JP5196366B2

JP5196366B2 - 携帯端末および充電システム

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Publication number: JP5196366B2
Application number: JP2007292492A
Authority: JP
Inventors: 克哉鈴木; 邦治鈴木; 亮池内; ▲吉▼英馬島; 啓嗣飯島; 謙一河西; 孝俊板垣
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd; Sony Mobile Communications Inc
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd; Sony Corp
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2027-11-09
Also published as: EP2058915B1; CN101431547B; US8036717B2; EP2058915A2; EP2058915A3; JP2009117317A; CN101431547A; US20090124299A1

Description

本発明は、インテリジェンス電池パックを電源として装着可能な携帯電話端末などの携帯端末及びその携帯端末にインテリジェンス電池パックを装着した充電システムに関し、特に装着された電池パックへの充電を、携帯端末を介して行うものに適用される技術に関する。

従来、リチウムイオン２次電池を電源として使用する携帯電話端末では、例えば通常の使用温度範囲を超えるような温度異常を検出するために、リチウムイオン２次電池を内蔵した電池パック内部にサーミスタ等の温度検出素子を内蔵し、充電時の温度を監視する構成としてある。

図６は従来の電池パック２と携帯電話端末２００との電気的な接続を示したブロック図である。図示したように、電池パック２は、端子として、バッテリプラス（＋）端子２３１とバッテリマイナス（−）端子２３３とサーミスタ端子２３２とを備える。バッテリプラス（＋）端子２３１とバッテリマイナス（−）端子２３３との間には、電池セル２０が接続してある。電池セル２０とバッテリマイナス（−）端子２３３との間には、電池セル２０への充電及び放電を制御するスイッチ２２が接続してある。スイッチ２２は、保護部２１で制御される。バッテリマイナス（−）端子２３３とサーミスタ端子３２との間には、サーミスタ２３が接続してある。このように接続してあることで、電池パック２内の温度に応じて、サーミスタ２３の抵抗値が変化して、サーミスタ端子２３２に得られる信号の電圧が変動する。携帯電話端末２４０側では、この電池パック２のサーミスタ端子２３２に得られる信号の電圧を監視して、電池パックの温度を監視する構成としてある。

次に、携帯電話端末２００側の構成について説明する。携帯電話端末２００は、それぞれ電池パック２側の端子に接続される３つの端子２４１，２４２，２４３を有している。プラス端子２４１は、電池パック２側のバッテリプラス（＋）端子２３１と接続される端子である。マイナス端子２４２は、電池パック２側のバッテリマイナス（−）端子２３３と接続される端子である。サーミスタ接続端子２４３は、電池パック２側のサーミスタ端子２３２と接続される端子である。また、携帯電話端末２００は、商用交流電源を変圧及び整流するＡＣアダプタなどの外部電源と接続する外部電源入力端子２３０を有している。

また携帯電話端末２００は、電池パック２への充電を制御する充電処理部２１０を有している。充電処理部２１０は、例えば集積回路（ＩＣ）で一体に構成され、電池パック２内の電池セル５２への充電を制御している。電池パック２内の電池セル５２がリチウムイオン二次電池である場合には、定電流充電と定電圧充電を組み合わせた充電を行って、電池セル５２をフル充電させる。
充電処理部２１０は、基準電圧出力部２０１と、電流検出部２０２と、充電制御部２０３と、温度検出部２００を有している。基準電圧出力部２０１は、基準電圧の出力を、分割抵抗器２０４を介してサーミスタ接続端子２４３側に印加する。このように構成してあることで、電池パック２が接続された状態では、基準電圧出力部２０１が出力する基準電圧が、分割抵抗器２０４とサーミスタ２３によって分圧され、その分圧点の電圧を、温度検出部２００で検出する。温度検出部２００では、検出される電圧値が閾値を超えるか否か判断して、その結果のデータを充電制御部２０３に転送する。

また携帯電話端末２００は、外部電源入力端子２３０とプラス端子２４１との間に、充電電流検出抵抗２０５と充電制御トランジスタ２０６との直列回路が接続してある。そして、充電電流検出抵抗２０５に流れる電流を電流検出部２０２で測定し、測定した電流のデータを充電制御部２０３へ転送する。充電制御部２０３では、電流検出部２０２および温度検出部２００から転送されたデータに基づいて、充電制御トランジスタ２０６を制御する。

携帯電話端末２００が電池パック２を充電する場合は、充電処理部は、充電制御トランジスタをオン状態に保つ。充電を停止する場合はオフ状態にして外部入力端子とバッテリ＋端子との電気的な接続を切断する。検出された充電電流や温度が正常でない場合には、オフ状態にして充電を停止させる。

