(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池素子と、前記二次電池素子に適した充電制御を行う充電制御手段と、他の装置から前記充電制御手段に前記二次電池素子の充電の為に供給可能な充電供給電流の情報を伝達する第１の接続端子と、前記二次電池素子の正負両極の第２の接続端子とを有し、前記他の装置に着脱自在に構成された電池装置であって、
前記充電制御手段は前記第１の接続端子の前記充電供給電流の情報に応じて前記充電制御の条件を可変することを特徴とする電池装置。
【請求項２】
動作条件に基づいて充電の為に供給可能な充電供給電流の情報を出力する充電可能電流判断手段と、前記充電供給電流の情報を伝達する第１の接続端子と、正負両極の第２の接続端子とを有する本体装置と、二次電池素子と、前記二次電池素子に適した充電制御を行う充電制御手段と、前記本体装置から前記充電制御手段に前記充電供給電流の情報を伝達する第１の接続端子と、前記二次電池素子の正負両極の第２の接続端子とを有し、前記本体装置に着脱自在に構成された電池装置とからなる電池装置であって、
前記充電制御手段は前記充電供給電流の情報に応じて前記充電制御の条件を可変することを特徴とする電池装置。
【請求項３】
動作条件に基づいて充電の為に供給可能な充電供給電流の情報を出力する充電可能電流判断手段と、前記充電供給電流の情報を伝達する第１の接続端子と、正負両極の第２の接続端子とを有する本体装置と、二次電池素子と、前記二次電池素子に適した充電制御を行う充電制御手段と、前記本体装置から前記充電制御手段に前記充電供給電流の情報を伝達する第１の接続端子と、前記二次電池素子の正負両極の第２の接続端子とを有し、前記本体装置に着脱自在に構成された電池装置、または、一次電池素子と、前記一次電池素子の正負両極の第２の接続端子とを有し、前記本体装置に着脱自在に構成された電池装置とからなる電池装置であって、
前記本体装置に前記二次電池素子を有する前記電池装置を接続した場合は、前記充電制御手段は前記充電供給電流の情報に応じて前記充電制御の条件を可変し、前記本体装置に前記一次電池素子を有する前記電池装置を接続した場合は、前記本体装置の前記第１の接続端子に前記一次電池素子の正極の前記第２の接続端子が接続されることを特徴とする電池装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯型の小型電子機器の電源としてその小型電子機器本体に接続して使用する電池装置に関し、特に、小型電子機器本体と電池装置間の電気的な接続に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ等に接続して使用し、その外部拡張用メモリ等に使用する携帯可能なポータブル光ディスク装置は電源に電池を使用し、その電池はポータブル光ディスク装置の本体に内蔵されており、指定された電池を使用していた。また、他の電源（例えば商用電源）が使用できる場合は、ＡＣアダプタの供給をポータブル光ディスク装置本体で受けて、電池に２次電池を用いてポータブル光ディスク装置本体から充電すると言う構成が一般に用いられてきた。
【０００３】
他方、電池パックが装置本体と分離可能に構成されている場合は、充電回路を本体側に設置し、本体側の供給する充電電流で電池パックを充電する方式が用いられてきた。この方式では、装置本体側に接続可能な電池パックの仕様に適した充電制御手段をあらかじめ備えておき、接続に要する接点の数を多数設けて、電池パックに使用される電池の種類に応じて電池の電気的状態（温度、電圧等）を観測する信号手段を備えていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
装置本体と電池パックとの間の接続条件に関する仕様を物理的形状と充電の為に供給可能な電流情報による制御手段のみに限定して、統一した仕様に基づく装置本体と電池パック群の自由な組み合わせを提供可能にし、より拡張性と携帯性を向上した小型電子機器の電池装置が要求されている。
【０００５】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、光ディスク装置本体と電池パックとを分離可能とし、電池パックに使用する電池の種類に自由に対応できるとともに、電池パックが不要の場合の携帯性を改善した小型電子機器の電池装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
装置本体側には充電の為に電池に供給可能な充電電流あるいは電力値を計算する手段を設けて電池パックとの接続部より情報として出力する機能を持たせ、電池パック側は接続部より入手する情報に応じて充電電流を制御すると共に、内蔵する電池の仕様に合わせた充電制御を行う電池に固有の充電制御手段を設ける構成としたものである。
【０００７】
