JP2000032684A

JP2000032684A - 充電回路および方法

Info

Publication number: JP2000032684A
Application number: JP10192201A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Aoki; 信生青木; Tetsuo Tateishi; 哲夫立石
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1998-07-08
Publication date: 2000-01-28
Also published as: DE19931288A1; TW434970B; US6140801A

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の放熱能力を考慮しながらその装置が備
えるバッテリの充電を制御する充電回路を提供する。【解決手段】システム負荷５２１は、負荷５１１およ
びＤＣ／ＤＣコンバータ５１２を含む。負荷５１１は、
この装置の本体回路である。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１
２は、負荷５１１が要求する電圧を生成する。バッテリ
５１３は、必要に応じて負荷５１１に電力を供給する。
充電回路１０１は、バッテリ５１３を充電する。充電回
路１０１は、総消費電力（充電回路１０１において消費
される電力とシステム負荷５２１で消費される電力との
和）が筐体１００の許容損失を越えないようにバッテリ
５１３に供給する充電電流を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２次電池を充電す
る回路に係わり、特に、電子機器等を収納する筐体内に
設けられたバッテリを充電するための充電回路に係わ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、多くの情報処理装置または通信装
置は、バッテリ（２次電池）を備えている。たとえば、
ノート型パーソナルコンピュータは、基本的に、ＡＣ電
源に接続されているときにはＡＣ電源により動作し、Ａ
Ｃ電源が無いときにはバッテリにより動作する。

【０００３】ＡＣ電源に接続可能な装置におけるバッテ
リの充電は、通常、その装置がＡＣ電源により動作して
いる最中に行われる。具体的には、その装置の電力消費
量が低下した期間に、余った電力をバッテリを充電する
ために使用する。たとえば、パーソナルコンピュータの
消費電力は、キー操作が行われているか否か、ハードデ
ィスクがアクセスされているか否か、或いは表示状態な
どに応じて時々刻々と変化する。そして、充電装置は、
パーソナルコンピュータ自体により消費される電力が低
下したときにバッテリへの充電を行う。

【０００４】図９は、既存の充電回路が搭載された情報
処理装置のブロック図である。ここでは、情報処理装置
をノート型パーソナルコンピュータ（以下、単に「ノー
トパソコン」）として説明する。

【０００５】ＡＣアダプタ５０１は、たとえばＡＣ／Ｄ
Ｃ変換器であり、ノートパソコンに予め決められた直流
電圧を供給する。負荷５１１は、このノートパソコンの
ＣＰＵ、表示装置、ディスクドライブ回路等を含む本体
回路である。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１２は、ＡＣアダ
プタ５０１またはバッテリ５１３の出力から負荷５１１
が要求する電圧を生成してそれを負荷５１１へ供給す
る。充電回路５１４は、ＡＣアダプタ５０１から与えら
れる電力を用いてバッテリ５１３を充電する。なお、負
荷５１１、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１２、バッテリ５１
３、および充電回路５１４は、筐体５１０の中に収納さ
れている。

【０００６】上記構成において、ＡＣアダプタ５０１が
ＡＣ電源に接続されているときは、基本的に、スイッチ
ＳＷ１が閉じるられるとともにスイッチＳＷ２が開か
れ、ＡＣアダプタ５０１を介して得られる電力でノート
パソコンは動作する。一方、ＡＣアダプタ５０１がＡＣ
電源に接続されていないときは、スイッチＳＷ１が開か
れるとともにスイッチＳＷ２が閉じられ、バッテリ５１
３から得られる電力でノートパソコンは動作する。

【０００７】バッテリ５１３を充電するための電流（ま
たは、電力）は、従来の充電方法では、ＡＣアダプタ５
０１の能力に係わるパラメータに基づいて決められてい
た。一例としては、このノートパソコンに供給される総
電力（消費される電力と蓄積される電力の和）が、ＡＣ
アダプタ５０１の許容損失を越えないように、充電電流
が制御されていた。

