JPH09219933A

JPH09219933A - ３電源式電子機器

Info

Publication number: JPH09219933A
Application number: JP8026809A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kakizaki; 昌彦柿崎; Yoshihiko Wakabayashi; 芳彦若林; Tadami Nakamura; 忠実中村; Tomohiro Yamada; 知広山田; Toshihide Oba; 敏秀大庭; Shinji Katsuki; 信二勝木; Noribumi Hosogaya; 則文細萱; Akihiro Ogata; 章浩緒方
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】１次電池と２種類の２次電池との３種類の電
池を使用することができ、装着された電池の種類に応じ
て、充電の可否、充電条件の切り換え、電池残量や電池
切れ警告の表示を行えるようにした３電源式電子機器を
提供する。【解決手段】電池収納部２に装着された電池の形状に
基づいて電池の種類を判定する電池種類判定部３と、電
池種類判定部３の判定出力に基づいて、１次電池が装着
されている場合は充電を行わず、２次電池が装着されて
いる場合は装着されている２次電池の種類に応じて充電
条件を切り換える充電部５と、電池種類判定部３の判定
出力に基づいて、装着されている電池の放電特性に応じ
た電池残量表示又は電池切れ警告表示を行う電池容量表
示部１０と、電池収納部２に装着される３種類の電池の
中で供給電圧が最も高い電圧から３種類の電池の中で終
止電圧が最も低い電圧までの範囲を少なくとも入力電圧
範囲として動作し、入力電圧を予め設定した直流電圧に
変換する直流−直流変換器８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１次電池と２種類
の２次電池との３種類の電池を使用することのできる３
電源式電子機器に関し、特に電子機器の電池収納部に装
着された電池の形状に基づいて電池の種類を判別し、充
電の可否、充電条件の切り換えを自動的に行えるように
した３電源式電子機器の関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開平６−１３３４６６号公報で、非水
系２次電池（例えばリチウムイオン２次電池）とアルカ
リ２次電池（例えばニッケル−カドミウム電池やニッケ
ル−水素電池）との充電条件が異なる２種類の２次電池
を充電できるようにした充電装置が提案されている。前
述の公報で提案された充電装置は、充電電圧の上限を所
定電圧値に規制して非水系２次電池又はアルカリ２次電
池の充電を行う装置において、装着された２次電池の種
類を判別する判別部と、電池電圧のピーク値とこのピー
ク値から低下したΔＶとの少なくともいずれかを検出す
る電圧検出部と、充電電流の最小値とこの最小値から上
昇したΔＩとの少なくともいずれかを検出する電流検出
部と、判別部により、被充電電池がアルカリ２次電池で
あることが判別された場合、電圧検出部又は電流検出部
のいずれかの検出結果に応じて充電電圧を制御する充電
制御部とを備えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】携帯型のテープレコー
ダ、携帯型のコンパクトディスク再生装置等の電子機器
では、充電はできないが入手性がよく安価な１次電池
（例えばマンガン乾電池やアルカリ乾電池）を使用でき
ることが望ましい。そこで、１次電池と、アルカリ２次
電池（例えばニッケル−カドミウム電池やニッケル−水
素電池）と、リチウムイオン２次電池との３種類の電池
で動作可能な３電源式の電子機器を構成する場合、１次
電池が装着されているときは充電ができないようにし、
２次電池が装着されている場合は装着されている２次電
池の種類に応じて充電条件を切り換える必要がある。

【０００４】また、各電池毎に公称電圧が異なり、特に
リチウムイオン２次電池の１セル当たりの公称電圧は
３．０ボルト〜４．２ボルトと高いため、電子機器内の
各回路部に対して電力を供給する電源回路に工夫が必要
である。

【０００５】さらに、各電池毎に終止電圧が異なるの
で、電池電圧のみに基づいて電池残量表示や電池切れ警
告表示を行うと、装着された電池の種類によっては、電
池残量や電池切れ警告が適正に表示されないことがあ
る。

【０００６】そこで、本発明は、このような課題を解決
するためなされたもので、１次電池と２種類の２次電池
との３種類の電池を使用することができ、かつ、装着さ
れた電池の種類に応じて、充電の可否、充電条件の切り
換え、電池残量や電池切れ警告の表示を行えるようにし
た３電源式電子機器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】前記課題を解決するため
この発明に係る３電源式電子機器は、電池収納部に装着
された電池の形状に基づいて電池の種類を判定する電池
種類判定手段と、電池種類判定手段の判定出力に基づい
て、１次電池が装着されている場合は充電を行わず、２
次電池が装着されている場合は装着されている２次電池
の種類に応じて充電条件を切り換える充電手段と、電池
種類判定手段の判定出力に基づいて、装着されている電
池の放電特性に応じた電池残量表示又は電池切れ警告表
示を行う電池容量表示手段と、電池収納部に装着される
３種類の電池の中で供給電圧が最も高い電圧から３種類
の電池の中で終止電圧が最も低い電圧までの範囲を少な
くとも入力電圧範囲として動作し、入力電圧を予め設定
した直流電圧に変換する直流−直流変換器とを備えたこ
とを特徴とする。

