JP2010166637A

JP2010166637A - 充電制御回路

Info

Publication number: JP2010166637A
Application number: JP2009004471A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Yamakita; 滋之山北; Toshinori Fukazawa; 敏則深澤
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2010-07-29
Also published as: US20110273145A1; WO2010082263A1

Abstract

【課題】外部電源が接続中であっても電池容量が減少することなく、また電池劣化や過充電を引き起こすことがない充電制御回路を提供する。
【解決手段】外部電源６０及び負荷８０と２次電池７０との間に第１のスイッチ２を接続し、外部電源６０による２次電池７０への充電時には第１のスイッチ２をオンとし、２次電池７０の満充電時には第１のスイッチ２をオフする。これにより、２次電池７０の満充電時には２次電池７０から負荷８０への放電がカットされて、２次電池７０を供給源とする負荷電流が流れることがなく、負荷８０による２次電池７０の電池容量の減少が生じない。また、２次電池７０の満充電時に第１のスイッチ２をオフすることで、外部電源６０から２次電池７０への給電もカットされるので、電池劣化や過充電を引き起こすことがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、充電可能な２次電池を充電するための充電制御回路に関する。

特許文献１には、充電電流を可変させて、満充電時に微少電流にて充電を継続することで電池電圧を維持する充電制御回路が開示されている。また、特許文献２には、充電電圧（終止電圧）を可変させて、満充電時には安全な充電電圧に設定して充電を継続することで、電池電圧を維持する充電制御装置が開示されている。

図２１は、従来の一般的な充電制御回路の概略構成を示すブロック図である。同図に示す充電制御回路５０は、外部電源６０と２次電池７０との間に接続されたＦＥＴ５１と、外部電源６０による２次電池７０への充電時にはＦＥＴ５１をオンし、２次電池７０の満充電時にはＦＥＴ５１をオフするゲート電圧制御部５２とから構成される。負荷８０は、例えば携帯電話機本体であり、外部電源６０又は２次電池７０から給電を受けて動作する。

図２２は、上記充電制御回路５０の動作を示すタイムチャートである。同図における外部電源６０、２次電池の充電電流及び電池電圧、ＦＥＴ５１の動作は、一般的な、特にリチウムイオン電池の充電制御フローの一例である。同図において、外部電源６０がオンになると、ゲート電圧制御部５２がＦＥＴ５１をオンする。これにより、２次電池７０に充電電流が流れ、２次電池７０の電池電圧が上昇していく。そして、２次電池７０が充電完了電圧に達した後、それ以降は充電電流が徐々に減少し、充電電流が所定の閾値を下回ると充電完了となる。２次電池７０の充電期間が終了すると、ゲート電圧制御部５２がＦＥＴ５１をオフする。これにより、２次電池７０の充電が終了する。ＦＥＴ５１がオフになることで外部電源６０から負荷８０へは電流が流れなくなるが、それに代って２次電池７０から負荷８０へ電流が流れるため、２次電池７０の電池電圧が少しずつ降下して行く。

特開昭６２−３７０２３号公報特開平９−５６０７８号公報

しかしながら、特許文献１で開示された充電制御回路は、満充電後はＦＥＴをオフして外部電源からの給電を完全にオフするので、外部電源が接続中であっても２次電池から負荷に電流が流れることから、電池容量が減少してしまう問題がある。即ち、充電制御回路を有する電子機器に外部電源を接続していても電池容量が減少してしまう。特許文献２で開示された充電制御回路は、外部電源の接続中は、満充電と再充電を繰り返すので、電池劣化や過充電を引き起こす虞がある。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、外部電源が接続中であっても電池容量が減少することなく、また電池劣化や過充電を引き起こすことがない充電制御回路を提供することを目的とする。

本発明の充電制御回路は、外部電源及び負荷と２次電池との間に接続された第１のスイッチと、前記外部電源による前記２次電池への充電時には前記第１のスイッチをオンとし、前記２次電池の満充電時には前記第１のスイッチをオフとするように制御するスイッチ制御部と、前記外部電源から前記２次電池又は前記負荷への給電を制御する給電制御部と、備えた。

