JP2000078766A

JP2000078766A - 携帯型電子機器及び充電回路

Info

Publication number: JP2000078766A
Application number: JP10246046A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Toyokura; 裕之豊藏
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2000-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】回路構成の複雑化及び大形化を生じず、しか
もいずれのタイプの電池でもその容量の全てを使い切る
ことができるようにする。【解決手段】二次電池パック３０にその定格充電電圧
を表示するための電池種別表示用の抵抗３３を設け、充
電に先立ち、制御回路１８の電池種別判定手段１８ｄに
より上記電池種別表示用抵抗３３の出力電圧値を検出
し、この検出結果を基に二次電池パック３０の定格充電
電圧を判定する。そして、充電電圧切替制御手段１８ｅ
により、上記判定結果を基に、充電回路２０に設けた切
替スイッチ２５を切替制御することで充電回路２０の帰
還電圧を切り替え、これにより充電回路２０から二次電
池パック３０に供給される充電電圧を切り替えて二次電
池パック３０に供給するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話装置等の
ように電源として二次電池を使用する携帯型電子機器及
びこの二次電池を充電するための充電回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話装置に代表される携帯型電子機
器は、一般に二次電池で動作している。このため機器内
には充電回路が設けられている。充電回路には例えばボ
ルテージ・レギュレータが使用される。ボルテージ・レ
ギュレータは、充電電圧値を検出してその検出値を基準
電圧値と比較し、その差をもとに電圧変換用トランジス
タを駆動制御することで、常に一定の充電電圧が二次電
池に供給されるようにしたものである。

【０００３】ところで、最近二次電池にはエネルギ密度
の高いリチウムイオン電池が多く使用されている。しか
し、リチウムイオン電池には、電池を構成する正極、負
極及びセパレータ等の材料の差やその他の理由により、
定格充電電圧として４．１Ｖを指定しているものと、
４．２Ｖを指定しているものとがある。

【０００４】従来の携帯電話装置は、例えば何れか一方
のタイプの電池を限定して使用するように構成している
が、このような構成では例えばユーザが二次電池を交換
する際に誤る危険がある。特にリチウムイオン電池は、
その特性上過電圧を印加すると安全性を保てないため、
例えば４．２Ｖ対応の充電回路を持つ装置に４．１Ｖの
電池を使用すると、安全性上きわめて好ましくない。

【０００５】そこで、いずれのタイプの電池でも使用で
きるようにするのが好ましい。しかし、そのためにはタ
イプの異なる上記２種類の電池に各々対応して２個の充
電回路を設けるか、或いは４．１Ｖ対応の充電回路を一
つ設けて４．２Ｖの電池に対しても４．１Ｖで充電する
ように構成する必要がある。

【０００６】しかし、前者では充電回路を２個設けるた
め回路構成の複雑化及び大形化を招く。この回路構成の
複雑化及び大形化は、小形軽量化が最重要課題の一つと
なっている携帯電話装置等の携帯型電子機器にあって
は、非常に好ましくない。一方後者では、４．２Ｖまで
充電して使用可能な電池を４．１Ｖで使用することにな
るため、４．２Ｖタイプの電池の容量を十分に使い切れ
ないことになり、無駄が生じてしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
の装置は、回路構成の複雑化及び大形化を招くか、又は
電池の定格容量を十分に使い切れず無駄が発生すると云
う不具合を生じる。この発明は上記事情に着目してなさ
れたもので、その目的とするところは、回路構成の複雑
化及び大形化を生じず、しかもいずれのタイプの電池で
もその容量の全てを使い切ることができる携帯型電子機
器及び充電回路を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、電源として接続される二次電池と、外部
電源装置から供給された直流電圧を所定の充電電圧に変
換して上記二次電池に供給し充電する充電回路とを備え
た携帯型電子機器において、定格充電電圧の異なる複数
種の二次電池が使用される場合に、接続中の二次電池の
定格充電電圧を判別する判別手段と、充電電圧切替設定
手段とを新たに備えている。そして、この充電電圧切替
設定手段により、上記判別手段の判別結果に応じて上記
充電回路から二次電池に供給する充電電圧値を対応する
定格充電電圧に設定するようにしたものである。

