(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源より電子機器に動作させるためのＤＣ電圧に変換して電力を供給するＡＣアダプタと、
前記電子機器本体内に内蔵して主に携帯時に前記電子機器に電力を供給する二次電池と、
前記ＡＣアダプタが供給する電力のうち前記電子機器で使用した残りの電力を用いて前記二次電池を充電する充電制御手段と、
前記ＡＣアダプタが接続されて、かつ前記電子機器が動作していることを検知するＡＣアダプタ検知手段と、
前記二次電池の出力電圧と温度をモニタして前記二次電池の完全放電を検知する二次電池検知手段と、
前記ＡＣアダプタ検知手段と前記二次電池検知手段の検知結果と、残量学習を行なうかどうかの指示に基づき前記電子機器に対して前記ＡＣアダプタから電力を供給するか前記二次電池から電力を供給するのかを選択的に切り替えるための給電切替手段と、
前記ＡＣアダプタは前記電子機器に接続されて電力供給可能な状態である状態であっても、
［１］前記ＡＣアダプタは前記電子機器にも前記充電制御手段にも電力を供給せず待機状態とする
［２］前記二次電池検知手段の出力電圧だけを検知し、電池残量がなくなるまで前記二次電池より前記電子機器へ電力を供給する
［３］前記二次電池検知手段が電池残量のなくなったことを検知すると、前記給電切替手段によって前記ＡＣアダプタより前記電子機器へ電力を供給するように切替えると共に、前記充電制御手段に対して二次電池に充電を開始する
手順により制御する前記残量学習を使用者の起動によりシステム動作状態においてコマンド実行する給電制御手段と
を備えることを特徴とする二次電池制御回路。
【請求項２】
商用電源より電子機器に動作させるためのＤＣ電圧に変換して電力を供給するＡＣアダプタと、
前記電子機器本体内に内蔵して主に携帯時に前記電子機器に電力を供給する複数個の二次電池と、
前記ＡＣアダプタ（１１）が供給する電力のうち前記電子機器で使用した残りの電力を用いて複数個の前記二次電池を充電する充電制御手段と、
前記ＡＣアダプタが接続されて、かつ前記電子機器が動作していることを検知するＡＣアダプタ検知手段と、
前記複数個の二次電池の個々の出力電圧と温度をモニタして前記複数個の二次電池個々の完全放電を検知する二次電池検知手段と、
前記ＡＣアダプタ検知手段と前記二次電池検知手段個々の検知結果と、残量学習を行なうかどうかの指示に基づき前記電子機器に対して前記ＡＣアダプタから電力を供給するか前記複数個の二次電池から電力を供給するのかを選択的に切り替えるための給電切替手段と、
前記ＡＣアダプタは前記電子機器に接続されて電力供給可能な状態である状態であっても、
［１］前記ＡＣアダプタは前記電子機器にも前記充電制御手段にも電力を供給せず待機状態とする
［２］前記二次電池検知手段個々の出力電圧だけを検知し、電池残量がなくなるまで前記複数個の二次電池より順次電力を前記電子機器に供給する
［３］複数個の前記二次電池検知手段全てが電池残量のなくなったことを検知すると、前記給電切替手段によって前記ＡＣアダプタより前記電子機器へ電力を供給するように切替えると共に、前記充電制御手段に対して二次電池に充電を開始する
手順により制御する前記残量学習を使用者の起動によりシステム動作状態においてコマンド実行する給電制御手段と
を備えることを特徴とする二次電池制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリチウムイオンなどの二次電池の充放電制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＡＣアダプタと本体に内蔵した二次電池の両方を備え、携帯時においては主に二次電池から給電し、据え置き時においては主にＡＣアダプタより給電をすることで機器を動作させ、当該ＡＣアダプタからの電力で本体に内蔵した二次電池への充電を行う装置においては、ＡＣアダプタと二次電池が同時に接続されている状態では、ＡＣアダプタから優先して機器へ給電し、ＡＣアダプタからの電力のうち本体動作に必要な電力を除いた分で二次電池の充電を行っていた。また、ＡＣアダプタが接続されない場合は、機器は二次電池からのみ電力の供給を受けて動作していた。図４に従来の二次電池制御回路を示す。また図５に従来の二次電池制御回路の充放電時における電池残量の時間推移を示す。
【０００３】
図４において、４１はＡＣアダプタ、４２は二次電池、４３はシステム負荷、４４は充電制御手段、４５は給電切替手段、４６は給電制御手段、４７はＡＣアダプタ検知手段を示す。
【０００４】
図５は充放電動作における電池残量の理論値を破線に、実際の値を実線にして時間推移を示した図であり、（ａ）は理論値が実際の残量より少ない場合、（ｂ）は実際の残量が理論値より少ない場合の推移を示す。
