JP2005245078A - 電磁誘導充電回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来は、二次電池によって設けられる許容温度範囲上限近傍下での充電において、二次電池充電時に生じる発熱と周囲環境による温度上昇によって充電を完了するまでに多大な時間を要する、あるいは充電を完了することができない、という問題があった。
【解決手段】 本発明の電磁誘導充電回路は、温度検出部１０２によって検出される周囲温度の情報と、記憶部１０７に格納している充電電流と温度上昇とから得られる温度情報との情報を基にして、二次電池１０６の充電電流値を決定する。周囲温度を監視しつつ二次電池１０６への充電電流を制御することで、充電を短時間で完了させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子機器に搭載される二次電池を充電するための電磁誘導充電回路に関するものである。

近年のリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）等の二次電池は、小型・大容量化が進んだことによって、より小型の電子機器への搭載が可能になってきた。すなわち、二次電池の小型・大容量化は、電子機器自体の小型化に貢献している。ところが、電子機器の高機能化・複雑化によって、そのシステムが消費する消費電流は増加傾向にあり、二次電池の充電サイクルは多くなってきた。このため、二次電池を短時間で充電完了することが望まれている。

従来から使用されている二次電池用充電器は、電子機器と二次電池用充電器本体とを接続するための、電子機器の外部に露出した複数の充電端子を備えている。しかし、長期間使用するうちに充電端子の表面は、酸化による錆や塵芥の付着のために、摩耗や変形をしてしまう。また、接触端子バネの付勢力の低下などによる接触抵抗値の増大により接続不具合が発生し、確実な接続ができなくなる。
以前より防水・防滴仕様の腕時計は知られているが、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）などに代表される小型携帯端末なども近年防水・防滴仕様が増え、充電端子の劣化の問題が起きている。
一方で、電子機器の軽量化が進み、充電端子一本に加わる荷重がますます減ってきており、充電端子の接続が不安定になりつつある。そのため、充電端子を必要としない電磁誘導方式等を利用した非接触による充電方式が提案されている。

まず、二次電池を充電する回路を説明する。図６に、知られている二次電池充電回路の概略を図示する。この図を用いて二次電池への充電の様子を説明する。
１０１は二次電池充電回路、１０２は温度検出部、１０３は充電電流制御部、１０４は充電源部、１０６は二次電池、６０１は外部電源である。

外部電源６０１より供給される電源により、二次電池充電回路１０１は動作する。二次電池充電回路１０１は、充電源部１０４と温度検出部１０２と充電電流制御部１０３とからなり、充電源部１０４から温度検出部１０２へは制御信号を出力し、反対に温度検出部１０２から充電源部１０４へは、温度検出部１０２に設置された温度センサの出力信号を出力する。
充電電流制御部１０３で二次電池１０６に充電する際の最大充電電流を設定することが可能であり、その設定に合わせて充電源部１０４より二次電池１０６に電源を供給（充電）を行う。
この時の充電許可条件として、温度検出部１０２で検出される二次電池１０６を含めた周囲の温度が許容範囲内にあることが必要である。また、このとき二次電池１０６を含めた周囲の温度が許容範囲外であれば、充電源部１０４から二次電池１０６への電源供給（充電）は停止する。

ここで充電時の許容温度範囲を設ける理由は、二次電池１０６の内部や周辺回路の不測の事態（例えば、回路短絡等の不具合の発生）に起因する異常発熱による事故の被害を小さくすることと、極度の高温及び低温状態での充電に起因する二次電池１０６の性能劣化を防止するためである。

次に、電磁誘導方式等を利用した非接触による充電方式を説明する。図７に、知られている電磁誘導式非接触充電器を図示する。この図を用いて説明する。
１０５は二次充電回路、２０７は一次充電器、７０３は外部電源、７０４は発振回路、７０５は一次コイル、７０６は二次コイル、７０７は同調コンデンサ、７０８は平滑用コンデンサ、７０９は半波整流用ダイオード、７１０は電圧レギュレータ、７１１は定電圧電源である。

