JP3782479B2 - 充電装置 - Google Patents
充電装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3782479B2 JP3782479B2 JP01475995A JP1475995A JP3782479B2 JP 3782479 B2 JP3782479 B2 JP 3782479B2 JP 01475995 A JP01475995 A JP 01475995A JP 1475995 A JP1475995 A JP 1475995A JP 3782479 B2 JP3782479 B2 JP 3782479B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charging
- battery
- voltage
- current
- batteries
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、単一の充電回路を使って複数の充電可能な電池（二次電池）を並列充電することで、充電時間の短縮を実現する充電装置およびその充電装置を使用して充電された電池を電源として稼働する情報処理装置に関する。
ノートパソコン等の携帯型電子機器においては、装置用の電源として電池が搭載されるが、装置の運用コストや瞬間的に放電可能な電流容量等の関係で、ＮｉｃｄやＮｉＭＨやＬｉ＋等のような二次電池が搭載されているのが一般的である。また、装置にＡＣアダプタ等を接続するだけで簡単に装置内蔵の二次電池に対して充電ができるようにと充電装置（充電回路）を内蔵している例が多い。
【０００２】
二次電池を構成する電池パックは、電池の出力電圧や電力の関係で、複数個の電池セルを直列に接続して構成されるが、直列に接続できるセル数は、電池電圧と外部から供給される電源電圧との関係で上限が規定される。一般的な装置での電源系の耐圧が１６Ｖであることを考慮すると、ＮｉｃｄやＮｉＭＨでは、単セル当たりの電圧が最大約１.7Ｖであることから９本の直列接続が上限となり、Ｌｉ＋（リチウム・イオン電池）では、単セル当たりの電圧が最大約４.2Ｖであることから３本の直列接続が上限となる。
【０００３】
一方、電池の単セル当たりの容量は、電池のサイズに基づいた基本容量で規定される。従って、電池の容量を増加させるには、複数の電池セルを直列に接続したものを、並列に接続する以外に方法はない。
しかし、複数個の電池セルを直並列接続することによって電池の容量を大きくすることができるが、電池パックおよび該電池パックにより稼働する装置の物理的なサイズが大きくなり、重量も増加する。
【０００４】
そこで、１つの電池パック内で電池セルを直並列接続するのではなく、１つの電池パック内では電池セルを直列に接続し、装置の構成や使用環境に応じて各々独立した複数の電池パックを並列に接続するようにしたほうが汎用性がある。
【０００５】
【従来の技術】
図１０は、従来の充電装置を示す図であり、複数の電池を充電するものである。また、この図１０は、外部電源（例えば、商用電源の交流電流をＡＣアダプタにより直流電流に変換された電源）または電池を電源として稼働する電源装置を備えた、例えば携帯型電子機器などの情報処理装置を図示するものでもある。
【０００６】
本従来例の情報処理装置は２個の電池（電池パック）を搭載し、外部電源からの電力供給がある場合はそれを電源とし、外部電源からの電力供給がない場合には２個の電池のいずれかを電源として稼働するものである。
図１０において、二次電池１０１，１０２は、各々直列接続の複数の電池セルで構成される充電可能な電池（電池パック）である。
【０００７】
ＤＣコネクタ１０３は、図示しないＡＣアダプタ等により商用電源などの外部電源で装置を稼働するとき、あるいは、ＡＣアダプタ等の外部電源で装置内蔵の二次電池１０１，１０２を充電するときに、外部からの電源供給を受け取るためのコネクタである。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部電源または二次電池１０１または１０２からの電力供給を受けて、装置が必要とする電圧を作成するために電圧変換を行なうものである。
【０００８】
電圧比較器１０５はＤＣコネクタ１０３から電力が供給されていることを検出するものであり、ＤＣコネクタ１０３の電圧と電圧比較用の基準電圧ｅ１とを比較し、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より高いときハイレベルを出力して後述する充電制御部１０６にＤＣコネクタ１０３から電力が供給されていることを通知する。また、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より低いときローレベルを出力して充電制御部１０６にＤＣコネクタ１０３から電力が供給されていないことを通知する。
【０００９】
充電制御部１０６は二次電池１０１，１０２への充電制御を行なうための制御部であり、後述する充電器１０７へ二次電池１０１，１０２への充電の開始（ｏｎ），停止（ｏｆｆ）を指示する。
充電器１０７はＤＣコネクタ１０３経由で外部から電力が供給されているとき、二次電池１０１，１０２を充電するのに必要な電力を作成するための定電流電源である。充電器１０７は充電制御部１０６によるｏｎ／ｏｆｆの指示に従って充電用電力の制御を行い、ｏｎが指示されているとき充電動作を開始して充電用電力を発生させる。また、ＤＣコネクタ１０３に電力が供給されていないか、または充電制御部１０６からｏｆｆが指示されているとき、充電器１０７は停止状態となり充電用電力を発生しない。
【００１０】
抵抗Ｒ１１は二次電池１０１または１０２への充電電流を測定するためのセンス抵抗である。また、電流測定回路１０８は該センス抵抗Ｒ１１の両端の電圧を測定して二次電池１０１または１０２への充電電流値を測定するものであり、その測定値を前記充電制御部１０６へ通知する。
また、Ｒ１２は二次電池１０１または１０２からの放電電流を測定するためのセンス抵抗である。この抵抗Ｒ１２の電圧降下を電流測定回路１０９が測定し、該測定結果を受けた充電制御部１０６が現在使用している二次電池１０１または１０２の残量を求める。求めた残量は、図示しない表示部に表示される。
【００１１】
ダイオードＤ１１，Ｄ１２およびＤ１３は、ＤＣコネクタ１０３にＡＣアダプタは接続されているがＡＣ電源が供給されていない等の理由により、ＡＣアダプタが非動作状態にあるときに二次電池１０１または１０２から電力が外部に流出するのを防止するための逆流阻止用保護ダイオードである。また、ダイオードＤ２１およびＤ２２は、外部より電力が供給されていないときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に二次電池１０１または１０２からの電力を供給するとともに、ＤＣコネクタ１０３経由で外部より電力が供給されているときに、その電圧が二次電池１０１，１０２に印加されるのを防止するための保護ダイオードである。
【００１２】
トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、充電対象の二次電池を選択するためのスイッチ回路であり、充電器１０７から供給される充電電流を二次電池１０１に流すか、二次電池１０２に流すかを制御する。また、トランジスタＦＥＴ３およびＦＥＴ４は、ＤＣコネクタ１０３経由でＡＣアダプタからの電力が供給されていないときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４へ二次電池の電力を供給するときに、二次電池１０１の電力を供給するのか、二次電池１０２の電力を供給するのかを制御するためのスイッチ回路である。二次電池１０１，１０２の両方から常に同時に並列放電する場合には、このスイッチ回路は不要である。
【００１３】
このような構成において、ＤＣコネクタ１０３にＡＣアダプタ等が接続されることで外部より電力が供給されているときには、ダイオードＤ１１を介してその外部電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に供給され、これに応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１０４が装置の必要とする電圧を作成する。このとき、その外部電力はダイオードＤ２１，Ｄ２２に阻止されて二次電池１０１，１０２に印加されることはない。
【００１４】
一方、外部より電力が供給されているときに、二次電池１０１または１０２に対して電力を供給して充電を行うのは、電圧比較回路１０５が外部から電力が供給されていることを検出し、該電圧比較回路１０５からその通知を受けた充電制御部１０６からの充電指示で充電器１０７が充電用の電力を作成しているときだけである。充電器１０７が停止しているときには、充電器内部の回路が遮断されて二次電池１０１または１０２への電力供給は行われない。そして、充電制御部１０６は外部からの電力供給が途絶えたことを電圧比較回路１０５から通知されると、トランジスタＦＥＴ３およびＦＥＴ４のＯＮ／ＯＦＦを制御し、ダイオードＤ２１またはＤ２２を介して二次電池の電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に供給され、これに応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１０４が装置の必要とする電圧を作成する。このとき、その電力は、ダイオードＤ１，Ｄ２１またはＤ２２に阻止されて外部に流出することはない。
【００１５】
外部から供給された電力により充電器１０７が動作して作成した電力は、トランジスタＦＥＴ１またはＦＥＴ２を経由して、二次電池１０１または二次電池１０２を充電する。
二次電池１０１を充電するときには、充電制御部１０６はトランジスタＦＥＴ１をＯＮとして二次電池１０１への電流パスを閉じることにより充電が行われる。このとき、充電制御部１０６はトランジスタＦＥＴ２をＯＦＦ状態とするため、充電器１０７の生成する電流は全て二次電池１０１を充電するのに使用される。ここで、ＤＣコネクタ１０３から入力される電圧が充電器１０７の電圧よりも高いことでダイオードＤ２１が逆バイアス状態にあることから、二次電池１０１への充電電流がＤＣ／ＤＣコンバータ１０４側に漏れたり、二次電池１０２側に漏れたりすることはない。
【００１６】
一方、二次電池１０２を充電するときには、充電制御部１０６はトランジスタＦＥＴ２をＯＮとして二次電池１０２への電流パスを閉じることにより充電が行われる。このとき、トランジスタＦＥＴ１をＯＦＦ状態とするため、充電器１０７が生成した電流は全て二次電池１０２を充電するのに使用される。ここで、ＤＣコネクタ１０３から入力される電圧が充電器１０７の電圧よりも高いことでダイオードＤ２２が逆バイアス状態にあることから、二次電池１０２への充電電流がＤＣ／ＤＣコンバータ１０４側に漏れたり、二次電池１０１側に漏れたりすることはない。
【００１７】
このように、従来では、複数の二次電池（電池パック）に対して１個の充電器で充電を行なう場合、充電それらを順番に別々に充電していくという構成を採っていた。
また、電池に対して並列充電を行なう従来の技術として、特開平６−３０３７２９号がある。
【００１８】
この特開平６−３０３７２９号に開示されている技術は、その公開公報の特許請求の範囲に記載のように、請求項１の「複数のリチウムイオン電池が接続され、一のリチウムイオン電池に所定の期間充電すると次のリチウムイオン電池に所定の期間充電し、上記複数のリチウムイオン電池の全てに所定の期間充電した後に、上記複数のリチウムイオン電池の全てに同時に充電を行なうようにしたことを特徴とする充電装置。」、請求項２の「上記複数のリチウムイオン電池への充電電流の供給を制御する手段と、上記充電電流の電流値を検出する手段とを有し、上記充電電流が所定値以下になったときに、上記一のリチウムイオン電池から次のリチウムイオン電池に充電電流の供給を切り換えるようにしたことを特徴とする請求項１記載の充電装置。」、請求項３の「上記複数のリチウムイオン電池への充電電流が全て上記所定値以下となったときに、上記複数のリチウムイオン電池の全てに並列に充電電流を供給するようにしたことを特徴とする請求項２記載の充電装置。」、請求項４の「上記複数のリチウムイオン電池の全てに並列に充電電流を供給する期間の長さは、タイマー手段によって規制されるようにしたことを特徴とする請求項３記載の充電装置。」である。
【００１９】
上記技術を実現するための具体的構成は、公開公報第３頁左欄第１１行乃至第４頁右欄第５行の実施例の説明およびその説明に用いられる図１に記載されている。この特開平６−３０３７２９号の図１を図１１として示す。
この公報第３頁左欄第２１行乃至第２８行に記載されているように、主充電器１００の出力端子ＣＣに接続される充電装置２００の端子２が、それぞれｐｎｐ型トランジスタ３1 ，３2 ，３3 のエミッタ、コレクタを通じて、リチウムイオン電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 の装着される一方の接点４1 ，４2 ，４3 に接続され、電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 の装着される他方の接点５1 ，５2 ，５3 が互いに接続され、この接続中点が抵抗器６を通じて接地端子ＧＮＤに接続される充電装置２００の端子７に接続されている。
【００２０】
また、同頁同欄第３６行乃至第３９行に記載のように、制御マイコン９の検出端子Ｉに、上述の他方の接点５1 ，５2 ，５3 の接続中点が接続され、これによって、充電電流で生じる抵抗器６の降下電圧が制御マイコン９で測定される。
そして、充電装置２００による複数のリチウムイオン電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 への充電は次のように行なわれる。
【００２１】
まず、公報第３頁右欄第３行乃至第３４行に記載されているように、制御マイコン９がトランジスタ３1 をオンして電池ＢＡ1 への急速充電を開始し、抵抗器６の降下電圧を測定して充電電流が３５０ｍＡ以下になったとき、トランジスタ３1 をオフして電池ＢＡ1 への充電を休止する。次いで、トランジスタ３2 をオンして電池ＢＡ2 への充電を開始し、前記電池ＢＡ1 への充電のときと同様に、抵抗器６の降下電圧を測定して充電電流が３５０ｍＡ以下になったとき、トランジスタ３2 をオフして電池ＢＡ2 への充電を休止する。前記電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 と同様に、充電電流が３５０ｍＡ以下になるまで電池ＢＡ3 への充電を行なう。このように、各電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 への充電電流が所定値になるまで電池を切り換えて充電を行なう。
【００２２】
上記のように、各電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 への充電が終了すると、公報第３頁右欄第３４行乃至第４３行に記載のように、各トランジスタ３1 ，３2 ，３3 をオンして（公報では出力ポートＣＨ1 ，ＣＨ2 ，ＣＨ3 をハイレベルにすると記述）、電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 を全て充電状態にする。つまり、電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 に並列充電を行なう。
【００２３】
