JPH117341A - Power source device - Google Patents

Power source device

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Publication number
JPH117341A
JPH117341A JP9161248A JP16124897A JPH117341A JP H117341 A JPH117341 A JP H117341A JP 9161248 A JP9161248 A JP 9161248A JP 16124897 A JP16124897 A JP 16124897A JP H117341 A JPH117341 A JP H117341A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch
battery cells
load
series
battery
Prior art date
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Pending
Application number
JP9161248A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Matsubayashi
俊明 松林
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH117341A publication Critical patent/JPH117341A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To attain efficient power supply to a load without using a boosting circuit in a power source device using a battery. SOLUTION: The connection of battery cells 1a and 1b is constituted so as to be switched to serial connection or parallel connection by using switches 2a-2c. When a battery cell voltage is sufficiently higher than the driving voltage of a load 3 at the time of initial discharge, the switch 2a is turned on, the switch 2b is turned off, and the switch 2c is turned on so that the parallel connection can be attained, and any wasteful power consumption can be suppressed. On the other hand, when the battery cell voltage is less than the driving voltage of the load 3 due to the consumption of the battery cell, or when the load 3 temporarily necessitates a high voltage, the switch 2a is turned off, the switch 2b is turned on, and the switch 2c is turned off so that the serial connection can be attained. Thus, a necessary power can be supplied to the load 3 without necessitating any boosting circuit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば携帯電子機
器等に用いられる電源装置であって、特に電池を使用し
た電源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device used for, for example, a portable electronic device, and more particularly to a power supply device using a battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば携帯電子機器などの電源には、電
池が広く用いられている。電池は、その構造すなわち陰
極陽極電解質材料等によって起電力が決まっており、さ
らにほとんどの電池セルは放電に伴い電圧が低下する。
2. Description of the Related Art Batteries are widely used as power sources for portable electronic devices, for example. In a battery, an electromotive force is determined by its structure, that is, a cathode / anode electrolyte material and the like, and the voltage of most battery cells decreases with discharge.

【0003】例えばマンガン電池であれば、放電開始時
には1.5V以上の電圧があるが、放電終止時には0.
8Vあるいはそれ以下の電圧になる。また、コークス系
リチウムイオン電池では、満充電時に4.2V程度の電
圧があるが、放電終止時には2.7V程度になる。
For example, a manganese battery has a voltage of 1.5 V or more at the start of discharge, but has a voltage of 0.1 V at the end of discharge.
The voltage is 8 V or less. In a coke-based lithium ion battery, there is a voltage of about 4.2 V when fully charged, but it is about 2.7 V at the end of discharge.

【0004】このように、電池は放電電圧が大きく低下
することから、従来の電源装置では、電池セルを複数個
用意して、それらを直列接続で使用したり、あるいは、
昇圧回路を設けるなどして、機器動作に必要な電圧を得
るようにしていた。
[0004] As described above, since the discharge voltage of a battery is greatly reduced, in a conventional power supply device, a plurality of battery cells are prepared and used in series connection.
A voltage necessary for operating the device is obtained by providing a booster circuit or the like.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従
来、電池を使用した電源装置では、機器動作に必要な電
圧を得るために、複数個の電池セルを直列接続で使用し
たり、あるいは、昇圧回路を設けるなどしていた。
As described above, conventionally, in a power supply device using a battery, a plurality of battery cells are used in series connection in order to obtain a voltage required for device operation, or For example, a booster circuit was provided.

【0006】しかしながら、複数個の電池セルを直列接
続で使用すると、放電初期時に必要以上の電圧があるた
め、電力を無駄に消費してしまうなど、電源効率が悪い
といった問題がある。この場合、複数個の電池セルを並
列接続で使用すれば、急速な電力消費を防ぐことができ
るが、例えば一時的にランプを明るくしたり、静止状態
にあるモータを起動するときなど、ある特定の時間だけ
一時的に高い電圧が必要な場合に対応することができな
くなる。
However, when a plurality of battery cells are used in series connection, there is a problem that power is inefficient and power is wasted, such as wasting power, because there is an excessive voltage at the initial stage of discharging. In this case, if a plurality of battery cells are used in parallel connection, rapid power consumption can be prevented.However, for example, when a lamp is temporarily brightened or when a motor in a stationary state is started, a certain power consumption can be prevented. It is no longer possible to cope with the case where a high voltage is required temporarily for the time.

