JP2000324715A - 充電制御器 - Google Patents
充電制御器Info
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- JP2000324715A JP2000324715A JP11134715A JP13471599A JP2000324715A JP 2000324715 A JP2000324715 A JP 2000324715A JP 11134715 A JP11134715 A JP 11134715A JP 13471599 A JP13471599 A JP 13471599A JP 2000324715 A JP2000324715 A JP 2000324715A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 充電最大電力分を削減できるとともに充電時
間を短縮でき、電流検出抵抗で発生する損失を小さくで
きるような充電制御器を提供する。 【解決手段】 直流電源１または２次電池４の出力電力
をＤＣ−ＤＣコンバータ６に与えて装置負荷７に必要な
電圧に変換する。充電電流検出回路８によって２次電池
４への充電電流を検出し、充電電圧検出回路９によって
充電電圧を検出し、装置消費電流検出回路２６によって
装置に流れる電流を検出し、演算回路１１はそれらの検
出出力に基づいて、充電電圧と充電電流の１次関数値を
利用し、充電電圧と充電電流の特性を直線近似し、擬似
的な定電力制御を行なって２次電池４を充電する。
間を短縮でき、電流検出抵抗で発生する損失を小さくで
きるような充電制御器を提供する。 【解決手段】 直流電源１または２次電池４の出力電力
をＤＣ−ＤＣコンバータ６に与えて装置負荷７に必要な
電圧に変換する。充電電流検出回路８によって２次電池
４への充電電流を検出し、充電電圧検出回路９によって
充電電圧を検出し、装置消費電流検出回路２６によって
装置に流れる電流を検出し、演算回路１１はそれらの検
出出力に基づいて、充電電圧と充電電流の１次関数値を
利用し、充電電圧と充電電流の特性を直線近似し、擬似
的な定電力制御を行なって２次電池４を充電する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は充電制御器に関
し、たとえば２次電池を使用する携帯電子機器装置にお
いて、その２次電池を充電するような充電制御器に関す
る。
し、たとえば２次電池を使用する携帯電子機器装置にお
いて、その２次電池を充電するような充電制御器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ノートブック型コンピュータなどのよう
な携帯電子機器装置には２次電池が内蔵されていて、装
置の駆動と２次電池の充電を同時に行なうための充電制
御器として次のような技術が既に開示されている。
な携帯電子機器装置には２次電池が内蔵されていて、装
置の駆動と２次電池の充電を同時に行なうための充電制
御器として次のような技術が既に開示されている。
【０００３】その第１の技術は、直流電源の出力電力の
定格を装置の最大消費電力と充電最大電力の和以上とな
るように設計するものである。
定格を装置の最大消費電力と充電最大電力の和以上とな
るように設計するものである。
【０００４】第２の技術は、特開平５−１３７２７６号
公報において記載されているように、装置の負荷電流の
みを検出し、直流電源の定格電流と装置負荷電流との差
をとり、充電電流がこの差に等しくなるように充電出力
を制御するものである。
公報において記載されているように、装置の負荷電流の
みを検出し、直流電源の定格電流と装置負荷電流との差
をとり、充電電流がこの差に等しくなるように充電出力
を制御するものである。
【０００５】第３の技術は、ＵＳＰ５７２３９７０に記
載されているように、直流電源の出力電流を検出し、直
流電源の出力電流が定格電流を超過しないように充電出
力を制御するものである。
載されているように、直流電源の出力電流を検出し、直
流電源の出力電流が定格電流を超過しないように充電出
力を制御するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】携帯電子機器装置は、
通常は最大消費電力に比べ大変小さい電力で駆動させる
ことが可能であり、最大消費電力での駆動が必要となる
時間は非常に短いものであることが一般的である。その
動作概念図を図５に示す。図５において、装置駆動に必
要な電力は最大３０Ｗであり、充電電力は最大３０Ｗで
ある。したがって、直流電源の供給能力を６０Ｗとして
いるが、時間によって装置駆動に必要な電力が変化する
ため、直流電力の電力供給能力のうちの多くが余剰とな
っている。
通常は最大消費電力に比べ大変小さい電力で駆動させる
