JPH10271705A - 電源回路 - Google Patents

電源回路

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JPH10271705A
JPH10271705A JP9077378A JP7737897A JPH10271705A JP H10271705 A JPH10271705 A JP H10271705A JP 9077378 A JP9077378 A JP 9077378A JP 7737897 A JP7737897 A JP 7737897A JP H10271705 A JPH10271705 A JP H10271705A
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current
charging
power supply
power
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JP9077378A
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Kaoru Kawada
薫 河田
Minoru Nakamura
稔 中村
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/60—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements
    • H02J7/663—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＡＣアダプタや冷却機構の大型化を招くこと
なく機器の使用中での充電を可能にする。 【解決手段】 ＡＣアダプタを介して外部から供給され
る商用電力のうちシステム部へ供給される電力（消費電
力）を測定する消費電力測定回路３４と、ＡＣアダプタ
が接続されているときにバッテリーパック１４内の２次
電池に充電電流Ｉ1を供給する充電回路３２を備える。
充電回路３２は、定電圧定電流制御用ＩＣ２４に抵抗Ｒ
s0〜Ｒs3とスイッチＳＷs1〜ＳＷs3からなる電流検出用
抵抗回路等を接続して構成される電流制限機能付き定電
圧源であって、消費電力測定回路３４がシステム部での
消費電力の測定結果に基づいてスイッチＳＷs1〜ＳＷs3
の開閉を制御することにより充電回路３２の電流制限値
が変化する。これにより、充電電流Ｉ1がシステム部で
の消費電力と負の相関関係を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノート型のパーソ
ナルコンピュータ等の携帯機器のように２次電池による
駆動が可能な機器における電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】ノート型のパーソナルコンピュータ等の
携帯機器のように２次電池による駆動が可能な機器に
は、通常、ＡＣアダプタを介して商用電力の供給を受
け、２次電池を充電したり機器を駆動したりするための
電力を供給する電源回路が設けられている。
【０００３】図９は、このような充電機能を有する従来
の機器の一例であるノート型のパーソナルコンピュータ
（以下「ノートパソコン」という）の概略構成を示すブ
ロック図である。このノートパソコン１００に外部から
商用電力を供給する場合には、ノートパソコン１００が
商用の１００Ｖの交流電源ラインにＡＣアダプタ９０を
介して接続される。ノートパソコン１００は、充電回路
１０４、バッテリーパック１０６および選択回路１０８
からなる電源回路部と、システム部１１０とから構成さ
れる。
【０００４】上記構成において、充電回路１０４および
選択回路１０８には、ＡＣアダプタ９０から出力される
直流電圧が供給される。充電回路１０４は、バッテリー
パック１０６に充電電流を供給するための回路であり、
バッテリーパック１０６に用いられている２次電池の特
性などを考慮して、8.4Ｖの電圧（ただし最大電流1.5Ａ
以下）で充電を行う。選択回路１０８は、ＡＣアダプタ
９０およびバッテリーパック１０６に接続されており、
ＡＣアダプタ９０とバッテリーパック１０６のいずれか
らシステム部１１０へ電力を供給するかを選択する。こ
の選択回路１０８は、図１０に示すような、いわゆる
「突き合わせダイーオード」Ｄ１、Ｄ２から構成されて
おり、ＡＣアダプタ９０から供給される電圧はバッテリ
ーパックから供給される電圧よりも高くなるように設定
されている。したがって、ノートパソコン１００にＡＣ
アダプタ９０が接続されて商用電力が供給される場合に
は、その商用電力がシステム部１１０に供給され、ＡＣ
アダプタ９０が接続されていない場合には、バッテリー
パック１０６よりシステム部１１０に電力が供給され
る。システム部１１０は、ノードパソコン本来の機能を
実現するためのメインボード１１４を有するとともに、
選択回路１０８より供給される電圧からメインボード１
１４で必要とされる電源電圧を生成するためのＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ１１２を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記構成において、Ａ
Ｃアダプタ９０から充電回路１０４およびシステム部１
１０に同時に電力を供給するためには、ＡＣアダプタ９
０の容量をノートパソコンの各部で要求される電力の最
大値の和よりも大きくする必要がある。上記従来例の場
合、充電回路１０４が要求する最大電力は8.4Ｖ×1.5Ａ
＝12.6Ｗであり、システム部１１０が要求する最大電力
は12Ｗであるため、12.6Ｗ＋12Ｗ＝24.6Ｗの容量が必要
となり、大型のＡＣアダプタが必要となる。一方、充電
機能を有する小型携帯機器では、筐体内部に設けられる
冷却機構の大きさおよび能力が制限されることから、発
熱量の抑制が必要である。しかし、充電回路１０４およ
びシステム部１１０に同時に電力を供給してシステム使
用中での充電を行うと、発熱量が増大し、これに対処す
るために冷却機構の大型化が必要となる。したがって、
充電機能を持った現行のノートパソコン等の機器では、