【0007】また、複数個の電池セルを並列接続し、そ
こに昇圧回路を利用すれば、昇圧回路により一時的に高
い電圧を得ることができる。しかし、特に小消費電力型
の負荷の場合には、昇圧回路を用いると電源効率が悪く
なり、さらに、昇圧回路それ自体に自己消費があるた
め、電池寿命が短くなるなどの問題がある。
Further, if a plurality of battery cells are connected in parallel and a booster circuit is used there, a higher voltage can be temporarily obtained by the booster circuit. However, especially in the case of a load of low power consumption type, there is a problem that the power supply efficiency is deteriorated when the booster circuit is used, and further, the battery life is shortened because the booster circuit itself consumes its own power.

【0008】本発明は上記のような点に鑑みなされたも
ので、電池を使用した電源装置において、昇圧回路を用
いることなく、負荷に対して効率的な電源供給を行うこ
とのできる電源装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and in a power supply device using a battery, a power supply device capable of efficiently supplying power to a load without using a booster circuit is provided. The purpose is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の電池セ
ルを有し、これらの電池セルの電圧を負荷に供給する電
源装置であって、上記各電池セルを直列あるいは並列に
接続する接続手段と、この接続手段による上記各電池セ
ルの接続構成を切り替える切替え手段とを具備して構成
される。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a power supply device having a plurality of battery cells and supplying a voltage of these battery cells to a load, wherein the connection device connects the battery cells in series or in parallel. Means and switching means for switching the connection configuration of each of the battery cells by the connection means.

【0010】このような構成によれば、上記各電池セル
の接続構成を直列接続あるいは並列接続に切り替えるこ
とができる。したがって、例えば放電初期時など、電池
セル電圧が負荷の駆動電圧より十分に高い場合には並列
接続として、無駄な電力消費を抑えることができる。一
方、電池セルが消耗するなどして、電池セル電圧が負荷
の駆動電圧より低くなった場合、あるいは、負荷が一時
的に高い電圧を必要とする場合には、各電池セルの接続
構成を直列接続に切り替える。これにより、昇圧回路を
必要とせずに、負荷に必要な電圧を供給することができ
る。
According to such a configuration, the connection configuration of each battery cell can be switched to a series connection or a parallel connection. Therefore, when the battery cell voltage is sufficiently higher than the drive voltage of the load, for example, at the beginning of discharging, the connection is made in parallel, and wasteful power consumption can be suppressed. On the other hand, when the battery cell voltage becomes lower than the drive voltage of the load due to exhaustion of the battery cell, or when the load temporarily requires a high voltage, the connection configuration of each battery cell is connected in series. Switch to connection. This makes it possible to supply a necessary voltage to the load without the need for a booster circuit.

【0011】また、上記各電池セルが少なくとも4個以
上ある場合には、これらの電池セルを直列あるいは並列
あるいは直並列に接続するようにし、必要に応じて、上
記各電池セルの接続構成をさらに多段階に切り替えるこ
とも可能である。
When there are at least four or more battery cells, these battery cells are connected in series, in parallel or in series / parallel, and the connection structure of each of the battery cells is further changed as necessary. Switching in multiple stages is also possible.

【0012】また、上記各電池セルの状態あるいは上記
負荷の状態を検出する構成とし、その検出結果に基づい
て上記各電池セルの接続構成を自動的に切り替えること
も可能である。
It is also possible to detect the state of each battery cell or the state of the load, and to automatically switch the connection configuration of each battery cell based on the detection result.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。 (第1の実施形態)図1は本発明の第1の実施形態に係
る電源装置の構成を示す図である。第1の実施形態で
は、2つの電池セル1aおよび電池セル1bを有する。
この電池セル1aおよび電池セル1bは例えばマンガン
電池からなり、スイッチ2a,2b,2cを介して直列
あるいは並列に接続されるようになっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power supply device according to a first embodiment of the present invention. In the first embodiment, there are two battery cells 1a and 1b.
The battery cells 1a and 1b are made of, for example, a manganese battery, and are connected in series or in parallel via switches 2a, 2b, and 2c.

