專利名稱：蓄電池充電電路、蓄電池充電電路中的電源切換方法、及電源單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在諸如移動電話和膝上型計算機的小型便攜電子設(shè)備中使
用的蓄電池(secondary battery/蓄電池)的充電電路、蓄電池充電電路中執(zhí) 行的電源切換方法、和電源單元，具體地，涉及這樣的蓄電池的充電電路、 在蓄電池的充電電路中執(zhí)行的電源切換方法、和電源單元，其中，諸如燃料 電池或太陽能電池的低壓直流電源被用作初級電源，從該直流電源輸出的電 壓被升壓，以對蓄電池充電。
背景技術(shù)：
近年來以及未來，全球環(huán)境保護和節(jié)能正變成主要關(guān)注點。因而，對環(huán) 境影響d、的燃料電池和太陽能電池正逐漸被采用作為便攜設(shè)備的電源。隨著 數(shù)字地面廣播和下一代通信標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，尤其是移動電話消耗的電量在增 加，這減少了電池待機時間。此外，膝上型計算機需要具有較長的持續(xù)工作 時間。這樣，為解決這些問題，人們期望低功耗設(shè)備和高能量密度電池。
太陽能電池和燃料電池與鋰離子電池相比具有較高的能量密度；但是， 它們的每個電池單元(cell)的發(fā)電電壓一^^艮^氐，約為0.3V- 1.23V,因此 如此低的電壓不能驅(qū)動負載。此外，由于太陽能電池和燃料電池具有極低的 輸出密度，所以采用所謂的混合配置。詳細地，在這樣的混合配置中，發(fā)電 電壓由升壓電路升壓，升壓的電壓被存儲在并聯(lián)連接并具有高輸出密度的蓄 電池中，并從該蓄電池向負載提供該發(fā)電電壓。但是，通過如此低的電壓驅(qū) 動升壓電路及其控制電路極為困難。
一種方法是提供存儲單元，以便為驅(qū)動升壓器轉(zhuǎn)換器的控制電路提供電 壓。首先，從該存儲單元向控制電路提供電源，以激活升壓器轉(zhuǎn)換器，在升 壓器轉(zhuǎn)換器被激活后，來自該升壓器轉(zhuǎn)換器的輸出被用于驅(qū)動該控制電路。 然后，利用開關(guān)和反向電流阻止單元將存儲單元與負載和控制電路分開。因 此，低壓直流電源可以被用作驅(qū)動負載的主要電源，而且存儲單元的容量可 以很小。該技術(shù)使得即使發(fā)電電壓低于激活升壓器電路所需的電壓，也能夠驅(qū)動負載(參見例如，專利文獻1 )。
專利文獻1:日本公開專利申請第2004-147409號
但是，在上述技術(shù)中，當(dāng)便攜設(shè)備在沒有來自主電源的電壓輸出的情況 下棄置很長時間時，電流從開關(guān)和反向電流阻止單元中稍微泄漏，或者引起 存儲單元的自然自放電。因而，存儲單元的電壓下降到控制電路不能被激活 的電平。結(jié)果，不能激活升壓器轉(zhuǎn)換器，不能從主電源向負載提供電源，設(shè) 備變得永久性不可用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種蓄電池的充電電路、在蓄電池的充電電路中執(zhí)行的電源 切換方法、和電源單元，其中消除了一個或多個上述缺點。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種蓄電池的充電電路、在充電電路中執(zhí)行 的電源切換方法、和具有蓄電池的充電電路的電源單元，其中采用諸如燃料 電池或太陽能電池的低壓直流電源作為主電源，即使被用作主電源的直流電 源的電壓低于驅(qū)動充電電路所需的電壓，也能夠控制為蓄電池充電的操作， 確保對應(yīng)于負載的設(shè)備在任何環(huán)境下可工作，并最小化從僅具有有限電量的 直流電源提供的電量，從而提高了效率。
本發(fā)明的實施例提供了一種用于通過使用產(chǎn)生和輸出第一電壓的第一 直流電源為蓄電池充電的充電電路，所述充電電路包括充電電路單元，其 被配置為利用從第一直流電源接收的第一電壓為蓄電池充電；和電源切換電 路單元，其被配置為接收來自第一直流電源的第一電壓、由來自外部的電源 所產(chǎn)生的第二電壓、和來自蓄電池的蓄電池電壓，并將所接收的電壓中最高 的電壓作為電源提供給充電電路單元。
本發(fā)明的實施例提供了 一種用于通過使用產(chǎn)生和輸出第一電壓的第一 直流電源為蓄電池充電的充電電路，所述充電電路包括充電電路單元，其 被配置為利用從第一直流電源接收的第一電壓為蓄電池充電；升壓器電路單 元，其被配置為以預(yù)定的升壓比升壓第一電壓，以產(chǎn)生和輸出第三電壓；和 電源切換電路單元，其被配置為接收來自第一直流電源的第一電壓、來自升 壓器電路單元的第三電壓、和來自蓄電池的蓄電池電壓，并將所接收的電壓 中最高的電壓作為電源提供給充電電路單元。
本發(fā)明的實施例提供了 一種用于通過使用產(chǎn)生和輸出第 一 電壓的第一直流電源為蓄電池充電的充電電^各，所述充電電路包括充電電^各單元，其
被配置為利用從第一直流電源接收的第一電壓為蓄電池充電；升壓器電路單 元，其被配置為以預(yù)定的升壓比升壓第一電壓，以產(chǎn)生和輸出第三電壓；和 電源切換電路單元，其被配置為接收來自第一直流電源的第一電壓、由來自 外部的電源產(chǎn)生的第二電壓、來自升壓器電路單元的第三電壓、和來自蓄電 池的蓄電池電壓，并將所接收的電壓中最高的電壓作為電源提供給充電電路 單元。
本發(fā)明的實施例提供了 一種用于通過使用產(chǎn)生和輸出第一電壓的第一 直流電源為蓄電池充電的充電電路，所述充電電路包括充電電^^單元，其 被配置為利用從第一直流電源接收的第一電壓為蓄電池充電；和電源切換電 路單元，其被配置為接收來自第一直流電源的第一電壓和來自蓄電池的蓄電 池電壓，并將所接收的電壓中較高的電壓作為電源提供給充電電路單元。
本發(fā)明的實施例提供了 一種在充電電路中的電源切換方法，其中所述充 電電路用于通過使用產(chǎn)生和輸出第一電壓的第一直流電源為蓄電池充電，所 述方法包括步驟將第一直流電源的第一電壓、來自外部電源所產(chǎn)生的第二 電壓、和蓄電池的蓄電池電壓中最高的電壓作為電源提供給充電電路。
本發(fā)明的實施例提供了 一種在充電電路中的電源切換方法，其中所述充 電電路用于通過使用產(chǎn)生和輸出第一電壓的第 一直流電源為蓄電池充電，所 述方法包括步驟將第一直流電源的第一電壓、由升壓第一電壓產(chǎn)生的第三 電壓、和蓄電池的蓄電池電壓中最高的電壓作為電源提供給充電電路。
本發(fā)明的實施例提供了 一種在充電電路中的電源切換方法，其中所述充 電電路通過使用產(chǎn)生和輸出第 一電壓的第 一直流電源為蓄電池充電，所述方 法包括步驟將第 一直流電源的第一電壓、來自外部電源所產(chǎn)生的第二電壓、 由升壓第一電壓產(chǎn)生的第三電壓、和蓄電池的蓄電池電壓中最高的電壓作為 電源提供給充電電路。
本發(fā)明的實施例提供了 一種在充電電路中的電源切換方法，其中所述充 電電路通過使用產(chǎn)生和輸出第 一電壓的第 一直流電源為蓄電池充電，所述方 法包括步驟將第一直流電源的第一電壓和蓄電池的蓄電池電壓中較高的電 壓作為電源提供給充電電路。
本發(fā)明的實施例提供了 一種用于為蓄電池充電并向負載提供所述蓄電 池的蓄電池電壓的電源單元，所述電源單元包括第一直流電源，其被配置為產(chǎn)生和輸出第一電壓；充電電路，其被配置為通過使用從第一直流電源接 收的第一電壓為蓄電池充電；和第二直流電源，其被配置為從外部電源產(chǎn)生 第二電壓并輸出該第二電壓；其中，所述充電電路包括充電電路單元，其 被配置為利用從第一直流電源接收的第一電壓為蓄電池充電；和電源切換電 路單元，其被配置為接收來自第一直流電源的第一電壓、來自第二直流電源 的第二電壓、和來自蓄電池的蓄電池電壓，并將所接收的電壓中最高的電壓 作為電源提供給充電電路單元。
本發(fā)明的實施例提供了一種用于為蓄電池充電并向負載提供所述蓄電 池的蓄電池電壓的電源單元，所述電源單元包括第一直流電源，其被配置 為產(chǎn)生和輸出第一電壓；和充電電路，其被配置為通過使用從第一直流電源 接收的第一電壓為蓄電池充電；其中，所述充電電路包括充電電路單元， 其被配置為利用從第一直流電源接收的第一電壓為蓄電池充電；升壓器電路 單元，其被配置為以預(yù)定的升壓比升壓第一電壓，以產(chǎn)生和輸出第三電壓； 和電源切換電路單元，其被配置為接收來自第一直流電源的第一電壓、來自 蓄電池的蓄電池電壓、和來自升壓器電路單元的第三電壓，并將所接收的電 壓中最高的電壓作為電源提供給充電電路單元。