通常、システム使用状態での充電は行われておらず、バ
ッテリーパック１０６における２次電池の充電の際には
システム部１１０を停止させるようになっている。
【０００６】そこで本発明では、ＡＣアダプタや冷却機
構の大型化を招くことなく機器の使用中での充電を可能
とする電源回路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る第１の電源回路では、２次電池
を内蔵し充電機能を有する機器の電源回路であって、外
部から商用電力の供給を受けて機器内の回路および２次
電池に電力を供給する電源回路において、外部から商用
電力の供給を受け、電流制限機能を持った定電圧源とし
て動作する充電手段と、前記２次電池に直列に接続され
た抵抗と、前記２次電池および前記抵抗からなる回路と
前記機器内の電力供給対象の回路とを並列に接続して、
前記２次電池、前記抵抗および前記電力供給対象の回路
に対し充電手段から電力を供給するための電力供給線
と、前記２次電池の端子電圧を所定電圧と比較する比較
手段と、比較手段による比較結果に基づき、前記端子電
圧が所定値以下のときは開き、前記端子電圧が所定値を
越えると閉じるスイッチと、を備えた構成としている。
【０００８】本発明に係る第２の電源回路では、２次電
池を内蔵し充電機能を有する機器の電源回路であって、
外部から商用電力の供給を受けて機器内の回路および２
次電池に電力を供給する電源回路において、外部から商
用電力の供給を受け、電流制限機能を持った定電圧源と
して動作する充電手段と、前記２次電池に直列に接続さ
れた抵抗と、前記２次電池および前記抵抗からなる回路
と前記機器内の電力供給対象の回路とを並列に接続し
て、前記２次電池、前記抵抗および前記電力供給対象の
回路に対し充電手段から電力を供給するための電力供給
線と、前記２次電池の端子電圧を検出する検出手段と、
検出手段の検出結果に基づき、前記２次電池の端子電圧
と前記抵抗の値とが負の相関関係を有するように前記抵
抗の値を変化させる抵抗制御手段と、を備えた構成とし
ている。
【０００９】本発明に係る第３の電源回路では、上記第
２の電源回路において、前記抵抗は、抵抗素子とスイッ
チが直列に接続された回路を複数個並列に接続した回路
からなり、前記抵抗制御手段は、前記検出手段の検出結
果に基づき、前記抵抗の値と前記２次電池の端子電圧が
負の相関関係を有するように前記スイッチの開閉を制御
する、ことを特徴としている。
【００１０】本発明に係る第４の電源回路では、２次電
池を内蔵し充電機能を有する機器の電源回路であって、
外部から商用電力の供給を受けて機器内の回路および２
次電池に電力を供給する電源回路において、前記機器内
の電力供給対象の回路での消費電力を測定する測定手段
と、測定手段の測定結果に基づき、前記消費電力と前記
２次電池への充電電流とが負の相関関係を有するように
該充電電流を制御する電流制御手段と、を備えた構成と
している。
【００１１】本発明に係る第５の電源回路では、上記第
４の電源回路において、外部から商用電力の供給を受け
て、電流制限機能を持った定電圧源として動作し、前記
２次電池に充電電流を供給する充電手段を備え、前記電
流制御手段は、前記測定手段の測定結果に基づき前記定
電圧源の電流制限値を変化させることにより、前記消費
電力と前記充電電流とが負の相関関係を有するように前
記充電電流を制御する、ことを特徴としている。
【００１２】本発明に係る第６の電源回路では、上記第
５の電源回路において、前記充電手段は、電流検出用抵
抗を含み、該電流検出用抵抗によって検出される電流値
に基づき前記電流制限機能を実現し、前記電流制御手段
は、前記測定手段の測定結果に基づき前記電流検出用抵
抗の値を変化させることにより前記電流制限値を変化さ
せる、ことを特徴としている。
【００１３】本発明に係る第７の電源回路では、上記第
６の電源回路において、前記電流検出用抵抗は、抵抗素
子とスイッチが直列に接続された回路を複数個並列に接
続した回路からなり、前記電流制御手段は、前記測定手
段の測定結果に基づき前記スイッチの開閉を制御するこ
とにより前記電流検出用抵抗の値を変化させる、ことを
特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．図１は、本発明の実施の形態１である電
源回路を備えたノートパソコン（ノート型のパーソナル
コンピュータ）の構成を示すブロック回路図である。こ
のノートパソコンは、充電回路１２、バッテリーパック
１４、基準電圧源Ｖref、比較器１８、抵抗Ｒ、および
スイッチＳＷからなる電源回路部と、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータおよびメインボードからなる電力供給対象の回路と
してのシステム部１６とから構成され（システム部１６
の内部構成は図９の従来例と同様である）、バッテリー
パック１４内の２次電池によりシステム部１６を駆動で
きるとともに、ＡＣアダプタ９０を介して外部から供給
される商用電力により２次電池を充電したりシステム部
１６を駆動したりすることができる。
【００１５】上記電源回路部における充電回路１２は、
電流制限機能を持った定電圧源であって、本実施の形態
では、供給する電流が1.5Ａを越えない範囲で8.4Ｖの定
電圧源として機能し、8.4Ｖの電圧を出力したとすれば
1.5Ａを越える電流が流れる場合には電流制限機能が働
いて1.5Ａの定電流源として機能する。このような充電
回路１２は、例えば図２に示すような構成により実現す
ることができる。図２に示した例は、定電圧定電流電源
制御用ＩＣ（集積回路）２４と、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ（ボ
ディダイオードが付随）２２と、電流検出用抵抗Ｒsと
を用いて構成される。定電圧定電流電源制御用ＩＣ２４
としては、例えばミツミ電機株式会社より販売されてい
るＭＭ１３３２Ｅという型番のＩＣを使用することがで
きる。このＩＣ２４には、出力すべき電圧Ｅの値として
8.4Ｖがプリセットされており、ＭＯＳＦＥＴ２２のゲ
ートに印加する電圧を制御することにより、ＡＣアダプ
タから出力される電圧（例えば１５Ｖの電圧）をＥ＝8.
