JPH09113950A

JPH09113950A - 電源装置

Info

Publication number: JPH09113950A
Application number: JP27305095A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nishitani; 泰浩西谷
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1995-10-20
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 1997-05-02

Abstract

(57)【要約】【課題】高電圧大容量大電流が得られるとともに、電池
の消耗時には安価で容易に入手可能な電池の交換だけで
済むようにする。【解決手段】主電池２０から機器に電源を供給するとと
もに、単３型乾電池等の補助電池３０を充電電源として
充電回路４０により主電池２０を充電するようにしてい
る。これにより、電源（補助電池）の消耗時には、安価
で容易に入手可能な補助電池のみを交換するだけでよ
く、特に主電池としてメタルリチウム系の２次電池を使
用することにより、主電池から機器に大容量大電流を供
給することができるとともに、自然放電が少ないため、
長期間使用しない場合でも機器の使用が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電源装置に係り、特
にカメラ等の携帯性のある小型の電子機器に電力を供給
する電源として好適な電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカメラの電源としては、１次電池
を電源とする場合と、２次電池を電源とする場合があ
る。また、太陽電池を補助電池としてカメラ内蔵の２次
電池を充電する電源装置も提案されている（特開昭６３
−９１６４１号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
１次電池を電源とするカメラの場合には、マンガン系の
１次電池は電圧が低いため、高い電圧を得るためには複
数本を必要とし、また大容量電流を得ることが難しいた
め、ストロボの充電時間が長くなるとともに、ズームモ
ータ等を有する近年の大電流を消費するカメラには適し
ないという問題があった。これに対し、リチウム系の１
次電池は、高い電圧と大容量電流を得ることができる
が、電池が高価になるとともに廃棄時の環境問題も指摘
されている。更に、電池が消耗すると、新しい電池に交
換するまで機器の使用を断念するか、予備の電池を携帯
する必要があり煩雑であるという問題がある。尚、リチ
ウム系の１次電池は、旅行先や海外等では容易に入手す
ることができない場合がある。

【０００４】一方、従来の２次電池を電源とするカメラ
の場合には、充電方法に制約が多く、過充電や過放電に
対して注意を必要とするため、高価な専用の充電装置を
必要としていた。また、ニカド電池等の２次電池では、
自己放電が多く（自己放電率が５〜１０％／月）、長期
間使用しない場合には容量が低下するため、その都度再
充電する必要があったり、時には電池が過放電劣化し、
再使用が不可能になる場合があった。更に、２次電池の
充電中には機器の使用を断念するか、予備の電池を携帯
する必要があった。

【０００５】また、太陽電池を有する電源装置は、太陽
電池自身が高価であり、充電時は機器を高照度下にさら
す必要があるため、機器の温度が上昇して故障するおそ
れがあった。更に、２次電池が急速に消費された場合に
は、太陽電池の発生する電力量が小さく充電に時間がか
かるため、機器が使用できなくなるという問題があっ
た。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、高電圧大容量大電流を機器に供給することがで
きるとともに、電池の消耗時には安価で容易に入手可能
な補助電池のみを交換するだけでよい電源装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、機器に電力を供給する充電可能な主電池
と、補助電池が着脱可能な補助電池収納部と、前記補助
電池収納部に収納された補助電池を充電電源として前記
主電池を充電する充電手段とを備えたことを特徴として
いる。これにより、補助電池の消耗時には、安価で容易
に入手可能な補助電池（例えば、単３型乾電池）のみを
交換するだけでよく、主電池を交換する場合に比べて経
済的で環境にも好ましい。特に、主電池としてメタルリ
チウム系の２次電池を使用することにより、主電池から
機器に大容量大電流を供給することができるとともに、
自然放電が少ないため、長期間使用しない場合でも機器
を使用することができる。

【０００８】更に、前記充電手段は、主電池の電圧が所
定の下限値に達する毎に又は主電池の電力が所定量消費
される毎に動作し、主電池がフル充電されるまで補助電
池から主電池に充電エネルギーを供給するようにしてい
る。これにより、主電池の電力消費に応じて補助電池か
ら主電池に充電エネルギーが供給され、主電池が常に充
電状態に保たれるため、過放電劣化等の心配がなく、取
扱いが容易である。また、補助電池が消耗しても主電池
は充電状態にあるため、主電池が消耗するまで機器を使
用することができ、この間に補助電池の交換を行えばよ
い。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る電源装置の好ましい実施の形態について詳説する。図
１は本発明に係る電源装置を備えたカメラの内部透視図
を含む正面図である。同図において、１０は電源装置、
１２は撮影レンズ、１４はファインダ、１６はストロボ
である。