【０００８】この３電源式電子機器は、電池収納部に装
着された電池の形状に基づいて電池の種類を電池種類判
定手段で判定し、電池種類の判定出力に基づいて充電の
可否、充電条件の切り換えを行うので、電子機器の使用
者は電池の種類を指定することなく、充電を行うことが
できる。また、装着されている電池の種類に応じて電池
残量表示や電池切れ警告を適正に表示するので、電池容
量を正確に知ることができる。さらに、電池の種類によ
って電池電圧が異なっていても、直流−直流変換器を介
して電子機器内の各回路へ所定の直流電圧を供給するの
で、電子機器を安定して動作させることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて添付図面を参照しながら説明する。図１は、この発
明に係る３電源式電子機器の全体構成を示すブロック図
である。この３電源式電子機器１は、電池収納部２と、
電池収納部２に装着された電池の種類を判定する電池種
類判定部３と、充電用電源入力端子４を介して供給され
る直流電流に基づいて電池収納部２に装着された２次電
池を充電する充電部５と、充電状態と給電状態と切り換
える充電／給電切換スイッチ６と、この３電源式電子機
器１の電源スイッチ７と、直流−直流変換器（ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ）８と、電子機器本体部９と、電池容量表
示部１０とを備える。

【００１０】また、電池容量表示部１０は、電圧検出回
路１１と、電池容量監視回路１２と、電池残量表示回路
１３とを備える。

【００１１】図２は、電池収納部２並びに電池種類判定
部３の構成を模式的に示す構造図である。電池収納部２
は、単３型のマンガン乾電池又は単３型のアルカリ乾電
池等の１次電池Ａ１、Ａ２を互いに逆向きに２本並べて
収納する構造となっている。この電池収納部２は、正極
電源端子２ａと、負極電源端子２ｂと、２本の１次電池
を直列接続するための２個の端子２ｃ、２ｄとを備え
る。正極電源端子２ａは、一方の１次電池Ａ１の正極端
子Ａ１＋と接触する。負極電源端子２ｂは、他方の１次
電池Ａ２の負極端子Ａ２−と接触する。また、一方の１
次電池Ａ１の負極端子Ａ１−は、端子２ｃと接触する。
他方の１次電池Ａ２の正極端子Ａ２＋は、端子２ｄと接
触する。端子２ｃと端子２ｄは、電気的に接続されてい
る。したがって、２本の１次電池が装着された状態で、
正極電源端子２ａと負極電源端子２ｂの間には、２本の
１次電池の直列接続電圧（ＶＢ＋）ー（ＶＢ−）が得ら
れる。単３型の乾電池の公称電圧は、１．５ボルトであ
るので、２本直列接続することで３ボルトの電圧を得る
ことができる。

【００１２】なお、図２では、２本の１次電池Ａ１、Ａ
２をそれぞれ逆向きに並べて装着する例を示したが、２
本の１次電池Ａ１、Ａ２を同じ向きに並べて装着するよ
うにしてもよい。また、２本の１次電池Ａ１、Ａ２を１
列に直列に収納することで、端子２ｃ、２ｄを不要にす
る構造としてもよい。

【００１３】図３は、３電源式電子機器１に使用される
アルカリ２次電池パックＢの構成を模式的に示す構造図
である。アルカリ２次電池パックＢは、２本のアルカリ
２次電池Ｂ１、Ｂ２を逆向きに並べた状態で連結バンド
Ｂ３で連結固定して一体化されている。アルカリ２次電
池パックＢは、図２に示した電池収納部２に装着できる
形状としている。アルカリ２次電池パックＢは、４個の
端子Ｂ１＋、Ｂ１−、Ｂ２＋、Ｂ２−を備える。各端子
Ｂ１＋、Ｂ１−、Ｂ２＋、Ｂ２−は、アルカリ２次電池
パックＢが電池収納部２に装着された状態で、電池収納
部２に設けられている各端子２ａ、２ｃ、２ｄ、２ｂと
接触する。さらに、このアルカリ２次電池パックＢは、
この電池パックがアルカリ２次電池であることを示すた
めの突部Ｂ４を所定の位置に備えている。アルカリ２次
電池Ｂ１、Ｂ２としては、ニッケル−カドミウム電池又
はニッケル−水素電池を用いている。ニッケル−カドミ
ウム電池の公称電圧は、１．２ボルト（無負荷状態で
１．３〜１．４ボルト）であるので、２本が直列接続さ
れた状態で公称２．４ボルト（無負荷で２．６〜２．８
ボルト）の電圧が得られる。ニッケル−水素電池の公称
電圧は、１．２ボルトであるので、２本が直列接続され
た状態で公称２．４ボルトの電圧が得られる。

