JP2019087953A

JP2019087953A - 電源装置

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Publication number: JP2019087953A
Application number: JP2017216871A
Authority: JP
Inventors: 泰之渡澤; Yasuyuki Tozawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2019-06-06

Abstract

【課題】複数の電池の接続が可能な電源装置であって、外部から電力を供給し、接続された任意の電池を充電できるようにする。【解決手段】複数の電池の接続が可能な電源装置は、第１の電池から電力を供給し、第１の電池への流れ込みを防止する第１のスイッチと、第２の電池からの電力を供給し、第２の電池への流れ込みを防止する第２のスイッチと、第１の電池の電池電圧と第２の電池の電池電圧とを比較する比較手段とを有し、接続されている電池への充電を行っていない場合には、比較手段の比較結果により、電池電圧が高い側から電力供給を行うように、第１のスイッチおよび第２のスイッチのいずれか一方をオンにし、接続されている電池への充電を行う場合には、比較手段の比較結果にかかわらず、第１のスイッチおよび第２のスイッチを制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電池の接続が可能な電源装置およびその制御方法に関するものである。

特許文献１には、外部電源からの電力供給が可能なバッテリグリップにおいては、電池容量の消耗を抑制するため、電池の電圧と外部電源からの供給電圧に関わらず、外部電源から供給する方法が記載されている。

特開２００１−２３５７８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、バッテリグリップに接続されている電池の充電を行うことまでは考慮されていない。そのため、複数の電池が接続され、電池電圧の高い方からシステムへ電力を供給している電源装置において、外部から電力を供給して接続されている電池に充電を行う場合、電池電圧が低い電池への充電できず、充電する電池を任意に選択できない。

そこで、本発明は、複数の電池の接続が可能な電源装置であって、外部から電力を供給し、接続された任意の電池を充電できるようにすることを目的とする。

本発明に係る電源装置は、複数の電池の接続が可能な電源装置であって、第１の電池から電力を供給し、前記第１の電池への流れ込みを防止する第１のスイッチと、第２の電池からの電力を供給し、前記第２の電池への流れ込みを防止する第２のスイッチと、前記第１の電池の電池電圧と前記第２の電池の電池電圧とを比較する比較手段とを有し、接続されている電池への充電を行っていない場合には、前記比較手段の比較結果により、電池電圧が高い側から電力供給を行うように、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチのいずれか一方をオンにし、接続されている電池への充電を行う場合には、前記比較手段の比較結果にかかわらず、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチを制御する。

本発明によれば、複数の電池の接続が可能な電源装置であって、外部から電力を供給し、接続された任意の電池を充電することができる。

実施形態１における電源装置の一例であるバッテリグリップ１の構成要素を説明するためのブロック図である。バッテリグリップ１のスイッチ切替制御を説明するためのフローチャートである。実施形態２における電源装置の一例であるバッテリグリップ１の構成要素を説明するためのブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

［実施形態１］
図１は、実施形態１における電源装置の一例であるバッテリグリップ１の構成要素を説明するためのブロック図である。

バッテリグリップ１は、撮像装置５０に接続可能な電源装置であり、複数の電池（第１の電池１０１および第２の電池１０２）の接続が可能である。バッテリグリップ１は、撮像装置５０から取り外し可能な構成を有する。撮像装置５０は、デジタルカメラとして動作可能な電子機器であり、バッテリグリップ１に接続されている複数の電池から供給される電力で動作する。

第１の電池１０１および第２の電池１０２は、電圧比較部１０３に接続されている。電圧比較部１０３は、第１の電池１０１の電池電圧と第２の電池１０３の電池電圧とを比較し、比較結果を電源制御部１０４へ出力する。

電源制御部１０４は、ＣＰＵを内蔵したマイクロコンピュータなどにより構成され、バッテリグリップ１全体の制御を行う。また、電圧比較部１０３から取得した電圧比較結果と、後述する撮像装置５０との接続状態或いは撮像装置５０の動作状態とに応じて、どちらの電池から電力を供給するか、またはどちらの充電を行うか否かの判定を行い、後述する各種電源制御用のスイッチを制御する。さらに電源制御部１０４は第１の電池および第２の電池が接続されているか否かの判別を行う。