【００１０】上記電源装置１０は、主として主電池２
０、補助電池３０が着脱可能な補助電池収納部３２及び
充電回路４０から構成されている。そして、主電池２０
からストロボ１６、ズームモータ、フイルム給送モータ
等のモータ類、カメラ制御回路等に電源が供給されるよ
うになっている。この主電池２０は、自己放電の少ない
充電可能なカメラ専用の電池で、例えば自己放電率が５
％／年以内のものが使用され、また、適正に充電された
状態ではその電圧は 3.2Ｖである。

【００１１】次に、主電池の詳細について説明すると、
主電池の正極活物質としては、二酸化マンガンが好まし
いが、特に電解により合成された二酸化マンガンや化学
的に合成された二酸化マンガンが好ましい。負極活物質
として使用できる材料としては、リチウム金属、リチウ
ム合金（リチウムと合金をつくる金属ならなんでもよい
が、特にＡｌ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｉｎが好まし
い。なかでもＡｌを含む合金）を用いることが好まし
い。

【００１２】電極合剤には、導電剤や結着剤やフィラー
などを添加することができる。導電剤は、構成された電
池において、化学変化を起こさない電子導電性材料であ
れば何でもよい。その添加量は、特に限定されないが、
１〜５０重量％が好ましく、特に２〜３０重量％が好ま
しい。結着剤としては、多糖類、熱可塑性樹脂及びゴム
弾性を有するポリマーの一種またはこれらの混合物を用
いることができる。その結着剤の添加量は、特に限定さ
れないが、１〜５０重量％が好ましく、特に２〜３０重
量％が好ましい。

【００１３】フィラーは、構成された電池において、化
学変化を起こさない繊維状材料であれば何でも用いるこ
とができる。通常、ポリプロピレン、ポリエチレンなど
のオレフィン系ポリマー、ガラス、炭素などの繊維が用
いられる。フィラーの添加量は特に限定されないが、０
〜３０重量％が好ましい。非水電解質は、一般に、溶媒
と、その溶媒に溶解するリチウム塩（アニオンとリチウ
ムカチオン）とから構成され、プロビレンカーポネート
および／またはプチレンカーポネートと１、２−ジメト
キシエタンおよび／あるいはジエチルカーポネートの混
合液にＬｌＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣｌ０₄、ＬｉＢＦ₄お
よび／あるいはＬｉＰＦ₆を含む電解質が好ましい。こ
れら電解質を電池内に添加する量は、特に限定されない
が、正極活物資や負極活物資の量や電池のサイズによっ
て必要量用いることができる。

【００１４】溶媒の体積比率は、特に限定されないが、
プロビレンカーポネートおよび／またはプチレンカーポ
ネート対１、２−ジメトキシエタンの混合液の場合、
0.4／0.6〜 0.6／ 0.4が好ましい。支持電解質の濃度
は、特に限定されないが、電解液１リットル当たり０．
２〜３モルが好ましい。また、図１に示す補助電池収納
部３２は、例えば１本の単３型乾電池が収納できるよう
に形成されており、この補助電池収納部３２には補助電
池３０として単３型乾電池が収納される。尚、単３型乾
電池と同一形状であれば、他の電池（２次電池）を補助
電池として収納してもよい。

【００１５】充電回路４０は、図２に示すように充電制
御回路４２と昇圧回路４４とから構成されている。充電
制御回路４２は、それぞれ主電池２０の電圧Ｖ₁及び補
助電池３０の電圧Ｖ₂を検出し、例えば主電池２０の電
圧Ｖ_CRが、Ｖ_CR＜ 3.0Ｖとなり、かつ補助電池３０の電
圧Ｖ_Eが、Ｖ_E≧ 0.9Ｖ (補助電池３０の終止電圧)の
場合に昇圧回路４４を動作させ、主電池２０の充電を行
わせる。