本發(fā)明的實施例提供了 一種用于為蓄電池充電并向負載提供所述蓄電 池的蓄電池電壓的電源單元，所述電源單元包括第一直流電源，其被配置 為產(chǎn)生和輸出第一電壓；充電電路，其被配置為通過使用從第一直流電源接 收的第一電壓為蓄電池充電；和第二直流電源，其被配置為從外部電源產(chǎn)生 第二電壓并輸出該第二電壓；其中，所述充電電路包括充電電路單元，其
被配置為利用從第一直流電源接收的第一電壓為蓄電池充電；升壓器電路單 元，其被配置為以預(yù)定的升壓比升壓第一電壓，以產(chǎn)生和輸出第三電壓；和 電源切換電路單元，其被配置為接收來自第一直流電源的第一電壓、來自第 二直流電源的的第二電壓、來自蓄電池的蓄電池電壓、和來自升壓器電路單 元的第三電壓，并將所接收的電壓中最高的電壓作為電源提供給充電電路單 元。
本發(fā)明的實施例提供了 一種用于為蓄電池充電并向負載提供所述蓄電 池的蓄電池電壓的電源單元，所述電源單元包括第一直流電源，其被配置 為產(chǎn)生和輸出第一電壓；和充電電路，其被配置為通過使用從第一直流電源 接收的第一電壓為蓄電池充電；其中，所述充電電路包括充電電路單元，其被配置為利用從第 一直流電源接收的第 一 電壓為蓄電池充電；和電源切換 電路單元，其被配置為接收來自第一直流電源的第一電壓和來自蓄電池的蓄 電池電壓，并將所接收的電壓中較高的電壓作為電源提供給充電電路單元。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的包括用于為蓄電池充電的充電電路
的電源單元的框圖2是圖1所示的充電電路單元和電源切換電路單元的內(nèi)部配置的框
圖3是圖2所示的控制電路的內(nèi)部配置的示意框圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的包括用于為蓄電池充電的充電電路 的電源單元的框圖5是圖4所示的充電電路單元和電源切換電路單元的內(nèi)部配置的框
圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的包括用于為蓄電池充電的充電電路 的電源單元的框圖7是圖6所示的充電電路單元和電源切換電路單元的內(nèi)部配置的框
圖8是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的包括用于為蓄電池充電的充電電路 的電源單元的框圖；以及
圖9是圖8所示的充電電路單元和電源切換電路單元的內(nèi)部配置的框圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的實施例。 第一實施例
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第 一 實施例的包括用于為蓄電池充電的充電電路的 電源單元的框圖。
如圖1所示，電源單元l包括第一直流電源2，包括產(chǎn)生和輸出第一 電壓VI的燃料電池或太陽能電池；第二直流電源3,基于外部電源(如， 從AC適配器)產(chǎn)生和輸出預(yù)定的第二電壓V2;蓄電池4，被配置為鋰離子電池；充電電路5，利用通過將來自第一直流電源2的第一電壓VI升壓而 得到的電壓為蓄電池4充電。
充電電^各5包括充電電^各單元11,其利用通過將來自第一直流電源2 的第一電壓VI升壓而得到的電壓為蓄電池4充電；和電源切換電路單元12， 其才全測第一電壓V1、第二電壓V2、和作為蓄電池4的電池電壓的蓄電池電 壓Vb,選擇第一電壓V1、第二電壓V2、或蓄電池電壓Vb中的一個，并將 該選擇出的電壓作為電源提供給充電電路單元11。電源切換電路單元12接 收來自第一直流電源2、第二直流電源3、和蓄電池4的電壓，檢測輸入到 其中的第一電壓V1、第二電壓V2、和蓄電池電壓Vb的電壓電平，并將最 高的電壓作為電源輸出到充電電路單元11。充電電路單元11通過利用從電 源切換電3各單元12接收的電壓作為電源而工作。
下面描述一個示例，其中采用燃料電池作為第一直流電源2,充當(dāng)主電 源，采用鋰離子電池作為上述配置中的蓄電池4。
當(dāng)從第二直流電源3接收到第二電壓V2時，第二電壓V2的電壓電平 通常是最高的，電源切換電路單元12將第二電壓V2作為電源輸出到充電電 路單元ll。如果由于某種原因，從第二直流電源3輸出的第二電壓V2低于 從第一直流電源2 (燃料電池)輸出的第一電壓VI和蓄電池電壓Vb,貝'j將 接收的第一電壓VI和蓄電池電壓Vb中的較高電壓作為電源輸出到充電電 路單元ll。充電的蓄電池4 (鋰離子電池)的蓄電池電壓Vb根據(jù)其放電特 性一般為3.2V-4.4V。蓄電池電壓Vb通常高于第一電壓VI,電源切換電
圖2是圖1所示的充電電路單元11和電源切換電路單元12的內(nèi)部配置 的框圖。
如圖2所示，充電電^^單元11包括電感器Ll、電容器C1、電阻R1、 R2、和充電控制電路13。充電控制電路13包括開關(guān)元件M1，其被配置 為執(zhí)行開關(guān)操作的NMOS晶體管，以控制來自第一直流電源2 (燃料電池) 的第一電壓VI的輸出；和同步整流開關(guān)元件M2,其^^皮配置為PMOS晶體 管。此外，充電控制電路13包括電流檢測電路21和控制電路22。電流檢測 電路21基于被用于電流檢測的電阻R1兩端的壓降檢測向蓄電池4 (鋰離子 電池)提供的充電電流，并產(chǎn)生和輸出指示所檢測的電流電平的信號Si?？?制電路22根據(jù)來自電流檢測電路21的信號Si和蓄電池電壓Vb控制開關(guān)元件M1和同步整流開關(guān)元件M2之間的開關(guān)操作。電源切換電路單元12包括第一電壓檢測電路31、第二電壓檢測電路32、 蓄電池電壓檢測電路33、轉(zhuǎn)換(switchover)開關(guān)34、和電源轉(zhuǎn)換控制電路 35。第 一 電壓檢測電路31檢測來自第 一 直流電源2 (燃料電池)的第 一 電壓 VI的電壓電平并產(chǎn)生和輸出指示所檢測的電壓電平的信號Sl。第二電壓檢 測電路32檢測來自第二直流電源3的第二電壓V2的電壓電平并產(chǎn)生和輸出 指示所檢測的電壓電平的信號S2。蓄電池電壓檢測電路33檢測來自蓄電池 4(鋰離子電池)的蓄電池電壓Vb的電壓電平并產(chǎn)生和輸出指示所檢測的電 壓電平的信號Sb。轉(zhuǎn)換開關(guān)34根據(jù)接收的控制信號唯一地輸出第一電壓VI 、 第二電壓V2、和蓄電池電壓Vb中的一個。電源轉(zhuǎn)換控制電路35基于從第 一電壓檢測電路31、第二電壓檢測電路32、和蓄電池電壓檢測電路33接收 的信號確定第一電壓V1、第二電壓V2、和蓄電池電壓Vb中的最高電壓， 并控制轉(zhuǎn)換開關(guān)34向用于配置包括控制電路22的充電電路單元11的一些 或全部元件輸出確定的電壓。電源切換電路單元12和充電控制電路13集成 于單個IC上。該IC也包括端子T1 - T6。經(jīng)由端子Tl向轉(zhuǎn)換開關(guān)34的b端和第一電壓檢測電路31輸入第一電 壓V1。電感器L1被從外部提供于端子T1和端子T2之間，電阻R2和電容 器Cl組成的串聯(lián)電路被從外部提供于端子T3和地電壓之間。開關(guān)元件Ml 連接于端子T2和地電壓之間，同步整流開關(guān)元件M2連接于端子T2和端子 T3之間。開關(guān)元件Ml和同步整流開關(guān)元件M2的柵極連接于控制電路22 上，而控制電路22執(zhí)行開關(guān)控制操作，以在開關(guān)元件Ml和同步整流開關(guān) 元件M2之間切換。端子T3和端子T4彼此外部互連，電阻Rl連接于端子T4和端子T5之 間，端子T4和端子T5連接于電流檢測電路21。蓄電池電壓Vb經(jīng)由端子 T5被輸入到控制電路22、轉(zhuǎn)換開關(guān)34的c端、和蓄電池電壓檢測電路33。 負載10連接到端子T5并接收電源?？刂齐娐?2連接到轉(zhuǎn)換開關(guān)34的公共 端com,并接收來自公共端com的電源。根據(jù)來自電源轉(zhuǎn)換控制電路35的 控制信號Sc控制轉(zhuǎn)換開關(guān)34。經(jīng)由端子T6向轉(zhuǎn)換開關(guān)34的a端和第二電 壓檢測電路32輸入第二電壓V2。在上述配置中，控制電路22以恒定電流或恒定電壓為蓄電池4 (鋰離子 電池)充電。為了提供恒定電流，控制電路22基于從電流^全測電路21接收的信號Si檢測向蓄電池4(鋰離子電池)提供的電流?？刂齐娐?2執(zhí)行PWM 控制或PFM控制，以使得開關(guān)元件Ml執(zhí)行開關(guān)操作，以便于檢測的充電 電流變?yōu)楹愣ㄓ陬A(yù)定電平。此外，控制電路22使得同步整流開關(guān)元件M2 執(zhí)行與開關(guān)元件M1的操作相反的開關(guān)操作。當(dāng)開關(guān)元件M1導(dǎo)通并變?yōu)閷?dǎo) 電而同步整流開關(guān)元件M2被截止并變?yōu)閿嚅_時，能量被存儲于電感器Ll 中。
