情報機器
【課題】機器本体と当該機器本体に着脱可能な電池装置とを有する情報機器において、電池セルを充電する際に使用される外部電源を利用して機器本体の内部回路を確実に動作させるとともに、電池セルを保護することが可能な技術を提供する。
【解決手段】機器本体１には、内部回路４と、外部電源を使用して電池装置５１に充電電流Ｉｃを供給するとともに内部回路４に電源を供給する充電回路２と、電池装置５１に対して電池セル５２の充電を制限する旨を通知する制御回路として機能する充電制御回路３及び基準電圧回路５とが設けられている。電池装置５１には、充電電流Ｉｃによって充電される電池セル５２と、充電制御回路３及び基準電圧回路５から充電を制限する旨が通知されると、電池装置５１において充電電流Ｉｃが流れる経路を遮断する電池保護回路５３とが設けられている。
【解決手段】機器本体１には、内部回路４と、外部電源を使用して電池装置５１に充電電流Ｉｃを供給するとともに内部回路４に電源を供給する充電回路２と、電池装置５１に対して電池セル５２の充電を制限する旨を通知する制御回路として機能する充電制御回路３及び基準電圧回路５とが設けられている。電池装置５１には、充電電流Ｉｃによって充電される電池セル５２と、充電制御回路３及び基準電圧回路５から充電を制限する旨が通知されると、電池装置５１において充電電流Ｉｃが流れる経路を遮断する電池保護回路５３とが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電可能な電池装置を有する情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、携帯電話機等の情報機器が有する充電可能な電池装置の保護技術に関して様々な技術が提案されている。例えば特許文献１では、機器本体に設けられた、二次電池の電圧を検出するための電圧検出用端子の接触不良に伴う当該二次電池の過充電を防止する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１２８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の情報機器では、当該情報機器の外部から供給される電源を利用して、機器本体の充電回路が、電池装置内の電池セルに充電電流を供給するとともに、機器本体内の充電回路以外の内部回路に電源を供給している。したがって、外部電源を使用して、電池セルを充電することができるとともに、機器本体の充電回路以外の内部回路も動作させることができる。
【０００５】
しかしながら、電池セルを長時間充電している場合や、動作環境の変化等によって電池セルの温度が上昇した場合など、電池セルを保護する必要が生じた場合に、充電回路の出力を停止して電池セルの充電を停止すると、機器本体内の充電回路以外の内部回路は、充電回路から電源の供給を受けることができず、正常に動作できない可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであり、機器本体と当該機器本体に着脱可能な電池装置とを有する情報機器において、電池装置内の電池セルを充電する際に使用される外部電源を利用して機器本体の内部回路を確実に動作させるとともに、電池セルを保護することが可能な技術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】
【０００７】
この発明の情報機器は、機器本体と、充電可能な電池セルを有する、前記機器本体に着脱可能な電池装置とを備える情報機器であって、前記機器本体は、所定の機能を実行する内部回路と、前記情報機器の外部から供給される電源を使用して、前記電池装置に対して充電電流を供給するとともに前記内部回路に電源を供給する充電回路と、前記電池装置に対して前記電池セルの充電を制限する旨を通知する通知信号を出力する制御回路とを有し、前記電池装置は、前記充電回路から出力される前記充電電流によって充電される前記電池セルと、前記制御回路から前記通知信号が入力されると、前記電池装置において前記充電電流が流れる経路を遮断する保護回路とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の情報機器によれば、内部回路に対して充電回路から電源を供給した状態で、電池装置において充電電流が流れる経路を遮断することができるため、外部から供給される電源を利用して内部回路を確実に動作させるとともに、電池セルを保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る情報機器の構成を示す図である。本実施の形態１に係る情報機器は、例えば携帯電話機であって、図１に示されるように、機器本体１と、充電可能な電池セル５２を有する電池装置５１とを備えている。電池装置５１は一般的に「電池パック」と呼ばれている。
【００１０】
電池装置５１は、電池セル５２以外にも、電池セル５２を保護する電池保護回路５３と、電池装置５１の温度を検出するためのサーミスタ素子５４とを備えている。電池セル５２、電池保護回路５３及びサーミスタ素子５４は、樹脂等で形成されたケース６０内に収納されている。また電池装置５１には、プラス電源端子７２と、マイナス電源端子７３と、外部接続端子７４とがケース６０から部分的に露出して設けられている。
【００１１】
電池セル５２のプラス電極はプラス電源端子７２に接続されている。サーミスタ素子５４は、電池装置５１の温度によってその抵抗値が変化する。サーミスタ素子５４の一端は外部接続端子７４に接続されており、その他端はマイナス電源端子７３に接続されている。
【００１２】
電池保護回路５３は、異常検出回路５３ａと、充電制限制御判定回路５３ｂと、ＯＲ回路５３ｃと、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄ，５３ｅとを備えている。ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄのソースは電池セル５２のマイナス電極に接続されており、そのドレインはｎＭＯＳトランジスタ５３ｅのドレインと接続されている。ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅのソースはマイナス電源端子７３に接続されている。ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄにはボディダイオード５３ｄｄが内蔵されており、当該ボディダイオード５３ｄｄのアノード及びカソードは、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄのソース及びドレインにそれぞれ接続されている。ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅにはボディダイオード５３ｅｅが内蔵されており、当該ボディダイオード５３ｅｅのアノード及びカソードは、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅのソース及びドレインにそれぞれ接続されている。
【００１３】
異常検出回路５３ａは、電池セル５２の異常を検出し、その検出結果に基づいてｎＭＯＳトランジスタ５３ｄ，５３ｅのそれぞれを個別に制御する。異常検出回路５３ａは、電池セル５２のプラス電極の電位Ｖｂと、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄのソース電位Ｖｓｄと、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅのソース電位Ｖｓｅとに基づいて制御信号ＣＳ１，ＣＳ２を生成し、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄのゲート及びＯＲ回路５３ｃにそれぞれ出力する。
【００１４】
充電制限制御判定回路５３ｂはｎＭＯＳトランジスタ５３ｅを制御することが可能である。充電制限制御判定回路５３ｂは、外部接続端子７４に接続されているサーミスタ素子５４の一端の電位に基づいて制御信号ＣＳ３を生成し、それをＯＲ回路５３ｃに出力する。ＯＲ回路５３ｃは制御信号ＣＳ２，ＣＳ３の論理和を演算して制御信号ＣＳ４としてｎＭＯＳトランジスタ５３ｅのゲートに出力する。
【００１５】
機器本体１は、電池セル５２を充電する充電回路２と、当該充電回路２を制御する充電制御回路３と、ＣＰＵ４ａなどを含む内部回路４と、電池装置５１の温度を測定する際に使用される基準電位Ｒｅｆ１１を生成する基準電圧回路５と、抵抗素子６とを備えており、これらの回路及び素子は樹脂等で形成されたケース１０内に収納されている。さらに、機器本体１には、充電器側プラス電源端子２０と、充電器側マイナス電源端子２１と、電池側プラス電源端子２２と、電池側マイナス電源端子２３と、外部接続端子２４とがケース１０から部分的に露出するように設けられている。
【００１６】
機器本体１に電池装置５１が取り付けられると、機器本体１における電池側プラス電源端子２２、電池側マイナス電源端子２３及び外部接続端子２４は、電池装置５１におけるプラス電源端子７２、マイナス電源端子７３及び外部接続端子７４とそれぞれ接続されるようになる。また、機器本体１の充電器側プラス電源端子２０には、電池セル５２を充電する際に使用される外部電源装置１０１から出力される電源電位が入力され、充電器側マイナス電源端子２１には、外部電源装置１０１から出力されるグランド電位が入力される。そして、充電器側マイナス電源端子２１及び電池側マイナス電源端子２３は、機器本体１内のグランド配線ＧＮＤに接続されている。
【００１７】
充電回路２は、外部電源装置１０１から供給される電源を使用して、電池セル５２を充電することができるとともに、内部回路４に電源を供給することができる。充電回路２は、その出力電流Ｉｏを制御するスイッチ素子として機能するｐＭＯＳトランジスタ２ａと、電池装置５１から機器本体１に電流が流入することを防止するダイオード２ｂと、電流センス抵抗素子２ｃと、ｐＭＯＳトランジスタ２ａを制御するスイッチ駆動回路２ｄと、充電電流モニタ回路２ｅと、充電電圧モニタ回路２ｆと、基準電圧回路２ｇと、抵抗素子２ｈ，２ｉとを備えている。
【００１８】
ｐＭＯＳトランジスタ２ａのソースは充電器側プラス電源端子２０に接続されており、そのドレインはダイオード２ｂのアノードに接続されている。ｐＭＯＳトランジスタ２ａにはボディダイオード２ａａが内蔵されており、当該ボディダイオード２ａａのアノード及びカソードは、ｐＭＯＳトランジスタ２ａのドレイン及びソースにそれぞれ接続されている。
【００１９】
電流センス抵抗素子２ｃの一端２ｃａはダイオード２ｂのカソードと接続されている。電流センス抵抗素子２ｃの他端２ｃｂは、電池側プラス電源端子２２と、内部回路４の電源ラインと、抵抗素子２ｈの一端とに接続されている。抵抗素子２ｈの他端は抵抗素子２ｉの一端と接続されており、抵抗素子２ｉの他端は、機器本体１内のグランド配線ＧＮＤに接続される。
【００２０】
充電電流モニタ回路２ｅは、電流センス抵抗素子２ｃの両端の電位差を増幅してスイッチ駆動回路２ｄに出力する。充電電圧モニタ回路２ｆは、基準電圧回路２ｇが出力する基準電位Ｒｅｆ１と、抵抗素子２ｈ，２ｉの接続点の電位との差を増幅してスイッチ駆動回路２ｄに出力する。スイッチ駆動回路２ｄは、充電電流モニタ回路２ｅ及び充電電圧モニタ回路２ｆの出力に基づいて制御電位を生成し、これをｐＭＯＳトランジスタ２ａのゲートに出力する。
【００２１】
基準電圧回路５はその内部で基準電位Ｒｅｆ１１を生成することができる。また、基準電圧回路５にはスイッチ回路５ａが設けられている。スイッチ回路５ａは、基準電圧回路５で生成された基準電位Ｒｅｆ１１を、通常は、抵抗素子６を介して外部接続端子２４に出力するが、後述する充電制限制御回路３ｂから切替信号ＳＳが入力されると、抵抗素子６を介さずに直接外部接続端子２４に出力する。
【００２２】
充電制御回路３は、充電電流モニタ回路２ｅの出力と、電流センス抵抗素子２ｃの他端２ｃｂの電位、つまり充電回路２の出力電位Ｖｏとに基づいてスイッチ駆動回路２ｄを制御する。また、充電制御回路３には、電池装置５１の温度を判定する温度判定回路３ａと、スイッチ回路５ａの動作を切り替えるための上述の切替信号ＳＳを出力する充電制限制御回路３ｂとが設けられている。温度判定回路３ａには、抵抗素子６における外部接続端子２４側の一端の電位Ｖｔが入力され、電池セル５２を充電する際に、当該電位Ｖｔに基づいて電池装置５１の温度が適正範囲内にあるかどうかを判定する。充電制限制御回路３ｂは、機器本体１が所定種類のアプリケーションソフトウェアを実行している際に、充電回路２の出力電位Ｖｏが規定電位以上となると切替信号ＳＳを出力する。
【００２３】
内部回路４には、充電回路２、充電制御回路３、基準電圧回路５及び抵抗素子６以外の機器本体１が有する各種回路が含まれている。具体的には、内部回路４には、ＣＰＵ４ａ以外に、当該ＣＰＵ４ａが実行する動作プログラムを記憶する記憶回路や、通信相手端末との通信を行う無線通信回路、あるいは液晶ディスプレイパネル等の表示パネルを駆動する駆動回路などが設けられている。内部回路４では、ＣＰＵ４ａがその他の回路を制御することによって、相手端末との通話機能や画像表示機能などの各種機能が実行される。
【００２４】
次に、本実施の形態１に係る情報機器の充電動作について詳細に説明する。機器本体１に電池装置５１が取り付けられると、電池セル５２のプラス電極は、充電回路２の出力及び内部回路４の電源ラインと電気的に接続されるようになる。初期状態においては、異常検出回路５３ａはともにＬｏｗレベルの制御信号ＣＳ１，ＣＳ２を出力し、充電制限制御判定回路５３ｂはＬｏｗレベルの制御信号ＣＳ３を出力することから、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄ，５３ｅはともにオン状態となっている。したがって、機器本体１に電池装置５１を取り付けると、電池セル５２のマイナス電極は、機器本体１のグランド配線ＧＮＤに電気的に接続されるようになる。そして、機器本体１に電池装置５１を取り付けると、サーミスタ素子５４の一端は、抵抗素子６の一端及びスイッチ回路５ａに電気的に接続されるようになり、その他端は機器本体１内のグランド配線ＧＮＤに電気的に接続されるようになる。
【００２５】
