JP2009183074A - 外付けバッテリパックおよびこれを用いた電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器やこの電子機器の内蔵電池の故障を防ぐことができる外付けバッテリパックおよびこれを用いた電源装置を実現することにある。
【解決手段】電子機器の駆動および電子機器に内蔵される内蔵電池の充電を行なう外付けバッテリパックに改良を加えたものである。本バッテリパックは、電池と、電池が出力する電圧値とは異なる電圧値に変換するＤＣ／ＤＣ変換器と、電子機器に接続されているか否かにかかわらず、電池の残容量が所定の値を下回るとＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧の電圧値を低く設定し、所定時間経過後に電子機器の内蔵電池の充電が行なえない電圧値までＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧をさらに低下させるように設定する残容量検出回路とを設けたことを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器の駆動および電子機器に内蔵される内蔵電池の充電を行なう外付けバッテリパックおよびこれを用いた電源装置に関し、詳しくは、電子機器やこの電子機器の内蔵電池の故障を防ぐことができる外付けバッテリパックおよびこれを用いた電源装置に関するものである。

可搬型の電子機器（現場で保守用に用いられる可搬型測定器、ノートパソコン等）は、電子機器に内蔵した二次電池からの電力によって駆動されたり、電子機器の筐体に設けられる給電端子を介して外部電源から供給される電力によっても駆動される（例えば、特許文献１参照）。

給電端子に接続される外部電源としては、商用電源をＤＣ電圧に変換したものや外付けバッテリパック等がある。なお、給電端子からの電力は、内蔵した二次電池の充電用も兼ねている。

図９は、電子機器を駆動させる従来の電源装置の構成を示した図である。
図９において、ＡＣアダプタ１０は、商用電源からＤＣ電圧を生成する。外付けバッテリパック２０は、充電回路２１、二次電池２２を有する。充電回路２１は、ＡＣアダプタ１０が接続されている場合、このＡＣアダプタ１０からの電力によって二次電池２２を充電する。

電子機器３０は、ＤＣ電源用の給電端子３１、充電回路３２、内蔵バッテリ３３、負荷回路３４、電源スイッチ３５を有する。ＤＣ電源用の給電端子３１は、ＡＣアダプタ１０または外付けバッテリパック２０が接続される。充電回路３２は、給電端子３１からの電力によって内蔵バッテリ３３を充電する。内蔵バッテリ３３は、二次電池であり、負荷回路３４を駆動する。負荷回路３４は、ＣＰＵ、メモリ、ディスプレイ等であり、給電端子３１からの電力または内蔵バッテリ３３からの電力によって電子機器３０をユーザの操作に従って動作させる。電源スイッチ３５は、電子機器３０の負荷回路３４のオン、オフを行なう。

このような装置の動作を説明する。
給電端子３１に外部電源（ＡＣアダプタ１０、外付けバッテリパック２０）が接続されていない場合から説明する。電源スイッチ３５がオンされると、負荷回路３４が、内蔵バッテリ３３の電力によって駆動される。

給電端子３１に外部電源が接続される場合を説明する。電源スイッチ３５がオンされると、負荷回路３４が、給電端子３１を介して供給される電力（ＤＣ電圧）によって駆動される。また、給電端子３１に外部電源が接続される間、負荷回路３４のオン、オフ（つまり、電源スイッチのオン、オフ）に関わらず、充電回路３２が、給電端子３１を介して供給される電力によって内蔵バッテリ３３を充電し、内蔵バッテリ３３の満充電を検知すると充電を終了する。

なお、ＡＣアダプタ１０が、外付けバッテリパック２０に接続された場合、外付けバッテリパック２０の充電回路２１が、二次電池２２への充電を行なう。

特開平０７−１０４８９５号公報

このように同一の給電端子３１にＡＣアダプタ１０、外付けバッテリパック２０のいずれをも接続できるので、ＡＣアダプタ１０から電力を得られない場合（例えば、屋外）であっても、外付けバッテリパック２０を接続することにより、内蔵バッテリ３３のみの場合よりも電子機器１０の動作時間を延ばすことができる。

しかしながら、ＡＣアダプタ１０および外付けバッテリパック２０の一方を、同一の給電端子３１に接続し、電子機器３０に電力を供給することにより以下の問題が生ずる。

（１）電子機器３０側からみると、給電端子３１にＡＣアダプタ１０、外付けバッテリパック２０のどちらが接続されているのかを判別することが困難である。そのため、外付けバッテリパック２０の残容量を検出することができず、電子機器３０の負荷回路３４が動作中であっても、外付けバッテリパック２０の出力電圧の低下によって負荷回路３４の動作が突然停止し、正常な終了処理が行なえず負荷回路３４の故障の原因、データが破壊されるといった問題があった。

（２）電子機器３０の充電回路３２は、給電端子３１から電力が供給される限り、負荷回路のオン／オフに関わりなく、内蔵バッテリ３３を充電しようとする。そのため、外付けバッテリパック２０の出力電圧が低下した場合、充電回路３２が、内蔵バッテリ３３の満充電を検知できず充電を行ない続ける。その結果、外付けバッテリパック２０の二次電池２２の残容量がさらに減ったり、内蔵バッテリ３３が過充電され、最悪の場合、内蔵バッテリ３３に故障が生ずるという問題があった。

