(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電流定電圧充電方式で充電される蓄電池または定電流特性を備える直流電源装置から電力の供給を受ける負荷を備える機器に搭載される充電システムであって、
前記直流電源装置から電力の供給を受け設定電圧および設定電流に基づいて前記蓄電池を定電流定電圧充電方式で充電することができる充電器と、
前記直流電源装置が前記負荷に電力を供給できる状態で前記充電器に電力を供給している間に前記充電器が前記蓄電池を定電流領域で充電する第１の充電モードと、前記直流電源装置が前記負荷に電力を供給できる状態で前記蓄電池を定電流領域で充電する第２の充電モードとを切り替える切替部と、
前記第１の充電モードまたは前記第２の充電モードで充電している間に、前記第１の充電モードにおける充電電流または充電電力と前記第２の充電モードにおける充電電流または充電電力のいずれが大きいかを判断して、充電電流または充電電力の大きな充電モードで充電するように前記切替部を制御する制御部と
を有する充電システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２の充電モードで充電している間に前記蓄電池の充電電圧が前記充電器の設定電圧に到達したと判断したときに前記第１の充電モードで充電するように前記切替部を制御し前記充電器は前記蓄電池を定電圧領域で充電する請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
前記直流電源装置の定格電流が前記充電器の設定電流よりも大きく前記蓄電池の充電レート以下である請求項１または請求項２に記載の充電システム。
【請求項４】
前記直流電源装置は定電圧特性を備え、前記第１の充電モードにおいて前記充電器に定電圧領域で電力を供給する請求項１〜請求項３のいずれかに記載の充電システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記第２の充電モードにおいて前記直流電源装置が前記蓄電池を充電するときの充電電流または充電電力を測定して前記充電器の定格出力と比較することにより充電電流または充電電力の大きな充電モードを判断する請求項１〜請求項４のいずれかに記載の充電システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記負荷の電流または消費電力を測定して、前記充電器の設定電圧、前記直流電源装置の定格電流、および前記充電器の定格出力から求めた閾値と比較することにより充電電流または充電電力の大きな充電モードを判断する請求項１〜請求項４のいずれかに記載の充電システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記負荷の電流または消費電力に関連した前記機器の動作モードに基づいて充電電流または充電電力の大きな充電モードを判断する請求項１〜請求項４のいずれかに記載の充電システム。
【請求項８】
定電流定電圧充電方式で充電される蓄電池または定電力特性を備える直流電源装置から電力の供給を受ける負荷を備える機器に搭載される充電システムであって、
前記直流電源装置から電力の供給を受け設定電圧および設定電流に基づいて前記蓄電池を定電流定電圧充電方式で充電することができる充電器と、
前記直流電源装置が前記負荷に電力を供給できる状態で前記充電器に電力を供給している間に前記充電器が前記蓄電池を定電流領域で充電する第１の充電モードと、前記直流電源装置が前記負荷に電力を供給できる状態で前記蓄電池を定電力領域で充電する第２の充電モードとを切り替える切替部と、
前記第１の充電モードまたは前記第２の充電モードで充電している間に、前記第１の充電モードにおける充電電流または充電電力と前記第２の充電モードにおける充電電流または充電電力のいずれが大きいかを判断して、充電電流または充電電力の大きな充電モードで充電するように前記切替部を制御する制御部と
を有する充電システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記第２の充電モードで充電している間に前記蓄電池の充電電圧が前記充電器の設定電圧に到達したと判断したときに前記第１の充電モードで充電するように前記切替部を制御し前記充電器は前記蓄電池を定電圧領域で充電する請求項８に記載の充電システム。
【請求項１０】
定電流定電圧充電方式で充電される蓄電池を実装した電池パックまたは定電流特性を備えるＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受けるシステム負荷を搭載した情報処理装置であって、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受け設定電圧および設定電流に基づいて前記蓄電池を定電流定電圧充電方式で充電することができる充電器と、
前記直流電源装置が前記システム負荷に電力を供給できる状態で前記充電器に電力を供給している間に前記充電器が前記蓄電池を定電流領域で充電する第１の充電モードと、前記直流電源装置が前記システム負荷に電力を供給できる状態で前記蓄電池を定電流領域で充電する第２の充電モードとを切り替える切替部と、
前記第１の充電モードまたは前記第２の充電モードで充電している間に、前記第１の充電モードにおける充電電流または充電電力と前記第２の充電モードにおける充電電流または充電電力のいずれが大きいかを判断して、充電電流または充電電力の大きな充電モードで充電するように前記切替部を制御するコントローラと
を有する情報処理装置。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記情報処理装置の通常状態、サスペンド状態、スタンバイ状態、ハイバネーション状態、および電源オフ状態からなるグループから選択された少なくともいずれか１つの前記システム負荷の消費電力に関連する要素に基づいて前記切替部を制御する請求項１０に記載の情報処理装置。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記第１の充電モードにおいて充電しているときに一時的に前記第２の充電モードで充電しながら測定した充電電流値または充電電力値に基づいて前記切換部を制御する請求項１０に記載の情報処理装置。
【請求項１３】
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが接続される交流電源のためのピーク・シフト回路を備え、前記コントローラは、前記第１の充電モードまたは前記第２の充電モードにおいて前記ピーク・シフト回路を操作して測定した放電電流値または放電電力値に基づいて前記切換部を制御する請求項１０に記載の情報処理装置。