【０００８】図１０は、従来の充電方法を説明する図で
ある。従来の充電方法では、システム負荷によって消費
される電力をモニタし、その値が低下した場合にバッテ
リ５１３を充電する。なお、「システム負荷によって消
費される電力」は、図９においては、負荷５１１および
ＤＣ／ＤＣコンバータ５１２によってそれぞれ消費され
る電力の和であり、負荷５１１の動作に応じて時々刻々
と変化する。したがって、例えば、時刻Ｔ1 〜Ｔ2 にお
いては、バッテリ５１３は大きな電流で充電され、時刻
Ｔ2 〜Ｔ3 においては、小さな電流で充電されることに
なる。また、時刻Ｔ3 以降は、システム負荷によって消
費される電力が大きくなるので、この場合、バッテリ５
１３は充電されない。

【０００９】このように、従来の充電方法では、ＡＣア
ダプタの能力に係わるパラメータに基づいて充電電流ま
たは充電電力が決定されていた。なお、ＡＣアダプタの
能力に係わるパラメータに基づいて充電電流または充電
電力を決定する充電回路については、たとえば、米国特
許（USP 5,723,970 ）に開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ノー
トパソコンをはじめとする各種情報処理装置の発熱量は
増加してきている。これは、主にＣＰＵの高速化などに
よるものである。一方、多くのユーザは、ノートパソコ
ン等が小型化されることを望んでいる。

【００１１】ところが、ユーザの要求を満たすために装
置の筐体のサイズを小さくすれば、必然的に、放熱効果
は悪くなる。また、発熱に関する仕様は厳しくなってき
ている。このような理由から、特に近年では、装置の筐
体の形状と発熱量との関係を考慮した設計が重要になっ
てきている。

【００１２】このような背景において従来の充電方法を
検討すると、解決すべき課題が残されている。すなわ
ち、従来の充電方法では、上述したように、ＡＣアダプ
タの能力に係わるパラメータに基づいて充電電流または
充電電力が決定されていたが、筐体の形状によって決ま
る放熱能力は考慮されていなかった。

【００１３】本発明の課題は、装置の放熱能力を考慮し
ながらその装置が備えるバッテリの充電を制御する充電
回路を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の充電回路は、負
荷とその負荷に電力を供給可能なバッテリとを収納する
筐体の中に設けられ、上記筐体の外部に置かれた電源に
より上記バッテリを充電する。本発明の充電回路は、上
記筐体内で消費される総電力を検出する消費電力検出手
段と、上記消費電力検出手段により検出された総消費電
力、および上記筐体の許容損失に基づいて上記バッテリ
を充電するための電流を制御する制御手段とを有する。

【００１５】上記筐体からの発熱量は、その筐体内で消
費される総電力によって決まる。したがって、上記筐体
からの発熱量を一定値（筐体の許容損失）以下に抑える
ためには、その筐体内で消費される総電力をモニタし、
その総消費電力が筐体の許容損失よりも小さくなるよう
にバッテリの充電を制御すればよい。

【００１６】上記制御手段は、この条件を満たすよう
に、予め決められている筐体の許容損失、および上記筐
体内で消費される総電力に基づいて上記バッテリを充電
するための電流を制御する。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図面を
参照しながら説明する。以下では、本発明の充電回路が
搭載される装置をノートパソコンとして説明する。

【００１８】図１〜図３は、本発明の第１〜第３の実施
例に係わる充電回路が搭載された装置のブロック図であ
る。ＡＣアダプタ５０１、負荷５１１、ＤＣ／ＤＣコン
バータ５１２、バッテリ５１３、およびスイッチＳＷ
１、ＳＷ２は、基本的に、図９を参照しながら説明した
ものと同じである。また、負荷５１１、ＤＣ／ＤＣコン
バータ５１２、バッテリ５１３、スイッチＳＷ１および
ＳＷ２、および充電回路１０１は、筐体１００の中に収
納されている。