このような従来構成の電池パック２を使用した場合には、携帯電話端末２４０では、電池パック２内のサーミスタ２３による電池パック内の温度検出を行うので、サーミスタ端子２３２にはアナログ信号が流れている。

この図６に示す従来構成では、単に電池パック内の温度検出を行って、端末側で制御を行う構成であり、より高度化した電池パックとして、電池パック内で、電池の状態を管理する電子回路を備えて、その電子回路が、端末側と通信を行うインテリジェンス電池パックと称されるものがある。図７は、従来のインテリジェンス電池パックと携帯電話端末との電気的な接続を示したブロック図である。

図６に示した構成と同一の部分は説明を省略する。図７例の携帯電話端末２４０′は、図６に示した構成に加えて、データ通信を行うシリアルインターフェース（ＳＩＦ）２１２を有しており、端子２４３に接続された相手（電池パック）がシリアルインターフェース２１２を介して、携帯電話端末の各部の動作制御を行う中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）２１１と通信を行う。中央演算処理ユニット２１１には、プログラムやデータを保存するメモリ２１３が接続してある。また、中央演算処理ユニット２１１は、携帯電話端末として必要な各種表示や電池残量表示などを行う液晶表示部（ＬＣＤ）２１４での表示を制御する。

インテリジェンス電池パック５は、電池セル５２の電圧、電流、温度を測定するフュエルゲージ処理部（以下「ＦＧ処理部」と称する）５０と、ＦＧ処理部５０からのデータを携帯電話端末２４０′に転送する処理と充放電制御用のスイッチ５４を制御する保護処理部５１とを備える。電池セル５２とバッテリマイナス（−）端子２３３との間には、電流測定抵抗５３とスイッチ５４とを接続してある。

ＦＧ処理部５４０は、電池セル５２単体のセル電圧を、電圧計測部５００で計測する。また、温度計測部５０１で、電池セル５２の温度を計測する。さらに、電流計測部５０２で電流測定抵抗５３の両端の電位を測定して、充放電時の電流を測定する。測定されたそれぞれの結果は、マルチプレクス５０３で時分割などで多重化して、アナログ／デジタル変換器５０４に供給し、デジタルデータに変換し、変換されたデータを中央制御ユニット５０５に供給する。中央制御ユニット５０５には、制御用のプログラムなどが記憶されたメモリ５０６が接続してあり、それぞれの測定結果が正常か異常かを判断する。
中央制御ユニット５０５で判定した結果は、シリアルインターフェース（ＳＩＦ）５１７を介して、保護処理部５１内のレベル変換部（Ｌ／Ｓ）５１０に送り、Ｌ／Ｓ５１０で携帯電話端末２４０′に伝送するレベルのデータに変換して、サーミスタデータ通信端子２３４から出力させる。
また、図７に示されているように、インテリジェンス電池パック５は、サーミスタ２３を備え、そのサーミスタ２３は、サーミスタデータ通信端子２３４とバッテリマイナス（−）端子２３３との間に接続されている。

このような図７に示されている構成のインテリジェンス電池パック５が携帯電話端末２４０′に接続されている場合には、携帯電話端末２４０′側では、充電処理部２１０で、サーミスタ２３を介して検出した温度に対応して充電の制御が可能である。さらに、中央制御ユニット２１１側でも、インテリジェンス電池パック５内のＦＧ処理部５０で検出した電池状態に応じて、電池パック５への充電及び電池パック５からの放電の制御が行える。この場合、電池パック５と携帯電話端末２４０′との間の通信については、図６に示した如き電池パックが備えているサーミスタ端子をそのまま利用して通信を行う構成としてあり、既存の構成を利用して、比較的簡単に通信が可能となっている。
特許文献１には、この種の電池パックの構成についての開示がある。
特開２００６−１５５９２２号公報

図７に示した構成のインテリジェンス電池パックを使用した場合には、インテリジェンス電池パックと携帯電話端末との間でサーミスタ端子を介して伝送される信号としては、データ通信用のデジタル信号に、サーミスタ用のアナログ信号が重畳されており、状況によっては、携帯電話端末側の温度検出部で、正しく温度を検出できなくなってしまう問題があった。

即ち、図７に示すように、携帯電話端末２４０′側の温度検出部２００では、サーミスタ２３と分圧抵抗２０４で分圧された電圧値を検出して温度異常を検出する構成としてある。ところが、インテリジェンス電池パック５側のＬ／Ｓ５１０と携帯電話端末のＳＩＦ２１２との間で伝送されるデータの影響で、温度検出部２００で検出される電圧が変動する可能性があり、充電処理部２１０での充電制御が正しくできない可能性がある。この問題点を解決するためには、携帯端末と電池パックとの間を接続する端子として、サーミスタ用の端子とは別に、通信用の端子を用意すればよい。
しかしながら、サーミスタ用の端子２３４、２４３を残し、データ通信用の端子を別途追加すると、端子数が増え製造コストが上昇したり、信頼性が低下したりする問題があった。
なお、ここまでの説明では、携帯電話端末とその電話端末に装着される電池パックとの問題について説明したが、携帯電話端末以外の２次電池を使用するその他の端末においても、同様の問題がある。

