JP2001218381A - 蓄電装置 - Google Patents

蓄電装置

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JP2001218381A JP2000028287A JP2000028287A JP2001218381A JP 2001218381 A JP2001218381 A JP 2001218381A JP 2000028287 A JP2000028287 A JP 2000028287A JP 2000028287 A JP2000028287 A JP 2000028287A JP 2001218381 A JP2001218381 A JP 2001218381A
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シュン−ミン ファン
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    • H02J7/00306—Overdischarge protection

Abstract

(57)【要約】 【課題】 瞬時の高電力出力の要件を満たし、かつ使用
可能な作動時間を伸ばすことができる蓄電装置を提供す
る。 【解決手段】 蓄電装置１は、少なくとも１つの電池２
と、完全に充電されたときに電池２より低い内部インピ
ーダンスを有し、電池２と並列に接続された少なくとも
１つのスーパーキャパシタ４と、電気を供給する出力端
部３とを含む。スーパーキャパシタ４は、パルス電流出
力の主な電源である。電池２は、スーパーキャパシタ４
を充電するために使用され、パルス電流出力の２次的電
源である。電池２とスーパーキャパシタ４を接続するた
めに、コンバータまたは限流抵抗当を必要としない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電装置およびこ
れを使用する装置に関する。
【０００２】さらに詳述すると、本発明は、パルス負荷
電流（ｐｕｌｓｅｄ ｌｏａｄ ｃｕｒｒｅｎｔ）を伴
う適用分野で使用される充電式蓄電装置、およびこれを
備えた可搬式電動ツールに関する。
【０００３】
【従来の技術】コードレスドリルや電気のこぎり、電動
式釘打ち器（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｎａｉｌ−ｐｕｎｃｈ
ｅｒ）などの可搬かつ充電式の電動ツールは、電気を供
給するための電池パック（バッテリパック）を必要とす
る。この電池パックは、蓄電装置を形成する。
【０００４】図１に示すように、従来の電池パック、す
なわち蓄電装置１は、直列に接続された複数の電池２、
および電気出力端部３を含む。使用電圧（動作電圧）は
複数の電池をカスケード接続することによって達成され
る。従来は、その容量の２０倍の大きさとなることもあ
る大きな瞬時電流を発生させることができ、パルス負荷
電流を供給するために使用されるニッケルカドミウム電
池が使用されてきた。
【０００５】しかし、ニッケルカドミウム電池のエネル
ギー密度は十分には高くなく、したがって、この電池は
重く、使用可能な作動時間が短い。リチウムイオン電池
やリチウムポリマー電池（ｌｉｔｈｉｕｍ ｐｏｌｙｍ
ｅｒ ｂａｔｔｅｒｙ）などのリチウム電池は、軽量で
エネルギー密度が高いという利点を有するが、大電流の
放電には適さず、したがってパルス負荷電流の適用分野
で使用することはできない。したがって、従来の電池パ
ックおよび可搬式電動ツールは、重く、使用可能な作動
時間が不足しているという欠点を有する。
【０００６】従来の電池パックおよび可搬式電動ツール
は、２次電池の特性によっても厳しく制限される。ま
た、電池が高速で放電することができず、制限された電
力出力を有するという欠点の他に、さらに多くの問題
が、特にパルス負荷電流を伴う適用分野で生じる。例え
ば、高い電気出力は２次電池の容量およびサイクル寿命
を減少させることになり、通常は、電池は放電が不完全
な状態で再充電され、これが深刻な記憶効果（ｍｅｍｏ
ｒｙ ｅｆｆｅｃｔ）を招き、電池の容量および寿命を
激減させる。
