(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の充電池、及び当該第１の充電池より満充電電圧の低い第２の充電池を内蔵する電気機器であって、
前記第１の充電池が出力する電圧を第１の電圧に降圧して第１の負荷に対して出力する第１の電源回路と、
前記第２の充電池が出力する電圧を前記第１の電圧よりも低い第２の電圧に降圧して、前記第１の負荷とは異なる第２の負荷に対して出力する第２の電源回路と、
前記第１の充電池から前記第２の充電池への充電、及び前記第２の充電池から前記第１の充電池への充電の双方を含む電池間充電を行う電池間充電回路と、
外部の電力供給源から供給される電力により前記第１の充電池への充電を行う第１充電回路と、
前記電力供給源の接続を監視し、前記電池間充電回路及び前記第１充電回路による充電を制御する制御回路と、
を含み、
前記制御回路は、前記電池間充電を行う際には、前記第１充電回路による充電を停止させてから前記電池間充電回路に電池間充電を開始させ、前記電力供給源が接続された場合、前記電池間充電回路による充電を停止させてから前記第１充電回路に前記第１の充電池への充電を開始させる
を含むことを特徴とする電気機器。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機器において、
前記制御回路は、前記第１の充電池の電池容量と、前記第２の充電池の電池容量と、に応じて、前記電池間充電の要否を判定する
ことを特徴とする電気機器。
【請求項３】
請求項２に記載の電気機器において、
前記制御回路は、前記第１の充電池の容量率と、前記第２の充電池の容量率と、の差に応じて、前記電池間充電の要否を判定する
ことを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の充電池を使用する電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電可能な充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、様々な電圧で動作する複数種類の負荷を含むものがある。このような電気機器は、充電池から供給される電圧を各負荷の動作電圧に合わせて昇圧又は降圧することによって、各種の負荷を動作させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した降圧制御を行う場合、入力電圧と出力電圧の電位差が大きくなるほど、降圧の際に発生する熱損失が大きくなる。熱損失が大きくなると、機器が発熱するため、その対策のために筐体サイズを大きくしたり、消費電力削減のために電子機器の機能や性能を制限したりする必要が生じることになる。【０００４】
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、比較的少ない熱損失で各種の負荷を動作させることのできる電気機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る電気機器は、第１の充電池、及び当該第１の充電池より満充電電圧の低い第２の充電池を内蔵する電気機器であって、前記第１の充電池が出力する電圧を第１の電圧に降圧して出力する第１の電源回路と、前記第２の充電池が出力する電圧を前記第１の電圧よりも低い第２の電圧に降圧して出力する第２の電源回路と、を含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電気機器の回路構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る電気機器の回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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。
【０００８】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電気機器１ａ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１ａ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３充電回路１５と、第１容量演算回路１６と、第２容量演算回路１７と、電源端子１８と、第１電源回路１９と、第２電源回路２０と、負荷２１ａ及び２１ｂと、制御回路２２と、を含んで構成されている。本実施形態に係る電気機器１ａは、例えば電動工具や電気自動車、蓄電池、航空機、携帯電話等のモバイル機器、ヘッドマウントディスプレイ等、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。
