JP2001222991A

JP2001222991A - 二次電池及び電池判別方法及び充電装置並びに充電装置を装備した電気機器

Info

Publication number: JP2001222991A
Application number: JP2000028972A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Momose; 滋百瀬
Original assignee: Kenwood KK
Current assignee: Kenwood KK
Priority date: 2000-02-07
Filing date: 2000-02-07
Publication date: 2001-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】製造が容易であり且つ充電装置で電池の種類を
容易に判別できる二次電池を提供する。電池の種類を容
易に判別して一次電池への誤充電を防止できる充電方法
及び充電装置を提供する。【解決手段】側面を絶縁層で絶縁し上端部と底面とに電
極を有する二次電池において、前記絶縁層の外側に前記
電極に接続されない導電層を形成する。充電装置は、充
電装置に設けた２つの電極端子を前記導電層に当てたと
きに、前記導電層によって前記２つの電極端子間が短絡
されるかどうかに応じて、電池ボックスに装着されてい
る電池が一次電池であるか二次電池であるかを判別し、
一次電池である場合には充電電流を電池に供給しないよ
うに制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一次電池との判別
を容易にした二次電池と、該二次電池を充電する充電方
法と、前記二次電池を充電する充電装置と、前記充電装
置を装備した電気器機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在一般的に使用されている一次電池は
円柱型の電池であり、上端部に突起を設けて正極（上端
部電極）とし、金属ケースの底面を負極（底面部電極）
としている。前記円柱型の一次電池は、すでにいくつか
のサイズで商品化され多くの電気機器で使用されている
が、比較的多くの電気容量を要するものについては、充
放電可能な二次電池が使用されている。

【０００３】二次電池は多くの電気機器で使用されてお
り、特に携帯用機器では二次電池を内蔵させてＡＣ電源
がなくても使用可能とされているものが多い。二次電池
を装着できるようにした電気機器には、同じ電池ボック
スに同サイズの一次電池を装着できるようにして、二次
電池が放電して使用不可能となった場合に備えたものも
多い。しかしながら、同一サイズの一次電池と二次電池
とは電池に貼られたタックラベルで区別できるものの、
同一の電池ボックスに装着できるために誤って一次電池
に充電してしまう問題がある。

【０００４】前記問題を解決するために、アメリカ特許
第3,506,902号公報には一次電池への誤充電を防止する
技術が記載されている。図５は従来の二次電池の一例を
示す図であり、前記公報に記載される二次電池を示す図
である。図５において、二次電池７０では、金属ケース
１１の側面に側部電極７１を設けている。二次電池７０
の充電は側部電極７１から行い、放電は両端に設けた上
端部電極１２で行う。充電時には側部電極７１と底面部
電極１３間に充電電流を供給し、負荷７５は上端部電極
１２と底面部電極１３間に接続される。図５のように、
充電のための専用の電極、すなわち側部電極７１を側面
に設けることによって、一次電池に誤って充電する恐れ
はなくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示す二次電池は、上端部電極１２と底面部電極１３の２
つの電極だけを有している最も普及している電池とは、
構造が大幅に異なるために、従来構造の電池の製造ライ
ンで同様に製造することが出来ないと言う問題があっ
た。また、側部電極７１を設けるために構造が複雑にな
り、製造コストが高くなると言う問題もあった。本発明
は前記課題を解決するためになされたものであり、その
目的は、製造が容易であり且つ充電装置で電池の種類を
容易に判別できる二次電池を提供することであり、また
他の目的は、電池の種類を容易に判別して一次電池への
誤充電を防止できる充電方法及び充電装置を提供するこ
とである。

【０００６】

【説題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために次のような構成でなされたものである。第１
の発明は、側面を絶縁層で絶縁し上端部と底面とに電極
を有する二次電池において、前記絶縁層の外側に前記電
極に接続されない導電層を形成した二次電池である。

【０００７】第１の発明によれば、次のような効果を奏
する。すなわち、最もよく普及している従来型の二次電
池の製造工程に対して少しの追加工程で製造でき、充電
装置側では電池が一次電池であるか二次電池であるかを
容易に判別でき、該判別結果を電圧として検出すること
により電池の充電を制御して、同一形状の一次電池への
誤充電を防止できる。

