JP2000184607A - バッテリー装置及びこれを用いた電子機器 - Google Patents

バッテリー装置及びこれを用いた電子機器

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JP2000184607A
JP2000184607A JP10354356A JP35435698A JP2000184607A JP 2000184607 A JP2000184607 A JP 2000184607A JP 10354356 A JP10354356 A JP 10354356A JP 35435698 A JP35435698 A JP 35435698A JP 2000184607 A JP2000184607 A JP 2000184607A
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battery
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battery device
power supply
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Yoshihiko Nishimura
欣彦 西村
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一個のバッテリーにおいて多様な電圧出力を
得ることができ、電子機器への装着時に当該機器が要求
する電圧や電源容量を自動的に判別して電力供給を行
う。 【解決手段】 バッテリー装置1からの電源供給を受け
て駆動される電子機器2において、電子機器2の要求す
る電圧又は電源容量を示す信号をバッテリー装置1に対
して送出する。バッテリー装置1はその出力電圧又は電
源容量を決定する規定手段3を有しており、電子機器2
の要求する電圧又は電源容量を示す信号を規定手段3が
受け、これによってバッテリー装置1の出力電圧を変更
した上で電子機器2に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリー装置を
機器に装着すると、自動的に機器側の要求する電圧又は
電源容量を把握して当該機器への電源供給を行えるよう
に構成したバッテリー装置及びこれを用いた電子機器に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】バッテリー駆動式の電子機器において
は、通常、これに必要な電圧が機種毎に異なるため、各
機種に応じた電圧や電源容量のバッテリーが使用され
る。つまり、各機器が要求する電圧に合せた電圧を出力
するバッテリーが機器毎に設計されることになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置にあっては、下記に示すような問題がある。
【0004】(1)機器毎に異なった出力電圧のバッテ
リーを用いる必要があるため、複数の機器についてバッ
テリーの共用化が図れない。例えば、複数の機器におい
て同じタイプの2次電池を使用する場合に、ある機器が
要求する電圧と、他の機器が要求する電圧とが異なって
いる状況では、機器毎に異なる仕様のバッテリーを用意
しなければならない。
【0005】(2)使用者によるバッテリーの機器への
誤装着を防止する手段を講じる必要がある。つまり、使
用者が電圧仕様の異なるバッテリーを間違えて別の機器
に取り付けてしまうことがないように、バッテリーの形
状や機器への取り付けの仕方を特殊な形態とし、バッテ
リーとこれを使用する機器との接続関係が一意に決まる
ようにする必要性が生じる。
【0006】(3)同じバッテリーを複数の機器におい
て使用することで、バッテリーの共用化を図ろうとする
場合に、当該バッテリーの電圧が一定とされていたた
め、各機器が要求する電圧を得るためには機器側にバッ
テリー電圧を所望の電圧に変換するための回路を搭載す
る必要がある。つまり、このような電圧変換は一般に電
力ロスを伴うので、バッテリー駆動式の電子機器にとっ
ては連続駆動時間の短縮につながり、好ましくない。
【0007】そこで、本発明は、一個のバッテリーにお
いて多様な電圧出力を得ることができるようにし、電子
機器への装着時に当該機器が要求する電圧や電源容量を
自動的に判別して電力供給を行うことを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題を