【０００９】
第１充電池１１及び第２充電池１２は、リチウムイオン電池やマグネシウム硫黄電池等、繰り返し充放電が可能な二次電池であって、電気機器１ａ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。
【００１０】
本実施形態において、第１充電池１１と第２充電池１２とは、満充電電圧、及び出力電圧の範囲が互いに異なるものとする。一例として、第１充電池１１は満充電電圧が４．２Ｖ、出力電圧が３．５Ｖ〜４．２Ｖの範囲のリチウムイオン電池であって、第２充電池１２は満充電電圧が２．０Ｖ、出力電圧が１．５Ｖ〜２．０Ｖの範囲のマグネシウム硫黄電池であってもよい。以下では、第１充電池１１の方が第２充電池１２よりも満充電電圧が大きいものとする。
【００１１】
第１充電回路１３は、第１充電池１１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。第１充電回路１３は、第１充電池１１に接続されるスイッチ素子Ｓｗ１を含んでいる。第１充電回路１３の入力側は電源端子１８に接続されており、出力側はコイルＬ１を介して第１電源回路１９に接続されている。また、スイッチ素子Ｓｗ１の一端はコイルＬ１の他端に接続されており、スイッチ素子Ｓｗ１の他端は抵抗器Ｒ１を介して第１充電池１１の正極側に接続されている。第１充電回路１３は、電源端子１８を介して外部の電力供給源から供給される電力を所与の電圧に変換して第１充電池１１に供給することによって、第１充電池１１を充電する。
【００１２】
第２充電回路１４は、第２充電池１２を充電するための回路であって、第１充電回路１３と同様、充電ＩＣ等の集積回路であってよい。第２充電回路１４は、第２充電池１２に接続されるスイッチ素子Ｓｗ２を含んでいる。第２充電回路１４の入力側は電源端子１８に接続されており、出力側はコイルＬ２を介して第２電源回路２０に接続されている。また、スイッチ素子Ｓｗ２の一端はコイルＬ２の他端に接続されており、スイッチ素子Ｓｗ２の他端は抵抗器Ｒ２を介して第２充電池１２の正極側に接続されている。第２充電回路１４は、電源端子１８を介して外部の電力供給源から供給される電力を所与の電圧に変換して第２充電池１２に供給することによって、第２充電池１２を充電する。
【００１３】
第３充電回路１５は、昇降圧機能を備える充電ＩＣ等の集積回路であってよい。第３充電回路１５は、第１充電回路１３の出力側と、第２充電回路１４の出力側と、の間に配置されており、第１充電池１１から供給される電力による第２充電池１２の充電、及び第２充電池１２から供給される電力による第１充電池１１の充電を実現する。第３充電回路１５による充電制御の具体例については、後述する。
【００１４】
第１容量演算回路１６及び第２容量演算回路１７は、それぞれ対応する充電池の電池容量を演算する。具体的に第１容量演算回路１６は、抵抗器Ｒ１に並列に接続されており、第１充電池１１に流れる充電電流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１７は抵抗器Ｒ２に並列に接続されており、第２充電池１２に流れる充電電流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。
【００１５】
電源端子１８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１８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１８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。
【００１６】
第１電源回路１９、及び第２電源回路２０は、それぞれ自身に接続されている負荷を動作させるために必要な電力を供給する回路である。ここでは各電源回路はＤＣ／ＤＣコンバータであることとしているが、これに限らずＬＤＯ等であってもよい。第１電源回路１９は、その入力側が第１充電回路１３と、出力側が負荷２１ａと、それぞれ接続されている。そして、第１充電回路１３経由で第１充電池１１から供給される電圧Ｖｓ１を、負荷２１ａに対応した電圧Ｖｏ１に降圧して出力する。同様に、第２電源回路２０は、その入力側が第２充電回路１４と、出力側が負荷２１ｂと、それぞれ接続されている。そして、第２充電回路１４経由で第２充電池１２から供給される電圧Ｖｓ２を、負荷２１ｂに対応した電圧Ｖｏ２に降圧して出力する。本実施形態では、第１充電池１１の満充電電圧、及び出力電圧範囲が第２充電池１２よりも大きいので、通常、電圧Ｖｓ１が電圧Ｖｓ２よりも大きくなる。これに伴い、後述するように、電圧Ｖｏ１が電圧Ｖｏ２よりも大きくなるように各負荷を接続する電源回路が決定されている。
