JPH08233919A - 電池種類判別装置 - Google Patents

電池種類判別装置

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Publication number
JPH08233919A
JPH08233919A JP7038500A JP3850095A JPH08233919A JP H08233919 A JPH08233919 A JP H08233919A JP 7038500 A JP7038500 A JP 7038500A JP 3850095 A JP3850095 A JP 3850095A JP H08233919 A JPH08233919 A JP H08233919A
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JP
Japan
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battery
circuit
voltage
constant current
type
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Application number
JP7038500A
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English (en)
Inventor
Nobuo Shiojima
信雄 塩島
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FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08233919A publication Critical patent/JPH08233919A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信頼性が高く、また判別対象の電池の種類が
多くなっても、構成部品や回路に特別に高精度を要求さ
れることなく電池の種類を正しく判別できる電池種類判
別装置を提供する。 【構成】 電池11の種類に対応して設定された抵抗値
を有する電池判別用抵抗12に定電流回路21から定電
流を供給し、この一定電流の供給に基づいて電池判別用
抵抗12に発生する電圧を電池判別回路22で検知する
ことにより、電池11の種類を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電池に最適な放電条件
や充電条件を選定するために電池の種類を判別する電池
種類判別装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話機や可搬型のパーソナル
コンピュータおよびワードプロセッサなど、携帯機器が
多く普及しつつある。これらの機器では、一次電池や二
次電池を内蔵したパック電池が駆動電源として使われて
いる。ところで、1台の機器で異なる形式のパック電池
を選択的に使用する場合、最低放電可能電圧が電池の種
類によって異なるため、機器側でパック電池の種類を判
別して、現在使用しているパック電池の端子電圧が最低
放電可能電圧に近づくと、警報を発するようにしてい
た。
【0003】一方、異なる形式の二次電池をそれぞれ内
蔵したパック電池を共通の1台の充電器で充電すると
き、そのパック電池に使用している電池の種類、すなわ
ち電池の形式や電気容量に最適な条件で充電することに
注意が必要である。例えば、ニッケル・カドミウム蓄電
池とニッケル水素・蓄電池およびリチウム二次電池では
最適な充電方式が異なる。さらに、電池の形式が同じで
あっても、電気容量の大小で充電条件は変化する。従っ
て、1台の充電器で電池の形式や電気容量の異なるパッ
ク電池を充電するときは、パック電池に内蔵されている
電池の種類を判別し、各々の電池に最適な状態で充電す
ることが重要となる。
【0004】パック電池の種類を判別する方法としては
従来、大別して2種類の方法が知られている。第1の方
法は、パック電池の外部ケースに電池の種類によって異
なる機械的な凹凸を設け、この凹凸を機器あるいは充電
器側で検知する方法である。第2の方法は、例えば特開
平2−299428に開示されているように、パック電
池内部に電池の種類に対応した抵抗値を有する第1の抵
抗を、また機器あるいは充電器内部に安定化電源と第2
の抵抗およびバッテリ機種検出回路をそれぞれ設け、安
定化電源の出力電圧を第1の抵抗と第2の抵抗とで形成
される分圧回路に供給し、この分圧回路の出力電圧であ
る第2の抵抗に発生する電圧によってバッテリ機種検出
回路が電池の種類を判別する方法である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第1の
方法はパック電池の外部ケースに電池の種類に応じた凹
