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技術 充電回路

出願人 埼玉日本電気株式会社
発明者 山田裕代
出願日 2008年5月7日 (12年9ヶ月経過) 出願番号 2008-120877
公開日 2009年11月19日 (11年3ヶ月経過) 公開番号 2009-273219
状態 未査定
技術分野 二次電池の保守(充放電、状態検知) 電池の充放電回路 電池等の充放電回路
主要キーワード 装置内部回路 定電圧検出 充電地 充電パス 予備充電電流 経過データ 充電値 電源接続端子
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図面 (11)

課題

充電池の安全性の向上を図りつつ、高速充電を行う。

解決手段

充電回路は、外部電源が接続される電源接続端子と、充電池が接続される充電池接続端子と、当該充電池接続端子を介して充電池から出力される充電池情報を取得し当該充電池情報に基づいてこの充電池が充電可能か否かの認証を行う認証手段と、この認証手段に対して当該認証手段が作動可能電圧値電源を供給する認証電源供給手段と、充電池に対して当該充電池を充電する電源を供給する充電池電源供給手段と、を備えている。そして、上記充電池電源供給手段は、通常充電時に充電池に供給する予め設定された電流値よりも低い電流値の電源を、通常充電時に先立って行われる予備充電時に前記充電池に供給する。さらに、充電回路は、上記認証手段による認証結果に応じて、上記充電池電源供給手段による充電池への電源供給を制御する充電電源制御手段を備えている。

概要

背景

近年、電池の安全性が重要視されてきており、電池と装置との間で、純正の電池であることや、周囲環境条件で充電動作可能であることなど、充電動作を開始する前に電池情報を取得し、相互認証がとれたたことにより充電動作を開始するといった安全性対策が求められている。

ところが、電池が完全に放電状態電池側認証回路が機能しないような空の電池に対して充電を行う場合には、電池の安全性を考慮すると、特許文献1に開示のように、当該電池に対しては少ない充電電流で充電(以下、予備充電)を開始する必要がある。すると、装置側は、電池電圧が低いために内部回路起動することはできない状態にある。一方で、装置側の内部回路を起動するためには、所定の電池電圧まで充電する必要があるが、当該所定の電圧までは認証動作ができず、上述したように少ない充電電流にて予備充電動作となるため、電池側と装置側の認証が可能となるまでに時間がかかってしまう、という問題がある。また、電池の故障等により充電できないような電池に対して、充電動作は停止することとなるが、装置側の内部回路が起動できる電圧まで上昇していないため、使用者に対して電池の故障等を通知することができない。

ここで、充電回路に関する技術が、特許文献2に開示されている。この特許文献2には、被充電電池を充電する充電電源部の一部出力と被充電電池の出力をいずれからも電源として、充電コントローラに供給可能な電源供給回路を備えている。これにより、充電中瞬時停電で、充電コントローラにてそれまでの充電の経過データが失われ、停電復帰時に充電が初期状態から再開されて過充電になることを抑制している。

特開2007−236065号公報
特許第2636885号公報

概要

充電池の安全性の向上をりつつ、高速な充電を行う。充電回路は、外部電源が接続される電源接続端子と、充電池が接続される充電池接続端子と、当該充電池接続端子を介して充電池から出力される充電池情報を取得し当該充電池情報に基づいてこの充電池が充電可能か否かの認証を行う認証手段と、この認証手段に対して当該認証手段が作動可能電圧値の電源を供給する認証電源供給手段と、充電池に対して当該充電池を充電する電源を供給する充電池電源供給手段と、を備えている。そして、上記充電池電源供給手段は、通常充電時に充電池に供給する予め設定された電流値よりも低い電流値の電源を、通常充電時に先立って行われる予備充電時に前記充電池に供給する。さらに、充電回路は、上記認証手段による認証結果に応じて、上記充電池電源供給手段による充電池への電源供給を制御する充電電源制御手段を備えている。

目的

このため、本発明の目的は、上述した課題である、充電池の安全性の向上を図りつつ、高速な充電を行う、ことにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
4件