【請求項１４】
定電流定電圧充電方式で充電される蓄電池または定電流特性を備える直流電源装置から電力の供給を受ける負荷を含む充電システムにおいて、前記蓄電池を充電する方法であって、
前記直流電源装置が前記負荷に電力を供給できる状態で前記充電器に電力を供給している間に前記充電器が前記蓄電池を定電流領域で充電する第１の充電モードで充電するステップと、
前記直流電源装置が前記負荷に電力を供給できる状態で前記蓄電池を定電流領域で充電する第２の充電モードで充電するステップと、
前記第１の充電モードまたは前記第２の充電モードで充電している間に、前記第１の充電モードにおける充電電流または充電電力と前記第２の充電モードにおける充電電流または充電電力のいずれが大きいかを判断するステップと、
前記判断するステップに応答して充電電流または充電電力の大きな充電モードで充電するステップと
を有する充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充電時間を短縮する技術に関し、さらに詳細には、充電器の容量よりも充電レートの大きな二次電池の充電時間を短縮する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型電子機器の一例であるノート型パーソナル・コンピュータ（以後ノートＰＣという。）では、リチウム・イオン蓄電池が一般に使用されている。リチウム・イオン蓄電池に対しては、エネルギー密度が高いという利点がある一方で充電時間が長いという問題が指摘されている。近年、負極材料にナノ微粒子を採用した急速充電型のリチウム・イオン蓄電池が開発され市場に供給されている。通常充電型のリチウム・イオン蓄電池は充電レートが０．７Ｃ程度であるが、急速充電型のリチウム・イオン蓄電池では充電レートが２Ｃ程度あり通常充電型に比べて短時間で充電することができる。
【０００３】
通常充電型のリチウム・イオン蓄電池を充電するための容量を備えた充電器で急速充電型のリチウム・イオン蓄電池を充電しようとしても容量が足りないために、十分にその性能を生かすことができない。一例では、急速充電型のリチウム・イオン蓄電池では、充電レートに適合した容量の充電器を使用すれば３０分で満充電容量の８０％まで充電することができるが、これを通常充電型のリチウム・イオン蓄電池用の充電器で充電した場合には、同じ容量まで充電するのに７５分必要とする。
【０００４】
特許文献１に記載の発明は、充電時間が短く発熱も小さい定電流定電圧の充電方法を提供する。同発明では、最初に大きな定電流値で定電流充電を行い、つづいてそれよりも小さな定電流値で定電流充電を行い、最後に定電圧充電を行う。特許文献２に記載の発明は、充電電力供給回路と二次電池の間に充電制御回路を備え、かつ電源供給バイパス回路によって充電電力供給回路から二次電池に直接充電電流を供給することもできるようにして充電回路での発熱を防ぐ方法を開示する。充電電力供給回路から直接充電するか、充電制御回路を通してより小さい電流で充電するかは二次電池の電圧を検出して決定する。特許文献３は、直流電源装置が電池を充電しながら負荷に電力を供給する場合に、負荷にピーク電流を供給する場合とピーク電流を要求しないで電池の充電だけに電流を供給する場合のそれぞれの定電流制御を別々の電流制限回路で行うことで、二次電池に対する過大電流の流入を防ぐ技術を開示する。
【特許文献１】特開２００７−９７３９７号公報
【特許文献２】特開２００２−３５９９３６号公報
【特許文献３】特開２００４−３２０８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ノートＰＣは、モバイル環境で使用した後にできるだけ短時間のうちにできるだけ多くの容量を充電して、つぎのモバイル使用の準備をしておくことが望ましい。したがって、今後ノートＰＣには急速充電型のリチウム・イオン蓄電池が逐次採用されていくと思われる。しかし、ノートＰＣに搭載する充電器の容量を急速充電型のリチウム・イオン蓄電池に対応させて大きくすると、装置が大型化してノートＰＣの内部におけるスペースの確保、発熱量の上昇およびコスト上昇などの問題が生ずる。
【０００６】
そこで本発明の目的は、充電レートの大きな蓄電池を容量の小さな充電器で短時間に充電する充電システムを提供することにある。さらに本発明の目的はそのような充電システムを搭載した情報処理装置およびそのような充電システムが実現する充電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる機器は、蓄電池または直流電源装置から電力の供給を受ける負荷を備え蓄電池の充電システムを搭載している。直流電源装置は、交流電圧または直流電圧を所定の直流電圧に変換する。充電器は直流電源装置から電力の供給を受けて設定電流で蓄電池を充電することができる。蓄電池および直流電源装置はそれぞれ機器の内部に実装されたり、機器とは別の筐体で構成されて使用時に機器に装着されたり、あるいは機器に配線で接続されたりして機器に電力を供給する。この充電システムは２つの充電モードを備えている。第１の充電モードでは直流電源装置が負荷に電力を供給できる状態で充電器に電力を供給している間に充電器が蓄電池を充電する。第２の充電モードでは、直流電源装置が負荷に電力を供給できる状態で蓄電池を充電する。ここで、直流電源装置が負荷に電力を供給できる状態とは、充電システムの動作とは無関係に負荷が必要とすれば実際に直流電源装置から電力が供給され、負荷が電力を必要としなければ実際には電力が供給されないことを意味している。
【０００８】
本発明にかかる充電システムは、充電器の容量が小さいために蓄電池の充電レートでは充電することができない場合に、直流電源装置が充電器の充電電流よりも大きな充電電流で充電することができるように構成されている。第２の充電モードでは、直流電源装置が負荷に電力を供給できる状態であるため、直流電源装置が蓄電池を充電するのと同時に負荷にも実際に電力を供給する場合がある。直流電源装置の出力は、負荷と蓄電池に配分されるため、負荷の消費電力の増大により充電電力が小さくなる場合がある。そのときは、第１の充電モードに切り替えたほうが大きな充電電力で充電できる。制御部は、それぞれの充電モードで充電した場合の充電電流または充電電力の大きさを相互に比較した結果に基づいて充電モードを選択するため、常に優位な充電モードで充電することができる。
【０００９】
