JPH06178455A

JPH06178455A - 二次電池および充電装置

Info

Publication number: JPH06178455A
Application number: JP5103065A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Shiga; 正明志賀
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-10-05
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-06-24

Abstract

(57)【要約】【目的】電池駆動の電子機器で、充電方式の異なる電
池を使用することを目的とする。【構成】二次電池と電子機器間に二次電池本体に適合
した充電回路を挿入することにより、充電方式の異なる
電池も使用することができる。また充電装置側で、定電
流回路と定電圧回路をシリーズ接続することでも充電方
式の異なる電池も使用することができる。【効果】高容量の充電方式の異なる電池も使用でき、
高容量化・軽量化ができるとともに、本体を改造する必
要はない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電池駆動の電子機器の
二次電池、及び充電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来の電池駆動の二次電池で、
Ｎｉ−Ｃｄ電池と、リチウムイオン電池にいずれも使用
できる電子機器の電源部の構成図である。充電時、Ｎｉ
−Ｃｄ電池に対しては定電流充電をする必要があり、リ
チウムイオン電池に対しては定電圧充電をする必要があ
る。そのため、電気機器を安価なＮｉ−Ｃｄ電池と高容
量のリチウムイオン電池のいずれにも対応させようとす
ると定電流充電回路と定電圧充電回路の二種類の充電回
路を用意し、二次電池の種類により切り換えて使用する
必要があった。

【０００３】図９において、１は二次電池本体で、電池
パック２内に収容され、形状特徴として切り欠き部３が
設けられている。この形状特徴は、たとえばＮｉ−Ｃｄ
電池の場合は切り欠き部３がなく、リチウムイオン電池
では切り欠き部３を有するようにすることにより、電子
機器側のマイクロスイッチ４にて、スイッチ接点を切り
換えられるようにするものである。すなわち、Ｎｉ−Ｃ
ｄ電池の場合は切り欠き部３がないので、マイクロスイ
ッチの接点は４ａ側に倒れ、リチウムイオン電池の場合
は切り欠き部３があるのでマイクロスイッチの接点は４
ｂ側に倒れる。このような構成になっているので、４ａ
側に定電流充電回路５を接続しておくと定電流充電がな
され、また４ｂ側に定電圧充電回路６を接続しておくこ
とにより、定電圧充電ができるようになる。また、電子
機器の電源をオンにするとスイッチ７が７ｓ側に倒れ、
電子機器に電源が供給される。電源オフ時は７ｃ側に倒
れ、充電されるようになっている。このような構成をと
ることにより、定電流充電用の電池も定電圧充電用電池
のいずれも充電できるようになっていた。

【０００４】充電装置として、定電流充電回路と定電圧
充電回路を併せもった充電器について先行技術調査を実
施した結果、特開昭５８−６３０４０「バッテリー充電
方法」、特開昭６３−２１３４３０「定電流・定電圧充
電装置」等があったが、いずれも二次電池の充電初期に
は定電流充電を行い、充電末期に定電圧充電に切り換え
るようにしたもので、この発明が目的としている定電圧
充電に適した二次電池と、定電流充電に適した二次電池
のいずれもに使用できる充電装置とは、根本的に異なる
ものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の二次電池駆動の
電子機器は以上のように構成されていたので、種類の異
なる、例えばＮｉ−Ｃｄ電池とリチウムイオン電池を使
う場合は、二次電池本体の充電方式に応じて定電流充電
回路と定電圧充電回路の二種類の充電回路を持たなくは
ならず、装置が大型化し、更に電池種別を判別する手段
も持たなくてはならないのでコストもかかるという問題
点があった。

【０００６】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、二次電池本体の充電方式に拘
らず、定電圧充電および定電流充電のいずれの充電方式
にも対応できるようにするとともに、二次電池本体と定
電圧および定電流発生回路を着脱可能とすることで装置
の小型化・低コスト装置を得ることを目的としている。
また充電装置として電池の種別を判別する手段を必要と
しない充電装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る二次電池
は、電池本体側に定電圧発生回路、または定電流発生回
路を収容することにより、電池種別の判別を必要とする
ことなく二次電池本体に適した充電ができるような二次
電池回路を得ようとするものである。また、二次電池本
体と定電圧および定電流発生回路部分を取り外し可能な
構造としたものである。またこの発明に係る充電装置
は、充電装置側に定電圧発生回路、または定電流発生回
路を収容し、電池種別の判別を必要とすることなく二次
電池本体に適した充電ができるような二次電池回路を得
ようとするものである。更に、充電装置側が定電流充電
回路である場合、二次電池パックの最大充電電圧を、充
電装置出力電圧と整合させることにより、定電流充電回
路に定電圧発生回路の機能をも持たせるようにしたもの
である。