そして、タイマー手段が計測され、例えば２時間などの所定時間が経過すると全ての回路がオフされて全ての電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 への充電が完了する。
このような充電により、各電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 の充電量を７０％にするための時間にそれぞれ約１時間、その後に各電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 の充電量を約１００％にするのための同時充電の時間が約２時間、合計約５時間で３個の電池全てに対する充電が終了する。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、複数の二次電池（電池パック）に対して１個の充電器で充電を行う場合、複数の二次電池から充電対象となる二次電池を選択して充電器から充電対象となる二次電池への電流経路を制御するためのトランジスタなどのスイッチ回路が必要である。
【００２５】
また、複数の二次電池に対して順番に充電を行うため、全ての二次電池を充電するのに必要な充電時間は二次電池の個数倍になり、充電時間が増加してしまう。
例えば、１個のリチウム・イオン（Ｌｉ＋）二次電池を１．０Ｃの電流で充電する場合は約２．０〜２．５時間必要であり、２個の二次電池を充電する場合は２倍の時間、すなわち約４．０〜５．０時間が必要であった。
【００２６】
また、特開平６−３０３７２９号では、充電電流が所定値以下になるまで複数の電池を切り換えながら個々に充電を行なった後、全ての電池の充電量が所定値になっとところで全ての電池に対して並列に充電を行ない、その並列充電の開始から所定時間経過したときを充電完了としている。
このため、前記の充電の場合と同様、個々に充電する際に、充電対象となる電池を選択して主充電器から充電対象となる電池への電流経路を制御するためのトランジスタなどのスイッチ回路が必要である。
【００２７】
さらに、複数の電池に対する並列充電時に充電装置から電池が外され、充電量が少ない他の電池が装着された場合、並列充電開始時から所定時間経過後を充電完了としているため、新たに装着された電池が完全充電する前に、全電池への充電完了となってしまう。従って、該電池を使用した装置の稼働時間が短くなる場合が生じる。
【００２８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、単一の充電器を使って複数の二次電池を充電する際の充電時間の短縮を実現する充電装置の提供、ハードウェアを削減して簡単な回路で複数の二次電池に対して充電を行なう充電装置の提供、複数の二次電池への満充電を確実に行なう充電装置の提供、複数の二次電池に対する充電を効率的に行なう充電装置の提供を目的とする。さらに、上記充電装置を用いて充電された二次電池を電源として稼働させる際に、稼働時間を延長させた情報処理装置の提供を目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の第１の原理図である。
図１において、１は充電装置である。
２ａ，２ｂは逆流阻止手段であり、充電対象となる複数の電池１０１，１０２の各々に対応して設けられ、並列接続されたものである。
【００３０】
３は充電電流供給手段であり、前記複数の逆流阻止手段２ａ，２ｂを介して前記複数の電池１０１，１０２に充電電流を供給するものである。また、後述の充電電流検出手段４により検出される各充電電流値が所定値以下になったことを検出して充電電流の供給を止めるものである。
４は充電電流検出手段であり、前記複数の電池１０１，１０２に供給される各充電電流値を検出するものである。
【００３１】
また、前記各電池１０１，１０２をリチウム・イオン電池とする。
さらに、前記各逆流阻止手段２ａ，２ｂをダイオードとする。
１０は情報処理装置であり、上記の充電装置１を内蔵し、該充電装置１により充電された前記複数の電池の各々から並列出力される放電電流を電源とするものである。
【００３２】
図２は本発明の第２の原理図である。
図２において、１は充電装置である。
１０１は充電可能な装置内蔵の電池、いわゆる二次電池である。また、１０２Ａ，１０２Ｎは逆流阻止手段を有する充電可能な電池（二次電池）であり、ユーザの必要に応じて装着可能な増設電池である。この逆流阻止手段を有する電池１０２Ａ，１０２Ｎは並列接続され、装置の１つの端子に対して並列接続される。
【００３３】
２ａは逆流阻止手段であり、充電対象となる電池１０１に対応して設けられたものである。
３は充電電流供給手段であり、前記逆流阻止手段２ａを介して前記電池１０１に，電池１０２Ａ，１０２Ｎへは１つの端子を介して並列に充電電流を供給するものである。また、後述の充電電流検出手段４により検出される各充電電流値が所定値以下になったことを検出して充電電流の供給を止めるものである。
【００３４】
４は充電電流検出手段であり、前記電池１０１への充電電流値と、電池１０２Ａと１０２Ｎに供給される各充電電流値を検出するものである。
図３は本発明の第３の原理図である。
図３において、１は充電装置である。
３は充電電流供給手段であり、前記複数の逆流阻止手段２ａ，２ｂを介して前記複数の電池１０１，１０２に充電電流を供給するものである。
【００３５】
５ａ，５ｂはスイッチング手段であり、複数の電池１０１，１０２の各々に対応して設けられ、並列接続されたものである。
６は比較手段であり、前記複数の電池１０１，１０２間の電池電圧を比較するものである。
７は制御手段であり、前記比較手段６による比較結果に基づき、電池電圧が低い電池に対応するスイッチング手段をオフさせるものである。
【００３６】
【作用】
第１の発明では、複数の電池１０１，１０２の各々に対する逆流阻止手段２ａ，２ｂを並列に接続し、充電電流供給手段３は該逆流阻止手段２ａ，２ｂを介して充電電流を供給し、各々の電池に供給されている充電電流値を検出するようにしている。
【００３７】
このような各電池対応に逆流阻止手段２ａ，２ｂを設けることによって各電池は分離され、電池の残量に差があって電池電圧が不均衡状態であっても、残量の多い電池から残量の少ない電池に電流が流れることがなくなり、複数の電池を並列充電することが可能となる。
そして、各充電電流値が所定値以下になったとき、充電電流供給手段３は充電電流の供給を停止するようにしている。
【００３８】
このような本発明の構成により、電池を製造したメーカの違いなどから電池の充電完了と判断する充電電流値が異なる場合が生じても、充電完了と判断する充電電流値を個々の電池対応に設定しておけば、過充電を起こすようなことなく確実に充電完了を検出することができる。
上記の電池をリチウム・イオン電池とする。このリチウム・イオン電池は充電していると所定電池電圧値以後一定値となると共に、充電電流値が減少するという特性がある。
【００３９】
この特性を利用し、各リチウム・イオン電池への充電電流値が所定値以下になったことを検出して充電完了とする。
また、電池への充電電流の逆流阻止手段２ａ，２ｂとして、ダイオードを使用しているため、充電電流の逆流を阻止するための複雑な回路および特別な制御を必要としない。
【００４０】
第２の発明では、充電対象となる複数の増設電池１０２Ａ，１０２Ｎの各々に逆流阻止手段を内蔵させ、該増設電池の逆流阻止手段を１つの端子に対して並列に接続させるようにしている。
そして、充電供給手段３は内蔵の電池に対応する逆流阻止手段２ａと、前記端子に対して充電電流を供給する。
【００４１】
充電電流検出手段４は内蔵電池へ供給される充電電流値と前記端子に供給される充電電流値を検出し、充電供給手段３は充電電流検出手段４によって検出された各充電電流値が所定値以下になったことを検出して充電電流の供給を止める。このように、ユーザによって増設装着される複数の増設電池１０２Ａ，１０２Ｎへの充電電流を個々に検出するのではなく、該増設電池１０２Ａ，１０２Ｎがそれぞれ有する逆流阻止手段が接続される１つの端子に対する充電電流のみを検出するため、各増設電池への充電電流を検出するための回路およびその制御信号を削減することができる。
【００４２】
第３の発明においては、複数の電池１０１，１０２の各々に対するスイッチング手段５ａ，５ｂを並列に接続し、充電供給手段３ａによって充電された電池１０１および１０２の放電電流を使用して情報処理装置を稼働させる際に、比較手段６が該電池１０１と電池１０２の電池電圧を比較し、例えば、電池１０１の電池電圧が電池１０２の電池電圧より所定値以下の場合、制御手段７は該電池１０１に対応するスイッチング手段５ａをオフして、スイッチング手段５ａとスイッチング手段５ｂの並列接続を切り離すようにしている。
【００４３】
このように、電池電圧の低い電池が接続されるスイッチング手段を切り離すことにより、該スイッチング手段に対して電池電圧の高い電池からの電流の流入を防止することができる。
【００４４】
【実施例】
図４は本発明の第１の実施例を示す図である。図４の構成において、従来技術の図１０と同構成には同参照番号を付与してある。
図４において、二次電池１０１，１０２は、各々直列接続の複数の電池セルで構成される充電可能な電池であり、リチウム・イオン二次電池である。この二次電池は携帯型電子機器などの情報処理装置に内蔵のものでもいいし、装置に着脱可能なものでもよい。また、この二次電池は電池セルを複数個直列に接続したものを１つの筐体内に収納した、いわゆる電池パックである。この二次電池１０１，１０２が図１の複数の二次電池に対応する。
【００４５】
ＤＣコネクタ１０３は、図示しないＡＣアダプタ等により商用電源などの外部電源で装置を稼働するとき、あるいは、ＡＣアダプタ等の外部電源で二次電池１０１，１０２を充電するときに、外部からの電源供給を受け取るためのコネクタである。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部電源または二次電池１０１，１０２からの電力供給を受けて、装置が必要とする電圧を作成するために電圧変換を行なうものである。
【００４６】
電圧比較器１０５はＤＣコネクタ１０３を経由して外部から電力が供給されていることを検出するものであり、ＤＣコネクタ１０３の電圧と電圧比較用の基準電圧ｅ１とを比較し、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より高いときハイレベルを出力して後述の充電制御部１１にＤＣコネクタ１０３から電力が供給されていることを通知する。また、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より低いときローレベルを出力して充電制御部１１にＤＣコネクタ１０３から電力が供給されていないことを通知する。
【００４７】
ダイオードＤ１，Ｄ２およびＤ３は、ＤＣコネクタ１０３にＡＣアダプタは接続されているがＡＣ電源が供給されていない等の理由により、ＡＣアダプタが非動作状態にあるときに二次電池１０１または１０２から電力が外部に流出するのを防止するための逆流阻止用保護ダイオードである。また、ダイオードＤ４およびＤ５は、外部より電力が供給されていないときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に二次電池１０１または１０２からの電力を供給するとともに、ＤＣコネクタ１０３経由で外部より電力が供給されているときに、その電圧が二次電池１０１，１０２に印加されるのを防止するための保護ダイオードである。このダイオードＤ２，Ｄ３が図１の逆流阻止手段２ａ，２ｂに相当する。
【００４８】
抵抗Ｒ１，Ｒ２は充電電流を測定するためのセンス抵抗であり、抵抗Ｒ１が二次電池１０１用，抵抗Ｒ２が二次電池１０２用である。また、電流測定回路１３，１４は各々センス抵抗Ｒ１，Ｒ２の両端の電圧を測定して、充電時には二次電池１０１，１０２への充電電流値、放電時には二次電池１０１，１０２の放電電流値を測定するものであり、その測定値を充電制御部１１へ通知する。電流測定回路１３，１４は同構成である。
【００４９】
図５に電流測定回路１３，１４の構成を示す。
抵抗Ｒが電流測定対象となる抵抗であり、図２の抵抗１や抵抗２である。
図５に示すように、抵抗ＲａとＲｂによって分圧された電圧が演算増幅器ＣＭＰ１の正極側端子に入力されるよう接続され、抵抗ＲｃとＲｄによって分圧された電圧が演算増幅器ＣＭＰ２の正極側端子に入力されるよう接続されている。また、演算増幅器ＣＭＰ１の出力は抵抗Ｒｆを介して演算増幅器ＣＭＰ１の負極側端子に入力されるよう接続され、演算増幅器ＣＭＰ２の出力は抵抗Ｒｇを介して演算増幅器ＣＭＰ２の負極側端子に入力されるよう接続されており、それぞれが差動増幅器を構成している。
【００５０】
上記演算増幅器ＣＭＰ１からの出力は抵抗Ｒｈを介して演算増幅器ＣＭＰ３の正極側端子に入力されるよう接続され、また、演算増幅器ＣＭＰ２の出力は抵抗Ｒｉを介して演算増幅器ＣＭＰ３の負極側端子に入力されるよう接続されている。
また、演算増幅器ＣＭＰ３の出力も抵抗Ｒｊを介して演算増幅器ＣＭＰ３の負極側端子に入力されるよう接続されており、差動増幅器を構成している。
【００５１】
この演算増幅器ＣＭＰ３から出力される電圧値Ｖが、抵抗Ｒを流れる電流Ｉによって生じた電圧降下に応じた値となるため、電流値ＩはＩ＝電圧Ｖ÷（抵抗Ｒ×これらの回路による増幅値）で求まる。
上記式による電流値Ｉの算出は、電流測定回路から出力される電圧値を用いて充電制御部１１によって行なわれる。
【００５２】
充電制御部１１は二次電池１０１，１０２への充電制御を行なうための制御部であり、前記電流測定回路１３，１４による充電電流の測定値に基づき、後述する充電器１２へ二次電池１０１，１０２への充電の開始（ｏｎ），停止（ｏｆｆ）を指示する。
前記の抵抗Ｒ１，Ｒ２と電流測定回路１３，１４および該電流測定回路１３，１４の出力から充電電流を算出する充電制御部１１が図１の充電電流検出手段４に相当する。
【００５３】
充電器１２はＤＣコネクタ１０３経由で外部から電力が供給されているとき、二次電池１０１，１０２を充電するのに必要な電力を作成するための定電流電源である。充電器１２は充電制御部１１によるｏｎ／ｏｆｆの指示に従って充電用電力の制御を行い、ｏｎが指示されているとき充電動作を開始して充電用電力を発生させる。また、ＤＣコネクタ１０３に電力が供給されていないか、または充電制御部１１からｏｆｆが指示されているとき、充電器１２は停止状態となり充電用電力を発生しない。この充電器１２が図１の充電電流供給手段３に相当し、充電電流検出手段４である充電制御部１１による充電制御指示に応じて、充電用電力の作成，停止を行なう。
【００５４】
図６に充電器１２の構成を示す。
図６において、メイントランジスタＴＲ１は、制御部１Ａの制御によりスイッチング動作をするものでありＰ型ＭＯＳＦＥＴである。
チョークコイルＬは、メイントランジスタＴＲ１がオンの期間にエネルギーを貯え、オフの期間に放出してメイントランジスタＴＲ１により生成される断続電流を平滑するものである。
【００５５】
平滑用コンデンサＣは、メイントランジスタＴＲ１の出力を平滑するものである。
フライホイールダイオードＤは、メイントランジスタＴＲ１がオンの期間にチョークコイルＬに蓄積されたエネルギーをメイントランジスタＴＲ１のオフの期間にＬ−Ｃ−Ｄのフライバック回路に右廻りの電流を流し、二次電池に電力が供給されるようにするものである。
【００５６】
抵抗ＲＡ，ＲＢは抵抗ＲＥの電流流入側の電圧を分圧するものであり、抵抗ＲＣ，ＲＤは抵抗ＲＥの電流流出側の電圧を分圧するものである。