蓄電池の定電圧充電期間においては、充電器が自らの定電圧領域で蓄電池を充電するため、定電圧充電期間における充電電圧の精度や管理が厳しく要求されるリチウム・イオン蓄電池を充電するような場合でも、安全上の支障がでるようなことはない。一方、リチウム・イオン蓄電池では、定電流充電期間における充電電流は、充電レート以下であれば充電時間が長くはなるが安全上の支障は生じないので、直流電源装置で充電することができる。
【００１０】
したがって、蓄電池が急速充電型の場合に、蓄電池の定電流充電期間において第２の充電モードにおける直流電源装置の充電電流の値が蓄電池の充電レート以下であれば、安全に充電できすることができる。具体的には、直流電源装置が定電流特性または定電力特性を備えており、蓄電池の定電流充電期間において、定電流特性または定電力特性を利用して充電するようにすれば、充電電流を蓄電池の充電レート以下に制御することができるので安全に充電することができる。
【００１１】
直流電源装置が定電圧特性を備えている場合は、第１の充電モードにおいて、充電器に定電圧領域で電力を供給することができる。その結果、充電器は直流電源装置から供給された所定の入力電圧で動作して設定電流で蓄電池を充電するので、負荷の消費電力が大きい場合は定電流充電期間において直流電源装置よりも大きな充電電流で充電することができる。制御部は、第２の充電モードで充電した場合の充電電流または充電電力の大きさに関連するイベントに基づいて、第１の充電モードで充電した場合の充電電流または充電電力の大きさと第２の充電モードで充電した場合の充電電流または充電電力の大きさを比較することができる。そのイベントは、第２の充電モードで直流電源装置が充電する場合の充電電力または充電電流から直接生成してもよい。その際、第１の充電モードで充電しているときに第２の充電モードで充電する場合の充電電流または充電電力を測定することは、第１の充電モードから一時的に第２の充電モードに切り替えることで可能になる。
【００１２】
また、イベントは、第１の充電モードまたは前記第２の充電モードにおける負荷の電流または消費電力に基づいて生成してもよい。負荷の電流または消費電力は、第１の充電モードでも第２の充電モードでも測定することができるので、充電電流または充電電力を直接測定する場合に比べて、第１の充電モードから第２の充電モードへの切り替え操作の必要がないため都合がよい。さらに、イベントは、負荷の電流または消費電力に関連した機器の動作モードに基づいて生成してもよい。この場合は、消費電力を測定する必要がないのでイベントの生成が簡単になる。本発明にかかる充電システムは、電動工具のような機器や、コンピュータ、携帯電話またはＰＤＡなどのような情報処理装置に適用することができる。
【００１３】
コンピュータに適用するときは、イベントを、コンピュータの通常状態、サスペンド状態、スタンバイ状態、ハイバネーション状態、および電源オフ状態などに基づいて生成することができる。電池パックがスマート・バッテリィの場合は、電池パックから充電システムに送る蓄電池からの放電電力値を負荷の消費電力として利用することができる。また、電池パックから充電システムに送る蓄電池に対する充電電力値の情報を第２の充電モードで充電した場合の充電電力として利用することができる。第１の充電モードで充電している場合は、一時的に切替部を第２の充電モードに切り替えて測定した充電電力値に基づいて切換部を制御するためのイベントを生成することができる。コンピュータが、ＡＣ／ＤＣアダプタが接続される交流電源のためのピーク・シフト回路を備えている場合は、コントローラが、第１の充電モードまたは第２の充電モードにおいてピーク・シフト回路を操作して測定した放電電力値に基づいて切換部を制御するためのイベントを生成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、充電レートの大きな蓄電池を容量の小さな充電器で短時間に充電する充電システムを提供することができた。さらに本発明によりそのような充電システムを搭載した情報処理装置およびそのような充電システムが実現する充電方法を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１（Ａ）は、本発明の実施形態にかかる充電システムの基本構成を示すブロック図で、図１（Ｂ）は、充電器１７および直流電源装置１１の電圧電流特性を示す図である。この充電システムは、充電器１７による充電モードと直流電源装置１１による充電モードの２つの充電モードを備えている。図１（Ａ）において、直流電源装置１１は、交流電圧または直流電圧を所定値の直流電圧に変換する電圧変換装置である。直流電源装置１１はシステム負荷１３に電力を供給しながら、スイッチＳＷ２を開きスイッチＳＷ１を閉じて充電器１７に電力を供給することができる。直流電源装置１１は、システム負荷１３に電力を供給しながらスイッチＳＷ１を開きスイッチＳＷ２を閉じて直接蓄電池１５を充電することができる。
【００１６】
直流電源装置１１は、定電圧領域２１と定電流領域２３で動作する定電流定電圧特性を備えている。すなわち、直流電源装置１１は、出力電流Ｉｏが定格電流Ｉａを超えるような大きな負荷が接続されたような場合や、出力側に短絡事故または過電流事故が発生したような場合に定電流領域２３で動作して出力電流Ｉｏを定格電流Ｉａに一致させるように出力電圧Ｖｏを制御し、出力電流Ｉｏが定格電流Ｉａ未満になるような状態の場合に定電圧領域２１で動作して出力電圧Ｖｏを定格電圧Ｖａに一致させるように制御する。この直流電源装置１１の定格出力ＰａはＶａ×Ｉａとなる。直流電源装置１１の定電流領域２３の定格電流Ｉａは、充電器１７の設定電圧Ｉｃｈｇよりも大きく、かつ、蓄電池１５の充電レート以下となるように構成されている。
【００１７】
蓄電池１５は、急速充電型のリチウム・イオン蓄電池で構成され、定電流定電圧充電方式で充電される。定電流定電圧充電方式では、通常定電流充電期間には蓄電池の充電レートで規定される一定の電流で充電され、充電電圧が一定の値まで上昇すると定電圧充電期間に移行する。そして、定電圧充電期間では充電電流が所定の値に低下するまで一定の電圧で充電される。定電流定電圧充電方式で充電するときは、定電流充電期間の充電電流を蓄電池の充電レートに設定して充電することが蓄電池の劣化や充電時間の観点から望ましいが、充電レートよりも小さい電流で充電することもできる。さらに、充電電流が充電レートよりも小さくなるように維持されていれば、充電の進行に伴って充電電流が変化してもよい。ただし、充電電流が小さくなると充電時間が長くなる。これに対して定電圧充電期間の充電電圧は安全上の問題があるので厳密に管理する必要がある。
【００１８】