機器本体１の充電器側プラス電源端子２０及び充電器側マイナス電源端子２１に、外部電源装置１０１から電源電位及びグランド電位がそれぞれ入力されると、充電制御回路３は、抵抗素子６の外部接続端子２４側の一端の電位Ｖｔ、つまり、抵抗素子６とサーミスタ素子５４との接続点の電位に基づいて、電池装置５１の温度が、充電する際の適正範囲内にあるか否かを判定する。このとき、充電制限制御回路３ｂからは切替信号ＳＳは出力されておらず、スイッチ回路５ａは基準電位Ｒｅｆ１１を抵抗素子６を介して外部接続端子２４に出力している。したがって、温度判定回路３ａには、基準電位Ｒｅｆ１１を抵抗素子６とサーミスタ素子５４とで分圧した電位が電位Ｖｔとして入力されている。上述のように、サーミスタ素子５４は電池装置５１の温度に依存してその抵抗値が変化する。したがって、温度判定回路３ａに入力される電位Ｖｔも電池装置５１の温度に応じて変化することになる。温度判定回路３ａは、電位Ｖｔの値がどの範囲内であれば電池装置５１の温度が適正範囲内であるかについての情報を予め記憶しており、現在入力されている電位Ｖｔの値から、電池装置５１の現在の温度が適正範囲内にあるかどうかを判定する。
【００２６】
なお、電池装置５１が機器本体１に取り付けられていない場合には、電位Ｖｔは、基準電圧回路５で生成された基準電位Ｒｅｆ１１と同じ値となることから、電位Ｖｔの値から機器本体１に電池装置５１が取り付けられているかどうかを温度判定回路３ａで判定することができる。
【００２７】
温度判定回路３ａにおいて、電池装置５１の温度が充電する際の適正範囲内にあると判定されると、充電制御回路３は、スイッチ駆動回路２ｄに対して、ｐＭＯＳトランジスタ２ａの制御を開始するように命令する。そうすると、スイッチ駆動回路２ｄは、充電電流モニタ回路２ｅ及び充電電圧モニタ回路２ｆの出力に基づくｐＭＯＳトランジスタ２ａの制御を開始する。これにより、電池セル５２に対する充電が開始する。
【００２８】
まず、スイッチ駆動回路２ｄは、充電回路２の出力電流Ｉｏが定電流となるようにｐＭＯＳトランジスタ２ａを制御する。電流センス抵抗素子２ｃの両端の電位差は、充電回路２の出力電流Ｉｏに比例することから、充電電流モニタ回路２ｅの出力も出力電流Ｉｏに比例する。スイッチ駆動回路２ｄは、充電電流モニタ回路２ｅの出力が一定となるようにｐＭＯＳトランジスタ２ａのゲート電位を制御することによって、出力電流Ｉｏを定電流としている。これにより、内部回路４の動作がほとんど停止しており当該内部回路４に電源電流Ｉｐがほとんど流れていなければ、出力電流Ｉｏは電池セル５２に供給される充電電流Ｉｃとほぼ等しくなり、電池セル５２に対して定電流充電が行われる。
【００２９】
電池セル５２に充電電流Ｉｃが供給されると、電池セル５２のプラス電極の電位Ｖｂは上昇する。スイッチ駆動回路２ｄは、電池セル５２の電位Ｖｂが規定電位Ｖｔｈ１に達すると、そのときの充電回路２の出力電位Ｖｏを保持するように、ｐＭＯＳトランジスタ２ａを制御する。電池セル５２の電位Ｖｂが上昇すると、機器本体１の抵抗素子２ｈ，２ｉの接続点の電位もそれに比例して上昇する。抵抗素子２ｈ，２ｉの値と、基準電圧回路２ｇが出力する基準電位Ｒｅｆ１の値とは、電池セル５２のプラス電極の電位Ｖｂ、つまり充電回路２の出力電位Ｖｏが規定電位Ｖｔｈ１と同じになると、充電電圧モニタ回路２ｆの出力が零となるように設定されている。スイッチ駆動回路２ｄは、充電電圧モニタ回路２ｆの出力が常に零となるようにｐＭＯＳトランジスタ２ａのゲート電位を制御することによって、充電回路２の出力電位Ｖｏ、つまり電池セル５２に対する充電電位を規定電位Ｖｔｈ１と同じ値に保持している。これにより、電池セル５２に対しての充電が定電流充電から定電圧充電に切り替わる。
【００３０】
電池セル５２に対しての充電が定電流充電から定電圧充電に切り替わると、電池セル５２に供給される充電電流Ｉｃは減少していく。そうすると、充電回路２の出力電流Ｉｏも減少していく。充電制御回路３は、充電電流モニタ回路２ｅの出力をモニタしており、出力電流Ｉｏが満充電判定用のしきい値である終止電流以下になると、スイッチ駆動回路２ｄに対してｐＭＯＳトランジスタ２ａの制御を終了するように命令し、当該命令を受けたスイッチ駆動回路２ｄはｐＭＯＳトランジスタ２ａをオフ状態とする。これにより、電池セル５２に対する充電が完了する。
【００３１】
以上の説明から理解できるように、充電回路２が電池セル５２を充電している際には、充電回路２から内部回路４に対して電源が供給されるため、内部回路４は、電池セル５２を充電している間でも動作することができる。つまり、電池セル５２の充電中において、外部電源装置１０１から機器本体１に供給される電源を利用して内部回路４を動作することができる。よって、電池セル５２の充電中に、本実施の形態１に係る情報機器において、通信相手端末との通話や、ＴＶあるいはラジオの視聴をすることができる。
【００３２】
電池セル５２に対する充電が完了し、機器本体１から外部電源装置１０１が切り離されると、機器本体１の内部回路４は、以後、電池セル５２から供給される電源に基づいて動作する。なお、充電回路２、充電制御回路３及び基準電圧回路５に対しては、外部電源装置１０１から直接電源が供給される。
【００３３】
次に、本実施の形態１に係る情報機器での電池セル５２に対する充電時の保護動作について説明する。本実施の形態１に係る情報機器では、機器本体１側で電池セル５２を保護することができるとともに、電池装置５１側でも電池セル５２を保護することができる。まず、機器本体１での電池セル５２の保護動作について説明する。
【００３４】
充電制御回路３は、充電電流モニタ回路２ｅの出力をモニタし、充電回路２の出力電流Ｉｏが規定電流Ｉｔｈよりも大きくなると、充電異常が発生したと判定し、スイッチ駆動回路２ｄにｐＭＯＳトランジスタ２ａをオフさせる。これにより、充電回路２からの電池セル５２に対する充電電流Ｉｃの供給が停止し、電池セル５２に対する過電流通電が防止される。
【００３５】
また、充電制御回路３は、充電回路２の出力電位Ｖｏもモニタしており、当該出力電位Ｖｏが規定電位Ｖｔｈ２よりも大きくなると、充電異常が発生したと判定し、スイッチ駆動回路２ｄにｐＭＯＳトランジスタ２ａをオフさせる。これにより、充電回路２の出力電位Ｖｏはグランド電位となり、電池セル５２に対する過電圧印加が防止される。なお、過電圧を判定する際のしきい値となる規定電位Ｖｔｈ２は、定電流充電から定電圧充電に切り替える際のしきい値となる規定電位Ｖｔｈ１よりも大きい値に設定される。
【００３６】
また、温度判定回路３ａは、電池セル５２に充電を開始する際だけではなく、電池セル５２を充電している間も電池装置５１の温度に依存して変化する電位Ｖｔをモニタしており、電池装置５１の温度が適正範囲外となれば、充電制御回路３は、充電異常が発生したと判定し、スイッチ駆動回路２ｄにｐＭＯＳトランジスタ２ａをオフさせる。これにより、電池セル５２に対する充電が終了し、高温雰囲気中での電池セル５２の充電が防止される。
【００３７】
また、充電制御回路３は、電池セル５２に対する充電開始からの経過時間を充電終了まで計測しており、当該経過時間が規定時間Ｔｔｈを越えると、充電異常が発生したと判定し、スイッチ駆動回路２ｄにｐＭＯＳトランジスタ２ａをオフさせる。これにより、電池セル５２に対する長時間の電圧印加が防止される。
【００３８】
充電制御回路３は、充電異常が発生すると、内部回路４のＣＰＵ４ａに対してその旨を通知する。ＣＰＵ４ａは、内部回路４に設けられている図示しない表示部を制御して、当該表示部の表示画面に充電異常が発生した旨を表示する。
【００３９】
次に、電池装置５１での電池セル５２に対する保護動作について説明する。異常検出回路５３ａは、電池セル５２の電位Ｖｂをモニタしており、当該電位Ｖｂが規定電位Ｖｔｈ１１よりも大きくなると、充電異常が発生したと判定し、Ｈｉｇｈレベルの制御信号ＣＳ２を出力する。そうすると、制御信号ＣＳ４はＨｉｇｈとなり、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅはオフ状態となる。これにより、電池セル５２のマイナス電極は、充電方向においては機器本体１のグランド配線ＧＮＤと電気的に分離するようになり、電池装置５１において充電電流Ｉｃが流れる経路が遮断される。よって、電池セル５２に対する過電圧印加が防止される。このように、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅは、電池装置５１において充電電流Ｉｃが流れる経路を遮断する保護スイッチ素子として機能する。
【００４０】
なお、電池装置５１側で電池セル５２の過電圧を検出する際のしきい値となる規定電位Ｖｔｈ１１は、機器本体１で使用される上述の規定電位Ｖｔｈ１よりも大きい値に設定される。また、当該規定電位Ｖｔｈ１１は、機器本体１側で電池セル５２の過電圧を検出する際のしきい値となる規定電位Ｖｔｈ２と同じ値か、それよりも大きい値に設定される。
【００４１】
また、異常検出回路５３ａは、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄのソース電位Ｖｓｄと、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅのソース電位Ｖｓｅとをモニタしており、ソース電位Ｖｓｄがソース電位Ｖｓｅよりも高く、それらの電位差が規定電位Ｖｔｈ１２よりも大きくなると、充電異常が発生したと判定し、Ｈｉｇｈレベルの制御信号ＣＳ２を出力する。これにより、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅはオフ状態となり、電池セル５２のマイナス電極は、充電方向において機器本体１のグランド配線ＧＮＤと電気的に分離される。よって、電池セル５２には充電電流Ｉｃが流れなくなる。
【００４２】
ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄ，５３ｅのそれぞれについては抵抗素子と見るとことができるため、電池セル５２に過剰な充電電流Ｉｃが流れていれば、ソース電位Ｖｓｄがソース電位Ｖｓｅよりも高く、それらの電位差は非常に大きくなる。したがって、ソース電位Ｖｓｄがソース電位Ｖｓｅよりも高く、それらの電位差が規定電位Ｖｔｈ１２よりも大きくなると、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅをオフ状態にすることによって、電池セル５２に過剰な充電電流Ｉｃが流れることを防止することができる。
【００４３】
本実施の形態１に係る電池保護回路５３は、充電時に電池セル５２を保護するだけではなく、放電時にも電池セル５２を保護することができる。異常検出回路５３ａは、ソース電位Ｖｓｅがソース電位Ｖｓｄよりも高く、それらの電位差が規定電位Ｖｔｈ１３よりも大きくなると、放電異常が発生したと判定し、Ｈｉｇｈレベルの制御信号ＣＳ１を出力する。これにより、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄはオフ状態となり、電池セル５２のマイナス電極は、放電方向においては機器本体１のグランド配線ＧＮＤと電気的に分離されるようになり、電池装置５１において放電電流Ｉｄが流れる経路が遮断される。よって、電池セル５２は放電電流Ｉｄを出力しなくなる。このように、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄは、電池装置５１において放電電流Ｉｄが流れる経路を遮断する保護スイッチ素子として機能する。
【００４４】
上述のようにｎＭＯＳトランジスタ５３ｄ，５３ｅのそれぞれについては抵抗素子と見るとことができるため、電池セル５２に過剰な放電電流Ｉｄが流れていれば、ソース電位Ｖｓｅがソース電位Ｖｓｄよりも高く、それらの電位差は非常に大きくなる。したがって、ソース電位Ｖｓｅがソース電位Ｖｓｄよりも高く、それらの電位差が規定電位Ｖｔｈ１３よりも大きくなると、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄをオフ状態とすることによって、電池セル５２に過剰な放電電流Ｉｄが流れることを防止することができる。よって、プラス電源端子７２とマイナス電源端子７３とが短絡した場合に電池セル５２を保護することができる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態１に係る情報機器では、機器本体１及び電池装置５１のそれぞれに充電保護機能が設けられており、機器本体１及び電池装置５１のそれぞれは、自身の充電保護機能を個別に実行することができる。本実施の形態１に係る情報機器では、これ以外にも、機器本体１から電池装置５１の充電保護機能を制御することができる。以下に、このことについて詳細に説明する。
【００４６】
図２は機器本体１から電池装置５１の充電保護機能を制御する際の本実施の形態１に係る情報機器の動作を示すフローチャートである。図２に示されるように、上述のようにして電池セル５２に対する充電が開始すると、ステップｓ１において、ＣＰＵ４ａは内部回路４の動作状態を確認する。そして、ＣＰＵ４ａは内部回路４が高負荷動作を行っていると、ステップｓ２において、充電制御回路３に対して充電制限制御機能を有効にするように通知する。一方で、ＣＰＵ４ａは、内部回路４が軽負荷動作を行っていると、所定時間後に再度ステップｓ１を実行し、内部回路４の動作状態を確認する。ＣＰＵ４ａは、それ自身が実行するアプリケーションソフトウェアの種類によって、内部回路４が軽負荷動作を行っているか、高負荷動作を行っているかを判定する。例えば、動画像を視聴するアプリケーションソフトウェアや通話を行うアプリケーションソフトウェアなど、それを実行している間に、内部回路４に比較的多くの電源電流Ｉｐを供給する必要のあるアプリケーションソフトウェアを実行している場合には内部回路４が高負荷動作を行っていると判定し、それ以外の種類のアプリケーションソフトウェアを実行している場合には内部回路４が軽負荷動作を行っていると判定する。
【００４７】
充電制御回路３は、ステップｓ２において充電制限制御機能を有効にすると、ステップｓ３において電池セル５２の電位Ｖｂを確認する。電池セル５２の充電中においては、充電回路２の出力電位Ｖｏは、電池セル５２の電位Ｖｂと同じであるため、充電制御回路３は充電回路２の出力電位Ｖｏを確認することによって電池セル５２の電位Ｖｂを確認する。
【００４８】