隨后，當(dāng)開關(guān)元件M1凈皮截止并變?yōu)閿嚅_而同步整流開關(guān)元件M2一皮導(dǎo) 通并變?yōu)閷?dǎo)電時，存儲于電感器Ll中的能量施加于第一電壓VI上并向端 子T3輸出，被電阻R2和電容器C1進行平滑處理，以使得第一電壓V1被 升壓并提供給蓄電池4 (鋰離子電池)。
圖3是控制電路22的內(nèi)部配置的示意性框圖。
如圖3所示，控制電路22包括充電電流控制電路單元41和充電電壓控 制電路單元42。充電電流控制電路單元41執(zhí)行對于開關(guān)元件Ml和同步整 流開關(guān)元件M2的開關(guān)控制操作，以使得以恒定電壓為蓄電池4 (鋰離子電 池)充電?？刂齐娐贰?還包括數(shù)字控制電路單元43、參考電壓源電路單元 44 、和參考電流源電路單元45 。數(shù)字控制電路單元43控制充電電流控制電 路單元41和充電電壓控制電路單元42的操作，以跟隨預(yù)定充電控制流。參 考電壓源電路單元44向充電電流控制電路單元41和充電電壓控制電路單元 42提供預(yù)定的參考電壓。參考電流源電路單元45向充電電流控制電路單元 41和充電電壓控制電路單元42提供預(yù)定的參考電流。
數(shù)字控制電路單元43監(jiān)控第一直流電源2 (燃料電池)的第一電壓V1 并確定是否能從第一直流電源2(燃料電池)提供電源。例如，當(dāng)確定不能 從第一直流電源2 (燃料電池)提供電源時，數(shù)字控制電路單元43控制充電 電壓控制電路單元42和充電電流控制電路單元41的操作，以截止開關(guān)元件 Ml和同步整流開關(guān)元件M2，從而停止為蓄電池4 (鋰離子電池)充電。數(shù) 字控制電路單元43從例如檢測蓄電池4 (鋰離子電池)的溫度的溫度傳感器 (未示出)接收溫度檢測信號St。當(dāng)基于該溫度檢測信號St確定蓄電池4 (鋰離子電池)的溫度不正常時，例如，高于或等于預(yù)定值時，數(shù)字控制電 路單元43使充電電壓控制電路單元42和充電電流控制電路單元41截止開 關(guān)元件M1和同步整流開關(guān)元件M2并停止為蓄電池4 (鋰離子電池)充電。
下面，將描述電源切換電路單元12的操作。電源轉(zhuǎn)換控制電路35基于從第一電壓檢測電路31接收的信號Sl、從 第二電壓檢測電路32接收的信號S2、和從蓄電池電壓檢測電路33接收的 信號Sb確定第一電壓VI、第二電壓V2、和蓄電池電壓Vb中的最高電壓， 并控制轉(zhuǎn)換開關(guān)34向用于配置包括控制電路22的充電電路單元11的一些 或全部元件輸出確定的電壓。例如，當(dāng)?shù)诙妷篤2最高時，電源轉(zhuǎn)換控制 電路35控制轉(zhuǎn)換開關(guān)34,以使得/>共端com連接到端a。轉(zhuǎn)換開關(guān)34包括 開關(guān)元件和二極管元件，并切斷在不同電源之間的不期望的電流路徑。如果 轉(zhuǎn)換開關(guān)34被配置為MOS晶體管，則可以使用該MOS晶體管的寄生二極 管代替該二極管。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的用于為蓄電池4充電的充電電 路5中，電源切換電路單元12檢測由諸如燃料電池或太陽能電池的第一直 流電源2產(chǎn)生的第一電壓VI、由第二直流電源3基于諸如AC適配器的外 部電源產(chǎn)生的第二電壓V2、和蓄電池4的蓄電池電壓Vb中的最高電壓。然 后電源切換電路單元12將此最高電壓作為電源輸出到充電電路單元11。充 電電路單元11通過利用從電源切換電路單元12接收的電壓作為電源而工 作。因此，即使通過利用具有比驅(qū)動充電電路5所需的電壓低的電壓的諸如 燃料電池或太陽能電池的直流電源為蓄電池4充電，也能夠為蓄電池4充電， 確保對應(yīng)于負載10的設(shè)備在任何環(huán)境下可操作，并最小化從僅具有有限電 量的直流電源提供的電量，從而提高了效率。第二實施例在第一實施例中，第二直流電源基于從諸如AC適配器的外部接收的電 源產(chǎn)生第二電壓V2。在根據(jù)本發(fā)明的第二實施例中，代替第二直流電源， 采用升壓來自第一直流電源的第一電壓VI的升壓器電路。圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的包括用于為蓄電池充電的充電電路的 電源單元的框圖。在圖4中，使用相同的參考數(shù)字表示與圖1中的元件對應(yīng) 的元件，并不再進行描述。下面僅描述圖4和圖1的不同之處。圖4和圖1的不同之處是提供升壓器電路7代替圖1中所示的第二直流 電源3。因此，圖1中所示的電源切換電路單元12被電源切換電路單元12a 代替、圖1中所示的充電電路5被充電電路5a代替、以及圖1中所示的電 源單元1被電源單元la代替。如圖4所示，電源單元la包括第一直流電源2、升壓來自第一直流電 源2的第一電壓VI以產(chǎn)生和輸出第三電壓V3的升壓器電路7、蓄電池4、 和充電電路5a。升壓器電路7是電容器類型電路，并甚至能夠利用低壓工作。充電電路5a包括充電電路單元11和電源切換電路單元12a,該電源 切換電路單元12a檢測第一電壓Vl和作為蓄電池4的電壓的蓄電池電壓Vb， 選擇第一電壓V1、第三電壓V3、或蓄電池電壓Vb中的一個，并將該選擇 出的電壓作為電源輸出到充電電路單元11。充電電路單元11通過利用從電 源切換電^各單元12a 1^收的電壓作為電源而工作。電源切換電路單元12a通過利用存儲單元等識別在升壓器電路7中初始 指定的升壓比。因此，能夠通過檢測第一電壓VI的電壓電平檢測第三電壓 V3的電壓電平。從而，不需用于檢測第三電壓V3的電路以便于設(shè)備能夠制 成小型化。電源切換電路單元12a接收來自于第一直流電源2、升壓器電路 7、和蓄電池4的電壓，并將第一電壓V1、第三電壓V3、和蓄電池電壓Vb 中的最高電壓作為電源輸出到充電電路單元11。充電電i 各單元11通過利用 從電源切換電路單元12a接收的電壓作為電源而工作。下面描述一個示例，其中采用燃料電池作為第一直流電源2,充當(dāng)主電 源，采用鋰離子電池作為上述配置中的蓄電池4。充電的蓄電池4 (鋰離子電池)的蓄電池電壓Vb根據(jù)其放電特性一般 為3.2V-4.4V。這足夠驅(qū)動充電電路單元11。因此電源切換電路單元12a 確定蓄電池4 (鋰離子電池)是最佳的，并且蓄電池4 (鋰離子電池)被用 作充電電路單元11的電源。由于第一直流電源2(燃料電池)的能量是有限的，除非補充燃料，否 則輸出電壓下降并且其變得不能供電。如果第一直流電源2 (燃料電池)未 能被補充燃料，并變得不能向蓄電池4 (鋰離子電池)供電，則蓄電池4(鋰 離子電池)的電壓也會下降。結(jié)果，充當(dāng)負載10的設(shè)備不能被驅(qū)動。在這種情況下，從該設(shè)備向用戶發(fā)送報告存在燃料短缺的信息，而用戶 為第一直流電源2 (燃料電池)補充燃料。當(dāng)?shù)谝恢绷麟娫? (燃料電池) 被補充了燃料時，第一直流電源2 (燃料電池)能夠再次開始供電。但是， 在這點上，蓄電池4(鋰離子電池)是過放電狀態(tài)，并不能提供足夠用來驅(qū) 動充電電^各單元11的電壓。在這樣的情況下，電源切4灸電^各單元12a確定 升壓器電路7是最佳電源，而升壓器電路7被用作充電電路單元11的電源。