【０００８】第２の発明は、第１の発明の二次電池にお
いて、前記絶縁層の一部に導電材を塗布することにより
前記導電層を形成した二次電池である。

【０００９】第２の発明によれば、次のような効果を奏
する。すなわち本発明の二次電池は、従来の製造工程で
製造された二次電池に対して、前記導電層を塗布する工
程を追加するだけで容易に製造することができる。

【００１０】第３の発明は、第１の発明の二次電池にお
いて、前記絶縁層の一部に導電性シートを貼着すること
により前記導電層を形成した二次電池である。

【００１１】第３の発明によれば、例えば、予め大きな
導電シートを小さく切断しておき、従来の製造工程で製
造された二次電池に対して、前記切断した導電シートを
貼着するだけで、本発明の二次電池を製造できる。すな
わち従来の製造工程はそのまま使用することができる。

【００１２】第４の発明は、第１の発明の二次電池にお
いて、前記二次電池が円柱形状であり、円筒形状の前記
絶縁層の外側を一周周回するように前記導電層を形成し
た二次電池である。

【００１３】第４の発明によれば、次のような効果を奏
する。すなわち、電池を電池ボックスに装着する場合
に、電池の正極と負極を間違えさえしないように装着す
ればよく、検出端子と前記導電層を接触させるためにど
の側面を下側にして装着するかなどの問題が生じないの
で、電池ボックスへの装着が簡単で確実にできる。

【００１４】第５の発明は、第１の発明の二次電池にお
いて、前記導電層を透明な層とした二次電池である。

【００１５】第５の発明によれば、本発明における導電
層によって、タックラベルの印刷内容が判読しにくくな
るいと言う問題を解消できる。

【００１６】第６の発明は、判別対象の電池の側面にあ
って前記電池の電極に直接接続されていない導電部に２
つの電極を当て、前記２つの電極間が短絡されるかどう
かに応じて、前記電池が一次電池であるか二次電池であ
るかを判別するようにした電池判別方法である。

【００１７】第６の発明によれば、前記導電部は前記電
池の電極に直接接続されていないから、装着された電池
が一次電池であるか二次電池であるかを電圧として容易
に検出し自由な電位で出力することができ、充電側では
前記検出出力に応じて容易に充電状態を制御して一次電
池への誤充電を防止するようにできる。

【００１８】第７の発明は、充電対象の電池を装着する
ことにより、前記電池の電極及び該電極に直接接続され
ている導電部以外の導電部に２つの電極を当てるように
した充電装置であって、前記２つの電極間が短絡される
ときにのみ充電電流を前記電池に供給するようにした充
電装置である。

【００１９】第７の発明によれば、前記導電部は前記電
池の電極に直接接続されていないから、装着された電池
が一次電池であるか二次電池であるかを電圧として容易
に検出し自由な電位で出力することができ、充電時には
前記検出出力に応じて一次電池への誤充電を容易に防止
することができる。

【００２０】第８の発明は、第７の発明において、充電
時に前記２つの電極には充電電流を流さないようにした
充電装置である。

【００２１】第８の発明によれば、導電層に当てられる
前記２つの電極には充電電流のように大きな電流が流れ
ないために、前記２つの電極及び前記導電層の劣化が少
なく、また導電層は比較的抵抗値の大きい材料で構成す
ることができる。

【００２２】第９の発明は、充電装置を装備した電気機
器において、前記充電装置は、充電対象の電池を前記充
電装置に装着することにより、前記電池の電極及び該電
極に直接接続されている導電部以外の導電部に２つの電
極を当て、前記２つの電極間が短絡されるときにのみ充
電電流を前記電池に供給するようにした、充電装置を装
備した電気機器である。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の二次電池は形状が同じ一
次電池との判別を容易にし、且つ充電時に一次電池に誤
って充電をすることを容易に防止するために、電池の側
面に導電層を形成したものである。本発明の二次電池に
よれば、最もよく普及している従来型の二次電池の製造
工程に対して少しの追加工程で製造でき、充電装置側で
は電池が一次電池であるか二次電池であるかを容易に判
別でき、該判別結果を任意の電位を有する電圧として検
出することにより電池の充電を容易に制御して、同一形
状の一次電池への誤充電を防止することができる。

