JPWO2018066520A1

JPWO2018066520A1 - 電気機器

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Abstract

第１充電池１１、及び第１充電池１１とは特性の異なる第２充電池１２を内蔵し、第１充電池１１を充電する第１充電回路１３と、第２充電池１２を充電する第２充電回路１４と、を備え、第２充電回路１４は、当該電気機器の外部から供給される電力により第２充電池１２を充電し、第１充電回路１３は、当該電気機器の外部から供給される電力、及び第２充電池１２から供給される電力の双方により第１充電池１１を充電する電気機器１である。

Description

本発明は、二次電池から供給される電力により動作する電気機器に関する。

二次電池から供給される電力を消費して動作する電気機器の中には、短時間に比較的大きな電流を必要とするものがある。そのような用途のためには、最大放電電流が大きな二次電池を使用することが望ましい。一方で、充電回数を減らしたり、長時間にわたって充電なしで使用したりするためには、電気機器内に蓄積可能なエネルギー密度を高めることが望まれる。

上述したような異なる要求を、一種類の二次電池だけで満足することは難しい場合がある。そこで、特性の異なる複数種類の二次電池を併用することが考えられる。しかしながら、このような複数種類の二次電池を効率的に利用する方法については、これまで十分に検討されていなかった。

本発明は上記実情を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、複数種類の二次電池を効率的に利用して動作する電気機器を提供することにある。

本発明に係る電気機器は、第１充電池、及び当該第１充電池とは特性の異なる第２充電池を内蔵する電気機器であって、前記第１充電池を充電する第１充電回路と、前記第２充電池を充電する第２充電回路と、を備え、前記第２充電回路は、当該電気機器の外部から供給される電力により前記第２充電池を充電し、前記第１充電回路は、当該電気機器の外部から供給される電力、及び前記第２充電池から供給される電力の双方により前記第１充電池を充電することを特徴とする。

本発明の実施の形態に係る電気機器の回路構成を示す図である。外部電源が接続された際の処理の流れの一例を示すフロー図である。外部電源の接続が解除された際の処理の流れの一例を示すフロー図である。昇圧回路による昇圧制御の一例を説明する図である。昇圧回路による昇圧制御の別の例を説明する図である。本発明の実施の形態に係る電気機器の回路構成の別の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電気機器１の概略の回路構成を示す図である。同図に示されるように、電気機器１は、第１充電池１１、及び第２充電池１２を内蔵可能であって、第１充電回路１３と、第２充電回路１４と、第１容量演算回路１５と、第２容量演算回路１６と、電源端子１７と、切替回路１８と、昇圧回路１９と、負荷２０と、制御回路２１と、を含んで構成されている。本実施形態に係る電気機器１は、例えば電動工具や電気自動車、蓄電池、航空機等、充電池から供給される電力で動作する各種の機器であってよい。

第１充電池１１及び第２充電池１２は、繰り返し充放電が可能な二次電池であって、電気機器１はこれらの充電池から供給される電力によって動作する。本実施形態では、第１充電池１１と第２充電池１２とは、互いに特性が異なる充電池であることとする。ここで充電池の特性とは、許容される最大充電電流や最大放電電流、インピーダンス、エネルギー密度等のパラメータであって、第１充電池１１と第２充電池１２はこれらのパラメータのいずれか少なくとも一つが互いに異なっている。具体的に本実施形態では、第１充電池１１は、第２充電池１２よりも最大放電電流が大きく、第２充電池１２よりもエネルギー密度及びインピーダンスが小さい電池であることとする。最大放電電流が大きくインピーダンスが小さいので、第１充電池１１は、第２充電池１２と比較して短時間に大きな電力を供給することが可能である。しかしながら、第２充電池１２よりもエネルギー密度が小さいために、第１充電池１１だけでは限られた体積で十分な電力を蓄積することが難しい。そこで第１充電池１１よりエネルギー密度が大きな第２充電池１２を併用することで、電気機器１内に蓄積可能な電力容量を増大させることができる。具体例として、第１充電池１１はリチウムイオン電池、第２充電池１２は全固体電池であってよい。また、第１充電池１１はラミネートリチウムイオン電池、第２充電池１２は一般的なリチウムイオン電池であってもよい。