ステップｓ３において電池セル５２の電位Ｖｂが規定電位Ｖｔｈ３未満のときには、所定時間後にステップｓ１が再度実行される。一方で、ステップｓ３において電池セル５２の電位Ｖｂが規定電位Ｖｔｈ３以上のときには、ステップｓ４において、充電制御回路３は充電制限制御回路３ｂに切替信号ＳＳを出力させる。そうすると、スイッチ回路５ａは、基準電位Ｒｅｆ１１の出力先を抵抗素子６から外部接続端子２４に切り替える。これにより、基準電位Ｒｅｆ１１は、電池装置５１のサーミスタ素子５４に直接供給されるようになり、外部接続端子７４に接続されているサーミスタ素子５４の一端の電位は、当該基準電位Ｒｅｆ１１と同じ値となる。その結果、電池保護回路５３の充電制限制御判定回路５３ｂには基準電位Ｒｅｆ１１が入力される。この基準電位Ｒｅｆ１１は、機器本体１から電池装置５１に対して電池セル５２の充電を制限する旨を通知する通知信号として機能する。このように、充電制御回路３及び基準電圧回路５は、電池装置５１に対して電池セル５２の充電を制限する旨を通知する通知信号を出力する制御回路として機能する。
【００４９】
充電制限制御判定回路５３ｂは基準電位Ｒｅｆ１１が入力されると、電池セル５２の充電を制限するために、制御信号ＣＳ３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化させる。例えば、充電制限制御判定回路５３ｂは、定期的に入力電位を観測し、その値と所定のしきい値電位とを比較して、入力電位が当該しきい値電位よりも高ければ、基準電位Ｒｅｆ１１が入力されたと判断して、制御信号ＣＳ３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化させる。スイッチ回路５ａの基準電位Ｒｅｆ１１の出力先が抵抗素子６から外部接続端子２４に切り替えられると、充電制限制御判定回路５３ｂの入力電位は必ず大きくなることから、当該入力電位と比較されるしきい値電位の値を適切に設定することによって、充電制限制御判定回路５３ｂは、基準電位Ｒｅｆ１１が入力されたことを確実に検出することができる。
【００５０】
制御信号ＣＳ３がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルになると、制御信号ＣＳ４もＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなり、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅがオフ状態となる。その結果、電池セル５２のマイナス電極は、充電方向においては機器本体１のグランド配線ＧＮＤと電気的に分離するようになり、電池セル５２では、プラス電極とマイナス電極の間に電圧が印加されなくなる。
【００５１】
上述のように、本実施の形態１に係る情報機器では、充電異常の場合を除いて、充電回路２の出力電流Ｉｏが終止電流以下になると充電が終了するようになっている。電池セル５２を充電している際に、内部回路４が高負荷動作を行うと、当該内部回路４に対して充電回路２から大きな電源電流Ｉｐが供給されるため、電池セルの電位Ｖｂが十分に高くなっているにもかかわらず、出力電流Ｉｏがいつまでも終止電流以下にならないことがある。したがって、いつまでも充電が完了せず、電池セル５２のプラス電極とマイナス電極の間には過電圧ではないものの比較的高い電圧が長時間印加されることがある。
【００５２】
本実施の形態１では、内部回路４が高負荷動作を行っている際に、電池セル５２の電位Ｖｂが規定電位Ｖｔｈ３以上となると、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅをオフ状態としているため、電池セル５２において、プラス電極とマイナス電極の間に高い電圧が長時間印加されることを防止することができる。よって、電池セル５２の特性劣化を防止することができる。その結果、電池セル５２の寿命が向上するとともに、電池セル５２の膨れを抑制できる。なお、規定電位Ｖｔｈ３は、規定電位Ｖｔｈ１と同じか、それに近い値に設定される。
【００５３】
また、通常は、外部電源装置１０１は、内部回路４を高負荷動作させるのに十分な電源容量を備えているため、電池セル５２から内部回路４に対して電源は供給されず、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅをオフ状態としても、それまでに電池セル５２に蓄積された電力を維持することができる。
【００５４】
また、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅのソースとドレイン間には電池セル５２の放電方向を順方向とするボディダイオード５３ｅｅが並列接続されている。そして、電池装置５１の異常検出回路５３ａにおいて電池セル５２の異常が検出されなければ、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄはオン状態である。したがって、電池セル５２に異常が発生していない場合に、充電制限制御判定回路５３ｂがｎＭＯＳトランジスタ５３ｅをオフ状態としたとしても、電池セル５２は放電電流Ｉｄを出力することが可能である。よって、仮に外部電源装置１０１が充電回路２を介して十分な電源電流Ｉｐを内部回路４に供給できないことがあったとしても、その不足分を電池セル５２から内部回路４に供給することができる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態１に係る情報機器では、機器本体１から電池装置５１に対して電池セル５２の充電を制限する旨を通知し、それを受け取った電池装置５１は、当該電池装置５１において充電電流Ｉｃが流れる経路を遮断している。したがって、充電回路２から内部回路４に対して電源を供給した状態で電池装置５１内の電池セル５２を保護することができる。そのため、外部電源を利用して内部回路４を確実に動作させるとともに、電池セル５２を保護することができる。
【００５６】
また、本実施の形態１では、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅがオフされて、電池装置５１において充電電流Ｉｃが流れる経路が遮断された後でも、ボディダイオード５３ｅｅの働きによって、電池装置５１において電池セル５２の放電電流Ｉｄが流れる経路は維持されているため、電池セル５２から機器本体１に対して電源電流Ｉｐを供給することができる。したがって、外部から供給される電源が十分でない場合であっても、電池セル５２から機器本体１の内部回路４に電源電流Ｉｐを供給することができる。よって、内部回路４を確実に動作させることができる。
【００５７】
また、本実施の形態１では、機器本体１から電池装置５１に対して電池セル５２の充電を制限する旨が通知された場合でも、異常検出回路５３ａが充電異常を検出した場合でも、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅをオフ状態にすることによって、電池セル５２を保護している。つまり、機器本体１からの制御によって電池装置５１が行う電池セル５２の保護と、電池装置５１自らが充電異常を検出して行う電池セル５２の保護とを、同一のスイッチ素子を用いて行っている。したがって、回路規模を大きくすることなく両方の機能を実現できる。
【００５８】
また、本実施の形態１では、電池装置５１の温度を判定する際に使用される機器本体１及び電池装置５１の外部接続端子２４，７４を利用して、機器本体１から電池保護回路５３に対して、電池セル５２の充電を制限する旨を通知する通知信号を入力している。そのため、当該通知信号を機器本体１から電池保護回路５３に入力する専用の外部接続端子は不要となり、機器本体１と電池装置５１との間の接続端子数の増加を抑制できる。
【００５９】
また、本実施の形態１では、充電制御回路３及び基準電圧回路５から成る制御回路は、内部回路４で所定種類のアプリケーションソフトウェアが実行されると、電池装置５１に対して電池セル５２の充電を制限する旨を通知する通知信号を出力するため、実行するアプリケーションソフトウェアの種類によって内部回路４に非常に大きな電源電流Ｉｐが流れて、充電回路２からの電池セル５２への充電電流Ｉｃの供給が停止されない場合であっても、電池装置５１側で充電電流Ｉｃが流れる経路を遮断することができる。よって、電池セル５２に対して長時間高い電位が印加されることを防止することができる。
【００６０】
実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２に係る情報機器の構成を示す図である。本実施の形態２に係る情報機器は、上述の実施の形態１に係る情報機器において、基本的には、充電制限制御回路３ｂの替わりに充電制限制御回路１３ｂを備えるものである。
【００６１】
充電制限制御回路１３ｂは、基準電圧回路５に電圧制御信号ＶＣＳを出力する電圧設定回路１３ｂａと、基準電圧回路５のスイッチ回路５ａに切替信号ＳＳを出力する出力制御回路１３ｂｂとを備えている。
【００６２】
本実施の形態２に係る基準電圧回路５は、上述の基準電位Ｒｅｆ１１以外にも当該基準電位Ｒｅｆ１１とは異なる基準電位を生成して出力することが可能である。以下の説明では、基準電圧回路５は、基準電位Ｒｅｆ１１だけではなく基準電位Ｒｅｆ１２〜Ｒｅｆ１４も生成して出力することが可能であるものとする。そして、基準電位Ｒｅｆ１１〜Ｒｅｆ１４の値の関係は、Ｒｅｆ１１＜Ｒｅｆ１２＜Ｒｅｆ１３＜Ｒｅｆ１４とする。
【００６３】
基準電圧回路５は、電圧設定回路１３ｂａから出力される電圧制御信号ＶＣＳに基づいて、基準電位Ｒｅｆ１１〜Ｒｅｆ１４のうちから、出力する基準電位を決定する。スイッチ回路５ａは、決定された基準電位を、通常は、抵抗素子６を介して外部接続端子２４に出力するが、出力制御回路１３ｂｂから切替信号ＳＳが入力されると、抵抗素子６を介さずに直接外部接続端子２４に出力する。
【００６４】
また、本実施の形態２に係る充電制限制御判定回路５３ｂは、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅを制御する機能だけではなく、その他の機能も備えている。例えば、充電制限制御判定回路５３ｂは、異常検出回路５３ａにおいて電池セル５２の異常を検出する際に使用される上述の規定電位Ｖｔｈ１１〜Ｖｔｈ１３のそれぞれの値を変更することができる。これにより、電池セル５２に対する過電圧を検出する際のしきい値電圧を変更することができ、電池セル５２の過剰な充電電流Ｉｃを検出する際のしきい値電流を変更することができ、電池セル５２の過剰な放電電流Ｉｄを検出する際のしきい値電流を変更することができる。その他の構成については実施の形態１と同様であるため、その説明は省略する。
【００６５】
次に本実施の形態２に係る情報機器の動作について、実施の形態１に係る情報機器の動作との相違点を中心にして説明する。上述のように、機器本体１に外部電源装置１０１から電源電位及びグランド電位が入力されると、充電制御回路３は、電池装置５１の温度が、充電する際の適正範囲にあるか否かを判定する。この際、充電制御回路３では、電圧設定回路１３ｂａが電圧制御信号ＶＣＳを使用して基準電圧回路５に基準電位Ｒｅｆ１１を出力するように通知するとともに、出力制御回路１３ｂｂが切替信号ＳＳを出力していない。したがって、スイッチ回路５ａは、基準電位Ｒｅｆ１１を抵抗素子６を介して外部接続端子２４に出力し、温度判定回路３ａには、基準電位Ｒｅｆ１１を抵抗素子６とサーミスタ素子５４とで分圧した電位が電位Ｖｔとして入力される。上述のように、この電位Ｖｔは電池装置５１の温度に応じて変化することから、温度判定回路３ａは、現在入力されている電位Ｖｔの値から、電池装置５１の現在の温度が適正範囲内にあるかどうかを判定することができる。
【００６６】
また、本実施の形態２に係る情報機器では、機器本体１から電池装置５１の充電保護機能を制御する場合には、上述のステップｓ４において、電圧設定回路１３ｂａは電圧制御信号ＶＣＳを使用して基準電圧回路５に基準電位Ｒｅｆ１１を出力するように通知するとともに、出力制御回路１３ｂｂは切替信号ＳＳを出力する。これにより、スイッチ回路５ａは、基準電位Ｒｅｆ１１の出力先を抵抗素子６から外部接続端子２４に切り替え、基準電位Ｒｅｆ１１は、充電制限制御判定回路５３ｂにそのまま入力されるようになる。実施の形態１と同様に、この基準電位Ｒｅｆ１１は、電池装置５１に対して電池セル５２の充電を制限する旨を通知する通知信号として機能するため、充電制限制御判定回路５３ｂは基準電位Ｒｅｆ１１が入力されると、ステップｓ５において制御信号ＣＳ３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化させる。そうすると、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅがオフ状態となり、電池セル５２では、プラス電極とマイナス電極の間に電圧が印加されなくなる。
【００６７】
上述の実施の形態１に係る情報機器では、電池装置５１内で電池セル５２の異常を検出する際に使用される規定電位Ｖｔｈ１１〜Ｖｔｈ１３の値を変更することができなかったが、本実施の形態２に係る情報機器では、その変更を行うことができる。充電制御回路３では、ＣＰＵ４ａから規定電位Ｖｔｈ１１を変更する旨の通知を受けると、電圧設定回路１３ｂａが電圧制御信号ＶＣＳを使用して基準電圧回路５に基準電位Ｒｅｆ１２を出力するように通知するとともに、出力制御回路１３ｂｂが切替信号ＳＳを出力する。そうすると、スイッチ回路５ａは、基準電位Ｒｅｆ１２を外部接続端子２４に直接出力するようになり、充電制限制御判定回路５３ｂには基準電位Ｒｅｆ１２がそのまま入力される。充電制限制御判定回路５３ｂは、基準電位Ｒｅｆ１２が入力されると、異常検出回路５３ａに使用する規定電位Ｖｔｈ１１の値を変更するように通知し、異常検出回路５３ａは、規定電位Ｖｔｈ１１の値を予め定められている値に変更する。
【００６８】
また、充電制御回路３では、ＣＰＵ４ａから規定電位Ｖｔｈ１２を変更する旨の通知を受けると、電圧設定回路１３ｂａが電圧制御信号ＶＣＳを使用して基準電圧回路５に基準電位Ｒｅｆ１３を出力するように通知するとともに、出力制御回路１３ｂｂが切替信号ＳＳを出力する。そうすると、スイッチ回路５ａは、基準電位Ｒｅｆ１３を外部接続端子２４に直接出力するようになり、充電制限制御判定回路５３ｂには基準電位Ｒｅｆ１３がそのまま入力される。充電制限制御判定回路５３ｂは、基準電位Ｒｅｆ１３が入力されると、異常検出回路５３ａに使用する規定電位Ｖｔｈ１２の値を変更するように通知し、異常検出回路５３ａは、規定電位Ｖｔｈ１２の値を予め定められている値に変更する。