ことが可能であり、最大消費電力での駆動が必要となる
時間は非常に短いものであることが一般的である。その
動作概念図を図５に示す。図５において、装置駆動に必
要な電力は最大３０Ｗであり、充電電力は最大３０Ｗで
ある。したがって、直流電源の供給能力を６０Ｗとして
いるが、時間によって装置駆動に必要な電力が変化する
ため、直流電力の電力供給能力のうちの多くが余剰とな
っている。
【０００７】このため、上述のような従来例の第１の技
術では、通常必要な装置消費電力に対して直流電源の電
力供給能力を過剰に設計することが必要となり、直流電
源の形状，重量およびコストが増大するという課題があ
る。
術では、通常必要な装置消費電力に対して直流電源の電
力供給能力を過剰に設計することが必要となり、直流電
源の形状，重量およびコストが増大するという課題があ
る。
【０００８】上述の従来例の第２の技術では、直流電源
の定格電流を超過しないように充電出力を制御するた
め、直流電源の最大供給電力を装置の最大消費電力まで
小さくすることが可能であるが、充電電流を充電電圧に
かかわらず一定にするので、直流電源の持つ余剰電力を
有効に使用できない。
の定格電流を超過しないように充電出力を制御するた
め、直流電源の最大供給電力を装置の最大消費電力まで
小さくすることが可能であるが、充電電流を充電電圧に
かかわらず一定にするので、直流電源の持つ余剰電力を
有効に使用できない。
【０００９】図６は従来例の第２の技術における充電電
圧と充電電流の関係を図示したものであり、直流電源の
出力定格を２０Ｖ／１．５Ａ，装置の消費電流を１．２
Ａ、充電電圧範囲を９．０〜１３．０Ｖとしたものであ
る。
圧と充電電流の関係を図示したものであり、直流電源の
出力定格を２０Ｖ／１．５Ａ，装置の消費電流を１．２
Ａ、充電電圧範囲を９．０〜１３．０Ｖとしたものであ
る。
【００１０】図７は、出力電力特性を示したものであ
り、従来例の第２の技術では、上述のように充電電圧に
かかわらず充電電流が一定となるが、充電に使用可能な
電力（２０Ｗ×１．５−２０×１．２＝６Ｗ）は図７に
示すように定電力となるので、この方法で充電を行なっ
た場合、充電電圧が低い場合には直流電源の電力供給能
力に過剰が発生する。
り、従来例の第２の技術では、上述のように充電電圧に
かかわらず充電電流が一定となるが、充電に使用可能な
電力（２０Ｗ×１．５−２０×１．２＝６Ｗ）は図７に
示すように定電力となるので、この方法で充電を行なっ
た場合、充電電圧が低い場合には直流電源の電力供給能
力に過剰が発生する。
【００１１】したがって、従来例の第２の技術では、直
流電源の電力供給能力を有効に利用できないので、直流
電源の持つ電力供給能力に比べ、充電時間が増加すると
いう問題がある。
流電源の電力供給能力を有効に利用できないので、直流
電源の持つ電力供給能力に比べ、充電時間が増加すると
いう問題がある。
【００１２】図８は上述の従来例の第３の技術を用いた
充電制御器の回路ブロック図である。図８において、直
流電源１からの出力１５は充電回路１４の直流電源出力
電流検出抵抗５を介して充電制御回路２に与えられると
ともに、整流用素子１３を介してＤＣ−ＤＣコンバータ
６に与えられる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ６の入力
１７は整流用素子１２を介して２次電池４の正極に接続
される。ＤＣ−ＤＣコンバータ６の出力１８は携帯機器
の装置負荷７に接続される。
充電制御器の回路ブロック図である。図８において、直
流電源１からの出力１５は充電回路１４の直流電源出力
電流検出抵抗５を介して充電制御回路２に与えられると
ともに、整流用素子１３を介してＤＣ−ＤＣコンバータ
６に与えられる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ６の入力
１７は整流用素子１２を介して２次電池４の正極に接続
される。ＤＣ−ＤＣコンバータ６の出力１８は携帯機器
の装置負荷７に接続される。
【００１３】直流電源出力電流検出抵抗５の両端に生じ
る電圧は直流電源出力電流検出回路１０によって検出さ
れ、その検出信号２１は充電制御器の制御回路２に与え
られる。充電制御回路２の出力は充電電流検出用抵抗３
を介して２次電池４の正極に接続されており、充電電流
検出用抵抗３の両端に生じる電圧は充電電流検出回路８
によって検出され、その検出信号１９は充電制御回路２
に与えられる。２次電池４の正極側の充電電圧は充電電
圧検出回路９によって検出され、その検出信号２０も充
電制御回路２に与えられる。
る電圧は直流電源出力電流検出回路１０によって検出さ
れ、その検出信号２１は充電制御器の制御回路２に与え
られる。充電制御回路２の出力は充電電流検出用抵抗３
を介して２次電池４の正極に接続されており、充電電流