4Ｖへと降下させている。また、このＩＣ２４は、供給
する電流Ｉの大きさを抵抗Ｒsによって検出し、供給す
る電流Ｉが1.5Ａを越えないように制御している（電流
制限機能の実現）。
【００１６】バッテリーパック１４を構成するセルとし
ては、２次電池であるリチウムイオン電池が使用されて
いる。リチウムイオン電池についてセルメーカが保証す
る充電電流は最大1.5Ａであり、充電回路１２の電流の
制限値はこれに基づくものである。またセルメーカは、
リチウムイオン電池を充電する際のセル端子電圧を4.2
Ｖと指定しているが、システム部１６内のＤＣ／ＤＣコ
ンバータにおける効率の点からシステム部１６への供給
電圧をメインボードで必要とされる電源電圧よりも高く
することが望ましい。このため、バッテリーパック１４
内でリチウムイオン電池を図２（ｂ）に示すように２個
直列に接続した形態で使用するものとし、充電回路１２
からの出力電圧（出力電流が1.5Ａを越えない場合の出
力電圧）を4.2Ｖ×２＝8.4Ｖとしている。
【００１７】上記バッテリーパック１４には抵抗Ｒが直
列に接続され、この抵抗Ｒとバッテリーパック１４から
なる回路に対して充電回路１２から電力が供給される。
また、抵抗ＲにはスイッチＳＷが並列に接続されてお
り、スイッチＳＷの開閉は、比較器１８と基準電圧源Ｖ
refからなるセル端子電圧検出手段によって制御され
る。すなわち、バッテリーパック１４の両端間の電圧が
Ｖrefよりも大きいときスイッチＳＷは開き、Ｖrefより
も小さいときスイッチＳＷは閉じる。これにより、充電
の初期段階においてセル（リチウムイオン電池）の見か
けの内部抵抗が小さいときには、スイッチＳＷが開いて
バッテリーパック１４に直列に抵抗Ｒが挿入された状態
となり、充電が進んで見かけのセル内部抵抗が所定値以
上になると、スイッチＳＷが閉じて抵抗Ｒの挿入が実質
的に解除される。ただし、ここにいう「見かけのセル内
部抵抗」とは、セルに印加される電圧をセルに流れる電
流で除した値をいう。
【００１８】システム部１６はバッテリーパック１４と
抵抗Ｒからなる回路と並列に接続されており、ノートパ
ソコンにＡＣアダプタが接続されておらず充電回路１２
から電力が供給されない場合には、バッテリーパック１
４からシステム部１６に電力が供給される。このとき、
通常、バッテリーパック１４の総充電量は所定値以上と
なっているため、見かけの内部抵抗は大きく、スイッチ
ＳＷは閉じている。一方、ＡＣアダプタが接続された場
合は、充電回路１２からシステム部１６に電力が供給さ
れる。
【００１９】以下、上記構成の電源回路部の動作につい
て詳細に説明する。図３および図４は、バッテリーパッ
ク１４内のセル（リチウムイオン電池）１個当たりの充
電特性を示す図である。リチウムイオン電池は、図４に
示すように、充電の初期段階（総充電量が小さい状態）
では、見かけのセル内部抵抗は極めて小さく（2.5Ω程
度）、充電が進み総充電量が増大するにしたがって見か
けのセル内部抵抗は急激に大きくなる。したがって、電
流制限機能を持った定電圧源としての充電回路１２で充
電を行うと、図３に示すように、初期段階ではセル端子
電圧は4.2Ｖ（＝8.4/2）よりも低く、セルに供給される
充電電流は1.5Ａで一定となる。その後、セル内部抵抗
が上昇してセル端子電圧が4.2Ｖに達すると、以降、4.2
Ｖという一定電圧がセルに印加され続け、充電が進むに
したがって、充電電流は次第に少なくなっていく。
【００２０】バッテリーパック１４とシステム部１６を
そのまま並列に接続した場合、充電の初期段階では、上
述のようにセル内部抵抗が極めて小さいため、システム
部１６に十分な電流を供給できず、システム部１６が正
常に動作しないおそれがある。しかし、図１に示した構
成では、充電の初期段階ではスイッチＳＷが開き、バッ
テリーパック１４と直列に抵抗Ｒが挿入されるため、セ
ルへの充電電流が抑えられ、その結果、システム部１６
への所定量の電流の供給が確保される。このとき、シス
テム部１６への供給電流として少なくともシステムの立
ち上げに最低必要な所定量の電流を確保できるように、
抵抗Ｒの値が設定されている。
【００２１】充電が進んでセル内部抵抗が大きくなって
バッテリーパック１４の両端間の電圧がＶrefを越える
と、比較器１８がこれを検出してスイッチＳＷを閉じ
る。これにより、バッテリーパック１４に直列に挿入さ
れている抵抗Ｒが実質的に短絡除去される。この時点で
は、充電回路１２からバッテリーパック１４およびシス
テム部１６に8.4Ｖの定電圧の供給が可能となる。ただ
し、システム部１６での消費電流Ｉ2が増大し、バッテ
リーパック１４への充電電流Ｉ1とシステム部１６での
消費電流Ｉ2の和すなわち充電回路１２から出力される
電流Ｉが1.5Ａを越えるような状態になると、充電回路
１２の電流制限機能が働いて、バッテリーパック１４お
よびシステム部１６に供給される電流の和Ｉが1.5Ａに
固定され、これら双方に供給される電圧は8.4Ｖ以下と
なる。
【００２２】以上のように、充電回路１２は電流制限機
能を持った定電圧源であるため、電流制限の範囲内（1.