【００１４】図４は、３電源式電子機器１に使用される
リチウムイオン電池パックの構造を模式的に示す構造図
である。リチウムイオン電池パックＣは、図２に示した
電池収納部２に装着できる形状となっている。リチウム
イオン電池パックＣは、１個のリチウムイオン電池セル
を内蔵している。リチウムイオン電池パックＣは、電池
収納部２の正極電源端子２ａに接触する正極端子Ｃ＋
と、電池収納部２の負極電源端子２ｂに接触する負極端
子Ｃ−とを備える。リチウムイオン電池パックＣは、こ
の電池パックがリチウムイオン電池であることを示すた
めの突部Ｃ１を、上述したアルカリ２次電池であること
を示すための突部Ｂ４とは異なる位置に備えている。

【００１５】電池種類判定部３は、図２に示すように、
アルカリ２次電池パックＢが電池収納部２に装着される
と、アルカリ２次電池パックＢに設けられたアルカリ２
次電池であることを示す突部Ｂ４によって押圧されて閉
状態となるアルカリ２次電池検出用スイッチ３ｃと、リ
チウムイオン電池パックＣが電池収納部２に装着される
と、リチウムイオン電池パックＣに設けられたリチウム
イオン電池であることを示す突部Ｃ１によって押圧され
て閉状態となるリチウムイオン２次電池検出用スイッチ
３ｄとを備える。各検出用スイッチ３ｃ、３ｄの一方の
端子には、負極側の電源電圧ＶＢ−が印加されている。
そして、各検出用スイッチ３ｃ、３ｄの他方の端子か
ら、各２次電池パックＢ、Ｃの検出出力を得るようにし
ている。

【００１６】したがって、電池収納部２に、図３に示し
たアルカリ２次電池パックＢが装着された場合は、アル
カリ２次電池検出用スイッチ３ｃが閉状態となって、ア
ルカリ２次電池検出出力がＬレベルとなる。また、図４
に示したリチウムイオン２次電池パックＣが装着された
場合は、リチウムイオン２次電池検出用スイッチ３ｄが
閉状態となって、リチウムイオン２次電池検出出力がＬ
レベルとなる。電池収納部２に１次電池（乾電池）が装
着された場合は、図２に示したように、いずれの検出用
スイッチ３ｃ、３ｄも開状態であり、いずれの検出出力
もフローティング状態となる。アルカリ２次電池検出出
力並びにリチウムイオン２次電池検出出力は、図１に示
すように、充電部５と電池容量監視部１２にそれぞれ供
給される。

【００１７】図１に示した充電用電源入力端子４は、図
示しない充電用ＡＣ電源アダプタの直流電源供給用のプ
ラグが挿入されるジャックで構成されている。充電／給
電切換スイッチ６は、充電用電源入力端子４へのプラグ
挿入に連動して、図示の点線位置に切り換わるようにな
っている。ここで、プラグ挿入に伴う充電／給電切換ス
イッチ６の切り換え動作と、充電部５に対する電源供給
との間に順序を設けており、プラグが挿入され始めると
まず充電／給電切換スイッチ６が切り換えられ、プラグ
がほぼ完全に挿入された状態で、充電部５への電源供給
がなされる構造としている。

【００１８】したがって、通常の使用状態（非充電状
態）では、電源スイッチ７を閉状態にすると、電池収納
部２に装着された電池又は電池パックから充電／給電切
換スイッチ６、電源スイッチ７を介して直流−直流変換
器８の電源入力端子８ａへ給電がなされる。一方、充電
用電源入力端子４に充電用ＡＣ電源アダプタの直流電源
供給用のプラグが挿入された状態では、充電／給電切換
スイッチ６が図示の点線側の切り換わるので、電池収納
部２に装着された電池又は電池パックから直流−直流変
換器８側への給電は停止され、充電部５を介して電池収
納部２に装着された電池パックに対して充電が可能な状
態となる。

【００１９】２種類の電池パックＢ、Ｃの中で充電に必
要な電源電圧が高いのはリチウムイオン電池パックＣで
あり、４．２ボルトの充電電圧が必要である。そこで、
充電用ＡＣ電源アダプタから４．５ボルトの直流電圧を
供給するようにしている。この３電源式電子機器１は、
充電用電源入力端子４を介して供給される充電用の直流
電流を、電源スイッチ７の一端側７ａへ供給すること
で、充電状態であっても電源スイッチ７を閉状態にすれ
ば、充電用電源を利用して動作可能な構成となってい
る。