【００１９】本発明の各実施例では、バッテリ５１３を
充電するための充電電流は、筐体１００の許容損失を考
慮して制御される。ここで、筐体１００の許容損失は既
知であるものとする。筐体の許容損失は、その筐体の形
状等によって決まる放熱能力に対して定義される許容発
熱量である。たとえば、筐体のサイズが小さければ、一
般に、その許容損失は小さくなる。また、例えば、筐体
にヒートシンクを取り付ければ、その筐体の許容損失は
大きくなる。このように、筐体の放熱設計は、様々な要
因が考慮される。なお、筐体の許容損失は、実験により
直接的に求めてもよいし、或いはシミュレーションで得
ることもできる。

【００２０】充電回路１０１は、第１〜第３の実施例に
おいて、筐体１００の中で発生する総熱量を見積もり、
その総熱量が筐体１００の許容損失を越えないようにバ
ッテリ５１３へ供給する電流を制御する。ここで、筐体
１００の中で発生する総熱量は、筐体１００の中で消費
された電力の和（総消費電力）に比例する。なお、当業
者にはよく知られているように、２次電池等（実施例で
は、バッテリ５１３）に蓄積される電力は、発熱を引き
起こさない。したがって、筐体１００の中で発生する総
熱量を見積もるためには、筐体１００の中で消費される
総電力を検出すればよい。筐体１００の中で消費される
総電力Ｐは、負荷５１１において消費される電力Ｑ1 、
ＤＣ／ＤＣコンバータ５１２において消費される電力Ｑ
2 、および充電回路１０１において消費される電力Ｒの
和である。なお、以下では、負荷５１１およびＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ５１２において消費される電力和を、「シ
ステム負荷５２１（請求項の「負荷」に対応する）にお
いて消費される電力Ｑ」と呼ぶことがある。

【００２１】第１〜第３の実施例に係わる充電方法は、それぞれ筐体
１００の中で消費される総電力Ｐを検出する方法が互い
に異なる。

【００２２】第１の実施例の充電方法では、バッテリ５
１３に充電される電力は発熱を引き起こさないことを考
慮し、ＡＣアダプタ５０１から供給される入力電力Ｓか
らバッテリ５１３へ蓄積される電力Ｔを減ずることによ
り、筐体１００の中で消費される総電力Ｐが求められ
る。

【００２３】Ｐ＝Ｓ−Ｔ第１の実施例では、上記パラメータを検出するため、図
１に示すように、ＡＣアダプタ５０１から筐体１００へ
供給される電流を検出するための抵抗Ｒx 、およびバッ
テリ５１３へ供給される電流を検出するための抵抗Ｒs1
が設けられる。そして、ＡＣアダプタ５０１から供給さ
れる入力電力Ｓは、抵抗Ｒx を介して流れる電流と、充
電回路１０１の入力電圧との積として得られる。また、
バッテリ５１３へ蓄積される電力Ｔは、抵抗Ｒs1を介し
て流れる電流と、充電回路１０１の出力電圧との積とし
て得られる。

【００２４】第２の実施例の充電方法では、システム負
荷５２１において消費される電力Ｑに充電回路１０１に
おいて消費される電力Ｒを加えることにより、筐体１０
０の中で消費される総電力Ｐが求められる。充電回路１
０１において消費される電力Ｒは、充電回路１０１に入
力される電力と充電回路１０１から出力される電力との
差として得られる。

【００２５】第２の実施例では、上記パラメータを検出
するため、図２に示すように、充電回路１０１へ供給さ
れる電流を検出するための抵抗Ｒy 、バッテリ５１３へ
供給される電流を検出するための抵抗Ｒs1、およびシス
テム負荷５２１へ供給される電流を検出するために抵抗
Ｒs2が設けられる。そして、充電回路１０１に供給され
る電力は、抵抗Ｒy を介して流れる電流と、充電回路１
０１の入力電圧との積として得られる。また、充電回路
１０１から出力される電力は、抵抗Ｒs1を介して流れる
電流と、充電回路１０１の出力電圧との積として得られ
る。さらに、システム負荷５２１へ供給される電力は、
抵抗Ｒs2を介して流れる電流と、ＡＣアダプタ５０１の
出力電圧との積として得られる。