検出用抵抗３の両端に生じる電圧は充電電流検出回路８
によって検出され、その検出信号１９は充電制御回路２
に与えられる。２次電池４の正極側の充電電圧は充電電
圧検出回路９によって検出され、その検出信号２０も充
電制御回路２に与えられる。
【００１４】次に、図８の充電回路１４の動作について
説明する。装置が停止しているときに充電を行なう場合
は、充電電流検出用抵抗３の両端に発生する電圧が充電
電流検出回路８によって検出され、充電電圧検出回路９
は２次電池４の正極側の充電電圧を検出する。これら充
電電流検出回路８の出力１９と充電電圧検出回路９の出
力２０とが充電制御回路２に帰還され、定電圧・定電流
充電が行なわれる。
説明する。装置が停止しているときに充電を行なう場合
は、充電電流検出用抵抗３の両端に発生する電圧が充電
電流検出回路８によって検出され、充電電圧検出回路９
は２次電池４の正極側の充電電圧を検出する。これら充
電電流検出回路８の出力１９と充電電圧検出回路９の出
力２０とが充電制御回路２に帰還され、定電圧・定電流
充電が行なわれる。
【００１５】装置が動作している場合には、直流電源出
力電流検出抵抗５の両端に発生する電圧を直流電源出力
電流検出回路１０によって検出し、その検出出力２１を
充電制御回路２に帰還することによって、直流電源１の
出力電流が所定の値を超えないように充電出力が制御さ
れる。
力電流検出抵抗５の両端に発生する電圧を直流電源出力
電流検出回路１０によって検出し、その検出出力２１を
充電制御回路２に帰還することによって、直流電源１の
出力電流が所定の値を超えないように充電出力が制御さ
れる。
【００１６】この図８に示した充電制御器では、直流電
源１の電流供給能力から実際の装置消費電力を差し引い
た余剰電力を過不足なく充電出力電力として利用できる
ので、２次電池４の充電時間を小さくすることが可能と
なる。
源１の電流供給能力から実際の装置消費電力を差し引い
た余剰電力を過不足なく充電出力電力として利用できる
ので、２次電池４の充電時間を小さくすることが可能と
なる。
【００１７】しかしながら、直流電源１の出力電流を検
出する直流電源出力電流検出抵抗５には装置の駆動と充
電に必要な電流のすべてを通過させなければならないた
め、この直流電源出力電流検出抵抗５で発生する損失お
よび発熱が大きくなり、回路の信頼性が低下し、直流電
源出力電流検出抵抗５の温度特性の影響による電流検出
精度の悪化を招くとともに、放熱板の取付などの放熱対
策が必要となり、充電回路の形状，コストが増大すると
いう問題点がある。
出する直流電源出力電流検出抵抗５には装置の駆動と充
電に必要な電流のすべてを通過させなければならないた
め、この直流電源出力電流検出抵抗５で発生する損失お
よび発熱が大きくなり、回路の信頼性が低下し、直流電
源出力電流検出抵抗５の温度特性の影響による電流検出
精度の悪化を招くとともに、放熱板の取付などの放熱対
策が必要となり、充電回路の形状，コストが増大すると
いう問題点がある。
【００１８】それゆえに、この発明の主たる目的は、充
電最大電力分を削減できるとともに充電時間を短縮で
き、電流検出抵抗で発生する損失を小さくできるような
充電制御器を提供することである。
電最大電力分を削減できるとともに充電時間を短縮で
き、電流検出抵抗で発生する損失を小さくできるような
充電制御器を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
２次電池を直流電源を用いて充電するための充電制御器
であって、負荷の消費電流を検出する消費電流検出手段
と、２次電池への充電電流を検出する充電電流検出手段
と、２次電池への充電電圧を検出する充電電圧検出手段
と、消費電流検出手段と充電電流検出手段と充電電圧検
出手段の各検出出力が与えられる関数処理手段と、関数
処理手段の演算結果に基づいて、２次電池への充電出力
を制御する充電制御手段とを備え、直流電源の定格内で
負荷の駆動と充電を同時に行なうことを特徴とするもの
である。
２次電池を直流電源を用いて充電するための充電制御器
であって、負荷の消費電流を検出する消費電流検出手段
と、２次電池への充電電流を検出する充電電流検出手段
と、２次電池への充電電圧を検出する充電電圧検出手段
と、消費電流検出手段と充電電流検出手段と充電電圧検
出手段の各検出出力が与えられる関数処理手段と、関数
処理手段の演算結果に基づいて、２次電池への充電出力
を制御する充電制御手段とを備え、直流電源の定格内で
負荷の駆動と充電を同時に行なうことを特徴とするもの
である。
【００２０】請求項２に係る発明では、請求項１の関数
処理手段は、消費電流検出手段の検出出力に基づいて消
費電流の関数を算出し、充電電流検出手段の検出出力に
基づいて充電電流の関数を算出し、充電電圧検出手段の
