JPH08336243A - 電子装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数のバッテリを電力源として使用する電子装
置において、複数のバッテリを状況に応じて選択的に使
用可能で、信頼性の高いバッテリ制御システムを有する
電子装置を提供する。 【解決手段】バッテリパック１、２は、それぞれＦＥＴ
３、ＦＥＴ４からなるスイッチ手段とＦＥＴ５、ＦＥＴ
６からなるスイッチ手段に接続され、通常は一方のスイ
ッチ手段をオンし順次電力供給に用いる単一結合モード
を実行し、装置のスタート時と双方のバッテリを使用し
た後は、ＦＥＴ３、ＦＥＴ５をオンしＦＥＴ４、ＦＥＴ
６をオフしダイオードＯＲ結合の並列結合モードを実行
する。これにより、確実な装置のスタートを保証した
り、バックアップ電池の寿命を延ばすことができる。バ
ッテリ残量検知時には、一時的に他方の電池に供給電池
を切り替えて検出する構成とし、正確な残量検知を可能
とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力源として複数
の主バッテリを有する電子装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の、主バッテリ等の複数の電力源を
有する電子装置においては、片方ずつ切替えて一本を
使い切ってから、他のバッテリに接続を切替える制御を
していた。また複数のバッテリを切り替えて使う際、
電源投入時には常に固定的にあらかじめ定めた一方のバ
ッテリからスタートしていた。更に、バッテリの電圧
検出時は、回路に電流を流した状態で行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、の方法で
は、使い切ったバッテリを早めに交換すれば装置の停止
は避けられるが、使用者が交換する際、間違えて現在使
用しているバッテリを取り外す危険性がある。このよう
な事態の予防する効果的なユーザーインタフェースある
いは保護回路は提案されていない。の方法では固定さ
れた一方からスタートした場合、残り容量がほとんどな
い方から供給されしかも電源投入後に、他方が充電のた
めなどで取り外されているとスタート直後にシステムが
停止してしまうといった不具合が生じていた。更にバ
ッテリから電流を流したままでは正確な残量検出ができ
ないという不具合があった。

【０００４】本願は上記のような課題を解決するもの
で、バッテリ等の複数の電力源を有する電子装置におい
て、使用者に最も適したバッテリ等の電力制御手段を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するもので、主電源としての複数の主バッテリとサブ
電源としてのバックアップ電池を有する電子装置におい
て、電子装置を統括制御するメインＣＰＵを有する主回
路部と、複数の主バッテリのそれぞれの出力端子に接続
されたスイッチ手段と、サブＣＰＵを有しバックアップ
電源に接続されスイッチ手段を個別に制御する電力制御
手段と、主バッテリの電圧を計測する電圧検出手段と、
主回路部を作動可能にするスタートスイッチとを有し、
電力制御手段は、複数の主バッテリの中から１つの主バ
ッテリを選択し電子装置の主回路部に電力を供給すべく
スイッチ手段の１つをオンする単一結合モードと、少な
くとも２つの主バッテリから電力を供給すべく複数のス
イッチ手段の少なくとも２つをオンする並列結合モード
を便宜切り替え可能に構成され、主バッテリが１つも装
着されていないか、あるいは装着されているバッテリが
どれも所定電位以下の時は、並列結合モードにて主回路
部に電力を供給する制御手段を有することを特徴とする
電子装置である。

【０００６】又、本発明は電子装置の主電源としての複
数の主バッテリと、サブ電源としてのバックアップ電池
と、該電子装置を統括制御するメインＣＰＵを有する主
回路部と、前記複数の主バッテリのそれぞれの出力端子
に接続されたスイッチ手段と、サブＣＰＵを有し前記バ
ックアップ電源に接続され前記スイッチ手段を個別に制
御する電力制御手段と、前記主バッテリの電圧を計測す
る電圧検出手段と、前記主回路部を作動可能にするスタ
ートスイッチとを有し、更に前記電力制御手段は、前記
複数の主バッテリの中から１つの主バッテリを選択し前
記電子装置の前記主回路部に電力を供給すべく前記スイ
ッチ手段の１つをオンする単一結合モードと、少なくと
も２つの主バッテリから電力を供給すべく前記複数のス
イッチ手段の少なくとも２つをオンする並列結合モード
を便宜切り替え可能に構成された電子装置において、 ａ）前記スタートスイッチのオンの同期して、前記並列
結合モードを実行する行程と、 ｂ）少なくとも１つの主バッテリの電位を計測する行程
と、 ｃ）その電位が所定の第１の参照電位以上の時、前記単
一結合モードにより前記主バッテリを前記主回路部に接
続する行程と、 ｄ）前記主回路部が作動中、前記主バッテリの電位を監
視する行程と、 ｅ）前記主バッテリが所定の第２の参照電位未満の時、
他の主バッテリの電位を計測する行程と、 ｆ）前記他の主バッテリが、所定の第３の参照電位以上
の時、前記単一結合モードにより、前記主バッテリを前
記主回路部に接続する行程と、 ｇ）前記ｄ）、ｅ）、ｆ）行程を繰り返し順次主バッテ
リを切り替える行程と、 ｈ）前記主バッテリの全てが所定の第３の参照電位未満
の時、前記スイッチ手段の少なくとも２つをオンし前記
並列結合モードを実行する行程と、からなる電子装置の
制御方法である。

【０００７】

【本発明の実施の形態】以下本発明を一実施例を基に詳
細に説明する。図１は、本発明の電子装置の一種のハン
ドヘルドあるいは、ラップトップタイプの小型コンピュ
ータの略図であり、バッテリ電力源としてのバッテリパ
ック１、バッテリパック２、電力制御手段のバッテリ制
御部７、電圧検出手段のＡ／Ｄコンバータ８、メインＣ
ＰＵ９ａ及び周辺回路からなる主回路部９、表示部１
０、ＩＯ部１６、ＲＡＭ／ＲＴＣ（リアルタイムクロッ
ク）１７、ボルテージレギュレータ２４、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ３０等から構成されている。バッテリ制御部７
はサブＣＰＵ７ａを有し、主回路部９が停止中も電源を
監視している。スタートスイッチ２５が投入されると、
バッテリ制御部はこれを検知し、バッテリパック１また
はバッテリパック２からボルテージレギュレータ２４、
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０介して各回路に電力が供給さ
れて所定の動作が実行可能となる。装置が停止する時に
はバッテリ制御部７、Ａ／Ｄコンバータ８及びＲＡＭ／
ＲＴＣ１７を除く各回路への電源の供給が停止し動作中
に比べて消費電流が非常に少なくなる。またバッテリパ
ック１及びバッテリパック２が取り外されてもバックア
ップ用バッテリ１８によりＲＡＭ／ＲＴＣ１７のデータ
保持が可能である。