【0014】このスイッチ2a,2b,2cは、負荷3
に対して直列に接続されている。負荷3は、電池セル1
aおよび電池セル1bの電圧を受けて動作する電子機器
である。この負荷3とスイッチ2aとの接点に電池セル
1aの陽極が接続され、スイッチ2bとスイッチ2cと
の接点に電池セル1aの陰極が接続されている。また、
負荷3とスイッチ2cとの接点に電池セル1bの陰極が
接続され、スイッチ2aとスイッチ2bとの接点に電池
セル1bの陽極が接続されている。
The switches 2a, 2b, 2c are connected to a load 3
Are connected in series. The load 3 is the battery cell 1
a and an electronic device that operates by receiving the voltage of the battery cell 1b. The anode of the battery cell 1a is connected to the contact between the load 3 and the switch 2a, and the cathode of the battery cell 1a is connected to the contact between the switch 2b and the switch 2c. Also,
The cathode of the battery cell 1b is connected to the contact between the load 3 and the switch 2c, and the anode of the battery cell 1b is connected to the contact between the switch 2a and the switch 2b.

【0015】このようにして、2つの電池セル1aおよ
び電池セル1bと3つのスイッチ2a,2b,2cを構
成することにより、スイッチ2a,2b,2cのオン/
オフ状態に応じて、電池セル1aと電池セル1bが直列
あるいは並列に接続されることになる。
By configuring the two battery cells 1a and 1b and the three switches 2a, 2b and 2c in this manner, the ON / OFF of the switches 2a, 2b and 2c is achieved.
Depending on the off state, the battery cells 1a and 1b are connected in series or in parallel.

【0016】ここで、第1の実施形態において、上記3
つのスイッチ2a,2b,2cは、図2に示すように動
作する3回路連動型の機械式スイッチからなり、この3
つのスイッチ2a,2b,2cのうちのどれか1つを操
作すれば、他の2つのスイッチが連動して動くようにな
っている。この3つのスイッチ2a,2b,2cのオン
/オフの組み合わせにより、電池セル1aおよび電池セ
ル1bを以下のように直列接続あるいは並列接続に切り
替えることができる。
Here, in the first embodiment, the above 3
The two switches 2a, 2b, and 2c are three-circuit-linked mechanical switches that operate as shown in FIG.
When any one of the two switches 2a, 2b, 2c is operated, the other two switches move in conjunction. By the on / off combination of the three switches 2a, 2b, 2c, the battery cell 1a and the battery cell 1b can be switched to a series connection or a parallel connection as described below.

【0017】例えばスイッチ2aを操作用スイッチとし
た場合に、このスイッチ2aをオフすると、スイッチ2
bがオン、スイッチ2cがオフとなる。この状態のと
き、つまり、図2に示すように「スイッチ2a:オフ、
スイッチ2b:オン、スイッチ2c:オフ」のとき、電
池セル1aおよび電池セル1bは直列接続となる。ま
た、スイッチ2aをオンすると、スイッチ2bがオフ、
スイッチ2cがオンとなる。この状態のとき、つまり、
図2に示すように「スイッチ2a:オン、スイッチ2
b:オフ、スイッチ2c:オン」のとき、電池セル1a
および電池セル1bは並列接続となる。
For example, if the switch 2a is an operation switch and the switch 2a is turned off, the switch 2a is turned off.
b turns on and the switch 2c turns off. In this state, that is, as shown in FIG. 2, “switch 2a: off,
When the switch 2b is on and the switch 2c is off, the battery cells 1a and 1b are connected in series. When the switch 2a is turned on, the switch 2b is turned off,
The switch 2c is turned on. In this state,
As shown in FIG. 2, "switch 2a: on, switch 2
b: off, switch 2c: on, battery cell 1a
And the battery cell 1b are connected in parallel.

【0018】次に、上記のようにして構成される電源装
置の動作を説明する。ここでは、電池セル1aおよび電
池セル1bをマンガン電池とし、負荷3をランプ(例え
ば定格1.8V)とする。
Next, the operation of the power supply device configured as described above will be described. Here, the battery cells 1a and 1b are manganese batteries, and the load 3 is a lamp (for example, a rated voltage of 1.8 V).