検出出力に基づいて充電電圧の関数を算出し、算出され
た３つの関数の総和を直流電源の出力定格として算出
し、充電制御手段は関数処理手段によって算出された直
流電源の出力定格が所定の値を超えないように２次電池
への充電出力を制御する。
処理手段は、消費電流検出手段の検出出力に基づいて消
費電流の関数を算出し、充電電流検出手段の検出出力に
基づいて充電電流の関数を算出し、充電電圧検出手段の
検出出力に基づいて充電電圧の関数を算出し、算出され
た３つの関数の総和を直流電源の出力定格として算出
し、充電制御手段は関数処理手段によって算出された直
流電源の出力定格が所定の値を超えないように２次電池
への充電出力を制御する。
【００２１】請求項３に係る発明では、請求項２の関数
処理手段は消費電流の関数，充電電流の関数および充電
電圧の関数の算出のために少なくとも１つの演算増幅器
を含む。
処理手段は消費電流の関数，充電電流の関数および充電
電圧の関数の算出のために少なくとも１つの演算増幅器
を含む。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施の形態の
ブロック図である。図１において、前述の図８の構成と
異なる部分について説明する。この実施の形態では、図
８に示した直流電源出力電流検出抵抗５に代えて装置消
費電流検出抵抗２５が設けられ、直流電源出力電流検出
回路１０に代えて装置消費電流検出回路２６が設けら
れ、さらに新たに演算回路１１が設けられる。演算回路
１１には、充電電流検出回路８の検出出力１９と充電電
圧検出回路９の検出出力２０と装置消費電流検出回路２
６の検出出力２７とが与えられる。演算回路１１はこれ
らの検出出力に基づいて、充電電力と直流電源１の出力
電力を算出し、その算出結果２２を充電制御回路２に与
える。充電制御回路２は直流電源１の出力電力が所定の
値を超えないように２次電池４への充電出力を制御す
る。
ブロック図である。図１において、前述の図８の構成と
異なる部分について説明する。この実施の形態では、図
８に示した直流電源出力電流検出抵抗５に代えて装置消
費電流検出抵抗２５が設けられ、直流電源出力電流検出
回路１０に代えて装置消費電流検出回路２６が設けら
れ、さらに新たに演算回路１１が設けられる。演算回路
１１には、充電電流検出回路８の検出出力１９と充電電
圧検出回路９の検出出力２０と装置消費電流検出回路２
６の検出出力２７とが与えられる。演算回路１１はこれ
らの検出出力に基づいて、充電電力と直流電源１の出力
電力を算出し、その算出結果２２を充電制御回路２に与
える。充電制御回路２は直流電源１の出力電力が所定の
値を超えないように２次電池４への充電出力を制御す
る。
【００２３】次に、図１に示した充電制御器の動作につ
いて説明する。この充電制御器は、直流電源１の出力１
５と２次電池４の正極１６とがそれぞれ整流用素子１
３，１２によってワイヤードＯＲ接続されており、直流
電源１あるいは２次電池４の出力電力をＤＣ−ＤＣコン
バータ６で装置負荷７に必要な電圧に変換し、装置を動
作させるように構成されている。
いて説明する。この充電制御器は、直流電源１の出力１
５と２次電池４の正極１６とがそれぞれ整流用素子１
３，１２によってワイヤードＯＲ接続されており、直流
電源１あるいは２次電池４の出力電力をＤＣ−ＤＣコン
バータ６で装置負荷７に必要な電圧に変換し、装置を動
作させるように構成されている。
【００２４】直流電源１は出力を所定の電圧：Ｖｉｎに
安定化して出力する機能を有し、定格電力はＰｉｎｍａ
ｘで定められている。充電電流検出用抵抗３の抵抗値を
Ｒｃ，充電電流とＩｃとすると、充電電流検出用抵抗３
には、 Ｒｃ・Ｉｃ …（１） なる電圧が発生する。充電電流検出回路８はＲｃ・Ｉｃ
を検出し、これに応じた出力が演算回路１１に与えられ
る。充電電圧Ｖｃは充電電圧検出回路９によって検出さ
れ、これに応じた出力２０が演算回路１１に与えられ
る。
安定化して出力する機能を有し、定格電力はＰｉｎｍａ
ｘで定められている。充電電流検出用抵抗３の抵抗値を
Ｒｃ，充電電流とＩｃとすると、充電電流検出用抵抗３
には、 Ｒｃ・Ｉｃ …（１） なる電圧が発生する。充電電流検出回路８はＲｃ・Ｉｃ
を検出し、これに応じた出力が演算回路１１に与えられ
る。充電電圧Ｖｃは充電電圧検出回路９によって検出さ
れ、これに応じた出力２０が演算回路１１に与えられ
る。
【００２５】装置消費電流検出抵抗２５の抵抗値をＲ
ｓ，装置消費電流をＩｓとすると、装置消費電流検出抵
抗２５には、 Ｒｓ・Ｉｓ …（２） なる電圧が発生する。装置消費電流検出回路２６ではこ
のＲｓ・Ｉｓを検出し、これに応じた出力２７が演算回
路１１に与えられる。
ｓ，装置消費電流をＩｓとすると、装置消費電流検出抵
抗２５には、 Ｒｓ・Ｉｓ …（２） なる電圧が発生する。装置消費電流検出回路２６ではこ