【００２６】第３の実施例の充電方法では、第２の実施
例と同様に、システム負荷５２１において消費される電
力Ｑに充電回路１０１において消費される電力Ｒを加え
ることにより、筐体１００の中で消費される総電力Ｐが
求められる。ただし、第３の実施例では、充電回路１０
１において消費される電力Ｒは、充電回路１０１から出
力される電力、および充電回路１０１の効率に基づいて
求められる。即ち、充電回路１０１からの出力電力およ
び充電回路１０１の効率に基づいて充電回路１０１への
入力電力が求められ、その後、充電回路１０１への入力
電力から充電回路１０１からの出力電力を減ずることに
より、充電回路１０１において消費される電力Ｒが得ら
れる。なお、充電回路１０１の効率は既知であるものと
する。第３の実施例では、上記パラメータを検出するた
め、図３に示すように、バッテリ５１３へ供給される電
流を検出するための抵抗Ｒs1、およびシステム負荷５２
１へ供給される電流を検出するために抵抗Ｒs2が設けら
れる。これらの抵抗を利用して充電回路１０１から出力
される電力、およびシステム負荷５２１へ供給される電
力を求める方法は、第２の実施例で説明した通りであ
る。

【００２７】なお、第２および第３の実施例では、共
に、バッテリ５１３の内部の抵抗による損失量は考慮さ
れていない（或いは、直接的には検出できない）。消費
電力の検出精度を向上させるためには、この損失量を補
正する機能を設ければよい。

【００２８】図４は、本発明の第１〜第３の実施例の充
電方法を説明する図である。本発明の充電方法では、筐
体１００の中で消費される総電力が制限される。ここ
で、筐体１００の中で消費される総電力は、図１〜図３
においては、システム負荷５２１において消費される電
力Ｑと、充電回路１０１において消費される電力Ｒとの
和である。したがって、システム負荷５２１において消
費される電力Ｑが低下すると、その分だけ充電回路１０
１が消費できる電力が増加することになる。そして、充
電回路１０１は、その電力を消費しながらバッテリ５１
３を充電する。

【００２９】なお、充電回路１０１がバッテリ５１３を
充電する期間には、ＡＣアダプタ５０１から筐体１００
へ供給される電力Ｓは、筐体１００の許容損失よりも大
きくなることがある。しかしながら、バッテリ５１３に
充電される電力は、発熱には寄与しない。従って、本発
明の充電方法のように、筐体１００の中で「消費」され
る総電力Ｐが筐体１００の許容損失を越えないように制
御すれば、発熱に関する問題は起こらない。

【００３０】このように、本発明の充電回路は、筐体１
００の中で消費される総電力をモニタしながら動作する
ので、筐体１００からの発熱量が制限される。この結
果、筐体１００の熱設計が容易になる。筐体１００の許
容損失は、たとえば、システム負荷５２１において消費
される電力の最大値と一致させてもよい。

【００３１】これに対して、従来の充電回路は、ＡＣア
ダプタ５０１から筐体５００へ入力される電力をモニタ
しながら動作するので、ＡＣアダプタの許容損失に対し
て充電動作を最適化をすることはできるが、筐体の許容
損失に対して充電動作を最適化をすることはできなかっ
た。このため、従来は、総発熱量を見積もることが難し
く、マージンを得るために筐体のサイズを必要以上に大
きくしたり、放熱のための部品を必要以上に設ける場合
があり、コストの増加を招いていた。

【００３２】図５は、本発明の充電回路およびその周辺
回路のブロック図である。なお、図５では、充電回路は
第３の実施例の充電方法に従って動作する。

【００３３】充電回路１０１は、ここでは、ＰＷＭ方式
で動作するＤＣ／ＤＣコンバータである。充電回路１０
１については図６を参照しながら説明する。スイッチＭ
１およびＭ２は、フリップフロップ１１３の状態に従っ
て交互に開／閉される。スイッチＭ１が閉状態の期間
は、コイルＬを介して流れる電流は増加（ランプアッ
プ）してゆき、スイッチＭ１が開状態の期間は、コイル
Ｌを介して流れる電流は減少（ランプダウン）してゆ
く。そして、この電流により生成される電圧を平滑化す
ることにより、出力電圧Ｖb が得られる。出力電圧Ｖb
は、バッテリ５１３を充電する際の充電電圧である。