第１充電回路１３及び第２充電回路１４は、それぞれ対応する充電池を充電するための回路であって、充電ＩＣ等の集積回路であってよい。それぞれの充電回路は、その入力側が切替回路１８と接続されている。第１充電回路１３は、コイルＬ１を介して負荷２０に、抵抗器Ｒ１を介して第１充電池１１の正極側に、それぞれ接続されている。また、第２充電回路１４は、コイルＬ２を介して昇圧回路１９に、抵抗器Ｒ２を介して第２充電池１２の正極側に、それぞれ接続されている。

また、第１充電回路１３は、その充電経路上にスイッチ素子Ｓｗ１を内蔵している。同様に、第２充電回路１４はスイッチ素子Ｓｗ２を内蔵している。これらのスイッチ素子がオフになると、対応する充電池に対する充電は停止される。なお、各充電回路の内部の回路構成は、これらのスイッチ素子を除き、図中では省略されている。

第１容量演算回路１５及び第２容量演算回路１６は、それぞれ対応する充電池の電池容量を演算し、その結果を制御回路２１に入力する。具体的に第１容量演算回路１５は、抵抗器Ｒ１に並列に接続されており、第１充電池１１に流れる電流Ｉｂ１、及び第１充電池１１の電池電圧Ｖｂ１を計測する。そして、これらの情報を用いて計測時点における第１充電池１１の電池容量を演算する。同様に、第２容量演算回路１６は抵抗器Ｒ２に並列に接続されており、第２充電池１２に流れる電流Ｉｂ２、及び第２充電池１２の電池電圧Ｖｂ２を計測し、その結果に基づいて第２充電池１２の電池容量を演算する。

電源端子１７は、外部の電力供給源（以下、外部電源という）と接続される端子である。この電源端子１７を介して、第１充電池１１及び第２充電池１２を充電するための電力が外部電源から供給される。電源端子１７には、例えば商用の交流電源から供給される電力を直流に変換して出力するＡＣアダプタが接続されてもよいし、電力供給に対応するＵＳＢホスト機器等の電気機器が接続されてもよい。

切替回路１８は、第１充電回路１３に入力される電力の供給元を切り替えるための回路であって、スイッチ素子を含んで構成される。切替回路１８の入力側には、電源端子１７と昇圧回路１９とが接続されており、これらの接続先を切り替えることによって、切替回路１８は外部電源及び第２充電池１２のいずれかを電力の供給元として選択する。切替回路１８の出力側には第１充電回路１３及び第２充電回路１４が接続されている。切替回路１８の入力が電源端子１７に切り替えられると、外部電源から供給される電圧Ｖｉ１の電力が第１充電回路１３及び第２充電回路１４に入力され、第１充電池１１及び第２充電池１２双方の充電に用いられる。一方、切替回路１８の入力が昇圧回路１９に切り替えられた場合、第２充電池１２から供給される電力が昇圧回路１９を経由して電圧Ｖｉ２の電力として第１充電回路１３に入力される。この電力が、第１充電池１１の充電、及び負荷２０の動作のために用いられる。

一例として、図１では切替回路１８は２個の半導体のスイッチ素子Ｓｗ３及びＳｗ４によって構成されている。これら２個のスイッチ素子のうちのいずれか一方が選択的にオンになることで、電源端子１７と昇圧回路１９のいずれか一方が切替回路１８の入力となる。具体的に、スイッチ素子Ｓｗ３がオン、スイッチ素子Ｓｗ４がオフになると電源端子１７と第１充電回路１３とが接続され、スイッチ素子Ｓｗ３がオフ、スイッチ素子Ｓｗ４がオンになると昇圧回路１９の出力と第１充電回路１３とが接続される。ただし、切替回路１８の構成は図１に示したものに限られず、各種の構成を採り得る。また、切替回路１８は突入電流保護のためにソフトスタート機能や過電圧保護回路を備えてもよい。また、切替回路１８は機械式のスイッチ素子によって構成されてもよい。