そこで本発明の目的は、電子機器やこの電子機器の内蔵電池の故障を防ぐことができる外付けバッテリパックおよびこの外付けバッテリパックを用いた電源装置を実現することにある。

請求項１記載の発明は、
電子機器の駆動および前記電子機器に内蔵される内蔵電池の充電を行なう外付けバッテリパックにおいて、
電池と、
この電池が出力する電圧値とは異なる電圧値に変換するＤＣ／ＤＣ変換器と、
前記電子機器に接続されているか否かにかかわらず、前記電池の残容量が所定の値を下回ると前記ＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧の電圧値を低く設定し、所定時間経過後に前記電子機器の内蔵電池の充電が行なえない電圧値まで前記ＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧をさらに低下させるように設定する残容量検出回路と
を設けたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記電池の残容量を示すための複数の光源と、
前記残容量検出回路の検出結果に基づいて前記複数の光源の点灯、消灯を行なう設定信号を出力する表示制御部と、
この表示制御部の出力する設定信号によって前記ＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧を可変する可変手段と
を有することを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、
ＤＣ／ＤＣ変換器は、
複数の帰還抵抗と、
誤差信号に基づいて前記電池からの電圧値を変換し前記出力電圧を出力する変換手段と、
この変換手段の出力電圧の電圧値にかかわらず一定の電圧値の参照電圧を出力する参照電圧出力部と、
この参照電圧出力部の参照電圧と前記複数の帰還抵抗を介して入力される出力電圧との誤差を増幅し、誤差信号として前記変換手段に出力する誤差増幅器と
を有することを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、
可変手段は、
前記誤差増幅器の帰還入力端子とグランド間に並列に設けられる複数の抵抗と、
前記表示制御部からの信号によって前記複数の抵抗の組合せをかえる合成抵抗値変更手段と、
を有することを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、
可変手段は、
電流制限抵抗と、
前記表示制御部からの信号によって前記誤差増幅器の帰還入力端子に前記電流制限抵抗を介して所定の電圧を印加するＤＣ電圧印加手段と
を有することを特徴とするものである。
請求項６記載の発明は、
電子機器に内蔵され再充電可能な内蔵電池から電力が供給されまたは電子機器の給電端子を介して電力が供給され、電子機器内の負荷回路を駆動する電源装置において、
前記給電端子に接続され前記電子機器の負荷回路および内蔵電池に電力を供給するＡＣアダプタと、
前記給電端子に接続され前記電子機器の負荷回路および内蔵電池に電力を供給する請求項１〜５のいずれかに記載の外付けバッテリパックと、
前記給電端子からの電圧値が前記ＡＣアダプタの出力電圧よりも低い場合、前記電子機器内の負荷回路をオフさせる電圧監視部と
を設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば以下の効果がある。
電池の残容量が所定の値を下回ると残容量検出回路が、定格の出力電圧から二段階に分けて電圧低下させ、最終的には電子機器の内蔵電池の充電動作ができない電圧レベルまで低下させる。これにより、電子機器が駆動中であっても、十分な余裕を持って電子機器が自機器のシャットダウン処理を行なえ、電子機器の内蔵電池の過充電も防止できる。従って、電子機器やこの電子機器の内蔵電池の故障を防ぐことができる。
また、共通の給電端子で電子機器にＡＣアダプタと外付けバッテリパックとを接続する構成であっても、電子機器の電圧監視部が、給電端子から入力されるＤＣ電圧を監視することにより、外付けバッテリパックの残容量をあらかじめ検知できる。

以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例を示した構成図である。ここで、図９と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。図１において、電子機器３０の給電端子３１と負荷回路３４との間に電圧監視部３６が設けられる。電圧監視部３６は、給電端子３１を介して負荷回路３４に入力される外部電源からのＤＣ電圧の電圧値を監視し、所定の電圧値（ＡＣアダプタ１０の出力電圧の定格電圧値）を下回った場合、電源スイッチ３５の状態にかかわず負荷回路３４にオフの処理（つまり、電子機器３０全体の電源オフ）を強制的に行なわせる。

また、外付けバッテリパック２０の代わりに外付けバッテリパック４０が設けられる。外付けバッテリパック４０は、充電回路４１、二次電池４２、残容量検出回路４３、ＤＣ／ＤＣ変換器４４を有し、ＡＣアダプタ１０から電力が供給され、電子機器３０に対し負荷回路３４の駆動用の電力、内蔵バッテリ３３の充電用の電力を供給する。

充電回路４１は、ＡＣアダプタ１０が接続された場合、二次電池４２を充電する。二次電池４２は、ＡＣアダプタ１０と同じＤＣ電圧値またはやや高めの電圧値が出力されるように設定される。残容量検出回路４３は、二次電池４２の残容量（０％〜１００％）を検出し、検出結果に基づいてＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧を制御する。

ＤＣ／ＤＣ変換器４４は、検出回路４３の検出結果に基づいて二次電池４２からのＤＣ電圧の電圧値を変換し、外付けバッテリパック４０の出力電圧としてＤＣ電圧を出力する。

なお、電子機器３０を駆動する電源装置とは、電子機器３０の充電回路３２、内蔵バッテリ３３、監視部３６、外付けバッテリパック４０であり、必要に応じてＡＣアダプタ１０も含まれる。

