JPH07177681A - 充電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部の電力供給手段の有無及び種類と機器の
消費電力を検出し、機器内部の二次電池の充電を制御す
ることで、機器の長時間動作の実現、及び機器の最大消
費電力を抑える。 【構成】 電流検出部１０１で機器の消費電流を検出す
る。検出された電流が設定値より低ければ、充電部１０
８より二次電池１０２に対し通常の充電電流で充電を行
う。検出された電流値が設定値より大きければ、充電部
１０８より充電電流を通常の値より小さくして二次電池
１０２を充電する。また外部の電力供給手段１００の種
類をＡＣアダプターか外付けの二次電池ユニットか自動
判別し、ポータブルでの機器使用時の長時間動作を実現
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】コンピュータ等の情報機器におい
て、近年の高性能化に伴い、消費電力は増加する傾向に
ある。しかし機器の小型化に伴い、機器に供給される電
圧は、ＡＣ１００ｖ（危険電圧）からＤＣの安全超低電
圧（ＳＥＬＶ電圧）に変わってきている。一方、ＤＣの
ＳＥＬＶ電圧で機器に電力を供給するには、電力供給手
段として機器の外部にＡＣアダプターを付けるのが一般
的である。しかし電力供給が増加すればこのＡＣアダプ
ターの小型化が難しくなる。

【０００２】本発明においては、機器の消費電力を検出
し、機器の消費電力が小さいときには通常の充電を行
い、高いときは内部の二次電池の充電電流を抑える事に
より、ＡＣアダプターから供給される電力を抑える機能
を有した機器に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来技術では機器の内部二次電池の充電
方法に関し、二通りの方法が使われてきた。第一に機器
の消費電力に拘らず、機器内部の二次電池の容量が減少
すると、一定の電流値で内部の二次電池の定電流充電を
行う方法である。第二にＡＣアダプターの出力が過電流
になると、前記ＡＣアダプターの出力電圧が垂下する特
性を利用して、機器に供給する消費電力を制限する方法
である。機器内部の二次電池の充電以外の部分の供給さ
れる電力は、機器の動作状況で決まり、前記二次電池の
充電以外の部分の供給される電力が大きい時、ＡＣアダ
プターから供給される電力の制限により、二次電池の充
電電流は減少するという技術が使われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の第一の従来技術
では、機器の消費電力に拘らず、機器内部の二次電池の
容量が減少すると、一定の電流値で内部の二次電池の定
電流充電を行っているため、機器の消費電力が最大のと
きに、充電電流が最大になる可能性があり、ＡＣアダプ
ターは機器内部の二次電池の充電以外の部分の消費電力
の最大＋機器内部の二次電池の充電電力の最大より大き
い電力を供給できるものを選択する必要性があった。従
ってＡＣアダプターの小型化の実現が困難であった。

【０００５】また第二の従来技術では、ＡＣアダプター
を過電流モードで使用することになり、ＡＣアダプター
に熱的ストレスがかかりＡＣアダプターの寿命が低下す
るという問題があった。さらにＡＣアダプターなしで、
機器をポータブルで使用するには、内部の二次電池の容
量で使用できる時間が制限されていた。そこで機器に外
付けの二次電池ユニットを接続し、ポータブルで長時間
動作を実現させた。しかしＡＣアダプターを、前記記載
の通り過電流モードで使用する状況が生じる使い方にお
いて、機器に接続されている電力供給手段が、ＡＣアダ
プターか、外付けの二次電池ユニットか識別するには、
供給されている電圧だけで識別することが困難であっ
た。このため、ＡＣアダプター用のインレットと外付け
二次電池ユニット用のインレットの二種類のインレッ
ト、あるいは機器に接続されている電力供給手段を識別
するための端子が必要であった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の充電制御装置は、外部からの電力供給手段
と、内部の二次電池及び前記二次電池を充電する充電
部、および機器内部の消費電流を検出する電流検出部よ
り構成し、電流検出部で検出した電流値を用いて前記二
次電池の充電を制御する。また前記電力供給部で供給さ
れる電圧を検出する電圧検出部を備え、電圧検出部で検
出した電圧を用いて前記二次電池の充電を制御する。

【０００７】

【作用】この構成によって機器に組み込まれた電流検出
部により機器の消費電力を検出し、その検出した電流に
応答して前記電流が大きいときには、機器内部の二次電
池の充電電流を小さくし、前記電流が小さいときには、
機器内部の二次電池の充電電流を大きくする制御を行
い、外部のＡＣアダプターから供給される電力を抑える
ことができる。同時にＡＣアダプターを過電流モードで
出力を垂下させて使うことがないので、ＡＣアダプター
に熱的ストレスがかかりにくくなる。