【００６９】
また、充電制御回路３では、ＣＰＵ４ａから規定電位Ｖｔｈ１３を変更する旨の通知を受けると、電圧設定回路１３ｂａが電圧制御信号ＶＣＳを使用して基準電圧回路５に基準電位Ｒｅｆ１４を出力するように通知するとともに、出力制御回路１３ｂｂが切替信号ＳＳを出力する。そうすると、スイッチ回路５ａは、基準電位Ｒｅｆ１４を外部接続端子２４に直接出力するようになり、充電制限制御判定回路５３ｂには基準電位Ｒｅｆ１４がそのまま入力される。充電制限制御判定回路５３ｂは、基準電位Ｒｅｆ１４が入力されると、異常検出回路５３ａに使用する規定電位Ｖｔｈ１３の値を変更するように通知し、異常検出回路５３ａは、規定電位Ｖｔｈ１３の値を予め定められている値に変更する。
【００７０】
なお、基準電位Ｒｅｆ１１〜Ｒｅｆ１４は、互いに異なる値に設定されているため、複数の互いに異なるしきい値電位を設けて、それらと入力電位とを比較することによって、充電制限制御判定回路５３ｂは、基準電位Ｒｅｆ１１〜Ｒｅｆ１４のうちのどの電位が入力されたかどうかを簡単に判定することができる。
【００７１】
以上のように、本実施の形態２に係る情報機器では、基準電圧回路５から出力される基準電位Ｒｅｆ１１〜Ｒｅｆ１４が電池装置５１に対して制御電位として入力され、電池装置５１は、入力される当該制御電位の値に応じた機能を実行している。したがって、当該制御電位を利用することによって、電池装置５１側での充電保護機能を制御するだけではなく、電池装置５１が行うその他の動作についても機器本体１が簡単に制御することができる。
【００７２】
実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態３に係る情報機器の構成を示す図である。本実施の形態３に係る情報機器は、上述の実施の形態１に係る情報機器において、基本的には、充電制限制御回路３ｂの替わりに充電制限制御回路３３ｂを備えるものである。
【００７３】
充電制限制御回路３３ｂは、通信制御回路３３ｂａと、スイッチ回路５ａに切替信号ＳＳを出力する出力制御回路３３ｂｂとを備えている。本実施の形態３に係る機器本体１は電池装置５１とシリアル通信を行うことができ、通信制御回路３３ｂａによって電池装置５１との通信が制御される。
【００７４】
本実施の形態３に係る基準電圧回路５は、上述の実施の形態１に係る基準電圧回路５と同様に、基準電位Ｒｅｆ１１を生成して出力することができる。一方で、スイッチ回路５ａは、通常は、抵抗素子６を介して外部接続端子２４に出力するが、出力制御回路３３ｂｂから切替信号ＳＳが入力されると、その出力をオフ状態、つまりハイインピーダンス状態にする。
【００７５】
また、本実施の形態３に係る充電制限制御判定回路５３ｂは、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅを制御する機能だけではなく、その他の機能も備えている。例えば、実施の形態２と同様に、充電制限制御判定回路５３ｂは、異常検出回路５３ａにおいて電池セル５２の異常を検出する際に使用される規定電位Ｖｔｈ１１〜Ｖｔｈ１３のそれぞれの値を変更することができる。さらに、本実施の形態３に係る充電制限制御判定回路５３ｂは、機器本体１の通信制御回路３３ｂａとシリアル通信を行う機能も有している。
【００７６】
本実施の形態３では、通信制御回路３３ｂａのシリアル通信端子は、外部接続端子２４と接続されており、通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとのシリアル通信は、機器本体１の外部接続端子２４と充電制限制御判定回路５３ｂとを電気的に接続する一本の信号ラインを利用して行う。基準電圧回路５が基準電位Ｒｅｆ１１を出力している場合には、通信制御回路３３ｂａのシリア通信端子にも基準電位Ｒｅｆ１１が印加されるため、この状態では、通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとは通信することができない。したがって、本実施の形態３では、基準電圧回路５の出力をハイインピーダンス状態にして通信ラインを確保し、外部接続端子２４と充電制限制御判定回路５３ｂとを接続する信号ラインを利用して通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとが通信できるようにしている。その他の構成については実施の形態１と同様であるため、その説明は省略する。
【００７７】
次に本実施の形態３に係る情報機器の動作について、実施の形態１に係る情報機器の動作との相違点を中心にして説明する。上述のように、機器本体１に外部電源装置１０１から電源電位及びグランド電位が入力されると、充電制御回路３は、電池装置５１の温度が、充電する際の適正範囲にあるか否かを判定する。このとき、充電制御回路３の出力制御回路３３ｂｂは切替信号ＳＳを出力しない。したがって、スイッチ回路５ａは、基準電位Ｒｅｆ１１を抵抗素子６を介して外部接続端子２４に出力し、温度判定回路３ａには、基準電位Ｒｅｆ１１を抵抗素子６とサーミスタ素子５４とで分圧した電位が電位Ｖｔとして入力される。上述のように、この電位Ｖｔは電池装置５１の温度に応じて変化することから、温度判定回路３ａは、現在入力されている電位Ｖｔの値から、電池装置５１の現在の温度が適正範囲内にあるかどうかを判定することができる。
【００７８】
また、本実施の形態３に係る情報機器では、機器本体１から電池装置５１の充電保護機能を制御する場合には、上述のステップｓ４において、出力制御回路３３ｂｂは切替信号ＳＳを出力する。これにより、スイッチ回路５ａの出力がハイインピーダンス状態となり、通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとが通信可能となる。その後、通信制御回路３３ｂａは充電制限制御判定回路５３ｂとシリアル通信を行い、充電制限制御判定回路５３ｂに対して電池セル５２の充電を制限する旨を通知する通知信号を出力する。この通知信号は、例えば、８ビットのデータで構成されている。そうすると、実施の形態１と同様に、ステップｓ５において、充電制限制御判定回路５３ｂは、制御信号ＣＳ３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化させ、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅをオフ状態になる。これにより、電池セル５２では、プラス電極とマイナス電極の間に電圧が印加されなくなる。
【００７９】
上述の実施の形態１に係る情報機器では規定電位Ｖｔｈ１１〜Ｖｔｈ１３を変更することができなかったが、実施の形態２と同様に、本実施の形態３に係る情報機器では、その変更を行うことができる。充電制御回路３では、ＣＰＵ４ａから規定電位Ｖｔｈ１１を変更する旨の通知を受けると、出力制御回路１３ｂｂが切替信号ＳＳを出力する。そうすると、スイッチ回路５ａの出力がハイインピーダンス状態となり、通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとが通信可能となる。その後、通信制御回路３３ｂａは充電制限制御判定回路５３ｂとシリアル通信を行い、充電制限制御判定回路５３ｂに基準電位Ｒｅｆ１１を変更する旨を８ビットのデータで通知する。そうすると、充電制限制御判定回路５３ｂは、異常検出回路５３ａに使用する規定電位Ｖｔｈ１１の値を変更するように通知し、異常検出回路５３ａは、規定電位Ｖｔｈ１１の値を予め定められている値に変更する。
【００８０】
また、充電制御回路３では、ＣＰＵ４ａから規定電位Ｖｔｈ１２を変更する旨の通知を受けると、出力制御回路１３ｂｂが切替信号ＳＳを出力する。そうすると、スイッチ回路５ａの出力がハイインピーダンス状態となり、通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとが通信可能となる。その後、通信制御回路３３ｂａは充電制限制御判定回路５３ｂとシリアル通信を行い、充電制限制御判定回路５３ｂに基準電位Ｒｅｆ１２を変更する旨を通知する。そうすると、充電制限制御判定回路５３ｂは、異常検出回路５３ａに使用する規定電位Ｖｔｈ１２の値を変更するように通知し、異常検出回路５３ａは、規定電位Ｖｔｈ１２の値を予め定められている値に変更する。
【００８１】
また、充電制御回路３では、ＣＰＵ４ａから規定電位Ｖｔｈ１３を変更する旨の通知を受けると、出力制御回路１３ｂｂが切替信号ＳＳを出力する。そうすると、スイッチ回路５ａの出力がハイインピーダンス状態となり、通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとが通信可能となる。その後、通信制御回路３３ｂａは充電制限制御判定回路５３ｂとシリアル通信を行い、充電制限制御判定回路５３ｂに基準電位Ｒｅｆ１３を変更する旨を通知する。そうすると、充電制限制御判定回路５３ｂは、異常検出回路５３ａに使用する規定電位Ｖｔｈ１３の値を変更するように通知し、異常検出回路５３ａは、規定電位Ｖｔｈ１３の値を予め定められている値に変更する。
【００８２】
なお、本実施の形態３に係る情報機器の上記動作例では、電池装置５１から機器本体１に何らかの情報を通知する必要は特に無いことから、通信制御回路３３ｂａと、充電制限制御判定回路５３ｂとは、双方向で通信できる必要は必ずしもなく、少なくとも、通信制御回路３３ｂａから充電制限制御判定回路５３ｂに対して情報を通知できる一方向の通信が確保されれば良い。
【００８３】
また、通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとが双方向で通信できる場合には、電池装置５１の内部状態を機器本体１に通知しても良い。例えば、電池装置５１側で、電池セル５２に対する充電回数を記憶している場合には、充電制限制御判定回路５３ｂが通信制御回路３３ｂａと通信することにより、当該充電回数を通信制御回路３３ｂａに通知することができる。その後、ＣＰＵ４ａが、通信制御回路３３ｂａに通知された充電回路に基づいて電池セル５２の寿命を計算し、当該寿命を図示しない表示部に表示することができる。
【００８４】
以上のように、本実施の形態３に係る情報機器では、機器本体１と電池装置５１とがシリアル通信を行うことができることから、電池装置５１側での充電保護機能を制御するだけではなく、電池装置５１が行うその他の動作についても機器本体１が簡単に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る情報機器の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る情報機器の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２に係る情報機器の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る情報機器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ 機器本体、２ 充電回路、３ 充電制御回路、３ａ 温度判定回路、４ 内部回路、５ 基準電圧回路、２４，７４ 外部接続端子、５１ 電池装置、５２ 電池セル、５３ 電池保護回路、５３ａ 異常検出回路、５３ｅ ｎＭＯＳトランジスタ、５４ サーミスタ素子、１０１ 外部電源装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電可能な電池装置を有する情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、携帯電話機等の情報機器が有する充電可能な電池装置の保護技術に関して様々な技術が提案されている。例えば特許文献１では、機器本体に設けられた、二次電池の電圧を検出するための電圧検出用端子の接触不良に伴う当該二次電池の過充電を防止する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１２８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の情報機器では、当該情報機器の外部から供給される電源を利用して、機器本体の充電回路が、電池装置内の電池セルに充電電流を供給するとともに、機器本体内の充電回路以外の内部回路に電源を供給している。したがって、外部電源を使用して、電池セルを充電することができるとともに、機器本体の充電回路以外の内部回路も動作させることができる。
【０００５】
しかしながら、電池セルを長時間充電している場合や、動作環境の変化等によって電池セルの温度が上昇した場合など、電池セルを保護する必要が生じた場合に、充電回路の出力を停止して電池セルの充電を停止すると、機器本体内の充電回路以外の内部回路は、充電回路から電源の供給を受けることができず、正常に動作できない可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであり、機器本体と当該機器本体に着脱可能な電池装置とを有する情報機器において、電池装置内の電池セルを充電する際に使用される外部電源を利用して機器本体の内部回路を確実に動作させるとともに、電池セルを保護することが可能な技術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】
【０００７】