【００１６】一方、充電制御回路４２は、主電池２０が
フル充電された場合 (電圧Ｖ_CR＝ 3.2Ｖになった場合)
、又は補助電池３０が消耗し、補助電池３０の電圧Ｖ
_Eが、Ｖ_E＜ 0.9Ｖになった場合には、昇圧回路４４を
停止させる。更に、充電制御回路４２は、補助電池３０
のバッテリー残量等を液晶パネル５０に表示させるため
に、補助電池３０の電圧を示す信号をカメラ側に設けら
れている表示制御回路５２に出力する。尚、液晶パネル
５０の表示内容等の詳細については後述する。また、充
電制御回路４２は主電池２０から駆動電源が供給されて
いる。

【００１７】次に、上記昇圧回路４４について説明す
る。図３は昇圧回路４４の実施の形態を示す回路図であ
る。同図に示すように、この昇圧回路４４は、プッシュ
プルタイプのものであり、補助電池３０の電源を、充電
制御回路４２によって交互にＯＮされるトランジスタＱ
１、Ｑ２で交流に変換し、トランスＴを介して昇圧し、
整流回路４５によって整流することにより、主電池２０
を充電するために必要な直流電圧に変換する。

【００１８】ここで、トランスＴの１次側及び２次側の
巻数をｎ_1,ｎ₂とすると、トランスＴの１次側の電圧Ｖ
₁と２次側の電圧Ｖ₂とは、次式、Ｖ₁／Ｖ₂＝ｎ₁／ｎ₂ …（１）の関係がある。一方、トランスＴの１次側と２次側にお
いて必要とされる電圧Ｖ₁、Ｖ₂は、Ｖ₁＝ 0.9−Ｖ_DS＝0.7[Ｖ] （Min) …（２）Ｖ₂＝ 3.2＋ 0.7×２＋ 0.5＝5.1[Ｖ] …（３）（但し、 0.9：補助電池３０の終止電圧Ｖ_DS：トランジスタＱ１、Ｑ２のドレイン−ソース間の
飽和電圧 3.2：主電池２０の最大電圧 0.7×２：整流回路４５での電圧降下）である。従って、トランスＴの巻数比ｎ₂／ｎ₁は、ｎ₂／ｎ₁＝Ｖ₂／Ｖ₁≒ 7.3 …（４）となる。

【００１９】このように充電回路４０は、主電池２０の
電圧Ｖ_CRが、Ｖ_CR＝ 3.0Ｖとなる毎に、補助電池３０の
充電エネルギーを主電池２０に移送し、主電池２０を充
電し、主電池２０がフル充電されると（電圧Ｖ_CR＝ 3.2
Ｖとなると）、充電動作を停止する。図４は補助電池３
０の充電エネルギーが主電池２０に移送される様子を示
すグラフであり、実線は主電池２０の容量を示し、一点
鎖線は補助電池３０の容量を示している。

【００２０】このグラフに示すように、主電池２０がフ
ル充電されているときの容量と、新品の補助電池３０の
容量はほぼ等しく、その後、カメラの使用によって主電
池２０の容量が徐々に減少する。そして、主電池２０の
電圧Ｖ_CRが、Ｖ_CR＝ 3.0Ｖとなると、補助電池３０の充
電エネルギーが主電池２０に移送されるため、主電池２
０の容量は増加するとともに、補助電池３０の容量は減
少する。

【００２１】このようにして補助電池３０の充電エネル
ギーは、主電池２０の電気量の消費に応じて主電池２０
に移送され、主電池２０は常に 3.0Ｖ以上の充電状態に
保持される。これにより、主電池２０の過放電劣化の心
配がなく、取扱いが容易である。また、主電池２０はリ
チウム系の電池であるため、補助電池３０に比べて高電
圧大電流をカメラに供給することができ、大電流を必要
とするカメラに対応できるとともに、ストロボの充電時
間も短縮することができる。

【００２２】さて、補助電池３０の充電エネルギーが主
電池２０に移送され、図４に示すように補助電池３０の
容量がほぼ０に達すると、（補助電池３０の電圧がその
終止電圧 0.9Ｖに達すると) 、その後は、補助電池３０
を交換しない限り、補助電池３０から充電エネルギーが
主電池２０に供給されなくなる。しかしながら、主電池
２０は、その電圧Ｖ_CRが、3.0 Ｖ≦Ｖ_CR≦3.2 Ｖの充電
状態に保持されているため、その電圧Ｖ_CRが所定のバッ
テリーチェックレベル（図４のＢＣレベル）に達するま
で、ある程度の消費可能な電気量 (例えば、１００ショ
ットの撮影が可能な電気量）を有している。従って、補
助電池３０を直ちに新品に交換しなくてもカメラを継続
して使用することができる。