【０００７】電池にコンデンサを接続することは、大き
な瞬時電流出力の要件を満たす解決策である。電池は、
大量の電気を蓄積することはできるが、それほど高速で
電気を送出することはできず、出力電力は制限される。
これに対して、コンデンサは大量の電流を提供すること
はできるが、長時間持続することができず、そのエネル
ギー密度は電池よりはるかに低い。全てのタイプのコン
デンサの中でも、スーパーキャパシタ（ｓｕｐｅｒ ｃ
ａｐａｃｉｔｏｒ）は、通常のコンデンサより高い電
力、電圧、およびエネルギー密度を有するので、パルス
負荷電流の適用分野に適している。
【０００８】電池およびスーパーキャパシタを含む電池
パックでは、パルス負荷電流の適用分野において、電池
は主にスーパーキャパシタを充電し、スーパーキャパシ
タは主に大きな電流を供給する。これにより、幅広い種
類の電池を使用することができ、また電池パックの寿命
および有効性を十分に保証することができる。
【０００９】電池２およびスーパーキャパシタ４の従来
の接続態様を、図２および図３に示す。これらの従来技
術では、電池２とスーパーキャパシタ４を接続する前
に、図２に示すコンバータ５、または図３に示すダイオ
ード６、限流（ｃｕｒｒｅｎｔ−ｌｉｍｉｔｉｎｇ）ス
イッチ７、および限流抵抗８を接続し、スーパーキャパ
シタの爆発を回避する。従来の接続は、組立てが高コス
トであり、複雑であり、困難であるという欠点を有す
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上のことから、従来
技術の課題を克服すると共に、効率的に作動し、かつ長
期の寿命を有し、さらに電池のタイプによって制限され
ない蓄電装置および可搬式電動ツールを実現することが
望まれている。
【００１１】よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、
瞬時の高電力出力の要件を満たし、かつ使用可能な作動
時間を伸ばすことができる蓄電装置を提供することにあ
る。
【００１２】本発明の他の目的は、高電力出力の適用分
野での電池の多様性を拡大することを可能とした蓄電装
置を提供することにある。
【００１３】本発明のさらに他の目的は、より高い容量
を有し、より多くの回数使用することができ、記憶効果
を回避する、より便利かつ軽量の電池パックを提供する
ことにある。
【００１４】本発明のさらに他の目的は、上記蓄電装置
を利用し、その利点を有する、可搬式電動ツールを提供
することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成し、従
来技術の欠点を回避するために、本発明は、少なくとも
１つの電池と、完全に充電されたときに電池より低い内
部インピーダンスを有する、電池と並列に接続された少
なくとも１つのスーパーキャパシタと、電気を供給する
出力端部とを含む蓄電装置であって、スーパーキャパシ
タがパルス電流出力の主な電源であり、電池がスーパー
キャパシタに電気を提供するために使用され、またパル
ス電流出力の二次的な電源である、蓄電装置を開示す
る。電池とスーパーキャパシタの接続は、いかなるコン
バータまたは限流抵抗も必要としない。
【００１６】また、本発明のいくつかの実施の形態にお
いては、電池のタイプとしては、リチウム電池、ニッケ
ルカドミウム電池、ニッケル亜鉛電池、およびニッケル
金属水素化物電池を用いている。リチウム電池は、軽量
であり、高い容量を有し、長期間にわたって繰り返し使
用することができ、記憶効果を有さないので好ましい。
複数の電池が必要とされる適用分野では、電池は互いに
直列に接続される。
【００１７】別の実施の形態では、蓄電装置として、電
池保護および制御のためのデバイスと、電池と直列に接
続された双方向スイッチとをさらに含む。この電池保護
および制御のためのデバイスは、双方向スイッチの切り
替えを制御するために使用される。これにより、電池は
過充電されないように、あるいは過放電されないよう
に、また大きな放電電流の状態で動作しないように保護
される。
【００１８】本発明を適用した蓄電装置は、スーパーキ
ャパシタと並列に接続されたツェナーダイオードをさら