この発明の情報機器は、機器本体と、充電可能な電池セルを有する、前記機器本体に着脱可能な電池装置とを備える情報機器であって、前記機器本体は、所定の機能を実行する内部回路と、前記情報機器の外部から供給される電源を使用して、前記電池装置に対して充電電流を供給するとともに前記内部回路に電源を供給する充電回路と、前記電池装置に対して前記電池セルの充電を制限する旨を通知する通知信号を出力する制御回路とを有し、前記電池装置は、前記充電回路から出力される前記充電電流によって充電される前記電池セルと、前記制御回路から前記通知信号が入力されると、前記電池装置において前記充電電流が流れる経路を遮断する保護回路とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の情報機器によれば、内部回路に対して充電回路から電源を供給した状態で、電池装置において充電電流が流れる経路を遮断することができるため、外部から供給される電源を利用して内部回路を確実に動作させるとともに、電池セルを保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る情報機器の構成を示す図である。本実施の形態１に係る情報機器は、例えば携帯電話機であって、図１に示されるように、機器本体１と、充電可能な電池セル５２を有する電池装置５１とを備えている。電池装置５１は一般的に「電池パック」と呼ばれている。
【００１０】
電池装置５１は、電池セル５２以外にも、電池セル５２を保護する電池保護回路５３と、電池装置５１の温度を検出するためのサーミスタ素子５４とを備えている。電池セル５２、電池保護回路５３及びサーミスタ素子５４は、樹脂等で形成されたケース６０内に収納されている。また電池装置５１には、プラス電源端子７２と、マイナス電源端子７３と、外部接続端子７４とがケース６０から部分的に露出して設けられている。
【００１１】
電池セル５２のプラス電極はプラス電源端子７２に接続されている。サーミスタ素子５４は、電池装置５１の温度によってその抵抗値が変化する。サーミスタ素子５４の一端は外部接続端子７４に接続されており、その他端はマイナス電源端子７３に接続されている。
【００１２】
電池保護回路５３は、異常検出回路５３ａと、充電制限制御判定回路５３ｂと、ＯＲ回路５３ｃと、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄ，５３ｅとを備えている。ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄのソースは電池セル５２のマイナス電極に接続されており、そのドレインはｎＭＯＳトランジスタ５３ｅのドレインと接続されている。ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅのソースはマイナス電源端子７３に接続されている。ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄにはボディダイオード５３ｄｄが内蔵されており、当該ボディダイオード５３ｄｄのアノード及びカソードは、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄのソース及びドレインにそれぞれ接続されている。ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅにはボディダイオード５３ｅｅが内蔵されており、当該ボディダイオード５３ｅｅのアノード及びカソードは、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅのソース及びドレインにそれぞれ接続されている。
【００１３】
異常検出回路５３ａは、電池セル５２の異常を検出し、その検出結果に基づいてｎＭＯＳトランジスタ５３ｄ，５３ｅのそれぞれを個別に制御する。異常検出回路５３ａは、電池セル５２のプラス電極の電位Ｖｂと、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄのソース電位Ｖｓｄと、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅのソース電位Ｖｓｅとに基づいて制御信号ＣＳ１，ＣＳ２を生成し、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄのゲート及びＯＲ回路５３ｃにそれぞれ出力する。
【００１４】
充電制限制御判定回路５３ｂはｎＭＯＳトランジスタ５３ｅを制御することが可能である。充電制限制御判定回路５３ｂは、外部接続端子７４に接続されているサーミスタ素子５４の一端の電位に基づいて制御信号ＣＳ３を生成し、それをＯＲ回路５３ｃに出力する。ＯＲ回路５３ｃは制御信号ＣＳ２，ＣＳ３の論理和を演算して制御信号ＣＳ４としてｎＭＯＳトランジスタ５３ｅのゲートに出力する。
【００１５】
機器本体１は、電池セル５２を充電する充電回路２と、当該充電回路２を制御する充電制御回路３と、ＣＰＵ４ａなどを含む内部回路４と、電池装置５１の温度を測定する際に使用される基準電位Ｒｅｆ１１を生成する基準電圧回路５と、抵抗素子６とを備えており、これらの回路及び素子は樹脂等で形成されたケース１０内に収納されている。さらに、機器本体１には、充電器側プラス電源端子２０と、充電器側マイナス電源端子２１と、電池側プラス電源端子２２と、電池側マイナス電源端子２３と、外部接続端子２４とがケース１０から部分的に露出するように設けられている。
【００１６】
機器本体１に電池装置５１が取り付けられると、機器本体１における電池側プラス電源端子２２、電池側マイナス電源端子２３及び外部接続端子２４は、電池装置５１におけるプラス電源端子７２、マイナス電源端子７３及び外部接続端子７４とそれぞれ接続されるようになる。また、機器本体１の充電器側プラス電源端子２０には、電池セル５２を充電する際に使用される外部電源装置１０１から出力される電源電位が入力され、充電器側マイナス電源端子２１には、外部電源装置１０１から出力されるグランド電位が入力される。そして、充電器側マイナス電源端子２１及び電池側マイナス電源端子２３は、機器本体１内のグランド配線ＧＮＤに接続されている。
【００１７】
充電回路２は、外部電源装置１０１から供給される電源を使用して、電池セル５２を充電することができるとともに、内部回路４に電源を供給することができる。充電回路２は、その出力電流Ｉｏを制御するスイッチ素子として機能するｐＭＯＳトランジスタ２ａと、電池装置５１から機器本体１に電流が流入することを防止するダイオード２ｂと、電流センス抵抗素子２ｃと、ｐＭＯＳトランジスタ２ａを制御するスイッチ駆動回路２ｄと、充電電流モニタ回路２ｅと、充電電圧モニタ回路２ｆと、基準電圧回路２ｇと、抵抗素子２ｈ，２ｉとを備えている。
【００１８】
ｐＭＯＳトランジスタ２ａのソースは充電器側プラス電源端子２０に接続されており、そのドレインはダイオード２ｂのアノードに接続されている。ｐＭＯＳトランジスタ２ａにはボディダイオード２ａａが内蔵されており、当該ボディダイオード２ａａのアノード及びカソードは、ｐＭＯＳトランジスタ２ａのドレイン及びソースにそれぞれ接続されている。
【００１９】
電流センス抵抗素子２ｃの一端２ｃａはダイオード２ｂのカソードと接続されている。電流センス抵抗素子２ｃの他端２ｃｂは、電池側プラス電源端子２２と、内部回路４の電源ラインと、抵抗素子２ｈの一端とに接続されている。抵抗素子２ｈの他端は抵抗素子２ｉの一端と接続されており、抵抗素子２ｉの他端は、機器本体１内のグランド配線ＧＮＤに接続される。
【００２０】
充電電流モニタ回路２ｅは、電流センス抵抗素子２ｃの両端の電位差を増幅してスイッチ駆動回路２ｄに出力する。充電電圧モニタ回路２ｆは、基準電圧回路２ｇが出力する基準電位Ｒｅｆ１と、抵抗素子２ｈ，２ｉの接続点の電位との差を増幅してスイッチ駆動回路２ｄに出力する。スイッチ駆動回路２ｄは、充電電流モニタ回路２ｅ及び充電電圧モニタ回路２ｆの出力に基づいて制御電位を生成し、これをｐＭＯＳトランジスタ２ａのゲートに出力する。
【００２１】
基準電圧回路５はその内部で基準電位Ｒｅｆ１１を生成することができる。また、基準電圧回路５にはスイッチ回路５ａが設けられている。スイッチ回路５ａは、基準電圧回路５で生成された基準電位Ｒｅｆ１１を、通常は、抵抗素子６を介して外部接続端子２４に出力するが、後述する充電制限制御回路３ｂから切替信号ＳＳが入力されると、抵抗素子６を介さずに直接外部接続端子２４に出力する。
【００２２】
充電制御回路３は、充電電流モニタ回路２ｅの出力と、電流センス抵抗素子２ｃの他端２ｃｂの電位、つまり充電回路２の出力電位Ｖｏとに基づいてスイッチ駆動回路２ｄを制御する。また、充電制御回路３には、電池装置５１の温度を判定する温度判定回路３ａと、スイッチ回路５ａの動作を切り替えるための上述の切替信号ＳＳを出力する充電制限制御回路３ｂとが設けられている。温度判定回路３ａには、抵抗素子６における外部接続端子２４側の一端の電位Ｖｔが入力され、電池セル５２を充電する際に、当該電位Ｖｔに基づいて電池装置５１の温度が適正範囲内にあるかどうかを判定する。充電制限制御回路３ｂは、機器本体１が所定種類のアプリケーションソフトウェアを実行している際に、充電回路２の出力電位Ｖｏが規定電位以上となると切替信号ＳＳを出力する。
【００２３】
内部回路４には、充電回路２、充電制御回路３、基準電圧回路５及び抵抗素子６以外の機器本体１が有する各種回路が含まれている。具体的には、内部回路４には、ＣＰＵ４ａ以外に、当該ＣＰＵ４ａが実行する動作プログラムを記憶する記憶回路や、通信相手端末との通信を行う無線通信回路、あるいは液晶ディスプレイパネル等の表示パネルを駆動する駆動回路などが設けられている。内部回路４では、ＣＰＵ４ａがその他の回路を制御することによって、相手端末との通話機能や画像表示機能などの各種機能が実行される。
【００２４】
次に、本実施の形態１に係る情報機器の充電動作について詳細に説明する。機器本体１に電池装置５１が取り付けられると、電池セル５２のプラス電極は、充電回路２の出力及び内部回路４の電源ラインと電気的に接続されるようになる。初期状態においては、異常検出回路５３ａはともにＬｏｗレベルの制御信号ＣＳ１，ＣＳ２を出力し、充電制限制御判定回路５３ｂはＬｏｗレベルの制御信号ＣＳ３を出力することから、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄ，５３ｅはともにオン状態となっている。したがって、機器本体１に電池装置５１を取り付けると、電池セル５２のマイナス電極は、機器本体１のグランド配線ＧＮＤに電気的に接続されるようになる。そして、機器本体１に電池装置５１を取り付けると、サーミスタ素子５４の一端は、抵抗素子６の一端及びスイッチ回路５ａに電気的に接続されるようになり、その他端は機器本体１内のグランド配線ＧＮＤに電気的に接続されるようになる。
【００２５】
機器本体１の充電器側プラス電源端子２０及び充電器側マイナス電源端子２１に、外部電源装置１０１から電源電位及びグランド電位がそれぞれ入力されると、充電制御回路３は、抵抗素子６の外部接続端子２４側の一端の電位Ｖｔ、つまり、抵抗素子６とサーミスタ素子５４との接続点の電位に基づいて、電池装置５１の温度が、充電する際の適正範囲内にあるか否かを判定する。このとき、充電制限制御回路３ｂからは切替信号ＳＳは出力されておらず、スイッチ回路５ａは基準電位Ｒｅｆ１１を抵抗素子６を介して外部接続端子２４に出力している。したがって、温度判定回路３ａには、基準電位Ｒｅｆ１１を抵抗素子６とサーミスタ素子５４とで分圧した電位が電位Ｖｔとして入力されている。上述のように、サーミスタ素子５４は電池装置５１の温度に依存してその抵抗値が変化する。したがって、温度判定回路３ａに入力される電位Ｖｔも電池装置５１の温度に応じて変化することになる。温度判定回路３ａは、電位Ｖｔの値がどの範囲内であれば電池装置５１の温度が適正範囲内であるかについての情報を予め記憶しており、現在入力されている電位Ｖｔの値から、電池装置５１の現在の温度が適正範囲内にあるかどうかを判定する。
【００２６】
なお、電池装置５１が機器本体１に取り付けられていない場合には、電位Ｖｔは、基準電圧回路５で生成された基準電位Ｒｅｆ１１と同じ値となることから、電位Ｖｔの値から機器本体１に電池装置５１が取り付けられているかどうかを温度判定回路３ａで判定することができる。
【００２７】
温度判定回路３ａにおいて、電池装置５１の温度が充電する際の適正範囲内にあると判定されると、充電制御回路３は、スイッチ駆動回路２ｄに対して、ｐＭＯＳトランジスタ２ａの制御を開始するように命令する。そうすると、スイッチ駆動回路２ｄは、充電電流モニタ回路２ｅ及び充電電圧モニタ回路２ｆの出力に基づくｐＭＯＳトランジスタ２ａの制御を開始する。これにより、電池セル５２に対する充電が開始する。
【００２８】
まず、スイッチ駆動回路２ｄは、充電回路２の出力電流Ｉｏが定電流となるようにｐＭＯＳトランジスタ２ａを制御する。電流センス抵抗素子２ｃの両端の電位差は、充電回路２の出力電流Ｉｏに比例することから、充電電流モニタ回路２ｅの出力も出力電流Ｉｏに比例する。スイッチ駆動回路２ｄは、充電電流モニタ回路２ｅの出力が一定となるようにｐＭＯＳトランジスタ２ａのゲート電位を制御することによって、出力電流Ｉｏを定電流としている。これにより、内部回路４の動作がほとんど停止しており当該内部回路４に電源電流Ｉｐがほとんど流れていなければ、出力電流Ｉｏは電池セル５２に供給される充電電流Ｉｃとほぼ等しくなり、電池セル５２に対して定電流充電が行われる。
【００２９】
電池セル５２に充電電流Ｉｃが供給されると、電池セル５２のプラス電極の電位Ｖｂは上昇する。スイッチ駆動回路２ｄは、電池セル５２の電位Ｖｂが規定電位Ｖｔｈ１に達すると、そのときの充電回路２の出力電位Ｖｏを保持するように、ｐＭＯＳトランジスタ２ａを制御する。電池セル５２の電位Ｖｂが上昇すると、機器本体１の抵抗素子２ｈ，２ｉの接続点の電位もそれに比例して上昇する。抵抗素子２ｈ，２ｉの値と、基準電圧回路２ｇが出力する基準電位Ｒｅｆ１の値とは、電池セル５２のプラス電極の電位Ｖｂ、つまり充電回路２の出力電位Ｖｏが規定電位Ｖｔｈ１と同じになると、充電電圧モニタ回路２ｆの出力が零となるように設定されている。スイッチ駆動回路２ｄは、充電電圧モニタ回路２ｆの出力が常に零となるようにｐＭＯＳトランジスタ２ａのゲート電位を制御することによって、充電回路２の出力電位Ｖｏ、つまり電池セル５２に対する充電電位を規定電位Ｖｔｈ１と同じ値に保持している。これにより、電池セル５２に対しての充電が定電流充電から定電圧充電に切り替わる。
【００３０】
電池セル５２に対しての充電が定電流充電から定電圧充電に切り替わると、電池セル５２に供給される充電電流Ｉｃは減少していく。そうすると、充電回路２の出力電流Ｉｏも減少していく。充電制御回路３は、充電電流モニタ回路２ｅの出力をモニタしており、出力電流Ｉｏが満充電判定用のしきい値である終止電流以下になると、スイッチ駆動回路２ｄに対してｐＭＯＳトランジスタ２ａの制御を終了するように命令し、当該命令を受けたスイッチ駆動回路２ｄはｐＭＯＳトランジスタ２ａをオフ状態とする。これにより、電池セル５２に対する充電が完了する。