【０００８】電力源として、バッテリ１、２とは別にＡ
Ｃアダプタ２１が備えられ、この入力端子２１ａ、ダイ
オード２３を介して回路部に電力が供給可能となってい
る。

【０００９】図２は本装置を正面から見た略図である。
バッテリパック１及びバッテリパック２が装置の背面側
の位置に内蔵され、裏蓋を開閉して取り出せる構造とな
っている。４０、４１、４２、及び４３はそれぞれバッ
テリパックの動作状態や残量を示す表示であり表示部１
０上に表示される。

【００１０】図３は本装置を背面、及び側面から見た略
図、図４はバッテリパックの蓋を開いたときの構造を示
す略図であり、これを用いてバッテリ回りの構造を説明
する。バッテリパック１用の蓋４５及びバッテリパック
２用の蓋４６があり、この蓋を開けるとその中にバッテ
リパック１及びバッテリパック２を装着することができ
る。バッテリパック１用の蓋４５を開けると図４の通り
バッテリパック１、ＬＥＤ１２及びバッテリパック１用
の蓋検出スイッチ１４がある。この蓋検出スイッチはバ
ッテリパックの装着未装着を検出するバッテリ装着検出
手段であり、バッテリ蓋の開閉を検知している。

【００１１】バッテリパック１の用蓋４５を開けるとバ
ッテリパック１の用蓋検出スイッチ１４が作動する。バ
ッテリパック２用の蓋を開けると図には示していないが
図４と同様にＬＥＤ１３を見ることができバッテリパッ
ク２用の蓋検出スイッチ１５が作動する。

【００１２】次に、図１に基づいて、本発明の詳細を説
明する。

【００１３】電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴとす
る）３、ＦＥＴ４、ＦＥＴ５、ＦＥＴ６はバッテリパッ
クの電力供給をオン・オフをするためのスイッチング素
子の一種であるＦＥＴスイッチであり、ＦＥＴとパラレ
ルに入っているダイオード３ａ、４ａ、５ａ、６ａはＦ
ＥＴ内部に存在する寄生ダイオードである。しかしＦＥ
Ｔ４及びＦＥＴ６にパラレルに入っているダイオード４
ａ、６ａは必要に応じて順方向電圧が低く電流容量の大
きいダイオードを使用することもできる。

【００１４】ＦＥＴ３、４が直列に接続されてバッテリ
パック１の出力端子に接続され、ＦＥＴ５、６が同様に
バッテリパック２の出力端子に接続されている。

【００１５】これらの４つのＦＥＴは制御端子であるゲ
ート端子を有しバッテリ制御部７によりそれぞれ独立に
オン・オフ制御可能である。尚、ＦＥＴは他のバイポー
ラトランジスタ、リレー等に置き換えることも可能であ
る。

【００１６】通常ＦＥＴには寄生ダイオードが入ってい
るのでＦＥＴをオフしても寄生ダイオードを通して寄生
ダイオードのアノードからカソードの方向に電流が流れ
る。したがってこれを防ぐために一般的にＦＥＴをスイ
ッチング素子として使用する場合にはＦＥＴの寄生ダイ
オードのアノード同士またはカソード同士が向かい合う
ように２個直列に接続して完全なスイッチ機能を実現す
ることが多い。しかしこの場合直列に接続された２個の
ＦＥＴが同時にオンまたはオフするように制御される。
しかし本発明の一実施例ではそれぞれのＦＥＴを独立に
オン、オフすることができる様にしたため、ＦＥＴ３又
は５をオンし、ＦＥＴ４又は６をオフすればＦＥＴ３又
は５からダイオード４ａ又は６ａを介して電力が供給さ
れ、双方ともオフならば完全にバッテリからの電力供給
が停止される様に構成されていて、様々な電力供給モー
ドに柔軟に対応可能である。

【００１７】ＡＣアダプタ２１が接続されるとアダプタ
検出回路２２から、検出信号が出力されＦＥＴ４、６の
制御端子にゲート回路２６、２７を介してオフ信号が供
給され、バッテリからの電力供給が遮断される。この検
出信号はバッテリ制御部にも伝達されＡ／Ｄコンバータ
の検出動作もこれに対応する。

【００１８】本実施例ではＡ／Ｃアダプタが接続されて
いない時、次のような組み合わせでＦＥＴのオン、オフ
を制御する。バッテリパック１から回路に電力を供給す
るにはＦＥＴ３、ＦＥＴ４をオンしＦＥＴ５、ＦＥＴ６
をオフする。（これを単一結合モードと言う。）バッテ
リパック２から回路に電力を供給する場合にはＦＥＴ
３、ＦＥＴ４をオフしＦＥＴ５、ＦＥＴ６をオンする。
またバッテリパック１及びバッテリパック２からダイオ
ードＯＲにより回路に電力を供給するにはＦＥＴ３、Ｆ
ＥＴ５をオンしＦＥＴ４、ＦＥＴ６をオフする。（これ
を並列結合モードと言う。）４つのＦＥＴを独立に制御
することによりこの３種類の状態を実現することができ
る、実際の動作については以下に詳述する。

【００１９】スタートスイッチ２５が押され装置が起動
すると、先ずバッテリ制御部７は、複数の主バッテリか
ら電力を供給すべく、ＦＥＴ３、５をオンしＦＥＴ４、
６をオフしてバッテリをＯＲ結合する。これは以下のよ
うな理由による。

【００２０】すなわち、バッテリ１、２が取り外された
りした経緯があるとサブＣＰＵ９ａはサスペンド状態と
なっている。このためスタートスイッチによってこれを
解除しバッテリ制御部を作動状態とする時はどちらのバ
ッテリが電力供給可能か分からないのでＯＲ結合によっ
て、双方のバッテリから電力を供給しスタートする。