に含む。したがって、スーパーキャパシタが過電圧で動
作することが防止され、このエネルギー蓄積装置が過電
流で動作することが防止される。
【００１９】本発明の他の形態として、ツール本体（ｔ
ｏｏｌ ｂｏｄｙ）と、そのツール本体に電気を供給す
るための電池パックであって、少なくとも１つの電池、
および完全に充電されたときに電池より低い内部インピ
ーダンスを有する、電池と並列に接続された少なくとも
１つのスーパーキャパシタを含む電池パックとを含む可
搬式電動ツールであって、スーパーキャパシタがパルス
電流出力の主な電源であり、電池がスーパーキャパシタ
に電気を提供するために使用され、またパルス電流出力
の２次電源である、パルス負荷電流出力の実際の適用分
野では蓄電装置と切り離すことができない可搬式電動ツ
ールも開示している。この電池とスーパーキャパシタの
接続は、いかなるコンバータまたは限流抵抗も必要とし
ない。
【００２０】以上のことから、請求項１に係る本発明
は、少なくとも１つの電池と、完全に充電されたときに
前記電池より低い内部インピーダンスを有し、前記電池
と並列に接続された少なくとも１つのスーパーキャパシ
タと、電気を供給する出力端部とを備えた蓄電装置であ
って、前記スーパーキャパシタがパルス電流出力の主な
電源であり、前記電池が前記スーパーキャパシタに電気
を提供するために使用されパルス電流出力の２次的電源
である、蓄電装置である。
【００２１】請求項２に係る本発明は、請求項１に記載
の蓄電装置において、前記電池がリチウム電池である。
【００２２】請求項３に係る本発明は、請求項１に記載
の蓄電装置において、前記電池がニッケルカドミウム電
池、ニッケル亜鉛電池、またはニッケル金属水素化物電
池のいずれかである。
【００２３】請求項４に係る本発明は、請求項１に記載
の蓄電装置において、互いに直列に接続された複数の電
池をさらに含む。
【００２４】請求項５に係る本発明は、請求項４に記載
の蓄電装置において、前記電池がリチウム電池である。
【００２５】請求項６に係る本発明は、請求項４に記載
の蓄電装置において、前記電池がニッケルカドミウム電
池、ニッケル亜鉛電池、またはニッケル金属水素化物電
池である。
【００２６】請求項７に係る本発明は、請求項１に記載
の蓄電装置において、電池保護および制御のためのデバ
イスと、前記電池と直列に接続された双方向スイッチと
をさらに含む蓄電装置であって、前記電池保護および制
御のためのデバイスが前記双方向スイッチを制御するた
めに使用される。
【００２７】請求項８に係る本発明は、請求項１に記載
の蓄電装置において、前記スーパーキャパシタと並列に
接続されたツェナーダイオードをさらに含む。
【００２８】請求項９に係る本発明は、ツール本体と、
前記ツール本体に電気を供給する電池パックであり、少
なくとも１つの電池、および完全に充電されたときに前
記電池より低い内部インピーダンスを有し、前記電池と
並列に接続された少なくとも１つのスーパーキャパシタ
を含む電池パックとを含む可搬式電動ツールであって、
前記スーパーキャパシタがパルス電流出力の主な電源で
あり、前記電池が前記スーパーキャパシタに電気を提供
するために使用され、パルス電流出力の２次的電源であ
る、可搬式電動ツールである。
【００２９】請求項１０に係る本発明は、請求項９に記
載の可搬式電動ツールにおいて、前記電池がリチウム電
池である。
【００３０】請求項１１に係る本発明は、請求項９に記
載の可搬式電動ツールにおいて、前記電池がニッケルカ
ドミウム電池、ニッケル亜鉛電池、またはニッケル金属
水素化物電池のいずれかである。
【００３１】請求項１２に係る本発明は、請求項９に記
載の可搬式電動ツールにおいて、前記電池パックが、互
いに直列に接続された複数の電池を含む。
【００３２】請求項１３に係る本発明は、請求項１２に
記載の可搬式電動ツールにおいて、前記電池がリチウム
電池である。
【００３３】請求項１４に係る本発明は、請求項１２に
記載の可搬式電動ツールにおいて、前記電池がニッケル
カドミウム電池、ニッケル亜鉛電池、またはニッケル金
属水素化物電池である。
【００３４】請求項１５に係る本発明は、請求項９に記
載の可搬式電動ツールにおいて、前記電池パックが、電