【0019】マンガン電池は、放電開始直後に1.5V
前後の電圧がある。したがって、初めは、スイッチ2a
をオン(スイッチ2b:オフ、スイッチ2c:オン)に
して、電池セル1aおよび電池セル1bの接続構成を並
列接続にしておいても、負荷3に必要な電圧を供給で
き、ランプは明るく点灯する。
The manganese battery has a voltage of 1.5 V
There is a voltage before and after. Therefore, initially, the switch 2a
Is turned on (switch 2b: off, switch 2c: on) and the connection configuration of the battery cells 1a and 1b is connected in parallel, the necessary voltage can be supplied to the load 3, and the lamp lights up brightly. .

【0020】しかし、電池セル電圧は放電とともに低下
し、例えば1Vになると、ランプは暗くなる。このと
き、スイッチ2aをオフ(スイッチ2b:オン、スイッ
チ2c:オフ)にして電池セル1aおよび電池セル1b
の接続構成を直列接続に切り替えれば、負荷3に必要な
電圧を供給でき、ランプを再び明るく点灯させることが
できる。
However, when the battery cell voltage decreases as the battery discharges, for example, to 1 V, the lamp becomes dark. At this time, the switch 2a is turned off (switch 2b: on, switch 2c: off), and the battery cells 1a and 1b
If the connection configuration is switched to the series connection, the required voltage can be supplied to the load 3 and the lamp can be turned on again brightly.

【0021】このように、電池セル電圧が十分にあると
きには、電池セル1aおよび電池セル1bの接続構成を
並列接続にしておくことにより、無駄な電力消費を防い
で、負荷3に電圧を供給できる。
As described above, when the battery cell voltage is sufficient, by connecting the connection configuration of the battery cells 1a and 1b in parallel, unnecessary power consumption can be prevented and the voltage can be supplied to the load 3. .

【0022】また、電池セル電圧が低下したときや、負
荷3が一時的に高い電圧を必要とするときには、電池セ
ル1aおよび電池セル1bの接続構成を直列接続に切り
替えることにより、負荷3に必要な電圧を供給すること
ができる。
When the battery cell voltage decreases or when the load 3 needs a temporarily high voltage, the connection configuration of the battery cell 1a and the battery cell 1b is switched to a series connection, so that the load 3 is required. Voltage can be supplied.

【0023】このように2段階で電池セルの接続構成を
切替えることにより、昇圧回路を必要とせずに、負荷3
に応じた電圧を効率的に供給できるものであり、その結
果、電池セル1a,1bの寿命を延ばすことができる。
By switching the connection configuration of the battery cells in two stages in this manner, the load 3 can be reduced without the need for a booster circuit.
Can be efficiently supplied, and as a result, the life of the battery cells 1a and 1b can be extended.

【0024】(第2の実施形態)次に、本発明の第2の
実施形態を説明する。上記第1の実施形態では、2つの
電池セルを用いて、その接続構成を直列あるいは並列に
切り替えるようにしたが、ここでは4つの電池セルを用
いて、その接続構成を直列あるいは直並列に切り替える
ようにしている。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, two battery cells are used to switch the connection configuration in series or parallel. However, here, four battery cells are used to switch the connection configuration in series or series-parallel. Like that.

【0025】なお、直並列接続は並直列接続を含み、こ
こでは直列接続された電池セルの組みを並列に接続した
状態あるいは並列接続された電池セルの組みを直列に接
続した状態を指すものとする。
The series-parallel connection includes parallel-series connection, and here refers to a state where sets of battery cells connected in series are connected in parallel or a state where sets of battery cells connected in parallel are connected in series. I do.

【0026】図3は本発明の第2の実施形態に係る電源
装置の構成を示す図である。第2の実施形態では、4つ
の電池セル1a,1b,1c,1dを有する。このう
ち、電池セル1aと電池セル1cは2つ1組みで直列接
続電池として使用され、同様に電池セル1bと電池セル
1dは2つ1組みで直列接続電池として使用される。こ
れらの電池セル1a,1b,1c,1dは例えばマンガ
ン電池からなり、スイッチ2a,2b,2cを介して直
列(4直列)あるいは直並列(2直列2並列)に接続さ
れるようになっている。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a power supply device according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, there are four battery cells 1a, 1b, 1c, 1d. Among them, the battery cell 1a and the battery cell 1c are used as a series-connected battery in pairs, and similarly, the battery cell 1b and the battery cell 1d are used as a series-connected battery in pairs. These battery cells 1a, 1b, 1c, 1d are, for example, manganese batteries, and are connected in series (four series) or series-parallel (two series, two parallel) via switches 2a, 2b, 2c. .

