JPH07192770A - 電圧コンバータを有する電池ユニット - Google Patents
電圧コンバータを有する電池ユニットInfo
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- JPH07192770A JPH07192770A JP6269583A JP26958394A JPH07192770A JP H07192770 A JPH07192770 A JP H07192770A JP 6269583 A JP6269583 A JP 6269583A JP 26958394 A JP26958394 A JP 26958394A JP H07192770 A JPH07192770 A JP H07192770A
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- voltage converter
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/46—Accumulators structurally combined with charging apparatus
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電圧コンバータを有する電池ユニットを提供
する。 【構成】 電池の電圧が減少した場合にも一定の出力電
圧を維持するために、電圧コンバータを電池に接続する
ことは既知である。電池および電圧コンバータを簡単に
扱うために、電池と電圧コンバータを１個の機械的ユニ
ット内に収納した。
する。 【構成】 電池の電圧が減少した場合にも一定の出力電
圧を維持するために、電圧コンバータを電池に接続する
ことは既知である。電池および電圧コンバータを簡単に
扱うために、電池と電圧コンバータを１個の機械的ユニ
ット内に収納した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一定出力電圧発生のた
めの電圧コンバータを有する電池ユニットに関するもの
である。
めの電圧コンバータを有する電池ユニットに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】電池、特に再充電可能リチウム−イオン
電池およびリチウム−ポリマ電池は、これらの電池によ
って給電される電圧が、電池が放電するにしたがって減
少するという欠点を持つ。したがって、高いエネルギ密
度にもかかわらず、一般にこれらの電池を一定動作電圧
を必要とする電子装置に使用することはできない。一定
出力電圧を発生するために、独国特許明細書第３６０８
０８２Ｃ２号は、アップ／ダウンコンバータの組み合わ
せを有し、ダウンコンバータかアップコンバータのいず
れか一方を動作させるように切り換えることができる回
路配置を開示している。例えば十分に充電された電池か
ら与えられるこの組み合わせの入力電圧が定格出力電圧
より高い場合、ダウンコンバータを用いて出力電圧を減
少させるようにする。電池が漸次に放電するのにしたが
って入力電圧が減少すると、ダウン変換モードは、所定
の瞬間において一定の出力電圧をもはや適切に保てなく
なる。その時アップ変換モードが開始される。
電池およびリチウム−ポリマ電池は、これらの電池によ
って給電される電圧が、電池が放電するにしたがって減
少するという欠点を持つ。したがって、高いエネルギ密
度にもかかわらず、一般にこれらの電池を一定動作電圧
を必要とする電子装置に使用することはできない。一定
出力電圧を発生するために、独国特許明細書第３６０８
０８２Ｃ２号は、アップ／ダウンコンバータの組み合わ
せを有し、ダウンコンバータかアップコンバータのいず
れか一方を動作させるように切り換えることができる回
路配置を開示している。例えば十分に充電された電池か
ら与えられるこの組み合わせの入力電圧が定格出力電圧
より高い場合、ダウンコンバータを用いて出力電圧を減
少させるようにする。電池が漸次に放電するのにしたが
って入力電圧が減少すると、ダウン変換モードは、所定
の瞬間において一定の出力電圧をもはや適切に保てなく
なる。その時アップ変換モードが開始される。
【０００３】このような電圧コンバータは、一般に、電
圧変換の結果による電力損失を最少にするために、切り
換えモード電源として構成されている。しかしながら、
このような切り換えモード電源は、例えば携帯ラジオの
ような小型電気器具の場合特に、放射妨害が、好ましく
ない、または許容しえない妨害を引き起こす恐れがあ
る。また、電圧コンバータの容量は、必要とする出力電
圧および電池の数に依存して決めなければならない。
圧変換の結果による電力損失を最少にするために、切り
換えモード電源として構成されている。しかしながら、
このような切り換えモード電源は、例えば携帯ラジオの
ような小型電気器具の場合特に、放射妨害が、好ましく
ない、または許容しえない妨害を引き起こす恐れがあ
る。また、電圧コンバータの容量は、必要とする出力電
圧および電池の数に依存して決めなければならない。
【０００４】本発明の目的は、出来るかぎり簡単で、一
定の電圧を有する電池ユニットを提供するものである。
本発明は、上述した形式の電池および電圧コンバータを
１個の機械的ユニットとして構成したことを特徴とする
ものである。本発明によれば、電池および電圧コンバー
タが１個の機械的ユニットを構成することから、これら
を任意の標準的なハウジング内に１つの機能ブロックと