解決するために、電子機器からの要求に応じた出力電圧
又は電源容量を規定する規定手段をバッテリー装置内に
設け、該規定手段によって電池に基づく出力電圧を変更
して電子機器に出力することで、電子機器の要求する電
源供給を可能にしたものである。
【0009】従って、本発明によれば、バッテリー装置
を電子機器に装着する際に、機器の要求する電圧又は電
源容量を自動判別して当該機器への電源供給を行うこと
ができる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、本発明についての基本構
成を示すものであり、バッテリー装置1と、該バッテリ
ー装置1からの電源供給を受けて駆動される電子機器2
を示している。
【0011】バッテリー装置1は、電子機器2からの要
求に応じた出力電圧又は電源容量を規定する規定手段3
を有しており、該規定手段3によって電池に基づく出力
電圧を変更して該電圧(これを「Vout」と記す。)を
出力端子4、4から外部に出力する構成となっている。
尚、図では規定手段3に対して電圧源の記号で示す複数
の電池5、5、・・・が示されているが、その数は1個
でも構わないし、また、それが1次電池であるか又は2
次電池であるかの如何は問わない。
【0012】電子機器2は、上記出力端子4、4に対応
する電源供給端子6、6を備えており、該電子機器2か
らバッテリー装置1には機器の要求する電圧又は電源容
量を示す信号や指示が送られる。つまり、電子機器2に
は、映像機器や音響機器の他、コンピュータをはじめと
する情報処理機器等の多種多用な機器が含まれ、これら
の機器において共通に使用できるバッテリー装置を提供
するにあたっては、各機器に必要な電源電圧や電源容量
をバッテリー装置1に対して通知する必要がある。
【0013】この通知をバッテリー装置が受けること
で、対象機器が要求する電圧又は電源容量の把握及び供
給が可能となる。即ち、上記したようにバッテリー装置
1にはその出力電圧や電源容量を決定する規定手段3が
設けられているので、電子機器2の要求する電圧又は電
源容量を示す信号を規定手段3が受けた場合にバッテリ
ー装置の出力電圧Voutを要求に応じて変更した上で電
子機器2に電源供給を行う。
【0014】規定手段3による上記Voutや電源容量の
変更については、例えば、下記に示す方法が挙げられ
る。
【0015】(I)複数の電池と、該電池の接続関係や
組み合わせを規定するためのスイッチ手段を設ける方法 (II)一つの電圧源に電圧変換手段を接続して所望の
電圧を取り出す方法 (III)方法(I)と(II)の組み合わせによる方
法。
【0016】先ず、方法(I)は、規定手段3が電子機
器2からの要求電圧や必要な電源容量を示す信号(制御
信号)を受けたときに切り換えられるスイッチ手段を有
するように構成し、該スイッチ手段によって複数の電池
の接続関係を規定することで選択される電池に基いてそ
の出力電圧を外部に出力する方法である。
【0017】図2は、電圧源の記号で示す2つのバッテ
リーセル7A、7Bと、これらに接続されるスイッチ手
段3aとして3つのスイッチ素子SW1、SW2、SW
3を用いて出力電圧の可変制御を行うように構成した例
を示すものである。
【0018】図示するように、バッテリーセル7Aの正
極(端子)は、スイッチ素子SW1を介して端子T1に
接続されるとともに、スイッチ素子SW2を介してバッ
テリーセル7Bの負極(端子)に接続されている。そし
て、バッテリーセル7Aの負極が端子T2に接続される
とともに、スイッチ素子SW3を介してバッテリーセル
7Bの負極に接続され、該バッテリーセル7Bの正極が
端子T1に接続されている。尚、端子T1、T2が上記
した出力端子4、4に相当する。
【0019】バッテリーセル7Aの電圧を「VA」と
し、バッテリーセル7Bの電圧を「VB」とした場合
に、例えば、スイッチ素子SW1だけがオン状態(ある
いは閉成)とされる状況では、端子T1と端子T2との
間にバッテリーセル7Aだけが接続された状態となるの
で出力電圧は「VA」となる。また、スイッチ素子SW
2だけがオン状態とされる状況では、端子T1とT2と
の間でバッテリーセル7Aと7Bとが直列接続とされた
状態となるので出力電圧は「VA+VB」となる。
【0020】このようにセルの接続関係を変更すれば、
1個のバッテリー装置において異なる種類の電圧を出力
を得ることができ、例えば、「VA=VB」としたとき
にVout=VA、2・VAのいずれかを選択して使用し