このような装置の動作を説明する。
説明を簡単にするため、電子機器３０の負荷回路３４が動作可能な電圧範囲を１４〜２０［Ｖ］とし、ＡＣアダプタ１０の出力電圧（ＤＣ電圧）を１９［Ｖ］とする。

まず、外付けバッテリパック４０の動作から説明する。
ＡＣアダプタ１０が外付けバッテリパック４０に接続された場合、充電回路４１が、ＡＣアダプタ１０から供給される電力で二次電池４２を充電する。また、検出回路４３が、電子機器３０の給電端子３１に外付けバッテリパック４０が接続されているか否かにかかわらず、二次電池４２の残容量を検出し、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧を制御する。

図２を用いて説明する。図２は、二次電池４２の残容量とＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧の関係を示した図であり、横軸は残容量［％］であり、縦軸は出力電圧［Ｖ］である。

図２に示すように、残容量が１００［％］〜２０［％］の場合、検出回路４３からの指示によりＤＣ／ＤＣ変換器４４が、ＡＣアダプタ１０の出力電圧と同じ１９［Ｖ］を出力する。そして、残容量が２０［％］を下回った場合、検出回路４３からの指示により、ＤＣ／ＤＣ変換器４４が、出力電圧を１９［Ｖ］から１６［Ｖ］にする。さらに、１６［Ｖ］に出力電圧を低下させた後、所定の時間（例えば、１分）経過後に検出回路４３からの指示によりＤＣ／ＤＣ変換器４４が、出力電圧を１６［Ｖ］から５［Ｖ］未満へとさらに低下した出力電圧を出力する。

そして、ＡＣアダプタ１０が接続され、充電回路４１によって二次電池４２が充電され残容量が２０［％］を超えた場合、検出回路４３からの指示により、ＤＣ／ＤＣ変換器４４が出力電圧を１９［Ｖ］に戻す。

次に電子機器３０の動作を説明する。
給電端子３１に外部電源（ＡＣアダプタ１０、外付けバッテリパック２０）が接続されていない場合から説明する。電源スイッチ３５がオンされると、負荷回路３４が、内蔵バッテリ３３の電力によって駆動される。

次に給電端子３１に外部電源が接続される場合を説明する。電源スイッチ３５がオンされると、負荷回路３４が、給電端子３１、監視部３６を介して供給される電力によって駆動される。また、給電端子３１に外部電源が接続される間、負荷回路３４のオン、オフ（つまり、電源スイッチ３５のオン、オフ）に関わらず、充電回路３２が、給電端子３１を介して供給される電力によって内蔵バッテリ３３を充電し、内蔵バッテリ３３に満充電を検知すると充電を終了する。

ここで、給電端子３１に外付けバッテリパック４０が接続されている場合を詳細に説明する。外付けバッテリパック４０の二次電池４２の残容量が２０［％］を超える場合、給電端子３１には１９［Ｖ］のＤＣ電圧が印加され、充電回路３２が内蔵バッテリ３３の充電を行ない、電源スイッチ３５のオンによって負荷回路３４も起動し駆動する。

そして、二次電池４２の残容量が２０［％］を下回った場合、給電端子３１のＤＣ電圧が１６［Ｖ］に低下する。この１６［Ｖ］への電圧変化を監視部３６が検出し、電源スイッチ３５の状態にかかわらず、負荷回路３４を強制的にオフさせる。そして、所定の時間経過後（１分後）に給電端子３１の印加電圧が５［Ｖ］にさらに低下し、充電回路３２が内蔵バッテリ３３の充電動作を中止させる（（内蔵バッテリ３３の満充電時の電圧値）＞＞（給電端子３１の電圧値５［Ｖ］未満）であり、充電回路３２自体が動作するために必要な電圧値よりも低いため）。

一方、外付けバッテリパック４０の二次電池４２の残容量が電子機器３０への接続前から２０［％］以下の場合、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧は５［Ｖ］未満になっている。そのため、給電端子３１に外付けバッテリバック４０を接続し、電源スイッチ３５をオンしたとしても、監視部３６からの制御により負荷回路３４が起動されない。また、充電回路３２による充電も開始されない。

また、確率は非常に低いが、外付けバッテリパック４０の二次電池４２の残容量が電子機器３０に接続される直前に２０［％］以下になった場合、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧は１６［Ｖ］であり、その後１分未満で［Ｖ］に低下するが、電源スイッチ３５をオンしたとしても、監視部３６からの制御により負荷回路３４が起動されない。そして、充電回路３２が、１６［Ｖ］から５［Ｖ］未満へのわずかな時間のみ充電を行なうので、過充電を行なうことはない。

なお、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧を１６［Ｖ］に低下させているが、ＡＣアダプタ１０の定格の出力電圧（１９［Ｖ］）よりも低く、電子機器３０の動作可能な電圧範囲内（１４〜２０［Ｖ］）であればよく、要は、電子機器３０側の監視部３６で電圧の低下を検出できる電圧値であればよい。

また、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧を、１９［Ｖ］、１６［Ｖ］、５［Ｖ］未満としているが、残容量に合わせ、出力電圧の段階を増してもよい。例えば、６０［％］を下回ったら１８［Ｖ］、４０［％］を下回ったら１７［Ｖ］、２０［％］を下回ったら１６［Ｖ］後で所定時間後に５［Ｖ］未満としてもよい。