制御部１ＡはＤＣコネクタ１０３からの電源供給を受け、さらに入力端子Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３からの入力を受け、メイントランジスタＴＲ１の制御を行なうものである。また、図示しない充電制御部１１からの充電開始指示に応じて充電用電力を作成し、充電停止指示に応じて充電用電力の作成を停止するものである。
【００５７】
制御部１Ａの電源端子およびメイントランジスタＴＲ１のソースに、ＤＣコネクタ１０３からの電力が供給されるよう接続されている。また、メイントランジスタＴＲ１のドレインは、逆方向接続されたフライホイールダイオードＤを介して接地され、かつチョークコイルＬを介して平滑用コンデンサＣおよび抵抗ＲＡ、ＲＣの一方の端子と抵抗ＲＥに接続される。さらに、コレクタには、制御部１Ａからの制御出力が接続される。
【００５８】
抵抗ＲＡの他方の端子は抵抗ＲＢを介して接地され、かつ制御部１Ａの入力端子Ｉ１に接続される。同様に、抵抗ＲＣの他方の端子は抵抗ＲＤを介して接地され、かつ制御部１Ａの入力端子Ｉ２およびＩ３に接続される。
制御部１Ａは、入力端子Ｉ１と入力端子Ｉ２に入力される入力電圧を比較して電位差から抵抗ＲＥの降下電圧を検出し、抵抗ＲＥに流れる電流を測定する。
【００５９】
測定値が予め定められた規定値より大きければ、メイントランジスタＴＲ１ををオフにし，規定値より小さければオンとして充電電流の安定化を図る。
また、入力端子Ｉ３に入力される抵抗ＲＣとＲＤの分圧電圧により充電電圧を検出し、充電電圧が規定値より低い場合にはメイントランジスタＴＲ１をオンとする制御電圧をメイントランジスタＴＲ１のコレクタに出力し、規定値より高い場合にはメイントランジスタＴＲ１をオフとする制御電圧を出力する。
【００６０】
この制御部１Ａによる制御によりメイントランジスタＴＲ１がオンの期間に流れる電流はチョークコイルＬに蓄積され、メイントランジスタＴＲ１がオフの期間にＬ−Ｃ−Ｄのフライバック回路に右廻りの電流が流れ，その時発生する電圧が二次電池に印加される。このように、メイントランジスタＴＲ１を制御して充電電流、出力電圧を安定化する。
【００６１】
次に、図２の構成による二次電池１０１，１０２への充電動作について説明する。
電圧比較部１０５は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部からの電圧と基準電圧ｅ１とを比較して、その結果を充電制御部１１に出力する。
充電制御部１１は電圧比較部１０５からの出力により外部から電力が供給されていることを検出すると、充電器１２に対して充電開始の指示を出力する。
【００６２】
充電の開始を指示された充電器１２は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部電力により充電電流を作成し、ダイオードＤ２，Ｄ３を介して二次電池１０１，１０２に作成した充電電流を供給する。
電流測定回路１３，１４は各二次電池１０１，１０２への充電電流を測定し、測定値を充電制御部１１に出力する。
【００６３】
充電制御部１１は電流測定値１３，１４からの測定値が予め定められた規定値以下になった場合、充電器１２に対して充電停止の指示を出力する。充電器１２は充電制御部１１からの充電停止指示に応じて、充電電流の作成を停止して充電を完了する。
さらに、図７を用いて充電器１２による充電での二次電池の電圧と充電電流について説明する。
【００６４】
図７はリチウム・イオン（Ｌｉ＋）二次電池を本発明の充電装置を用いて充電したときの電池の電圧と充電電流の関係を示すものである。
図７において、実線は二次電池（電池パック）が１個の場合の充電特性を示すものであり、破線は２個の場合の充電特性を示すものである。また、グラフの横軸は充電時間を示し、縦軸の上段は充電時の電池電圧を、下段は充電電流値を示している。
【００６５】
二次電池の電池電圧が２．５Ｖのときを空とし、図７はこの空の状態から二次電池への充電を開始するものである。
まず、二次電池が１個の際の充電について説明する。
充電開始時の二次電池の電圧が２．５Ｖで、１．０Ｃ（容量１２８０ｍＡＨの電池を１３００ｍＡで充電）で充電し始めると、充電開始から最初の２４分間は１３００ｍＡの電流で充電され、それに連れて電池電圧も上昇していく。この領域を定電流充電領域と称する。
【００６６】
充電を続けていると、電池電圧が４．２Ｖに達した時点で、電池電圧が４．２Ｖのまま充電電流が徐々に低下し、その後１８分程経過すると充電電流値は０．５Ｃ（容量１２８０ｍＡＨの電池を６５０ｍＡで充電）まで低下する。この領域を定電圧充電領域と称する。
更に充電を続けていると、電池電圧が４．２Ｖのまま充電電流値は低下し続け、更に約１時間１８分程で１００ｍＡまで充電電流が低下する。
【００６７】
リチウム・イオン二次電池は、定電圧定電流で充電を行い、充電電流値が１００ｍＡ以下になったときを充電完了状態としているため、この時点で充電が完了することになる。
従って、リチウム・イオン二次電池１個のときの充電に要する総時間は、定電流充電領域での充電時間２４分と定電圧充電領域での充電時間１８分および１時間１８分との合計時間である約２時間となる。
【００６８】
次に、２個の二次電池の並列充電について説明する。
図は２個の二次電池がいずれも空の状態から充電を行なった場合を示すものである。
充電器１０７は、充電する二次電池の個数に関わらず１３００ｍＡの充電電流で充電を行なう。
【００６９】
二次電池１０１および１０２の両方とも空の場合の電池電圧は平衡しているため、各二次電池への充電電流値は１３００ｍＡの半分となり、０．５Ｃ（容量１２８０ｍＡＨの電池を６５０ｍＡで充電）で充電を開始することになる。
充電を開始すると、充電開始から１時間８分は６５０ｍＡの電流で充電が行なわれ、それに連れて電池電圧も上昇していく。（定電流充電領域）
充電を続けていると、電池電圧が４．２Ｖに達した時点で、電池電圧は４．２Ｖのまま充電電流が徐々に低下する。
【００７０】
更に充電を続けていると、充電電流値は低下し続け、約１時間１８分程で１００ｍＡまで充電電流が低下する。
前述のように、リチウム・イオン二次電池は、充電電流値が１００ｍＡ以下になったときを充電完了状態としているため、この状態で充電が完了することになる。
【００７１】
従って、二次電池２個のときの充電に要する総時間は、定電流充電領域での充電時間１時間８分と定電圧充電領域での充電時間１時間１８分との合計時間である約２時間２６分となる。
前記説明した充電制御において、充電時間を短くするために充電電流値を大きくして、例えば１．３Ｃ（容量１２８０ｍＡＨの電池を１７００ｍＡＨで充電）の電流で充電すると、定電流充電領域での充電時間は約１４分間であり、その後は定電圧充電領域に入る。その定電圧充電領域での充電時間は前記１．０Ｃでの充電時間と同じであるため、定電流充電領域での充電時間が２４分から１４分に減るのみで、総充電時間でみると前記約２時間の充電時間が約１時間５０分に短くなるだけであり殆ど変わらない。
【００７２】
以上、本発明により、２つのリチウム・イオン二次電池パック１０１，１０２をダイオードＤ１，Ｄ２を介して並列接続し、同時に並列充電を行なうことにより、従来は約４時間かかった充電時間を約２時間２６分に削減することができる。
また、本発明は前記第１の実施例のように、電池パックが２個の場合に限定されるものではなく、２個以上の電池パックに対しても本発明を適用可能であり、第１の実施例と同様に充電対象となる電池パックの個数分のダイオードを並列接続し、同時に並列充電を行なえばよい。ちなみに、３個のリチウム・イオン二次電池パックを前記第１の実施例と同様にダイオードを介して並列接続し、同時に並列充電を行なった場合の充電時間は約３時間１２分であり、４個の電池パックを充電するのに要する時間は、従来が８時間（２時間×４個＝８時間）であったのが、本発明を適用すると半分の約４時間で全ての電池パックを充電できる。
【００７３】
これは、充電器側は１３００ｍＡでの充電能力があるのに対し、電池パックに１３００ｍＡで充電が行なわれるのは、前記２個の電池パックを充電する場合は全充電時間２時間２６分の内の僅かに２４分間でしかない。さらに、全充電時間２時間２６分の内の１時間１８分については６５０ｍＡ以下の電流で充電されていることとなる。つまり、前記充電時間２時間の内の１時間１８分については２個の電池パックを同時に充電できる能力を充電器が持っているため、この時間については同時に充電を行なっても充電時間に影響を与えないためである。
【００７４】
次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図８は、本発明の第２の実施例を示す図であり、前記第１の実施例と同様の構成には、図２と同様の参照番号を付与してある。
図８において、二次電池１１１，１１２，１１３は、各々直列接続の複数の電池セルで構成される充電可能な電池である。この電池は前記第１の実施例と同様の電池パックであり、二次電池１１１は装置に内蔵、二次電池１１２，１１３は装置の稼働時間の延長を目的としてユーザが必要に応じて増設装着したものである。
【００７５】
ＤＣコネクタ１０３は、図示しないＡＣアダプタ等により商用電源などの外部電源で装置を稼働するとき、あるいは、ＡＣアダプタ等の外部電源で装置内蔵の二次電池１０１，１０２を充電するときに、外部からの電源供給を受け取るためのコネクタである。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部電源または二次電池１０１または１０２からの電力供給を受けて、装置が必要とする電圧を作成するために電圧変換を行なうものである。
【００７６】
電圧比較器１０５はＤＣコネクタ１０３を経由して外部から電力が供給されていることを検出するものであり、ＤＣコネクタ１０３の電圧と電圧比較用の基準電圧ｅ１とを比較し、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より高いときハイレベルを出力して後述する充電制御部１１にＤＣコネクタ１０３から電力が供給されていることを通知する。また、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より低いときローレベルを出力して充電制御部１２にＤＣコネクタ１０３から電力が供給されていないことを通知する。
【００７７】
ダイオードＤ１，Ｄ７は、ＤＣコネクタ１０３にＡＣアダプタは接続されているがＡＣ電源が供給されていない等の理由により、ＡＣアダプタが非動作状態にあるときに二次電池１１１，１１２，１１３からの電力が外部に流出するのを防止するための逆流阻止用保護ダイオードである。また、ダイオードＤ６は、外部より電力が供給されていないときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に二次電池１１１からの電力を供給するとともに、ＤＣコネクタ１０３経由で外部より電力が供給されているときに、その電圧が内蔵二次電池１１１に印加されるのを防止するための保護ダイオードである。
【００７８】
また、増設用の二次電池である１１２，１１３には、各二次電池の充電端子側にダイオードＤ８が接続されている。このダイオードＤ８は、ＡＣアダプタがＤＣコネクタ１０３に接続されているが、ＡＣ電源が供給されていない等の理由によりＤＣコネクタ１０３に電力が供給されていない場合に、増設二次電池１１２，１１３から電力が外部に流出するのを防止するための逆流阻止用保護ダイオードである。同様に、各二次電池の放電端子側にはダイオードＤ９が接続されている。このダイオードＤ９は、外部より電力が供給されていないとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０４に二次電池１１２，１１３からの電力を供給すると共に、外部から電力が供給されているとき、その電力が二次電池１１２，１１３に印加されるのを防止するための保護ダイオードである。
【００７９】
抵抗Ｒ３は内蔵の二次電池１１１への充電電流および該二次電池１１１からの放電電流を測定するためのセンス抵抗である。抵抗Ｒ４は増設の二次電池１１２，１１３への充電電流を測定するためのセンス抵抗である。また、抵抗Ｒ５は増設の二次電池１１２，１１３からの放電電流を測定するためのセンス抵抗である。
【００８０】
電流測定回路１５は抵抗Ｒ３の両端の電圧を測定して、充電時には二次電池１１１への充電電流値、放電時には二次電池１１１からの放電電流値を測定するものであり、その測定値を充電制御部１１へ通知する。この電流測定回路１５の構成は、図５に示したものと同様である。
また、電流測定回路１６は抵抗Ｒ４の両端の電圧を測定して二次電池１１２，１１３への充電電流値を測定し、抵抗Ｒ５の両端の電圧を測定して二次電池１１２，１１３の放電電流値を測定するものである。この電流測定回路１６は、図５に示した構成の回路を抵抗Ｒ４測定用と抵抗Ｒ５測定用の２つを有する。
【００８１】
充電制御部１１は二次電池１０１，１０２への充電制御を行なうための制御部であり、後述する充電器１０７へ二次電池１０１，１０２への充電の開始（ｏｎ），停止（ｏｆｆ）を指示する。また、充電電流値または放電電流値が通知された充電制御部１１はその電流値から二次電池１０１，１０２の残量を求め、図示しない表示部にその残量を表示するよう制御する。
【００８２】
充電器１２はＤＣコネクタ１０３経由で外部から電力が供給されているとき、二次電池１１１，１１２，１１３を充電するのに必要な電力を作成するための定電流電源である。充電器１２は充電制御部１１によるｏｎ／ｏｆｆの指示に従って充電用電力の制御を行い、ｏｎが指示されているとき充電動作を開始して充電用電力を発生させる。また、ＤＣコネクタ１０３に電力が供給されていないか、または充電制御部１１からｏｆｆが指示されているとき、充電器１２は停止状態となり充電用電力を発生しない。
【００８３】
この充電器１２の動作は図６の説明と同様なので省略する。
このような構成による二次電池１１１，１１２，１１３への充電動作について、図８を使用して説明を行なう。
電圧比較部１０５は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部からの電圧と基準電圧ｅ１とを比較して、その結果を充電制御部１１に出力する。
【００８４】
充電制御部１１は電圧比較部１０５からの出力により外部から電力が供給されていることを検出すると、充電器１２に対して充電開始の指示を出力する。
充電の開始を指示された充電器１２は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部電力により充電電流を作成し、ダイオードＤ７を介して内蔵の二次電池１１１に作成した充電電流を供給し、ダイオードＤ８を介して増設の二次電池１１２，１１３に充電電流を供給する。
【００８５】
電流測定回路１５は二次電池１１１への充電電流を測定し、電流測定回路１６は二次電池１１２，１１３への充電電流を測定し、それぞれ測定値を充電制御部１１に出力する。
充電制御部１１は電流測定値１５，１６からの測定値が予め定められた規定値以下になった場合、充電器１２に対して充電停止の指示を出力する。充電器１２は充電制御部１１からの充電停止指示に応じて、充電電流の作成を停止して充電を完了する。
【００８６】
本構成において、充電制御部１１は前述と同様の制御により二次電池１１１，１１２，１１３への充電を行なう。しかし、電流測定回路１６が２個の二次電池１１２，１１３への充電電流を測定しているため、充電制御部１１は内蔵の二次電池１１１への充電完了と判定される充電電流値の２倍以下（例えば、前述のように、１００ｍＡ以下の充電電流値で充電完了とする場合、２００ｍＡ以下）を規定値として充電制御を行なう。
【００８７】