一次充電器２０７は、発振回路７０４と一次コイル７０５とから構成され、発振回路７０４には外部電源７０３が供給される。二次充電回路１０５は、二次コイル７０６と同調コンデンサ７０７と平滑用コンデンサ７０８と半波整流用ダイオード７０９と電圧レギュレータ７１０とから構成され、電子機器を動作させる為の定電圧電源７１１を出力する。
一次コイル７０５と二次コイル７０６とが近接することでトランスを形成し、一次充電器２０７から二次充電回路１０５へ電力が伝達される。より効率良く電力を伝達する為に、一次コイル７０５と二次コイル７０６とは磁束が通過する方向に近接することが一般的である。また各コイルの定数（巻数）および同調コンデンサ７０７の定数、発振回路７０４の発振周波数は効率良く電力が伝達されるように選定され調整される。

図７に示した電磁誘導式非接触充電器では、一次充電器２０７の出力が全て二次充電回路１０５に伝達されることは技術的に非常に困難であり、一般的に充電効率は５０％程度と言われている。このとき伝達されなかった一次充電器２０７の出力の一部は熱に変化し、一次コイル７０５および二次コイル７０６、構成によっては二次充電回路１０５全体も含めて周囲の温度を上昇させる。この周囲の温度に二次電池も含まれる場合、先に説明したように、温度による二次電池の性能劣化防止のために充電を停止などの対策を行わなければならない。

以上の説明で明らかなように、従来の知られている電磁誘導式非接触充電器では、充電回路などの周辺の温度ならびに二次電池の温度が上昇すると充電を停止してしまうために、その二次電池が充電完了するまでに必要とする時間が非常に多くかかってしまうという問題があった。

このような問題を解決するために、多くの提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に示した従来技術は、充電時における二次電池の温度を検出し、発熱が発生したと判断した場合は、充電回路を制御し発熱を抑えるというものである。
図を用いて詳しく説明する。図８は特許文献1に示した従来技術である。図８は、特許文献１に示した従来技術をその発明の主旨を逸脱しない範囲において書き直した図である。

図８は、二次電池および二次電池充電回路の概略を示しており、その二次電池の充電動作の制御は、携帯型コンピュータシステムの電源管理用マイクロプロセッサ８０３を充電動作制御部として行われる。
１１１は二次電池充電回路、１６６は二次電池、８０１は電源端子、８０３はマイクロプロセッサ、８０４はスイッチング部、８０５は充電電流検出部、８０６は高速充電制御部、８０７は定電圧制御部、８０９は温度検出手段である。

二次電池１６６は、温度を感知する温度検出手段８０９を具備する。二次電池充電回路１１１は、外部電圧源から所定のＤＣ電圧を受ける電源端子８０１と、マイクロプロセッサ８０３による制御信号を送受する端子を具備する。電源端子８０１と二次電池１０６との間にはスイッチング部８０４が設けられ、このスイッチング部８０４を介して二次電池１６６へ供給される充電電流量が充電電流検出部８０５により検出される。高速充電制御
部８０６は、マイクロプロセッサ８０３から提供される充電制御イネーブル信号に応答して二次電池１６６への充電電流切換を行う。
定電圧制御部８０７は、二次電池１６６へ供給される充電電圧を予め定めてあるレベルに維持するためのものである。この定電圧制御部８０７は、充電初期には定電流方式で充電後期には定電圧方式を実行しなければならないリチウムイオンバッテリセルを使用した二次電池１６６を充電する場合に必要な要素である。
二次電池１６６に内蔵された温度検出手段８０９によって検出される温度情報がマイクロプロセッサ８０３へ出力される。

また、携帯型コンピュータなどに搭載される大型プロセッサには、動作温度が９０〜１００℃にまで達するものがあり、その影響でバッテリ温度も上がりやすくなっている。つまり、周辺の装置の発熱によるバッテリ温度の上昇も無視できない段階にきている。
先に説明したとおり、高温下で大電流による充電を行うと二次電池の寿命を短縮してしまうために、二次電池１６６に内蔵された温度検出手段８０９による温度感知により、温度変化に応じた充電動作制御を行う技術が採用されている。
二次電池１６６の温度が基準値を越えて高温となる場合には、二次電池１６６のフル充電前でも充電を停止するようにしている。しかしこの手法では、高温下での充電容量低下などの現象とも相まって、不十分なまま充電終了、あるいは充電完了までに多大な時間を要してしまうため、二次電池１６６による使用動作時間が短くなるなど不具合を生じている。
これに鑑みて、特許文献１に示した従来技術では、高温下でより高い充電率を達成可能な二次電池充電回路１１１を提供することを目的としている。

