JP2001069684A - 電池電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同一回路をアナログおよびデジタルの両方で
制御する。 【解決手段】 端子１１を介して商用電源がＡＣ／ＤＣ
スイッチング電源回路１２に供給される。電源回路１２
は、モード設定部１３で設定されたモードに応じて出力
される。スイッチ回路１４は、端子２２に接続されたパ
ーソナルコンピュータに電源を供給するためのスイッチ
である。スイッチ回路１５は、二次電池１６を充電する
ためのスイッチである。スイッチ回路１７は、ＤＣ／Ｄ
Ｃスイッチング電源回路１８をオンさせるためのスイッ
チである。電源回路１８は、二次電池１６から出力され
る電源を安定的に出力するために用いられる。電源回路
１９は、どのモードが設定されていても端子２３に接続
された携帯電話機に安定的に電源が供給される。これら
の回路は、アナログ制御回路２０およびマイコン制御回
路２１に制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、充電可能な二次
電池を内部に有する電子機器に対して電源電圧を供給す
る電源ユニットを制御する電池電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、充電可能な二次電池を内部に有す
る電源ユニットでは、その二次電池を充電する制御や、
接続する電子機器に対して電源電圧を供給する制御をア
ナログまたはデジタルで行っていた。このとき、電源ユ
ニット内にアナログ制御回路と、デジタル制御回路とを
備えていても、アナログで制御する回路と、デジタルで
制御する回路とは、それぞれ別の回路であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】アナログで回路を制御
する場合、電源電圧の変動に対しても動作が安定してい
るので安全に動作するが、制御範囲が狭いという問題が
あった。さらに、制御範囲を広げようとすると、回路規
模が大きくなる問題があった。

【０００４】これに対して、デジタルで回路を制御する
場合、制御範囲は広いが、電源電圧の変動に弱く誤動作
しやすいという問題があった。

【０００５】従って、この発明の目的は、同一回路をア
ナログおよびデジタルの両方で制御することによって、
電源電圧が変動しても安全に動作し、広い制御範囲を確
保することができる電池電源装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、商用電源と電子機器との間に介在して電子機器に供
給する出力電圧を制御する電池電源装置において、商用
電源の電圧を電子機器が必要とする安定化した第１の電
源電圧を形成する第１の電源回路と、１または複数の二
次電池に対して充電を行う充電手段と、第１の電源回路
に商用電源の電圧が供給される時に、第１の電源回路の
出力電圧を電子機器に供給する第１の供給手段とを有
し、アナログ制御手段とデジタル制御手段との両者によ
って制御するようになし、アナログ制御手段およびデジ
タル制御手段によって同じ制御を行う場合、アナログ制
御手段の制御を優先するようにしたことを特徴とする電
池電源装置である。

【０００７】電源ユニット内の二次電池を充電する充電
モード、パーソナルコンピュータに電源電圧を供給する
供給モードおよび省電力モードに関連する動作をアナロ
グおよびデジタルの両方で制御することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照して説明する。この発明が適用される第１
の実施形態の外観図を図１に示す。この図１には、電源
ユニット１により電子機器を駆動する場合の一例とし
て、パーソナルコンピュータ２を駆動する場合が示され
ている。電源ユニット１上にはパーソナルコンピュータ
２が載置可能である。パーソナルコンピュータ２への電
力供給は、この状態で、電源ユニット１の底面に収納さ
れている接続コード３を引き出し、パーソナルコンピュ
ータ２へ接続することによって行われる。一方、電源ユ
ニット１への電力供給は、ＡＣコード２によって、図示
せずとも電源ユニット１の側面に配設されているＡＣイ
ンレットと商用電源を接続することによって行われる。
また、図示しないが、電源ユニット１の側面にはバッテ
リーの容量を表示するためのＬＥＤが配置されており、
パーソナルコンピュータ２を使用しながらバッテリーの
残量を確認できる。

【０００９】また、この電源ユニット１は、一例とし
て、パーソナルコンピュータ２と略々同一の外形寸法で
あり、内蔵されたバッテリーによって、パーソナルコン
ピュータを長時間駆動することができ、パーソナルコン
ピュータのＡＣアダプタが内蔵され、携帯電話機を充電
することができる充電機能が内蔵されている。