上記構成によれば、２次電池の満充電時に第１のスイッチをオフするので、２次電池から負荷への放電がカットされて、２次電池を供給源とする負荷電流が流れることがない。これにより、負荷による２次電池の電池容量の減少が生じない。また、２次電池の満充電時に第１のスイッチをオフすることで外部電源からの給電もカットするので、電池劣化や過充電を引き起こすことがない。

また、上記構成において、更に、前記２次電池と前記給電制御部との間に接続された第２のスイッチと、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間に接続された第３のスイッチと、を備え、前記スイッチ制御部は、前記外部電源による前記２次電池への充電時には前記第１のスイッチ及び第２のスイッチをオンとするとともに前記第３のスイッチをオフとし、前記２次電池の満充電時には前記第１のスイッチ及び第２のスイッチをオフとするとともに前記第３のスイッチをオンとする。

上記構成によれば、２次電池の満充電時に第１のスイッチをオフするので、２次電池から負荷への放電をカットできる。また、給電制御部が２次電池の充電時に第２のスイッチを経由して２次電池の電池電圧を検知することができる。また、給電制御部が２次電池の満充電時に第３のスイッチを経由して負荷電圧を検知でき、負荷に給電する電源の電圧を調整することができる。

また、上記構成において、前記第２のスイッチ及び前記第３のスイッチをそれぞれアンプに置き換えることが可能である。

また、上記構成において、更に、前記給電制御部と前記第２のスイッチとの間にアンプを接続することも可能である。

また、上記構成において、更に、前記２次電池と前記負荷との間に順方向にダイオードを接続することも可能である。２次電池と負荷との間に順方向にダイオードを設けることで、満充電後の負荷への給電に際し、負荷の消費電流が外部電源の供給能力を超える場合や負荷の電流変動が大きく、外部電源の応答性が悪い場合に、２次電池から負荷への給電が可能となる。例えば、携帯電話機に適用した場合、送信電力が大きくなって大きな電力を必要とするときに、外部電源以外に２次電池からも給電を行うことができる。

また、上記構成において、更に、前記２次電池の有無又は前記２次電池の電圧が略ゼロであることを検出して前記スイッチ制御部を制御する電池検出部を備えることも可能である。この電池検出部を備えることで、２次電池無しの場合や２次電池の電圧が略ゼロ状態（深放電状態）の場合、第１のスイッチと第２のスイッチを共にオフ、第３のスイッチをオンして外部電源から負荷への給電が可能となる。

また、上記構成において、前記２次電池と前記負荷との間に接続するダイオードは逆方向に接続するようにしてもよい。ダイオードを逆方向即ちカソードを２次電池側、アノードを負荷側にすることで、２次電池から負荷への放電をカットできる。

本発明は、外部電源が接続中であっても電池容量が減少することなく、また電池劣化や過充電を引き起こすことがない充電制御回路を提供できる。

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図である。なお、図１において前述した図２１と共通する部分に同一の符号を付ける。本実施の形態の充電制御回路１は、外部電源６０及び負荷８０と２次電池７０との間に接続された第１のスイッチ２と、２次電池７０の充電時には第１のスイッチ２をオンとし、満充電時には第１のスイッチ２をオフとするように制御するスイッチ制御部３とを備える。なお、ＦＥＴ５１とゲート電圧制御部５２は給電制御部５３を構成する。

第１のスイッチ２は、通常はオンとなっておりノーマルクローズタイプのスイッチである。スイッチ制御部３は、外部電源６０の電圧値を検知するとともに２次電池７０の電圧値を検知し、２次電池７０の電圧値が所定の閾値に満たないと判定すると第１のスイッチ２をオンし、２次電池７０が満充電になると第１のスイッチ２をオフする。ここで所定の閾値とは、充電完了電圧であり、電池が充電により過電圧にならないように保護するための値である。このように、２次電池７０の満充電時に第１のスイッチ２をオフして２次電池７０を外部電源６０及び負荷８０から切り離すことで、２次電池７０から負荷８０への放電をカットでき、負荷８０による電池容量の減少を防止できる。また、外部電源６０から２次電池７０への給電もカットできることから、満充電と再充電を繰り返すことがなく、２次電池７０の電池劣化や過充電を引き起こすことがない。