【０００９】上記判別手段の具体的構成としては、二次
電池に電池種別を表す種別表示情報を発生する手段を設
け、この手段により発生される種別表示情報をもとに接
続中の二次電池の定格充電電圧を判別するものが考えら
れる。

【００１０】一方他の発明は、定格充電電圧の異なる複
数種の二次電池に対し充電を行う充電回路において、充
電対象の二次電池の定格充電電圧を判別する判別手段
と、充電電圧切替設定手段とを新たに備え、この充電電
圧切替設定手段により、上記判別手段の判別結果に応じ
て上記二次電池に供給する充電電圧値を対応する定格充
電電圧に設定するように構成したものである。

【００１１】したがってこれらの発明によれば、二次電
池に対し充電を行う際に、充電対象の二次電池の定格充
電電圧が判別され、充電電圧値がこの判別された定格充
電電圧となるように設定される。このため、定格充電電
圧の異なる複数種の二次電池が使用される場合でも、二
次電池毎にその定格充電電圧に応じた最適な充電が行わ
れることになる。従って、定格充電電圧の小さい電池に
対しては過充電を確実に防止して安全性を高く保持する
ことができ、また定格充電電圧の大きい電池に対しては
この定格充電電圧まで充電を行って、容量を残すことな
く全て使い切ることができる。

【００１２】また、全てのタイプの二次電池に対し共通
の充電回路を１個設ければよいので、二次電池の種類別
に充電回路を設ける場合に比べて、回路構成の簡単小形
化を図ることができる。

【００１３】すなわち、この発明によれば定格充電電圧
の異なるどのタイプの二次電池に対してもその能力を最
大限に発揮させることができ、しかもこれを簡単かつ小
形の回路構成にて実現できる携帯型電子機器及び充電回
路を提供することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係わるディジ
タル携帯電話装置の一実施形態を示す回路ブロック図で
ある。同図において、図示しない基地局から無線チャネ
ルを介して送られた無線搬送波信号は、アンテナ１で受
信されたのちアンテナ共用器（ＤＵＰ）２を介して受信
回路（ＲＸ）３に入力され、ここで周波数シンセサイザ
（ＳＹＮ）４から出力された受信局部発振信号とミキシ
ングされて受信中間周波信号に周波数変換される。そし
てこの受信中間周波信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器に
おいてサンプリングされたのちディジタル復調器（ＤＥ
Ｍ）６に入力される。

【００１５】ディジタル復調器６は、上記ディジタル受
信中間周波信号に対するフレーム同期およびビット同期
を確立したうえで、ディジタル復調処理を行なう。この
復調処理により得られたベースバンドのディジタル復調
信号は、時分割多元接続回路（ＴＤＭＡ）８に入力さ
れ、ここで各伝送フレームごとに自己宛てのタイムスロ
ットが分離抽出される。尚、上記ディジタル復調器６に
おいて得られたフレーム同期およびビット同期に関する
同期情報は制御回路１８に入力される。

【００１６】上記ＴＤＭＡ回路８から出力されたディジ
タル復調信号は、続いて誤り訂正符号復号回路（ＣＨ−
ＣＯＤ）９に入力され、ここで誤り訂正復号処理され
る。そして、この誤り訂正復号されたディジタル復調信
号は、音声復号回路（ＤＥＣ）１０に入力されて音声復
号処理され、これによりディジタル受話信号が再生され
る。このディジタル受話信号は、ディジタル／アナログ
変換器（Ｄ／Ａ）１１でアナログ受話信号に戻されたの
ち図示しない音声増幅器を介してスピーカ１２に供給さ
れ、このスピーカ１２から拡声出力される。