切替回路１８は、制御回路２１からの制御信号に応じて接続先の切り替えを行ってよい。この場合、制御回路２１は、電源端子１７に対する電力供給の有無を監視し、電力供給を検出した場合に切替回路１８の接続先を電源端子１７に切り替える。また、機械式のスイッチ素子の場合、切替回路１８は電源端子１７への外部からの接続の有無に応じて接続先を切り替える。いずれの場合にも、切替回路１８の接続先は電源端子１７に対する電力供給がある場合に電源端子１７に切り替えられ、電力供給がない場合には昇圧回路１９に切り替えられることになる。なお、切替回路１８は、ユーザーの操作に応じて接続先を切り替えるスイッチ素子であってもよい。

昇圧回路１９は、第２充電回路１４から出力される電圧Ｖｓ２を電圧Ｖｉ２に昇圧して、切替回路１８に入力する。昇圧回路１９は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ等であってよい。

負荷２０は、電気機器１の本来的な機能を実現するための回路素子等であって、外部電源、第１充電池１１及び第２充電池１２から供給される電力を消費して動作する。負荷２０は、モーターや集積回路等、電気機器１の種類に応じた各種の部品を含んでよい。また、電気機器１が蓄電池の場合などにおいては、各充電池から供給される電力を消費して動作する負荷は電気機器１の外部にあってもよい。負荷２０には、第１充電回路１３から出力される電圧Ｖｓ１が入力される。

制御回路２１は、電気機器１内の各回路の動作を制御する。具体的に本実施形態では、制御回路２１は第１充電回路１３、第２充電回路１４、第１容量演算回路１５、第２容量演算回路１６、切替回路１８、及び昇圧回路１９と接続されている。なお、図１ではこれらの接続を実現する信号線は省略されている。制御回路２１は、第１充電回路１３、及び第２充電回路１４による充電池に対する充電の状況を監視する。また、第１容量演算回路１５及び第２容量演算回路１６から各充電池の充電容量に関する情報を取得する。そして、これらの情報に応じて第１充電回路１３、第２充電回路１４、及び昇圧回路１９を動作させることによって、第１充電池１１及び第２充電池１２による充放電を制御する。また、前述したように制御回路２１は、電源端子１７に対する接続の有無を監視し、その結果に応じて切替回路１８の接続先を切り替えてもよい。

以下、以上説明した構成を有する電気機器１の動作について説明する。

まず、外部電源が電源端子１７に接続された状態における電気機器１の動作について、説明する。電源端子１７に外部電源が接続されると、制御回路２１は切替回路１８のスイッチ素子Ｓｗ３をオンに、スイッチ素子Ｓｗ４をオフに切り替える。これにより切替回路１８の入力が電源端子１７に切り替えられ、外部電源から切替回路１８、及び第１充電回路１３を経由して負荷２０に電流が流れる。その結果、負荷２０は外部電源から供給される電力を消費して動作する。ただし、瞬間的に大量の電力を消費する場合など、外部電源からの電力だけでは不足する場合、負荷２０は一時的に第１充電池１１から供給される電力を併せて消費して動作してもよい。このような制御は、第１充電回路１３が有する機能によって実現できる。

さらに外部電源が接続された状態において、制御回路２１は、第１充電池１１、及び第２充電池１２それぞれの充電状態に応じて、外部電源から供給される電力により各充電池の充電を行うように対応する充電回路に指示する。これにより各充電回路は、対応する充電池の充電を行う。

具体的に、第１容量演算回路１５の演算結果に基づいて第１充電池１１の電池容量が充電目標値未満であると判定される場合、制御回路２１は、スイッチ素子Ｓｗ１をオンに切り替えて第１充電池１１の充電を開始させる制御信号を、第１充電回路１３に対して出力する。これに応じて第１充電回路１３は、外部電源から供給される電力により第１充電池１１を充電する。その後、第１充電池１１の電池容量が充電目標値に達したことを検知した場合、制御回路２１はスイッチ素子Ｓｗ１をオフに切り替え、第１充電池１１の充電を停止させる。

同様に、第２容量演算回路１６の演算結果に基づいて第２充電池１２の電池容量が充電目標値未満であると判定される場合、制御回路２１は、スイッチ素子Ｓｗ２をオンに切り替えて第２充電池１２の充電を開始させる制御信号を、第２充電回路１４に対して出力する。これに応じて第２充電回路１４は、外部電源から供給される電力により第２充電池１２を充電する。その後、第２充電池１２の電池容量が充電目標値に達したことを検知した場合、制御回路２１はスイッチ素子Ｓｗ２をオフに切り替え、第２充電池１２の充電を停止させる。