図２は、本実施の形態の充電制御回路１の動作を示すタイムチャートである。同図における外部電源６０、２次電池の充電電流及び電池電圧、ＦＥＴ５１の動作は、一般的な、特にリチウムイオン電池における充電制御フローの一例である。同図において、外部電源６０がオンすると、ゲート電圧制御部５２がＦＥＴ５１をオンする。このとき第１のスイッチ２はオンになっているので２次電池７０に充電電流が流れ、２次電池７０の充電が開始される。充電が開始すると２次電池７０の電池電圧が上昇し、２次電池７０は充電完了電圧に達する。それ以降は充電電流が徐々に減少し、充電電流が所定の閾値を下回ると充電完了となる。２次電池７０の充電期間が終了すると、ゲート電圧制御部５２がＦＥＴ５１をほぼオフ状態（ハーフオン）とし、負荷電流に応じてオン抵抗を可変（主に大きく）する。つまり、ＦＥＴ５１のハーフオンの状態（ＦＥＴのオン抵抗値を可変にする状態）では、電池電圧を維持しつつ、充電電流を調整する。これにより、２次電池７０の充電が終了する。また、ＦＥＴ５１がオフになると同時もしくはそれ以降にスイッチ制御部３が第１のスイッチ２をオフする。第１のスイッチ２のオフの状態は外部電源６０がオフになるまで継続し、外部電源６０がオフになると同時にオンになり、ＦＥＴ５１もオフとなる。

２次電池７０の満充電後、第１のスイッチ２がオフになることで、２次電池７０から負荷８０への放電が行われることがない。図２中の点線１００で示す電池電圧の時間的推移は、第１のスイッチ２を有していない従来の充電制御回路５０によるものであり、実線１０１で示す本実施の形態の充電制御回路１における電池電圧の時間的推移と比べて２次電池７０の放電が多いことが分る。

図３は、図２中の期間Ｔ１における負荷電流、負荷電圧及び第１のスイッチ２の状態を示すタイムチャートである。第１のスイッチ２をオフして２次電池７０から負荷８０への放電をカットするようにしても負荷電流の増大によって外部電源６０からの給電が間に合わない場合がある。そこで、ゲート電圧制御部５２とスイッチ制御部３は、負荷電流の状態に応じてＦＥＴ５１と第１のスイッチ２をオン、オフ制御する。負荷電流は、例えば負荷８０が携帯電話機の場合、送信時は受信時よりも大きくなる。図３に示すように、負荷電流が一瞬にして増大すると負荷電圧が低下するが、負荷電圧が所定の閾値電圧を下回るとスイッチ制御部３が第１のスイッチ２をオンする。ここで所定の閾値とは、充電完了電圧であり、電池が充電により過電圧にならないように保護するための値である。これにより、外部電源６０からの給電に加えて２次電池７０から給電が行われるので、負荷電圧が上昇する。その後、負荷電流が減少して負荷電圧が上昇すると、スイッチ制御部３が第１のスイッチ２をオフする。

このように本実施の形態の充電制御回路１によれば、外部電源６０及び負荷８０と２次電池７０との間に第１のスイッチ２を接続し、外部電源６０による２次電池７０への充電時には第１のスイッチ２をオンとし、２次電池７０の満充電時には第１のスイッチ２をオフするので、２次電池７０の満充電時には２次電池７０から負荷８０への放電がカットされて、２次電池７０を供給源とする負荷電流が流れることがない。これにより、負荷８０による２次電池７０の電池容量の減少が生じない。また、２次電池７０の満充電時に第１のスイッチ２をオフすることで、外部電源６０から２次電池７０への給電もカットされるので、電池劣化や過充電を引き起こすことがない。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図である。なお、図４において前述した図１と共通する部分に同一の符号を付ける。本実施の形態の充電制御回路５は、図１の充電制御回路１に第２のスイッチ６と第３のスイッチ７を追加したものである。第２のスイッチ６は、２次電池７０とゲート電圧制御部５２との間に接続されており、第３のスイッチ７は第１のスイッチ２と第２のスイッチ６との間に接続されている。スイッチ制御部３は、外部電源６０による２次電池７０への充電時には第１のスイッチ２及び第２のスイッチ６をオンするとともに第３のスイッチ７をオフし、２次電池７０の満充電時には第１のスイッチ２及び第２のスイッチ６をオフするとともに第３のスイッチ７をオンする。

