JPH06253471A - フローティング充電電源を備える電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二次電池の充電時間を延長することなく、電
気機器を常に正常に動作させる。 【構成】 電気機器は、充電電源３に大電流供給スイッ
チ５を備える。二次電池１は切換手段７を介して電気機
器本体６の電源ライン４に接続される。電気機器本体６
を充電電源３に接続した状態で電気機器本体６を使用す
るとき、大電流供給スイッチ５はオンに切り換えられて
充電電源３から電気機器本体６に電力を供給し、電気機
器本体６を充電電源３から外すと、切換手段７は二次電
池１を電気機器本体６の電源ライン４に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、充電電源が、二次電池
の充電と電気機器本体への電力供給とに使用されるフロ
ーティング充電電源を有する電気機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明の電気機器は、主して携帯電話に
使用される。携帯電話は、図１に示すように、電源ライ
ン４に二次電池１を接続している。二次電池１から携帯
電話２に電力を供給するためである。この携帯電話２
は、充電電源３にセットして充電できるようになってい
る。携帯電話２を充電電源３にセットすると、二次電池
１は充電電源３によって充電される。携帯電話２を充電
電源３から外すと、二次電池１から携帯電話２に電力が
供給される。この構造の携帯電話２は、充電電源３にセ
ットした状態で電話がかかってくると電話のベルがな
る。ベルを鳴らす電力の一部、あるいは全体は、二次電
池１から供給される。いいかえると、充電している二次
電池１の容量が、ベルを鳴らすことによって減少する。
とくに、二次電池１が満充電に近くなって、二次電池１
をトリクル充電しているときには、ベルを鳴らす電力の
ほとんどが二次電池１から供給される。充電電源３の出
力電流が小さく制御されているからである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、図１に示
すように、二次電池１と電気機器本体の電源ライン４の
両方を充電電源３に接続するフローティング充電は、充
電中に電気機器本体を使用すると、二次電池１の容量が
減少する特性がある。このことは、二次電池の充電時間
を長くする欠点がある。充電した二次電池を、電気機器
本体が消費するからである。とくに、携帯電話のよう
に、充電電源３にセットした充電で、電気機器本体の消
費電力が大きい場合、二次電池１の容量減少が大きく、
充電時間を相当に長くする欠点がある。

【０００４】携帯電話２を充電電源３にセットした状態
で、携帯電話が使用されると、二次電池を携帯電話の電
源ラインから電気的に切り離すことによって、二次電池
の電力消費は解消できる。しかしながら、この回路によ
ると、二次電池の充電状態によって、携帯電話のベルの
音が小さくなることがある。それは、二次電池をトリク
ル充電しているときにベルが鳴ると、充電電源から大電
流を取り出すことができず、ベルを鳴らすに十分な電力
を供給できないからである。

【０００５】本発明は、これ等の欠点を解決することを
目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、
充電中に電気機器本体を使用しても二次電池の充電時間
が長くならず、また、二次電池をトリクル充電している
状態にあっても、電気機器本体を正常に動作できるフロ
ーティング充電電源を備える電気機器を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のフローティング
充電電源を備える電気機器は、前述の目的を達成するた
めに下記の構成を備える。電気機器は、充電電源３でも
って、二次電池１を充電すると共に、電気機器本体６に
電力を供給するように構成されている。

【０００７】さらに、本発明の電気機器は、充電電源３
に大電流供給スイッチ５を備えている。また、二次電池
１は、切換手段７を介して電気機器本体６の電源ライン
４に接続される。電気機器本体６を充電電源３に接続し
て、電気機器本体６を使用しない状態においては、切換
手段７は二次電池１を充電電源３に電気的に接続して二
次電池１を充電する。電気機器本体６を充電電源３に接
続した状態で使用状態になると、大電流供給スイッチ５
がオンに切り換えられて充電電源３から電気機器本体６
に電力を供給する。電気機器本体６を充電電源３から外
すと、切換手段７は、二次電池１を電気機器本体６の電
源ライン４に接続する。

【０００８】

【作用】本発明のフローティング充電電源を備える電気
機器は下記の、、の状態で使用される。

【０００９】 電気機器本体を充電電源にセットし
て、電気機器本体を使用しない状態、すわち、電気機器
本体が電力を消費しない状態。この状態において、二次
電池１は、充電電源３から通常の状態で充電される。

【００１０】 電気機器本体を充電電源にセットし
て、電気機器本体を使用する状態、すなわち、電気機器
本体６が電力を消費する状態。この状態において、大電
流供給スイッチ５がオンとなって、充電電源３から電気
機器本体６に電力が供給される。オン状態の大電流供給
スイッチ５は、二次電池１の充電状態に関係なく、電気
機器本体６を正常に動作できる電流を充電電源３から供
給する。