5Ａ以下）では、システム部１６およびバッテリーパッ
ク１４の双方に定電圧8.4Ｖが供給され、コンピュータ
としての動作および２次電池の充電が行われる。そし
て、充電の初期段階でバッテリーパック１４への充電電
流が大きくなって、またはシステム部１６の消費電流が
大きくなって、充電回路１２の電流制限の範囲を越える
ような状態になると、充電回路１２は定電流源として機
能し、充電回路１２から供給される電流Ｉは1.5Ａに固
定される。充電回路１２が定電流源として機能するこの
領域では、システム部１６での消費電流の増大に対応し
てバッテリーパック１４への充電電流が減少する（図５
参照）。なお、充電の初期段階ではバッテリーパック１
４に直列に抵抗Ｒが挿入されることにより、システム部
１６が立ち上がるのに必要な電流が確保される。
【００２３】本実施の形態によれば、このようにしてシ
ステム部１６を動作させつつバッテリーパック１４の充
電が可能となり、このとき充電回路１２から供給される
電流は所定値（1.5Ａ）を越えることがない。このた
め、ＡＣアダプタを介して外部から供給される電力が所
定値以下となり、ＡＣアダプタおよびノートパソコンの
冷却機構の大型化を抑えつつ、システム部１６の使用中
での充電が可能となる。
【００２４】なお、本実施の形態によれば、従来の電源
回路（図９、図１０参照）とは異なり、選択回路が不要
であって突き合わせダイオードは使用されないため、選
択回路による電力損失がなく、その分、バッテリーパッ
クの利用効率が向上する、という利点も得られる。
【００２５】実施の形態２．上記実施の形態１では、セ
ル内部抵抗が極めて小さい充電の初期段階においてバッ
テリパック１４と直列に抵抗Ｒが挿入され（図１参
照）、これによりシステム部１６への供給電流として少
なくともシステムの立ち上げに最低必要な所定量の電流
が確保される。しかし、使用者の便宜を考えると、シス
テム部１６の動作状態に拘わらず使用中での充電を可能
にするために、システム部１６における最大の消費電流
を確保できるように抵抗Ｒの値を設定することが望まし
い。ところが、抵抗Ｒの値を大きくすると、バッテリー
パック１４の充電速度が遅くなって、充電に長時間を要
するようになる。そこで本発明の第２の実施の形態で
は、これを回避するために、バッテリパックの両端間の
電圧（セルの端子電圧）に応じて抵抗Ｒの値を変えると
いう構成を採用している。以下、このような実施の形態
２について説明する。
【００２６】図６は、実施の形態２の電源回路を備えた
ノートパソコンの構成を示すブロック回路図である。こ
のノートパソコンは、実施の形態１と同一構成のシステ
ム部１６を備え、電源回路の構成要素としても実施の形
態１と同様、電流制限機能を持った定電圧源としての充
電回路１２と、リチウムイオン電池を２個直列に接続し
た形態のバッテリーパック１４とを有している。しか
し、このノートパソコンの電源回路は、抵抗Ｒとそれに
並列に接続されるスイッチＳＷの代わりに、抵抗Ｒ１と
スイッチＳＷ１、抵抗Ｒ２とスイッチＳＷ２、抵抗Ｒ３
とスイッチＳＷ３をそれぞれ直列に接続して得られる３
つの直列回路を並列に接続した回路（以下「制御抵抗回
路」という）２９を備えている点で、実施の形態１と相
違する。また実施の形態１では、比較器１８と基準電圧
源Ｖrefとによりセル端子電圧検出手段が実現されてい
たが、このノートパソコンの電源回路では、Ａ／Ｄ変換
器を内蔵したマイクロコンピュータ（以下「マイコン」
という）２８によりセル端子電圧検出手段が実現されて
いて、マイコン３８は、バッテリーパック１４の両端間
の電圧を入力してその電圧を示すデジタル信号を内蔵の
Ａ／Ｄ変換器により生成し、このデジタル信号をセル端
子電圧の検出結果とみなし（バッテリーパック１４の両
端間の電圧の１／２がセル端子電圧に相当する）、その
検出結果に応じて、制御抵抗回路２９の抵抗値（これは
バッテリーパック１４に直列に挿入される抵抗の値に相
当するものであり、以下「挿入抵抗値」という）を変化
させる。すなわちマイコン２８は、内蔵メモリに格納さ
れる所定のプログラムに基づき、セル端子電圧の検出結
果に応じてスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の開閉を制御するこ
とにより、挿入抵抗値を変化させる。このときマイコン
２８は、セル端子電圧の検出値が小さい程、挿入抵抗値
が大きくなり、セル端子電圧の検出値が大きい程、挿入