本発明は、インテリジェンス電池パックを携帯電話端末などの端末に装着してデータ通信を行う構成とした場合に、端子数を増加させずに温度の誤検出の問題を解決することを目的とする。

本発明は、携帯端末が電池パックと接続される端子として、電池パックの正極と接続される正極端子と、電池パックの負極と接続される負極端子と、電池パック内と通信を行うデータ通信端子とを備える。
そして、正極端子から電池パックへの充電の制御を行う充電制御部と、基準電圧を出力する基準電圧出力部と、基準電圧出力部と負極端子との間に直列に接続した分割抵抗及びサーミスタと、分割抵抗とサーミスタとの直列回路の所定箇所の電圧から温度を検出し、検出した温度により充電制御部で充電を停止させる温度検出部とを備える。
さらに、分割抵抗とサーミスタとの直列回路の途中に接続され、所定箇所の電圧を制御するスイッチング素子を備え、そのスイッチング素子を制御部が制御する。制御部は、データ通信端子を介して電池パック内と通信を行い、電池パック側から異常が通知された場合に、スイッチング素子を制御して、前記所定箇所の電圧を変化させる。

本発明によると、サーミスタを携帯端末側に内蔵させてあり、電池パックと携帯端末とを接続している端子として、正極及び負極の端子以外の端子では、通信だけを行う構成となる。従って、携帯端末側では、従来構成と同様にサーミスタを使用した温度検出による制御と、電池パックとの通信による電池状態の監視による制御との双方が可能となる。

本発明によると、電池パックと携帯端末とを接続している端子として、正極及び負極の端子以外の端子として、通信用の端子だけを設けた簡単な構成で、携帯端末内で、サーミスタを使用した温度検出による制御と、電池パックとの通信による電池状態の監視による制御との双方の制御が可能である。そして、サーミスタを使用した温度検出処理が、携帯端末内での処理で実行されて、通信用の端子を介して伝送される信号の影響を受けないので、安定して温度検出による充電などの制御が行える効果を有する。さらに、サーミスタを使用した携帯端末内での温度検出処理に必要な回路構成として、従来の電池パック側にサーミスタがある回路の場合と同じ回路構成を適用することができ、従来の回路を流用した簡単な構成で実現できる効果を有する。

以下に本発明の一実施の形態の例を、図１〜図５を用いて説明する。本実施の形態の例では、携帯端末の一例として、携帯電話端末に適用した例について説明する。
図２は、本実施の形態の例の携帯電話端末の背面側に、インテリジェンス電池パック４が取り付けられる構成を示した斜視図である。

図２において、携帯電話端末１は、背面に、インテリジェンス電池パック４を収容する電池収容部５を有しており、電池収容部５の内部にはインテリジェンス電池パック４と電気的に接続するためのバッテリプラス（＋）端子３１ｂと、データ通信端子３５ｂと、バッテリマイナス（−）端子３３ｂとが設置されている。

また、筐体内部の電池収容部５側の壁面には、インテリジェンス電池パック４の温度を計測するための温度検出素子であるサーミスタ１０７が、取り付けられている。また、携帯電話端末１の筐体の下端には、ＡＣアダプタなどの外部電源（図示しない）と接続するための外部電源入力端子３０が設けられている。

インテリジェンス電池パック４には、携帯電話端末１の電池収容部５のバッテリプラス（＋）端子３１ｂ、データ通信端子３５ｂ、およびバッテリマイナス（−）端子３３ｂに対応する位置に、バッテリプラス（＋）端子３１ａ、データ通信端子３５ａ、およびバッテリマイナス（−）端子３３ａが設置されている。インテリジェンス電池パック４が携帯電話端末１の電池収容部５に収容されたとき、これらの端子が互いに接触して、インテリジェンス電池パック４と携帯電話端末４が電気的に接続する。
なお、図２に示した電池収容部５の近傍の携帯電話端末１の背面は、図示しない電池カバーにより蓋をする構成としてある。

次に、インテリジェンス電池パック４が携帯電話端末１の電池収容部５に収容された状態での、インテリジェンス電池パック４と携帯電話端末１との電気的な接続構成を、図１に示したブロック図を用いて説明する。なお、図１に示した携帯電話端末１の構成は、電池パック４の制御に関連した構成だけを示してあり、携帯電話端末として必要な無線電話用の通信回路などは省略する。