【００２３】また、補助電池３０を交換する場合も、補
助電池３０は単３型乾電池でよいため、世界中どこでも
安価で容易に入手することができる。更に、使い古した
単３型乾電池もある程度使用することができる。次に、
図２に示した液晶パネル５０及び表示制御回路５２につ
いて説明する。表示制御回路５２は、前述したように充
電制御回路４２から補助電池３０の電圧を示す信号が加
えられるとともに、フイルム残量を示すフイルムカウン
タからの信号、ストロボスイッチ、シャッターボタン、
セルフタイマースイッチからの信号が加えられており、
これらの入力信号に基づいて液晶パネル５０に所要の表
示を行わせる。

【００２４】即ち、表示制御回路５２は、充電制御回路
４２から加えられる補助電池３０の電圧を示す信号に基
づいて、補助電池３０のバッテリー残量を液晶パネル５
０に表示させる。図５（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ上記
液晶パネル５０の表示内容の一例を示す液晶パネル５０
の平面図であり、同図（Ａ）はバッテリー残量がある場
合に関して示しており、同図（Ｂ）はバッテリー残量が
ない場合に関して示している。これらの図面に示すよう
に、バッテリー残量がある場合には、図５（Ａ）に示す
ように液晶パネル５０の表示部５０Ａにバッテリー残量
をグラフィック表示し、バッテリー残量がない場合に
は、図５（Ｂ）に示すように表示部５０Ａを点滅させて
電池交換を促すとともに、その後、電池交換せずに撮影
可能な枚数を表示部５０Ｂに表示させる。

【００２５】即ち、図４で説明したように、補助電池３
０が消耗しても主電池２０には、ある程度の消費可能な
電気量 (例えば、１００ショットの撮影が可能な電気
量）があるため、補助電池３０が消耗すると、例えば、
図５（Ａ）に示すように表示部５０Ｂに撮影可能な枚数
「９９」を表示させ、その後、１ショット毎に前記撮影
可能な枚数を１ずつカウントダウンした枚数を表示させ
る。

【００２６】また、この液晶パネル５０には、上記撮影
可能な枚数とフイルム残量とが混同されないように、表
示部５０Ｃにフイルム残量を表示するようにしている。
更に、図５上では図示していないが、この液晶パネル５
０には、その他、ストロボ撮影、セルフ撮影等の必要な
情報も表示される。尚、撮影可能な枚数の表示方法は上
記実施の形態に限らず、例えば主電池２０の電圧を検出
し、その電圧に基づいて表示するようにしてもよい。

【００２７】次に、本発明に係る電源装置のカメラ内の
他の配置例及び電池の交換方法について説明する。図６
及び図７はそれぞれ本発明に係る電源装置を備えたカメ
ラの内部透視図を含む上面図及び正面図である。尚、図
１と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説
明は省略する。

【００２８】図１の電源装置１０と図６及び図７の電源
装置６０とを比較すると、前者は略Ｌ字状に構成されて
カメラ内に配置されているのに対し、後者は直方体状に
コンパクトにまとめられ、カメラ側部に配置されている
点で相違する。即ち、電源装置６０は、図６に示すよう
に仕切板６２によって２つに区分され、一方側に補助電
池３０が着脱可能な補助電池収納部３２が形成され、他
方側の上部に充電回路４０が収納され、下部に主電池２
０が収納されている（図７参照）。

【００２９】補助電池収納部３２には、ヒンジ６４Ａに
よって開閉自在な電池蓋６４が設けられており、この電
池蓋６４を開けることにより補助電池３０の交換が簡単
にできるようになっている。一方、主電池２０はそもそ
も交換の必要性がなく、ユーザーによる取出しが不可又
は困難なようになっている。即ち、主電池２０を交換す
るためには、電池蓋６４を開け、仕切板６２を外す必要
があるが、この仕切板６２は特殊治具を使用しなければ
外すことができないようになっている。

【００３０】従って、ユーザーは充電電池を使用したカ
メラであることを意識せず、単３型乾電池（補助電池３
０）１本で駆動可能なカメラと認識し、扱いやすいとい
う利点がある。また、カメラの使い初めから６００ショ
ット程度は電池交換の必要がなく、２０００ショット撮
影するまでに、単３型乾電池５本程度の交換で済み、非
常に経済的である。更に、リチウム電池（主電池２０）
は、通常の２次電池に比べて安価であり、自然放電も少
ないため長期間使用しなくてもいつでも撮影することが
できる利点がある。