例如，當(dāng)?shù)谝恢绷麟娫?(燃料電池)包括以堆疊方式串聯(lián)放置的多個電池 單元并且能夠提供足夠用來驅(qū)動充電電路單元11的電壓時，電源切換電路單元12a確定第一直流電源2 (燃料電池)是最佳的，并且第一直流電源2 (燃料電池)可被用作充電電路單元11的電源。如果第一直流電源2(燃料電池)不具有以堆疊方式放置的多個電池單 元以使得便攜設(shè)備能被制成小型化，并且第一直流電源2 (燃料電池)不能 提供驅(qū)動充電電路單元11所需的電壓，則電源切換電^各單元12a確定升壓 器電路7是最佳電源，而升壓器電路7被用作充電電路單元11的電源。如上所述，電源切換電路單元12a能夠基于升壓比和輸入到升壓器電路 7的第一電壓VI估計從升壓器電路7輸出的第三電壓V3。升壓器電路7在 正常環(huán)境下不工作；僅當(dāng)電源切換電路單元12a選擇了升壓器電路7時升壓 器電路7才工作。這"#,能夠顯著減少電源單元la的無功功率。圖5是圖4所示的充電電路單元11和電源切換電路單元12a的內(nèi)部配 置的框圖。在圖5中，使用相同的參考數(shù)字表示與圖2中的元件對應(yīng)的元件。 在圖5中所示的充電電路單元11的配置和操作與圖2所述的相同，因此不 再做進一步的描述。如圖5所示，電源切換電路單元12a包括第一電壓檢測電路31和蓄電 池電壓檢測電路33。第一電壓檢測電路31檢測來自第一直流電源2 (燃料 電池)的第一電壓VI的電壓電平并產(chǎn)生和輸出指示所檢測的電壓電平的信 號S1。蓄電池電壓檢測電路33檢測來自蓄電池4 (鋰離子電池)的蓄電池 電壓Vb的電壓電平并產(chǎn)生和輸出指示所檢測的電壓電平的信號Sb。此外，電源切換電路單元12a包括轉(zhuǎn)換開關(guān)34和電源轉(zhuǎn)換控制電路35。 轉(zhuǎn)換開關(guān)34根據(jù)接收的控制信號唯一地輸出第一電壓VI、第三電壓V3、 和蓄電池電壓Vb中的一個。電源轉(zhuǎn)換控制電路35基于從第一電壓檢測電路 31和蓄電池電壓檢測電路33接收到的信號確定第一電壓VI、第三電壓V3、 和蓄電池電壓Vb中的最高電壓，并控制轉(zhuǎn)換開關(guān)34向用于配置包括控制電 路22的充電電路單元11的一些或全部元件輸出確定的電壓。下列被集成于 一個單獨的IC上升壓器電路7;包括在充電電路單元11中的開關(guān)元件 Ml、同步整流開關(guān)元件M2、電流檢測電路21、和控制電路22;以及電源 切換電路單元12a。該IC還包括端子Tl - T5。端子T3和端子T4彼此外部互連，電阻Rl連接于端子T4和端子T5之間，端子T4和端子T5連接于電流檢測電路21。蓄電池電壓Vb經(jīng)由端子 T5被輸入到控制電路22、轉(zhuǎn)換開關(guān)34的c端、和蓄電池電壓檢測電路33。 負載10連接到端子T5并接收電源?？刂齐娐?2連接到轉(zhuǎn)換開關(guān)34的公共 端com,并接收來自公共端com的電源。根據(jù)來自電源轉(zhuǎn)換控制電路35的 控制信號Sc控制轉(zhuǎn)換開關(guān)34。根據(jù)來自電源轉(zhuǎn)換控制電路35的控制信號 Sc控制升壓器電路7。向轉(zhuǎn)換開關(guān)34的a端輸入第三電壓V3。在上述配置中，第一電壓檢測電路31和蓄電池電壓檢測電路33分別檢 測第一直流電源2 (燃料電池)和蓄電池4 (鋰離子電池)的連接狀態(tài)和輸 出電壓。第 一 電壓檢測電路31和蓄電池電壓檢測電路33分別向電源轉(zhuǎn)換控 制電路35輸出指示所檢測結(jié)果的信號Sl和信號Sb。電源轉(zhuǎn)換控制電路35 根據(jù)信號Sl和信號Sb控制轉(zhuǎn)換開關(guān)34,以使得從第一直流電源2 (燃料電 池)、蓄電池4(鋰離子電池)、和升壓器電路7中的最佳電源經(jīng)由轉(zhuǎn)換開關(guān) 34向用于配置包括控制電路22的充電電路單元11的一些或全部元件供電。此外，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換控制電路35控制轉(zhuǎn)換開關(guān)34,使得從除了升壓器電 路7之外的電源供電時，電源轉(zhuǎn)換控制電路35停止升壓器電路7的操作。在升壓器電路7中，任意指定輸入電壓和輸出電壓之間的升壓比。通過 檢測作為輸入電壓的第一直流電源2 (燃料電池)的第一電壓VI,同時基于 升壓比也能夠檢測出從升壓器電路7輸出的第三電壓V3。因此，不需要提 供用于檢測升壓器電路7的第三電壓V3的電路；但是，可以提供用于檢測 第三電壓V3的電路，以簡化電源轉(zhuǎn)換控制電路35。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的用于為蓄電池4充電的充電電 路5a中，電源切換電路單元12a檢測由諸如燃料電池或太陽能電池的第一 直流電源2產(chǎn)生的第一電壓VI、通過在升壓器電路7中升壓第一電壓VI 所產(chǎn)生的第三電壓V3、和作為蓄電池4的電壓的蓄電池電壓Vb中的最高電 壓。然后電源切換電路單元12a將此最高電壓作為電源輸出到充電電路單元 11。充電電路單元11通過利用從電源切換電路單元12a接收的電壓作為電 源而工作。因此，能夠達到如第一實施例的效果相同的效果。此外，不必需 時升壓器電路7不工作，因此，能夠減少來自燃料電池的無功功率的消耗， 使得能夠顯著延長便攜設(shè)備的連續(xù)工作時間。第三實施例可以在根據(jù)第一實施例的充電電路中提供根據(jù)第二實施例的升壓器電 路。根據(jù)本發(fā)明的第三實施例具有這樣的配置。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的包括用于為蓄電池充電的充電電路的
電源單元的框圖。在圖6中，使用相同的參考數(shù)字表示與圖l或4的元件對 應(yīng)的元件，不再對其做進一步的描述。下面僅描述圖6和圖1的不同之處。
圖6和圖1的不同之處是在圖1所示的電源單元1中提供圖4所示的升 壓器電路7。因而，圖1中所示的電源切換電路單元12被電源切換電路單元 12b代替、圖1中所示的充電電路5被充電電路5b代替、以及圖1中所示的 電源單元1被電源單元lb代替。
如圖6所示，電源單元lb包括第一直流電源2、第二直流電源3、蓄 電池4、充電電J各5b、和升壓器電路7。
充電電路5b包括充電電路單元11和電源切換電路單元12b,該電源 切換電路單元12b檢測第一電壓Vl、第二電壓V2、第三電壓V3、和蓄電 池電壓Vb,選4奪第一電壓V1、第二電壓V2、第三電壓V3、和蓄電池電壓 Vb中的一個，并將該選擇出的電壓作為電源輸出到充電電路單元11。
指定的升壓比。因此，能夠通過檢測第一電壓VI的電壓電平檢測第三電壓 V3的電壓電平。從而，不需用于檢測第三電壓V3的電路以便于設(shè)備能夠制 成小型化。電源切換電路單元12b接收來自于第一直流電源2、第二直流電 源3、升壓器電路7、和蓄電池4的電壓，并將第一電壓V1、第二電壓V2、 第三電壓V3、和蓄電池電壓Vb中的最高電壓作為電源輸出到充電電路單元 11。充電電路單元11通過利用從電源切換電路單元12b接收的電壓作為電 源而工作。
下面描述一個示例，其中采用燃料電池作為第一直流電源2,充當(dāng)主電 源，采用鋰離子電池作為上述配置中的蓄電池4。
當(dāng)從第二直流電源3接收到第二電壓V2時，第二電壓V2的電壓電平 通常是最高的，電源切換電路單元12b將第二電壓V2作為電源輸出到充電 電路單元ll。如果由于某種原因，從第二直流電源3輸出的第二電壓V2低 于從第一直流電源2 (燃料電池)輸出的第一電壓VI和蓄電池電壓Vb，則 將接收的第一電壓V1、第三電壓V3、和蓄電池電壓Vb中的最高電壓作為 電源輸出到充電電路單元11 。充電的蓄電池4 (鋰離子電池)的蓄電池電壓Vb根據(jù)其放電特性一般
為3.2V-4.4V,從而可以提供了足夠的用于驅(qū)動充電電路單元11的電壓。 因此，電源切換電路單元12b確定蓄電池4 (鋰離子電池)是最佳的，并且 蓄電池4 (鋰離子電池)被用作充電電路單元11的電源。