図１に示したように、インテリジェンス電池パック４は、二次電池で構成される電池セル４２が内蔵されて、バッテリプラス（＋）端子３１ａを電池セル４２の正極に接続してある。電池セル４２の負極は、電流測定抵抗４３とスイッチ４４を介して、バッテリマイナス（−）端子３８ａに接続してある。電池セル４２を構成する二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池が使用される。

電池セル４２の電圧、電流、温度を測定するフュエルゲージ処理部（以下「ＦＧ処理部」と称する）４０を備える。そして、ＦＧ処理部４０からのデータを携帯電話端末１に転送する処理を行うと共に、スイッチ４４を制御する保護処理部４１を備える。ＦＧ処理部４０と保護処理部４１とは、それぞれ集積回路（ＩＣ）化した回路で構成してもよい。

ＦＧ処理部４０は、電池セル４２の電圧を計測する電圧計測部４００と、電池セル４２の温度を計測する温度計測部４０１と、電流測定抵抗４３に流れる電流を測定する電流計測部４０２とを備えている。

電圧計測部４００と、温度計測部４０１と、電流計測部４０２で計測した結果はマルチプレクス（ＭＵＸ）４０３を介して、アナログ／デジタル変換器（以下ＡＤＣと称する）４０４に供給する。例えば、それぞれの計測結果を、時分割でマルチプレクス４０３からアナログ／デジタル変換器４０４に供給する。ＡＤＣ４０４で変換されたデータは、後述する中央演算処理ユニット（ＣＰＵ：Central Processing Unit）４０５に転送する。ＣＰＵ４０５に得られた測定結果のデータは、データ通信を行うためのシリアルインターフェース（以下ＳＩＦと称する）４０７に送出する。

ＣＰＵ４０５は、ＡＤＣ４０４から取得したデータに基づいて電池残量等の計算を行う。メモリ４０６にはＣＰＵ４０５の電池残量の演算アルゴリズムなどを含むソフトウエアや、ＡＤＣ４０４でデジタル化したデータを保存する。

保護処理部４１は、レベル変換回路（Ｌ／Ｓ）４１０を有しており、ＳＩＦ４０７から伝送されたデジタル信号のレベルを、携帯電話端末１で受信できる信号レベルに変換し、変換したレベルの信号をデータ通信端子３５ａに供給する。また、保護処理部４１は、保護回路４１１を備え、保護回路４１１がスイッチ４４の制御を行う。即ち、ＦＧ処理部４０から保護処理部４１に電池セルの異常などが伝えられたときに、保護回路４１１がスイッチ４４をオフ状態として、保護動作を行う。

次に、本例のインテリジェンス電池パック４が装着される携帯電話端末１側の構成について説明する。携帯電話端末１は、外部電源入力端子３０とバッテリ（＋）端子３１ｂとの間に、充電電流検出抵抗１０５と充電制御トランジスタ１０６との直列回路が接続してある。そして、充電電流検出抵抗１０５に流れる電流を、充電処理部１０内の電流検出部１０２で検出し、検出結果を充電制御部１０３へ転送する。充電制御部１０３では、電流検出部１０２および温度検出部１００の検出結果に基づいて、充電制御トランジスタ１０６を制御する。温度検出部１００で温度を検出する構成については後述する。

携帯電話端末１が電池パック４を充電する場合は、充電処理部１０は、充電制御トランジスタ１０６をオン状態に保つ。充電を停止する場合はオフ状態にして外部入力端子３０とバッテリ＋端子３１ｂとの電気的な接続を切断する。検出された充電電流や温度が正常でない場合には、オフ状態にして充電を停止させる。充電電流の検出に基づいた充電の制御は、インテリジェンス電池パック４内の電池セル４２がリチウムイオン二次電池である場合には、定電流充電と定電圧充電を組み合わせた充電を行い、電池セル４２をフル充電又はフル充電に近い状態まで充電させる制御である。

携帯電話端末１内の温度検出部１００で温度を検出する構成について説明すると、この温度検出部１００での温度検出は、図２に示した携帯電話端末１の電池収容部５側の壁面に内蔵させたサーミスタ１０７を利用する。
サーミスタ１０７は、図１に示すように、一端がバッテリマイナス（−）端子３３ｂに接続させてあり、他端が分圧抵抗１０４の一端に接続させてある。分圧抵抗１０４の他端には、充電処理部１０内の基準電圧出力部１０１から、基準電圧が供給される。このサーミスタ１０７と分圧抵抗１０４との接続点の電圧を、温度検出部１００で検出する。温度検出部１００では、検出される電圧値が閾値を超えるか否か判断して、その結果のデータを充電制御部１０３に転送する。充電制御部１０３では、電圧値が閾値を超えているか否かにより、電池パック４の温度が正常か否か判断し、充電の制御を行う。この充電処理部１０での制御処理構成は、従来例として図６及び図７に示した充電処理部２１０での制御処理構成と同じである。従って、例えば充電処理部１０として、従来から使用されている充電処理用の集積回路がそのまま使用可能である。

