JPH04145838A - 電子機器の充電制御方式 - Google Patents

電子機器の充電制御方式

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JPH04145838A
JPH04145838A JP30942190A JP30942190A JPH04145838A JP H04145838 A JPH04145838 A JP H04145838A JP 30942190 A JP30942190 A JP 30942190A JP 30942190 A JP30942190 A JP 30942190A JP H04145838 A JPH04145838 A JP H04145838A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、パーソナルコンピュータ等の電子機器におい
て、ニッケルカドニウム(Ni−cd)電池等の二次電
池を急速充電する充電制御方式に関する。
(ロ)従来の技術 ラップトツブコンピュータあるいはノート型コンピュー
タ等の電子機器は、持ち運ぶことを目的としたものであ
るので、電源として、ニッケルカドニウム電池等の充電
可能な二次電池を搭載するものがほとんどである。
この種の機器においては、従来、特開昭63−1247
31号公報、実開平1−166441号公報に開示され
ているように、電子機器本体の使用状況を判定し、不使
用状態のとき急速充電を行う様に制御していた。具体的
には、電源スイッチのオンオフ状態を検出し、スイッチ
がオンからオフになると急速充電を開始するようにして
いた。
(ハ)発明が解決しようとする課題 従来技術においては、電源スイッチがオンからオフにな
ると常に急速充電が開始されるので、すでに充電されて
いる満充電の電池が装着されている場合でも、急速充電
が行われてしまい、このために、電池が過充電状態にな
り電池の劣化を早めるという課題があった。
(ニ)課題を解決するための手段 本発明は、電子機器本体に設けられた電源スイッチと、
電子機器本体に着脱自在に装着される二次電池と、外部
電源に基ずき前記二次電池を急速充電する充電回路と、
前記電源スイッチのオンオフ状態を検出する第1検出手
段と、前記二次電池の装着状況を検出する第2検出手段
と、充電禁止フラグを急速充電の終了に応じてセットし
、前記二次電池の取り外しに応じてリセットするフラグ
制御手段と、前記第1及び第2の検出手段の出力と前記
充電禁止フラグの状態に応じて前記充電回路を制御する
充電制御手段とを備え、二次電池が装着状態にあり、且
つ、電源スイッチがオフで充電禁止フラグがリセット状
態にあるとき、急速充電を開始するようにして、上記課
題を解決する、( ものである。
また、本発明は、電子機器本体に設けられた電源スイッ
チと、電子機器本体に着脱自在に装着される二次電池と
、外部電源からの電力を電子機器本体に供給するアダプ
ターと、供給電力に基ずき前記二次電池を急速充電する
充電回路と、前記電源スイッチのオンオフ状態を検出す
る第1検出手段と、前記二次電池の装着状況を検出する
第2検出手段と、前記アダプターと電子機器本体との接
続状態を検出する第3検出手段と、充電禁止フラグを急
速充電の終了に応じてセットし、前記二次電池の取り外
し及び前記アダプターと電子機器本体との接続の解除に
応じてリセットするフラグ制御手段と、前記第1乃至第
3の検出手段の出力と前記充電禁止フラグの状態に応じ
て前記充電回路を制御する充電制御手段とを備え、二次
電池が装着状態にあると共にアダプターと電子機器本体
とが接続され、且つ、電源スイッチがオフで充電禁止フ
ラグがリセット状態にあるとき、急速充電を開始するよ
うにして、」−記課題を解決するものである。
(ホ)作用 本発明によれば、−旦電池が充電されると、充電禁止フ
ラグがセット状態になるので、電源スイッチをオフした
ときに満充電の電池が装着されていても、この電池が再
び急速充電されることはなく、過充電を防止できる。
更に、この充電禁止フラグは、電池の取り外しに応じて
リセットされるので、電池の交換時には必ず自動的に急
速充電が行われる。
また、電池の充電後に、アダプターと本体の接続を解除