池保護および制御のためのデバイスと、電池と直列に接
続された双方向スイッチとをさらに含み、前記電池保護
および制御のためのデバイスが前記双方向スイッチを制
御するために使用される。
【００３５】請求項１６に係る本発明は、請求項９に記
載の可搬式電動ツールにおいて、前記電池パックが、前
記スーパーキャパシタと並列に接続されたツェナーダイ
オードをさらに含む。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。
【００３７】本明細書でいうスーパーキャパシタとは、
２重層構造を使用し、単位重量あたりの表面積を大きく
するために多孔構造を形成するための特殊なプロセスに
よってその電極が作成されたコンデンサを指す。静電容
量は、通常は１または数ファラドに達し、電気泳動を採
用する一般的なコンデンサの静電容量よりはるかに高
い。スーパーキャパシタのエネルギーは極めて短時間で
送出することができる。従来は、スーパーキャパシタは
極めて低い内部インピーダンスを有し、直接接続すると
極めて高い充電電流をもたらすことになり、スーパーキ
ャパシタおよび電池が破損する、または爆発することさ
えあると考えられていた。
【００３８】一般的なコンデンサ、例えば電解コンデン
サは、直列抵抗と並列抵抗（等価直列抵抗および等価並
列抵抗（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓ
ｉｓｔａｎｃｅおよびＥｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｐａｒａ
ｌｌｅｌ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ、ＥＳＲおよびＥＰ
Ｒ）を接続する理想的なコンデンサであるとみなすこと
ができる。コンデンサを流れる瞬時電流が極めて大きい
場合には、コンデンサ中の電解質がジュール効果によっ
て加熱され、並列抵抗が低下することになる。電極は、
熱的に不安定となり、最終的に爆発することになる。
【００３９】実際に、本発明の実施の形態によれば、ス
ーパーキャパシタが一般的なコンデンサの構造とは異な
る構造を有し、リチウム電池と似ているので、その内部
インピーダンスが放電状態によって変化し、それが適切
に設計された電池システム中にある限り従来予想された
ように爆発することはないことは明らかである。ある設
計規則の下では、スーパーキャパシタと電池を直接接続
することができ、コンバータも限流装置も不要となる。
スーパーキャパシタの内部インピーダンスは、放電状態
に従って変化する。スーパーキャパシタは、図４に示す
モデル（等価回路）によってシミュレートすることがで
きる。スーパーキャパシタが完全に充電されたとき、そ
の内部インピーダンスはＲ１とほぼ等しい。スーパーキ
ャパシタが放電を開始すると、スーパーキャパシタの内
部インピーダンスは上昇し、インピーダンスＲ２からＲ
５の効果が現れる。
【００４０】スーパーキャパシタに比べると、電池は放
電中に一定の内部インピーダンスＲＢを有し、図５に示
すモデルによってシミュレートすることができる。
【００４１】この設計規則は、完全に充電されたときの
スーパーキャパシタ４の内部インピーダンスを表すＲ１
（図４参照）が、電池２の内部インピーダンスＲＢ（図
５参照）より低い限り、コンバータも限流装置も用いず
にスーパーキャパシタ４と電池２を直接接続することが
できることを示す。放電の開始時には、大部分の放電電
流はスーパーキャパシタから供給される。しかし、ある
期間の後、皮相内部インピーダンスが大きくなり、放電
電流が減少する。スーパーキャパシタの皮相インピーダ
ンスが電池の内部インピーダンスＲＢを超えると、電池
が自動的にスーパーキャパシタを再充電することにな
る。
【００４２】スーパーキャパシタと電池の並列接続につ
いて、本発明は以下の独自性を提供する。スーパーキャ
パシタを電池に接続する前に、スーパーキャパシタを電
池の電圧に近い電圧まで充電する。次いで、スーパーキ
ャパシタを電池に接続する。使用電圧（ワーキング電
圧）の要件に応じて、１個または複数個の電池を用い
る。スーパーキャパシタが電池の電圧に近い電圧を有す
