JP2021191178A - 消費電力低減回路、消費電力低減回路による制御方法及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】充電可能なバッテリーが使用される機器において、無駄な電力の消費を抑制することのできる消費電力低減回路を提供する。【解決手段】消費電力低減回路30は、バッテリー30aと、バッテリーを充電するための電圧を生成する電圧生成回路30bと、バッテリーの電圧と、電圧生成回路が生成した電圧とに応じた電圧を出力する充電回路30cと、充電回路と電圧生成回路との間に設けられるスイッチ30dと、を備え、電圧生成回路は、スイッチがオン状態である場合に、充電回路が出力する電圧に無関係にバッテリーを充電するための電圧を生成し、スイッチがオフ状態であり、充電回路が出力する電圧がHighレベルである場合、バッテリーを充電するための電圧を生成し、スイッチがオフ状態であり、充電回路が出力する電圧がLowレベルである場合、電圧生成回路を停止させる。【選択図】図3

Description

本発明は、消費電力低減回路、消費電力低減回路による制御方法及びプログラムに関する。
近年、スマートフォン、タブレット端末などの機器が普及している。それらの携帯機器では、二次電池、すなわち、充電可能なバッテリーが使用されている。
特許文献1には、関連する技術として、電池の充電方法に関する技術が開示されている。
特開平06−078471号公報
ところで、充電可能なバッテリーが使用される機器では、実際には、バッテリーが接続されず充電されない場合であっても、そのバッテリーを充電するための回路が動作し、無駄な電力が消費される可能性がある。
そのため、充電可能なバッテリーが使用される機器において、無駄な電力の消費を抑制することのできる技術が求められている。
本発明の各態様は、上記の課題を解決することのできる消費電力低減回路、消費電力低減回路による制御方法及びプログラムを提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、消費電力低減回路は、バッテリーと、前記バッテリーを充電するための電圧を生成する電圧生成回路と、前記バッテリーの電圧と、前記電圧生成回路が生成した電圧とに応じた電圧を出力する充電回路と、前記充電回路と前記電圧生成回路との間に設けられるスイッチと、を備え、前記電圧生成回路は、前記スイッチがオン状態である場合に、前記充電回路が出力する電圧に無関係に前記バッテリーを充電するための電圧を生成し、前記スイッチがオフ状態であり、前記充電回路が出力する電圧がHighレベルである場合、前記バッテリーを充電するための電圧を生成し、前記スイッチがオフ状態であり、前記充電回路が出力する電圧がLowレベルである場合、前記電圧生成回路を停止させる。
上記目的を達成するために、本発明の別の態様によれば、消費電力低減回路による制御方法は、バッテリーと、前記バッテリーを充電するための電圧を生成する電圧生成回路と、前記バッテリーの電圧と、前記電圧生成回路が生成した電圧とに応じた電圧を出力する充電回路と、を備える消費電力低減回路による制御方法であって、前記充電回路と前記電圧生成回路との間に設けられるスイッチのオン状態とオフ状態とを切り替え、前記電圧生成回路は、前記スイッチがオン状態である場合に、前記充電回路が出力する電圧に無関係に前記バッテリーを充電するための電圧を生成し、前記スイッチがオフ状態であり、前記充電回路が出力する電圧がHighレベルである場合、前記バッテリーを充電するための電圧を生成し、前記スイッチがオフ状態であり、前記充電回路が出力する電圧がLowレベルである場合、前記電圧生成回路を停止させる。
上記目的を達成するために、本発明の別の態様によれば、プログラムは、バッテリーと、前記バッテリーを充電するための電圧を生成する電圧生成回路と、前記バッテリーの電圧と、前記電圧生成回路が生成した電圧とに応じた電圧を出力する充電回路と、を備える消費電力低減回路のコンピュータに、前記充電回路と前記電圧生成回路との間に設けられるスイッチのオン状態とオフ状態とを切り替えることを実行させ、前記電圧生成回路は、
前記スイッチがオン状態である場合に、前記充電回路が出力する電圧に無関係に前記バッテリーを充電するための電圧を生成し、前記スイッチがオフ状態であり、前記充電回路が出力する電圧がHighレベルである場合、前記バッテリーを充電するための電圧を生成し、前記スイッチがオフ状態であり、前記充電回路が出力する電圧がLowレベルである場合、前記電圧生成回路を停止させる。
本発明の各態様によれば、充電可能なバッテリーが使用される機器において、無駄な電力の消費を抑制することができる。
