JPH0613111A

JPH0613111A - バッテリーパック

Info

Publication number: JPH0613111A
Application number: JP4194789A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Takehara; 信善竹原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-06-29
Filing date: 1992-06-29
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、二次電池の最適な充電条件、放電
終止電圧等の情報を内蔵させ、もって充放電に係わる誤
処理を防止して、二次電池の長寿命化を達成したバッテ
リーパックを提供することを目的とする。【構成】二次電池１と不揮発性半導体メモリー３とを
具備したバッテリーパックであって、前記二次電池１に
電流を入出力するための端子２と前記不揮発性半導体メ
モリー３に前記二次電池に係わる情報を入出力するため
の端子４とを設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型電子機器用バッテ
リーパックに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラー体型ビデオや特定小電力
無線機などに代表される小型携帯機器の生産が著しく増
加し、これにともなって、小型携帯機器の電源となる二
次電池の需要が急速に伸びている。特にカメラー体型ビ
デオにおいては、数個のニッカド電池を一つのケース内
に収容し、電流入出力端子をそなえたバッテリーパック
が主流となっている。バッテリーパツクは取り外しが簡
単でかつ堅牢なためとても扱い易い。また、ニッカド電
池は過充電・過放電に対して強く、専用充電器を使用す
れば急速充電も可能であり、小型携帯機器の電源として
非常に適していると言える。

【０００３】しかしながら、ニッカド電池は重量あたり
の容量が小さいため、大容量が必要なら必然的に重いバ
ッテリーを装備しなければならない。また、ニッカド電
池は自己放電が大きく、充電してからの保存性が悪いと
いう弱点を持っている。このため、バッテリーパック自
体に残量表示機能を有したバッテリーパックも市販され
ている。また、電極として使用されるカドミウムは公害
物質であり、取扱いに注意が必要である。

【０００４】さて、最近になって、高容量のニッケル水
素電池が量産され始めた。これは、ニッカド電池とほぼ
同じ電圧を持っており、ニッカド電池の代替品として使
用できる。体積あたりの容量はニッカド電池の１．５倍
で、同じ大きさの電池なら１．５倍の時間、機器の使用
が可能となる。また、公害物質も含んでおらず、今後、
携帯機器の主力電池となると言われている。さらに高容
量の二次電池として、リチウム二次電池がある。これ
は、単一電池の電圧が３〜３．６Ｖとニッカド電池の２
倍以上の高電圧の上、軽量で、しかも自己放電も少ない
高性能二次電池である。

【０００５】これらの高性能二次電池は、充放電電流の
大きさや過充電・過放電に対する強さはニッカド電池に
劣るため、すぐに完全にニッカド電池を代替できるわげ
ではない。また、コストも高いという問題もある。しか
し、近い将来、これらの高性能二次電池を使用したパッ
テリーパックが使用されるようになるのは明かである。

【０００６】ここで、バッテリーパックを利用する機器
について考えてみると、現在のところ、すべてニッカド
電池を念頭において設計されている。したがって、高性
能電池が出てきても、そう簡単には使用できない。特に
問題なのは、充電器である。ニッカド電池と同じ方式で
充電すると、充電電流が大きすぎたり、充電終了時点を
誤ったりして、電池の寿命を著しく縮めてしまう可能性
がある。

【０００７】また、携帯機器側には普通バッテリー容量
低下警告機能がついている。これは、多くの場合、電池
電圧が一定電圧を下回ったときに対して働くようになっ
ている。しかし、これもまたニッカド電池に対して最適
化されているため、他の種類の電池に対しては過放電と
なったりする可能性がある。このような充放電にまつわ
る問題を解決でき、かつ、機器から取り外し可能なバッ
テリーパックは従来存在しなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、二次電池の
最適な充電条件、放電終止電圧等の情報を内蔵させ、も
って充放電に係わる誤処理を防止して、二次電池の長寿
命化を達成したバッテリーパックを提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の目的
は、二次電池と不揮発性半導体メモリーとを具備したバ
ッテリーパックであって、前記二次電池に電流を入出力
するための端子と前記不揮発性半導体メモリーに前記二
次電池に係わる情報を入出力するための端子とを設けた
ことを特徴とするバッテリーパックによって達成され
る。