このように検出回路４３が、二次電池４２の残容量が所定の値（図１、図２では２０［％］）を下回ると、定格の１９［Ｖ］から二段階に分けて電圧を低下させ、最終的には充電回路３２が内蔵バッテリ３３の充電動作ができない電圧レベルまで低下させる。これにより、負荷回路３４が駆動中であっても、十分な余裕を持って負荷回路３４のシャットダウン処理ができ、内蔵バッテリ３３の過充電も防止できる。従って、電子機器３０（例えば、負荷回路３４の故障、データの破壊等）やこの電子機器３０の内蔵電池３３の故障を防ぐことができる。

また、ＡＣアダプタ１０と外付けバッテリパック４０とで共通の給電端子３１によって電子機器３０に接続する構成であっても、電子機器３０の監視部３６が、給電端子３１から入力されるＤＣ電圧を監視することにより、外付けバッテリパック４０の残容量をあらかじめ検知できる。これにより、残容量が少ない場合、電源スイッチ３５がオンされても負荷回路３４を起動させず、負荷回路３４が駆動中であれば強制的に負荷回路３４をオフできる。

［第２の実施例］
図３は、本発明の第２の実施例を示した構成図である。ここで図１と同一のものには同一符号を付し説明を省略し、ＡＣアダプタ１０、電子機器３０の図示も省略する。

図３において、残容量表示部４５が設けられる。残容量表示部４５は、複数の光源（例えば、発光ダイオードＤ１〜Ｄ５）を有し、残容量検出回路４３の検出結果に基づいて各発光ダイオードＤ１〜Ｄ５を発光する。例えば、検出結果の残容量が８０％以上の場合に発光ダイオードＤ１のみを点灯し、残容量が８０％以下の場合に発光ダイオードＤ２のみを点灯し、残容量が６０％以下の場合に発光ダイオードＤ３のみを点灯し、残容量が４０％以下の場合に発光ダイオードＤ４のみを点灯し、残容量が２０％以下の場合に発光ダイオードＤ５のみを点灯させる。

ここで、図４は、図３に示す残容量表示部４５の構成例を示した図である。図４において、表示制御部４５ａは、検出回路４３の検出結果に基づいて発光ダイオードＤ１〜Ｄ５に設定信号を出力し、発光ダイオードＤ１〜Ｄ５を点灯、消灯させる。抵抗Ｒｄ１〜Ｒｄ５は、発光ダイオードＤ１〜Ｄ５ごとに設けられ、表示制御部４５ａと発光ダイオードＤ１〜Ｄ５の間に設けられる。

このような装置の動作を説明する。
検出結果の残容量が８０％以上の場合、表示制御部４５ａが、発光ダイオードＤ１にのみハイレベルの電圧（例えば、５Ｖ）を出力し、それ以外の発光ダイオードＤ２〜Ｄ５に対してはローレベルの電圧（例えば、０［Ｖ］（＝ＧＮＤレベル））を出力し、ダイオードＤ１のみ点灯させる。残容量が８０％〜６０％の場合、発光ダイオードＤ２にのみハイレベルの電圧を出力し、それ以外の発光ダイオードＤ１、Ｄ３〜Ｄ５に対してはローレベルの電圧を出力し、ダイオードＤ２のみ点灯させる。残容量が６０％〜４０％、４０％〜２０％、２０％以下も同様にし、それぞれの場合に発光ダイオードＤ３、Ｄ４、Ｄ５のみを点灯させる。その他の動作は図１に示す装置と同様なので説明を省略する。なお、ハイレベル、ローレベルの信号それぞれは、特許請求の範囲の設定信号に相当する。

このように外付けバッテリパック４０の残容量表示部４０が、二次電池４２の残容量に対応させて複数の各ダイオードＤ１〜Ｄ５を点灯させるので、二次電池４２の残容量を容易に正確に把握することができる。

［第３の実施例］
図５は、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧を安定させる一実施例である。ここで、図３、図４と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。図５において、ＤＣ／ＤＣ変換器４４は、変換手段４４ａ、参照電圧出力部４４ｂ、エラーアンプ（演算増幅器）Ｕ１、帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２を有する。

なお、図５に示すＤＣ／ＤＣ変換器４４の構成は、一般的に市販されているＤＣ／ＤＣ変換器の構成を示している（例えば、特開昭６０−１３４６９号公報）。ＤＣ／ＤＣ変換器４４は、図５に示すようにフィードバックループ制御により、抵抗Ｒ２の両端の電圧が参照電圧出力部４４の参照電圧Ｖｒｅｆと等しい電圧となるように、エラーアンプＵ１からの誤差信号に基づいて出力電圧をフィードバック制御する。

また、ＤＣ変換器４４と表示制御部４５ａの間に、抵抗Ｒ３〜Ｒ６、オープンドレイン出力バッファアンプＵ２〜Ｕ５が設けられる。

変換手段４４ａは、エラーアンプＵ１からの誤差信号に基づいて、二次電池４２からのＤＣ電圧の電圧値を変換し、変換したＤＣ電圧を出力電圧として電子機器３０へ出力する。参照電圧出力部４４ｂは、参照電圧Ｖｒｅｆを出力する。帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２は、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力側（変換手段４４ａの出力側）とグランド間に直列に設けられる。エラーアンプ（誤差増幅器）Ｕ１は、参照電圧出力部４４ｂの第１の参照電圧Ｖｒｅｆと抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の電圧（つまり、抵抗Ｒ２両端間の電圧）との誤差を増幅し、その結果を誤差信号として変換手段４４ａに出力する。