【０００８】また外部にＡＣアダプターの他に外付け二
次電池ユニットを接続できる機器において、機器の外部
から供給されている電圧を検出し、その電圧によりＡＣ
アダプターが接続されていると検出した場合は、機器の
消費電流により内部の二次電池の充電電流を制御し、外
付け二次電池ユニットが接続されていると検出した場合
には、内部の二次電池の充電は行わないように制御す
る。これにより外付け二次電池ユニットが接続されてい
る場合に機器内部の二次電池の充電回路のロスがなくな
り、機器をポータブルでより長時間、動作させることを
可能にする。

【０００９】

【実施例】（実施例１）以下本発明における第１の実施
例について、図面を参照しながら説明する。図１は本発
明の第１の実施例のブロック図、図２〜図６は各ブロッ
クの詳細図、図７は充電電流シーケンスを示した図であ
る。なお本実施例では、電力供給手段がＡＣアダプター
であり、ＡＣアダプターの供給電圧Ｖ０は二次電池１０
の公称電圧より高いものであり、、また二次電池の充電
に温度検出方式の定電流充電方式を用いた機器の場合に
ついて説明する。

【００１０】図１において、１００はＡＣアダプターで
機器に電力を供給する。１０１はＡＣアダプター１００
から機器に供給されている電流値を検出する電流検出部
である。１０２はＡＣアダプタ１００より電力が供給さ
れない場合、機器に電力を供給する二次電池である。１
０３は電流検出部１０１で検出された電流値に応答し
て、二次電池１０２の充電電流を定電流充電回路部１０
５に対して制御する充電電流制御部である。１０４は、
温度センサ等を用いて機器内部の二次電池１０２の温度
を検出する二次電池温度検出部１０９で検出した温度
と、二次電池１０２の電圧に応答して、二次電池１０２
の充電のＯＮ／ＯＦＦを定電流充電回路部１０５に対し
て制御する充電ＯＮ／ＯＦＦ制御部である。１０６は前
記充電電流を検出する充電電流検出部１で、定電流充電
回路部１０５にフィードバックすることで安定化を図っ
ている。１０７は二次電池１０２を充電するために定電
流充電回路部１０５に電力を供給する充電電流供給部で
ある。なお、機器本体に必要な電力はＡＣアダプター１
００、または二次電池１０２から供給される電力を機器
電力供給部１１０にてＤＣ−ＤＣコンバータで機器に必
要な電圧に変換し、供給する。上記各部において、充電
電流制御部１０３、充電ＯＮ／ＯＦＦ制御部１０４、定
電流充電回路部１０５、充電電流検出部１０６、充電電
流供給部１０７で、充電部１０８を構成している。

【００１１】次に各ブロックを詳細に説明する。図２を
用いて電流検出部２の動作を説明する。１は、機器の外
部から電力を供給するＡＣアダプターを接続するコネク
タ、Ｖ０は前記ＡＣアダプターから機器に供給される電
圧である。図２記載の電流検出部２は、オペアンプを用
いた差動増幅回路で構成され、ＡＣアダプターから供給
される電流を電流検出抵抗の両端の電圧値として検出
し、前記両端の電圧の差を一定の倍数で増幅し、出力Ｉ
ｓｅｎｓを出す。このように機器にＡＣアダプターが接
続され、機器外部から電力が供給されている場合には、
電流検出部２で前記ＡＣアダプターから供給されている
電流値を電圧値Ｉｓｅｎｓに変換している。

【００１２】次に図３及び図７を用いて充電電流制御部
３の動作を説明する。充電電流制御部３は、２つの非反
転電圧増幅器４とＲ−Ｓフリップフロップ５で構成され
ている。図２記載の電圧値Ｉｓｅｎｓを受けて、通常の
定電流で充電する場合にｌｏｗレベルを、通常より電流
値を抑えて定電流で充電する場合にｈｉｇｈレベルとな
るＩｃｈａｒｇｅ出力を出す制御部である。非反転電圧
増幅器４の増幅率は非反転電圧増幅器４−１より非反転
電圧増幅器４−２のほうが、大きく設定してある。電流
検出部２で検出された電流が小さいために、電圧値Ｉｓ
ｅｎｓが小さく非反転電圧増幅器４−１及び非反転電圧
増幅器４−２の出力レベルがｌｏｗレベルである時（図
７：状態Ａ）、Ｒ−Ｓフリップフロップ５の出力Ｉｃｈ
ａｒｇｅはｌｏｗレベルとなる。