【００３４】アンプ１１１は、予め設定されている参照
電圧Ｖref と出力電圧Ｖb との誤差を増幅することによ
り指令値信号Ｖcnt を出力する。コンパレータ１１２
は、指令値信号Ｖcnt とコイル電流信号Ｖsense とを比
較し、コイル電流信号Ｖsenseの方が大きかった場合に
リセット信号を出力する。コイル電流信号Ｖsense は、
抵抗Ｒs1における電圧降下であり、コイルＬを介して流
れる電流を表す。したがって、このリセット信号は、コ
イル電流が出力電圧Ｖb によって決まる指令値を越えた
ときに生成されることになる。

【００３５】フリップフロップ１１３は、クロック信号
により定期的にセットされ、ＯＲ回路１１４を介して受
け取るリセット信号によりリセットされる。フリップフ
ロップ１１３がセット状態のときは、スイッチＭ１は閉
状態になると共に、スイッチＭ２が開状態になる。一
方、フリップフロップ１１３がリセット状態のときは、
スイッチＭ１は開状態になると共に、スイッチＭ２が閉
状態になる。

【００３６】ここで、スイッチＭ１の開／閉を指示する
信号のことを「デューティ信号」と呼ぶ。このデューテ
ィ信号は、パルス信号であり、充電回路１０１の動作が
安定しているときには、その信号が「Ｈ状態」である期
間と「Ｌ状態」である期間との時間比率は安定してい
る。一般には、デューティ信号が「Ｈ状態」である期間
をＴh 、「Ｌ状態」である期間をＴL とすると、デュー
ティＤは以下の式で定義される。

【００３７】Ｄ＝Ｔｈ／（Ｔh ＋ＴL ）また、充電回路１０１の動作が安定しているときには、
充電回路１０１の入力電圧Ｖa とその出力電圧Ｖb との
関係は、デューティＤにより以下のように表される。

【００３８】Ｖb Ｄ・Ｖa ・・・(1) このように、充電回路１０１は、出力電圧Ｖb 及びコイ
ル電流（コイル電流信号Ｖsense ）をフィードバック信
号として利用し、出力電圧Ｖb を予め決められた値に安
定させる。このとき、コイル電流は、上記指令値（指令
値信号Ｖcnt ）により制限される。具体的には、コイル
電流のピーク値が、上記指令値を越えないように制御さ
れる。そして、このコイル電流の平均値がバッテリ５１
３に供給される充電電流である。

【００３９】図５に戻る。第３の実施例の充電方法で
は、図３を参照しながら説明したように、システム負荷
５２１において消費される電力Ｑに充電回路１０１にお
いて消費される電力Ｒを加えることにより、筐体１００
の中で消費される総電力Ｐが求められる。そして、充電
回路１０１において消費される電力Ｒは、充電回路１０
１から出力される電力、および充電回路１０１の効率に
基づいて求められる。すなわち、第３の実施例の方法を
導入すると、総電力Ｐは以下の式で表される。

【００４０】総電力Ｐ＝システム負荷５２１へ送られる電力＋充電回路１０１における消費電力＝Ｖa ・Ｉsys ＋（Ｗin−Ｗout ）・・・(2) 上記(2) 式において、「Ｗin」および「Ｗout 」は、そ
れぞれ充電回路１０１への入力電力および充電回路１０
１からの出力電力である。ここで、充電回路１０１の効
率をηとすると、上記(2) 式は以下のように表される。