【００１７】一方、話者の送話音声は、マイクロホン１
３で集音されて電気信号に変換されたのちアナログ／デ
ィジタル変換器（Ａ／Ｄ）１４に入力され、このＡ／Ｄ
１４で所定のサンプリング周期でサンプリングされてデ
ィジタル送話信号に変換される。このディジタル送話信
号は、可変低域通過フィルタ（可変ＬＰＦ）１５を経た
のち音声符号化回路（ＣＯＤ）１６に入力されて音声符
号化される。

【００１８】この音声符号化回路１６から出力された符
号化音声データは、制御回路１８から出力された制御デ
ータとともに誤り訂正符号復号回路（ＣＨ−ＣＯＤ）９
に入力され、ここで誤り訂正符号化される。そして、こ
の誤り訂正符号化されたディジタル送信信号はＴＤＭＡ
回路８に入力される。このＴＤＭＡ回路８では、時分割
多元接続（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access
）方式に対応した伝送フレームが生成され、この伝送
フレーム中の自装置に割り当てられたタイムスロットに
上記ディジタル送信信号を挿入するための処理が行なわ
れる。このＴＤＭＡ回路８から出力されたディジタル送
信信号は、続いてディジタル変調器（ＭＯＤ）７に入力
される。

【００１９】このディジタル変調器７では、上記ディジ
タル送信信号によりディジタル変調された送信中間周波
信号が発生され、この送信中間周波信号は図示しないデ
ィジタル／アナログ変換器によりアナログ信号に変換さ
れたのち送信回路（ＴＸ）５に入力される。なお、ディ
ジタル変調方式としては、例えばπ／４シフトＱＰＳＫ
（π／４ shifted quadrature phase shift keying）方
式が使用される。

【００２０】送信回路５では、上記変調された送信中間
周波信号が周波数シンセサイザ４から出力された送信局
部発振信号とミキシングされ、これにより通話チャネル
に対応する無線搬送波周波数に変換される。そして、こ
の無線変調波信号は送信電力増幅器で所定の送信電力レ
ベルに制御されたのち、アンテナ共用器２を介してアン
テナ１から図示しない基地局へ向けて送信される。

【００２１】なお、１９は操作パネル部であり、この操
作パネル部１９には発信キー、ダイヤルキー、および各
種機能キーを有するキー入力部と、液晶表示器（ＬＣ
Ｄ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する表示部とが配
設されている。

【００２２】ところで、本実施形態の携帯電話装置は、
例えばリチウムイオン電池セル３１を収容した二次電池
パック３０と、この二次電池パック３０のリチウムイオ
ン電池セル３１を充電するための充電回路２０とを備え
ている。

【００２３】図２は、これら二次電池パック３０及び充
電回路２０の構成、この充電回路２０を制御する制御回
路１８の機能構成を示す図である。二次電池パック３０
には、リチウムイオン電池セル３１のほかに、温度検出
用のサーミスタ３２及び電池種別表示用の抵抗３３が内
蔵してある。電池種別表示用の抵抗３３は、二次電池パ
ック３０の定格充電電圧が４．１Ｖであるか４．２Ｖで
あるかによって異なる値に設定されている。例えば、定
格充電電圧が４．１Ｖの二次電池パックでは無限大、つ
まり抵抗を実装しない状態に設定され、一方定格充電電
圧が４．２Ｖの二次電池パックでは０Ω、つまりショー
ト状態に設定される。上記サーミスタ３２の出力電圧、
及び電池種別表示用の抵抗３３の出力電圧は、それぞれ
コネクタ３４の異なる端子を介して制御回路１８に入力
される。

【００２４】充電回路２０には、充電端子２１と電池端
子２２が設けてあり、電池端子２２には上記二次電池パ
ック３０が接続される。充電端子２１には、上記二次電
池パック３０のリチウムイオン電池セル３１を充電する
ためのＡＣ電源アダプタ４０が接続される。