のＲｓ・Ｉｓを検出し、これに応じた出力２７が演算回
路１１に与えられる。
【００２６】装置の消費電力をＰｓ，充電電力をＰｃと
すると、直流電源１の出力電力Ｐｉｎは次の第（３）式
で表わすことができる。
すると、直流電源１の出力電力Ｐｉｎは次の第（３）式
で表わすことができる。
【００２７】Ｐｉｎ＝Ｐｓ＋Ｐｃ …（３） ここで、Ｐｓ，Ｐｃは装置消費電流：Ｉｓ，直流電源出
力電圧：Ｖｉｎ，充電電流：Ｉｃ，充電電圧：Ｖｃを用
いて、 Ｐｓ＝Ｉｓ・Ｖｉｎ …（４） Ｐｃ＝Ｉｃ・Ｖｃ …（５） で表わすことができるので、第（３）式は以下のように
表わすことができる。
力電圧：Ｖｉｎ，充電電流：Ｉｃ，充電電圧：Ｖｃを用
いて、 Ｐｓ＝Ｉｓ・Ｖｉｎ …（４） Ｐｃ＝Ｉｃ・Ｖｃ …（５） で表わすことができるので、第（３）式は以下のように
表わすことができる。
【００２８】 Ｐｉｎ＝Ｉｓ・Ｖｉｎ＋Ｉｃ・Ｖｃ …（６） ここで、Ｉｓは、装置消費電流で装置の駆動状況によっ
て逐次変化している。また、Ｖｃは２次電池４の正極１
６の電圧で安定化され、２次電池４の充電が進むに従っ
て徐々に上昇する。Ｖｉｎは直流電源１の出力電圧であ
るので、一定とみなすことができる。
て逐次変化している。また、Ｖｃは２次電池４の正極１
６の電圧で安定化され、２次電池４の充電が進むに従っ
て徐々に上昇する。Ｖｉｎは直流電源１の出力電圧であ
るので、一定とみなすことができる。
【００２９】以上の説明から、装置の消費電流Ｉｓと充
電電圧Ｖｃに合せて充電電流Ｉｃを制御することによ
り、直流電源１の出力電力Ｐｉｎを一定に保つことがで
きる。したがって、第（６）式のＰｉｎを直流電源１の
定格電力Ｐｉｎｍａｘに置換えた以下の式 Ｐｉｎｍａｘ＝Ｉｓ・Ｖｉｎ＋Ｉｃ・Ｖｃ …（７） となるように制御を行なうことによって、 Ｐｉｎｍａｘ＞Ｐｓ …（８） の範囲内で、いかなるＩｓ，Ｖｃであっても（すなわ
ち、装置の消費電流と充電電圧がいかなる場合であって
も）充電電流を制御することによって、直流電源１の出
力定格電力を余剰なく充電出力と電子機器装置の駆動に
振分けることが可能となる。
電電圧Ｖｃに合せて充電電流Ｉｃを制御することによ
り、直流電源１の出力電力Ｐｉｎを一定に保つことがで
きる。したがって、第（６）式のＰｉｎを直流電源１の
定格電力Ｐｉｎｍａｘに置換えた以下の式 Ｐｉｎｍａｘ＝Ｉｓ・Ｖｉｎ＋Ｉｃ・Ｖｃ …（７） となるように制御を行なうことによって、 Ｐｉｎｍａｘ＞Ｐｓ …（８） の範囲内で、いかなるＩｓ，Ｖｃであっても（すなわ
ち、装置の消費電流と充電電圧がいかなる場合であって
も）充電電流を制御することによって、直流電源１の出
力定格電力を余剰なく充電出力と電子機器装置の駆動に
振分けることが可能となる。
【００３０】ここで、第（６）式では、充電電力Ｉｃと
充電電圧Ｖｃとの積を算出する必要があるが、２変数の
積算回路は回路規模が大きく、また温度安定性が悪いた
め、低コスト化および高精度化が難しいことが一般的で
ある。
充電電圧Ｖｃとの積を算出する必要があるが、２変数の
積算回路は回路規模が大きく、また温度安定性が悪いた
め、低コスト化および高精度化が難しいことが一般的で
ある。
【００３１】充電回路１４では２次電池４によって充電
電圧や充電電流の範囲が限定されている。第（６）式で
は、充電電圧と充電電流は反比例の関係を持ち、充電電
流に対する充電電圧の特性は双曲線を描くが、実際に使
用される領域では、充電電圧範囲が限定されるため、直
線に近似できる場合が多い。
電圧や充電電流の範囲が限定されている。第（６）式で
は、充電電圧と充電電流は反比例の関係を持ち、充電電
流に対する充電電圧の特性は双曲線を描くが、実際に使
用される領域では、充電電圧範囲が限定されるため、直
線に近似できる場合が多い。
【００３２】この実施形態では、充電電圧と充電電流の
積をとらず、充電電圧と充電電流の１次関数値を利用し
て、充電電圧と充電電流の特性を直線で近似する。すな
わち 、Ｐｉｎｍａｘ・α・Ｉｓ＋β・Ｉｃ＋γ・Ｖｃ…（９） が成り立つように制御することによって擬似的な定電力
制御を行なう。なお、第（９）式におけるα，β，γは
任意の実数である。
積をとらず、充電電圧と充電電流の１次関数値を利用し
て、充電電圧と充電電流の特性を直線で近似する。すな
わち 、Ｐｉｎｍａｘ・α・Ｉｓ＋β・Ｉｃ＋γ・Ｖｃ…（９） が成り立つように制御することによって擬似的な定電力
制御を行なう。なお、第（９）式におけるα，β，γは
任意の実数である。
【００３３】図２はこの実施形態での充電特性を示し、
図３は直流電源の出力電力特性を示す。
図３は直流電源の出力電力特性を示す。
【００３４】図２および図３において、直流電源の電力
供給能力は２０Ｖ／１．５Ａ，装置の消費電流は１．２
Ａ，充電電圧範囲は９〜１３Ｖである。この場合、充電
