JP6607031B2 - 電源および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電源および電子機器に関する。

従来、電源によって駆動される電子機器において、電源の状態に応じて種々の制御を行う技術が知られている。例えば、特許文献１においては、装着された電池の数に応じて動作可能な動作モードを選択可能にするデジタルカメラが開示されている。

特開２００４−３３６０９６号公報

従来の技術においては、電池の状態に応じて使用対象の電池を切り替えることはできない。しかし、複数の電池において電圧差が発生している場合に一律に全ての電池を利用する構成においては、種々の不都合が生じてしまう。例えば、電圧差が生じている複数の電池を直列、または並列に接続して外部に電力を供給する構成においては、複数の電池を接続した時点で電池間における電圧の不均一が解消するように電荷が移動し、電力の損失が発生する。一方、異なる出力電圧の複数の電池を何ら選択基準なく選択して使用すると、電池間の電位差が解消せず、電位差が拡大し得る。従って、高い電圧を出力するために電池を直列接続する必要が生じた場合、電位差が拡大した後の電池を直列接続することになりより多く電力の損失が発生してしまう。
本発明は、電池を効率的に使用する技術の提供を目的とする。

上記目的を達成するための電源は、複数の電池と、複数の電池から相対的に高い電圧の電池を選択し、選択された電池によって外部に電力を供給させる選択回路と、を備える。

すなわち、仕様が同じ電池においては、一般的に、電圧が高い電池ほど残電力量が多いため、電源が相対的に高い電圧の電池を使用することにより、複数の電池間の電位差を拡大させることなく電源を運用することができる。また、複数の電池を同時に使用し得る構成においては、使用する電池において大きい電圧差が生じているほど、これらの電池を接続した場合における電力の損失が大きくなる。従って、電圧差の拡大が防止されることにより、電池間で大きな電圧差が生じ得る構成と比較して、複数の電池を使用する際の電力損失を抑制することができ、電池を効率的に使用することができる。

図１Ａは本発明の実施形態にかかる電源を備える印刷装置を示すブロック図であり、図１Ｂは本体回路の処理を示すフローチャートである。 電源の構成を示す図である。 制御ＩＣの処理を示すフローチャートである。 図４Ａ〜図４Ｃは電池パックの選択例を示す図である。 図５Ａ〜図５Ｂは電池パックの選択例を示す図である。 図６Ａ〜図６Ｂは電池パックの選択例を示す図である。 図７Ａ〜図７Ｃは電池パックの選択例を示す図である。 図８Ａ〜図８Ｂは電池パックの選択例を示す図である。 図９Ａ〜図９Ｂは電池パックの選択例を示す図である。

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）印刷装置の構成：
（２）電源の構成：
（２−１）本体回路の処理：
（２−２）制御ＩＣの処理：
（３）電池パックの選択例：
（４）他の実施形態：

（１）印刷装置の構成：
図１Ａは、本発明の一実施形態である電源２０によって駆動される印刷装置１０を示すブロック図である。印刷装置１０は、電源２０を装着可能な図示しない装着部およびＡＣアダプター８０の接続端子を備えており、装着部に装着された電源２０または接続端子に接続されたＡＣアダプター８０から電力の供給を受けて駆動される。

図１Ａに示す印刷装置１０は、電源２０、充電回路３０、昇圧回路４０、駆動部５０、昇降圧回路６０、本体回路７０を備えている。ＡＣアダプター８０は、商用電源から交流電力の供給を受け、所定の電圧の直流電力に変換し出力する回路を備えている。

電源２０は、電池パック２１ａ〜２１ｄおよび選択回路２２を備えている。本実施形態において電源２０は４個の電池パック２１ａ〜２１ｄ（図２参照）を備えており、各電池パック２１ａ〜２１ｄは直列接続または並列接続された図示しない複数個のセル（本実施形態では二次電池としてのリチウムイオン電池であるがこれに限られるものではない）を備えている。本実施形態において、４個の電池パック２１ａ〜２１ｄは、同一の仕様であり、既定の範囲の電圧の直流電力を出力することができる。すなわち、各電池パック２１ａ〜２１ｄの出力電圧は、各電池パック２１ａ〜２１ｄの残電力量に応じて既定の範囲で変動する。

選択回路２２は使用対象の電池パックを選択するための回路を備えており、電池パックの電圧等に応じて使用対象の電池パックを選択し、選択された電池パックを所定の接続態様で接続するように回路を切り替える（詳細は後述）。従って、本実施形態において電源２０は、選択された電池パックの数および接続態様に応じた電圧の直流電力を出力する。電源２０は、ダイオードを介して昇圧回路４０と昇降圧回路６０に接続されている。

充電回路３０は、ＡＣアダプター８０および電源２０に接続されており、ＡＣアダプター８０から供給される電力を利用して電池パックを充電するための回路を備えている。電源２０が備える複数の電源２０は、充電回路３０の出力に基づいて充電されるが、充電を開始するためのトリガとしては、種々のトリガを想定可能であり、例えば、図示しない操作部に対して利用者の操作や、ＡＣアダプター８０が印刷装置１０に接続されること、ＡＣアダプター８０が印刷装置１０に接続された状態において印刷が行われることなく所定時間が経過したこと等をトリガにすることが可能である。