図５は、本実施の形態の充電制御回路５の動作を示すタイムチャートである。同図における外部電源６０、２次電池の充電電流及び電池電圧、ＦＥＴ５１の動作は、一般的な、特にリチウムイオン電池の充電制御フローの一例である。同図において、外部電源６０がオンになると、ゲート電圧制御部５２がＦＥＴ５１をオンする。このとき第１のスイッチ２はオンになっているので２次電池７０に充電電流が流れ、２次電池７０の充電が開始される。充電が開始すると２次電池７０の電池電圧が上昇し、２次電池７０が充電完了電圧に達した後、それ以降は充電電流が徐々に減少して、充電電流がある閾値を下回ると充電完了となる。２次電池７０の充電期間が終了すると、ゲート電圧制御部５２がＦＥＴ５１をほぼオフ状態（ハーフオン）とし、負荷電流に応じてオン抵抗を可変（主に大きく）する。つまり、ＦＥＴ５１のハーフオンの状態（ＦＥＴのオン抵抗値を可変にする状態）では、電池電圧を維持しつつ、充電電流を調整する。これにより、２次電池７０の充電が終了する。また、ＦＥＴ５１がオフになると同時もしくはそれ以降にスイッチ制御部３が第１のスイッチ２及び第２のスイッチ６をそれぞれオフするとともに、第３のスイッチ７をオンする。第１のスイッチ２と第２のスイッチ６のオフの状態は外部電源６０の給電が停止するまで継続し、外部電源６０の給電が停止（オフ）すると同時に第１のスイッチ２と第２のスイッチ６はオンになる。このとき、ＦＥＴ５１は完全にオフとなる。

２次電池７０の充電時に第２のスイッチ６がオンになることで、ゲート電圧制御部５２が２次電池７０の電池電圧を直接検出することができる。また、２次電池７０の満充電時に第１のスイッチ２と第２のスイッチ６が共にオフになることで、２次電池７０から負荷８０への放電が行われることがない。図５中の点線１００で示す電池電圧の時間的推移は、第１のスイッチ２を有していない従来の充電制御回路５０によるものであり、実線１０１で示す本実施の形態の充電制御回路５における電池電圧の時間的推移と比べて２次電池７０の放電が多いことが分る。また、２次電池７０の満充電時に第１のスイッチ２と第２のスイッチ６をオフし、第３のスイッチ７をオンするので、ゲート電圧制御部５２が負荷８０に給電する電源の電圧を調整することができる。なお、外部電源６０の給電中は、図５中の点線１０２で示すタイミングで第２のスイッチ６と第３のスイッチ７を同時にオフすることはない。

図６は、図５中の期間Ｔ１における負荷電流、負荷電圧、第１のスイッチ２及び第２のスイッチ６の状態を示すタイムチャートである。第１のスイッチ２と第２のスイッチ６を共にオフして２次電池７０から負荷８０への放電をカットするようにしても負荷電流の増大によって外部電源６０からの給電が間に合わない場合がある。そこで、ゲート電圧制御部５２とスイッチ制御部３は負荷電流の状態に応じてＦＥＴ５１と第１のスイッチ２をオン、オフ制御する。負荷電流は、例えば負荷８０が携帯電話機の場合、送信時は受信時よりも大きくなる。図６に示すように負荷電流が一瞬にして増大すると負荷電圧が低下するが、負荷電圧が所定の閾値電圧を下回るとスイッチ制御部３が第１のスイッチ２と第２のスイッチ６を共にオンする。これにより、外部電源６０からの給電に加えて２次電池７０から給電が行われるので負荷電圧が上昇する。その後、負荷電流が減少して負荷電圧が上昇すると、スイッチ制御部３が第１のスイッチ２と第２のスイッチ６を共にオフする。