本発明の一実施形態による消費電力低減回路の一例を示す図である。 本発明の一実施形態による電流検出回路の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態による消費電力低減回路の最小構成を示す図である。 少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
<実施形態>
本発明の一実施形態による消費電力低減回路1は、無駄な電力の消費を抑制することのできる回路である。
消費電力低減回路1は、図1に示すように、充電器10、バッテリー20を備える。バッテリー20は、リチウムイオン電池などの充電可能なバッテリーである。
充電器10は、整流平滑回路101(電圧生成回路の一例)、108(電圧生成回路の一例)、抵抗102(電圧生成回路の一例)、103(電圧生成回路の一例)、トランジスタ104(電圧生成回路の一例)、106(電圧生成回路の一例)、制御回路105(電圧生成回路の一例)、トランス107(電圧生成回路の一例)、充電回路109、フォトカプラ110、スイッチ111、LED(Light Emmitting Diode)112を備える。
整流平滑回路101は、入力された電力から直流電圧を生成する。
抵抗102、103及びトランジスタ104は、整流平滑回路101が生成した直流電圧に基づく電力の一部を制御回路105へ供給する。
制御回路105は、充電回路109へ安定した電力を供給するためにトランジスタ106のオン状態とオフ状態とを制御する。
トランジスタ106は、制御回路105による制御により、オン状態とオフ状態とが高速に切り替え発振する。
トランス107は、トランジスタ106の発振により電磁誘導を生じさせる。この電磁誘導による磁界の変化により、入力側の電力を出力側に(すなわち、一次コイルから二次コイルへ電力を)伝達する。
整流平滑回路108は、トランス107の出力する電力から直流電圧を生成する。
充電回路109は、電流検出回路109aを備える。充電回路109は、電流検出回路109aが検出する直流電流に応じて、整流平滑回路108から供給される直流電圧を用いてバッテリー20を充電する。
電流検出回路109aは、整流平滑回路108からバッテリー20へ流れる電流レベルを検出する。電流検出回路109aは、図2に示すように、抵抗109a1、109a2、109a3、109a4、109a6、コンパレータ109a5を備える。
抵抗109a1の第1端子は、抵抗109a2の第1端子、コンパレータ109a5の電源端子に接続される。抵抗109a1の第2端子は、抵抗109a4の第1端子、抵抗109a6の第1端子に接続される。抵抗109a2の第2端子は、抵抗109a3の第1端子、コンパレータ109a5のプラス端子に接続される。抵抗109a3の第2端子は、グラウンドに接続される。抵抗109a4の第2端子は、コンパレータ109a5のマイナス端子に接続される。コンパレータ109a5のグラウンド端子は、グラウンドに接続される。コンパレータ109a5の出力端子は、抵抗109a6の第2端子に接続される。
なお、抵抗109a1の第1端子は、整流平滑回路101を接続するための端子である。また、抵抗109a1の第2端子は、バッテリー20を接続するための端子である。また、コンパレータ109a5の出力端子は、フォトカプラ110を接続するための端子である。
抵抗109a1は、整流平滑回路101からバッテリー20へ流れる電流を検出する抵抗である。
抵抗109a2、109a3は、分圧比によってコンパレータ109a5の比較用の基準電圧を設定する抵抗である。
抵抗109a4は、電流検出回路109aを保護するための抵抗である。例えば、抵抗109a4は、電流検出回路109aに整流平滑回路101が接続されず、バッテリー20が接続された場合に、コンパレータ109a5のマイナス端子の電位がコンパレータ109a5の電源端子の電位を越えることに起因するコンパレータ109a5の故障を防ぐ。また、例えば、抵抗109a4は、電流検出回路109aに整流平滑回路101が接続されており、バッテリー20も接続されており、整流平滑回路101の出力電圧が低電圧となった場合に、コンパレータ109a5のマイナス端子に大電流が流れ込むことに起因するコンパレータ109a5の故障を防ぐ。
抵抗109a6は、コンパレータ109a5の出力をプルアップするための抵抗である。
コンパレータ109a5は、抵抗109a2と抵抗109a3の分圧比に応じて設定された基準電圧とバッテリー20の電圧とを比較し、比較結果に応じた電圧を出力する。
フォトカプラ110は、電流検出回路109aにより検出された電流レベルを入力側に伝達する。
スイッチ111は、フォトカプラ110の出力側の受光素子(具体的には、フォトトランジスタ)を外部から強制的に短絡させる。
LED112は、バッテリー20を充電するための充電電圧が整流平滑回路108から出力されていることを目視(具体的には、発光)で確認することを可能にする。
次に、消費電力低減回路1の処理について説明する。