蓄電池１５は、急速充電型であるため充電レートが２Ｃと大きく、定電流充電期間の充電電流を通常型に比べて大きくして短時間で充電できる性能を備えている。ここに充電レートのＣは容量と同じ数値の電流値を意味しており、たとえば、１０００ｍＡｈの容量の蓄電池の充電レートが１Ｃのときは充電電流が１Ａとなり２Ｃのときは２Ａとなる。蓄電池１５は、直流電源装置１１が停止しているときにシステム負荷１３に電力を供給することができるようになっている。なお、図１（Ａ）では、蓄電池１５からシステム負荷１３までの放電経路は省略している。
【００１９】
通常充電型のリチウム・イオン蓄電池の充電レートは０．７Ｃ程度なので、急速充電型の蓄電池１５は定電流充電期間において同一容量の通常充電型の蓄電池に比べて約３倍の充電電流で充電することができる。急速充電型の蓄電池の性能を十分に発揮させて短時間で充電するためには、充電器が蓄電池１５の充電レートで充電する能力を備えている必要があるが、充電器１７は通常充電型の蓄電池を充電するように構成されており、急速充電型の蓄電池１５を２Ｃの充電レートで充電する能力は備えていない。
【００２０】
したがって、定電流充電期間に充電器１７による充電モードを採用すると、蓄電池１５に十分な充電電流を供給することができないため急速充電の性能を発揮させることができない。充電器１７は、定電圧領域２５と定電流領域２７で動作する定電流定電圧特性を備えている。すなわち、充電器１７は、充電電流Ｉｘが大きい場合には、定電流領域２７で充電電流Ｉｘを設定電流Ｉｃｈｇに一致させるように充電電圧Ｖｘを制御し、充電が進行して充電電圧Ｖｘが高くなった場合には、定電圧領域２５で動作して充電電圧Ｖｘを設定電圧Ｖｃｈｇに一致させるように制御する。
【００２１】
直流電源装置１１が定電圧領域２１で動作して充電器１７に定格電圧Ｖａを供給しているとき、充電器１７が蓄電池１５を充電する最大の電力である定格出力ＰｃｈｇはＶｃｈｇ×Ｉｃｈｇとなる。充電器１７が十分に放電した蓄電池１５の充電を開始すると、充電器１７には蓄電池１５の充電レートに応じて設定された設定電流Ｉｃｈｇが流れ、蓄電池１５の充電電圧Ｖｘは定電流領域２７において、充電開始電圧Ｖｂｌから徐々に上昇して、最終的に充電器の設定電圧Ｖｃｈｇに到達する。定電流領域２７での充電電流Ｉｘは設定電流Ｉｃｈｇに等しいので、充電器１７が蓄電池１５を充電しているときの充電電力Ｐｘは、Ｖｘ×ＩｃｈｇとなりＰｘは充電時間の経過とともに上昇する。
【００２２】
充電開始電圧Ｖｂｌは、蓄電池１５の劣化を促進させないようにしながら定電流による充電を開始するときの蓄電池１５の最低の電圧で、電池電圧が充電開始電圧Ｖｂｌ以下のときは、あらかじめ充電器１７を定電圧領域２５で動作させてトリクル充電を行い電池電圧を回復させておくようにする。トリクル充電の間は、直流電源装置１１は定電圧領域２１で動作する。
【００２３】
負荷１３は、直流電源装置１１から電力の供給を受けて動作する電気機器や電子デバイスである。この充電システムでは、直流電源装置１１が定電圧領域２１で動作するときに、負荷１３の最大消費電力Ｐ１と、充電器１７の定格出力Ｐｃｈｇと、直流電源装置１１の定格出力Ｐａの関係は、Ｐａ−Ｐ１＞Ｐｃｈｇとなるように選定されている。なお、充電器１７の効率は一般的に９５％以上あるので、説明の便宜上効率を１００％として考える。つまり、直流電源装置１１は、充電器１７が定格出力Ｐｃｈｇで蓄電池１５を充電しているときに定電圧領域２１で動作して負荷１３に最大消費電力Ｐ１を供給することができる。この充電システムにおいては、負荷１３の消費電力Ｐｓｙｓは、充電システムの動作とは無関係に０〜Ｐ１の間を自由に変動する。
【００２４】
つぎに、この充電システムの動作を説明する。この充電システムでは蓄電池１５の定電流充電期間において、負荷１３の消費電力がゼロまたは所定値以下のときに、スイッチＳＷ１を開きスイッチＳＷ２を閉じて直流電源装置１１で蓄電池１５を直接充電する。蓄電池１５は充電レートが高いため、蓄電池１５に対して直流電源装置１１から充電を開始すると、直流電源装置１１は定電流領域２３で動作し、蓄電池１５の充電電圧Ｖｙは充電開始電圧Ｖｂｌから徐々に上昇し最終的に設定電圧Ｖｃｈｇに到達する。
【００２５】
直流電源装置１１が蓄電池１５を充電しているときの充電電圧Ｖｙ、充電電力Ｐｙ、および充電電流Ｉｙは、充電システムが図示しない周知の方法で測定できるものとする。直流電源装置１１が定電流領域２３において蓄電池１５を充電しているときの充電電流Ｉｙは定格電流Ｉａに等しいので充電電力ＰｙはＰｙ＝Ｖｙ×Ｉａとなる。直流電源装置１１が定電流領域２３で動作して負荷１３に電力を供給していないときは、蓄電池１５は充電電力Ｐｙ＝Ｖｙ×Ｉａで充電される。このとき充電電流Ｉｙは、蓄電池１５の充電レート以下であるため直流電源装置を利用して安全に充電することができる。
【００２６】
前述のように、充電器１７が蓄電池１５を充電しているときの充電電力Ｐｘは、Ｖｘ×Ｉｃｈｇとなる。ここで、充電器１７の蓄電池１５に対する充電電圧Ｖｘと直流電源装置１１の蓄電池１５に対する充電電圧Ｖｙは等しいと考えてよく、またＩａ＞ＩｃｈｇであるためＰｙ≧Ｐｘとなる。よって、蓄電池１５を、直流電源装置１１で充電した方が充電器１７で充電するよりも定電流充電期間の充電時間を短縮することができる。リチウム・イオン蓄電池は、定電圧充電期間の電圧制御を精密に行う必要があるが、本発明にかかる充電システムは、充電電圧Ｖｙが設定電圧Ｖｃｈｇに到達したときには、スイッチＳＷ２をオフにし、スイッチＳＷ１をオンにして、充電器１７が定電圧領域２５において蓄電池１５を充電することにより、残りの充電期間において蓄電池１５を安全に充電することができる。
【００２７】
直流電源装置１１は、定電流領域２３で蓄電池１５を充電している間に、負荷１３にも負荷電力Ｐｓｙを供給する必要がある。このとき、負荷１３には、充電電圧Ｖｙが供給されることになる。この充電システムでは、蓄電池１５の充電電圧Ｖｙが上昇してＶｃｈｇに到達したときには、スイッチＳＷ２を開きスイッチＳＷ１を閉じて、充電電圧Ｖｙが充電器１７の設定電圧Ｖｃｈｇを超えることがないように制御しているので、定電流領域２３で直流電源装置１１が蓄電池１５を充電するときの直流電源装置１１の最大出力Ｐ２はＶｃｈｇ×Ｉａとなる。設定電圧Ｖｃｈｇに到達するまでの直流電源装置１１の出力Ｐｏは、負荷１３の消費電力Ｐｓｙｓと蓄電池１５の充電電力Ｐｙに分配されて、Ｐｏ＝Ｐｓｙｓ＋Ｐｙ＜Ｐ２となる。
【００２８】
