JP6513974B2 - 充電器 - Google Patents
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Description
本発明の他の態様は、電子機器内の二次電池及び充電器の内蔵電池のいずれか一つを充電し、あるいは2つを同時に充電するために充電経路を切り替えるスイッチの数を低減した充電器を提供することを目的とする。
DC電力が入力される入力部と、
内蔵電池と、
電子機器に接続され、前記電子機器の二次電池を充電するための電流を出力する出力端子と、
前記内蔵電池を充放電する充放電回路と、
を有し、
前記充放電回路は、前記出力端子を介して前記二次電池を充電するための第1充電電流の電流値に基づいて、前記内蔵電池を充電する第2充電電流を前記第1充電電流と同時に流すか否かを決定する充電器に関する。
前記入力部と分岐ノードとを接続する第1配線と、
前記分岐ノードと前記出力端子とを接続する第2配線と、
前記分岐ノードと前記充放電回路とを接続する第3配線と、
を含み、
前記充放電回路は、前記第2配線に流れる前記第1充電電流の電流値に基づいて、前記第3配線に流れる前記第2充電電流を制御することができる。
前記第1配線及び前記第3配線の一方に設けられた第1スイッチと、
前記第2配線に設けられた第2スイッチと、
をさらに有し、
前記充放電回路は、前記第1,第2スイッチを導通させて、前記二次電池と前記内蔵電池とを同時に充電することができる。
前記充放電回路は、前記二次電池と前記内蔵電池とを同時に充電する前に、前記第1,第2スイッチを導通させ、かつ、前記第2充電電流を零として、前記二次電池を充電することができる。
前記充放電回路は、前記二次電池と前記内蔵電池とを同時に充電した後に、前記第1スイッチを導通させ、前記第2スイッチを非導通として、前記内蔵電池を充電することができる。
前記充放電回路は、前記内蔵電池に流れる電流を検出し、検出結果に基づいて、前記第1スイッチを導通状態から非導通状態に切り換えることができる。
前記第1スイッチは、前記第1配線に設けられ、
前記充放電回路は、前記入力部に前記DC電力が入力されない時は、前記第1スイッチを非導通とし、前記第2スイッチを導通させて、前記内蔵電池から放電された電力に基づいて、前記二次電池を充電することができる。
前記第1スイッチは、前記第1配線に設けられ、
前記充放電回路は、前記入力部に前記DC電力が入力されない時であって、前記第1,第2スイッチが共に非導通状態の時に、所定時間毎に、前記第2スイッチを導通させて、前記内蔵電池から放電された電力に基づいて、前記二次電池を充電し、前記出力端子に流れる電流を検出し、検出結果に基づいて、前記第2スイッチを導通状態から非導通状態に切り換えることができる。
DC電力が入力される入力部と、
内蔵電池と、
前記内蔵電池を充放電する充放電回路と、
電子機器に接続可能であり、前記電子機器の二次電池を充電するための電流を出力する出力端子と、
前記入力部と分岐ノードとを接続する第1配線と、
前記分岐ノードと前記出力端子とを接続する第2配線と、
前記分岐ノードと前記充放電回路とを接続する第3配線と、
前記第1配線に設けられた第1スイッチと、
前記第2配線に設けられた第2スイッチと、
を有し、
前記充放電回路は、
前記入力部からの前記DC電力に基づいて、前記二次電池及び前記内蔵電池を同時に充電し、または前記二次電池を充電する時に前記第1,第2スイッチを導通させ、
前記入力部からの前記DC電力に基づいて、前記内蔵電池を充電する時に、前記第1スイッチを導通させ、かつ、前記第2スイッチを非導通とし、
前記内蔵電池を放電させて前記二次電池を充電する時に、前記第1スイッチを非導通とし、かつ、前記第2スイッチを導通とする充電器に関する。
DC電力が入力される入力部と、
内蔵電池と、
電子機器に接続され、前記電子機器の二次電池を充電するための電流を出力する出力端子と、
前記内蔵電池を充放電する充放電回路と、
