JP6985999B2 - 充電保護回路、充電装置、電子機器及び充電保護方法 - Google Patents

Description

この発明は、充電保護回路、充電装置、電子機器及び充電保護方法に関する。

充電池（二次電池）を充電する充電装置では、当該充電池の過充電や短絡電流などによる過熱といったトラブルを防止し、また、安定した電圧で充電を行うために、充電回路において充電池への異常な電力の出力を防止する種々の保安機構が設けられている。例えば、特許文献１においては、ＡＣアダプターから供給される電圧に異常があった場合、当該ＡＣアダプターから供給される電圧を遮断して誤充電を防止している。

特開２００１−２８８３８号公報

しかしながら、特許文献１の充電装置では、充電回路自体の動作異常に対する対応が十分ではない場合があるという課題があった。

この発明の目的は、充電回路の動作異常に対して十分に対応することのできる充電保護回路、充電装置、電子機器及び充電保護方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、
二次電池を充電する電力を供給する充電回路への外部電源からの通電可否を切り替える切替部と、
前記充電回路から前記二次電池へ流れる電流値及び前記二次電池の両極間の電圧値を検出する検出部と、
前記検出部で検出した前記電流値が基準電流値より大きいか否か、及び前記検出部で検出した前記電圧値が基準電圧値より大きいか否かを判別する第１の判別部と、
前記第１の判別部により判別された前記電流値が前記基準電流値以下、且つ前記第１の判別部により判別された前記電圧値が前記基準電圧値より大きい場合に、前記切替部により前記充電回路への通電を遮断させる制御部と、
前記外部電源から前記充電回路への通電がなされているか否かを判別する第２の判別部と、
前記第２の判別部の判別結果に基づいて、前記検出部が前記充電回路から前記二次電池へ流れる電流値及び前記二次電池の両極間の電圧値を検出する検出周期を可変に設定する検出周期設定部と、
を備え、
前記検出周期設定部は、前記第２の判別部により前記外部電源から前記充電回路への通電がなされていると判別された場合には、第１の検出周期を設定し、前記第２の判別部により前記外部電源から前記充電回路への充電がなされていないと判別された場合、又は前記切替部により前記充電回路への通電が遮断された場合には、前記第１の検出周期よりも長い第２の検出周期を設定することを特徴とする充電保護回路である。

本発明に従うと、充電回路の動作異常に対して十分に対応することができるという効果がある。

電子機器１の機能構成を示すブロック図である。 充電回路から出力される電力と、制御動作との対応関係を示す図である。 充電異常監視処理の制御手順を示すフローチャートである。 電子機器の機能構成の変形例１を示すブロック図である。 電子機器の機能構成の変形例２を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の電子機器１の機能構成を示すブロック図である。

電子機器１は、充電装置１０と、電力供給アダプター２０と、二次電池３０と、機能ブロック４０などを備える。

充電装置１０は、外部電源からの電力供給を受けて二次電池３０に対して電力を出力して当該二次電池３０を充電する。

電力供給アダプター２０は、外部電源、ここでは、交流の商用電源から入力される電力を所定の直流電圧に変換（ＡＤ変換）して充電装置１０に供給する。電力供給アダプター２０は、例えば、商用電源のコンセントへの差込プラグを有し、当該コンセントへ差込プラグがコンセントに差し込まれることで自動的に電力の入出力を開始する。

二次電池３０は、機能ブロック４０の動作に必要な電力を供給する。二次電池３０は、充電された電力を出力可能な充電池であり、例えば、リチウムイオン電池である。二次電池３０は、充電装置１０に対して着脱可能であってもよく、また、充電装置１０とは別個のものであって交換可能であってもよい。あるいは、二次電池３０は、充電装置１０と一体的に形成されていてもよい。

機能ブロック４０は、電子機器１の各動作を行う。機能ブロック４０としては、特には限られないが、例えば、表示動作部や操作受付部などを有し、液晶ディスプレイとタッチセンサーが重ねて設けられて各種表示動作や外部からの入力操作の検出がなされてもよい。また、機能ブロック４０には、その他、温度、加速度や磁場などの物理量を計測する計測部、及び音声や振動の出力部などが含まれていてもよい。機能ブロック４０への電力供給は、二次電池３０から図示略の配線により直接なされてよい。

次に、充電装置１０について、より詳しく説明する。
充電装置１０は、充電回路１１と、スイッチング素子１２（切替部）と、電流＆電圧検出回路１３（検出部）と、制御部１４と、抵抗素子１５と、ダイオード１６などを備える。