【００１０】図２は、この発明が適用された第１の実施
形態の全体的構成を示す。端子１１には、商用電源が供
給される。この端子１１は、スイッチングレギュレータ
から構成されるＡＣ／ＤＣスイッチング電源回路１２か
ら導出される。このＡＣ／ＤＣスイッチング電源回路１
２は、モード設定部１３からの制御信号に応じて出力さ
れる。一例として、モード設定部１３には、充電モー
ド、供給モード、省電力モードの３つが用意されてい
る。ＡＣ／ＤＣスイッチング電源回路１２の出力は、ス
イッチ回路１４、１５およびＤＣ／ＤＣスイッチング電
源回路１９へ供給される。

【００１１】スイッチ回路１４は、端子２２に接続され
たパーソナルコンピュータに電源電圧を供給するための
スイッチである。スイッチ回路１５は、スイッチ回路１
５と接地との間に設けられた二次電池１６を充電するた
めのスイッチである。この二次電池１６には、非水系二
次電池の一例としてリチウムイオン電池が用いられる。
また、この二次電池１６は、３個のリチウムイオン電池
を並列に接続し、その並列に接続された１組のリチウム
イオン電池を４組直列に接続する、いわゆる３並列４直
列に並べられた計１２個のリチウムイオン電池である。
スイッチ回路１５には、スイッチ回路１７が接続され
る。スイッチ回路１７は、スイッチングレギュレータか
ら構成されるＤＣ／ＤＣスイッチング電源回路１８をオ
ンさせるためのスイッチである。

【００１２】ＤＣ／ＤＣスイッチング電源回路１８は、
二次電池１６から出力される電源電圧を安定的に出力す
るために用いられる。ＤＣ／ＤＣスイッチング電源回路
１８の出力は、スイッチ回路１４およびＤＣ／ＤＣスイ
ッチング電源回路１９へ供給される。ＤＣ／ＤＣスイッ
チング電源回路１９は、スイッチングレギュレータから
構成される。このＤＣ／ＤＣスイッチング電源回路１９
は、どのモードが設定されていても端子２３に接続され
た携帯電話機に安定的に電源電圧を供給する。

【００１３】上述した、ＡＣ／ＤＣスイッチング電源回
路１２、モード設定部１３、スイッチ回路１４、１５、
１７、ＤＣ／ＤＣスイッチング電源回路１８、１９は、
アナログ制御回路２０およびマイコン制御回路２１に制
御される。

【００１４】この第１の実施形態の動作の一例を説明す
る。まず、アナログ制御回路２０およびマイコン制御回
路２１からの制御信号によってモード設定部１３におい
て、充電モードが設定されているとき、スイッチ回路１
４および１７がオフとなり、スイッチ回路１５がオンと
なる。ＡＣ／ＤＣスイッチング電源回路１２では、モー
ド設定部１３で設定されたモードに応じてスイッチング
レギュレータが動作するので、二次電池１６を充電する
ための電源電圧が供給される。

【００１５】アナログ制御回路２０およびマイコン制御
回路２１からの制御信号によってモード設定部１３にお
いて、供給モードが設定されているとき、スイッチ回路
１４がオンとなり、スイッチ回路１５および１７がオフ
となる。ＡＣ／ＤＣスイッチング電源回路１２では、モ
ード設定部１３で設定された供給モードに応じてスイッ
チングレギュレータが動作するので、端子２２に接続さ
れたパーソナルコンピュータに電源電圧が供給される。
また、端子２３に接続された携帯電話機に、ＤＣ／ＤＣ
スイッチング電源回路１９から電源電圧が供給される。

【００１６】また、供給モードの他の例として、商用電
源と電源ユニット１が接続されておらず、スイッチ回路
１４、１７がオンとなり、スイッチ回路１５がオフとな
るとき、二次電池１６を電源として、ＤＣ／ＤＣスイッ
チング電源回路１８のスイッチングレギュレータ動作に
よって、電源電圧が形成され、端子２２および端子２３
を介してパーソナルコンピュータおよび携帯電話機に形
成された電源電圧が供給される。