【００２４】以下、発明の実施の形態について図面と共
に説明する。図１は本発明二次電池の一実施例を示す図
である。図１に示す二次電池１０は円柱形状の電池であ
り、従来の一般的な二次電池に対して導電層１８が設け
られている点が異なる。図１において、１１は金属ケー
ス、１２は上端部電極で電池の正極、１３は底面部電極
で電池の負極、１５は側面部、１６は側面部１５の外側
に密着させて設けられた絶縁層でありタックラベルと呼
ばれる。１８は前記タックラベル１６の外側に密着させ
て設けられた導電層である。

【００２５】前記導電層１８は、予め所定幅の導電シー
トに接着剤を塗布してタックラベル１６に巻回して形成
する。前記導電シートは例えばポリスチレン系樹脂シー
トの片面に、アクリル−ウレタン系樹脂と、導電性フィ
ラーとを含有させて形成される。また前記導電層１８
は、直接タックラベル１６に導電材を塗布するか、導電
材で構成される熱圧縮性のチューブをタックラベル１６
にはめ、加熱して形成しても良い。さらに、前記導電層
１８をタッチパネル等に用いられる透明性導電シートで
形成して、タックラベル１６の印刷内容を隠さないよう
にすることもできる。

【００２６】なお、二次電池１０は円柱形状の電池に限
られず、箱型（四角柱）形状の電池としても良いが、そ
の場合には導電層１８は、タックラベル１６の上から前
記導電シートを四角柱の側面を一周周回させて形成す
る。

【００２７】図２は本発明二次電池の他の実施例を示す
図である。図２に示す二次電池２０は二次電池１０と同
様に円柱形状の電池であり、図１に示す二次電池１０と
は導電層１８Ａが異なる。導電層１８Ａはタックラベル
１６の一部に導電性シートを貼着して形成される。な
お、二次電池２０は円柱形状の電池に限られず、箱型
（四角柱）形状の電池としても良い。その場合には、導
電層１８Ａは電池の４つの側面の一つに前記導電性シー
トをタックラベル１６の上から貼着して形成する。ま
た、二次電池２０を箱型（四角柱）形状の電池とした場
合には、導電層１８Ａを４つの側面の２以上の面に形成
しても良く、４面全てに形成しても良い。

【００２８】図３は本発明充電装置の一例を示す図であ
る。図３に示す充電装置３０は二次電池を充電すること
が出来るとともに、電池ボックス２１に装着された電池
が一次電池であるか二次電池であるかを判別する電池判
別装置として用いることもできる。図３において、２１
は電池ボックスであり、該電池ボックス２１にはばね材
で構成した端子(電極端子)２３と端子(電極端子)２５
と、電池の種類を判別するための２つの端子(電極端子)
２７、２８とが設けられている。電池ボックス２１の大
きさは二次電池が丁度入る大きさとされ、二次電池１０
の上端部電極１２と底面部電極１３はそれぞれ端子２３
と端子２５とに圧接される。

【００２９】直流電源５０では商業電源である約ＡＣ１
００Ｖから例えばＤＣ２．６Ｖが作られ、充電時にジャ
ック４７を介して直流電圧が端子３１の端子ａに供給さ
れる。直流電源３０が使用されないときには、前記端子
ｂは接地されている。端子ａの電圧は定電圧回路３３で
所定の電圧に制御され、線Ｌ０から所定の電圧が出力さ
れる。線Ｌ０にはＰＮＰトランジスタ３９、５１のエミ
ッタが接続され、前記２つのトランジスタ３９、５１の
ベースは別々の抵抗を介して前記端子３１の端子ｃと前
記線Ｌ０とに接続される。