また、二次電池１１１，１１２，１１３を使用して装置を稼働させている場合、抵抗Ｒ３による降下電圧を電流測定回路１５によって測定することにより二次電池１１１の放電電流が測定され、抵抗Ｒ５による降下電圧を電流測定回路１６によって測定することにより二次電池１１２，１１３の合計放電電流が測定される。
【００８８】
充電制御部１１は、上記測定された各放電電流値を受けて、二次電池１１１の残量と二次電池１１２，１１３の合成残量を算出し、図示しない表示部にその算出した残量を表示させるよう制御する。
このように、増設二次電池１１２，１１３内の充電端子側に逆流阻止用保護ダイオードＤ８、放電端子側に充電防止用の保護ダイオードＤ９を設けることで、増設電池１１２，１１３を装置１０の充電用端子対して直接並列した場合、第１の実施例で示した接続構成と同様となる。このような接続構成をとることで、内蔵電池１１１，増設電池１１２，１１３の全てがダイオードを介して並列接続となるため、第１の実施例と同様の制御で充電が可能となる。
【００８９】
次に、第３の実施例について説明する。
図９は、第３の実施例を示す図である。
図９において、二次電池２１１，２１２は、各々直列接続の複数の電池セルで構成される充電可能な電池であり、リチウム・イオン二次電池である。
ＤＣコネクタ１０３は、図示しないＡＣアダプタ等により商用電源などの外部電源で装置を稼働するとき、あるいは、ＡＣアダプタ等の外部電源で二次電池２１１，２１２を充電するときに、外部からの電源供給を受け取るためのコネクタである。
【００９０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部電源または二次電池２１１，２１２からの電力供給を受けて、装置が必要とする電圧を作成するために電圧変換を行なうものである。
電圧比較器１０５はＤＣコネクタ１０３を経由して外部から電力が供給されていることを検出するものであり、ＤＣコネクタ１０３の電圧と電圧比較用の基準電圧ｅ１と電圧比較器ＩＣ１によって比較し、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より高いときハイレベルを出力する。また、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より低いときローレベルを出力する。否定回路ＮＯＴは電圧比較器ＩＣ１の出力を反転するためのものである。
【００９１】
ダイオードＤ１，Ｄａ，ＤｂはＤＣコネクタ１０３にＡＣアダプタが接続されているが、ＡＣアダプタにＡＣ電源が供給されていない等の理由によりＡＣアダプタが非動作状態になるとき、二次電池２１１，２１２から電力が外部に流出するのを防止するための逆流阻止用保護ダイオードである。
トランジスタＦＥＴ５，ＦＥＴ６は各々、二次電池２１１，２１２の放電端子に接続され、外部から電力が供給されていないとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０４に二次電池２１１，２１２からの電力を供給すると共に、ＤＣコネクタ１０３を経由して電力が供給されているとき、その電力が二次電池２１１，２１２に印加されるのを防止するための保護用のスイッチ回路である。
【００９２】
電圧比較器ＩＣ２は二次電池２１１と二次電池２１２の電圧を比較するものであり、ｅ２は二次電池２１１の電圧を二次電池２１２の電圧と比較する場合の比較基準を規定するための基準電圧である。この電圧比較器ＩＣ２は常に二次電池２１１と二次電池２１２の電圧を比較し、二次電池２１１の電圧が二次電池２１２の電圧よりも基準電圧ｅ２以上低いときにローレベルを出力し、そうでないときにハイレベルを出力する。
【００９３】
同様に、電圧比較器ＩＣ３も二次電池２１２と二次電池２１１の電圧を比較するものであり、二次電池２１２の電圧が二次電池２１１の電圧よりも基準電圧ｅ２以上低いときにローレベルを出力し、そうでないときにハイレベルを出力する。
否定論理積回路ＮＡＮＤ１は電圧比較器ＩＣ２および否定回路ＮＯＴの双方がハイレベルを出力しているとき、ローレベルを出力してトランジスタＦＥＴ５をオンし、電圧比較器ＩＣ２，否定回路ＮＯＴのいずれかがローレベルを出力しているとき、トランジスタＦＥＴ５をオフさせる。
【００９４】
また、否定論理積回路ＮＡＮＤ２は否定回路ＮＯＴ，電圧比較器ＩＣ３の双方がハイレベルを出力しているとき、ローレベルを出力してトランジスタＦＥＴ６をオンし、否定回路ＮＯＴ，電圧比較器ＩＣ３のいずれかがローレベルを出力しているとき、トランジスタＦＥＴ６をオフさせる。
否定回路ＮＯＴがハイレベルを出力するのは、電圧比較部１０５の電圧比較器ＩＣ１がローレベルを出力するときであり、それはＤＣコネクタ１０３を経由して外部から電力が供給されていないときである。また、電圧比較器ＩＣ２がハイレベルを出力するのは二次電池２１１の電圧が二次電池２１２の電圧に比して基準電圧値ｅ２より高いときであり、電圧比較器ＩＣ３がハイレベルを出力するのは二次電池２１２の電圧が二次電池２１１の電圧に比して基準電圧値ｅ２より高いときである。
【００９５】
従って、外部からＤＣコネクタ１０３を経由して電力が供給されているときは、否定論理積回路ＮＡＮＤ１，ＮＡＮＤ２はそれぞれトランジスタＦＥＴ５，ＦＥＴ６をオフして二次電池２１１および２１２に外部電力が印加されるのを防止する。また、二次電池２１１の電圧が二次電池２１２の電圧に比して基準電圧ｅ２以上低いとき、否定論理積回路ＮＡＮＤ１はトランジスタＦＥＴ５をオフさせて二次電池２１１に二次電池２１２からの放電電流が流入するのを防止し、それ以外のときにトランジスタ５をオンさせて二次電池２１１を放電させる。
【００９６】
同様に、二次電池２１２の電圧が二次電池２１１の電圧に比して基準電圧ｅ２以上低いとき、否定論理積回路ＮＡＮＤ２はトランジスタＦＥＴ６をオフさせて二次電池２１２に二次電池２１１からの放電電流が流入するのを防止し、それ以外のときにトランジスタ６をオンさせて二次電池２１２を放電させる。
つまり、外部から電力供給がなく、二次電池２１１，２１２の放電によって装置を稼働する場合、トランジスタＦＥＴ５，ＦＥＴ６を制御して電池電圧の低い二次電池へ放電電流が流入するのを防止し、かつトランジスタを使用することにより電力損失を防止している。
【００９７】
このような構成により、放電時に二次電池からの逆流阻止手段による電力損失を軽減させることができ、充電された電池を使用して装置を稼働する際の稼働時間を延長することが可能となる。
図９では、二次電池が２個の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、さらに多くの二次電池を使用した場合についても本発明は適用できる。そのような場合には、各二次電池間の電池電圧を比較した結果を更に比較し、最終的に最も電池電圧が低い二次電池を並列接続から切り離すようにすればよい。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、各電池対応に設けられた逆流阻止手段によって各電池は分離され、電池の残量に差があって電池電圧が不均衡状態であっても、残量の多い電池から残量の少ない電池に電流が流れることがなくなり、複数の電池を並列充電することが可能となり、電池への充電時間を短縮することができる。また、この並列接続される逆流阻止手段としてダイオードを使用した簡単な回路のため、制御のための複雑な回路を設ける必要がなくハードウェアも削減できる。
【００９９】
また、装置内蔵の電池と増設用電池を使用する場合、増設用電池に上記逆流阻止手段を内蔵させ、装置の１つの入力端子に複数の増設用電池からの放電電流を入力させるように各増設用電池の逆流阻止手段を並列に接続したため、その端子を介して電池へ充電させるための充電電流の測定は１つの電流測定回路で行なうことができる。よって、各増設用電池毎に電流測定回路を設ける必要がないため、ハードウェアおよびその制御信号を削減することができる。
【０１００】
そして、充電動作において、各充電電流値が所定値以下になったとき、充電電流の供給を停止するようにしているので、電池を製造したメーカの違いなどから電池の充電完了と判断する充電電流値が異なる場合が生じても、充電完了と判断する充電電流値を個々の電池対応に設定しておけば、過充電を起こすようなことなく確実に充電完了を検出することができる。
【０１０１】
さらに、充電された電池の並列出力を使用して情報処理装置を稼働させる場合、電池電圧の低いものをトランジスタによって並列接続から切り離すことで、放電電流による電力損失を軽減させ、稼働時間を延ばして効率的に情報処理装置を使用させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の原理図である。
【図２】本発明の第２の原理図である。
【図３】本発明の第３の原理図である。
【図４】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図５】電流測定回路の構成を示す図である。
【図６】充電器の構成を示す図である。
【図７】充電器による充電での二次電池の電圧と充電電流の関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図１０】従来の充電装置を示す図である。
【図１１】従来の他の充電装置を示す図である。
【符号の説明】
１ 充電装置
１０１，１０２ 電池
１０２Ａ，１０２Ｎ 逆流阻止手段内蔵の増設電池
２ａ，２ｂ 逆流阻止手段
３ 充電電流供給手段
４ 充電電流検出手段
５ａ，５ｂ スイッチング手段
６ 比較手段
７ 制御手段
１０ 情報処理装置
【産業上の利用分野】
本発明は、単一の充電回路を使って複数の充電可能な電池（二次電池）を並列充電することで、充電時間の短縮を実現する充電装置およびその充電装置を使用して充電された電池を電源として稼働する情報処理装置に関する。
ノートパソコン等の携帯型電子機器においては、装置用の電源として電池が搭載されるが、装置の運用コストや瞬間的に放電可能な電流容量等の関係で、ＮｉｃｄやＮｉＭＨやＬｉ＋等のような二次電池が搭載されているのが一般的である。また、装置にＡＣアダプタ等を接続するだけで簡単に装置内蔵の二次電池に対して充電ができるようにと充電装置（充電回路）を内蔵している例が多い。
【０００２】
二次電池を構成する電池パックは、電池の出力電圧や電力の関係で、複数個の電池セルを直列に接続して構成されるが、直列に接続できるセル数は、電池電圧と外部から供給される電源電圧との関係で上限が規定される。一般的な装置での電源系の耐圧が１６Ｖであることを考慮すると、ＮｉｃｄやＮｉＭＨでは、単セル当たりの電圧が最大約１.7Ｖであることから９本の直列接続が上限となり、Ｌｉ＋（リチウム・イオン電池）では、単セル当たりの電圧が最大約４.2Ｖであることから３本の直列接続が上限となる。
【０００３】
一方、電池の単セル当たりの容量は、電池のサイズに基づいた基本容量で規定される。従って、電池の容量を増加させるには、複数の電池セルを直列に接続したものを、並列に接続する以外に方法はない。
しかし、複数個の電池セルを直並列接続することによって電池の容量を大きくすることができるが、電池パックおよび該電池パックにより稼働する装置の物理的なサイズが大きくなり、重量も増加する。
【０００４】
そこで、１つの電池パック内で電池セルを直並列接続するのではなく、１つの電池パック内では電池セルを直列に接続し、装置の構成や使用環境に応じて各々独立した複数の電池パックを並列に接続するようにしたほうが汎用性がある。
【０００５】
【従来の技術】
図１０は、従来の充電装置を示す図であり、複数の電池を充電するものである。また、この図１０は、外部電源（例えば、商用電源の交流電流をＡＣアダプタにより直流電流に変換された電源）または電池を電源として稼働する電源装置を備えた、例えば携帯型電子機器などの情報処理装置を図示するものでもある。
【０００６】
本従来例の情報処理装置は２個の電池（電池パック）を搭載し、外部電源からの電力供給がある場合はそれを電源とし、外部電源からの電力供給がない場合には２個の電池のいずれかを電源として稼働するものである。
図１０において、二次電池１０１，１０２は、各々直列接続の複数の電池セルで構成される充電可能な電池（電池パック）である。
【０００７】
ＤＣコネクタ１０３は、図示しないＡＣアダプタ等により商用電源などの外部電源で装置を稼働するとき、あるいは、ＡＣアダプタ等の外部電源で装置内蔵の二次電池１０１，１０２を充電するときに、外部からの電源供給を受け取るためのコネクタである。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部電源または二次電池１０１または１０２からの電力供給を受けて、装置が必要とする電圧を作成するために電圧変換を行なうものである。
【０００８】
電圧比較器１０５はＤＣコネクタ１０３から電力が供給されていることを検出するものであり、ＤＣコネクタ１０３の電圧と電圧比較用の基準電圧ｅ１とを比較し、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より高いときハイレベルを出力して後述する充電制御部１０６にＤＣコネクタ１０３から電力が供給されていることを通知する。また、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より低いときローレベルを出力して充電制御部１０６にＤＣコネクタ１０３から電力が供給されていないことを通知する。
【０００９】
充電制御部１０６は二次電池１０１，１０２への充電制御を行なうための制御部であり、後述する充電器１０７へ二次電池１０１，１０２への充電の開始（ｏｎ），停止（ｏｆｆ）を指示する。
充電器１０７はＤＣコネクタ１０３経由で外部から電力が供給されているとき、二次電池１０１，１０２を充電するのに必要な電力を作成するための定電流電源である。充電器１０７は充電制御部１０６によるｏｎ／ｏｆｆの指示に従って充電用電力の制御を行い、ｏｎが指示されているとき充電動作を開始して充電用電力を発生させる。また、ＤＣコネクタ１０３に電力が供給されていないか、または充電制御部１０６からｏｆｆが指示されているとき、充電器１０７は停止状態となり充電用電力を発生しない。
【００１０】
抵抗Ｒ１１は二次電池１０１または１０２への充電電流を測定するためのセンス抵抗である。また、電流測定回路１０８は該センス抵抗Ｒ１１の両端の電圧を測定して二次電池１０１または１０２への充電電流値を測定するものであり、その測定値を前記充電制御部１０６へ通知する。
また、Ｒ１２は二次電池１０１または１０２からの放電電流を測定するためのセンス抵抗である。この抵抗Ｒ１２の電圧降下を電流測定回路１０９が測定し、該測定結果を受けた充電制御部１０６が現在使用している二次電池１０１または１０２の残量を求める。求めた残量は、図示しない表示部に表示される。
【００１１】
ダイオードＤ１１，Ｄ１２およびＤ１３は、ＤＣコネクタ１０３にＡＣアダプタは接続されているがＡＣ電源が供給されていない等の理由により、ＡＣアダプタが非動作状態にあるときに二次電池１０１または１０２から電力が外部に流出するのを防止するための逆流阻止用保護ダイオードである。また、ダイオードＤ２１およびＤ２２は、外部より電力が供給されていないときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に二次電池１０１または１０２からの電力を供給するとともに、ＤＣコネクタ１０３経由で外部より電力が供給されているときに、その電圧が二次電池１０１，１０２に印加されるのを防止するための保護ダイオードである。
【００１２】
トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、充電対象の二次電池を選択するためのスイッチ回路であり、充電器１０７から供給される充電電流を二次電池１０１に流すか、二次電池１０２に流すかを制御する。また、トランジスタＦＥＴ３およびＦＥＴ４は、ＤＣコネクタ１０３経由でＡＣアダプタからの電力が供給されていないときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４へ二次電池の電力を供給するときに、二次電池１０１の電力を供給するのか、二次電池１０２の電力を供給するのかを制御するためのスイッチ回路である。二次電池１０１，１０２の両方から常に同時に並列放電する場合には、このスイッチ回路は不要である。
【００１３】
このような構成において、ＤＣコネクタ１０３にＡＣアダプタ等が接続されることで外部より電力が供給されているときには、ダイオードＤ１１を介してその外部電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に供給され、これに応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１０４が装置の必要とする電圧を作成する。このとき、その外部電力はダイオードＤ２１，Ｄ２２に阻止されて二次電池１０１，１０２に印加されることはない。
【００１４】
一方、外部より電力が供給されているときに、二次電池１０１または１０２に対して電力を供給して充電を行うのは、電圧比較回路１０５が外部から電力が供給されていることを検出し、該電圧比較回路１０５からその通知を受けた充電制御部１０６からの充電指示で充電器１０７が充電用の電力を作成しているときだけである。充電器１０７が停止しているときには、充電器内部の回路が遮断されて二次電池１０１または１０２への電力供給は行われない。そして、充電制御部１０６は外部からの電力供給が途絶えたことを電圧比較回路１０５から通知されると、トランジスタＦＥＴ３およびＦＥＴ４のＯＮ／ＯＦＦを制御し、ダイオードＤ２１またはＤ２２を介して二次電池の電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に供給され、これに応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１０４が装置の必要とする電圧を作成する。このとき、その電力は、ダイオードＤ１，Ｄ２１またはＤ２２に阻止されて外部に流出することはない。
【００１５】
外部から供給された電力により充電器１０７が動作して作成した電力は、トランジスタＦＥＴ１またはＦＥＴ２を経由して、二次電池１０１または二次電池１０２を充電する。
二次電池１０１を充電するときには、充電制御部１０６はトランジスタＦＥＴ１をＯＮとして二次電池１０１への電流パスを閉じることにより充電が行われる。このとき、充電制御部１０６はトランジスタＦＥＴ２をＯＦＦ状態とするため、充電器１０７の生成する電流は全て二次電池１０１を充電するのに使用される。ここで、ＤＣコネクタ１０３から入力される電圧が充電器１０７の電圧よりも高いことでダイオードＤ２１が逆バイアス状態にあることから、二次電池１０１への充電電流がＤＣ／ＤＣコンバータ１０４側に漏れたり、二次電池１０２側に漏れたりすることはない。
【００１６】
一方、二次電池１０２を充電するときには、充電制御部１０６はトランジスタＦＥＴ２をＯＮとして二次電池１０２への電流パスを閉じることにより充電が行われる。このとき、トランジスタＦＥＴ１をＯＦＦ状態とするため、充電器１０７が生成した電流は全て二次電池１０２を充電するのに使用される。ここで、ＤＣコネクタ１０３から入力される電圧が充電器１０７の電圧よりも高いことでダイオードＤ２２が逆バイアス状態にあることから、二次電池１０２への充電電流がＤＣ／ＤＣコンバータ１０４側に漏れたり、二次電池１０１側に漏れたりすることはない。
【００１７】
このように、従来では、複数の二次電池（電池パック）に対して１個の充電器で充電を行なう場合、充電それらを順番に別々に充電していくという構成を採っていた。
また、電池に対して並列充電を行なう従来の技術として、特開平６−３０３７２９号がある。
【００１８】
この特開平６−３０３７２９号に開示されている技術は、その公開公報の特許請求の範囲に記載のように、請求項１の「複数のリチウムイオン電池が接続され、一のリチウムイオン電池に所定の期間充電すると次のリチウムイオン電池に所定の期間充電し、上記複数のリチウムイオン電池の全てに所定の期間充電した後に、上記複数のリチウムイオン電池の全てに同時に充電を行なうようにしたことを特徴とする充電装置。」、請求項２の「上記複数のリチウムイオン電池への充電電流の供給を制御する手段と、上記充電電流の電流値を検出する手段とを有し、上記充電電流が所定値以下になったときに、上記一のリチウムイオン電池から次のリチウムイオン電池に充電電流の供給を切り換えるようにしたことを特徴とする請求項１記載の充電装置。」、請求項３の「上記複数のリチウムイオン電池への充電電流が全て上記所定値以下となったときに、上記複数のリチウムイオン電池の全てに並列に充電電流を供給するようにしたことを特徴とする請求項２記載の充電装置。」、請求項４の「上記複数のリチウムイオン電池の全てに並列に充電電流を供給する期間の長さは、タイマー手段によって規制されるようにしたことを特徴とする請求項３記載の充電装置。」である。
【００１９】
上記技術を実現するための具体的構成は、公開公報第３頁左欄第１１行乃至第４頁右欄第５行の実施例の説明およびその説明に用いられる図１に記載されている。この特開平６−３０３７２９号の図１を図１１として示す。
この公報第３頁左欄第２１行乃至第２８行に記載されているように、主充電器１００の出力端子ＣＣに接続される充電装置２００の端子２が、それぞれｐｎｐ型トランジスタ３1 ，３2 ，３3 のエミッタ、コレクタを通じて、リチウムイオン電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 の装着される一方の接点４1 ，４2 ，４3 に接続され、電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 の装着される他方の接点５1 ，５2 ，５3 が互いに接続され、この接続中点が抵抗器６を通じて接地端子ＧＮＤに接続される充電装置２００の端子７に接続されている。
【００２０】
また、同頁同欄第３６行乃至第３９行に記載のように、制御マイコン９の検出端子Ｉに、上述の他方の接点５1 ，５2 ，５3 の接続中点が接続され、これによって、充電電流で生じる抵抗器６の降下電圧が制御マイコン９で測定される。
そして、充電装置２００による複数のリチウムイオン電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 への充電は次のように行なわれる。
【００２１】
まず、公報第３頁右欄第３行乃至第３４行に記載されているように、制御マイコン９がトランジスタ３1 をオンして電池ＢＡ1 への急速充電を開始し、抵抗器６の降下電圧を測定して充電電流が３５０ｍＡ以下になったとき、トランジスタ３1 をオフして電池ＢＡ1 への充電を休止する。次いで、トランジスタ３2 をオンして電池ＢＡ2 への充電を開始し、前記電池ＢＡ1 への充電のときと同様に、抵抗器６の降下電圧を測定して充電電流が３５０ｍＡ以下になったとき、トランジスタ３2 をオフして電池ＢＡ2 への充電を休止する。前記電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 と同様に、充電電流が３５０ｍＡ以下になるまで電池ＢＡ3 への充電を行なう。このように、各電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 への充電電流が所定値になるまで電池を切り換えて充電を行なう。
【００２２】
上記のように、各電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 への充電が終了すると、公報第３頁右欄第３４行乃至第４３行に記載のように、各トランジスタ３1 ，３2 ，３3 をオンして（公報では出力ポートＣＨ1 ，ＣＨ2 ，ＣＨ3 をハイレベルにすると記述）、電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 を全て充電状態にする。つまり、電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 に並列充電を行なう。
【００２３】
そして、タイマー手段が計測され、例えば２時間などの所定時間が経過すると全ての回路がオフされて全ての電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 への充電が完了する。
このような充電により、各電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 の充電量を７０％にするための時間にそれぞれ約１時間、その後に各電池ＢＡ1 ，ＢＡ2 ，ＢＡ3 の充電量を約１００％にするのための同時充電の時間が約２時間、合計約５時間で３個の電池全てに対する充電が終了する。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、複数の二次電池（電池パック）に対して１個の充電器で充電を行う場合、複数の二次電池から充電対象となる二次電池を選択して充電器から充電対象となる二次電池への電流経路を制御するためのトランジスタなどのスイッチ回路が必要である。
【００２５】
また、複数の二次電池に対して順番に充電を行うため、全ての二次電池を充電するのに必要な充電時間は二次電池の個数倍になり、充電時間が増加してしまう。
例えば、１個のリチウム・イオン（Ｌｉ＋）二次電池を１．０Ｃの電流で充電する場合は約２．０〜２．５時間必要であり、２個の二次電池を充電する場合は２倍の時間、すなわち約４．０〜５．０時間が必要であった。
【００２６】
また、特開平６−３０３７２９号では、充電電流が所定値以下になるまで複数の電池を切り換えながら個々に充電を行なった後、全ての電池の充電量が所定値になっとところで全ての電池に対して並列に充電を行ない、その並列充電の開始から所定時間経過したときを充電完了としている。
このため、前記の充電の場合と同様、個々に充電する際に、充電対象となる電池を選択して主充電器から充電対象となる電池への電流経路を制御するためのトランジスタなどのスイッチ回路が必要である。
【００２７】
さらに、複数の電池に対する並列充電時に充電装置から電池が外され、充電量が少ない他の電池が装着された場合、並列充電開始時から所定時間経過後を充電完了としているため、新たに装着された電池が完全充電する前に、全電池への充電完了となってしまう。従って、該電池を使用した装置の稼働時間が短くなる場合が生じる。
【００２８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、単一の充電器を使って複数の二次電池を充電する際の充電時間の短縮を実現する充電装置の提供、ハードウェアを削減して簡単な回路で複数の二次電池に対して充電を行なう充電装置の提供、複数の二次電池への満充電を確実に行なう充電装置の提供、複数の二次電池に対する充電を効率的に行なう充電装置の提供を目的とする。さらに、上記充電装置を用いて充電された二次電池を電源として稼働させる際に、稼働時間を延長させた情報処理装置の提供を目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の第１の原理図である。
図１において、１は充電装置である。
２ａ，２ｂは逆流阻止手段であり、充電対象となる複数の電池１０１，１０２の各々に対応して設けられ、並列接続されたものである。
【００３０】
３は充電電流供給手段であり、前記複数の逆流阻止手段２ａ，２ｂを介して前記複数の電池１０１，１０２に充電電流を供給するものである。また、後述の充電電流検出手段４により検出される各充電電流値が所定値以下になったことを検出して充電電流の供給を止めるものである。
４は充電電流検出手段であり、前記複数の電池１０１，１０２に供給される各充電電流値を検出するものである。
【００３１】
また、前記各電池１０１，１０２をリチウム・イオン電池とする。
さらに、前記各逆流阻止手段２ａ，２ｂをダイオードとする。
１０は情報処理装置であり、上記の充電装置１を内蔵し、該充電装置１により充電された前記複数の電池の各々から並列出力される放電電流を電源とするものである。
【００３２】
図２は本発明の第２の原理図である。
図２において、１は充電装置である。
１０１は充電可能な装置内蔵の電池、いわゆる二次電池である。また、１０２Ａ，１０２Ｎは逆流阻止手段を有する充電可能な電池（二次電池）であり、ユーザの必要に応じて装着可能な増設電池である。この逆流阻止手段を有する電池１０２Ａ，１０２Ｎは並列接続され、装置の１つの端子に対して並列接続される。
【００３３】
２ａは逆流阻止手段であり、充電対象となる電池１０１に対応して設けられたものである。
３は充電電流供給手段であり、前記逆流阻止手段２ａを介して前記電池１０１に，電池１０２Ａ，１０２Ｎへは１つの端子を介して並列に充電電流を供給するものである。また、後述の充電電流検出手段４により検出される各充電電流値が所定値以下になったことを検出して充電電流の供給を止めるものである。
【００３４】
４は充電電流検出手段であり、前記電池１０１への充電電流値と、電池１０２Ａと１０２Ｎに供給される各充電電流値を検出するものである。
図３は本発明の第３の原理図である。
図３において、１は充電装置である。
３は充電電流供給手段であり、前記複数の逆流阻止手段２ａ，２ｂを介して前記複数の電池１０１，１０２に充電電流を供給するものである。
【００３５】
５ａ，５ｂはスイッチング手段であり、複数の電池１０１，１０２の各々に対応して設けられ、並列接続されたものである。
６は比較手段であり、前記複数の電池１０１，１０２間の電池電圧を比較するものである。
７は制御手段であり、前記比較手段６による比較結果に基づき、電池電圧が低い電池に対応するスイッチング手段をオフさせるものである。
【００３６】
【作用】
第１の発明では、複数の電池１０１，１０２の各々に対する逆流阻止手段２ａ，２ｂを並列に接続し、充電電流供給手段３は該逆流阻止手段２ａ，２ｂを介して充電電流を供給し、各々の電池に供給されている充電電流値を検出するようにしている。
【００３７】
このような各電池対応に逆流阻止手段２ａ，２ｂを設けることによって各電池は分離され、電池の残量に差があって電池電圧が不均衡状態であっても、残量の多い電池から残量の少ない電池に電流が流れることがなくなり、複数の電池を並列充電することが可能となる。
そして、各充電電流値が所定値以下になったとき、充電電流供給手段３は充電電流の供給を停止するようにしている。
【００３８】
このような本発明の構成により、電池を製造したメーカの違いなどから電池の充電完了と判断する充電電流値が異なる場合が生じても、充電完了と判断する充電電流値を個々の電池対応に設定しておけば、過充電を起こすようなことなく確実に充電完了を検出することができる。
上記の電池をリチウム・イオン電池とする。このリチウム・イオン電池は充電していると所定電池電圧値以後一定値となると共に、充電電流値が減少するという特性がある。
【００３９】
この特性を利用し、各リチウム・イオン電池への充電電流値が所定値以下になったことを検出して充電完了とする。
また、電池への充電電流の逆流阻止手段２ａ，２ｂとして、ダイオードを使用しているため、充電電流の逆流を阻止するための複雑な回路および特別な制御を必要としない。
【００４０】
第２の発明では、充電対象となる複数の増設電池１０２Ａ，１０２Ｎの各々に逆流阻止手段を内蔵させ、該増設電池の逆流阻止手段を１つの端子に対して並列に接続させるようにしている。