昇圧回路４０は、入力された電力の電圧を既定の電圧に昇圧して出力する回路であり、ＡＣアダプター８０および電源２０の出力配線がダイオードを介して接続されている。また、昇圧回路４０の出力配線は駆動部５０に接続されており、昇圧回路４０の出力電力は駆動部５０に供給される。本実施形態において既定の電圧は駆動部５０を駆動するために必要な電圧であり、電源２０の最大電圧およびＡＣアダプター８０の出力電圧よりも大きい。そこで、本実施形態においては、昇圧回路４０を介してＡＣアダプター８０の出力電圧または電源２０の出力電圧を既定の電圧に昇圧し、駆動部５０に当該既定の電圧の電力を供給する。なお、昇圧回路４０には、本体回路７０から制御信号が入力されるように構成されており、本体回路７０は、当該制御信号によって昇圧回路４０の動作を停止させることが可能である。

駆動部５０は、印刷装置１０で印刷を実現するために駆動される部位であり、図示しない印刷ヘッドやキャリッジ、印刷媒体搬送装置等が含まれる。本実施形態において、これらの駆動部５０の構成要素はピエゾ素子やモーター等によって駆動される。すなわち、昇圧回路４０の出力電力がこれらの構成要素に供給されることによって各構成要素が駆動する。なお、駆動部５０には、本体回路７０から制御信号が入力され、駆動タイミング等は当該制御信号によって制御される。

昇降圧回路６０は、入力された電力の電圧を既定の電圧に変換（昇圧または降圧）して出力する回路であり、ＡＣアダプター８０および電源２０の出力配線がダイオードを介して接続されている。また、昇降圧回路６０の出力配線は本体回路７０に接続されており、昇降圧回路６０の出力電力は本体回路７０に供給される。従って、昇降圧回路６０は、ＡＣアダプター８０の出力電圧または電源２０の出力電圧を昇圧または降圧し、本体回路７０に既定の電圧の電力を供給する。なお、本実施形態において、本体回路７０に供給される電力の既定の電圧は、駆動部５０に供給される電力の既定の電圧よりも小さい（例えば、本体回路７０が３．３Ｖに対し、駆動部５０が４２Ｖ等）。

本体回路７０は、図示しないＣＰＵ，メモリ等を有する制御部を備え、印刷を実行するための所定のプログラムを実行することができる。本実施形態において、本体回路７０は、図示しない操作部や外部機器のインターフェースを備えており、操作部に対する利用者の操作に応じて外部機器（メモリやコンピュータ等）から印刷対象を示す情報を取得し、所定の処理を行って印刷イメージを生成し、駆動部５０を適宜制御して印刷イメージを印刷媒体に印刷させる。

なお、駆動部５０を駆動して印刷を実行する際、本体回路７０は昇圧回路４０を停止させず、駆動部５０に既定の電圧の電力を供給するが、本明細書ではこの状態を印刷モードと呼ぶ。駆動部５０が駆動されずに予め決められた所定時間が経過した場合、本体回路７０は、昇圧回路４０に制御信号を出力して昇圧回路４０を停止させる。この場合、本体回路７０に供給される電圧と比較して相対的に高い電圧を生成するための電力は、電源２０またはＡＣアダプター８０から昇圧回路４０に供給されない。従って、この状態は印刷モードよりも電力消費が抑制された状態であり、本明細書ではこの状態を省電力モードと呼ぶ。

本体回路７０は、上述のように昇圧回路４０の停止／非停止や駆動部５０の駆動タイミングを制御できるほか、電源２０を制御することが可能である。すなわち、本体回路７０と電源２０とは信号線で接続されており、本体回路７０は当該信号線を介して電源２０に対して現在が印刷モードであることを示す信号（印刷モード信号）と現在が省電力モードであることを示す信号（省電力モード信号）とを出力することが可能である。

（２）電源の構成：
電源２０は、電池パック２１ａ〜２１ｄおよび上述のモード（印刷モードおよび省電力モード）に応じて使用対象の電池パックを選択する構成を備えている。図２は、電源２０の内部構成を示すブロック図である。電源２０は、電池パック２１ａ〜２１ｄと、制御ＩＣ２２ａと、スイッチＳＷ０〜ＳＷ７を備えている。

制御ＩＣ２２ａは、図示しないＣＰＵ，メモリ等を有する制御部を備え、予めＲＯＭ等に記録されたプログラムを実行することによって既定の機能を実行することができる。本実施形態においては、当該プログラムがＳＷ制御部２２ａ１、電圧検出部２２ａ２というプログラムモジュールを備え、ＳＷ制御部２２ａ１は、スイッチＳＷ０〜ＳＷ７を制御する機能を制御ＩＣ２２ａに実現させる。すなわち、スイッチＳＷ０〜ＳＷ７は電気的にオン、オフを切り替え可能なスイッチ（例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ等）であり、制御ＩＣ２２ａは、ＳＷ制御部２２ａ１の処理により、図示しない信号線を介してスイッチＳＷ０〜ＳＷ７をオンまたはオフに設定することが可能である。

電圧検出部２２ａ２は、電池パック２１ａ〜２１ｄの電圧を検出する機能を制御ＩＣ２２ａに実現させる。すなわち、制御ＩＣ２２ａは、図示しないＡ／Ｄコンバーターおよび配線を備えており、制御ＩＣ２２ａは、電圧検出部２２ａ２の処理により、当該Ａ／Ｄコンバーターによってアナログ値からデジタル値に変換された電池パック２１ａ〜２１ｄの電圧を取得することができる。