抵抗３〜Ｒ６のそれぞれは並列に設けられ、各抵抗Ｒ３〜Ｒ６それぞれの一端が抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に接続される。つまり、複数の抵抗３〜Ｒ６は、オープンドレイン出力バッファアンプＵ２〜Ｕ５の状態によって、エラーアンプＵ１の帰還入力端子とグランド間に並列に設けられることになる。

オープンドレイン出力バッファアンプ（以下、バッファアンプと略す場合もある）Ｕ２〜Ｕ５は、合成抵抗値変更手段であり、発光ダイオードＤ２〜Ｄ５ごとに設けられ、入力側が抵抗Ｒｄ２〜Ｒｄ５を介して発光ダイオードＤ２〜Ｄ５に接続され、出力側が抵抗Ｒ３〜Ｒ６それぞれの他端に接続される。つまり、表示制御部４５ａのダイオードＤ２への設定信号はバッファアンプＵ２にも出力され、ダイオードＤ３への設定信号はバッファアンプＵ３にも出力され、ダイオードＤ４への設定信号はバッファアンプＵ４にも出力され、ダイオードＤ５への設定信号はバッファアンプＵ５にも出力される。すなわち、表示制御部４５ａからの同じ設定信号によって、バッファアンプＵ２〜Ｕ５、発光ダイオードＤ２〜Ｄ５が連動して動作する。

なお、抵抗Ｒ３〜Ｒ６，バッファアンプＵ２〜Ｕ５で、可変手段４６を構成する。

このような装置の動作を説明する。
まず、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の動作から説明し、図５に示す装置全体の動作を説明する。
図５に示すＤＣ／ＤＣ変換器４４は、上述したようにＤＣ／ＤＣ変換器４４全体でフィードバックループ制御するので、抵抗Ｒ２の両端の電圧と、参照電圧Ｖｒｅｆの電圧値とが等しくなるように制御され、出力電圧の安定化を図っている。すなわち、定常時では、抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉは、（Ｉ＝Ｖｒｅｆ／Ｒ２）で決定される。そして、抵抗Ｒ１にも電流Ｉが流れるので、出力電圧Ｖｏは、（Ｖｏ＝Ｒ１×Ｉ＋Ｖｒｅｆ）になる。
従って、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧Ｖｏを変更する場合、（１）エラーアンプＵ１の帰還入力端子とグランド間の抵抗値の変更、（２）抵抗Ｒ１の抵抗値の変更、（３）参照電圧Ｖｒｅｆを可変、（４）エラーアンプＵ１に抵抗を介して電圧を印加し抵抗Ｒ１に流れる電流を可変、させることによって実現できる。

続いて、図５に示す装置全体の動作を説明する。
図６は、二次電池４２の残容量とＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧の関係を示した図であり、横軸は残容量［％］であり、縦軸は出力電圧［Ｖ］である。

ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧の設定の一例として、
残容量１００％〜８０％の場合、出力電圧の設定値１９．０［Ｖ］とし、
残容量８０％〜６０％の場合、出力電圧の設定値１７．２［Ｖ］とし、
残容量６０％〜４０％の場合、出力電圧の設定値１６．２［Ｖ］とし、
残容量４０％〜２０％の場合、出力電圧の設定値１５．２［Ｖ］とし、
残容量２０％〜０％の場合、出力電圧の設定値１４．２［Ｖ］とする。

また、抵抗Ｒ１〜Ｒ６の抵抗比は、１．３５：1：１．９：１．２：０．９：０．７とし、参照電圧出力部４４ｂの参照電圧Ｖｒｅｆ＝２．５［Ｖ］とする。

残容量１００％〜８０％の場合、検出回路４３が表示制御部４５ａを介して、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧を１９．０［Ｖ］に設定し、ＤＣ／ＤＣ変換器４４が、設定値の出力電圧を出力する。具体的には、表示制御部４５ａが、検出回路４３の検出結果（残容量１００％〜８０％）に基づいて、ダイオードＤ１への設定信号のみをハイレベルにし、その他のダイオードＤ２〜Ｄ５への設定信号をローベルにする。これにより、オープンドレイン出力バッファアンプＵ２〜Ｕ５の出力側がＧＮＤに接続され、電位がＧＮＤレベルになる。そして、ＤＣ／ＤＣ変換器４４のエラーアンプＵ１の帰還入力端子に印加される電圧は、抵抗Ｒ２およびこの抵抗Ｒ２に対して並列接続（オープンドレインバッファアンプＵ２〜Ｕ５がＧＮＤ接続のため）となる抵抗Ｒ３〜Ｒ６の並列合成抵抗の両端間となる。その結果、抵抗Ｒ２〜Ｒ６の並列合成抵抗の両端間の電圧が参照電圧Ｖｒｅｆと等しくなるように制御され、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧として１９．０［Ｖ］が安定して出力される。すなわち、（ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧Ｖｏ＝（１＋Ｒ１／（Ｒ２〜Ｒ６の合成抵抗値））×Ｖｒｅｆ）である。