由于第一直流電源2(燃料電池)的能量是有限的，除非對其補充燃料， 否則輸出電壓下降并且其變得不能供電。如果第一直流電源2 (燃料電池) 未能被補充燃料，并變得不能向蓄電池4 (鋰離子電池)供電，則蓄電池4 (鋰離子電池)的電壓也會下降。結(jié)果，充當(dāng)負載IO的設(shè)備不能被驅(qū)動。
為第一直流電源2 (燃料電池)補充燃料。當(dāng)?shù)谝恢绷麟娫? (燃料電池) 被補充了燃料時，第一直流電源2 (燃料電池)能夠再次開始供電。但是， 在這點上，蓄電池4 (鋰離子電池)是過放電狀態(tài)，并不能提供足夠用來驅(qū) 動充電電路單元11的電壓。在這樣的情況下，電源切換電路單元12b確定 升壓器電路7是最佳電源，并且升壓器電路7被用作充電電路單元11的電 源。例如，當(dāng)?shù)谝恢绷麟娫? (燃料電池)具有以堆疊方式串聯(lián)放置的多個 電池單元的配置并且能夠提供足夠用來驅(qū)動充電電路單元11的電壓時，電 源切換電路單元12b確定第一直流電源2 (燃料電池)是最佳的，并且第一 直流電源2 (燃料電池)可被用作充電電路單元11的電源。
如果第一直流電源2(燃料電池)不具有以堆疊方式放置的多個電池單 元以使得便攜設(shè)備能被制成小型化，并且第一直流電源2 (燃料電池)不能 提供驅(qū)動充電電路單元11所需的電壓，則電源切換電路單元12b確定升壓 器電路7是最佳電源，并且升壓器電路7被用作充電電路單元11的電源。
如上所述，電源切換電路單元12b能夠基于升壓比和輸入到升壓器電路 7的第一電壓VI估計從升壓器電路7輸出的第三電壓V3。升壓器電路7在 正常情況下不工作；僅當(dāng)電源切換電路單元12b選擇了升壓器電路7時升壓 器電路7才工作。這樣，能夠顯著減少電源單元lb的無功功率。
圖7是圖6所示的充電電路單元11和電源切換電路單元12b的內(nèi)部配 置的框圖。在圖7中，使用相同的參考數(shù)字表示與圖2中的元件對應(yīng)的元件。 在圖7中所示的充電電路單元11的配置和^t喿作與圖2所述的相同，因此不 再做進一步的描述。
如圖7所示，電源切換電路單元12b包括第一電壓檢測電路31、第二電壓檢測電路32、和蓄電池電壓檢測電路33。第 一電壓檢測電路31檢測來自 第一直流電源2 (燃料電池)的第一電壓VI的電壓電平并產(chǎn)生和輸出指示 所檢測的電壓電平的信號Sl。第二電壓檢測電路32檢測來自第二直流電源 3的第二電壓V2的電壓電平并產(chǎn)生和輸出指示所檢測的電壓電平的信號S2。 蓄電池電壓檢測電路33檢測來自蓄電池4 (鋰離子電池)的蓄電池電壓Vb 的電壓電平并產(chǎn)生和輸出指示所檢測的電壓電平的信號Sb。
此外，電源切換電路單元12b包括轉(zhuǎn)換開關(guān)34b、和電源轉(zhuǎn)換控制電路 35。轉(zhuǎn)換開關(guān)34b根據(jù)接收的控制信號唯一地輸出第一電壓VI、第二電壓 V2、第三電壓V3、和蓄電池電壓Vb中的一個。電源轉(zhuǎn)換控制電路35基于 從第一電壓檢測電路31、第二電壓檢測電路32、和蓄電池電壓檢測電路33 接收到的信號確定第一電壓VI、第二電壓V2、第三電壓V3、和蓄電池電 壓Vb中的最高電壓，并控制轉(zhuǎn)換開關(guān)34b向用于配置包括控制電路22的充 電電路單元11的一些或全部元件輸出確定的電壓。下述被集成于單個的IC 上升壓器電路7;包括在充電電路單元11中的開關(guān)元件M1、同步整流開 關(guān)元件M2 、電流檢測電路21 、和控制電路22;以及電源切換電路單元12b 。 該IC也包括端子Tl - T6。
根據(jù)來自電源轉(zhuǎn)換控制電路35的控制信號Sc控制轉(zhuǎn)換開關(guān)34b。在轉(zhuǎn) 換開關(guān)34b的各端中，第二電壓V2被輸入到a端、第 一 電壓被輸入到b端、 蓄電池電壓Vb被輸入到c端、第三電壓V3被從升壓器電路7輸入到d端。 控制電路22連接到轉(zhuǎn)換開關(guān)34b的公共端com,并接收來自公共端com的 電源。
在上述配置中，第一電壓檢測電路31、第二電壓檢測電路32、和蓄電 池電壓檢測電路33分別檢測第 一直流電源2 (燃料電池)、第二直流電源3 、 和蓄電池4 (鋰離子電池)的連接狀態(tài)和輸出電壓。第一電壓4企測電^各31、 第二電壓檢測電路32、和蓄電池電壓檢測電路33分別向電源轉(zhuǎn)換控制電路 35輸出指示各檢測結(jié)果的信號S1、信號S2、和信號Sb。電源轉(zhuǎn)換控制電^各 35根據(jù)信號Sl、信號S2、和信號Sb控制轉(zhuǎn)換開關(guān)34b,以使得從第一直流 電源2(燃料電池)、第二直流電源3、蓄電池4(鋰離子電池)、和升壓器電 路7中的最佳電源經(jīng)由轉(zhuǎn)換開關(guān)34b向用于配置包括控制電路22的充電電 路單元11的一些或全部元件供電。
此外，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換控制電路35控制轉(zhuǎn)換開關(guān)34b,使得從除了升壓器電路7之外的電源向控制電路22供電時，電源轉(zhuǎn)換控制電路35停止升壓器電 路7的操作。
在升壓器電路7中，任意指定輸入電壓和輸出電壓之間的升壓比。通過 檢測作為輸入電壓的第一直流電源2 (燃料電池)的第一電壓VI,同時基于 升壓比也能夠檢測出從升壓器電路7輸出的第三電壓V3。因此，不需要提 供用于檢測升壓器電路7的第三電壓V3的電路；但是，可以提供用于檢測 第三電壓V3的電路，以筒化電源轉(zhuǎn)換控制電路35。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的蓄電池4的充電電路5b中， 電源切換電路單元12b檢測由諸如燃料電池或太陽能電池的第一直流電源2 產(chǎn)生的第一電壓VI、基于諸如AC適配器的外部電源由第二直流電源3產(chǎn) 生的第二電壓V2、通過在升壓器電路7中升壓第一電壓VI所產(chǎn)生的第三電 壓V3、和作為蓄電池4的電壓的蓄電池電壓Vb中的最高電壓。然后電源切 換電路單元12b將此最高電壓作為電源輸出到充電電路單元11。充電電路單 元11通過利用從電源切換電路單元12b接收的電壓作為電源而工作。因此， 能夠達到如第 一和第二實施例的效果相同的效果。
第四實施例
第 一實施例采用了第二直流電源，其基于從諸如AC適配器的外部接收 的電源產(chǎn)生第二電壓V2。在根據(jù)本發(fā)明的第四實施例中，省略第二直流電 源，僅提供第一直流電源。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的包括用于為蓄電池充電的充電電路的 電源單元的框圖。在圖8中，使用相同的參考數(shù)字表示與圖1中的元件對應(yīng) 的元件，并不再做進一步的描述。下面僅描述圖8和圖1的不同之處。
圖8和圖1的不同之處是省略了圖1所示的第二直流電源3。因而，圖 1中所示的電源切換電路單元12被電源切換電路單元12c代替、圖1中所示 的充電電路5被充電電路5c代替、以及圖1中所示的電源單元1被電源單 元lc代替。
如圖8所示，電源單元lc包括第一直流電源2、蓄電池4、和充電電 路5c。