を有し、
前記充放電回路は、前記入力部に前記DC電力が入力されない時に、所定時間毎に、前記内蔵電池から放電された電力に基づいて、前記二次電池を充電し、充電中に前記出力端子に流れる電流を検出し、検出結果に基づいて、前記二次電池が満充電に至る前に、前記二次電池の充電を終了する充電器に関する。
1.1.充電器
図1において、充電器10Aは、電子機器例えば携帯電話機1に、例えば粘着シート等を介して装着される。また、充電器10Aの出力ケーブル(充電ケーブル)11は、コネクタ等によって携帯電話機1に接続される。よって、充電器10Aは、充電器10AをAC電源又はDC電源に接続して充電する時の他、携帯電話機1を携帯する時にも、充電器10Aは携帯電話機1に常時接続されている。充電器10Aの入力ケーブル12は、充電器10AがA/Cコンバーターを内蔵する場合にはAC電源に接続され、充電器10AがA/Cコンバーターを内蔵しない場合にはDC電源に接続される。つまり、本実施形態の充電器10Aは、A/Cコンバーターを内蔵するタイプと、A/Cコンバーターを内蔵しないタイプとの、2種類のタイプに適用できる。
図3(A)に示すように、充電器10Aでは、充放電回路50が、出力端子40を介して二次電池2を充電するための第1充電電流A1の電流値に基づいて、内蔵電池30を充電する第2充電電流A2を同時に流すか否かを決定している。ここで、第1充電電流A1の電流値は、図2に示すように、出力端子40に直列に接続された低抵抗R3の両端電圧V2に基づいて出力端子に流れる電流Ad1を検出して求めることができる。充放電回路50内の例えばマイクロコンピューター51(図7)での比較結果に基づいて、第2充電電流A2を流すか否かを決定することができる。こうして、二次電池2と内蔵電池30とを同時に充電することができる。
図2では、第1配線L1に設けられた第1スイッチSW1と、第2配線L2に設けられた第2スイッチSW2とが設けられている。経路切り替えのスイッチはこの第1,第2スイッチSW1,SW2の2つだけである。第1,第2スイッチSW1,SW2は、例えばFETで構成できる。第1,第2スイッチSW1,SW2は、充放電回路50内の例えばマイクロコンピューター51(図7)からのスイッチ切り換え信号SW1cont,SW2contによりオン/オフされる。
充放電回路50は、入力部20にDC電力が入力されている時、図3(A)と同じく第1充電電流A1の電流値に基づいて第1,第2スイッチSW1,SW2を導通させた状態にて、図3(B)に示すように第2充電電流A2=0に制御することができる。それにより、入力部20に入力された直流電流=第1充電電流A1を携帯電話機1に供給して、携帯電話機1の二次電池2を充電することができる(第2充電動作)。この充電動作は、例えば図3(A)に示す同時充電動作の前に実施することができる。こうすると、二次電池2を全容量(最大放電容量Ah)のうちの所定割合(例えば90%以上)まで充電した後には、第1充電電流A1の電流値が小さくなるので、電子機器1内の二次電池2と充電器10Aの内蔵電池30とを同時に充電して、二次電池2を全容量(100%)に向かうように継続して充電することができる(DC電力入力がある場合の通常モードまたはMAXモード)。携帯電話機1の種別によっては、第1充電電流A1の最大電流値が、DC電力の最大供給電流値とほぼ等しく、充電当初から第2充電電流A2を流せないものがある。この種別も、第1充電電流A1の電流値に基づいて決定できるため、その場合には充電当初は第2充電動作させ、第1充電電流A1が小さくなる充電終盤で第1充電動作に切り換えて、携帯電話機1内の二次電池2と充電器10Aの内蔵電池30とを同時に充電することができる。
51(図7)での比較結果に基づいて、第2充電電流A2の制御を、A2=0からA2>0へ変更することができる。それにより、図3(B)の動作を終了させ、図3(A)の動作を開始させることができる。