【００２１】この様に構成することによって、バッテリ
制御部に常時電力を供給して作動状態を維持する必要が
無く、サスペンド状態で待機させることができ、また電
源投入直後もバックアップバッテリの電力を用いること
なく、すぐに電力供給が開始された直後に、Ａ／Ｄコン
バータ等を作動し、チェックプログラムを実行させるこ
とになる。これによりバックアップ電池ではＡ／Ｄコン
バータを駆動しないのでは可能な限り小容量のものにで
き、また消費電流も小さいものを選択することができ
る。

【００２２】次に、以下の手順で使用するバッテリが決
定される。バッテリパックが双方とも装着されていて双
方のバッテリパック蓋が閉じられている場合はバッテリ
制御部７はバッテリパック１から回路に電力を供給する
ためにＦＥＴ３及びＦＥＴ４をオンしＦＥＴ５及びＦＥ
Ｔ６をオフする。またバッテリパック蓋が閉じられてい
てバッテリパックがどちらか片方しか装着されていない
場合には装着されている方のバッテリパックから回路に
電力を供給するための２つのＦＥＴをオンし他のバッテ
リパックから回路に電力を供給するためＦＥＴはオフす
る。

【００２３】同様にバッテリパック蓋が閉じられていて
バッテリパックが２本共装着されてはいるがどちらか片
方は十分に充電されていない場合は充電されている方の
バッテリパックから回路に電力を供給する。例えばバッ
テリパック１から電力を回路に供給する場合にはＦＥＴ
３、ＦＥＴ４をオンしＦＥＴ５、ＦＥＴ６をオフする。
逆にバッテリパック２から回路に電力を供給する場合に
はＦＥＴ３、ＦＥＴ４をオフしてＦＥＴ５、ＦＥＴ６を
オンする。バッテリが装着されているかどうか、十分に
充電されているかどうかはＡ／Ｄコンバータ８でバッテ
リパックの端子電圧を測定しこのＡ／Ｄ変換された値を
バッテリ制御部７で読み込んで判断する。バッテリ制御
部７は、双方の電位を比較し、電位の高い方を選択して
メイン回路部に供給する。この時、選択しなかった側の
バッテリの電位がすでに所定電位より低かった場合は、
この旨を主回路部に伝達し、表示あるいは警報等の手段
で使用者に認知させる。

【００２４】この様にして使用するバッテリが決定さ
れ、この電力が主回路部９、表示部１０及びＩＯ部１６
等に供給され装置が動作する。

【００２５】次に、バッテリの切り替え動作について説
明する。バッテリパックが２つ装着されている場合に、
ＦＥＴ３、ＦＥＴ４がオンし、ＦＥＴ５、ＦＥＴ６がオ
フしてバッテリパック１が選択されバッテリパック１か
ら回路に電力を供給しているものとする。装置が動作中
には、バッテリ制御部７は定期的に電位あるいは装脱着
等のバッテリパックの使用状態をチェックする。主回路
部９はバッテリ制御部７からバッテリパックの動作状態
及びバッテリパックの電圧を受け取りその状態を表示部
１０に表示する。表示部１０に表示する情報は２種類あ
る。第１の情報は２つあるバッテリパックのうちのどち
らのバッテリパックが回路に電圧を供給しているかであ
り、第２の情報はそれぞれのバッテリパックの電圧がど
の程度あるかである。この方法は図２に示す通りそれぞ
れのバッテリパックの物理的な位置とバッテリパックの
動作状態の表示の位置が対応していてどの表示がどのバ
ッテリパックの状態を表しているかを使用者が容易にわ
かるようになっている。

【００２６】表示の例としては動作中を示す表示は図２
の動作表示３０、３１のようにＬＣＤ上に○印で示し、
バッテリの電圧は５段階のバーグラフ３２、３３で表示
する。最初に選択されたバッテリパック１が装置に電力
を供給するとバッテリパックの電圧が徐々に低下してい
く。ここではＬＣＤの表示部１０にバッテリの動作状態
を表示しているがＬＥＤ等のデバイスを使ってバッテリ
の状態を表示することも可能である。

【００２７】ここでバッテリの電圧と残り容量について
説明する。

【００２８】図７は一例としてリチウムイオンバッテリ
２本組の開放端子電圧と残り容量との関係を示す図であ
り、縦軸は電圧を、横軸は残り容量を％で示している。

【００２９】この電圧値は開放端子電圧であり、電流が
流れると、内部抵抗により電圧ドロップが発生し、電位
が下がる。又、リチウムイオン電池の特性により温度変
化があってもほとんど電圧に変化がないことが知られて
いるため、ＮｉＣｄバッテリのように温度補正する必要
がほとんど無いという特徴を有している。この特徴を用
いることにより、開放電圧を測定することによって極め
て確実に電池の残り容量を検知することができる。ま
た、正確な電位を知るときは開放電圧を測定するため、
一時的に他方の電池に切り替え、測定対象となるバッテ
リを解放状態すなわち電流値を０として検出する。概略
の残り容量を計測するには、あらかじめ主回路部で使用
する消費電流の平均値を求め、この電流値と内部抵抗か
ら、ドロップ電圧を求めこの分を補正すれば良い、一般
的には、ハンドヘルドコンピュータでは、所定の動作モ
ードに限定すればそれほど消費電流に変動は無いのでか
なり正確に電位を計測可能である。 バッテリ制御部７
はあらかじめ定めた参照電圧Ｖｒｅｆ１と比較し、バッ
テリパック１の電圧がもはや回路の動作を継続するには
危険と判断できる程に、例えば開放電圧が６．８Ｖに低
下すると、ＦＥＴ３及びＦＥＴ４をオフしＦＥＴ５及び
ＦＥＴ６をオンしてバッテリパック２から回路に電力を
供給する。バッテリ制御部７のこの動作は主回路部９に
伝えられ、主回路部９は、新たな状態を表示部１０に表
示する。すなわちバッテリパック２が動作中であること
を表示部１０に表示する。

