JP2965238B2 - パワー分配検知器 - Google Patents

パワー分配検知器

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JP2965238B2 JP3506094A JP3506094A JP2965238B2 JP 2965238 B2 JP2965238 B2 JP 2965238B2 JP 3506094 A JP3506094 A JP 3506094A JP 3506094 A JP3506094 A JP 3506094A JP 2965238 B2 JP2965238 B2 JP 2965238B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、効率的なパワーの分配
を与えるためにパワーの要求を検知するパワー分配検知
器に関するものである。本発明は、それのみに制限され
るものではないが、特に、コンピュータの使用と同時的
に電池の充電を行なうことを必要とする小型のコンピュ
ータにおいて使用するパワー分配検知器を提供する技術
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１は電池充電システムを示したブロッ
ク図である。それは、ブロック図の形態で小型コンピュ
ータ用のスイッチモード電源及び電池充電器の基本的な
構成を示している。メインのパワーが供給源Ｙ８におけ
るＡＣの形態から定電流充電器Ｙ２を介して電池へ供給
され且つコンピュータへ接続するための補助出力ＡＯへ
供給すべくラインＹ７によってＤＣ形態へ変換される。
【０００３】充電器Ｙ２へ接続されているバッテリパッ
クＹ４を充電するために充電器Ｙ２によってパワーが必
要とされ且つ同時に補助出力ＡＯを介してコンピュータ
へパワーを供給することが必要とされる場合には、必要
とされる全体的なパワーが電源変換器構成要素Ｙ１，Ｙ
６，Ｙ１７，Ｙ５を介して電源Ｙ８から供給されねばな
らない。従って、その結果、電源変換器構成要素は要求
される可及的に最大のパワーと一致するように構成され
ねばならない。
【０００４】例えば、コンピュータが、その動作のピー
クにおいて２５Ｗを使用し且つ最も速い速度で電池を充
電する場合に必要とされる最大のパワーが２０Ｗである
とすると、パワーサプライコンバータ即ち電源変換器
は、パワー変換において損失がないものと仮定すると、
４５Ｗに対して設計されねばならない。然しながら、コ
ンピュータが使用されていない状態で充電が行なわれる
と、電源変換器は余り使用されなくなる。
【０００５】パワー分配概念が使用されると電源変換器
は、単に３５Ｗに対して設計しそれでも尚両方のパワー
要求を充足することが可能である。例えば、充電器は２
つの充電速度、即ち２０Ｗを必要とする元の速度と１０
Ｗでのより遅い速度の２つの速度を実行すべく構成する
ことが可能である。このように、２０Ｗのより速い速度
を使用して充電する期間中に、コンピュータが急激にタ
ーンオンされると、そのことが充電制御器によって検知
され、且つ充電器は１０Ｗのより遅い充電速度へスイッ
チされ、その際にコンピュータが使用するためのエキス
トラなパワーの１０Ｗを解放する。従って、電池充電動
作のために１０Ｗが使用され且つ２５Ｗは尚且つコンピ
ュータ動作のために使用可能である。電力分配を実行す
るためにコンピュータのオン／オフ状態を検知するため
の１つの公知な態様はコンピュータオン／オフスイッチ
の状態を検知することである。この検知方法は２つの欠
点を有している。第一に、充電制御器はコンピュータオ
ン／オフスイッチの状態を読取ることが必要であるの
で、それらは互いに密接していなければならず、従って
充電器制御器をコンピュータ内に設けるという制限を課
す可能性がある。第二に、コンピュータがターンオンさ
れる度に、実際的にどれほどのパワーがコンピュータに
よって要求されているかということに拘らず充電速度は
半分にされる。例えば、コンピュータは単に４乃至５Ｗ
のパワーを使用しているに過ぎない場合があり、そのよ
うなパワーはより速い電池充電速度でパワー変換器が容
易に取扱うことの可能なものである。このことは、パワ
ー変換器が常にその最適な能力で使用されていないこと
を意味している。
【０００６】別の公知の方法は、コンピュータの中央プ
ロセサから来る信号をしてコンピュータ動作を表示させ
ることである。然しながら、このことは、中央プロセス
サから充電器へラインが走行せねばならないことを意味
しており、そのことは、充電器制御器の位置を中央プロ
セサユニット近くとすることに制限する。それは、更
に、前の方法と同一の非効率性に関する問題を有してお
り且つ中央プロセサがエキストラな作業を実行すること
を必要とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、効率的なパ
ワー分配を行なうためにパワーの要求を検知するパワー
分配検知器を提供することを目的とする。特に、本発明
は、コンピュータを使用すると同時に電池を充電するこ
とを必要とする小型のコンピュータにおいて使用する改
良したパワー分配検知器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電池充
電器及び補助装置へパワーを供給すべく接続されている
電源を有する回路において使用するパワー分配検知器が
提供され、それは、補助装置へ供給されるパワーを表わ
す電圧を受取り且つそれから補助装置の状態を決定する
べく接続されている電圧検知回路と前記電圧検知器回路
によって検知された電圧に依存して電池を充電するため
の２つの充電速度のうちの一方を選択する手段とを有し
ている。該補助装置は、例えば、コンピュータ又は二次
電池充電器とすることが可能である。
【０００９】従って、電源へ接続されている電源変換器
は、その最大の能力で動作することが可能とされる。更
に、補助装置へ供給されるパワーを表わす電圧を検知す
ることによって、該電圧検知回路は補助装置への電源ラ
インに沿って任意の点に位置させることが可能であり、
且つ補助装置に近接して位置させることは必要ではな
い。
【００１０】本発明は充電器が動作している間に補助装
置がターンオンされることに起因する電圧における減少
を検知すべく動作することが可能である。更に、より速
い速度で充電を開始する前にコンピュータが既にスイッ
チオンされる場合には、本発明は、その結果発生する電
圧降下を検知して該充電器をより遅い速度にスイッチさ
せるべく構成することが可能である。従って、好適実施
例においては、２つの条件のうちのいずれか一方を検知
することによって、充電動作をより遅い速度へスイッチ
させることが可能である。
【００１１】
【実施例】図１は、基本的な高速（１時間又はそれ以
下）電池充電器を実現するための、ＡＣ／ＤＣ変換器Ｙ
１、定電流充電回路Ｙ２、ＮＩＣＤ又はＮＩＭＨバッテ
リパックＹ４と共に使用されている電池充電器制御器Ｙ
３を示している。
【００１２】ＡＣ／ＤＣ変換器Ｙ１はスイッチモード電
源の一部を形成しており且つトランジスタＹ６の形態で
のスイッチング要素を介して変圧器Ｙ１７の一次側へ接
続している。変圧器Ｙ１７の一次側は、ブリッジ整流器
Ｙ５の出力へ接続されており、該ブリッジ整流器Ｙ５を
横断して９０乃至２７０Ｖの間の範囲を有するＡＣ電源
Ｙ８が接続されている。ＡＣ／ＤＣ変換器Ｙ１は、電源
Ｙ８からのＡＣ電力をブリッジ整流器Ｙ５及びスイッチ