抵抗値が小さくなるように、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の
開閉を制御する。したがって、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３とする
と、充電の初期段階ではスイッチＳＷ１のみが閉じて他
のスイッチＳＷ２およびＳＷ３は開いた状態となり、完
全に充電されている状態（総充電量が最大値に達した状
態）ではスイッチＳＷ１〜ＳＷ３が全て閉じることにな
る。なお、図６に示した例では、制御抵抗回路をＲ１、
Ｒ２、Ｒ３という３種類の抵抗を用いて構成している
が、より多くの種類の抵抗とそれに対応するスイッチを
用いるとともに、それに応じて内蔵Ａ／Ｄ変換器のビッ
ト数を増やすことにより、よりきめ細かく挿入抵抗値を
制御することができる。
【００２７】上記構成によれば、充電の初期段階では、
見かけのセル内部抵抗は極めて小さいため、これがセル
端子電圧検出手段としてのマイコン２８によって検出さ
れ、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の制御により挿入抵抗値が
最も大きい値に設定される。このとき、システム部１６
における消費電流が最大となる状態であっても正常に動
作するために必要な電流をシステム部１６に供給できる
ように、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の値を選定するのが好ましい。
このような選定により充電の初期段階における挿入抵抗
値が大きくなっても、本実施の形態では、充電が進んで
見かけのセル内部抵抗（セル端子電圧）が増加すると、
それに応じてスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の開閉が制御さ
れ、これにより、挿入抵抗値が次第に小さくなってい
く。したがって、実施の形態１とは異なり、抵抗の挿入
によるバッテリーパック１４の充電の速度の低下が抑え
られ、充電期間の長期化が防止される。
【００２８】以上のように本実施の形態によれば、セル
端子電圧に応じて挿入抵抗値を変化させることにより、
システム部１６における消費電力が最大となるシステム
部１６のフル動作を許容しかつ充電速度の低下を抑えつ
つ、使用中での充電が可能となる。
【００２９】実施の形態３．本発明の実施の形態３の電
源回路は、システム部での消費電力を測定し、その測定
結果である消費電力が増大すればバッテリーパックに供
給される充電電流が減少するように、すなわちバッテリ
ーパックへの充電電流とシステム部での消費電力とが負
の相関関係を有するように、充電電流を制御するもので
あって、これにより使用中での充電を実現する。
【００３０】図７は、このような実施の形態３の電源回
路を備えたノートパソコンの概略構成を示す機能ブロッ
ク図である。このノートパソコン１０は、上記実施の形
態１および２の場合と同一構成のシステム部１６および
バッテリーパック１４を有する他、このバッテリーパッ
ク１４とともに電源回路を構成する電流分配回路３０、
充電回路３２、消費電力測定回路３４および選択回路３
６を備えている。このような構成によりノートパソコン
１０は、バッテリーパック１４内の２次電池によってシ
ステム部１６を駆動できるとともに、ＡＣアダプタ９０
を介して外部から供給される商用電力により２次電池を
充電したりシステム部１６を駆動したりすることができ
る。
【００３１】上記電源回路における消費電力測定回路３
４は、ＡＣアダプタ９０を介して外部から供給される商
用電力のうち、選択回路３６を介してシステム部１６に
供給される電力すなわちシステム部１６での消費電力を
測定する。電流分配回路３０は、その測定結果に基づ
き、バッテリーパック１４に供給される充電電流Ｉ1が
システム部１６における消費電力と負の相関関係を有す
るように、充電回路３２への電流配分を制御する。この
電流配分の具体的な制御方法としては、例えば、ノード
パソコン１０における総消費電力の最大値を予め設定し
ておき、総消費電力の最大値と消費電力測定回路３４で
の測定結果の消費電力とを比較し、それらの差分の電力
に相当する電流またはそれ以下の電流が充電電流となる
ように、充電回路回路３２への電流配分を制御する、と
いう方法を用いることができる。充電回路３２は、この
ような電流配分の制御の下で、バッテリーパック１４内
の２次電池の充電を行う。充電回路３２は、２次電池