スイッチＳＷ０〜ＳＷ７は、電池パック２１ａ〜２１ｄから選択された１個または複数個によって外部に電力を供給することができるように配線されている。すなわち、スイッチＳＷ０，ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６は外部端子Ｔ₁〜Ｔ₂の間に直列接続されている。また、電池パック２１ａ，スイッチＳＷ１，電池パック２１ｂ，スイッチＳＷ３，電池パック２１ｃ，スイッチＳＷ５，電池パック２１ｄ，スイッチＳＷ７は外部端子Ｔ₁〜Ｔ₂の間に直列接続されている。

さらに、スイッチＳＷ０とスイッチＳＷ２との間の配線が、スイッチＳＷ１と電池パック２１ｂの正極との間の配線と導通するように配線が設けられる。また、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ４との間の配線が、スイッチＳＷ３と電池パック２１ｃの正極との間の配線と導通するように配線が設けられる。さらに、スイッチＳＷ４とスイッチＳＷ６との間の配線が、スイッチＳＷ５と電池パック２１ｄの正極との間の配線と導通するように配線が設けられる。

本実施形態において、電源２０は、制御ＩＣ２２ａとスイッチＳＷ０〜ＳＷ７により、電池パック２１ａ〜２１ｄの電圧および外部の負荷（印刷モード、省電力モードのいずれか）に応じて使用対象の電池パックを切り替える。従って、制御ＩＣ２２ａとＳＷ０〜ＳＷ７が選択回路として機能する。ここでは、本体回路７０の処理および制御ＩＣ２２ａの処理によって当該電池パックの切替を詳細に説明する。

（２−１）本体回路の処理：
図１Ｂは、本体回路７０の処理を示すフローチャートである。印刷装置１０が起動されると、電源２０、ＡＣアダプター８０のいずれから電力が供給されている状態であっても昇降圧回路６０によって本体回路７０に印加すべき電圧の電力が生成される。昇降圧回路６０から電力が出力されると、本体回路７０は、図１Ｂに示す本体回路の処理を実行する。

当該処理において、本体回路７０は、印刷指示があったか否かを判定する（ステップＳ１００）。すなわち、図示しない操作部によって利用者が印刷開始を指示した場合に、本体回路７０は、印刷指示があったと判定する。ステップＳ１００において、印刷指示があったと判定されなかった場合、本体回路７０は、印刷指示があったと判定されることなく所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。すなわち、本体回路７０は、ステップＳ１００において印刷指示があったと判定されなかった場合、図示しない計時回路によって経過時間の計測を開始する。そして、当該計測結果が、所定時間（省電力モードに移行するまでの待機時間として予め規定された時間）以上になった場合、本体回路７０は所定時間が経過したと判定する。

ステップＳ１１０において、所定時間が経過したと判定されなかった場合、本体回路７０は、ステップＳ１００以降の処理を繰り返す。一方、ステップＳ１１０において、所定時間が経過したと判定された場合、本体回路７０は、省電力モード信号を出力する（ステップＳ１２０）。すなわち、本体回路７０は、現在が省電力モードであることを示す信号を電源２０に対して出力する。また、本体回路７０は、昇圧回路４０に制御信号を出力し、昇圧回路４０を停止させる。その後、本体回路７０は、ステップＳ１００以降の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１００において、印刷指示があったと判定された場合、本体回路７０は、印刷モード信号を出力する（ステップＳ１３０）。すなわち、本体回路７０は、現在が印刷モードであることを示す信号を電源２０に対して出力する。次に、本体回路７０は、印刷処理を実行する（ステップＳ１４０）。すなわち、本体回路７０は、昇圧回路４０に対して制御信号を出力し、昇圧回路４０を非停止状態にさせる。この結果、昇圧回路４０から既定の電圧の電力が出力される。また、本体回路７０は、操作部に対する利用者の操作に応じて印刷対象を特定し、所定の処理を行って印刷イメージを生成する。さらに、本体回路７０は、駆動部５０に対して制御信号を出力し、印刷ヘッドやキャリッジ、印刷媒体搬送装置等を駆動させ、当該印刷イメージを印刷させる。印刷処理が終了すると、本体回路７０は、ステップＳ１００以降の処理を繰り返す。

（２−２）制御ＩＣの処理：
図３は、制御ＩＣ２２ａの処理を示すフローチャートである。本実施形態においては、電源２０が印刷装置１０に装着された状態で、印刷装置１０が起動されると制御ＩＣ２２ａの処理が開始される。制御ＩＣ２２ａの処理において、制御ＩＣ２２ａは、電池パックの電圧を比較する（ステップＳ２００）。すなわち、制御ＩＣ２２ａは、電圧検出部２２ａ２の処理により、電池パック２１ａ〜２１ｄの電圧を取得し、各電池パック２１ａ〜２１ｄから選択した２個の組み合わせを全ての場合について特定し、各場合について電圧差を取得する。

次に、制御ＩＣ２２ａは、バランスした電池パックが存在するか否かを判定する（ステップＳ２０５）。すなわち、制御ＩＣ２２ａは、電圧検出部２２ａ２の処理により、電圧差が閾値以下である電池パックの組み合わせが存在するか否かを判定する。電圧差が閾値以下である電池パックの組み合わせが存在する場合、制御ＩＣ２２ａは、当該組み合わせをバランスした電池パックとみなす。

また、第１の電池パックが第２の電池パックとバランスし、かつ、第２の電池パックが第３の電池パックとバランスする場合、制御ＩＣ２２ａは、第１〜第３の電池パックがバランスしていると見なすなどの処理により、制御ＩＣ２２ａは、バランスした電池パックが３個以上存在する場合であってもそれを特定する。なお、閾値は、電圧が同一と見なすことができるほど小さいか否かを判定するための値であり、予め定義される。

