JPH097644A - 充電式電池パック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レギュレーションが良好で使い勝手がよく、
しかも二次電池の残量を容易に検出することが可能な充
電式電池パックを提供する。 【構成】 ケーシング２内に二次電池３を収納し、ケー
シング２に出力端子７、８及び残量通信端子９を設け
る。二次電池３の端子電圧を一定電圧に安定化して出力
端子７、８に出力するＤＣ／ＤＣコンバータ５をケーシ
ング２内に収納する。二次電池３の端子電圧をＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ５で安定化される前に検出して残量通信端
子９に出力する残量検出装置６をケーシング２内に収納
する。 【効果】 ＤＣ／ＤＣコンバータ５によって二次電池３
の端子電圧が一定電圧に安定化されると共に、残量検出
装置６によって二次電池３の残量に対応した端子電圧が
検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メモリ機能を備えた電
気機器（携帯用パソコン、移動電話など）に装用するに
好適な充電式電池パックに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の充電式電池パックとして
は、リチウムイオン二次電池などの二次電池の端子電圧
をそのまま電源として使用する方式のものや、二次電池
の端子電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで一定電圧に安定化
した上で使用する方式のものが知られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者で
は、二次電池の残量に応じて放電時の端子電圧が変化す
るためレギュレーションが悪く、負荷側（ユーザ側）か
らすると使いづらいという欠点があった。

【０００４】一方、後者では、二次電池の残量とは無関
係に放電時の端子電圧が一定に保持されるので、レギュ
レーションは良好となるものの、端子電圧を利用して二
次電池の残量を容易に検出することが困難となる。その
ため、メモリ機能を備えた電気機器の電源としてこれを
使用する際、二次電池の放電限界を越えて使用した場合
に端子電圧が急激に低下し、それまでメモリ手段に記憶
していたデータが瞬時に消失し、復旧不可能となってし
まう危険性を孕んでいるという不都合があった。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑み、レギュレーシ
ョンが良好で使い勝手がよく、しかも二次電池の残量を
容易に検出することが可能な充電式電池パックを提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明による充
電式電池パック（１）は、ケーシング（２）を有し、前
記ケーシング内に二次電池（３）を収納し、前記ケーシ
ングに出力端子（７、８）及び残量通信端子（９）を設
け、前記二次電池の端子電圧を一定電圧に安定化して前
記出力端子に出力するＤＣ／ＤＣコンバータ（５）を前
記ケーシング内に収納し、前記二次電池の端子電圧を前
記ＤＣ／ＤＣコンバータで安定化される前に検出して前
記残量通信端子に出力する残量検出装置（６）を前記ケ
ーシング内に収納して構成される。

【０００７】また上記残量検出装置（６）として、二次
電池（３）に並列に接続された分圧抵抗（Ｒ１、Ｒ２）
と、前記二次電池に直列に接続されたセンス抵抗（Ｒ
３）と、前記分圧抵抗によって発生する分圧電位および
負荷電流によって前記センス抵抗に発生するセンス電位
に基づいて前記二次電池の内部抵抗に起因する電圧降下
を補正して残量通信端子（９）に出力する加算器（２
０）とからなるものを用いて構成される。

【０００８】また上記センス抵抗（Ｒ３）として、負の
温度特性を持つものを用いて構成される。

【０００９】また上記加算器（２０）に平滑要素（１
９）を組み込んで構成される。

【００１０】更に本発明による充電式電池パック（１）
は、ケーシング（２）を有し、前記ケーシング内に二次
電池（３）を収納し、前記ケーシングに出力端子（７、
８）及び残量通信端子（９）を設け、前記二次電池の端
子電圧を一定電圧に安定化して前記出力端子に出力する
昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ（５）を前記ケーシング
内に収納し、前記二次電池の端子電圧を前記ＤＣ／ＤＣ
コンバータで安定化される前に検出して前記残量通信端
子に出力する残量検出装置（６）を前記ケーシング内に
収納し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータをバイパスする充電
回路を設け、この充電回路に充電と放電の切替を行なう
連動スイッチ（１６）を設けて構成される。

【００１１】なお、括弧内の番号等は図面における対応
する要素を表わす便宜的なものであり、従って本発明は
図面上の記載に限定拘束されるものではない。このこと
は「特許請求の範囲」及び「作用」の欄についても同様
である。