このように本実施の形態の充電制御回路５によれば、２次電池７０の満充電時に第１のスイッチ２をオフするので、２次電池７０から負荷８０への放電をカットできる。また、ゲート電圧制御部５２が２次電池７０の充電時に第２のスイッチ６を経由して２次電池７０の電池電圧を検知することができる。また、ゲート電圧制御部５２が２次電池７０の満充電時に第３のスイッチ７を経由して負荷電圧を検知でき、負荷に給電する電源の電圧を調整することができる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図である。なお、図７において前述した図４と共通する部分に同一の符号を付ける。本実施の形態の充電制御回路９は、図４の充電制御回路５における第２のスイッチ６をアンプ１０に置き換え、第３のスイッチ７をアンプ１１に置き換えたものである。

図８は、本実施の形態の充電制御回路９の動作を示すタイムチャートである。同図における外部電源６０、２次電池の充電電流及び電池電圧、ＦＥＴ５１の動作は、一般的な、特にリチウムイオン電池の充電制御フローの一例である。同図において、外部電源６０がオンになると、ゲート電圧制御部５２がＦＥＴ５１をオンする。このとき第１のスイッチ２はオンになっているので２次電池７０に充電電流が流れ、２次電池７０の充電が開始される。充電が開始すると２次電池７０の電池電圧が上昇し、２次電池７０が充電完了電圧に達した後、それ以降は充電電流が徐々に減少して、充電電流が所定の閾値を下回ると充電完了となる。また、ゲート電圧制御部５２がＦＥＴ５１をオンすると同時にスイッチ制御部３がアンプ１０を動作状態にする。またこのとき第１のスイッチ２はオンになっている（ノーマルクローズ）。

２次電池７０の充電期間が終了すると、ゲート電圧制御部５２がＦＥＴ５１をほぼオフ状態（ハーフオン）とし、負荷電流に応じてオン抵抗を可変（主に大きく）する。つまり、ＦＥＴ５１のハーフオンの状態（ＦＥＴのオン抵抗値を可変にする状態）では、電池電圧を維持しつつ、充電電流を調整して、２次電池７０の充電が終了する。ＦＥＴ５１がオフになると同時もしくはそれ以降にスイッチ制御部３が第１のスイッチ２をオフにし、またアンプ１０をオフする。また、アンプ１１をオンする。第１のスイッチ２のオフの状態とアンプ１１のオンの状態は外部電源６０がオフになるまで継続し、外部電源６０がオフすることで、第１のスイッチ２がオンとなり、アンプ１１はオフとなる。アンプ１０はオフのままである。ＦＥＴ５１もオフとなる。

２次電池７０の充電時にアンプ１０がオンになることで、ゲート電圧制御部５２が２次電池７０の電池電圧を直接検出することが可能となる。また、２次電池７０の満充電時に第１のスイッチ２がオフになるとともにアンプ１０がオフになることで、２次電池７０から負荷８０への放電が行われることがない。図８中の点線１００で示す電池電圧の時間的推移は、第１のスイッチ２を有していない従来の充電制御回路５０によるものであり、実線１０１で示す本実施の形態の充電制御回路９における電池電圧の時間的推移と比べて２次電池７０の放電が多いことが分る。また、２次電池７０の満充電時に第１のスイッチ２をオフするとともにアンプ１０をオフし、さらにアンプ１１をオンするので、ゲート電圧制御部５２が負荷８０に給電する電源の電圧を調整することができる。なお、外部電源６０の給電中は、図８中の点線１０２で示すタイミングでアンプ１０とアンプ１１を同時にオフすることはない。