ング要素Ｙ６を介して変圧器Ｙ１７の二次側におけるラ
インＹ７上においてＤＣ電力へ変換する。電源ラインＹ
７は、補助出力Ａ０を介してポータブルコンピュータへ
電力を供給することに加えて、定電流充電器回路Ｙ２を
介して電池を充電するための電力を供給する。この定電
流充電器回路はパワーコンバータ即ち電力変換器であっ
て、それはその出力Ｑｃを介して定電流を供給しバッテ
リパックＹ４を充電する。充電終了検知として電圧降下
（−ｄＶ）方法を使用する場合には、電池を充電するた
めに比較的一定の電流が必要とされる。何故ならば、充
電期間中においての電圧レベルにおける変動は電池の容
量に起因するものでなければならないからである。参照
番号Ｙ９はサーミスタを表わしており、それは、以下に
説明する理由からバッテリパックＹ４に設けることが可
能である。
【００１３】図２は電池充電器制御器Ｙ３（点線で示し
た境界の内部）の構成を示している。図２においては、
太く黒いラインは８ビットバスを表わしており、且つ細
いラインは単一ビットラインを表わしている。充電器制
御器Ｙ３への入力は、補助出力Ａ０（端子ＡＵＸ）上の
電圧、電池電圧（端子Ｖbatt）、セル温度信号（端子Ｔ
ｅｍｐ）、パワーオン信号（端子Ｐｏｗｅｒ−ｏｎ）を
有している。充電器制御器Ｙ３からの出力は、ドライバ
Ｍ２０，Ｍ２１，Ｍ２２によって供給され、外部充電器
回路Ｙ２において超高速充電、高速充電又はトクリル充
電（細流充電）を実行する。
【００１４】パワーアップされると、Ａｕｘ端子におけ
る補助出力の電圧レベルはアナログ・デジタル変換器
（ＡＤＣ）及びデジタルフィルタＭ１の１つのチャンネ
ルを介してサンプルされる。パワー分配検知器Ｍ２は、
Ａｕｘ端子に接続されたラインＡＯへ接続したコンピュ
ータのオン／オフ状態に拘わらずに、超高速充電動作を
実行する。補助電圧レベルにおける変動をモニタするこ
とによって、パワーアップの後所定の時間において、補
助出力へ接続されているコンピュータが過剰なパワーを
要求しており、その際にオーバーロード即ち過剰負荷条
件を発生させるか否かをブロックＭ２が告知することが
可能である。コンピュータがより多くのパワーを要求し
ている場合には、パワー分配検知器Ｍ２はその結果発生
する電圧降下によりオーバーロード条件を検知し且つ高
速モードが選択される。このことは、ドライバＭ２０及
びＭ２１を制御するゲートＭ１８及びＭ１９を介してパ
ワー分配検知器Ｍ２のＱ＿及びＱ出力２，４からの適宜
の信号によって行なわれる。ゲートＭ１８はその一方の
入力がパワー分配検知器Ｍ２のＱ＿出力２へ接続してお
り且つその他方の入力は以下に説明するフリップフロッ
プＭ１７のＱ＿出力２２へ接続している。ゲートＭ１９
は、その一方の入力をパワー分配検知器Ｍ２のＱ出力４
へ接続しており、且つその他方の入力をフリップフロッ
プＭ１７のＱ＿出力２０へ接続している。コンピュータ
がオフである場合には、充電動作は超高速モードにあ
る。充電速度の実際の実現は、ドライバＭ２０，Ｍ２
１，Ｍ２２によって制御される外部充電器回路Ｙ２によ
るものである。どのようにして測定及び判定がなされる
かを包含し、パワー分配検知器装置Ｍ２については以下
に詳細に説明する。
【００１５】サーミスタＹ９（図１）から読取られたセ
ルの温度はＴｅｍｐ端子へ供給され、且つＡＤＣチャン
ネル＋フィルタＭ４を介してサーミスタ検知器回路Ｍ６
へ供給される。サーミスタＹ９がバッテリパックＹ４内
において使用されており且つ充電器制御器へ接続されて
いる場合には、ｄＴ／ｄｔ検知器Ｍ７がサーミスタ検知
器Ｍ６のＱ出力６によってイネーブル即ち動作可能状態
とされる。サーミスタが使用されていない場合には、ｄ
Ｖ／ｄｔ検知器Ｍ５は、サーミスタ検知器Ｍ６のＱ＿出
力８によってイネーブルされる。
【００１６】ｄＴ／ｄｔ検知器Ｍ７がイネーブルされる
と、セル温度の変化率が測定される。この率がある限界
を超えると、ｄＴ／ｄｔフラッグがセットされ、高速上
昇セル温度を表示し、それは通常電池の充電終了直前の
場合である。ｄＴ／ｄｔフラッグのセット状態は、ブロ
ックＭ７のｄＴ／ｄｔのＱ出力１０における「高」レベ
ルによって表示される。
【００１７】ｄＶ／ｄｔ検知器Ｍ５がイネーブルされる
と、電池電圧の変化割合が測定される。所定の率以上で
上昇していることが判明すると、ｄＶ／ｄｔフラッグが
セットされる。これも、充電終了が近づいていることを
表わし、通常の通り、充電終了点に近づくと（容量点の
９０％）、電池電圧はそのピークにおいて平坦状態とな
る前に急激に上昇し且つ後に降下（ＮＩＣＤ電池の場
合）するか、又は平坦状態（ＮＩＭＨ電池の場合）とな
る。
【００１８】ｄＶ／ｄｔ又はｄＴ／ｄｔフラッグのいず
れかがセットされると、−ｄＶ検知器Ｍ９及びゼロｄＶ
／ｄｔ検知器Ｍ１０の両方がゲートＭ８を介してのｄＶ
／ｄｔ及びｄＴ／ｄｔ検知器Ｍ５及びＭ７からのＱ出力
１２，１０によってイネーブルされる。−ｄＶ検知器Ｍ
９において、ｄＴ／ｄｔ又はｄＶ／ｄｔフラッグのセッ
トされた後の電圧降下が検知され且つ検証される。真正
なる電圧降下検知の確認は、−ｄＶフラッグをセット
し、−ｄＶ検知器Ｍ９のＱ出力１４を「高」レベルとす
ることによって表わされる。−ｄＶ検知器の詳細な説明
は後述する。
【００１９】同時的に、ゼロｄＶ／ｄｔ検知器Ｍ１０
が、ある時間フレーム内において平坦な勾配が検知され
るまで、電池電圧の勾配を測定する。この平坦な勾配
は、電池のピーク電圧に到達したことを表わし、特に完
全に充電された状態において何等顕著な電圧降下を発生
することのないＮＩＭＨ電池の場合において充電終了表
示として使用することが可能である。そのＱ出力１６は
この状態において高状態へセットされる。
【００２０】−ｄＶ及びゼロｄＶ／ｄｔ検知器Ｍ９，Ｍ
１０は同時的に動作するので、どちらが先に検知される
かに依存して、電圧降下又は平坦な勾配のいずれかを検
知することによって充電終了を表示することが可能であ
る。従って、どの種類の電池を使用しているかというこ
とをシステムに告げる必要性なしに、同一のシステムに
よってＮＩＣＤ電池及びＮＩＭＨ電池の両方を充電させ
ることが可能である。検知器Ｍ９のＱ出力１４又は検知
器Ｍ１０のＱ出力１６において「高」状態が存在するこ
とによって表示される−ｄＶフラッグ又はゼロｄＶ／ｄ
ｔフラッグをセットすることにより、ゲートＭ１６を介
してフリップフロップＭ１７がセットされる。フリップ
フロップＭ１７がそのＤ入力１８が「高」状態であるこ
とによってセットされると、そのＱ出力２０は「高」状
態へ移行し、トリクル充電をイネーブル即ち動作可能状
態とさせ、且つそのＱ＿出力２２が「低」状態へ移行
し、ドライバＭ２０，Ｍ２１へ接続されているゲートＭ
１８，Ｍ１９を介して超高速又は高速充電をディスエー
ブル即ち動作不能状態とさせる。
【００２１】回路Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７，Ｍ
８，Ｍ９，Ｍ１０は、電池充電器モニタＢＣＭを構成し
ており、該モニタについては図４を参照してより詳細に
説明する。
【００２２】フリップフロップＭ１７は、以下に説明す
る如く、Ｍ９及びＭ１０以外のその他の回路によってセ
ットさせることも可能である。
【００２３】ＡＤＣチャンネル及びフィルタＭ３を介し
て端子Ｖbattにおける電池電圧をサンプルすべく接続さ
れている電池存在検知器Ｍ１５は、Ｖbatt端子に電池が