そして本例においては、サーミスタ１０７と並列に、スイッチング素子としてのトランジスタ１６を接続してある。このトランジスタ１６のオン・オフは、携帯電話端末１の動作を制御するＣＰＵ１１側からポート１５ａを介して供給される信号で制御される。トランジスタ１６をオン状態としたとき、サーミスタ１０７は強制的に短絡される。このトランジスタ１６は、通常はオフ状態とされ、異常時のみオン状態となる。そのオン状態となる制御状態については後述する。

次に、携帯電話端末１の動作を制御するＣＰＵ１１が、インテリジェンス電池パック４と通信を行う構成について説明する。
携帯電話端末１のデータ通信端子３５ｂは、データ通信端子３５を介してインテリジェンス電池パック４と通信するためのインターフェースとしてＳＩＦ１２と接続してある。データ通信端子３５ｂとＳＩＦ１２との間には、データ通信端子３５のデジタル信号レベルを調節するためのプルアップ抵抗１７が接続してある。また、データ通信端子３５を介したデータ通信を可能な状態に遷移させる信号を出力するポート１５ｂが設けてあり、ＣＰＵ１１からの制御で、ポート１５ｂが該当する信号を出力する。

そして、携帯電話端末１のＣＰＵ１１が、データ通信端子３５ｂを介してインテリジェンス電池パック４側と通信した結果で、ＣＰＵ１１で、充電や放電を停止させる必要があると判断した場合には、トランジスタ１６をオン状態とする制御を行う。
即ち、インテリジェンス電池パック４側で何らかの異常であることを、データ通信端子３５ｂを介したデータ通信でＣＰＵ１１が判断した場合、トランジスタ１６をオン状態として、サーミスタ１０７を短絡させる。

サーミスタ１０７が短絡されることで、充電処理部１０内の温度検出部１００では、異常時の温度に相当する電圧が検出されることになり、その温度検出部１００での検出に基づいて、充電制御部１０３が充電制御トランジスタ１０６をオフして、充電を停止させる制御を行う。
なお、図１に示すように、携帯電話端末１の各部の動作制御を行うＣＰＵ１１は、内部バスを介して携帯電話端末１内の各回路と接続させてある。例えば、携帯電話端末の動作制御用プログラムや各種データを記憶するメモリ１３と接続させてあり、ＣＰＵ１１の制御で記憶データの読み出しや書き込みが行われる。また、液晶表示部（ＬＣＤ）１４での表示についても、ＣＰＵ１１が制御する。液晶表示部１４では、例えば電池残量や時刻を表示したり、電子メールの表示などを行う。また、電池の異常などを表示させてもよい。

次に、本実施の形態の携帯電話端末１にインテリジェンス電池パック４を装着した状態での、インテリジェンス電池パック４への充電時の動作を説明する。本実施の形態の例では、図１に示されているように、サーミスタ１０７を携帯電話端末１側のバッテリマイナス（−）端子３３と温度検出部１００との間に接続している。即ち、携帯電話端末１に内蔵されたサーミスタ１０７を使用した処理で、温度検出処理を行っている。

よって、ＣＰＵ１１がインテリジェンス電池パック４からのデータを受け取るためのデータ通信端子３５から出力される信号には、サーミスタ１０７で出力されるアナログ信号は重畳されない。したがって、携帯電話端末１はデータ通信端子３５を介してインテリジェンス電池パック４からのデータを正確に受け取ることができる。また、充電処理部１０内の温度検出部１００が検出する温度に比例した電圧値についても、データ通信端子３５で転送される信号の影響を受けない。従って、正確な温度検出に基づいた充電の制御が行える。

携帯電話端末１の外部電源入力端子３０に例えばＡＣアダプタのような外部電源を接続して、携帯電話端末１に充電用の電源を供給する。この場合、充電電流は、外部電源入力端子３０からバッテリプラス（＋）端子３１を経由して電池セル４２に流れる。

充電処理部１０は充電電流検出抵抗１０５に流れる充電電流や、温度検出部１００で検出したサーミスタ１０７が接触している部分（インテリジェンス電池パック４）の温度が所定の範囲であれば、充電制御トランジスタ１０６を導通させるオン状態に維持して、インテリジェンス電池パック４に充電を行う。

インテリジェンス電池パック４はＦＧ処理部４０により、電池セル４２の温度を測定する。ＦＧ処理部４０を電池セル４２の近くに設置することにより、電池セル４２の温度を測定することができる。ＦＧ処理部４０で測定した電池セル４２の温度は、レベル変換部（Ｌ／Ｓ）４１０、データ通信端子３５、携帯電話端末１のＳＩＦ１２を経由してＣＰＵ１１に転送される。