【００３０】トランジスタ３９のコレクタ電流は抵抗抵
抗４１を介してＮＰＮトランジスタ４５のベースに供給
される。トランジスタ４５のエミッタは接地され、コレ
クタは端子３１の端子ｂに接続されている。端子ｂは直
流電源５０が使用されないときはジャック４７により接
地され、直流電源５０が使用されるときはジャック４７
により接地が解除される。前記端子２７と端子２９は電
池ボックス２１の中で端子２３又は端子２５と接続され
ることはなく、また、端子３１の端子ｄは接地されてい
る。

【００３１】トランジスタ５１のコレクタはＬＥＤ５７
を介して接地される。前記端子３１の端子ｃの電圧は、
電池ボックス２１に装着された電池が一次電池であるか
二次電池であるかを判別するのに利用され、このための
電圧が判別用端子４３から出力される。導電層１８は電
池ボックス２１内で端子２３とも端子２５とも接続され
てなく、このため判別用端子４３の直流電位は、端子ｄ
の電位を用途に応じて変更することにより接地レベル以
外の電位に設定することもできる。

【００３２】充電装置３０の動作を以下に説明する。充
電時には直流電源５０から直流電圧Ｖ１（例えば２．６
ボルト）が端子ａに与えられる。また電池の公称電圧を
Ｖ０（例えば１．５Ｖ）とし、充電時の電池電極間（端
子間）電圧をＶ２とする。電池ボックス２１に装着され
た電池が二次電池である場合には、端子ｃは導電層１８
を介して接地されるから、トランジスタ３９が導通さ
れ、トランジスタ４５のベースには抵抗４１、４２を介
してベース電圧が供給される。これによりトランジスタ
４５のコレクタには前記ベース電圧と抵抗４４とで決ま
る電流が流れ、二次電池１０が充電される。また、端子
ｃが接地されることにより、トランジスタ５１が導通さ
れ、ＬＥＤ５７が点灯される。なお、図３では、充電装
置３０における過充電防止回路の表示が省略されてい
る。

【００３３】電池ボックス２１に装着された電池が一次
電池である場合には、導電層１８がないために、端子ｃ
は接地されず、トランジスタ３９、トランジスタ５１、
トランジスタ４５は遮断され、ＬＥＤ５７は点灯され
ず、電池には充電電流が供給されない。前記した説明か
ら明らかなように、電池ボックス２１に装着された電池
が二次電池であるときには判別用端子４３の電圧は低
く、且つＬＥＤ５７が点灯し、逆に電池ボックス２１に
装着された電池が一次電池であるときには判別用端子４
３の電圧は高く、且つＬＥＤ５７が点灯しないことか
ら、充電装置３０が電池判別装置としても利用できるこ
とが理解できる。

【００３４】次に直流電源５０が使用されず、充電装置
３０が電池判別装置として用いられる場合の動作につい
て説明する。この場合はジャック４７により端子３１の
端子ｂが接地されるから、電池判別装置は電池ボックス
２１に装着された電池自身を電源として動作し、電池ボ
ックス２１に装着された電池が二次電池であるときには
判別用端子４３の電圧は低く、且つＬＥＤ５７が点灯
し、逆に電池ボックス２１に装着された電池が一次電池
であるときには判別用端子４３の電圧は高く、且つＬＥ
Ｄ５７が点灯しないことから、電池ボックス２１に装着
された電池の種類は容易に判別され、この判別結果は電
圧として判別用端子４３から出力される。上記したよう
に端子２７及び端子２９には充電電流のように大きな電
流が流れず、わずかに小信号トランジスタのベース電流
程度の電流が流れるだけであるから、端子２７、端子２
９、導電層１８の劣化が少なく、また導電層１８を比較
的抵抗値の大きい材料で構成することができる。

【００３５】図４は、本発明の、充電装置を装備した電
気機器の一実施例を示す図である。図４には、充電装置
を装備した電気機器における充電装置４０だけが示され
ている。図４に示す充電装置４０と図３に示す充電装置
３０において、対応する要素には同一の符号を付し、以
下の説明ではその説明を省略する場合がある。端子２３
の電圧は定電圧回路３３を介して線Ｌ０に出力され、負
荷６０に与えられる。ＮＰＮトランジスタ４９のコレク
タは端子３１の端子ｂに接続され、エミッタは接地さ
れ、トランジスタ４９のコレクタとエミッタにはＰＮＰ
トランジスタ６５のエミッタとコレクタがそれぞれ接続
される。トランジスタ６５のベースは高抵抗６３を介し
て端子ｃに接続され、端子ａと端子ｃ間には高抵抗６１
が接続される。