存在するか否かを判別することが可能である。何故なら
ば、図１における定電流充電器Ｙ２のＱc 出力１が、電
池Ｙ４が接続されていない場合には、プリセットされた
電圧値をとり、その電圧値は、電池が完全に充電された
状態においてとることのできる最大電圧よりも明確に一
層高いものだからである。従って、電池存在検知器Ｍ１
５が定電流充電器Ｙ２のプリセットされた出力レベルに
近い値を検知すると、それは、電池が存在していないも
のと解釈し、且つフリップフロップＭ１７のＱ出力２４
を「高」レベルとさせることによってゲートＭ１６を介
してフリップフロップＭ１７をセットさせる。
【００２４】然しながら、該電池端子に対してその後に
電池が再度接続されると、電池存在検知器Ｍ１５は電池
が存在していることを検知し且つそのＱ出力２４を
「低」レベルへリセットさせる。この負向遷移はリセッ
ト回路Ｍ２６をトリガし、新たな検知サイクルとするた
めに、その出力における信号ＲＡＤによって検知充電器
制御器Ｙ３における全ての検知器をリセットさせる。こ
のことは、パワーリセットに対する必要性なしに、交換
を行なった後に新たなバッテリパックを充電させること
を可能とする。
【００２５】充電開始前におけるバッテリパックＹ４に
おける周囲温度が所定の温度窓範囲内のものである場合
には、フリップフロップＭ１７は、通常、リセットされ
て超高速又は高速の充電をイネーブル即ち動作可能状態
とさせ、パワーアップと共にドライバＭ２０及びＭ２１
をイネーブルさせ且つドライバＭ２２をディスエーブル
させる。この温度窓は、例えば０℃及び４０℃等の最低
値と最高値とによって夫々定義される範囲によって設定
される。その理由は、バッテリパックＹ４の周りの周囲
温度がこの範囲の外側にある場合には、充電効率及び安
全性の点から電池の超高速充電又は高速充電を行なうこ
とが望ましくないからである。この周囲温度比較は、入
力２８において温度範囲Ｒｔを受取る周囲温度検知器Ｍ
２４によって行なわれる。検知器Ｍ２４は、そのイネー
ブル入力３０における信号によってパワーアップ時にイ
ネーブルされる。周囲温度が範囲内にある場合には、検
知器Ｍ２４はそのＱ出力３２を介してフリップフロップ
Ｍ１７のセットピン３４へ「高」信号を出力する。この
後に、フリップフロップＭ１７のＱ及びＱ＿出力２０，
２２は、８個の検知回路Ｍ９，Ｍ１０，Ｍ１１，Ｍ１
３，Ｍ１４，Ｍ１５，Ｍ２５，Ｍ２８のいずれか１つの
状態によって決定され、即ち、これらの回路のうちのい
ずれかの１つの出力からの「高」信号は超高速充電又は
高速充電を禁止し且つトリクル充電をイネーブルさせ
る。
【００２６】検知回路Ｍ９，Ｍ１０，Ｍ１５について上
に説明した。Ｍ１１は最大温度検知器を表わしており、
それはＡＤＣチャンネル及びフィルタＭ４を介してＴｅ
ｍｐ入力から充電期間中にセル温度のデジタル形態のデ
ータをサンプルする。最大温度検知器Ｍ１１は、その入
力が内部的に設定されているある最大値Ｔｍａｘを超え
る場合に、そのＱ出力３８においてＴｅｍｐフラッグを
セットする。この最大値Ｔｍａｘは、５０℃乃至６０℃
の範囲内のものとすることが可能である。この温度を超
えると（１℃以上）、充電効率及び安全性の理由から高
電流を使用して電池を充電することは望ましくない。ラ
イン３８上においてＴｅｍｐフラッグをセットすると、
フリップフロップＭ１７がセットされ、その際に充電モ
ードをトリクル充電モードへスイッチングさせる。
【００２７】充電サイクルの最初の３乃至５分の期間
中、端子Ｖbattにおける電池電圧の変化割合はフル（満
杯）セル検知器回路Ｍ２５によってモニタされる。既に
充電されている電池の場合には、再充電の最初の数分間
でその電圧は迅速に上昇するので、このことの発生は回
路Ｍ２５によって検知することが可能であり、「フル
（満杯）」の電池であることが表示される。従って、Ｑ
出力４０において「高」信号が発生され、それはゲート
Ｍ１６を介してフリップフロップＭ１７をセットする。
この「フル」セル検知に対する初期的な期間をセットす
るために使用される時間フレームは、パワーオン端子か
らのパワーオン信号によってトリガされるワンショット
タイマＭ１２によって発生される。
【００２８】更に、最大電圧検知器Ｍ２８が設けられて
おり、それは、充電サイクルの最初の数分間の期間中に
電池電圧を測定し且つその値が最大基準電圧Ｖmax を超
えるものである場合に充電動作を遮断する。何故なら
ば、その電池は「フル（満杯）」の状態である蓋然性が
高いからである。このことは、Ｑ出力４４を高状態へ移
行させ且つゲートＭ２９を介してゲートＭ１６へ供給す
ることによって行なわれる。この検知のために使用され
る時間フレームも、最大電圧検知器Ｍ２８のイネーブル
入力４２へ接続されているワンショットタイマＭ１２か
らとられる。検知器Ｍ２５及びＭ２８によって充電サイ
クルの初期部分の期間中に完全に充電されている電池で
あることを検知することによって、不必要な充電動作を
回避することが可能であり、更に、電池が過剰に充電さ
れることからより良く保護することが可能である。
【００２９】上述したワンショットタイマＭ１２によっ
て設定されるのと同一の時間フレーム期間中に、欠陥セ
ル検知器Ｍ１３も動作を行なう。超高速充電又は高速充
電が進行中の期間であるこのプリセットされた時間フレ
ームの後に、検知器Ｍ１３は電池電圧を測定し、且つそ
れがある最小レベルＶmin より低い場合には、そのＱ出
力４６が「高」状態へ移行し且つフリップフロップＭ１
７がセットされる。
【００３０】最後に、カウントダウンタイマＭ１４が設
けられており、それは、その入力４８においてパワーオ
ン信号を受取った後にカウントダウン動作を開始し、且
つそのカウントの内容がゼロへデクリメントされると、
ゲートＭ１６を介してそのＱ出力５０を介しフリップフ
ロップＭ１７をセットさせる。このタイマＭ１４及び最
大温度検知器Ｍ１１の両方は、高い充電電流においてバ
ッテリパックが損傷を受けることがないことを確保する
ために、メインの検知方法（ｄＶ／ｄｔ Ｍ５、ｄＴ／
ｄｔ Ｍ７、−ｄＶ Ｍ９、ゼロｄＶ／ｄｔ Ｍ１０）
が機能しなかった場合に充電動作を終了させるために重
要なものである。
【００３１】Ｍ２７は各充電サイクルに対してクロック
信号を発生させるクロック回路を表わしている。充電サ
イクル毎に一度全ての読取りが行なわれる。図３は上述
した電池充電器回路内部における動作を示したフローチ
ャートである。
【００３２】パワーオンの後であるが充電が開始する前
に、周囲温度検知器回路Ｍ２４においてセル温度が測定
される。その温度が温度窓Ｒｔ（上述した如く、例えば
０℃乃至４０℃）の範囲外のものであると、その範囲内
に入るまでトリクル充電Ｍ２２が行なわれる。セル温度
がその範囲に内に入ると、超高速充電Ｍ２０が行なわれ
る。
【００３３】ワンショットタイマＭ１２によって設定さ
れる充電動作の最初の数分間の期間中、電池電圧は回路
Ｍ２８によって測定される。それがセル当たりのあるレ
ベルを超えると、電池は既に完全に充電されており満杯
であることを表わし、従って高電流充電動作は不必要で
あることが表わされる。超高速充電動作が終了され且つ
トリクル充電と置換される（「バースト」モードにおい
て）。更に、電池電圧の充電割合も同一の時間フレーム
内においてフルセル検知器Ｍ２５によってモニタされ
る。あるスレッシュホールドを超えると、「フル（満
杯）」セル条件が表示され、超高速充電動作が停止さ