消費電力Ｐｓｙｓと充電電力Ｐｙの割合は、直流電源装置１１の出力端子からみた負荷１３と蓄電池１５の等価抵抗に反比例する。しがたって、消費電力Ｐｓｙｓが増大して負荷１３の等価抵抗が低下していくと、直流電源装置１１の出力Ｐｏは、システム負荷１３に多く配分されるようになるので充電電力Ｐｙが低下していき、ついに直流電源装置１１で充電するよりも充電器１７で充電したほうがより大きな充電電力で充電できるようになる。その理由は、充電器１７で充電する場合は、Ｐａ＞Ｐ１＋Ｐｃｈｇであるため、直流電源装置１１は定電圧領域２１で動作して出力電圧Ｖｏが定格電圧Ｖａとなり、充電器１７は直流電源装置１１よりも大きな充電電力Ｐｘを供給できるようになるからである。
【００２９】
蓄電池１５の定電流充電期間に、直流電源装置１１による充電モードと充電器１７による充電モードの充電時間に関する優位性を簡単に判断して充電モードを決定するには、式（１）の条件が成立するときには充電器で充電し、式（２）の条件が成立するときには直流電源装置１１で充電するようにする。
Ｐｙ＜Ｐｘ                  （１）
Ｐｙ≧Ｐｘ                  （２）
充電器１７で充電しているときに直流電源装置１１で充電する場合の充電電力Ｐｙを測定するには、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を操作して短時間だけ直流電源装置１１からの充電に切り替えることで可能となる。式（１）、式（２）は、充電電力Ｐｘ、Ｐｙを常時監視して優位性を判断する必要があるために回路がやや複雑になるので、次の方法で簡単に判断するようにしてもよい。
【００３０】
本発明の実施においては、充電器１７で充電しているときの充電電力Ｐｘは充電器１７の定格出力Ｐｃｈｇに等しいと考えてもよいので、式（１）、式（２）はそれぞれ式（３）、式（４）に変形することができる。
Ｐｙ＜Ｐｃｈｇ              （３）
Ｐｙ≧Ｐｃｈｇ              （４）
したがって、直流電源装置１１で充電するときの充電電力Ｐｙが充電器の定格出力Ｐｃｈｇより小さいときは充電器１７で充電し、その逆の場合は直流電源装置１１で充電するようにする。
【００３１】
また充電中の直流電源装置１１の出力Ｐｏは、充電中の直流電源装置１１の最大出力Ｐ２に等しいと考えてもよいので、充電器１７で充電するときの条件となる式（３）は式（７）のように変形することができる。
Ｐｏ＝Ｐｓｙｓ＋Ｐｙ        （５）
Ｐｏ−Ｐｓｙｓ＜Ｐｃｈｇ    （６）
Ｐ２−Ｐｃｈｇ＜Ｐｓｙｓ    （７）
さらに、式（７）より、式（８）のように直流電源装置１１で充電するときの条件を求めることができる。
【００３２】
Ｐ２−Ｐｃｈｇ≧Ｐｓｙｓ    （８）
式（７）、式（８）によれば、Ｐ２＝Ｖｃｈｇ×Ｉａであるため、あらかじめ決まっている充電器１７の設定電圧Ｖｃｈｇ、直流電源装置１１の定格電流Ｉａ、および充電器１７の定格出力Ｐｃｈｇから求めた閾値と負荷の消費電力Ｐｓｙｓとを比較して優位性を判断することができるので、充電モードを判断するための回路を簡単に構成することができる。また、式（３）、式（４）では、充電器１７で充電している間に直流電源装置１１で充電するとした場合の充電電力Ｐｙを測定するためには、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の切り替え操作が必要となるが、負荷１３の消費電力Ｐｓｙｓは、いずれの充電モードでも測定できるので、式（７）、式（８）によればそのような切り替え操作は不要となる。
【００３３】
充電電力ＰｙがＰｙ＜Ｐｘとなったときに、スイッチＳＷ２を開きスイッチＳＷ１を閉じると、充電器１７は、定電流領域２７で動作して設定電流Ｉｃｈｇにより蓄電池１５の充電を開始する。前述のとおりこの充電システムでは、充電器１７の定格出力Ｐｃｈｇ、負荷１３の最大消費電力Ｐ１、および直流電源装置１１の定格出力Ｐａの関係は、Ｐａ＞Ｐｃｈｇ＋Ｐ１となるように選定されているので、直流電源装置１１は定電流領域２３から定電圧領域２１に動作が移行して充電器１７に定格電圧Ｖａを供給する。充電器１７は直流電源装置１１から定格電圧Ｖａが入力されると、充電電力Ｐｘで蓄電池１７を充電することができるので、Ｐｙ＜Ｐｘである限り、直流電源装置１１が充電電力Ｐｙで充電するよりも充電電力を大きくすることができる。充電電圧Ｖｘが設定電圧Ｖｃｈｇに到達したときには、充電器１７は定電圧領域２５の動作に移行して引き続いて蓄電池１５を充電する。
【００３４】
上述のように、本実施の形態では、急速充電型の蓄電池１５を通常充電型の充電器１７を使用して充電するときに、蓄電池１５の定電流充電期間は、負荷１３の負荷電力Ｐｓｙｓの大きさに応じて直流電源装置１１または充電器１７のいずれか一方で充電し、定電圧充電期間は充電器１７で充電する。また、充電モードを選択するためにこれまで、負荷１３の消費電力Ｐｓｙｓおよび直流電源装置１１の充電電力Ｐｙを測定する方法を説明したが、本発明は、負荷１３に流れる負荷電流または直流電源装置１１が充電するときの充電電流Ｉｙで優位性を判断することもできる。
【００３５】
本発明における直流電源装置１１は、蓄電池１５の定電流充電期間に充電器１７の定電流領域よりも大きな電流で、かつ、蓄電池１５の充電レート以下の電流で蓄電池１５を充電できるものであればよい。したがって、直流電源装置１１は定電流特性に代えて定電力特性を備えるものであってもよい。定電力特性を備える直流電源装置の特性を図２に示す。図２において図１（Ｂ）と異なる点は、直流電源装置１１が定格電流Ｉａよりも電流が多く流れる領域において定電力領域２４を備えていることだけである。
【００３６】
定電力領域２４では、充電器は出力Ｐｏが定格出力Ｐａになるように動作する。したがって、充電電圧Ｖｙが低下するほど充電電流Ｉｙが大きくなる。充電電圧Ｖｙが最も低下しているときの充電電流Ｉｙが蓄電池１５の充電レート以下であれば、蓄電池１５の充電を安全に行うことができる。充電システムにおける定電力領域２４の利用方法は先に説明した定電流領域２３の利用方法と同じである。定電力領域２４では、直流電源装置の出力ＰｏがＰａとなり、充電中の直流電源装置１１の最大出力Ｐ３は定電圧特性の場合の最大出力Ｐ２よりも大きくなるため、定電流特性２３を備える直流電源装置１１よりも短時間で充電することができる。
【００３７】
図３は、図１で説明した充電システムをノートＰＣ１００で実現する場合の構成を示すブロック図である。ノートＰＣ１００の電源端子には、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０１の接続が可能であり、さらに電池ベイには主電池パック１０３および補助電池パック１０５の装着が可能になっている。ＡＣ／ＤＣアダプタ１０１は、交流電圧を所定の直流電圧に変換する直流電源装置である。ＡＣ／ＤＣアダプタ１０１は、図１で説明した直流電源装置１１と同様の定電流定電圧特性を備えている。
