JP4572018B2 - 電池パックおよび電子機器システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノート型パーソナルコンピュータ（以下、「ノートパソコン」と称する）、ＰＤＡ、モバイルパソコン等の携帯型電子機器、あるいはその他の電子機器に装着される電池パック、電池パックに似せた擬似電池パック、電子機器、および電子機器システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノートパソコン等の電子機器の多くは、外部電源、例えばＡＣアダプタを介在させた商用電源由来の電力や、カーアダプタ（カーバッテリの電源を変換して、規定の電圧にするもの）からの電力などで動作するとともに電池パックが装着可能であり、商用電源由来の電力が利用できないときは装着された電池パックからの電力でも動作することができるように構成されている。ここではノートパソコンを例に挙げて説明する。
【０００３】
電池パックは、商用電源等の外部電源を利用することができない環境で動作させることの多いユーザにとっては大変便利ではあるが、その一方で、ノートパソコンの携帯型の電子機器であっても、もっぱら据え置きで利用するユーザも多数存在している。
【０００４】
ここで、ノートパソコンは、近年の増々の高機能化と処理の高速化に伴って消費電力が一層増大してきている反面、ノートパソコンの携帯性向上のためにＡＣアダプタの小型化も要求されている。ＡＣアダプタを小型化すること自体については制御回路の高効率化等によりある程度実現されているが、ＡＣアダプタの大容量化と小型化の実現に伴って、商用電源などの外部電源の瞬時停電に対するＡＣアダプタでの保証が難しくなってきている。すなわち、商用電源などの外部電源の瞬時停電に対してノートパソコンの動作を保証するには、その瞬時停電が回復するまでの間の動作を保証するレベルのエネルギーを蓄えておく必要があるが、上記のノートパソコンの消費電力の増大化およびＡＣアダプタの小型化の傾向から、ＡＣアダプタにその瞬時停電に対する動作保証を負わせるのは実現が難しいという現実がある。このような現実から、ＡＣアダプタでは商用電源などの外部電源の瞬時停電に対しては保証していないのが一般的である。
【０００５】
ノートパソコンはもともと電池パックが装填されることが予定された電子機器であるため、商用電源などの外部電源の瞬時停電に対する動作保証についてはＡＣアダプタに代わり電池パックがその役割を担っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電池パックは、その中に二次電池が内蔵されており比較的高価であること、しかも二次電池は消耗品であり寿命があまり長くないこと等から、そのノートパソコンを机の上等に据え置いたまま使用するユーザにとっては、瞬時停電対策のためだけに電池パックを装填しておくのでは、負担が大き過ぎるという問題がある。
【０００７】
また、ＡＣアダプタをさらに小型化しようとしたとき、そのＡＣアダプタから取り出すことのできる電流（定格電流）を下げることが考えられる。ノートパソコンは常に一定の電力で動作しているのではなく、定格電流に近いレベルの電流を必要とする機会はむしろ少なく、通常はそれよりもかなり低い電流レベルで動作している。したがって、ノートパソコンに電池パックが装填されていることが保証されれば、ＡＣアダプタの定格電流を下げ、通常の低い電流レベルで動作しているときには電池パック内の２次電池に充電しておき、瞬間的に高い電流が必要となったときにＡＣアダプタでの電流容量では足りない部分を電池パック内の二次電池で補うように構成することができる。このように、電池パックが装着されていることが保証されればＡＣアダプタの定格電流を下げてさらに小型化することが可能となるが、その場合、電池パックの装着が義務づけられることになり、この場合も据え置きのまま使用するユーザにとって過度な負担を強いられる結果となる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、ユーザの負担を軽減させた上で瞬時停電や瞬間的に必要となる大電流に対処することを目的とする。
【０００９】
上記の目的に沿う本発明の電池パックは、電池パックを接続するための電池パック接続部を有し外部電源からの電力と上記電池パックからの電力とのいずれでも動作可能な電子機器のための、電池パックであって、電池と、上記外部電源を使用している場合に、上記外部電源の電力供給能力が短期的に不足するときに、上記電子機器に電力を供給するための電力を保持するコンデンサと、上記外部電源からの電力の供給を受け、突入電流を防止あるいは軽減して上記コンデンサを充電する充電経路と、上記コンデンサに充電された電力を電力の逆流を防止して上記電子機器に向けて供給する、上記充電経路とは異なる電力供給経路とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、上記の目的に沿う本発明の電子機器システムは、電池パックを接続するための電池パック接続部を有し外部電源からの電力と上記電池パックからの電力とのいずれでも動作可能な電子機器のための、電池パックであって、電池と、上記外部電源を使用している場合に、上記外部電源の電力供給能力が短期的に不足するときに、上記電子機器に電力を供給するための電力を保持するコンデンサと、外部電源からの電力の供給を受け、突入電流を防止あるいは軽減して上記コンデンサを充電する充電経路と、上記コンデンサに充電された電力を電力の逆流を防止して上記電子機器に向けて供給する、上記充電経路とは異なる電力供給経路とを有する電池パックと、その電池パックが接続するための電池パック接続部を有し外部電源からの電力と上記電池パックからの電力とのいずれでも動作可能な電子機器とを備えたことを特徴とする。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００４５】
図１は、ノートパソコンと、電池パックと、擬似電池パックとからなるシステムの概要図である。
【００４６】
ノートパソコン１００は、電池パック取り付け部の一形態である電池パック装填口１０１を有し、その電池パック装填口１０１からは電池パック２００が装填される。また、その電池パック装填口１０１には、電池パック２００に代えて、その電池パック２００と実質的に同一の形状を有する擬似電池パック３００も装填可能である。
【００４７】
図１では、実質的に電池パック２００と同一な形状を有する擬似電池パック３００を装填可能としている。この擬似電池パックは、電池パックと実質的に同一な形状を有するが、必ずしもそれに限られるものではなく、擬似電池パックは、前記電子機器の電池パック取り付け部である電池パック装填口１０１に取り付け可能であれば、擬似電池パック３００の形状は、電池パック２００と実質的に同一で無くてもよい。たとえば、擬似電池パック３００が、電池パック２００よりも、薄い形状、短い形状、小さい形状又は厚い形状でも良い。特に、電子機器が電池パック２００を筐体の側面から、挿入口に挿入する形式の場合で、電池パック２００が電子機器内部に完全に収容される場合に有効である。図１のノートパソコン１００は、電池パック２００の底面が、電池パック２００がノートパソコン１００に取り付けられたときに、ノートパソコン１００の底面を形成しているので、電池パック２００と擬似電池パック３００が実質的の同一形状の場合が利便性が良い。しかしながら、電池パック２００がノートパソコン１００の底面を形成しない場合は、電池パック２００と擬似電池パック３００が実質的の同一形状で無くても良い。又、図１のように、電池パック２００を底面に取り付ける場合でも、擬似電池パック１００を電池パック２００より大きくして、チルト機能の役割を果たすようにしてもよい。以上のように、本発明は、電池パック２００と擬似電池パック３００の形状が異なる場合を除くものではない。
【００４８】