【００２０】直流−直流変換器８は、電源入力端子８ａ
に印加される直流電圧が所定の範囲で変動しても、出力
端子８ｂからは予め設定した所定電圧（例えば３ボル
ト）の直流電圧が出力されるようになっている。ここ
で、直流−直流変換器８に供給される直流電圧は、充電
状態で電源スイッチ７を閉状態にした際に供給される
４．５ボルトの電圧が一番高い。乾電池２本直列接続し
た状態での終止電圧を１．６ボルト、アルカリ２次電池
パックＢの終止電圧を１．８ボルト、リチウムイオン２
次電池パックＣの終止電圧を２．０ボルトとした場合、
直流−直流変換器８に供給される直流電圧の最低値は、
１．６ボルトとなる。そこで、直流−直流変換器８は、
入力電圧が１．６ボルト〜４．５ボルトの範囲に亘っ
て、所定電圧（例えば３ボルト）の直流電圧を出力する
ようになっている。直流−直流変換器８から出力された
直流電圧は、電子機器本体部９並びに電池容量表示部１
０へ供給される。

【００２１】３電源式電子機器１が、例えば携帯型のコ
ンパクトディスク再生装置である場合、電子機器本体部
９はコンパクトディスク再生に係る操作部、機構部、回
路部等を備える。３電源式電子機器１が、例えば携帯型
のカセットテープレコーダである場合、電子機器本体部
９はカセットテープレコーダに係る操作部、機構部、回
路部等を備える。

【００２２】図５は、充電部５の構成を示すブロック図
である。充電部５は、定電流／定電圧電源回路５１と、
充電電流を検出するための電流検出用抵抗５２と、電流
検出用抵抗５２の両端に発生した電圧を増幅する差動増
幅器５３と、電池収納部２に装着された２次電池パック
Ｂ、Ｃの端子電圧（充電電圧）を検出するための抵抗分
圧器５４と、マルチプレクス入力型のＡ／Ｄ変換器５５
と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を内蔵した１チップマイクロコン
ピュータ（以下ＣＰＵと記す）５６と、Ｄ／Ａ変換器５
７と、ＣＰＵ５５の各ポート入力端子５６ａ、５６ｂを
プルアップするための各プルアップ抵抗５８ａ、５８ｂ
と、ＣＰＵ５６の各ポート入力端子５６ａ、５６ｂと電
池種類判定部３内の各スイッチ３ｃ、３ｄとの間にそれ
ぞれ介設された逆流防止用ダイオード５９ａ、５９ｂと
を備える。

【００２３】定電流／定電圧電源回路５１は、ＰＮＰ型
トランジスタ５１ａと、そのバイアス電流を制御するバ
イアス制御回路５１ｂとを備える。充電用電源入力端子
４に供給された充電用の直流電流は、ＰＮＰ型トランジ
スタ５１ａのエミッタに供給される。ＰＮＰ型トランジ
スタ５１ａのコレクタは、電流検出用抵抗５２を介して
電池収納部２の正極電源端子２ａに接続されている。バ
イアス制御回路５１ｂは、Ｄ／Ａ変換器５７から出力さ
れるバイアス指定電圧信号に基づいてＰＮＰ型トランジ
スタ５１ａのベース電流を可変することで、コレクタ側
から出力する電圧並びに電流を調整するようになってい
る。

【００２４】電流検出用抵抗５２の両端に発生した電圧
は差動増幅器５３に入力され、その増幅出力５３ａはＡ
／Ｄ変換器５５の一方のアナログ電圧入力端子５５ａに
供給される。抵抗分圧器５４は、２本の分圧抵抗５４
ａ、５４ｂからなり、分圧出力５４ｃはＡ／Ｄ変換器５
５の他方のアナログ電圧入力端子５５ｂに供給される。

【００２５】Ａ／Ｄ変換器５５は、ＣＰＵ５６から図示
しないバスを介してアナログ電圧入力を選択する指令並
びにＡ／Ｄ変換開始指令を受けると、指定されたアナロ
グ電圧入力端子５５ａ、５５ｂに供給されている電圧を
Ａ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換した電圧データをＣＰＵ５６
へ供給する。

【００２６】充電用電源入力端子４に図示しない充電用
ＡＣ電源アダプタから充電用電流が供給されると、この
充電用電流は、ＣＰＵ５６に供給され、ＣＰＵ５６が動
作を開始する。ＣＰＵ５６は、電流供給に伴う初期化処
理（パワーオンイニシャル処理）を行った後に、まず各
ポート入力５６ａ、５６ｂの論理レベルを判定する。各
ポート入力５６ａ、５６ｂの論理レベルが共にＨレベル
である場合、ＣＰＵ５６は電池収納部２に充電可能な電
池が装着されていないと判断し、ＰＮＰ型トランジスタ
５１ａのベース電流をゼロにするバイアス条件指定デー
タを出力する。Ｄ／Ａ変換器５７は、ベース電流をゼロ
にするバイアス条件指定データに基づいて例えば０ボル
トのバイアス指定電圧信号をバイアス制御回路５１ｂに
供給する。バイアス制御回路５１ｂは、例えば０ボルト
のバイアス指定電圧信号が供給されると、ＰＮＰ型トラ
ンジスタ５１ａのベース電流をゼロにして、ＰＮＰ型ト
ランジスタ５１ａを遮断状態に制御する。