なお、各充電池の電池容量の充電目標値は、１００％（電池の満充電）であってもよいが、それより低い値であってもよく、第１充電池１１と第２充電池１２とで互いに異なる値であってもよい。特に第１充電池１１は、外部電源が接続されていない間も後述するように第２充電池１２から供給される電力によって充電されるため、その充電目標値を１００％とすると、比較的長期にわたって満充電に保たれる可能性がある。しかしながら、充電池が長時間満充電の状態になると、電池の劣化を早めるおそれがある。そこで、第１充電池１１の電池容量の充電目標値は、第２充電池１２よりも低い値（例えば８０％）としてもよい。

なお、ここでは制御回路２１は対応する容量演算回路の演算結果に基づいて各充電池の充電を終了するか否か判定することとしたが、これに限らず、充電池の電池電圧、及び充電電流の大きさに基づいて充電の終了タイミングを決定してもよい。

ここで、外部電源が新たに電源端子１７に接続された際の制御の流れの一例について、図２のフロー図を用いて説明する。制御回路２１は、電源端子１７に外部電源が接続されたことを検知すると、切替回路１８のスイッチ素子Ｓｗ３をオンに、スイッチ素子Ｓｗ４をオフにして、切替回路１８の入力を電源端子１７側に切り替える（Ｓ１）。これにより外部電源から供給される電圧Ｖｉ１が第１充電回路１３及び第２充電回路１４に入力される。

続いて制御回路２１は、第１充電回路１３、及び第２充電回路１４をオンにする（Ｓ２）。その後、制御回路２１は、第１容量演算回路１５の演算結果を用いて第１充電池１１の電池容量が充電目標値未満か否かを判定する（Ｓ３）。第１充電池１１の電池容量が充電目標値未満の場合、制御回路２１は、スイッチ素子Ｓｗ１をオンにして第１充電池１１の充電を開始するよう第１充電回路１３に指示する（Ｓ４）。一方、第１充電池１１の電池容量が充電目標値以上であれば、その時点では第１充電池１１を充電する必要はないので、そのまま次のステップに進む。

次に制御回路２１は、第２容量演算回路１６の演算結果を用いて第２充電池１２の電池容量が充電目標値未満か否かを判定する（Ｓ５）。第２充電池１２の電池容量が充電目標値未満の場合、制御回路２１は、スイッチ素子Ｓｗ２をオンにして第２充電池１２の充電を開始するよう第２充電回路１４に指示する（Ｓ６）。一方、第２充電池１２の電池容量が充電目標値以上の場合、その時点では第２充電池１２を充電する必要はないので、第２充電回路１４の充電制御をオフにする（Ｓ７）。以上のフローにより、外部電源が接続された際には、その供給電力によって負荷２０を動作させるとともに、充電が必要な充電池の充電を開始することができる。

なお、以上の説明では外部電源から供給される電力によって第１充電池１１と第２充電池１２の双方を同時に充電することとした。しかしながらこれに限らず、電気機器１は第１充電池１１と第２充電池１２を一度に一つずつ充電してもよい。こうすれば、第１充電池１１及び第２充電池１２を同時に充電する場合と比較して、外部電源の電力供給能力を小さくすることができる。さらにこの場合において、電気機器１はより最大放電電流の大きな第１充電池１１を優先的に充電し、第１充電池１１の電池容量が充電目標値に達してから第２充電池１２を充電することとしてもよい。これにより、瞬間的に大きな電力を出力することのできる第１充電池１１に常に電力が蓄積された状態を保つことができる。この例では、負荷２０の動作によって第１充電池１１の電池容量が所与の閾値を下回った場合には、第２充電池１２の充電を停止して第１充電池１１の充電を再開する。

次に、外部電源が接続されていない状態における電気機器１の動作について、説明する。電源端子１７への外部電源の接続が解除されると場合、制御回路２１は切替回路１８のスイッチ素子Ｓｗ３をオフに、スイッチ素子Ｓｗ４をオンに切り替える。これにより、切替回路１８経由で昇圧回路１９の出力と第１充電回路１３の入力とが接続される。さらに第２充電回路１４は、制御回路２１からの指示に応じてスイッチ素子Ｓｗ２をオンにしつつ、充電機能をオフにする。併せて制御回路２１は、昇圧回路１９の動作を開始させる。このとき、第２充電回路１４が出力する電圧Ｖｓ２は第２充電池１２の放電によって生じる電圧となり、昇圧回路１９は、この放電による電圧Ｖｓ２を昇圧して切替回路１８経由で第１充電回路１３に入力する。すなわち、外部電源が接続されていない場合には、外部電源から供給される電力の代わりに、第２充電池１２から供給される電力が第１充電回路１３に入力され、この電力によって負荷２０が動作することになる。