【００１７】アナログ制御回路２０およびマイコン制御
回路２１からの制御信号によってモード設定部１３にお
いて、省電力モードが設定されているとき、スイッチ回
路１４および１７がオンとなり、スイッチ回路１５がオ
フとなる。すなわち、二次電池１６に充電された電源電
圧がＤＣ／ＤＣスイッチング電源回路１８を介して端子
２２および２３へ供給される。そして、二次電池１６の
容量が少なくなると、スイッチ回路１５がオン状態とな
り、ＡＣ／ＤＣスイッチング電源回路１２から電源電圧
が二次電池１６に供給され、充電される。一例として、
数１０分に一回数１０秒間二次電体１６は、充電され
る。

【００１８】ここで、この発明の第１の実施形態の回路
図の一例を図３を参照して説明する。この図３では、図
２に示すスイッチ回路１５、ＤＣ／ＤＣスイッチング電
源回路１９および端子２３は、説明を容易とするため省
略する。

【００１９】トランス２１の一次側の一方には、図示し
ていないが商用電源が供給される。ダイオード２４のカ
ソードは、トランス２１の一次側の他方と接続され、そ
のアノードは、接地される。そのダイオード２４は、Ｆ
ＥＴ２３のソース・ドレイン間に挿入される。ＦＥＴ２
３のゲートは、ＰＷＭ（パルス幅変調）回路２２と接続
される。ＰＷＭ回路２２は、図示していないが、アナロ
グ制御回路および／またはマイコン制御回路３０によっ
て、制御される。

【００２０】トランス２１の二次側の一方と接地との間
に、ダイオード２５およびコンデンサ２６が順方向に挿
入され、それらと並列にダイオード２７およびコンデン
サ２８も順方向に挿入される。トランス２１の二次側の
他方は、接地される。ダイオード２７のカソードとマイ
コン制御回路３０との間に、抵抗２９が挿入される。

【００２１】ダイオード２５のカソードは、ダイオード
３１のカソードと接続される。ダイオード３３のカソー
ドは、ダイオード３１のアノードと接続され、そのアノ
ードは、接地される。そのダイオード３３は、ＦＥＴ３
２のソース・ドレイン間に挿入される。ＦＥＴ３２のゲ
ートは、ＰＷＭ回路３５と接続される。インダクタ３４
の一方は、ダイオード３１のアノードと接続され、他方
は、コンデンサ３６を介して接地される。ＰＷＭ回路３
５は、インダクタ３４の他方と接続されると共に、接地
される。

【００２２】ダイオード３８のアノードは、インダクタ
３４の他方と接続され、そのカソードは、二次電池４１
を介して接地される。そのダイオード３８は、ＦＥＴ３
７のソース・ドレイン間に挿入される。ＦＥＴ３７のゲ
ートは、抵抗３９を介してトランジスタ４０のコレクタ
と接続される。トランジスタ４０のエミッタは接地さ
れ、そのベースは抵抗４２を介してマイコン制御回路３
０と接続される。

【００２３】ツェナーダイオード４３のカソードは、ダ
イオード２７のカソードと接続され、そのアノードは、
直列に配置された抵抗４４および４５を介して接地され
る。抵抗４４および４５の接続点は、トランジスタ４６
のベースと接続される。トランジスタ４６のコレクタ
は、トランジスタ４０のベースと接続され、そのエミッ
タは接地される。

【００２４】ダイオード４８のカソードは、ダイオード
２５のカソードと接続され、そのアノードは、端子５６
と接続される。そのダイオード４８は、ＦＥＴ４７のソ
ース・ドレイン間に挿入される。ＦＥＴ４７のゲート
は、抵抗４９を介してトランジスタ５０のコレクタと接
続される。トランジスタ５０のエミッタは接地され、そ
のベースは、抵抗５１を介してマイコン制御回路３０と
接続される。端子５６は、パーソナルコンピュータと接
続される。

【００２５】ダイオード２７のカソードと接地との間
に、抵抗５２、コンデンサ５３および抵抗５４が直列に
配置される。コンデンサ５３および抵抗５４の接続点
は、トランジスタ５５のベースと接続される。トランジ
スタ５５のコレクタは、トランジスタ５０のベースと接
続され、そのエミッタは接地される。