（リチウムイオン電池）の充電特性およびシステム部１
６内のＤＣ／ＤＣコンバータにおける効率を考慮して、
電流制限値が1.5Ａで出力電圧が8.4Ｖの電流制限機能付
き定電圧源として実現されている。
【００３２】上記のような本実施の形態の電源回路によ
れば、ＡＣアダプタ９０が接続されて外部から商用電力
が供給されている場合には、システム部１６での消費電
力が増大すれば、それに応じてバッテリーパック１４に
供給される充電電流が減少し、システム部１６での消費
電力が減少すれば、それに応じてバッテリーパック１４
に供給される充電電流が増大する。これにより、システ
ム部１６の動作に制約を加えることなく、かつ、充電時
間を不必要に長くすることなく、外部からノートパソコ
ン１０に供給される全電力すなわち総消費電力を常に所
定値以下に抑えることができる。この所定値は前記電流
配分の制御によりシステム部１６および充電回路３２が
要求するそれぞれの最大電力の和よりも十分に小さい値
とすることができ、その結果、ＡＣアダプタ９０や冷却
機構の大型化を招くことなく、システム部１６の使用中
での充電が可能となる。
【００３３】図８は、上記実施の形態３の電源回路の一
構成例を示す回路図である。この例において、電流制限
機能付き定電圧源である充電回路３２は、図２に示した
例（実施の形態１における充電回路１２の構成例）と同
様、ＭＭ１３３２Ｅという型番の定電圧定電流電源制御
用ＩＣ２４と、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２２とを用いて構成さ
れている。しかし、抵抗Ｒs0と、抵抗Ｒs1とスイッチＳ
Ｗs1を直列に接続した回路と、抵抗Ｒs2とスイッチＳＷ
s2を直列に接続した回路と、抵抗Ｒs3とスイッチＳＷs3
を直列に接続した回路とを並列に接続した回路（以下
「電流検出用抵抗回路」という）が、電流検出用抵抗Ｒ
sの代わりに用いられている。そして、消費電力測定回
路３４は、ＡＣアダプタ９０から選択回路３６を介して
システム部１６へ電流を供給するための電源ライン中に
挿入された抵抗Ｒcと、Ａ／Ｄ変換器を内蔵したマイコ
ン３８とにより構成されている。抵抗Ｒcの抵抗値は極
めて小さく（例えば0.05Ω）、マイコン３８は、内蔵Ａ
／Ｄ変換器により抵抗Ｒcの両端間の電圧を示すデジタ
ル信号を生成する。このデジタル信号はＡＣアダプタ９
０からシステム部１６へ供給される電流（システム部１
６での消費電流）Ｉ2を示すとみなすことができ、ＡＣ
アダプタの出力電圧は一定値であるため、マイコン２８
はこのデジタル信号によりシステム部１６での消費電力
を測定する。そしてマイコン２８は、内蔵メモリに格納
される所定のプログラムに基づき、その測定結果である
消費電力に応じてスイッチＳＷs1〜ＳＷs3の開閉を制御
することにより、充電回路３２における電流検出用抵抗
回路の抵抗値（以下「検出用抵抗値」という）を変化さ
せる。このとき、マイコン３８は、システム部１６にお
ける消費電力が増大すれば検出用抵抗値が上がり、消費
電力が減少すれば検出用抵抗値が下がるように、スイッ
チＳＷs1〜ＳＷs3の開閉を制御する。選択回路３６は従
来例と同様、「突き合わせダイオード」により実現され
ており（図１０参照）、バッテリーパック１４も従来例
や実施の形態１および２と同様、リチウムイオン電池を
２個直列に接続した形態の構成となっている。なお、図
８の例では、図７に示した電流分配回路３０に直接的に
対応する回路は存在しないが、電流分配回路３０の機能
は充電回路３２内の電流検出用抵抗回路により実現され
ている。
【００３４】上記構成の電源回路を有するノートパソコ
ン１０では、ＡＣアダプタ９０から供給される電圧が充
電回路３２から供給される電圧（8.4Ｖ）よりも高くな
るように設定されている。このため、ノートパソコン１
０がＡＣアダプタ９０を介して商用電力の電源ラインに
接続されている場合には、外部から供給される商用電力
が、選択回路３６を介してシステム部１６に供給される
とともに、充電回路３２を経てバッテリーパック１４に
供給されるが、バッテリーパック１４からシステム部１
６に電力が供給されることはない。ここで充電回路３２
は電流制限機能付き定電圧源であるため、バッテリーパ
ック１４に供給される充電電流Ｉ1は充電回路３２の電
流制限値を越えることはなく、この電流制限値は検出用
抵抗値が小さいほど大きくなる。ただし、２次電池であ
るリチウムイオン電池の充電特性から、電流制限値が1.