して電池駆動により本体を使用し、その後に、アダプタ
ーと本体を接続すると、自動的に急速充電が開始される
(へ)実施例 第2図は、本発明の実施例の概略構成を示すブロック図
であり、1はニッケルカドニウム(Ni−cd)電池又
はニッケル水素電池(N i −MH)電池等の二次電
池よりなる電池パック2が着脱自在なパーソナルコンピ
ュータ等の情報機器本体、3は一端がACプラグ4に結
合され他端がケーブル5を介して本体1に接続され、A
C電圧をDC電圧に変換して本体に供給するACアダプ
ター機能と、電池パック2への充電機能とを備えたAC
アダプター&チャージャーである。
本体lは、ケーブル5を接続するためのDCプラグ6、
供給される電源電圧をDC−DC変換して負荷7に供給
する本体電源回路8、電源供給ラインに挿入された電源
スイッチ9、電源スイッチ9と連動し電源スイッチのオ
ンオフを検出するための急速充電検出スイッチ10、電
池種別検出用のスイッチ11、DCプラグ6の端子HP
2から電池パック2の入出力端子に向かって順方向に挿
入されたダイオード12、電池パック20入出力端子か
らDCプラグ6の端子HPIに向かって順方向に挿入さ
れたダイオード13を有する。
一方、ACアダプター&チャージャー3は、電源トラン
ス14の一次側に、ラインフィルタ15、整流回路16
、平滑回路17、−次側コイル18、スイッチング素子
19、スイッチング素子のオンオフを制御するPWM制
御回路20、フォトカプラ21の受光部であるフォトト
ランジスタ211を有する。
また、トランスの二次側には、第1及び第2の2つのコ
イル22.23を備え、各々に、整流回路24,25、
平滑回路26.27が接続されている。平滑回路26の
出力は、第1接点S1が順方向に挿入されたダイオード
28を介してDCプラグ29の端子P]に接続され、且
つ、第2接点S2がDCプラグ29の端子P2に接続さ
れたリレー30に接続されている。
さらに、平滑回路26の出力側には、電源の定電圧化及
び定電流化を実現するため、定電圧回路31、電流検出
回路32、定電流回路33、フォトカプラ21のフォト
ダイオード21.0が設けられている。これら定電圧回
路及び定電流回路の制御は、マイクロコンピュータ34
により行われ、このマイクロコンピュータ34には、D
Cプラグ29の端子P3.P4がら、本体側の急速充電
検出スイッチ10.電池種別検出スイッチ11のスフ イッチ出力が、そして、オープン電池&−ΔV検出回路
35及びショート電池検出回路36から検出信号が入力
される。尚、リレー30及びLED37の各ドライバ3
8.39も、マイクロコンピュータ34により制御され
る。
二次側の他の平滑回路27の出力側には、トリクル充電
電流をDCプラグ29の端子P2を介して電池パック2
に供給するため、トリクル充電制御抵抗40が挿入され
ている。
本実施例では、トリクル充電電流1rは0.  IC以
下の150mAに設定されており、電池が装着されてい
ないオープン時に供給ライン42の電圧は23Vになる
よう設定されている。また、アダプターモードでは、リ
レー30の接点がSlと接続されて、供給ライン41に
は16Vの定電圧が供給され、急速充電モードでは、リ
レー30の接点が82と接続されて、供給ライン42に
は23Vの定電圧が供給され、且つ、その定電流値は後
に説明するように、時間と共に段階的に上昇するよう制
御される。
次に、ACアダプター&チャージャー3の具体構成を第
3図に示し、より詳細に説明する。
まず、マイクロコンピュータ34は、端子c。
MPから入力されるアナログ電圧をデジタル電圧に変換
するAD変換器50と、プログラム及びN1−cd電池
用とNi−MH電池用の各々の△■値を記憶するROM
51と、AD変換器5oがらの入力電圧BV、そのピー
ク電圧PEEK、後述の充電制御に使用する各種フラグ
INF、5HORTF、BATF、DELTAを記憶す
るためのRAM52と、安全タイマー、ショートタイマ
ー、充電タイマー、−ΔVタイマー等の各種タイマー5
3とを内蔵する。
オープン電池&−ΔV検出回路35は、マイクロコンピ
ュータ34がらパルス信号PWMを入力して側波の基準
電圧V1を出力するトランジスタ600及びコンデンサ
601よりなる側波電圧発生回路60と、この側波基準
