JP2006197676A

JP2006197676A - 電源装置

Info

Publication number: JP2006197676A
Application number: JP2005004179A
Authority: JP
Inventors: Sen Miyairi; 専宮入
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】二次電池の並列接続構造の大容量のバッテリーパックを充電電流を増大することなく、充電時間の短縮を図ることを目的とする。
【解決手段】ＡＣ−ＤＣコンバータ２の出力直流電圧が有るときは、第１のスイッチ手段６をオフとし、ＡＣ−ＤＣコンバータ２の出力直流電圧を直流電圧出力端子３に供給すると共に第２のスイッチ手段１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１６ａ、１６ｂによりバッテリーパック１０の複数の二次電池１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを直列接続して充電回路５によりバッテリーパック１０を充電し、ＡＣ−ＤＣコンバータ２の出力直流電圧が無いときには、第１のスイッチ手段６をオンとしてバッテリーパック１０の出力を直流電圧出力端子３に供給すると共に第２のスイッチ手段１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１６ａ、１６ｂによりバッテリーパック１０の複数の二次電池１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを並列接続するようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばノートパソコンをはじめとする可搬型の情報通信機器等に適用して好適な電源装置に関する。

近年、例えばノートパソコンをはじめとする可搬型の情報通信機器等に組み込まれているバッテリー（二次電池）は二次電池を並列接続構造とし低電圧化、大容量化が図られ、ノートパソコン等の長時間の駆動が実現されている（特許文献１参照）。
特開２００２−１７１６７５号公報

然しながら、二次電池の並列接続構造のバッテリーパックを定電流充電したときには、並列の数だけ充電時間が延長する不都合があった。

この場合、充電時間を短縮するため充電電流を増大することが考えられるが、充電電流を必要以上に増大したときは二次電池の発熱の問題や、この二次電池の劣化を促進する問題があり、またこの二次電池の特性による充電電流の制限もあった。

そこで、この二次電池の並列接続構造の大容量のバッテリーパックの充電時間を短縮するために、この並列接続の数に応じて充電電流を増大することが考えられるが、このときは、充電電流の増大に応じて充電回路を大型化する必要があった。

本発明は、斯かる点に鑑み、この二次電池の並列接続構造の大容量のバッテリーパックを充電電流を増大することなく、充電時間の短縮を図ることを目的とする。

本発明電源装置は、商用電源を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータと、このＡＣ−ＤＣコンバータの出力側に接続された直流電圧出力端子と、このＡＣ−ＤＣコンバータの出力直流電圧の有無を検出する検出手段と、このＡＣ−ＤＣコンバータの出力側に接続された充電回路と、複数個の二次電池より成るバッテリーパックと、この直流電圧出力端子とこのバッテリーパックの出力端子との間に設けた第１のスイッチ手段と、この複数個の二次電池の接続構成を切り替える第２のスイッチ手段とを有し、この検出手段によりこのＡＣ−ＤＣコンバータの出力直流電圧が有ることを検出したときは、この第１のスイッチ手段をオフとし、このＡＣ−ＤＣコンバータの出力直流電圧をこの直流電圧出力端子に供給すると共にこの第２のスイッチ手段によりこのバッテリーパックの複数の二次電池を直列接続するようにしてこの充電回路によりこのバッテリーパックを充電するようにし、この検出手段によりこのＡＣ−ＤＣコンバータの出力直流電圧が無いことを検出したときには、この第１のスイッチ手段をオンとしてこのバッテリーパックの出力をこの直流電圧出力端子に供給すると共にこの第２のスイッチ手段によりこのバッテリーパックの複数の二次電池を並列接続するようにしたものである。

本発明においては、ＡＣ−ＤＣコンバータの出力直流電圧が有るときには、この出力直流電圧を直流電圧出力端子に供給して、この出力直流電圧にてノートパソコン等の機器を駆動すると共にバッテリーパックの複数の二次電池を直列接続し、このバッテリーパックをこの二次電池の数に応じた高充電電圧で充電するようにしたので、充電電流を増大することなく充電時間を短縮することができる。

また、本発明においては、ＡＣ−ＤＣコンバータの出力直流電圧が無いときには、バッテリーパックの出力を直流電圧出力端子に供給してこのバッテリーパックの出力にてノートパソコン等の機器を駆動すると共にバッテリーパックの複数の二次電池を並列接続し、低放電電圧とし、このバッテリーパックによる長時間の駆動を実現している。

以下、図１、図２を参照して本発明電源装置を実施するための最良の形態の例につき説明する。

図１において、１は商用電源を示し、この商用電源１を交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータ２に供給する。このＡＣ−ＤＣコンバータ２の出力直流電圧をノートパソコン等の機器に直流電源を供給する直流電圧出力端子３に供給する。

また、このＡＣ−ＤＣコンバータ２の出力直流電圧をこの出力直流電圧の有無を検出する検出回路４に供給する。この検出回路４はこの出力直流電圧が有るときはその出力端子にハイレベル信号“１”を出力し、この出力直流電圧が無いときはローレベル信号“０”を出力する如くなされている。