5Ａより大きくならないように抵抗Ｒs0〜Ｒs3の値が選
定されている。
【００３５】マイコン３８は、ＡＣアダプタ９０からシ
ステム部１６に供給される電流Ｉ2を抵抗Ｒcの両端間の
電圧により検出し、その検出結果よりシステム部１６に
供給される消費電力を測定する。そして前述のように、
その測定結果に基づき、システム部１６における消費電
力が増大すれば検出用抵抗値が上がり、消費電力が減少
すれば検出用抵抗値が下がるように、スイッチＳＷs1〜
ＳＷs3の開閉を制御する。したがって、システム部１６
における消費電力が増大すれば充電回路３２の電流制限
値が下がり、消費電力が減少すれば電流制限値が上が
る。これにより、バッテリーパック１４に供給される充
電電流Ｉ1と、システム部１６に供給される電流Ｉ2（シ
ステム部１６における消費電力）とが負の相関関係を有
するようになる。このため、システム部１６の動作状態
にかかわらず、ＡＣアダプタを介してノートパソコンに
供給される全電力すなわちノートパソコンにおける総消
費電力を所定値以下に抑えることができ、この所定値
は、電流検出用抵抗回路における抵抗Ｒs0〜Ｒs3の値の
選定により、システム部１６および充電回路３２が要求
するそれぞれの最大電力の和よりも十分に小さい値とす
ることができる
【００３６】変形例．上記実施の形態２および３では、
図６および図８に示すように、バッテリーパック１４ま
たは抵抗Ｒcの両端間の電圧を検出する手段としてＡ／
Ｄ変換器を内蔵したマイコン２８、３８が使用されてい
るが、複数の比較器と複数の抵抗を用いてスイッチＳＷ
1〜ＳＷ3またはＳＷs1〜ＳＷs3の開閉を制御する信号を
生成する回路、すなわち前記電圧をデジタル信号に変換
することによりスイッチの開閉制御のための信号を直接
に出力するＡ／Ｄ変換器を作製し、これをマイコン２
８、３８の代わりに用いてもよい。
【００３７】
【発明の効果】本発明に係る第１の電源回路によれば、
充電手段の電流制限機能により充電手段から供給される
電流が所定値以下に抑えられ、かつ、充電の初期段階で
２次電池の見かけの内部抵抗が低いとき（端子電圧が低
いとき）には２次電池に直列に抵抗が挿入されて機器動
作に必要な所定電流が確保される。これにより、外部か
ら機器に供給される全電力を所定値以下に抑えつつ、機
器を動作させた状態での２次電池の充電が可能となるた
め、ＡＣアダプタおよび機器の冷却機構の大型化を抑え
つつ、機器の使用中での充電が可能となる。また、この
電源回路によれば、選択回路が不要であって突き合わせ
ダイオードが使用されないため、選択回路による電力損
失がなく、その結果、２次電池の利用効率が従来に比べ
向上する。
【００３８】本発明に係る第２の電源回路によれば、充
電手段の電流制限機能により充電手段から供給される電
流が所定値以下に抑えられるとともに、２次電池の端子
電圧が上昇するにしたがって２次電池に直列に挿入され
る抵抗の値が小さくなるため、上記第１の電源回路の利
点を有しつつ、抵抗挿入による充電速度の低下を抑える
ことができ、上記第１の電源回路よりも充電期間を短く
することができる。
【００３９】本発明に係る第３の電源回路によれば、抵
抗素子とスイッチが直列に接続された回路を複数個並列
に接続することにより挿入抵抗を実現した回路における
各スイッチの開閉が、２次電池の端子電圧に基づいて制
御される。これにより、２次電池に直列に接続される挿
入抵抗の値が２次電池の端子電圧と負の相関関係を有す
るように挿入抵抗の値を制御するという機能が簡単な構
成で実現され、上記第２の電源回路と同様の効果が得ら
れる。
【００４０】本発明に係る第４の電源回路によれば、外
部からの商用電力による２次電池への充電電流が機器内
の電力供給対象の回路での消費電力と負の相関関係を有
する。すなわち、電力供給対象の回路での消費電力が増
大すれば充電電流が減少し、その消費電力が減少すれば
充電電流が増大する。したがって、機器の動作に制約を
加えることなく、かつ、充電時間を不必要に長くするこ
となく、外部から機器に供給される全電力すなわち総消
費電力を、機器動作のための最大電力と２次電池が要求
する最大電力との和よりも十分に小さい値とすることが
でき、その結果、ＡＣアダプタや冷却機構の大型化を招
くことなく、機器の使用中での充電が可能となる。
【００４１】本発明に係る第５の電源回路によれば、外
部からの商用電力の供給を受けて電流制限機能付き定電
圧源として動作する充電手段における電流制限値が機器
内の電力供給対象の回路の消費電力に基づいて制御され
る。これにより、機器内の電力供給対象の回路の消費電
力と２次電池に供給される充電電流とが負の相関関係を
有するように充電電流を制御するという機能が簡単な構
成で実現され、ＡＣアダプタや冷却機構の大型化を招く
ことなく機器の使用中での充電が可能となる。
【００４２】本発明に係る第６の電源回路によれば、充
電手段の電流制限機能を実現するための電流検出用抵抗
の値が機器内の電力供給対象の回路の消費電力に基づい
て調整される。これにより、機器内の電力供給対象の回
路の消費電力と２次電池に供給される充電電流とが負の
相関関係を有するように充電手段の電流制限値を制御す
るという機能が簡単な構成で実現され、ＡＣアダプタや
冷却機構の大型化を招くことなく機器の使用中での充電
が可能となる。
【００４３】本発明に係る第７の電源回路によれば、抵
抗素子とスイッチが直列に接続された回路を複数個並列
に接続することにより電流検出用抵抗を実現した回路に
おける各スイッチの開閉が、機器内の電力供給対象の回
路の消費電力に基づいて制御される。これにより、機器
内の電力供給対象の回路の消費電力と２次電池に供給さ
れる充電電流とが負の相関関係を有するように充電手段
の電流制限値を制御するために電流検出用抵抗を値を調
整するという機能が簡単な構成で実現され、ＡＣアダプ
タや冷却機構の大型化を招くことなく機器の使用中での
充電が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１である電源回路を備え
たノート型のパーソナルコンピュータの構成を示すブロ