【００２５】充電回路２０は、ボルテージ・レギュレー
タを構成する電圧変換用トランジスタ２３と定電圧制御
回路２４とを備えている。定電圧制御回路２４は、上記
電圧変換用トランジスタ２３から出力された充電電圧
を、充電電圧検出用の抵抗２４ａ，２４ｂ，２４ｃで分
圧することで検出し、この検出電圧を誤差増幅器からな
る比較器２４ｄで基準電圧２４ｅと比較する。そして、
その差に相当する制御電圧を上記電圧変換用トランジス
タ２３のベースに与える。

【００２６】また、上記充電電圧検出用の抵抗２４ａ，
２４ｂ，２４ｃから比較器２４ｄへの検出電圧供給路に
は、切替スイッチ２５が介挿してある。この切替スイッ
チ２５は半導体スイッチからなり、後述する制御回路１
８から発生される切替制御信号ＳＷＳに応じて接点ａと
接点ｂとの間で切り替わる。

【００２７】ところで、制御回路１８はマイクロコンピ
ュータを主制御部としたもので、通信に係わる種々制御
機能に加え、充電に係わる制御機能として、電池電圧検
出手段１８ａと、温度検出手段１８ｂと、充電制御手段
１８ｃと、電池種別判定手段１８ｄと、充電電圧切替制
御手段１８ｅとを備えている。

【００２８】電池電圧検出手段１８ａでは、二次電池パ
ック３０の電池電圧ＶＳＳが検出される。また温度検出
手段１８ｂでは、二次電池パック３０内の温度が、この
二次電池パック３０内に設けられているサーミスタ３２
の出力電圧ＳＭＳをもとに検出される。充電制御手段１
８ｃは、上記電池電圧検出手段１８ａにより検出された
電池電圧と、温度検出手段１８ｂにより検出された温度
とに基づいて、定電圧制御回路２４の動作を例えばオン
／オフ制御するための充電制御信号ＣＣＳを発生する。

【００２９】電池種別判定手段１８ｄは、例えば図３に
示すようにアナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）１８
１と、その入力信号路に設けられたプルアップ回路１８
２とから構成され、二次電池パック３０に設けられた電
池種別表示用の抵抗３３からの出力電圧ＥＤＳをディジ
タル情報として検出する。

【００３０】充電電圧切替制御手段１８ｅは、上記電池
種別判定手段１８ｄにより検出された電圧値をもとに、
接続中の二次電池パック３０が定格充電電圧４．１Ｖの
ものか、４．２Ｖのものかを判定する。そして、この判
定結果に応じて切替制御信号ＳＷＳを生成し、この切替
制御信号ＳＷＳを切替スイッチ２５に与えることで当該
切替スイッチ２５を接点ａ，ｂ間で切り替える。

【００３１】次に、以上のように構成された装置の動作
を説明する。二次電池パック３０を充電するべく、充電
端子２１にＡＣ電源アダプタ４０を接続すると、制御回
路１８はまず電池種別判定手段１８ｄにより、接続中の
二次電池パック３０の種別を判定する。例えば、二次電
池パック３０に設けられている電池種別表示用抵抗３３
から出力される電圧値が、接地レベルであるか又は動作
電圧レベルＶｃｃであるかを検出する。そして、動作電
圧レベルＶｃｃであれば定格充電電圧が４．１Ｖの二次
電池パックが接続されていると判定し、接地レベルであ
れば定格充電電圧が４．２Ｖの二次電池パックが接続さ
れていると判定する。

【００３２】この電池種別の判定の結果、いま仮に定格
充電電圧が４．１Ｖの二次電池パックが接続されていた
とする。そうすると制御回路１８は、充電電圧制御手段
１８ｅにより、充電回路２０に４．１Ｖに応じた充電動
作を行わせるための切替制御信号ＳＷＳを発生して定電
圧制御回路２４の切替スイッチ２５に与える。このた
め、切替スイッチ２５は接点ａ側に切り替わり、この結
果比較器２４ｄには抵抗値（２４ｂ＋２４ｃ）／（２４
ａ＋２４ｂ＋２４ｃ）に対応する検出電圧が入力され
て、この検出電圧に応じた制御電圧により電圧変換用ト
ランジスタ２３が駆動される。従って、ＡＣ電源アダプ
タ４０から出力された電源電圧は、電圧変換用トランジ
スタ２３により４．１Ｖの充電電圧に変換され、この
４．１Ｖの充電電圧が二次電池パック３０に供給され
る。このため、定格充電電圧が４．１Ｖの二次電池パッ
ク３０は過充電になることなく安全に充電される。

