電気機器
【課題】本体装置の発熱を抑えることのできる電気機器を提供する。
【解決手段】電源供給装置２０は本体装置１０に対して着脱可能であって、本体装置１０に電力を供給する電源供給端子２１ａと、電源供給端子２１ａから本体装置１０に出力される電圧を、二次電池１３の電池電圧に応じて決まる供給電圧に制御する充電制御回路２５と、を含み、本体装置１０は、二次電池１３と、電源供給装置２０から受け付けた供給電圧を二次電池１３の電池電圧に調整して出力する電圧調整回路１２と、二次電池１３の電池電圧を取得し、当該取得した電池電圧に応じて供給電圧を決定し、充電制御回路２５に指示する制御回路１６と、を含み、二次電池１３は、電圧調整回路１２が出力する電力によって充電され、充電制御回路２５は、制御回路１６の指示に応じて、供給電圧の制御を行う電気機器である。
【解決手段】電源供給装置２０は本体装置１０に対して着脱可能であって、本体装置１０に電力を供給する電源供給端子２１ａと、電源供給端子２１ａから本体装置１０に出力される電圧を、二次電池１３の電池電圧に応じて決まる供給電圧に制御する充電制御回路２５と、を含み、本体装置１０は、二次電池１３と、電源供給装置２０から受け付けた供給電圧を二次電池１３の電池電圧に調整して出力する電圧調整回路１２と、二次電池１３の電池電圧を取得し、当該取得した電池電圧に応じて供給電圧を決定し、充電制御回路２５に指示する制御回路１６と、を含み、二次電池１３は、電圧調整回路１２が出力する電力によって充電され、充電制御回路２５は、制御回路１６の指示に応じて、供給電圧の制御を行う電気機器である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内蔵された二次電池から供給される電力によって動作する本体装置、及び当該本体装置に対して電力供給を行う電源供給装置を含んで構成される電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器の中には、二次電池を内蔵する本体装置と、本体装置に対して電力を供給する電源供給装置（ＡＣアダプタ等）と、から構成されるものがある。このような電気機器においては、電源供給装置は本体装置に対して着脱可能に構成され、電源供給装置が接続されていない状態でも本体装置は二次電池が供給する電力によって単独で動作する。また、電源供給装置を本体装置に接続することで、二次電池を本体装置に内蔵した状態のまま、当該二次電池を充電することもできる。さらに、この電源供給装置が供給する電力によって二次電池を充電しながら本体装置を動作させることができるように構成される場合もある。このような電気機器が二次電池の充電を行う場合、二次電池の充電状態に応じて、二次電池に供給する充電電圧を変化させる必要がある。そのため、本体装置には充電制御回路が内蔵されており、この充電制御回路が、電源供給装置から供給される電圧を二次電池の充電状態に応じた充電電圧に変換して、二次電池に入力する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したような電気機器においては、電源供給装置から本体装置に電力供給が行われている間は、行われていない場合と比較して本体装置の発熱が大きくなる。これは、電源供給装置から供給される電力が充電制御回路を経由して内部の二次電池や負荷に伝達されるため、この充電制御回路の電圧変換作用によって熱が発生するからである。そこで、このような電気機器においては、電源供給装置から電力が供給される際の発熱を考慮して、本体装置に放熱機構を設けたり、本体装置を大型化したりする方策が採られている。あるいは、二次電池の充電時には、本体装置を動作させるための負荷への電力供給を行わないようにする機能制限を設けることで、充電制御回路の発熱による問題を回避する場合もある。
【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、本体装置の発熱を抑えることのできる電気機器、並びに当該電気機器を構成する本体装置及び電源供給装置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、二次電池を備える本体装置と、前記本体装置に対して着脱可能な電源供給装置と、を含む電気機器であって、前記電源供給装置は、前記本体装置に電力を供給する電源供給端子と、前記電源供給端子から前記本体装置に出力される電圧を、前記二次電池の電池電圧に応じて決まる供給電圧に制御する充電制御回路と、を含み、前記本体装置は、前記電源供給装置から受け付けた前記供給電圧を、前記二次電池の電池電圧に調整して出力する電圧調整回路と、前記二次電池の電池電圧を取得し、当該取得した電池電圧に応じて前記供給電圧を決定し、前記充電制御回路に指示する制御回路と、を含み、前記二次電池は、前記電圧調整回路が出力する電力によって充電され、前記充電制御回路は、前記制御回路の指示に応じて、前記供給電圧の制御を行うことを特徴とする。
【０００６】
前記電気機器において、前記電源供給装置は、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣアダプタ部をさらに備え、前記充電制御回路は、前記ＡＣアダプタ部と前記電源供給端子との間に配置され、前記ＡＣアダプタ部が出力する電圧を、前記供給電圧に変換することとしてもよい。
【０００７】
また、前記電気機器において、前記電源供給装置は、前記本体装置に対して着脱されるコネクタを備え、前記電源供給端子及び前記充電制御回路は、いずれも前記コネクタの筐体内に収容されることとしてもよい。
【０００８】
また、前記電気機器において、前記制御回路は、前記二次電池の電池電圧の値に所定値を加算した値を、前記供給電圧の値として決定することとしてもよい。
【０００９】
また、本発明に係る電源供給装置は、二次電池を備える本体装置に対して着脱可能な電源供給装置であって、前記本体装置に電力を供給する電源供給端子と、前記電源供給端子から前記本体装置に出力される電圧を、前記二次電池の電池電圧に応じて決まる供給電圧に制御する充電制御回路と、を含み、前記充電制御回路は、前記本体装置から前記供給電圧の値を指定する指示を受け付け、当該指示に応じて前記供給電圧の制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
前記電源供給装置は、前記本体装置に対して着脱されるコネクタを備え、前記電源供給端子及び前記充電制御回路は、いずれも前記コネクタの筐体内に収容されることとしてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る電気機器の本体装置は、電源供給装置を着脱可能に構成され、二次電池と、前記電源供給装置から受け付けた供給電圧を、前記二次電池の電池電圧に調整して出力する電圧調整回路と、前記二次電池の電池電圧を取得し、当該取得した電池電圧に応じて前記供給電圧を決定し、前記電源供給装置に指示する制御回路と、を含み、前記二次電池は、前記電圧調整回路が出力する電力によって充電されることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電気機器の回路構成を示す図である。
【図２】電源供給装置の変形例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る電気機器の回路構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る電気機器による制御フローの一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
[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全体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、本体装置１０と電源供給装置２０とを含んで構成されている。本体装置１０と電源供給装置２０とは互いに別体になっており、電源供給装置２０はコネクタ２１を介して本体装置１０のコネクタ１１に接続される。すなわち、電源供給装置２０は、本体装置１０と物理的に分離しており、本体装置１０に対して着脱可能に構成されている。電気機器１ａは、例えばノートパソコンや携帯型ゲーム機、携帯電話、携帯型音楽プレーヤー、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ＩＣレコーダーなど、内蔵する二次電池によって動作する各種の携帯機器であってよい。
【００１５】
本体装置１０は、電気機器１ａの本体部分であって、コネクタ１１と、電圧調整回路１２と、二次電池１３と、電源ＩＣ１４と、負荷１５と、制御回路１６と、を含んで構成されている。
【００１６】