るので、電池からスーパーキャパシタへの充電電流が制
限され、したがってコンバータも限流装置も不要であ
る。すなわち、スーパーキャパシタを電池に接続した瞬
間に大きな電流が現れない程度まで最初にスーパーキャ
パシタが充電される限り、スーパーキャパシタと電池の
間の電流は平衡状態に達し、したがってコンバータまた
は限流装置は不要となる。
【００４３】スーパーキャパシタおよび電池の内部イン
ピーダンスが最適に整合する場合、すなわちＲ１がＲＢ
より低い場合には、瞬時の大電流はスーパーキャパシタ
から供給されることになる。スーパーキャパシタ中の電
気がなくなりかけると、電池がスーパーキャパシタを充
電する。したがって、システム全体は瞬時の大電流を生
成することができ、電池は完全に放電することができ
る。
【００４４】本発明による蓄電装置１の好ましい実施の
形態を図６に示す。コードレスドリルなど、大きなパル
ス電流の負荷（ｌｏａｄｉｎｇ）を有する充電式電動ツ
ールの適用分野では、大きな負荷電流は、蓄電装置１ま
たは前記電池パックのスーパーキャパシタ４から供給さ
れる。２次リチウム電池２は、電気を蓄積し、スーパー
キャパシタ４がその電気の大部分を放電したときにスー
パーキャパシタ４を充電する。これで、充電されたスー
パーキャパシタ４は、次のパルス電流を送る準備ができ
る。このように、リチウム電池２は瞬間的に大量の電気
を放電する必要がなく、その寿命を伸ばすことができ
る。
【００４５】リチウム電池は従来のニッケルカドミウム
電池よりエネルギー密度が高く、重量が軽いので、電池
パックはより軽量になる。本発明による全出力密度、す
なわち電池パックの単位重量あたりの出力電力は、大幅
に向上する。
【００４６】当業者であるならば当然に理解することが
できる通り、本発明による蓄電装置の電池は、任意タイ
プの２次電池および１次電池を含むことができる。
【００４７】本発明の好ましい実施の形態における電池
２の保護（ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ)は、電池保護および
制御のためのデバイス１０と、電池２を直列に接続する
双方向スイッチ１１とをさらに含む。電池保護および制
御のためのデバイス１０は、双方向スイッチ１１の切り
替えを制御するために使用される。電池２は、過充電さ
れないように保護される。
【００４８】電池パックの充電中に電池の電圧が定格電
圧を超えると、電池保護および制御のためのデバイス１
０が双方向スイッチ１１に信号を送信し、放電回路を遮
断し、電池はそれ以上充電されない。さらに、電池２は
過放電しないように保護される。電池パックの放電中に
電池の電圧が定格電圧より低くなると、電池保護および
制御のためのデバイス１０が双方向スイッチ１１に信号
を送信し、充電回路を遮断し、電池はそれ以上放電しな
くなる。さらに、電池２は大きな放電電流で動作しない
ように保護される。電池パックの放電中に電池の電流が
定格電流を超えると、電池保護および制御のためのデバ
イス１０は双方向スイッチ１１に信号を送信し、放電回
路を遮断し、電池はそれ以上放電しなくなる。
【００４９】スーパーキャパシタ４の保護として、本発
明の好ましい実施の形態では、スーパーキャパシタ４が
過電圧で動作しないように保護するツェナーダイオード
９およびポリスイッチ（ｐｏｌｙｓｗｉｔｃｈ）１２を
さらに含む。スーパーキャパシタ４の電圧がツェナーダ
イオード９の定格電圧を超えると、ツェナーダイオード
９の伝導が開始し、電流がこのツェナーダイオードを流
れ、スーパーキャパシタ４は過電圧で確実に動作しなく
なる。また、電池パックは過電流で動作しないように保
護される。
【００５０】ポリスイッチ１２は、正の温度係数を有す
る抵抗である。電池パックの電流が高くなりすぎると、
ポリスイッチ１２の温度が上昇し、抵抗も大きくなり、
これにより開いた回路がもたらされ、電池パックは過電
流および高温で確実に動作しなくなる。
【００５１】
【実施例】１．実験方法：コードレスドリルによって木
材板にネジをねじ込んで抜き取り、電圧および電流を測
定した。
【００５２】２．実験器具およびツールとして、以下に