【００１２】

【作用】上記した構成により本発明では、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ（５）が二次電池（３）の端子電圧を一定電圧
に安定化すると共に、残量検出装置（６）が二次電池の
残量に対応した端子電圧を検出するように作用する。

【００１３】また本発明では、連動スイッチ（１６）の
切替により、放電時にはＤＣ／ＤＣコンバータ（５）を
通して安定化された形で放電され、充電時にはＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータをバイパスして放電時より低い電圧で充電
されるように作用する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明による充電式電池パックの基本構成
を示す回路図、図２は図１に示す充電式電池パックの第
１の実施例を示す回路図、図３は図１に示す充電式電池
パックの第２の実施例を示す回路図、図４は図１に示す
充電式電池パックの第３の実施例を示す回路図、図５は
図１に示す充電式電池パックの第４の実施例を示す回路
図、図６は図１に示す充電式電池パックの第５の実施例
を示す回路図、図７は図１に示す充電式電池パックの第
６の実施例を示す回路図である。

【００１５】本発明による充電式電池パック１は、図１
に示すように、ケーシング２を有しており、ケーシング
２内には二次電池３、ＤＣ／ＤＣコンバータ５及び残量
検出装置６が収納されている。また、ケーシング２の外
周面には出力端子７、８及び残量通信端子９が取り付け
られている。なお、二次電池３の残量表示は残量通信端
子９を通じて携帯用パソコンや移動電話などの電気機器
（図示せず）側で行なわれる。

【００１６】ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は二次電
池３と出力端子７、８との間に組み込まれており、二次
電池３の端子電圧を一定電圧に安定化して出力端子７、
８に出力する。

【００１７】一方、残量検出装置６は二次電池３の端子
電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ５に至る前の段階で検出
し、残量通信端子９に出力する。従って、残量検出装置
６で検出される端子電圧は二次電池３の残量に応じたも
のであり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を設けたことによる
影響は受けない。

【００１８】その結果、この充電式電池パック１は、レ
ギュレーションが良好で使い勝手がよく、かつ二次電池
３の残量を容易に検出することが可能となる。

【００１９】なお、上述のＤＣ／ＤＣコンバータ５及び
残量検出装置６の具体例としては、例えば図２に示すよ
うなものが考えられる。

【００２０】図２に示す充電式電池パック１のＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ５では、出力電圧を制御回路１０にフィー
ドバックし、それをデューティという形でトランジスタ
１１をＯＮ／ＯＦＦして所定の電圧に昇圧することによ
り、出力電圧を安定化している。

【００２１】また、図２に示す充電式電池パック１の残
量検出装置６では、二次電池３の３段階（一例として、
１００％、５０％、１０％）の残量に応じて発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）の点灯個数が変わる。即ち、二次電池３
の残量が１００％である場合には全ての発光ダイオード
１２、１３、１４が点灯しているが、二次電池３が放電
してその残量が５０％になった時点で、それまで点灯し
ていた発光ダイオード１２が消灯し（発光ダイオード１
３、１４は点灯したまま）、更に二次電池３が放電して
その残量が１０％に減少したときには、それまで点灯し
ていた発光ダイオード１３も消灯する（発光ダイオード
１４は点灯したまま）ことから、発光ダイオード１２、
１３、１４の点灯個数によって二次電池３の残量を知る
ことができる。従って、メモリ機能を備えた電気機器の
電源としてこの充電式電池パック１を使用する際には、
電源が切れる前に確実にデータ退避を行なうことが可能
となり、データ保持の安全性に優れる。

【００２２】ところで、二次電池３には必ず内部抵抗が
存在し、その内部抵抗に相当する分だけ二次電池３の見
掛けの端子電圧が降下してしまうので、図２に示す充電
式電池パック１の残量検出装置６では、二次電池３の残
量検出がその内部抵抗によって影響を受けてしまう。特
に負荷電流が大きい場合には、二次電池３の実際の残量
よりも小さく検出されるという問題がある。