そして、充電供給手段３は内蔵の電池に対応する逆流阻止手段２ａと、前記端子に対して充電電流を供給する。
【００４１】
充電電流検出手段４は内蔵電池へ供給される充電電流値と前記端子に供給される充電電流値を検出し、充電供給手段３は充電電流検出手段４によって検出された各充電電流値が所定値以下になったことを検出して充電電流の供給を止める。このように、ユーザによって増設装着される複数の増設電池１０２Ａ，１０２Ｎへの充電電流を個々に検出するのではなく、該増設電池１０２Ａ，１０２Ｎがそれぞれ有する逆流阻止手段が接続される１つの端子に対する充電電流のみを検出するため、各増設電池への充電電流を検出するための回路およびその制御信号を削減することができる。
【００４２】
第３の発明においては、複数の電池１０１，１０２の各々に対するスイッチング手段５ａ，５ｂを並列に接続し、充電供給手段３ａによって充電された電池１０１および１０２の放電電流を使用して情報処理装置を稼働させる際に、比較手段６が該電池１０１と電池１０２の電池電圧を比較し、例えば、電池１０１の電池電圧が電池１０２の電池電圧より所定値以下の場合、制御手段７は該電池１０１に対応するスイッチング手段５ａをオフして、スイッチング手段５ａとスイッチング手段５ｂの並列接続を切り離すようにしている。
【００４３】
このように、電池電圧の低い電池が接続されるスイッチング手段を切り離すことにより、該スイッチング手段に対して電池電圧の高い電池からの電流の流入を防止することができる。
【００４４】
【実施例】
図４は本発明の第１の実施例を示す図である。図４の構成において、従来技術の図１０と同構成には同参照番号を付与してある。
図４において、二次電池１０１，１０２は、各々直列接続の複数の電池セルで構成される充電可能な電池であり、リチウム・イオン二次電池である。この二次電池は携帯型電子機器などの情報処理装置に内蔵のものでもいいし、装置に着脱可能なものでもよい。また、この二次電池は電池セルを複数個直列に接続したものを１つの筐体内に収納した、いわゆる電池パックである。この二次電池１０１，１０２が図１の複数の二次電池に対応する。
【００４５】
ＤＣコネクタ１０３は、図示しないＡＣアダプタ等により商用電源などの外部電源で装置を稼働するとき、あるいは、ＡＣアダプタ等の外部電源で二次電池１０１，１０２を充電するときに、外部からの電源供給を受け取るためのコネクタである。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部電源または二次電池１０１，１０２からの電力供給を受けて、装置が必要とする電圧を作成するために電圧変換を行なうものである。
【００４６】
電圧比較器１０５はＤＣコネクタ１０３を経由して外部から電力が供給されていることを検出するものであり、ＤＣコネクタ１０３の電圧と電圧比較用の基準電圧ｅ１とを比較し、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より高いときハイレベルを出力して後述の充電制御部１１にＤＣコネクタ１０３から電力が供給されていることを通知する。また、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より低いときローレベルを出力して充電制御部１１にＤＣコネクタ１０３から電力が供給されていないことを通知する。
【００４７】
ダイオードＤ１，Ｄ２およびＤ３は、ＤＣコネクタ１０３にＡＣアダプタは接続されているがＡＣ電源が供給されていない等の理由により、ＡＣアダプタが非動作状態にあるときに二次電池１０１または１０２から電力が外部に流出するのを防止するための逆流阻止用保護ダイオードである。また、ダイオードＤ４およびＤ５は、外部より電力が供給されていないときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に二次電池１０１または１０２からの電力を供給するとともに、ＤＣコネクタ１０３経由で外部より電力が供給されているときに、その電圧が二次電池１０１，１０２に印加されるのを防止するための保護ダイオードである。このダイオードＤ２，Ｄ３が図１の逆流阻止手段２ａ，２ｂに相当する。
【００４８】
抵抗Ｒ１，Ｒ２は充電電流を測定するためのセンス抵抗であり、抵抗Ｒ１が二次電池１０１用，抵抗Ｒ２が二次電池１０２用である。また、電流測定回路１３，１４は各々センス抵抗Ｒ１，Ｒ２の両端の電圧を測定して、充電時には二次電池１０１，１０２への充電電流値、放電時には二次電池１０１，１０２の放電電流値を測定するものであり、その測定値を充電制御部１１へ通知する。電流測定回路１３，１４は同構成である。
【００４９】
図５に電流測定回路１３，１４の構成を示す。
抵抗Ｒが電流測定対象となる抵抗であり、図２の抵抗１や抵抗２である。
図５に示すように、抵抗ＲａとＲｂによって分圧された電圧が演算増幅器ＣＭＰ１の正極側端子に入力されるよう接続され、抵抗ＲｃとＲｄによって分圧された電圧が演算増幅器ＣＭＰ２の正極側端子に入力されるよう接続されている。また、演算増幅器ＣＭＰ１の出力は抵抗Ｒｆを介して演算増幅器ＣＭＰ１の負極側端子に入力されるよう接続され、演算増幅器ＣＭＰ２の出力は抵抗Ｒｇを介して演算増幅器ＣＭＰ２の負極側端子に入力されるよう接続されており、それぞれが差動増幅器を構成している。
【００５０】
上記演算増幅器ＣＭＰ１からの出力は抵抗Ｒｈを介して演算増幅器ＣＭＰ３の正極側端子に入力されるよう接続され、また、演算増幅器ＣＭＰ２の出力は抵抗Ｒｉを介して演算増幅器ＣＭＰ３の負極側端子に入力されるよう接続されている。
また、演算増幅器ＣＭＰ３の出力も抵抗Ｒｊを介して演算増幅器ＣＭＰ３の負極側端子に入力されるよう接続されており、差動増幅器を構成している。
【００５１】
この演算増幅器ＣＭＰ３から出力される電圧値Ｖが、抵抗Ｒを流れる電流Ｉによって生じた電圧降下に応じた値となるため、電流値ＩはＩ＝電圧Ｖ÷（抵抗Ｒ×これらの回路による増幅値）で求まる。
上記式による電流値Ｉの算出は、電流測定回路から出力される電圧値を用いて充電制御部１１によって行なわれる。
【００５２】
充電制御部１１は二次電池１０１，１０２への充電制御を行なうための制御部であり、前記電流測定回路１３，１４による充電電流の測定値に基づき、後述する充電器１２へ二次電池１０１，１０２への充電の開始（ｏｎ），停止（ｏｆｆ）を指示する。
前記の抵抗Ｒ１，Ｒ２と電流測定回路１３，１４および該電流測定回路１３，１４の出力から充電電流を算出する充電制御部１１が図１の充電電流検出手段４に相当する。
【００５３】
充電器１２はＤＣコネクタ１０３経由で外部から電力が供給されているとき、二次電池１０１，１０２を充電するのに必要な電力を作成するための定電流電源である。充電器１２は充電制御部１１によるｏｎ／ｏｆｆの指示に従って充電用電力の制御を行い、ｏｎが指示されているとき充電動作を開始して充電用電力を発生させる。また、ＤＣコネクタ１０３に電力が供給されていないか、または充電制御部１１からｏｆｆが指示されているとき、充電器１２は停止状態となり充電用電力を発生しない。この充電器１２が図１の充電電流供給手段３に相当し、充電電流検出手段４である充電制御部１１による充電制御指示に応じて、充電用電力の作成，停止を行なう。
【００５４】
図６に充電器１２の構成を示す。
図６において、メイントランジスタＴＲ１は、制御部１Ａの制御によりスイッチング動作をするものでありＰ型ＭＯＳＦＥＴである。
チョークコイルＬは、メイントランジスタＴＲ１がオンの期間にエネルギーを貯え、オフの期間に放出してメイントランジスタＴＲ１により生成される断続電流を平滑するものである。
【００５５】
平滑用コンデンサＣは、メイントランジスタＴＲ１の出力を平滑するものである。
フライホイールダイオードＤは、メイントランジスタＴＲ１がオンの期間にチョークコイルＬに蓄積されたエネルギーをメイントランジスタＴＲ１のオフの期間にＬ−Ｃ−Ｄのフライバック回路に右廻りの電流を流し、二次電池に電力が供給されるようにするものである。
【００５６】
抵抗ＲＡ，ＲＢは抵抗ＲＥの電流流入側の電圧を分圧するものであり、抵抗ＲＣ，ＲＤは抵抗ＲＥの電流流出側の電圧を分圧するものである。
制御部１ＡはＤＣコネクタ１０３からの電源供給を受け、さらに入力端子Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３からの入力を受け、メイントランジスタＴＲ１の制御を行なうものである。また、図示しない充電制御部１１からの充電開始指示に応じて充電用電力を作成し、充電停止指示に応じて充電用電力の作成を停止するものである。
【００５７】
制御部１Ａの電源端子およびメイントランジスタＴＲ１のソースに、ＤＣコネクタ１０３からの電力が供給されるよう接続されている。また、メイントランジスタＴＲ１のドレインは、逆方向接続されたフライホイールダイオードＤを介して接地され、かつチョークコイルＬを介して平滑用コンデンサＣおよび抵抗ＲＡ、ＲＣの一方の端子と抵抗ＲＥに接続される。さらに、コレクタには、制御部１Ａからの制御出力が接続される。
【００５８】
抵抗ＲＡの他方の端子は抵抗ＲＢを介して接地され、かつ制御部１Ａの入力端子Ｉ１に接続される。同様に、抵抗ＲＣの他方の端子は抵抗ＲＤを介して接地され、かつ制御部１Ａの入力端子Ｉ２およびＩ３に接続される。
制御部１Ａは、入力端子Ｉ１と入力端子Ｉ２に入力される入力電圧を比較して電位差から抵抗ＲＥの降下電圧を検出し、抵抗ＲＥに流れる電流を測定する。
【００５９】
測定値が予め定められた規定値より大きければ、メイントランジスタＴＲ１ををオフにし，規定値より小さければオンとして充電電流の安定化を図る。
また、入力端子Ｉ３に入力される抵抗ＲＣとＲＤの分圧電圧により充電電圧を検出し、充電電圧が規定値より低い場合にはメイントランジスタＴＲ１をオンとする制御電圧をメイントランジスタＴＲ１のコレクタに出力し、規定値より高い場合にはメイントランジスタＴＲ１をオフとする制御電圧を出力する。
【００６０】
この制御部１Ａによる制御によりメイントランジスタＴＲ１がオンの期間に流れる電流はチョークコイルＬに蓄積され、メイントランジスタＴＲ１がオフの期間にＬ−Ｃ−Ｄのフライバック回路に右廻りの電流が流れ，その時発生する電圧が二次電池に印加される。このように、メイントランジスタＴＲ１を制御して充電電流、出力電圧を安定化する。
【００６１】
次に、図２の構成による二次電池１０１，１０２への充電動作について説明する。
電圧比較部１０５は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部からの電圧と基準電圧ｅ１とを比較して、その結果を充電制御部１１に出力する。
充電制御部１１は電圧比較部１０５からの出力により外部から電力が供給されていることを検出すると、充電器１２に対して充電開始の指示を出力する。
【００６２】
充電の開始を指示された充電器１２は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部電力により充電電流を作成し、ダイオードＤ２，Ｄ３を介して二次電池１０１，１０２に作成した充電電流を供給する。
電流測定回路１３，１４は各二次電池１０１，１０２への充電電流を測定し、測定値を充電制御部１１に出力する。
【００６３】
充電制御部１１は電流測定値１３，１４からの測定値が予め定められた規定値以下になった場合、充電器１２に対して充電停止の指示を出力する。充電器１２は充電制御部１１からの充電停止指示に応じて、充電電流の作成を停止して充電を完了する。
さらに、図７を用いて充電器１２による充電での二次電池の電圧と充電電流について説明する。
【００６４】
図７はリチウム・イオン（Ｌｉ＋）二次電池を本発明の充電装置を用いて充電したときの電池の電圧と充電電流の関係を示すものである。
図７において、実線は二次電池（電池パック）が１個の場合の充電特性を示すものであり、破線は２個の場合の充電特性を示すものである。また、グラフの横軸は充電時間を示し、縦軸の上段は充電時の電池電圧を、下段は充電電流値を示している。
【００６５】
二次電池の電池電圧が２．５Ｖのときを空とし、図７はこの空の状態から二次電池への充電を開始するものである。
まず、二次電池が１個の際の充電について説明する。
充電開始時の二次電池の電圧が２．５Ｖで、１．０Ｃ（容量１２８０ｍＡＨの電池を１３００ｍＡで充電）で充電し始めると、充電開始から最初の２４分間は１３００ｍＡの電流で充電され、それに連れて電池電圧も上昇していく。この領域を定電流充電領域と称する。
【００６６】
充電を続けていると、電池電圧が４．２Ｖに達した時点で、電池電圧が４．２Ｖのまま充電電流が徐々に低下し、その後１８分程経過すると充電電流値は０．５Ｃ（容量１２８０ｍＡＨの電池を６５０ｍＡで充電）まで低下する。この領域を定電圧充電領域と称する。
更に充電を続けていると、電池電圧が４．２Ｖのまま充電電流値は低下し続け、更に約１時間１８分程で１００ｍＡまで充電電流が低下する。
【００６７】
リチウム・イオン二次電池は、定電圧定電流で充電を行い、充電電流値が１００ｍＡ以下になったときを充電完了状態としているため、この時点で充電が完了することになる。
従って、リチウム・イオン二次電池１個のときの充電に要する総時間は、定電流充電領域での充電時間２４分と定電圧充電領域での充電時間１８分および１時間１８分との合計時間である約２時間となる。
【００６８】
次に、２個の二次電池の並列充電について説明する。
図は２個の二次電池がいずれも空の状態から充電を行なった場合を示すものである。
充電器１０７は、充電する二次電池の個数に関わらず１３００ｍＡの充電電流で充電を行なう。
【００６９】
二次電池１０１および１０２の両方とも空の場合の電池電圧は平衡しているため、各二次電池への充電電流値は１３００ｍＡの半分となり、０．５Ｃ（容量１２８０ｍＡＨの電池を６５０ｍＡで充電）で充電を開始することになる。
充電を開始すると、充電開始から１時間８分は６５０ｍＡの電流で充電が行なわれ、それに連れて電池電圧も上昇していく。（定電流充電領域）
充電を続けていると、電池電圧が４．２Ｖに達した時点で、電池電圧は４．２Ｖのまま充電電流が徐々に低下する。
【００７０】
更に充電を続けていると、充電電流値は低下し続け、約１時間１８分程で１００ｍＡまで充電電流が低下する。
前述のように、リチウム・イオン二次電池は、充電電流値が１００ｍＡ以下になったときを充電完了状態としているため、この状態で充電が完了することになる。
【００７１】
従って、二次電池２個のときの充電に要する総時間は、定電流充電領域での充電時間１時間８分と定電圧充電領域での充電時間１時間１８分との合計時間である約２時間２６分となる。
前記説明した充電制御において、充電時間を短くするために充電電流値を大きくして、例えば１．３Ｃ（容量１２８０ｍＡＨの電池を１７００ｍＡＨで充電）の電流で充電すると、定電流充電領域での充電時間は約１４分間であり、その後は定電圧充電領域に入る。その定電圧充電領域での充電時間は前記１．０Ｃでの充電時間と同じであるため、定電流充電領域での充電時間が２４分から１４分に減るのみで、総充電時間でみると前記約２時間の充電時間が約１時間５０分に短くなるだけであり殆ど変わらない。
【００７２】
以上、本発明により、２つのリチウム・イオン二次電池パック１０１，１０２をダイオードＤ１，Ｄ２を介して並列接続し、同時に並列充電を行なうことにより、従来は約４時間かかった充電時間を約２時間２６分に削減することができる。