【０００５】
図４を用いて従来の二次電池の充放電制御動作を説明する。
ＡＣアダプタ４１と機器を動作させるに必要な電力が残っている二次電池４２を同時に接続した場合はＡＣアダプタ検知手段４７により、ＡＣアダプタ４１が接続状態であることを検知し、給電制御手段４６は給電切替手段４５によりＡＣアダプタ４１からシステム負荷４３に対して給電を行う。同時にＡＣアダプタ４１からシステム負荷４３を動作したうえで余力となった電力を充電制御手段４４に給電し、充電制御手段４４は二次電池４２を充電する。ＡＣアダプタ４１が接続されない場合は、ＡＣアダプタ検知手段４７よりＡＣアダプタ４１が未接続であることを検知し、給電制御手段４６は給電切替手段４５を二次電池４２からシステム負荷４３へ給電するように制御する。このとき、ＡＣアダプタ４１より給電されないために、充電制御手段４４は二次電池４２に対して充電動作を行うことはない。
【０００６】
次に図５（ａ）と図５（ｂ）を用いて従来の二次電池制御回路における電池残量の時間推移を説明する。
【０００７】
初期状態として、二次電池４２が満充電状態であり、この状態においては実残量と理論残量の間には誤差が無いものと仮定する。二次電池４２からシステム負荷４３に給電を開始すると、放電電流を積算して初期の電池残量より減算することで現時点の残量を理論的に求める（これを理論残量とする）。しかしながら、二次電池の放電特性に個体差があることや放電電流の検出回路で生じる誤差により理論残量と実残量の間に差異が生じる。理論残量が実残量より少なく計算される場合を図５（ａ）に、また理論残量が実残量より多く計算される場合を図５（ｂ）に示す。
【０００８】
図５（ａ）の場合は、常に理論残量が実残量よりも小さい値を示すために、放電が進み理論残量がゼロになった時点でも実残量は残っているため完全に放電しないままに充電する。このような充放電サイクルを繰り返す毎に理論残量と実残量の差が拡大していくため、放電時において理論残量がなくなったと判断された時点では、実際には二次電池に残量があっても機器の動作を停止してしまうため、本来の電池の能力に比べて駆動時間が短くなってしまう。
【０００９】
また図５（ｂ）の場合は、常に理論残量が実残量よりも大きい値を示すために、充電に際しては二次電池を１００％充電する前に理論残量が１００％になったと判断し充電を打ち切ってしまったり、理論残量が残っているにもかかわらず残量がなくなってしまい動作が停止してしまうなどの問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の二次電池を備える装置においては、ＡＣアダプタと二次電池の両方が接続された状態では、ＡＣアダプタより優先的に機器が動作する電力を給電していた。また、二次電池の理論残量に基づいて満充電の電力量を決めていたため、理論残量と実残量の差が生じていると理論的には満充電しているにもかかわらず１００％充電に至らないとか、あるいは理論残量が残っているにも関わらず残量がなくなり機器が突然停止するなどの問題が生じていた。これを防ぐために一旦ＡＣアダプタを外して、二次電池の残量が０％になるまでシステムを動作させてから、再びＡＣアダプタを接続して二次電池残量が１００％になるまで充電して残量学習（理論残量と実残量の補正をすること）をさせていた。従来の場合、１００％から０％の二次電池放電を行っていることを使用者自身が記憶していなければならず、放電の途中でＡＣアダプタを接続した場合には残量途中のまま二次電池が再充電されてしまうために、正確な二次電池残量学習を行うことは困難だった。
【００１１】
本発明はこの点に鑑み、使用者がシステム動作状態においてコマンド実行を行うことで、ＡＣアダプタを装着したまま、二次電池からの１００％放電を行った後、自動的にＡＣアダプタから充電することで、使用者が機器を使用したままで、残量を意識することなく二次電池の残量学習をすることが可能となる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、ＡＣアダプタからの給電と二次電池からの給電を選択する給電切替手段を設け、二次電池から優先的に電力を供給して二次電池の出力が規定の値を下回り残量が空になった時点でＡＣアダプタからの給電に切り替えると共に、二次電池への充電を開始するように制御するものである。
【００１３】
これにより、使用者が残量学習を開始するコマンドを実行するだけで、ＡＣアダプタを装着したまま二次電池の正確な残量学習を行うことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、
商用電源より電子機器に動作させるためのＤＣ電圧に変換して電力を供給するＡＣアダプタと、