コネクタ１１は、電源供給装置２０のコネクタ２１と接続されて、電源供給装置２０から供給される電力を受け付ける。具体的に、コネクタ１１は、少なくとも電源入力端子１１ａ及び信号出力端子１１ｂの二つの端子を含んでいる。そして、電源入力端子１１ａが電源供給装置２０から供給される電力を受け付け、信号出力端子１１ｂは、後述する制御回路１６が出力する制御信号を電源供給装置２０に対して出力する。
【００１７】
電圧調整回路１２は、電源供給装置２０から電源入力端子１１ａに入力された電圧（以下、供給電圧Ｖｓと表記する）を、二次電池１３の現在の充電状態に応じた電圧（以下、電池電圧Ｖｂと表記する）に変換して出力する。例えば電圧調整回路１２は、ＬＤＯ（Low Drop Out）レギュレータであってよい。
【００１８】
二次電池１３は、例えばリチウムイオン二次電池など、外部から供給される電力によって充電可能な蓄電装置であって、電源供給装置２０から供給される電力によって充電される。充電によって二次電池１３に蓄積された電力は、電源ＩＣ１４に供給される。なお、二次電池１３の両端の間に生じる電圧（電池電圧Ｖｂ）は、二次電池１３の充電状態に応じて変化する。
【００１９】
電源ＩＣ１４は、二次電池１３から供給される電力、または電源供給装置２０から電圧調整回路１２を経由して供給される電力を、負荷１５を動作させるための電圧に変換して、負荷１５に対して出力する。なお、負荷１５が複数存在し、かつそれぞれの動作電圧が異なる場合には、電源ＩＣ１４は、複数の負荷１５のそれぞれに対して、互いに異なる電圧を出力してもよい。
【００２０】
負荷１５は、電源ＩＣ１４から供給される電力を消費して動作する電子部品である。負荷１５が動作することによって、電気機器１ａとしての機能が実現される。例えば電気機器１ａが携帯型ゲーム機などの情報処理装置の場合、負荷１５は、ＣＰＵやメモリ、液晶パネルなどであってよい。
【００２１】
制御回路１６は、二次電池１３の充電状態や電源ＩＣ１４への電力の供給状況に応じて、電圧調整回路１２、電源ＩＣ１４、及び後述する充電制御回路２５の動作を制御する。具体的に、本実施形態において制御回路１６は、二次電池１３の電池電圧Ｖｂをリアルタイムでモニタする。そして、定期的に、取得した電池電圧Ｖｂの値に応じて供給電圧Ｖｓの値を算出し、算出した供給電圧Ｖｓの値を示す制御信号を信号出力端子１１ｂ経由で電源供給装置２０に送信する。具体的に、供給電圧Ｖｓの値は、電池電圧Ｖｂよりわずかな値αだけ高い値となるように算出される。すなわち、供給電圧Ｖｓは
Ｖｓ＝Ｖｂ＋α
という計算式により算出される。なお、αは、例えば０．１Ｖ以上１．０Ｖ以下の値であってよい。
【００２２】
本実施形態では、負荷１５及び制御回路１６は、電源供給装置２０から供給される電力、及び二次電池１３から供給される電力の双方によって動作する。すなわち、本体装置１０は、二次電池１３が充電された状態にあれば、電源供給装置２０が接続されておらずとも動作可能であり、また、電源供給装置２０が接続されていれば、二次電池１３が充電されておらずとも動作可能になっている。
【００２３】
電源供給装置２０は、外部の電力供給源（例えば商用電源）から供給される電力を本体装置１０に供給するために用いられる。本実施形態では、電源供給装置２０は、商用電源から供給される電力を本体装置１０に供給するＡＣアダプタであることとする。電源供給装置２０は、コネクタ２１と、電源プラグ２２と、電源ケーブル２３ａ及び２３ｂと、ＡＣアダプタ部２４と、充電制御回路２５と、を含んで構成される。
【００２４】
コネクタ２１は、本体装置１０のコネクタ１１と接続される。具体的に、コネクタ２１の筐体は、電源供給装置２０を本体装置１０に着脱する際にユーザが手で把持する部分であって、少なくとも電源供給端子２１ａ及び信号入力端子２１ｂの２つの端子を含んでいる。コネクタ２１がコネクタ１１と接続される際には、電源供給端子２１ａはコネクタ１１内の電源入力端子１１ａと、信号入力端子２１ｂはコネクタ１１内の信号出力端子１１ｂと、それぞれ電気的に接続される。電源供給端子２１ａは、後述する充電制御回路２５が出力する電力を本体装置１０に対して出力する。信号入力端子２１ｂは、信号出力端子１１ｂを経由して制御回路１６から入力される制御信号を受け付けて、後述する充電制御回路２５に対して出力する。
【００２５】
電源プラグ２２は、商用電源のコンセントに差し込まれて、電源供給装置２０外部の商用電源から供給される電力を受け付ける。
【００２６】
電源ケーブル２３ａ及び２３ｂは、商用電源から供給される電力をコネクタ２１まで伝達する電力供給路として機能する。具体的に、電源ケーブル２３ａは、電源プラグ２２とＡＣアダプタ部２４とを接続し、電源ケーブル２３ｂは、ＡＣアダプタ部２４とコネクタ２１とを接続する。
【００２７】
ＡＣアダプタ部２４は、ケーブル２３ａとケーブル２３ｂの間に配置されて、電源プラグ２２から供給される交流電力を所定の電圧値の直流電力に変換するＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する。なお、ここでＡＣアダプタ部２４が出力する電圧は、固定値であって、本体装置１０の状態等によって変化することはない。
【００２８】
充電制御回路２５は、ＡＣアダプタ部２４が出力する電圧を、本体装置１０に供給すべき供給電圧Ｖｓに変換して出力する。具体的に、充電制御回路２５は、充電ＩＣ３０とコイル３６とを含んで構成される。また、充電ＩＣ３０は、５つのスイッチ素子３１，３２，３３，３４，及び３５を内蔵している。スイッチ素子３１，３２，３３，及び３４は、電源ケーブル２３ｂにつながる電力線と基準電位点（アース）との間に配置され、この順に直列に接続されている。コイル３６の一端は、スイッチ素子３３とスイッチ素子３４との間に接続されており、コイル３６の他端は、スイッチ素子３５の一端と接続されている。さらに、スイッチ素子３５の他端は、電源供給端子２１ａと接続されている。また、充電ＩＣ３０には信号入力端子２１ｂも接続されており、充電制御回路２５は、この信号入力端子２１ｂから入力される制御信号に応じて動作する。
【００２９】
スイッチ素子３１及び３２は、充電ＩＣ３０に入力される電流を制限するために用いられる。スイッチ素子３１及び３２を用いて、充電ＩＣ３０は、ＡＣアダプタ部２４から充電ＩＣ３０に想定以上の電流が流れないように制御する。スイッチ素子３３及び３４、並びにコイル３６は、スイッチングレギュレータを構成しており、ＤＣ−ＤＣコンバータとして機能する。スイッチ素子３３及び３４を制御することにより、充電ＩＣ３０は、ＡＣアダプタ部２４が出力する電圧を制御回路１６からの制御信号によって指示された供給電圧Ｖｓに変換する。なお、制御回路１６から電力供給を停止する旨の指示が送信された場合、充電ＩＣ３０はスイッチ素子３５をオフにして本体装置１０への電力供給を停止する。また、スイッチ素子３５は、本体装置１０に流れる電流を制限するために用いることもできる。なお、スイッチ素子３５は必ずしも必須の構成ではなく、回路構成上省略してもよい。
【００３０】
本実施形態に係る電気機器１ａの特徴の一つは、本体装置１０の二次電池１３に対する充電制御を行う充電制御回路２５が、本体装置１０ではなく電源供給装置２０に内蔵されていることである。このため、充電制御回路２５による発熱を考慮して本体装置１０を設計する必要はない。なお、本実施形態に係る電気機器１ａにおいても、本体装置１０内に電圧調整回路１２が存在するので、この電圧調整回路１２での電圧降下に起因する発熱がある。しかしながら、電源供給装置２０の供給電圧Ｖｓが電池電圧Ｖｂに応じて決められた電圧になっているので、電圧調整回路１２で降下する電圧は、従来のＡＣアダプタ等から供給される電圧を電池電圧Ｖｂに降下させる場合と比較して、わずかな大きさに過ぎない。具体的に、前述した計算式によって供給電圧Ｖｓが決定される場合、電圧調整回路１２での電圧降下の大きさはαに略等しくなる。そのため、電圧調整回路１２による発熱は、充電制御回路２５による発熱と比較して軽微なものとなる。また、二次電池１３の電池電圧Ｖｂは、その充電状態によって比較的大きく変動する。すなわち、二次電池１３が満充電の状態と、放電が行われた状態とでは、電池電圧Ｖｂの差が大きい。しかしながら、本実施形態では、電池電圧Ｖｂの大きさがどの程度であっても、電圧調整回路１２による電圧降下の大きさがほぼ一定となるよう供給電圧Ｖｓが制御されるので、二次電池１３の充電状態によって本体装置１０の発熱量が大きく変動することを避けることができる。
【００３１】