【００１０】図１に本発明の構成例をしめす。ｌは、電
気エネルギーを畜えられる二次電池であって、一般に複
数個の同一種類、同一容量の二次電池を直列接続して構
成されている。電池の正極・負極には、ニッケルやステ
ンレスの金属板がスポット溶接され、この金属板６を通
じて電池が直列接続され、同時に電流取り出し端子２を
構成する。半導体メモリー３を両面プリント基板５上に
配置して、その裏面側の導線パターンで情報入出力端子
４を構成する。これらを堅牢なケース７に封入して本発
明にかかるバッテリーパックを構成する。充電器や負荷
機器は、電気エネルギーの入出力を電流取り出し端子２
を介して行い、必要な情報の読み書きを情報入出力端子
４を通して行う。

【００１１】本発明の特徴は、バッテリ−パックに不揮
発性の半導体メモリーと情報入出力端子を内蔵させたこ
とにある。この不揮発性メモリーに情報入出力端子を通
じて充放電に関する種々の情報を蓄えておき、その情報
を携帯機器や充電器で利用することによって、二次電池
の充放電に関する問題を解決することができる。

【００１２】蓄えておくべき情報には、以下のようなも
のがある。

【００１３】（１）電池種別（２）充放電回数（З）最適充電電流（４）充電終止電圧（５）放電終止電圧（６）充電終了日時（７）電池使用時間これらの情報を用いることでバッテリーパックの使用が
きわめて便利になる。

【００１４】たとえば、電池種別がわかれば充電器が自
分自身を制御して、その電池にあった充電方式を選ぶと
いう機能を充電器に付与することができる。最適充電電
流と充電終止電圧がわかっておれば、たとえ二次電池が
未知の高性能電池であっても、充電器の制御によって、
安全にバッテリーパックを充電できる。また、充放電回
数（履歴）がわかっておれば、バッテリーパックの寿命
がつきるのを警告表示できる。さらに、最後に充電した
日時とバッテリーを使用した時間から、バッテリー残量
を知ることができる。

【００１５】このように、不揮発性のメモリーをバッテ
リーパックに内蔵することで、より高度かつ便利にバッ
テリーを使うことができるようになる。言うまでもない
ことだが、これらの使用は、何等ユーザーに負担のかか
るものではない。電池に内蔵された不揮発性メモリーの
情報を読み書きできる充電器と電池使用機器の組み合わ
せによって、上記のようなきめ細かな制御が可能となる
のである。

【００１６】本発明に用いられる二次電池としては、小
型シール型鉛電池、ニッカド電池、ニッケル水素電池、
リチウム二次電池等がある。リチウム二次電池は、いま
だ主となる方式が決まっておらず、正極材にバナジウム
酸化物を使用したもの、有機高分子を使用したもの等の
バリエーションがあり、負極材料についてもリチウム金
属を使用したものや、リチウムとアルミとの合金を使用
したもの、リチウムイオンを多量にドーピングしたカー
ボン材料を使用したもの等がある。

【００１７】本発明に使用できる不揮発性メモリーとし
ては、読みだし専用のＲＯＭと電気的に消去・書き込み
のできるＥＥＰＲＯＭあるいはＮＶＲＡＭ、バッテリー
パックアップしたＳＲＡＭなどがある。このうちで、本
発明に最適なのは単一電源で電気的に書き込み・消去が
でき、しかもバックアップ用バッテリーを必要としない
ＥＥＰＲＯＭである。ＥＥＰＲＯＭは、書き込み可能回
数がＳＲＡＭやＤＲＡＭと比べて少なく、速度も一般に
遅いが、本発明のように高速性が要求されない用途には
十分な性能である。メモリー容量を増やせば、蓄えられ
る情報量が増え、当然、充放電動作をきめ細かく制御で
きるが、反面、情報入出力端子の数を増やさなければな
らず、またメモリー素子の価格も高くなるので、システ
ムに見合った容量にする必要がある。また、完全に読み
だし専用ならば、フリップフロップなどのハードウェア
ロジックで構成しても良い。

【００１８】本発明にて使用される情報入出力端子は、
メモリーのデータを入出力を担う端子、メモリーのアド
レスを指定するための端子、メモリーヘの読み書きを制
御するための端子、メモリーに電源を供給するための端
子からなっている。このうち、電源を供給する端子は、
二次電池の電流入出力端子を兼用しても良い。また、読
みだし専用のＲＯＭを使用するのなら、読み書きを制御
する端子を省略できる。また、情報量が少なければ、メ
モリーのアドレスを指定するための端子も省略できる。

【００１９】端子の形状としては、突起物のないように
構成することが望ましい。突起物があると、バッテリー
パックの取扱い中に手を傷つけたり、端子そのものが破
損したりしやすい。端子材料としては、既存のコネクタ
に用いられている材料で十分である。普通、接触抵抗の
低い、金メッキした金属や、ニッケル等が使用される。