れ、トリクル充電「バースト」モードに入る。電池レベ
ルは、更に、欠陥状態に対してＭ１３によって同一の期
間中にチェックされる。電池が欠陥性のものであると判
別されると超高速充電動作は停止され、且つトリクル充
電「バースト」モードに入る。ワンショットタイマＭ１
２によって決定される最初の数分間の後に、最大電圧レ
ベル、欠陥性電圧レベル及び「フル（満杯）」セル検知
に対してのチェックが行なわれることはない。
【００３４】次に、Ａ０ラインに接続されているコンピ
ュータ（図１）が、パワー分配検知器Ｍ２によってその
オン／オフステータスについてチェックが行なわれ、超
高速充電動作を継続して行なうか又は高速充電動作へス
イッチするか否かを決定する。ついで、電池は、ブロッ
クＭ６におけるサーミスタＹ９が設けられていることに
ついてチェックを行なう。サーミスタが使用されている
場合には、ブロックＭ７においてｄＴ／ｄｔ（セル温度
の変化割合）が測定される。サーミスタが使用されてい
ない場合には、ブロックＭ５においてｄＶ／ｄｔ（電池
電圧の変化割合）が測定される。これら２つのブロック
において、ｄＴ／ｄｔ又はｄＶ／ｄｔが測定前のフェー
ズに対しモニタされ且つ検知が行なわれる場合に夫々の
フラッグがセットされる。
【００３５】ｄＴ／ｄｔ又はｄＶ／ｄｔのいずれかのフ
ラッグがセットされると、測定前フェーズが完了し、且
つＭ９（−ｄＶフラッグのセット状態の検知のため）及
びＭ１０（ゼロｄＶ／ｄｔフラッグのセット状態の検知
のため）における最終的な充電終了検知に対して同時的
にゲートが開放される。−ｄＶフラッグ又はゼロｄＶ／
ｄｔフラッグのいずれかがセットされると充電終了検知
が完了し、その後に、充電動作は「バースト」モード
（トリクル充電）と置換される。
【００３６】電池がいまだに充電終了点近くにない場合
には、スキャン時間となり、その期間中に、電池存在検
知（Ｍ１５による）、セル温度検知（Ｍ１１による）、
充電時間検知（Ｍ１４による）が行なわれる。電池が取
除かれると、充電動作が停止され且つ「バースト」モー
ド（トリクル充電）となる。「バースト」モードにおい
ては、電池のコンタクトが継続してスキャンされ、且つ
電池が再度接続されると、全体的な充電サイクルが繰返
し行なわれる。
【００３７】セル温度が最大値Ｔｍａｘを超えると、高
電流充電動作が停止され且つ「バースト」モードと置換
される。同様に、内部的にセットされたタイマＭ１４が
その他の検知がなされる前にゼロへカウントダウンする
と、超高速／高速充電動作も停止される。そうでない場
合には、全体的な充電サイクルが、点「Ａ」から「バー
スト」モードによって終了されるまでそれ自身繰返し行
なわれる。
【００３８】「バースト」モードにおいては、トリクル
充電電流がセットされる（Ｍ２２）。電池存在検知器Ｍ
１５は、「フル（満杯）」電池が除去され且つ別のバッ
テリパックと置換されているか否かを検知する。交換さ
れている場合には、何等のパワーダウン及びパワーアッ
プ手順を再度必要とすることなしに、最初から充電動作
が再開始される。そうでない場合には、一度「バース
ト」モードになると、パワーオンリセットが再度印加さ
れるまで、充電サイクルはそのモードにとどまる。
【００３９】図４は電池充電器モニタＢＣＭのブロック
線図である。電池充電器モニタＢＣＭは、電池電圧入力
端子Ｖbattへ接続されているＡＤＣチャンネル及びフィ
ルタＭ３と、セル温度入力Ｔｅｍｐへ接続しているＡＤ
Ｃチャンネル及びフィルタＭ４と、ｄＶ／ｄｔ検知器Ｍ
５と、サーミスタ検知器Ｍ６と、ｄＴ／ｄｔ検知器Ｍ７
と、ゲートＭ８と、更なるゲートＢ４と、−ｄＶ検知器
Ｍ９と、ゼロｄＶ／ｄｔ検知器Ｍ１０とを有している。
ゲートＭ１６を図４に示してあるが、その入力のうちの
２つのみを示してある。ゲートＭ１６は、フリップフロ
ップＭ１７へ接続した状態が示されている。図４は、更
に、タイマＢ１１を示しており、該タイマは、図２にお
けるクロックＭ２７からのクロック信号Ｃｌｏｃｋを受
取り且つ出力Ｔｃｌｋ及びＶｃｌｋを発生する。次に、
電池充電器モニタＢＣＭの動作についてより詳細に説明
する。尚、図４では、ＡＤＣチャンネル及びフィルタＭ
３及びＭ４の各々を２つの部品、即ちＡＤＣチャンネル
Ｂ１，Ｂ７及びデジタルフィルタＢ２，Ｂ８として示し
てあることに注意すべきである。
【００４０】電池電圧は、Ｖbatt端子において測定され
且つアナログ・デジタル変換器Ｂ１の１チャンネルによ
ってアナログ形態からデジタル形態へ変換される。次い
で、そのデジタル値を簡単なデジタルフィルタＢ２に供
給し、８ビットバス６０を介してフィルタ処理を行な
う。
【００４１】同様に、セル温度がＴｅｍｐ端子を介して
測定され且つアナログ・デジタル変換器Ｂ７の別のチャ
ンネルへ供給され且つデジタルフィルタＢ８によってフ
ィルタ処理される。サーミスタ検知器Ｍ６がフィルタＢ
８から８ビット情報をサンプルし且つサーミスタＹ９が
使用されているか否かを判別する。使用されている場合
には、ｄＴ／ｄｔ検知器Ｍ７がイネーブルされ且つｄＶ
／ｄｔ検知器Ｍ５がディスエーブルされる。そうでない
場合には、検知器Ｍ５がイネーブルされ且つ検知器Ｍ７
がディスエーブルされる。
【００４２】ｄＶ／ｄｔ検知器Ｍ５がイネーブルされる
と、それは図５に示した如く、電圧充電曲線の勾配（ｄ
Ｖ／ｄｔ）をモニタする。図５から理解される如く、点
Ｐ１と点Ｐ２との間の勾配には著しい増加があり、これ
はｄＶ／ｄｔフラッグをセットさせる。ｄＴ／ｄｔ検知
器Ｍ７がイネーブルされると、それは、ｄＴ／ｄｔフラ
ッグをセットする、ＮＩＣＤ電池の場合の曲線ｃ上の点
Ｐ６と点Ｐ７との間又はＮＩＭＨ電池の場合の曲線ｄ上
の点Ｐ８と点Ｐ９との間のシャープな勾配の増加を検知
するまで、図６に示した如く温度曲線の勾配（ｄＴ／ｄ
ｔ）を同様にモニタする。この勾配はタイマＢ１１によ
って発生される間隔（例えば、図５における点Ｐ１と点
Ｐ２との間の間隔）において電圧又は温度を逐次的に測
定することによってモニタされる。Ｔclk はｄＴ／ｄｔ
測定に対する間隔を設定し且つＶclk はｄＶ／ｄｔ測定
に対する間隔を設定する。
【００４３】ｄＶ／ｄｔフラッグ及びｄＴ／ｄｔフラッ
グの一方がセットされると、−ｄＶ検知器Ｍ９及びゼロ
ｄＶ／ｄｔ検知器Ｍ１０が同時的にゲートＭ８を介して
活性化され、−ｄＶ（電圧降下）及びゼロｄＶ／ｄｔ
（電圧レベル）測定を同時的に行なうことを可能とす
る。この段階において、電池電圧測定（フィルタＢ２か
ら８ビットバスを介して）が１秒間隔で−ｄＶ検知器Ｍ
９によって行なわれ、負の電圧降下をモニタする。この
電圧降下が検知されると（図５ｂにおける点Ｐ３と点Ｐ
４）、−ｄＶフラッグがセットされる。これはＮＩＣＤ
電池における充電終了条件を表わしている。
【００４４】同時に、クロック信号Ｚclk によって設定
される間隔の点と点との間において電池電圧勾配がモニ
タされる。クロック信号Ｚclk はゲートＢ４から派生さ
れるクロック信号であり、該ゲートの入力はいずれが予
備測定のためにイネーブルされるかに依存してｄＶ／ｄ
ｔ検知器Ｍ５（Ｖclk ）又はｄＴ／ｄｔ検知器Ｍ７（Ｔ
clk ）から供給される。図５における点Ｐ３と点Ｐ５と
の間において電圧変化が検知されない場合には、この領
域における平坦な電圧勾配に起因してゼロｄＶ／ｄｔフ
ラッグがセットされる。このことは、ＮＩＭＨ電池にお
ける充電終了条件を表わしている。