【００１７】
負荷２１ａ及び２１ｂは、それぞれ電気機器１ａの機能を実現するための回路素子等であって、モーターや集積回路等、電気機器１ａの種類に応じた各種の部品を含んでよい。負荷２１ａは第１電源回路１９から供給される電力により、負荷２１ｂは第２電源回路２０から供給される電力により、それぞれ動作する。なお、電気機器１ａ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１ａの外部にあってもよい。
【００１８】
特に本実施形態では、負荷２１ａ及び２１ｂは、互いに異なる電圧で動作するものとする。そのため、それぞれの動作電圧に応じて、各負荷を第１電源回路１９及び第２電源回路２０のどちらに接続されるかが選択されている。具体的に、動作電圧Ｖｏで動作するある負荷をいずれかの電源回路に接続した場合に、充電池からその電源回路に供給される電圧をＶｓとすると、Ｖｓ＞Ｖｏを満たし、かつ電位差（Ｖｓ−Ｖｏ）が小さくなる方の電源回路にその負荷を接続する。
【００１９】
一例として、第１充電池１１の出力電圧範囲を４．２Ｖ〜３．５Ｖ、第２充電池１２の出力電圧範囲を２．０Ｖ〜１．５Ｖとし、動作電圧１．２Ｖの負荷を動作させる場合を考える。この負荷を第１電源回路１９に接続した場合、第１電源回路１９は最大で３．０Ｖの降圧を行う必要があるが、第２電源回路２０に接続した場合、第２電源回路２０は最大でも０．８Ｖの降圧を行えばよい。そのため、この負荷は第２電源回路２０に接続することとする。一方、動作電圧１．８Ｖの負荷については、第２電源回路２０に接続したとすると、第２充電池１２の電池電圧が低下した際に必要な電圧を確保できなくなるおそれがある。そのため、この負荷は第１電源回路１９に接続することとする。このように、本実施形態に係る電気機器１ａによれば、満充電電圧、及び出力電圧範囲の異なる２種類の充電池から電力を供給することとし、充電池の出力電圧と各負荷の動作電圧の電位差が少なくなるように各負荷を電源回路に接続することで、電源回路の降圧制御に伴って生じる熱損失を減らすことができる。
【００２０】
しかしながら、このように２種類の充電池を併用することとすると、いずれか一方の充電池の電池容量が減少した場合に、他方の充電池の電池容量が十分残っていたとしても、電池容量が減少した方の充電池から電力供給を受ける負荷が動作できなくなってしまう。電気機器１ａの使用状況によっては各負荷が常に同じ割合で電力を消費するとは限らないため、このような電池容量の不均衡が生じる可能性を排除できない。そして、このような不均衡が生じると、いずれかの充電池に電池容量が残っていても、電気機器１ａ全体が動作を継続できなくなってしまう可能性がある。そこで本実施形態に係る電気機器１ａは、充電池間の電池容量の不均衡を解消するために、第３充電回路１５を備えている。一方の充電池の電池容量が減少し、他方の充電池の電池容量がある程度残っている場合には、第３充電回路１５が、電池容量が残っている充電池から供給される電力を用いて電池容量が減少している充電池を充電する。これにより、充電池間の電池容量の不均衡を解消することができる。以下では、このように第１充電池１１と第２充電池１２との間で相互に行われる充電を、電池間充電という。
【００２１】
この電池間充電を実現するために、第３充電回路１５は、昇圧及び降圧の両方の機能を備えている。例えば公知のＤＣ／ＤＣコンバータは、回路構成はそのままで、制御内容を変更することにより、昇圧及び降圧の双方に使用することができる。このような性質を利用することで、第３充電回路１５は、第１充電池１１から供給される電力を降圧して第２充電池１２を充電する制御と、第２充電池１２から供給される電力を昇圧して第１充電池１１を充電する制御の双方を実現する。
【００２２】
なお、ここでは第１電源回路１９及び第２電源回路２０のそれぞれに一つずつ負荷が接続されているものとしたが、これに限らず各電源回路は互いに動作電圧の異なる複数の負荷に電力を供給してもよい。この場合電源回路は、接続されたそれぞれの負荷に合わせて降圧した電力を供給する。
【００２３】