に使用可能な電力は２０×１．５−２０×１．２＝６Ｗ
となる。
供給能力は２０Ｖ／１．５Ａ，装置の消費電流は１．２
Ａ，充電電圧範囲は９〜１３Ｖである。この場合、充電
に使用可能な電力は２０×１．５−２０×１．２＝６Ｗ
となる。
【００３５】図２において明らかなように、充電に使用
可能な電力は双曲線を描く。図３からは、使用する充電
電圧範囲では、この実施形態のように１次関数で近似し
た場合であっても、充電に使用可能な電力を最大利用で
きることがわかる。また、２変数の乗算回路に比べ、１
変数の乗算回路は高精度かつ高安定度で実現することが
可能であり、信頼性および低コスト化に有利となる。
可能な電力は双曲線を描く。図３からは、使用する充電
電圧範囲では、この実施形態のように１次関数で近似し
た場合であっても、充電に使用可能な電力を最大利用で
きることがわかる。また、２変数の乗算回路に比べ、１
変数の乗算回路は高精度かつ高安定度で実現することが
可能であり、信頼性および低コスト化に有利となる。
【００３６】演算回路１１においては、前述の第（９）
式に相当する演算を行なう。したがって、第（９）式の
結果で求められる充電電流に応じた出力を充電制御回路
２に帰還することによって、直流電源１の出力定格電力
に過不足のないように充電電流を制御することが可能と
なる。
式に相当する演算を行なう。したがって、第（９）式の
結果で求められる充電電流に応じた出力を充電制御回路
２に帰還することによって、直流電源１の出力定格電力
に過不足のないように充電電流を制御することが可能と
なる。
【００３７】なお、充電電流検出回路８，充電電圧検出
回路９および装置消費電流検出回路２６はいずれも演算
増幅回路を用いて構成することができる。
回路９および装置消費電流検出回路２６はいずれも演算
増幅回路を用いて構成することができる。
【００３８】図４はこの発明の一実施形態の動作概念図
である。上述のごとく、第（９）式に相当する演算を演
算回路１１で行ない、充電制御を実施することにより、
図４から明らかなように、直流電源１の出力定格電力
は、装置の最大消費電力以上であれば、充電と装置駆動
を同時に行なうことが可能となる。したがって、従来例
の第１の技術で掲げた直流電源１の出力電力定格を、装
置の最大消費電力と充電最大電力の和以上となるように
設計する方法に比べ、充電最大電力分を削減することが
可能となるので、直流電源１の形状，重量，コストを大
きく削減することが可能となる。
である。上述のごとく、第（９）式に相当する演算を演
算回路１１で行ない、充電制御を実施することにより、
図４から明らかなように、直流電源１の出力定格電力
は、装置の最大消費電力以上であれば、充電と装置駆動
を同時に行なうことが可能となる。したがって、従来例
の第１の技術で掲げた直流電源１の出力電力定格を、装
置の最大消費電力と充電最大電力の和以上となるように
設計する方法に比べ、充電最大電力分を削減することが
可能となるので、直流電源１の形状，重量，コストを大
きく削減することが可能となる。
【００３９】また、従来例の第２の技術では、充電電圧
が低い場合であっても充電電流は、直流電源１の出力電
流から装置消費電流を差し引いた値で充電が行なわれて
いたが、この実施形態によれば第（９）式からも明らか
なように、充電電圧が低い場合にはそれに応じて充電電
流を増加させる。したがって、従来の第２の技術に比べ
２次電池４への充電時間を短縮させることが可能にな
る。
が低い場合であっても充電電流は、直流電源１の出力電
流から装置消費電流を差し引いた値で充電が行なわれて
いたが、この実施形態によれば第（９）式からも明らか
なように、充電電圧が低い場合にはそれに応じて充電電
流を増加させる。したがって、従来の第２の技術に比べ
２次電池４への充電時間を短縮させることが可能にな
る。
【００４０】また、この実施形態の直流電源１の出力電
流に比べて装置消費電流が小さいので、直流電源１の出
力電流を監視する従来の第３の技術に比べて電流検出用
抵抗で発生する損失を小さくすることができる。
流に比べて装置消費電流が小さいので、直流電源１の出
力電流を監視する従来の第３の技術に比べて電流検出用
抵抗で発生する損失を小さくすることができる。
【００４１】電子機器の動作と充電を同時に行なう場
合、装置消費電流検出抵抗２５ではその抵抗値をＲｉｎ
とすると、直流電源１の最大供給電流：Ｉｉｎｍａｘが
流れることによる損失 Ｉｉｎｍａｘ2・Ｒｉｎ …（１０） が発生する。ここで、第（１０）式で表わされる損失は
装置の負荷電流にかかわらず常に一定となる。この実施
形態の構成では、装置消費電流検出抵抗２５に流れる電
流Ｉｓによって Ｉｓ2・Ｒｓ …（１１） になる損失が発生する。また、常に Ｉｉｎｍａｘ≧Ｉｓ が成立するので、電流検出抵抗の両端に発生する電圧の