【0027】このスイッチ2a,2b,2cは、負荷3
に対して直列に接続されている。負荷3は、電池セル1
a,1b,1c,1dの電圧を受けて動作する電子機器
である。この負荷3とスイッチ2aとの接点に電池セル
1aの陽極が接続され、スイッチ2bとスイッチ2cと
の接点に電池セル1cの陰極が接続されている。また、
負荷3とスイッチ2cとの接点に電池セル1dの陰極が
接続され、スイッチ2aとスイッチ2bとの接点に電池
セル1bの陽極が接続されている。
The switches 2a, 2b and 2c are connected to the load 3
Are connected in series. The load 3 is the battery cell 1
a, 1b, 1c, 1d. The contact between the load 3 and the switch 2a is connected to the anode of the battery cell 1a, and the contact between the switch 2b and the switch 2c is connected to the cathode of the battery cell 1c. Also,
The cathode of the battery cell 1d is connected to the contact between the load 3 and the switch 2c, and the anode of the battery cell 1b is connected to the contact between the switch 2a and the switch 2b.

【0028】このようにして、4つの電池セル1a,1
b,1c,1dと3つのスイッチ2a,2b,2cを接
続することにより、スイッチ2a,2b,2cのオン/
オフ状態に応じて、電池セル1a,1b,1c,1dが
直列あるいは直並列に接続されることになる。
Thus, the four battery cells 1a, 1
By connecting the switches b, 1c, 1d and the three switches 2a, 2b, 2c, the switches 2a, 2b, 2c are turned on / off.
Depending on the OFF state, the battery cells 1a, 1b, 1c, 1d are connected in series or in series / parallel.

【0029】ここで、第2の実施形態において、上記3
つのスイッチ2a,2b,2cは、図4に示すように動
作する3回路連動型の機械式スイッチからなり、この3
つのスイッチ2a,2b,2cのうちのどれか1つを操
作すれば、他の2つのスイッチが連動して動くようにな
っている。この3つのスイッチ2a,2b,2cのオン
/オフの組み合わせにより、電池セル1a,1b,1
c,1dを以下のように直列接続あるいは直並列接続に
切り替えることができる。
Here, in the second embodiment, the above 3
The two switches 2a, 2b, 2c are mechanical switches of a three-circuit interlocking type that operate as shown in FIG.
When any one of the two switches 2a, 2b, 2c is operated, the other two switches move in conjunction. The combination of ON / OFF of these three switches 2a, 2b, 2c allows the battery cells 1a, 1b, 1
c and 1d can be switched to series connection or series / parallel connection as follows.

【0030】例えばスイッチ2aを操作用スイッチとし
た場合に、このスイッチ2aをオフすると、スイッチ2
bがオン、スイッチ2cがオフとなる。この状態のと
き、つまり、図4に示すように「スイッチ2a:オフ、
スイッチ2b:オン、スイッチ2c:オフ」のとき、電
池セル1a,1b,1c,1dは直列接続となる。ま
た、スイッチ2aをオンすると、スイッチ2bがオフ、
スイッチ2cがオンとなる。この状態のとき、つまり、
図4に示すように「スイッチ2a:オン、スイッチ2
b:オフ、スイッチ2c:オン」のとき、電池セル1
a,1b,1c,1dは直並列接続となる。
For example, if the switch 2a is an operation switch and the switch 2a is turned off, the switch 2a is turned off.
b turns on and the switch 2c turns off. In this state, that is, as shown in FIG. 4, "switch 2a: off,
When the switch 2b is on and the switch 2c is off, the battery cells 1a, 1b, 1c, and 1d are connected in series. When the switch 2a is turned on, the switch 2b is turned off,
The switch 2c is turned on. In this state,
As shown in FIG. 4, "switch 2a: on, switch 2
b: off, switch 2c: on, battery cell 1
a, 1b, 1c and 1d are connected in series and parallel.