第１のスイッチ１０５、第２のスイッチ１０６、第３のスイッチ１０７および第４のスイッチ１０８は、ＭＯＳＦＥＴなどで構成される。

第３のスイッチ１０７は、第１の電池１０１からの電力供給を遮断するためのスイッチであり、オフした場合に第１の電池１０１から電力供給を遮断する。同様に第４のスイッチ１０８は、第２の電池１０２からの電力供給を遮断するためのスイッチであり、オフした場合に第２の電池１０２から電力供給を遮断する。

第１のスイッチ１０５は、Ｐｃｈ型のＭＯＳＦＥＴなどで構成され、第３のスイッチ１０７は、第１のスイッチ１０５を構成するＰｃｈ型のＭＯＳＦＥＴのドレイン端子が接続されている。第１のスイッチ１０５がオフすることにより、第２の電池１０２から供給された電源や後述する外部電源からの充電用の電源がＰｃｈ型ＭＯＳＦＥＴのソース端子に印加されても、第１の電池１０１に流れ込むことを防止することが可能となる。

また、第１のスイッチ１０５を構成しているＰｃｈ型のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードにより、第１のスイッチ１０５がオフしていても第３のスイッチ１０７がオンしている場合には、後述の電源回路部１０９へ電力を供給することが可能となっている。

第２のスイッチ１０６は、第１のスイッチ１０５と同様にＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴなどで構成され、第４のスイッチ１０８は、第２のスイッチ１０６を構成するＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴのドレイン端子が接続されている。第２のスイッチ１０６がオフすることにより、第２の電池１０２から供給された電源や後述する外部電源からの充電用の電源がＰｃｈ型ＭＯＳＦＥＴのソース端子に印加されても、第２の電池１０２に流れ込むことを防止することが可能となる。

また、第２のスイッチ１０６を構成しているＰｃｈ型のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードにより、第２のスイッチ１０６がオフしていても第４のスイッチ１０８がオンしている場合には、後述の電源回路部１０９へ電力を供給することが可能となっている。

第３のスイッチ１０７と、第１のスイッチ１０５を通過した第１の電池１０１から供給された電源、または、第４のスイッチ１０８および第１のスイッチ１０５を通過した第１の電池１０１から供給された電源とは、電源回路部１０９へ供給される。外部電源接続部１１０は、外部電源１２０が接続される端子であり、例えばＵＳＢ端子などである。外部電源１２０は電源アダプタやＵＳＢ端子を持つパーソナルコンピュータなどである。

電源回路部１０９は、バッテリグリップ１の各構成要素に電力を供給する。また、電源回路部１０９は、撮像装置５０との接続部を介して、撮像装置５０の各構成要素に電力を供給する。電源回路部１０９は、外部電源接続部から電力が供給された場合、電源制御部１０４へ外部電源接続状態を出力する（不図示）。

電源制御部１０４は、各種状態に応じて、第１のスイッチ１０５、第２のスイッチ１０６、第３のスイッチ１０７および第４のスイッチ１０８の制御を行うと共に、電源回路部１０９に充電を開始するか否かを通知する。電源回路部１０９には充電回路部１１１が内蔵されており、接続された外部電源から供給された電圧を接続されている電池に応じた電圧への変換や、電池電圧に応じた充電電流の制御を行う。

撮像装置５０には、ユーザが撮像装置５０の電源の入り切りを行うための電源スイッチ５１があり、カメラ制御部５２へ接続させている。カメラ制御部５２はＣＰＵを内蔵したマイクロコンピュータなどにより構成され、撮像装置５０全体の制御を行う。カメラ制御部５２は、カメラ電源回路部５３からの電力を受け、撮像装置５０の各構成要素を駆動させると共に、不図示のバッテリグリップ１との接続部を介して、電源制御部１０４へ撮像装置５０の状態を通知する。

図２は、バッテリグリップ１の第１のスイッチ１０５、第２のスイッチ１０６、第３のスイッチ１０７および第４のスイッチ１０８に関する制御フローである。以下、図２を参照して、バッテリグリップ１のスイッチ切替制御について説明する。電池または外部電源が接続されると電源回路部１０９が生成した電源により、電源制御部１０４は起動する。

（ステップＳ２０１）電源制御部１０４は電源回路部１０９より外部電源が接続状態であるか否かの情報を取得し、外部電源が接続状態である場合には、ステップＳ２０２へ移行する。外部電源が接続状態である場合には、充電動作ではないと判定し、ステップＳ２１５へ移行する。