図９は、図８中の期間Ｔ１における負荷電流、負荷電圧、第１のスイッチ２の状態を示すタイムチャートである。第１のスイッチ２をオフして２次電池７０から負荷８０への放電をカットするようにしても負荷電流の増大によって外部電源６０からの給電が間に合わない場合がある。そこで、ゲート電圧制御部５２とスイッチ制御部３は、負荷電流の状態に応じてＦＥＴ５１と第１のスイッチ２をオン、オフ制御する。負荷電流は、例えば負荷８０が携帯電話機の場合、送信時は受信時よりも大きくなる。図９に示すように、負荷電流が一瞬にして増大すると負荷電圧が低下するが、負荷電圧が所定の閾値を下回るとスイッチ制御部３が第１のスイッチ２をオンする。ここで所定の閾値とは、充電完了電圧であり、電池が充電により過電圧にならないように保護するための値である。これにより、外部電源６０からの給電に加えて２次電池７０から給電が行われるので負荷電圧が上昇する。その後、負荷電流が減少して負荷電圧が上昇すると、スイッチ制御部３が第１のスイッチ２をオフする。

（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図である。なお、図１０において前述した図４と共通する部分に同一の符号を付ける。本実施の形態の充電制御回路１２は、図４の充電制御回路５にアンプ１３を追加したものである。アンプ１３は、ゲート電圧制御部５２と第２のスイッチ６との間に接続されている。アンプ１３のオン／オフは外部電源６０に同期し、外部電源６０がオンのときにアンプ１３もオンになる。

図１１は、本実施の形態の充電制御回路１２の動作を示すタイムチャートである。同図における外部電源６０、２次電池の充電電流及び電池電圧、ＦＥＴ５１の動作は、一般的な、特にリチウムイオン電池の充電制御フローの一例である。また、図１２は図１１中の期間Ｔ１における負荷電流、負荷電圧、第１のスイッチ２及び第２のスイッチ６の状態を示すタイムチャートである。図１１及び図１２に示す動作は、図５及び図６に示す動作と同じであるので説明を省略する。

このように本実施の形態の充電制御回路１２によれば、２次電池７０の満充電時に第１のスイッチ２と第２のスイッチ６をオフするとともに第３のスイッチをオンするので、２次電池７０から負荷８０への放電をカットできるとともに、ゲート電圧制御部５２による負荷電圧の調整が可能となる。

（実施の形態５）
図１３は、本発明の実施の形態５に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図である。なお、図１３において前述した図４と共通する部分に同一の符号を付ける。本実施の形態の充電制御回路１５は、図４の充電制御回路５にダイオード１６を追加したものである。ダイオード１６は、２次電池７０と負荷８０との間に順方向に接続される。このダイオード１６を設けることで、満充電後の負荷８０への給電に際し、負荷８０の消費電流が外部電源６０の供給能力を超える場合や負荷８０の電流変動が大きく、外部電源６０の応答性が悪い場合に、２次電池７０から負荷８０への給電が可能となる。例えば、携帯電話機に適用した場合、送信電力が大きくなって大きな電力を必要とするときに、外部電源６０以外に２次電池７０からも給電を行うことができる。

図１４は、本実施の形態の充電制御回路１５の動作を示すタイムチャートである。同図における外部電源６０、２次電池の充電電流及び電池電圧、ＦＥＴ５１の動作は、一般的な、特にリチウムイオン電池の充電制御フローの一例である。図１４に示す動作は、図５に示す動作と同じであるので説明を省略する。図１５は、図１４中の期間Ｔ１における負荷電流、負荷電圧、第１のスイッチ２及び第２のスイッチ６の状態を示すタイムチャートである。２次電池７０から負荷８０に向かう方向即ち順方向にダイオード１６を設けることで、順方向電圧（約０．６Ｖ）が負荷電圧に加算されることから、負荷電圧のドロップを軽減できる。図１５中の点線１１０はダイオード１６を設けていない場合の負荷電圧のドロップであり、実線１１１はダイオード１６を設けた場合の負荷電圧のドロップである。ダイオード１６を設けることで、負荷電圧のドロップが軽減される。