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請求項1

外部電源が接続される電源接続端子と、充電池が接続される充電池接続端子と、を備えた充電回路であって、前記充電池接続端子を介して前記充電池から出力される充電池情報を取得し当該充電池情報に基づいてこの充電池が充電可能か否かの認証を行う認証手段と、この認証手段に対して当該認証手段が作動可能電圧値電源を供給する認証電源供給手段と、前記充電池に対して当該充電池を充電する電源を供給する充電池電源供給手段と、を備えると共に、前記充電池電源供給手段は、通常充電時に前記充電池に供給する予め設定された電流値よりも低い電流値の電源を、前記通常充電時に先立って行われる予備充電時に前記充電池に供給し、前記認証手段による認証結果に応じて、前記充電池電源供給手段による前記充電池への電源供給を制御する充電電源制御手段を備えた、ことを特徴とする充電回路。

請求項2

前記充電池電源供給手段は、充電開始から少なくとも前記充電電源制御手段が前記認証手段による認証結果を得るまで、前記充電池に対して前記予備充電を行い、前記充電電源制御手段は、前記認証手段による認証結果に応じて、前記充電池電源供給手段を制御して、前記充電池に対して前記通常充電を行う、あるいは、前記充電池に対する前記予備充電を停止する、ことを特徴とする請求項1記載の充電回路。

請求項3

前記充電電源制御手段は、前記認証手段による認証の結果、前記充電池接続端子に接続されている前記充電池が充電可能と判断された場合に、前記予備充電時に供給されている電流値よりも高い電流値の電源を前記充電池電源供給手段から前記充電池に対して供給して前記通常充電を行うよう制御する、ことを特徴とする請求項1又は2記載の充電回路。

請求項4

前記充電電源制御手段は、前記認証手段による認証の結果、前記充電池接続端子に接続されている前記充電池が充電不可能と判断された場合に、前記予備充電手段からの前記充電池に対する電源の供給を停止する、ことを特徴とする請求項1,2又は3記載の充電回路。

請求項5

前記充電池電源供給手段は、印加される電圧値に応じて前記充電池に対して供給する電流値を制御するFET(FieldEffectTransistor)を備え、前記充電電源制御手段は、前記FETに電圧を印加することにより前記充電池に供給する電流値を制御する、ことを特徴とする請求項1,2,3又は4記載の充電回路。

請求項6

前記充電池電源供給手段は、定電流回路を備えると共に、前記予備充電時に前記FETを制御して当該FETを介した前記充電池に対する電源供給を停止すると共に前記定電流回路を介して前記充電池に電源を供給し、前記通常充電時に前記FETを制御して当該FETを介して前記充電地に対する電源供給を行う、ことを特徴とする請求項5記載の充電回路。

請求項7

前記充電電源制御手段は、前記予備充電時に前記FETを制御して当該FETを介して前記充電池に対する電源供給を行い、前記通常充電時に前記FETを制御して当該FETを介して前記充電池に前記予備充電時よりも高い電流値の電源供給を行う、ことを特徴とする請求項5記載の充電回路。

請求項8

請求項1乃至7記載の充電回路を備えた、ことを特徴とする情報処理端末

請求項9

請求項1乃至7記載の充電回路を備えた、ことを特徴とする携帯電話機

請求項10

外部電源が接続される電源接続端子と、充電池が接続される充電池接続端子と、を備えた充電回路にて、前記充電池を充電する充電方法であって、充電開始時に、充電回路内に装備された認証手段に対して、当該認証手段が作動可能な電圧値の電源を供給すると共に、前記充電池に対して通常充電時に前記充電池に供給する予め設定された電流値よりも低い電流値の電源を供給して予備充電を行う予備充電工程と、前記認証手段が、前記充電池接続端子を介して前記充電池から出力された充電池情報を取得し当該充電池情報に基づいて前記充電池が充電可能か否かの認証を行う認証工程と、前記認証工程による認証結果に応じて、前記充電池への電源供給を制御する充電電源制御工程と、を有することを特徴とする充電方法。

請求項11

前記予備充電工程は、充電開始から少なくとも前記認証工程による認証結果が出るまで、前記充電池に対して前記予備充電を行い、前記充電電源制御工程は、前記認証工程による認証結果に応じて、前記充電池に対して前記通常充電を行う、あるいは、前記充電池に対する前記予備充電を停止する、ことを特徴とする請求項10記載の充電方法。