充電回路１１は、電力供給アダプター２０から入力された外部電源からの電力に基づき、二次電池３０を充電するための電流を出力して、二次電池３０に対して充電する電力を供給する。充電回路１１は、入力された直流電力（電流及び電圧）を適宜変換して出力することができる。充電回路１１は、二次電池３０の蓄電量に基づいて、二次電池３０に対して所定の電流を出力し、あるいは、二次電池３０の定格電圧程度で電流を出力する。二次電池３０の両極間の電圧（蓄電電圧と記す）が定格電圧に近づいた場合、定格電圧程度で電流を出力することで、当該蓄電電圧が定格電圧と等しくなった段階で出力電流がゼロとなる。また、充電回路１１は、所定の上限値以上に二次電池３０を充電しないために、従来周知の過充電防止回路を有しており、二次電池３０の蓄電電圧が上限値に達した場合には、充電回路１１からの電流の出力が停止される。電流の出力停止後、蓄電電圧が上限値より低い所定の基準値未満となるまでは、充電回路１１の充電動作は再開されない。

スイッチング素子１２は、充電装置１０に供給された電力を充電回路１１に入力させるか否かを切り替える。スイッチング素子１２は、ここでは、例えば、アナログスイッチであり、制御部１４からの制御信号に応じて充電回路１１への通電可否を可逆的に切り替え可能となっている。このスイッチング素子１２は、ノーマリーオンであり、制御部１４からの制御信号が入力されていない状態や、制御信号の入力が開始（再開も含む）された状態などの基本状態では、通電が可能な状態となる。

電流＆電圧検出回路１３は、充電回路１１から二次電池３０へ流れる出力電流及び二次電池３０へ印加されている電圧、すなわち二次電池３０へと流れる電流の大きさと、二次電池３０の両極間の電圧の大きさ（充電回路１１により二次電池３０に印加されている電圧に等しい）を検出して検出結果の信号を制御部１４に出力する（検出ステップ）。電流＆電圧検出回路１３は、電流や電圧が所定の基準となる値より大きいか否かを判別して、検出結果をそれぞれ二値信号として出力してもよい。あるいは、電流＆電圧検出回路１３は、電流値及び電圧値自体を取得（計測）して制御部１４に出力し、制御部１４がこれらの値と基準となる値との比較を行ってもよい。電流＆電圧検出回路１３による検出結果の出力は、所定の監視周期（第１の検出周期）、例えば、１秒〜１０秒周期などで行われる。電流＆電圧検出回路１３による電圧の検出は、充電時だけではなく、二次電池３０の放電に伴う蓄電量の残量の検出にも用いられてよい。充電を行っていない場合の監視周期（第２の検出周期）は、充電時の第１の監視周期よりも長くてもよく、例えば、ここでは、１分〜１０分などとされる。この場合、制御部１４が、第２の判別部として、外部電源から電力供給アダプター２０を介して充電回路１１への通電がなされているか否かを判別する。制御部１４は、検出周期設定部として、充電回路１１への通電がなされている場合には、監視周期を１秒〜１０秒（第１の検出周期）に設定し、充電回路１１への通電がなされていない場合（充電を行っていない場合）には、監視周期を１分〜１０分（第２の検出周期）に設定すればよい。電力供給アダプター２０から充電回路１１への通電の有無は、充電回路１１の入力端側から制御部１４へダイオード１６を介して入力される電流などに基づいて判断されればよい。あるいは、充電回路１１の上流に別途電流検出回路が設けられて、その結果を制御部１４が取得してもよいし、充電回路１１内に通電の有無を検出する回路を設け、その結果を制御部１４が取得してもよい。
また、後述するが、制御部１４が電流＆電圧検出回路１３の検出結果に基づき異常を検出してスイッチング素子１２をオフ状態（通電が遮断される状態）に切り替えた場合には、監視周期を１分〜１０分の設定に戻してもよい。

制御部１４は、電流＆電圧検出回路１３の検出結果に基づいて異常の検出有無を判別し（判別部としての動作）、当該判別結果に応じてスイッチング素子１２の切り替え状態（すなわち、通電の可否の切り替え）を制御する。上述のように、制御部１４は、スイッチング素子１２をオン状態（通電が可能な状態）及びオフ状態（通電が遮断される状態）のいずれにも切り替えることができる。制御部１４は、検出結果により、電流又は電圧が基準となる値以上である場合に、異常が検出されたと判断してスイッチング素子１２をオフ状態とさせて通電を遮断させ、いずれも基準となる値未満である場合には、スイッチング素子１２をオン状態とする。制御部１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）などを備え、電力供給アダプター２０又は二次電池３０からそれぞれダイオード１６を介して電力の供給を受けて動作する。また、制御部１４は、電子機器１の機能ブロック４０に制御信号を出力して動作の制御を行う。制御部１４は、電子機器１の機能ブロック４０の動作が停止している場合でも、連続的又は間欠的に起動して動作し、充電及び二次電池３０の監視を継続して行ってよい。あるいは、機能ブロック４０の動作を制御する制御部は、制御部１４と別個に設けられていてもよい。