ＦＧ処理部４０の温度計測部４０１はサーミスタ１０７より電池セル４２に近い場所に位置しているので、ＦＧ処理部４０で測定した電池セル４２の温度は、携帯電話端末１のサーミスタ１０７で計測する温度より正確である。よって、ＣＰＵ１１は、インテリジェンス電池パック４とＣＰＵ１１との通信によって得られた温度情報が、充電を停止しなければならない温度であるか否かを正確に判定できる。もし充電を停止しなければならないと判断した場合、すぐに充電を停止する。

充電を停止させる場合、ＣＰＵ１１はポート１５ａを介して、トランジスタ１６を導通させるオン状態にして、サーミスタ１０７の両端を短絡する。

サーミスタ１０７の両端が短絡されると、温度検出部１００に印加される電圧は、適切な使用温度範囲に対応する電圧の範囲を超える値となる。よって、温度検出部１００は温度異常を検出することができる。

図１に示した回路では、サーミスタ１０７は分割抵抗１０４と共に基準電圧発生部１０１で出力した電圧を分圧している。よって、サーミスタ１０７の両端が短絡され抵抗値が小さくなると、温度検出部１００にほぼ接地電位、つまり０Ｖに近い電圧が印加されることになる。よって温度検出部１００に印加される電圧は、サーミスタ１０７の両端の電圧が適切な使用温度範囲に対応する電圧の範囲に変化するので温度異常と判断する。

したがって、充電制御部１０３が充電制御トランジスタ１０６をオフ状態にして、外部電源入力端子３０とバッテリ（＋）端子３１の間の電気的接続を切断することにより、充電を停止させる。なお、このように充電を停止させた際には、ＬＣＤ１４に温度異常を検出していることを表示するようにしてもよい。

次に、インテリジェンス電池パック４が消費電力を低減させる目的で低消費電力モードにある場合の動作を説明する。低消費電力モードでは、インテリジェンス電池パック４において、保護部４１１、レベル変換部４１０、ＳＩＦ４０７、およびＣＰＵ４０５以外の回路が動作していない状態である。

よってインテリジェンス電池パック４側の温度計測部４０１で計測した温度の情報を取得するには、動作していない回路、例えば保護部４１１、ＡＤＣ４０４、ＭＵＸ４０３、電圧計測部４００、温度計測部４０１、電流計測部４０２を起動させなければならない。

通常、携帯電話端末１は、インテリジェンス電池パック４の起動状態に関係なく、携帯電話端末１のポート１５ｂはハイレベルの電圧を出力している。よって低消費電力モードから復帰するには、トリガ信号として、ポート１５ｂからローレベル信号を出力する。

ローレベルの信号はデータ通信端子３５を経由して保護処理部４１に入力される。保護処理部４１では、データ通信端子３５から受け取った信号を、ＦＧ処理部４０で処理される信号のレベルに合うように、信号レベルを調節し、ＦＧ処理部４０のインターフェースであるレベル変換部４１０に転送する。

ＦＧ処理部４０のＣＰＵ４０５はＳＩＦ４０７から受け取ったローレベルの信号に基づいて、ＡＤＣ４０４、ＭＵＸ４０３、温度計測部４０１を起動させる。したがって、インテリジェンス電池パック４は低消費電力モードから通常モードへ復帰し、携帯電話端末１に温度等のデータを送信することができるようになる。

ＳＩＦ４０７から受け取ったローレベルの信号に基づいて起動される部分は、ＡＤＣ４０４、ＭＵＸ４０３、温度計測部４０１に限定されることはなく、電圧計測部４００、電流計測部４０２と共にＡＤＣ４０４、ＭＵＸ４０３、温度計測部４０１を起動しても良い。

このように、従来、インテリジェンス電池パック４に設置されていたサーミスタを、携帯電話端末１側に設置することによって、携帯電話端末１とインテリジェンス電池パック４との接続は、従来と同様にバッテリプラス（＋）端子３１、データ通信端子３５、バッテリマイナス（−）端子３３の３つの端子のままで、データ通信用端子にはアナログ信号が重畳しない構成にすることができる。

よって、データ通信端子３５にはデータ通信用の信号のみが流れるので、従来、データ通信端子３５を用いてデータ通信をしている間に発生する温度検出部１００の誤検出もなくなるという効果を得ることができる。