前記電子機器本体内に内蔵して主に携帯時に前記電子機器に電力を供給する二次電池と、
前記ＡＣアダプタが供給する電力のうち前記電子機器で使用した残りの電力を用いて前記二次電池を充電する充電制御手段と、
前記ＡＣアダプタが接続されて、かつ前記電子機器が動作していることを検知するＡＣアダプタ検知手段と、
前記二次電池の出力電圧と温度をモニタして前記二次電池の完全放電を検知する二次電池検知手段と、
前記ＡＣアダプタ検知手段と前記二次電池検知手段の検知結果と、残量学習を行なうかどうかの指示に基づき前記電子機器に対して前記ＡＣアダプタから電力を供給するか前記二次電池から電力を供給するのかを選択的に切り替えるための給電切替手段と、
前記ＡＣアダプタは前記電子機器に接続されて電力供給可能な状態である状態であっても、
［１］前記ＡＣアダプタは前記電子機器にも前記充電制御手段にも電力を供給せず待機状態とする
［２］前記二次電池検知手段の出力電圧だけを検知し、電池残量がなくなるまで前記二次電池より前記電子機器へ電力を供給する
［３］前記二次電池検知手段が電池残量のなくなったことを検知すると、前記給電切替手段によって前記ＡＣアダプタより前記電子機器へ電力を供給するように切替えると共に、前記充電制御手段に対して二次電池に充電を開始する
手順により制御する前記残量学習を使用者の起動によりシステム動作状態においてコマンド実行する給電制御手段と
を備えることを特徴とする二次電池制御回路であり、ＡＣアダプタを接続した状態で二次電池の残量学習を自動的に行えるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、
商用電源より電子機器に動作させるためのＤＣ電圧に変換して電力を供給するＡＣアダプタと、
前記電子機器本体内に内蔵して主に携帯時に前記電子機器に電力を供給する複数個の二次電池と、
前記ＡＣアダプタ（１１）が供給する電力のうち前記電子機器で使用した残りの電力を用いて複数個の前記二次電池を充電する充電制御手段と、
前記ＡＣアダプタが接続されて、かつ前記電子機器が動作していることを検知するＡＣアダプタ検知手段と、
前記複数個の二次電池の個々の出力電圧と温度をモニタして前記複数個の二次電池個々の完全放電を検知する二次電池検知手段と、
前記ＡＣアダプタ検知手段と前記二次電池検知手段個々の検知結果と、残量学習を行なうかどうかの指示に基づき前記電子機器に対して前記ＡＣアダプタから電力を供給するか前記複数個の二次電池から電力を供給するのかを選択的に切り替えるための給電切替手段と、
前記ＡＣアダプタは前記電子機器に接続されて電力供給可能な状態である状態であっても、
［１］前記ＡＣアダプタは前記電子機器にも前記充電制御手段にも電力を供給せず待機状態とする
［２］前記二次電池検知手段個々の出力電圧だけを検知し、電池残量がなくなるまで前記複数個の二次電池より順次電力を前記電子機器に供給する
［３］複数個の前記二次電池検知手段全てが電池残量のなくなったことを検知すると、前記給電切替手段によって前記ＡＣアダプタより前記電子機器へ電力を供給するように切替えると共に、前記充電制御手段に対して二次電池に充電を開始する
手順により制御する前記残量学習を使用者の起動によりシステム動作状態においてコマンド実行する給電制御手段と
を備えることを特徴とする二次電池制御回路であり、ＡＣアダプタを接続した状態で複数の二次電池の残量学習を自動的に行えるという作用を有する。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における二次電池制御回路の構成図である。１１はＡＣアダプタであり商用電源から電子機器を動作させるためのＤＣ電圧に変換して電力を供給する。１２は二次電池であり電子機器に内蔵され主に携帯して使う際に電子機器が動作するための電力を供給する。１３はシステム負荷でありパーソナルコンピュータなどの電子機器そのものである。１４は充電制御手段でありＡＣアダプタ１１が供給する電力のうちシステム負荷１３で使用した残りの電力を用いて二次電池１２を充電する。１８は二次電池検知手段であり二次電池の電圧と温度より完全放電したかどうかを検知する。１７はＡＣアダプタ検知手段でありＡＣアダプタ１１が接続されていてかつ動作状態にあり電力が供給できることを検知する。ＡＣアダプタ検知手段１７と二次電池検知手段１８の結果と残量学習を行なうかどうかの指示に基づき給電切替手段１５にシステム負荷１３に対してＡＣアダプタ１１から給電するか二次電池１２から給電するのかを指示する。
【００１７】
図２は本発明の実施形態１における二次電池容量の理論残量と実残量の時間推移を示すグラフであり、横軸に時間を縦軸に残量を示す。（ａ）は理論残量が実残量より小さい場合の残量の推移を示し、（ｂ）は理論残量が実残量より大きい場合の残量の推移を示す。