なお、実施形態１では、説明の簡略化のために外部電源接続状態時には充電が可能な状態であるとして以下説明する。但し、外部電源が接続されていても供給電力が不足している場合なども考えられる。その場合には、供給電力を判別し、充電が可能と判定した場合のみ、実施形態１の外部電源接続状態として扱ってもよい。

（ステップＳ２０２）電源制御部１０４は、撮像装置５０と接続しているか判別し、接続されている場合は、ステップＳ２０３へ移行する。接続されていない場合は、ステップＳ２０４へ移行する。

（ステップＳ２０３）電源制御部１０４は、カメラ制御部５２より、撮像装置５０の電源スイッチ５１の状態を取得する。電源スイッチがオフの場合にはステップＳ２０４へ移行する。電源スイッチがオンの場合には撮像装置５０が起動状態であり、充電ができないと判定して、ステップＳ２１８へ移行する。

（ステップＳ２０４）電源制御部１０４は、第１の電池１０１が接続されているか確認し、接続されている場合には、第１の電池に充電可能と判定し、ステップＳ２０５へ移行する。第１の電池１０１が接続されていない場合には、ステップＳ２０９へ移行する。

（ステップＳ２０５）電源制御部１０４は、第１の電池１０１に充電を行うため、第１のスイッチおよび第３のスイッチをオンにし、第２のスイッチおよび第４のスイッチをオフにする制御を行い、ステップＳ２０６へ移行する。このように各電池切換スイッチを制御することにより、第１の電池に充電し、第２の電池には逆流しないように制御することが可能となる。

（ステップＳ２０６）電源制御部１０４は、充電回路部１１１の駆動を開始し、第１の電池１０１への充電動作を開始し、ステップＳ２０７へ移行する。

（ステップＳ２０７）第１の電池１０１への充電が完了したらステップＳ２０８へ移行する。

（ステップＳ２０８）電源制御部１０４は、充電回路部１１１の駆動を停止し、第１の電池１０１への充電動作を停止し、ステップＳ２０９へ移行する。

（ステップＳ２０９）電源制御部１０４は、第２の電池１０２が接続されているか確認し、接続されている場合には、第２の電池に充電可能と判定し、ステップＳ２１０へ移行する。第２の電池１０２が接続されていない場合には、充電動作は不要と判定し、ステップＳ２１４へ移行する。

（ステップＳ２１０）電源制御部１０４は、第２の電池１０２に充電を行うため、第１のスイッチおよび第３のスイッチをオフにし、第２のスイッチおよび第４のスイッチをオンにする制御を行い、ステップＳ２１１へ移行する。このように各電池切換スイッチを制御することにより、第２の電池に充電し、第１の電池には逆流しないように制御することが可能となる。

（ステップＳ２１１）電源制御部１０４は、充電回路部１１１の駆動を開始し、第２の電池１０２への充電動作を開始し、ステップＳ２１２へ移行する。

（ステップＳ２１２）第２の電池１０２への充電が完了したらステップＳ２１３へ移行する。

（ステップＳ２１３）電源制御部１０４は、充電回路部１１１の駆動を停止し、第２の電池１０２への充電動作を停止し、ステップＳ２１４へ移行する。

（ステップＳ２１４）電源制御部１０４は、充電動作は不要であり、撮像装置５０も電源オフ状態であるため、比較回路を動作させる必要もないので、第１のスイッチおよび第２のスイッチをオフにし、第３のスイッチおよび第４のスイッチをオンにし、スイッチ切替制御を終了する。

なお、充電をしない状態で、第１のスイッチおよび第２のスイッチを電圧比較部１０３の比較結果に応じて動作させても問題ない。但し、省エネの観点から実施形態１においては不動作としている。前述のように、第１のスイッチ１０５および第２のスイッチ１０６はオフしていても電源回路部１０９へはそれぞれ構成されているＭＯＳＦＥＴの内蔵ダイオードによって、電力を供給可能な構成となっている。

（ステップＳ２１５）外部電源が接続されていない場合には、充電はしない状態であると判定できる。電源制御部１０４は、撮像装置５０と接続しているか判別し、接続されている場合は、ステップＳ２１６へ移行する。接続されていない場合は、バッテリグリップ１単体状態、すなわち、電源オフ状態であると判定し、ステップＳ２１７へ移行する。

（ステップＳ２１６）電源制御部１０４は、カメラ制御部５２より、撮像装置５０の電源スイッチ５１の状態を取得する。電源スイッチがオフの場合にはステップＳ２１７へ移行する。電源スイッチがオンの場合には撮像装置５０が起動状態であり、ステップＳ２１８へ移行する。