【０００８】

【作用】この発明における二次電池は、電池側に二次電
池本体に適合した充電方法で充電する回路を内蔵してい
るので、操作者は充電方法の異なる電池でも意識するこ
となく、そのまま使用できる。また、充電装置に、定電
流回路と定電圧回路をシリーズに挿入しているので、操
作者は充電方法の異なる電池に対しても意識することな
く、充電装置をそのまま使用できるとともに電池の種別
の判別を装置側で実施することも不要となる。また、充
電回路と、二次電池本体および定電圧、定電流発生回路
を着脱自在とすることにより、小型化・低コスト化が実
現できるとともに、二次電池本体の廃棄時には分離が簡
単にでき分別回収も可能となる。

【０００９】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１において、１は二次電池本体、２
は電池パック、５は定電流充電回路、７はスイッチ、Ｔ
Ｒ１はトランジスタ、Ｒ１は抵抗、ＺＤはツェナーダイ
オード、Ｄはダイオード、８は定電圧発生回路である。

【００１０】図１は、例えば携帯用パソコン等の電池駆
動の電子機器の電源関係を示した図であり、二次電池本
体１は電池パック２内に収容されている。今、電池駆動
の電子機器が定電流充電回路５を内蔵しているとする
と、二次電池１には、Ｎｉ−Ｃｄ電池しか使用できな
い。しかし、容量が大きく、重量の軽い、例えばリチウ
ム電池を使用するためには、定電圧充電が必要となる。

【００１１】この発明では、電子機器の定電流充電回路
５側からの定電圧を発生させる回路を介在させることに
より、二次電池本体に充電方式の異なるリチウム電池を
も使用可能とするものである。充電時はスイッチ７が７
ｃ側に倒れ、定電流充電源が定電流充電回路５から与え
られる。その電流が電池パック２に与えられ、ＴＲ１ト
ランジスタのコレクタに与えられると同時に抵抗Ｒ１を
介しトランジスタＴＲ１のベースに供給される。ベース
とＧＮＤ間にはＺＤツェナーダイオードが接続されてお
り、ベースはツェナー電圧、すなわち定電圧となり、そ
の結果ＴＲ１トランジスタのエミッタ出力は定電圧源と
なり二次電池本体１に充電される。なお、定電圧発生回
路に対し、定電圧充電回路を接続した場合には、定電圧
充電回路の供給電圧が該定電圧発生回路で規定される電
圧より高い限りにおいては、常に電圧変換されて一定電
圧が二次電池本体に供給されることは、定電圧回路の特
性より明かである。一方、給電時はダイオードＤにより
バイパスされ、スイッチ７が７ｓ側に倒れて給電する。

【００１２】この発明に対する先行調査したところ、実
開平４−６２３９「仮電池」に電池セルと並列にツェナ
ーダイオードを入れて電池セルがない場合はツェナー電
圧で電池のかわりをさせようとするものがあるが、定電
圧を発生させて充電方式の異なる二次電池に対し充電を
可能ならしめようとした本発明の意図とは異なり、全然
関係ない。また、特開平２−２１０７７０「充電機能を
備えたバッテリーパック」については、電子機器側の電
源を小さくするため二次電池を二つに分けて充電するよ
うにしたもので、上記同様、この発明の目的としたもの
とは全く異なるものである。

【００１３】実施例２．なお、上記実施例では定電圧発
生回路を電池パック２に内蔵するように説明したが、図
３に示すように二次電池本体をモジュールとして独立さ
せ、これに出力端子Ａ，Ｂを設け、さらに二次電池と分
離、独立させた定電圧発生回路８をブロック化し、該ブ
ロックと充電回路との間に接続端子Ｃ，Ｅを設け、二次
電池本体と定電圧発生回路８をネジＦで着脱可能とする
ようにしたものであり、これにより電池廃棄時に分別回
収を容易ならしめることができるとともに、定電圧充電
回路を二次電池本体１と組み合わせることにより有効活
用もできる。この実施例ではネジ止めで説明したが二次
電池本体１と定電圧発生回路８にスリワリを入れてスラ
イド式にして着脱してもこの発明が実施できることは明
白である。尚、接続端子Ａ，Ｂは二次電池本体１または
定電圧発生回路８の少なくともいずれか一方がバネ性を
有する接点にしておくことにより、安定な電源供給を可
能とすることができる。