なお、外部電源からの電力で動作する場合と同様に、第２充電池１２から供給される電力だけでは不足する場合には、負荷２０は第１充電池１１から供給される電力を消費して動作してもよい。前述したように、本実施形態では第２充電池１２よりも第１充電池１１の方が最大放電電流が大きい。そのため、負荷２０が短時間に大量の電力を必要とし、第２充電池１２の供給電力では十分でない場合にも、第１充電池１１から電力を供給することで負荷２０が動作可能になる。

さらに、第１充電池１１の電池容量が減少している場合、第１充電回路１３は、第２充電池１２から供給される電力により第１充電池１１を充電する。そして、第１充電池１１の電池容量が十分大きな値になれば、制御回路２１は昇圧回路１９を停止させるとともにスイッチＳｗ２をオフにして、第２充電池１２からの電力供給を停止させてもよい。この場合、負荷２０は第１充電池１１から供給される電力だけで動作することになる。この電力供給によって第１充電池１１の電池容量が所与の閾値を下回った場合には、再び第２充電回路１４及び昇圧回路１９を動作させ、第２充電池１２から供給される電力により第１充電池１１の充電を行う。

このように、外部電源が接続されていない場合には、第１充電池１１の充電状態や負荷２０の必要電力に応じて、第１充電池１１の供給電力で負荷２０を動作させたり、第２充電池１２の供給電力で負荷２０を動作させたり、双方の充電池によって負荷２０を動作させたりする制御が可能となる。また、第１充電池１１の電池容量が減少した場合に、第２充電池１２からの供給電力によって第１充電池１１を充電することで、大電流を供給可能な第１充電池１１に電力が蓄積された状態を保つことができる。

ここで、外部電源の接続が解除された際の制御の流れの一例について、図３のフロー図を用いて説明する。制御回路２１は、電源端子１７から外部電源が取り外されたことを検知すると、切替回路１８のスイッチ素子Ｓｗ３をオフに、スイッチ素子Ｓｗ４をオンにして、切替回路１８の入力を昇圧回路１９側に切り替える（Ｓ１１）。これにより昇圧回路１９から供給される電圧Ｖｉ２が第１充電回路１３に入力される。

続いて制御回路２１は、スイッチ素子Ｓｗ１をオンにして第１充電回路１３の動作を開始させるとともに、第２充電回路１４の充電機能をオフにする（Ｓ１２）。これにより、昇圧回路１９から切替回路１８を経由して供給される電力は第２充電回路１４には入力されず、第１充電回路１３のみに入力される。その後、制御回路２１は、第１容量演算回路１５の演算結果を用いて第１充電池１１の電池容量が充電目標値未満か否かを判定する（Ｓ１３）。

Ｓ１３で第１充電池１１の電池容量が充電目標値以上と判定された場合、制御回路２１は第２充電回路１４のスイッチ素子Ｓｗ２をオフにさせるとともに、第１充電回路１３の充電機能、及び昇圧回路１９をオフにする。これにより、第２充電池１２からの昇圧回路１９及び切替回路１８を経由した電力供給が停止する（Ｓ１４）。この状態においては、負荷２０は第１充電池１１から供給される電力のみにより動作することになる。この状態で制御回路２１は、第１充電池１１の電池容量が再充電閾値以下になったか否かを監視する（Ｓ１５）。ここで再充電閾値は、第１充電池１１の再充電が必要と判断される電池容量の値であって、充電目標値よりも低い値（例えば６０％）である。