電圧V1とライン42の抵抗分割電圧Vsとを比較する
コンパレータ61と、コンパレータ61の出力によりオ
ンオフし、その出力を端子COPMに入力するトランジ
スタ62よりなり、ライン42の電圧に応じたアナログ
電圧をCOMP端子に入力する。
ここで、電圧VSは、ライン42の電圧が22Vのとき
基準電圧V1の最高値とほぼ同電位になるように設定さ
れており、Vlの最低値はOVである。従って、DCプ
ラグ29がDCプラグ5と接続されていないか、若しく
は、電池が未装着のオープン電池状態では、ライン42
の電圧は23■と22Vより常に高くなるので、COM
P端子にはHの信号が入力され続け、一方、DCプラグ
が接続され、且つ、電池が装着された状態では、ライン
42の電圧は電池電圧に低下するので、COMP端子へ
の入力信号によりマイクロコンピュータ34は、DCプ
ラグ29が接続されているか否か、及び、オープンバッ
テリー状態であるか否かを判定できる。
ショート電池検出回路36は、ライン42の抵抗分割電
圧と定電圧レギュレータ63からの基準電圧を比較して
、ライン42の電圧がIOV以下であることを検出する
コンパレータ64と、コンパレータ64の出力によりオ
ンオフするトランジスタ65.66よりなり、トランジ
スタ65はリレードライバ38に接続され、トランジス
タ66はコンパレータ61の一端子に接続されている。
次に、定電圧回路31及び定電流回路33について説明
する。
定電圧回路31は、ライン42と接地間に、抵抗R1,
フォトダイオード210.シャントレギュレータ70を
直列接続し、且つ、直列抵抗R2、R4,R5の分圧点
Aをシャントレギュレータ70のVref端子に接続し
て構成されている。シャントレギュレータ70はそのV
ref電圧が常に一定であり、また、R3,C3は発振
防止用の素子である。
抵抗R5には、並列にトランジスタQ1が接続され、そ
のベースには、抵抗R7を介してマイクロコンピュータ
34が□・らの信号TOが入力されている。
従って、ライン42の電圧■0が上昇または下降しよう
とすると、フォトダイオード210に流れる電流が増加
または減少し、この電流がフォト) ランシスタ211
 ニヨr)PWMrPtllH’UE路20ニフイード
バツクされ、電圧voを下降または上昇させるようスイ
ッチング素子がオンオフして、電圧■0を一定に保つよ
う働く。また、VO= (1+R2/ (R4+R5)
l Vrefであるので、トランジスタQ1がオンする
と(R4+R5)がR4のみとなって、電圧■Oが高く
なる。ここでは、16Vから25Vへと変化する。
一方、定電流回路33は、電流検出抵抗32の一端Cと
定電圧レギュレータ63の出力に接続された直列抵抗R
I3.R12,R11,RIO。
R9と、その分圧点りの電圧を子端子に入力し、一端子
に電流検出抵抗32の他端Bの電圧を抵抗R8を介して
入力するコンパレータ71と、フォトダイオード210
とシャントレギュレータ70のカン−rとの接続点Eか
らコンパレーク71の出力に向かって順方向に挿入され
たダイオード72と、直列抵抗113.R]2.R11
に各々並列に接続され、マイクロコンピュータ34から
の信号TI、T2.T3を各ベースに各々入力するトラ
ンジスタQl、Q2.Q3とよりなる。
この回路では、電池パック2が装着されると、ライン4
1から電池パック2を介して電流検出抵抗32に矢印方
向の電流が流れ、この電流が増加または減少しようとす
ると、コンパレータ71の出力が低下または上昇し、こ
れに応じてダイオード72を介してフォトダイオード2
10を流れる電流が増加または減少し、この電流がフィ
ードバックされて、電流検出抵抗32に流れる電流を減
少または増加させるように働き、結果として電流を一定
に保つ。
さらに、信号TI、T2.T3がHからLになると、ト
ランジスタQ2.Q3.Q4がそれぞれオンして抵抗R
13,R12,R11が短絡され、これによって、D点
の基準電圧が上昇する。
従ってこの時、電流検出抵抗32を流れる定電流値が高
くなる。ここでは、信号TI、T2.T3に応じて、定
電流値が、IA=0.6C,1,7A=IC,2,5A
=1.’5Cと順に変化する。
尚、To−T3が全てHであるときの定電流値は、0.