たり、あるいは、スイッチ素子SW1、SW3をオン状
態とし、SW2をオフ状態(あるいは開成)とすること
でバッテリーセル7Aと7Bとを並列に接続して電源容
量を変えるといった各種の態様が可能となる。
【0021】尚、スイッチ素子としては機械式スイッチ
や半導体スイッチ素子等を用いることができ、素子の切
換を機械的に行う場合にはバッテリー装置を電子機器に
装着したときに、電子機器側に形成された部材(突部や
凹部等)との位置関係に応じてスイッチの状態を強制的
に規定したり、あるいは素子の切換を電子的に行う場合
には電子機器から送られてくる信号によって素子のオン
/オフ状態を規定する等、各種の態様が挙げられる。
【0022】また、図2では理解を容易にするために2
つのバッテリーセルを用いた例を示したが、セルやスイ
ッチ素子の数を増やすことによって多様な電圧を取り出
したり、電源容量の設定が可能であることは勿論であ
る。例えば、図3に示すように、N個のセル7A、7
B、7C、・・・を用いる場合には、図2の回路接続を
そのまま横方向に並列的に拡張した回路配置にすれば良
い。つまり、N=3の場合には、3つのバッテリーセル
7A、7B、7Cとスイッチ素子SW1乃至SW6を用
い、セル7Aが配置されたラインとセル7Bが配置され
たラインとの間に図2と同様にスイッチ素子S1乃至S
3を配置し、かつ、セル7Bが配置されたラインとセル
7Cが配置されたラインとの間には、図2と同様の接続
関係をもってスイッチ素子S4乃至S6を配置する。こ
の場合に得られる電圧の種類を表形式に示すと下表のよ
うになる(但し、各セルの内部抵抗や素子抵抗等は一切
無視する。)。
【0023】
【表1】 尚、上表においてバッテリーセル7A、7B、7Cの各
電圧をそれぞれ「VA」、「VB」、「VC」としてお
り、また、スイッチ素子の状態については、「1」がオ
ン状態、「0」がオフ状態をそれぞれ示している。
【0024】このように、N個のセルへの拡張にあたっ
ては、各セルの電圧が全て異なる場合に、ゼロボルトの
状態を含めて2のN乗通りの電圧(Vout)が得られる
ことは明らかである。
【0025】また、スイッチ手段3aによって複数の電
池の直列接続関係が規定されることで、該電池の組み合
わせに応じた電圧を外部に出力できるようにすると、構
成の簡単化や拡張の容易さ等の面で利点がある。
【0026】上記方法(II)は、一つの電圧源に基づ
く電圧を所望の電圧に変換する方法であり、上記規定手
段3が電池の出力電圧を当該電圧とは異なる電圧に変換
するための電圧変換手段を備えており、電子機器2から
の要求電圧を示す信号を規定手段3が受けたときに、電
圧変換手段によって電子機器の要求電圧が外部に出力さ
れる。
【0027】図4は1つの電圧源8(セル電圧を示
す。)と、電圧変換手段(電圧コンバータあるいは電圧
変換ブロック)9とによって構成されたバッテリー装置
の一例を示したものであり、電圧源8の正極が電圧変換
手段9の入力端子に接続されており、電圧変換手段9の
出力端子が端子T1に接続されている。そして、電圧源
8の負極が端子T2に接続されている。
【0028】電圧変換の方式については、一般的に用い
られる高周波インバータによる方法等が挙げられるが、
その方法の如何は問わない。
【0029】また、上記方法(I)ではセルの組み合わ
せの数に応じた不連続の電圧しか得られないのに対し
て、この方法(II)では、バッテリー装置に内蔵する
セルの出力電圧を連続的に変化させることで任意の電圧
を取り出すことができるという利点があり、また、電圧
変換手段9としてクロスコンバータを組み込むことによ
ってセル電圧に対して高い電圧や低い電圧をも取り出す
ことが可能となる。
【0030】方法(III)は、上記方法(I)と(I
I)とを組み合わせた方法であり、例えば、図2におけ
るバッテリーセル7Bを、図4に示す構成に置き換える
ことによって、出力電圧VBを任意の電圧に規定するこ
とができるので、方法(I)のみを用いる場合に比べて
使用電圧を広範囲にすることができる。
【0031】上記したように、電子機器からバッテリー
装置に対して要求される出力電圧又は電源容量を識別す
るための手段を講じる必要があり、以下ではその方法に
ついて2例を挙げて説明する。
【0032】図5及び図6は、電子機器に設けられた電
圧又は電源容量の設定用(あるは指示用)識別子を検出
する検出手段を設け、該検出手段からスイッチ手段に送
られる信号によって当該スイッチ手段の状態が規定され