上記各構成のうち、少なくともスイッチング素子１２、電流＆電圧検出回路１３及び制御部１４が本実施形態の充電装置１０における充電保護回路１０ａを構成している。

次に制御部１４によるスイッチング素子１２の切り替え動作制御について説明する。
図２は、充電回路１１から出力される電力と、制御動作との対応関係を示す図である。なお、ここで示す電流や電圧の変化、特に上昇速度と低下速度の関係は、例示的なものであって、必ずしも具体的な値を反映していない。

充電回路１１による充電用の電力出力は、例えば、二次電池３０の蓄電電圧が低い状況では、定電流で行われ、蓄電電圧が所定以上に到達すると、略定電圧で行われる。略定電圧での充電では、蓄電電圧が当該定電圧に近づくにつれて電流が漸減してゆき、最終的に充電電流がほぼゼロとなって充電が終了する。

図２（ａ）に示すように、蓄電電圧Ｖが上限値ＶＵよりも十分に低い状態での充電用電力出力中に、充電回路１１などの異常により内部電圧が本来の設定電圧よりも上がったり短絡が生じたりして出力電流Ｉｃが増加すると（タイミングｔ１）、蓄電電圧Ｖの上昇速度が大きくなる状態が継続し、電流＆電圧検出回路１３の監視周期で上限値ＩＵを越えている電流が検出される（タイミングｔ２）。制御部１４は、出力電流が上限値ＩＵ（基準電流値）より大きいことを検出した場合に、スイッチング素子１２の制御信号Ｓを「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替える。これにより、スイッチング素子１２が通電を遮断し、充電回路１１への電力供給がなくなるので、充電回路１１からの出力電流Ｉｃがゼロとなる。

図２（ｂ）に示すように、蓄電電圧Ｖが高い場合、充電回路１１の出力電流Ｉｃが増加すると（タイミングｔ１）、短時間で蓄電電圧Ｖが上限値ＶＵに達する。これにより、充電回路１１の過充電防止回路が働いて、制御信号Ｓが「ＯＦＦ」に切り替わり、電流出力が停止される。出力電流Ｉｃが「０」となった後、制御部１４などによる電力消費により蓄電電圧Ｖが徐々に低下して基準値ＶＬを下回ると、電流出力が再開されるが、上記異常によりまた短時間で蓄電電圧Ｖが上昇して、電流出力が停止される。すなわち、出力電流Ｉｃは、短いパルス状の周期変化となり、二次電池３０の蓄電電圧Ｖは、同周期での鋸歯形状となる。

上述のように、電流＆電圧検出回路１３は、所定の監視周期で検出結果を取得、出力するので、出力電流Ｉｃの出力パルス幅が狭いと、監視タイミングが合わずに異常電流の検出がなされるまでに時間を要する場合が生じる。ここでは、監視基準値ＶＦ（基準電圧）を過充電防止回路の上限値ＶＵや基準値ＶＬよりも低く（通常の略定電圧充電時の設定電圧よりは高く）定めておくことで、充電回路１１からの出力の異常時には、蓄電電圧Ｖが当該監視基準値ＶＦを超過している状態が継続し、確実に異常状態が検出される。制御部１４は、監視基準値ＶＦよりも大きい電圧が検出された場合に、スイッチング素子１２を切り替えさせて、通電を遮断させる（タイミングｔ２）。

この充電保護回路１０ａでは、制御部１４によりスイッチング素子１２による通電可否が切り替えられるので、電力供給アダプター２０からの通電が遮断された場合に、二次電池３０による制御部１４への電力供給が十分な時間維持される必要がある。このため、制御部１４は、スイッチング素子１２に通電を遮断させた場合に、スイッチング素子１２の切り替え制御以外の動作、すなわち、機能ブロック４０の動作を制限し、機能ブロック４０による電力消費を低減させる。例えば、機能ブロック４０のうち表示動作部は、充電装置１０（充電回路１１）の異常を知らせる表示を行わせることができるが、表示の輝度の上限を制限することができる。また、制御部１４の基本動作に係る制御プログラム以外のアプリケーションプログラムの起動を禁止したり、動作中のアプリケーションプログラムの終了をユーザに促したりすることができる。一方で、制御部１４は、機能ブロック４０のうち一部、例えば、操作受付部としての動作、すなわち、入力操作の検出及び検出信号の制御部１４への出力に係る制限を行わなくてもよい。

図３は、充電装置１０で実行される充電異常監視処理の制御部１４による制御手順を示すフローチャートである。この充電異常監視処理は、電流＆電圧検出回路１３における監視周期に同期して起動される。