図２は、ノートパソコンに電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成を示すブロック図である。
【００４９】
ノートパソコン１００には好ましくはＡＣアダプタ１１０が付属又は接続されており、このＡＣアダプタ１１０は、商用電源１１などの外部電源の電力を、例えば１６．０ＶのＤＣ電圧の電力に変換して、ノートパソコン１００の電源部１２０に供給される機能を有する。このＡＣアダプタ１１０からノートパソコン１００の電源部１２０に供給する電力は、充電器１２１を介して電池パック２００に供給されるとともに、ダイオードＤ１を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１２３にも供給される。
【００５０】
本実施の形態では、好ましい形態として、ＡＣアダプタ１１０を例示するが、カーバッテリの電源を変換するカーバッテリアダプタから、電力を供給してもよい。
【００５１】
又、外部電源は、商用電源に限られるものではなく、自動車のバッテリを外部電源としても良い。又、外部電源が、商用である必要はない。
【００５２】
電池パック２００には、図示のように接続された合計６つの充電可能な二次電池Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ１３，Ｅ２１，Ｅ２２，Ｅ２３が収容されている。ノートパソコン１００の電源部１２０に備えられた比較器ＣＯＭＰ１は、ＡＣアダプタ１１０などの外部電源からの電圧を基準電圧ｅ１とし比較することにより、ＡＣアダプタ１１０を介して商用電源１１由来などの外部からの電力が供給されているか否かを判定するためのものであり、もう１つの比較器ＣＯＭＰ２は、電池パック２００からの電圧を基準電圧と比較することにより、電池パック２００が装填されているか否かを判定するためのものである。これら２つの比較器ＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の判定結果は充電制御部１２２に入力され、充電制御部１２２は、それらの判定結果に基づいて、ＡＣアダプタ１１０から電力が供給されており、かつ電池パック２００が装填されている場合に充電器１２１を動作させる。充電器１２１は、充電制御部１２２の制御を受けてＡＣアダプタ１１０からの電力で電池パック２００内の二次電池Ｅ１１〜Ｅ２３を充電する。
【００５３】
また、ＡＣアダプタ１１０からの電力は、ダイオードＤ１を経由してＤＣ−ＤＣコンバータ１２３に伝えられ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２３ではＡＣアダプタ１１０からの電力が、ノートパソコン１００内の各部の回路で使用される電圧の電力に変換される。この図２に示す例では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２３からの出力は２系統存在するが、これは、そのＤＣ−ＤＣコンバータ１２３間で互いに異なる２種類の電圧の電力が生成されることを意味している。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２３の入力側に配置されたコンデンサＣ１および出力側に配置された２つのコンデンサＣ２，Ｃ３は、電圧安定化用のコンデンサである。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２３で生成された電力は、その電圧に応じてノートパソコン１００内の、その電圧で動作する各部の回路に供給される。
【００５４】
ここで、ＡＣアダプタ１１０が接続されていないときは、電池パック２００に収容された二次電池Ｅ１１〜Ｅ２３の電力（例えば１２．６Ｖ程度の電圧の電力）がダイオードＤ２を経由し、さらにＤＣ−ＤＣコンバータ１２３により所定電圧の電力に変換されてノートパソコン１００の各回路に供給される。
【００５５】
商用電源１１などの外部電源に瞬時停電が発生したときも同様であり、ノートパソコン１００は、その瞬時停電の間、電池パック２００から電力の供給を受けて動作し続ける。前記瞬時停電は、前記外部電源から短期的に電力が供給されなくなったときの、一例である。さらに、ＡＣアダプタ１１０が、ノートパソコン１００の定常的な消費電力に相当する電力を供給するには十分であるがノートパソコン１００の動作に必要となる瞬時的なピーク電力を供給するにはその能力が不足する場合は、電池パック２００は、その瞬時的なピーク電力を必要とするタイミングにおいてＡＣアダプタ１１０からの供給電力の不足を補う作用を成す。
前記瞬時的なピーク電力を必要とするタイミングが、前記外部電源の電力供給能力が短期的に不足するときの、一例である。
【００５６】
図３は、ノートパソコンに擬似電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成を示すブロック図である。
【００５７】
図２に示す回路構成との相違点は、図２における電池パック２００が擬似電池パック３００に置き替えられている点である。この擬似電池パック３００には、複数のコンデンサＣ１１，Ｃ１２，…，Ｃ１ｍが内蔵され、互いに並列に接続されている。
【００５８】
図２に示す電池パック２００に代えて、図３に示す擬似電池パック３００をノートパソコン１００に装填したときは、ノートパソコン１００からＡＣアダプタ１１０を取り外した状態でノートパソコン１００を動作させることはできないが、このノートパソコン１００を据え置きで使用する場合は、何ら支障は生じない。すなわち、商用電源１１などの外部電源に瞬時停電が発生したときは、瞬時停電程度の短時間であれば擬似電池パック３００の内蔵コンデンサＣ１１〜Ｃ１ｎに蓄積された電力によりノートパソコン１００が動作し続けることができる。また、ＡＣアダプタ１１０を接続してノートパソコン１００が動作しているときに瞬時的にピーク電力を必要とするタイミングでは、ＡＣアタプタ１１０からの供給電力の不足が補われるように、その擬似電池パック３００の内蔵コンデンサＣ１１〜Ｃ１ｎに蓄積された電力が放出される。
【００５９】
コンデンサＣ１１〜Ｃ１ｍは、図２に示す電池パック２００に収容された二次電池Ｅ１１〜Ｅ２３よりもかなり安価であり、したがって擬似電池パック３００は電池パック２００よりも安価に提供することができ、ノートパソコン１００を据え置きで使用するユーザに過度の負担を強いることがなくなる。
【００６０】
図４は、図２、図３に示す充電器１２１の内部構成を示す回路図である。
【００６１】
この充電器１２１内には充電制御ＩＣ１２１１が備えられており、この充電制御ＩＣ１２１１には、制御端子ＣＴＬを経由して、図２、図３に示す充電制御部１２２からの、ＡＣアダプタ１１０および電池パック２００（あるいは擬似電池パック３００）が正しく接続あるいは装填されていることを示す充電の指示が入力され、充電制御ＩＣ１２１１は、この充電指示を受けて電流制御用ＭＯＳトランジスタを制御する。ただし、擬似電池パック３００の場合、電力が全く蓄積されていない状態で装填されることもあるため、図３に示す充電制御部１２２は、擬似電池パック３００が装填されているか否かを検知する図示しないスイッチからの信号も併用した上で、充電器１２１に対し充電の指示を出す。
【００６２】
図４の充電器の入力端子ＩＮは、ＡＣアダプタ１１０からの電力を入力する端子、出力端子ＯＵＴは、電池パック２００（あるいは擬似電池パック３００）に向けて電力を供給する端子である。
【００６３】
充電制御ＩＣ１２１１は、制御端子ＣＴＬを経由して充電の指示を受け取ると、ＭＯＳトランジスタ１２１２を経由して所定の電流が流れるように、そのＭＯＳトランジスタ１２１２のゲート電圧を調整する。ＭＯＳトランジスタ１２１２を経由して流れてきた電流は、コイル１２１３とコンデンサ１２１５とからなる突入電流防止フィルタを経由し、さらにダイオード１２１６を経由して出力端子ＯＵＴから出力され、電池パック２００あるいは擬似電池パック３００に供給される。ツェナーダイオード１２１４は、電池パック２００あるいは擬似電池パック３００に突発的な高電圧が印加されるのを防止する電圧制限用の素子である。