また、このＡＣ−ＤＣコンバータ２の出力直流電圧を充電回路５に供給する。この充電回路５は例えば定電流充電回路構成とし、この充電回路５の充電電圧を二次電池の直列接続される数、本例では、後述する如く４個の二次電池の直列接続を充電するのに必要な電圧とする。この必要な電圧は二次電池の１個の電圧をＶ０としたとき４Ｖ０よりやや大の比較的高充電電圧とする。

この場合、この充電回路５よりの充電電流は直列接続した二次電池を充電するので、比較的低充電電流で良く充電回路５の構成を大型化する必要がない。

図１において、１０は複数例えば４個の二次電池１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄより成るバッテリーパックで、本例では二次電池１０ａ及び１０ｂを直列接続すると共に二次電池１０ｃ及び１０ｄを直列接続したものを使用する。

また、図１において、１１ａはバッテリーパック１０の出力端子を示し，この出力端子１１ａを放電用スイッチを構成するＰ形電界効果トランジスタ６のソースに接続し、この電界効果トランジスタ６のドレインを直流電圧出力端子３に接続し、この電界効果トランジスタ６のゲートを検出回路４の出力端子に接続する。

この場合、この電界効果トランジスタ６は、ＡＣ−ＤＣコンバータ２の出力直流電圧が有るときはオフとなり、この出力直流電圧が無いときはオンとなる。また、この電界効果トランジスタ６はオン抵抗が低い特徴を有している。

また、この出力端子１１ａを充電回路５の出力側の正極端子に接続する如くする。また、１１ｂはバッテリーパック１０の接地端子で、この接地端子１１ｂを充電回路５の負極端子に接続する如くする。

また、１１ｃはバッテリーパック１０の切り替え信号入力端子を示し、この切り替え信号入力端子１１ｃを検出回路４の出力端子に接続する。また、１１ｄは接地端子を示し、この接地端子１１ｄを抵抗器７を介して接地する。

本例においては、このバッテリーパック１０を以下述べる如く構成する。
この出力端子１１ａをマイコン１２と共に過電流保護回路を構成するＰ形電界効果トランジスタ１３のドレインに接続し、この電界効果トランジスタ１３のソースを過電流検出用の抵抗器１４を介して二次電池１０ａの正極に接続し、この電界効果トランジスタ１３のゲートを接地端子１１ｄに接続する。

この電界効果トランジスタ１３のゲートは通常時は抵抗器７を介して接地されており、このゲートはローレベル信号“０”が供給されたこととなるので、この電界効果トランジスタ１３はオンである。この過電流検出用の抵抗器１４の両端電圧が異常に大きくなつたことをマイコン１２が検出したときには、マイコン１２よりハイレベル信号“１”をこの電界効果トランジスタ１３のゲートに供給し、この電界効果トランジスタ１３をオフとしてバッテリーパック１０を保護する如くする。

この二次電池１０ａの正極をスイッチを構成するＰ形電界効果トランジスタ１５ａのドレインに接続し、この電界効果トランジスタ１５ａのソースを二次電池１０ｃの正極に接続し、二次電池１０ｄの負極をスイッチを構成するＰ形電界効果トランジスタ１５ｂのソースに接続し、この電界効果トランジスタ１５ｂのドレインを二次電池１０ｂの負極に接続し、この二次電池１０ｂの負極をスイッチを構成するＰ形電界効果トランジスタ１５ｃのソースに接続し、この電界効果トランジスタ１５ｃのドレインを接地端子１１ｂに接続する。

また、二次電池１０ｂの負極をスイッチを構成するＰ形電界効果トランジスタ１６ａのソースに接続し、この電界効果トランジスタ１６ａのドレインを二次電池１０ｃの正極に接続し、また二次電池１０ｄの負極をスイッチを構成するＰ形電界効果トランジスタ１６ｂのソースに接続し、この電界効果トランジスタ１６ｂのドレインを接地端子１１ｂに接続する。

本例においては、切り替え信号入力端子１１ｃを電界効果トランジスタ１５ａ、１５ｂ及び１５ｃの夫々のゲートに接続すると共にこの切り替え信号入力端子１１ｃをインバータ回路１７を介して電界効果トランジスタ１６ａ及び１６ｂの夫々のゲートに接続する。

この場合、切り替え信号入力端子１１ｃに供給される切り替え信号がハイレベル信号“１”のときは電界効果トランジスタ１５ａ、１５ｂ及び１５ｃは夫々オフで、電界効果トランジスタ１６ａ及び１６ｂは夫々オンとなり、図２Ｂに示す如く二次電池１０ａ、１０ｂの直列回路と二次電池１０ｃ、１０ｄの直列回路とが直列接続され、また切り替え信号がローレベル信号“０”のときは電界効果トランジスタ１５ａ、１５ｂ及び１５ｃは夫々オンで、電界効果トランジスタ１６ａ及び１６ｂは夫々オフとなり、図２Ａに示す如く二次電池１０ａ、１０ｂの直列回路と二次電池１０ｃ、１０ｄの直列回路とが並列接続される。また、この場合、スイッチとして電界効果トランジスタ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１６ａ、１６ｂとして電界効果トランジスタを使用したのはオン抵抗が低い特徴を有するためである。