ック回路図。
【図２】 実施の形態１における充電回路の構成を示す
回路図（ａ）、およびバッテリーパック内の２次電池の
接続形態を示す図（ｂ）。
【図３】 実施の形態１で使用される２次電池であるリ
チウムイオン電池の充電特性を示す図。
【図４】 実施の形態１で使用される２次電池であるリ
チウムイオン電池の見かけの内部抵抗を総充電量ととも
に示す図。
【図５】 実施の形態１の充電回路が定電流源として機
能する領域においてシステム部の消費電力が変化したと
きの充電電流の変化を示す図。
【図６】 本発明の実施の形態２である電源回路を備え
たノートパソコンの構成を示すブロック回路図。
【図７】 本発明の実施の形態３である電源回路を備え
たノートパソコンの構成を示す機能ブロック図。
【図８】 実施の形態３の電源回路の実現例を示す回路
図。
【図９】 従来の電源回路を備えたノートパソコンの構
成を示す機能ブロック図。
【図１０】 従来の電源回路における選択回路の構成を
示す図。
【符号の説明】
１２ 充電回路、 １４ バッテリーパック、 １６
システム部、 １８比較器、 ２４ 定電圧定電流制御
用ＩＣ、 ２８ Ａ／Ｄ変換器内蔵マイクロコンピュー
タ、 ２９ 制御抵抗回路、 ３０ 電流分配回路、
３２ 充電回路、 ３４ 消費電力測定回路、 ３６
選択回路、 Ｒ 抵抗、 ＳＷ スイッチ、 Ｖref
基準電圧源。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２次電池を内蔵し充電機能を有する機器
    の電源回路であって、外部から商用電力の供給を受けて
    機器内の回路および２次電池に電力を供給する電源回路
    において、 外部から商用電力の供給を受け、電流制限機能を持った
    定電圧源として動作する充電手段と、 前記２次電池に直列に接続された抵抗と、 前記２次電池および前記抵抗からなる回路と前記機器内
    の電力供給対象の回路とを並列に接続して、前記２次電
    池、前記抵抗および前記電力供給対象の回路に対し充電
    手段から電力を供給するための電力供給線と、 前記２次電池の端子電圧を所定電圧と比較する比較手段
    と、 比較手段による比較結果に基づき、前記端子電圧が所定
    値以下のときは開き、前記端子電圧が所定値を越えると
    閉じるスイッチと、を備えることを特徴とする電源回
    路。
  2. 【請求項２】 ２次電池を内蔵し充電機能を有する機器
    の電源回路であって、外部から商用電力の供給を受けて
    機器内の回路および２次電池に電力を供給する電源回路
    において、 外部から商用電力の供給を受け、電流制限機能を持った
    定電圧源として動作する充電手段と、 前記２次電池に直列に接続された抵抗と、 前記２次電池および前記抵抗からなる回路と前記機器内
    の電力供給対象の回路とを並列に接続して、前記２次電
    池、前記抵抗および前記電力供給対象の回路に対し充電
    手段から電力を供給するための電力供給線と、 前記２次電池の端子電圧を検出する検出手段と、 検出手段の検出結果に基づき、前記２次電池の端子電圧
    と前記抵抗の値とが負の相関関係を有するように前記抵
    抗の値を変化させる抵抗制御手段と、を備えることを特
    徴とする電源回路。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の電源回路において、 前記抵抗は、抵抗素子とスイッチが直列に接続された回
    路を複数個並列に接続した回路からなり、 前記抵抗制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づ
    き、前記抵抗の値と前記２次電池の端子電圧が負の相関
    関係を有するように前記スイッチの開閉を制御する、こ
    とを特徴とする電源回路。
  4. 【請求項４】 ２次電池を内蔵し充電機能を有する機器
    の電源回路であって、外部から商用電力の供給を受けて
    機器内の回路および２次電池に電力を供給する電源回路
    において、 前記機器内の電力供給対象の回路での消費電力を測定す
    る測定手段と、 測定手段の測定結果に基づき、前記消費電力と前記２次
    電池への充電電流とが負の相関関係を有するように該充
    電電流を制御する電流制御手段と、を備えることを特徴
    とする電源回路。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の電源回路において、 外部から商用電力の供給を受けて、電流制限機能を持っ
    た定電圧源として動作し、前記２次電池に充電電流を供
    給する充電手段を備え、 前記電流制御手段は、前記測定手段の測定結果に基づき
    前記定電圧源の電流制限値を変化させることにより、前
    記消費電力と前記充電電流とが負の相関関係を有するよ
    うに前記充電電流を制御する、ことを特徴とする電源回
    路。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の電源回路において、 前記充電手段は、電流検出用抵抗を含み、該電流検出用
    抵抗によって検出される電流値に基づき前記電流制限機
    能を実現し、 前記電流制御手段は、前記測定手段の測定結果に基づき
    前記電流検出用抵抗の値を変化させることにより前記電
    流制限値を変化させる、ことを特徴とする電源回路。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の電源回路において、 前記電流検出用抵抗は、抵抗素子とスイッチが直列に接
    続された回路を複数個並列に接続した回路からなり、 前記電流制御手段は、前記測定手段の測定結果に基づき
    前記スイッチの開閉を制御することにより前記電流検出
    用抵抗の値を変化させる、ことを特徴とする電源回路。
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