【００６４】
図５は図２、図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータの内部構成を示す回路図である。ただし、図２、図３には電圧の異なる二系統の電力を生成するＤＣ−ＤＣコンバータが示されているが、この図５には、そのうちの一系統分の回路のみが示されている。
【００６５】
図２、図３に示すＡＣアダプタ１１０で生成されたＤＣ電力は、ダイオードＤ１を経由して、図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１２３に、その入力端子ＩＮから入力される。その入力端子ＩＮから入力された電力は、メインスイッチングトランジスタ１２３２およびコイル１２３５を経由する間に入力電圧（例えば１６．０Ｖ）よりも低い所定の電圧（例えば５．０Ｖ）に変換され、出力端子ＯＵＴから、ノートパソコンの内部回路に供給される。
【００６６】
制御回路１２３１は、メインスイッチングトランジスタ１２３２を断続的にオンオフするためのパルス信号をそのメインスイッチングトランジスタ１２３２のゲートに印加するとともに、同期整流用トランジスタ１２３３にも、その同期整流用トランジスタ１２３３を断続的にオンオフするためのパルス信号を印加するものである。この制御回路１２３１には、外部から基準電圧Ｖｒｅｆが入力されるとともに、出力端子ＯＵＴの電圧が入力され、この制御回路１２３１では、出力端子ＯＵＴの電圧が基準電圧Ｖｒｅｆに対応した電圧（典型的には基準電圧Ｖｒｅｆと同一の電圧）となるように、メインスイッチングトランジスタ１２３２のゲートに印加されるパルス信号のパルス幅が制御され、同期整流用トランジスタ１２３３に印加されるパルス信号についても、メインスイッチングトランジスタ１２３２への印加パルスとは重ならない（メインスイッチングトランジスタ１２３２と同期整流用トランジスタ１２３３が同時にはオンにならない）ようにパルスのタイミング調整およびパルス幅調整が行なわれる。
【００６７】
同期整流用トランジスタ１２３３と並列に接続されたダイオード１２３４は、メインスイッチングトランジスタ１２３２と同期整流用トランジスタ１２３３との双方がオフになったときに作用するフライホイールダイオードである。
【００６８】
先ずメインスイッチングトランジスタ１２３２がオンになるとコイル１２３５に電力が蓄積され、メインスイッチングトランジスタ１２３２がオフになるとダイオード１２３４あるいは同期整流用トランジスタ１２３３に電流が流れてコイル１２３５に蓄積された電力が出力端子ＯＵＴを経由して放出され、この繰り返しとコンデンサＣ２による電圧平滑作用により、出力端子ＯＵＴを経由してメインスイッチングトランジスタ１２３２に印加するパルスのパルス幅に応じたＤＣ電圧の電力が出力される。
【００６９】
ここでは、フライホイールダイオード１２３４には順方向電圧降下が存在するため、同期整流用トランジスタ１２３３を並用することにより効率的な電力変換が行われている。
【００７０】
図６は、図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１２３の制御回路１２３１の内部構成を示すブロック図である。
【００７１】
誤差増幅器１２３１２には、基準電圧入力端子ＶＲＥＦから基準電圧Ｖｒｅｆが入力されるとともに、モニタ電圧入力端子ＭＴＲから、図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１２３の出力端子ＯＵＴの電圧（出力電圧）も入力され、誤差増幅器１２３１２では、出力電圧の基準電圧Ｖｒｅｆからの誤差（差分）が求められてＰＷＭ比較器１２３１３に入力される。
【００７２】
このＰＷＭ比較器１２３１３には、三角波発振器１２３１１で発生された三角波も入力され、このＰＷＭ比較器１２３１３では、三角波発振器１２３１１から入力された三角波が、誤差増幅器１２３１２の出力で調整された所定の電圧値と比較されてパルス列が生成される。このパルス列のパルス幅は、誤差増幅器１２３１２の出力（出力電圧の、基準電圧Ｖｒｅｆからの誤差）で調整されたパルス幅を有するものであり、図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１２３のメインスイッチングトランジスタ１２３２をオンオフするための制御信号としてドライブ回路１２３１５に入力される。
【００７３】
また、ＰＷＭ比較器１２３１３では、その三角波との比較により生成されたパルス（メインスイッチングトランジスタ１２３２をオンオフするための制御信号としてのパルス）とは重ならないタイミングのパルス列からなるパルス信号が生成され、このパルス信号は、図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１２３の同期整流用トランジスタ１２３３をオンオフするための制御信号として、もう１つのドライブ回路１２３１６に入力される。
【００７４】
また、この制御回路１２３１にはチャージポンプ１２３１４が備えられている。このチャージポンプ１２３１４は、ＡＣアダプタ１１０（図２、図３参照）で構成される電力の電圧よりもある程度高い電圧を生成する回路である。
【００７５】
このチャージポンプ１２３１４を備える理由は、図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１２３を構成するメインスイッチングトランジスタ１２３２および同期整流用スイッチングトランジス１２３３を確実にオン状態にするにはある程度高い電圧を必要とするためである。
【００７６】
各ドライブ回路１２３１５，１２３１６は、それぞれに入力された各パルス信号に基づいて、それぞれ、メインスイッチングトランジスタ１２３２、および同期整流用トランジスタ１２３３を駆動するための、チャージポンプ１２３１４で生成された電圧の各駆動信号を生成し、それぞれ駆動信号出力端ＨＤ，ＤＬを経由して、メインスイッチングトランジスタ１２３２、および同期整流用トランジスタ１２３３に伝えられる。
【００７７】
次に、ノートパソコンと、電池パックと、擬似電池パックとからなるシステムの第２例について説明する。外観上の構成は、図１に示すシステムと同一であり、図示およびその説明は省略する。
【００７８】
図７は、この第２例のシステムにおける、ノートパソコンに擬似電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成図である。
【００７９】
この図７に示すノートパソコン１００の電源部１２０には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２３と、その周辺の電圧安定化用のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３と、ＡＣアダプタ１１０からの電力をＤＣ−ＤＣコンバータに伝えるダイオードＤ１が備え付けるだけであり、図２、図３に示す充電器１２１、充電制御部１２２、および２つの比較器ＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からなる充電のための設備は備えられていない。図２、図３に示されている、電池パック２００あるいは擬似電池パック３００からの電力をＤＣ−ＤＣコンバータ１２３に伝える経路上に備えられたダイオードＤ２は、図７では、擬似電池パック３００′の内部に備えられている。
【００８０】
図７の擬似電池パック３００′には、内蔵コンデンサＣ１１，Ｃ１２，…，Ｃ１ｎのほか、それらの内蔵コンデンサを充電するための定電流源３０１およびそれらの内蔵コンデンサが蓄積される電力をＤＣ−ＤＣコンバータ１２３に伝える経路上に配置されたダイオードＤ２を備えている。
【００８１】