【００３０】バッテリパック２の電圧が低下し、同様に
あらかじめ定めた参照電圧Ｖｒｅｆ２と比較し、これ以
上装置の動作を継続するには危険な程度になると主回路
部９はバッテリ制御部７からの情報により表示部１０に
バッテリパック１、バッテリパック２とも電圧が十分で
ない旨を表示する。電圧が十分で無い場合には、例え
ば、図２のバーグラフの四角状のエレメントが１つも表
示されない。電圧不十分をより強く警告するには表示部
１０のバッテリパックの位置に対応した右半分あるいは
左半分の表示部を点滅させる等の制御を行ってもよい。
上記参照電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２は、バッテリ１と
バッテリ２が同様の容量、種類の時は同一でも良いが、
異なる種類であった場合はこれに応じて別々の参照電圧
を用いても良い。 使用者は２つのバッテリ共に残り電
圧が十分でないと速やかに動作を停止させる必要があ
る。さもないと回路に供給される電圧が低下し装置が誤
動作したりＲＡＭ／ＲＴＣ１７のデータが破壊する可能
性がある。

【００３１】本発明ではこの対策として以下のような制
御を実行させる。先ず、２本のバッテリパックが放電し
て使用者にその状態が発生したことを表示部１０で通知
し、次に一定時間（例えば１分）経過しても使用者が装
置の動作を停止しなかった場合には主回路部９は所定の
データ待避処理等を実行して回路の動作を停止させさサ
スペンディングモードとなる。回路の動作が停止すると
装置の消費電流は動作時に比べて非常に少なくなり、所
定期間、装置はメインＣＰＵのサスペンディング状態を
継続する。放電が継続され、電位はその後も徐々に低下
して行く。この状態ではバッテリ制御部７の最小限の動
作、例えば、蓋のオープン、バッテリの脱着のチェック
等が実行される。そしてゼナーダイオード３３、抵抗器
３１、３２で決定される検出電圧となると、コンパレー
タ２０の出力がＨレベルからＬレベルに反転し、これに
よってサブＣＰＵもサスペンディング状態となり、ＦＥ
Ｔ３、４、５、および６がオフされ、バッテリ１、２か
らの電力供給は停止されバックアップバッテリ１８から
の供給に切り替えられる。この状態では、ＲＡＭ／ＲＴ
Ｃ１７のバックアップにバックアップバッテリの電力が
消費される。

【００３２】又、使用者が双方のバッテリとも残り電圧
が少ないことを認識して、電源スイッチを操作すると主
回路部９はレジューム機能の設定の有無に基づいて所定
のデータ待避処理等を行い装置の動作が停止を停止す
る。この時、それまでの動作中に回路に電力を供給して
いたバッテリパックの残り電圧が十分にあればそのバッ
テリパックから動作停止中にも継続してバッテリ制御部
に電力を供給する。この場合電力供給停止時の参照電圧
は、通常動作時の参照電圧より低いレベルでよい。それ
は、通常動作時は、ＤＣ／ＤＣコンバータ等で主回路部
９に定電圧を供給する関係で比較的高い電位が必要であ
るが、バッテリ制御部の動作、ＲＡＭ／ＲＴＣ１７のバ
ックアップには、３Ｖ程度の低い電位が供給されればよ
いからである。

【００３３】上記の行程をバッテリの供給制御で説明す
ると以下となる。始めに使用したバッテリ１が所定の参
照電圧Ｖｒｅｆ３より高いレベルになっていないとき
は、双方のバッテリ共に電圧が十分でないと判断し、Ｆ
ＥＴ３及びＦＥＴ３、５をオンし、ＦＥＴ４、６をオフ
して２本のバッテリパックの出力をＦＥＴ４及びＦＥＴ
６の寄生ダイオードを使用してダイオードＯＲで出力さ
せる。バッテリパック１及びバッテリパック２の出力が
ＦＥＴ４及びＦＥＴ６と並列に入っているダイオードに
よりＯＲ結合されるとこれらのダイオードにより２つの
バッテリパックのうち電圧の高いほうから回路に電力が
供給される。

【００３４】例えばバッテリパック１の電圧がバッテリ
パック２の電圧よりも高いとＦＥＴ４に並列に入ってい
るダイオードがオンしＦＥＴ６に並列に入っているダイ
オードが逆バイアスされてカットオフする。この状態で
はバッテリパック１のみ放電しバッテリパック２は放電
しないので徐々にバッテリパック１の電圧が低下しバッ
テリパック１の電圧とバッテリパック２の電圧が等しく
なる。すると２つのＦＥＴ４に並列に入っているダイオ
ードとＦＥＴ６に並列に入っているダイオードが同時に
オンして２つのバッテリから回路に電力を供給する。ま
たダイオードが入っているため電圧の高いバッテリから
低いバッテリに対して電流が流れることを防ぐことがで
きる。

【００３５】上記参照電圧Ｖｒｅｆ３は、他方のバッテ
リが充電されて回復しているかをチェックするものであ
るから、残り電圧をチェックするレベルより高く設定さ
れている。

【００３６】２本のバッテリ共放電した後では使用者は
バッテリパックを満充電されたバッテリパックに交換す
るためどちらかのバッテリを取り外す。そのような場
合、どちらのバッテリパックを先に取り外してもバッテ
リの出力がダイオードＯＲ結合されているのでバッテリ
制御部７がバッテリの挿抜の状況に応じてＦＥＴの制御
を行わなくてもバッテリ制御部の動作停止中に回路への
電力の供給を続けることができる。

【００３７】さらに２本のバッテリパックがダイオード
ＯＲ結合されていればどちらか電圧の高い方のバッテリ
から回路に電力を供給しながら２本のバッテリパックの
合計容量で動作停止中の回路に電力を供給することがで
きる。こうすることによりバックアップ用バッテリ１８
からの不要な放電を防ぐことができる。通常バックアッ
プ用バッテリ１８はリチウム１次電池を使用することが
多いので放電するとバックアップ用バッテリ１８を交換
する必要がある。したがってバックアップ用バッテリ１
８から放電する機会をできる限り少なくすることは大き
な意味がある。