ステップＳ２０５において、バランスした電池パックが存在すると判定されなかった場合、制御ＩＣ２２ａは、最も電圧が高い電池パックを使用対象として選択する（ステップＳ２１０）。すなわち、バランスした電池パックが存在しない場合、４個の電池パック２１ａ〜２１ｄの電圧が全て異なる値であるため、制御ＩＣ２２ａは、電池パック２１ａ〜２１ｄの電圧を比較し、最も電圧が大きい電池パックを使用対象として選択する。

一方、ステップＳ２０５において、バランスした電池パックが存在すると判定された場合、制御ＩＣ２２ａは、現在が印刷モードであるか否かを判定する（ステップＳ２１５）。すなわち、図示しない操作部によって利用者が印刷開始を指示した場合、本体回路７０は、ステップＳ１００，Ｓ１３０の処理により、電源２０に対して印刷モード信号を出力するため、最後に本体回路７０から出力された信号が印刷モード信号である場合、制御ＩＣ２２ａは、現在が印刷モードである、すなわち、印刷装置１０の負荷が高負荷であると判定する。

ステップＳ２１５において、現在が印刷モードであると判定された場合、すなわち、印刷装置１０の負荷が高負荷である（電源２０の外部が高い電圧を求めている）と判定された場合、制御ＩＣ２２ａは、バランスした電池パックの組み合わせの中から、最も電圧が高い電池パックの組み合わせを使用対象として選択する（ステップＳ２２０）。すなわち、ステップＳ２２０は、バランスした電池パックが少なくとも１組存在する場合に実行されるため、バランスした電池パックが１組存在するのであれば、制御ＩＣ２２ａは、当該組み合わせを選択し、その電池パックを使用対象として選択する。一方、バランスした電池パックが複数組（本実施形態においては２組）存在するのであれば、制御ＩＣ２２ａは、これらの組の中から電圧が高い組を選択し、その電池パックを使用対象として選択する。

一方、ステップＳ２１５において、現在が印刷モードであると判定されない場合、すなわち、印刷装置１０の負荷が低負荷である（電源２０の外部が低い電圧を求めている）と判定された場合、制御ＩＣ２２ａは、最も電圧が高い電池パックを使用対象として選択する（ステップＳ２２５）。すなわち、制御ＩＣ２２ａは、電池パック２１ａ〜２１ｄの電圧を比較し、最も電圧が大きい電池パックを使用対象として選択する。なお、ステップＳ２２５は、バランスした電池パックが少なくとも１組存在する場合に実行されるため、最も電圧が大きい電池パックがバランスした電池パックに含まれる場合、制御ＩＣ２２ａは、当該バランスした電池パックの組み合わせを使用対象として選択する。

次に、制御ＩＣ２２ａは、使用対象の電池パックが複数であるか否かを判定する（ステップＳ２３０）。そして、ステップＳ２３０において使用対象の電池パックが複数であると判定された場合、または、ステップＳ２２０が実行された場合、制御ＩＣ２２ａは、使用対象の電池パックを直列接続して電力を出力する（ステップＳ２３５）。本実施形態においては、任意の電池パックの組み合わせを直列接続するためにオンにすべきスイッチとオフにすべきスイッチとが予め特定されている。

そこで、制御ＩＣ２２ａは、ＳＷ制御部２２ａ１の処理により、使用対象の電池パックを直列接続するためにオンにすべきスイッチに制御信号を出力してオンに設定し、オフにすべきスイッチに制御信号を出力してオフに設定する。なお、ステップＳ２３０で使用対象の電池パックが複数であると判断される状況は、低負荷の（印刷モードでない）状況で発生し、要求される電圧が低いため、ステップＳ２３５で使用対象の電池パックが並列接続されても良いし、最も電圧が高い電池パックの１個が使用されてもよい。

一方、ステップＳ２１０が実行された場合、または、ステップＳ２３０において使用対象の電池パックが複数であると判定されない場合、制御ＩＣ２２ａは、使用対象の電池パックによって電力を出力する（ステップＳ２４０）。すなわち、ステップＳ２４０は使用対象の電池パックが１個の場合に実行されるため、制御ＩＣ２２ａは、ＳＷ制御部２２ａ１の処理により、当該電池パックから電力を出力するためにオンにすべきスイッチに制御信号を出力してオンに設定し、オフにすべきスイッチに制御信号を出力してオフに設定する。

以上の処理によれば、バランスした電池パックが存在する場合、印刷モードにおいてはバランスした電池パックの中で最も電池パックの電圧が高い組み合わせが直列接続され、省電力モードにおいては最も電圧が高い電池パックがバランスしている場合にこれらの電池が直列接続される。従って、これらの電池を直列接続する際に電池間における電荷の移動は発生せず（または極めて少なく）、電荷の移動による電力の損失を抑制することができる。