また、本発明は前記第１の実施例のように、電池パックが２個の場合に限定されるものではなく、２個以上の電池パックに対しても本発明を適用可能であり、第１の実施例と同様に充電対象となる電池パックの個数分のダイオードを並列接続し、同時に並列充電を行なえばよい。ちなみに、３個のリチウム・イオン二次電池パックを前記第１の実施例と同様にダイオードを介して並列接続し、同時に並列充電を行なった場合の充電時間は約３時間１２分であり、４個の電池パックを充電するのに要する時間は、従来が８時間（２時間×４個＝８時間）であったのが、本発明を適用すると半分の約４時間で全ての電池パックを充電できる。
【００７３】
これは、充電器側は１３００ｍＡでの充電能力があるのに対し、電池パックに１３００ｍＡで充電が行なわれるのは、前記２個の電池パックを充電する場合は全充電時間２時間２６分の内の僅かに２４分間でしかない。さらに、全充電時間２時間２６分の内の１時間１８分については６５０ｍＡ以下の電流で充電されていることとなる。つまり、前記充電時間２時間の内の１時間１８分については２個の電池パックを同時に充電できる能力を充電器が持っているため、この時間については同時に充電を行なっても充電時間に影響を与えないためである。
【００７４】
次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図８は、本発明の第２の実施例を示す図であり、前記第１の実施例と同様の構成には、図２と同様の参照番号を付与してある。
図８において、二次電池１１１，１１２，１１３は、各々直列接続の複数の電池セルで構成される充電可能な電池である。この電池は前記第１の実施例と同様の電池パックであり、二次電池１１１は装置に内蔵、二次電池１１２，１１３は装置の稼働時間の延長を目的としてユーザが必要に応じて増設装着したものである。
【００７５】
ＤＣコネクタ１０３は、図示しないＡＣアダプタ等により商用電源などの外部電源で装置を稼働するとき、あるいは、ＡＣアダプタ等の外部電源で装置内蔵の二次電池１０１，１０２を充電するときに、外部からの電源供給を受け取るためのコネクタである。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部電源または二次電池１０１または１０２からの電力供給を受けて、装置が必要とする電圧を作成するために電圧変換を行なうものである。
【００７６】
電圧比較器１０５はＤＣコネクタ１０３を経由して外部から電力が供給されていることを検出するものであり、ＤＣコネクタ１０３の電圧と電圧比較用の基準電圧ｅ１とを比較し、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より高いときハイレベルを出力して後述する充電制御部１１にＤＣコネクタ１０３から電力が供給されていることを通知する。また、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より低いときローレベルを出力して充電制御部１２にＤＣコネクタ１０３から電力が供給されていないことを通知する。
【００７７】
ダイオードＤ１，Ｄ７は、ＤＣコネクタ１０３にＡＣアダプタは接続されているがＡＣ電源が供給されていない等の理由により、ＡＣアダプタが非動作状態にあるときに二次電池１１１，１１２，１１３からの電力が外部に流出するのを防止するための逆流阻止用保護ダイオードである。また、ダイオードＤ６は、外部より電力が供給されていないときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に二次電池１１１からの電力を供給するとともに、ＤＣコネクタ１０３経由で外部より電力が供給されているときに、その電圧が内蔵二次電池１１１に印加されるのを防止するための保護ダイオードである。
【００７８】
また、増設用の二次電池である１１２，１１３には、各二次電池の充電端子側にダイオードＤ８が接続されている。このダイオードＤ８は、ＡＣアダプタがＤＣコネクタ１０３に接続されているが、ＡＣ電源が供給されていない等の理由によりＤＣコネクタ１０３に電力が供給されていない場合に、増設二次電池１１２，１１３から電力が外部に流出するのを防止するための逆流阻止用保護ダイオードである。同様に、各二次電池の放電端子側にはダイオードＤ９が接続されている。このダイオードＤ９は、外部より電力が供給されていないとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０４に二次電池１１２，１１３からの電力を供給すると共に、外部から電力が供給されているとき、その電力が二次電池１１２，１１３に印加されるのを防止するための保護ダイオードである。
【００７９】
抵抗Ｒ３は内蔵の二次電池１１１への充電電流および該二次電池１１１からの放電電流を測定するためのセンス抵抗である。抵抗Ｒ４は増設の二次電池１１２，１１３への充電電流を測定するためのセンス抵抗である。また、抵抗Ｒ５は増設の二次電池１１２，１１３からの放電電流を測定するためのセンス抵抗である。
【００８０】
電流測定回路１５は抵抗Ｒ３の両端の電圧を測定して、充電時には二次電池１１１への充電電流値、放電時には二次電池１１１からの放電電流値を測定するものであり、その測定値を充電制御部１１へ通知する。この電流測定回路１５の構成は、図５に示したものと同様である。
また、電流測定回路１６は抵抗Ｒ４の両端の電圧を測定して二次電池１１２，１１３への充電電流値を測定し、抵抗Ｒ５の両端の電圧を測定して二次電池１１２，１１３の放電電流値を測定するものである。この電流測定回路１６は、図５に示した構成の回路を抵抗Ｒ４測定用と抵抗Ｒ５測定用の２つを有する。
【００８１】
充電制御部１１は二次電池１０１，１０２への充電制御を行なうための制御部であり、後述する充電器１０７へ二次電池１０１，１０２への充電の開始（ｏｎ），停止（ｏｆｆ）を指示する。また、充電電流値または放電電流値が通知された充電制御部１１はその電流値から二次電池１０１，１０２の残量を求め、図示しない表示部にその残量を表示するよう制御する。
【００８２】
充電器１２はＤＣコネクタ１０３経由で外部から電力が供給されているとき、二次電池１１１，１１２，１１３を充電するのに必要な電力を作成するための定電流電源である。充電器１２は充電制御部１１によるｏｎ／ｏｆｆの指示に従って充電用電力の制御を行い、ｏｎが指示されているとき充電動作を開始して充電用電力を発生させる。また、ＤＣコネクタ１０３に電力が供給されていないか、または充電制御部１１からｏｆｆが指示されているとき、充電器１２は停止状態となり充電用電力を発生しない。
【００８３】
この充電器１２の動作は図６の説明と同様なので省略する。
このような構成による二次電池１１１，１１２，１１３への充電動作について、図８を使用して説明を行なう。
電圧比較部１０５は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部からの電圧と基準電圧ｅ１とを比較して、その結果を充電制御部１１に出力する。
【００８４】
充電制御部１１は電圧比較部１０５からの出力により外部から電力が供給されていることを検出すると、充電器１２に対して充電開始の指示を出力する。
充電の開始を指示された充電器１２は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部電力により充電電流を作成し、ダイオードＤ７を介して内蔵の二次電池１１１に作成した充電電流を供給し、ダイオードＤ８を介して増設の二次電池１１２，１１３に充電電流を供給する。
【００８５】
電流測定回路１５は二次電池１１１への充電電流を測定し、電流測定回路１６は二次電池１１２，１１３への充電電流を測定し、それぞれ測定値を充電制御部１１に出力する。
充電制御部１１は電流測定値１５，１６からの測定値が予め定められた規定値以下になった場合、充電器１２に対して充電停止の指示を出力する。充電器１２は充電制御部１１からの充電停止指示に応じて、充電電流の作成を停止して充電を完了する。
【００８６】
本構成において、充電制御部１１は前述と同様の制御により二次電池１１１，１１２，１１３への充電を行なう。しかし、電流測定回路１６が２個の二次電池１１２，１１３への充電電流を測定しているため、充電制御部１１は内蔵の二次電池１１１への充電完了と判定される充電電流値の２倍以下（例えば、前述のように、１００ｍＡ以下の充電電流値で充電完了とする場合、２００ｍＡ以下）を規定値として充電制御を行なう。
【００８７】
また、二次電池１１１，１１２，１１３を使用して装置を稼働させている場合、抵抗Ｒ３による降下電圧を電流測定回路１５によって測定することにより二次電池１１１の放電電流が測定され、抵抗Ｒ５による降下電圧を電流測定回路１６によって測定することにより二次電池１１２，１１３の合計放電電流が測定される。
【００８８】
充電制御部１１は、上記測定された各放電電流値を受けて、二次電池１１１の残量と二次電池１１２，１１３の合成残量を算出し、図示しない表示部にその算出した残量を表示させるよう制御する。
このように、増設二次電池１１２，１１３内の充電端子側に逆流阻止用保護ダイオードＤ８、放電端子側に充電防止用の保護ダイオードＤ９を設けることで、増設電池１１２，１１３を装置１０の充電用端子対して直接並列した場合、第１の実施例で示した接続構成と同様となる。このような接続構成をとることで、内蔵電池１１１，増設電池１１２，１１３の全てがダイオードを介して並列接続となるため、第１の実施例と同様の制御で充電が可能となる。
【００８９】
次に、第３の実施例について説明する。
図９は、第３の実施例を示す図である。
図９において、二次電池２１１，２１２は、各々直列接続の複数の電池セルで構成される充電可能な電池であり、リチウム・イオン二次電池である。
ＤＣコネクタ１０３は、図示しないＡＣアダプタ等により商用電源などの外部電源で装置を稼働するとき、あるいは、ＡＣアダプタ等の外部電源で二次電池２１１，２１２を充電するときに、外部からの電源供給を受け取るためのコネクタである。
【００９０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、ＤＣコネクタ１０３経由で供給される外部電源または二次電池２１１，２１２からの電力供給を受けて、装置が必要とする電圧を作成するために電圧変換を行なうものである。
電圧比較器１０５はＤＣコネクタ１０３を経由して外部から電力が供給されていることを検出するものであり、ＤＣコネクタ１０３の電圧と電圧比較用の基準電圧ｅ１と電圧比較器ＩＣ１によって比較し、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より高いときハイレベルを出力する。また、ＤＣコネクタ１０３の電圧が基準電圧ｅ１より低いときローレベルを出力する。否定回路ＮＯＴは電圧比較器ＩＣ１の出力を反転するためのものである。
【００９１】
ダイオードＤ１，Ｄａ，ＤｂはＤＣコネクタ１０３にＡＣアダプタが接続されているが、ＡＣアダプタにＡＣ電源が供給されていない等の理由によりＡＣアダプタが非動作状態になるとき、二次電池２１１，２１２から電力が外部に流出するのを防止するための逆流阻止用保護ダイオードである。
トランジスタＦＥＴ５，ＦＥＴ６は各々、二次電池２１１，２１２の放電端子に接続され、外部から電力が供給されていないとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０４に二次電池２１１，２１２からの電力を供給すると共に、ＤＣコネクタ１０３を経由して電力が供給されているとき、その電力が二次電池２１１，２１２に印加されるのを防止するための保護用のスイッチ回路である。
【００９２】
電圧比較器ＩＣ２は二次電池２１１と二次電池２１２の電圧を比較するものであり、ｅ２は二次電池２１１の電圧を二次電池２１２の電圧と比較する場合の比較基準を規定するための基準電圧である。この電圧比較器ＩＣ２は常に二次電池２１１と二次電池２１２の電圧を比較し、二次電池２１１の電圧が二次電池２１２の電圧よりも基準電圧ｅ２以上低いときにローレベルを出力し、そうでないときにハイレベルを出力する。
【００９３】
同様に、電圧比較器ＩＣ３も二次電池２１２と二次電池２１１の電圧を比較するものであり、二次電池２１２の電圧が二次電池２１１の電圧よりも基準電圧ｅ２以上低いときにローレベルを出力し、そうでないときにハイレベルを出力する。
否定論理積回路ＮＡＮＤ１は電圧比較器ＩＣ２および否定回路ＮＯＴの双方がハイレベルを出力しているとき、ローレベルを出力してトランジスタＦＥＴ５をオンし、電圧比較器ＩＣ２，否定回路ＮＯＴのいずれかがローレベルを出力しているとき、トランジスタＦＥＴ５をオフさせる。
【００９４】
また、否定論理積回路ＮＡＮＤ２は否定回路ＮＯＴ，電圧比較器ＩＣ３の双方がハイレベルを出力しているとき、ローレベルを出力してトランジスタＦＥＴ６をオンし、否定回路ＮＯＴ，電圧比較器ＩＣ３のいずれかがローレベルを出力しているとき、トランジスタＦＥＴ６をオフさせる。
否定回路ＮＯＴがハイレベルを出力するのは、電圧比較部１０５の電圧比較器ＩＣ１がローレベルを出力するときであり、それはＤＣコネクタ１０３を経由して外部から電力が供給されていないときである。また、電圧比較器ＩＣ２がハイレベルを出力するのは二次電池２１１の電圧が二次電池２１２の電圧に比して基準電圧値ｅ２より高いときであり、電圧比較器ＩＣ３がハイレベルを出力するのは二次電池２１２の電圧が二次電池２１１の電圧に比して基準電圧値ｅ２より高いときである。
【００９５】
従って、外部からＤＣコネクタ１０３を経由して電力が供給されているときは、否定論理積回路ＮＡＮＤ１，ＮＡＮＤ２はそれぞれトランジスタＦＥＴ５，ＦＥＴ６をオフして二次電池２１１および２１２に外部電力が印加されるのを防止する。また、二次電池２１１の電圧が二次電池２１２の電圧に比して基準電圧ｅ２以上低いとき、否定論理積回路ＮＡＮＤ１はトランジスタＦＥＴ５をオフさせて二次電池２１１に二次電池２１２からの放電電流が流入するのを防止し、それ以外のときにトランジスタ５をオンさせて二次電池２１１を放電させる。
【００９６】
同様に、二次電池２１２の電圧が二次電池２１１の電圧に比して基準電圧ｅ２以上低いとき、否定論理積回路ＮＡＮＤ２はトランジスタＦＥＴ６をオフさせて二次電池２１２に二次電池２１１からの放電電流が流入するのを防止し、それ以外のときにトランジスタ６をオンさせて二次電池２１２を放電させる。
つまり、外部から電力供給がなく、二次電池２１１，２１２の放電によって装置を稼働する場合、トランジスタＦＥＴ５，ＦＥＴ６を制御して電池電圧の低い二次電池へ放電電流が流入するのを防止し、かつトランジスタを使用することにより電力損失を防止している。
【００９７】
このような構成により、放電時に二次電池からの逆流阻止手段による電力損失を軽減させることができ、充電された電池を使用して装置を稼働する際の稼働時間を延長することが可能となる。
図９では、二次電池が２個の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、さらに多くの二次電池を使用した場合についても本発明は適用できる。そのような場合には、各二次電池間の電池電圧を比較した結果を更に比較し、最終的に最も電池電圧が低い二次電池を並列接続から切り離すようにすればよい。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、各電池対応に設けられた逆流阻止手段によって各電池は分離され、電池の残量に差があって電池電圧が不均衡状態であっても、残量の多い電池から残量の少ない電池に電流が流れることがなくなり、複数の電池を並列充電することが可能となり、電池への充電時間を短縮することができる。また、この並列接続される逆流阻止手段としてダイオードを使用した簡単な回路のため、制御のための複雑な回路を設ける必要がなくハードウェアも削減できる。
【００９９】
