JP3244073B2 - バッテリーパック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビデオカメ
ラ装置等の電源供給用として用いて好適なバッテリーパ
ックに関する。

【０００２】

【従来の技術】今日において、例えば８ｍｍ幅のビデオ
テープに所望の被写体を簡単に記録することができる等
の理由から、いわゆるハンディタイプのビデオカメラ装
置が普及してきている。このハンディタイプのビデオカ
メラ装置は、軽量小型で持ち運び簡単なことから、一般
には電源として充電可能な電池（二次電池）を内蔵した
バッテリーパックが用いられる。

【０００３】従来のバッテリーパックは、バッテリーケ
ース内に、直列接続した例えば複数本の二次電池と、充
放電可能なように上記複数の二次電池のうちの一つの二
次電池の陰極に接続される板状の陰極板と、同じく充放
電可能なように上記複数の二次電池のうちの一つの二次
電池の陽極に接続される板状の陽極板とを設けてなって
いる。

【０００４】上記陽極板及び陰極板は、上記バッテリー
ケースの例えば裏面に設けられた陽極用開口部及び陰極
用開口部の内側（バッテリーケースの内部）から蓋をす
るように設けられている。

【０００５】一方、上記二次電池に充電を行う充電器
は、いわゆる家庭用コンセントから供給される交流電源
を充電用の直流電源に変換する電源変換回路と、上記電
源変換回路部の陽極端子に接続されており、上記バッテ
リーパックの陽極板に接するように突出して設けられた
陽極ピンと、上記電源変換回路部の陰極端子に接続され
ており、上記バッテリーパックの陰極板に接するように
突出して設けられた陰極ピンと、充電のオンオフを切り
換えるスイッチ，充電時であることを検出する充電時検
出回路及び当該回路部全体の動作を制御するコントロー
ラからなる回路部とで構成されている。

【０００６】上記バッテリーパックに充電を行う場合、
上記バッテリーパックの陽極板に上記充電器の陽極ピン
が接するとともに、上記バッテリーパックの陰極板に上
記充電器の陰極ピンが接するように、上記バッテリーパ
ックを上記充電器に取り付ける。これにより、充電が開
始される。

【０００７】上記充電が開始されると、上記充電時検出
回路がこれを検出し、充電時検出信号を上記コントロー
ラに供給する。上記コントローラは、上記充電時検出信
号が供給されると、上記電源変換回路からの電力が上記
二次電池に供給されるように上記スイッチをオン制御す
る。また、上記コントローラは、上記充電が開始される
と、上記電源変換回路からの直流電流の電流値を検出
し、この検出した電流値と、上記二次電池への電力の供
給時間とを積算することにより、上記二次電池の内の電
力量を検出する。そして、上述の積算により上記二次電
池内の電力量が所定量以上となったことが検出される
と、このときを満充電とし、上記電源変換回路から上記
二次電池に供給される電力が停止されるように上記スイ
ッチをオフ制御する。

【０００８】これにより、上記バッテリーパックの二次
電池の過充電を防止することができ、該過充電による上
記二次電池の破損等を防止することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記バッテリ
ーパックを満充電とするには、例えば１時間程度の時間
がかかるため、上記バッテリーパックを充電器に取り付
けたことを忘れてしまう場合が多々ある。この場合、上
述のように上記充電器に設けられているコントローラ
は、上記バッテリーパックの二次電池が満充電となった
ことを検出して上記スイッチをオフ制御して、過充電を
防止する。

【００１０】しかし、上記バッテリーパックが満充電と
された後、該バッテリーパックを充電器に取り付けたま
まにしておくと、いわゆる自然放電等により、上記満充
電とされた上記二次電池内の電力が徐々に減ってしまう
不都合を生ずる。

【００１１】このため、満充電としたつもりで上記バッ
テリーパックを使用したが、満充電時の駆動時間より短
い時間しか上記バッテリーパックを取り付けた例えばビ
デオカメラ装置を駆動することができないという不合理
を生じていた。

【００１２】なお、上記満充電とされた後、上記バッテ
リーパックを充電器に取り付けたまま放置することによ
り上記自然放電等が生じ、上記バッテリーパックの電力
が減ってしまった場合、上記充電器から上記バッテリー
パックを一度取り外し、再度取り付けることにより、上
記充電器側に設けられているコントローラがこれを検出
し、再度充電を行うように制御するが、このように上記
充電器からバッテリーパックを一旦取り外し、再度取り
付けるような作業も面倒なものである。