【００３８】以上は２本のバッテリの電圧が共に低下し
装置が動作停止状態にバッテリパックの交換を行う場合
の説明であったが装置が停止してから再び装置を動作さ
せると装置が行っている作業を中断させなければならな
いので作業の効率が低下する。そのため装置が動作状態
でもバッテリパックの交換を行うことができれば作業を
中断せずに装置を使用し続けることができる。動作中に
バッテリパックを交換するためには交換するバッテリを
装置から取り外してももう一方のバッテリで装置を動作
させ続けられる必要がある。したがって上記説明におい
てバッテリパック１の電圧が低下してバッテリパック２
からの電力供給に切り換えてからバッテリパック２の電
圧が低下するまでの期間にバッテリパック１の交換をす
る必要がある。

【００３９】例えばバッテリパック１で装置を動作させ
ていた時にバッテリパック１の電圧が低下するとバッテ
リ制御部７はバッテリパック１から回路への電力供給を
絶ちバッテリパック２から回路に電力を供給する。主回
路部９はこの状態変化をバッテリ制御部７から受け取り
表示部１０にバッテリパック１の電圧が低下したためバ
ッテリパック２から電力を供給しているという情報が表
示される。使用者はこの情報を見てバッテリパックの交
換を行うことになる。

【００４０】装置に電力を供給しているバッテリパック
の電圧が十分でありもう一方のバッテリパックの電圧が
低下している時に使用者がバッテリパックの交換を行お
うとする場合（最も起こりうる状態である）、電圧が低
下している方のバッテリを交換すれば装置を動作させた
ままバッテリパックの交換を行える。この操作を繰り返
すことにより装置の動作を中断することなくバッテリパ
ックの交換を行うことができる。

【００４１】以上説明した動作をフローチャートで説明
する。図５において最初にバッテリパックを装着して動
作を開始するとバッテリ制御部７が初期化されて先ずス
テップＳ１０のようにＦＥＴ３、ＦＥＴ５をオンＦＥＴ
４、ＦＥＴ６をオフして二つのバッテリパックをダイオ
ードＯＲ結合する並列結合モードを実行する。初期状態
ではどちらのバッテリが装着されているかあるはどちら
のバッテリにどの位電圧があるかが不明なのでダイオー
ドＯＲ結合させて両方のバッテリパックから電力を供給
する。続いてバッテリ制御部７はステップＳ１２でバッ
テリパック１の電圧をＡ／Ｄコンバータ８を使って測定
する。もしバッテリパック１の電圧が十分であればステ
ップＳ２０のようにＦＥＴ３、ＦＥＴ４をオンしてＦＥ
Ｔ５、ＦＥＴ６をオフしてバッテリパック１から回路に
電力を供給する単一結合モードを実行する。

【００４２】ステップＳ１２においてバッテリパック１
の電圧が不充分なら次にステップＳ１４でバッテリパッ
ク２の電圧を測定する。バッテリパック２の電圧が十分
であればステップＳ１８のようにＦＥＴ３、ＦＥＴ４を
オフしてＦＥＴ５、ＦＥＴ６をオンしバッテリパック２
から回路に電力を供給する。両方のバッテリパックの電
圧が共に十分でなければステップＳ１０で設定したと同
じ並列結合モードを保ち装置を動作状態にできないよう
にする。しかしいずれは充電されたバッテリパックを挿
入するので両方のバッテリパックが共に電圧が十分で無
い場合でもステップＳ１２に戻り常にバッテリパックの
電圧の測定を行う。ステップＳ２０、ステップＳ１８で
どちらかのバッテリパックから回路に電圧を供給した状
態になると装置は動作可能になる。ステップＳ２２で現
在選択されているバッテリの電圧を測定する。

【００４３】バッテリパックの電圧が低下すると次に他
のバッテリパックの電圧を確認する（ステップＳ２
４）。もし他のバッテリパックの電圧が十分であればバ
ッテリパックの切り替えを行う。ステップＳ２６で引き
続きステップＳ２２に戻って選択されているバッテリパ
ックの電圧を測定する。ステップＳ２４で他のバッテリ
パックの電圧が十分でなければ装置を動作させ続けるこ
とができない。ステップＳ２８で装置が動作中ならユー
ザにバッテリの電圧が十分でないことを通知した上で装
置の動作を停止させる。ステップＳ２８で装置が停止中
なら、装置の動作を停止するステップＳ３をと飛び越し
てステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では両方のバ
ッテリパックの電圧が十分でないのでＦＥＴ３、ＦＥＴ
５をオン、ＦＥＴ４、ＦＥＴ６をオフしてバッテリパッ
クの出力をダイオードＯＲ結合し、電力供給モード２を
実行する。そして再びステップＳ１２に戻りバッテリパ
ックの電圧の確認を行う。

【００４４】次に装置使用中のトラブル回避策について
検証する。しかし使用者が誤って装置に電力を供給して
いる方のバッテリパックを交換しようとすると、装置に
電力を供給している方のバッテリパックを取りはずした
瞬間に回路に供給する電圧が低下し回路が誤動作する恐
れがある。主回路部９は表示部１０にどちらのバッテリ
パックが動作中でありどちらのバッテリパックが電圧低
下しているかを表示するので使用者は交換すべきバッテ
リパックを知ることができる。しかし誤操作により回路
に電力を供給中のバッテリパックの蓋を開けると、バッ
テリ制御部７はバッテリパック１用の蓋検出スイッチ１
４またはバッテリパック２用の蓋検出スイッチ１５によ
り誤ったバッテリパックを交換しようとしていることを
知りブザー１１を鳴動させる。ブザーを鳴動させること
により使用者は回路に電力を供給しているバッテリパッ
クを交換しようとしていることを知ることができる。同
時にバッテリパック蓋を開けると使用者が見ることがで
きるバッテリパック用ＬＥＤ１２またはバッテリパック
２用ＬＥＤ１３がある。それぞれのＬＥＤはどのバッテ
リパックに対応しているかが容易にわかる位置に取り付
けられている。