【００４１】総電力Ｐ＝Ｖa ・Ｉsys ＋Ｗout ・（（１−η）／η）＝Ｖa ・Ｉsys ＋Ｖb ・Ｉb ・（（１−η）／η）＝Ｖa ・Ｉsys ＋Ｖb ・Ｉb ・Ｋ・・・(3) 上記(3) 式において、「Ｋ」は、充電電力に対する損失
電力の割合であり、以下では、「損失係数」と呼ぶこと
がある。また、充電回路１０１の入力電圧Ｖaと出力電
圧Ｖb との関係は、上記(1) 式により表される。したが
って、筐体１００の中で消費される総電力Ｐは以下の式
で表される。

【００４２】総電力Ｐ＝Ｖa ・Ｉsys ＋Ｖa ・Ｄ・Ｉb ・Ｋ＝Ｖa ・（Ｉsys ＋Ｄ・Ｉb ・Ｋ）・・・(4) 上記(4) 式において、電圧Ｖa は、ＡＣアダプタ５０１
の出力電圧であり、ほぼ一定とみなすことができる。し
たがって、筐体１００の中で消費される総電力Ｐは、
「Ｉsys ＋Ｄ・Ｉb ・Ｋ」により表されるといえる。

【００４３】ここで、「Ｄ」は、充電回路１０１が使用
するデューティ信号であり、図６に示したスイッチＭ１
を制御するための信号である。また、「Ｋ」は、充電電
力に対する損失電力の割合を表す損失係数であり、既知
の値である。よって、損失係数Ｋは、予め設定しておく
ことができる。さらに、「Ｉb 」は、バッテリ５１３に
供給される充電電流であり、抵抗Ｒs1の電圧降下をアン
プＡ１を用いて増幅することにより得られる。そして、
「Ｄ」、「Ｋ」、および「Ｉb 」は、乗算回路１０２に
より互いに掛け合わされる。

【００４４】一方、「Ｉsys 」は、システム負荷５２１
へ供給される電流であり、抵抗Ｒs2における電圧降下を
アンプＡ２を用いて増幅することにより得られる。加算
回路１０３は、このアンプＡ２の出力に乗算回路１０２
の出力を加える。そして、加算回路１０３の出力は、
「充電電流制御信号」として充電回路１０１へ与えられ
る。

【００４５】充電電流制御信号は、図６のコンパレータ
１１５に与えられる。コンパレータ１１５は、この充電
電流制御信号とコイル電流信号Ｖsense とを比較し、コ
イル電流信号Ｖsense の方が大きかった場合にリセット
信号を出力する。コイル電流信号Ｖsense は、上述した
ように、コイルＬを介して流れる電流を表す。したがっ
て、このリセット信号は、コイル電流が充電電流制御信
号によって決まる指令値を越えたときに生成されること
になる。

【００４６】コンパレータ１１５の出力は、ＯＲ回路１
１４を介してフリップフロップ１１３のリセット端子に
与えられる。したがって、フリップフロップ１１３は、
コンパレータ１１２またはコンパレータ１１５のうちの
少なくとも一方がリセット信号を生成した場合にリセッ
トされることになる。

【００４７】図７は、充電回路の動作を説明するための
タイミング図である。図７(a) は、システム負荷５２１
において消費される電力が小さい場合、図７(b) は、シ
ステム負荷５２１において消費される電力が大きい場合
を表している。

【００４８】システム負荷５２１において消費される電
力が小さい期間は、充電電流制御信号としてコンパレー
タ１１５に与えられる電位（充電電流制御レベル）が高
くなる。このため、コイル電流がランプアップする時、
コイル電流信号Ｖsense は、充電電流制御レベルに達す
る前に指令値信号Ｖcnt に達する。この場合、コンパレ
ータ１１２によりリセット信号が生成され、スイッチＭ
１が開状態になり、以降、次のセット信号が与えられる
までコイル電流はランプダウンしていく。

【００４９】一方、システム負荷５２１において消費さ
れる電力が大きくなると、充電電流制御レベルは低くな
る。このため、コイル電流がランプアップするとき、コ
イル電流信号Ｖsense は、指令値信号Ｖcnt に達する前
に充電電流制御レベルに達する。この場合、コンパレー
タ１１５によりリセット信号が生成され、スイッチＭ１
が開状態になり、以降、次のセット信号が与えられるま
でコイル電流はランプダウンしていく。