3A=0.2Cに設定されている。
ところで、本実施例では、N1−cdとNi−MHの2
種類の電池を使用可能であって、その電池種別は、第5
図に示す構成により識別される。
即ち、電池パックの挿入部には電池種別スイッチとして
のマイクロスイッチ91が設けられており、N1−cd
電池200では、第5図Aに示すように、このスイッチ
91に対応する位置はフラットになっているが、Ni−
MH電池201では、第5図Bに示すように、スイッチ
に対応する部分に凸部202が形成されている。
よって、矢印にしたがって、N1−cd電池200を挿
入した場合には、スイッチと電池とは接触せず、スイッ
チはオフのままであるが、N1−M Hを挿入した場合
には、凸部によりスイッチが押し込まれ、スイッチはオ
ンする。そして、このオンオフスイッチ出力が、DCプ
ラグ端子HP4及びP4を介してマイクロコンピュータ
に入力される。
第3図に戻って、LED37は、赤と緑の2色のLED
370及び部371から構成されており、LEDドライ
バ39も2つのトランジスタ390及び391からなる
以下、第1図のフローチャート及び第4図の波形図を参
照して、実施例の動作を詳しく説明する。
ACプラグ4をコンセントに差し込むと、ACアダプタ
ー&チャージャー3はパワーオンリセットされ、内部状
態がクリアされると共に、リレー30が接点S1側に接
触し、プラグ端子P1にライン41から16Vの定電圧
を供給するアダプタモードとなる。このモードでは、電
池が装着された状態では、ライン42から端子P2を介
して0、IC以下のトリクル充電電流が電池パック2に
供給される。
次に、第1図のフローチャートに示すように、マイクロ
コンピュータ34は、端子COMPへの入力により、A
Cアダプター&チャージャー3のDCプラグ29が、本
体1側のDCプラグ6と接続されているか、また、オー
プンバッテリー状態であるか否か判定する。、DCプラ
グが接続状態にあり、且つ、バッテリーが装着されてい
れば、さらに端子P3からの急速充電検出スイッチ入力
により、本体1の電源スイッチ9がオンされているか判
定し、オンされていれば内部の禁止フラグINFがOで
あるかチエツクする。そして、INFが0であるとき、
急速充電モードに入る。
急速充電モードでは、マイクロコンピュータ34は、信
号TOをHにし、リレードライバ38を駆動してリレー
30の接点を81から82に切り替えると共に、定電圧
回路31のトランジスタQ1をオンしてライン41から
の電池オープン時の供給電圧を25Vにアップさせ、さ
らに、信号T2〜T4をHにしてトランジスタQ2〜Q
4をオフにし、0.2Cの急速充電を開始する。そして
、開始と共に、安全タイマー530及び充電タイマー5
31をスタートさせる。尚、ライン42の電位は、勿論
、電池2の電圧と同電位になる。
0.2C充電の開始後、マイクロコンピュータ34は、
端子P4からの電池種別検出スイッチ入力を読み取って
電池種別を判定し、N1−cd主電池あれば、フラグB
ATFをOにすると共にドライバ390を駆動して、赤
色LED370を点灯し、Ni−MH電池であれば、フ
ラグBA”rFを1にすると共にドライバ390及び3
91を駆動して、LED 370及び371を点灯し、
LED37を橙色に点灯する。
次に、マイクロコンピュータ34は、充電タイマーによ
り0.2C充電を開始してから20秒間経過したか判定
し、経過していれば信号T1をI(からLにしてトラン
ジスタQ2をオンにし定電流値を0.6Cに上昇させる
。その後、充電タイマーにより20秒経過する毎に信号
T2.T3を順にHからLにして、第4図Aに示すよう
に、定電流値を順にIC,1,5Cへと変化させる。こ
れに伴い、電池電圧BVは同図に示すように徐々に上昇
し、第6図Aに示す従来例の如く、充電初期に大電流を
急激にり・えることにより生ずる疑似ピーク電圧は発生
しなくなる。この効果は、定電流値を変化させるステッ