【００４５】−ｄＶフラッグ又はゼロｄＶ／ｄｔフラッ
グがセットされると、ゲートＭ１６を介してフリップフ
ロップＭ１７のＤ入力１８において「高」レベルが得ら
れる。この「高」レベルは次のクロックパルスにおいて
フリップフロップＭ１７のＱ出力２０へ転送され、トリ
クル充電をイネーブルさせる。フリップフロップＭ１７
のＱ＿出力２２は「低」状態に保持され超高速充電又は
高速充電をディスエーブルさせる。この時点において、
バッテリパックはフル即ち満杯に充電されたものとみな
され、セルの自己放電を補充するためにメインテナンス
のための低容量のトリクル電荷が必要とされるに過ぎな
い。
【００４６】スタートアップ即ち始動時において、フリ
ップフロップＭ１７のセットピン３４は「低」状態に保
持され且つクリアピン３５は「高」状態に保持され（常
に）、Ｄ入力１８においてどのような信号が与えられよ
うとも超高速充電又は高速充電をディスエーブルさせる
（Ｑ＿出力２２において「低」状態及びＱ出力２０にお
いて「高」状態）。イネーブル信号（「高」レベル）が
セットピン３４に到達すると、−ｄＶ検知器Ｍ９又はゼ
ロｄＶ／ｄｔ検知器Ｍ１０によって検知が行なわれるま
で高電流充電（超高速モード又は高速モード）が活性化
され（Ｑ＿出力において「高」状態及びＱ出力において
「低」状態）、その検知がなされた後はトリクル充電が
行なわれる。
【００４７】図７は負（−ｄＶ）検知器Ｍ９に対する回
路図である。図４を参照して上述した如く、端子Ｖbatt
におけるバッテリ電圧はアナログ・デジタル変換器（Ａ
ＤＣ）Ｂ１へ供給される。このＡＤＣにおいて、バッテ
リ電圧はアナログ形態からデジタル形態へ変換され且つ
デジタルフィルタＢ２内へ供給される。フィルタ処理の
後に、８ビット情報がＶaverレジスタＢ３内に格納され
る。複数個のレジスタＢ５，Ｂ６，Ｂ１７が接続されて
おりフィルタ処理された電圧値を逐次的に受取る。Ｖ
averレジスタＢ３はＶmax レジスタＢ５へ接続されてお
り、該レジスタＢ５はＶaver1 レジスタＢ６へ接続され
ており、レジスタＢ６はＶaver2 レジスタＢ１７へ接続
している。
【００４８】図２におけるクロックＭ２７から入力を受
取るタイマＢ１８からの信号ｃｌｋによってレジスタＢ
３，Ｂ５，Ｂ６，Ｂ１７の全てがクロック動作される。
信号ｃｌｋは測定サイクルと同一の周波数を有している
（その周波数において電池電圧の測定が行なわれる）。
最初のクロックパルスにおいて、レジスタＢ３内のデー
タがジレスタＢ５内へシフトされ、最も最近の電池電圧
データがレジスタＢ３内に格納される。次のサイクルに
おいて、該データはクロック動作され、従ってレジスタ
Ｂ５の内容はレジスタＢ６内へシフトされ、レジスタＢ
３内の内容はレジスタＢ５内へシフトされ、以後同様で
ある。従って、４サイクルの後に、レジスタＶaver（Ｂ
３）、Ｖmax （Ｂ５）、Ｖaver1 （Ｂ６）、Ｖaver2
（Ｂ１７）の全てはその中にデータを有することとな
る。
【００４９】参照番号Ｂ１４はピーク電圧検知器を表わ
しており、該検知器は入力５０におけるレジスタＢ３か
らのデータを継続して入力５２におけるレジスタＢ５か
らのデータと比較する。入力５０が入力５２と等しいか
又はそれより大きい場合には、イネーブル信号がレジス
タＢ５へ供給され、従ってより高い値（レジスタＢ３の
内容）が次のクロックサイクルにおいてレジスタＢ５内
へロードされる。そうでない場合には、ピーク検知器Ｂ
１４からのイネーブル信号はアクティブ即ち活性状態で
はなく、且つレジスタＢ５の内容は次のサイクルにおい
て変更されることはない。従って、Ｖmax レジスタＢ５
は常にこれら全てのレジスタの中において最も高い電圧
レベルを有している。
【００５０】−ｄＶ検知器Ｂ９は読取られた最も新しい
ものであるレジスタＢ３の内容と、最も高い値を保持し
ているレジスタＢ５からの内容と比較する。レジスタＢ
３内の内容が所定の値（例えば、５０ｍＶ）だけレジス
タＢ５内の内容よりも低く且つ−ｄＶ検知器Ｂ９によっ
て検知されると、そのＱ出力５６は「高」状態へ移行す
る。
【００５１】レジスタＢ６及びＢ１７は電圧降下を検知
する前の以前の電圧データを有している。それらのデー
タは、レジスタＢ５からのデータと共に、レベル検知器
Ｂ１０へ供給される。これら３つのデータ入力が等しい
場合にのみ、レベル検知器Ｂ１０のＱ出力５８が「高」
状態へ移行する。
【００５２】−ｄＶ検知器Ｂ９及びレベル検知器Ｂ１０
からの両方のＱ出力が「高」状態であるとゲートＢ１１
によって検知されると、ｎビットシフトレジスタＢ１２
がイネーブルされる。「高」信号が次のクロックパルス
においてそのＱ0 ピンへ転送される。この「高」信号は
Ｑ１ピンへ転送され且つシフトレジスタＢ１２の入力に
おける信号は更なるクロックパルスによってＱ0 ピンへ
転送される。従って、検知器Ｂ９及びＢ１０からの両方
の出力が「高」状態へ移行した時からｎクロックパルス
の後、元の「高」レベルがＱn ピンへ転送されることと
なる。従って、シフトレジスタＢ１２の全てのＱピンを
「高」状態とさせるためには検知器Ｂ９及びＢ１０によ
るｎ回の相次ぐ検証が必要である。このシステムは任意
の可能な−ｄＶ検知の再有効化のために使用することが
可能であり、その回数はシフトレジスタが提供可能な出
力数に依存する。シフトレジスタＢ１２の全てのＱピン
が「高」状態となった時に始めて、出力回路Ｂ１３がそ
の検知の有効性を確認する。それは、出力６０において
「高」信号を出力し、外部充電器回路Ｙ２においての超
高速充電又は高速充電をディスエーブルさせる。
【００５３】レジスタＢ６及びＢ１７の内容がレジスタ
Ｂ５の内容と等しくない誤った検知の場合には、「スパ
イク」電圧の振幅に対応した値がレジスタＢ５内に格納
された蓋然性が高い。この状態が発生すると、−ｄＶ検
知器Ｂ９のＱ出力が「高」状態となり且つレベル検知器
Ｂ１０のＱ出力が「低」状態となる。これにより、ＡＮ
ＤゲートＢＢ１の出力が「高」状態へ移行される。何故
ならば、ＡＮＤゲートＢＢ１は、その入力の１つとし
て、−ｄＶ検知器Ｂ９のＱ出力を有しており、且つその
他方の入力として、インバータゲートＢＢ３を介して反
転されたレベル検知器Ｂ１０のＱ出力を有しているから
である。従って、ＯＲゲートＢＢ２を介して、ピーク検
知器Ｂ１４の状態に拘らずレジスタＢ５がイネーブルさ
れる。従って、レジスタＢ３の内容はレジスタＢ５内へ
クロック入力され、レジスタＢ５内の誤ったデータはレ
ジスタＢ６内へクロック入力され、且つレジスタＢ６内
のデータはレジスタＢ１７内へクロック入力される。次
のクロックパルス乃至はサイクルによって、別の誤った
検知が発生する。何故ならば、その誤ったデータは現在
レジスタＢ６内にあるからであり、その結果誤ったデー
タがレジスタＢ１７内へクロック入力される。従って、
次のクロックパルス乃至はサイクルにおいて、更なる誤
った検知が発生するが、その誤ったデータはレジスタＢ
１７から消去され且つ図７の回路は別の測定を再開する
ことが可能となる。理解される如く、−ｄＶ比較器Ｂ９
及びレベル検知器Ｂ１０のＱ出力が高状態である場合に
は、ＡＮＤゲートＢＢ１の出力は低状態であり、且つピ
ーク検知器Ｂ１４はＯＲゲートＢＢ２を介してレジスタ
Ｂ５をイネーブルさせるか又はディスエーブルさせる。
【００５４】どのような−ｄＶ検知が存在しようとも、
進行中のプロセスにおいて全ての電池電圧測定期間中に