充電異常監視処理が開始されると、制御部１４は、電流＆電圧検出回路１３から出力電流Ｉｃ及び蓄電電圧Ｖを取得する（ステップＳ１０１）。制御部１４は、出力電流Ｉｃが上限値ＩＵより大きいか否かを判別する（ステップＳ１０２）。上限値ＩＵより大きいと判別された場合には（ステップＳ１０２で“ＹＥＳ”）、制御部１４の処理は、ステップＳ１０４へ移行する。

出力電流Ｉｃが上限値ＩＵより大きくない（以下である）と判別された場合には（ステップＳ１０２で“ＮＯ”）、制御部１４は、蓄電電圧Ｖが監視基準値ＶＦより大きいか否かを判別する（ステップＳ１０３）。大きいと判別された場合には（ステップＳ１０３で“ＹＥＳ”）、制御部１４の処理は、ステップＳ１０４に移行する。

蓄電電圧Ｖが監視基準値ＶＦよりも大きくない（以下である）と判別された場合には（ステップＳ１０３で“ＮＯ”）、制御部１４は、スイッチング素子１２に通電を可能とするオン信号を出力する（ステップＳ１０５）。そして、制御部１４は、充電異常監視処理を終了する。

ステップＳ１０２、Ｓ１０３の処理からステップＳ１０４に移行すると、制御部１４は、スイッチング素子１２に通電を遮断するオフ信号を出力する（ステップＳ１０４）。そして、制御部１４は、充電異常監視処理を終了する。
これらの各処理のうち、ステップＳ１０２、Ｓ１０３の処理が本実施形態の判別部としての動作（判別ステップ）であり、ステップＳ１０４の処理が本実施形態の制御部としての動作（切替ステップ）である。

図４は、電子機器１の機能構成の変形例１を示すブロック図である。

この電子機器１では、充電装置１０において、切替部としてスイッチング素子１２の代わりにヒューズ１２ａと、スイッチング素子１２ｂとが設けられている。ヒューズ１２ａは、電力供給アダプター２０と充電回路１１との間に設けられており、所定の電流値以上の電流が流れることで切断される。スイッチング素子１２ｂは、ヒューズ１２ａと充電回路１１との間と、接地面との間に位置する。スイッチング素子１２ｂは、制御部１４から入力される信号に応じてオンすることで、電力供給アダプター２０からヒューズ１２ａを通る短絡路を形成させる。

制御部１４は、電流＆電圧検出回路１３の検出結果から異常を検出した場合には、スイッチング素子１２ｂをオンさせる。これにより形成される短絡路を流れる短絡電流によりヒューズ１２ａが切断され、充電回路１１への電力の供給が遮断される。すなわち、この充電保護回路１０ａは、一度通電を遮断すると、遮断状態を保持する。この場合、コストや手間などに応じて、充電回路１１及びヒューズ１２ａが交換可能であってもよいし、充電装置１０の全体が交換されてもよい。あるいは、電子機器１の全体が交換されてもよい。

図５は、電子機器１の機能構成の変形例２を示すブロック図である。

この電子機器１では、上記実施形態における切替部としてのスイッチング素子１２の代わりにラッチを有するスイッチ１２ｃが設けられている。ラッチの具体的な手法は特に限られず、機械的にこのスイッチ１２ｃは、制御部１４からオフする（電力供給アダプター２０からの電力供給を遮断する）制御信号を受けてオフに切り替えると、オフ状態をラッチ（維持）する。オフ状態の解除は、制御部１４からのリセット信号によるか、又はユーザの手動操作などによりなされる。すなわち、制御部１４が電流＆電圧検出回路１３の検出結果に異常が認められなくなったと判断されたり、制御部１４の動作が停止して当該制御部１４からの信号が途切れたりした場合などには、スイッチ１２ｃは、オフ状態のままとされ、通電が再開されないが、スイッチ１２ｃ自体が破壊されない。よって、スイッチ１２ｃは、充電装置１０において故障した充電回路１１が交換可能な場合などに用いられればよい。

以上のように、本実施形態の電子機器１が備える充電装置１０の充電保護回路１０ａは、二次電池３０を充電する電力を供給する充電回路１１への外部電源からの通電可否を切り替えるスイッチング素子１２と、充電回路１１から二次電池３０へ流れる電流及び二次電池３０の両極間の電圧のうち少なくとも一方を検出する電流＆電圧検出回路１３と、判別部として、電流＆電圧検出回路１３の検出結果に異常があるか否かを判別し、切替部として、異常があると判別された場合に、スイッチング素子１２により充電回路１１への通電を遮断させる制御部１４と、を備える。
このように、充電回路１１の出力に異常が生じた場合に、これを検出して充電回路１１への電力供給自体を遮断するので、二次電池３０の過充電を防止するだけでなく、充電回路１１の異常自体を速やかに検出して動作を停止させることができる。これにより、充電装置１０及び二次電池３０など各部の過熱などによるトラブルを抑制することができる。