【００３８】
主電池パック１０３および補助電池パック１０５は、それぞれ、図１で説明した急速充電型のリチウム・イオン蓄電池１５を収納し、さらに、電池電圧、充電電流、充電電力、および放電電力などを計算して、定期的にノートＰＣ１００に送るマイクロ・プロセッサ（ＭＰＵ）を搭載している。主電池パック１０３および補助電池パック１０５は、米国インテル社および米国デュラセル社によって提唱されたスマート・バッテリィ・システム（Smart Battery System、以下、ＳＢＳという。）と呼ばれる規格に準拠したスマート・バッテリィといわれているものである。主電池パック１０３および補助電池パック１０５は、充電時および放電時には、選択されたいずれか一方だけが使用され、並列充電および並列放電は行われないようになっている。以後の説明では主電池パック１０３と補助電池パック１０５を区別する必要がないときは、単に電池パック１０３、１０５と表現することにする。
【００３９】
ノートＰＣ１００の電源管理機能は、エンベデッド・コントローラ（ＥＣ）１１３を中心として充電器１０７およびＤＣ／ＤＣコンバータ１０９などで構成される。ＥＣ１１３は、電源以外にもノートＰＣ１００を構成する多くのハードウェア要素を制御する集積回路である。ＥＣ１１３は、電池パックが生成した電池電圧、充電電流、充電電力、放電電力、および充電器に設定する設定電圧および設定電流などの情報をＭＰＵとの通信によって取得することができる。
【００４０】
充電器１０７は、図１で示した充電器１７と同様に定電流定電圧特性を備えている。また、充電器１７と同様に充電レートが２Ｃの急速充電型の蓄電池の充電には対応しておらず、充電レートが０．７Ｃの一般充電型の蓄電池の充電に対応している。充電器１０７は、ＦＥＴ１２９およびＦＥＴ１３１をＰＷＭ方式で制御するスイッチング回路と、インダクタ１３３およびキャパシタ１３４による平滑回路とを備える。充電器１０７は、スイッチング回路を駆動して生成された直流電流の脈動を平滑回路によって低減して、ＡＣアダプタ１５１から入力された直流電圧を電池パックの定電流領域または定電圧領域での充電に適した直流電圧に変換して出力する。
【００４１】
充電器１０７は、定電流定電圧方式（ＣＣ−ＣＶ：Constant Current Constant Voltage）で電池パックを充電する。充電器１０７の電流設定値入力Ｉｓｅｔおよび電圧設定値入力Ｖｓｅｔには、ノートＰＣ１００の内部で生成された一定電圧を分圧した基準電圧源１１１からの電圧が入力される。基準電圧源１１１は、ＥＣ１１３からの指示に基づいて電圧設定値入力Ｖｓｅｔには設定電圧Ｖｃｈｇを入力し、電流設定値入力Ｉｓｅｔには設定電流Ｉｃｈｇを入力する。充電器１０７の電圧フィードバック入力ＦＢ−Ｖおよび電流フィードバック入力ＦＢ−Ｉには、分圧抵抗１３７、１３９とセンス抵抗１３５からの出力がそれぞれ接続され、充電器１０７の充電電圧Ｖｘおよび充電電流Ｉｘに対応した電圧がそれぞれ入力される。
【００４２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０９は、ノートＰＣ１００に収納されるデバイスに所定の電圧の電力を供給し、図１の消費電力Ｐｓｙｓを消費する負荷に相当する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０９は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０１から受け取った直流電圧または電池パック１０３、１０５から受け取った直流電圧を所定の電圧に変換してノートＰＣ１００内のデバイスに供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０９の消費電力は、ノートＰＣ１００の動作状態により変化する。ＦＥＴ−Ａ１１７およびＦＥＴ−Ｂ１１９は、主電池パック１０３に対する充放電を制御するためのスイッチであり、主電池パック１０３の充放電回路に接続されている。ＦＥＴ−Ｃ１２１およびＦＥＴ−Ｄ１２３は、補助電池パック１０５に対する充放電を制御するためのスイッチであり、補助電池パック１０５の充放電回路に接続されている。
【００４３】
ＦＥＴ−Ｅ１２５は、電池パック１０３、１０５とＤＣ／ＤＣコンバータ１０９との間に接続され、充電モードを充電器１０７とＡＣ／ＤＣアダプタ１０１のいずれにするかを選択するためのスイッチである。ＦＥＴ−Ｅ１２５は、さらに電池パック１０３、１０５からＤＣ／ＤＣコンバータ１０９に電力を供給する際にも使用される。ＦＥＴ−Ｆ１２７は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０１からＤＣ／ＤＣコンバータ１０９に電力を供給する回路に接続され、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０１からＤＣ／ＤＣコンバータ１０９に電力を供給している際、交流電力源からの電力の受け取りを停止して交流電力源のピークを緩和させるいわゆるピーク・シフトを行うために、一時的に電池パックからＤＣ／ＤＣコンバータ１０９に電力を供給するためのスイッチである。
【００４４】
スマート・バッテリィでは、内部で充電電力や放電電力を測定し、定期的にＥＣ１０３に送るようになっている。したがって、充電器１０７またはＡＣ／ＤＣアダプタ１０１が充電するときに、式（７）、式（８）を利用するためにシステムの消費電力Ｐｓｙｓを測定する場合は、ＦＥＴ−Ｆ１２７、ＦＥＴ−Ｅ１２５、およびＥＣ１０３からなるピーク・シフト回路を操作して、電池パック１０３、１０５からＤＣ／ＤＣコンバータ１０９に放電される電力を測定することにより行うことができる。ＦＥＴ駆動回路１１５は、ＥＣ１１３からの指示に基づいてＦＥＴ−Ａ１１７〜ＦＥＴ−Ｆを制御する。
【００４５】
なお、図１は本実施の形態を説明するために、主要なハードウェアの構成および接続関係を簡素化して記載したに過ぎないものである。ノートＰＣ１００を構成するためにはたとえば磁気ディスク、光学ディスク、キーボードなどの多くの電気回路および装置が使われるが、それらは当業者には周知であるので記載を省略し、詳しく言及しない。図で記載した複数のブロックを１個の集積回路としたり、逆に１個のブロックを複数の集積回路に分割して構成したりすることも、当業者が任意に選択することができる範囲においては本発明の範囲に含まれる。
【００４６】