（ステップＳ２１７）電源制御部１０４は、充電動作は不要であり、電源オフ状態であるため、比較回路を動作させる必要もないと判定する。従って、ステップＳ２１４と同様に、第１のスイッチおよび第２のスイッチをオフにし、第３のスイッチおよび第４のスイッチをオンにし、スイッチ切替え制御を終了する。

（ステップＳ２１８）電源制御部１０４は、撮像装置５０が電源オン状態であると判定し、充電せず、電力供給を行うために、電圧比較部１０３の比較結果に応じて高い側の電力を供給するように各スイッチを制御する。具体的には、第１の電池１０１の電池電圧が高い場合には、第１のスイッチをオンにし、第２のスイッチをオフにし、第２の電池１０２の電池電圧が高い場合には、第１のスイッチをオフにし、第２のスイッチをオンにする。また、第３のスイッチおよび第４のスイッチは、どちらの場合もオンにする。

なお、実施形態１において、電池がバッテリグリップ１に２つ接続されている場合に、第１の電池から充電をする仕様としているが、その限りではない。ユーザが任意に選択可能な仕様にしてもよいし、電池電圧や電池残容量などから、電源制御手段が自動で選択することとしてもよい。

また、実施形態１において、撮像装置５０の電源オフ時のみ充電する仕様としたが、その限りではない。電源オン時においても充電する仕様としてもよい。その場合、実施形態１でのスイッチの制御フローである図２において、電源スイッチオフでの分岐を無視する構成としてもよい。

また、バッテリグリップ１には電池の代わりに、外部電源が接続されたカプラーが接続される場合もあるが、その場合には、もう一方に接続された電池から供給されないように制御することとしてもよい。例えば、第１の電池が接続され、第２の電池として外部電源のカプラーが接続された場合、電源比較部をオフにし、第１のスイッチおよび第３のスイッチをオフにし、第２のスイッチおよび第４のスイッチをオンにするように制御を行う。

そうすることで、第２の電池への充電動作時と同様に、第１の電池からの給電と流れ込みを防止し、カプラーから電力供給を行うことができる。

以上述べたように、実施形態１によれば、２つの電池の接続が可能なバッテリグリップ１において、外部から電力を供給し、接続された任意の電池に充電を行うことが可能となる電源装置を提供することができる。

［実施形態２］
図３は、実施形態２における電源装置の一例であるバッテリグリップ１の構成要素を説明するためのブロック図である。実施形態２におけるバッテリグリップ１も、実施形態１と同様に、撮像装置５０に接続可能な電源装置であり、複数の電池（第１の電池１０１および第２の電池１０２）の接続が可能である。バッテリグリップ１は、撮像装置５０から取り外し可能な構成を有する。

実施形態２における撮像装置５０も、実施形態１と同様に、デジタルカメラとして動作可能な電子機器であり、バッテリグリップ１に接続されている複数の電池から供給される電力で動作する。

実施形態２において、撮像装置５０の構成は、実施形態１と同様であるため、その説明を省略する。また、実施形態２において、バッテリグリップ１の構成要素のうち、実施形態１と同様な構成要素については、それらの説明を省略する。

充電回路部１１１は、電源回路部１０９とは別に構成され、電源制御部１０４からの充電制御信号に基づき、外部電源接続部１１０からの電力供給を受けて電池充電用の電源を生成する。第５のスイッチ３５０および第６のスイッチ３５１は、ＭＯＳＦＥＴなどで構成される。

第５のスイッチ３５０はオン時には充電回路部１１１で生成した充電用の電源を第１の電池１０１へ供給し充電を行い、オフ時には第１の電池への流れ込みを防止すると共に、第１の電池１０１から充電回路部１１１および第６のスイッチ３５１への電力供給を行わない構成とする。

例えば、複数のＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴで構成され、充電回路部１１１と第１のＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴのソース端子を接続し、ドレイン端子に第２のＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴのドレイン端子を接続している。更に、第２のＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴのソース端子を第１の電池１０１と接続する構成とすることで実現できる。

第６のスイッチ３５１はオン時には充電回路部１１１で生成した充電用の電源を第２の電池１０２へ供給し充電を行い、オフ時には第２の電池への流れ込みを防止すると共に、第２の電池１０２から充電回路部１１１および第５のスイッチ３５０への電力供給を行わない構成とする。さらに、充電時には電圧比較部１０３の比較結果にかかわらず、第１のスイッチ１０５および第２のスイッチ１０６をオフにする。そうすることで、第１のスイッチ１０５および第２のスイッチ１０６経由で充電していない電池への流れ込みを防止することができる。