（実施の形態６）
図１６は、本発明の実施の形態６に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図である。なお、図１６において前述した図１と共通する部分に同一の符号を付ける。本実施の形態の充電制御回路１７は、図１の充電制御回路１にダイオード１６を設けた例である。この例でも負荷電圧のドロップを軽減できる。同様に、図７の充電制御回路９、または図１０の充電制御回路１２に、ダイオードを２次電池７０と負荷８０との間に順方向に接続してもかまわない。

（実施の形態７）
図１７は、本発明の実施の形態７に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図である。なお、図１７において前述した図１３と共通する部分に同一の符号を付ける。本実施の形態の充電制御回路１８は、図１３の充電制御回路１５に電池検出部１９を追加したものである。電池検出部１９は、２次電池７０の有無又は２次電池７０の電圧が所定の閾値電圧を下回る状態（深放電状態）であることを検出してスイッチ制御部３を制御する。スイッチ制御部３は、２次電池７０が無い場合又は２次電池７０の電圧が所定の閾値電圧を下回る状態であれば、第１のスイッチ２と第２のスイッチ６を共にオフ、第３のスイッチ７をオンして負荷８０への給電を行う。このように電池検出部１９を備えることで、２次電池７０が無い場合や２次電池７０の電圧が所定の閾値電圧を下回る状態（深放電状態）の場合、第１のスイッチ２と第２のスイッチ６を共にオフ、第３のスイッチ７をオンして外部電源６０から負荷への給電が可能となる。

図１８は、本実施の形態の充電制御回路１８において、２次電池７０が無い場合の動作を示すタイムチャートである。同図において、２次電池７０が無いことが電池検出部１９で検出されている状態で外部電源６０がオンすると、ゲート電圧制御部５２がＦＥＴ５１をオンし、負荷８０の両端間に負荷電圧が発生する。２次電池７０が無いことが検出されているので、スイッチ制御部３は外部電源６０がオンになると、第１のスイッチ２と第２のスイッチ６を共にオフのままで第３のスイッチ７をオンする。

（実施の形態８）
図１９は、本発明の実施の形態８に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図である。なお、図１９において前述した図１７と共通する部分に同一の符号を付ける。本実施の形態の充電制御回路２１は、図１７の充電制御回路１８のダイオード１６を逆方向に設けたものである。即ち、カソードを２次電池７０側に接続し、アノードを負荷８０側に接続したものである。ダイオード１６を逆方向で接続することで、２次電池７０から負荷８０への放電をカットできる。

図２０は、本実施の形態の充電制御回路２１の動作を示すタイムチャートである。同図における外部電源６０、２次電池の充電電流及び電池電圧、ＦＥＴ５１の動作は、一般的な、特にリチウムイオン電池の充電制御フローの一例である。同図において、２次電池７０が有ることが電池検出部１９で検出されている状態で外部電源６０がオンすると、ゲート電圧制御部５２がＦＥＴ５１をオンし、負荷８０の両端間に負荷電圧が発生する。このとき２次電池７０が有ることが検出されているので、スイッチ制御部３は第１のスイッチ２及び第２のスイッチ６をオフのままで、第３のスイッチ７をオンする。２次電池にはダイオード１６を介してごく僅かな充電電流が流れて２次電池の電池電圧が僅かながら上昇して行く。そして、電池電圧が所定の閾値（ＬＶＡ）を超えると、スイッチ制御部３が第１のスイッチ２と第２のスイッチ６を共にオンし、また第３のスイッチ７をオフする。第１のスイッチ２がオンすることで急激に充電電流が流れる。このとき負荷電圧が一時的に電池電圧と等電位にドロップする。そして、２次電池７０が満充電になると、ゲート電圧制御部５２がＦＥＴ５１をほぼオフ状態とし、負荷電流に応じてオン抵抗を可変する。またスイッチ制御部３が第１のスイッチ２と第２のスイッチ６を共にオフし、また第３のスイッチ７をオンする。その後、外部電源６０がオフすると、スイッチ制御部３が第１のスイッチ２と第２のスイッチ６を共にオンし、また第３のスイッチ７をオフする。