凸を設けて電池の種類を機械的に判別するために信頼性
に乏しく、しかもケースに凹凸を設けるスペースに限り
があることから、電池の種類が多くなると判別が困難と
なる欠点がある。
【0006】一方、第2の方法は安定化電源の出力電圧
を第1の抵抗と第2の抵抗とからなる分圧回路で分圧し
ていることから、この分圧回路の出力である第2の抵抗
に発生する電圧はパック電池内部の第1の抵抗の抵抗値
に正比例しない。従って、パック電池の種類が多くなる
と、電池の種類を正しく判別するためには、第1の抵抗
と第2の抵抗の精度や、安定化電源の精度およびバッテ
リ機種検出回路の電圧検知精度に極めて高い精度が要求
され、電池種類の判別に必要なコストが増えるという問
題があった。
【0007】本発明の目的は、信頼性が高く、また判別
対象の電池の種類が多くなっても、構成部品や回路に特
別な高精度を要求されることなく、電池の種類を正しく
判別できる電池種類判別装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明による電池種類判別装置は、電池の種類に対
応して設定された抵抗値を有する電池判別用抵抗に定電
流回路によって一定電流を供給し、この一定電流の供給
に基づいて電池判別用抵抗に発生する電圧を電池判別回
路で検知することにより、電池の種類を判別することを
特徴とする。
【0009】
【作用】上記のように構成された本発明による電池種類
判別装置では、電池判別用抵抗に一定電流を供給してい
るため、電池判別用抵抗に発生する電圧は電池判別用抵
抗の抵抗値と正確に直線関係となる。従って、この電池
判別用抵抗に発生する電圧から電池の種類を判別するこ
とにより、パック電池の種類が多くなっても、回路の構
成部品の精度を特に上げることなく、電池の種類を正し
く判別することが可能となる。また、機械的な凹凸によ
り電池の種類を判別する方法に比較して、信頼性が高
く、より多種類の電池の種類を判別することができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明による電池種類判別装置を用いた
充電回路の一実施例を示すブロック図である。この充電
回路は、大きく別けて電池パック10とこれを充電する
ための充電器20とからなる。
【0011】電池パック10は、二次電池11、電池判
別用抵抗12およびサーミスタ13を有する。二次電池
11は、例えばニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル
・水素蓄電池などのアルカリ蓄電池、あるいはリチウム
二次電池等の非水溶媒系二次電池や鉛電池などの定電圧
で充電する電池である。ここでは、二次電池11がニッ
ケル・カドミウム蓄電池(以下、Ni/Cdという)、
ニッケル・水素蓄電池(以下、Ni−MHという)、お
よびリチウム二次電池(以下、LIBという)のいずれ
かである場合を例にとって説明する。
【0012】電池判別用抵抗12は、二次電池11に対
応して設けられたものであり、その抵抗値は二次電池1
1の種類に対応して予め設定されているものとする。サ
ーミスタ13は、二次電池11の温度を検出するための
もので、電池11に近接して設置される。なお、二次電
池11がNi/CdやLIBの場合はサーミスタ13は
なくとも良い。
【0013】端子a−1,b−1,c−1,d−1は、
電池パック10の外部接続端子であり、端子a−1は二
次電池11の正極端子に接続され、端子b−1はサーミ
スタ13の一端に接続され、端子c−1は電池判別用抵
抗12の一端に接続され、端子d−1は二次電池11の
負極端子とサーミスタ13の他端および電池判別用抵抗
12の他端に共通に接続されている。
【0014】充電器20は電池パック10内の二次電池
11を充電するためのものであり、第1の定電流回路2
1、電池判別回路22、充電制御回路23、定電流充電
回路24、定電流・定電圧回路25、充電用電源26お
よび抵抗27からなる。
【0015】ここで、二次電池11がNi/Cdの場合
は、最初は一定電流で充電し、電池11の端子電圧VB
が所定値(△V)低下したとき充電を停止させるか充電
電流を減少させる「−△V制御」で充電を行い、Ni−
MHの場合は、最初は一定電流で充電し、電池温度の単
位時間当たりの温度上昇率(いわゆる温度微分)が所定
値に達したとき充電を停止させるか充電電流を減少させ
る「dT/dt制御」で充電を行い、LIBの場合は、
充電初期では定電流で充電し、電池11の端子電圧VB
が所定値(例えば4.2V/セル)に達すると定電圧で
充電する「定電流・定電圧充電」で充電を行う場合につ
いて説明する。
【0016】端子a−2,b−2,c−2,d−2は、
充電器20の外部接続端子であり、充電時には電池パッ
ク10の外部接続端子a−1,b−1,c−1,d−1
にそれぞれ接続される。
【0017】第1の定電流回路21の一端は図示しない
充電器の内部回路の電源V+に接続され、他端は端子c