【００４５】例えばバッテリパック２から回路に電力を
供給している時にバッテリパック２を交換しようとして
誤ってバッテリパック２用の蓋を使用者が開けた場合に
はバッテリ制御部７はこれをバッテリパック２用の蓋検
出スイッチ１５により検知しブザー１１を鳴動させる。
それと同時にバッテリパック２用ＬＥＤ１３を点灯させ
て使用者にバッテリパック２が使用中であることを知ら
せる。ブザー及びＬＥＤの点灯により使用者は誤ったバ
ッテリパックを交換しようとしていることを知りバッテ
リ交換を中止する。これらのＬＥＤは常に点灯している
とＬＥＤを点灯させるための１０〜２０ｍＡの電流を無
駄に消費するため使用者バッテリパック蓋開けた場合だ
け一定時間だけ（例えば１分間）点灯するようバッテリ
制御部７が制御する。これによりバッテリパックから無
駄な電流が流出することを最小限に押さえることができ
る。

【００４６】場合によっては以上のように二重、三重の
警告を行っても使用者が誤ったバッテリを交換してしま
うことがある。その場合には次のような方法で装置の誤
動作を防ぐ。例えばバッテリパック２から回路に電力を
供給している時に使用者が誤ってバッテリパック２を覆
おう蓋を開けた場合、バッテリ制御部はバッテリパック
２を交換しようとしていることを検知する。すると、バ
ッテリパック１の電圧を検出し、この電位が装置を動作
させることができる程度、すなわち参照電圧１より高け
れば、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４をオンしＦＥＴ５、ＦＥＴ６
をオフしてバッテリパック１から回路に電力を供給す
る。このバッテリパックを切り替えてもう一方のバッテ
リパックで装置の動作を継続することができる。

【００４７】並列結合モードでは、装置が動作中に回路
が消費する電力が大きい場合には寄生ダイオードではダ
イオードの順方向電圧による電圧降下が大きくなってし
まい実際に回路に供給される電圧はバッテリの電圧より
０．７〜１Ｖ程度低くなる。すると回路の動作を継続す
るのに十分な電圧を供給できない場合がある。この場合
にはＦＥＴ４及びＦＥＴ６と並列にショットキーバリヤ
ダイオードを接続する。ショットキーバリアダイオード
は順方向電圧が低く０．２〜０．４Ｖであり寄生ダイオ
ードを使用した場合に比べて回路に高い電圧を供給する
ことができる。

【００４８】ショットキーバリアダイオードを用いた場
合は、使用者が誤って現在電力供給中のバッテリを取り
外そうとして、そちらの蓋を開けたとき、双方のバッテ
リから電力を供給すべく、前述の並列結合モードを実行
しても良い。この様に２つのバッテリパックをダイオー
ドＯＲ結合しておけばどちらか電圧の高い方のバッテリ
パックから回路に電力を供給することができるので誤っ
て回路に電力を供給している方のバッテリパックを抜い
ても回路への電力供給が絶たれて回路が誤動作すること
はない。

【００４９】また使用者が誤ってバッテリパック２を交
換しようとしている時にバッテリパック１が装着されて
いないかまたはバッテリパック１の電圧が装置を動作さ
せるには充分で無い場合にはバッテリ制御部７はバッテ
リパック２の蓋が開かれたことをバッテリパック２用の
蓋検出スイッチ１５で検出し、所定のデータの待避動作
をして回路の動作を停止することもできる。このように
すればバッテリパック１が誤って抜かれても回路の動作
は停止しているため回路が誤動作することはない。

【００５０】図６はバッテリパック用蓋が開いた場合の
フローチャートである。バッテリパック用蓋が開けられ
るとこれと連動するスイッチが作動し、割り込み信号が
発生する。割り込み信号が発生すると先ずステップＳ５
０でどちらのバッテリパック用蓋が開いたかを確認す
る。次にステップＳ５２で装置が動作中かどうかの確認
を行う。もし動作中でなければステップＳ６４で何時バ
ッテリパックが抜かれてもいいようにバッテリパックの
出力をダイオードＯＲ結合して割り込み処理から抜け
る。もし装置が動作中なら蓋をステップＳ５４で蓋を開
けたほうのバッテリパックから装置に電力を供給してい
るかどうかを確認する。蓋が開いた方のバッテリパック
から装置に電力を供給していなければバッテリパックが
抜かれても装置の動作に影響が無いので割り込み処理か
らリターンする。

【００５１】蓋が開いた方のバッテリパックから電力を
装置に供給している場合には、バッテリパックが抜かれ
ると装置の動作が突然停止してしまうのでバッテリパッ
クを切り換えるか、あるいは装置の動作を停止する必要
がある。したがってステップＳ５６で他のバッテリパッ
クの電圧十分かどうかを確認する。他のバッテリパック
の電圧が不充分なら蓋の開いている方のバッテリパック
が抜かれると動作を継続することができないのでステッ
プＳ６２で装置に動作を停止する。また他のバッテリの
電圧が十分であってもステップＳ５８で他のバッテリパ
ックの蓋が開いていることが確認されると他のバッテリ
パックに切り換えたとしてもそれ以降の装置の動作の継
続が保証できないのでやはりステップＳ６２で装置の動
作を停止し割り込み処理からリターンする。

【００５２】他のバッテリパックの電圧が十分でありか
つ蓋が閉じていればバッテリパックを切り換えることが
可能なのでステップＳ６０で他のバッテリパックに切り
替えをして割り込み処理からリターンする。蓋が開いて
バッテリが充電されたバッテリに交換されると再び図５
のステップＳ１２、ステップＳ１４のステップでそれぞ
れのバッテリパックの電圧が確認され適切なバッテリパ
ックが選択される。

【００５３】尚、ステップＳ６４でＯＲ結合をした場
合、蓋検出スイッチが装着状態を検出し且つ、電圧検出
手段で異常が無いと判定された時は、以前の状態に戻す
処理が成される。

【００５４】２つのバッテリパックを使用する場合１つ
目のバッテリパックを完全に使いきってから２つ目のバ
ッテリパックに切り換える場合と１つ目のバッテリパッ
クに多少電荷が残っている状態で２つ目のバッテリパッ
クに切り換える場合の２通りの方法が考えられる。前者
はバッテリを十分使用しきるのでバッテリ１本あたりの
動作時間を長くすることができる。その代わり上記説明
のように動作中のバッテリパックを交換しようとした場
合にはもう一方のバッテリに十分な電圧が無いためバッ
テリ交換作業中に装置の動作が中断する可能性がある。
一方まだ電荷が多少残っているうちにバッテリを切り換
えればバッテリ１本あたりの動作時間は短くなるがバッ
テリパック交換時に誤って動作中のバッテリパックを交
換しようとしても継続して動作を続けることができる。