本例においては、ＡＣ−ＤＣコンバータ２の出力側に出力直流電圧が有るときには、この出力直流電圧を直流電圧出力端子３に供給して、この出力直流電圧にてノートパソコン等の機器を駆動すると共にバッテリーパック１０の４個の二次電池１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを直列接続し、このバッテリーパック１０をこの二次電池の数本例においては４個に応じた高充電電圧例えば４Ｖ０よりやや大の電圧で充電するようにしたので、充電電流を増大することなく充電時間を短縮することができる。

また、本例においては、ＡＣ−ＤＣコンバータ２の出力直流電圧が無いときには、バッテリーパック１０の出力を直流電圧出力端子３に供給してこのバッテリーパック１０の出力にてノートパソコン等の機器を駆動すると共にバッテリーパック１０の４個の二次電池を二次電池１０ａ、１０ｂの直列回路と二次電池１０ｃ、１０ｄの直列回路とを並列接続し、低放電電圧とし、このバッテリーパック１０による長時間の駆動を実現している

また、図３は本発明を実施するための最良の形態の他の例をしめす。この図３例につき説明するに図１例に対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。

図３例は図１例よりバッテリーパック１０の過電流保護回路を構成する電界効果トランジスタ１３を省略したもので、その他は図１例同様に構成したものである。斯かる図３例においても図１例同様の作用効果が得られることは容易に理解できよう。

尚、上述例では、バッテリーパック１０において、充電時に二次電池１０ａ、１０ｂの直列回路と二次電池１０ｃ、１０ｄの直列回路との２つの直列回路を直列接続し、放電時にこの２つの直列回路を２つの並列回路に並列接続する如く述べたが、この代わりにこのバッテリーパックを２個の二次電池で構成し、充電時には２個の二次電池の直列接続し、放電時にはこの２個の二次電池を並列接続としたり、このバッテリーパックを６個の二次電池で構成し、充電時には６個の二次電池を直列接続し、放電時は２個の二次電池の直列回路を３個の並列接続としたり、このバッテリーパックを８個の二次電池で構成し、充電時は４個の二次電池の直列接続した回路を並列接続し、放電時は２個の二次電池の直列回路を４個の並列接続としたり等、充電時に直列化し、放電時に並列化構成にするようにすれば良い。

また上述例では充電回路５を定電流充電回路構成とした例につき述べたが、この代わりに可変電流充電回路構成としても良い,この場合は電流容量の削減によりこの充電回路を小型化できる。

また、本発明は上述例に限ることなく、本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得ることは勿論である。

本発明電源装置を実施するための最良の形態の例を示す構成図である。本発明の説明に供する接続図である。本発明を実施するための最良の形態の他の例を示す構成図である。

符号の説明

１…商用電源、２…ＡＣ−ＤＣコンバータ、３…直流電圧出力端子、４…検出回路、５…充電回路、６，１３，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１６ａ、１６ｂ…電界効果トランジスタ、１０…バッテリーパック，１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ…二次電池，１１ａ…出力端子、１１ｂ…接地端子、１１ｃ…切り替え信号入力端子、１２…マイコン、１７…インバータ回路

Claims

商用電源を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータと、
前記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力側に接続された直流電圧出力端子と、
前記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力直流電圧の有無を検出する検出手段と、
前記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力側に接続された充電回路と、
複数個の二次電池より成るバッテリーパックと、
前記直流電圧出力端子と前記バッテリーパックの出力端子との間に設けた第１のスイッチ手段と、
前記複数個の二次電池の接続構成を切り替える第２のスイッチ手段とを有し、
前記検出手段により前記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力直流電圧が有ることを検出したときは、前記第１のスイッチ手段をオフとし、前記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力直流電圧を前記直流電圧出力端子に供給すると共に前記第２のスイッチ手段により前記バッテリーパックの複数の二次電池を直列接続するようにして前記充電回路により前記バッテリーパックを充電するようにし、
前記検出手段により前記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力直流電圧が無いことを検出したときには、前記第１のスイッチ手段をオンとして前記バッテリーパックの出力を前記直流電圧出力端子に供給すると共に前記第２のスイッチ手段により前記バッテリーパックの複数の二次電池を並列接続するようにしたことを特徴とする電源装置。
請求項１記載の電源装置において、
前記バッテリーパックは過電流保護回路を有していることを特徴とする電源装置。
請求項１記載の電源装置において、
前記第１及び第２のスイッチ手段は夫々電界効果トランジスタで構成したことを特徴とする電源装置。
請求項１記載の電源装置において、
前記充電回路の充電電圧は前記第２のスイッチ手段により直列接続される二次電池の数に応じた必要電圧とするようにしたことを特徴とする電源装置。