【００３３】一方、前記電池種別の判定の結果、定格充
電電圧が４．２Ｖの二次電池パックが接続されていたと
する。そうすると制御回路１８は、充電電圧制御手段１
８ｅにより、充電回路２０に４．２Ｖに応じた充電動作
を行わせるための切替制御信号ＳＷＳを発生して定電圧
制御回路２４の切替スイッチ２５に与える。このため、
切替スイッチ２５は接点ｂ側に切り替わり、この結果比
較器２４ｄには抵抗値２４ｃ／（２４ａ＋２４ｂ＋２４
ｃ）に対応する検出電圧が入力されて、この検出電圧に
応じた制御電圧により電圧変換用トランジスタ２３が駆
動される。従って、ＡＣ電源アダプタ４０から出力され
た電源電圧は、電圧変換用トランジスタ２３により４．
２Ｖの充電電圧に変換され、この４．２Ｖの充電電圧が
二次電池パック３０に供給される。このため、定格充電
電圧が４．２Ｖの二次電池パック３０は、定格電圧値で
ある４．２Ｖの充電電圧により満充電になるまで充電さ
れる。したがって、定格充電電圧が４．２Ｖの二次電池
パック３０は、その容量を全て使い切ることができる。

【００３４】以上述べたように本実施形態では、二次電
池パック３０にその定格充電電圧を表示するための電池
種別表示用の抵抗３３を設け、充電に先立ち、制御回路
１８の電池種別判定手段１８ｄにより上記電池種別表示
用抵抗３３の出力電圧値を検出し、この検出結果を基に
二次電池パック３０の定格充電電圧を判定する。そし
て、この判定結果を基に充電回路２０に設けた切替スイ
ッチ２５を切替制御することで充電回路２０の帰還電圧
を切り替え、これにより充電回路２０から二次電池パッ
ク３０の定格充電電圧に対応する充電電圧を生成させて
二次電池パック３０に供給するようにしている。

【００３５】従ってこの実施形態によれば、定格充電電
圧の異なる２種類の二次電池パック３０が使用される場
合でも、これらの二次電池パック３０毎にその定格充電
電圧に応じた最適な充電が行われることになる。したが
って、定格充電電圧の小さいリチウムイオン電池セル３
１に対しては過充電を確実に防止して安全性を高く保持
することができ、また定格充電電圧の大きいリチウムイ
オン電池セル３１に対してはこの定格充電電圧まで充電
を行って、容量を残すことなく全て使い切ることができ
る。

【００３６】また、全てのタイプの二次電池パック３０
に対し共通の充電回路２０を１個設ければよいので、二
次電池パック２０の種類別に充電回路を設ける場合に比
べて、回路構成の簡単小形化を図ることができる。

【００３７】なお、この発明は上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、前記実施形態では携帯電話装
置に内蔵された充電回路を例にとって説明したが、独立
して構成された充電回路に対しても適用可能である。こ
の場合には、充電回路に、電池種別判定手段と、その検
出結果に応じて充電電圧を切替設定するための制御手段
とを設けることにより、実現できる。

【００３８】また、携帯型電子機器において二次電池パ
ックの装着の有無を検出するために、二次電池パックに
電池装着検出用の抵抗が設けられている場合がある。こ
の場合には、この電池装着検出用の抵抗を利用して電池
種別を判定するように構成してもよい。具体的には、電
池装着検出用の抵抗の値を電池の種別ごとに変えること
により実現できる。このようにすると、既存の構成を利
用して電池種別を判定することができる。