なお、本実施形態において、駆動部５０に印加される既定の電圧は、電源２０の最大電圧（電池パック２１ａ〜２１ｄを直列接続して得られる電圧）よりも大きい。従って、高負荷である印刷モードにおいては、電源２０の出力電圧が昇圧回路４０によって昇圧されることになる。そして、バランスした電池パックを直列接続することで得られる電圧は、これらの電池パックを使用して得られる電圧の中で最大の電圧である。そして、本実施形態の印刷モードにおいては、バランスした電池パックが直列接続して使用されるため、バランスした電池パックの組み合わせで出力可能な最大の電圧を電源２０から出力することになる。昇圧回路４０における電圧の変換においては、変換前後の電圧の差が小さいほど電力変換効率が高い（損失が少ない）ため、バランスした電池パックの組み合わせで出力可能な最大の電圧が電源から出力される本実施形態によれば、当該バランスした電池パックの組み合わせによって得られる最も高い電力変換効率で変換を行って負荷に対して電力を供給することができる。

さらに、上述の処理によれば、電池パックがバランスしているのであれば、低負荷である省電力モードにおいて最大の電圧の電池パックが優先的に使用され、さらに最大の電圧の電池パックがバランスしているならバランスしている複数の電池パックが使用される。すなわち、省電力モードにおいては電圧が最も高い電池が選択される。この構成により、省電力モードにおいては、残電力量が最も多く最も長期に使用可能な電池で外部に電力を供給することができる。

さらに、上述の処理によれば、ある電池パックが使用されることによって電圧が低下し、当該電池と他の電池との電圧差が閾値以下になった場合、当該電池と当該他の電池とが直列接続される。従って、電源の運用過程において、高い電力変換効率で変換を行って負荷に対して電力を供給する状況に、電力の損失を抑制しながら移行することができる。

（３）電池パックの選択例：
次に、電池パックの選択例を説明する。図４Ａ〜図９Ｂは、図２に示す電源２０からスイッチＳＷ０〜ＳＷ７および電池パック２１ａ〜２１ｄとその配線を抜き出して示す図である。これらの図においては、電池パックを示すブロック内に電池パックの電圧の相対関係を例示している。また、太い線によって導通している配線を示している。

図４Ａは電池パック２１ａの電圧が最大値Ｖmaxであり、他の電池パック２１ｂ〜２１ｄの電圧が最小値Ｖminである例を示している。省電力モードにおいてこの例の状況が生じると、図３に示す処理において制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パック２１ｂ〜２１ｄがバランスしていると判定し、ステップＳ２１５において印刷モードではないと判定する。

この結果、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２２５で最も電圧が高い電池パック２１ａを使用対象として選択し、ステップＳ２３０を経てステップＳ２４０を実行する。すなわち、制御ＩＣ２２ａは、図４Ａに示すようにスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６をオンに設定し、スイッチＳＷ０，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７をオフに設定する。この結果、電源２０は、使用対象の電池パック２１ａから電力を供給する。

一方、印刷モードにおいて電池パック２１ａの電圧が最大値Ｖmaxであり、他の電池パック２１ｂ〜２１ｄの電圧が最小値Ｖminである状況が発生すると、図３に示す処理において制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パック２１ｂ〜２１ｄがバランスしていると判定し、ステップＳ２１５において印刷モードであると判定する。

この結果、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２２０で最も電圧が高い電池パックの組み合わせ（電池パック２１ｂ〜２１ｄ）を使用対象として選択し、ステップＳ２３５を実行する。すなわち、制御ＩＣ２２ａは、図４Ｂに示すようにスイッチＳＷ０，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７をオンに設定し、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６をオフに設定する。この結果、電源２０は、使用対象の電池パック２１ｂ〜２１ｄを直列接続して電力を供給する。

さらに、省電力モードで実現される図４Ａに示す状況が継続し、電池パック２１ａの電圧がＶminに達すると、図３に示す処理において制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パック２１ａ〜２１ｄがバランスしていると判定し、ステップＳ２１５において印刷モードではないと判定する。

この結果、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２２５で最も電圧が高い電池パック（電池パック２１ａ〜２１ｄ）を使用対象として選択し、ステップＳ２３０を経てステップＳ２４０を実行する。すなわち、制御ＩＣ２２ａは、図４Ｃに示すようにスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７をオンに設定し、スイッチＳＷ０，ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６をオフに設定する。この結果、電源２０は、使用対象の電池パック２１ａ〜２１ｄを直列接続して電力を供給する。

図５Ａは電池パック２１ａの電圧が最小値Ｖminであり、他の電池パック２１ｂ〜２１ｄの電圧が最大値Ｖmaxである例を示している。省電力モードにおいてこの例の状況が生じると、図３に示す処理において制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パック２１ｂ〜２１ｄがバランスしていると判定し、ステップＳ２１５において印刷モードではないと判定する。

この結果、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２２５で最も電圧が高い電池パック２１ｂ〜２１ｄを使用対象として選択し、ステップＳ２３０を経てステップＳ２３５を実行する。すなわち、制御ＩＣ２２ａは、図５Ａに示すようにスイッチＳＷ０，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７をオンに設定し、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６をオフに設定する。この結果、電源２０は、使用対象の電池パック２１ｂ〜２１ｄを直列接続して電力を供給する。

一方、印刷モードにおいて電池パック２１ａの電圧が最小値Ｖminであり、他の電池パック２１ｂ〜２１ｄの電圧が最大値Ｖmaxである状況が発生すると、図３に示す処理において制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パック２１ｂ〜２１ｄがバランスしていると判定し、ステップＳ２１５において印刷モードであると判定する。

この結果、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２２０で最も電圧が高い電池パックの組み合わせ（電池パック２１ｂ〜２１ｄ）を使用対象として選択し、ステップＳ２３５を実行し、図５Ａに示す状況を実現する。すなわち、１個の電池パックのみ電圧が低く、他の電池パックの電圧がバランスしている場合、制御ＩＣ２２ａは、印刷装置１０の負荷にかかわらず、バランスした電池パックを直列接続して電力を供給する。