充電電路5c包括充電電路單元11和電源切換電^各單元12c,該電源 切換電路單元12 c檢測第 一 電壓V1和作為蓄電池4的電壓的蓄電池電壓Vb,選擇第一電壓VI或蓄電池電壓Vb中的一個，并將該選擇出的電壓作為電 源輸出到充電電路單元11。充電電路單元11通過利用從電源切換電路單元12 c 4妻收的電壓作為電源而工作。下面描述一個示例，其中采用燃料電池作為第一直流電源2，充當(dāng)主電 源，采用鋰離子電池作為上述配置中的蓄電池4。充電的蓄電池4 (鋰離子電池)的蓄電池電壓Vb根據(jù)其放電特性一般 為3.2V-4.4V,從而能夠提供足夠用來驅(qū)動充電電^各單元11的電壓。因此 電源切換電路單元12c確定蓄電池4 (鋰離子電池)是最佳的電源，并且蓄 電池4 (鋰離子電池)被用作充電電路單元ll的電源。由于第一直流電源2(燃料電池)的能量是有限的，除非對其補充燃料， 否則輸出電壓下降并且其變得不能供電。如果第一直流電源2 (燃料電池) 未能被補充燃料，并變得不能向蓄電池4(鋰離子電池)供電，則蓄電池4 (鋰離子電池)的電壓也會下降。結(jié)果，充當(dāng)負載IO的設(shè)備不能被驅(qū)動。在這種情況下，從該設(shè)備向用戶發(fā)送報告存在燃料短缺的信息，而用戶 為第一直流電源2 (燃料電池)補充燃料。當(dāng)?shù)谝恢绷麟娫? (燃料電池) 被補充了燃料時，第一直流電源2 (燃料電池)能夠再次開始供電。但是， 在這點上，蓄電池4(鋰離子電池)是過放電狀態(tài)，并不能提供足夠用來驅(qū) 動充電電路單元11的電壓。在這樣的情況下，電源切換電路單元12c確定 第一直流電源2 (燃料電池)是最佳電源，并且第一直流電源2 (燃料電池) 被用作充電電路單元11的電源。圖9是圖8所示的充電電路單元11和電源切換電路單元12c的內(nèi)部配 置的框圖。在圖9中，使用相同的參考數(shù)字表示與圖2中的元件對應(yīng)的元件。 在圖9中所示的充電電路單元11的配置和操作與圖2所述的相同，因此不 再做進一步的描述。如圖9所示，電源切換電路單元12c包括第一電壓檢測電^各31和蓄電 池電壓檢測電路33。第一電壓檢測電路31檢測來自第一直流電源2 (燃料 電池)的第一電壓VI的電壓電平并產(chǎn)生和輸出指示所檢測的電壓電平的信 號S1。蓄電池電壓檢測電路33檢測來自蓄電池4 (鋰離子電池)的蓄電池 電壓Vb的電壓電平并產(chǎn)生和輸出指示所檢測的電壓電平的信號Sb。此外，電源切換電路單元12c包括轉(zhuǎn)換開關(guān)34c和電源轉(zhuǎn)換控制電路35 。 轉(zhuǎn)換開關(guān)34c根據(jù)接收的控制信號唯一地輸出第一電壓Vl或蓄電池電壓Vb中的一個。電源轉(zhuǎn)換控制電路35基于從第一電壓檢測電路31和蓄電池電壓 檢測電路33接收到的信號確定第一電壓Vl或蓄電池電壓Vb中的較高電壓， 并控制轉(zhuǎn)換開關(guān)34c向用于配置包括控制電路22的充電電路單元11的一些 或全部元件輸出確定的電壓。下列被集成于單個IC芯片上包括在充電電 路單元11中的開關(guān)元件Ml 、同步整流開關(guān)元件M2、電流檢測電路21 、和 控制電路22,以及電源切換電路單元12c。該IC芯片也包括端子Tl - T5。端子T3和端子T4彼此外部互連，電阻Rl連接于端子T4和端子T5之 間，端子T4和端子T5連接于電流檢測電路21。蓄電池電壓Vb經(jīng)由端子 T5被輸入到控制電路22、轉(zhuǎn)換開關(guān)34c的b端、和蓄電池電壓4企測電路33。 負載10連接到端子T5并接收電源?？刂齐娐?2連接到轉(zhuǎn)換開關(guān)34c的公 共端com,并接收來自公共端com的電源。根據(jù)來自電源轉(zhuǎn)換控制電路35 的控制信號Sc控制轉(zhuǎn)換開關(guān)34c。向轉(zhuǎn)換開關(guān)34c的a端輸入第一電壓VI。在上述配置中，第一電壓檢測電路31和蓄電池電壓檢測電路33分別檢 測第一直流電源2 (燃料電池)和蓄電池4 (鋰離子電池)的連接狀態(tài)和輸 出電壓。第 一 電壓4企測電路31和蓄電池電壓檢測電路33分別向電源轉(zhuǎn)換控 制電路35輸出指示檢測結(jié)果的信號Sl和信號Sb。電源轉(zhuǎn)換控制電路35根 據(jù)信號Sl和信號Sb控制轉(zhuǎn)換開關(guān)34c,以使得從第一直流電源2 (燃料電 池)或蓄電池4 (鋰離子電池)中的最佳電源經(jīng)由轉(zhuǎn)換開關(guān)34c向用于配置 包括控制電路22的充電電路單元11的一些或全部元件供電。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的蓄電池4的充電電路5c中， 電源切換電路單元12c檢測由諸如燃料電池或太陽能電池的第一直流電源2 產(chǎn)生的第一電壓VI和作為蓄電池4的電壓的蓄電池電壓Vb中的4支高電壓。 然后電源切換電路單元12c將此較高電壓作為電源輸出到充電電路單元11。 充電電路單元11通過利用從電源切換電路單元12c接收的電壓作為電源而 工作。因此，能夠達到如第一實施例的效果相同的效果。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，即使用作主電源的諸如燃料電池或太陽能電 池的第一直流電源的電壓低于驅(qū)動充電電路所需的電壓，也能夠控制對蓄電 池充電的操作，確保對應(yīng)于負載的設(shè)備在任何環(huán)境下都可工作，并最小化從 僅具有有限電量的直流電源提供的電量，從而提高了效率。本發(fā)明不限于所述特定公開的實施例，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況本申請基于2006年2月15日提交的、申請?zhí)枮榈?006-037506號的日 本優(yōu)先權(quán)專利申請，該在先申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
權(quán)利要求
1、 一種通過使用產(chǎn)生和輸出第一電壓的第一直流電源為蓄電池充電的充電電路，所述充電電路包括充電電路單元，其被配置為利用從所述第一直流電源接收的第一電壓為 所述蓄電池充電；和電源切換電路單元，其被配置為接收來自所述第一直流電源的第一電 壓、由來自外部的電源所產(chǎn)生的第二電壓、和來自所述蓄電池的蓄電池電壓，
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電電路，其中，所述電源切換電路單元包括第 一 電壓檢測電路，其被配置為檢測所述第 一 電壓的電壓電平并產(chǎn)生和 輸出指示所檢測的電壓電平的信號；第二電壓檢測電路，其被配置為檢測所述第二電壓的電壓電平并產(chǎn)生和輸出指示所檢測的電壓電平的信號；蓄電池電壓檢測電路，其被配置為檢測所述蓄電池電壓的電壓電平并產(chǎn) 生和輸出指示所檢測的電壓電平的信號；轉(zhuǎn)換開關(guān)，其被配置為接收控制信號，并根據(jù)所述控制信號將所述第一 電壓、第二電壓、和蓄電池電壓中的一個作為電源輸出到所述充電電路單元；和電源轉(zhuǎn)換控制電路，其被配置為根據(jù)從所述第一電壓檢測電路、第二電 壓檢測電路、和蓄電池電壓檢測電路接收的信號向所述轉(zhuǎn)換開關(guān)發(fā)送所述控 制信號，其中所述電源轉(zhuǎn)換控制電路根據(jù)從所述第一電壓檢測電路接收的信號檢測 第一電壓的電壓電平、根據(jù)從所述第二電壓檢測電路接收的信號檢測第二電 壓的電壓電平、和根據(jù)從所述蓄電池電壓檢測電路接收的信號檢測蓄電池電 壓的電壓電平，選擇所述第一電壓、第二電壓、和蓄電池電壓中的最高電壓， 并向所述轉(zhuǎn)換開關(guān)發(fā)送控制信號，以使得所述轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出所選電壓到所述 充電電路單元。
3、 一種通過使用產(chǎn)生和輸出第一電壓的第一直流電源為蓄電池充電的 充電電路，所述充電電^各包括充電電路單元，其被配置為利用從所述第 一直流電源接收的第 一 電壓為所述蓄電池充電；升壓器電路單元，其被配置為以預(yù)定的升壓比升壓所述第一電壓，以產(chǎn)生和輸出第三電壓；和電源切換電路單元，其被配置為接收來自所述第 一直流電源的第 一電 壓、來自所述升壓器電路單元的第三電壓、和來自所述蓄電池的蓄電池電壓， 并將所接收的電壓中最高的電壓作為電源提供給所述充電電路單元。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的充電電路，其中，所述電源切換電路單元包括第 一 電壓檢測電路，其被配置為檢測所述第 一 電壓的電壓電平并產(chǎn)生和 輸出指示所檢測的電壓電平的信號；蓄電池電壓檢測電路，其被配置為檢測所述蓄電池電壓的電壓電平并產(chǎn) 生和輸出指示所檢測的電壓電平的信號；轉(zhuǎn)換開關(guān)，其被配置為接收控制信號，并根據(jù)所述控制信號將所述第一 電壓、第三電壓、和蓄電池電壓中的一個作為電源輸出到所述充電電路單元； 和電源轉(zhuǎn)換控制電路，其被配置為根據(jù)從所述第 一電壓檢測電路和蓄電池 電壓檢測電路接收的信號向所述轉(zhuǎn)換開關(guān)發(fā)送該控制信號，其中所述電源轉(zhuǎn)換控制電路根據(jù)從所述第 一 電壓檢測電路接收的信號檢測 第一電壓的電壓電平和第三電壓的電壓電平以及根據(jù)從所述蓄電池電壓檢 測電路接收的信號檢測蓄電池電壓的電壓電平，選擇所述第一電壓、第三電 壓、和蓄電池電壓中的最高電壓，并向所述轉(zhuǎn)換開關(guān)發(fā)送控制信號，以使得 所述轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出所選電壓到所述充電電路單元。