図４は、図３に示した充電システムの動作を説明するフローチャートである。ブロック２０１では、主電池パック１０３に対する充電を開始する準備を行う。補助電池パック１０５の充電も図３のフローチャートを参照して同じように理解することができる。ＦＥＴ−Ａ１１７、ＦＥＴ−Ｂ１１９、ＦＥＴ−Ｆ１２７は閉じており、ＦＥＴ−Ｃ１２１、ＦＥＴ−Ｄ１２３およびＦＥＴ−Ｅ１２５は開いている。
【００４７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０９は、入力電圧の許容変動範囲が広く、本発明を実現する上で変動するＡＣ／ＤＣアダプタ１０１の出力電圧Ｖｏの範囲で適正に動作する。消費電力Ｐｓｙｓは、ノートＰＣ１００の使用状態により変動する。ノートＰＣの状態によっては消費電力Ｐｓｙｓがゼロの場合もある。充電器１０７の電圧設定値入力Ｖｓｅｔおよび電流設定値入力Ｉｓｅｔにはともにゼロが設定されて充電器１０７は動作を停止しており、ＦＥＴ１２９およびＦＥＴ１３１はともに開いている。
【００４８】
ブロック２０３において、主電池パック１０３は、ＥＣ１１３に対して充電器１０７の設定電圧Ｖｃｈｇおよび設定電流Ｉｃｈｇを送って充電を開始するように要求する。ＥＣ１０１は、ＦＥＴ−Ｆ１２７が閉じておりＡＣ／ＤＣアダプタ１０１がＤＣ／ＤＣコンバータ１０９に電力を供給しながら充電できる状態になっていることを確認したら、充電器１０７を動作させる代わりにＦＥＴ駆動回路１１５にＦＥＴ−Ｅ１２５を閉じるための信号を送る。ＦＥＴ駆動回路１１５がＥＣ１１３の指示に基づいてＦＥＴ−Ｅ１２５を閉じると、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０１が定電流領域２３で電池パック１０３を充電する。ＥＣ１１３は、電池パック１０３から充電電力Ｐｙの値を定期的に受け取る。
【００４９】
ブロック２０５においてＥＣ１１３は、充電電圧Ｖｙが充電器１０７の設定電圧Ｖｃｈｇに到達したか否かを判断する。充電電圧Ｖｙの値は、主電池パック１０３からＥＣ１１３に定期的に送られてくる。充電電圧Ｖｙが充電器１０７の設定電圧Ｖｃｈｇに到達した場合はブロック２１５に移行して、ＥＣ１１３は基準電圧源１１１を経由して電圧設定値入力Ｖｓｅｔには設定電圧を入力し、電流設定値入力Ｉｓｅｔには設定電流を入力して充電器１０７を動作させる。充電器１０７は、定電圧領域２５で動作して充電を開始する。ＥＣ１１３は、主電池パック１０３から定期的に充電電流Ｉｘの値を受け取り、充電電流Ｉｘが所定値まで低下した場合にブロック２１７に移行して、電圧設定値入力Ｖｓｅｔおよび電流設定値入力Ｉｓｅｔにゼロを設定し充電器１０７を停止させて充電を終了する。
【００５０】
ブロック２０５において、充電電圧Ｖｙが設定電圧Ｖｃｈｇより低い場合は、ブロック２０７に移行して、ＥＣ１１３は式（３）の条件が成立するかどうかを判断する。式（３）の条件が成立しない場合は、ブロック２０３に戻ってＡＣ／ＤＣアダプタ１０１による充電を継続する。式（３）の条件が成立した場合はブロック２０９に移行して、ＥＣ１１３は、電圧設定値入力Ｖｓｅｔには設定電圧Ｖｃｈｇの値を入力し、電流設定値入力Ｉｓｅｔには設定電流Ｉｃｈｇの値を入力して充電器１０７を動作させる。さらにＥＣ１１３は、ＦＥＴ駆動回路１１５に指示してＦＥＴ−Ｅ１２５を開かせる。その結果、電池パック１０３は充電器１０７で充電される。充電器１０７は、定電流領域２７で電池パック１０３を充電するが、システム負荷の消費電力Ｐｓｙｓが増大しても式（３）の条件が満たされている限り、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０１よりも大きな充電電流で充電することができる。
【００５１】
ブロック２１１では、ＥＣ１１３は、充電電圧Ｖｘが充電器１０７の設定電圧Ｖｃｈｇに到達したか否かを判断する。充電電圧Ｖｘの値は、主電池パック１０３からＥＣ１１３に定期的に送られてくる。充電電圧Ｖｘが充電器１０７の設定電圧Ｖｃｈｇに到達した場合はブロック２１５に移行し、充電器１０７は、定電圧領域２５における充電に移行する。ブロック２１３において、充電電圧Ｖｘが設定電圧Ｖｃｈｇより低い場合は、ブロック２１３に移行して、ＥＣ１１３は式（４）の条件が成立するかどうかを判断する。
【００５２】
式（４）の条件を判断するために必要な、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０１で充電した場合の充電電力Ｐｙは、ＥＣ１０１が一時的に充電器１０７の動作を停止しＦＥＴ−Ｅ１２５を閉じて、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０１から充電し、そのときに電池パック１０３が測定した充電電力Ｖｙを利用することができる。ブロック２１３において、式（４）の条件が成立しない場合は、ブロック２０９に戻って充電器１１７による充電を継続する。ブロック２１３で式（４）の条件が成立した場合は、ブロック２０３に戻って、ＥＣ１０１は充電器１０７の動作を停止しＦＥＴ−Ｅ１２５を閉じてＡＣ／ＤＣアダプタ１０１に電池パック１０３を充電させる。
【００５３】
ブロック２０７、ブロック２１３では、式（３）、式（４）の条件を利用して充電モードを決定したが、ピーク・シフト回路を操作してＤＣ／ＤＣコンバータ１０９の省電力Ｐｓｙｓを測定し、式（７）、式（８）を利用して決定することもできる。以上の手順では、ブロック２０３で最初にＡＣ／ＤＣアダプタ２０３から充電を開始ように説明したが、充電モードの優位性を判断するブロック２０７、ブロック２１３によりいずれか一方の充電モードで充電しながら、常に他方の充電モードの優位性を評価しているので、充電器１１７から充電を開始するようにしてもよい。また、ノートＰＣ１００では作業状態により、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０９の消費電力Ｐｓｙｓが頻繁に上下する。したがって、ブロック２０７からブロック２０９へ移行するとき、およびブロック２１３からブロック２０３へ移行するときの閾値には差を設けることが望ましい。さらに、一方の動作モードで充電を開始してから所定の時間が経過するまでは、たとえブロック２０７、２１３で動作モードを変更する条件が成立しても、変更させないようにすることが望ましい。
【００５４】