制御回路２２は、電気機器１ａ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２２は第１充電回路１３、第２充電回路１４、第３充電回路１５、第１容量演算回路１６、及び第２容量演算回路１７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２２は、第１容量演算回路１６及び第２容量演算回路１７から各充電池の電池容量に関する情報を取得する。また、制御回路２２は、電源端子１８に対する外部電源の接続の有無を監視する。さらに、制御回路２２は、電気機器１ａに内蔵されている温度センサーの検出結果を取得してもよい。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、及び第３充電回路１５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の充放電を制御する。
【００２４】
以下、電源端子１８に外部電源が接続された際の第１充電回路１３及び第２充電回路１４による充電制御の具体例について、説明する。
【００２５】
電源端子１８に外部電源が接続されると、制御回路２２は、後述する各種の条件に基づいて、第１充電池１１、及び第２充電池１２のそれぞれを充電するか否か決定する。そして、充電を行うと決定した充電池と接続されている充電回路に対して、充電を行うよう指示する。具体的に制御回路２２は、電気機器１ａの動作状況や各充電池の充電状況に応じて、両方の充電池を充電する、片方の充電池のみを充電する、どちらの充電池も充電しない、という３種類の充電モードのいずれかを選択する。そして、選択した充電モードに従って、充電を実行させる。なお、各充電池に対する充電を停止する場合、制御回路２２は、対応する充電回路に内蔵されるスイッチ素子（すなわち、スイッチ素子Ｓｗ１又はＳｗ２）をオフに切り替えることによって、その充電回路による充電池の充電を停止させることができる。あるいは制御回路２２は、各充電池に対する充電を停止する場合、対応する充電回路自体の動作を停止させてもよい。この場合、各充電池からスイッチ素子Ｓｗ１又はＳｗ２経由で第１電源回路１９や第２電源回路２０への電力供給が行われるようになる。
【００２６】
充電モードを選択する条件の具体例として、制御回路２２は、電気機器１ａの現在の動作モードに応じて、充電モードを選択してもよい。この例では、電力消費が少ないと想定される動作モードで電気機器１ａが動作している間は、両方の充電池を充電することとし、電力消費が多いと想定される動作モードでの動作中には、片方の充電池のみを充電する。さらに、電気機器１ａが最大の電力を必要とする動作モードになった場合には、両方の充電池の充電を中止し、外部電源から供給される電力を全て第１電源回路１９及び第２電源回路２０に供給する。
【００２７】
また、制御回路２２は、電気機器１ａの負荷が現に必要としている電力に応じて、充電モードを選択してもよい。この例において制御回路２２は、第１容量演算回路１６及び第２容量演算回路１７による計測結果を利用して、その時点で負荷が消費する電力Ｗを推定する。そして、電力Ｗが第１閾値Ｗｔｈ１を下回る状態が所定時間継続した場合、両方の充電池を充電するモードに移行する。また、電力Ｗが第２閾値Ｗｔｈ２を上回る状態が所定時間継続した場合、両方の充電池を充電しないモードに移行する。ここで、第２閾値Ｗｔｈ２は第１閾値Ｗｔｈ１よりも大きな値である。また、電力Ｗが第１閾値Ｗｔｈ１以上第２閾値Ｗｔｈ２以下の状態が所定時間継続した場合、片方の充電池のみを充電するモードに移行する。なお、これらの充電モード間の移行を行うか否かの判定に利用する第１閾値Ｗｔｈ１及び第２閾値Ｗｔｈ２は、ヒステリシスを有してもよい。また、制御回路２２は、電力Ｗの値を所定の時間間隔でサンプリングし、一定期間にわたってサンプリングされた値を用いて電力Ｗの移動平均を算出することによって、算出された移動平均の値を用いて充電モード間の移行を行うか否かの判定を行ってもよい。また、ここでは第１容量演算回路１６及び第２容量演算回路１７による計測結果を利用して電力Ｗを推定することとしたが、第１電源回路１９及び第２電源回路２０に流れる電流を直接測定するなど、その他の方法で電力Ｗを算出してもよい。
【００２８】
また、制御回路２２は、温度センサーによる電気機器１ａ内の温度の測定結果を監視し、その温度θに応じて、充電モードを選択してもよい。例えば制御回路２２は、温度θが第１閾値θｔｈ１を下回る状態が所定時間継続した場合、両方の充電池を充電するモードに移行する。また、温度θが第２閾値θｔｈ２を上回る状態が所定時間継続した場合、両方の充電池を充電しないモードに移行する。ここで、第２閾値θｔｈ２は第１閾値θｔｈ１よりも大きな値である。また、温度θが第１閾値θｔｈ１以上第２閾値θｔｈ２以下の状態が所定時間継続した場合、片方の充電池のみを充電するモードに移行する。電力Ｗについての閾値と同様に、温度θについての第１閾値θｔｈ１及び第２閾値θｔｈ２についても、ヒステリシスを有してもよい。また、制御回路２２は、温度θの移動平均を用いて充電モードの移行を行うか否かを判定してもよい。