【００５５】どちらがより使用者にとって好ましいかは
実際の使用形態により異なる。例えば毎日朝から晩まで
連続して使用し頻繁にバッテリパックを交換しながら使
用する場合はバッテリパックの電荷が残っているうちに
バッテリパックの切り替えをしたほうが有利である。す
なわちバッテリパックを交換する回数が多ければその間
に誤って動作中のバッテリを交換しようとする機会が増
え、その結果動作が中断する可能性も増える。したがっ
てこのような使用形態では動作が中断する可能性を減ら
したほうが使用者に取って好都合である。また装置を断
続的にしようし、しかも一日の動作時間がバッテリパッ
ク１本か２本で済むような使用形態ではバッテリパック
を使いきってからバッテリパックの切り替えを行う方が
使用者に取って好ましい。

【００５６】バッテリ制御部７ではＡ／Ｄコンバータ８
でバッテリパックの電圧を測定してバッテリの電圧を切
り換えているので切り換える電圧を変更することができ
ればより使用形態に適したバッテリの切り替え方法を選
択することができる。この場合使用者がＩＯ部１６介し
たキーボード等の入力装置（図示せず）からバッテリを
切り換える電圧を装置に入力し主回路部９がこの選択結
果をバッテリ制御部７に伝えることによりバッテリを切
り換える電圧を変更することができる。この切り替えは
使用者が入力部から電圧値を直接入力することでも可能
であるし、あるいは動作時間重視かバッテリパックの交
換時の安全性重視かの２者択一で選択して指定すること
も可能である。

【００５７】また上記説明でバッテリ制御部７がＡ／Ｄ
コンバータ８を使用してバッテリパック１またはバッテ
リパック２の電圧を測定し、その測定結果を主回路部９
が受け取って表示部１０に表示する動作について言及し
た。本実施例ではバッテリパックとしてリチウムイオン
２次電池を使用している。前述したように、通常リチウ
ムイオン２次電池はバッテリパックの開放電圧を測定し
その電圧によって電池の残量を計算するか放電電流と内
部抵抗から開放電圧をもとめることもできる。しかし動
作中のバッテリパックの端子電圧を測定する場合は放電
電流が一定値となるような動作モードに限定して測定す
る必要がある。 本実施例の構成においては、もしバッ
テリパック１から回路に電力を供給中にバッテリパック
２が回路を動作させるのに十分な電圧をもっていればバ
ッテリ制御部７が短時間だけバッテリパック２から回路
に電力を供給するようにＦＥＴ３、ＦＥＴ４をオフしＦ
ＥＴ５、ＦＥＴ６をオンする。このようにするとバッテ
リパック１からは電流が放電しないのでバッテリパック
１の端子電圧をＡ／Ｄコンバータ８で測定すればバッテ
リパック１の開放電圧が測定できる。バッテリパック１
の開放電圧を測定した後、速やかにＦＥＴ３、ＦＥＴ４
をオンしＦＥＴ５、ＦＥＴ６をオフすると装置の動作を
中断させずにバッテリパックの開放電圧を測定し電圧を
測定する前の状態に戻ることができる。

【００５８】バッテリ制御部７が測定したバッテリパッ
ク１の開放電圧を主回路部９に送りこれを元にＣＰＵ及
び周辺回路は表示部１０にバッテリパックの放電電流及
び内部抵抗の影響のないより正確なバッテリパックの残
量を表示することができる。この測定は同様の方法でバ
ッテリパック２に対しても行うことができる。またパッ
テリパックの開放電圧を測定するために測定しない方の
バッテリパックから回路に電力を供給すると一時的に開
放電圧を測定しない方のバッテリパックが放電してしま
う。しかしバッテリパックの開放電圧を測定するために
必要な時間はたかだか数１０ｍｓでありバッテリパック
から放電される電気量は自己放電により失われる電気量
と大差がない。

【００５９】又、バッテリ電圧を測定するタイミングに
ＡＣアダプタが装着されていることをＡＣアダプタ検出
回路２２が検知している時は、対応するバッテリのトラ
ンジスタ２８、２９をオフし、充電を止めて開放電圧を
計測する。

【００６０】電源投入等の、装置の通常動作のスタート
時に、複数のバッテリから同時に、供給することによ
り、スタートの信頼性が確保される。すなわち、スター
ト時にはＣＰＵは検出機能あるいは演算機能などが停止
されているわけであり、先ず、必ず所定の初期化処理が
必要となりこの時には、全ての、あるいは複数のバッテ
リをＯＲ回路で電力供給することが極めて有効である。

【００６１】以上の実施例ではバッテリパックが２つの
場合を説明したが３つ以上の場合でも同様の構成で実現
することができる。また、バッテリパックはリチウムイ
オン２次電池で説明したが、ニッカド電池、ニッケル水
素電池、鉛蓄電池等でも同様に実現できる。（但し電圧
測定による正確な残量検出はリチウムイオン電池と鉛蓄
電池等のみ可能である）

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数のバッテリを有する電子装置において、一方のバッテ
リから使用をスタートし、順次バッテリを切り替えて使
用することにより、バッテリを有効に消費することが可
能となり、又、全てのバッテリを使用した後、複数のバ
ッテリをＯＲ回路で接続することによって、バッテリが
完全に消費される前に実行中のデータ等の待避処理をし
た後、装置を停止することにより、内部のバックアップ
電池の消耗緩和し、装置の信頼性を増すことができる。

【００６３】複数のバッテリの内、使用中のバッテリを
誤って抜き取られた場合、抜き取り動作を事前に検出す
ることにより、バッテリの切り替え、あるいは通常動作
の停止等の処理を適切に行い、使用者の使い勝手を向上
させることができる。

【００６４】電源投入等による通常動作のスタート時
に、複数のバッテリから同時に供給することにより、装
置の動作を保証し、信頼性を高めることができる。バッ
テリの残り容量を検出する際、使用中の電池を一時的に
切り替えて開放状態にして電圧測定を実行することによ
り、極めて正確に残り容量を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のバッテリ制御回路を示す図
である。