また、スイッチング素子１２は、基本状態では、通電が可能な状態である。よって、初期起動時、電子機器１や充電装置１０の起動時などに、スイッチング素子１２の初期設定などを毎回行う必要がなく、速やかに通常の充電、給電動作を開始させることができる。

また、制御部１４は、充電保護回路１０ａが設けられている電子機器１の動作制御を行い、基本状態として、電子機器１の起動時の状態では、通電が可能な状態となっている。すなわち、電子機器１の起動時には、通常では、二次電池３０からも電力供給アダプター２０からも電力が供給され得る状態となり、ユーザの使用状態などに応じて自由に切り替えが可能となるので、充電装置１０の異常が生じない限り、特に設定などを行わなくても電子機器１の利用を制限しない。

また、この充電保護回路１０ａでは、変形例１のヒューズ１２ａ及びスイッチング素子１２ｂの組み合わせや、変形例２のスイッチ１２ｃなどにより、通電を遮断する状態に切り替わった場合に、遮断状態を保持する。これにより、通電の遮断後に、修理などを行わないまま再度充電回路１１に電力が供給されるのを防ぐことができる。

また、変形例１の充電保護回路１０ａでは、ヒューズ１２ａを有し、当該ヒューズ１２ａを切断することで通電を遮断する。このように、物理的に断線させることで、確実に充電回路１１への通電を遮断することができる。特に、異常に対して修理ではなく、充電装置１０や電子機器１全体の交換で対応する場合には、このように容易な構成で通電を完全に遮断するので、充電回路１１に対して不要に再度電力が供給されて発熱したりするのを確実に防ぐことができる。

また、変形例２の充電保護回路１０ａでは、通電を遮断する状態に切り替わった場合に遮断状態を保持するラッチを有するスイッチ１２ｃが用いられる。このように、通電の遮断後、この状態を維持しつつ、ラッチをリセット可能とすることで、充電回路１１の修理交換などがなされる前の通電を防ぎ、修理がなされた後に修理担当者がリセット動作を行って充電装置１０の再利用を可能とすることができる。

また、制御部１４は、異常の検出有無に応じてスイッチング素子１２により通電可否を切り替えさせる。このように、単純にその場の状態のみに応じてスイッチング素子１２を切り替え可能であってもよく、これにより、充電回路１１の復旧後には、速やかに通電が再開され得る。一方で、充電回路１１が異常な状態のままであっても、即座に再度スイッチング素子１２が通電を遮断するだけなので、問題を生じさせない。

また、制御部１４は、充電保護回路１０ａが設けられている電子機器１の動作制御を行い、スイッチング素子１２により通電を遮断させる場合には、当該スイッチング素子１２の切り替え制御以外の動作のうち少なくとも一部を制限する。外部電源からの通電が遮断された後は、電子機器１は、二次電池３０の残量によって動作するので、他の動作を制限することで、スイッチング素子１２の動作を制御する制御部１４が長期間動作可能とすることができる。

また、電流＆電圧検出回路１３は、二次電池３０へ流れる電流を検出し、制御部１４は、電流＆電圧検出回路１３により電流の上限値ＩＵよりも大きい電流が検出された場合に、スイッチング素子１２により通電を遮断させる。このように、二次電池３０が過充電になる前に電流に基づいて速やかに通電を遮断させることで、大電流による発熱などを抑制してトラブルの発生を防ぐことができる。

また、電流＆電圧検出回路１３は、二次電池３０の両極間の電圧を検出し、制御部１４は、電流＆電圧検出回路１３により監視基準値ＶＦよりも大きい電圧が検出された場合に、スイッチング素子１２により通電を遮断させる。
回路の短絡などにより大電流が流れる場合、電圧によっては即座に保護回路が働いて電流出力が遮断される場合があるが、これでは、比較的長い監視周期での電流検出で当該大電流が検出されない場合が生じ得る。過電圧の検出よりも低い電圧であって、大電流に応じた電流出力が遮断される場合に達する電圧レベルを検出することで、大電流が遮断された状態であっても電圧の超過によりこのような大電流の発生を検出することができるので、より確実に充電回路１１の異常に対し、当該充電回路１１への通電を遮断することができる。