最大値を同一にする場合は、以下の式が成り立つ。
合、装置消費電流検出抵抗２５ではその抵抗値をＲｉｎ
とすると、直流電源１の最大供給電流：Ｉｉｎｍａｘが
流れることによる損失 Ｉｉｎｍａｘ2・Ｒｉｎ …（１０） が発生する。ここで、第（１０）式で表わされる損失は
装置の負荷電流にかかわらず常に一定となる。この実施
形態の構成では、装置消費電流検出抵抗２５に流れる電
流Ｉｓによって Ｉｓ2・Ｒｓ …（１１） になる損失が発生する。また、常に Ｉｉｎｍａｘ≧Ｉｓ が成立するので、電流検出抵抗の両端に発生する電圧の
最大値を同一にする場合は、以下の式が成り立つ。
【００４２】Ｒｓ＝Ｒｉｎ …（１２） したがって、第（１０），（１１），（１２）式から、
電流検出用抵抗で発生する損失は次式のようになり、図
１に示した実施形態に比べて図８に示した従来例の方が
大きいことがわかる。
電流検出用抵抗で発生する損失は次式のようになり、図
１に示した実施形態に比べて図８に示した従来例の方が
大きいことがわかる。
【００４３】 Ｉｉｎｍａｘ2・Ｒｉｎ−Ｉｓ2・Ｒｓ ＝Ｉｉｎｍａｘ2・Ｒｉｎ−Ｉｓ2・Ｒｉｎ ＝（Ｉｉｎｍａｘ2−Ｉｓ2）・Ｒｉｎ ＞０ たとえば、装置消費電流の平均値が直流電源１の最大供
給電流の１／２である場合には、装置消費電流検出抵抗
２５で発生する損失は図８に示した直流電源出力電流検
出抵抗５に比べて１／４となる。
給電流の１／２である場合には、装置消費電流検出抵抗
２５で発生する損失は図８に示した直流電源出力電流検
出抵抗５に比べて１／４となる。
【００４４】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【００４５】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、負荷
の消費電流と２次電池への充電電流と２次電池への充電
電圧とをそれぞれ検出し、その検出結果に基づいて関数
処理手段によって２次電池への充電出力を制御すること
により、直流電源の定格内で負荷の駆動と充電を同時に
行なうことができ、消費電流を検出するための抵抗の損
失を抑えることが可能となり、回路の信頼性の低下や電
流検出抵抗の温度特性の影響に起因する電流検出精度の
低下を招くことなく、放熱板の取付などの放熱対策が不
要となり、充電制御器の形状，コストを削減することが
できる。
の消費電流と２次電池への充電電流と２次電池への充電
電圧とをそれぞれ検出し、その検出結果に基づいて関数
処理手段によって２次電池への充電出力を制御すること
により、直流電源の定格内で負荷の駆動と充電を同時に
行なうことができ、消費電流を検出するための抵抗の損
失を抑えることが可能となり、回路の信頼性の低下や電
流検出抵抗の温度特性の影響に起因する電流検出精度の
低下を招くことなく、放熱板の取付などの放熱対策が不
要となり、充電制御器の形状，コストを削減することが
できる。
【図１】この発明の一実施形態の充電制御器のブロック
図である。
図である。
【図２】図１に示した充電制御器による動作概念を示す
図である。
図である。
【図３】この発明の一実施形態の出力電力特性を示す図
である。
である。
【図４】この発明の一実施形態の動作概念図である。
【図５】従来例の第１の技術による動作概念を示す図で
ある。
ある。
【図６】従来例の第２の技術での充電特性を示す図であ
る。
る。
【図７】従来例の第２の技術での出力電力特性を示す図
である。
である。
【図８】従来例の第３の技術による充電制御器の回路ブ
ロック図である。
ロック図である。
１ 直流電源 ２ 充電制御回路 ３ 充電電流検出抵抗 ４ ２次電池 ６ ＤＣ−ＤＣコンバータ ７ 装置負荷 ８ 充電電流検出回路 ９ 充電電圧検出回路 １１ 演算回路 １２，１３ 整流用素子 １４ 充電回路 ２５ 装置消費電流検出抵抗 ２６ 装置消費電流検出回路
Claims (3)
- 【請求項１】 ２次電池を直流電源を用いて充電するた
めの充電制御器であって、 負荷の消費電流を検出する消費電流検出手段と、 前記２次電池への充電電流を検出する充電電流検出手段
と、 前記２次電池への充電電圧を検出する充電電圧検出手段
と、 前記消費電流検出手段と前記充電電流検出手段と前記充
電電圧検出手段の各検出出力が与えられる関数処理手段
と、 前記関数処理手段の演算結果に基づいて、前記２次電池
への充電出力を制御する充電制御手段とを備え、 前記直流電源の定格内で前記負荷の駆動と充電を同時に
行なうことを特徴とする、充電制御器。 - 【請求項２】 前記関数処理手段は、 前記消費電流検出手段の検出出力に基づいて消費電流の
関数を算出し、 前記充電電流検出手段の検出出力に基づいて充電電流の
関数を算出し、 前記充電電圧検出手段の検出出力に基づいて充電電圧の
関数を算出し、 前記算出された３つの関数の総和を前記直流電源の出力