図７に示す擬似電池パック３００′の場合、内蔵コンデンサＣ１１，Ｃ１２，…，Ｃ１ｎを充電する充電経路と、それらの内蔵コンデンサに充電された電力をＤＣ−ＤＣコンバータ１２３に向けて供給する電力供給経路とが分離されており、充電経路上には、擬似電池パック３００′の内蔵コンデンサを充電するための定電流源３０１が配置されて、内蔵コンデンサが空の場合であっても突入電流が生じないようにその防止が図られており、電力供給経路にはダイオードＤ２が配置されて、電力の逆流が防止されている。
【００８２】
図８は、第２例のシステムにおける、ノートパソコンに電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成図である。
【００８３】
ここには、図７に示す擬似電池パックに代えて電池パック２００′が示されている。
【００８４】
この電池パック２００′には二次電池Ｅ１１〜Ｅ２３のほか、図７に示す擬似電池パック３００と同様に、突入電流防止用の定電流源２０１と逆流防止用のダイオードＤ２が備えられている。それらの作用は、図７に示す擬似電池パック３００′の定電流源３０１およびダイオードＤ２とそれぞれ同一であり説明は省略する。
【００８５】
これら図７、図８に示すように、電池パックおよび擬似電池パック内に充電機能を備えていてもよい。
【００８６】
図９は、図７、図８に示す電池パック、擬似電池パックにそれぞれ備えられた定電流源の一例を示す回路図である。
【００８７】
トランジスタＴｒ１のベースに、ツェナーダイオードＺＤ１で生成された、ある一定の電圧が印加され、それに応じて、そのトランジスタＴｒ１のコレクタからエミッタに向けてある一定の電流が流れるように構成されている。このトランジスタＴｒ１を流れる電流はベース電圧により規定されるため、擬似電池パックの内蔵コンデンサがたとえ空であったとしても、突入電流の流入は防止される。
【００８８】
図１０は、本発明の電池パックの一実施形態を示す構成図である。
【００８９】
この電池パック２００″は、図１、図２に示す電池パック２００に代えて採用し得るものであり、図２に示す電池パック２００と比較すると、二次電池の数が少なく、その代わりにその二次電池と並列に配置されたコンデンサが備えられている。
【００９０】
前述したように、ノートパソコン１００の動作に必要となる電力は常に一定ではなく時々は通常の電力を越える電力を必要とする。ＡＣアダプタ１１０をノートパソコン１００から取り外して電池パックのみで動作させることを考えると、その電池パック内の二次電池は、ある一定時間以内にノートパソコン１００で消費される電力に見合った電力を蓄積しておくことのほか、時々生じるピーク電力をも十分供給できる能力を備えている必要があり、そのピーク電力を供給するために、平均消費電力×動作保証時間からすると必要以上の電力容量を持たせておく必要がある場合がある。このような場合に、図１０に示すように二次電池の数を減らしその代わりにコンデンサを備えておくと、平均消費電力×動作保証時間から計算して必要以上の二次電池を備えることなく、かつ突発的なピーク電力を必要とするときは、コンデンサに蓄積された電力を分わせて利用することでそのピーク電力に対処することができる。
【００９１】
図１１は、本発明の電子機器の一実施形態であるノートパソコン１００′の電源部１２０′の回路図である。
【００９２】
商用電源１１由来の電力はＡＣアダプタ１１０を経由して電源部１２０′に入力され、逆流防止用のダイオードＤ１を経由してＤＣ−ＤＣコンバータ１２３に伝達される。このＤＣ−ＤＣコンバータ１２３は例えば図２、図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１２３と同一のものであり、その周辺のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、電圧安定化用のコンデンサである。
【００９３】
また、この電源部１２０′には、コンデンサＣ１１，Ｃ１２，…，Ｃ１ｎが内蔵されており、それらのコンデンサは突入電流防止作用を持つ定電流源１２４を経由して充電され、それらのコンデンサに蓄積された電力は、逆流防止用のダイオードＤ２を介してＤＣ−ＤＣコンバータに供給される。ここでは、コンデンサＣ１１，Ｃ１２，…，Ｃ１ｎを充電する充電経路とそれらのコンデンサに蓄積された電力をＤＣ−ＤＣコンバータ１２３に向けて供給する電力供給経路とが分けられており、充電経路には、コンデンサを充電するにあたり突入電流の発生を防止する定電流源１２４の配置を可能とし、電力供給経路には逆流防止用のダイオードＤ２の配置を可能としている。
【００９４】
このように、ノートパソコン１００′内にコンデンサを備え、商用電源１１の瞬時停電時における電力供給やＡＣアダプタ１１０の能力を越える瞬間におけるピーク電力供給を可能としてもよい。
【００９５】
以上は、ノートパソコンを例にして説明したが、本発明はノートパソコンのほか、例えばＰＤＡ、モバイルパソコン等の携帯型電子機器やさらに広く電子機器一般に適用することができる。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ユーザの負担を軽減させた上で瞬時停電や瞬間的に必要となる大電流に対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ノートパソコンと、電池パックと、擬似電池パックとからなるシステムの概要図である。
【図２】ノートパソコンに電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成を示すブロック図である。
【図３】ノートパソコンに擬似電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成を示すブロック図である。
【図４】図２、図３に示す充電器の内部機器を示す回路図である。
【図５】図２、図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータの内部構成を示す回路図である。
【図６】図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路の内部構成を示すブロック図である。
【図７】第２例のシステムにおける、ノートパソコンに擬似電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成図である。
【図８】第２例のシステムにおける、ノートパソコンに電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成図である。
【図９】図７、図８に示す電池パック、擬似電池パックにそれぞれ備えられた定電流源の一例を示す回路図である。
【図１０】本発明の電池パックの一実施形態を示す構成図である。
【図１１】本発明の電子機器の一実施形態であるノートパソコンの電源部の回路図である。
【符号の説明】
１００，１００′ ノートパソコン
１０１ 電池パック装填口
１１０ ＡＣアダプタ
１２０，１２０′ 電源部
１２１ 充電器
１２２ 充電制御部
１２３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１２４ 定電流源
２００ 電池パック
２０１，３０１ 定電流源
３００ 擬似電池パック
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノート型パーソナルコンピュータ（以下、「ノートパソコン」と称する）、ＰＤＡ、モバイルパソコン等の携帯型電子機器、あるいはその他の電子機器に装着される電池パック、電池パックに似せた擬似電池パック、電子機器、および電子機器システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノートパソコン等の電子機器の多くは、外部電源、例えばＡＣアダプタを介在させた商用電源由来の電力や、カーアダプタ（カーバッテリの電源を変換して、規定の電圧にするもの）からの電力などで動作するとともに電池パックが装着可能であり、商用電源由来の電力が利用できないときは装着された電池パックからの電力でも動作することができるように構成されている。ここではノートパソコンを例に挙げて説明する。