そのため、特許文献１に示した従来技術の二次電池充電回路１１１では、二次電池１６６に内蔵された温度検出手段８０９によって検出される二次電池１６６の温度情報と、二次電池１６６周辺の温度を感知する周辺温度検出部（図示しない）によって検出される温度情報とをマイクロプロセッサ８０３において計算し、二次電池１６６への充電電流を制御することで、二次電池１６６自身および周辺の温度を抑圧して高温下での充電を実現し、従来技術に比べて充電率を向上させていた。

特開平１０−１２６９７６号公報（第７頁、第２図）

特許文献１に示した従来技術は、発熱を検出しその結果に基づいて充電電流を制御するために、充電時間短縮の効果はあるが、充電による二次電池自体の発熱を主に制御するものであって、充電回路を構成する二次電池以外の部品の発熱を制御するものではない。そのため、充電電流を制御しても二次電池以外の部品の発熱制御はしていないので、充電電流を抑えれば発熱も抑えられるということは可能であるが、定量的な充電電流の制御による定量的な発熱制御は出来ないという問題がある。

詳しく説明する。電磁誘導式非接触充電器を搭載した電子機器の場合、二次電池への充電電流量にもよるが、構成上大電流を流すことが困難であるため、発熱の問題は二次電池の内部抵抗によるものが主なのではなく、電磁誘導式非接触充電器が主に起因している。また、前述の電磁誘導式非接触充電器を搭載した電子機器が腕時計のように極めて小さな形状である場合、発熱源となる一次コイルや二次コイルや二次充電回路等が構造上、二次電池に近接するため、熱の影響を受け易くなる。
問題となる二次電池自体の温度は、周囲の環境温度に発熱量を付加したものなので、室温等の環境温度の影響を大いに受ける。そのため、環境温度が設定した充電許容温度範囲の高温部に近接している状況で充電を行った場合、環境温度と充電に伴って発熱する発熱
量とで充電制御が作動して充電が停止してしまう。高温のために充電を停止した場合、周囲の温度が設定温度以下にならないと再び充電を始めることはない。さらに温度検出部では温度検出がヒステリシス特性を持つために、設定温度にマージン分を付加した温度以下にならないと再充電しないため、二次電池の充電が完了するまで多大な時間を要してしまう。

したがって、特許文献１に示した従来技術の問題を解決し、より短時間に充電を完了させるためには、環境温度が設定した充電許容温度範囲の高温部に近接している場合、充電による発熱による周囲温度が充電許容温度範囲を超えないように制御する必要がある。

本発明の目的は、上記課題を解決しようとするもので、電子機器を構成する二次電池の充電時間を高温下であっても短時間で完了させるものである。

上記目的を達成するための本発明の電磁誘導充電回路は次のような構成を採用する。

二次コイルを有する二次充電回路と、二次電池と、二次電池充電回路と、を有し、一次コイルを有する電磁誘導式非接触充電器によって、二次電池を充電する電磁誘導充電回路において、
二次電池充電回路は、二次電池へ充電電流を供給する充電源部と、二次電池および電磁誘導式非接触充電器を含む周辺の温度を検出する温度検出部と、充電電流と温度上昇とから得られる温度情報を格納する記憶部と、温度検出部で検出する温度と温度情報との情報に従い充電源部を制御する充電電流制御部と、を有することを特徴とする。

温度情報は、二次電池の充電において生じる電磁誘導式非接触充電器の温度上昇および周囲の環境によって生じる温度変化と充電電流との関係から得られる情報であり、
充電電流制御部は、温度検出部で検出する温度と温度情報とを利用し、段階的に二次電池への充電電流を増減させるように充電源部を制御し、二次電池の温度を充電許容温度範囲内に維持するように制御することを特徴とする。

二次電池充電回路は、温度検出部により検出される温度が所定温度よりも高温かあるいは低温が検出された場合に、充電源部の充電電流の供給を止めるように制御することを特徴とする。