るように構成した例を示すものであり、本例では、電子
機器側に設けられた電圧設定用部材の有無を検出するこ
とで使用電圧を判別している。
【0033】図5において、バッテリー装置としてのバ
ッテリーパック10には、上記端子T1やT2にそれぞ
れ相当する端子11、12が形成されるとともに、検出
手段13が付設されている。
【0034】バッテリーパック10は、機器側に用意さ
れたバッテリーケース(あるいはバッテリー収容部)1
4に装着して使用されるが、該バッテリーケースには設
定用識別子15が形成されている。本例では、設定用識
別子15として(使用)電圧設定用の凸部が設けられて
おり、検出手段13として凸部の有無を検知する検知用
スイッチがバッテリーケース14に設けられている。つ
まり、凸部が上記したバッテリーパック10の検知用ス
イッチによって検知されることで機器の使用に必要な電
圧がバッテリーパック10に通知される。例えば、機器
において高い電圧を必要とする場合にはケース内に凸部
を形成し、低い電圧で済む場合にはこのような凸部を形
成しないという取極を予め行っておくことで、凸部の有
無によって異なる電圧を区別することができる。
【0035】図6は回路構成の一例を示すものである。
【0036】バッテリーパック10をバッテリーケース
14に装着したときに、機器側に形成された設定用識別
子(凸部)15によって検出手段(検知用スイッチ)1
3が押されたとすると、この時の信号がセルの接続規定
処理部(上記規定手段3に相当し、例えば、図2に示し
たスイッチ手段3aを有している。)16に送出され
る。また、機器側に凸部が形成されていない場合には検
出手段13から接続規定処理部16にはそのような信号
が送出されない。
【0037】つまり、該信号はバッテリーセル17、1
7′の接続状態を決定するための制御信号として利用さ
れ、これによって接続規定処理部16内のスイッチ素子
の状態が規定されてバッテリーパック10の出力電圧が
自動的に決定される。
【0038】尚、この例のように凸部の有無だけでな
く、その突出量や大きさ、形状、位置等について違いを
設けることで2以上の電圧を識別できることは勿論であ
る。
【0039】また、これに限らず、バッテリー装置と電
子機器との間で通信路を形成し、両者の間で必要な情報
のやり取りを行う構成を用いても良い。
【0040】図7及び図8はそのような構成例を示した
ものである。図7に示すように、バッテリーパック18
には、上記端子T1、T2に相当する端子19、20の
他に、機器との間で双方向(性)通信を実現するための
端子部(あるいは通信ターミナル)21が設けられてお
り、機器側のバッテリーケース22には当該端子部21
に対応する端子部23が設けられている。よって、バッ
テリーパック18をバッテリーケース22に装着して端
子部同士を接続することで両者は互いに情報交換を行う
ことが可能となる。
【0041】図8は回路構成の一例を示すものであり、
端子部21と端子部23とが接続された状態を示してお
り、機器側に設けられたマイクロプロセッサ(制御手
段)24とバッテリーパック18側に設けられたマイク
ロプロセッサ(上記規定手段3に相当する。)25とが
通信によって結ばれている。
【0042】よって、バッテリーパック18をバッテリ
ーケース22に装着したときに端子部同士の接続によっ
て通信チャンネルが確立すると、機器側のマイクロプロ
セッサ24からバッテリーパック18側のマイクロプロ
セッサ25に対して必要な電圧を示す情報が送出され、
これによってマイクロプロセッサ25から電圧変換部2
6に送出される制御信号によってバッテリーパック18
の出力電圧が規定される(つまり、この例では上記した
方法(II)が採用されており、セル27の電圧が、マ
イクロプロセッサ25の制御下におかれた電圧変換部2
6を介して外部に出力される。)。
【0043】尚、機器側ではこれにバッテリーパック1
8を装着したままの状態において要求電圧を機器の動作
状況やバッテリーの消費状況に応じて変更することがで
きる(セル27の状態(残存容量や出力可能電圧等)は
電圧変換部26によって監視され、その情報をマイクロ
プロセッサ25は常に把握しているので、双方向通信を
使ってマイクロプロセッサ25から機器側のマイクロプ
ロセッサ24に対して電源消費に係る状況報告が可能と
なるから。)。
【0044】以上のように、バッテリー装置内に設けら
れた上記規定手段3と電子機器2との間で通信路を形成
するための通信接続手段(21、23)を設け、該通信