【００２０】本発明に使用される電流入出力端子にも、
上記の情報入出力端子と同様、できるだけ平面的で、か
つ接触抵抗の低いことが求められる。電流入出力端子は
比較的大きな電流に耐える必要があるので、特に接触抵
抗を小さくすることに留意しなければならない。このた
め、サイズ的に情報入出力端子よりも大きいのがふつう
である。

【００２１】

【実施例】以下本発明を実施例に基づき、具体的に説明
する。

【００２２】（実施例１）不揮発性の半導体メモリーと
して２５６Ｋ（３２Ｋｘ８）ビットのＯＴＰＲＯＭ（最
初の一度だけ電気的に書き込みできるＰＲＯＭ、富士通
製ＭＢＭ２７２５６Ｐ）を使用し、これを両面プリント
基板上に半田で固着して、固着面の裏側を入出力端子と
した。電池としてはニッカド電池４個をニッケル板で直
列接続し、同時に電流入出力端子とした。これらをウレ
タン製のケースに収納して本発明にかかるバッテリーパ
ックを構成した。

【００２３】回路図を図２に示す。本発明においては、
アドレス端子と読み書き制御端子は利用せず、一定番地
の情報を常に読みとり可能状態にしてある。データ幅と
しては、２ビットとし、電源ラインは電流入出力端子と
共用する。この構成では、情報入出力端子数が２個と少
なく、非常にシンプルである。このメモリを利用して４
種類の電池種別を書いておくことができる。たとえば、
ニッカド電池は０、リチウム二次電池は１、ニッケル水
素電池は２、鉛電池は３というようにコード番号をあら
かじめ決めておれば、それぞれに対しての充電電流等を
充電器側で調整する事ができる。言うまでもないことだ
が、電池種別はバツテリーパックの製造前にＲ０Ｍに書
いておかなければならない。

【００２４】（実施例２）不揮発性の半導体メモリーと
して６４Ｋ（８Ｋｘ８）ビットのＥＥＰＲＯＭ（富士通
製ＭＢＭ２８Ｃ６４、５Ｖ単一電源タイプ）を使用し、
これを両面プリント基板上に半田で固着して、固着面の
裏側を入出力端子とした。電池としてはニッカド電池４
個をニッケル板で直列接続し、このニッケル板を同時に
電流入出力端子とした。これらをウレタン製のケースに
収納して本発明にかかるバッテリーパックを構成した。

【００２５】回路図を図３に示す。本発明においては、
アドレス端子を２ビットとし、データ幅としては、８ビ
ットとし、電源ラインは電流入出力端子と共用する。読
み書きの制御のために、３本の制御端子をだす。この構
成では、情報入出力端子数が１３個である。このメモリ
を利用して多くの種類の電池種別を書いておくことがで
きる。たとえば、ニッカド電池は０、リチウム二次電池
は１、ニツケル水素電池は２、鉛電池は３というように
コード番号をあらかじめ決めておれば、それぞれに対し
ての充電電流等を充電器側で調整する事ができる。言う
までもないことだが、電池種別はバッテリーパックの製
造前にＥＥＰＲＯＭに書いておかなければならない。

【００２６】また、本実施例では、バッテリー使用中に
読み書きが可能なので充放電回数を記録して電池の寿命
管理が行える。電池の充放電回数は高々千回なので１６
ビット（０から６５５３５）の情報量で十分である。本
実施例では８ビットデータを４アドレス分もてるので、
２アドレスを充放電回数に使用し、１アドレスを電池種
別情報に利用し、最後の１アドレスを充電電流などの管
理に使用できる。

【００２７】（実施例３）不揮発性の半導体メモリーと
して６４Ｋ（８Ｋｘ８）ビットのＥＥＰＲＯＭ（富士通
製ＭＢＭ２８Ｃ６４、５Ｖ単一電源タイプ）を使用し、
これを両面プリント基板上に半田で固着して、固着面の
裏側を入出力端子とした。電池としてはニッカド電池６
個をニッケル板で直列接続し、同時に電流入出力端子と
した。電圧３．６Ｖのリチウム二次電池を使えば、わず
か２個の電池で同一の出力電圧を確保できる。これらを
ウレタン製のケースに収納して本発明にかかるバッテリ
ーパックを構成した。