して収納することができる。より高い出力電圧またはよ
り大きい出力電流を、電池／電圧コンバータユニット
を、必要に応じて直列または並列に配置することによっ
て、簡単に得ることができる。
定の電圧を有する電池ユニットを提供するものである。
本発明は、上述した形式の電池および電圧コンバータを
１個の機械的ユニットとして構成したことを特徴とする
ものである。本発明によれば、電池および電圧コンバー
タが１個の機械的ユニットを構成することから、これら
を任意の標準的なハウジング内に１つの機能ブロックと
して収納することができる。より高い出力電圧またはよ
り大きい出力電流を、電池／電圧コンバータユニット
を、必要に応じて直列または並列に配置することによっ
て、簡単に得ることができる。
【０００５】特に再充電可能電池の場合、電池および電
圧コンバータの機械的ユニットが、さらに電池を充電す
るための充電回路を具えると有利である。
圧コンバータの機械的ユニットが、さらに電池を充電す
るための充電回路を具えると有利である。
【０００６】電池と、電圧コンバータと、もし必要なら
充電回路とを１つの共通ハウジング内に収容し、このハ
ウジングに電圧コンバータの出力電圧を取り出すための
導電性コンタクトを設けることによって、電池および電
圧コンバータの機械的ユニットを標準的な電池の形状お
よび寸法にすることができる。電池と電圧コンバータと
を一体にしたこの電池の使い勝手は、他の電池と異なら
ない。電池ハウジング内に電圧コンバータを組み込んだ
ことによって、電圧コンバータは電磁的に遮蔽される。
したがって、駆動すべき電気装置のプリント回路基板上
に収容された電圧コンバータに比較して、追加の遮蔽手
段を必要としない。しかしながら、本発明の電圧コンバ
ータを一体に組み込んだ電池ユニットの最大の効果は、
従来の蓄電池または乾電池と同じように交換できること
である。
充電回路とを１つの共通ハウジング内に収容し、このハ
ウジングに電圧コンバータの出力電圧を取り出すための
導電性コンタクトを設けることによって、電池および電
圧コンバータの機械的ユニットを標準的な電池の形状お
よび寸法にすることができる。電池と電圧コンバータと
を一体にしたこの電池の使い勝手は、他の電池と異なら
ない。電池ハウジング内に電圧コンバータを組み込んだ
ことによって、電圧コンバータは電磁的に遮蔽される。
したがって、駆動すべき電気装置のプリント回路基板上
に収容された電圧コンバータに比較して、追加の遮蔽手
段を必要としない。しかしながら、本発明の電圧コンバ
ータを一体に組み込んだ電池ユニットの最大の効果は、
従来の蓄電池または乾電池と同じように交換できること
である。
【０００７】電圧コンバータを一体に組み込んだ蓄電池
は、したがって、例えばリチウム電池のように、完全に
充電された状態と放電中の状態とでの出力電圧の差が大
きい電池も使用できるという利点を持つ。このような電
池は、一般に、例えばニッケル−カドミウム電池のよう
な従来の電池より、大きい容量／体積比を持っている。
このように電池と電圧コンバータとを一体にしたことに
よって、同一体積でより高い放電電流を持ち、一定の出
力を有する再充電型電池が得られる。同じ寸法のハウジ
ングを使用する場合には、本発明の電池ユニットを既存
の電子機器にそのまま適用できる。
は、したがって、例えばリチウム電池のように、完全に
充電された状態と放電中の状態とでの出力電圧の差が大
きい電池も使用できるという利点を持つ。このような電
池は、一般に、例えばニッケル−カドミウム電池のよう
な従来の電池より、大きい容量／体積比を持っている。
このように電池と電圧コンバータとを一体にしたことに
よって、同一体積でより高い放電電流を持ち、一定の出
力を有する再充電型電池が得られる。同じ寸法のハウジ
ングを使用する場合には、本発明の電池ユニットを既存
の電子機器にそのまま適用できる。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明による電池ユニットの一実施
例のハウジング１の外観を示すものである。ハウジング
１の外形は、陽極２およびハウジングの下側の陰極３を
有する標準的な電池に対応している。ハウジング１の一
部にリチウム電池４を収容し、ハウジング１の他の部分
に電圧コンバータ５および充電回路６の電子素子を収容
する。
例のハウジング１の外観を示すものである。ハウジング
１の外形は、陽極２およびハウジングの下側の陰極３を
有する標準的な電池に対応している。ハウジング１の一
部にリチウム電池４を収容し、ハウジング１の他の部分
に電圧コンバータ５および充電回路６の電子素子を収容
する。
【０００９】図２において、図１と同様の部品を、図１
と同じ符号で示している。電圧コンバータ５の入力端子
５１を集積されたリチウム電池４に接続し、このコンバ
ータの出力電圧を出力端子５３から電池ユニットの陽極
２に印加する。リチウム電池４の陰極を、電池ユニット
の陰極３に導く。電圧コンバータ５の負電源電圧端子５
２も、リチウム電池４の陰極に接続する。電池ユニット
の陽極２を充電回路６に接続し、この充電回路は充電電
圧が適正な極性で与えられる場合に、充電電流ＩL をリ
チウム電池４の陽極に直接供給する。
と同じ符号で示している。電圧コンバータ５の入力端子
５１を集積されたリチウム電池４に接続し、このコンバ
ータの出力電圧を出力端子５３から電池ユニットの陽極
２に印加する。リチウム電池４の陰極を、電池ユニット
の陰極３に導く。電圧コンバータ５の負電源電圧端子５
２も、リチウム電池４の陰極に接続する。電池ユニット
の陽極２を充電回路６に接続し、この充電回路は充電電
圧が適正な極性で与えられる場合に、充電電流ＩL をリ
チウム電池４の陽極に直接供給する。
【００１０】図３は、リチウム電池に関する放電電圧曲
線を示す。１００％充電されている場合、リチウム電池
の端子間の電圧は、４．２Ｖである。電圧コンバータ５
を、例えば、３．８Ｖから４．２Ｖの間の入力電圧に関
し（図３の範囲Ｂ）、電圧を３．６Ｖ程度に減少させる
ように構成する。３．８Ｖから３．４Ｖの間の範囲（図
３の範囲Ｃ）において、リチウム電池４によって印加さ
れる電圧を、電圧変換せずにそのまま陽極２に印加す
る。最後に、放電が進むにつれて、リチウム電池４の電
圧が３．４Ｖ以下に落ちた場合（図３の範囲Ｄ）、電圧
コンバータはアップ変換に切り換わり、３．６Ｖ程度の
出力電圧を生成する。このようにして３．６Ｖ程度の出
力電圧が、充電状態とは独立に、電池ユニットの出力端
子間で得られる。
線を示す。１００％充電されている場合、リチウム電池
の端子間の電圧は、４．２Ｖである。電圧コンバータ５
を、例えば、３．８Ｖから４．２Ｖの間の入力電圧に関
し（図３の範囲Ｂ）、電圧を３．６Ｖ程度に減少させる
ように構成する。３．８Ｖから３．４Ｖの間の範囲（図
３の範囲Ｃ）において、リチウム電池４によって印加さ
れる電圧を、電圧変換せずにそのまま陽極２に印加す
る。最後に、放電が進むにつれて、リチウム電池４の電
圧が３．４Ｖ以下に落ちた場合（図３の範囲Ｄ）、電圧
コンバータはアップ変換に切り換わり、３．６Ｖ程度の
出力電圧を生成する。このようにして３．６Ｖ程度の出
力電圧が、充電状態とは独立に、電池ユニットの出力端
子間で得られる。
【００１１】一般に、出力電圧を、１．２Ｖの標準的な
電池と互換性を持たせるために、１．２Ｖかその整数倍
にする。
電池と互換性を持たせるために、１．２Ｖかその整数倍
にする。
【００１２】電圧コンバータの回路構成によっては、リ
チウム電池４の出力電圧をそのまま出力する動作モード
を省略してもよい。電圧コンバータは、この場合、前記
独国特許明細書第３６０８０８２Ｃ２号に記述されてい
るようなアップ／ダウンコンバータの組み合わせに対応
する。しかしながら、これまで使用されていた例えばニ
ッケル−カドミウム電池のような電池または蓄電池が放
電する場合の出力電圧が充電状態によって変化し、駆動
すべき電子装置がこのような電圧変動に対処するように
設計されているため、電圧コンバータ５の電圧不変性を
厳密な必要条件とする必要はない。１０％程度の電圧変
動が、一般に許容されている。
チウム電池４の出力電圧をそのまま出力する動作モード
を省略してもよい。電圧コンバータは、この場合、前記
独国特許明細書第３６０８０８２Ｃ２号に記述されてい
るようなアップ／ダウンコンバータの組み合わせに対応
する。しかしながら、これまで使用されていた例えばニ
ッケル−カドミウム電池のような電池または蓄電池が放
電する場合の出力電圧が充電状態によって変化し、駆動
すべき電子装置がこのような電圧変動に対処するように
設計されているため、電圧コンバータ５の電圧不変性を
厳密な必要条件とする必要はない。１０％程度の電圧変
動が、一般に許容されている。
【００１３】使用される分野によって、当業者は、電圧
コンバータを、単にダウンコンバータとして設計すべき
か、または単にアップコンバータとして設計すべきかを
決定してもよい。
コンバータを、単にダウンコンバータとして設計すべき
か、または単にアップコンバータとして設計すべきかを
決定してもよい。
【００１４】充電回路６は、リチウム電池４を充電する
ために働く。この目的のために、より高い電圧を電池ユ
ニットの電極に印加する。このより高い電圧は、充電回
路６を動作させ、充電電流ＩL が蓄電池４に流れる。最
も簡単にした場合、充電回路６は、充電モードにおいて
順方向に動作するダイオードを具える。充電モード（図
３の範囲Ａ）において、陽極２からの充電電流が電圧コ
ンバータ５の出力端子５３を経て電圧コンバータ５に流
れないように、電圧コンバータ５を好適には遮断モード
にする。
ために働く。この目的のために、より高い電圧を電池ユ
ニットの電極に印加する。このより高い電圧は、充電回
路６を動作させ、充電電流ＩL が蓄電池４に流れる。最
も簡単にした場合、充電回路６は、充電モードにおいて
順方向に動作するダイオードを具える。充電モード（図
３の範囲Ａ）において、陽極２からの充電電流が電圧コ
ンバータ５の出力端子５３を経て電圧コンバータ５に流
れないように、電圧コンバータ５を好適には遮断モード
にする。
【図１】電池と一体にした電圧コンバータを有する電池
ユニットの機械的構成を示す線図である。
ユニットの機械的構成を示す線図である。
【図２】蓄電池、電圧コンバータおよび充電回路の組み
合わせを示す線図である。
合わせを示す線図である。
【図３】リチウム電池の放電曲線を、電圧コンバータの
動作範囲とともに示すグラフである。
動作範囲とともに示すグラフである。
１ ハウジング ２ 陽極 ３ 陰極 ４ リチウム電池 ５ 電圧コンバータ ６ 充電回路 ５１ 入力端子 ５２ 負電源電圧端子 ５３ 出力端子
Claims (5)
- 【請求項１】 電池と一定の出力電圧を発生するための
電圧コンバータとを有する電池ユニットにおいて、前記
電池および電圧コンバータを１個の機械的ユニットとし
て形成したことを特徴とする電池ユニット。 - 【請求項２】 請求項１に記載の電池ユニットにおい