【００３１】
以上の説明から理解できるように、充電回路２が電池セル５２を充電している際には、充電回路２から内部回路４に対して電源が供給されるため、内部回路４は、電池セル５２を充電している間でも動作することができる。つまり、電池セル５２の充電中において、外部電源装置１０１から機器本体１に供給される電源を利用して内部回路４を動作することができる。よって、電池セル５２の充電中に、本実施の形態１に係る情報機器において、通信相手端末との通話や、ＴＶあるいはラジオの視聴をすることができる。
【００３２】
電池セル５２に対する充電が完了し、機器本体１から外部電源装置１０１が切り離されると、機器本体１の内部回路４は、以後、電池セル５２から供給される電源に基づいて動作する。なお、充電回路２、充電制御回路３及び基準電圧回路５に対しては、外部電源装置１０１から直接電源が供給される。
【００３３】
次に、本実施の形態１に係る情報機器での電池セル５２に対する充電時の保護動作について説明する。本実施の形態１に係る情報機器では、機器本体１側で電池セル５２を保護することができるとともに、電池装置５１側でも電池セル５２を保護することができる。まず、機器本体１での電池セル５２の保護動作について説明する。
【００３４】
充電制御回路３は、充電電流モニタ回路２ｅの出力をモニタし、充電回路２の出力電流Ｉｏが規定電流Ｉｔｈよりも大きくなると、充電異常が発生したと判定し、スイッチ駆動回路２ｄにｐＭＯＳトランジスタ２ａをオフさせる。これにより、充電回路２からの電池セル５２に対する充電電流Ｉｃの供給が停止し、電池セル５２に対する過電流通電が防止される。
【００３５】
また、充電制御回路３は、充電回路２の出力電位Ｖｏもモニタしており、当該出力電位Ｖｏが規定電位Ｖｔｈ２よりも大きくなると、充電異常が発生したと判定し、スイッチ駆動回路２ｄにｐＭＯＳトランジスタ２ａをオフさせる。これにより、充電回路２の出力電位Ｖｏはグランド電位となり、電池セル５２に対する過電圧印加が防止される。なお、過電圧を判定する際のしきい値となる規定電位Ｖｔｈ２は、定電流充電から定電圧充電に切り替える際のしきい値となる規定電位Ｖｔｈ１よりも大きい値に設定される。
【００３６】
また、温度判定回路３ａは、電池セル５２に充電を開始する際だけではなく、電池セル５２を充電している間も電池装置５１の温度に依存して変化する電位Ｖｔをモニタしており、電池装置５１の温度が適正範囲外となれば、充電制御回路３は、充電異常が発生したと判定し、スイッチ駆動回路２ｄにｐＭＯＳトランジスタ２ａをオフさせる。これにより、電池セル５２に対する充電が終了し、高温雰囲気中での電池セル５２の充電が防止される。
【００３７】
また、充電制御回路３は、電池セル５２に対する充電開始からの経過時間を充電終了まで計測しており、当該経過時間が規定時間Ｔｔｈを越えると、充電異常が発生したと判定し、スイッチ駆動回路２ｄにｐＭＯＳトランジスタ２ａをオフさせる。これにより、電池セル５２に対する長時間の電圧印加が防止される。
【００３８】
充電制御回路３は、充電異常が発生すると、内部回路４のＣＰＵ４ａに対してその旨を通知する。ＣＰＵ４ａは、内部回路４に設けられている図示しない表示部を制御して、当該表示部の表示画面に充電異常が発生した旨を表示する。
【００３９】
次に、電池装置５１での電池セル５２に対する保護動作について説明する。異常検出回路５３ａは、電池セル５２の電位Ｖｂをモニタしており、当該電位Ｖｂが規定電位Ｖｔｈ１１よりも大きくなると、充電異常が発生したと判定し、Ｈｉｇｈレベルの制御信号ＣＳ２を出力する。そうすると、制御信号ＣＳ４はＨｉｇｈとなり、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅはオフ状態となる。これにより、電池セル５２のマイナス電極は、充電方向においては機器本体１のグランド配線ＧＮＤと電気的に分離するようになり、電池装置５１において充電電流Ｉｃが流れる経路が遮断される。よって、電池セル５２に対する過電圧印加が防止される。このように、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅは、電池装置５１において充電電流Ｉｃが流れる経路を遮断する保護スイッチ素子として機能する。
【００４０】
なお、電池装置５１側で電池セル５２の過電圧を検出する際のしきい値となる規定電位Ｖｔｈ１１は、機器本体１で使用される上述の規定電位Ｖｔｈ１よりも大きい値に設定される。また、当該規定電位Ｖｔｈ１１は、機器本体１側で電池セル５２の過電圧を検出する際のしきい値となる規定電位Ｖｔｈ２と同じ値か、それよりも大きい値に設定される。
【００４１】
また、異常検出回路５３ａは、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄのソース電位Ｖｓｄと、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅのソース電位Ｖｓｅとをモニタしており、ソース電位Ｖｓｄがソース電位Ｖｓｅよりも高く、それらの電位差が規定電位Ｖｔｈ１２よりも大きくなると、充電異常が発生したと判定し、Ｈｉｇｈレベルの制御信号ＣＳ２を出力する。これにより、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅはオフ状態となり、電池セル５２のマイナス電極は、充電方向において機器本体１のグランド配線ＧＮＤと電気的に分離される。よって、電池セル５２には充電電流Ｉｃが流れなくなる。
【００４２】
ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄ，５３ｅのそれぞれについては抵抗素子と見るとことができるため、電池セル５２に過剰な充電電流Ｉｃが流れていれば、ソース電位Ｖｓｄがソース電位Ｖｓｅよりも高く、それらの電位差は非常に大きくなる。したがって、ソース電位Ｖｓｄがソース電位Ｖｓｅよりも高く、それらの電位差が規定電位Ｖｔｈ１２よりも大きくなると、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅをオフ状態にすることによって、電池セル５２に過剰な充電電流Ｉｃが流れることを防止することができる。
【００４３】
本実施の形態１に係る電池保護回路５３は、充電時に電池セル５２を保護するだけではなく、放電時にも電池セル５２を保護することができる。異常検出回路５３ａは、ソース電位Ｖｓｅがソース電位Ｖｓｄよりも高く、それらの電位差が規定電位Ｖｔｈ１３よりも大きくなると、放電異常が発生したと判定し、Ｈｉｇｈレベルの制御信号ＣＳ１を出力する。これにより、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄはオフ状態となり、電池セル５２のマイナス電極は、放電方向においては機器本体１のグランド配線ＧＮＤと電気的に分離されるようになり、電池装置５１において放電電流Ｉｄが流れる経路が遮断される。よって、電池セル５２は放電電流Ｉｄを出力しなくなる。このように、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄは、電池装置５１において放電電流Ｉｄが流れる経路を遮断する保護スイッチ素子として機能する。
【００４４】
上述のようにｎＭＯＳトランジスタ５３ｄ，５３ｅのそれぞれについては抵抗素子と見るとことができるため、電池セル５２に過剰な放電電流Ｉｄが流れていれば、ソース電位Ｖｓｅがソース電位Ｖｓｄよりも高く、それらの電位差は非常に大きくなる。したがって、ソース電位Ｖｓｅがソース電位Ｖｓｄよりも高く、それらの電位差が規定電位Ｖｔｈ１３よりも大きくなると、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄをオフ状態とすることによって、電池セル５２に過剰な放電電流Ｉｄが流れることを防止することができる。よって、プラス電源端子７２とマイナス電源端子７３とが短絡した場合に電池セル５２を保護することができる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態１に係る情報機器では、機器本体１及び電池装置５１のそれぞれに充電保護機能が設けられており、機器本体１及び電池装置５１のそれぞれは、自身の充電保護機能を個別に実行することができる。本実施の形態１に係る情報機器では、これ以外にも、機器本体１から電池装置５１の充電保護機能を制御することができる。以下に、このことについて詳細に説明する。
【００４６】
図２は機器本体１から電池装置５１の充電保護機能を制御する際の本実施の形態１に係る情報機器の動作を示すフローチャートである。図２に示されるように、上述のようにして電池セル５２に対する充電が開始すると、ステップｓ１において、ＣＰＵ４ａは内部回路４の動作状態を確認する。そして、ＣＰＵ４ａは内部回路４が高負荷動作を行っていると、ステップｓ２において、充電制御回路３に対して充電制限制御機能を有効にするように通知する。一方で、ＣＰＵ４ａは、内部回路４が軽負荷動作を行っていると、所定時間後に再度ステップｓ１を実行し、内部回路４の動作状態を確認する。ＣＰＵ４ａは、それ自身が実行するアプリケーションソフトウェアの種類によって、内部回路４が軽負荷動作を行っているか、高負荷動作を行っているかを判定する。例えば、動画像を視聴するアプリケーションソフトウェアや通話を行うアプリケーションソフトウェアなど、それを実行している間に、内部回路４に比較的多くの電源電流Ｉｐを供給する必要のあるアプリケーションソフトウェアを実行している場合には内部回路４が高負荷動作を行っていると判定し、それ以外の種類のアプリケーションソフトウェアを実行している場合には内部回路４が軽負荷動作を行っていると判定する。
【００４７】
充電制御回路３は、ステップｓ２において充電制限制御機能を有効にすると、ステップｓ３において電池セル５２の電位Ｖｂを確認する。電池セル５２の充電中においては、充電回路２の出力電位Ｖｏは、電池セル５２の電位Ｖｂと同じであるため、充電制御回路３は充電回路２の出力電位Ｖｏを確認することによって電池セル５２の電位Ｖｂを確認する。
【００４８】
ステップｓ３において電池セル５２の電位Ｖｂが規定電位Ｖｔｈ３未満のときには、所定時間後にステップｓ１が再度実行される。一方で、ステップｓ３において電池セル５２の電位Ｖｂが規定電位Ｖｔｈ３以上のときには、ステップｓ４において、充電制御回路３は充電制限制御回路３ｂに切替信号ＳＳを出力させる。そうすると、スイッチ回路５ａは、基準電位Ｒｅｆ１１の出力先を抵抗素子６から外部接続端子２４に切り替える。これにより、基準電位Ｒｅｆ１１は、電池装置５１のサーミスタ素子５４に直接供給されるようになり、外部接続端子７４に接続されているサーミスタ素子５４の一端の電位は、当該基準電位Ｒｅｆ１１と同じ値となる。その結果、電池保護回路５３の充電制限制御判定回路５３ｂには基準電位Ｒｅｆ１１が入力される。この基準電位Ｒｅｆ１１は、機器本体１から電池装置５１に対して電池セル５２の充電を制限する旨を通知する通知信号として機能する。このように、充電制御回路３及び基準電圧回路５は、電池装置５１に対して電池セル５２の充電を制限する旨を通知する通知信号を出力する制御回路として機能する。
【００４９】
充電制限制御判定回路５３ｂは基準電位Ｒｅｆ１１が入力されると、電池セル５２の充電を制限するために、制御信号ＣＳ３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化させる。例えば、充電制限制御判定回路５３ｂは、定期的に入力電位を観測し、その値と所定のしきい値電位とを比較して、入力電位が当該しきい値電位よりも高ければ、基準電位Ｒｅｆ１１が入力されたと判断して、制御信号ＣＳ３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化させる。スイッチ回路５ａの基準電位Ｒｅｆ１１の出力先が抵抗素子６から外部接続端子２４に切り替えられると、充電制限制御判定回路５３ｂの入力電位は必ず大きくなることから、当該入力電位と比較されるしきい値電位の値を適切に設定することによって、充電制限制御判定回路５３ｂは、基準電位Ｒｅｆ１１が入力されたことを確実に検出することができる。
【００５０】
制御信号ＣＳ３がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルになると、制御信号ＣＳ４もＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなり、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅがオフ状態となる。その結果、電池セル５２のマイナス電極は、充電方向においては機器本体１のグランド配線ＧＮＤと電気的に分離するようになり、電池セル５２では、プラス電極とマイナス電極の間に電圧が印加されなくなる。
【００５１】
上述のように、本実施の形態１に係る情報機器では、充電異常の場合を除いて、充電回路２の出力電流Ｉｏが終止電流以下になると充電が終了するようになっている。電池セル５２を充電している際に、内部回路４が高負荷動作を行うと、当該内部回路４に対して充電回路２から大きな電源電流Ｉｐが供給されるため、電池セルの電位Ｖｂが十分に高くなっているにもかかわらず、出力電流Ｉｏがいつまでも終止電流以下にならないことがある。したがって、いつまでも充電が完了せず、電池セル５２のプラス電極とマイナス電極の間には過電圧ではないものの比較的高い電圧が長時間印加されることがある。
【００５２】
本実施の形態１では、内部回路４が高負荷動作を行っている際に、電池セル５２の電位Ｖｂが規定電位Ｖｔｈ３以上となると、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅをオフ状態としているため、電池セル５２において、プラス電極とマイナス電極の間に高い電圧が長時間印加されることを防止することができる。よって、電池セル５２の特性劣化を防止することができる。その結果、電池セル５２の寿命が向上するとともに、電池セル５２の膨れを抑制できる。なお、規定電位Ｖｔｈ３は、規定電位Ｖｔｈ１と同じか、それに近い値に設定される。
【００５３】