請求項12

前記充電電源制御工程は、前記認証工程による認証の結果、前記充電池接続端子に接続されている前記充電池が充電可能と判断された場合に、前記予備充電工程にて前記充電池に供給する電流値よりも高い電流値の電源を前記充電池に供給して前記通常充電を行う、ことを特徴とする請求項10又は11記載の充電方法。

請求項13

前記充電電源制御工程は、前記認証工程による認証の結果、前記充電池接続端子に接続されている前記充電池が充電不可能と判断された場合に、前記予備充電工程による前記充電池に対する電源の供給を停止する、ことを特徴とする請求項10,11又は12記載の充電方法。

技術分野

0001

本発明は、充電回路にかかり、特に、急速充電可能な充電回路に関する。

背景技術

0002

近年、電池の安全性が重要視されてきており、電池と装置との間で、純正の電池であることや、周囲環境条件で充電動作可能であることなど、充電動作を開始する前に電池情報を取得し、相互認証がとれたたことにより充電動作を開始するといった安全性対策が求められている。

0003

ところが、電池が完全に放電状態電池側認証回路が機能しないような空の電池に対して充電を行う場合には、電池の安全性を考慮すると、特許文献1に開示のように、当該電池に対しては少ない充電電流で充電(以下、予備充電)を開始する必要がある。すると、装置側は、電池電圧が低いために内部回路起動することはできない状態にある。一方で、装置側の内部回路を起動するためには、所定の電池電圧まで充電する必要があるが、当該所定の電圧までは認証動作ができず、上述したように少ない充電電流にて予備充電動作となるため、電池側と装置側の認証が可能となるまでに時間がかかってしまう、という問題がある。また、電池の故障等により充電できないような電池に対して、充電動作は停止することとなるが、装置側の内部回路が起動できる電圧まで上昇していないため、使用者に対して電池の故障等を通知することができない。

0004

ここで、充電回路に関する技術が、特許文献2に開示されている。この特許文献2には、被充電電池を充電する充電電源部の一部出力と被充電電池の出力をいずれからも電源として、充電コントローラに供給可能な電源供給回路を備えている。これにより、充電中瞬時停電で、充電コントローラにてそれまでの充電の経過データが失われ、停電復帰時に充電が初期状態から再開されて過充電になることを抑制している。

0005

特開2007−236065号公報
特許第2636885号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、上記特許文献2に開示の技術には、上述した電池の安全性の対策を実現するための技術が開示されていない。つまり、電池の認証技術も開示されておらず、また、特許文献1に開示のように、空の電池に対して少ない充電電流で充電するという技術についても開示されていない。従って、電池の安全性に対する対策が不十分である。

0007

また、上述したように、充電池の安全性に配慮すると、少ない充電電流による予備充電動作から開始することとなると、電池側と装置側の認証が可能となるまでに時間がかかってしまい、迅速な充電を行うことができない、という問題がある。

0008

このため、本発明の目的は、上述した課題である、充電池の安全性の向上を図りつつ、高速な充電を行う、ことにある。

課題を解決するための手段

0009

そこで、本発明の一形態である充電回路は、外部電源が接続される電源接続端子と、充電池が接続される充電池接続端子と、当該充電池接続端子を介して充電池から出力される充電池情報を取得し当該充電池情報に基づいてこの充電池が充電可能か否かの認証を行う認証手段と、この認証手段に対して当該認証手段が作動可能電圧値の電源を供給する認証電源供給手段と、充電池に対して当該充電池を充電する電源を供給する充電池電源供給手段と、を備えている。そして、上記充電池電源供給手段は、通常充電時に充電池に供給する予め設定された電流値よりも低い電流値の電源を、通常充電時に先立って行われる予備充電時に前記充電池に供給する。さらに、充電回路は、上記認証手段による認証結果に応じて、上記充電池電源供給手段による充電池への電源供給を制御する充電電源制御手段を備えている。