【００１３】また、上記充電のオンオフ制御を行う上記
回路部は、上記充電器側に設けられているため、上記充
電器を大型化してしまっていた。

【００１４】そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてな
されたものであり、バッテリーパック側で電池の相対的
な蓄積電力を監視することができるようにしたバッテリ
ーパックの提供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るバッテリー
パックは、端子間に抵抗を介して接続された充電可能な
電池と、上記抵抗の両端子間の電位差を検出し、上記電
池の充電状態を検出する状態検出回路と、上記電位差に
基づいて充電電流値を検出する電流値検出回路と、上記
端子と電池間との間に接続されたスイッチと、上記状態
検出回路からの検出信号により充電時間を求め、上記電
流値検出回路により検出された電流値と上記充電時間と
の積算により、上記電池の相対的な蓄積電力を算出する
システムコントローラとを一体的に内蔵し、上記相対的
な蓄積電力が所定量以上となったことを、上記システム
コントローラが検出し、上記内蔵されたスイッチをオフ
制御するようにしたことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１７】本発明に係るバッテリーパックは、例えば
図１に示すように、充電可能な電池であり、それぞれ直
列接続される第１〜第５の計５本の二次電池１ａ〜１ｅ
と、以下に説明する回路部２と、上記回路部２を介して
上記第１の二次電池１ａの陽極端子に接続されている板
状の陽極板３と、上記第５の二次電池１ｅに接続されて
いる板状の陰極板４とからなっている。

【００１８】上記回路部２は、上記陽極板３及び上記第
５の二次電池１ｅの接続ラインに、低抵抗５とともに挿
入接続されるスイッチ６と、上記低抵抗５の一方の接続
端に非反転入力端子７ａが接続され、上記低抵抗５の他
方の接続端に反転入力端子７ｂが接続され、上記低抵抗
５の端子間電圧を検出し、これを増幅して電圧検出信号
として出力するアンプ７と、上記アンプ７からの電圧検
出信号の極性から充電時及び放電時を検出して充電時検
出データ及び放電時検出データを出力する充放電検出手
段である充放電検出回路８と、上記アンプ７からの電圧
検出信号の値をデジタル化して電圧検出データを形成
し、これを出力するＡ／Ｄ変換器９と、上記充放電検出
回路８からの充電時検出データ，放電時検出データ及び
上記Ａ／Ｄ変換器９からの電圧検出データに応じて上記
スイッチ６をオンオフ制御するシステムコントローラ１
０とからなっている。

【００１９】上記バッテリーパックの外観としては、例
えば図２に示すように、全体的に略々長方形の箱型形状
となっており、バッテリーケース２０内に上記回路部
２，陽極板３，陰極板４及び上記第１〜第５の二次電池
１ａ〜１ｅが設けられている。

【００２０】上記バッテリーケース２０の背面は、例え
ば充電器やビデオカメラ装置の電源供給面に接合する接
合部２３となっており、この接合部２３の例えば上側に
横方向に並べるように所定の間隔を空けて、略々楕円状
の陽極用開口部２４及び陰極用開口部２５が設けられて
いる。

【００２１】上記板状の陽極板３及び陰極板４は、上記
接合部２３の裏側から上記陽極用開口部２４及び陰極用
開口部２５に蓋をするようにそれぞれ設けられている。

【００２２】なお、上記バッテリーケース２０の接合部
２３に相対向する面である上面部２６は、当該バッテリ
ーパックを上記充電器やビデオカメラ装置の電源供給面
に接合する際に、掌に当たる部分のため、扱いやすくす
るために４つの角部２６ａに丸みをおびるような加工が
施されている。

【００２３】次に、上記第１〜第５の二次電池１ａ〜１
ｅは、それぞれ略々円柱形状となっており、各長手方向
の長さは、上記略々長方形の箱型形状のバッテリーケー
ス２０の反長手方向の長さと略々同じ長さとなってい
る。また、上記第１〜第５の二次電池１ａ〜１ｅの各径
は、上記バッテリーケース２０の高さと略々同じとなっ
ており、上記第１〜第５の二次電池１ａ〜１ｅの各周面
を突き合わせて平行に並べたときの長手方向の長さと、
上記バッテリーケース２０の長手方向の長さは略々同じ
長さとなっている。上記第１〜第５の二次電池１ａ〜１
ｅは、該第１〜第５の二次電池１ａ〜１ｅの各周面を突
き合わせて平行に並べた状態で上記バッテリーケース２
０内に収納されている。