列挙するものを用いた。 Ｋｕｍａｓ ＫＤ３６４３Ａ ＤＣ７．２Ｖコードレス
ドリル 電池（バッテリセル）１８６５０ Ｅｌｎａ２．５Ｖ ５０Ｆスーパーキャパシタ Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ 電流プローブ Ｙｏｋｏｇａｗａ オシロスコープ 接続：接続形態は図６に示した通りである。電池として
直列接続した２つの１８６５０電池を用い、コンデンサ
として２．５Ｖおよび５０Ｆのスーパーキャパシタ３つ
を用い、保護装置を組み込んだ。
【００５３】３．結果 ａ．ネジ（ｓｃｒｅｗ）の抜き取りについて ネジを抜き取る際の消費波形図（ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏ
ｎ ｗａｖｅ ｄｉａｇｒａｍ）を図７に示す。ここ
で、時間尺度は１目盛あたり０．５秒であり、上半分は
電池パックの電圧（１目盛あたり５ボルト）を示し、下
半分は電池パック全体の出力電流（１目盛あたり１０ア
ンペア）を示す。電池パックの電流は開始時に最高とな
り、ネジを抜き取るにつれて（このとき必要なトルクは
低下する）次第に降下した。
【００５４】リチウム電池の出力電流を図８に示す。こ
こで、時間尺度は１目盛あたり０．５秒であり、上半分
は電池パックの電圧（１目盛あたり５ボルト）を示し、
下半分はリチウム電池の出力電流（１目盛あたり１０ア
ンペア）を示す。図８は、リチウム電池の平均出力電流
が２アンペア未満であることを示し、このことはスーパ
ーキャパシタが電池パック全体の出力電流の大部分を供
給することを示す。
【００５５】ｂ．ネジのねじ込みについて ネジをねじ込む際の電流消費波形図を図９に示す。ここ
で、時間尺度は１目盛あたり０．５秒であり、上半分は
電池パックの電圧（１目盛あたり５ボルト）を示し、下
半分は電池パック全体の出力電流（１目盛あたり１０ア
ンペア）を示す。電気ドリルのモータが始動すると、そ
の開始時に大量の瞬時電流が生じる。ネジがねじ込まれ
るにつれて、必要なトルクが増大し、電流消費量はより
大きくなった。
【００５６】リチウム電池の出力電流を図１０に示す。
ここで、時間尺度は１目盛あたり０．５秒であり、上半
分は電池パックの電圧（１目盛あたり５ボルト）を示
し、下半分はリチウム電池の出力電流（１目盛あたり１
０アンペア）を示す。図１０は、リチウム電池の平均出
力電流が２アンペア未満であることを示し、このことは
スーパーキャパシタが電池パック全体の出力電流の大部
分を供給することを示す。
【００５７】なお、上記の図７〜図１０において、オシ
ロスコープの管面下部に表示されている英文字（モード
表示）の日本語訳は、以下の通りである。 Ｆｉｌｔｅｒ：フィルタ Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ：平滑 Ｏｆｆｓｅｔ：オフセット Ｒｅｃｏｒｄ Ｌｅｎｇｔｈ：記録長 Ｍａｉｎ：メイン Ｚｏｏｍ：ズーム Ｔｒｉｇｇｅｒ：トリガ Ｍｏｄｅ：モード Ｔｙｐｅ：タイプ Ｄｅｌａｙ：遅延 Ｈｏｌｄ Ｏｆｆ：ホールドオフ
【００５８】なお、上記の詳細な記述は、単なる好まし
い例示であり、本発明の保護範囲を限定するためのもの
ではない。多数の修正および変更を、本発明の範囲およ
び趣旨を逸脱することなく加えることができ、またそれ
らは本発明の範囲に含まれるものである。
【００５９】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明によれば、非常
に効率的であり、長い寿命を有し、電池のタイプによっ
て制限されない、好都合な蓄電装置および可搬式電動ツ
ールを得ることができる。その結果、エネルギーの利用
はより効率的になり、電池パックおよびその適用分野は
より効果的かつ効率的になる。
【００６０】すなわち、本発明によれば、瞬時の高電力
出力の要件を満たし、かつ使用可能な作動時間を伸ばす
ことができる蓄電装置を実現するができる。このことに
より、電池の容量を完全に利用することができ、電池の
寿命を伸ばすことができる。さらに、コストを削減する
ことができ、組立てが簡単になる。
【００６１】また、本発明によれば、高電力出力の適用
分野での電池の多様性を拡大することを可能とした蓄電