0010

また、本発明の他の形態である充電方法は、外部電源が接続される電源接続端子と、充電池が接続される充電池接続端子と、を備えた充電回路にて、充電池を充電する充電方法であって、充電開始時に、充電回路内に装備された認証手段に対して、当該認証手段が作動可能な電圧値の電源を供給すると共に、充電池に対して通常充電時に充電池に供給する予め設定された電流値よりも低い電流値の電源を供給して予備充電を行う予備充電工程と、上記認証手段が、充電池接続端子を介して充電池から出力された充電池情報を取得し当該充電池情報に基づいて充電池が充電可能な否かの認証を行う認証工程と、当該認証工程による認証結果に応じて、充電池への電源供給を制御する充電電源制御工程と、を有する、という構成を採っている。

発明の効果

0011

本発明は、以上のように構成されるため、充電池の安全性の向上を図りつつ、高速な充電を実現できる、という優れた効果を有する。

発明を実施するための最良の形態

0012

本発明は、外部電源と充電池とを接続して、当該充電地の充電を行う機能を有する充電回路に関するものである。例えば、充電回路は、携帯電話機などに内蔵され、当該携帯電話機に装備される充電池を充電するよう機能する。

0013

そして、本発明の一形態である充電回路は、外部電源が接続される電源接続端子と、充電池が接続される充電池接続端子と、当該充電池接続端子を介して充電池から出力される充電池情報を取得し当該充電池情報に基づいてこの充電池が充電可能か否かの認証を行う認証手段と、この認証手段に対して当該認証手段が作動可能な電圧値の電源を供給する認証電源供給手段と、充電池に対して当該充電池を充電する電源を供給する充電池電源供給手段と、を備えている。そして、上記充電池電源供給手段は、通常充電時に充電池に供給する予め設定された電流値よりも低い電流値の電源を、通常充電時に先立って行われる予備充電時に前記充電池に供給する。さらに、充電回路は、上記認証手段による認証結果に応じて、充電池電源供給手段による充電池への電源供給を制御する充電電源制御手段を備えている。

0014

また、上記充電池電源供給手段は、充電開始から少なくとも充電電源制御手段が認証手段による認証結果を得るまで、充電池に対して予備充電を行い、上記充電電源制御手段は、認証手段による認証結果に応じて、充電池電源供給手段を制御して、充電池に対して通常充電を行う、あるいは、充電池に対する予備充電を停止する、という構成を採る。

0015

また、上記充電電源制御手段は、認証手段による認証の結果、充電池接続端子に接続されている充電池が充電可能と判断された場合に、予備充電時に供給されている電流値よりも高い電流値の電源を充電池電源供給手段から充電池に対して供給して通常充電を行うよう制御する。また、上記充電電源制御手段は、認証手段による認証の結果、充電池接続端子に接続されている充電池が充電不可能と判断された場合に、予備充電手段からの充電池に対する電源の供給を停止する。

0016

具体的に、上記充電池電源供給手段は、印加される電圧値に応じて充電池に対して供給する電流値を制御するFET(Field Effect Transistor)を備え、上記充電電源制御手段は、FETに電圧を印加することにより充電池に供給する電流値を制御する。そして、上記充電池電源供給手段は、定電流回路を備えると共に、予備充電時にFETを制御して当該FETを介した充電池に対する電源供給を停止すると共に定電流回路を介して充電池に電源を供給し、通常充電時にFETを制御して当該FETを介して充電地に対する電源供給を行う。あるいは、上記充電電源制御手段は、予備充電時にFETを制御して当該FETを介して充電池に対する電源供給を行い、通常充電時にFETを制御して当該FETを介して充電池に予備充電時よりも高い電流値の電源供給を行う。

0017

上記発明によると、まず、充電開始時には、充電池に比較的低い電流値による電源供給が行われて予備充電が行われると共に、認証手段に、当該認証手段が作動可能な電圧値の電源が供給される。そして、充電池が所定の起電力を有するまで充電されると、当該充電池は予め記憶している充電池情報を充電回路の認証手段に出力する。このとき、認証手段は作動可能であるため、すぐに認証処理を行い、接続されている充電池が充電可能であるか否かを判断する。そして、充電可能である場合には、そのまま充電を行うか、あるいは、予備充電時よりも高い電流値の電源を供給して、通常充電を行う。また、充電不可能である場合には、予備充電を停止する。