また、通常は、外部電源装置１０１は、内部回路４を高負荷動作させるのに十分な電源容量を備えているため、電池セル５２から内部回路４に対して電源は供給されず、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅをオフ状態としても、それまでに電池セル５２に蓄積された電力を維持することができる。
【００５４】
また、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅのソースとドレイン間には電池セル５２の放電方向を順方向とするボディダイオード５３ｅｅが並列接続されている。そして、電池装置５１の異常検出回路５３ａにおいて電池セル５２の異常が検出されなければ、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｄはオン状態である。したがって、電池セル５２に異常が発生していない場合に、充電制限制御判定回路５３ｂがｎＭＯＳトランジスタ５３ｅをオフ状態としたとしても、電池セル５２は放電電流Ｉｄを出力することが可能である。よって、仮に外部電源装置１０１が充電回路２を介して十分な電源電流Ｉｐを内部回路４に供給できないことがあったとしても、その不足分を電池セル５２から内部回路４に供給することができる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態１に係る情報機器では、機器本体１から電池装置５１に対して電池セル５２の充電を制限する旨を通知し、それを受け取った電池装置５１は、当該電池装置５１において充電電流Ｉｃが流れる経路を遮断している。したがって、充電回路２から内部回路４に対して電源を供給した状態で電池装置５１内の電池セル５２を保護することができる。そのため、外部電源を利用して内部回路４を確実に動作させるとともに、電池セル５２を保護することができる。
【００５６】
また、本実施の形態１では、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅがオフされて、電池装置５１において充電電流Ｉｃが流れる経路が遮断された後でも、ボディダイオード５３ｅｅの働きによって、電池装置５１において電池セル５２の放電電流Ｉｄが流れる経路は維持されているため、電池セル５２から機器本体１に対して電源電流Ｉｐを供給することができる。したがって、外部から供給される電源が十分でない場合であっても、電池セル５２から機器本体１の内部回路４に電源電流Ｉｐを供給することができる。よって、内部回路４を確実に動作させることができる。
【００５７】
また、本実施の形態１では、機器本体１から電池装置５１に対して電池セル５２の充電を制限する旨が通知された場合でも、異常検出回路５３ａが充電異常を検出した場合でも、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅをオフ状態にすることによって、電池セル５２を保護している。つまり、機器本体１からの制御によって電池装置５１が行う電池セル５２の保護と、電池装置５１自らが充電異常を検出して行う電池セル５２の保護とを、同一のスイッチ素子を用いて行っている。したがって、回路規模を大きくすることなく両方の機能を実現できる。
【００５８】
また、本実施の形態１では、電池装置５１の温度を判定する際に使用される機器本体１及び電池装置５１の外部接続端子２４，７４を利用して、機器本体１から電池保護回路５３に対して、電池セル５２の充電を制限する旨を通知する通知信号を入力している。そのため、当該通知信号を機器本体１から電池保護回路５３に入力する専用の外部接続端子は不要となり、機器本体１と電池装置５１との間の接続端子数の増加を抑制できる。
【００５９】
また、本実施の形態１では、充電制御回路３及び基準電圧回路５から成る制御回路は、内部回路４で所定種類のアプリケーションソフトウェアが実行されると、電池装置５１に対して電池セル５２の充電を制限する旨を通知する通知信号を出力するため、実行するアプリケーションソフトウェアの種類によって内部回路４に非常に大きな電源電流Ｉｐが流れて、充電回路２からの電池セル５２への充電電流Ｉｃの供給が停止されない場合であっても、電池装置５１側で充電電流Ｉｃが流れる経路を遮断することができる。よって、電池セル５２に対して長時間高い電位が印加されることを防止することができる。
【００６０】
実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２に係る情報機器の構成を示す図である。本実施の形態２に係る情報機器は、上述の実施の形態１に係る情報機器において、基本的には、充電制限制御回路３ｂの替わりに充電制限制御回路１３ｂを備えるものである。
【００６１】
充電制限制御回路１３ｂは、基準電圧回路５に電圧制御信号ＶＣＳを出力する電圧設定回路１３ｂａと、基準電圧回路５のスイッチ回路５ａに切替信号ＳＳを出力する出力制御回路１３ｂｂとを備えている。
【００６２】
本実施の形態２に係る基準電圧回路５は、上述の基準電位Ｒｅｆ１１以外にも当該基準電位Ｒｅｆ１１とは異なる基準電位を生成して出力することが可能である。以下の説明では、基準電圧回路５は、基準電位Ｒｅｆ１１だけではなく基準電位Ｒｅｆ１２〜Ｒｅｆ１４も生成して出力することが可能であるものとする。そして、基準電位Ｒｅｆ１１〜Ｒｅｆ１４の値の関係は、Ｒｅｆ１１＜Ｒｅｆ１２＜Ｒｅｆ１３＜Ｒｅｆ１４とする。
【００６３】
基準電圧回路５は、電圧設定回路１３ｂａから出力される電圧制御信号ＶＣＳに基づいて、基準電位Ｒｅｆ１１〜Ｒｅｆ１４のうちから、出力する基準電位を決定する。スイッチ回路５ａは、決定された基準電位を、通常は、抵抗素子６を介して外部接続端子２４に出力するが、出力制御回路１３ｂｂから切替信号ＳＳが入力されると、抵抗素子６を介さずに直接外部接続端子２４に出力する。
【００６４】
また、本実施の形態２に係る充電制限制御判定回路５３ｂは、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅを制御する機能だけではなく、その他の機能も備えている。例えば、充電制限制御判定回路５３ｂは、異常検出回路５３ａにおいて電池セル５２の異常を検出する際に使用される上述の規定電位Ｖｔｈ１１〜Ｖｔｈ１３のそれぞれの値を変更することができる。これにより、電池セル５２に対する過電圧を検出する際のしきい値電圧を変更することができ、電池セル５２の過剰な充電電流Ｉｃを検出する際のしきい値電流を変更することができ、電池セル５２の過剰な放電電流Ｉｄを検出する際のしきい値電流を変更することができる。その他の構成については実施の形態１と同様であるため、その説明は省略する。
【００６５】
次に本実施の形態２に係る情報機器の動作について、実施の形態１に係る情報機器の動作との相違点を中心にして説明する。上述のように、機器本体１に外部電源装置１０１から電源電位及びグランド電位が入力されると、充電制御回路３は、電池装置５１の温度が、充電する際の適正範囲にあるか否かを判定する。この際、充電制御回路３では、電圧設定回路１３ｂａが電圧制御信号ＶＣＳを使用して基準電圧回路５に基準電位Ｒｅｆ１１を出力するように通知するとともに、出力制御回路１３ｂｂが切替信号ＳＳを出力していない。したがって、スイッチ回路５ａは、基準電位Ｒｅｆ１１を抵抗素子６を介して外部接続端子２４に出力し、温度判定回路３ａには、基準電位Ｒｅｆ１１を抵抗素子６とサーミスタ素子５４とで分圧した電位が電位Ｖｔとして入力される。上述のように、この電位Ｖｔは電池装置５１の温度に応じて変化することから、温度判定回路３ａは、現在入力されている電位Ｖｔの値から、電池装置５１の現在の温度が適正範囲内にあるかどうかを判定することができる。
【００６６】
また、本実施の形態２に係る情報機器では、機器本体１から電池装置５１の充電保護機能を制御する場合には、上述のステップｓ４において、電圧設定回路１３ｂａは電圧制御信号ＶＣＳを使用して基準電圧回路５に基準電位Ｒｅｆ１１を出力するように通知するとともに、出力制御回路１３ｂｂは切替信号ＳＳを出力する。これにより、スイッチ回路５ａは、基準電位Ｒｅｆ１１の出力先を抵抗素子６から外部接続端子２４に切り替え、基準電位Ｒｅｆ１１は、充電制限制御判定回路５３ｂにそのまま入力されるようになる。実施の形態１と同様に、この基準電位Ｒｅｆ１１は、電池装置５１に対して電池セル５２の充電を制限する旨を通知する通知信号として機能するため、充電制限制御判定回路５３ｂは基準電位Ｒｅｆ１１が入力されると、ステップｓ５において制御信号ＣＳ３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化させる。そうすると、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅがオフ状態となり、電池セル５２では、プラス電極とマイナス電極の間に電圧が印加されなくなる。
【００６７】
上述の実施の形態１に係る情報機器では、電池装置５１内で電池セル５２の異常を検出する際に使用される規定電位Ｖｔｈ１１〜Ｖｔｈ１３の値を変更することができなかったが、本実施の形態２に係る情報機器では、その変更を行うことができる。充電制御回路３では、ＣＰＵ４ａから規定電位Ｖｔｈ１１を変更する旨の通知を受けると、電圧設定回路１３ｂａが電圧制御信号ＶＣＳを使用して基準電圧回路５に基準電位Ｒｅｆ１２を出力するように通知するとともに、出力制御回路１３ｂｂが切替信号ＳＳを出力する。そうすると、スイッチ回路５ａは、基準電位Ｒｅｆ１２を外部接続端子２４に直接出力するようになり、充電制限制御判定回路５３ｂには基準電位Ｒｅｆ１２がそのまま入力される。充電制限制御判定回路５３ｂは、基準電位Ｒｅｆ１２が入力されると、異常検出回路５３ａに使用する規定電位Ｖｔｈ１１の値を変更するように通知し、異常検出回路５３ａは、規定電位Ｖｔｈ１１の値を予め定められている値に変更する。
【００６８】
また、充電制御回路３では、ＣＰＵ４ａから規定電位Ｖｔｈ１２を変更する旨の通知を受けると、電圧設定回路１３ｂａが電圧制御信号ＶＣＳを使用して基準電圧回路５に基準電位Ｒｅｆ１３を出力するように通知するとともに、出力制御回路１３ｂｂが切替信号ＳＳを出力する。そうすると、スイッチ回路５ａは、基準電位Ｒｅｆ１３を外部接続端子２４に直接出力するようになり、充電制限制御判定回路５３ｂには基準電位Ｒｅｆ１３がそのまま入力される。充電制限制御判定回路５３ｂは、基準電位Ｒｅｆ１３が入力されると、異常検出回路５３ａに使用する規定電位Ｖｔｈ１２の値を変更するように通知し、異常検出回路５３ａは、規定電位Ｖｔｈ１２の値を予め定められている値に変更する。
【００６９】
また、充電制御回路３では、ＣＰＵ４ａから規定電位Ｖｔｈ１３を変更する旨の通知を受けると、電圧設定回路１３ｂａが電圧制御信号ＶＣＳを使用して基準電圧回路５に基準電位Ｒｅｆ１４を出力するように通知するとともに、出力制御回路１３ｂｂが切替信号ＳＳを出力する。そうすると、スイッチ回路５ａは、基準電位Ｒｅｆ１４を外部接続端子２４に直接出力するようになり、充電制限制御判定回路５３ｂには基準電位Ｒｅｆ１４がそのまま入力される。充電制限制御判定回路５３ｂは、基準電位Ｒｅｆ１４が入力されると、異常検出回路５３ａに使用する規定電位Ｖｔｈ１３の値を変更するように通知し、異常検出回路５３ａは、規定電位Ｖｔｈ１３の値を予め定められている値に変更する。
【００７０】
なお、基準電位Ｒｅｆ１１〜Ｒｅｆ１４は、互いに異なる値に設定されているため、複数の互いに異なるしきい値電位を設けて、それらと入力電位とを比較することによって、充電制限制御判定回路５３ｂは、基準電位Ｒｅｆ１１〜Ｒｅｆ１４のうちのどの電位が入力されたかどうかを簡単に判定することができる。
【００７１】
以上のように、本実施の形態２に係る情報機器では、基準電圧回路５から出力される基準電位Ｒｅｆ１１〜Ｒｅｆ１４が電池装置５１に対して制御電位として入力され、電池装置５１は、入力される当該制御電位の値に応じた機能を実行している。したがって、当該制御電位を利用することによって、電池装置５１側での充電保護機能を制御するだけではなく、電池装置５１が行うその他の動作についても機器本体１が簡単に制御することができる。
【００７２】
実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態３に係る情報機器の構成を示す図である。本実施の形態３に係る情報機器は、上述の実施の形態１に係る情報機器において、基本的には、充電制限制御回路３ｂの替わりに充電制限制御回路３３ｂを備えるものである。
【００７３】
充電制限制御回路３３ｂは、通信制御回路３３ｂａと、スイッチ回路５ａに切替信号ＳＳを出力する出力制御回路３３ｂｂとを備えている。本実施の形態３に係る機器本体１は電池装置５１とシリアル通信を行うことができ、通信制御回路３３ｂａによって電池装置５１との通信が制御される。
【００７４】
本実施の形態３に係る基準電圧回路５は、上述の実施の形態１に係る基準電圧回路５と同様に、基準電位Ｒｅｆ１１を生成して出力することができる。一方で、スイッチ回路５ａは、通常は、抵抗素子６を介して外部接続端子２４に出力するが、出力制御回路３３ｂｂから切替信号ＳＳが入力されると、その出力をオフ状態、つまりハイインピーダンス状態にする。
【００７５】
また、本実施の形態３に係る充電制限制御判定回路５３ｂは、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅを制御する機能だけではなく、その他の機能も備えている。例えば、実施の形態２と同様に、充電制限制御判定回路５３ｂは、異常検出回路５３ａにおいて電池セル５２の異常を検出する際に使用される規定電位Ｖｔｈ１１〜Ｖｔｈ１３のそれぞれの値を変更することができる。さらに、本実施の形態３に係る充電制限制御判定回路５３ｂは、機器本体１の通信制御回路３３ｂａとシリアル通信を行う機能も有している。
【００７６】