【0031】このようにして構成される電源装置の動作
としては、上記第1の実施形態と同様である。すなわ
ち、放電開始直後には電池セル電圧が十分にあるため、
スイッチ2aをオン(スイッチ2b:オフ、スイッチ2
c:オン)にして電池セル1a,1b,1c,1dの接
続構成を直並列接続にしておくことにより、無駄な電力
消費を防いで、負荷3に電圧を供給する。
The operation of the power supply device thus configured is the same as that of the first embodiment. That is, since the battery cell voltage is sufficient immediately after the start of discharge,
Turn on switch 2a (switch 2b: off, switch 2
c: ON), the battery cell 1a, 1b, 1c, 1d is connected in series / parallel to prevent wasteful power consumption and supply voltage to the load 3.

【0032】また、電池セル電圧が低下したときや、負
荷3が一時的に高い電圧を必要とするときには、スイッ
チ2aをオフ(スイッチ2b:オン、スイッチ2c:オ
フ)にして電池セル1a,1b,1c,1dの接続構成
を直列接続に切り替えることにより、負荷3に必要な電
圧を供給することができる。
When the battery cell voltage decreases or when the load 3 needs a temporarily high voltage, the switch 2a is turned off (switch 2b: on, switch 2c: off) and the battery cells 1a, 1b are turned off. , 1c, 1d can be switched to a series connection to supply a necessary voltage to the load 3.

【0033】このように2段階で電池セルの接続構成を
切替えることにより、負荷3に応じた電圧を効率的に供
給できるものであり、その結果、電池セル1a,1b,
1c,1dの寿命を延ばすことができる。
By switching the connection configuration of the battery cells in two stages, a voltage corresponding to the load 3 can be efficiently supplied. As a result, the battery cells 1a, 1b,
The life of 1c and 1d can be extended.

【0034】(第3の実施形態)次に、本発明の第3の
実施形態を説明する。上記第1の実施形態では、2つの
電池セルを用いて、その接続構成を直列あるいは並列に
切り替えるようにしたが、ここでは4つの電池セルを用
いて、その接続構成を直並列あるいは並列に切り替える
ようにしている。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the connection configuration is switched in series or in parallel using two battery cells, but here, the connection configuration is switched in series or in parallel using four battery cells. Like that.

【0035】なお、直並列接続は並直列接続を含み、こ
こでは直列接続された電池セルの組みを並列に接続した
状態あるいは並列接続された電池セルの組みを直列に接
続した状態を指すものとする。
The series-parallel connection includes parallel-series connection, and here refers to a state in which a set of battery cells connected in series is connected in parallel or a state in which a set of battery cells connected in parallel is connected in series. I do.

【0036】図5は本発明の第3の実施形態に係る電源
装置の構成を示す図である。第3の実施形態では、4つ
の電池セル1a,1b,1c,1dを有する。このう
ち、電池セル1aと電池セル1cは2つ1組みで並列接
続電池として使用され、同様に電池セル1bと電池セル
1dは2つ1組みで並列接続電池として使用される。こ
れらの電池セル1a,1b,1c,1dは例えばマンガ
ン電池からなり、スイッチ2a,2b,2cを介して直
並列(2並列2直列)あるいは並列(4並列)に接続さ
れるようになっている。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a power supply device according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, there are four battery cells 1a, 1b, 1c, 1d. Among them, the battery cell 1a and the battery cell 1c are used as a parallel connection battery in pairs, and similarly, the battery cell 1b and the battery cell 1d are used as a parallel connection battery in pairs. These battery cells 1a, 1b, 1c, 1d are made of, for example, manganese batteries and are connected in series-parallel (two parallel two series) or parallel (four parallel) via switches 2a, 2b, 2c. .

【0037】このスイッチ2a,2b,2cは、負荷3
に対して直列に接続されている。負荷3は、電池セル1
a,1b,1c,1dの電圧を受けて動作する電子機器
である。この負荷3とスイッチ2aとの接点に電池セル
1aと電池セル1cの陽極が接続され、スイッチ2bと
スイッチ2cとの接点に電池セル1aと電池セル1cの
陰極が接続されている。また、負荷3とスイッチ2cと
の接点に電池セル1bと電池セル1dの陰極が接続さ
れ、スイッチ2aとスイッチ2bとの接点に電池セル1
bと電池セル1dの陽極が接続されている。
The switches 2a, 2b and 2c are connected to the load 3
Are connected in series. The load 3 is the battery cell 1
a, 1b, 1c, 1d. The contact points between the load 3 and the switch 2a are connected to the anodes of the battery cells 1a and 1c, and the contact points between the switches 2b and 2c are connected to the cathodes of the battery cells 1a and 1c. The battery cell 1b and the cathode of the battery cell 1d are connected to the contact point between the load 3 and the switch 2c, and the battery cell 1 is connected to the contact point between the switch 2a and the switch 2b.
b and the anode of the battery cell 1d are connected.