0018

これにより、まず、充電開始時には充電池の放電状態がわからないが、低い電流値の電源を供給することで、仮に、空の充電池であっても当該充電池への悪影響を抑制することができる。そして、充電池が所定の電圧まで充電されると、すぐに認証が開始されるため、迅速に通常充電に移行される。従って、電池の安全性の向上を図りつつ、高速な充電を実現できる。

0019

また、本発明の他の形態である充電方法は、外部電源が接続される電源接続端子と、充電池が接続される充電池接続端子と、を備えた充電回路にて、充電池を充電する充電方法であって、充電開始時に、充電回路内に装備された認証手段に対して、当該認証手段が作動可能な電圧値の電源を供給すると共に、充電池に対して通常充電時に充電池に供給する予め設定された電流値よりも低い電流値の電源を供給して予備充電を行う予備充電工程と、上記認証手段が、充電池接続端子を介して充電池から出力された充電池情報を取得し当該充電池情報に基づいて充電池が充電可能か否かの認証を行う認証工程と、当該認証工程による認証結果に応じて、充電池への電源供給を制御する充電電源制御工程と、を有する、という構成を採る。

0020

また、上記予備充電工程は、充電開始から少なくとも上記認証工程による認証結果が出るまで、充電池に対して予備充電を行い、上記充電電源制御工程は、上記認証工程による認証結果に応じて、充電池に対して通常充電を行う、あるいは、充電池に対する予備充電を停止する。

0021

また、上記充電電源制御工程は、上記認証工程による認証の結果、充電池接続端子に接続されている充電池が充電可能と判断された場合に、上記予備充電工程にて充電池に供給する電流値よりも高い電流値の電源を充電池に供給して通常充電を行う。また、上記充電電源制御工程は、上記認証工程による認証の結果、充電池接続端子に接続されている充電池が充電不可能と判断された場合に、予備充電工程による充電池に対する電源の供給を停止する。

0022

以下、本発明である充電回路の具体的な構成を、実施形態にて説明する。なお、本実施形態における充電回路は、例えば、充電池が装着される携帯電話機やノートパソコンなどの情報処理端末に組み込まれている。但し、本実施形態における充電回路は、外部電源が接続される充電器内に組み込まれていてもよい。

0023

<実施形態1>
本発明の第1の実施形態を、図1乃至図9を参照して説明する。図1は、本実施形態における充電回路の構成を示すブロック図である。図2は、充電回路の動作を示すフローチャートである。図3乃至図5は、充電回路の動作を説明する図である。図6乃至図9は、本実施形態の充電回路との比較例を示す図である。

0024

[構成]
本実施形態における充電回路の構成を図1に示す。この図に示すように、充電回路は、外部充電器(電源)が接続され電源が供給される電源端子である外部コネクタ電源端子1及び外部コネクタGND端子2と、充電池が充電池接続端子である電池電源端子3及び電池GND端子4と、を備えている。なお、充電池接続端子には、上記電池電源端子3及び電池GND端子4のほかに、充電池内に予め記憶され当該充電池から出力される充電池を認証するための充電池情報を検出する電池認証端子5を備えている。

0025

また、充電回路は、充電池から出力され上記電池認証端子5を介して出力された充電池情報を取得し、当該充電池情報に基づいて、接続されている充電池が充電可能か否かの認証を行う装置内部回路13(認証手段)を備えている。この装置内部回路13は、充電池情報を取得して認証を行うと、その認証結果を充電制御回路9に通知する。なお、上記充電池情報は、例えば、充電池の種別製造メーカ毎に予め設定され記憶された充電池を識別する情報である。そして、上記装置内部回路13は、例えば、予め充電可能であると設定されている充電池情報を記憶しており、充電池から出力され取得した充電池情報と記憶している充電池情報とが一致する場合に充電池が充電可能であると判断し、一致しない場合には充電不可能であると判断する。但し、充電池情報や装置内部回路13による認証手法は、上述したものに限定されない。例えば、装置内部回路13は、充電池情報を取得したか否かによって、充電可能か否かを判別してもよい。