【００１４】実施例３．次に、別の実施例について説明
する。充電回路として、定電圧充電回路が用意されてい
る場合、電源として二次電源本体はリチウム電池しか使
用できない。しかし、コスト的に安いＮｉ−Ｃｄ電池を
使用するためには、定電流充電が必要となる。図２はこ
のための実施例を示す図であり、９は定電流発生回路、
１はＮｉ−Ｃｄ等の定電流充電を必要とする二次電池本
体、６は定電圧充電回路である。

【００１５】この実施例では、電子機器側の定電圧充電
回路６からの電源を定電流発生回路９を介在させて、二
次電池本体１にＮｉ−Ｃｄ電池の使用を可能ならしめる
ものである。充電時はスイッチ７が７ｃ側に倒れ定電圧
充電電源が定電圧充電回路６から与えられる。その電源
が電池パック２に与えられ、ＴＲ２トランジスタのコレ
クタに付加されると同時に抵抗Ｒ２を介しトランジスタ
ＴＲ２のベースに与えられる。さらに二次電池本体１へ
の電流値をＲ３で検知し、ＴＲ３トランジスタにより、
トランジスタＴＲ２のベース電流が制御され、その結
果、ＴＲ２トランジスタは定電流を供給し二次電池本体
は定電流充電されることになる。なお、定電流発生回路
に対し、定電流充電回路が接続された場合は、定電流充
電回路の供給電流が定電流発生回路で規定される電流値
より大きい限りにおいて定電流が二次電池本体に供給さ
れることは、定電流回路の特性より自明である。一方、
給電時はダイオードＤによりバイパスされスイッチ７が
７ｓ側に倒れて給電が行われる。

【００１６】実施例４．なお、上記実施例では定電流発
生回路を電池パック２に内蔵するように説明したが、図
３に示すように定電流回路を一つのブロックとして二次
電池と着脱可能な構造とすることにより廃棄時に分別回
収を可能とすることができるとともに、定電流充電回路
を二次電池本体１と組み合わせることにより有効活用も
できる。

【００１７】実施例５．実施例１では、二次電池本体１
に対し、一つの定電圧回路８を設けたのに対し本実施例
では、図４に示すように二次電池本体１を構成する電池
セル１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれに定電圧回路８ａ，８
ｂ，８ｃを設けたことを特徴としている。二次電池本体
１を構成する電池セル１ａ，１ｂ，１ｃは、実施例１で
は二次電池本体１として表現している。この実施例で
は、電池セル１ａ，１ｂ，１ｃ各々に定電圧回路８ａ，
８ｂ，８ｃを設けるようにしている。定電圧回路８ａ，
８ｂ，８ｃの動作は、実施例１で説明した定電圧回路８
と同じである。このように構成することにより、電池セ
ル、１ａ，１ｂ，１ｃのセル間の端子電圧のバランスが
くずれた時も各セルの最大充電電圧は、定電圧回路８
ａ，８ｂ，８ｃで、決まるので、最大充電電圧を越える
ことがなくなり、電池セル１ａ，１ｂ，１ｃの充電は無
理なく実施できる。尚説明の都合上電池セルは３個で説
明したが、３個に限定されることはなく、２個以上の複
数の電池セルから構成される二次電池に対してもこの発
明が実施できることは明らかである。