【0038】このようにして、4つの電池セル1a,1
b,1c,1dと3つのスイッチ2a,2b,2cを接
続することにより、スイッチ2a,2b,2cのオン/
オフ状態に応じて、電池セル1a,1b,1c,1dが
直並列あるいは並列に接続されることになる。
Thus, the four battery cells 1a, 1
By connecting the switches b, 1c, 1d and the three switches 2a, 2b, 2c, the switches 2a, 2b, 2c are turned on / off.
Depending on the off state, the battery cells 1a, 1b, 1c, 1d are connected in series or parallel.

【0039】ここで、第3の実施形態において、上記3
つのスイッチ2a,2b,2cは、図6に示すように動
作する3回路連動型の機械式スイッチからなり、この3
つのスイッチ2a,2b,2cのうちのどれか1つを操
作すれば、他の2つのスイッチが連動して動くようにな
っている。この3つのスイッチ2a,2b,2cのオン
/オフの組み合わせにより、電池セル1a,1b,1
c,1dを以下のように直並列接続あるいは並列接続に
切り替えることができる。
Here, in the third embodiment, the above 3
The two switches 2a, 2b, and 2c are three-circuit-linked mechanical switches that operate as shown in FIG.
When any one of the two switches 2a, 2b, 2c is operated, the other two switches move in conjunction. The combination of ON / OFF of these three switches 2a, 2b, 2c allows the battery cells 1a, 1b, 1
c and 1d can be switched to series / parallel connection or parallel connection as follows.

【0040】例えばスイッチ2aを操作用スイッチとし
た場合に、これをオフすると、スイッチ2bがオン、ス
イッチ2cがオフとなる。この状態のとき、つまり、図
6に示すように「スイッチ2a:オフ、スイッチ2b:
オン、スイッチ2c:オフ」のとき、電池セル1a,1
b,1c,1dは直並列接続となる。また、スイッチ2
aをオンすると、スイッチ2bがオフ、スイッチ2cが
オンとなる。この状態のとき、つまり、図6に示すよう
に「スイッチ2a:オン、スイッチ2b:オフ、スイッ
チ2c:オン」のとき、電池セル1a,1b,1c,1
dは並列接続となる。
For example, if the switch 2a is an operation switch and is turned off, the switch 2b is turned on and the switch 2c is turned off. In this state, that is, as shown in FIG. 6, "switch 2a: off, switch 2b:
When "ON, switch 2c: OFF", battery cells 1a, 1
b, 1c and 1d are connected in series and parallel. Switch 2
When a is turned on, the switch 2b is turned off and the switch 2c is turned on. In this state, that is, as shown in FIG. 6, when “switch 2a: on, switch 2b: off, switch 2c: on”, battery cells 1a, 1b, 1c, 1
d is connected in parallel.

【0041】このようにして構成される電源装置の動作
としては、上記第1の実施形態と同様である。すなわ
ち、放電開始直後には電池セル電圧が十分にあるため、
スイッチ2aをオン(スイッチ2b:オフ、スイッチ2
c:オン)にして電池セル1a,1b,1c,1dの接
続構成を並列接続にしておくことにより、無駄な電力消
費を防いで、負荷3に電圧を供給する。
The operation of the power supply device thus configured is the same as that of the first embodiment. That is, since the battery cell voltage is sufficient immediately after the start of discharge,
Turn on switch 2a (switch 2b: off, switch 2
c: ON), by connecting the connection configuration of the battery cells 1a, 1b, 1c, 1d in parallel, wasteful power consumption is prevented and the voltage is supplied to the load 3.