て、前記電池が再充電可能電池であって、前記機械的ユ
ニットが前記電池（４）を充電するための充電回路
（６）を含むことを特徴とする電池ユニット。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の電池ユニット
において、前記電池（４）と、前記電圧コンバータ
（５）と、もし必要なら充電回路（６）とを、１個の共
通ハウジング内に収納し、このハウジングが、電圧コン
バータの出力電圧を外部へ出力する導電性コンタクト
（２、３）を有することを特徴とする電池ユニット。 - 【請求項４】 請求項１、２または３に記載の電池ユニ
ットにおいて、前記電圧コンバータが、アップ／ダウン
コンバータの組み合わせであることを特徴とする電池ユ
ニット。 - 【請求項５】 請求項１、２、３または４に記載の電池
ユニットにおいて、出力電圧が１．２Ｖの整数倍である
ことを特徴とする電池ユニット。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4337786:6 | 1993-11-05 | ||
| DE4337786A DE4337786A1 (de) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | Batterie mit einem an der Batterie angeschlossenen Spannungsumsetzer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07192770A true JPH07192770A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=6501885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6269583A Pending JPH07192770A (ja) | 1993-11-05 | 1994-11-02 | 電圧コンバータを有する電池ユニット |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0653798A1 (ja) |
| JP (1) | JPH07192770A (ja) |
| DE (1) | DE4337786A1 (ja) |
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| US10008872B2 (en) | 2010-09-20 | 2018-06-26 | Batteroo, Inc. | Methods of extending the life of battery |
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| US6118248A (en) * | 1998-04-02 | 2000-09-12 | The Procter & Gamble Company | Battery having a built-in controller to extend battery service run time |
| AR018815A1 (es) * | 1998-04-02 | 2001-12-12 | Procter & Gamble | Bateria que tiene un controlador incorporado |
| US6163131A (en) * | 1998-04-02 | 2000-12-19 | The Procter & Gamble Company | Battery having a built-in controller |
| US6074775A (en) * | 1998-04-02 | 2000-06-13 | The Procter & Gamble Company | Battery having a built-in controller |
| US6835491B2 (en) | 1998-04-02 | 2004-12-28 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Battery having a built-in controller |
| JP2003516604A (ja) * | 1999-06-21 | 2003-05-13 | ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ ユニバーシティ オブ イリノイ | 電子回路用ハウジングを有するバッテリー |
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-
1993
- 1993-11-05 DE DE4337786A patent/DE4337786A1/de not_active Withdrawn
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1994
- 1994-10-28 EP EP94203149A patent/EP0653798A1/de not_active Withdrawn
- 1994-11-02 JP JP6269583A patent/JPH07192770A/ja active Pending
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