【図２】実施例の装置の表示部を示す図である。

【図３】実施例の装置の背面を示す図である。

【図４】実施例の装置でバッテリ蓋を取り外した時の図
である。

【図５】実施例の装置で通常動作時の制御を示すフロー
チャートである。

【図６】実施例の装置でバッテリ蓋が開いた場合の制御
を示すフローチャートである。

【図７】一例としてリチウムイオンバッテリ２本組の開
放端子電圧と残り容量との関係を示す図である。

【符号の説明】

１、２：バッテリパック ３、４、５、６：ＦＥＴ ７：バッテリ制御部 ８：Ａ／Ｄコンバータ ９：主回路部 １０：表示部 １１：ブザー １２：バッテリパック１用ＬＥＤ １３：バッテリパック２用ＬＥＤ １４：バッテリパック１用の蓋検出スイッチ １５：バッテリパック２用の蓋検出スイッチ １６：ＩＯ部 １７：ＲＡＭ／ＲＴＣ １８：バックアップ用バッテリ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主電源としての複数の主バッテリとサブ
   電源としてのバックアップ電池を有する電子装置におい
   て、該電子装置を統括制御するメインＣＰＵを有する主
   回路部と、前記複数の主バッテリのそれぞれの出力端子
   に接続されたスイッチ手段と、サブＣＰＵを有し前記バ
   ックアップ電源に接続され前記スイッチ手段を個別に制
   御する電力制御手段と、前記主バッテリの電圧を計測す
   る電圧検出手段と、前記主回路部を作動可能にするスタ
   ートスイッチとを有し、前記電力制御手段は、前記複数
   の主バッテリの中から１つの主バッテリを選択し前記電
   子装置の前記主回路部に電力を供給すべく前記スイッチ
   手段の１つをオンする単一結合モードと、少なくとも２
   つの主バッテリから電力を供給すべく前記複数のスイッ
   チ手段の少なくとも２つをオンする並列結合モードを便
   宜切り替え可能に構成され、前記主バッテリが１つも装
   着されていないか、あるいは装着されているバッテリが
   どれも所定電位以下の時は、前記並列結合モードにて前
   記主回路部に電力を供給する制御手段を有することを特
   徴とする電子装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１記載の電子装置において、
   前記電力制御手段は制御端子によってオン・オフされる
   第１、第２のスイッチング素子を直列に接続した第１の
   スイッチ手段と、 制御端子によってオン・オフされる第３、第４のスイッ
   チング素子を直列に接続した第２のスイッチ手段と、 前記第１のスイッチ手段を出力端に接続した第１の主バ
   ッテリと、 前記第２のスイッチ手段を出力端に接続した第２の主バ
   ッテリと、 少なくとも前記第２、第４のスイッチング素子のそれぞ
   れの入力側にアノードを、出力側にカソードを接続した
   ダイオードと、 前記主バッテリの個々の出力電圧を検出可能な電圧検出
   手段とを有し、 前記単一結合モードの時、選択した前記主バッテリに対
   応するスイッチング素子の双方をオンし、選択しない主
   バッテリに対応するスイッチング素子の双方をオフし前
   記並列結合モードの時、前記複数のスイッチ手段の第
   １、第３のスイッチング素子をオンし、第２、第４のス
   イッチング素子をオフする制御手段を有することを特徴
   とする電子装置。
3. 【請求項３】 前記請求項２記載の電子装置において、
   前記ダイオードがショットキーバリアダイオードである
   ことを特徴とする電子装置。
4. 【請求項４】 前記スイッチング素子が電界効果トラン
   ジスタであることを特徴とする請求項２記載の電子装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至２記載の電子装置におい
   て、前記主バッテリが、リチウムイオン電池であること
   を特徴とする電子装置。
6. 【請求項６】 電子装置の主電源としての複数の主バッ
   テリと、サブ電源としてのバックアップ電池と、該電子
   装置を統括制御するメインＣＰＵを有する主回路部と、
   前記複数の主バッテリのそれぞれの出力端子に接続され
   たスイッチ手段と、サブＣＰＵを有し前記バックアップ
   電源に接続され前記スイッチ手段を個別に制御する電力
   制御手段と、前記主バッテリの電圧を計測する電圧検出
   手段と、前記主回路部を作動可能にするスタートスイッ
   チとを有し、更に前記電力制御手段は、前記複数の主バ
   ッテリの中から１つの主バッテリを選択し前記電子装置
   の前記主回路部に電力を供給すべく前記スイッチ手段の
   １つをオンする単一結合モードと、少なくとも２つの主
   バッテリから電力を供給すべく前記複数のスイッチ手段
   の少なくとも２つをオンする並列結合モードを便宜切り
   替え可能に構成された電子装置において、 ａ）前記スタートスイッチのオンの同期して、前記並列
   結合モードを実行する行程と、 ｂ）少なくとも１つの主バッテリの電位を計測する行程
   と、 ｃ）その電位が所定の第１の参照電位以上の時、前記単
   一結合モードにより前記主バッテリを前記主回路部に接
   続する行程と、 ｄ）前記主回路部が作動中、前記主バッテリの電位を監
   視する行程と、 ｅ）前記主バッテリが所定の第２の参照電位未満の時、
   他の主バッテリの電位を計測する行程と、 ｆ）前記他の主バッテリが、所定の第３の参照電位以上
   の時、前記単一結合モードにより、前記主バッテリを前
   記主回路部に接続する行程と、 ｇ）前記ｄ）、ｅ）、ｆ）行程を繰り返し順次主バッテ
   リを切り替える行程と、 ｈ）前記主バッテリの全てが所定の第３の参照電位未満
   の時、前記スイッチ手段の少なくとも２つをオンし前記
   並列結合モードを実行する行程と、からなる電子装置の
   制御方法。
7. 【請求項７】 前記電子装置は、前記主バッテリの着脱
   を事前に検出するため、各主バッテリに対応して設置さ
   れた主バッテリ装着検知手段を有し、 前記ｇ）行程を実行中に、電力供給を指定されている主
   バッテリが取り外されることを検知した時、他の主バッ
   テリに切り替えることを特徴とする電子装置の制御方
   法。