【００２７】したがって、電池収納部２に乾電池が装着
されている場合、充電用電流が供給されても、乾電池に
対して充電電流が供給されることはない。また、ＣＰＵ
５６は、各ポート入力端子５６ａ、５６ｂの論理レベル
が共にＬの場合は、適正な電池が装着されていないか、
電池種類判定部３からの検出出力に何らかの異常がある
ものと判断し、電池収納部２の正極電源端子２ａに対す
る充電電流の供給を遮断する。

【００２８】ＣＰＵ５６は、一方のポート入力端子５６
ａの論理レベルがＬレベルの場合は、アルカリ２次電池
パックＢが装着されていると判断する。そして、ＣＰＵ
５６は、Ａ／Ｄ変換器５５を介してアルカリ２次電池パ
ックＢの電圧データを取り込む。取り込んだ電圧データ
が、アルカリ２次電池パックＢの終止電圧に等しいかほ
ぼ終止電圧に近い電圧まで低下している場合、ＣＰＵ５
６は、アルカリ２次電池パックＢに対して充電の必要が
あると判断する。取り込んだ電圧データが、アルカリ２
次電池パックＢのフル充電状態の電圧又はフル充電状態
の電圧からわずかに低い電圧である場合、ＣＰＵ５６は
充電の必要がないと判断して、ベース電流をゼロにする
バイアス条件指定データ５６ｃを出力し、ＰＮＰ型トラ
ンジスタ５１ａを遮断状態に保持させる。ＣＰＵ５６
は、充電の必要があると判断すると、アルカリ２次電池
パックＢの充電条件を予め格納したアルカリ２次電池パ
ック用充電プログラムに基づいて、充電の制御を行う。

【００２９】アルカリ２次電池パック用充電プログラム
は、例えば４００ミリアンペアの充電電流で定電流充電
を行うと共に、アルカリ２次電池パックＢの端子電圧Ｖ
Ｂ＋を抵抗分圧器５４、Ａ／Ｄ変換器５５を介して適宜
の時間間隔で取り込んで、アルカリ２次電池パックＢの
端子電圧ＶＢ＋の変化を監視し、端子電圧ＶＢ＋が所定
の電圧値ΔＶだけ減少した時点で充電を完了するように
している。

【００３０】図６は、ニッケル−水素電池を２本直列接
続したアルカリ２次電池パックの充電特性を示すグラフ
である。横軸は充電量を百分率で、縦軸は電池電圧（充
電電圧）を示す。ニッケル−水素電池は、図６に示すよ
うに、充電量が１００パーセントを越えると電池電圧が
低下する特性を有しているので、この電圧低下を検出し
て充電を停止することで、アルカリ２次電池パックをフ
ル充電することができる。なお、ニッケル−カドミウム
２次電池についても、満充電になると電池の端子電圧が
急激に変化するので、その電圧変化を検出して充電を終
了させることができる。

【００３１】なお、アルカリ２次電池では、充電開始の
初期状態において、電池電圧の変化が大きいため電池電
圧低下を誤検出するおそれがある。そこで、ＣＰＵ５６
は、アルカリ２次電池に対しては、充電開始から所定の
時間（例えば５分）が経過した後から、電池電圧の低下
検出を行うようにしている。また、電池電圧の低下が検
出されずに、充電が長時間にわたって継続するのを防止
するため、ＣＰＵ５６は、充電開始時点からの経過時間
を計時し、所定の監視時間（例えば３〜５時間）が経過
した場合は、強制的に充電を終了させるようにしてい
る。また、ＣＰＵ５６は、ニッケル−カドミウム２次電
池の満充電を検出する条件と、ニッケル−カドミウム２
次電池の満充電を検出する条件の双方の条件を備えてお
き、いずれかの条件が満足された場合に充電を終了させ
るようにしてもよい。

【００３２】ＣＰＵ５６は、他方のポート入力端子５６
ｂの論理レベルがＬレベルの場合は、リチウムイオン２
次電池パックＣが装着されていると判断する。そして、
ＣＰＵ５６は、Ａ／Ｄ変換器５５を介してリチウムイオ
ン２次電池パックＣの電圧データを取り込む。取り込ん
だ電圧データが、リチウムイオン２次電池パックＣの終
止電圧に等しいかほぼ終止電圧に近い電圧まで低下して
いる場合、ＣＰＵ５６は、リチウムイオン２次電池パッ
クＣに対して充電の必要があると判断する。取り込んだ
電圧データが、リチウムイオン２次電池パックＣのフル
充電状態の電圧又はフル充電状態の電圧からわずかに低
い電圧である場合、ＣＰＵ５６は充電の必要がないと判
断して、ベース電流をゼロにするバイアス条件指定デー
タ５６ｃを出力し、ＰＮＰ型トランジスタ５１ａを遮断
状態に保持させる。ＣＰＵ５６は、充電の必要があると
判断すると、リチウムイオン２次電池パックＣの充電条
件を予め格納したリチウムイオン２次電池パック用充電
プログラムに基づいて、充電の制御を行う。