さらに、図５Ａに示す状況が継続し、電池パック２１ｂ〜２１ｄの電圧がＶminに達すると、図３に示す処理において制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パック２１ａ〜２１ｄがバランスしていると判定し、ステップＳ２１５を経てステップＳ２２０またはステップＳ２２５を実行する。これらのステップで使用対象として選択される電池パックは電池パック２１ａ〜２１ｄであるため、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２３５において、図５Ｂに示すようにスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７をオンに設定し、スイッチＳＷ０，ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６をオフに設定する。この結果、電源２０は、使用対象の電池パック２１ａ〜２１ｄを直列接続して電力を供給する。

図６Ａは電池パック２１ａ，２１ｂの電圧が最大値Ｖmaxであり、他の電池パック２１ｃ，２１ｄの電圧がＶ1，Ｖ2である例を示している。なお、ここで、Ｖmax＞Ｖ1＞Ｖ2である。省電力モードにおいてこの例の状況が生じると、図３に示す処理において制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パック２１ａ，２１ｂがバランスしていると判定し、ステップＳ２１５において印刷モードではないと判定する。

この結果、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２２５で最も電圧が高い電池パック２１ａ，２１ｂを使用対象として選択し、ステップＳ２３０を経てステップＳ２３５を実行する。すなわち、制御ＩＣ２２ａは、図６Ａに示すようにスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ６をオンに設定し、スイッチＳＷ０，ＳＷ２，ＳＷ５，ＳＷ７をオフに設定する。この結果、電源２０は、使用対象の電池パック２１ａ，２１ｂを直列接続して電力を供給する。

一方、印刷モードにおいて電池パック２１ａ，２１ｂの電圧が最大値Ｖmaxであり、他の電池パック２１ｃ，２１ｄの電圧がＶ1，Ｖ2である状況が発生すると、図３に示す処理において制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パック２１ａ，２１ｂがバランスしていると判定し、ステップＳ２１５において印刷モードであると判定する。

この結果、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２２０で最も電圧が高い電池パックの組み合わせ（電池パック２１ａ，２１ｂ）を使用対象として選択し、ステップＳ２３５を実行し、図６Ａに示す状況を実現する。すなわち、複数個の電池パックの最大値であるとともに電圧がバランスしており、他の電池パックの電圧がそれより低い場合、制御ＩＣ２２ａは、印刷装置１０の負荷にかかわらず、バランスした電池パックを直列接続して電力を供給する。

さらに、図６Ａに示す状況が継続し、電池パック２１ａ，２１ｂの電圧がＶ1に達すると、図３に示す処理において制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パック２１ａ〜２１ｃがバランスしていると判定し、ステップＳ２１５を経てステップＳ２２０またはステップＳ２２５を実行する。これらのステップで使用対象として選択される電池パックは電池パック２１ａ〜２１ｃであるため、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２３５において、図６Ｂに示すようにスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ６をオンに設定し、スイッチＳＷ０，ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ７をオフに設定する。この結果、電源２０は、使用対象の電池パック２１ａ〜２１ｃを直列接続して電力を供給する。すなわち、この例において制御ＩＣ２２ａは、最大電圧でバランスしている電池パックから直列接続にて使用し始め、他の電池パックと電圧がバランスすると、その電池パックを直列接続に加えて使用する。

図７Ａは電池パック２１ａ，２１ｂの電圧がＶ1であり、電池パック２１ｃの電圧が最大値Ｖmax、電池パック２１ｄの電圧がＶ2である例を示している。なお、ここで、Ｖmax＞Ｖ1＞Ｖ2である。省電力モードにおいてこの例の状況が生じると、図３に示す処理において制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パック２１ａ，２１ｂがバランスしていると判定し、ステップＳ２１５において印刷モードではないと判定する。

この結果、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２２５で最も電圧が高い電池パック２１ｃを使用対象として選択し、ステップＳ２３０を経てステップＳ２３５を実行する。すなわち、制御ＩＣ２２ａは、図７Ａに示すようにスイッチＳＷ０，ＳＷ２，ＳＷ５，ＳＷ６をオンに設定し、スイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ７をオフに設定する。この結果、電源２０は、使用対象の電池パック２１ｃによって電力を供給する。

一方、印刷モードにおいて電池パック２１ａ，２１ｂの電圧がＶ1であり、電池パック２１ｃの電圧が最大値Ｖmax、電池パック２１ｄの電圧がＶ2である状況が発生すると、図３に示す処理において制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パック２１ａ，２１ｂがバランスしていると判定し、ステップＳ２１５において印刷モードであると判定する。

この結果、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２２０で最も電圧が高い電池パックの組み合わせ（電池パック２１ａ，２１ｂ）を使用対象として選択し、ステップＳ２３５を実行する。すなわち、制御ＩＣ２２ａは、図７Ｂに示すようにスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ６をオンに設定し、スイッチＳＷ０，ＳＷ２，ＳＷ５，ＳＷ７をオフに設定する。この結果、電源２０は、使用対象の電池パック２１ａ，２１ｂを直列接続して電力を供給する。