【００３９】さらに、電池種別判定手段により検出され
た電池の種別又は定格充電電圧を操作パネル部１９の表
示器に表示するようにしてもよい。このようにすると、
ユーザは使用中の二次電池の種別を確認することができ
る。この構成は、充電回路に液晶表示器が設けられてい
る場合には、単独に構成された充電回路にも同様に適用
可能である。

【００４０】さらに、前記実施形態では二次元電池パッ
ク３０に電池種別表示用の抵抗３３を設け、その出力レ
ベルを読みとることで電池種別を判定するようにした
が、二次電池パック３０に種別表示用の突起等を設け、
この突起の有無又は形状を識別することで電池種別を判
定するように構成してもよい。

【００４１】その他、電池種別判定手段、充電電圧切替
手段及びその制御手段の構成、充電回路の構成、制御携
帯型電子機器の種類やその構成等についても、この発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
充電対象の二次電池の定格充電電圧を判別し、その判別
結果に応じて充電回路が生成して二次電池に供給する充
電電圧値を対応する定格充電電圧に設定するようにした
ことによって、回路構成の複雑化及び大形化を生じず、
しかもいずれのタイプの電池でもその容量の全てを使い
切ることができる携帯型電子機器及び充電回路を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わるディジタル携帯電話装置の
一実施形態を示すブロック構成図。

【図２】図１に示した装置の要部構成を示す図。

【図３】図２に示した電池種別判定手段の一具体例を
示す図。

【符号の説明】

１…アンテナ２…アンテナ共用器（ＤＵＰ）３…受信回路（ＲＸ）４…周波数シンセサイザ（ＳＹＮ）５…送信回路（ＴＸ）６…ディジタル復調器（ＤＥＭ）７…ディジタル変調器（ＭＯＤ）８…時分割多元接続回路（ＴＤＭＡ）９…誤り訂正符号復号回路（ＣＨ−ＣＯＤ）１０…音声復号回路（ＤＥＣ）１１…Ｄ／Ａ変換器１２…スピーカ１３…マイクロホン１４…Ａ／Ｄ変換器１６…音声符号化回路（ＣＯＤ）１８…制御回路１８ａ…電池電圧検出手段１８ｂ…温度検出手段１８ｃ…充電制御手段１８ｄ…電池種別判定手段１８ｄ…充電電圧切替制御手段１９…操作パネル部２０…充電回路２１…充電端子２２…電池端子２３…電圧変換用トランジスタ２４…定電圧制御回路２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…充電電圧検出用の抵抗２４ｄ…比較器２４ｅ…基準電圧２５…切替スイッチ３０…二次電池パック３１…リチウムイオン電池セル３２…サーミスタ３３…電池種別表示用の抵抗３４…電池パックの端子４０…ＡＣ電源アダプタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源として接続される二次電池と、外部
電源装置から供給された直流電圧を所定の充電電圧に変
換して前記二次電池に供給し充電する充電回路とを備え
た携帯型電子機器において、定格充電電圧の異なる複数種の二次電池が使用される場
合に、接続中の二次電池の定格充電電圧を判別する判別
手段と、この判別手段の判別結果に応じて、前記充電回路が生成
して二次電池に供給する充電電圧値を対応する定格充電
電圧に設定する充電電圧切替設定手段とを具備したこと
を特徴とする携帯型電子機器。
【請求項２】前記判別手段は、二次電池に電池種別を
表す種別表示情報を発生する手段を設け、この手段によ
り発生される種別表示情報をもとに接続中の二次電池の
定格充電電圧を判別することを特徴とする請求項１記載
の携帯型電子機器。
【請求項３】定格充電電圧の異なる複数種の二次電池
に対し充電を行う充電回路において、充電対象の二次電池の定格充電電圧を判別する判別手段
と、この判別手段の判別結果に応じて、前記二次電池に供給
する充電電圧値を対応する定格充電電圧に設定する充電
電圧切替設定手段とを具備したことを特徴とする充電回
路。