−2と電池判別回路22の入力端子に共通接続される。
電池判別回路22は、端子c−2の電圧(入力電圧V
a)を測定し、その電圧値により電池11の種類を判別
してその種類を示す判別信号を出力する。制御回路23
は、電池判別回路22の出力電圧Vaに対応して充電条
件を決定する。すなわち、第1の定電流回路21の出力
電流を0.2mAとし、電池パック10内の電池判別用
抵抗12の値を0(短絡),5kΩ,10kΩ,15k
Ω,20kΩ,∞のいずれかとすると、電池11の種
類、その接続数、電池判別用抵抗12の値、電池判別回
路22の入力電圧Vaおよび充電条件(充電制御方式と
充電電流)の関係は表1のようになる。
【0018】
【表1】
【0019】制御回路23は、−△V制御回路231、
dT/dt制御回路232、スイッチ回路233および
電流指定回路234からなり、−△V制御回路231の
入力端子は端子a−2に接続され、dT/dt制御回路
232の入力端子は抵抗27の一端と端子b−2に接続
されている。なお、抵抗27の他端は電源+Vに接続さ
れている。
【0020】−△V制御回路231は、端子a−2,a
−1を介して二次電池11の端子電圧VBを監視し、V
Bがピーク値から所定値(例えば10mV/セル)低下
した時点で充電停止信号を発生する。
【0021】dT/dt制御回路232は、端子b−
2,b−1を介してサーミスタ13の一端に接続され、
サーミスタ13と抵抗27とで分圧された電圧を測定す
ることにより二次電池11の温度を監視し、単位時間当
たりの温度上昇率dT/dtが所定値(例えば1℃/
分)に達した時点で充電停止信号を発生する。
【0022】スイッチ回路233は、電池判別回路22
の出力によって制御され、二次電池11がNi/Cdの
場合は−△V制御回路231から出力される充電停止信
号を選択し、二次電池11がNi−MHの場合はdT/
dt制御回路232から出力される充電停止信号を選択
して、これらの充電停止信号を定電流充電回路24の制
御端子に供給する。
【0023】電池判別回路22の出力は定電流・定電圧
回路25の電圧制御端子にも入力され、電池判別回路2
2が二次電池11をLIBと判断した場合は定電流・定
電圧回路25が動作状態とされる。定電流・定電圧充電
回路25は、電池判別回路22によって動作状態とされ
ると定電流・定電圧を出力する。
【0024】電流指定回路234は、電池判別回路22
の出力に対応して、定電流充電回路24および定電流・
定電圧回路25の電流設定端子に電池11の種類に最適
な電流値を設定するための電流設定信号を供給する。な
お、定電流充電回路24は、制御回路23から充電停止
信号が制御端子に供給されると出力を停止する。
【0025】充電用電源26は、例えば交流電源の出力
を整流して直流を得る電源や、他の比較的大容量の電池
が用いられる。この充電用電源26の出力端子は、定電
流充電回路24の入力端子と定電流・定電圧充電回路2
5の入力端子に接続されている。
【0026】次に、図1の充電回路の動作を説明する。
電池パック10と充電器20が接続されると、端子a−
1と端子a−2、端子b−1と端子b−2、端子c−1
と端子c−2、端子d−1と端子d−2がそれぞれ接続
される。このとき、電池判別用抵抗12には定電流回路
21から端子c−2と端子c−1を介して一定電流(例
えば0.2mA)が供給される。
【0027】電池判別用抵抗12は、表1に示すように
電池11の種類に合わせて抵抗値が設定されており、電
池判別回路22の入力電圧Vaも電池11の種類に対応
した値となる。電池判別回路22は、この入力電圧Va
を測定して二次電池11に適した充電制御を行うように
充電制御回路23と定電流・定電圧充電回路25に制御
信号を供給する。
【0028】すなわち、表1に示すようにVaが0
(V)のときは電池判別回路22によってNo.1の条
件が選択され、これに基づいてスイッチ回路233は−
ΔV制御回路231の出力を選択し、かつ電流指定回路
234に電流設定信号を供給する。−ΔV制御回路23
1が充電停止信号を発生すると、定電流充電回路24は
充電を停止し、また電流指定回路234は定電流充電回
路24が500mAの充電電流を出力するように制御す
る。
【0029】また、電池判別回路22の入力電圧Vaが
0.5ボルトのときは電池判別回路22によってNo.
2の条件が選択され、これに基づいてスイッチ回路23
3はNo.1の場合と同様に−ΔV制御回路231の出
力を選択し、かつ電流指定回路234は定電流充電回路
24が1000mA一定の充電電流を出力するように制
御する。
【0030】以下同様に、電池判別回路22の入力電圧
Vaが1(V)のときはNo.3の条件が選択され、こ
れに基づいてスイッチ回路233はdT/dt制御回路
232の出力を選択し、かつ電流指定回路234は定電
流充電回路24が650mA一定の充電電流を出力する
ように制御し、またVaが1.5(V)のときはNo.