格納されている全ての読みがアップデートされる。全て
の測定及び再チェックは、充電動作を中断することなし
に且つ非常に短い時間フレーム（数秒）内において行な
われて、従って何等精度に対して妥協することなしにモ
ニタ動作に対して非常に迅速な応答を与え且つ過剰充電
を回避することを可能としている。更に、フィルタ処理
の必要性は最小とされており、従ってコストを低減させ
ている。
【００５５】図７を参照して上述した−ｄＶ検知回路
は、数百ｋＨｚの範囲内にあるスイッチングノイズと異
なり、電池電圧は非常にゆっくりと変化するという事実
を利用する検知方法を使用している。−ｄＶが発生した
ことが疑われる時より前の測定値を維持することによ
り、且つ又その時以後の測定値を採取することにより、
スイッチングノイズを除去し且つ真正なる電圧降下に関
してのみ動作することが可能である。
【００５６】図８ａを参照すると、Ｖ３における振幅が
スレッシュホールド（例えば、５０ｍＶ）を超えてＶ２
における振幅よりも低い場合には、Ｖ１における読みは
Ｖ２における読みと比較される。Ｖ１及びＶ２における
読みが同一でない場合には、その検知はノイズとして拒
否される。何故ならば、測定間の間の短い時間期間（典
型的には１秒間隔）に起因してＶ１及びＶ２における電
圧が異なるものとは予測されないからである。
【００５７】Ｖ４からＶ５へかけて５０ｍＶ（−ｄＶ検
知スレッシュホールド）を超える電圧降下が検知される
と、Ｖ６における電圧が採取され且つＶ４における電圧
と比較される。それが先の電圧降下（Ｖ４からＶ５へか
けての）と一致しない場合には、その検知は同一の理由
によりノイズとして無視される。
【００５８】図８ｂに示したような（Ｖ８からＶ９へか
けて）５０ｍＶを超える真正なる電圧降下のみが真正な
る−ｄＶ検知として取扱われる。何故ならば、Ｖ７及び
Ｖ８は同一の振幅を有しており且つＶ１０はＶ８におけ
るものよりも５０ｍＶを超える分だけ低いレベルを有し
ているからである。
【００５９】図９（ａ）乃至（ｃ）は、コンピュータが
出力ＡＯへ出力されている場合に、パワー分配検知器Ｍ
２によって使用されるパワー分配技術の概念を示してい
る。パワー分配用の本発明において使用される方法は、
コンピュータへ供給される補助出力ＡＯの電圧をみるこ
とによって負荷条件を検知する。図９（ａ）は時間ｔ2
において「低」状態から「高」状態への論理遷移によっ
て表わされるコンピュータの「オフ」条件からコンピュ
ータの「オン」条件（通常のロード乃至オーバーロード
条件）への遷移を示している。
【００６０】図９（ｂ）は、充電器がスイッチオンされ
るが未だに充電を行なっておらず且つ補助出力がロード
されていない（即ち、コンピュータがスイッチオフされ
ている）状態における点から開始するラインＡＯ上で得
られる補助出力パワーを表わす電圧の遷移を示してい
る。この点において、ラインＡＯ上で得られる補助出力
パワーを表わす電圧はＶＡである。その後に、超高速充
電動作が開始する。注意すべきことであるが、充電動作
は常にリセットから超高速モードで開始し、そのことに
ついては、図１０を参照して更に詳細に後述する。超高
速充電動作が開始すると、ラインＡＯ上で得られる補助
出力パワーを表わす電圧は時間ｔ1 において図９（ｂ）
に示した如くＶＡからＶＢへ降下する。図９（ａ）に示
した時点ｔ2 において、コンピュータがターンオンされ
その際に補助出力にロード即ち負荷を与える。従って、
ラインＡＯ上で得られる補助出力パワーを表わす電圧は
更に図９（ｂ）に示した如く、電圧ＶＣへ降下し、オー
バーロード条件を表わす。このオーバーロードが検知さ
れ且つ充電動作が超高速モードから高速モードへスイッ
チされ、その結果ラインＡＯ上で得られる補助出力パワ
ーを表わす電圧は、図９（ｂ）に示した如く、ＶＤの電
圧へ上昇する。このオーバーロード条件を検知するため
に使用される技術については図１０を参照して後に詳細
に説明する。
【００６１】図９（ｃ）は充電器がスイッチオンされて
いるが未だに充電動作を行なっておらず且つ補助出力が
既にロードされている（即ちコンピュータがスイッチオ
ンされ且つその電池電源からパワーを受けている）点ｔ
0から開始するラインＡＯ上で得られる補助出力パワー
を表す電圧の遷移を示している。この点において、ライ
ンＡＯ上で得られる補助出力パワーを表わす電圧はＶＡ
Ａである。補助出力は既にロードされているので、図９
（ｃ）における電圧ＶＡＡは図９（ｂ）における電圧Ｖ
Ａよりも著しく低い。その後に、超高速充電動作が開始
し且つラインＡＯ上で得られる補助出力パワーを表わす
電圧は、ｔ’1において図９（ｃ）に示した如く、電圧
レベルＶＢＢへ降下し、オーバーロード条件を表わす。
このオーバーロードが検知され且つ充電動作が超高速モ
ードから高速モードへスイッチされ、その結果ラインＡ
Ｏ上で得られる補助出力パワーを表わす補助出力電圧
は、図９（ｃ）に示した如く、時間ｔ’2において電圧
ＶＤＤへ上昇する。従って、オーバーロード（過剰負
荷）検知回路は、図９（ｂ）の状態において電圧ＶＡか
ら電圧ＶＣへの大きな電圧降下を検知することが可能で
あることが要求され、更に、図９（ｃ）の状態において
は、電圧ＶＡＡから電圧ＶＢＢへ小さな電圧降下を検知
することが可能であることを要求される。これを行うた
めの技術については図１０を参照して説明する。
【００６２】従って、パワー変換器Ｙ１は、超高速充電
動作及びコンピュータ動作の両方と共にその最大能力
（即ち、３５Ｗ）に達するまで動作することを許容する
ことが可能であり、従って最適な変換器の利用を可能と
すると共にＡＣ／ＤＣパワー変換器に対するオーバーロ
ード保護を与えている。別の利点としては、補助出力レ
ベルを検知することによって、充電器モニタは何等特定
の場所に位置させるように制限されるものではなく、従
って設計におけるエキストラな柔軟性を与えている。
【００６３】図１０はパワー分配技術を実行するための
回路Ｍ２の１つの実施例を示している。補助出力レベル
ＡＯがＡｕｘ端子を介してアナログ・デジタル変換器Ｃ
１によって読取られる。ラインＡＯ上の電圧は、クロッ
ク信号ｃｌｋの周波数でサンプルされ、それはアナログ
・デジタル変換器Ｃ１への入力を形成する。変換器Ｃ１
はラインＡＯ上で得られるパワーを表わすラインＡＯ上
の電圧をその電圧を表わす８ビットのデジタルデータへ
変換し且つそれをデジタルフィルタＣ２へ供給する。次
いで、このフィルタ処理された電圧データはクロック信
号ｃｌｋの制御下において「Ａ」レジスタＣ３内に格納
され、次いで加算器Ｃ４において予め定められた値Ｘn
へ加算される。Ｘn は、図９（ｂ）を参照して説明した
如く、充電器が最初にスイッチオンされる場合に補助出
力がロードされていない状態においてオーバーロードと
して解釈される前にどれほどの電圧降下が許容されるか
ということによって決定され、且つそれはＶＤＲＯＰ１
の値に等しい。次いで、その和は比較器Ｃ７へ供給され
る。
【００６４】「Ａ」レジスタＣ３からの同一のデータが
別の加算器Ｃ１１へ供給され別の所定の値Ｙnと加算さ
れる。Ｙnは、充電器が最初にスイッチオンされ且つ図
９（ｃ）のＶＤＲＯＰ２の値に等しい場合に補助出力が
ロードされる状態においてオーバーロードとして決定さ
れる前にどれほど小さな電圧降下が許容されるかによっ
て決定される。加算器Ｃ１１からの出力も比較器Ｃ１２
へ供給される。この加算器Ｃ１１及び比較器Ｃ１２は図
９（ｃ）を参照して上述したオーバーロード条件を検知