5、 一種通過使用產(chǎn)生和輸出第一電壓的第一直流電源為蓄電池充電的 充電電路，所述充電電路包括充電電路單元，其被配置為利用從所述第一直流電源接收的第一電壓為 蓄電池充電；升壓器電路單元，其被配置為以預(yù)定的升壓比升壓所述第一電壓，以產(chǎn) 生和輸出第三電壓；和電源切換電路單元，其被配置為接收來自所述第 一直流電源的第 一 電 壓、由來自外部的電源產(chǎn)生的第二電壓、來自所述升壓器電路單元的第三電壓、和來自所述蓄電池的蓄電池電壓，并將所接收的電壓中最高的電壓作為 電源提供給充電電路單元。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的充電電路，其中，所述電源切換電路單元包括第一電壓4全測電^各，其纟皮配置為4全測所述第一電壓的電壓電平并產(chǎn)生和 輸出指示所檢測的電壓電平的信號；第二電壓檢測電路，其被配置為檢測所述第二電壓的電壓電平并產(chǎn)生和 輸出指示所檢測的電壓電平的信號；蓄電池電壓檢測電路，其被配置為檢測所述蓄電池電壓的電壓電平并產(chǎn) 生和輸出指示所檢測的電壓電平的信號；轉(zhuǎn)換開關(guān)，其被配置為接收控制信號，并根據(jù)所述控制信號將所述第一 電壓、第二電壓、第三電壓、和蓄電池電壓中的一個作為電源輸出到所述充 電電^各單元；和電源轉(zhuǎn)換控制電路，其被配置為根據(jù)從所述第一電壓檢測電路、第二電 壓檢測電路、和蓄電池電壓檢測電路接收的信號向所述轉(zhuǎn)換開關(guān)發(fā)送控制信 號，其中所述電源轉(zhuǎn)換控制電路根據(jù)從所述第 一 電壓檢測電路接收的信號檢測 第一電壓的電壓電平和第三電壓的電壓電平、根據(jù)從所述第二電壓檢測電路 接收的信號檢測第二電壓的電壓電平、和根據(jù)從所述蓄電池電壓檢測電路接 收的信號檢測蓄電池電壓的電壓電平，選擇所述第一電壓、第二電壓、第三 電壓、和蓄電池電壓中的最高電壓，并向所述轉(zhuǎn)換開關(guān)發(fā)送控制信號，以使 得所述轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出所選電壓到所述充電電路單元。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3至6中的任一權(quán)利要求所述的充電電路，其中 所述充電電路單元通過利用由升壓所述第一電壓所產(chǎn)生的第三電壓來充電而以恒定電流或恒定電壓為所述蓄電池充電。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的充電電路，其中所述充電電路單元包括 電感器，包括向其輸入所述第一電壓的接線端；開關(guān)元件，其被配置為根據(jù)輸入到其第 一控制電極的第 一控制信號執(zhí)行 第一開關(guān)操作，該開關(guān)元件連接于所述電感器的另一端和地電壓之間；同步整流開關(guān)元件，其被配置為根據(jù)輸入到其第二控制電極的第二控制 信號執(zhí)行與由所述開關(guān)元件執(zhí)行的第一開關(guān)操作相反的第二開關(guān)操作，以控制向所述蓄電池提供的充電電流，所述同步整流開關(guān)元件連接到所述電感器的所述另一端；電流檢測電路單元，其被配置為檢測向所述蓄電池提供的充電電流的電 流電平，并產(chǎn)生和輸出指示所檢測的電流電平的信號；和控制電路單元，其被配置為根據(jù)所述蓄電池電壓和從所述電流檢測電路 單元接收的信號控制由所述開關(guān)元件執(zhí)行的第一開關(guān)操作和由所述同步整 流開關(guān)元件執(zhí)行的第二開關(guān)操作。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的充電電路，其中所述控制電路單元包括 參考電壓源電路單元，其被配置為產(chǎn)生和輸出預(yù)定的參考電壓； 參考電流源電路單元，其被配置為產(chǎn)生和輸出預(yù)定的參考電流； 充電電壓控制電路單元，其被配置為通過控制由所述開關(guān)元件執(zhí)行的第一開關(guān)操作和由所述同步整流開關(guān)元件執(zhí)行的第二開關(guān)操作向所述蓄電池 提供恒定電壓，以使得與所述蓄電池電壓成比例的電壓變成所述參考電壓；充電電流控制電路單元，其被配置為通過控制由所述開關(guān)元件執(zhí)行的第 一開關(guān)操作和由所述同步整流開關(guān)元件執(zhí)行的第二開關(guān)操作向所述蓄電池 提供恒定電流，以使得由所述電流檢測電路單元檢測的電流電平變?yōu)榕c所述 參考電流的電流電平相等；和充電操作選擇電路單元，其被配置為通過控制所述充電電壓控制電路單 元和充電電流控制電路單元，使得所述充電電壓控制電路單元或充電電流控 制電路單元之一按照預(yù)定的順序為所述蓄電池充電。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的充電電路，其中所述電流檢測電路單元包括 電阻，其被配置為將提供給所述蓄電池的充電電流轉(zhuǎn)換成電壓；和 檢測單元，其被配置為基于所述電阻兩端的電壓產(chǎn)生和輸出指示所述充電電流的電流電平的信號，其中所述升壓器電路單元、開關(guān)元件、同步整流開關(guān)元件、電流檢測電路單 元、控制電路單元、和電源切換電路單元被集成于單個IC上。
11、 一種通過使用產(chǎn)生和輸出第一電壓的第一直流電源為蓄電池充電的 充電電^各，所述充電電^各包括充電電路單元，其被配置為利用從所述第一直流電源接收的第一電壓為所述蓄電池充電；和電源切換電路單元，其被配置為接收來自所述第一直流電源的第 一電壓和來自所述蓄電池的蓄電池電壓，并將所接收的電壓中較高的電壓作為電源 提供給充電電^各單元。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的充電電路，其中所述電源切換電路單元包括第 一 電壓檢測電路，其被配置為檢測所述第 一 電壓的電壓電平并產(chǎn)生和 輸出指示所檢測的電壓電平的信號；蓄電池電壓檢測電路，其被配置為4企測所述蓄電池電壓的電壓電平并產(chǎn) 生和輸出指示所檢測的電壓電平的信號；轉(zhuǎn)換開關(guān)，其被配置為接收控制信號，并根據(jù)所述控制信號將所述第一 電壓和蓄電池電壓中的一個作為電源輸出到所述充電電路單元；和電源轉(zhuǎn)換控制電路，其被配置為根據(jù)從所述第一電壓檢測電路和蓄電池 電壓檢測電路接收的信號向所述轉(zhuǎn)換開關(guān)發(fā)送控制信號，其中所述電源轉(zhuǎn)換控制電路根據(jù)從所述第 一 電壓檢測電路接收的信號檢測 第一電壓的電壓電平和根據(jù)從所述蓄電池電壓檢測電路接收的信號檢測蓄 電池電壓的電壓電平，選擇所述第一電壓和蓄電池電壓中的較高電壓，并向 所述轉(zhuǎn)換開關(guān)發(fā)送控制信號，以使得所述轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出所選電壓到所述充電 電路單元。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 11或12中的任一權(quán)利要求所述的充電電路，所述充電電路單元利用由升壓所述第一電壓所產(chǎn)生的第三電壓作為電 源以恒定電流或恒定電壓為所述蓄電池充電。