4の条件が選択され、これに基づいてスイッチ回路23
3はdT/dt制御回路232の出力を選択し、かつ電
流指定回路234は定電流充電回路24が1200mA
一定の充電電流を出力するように制御する。
【0031】また、Vaが2(V)のときはNo.5の
条件が選択され、これに基づき定電流・定電圧充電回路
25の出力が選択されると共に、電流指定回路234が
充電電流が最大750mAとなるように定電流・定電圧
充電回路25を制御し、さらにVaが5(V)のときは
No.6の条件が選択され、これに基づき定電流・定電
圧充電回路25が選択される共に、電流指定回路234
が充電電流が最大2000mAとなるように定電流・定
電圧充電回路25を制御する。
【0032】図2は、本発明による電池判別装置を用い
た放電回路の一実施例を示すブロック図である。この放
電回路は、大きく別けて電池パック30と電池パック3
0を電源として動作する機器40とからなる。
【0033】電池パック30は、図1に示した電池パッ
ク10と同一構成であり、二次電池31と電池判別用抵
抗32およびサーミスタ33を有する。サーミスタ33
は、二次電池31に近接して設置され、電池31の温度
を検出するためのものであるが、二次電池31がNi/
CdやLIBの場合はなくても良く、またサーミスタ3
3があっても放電動作では多くの場合、動作に関与しな
い。電池判別用抵抗32は、二次電池31に対応して設
けられたものであり、その抵抗値は二次電池31の種類
に対応して予め設定されているものとする。
【0034】端子a−3,b−3,c−3,d−3は、
電池パック30の外部接続端子であり、端子a−3は二
次電池31の正極端子に接続され、端子b−3はサーミ
スタ33の一端に接続され、端子c−3は電池判別用抵
抗32の一端に接続され、端子d−3は二次電池31の
負極端子と電池判別用抵抗32の他端およびサーミスタ
33の他端に共通に接続されている。
【0035】機器40は、電池パック30から電力の供
給を受けて所定の動作を行うものであり、定電流回路4
1、電池判別回路42、放電制御回路43、負荷44お
よびスイッチ回路45を有する。
【0036】端子a−4,c−4,d−4は機器40の
外部接続端子であり、放電時に電池パック30の端子a
−3,c−3,d−3にそれぞれ接続される。定電流回
路41の一端は端子a−4に接続され、他端は端子c−
4と電池判別回路42の入力端子に共通接続される。
【0037】電池判別回路42は、端子c−4の電圧
(入力Va)を測定し、その電圧値により電池31の種
類を判別してその種類を示す判別信号を出力する。放電
制御回路43は、電池判別回路42の出力に対応して放
電停止条件を決定する。すなわち、定電流回路41の出
力電流を0.2mAとし、電池パック30内の電池判別
用抵抗32の抵抗値を0(短絡),5kΩ,10kΩ,
15kΩ,20kΩ,∞(開放)のいずれかとすると、
電池31の種類、その接続数、電池判別用抵抗32の
値、電池判別回路42の入力電圧Vaおよび放電停止電
圧の関係は表2のようになる。
【0038】
【表2】
【0039】放電制御回路43は、電池判別回路42の
出力により決定された放電停止電圧と電池31の端子電
圧VBとを比較し、VBが放電停止電圧より低下すると
スイッチ回路45をオンからオフにする。負荷44はス
イッチ回路45および端子a−4、a−3を介して二次
電池31から電力の供給を受ける。
【0040】次に、二次電池31の放電時の動作を図2
を用いて説明する。電池パック30を機器40にセット
すると、端子a−3と端子a−4間、端子c−3と端子
c−4間、端子d−3と端子d−4間がそれぞれ接続さ
れる。このとき、電池判別用抵抗32には定電流回路4
1から端子c−4と端子c−3を介して一定の電流(例
えば0.2mA)が供給される。
【0041】電池判別用抵抗32は表2に示すように電
池31の種類に合わせて抵抗値が設定されており、電池
判別回路42の入力電圧Vaも電池31の種類に対応し
た値となる。電池判別回路42は、この入力電圧Vaを
測定して二次電池31に適した放電制御を行うように放
電制御回路43に制御信号を供給する。
【0042】すなわち、表2に示すようにVaが0〜
1.5(V)のときは二次電池31はNi/Cdあるい
はNi−MHで、放電停止電圧は4(V)であり、放電
制御回路43は電池31の端子電圧VBが4(V)まで
低下するとスイッチ回路45をオフとして放電を停止さ
せる。また、Vaが2〜5(V)のときは二次電池31
はLIBで、放電停止電圧は2.75(V)であり、放
電制御回路43は電池31の端子電圧VBが2.75
(V)まで低下するとスイッチ回路45をオフとして放
電を停止させる。
【0043】ところで、前述した第2の従来例の場合
は、図1の定電流回路21の代わりに抵抗(第2の抵
抗)を設け、図1の電池判別用抵抗12、図2の電池判
別用抵抗32に相当する第1の抵抗(抵抗値Rとする)
とで分圧回路を形成している。この場合、図1において
電源V+の電圧を5(V)とし、また定電流回路21の
代わりに設けられる第2の抵抗の抵抗値を30kΩとす
ると、第1の抵抗の抵抗値Rと電池判別回路22の入力