【００２６】ここで、図２に示すブロック図と、図３に
示す回路図との対応を説明する。図２に示すＡＣ／ＤＣ
スイッチング電源回路１２は、トランス２１、ＰＷＭ回
路２２、ＦＥＴ２３、ダイオード２４、２５、コンデン
サ２６から構成される。ＤＣ／ＤＣスイッチング電源回
路１８は、ダイオード３１、３３、ＦＥＴ３２、インダ
クタ３４、ＰＷＭ回路３５、コンデンサ３６から構成さ
れる。

【００２７】スイッチ回路１４は、ＦＥＴ４７、ダイオ
ード４８、抵抗４９、トランジスタ５０から構成され
る。スイッチ回路１７は、ＦＥＴ３７、ダイオード３
８、抵抗３９、トランジスタ４０から構成される。モー
ド設定部１３およびマイコン制御回路２１は、マイコン
制御部３０で構成される。アナログ制御回路２０は、ツ
ェナーダイオード４３、抵抗４４、４５、トランジスタ
４６と、抵抗５２、５４、コンデンサ５３、トランジス
タ５５とから構成される。

【００２８】ここで、ＦＥＴ４７のアナログ制御の一例
を説明する。トランジスタ５５がオンすることによっ
て、トランジスタ５０がオフとなるので、ＦＥＴ４７が
オンとなる。よって、トランジスタ５５がオフすること
によって、ＦＥＴ４７がオフとなる。また、マイコン制
御回路３０からの制御信号に基づいてトランジスタ５０
のオン／オフに応じて、ＦＥＴ５０がオン／オフとな
る。

【００２９】そして、スイッチ回路１５には、ＦＥＴ３
７が用いられている。ＦＥＴ３７（スイッチ回路１５）
は、マイコン制御回路３０と、ツェナーダイオード４
３、抵抗４４、４５およびトランジスタ４６から構成さ
れるアナログ制御回路によってオン／オフが制御され
る。

【００３０】ＦＥＴ３７のアナログ制御の一例を説明す
る。ツェナーダイオード４３がオンとなり、トランジス
タ４６がオンとなる。トランジスタ４６がオンとなる
と、トランジスタ４０がオフとなるので、ＦＥＴ３７が
オフとなる。よって、ツェナーダイオード４３がオフと
なると、ＦＥＴ３７もオンとなる。また、マイコン制御
回路３０からの制御信号に基づいてトランジスタ４０の
オン／オフに応じて、ＦＥＴ３７がオフ／オンとなる。

【００３１】ここで、この発明の第２の実施形態を図４
を参照して説明する。この第２の実施形態でも、上述し
た図３と同じように図２に示すスイッチ回路１５、ＤＣ
／ＤＣスイッチング電源回路１９および端子２３は、説
明を容易とするため省略している。

【００３２】商用電源が端子６１を介してＡＣ／ＤＣス
イッチング電源回路６２に供給される。ＡＣ／ＤＣスイ
ッチング電源回路６２から出力される電源電圧は、スイ
ッチ回路６３および６４へ供給される。スイッチ回路６
３へ供給された電源電圧は、端子６９を介してパーソナ
ルコンピュータに供給される。スイッチ回路６４へ供給
された電源電圧は、二次電池６５へ供給される。ＡＣ／
ＤＣスイッチング電源回路６２、スイッチ回路６３およ
び６４は、アナログ制御回路６６と、時定数（Δｔ）回
路６８を介してマイコン制御回路６７とによって、制御
される。

【００３３】この第２の実施形態では、パーソナルコン
ピュータに電源電圧を供給するか、二次電池６５を充電
するかが制御される。このとき、マイコン制御回路６７
から出力される制御信号がアナログ制御回路６６から出
力される制御信号よりΔｔ時間だけ遅れる。これは、マ
イコン制御回路６７からの制御信号によってスイッチ回
路６３および６４が動作すると、アナログ制御回路６６
からの制御信号では、制御ができなくなるときがあるの
で、マイコン制御回路６７からの制御信号をΔｔ時間だ
け遅らせる。