図２では、スマート・バッテリィの電池パック１０３、１０５を例に説明したが、本発明は、内部にプロセッサを搭載しない電池パックの充電にも適用することができる。その場合は、充電電力や充電電圧は、ノートＰＣ１００の本体で測定する。本発明では、充電モードを変更するときに、電流値や電力値を使用するだけでなく、負荷の消費電力に関連した特有の動作モードで判断することもできる。たとえば、ノートＰＣ１００にはＡＣＰＩ(Advanced Configuration and Power Interface) と呼ばれる規定で定義された通常状態、サスペンド状態、スタンバイ状態、ハイバネーション状態、および電源オフ状態といった動作モードが実装されている。電源オフ状態では、つぎにノートＰＣ１００の電源を起動したり、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０１による充電を制御したりするために最小限必要な回路以外の負荷には電力を供給しない。
【００５５】
ハイバネーション状態では、電源停止前に作業中のＲＡＭやレジスタの内容を磁気ディスク装置に書き込み、電源はほぼ電源オフ状態と同じになる。スタンバイ状態では、ディスプレイのＶＧＡ信号をオフにし、かつプロセッサの周波数を低下させたりスロットリングをさせたりしてプロセッサの消費電力を低下させる。サスペンド状態では、作業状態が書き込まれたメモリの記憶が維持される必要があるため、メモリの記憶維持と再起動に必要な回路にだけ電源が供給される。最後に通常動作状態では、すべてのシステム負荷に電力を供給するように電源が構成され、実際のシステム負荷の消費電力は作業状態に応じて変動する。
【００５６】
ノートＰＣ１００は、ユーザの操作、アクセスがない時間の長さ、無線ＬＡＮの電波の検出などに関連したイベント情報によりこれらの動作モード間を移行して消費電力の節約と利便性の維持を図ることができる。サスペンド状態、スタンバイ状態、ハイバネーション状態、および電源オフ状態では、負荷の消費電力Ｐｓｙｓが小さくＡＣ／ＤＣアダプタ１０１で充電した方が充電レートを高くできることが明らかであるので、ＥＣ１１３は、これらの動作状態に入るイベントをプロセッサから受け取った場合は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０１で充電するように充電システムを制御し、通常動作状態に入るイベント情報を受け取った場合は、充電器で充電するように充電システムを制御することができる。図４で示した手順をＥＣ１１３が実行するプログラムは、ＥＣ１１３の内部に設けたフラッシュ・メモリに格納されている。
【００５７】
図５は、図３の充電システムが主電池パック１０３を充電したときの充電特性を説明する図である。ライン３０１、３０２、３０３は、満充電容量を１００％としたときの充電時間と充電容量の変化を示している。ライン３０５はライン３０１に対応し、充電器１０７だけを使用して完全に放電した蓄電池１５を、定電流充電期間から定電圧充電期間に渡って充電したときの充電電流Ｉｘを示している。このとき蓄電池１５に充電されるエネルギーである充電容量が満充電容量の８０％に到達するまでの時間はｔ２である。ライン３０７はライン３０２に対応し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０９の消費電力がゼロの状態において、定電流充電期間にＡＣ／ＤＣアダプタ１０１で充電し、充電電圧Ｖｙが設定電圧ＶＣｈｇに到達した後の定電圧充電期間に充電器１０７で充電したときの充電電流Ｉｙ、Ｉｘを示している。
【００５８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０９の消費電力がゼロであるため、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０１は定格電流Ｉａをすべて蓄電池１５に供給する。このとき蓄電池１５に充電されるエネルギーである充電容量が満充電容量の８０％に到達するまでの時間はｔ１であり、時間ｔ１よりも時間ｔ２の３０％だけ充電時間を短縮することができる。ライン３０９はライン３０３に対応し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０９が所定の電力を消費している状態において、定電流充電期間にＡＣ／ＤＣアダプタ１０１で充電し、充電電圧Ｖｙが設定電圧ＶＣｈｇに到達した後の定電圧充電期間に充電器１０７で充電したときの充電電流Ｉｙ、Ｉｘを示している。
【００５９】
ライン３０９では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０９に負荷電流Ｉｓｙｓが流れるため、蓄電池１５にはＩｙ＝Ｉａ−Ｉｓｙｓの充電電流が流れる。この状態ではＤＣ／ＤＣコンバータ１０９の消費電力が大きくＩｙ＜Ｉｃｈｇ（Ｐｙ＜Ｐｃｈｇ）の条件が成立しているため、蓄電池１５に充電されるエネルギーである充電容量が満充電容量の８０％に到達するまでの時間はｔ３（ｔ３≧ｔ２）となっている。したがってＤＣ／ＤＣコンバータ１０９の消費電力がある一定値を超えて増大したときには、定電流充電期間に充電器１０７で充電したほうが充電時間を短縮できることになる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
充電レートの高い蓄電池を充電レートの小さい充電器で充電する機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態にかかる充電システムの基本構成を説明するための図である。
【図２】直流電源装置の定電力特性を説明するための図である。
【図３】ノートＰＣに搭載した本発明の実施形態にかかる充電システムの構成を説明する図である。
【図４】図３に示した充電システムにおいて蓄電池を充電する手順を示すフローチャートである。
【図５】図３に示した充電システムが蓄電池を充電するときの充電時間を説明する図である。
【符号の説明】
【００６２】
Ｐ１…負荷の最大消費電力
Ｐｓｙｓ…負荷の消費電力
Ｉｓｙｓ…負荷電流
Ｖｃｈｇ…充電器の設定電圧
Ｉｃｈｇ…充電器の設定電流
Ｐｃｈｇ…充電器の定格出力
Ｖｘ…充電器で充電中の充電電圧
Ｉｘ…充電器で充電中の充電電流
Ｐｘ…充電器で充電中の充電電力
Ｖａ…直流電源装置の定格電圧
Ｉａ…直流電源装置の定格電流
Ｐａ…直流電源装置の定格出力
Ｖｏ…直流電源装置の出力電圧
Ｉｏ…直流電源装置の出力電流
Ｐｏ…直流電源装置の出力
Ｐ２…充電中の直流電源装置の最大出力
Ｖｙ…直流電源装置で充電中の充電電圧
Ｉｙ…直流電源装置で充電中の充電電流
Ｐｙ…直流電源装置で充電中の充電電力
Ｖｂｌ…充電開始電圧
２１…直流電源装置の定電圧領域
２３…直流電源装置の定電流領域
２４…直流電源装置の定電力領域
２５…充電器の定電圧領域
２７…充電器の定電流領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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