本実施の形態３では、通信制御回路３３ｂａのシリアル通信端子は、外部接続端子２４と接続されており、通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとのシリアル通信は、機器本体１の外部接続端子２４と充電制限制御判定回路５３ｂとを電気的に接続する一本の信号ラインを利用して行う。基準電圧回路５が基準電位Ｒｅｆ１１を出力している場合には、通信制御回路３３ｂａのシリア通信端子にも基準電位Ｒｅｆ１１が印加されるため、この状態では、通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとは通信することができない。したがって、本実施の形態３では、基準電圧回路５の出力をハイインピーダンス状態にして通信ラインを確保し、外部接続端子２４と充電制限制御判定回路５３ｂとを接続する信号ラインを利用して通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとが通信できるようにしている。その他の構成については実施の形態１と同様であるため、その説明は省略する。
【００７７】
次に本実施の形態３に係る情報機器の動作について、実施の形態１に係る情報機器の動作との相違点を中心にして説明する。上述のように、機器本体１に外部電源装置１０１から電源電位及びグランド電位が入力されると、充電制御回路３は、電池装置５１の温度が、充電する際の適正範囲にあるか否かを判定する。このとき、充電制御回路３の出力制御回路３３ｂｂは切替信号ＳＳを出力しない。したがって、スイッチ回路５ａは、基準電位Ｒｅｆ１１を抵抗素子６を介して外部接続端子２４に出力し、温度判定回路３ａには、基準電位Ｒｅｆ１１を抵抗素子６とサーミスタ素子５４とで分圧した電位が電位Ｖｔとして入力される。上述のように、この電位Ｖｔは電池装置５１の温度に応じて変化することから、温度判定回路３ａは、現在入力されている電位Ｖｔの値から、電池装置５１の現在の温度が適正範囲内にあるかどうかを判定することができる。
【００７８】
また、本実施の形態３に係る情報機器では、機器本体１から電池装置５１の充電保護機能を制御する場合には、上述のステップｓ４において、出力制御回路３３ｂｂは切替信号ＳＳを出力する。これにより、スイッチ回路５ａの出力がハイインピーダンス状態となり、通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとが通信可能となる。その後、通信制御回路３３ｂａは充電制限制御判定回路５３ｂとシリアル通信を行い、充電制限制御判定回路５３ｂに対して電池セル５２の充電を制限する旨を通知する通知信号を出力する。この通知信号は、例えば、８ビットのデータで構成されている。そうすると、実施の形態１と同様に、ステップｓ５において、充電制限制御判定回路５３ｂは、制御信号ＣＳ３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化させ、ｎＭＯＳトランジスタ５３ｅをオフ状態になる。これにより、電池セル５２では、プラス電極とマイナス電極の間に電圧が印加されなくなる。
【００７９】
上述の実施の形態１に係る情報機器では規定電位Ｖｔｈ１１〜Ｖｔｈ１３を変更することができなかったが、実施の形態２と同様に、本実施の形態３に係る情報機器では、その変更を行うことができる。充電制御回路３では、ＣＰＵ４ａから規定電位Ｖｔｈ１１を変更する旨の通知を受けると、出力制御回路１３ｂｂが切替信号ＳＳを出力する。そうすると、スイッチ回路５ａの出力がハイインピーダンス状態となり、通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとが通信可能となる。その後、通信制御回路３３ｂａは充電制限制御判定回路５３ｂとシリアル通信を行い、充電制限制御判定回路５３ｂに基準電位Ｒｅｆ１１を変更する旨を８ビットのデータで通知する。そうすると、充電制限制御判定回路５３ｂは、異常検出回路５３ａに使用する規定電位Ｖｔｈ１１の値を変更するように通知し、異常検出回路５３ａは、規定電位Ｖｔｈ１１の値を予め定められている値に変更する。
【００８０】
また、充電制御回路３では、ＣＰＵ４ａから規定電位Ｖｔｈ１２を変更する旨の通知を受けると、出力制御回路１３ｂｂが切替信号ＳＳを出力する。そうすると、スイッチ回路５ａの出力がハイインピーダンス状態となり、通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとが通信可能となる。その後、通信制御回路３３ｂａは充電制限制御判定回路５３ｂとシリアル通信を行い、充電制限制御判定回路５３ｂに基準電位Ｒｅｆ１２を変更する旨を通知する。そうすると、充電制限制御判定回路５３ｂは、異常検出回路５３ａに使用する規定電位Ｖｔｈ１２の値を変更するように通知し、異常検出回路５３ａは、規定電位Ｖｔｈ１２の値を予め定められている値に変更する。
【００８１】
また、充電制御回路３では、ＣＰＵ４ａから規定電位Ｖｔｈ１３を変更する旨の通知を受けると、出力制御回路１３ｂｂが切替信号ＳＳを出力する。そうすると、スイッチ回路５ａの出力がハイインピーダンス状態となり、通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとが通信可能となる。その後、通信制御回路３３ｂａは充電制限制御判定回路５３ｂとシリアル通信を行い、充電制限制御判定回路５３ｂに基準電位Ｒｅｆ１３を変更する旨を通知する。そうすると、充電制限制御判定回路５３ｂは、異常検出回路５３ａに使用する規定電位Ｖｔｈ１３の値を変更するように通知し、異常検出回路５３ａは、規定電位Ｖｔｈ１３の値を予め定められている値に変更する。
【００８２】
なお、本実施の形態３に係る情報機器の上記動作例では、電池装置５１から機器本体１に何らかの情報を通知する必要は特に無いことから、通信制御回路３３ｂａと、充電制限制御判定回路５３ｂとは、双方向で通信できる必要は必ずしもなく、少なくとも、通信制御回路３３ｂａから充電制限制御判定回路５３ｂに対して情報を通知できる一方向の通信が確保されれば良い。
【００８３】
また、通信制御回路３３ｂａと充電制限制御判定回路５３ｂとが双方向で通信できる場合には、電池装置５１の内部状態を機器本体１に通知しても良い。例えば、電池装置５１側で、電池セル５２に対する充電回数を記憶している場合には、充電制限制御判定回路５３ｂが通信制御回路３３ｂａと通信することにより、当該充電回数を通信制御回路３３ｂａに通知することができる。その後、ＣＰＵ４ａが、通信制御回路３３ｂａに通知された充電回路に基づいて電池セル５２の寿命を計算し、当該寿命を図示しない表示部に表示することができる。
【００８４】
以上のように、本実施の形態３に係る情報機器では、機器本体１と電池装置５１とがシリアル通信を行うことができることから、電池装置５１側での充電保護機能を制御するだけではなく、電池装置５１が行うその他の動作についても機器本体１が簡単に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る情報機器の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る情報機器の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２に係る情報機器の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る情報機器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ 機器本体、２ 充電回路、３ 充電制御回路、３ａ 温度判定回路、４ 内部回路、５ 基準電圧回路、２４，７４ 外部接続端子、５１ 電池装置、５２ 電池セル、５３ 電池保護回路、５３ａ 異常検出回路、５３ｅ ｎＭＯＳトランジスタ、５４ サーミスタ素子、１０１ 外部電源装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器本体と、充電可能な電池セルを有する、前記機器本体に着脱可能な電池装置とを備える情報機器であって、
前記機器本体は、
所定の機能を実行する内部回路と、
前記情報機器の外部から供給される電源を使用して、前記電池装置に対して充電電流を供給するとともに前記内部回路に電源を供給する充電回路と、
前記電池装置に対して前記電池セルの充電を制限する旨を通知する通知信号を出力する制御回路と
を有し、
前記電池装置は、
前記充電回路から出力される前記充電電流によって充電される前記電池セルと、
前記制御回路から前記通知信号が入力されると、前記電池装置において前記充電電流が流れる経路を遮断する保護回路と
を有する、情報機器。
【請求項２】
請求項１に記載の情報機器であって、
前記保護回路は、前記通知信号が入力されると、前記電池装置において前記電池セルの放電電流が流れる経路は維持しつつ、前記電池装置において前記充電電流が流れる経路を遮断する、情報機器。
【請求項３】
請求項１に記載の情報機器であって、
前記保護回路は、前記電池装置において前記充電電流が流れる経路を遮断するスイッチ素子を有し、
前記保護回路は、前記電池セルに対する充電異常を検出する異常検出回路をさらに有し、
前記保護回路は、前記通知信号が入力された場合のみならず、前記異常検出回路において前記電池セルに対する充電異常が検出された場合にも、前記スイッチ素子をオフ状態にする、情報機器。
【請求項４】
請求項１に記載の情報機器であって、
前記電池装置は、当該電池装置の温度に依存してその抵抗値が変化するサーミスタ素子と、当該サーミスタ素子の一端と接続された第１の外部接続端子とを有し、
前記機器本体は、前記第１の外部接続端子と接続される第２の外部接続端子をさらに有し、
前記制御回路は、抵抗素子を介して前記第２の外部接続端子に基準電位を出力する基準電圧回路と、前記抵抗素子における前記第２の外部接続端子側の一端の電位に基づいて前記電池装置の温度を判定する温度判定回路とを有し、
前記制御回路から出力された前記通知信号は、前記第１及び第２の外部接続端子を通じて、前記保護回路に入力される、情報機器。
【請求項５】
請求項１に記載の情報機器であって、
前記内部回路は、複数種類のアプリケーションソフトウェアを実行することが可能であり、
前記充電回路は、その出力電流が規定電流よりも小さくなると、その出力を停止し、
前記制御回路は、前記内部回路において所定種類の前記アプリケーションソフトウェアが実行されると、前記通知信号を出力する、情報機器。
【請求項６】
請求項１に記載の情報機器であって、
前記制御回路は、複数種類の値の制御電位を前記電池装置に出力することが可能な電圧回路を有し、
前記制御電位の前記複数種類の値のうちの一つが前記通知信号として前記電池装置の前記保護回路に入力され、
前記電池装置は、入力される前記制御電位の値に応じた機能を実行する、情報機器。
【請求項７】
請求項１に記載の情報機器であって、
前記制御回路は、前記電池装置とシリアル通信を行うことが可能であって、
前記通知信号は、前記制御回路が前記電池装置と前記シリアル通信を行うことによって、前記電池装置の前記保護回路に入力される、情報機器。
【請求項１】
機器本体と、充電可能な電池セルを有する、前記機器本体に着脱可能な電池装置とを備える情報機器であって、
前記機器本体は、
所定の機能を実行する内部回路と、
前記情報機器の外部から供給される電源を使用して、前記電池装置に対して充電電流を供給するとともに前記内部回路に電源を供給する充電回路と、
前記電池装置に対して前記電池セルの充電を制限する旨を通知する通知信号を出力する制御回路と
を有し、
前記電池装置は、
前記充電回路から出力される前記充電電流によって充電される前記電池セルと、
前記制御回路から前記通知信号が入力されると、前記電池装置において前記充電電流が流れる経路を遮断する保護回路と
を有する、情報機器。
【請求項２】
請求項１に記載の情報機器であって、
前記保護回路は、前記通知信号が入力されると、前記電池装置において前記電池セルの放電電流が流れる経路は維持しつつ、前記電池装置において前記充電電流が流れる経路を遮断する、情報機器。
【請求項３】
請求項１に記載の情報機器であって、
前記保護回路は、前記電池装置において前記充電電流が流れる経路を遮断するスイッチ素子を有し、
前記保護回路は、前記電池セルに対する充電異常を検出する異常検出回路をさらに有し、
前記保護回路は、前記通知信号が入力された場合のみならず、前記異常検出回路において前記電池セルに対する充電異常が検出された場合にも、前記スイッチ素子をオフ状態にする、情報機器。
【請求項４】
請求項１に記載の情報機器であって、
前記電池装置は、当該電池装置の温度に依存してその抵抗値が変化するサーミスタ素子と、当該サーミスタ素子の一端と接続された第１の外部接続端子とを有し、
前記機器本体は、前記第１の外部接続端子と接続される第２の外部接続端子をさらに有し、
前記制御回路は、抵抗素子を介して前記第２の外部接続端子に基準電位を出力する基準電圧回路と、前記抵抗素子における前記第２の外部接続端子側の一端の電位に基づいて前記電池装置の温度を判定する温度判定回路とを有し、
前記制御回路から出力された前記通知信号は、前記第１及び第２の外部接続端子を通じて、前記保護回路に入力される、情報機器。
【請求項５】
請求項１に記載の情報機器であって、
前記内部回路は、複数種類のアプリケーションソフトウェアを実行することが可能であり、
前記充電回路は、その出力電流が規定電流よりも小さくなると、その出力を停止し、
前記制御回路は、前記内部回路において所定種類の前記アプリケーションソフトウェアが実行されると、前記通知信号を出力する、情報機器。
【請求項６】
請求項１に記載の情報機器であって、
前記制御回路は、複数種類の値の制御電位を前記電池装置に出力することが可能な電圧回路を有し、
前記制御電位の前記複数種類の値のうちの一つが前記通知信号として前記電池装置の前記保護回路に入力され、
前記電池装置は、入力される前記制御電位の値に応じた機能を実行する、情報機器。
【請求項７】
請求項１に記載の情報機器であって、
前記制御回路は、前記電池装置とシリアル通信を行うことが可能であって、
前記通知信号は、前記制御回路が前記電池装置と前記シリアル通信を行うことによって、前記電池装置の前記保護回路に入力される、情報機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１７５４２（Ｐ２００８−１７５４２Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８３０５９（Ｐ２００６−１８３０５９）
【出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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