【００３３】リチウムイオン２次電池パック用充電プロ
グラムは、例えば最高印加電圧を４．２ボルトとした４
００ミリアンペアの充電電流で定電流充電し、電池の端
子電圧（充電電圧）が規定の電圧、例えば３．９ボルト
になって時点で、電池の端子電圧を監視しながら所定時
間（例えば３〜５時間）充電を行った後に充電を終了す
る。すなわち、ＣＰＵ５６は、電池の端子電圧（充電電
圧）の監視をしながら、例えば端子電圧が低下した場合
等において、正常な充電がなされていないと判断し、充
電を停止するようになっている。

【００３４】図７は、リチウムイオン２次電池の充電特
性を示すグラフである。横軸は充電時間を示す。端子電
圧特性の縦軸の単位はボルト、充電電流特性の縦軸の単
位はアンペア、充電容量特性の縦軸の単位は百分率であ
る。リチウムイオン２次電池に対しては、図７のグラフ
に示したように、端子電圧が４．１〜４．２ボルトにな
るまでは定電流充電を行い、その後は定電圧充電を行
う。リチウムイオン２次電池は、満充電になっても端子
電圧が急激に変化するようなことはないので、定電圧充
電状態を所定時間（例えば３〜５時間）継続してから充
電を終了する。

【００３５】充電部５内に充電状態を表示するための発
光ダイオード等の表示器を設け、ＣＰＵ５６は、充電中
はこの表示器を点灯させ、充電が完了した以降は表示器
を消灯させるように点灯状態を制御して、充電中並びに
充電完了の表示を可視表示を行うようにしてもよい。

【００３６】図８は、電池容量表示部１０の一具体例を
示すブロック図である。電池容量表示部１０は、直流−
直流変換器８から出力される電圧を回路電圧ＶＤＤとし
て動作するようになっている。電圧検出回路１１は、例
えば直流−直流変換器８の入力電圧を分圧する抵抗分圧
器１１ａと、この抵抗分圧器１１ａで分圧された電圧を
対応する電圧データへ変換するＡ／Ｄ変換器１１ｄとを
備える。

【００３７】電池容量監視回路１２は、例えば１チップ
マイクロコンピュータ（以下ＣＰＵと記す）１２ａと、
ＣＰＵ１２ａの各ポート入力端子１２ｂ、１２ｃをプル
アップする各プルアップ抵抗１２ｄ、１２ｅと、ＣＰＵ
１２ａの各ポート入力端子１２ｂ、１２ｃと電池種類判
定部３内の各スイッチ３ｃ、３ｄとの間にそれぞれ介設
された逆流防止用ダイオード１２ｆ、１２ｇとを備え
る。

【００３８】電池残量表示回路１３は、例えば電池残量
を３段階に分けて表示するための発光ダイオード１３
ａ、１３ｂ、１３ｃと、電池切れ状態を表示するための
発光ダイオード１３ｄと、各発光ダイオード１３ａ〜１
３ｄに対応して設けれらた電流制限用抵抗１３ｅ〜１３
ｆと、オープンコレクタ出力型の発光ダイオード駆動回
路１３ｉ〜１３ｌとを備える。なお、電池残量表示回路
１３は、液晶表示器と液晶表示器駆動回路を用いて構成
してもよい。

【００３９】ＣＰＵ１２ａは、電圧検出回路１１から供
給される電圧データに基づいて、直流−直流変換器８の
入力電圧を判断する。直流−直流変換器８の入力電圧が
４．５ボルト若しくはそれ以上の場合、ＣＰＵ１２ａは
電池収納部２に収納された電池からの電源供給ではな
く、図示しない充電用ＡＣ電源アダプタからの給電であ
ると判断し、電池残量監視動作を停止する。ＣＰＵ１２
ａは、直流−直流変換器８の入力電圧が例えば４．３ボ
ルト以下の場合は、電池収納部２に収納された電池から
電源供給を受けている状態と判断し、各ポート入力端子
１２ｂ、１２ｃの論理レベルをチェックする。各ポート
入力端子１２ｂ、１２ｃの論理レベルが共にＨレベルで
あれば、ＣＰＵ１２ａは、電池収納部２に乾電池が装着
されていると判断する。ＣＰＵ１２ａは、ポート入力端
子１２ｂがＬレベルであればアルカリ２次電池パックＢ
が装着されていると判断する。ＣＰＵ１２ａは、ポート
入力端子１２ｃがＬレベルであればリチウムイオン２次
電池パックＣが装着されていると判断する。

【００４０】図９は、アルカリ単３乾電池を２本直列接
続した状態での放電特性を示すグラフである。横軸は放
電時間を示す。縦軸は電池電圧である。図９に示した放
電特性は、５オームの負荷抵抗で連続放電した場合の放
電特性を示している。アルカリ単３乾電池は、放電によ
って電池残量が低下するに伴って電池電圧が低下する特
性を有する。