【００５０】ここで、バッテリ５１３に供給される充電
電流は、上述したように、コイル電流の平均値である。
したがって、バッテリ５１３に供給される充電電流は、
システム負荷５２１において消費される電力が大きくな
るに伴って減少していく。

【００５１】図８は、第３の実施例の充電方法に従って
充電電流制御信号を生成する回路の回路図である。

【００５２】制御回路１２１は、図６に示すアンプ１１
１、コンパレータ１１２、フリップフロップ１１３、Ｏ
Ｒ回路１１４、及びコンパレータ１１５に相当する。ま
た、図５に示す乗算回路１０２は、ＭＯＳトランジスタ
Ｍ３〜Ｍ８に相当する。

【００５３】アンプＡ２は、抵抗Ｒ1 の両端電圧と抵抗
Ｒs1の両端電圧とを互いに一致させるように動作すると
共に、抵抗Ｒ1 を介して流れる電流Ｉ1 をＭＯＳトラン
ジスタＭ３を介してＭＯＳトランジスタＭ４に流す。こ
のＭＯＳトランジスタＭ４を介して流れる電流Ｉ1 は、
下式で表される。

【００５４】Ｉ1 ＝Ｉb ・（Ｒs1／Ｒ1 ）・・・(5) ＭＯＳトランジスタＭ４〜Ｍ６は、カレントミラー回路
を構成している。ここで、ＭＯＳトランジスタＭ４〜Ｍ
６が互いに同じトランジスタであるとすると、ＭＯＳト
ランジスタＭ５およびＭ６には、それぞれＭＯＳトラン
ジスタＭ４を介して流れる電流と同じ電流が流れる。し
たがって、この場合、ＭＯＳトランジスタＭ６を介して
電流Ｉ1 が流れることになる。

【００５５】ＭＯＳトランジスタＭ７及びＭ８は、電流
Ｉ1 に対してデューティＤを乗算するための回路であ
る。ＭＯＳトランジスタＭ７の制御端子にはデューティ
信号Ｄが与えられ、ＭＯＳトランジスタＭ８の制御端子
には定電圧が与えられている。従って、ＭＯＳトランジ
スタＭ７を介して流れる電流の平均値（平均電流Ｉ2 ）
は、上記(5) を利用すると、下式で表される。なお、Ｍ
ＯＳトランジスタＭ７を介して流れる電流は、デューテ
ィ信号がパルス信号であるため、その電流値が周期的に
変化するが、コンデンサＣ１により平均化される。

【００５６】Ｉ2 ＝Ｄ・Ｉ１＝Ｄ・Ｉb ・（Ｒs1／Ｒ1 ）・・・(6) したがって、上記(6) 式を利用すると、抵抗Ｒ2 の両端
電圧Ｖ2 は、以下の式で表される。

【００５７】Ｖ2 ＝Ｒ2 ・Ｉ2 ＝Ｄ・Ｉb ・（Ｒ2 ／Ｒ1 ）・Ｒs1 ・・・(7) 一方、抵抗Ｒ2 の両端電圧Ｖ3 は、以下の式で表され
る。

【００５８】Ｖ3 ＝Ｒs2・（Ｉsys ＋Ｉ2 ）Ｒs2・Ｉsys ・・・(8) 上記(7) 式および(8) 式により、アンプＡ２の入力端子
間の電位差Ｖs は、下式で表される。

【００５９】Ｖs ＝Ｖ2 ＋Ｖ3 ＝Ｄ・Ｉb ・（Ｒ2 ／Ｒ1 ）・Ｒs1 ＋Ｒs2・Ｉsys ＝Ｒs2（Ｉsys ＋Ｄ・Ｉb ・（Ｒ2 ／Ｒ1 ）・（Ｒs1／Ｒs2））ここで、（Ｒ2 ／Ｒ1 ）・（Ｒs1／Ｒs2）＝Ｋとする
と、アンプＡ２の入力端子間の電位差Ｖs は、下式で表
される。