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的充電電路，其中所述充電電路單元包括 電感器，包括向其輸入所述第一電壓的接線端；開關(guān)元件，其被配置為根據(jù)輸入到其第 一控制電極的第 一控制信號執(zhí)行 第一開關(guān)操作，該開關(guān)元件連接于所述電感器的另一端和地電壓之間；同步整流開關(guān)元件，其被配置為根據(jù)輸入到其第二控制電極的第二控制 信號執(zhí)行與由所述開關(guān)元件執(zhí)行的第一開關(guān)操作相反的第二開關(guān)操作，以控 制向所述蓄電池提供的充電電流，所述同步整流開關(guān)元件連接到所述電感器 的所述另一端；電流檢測電路單元，其被配置為檢測向所述蓄電池提供的充電電流的電 流電平，并產(chǎn)生和輸出指示所檢測的電流電平的信號；和控制電路單元，其被配置為根據(jù)所述蓄電池電壓和從所述電流檢測電路 單元接收的信號控制由所述開關(guān)元件執(zhí)行的第一開關(guān)操作和由所述同步整 流開關(guān)元件執(zhí)行的第二開關(guān)操作。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的充電電路，其中所述控制電路單元包括 參考電壓源電路單元，其被配置為產(chǎn)生和輸出預(yù)定的參考電壓； 參考電流源電路單元，其被配置為產(chǎn)生和輸出預(yù)定的參考電流；充電電壓控制電路單元，其被配置為通過控制由所述開關(guān)元件執(zhí)行的第 一開關(guān)操作和由所述同步整流開關(guān)元件執(zhí)行的第二開關(guān)操作向所述蓄電池 提供恒定電壓，以使得與所述蓄電池電壓成比例的電壓變成所述參考電壓；充電電流控制電路單元，其被配置為通過控制由所迷開關(guān)元件執(zhí)行的第 一開關(guān)操作和由所述同步整流開關(guān)元件執(zhí)行的第二開關(guān)操作向所述蓄電池 提供恒定電流，以使得由所述電流檢測電路單元檢測的電流電平變?yōu)榕c所述 參考電流的電流電平相等；和充電操作選擇電路單元，其被配置為通過控制所述充電電壓控制電路單 元和充電電流控制電^各單元，4吏得所述充電電壓控制電路單元或充電電流控 制電路單元之一按照預(yù)定的順序為所述蓄電池充電。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的充電電路，其中所述電流檢測電路單元包括電阻，其被配置為將提供給所述蓄電池的充電電流轉(zhuǎn)換成電壓；和 檢測單元，其被配置為基于所述電阻兩端的電壓產(chǎn)生和輸出指示所述充電電流的電流電平的信號，其中所述開關(guān)元件、同步整流開關(guān)元件、電流;險測電路單元、控制電路單元、和電源切換電路單元被集成于單個IC上。
17、 根據(jù)權(quán)利要求2、 4、 6或12中的任一權(quán)利要求所述的充電電路，其中所述轉(zhuǎn)換開關(guān)包括至少開關(guān)元件和阻止反向電流的二極管。
18、 根據(jù)權(quán)利要求1至17中的任一權(quán)利要求所述的充電電路，其中 所述蓄電池是鋰離子電池。
19、 根據(jù)權(quán)利要求1至17中的任一權(quán)利要求所述的充電電路，其中 所述蓄電池是雙電荷層電容器。
20、 一種在充電電路中的電源切換方法，其中所述充電電路用于通過使用產(chǎn)生和輸出第一電壓的第 一直流電源為蓄電池充電，所述方法包括步驟將所述第 一直流電源的第 一電壓、由來自外部的電源所產(chǎn)生的第二電 壓、和所述蓄電池的蓄電池電壓中最高的電壓作為電源提供給所述充電電路。
21、 一種在充電電路中的電源切換方法，其中所述充電電路用于通過使 用產(chǎn)生和輸出第一電壓的第 一直流電源為蓄電池充電，所述方法包括步驟將所述第一直流電源的第一電壓、由升壓所述第一電壓產(chǎn)生的第三電 壓、和所述蓄電池的蓄電池電壓中最高的電壓作為電源提供給所述充電電 路。
22、 一種在充電電路中的電源切換方法，其中所述充電電路用于通過使 用產(chǎn)生和輸出第一電壓的第一直流電源為蓄電池充電，所述方法包括步驟將所述第一直流電源的第一電壓、由來自外部的電源所產(chǎn)生的第二電 壓、由升壓所述第一電壓產(chǎn)生的第三電壓、和蓄電池的蓄電池電壓中最高的 電壓作為電源提供給所述充電電路。
23、 一種在充電電路中的電源切換方法，其中所述充電電路用于通過使 用產(chǎn)生和輸出第 一電壓的第 一直流電源為蓄電池充電，所述方法包括步驟將所述第一直流電源的第一電壓和所述蓄電池的蓄電池電壓中較高的 電壓作為電源提供給充電電路。
24、 一種用于為蓄電池充電并向負載提供所述蓄電池的蓄電池電壓的電 源單元，所述電源單元包括第一直流電源，其被配置為產(chǎn)生和輸出第一電壓；充電電路，其被配置為通過使用從所述第一直流電源接收的第一電壓為 所述蓄電池充電；和第二直流電源，其被配置為從外部的電源產(chǎn)生第二電壓并輸出該第二電 壓；其中所述充電電路包括充電電路單元，其被配置為利用從所述第一直流電源接收的第一電 壓為所述蓄電池充電；和電源切換電路單元，其被配置為接收來自所述第 一直流電源的第一 電壓、來自所述第二直流電源的第二電壓、和來自所述蓄電池的蓄電池電壓，
25、 一種用于為蓄電池充電并向負載提供所述蓄電池的蓄電池電壓的電源單元，所述電源單元包括第一直流電源，其被配置為產(chǎn)生和輸出第一電壓；和充電電路，其被配置為通過使用從所述第一直流電源接收的第一電壓為所述蓄電池充電；其中 所述充電電^各包4舌充電電路單元，其被配置為利用從所述第一直流電源接收的第一電壓為蓄電池充電；升壓器電路單元，其被配置為以預(yù)定的升壓比升壓所述第一電壓， 以產(chǎn)生和輸出第三電壓；和電源切換電路單元，其被配置為接收來自所述第 一直流電源的第一 電壓、來自所述蓄電池的蓄電池電壓、和來自所述升壓器電路單元的第三電 壓，并將所接收的電壓中最高的電壓作為電源提供給所述充電電路單元。
26、 一種用于為蓄電池充電并向負載提供所述蓄電池的蓄電池電壓的電 源單元，所述電源單元包括第一直流電源，其被配置為產(chǎn)生和輸出第一電壓； 充電電路，其被配置為通過使用從第一直流電源接收的第一電壓為蓄電 池充電；和第二直流電源，其被配置為從外部的電源產(chǎn)生第二電壓并輸出該第二電壓；其中所述充電電路包括充電電路單元，其被配置為利用從所述第一直流電源接收的第一電 壓為蓄電池充電；升壓器電路單元，其被配置為以預(yù)定的升壓比升壓所述第一電壓， 以產(chǎn)生和輸出第三電壓；和電源切換電路單元，其被配置為接收來自所述第一直流電源的第一 電壓、來自所述第二直流電源的第二電壓、來自所述蓄電池的蓄電池電壓、 和來自所述升壓器電路單元的第三電壓，并將所接收的電壓中最高的電壓作 為電源提供給充電電路單元。
27、 一種用于為蓄電池充電并向負載提供所述蓄電池的蓄電池電壓的電 源單元，所述電源單元包括第一直流電源，其被配置為產(chǎn)生和輸出第一電壓；和 充電電路，其被配置為通過使用從所述第一直流電源接收的第一電壓為 所述蓄電池充電；其中 所述充電電路包括充電電路單元，其被配置為利用從所述第 一直流電源接收的第 一電 壓為所述蓄電池充電；和電源切換電路單元，其被配置為接收來自所述第 一直流電源的第一 電壓和來自所述蓄電池的蓄電池電壓，并將所接收的電壓中較高的電壓作為 電源提供給充電電路單元。
28、 根據(jù)權(quán)利要求1至17中的任一權(quán)利要求所述的充電電路，其中 所述第 一 直流電源是燃料電池或太陽能電池。
29、 根據(jù)權(quán)利要求20至23中的任一權(quán)利要求所述的電源切換方法，其中所述第 一 直流電源是燃料電池或太陽能電池。
30、 根據(jù)權(quán)利要求24至27中的任一權(quán)利要求所述的電源單元，其中 所述第 一 直流電源是燃料電池或太陽能電池。
全文摘要
一種公開的充電電路通過使用產(chǎn)生和輸出第一電壓的第一直流電源為蓄電池充電。將所述第一直流電源的第一電壓、來自外部電源產(chǎn)生的第二電壓、和所述蓄電池的蓄電池電壓中最高的電壓作為電源提供給所述充電電路。
文檔編號H02J7/10GK101313446SQ20078000021
公開日2008年11月26日 申請日期2007年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月15日
發(fā)明者野田一平 申請人:株式會社理光