装置を実現することができる。このことにより、ニッケ
ルカドミウム電池だけでなく、ニッケル金属水素化物
（ｎｉｃｋｅｌ−ｍｅｔａｌ−ｈｙｄｒｉｄｅ）電池や
リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池などエネル
ギー密度の高い電池を、修正せずに使用することができ
る。また、通常の電池の場合でも、出力密度を高める必
要を満たすためにそのエネルギー密度を犠牲にする必要
はない。
【００６２】さらに、他の本発明によれば、より高い容
量を有し、より多くの回数使用することができ、記憶効
果を回避する、より便利かつ軽量の電池パックを実現す
ることができる。
【００６３】さらに、他の本発明によれば、上記蓄電装
置を利用し、その利点を有する、可搬式電動ツールを実
現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来から知られているニッケルカドミウム電池
パックを示す図である。
【図２】電池とスーパーキャパシタの、従来の接続形態
を示す図である。
【図３】電池とスーパーキャパシタの、他の従来の接続
形態を示す図である。
【図４】スーパーキャパシタのモデル（等価回路）を示
す図である。
【図５】電池のモデル（等価回路）を示す図である。
【図６】本発明を適用した蓄電装置の好ましい実施の形
態を示す図である。
【図７】本発明による電動ツールがネジを抜き取るとき
の、電池パックの電圧および電池パック全体の出力電流
を示す図（オシロスコープによる実測図）である。
【図８】本発明による電動ツールがネジを抜き取るとき
の、電池パックの電圧および電池パックの出力電流を示
す図（オシロスコープによる実測図）である。
【図９】本発明による電動ツールがネジをねじ込んでい
るときの、電池パックの電圧および電池パック全体の出
力電流を示す図（オシロスコープによる実測図）であ
る。
【図１０】本発明による電動ツールがネジをねじ込んで
いるときの、電池パックの電圧および電池パックの出力
電流を示す図（オシロスコープによる実測図）である。
【符号の説明】
１ 蓄電装置 ２ リチウム電池 ３ 電気出力端部 ４ スーパーキャパシタ ５ コンバータ ６ ダイオード ７ 限流スイッチ ８ 限流抵抗 ９ ツェナーダイオード １０ 電池保護および制御のためのデバイス １１ 双方向スイッチ １２ ポリスイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ワン ペイ−ジン 台湾 シンチュ サイエンス−ベースド インダストリアル パーク アールアンド ディー ロード セカンド ナンバー３ ５エフ (72)発明者 ファン シュン−ミン 台湾 シンチュ サイエンス−ベースド インダストリアル パーク アールアンド ディー ロード セカンド ナンバー３ ５エフ (72)発明者 ウ ウェイ−チェン 台湾 シンチュ サイエンス−ベースド インダストリアル パーク アールアンド ディー ロード セカンド ナンバー３ ５エフ Ｆターム(参考） 5G003 AA04 BA01 CA12 CC02 DA04 5G065 DA04 DA07 EA02 HA16 NA01 NA02 NA07 5H032 AS03 AS06

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つの電池と、 完全に充電されたときに前記電池より低い内部インピー
    ダンスを有し、前記電池と並列に接続された少なくとも
    １つのスーパーキャパシタと、 電気を供給する出力端部とを備えた蓄電装置であって、 前記スーパーキャパシタがパルス電流出力の主な電源で
    あり、前記電池が前記スーパーキャパシタに電気を提供
    するために使用され、パルス電流出力の２次的電源であ
    ることを特徴とする蓄電装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の蓄電装置において、 前記電池がリチウム電池であることを特徴とする蓄電装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の蓄電装置において、 前記電池がニッケルカドミウム電池、ニッケル亜鉛電