【００１８】実施例６．実施例５では、電池セル毎に定
電圧回路８ａ，８ｂ，８ｃを設けているが、本実施例は
複数の電池セルを一組として定電圧回路を設けるように
したものである。図５において、二次電池本体１を構成
する電池セル１ａ₁ ，１ａ₂ を一組として一つのブロッ
クを構成し定電圧回路を設けている。この実施例では１
ａ₁ ，１ａ₂ の組と、１ｂ₁ ，１ｂ₂ の組と、１ｃ₁ ，
１ｃ₂ の組を構成するそれぞれの電池セルをブロックと
して、３ブロックに対し各々８ａ，８ｂ，８ｃの定電圧
回路を設けている。このような構成をとることにより、
特に電池セルを多段に直列にする場合は、定電圧回路８
ａ〜８ｃの個数が節約できるメリットがあり、また、全
体を１個の定電圧回路で接続した場合に比較して、電池
セル１ａ₁ 〜１ｃ₂間のバラツキに対しても、ブロック
を分割したことにより当ブロック外への影響を抑制する
ことができる。尚説明の都合上電池セルは２個一組で説
明したが、２個に限定されるものではなく、２個以上の
複数個であっても良いし、ブロックも３ブロックで説明
しているが２ブロック以上の複数個であれば、この発明
を実施できることは明白である。

【００１９】実施例７．これまで述べてきた実施例は、
二次電池側に回路を挿入する方法であったが、充電装置
側に同様な考え方をとり入れたのが本実施例である。図
６において、定電圧充電回路６にて定電圧化された電源
が、定電流充電回路５に与えられる。定電流充電回路５
により、二次電池パック２の二次電池本体１の最大電流
を越えないように電流が制御される。このような構成を
とることにより、例えば二次電池パック２がＮｉ−Ｃｄ
電池である場合は定電流充電ができる。リチウムイオン
電池の場合は定電圧充電であるが定電圧充電回路６の動
作により定電圧充電が実現する。尚充電初期には大電流
が流れるが、定電流充電回路５の働きで、電流制限が働
くので望ましい充電が実現できる。このように定電圧充
電回路６と定電流充電回路５をシリーズにつなぐことに
より、リチウムイオン電池のような定電圧充電の必要な
二次電池にも、Ｎｉ−Ｃｄ電池のように定電流充電の必
要な二次電池にも使用することができる。

【００２０】実施例８．実施例７では、定電圧充電回路
６のあとに、定電流充電回路５を挿入したが、この実施
例では、図７に示すように定電流充電回路５のあとに、
定電圧充電回路６を入れたものである。この実施例も実
施例７と同様に動作して、同様の効果が得られる。この
構成の場合、定電圧充電回路６が後段にあるので特に定
電圧充電を必要とするリチウム二次電池等については定
電圧化された電圧が直接供給されるので望ましい充電が
なされる。勿論定電流充電を必要とするＮｉ−Ｃｄ二次
電池にも、定電流充電回路５の働きで充電できることは
云うまでもない。

【００２１】実施例９．例えばＮｉ−Ｃｄ電池のような
定電流充電を必要とする二次電池の充電時の端子電圧の
最大値は公称電圧の約１．３倍程度である。一方例えば
リチウムイオン電池のような定電圧充電を必要とする二
次電池は最大端子電圧と等しい電圧で充電する必要があ
る。このような充電時の充電電圧の特性を考慮して定電
流充電を要する二次電池の端子電圧と、定電圧充電を要
する二次電池の最大充電電圧の関係を、（定電流充電を要する二次電池の公称電圧）＜（定電圧
充電を要する二次電池の最大充電電圧）なる関係が成り立つようにして電池パックに設定する。
このように設定することにより、定電圧充電を要する二
次電池は最大充電電圧で充電できるとともに、定電流充
電を要する二次電池も定電流回路５の働きで適正に充電
することができる。上記の条件で定電流回路の出力が、
定電圧充電を要する最大充電電圧になるよう回路設計を
行うことにより、定電流充電、定電圧充電のいずれにも
対応できる充電装置が得られる。具体的には図８に示す
ように、電源より電圧調整手段１０を用いて、あらかじ
め定電流回路５の出力電圧が定電圧充電を要する二次電
池の最大充電電圧になるよう設定しておくことで実現で
きる。電圧調整手段１０は、定電流回路５の後段に設け
ても同様な効果が得られることは明白である。電圧調整
手段１０は説明しやすいように単純なものを示している
が、電子回路で構成しても良いことは明白である。更に
電源回路の設計時点で、定電流回路５の出力電圧を定電
圧充電を要する二次電池の最大充電電圧になるように設
計すれば、電圧調整手段１０を省け、この発明を実施す
ることは明白である。

