や信号については、同じ符号を付している。
以下では、図５に示す従来の充電回路と異なる部分を中心に本実施の形態に係る充電回路の構成を説明する。
【００２１】
図２において、スイッチ１１０は、トランジスタ等により実現され、通常はＯＮになっており、ＣＰＵ３１からの制御信号に基づきＯＦＦするものである。
また、充電制御回路１２０は、従来の充電回路における充電制御回路２０と同様、商用の交流電源に接続された充電器１０から供給される電力（例えば、５．５Ｖ、６００ｍＡ）に基づき、負荷回路３０及び電池４０に電力を供給する回路であるが、同図に示すように、電圧検出回路２１、電圧検出回路２２、充電電流制御回路２３の他に、電圧検出回路１２１、定電流制御回路１２２を備える点で、充電制御回路２０とは異なる。
【００２２】
なお、充電電流制御回路２３は、充電制御回路２０に含まれるものと同様の回路であるが、スイッチ１１０がＯＦＦの場合には、負荷回路３０のみに必要な消費電流を供給することになる。
ここで、電圧検出回路１２１は、スイッチ１１０がＯＦＦにされた際にＣＰＵ３１から出力される充電制御信号３に基づいて、電池４０における電圧（接地からの電位）を例えば、電位差法により測定して定電流制御回路１２２へ出力すると共に、測定した電圧を示す電圧検出信号４を負荷回路３０のＣＰＵ３１に出力する回路である。
【００２３】
また、定電流制御回路１２２は、スイッチ１１０がＯＦＦにされた際にＣＰＵ３１から出力される充電制御信号３に基づいて、電池４０に比較的小さな定電流（例えば５０ｍＡ）を供給する回路である。定電流制御回路１２２は、電圧検出回路１２１から出力された電圧値に基づいて、定電流の制御を行う。
＜動作＞
図３は、本実施の形態に係る充電回路の動作を示すフローチャートである。
【００２４】
以下、この充電回路の動作を、同図に示すフローチャートに即して説明する。なお、充電開始時において、負荷回路３０のＣＰＵ３１は、スイッチ１１０に制御信号を出力していないので、スイッチ１１０はＯＮの状態である。
充電器１０から電力が供給されると、充電制御回路１２０の充電電流制御回路２３は、従来の充電回路における充電電流制御回路２３と同様、電池４０に対し定電流定電圧方式により充電を行うように、負荷回路３０と電池４０とに分配される電力を供給する（ステップＳ１）。つまり、充電電流制御回路２３は、電池４０に対し、まずは定電流充電を行い、電圧検出回路２１から出力された電圧値が電池電圧（例えば、４．２Ｖ）に達すると、定電圧充電を行う。
【００２５】
電圧検出回路２２は、抵抗器５０の両端の電圧を測定し、測定した電圧を示す電圧検出信号１をＣＰＵ３１に出力し（ステップＳ２）、この電圧検出信号１に基づき、ＣＰＵ３１は、例えば一定周期で、電池４０に流れる充電電流の値が切替閾値（例えば１００ｍＡ）以下か否かを判定する（ステップＳ３）。この充電電流値の算出方法は、従来と同様である。なお、詳細には、電圧検出回路２２から出力される電圧検出信号１は、Ａ／Ｄ変換器（図示しない）によりデジタル信号に変換され、変換後のデジタル信号に基づいて、ＣＰＵ３１は、上述の判定を行う。
【００２６】
充電電流値が切替閾値より大きいと判定した場合には（ステップＳ３：Ｎ）、ステップＳ２、３の処理を行うことにより、充電電流値が切替閾値以下か否かの判定を再び行い、充電電流値が切替閾値以下であると判定した場合には（ステップＳ３：Ｙ）、ＣＰＵ３１は、スイッチ１１０への制御信号の出力を開始し、スイッチ１１０をＯＦＦする（ステップＳ４）。
【００２７】
また、ＣＰＵ３１は、充電制御回路１２０に、定電流制御回路１２２から定電流充電を開始することを示す充電制御信号３を出力し、この充電制御信号３に基づき、定電流制御回路１２２は、電池４０に対し、定電流（例えば５０ｍＡ）の供給を開始する（ステップＳ５）。つまり、ステップＳ４でスイッチ１１０がＯＦＦされているので、負荷回路３０へは引き続き充電電流制御回路２３から電流が供給され、電池４０へは定電流制御回路１２２から電流が供給されるようになる。