することを可能とする。
【００６５】注意すべきことであるが、図９（ｂ）の電
圧ＶＡ又は図９（ｃ）の電圧ＶＡＡが記録された時間ｔ
0 の後所定の時間が経過するまで比較演算が行なわれる
ことはない。このことは、図９（ｂ）に示した状態にお
いては、図９（ｃ）に示したタイプのオーバーロード条
件は電圧ＶＡを格納した直後に誤って検知されることは
ないことを意味している。この一定の待機期間は、レジ
スタＣ３への入力上におけるクロックｃｌｋの周波数に
よって決定される。
【００６６】一方、デジタルフィルタＣ２からの同一の
フィルタ処理されたデータがピーク検知器Ｃ５内へ供給
され、且つクロック信号ｃｌｋの制御下において格納す
るために「Ｂ」レジスタＣ６へ供給される。レジスタＣ
６内のデータは、ピーク検知器Ｃ５がレジスタＣ６内の
古い値と比較してフィルタＣ２から来るより高い値を検
知する場合にのみアップデートされる。従って、レジス
タＣ６は、常に、パワーアップ以後の補助出力ラインＡ
Ｏ上で記録される最も高い電圧値を有している。
【００６７】レジスタＣ６の内容が比較器Ｃ７において
加算器Ｃ４からの加算値と比較される。最初の待機期間
の後の任意の時間においてレジスタＣ６の出力が加算器
Ｃ４よりも大きい場合には、補助出力ＡＯの電圧降下が
超高速モードから高速モードへの充電モード変換のため
に必要な値に達したので、それはオーバーロード条件と
して認識される。比較器Ｃ７はＯＲゲートＣ１３を介し
てそのキャリィピン６６からフリップフロップＣ８の入
力Ｄへ信号を出力する。
【００６８】同様に、レジスタＣ６の内容が比較器Ｃ１
２において加算器Ｃ１１からの加算値と比較される。最
初の待機時間の後の任意の時刻においてレジスタＣ６の
出力が加算器Ｃ１１の出力よりも大きい場合には、補助
出力ＡＯの電圧降下が超高速モードから高速モードへの
充電モード変換のために必要な範囲内に該当することと
なったので、それはオーバーロード条件として認識され
る。比較器Ｃ１２はＯＲゲートＣ１３を介してそのキャ
リイピン６７からフリップフロップＣ８の入力Ｄへ信号
を出力する。
【００６９】従って、初期的な負荷から通常の充電動作
条件への補助出力ＡＯの電圧降下がＹnを超えると、充
電動作は高速充電モードへスイッチされる。無負荷から
通常の充電動作条件への電圧降下がＸnとＹnとの間にと
どまる場合には、充電動作は超高速モードにとどまり且
つ電圧降下がＸnを超えると、充電動作は高速動作モー
ドへ減少される。
【００７０】フリップフロップＣ８は正エッジトリガ型
フリップフロップであり、そのセットピン６８は排他的
ＮＯＲゲートＭＭを介してパワーオンリセット信号へ接
続されており、クリアピン７０は「高」状態へ接続され
ており、Ｑ＿出力７２は超高速モード充電動作のために
ドライバＭ２０のイネーブルピンへ接続されており、且
つＱ出力７４は高速モード充電動作のためにドライバＭ
２１のイネーブルピンＥｎへ接続されている。Ｑ＿出力
は、更に、排他的ＮＯＲゲートＭＭの第二入力へ接続さ
れている。パワーオンリセット信号が「高」状態へ移行
すると、Ｄ入力において得られるレベル（オーバーロー
ドが存在しない場合には「低」状態）がＱ出力７４へ転
送され且つその補元がＱ＿出力７２へ転送され、次の正
向クロックパルスの後に超高速充電動作をイネーブル即
ち動作可能状態とさせると共に高速充電動作をディスエ
ーブル即ち動作不能状態とさせる。従って、超高速充電
動作は、パワーオンリセット信号によってフリップフロ
ップＣ８をリセットした場合にのみイネーブル即ち動作
可能状態とされる。尚、説明の便宜上ゲートＭ１８，Ｍ
１９は図１０から省略してある。
【００７１】補助出力ＡＯにおいてオーバーロードを検
知すると、フリップフロップＣ８のＤ入力における
「高」信号（ＯＲゲートＣ１３を介して比較器Ｃ７又は
比較器Ｃ１２から）がドライバＭ２１へ転送され、高速
モード充電動作をイネーブルさせると共に超高速モード
充電動作をディスエーブルさせる。
【００７２】フリップフロップＣ８及び排他的ＮＯＲゲ
ートＭＭの動作について次により詳細に説明する。図１
０の回路へパワーが印加されると、パワーオンリセット
信号は初期的には低状態である。ライン７２上の出力Ｑ
＿の状態はこの段階においては未知である。それが高状
態である場合には、排他的ＮＯＲゲートＭＭの出力は低
状態である。従って、フリップフロップＣ８のセットピ
ンには低信号が表われる。次のクロック信号において、
Ｑは高状態となり且つＱ＿は低状態となる。
【００７３】パワーオンリセット信号が、通常のパワー
オン遅延の後に、高レベルに到達する場合であって、且
つ何等オーバーロード条件が発生しない場合には、超高
速モードに入り且つＱ出力は高状態であり且つＱ＿出力
は低状態である。この後にオーバーロードが発生する
と、それはフリップフロップＣ８のＤ入力を高レベルへ
スイッチさせ且つＱ出力及びＱ＿出力を夫々高状態及び
低状態へスイッチさせる。このことは、排他的ＮＯＲゲ
ートＭＭの出力を低状態とさせる。従って、Ｑ出力及び
Ｑ＿出力の状態は、夫々、高状態及び低状態へロックさ
れる。
【００７４】パワーオン直後の（即ち、パワーオンリセ
ット信号が未だに低状態である場合）Ｑ＿の状態が低状
態であると、ゲートＭＭの出力、従ってフリップフロッ
プＣ８のセットピンは高状態にある。この場合には、Ｑ
ピン及びＱ＿ピンの状態はＤ入力の状態に依存する（そ
れが通常モードにあるか又はオーバーロードモードにあ
るかに依存する）。Ｄが低状態にあると、Ｑ＿は高状態
であり、且つパワーオンリセット信号が高レベルに到達
すると、セット入力は高状態となる。従って、通常モー
ドにエンターする。オーバーロードが存在する場合に
は、Ｄは高状態であり、Ｑ＿は低状態であり、且つパワ
ーオンリセット信号が高状態へ移行すると、セットはゲ
ートＭＭに起因して低状態をとる。従って、オーバーロ
ードモードにエンターし、且つパワーオンリセット信号
を受取った後はフリップフロップは超高速充電動作のみ
が再度開始することを許容する。
【００７５】充電器がスイッチオンされた場合に、補助
出力が既にロードされているがオーバーロード条件が発
生しない程度に軽度にロードされているに過ぎない場合
に別の状態が発生する場合がある。図９（ｂ）及び
（ｃ）を参照すると、ラインＡＯ上で得られる補助出力
パワーを表わす電圧はＶＡとＶＡＡとの間の値を有して
いる。然しながら、後に補助出力はより強くロードされ
オーバーロード条件が発生するが、補助出力上の電圧降
下がＸn を超えるのに充分に大きなものではないがＹn
を超えるのには充分に大きなものとなる場合があり、従
って、図９（ｂ）及び（ｃ）におけるオーバーロード条
件が検知されない場合がある。この場合には、オーバー
ロード検知器がオーバーロードを検知し損ない且つ電池
充電器へ供給されるパワーを減少させるので、電池充電
器及びコンピュータのパワー（電力）消費は、スイッチ
モード電源が実際に供給することの可能な定格パワーを
超えることとなる。従って、電流モード変換器であるス
イッチモード電源はその出力電圧を著しく降下させる。
出力電流が継続して上昇するので、出力電圧は継続して
降下するが、出力電圧と出力電流との積はほぼ一定の状
態を維持し、従ってスイッチモード電源は一定のパワー
即ち電力を発生する。スイッチモード電源の出力電圧が
継続して減少すると、スレッシュホールド電圧Ｘn は究
極的に超過され且つオーバーロードが最終的に検知され