【００２９】
以上の説明において、片方の充電池のみを充電するモードでは、制御回路２２は、容量率（現在の電池容量の満充電容量に対する割合）が低い方の充電池を充電することとする。各充電池の容量率は、第１容量演算回路１６，及び第２容量演算回路１７から得られる情報に基づいて算出できる。さらに制御回路２２は、容量率が低い方の充電池を充電した結果、他方の充電池よりも所定値以上容量率が上回る状態になった場合には、充電する充電池を変更することとする。こうすれば、第１充電池１１と第２充電池１２の容量率の差が所定値未満になるように、両者を交互に充電することができる。
【００３０】
なお、以上説明した充電モード変更のための各種の条件は、組み合わせて用いられてもよい。例えば制御回路２２は、電気機器１ａの動作モードや消費電力、温度に関する複数の条件のうち、いずれか一つを満たした場合に、充電モードを変更することとしてもよい。あるいは、複数の条件の全部を満たした場合に、充電モードを変更することとしてもよい。
【００３１】
以上説明したように、制御回路２２が電気機器１ａの動作状況や温度などに応じて充電モードを変化させることで、発熱を抑えながら双方の充電池を充電することができる。なお、発熱を抑えるためには、一方の充電池の充電を停止する代わりに、各充電回路の充電電流や供給電流（例えば第１充電回路１３の場合、Ｉｓ１＋Ｉｂ１）を小さくする制御を行ってもよい。これにより、充電回路の動作によって生じる発熱を抑えることができる。
【００３２】
次に、電源端子１８に外部電源が接続されていない状態における、第３充電回路１５による電池間充電の制御の具体例について、説明する。第１充電池１１と第２充電池１２の間で電池容量に差異がない状態の場合、電池間充電を行う必要はなく、単に第１電源回路１９及び第２電源回路２０がそれぞれ対応する充電池から供給される電力を降圧して対応する負荷に供給する。制御回路２２は、二つの充電池それぞれの電池容量の情報を取得し、取得した情報に基づいて電池間充電の要否を判定する。
【００３３】
具体的に、電源端子１８が外部電源に接続されておらず、各充電池から供給される電力により負荷が動作している状態において、制御回路２２は、第１充電池１１の電池容量の容量率Ｐ１、及び第２充電池１２の電池容量の容量率Ｐ２を一定時間おきに取得する。そして、容量率Ｐ１と容量率Ｐ２との差が所定の閾値Ｐｔｈ１以上になった場合、容量率の大きい方の充電池から小さい方の充電池へ充電するよう第３充電回路１５に指示する。これにより第３充電回路１５は、二つの充電池間の容量率の差を解消するように電池間充電を行うことができる。
【００３４】
具体的に、電池間充電を行う際には、第１充電回路１３及び第２充電回路１４自体の動作は停止するが、スイッチ素子Ｓｗ１及びＳｗ２はオンになる。第１充電池１１から第２充電池１２への充電を行う場合、第３充電回路１５は制御回路２２からの指示に応じて降圧制御を実行する。これにより、第１充電池１１からスイッチ素子Ｓｗ１、第３充電回路１５、及びスイッチ素子Ｓｗ２を経由して第２充電池１２に電流が流れ、第２充電池１２が充電される。逆に第２充電池１２から第１充電池１１への充電を行う場合、第３充電回路１５は制御回路２２からの指示に応じて昇圧制御を実行する。これにより、第２充電池１２からスイッチ素子Ｓｗ２、第３充電回路１５、及びスイッチ素子Ｓｗ１を経由して第１充電池１１に電流が流れ、第１充電池１１が充電される。
【００３５】
電池間充電の実行中に外部電源が接続された場合、制御回路２２は、充電回路同士の制御が競合しないように、第１充電回路１３、及び第２充電回路１４による充電制御を開始させる前に、まず第３充電回路１５による電池間充電の制御を停止する。その後、第１充電回路１３、及び第２充電回路１４の一方、又は双方による各充電池の充電制御を開始させる。
【００３６】
なお、制御回路２２は、上述した閾値Ｐｔｈ１を用いた判定条件に加えて、いずれかの充電池の容量率が閾値Ｐｔｈ２以下になった場合にのみ電池間充電を行うこととしてもよい。具体例として、Ｐｔｈ１が１０％、Ｐｔｈ２が５０％の場合について、説明する。この場合制御回路２２は、（Ｐ１＋１０％）≦Ｐ２、かつＰ１≦５０％の条件を満たす状態になった場合、第２充電池１２から第１充電池１１への昇圧による充電制御を行う。逆に、（Ｐ２＋１０％）≦Ｐ１、かつＰ２≦５０％の条件を満たす状態になった場合、第１充電池１１から第２充電池１２への降圧による充電制御を行う。
【００３７】