さらに、データ通信が確実に行えなくなるなどの不具合がある場合や、ＣＰＵ１１が正常に動作しなくなった場合でも、サーミスタ１０７が携帯電話端末１側に設置されており、サーミスタ１０７によって検出されたインテリジェンス電池パック４の温度を充電処理部１０で測定することができる。また、インテリジェンス電池パック４と携帯電話端末１内のＣＰＵ１１との通信で、インテリジェンス電池パック４側から電池異常がＣＰＵ１１側に通知された場合にも、サーミスタ１０７と並列に接続されたトランジスタ１６を制御して、充電処理部１０内の温度検出部１００で異常を検出する構成としたので、ＣＰＵ１１が充電処理部１０と通信を行うことなく、インテリジェンス電池パック４から受け取った結果に基づいて充電や放電の制御が行え、携帯電話端末１内で、電池パックの充電や放電を制御する構成を簡単にすることができる。さらに、充電処理部１０は、従来のサーミスタ内蔵電池パックの充電や放電を制御する充電処理部（図６例及び図７例の充電処理部２１０）と全く同じ回路構成とすることができ、従来から携帯電話端末が備える充電制御用の集積回路などをそのまま利用することができ、携帯電話端末として低コストに構成することができる。

なお、図１に示したサーミスタ１０７を短絡させるスイッチング素子（図１例でのトランジスタ１６）は、温度検出部１００で検出される電圧が、通常時と異なる電圧にすることが可能な構成であれば、その他の位置に接続する構成としてもよい。図３〜図５は、それぞれトランジスタ１６を別の位置に接続した例を示した図である。

図３は本実施の形態の例の第１変形例を示したブロック図である。図１で示した実施の形態の例と同じ部分は同一の符号を付してある。図３において、図１の実施の形態例との違いは、携帯電話端末１のトランジスタ１６が分割抵抗１０４と並列に接続されている部分である。即ち、図１の例では、トランジスタ１６をサーミスタ１０７と並列に接続させたが、図３の例では、トランジスタ１６を分割抵抗１０４と並列に接続させた構成としてある。図３のその他の部分は、図１の例と同様に構成する。

図３に示した第１変形例では、インテリジェンス電池パック４に異常があった場合、ＣＰＵ１１はトランジスタ１６がオン状態となるように制御する。これによって、分割抵抗１０４の両端が短絡される。分割抵抗１０４での電圧降下がなくなり温度検出部１００には、基準電圧出力部１００から出力された電圧が分圧されずに、サーミスタ１０７の両端の電圧が印加される。

よって温度検出部１００に印加される電圧は、適切な使用温度範囲に対応する電圧の範囲を超える値となり、温度検出部１００に温度異常を検出することができる。その後、充電処理部１０の充電制御については図１を参照して説明した実施の形態の例と同様である。また、インテリジェンス電池パック４が低消費電力モードにある場合の動作も同様である。

次に、図４を用いて第２変形例を説明する。本例において図１で示した実施の形態の例と同じ構成については同一の符号を付してある。図４に示したように、携帯電話端末１のトランジスタ１６は分割抵抗１０４とサーミスタ１０７の間に直列に接続している。また温度検出部１００はトランジスタ１６とサーミスタ１０７の接続点の電圧を検出する。

図４に示した第２変形例の場合は、ＣＰＵ１１は通常時はトランジスタ１６をオン状態とし、インテリジェンス電池パック４に異常があった場合、ＣＰＵ１１はトランジスタ１６をオフ状態とする。つまり、異常状態では、基準電圧出力部１０１で出力した基準電圧は温度検出部１００には印加されない。この場合、温度検出部１００に印加される電圧はサーミスタ１０７の両端の電圧から、実質的に接地電位と同じ電位に変化する。よって、温度検出部１００に印加される電圧は、適切な使用温度範囲に対応する電圧の範囲を超える値となり、温度検出部１００が温度異常に相当する電圧を検出することができる。

次に図５を用いて第３変形例を説明する。図４に示した第２変形例との違いは、温度検出部１００が接続する位置の違いである。図５の第３変形例では、携帯電話端末１のトランジスタ１６は分割抵抗１０４とサーミスタ１０７の間に直列に接続している点は、図４の例と同じである。そして、図５に示すように、分割抵抗１０４とトランジスタ１６の間の電圧を、温度検出部１００で検出する構成としてある。

この図５の構成で、ＣＰＵ１１がインテリジェント電池パック４との通信で、温度異常などの異常を検出すると、トランジスタ１６をオフ状態に制御する。異常でない状態では、トランジスタ１６は常時オン状態である。
この図５の構成の場合も、異常時に温度検出部１００に印加される電圧は実質的に０Ｖである。したがって、温度検出部１００に印加される電圧は、適切な使用温度範囲に対応する電圧の範囲を超える値となり、温度検出部１００に温度異常を検出することができる。温度異常を検出する。