【００１１】この状態にあって、二次電池１からは電気
機器本体６に電力が供給されないように、いいかえる
と、二次電池１が放電しないように、二次電池１は電気
機器本体６から電気的に切り離される。図２に示す電気
機器は、二次電池１を電気機器本体６から電気的に切り
離すために、ダイオード８を使用している。ダイオード
８は、充電電源３から二次電池１は通電されるが、二次
電池１から電気機器本体６には通電しない方向に接続さ
れている。ダイオード８に代わって、図４に示すよう
に、切離スイッチ９を使用することもできるのは言うま
でもない。

【００１２】 電気機器本体を充電電源から外した状
態。この状態において、切換手段７は、二次電池１を電
気機器本体６の電源ライン４に接続する。したがって、
電気機器本体６は、二次電池１を電源として動作する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための電気機器を例示するものであって、
本発明の電気機器は、回路構成の配置を下記のものに特
定するものでない。本発明の電気機器は、特許請求の範
囲において、種々の変更を加えることができる。

【００１４】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、および
「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付
記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、
実施例の部材に特定するものでは決してない。

【００１５】図２に示すフローティング充電電源を備え
る電気機器は、充電電源３と電気機器本体６とを備え
る。電気機器本体６は携帯電話で、脱着自在に充電電源
３に接続されている。携帯電話は接続端子を介して充電
電源３に接続される。

【００１６】充電電源３は、直流電源１０と、充電制御
回路１１と、大電流供給スイッチ５と、強制放電回路１
２とを備える。

【００１７】直流電源１０は、入力される交流の１００
Ｖを、二次電池１の充電と電気機器本体６の駆動とに最
適な直流に変換して出力する。

【００１８】充電制御回路１１は、直流電源１０の出力
を制御して、二次電池１を満充電する。電気機器本体６
に内蔵する二次電池１が、ニッケルカドミウム電池であ
ると、充電制御回路１１は、ニッケルカドミウム電池を
定電流で急速充電し、ほぼ満充電になるとトリクル充電
に切り換える。ただ、充電制御回路１１は、二次電池１
を急速充電せず、常時トリクル充電して二次電池１を充
電することもできる。さらに、電気機器本体６の二次電
池１がリチウムイオン二次電池であると、充電制御回路
１１は、最初に定電流充電した後、定電圧充電して二次
電池１を満充電する。充電制御回路１１は、いずれのタ
イプの二次電池を充電しても、常時二次電池を大電流で
充電することはない。二次電池が満充電になった後は、
充電電流を小さくして過充電を防止する。

【００１９】大電流供給スイッチ５は、電気機器本体６
を充電電源３にセットした状態で、電気機器本体６が電
力を消費する状態となったときに、二次電池１を放電す
ることなく、電気機器本体６を動作できるに十分な電流
を供給する。図に示す大電流供給スイッチ５は、スイッ
チング素子であるスイッチングトランジスターＴｒ1
と、電流制限抵抗Ｒ1とで構成される。

【００２０】電流制限抵抗Ｒ1は、電気機器本体６が消
費する最大電流を供給できる値に設計される。ただ、ス
イッチングトランジスターＴｒ1の内部抵抗を調整し
て、電流制限抵抗Ｒ1を省略することもできる。スイッ
チングトランジスターＴｒ1は、電気機器本体６からの
信号でオンオフ制御される。電気機器本体６が使用状態
になると、スイッチングトランジスターＴｒ1はオン、
電気機器本体６が使用されない状態でオフに制御され
る。このようにスイッチングトランジスターＴｒ1を制
御するために、電気機器本体６は、使用状態では”Ｈｉ
ｇｈ”、使用しない状態では”Ｌｏｗ”の出力をスイッ
チングトランジスターＴｒ1のベースに入力する。スイ
ッチングトランジスターＴｒ1は、電気機器本体６か
ら”Ｈｉｇｈ”の信号が入力されると、ベース電流が流
れてオンとなる。”Ｌｏｗ”の信号が入力されると、ベ
ース電流が流れずにスイッチングトランジスターＴｒ1
はオフとなる。スイッチングトランジスターＴｒ1のベ
ースは、接続端子を介して電気機器本体６に接続され
る。