【００１８】
図１から図２を用いて、本発明の実施の形態１における二次電池の充放電制御動作を説明する。初期状態においては１００％充電されていて、理論残量と実残量は一致しているものとする。
【００１９】
先ず、理論残量が実残量より小さい場合について説明する。最初はＡＣアダプタ１１が接続されていない状態で二次電池１２よりシステム負荷１３に電力を供給する。ＡＣアダプタ検知手段１７はＡＣアダプタ１１が電力を供給できる状態には無いことを給電制御手段１６に出力し、二次電池検知手段１８は二次電池１２が満充電であるために電力供給可能な状態であることを給電制御手段１６に出力する。給電制御手段１６はこの結果より給電切替手段１５を操作して二次電池１２よりシステム負荷１３に電力を供給する。この状態である放電２１の期間では実残量を実線で理論残量を破線で示した通りに残量が減少し、図２（ａ）に示す通り実残量と理論残量に差異が生じる。
【００２０】
時刻ｔ２１の時点でＡＣアダプタ１１を動作させると、ＡＣアダプタ検知手段１７は電力供給が可能になったことを給電制御手段１６に出力し、給電切替手段１５を切替えてＡＣアダプタ１１よりシステム負荷１３に電力を供給する（充電２１）。この期間は充電により電池の残量は増えるものの実残量と理論残量の差異は縮まらないためｔ２２時点でも残量の差異が生じたままになる。
【００２１】
ｔ２２の時点において残量学習のコマンドを実行すると、給電制御手段１６は給電切替手段１５に対して二次電池１２より電力を供給するように指示する（放電２２）。ＡＣアダプタ１１は電力供給可能な状態であるが、システム負荷１３にも充電制御手段１４にも電力を供給せず待機状態となる。放電２２の状態においては二次電池１２の残量の減算を行なわずに二次電池検知手段１８の出力だけを検知し、電池残量がなくなるまで二次電池１２より電力を供給する。ｔ２３の時点において理論残量はゼロになるが、二次電池１２には残量が残っているため二次電池検知手段１８は二次電池１２の残量がなくなる時点であるｔ２４まで二次電池１２より電力を供給する。
【００２２】
二次電池検知手段１８が残量のなくなったことを検知すると給電制御手段１６は給電切替手段１５にＡＣアダプタ１１より電力を供給するように切替えると共に充電制御手段１４に対して二次電池１２に充電を行なうように制御する。ｔ２４の時点では理論残量も実残量もゼロとなり不一致が解消され充電２２期間により充電が行われた後は理論残量も実残量も満充電となる。
【００２３】
次に、実残量が理論残量より小さい場合について説明する。上記説明と同様にＡＣアダプタ１１が接続されていない状態で二次電池１２よりシステム負荷１３に電力を供給する。この状態である放電３１の期間では実残量を実線で理論残量を破線で示した通りに残量が減少し、図２（ｂ）に示す通り実残量と理論残量に差異が生じる。
【００２４】
時刻ｔ３１の時点でＡＣアダプタ１１を動作させると、ＡＣアダプタ１１よりシステム負荷１３に電力を供給する（充電３１）。この期間は充電により電池の残量は増えるものの実残量と理論残量の差異は縮まらないためｔ３２時点でも残量の差異が生じたままになる。
【００２５】
ｔ３２の時点において残量学習のコマンドを実行すると、給電制御手段１６は給電切替手段１５に対して二次電池１２より電力を供給するように指示する（放電３２）。ＡＣアダプタ１１は電力供給可能な状態であるが、システム負荷１３にも充電制御手段１４にも電力を供給せず待機状態となる。放電３２の状態においては二次電池１２の残量の減算を行なわずに二次電池検知手段１８の出力だけを検知し、電池残量がなくなるまで二次電池１２より電力を供給する。ｔ３３の時点において理論残量は残っているものの、二次電池検知手段１８は二次電池１２の残量がなくなったことを検知する。
【００２６】
二次電池検知手段１８が残量のなくなったことを検知すると給電制御手段１６は給電切替手段１５にＡＣアダプタ１１より電力を供給するように切替えると共に充電制御手段１４に対して二次電池１２に充電を行なうように制御する。ｔ３３の時点では理論残量も実残量もゼロとなり不一致が解消され充電３２期間により充電が行われた後は理論残量も実残量も満充電となる。
【００２７】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、使用者はシステムを動作させたままの状態で、残量学習のコマンドを入力するだけで、二次電池の完全放電と満充電が自動的に行われるため、正確な残量を得ることができる。