    池、またはニッケル金属水素化物電池のいずれかである
    ことを特徴とする蓄電装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の蓄電装置において、 互いに直列に接続された複数の電池をさらに含むことを
    特徴とする蓄電装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の蓄電装置において、 前記電池がリチウム電池であることを特徴とする蓄電装
    置。
  6. 【請求項６】 請求項４に記載の蓄電装置において、 前記電池がニッケルカドミウム電池、ニッケル亜鉛電
    池、またはニッケル金属水素化物電池であることを特徴
    とする蓄電装置。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の蓄電装置において、 電池保護および制御のためのデバイスと、前記電池と直
    列に接続された双方向スイッチとをさらに含む蓄電装置
    であって、前記電池保護および制御のためのデバイスが
    前記双方向スイッチを制御するために使用されることを
    特徴とする蓄電装置。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の蓄電装置において、 前記スーパーキャパシタと並列に接続されたツェナーダ
    イオードをさらに含むことを特徴とする蓄電装置。
  9. 【請求項９】 ツール本体と、 前記ツール本体に電気を供給する電池パックであり、少
    なくとも１つの電池、および完全に充電されたときに前
    記電池より低い内部インピーダンスを有し、前記電池と
    並列に接続された少なくとも１つのスーパーキャパシタ
    を含む電池パックとを含む可搬式電動ツールであって、 前記スーパーキャパシタがパルス電流出力の主な電源で
    あり、前記電池が前記スーパーキャパシタに電気を提供
    するために使用され、パルス電流出力の２次的電源であ
    ることを特徴とする可搬式電動ツール。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の可搬式電動ツールに
    おいて、 前記電池がリチウム電池であることを特徴とする可搬式
    電動ツール。
  11. 【請求項１１】 請求項９に記載の可搬式電動ツールに
    おいて、 前記電池がニッケルカドミウム電池、ニッケル亜鉛電
    池、またはニッケル金属水素化物電池のいずれかである
    ことを特徴とする可搬式電動ツール。
  12. 【請求項１２】 請求項９に記載の可搬式電動ツールに
    おいて、 前記電池パックが、互いに直列に接続された複数の電池
    を含むことを特徴とする可搬式電動ツール。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の可搬式電動ツール
    において、 前記電池がリチウム電池であることを特徴とする可搬式
    電動ツール。
  14. 【請求項１４】 請求項１２に記載の可搬式電動ツール
    において、 前記電池がニッケルカドミウム電池、ニッケル亜鉛電
    池、またはニッケル金属水素化物電池であることを特徴
    とする可搬式電動ツール。
  15. 【請求項１５】 請求項９に記載の可搬式電動ツールに
    おいて、 前記電池パックが、電池保護および制御のためのデバイ
    スと、電池と直列に接続された双方向スイッチとをさら
    に含み、前記電池保護および制御のためのデバイスが前
    記双方向スイッチを制御するために使用されることを特
    徴とする可搬式電動ツール。
  16. 【請求項１６】 請求項９に記載の可搬式電動ツールに
    おいて、 前記電池パックが、前記スーパーキャパシタと並列に接
    続されたツェナーダイオードをさらに含むことを特徴と
    する可搬式電動ツール。
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