ここでは、バッテリーの充電特性は、充電を開始し、満充電に近づくにつれ、充電電流が減少する特性となるものとする。消費電力低減回路1は、この特性から、図2に示した抵抗109a1に流れる充電電流量による抵抗109a1の両端の電圧差を検出し、充電器の発振動作を制御する。
以下、バッテリー20が接続されていない場合、バッテリー20を接続した直後、バッテリー20の充電量が少ない場合、バッテリー20が満充電の場合の4つの状態について消費電力低減回路1の処理を説明する。
(バッテリー20が接続されていない場合)
充電器10に入力電圧を投入した直後、トランジスタ104がオフ状態のため、制御回路105は動作しない。そのため、コンパレータ109a5に電力は供給されない。その結果、フォトカプラ110のフォトダイオードが発光せず、フォトカプラ110のトランジスタはオフ状態となる。
トランジスタ104は、オフ状態を維持し、制御回路105に電力は供給されない。その結果、充電器10は発振することができず停止状態を維持する。
(バッテリー20を接続した直後)
バッテリー20を接続したとき、そのバッテリー20の残電圧により、抵抗109a6を介してフォトカプラ110のフォトダイオードが発光する。そして、フォトカプラ110のトランジスタはオン状態となる。その結果、トランジスタ104がオン状態となり、制御回路105に電力が供給される。そして、充電器10は、発振を開始する。この時、LED112は点灯する。これにより充電中であることが確認できる。
バッテリー20が完全に放電して残電圧がない(すなわち、出力電圧が0Vである)場合、充電器10は起動できない。そのため、LED112は点灯しない。この場合、スイッチ111をオン状態にすることにより強制的に充電回路109を起動させることができる。これにより、LED112が点灯し充電電圧が出力されたことがわかるため、充電開始の状態に移行することができる。なお、スイッチ111のオン状態とオフ状態の切り替えは、人間が手動で行ってもよいし、コンピュータ(例えば、後述するコンピュータ5)を用いた制御により切り替えるものであってもよい。
(バッテリー20の充電量が少ない場合)
バッテリー20の充電量が少なくなると、充電制御として大電流が流れる。抵抗109a1に大電流が流れることにより、抵抗109a1の両端の電圧差は大きくなる。この場合、コンパレータ109a5の入力は正論理となり、コンパレータ109a5の出力はHighレベルになる。その結果、フォトカプラ110のフォトダイオードが発光し、フォトカプラ110のトランジスタはオン状態を維持する。そして、トランジスタ104はオン状態を維持し、制御回路105への電力の供給が維持される。その結果、充電器10は、発振を維持する。また、LED112の点灯は、維持される。
(バッテリー20が満充電の場合)
バッテリー20が満充電になると、充電制御として充電電流が減少する。その結果、抵抗109a1の両端の電圧差は小さくなる。この場合、コンパレータ109a5の入力は負論理となり、コンパレータ109a5の出力はLowレベルになる。フォトカプラ110のフォトダイオードは発光することができず、フォトカプラ110のトランジスタはオフ状態となる。その結果、トランジスタ104がオフ状態となり、制御回路105への電力の供給は停止し、充電器10は発振を停止する。このとき、LED112は消灯し充電が完了したことを目視で確認することができる。
以上、一実施形態による消費電力低減回路1について説明した。
消費電力低減回路1は、バッテリー20と、前記バッテリー20を充電するための電圧を生成する電圧生成回路(整流平滑回路101、108、抵抗102、103、トランジスタ104、106、制御回路105、トランス107)と、前記バッテリー20の電圧と、前記電圧生成回路が生成した電圧とに応じた電圧を出力する充電回路109と、前記充電回路109と前記電圧生成回路との間に設けられるスイッチ111と、を備える。消費電力低減回路1において、前記電圧生成回路は、前記スイッチ111がオン状態である場合に、前記充電回路109が出力する電圧に無関係に前記バッテリー20を充電するための電圧を生成する。また、前記電圧生成回路は、前記スイッチ111がオフ状態であり、前記充電回路109が出力する電圧がHighレベルである場合、前記バッテリー20を充電するための電圧を生成する。また、前記電圧生成回路は、前記スイッチ111がオフ状態であり、前記充電回路109が出力する電圧がLowレベルである場合、前記電圧生成回路を停止させる。
こうすることにより、バッテリー20が完全に放電されている場合であっても、スイッチ111をオン状態にすることで、バッテリー20を強制的に充電することができる。つまり、消費電力低減回路1は、完全に放電されたバッテリーであっても充電することができる。また、バッテリー20を充電しない場合には、消費電力低減回路1は、電圧生成回路を停止させることができる。つまり、消費電力低減回路1は、無駄な電力の消費を抑制することができる。