【００２８】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における二次電池制御回路の構成図である。１１はＡＣアダプタであり商用電源から電子機器を動作させるためのＤＣ電圧に変換して電力を供給する。２２および３２は二次電池であり電子機器に内蔵され主に携帯して使う際に電子機器が動作するための電力を供給する。１３はシステム負荷でありパーソナルコンピュータなどの電子機器そのものである。２４は充電制御手段でありＡＣアダプタ１１が供給する電力のうちシステム負荷１３で使用した残りの電力を用いて二次電池２２および３２を充電する。２８は二次電池１の検知手段であり二次電池１の電圧と温度より完全放電したかどうかを、３８は二次電池２の検知手段であり二次電池２の電圧と温度より完全放電したかどうかを検知する。１７はＡＣアダプタ検知手段でありＡＣアダプタ１１が接続されていてかつ動作状態にあり電力が供給できることを検知する。ＡＣアダプタ検知手段１７と二次電池検知手段２８および３８の結果と残量学習を行なうかどうかの指示に基づき給電切替手段２５にシステム負荷１３に対してＡＣアダプタ１１から給電するか二次電池１あるいは二次電池２から給電するのかを指示する。
【００２９】
基本的な動作は実施の形態１と同様であるので、残量学習について述べる。残量学習のコマンドを実行すると、給電制御手段２６は給電切替手段２５に対して二次電池１より電力を供給するように指示する。ＡＣアダプタ１１は電力供給可能な状態であるが、システム負荷１３にも充電制御手段２４にも電力を供給せず待機状態となる。この状態においては二次電池１の残量を減算せずに二次電池検知手段２８の出力だけを検知し、電池残量がなくなるまで二次電池１より電力を供給する。二次電池検知手段２８が二次電池１の残量がなくなったことを検出すると、給電制御手段２６は給電切替手段２５に二次電池２よりシステム負荷１３に給電するように指示する。この時点では二次電池１の実残量・理論残量ともゼロになっているので、充電制御手段２４より充電を行なう。
【００３０】
次に、二次電池２の残量がゼロにまるまで二次電池２よりシステム負荷１３に電力を供給する。二次電池検知手段３８が残量のなくなったことを検知すると、給電制御手段２６は給電切替手段２５にＡＣアダプタ１１より電力を供給するように切替えると共に充電制御手段２４に対して二次電池２に充電を行なうように制御する。二次電池２は理論残量も実残量もゼロとなり不一致が解消されているので、引き続き充電が行われた後は理論残量も実残量も満充電となる。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態２によれば、使用者はシステムを動作させたままの状態で、残量学習のコマンドを入力するだけで、複数の二次電池を有する電子機器においても全ての二次電池の完全放電と満充電が自動的に行われるため、正確な残量を得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、使用者は残量学習のコマンドを入力するだけで、ＡＣアダプタを装着したまま、自動的に二次電池の理論残量と実残量を一致させることが可能になり、充放電サイクルを繰り返すことにより実残量と残量表示による差異が蓄積して二次電池による駆動時間が短くなることを防ぐという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による二次電池制御回路の構成図
【図２】本発明の一実施の形態による残量表示の時間推移の状態を示したグラフ
（ａ）理論残量が実残量より小さい場合を示したグラフ
（ｂ）理論残量が実残量より大きい場合を示したグラフ
【図３】本発明の一実施の形態による二次電池制御回路の構成図
【図４】従来例の二次電池制御回路の構成図
【図５】従来例による残量表示の時間推移の状態を示したグラフ
（ａ）理論残量が実残量より小さい場合を示したグラフ
（ｂ）理論残量が実残量より大きい場合を示したグラフ
【符号の説明】
１１  ＡＣアダプタ
１２  二次電池
１３  システム負荷
１４  充電制御手段
１５  給電切替手段
１６  給電制御手段
１７  ＡＣアダプタ検知手段
１８  二次電池検知手段
２２  二次電池１
２４  充電制御手段
２５  給電切替手段
２６  給電制御手段
２８  二次電池検知手段１
３２  二次電池２
３８  二次電池検知手段２
４１  ＡＣアダプタ
４２  二次電池
４３  システム負荷
４４  充電制御手段
４５  給電切替手段
４６  給電制御手段
４７  ＡＣアダプタ検知手段
【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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