【００３６】トランジスタ５３のエミッタは端子３１の
端子ｃに接続され、コレクタはＬＥＤ５７を介して線Ｌ
０に接続される。線Ｌ０には電気機器の負荷６０が接続
される。以下に充電装置４０の動作説明をする。まず直
流電源５０を使用する場合について述べる。この場合、
直流電源５０はジャック４７に挿入された状態で使用さ
れる。直流電源５０では商業電源であるＡＣ約１００Ｖ
から例えばＤＣ２．６Ｖが作られ、充電時には前記直流
電圧がジャック４７を介して端子３１の端子ａに供給さ
れる。

【００３７】端子３１の端子ｂはジャック４７により接
地状態が解除され、一方端子ｄは接地されている。端子
３１の端子ｃは判別端子４３Ａとされ、端子ａと端子ｃ
とを高抵抗６１で接続することにより、前記判別用端子
４３Ａの電圧を、電池ボックス２１に装着された電池が
一次電池であるか二次電池であるかを判別するのに利用
することができる。

【００３８】まず、電池ボックス２１に装着された電池
が二次電池１０である場合の説明をする。充電時には直
流電源５０から直流電圧Ｖ１（例えば２．６ボルト）が
端子ａに与えられ、二次電池１０の端子間電圧がＶ２
（例えば１．９Ｖ）であるとする。電池ボックス２１に
装着された電池が二次電池である場合には、導電層１８
により高抵抗６３が接地され、トランジスタ６５のベー
ス電流が流れることにより、トランジスタ６５のコレク
タ・エミッタ間は飽和し、トランジスタ６５のコレクタ
・エミッタ間の飽和電圧を無視すれば、トランジスタ４
９のコレクタとベースはほぼ同電圧となる。また、端子
ｂは接地されず、その電圧Ｖｂは（Ｖ１−Ｖ２）とな
り、例えば（２．６−１．９）で０．７ボルトとなり、
これがトランジスタ４９のベースに供給されているか
ら、トランジスタ４９が導通する。

【００３９】トランジスタ５３のエミッタは導電層１８
によって実質的に接地されているから、トランジスタ５
３もトランジスタ４９と同時に導通し、ＬＥＤ５７が点
灯する。二次電池１０が充電されるに伴なって前記電池
の端子間電圧Ｖ２が次第に大きくなると、トランジスタ
６５のコレクタ電流とトランジスタ４９のベース電圧が
次第に低下し、トランジスタ４９のエミッタ電流が次第
に減少する。これにより過充電が防止される。また、前
記Ｖ２の増大に伴なって、トランジスタ５３の電流も次
第に減少し、ＬＥＤ５７の電流も次第に減少する。従っ
て、ある程度充電が進むまでは、ＬＥＤ５７が点灯する
かどうかで電池の種類を判別することが出来る。また必
要に応じて、電池の種類を判別するための判別用電圧を
判別用端子４３から出力させることもできる。

【００４０】電池ボックス２１に装着された電池が一次
電池である場合には、導電層１８がないために、端子ｃ
は接地されず、トランジスタ６５、トランジスタ４９、
トランジスタ５３は遮断され、ＬＥＤ５７は点灯され
ず、電池には充電電流が供給されない。また、電池ボッ
クス２１に装着された電池が一次電池であるときには判
別用端子４３Ａの電圧は高くなるから、電池ボックス２
１に装着された電池が一次電池であるか二次電池である
かを、判別用端子４３Ａの電圧から容易に判別すること
もできる。