接続手段を介して規定手段3が電子機器2からの要求電
圧又は電源容量を示す信号を受信するように構成した
り、また、規定手段3から電子機器(の制御手段)に対
してバッテリー消費の状態を示す情報を送出すること
で、より詳細な電源供給の制御が可能となる。例えば、
バッテリーの消耗を電子機器に対して通知することで、
バッテリーからの電源供給が断たれる前に、メモリ内容
の退避等、緊急を要する処理を完了させることで不測の
事態の発生を防ぐことができる。
【0045】しかして、本発明によれば、例えば、下記
に示す利点を得ることができる。
【0046】・機器毎に要求される電圧や電源容量に対
してバッテリー装置側で対応することができるので、各
機器について異なるバッテリー装置を用意する必要がな
くなる。
【0047】・機器側に電圧変換の機能を設ける必要が
ないので、機器毎に電圧変換回路を搭載する必要がなく
なり、機器内での電圧変換に伴う電力ロスがなくなる。
また、その分、機器の小型化や低コスト化等を図ること
ができる。
【0048】・機器の使用者にとっては機器に応じた使
用電圧の相違を意識することがなくなり、同じバッテリ
ー装置を多種多様な電子機器に使用することができる。
よって、機器毎に異なるバッテリー装置を見つけ出す手
間から解放される。
【0049】
【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、請求項1や請求項8に係る発明によれば、バッテリ
ー装置を電子機器に装着する際に、機器の要求する電圧
又は電源容量を自動判別して当該機器への電源供給を行
うことができるので、複数の機器についてバッテリー装
置の共用化を図ることができる。また、バッテリー装置
の電子機器への誤装着を防ぐための手段が不要となり、
しかも、機器内に仕様の異なる電圧変換手段を個別に設
ける必要がなくなる。
【0050】請求項2や請求項9に係る発明によれば、
電子機器からの要求電圧又は電源容量を示す信号を受け
たときにスイッチ手段の制御によって異なる出力電圧を
容易に取り出すことができるので、回路構成の簡単化や
バッテリー装置にかかるコストの削減が可能となる。
【0051】請求項3や請求項10に係る発明によれ
ば、電子機器からの要求電圧を示す信号を規定手段が受
けたときに電圧変換手段によって要求電圧を外部に出力
する構成を用いることで、電子機器に必要な電圧値を容
易に生成することができる。
【0052】請求項4に係る発明によれば、複数の電池
に係る直列接続関係についての組み合わせに応じた電圧
を取り出すことによって、複数種の電圧から所望の電圧
を選択して簡単に外部に出力することができる。
【0053】請求項5や請求項6に係る発明によれば、
電子機器に設けられた電圧又は電源容量の設定用識別子
を検出してスイッチ手段の状態を規定してバッテリー装
置の出力電圧が決定されるように構成しているので、電
圧又は電源容量の識別のための構成が簡単化され、バッ
テリー装置や電子機器についてコストの削減を図ること
ができる。
【0054】請求項7に係る発明によれば、バッテリー
装置と電子機器との間で通信路を形成して、これを通し
て電子機器からの要求電圧又は電源容量を示す信号を伝
送することによって、バッテリー装置から電子機器への
電源供給の制御をより詳細に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る基本構成を示す図である。
【図2】2つのバッテリーセルと3つのスイッチ素子を
用いて出力電圧の可変制御を行う構成例を示す回路図で
ある。
【図3】図2の構成を3つ以上のバッテリーセルの使用
例に拡張した場合について説明するための回路図であ
る。
【図4】一つの電圧源に電圧変換手段を接続して所望の
電圧を取り出す方法について説明するための図である。
【図5】図6とともにバッテリー装置の機器への接続例
について説明するための図であり、本図は機器側に設け
られる凸部の有無によって使用電圧を識別する様子を示
す概略図である。
【図6】バッテリー装置と機器との接続状態を示す回路
ブロック図である。
【図7】図8とともにバッテリー装置と機器との間で双
方向通信を行う接続例について説明するための図であ
り、本図は両者にそれぞれ設けられた端子部同士の接続
を示す概略図である。
【図8】バッテリー装置と機器との接続状態を示す回路
ブロック図である。
【符号の説明】
1…バッテリー装置、2…電子機器、3…規定手段、3