二次充電回路と二次電池とが、構造的に近接して配置することにより、温度検出部が二次電池充電回路と二次電池との双方の温度監視を行うことを特徴とする。

本発明の電磁誘導充電回路を搭載する電子機器では、温度検出部によって、二次電池および電磁誘導式非接触充電器を構成する二次充電回路を含む周辺の温度を検出する。二次電池へ充電電流を出力する充電源部は、温度検出部によって検出される温度が二次電池に設定されている充電許容温度範囲内にある場合に、二次電池への充電を行う。
記憶部には、二次電池の充電において生じる電磁誘導式非接触充電器の温度上昇および周囲の環境によって生じる温度変化と充電電流との関係から得られる温度情報が格納されている。
温度検出部によって検出される温度が二次電池に設定されている充電許容温度範囲を越えそうな場合は、充電電流制御部は、温度検出部によって検出される温度と記憶部に格納されている温度情報とを利用して、二次電池への充電電流値を決定する。充電電流制御部は、決定した充電電流値を増減させるように充電源部を制御して二次電池の充電を行う。本発明の電磁誘導充電回路によれば、電磁誘導式非接触充電器を利用した電子機器の充電
時において、室温等の環境温度と二次電池の充電によって生ずる発熱とによって、設定した充電許容温度範囲を超えることなく短時間に二次電池の充電を完了することを可能にする。

以下図面により本発明の電磁誘導充電回路を詳述する。図１は、本発明の電磁誘導充電回路を示すものであり、図２は、本発明の電磁誘導充電回路を構成する電子機器の構造を示すものである。図３は、本発明の電磁誘導充電回路の温度検出部を示す回路図である。

[本発明の電磁誘導充電回路の構成説明：図１]
まず本発明の電磁誘導充電回路の構成を図に基づいて説明する。なお、本発明の実施の形態では、電子機器として腕時計等の小型電子機器を想定して説明する。
図１は、本発明の電磁誘導充電回路を説明する概略図である。１０１は二次電池充電回路、１０２は温度検出部、１０３は充電電流制御部、１０４は充電源部、１０５は二次充電回路、１０６は二次電池、１０７は記憶部である。
二次充電回路１０５より供給される電源により、二次電池充電回路１０１は駆動する。二次電池充電回路１０１は、温度検出部１０２と充電電流制御部１０３と充電源部１０４と記憶部１０７とからなり、充電源部１０４から温度検出部１０２へはイネーブル等の制御信号を出力し、反対に温度検出部１０２から充電源部１０４へは温度検出部１０２に設置されたサーミスタ等の温度センサの出力信号を出力する。
充電電流制御部１０３で二次電池１０６に充電する際の最大充電電流を設定することが可能であり、その設定に合わせて充電源部１０４より二次電池１０６に電源の供給（充電）を行う。
充電電流制御部１０３は、充電初期には定電流方式で二次電池１０６を充電し、充電後期には定電圧方式で二次電池１０６を充電する。これは、このような制御を必要とするリチウムイオン電池を使用した二次電池を充電する場合に必要な制御である。
記憶部１０７は、二次電池の充電において生じる電磁誘導式非接触充電器の温度上昇および周囲の環境によって生じる温度変化と充電電流との関係から得られる温度情報が格納されている。
記憶部１０７に格納される温度情報は、設計する電子機器ごとに異なるデータである。すなわち、構成する電磁誘導式非接触充電器や二次電池の仕様によってそれぞれ発熱の状態が異なるからである。そのため、電子機器製品を量産展開するためには、試作段階や量産展開直前の仕様が決定された状態において、予め温度変化と充電電流との関係を測定し、その測定結果を基に記憶部１０７に温度情報を格納する。

実際の運用に際して、充電許可条件として温度検出部１０２で検出される二次電池１０６を含めた周囲の温度が許容範囲内にあることが必要である。また、このとき二次電池１０６を含めた周囲の温度が許容範囲外であれば、充電源部１０４から二次電池１０６への電源供給（充電）は停止する。

温度検出部１０２から充電電流制御部１０３へ制御信号を出力する。温度検出部１０２では、周囲の温度を段階的に検出して周囲の温度に合致した信号を出力し、充電電流制御部１０３では、その信号に対応し、記憶部１０７に格納されている温度情報を鑑みて二次電池１０６の充電電流値を決定する。充電電流値と電磁誘導式非接触充電器で発生する発熱量とは相関関係にあるため、二次電池１０６の充電電流値を制御することで発熱量を制御することが可能である。