【００１３】次に、電圧値Ｉｓｅｎｓがより大きくなり
非反転電圧増幅器４−１の出力レベルがｌｏｗを維持
し、非反転電圧増幅器４−２の出力レベルがｈｉｇｈに
変わった時（図７：状態Ｂ−１）、Ｒ−Ｓフリップフロ
ップ５の出力Ｉｃｈａｒｇｅはｌｏｗレベルのまま持続
する。さらに電流検出部２で検出された電流値が大きく
なり、ＡＣアダプターから供給される電流が前記ＡＣア
ダプターの過電流モード領域に近づくと電圧値Ｉｓｅｎ
ｓがさらに大きくなり、非反転電圧増幅器４−１の出力
レベルがｌｏｗレベルからｈｉｇｈレベルに変わり、非
反転電圧増幅器４−２の出力レベルはｈｉｇｈレベルを
維持する（図７：状態Ｃ）。このときＲ−Ｓフリップフ
ロップ５の出力Ｉｃｈａｒｇｅはｈｉｇｈレベルに変わ
る。その後電流検出部２で検出される電流値が小さくな
り非反転電圧増幅器４−１の出力レベルがｌｏｗレベル
に変わって、非反転電圧増幅器４−２の出力がｈｉｇｈ
レベルを維持（図７：Ｃ−２）しても、Ｒ−Ｓフリップ
フロップ５の出力Ｉｃｈａｒｇｅはｈｉｇｈレベルを維
持する。

【００１４】さらに電流検出部２で検出される電流値が
小さくなり、非反転電圧増幅器４−２の出力レベルもｌ
ｏｗレベルに変わる（図７：状態Ａ）と、Ｒ−Ｓフリッ
プフロップ５の出力Ｉｃｈａｒｇｅはｌｏｗレベルに変
わる。なおここで充電制御が図７記載のシーケンスにな
るように、Ｒ−Ｓフリップフロップ５を用いて、状態を
記憶しているのは、非反転電圧増幅器４−１または非反
転電圧増幅器４−２の出力レベルが、ｌｏｗからｈｉｇ
ｈ、またはｈｉｇｈからｌｏｗに変化するスレッシュホ
ールドレベルの時に、出力Ｉｃｈａｒｇｅがリンギング
を起こすのを防止するために、使用している。

【００１５】以上の通り、前記電流検出部２から出力さ
れた電圧値Ｉｓｅｎｓにより充電電流制御部３は定電流
充電回路部を制御する信号Ｉｃｈａｒｇｅを図７記載の
シーケンスに合致した形で出力する。

【００１６】次に図４を用いて定電流充電回路部７の動
作を説明する。機器内部の二次電池１０の充電が行なわ
れている時、充電電流検出部６で前記二次電池１０の充
電電流をＣＣ１−ＣＣ２間の電圧として検出し、前記二
次電池１０の充電電流が、規定の値より小さいとき、ト
ランジスタスイッチ部９を導通させ、充電電圧Ｖｃｈａ
ｒｇｅを印加させる。これに対して前記充電電流が規定
の値より大きいとき、トランジスタスイッチ部９を非導
通にし、充電電圧Ｖｃｈａｒｇｅを印加しない。このプ
ロセスにより前記充電電流は一定の値で安定する。この
ように定電流充電回路部７にフィードバックをかけるこ
とで、規定の電流値で機器内部の二次電池１０の充電を
行なっている。ここで前記信号Ｉｃｈａｒｇｅのｌｏｗ
／ｈｉｇｈにより、図４記載の充電電流検出部６の抵抗
値すなわち電流検出感度を切り替えることで、充電電流
を変えることを実現している。

【００１７】次に図４、図５及び図６を用いて、充電Ｏ
Ｎ／ＯＦＦ制御部１２及び充電電流供給部１３の動作を
説明する。二次電池温度検出部１１は温度センサを用い
ており、本実施例では、予め設定された温度を越えると
両端の抵抗値が急激に上昇するサーミスタで構成されて
いる。二次電池１０の端子電圧Ｂａｔ、前記二次電池温
度検出部で検出した温度信号Ｈｓｅｎｓ、及びＡＣアダ
プターから供給される電圧を用いて、ＡＣアダプターが
接続されていること（Ｖ１が印加）、二次電池温度検出
部１１の両端が導通（信号Ｈｓｅｎｓがｌｏｗ）、二次
電池１０が予め設定された電圧以上になっていない、と
いう３つの条件が満たされている時、充電ＯＮ／ＯＦＦ
制御部の出力信号ＳＴがｈｉｇｈとなり、充電電流供給
部１３の出力Ｖｃｈａｒｇｅが、出力され二次電池１０
の充電を行なう。