a…スイッチ手段、5…電池、9…電圧変換手段、13
…検出手段、15…設定用識別子、21、23…通信接
続手段

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子機器からの要求に応じた出力電圧又
    は電源容量を規定する規定手段を有し、該規定手段によ
    って電池に基づく出力電圧又は電源容量を変更して電圧
    を外部に出力するようにしたことを特徴とするバッテリ
    ー装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載したバッテリー装置にお
    いて、 規定手段が、電子機器からの要求電圧又は電源容量を示
    す信号を受けたときに切り換えられるスイッチ手段を有
    しており、該スイッチ手段によって複数の電池の接続関
    係を規定することで選択される電池に基づく出力電圧が
    外部に出力されることを特徴とするバッテリー装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載したバッテリー装置にお
    いて、 規定手段が電池の出力電圧を当該電圧とは異なる電圧に
    変換するための電圧変換手段を備えており、電子機器か
    らの要求電圧を示す信号を規定手段が受けたときに、電
    圧変換手段によって上記要求電圧が外部に出力されるこ
    とを特徴とするバッテリー装置。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載したバッテリー装置にお
    いて、 スイッチ手段によって複数の電池の直列接続関係が規定
    されることで、該電池の組み合わせに応じた電圧が外部
    に出力されることを特徴とするバッテリー装置。
  5. 【請求項5】 請求項2に記載したバッテリー装置にお
    いて、 電子機器に設けられた電圧又は電源容量の設定用識別子
    を検出する検出手段を設け、該検出手段からスイッチ手
    段に送られる信号によって当該スイッチ手段の状態が規
    定されることを特徴とするバッテリー装置。
  6. 【請求項6】 請求項4に記載したバッテリー装置にお
    いて、 電子機器に設けられた電圧又は電源容量の設定用識別子
    を検出する検出手段を設け、該検出手段からスイッチ手
    段に送られる信号によって当該スイッチ手段の状態が規
    定されることを特徴とするバッテリー装置。
  7. 【請求項7】 請求項3に記載したバッテリー装置にお
    いて、 規定手段と電子機器との間で通信路を形成するための通
    信接続手段を設け、該通信接続手段を介して規定手段
    が、電子機器からの要求電圧又は電源容量を示す信号を
    受信するようにしたことを特徴とするバッテリー装置。
  8. 【請求項8】 バッテリー装置からの電源供給を受けて
    駆動される電子機器において、 (イ)電子機器がその要求する電圧又は電源容量を示す
    信号をバッテリー装置に対して送出すること、 (ロ)バッテリー装置がその出力電圧又は電源容量を決
    定する規定手段を有しており、電子機器の要求する電圧
    又は電源容量を示す信号を規定手段が受けてバッテリー
    装置の出力電圧又は電源容量を変更した上で出力電圧が
    電子機器に送出されること、 を特徴とする電子機器。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載した電子機器において、 バッテリー装置内の規定手段が、電子機器の要求する電
    圧又は電源容量を示す信号を受けたときに切り換えられ
    るスイッチ手段を有しており、該スイッチ手段によって
    複数の電池の接続関係を規定することで選択される電池
    に基づく出力電圧がバッテリー装置から電子機器に供給
    されることを特徴とする電子機器。
  10. 【請求項10】 請求項8に記載した電子機器におい
    て、 バッテリー装置内の規定手段が電池の出力電圧を当該電
    圧とは異なる電圧に変換するための電圧変換手段を備え
    ており、電子機器からの要求電圧を示す信号を規定手段
    が受けたときに、電圧変換手段によって上記要求電圧が
    バッテリー装置から電子機器に供給されることを特徴と
    する電子機器。
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