本発明の電磁誘導充電回路を構成する電子機器の特徴的な部分はまさにこの点である。温度検出部１０２からの温度情報に基づき、充電電流制御部１０３は充電源部１０４を制御し、二次電池１０６への充電電流を制御する。すなわち、充電電流と温度上昇との関係
から得られる温度情報を利用して電磁誘導式非接触充電器において発生する発熱量を制御しながら二次電池への充電電流を増減制御するものである。

本発明の実施の形態では、腕時計等の小型電子機器を例にして説明しているので、温度検出部１０２が二次電池１０６および二次充電回路１０５等の周辺の温度検出を兼ねているが、それぞれのデバイスごとに温度検出手段を設けることも、もちろん可能である。その場合、より高精度な温度検出、および監視が可能である。
腕時計のような小型電子機器では、温度検出部１０２が二次電池１０５と周辺の温度検出を兼ねることができるので構成が簡単になり、かつ、複数の温度検出手段を設けた場合にはそれぞれの誤差を補正するための補正回路手段が必要になるが、その手段も省くことができるので更に構成を簡単にすることができる。

[本発明を搭載した電子機器の構成説明：図２]
図２は本発明の電磁誘導充電回路を構成する電子機器の概略図であり、図２の配線は電源供給経路を示している。１０１は二次電池充電回路、１０５は二次充電回路、１０６は二次電池、２００は電子機器、２０７は一次充電器、２０８はＣＰＵ、２０９はＬＣＤ／ブザー、２１０は外部インターフェースである。

一次充電器２０７と二次充電回路１０５とは構造的に近接し、両者が組になって電磁誘導式非接触充電器を構成する。一次充電器２０７の内にある一次コイル（図示せず）と二次充電回路１０５の内にある二次コイル（図示せず）とでトランスを構成し、そのトランスを経由して伝達された電力は二次充電回路１０５の内部で整流され二次電池充電回路１０１に送られる。
二次電池充電回路１０１では、二次電池１０６の残容量や温度等を監視しながら、二次電池１０６に充電する。この場合、二次電池１０６の電源端子と電子機器２００の内部の負荷要素である、ＣＰＵ２０８、ＬＣＤ表示装置やブザー等のＬＣＤ／ブザー２０９、キーボードやスイッチや外部との接続装置等の外部インターフェイス２１０への電源供給も行っている。但し、通常の非充電時は二次電池１０６から各負荷要素への電源を供給する。

[本発明の温度検出回路の構成説明：図１、図３、図７]
図３に本発明の温度検出回路を示す。３０１は定電圧電源、３０２から３１０は抵抗、３１１はトランジスタ、３１２はサーミスタ、３１３はコンデンサ、３１４から３１６はコンパレータである。
本発明の電磁誘導充電回路に非接触で電力を供給するシステムは、図７に示した電磁誘導式非接触充電器と変わりがない。図７も参照して説明する。
定電圧電源３０１は図７に示した定電圧電源７１１と兼ねることが可能であるが、安定した電源供給が必要である。図３に示す温度検出回路は、抵抗３０２〜３１０とトランジスタ３１１とサーミスタ３１２とコンデンサ３１３とコンパレータ３１４〜３１６とで構成される。
定電圧電源３０１から抵抗３０３〜３０６が直列接続されて分圧手段が形成され、この抵抗３０３〜３０６の各接続点がコンパレータ３１４，３１５，３１６の反転入力端子にそれぞれ接続している。また、抵抗３０２を介し定電圧電源３０１が接続され、負温度係数をもつサーミスタ３１２には、並列に抵抗３０７，３０８，３０９が接続され、それぞれコンパレータ３１４，３１５，３１６の非反転入力端子に接続している。

トランジスタ３１１と抵抗３１０とは、図１に示す充電源部１０４の指示によって温度検出部１０２の動作を制御するイネーブル手段である。すなわち、充電源部１０４からハイレベルの制御信号が出力されるとトランジスタ３１１がこれに応じて温度検出部１０２をイネーブルし、反対に充電源部１０４からローレベルの制御信号が出力されるとトラン
ジスタ３１１がこれに応じて温度検出部１０２をディセーブルされる。なお、このスイッチ構成の検出イネーブルおよびディセーブル手段は省くことも可能である。