定格として算出し、 前記充電制御手段は、前記関数処理手段によって算出さ
れた前記直流電源の出力定格が所定の値を超えないよう
に前記２次電池への充電出力を制御することを特徴とす
る、請求項１に記載の充電制御器。 - 【請求項３】 前記関数処理手段は、前記消費電流の関
数，前記充電電流の関数および前記充電電圧の関数の算
出のために少なくとも１つの演算増幅器を含むことを特
徴とする、請求項２に記載の充電制御器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13471599A JP3438647B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 充電制御器 |
| TW089108190A TW468297B (en) | 1999-05-14 | 2000-04-29 | Charging controller |
| US09/566,445 US6229286B1 (en) | 1999-05-14 | 2000-05-08 | Charging controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13471599A JP3438647B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 充電制御器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000324715A true JP2000324715A (ja) | 2000-11-24 |
| JP3438647B2 JP3438647B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=15134910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13471599A Expired - Lifetime JP3438647B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 充電制御器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6229286B1 (ja) |
| JP (1) | JP3438647B2 (ja) |
| TW (1) | TW468297B (ja) |
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| JP2003092843A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-03-28 | Ricoh Co Ltd | 二次電池の充電回路 |
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| JP2016519923A (ja) * | 2013-04-12 | 2016-07-07 | シーゲイト テクノロジー エルエルシーＳｅａｇａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＬＬＣ | 再充電可能バッテリの動的な充電 |
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| US10058642B2 (en) | 2004-04-05 | 2018-08-28 | Bluesky Medical Group Incorporated | Reduced pressure treatment system |
| FI119575B (fi) * | 2004-06-29 | 2008-12-31 | Esju Oy | Teholähde ja menetelmä säätää käyttötehoa |
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-
1999
- 1999-05-14 JP JP13471599A patent/JP3438647B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-04-29 TW TW089108190A patent/TW468297B/zh not_active IP Right Cessation
- 2000-05-08 US US09/566,445 patent/US6229286B1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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