なお、ここまで説明した実施の形態では、携帯電話端末にインテリジェンス電池パックを内蔵させた例について説明したが、携帯電話端末以外の各種携帯用電子機器（携帯端末）に、同様の電池パックを内蔵させて、充電や放電を制御する場合にも適用可能である。また、インテリジェンス電池パックの内部構成についても、図１などに示した構成は一例であり、その他の構成を適用してもよい。

さらに、図１〜図５に示した各実施の形態の具体的回路構成では、充電処理部の温度検出部で、電池異常を検出するための構成として、トランジスタ１６のオン・オフを制御する構成としたが、トランジスタ以外のスイッチング素子を使用して、同様の制御を行う構成としてもよい。

本発明の一実施の形態の例の携帯電話端末とインテリジェンス電池パックとの電気的な接続構成を示したブロック図である。本発明の一実施の形態の例における携帯電話端末とインテリジェンス電池パックの例を示した斜視図である。本発明の一実施の形態の第１変形例のブロック図である。本発明の一実施の形態の第２変形例のブロック図である。本発明の一実施の形態の第３変形例のブロック図である。従来の携帯電話端末と電池パックとの電気的な接続例を示したブロック図である。従来の携帯電話端末とインテリジェンス電池パックとの電気的な接続例を示したブロック図である。

符号の説明

１・・・携帯電話端末、４・・・インテリジェンス電池パック、１６・・・トランジスタ、３５ａ、３５ｂ・・・データ通信端子、１００・・・温度検出部、１０４・・・分圧抵抗、１０７・・・サーミスタ

Claims

電池パックが装着されて、その装着された電池パックを電源として使用する携帯端末において、
前記電池パックの正極と接続される正極端子と、
前記電池パックの負極と接続される負極端子と、
前記電池パック内の回路と通信を行うデータ通信端子と、
前記正極端子から前記電池パックへの充電の制御を行う充電制御部と、
基準電圧を出力する基準電圧出力部と、
前記基準電圧出力部と前記負極端子との間に直列に接続した、分割抵抗及びサーミスタと、
前記分割抵抗とサーミスタとの直列回路の所定箇所の電圧から温度を検出し、検出した温度により前記充電制御部で充電を停止させる温度検出部と、
前記分割抵抗とサーミスタとの直列回路の途中に接続され、前記所定箇所の電圧を制御するスイッチング素子と、
前記データ通信端子を介して電池パック内の回路と通信を行い、電池パック側から異常が通知された場合に、前記スイッチング素子を制御して、前記所定箇所の電圧を変化させる制御部とを備えることを特徴とする
携帯端末。
前記スイッチング素子は、前記サーミスタに並列に接続し、前記制御部が前記スイッチング素子の制御で、前記サーミスタをショートさせて、前記所定箇所の電圧を変化させることを特徴とする
請求項１に記載の携帯端末。
前記スイッチング素子は、前記分割抵抗に並列に接続し、前記制御部が前記スイッチング素子の制御で、前記分割抵抗をショートさせて、前記所定箇所の電圧を変化させることを特徴とする
請求項１に記載の携帯端末。
前記スイッチング素子は、前記サーミスタと前記分割抵抗の間に直列に接続し、前記制御部が前記スイッチング素子の制御で、前記サーミスタと前記分割抵抗の間を切断させて、前記所定箇所の電圧を変化させることを特徴とする
請求項１に記載の携帯端末。
電池パックが装着されて、その装着された電池パックを電源として使用する携帯端末と、その携帯端末に装着された電池パックとで構成される充電システムにおいて、
前記電池パックとして、
内蔵された二次電池の状態を検出する電池側制御部と、
前記二次電池の正極及び負極と接続された電池側正極端子及び電池側負極端子と、
前記電池側制御部の制御で前記携帯端末側と通信を行う電池側データ通信端子とを有し、
前記携帯端末として、
前記電池側正極端子と接続される端末側正極端子と、
前記電池側負極端子と接続される端末側負極端子と、
前記電池側データ通信端子と接続される端末側データ通信端子と、
前記端末側正極端子から前記電池パックへの充電の制御を行う充電制御部と、
基準電圧を出力する基準電圧出力部と、
前記基準電圧出力部と前記端末側負極端子との間に直列に接続した、分割抵抗及びサーミスタと、
前記分割抵抗とサーミスタとの直列回路の所定箇所の電圧から温度を検出し、検出した温度により前記充電制御部で充電を停止させる温度検出部と、
前記分割抵抗とサーミスタとの直列回路の途中に接続され、前記所定箇所の電圧を制御するスイッチング素子と、
前記端末側データ通信端子を介して前記電池側制御部と通信を行い、前記電池側制御部から異常が通知された場合に、前記スイッチング素子を制御して、前記所定箇所の電圧を変化させる端末側制御部とを備えることを特徴とする
充電システム。