以上の構成によれば、制御機器は接続される電池パックの種類を特に認識する必要が無くなり、充電のための制御プログラムを電池パックの種類ごとに持つ必要が無くなることで、機器開発が容易となる。また、電池パックを構成する電池の技術革新に伴う特性変化がもたらす充電制御手法の変化を考慮することが不要となり、他方、電池パック側は内蔵する電池の種類に適した充電制御と必要に応じた電池状態監視手段が構築可能で、更には接続される制御機器の種類を認識する必要が無くなり、継続的な製品開発における共通の電池パック群としての使用を可能にする、と言う優れた効果が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、二次電池素子と、二次電池素子に適した充電制御を行う充電制御手段と、他の装置から充電制御手段に二次電池素子の充電の為に供給可能な充電供給電流の情報を伝達する第１の接続端子と、二次電池素子の正負両極の第２の接続端子とを有し、他の装置に着脱自在に構成された電池装置であって、充電制御手段は第１の接続端子の充電供給電流の情報に応じて充電制御の条件を可変することを特徴とする電池装置としたものであり、電池装置の内部で電池の状態を観測できるため、装置本体との接続点数が増加することが避けられる効果を有するものである。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の発明は、動作条件に基づいて充電の為に供給可能な充電供給電流の情報を出力する充電可能電流判断手段と、充電供給電流の情報を伝達する第１の接続端子と、電池の正負両極の第２の接続端子とを有する本体装置と、二次電池素子と、二次電池素子に適した充電制御を行う充電制御手段と、本体装置から充電制御手段に充電供給電流の情報を伝達する第１の接続端子と、二次電池素子の正負両極の第２の接続端子とを有し、本体装置に着脱自在に構成された電池装置とからなる電池装置であって、充電制御手段は第１の接続端子の充電供給電流の情報に応じて充電制御の条件を可変することを特徴とする電池装置としたものであり、装置本体側は接続される電池装置の仕様を考慮する必要がなく、更に電池装置側は内部で電池の状態を観測できるため、装置本体との接続点数が増加することが避けられる効果を有するものである。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発明は、動作条件に基づいて充電の為に供給可能な充電供給電流の情報を出力する充電可能電流判断手段と、充電供給電流の情報を伝達する第１の接続端子と、電池の正負両極の第２の接続端子とを有する本体装置と、二次電池素子と、二次電池素子に適した充電制御を行う充電制御手段と、本体装置から充電制御手段に充電供給電流の情報を伝達する第１の接続端子と、二次電池素子の正負両極の第２の接続端子とを有し、本体装置に着脱自在に構成された電池装置、または、一次電池素子と、一次電池素子の正負両極の第２の接続端子とを有し、本体装置に着脱自在に構成された電池装置とからなる電池装置であって、本体装置に二次電池素子を有する電池装置を接続した場合は、充電制御手段は第１の接続端子の充電供給電流の情報に応じて充電制御の条件を可変し、本体装置に一次電池素子を有する電池装置を接続した場合は、本体装置の第１の接続端子に一次電池素子の正極の第２の接続端子が接続されることを特徴とする電池装置としたものであり、装置本体側は接続される電池装置の仕様を考慮する必要がなく、更に電池装置側は内部で電池の状態を観測できるため、装置本体との接続点数が増加することが避けられると共に、二次電池の正極の接続端子を一次電池に使用しないで安全性を確保する効果を有するものである。
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて説明する。
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における電池装置の構成図である。図１において、負荷検出手段５を内蔵する光ディスク装置１には、ＡＣアダプタ２からの電源入力経路２０１と接続部６と、接続部６に接続される接続部７を有する二次電池１０を内蔵して構成される二次電池パック３、または、同様に接続部６に接続される接続部８を有する一次次電池１１を内蔵して構成される一次電池パック４とで構成される。
【００１２】
図２は電池装置が二次電池の場合の接続図であって、光ディスク装置１に二次電池パック３を接続した場合を示したものである。ＡＣアダプタ２から入力される外部電源は経路２０１に接続されるダイオード１６を経由して接続部６のＶ１端子１９に接続される。ＣＰＵ１２のＤＡ出力により駆動される充電可量信号レベル生成手段の出力はダイオード１５を経由して接続部６のＳ１端子２０に接続される。本体側Ｓ１端子２０はダイオード１７を経由して再びＶ１端子１９に接続され、Ｖ１端子１９は負荷検出部３１を経由して内部電源部１３の入力に接続される。