0026

また、充電回路は、外部充電器の逆接続により異常電流を回避する逆流防止ダイオード6と、外部充電器からの供給電流により電位差を発生させる充電器供給電流検出抵抗7と、充電器供給電流検出抵抗7で発生した電位差により充電器からの供給電流を検出する充電器供給電流検出回路8と、上記装置内部回路に一定の電圧を供給するために電圧を検出する定電圧検出回路12と、充電電圧を検出する充電検出回路15と、を備えている。

0027

また、充電回路は、外部充電器からの電源を利用して、充電池に対して予備充電を行う定電流回路16(充電池電源供給手段)を備えている。さらに、充電回路は、装置内部回路13に電源を供給するための装置内部回路用FET(Field Effect Transistor)10(認証電源供給手段)と、充電池への充電パスオンオフする充電オン/オフ用FET17(充電池電源供給手段)と、上記定電流回路16及びFET10,17回路を使用して、充電池の充電動作の制御を行う充電制御回路9(充電電源制御手段)と、を備えている。

0028

具体的に、上記充電制御回路9は、充電池の充電開始時には、まず、装置内部回路用FET10をオンに制御して、外部コネクタ電源端子1から装置内部回路13に、当該装置内部回路13が作動可能な電圧値の定電圧電源を供給する。同時に、充電制御回路9は、定電流回路16を制御して、充電池に対しては比較的低い電流値の電源を供給して予備充電を行う。一方で、充電制御回路9は、充電オン/オフ用FET17はオフに制御して、上記装置内部回路用FET10及び充電オン/オフ用FET17を介して、充電池に電源が供給されないようにする。なお、定電流回路16は、後述する通常充電時に供給するよう設定された電流値よりも低い電流値の電源を供給するよう設定あるいは制御されている。

0029

また、上記充電制御回路9は、上記装置内部回路13から認証結果を取得し、充電池が充電可能な充電池であることがわかると、充電オン/オフ用FET17に電圧を印加してオンに制御し、当該充電オン/オフ用FET17を介して充電池に電源を供給して、通常充電を行う。このとき、充電オン/オフ用FET17を介して充電池に供給される電源の電流値は、上記定電流回路16から供給される電流値よりも高い値であり、その結果、充電値を急速充電することが可能となる。なお、充電制御回路9は、充電電圧検出回路15による検出結果から、充電池が予め設定された電圧値まで充電されたことを検知した後に、通常充電を開始するよう制御してもよい。

0030

また、上記充電制御回路9は、上記装置内部回路13から認証結果を取得し、充電池が充電不可能な充電池であることがわかると、定電流回路16から充電池への電源供給を停止するよう制御する。このとき、充電制御回路9あるいは装置内部回路13は、充電池が充電不可能であることを、充電回路が組み込まれた装置内の出力機器から外部に出力する機能も有する。

0031

なお、充電池は、上述したように予め充電池情報を記憶しているが、当該充電池自身の電圧値が所定の値まで達しないと、充電池情報を出力することができない。つまり、充電池が認証動作不可能な電圧値まで放電された状態である空の充電池である場合には、充電池情報を出力することができないため、まずは、充電池の安全性を考慮して、上述したように定電流回路16を介して比較的低い電流値にて予備充電を行う。そして、充電池が認証動作可能な電圧まで充電されると、当該充電池から充電池情報が、作動可能な電圧が供給されている装置内部回路13に出力される。

0032

[動作]
次に、上記構成の充電回路の動作を、図2乃至図5を参照して説明する。まず、外部コネクタ電源端子1及び外部コネクタGND端子2に充電器が装着されると(ステップ1)、充電制御回路9は、装置内部回路用FET10をオンに制御すると共に(符号11参照)、充電ON/OFF用FET17をオフに制御して(ステップS2)、装置内部回路13に定電圧電源の供給を行う(ステップS3、図3の矢印Y1参照)。これにより、装置内部回路13が起動し、常に充電池と認証動作が可能な状態となる。同時に、充電制御回路9は、定電流回路16を介して充電地に電源供給するよう制御し、予備充電を行う(ステップS4、図3の矢印Y2、予備充電工程)。