【００２３】これを解消するためには、図３に示すよう
に、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２を二次電池３に並列に接続する
と共に、負の温度特性を持つセンス抵抗Ｒ３を二次電池
３に直列に接続し、二次電池３の内部抵抗に起因する電
圧降下を加算器２０で補正した後、残量通信端子９に出
力するようにすればよい。即ち、加算器２０は、分圧抵
抗Ｒ１、Ｒ２によって発生する分圧電位（Ａ点の電位）
ＶA と負荷電流によってセンス抵抗Ｒ３に発生するセン
ス電位（Ｂ点の電位）ＶB からＶA ＋αＶB（αは定
数）を算出し、これをＹ点の電位ＶY とする。ここで、
α＝ｒ・Ｒ２／｛Ｒ３・（Ｒ１＋Ｒ２）｝とすれば、結
局ＶY ＝Ｒ２・Ｅ／（Ｒ１＋Ｒ２）となる。なお、ｒは
二次電池３の内部抵抗、Ｅは二次電池３の実際の電池電
圧（無負荷時の端子電圧）である。つまり、Ｙ点の電位
ＶY は実際の電池電圧Ｅのみの関数となる。その結果、
残量通信端子９の出力は実際の電池電圧Ｅ以外の要因に
左右されず、負荷電流の変化による電池電圧の変動が相
殺されるため、負荷電流が大きくても二次電池３の残量
検出が正確になる。

【００２４】上述の加算器２０の具体例としては、図４
や図５に示すようなものが考えられる。即ち、図４に示
す充電式電池パック１はマイクロコンピュータ（ＭＰ
Ｕ）を加算器２０として用いたものであり、図５に示す
充電式電池パック１は演算回路からなる加算器２０を採
用したものである。

【００２５】なお、図５に示す充電式電池パック１の加
算器２０には、並列に接続されたコンデンサと抵抗から
なる平滑要素１９が組み込まれているので、応答速度が
鈍くなって耐ノイズ性が向上すると共に、二次電池３の
二重層容量の影響による内部抵抗の経時的変化にも対応
可能となる。

【００２６】更に、図５に示す充電式電池パック１で
は、ケーシング２に残量表示装置として発光ダイオード
１７が取り付けられているので、電気機器（図示せず）
側ではなく充電式電池パック１側で残量表示を行なうこ
とができる。

【００２７】また、図２に示すように、ＤＣ／ＤＣコン
バータ５が昇圧型である場合には、二次電池３にダイオ
ード１５が直列に接続されているため、このままでは出
力端子７、８に充電器（図示せず）を繋いでも二次電池
３を充電することは不可能である。

【００２８】これを解消するためには、図６に示すよう
に、ＤＣ／ＤＣコンバータ５をバイパスする充電回路を
付加し、この充電回路に連動スイッチ１６を設ければよ
い。即ち、二次電池３を放電するときには、連動スイッ
チ１６を切り替えて充電回路を開くと同時に放電回路を
閉じれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を通して安定化され
た形で放電され、また二次電池３を充電するときには、
連動スイッチ１６を切り替えて放電回路を開くと同時に
充電回路を閉じれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５をバイパ
スして放電時より低い電圧で充電される。なお、図６に
示す充電式電池パック１では残量検出装置６の図示を省
略している。

【００２９】或いはまた、図２に示す昇圧型のＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ５に代えて降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ
５を採用すれば、図７に示すように、ダイオード１５は
二次電池３に並列に接続されているので、出力端子７、
８に充電器（図示せず）を繋いで二次電池３を充電する
ことが可能である。しかも、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が
降圧型である場合には、スイッチ素子であるトランジス
タ１１が二次電池３に直列に接続されているため、過放
電時（出力端子７、８が短絡したとき等）に制御回路１
０を介してトランジスタ１１をＯＦＦにして放電回路を
開くことにより、過放電状態が継続する事態を未然に回
避することができ、過放電保護機能に優れる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ケ
ーシング２を有し、前記ケーシング２内に二次電池３を
収納し、前記ケーシング２に出力端子７、８及び残量通
信端子９を設け、前記二次電池３の端子電圧を一定電圧
に安定化して前記出力端子７、８に出力するＤＣ／ＤＣ
コンバータ５を前記ケーシング２内に収納し、前記二次
電池３の端子電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータ５で安定
化される前に検出して前記残量通信端子９に出力する残
量検出装置６を前記ケーシング２内に収納して構成した
ので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が二次電池３の端子電圧
を一定電圧に安定化すると共に、残量検出装置６が二次
電池３の残量に対応した端子電圧を検出することから、
レギュレーションが良好で使い勝手がよく、しかも二次
電池３の残量を容易に検出することが可能な充電式電池
パック１を提供することができる。