【００１３】
また、抵抗２９と抵抗３０とは充電制御用ＣＰＵ１４のＤ／Ａ変換器に代えて、電圧生成手段の一例として示したものである。充電制御用ＣＰＵ１４のＤ／Ａ変換機能の無い入出力ポートに接続することで、前述の充電可量信号レベルのアナログ値で規定される値を出力する。
【００１４】
以上のようにして、光ディスク装置１側の内部電源部１３の入力には外部電源入力２０１、Ｖ１端子１９、Ｓ１端子２０より電流が入力され本体電圧変換部へ供給するとともに、外部電源入力２０１から本体を経由してＶ１端子１９より二次電池パック３に充電電流を供給する経路を構成し、本体側Ｓ１端子２０は充電可能状態を示す情報ＳＩを二次電池パック３に出力すると共に、一次電池１１（非充電電池）を内蔵する一次電池パック４からの電流入力端子として機能する（図３参照）。
【００１５】
二次電池パック３においては、光ディスク装置１側の接続部６に相対する端子Ｖ２、Ｓ２、Ｇ２よりなる接続部７と、充電制御用ＣＰＵ１４と、充電回路９と、二次電池１０と、Ｖ２端子２２に接続され二次電池１０より電力を本体側に供給する経路２０７と充電用の経路２０８間に設けられた逆流防止ダイオード１８と、Ｓ２端子２３に接続され充電制御部の入力となる経路２０９にグランドに対して付設される抵抗２８とで構成される。
【００１６】
図３は、電池装置が一次電池の場合の接続図である。図３において、光ディスク装置１側は図２と同一であるから、説明の重複を省略する。一次電池パック４側において、一次電池パック４を光ディスク装置１に接続した状態で、光ディスク装置１の接続部６に相対して端子Ｓ３、Ｇ３よりなる接続部８と、一次電池１１より構成される。なお、接続部６のＶ１端子１９に相対する端子（図中Ｖ３）は不使用のため省略された端子構成である。接続部６のＳ１端子２０は一次電池１１（非充電電池）を内蔵する一次電池パック４からの電流入力端子として機能する。
【００１７】
図４は負荷予測手段の構成図である。負荷予測手段はＣＰＵ１２とプログラム１０１と負荷データベース１０２より構成される。図５は負荷予測処理のフローチャートである。負荷予測手段の処理手順をフローチャートに従って説明する。負荷予測手段は現在実行している処理を認識し（Ｓ１１）、次に実行する予定の処理を調べ（Ｓ１２）、負荷データベース１０２を参照してステップ１２で求めた処理予定に対する予想負荷量を取り出し（Ｓ１３）、外部電源入力より供給される電力から予想負荷量を減じて供給可能充電量を算出する（Ｓ１４）。ステップ１４で算出された供給可能充電量は、前述のように本体側Ｓ１端子２０から二次電池パック側Ｓ２端子２３を介して充電制御用ＣＰＵ１４に伝達されて、充電制御用ＣＰＵ１４に内蔵されたＤ／Ａ変換器によりアナログ値に変換して充電可能状態を示す情報ＳＩとして出力する。
【００１８】
図６は負荷検出手段５の回路図である。図１の負荷検出手段５は内部電源部１３と負荷検出部３１と抵抗３２及び増幅器３３とで構成される。経路２０３と内部電源１３（経路２０５）間に抵抗３２を配置し、抵抗３２に流れる電流を電圧降下に変換して検出し増幅器３３により増幅した値をＣＰＵ１２のＡＤ変換機へ経路２０６で出力する。負荷検出部３１は付属的に配置された機能で、負荷予測手段がステップ１１で現在の処理を認識している時に得られる負荷検出部３１の負荷量を負荷データベース１０２へ反映することを可能にする為の手段であり、負荷データベース１０２が固定化される場合は不必要である。
【００１９】
図７は充電電流制御回路ブロック図である。図１及び図２における充電回路９に相当する。図７において、充電電流制御回路はＣＰＵ１２の充電可能状態を示す情報ＳＩと充電制御用ＣＰＵ１４の充電制御信号（経路２１０）とにより制御され、電流を導通／遮断する機能を有するスイッチ３４（スイッチングトランジスタ）と、電流を磁束エネルギーとして蓄えるコイル３５と、スイッチ３４が遮断した時発生する負電圧を用いてグランド電圧より電流経路を構成するダイオード３６と、電荷を蓄積するコンデンサ３７とにより構成されている。
【００２０】
以上のように構成された充電電流制御回路の動作について説明する。充電制御用ＣＰＵ１４がスイッチ３４を導通（ＯＮ）させると、コイル３５に電流が流れる。次にスイッチ３４を遮断（ＯＦＦ）すると、コイル３５に流れる電流により形成された磁束エネルギーにより、コイル端（経路２１２側）の電圧は急速に負の電圧に向かう。この時、ダイオード３６により、その順方向降下電圧分の負電圧を維持し、電流の経路が構成される。
【００２１】
このようにして、スイッチ３４のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すパルス制御によって、スイッチ３４のＯＮ時間（ｔ＿ｏｎ）とＯＦＦ時間（ｔ＿ｏｆｆ）の比に応じて、コイル端（経路２１３側）よりコンデンサ３７に流れる電流（平均出力電流、即ち蓄積電荷量）を制御することが可能になる。従って、静電容量に逆比例した電圧で二次電池１０を充電する。