【００２１】強制放電回路１２は、満充電した二次電池
１の残存容量を検出して、表示手段１３に出力する。強
制放電回路１２が、二次電池１の残存容量を検出する状
態を図３に示す。この図に示すように、強制放電回路１
２は、満充電した二次電池１を、一定の周期で、短時間
（Ｔｂ）、一定電流で強制的に放電する。強制放電する
と、二次電池１の電圧がΔＶ低下する。二次電池１の電
圧低下（ΔＶ）をマイコンが検出して、二次電池１の残
存容量を演算する。残存容量の大きい二次電池１はΔＶ
が小さく、残存容量が小さいとΔＶが大きくなる。マイ
コン１４は、演算した二次電池１の残存容量を表示手段
１３に表示する。また、二次電池１の残存容量が少なく
なると、充電制御回路１１を制御して二次電池１を再び
急速充電することもできる。強制放電回路１２は、スイ
ッチングトランジスターＴｒ2と、放電電流を調整する
電流制限抵抗Ｒ2とを備える。スイッチングトランジス
ターＴｒ2がオンになると二次電池１は強制放電され
る。スイッチングトランジスターＴｒ2のオンオフは、
マイコン１４で制御される。

【００２２】電気機器本体６は、二次電池１と、切換手
段７とを内蔵している。二次電池１は、切換手段７を介
して電源ライン４に接続されている。

【００２３】切換手段７は、２回路のリレー１５と、ダ
イオード８とを備える。リレー１５は、電気機器本体６
を充電電源３から外したときに、二次電池１を電気機器
本体６の電源ライン４に直接に接続する。電気機器本体
６を充電電源３にセットしたときには、ダイオード８を
介して二次電池１を電源ライン４に接続する。ダイオー
ド８は、充電電源３から二次電池１には通電されるが、
二次電池１から電源ライン４には通電されない方向に接
続されている。

【００２４】リレー１５は、充電電源３にセットしたと
きに、コイルに通電されるように、接続端子を介してコ
イルを充電電源３の出力に接続される。リレー１５のノ
ーマルクローズ接点（以下、ＮＣ接点）は電源ライン４
に、ノーマルオープン接点（以下、ＮＯ接点）はダイオ
ード８を介して電源ライン４に、コモン接点（以下、Ｃ
接点）は二次電池１の＋側に接続されている。このよう
に接続されたリレー１５は、電気機器本体６を充電電源
３にセットすると、コイルが励磁されて、Ｃ接点がＮＯ
接点に接続される。すなわち、二次電池１はダイオード
８を介して電源ライン４に接続される。電気機器本体６
を充電電源３から外すと、リレー１５のコイルには通電
されなくなり、Ｃ接点はＮＣ接点に接続される。したが
って、二次電池１は直接に電源ライン４に接続されて、
二次電池１から電源ライン４に電力を供給できる状態と
なる。

【００２５】図２に示す電気機器は下記の動作をして、
二次電池１を充電し、また電気機器本体６を、充電電源
３と二次電池１のいずれかで動作させる。

【００２６】 電気機器本体を充電電源にセットして
電気機器本体を使用しないとき この状態では、電気機器本体６を充電電源３にセットし
ているので、リレー１５のＣ接点は、ＮＯ接点に接続さ
れる。したがって、充電電源３から二次電池１は通電さ
れるが、二次電池１から電源ライン４には通電されない
状態となる。すなわち、二次電池１は、充電されるが、
電源ライン４に放電されない状態となる。この状態で
は、二次電池１は充電電源３から正常な状態で充電され
る。この状態で、電気機器本体６は使用されないので、
大電流供給スイッチ５のスイッチングトランジスターＴ
ｒ1はオフ状態となり、これが二次電池１を過充電する
ことはない。

【００２７】 電気機器本体を充電電源に接続して、
電気機器本体を使用する状態 この状態になると、電気機器本体６から大電流供給スイ
ッチ５のスイッチングトランジスターＴｒ1に”Ｈｉｇ
ｈ”信号が出力され、大電流供給スイッチ５のスイッチ
ングトランジスターＴｒ1がオンとなる。したがって、
直流電源１０から大電流供給スイッチ５を介して電気機
器本体６に電力が供給される。このとき、二次電池１
は、ダイオード８を介して電源ライン４に接続されるの
で、二次電池１から電源ライン４に電力が供給されるこ
とはない。すなわち、二次電池１は放電されない。

【００２８】大電流供給スイッチ５がオンとなったとき
に、二次電池１が過充電されないことも大切である。そ
れは、満充電した二次電池１を、大電流で充電すると過
充電となって電池性能が低下するからである。このこと
を実現するために、大電流供給スイッチ５の出力電圧
は、二次電池１を過充電しないが、電気機器本体６を駆
動できるに十分な電圧に設定される。