また、装置内蔵の電池と増設用電池を使用する場合、増設用電池に上記逆流阻止手段を内蔵させ、装置の１つの入力端子に複数の増設用電池からの放電電流を入力させるように各増設用電池の逆流阻止手段を並列に接続したため、その端子を介して電池へ充電させるための充電電流の測定は１つの電流測定回路で行なうことができる。よって、各増設用電池毎に電流測定回路を設ける必要がないため、ハードウェアおよびその制御信号を削減することができる。
【０１００】
そして、充電動作において、各充電電流値が所定値以下になったとき、充電電流の供給を停止するようにしているので、電池を製造したメーカの違いなどから電池の充電完了と判断する充電電流値が異なる場合が生じても、充電完了と判断する充電電流値を個々の電池対応に設定しておけば、過充電を起こすようなことなく確実に充電完了を検出することができる。
【０１０１】
さらに、充電された電池の並列出力を使用して情報処理装置を稼働させる場合、電池電圧の低いものをトランジスタによって並列接続から切り離すことで、放電電流による電力損失を軽減させ、稼働時間を延ばして効率的に情報処理装置を使用させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の原理図である。
【図２】本発明の第２の原理図である。
【図３】本発明の第３の原理図である。
【図４】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図５】電流測定回路の構成を示す図である。
【図６】充電器の構成を示す図である。
【図７】充電器による充電での二次電池の電圧と充電電流の関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図１０】従来の充電装置を示す図である。
【図１１】従来の他の充電装置を示す図である。
【符号の説明】
１ 充電装置
１０１，１０２ 電池
１０２Ａ，１０２Ｎ 逆流阻止手段内蔵の増設電池
２ａ，２ｂ 逆流阻止手段
３ 充電電流供給手段
４ 充電電流検出手段
５ａ，５ｂ スイッチング手段
６ 比較手段
７ 制御手段
１０ 情報処理装置
Claims (1)
- 充電可能な内蔵リチウムイオン電池及び複数の増設リチウムイオン電池を充電する充電装置において、
前記複数の増設リチウムイオン電池は、各々逆流防止手段を備えると共に、電池を使用して稼働する装置に対して必要に応じて増設装着されるものであり、
前記内蔵リチウムイオン電池対応に設けられた逆流阻止手段と、
前記内蔵リチウムイオン電池及び装着された前記複数の増設リチウムイオン電池に対して並列に充電電流を供給する充電電流供給手段と、
前記内蔵リチウムイオン電池に供給される充電電流値、及び前記装着された複数の増設リチウムイオン電池への充電電流を出力する１つの端子に対して該複数の増設リチウムイオン電池内の逆流阻止手段が並列接続される構造となっている該端子に供給される充電電流値を検出する充電電流検出手段と、を有し、
前記充電電流検出手段により検出される各充電電流値が所定値以下になったことを検出して前記充電電流供給手段による充電電流の供給を停止すること、
を特徴とする充電装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01475995A JP3782479B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 充電装置 |
| JP2002293680A JP2003143768A (ja) | 1995-01-31 | 2002-10-07 | 電源回路及びそれを内蔵した情報処理装置 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01475995A JP3782479B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 充電装置 |
| JP2002293680A JP2003143768A (ja) | 1995-01-31 | 2002-10-07 | 電源回路及びそれを内蔵した情報処理装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002293680A Division JP2003143768A (ja) | 1995-01-31 | 2002-10-07 | 電源回路及びそれを内蔵した情報処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08214468A JPH08214468A (ja) | 1996-08-20 |
| JP3782479B2 true JP3782479B2 (ja) | 2006-06-07 |
Family
ID=52010969
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01475995A Expired - Fee Related JP3782479B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 充電装置 |
| JP2002293680A Pending JP2003143768A (ja) | 1995-01-31 | 2002-10-07 | 電源回路及びそれを内蔵した情報処理装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002293680A Pending JP2003143768A (ja) | 1995-01-31 | 2002-10-07 | 電源回路及びそれを内蔵した情報処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP3782479B2 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3303740B2 (ja) * | 1997-09-18 | 2002-07-22 | エフ・ディ−・ケイ株式会社 | 電池パックの放電制御装置 |
| JP2000060014A (ja) * | 1998-08-18 | 2000-02-25 | I D Ekusu:Kk | 定電流／定電圧充電方法及び定電流／定電圧充電装置 |
| JP2000175363A (ja) * | 1998-12-08 | 2000-06-23 | Ngk Insulators Ltd | 電源装置 |
| JP4352496B2 (ja) * | 1999-03-12 | 2009-10-28 | ソニー株式会社 | バッテリーパック充電装置 |
| JP2007189813A (ja) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Nec Mobiling Ltd | 戸別受信機 |
| JP5170610B2 (ja) * | 2006-02-28 | 2013-03-27 | 日立工機株式会社 | 充電装置 |
| JP2007329000A (ja) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Mitsubishi Electric Corp | 電池の充電保護装置 |
| JP2008125280A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Seiko Epson Corp | 充電装置、情報処理端末、及び、情報処理システム |
| JP5139012B2 (ja) * | 2007-09-12 | 2013-02-06 | ローム株式会社 | 電源管理回路および電子機器 |
| US8362748B2 (en) | 2007-09-12 | 2013-01-29 | Rohm Co., Ltd. | Voltage comparison circuit |
| JP5073436B2 (ja) * | 2007-10-05 | 2012-11-14 | 古河電池株式会社 | 無瞬断バックアップ電源 |
| JP5220399B2 (ja) * | 2007-12-14 | 2013-06-26 | パナソニック株式会社 | 電池システム |
| JP2010098912A (ja) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Tokyo Coil Engineering Kk | 携帯電子機器の充電器 |
| JP2010200580A (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Nec Tokin Corp | 二次電池電源装置 |
| JP5314626B2 (ja) * | 2010-03-11 | 2013-10-16 | 日本電信電話株式会社 | 電源システム、放電制御方法および放電制御プログラム |
| JP5817110B2 (ja) * | 2010-12-08 | 2015-11-18 | ソニー株式会社 | 充電制御装置及び充電制御方法 |
| KR20130021555A (ko) * | 2011-08-23 | 2013-03-06 | 도선미 | 다수의 배터리병렬연결방법 및 장치. |
| JP6557034B2 (ja) * | 2015-03-23 | 2019-08-07 | アクソンデータマシン株式会社 | 電源装置 |
| JP6853566B2 (ja) * | 2016-11-17 | 2021-03-31 | 喜治 植木 | 電池システム |
| CN106532916B (zh) * | 2016-12-07 | 2019-10-18 | 中国直升机设计研究所 | 一种蓄电池组并联供电控制方法 |
| JP2019050652A (ja) * | 2017-09-08 | 2019-03-28 | 株式会社東芝 | 電力変換装置 |
| CN109861376A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-06-07 | 广州子祥信息科技有限公司 | 一种电子保险柜的供电方法 |
| WO2021053769A1 (ja) * | 2019-09-18 | 2021-03-25 | 日本電信電話株式会社 | 電力品質調整装置、及び電力品質調整方法 |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP01475995A patent/JP3782479B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-10-07 JP JP2002293680A patent/JP2003143768A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003143768A (ja) | 2003-05-16 |
| JPH08214468A (ja) | 1996-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3782479B2 (ja) | 充電装置 | |
| KR100281534B1 (ko) | 휴대용 컴퓨터의 배터리팩 선택 회로 | |
| US6100670A (en) | Multi-functional battery management module operable in a charging mode and a battery pack mode | |
| US7045990B2 (en) | Portable device having a charging circuit and semiconductor device for use in the charging circuit of the same | |
| KR100297608B1 (ko) | 충전제어장치, 이를 구비한 충방전장치 및 전자기기 | |
| US5783322A (en) | Secondary battery pack | |
| US7298113B2 (en) | Battery pack | |
| JP3541029B2 (ja) | 充電制御装置 | |
| RU2204204C2 (ru) | Блок источника питания для портативного телефона | |
| US5625237A (en) | Remove power source device having improved capacity indication capability, and an electronic device using the removable power source device | |
| JP3904489B2 (ja) | 充電制御回路、充電器、電源回路、及び情報処理装置、並びに電池パック | |
| US9263902B2 (en) | Battery management system and battery pack having the same | |
| JP2003307555A (ja) | 残量予測方法、アナログ−デジタル変換回路、充電制御方法、電池パック、半導体装置及び電池パックを内蔵した携帯型機器 | |
| US20110043170A1 (en) | Secondary battery | |
| JP2003259560A (ja) | 充電回路 | |
| JPH08182213A (ja) | 並列充電制御方式 | |
| JP2004129439A (ja) | バックアップ電源装置の電圧均等化装置 | |
| JP3696101B2 (ja) | 充電方法と充電器 | |
| JP2003217675A (ja) | リチウムイオン二次電池の充電方法及び装置 | |
| JP3806639B2 (ja) | 保護回路を備える電池パック | |
| US9184612B2 (en) | Battery charging circuit | |
| JP2002345156A (ja) | 充電電池あるいは充電電池パック | |
| KR20030072027A (ko) | 충전 및 방전 기능을 구비한 휴대용 전자 장치 | |
| JP4110858B2 (ja) | 組電池の異常検出装置 | |
| JP2004129498A (ja) | 電子装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040302 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040506 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040511 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20040604 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060127 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060310 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100317 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100317 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110317 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |