JP2009131101A - 電力供給装置及び電力供給装置における過放電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の過放電について、負荷による過放電及び二次電池が出力する電圧を検出する電池電圧検出ユニットによる過放電の双方を防ぐこと。また、主電源が復帰したことに応じて負荷への電力供給を自動的に再開すること。
【解決手段】主電源１０６からの電力により充電され、主電源１０６による負荷への電力供給が停止したときに負荷１０５へ電力供給を行う二次電池１０１の過放電制御方法であって、電池電圧検出ユニット１０３が、二次電池１０１が出力する電圧が補助電圧閾値より低下したことを検出した場合、スイッチング素子１０２により二次電池１０１から負荷１０５及び電池電圧検出ユニット１０３に電力が供給されない切断状態とし、二次電池１０１から出力する電圧が補助電圧閾値より低下したことを検出しない場合、スイッチング素子１０２により二次電池１０１から負荷１０５及び電池電圧検出ユニット１０３に電力が供給される接続状態とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力供給装置及び電力供給装置における過放電制御方法に関する。

リチウム電池やニッケル水素電池などの二次電池は、システムや装置などの本体に供給される主電源(主な電源供給源としては商用電源(ＡＣ電源)等が挙げられる)が切断した時に、バックアップ用電源（補助電源）として用いられる。

これら二次電池は、電池の充電容量が少なくなってもなお電流を引き続ける「過放電状態」に陥ると、その性能は著しく劣化する事が知られている。

この過放電を防止し、二次電池を保護する回路が従来から実施されている(特許文献１，特許文献２)。

特許文献１に記載の保護回路では、主電源と二次電池を並列に接続し、負荷と二次電池の間に開閉装置を配する構成となっている。更に、二次電池の電圧が一定電圧より低下した場合に開閉装置を切断状態にして、二次電池の過放電を防ぐ構成となっている。

また、特許文献２では、二次電池と負荷との間にスイッチング素子を設け、二次電池の電圧を検知する検知回路にて一定の電圧より低下したことを検出した場合に、スイッチング素子をＯＦＦ状態にする構成となっている。更に、二次電池の電圧低下が進むと、検知回路を二次電池から切り離し、二次電池から検知回路に電力が供給されないようにする構成になっている。
特開平３−７４１３５号公報 特開平７−１４７７３３号公報

しかし、特許文献１の過放電防止回路では、過放電保護が働くと主電源と負荷との間の開閉装置によりが切断される。そのため、主電源が負荷に電力供給可能な状態に復帰しても負荷に電力が供給されず、手動で主電源と負荷との接続を回復させる必要があった。

また、特許文献２の過放電防止回路では、二次電池と負荷との接続を切断するスイッチング素子と、二次電池と二次電池の電圧を検知する検知回路との接続を切断するスイッチング素子の２つを持つ必要があり、構成が複雑でコスト高となってしまう。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものである。本発明は、補助電源に基づいて負荷へ電力供給を行う第２電力供給手段の過放電について、負荷による過放電及び第２電力供給手段が出力する電圧を検出する補助電圧検出手段による過放電の双方を防ぐことを目的とする。また、外部電源に基づいて負荷に電力を供給する第１電力供給手段が復帰したことに応じて負荷への電力供給を自動的に再開する電力供給装置及びその過放電制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、外部電源に基づいて負荷に電力を供給する第１電力供給手段と、第１電力供給手段からの電力により充電され、第１電力供給手段による負荷への電力供給が停止したときに補助電源に基づいて負荷へ電力供給を行う第２電力供給手段と、第１電力供給手段又は第２電力供給手段が供給する電力により動作し、第２電力供給手段が出力する電圧を検出する補助電圧検出手段と、第２電力供給手段が出力する電圧が補助電圧閾値より低下したことを補助電圧検出手段が検出した場合に第２電力供給手段から負荷及び補助電圧検出手段に電力が供給されない切断状態とし、第２電力供給手段が出力する電圧が補助電圧閾値より低下したことを補助電圧検出手段が検出しない場合に第２電力供給手段から負荷及び補助電圧検出手段に電力が供給される接続状態とするスイッチング手段とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、補助電源に基づいて負荷へ電力供給を行う第２電力供給手段の過放電について、負荷による過放電及び第２電力供給手段が出力する電圧を検出する補助電圧検出手段による過放電の双方を防ぐことができる。また、外部電源に基づいて負荷に電力を供給する第１電力供給手段が復帰したことに応じて負荷への電力供給を自動的に再開する電力供給装置及びその過放電制御方法を提供することができる。

次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

＜システム構成の説明＞
図１は、本発明の一実施形態を示す過放電制御装置を適用可能な電源装置を有するシステムの構成の一例を示すシステム構成図である。

本実施形態では、システム内の揮発性メモリのバックアップ用の補助電源として二次電池を用いた場合を示す。

また、本実施形態で示すシステムの具体的な例としては、ファクシミリ装置やＭＦＰ(Multi Function Peripheral／Multi Function Printer)やデジタル複合機などが挙げられる。これらシステムの具体例のうち、特に、不揮発性記憶装置(ハードディスクドライブや半導体ディスクドライブなど)を装備していない、ファクシミリ装置やＭＦＰ，デジタル複合機などが挙げられる。

以下、図１を用いてシステム構成を説明する。

図１において、２０２はＣＰＵで、システム全体を制御するコントローラとして機能する。１０５はＲＡＭで、ＣＰＵ２０２が動作するためのシステムワークメモリであり、画像データを一時記憶するための画像メモリとしても使用される。この例では、ＲＡＭ１０５は、セルフリフレッシュ機能付きの揮発性のメモリ（ＤＲＡＭ）であり、ＣＰＵ２０２等からの指示によりセルフリフレッシュモードに移行可能なものとする。なお、ＲＡＭ１０５は、セルフリフレッシュモードにおいては、通常動作時より低電力で記憶内容を保持することが可能である。

なお、ＲＡＭ１０５は、本実施形態に於いて、後述する電源バックアップの対象となる。１００は本発明の過放電制御を適用可能な電力供給装置であり、当該システムの各デバイスに電力を供給する。なお、電力供給装置１００については後述する図２で詳細に示す。

２０３はＲＯＭで、ブートＲＯＭとして機能し、システムのブートプログラムが格納されている。２０４は操作部Ｉ／Ｆで、操作部(ＵＩ)２０５とのインタフェースとして機能し、操作部２０５に表示する画像データを操作部２０５に対して出力する。また、操作部２０５から本システム使用者が入力した情報を、ＣＰＵ２０２に伝える役割をする。

２０６はネットワークインタフェース(ＬＡＮ Ｉ／Ｆ)で、ＬＡＮ２０７に接続し、情報の入出力を行う。２０８はモデム(ＭＯＤＥＭ)で、公衆回線２０９に接続し、情報の入出力を行う。以上のデバイスがシステムバス２１１上に配置され、システムバス２１１を介して情報をやり取りする。

２１０はイメージバスインタフェース(Ｉｍａｇｅ Ｂｕｓ Ｉ／Ｆ)で、システムバス２１１と画像データを高速で転送する画像バス２１２を接続し、データ構造を変換するバスブリッジである。

２１２は画像バスで、ＰＣＩバスなどの高速バスで構成される。なお、画像バス２１２上には後述するデバイスが配置される。

２１３はデバイスＩ／Ｆ部で、画像入出力デバイスであるスキャナ２１５やプリンタ２１６と画像バス２１２を接続し、画像データの同期系／非同期系の変換を行う。２１４は画像処理部で、入力画像データに対し補正、加工、編集を行い、プリント出力画像データに対して、プリンタの補正、解像度変換等を行う。

＜負荷(揮発性メモリ(ＲＡＭ)１０５)バックアップ構成の説明＞
次に図２を用いて、本発明の過放電制御装置の実施形態に係る構成を説明する。

図２は、図１に示した本発明の過放電制御を適用可能な電力供給装置１００の構成の一例を示すブロック図である。

図２中、実線の矢印は電源供給経路を示しており、破線の矢印は制御信号経路を示している。以下、それぞれの構成と機能について下記に説明する。

図２において、１０１は補助電源として利用される二次電池で、充電・放電サイクルが可能な電池である。この二次電池１０１は、主電源１０６から電力を受けて充電され、主電源１０６による負荷（メモリ（ＲＡＭ））１０５への電力供給が停止したときに、主電源１０６に代わって負荷１０５へ電力供給を行うためのものである。

二次電池１０１（第２電力供給手段）は、スイッチング素子(ＳＷ；スイッチ)１０２を介して昇圧型定電圧発生ユニット（昇圧手段）１０４へ電力供給を行う。昇圧型定電圧発生ユニット１０４は、二次電池１０１から供給される低電圧（例えば、１．０〜１．５Ｖ程度）の電力を、負荷(メモリ(ＲＡＭ１０５))の電源電圧に合わせて電圧上昇させる機能を持つ。電圧上昇後の電圧値としては、例えば、２．５〜２．６Ｖ程度である。

スイッチング素子（ＳＷ）１０２には、例えばＦＥＴやトランジスタ、リレーなどのスイッチング素子を用いるのが一般的である。また、スイッチング素子１０２は、ＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ信号１１２によって回路の開閉が行われる。このＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ信号は、電池電圧検出ユニット（補助電圧検出手段）１０３より出力される。即ち、スイッチング素子１０２は電池電圧検出ユニット１０３からの指示により二次電池１０１と負荷１０５との間の回路の切断と接続を行う。

電池電圧検出ユニット１０３（補助電圧検出手段）は、負荷（揮発性メモリ(ＲＡＭ)１０５）に供給される負荷電力（メモリ電力１１５）によって駆動する。この電池電圧検出ユニット１０３は、二次電池１０１の出力電圧を監視して二次電池１０１の出力電圧が補助電圧閾値未満（例えば、１．０Ｖ未満）か否かを検出し、検出結果に基づいてＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ信号１１２を切り替えている。即ち、電池電圧検出ユニット１０３は、二次電池１０１の出力電圧が補助電圧閾値未満であることを検出したときには、スイッチング素子１０２により二次電池１０１と負荷との間の回路を切断させる。一方、電池電圧検出ユニット１０３は、二次電池１０１の出力電圧が補助電圧閾値未満であることを検出しないときには、スイッチング素子１０２により二次電池１０１と負荷との間の回路を接続させる。なお、電池電圧検出ユニット１０３の詳細な構成については図３で詳細に述べる。

昇圧型定電圧発生ユニット１０４によって生成されるメモリ電力１１５は、揮発性メモリであるＲＡＭ１０５へ供給され、セルフリフレッシュモードに移行したＲＡＭ１０５へ供給される。また、昇圧型定電圧発生ユニット１０４は、後述する昇圧電源ＯＮ／ＯＦＦ信号１１３により起動又は停止するものである。この昇圧電源ＯＮ／ＯＦＦ信号１１３により、昇圧型定電圧発生ユニット１０４は、主電源１０６がシャットダウンした時（主電源１０６への電力供給が断たれた時）に駆動（起動）し始め、一方、主電源１０６への電力供給が復帰した時に停止するよう制御される。この制御の詳細については後述する。

主電源（第１電力供給手段）１０６は、図１で示したシステム(装置)に電力を供給している電源で、ファクシミリ装置やＭＦＰ，デジタル複合機などの例の場合では、商用電源（外部電源）から供給される交流電圧に基づいて直流電圧を生成するものである。

主電源１０６は、負荷電源回路（メモリ電源回路１０７）と、主電源電圧低下検出ユニット（主電源電圧低下検出手段）１０８と、整流ダイオード１１４を介して二次電池１０１に接続されている。

メモリ電源回路１０７は、主電源１０６が供給されている間、メモリ電力１１５の生成を担っている。

主電源電圧低下検出ユニット１０８（主電圧検出手段）は、主電源１０６から出力される電圧の電圧値を監視する。そして、主電源１０６から二次電池１０１及びメモリ電源回路１０７への電力供給が遮断され、主電源電圧低下検出ユニット１０８が主電源１０６から出力される電圧値が主電圧閾値（例えば、通常動作時の３．３Ｖに対して２．９Ｖ）より低下したことを検出した場合、昇圧型定電圧発生ユニット１０４に出力する昇圧電源ＯＮ／ＯＦＦ信号１１３の状態を変化させる。

ここで、昇圧型定電圧発生ユニット１０４の動作について説明する。

通常、電力供給装置１００が使用されている時は主電源１０６からメモリ電源回路１０７に電源が供給され、メモリ電源回路１０７からメモリ電力１１５が負荷(メモリ(ＤＲＡＭ))１０５に供給される。

この時、主電源１０６により通常使用時の電源電圧が出力されているので、主電源電圧低下検出ユニット１０８は、主電源１０６からの出力電圧として通常使用時の電圧を検出する。このように主電源１０６からの出力電圧が低下したことを検出しないときには、主電源電圧低下検出ユニット１０８は、昇圧電源ＯＮ／ＯＦＦ信号１１３として昇圧型定電圧発生ユニット１０４をＯＦＦにする(動作させない)信号（リセット解除信号）を出力する。この信号により、昇圧型定電圧発生ユニット１０４は非動作状態となる。

一方、主電源１０６から二次電池１０１及びメモリ電源回路１０７への電力供給が何らかの理由で遮断たれた時、主電源１０６からの出力電圧が低下する。この時、主電源電圧低下検出ユニット１０８は、主電源１０６からの出力電圧が低下したことを検出する。このように主電源１０６から二次電池１０１及びメモリ電源回路１０７へ出力される電圧が低下したことを検出した場合に、主電源電圧低下検出ユニット１０８は、メモリ電源回路１０７から出力されるメモリ電力が切れる前に、昇圧電源ＯＮ／ＯＦＦ信号１１３として昇圧型定電圧発生ユニット１０４をＯＮにする(動作させる)信号（リセット信号）を出力する。これにより、昇圧型定電圧発生ユニット１０４は動作状態となる。このような構成によって、停電などで主電源１０６から二次電池１０１及びメモリ電源回路１０７への電力供給が遮断された場合でも、負荷(メモリ(ＤＲＡＭ)１０５)への電力供給を切ることなく、二次電池１０１からの電力供給に切り替えることができる。

また、主電源１０６から二次電池１０１及びメモリ電源回路１０７へ電力供給がされている間、昇圧型定電圧発生ユニット１０４の動作を停止させることにより、二次電池１０１の放電経路を切断すると共に、整流ダイオード１１４を通じて主電源１０６から二次電池１０１に電力供給して充電を行う。

なお、整流ダイオード１１４は、主電源１０６から二次電池１０１へ向かう方向に電流を整流するものであり、主電源１０６から電力供給がされない時は、二次電池１０１からの放電電流は、主電源１０６側へ流れない。

１０９は二次電池１０１から供給される電力に基づいてＲＡＭ１０５に電力を供給する電力供給回路を示し、１１０は主電源１０６から供給される電力に基づいてＲＡＭ１０５に電力を供給する電力供給回路を示す。なお、上述したように、電池電圧検出ユニット１０３に供給されるメモリ電力１１５は、主電源１０６がＯＮ状態の時には主電源１０６から供給され、主電源１０６がＯＦＦ状態の時には二次電池１０１から供給される構成となっている。また、図示しないが、主電源１０６は、図１に示した各デバイスへの電力供給を行っている。

＜二次電池過放電制御構成＞
以下、図２，図３を用いて、二次電池における過放電を防止するための構成と、その動作について説明する。ここでは、主電源１０６から二次電池１０１及びメモリ電源回路１０７への電力供給が切れ、二次電池１０１から負荷(メモリ(ＤＲＡＭ))１０５への電力供給が行われる場合について、更に詳細に説明する。

二次電池１０１の充電が十分なされている場合、二次電池１０１からスイッチング素子１０２を通して昇圧型定電圧発生ユニット１０４へ電力が供給される。

二次電池１０１の種類としては、例えばニッケル水素二次電池があり、ニッケル水素二次電池の放電時の電圧は約１．２〜１．５Ｖである。昇圧型定電圧発生ユニット１０４は、二次電池が出力する電圧を、負荷(メモリ(ＤＲＡＭ))の電源電圧(ＤＤＲ ＳＤＲＡＭのセルフリフレッシュモードでは約２.５Ｖ)に合わせて昇圧する（電圧を上昇させる）。

一方、電池電圧検出ユニット１０３は、昇圧されたメモリ電力１１５により動作し、二次電池１０１が出力する電圧を監視（検出）する。ここで、電池電圧検出ユニット１０３の詳細について図３を用いて説明する。

図３は、図２に示した電池電圧検出ユニット１０３の構成の一例を示す図である。

図３に示すように、電池電圧検出ユニット１０３は、基準電圧生成手段としてのレギュレータ６０５とコンパレータ６０４とから構成される。なお、レギュレータ６０５とコンパレータ６０４は、回路電源６０１から供給されるメモリ電力１１５に基づいて動作する。

レギュレータ６０５は、回路電源６０１から供給されるメモリ電力１１５（即ち、負荷１０５への供給電圧）から基準電圧６０６を生成する。

コンパレータ６０４は、６０２から供給される二次電池１０１の出力電圧（電池電圧信号１１１）と基準電圧６０６とを比較し、該比較結果をＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号として６０３から出力する。この６０３から出力されるＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号は、スイッチング素子１０２の開閉を制御するＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ信号１１２としてスイッチング素子１０２に入力される。

二次電池１０１からの電力供給が続くと、二次電池１０１の電流容量低下に伴って、出力電圧が低下する。該電圧低下を電池電圧検出ユニット１０３にて検出し、電池電圧信号１１１が一定電圧（補助電圧閾値としての１．０Ｖ）未満になるとＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ信号１１２がＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態に切り替わり、スイッチング素子１０２を切断する（ＯＦＦ；切断状態）。本実施形態では、スイッチング素子１０２は、ＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ信号１１２がＨｉｇｈの時に導通状態（ＯＮ；接続状態）になり、Ｌｏｗの時に切断状態（ＯＦＦ）になるスイッチング素子を用いるものとする。

スイッチング素子１０２の回路が開状態（ＯＦＦ）になると、昇圧型定電圧発生ユニット１０４への電力供給が断たれるので、６０１から供給されていたメモリ電力１１５は切断される。

更に、二次電池１０１から二次電池１０１及びメモリ電源回路１０７への電力供給が断たれると、電池電圧検出ユニット１０３への電力供給も切断され、電池電圧検出ユニット１０３からの出力信号ＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ信号１１２はＨｉｇｈからＬｏｗになる。

このように、二次電池１０１は、スイッチング素子１０２にて負荷との接続が切れるので、放電し続ける状態（過放電状態）に陥る事を防ぐ事ができる。二次電池１０１、特に例に挙げたニッケル水素二次電池では、過放電状態で放置されると、電流容量が著しく劣化する特性をもっている。したがって、ある程度電池の充電が切れた状態になったなら、負荷から切り離して無負荷状態をつくる必要があり、本構成は二次電池１０１にとって、好適な構成といえる。

また、二次電池１０１としてニッケル水素二次電池を用いる場合、ニッケル水素二次電池の放電時における出力電圧は１．２〜１．４Ｖ程度と低く、通常ＩＣ等の電源としては使用できないため、本構成のように昇圧型定電圧発生ユニット１０４が必要となる。

＜放電方法の説明＞
以下、図４を用いて、本発明の過放電制御装置（電力供給装置）における放電方法について説明する。

図４は、本発明の過放電制御装置における放電方法を説明するためのフローチャートである。

システムが通常使用状態である場合、主電源１０６はＯＮ状態にある(Ｓ３０１〜Ｓ３０２)。主電源１０６がＯＮ状態にあるとき（Ｓ３０１）、主電源電圧低下検出ユニット１０８は、主電源１０６の電圧低下を検出しない。この場合、主電源電圧低下検出ユニット１０８は、昇圧型定電圧発生ユニット１０４に出力する昇圧電源ＯＮ／ＯＦＦ信号１１３としてリセット解除信号を出力し（Ｓ３０２）、昇圧型定電圧発生ユニット１０４の動作をＯＦＦする(非動作状態とする)よう制御する。このリセット解除信号を受けて昇圧型定電圧発生ユニット１０４は非動作（ＯＦＦ）状態となる(Ｓ３０３)。

また、主電源１０６がＯＮ状態にあるとき、主電源１０６から電池電圧検出ユニット１０３へ電力（メモリ電力１１５）が供給されて電池電圧検出ユニット１０３は動作する。電池電圧検出ユニット１０３は、二次電池１０１の出力電圧（電池電圧信号１１１）を監視し、スイッチング素子１０２の開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御する(二次電池監視（Ｓ３０４）)。なお、Ｓ３０４及び後述するＳ３０８の二次電池電圧監視の詳細は後述する図５で示す。また、この二次電池電圧監視は、主電源１０６が正常供給されている時、或いは、後述する主電源１０６が切断されて二次電池１０１から電力供給されている時に随時行われる。

そして、停電などにより主電源１０６が切断された場合(Ｓ３０５でＹｅｓ)、主電源電圧低下検出ユニット１０８は、これを主電源１０６の出力する電圧が主電圧閾値より低下したことを検出する。この場合、主電源電圧低下検出ユニット１０８は、昇圧型定電圧発生ユニット１０４に出力する昇圧電源ＯＮ／ＯＦＦ信号１１３としてリセット信号を出力する(Ｓ３０６)。このリセット信号を受けて昇圧型定電圧発生ユニット１０４は動作（ＯＮ）状態に移行する(Ｓ３０７)。また、二次電池電圧監視（Ｓ３０８）がＳ３０４から継続的に行われる。

このとき、二次電池１０１の出力電圧が一定の補助電圧閾値(図５では１．０Ｖ)未満ならば、二次電池１０１の充電容量が十分でないと判断されて、二次電池電圧監視（Ｓ３０４又はＳ３０８）によりスイッチング素子１０２がＯＦＦ（切断）状態に制御されている。スイッチング素子１０２がＯＦＦ（切断）状態の場合（Ｓ３０９でＮｏ）、二次電池１０１から昇圧型定電圧発生ユニット１０４への電力供給が行われない。そのため、負荷(メモリ(ＲＡＭ))１０５，電池電圧検出ユニット１０３への電源供給がストップ（切断）する(メモリ電力１１５＝０Ｖ状態となる)（Ｓ３１１）。

一方、このとき二次電池の出力電圧が補助電圧閾値(図５では１．０Ｖ)以上ならば、二次電池電圧監視（Ｓ３０４又はＳ３０８）によりスイッチング素子１０２がＯＮ（導通）状態に制御されている。スイッチング素子１０２がＯＮ（導通）状態の場合（Ｓ３０９でＹｅｓ）、二次電池１０１から昇圧型定電圧発生ユニット１０４へ電力が供給され、昇圧型定電圧発生ユニット１０４からメモリ電力１１５が負荷１０５，電池電圧検出ユニット１０３に供給される（Ｓ３１０）。また、昇圧型定電圧発生ユニット１０４からの電力供給により、引き続き、電池電圧検出ユニット１０３は二次電池１０１の出力電圧（電池電圧信号１１１）を監視し、スイッチング素子１０２の開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御する(二次電池監視（Ｓ３０８）)。

そして、二次電池１０１の出力電圧が補助電圧閾値(図５では１．０Ｖ)未満となったなら、二次電池１０１の充電容量を使い果たし「空」に近い状態になったと判断されて、二次電池電圧監視（Ｓ３０８）によりスイッチング素子１０２がＯＦＦ（切断）状態に制御される。スイッチング素子１０２が切断状態になった時点で（Ｓ３０９でＮｏ）、二次電池１０１から昇圧型定電圧発生ユニット１０４への電力供給（パックアップ状態）が終了となる。そのため、負荷(メモリ(ＲＡＭ))１０５，電池電圧検出ユニット１０３への電源供給がストップ（切断）する(メモリ電力１１５＝０Ｖ状態となる)（Ｓ３１１）。

したがって、本実施形態で紹介したようなシステム(装置)を利用するユーザは、二次電池１０１による負荷(メモリ(ＤＲＡＭ))１０５のバックアップは、一定期間を超えると、バックアップ機能が終了することを認識しなければならない。

＜二次電池電圧監視方法の説明＞
図５は、図４のＳ３０４，Ｓ３０８に示した二次電池電圧監視方法を説明するためのフローチャートである。

電池電圧検出ユニット１０３は、二次電池１０１の出力電圧（電池電圧信号１１１）を監視し（Ｓ７０１）、電池電圧信号１１１と基準電圧６０６（予め設定された一定の電圧（閾値））とを比較する。

そして、電池電圧検出ユニット１０３は、上記比較の結果、電池電圧信号１１１が基準電圧６０６以上ならば（Ｓ７０２でＹｅｓ）、スイッチング素子１０２に出力するＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ信号１１２をＨｉｇｈ状態にする。このＨｉｇｈ状態のＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ信号１１２を受けて、スイッチング素子１０２(放電スイッチ)は導通状態となる(Ｓ７０３)。

一方、電池電圧検出ユニット１０３は、上記比較の結果、電池電圧信号１１１が基準電圧６０６未満ならば（Ｓ７０２でＮｏ）、スイッチング素子１０２に出力するＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ信号１１２をＬｏｗ状態にする。このＬｏｗ状態のＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ信号１１２を受けて、スイッチング素子１０２(放電スイッチ)は切断状態となる(Ｓ７０４)。

＜過放電切断後の復帰方法の説明＞
以下、図６を用いて、図４に示したように過放電状態に陥る前にスイッチング素子１０２にて回路を切断された後、主電源１０６から二次電池１０１及びメモリ電源回路１０７へ供給される電力が復帰した場合の動作について説明する。

図６は、本発明の過放電制御装置における過放電切断後の復帰方法を説明するためのフローチャートである。

主電源１０６から二次電池１０１及びメモリ電源回路１０７へ供給される電力が復帰すると（Ｓ４０１）、メモリ電源回路１０７への電源供給が再開し(Ｓ４０２)、メモリ電源１１５が通常使用時の電圧まで復帰する。

このとき、主電源電圧低下検出ユニット１０８は、昇圧型定電圧発生ユニット１０４に出力する昇圧電源ＯＮ／ＯＦＦ信号１１３としてリセット解除信号を出力して（Ｓ４０３）、昇圧型定電圧発生ユニット１０４の動作をＯＦＦする(動作させない)よう制御する。このリセット解除信号を受けて昇圧型定電圧発生ユニット１０４は停止（ＯＦＦ）状態となる(Ｓ４０４)。

更に、メモリ電力１１５が復帰すると電池電圧検出ユニット１０３への電力供給が再開し、電池電圧検出ユニット１０３が起動する(Ｓ４０５)。そして、電池電圧検出ユニット１０３は、二次電池１０１の電圧監視を再開する。また、主電源１０６から二次電池１０１への充電が再開する(Ｓ４０６)。

上記二次電池１０１の出力電圧監視の結果、二次電池１０１の出力電圧が基準電圧６０６未満（Ｓ４０７でＮｏ）の間は、電池電圧検出ユニット１０３はスイッチング素子１０２に出力するＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ信号１１２を相変わらずＬｏｗのままとする。このため、相変わらずスイッチング素子１０２を回路切断状態(ＯＦＦ状態)を保持する(Ｓ４０９)。

一方、上記二次電池１０１の出力電圧監視の結果、二次電池１０１の出力電圧が基準電圧６０６以上となると（Ｓ４０７でＹｅｓ）、電池電圧検出ユニット１０３はスイッチング素子１０２に出力するＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ信号１１２をＬｏｗからＨｉｇｈに切り替える。このＨｉｇｈ状態のＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ信号１１２を受けて、スイッチング素子１０２は導通（回路接続）状態となる(Ｓ４０８)。この時点で、再び主電源１０６が切断した場合は、図４のステップＳ３０６〜Ｓ３１１に示したように、二次電池１０１からの電力供給が始まることになり、バックアップと過放電保護が働く。

＜メモリ電力バックアップ方法の説明＞
以下、図７を用いて、負荷(メモリ(ＤＲＡＭ))１０５のバックアップ方法の流れについて説明する。

図７は、負荷(メモリ(ＤＲＡＭ))１０５のバックアップ方法を説明するためのフローチャートである。なお、Ｓ５０２，Ｓ５０３は、ＣＰＵ２０２がＲＯＭ２０３に格納されたプログラム読み出して実行することにより実現されるステップに対応する。

上述したように主電源１０６から二次電池１０１及びメモリ電源回路１０７への電力供給が断たれ（Ｓ５０１）、ＣＰＵ２０２への供給電力が低下すると、ＣＰＵ２０２が主電源１０６の切断を検知する（Ｓ５０２でＹｅｓ）。

このとき、ＣＰＵ２０２は、ＲＡＭ１０５に対してセルフリフレッシュモードなど、通常動作時より低電力で記憶内容を保持する動作モードに移行するよう命令を発行する(Ｓ５０３)。この命令を受けて、ＲＡＭ１０５は、セルフリフレッシュモードに移行する。

次に、ＣＰＵ２０２は、システムに接続されたデバイスに対してリセット信号を発行するよう命令を発行する(Ｓ５０４)。この命令を受けて、主電源電圧低下検出ユニット１０８は、昇圧型定電圧発生ユニット１０４に出力する昇圧電源ＯＮ／ＯＦＦ信号１１３としてリセット信号を出力する。なお、主電源電圧低下検出ユニット１０８は自ら主電源１０６の電圧低下を検出してリセット信号を出力する構成であっても、ＣＰＵ２０２からの指示（命令）によりリセット信号を出力する構成であってもよい。

その後、主電源１０６からから二次電池１０１及びメモリ電源回路１０７への電力供給が切断されたことに伴って、Ｓ５０４で発行されたリセット信号を受けて、昇圧型定電圧発生ユニット１０４が起動する（ＯＮ状態となる）(Ｓ５０５)。この結果、二次電池１０１からの電力供給が始まる（バックアップ状態となる）(Ｓ５０６)。

以上示したように、電池電圧検出ユニット１０３が二次電池１０１の終端電圧を検知して二次電池から負荷１０５を切り離す過放電保護機能により、負荷１０５による二次電池１０１の過放電を防ぐことができる。さらに、電池電圧検出ユニット１０３も負荷１０５と同じ電力（メモリ電力１１５）を用い、過放電保護機能によりスイッチング素子１０２が切断され負荷１０５が切り離されると、電池電圧検出ユニット１０３への電源も切れる。これにより、電池電圧検出ユニット１０３による二次電池１０１の過放電をも防ぐことができる。

また、過放電保護が働き二次電池１０１と負荷１０５とが切断されても、主電源１０６が復帰すれば、主電源１０６から負荷１０５への電力供給が自動的に（人手による作業無しに）再開する。さらに、二次電池１０１に十分な充電が行われれば、二次電池１０１と負荷１０５とが接続され、二次電池１０１から負荷１０５をバックアップ可能な状態に自動的に（人手による作業無しに）復帰する等の効果を簡単な構成により実現できる。

また、負荷１０５の直前に昇圧型定電圧発生ユニット１０４を設けることによって、出力電圧の低い二次電池１０１にも本発明の過放電制御を適用可能である。

加えて、主電源１０６のリセット信号によって昇圧型定電圧発生ユニット１０４をＯＮ／ＯＦＦすることにより、主電源１０６と二次電池１０１の電力供給の切り替えをスムーズに行うことができる等の効果を奏する。

なお、本実施形態では、二次電池１０１によりメモリ（ＲＡＭ）１０５とバックアップする場合を例として示した。しかしながら、二次電池１０１によりバックアップする負荷はメモリに限定されるものではなく、どのような負荷であってもよい。

なお、上述した各種閾値などの具体的数値は、これに限定されるものではなく、用途や目的に応じて、様々な構成や内容で構成されることは言うまでもない。

以上、一実施形態について示したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形(各実施形態の有機的な組合せを含む)が可能であり、それらを本発明の範囲から除くものではない。

本発明の一例と実施形態を示して説明したが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は、本明細書内の特定の説明に限定されるのではない。

なお、上述した各実施形態及びその変形例を組み合わせた構成も全て本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態を示す過放電制御を適用可能な電力供給装置を有するシステムの構成の一例を示すシステム構成図である。 図１に示した本発明の過放電制御を適用可能な電力供給装置１００の構成の一例を示すブロック図である。 図２に示した電池電圧検出ユニット１０３の構成の一例を示す図である。 本発明の電力供給装置における過放電制御方法を説明するためのフローチャートである。 図４のＳ３０４，Ｓ３０８に示した二次電池電圧監視方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態を示す電力供給装置における過放電切断後の復帰方法を説明するためのフローチャートである。 負荷(メモリ(ＤＲＡＭ))１０５のバックアップ方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１００ 電力供給装置
１０１ 二次電池
１０２ スイッチング素子(ＳＷ)
１０３ 電池電圧検出ユニット
１０４ 昇圧型定電圧発生ユニット
１０５ メモリ(ＲＡＭ)
１０６ 主電源
１０７ メモリ電源回路
１０８ 主電源電圧低下検出ユニット
１０９ 二次電池からの電力供給回路
１１０ 主電源からの電力供給回路
１１１ 電池電圧信号
１１２ ＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ信号
１１３ 昇圧電源ＯＮ／ＯＦＦ信号
１１４ 整流ダイオード
１１５ メモリ電力

Claims (9)

1. 外部電源に基づいて負荷に電力を供給する第１電力供給手段と、
   前記第１電力供給手段からの電力により充電され、前記第１電力供給手段による前記負荷への電力供給が停止したときに補助電源に基づいて前記負荷へ電力供給を行う第２電力供給手段と、
   前記第１電力供給手段又は前記第２電力供給手段が供給する電力により動作し、前記第２電力供給手段が出力する電圧を検出する補助電圧検出手段と、
   前記第２電力供給手段が出力する電圧が補助電圧閾値より低下したことを前記補助電圧検出手段が検出した場合に前記第２電力供給手段から前記負荷及び前記補助電圧検出手段に電力が供給されない切断状態とし、前記第２電力供給手段が出力する電圧が前記補助電圧閾値より低下したことを前記補助電圧検出手段が検出しない場合に前記第２電力供給手段から前記負荷及び前記補助電圧検出手段に電力が供給される接続状態とするスイッチング手段と、
   を具備したことを特徴とする電力供給装置。
2. 前記第２電力供給手段と前記負荷の間に配され、前記第２電力供給手段が出力する電圧を昇圧して前記負荷に供給する昇圧手段を具備したことを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
3. 前記第１電力供給手段が出力する電圧を検出する主電圧検出手段を具備し、
   前記昇圧手段は、前記第１電力供給手段が出力する電圧が主電圧閾値より低下したことを前記主電圧検出手段が検出しないときには前記昇圧手段を非動作状態とし、前記第１電力供給手段が出力する電圧が前記主電圧閾値より低下したことを前記主電圧検出手段が検出したときには前記昇圧手段を動作状態とすることを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
4. 前記補助電圧検出手段は、前記第１電力供給手段又は前記第２電力供給手段が前記負荷へ供給する電力に基づいて基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、前記基準電圧生成手段により生成された基準電圧と前記第２電力供給手段が出力する電圧とを比較して前記第２電力供給手段から出力される電圧が前記補助電圧閾値より低下したことを検出する比較手段と、
   を具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力供給装置。
5. 前記第１電力供給手段と前記第２電力供給手段との間に、前記第１電力供給手段から前記第２電力供給手段へ向けて電流を整流する整流手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力供給装置。
6. 前記負荷は、揮発性のメモリであり、
   前記第２電力供給手段から前記メモリへの電力供給がなされているときには、前記メモリの動作モードを、通常動作時より低電力で記憶内容を保持するモードとする制御手段を具備したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電力供給装置。
7. 外部電源に基づいて負荷に電力を供給する第１電力供給手段と、前記第１電力供給手段からの電力により充電され、前記第１電力供給手段による前記負荷への電力供給が停止したときに補助電源に基づいて前記負荷へ電力供給を行う第２電力供給手段とを有する電力供給装置における過放電制御方法であって、
   前記第１電力供給手段又は前記第２電力供給手段が供給する電力により動作する補助電圧検出手段により、前記第２電力供給手段が出力する電圧を検出する補助電圧検出工程と、
   前記第２電力供給手段が出力する電圧が補助電圧閾値より低下したことを前記補助電圧検出手段が検出した場合に前記第２電力供給手段から前記負荷及び前記補助電圧検出手段に電力が供給されない切断状態とし、前記第２電力供給手段が出力する電圧が前記補助電圧閾値より低下したことを前記補助電圧検出手段が検出しない場合に前記第２電力供給手段から前記負荷及び前記補助電圧検出手段に電力が供給される接続状態とするスイッチング工程と、
   を有することを特徴とする過放電制御方法。
8. 主電圧検出手段により、前記第１電力供給手段が出力する電圧を検出する主電圧検出工程と、
   前記第１電力供給手段が出力する電圧が主電圧閾値より低下したことを前記主電圧検出工程が検出しないときには前記第２電力供給手段と前記負荷の間に配した前記第２電力供給手段が出力する電圧を昇圧して前記負荷に供給する昇圧手段を非動作状態とし、前記第１電力供給手段が出力する電圧が前記主電圧閾値より低下したことを前記主電圧検出手段が検出したときには前記昇圧手段を動作状態とする昇圧工程と、
   を有することを特徴とする請求項７に記載の過放電制御方法。
9. 前記負荷は、揮発性のメモリであり、
   前記第２電力供給手段から前記メモリへの電力供給がなされているときには、制御手段が、前記メモリの動作モードを、通常動作時より低電力で記憶内容を保持するモードとする制御工程を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の過放電制御方法。

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