【００４１】次に直流電源５０を使用しない場合につい
て述べる。この場合、直流電源５０からの電源供給はな
く、負荷６０には二次電池１０の上端部電極１２から定
電圧回路３３を介して電源が供給される。端子３１の端
子ｂはジャック４７により接地されている。まず、電池
ボックス２１に装着された電池が二次電池１０である場
合の説明をする。電池ボックス２１に装着された電池が
二次電池である場合には、導電層１８により端子ｃが接
地され、また端子ｂも接地されているから、トランジス
タ６５、トランジスタ４９、トランジスタ５３が遮断さ
れ、ＬＥＤ５７も点灯しない。このとき判別用端子４３
の電圧は低い。

【００４２】次に電池ボックス２１に装着された電池が
一次電池である場合について説明する。電池ボックス２
１に装着された電池が一次電池である場合には、導電層
１８がないために、端子ｃは接地されず、トランジスタ
６５、トランジスタ４９、トランジスタ５３は遮断さ
れ、ＬＥＤ５７は点灯されない。抵抗６１にも通電され
ない。また、判別用端子４３Ａの電圧は高くなる。した
がって、電池ボックス２１に装着された電池が一次電池
であるか二次電池であるかを、判別用端子４３Ａの電圧
により容易に判別することができる。なお、判別用端子
４３Ａの電圧を図示しない電圧計で表示することによ
り、電池の種類を明示的に表示することが出来、また、
電池の種類をＬＥＤ５７が点灯するかどうかで表示した
い場合は、ＬＥＤ５７の駆動回路を充電装置３０の場合
と同じ回路にして実現することもできる。

【００４３】以上詳細に説明したように、本発明の二次
電池では、従来の製造工程をそのまま使用してわずかな
追加工程で製造することが出来、本発明の電池判別方
法、充電装置と相俟って、一次電池と二次電池とを容易
に判別でき、一次電池に誤って充電してしまうのを防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明二次電池の一実施例を示す図である。

【図２】本発明二次電池の他の実施例を示す図である。

【図３】本発明充電装置の一例を示す図である。

【図４】本発明の、充電装置を装備した電気機器の一実
施例を示す図である。

【図５】従来の二次電池の一例を示す図である。

【符号の説明】

１０、２０二次電池１２上端部電極１３底面部電極１５側面部１６タックラベル１８、１８Ａ導電層２１電池ボックス２３、２５端子２７、２９端子３１端子４３、４３Ａ判別用端子４７ジャック５０直流電源５７ＬＥＤ６０負荷

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】側面を絶縁層で絶縁し上端部と底面とに電
極を有する二次電池において、前記絶縁層の外側に前記
電極に接続されない導電層を形成したことを特徴とする
二次電池。
【請求項２】請求項１記載の二次電池において、前記絶
縁層の一部に導電材を塗布することにより前記導電層を
形成したことを特徴とする二次電池。
【請求項３】請求項１記載の二次電池において、前記絶
縁層の一部に導電性シートを貼着することにより前記導
電層を形成したことを特徴とする二次電池。
【請求項４】請求項１記載の二次電池において、前記二
次電池は円柱形状であり、円筒形状の前記絶縁層の外側
を一周周回するように前記導電層を形成したことを特徴
とする二次電池。
【請求項５】請求項１記載の二次電池において、前記導
電層を透明な層としたことを特徴とする二次電池。
【請求項６】判別対象の電池の側面にあって前記電池の
電極に直接接続されていない導電部に２つの電極を当
て、前記２つの電極間が短絡されるかどうかに応じて、
前記電池が一次電池であるか二次電池であるかを判別す
ることを特徴とする電池判別方法。
【請求項７】充電対象の電池を装着することにより、前
記電池の電極及び該電極に直接接続されている導電部以
外の導電部に２つの電極を当てるようにした充電装置で
あって、前記２つの電極間が短絡されるときにのみ充電
電流を前記電池に供給することを特徴とする充電装置。
【請求項８】請求項７記載の充電装置において、充電時
に前記２つの電極には充電電流を流さないことを特徴と
する充電装置。
【請求項９】充電装置を装備した電気機器において、前
記充電装置は、充電対象の電池を前記充電装置に装着す
ることにより、前記電池の電極及び該電極に直接接続さ
れている導電部以外の導電部に２つの電極を当て、前記
２つの電極間が短絡されるときにのみ充電電流を前記電
池に供給することを特徴とする、充電装置を装備した電
気機器。