0033

ここで、装置内部回路13及び充電池の電圧と時間との関係を、図5に示す。この図に示すように、本実施形態では、充電開始時から装置内部回路13には、瞬時に作動可能な電圧が供給される。一方で、充電池には、通常充電である急速充電時に供給する電流値よりも低い電流値の電源を供給するため、急速充電時よりもゆっくりと充電される。従って、仮に充電池の充電状態が空である場合であっても、安全に充電することができる。

0034

その後、予備充電にて充電池が認証動作可能な電圧まで充電されると、当該充電池は電池認証端子5を介して装置内部回路13に充電池情報を送信する(図4の符号14参照)。これを取得した装置内部回路13は、充電池の認証処理を行う(ステップS5でOK、認証工程)。そして、装置内部回路13が、充電池が充電可能であると判断すると(ステップS6でYes)、充電制御回路9は充電ON/OFF制御用FET17をオンにする制御信号を出力し(図4の符号18参照)、当該充電ON/OFF制御用FET17を介して充電池への電源供給を行う(ステップS7、図4の矢印Y3、充電電源制御工程)。このとき、充電ON/OFF制御用FET17を介した充電池への電源供給は、上述した予備充電時よりも高い電流値である。これにより、その後の充電を急速に行うことができる。

0035

なお、本実施形態では、認証OKとなった後に、さらに充電池の電圧が所定の値に達した場合に、充電池への急速充電を開始する。このため、図5に示す例では、認証開始後にさらに電池電圧が所定の値になった後に、充電池の電圧の上昇勾配が急になっている。これにより、さらに安全に急速充電を開始することが可能となる。

0036

一方、充電池から出力された充電池情報に基づく認証の結果、当該充電池が充電不可能な充電池であると判断された場合には(ステップS6でNo)、充電池に対する定電流回路16からの電源供給を停止し、充電を停止する(ステップS10)。そして、その旨を充電回路が組み込まれた装置から外部に出力して、当該装置の使用者に通知する(ステップS11)。なお、この通知は行わなくてもよい。

0037

また、上述した予備充電動作に戻り図2のステップS4)、充電池の認証が実行できない場合、つまり、充電池が認証動作可能な電圧に達していない場合には(ステップS5でNG)、タイマカウントを開始し(ステップS8)、装置内部回路13に対して定電圧の電源供給を維持した状態で、充電池に対して定電流回路16を介した予備充電を継続する(ステップS9でNo、ステップS4)。そして、上述同様に、予備充電中に充電池の電圧が認証動作可能な値に達して充電池情報が送信された場合に(ステップS5でOK、図4の符号14参照)、充電可能であると判断された場合には急速充電を行い(ステップS6でYes、ステップS7、図4の矢印Y3)、充電不可能であると判断された場合には予備充電を停止する(ステップS6でNo、ステップS10)。

0038

一方、予め設定された時間が達しても充電池から充電池情報の送信がない場合には、タイムアウトと判断し(ステップS9でYes)、充電池に対する定電流回路16からの電源供給を停止し、充電を停止する(ステップS10)。そして、充電池が故障である旨を装置から外部に出力して、当該装置の使用者に通知する(ステップS11)。

0039

[比較例]
ここで、上記本実施形態における充電回路と比較する他の充電回路について、図6乃至図8を参照して説明する。なお、以下では、上述した構成及び動作と同様の内容については、詳細な説明を省略する。

0040

まず、図6に示す他の充電回路は、上記図1に示した充電回路とほぼ同様の構成を採っているが、定電流回路16と充電ON/OFF制御用FET17とを有していない点で異なる。そして、この他の充電回路は、充電器が接続されて(ステップS101)、充電開始時には、充電制御回路109がFET110に制御信号を出力することで、当該FETを介した電源供給が、装置内部回路113と充電池とに対して行われる(図8の矢印Y11)。このとき、充電池の放電状態、つまり、空であるか否かがわからないため、大きな電流値の電源を供給すべきでなく、後述する通常充電である急速充電時よりも低い電流値の電源を供給するようFET110を制御し、予備充電を行う(ステップS102)。