プ数を細かくするほどより効果的である。
0.1C〜1.5Cの各急速充電サイクルにおいては、
5TEP−A、B、Dに示すように、DCプラグの接続
状態、オープンバッテリー状態。
本体スイッチ状態が常時検出されており、DCプラグが
外れるか、電池が外されるか、本体スイッチ9がオンに
されると、急速充電は停止され、LED37も消灯する
また、マイクロコンピュータ34は、AD変換器50の
出力によって、電池電圧BVを一定周期でサンプリング
しており、前回のサンプリング値と最新のサンプリング
値を常に比較して、大きいほうの値をPEEKとしてR
AM52に記憶するようにしている。そして、最新のサ
ンプリング値がPEEKより低くなったとき、ピーク電
圧が発生したと判断する。
ピーク電圧が発生した後は、ピーク値と最新のサンプリ
ング電池電圧BVとの差が、予めROM51に記憶され
ている△V値を越えたか否かを判定し、越えたとき−へ
■が発生したと判断する。
そして、へVタイマーによりこの状態が1分間続けば満
充電と判断して禁止フラグINFを1にし、第4図Aの
如く、急速充電を終了する。つまり、信号Toをり、T
l〜T3をH,リレー30の接点を81にして、アダプ
タモードに戻り、電池2に対しては0.IC以下のトリ
クル充電に入る。
もし、急速充電開始後80分経過しても、ピーク電圧が
又は−ΔVが検出されないときは、安全タイマー530
によって急速充電は停止される。
ところで、ピーク電圧の発生後、本実施例では、フラグ
BATFの判定により、電池の種別に応じてROM51
から異なるΔV値を読み出すようにしており、この処理
によって、2種の電池に対応できるようにしている。
また、0.2C〜1.5Cの各充電サイクルにおいては
、5TEP−Cに示すように、電池電圧BVがIOV以
下であるか判定することによって、電池が短絡した異常
な状態にあるか否か判定している。
即ち、ショートタイマーによって電池電圧BVがlO■
以下である状態が30秒以上続くかどうかチエツクし、
続く場合はショートバッテリーと判断して急速充電を停
止し、フラグBATFに基ずき電池の種別に応じて、N
1−cd電池の場合はLED37を赤色に点滅させ、N
i−MH主電池場合はLED37を橙色に点滅させるよ
うにしている。
以上の急速充電サイクルが終了すると、マイクロコンピ
ュータ34の処理は第1図の先頭に戻り、ここで、DC
プラグの接続状態及びオープンバッテリー状態の判定が
行われ、DCプラグの接続が外れるか、オープンバッテ
リー状態になると、禁止フラグINFを0に戻して再び
同一の判定を繰り返す。さらに、DCプラグが接続され
ておりオープンバッテリー状態で無いときは、本体スイ
ッチ状態の判定と、これに続く禁止フラグINFの判定
が行われ、本体スイッチ9がオンのとき、及び、禁止フ
ラグが1のときは、INFを操作すること無く処理は先
頭に戻り、INFがOのときのみ急速充電モードに移る
つまり、電池2が一旦急速充電されると、本体スイッチ
9をオンオフしても、DCプラグを外すか、電池2を取
り外さないかぎり、不用、αに急速充電モードには入ら
ないよう構成されている。言い換えれば、急速充電後に
DCプラグを外して本体を使用し、その後DCプラグを
差し込むか、若しくは、DCプラグを接続したまま電池
を交換すれば、必ず急速充電が行われる。
第4図Bは、急速充電により満充電になった電池を、再
び急速充電した過充電状態を示す図であるが、本発明で
は、急速充電の初期状態においては上述したように、充
電電流を段階的に徐々に上昇させるので、電池電圧も徐
々にしか上昇せず、充電による温度上昇も、第6図Bに
示す従来例に比べれば極力抑えることができるようにな
る。
よって、電池の劣化が防止される。
また、従来例では、−ΔV検出タイマーで定まる数分間
は、既にピーク電圧が発生していても1.50の急速充
電を継続させなくてはならないが、本発明では、ステッ
プ充電モードの60秒間さえ待てば、その後のピーク電