【００２２】
図８は電池パック側の充電電流制御のフローチャートであって、特に、急速に充電する場合を中心に説明した図である。急速充電とは二次電池の充電時間を短縮する為に充電電流を多くして、充電するモードである。以下、図に従って説明する。
【００２３】
まず、充電モードをチェックし（Ｓ２１）、急速充電中であれば、次の処理を開始し、急速充電中でなければ他の処理、例えば従来と同様の充電処理を行う。次に、現在の急速充電処理が、ｔ＿ｏｎ１とｔ＿ｏｆｆ１のオンオフ条件で充電電流を設定しているものとする。このとき、端子部７のＳ２端子２３より入力される信号ＳＩを充電制御用ＣＰＵ１４のＡ／Ｄ入力にてアナログデジタル変換し、予め規定された上限値ＳＩＨと比較する（Ｓ２２）。上限値ＳＩＨ以上であれば最大充電電流になるような規定の充電電流許容値に変換し、スイッチ３４のＯＮ／０ＦＦ時間に変換して、充電制御用ＣＰＵ１４の出力ポート（経路２１０）から新たなオンオフ条件であるｔ＿ｏｎ２とｔ＿ｏｆｆ２とを有するパルスを出力する（Ｓ２６）。
【００２４】
ステップ２２で、上限値ＳＩＨ未満であれば、さらに、予め規定された下限値ＳＩＬと比較する（Ｓ２３）。下限値ＳＩＬ以下であれば最低充電電流になるような規定の充電電流許容値に変換し、スイッチ３４のＯＮ／０ＦＦ時間に変換して、充電制御用ＣＰＵ１４の出力ポート（経路２１０）から新たなオンオフ条件であるｔ＿ｏｎ３とｔ＿ｏｆｆ３とを有するパルスを出力する（Ｓ２５）。
【００２５】
ステップ２３で、下限値ＳＩＬを超過の場合は所要の充電電流になるような予め規定された充電電流許容値に変換し、スイッチ３４のＯＮ／０ＦＦ時間に変換して、充電制御用ＣＰＵ１４の出力ポート（経路２１０）から新たなオンオフ条件であるｔ＿ｏｎ４とｔ＿ｏｆｆ４とを有するパルスを出力する（Ｓ２４）。
【００２６】
このようにして、光ディスク装置１の本体側の負荷電力が大きい時は充電電流が減少し、本体側の負荷電力が小さい時は（本体動作ＯＦＦ時が最小）充電電流が増大する機能が実現できる。
【００２７】
他方、一次電池１１を内蔵する一次電池パック４を接続した場合の動作を説明する。一次電池パック４の電源は接続部８のＳ３端子２５より光ディスク装置１側の接続部６のＳ１端子２０に接続される。この時、接続部６のＶ１端子１９は電気的に接続されない。一次電池は充電してはならないからである。Ｓ１端子２０より入力される一次電池パック４からの電流はダイオード１７を経由して光ディスク装置１側の内部電源部１３に供給される。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、充電制御用ＣＰＵを二次電池パックに内蔵してオンオフ条件や充電電流の設定をその電池パック固有の条件として予め設定し、ＡＣアダプタで電力の供給を受ける光ディスク装置は充電可能状態を示す情報ＳＩのみを管理すれば良いこととなった。
【００２９】
従って、装置本体側は接続される電池パックの仕様を考慮する必要がなく、更に電池パック側は内部で電池の状態を観測できるため、装置本体との接続点数が増加することが避けられる（本実施例によれば接続点数は３個で良い）。つまり、装置と電池パック間の接続仕様を物理的形状と充電の為に供給可能な電流情報による制御手段のみに限定できることから、統一した仕様に基づく装置群と電池パック群の自由な組み合わせを提供可能となり、より拡張性と携帯性を向上した小型電子機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における電池装置の構成図
【図２】電池装置が二次電池の場合の接続図
【図３】電池装置が一次電池の場合の接続図
【図４】負荷予測手段の構成図
【図５】負荷予測処理のフローチャート
【図６】負荷検出手段の回路図
【図７】充電電流制御回路ブロック図
【図８】電池パック側の充電電流制御のフローチャート
【符号の説明】
１  光ディスク装置
２  ＡＣアダプタ
３  二次電池パック
４  一次電池パック
５  負荷検出手段
６、７、８  接続部
９  充電回路
１０  二次電池
１１  一次電池
１２  ＣＰＵ
１３  内部電源部
１４  充電制御用ＣＰＵ
１５、１６、１７、１８、３６  ダイオード
１９から２６  端子
２８、２９、３０、３２  抵抗
３１  負荷検出部
３３  増幅器
３４  スイッチ
３５  コイル
３７  コンデンサ
１０１  プログラム
１０２  負荷データベース
【図１】
0004114225.tif 000002
【図２】
0004114225.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004114225.tif 000007
【図７】
0004114225.tif 000008
【図８】
0004114225.tif 000009