電圧Vaとの関係は、図3の破線で示すように抵抗値R
が大きくなるにつれてVaの増加率が低下する。従っ
て、この第2の従来例の場合、多種類の電池の判別しよ
うとすると、Vaの電圧値を測定する回路、例えばA/
Dコンバータとして精度の高いものを必要としたり、電
源電圧V+や各部の抵抗値も高精度であることが要求さ
れていた。
【0044】これに対し、本発明のように電池判別用抵
抗12,32に定電流(例えば0.2mA)を流した場
合は、図3に実線で示すように抵抗12,抵抗32に発
生する電圧Vaは直線的に増加する。このように電池判
別用抵抗12,32に定電流を供給してこれに発生する
抵抗Vaを電池判別回路22,42で測定するため、電
源電圧V+が変動しても測定に影響を受けない。また、
電池判別用抵抗12,32の抵抗値Rと電圧Vaの関係
が直線的であるため、電池11,31の種類が多くなっ
ても電池判別回路22,42に設けられるA/Dコンバ
ータの精度を上げることなく、電池11,31の種類を
正しく判別できる。
【0045】さらに、電池判別用抵抗12,32の誤差
等を考慮して、電池判別回路22,42はある幅をもっ
て電圧を判別するが、上述したように電池判別用抵抗1
2,32の抵抗値RとVaの関係が直線的であるため、
この判別幅を一定にできる。例えば、表1および表2の
条件No.2は0.5V±0.2V、条件No.5は2
V±0.2Vと、どの場合でも±0.2Vの一定の幅で
判別できる。一方、第2の従来例の場合は、この判別幅
を±0.2Vとすると、No.3,No.4,No.5
は重なってしまうので、判別幅を±0.lVあるいはそ
れ以下にしなければならず、非常に高い精度で判別する
ことが要求される。本発明によれば、このような高い判
別精度を要求されることなく、容易かつ正確に電池の種
類を判別することができる。
【0046】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものでなく、次のように種
々変形して実施することができる。 (1)図1の実施例では、表1、表2に示すような6種
類の電池を判別する例について説明したが、6種類以外
の2種類以上の組み合わせでも良く、電気容量も表1、
表2に限定されない。
【0047】(2)図1の実施例では、Ni/Cdは−
ΔV制御、Ni−MHはdT/dt制御、LIBは定電
流・定電圧充電で説明したが、他の充電制御方式でも良
く、また他の充電制御方式と組み合わせても良い。
【0048】(3)図2の実施例では、電池電圧が放電
停止電圧まで低下すると、スイッチ回路45がオフして
放電を停止するようにしたが、電池の端子電圧が放電停
止電圧まで低下したことを音や光で使用者に報知するよ
うにして良い。
【0049】(4)図1および図2では、電池判別用抵
抗12,32の抵抗値を0,2.5kΩ,5kΩ,7.
5kΩ,10kΩ,∞としたが、他の値でも良い。ま
た、定電流回路21,41の出力電流値も0.2mAに
限定することなく、他の値でも良い。このように電池判
別用抵抗の抵抗値や定電流回路の出力電流値を変更した
場合、電池判別回路の判別しきい値電圧を適宜変えれば
良い。 (5)図2の実施例の場合、電池は二次電池に限られ
ず、乾電池等の一次電池でも良い。
【0050】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電池種類
判別装置によれば、定電流回路から電池判別用抵抗に一
定電流を供給して電池判別用抵抗に発生する電圧を検知
することにより電池の種類を判別しているため、信頼性
が高く、またパック電池の種類が多くなっても、回路の
構成部品の精度を特に上げることなく、電池の種類を正
しく判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電池種類判別装置を用いた充電回
路の一実施例の回路構成を示すブロック図
【図2】本発明に係る電池種類判別装置を用いた放電回
路の一実施例の回路構成を示すブロック図
【図3】本発明と第2の従来例の作用を比較して説明す
るための電池判別用抵抗と判別出力との関係を示す図
【符号の説明】
10…電池パック 11…二次電池 12…電池判別用抵抗 13…サーミスタ 21…定電流回路 22…電池判別回路 23…充電制御回路 24…定電流充電回路 25…定電流・定電圧充電回路 26…充電用電源 30…電池パック 31…二次電池 32…電池判別用抵抗 33…サーミスタ 40…機器 41…定電流回路 42…電池判別回路 43…放電制御回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電池の種類に対応して設定された抵抗値を
    有する電池判別用抵抗と、 この電池判別用抵抗に一定電流を供給する定電流回路
    と、 この定電流回路からの一定電流の供給により前記電池判
    別用抵抗に発生する電圧を検知して電池の種類を判別す
    る判別回路とを有することを特徴とする電池種類判別装
    置。
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