残容量８０％〜６０％の場合、検出回路４３が表示制御部４５ａを介して、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧を１７．２［Ｖ］に設定し、ＤＣ／ＤＣ変換器４４が、設定値の出力電圧を出力する。具体的には、表示制御部４５ａが、検出回路４３の検出結果（残容量８０％〜６０％）に基づいて、ダイオードＤ２への設定信号のみをハイレベルにし、その他のダイオードＤ１、Ｄ２〜Ｄ５への設定信号をローベルにする。これにより、オープンドレイン出力バッファアンプＵ３〜Ｕ５の出力側がＧＮＤに接続され、電位がＧＮＤレベルになる。それに対し、オープンドレイン出力バッファアンプＵ２の出力端子がハイインピーダンス、すなわちオープン出力となる。そして、ＤＣ／ＤＣ変換器４４のエラーアンプＵ１の帰還入力端子に印加される電圧は、抵抗Ｒ２およびこの抵抗Ｒ２に対して並列接続となる抵抗Ｒ４〜Ｒ６の並列合成抵抗の両端間となる。その結果、抵抗Ｒ２、Ｒ４〜Ｒ６の並列合成抵抗の両端間の電圧が参照電圧Ｖｒｅｆと等しくなるように制御され、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧として１７．２［Ｖ］が安定して出力される。すなわち、（ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧Ｖｏ＝（１＋Ｒ１／（Ｒ２、Ｒ４〜Ｒ６の合成抵抗値））×Ｖｒｅｆ）である。

同様に残容量６０％〜４０％の場合、検出回路４３が表示制御部４５ａを介して、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧を１６．２［Ｖ］に設定し、ＤＣ／ＤＣ変換器４４が、設定値の出力電圧を出力する。具体的には、表示制御部４５ａが、検出回路４３の検出結果（残容量６０％〜４０％）に基づいて、ダイオードＤ３への設定信号のみをハイレベルにし、オープンドレイン出力バッファアンプＵ２、Ｕ４，Ｕ５の出力側の電位がＧＮＤレベルになり、オープンドレイン出力バッファアンプＵ３のみオープン出力となる。これにより、オープンドレイン出力バッファアンプＵ２、Ｕ４〜Ｕ５の出力側がＧＮＤに接続され、電位がＧＮＤレベルになる。それに対し、オープンドレイン出力バッファアンプＵ３の出力端子がハイインピーダンス、すなわちオープン出力となる。そして、ＤＣ／ＤＣ変換器４４のエラーアンプＵ１の帰還入力端子に印加される電圧は、抵抗Ｒ２およびこの抵抗Ｒ２に対して並列接続となる抵抗Ｒ３、Ｒ５〜Ｒ６の並列合成抵抗の両端間となる。その結果、抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ５，Ｒ６の並列合成抵抗の両端間の電圧が参照電圧Ｖｒｅｆと等しくなるように制御され、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧として１６．２［Ｖ］が安定して出力される。すなわち、（ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧Ｖｏ＝（１＋Ｒ１／（Ｒ２、Ｒ３、Ｒ５，Ｒ６の合成抵抗値））×Ｖｒｅｆ）である。

また、残容量４０％〜２０％の場合、検出回路４３が表示制御部４５ａを介して、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧を１５．２［Ｖ］に設定し、ＤＣ／ＤＣ変換器４４が設定値の出力電圧を出力する。具体的には、表示制御部４５ａが、検出回路４３の検出結果（残容量４０％〜２０％）に基づいて、ダイオードＤ４への設定信号のみをハイレベルにし、オープンドレイン出力バッファアンプＵ２、Ｕ３，Ｕ５の出力側の電位がＧＮＤレベルになり、オープンドレイン出力バッファアンプＵ４のみオープン出力となる。そして、ＤＣ／ＤＣ変換器４４のエラーアンプＵ１の帰還入力端子に印加される電圧は、抵抗Ｒ２およびこの抵抗Ｒ２に対して並列接続となる抵抗Ｒ３〜Ｒ４，Ｒ６の並列合成抵抗の両端間となる。その結果、抵抗Ｒ２〜Ｒ４，Ｒ６の並列合成抵抗の両端間の電圧が参照電圧Ｖｒｅｆと等しくなるように制御され、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧として１５．２［Ｖ］が安定して出力される。すなわち、（ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧Ｖｏ＝（１＋Ｒ１／（Ｒ２〜Ｒ４，Ｒ６の合成抵抗値））×Ｖｒｅｆ）である。

最後に、残容量２０％〜０％の場合、検出回路４３が表示制御部４５ａを介して、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧を１４．２［Ｖ］に設定し、ＤＣ／ＤＣ変換器４４が設定値の出力電圧を出力する。具体的には、表示制御部４５ａが、検出回路４３の検出結果（残容量２０％〜０％）に基づいて、ダイオードＤ５への設定信号のみをハイレベルにし、オープンドレイン出力バッファアンプＵ２〜Ｕ４の出力側の電位がＧＮＤレベルになり、オープンドレイン出力バッファアンプＵ５のみオープン出力となる。そして、ＤＣ／ＤＣ変換器４４のエラーアンプＵ１の帰還入力端子に印加される電圧は、抵抗Ｒ２およびこの抵抗Ｒ２に対して並列接続となる抵抗Ｒ３〜Ｒ５の並列合成抵抗の両端間となる。その結果、抵抗Ｒ２〜Ｒ５の並列合成抵抗の両端間の電圧が参照電圧Ｖｒｅｆと等しくなるように制御され、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧として１４．２［Ｖ］が安定して出力される。すなわち、（ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧Ｖｏ＝（１＋Ｒ１／（Ｒ２〜Ｒ５の合成抵抗値））×Ｖｒｅｆ）である。