図3は、本発明の実施形態による消費電力低減回路30の最小構成を示す図である。
消費電力低減回路30は、バッテリー30a、電圧生成回路30b、充電回路30c、スイッチ30dを備える。
電圧生成回路30bは、前記バッテリー30aを充電するための電圧を生成する。
充電回路30cは、前記バッテリー30aの電圧と、前記電圧生成回路30bが生成した電圧とに応じた電圧を出力する。
スイッチ30dは、前記充電回路30cと前記電圧生成回路30bとの間に設けられる。
前記電圧生成回路30bは、前記スイッチ30dがオン状態である場合に、前記充電回路30cが出力する電圧に無関係に前記バッテリー30aを充電するための電圧を生成する。また、前記電圧生成回路30bは、前記スイッチ30dがオフ状態であり、前記充電回路30cが出力する電圧がHighレベルである場合、前記バッテリー30aを充電するための電圧を生成する。また、前記電圧生成回路30bは、前記スイッチ30dがオフ状態であり、前記充電回路30cが出力する電圧がLowレベルである場合、前記電圧生成回路30bを停止させる。
次に、本発明の実施形態による最小構成の消費電力低減回路30による処理について説明する。
バッテリー30aと、前記バッテリー30aを充電するための電圧を生成する電圧生成回路30bと、前記バッテリー30aの電圧と、前記電圧生成回路30bが生成した電圧とに応じた電圧を出力する充電回路30cと、を備える消費電力低減回路30による制御方法である。
制御方法は、前記充電回路30cと前記電圧生成回路30bとの間に設けられるスイッチ30dのオン状態とオフ状態とを切り替える。
前記電圧生成回路30bは、前記スイッチ30dがオン状態である場合に、前記充電回路30cが出力する電圧に無関係に前記バッテリー30aを充電するための電圧を生成する。また、前記電圧生成回路30bは、前記スイッチ30dがオフ状態であり、前記充電回路30cが出力する電圧がHighレベルである場合、前記バッテリー30aを充電するための電圧を生成する。また、前記電圧生成回路30bは、前記スイッチ30dがオフ状態であり、前記充電回路30cが出力する電圧がLowレベルである場合、前記電圧生成回路30bを停止させる。
以上、本発明の実施形態による最小構成の消費電力低減回路30について説明した。
この消費電力低減回路30により、充電可能なバッテリーが使用される機器において、無駄な電力の消費を抑制することができる。
なお、本発明の実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。
本発明の実施形態における記憶部、記憶装置、その他の記憶装置(レジスタ、ラッチを含む)のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、本発明の実施形態における記憶部、記憶装置、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。
本発明の実施形態について説明したが、上述の消費電力低減回路1、制御回路105、その他の制御装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータの具体例を以下に示す。
図4は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ5は、図4に示すように、CPU6、メインメモリ7、ストレージ8、インターフェース9を備える。
例えば、上述の消費電力低減回路1、制御回路105、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ5に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ8に記憶されている。CPU6は、プログラムをストレージ8から読み出してメインメモリ7に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU6は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ7に確保する。
ストレージ8の例としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD−ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ8は、コンピュータ5のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース9または通信回線を介してコンピュータ5に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ5に配信される場合、配信を受けたコンピュータ5が当該プログラムをメインメモリ7に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも1つの実施形態において、ストレージ8は、一時的でない有形の記憶媒体である。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、省略、置き換え、変更を行ってよい。