【００１８】このように機器の消費電力を電流検出部２
で検出し、検出された値に応じて充電電流検出部６の電
流検出感度を切り替えることで、二次電池１０の充電電
流の値を切り替え機器の最大消費電力を抑えることを実
現している。

【００１９】図８は機器で使用する電圧を供給するため
の機器電力供給部１４を説明する図である。

【００２０】（実施例２）図９に本発明における第２の
実施例を示す。機器にＡＣアダプターが接続された時
の、機器に供給される電圧をＶａ、機器に外付け二次電
池ユニットを接続した場合に機器に供給される電圧をＶ
ｂ（Ｖａ≠Ｖｂ）として説明する。ここでは請求項１の
実施例のコネクタ１の後段に外部電圧検出部１５を追加
することで実現させている。外部電圧検出部１５は、ツ
ェナー電圧Ｖｚなるツェナーダイオード１６と抵抗１
７、１８及びトランジスタスイッチ部１９で構成し、外
部から機器に供給されている電圧Ｖ０がＶａのとき、ト
ランジスタスイッチ部１９がＯＮに、前記電圧Ｖ０がＶ
ｂのとき、トランジスタスイッチ部１９がＯＦＦになる
ように、ツェナーダイオード１６及び抵抗１７、１８を
選定してある。このとき機器にＡＣアダプターが接続さ
れているときは、電圧Ｖ１が出力され二次電池１０を充
電することができる。一方機器に外付け二次電池ユニッ
トが接続されている場合は、電圧Ｖ１は出力されないの
で二次電池１０を充電しない。従って外付けの電池ユニ
ットが接続されている場合に、前記外付け二次電池ユニ
ットから供給される電力により機器内部の二次電池１０
を充電するという電力ロスが生じないため、機器をより
長い時間使用することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上本発明によれば、請求項１の発明
で、機器の消費電力に合わせて機器内部の充電を制御す
ることで機器の最大電力を抑えることができる。従って
外部からの電力供給部として用いるＡＣアダプターの最
大供給電力を抑えることでき、ＡＣアダプターの小型化
も実現できる。

【００２２】請求項２の発明では、外部にＡＣアダプタ
ーの他に外付け二次電池ユニットを接続できる機器にお
いて、どちらが接続されているか自動判定ができ、前記
判定による機器内部の二次電池の充電を制御を行うこと
で、外付け二次電池ユニットが接続されている場合に機
器の内部の二次電池の充電が行われないため、より長時
間の機器の動作を可能にする。さらにＡＣアダプターと
外付け電池ユニットのコネクタを共通なものにすること
ができるので部品点数及び実装スペースを削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のブロック図

【図２】第１の実施例における電流検出部の回路図

【図３】第１の実施例における充電電流制御部の回路図

【図４】第１の実施例における定電流充電回路部の回路
図

【図５】第１の実施例における充電ＯＮ／ＯＦＦ制御部
の回路図

【図６】第１の実施例における充電電流供給部の回路図

【図７】本発明の第１の実施例における充電電流のシー
ケンス例を説明する図

【図８】本発明の第１の実施例における機器電力供給部
の回路図

【図９】本発明の第２の実施例における電流検出部の回
路図

【符号の説明】

１００ 電力供給手段 １０１ 電流検出部 １０２ 二次電池 １０８ 充電部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部からの電力供給手段と、前記電力供給
   手段より供給されない時、機器へ電力を供給する二次電
   池を有する機器において、前記二次電池を充電する充電
   部、および機器内部の消費電流を検出する電流検出部よ
   り構成し、前記電流検出部で検出した機器の電流値があ
   らかじめ設定した設定電流値より大きい時は前記二次電
   池の充電電流を小さくし、前記電流値が前記設定電流値
   より小さい時は前記二次電池の充電電流を大きくする制
   御を行なうことを特徴とする充電制御装置。
2. 【請求項２】あらかじめ決められた異なる供給電圧を有
   する複数の電力供給手段の接続を可能とし、前記電圧検
   出部で検出した電圧により接続されている電力供給手段
   の種類を特定し、前記二次電池の充電電流を制御するこ
   とを特徴とする請求項１記載の充電制御装置。