また、制御部１４は、第２の判別部として、外部電源から充電回路１１への通電がなされているか否かを判別し、検出周期設定部として、その判別結果に基づいて、電流＆電圧検出回路１３が充電回路１１から二次電池３０へ流れる電流及び二次電池３０の両極間の電圧のうち少なくとも一方を検出する検出周期を可変に設定する。
電流＆電圧検出回路１３は充電異常の検出だけでなく、二次電池３０の蓄電量（残量）の検出にも用いられてよく、このように構成を共通に用いることで、サイズの増大やコストの増大を抑制する。この場合には、充放電に係る電流や電圧の変化の違いに応じて適切な監視周期が各々定められてよく、これにより、不要な処理や消費電力の増大を防ぐことができる。

また、検出周期設定部としての制御部１４は、外部電源から充電回路１１への通電がなされていると判別された場合には、第１の検出周期を設定し、外部電源から充電回路１１への充電がなされていないと判別された場合には、第１の検出周期よりも長い第２の検出周期を設定する。通常の二次電池３０から供給される電力の使用に係る電圧変化や電流の大きさは、充電異常の検出のように、急激な変化を伴わないので、電力消費（放電時）には、充電異常の検出時における監視周期（第１の検出周期）よりも長い周期（第２の検出周期）で検出動作が行われればよい。これにより、目的に応じた必要な頻度で効率よく電流や電圧の検出を行うことができる。

また、制御部１４は、検出周期設定部として、スイッチング素子１２により充電回路１１への通電が遮断された場合には、第２の検出周期を設定する。すなわち、充電異常により充電が中止された場合には、通常の電力消費時と同等である。さらに、再度の充電なしに二次電池３０の動作をなるべく長く継続させる必要がある場合もあるので、上記切替設定により監視周期を長くすることで、電力消費を抑えることができる。

また、本実施形態の充電装置１０は、上記充電保護回路１０ａと、外部電源からの通電を受けて、二次電池３０を充電する電力を供給する充電回路１１と、を備える。これにより、充電保護回路１０ａが確実に充電回路１１の異常を発見して充電回路１１への通電を遮断するので、より安全かつ迅速に二次電池を充電することができる。

また、本実施形態の電子機器１は、上述の充電装置１０を備える。これにより、電子機器１の過熱などのトラブルをより確実に抑制し、安全に二次電池３０を用いて電子機器１を動作させることができる。

また、本実施形態の充電保護方法は、二次電池３０を充電する電力を供給する充電回路１１から二次電池３０へ流れる電流及び二次電池３０の両極間の電圧のうち少なくとも一方を検出する検出ステップ、検出ステップでの検出結果に異常があるか否かを判別する判別ステップ、異常があると判別された場合に、充電回路１１への通電を遮断させる切替ステップ、を含む。このように、充電回路１１の出力異常に対し、充電回路１１への入力自体を遮断することで、充電回路１１の異常に対応した充電装置１０及び二次電池３０のトラブルをより確実に抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、充電回路１１から二次電池３０への出力電流と二次電池３０への印加電圧（蓄電電圧）との両方を検出することとしたが、必ずしも両方を検出しなくてもよい。電流＆電圧検出回路１３は、電流のみを検出することとしてもよく、この場合に、電流の監視周期を上記実施形態よりも上昇させてもよい。あるいは、アナログ回路で期間内の最大値を検出し、当該最大値に基づく検出結果を所定の監視周期で制御部１４に出力してもよい。あるいは、直接電流を検出せずに、電圧のみを検出し、この場合に、電圧の上昇速度などを考慮してもよい。

また、上記実施の形態では、スイッチング素子１２がノーマリーオンであるものとして説明したが、ノーマリーオフであって制御部１４の制御によりオン状態に変更される必要があるものであってもよい。この場合、上記実施の形態では、制御部１４は、二次電池３０からの電力供給で起動されることになるが、電力供給アダプター２０から制御部１４へ直接給電可能な回路を有していてもよい。

また、上記実施の形態では、監視基準値ＶＦ（基準電圧）を過充電防止回路の上限値ＶＵや基準値ＶＬよりも低く（通常の略定電圧充電時の設定電圧よりは高く）定めることとしたが、上限値ＶＵと基準値ＶＬとの間であってもよい。この場合、蓄電電圧が監視基準値ＶＦ未満となってから基準値ＶＬとなって再度大電流が流れるまでの間には、異常検出されないので、異常検出が必要以上に遅れないように、これらの値の相対関係は、監視周期などに応じて適宜定められればよい。

また、上記実施の形態では、制御部１４は、ＣＰＵによりソフトウェア的に動作する構成であるものとして説明したがこれに限られない。ハードウェア回路により電圧及び電流と監視基準値ＶＦ及び上限値ＩＵとの比較を行い、比較結果に応じた信号をスイッチング素子１２などに出力する構成であってもよい。