二次電池１０６に充電する際に、図７に示す電磁誘導式非接触充電器から生じる発熱と室温等の環境温度等とによって周囲温度が上昇してくると、サーミスタ３１２の抵抗値はそれに反比例して減少する。したがって、コンパレータ３１４，３１５，３１６の非反転入力端子の電圧は温度上昇に伴って減少し、各反転入力端子に提供される基準電圧と比較される。つまり、周辺温度は４段階で検出されることになり、最初の段階が常温で、コンパレータ３１４，３１５，３１６はすべてハイレベルを出力する。
温度が上昇して設定された閾値を超えると、サーミスタ３１２による非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧よりも低くなるので、コンパレータ３１４からローレベルが出力される。さらに温度が上昇して一ランク上に設定された閾値を超え、非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧よりも低くなるとコンパレータ３１４，３１５からローレベルが出力される。そしてさらに、温度が上昇して最も上位に設定された閾値を超え、非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧よりも低くなるとコンパレータ３１４，３１５，３１６の全てからからローレベルが出力される。そしてこれらコンパレータ３１４，３１５，３１６からの出力は、図１に示す充電電流制御部１０３に送られ、二次電池１０６への充電電流が制御される。

[グラフの説明：図４]
図４は本発明の実施の形態において、図１に示す二次電池１０６の充電電流値と二次電池１０６を含む周辺の上昇温度とを計測したグラフである。横軸に充電電流（Ｃは電池の電流特性の目安であり、一時間で理論電池容量を充電あるいは放電するとき１Ｃと言う）、縦軸に周囲の上昇温度（℃）を示している。
図４に示すように、二次電池充電電流値が増加すると周囲温度が上昇する。この上昇の原因は充電時の二次電池内部抵抗による発熱もあるが、主たる原因は電磁誘導式非接触充電器によって充電される際に発生する充電損失である。
このグラフからもわかるように、充電電流と二次電池を含む周囲の温度上昇とをデータベース化した温度情報を利用することによって、本発明の電子機器においては、周囲温度を監視することによって二次電池充電電流値を制御しすることが可能になる。

すなわち、あらかじめ充電電流値と二次電池１０６を含む周辺の上昇温度との関係がデータベース化されていれば、充電中に環境等の影響で周辺の温度が上昇した場合に、二次電池１０６への充電電流値を制御することで周辺温度の上昇を抑えることが可能になり、中断することなく充電を完了させることが可能になる。

周辺の温度が設定した充電許容温度範囲より上方に超えてしまうと、周辺温度が温度範囲内まで低下しないと充電は再開されない。また、温度検出手段にはヒステリシス特性が存在するため、充電許容温度範囲にマージンを追加した温度まで周辺温度が低下しないと充電は再開されない。そのため、二次電池の充電を効率良く短時間に完了させるためには、充電許容温度の上限を超えない範囲で充電することが重要なのである。

[グラフの説明：図５]
図５は本発明の実施の形態において、二次電池充電時の各環境温度下での二次電池電圧と充電時間とを計測したグラフである。横軸に充電時間（ｍｉｎ）、縦軸に二次電池の電池電圧（Ｖ）を示している。５０１と５０２と５０３とは充電特性を表している。
一般的なリチウムイオン電池を使用した二次電池の最大定格を４．２Ｖと想定し、この電圧まで充電する場合の充電時間を調べたものである。
５０１は、環境温度が２５℃の時の充電時間と二次電池の電圧との関係を示す充電特性であり、理想的な二次電池の充電完了時間を示している。５０２と５０３とは、環境温度
が４５℃の時の充電特性を示しており、５０２は本発明の電磁誘導充電回路を搭載した電子機器を示し、５０３は図６に示した知られている二次電池充電回路を搭載した電子機器を示している。本発明の実施の形態では、二次電池の許容充電温度範囲を０〜５０℃としている。
本発明の電磁誘導充電回路を搭載した電子機器でも従来の知られている二次電池充電回路でも、環境温度が低温である２５℃の時には、双方とも同じく５０１の充電特性を示すが、環境温度が高温である４５℃の時はそれぞれ異なる充電制御をしているために５０２と５０３とで充電特性が異なる。