【０００３】
電池パックは、商用電源等の外部電源を利用することができない環境で動作させることの多いユーザにとっては大変便利ではあるが、その一方で、ノートパソコンの携帯型の電子機器であっても、もっぱら据え置きで利用するユーザも多数存在している。
【０００４】
ここで、ノートパソコンは、近年の増々の高機能化と処理の高速化に伴って消費電力が一層増大してきている反面、ノートパソコンの携帯性向上のためにＡＣアダプタの小型化も要求されている。ＡＣアダプタを小型化すること自体については制御回路の高効率化等によりある程度実現されているが、ＡＣアダプタの大容量化と小型化の実現に伴って、商用電源などの外部電源の瞬時停電に対するＡＣアダプタでの保証が難しくなってきている。すなわち、商用電源などの外部電源の瞬時停電に対してノートパソコンの動作を保証するには、その瞬時停電が回復するまでの間の動作を保証するレベルのエネルギーを蓄えておく必要があるが、上記のノートパソコンの消費電力の増大化およびＡＣアダプタの小型化の傾向から、ＡＣアダプタにその瞬時停電に対する動作保証を負わせるのは実現が難しいという現実がある。このような現実から、ＡＣアダプタでは商用電源などの外部電源の瞬時停電に対しては保証していないのが一般的である。
【０００５】
ノートパソコンはもともと電池パックが装填されることが予定された電子機器であるため、商用電源などの外部電源の瞬時停電に対する動作保証についてはＡＣアダプタに代わり電池パックがその役割を担っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電池パックは、その中に二次電池が内蔵されており比較的高価であること、しかも二次電池は消耗品であり寿命があまり長くないこと等から、そのノートパソコンを机の上等に据え置いたまま使用するユーザにとっては、瞬時停電対策のためだけに電池パックを装填しておくのでは、負担が大き過ぎるという問題がある。
【０００７】
また、ＡＣアダプタをさらに小型化しようとしたとき、そのＡＣアダプタから取り出すことのできる電流（定格電流）を下げることが考えられる。ノートパソコンは常に一定の電力で動作しているのではなく、定格電流に近いレベルの電流を必要とする機会はむしろ少なく、通常はそれよりもかなり低い電流レベルで動作している。したがって、ノートパソコンに電池パックが装填されていることが保証されれば、ＡＣアダプタの定格電流を下げ、通常の低い電流レベルで動作しているときには電池パック内の２次電池に充電しておき、瞬間的に高い電流が必要となったときにＡＣアダプタでの電流容量では足りない部分を電池パック内の二次電池で補うように構成することができる。このように、電池パックが装着されていることが保証されればＡＣアダプタの定格電流を下げてさらに小型化することが可能となるが、その場合、電池パックの装着が義務づけられることになり、この場合も据え置きのまま使用するユーザにとって過度な負担を強いられる結果となる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、ユーザの負担を軽減させた上で瞬時停電や瞬間的に必要となる大電流に対処することを目的とする。
【０００９】
上記の目的に沿う本発明の電池パックは、電池パックを接続するための電池パック接続部を有し外部電源からの電力と上記電池パックからの電力とのいずれでも動作可能な電子機器のための、電池パックであって、電池と、上記外部電源を使用している場合に、上記外部電源の電力供給能力が短期的に不足するときに、上記電子機器に電力を供給するための電力を保持するコンデンサと、上記外部電源からの電力の供給を受け、突入電流を防止あるいは軽減して上記コンデンサを充電する充電経路と、上記コンデンサに充電された電力を電力の逆流を防止して上記電子機器に向けて供給する、上記充電経路とは異なる電力供給経路とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、上記の目的に沿う本発明の電子機器システムは、電池パックを接続するための電池パック接続部を有し外部電源からの電力と上記電池パックからの電力とのいずれでも動作可能な電子機器のための、電池パックであって、電池と、上記外部電源を使用している場合に、上記外部電源の電力供給能力が短期的に不足するときに、上記電子機器に電力を供給するための電力を保持するコンデンサと、外部電源からの電力の供給を受け、突入電流を防止あるいは軽減して上記コンデンサを充電する充電経路と、上記コンデンサに充電された電力を電力の逆流を防止して上記電子機器に向けて供給する、上記充電経路とは異なる電力供給経路とを有する電池パックと、その電池パックが接続するための電池パック接続部を有し外部電源からの電力と上記電池パックからの電力とのいずれでも動作可能な電子機器とを備えたことを特徴とする。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００４５】
図１は、ノートパソコンと、電池パックと、擬似電池パックとからなるシステムの概要図である。
【００４６】
ノートパソコン１００は、電池パック取り付け部の一形態である電池パック装填口１０１を有し、その電池パック装填口１０１からは電池パック２００が装填される。また、その電池パック装填口１０１には、電池パック２００に代えて、その電池パック２００と実質的に同一の形状を有する擬似電池パック３００も装填可能である。
【００４７】
図１では、実質的に電池パック２００と同一な形状を有する擬似電池パック３００を装填可能としている。この擬似電池パックは、電池パックと実質的に同一な形状を有するが、必ずしもそれに限られるものではなく、擬似電池パックは、前記電子機器の電池パック取り付け部である電池パック装填口１０１に取り付け可能であれば、擬似電池パック３００の形状は、電池パック２００と実質的に同一で無くてもよい。たとえば、擬似電池パック３００が、電池パック２００よりも、薄い形状、短い形状、小さい形状又は厚い形状でも良い。特に、電子機器が電池パック２００を筐体の側面から、挿入口に挿入する形式の場合で、電池パック２００が電子機器内部に完全に収容される場合に有効である。図１のノートパソコン１００は、電池パック２００の底面が、電池パック２００がノートパソコン１００に取り付けられたときに、ノートパソコン１００の底面を形成しているので、電池パック２００と擬似電池パック３００が実質的の同一形状の場合が利便性が良い。しかしながら、電池パック２００がノートパソコン１００の底面を形成しない場合は、電池パック２００と擬似電池パック３００が実質的の同一形状で無くても良い。又、図１のように、電池パック２００を底面に取り付ける場合でも、擬似電池パック１００を電池パック２００より大きくして、チルト機能の役割を果たすようにしてもよい。以上のように、本発明は、電池パック２００と擬似電池パック３００の形状が異なる場合を除くものではない。
【００４８】
図２は、ノートパソコンに電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成を示すブロック図である。
【００４９】
ノートパソコン１００には好ましくはＡＣアダプタ１１０が付属又は接続されており、このＡＣアダプタ１１０は、商用電源１１などの外部電源の電力を、例えば１６．０ＶのＤＣ電圧の電力に変換して、ノートパソコン１００の電源部１２０に供給される機能を有する。このＡＣアダプタ１１０からノートパソコン１００の電源部１２０に供給する電力は、充電器１２１を介して電池パック２００に供給されるとともに、ダイオードＤ１を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１２３にも供給される。
【００５０】