充放電回路50は、入力部20にDC電力が入力されている時、図3(C)に示すように、第1スイッチSW1を導通させ、第2スイッチSW2を非導通として、内蔵電池30を充電することができる(第3充電動作)。第2スイッチSW2がオフされているので、第1充電電流A1=0となり、携帯電話機1の二次電池2は充電されない。それにより、入力部20に入力された直流電流=第2充電電流A2にて、内蔵電池30を充電することができる。
充放電回路50は、図6に示すように、入力部20にDC電力が入力されない時は、第1スイッチSW1を非導通とし、第2スイッチSW2を導通させて、内蔵電池30から放電された放電電流A3に基づいて、携帯電話機1の二次電池2を充電することができる(第4充電動作)。この充電動作(放電動作)は、例えば操作部60からの操作指示を待って行うことができる。また、図6に示す充電動作は、上述した通常モード(MAXモード)では例えば100%まで充電させ、ECOモードでは80〜90%まで充電させることができる。充電動作の終了は、出力端子40に流れる検出電流Ad1を閾値と比較した比較結果に基づいて行うことができる。
図7は、充放電回路50の一例を示す回路図である。充放電回路50は、マイクロコンピューター51と、第1パルス幅変調回路PWM1と、第2パルス幅変調回路PWM2と、コイルLと、ダイオードD1,D2と、コンデンサーC1,C2とを含むことができる。第1パルス幅変調回路PWM1と、コイルLと、ダイオードD1と、コンデンサーC1とで、放電制御回路が構成される。第2パルス幅変調回路PWM2と、コイルLと、ダイオードD2と、コンデンサーC2とで、充電制御回路が構成される。
図8(A)に示すようにスイッチS2をオフからオンに切り換えると、コイルLに左向きの誘導起電力が生じ、図8(B)に示すようにスイッチS1をオンからオフに切り換えると、コイルLに右向きの誘導起電力が生じ、パルス幅に従ってこの動作が交互に繰り返される。図8(A)では、入力DC電圧Va−(コイルLでの誘起起電力)がコンデンサーC2に充電され、図8(B)では、コイルLでの誘起起電力がコンデンサーC2に充電される。それにより、コンデンサーC2を介して内蔵電池30に充電される。スイッチS2をオン/オフするパルス幅を変更することで、内蔵電池30の充電電流は可変される。スイッチS2をオフしたままとすれば、内蔵電池30は充電されない。こうして、図3(A)〜図3(C)に示す第1〜第3充電動作に必要な内蔵電池30の充電電流を実現できる。
図9(A)に示すようにスイッチS1をオフからオンに切り換えると、コイルLに右向きの誘導起電力が生じ、図9(B)に示すようにスイッチS2をオンからオフに切り換えると、コイルLに左向きの誘導起電力が生じ、パルス幅に従ってこの動作が交互に繰り返される。図9(B)に示す状態の時に、内蔵電池30の出力電圧+(コイルLでの誘起起電力)が、ダイオードD1を介してコンデンサーC1に充電される。一方、図9(A)に示す状態の時には、ダイオードD1の順方向電流よりもスイッチS1を流れる電流が主体的となると共に、コンデンサーC1からの放電はダイオードD1により防止される。図6に示す第4充電動作では、上述のようにしてコンデンサーC1に充電されたDC電圧に基づいて、携帯電話機1の二次電池2が充電される。
図13(A)〜図13(C)は、上述した第1〜第3充電動作を利用した通常(MAX)モードとECOモード(A,Bタイプ)でのトータル充電時間T1〜T3と、二次電池30の充電時間t1〜t3を模式的に示している。図13(A)は通常(MAX)モードでの充電時間T1を示している。通常(MAX)モードでは、二次電池2と内蔵電池30とは共に100%まで充電される。二次電池2の充電が優先され、例えば二次電池2が80〜90%まで充電される(図3(B)の第2充電動作)。その後に内蔵電池30の充電を開始され、二次電池2と内蔵電池30とが同時充電される(図3(A)の第1充電動作)。二次電池2が100%まで充電されたら(時間t1)、二次電池2の充電は終了され、内蔵電池30が100%(時間T1)になるまで単独充電される(図3(C)の第3充電動作)。