【００３１】また本発明によれば、ケーシング２を有
し、前記ケーシング２内に二次電池３を収納し、前記ケ
ーシング２に出力端子７、８及び残量通信端子９を設
け、前記二次電池３の端子電圧を一定電圧に安定化して
前記出力端子７、８に出力する昇圧型のＤＣ／ＤＣコン
バータ５を前記ケーシング２内に収納し、前記二次電池
３の端子電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータ５で安定化さ
れる前に検出して前記残量通信端子９に出力する残量検
出装置６を前記ケーシング２内に収納し、前記ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ５をバイパスする充電回路を設け、この充
電回路に充電と放電の切替を行なう連動スイッチ１６を
設けて構成したので、連動スイッチ１６の切替により、
放電時にはＤＣ／ＤＣコンバータ５を通して安定化され
た形で放電され、充電時にはＤＣ／ＤＣコンバータ５を
バイパスして放電時より低い電圧で充電されることか
ら、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が昇圧型であっても充放電
可能な充電式電池パック１を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による充電式電池パックの基本構成を示
す回路図である。

【図２】図１に示す充電式電池パックの第１の実施例を
示す回路図である。

【図３】図１に示す充電式電池パックの第２の実施例を
示す回路図である。

【図４】図１に示す充電式電池パックの第３の実施例を
示す回路図である。

【図５】図１に示す充電式電池パックの第４の実施例を
示す回路図である。

【図６】図１に示す充電式電池パックの第５の実施例を
示す回路図である。

【図７】図１に示す充電式電池パックの第６の実施例を
示す回路図である。

【符号の説明】

１……充電式電池パック ２……ケーシング ３……二次電池 ５……ＤＣ／ＤＣコンバータ ６……残量検出装置 ７、８……出力端子 ９……残量通信端子 １６……連動スイッチ １９……平滑要素 ２０……加算器 Ｒ１、Ｒ２……分圧抵抗 Ｒ３……センス抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若尾 正一 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング（２）を有し、 前記ケーシング内に二次電池（３）を収納し、 前記ケーシングに出力端子（７、８）及び残量通信端子
   （９）を設け、 前記二次電池の端子電圧を一定電圧に安定化して前記出
   力端子に出力するＤＣ／ＤＣコンバータ（５）を前記ケ
   ーシング内に収納し、 前記二次電池の端子電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータで
   安定化される前に検出して前記残量通信端子に出力する
   残量検出装置（６）を前記ケーシング内に収納したこと
   を特徴とする充電式電池パック。
2. 【請求項２】 残量検出装置（６）が、 二次電池（３）に並列に接続された分圧抵抗（Ｒ１、Ｒ
   ２）と、 前記二次電池に直列に接続されたセンス抵抗（Ｒ３）
   と、 前記分圧抵抗によって発生する分圧電位および負荷電流
   によって前記センス抵抗に発生するセンス電位に基づい
   て前記二次電池の内部抵抗に起因する電圧降下を補正し
   て残量通信端子（９）に出力する加算器（２０）とから
   なることを特徴とする請求項１記載の充電式電池パッ
   ク。
3. 【請求項３】 センス抵抗（Ｒ３）が負の温度特性を持
   つことを特徴とする請求項２記載の充電式電池パック。
4. 【請求項４】 加算器（２０）に平滑要素（１９）を組
   み込んだことを特徴とする請求項２または請求項３記載
   の充電式電池パック。
5. 【請求項５】 ケーシング（２）を有し、 前記ケーシング内に二次電池（３）を収納し、 前記ケーシングに出力端子（７、８）及び残量通信端子
   （９）を設け、 前記二次電池の端子電圧を一定電圧に安定化して前記出
   力端子に出力する昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ（５）
   を前記ケーシング内に収納し、 前記二次電池の端子電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータで
   安定化される前に検出して前記残量通信端子に出力する
   残量検出装置（６）を前記ケーシング内に収納し、 前記ＤＣ／ＤＣコンバータをバイパスする充電回路を設
   け、 この充電回路に充電と放電の切替を行なう連動スイッチ
   （１６）を設けたことを特徴とする充電式電池パック。