本実施の形態では、好ましい形態として、ＡＣアダプタ１１０を例示するが、カーバッテリの電源を変換するカーバッテリアダプタから、電力を供給してもよい。
【００５１】
又、外部電源は、商用電源に限られるものではなく、自動車のバッテリを外部電源としても良い。又、外部電源が、商用である必要はない。
【００５２】
電池パック２００には、図示のように接続された合計６つの充電可能な二次電池Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ１３，Ｅ２１，Ｅ２２，Ｅ２３が収容されている。ノートパソコン１００の電源部１２０に備えられた比較器ＣＯＭＰ１は、ＡＣアダプタ１１０などの外部電源からの電圧を基準電圧ｅ１とし比較することにより、ＡＣアダプタ１１０を介して商用電源１１由来などの外部からの電力が供給されているか否かを判定するためのものであり、もう１つの比較器ＣＯＭＰ２は、電池パック２００からの電圧を基準電圧と比較することにより、電池パック２００が装填されているか否かを判定するためのものである。これら２つの比較器ＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の判定結果は充電制御部１２２に入力され、充電制御部１２２は、それらの判定結果に基づいて、ＡＣアダプタ１１０から電力が供給されており、かつ電池パック２００が装填されている場合に充電器１２１を動作させる。充電器１２１は、充電制御部１２２の制御を受けてＡＣアダプタ１１０からの電力で電池パック２００内の二次電池Ｅ１１〜Ｅ２３を充電する。
【００５３】
また、ＡＣアダプタ１１０からの電力は、ダイオードＤ１を経由してＤＣ−ＤＣコンバータ１２３に伝えられ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２３ではＡＣアダプタ１１０からの電力が、ノートパソコン１００内の各部の回路で使用される電圧の電力に変換される。この図２に示す例では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２３からの出力は２系統存在するが、これは、そのＤＣ−ＤＣコンバータ１２３間で互いに異なる２種類の電圧の電力が生成されることを意味している。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２３の入力側に配置されたコンデンサＣ１および出力側に配置された２つのコンデンサＣ２，Ｃ３は、電圧安定化用のコンデンサである。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２３で生成された電力は、その電圧に応じてノートパソコン１００内の、その電圧で動作する各部の回路に供給される。
【００５４】
ここで、ＡＣアダプタ１１０が接続されていないときは、電池パック２００に収容された二次電池Ｅ１１〜Ｅ２３の電力（例えば１２．６Ｖ程度の電圧の電力）がダイオードＤ２を経由し、さらにＤＣ−ＤＣコンバータ１２３により所定電圧の電力に変換されてノートパソコン１００の各回路に供給される。
【００５５】
商用電源１１などの外部電源に瞬時停電が発生したときも同様であり、ノートパソコン１００は、その瞬時停電の間、電池パック２００から電力の供給を受けて動作し続ける。前記瞬時停電は、前記外部電源から短期的に電力が供給されなくなったときの、一例である。さらに、ＡＣアダプタ１１０が、ノートパソコン１００の定常的な消費電力に相当する電力を供給するには十分であるがノートパソコン１００の動作に必要となる瞬時的なピーク電力を供給するにはその能力が不足する場合は、電池パック２００は、その瞬時的なピーク電力を必要とするタイミングにおいてＡＣアダプタ１１０からの供給電力の不足を補う作用を成す。
前記瞬時的なピーク電力を必要とするタイミングが、前記外部電源の電力供給能力が短期的に不足するときの、一例である。
【００５６】
図３は、ノートパソコンに擬似電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成を示すブロック図である。
【００５７】
図２に示す回路構成との相違点は、図２における電池パック２００が擬似電池パック３００に置き替えられている点である。この擬似電池パック３００には、複数のコンデンサＣ１１，Ｃ１２，…，Ｃ１ｍが内蔵され、互いに並列に接続されている。
【００５８】
図２に示す電池パック２００に代えて、図３に示す擬似電池パック３００をノートパソコン１００に装填したときは、ノートパソコン１００からＡＣアダプタ１１０を取り外した状態でノートパソコン１００を動作させることはできないが、このノートパソコン１００を据え置きで使用する場合は、何ら支障は生じない。すなわち、商用電源１１などの外部電源に瞬時停電が発生したときは、瞬時停電程度の短時間であれば擬似電池パック３００の内蔵コンデンサＣ１１〜Ｃ１ｎに蓄積された電力によりノートパソコン１００が動作し続けることができる。また、ＡＣアダプタ１１０を接続してノートパソコン１００が動作しているときに瞬時的にピーク電力を必要とするタイミングでは、ＡＣアタプタ１１０からの供給電力の不足が補われるように、その擬似電池パック３００の内蔵コンデンサＣ１１〜Ｃ１ｎに蓄積された電力が放出される。
【００５９】
コンデンサＣ１１〜Ｃ１ｍは、図２に示す電池パック２００に収容された二次電池Ｅ１１〜Ｅ２３よりもかなり安価であり、したがって擬似電池パック３００は電池パック２００よりも安価に提供することができ、ノートパソコン１００を据え置きで使用するユーザに過度の負担を強いることがなくなる。
【００６０】
図４は、図２、図３に示す充電器１２１の内部構成を示す回路図である。
【００６１】
この充電器１２１内には充電制御ＩＣ１２１１が備えられており、この充電制御ＩＣ１２１１には、制御端子ＣＴＬを経由して、図２、図３に示す充電制御部１２２からの、ＡＣアダプタ１１０および電池パック２００（あるいは擬似電池パック３００）が正しく接続あるいは装填されていることを示す充電の指示が入力され、充電制御ＩＣ１２１１は、この充電指示を受けて電流制御用ＭＯＳトランジスタを制御する。ただし、擬似電池パック３００の場合、電力が全く蓄積されていない状態で装填されることもあるため、図３に示す充電制御部１２２は、擬似電池パック３００が装填されているか否かを検知する図示しないスイッチからの信号も併用した上で、充電器１２１に対し充電の指示を出す。
【００６２】
図４の充電器の入力端子ＩＮは、ＡＣアダプタ１１０からの電力を入力する端子、出力端子ＯＵＴは、電池パック２００（あるいは擬似電池パック３００）に向けて電力を供給する端子である。
【００６３】
充電制御ＩＣ１２１１は、制御端子ＣＴＬを経由して充電の指示を受け取ると、ＭＯＳトランジスタ１２１２を経由して所定の電流が流れるように、そのＭＯＳトランジスタ１２１２のゲート電圧を調整する。ＭＯＳトランジスタ１２１２を経由して流れてきた電流は、コイル１２１３とコンデンサ１２１５とからなる突入電流防止フィルタを経由し、さらにダイオード１２１６を経由して出力端子ＯＵＴから出力され、電池パック２００あるいは擬似電池パック３００に供給される。ツェナーダイオード１２１４は、電池パック２００あるいは擬似電池パック３００に突発的な高電圧が印加されるのを防止する電圧制限用の素子である。
【００６４】
図５は図２、図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータの内部構成を示す回路図である。ただし、図２、図３には電圧の異なる二系統の電力を生成するＤＣ−ＤＣコンバータが示されているが、この図５には、そのうちの一系統分の回路のみが示されている。
【００６５】
図２、図３に示すＡＣアダプタ１１０で生成されたＤＣ電力は、ダイオードＤ１を経由して、図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１２３に、その入力端子ＩＮから入力される。その入力端子ＩＮから入力された電力は、メインスイッチングトランジスタ１２３２およびコイル１２３５を経由する間に入力電圧（例えば１６．０Ｖ）よりも低い所定の電圧（例えば５．０Ｖ）に変換され、出力端子ＯＵＴから、ノートパソコンの内部回路に供給される。