【００４１】図８に示した電池容量監視回路１２のＣＰ
Ｕ１２ａは、乾電池が装着されていると判断した場合
は、電圧検出回路１１で検出された電池電圧データが例
えば２．６ボルト以上のときは、出力ポート端子１２ｈ
にＨレベルの出力を発生させて、電池残量表示回路１３
内の発光ダイオード１３ａを点灯させて、電池残量が十
分にあることを表示させる。ＣＰＵ１２ａは、電池電圧
が例えば２．６ボルト未満で２．２ボルト以上のとき
は、出力ポート端子１２ｉにＨレベルの出力を発生さ
せ、発光ダイオード１３ｂを点灯させて、電池残量が半
分程度であることを表示させる。ＣＰＵ１２ａは、電池
電圧が例えば２．２ボルト未満で１．８ボルト以上のと
きは、出力ポート端子１２ｊにＨレベルの出力を発生さ
せ、発光ダイオード１３ｃを点灯させて、電池残量が残
り少ないことを表示させる。ＣＰＵ１２ａは、電池電圧
が例えば１．８ボルト未満のときは、出力ポート端子１
２ｋにＨレベルの出力を発生させ、発光ダイオード１３
ｄを点灯させて電池切れ状態にあることを表示させる。

【００４２】図１０は、ニッケル−水素２次電池を２本
直列接続した状態での放電特性を示すグラフである。横
軸は放電時間を示す。放電時間の単位は分である。縦軸
は電池電圧である。図１０は、放電電流が２５０ミリア
ンペアで定電流放電させたときの放電特性を示してい
る。ニッケル−水素２次電池は、電池容量が少なくなっ
ても電池電圧は図９に示した乾電池の放電特性のように
大きく低下しない。

【００４３】図８に示した電池容量監視回路１２のＣＰ
Ｕ１２ａは、アルカリ２次電池パックＢが装着されてい
ると判断した場合には、電圧検出回路１１で検出された
電池電圧が例えば２．６ボルト以上のときは、電池残量
表示回路１３内の発光ダイオード１３ａを点灯させて、
電池残量が十分にあることを表示させる。ＣＰＵ１２ａ
は、電池電圧が例えば２．６ボルト未満で２．５ボルト
以上のときは、発光ダイオード１３ｂを点灯させて、電
池残量が半分程度であることを表示させる。ＣＰＵ１２
ａは、電池電圧が例えば２．５ボルト未満で２．３ボル
ト以上のときは、発光ダイオード１３ｃを点灯させて、
電池残量が残り少ないことを表示させる。ＣＰＵ１２ａ
は、電池電圧が例えば２．３ボルト未満のときは、発光
ダイオード１３ｄを点灯させて電池切れ状態にあること
を表示させる。

【００４４】図１１は、リチウムイオン２次電池の放電
特性を示すグラフである。横軸は放電時間を示す。縦軸
は電池電圧である。図１１は、放電電流２００ミリアン
ペアで定電流放電させたときの放電特性を示している。
リチウムイオン２次電池は、電池残量と電池電圧との関
係がほぼ比例関係にある。

【００４５】図８に示した電池容量監視回路１２のＣＰ
Ｕ１２ａは、リチウムイオン２次電池パックＣが装着さ
れていると判断した場合には、電圧検出回路１１で検出
された電池電圧が例えば４ボルト以上のときは、電池残
量表示手段１３内の発光ダイオード１３ａを点灯させ
て、電池残量が十分にあることを表示させる。ＣＰＵ１
２ａは、電池電圧が例えば４ボルト未満で３．６ボルト
以上のときは、発光ダイオード１３ｂを点灯させて、電
池残量が半分程度であることを表示させる。ＣＰＵ１２
ａは、電池電圧が例えば３．６ボルト未満で３．２ボル
ト以上のときは、発光ダイオード１３ｃを点灯させて、
電池残量が残り少ないことを表示させる。ＣＰＵ１２ａ
は、電池電圧が例えば３．２ボルト未満のときは、発光
ダイオード１３ｄを点灯させて電池切れ状態にあること
を表示させる。

【００４６】すなわち、この３電源式電子機器１は、電
池種類判定部３によって電池収納部２に装着されている
電池の種類を電池パックの形状に基づいて判定し、電池
容量表示部１０は判定された電池の種類の応じて電池残
量の表示、電池切れ表示を行うことができる。さらに、
図示しない充電用ＡＣ電源アダプタのプラグが充電用入
力端子４へ装着されると、充電／給電切換スイッチ６が
プラグの挿入に連動して切り換わり、電池収納部２に装
着された電池への充電が可能な状態になる。ここで、充
電部５は、電池種類判定部３から供給される各検出出力
に基づいて装着されている電池の種類を判断して、充電
の可否，充電条件の制御を行う。