【００２４】なお、上記バッテリーケース２０に収納さ
れる上記第１〜第５の二次電池１ａ〜１ｅは、上記第１
の二次電池１ａの陽極と上記第２の二次電池１ｂの陰極
とが隣り合わせとなるように、また、上記第２の二次電
池１ｂの陰極と上記第３の二次電池１ｃの陽極とが隣り
合わせとなるように、また、上記第３の二次電池１ｃの
陽極と上記第４の二次電池１ｄの陰極とが隣り合わせと
なるように、また、上記第４の二次電池１ｄの陰極と上
記第５の二次電池１ｅの陽極とが隣り合わせとなるよう
に配されている。

【００２５】また、上記バッテリーケース２０内に設け
られる第１〜第５の二次電池１ａ〜１ｅは、上記隣り合
わせとなるように配されている第１の二次電池１ａの陰
極と上記第２の二次電池１ｂの陽極とが接続板（図示せ
ず）で接続されており、上記第２の二次電池１ｂの陰極
と上記第３の二次電池１ｃの陽極とが接続板２１で接続
されており、上記第３の二次電池１ｃの陰極と上記第４
の二次電池１ｄの陰極が接続板（図示せず）で接続され
ており、上記第４の二次電池１ｄの陰極と上記第５の二
次電池１ｅの陽極とが接続板２２で接続されている。

【００２６】上記回路部２は、例えば図２の点線で示す
ように、上記バッテリーケース２０内に上記第１〜第５
の二次電池１ａ〜１ｅを収納した際に、このバッテリー
ケース２０内に生ずる、上記第１〜第５の二次電池１ａ
〜１ｅと上記接合部２３の裏面との間隙部に設けられて
いる。そして、図１に示すように、上記回路部２の上記
スイッチ６が上記陽極板３に接続されており、上記第５
の二次電池１ｅの陰極が上記陰極板４に接続されてい
る。

【００２７】すなわち、上記陽極板３及び陰極板４の間
には、スイッチ６，低抵抗５，第１〜第５の二次電池１
ａ〜１ｅが順に直列接続されており、このラインが、充
放電ラインとなっている。

【００２８】次に、このような構成を有するバッテリー
パックの充電時における動作説明をする。

【００２９】なお、後に説明するが、図１に示すシステ
ムコントローラ１０は、放電時にはスイッチ６を終始オ
ン制御する。このため、この充電時には上記スイッチ６
は予めオン制御されている。

【００３０】上記バッテリーパックに充電を行うには、
該バッテリーパックを充電器（図示せず）に取り付け
る。

【００３１】上記充電器の電源供給面には、該電源供給
面と上記バッテリーパックの接合部２３とを接合した際
に、上記陽極板３及び陰極板４とそれぞれ電気的接続を
図れるように、陽極接触ピン及び陰極接触ピンがそれぞ
れ設けられており、この陽極接触ピン及び陰極接触ピン
の各頭頂部が、上記バッテリーパックの上記陽極板３及
び陰極板４にそれぞれ接触するようになっている。

【００３２】また、上記充電器は、いわゆる家庭用コン
セントから供給される交流電源を充電用の直流電源に変
換する電源変換回路を有しており、上記バッテリーパッ
クが上記充電器に取り付けられ充電が開始されると、上
記電源変換回路から上記充電用の直流電源が出力され
る。この充電用の直流電源は、上記陽極接触ピン，陰極
接触ピン及び上記バッテリーパックの陽極板３，陰極板
４を介して上記第１〜第５の二次電池１ａ〜１ｅに供給
され、該第１〜第５の二次電池１ａ〜１ｅの充電が行わ
れる。

【００３３】この充電時において、上記アンプ７は、上
記低抵抗５の端子間における電位差である端子間電圧を
検出し、この端子間電圧を示す電圧検出信号を出力す
る。上記電圧検出信号は充放電検出回路８及びＡ／Ｄ変
換器９に供給される。