【００２８】
また、電圧検出回路１２１は、ステップＳ５でＣＰＵ３１から出力された充電制御信号３に基づいて、電池４０における電圧の測定を開始し、測定した電圧を示す電圧検出信号４をＣＰＵ３１に出力する（ステップＳ６）。
この電圧検出信号４に基づき、ＣＰＵ３１は、例えば一定周期で、電池４０の電圧が満充電を示す電圧（例えば４．２Ｖ）に達したか否かを判定し（ステップＳ７）、電池４０の電圧が満充電を示す電圧に達していないと判定した場合には（ステップＳ７：Ｎ）、ステップＳ６、７の処理を行うことにより、電池４０の電圧が満充電を示す電圧（例えば４．２Ｖ）に達したか否かを再び判定する。
【００２９】
また、ステップＳ７において、電池４０の電圧が満充電を示す電圧に達していると判定した場合には（ステップＳ７：Ｙ）、ＣＰＵ３１は、スイッチ１１０への制御信号の出力を停止してスイッチ１１０をＯＮにすると共に、充電制御回路１２０に充電終了を示す充電制御信号３を出力し、この充電制御信号３に基づいて、充電電流制御回路２３、定電流制御回路１２２は、それぞれ負荷回路３０、電池４０への電流の供給を停止し（ステップＳ８）、充電処理を終了する。
【００３０】
＜補足＞
以上、本発明に係る充電回路について実施の形態に基づいて説明したが、以下のように変形することも可能であり、本発明は上述の実施の形態で示した通りの充電回路に限られないことは勿論である。
（１）本発明に係る充電回路は、外部電源からの給電により２次電池に充電を行う充電回路であって、前記給電に基づいて、負荷回路と前記２次電池とに分配される電流を供給するための第１電流制御回路と、前記給電に基づいて、前記２次電池に対して所定の定電流を供給するための第２電流制御回路と、前記２次電池への電流の供給を、いずれの電流制御回路から行うかを切り替えるためのスイッチと、前記第１電流制御回路から前記負荷回路と前記２次電池とに電流が供給されている場合に、当該電流を測定し、当該２次電池には、前記第２電流制御回路から電流を供給するように前記スイッチを切り替えるスイッチ切替手段を備えることを特徴する。
【００３１】
上記構成により、本発明に係る充電回路は、スイッチ切替手段が第２電流制御回路から２次電池に電流を供給するようスイッチを切り替えると、負荷回路への給電経路と２次電池への給電経路とを切り離すことができるので、スイッチ切替後に電池の満充電状態を検出するようにすれば、負荷回路で消費される電流値の変動の影響を受けることなく、満充電状態を精度よく検出することができる。
【００３２】
また、スイッチ切替手段は、前記第１電流制御回路からの電流が、前記負荷回路に供給されると共に、前記２次電池にも分配されて供給されている場合に、当該２次電池には、前記第２電流制御回路から電流を供給するよう前記スイッチを切り替えるよう構成することができる。
（２）また、前記充電回路は、前記第２電流制御回路から前記２次電池に電流が供給されている場合に、当該２次電池の電圧を測定し、測定した電圧が満充電を示す既定の電圧に達したときは、前記第２電流制御回路からの電流の供給を停止させる供給停止手段を備えることとしてもよい。
【００３３】
これにより、負荷回路への給電経路と、２次電池への給電経路とを切り離した状態で、供給停止手段は、電池の満充電状態を検出できるので、負荷回路で消費される電流値の変動の影響を受けることなく、満充電状態を精度よく検出することができる。
（３）また、前記スイッチ切替手段は、測定した前記電流に応じて、前記第２電流制御回路から前記２次電池に電流を供給するよう前記スイッチを切り替えることとしてもよい。
【００３４】