Ｓ１３で充電目標値未満と判定された場合、またＳ１５で再充電閾値以下と判定された場合、制御回路２１は、第２容量演算回路１６の演算結果を用いて第２充電池１２の電池容量が下限値以上か否かを判定する（Ｓ１６）。ここでの下限値は、第２充電池１２からの電力供給が可能な電池容量の最低値（例えば１０％）である。第２充電池１２の電池容量が下限値を下回った場合、制御回路２１は、第２充電回路１４のスイッチ素子Ｓｗ２をオフにさせるとともに、昇圧回路１９をオフにして、第２充電池１２からの電力供給を停止する（Ｓ１７）。この場合、電気機器１全体に十分な電力が蓄積されていないことになるので、例えば充電ランプを点灯させるなどして、ユーザーに外部電源の接続を促してもよい。

一方、Ｓ１６で第２充電池１２の電池容量が下限値以上と判定された場合、制御回路２１は第２充電回路１４に対してスイッチ素子Ｓｗ２をオンにするよう指示する（Ｓ１８）。そして、昇圧回路１９をオンにして昇圧制御を開始させる（Ｓ１９）。これにより、第２充電池１２の出力電圧が昇圧されて切替回路１８経由で第１充電回路１３に入力されるようになる。このようにして第２充電池１２から供給される電力により、第１充電池１１の充電が行われるとともに、負荷２０が動作する。

ここで、昇圧回路１９による昇圧制御の具体例について、説明する。前述したように、昇圧回路１９は第２充電回路１４が出力する電圧Ｖｓ２を電圧Ｖｉ２に昇圧する。この電圧Ｖｉ２は、固定値であってもよい。この場合、昇圧後の電圧Ｖｉ２は第１充電池１１の電池電圧の最大値を上回る値に設定される。しかしながら、第１充電池１１の電池電圧と電圧Ｖｉ２の差が大きいと、その分第１充電回路１３で電力消費が発生し、発熱やエネルギーロス等の原因となる。そこで、制御回路２１は、第１充電池１１の充電電圧の変動に応じて電圧Ｖｉ２を時間とともに変化させてもよい。この場合、制御回路２１は、定期的に第１充電回路１３の出力電圧Ｖｓ１の情報を取得し、その情報に応じて電圧Ｖｉ２を更新し、更新後の電圧Ｖｉ２を昇圧制御の目標値として昇圧回路１９に指示する。

図４Ａは、このような電圧Ｖｉ２の更新制御を行う場合における電圧Ｖｉ２と第１充電回路１３の出力電圧Ｖｓ１との対応関係を示す図である。この図の例では、第２充電回路１４の出力電圧Ｖｓ２が（Ｖｓ１＋Ｖｔｈ）を上回っている間は、昇圧回路１９は昇圧を行わない。そのため、電圧Ｖｉ２は電圧Ｖｓ２に一致する。電圧Ｖｓ２が（Ｖｓ１＋Ｖｔｈ）以下となる場合（図中の点ｐ）に昇圧回路１９は昇圧を開始し、その後は電圧Ｖｉ２が（Ｖｓ１＋Ｖｔｈ）に一致するよう制御する。この場合におけるＶｔｈは、昇圧回路１９から第１充電回路１３までの電流経路上の抵抗成分による電圧降下を考慮して決定される。この図ではＶｔｈは固定値としており、この場合のＶｔｈの大きさは、切替回路１８経由で流れる電流Ｉ０の最大値に応じて決定される。すなわち、最大の電流Ｉ０が流れる際に生じる電圧降下に応じた値に決定される。ただし、制御回路２１は、Ｖｔｈの大きさを電流Ｉ０の大きさに応じてリアルタイムに変化させてもよい。この場合、制御回路２１は電流Ｉ０及び電圧Ｖｓ１をモニタし、電流Ｉ０の値に応じて決定されるＶｔｈと電圧Ｖｓ１とを合算して電圧Ｖｉ２の値を決定する。これにより、第１充電回路１３の入力電圧と出力電圧の差を小さくして、効率的に動作させることができる。