このように閾値Ｐｔｈ２の判定条件を使用するのは、電池間充電をできるだけ実行しないようにするためである。第１充電池１１及び第２充電池１２のそれぞれに十分な電池容量が残っていれば、たとえ両者の容量率に多少の不均衡が生じたとしても、電気機器１ａが動作できなくなるなどの問題は生じない。そこで、容量率が小さい方の充電池の容量率が所定値を下回るまでは電池間充電を行わないようにすることで、不要な電池間充電を回避することができる。
【００３８】
ただし、電気機器１ａの電源がオフになっている場合や待機モードになっている場合など、電気機器１ａの発熱が比較的少ない動作状態の場合には、閾値Ｐｔｈ２を用いた判定を行わず、強制的に電池間充電を行って充電池間の均衡を保つようにしてもよい。
【００３９】
また、以上説明した判定条件に加えて、制御回路２２は、電気機器１ａの動作モードや消費電力、温度などの条件に基づいて、電池間充電を実行するか否か判定してもよい。例えば消費電力が小さいと想定される所定の動作モードで電気機器１ａが動作している間のみ、電池間充電を実行することとしてもよい。逆に、消費電力が大きいと想定される所定の動作モードで電気機器１ａが動作している間は、電池間充電を禁止することとしてもよい。
【００４０】
また、制御回路２２は、電力Ｗの大きさが所定の第３閾値Ｗｔｈ３未満の状態が所定時間以上継続した場合に、電池間充電を可能とし、第３閾値Ｗｔｈ３以上の状態が所定時間以上継続した場合には、電池間充電を禁止してもよい。この場合の第３閾値Ｗｔｈ３についても、前述した第１閾値Ｗｔｈ１及び第２閾値Ｗｔｈ２と同様に、ヒステリシスを有してもよい。また、制御回路２２は、電力Ｗの移動平均の値を用いて電池間充電を許可／禁止する判定を行ってもよい。
【００４１】
また、制御回路２２は、温度θが所定の第３閾値θｔｈ３未満の状態が所定時間以上継続した場合に、電池間充電を可能とし、第３閾値θｔｈ３以上の状態が所定時間以上継続した場合に、電池間充電を禁止してもよい。この場合の第３閾値θｔｈ３についても、前述の例と同様に、ヒステリシスを有してもよい。また、制御回路２２は、温度θの移動平均の値を用いて電池間充電を許可／禁止する判定を行ってもよい。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態に係る電気機器１ａによれば、互いに満充電電圧の異なる複数の充電池と、互いに動作電圧の異なる複数の負荷とを、充電池の出力電圧と負荷の動作電圧との電位差ができる限り小さくなるように組み合わせることで、電源回路の降圧による熱損失を低減することができる。さらに、電池間充電を可能な構成とすることで、複数の充電池間の電池容量の不均衡を解消し、一方の充電池に電池容量が残っているのに他方の充電池の電池容量が残っておらず負荷を動作させることができない状態を防ぐことができる。
【００４３】
［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態に係る電気機器１ｂについて、図２を用いて説明する。本実施形態では、第１の実施形態と比較して、第３充電回路１５が存在せず、第１の実施形態において第３充電回路１５が実現することとした電池間充電の機能が第２充電回路１４によって実現される。また、これに伴い第２充電回路１４と他の回路との接続態様が第１の実施形態と相違している。しかしながら、それ以外の各回路の構成、及び機能は第１の実施形態と同様である。そのため、第１の実施形態と同様の機能を有する回路については同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
以下、第２の実施形態に係る電気機器１ｂの回路構成について、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、第２充電回路１４は電源端子１８と直接接続されておらず、その入力側は、第１充電回路１３の出力側と接続されている。すなわち、第１充電回路１３は、電源端子１８を経由して外部電源から供給される電力、及び／又は第１充電池１１から供給される電力を、第１電源回路１９に入力するとともに、第２充電回路１４にも入力する。一方、第２充電回路１４の出力側には、第１の実施形態と同様に第２充電池１２及び第２電源回路２０が接続されている。
【００４５】
本実施形態では、第１充電池１１の出力電圧範囲は、第２充電池１２の出力電圧範囲よりも高くなっている。そのため第２充電回路１４は、第１充電回路１３から供給される電力を降圧して出力することによって、第２充電池１２を充電することができる。また、第２充電回路１４は、第１充電回路１３又は第２充電池１２から供給される電力を、第２電源回路２０に供給する。さらに本実施形態では、第２充電回路１４は、必要に応じて、第２充電池１２が供給する電力を昇圧してスイッチ素子Ｓｗ１経由で第１充電池１１に供給する。これにより、第２充電池１２に蓄積された電力による第１充電池１１の充電が可能となる。このような電池間充電を可能とするために、第１の実施形態における第３充電回路１５と同様に、本実施形態の第２充電回路１４は、昇圧制御及び降圧制御の双方に対応している。