【００３４】ここで、この充電時には、上記陽極板３か
ら陰極板４に向かって電流が流れるため、上記充放電検
出回路８及びＡ／Ｄ変換器９に供給される上記電圧検出
信号の極性は、例えば正の極性となり、後に説明する放
電時には負の値となる。

【００３５】上記充放電検出回路８は、上記アンプ７か
ら供給される上記電圧検出信号の極性を検出し、正の極
性の場合はハイレベル（１）のデジタルデータである充
電時検出データを出力し、負の極性の場合はローレベル
（０）のデジタルデータである放電時検出データを上記
システムコントローラ１０に供給する。この場合は、上
述のことから上記電圧検出信号の極性は正の極性となる
ため、上記システムコントローラ１０には、上記充電時
検出データが供給される。

【００３６】上記Ａ／Ｄ変換器９は、上記アンプ７から
供給される正の極性の電圧検出信号をデジタル化するこ
とにより、上記低抵抗５の端子間電圧の値を示す電圧検
出データを形成し、これを上記システムコントローラ１
０に供給する。

【００３７】上記システムコントローラ１０は、上記充
電時検出データが供給されると上記スイッチ６をオン制
御し続ける。また、これとともに、上記電圧検出データ
から上記低抵抗５の端子間に流れる電流の電流値を検出
し、この電流値と、充電時間とを積算することにより上
記第１〜第５の二次電池１ａ〜１ｅ内に蓄電された電力
量を検出する。そして、上記第１〜第５の二次電池１ａ
〜１ｅ内に蓄電された電力量を検出し続け、この電力量
が所定量以上（例えば、９５％以上）となったときを満
充電として上記スイッチ６をオフ制御する。

【００３８】これにより、上記陽極板３及び陰極板４を
介して上記充電器の電源変換回路からの電源供給が停止
され充電が終了する。

【００３９】しかし、上記充電が終了しても、上記バッ
テリーパックを充電器に取り付けたままにしておくと、
いわゆる自然放電等により上記第１〜第５の二次電池１
ａ〜１ｅ内に蓄電された電力が徐々に減っていってしま
う。

【００４０】上記システムコントローラ１０は、上記充
電が終了すると、周囲の温度及び充電が終了してから放
置された時間に基づいて、上記第１〜第５の二次電池１
ａ〜１ｅ内に蓄電されている電力量の検出を行い、この
検出した電力量が所定量以下（例えば、８０％以下）と
なったときに上記スイッチ６をオン制御する。これによ
り、再度充電が開始される。

【００４１】上記システムコントローラ１０は、上記再
度充電が開始されると、上述の積算を行うことにより、
上記第１〜第５の二次電池１ａ〜１ｅ内に蓄電されてい
る電力量を検出し続け、この電力量が所定量以上（例え
ば、９５％以上）となったときに上記スイッチ６を再度
オフ制御する。

【００４２】上記システムコントローラ１０は、当該バ
ッテリーパックが充電器に取り付けられている間中、こ
のような上記スイッチ６のオンオフ制御を繰り返す。

【００４３】これにより、上記第１〜第５の二次電池１
ａ〜１ｅを、常に略々満充電となるように保つことがで
きる。

【００４４】このため、上記第１〜第５の二次電池１ａ
〜１ｅ内に蓄電された電力が自然放電等により減ってし
まっても、従来のように、充電器からバッテリーパック
を一度取り外し、再度取り付けるような面倒な作業を省
略することができる。

【００４５】また、充電が終了すると、常に満充電の状
態を保つことができるため、満充電としたつもりで上記
バッテリーパックを使用したが、上記自然放電等により
上記バッテリーパックの電力が減っており、上記バッテ
リーパックを取り付けた機器の駆動可能時間が所望の駆
動可能時間より短くなる不合理を防止し、満充電時分だ
け上記バッテリーパックを取り付けた機器の駆動を可能
とすることができる。

【００４６】また、従来のように、充電のオンオフを制
御を行う回路部を充電器側に設けるのではなく、該充電
のオンオフを制御を行う上記回路部２を、当該バッテリ
ーパック側に設けているため、上記充電器を上記陽極接
触ピン，陰極接触ピン及び電源変換回路のみから構成す
ることができ、上記充電器の小型化に貢献することがで
きる。