図４Ｂは、昇圧回路１９による昇圧制御の別の例を示している。この図の例では、図４Ａに示したように電圧Ｖｓ１に連動して電圧Ｖｉ２を線形に変動させるのではなく、電圧Ｖｉ２を段階的に変化させることとしている。この場合、電圧Ｖｓ２が（Ｖｓ１＋Ｖｔｈ）を上回っている間は図４Ａの場合と同様に昇圧を行わない。一方、電圧Ｖｓ２が（Ｖｓ１＋Ｖｔｈ）以下になった場合、昇圧回路１９は電圧Ｖｓ２を（Ｖｓ１＋Ｖｔｈ＋α）に設定して昇圧を開始し、その後は電圧Ｖｓ１がα上昇するごとにその時点の電圧Ｖｓ１を用いて電圧Ｖｓ２を更新する。このような制御によれば、電圧Ｖｓ２の更新頻度を下げ、ある程度安定して電力を供給することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る電気機器１によれば、切替回路１８を用いて第１充電回路１３への入力を切り替えることで、外部電源のみならず、第２充電池１２から供給される電力によって第１充電池１１を充電することが可能となる。そのため、第２充電池１２の電池容量が残っている限り、第１充電池１１を充電していつでも負荷２０に大電流での電力供給を行えるようにすることができる。

なお、本発明の実施の形態は、以上説明したものに限られない。例えば以上の説明において昇圧回路１９が実施することとした昇圧制御は、第１充電回路１３が実施してもよい。この場合、昇圧回路１９は不要となる。図５は、この場合の回路構成を示す図である。この変形例では、昇圧回路１９が存在しない代わりに、第１充電回路１３が昇圧及び降圧の双方に対応した昇降圧コンバータの機能を有し、第２充電回路１４の出力は昇圧回路１９を経ずに切替回路１８に接続される。外部電源が接続されていない場合には、切替回路１８によって第２充電回路１４の出力と第１充電回路１３の入力が接続され、第２充電池１２から供給される電圧が昇圧されずに第１充電回路１３に入力される。すなわち、この例では電圧Ｖｓ２が電圧Ｖｉ２に一致することになる。第１充電回路１３は、この電圧Ｖｉ２を第１充電池１１の電池電圧Ｖｂ１に応じた電圧に昇圧して出力することにより、第１充電池１１を充電する。

また、電気機器１の回路構成は図１や図５に示したものに限られず、同様の機能を発揮する各種の構成であってよい。例えば、以上の説明ではスイッチ素子Ｓｗ１及びスイッチ素子Ｓｗ２がそれぞれ第１充電回路１３及び第２充電回路１４に内蔵されることとしたが、各スイッチ素子は充電回路の外部に存在してもよい。また、以上の説明では特性の異なる２種類の充電池を併用することとしたが、３種類以上の充電池を併用することとしてもよい。

１電気機器、１１第１充電池、１２第２充電池、１３第１充電回路、１４第２充電回路、１５第１容量演算回路、１６第２容量演算回路、１７電源端子、１８切替回路、１９昇圧回路、２０負荷、２１制御回路。

Claims

第１充電池、及び当該第１充電池とは特性の異なる第２充電池を内蔵する電気機器であって、
前記第１充電池を充電する第１充電回路と、
前記第２充電池を充電する第２充電回路と、
を備え、
前記第２充電回路は、当該電気機器の外部から供給される電力により前記第２充電池を充電し、
前記第１充電回路は、当該電気機器の外部から供給される電力、及び前記第２充電池から供給される電力の双方により前記第１充電池を充電する
ことを特徴とする電気機器。
請求項１に記載の電気機器において、
前記第１充電回路に入力される電力の供給元を、外部の電力供給源、及び前記第２充電池の間で切り替える切替回路をさらに含み、
前記第１充電回路は、前記切替回路を経由して供給される電力により前記第１充電池を充電する
ことを特徴とする電気機器。
請求項２に記載の電気機器において、
前記切替回路は、電源端子と接続され、当該電源端子に電力供給源が接続されたときには電力の供給元を当該電力供給源に切り替え、電力供給源が接続されていないときには電力の供給元を前記第２充電池に切り替える
ことを特徴とする電気機器。
請求項２又は３に記載の電気機器において、
前記第２充電回路の出力側と前記切替回路との間に配置される昇圧回路をさらに含み、
前記昇圧回路は、前記第２充電回路経由で前記第２充電池から出力される電力を昇圧して前記切替回路に入力する
ことを特徴とする電気機器。
請求項４に記載の電気機器において、
前記昇圧回路は、前記第２充電池から出力される電力を、前記第１充電回路の出力電圧に応じて決まる電圧に昇圧して前記切替回路に入力する
ことを特徴とする電気機器。