【００４７】図１２は、充電部５の動作を示すフローチ
ャートである。充電部５は、充電用電流が供給されると
動作を開始する。ステップＳ１で充電部５は、電池種類
判定部３から供給されるアルカリ２次電池検出出力並び
にリチウムイオン２次電池検出出力に基づいて、電池収
納部２に装着されている電池が、充電不可の乾電池であ
るか、アルカリ２次電池パックＢであるか、リチウムイ
オン２次電池パックＣであるかを判断する。ここで、充
電部５は、乾電池が装着されている場合は充電を停止す
る。

【００４８】アルカリ２次電池パックＢが装着されてい
る場合、充電部５は定電流充電を開始する（ステップＳ
２）。充電部５は、定電流充電が所定時間継続した後に
（ステップＳ３）、ステップＳ４で、電池電圧（充電電
圧）が所定の電圧値ΔＶ減少したことを検出すると満充
電に達したと判断して充電を完了させる。充電部５は、
電池電圧（充電電圧）が所定の電圧値ΔＶ減少するまで
定電流充電を継続するが、電圧範囲が適正か否かを監視
しており（ステップＳ５）、電圧範囲が適正で内場合は
充電を停止する。また、充電開始時点からの充電時間が
制限時間に達した場合は（ステップＳ６）、充電を停止
する。

【００４９】リチウムイオン２次電池パックＣが装着さ
れている場合、充電部５は定電流充電を開始する（ステ
ップＳ７）。充電部５は、定電流充電の充電時間を監視
しており（ステップＳ８）、定電流充電の制限時間を経
過した場合は、充電を停止する。また、充電部５は、電
池電圧が規定電圧に達すると（ステップＳ９）、定電圧
充電で電池電圧の監視を開始し、適正電圧でない場合
は、充電を停止させる（ステップＳ１０）。充電手段５
は、所定の定電圧充電時間が経過した時点で充電を完了
させる（ステップＳ１１）。

【００５０】したがって、電子機器の使用者は、充電に
際して電池種類や充電条件の設定を行うことなく、装着
している電池を充電させることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る３電
源式電子機器は、電池収納部に装着された電池の形状に
基づいて電池の種類を電池種類判定手段で判定し、電池
種類の判定出力に基づいて充電の可否，充電条件の切り
換えを行う構成としたので、電子機器の使用者は電池の
種類を指定することなく、充電を行うことができる。ま
た、装着されている電池の種類に応じて電池残量表示や
電池切れ警告を適正に表示するので、電池容量を正確に
知ることができる。さらに、電池の種類によって電池電
圧が異なっていても、直流−直流変換器を介して電子機
器内の各回路へ所定の直流電圧を供給するので、電子機
器を安定して動作させることができる。

【００５２】よって、１次電池（例えばアルカリ電池）
と、アルカリ２次電池（例えばニッケル−カドミウム電
池やニッケル−水素電池）と、非水系２次電池（例えば
リチウムイオン２次電池）との３種類の電池を使用でき
る電子機器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る３電源式電子機器の全体構成を示
すブロック図である。

【図２】電池収納部並びに電池種類判定手段の構成を模
式的に示す構造図である。

【図３】３電源式電子機器に使用されるアルカリ２次電
池パックの構成を模式的に示す構造図である。

【図４】３電源式電子機器に使用されるリチウムイオン
電池パックの構造を模式的に示す構造図である。

【図５】充電部の構成を示すブロック図である。

【図６】ニッケル−水素電池を２本直列接続したアルカ
リ２次電池パックの充電特性を示すグラフである。

【図７】リチウムイオン２次電池の充電特性を示すグラ
フである。

【図８】電池容量表示部の一具体例の構成を示すブロッ
ク図である。

【図９】アルカリ単３乾電池を２本直列接続した状態で
の放電特性を示すグラフである。

【図１０】ニッケル水素２次電池を２本直列接続した状
態での放電特性を示すグラフである。

【図１１】リチウムイオン２次電池の放電特性を示すグ
ラフである。

【図１２】充電部の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１３電源式電子機器、２電池収納部、３電池種類
判定部、４充電用電源入力端子、５充電部、８直
流−直流変換器、９電子機器本体部、１０電池容量
表示部、１２電池容量監視回路、１３電池残量表示
回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田知広東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者大庭敏秀東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者勝木信二東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者細萱則文東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者緒方章浩東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池収納部に装着された電池の形状に基
づいて電池の種類を判定する電池種類判定手段と、前記電池種類判定手段の判定出力に基づいて、１次電池
が装着されている場合は充電を行わず、２次電池が装着
されている場合は装着されている２次電池の種類に応じ
て充電条件を切り換える充電手段と、前記電池種類判定手段の判定出力に基づいて、装着され
ている電池の放電特性に応じた電池残量表示又は電池切
れ警告表示を行う電池容量表示手段と、前記電池収納部に装着される３種類の電池の中で供給電
圧が最も高い電圧から３種類の電池の中で終止電圧が最
も低い電圧までの範囲を少なくとも入力電圧範囲として
動作し、入力電圧を予め設定した直流電圧に変換する直
流−直流変換器と、を備えたことを特徴とする３電源式電子機器。