【００３４】この発明の第３の実施形態を図５を参照し
て説明する。上述した図２と同じブロックには、同じ参
照符号を付し、そのブロックの説明は省略する。検出回
路７１には、ＡＣ／ＤＣスイッチング電源回路１２、モ
ード設定部１３、スイッチ回路１４、１５、１７、ＤＣ
／ＤＣスイッチング電源回路１８、１９からそのときの
状態を示す信号が供給される。

【００３５】例えば、この検出回路７１では、アナログ
制御回路２０およびマイコン制御回路２１から出力され
ている制御信号に合った動作をしているか否かが判断さ
れる。モード設定部１３からはＡＣ／ＤＣスイッチング
電源回路１２を動作させているモードが検出回路７１へ
供給される。ＡＣ／ＤＣスイッチング電源回路１２で
は、現在動作している状態が検出回路７１へ供給され
る。よって、モード設定部１３およびＡＣ／ＤＣスイッ
チング電源回路１２は、アナログ制御回路２０および／
またはマイコン制御回路２１から出力されている制御信
号に合った動作をしているか否かが判断される。同様
に、スイッチ回路１４、１５および１７のオン／オフも
判断される。

【００３６】

【発明の効果】この発明に依れば、アナログ制御に優先
権を持たせて、アナログ制御およびディジタル制御の両
方で各回路を制御するので、高い安全性を維持すること
ができる。また、使用範囲が拡大され、電源電圧の変動
に対しても安全に動作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が適用される装置の斜視図である。

【図２】この発明が適用される第１の実施形態のブロッ
ク図である。

【図３】この発明が適用される第１の実施形態の回路図
である。

【図４】この発明が適用される第２の実施形態のブロッ
ク図である。

【図５】この発明が適用される第３の実施形態のブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１２・・・ＡＣ／ＤＣスイッチング電源回路、１３・・
・モード設定部、１４、１５、１７・・・スイッチ回
路、１６・・・二次電池、１８、１９・・・ＤＣ／ＤＣ
スイッチング電源回路、２０・・・アナログ制御回路、
２１・・・マイコン制御回路

フロントページの続き (72)発明者 中村 昭夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 須田 勉 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 CC02 DA07 DA17 FA08 GA01 GB03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用電源と電子機器との間に介在して電
   子機器に供給する出力電圧を制御する電池電源装置にお
   いて、 商用電源の電圧を電子機器が必要とする安定化した第１
   の電源電圧を形成する第１の電源回路と、 １または複数の二次電池に対して充電を行う充電手段
   と、 上記第１の電源回路に商用電源の電圧が供給される時
   に、上記第１の電源回路の出力電圧を上記電子機器に供
   給する第１の供給手段とを有し、 アナログ制御手段とデジタル制御手段との両者によって
   制御するようになし、 上記アナログ制御手段および上記デジタル制御手段によ
   って同じ制御を行う場合、上記アナログ制御手段の制御
   を優先するようにしたことを特徴とする電池電源装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 上記第１の電源回路は、モード設定手段で設定される充
   電モード、供給モードの各モードに対応して電圧を出力
   するようにしたことを特徴とする電池電源装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 上記デジタル制御手段から出力される制御信号は、上記
   アナログ制御手段からの出力される制御信号より所定の
   時間遅延されて出力されるようにしたことを特徴とする
   電池電源装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、 さらに、上記二次電池の電圧を上記電子機器が必要とす
   る安定化した上記第１の電源電圧に変換する第２の電源
   回路を有することを特徴とする電池電源装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、 さらに、上記第１の電源回路の出力電圧または上記第２
   の電源回路の出力電圧を、携帯用電子機器が必要とする
   安定化した第２の電源電圧に変換する第３の電源回路
   と、 上記第３の電源回路の出力電圧を上記携帯用電子機器に
   供給する第２の供給手段とを有することを特徴とする電
   池電源装置。
6. 【請求項６】 請求項１において、 上記二次電池は、リチウムイオン電池からなることを特
   徴とする電池電源装置。
7. 【請求項７】 請求項５において、 上記電子機器がパーソナルコンピュータであり、上記携
   帯用電子機器が携帯電話機であることを特徴とする電池
   電源装置。