また、第１のスイッチ１０５、第２のスイッチ１０６に関して、共にオフする構成としているが、充電している側のスイッチをオンにする構成としてもよい。即ち、第５のスイッチをオンにし、第６のスイッチをオフにし、第１の電池１０１を充電している場合、第１のスイッチ１０５をオンにし、第２のスイッチをオフにする制御を行う。撮像装置５０へ給電する場合に第１のスイッチ１０５および第２のスイッチ１０６がオフでも給電することが可能であるが、ＭＯＳＦＥＴの内蔵ＦＥＴ経由になっており、電力のロスが発生している。

そのため、このように制御を行うことで、充電回路部１１１で生成した電源を電源回路部１０９を介して、撮像装置５０へ給電する場合の電力ロスを軽減することが可能となる。

以上述べたように、実施形態２によれば、２つの電池の接続が可能なバッテリグリップ１において、外部から電力を供給し、接続された任意の電池に充電を行うことが可能となる電源装置を提供することができる。

なお、本発明の実施形態は上述の実施形態１または２に限定されるものではない。発明の要旨を逸脱しない範囲で変更または修正された実施形態１または２も本発明の実施形態に含まれる。

１バッテリグリップ
５０撮像装置
１０１第１の電池
１０２第２の電池

Claims

複数の電池の接続が可能な電源装置であって、
第１の電池から電力を供給し、前記第１の電池への流れ込みを防止する第１のスイッチと、
第２の電池からの電力を供給し、前記第２の電池への流れ込みを防止する第２のスイッチと、
前記第１の電池の電池電圧と前記第２の電池の電池電圧とを比較する比較手段と
を有し、
接続されている電池への充電を行っていない場合には、前記比較手段の比較結果により、電池電圧が高い側から電力供給を行うように、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチのいずれか一方をオンにし、
接続されている電池への充電を行う場合には、前記比較手段の比較結果にかかわらず、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチを制御することを特徴とする電源装置。
前記第１の電池からの電力供給を遮断する第３のスイッチと、
前記第２の電池からの電力供給を遮断する第４のスイッチとをさらに有し、
接続されている電池への充電を行っていない場合には、前記第３のスイッチおよび第４のスイッチをオンにして電力供給を遮断せず、
前記第１の電池を充電する場合には、前記第１のスイッチおよび前記第３のスイッチをオンにし、前記第２のスイッチおよび前記第４のスイッチをオフにし、
前記第２の電池を充電する場合には、前記第１のスイッチおよび前記第３のスイッチをオフにし、前記第２のスイッチおよび前記第４のスイッチをオンにすることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
前記第１の電池への充電時に電力供給を行うための第５のスイッチと、
前記第２の電池への充電時に電力供給を行うための第６のスイッチとをさらに有し、
前記第５のスイッチおよび前記第６のスイッチの何れか一方がオンしている場合には、前記比較手段の比較結果にかかわらず、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチをオフにすることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
前記第１の電池への充電時に電力供給を行うための第５のスイッチと、
前記第２の電池への充電時に電力供給を行うための第６のスイッチとをさらに有し、
前記第１の電池へ充電するために第５のスイッチをオンにしている場合には、第１のスイッチをオンにし、第２のスイッチをオフにし、
前記第２の電池へ充電するために第６のスイッチをオンにしている場合には、第１のスイッチをオフにし、第２のスイッチをオンにすることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
外部装置が接続されたことを検出する外部装置検出手段と、
外部からの電力供給端子が接続されたことを検出する外部電源端子検出手段とをさらに有し、
前記外部装置検出手段により、外部装置が接続されていないと判定された状態で、前記外部電源端子検出手段により、外部から電力供給端子が接続されたと判定した場合に、接続された電池への充電を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源装置。
外部装置の動作状態を検出する状態検出手段をさらに有し、
前記状態検出手段により、電源オフ状態であることを検出した場合に、接続された電池への充電を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源装置。
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチはＭＯＳＦＥＴで構成されており、オフ時においてもＭＯＳＦＥＴ内蔵の寄生ダイオードにより電池から電力供給が可能な構成としていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電源装置。
前記電源装置は、撮像装置に接続可能な装置であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電源装置。