さらに本実施形態では、充電制御回路２５は、コネクタ２１の筐体内部に配置されている。すなわち、充電制御回路２５は、ＡＣアダプタ部２４から電源供給端子２１ａまでの電力供給路のうち、相対的に本体装置１０に近い位置に配置されていることになる。そのため、充電制御回路２５から出力される供給電圧Ｖｓが途中で降下して、電池電圧Ｖｂより低い電圧が二次電池１３に入力されてしまうことを避けることができる。なお、充電制御回路２５から本体装置１０までの間の電圧降下が問題とならないレベルである場合には、充電制御回路２５をコネクタ２１内ではなく、例えばＡＣアダプタ部２４の筐体内など、本体装置１０から離れた位置に配置してもよい。あるいは、ＡＣアダプタ部２４やコネクタ２１とは別に電源ケーブル２３ｂの途中に設けられた筐体内に充電制御回路２５を配置してもよい。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態に係る電源供給装置２０は、従来のＡＣアダプタ等と異なり、本体装置１０に対して、二次電池１３の充電状態に応じて変化する供給電圧Ｖｓで電力を供給する。充電制御回路２５と二次電池１３との間には電圧調整回路１２が配置されているので、充電制御回路２５は、直接二次電池１３の電池電圧Ｖｂの大きさを検出することはできない。そこで本実施形態では、制御回路１６が電池電圧Ｖｂの大きさをモニタし、その大きさに応じて決定された供給電圧Ｖｓの値を、定期的に充電制御回路２５に送信することとしている。これにより、充電制御回路２５を含む電源供給装置２０は本体装置１０と別体であるにも関わらず、充電制御回路２５は二次電池１３の充電状態に応じて変化する供給電圧Ｖｓを出力することができる。
【００３３】
なお、電源入力端子１１ａから入力される電圧が、常に二次電池１３の充電状態に応じたものになっていることが保証されるのであれば、電圧調整回路１２はなくともよい。しかしながら本実施形態では、本体装置１０とは独立した電源供給装置２０側に充電制御回路２５を配置しているので、電源入力端子１１ａから入力される電圧は、必ず二次電池１３の充電状態に応じて制御された電圧になるとは限らない。具体的に、コネクタ１１に対して、本実施形態における電源供給装置２０ではなく充電制御回路２５を持たないＡＣアダプタ等が接続されてしまった場合や、コネクタ１１に対してコネクタ２１が正しく挿入されず、各端子間の電気的接触が不完全な場合などにおいては、電源入力端子１１ａに供給電圧Ｖｓとは異なる電圧が入力されてしまうこともあり得る。そこで本実施形態では、電圧調整回路１２が電源入力端子１１ａから入力される電圧を二次電池１３の電池電圧Ｖｂに変換することとしている。これにより、電圧調整回路１２が二次電池１３を保護する保護回路として機能し、想定外の電圧が二次電池１３に印加されてしまわないよう防ぐことができる。
【００３４】
また、以上説明したような想定外の電圧が入力されてしまうことを防ぐために、本体装置１０は、電源供給装置２０の認証を行うこととしてもよい。具体例として、本体装置１０の制御回路１６は、コネクタ１１に対してなんらかの機器が接続されたことを検知した場合、信号出力端子１１ｂ経由で接続された機器に対して問い合わせを行う。さらに制御回路１６は、この問い合わせに対して、接続された機器から所定の応答が合った場合に、接続された機器が本実施形態に係る電源供給装置２０であると判断し、電力供給を受け付けることとする。逆に所定の応答が得られなかった場合、例えば電圧調整回路１２を制御することによって、電源入力端子１１ａからの電力供給を遮断してもよい。
【００３５】
なお、以上の説明では、電源供給装置２０は商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換して出力するＡＣアダプタであることとしたが、電源供給装置２０はこのようなものに限られず、例えばＵＳＢホスト機器がＵＳＢ規格に従って供給する電力を本体装置１０に供給するＵＳＢケーブル等であってもよい。この場合、コネクタ２１は、電源供給端子２１ａ及び信号入力端子２１ｂのほかに、ＵＳＢ信号端子（Ｄ＋端子及びＤ−端子）を備えてもよい。また、電源供給端子２１ａとは別に、ＵＳＢ規格に従った電圧値での電力供給を本体装置１０に対して行うＶＢＵＳ端子を備えてもよい。
【００３６】
さらに、電源供給装置２０は、これら複数の電力供給方法に対応するものであってもよい。図２は、このような電源供給装置２０の変形例を示す図である。同図において、図１と同様の機能を有する部材には、同様の符号が付されている。図２の電源供給装置２０は、商用電源のコンセントに接続される電源プラグ２２に加えて、ＵＳＢホスト機器に接続されるＵＳＢプラグ４１を備えている。ＵＳＢホスト機器からＵＳＢプラグ４１に入力される電力は、ＵＳＢケーブル４２、及びＵＳＢプラグ４３を経由して、ＵＳＢソケット４４内の電源端子に入力される。ＵＳＢソケット４４の電源端子は充電ＩＣ３０内のスイッチ素子４５に接続されている。充電ＩＣ３０内のスイッチ素子４５及び４６は、互いに直列に接続されており、かつ、スイッチ素子３１及び３２と並列に接続されている。スイッチ素子４５及び４６は、スイッチ素子３１及び３２と同様に、ＵＳＢホスト機器から充電ＩＣ３０に入力される電流を制限するために用いられる。また、これらのスイッチ素子は、商用電源から供給される電力と、ＵＳＢホスト機器から供給される電力と、のいずれか一方を選択的に受け付けるためにも動作する。この図２に示す電源供給装置２０によれば、商用電源、及びＵＳＢホスト機器の双方を電力供給源として、二次電池１３を充電したり、負荷１５を駆動させたりするための電力を本体装置１０に対して供給することができる。
【００３７】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る電気機器１ｂについて、説明する。なお、本実施形態に係る電気機器１ｂに関して、第１の実施形態に係る電気機器１ａと同様の構成要素や機能についてはその説明を省略し、以下では第１の実施形態と異なる部分についてだけ説明する。また、第１の実施形態に係る電気機器１ａと同様の構成要素については、同一の参照符号を用いて参照する。
【００３８】
図３は、本実施形態に係る電気機器１ｂの回路構成を示す図である。同図に示されるように、本実施形態に係る電気機器１ｂは、電圧調整回路１２と二次電池１３の間に電流制御回路１７が配置されている点で第１の実施形態に係る電気機器１ａと相違する。この電流制御回路１７は、制御回路１６からの制御信号に従って、二次電池１３に流れる電流を制御する。電流制御回路１７は、電圧調整回路１２と同様にＬＤＯ（Low Drop Out）レギュレータであってよい。また、ＦＥＴなどで構成されるその他の回路であってもよい。なお、本体装置１０が二次電池１３から供給される電力によって動作する際には、二次電池１３から電流制御回路１７を経由して電源ＩＣ１４に電流が流れる。そのため、電流制御回路１７は低抵抗であることが望ましい。
【００３９】
また、コネクタ１１は、電源入力端子１１ａ及び信号出力端子１１ｂの他に、接続検出用端子１１ｃを含んでいる。この接続検出用端子１１ｃは、抵抗を介して電圧調整回路１２の出力側と接続されている。また、コネクタ１１側の接続検出用端子１１ｃに対応して、コネクタ２１も接続検出用端子２１ｃを含んでいる。この接続検出用端子２１ｃは、抵抗を介して接地されている。本体装置１０と電源供給装置２０とが接続されると、接続検出用端子１１ｃから接続検出用端子２１ｃに電流が流れる結果、接続検出用端子１１ｃの電圧が降下する。制御回路１６は、この電圧をモニタすることによって、コネクタ１１に何らかの機器が接続されたことを検知できる。なお、本体装置１０はここで説明した方式に限らず、各種の方式でコネクタ１１に対して何らかの機器が接続されたことを検出してよい。
【００４０】
次に、本実施形態に係る電気機器１ｂにおいて実行される制御フローの一例について、図４のフロー図を用いて説明する。
【００４１】
まず、電源供給装置２０と本体装置１０とが接続されると、本体装置１０の制御回路１６は、接続検出用端子１１ｃの電圧の変化によって、コネクタ１１に何らかの機器が接続されたことを検知する（Ｓ１）。これを受けて制御回路１６は、信号出力端子１１ｂを介して接続された機器に対して認証要求を送出し、これに対する接続された機器からの応答により、接続機器を認証する（Ｓ２）。認証の結果、接続された機器が正規の電源供給装置２０ではないと判定された場合（Ｓ３の判定が「Ｎ」の場合）、制御回路１６は電圧調整回路１２を制御して本体装置１０内部への電力供給を停止する（Ｓ４）。すなわち、この場合には本体装置１０は接続された機器からの電力供給を受け付けないこととする。
【００４２】
一方、Ｓ２の認証により接続されたのが正規の電源供給装置２０であると判定された場合（Ｓ３の判定が「Ｙ」の場合）、制御回路１６はＡＣアダプタ部２４から充電制御回路２５に入力される入力電流Ｉ１、及び／又は充電制御回路２５が本体装置１０に対して出力すべき出力電流Ｉ２の値を信号出力端子１１ｂを介して充電制御回路２５に対して設定する（Ｓ５）。なお、ここでは制御回路１６が入力電流Ｉ１や出力電流Ｉ２の値を充電制御回路２５に設定することとしたが、この入力電流Ｉ１や出力電流Ｉ２の値は、予め充電制御回路２５内に保持されることとしてもよい。
【００４３】
次に制御回路１６は、電圧調整回路１２が出力すべき出力電圧Ｖｐの値を電圧調整回路１２に対して設定する（Ｓ６）。この出力電圧Ｖｐの値は、二次電池１３の現在の電池電圧Ｖｂを計測し、その値に対してβを加算することによって求められる。すなわち、
Ｖｐ＝Ｖｂ＋β
となる。このβの値は、電流制御回路１７による電圧降下を考慮して設定される値であって、二次電池１３に流れる充電電流Ｉｂの値と電流制御回路１７の回路特性に応じて決定される。このようにして算出される出力電圧Ｖｐを電圧調整回路１２が出力することによって、二次電池１３に対して電池電圧Ｖｂが供給されることになる。なお、制御回路１６は、このときあわせて、充電時に二次電池１３に流すべき目標電流Ｉｔの値を電流制御回路１７に設定してもよい。あるいは、目標電流Ｉｔの値は予め電流制御回路１７に設定されていることとしてもよい。
【００４４】
続いて制御回路１６は、Ｓ６で設定された出力電圧Ｖｐに対して、さらに所定値αを加算した電圧を、供給電圧Ｖｓの値として充電制御回路２５に対して設定する（Ｓ７）。すなわち、本実施形態では、第１の実施形態と異なり、電流制御回路１７による電圧降下を考慮して、供給電圧Ｖｓは（Ｖｂ＋α）ではなく（Ｖｂ＋β＋α）として算出されることになる。
【００４５】
Ｓ７で供給電圧Ｖｓの値が設定されると、充電制御回路２５はこの供給電圧Ｖｓでの電力供給を開始する（Ｓ８）。これにより、二次電池１３の充電が開始される。
【００４６】
二次電池１３の充電が開始されると、制御回路１６は、二次電池１３が所定の目標電流Ｉｔで充電されるように（すなわち、定電流充電を行うように）、電流制御回路１７、電圧調整回路１２、及び充電制御回路２５のそれぞれに対する制御を実行する（Ｓ９）。具体的に、制御回路１６は、二次電池１３に流れる充電電流Ｉｂが所定の目標電流Ｉｔに一致するように電流制御回路１７を制御するとともに、充電電流Ｉｂの現在の値に応じて出力電圧Ｖｐ及び供給電圧Ｖｓの値を再計算し、当該再計算された電圧値を出力するよう電圧調整回路１２及び充電制御回路２５のそれぞれに対して指示を行う。制御回路１６は、電池電圧Ｖｂが予め設定された満充電電圧Ｖｆ（例えば４．２Ｖ）に到達したかを判定し（Ｓ１０）、この判定条件が満たされるまでＳ９の制御を繰り返し実行する。
【００４７】
二次電池１３の電池電圧Ｖｂが満充電電圧Ｖｆに到達してＳ１０の判定条件が満たされた後は、制御回路１６は、その電池電圧Ｖｂを維持したままさらに二次電池１３の充電を継続するように（すなわち、定電圧充電を行うように）、電流制御回路１７、電圧調整回路１２、及び充電制御回路２５のそれぞれに対する制御を実行する（Ｓ１１）。すなわち制御回路１６は、充電電流Ｉｂをモニタし、Ｓ９と同様に充電電流Ｉｂの値に応じて出力電圧Ｖｐ及び供給電圧Ｖｓの値を再計算し、当該再計算された値を電圧調整回路１２及び充電制御回路２５のそれぞれに設定する。そして、充電電流Ｉｂが予め設定された満充電電流Ｉｆ以下になったかを判定し（Ｓ１２）、この判定条件が満たされるまでＳ１１の制御を繰り返し実行する。
【００４８】
充電電流Ｉｂが満充電電流Ｉｆ以下になってＳ１２の判定条件が満たされると、制御回路１６は、電流制御回路１７を制御して、二次電池１３に流れる電流を遮断する。これにより、二次電池１３の充電が完了する（Ｓ１３）。
【００４９】
二次電池１３の充電完了後も制御回路１６は電池電圧Ｖｂを定期的にモニタし、電源ＩＣ１４への電力供給等によって電池電圧Ｖｂが予め設定された再充電電圧Ｖｒ（例えば４．０Ｖ）以下になったか否かを判定する（Ｓ１４）。そして、再充電電圧Ｖｒ以下になった場合には、Ｓ６に戻って二次電池１３の充電を再開する。
【００５０】
また、第２の実施形態に係る電気機器１ｂの変形例として、電圧調整回路１２を省略してもよい。この場合、電源供給装置２０から供給される供給電圧Ｖｓは、電流制御回路１７によって二次電池１３の電池電圧Ｖｂに変換されて二次電池１３に供給されることになる。すなわち、この場合には、電流制御回路１７が電圧調整回路１２の機能を兼ねることになる。この場合にも、本体装置１０の外部から供給される電力が直接二次電池１３に入力されることはないので、想定外の電圧が本体装置１０外部から入力された場合に二次電池１３を保護することができる。
【００５１】
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。例えば第１の実施形態に係る電気機器１ａについても、第２の実施形態に係る電気機器１ｂと同様に、本体装置１０がコネクタ１１に対して何らかの機器が接続されたことを検出するための機構を備えてよい。
【００５２】
また、以上の説明においては、供給電圧Ｖｓを算出する際に用いるαは固定値であることとしたが、制御回路１６は、本体装置１０の状態に応じてαの値を変更してもよい。例えば制御回路１６は、電源ＩＣ１４に流れる電流の大きさをモニタし、電流値が大きくなるほどαの値として大きな値を用いて、供給電圧Ｖｓを算出してもよい。こうすれば、電源ＩＣ１４に供給される電力を安定化させることができる。
【００５３】
また、電源供給装置２０は、本体装置１０に対して着脱可能なコネクタ２１を備える代わりに、本体装置１０を載せて支持することのできるように構成されたクレイドルを備えてもよい。この場合、やはりクレイドル部分に充電制御回路２５を備えることで、電源供給装置２０は、本体装置１０に対して二次電池１３の充電状態に応じた供給電圧Ｖｓで電力供給を行うことができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 電気機器、１０ 本体装置、１１ コネクタ、１１ａ 電源入力端子、１１ｂ 信号出力端子、１１ｃ 接続検出用端子、１２ 電圧調整回路、１３ 二次電池、１４ 電源ＩＣ、１５ 負荷、１６ 制御回路、１７ 電流制御回路、２０ 電源供給装置、２１ コネクタ、２１ａ 電源供給端子、２１ｂ 信号入力端子、２１ｃ 接続検出用端子、２２ 電源プラグ、２３ａ，２３ｂ 電源ケーブル、２４ ＡＣアダプタ部、２５ 充電制御回路、３０ 充電ＩＣ、３１，３２，３３，３４，３５，４５，４６ スイッチ素子、３６ コイル、４１，４３ ＵＳＢプラグ、４２ ＵＳＢケーブル、４４ ＵＳＢソケット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内蔵された二次電池から供給される電力によって動作する本体装置、及び当該本体装置に対して電力供給を行う電源供給装置を含んで構成される電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器の中には、二次電池を内蔵する本体装置と、本体装置に対して電力を供給する電源供給装置（ＡＣアダプタ等）と、から構成されるものがある。このような電気機器においては、電源供給装置は本体装置に対して着脱可能に構成され、電源供給装置が接続されていない状態でも本体装置は二次電池が供給する電力によって単独で動作する。また、電源供給装置を本体装置に接続することで、二次電池を本体装置に内蔵した状態のまま、当該二次電池を充電することもできる。さらに、この電源供給装置が供給する電力によって二次電池を充電しながら本体装置を動作させることができるように構成される場合もある。このような電気機器が二次電池の充電を行う場合、二次電池の充電状態に応じて、二次電池に供給する充電電圧を変化させる必要がある。そのため、本体装置には充電制御回路が内蔵されており、この充電制御回路が、電源供給装置から供給される電圧を二次電池の充電状態に応じた充電電圧に変換して、二次電池に入力する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したような電気機器においては、電源供給装置から本体装置に電力供給が行われている間は、行われていない場合と比較して本体装置の発熱が大きくなる。これは、電源供給装置から供給される電力が充電制御回路を経由して内部の二次電池や負荷に伝達されるため、この充電制御回路の電圧変換作用によって熱が発生するからである。そこで、このような電気機器においては、電源供給装置から電力が供給される際の発熱を考慮して、本体装置に放熱機構を設けたり、本体装置を大型化したりする方策が採られている。あるいは、二次電池の充電時には、本体装置を動作させるための負荷への電力供給を行わないようにする機能制限を設けることで、充電制御回路の発熱による問題を回避する場合もある。
【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、本体装置の発熱を抑えることのできる電気機器、並びに当該電気機器を構成する本体装置及び電源供給装置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、二次電池を備える本体装置と、前記本体装置に対して着脱可能な電源供給装置と、を含む電気機器であって、前記電源供給装置は、前記本体装置に電力を供給する電源供給端子と、前記電源供給端子から前記本体装置に出力される電圧を、前記二次電池の電池電圧に応じて決まる供給電圧に制御する充電制御回路と、を含み、前記本体装置は、前記電源供給装置から受け付けた前記供給電圧を、前記二次電池の電池電圧に調整して出力する電圧調整回路と、前記二次電池の電池電圧を取得し、当該取得した電池電圧に応じて前記供給電圧を決定し、前記充電制御回路に指示する制御回路と、を含み、前記二次電池は、前記電圧調整回路が出力する電力によって充電され、前記充電制御回路は、前記制御回路の指示に応じて、前記供給電圧の制御を行うことを特徴とする。
【０００６】
前記電気機器において、前記電源供給装置は、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣアダプタ部をさらに備え、前記充電制御回路は、前記ＡＣアダプタ部と前記電源供給端子との間に配置され、前記ＡＣアダプタ部が出力する電圧を、前記供給電圧に変換することとしてもよい。
【０００７】
また、前記電気機器において、前記電源供給装置は、前記本体装置に対して着脱されるコネクタを備え、前記電源供給端子及び前記充電制御回路は、いずれも前記コネクタの筐体内に収容されることとしてもよい。
【０００８】
また、前記電気機器において、前記制御回路は、前記二次電池の電池電圧の値に所定値を加算した値を、前記供給電圧の値として決定することとしてもよい。
【０００９】
また、本発明に係る電源供給装置は、二次電池を備える本体装置に対して着脱可能な電源供給装置であって、前記本体装置に電力を供給する電源供給端子と、前記電源供給端子から前記本体装置に出力される電圧を、前記二次電池の電池電圧に応じて決まる供給電圧に制御する充電制御回路と、を含み、前記充電制御回路は、前記本体装置から前記供給電圧の値を指定する指示を受け付け、当該指示に応じて前記供給電圧の制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
前記電源供給装置は、前記本体装置に対して着脱されるコネクタを備え、前記電源供給端子及び前記充電制御回路は、いずれも前記コネクタの筐体内に収容されることとしてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る電気機器の本体装置は、電源供給装置を着脱可能に構成され、二次電池と、前記電源供給装置から受け付けた供給電圧を、前記二次電池の電池電圧に調整して出力する電圧調整回路と、前記二次電池の電池電圧を取得し、当該取得した電池電圧に応じて前記供給電圧を決定し、前記電源供給装置に指示する制御回路と、を含み、前記二次電池は、前記電圧調整回路が出力する電力によって充電されることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電気機器の回路構成を示す図である。
【図２】電源供給装置の変形例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る電気機器の回路構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る電気機器による制御フローの一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
[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全体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、本体装置１０と電源供給装置２０とを含んで構成されている。本体装置１０と電源供給装置２０とは互いに別体になっており、電源供給装置２０はコネクタ２１を介して本体装置１０のコネクタ１１に接続される。すなわち、電源供給装置２０は、本体装置１０と物理的に分離しており、本体装置１０に対して着脱可能に構成されている。電気機器１ａは、例えばノートパソコンや携帯型ゲーム機、携帯電話、携帯型音楽プレーヤー、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ＩＣレコーダーなど、内蔵する二次電池によって動作する各種の携帯機器であってよい。
【００１５】
本体装置１０は、電気機器１ａの本体部分であって、コネクタ１１と、電圧調整回路１２と、二次電池１３と、電源ＩＣ１４と、負荷１５と、制御回路１６と、を含んで構成されている。
【００１６】
コネクタ１１は、電源供給装置２０のコネクタ２１と接続されて、電源供給装置２０から供給される電力を受け付ける。具体的に、コネクタ１１は、少なくとも電源入力端子１１ａ及び信号出力端子１１ｂの二つの端子を含んでいる。そして、電源入力端子１１ａが電源供給装置２０から供給される電力を受け付け、信号出力端子１１ｂは、後述する制御回路１６が出力する制御信号を電源供給装置２０に対して出力する。
【００１７】
電圧調整回路１２は、電源供給装置２０から電源入力端子１１ａに入力された電圧（以下、供給電圧Ｖｓと表記する）を、二次電池１３の現在の充電状態に応じた電圧（以下、電池電圧Ｖｂと表記する）に変換して出力する。例えば電圧調整回路１２は、ＬＤＯ（Low Drop Out）レギュレータであってよい。
【００１８】
二次電池１３は、例えばリチウムイオン二次電池など、外部から供給される電力によって充電可能な蓄電装置であって、電源供給装置２０から供給される電力によって充電される。充電によって二次電池１３に蓄積された電力は、電源ＩＣ１４に供給される。なお、二次電池１３の両端の間に生じる電圧（電池電圧Ｖｂ）は、二次電池１３の充電状態に応じて変化する。
【００１９】
電源ＩＣ１４は、二次電池１３から供給される電力、または電源供給装置２０から電圧調整回路１２を経由して供給される電力を、負荷１５を動作させるための電圧に変換して、負荷１５に対して出力する。なお、負荷１５が複数存在し、かつそれぞれの動作電圧が異なる場合には、電源ＩＣ１４は、複数の負荷１５のそれぞれに対して、互いに異なる電圧を出力してもよい。
【００２０】
負荷１５は、電源ＩＣ１４から供給される電力を消費して動作する電子部品である。負荷１５が動作することによって、電気機器１ａとしての機能が実現される。例えば電気機器１ａが携帯型ゲーム機などの情報処理装置の場合、負荷１５は、ＣＰＵやメモリ、液晶パネルなどであってよい。
【００２１】
制御回路１６は、二次電池１３の充電状態や電源ＩＣ１４への電力の供給状況に応じて、電圧調整回路１２、電源ＩＣ１４、及び後述する充電制御回路２５の動作を制御する。具体的に、本実施形態において制御回路１６は、二次電池１３の電池電圧Ｖｂをリアルタイムでモニタする。そして、定期的に、取得した電池電圧Ｖｂの値に応じて供給電圧Ｖｓの値を算出し、算出した供給電圧Ｖｓの値を示す制御信号を信号出力端子１１ｂ経由で電源供給装置２０に送信する。具体的に、供給電圧Ｖｓの値は、電池電圧Ｖｂよりわずかな値αだけ高い値となるように算出される。すなわち、供給電圧Ｖｓは
Ｖｓ＝Ｖｂ＋α
という計算式により算出される。なお、αは、例えば０．１Ｖ以上１．０Ｖ以下の値であってよい。
【００２２】
本実施形態では、負荷１５及び制御回路１６は、電源供給装置２０から供給される電力、及び二次電池１３から供給される電力の双方によって動作する。すなわち、本体装置１０は、二次電池１３が充電された状態にあれば、電源供給装置２０が接続されておらずとも動作可能であり、また、電源供給装置２０が接続されていれば、二次電池１３が充電されておらずとも動作可能になっている。
【００２３】
電源供給装置２０は、外部の電力供給源（例えば商用電源）から供給される電力を本体装置１０に供給するために用いられる。本実施形態では、電源供給装置２０は、商用電源から供給される電力を本体装置１０に供給するＡＣアダプタであることとする。電源供給装置２０は、コネクタ２１と、電源プラグ２２と、電源ケーブル２３ａ及び２３ｂと、ＡＣアダプタ部２４と、充電制御回路２５と、を含んで構成される。
【００２４】
コネクタ２１は、本体装置１０のコネクタ１１と接続される。具体的に、コネクタ２１の筐体は、電源供給装置２０を本体装置１０に着脱する際にユーザが手で把持する部分であって、少なくとも電源供給端子２１ａ及び信号入力端子２１ｂの２つの端子を含んでいる。コネクタ２１がコネクタ１１と接続される際には、電源供給端子２１ａはコネクタ１１内の電源入力端子１１ａと、信号入力端子２１ｂはコネクタ１１内の信号出力端子１１ｂと、それぞれ電気的に接続される。電源供給端子２１ａは、後述する充電制御回路２５が出力する電力を本体装置１０に対して出力する。信号入力端子２１ｂは、信号出力端子１１ｂを経由して制御回路１６から入力される制御信号を受け付けて、後述する充電制御回路２５に対して出力する。
【００２５】
電源プラグ２２は、商用電源のコンセントに差し込まれて、電源供給装置２０外部の商用電源から供給される電力を受け付ける。
【００２６】
電源ケーブル２３ａ及び２３ｂは、商用電源から供給される電力をコネクタ２１まで伝達する電力供給路として機能する。具体的に、電源ケーブル２３ａは、電源プラグ２２とＡＣアダプタ部２４とを接続し、電源ケーブル２３ｂは、ＡＣアダプタ部２４とコネクタ２１とを接続する。
【００２７】
ＡＣアダプタ部２４は、ケーブル２３ａとケーブル２３ｂの間に配置されて、電源プラグ２２から供給される交流電力を所定の電圧値の直流電力に変換するＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する。なお、ここでＡＣアダプタ部２４が出力する電圧は、固定値であって、本体装置１０の状態等によって変化することはない。
【００２８】
充電制御回路２５は、ＡＣアダプタ部２４が出力する電圧を、本体装置１０に供給すべき供給電圧Ｖｓに変換して出力する。具体的に、充電制御回路２５は、充電ＩＣ３０とコイル３６とを含んで構成される。また、充電ＩＣ３０は、５つのスイッチ素子３１，３２，３３，３４，及び３５を内蔵している。スイッチ素子３１，３２，３３，及び３４は、電源ケーブル２３ｂにつながる電力線と基準電位点（アース）との間に配置され、この順に直列に接続されている。コイル３６の一端は、スイッチ素子３３とスイッチ素子３４との間に接続されており、コイル３６の他端は、スイッチ素子３５の一端と接続されている。さらに、スイッチ素子３５の他端は、電源供給端子２１ａと接続されている。また、充電ＩＣ３０には信号入力端子２１ｂも接続されており、充電制御回路２５は、この信号入力端子２１ｂから入力される制御信号に応じて動作する。
【００２９】
スイッチ素子３１及び３２は、充電ＩＣ３０に入力される電流を制限するために用いられる。スイッチ素子３１及び３２を用いて、充電ＩＣ３０は、ＡＣアダプタ部２４から充電ＩＣ３０に想定以上の電流が流れないように制御する。スイッチ素子３３及び３４、並びにコイル３６は、スイッチングレギュレータを構成しており、ＤＣ−ＤＣコンバータとして機能する。スイッチ素子３３及び３４を制御することにより、充電ＩＣ３０は、ＡＣアダプタ部２４が出力する電圧を制御回路１６からの制御信号によって指示された供給電圧Ｖｓに変換する。なお、制御回路１６から電力供給を停止する旨の指示が送信された場合、充電ＩＣ３０はスイッチ素子３５をオフにして本体装置１０への電力供給を停止する。また、スイッチ素子３５は、本体装置１０に流れる電流を制限するために用いることもできる。なお、スイッチ素子３５は必ずしも必須の構成ではなく、回路構成上省略してもよい。
【００３０】
本実施形態に係る電気機器１ａの特徴の一つは、本体装置１０の二次電池１３に対する充電制御を行う充電制御回路２５が、本体装置１０ではなく電源供給装置２０に内蔵されていることである。このため、充電制御回路２５による発熱を考慮して本体装置１０を設計する必要はない。なお、本実施形態に係る電気機器１ａにおいても、本体装置１０内に電圧調整回路１２が存在するので、この電圧調整回路１２での電圧降下に起因する発熱がある。しかしながら、電源供給装置２０の供給電圧Ｖｓが電池電圧Ｖｂに応じて決められた電圧になっているので、電圧調整回路１２で降下する電圧は、従来のＡＣアダプタ等から供給される電圧を電池電圧Ｖｂに降下させる場合と比較して、わずかな大きさに過ぎない。具体的に、前述した計算式によって供給電圧Ｖｓが決定される場合、電圧調整回路１２での電圧降下の大きさはαに略等しくなる。そのため、電圧調整回路１２による発熱は、充電制御回路２５による発熱と比較して軽微なものとなる。また、二次電池１３の電池電圧Ｖｂは、その充電状態によって比較的大きく変動する。すなわち、二次電池１３が満充電の状態と、放電が行われた状態とでは、電池電圧Ｖｂの差が大きい。しかしながら、本実施形態では、電池電圧Ｖｂの大きさがどの程度であっても、電圧調整回路１２による電圧降下の大きさがほぼ一定となるよう供給電圧Ｖｓが制御されるので、二次電池１３の充電状態によって本体装置１０の発熱量が大きく変動することを避けることができる。
【００３１】
さらに本実施形態では、充電制御回路２５は、コネクタ２１の筐体内部に配置されている。すなわち、充電制御回路２５は、ＡＣアダプタ部２４から電源供給端子２１ａまでの電力供給路のうち、相対的に本体装置１０に近い位置に配置されていることになる。そのため、充電制御回路２５から出力される供給電圧Ｖｓが途中で降下して、電池電圧Ｖｂより低い電圧が二次電池１３に入力されてしまうことを避けることができる。なお、充電制御回路２５から本体装置１０までの間の電圧降下が問題とならないレベルである場合には、充電制御回路２５をコネクタ２１内ではなく、例えばＡＣアダプタ部２４の筐体内など、本体装置１０から離れた位置に配置してもよい。あるいは、ＡＣアダプタ部２４やコネクタ２１とは別に電源ケーブル２３ｂの途中に設けられた筐体内に充電制御回路２５を配置してもよい。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態に係る電源供給装置２０は、従来のＡＣアダプタ等と異なり、本体装置１０に対して、二次電池１３の充電状態に応じて変化する供給電圧Ｖｓで電力を供給する。充電制御回路２５と二次電池１３との間には電圧調整回路１２が配置されているので、充電制御回路２５は、直接二次電池１３の電池電圧Ｖｂの大きさを検出することはできない。そこで本実施形態では、制御回路１６が電池電圧Ｖｂの大きさをモニタし、その大きさに応じて決定された供給電圧Ｖｓの値を、定期的に充電制御回路２５に送信することとしている。これにより、充電制御回路２５を含む電源供給装置２０は本体装置１０と別体であるにも関わらず、充電制御回路２５は二次電池１３の充電状態に応じて変化する供給電圧Ｖｓを出力することができる。
【００３３】
なお、電源入力端子１１ａから入力される電圧が、常に二次電池１３の充電状態に応じたものになっていることが保証されるのであれば、電圧調整回路１２はなくともよい。しかしながら本実施形態では、本体装置１０とは独立した電源供給装置２０側に充電制御回路２５を配置しているので、電源入力端子１１ａから入力される電圧は、必ず二次電池１３の充電状態に応じて制御された電圧になるとは限らない。具体的に、コネクタ１１に対して、本実施形態における電源供給装置２０ではなく充電制御回路２５を持たないＡＣアダプタ等が接続されてしまった場合や、コネクタ１１に対してコネクタ２１が正しく挿入されず、各端子間の電気的接触が不完全な場合などにおいては、電源入力端子１１ａに供給電圧Ｖｓとは異なる電圧が入力されてしまうこともあり得る。そこで本実施形態では、電圧調整回路１２が電源入力端子１１ａから入力される電圧を二次電池１３の電池電圧Ｖｂに変換することとしている。これにより、電圧調整回路１２が二次電池１３を保護する保護回路として機能し、想定外の電圧が二次電池１３に印加されてしまわないよう防ぐことができる。
【００３４】
また、以上説明したような想定外の電圧が入力されてしまうことを防ぐために、本体装置１０は、電源供給装置２０の認証を行うこととしてもよい。具体例として、本体装置１０の制御回路１６は、コネクタ１１に対してなんらかの機器が接続されたことを検知した場合、信号出力端子１１ｂ経由で接続された機器に対して問い合わせを行う。さらに制御回路１６は、この問い合わせに対して、接続された機器から所定の応答が合った場合に、接続された機器が本実施形態に係る電源供給装置２０であると判断し、電力供給を受け付けることとする。逆に所定の応答が得られなかった場合、例えば電圧調整回路１２を制御することによって、電源入力端子１１ａからの電力供給を遮断してもよい。
【００３５】
なお、以上の説明では、電源供給装置２０は商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換して出力するＡＣアダプタであることとしたが、電源供給装置２０はこのようなものに限られず、例えばＵＳＢホスト機器がＵＳＢ規格に従って供給する電力を本体装置１０に供給するＵＳＢケーブル等であってもよい。この場合、コネクタ２１は、電源供給端子２１ａ及び信号入力端子２１ｂのほかに、ＵＳＢ信号端子（Ｄ＋端子及びＤ−端子）を備えてもよい。また、電源供給端子２１ａとは別に、ＵＳＢ規格に従った電圧値での電力供給を本体装置１０に対して行うＶＢＵＳ端子を備えてもよい。
【００３６】
さらに、電源供給装置２０は、これら複数の電力供給方法に対応するものであってもよい。図２は、このような電源供給装置２０の変形例を示す図である。同図において、図１と同様の機能を有する部材には、同様の符号が付されている。図２の電源供給装置２０は、商用電源のコンセントに接続される電源プラグ２２に加えて、ＵＳＢホスト機器に接続されるＵＳＢプラグ４１を備えている。ＵＳＢホスト機器からＵＳＢプラグ４１に入力される電力は、ＵＳＢケーブル４２、及びＵＳＢプラグ４３を経由して、ＵＳＢソケット４４内の電源端子に入力される。ＵＳＢソケット４４の電源端子は充電ＩＣ３０内のスイッチ素子４５に接続されている。充電ＩＣ３０内のスイッチ素子４５及び４６は、互いに直列に接続されており、かつ、スイッチ素子３１及び３２と並列に接続されている。スイッチ素子４５及び４６は、スイッチ素子３１及び３２と同様に、ＵＳＢホスト機器から充電ＩＣ３０に入力される電流を制限するために用いられる。また、これらのスイッチ素子は、商用電源から供給される電力と、ＵＳＢホスト機器から供給される電力と、のいずれか一方を選択的に受け付けるためにも動作する。この図２に示す電源供給装置２０によれば、商用電源、及びＵＳＢホスト機器の双方を電力供給源として、二次電池１３を充電したり、負荷１５を駆動させたりするための電力を本体装置１０に対して供給することができる。
【００３７】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る電気機器１ｂについて、説明する。なお、本実施形態に係る電気機器１ｂに関して、第１の実施形態に係る電気機器１ａと同様の構成要素や機能についてはその説明を省略し、以下では第１の実施形態と異なる部分についてだけ説明する。また、第１の実施形態に係る電気機器１ａと同様の構成要素については、同一の参照符号を用いて参照する。
【００３８】
図３は、本実施形態に係る電気機器１ｂの回路構成を示す図である。同図に示されるように、本実施形態に係る電気機器１ｂは、電圧調整回路１２と二次電池１３の間に電流制御回路１７が配置されている点で第１の実施形態に係る電気機器１ａと相違する。この電流制御回路１７は、制御回路１６からの制御信号に従って、二次電池１３に流れる電流を制御する。電流制御回路１７は、電圧調整回路１２と同様にＬＤＯ（Low Drop Out）レギュレータであってよい。また、ＦＥＴなどで構成されるその他の回路であってもよい。なお、本体装置１０が二次電池１３から供給される電力によって動作する際には、二次電池１３から電流制御回路１７を経由して電源ＩＣ１４に電流が流れる。そのため、電流制御回路１７は低抵抗であることが望ましい。
【００３９】
また、コネクタ１１は、電源入力端子１１ａ及び信号出力端子１１ｂの他に、接続検出用端子１１ｃを含んでいる。この接続検出用端子１１ｃは、抵抗を介して電圧調整回路１２の出力側と接続されている。また、コネクタ１１側の接続検出用端子１１ｃに対応して、コネクタ２１も接続検出用端子２１ｃを含んでいる。この接続検出用端子２１ｃは、抵抗を介して接地されている。本体装置１０と電源供給装置２０とが接続されると、接続検出用端子１１ｃから接続検出用端子２１ｃに電流が流れる結果、接続検出用端子１１ｃの電圧が降下する。制御回路１６は、この電圧をモニタすることによって、コネクタ１１に何らかの機器が接続されたことを検知できる。なお、本体装置１０はここで説明した方式に限らず、各種の方式でコネクタ１１に対して何らかの機器が接続されたことを検出してよい。
【００４０】
次に、本実施形態に係る電気機器１ｂにおいて実行される制御フローの一例について、図４のフロー図を用いて説明する。
【００４１】
まず、電源供給装置２０と本体装置１０とが接続されると、本体装置１０の制御回路１６は、接続検出用端子１１ｃの電圧の変化によって、コネクタ１１に何らかの機器が接続されたことを検知する（Ｓ１）。これを受けて制御回路１６は、信号出力端子１１ｂを介して接続された機器に対して認証要求を送出し、これに対する接続された機器からの応答により、接続機器を認証する（Ｓ２）。認証の結果、接続された機器が正規の電源供給装置２０ではないと判定された場合（Ｓ３の判定が「Ｎ」の場合）、制御回路１６は電圧調整回路１２を制御して本体装置１０内部への電力供給を停止する（Ｓ４）。すなわち、この場合には本体装置１０は接続された機器からの電力供給を受け付けないこととする。
【００４２】
一方、Ｓ２の認証により接続されたのが正規の電源供給装置２０であると判定された場合（Ｓ３の判定が「Ｙ」の場合）、制御回路１６はＡＣアダプタ部２４から充電制御回路２５に入力される入力電流Ｉ１、及び／又は充電制御回路２５が本体装置１０に対して出力すべき出力電流Ｉ２の値を信号出力端子１１ｂを介して充電制御回路２５に対して設定する（Ｓ５）。なお、ここでは制御回路１６が入力電流Ｉ１や出力電流Ｉ２の値を充電制御回路２５に設定することとしたが、この入力電流Ｉ１や出力電流Ｉ２の値は、予め充電制御回路２５内に保持されることとしてもよい。
【００４３】
次に制御回路１６は、電圧調整回路１２が出力すべき出力電圧Ｖｐの値を電圧調整回路１２に対して設定する（Ｓ６）。この出力電圧Ｖｐの値は、二次電池１３の現在の電池電圧Ｖｂを計測し、その値に対してβを加算することによって求められる。すなわち、
Ｖｐ＝Ｖｂ＋β
となる。このβの値は、電流制御回路１７による電圧降下を考慮して設定される値であって、二次電池１３に流れる充電電流Ｉｂの値と電流制御回路１７の回路特性に応じて決定される。このようにして算出される出力電圧Ｖｐを電圧調整回路１２が出力することによって、二次電池１３に対して電池電圧Ｖｂが供給されることになる。なお、制御回路１６は、このときあわせて、充電時に二次電池１３に流すべき目標電流Ｉｔの値を電流制御回路１７に設定してもよい。あるいは、目標電流Ｉｔの値は予め電流制御回路１７に設定されていることとしてもよい。
【００４４】
続いて制御回路１６は、Ｓ６で設定された出力電圧Ｖｐに対して、さらに所定値αを加算した電圧を、供給電圧Ｖｓの値として充電制御回路２５に対して設定する（Ｓ７）。すなわち、本実施形態では、第１の実施形態と異なり、電流制御回路１７による電圧降下を考慮して、供給電圧Ｖｓは（Ｖｂ＋α）ではなく（Ｖｂ＋β＋α）として算出されることになる。
【００４５】
Ｓ７で供給電圧Ｖｓの値が設定されると、充電制御回路２５はこの供給電圧Ｖｓでの電力供給を開始する（Ｓ８）。これにより、二次電池１３の充電が開始される。
【００４６】
二次電池１３の充電が開始されると、制御回路１６は、二次電池１３が所定の目標電流Ｉｔで充電されるように（すなわち、定電流充電を行うように）、電流制御回路１７、電圧調整回路１２、及び充電制御回路２５のそれぞれに対する制御を実行する（Ｓ９）。具体的に、制御回路１６は、二次電池１３に流れる充電電流Ｉｂが所定の目標電流Ｉｔに一致するように電流制御回路１７を制御するとともに、充電電流Ｉｂの現在の値に応じて出力電圧Ｖｐ及び供給電圧Ｖｓの値を再計算し、当該再計算された電圧値を出力するよう電圧調整回路１２及び充電制御回路２５のそれぞれに対して指示を行う。制御回路１６は、電池電圧Ｖｂが予め設定された満充電電圧Ｖｆ（例えば４．２Ｖ）に到達したかを判定し（Ｓ１０）、この判定条件が満たされるまでＳ９の制御を繰り返し実行する。
【００４７】
二次電池１３の電池電圧Ｖｂが満充電電圧Ｖｆに到達してＳ１０の判定条件が満たされた後は、制御回路１６は、その電池電圧Ｖｂを維持したままさらに二次電池１３の充電を継続するように（すなわち、定電圧充電を行うように）、電流制御回路１７、電圧調整回路１２、及び充電制御回路２５のそれぞれに対する制御を実行する（Ｓ１１）。すなわち制御回路１６は、充電電流Ｉｂをモニタし、Ｓ９と同様に充電電流Ｉｂの値に応じて出力電圧Ｖｐ及び供給電圧Ｖｓの値を再計算し、当該再計算された値を電圧調整回路１２及び充電制御回路２５のそれぞれに設定する。そして、充電電流Ｉｂが予め設定された満充電電流Ｉｆ以下になったかを判定し（Ｓ１２）、この判定条件が満たされるまでＳ１１の制御を繰り返し実行する。
【００４８】
充電電流Ｉｂが満充電電流Ｉｆ以下になってＳ１２の判定条件が満たされると、制御回路１６は、電流制御回路１７を制御して、二次電池１３に流れる電流を遮断する。これにより、二次電池１３の充電が完了する（Ｓ１３）。
【００４９】
二次電池１３の充電完了後も制御回路１６は電池電圧Ｖｂを定期的にモニタし、電源ＩＣ１４への電力供給等によって電池電圧Ｖｂが予め設定された再充電電圧Ｖｒ（例えば４．０Ｖ）以下になったか否かを判定する（Ｓ１４）。そして、再充電電圧Ｖｒ以下になった場合には、Ｓ６に戻って二次電池１３の充電を再開する。
【００５０】
また、第２の実施形態に係る電気機器１ｂの変形例として、電圧調整回路１２を省略してもよい。この場合、電源供給装置２０から供給される供給電圧Ｖｓは、電流制御回路１７によって二次電池１３の電池電圧Ｖｂに変換されて二次電池１３に供給されることになる。すなわち、この場合には、電流制御回路１７が電圧調整回路１２の機能を兼ねることになる。この場合にも、本体装置１０の外部から供給される電力が直接二次電池１３に入力されることはないので、想定外の電圧が本体装置１０外部から入力された場合に二次電池１３を保護することができる。
【００５１】
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。例えば第１の実施形態に係る電気機器１ａについても、第２の実施形態に係る電気機器１ｂと同様に、本体装置１０がコネクタ１１に対して何らかの機器が接続されたことを検出するための機構を備えてよい。
【００５２】
また、以上の説明においては、供給電圧Ｖｓを算出する際に用いるαは固定値であることとしたが、制御回路１６は、本体装置１０の状態に応じてαの値を変更してもよい。例えば制御回路１６は、電源ＩＣ１４に流れる電流の大きさをモニタし、電流値が大きくなるほどαの値として大きな値を用いて、供給電圧Ｖｓを算出してもよい。こうすれば、電源ＩＣ１４に供給される電力を安定化させることができる。
【００５３】
また、電源供給装置２０は、本体装置１０に対して着脱可能なコネクタ２１を備える代わりに、本体装置１０を載せて支持することのできるように構成されたクレイドルを備えてもよい。この場合、やはりクレイドル部分に充電制御回路２５を備えることで、電源供給装置２０は、本体装置１０に対して二次電池１３の充電状態に応じた供給電圧Ｖｓで電力供給を行うことができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 電気機器、１０ 本体装置、１１ コネクタ、１１ａ 電源入力端子、１１ｂ 信号出力端子、１１ｃ 接続検出用端子、１２ 電圧調整回路、１３ 二次電池、１４ 電源ＩＣ、１５ 負荷、１６ 制御回路、１７ 電流制御回路、２０ 電源供給装置、２１ コネクタ、２１ａ 電源供給端子、２１ｂ 信号入力端子、２１ｃ 接続検出用端子、２２ 電源プラグ、２３ａ，２３ｂ 電源ケーブル、２４ ＡＣアダプタ部、２５ 充電制御回路、３０ 充電ＩＣ、３１，３２，３３，３４，３５，４５，４６ スイッチ素子、３６ コイル、４１，４３ ＵＳＢプラグ、４２ ＵＳＢケーブル、４４ ＵＳＢソケット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を備える本体装置と、前記本体装置に対して着脱可能な電源供給装置と、を含む電気機器であって、
前記電源供給装置は、
前記本体装置に電力を供給する電源供給端子と、
前記電源供給端子から前記本体装置に出力される電圧を、前記二次電池の電池電圧に応じて決まる供給電圧に制御する充電制御回路と、
を含み、
前記本体装置は、
前記電源供給装置から受け付けた前記供給電圧を、前記二次電池の電池電圧に調整して出力する電圧調整回路と、
前記二次電池の電池電圧を取得し、当該取得した電池電圧に応じて前記供給電圧を決定し、前記充電制御回路に指示する制御回路と、
を含み、
前記二次電池は、前記電圧調整回路が出力する電力によって充電され、
前記充電制御回路は、前記制御回路の指示に応じて、前記供給電圧の制御を行う
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、
前記電源供給装置は、
商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣアダプタ部をさらに備え、
前記充電制御回路は、前記ＡＣアダプタ部と前記電源供給端子との間に配置され、前記ＡＣアダプタ部が出力する電圧を、前記供給電圧に変換する
ことを特徴とする電気機器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気機器において、
前記電源供給装置は、
前記本体装置に対して着脱されるコネクタを備え、
前記電源供給端子及び前記充電制御回路は、いずれも前記コネクタの筐体内に収容される
ことを特徴とする電気機器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の電気機器において、
前記制御回路は、前記二次電池の電池電圧の値に所定値を加算した値を、前記供給電圧の値として決定する
ことを特徴とする電気機器。
【請求項５】
二次電池を備える本体装置に対して着脱可能な電源供給装置であって、
前記本体装置に電力を供給する電源供給端子と、
前記電源供給端子から前記本体装置に出力される電圧を、前記二次電池の電池電圧に応じて決まる供給電圧に制御する充電制御回路と、
を含み、
前記充電制御回路は、前記本体装置から前記供給電圧の値を指定する指示を受け付け、当該指示に応じて前記供給電圧の制御を行う
ことを特徴とする電源供給装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電源供給装置であって、
前記本体装置に対して着脱されるコネクタを備え、
前記電源供給端子及び前記充電制御回路は、いずれも前記コネクタの筐体内に収容される
ことを特徴とする電源供給装置。
【請求項７】
電源供給装置を着脱可能に構成される電気機器の本体装置であって、
二次電池と、
前記電源供給装置から受け付けた供給電圧を、前記二次電池の電池電圧に調整して出力する電圧調整回路と、
前記二次電池の電池電圧を取得し、当該取得した電池電圧に応じて前記供給電圧を決定し、前記電源供給装置に指示する制御回路と、
を含み、
前記二次電池は、前記電圧調整回路が出力する電力によって充電される
ことを特徴とする電気機器の本体装置。
【請求項１】
二次電池を備える本体装置と、前記本体装置に対して着脱可能な電源供給装置と、を含む電気機器であって、
前記電源供給装置は、
前記本体装置に電力を供給する電源供給端子と、
前記電源供給端子から前記本体装置に出力される電圧を、前記二次電池の電池電圧に応じて決まる供給電圧に制御する充電制御回路と、
を含み、
前記本体装置は、
前記電源供給装置から受け付けた前記供給電圧を、前記二次電池の電池電圧に調整して出力する電圧調整回路と、
前記二次電池の電池電圧を取得し、当該取得した電池電圧に応じて前記供給電圧を決定し、前記充電制御回路に指示する制御回路と、
を含み、
前記二次電池は、前記電圧調整回路が出力する電力によって充電され、
前記充電制御回路は、前記制御回路の指示に応じて、前記供給電圧の制御を行う
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、
前記電源供給装置は、
商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣアダプタ部をさらに備え、
前記充電制御回路は、前記ＡＣアダプタ部と前記電源供給端子との間に配置され、前記ＡＣアダプタ部が出力する電圧を、前記供給電圧に変換する
ことを特徴とする電気機器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気機器において、
前記電源供給装置は、
前記本体装置に対して着脱されるコネクタを備え、
前記電源供給端子及び前記充電制御回路は、いずれも前記コネクタの筐体内に収容される
ことを特徴とする電気機器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の電気機器において、
前記制御回路は、前記二次電池の電池電圧の値に所定値を加算した値を、前記供給電圧の値として決定する
ことを特徴とする電気機器。
【請求項５】
二次電池を備える本体装置に対して着脱可能な電源供給装置であって、
前記本体装置に電力を供給する電源供給端子と、
前記電源供給端子から前記本体装置に出力される電圧を、前記二次電池の電池電圧に応じて決まる供給電圧に制御する充電制御回路と、
を含み、
前記充電制御回路は、前記本体装置から前記供給電圧の値を指定する指示を受け付け、当該指示に応じて前記供給電圧の制御を行う
ことを特徴とする電源供給装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電源供給装置であって、
前記本体装置に対して着脱されるコネクタを備え、
前記電源供給端子及び前記充電制御回路は、いずれも前記コネクタの筐体内に収容される
ことを特徴とする電源供給装置。
【請求項７】
電源供給装置を着脱可能に構成される電気機器の本体装置であって、
二次電池と、
前記電源供給装置から受け付けた供給電圧を、前記二次電池の電池電圧に調整して出力する電圧調整回路と、
前記二次電池の電池電圧を取得し、当該取得した電池電圧に応じて前記供給電圧を決定し、前記電源供給装置に指示する制御回路と、
を含み、
前記二次電池は、前記電圧調整回路が出力する電力によって充電される
ことを特徴とする電気機器の本体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１７５８９５（Ｐ２０１２−１７５８９５Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３８７５３（Ｐ２０１１−３８７５３）
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（３１００２１７６６）株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント (417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（３１００２１７６６）株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント (417)
【Ｆターム（参考）】
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