２次電池７０の満充電後、第１のスイッチ２がオフになることで、２次電池７０から負荷８０への放電が行われることがない。また、ダイオード１６が逆方向に接続されているので、このダイオード１６を介した負荷８０への放電も当然ながら行われない。図２０中の点線１００で示す電池電圧の時間的推移は、第１のスイッチ２を有していない従来の充電制御回路５０によるものであり、実線１０１で示す本実施の形態の充電制御回路２１における電池電圧の時間的推移と比べて２次電池７０の放電が多いことが分る。なお、外部電源６０の給電中は、図２０中の点線１０２で示すタイミングで第２のスイッチ６と第３のスイッチ７を同時にオフすることはない。さらに、２次電池７０と負荷８０との間に順方向に接続するダイオードを追加することで負荷のドロップを軽減できる。また、上述の実施の形態１から８における充電制御回路を組み合わせることで、複数の効果を得る構成を容易に作り出すことが可能である。

本発明は、２次電池の充電に用いられる充電制御回路において、外部電源が接続中であっても電池容量が減少することなく、また電池劣化や過充電の要因とならないといった効果を有し、携帯電話機等の２次電池を使用する電子機器への適用が可能である。

本発明の実施の形態１に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図図１の充電制御回路の動作を示すタイムチャート図２のタイムチャートの部分拡大図本発明の実施の形態２に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図図４の充電制御回路の動作を示すタイムチャート図５のタイムチャートの部分拡大図本発明の実施の形態３に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図図７の充電制御回路の動作を示すタイムチャート図８のタイムチャートの部分拡大図本発明の実施の形態４に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図図１０の充電制御回路の動作を示すタイムチャート図１１のタイムチャートの部分拡大図本発明の実施の形態５に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図図１３の充電制御回路の動作を示すタイムチャート図１４のタイムチャートの部分拡大図本発明の実施の形態６に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図本発明の実施の形態７に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図図１７の充電制御回路の動作を示すタイムチャート本発明の実施の形態８に係る充電制御回路の概略構成を示すブロック図図１９の充電制御回路の動作を示すタイムチャート従来の充電制御回路の概略構成を示すブロック図図２１の充電制御回路の動作を示すタイムチャート

１、５、９、１２、１５、１７、１８、２１充電制御回路
２第１のスイッチ
３スイッチ制御部
６第２のスイッチ
７第３のスイッチ
１０、１１、１３アンプ
１６ダイオード
１９電池検出部
５１ＦＥＴ
５２ゲート電圧制御部
５３給電制御部
６０外部電源
７０２次電池
８０負荷

Claims

外部電源及び負荷と２次電池との間に接続された第１のスイッチと、
前記外部電源による前記２次電池への充電時には前記第１のスイッチをオンとし、前記２次電池の満充電時には前記第１のスイッチをオフとするように制御するスイッチ制御部と、
前記外部電源から前記２次電池又は前記負荷への給電を制御する給電制御部と、
を備えた充電制御回路。
更に、前記２次電池と前記給電制御部との間に接続された第２のスイッチと、
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間に接続された第３のスイッチと、を備え、
前記スイッチ制御部は、前記外部電源による前記２次電池への充電時には前記第１のスイッチ及び第２のスイッチをオンとするとともに前記第３のスイッチをオフとし、前記２次電池の満充電時には前記第１のスイッチ及び第２のスイッチをオフとするとともに前記第３のスイッチをオンとする請求項１に記載の充電制御回路。
前記第２のスイッチ及び前記第３のスイッチはそれぞれアンプである請求項２に記載の充電制御回路。
更に、前記給電制御部と前記第２のスイッチとの間に接続されたアンプを備えた請求項２に記載の充電制御回路。
更に、前記２次電池と前記負荷との間に順方向に接続されたダイオードを備えた請求項１または２に記載の充電制御回路。
更に、前記２次電池の有無又は前記２次電池の電圧が略ゼロであることを検出して前記スイッチ制御部を制御する電池検出部を備えた請求項５に記載の充電制御回路。
前記２次電池と前記負荷との間に接続されたダイオードが逆方向接続である請求項６に記載の充電制御回路。