【００２２】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、二次電
池本体と電子機器側充電回路の間に、二次電池に適合し
た定電圧、若しくは定電流発生回路を介在させているの
で、定電圧充電、定電圧充電といった充電方式の違いに
わずらわされることなく二次電池本体に対しフールプル
ーフで充電操作を行うことができる。

【００２３】また、二次電池本体と定電圧及び定電流発
生回路がモジュールとして着脱可能な構造となっている
ため、小型化・低コスト化が図れるとともに、電池廃棄
時には分離が簡単で分別回収が可能となる。

【００２４】さらに、二次電池を構成する各電池セル毎
に定電圧発生回路を設けるようにしたので、各電池セル
間の端子電圧のバランスがくずれた時にも、最大充電電
圧を越えることなく、無理なく充電動作を実行できる。
また、複数の電池セル毎にブロックを構成し、ブロック
対応に定電圧回路を設けるようにしたので、定電圧回路
の個数節約という利点に加え、全電池セルを１つの定電
圧回路で充電する場合に比べて、電池セル間のバラツキ
がブロック内で吸収できるという効果を奏する。

【００２５】さらに、充電装置に定電流回路と定電圧回
路をシリーズに挿入しているので、操作者は充電方法の
異なる電池でも意識することなく、二次電池本体に適し
た充電を行うことができる。

【００２６】加えて、充電装置の出力電圧を、二次電池
の最大充電電圧と整合関係を持たせて調整するようにし
たので、充電装置から定電圧発生回路を省くことが可能
となり、定電流発生回路からのみ構成された充電装置に
おいて、定電圧充電、定電流充電いずれの二次電池にも
対応可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による電池駆動の電子機器
の電源関係を示す構成図である。

【図２】この発明の他の実施例による電池駆動の電子機
器の電源関係を示す構成図である。

【図３】この発明の他の実施例による二次電池本体、及
び定電圧、定電流発生回路をモジュール化して実装した
例を示す図である。

【図４】この発明の他の実施例による電池駆動の電子機
器の電源関係を示す構成図である。

【図５】この発明の他の実施例による電池駆動の電子機
器の電源関係を示す構成図である。

【図６】この発明の他の実施例による電池駆動の電子機
器の電源関係を示す構成図である。

【図７】この発明の他の実施例による電池駆動の電子機
器の電源関係を示す構成図である。

【図８】この発明の他の実施例による電池駆動の電子機
器の電源関係を説明するための構成図である。

【図９】従来の電池駆動の電子機器の電源関係を示す構
成図である。

【符号の説明】

１二次電池本体２電池パック５定電流充電回路６定電圧充電回路７スイッチ８定電圧発生回路９定電流発生回路Ａモジュール出力端子Ｂモジュール出力端子Ｃ接続端子Ｅ接続端子Ｆネジ１０電圧調整手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定電流充電を必要とする二次電池におい
て、二次電池本体と電気的に介在し、上記二次電池本体
に電気的および機械的に結合された定電流発生回路を設
けたことを特徴とする二次電池。
【請求項２】定電圧充電を必要とする二次電池におい
て、二次電池本体と電気的に介在し、上記二次電池本体
に電気的および機械的に結合された定電圧発生回路を設
けたことを特徴とする二次電池。
【請求項３】上記定電圧若しくは定電流発生回路が二
次電池本体と脱着可能なことを特徴とする請求項第１項
または、第２項記載の二次電池。
【請求項４】定電圧充電を必要とする二次電池におい
て、二次電池を構成する各電池セル毎に定電圧発生回路
を設けたことを特徴とする二次電池。
【請求項５】定電圧充電を必要とする二次電池であっ
て、二次電池を構成する各電池セルにおいて、複数セル
を一組として複数ブロックに配置し、各ブロック毎に定
電圧発生回路を設けたことを特徴とする二次電池。
【請求項６】二次電池の充電回路において、定電圧充
電回路の後段に定電流充電回路を挿入したことを特徴と
する二次電池充電装置。
【請求項７】二次電池の充電回路において定電流充電
回路の後段に定電圧充電回路を挿入したことを特徴とす
る二次電池充電装置。
【請求項８】定電流回路から構成された二次電池の充
電装置において、前記、定電流回路の出力電圧を定電圧
充電を必要とする二次電池を構成する電池セル数と前記
電池セル充電に必要な最大充電電圧の積として設定する
ことを特徴とする二次電池充電装置。