図10に示す本発明の第2実施形態に係る充電器10Bは、図2に示す第1実施形態とは異なり、第1スイッチSW1を第3配線L3に配置している。この場合、図3(A)〜図3(C)及び図6に示す第1〜第4充電動作は、第1,第2スイッチSW1,SW2を次のように切り換えればよい。
図3(B)の第2充電動作:第1スイッチSW1はオフ、第2スイッチSW2はオン。
図3(C)の第3充電動作:第1スイッチSW1はオン、第2スイッチSW2はオフ。
図6の第4充電動作 :第1,第2スイッチSW1,SW2はオン。
図11に示す本発明の第3実施形態に係る充電器10Cは、第2実施形態と比較して、第3スイッチSW3を追加している。第3スイッチSW3は、図11に示す第3,第4ノードND3,ND4を接続する第4配線L4に配置している。この場合、図3(A)〜図3(C)及び図6に示す第1〜第4充電動作は、第1〜第3スイッチSW1〜SW3を次のように切り換えればよい。
図3(B)の第2充電動作:第1,第3スイッチSW1,SW3はオフ、第2スイッチSW2はオン。
図3(C)の第3充電動作:第1スイッチSW1はオン、第2,第3スイッチSW2,SW3はオフ。
図6の第4充電動作 :第1,第2スイッチSW1,SW2はオフ、第3スイッチSW3はオン。
10A,10B,10C 充電器、11 出力ケーブル、
12 入力ケーブル、20 入力部、30 内蔵電池、40 出力端子、
50 充放電回路、51 マイクロコンピューター、
100 AC/DCコンバーター、
Ad1,Ad2 検出電流、
C1,C2 コンデンサー、D1,D2 ダイオード、L コイル、
L1 第1配線、L2 第2配線、L3 第3配線、L4 第4配線、
ND1 分岐ノード、ND2 第2ノード、
ND3 第3ノード、ND4 第4ノード、
PWM1,S1 第1パルス幅変調回路、PWM2,S2 第2パルス幅変調回路、
R1〜R8 抵抗、
SW1 第1スイッチ、SW2 第2スイッチ、SW3 第3スイッチ、
V1、V2、V3、V4、V5 検出電圧
Claims (7)
- DC電力が入力される入力部と、
内蔵電池と、
電子機器に接続され、前記電子機器の二次電池を充電するための電流を出力する出力端子と、
前記内蔵電池を充放電する充放電回路と、
前記入力部と分岐ノードとを接続する第1配線と、
前記分岐ノードと前記出力端子とを接続する第2配線と、
前記分岐ノードと前記充放電回路とを接続する第3配線と、
前記第1配線及び前記第3配線の一方に設けられた第1スイッチと、
前記第2配線に設けられた第2スイッチと、
を有し、
前記充放電回路は、
前記出力端子を介して前記二次電池を充電するための第1充電電流の電流値に基づいて、前記内蔵電池を充電する第2充電電流を前記第1充電電流と同時に流すか否かを決定し、
前記第2配線に流れる前記第1充電電流の電流値に基づいて、前記第3配線に流れる前記第2充電電流を制御し、
前記第1,第2スイッチを導通させて、前記二次電池と前記内蔵電池とを同時に充電し、
前記二次電池と前記内蔵電池とを同時に充電する前に、前記第1,第2スイッチを導通させ、かつ、前記第2充電電流を零として、前記二次電池を充電することを特徴とする充電器。 - DC電力が入力される入力部と、
内蔵電池と、
電子機器に接続され、前記電子機器の二次電池を充電するための電流を出力する出力端子と、
前記内蔵電池を充放電する充放電回路と、
前記入力部と分岐ノードとを接続する第1配線と、
前記分岐ノードと前記出力端子とを接続する第2配線と、
前記分岐ノードと前記充放電回路とを接続する第3配線と、
前記第1配線及び前記第3配線の一方に設けられた第1スイッチと、
前記第2配線に設けられた第2スイッチと、
を有し、
前記第1スイッチは、前記第1配線に設けられ、
前記充放電回路は、
前記出力端子を介して前記二次電池を充電するための第1充電電流の電流値に基づいて、前記内蔵電池を充電する第2充電電流を前記第1充電電流と同時に流すか否かを決定し、