それぞれの定電流充電時の充電電流値は１Ｃであり、環境温度が低温の場合である５０１は、およそ６０分強で充電が完了することを示している。環境温度が高温の場合である５０２は、充電開始からおよそ２０分までは１Ｃで充電するが、図４からわかるように、１Ｃ充電時には約１２℃の温度上昇が見込まれる。そのため、許容充電温度範囲上限である５０℃に近づいたところで、充電電流を０．５Ｃに低下させたので、５０１よりは時間を要したが１２０分程度で充電を完了した。同様に環境温度が高温の場合である５０３は、２０分を過ぎたところで許容充電温度範囲の上限を超えてしまったため充電が停止し、周囲温度が低下後に再び定電流（１Ｃ）充電を行うがしばらくすると上限を再び超えてしまう。これを繰り返してしまうので充電終了までに多大な時間を要してしまい、充電を必要とする電子機器として必要とされる短時間での充電完了を実現することができなくなってしまう。

以上の説明で明らかなように、本発明の電磁誘導充電回路は、充電時に電磁誘導式非接触充電器によって生じる発熱と二次電池充電電流との相関関係をデータベース化した温度情報を利用することにより、二次電池充電電流値を制御することによって電磁誘導式非接触充電器による発熱を制御する構成を有する。本発明の電子機器の特徴的な部分はまさにこの点である。従来にはない二次電池の温度制御を充電電流制御によって実現させ、高温環境下での短時間による充電作業の完了を可能にできたのであり、この発明は従来技術にはない格別の効果である。

本発明の電磁誘導充電回路を搭載した電子機器では、通常の電子機器では必要とされる充電用の接続端子が不要であるため、防水構造をより容易に実現することができる。また、従来技術と比較して高温下における短時間の充電完了を実現することも可能である。これらの特徴から防水性が求められる腕時計や、より大きな二次電池を必要とする携帯型ＰＤＡ等の電子機器に好適である。

本発明の電磁誘導充電回路を説明する概略図である。 本発明の電磁誘導充電回路を用いた電子機器の概略図である。 本発明の温度検出回路図である。 本発明の電磁誘導充電回路の二次電池充電電流と周囲上昇温度のグラフである。 本発明の各温度環境下での二次電池電圧と充電時間のグラフである。 従来技術の二次電池充電回路を説明する概略図である。 電磁誘導式非接触充電器を示す回路図である。 特許文献１に示した従来技術を説明する図である。

符号の説明

１０１ 二次電池充電回路
１０２ 温度検出部
１０３ 充電電流制御部
１０４ 充電源部
１０５ 二次充電回路
１０６ 二次電池

Claims (4)

1. 二次コイルを有する二次充電回路と、二次電池と、二次電池充電回路と、を有し、一次コイルを有する電磁誘導式非接触充電器によって、前記二次電池を充電する電磁誘導充電回路において、
   前記二次電池充電回路は、前記二次電池へ充電電流を供給する充電源部と、前記二次電池および前記電磁誘導式非接触充電器を含む周辺の温度を検出する温度検出部と、充電電流と温度上昇とから得られる温度情報を格納する記憶部と、前記温度検出部で検出する温度と前記温度情報との情報に従い前記充電源部を制御する充電電流制御部と、を有することを特徴とする電磁誘導充電回路。
2. 前記温度情報は、前記二次電池の充電において生じる前記電磁誘導式非接触充電器の温度上昇および周囲の環境によって生じる温度変化と充電電流との関係から得られる情報であり、
   前記充電電流制御部は、前記温度検出部で検出する温度と前記温度情報とを利用し、段階的に前記二次電池への充電電流を増減させるように前記充電源部を制御し、前記二次電池の温度を充電許容温度範囲内に維持するように制御することを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導充電回路。
3. 前記二次電池充電回路は、前記温度検出部により検出される温度が所定温度よりも高温かあるいは低温が検出された場合に、前記充電源部の充電電流の供給を止めるように制御することを特徴とする請求項１から２のいずれか１つに記載の電磁誘導充電回路。
4. 前記二次充電回路と前記二次電池とが、構造的に近接して配置することにより、前記温度検出部が前記二次電池充電回路と前記二次電池との双方の温度監視を行うことを特徴とする請求項１から３に記載の電磁誘導充電回路。

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