圧の発生に応じてΔV検出を行なって充電を終了でき、
このため、過充電時の充電時間を短くでき、より一層温
度上昇を抑えることができる。
(ト)発明の効果 本発明によれば、電源スイッチがオフである機器不使用
状態において急速充電が自動的に行われるだけでなく、
電池の過充電を防止でき、このため、電池の劣化を抑え
ることができる。更には、電池を交換したときにも自動
的に急速充電を開始できる。
また、電池が装着されていれば、アダプターを本体に接
続するだけで、電池を急速充電することができ、非常に
便利となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の処理内容を示すフローチャー
ト、第2図は本実施例の概略ブロック図、第3図は本実
施例の詳細回路図、第4図は本実施例における電圧及び
電流波形図、第5図は本実施例の要部構造を示す図、第
6図は従来例における電圧及び電流波形図である。 1・・・・・本体、2・・・・・電池パック、3・・・
・・ACアダプタ&チャージャー 6.29・・・・・
DCプラグ、9・・・・・電源スイッチ、10・・・・
・急速充電スイッチ、11・・・・・電池種別検出スイ
ッチ、14・・・・・電源トランス、30・・・・・リ
レー 31・・・・・定電圧回路、33・・・・・定電
流回路、34・・・・・マイクロコンピュータ、35・
・・・・オープン電池&−ΔV検出回路、36・・・・
・ショート電池検出回路、37・・・・・LEDo

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電子機器本体に設けられた電源スイッチと、電子
    機器本体に着脱自在に装着される二次電池と、外部電源
    に基ずき前記二次電池を急速充電する充電回路と、前記
    電源スイッチのオンオフ状態を検出する第1検出手段と
    、前記二次電池の装着状況を検出する第2検出手段と、
    充電禁止フラグを急速充電の終了に応じてセットし、前
    記二次電池の取り外しに応じてリセットするフラグ制御
    手段と、前記第1及び第2の検出手段の出力と前記充電
    禁止フラグの状態に応じて前記充電回路を制御する充電
    制御手段とを備え、二次電池が装着状態にあり、且つ、
    電源スイッチがオフで充電禁止フラグがリセット状態に
    あるとき、急速充電を開始するようにしたことを特徴と
    する電子機器の充電制御方式。
  2. (2)電子機器本体に設けられた電源スイッチと、電子
    機器本体に着脱自在に装着される二次電池と、外部電源
    からの電力を電子機器本体に供給するアダプターと、供
    給電力に基ずき前記二次電池を急速充電する充電回路と
    、前記電源スイッチのオンオフ状態を検出する第1検出
    手段と、前記二次電池の装着状況を検出する第2検出手
    段と、前記アダプターと電子機器本体との接続状態を検
    出する第3検出手段と、充電禁止フラグを急速充電の終
    了に応じてセットし、前記二次電池の取り外し及び前記
    アダプターと電子機器本体との接続の解除に応じてリセ
    ットするフラグ制御手段と、前記第1乃至第3の検出手
    段の出力と前記充電禁止フラグの状態に応じて前記充電
    回路を制御する充電制御手段とを備え、二次電池が装着
    状態にあると共にアダプターと電子機器本体とが接続さ
    れ、且つ、電源スイッチがオフで充電禁止フラグがリセ
    ット状態にあるとき、急速充電を開始するようにしたこ
    とを特徴とする電子機器の充電制御方式。
JP30942190A 1990-10-01 1990-11-14 電子機器の充電制御方式 Expired - Lifetime JP2604275B2 (ja)

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