なお、残容量が２０％を下回っているので、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧を１４．２［Ｖ］の変更してから約１分後にはＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧を５［Ｖ］以下に設定する必要がある。この場合は、残容量検出回路４３が、変換手段４４ａに直接指示をして、変換手段４４ａの出力電圧を遮断もしくは停止させる。すなわち、出力電圧を０［Ｖ］にする。また、電子機器３０の電圧監視部３６が、給電端子３１からの電圧値が１４．２［Ｖ］に低下したことを検出したら１分以内に負荷回路３４を強制終了させる。その他の動作は図５に示す装置と同様なので説明を省略する。

このように、表示制御部４５ａからの信号によって、残容量を示すダイオードＤ１〜Ｄ５の点灯・消滅の制御と、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧の可変を連動させて行なうフィードバック制御をかねる。つまり、エラーアンプＵ１への参照電圧Ｖｒｅｆを一定にしたままで、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧の安定化をはかることができる。これにより、装置の小型化を図ることができる。

［第４の実施例］
図７は、本発明の第４の実施例を示した構成図である。ここで図５と同一のものは同一符号を付し、説明を省略するとともに図示も省略する。

図７に示す装置は、図５と同様にフィードバック制御によりＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧を安定するその他の一実施例であり、表示制御部４５ａからの信号によって、残容量を示すダイオードＤ１〜Ｄ５の点灯・消滅の制御と、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧の可変を連動させて行なうフィードバック制御をかねるものである。

図５に示す装置では、エラーアンプＵ１の帰還入力端子とグランド間の抵抗値を変更して出力電圧を可変としたが、図７に示す装置は、抵抗を介してエラーアンプＵ１に電圧を印加し、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の帰還抵抗Ｒ１に流れる電流量を可変させ出力電圧Ｖｏも可変にしたものである。

図７において、可変手段４６の代わりに可変手段４７が設けられる。可変手段４７は、、ＤＡ変換部４７ａ、電流制限抵抗Ｒ１３が設けられる。なお、説明の都合上、図７では、抵抗Ｒ１，Ｒ２を抵抗Ｒ１１，Ｒ１２としている。

ＤＡ変換部４７ａは、ＤＣ電圧印加手段であり、表示制御部４５ａの設定信号に基づいて、電流制限抵抗Ｒ１３を介してエラーアンプＵ１の帰還入力端子に二次電池４２の残容量に比例した印加電圧Ｖｃを出力する。

このような装置の動作を説明する。ここで、図８は、ＤＡ変換部４７ａが出力する印加電圧とＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧との関係を示した図であり、横軸がＤＡ変換部４７の出力する印加電圧Ｖｃであり、縦軸がＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧である。

ＤＡ変換部４７ａが、表示処理部４５ａの設定信号によって下記の式（１）となるように印過電圧Ｖｃを出力する。そして、ＤＡ変換部４７ａの印加電圧Ｖｃの電圧値によって電流制限抵抗Ｒ１３に流れる電流が変化する。これによって、抵抗Ｒ１１に流れる電流Ｉが、抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３それぞれに流れる電流の和、差になる。つまり、ＤＡ変換部４７ａの印加電圧Ｖｃを可変することにより出力電圧Ｖｏも可変にできる。その他の動作は図１に示す装置と同様なので説明を省略する。

（ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧＝（Ｖｒｅｆ×（Ｒ１１×Ｒ１２＋Ｒ１１×Ｒ１３＋Ｒ１２×Ｒ１３）−Ｖｃ×Ｒ１１×Ｒ１２）／（Ｒ１２×Ｒ１３）［Ｖ］ …（１）

このようにＤＡ変換部４７ａが、残容量検出回路４３の検出結果に追従して印加電圧Ｖｃを出力し、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧Ｖｏを変更する。これにより、参照電圧Ｖｒｅｆを一定としたままで、ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧の安定化を図ることができる。また、残容量にリニアに追従してＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧を変化させることができる。

なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
ＡＣアダプタ１０の出力電圧を１９［Ｖ］とし、外付けバッテリパック４０の出力電圧を１９［Ｖ］から順次低下させる構成を示したが、それぞれの出力電圧はどのような電圧値であってもよく電子機器３０の仕様に合わせるとよい。

発光ダイオードＤ１〜Ｄ５を５個設ける構成を示したが、何個であってもよく、残容量を示す段階も何段階にしてもよい。

外付けバッテリパック４０に二次電池４２を設ける構成を示したが、再充電ができない普通の電池を用いてもよい。この場合、充電回路４１は不要である。

給電端子３１に外部電源が接続される場合、内蔵バッテリ３３から負荷回路３４に電力を出力しない構成を示したが、例えば、外付けバッテリパック４０が接続され、これからの出力電圧が低下した場合、負荷回路３４への電力供給を内蔵バッテリ３３側に出力させるように切り替えてもよい。

ＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧をＡＣアダプタ１０の定格出力電圧１９［Ｖ］よりも低下させて（例えば、１６［Ｖ］や１４．２［Ｖ］）からの１分後に、さらに５［Ｖ］未満にする構成を示したが、時間は何分、何秒であっても構わず、出力電圧も５［Ｖ］でなく内蔵バッテリ３３への充電が行なえない電圧以下（例えば、内蔵バッテリ３３の電池定格電圧値未満）に下げればよく、電子機器３０のシャットダウン時間や内蔵バッテリ３３の仕様にあわせるとよい。

図７に示す装置において、可変手段４７を構成するＤＡ変換部４７ａの印加電圧Ｖｃの設定は、表示制御部４５ａからの設定信号とする構成を示したが、残容量検出回路４３の検出結果を残容量検出回路４３から直接設定信号として入力させてもよく、図８に示すように２０％間隔で印加電圧Ｖｃを変更するのでなく、細かい間隔（例えば、１％間隔）で印加電圧Ｖｃを変更するようにしてもよい。

本発明の第１の実施例を示した構成図である。 図１に示す装置の二次電池４２の残容量とＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧との関係の一例を示した図である。 本発明の第２の実施例を示した構成図である。 図３に示す残容量表示部４５の詳細を示した図である。 本発明の第３の実施例を示した構成図である。 図５に示す装置の二次電池４２の残容量とＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧との関係の一例を示した図である。 本発明の第４の実施例を示した構成図である。 図７に示す装置のＤＡ変換部４７の参照電圧とＤＣ／ＤＣ変換器４４の出力電圧との関係の一例を示した図である。 従来の電源装置の構成を示した図である。

符号の説明

１０ ＡＣアダプタ
３０ 電子機器
３１ 給電端子
３３ 内蔵バッテリ（内蔵電池）
３６ 電圧監視部部
４０ 外付けバッテリパック
４２ 二次電池
４３ 残容量検出回路
４４ ＤＣ／ＤＣ変換器
４４ａ 変換手段
４４ｂ 参照電圧出力部
４５ 残容量表示部
４５ａ 表示制御部
４６、４７ 可変手段
４７ａ ＤＡ変換部
Ｄ１〜Ｄ５ 発光ダイオード
Ｕ１ エラーアンプ
Ｕ２〜Ｕ５ オープンドレイン出力バッファアンプ
Ｒ１〜Ｒ６、Ｒ１１〜Ｒ１３，Ｒｄ１〜Ｒｄ５ 抵抗

Claims (6)

1. 電子機器の駆動および前記電子機器に内蔵される内蔵電池の充電を行なう外付けバッテリパックにおいて、
   電池と、
   この電池が出力する電圧値とは異なる電圧値に変換するＤＣ／ＤＣ変換器と、
   前記電子機器に接続されているか否かにかかわらず、前記電池の残容量が所定の値を下回ると前記ＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧の電圧値を低く設定し、所定時間経過後に前記電子機器の内蔵電池の充電が行なえない電圧値まで前記ＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧をさらに低下させるように設定する残容量検出回路と
   を設けたことを特徴とする外付けバッテリパック。
2. 前記電池の残容量を示すための複数の光源と、
   前記残容量検出回路の検出結果に基づいて前記複数の光源の点灯、消灯を行なう設定信号を出力する表示制御部と、
   この表示制御部の出力する設定信号によって前記ＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧を可変する可変手段と
   を有することを特徴とする請求項１記載の外付けバッテリパック。
3. ＤＣ／ＤＣ変換器は、
   複数の帰還抵抗と、
   誤差信号に基づいて前記電池からの電圧値を変換し前記出力電圧を出力する変換手段と、
   この変換手段の出力電圧の電圧値にかかわらず一定の電圧値の参照電圧を出力する参照電圧出力部と、
   この参照電圧出力部の参照電圧と前記複数の帰還抵抗を介して入力される出力電圧との誤差を増幅し、誤差信号として前記変換手段に出力する誤差増幅器と
   を有することを特徴とする請求項２記載の外付けバッテリパック。
4. 可変手段は、
   前記誤差増幅器の帰還入力端子とグランド間に並列に設けられる複数の抵抗と、
   前記表示制御部からの信号によって前記複数の抵抗の組合せをかえる合成抵抗値変更手段と、
   を有することを特徴とする請求項３記載の外付けバッテリパック。
5. 可変手段は、
   電流制限抵抗と、
   前記表示制御部からの信号によって前記誤差増幅器の帰還入力端子に前記電流制限抵抗を介して所定の電圧を印加するＤＣ電圧印加手段と
   を有することを特徴とする請求項３記載の外付けバッテリパック。
6. 電子機器に内蔵され再充電可能な内蔵電池から電力が供給されまたは電子機器の給電端子を介して電力が供給され、電子機器内の負荷回路を駆動する電源装置において、
   前記給電端子に接続され前記電子機器の負荷回路および内蔵電池に電力を供給するＡＣアダプタと、
   前記給電端子に接続され前記電子機器の負荷回路および内蔵電池に電力を供給する請求項１〜５のいずれかに記載の外付けバッテリパックと、
   前記給電端子からの電圧値が前記ＡＣアダプタの出力電圧よりも低い場合、前記電子機器内の負荷回路をオフさせる電圧監視部と
   を設けたことを特徴とする電源装置。

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