また、充電保護回路１０ａは、充電装置１０に対して外付け可能に独立に設けられるものであってもよい。

また、充電装置１０は、電子機器１内に設けられたものではなく、独立した充電装置であってもよい。
その他、上記実施の形態で示した構成、各構成の配置や制御内容などの具体的な細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。

［付記］
＜請求項１＞
二次電池を充電する電力を供給する充電回路への外部電源からの通電可否を切り替える切替部と、
前記充電回路から前記二次電池へ流れる電流及び前記二次電池の両極間の電圧のうち少なくとも一方を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に異常があるか否かを判別する判別部と、
前記判別部により前記検出部の検出結果に異常があると判別された場合に、前記切替部により前記充電回路への通電を遮断させる制御部と、
を備えることを特徴とする充電保護回路。
＜請求項２＞
前記切替部は、基本状態では、前記通電が可能な状態であることを特徴とする請求項１記載の充電保護回路。
＜請求項３＞
前記制御部は、当該充電保護回路が設けられている電子機器の動作制御を行い、前記基本状態は、前記電子機器の起動時の状態が含まれることを特徴とする請求項２記載の充電保護回路。
＜請求項４＞
前記切替部は、前記通電を遮断する状態に切り替わった場合に、遮断状態を保持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電保護回路。
＜請求項５＞
前記切替部は、ヒューズを有し、当該ヒューズを切断することで前記通電を遮断することを特徴とする請求項４記載の充電保護回路。
＜請求項６＞
前記切替部は、前記通電を遮断する状態に切り替わった場合に遮断状態を保持するラッチを有するスイッチであることを特徴とする請求項４記載の充電保護回路。
＜請求項７＞
前記制御部は、前記異常の検出有無に応じて前記切替部により前記通電可否を切り替えさせることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電保護回路。
＜請求項８＞
前記制御部は、当該充電保護回路が設けられている電子機器の動作制御を行い、前記切替部により前記通電を遮断させる場合には、当該切替部の切り替え制御以外の動作のうち少なくとも一部を制限することを特徴とする請求項７記載の充電保護回路。
＜請求項９＞
前記検出部は、前記二次電池へ流れる電流を検出し、
前記判別部は、前記検出部により基準電流値よりも大きい電流が検出された場合に、前記検出部の検出結果に異常があると判別し、
前記制御部は、前記判別部により前記検出部の検出結果に異常があると判別された場合に、前記切替部により前記通電を遮断させる
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の充電保護回路。
＜請求項１０＞
前記検出部は、前記二次電池の両極間の電圧を検出し、
前記判別部は、前記検出部により基準電圧よりも大きい電圧が検出された場合に、前記検出部の結果に異常があると判別し、
前記制御部は、前記判別部により前記検出部の検出結果に異常があると判別された場合に、前記切替部により前記通電を遮断させる
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の充電保護回路。
＜請求項１１＞
前記外部電源から前記充電回路への通電がなされているか否かを判別する第２の判別部と、
前記第２の判別部の判別結果に基づいて、前記検出部が前記充電回路から前記二次電池へ流れる電流及び前記二次電池の両極間の電圧のうち少なくとも一方を検出する検出周期を可変に設定する検出周期設定部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の充電保護回路。
＜請求項１２＞
前記検出周期設定部は、前記第２の判別部により前記外部電源から前記充電回路への通電がなされていると判別された場合には、第１の検出周期を設定し、前記第２の判別部により前記外部電源から前記充電回路への充電がなされていないと判別された場合には、前記第１の検出周期よりも長い第２の検出周期を設定することを特徴とする請求項１１記載の充電保護回路。
＜請求項１３＞
前記検出周期設定部は、前記切替部により前記充電回路への通電が遮断された場合には、前記第２の検出周期を設定することを特徴とする請求項１２記載の充電保護回路。
＜請求項１４＞
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の充電保護回路と、
外部電源からの通電を受けて、二次電池を充電する電力を供給する充電回路と、
を備えることを特徴とする充電装置。
＜請求項１５＞
請求項１４記載の充電装置を備える電子機器。
＜請求項１６＞
二次電池を充電する電力を供給する充電回路から前記二次電池へ流れる電流及び前記二次電池の両極間の電圧のうち少なくとも一方を検出する検出ステップ、
前記検出ステップでの検出結果に異常があるか否かを判別する判別ステップ、
前記判別ステップで前記検出ステップでの検出結果に異常があると判別された場合に、前記充電回路への通電を遮断させる切替ステップ
を含むことを特徴とする充電保護方法。