1、30・・・消費電力低減回路
5・・・コンピュータ
6・・・CPU
7・・・メインメモリ
8・・・ストレージ
9・・・インターフェース
10・・・充電器
20、30a・・・バッテリー
30b・・・電圧生成回路
30c、109・・・充電回路
30d、111・・・スイッチ
101、108・・・整流平滑回路
102、103・・・抵抗
104、106・・・トランジスタ
105・・・制御回路
107・・・トランス
109a・・・電流検出回路
109a1、109a2、109a3、109a4、109a6・・・抵抗
109a5・・・コンパレータ
110・・・フォトカプラ
112・・・LED

Claims (6)

  1. バッテリーと、
    前記バッテリーを充電するための電圧を生成する電圧生成回路と、
    前記バッテリーの電圧と、前記電圧生成回路が生成した電圧とに応じた電圧を出力する充電回路と、
    前記充電回路と前記電圧生成回路との間に設けられるスイッチと、
    を備え、
    前記電圧生成回路は、
    前記スイッチがオン状態である場合に、前記充電回路が出力する電圧に無関係に前記バッテリーを充電するための電圧を生成し、
    前記スイッチがオフ状態であり、前記充電回路が出力する電圧がHighレベルである場合、前記バッテリーを充電するための電圧を生成し、
    前記スイッチがオフ状態であり、前記充電回路が出力する電圧がLowレベルである場合、前記電圧生成回路を制止される、
    消費電力低減回路。
  2. 前記電圧生成回路が生成した電圧について所定の分圧を行った電圧と、前記バッテリーの電圧とを比較するコンパレータ、
    を備える請求項1に記載の消費電力低減回路。
  3. 前記コンパレータは、
    前記電圧生成回路が生成した電圧について所定の分圧を行った電圧と、前記バッテリーの電圧との比較結果を前記充電回路と前記電圧生成回路との間に設けられるフォトカプラに出力する、
    請求項2に記載の消費電力低減回路。
  4. 前記フォトカプラ、
    を備え、
    前記スイッチは、
    オン状態の場合に前記フォトカプラの出力端子間を短絡させ、オフ状態の場合に前記フォトカプラの出力端子間を開放させ、
    前記電圧生成回路は、
    前記フォトカプラの出力に電流が流れる場合、または、前記スイッチが前記フォトカプラの出力端子間を短絡させた場合に、前記バッテリーを充電するための電圧を生成する、
    請求項3に記載の消費電力低減回路。
  5. バッテリーと、前記バッテリーを充電するための電圧を生成する電圧生成回路と、前記バッテリーの電圧と、前記電圧生成回路が生成した電圧とに応じた電圧を出力する充電回路と、を備える消費電力低減回路による制御方法であって、
    前記充電回路と前記電圧生成回路との間に設けられるスイッチのオン状態とオフ状態とを切り替え、
    前記電圧生成回路は、
    前記スイッチがオン状態である場合に、前記充電回路が出力する電圧に無関係に前記バッテリーを充電するための電圧を生成し、
    前記スイッチがオフ状態であり、前記充電回路が出力する電圧がHighレベルである場合、前記バッテリーを充電するための電圧を生成し、
    前記スイッチがオフ状態であり、前記充電回路が出力する電圧がLowレベルである場合、前記電圧生成回路を停止させる、
    消費電力低減回路による制御方法。
  6. バッテリーと、前記バッテリーを充電するための電圧を生成する電圧生成回路と、前記バッテリーの電圧と、前記電圧生成回路が生成した電圧とに応じた電圧を出力する充電回路と、を備える消費電力低減回路のコンピュータに、
    前記充電回路と前記電圧生成回路との間に設けられるスイッチのオン状態とオフ状態とを切り替えることを実行させ、
    前記電圧生成回路は、
    前記スイッチがオン状態である場合に、前記充電回路が出力する電圧に無関係に前記バッテリーを充電するための電圧を生成し、
    前記スイッチがオフ状態であり、前記充電回路が出力する電圧がHighレベルである場合、前記バッテリーを充電するための電圧を生成し、
    前記スイッチがオフ状態であり、前記充電回路が出力する電圧がLowレベルである場合、前記電圧生成回路を停止させる、
    プログラム。
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