0041

ここで、装置内部回路113及び充電池の電圧と時間との関係を、図9に示す。この図に示すように、比較例における他の充電回路では、装置内部回路113と充電池に供給される電源の電流値が同一であるため、装置内部回路113に当該回路113が認証動作可能となる電圧が供給されておらず、起動開始とはならない(ステップS103でNo)。すると、図9に示すように、仮に充電池が認証情報出力可能な電圧値に達したとしても、装置内部回路103が起動してなければ、認証処理も実行できず、安全に急速充電も実行することができない。そして、その後、装置内部回路103が起動するために十分な電圧の電源が供給されると、当該装置内部回路103が起動する(ステップS103でYes)。このとき、充電池からも充電池情報が出力されて認証可能となると(ステップS104でOK)、認証結果に応じて、急速充電の実行、あるいは、予備充電の停止、となる(ステップS105)。ところが、この例では、図9に示すように、仮に先に充電池が認証可能となるまで充電されても、装置内部回路113が認証動作可能となるまで電圧の上昇を待つ必要があるため、急速充電に移行するまでの時間Tが長い、という問題がある。

0042

上より、本発明における充電回路では、仮に、空の充電池であっても当該充電池への悪影響を抑制することができ、また、充電池が所定の電圧まで充電されると、すぐに認証が開始されるため、迅速に通常充電に移行される。従って、電池の安全性の向上を図りつつ、高速な充電を実現できる。

0043

<実施形態2>
次に、本発明の第2の実施形態を、図10を参照して説明する。上記実施形態1では、予備充電時に充電池に対して充電を行う手段として定電流回路を用いたが、本実施形態では、図10に示すように、予備充電電流検出抵抗20と予備充電電流検出回路19とを備えている。なお、以下では、上記実施形態1にて説明した構成及び動作と同様の内容については、詳細な説明を省略する。

0044

そして、本実施形態では、充電制御回路9にて、予備充電電流検出抵抗19で発生した電位差を予備充電電流検出回路16で検出し、充電ON/OFF制御用FET17の制御信号18を制御することにより、当該充電ON/OFF制御用FET17を介して充電池に供給する予備充電時の電流値を、急速充電時の電流値よりも低く設定することができる。つまり、本実施形態においても、予備充電時には、上述した図5と同様に、装置内部回路用FET10を介して装置内部回路13には認証動作可能な電圧の電源が供給され、一方で、充電池には、低い電流値の電源が充電ON/OFF制御用FET17を介して供給される。

0045

その後、予備充電にて充電池が認証動作可能な電圧まで充電されると、当該充電池は電池認証端子5を介して装置内部回路13に充電池情報を送信するため、これを取得した装置内部回路13は、上述同様に、すぐに充電池の認証処理を行うことができる。そして、認証の結果、充電可能な充電池であることがわかると、充電制御回路9は、充電ON/OFF制御用FET17に対して、当該充電ON/OFF制御用FET17を介して充電池に供給する電流値を高くするよう、制御信号を送信する(符号18参照)。これにより、充電ON/OFF制御用FET17を介した充電池への電源供給は、上述した予備充電時よりも高い電流値となる。これにより、上述同様に、安全に充電を開始できると共に、認証を迅速に行い、高速な充電を実現できる。

0046

本発明の充電回路は、充電池が装着される携帯電話機などの情報処理端末に組み込んで利用することができ、産業上の利用可能性を有する。

図面の簡単な説明

0047

実施形態1における充電回路の構成を示す図である。
実施形態1における充電回路の動作を示すフローチャートである。
実施形態1における充電回路の動作を示す説明図である。
実施形態1における充電回路の動作を示す説明図である。
実施形態1における充電回路の動作を示す説明図である。
比較例における充電回路の構成を示す図である。
比較例における充電回路の動作を示すフローチャートである。
比較例における充電回路の動作を示す説明図である。
比較例における充電回路の動作を示す説明図である。
実施形態2における充電回路の構成を示す図である。

符号の説明

0048

1外部コネクタ電源端子
2 外部コネクタGND端子
3電池電源端子
4電池GND端子4
5 電池認証端子
9充電制御回路
10装置内部回路用FET
13 装置内部回路
16定電流回路
17充電オン/オフ用FET

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