１ 電子機器
１０ 充電装置
１０ａ 充電保護回路
１１ 充電回路
１２ スイッチング素子
１２ａ ヒューズ
１２ｂ スイッチング素子
１２ｃ スイッチ
１３ 電流＆電圧検出回路
１４ 制御部
１５ 抵抗素子
１６ ダイオード
２０ 電力供給アダプター
３０ 二次電池
４０ 機能ブロック
Ｉｃ 出力電流
ＩＵ 上限値
Ｓ 制御信号
Ｖ 蓄電電圧
ＶＦ 監視基準値
ＶＬ 基準値
ＶＵ 上限値

Claims (11)

1. 二次電池を充電する電力を供給する充電回路への外部電源からの通電可否を切り替える切替部と、
   前記充電回路から前記二次電池へ流れる電流値及び前記二次電池の両極間の電圧値を検出する検出部と、
   前記検出部で検出した前記電流値が基準電流値より大きいか否か、及び前記検出部で検出した前記電圧値が基準電圧値より大きいか否かを判別する第１の判別部と、
   前記第１の判別部により判別された前記電流値が前記基準電流値以下、且つ前記第１の判別部により判別された前記電圧値が前記基準電圧値より大きい場合に、前記切替部により前記充電回路への通電を遮断させる制御部と、
   前記外部電源から前記充電回路への通電がなされているか否かを判別する第２の判別部と、
   前記第２の判別部の判別結果に基づいて、前記検出部が前記充電回路から前記二次電池へ流れる電流値及び前記二次電池の両極間の電圧値を検出する検出周期を可変に設定する検出周期設定部と、
   を備え、
   前記検出周期設定部は、前記第２の判別部により前記外部電源から前記充電回路への通電がなされていると判別された場合には、第１の検出周期を設定し、前記第２の判別部により前記外部電源から前記充電回路への充電がなされていないと判別された場合、又は前記切替部により前記充電回路への通電が遮断された場合には、前記第１の検出周期よりも長い第２の検出周期を設定することを特徴とする充電保護回路。
2. 前記切替部は、基本状態では、前記通電が可能な状態であることを特徴とする請求項１記載の充電保護回路。
3. 前記制御部は、当該充電保護回路が設けられている電子機器の動作制御を行い、前記基
   本状態は、前記電子機器の起動時の状態が含まれることを特徴とする請求項２記載の充電
   保護回路。
4. 前記切替部は、前記通電を遮断する状態に切り替わった場合に、遮断状態を保持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電保護回路。
5. 前記切替部は、ヒューズを有し、当該ヒューズを切断することで前記通電を遮断するこ
   とを特徴とする請求項４記載の充電保護回路。
6. 前記切替部は、前記通電を遮断する状態に切り替わった場合に遮断状態を保持するラッ
   チを有するスイッチであることを特徴とする請求項４記載の充電保護回路。
7. 前記制御部は、前記判別部により判別された前記電流値が前記基準電流値以下、且つ前
   記判別部により判別された前記電圧値が前記基準電圧値より大きいか否かに応じて前記切
   替部により前記通電可否を切り替えさせることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項
   に記載の充電保護回路。
8. 前記制御部は、当該充電保護回路が設けられている電子機器の動作制御を行い、前記切
   替部により前記通電を遮断させる場合には、当該切替部の切り替え制御以外の動作のうち
   少なくとも一部を制限することを特徴とする請求項７記載の充電保護回路。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の充電保護回路と、
   外部電源からの通電を受けて、二次電池を充電する電力を供給する充電回路と、
   を備えることを特徴とする充電装置。
10. 請求項９記載の充電装置を備える電子機器。
11. 二次電池を充電する電力を供給する充電回路から前記二次電池へ流れる電流値及び前記二次電池の両極間の電圧値を検出する検出ステップ、
    前記検出ステップで検出した前記電流値が基準電流値より大きいか否か、及び前記検出ステップで検出した前記電圧値が基準電圧値より大きいか否かを判別する第１の判別ステップ、
    前記第１の判別ステップで判別された前記電流値が前記基準電流値以下、且つ前記第１の判別ステップで判別された前記電圧値が前記基準電圧値より大きい場合に、前記充電回路への通電を遮断させる切替ステップ、
    前記外部電源から前記充電回路への通電がなされているか否かを判別する第２の判別ステップ、
    前記第２の判別ステップの判別結果に基づいて、前記検出ステップが前記充電回路から前記二次電池へ流れる電流値及び前記二次電池の両極間の電圧値を検出する検出周期を可変に設定する検出周期設定ステップ、
    を含み、
    前記検出周期設定ステップは、前記第２の判別ステップにより前記外部電源から前記充電回路への通電がなされていると判別された場合には、第１の検出周期を設定し、前記第２の判別ステップにより前記外部電源から前記充電回路への充電がなされていないと判別された場合、又は前記切替部により前記充電回路への通電が遮断された場合には、前記第１の検出周期よりも長い第２の検出周期を設定することを特徴とする充電保護方法。

Images