前記第2配線に流れる前記第1充電電流の電流値に基づいて、前記第3配線に流れる前記第2充電電流を制御し、
前記第1,第2スイッチを導通させて、前記二次電池と前記内蔵電池とを同時に充電し、
前記入力部に前記DC電力が入力されない時は、前記第1スイッチを非導通とし、前記第2スイッチを導通させて、前記内蔵電池から放電された電力に基づいて、前記二次電池を充電することを特徴とする充電器。 - DC電力が入力される入力部と、
内蔵電池と、
電子機器に接続され、前記電子機器の二次電池を充電するための電流を出力する出力端子と、
前記内蔵電池を充放電する充放電回路と、
前記入力部と分岐ノードとを接続する第1配線と、
前記分岐ノードと前記出力端子とを接続する第2配線と、
前記分岐ノードと前記充放電回路とを接続する第3配線と、
前記第1配線及び前記第3配線の一方に設けられた第1スイッチと、
前記第2配線に設けられた第2スイッチと、
を有し、
前記第1スイッチは、前記第1配線に設けられ、
前記充放電回路は、
前記出力端子を介して前記二次電池を充電するための第1充電電流の電流値に基づいて、前記内蔵電池を充電する第2充電電流を前記第1充電電流と同時に流すか否かを決定し、
前記第2配線に流れる前記第1充電電流の電流値に基づいて、前記第3配線に流れる前記第2充電電流を制御し、
前記第1,第2スイッチを導通させて、前記二次電池と前記内蔵電池とを同時に充電し、
前記入力部に前記DC電力が入力されない時であって、前記第1,第2スイッチが共に非導通状態の時に、所定時間毎に、前記第2スイッチを導通させて、前記内蔵電池から放電された電力に基づいて、前記二次電池を充電し、前記出力端子に流れる電流を検出し、検出結果に基づいて、前記第2スイッチを導通状態から非導通状態に切り換えることを特徴とする充電器。 - 請求項1乃至3のいずれか一項において、
前記充放電回路は、前記二次電池と前記内蔵電池とを同時に充電した後に、前記第1スイッチを導通させ、前記第2スイッチを非導通として、前記内蔵電池を充電することを特徴とする充電器。 - 請求項4において、
前記充放電回路は、前記内蔵電池に流れる電流を検出し、検出結果に基づいて、前記第1スイッチを導通状態から非導通状態に切り換えることを特徴とする充電器。 - DC電力が入力される入力部と、
内蔵電池と、
前記内蔵電池を充放電する充放電回路と、
電子機器に接続可能であり、前記電子機器の二次電池を充電するための電流を出力する出力端子と、
前記入力部と分岐ノードとを接続する第1配線と、
前記分岐ノードと前記出力端子とを接続する第2配線と、
前記分岐ノードと前記充放電回路とを接続する第3配線と、
前記第1配線に設けられた第1スイッチと、
前記第2配線に設けられた第2スイッチと、
を有し、
前記充放電回路は、
前記入力部からの前記DC電力に基づいて、前記二次電池及び前記内蔵電池を同時に充電し、または前記二次電池を充電する時に前記第1,第2スイッチを導通させ、
前記入力部からの前記DC電力に基づいて、前記内蔵電池を充電する時に、前記第1スイッチを導通させ、かつ、前記第2スイッチを非導通とし、
前記内蔵電池を放電させて前記二次電池を充電する時に、前記第1スイッチを非導通とし、かつ、前記第2スイッチを導通とすることを特徴とする充電器。 - DC電力が入力される入力部と、
内蔵電池と、
電子機器に接続され、前記電子機器の二次電池を充電するための電流を出力する出力端子と、
前記内蔵電池を充放電する充放電回路と、
を有し、
前記充放電回路は、前記入力部に前記DC電力が入力されない時に、所定時間毎に、前記内蔵電池から放電された電力に基づいて、前記二次電池を充電し、充電中に前記出力端子に流れる電流を検出し、検出結果に基づいて、前記二次電池が満充電に至る前に、前記二次電池の充電を終了することを特徴とする充電器。
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