【００６６】
制御回路１２３１は、メインスイッチングトランジスタ１２３２を断続的にオンオフするためのパルス信号をそのメインスイッチングトランジスタ１２３２のゲートに印加するとともに、同期整流用トランジスタ１２３３にも、その同期整流用トランジスタ１２３３を断続的にオンオフするためのパルス信号を印加するものである。この制御回路１２３１には、外部から基準電圧Ｖｒｅｆが入力されるとともに、出力端子ＯＵＴの電圧が入力され、この制御回路１２３１では、出力端子ＯＵＴの電圧が基準電圧Ｖｒｅｆに対応した電圧（典型的には基準電圧Ｖｒｅｆと同一の電圧）となるように、メインスイッチングトランジスタ１２３２のゲートに印加されるパルス信号のパルス幅が制御され、同期整流用トランジスタ１２３３に印加されるパルス信号についても、メインスイッチングトランジスタ１２３２への印加パルスとは重ならない（メインスイッチングトランジスタ１２３２と同期整流用トランジスタ１２３３が同時にはオンにならない）ようにパルスのタイミング調整およびパルス幅調整が行なわれる。
【００６７】
同期整流用トランジスタ１２３３と並列に接続されたダイオード１２３４は、メインスイッチングトランジスタ１２３２と同期整流用トランジスタ１２３３との双方がオフになったときに作用するフライホイールダイオードである。
【００６８】
先ずメインスイッチングトランジスタ１２３２がオンになるとコイル１２３５に電力が蓄積され、メインスイッチングトランジスタ１２３２がオフになるとダイオード１２３４あるいは同期整流用トランジスタ１２３３に電流が流れてコイル１２３５に蓄積された電力が出力端子ＯＵＴを経由して放出され、この繰り返しとコンデンサＣ２による電圧平滑作用により、出力端子ＯＵＴを経由してメインスイッチングトランジスタ１２３２に印加するパルスのパルス幅に応じたＤＣ電圧の電力が出力される。
【００６９】
ここでは、フライホイールダイオード１２３４には順方向電圧降下が存在するため、同期整流用トランジスタ１２３３を並用することにより効率的な電力変換が行われている。
【００７０】
図６は、図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１２３の制御回路１２３１の内部構成を示すブロック図である。
【００７１】
誤差増幅器１２３１２には、基準電圧入力端子ＶＲＥＦから基準電圧Ｖｒｅｆが入力されるとともに、モニタ電圧入力端子ＭＴＲから、図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１２３の出力端子ＯＵＴの電圧（出力電圧）も入力され、誤差増幅器１２３１２では、出力電圧の基準電圧Ｖｒｅｆからの誤差（差分）が求められてＰＷＭ比較器１２３１３に入力される。
【００７２】
このＰＷＭ比較器１２３１３には、三角波発振器１２３１１で発生された三角波も入力され、このＰＷＭ比較器１２３１３では、三角波発振器１２３１１から入力された三角波が、誤差増幅器１２３１２の出力で調整された所定の電圧値と比較されてパルス列が生成される。このパルス列のパルス幅は、誤差増幅器１２３１２の出力（出力電圧の、基準電圧Ｖｒｅｆからの誤差）で調整されたパルス幅を有するものであり、図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１２３のメインスイッチングトランジスタ１２３２をオンオフするための制御信号としてドライブ回路１２３１５に入力される。
【００７３】
また、ＰＷＭ比較器１２３１３では、その三角波との比較により生成されたパルス（メインスイッチングトランジスタ１２３２をオンオフするための制御信号としてのパルス）とは重ならないタイミングのパルス列からなるパルス信号が生成され、このパルス信号は、図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１２３の同期整流用トランジスタ１２３３をオンオフするための制御信号として、もう１つのドライブ回路１２３１６に入力される。
【００７４】
また、この制御回路１２３１にはチャージポンプ１２３１４が備えられている。このチャージポンプ１２３１４は、ＡＣアダプタ１１０（図２、図３参照）で構成される電力の電圧よりもある程度高い電圧を生成する回路である。
【００７５】
このチャージポンプ１２３１４を備える理由は、図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１２３を構成するメインスイッチングトランジスタ１２３２および同期整流用スイッチングトランジス１２３３を確実にオン状態にするにはある程度高い電圧を必要とするためである。
【００７６】
各ドライブ回路１２３１５，１２３１６は、それぞれに入力された各パルス信号に基づいて、それぞれ、メインスイッチングトランジスタ１２３２、および同期整流用トランジスタ１２３３を駆動するための、チャージポンプ１２３１４で生成された電圧の各駆動信号を生成し、それぞれ駆動信号出力端ＨＤ，ＤＬを経由して、メインスイッチングトランジスタ１２３２、および同期整流用トランジスタ１２３３に伝えられる。
【００７７】
次に、ノートパソコンと、電池パックと、擬似電池パックとからなるシステムの第２例について説明する。外観上の構成は、図１に示すシステムと同一であり、図示およびその説明は省略する。
【００７８】
図７は、この第２例のシステムにおける、ノートパソコンに擬似電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成図である。
【００７９】
この図７に示すノートパソコン１００の電源部１２０には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２３と、その周辺の電圧安定化用のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３と、ＡＣアダプタ１１０からの電力をＤＣ−ＤＣコンバータに伝えるダイオードＤ１が備え付けるだけであり、図２、図３に示す充電器１２１、充電制御部１２２、および２つの比較器ＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からなる充電のための設備は備えられていない。図２、図３に示されている、電池パック２００あるいは擬似電池パック３００からの電力をＤＣ−ＤＣコンバータ１２３に伝える経路上に備えられたダイオードＤ２は、図７では、擬似電池パック３００′の内部に備えられている。
【００８０】
図７の擬似電池パック３００′には、内蔵コンデンサＣ１１，Ｃ１２，…，Ｃ１ｎのほか、それらの内蔵コンデンサを充電するための定電流源３０１およびそれらの内蔵コンデンサが蓄積される電力をＤＣ−ＤＣコンバータ１２３に伝える経路上に配置されたダイオードＤ２を備えている。
【００８１】
図７に示す擬似電池パック３００′の場合、内蔵コンデンサＣ１１，Ｃ１２，…，Ｃ１ｎを充電する充電経路と、それらの内蔵コンデンサに充電された電力をＤＣ−ＤＣコンバータ１２３に向けて供給する電力供給経路とが分離されており、充電経路上には、擬似電池パック３００′の内蔵コンデンサを充電するための定電流源３０１が配置されて、内蔵コンデンサが空の場合であっても突入電流が生じないようにその防止が図られており、電力供給経路にはダイオードＤ２が配置されて、電力の逆流が防止されている。
【００８２】
図８は、第２例のシステムにおける、ノートパソコンに電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成図である。
【００８３】
ここには、図７に示す擬似電池パックに代えて電池パック２００′が示されている。
【００８４】
この電池パック２００′には二次電池Ｅ１１〜Ｅ２３のほか、図７に示す擬似電池パック３００と同様に、突入電流防止用の定電流源２０１と逆流防止用のダイオードＤ２が備えられている。それらの作用は、図７に示す擬似電池パック３００′の定電流源３０１およびダイオードＤ２とそれぞれ同一であり説明は省略する。
【００８５】
これら図７、図８に示すように、電池パックおよび擬似電池パック内に充電機能を備えていてもよい。
【００８６】
図９は、図７、図８に示す電池パック、擬似電池パックにそれぞれ備えられた定電流源の一例を示す回路図である。
【００８７】
トランジスタＴｒ１のベースに、ツェナーダイオードＺＤ１で生成された、ある一定の電圧が印加され、それに応じて、そのトランジスタＴｒ１のコレクタからエミッタに向けてある一定の電流が流れるように構成されている。このトランジスタＴｒ１を流れる電流はベース電圧により規定されるため、擬似電池パックの内蔵コンデンサがたとえ空であったとしても、突入電流の流入は防止される。
【００８８】
図１０は、本発明の電池パックの一実施形態を示す構成図である。
【００８９】
この電池パック２００″は、図１、図２に示す電池パック２００に代えて採用し得るものであり、図２に示す電池パック２００と比較すると、二次電池の数が少なく、その代わりにその二次電池と並列に配置されたコンデンサが備えられている。
【００９０】
前述したように、ノートパソコン１００の動作に必要となる電力は常に一定ではなく時々は通常の電力を越える電力を必要とする。ＡＣアダプタ１１０をノートパソコン１００から取り外して電池パックのみで動作させることを考えると、その電池パック内の二次電池は、ある一定時間以内にノートパソコン１００で消費される電力に見合った電力を蓄積しておくことのほか、時々生じるピーク電力をも十分供給できる能力を備えている必要があり、そのピーク電力を供給するために、平均消費電力×動作保証時間からすると必要以上の電力容量を持たせておく必要がある場合がある。このような場合に、図１０に示すように二次電池の数を減らしその代わりにコンデンサを備えておくと、平均消費電力×動作保証時間から計算して必要以上の二次電池を備えることなく、かつ突発的なピーク電力を必要とするときは、コンデンサに蓄積された電力を分わせて利用することでそのピーク電力に対処することができる。
【００９１】
図１１は、本発明の電子機器の一実施形態であるノートパソコン１００′の電源部１２０′の回路図である。
【００９２】
商用電源１１由来の電力はＡＣアダプタ１１０を経由して電源部１２０′に入力され、逆流防止用のダイオードＤ１を経由してＤＣ−ＤＣコンバータ１２３に伝達される。このＤＣ−ＤＣコンバータ１２３は例えば図２、図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１２３と同一のものであり、その周辺のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、電圧安定化用のコンデンサである。
【００９３】
また、この電源部１２０′には、コンデンサＣ１１，Ｃ１２，…，Ｃ１ｎが内蔵されており、それらのコンデンサは突入電流防止作用を持つ定電流源１２４を経由して充電され、それらのコンデンサに蓄積された電力は、逆流防止用のダイオードＤ２を介してＤＣ−ＤＣコンバータに供給される。ここでは、コンデンサＣ１１，Ｃ１２，…，Ｃ１ｎを充電する充電経路とそれらのコンデンサに蓄積された電力をＤＣ−ＤＣコンバータ１２３に向けて供給する電力供給経路とが分けられており、充電経路には、コンデンサを充電するにあたり突入電流の発生を防止する定電流源１２４の配置を可能とし、電力供給経路には逆流防止用のダイオードＤ２の配置を可能としている。
【００９４】
このように、ノートパソコン１００′内にコンデンサを備え、商用電源１１の瞬時停電時における電力供給やＡＣアダプタ１１０の能力を越える瞬間におけるピーク電力供給を可能としてもよい。
【００９５】
以上は、ノートパソコンを例にして説明したが、本発明はノートパソコンのほか、例えばＰＤＡ、モバイルパソコン等の携帯型電子機器やさらに広く電子機器一般に適用することができる。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ユーザの負担を軽減させた上で瞬時停電や瞬間的に必要となる大電流に対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ノートパソコンと、電池パックと、擬似電池パックとからなるシステムの概要図である。
【図２】ノートパソコンに電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成を示すブロック図である。
【図３】ノートパソコンに擬似電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成を示すブロック図である。
【図４】図２、図３に示す充電器の内部機器を示す回路図である。
【図５】図２、図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータの内部構成を示す回路図である。
【図６】図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路の内部構成を示すブロック図である。
【図７】第２例のシステムにおける、ノートパソコンに擬似電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成図である。
【図８】第２例のシステムにおける、ノートパソコンに電池パックが装填された状態の電源部分の回路構成図である。
【図９】図７、図８に示す電池パック、擬似電池パックにそれぞれ備えられた定電流源の一例を示す回路図である。
【図１０】本発明の電池パックの一実施形態を示す構成図である。
【図１１】本発明の電子機器の一実施形態であるノートパソコンの電源部の回路図である。
【符号の説明】
１００，１００′ ノートパソコン
１０１ 電池パック装填口
１１０ ＡＣアダプタ
１２０，１２０′ 電源部
１２１ 充電器
１２２ 充電制御部
１２３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１２４ 定電流源
２００ 電池パック
２０１，３０１ 定電流源
３００ 擬似電池パック
Claims (2)
- 電池パックを接続するための電池パック接続部を有し外部電源からの電力と前記電池パックからの電力とのいずれでも動作可能な電子機器のための、電池パックであって、
電池と、
前記外部電源を使用している場合に、前記外部電源の電力供給能力が短期的に不足するときに、前記電子機器に電力を供給するための電力を保持するコンデンサと、
前記外部電源からの電力の供給を受け、突入電流を防止あるいは軽減して前記コンデンサを充電する充電経路と、前記コンデンサに充電された電力を電力の逆流を防止して前記電子機器に向けて供給する、前記充電経路とは異なる電力供給経路とを有することを特徴とする電池パック。 - 電池パックを接続するための電池パック接続部を有し外部電源からの電力と前記電池パックからの電力とのいずれでも動作可能な電子機器のための、電池パックであって、電池と、前記外部電源を使用している場合に、前記外部電源の電力供給能力が短期的に不足するときに、前記電子機器に電力を供給するための電力を保持するコンデンサと、外部電源からの電力の供給を受け、突入電流を防止あるいは軽減して前記コンデンサを充電する充電経路と、前記コンデンサに充電された電力を電力の逆流を防止して前記電子機器に向けて供給する、前記充電経路とは異なる電力供給経路とを有する電池パックと、
前記電池パックが接続するための電池パック接続部を有し外部電源からの電力と前記電池パックからの電力とのいずれでも動作可能な電子機器とを備えたことを特徴とする電子機器システム。
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