【００３１】図８は本発明に係る電源装置の他の実施の
形態を示す斜視図である。尚、図６及び図７に示した電
源装置６０と共通する部分には同一の符号を付し、その
詳細な説明は省略する。図６及び図７の電源装置１０と
図８の電源装置７０とを比較すると、前者はカメラに一
体的に配置されているのに対し、後者は単体のバッテリ
ーパックとして構成されている点で相違する。従って、
図８の電源装置７０には、主電池２０から電力を供給す
るための電源出力端子７２が外装ケースに設けられてい
る。

【００３２】この電源装置７０は、カメラのバッテリー
収納部に内蔵することにより又はカメラに外付けするこ
とにより使用することができる。また、カメラに限ら
ず、携帯電話やビデオカメラ等の機器のバッテリーパッ
クとして使用することができる。尚、カメラ等の電源装
置を使用する機器内における電源装置の配置は、上記実
施の形態に限らず、種々の形態が考えられ、また、充電
回路は機器内の回路基板に搭載するようにしてもよい。
更に、本発明の実施の形態では、電源装置の主電池及び
補助電池の本数をそれぞれ１本としたが、電池の本数は
これに限定されない。また、液晶パネルや表示制御回路
は、機器側に限らず、電源装置側に設けるようにしても
よい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電源装
置によれば、主電池から機器に電源を供給するととも
に、単３型乾電池等の補助電池によって主電池を充電す
るようにしたため、電源（補助電池）の消耗時には、安
価で容易に入手可能な補助電池のみを交換するだけでよ
く、主電池を交換する場合に比べて経済的で環境にも好
ましいという利点がある。特に、主電池としてメタルリ
チウム系の２次電池を使用することにより、主電池から
機器に大容量大電流を供給することができるとともに、
自然放電が少ないため、長期間使用しない場合でも機器
を使用することができる。

【００３４】また、主電池の電力消費に応じて補助電池
から主電池に充電エネルギーを供給し、主電池を常に充
電状態に保持するようにしたため、過放電劣化等の心配
がなく、取扱いが容易であり、更に補助電池が消耗して
も主電池は充電状態にあるため、主電池が消耗するまで
機器を使用することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る電源装置を備えたカメラの
内部透視図を含む正面図である。

【図２】図２は図１に示した充電回路を含むブロック図
である。

【図３】図３は図２に示す昇圧回路の実施の形態を示す
回路図である。

【図４】図４は図１に示した充電回路によって補助電池
の充電エネルギーが主電池に移送される様子を示すグラ
フである。

【図５】図５（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図２に示した
液晶パネルの表示内容を説明するために用いた液晶パネ
ルの平面図である。

【図６】図６は本発明に係る電源装置を備えたカメラの
内部透視図を含む上面図である。

【図７】図７は図６に示したカメラの内部透視図を含む
正面図である。

【図８】図８は本発明に係る電源装置の他の実施の形態
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０、６０、７０…電源装置２０…主電池３０…補助電池３２…補助電池収納部４０…充電回路４２…充電制御回路４４…昇圧回路５０…液晶パネル５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ…表示部５２…表示制御回路６２…仕切板６４…電池蓋７２…電源出力端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機器に電力を供給する充電可能な主電池
と、補助電池が着脱可能な補助電池収納部と、前記補助電池収納部に収納された補助電池を充電電源と
して前記主電池を充電する充電手段と、を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】前記主電池はメタルリチウム系の２次電
池である請求項１の電源装置。
【請求項３】前記補助電池はマンガン系の１次電池で
ある請求項１の電源装置。
【請求項４】前記充電手段は、前記主電池の電圧が所
定の下限値に達する毎に又は主電池の電力が所定量消費
される毎に動作し、前記主電池がフル充電されるまで前
記補助電池から前記主電池に充電エネルギーを供給する
ことを特徴とする請求項１の電源装置。
【請求項５】前記機器に電力を供給する電源出力端子
を有することを特徴とする請求項１の電源装置。
【請求項６】前記機器はカメラであり、該カメラ内に
前記主電池、補助電池収納部及び充電手段が配置されて
いることを特徴とする請求項１の電源装置。