【００２９】図４に示すように、ダイオード８に代わっ
て切離スイッチ９を使用して、充電電源３にセットした
電気機器本体６を、使用時に充電電源３の＋側から切り
離して二次電池１の過充電を防止することもできる。こ
の図に示す切離スイッチ９は、充電電源３のマイコン１
４で制御する。マイコン１４は、電気機器本体６を使用
するときに、”Ｈｉｇｈ”の信号を出力する。”Ｈｉｇ
ｈ”信号を出力するマイコン１４は切離スイッチ９を作
動させて、Ｃ接点をＮＣ接点から切り離し、二次電池１
を電源ライン４から切り離すように制御する。切離スイ
ッチ９は、電気機器本体６を充電電源３から離すと、コ
イルに励磁されなくなって、Ｃ接点をＮＣ接点に接続
し、二次電池１を電源ライン４に接続する。

【００３０】 電気機器本体を充電電源から外した状
態 この状態で、リレー１５のコイルは通電されなくなり、
リレー１５のＣ接点がＮＣ接点に接続される。したがっ
て、二次電池１は直接に電源ライン４に接続され、二次
電池１から電気機器本体６に電力が供給される。大電流
供給スイッチ５は、電気機器本体６から信号が入力され
ず、常時オフの状態となる。

【００３１】以上の実施例は、電気機器を携帯電話とす
る例を詳述した。ただ、本発明のフローティング充電電
源を備える電気機器は、電気機器本体を携帯電話に特定
することなく、充電電源にセットして電気機器本体の二
次電池を充電し、また、この状態で電気機器本体を使用
する全ての電気機器に使用できる。

【００３２】

【発明の効果】本発明のフローティング充電電源を備え
る電気機器は、電気機器本体を充電電源にセットした状
態で、電気機器本体が使用状態になると、大電流供給ス
イッチから電気機器本体に電力を供給する。この状態
で、二次電池から電気機器本体に電力が供給されないよ
うに切換手段を制御する。したがって、電気機器本体を
充電電源にセットして二次電池を充電するときに、二次
電池が放電されて電気機器本体に電力を供給するのが防
止され、充電中の二次電池の容量が減少することがな
い。このため、充電中に二次電池が放電されて充電時間
が延長されるのを防止できる。また、本発明の電気機器
は、二次電池の充電状態に関係なく、たとえば、二次電
池をトリクル充電しているときに、電気機器本体が使用
されるようになっても、充電電源から電気機器本体を正
常に動作できる電力が供給される。それは、電気機器本
体を充電電源にセットした状態で、電気機器本体を使用
するようになると、大電流供給スイッチをオンして、充
電電源から電気機器本体の電源ラインに電力が供給され
るからである。したがって、本発明の電気機器は、電気
機器本体を充電電源にセットした状態で、二次電池をも
っとも効率よく短時間で充電でき、しかも、この充電で
電気機器本体を確実に動作して便利に使用できる特長が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のフローティング充電電源を備える電気機
器の一例を示す回路図

【図２】本発明の一実施例を示すフローティング充電電
源を備える電気機器の回路図

【図３】充電される二次電池の電圧変化を示すグラフ

【図４】本発明の他の実施例を示すフローティング充電
電源を備える電気機器の回路図

【符号の説明】

１…二次電池 ２…携帯電話 ３…充電電源 ４…電源ライン ５…大電流供給スイッチ ６…電気機器本体 ７…切換手段 ８…ダイオード ９…切離スイッチ １０…直流電源 １１…充電制御回路 １２…強制放電回路 １３…表示手段 １４…マイコン １５…リレー Ｔｒ1，Ｔｒ2…スイッチングトランジスター Ｒ1，Ｒ2…電流制限抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充電電源(3)が、二次電池(1)を充電する
   と共に、電気機器に電力を供給するように構成されたフ
   ローティング充電電源を備える電気機器において、 充電電源(3)が大電流供給スイッチ(5)を備え、二次電池
   (1)は切換手段(7)を介して電気機器本体(6)の電源ライ
   ン(4)に接続されており、電気機器本体(6)を充電電源
   (3)に接続して電気機器本体(6)を使用しない状態におい
   ては、切換手段(7)は二次電池(1)を充電電源(3)に電気
   的に接続して二次電池(1)を充電状態とし、電気機器本
   体(6)を充電電源(3)に接続した状態で使用状態になる
   と、大電流供給スイッチ(5)がオンに切り換えられて充
   電電源(3)から電気機器本体(6)に電力が供給され、電気
   機器本体(6)が充電電源(3)から外されると、切換手段
   (7)が二次電池(1)を電気機器本体(6)の電源ライン(4)に
   接続するように構成されたことを特徴とするフローティ
   ング充電電源を備える電気機器。