さらに、図７Ｂに示す状況が継続し、電池パック２１ｃの電圧がＶ1に達すると、図３に示す処理において制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パック２１ａ〜２１ｃがバランスしていると判定し、ステップＳ２１５を経てステップＳ２２０を実行する。このステップで使用対象として選択される電池パックは電池パック２１ａ〜２１ｃであるため、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２３５において、図７Ｃに示すようにスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ６をオンに設定し、スイッチＳＷ０，ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ７をオフに設定する。この結果、電源２０は、使用対象の電池パック２１ａ〜２１ｃを直列接続して電力を供給する。すなわち、この例において制御ＩＣ２２ａは、バランスした電池パックの数が増えると、順次、その電池パックを直列接続に加えて使用する。

図８Ａは電池パック２１ａ〜２１ｄの電圧がＶmax，Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3であり、全て異なる例を示している。なお、ここで、Ｖmax＞Ｖ1＞Ｖ2＞Ｖ3である。この例の状況が生じると、図３に示す処理において制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パックがバランスしていると判定せず、ステップＳ２１０で最も電圧が高い電池パック２１ａを使用対象として選択する。そして、ステップＳ２４０において、制御ＩＣ２２ａは、図８Ａに示すようにスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６をオンに設定し、スイッチＳＷ０，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７をオフに設定する。この結果、電源２０は、使用対象の電池パック２１ａによって電力を供給する。

さらに、図８Ａに示す状況が継続し、電池パック２１ｂの電圧がＶ1に達すると、図３に示す処理において制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パック２１ａ，２１ｂがバランスしていると判定し、ステップＳ２１５を経てステップＳ２２０またはステップＳ２２５を実行する。これらのステップで使用対象として選択される電池パックは電池パック２１ａ，２１ｂであるため、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２３５において、図８Ｂに示すようにスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ６をオンに設定し、スイッチＳＷ０，ＳＷ２，ＳＷ５，ＳＷ７をオフに設定する。この結果、電源２０は、使用対象の電池パック２１ａ，２１ｂを直列接続して電力を供給する。すなわち、この例において制御ＩＣ２２ａは、バランスした電池パックの数が増えると、順次、その電池パックを直列接続に加えて使用する。

図９Ａは電池パック２１ａ，２１ｂの電圧が最大値Ｖmax、電池パック２１ｃ，２１ｄの電圧が最小値Ｖminである例を示している。この例が生じると、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パック２１ａ，２１ｂがバランスし、電池パック２１ｃ，２１ｄがバランスしていると判定し、ステップＳ２１５を経てステップＳ２２０またはステップＳ２２５を実行する。これらのステップで使用対象として選択される電池パックは電池パック２１ａ，２１ｂであるため、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２３５において、図９Ａに示すようにスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ６をオンに設定し、スイッチＳＷ０，ＳＷ２，ＳＷ５，ＳＷ７をオフに設定する。この結果、電源２０は、使用対象の電池パック２１ａ，２１ｂを直列接続して電力を供給する。

さらに、図９Ａに示す状況が継続し、電池パック２１ａ，２１ｂの電圧がＶminに達すると、図３に示す処理において制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２００，２０５を経て電池パック２１ａ〜２１ｄがバランスしていると判定し、ステップＳ２１５を経てステップＳ２２０またはステップＳ２２５を実行する。これらのステップで使用対象として選択される電池パックは電池パック２１ａ〜２１ｄであるため、制御ＩＣ２２ａは、ステップＳ２３５において、図９Ｂに示すようにスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７をオンに設定し、スイッチＳＷ０，ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６をオフに設定する。この結果、電源２０は、使用対象の電池パック２１ａ〜２１ｄを直列接続して電力を供給する。すなわち、この例においても制御ＩＣ２２ａは、バランスした電池パックの数が増えると、順次、その電池パックを直列接続に加えて使用する。

（４）他の実施形態：
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、複数の電池から相対的に高い電圧の電池を選択して使用する限りにおいて、他にも種々の実施形態を採用可能である。

複数の電池は、電位差の生じる複数の電極を備えており、電極への配線によって配線された回路に電力を供給することができればよい。従って、各電池は単一のセルによって構成されていても良いし、複数のセルが直列または並列に接続されて構成されていても良い。また、電池は一次電池であっても良いし二次電池であっても良い。さらに、エネルギー源の態様や電極の態様など、電池の種類は特に限定されず、種々の種類が採用されてよい。

選択回路は、複数の電池から相対的に高い電圧の電池を選択することができればよく、スイッチ等によって配線状態を変更する制御部によって任意の電池を選択可能な回路等によって実現可能である。すなわち、選択回路は、電池の電圧に基づいて使用対象の電池を選択し、制御部でスイッチのオン、オフを切り替える事により、選択された電池を任意の接続態様（直列接続また並列接続）で接続し、外部に電力を供給することができればよい。

選択される電池は、複数の電池の中で少なくとも他の１個と比較した場合に相対的に電圧が高い電池であれば良く、最も高い電圧の電池であっても良い。むろん、選択される電池は１個であっても良いし、複数個であっても良い。複数個の電池が選択される場合、選択された電池が直列接続されても良いし、並列接続されてもよい。前者は、高い電圧が必要である場合、後者は長期の電力供給が必要である場合に好ましい構成である。

さらに、相対的に高い電圧の電池を選択する際の構成例として、選択回路は、電圧差が閾値以下である複数の電池を選択し、選択された複数の電池を直列接続して外部に電力を供給させる構成であっても良い。すなわち、電圧差が閾値以下である複数の電池は、電圧がバランスしており、これらの電池を直列接続しても電池間における電荷の移動は発生せず（または極めて少なく）、電荷の移動による電力の損失を抑制することができる。なお、閾値は、電荷の移動による電力を無視できるように設定されていればよい（閾値について以下同様）。すなわち、閾値以下の電圧差の複数の電池は、電圧が均一であると見なすことができるように閾値が設定されていればよい。