る。最悪の場合においては、スイッチモード電源の出力
電圧はオーバーロードを検知するのに充分に降下するこ
とがなく、且つスイッチモード電源が充電動作の終了ま
で完全なるロード状態にとどまる。この測定方法は、オ
ーバーロードの前後において比較データを使用し、従っ
て、パワー変換器構成の電圧調整が劣っているか又は測
定において使用される部品の公差が大きい等のために異
なった条件に従って変化する場合のある絶対値に依存す
ることがない。
【００７６】このパワー分配検知概念は、小型のコンピ
ュータ適用場面にとって効果的なものであるのみならず
単一の充電器が２つの電池に対して同時的に充電を行な
うダブル充電器適用場面において使用する場合にも有用
なものである。この適用例は図１１に示したブロック図
に図示したような形態をとることが可能である。回路Ｋ
１及びＫ４はパワー変換器及び充電器制御器であり、一
方Ｋ２，Ｋ５は１つの充電チャンネルを形成し且つＫ
３，Ｋ６は別の充電チャンネルを形成している。例え
ば、１つのバッテリパックのみを充電することが必要な
場合には（例えば、電池Ｋ５）、パワー変換器Ｋ１の最
大能力に基づいてより速い速度で（Ｋ２のみによって）
充電動作を行なうことが可能である。２組の電池を同時
に充電することが必要である場合には、Ｋ１からのＤＣ
出力の初期的な電圧低下はＫ４によってオーバーロード
条件であるとして解釈され且つ充電動作は両方の電池に
対してより遅い速度にスイッチされ（その全体的なパワ
ーはＫ１の定格パワーを超えるものであってはならな
い）、従って同一のパワー変換器構成を使用することを
可能としている。
【００７７】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電池充電システムを示したブロック図。
【図２】 電池充電器制御器を示した回路図。
【図３】 電池充電器制御器の動作シーケンスを示した
フローチャート図。
【図４】 電池充電器モニタを形成する構成部品のブロ
ック図。
【図５】 ＮＩＭＨ（ａ）及びＮＩＣＤ（ｂ）セルの特
性を示した電圧と容量との関係を示したグラフ図。
【図６】 ＮＩＭＨ（ｄ）及びＮＩＣＤ（ｃ）セルの特
性を表わした温度と容量との関係を示したグラフ図。
【図７】 負（−ｄＶ）電圧検知器のブロック図。
【図８ａ】 どのようにして−ｄＶを検知し且つノイズ
スパイクの問題を解消するかを示した説明図。
【図８ｂ】 どのようにして−ｄＶを検知し且つノイズ
スパイクの問題を解消するかを示した説明図。
【図９】 （ａ）〜（ｃ）はパワー分配概念を示した各
タイムチャート図。
【図１０】 パワー分配検知器の回路図。
【図１１】 パワー分配機能で２つのバッテリパックを
充電する状態を示したブロック図。
【符号の説明】
Ｙ１ ＡＣ／ＤＣ変換器 Ｙ２ 定電流充電器回路 Ｙ３ 電池充電器制御器 Ｙ４ バッテリパック（ＮＩＣＤ又はＮＩＭＨ） Ｙ５ ブリッジ整流器 Ｙ６ スイッチング要素 Ｙ７ ライン Ｙ８ ＡＣ電源 Ｙ９ サーミスタ Ｙ１７ 変圧器
フロントページの続き (73)特許権者 593209954 ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｐｔｅ Ｌｔｄ. (56)参考文献 実開 平１−166441（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−199128（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G06F 1/26 - 1/32 H02J 7/00 - 7/36

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電池充電器及び補助装置へＤＣ形態のパ
    ワーを供給すべく接続した電源を有しており且つ前記電
    池充電器が必要とする最大パワーと前記補助装置が必要
    とする最大パワーとの和が前記電源が供給可能な最大パ
    ワーを超える回路において使用するパワー分配検知器に
    おいて、前記補助装置へ供給されるパワーを表す電圧を
    受け取り且つそれから前記補助装置の状態を判別すべく
    接続されている電圧検知回路、及び前記電圧検知回路に
    よって検知された電圧に依存して電池を充電するための
    ２つの充電速度のうちの一方を選択する選択手段、を有
    しており、前記補助装置と前記電池充電器とによって必
    要とされる全パワーが前記電源が供給可能な最大パワー
    を超えることがないように前記補助装置がオン状態にあ
    ることが判別される場合には前記電池を充電するために
    低い方の充電速度が選択されることを特徴とするパワー
    分配検知器。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記補助装置がコン
    ピュータであることを特徴とするパワー分配検知器。
  3. 【請求項３】 請求項１において、前記補助装置が別の
    電池充電器であることを特徴とするパワー分配検知器。
  4. 【請求項４】 請求項１又は２の内のいずれか１項にお
    いて、前記受け取った電圧における第一電圧降下を検知
    することによって前記電池充電器が電池を充電している
    間に前記電圧検知回路が前記補助装置の状態における変
    化を検知すべく動作可能であることを特徴とするパワー
    分配検知器。
  5. 【請求項５】 請求項４において、前記電圧検知回路
    が、前記受け取った電圧を格納する手段と、最大検知電
    圧を判別し且つ格納する手段と、前記第一電圧降下を表
    す第一所定値を前記格納されている受け取った電圧の値
    へ加算する手段と、その結果得られる第一の値と前記最
    大検知電圧とを比較する手段と、を有することを特徴と
    するパワー分配検知器。
  6. 【請求項６】 請求項５において、前記補助装置がオン
    された後の所定時間期間の後に前記結果的に得られる第
    一の値が前記最大検知電圧より小さい場合には、前記２
    つの充電速度のうちの低い方の速度を選択すべく前記選
    択手段が制御されることを特徴とするパワー分配検知
    器。
  7. 【請求項７】 請求項６において、前記電圧における第
    二電圧降下を検知することによって前記補助装置が既に
    パワーを消費している場合に、前記電圧検知回路が電池
    の充電動作の開始を検知すべく動作可能であることを特
    徴とするパワー分配検知回路。
  8. 【請求項８】 請求項７において、前記電圧検知回路
    が、更に、前記第二電圧降下を表す第二所定値を前記格
    納されている受け取った電圧の値へ加算する手段と、そ
    の結果得られる第二の値を前記最大検知電圧と比較する
    手段とが設けられていることを特徴とするパワー分配検
    知器。
  9. 【請求項９】 請求項８において、前記選択手段が、充
    電動作開始後の所定時間期間の後に前記結果的に得られ
    る第二の値が前記最大検知電圧よりも大きい場合には前
    記２つの充電速度のうちの低い方の速度を選択すべく制
    御されることを特徴とするパワー分配検知器。
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