これにより、例えば、測定した電流が所定の閾値以下になった場合に、第２電流制御回路から２次電池に電流を供給するようスイッチを切り替えることによって、それ以降は、負荷回路への給電経路と、２次電池への給電経路とを切り離した状態で、電池の満充電状態を検出できるので、負荷回路で消費される電流値の変動の影響を受けることなく、満充電状態を精度よく検出することができる。
【００３５】
（４）また、前記２次電池は、リチウムイオン電池であり、前記第１電流制御回路は、前記２次電池に対し定電流定電圧充電方式により充電を行うものであり、前記スイッチ切替手段は、測定した前記電流に基づいて、前記２次電池に分配された電流を算定し、当該電流の値が所定の閾値以下である場合に、前記第２電流制御回路から当該２次電池に電流を供給するよう前記スイッチを切り替えるプロセッサを含み、前記第２電流制御回路が供給する定電流の大きさは、前記閾値以下であることとしてもよい。
【００３６】
これにより、２次電池に分配された電流が所定の閾値以下になるまでは、２次電池に対し、第１電流制御回路による定電流定電圧充電を行い、所定の閾値以下になるとそれ以降は、第２電流制御回路から供給されるその閾値以下の比較的小さな定電流により２次電池に対し充電を行うため、第２電流制御回路のみにより２次電池に対する充電を行う場合と比較し、充電時間の延長を抑制できる。
【００３７】
なお、本発明における第１電流制御回路は、実施の形態における電圧検出回路２１と電圧検出回路２２と充電電流制御回路２３とに相当し、本発明における第２電流制御回路は、実施の形態における電圧検出回路１２１と定電流制御回路１２２とに相当する。また、本発明におけるスイッチ切替手段は、実施の形態における電圧検出回路２２とＣＰＵ３１とに相当し、本発明における供給停止手段は、実施の形態における電圧検出回路１２１とＣＰＵ３１とに相当する。
【００３８】
（５）実施の形態では、切替閾値を１００ｍＡとして説明したが、これは一例であって、例えば、放電状態から満充電状態に至るまでの充電時間がなるべく短くなる切替閾値を実験により求めて、その求めた切替閾値を用いるようにしてもよい。
（６）実施の形態では、ＣＰＵ３１が、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、スイッチ１１０や充電制御回路１２０を制御するものとして説明したが、専用の回路を設けることにより、この制御を実現するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る充電回路は、携帯電話機等の携帯通信端末において使用可能な２次電池の充電に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施の形態に係る充電回路で充電を行った場合の電池に流れる充電電流と電池電圧との関係を示す図である。
【図２】実施の形態に係る充電回路を示すブロック図である。
【図３】実施の形態に係る充電回路の動作を示すフローチャートである。
【図４】従来の定電流定電圧充電方式で充電を行った場合の電池に流れる充電電流と電池電圧との関係を示す図である。
【図５】従来の充電回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
１、４    電圧検出信号
２、３    充電制御信号
１０    充電器
２０、１２０    充電制御回路
２１、２２、１２１    電圧検出回路
２３    充電電流制御回路
３０    負荷回路
３１    ＣＰＵ
３２    周辺回路
４０    電池
５０    抵抗器
１１０  スイッチ
１２２  定電流制御回路
【図１】
2009290931.tif 000003
【図２】
2009290931.tif 000004
【図３】
2009290931.tif 000005
【図４】
2009290931.tif 000006
【図５】
2009290931.tif 000007