なお、電源から電力の供給を受ける外部の負荷は、通常、印加されるべき電圧（または電圧範囲）が仕様によって決まっている。そして、複数の電圧を組み合わせて出力可能な複数の電圧の少なくとも１個と、負荷に印加される電圧とは異なっている。従って、負荷に印加される電圧と異なる電圧が電源から出力される場合、当該電圧が昇降圧回路によって変換された後に負荷に対して印加される。このような変換において、一般的には、変換前後の電圧の差が小さいほど電力変換効率が高い（損失が少ない）。

そして、電源と外部の負荷とを備えるシステム（電子機器等）を構成する場合、通常は、複数の電池によって出力可能な電圧の最大値が負荷に印加すべき電圧の最大値以上にならないように構成される。従って、このような構成において、相対的に高い電圧の電池を複数個直列接続する構成が採用されると、複数の電池によって出力し得る最大の電圧を昇降圧回路に供給することができ、当該複数の電池によって得られる最も高い電力変換効率で変換を行って負荷に対して電力を供給することができる。

さらに、選択回路が、外部の負荷に基づいて電池を選択する構成としてもよい。この構成は、例えば、選択回路が、外部が低い電圧を求めている（外部の負荷が低負荷である）場合、最も高い電圧の電池を選択し、選択された電池によって外部に電力を供給させ、外部が高い電圧を求めている（外部の負荷が高負荷である）場合、電圧差が閾値以下である複数の電池の組み合わせであって、最も高い電圧の電池の組み合わせを選択し、選択された複数の電池を直列接続して外部に電力を供給させることによって実現可能である。

すなわち、外部が低い電圧を求めている場合、電圧が最も高い電池が選択されるため、外部が低い電圧を求めている場合においては、残電力量が最も多く、最も長期に使用可能な電池で外部に電力を供給することができる。むろん、この場合、電圧が最も高い電池が複数個存在する（電圧差が閾値以下であってバランスしていると見なすことができる電池が複数個存在する）場合、それらの電池を直列接続しても良いし、並列接続しても良いし、複数の電池の中の１個を単独で使用してもよい。

一方、外部が高い電圧を求めている場合、選択回路は、電圧差が閾値以下である複数の電池、すなわち、バランスしている複数の電池を組み合わせて直列接続する。従って、電荷の移動による電力の損失が発生しない電池によって外部に電力供給が可能である。また、選択回路は、バランスしている電池の組み合わせの中から最も電圧の高い組み合わせを選択する。この結果、バランスしている電池の組み合わせの中で、最も電圧が高い組み合わせが選択され、直列接続により、バランスした電池の組によって出力可能な最大電圧で外部に電力を供給することができる。従って、昇降圧回路で電力が変換される場合であっても、高い電力変換効率で変換を行って負荷に対して電力を供給することができる。

さらに、電池からの電力の供給によって、当該電池と他の電池との電圧差が閾値以下になった場合、選択回路が当該電池と当該他の電池とを直列接続して外部に電力を供給させる構成を採用してもよい。すなわち、使用中の電池の電力量が低下し、電圧が低下したことによって他の電池と電圧がバランスする場合、他の電池と組み合わせて直列接続して電力を外部に供給する。この構成によれば、電源の運用過程において、電力の損失を抑制しながら、高い電力変換効率で変換を行って負荷に対して電力を供給する状況に移行することができる。

さらに、上述の電源を備え、該電源から供給される電力で動作する電子機器が構成されても良い。電子機器としては、電源によって駆動する種々の機器を想定する事が可能であり、例えば、印刷装置、スキャナ装置、撮像装置、演算装置、携帯端末等やこれらの装置を含む複合機等が挙げられる。さらに、以上のような、複数の電池から相対的に高い電圧の電池を選択して使用する本発明の手法は、方法としても実現可能である。

１０…印刷装置、２０…電源、２１…電池パック、２１ａ〜２１ｄ……電池パック、２２…選択回路、２２ａ…制御ＩＣ、２２ａ１…ＳＷ制御部、２２ａ２…電圧検出部、３０…充電回路、４０…昇圧回路、５０…駆動部、６０…昇降圧回路、７０…本体回路、８０…アダプター

Claims (4)

1. 複数の電池と、
   選択回路と、を備え、
   前記選択回路は、
   外部が低い電圧を求めている場合、
   最も高い電圧の前記電池を選択し、選択された前記電池によって外部に電力を供給させ、
   外部が高い電圧を求めている場合、
   電圧差が閾値以下である複数の前記電池の組み合わせであって、最も高い電圧の前記電池の組み合わせを選択し、選択された複数の前記電池を直列接続して外部に電力を供給させる電源。
2. 前記選択回路は、
   電圧差が閾値以下である複数の前記電池を選択し、選択された複数の前記電池を直列接続して外部に電力を供給させる、
   請求項１に記載の電源。
3. 前記選択回路は、
   前記電池からの電力の供給によって、当該電池と他の電池との電圧差が閾値以下になった場合、当該電池と当該他の電池とを直列接続して外部に電力を供給させる、
   請求項１〜請求項２のいずれかに記載の電源。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電源を備え、該電源から供給される電力で動作する電子機器。

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