【００６０】Ｖs ＝Ｒs2（Ｉsys ＋Ｄ・Ｉb ・Ｋ）・・・(9) この(9) 式と上記(4) 式とを比較すると、アンプＡ２の
出力は、筐体１００の中だ消費される総電力を表すこと
が分かる。よって、充電回路１０１は、このアンプＡ２
の出力を「充電電流制御信号」として受け取る。

【００６１】なお、図４〜図８では、第３の実施例の充
電方法について説明したが、当業者であれば、図４〜図
８の記載、およびそれらの図面に関する記載に基づいて
第１および第２の実施例の充電方法を実現することがで
きると思われる。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、バッテリを収納する筐
体の中で消費される電力に基づいてその筐体からの発熱
量を見積もり、その発熱量が一定値以下たなるようにバ
ッテリを充電するので、筐体の許容損失に対して充電動
作を最適化できる。この結果、装置の熱設計が容易にな
り、放熱能力を高めるために筐体のサイズを必要以上に
大きくするような無駄がなくなることが期待される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例に係わる充電回路が搭載された装
置のブロック図である。

【図２】第２の実施例に係わる充電回路が搭載された装
置のブロック図である。

【図３】第３の実施例に係わる充電回路が搭載された装
置のブロック図である。

【図４】第１〜第３の実施例の充電方法を説明する図で
ある。

【図５】第３の実施例の充電方法に従って動作する充電
回路およびその周辺回路のブロック図である。

【図６】充電回路の回路図である。

【図７】充電回路の動作を説明するためのタイミング図
である。

【図８】第３の実施例の充電方法に従って動作する充電
回路およびその周辺回路の回路図である。

【図９】既存の充電回路が搭載された情報処理装置のブ
ロック図である。

【図１０】従来の充電方法を説明する図である。

【符号の説明】

１００筐体１０１充電回路１０２乗算回路１０３加算回路５０１ＡＣアダプタ５１１負荷５１２ＤＣ／ＤＣコンバータ５１３バッテリ５２１システム負荷

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷とその負荷に電力を供給できるバッ
テリとを収納する筐体の中に設けられ、上記筐体の外部
に置かれた電源により上記バッテリを充電するための充
電回路であって、上記筐体内で消費される総電力を検出する消費電力検出
手段と、上記消費電力検出手段により検出された総消費電力、お
よび上記筐体の許容損失に基づいて上記バッテリを充電
するための電流を制御する制御手段とを有する充電回
路。
【請求項２】上記消費電力検出手段は、上記筐体への
入力電力と上記バッテリへの供給電力との差に基づいて
上記総消費電力を検出する請求項１に記載の充電回路。
【請求項３】上記消費電力検出手段は、上記負荷への
供給電力と当該充電回路への供給電力との和から上記バ
ッテリへの供給電力を減じた電力値に基づいて、上記総
消費電力を検出する請求項１に記載の充電回路。
【請求項４】上記消費電力検出手段は、当該充電回路
の効率および上記バッテリへの供給電力に基づいて当該
充電回路において消費される電力を求め、その当該充電
回路において消費される電力と上記負荷への供給電力と
の和に基づいて、上記総消費電力を検出する請求項１に
記載の充電回路。
【請求項５】上記制御手段は、上記総消費電力が上記
許容損失を越えないように、上記バッテリを充電するた
めの電流を制御する請求項１に記載の充電回路。
【請求項６】上記筐体の許容損失は、その筐体の放熱
設計によって決まる請求項１に記載の充電回路。
【請求項７】負荷とその負荷に電力を供給できるバッ
テリとを収納する筐体の中に設けられた充電回路を用い
て上記バッテリを充電する方法であって、上記筐体内で消費される総電力を検出し、その検出した総消費電力、および上記筐体の許容損失に
基づいて上記バッテリを充電するための電流を制御する
充電方法。