【００４６】
以下、本実施形態における充電制御の具体例について、説明する。外部電源が電源端子１８に接続された場合、制御回路２２は、各種の条件に基づいて、外部電源から供給される電力により第１充電池１１及び／又は第２充電池１２を充電する。ここで制御回路２２は、第１の実施形態と同様に、電気機器１ｂの動作モードや電力Ｗ、温度θなどの各種の条件に基づいて、充電モードを選択してもよい。
【００４７】
なお、第１の実施形態と異なり、本実施形態では、第２充電池１２のみを充電する場合でも、外部電源から第２充電池１２までの電力供給経路上に第１充電回路１３が存在するため、第１充電回路１３を動作させる必要がある。
【００４８】
外部電源が電源端子１８に接続されていない状態においては、第１の実施形態と同様、第１充電池１１と第２充電池１２との間の容量率に差が生じた場合に、電池間充電を行う。例えば制御回路２２は、第１充電池１１の容量率Ｐ１が第２充電池１２の容量率Ｐ２よりも閾値Ｐｔｈ１以上大きくなった場合、第１充電池１１から供給される電力により第２充電池１２を充電するよう第２充電回路１４に指示する。これにより、第２充電回路１４は降圧制御を実行し、第１充電池１１からスイッチ素子Ｓｗ１、第２充電回路１４、スイッチ素子Ｓｗ２を経由して第２充電池１２に流れる電流によって第２充電池１２が充電される。
【００４９】
逆に、第２充電池１２の容量率Ｐ２が第１充電池１１の容量率Ｐ１よりも閾値Ｐｔｈ１以上大きくなった場合、第２充電池１２から供給される電力により第１充電池１１を充電するよう第２充電回路１４に指示する。これを受けて第２充電回路１４は、第２充電池１２の出力電圧を昇圧して第１充電回路１３側に出力する。これにより、第２充電池１２からスイッチ素子Ｓｗ２、第２充電回路１４、スイッチ素子Ｓｗ１を経由して第１充電池１１に流れる電流によって第１充電池１１が充電される。
【００５０】
なお、このように第２充電回路１４が昇圧制御を実行している間に外部電源が電源端子１８に接続された場合、そのまま第１充電回路１３が外部電源から供給される電力による動作を開始してしまうと、第１充電回路１３と第２充電回路１４の出力が競合してしまう。そのため、第２充電回路１４の昇圧制御中に外部電源の接続が検出された場合、制御回路２２は、まず第２充電回路１４の昇圧制御を中止し、降圧制御に切り替える。その後、第１充電回路１３の動作を開始させる。
【００５１】
以上説明したように、第２の実施形態に係る電気機器１ｂによれば、第１の実施形態と比較して、より部品点数の少ない回路構成で、同等の機能を実現することができる。
【００５２】
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は充電のオン／オフを切り替えるスイッチ素子Ｓｗ１及びＳｗ２を各充電池の正極側に設けることとしたが、スイッチ素子を充電池の負極側に配置してもよい。また、以上の説明ではスイッチ素子Ｓｗ１及びＳｗ２を充電回路に内蔵することとしたが、これに限らず各スイッチ素子を充電回路の外部に配置してもよい。また、本発明の実施形態に係る電気機器の回路構成は以上説明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。また、以上の説明では各充電回路、各容量演算回路、制御回路等はそれぞれ独立した集積回路であることとしたが、これらの全部又は一部の機能を一つの集積回路によって実現してもよい。
【００５３】
また、以上の説明では電気機器は互いに出力電圧範囲の異なる２個の充電池を内蔵することとしたが、３個以上の充電池を内蔵することとしてもよい。この場合、それぞれの充電池の出力電圧に応じて負荷の接続先を選択することで、さらに降圧による熱損失を低減することができる。また、これら３個以上の充電池の少なくとも一部を対象に電池間充電を行うことで、特定の充電池の電池容量が他の充電池より先に不足してしまう状態を回避することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ａ，１ｂ  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３充電回路、１６  第１容量演算回路、１７  第２容量演算回路、１８  電源端子、１９  第１電源回路、２０  第２電源回路、２１ａ，２１ｂ  負荷、２２  制御回路。
【図１】
0006765447.tif 000002
【図２】
0006765447.tif 000003