【００２８】回路図を図４に示す。本実施例において
は、アドレス端子を６ビットとし、データ幅としては、
８ビットとし、電源ラインはバッテリーと共用せず独立
に２本出す。電源が電池とは別々なので、バッテリーの
電気を使用せず、またバッテリーの電圧をメモリーの動
作電圧とは独立して選ぶことができる。読み書きの制御
のために、３本の制御端子をだす。この構成では、情報
入出力端子数が１９個である。このメモリを利用して多
くの種類の電池種別を書いておくことができる。たとえ
ば、ニッカド電池は０、リチウム二次電池は１、ニッケ
ル水素電池は２、鉛電池は３というようにコード番号を
あらかじめ決めておれば、それぞれに対しての充電電流
等を充電器側で調整する事ができる。言うまでもないこ
とだが、電池種別はバッテリーパックの製造前にＥＥＰ
ＲＯＭに書いておかなければならない。また、本実施例
では、バッテリー使用中に読み書きが可能なデータ量と
して８ビットデータを６４アドレス分使用できるから、
きめ細かい制御ができる。残量管理機能としての使用例
を以下に示す。

【００２９】必要な情報として、１時間あたりの自己放
電率Ｌとバッテリー容量Ｃを初期情報としてメモリにあ
らかじめ書き込んでおく。後は以下のステップに従い残
量管理動作を行う。

【００３０】（ステップ１）充電器で電池を充電し、充
電が完了した日時ｄ０、使用終了日時ｄｌ（＝ｄ０）お
よび使用時間ｕ（＝０）を充電器からメモリーの別々の
位置に書き込む。括弧内は初期値である。

【００３１】（ステツプ２）負荷機器にバッテリーパッ
クをセットする。

【００３２】（ステツプ３）負荷機器がバッテリーを使
用しはじめるとき、バッテリーの残量Ｚを次式によって
算出する。

【００３３】Ｚ＝Ｃ（１−Ｌ（ｄｌ−ｄ２））−Ｉｕここで、ｄ２は使用開始日時、Ｉは負荷機器の消費電流
である（ステップ４）Ｚ≦０なら負荷機器は残量０の旨表示し
て、バッテリーの充電を勧告する。バッテリーを充電し
てステップ１にもどる。

【００３４】（ステップ５）Ｚ＞０のとき、Ｚを表示
し、機器を使用している間、現在日時を使用終了日時ｄ
ｌに書き込み続ける。それとともに、残量Ｚを時間とと
もに減少させ、使用時間ｕを増やし続ける。このように
すると使用終了時には、自動的に使用時間と使用終了日
時が更新されていることになる。使用途中でＺ≦０とな
ったら残量Ｏの旨表示して、バッテリーの充電を勧告
し、バッテリーを充電してステップ１にもどる。

【００３５】（ステップ７）負荷機器を止めて、バッテ
リパックを取り外す。再使用するときはステップ２にも
どる。

【００３６】以上述べたようにして、初めてバッテリー
の残量を管理する事が可能となった。この方法では自己
放電も考慮してあるので、放置してあったバッテリーパ
ックでも残量管理が行えるという特徴をもっている。

【００３７】

【発明の効果】本発明により、すなわち二次電池と不揮
発性半導体メモリーとを具備したバッテリーパックであ
って、前記二次電池に電流を入出力するための端子と前
記不揮発性半導体メモリーに前記二次電池に係わる情報
を入出力するための端子とを設けたバッテリーパックに
より、（１）バッテリーパックごとの残量を管理できる。

【００３８】（２）バッテリーパックごとの履歴（寿
命）を管理できる。

【００３９】（３）バッテリー種別による充放電終止電
圧および充電電流の制御が可能であり充電器および負荷
機器が未知のバッテリーに対応する事ができる。

【００４０】このように、本発明にかかるバッテリーパ
ックは、高度な制御の可能で、取扱いに人手をわずらわ
せず、いわゆる人に優しいバッテリーであり、産業上の
利用価値が高いものである。

【００４１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるバッテリーパックの外観図であ
る

【図２】本発明の実施例１の回路図である

【図３】本発明の実施例２の回路図である

【図４】本発明の実施例３の回路図である

【図５】従来のバッテリーパックの外観図である

【符号の説明】

１二次電池、２電流入出力端子、３半導体メモリー、４情報入出力端子、５プリント基板、、６直列接続用金属板、７ケース、８ネジ、９機器への取り付け用溝。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次電池と不揮発性半導体メモリーとを
具備したバッテリーパックであって、前記二次電池に電
流を入出力するための端子と前記不揮発性半導体メモリ
ーに前記二次電池に係わる情報を入出力するための端子
とを設けたことを特徴とするバッテリーパック。