【００４７】なお、上記回路部２は、低抵抗５，スイッ
チ６，アンプ７，充放電検出回路８，Ａ／Ｄ変換器９及
びシステムコントローラ１０のみの小規模な回路である
ため、上述のように上記第１〜第５の二次電池１ａ〜１
ｅと上記バッテリーケース２０との間隙部に設けること
ができ、当該バッテリーパックを大型化させることはな
い。

【００４８】次に、放電時における上記バッテリーパッ
クの動作説明をする。

【００４９】この放電時には、上記バッテリーパックが
例えばビデオカメラ装置に取り付けられる。上記ビデオ
カメラ装置には、上記充電器と同様に、陽極接触ピン及
び陰極接触ピンが設けられており、この陽極接触ピン及
び陰極接触ピンに、上記バッテリーパックの陽極板３及
び陰極板４が接触するように該バッテリーパックが該ビ
デオカメラ装置に取り付けられ放電が開始される。

【００５０】この放電時となると、上記第１〜第５の二
次電池１ａ〜１ｅから電流が出力されるため、上述の充
電時とは逆の電流の流れになる。このため、上記アンプ
７から出力される電圧検出信号の極性は、負の極性とな
る。この負の極性の電圧検出信号は上記充電時と同様に
上記充放電検出回路８及びＡ／Ｄ変換器９に供給され
る。

【００５１】上記充放電検出回路８は、極性が負の上記
電圧検出信号が供給されると放電時検出データを上記シ
ステムコントローラ１０に供給する。

【００５２】上記システムコントローラ１０は、上記放
電時検出データが供給されると、Ａ／Ｄ変換動作を停止
するように上記Ａ／Ｄ変換器９を制御する。このため、
この放電時において上記Ａ／Ｄ変換器９からの電圧検出
データは上記システムコントローラ１０には供給されな
い。また、上記システムコントローラ１０は、上記放電
時検出データが供給されると、上記スイッチ６を終始オ
ン制御する。

【００５３】これにより、上記第１〜第５の二次電池１
ａ〜１ｅからの電力が上記ビデオカメラ装置に供給さ
れ、該ビデオカメラ装置の駆動が可能となる。

【００５４】

【発明の効果】本発明に係るバッテリーパックでは、端
子間に抵抗を介して接続された充電可能な電池と、上記
抵抗の両端子間の電位差を検出し、上記電池の充電状態
を検出する状態検出回路と、上記電位差に基づいて充電
電流値を検出する電流値検出回路と、上記端子と電池間
との間に接続されたスイッチと、上記状態検出回路から
の検出信号により充電時間を求め、上記電流値検出回路
により検出された電流値と上記充電時間との積算によ
り、上記電池の相対的な蓄積電力を算出するシステムコ
ントローラとを一体的に内蔵し、上記相対的な蓄積電力
が所定量以上となったことを、上記システムコントロー
ラが検出し、上記内蔵されたスイッチをオフ制御するよ
うにしたので、バッテリパック単体で過充電を防止で
き、例えば、蓄積電力の容量が異なったバッテリパック
でも、容易にバッテリパック単体ごとに制御することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバッテリーパックのブロック図で
ある。

【図２】上記バッテリーパックの外観を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ａ〜１ｅ 二次電池、２ 回路部、３ 陽極板、４
陰極板、５ 低抵抗、６ スイッチ、７ アンプ、７ａ
非反転入力端子、７ｂ 反転入力端子、８充放電検出
回路、９ Ａ／Ｄ変換器、１０ システムコントロー
ラ、２０ バッテリーケース、２１，２２ 接続板、２
３ 接合部、２４ 陽極用開口部、２５陰極用開口部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 10/42 - 10/48 H01M 2/10 H02J 7/00 - 7/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端子間に抵抗を介して接続された充電可
   能な電池と、 上記抵抗の両端子間の電位差を検出し、上記電池の充電
   状態を検出する状態検出回路と、 上記電位差に基づいて充電電流値を検出する電流値検出
   回路と、 上記端子と電池間との間に接続されたスイッチと、 上記状態検出回路からの検出信号により充電時間を求
   め、上記電流値検出回路により検出された電流値と上記
   充電時間との積算により、上記電池の相対的な蓄積電力
   を算出するシステムコントローラとを一体的に内蔵し、 上記相対的な蓄積電力が所定量以上となったことを、上
   記システムコントローラが検出し、上記内臓されたスイ
   ッチをオフ制御するようにしたことを特徴とするバッテ
   リパック。