【0042】また、電池セル電圧が低下したときや、負
荷3が一時的に高い電圧を必要とするときには、スイッ
チ2aをオフ(スイッチ2b:オン、スイッチ2c:オ
フ)にして電池セル1a,1b,1c,1dの接続構成
を直並列接続に切り替えることにより、負荷3に必要な
電圧を供給することができる。
When the battery cell voltage drops or when the load 3 needs a temporarily high voltage, the switch 2a is turned off (switch 2b: on, switch 2c: off) and the battery cells 1a, 1b are turned off. , 1c, 1d can be switched to a series-parallel connection to supply a necessary voltage to the load 3.

【0043】このように2段階で電池セルの接続構成を
切替えることにより、昇圧回路を必要とせずに、負荷3
に応じた電圧を効率的に供給できるものであり、その結
果、電池セル1a,1b,1c,1dの寿命を延ばすこ
とができる。
By switching the connection configuration of the battery cells in two stages as described above, the load 3 can be reduced without the need for a booster circuit.
Can be supplied efficiently, and as a result, the life of the battery cells 1a, 1b, 1c, 1d can be extended.

【0044】(第4の実施形態)次に、本発明の第4の
実施形態を説明する。上記第1の実施形態では、2つの
電池セルを用いて、その接続構成を直列あるいは並列に
切り替えるようにしたが、ここでは4つの電池セルを用
いて、その接続構成を直列あるいは並列あるいは直並列
に切り替えるようにしている。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the connection configuration is switched in series or parallel by using two battery cells. However, here, the connection configuration is switched in series, parallel, or series-parallel by using four battery cells. To switch to.

【0045】なお、直並列接続は並直列接続を含み、こ
こでは直列接続された電池セルの組みを並列に接続した
状態あるいは並列接続された電池セルの組みを直列に接
続した状態を指すものとする。
The series-parallel connection includes parallel-series connection, and here refers to a state in which a set of battery cells connected in series is connected in parallel or a state in which a set of battery cells connected in parallel is connected in series. I do.

【0046】図7は本発明の第4の実施形態に係る電源
装置の構成を示す図である。第4の実施形態では、4つ
の電池セル1a,1b,1c,1dを有する。このう
ち、電池セル1aと電池セル1cは2つ1組みで上記第
1の実施形態のような切り替え機能を持つ組み電池とし
て使用され、同様に電池セル1bと電池セル1dは2つ
1組みで上記第1の実施形態のような切り替え機能を持
つ組み電池として使用される。これらの電池セル1a,
1b,1c,1dは例えばマンガン電池からなり、スイ
ッチ2a,2b,2cと、スイッチ2d,2e,2f
と、スイッチ2g,2h,2iの3組みのスイッチ群を
介して直列(4直列)あるいは並列(4並列)あるいは
直並列(2直列2並列)に接続されるようになってい
る。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a power supply device according to a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, there are four battery cells 1a, 1b, 1c, 1d. Among them, the battery cell 1a and the battery cell 1c are used as a battery pack having a switching function as in the first embodiment in a pair, and similarly, the battery cell 1b and the battery cell 1d are paired. It is used as an assembled battery having a switching function as in the first embodiment. These battery cells 1a,
1b, 1c, and 1d are, for example, manganese batteries, and include switches 2a, 2b, and 2c and switches 2d, 2e, and 2f.
And switches 2g, 2h, and 2i, and connected in series (four series), parallel (four parallel), or series-parallel (two series and two parallel) through three sets of switches.

【0047】これらのスイッチのうち、スイッチ2g,
2h,2iは、負荷3に対して直列に接続されている。
負荷3は、電池セル1a,1b,1c,1dの電圧を受
けて動作する電子機器である。この負荷3とスイッチ2
gとの接点に電池セル1aと電池セル1cの組み電池回
路11の陽極が接続され、スイッチ2hとスイッチ2i
との接点に同組み電池回路11の陰極が接続されてい
る。また、負荷3とスイッチ2iとの接点に電池セル1
bと電池セル1dの組み電池回路12の陰極が接続さ
れ、スイッチ2gとスイッチ2hとの接点に同組み電池
回路12の陽極が接続されている。
Of these switches, switches 2g,
2 h and 2 i are connected in series to the load 3.
The load 3 is an electronic device that operates by receiving voltages of the battery cells 1a, 1b, 1c, and 1d. This load 3 and switch 2
g, the anode of the assembled battery circuit 11 of the battery cell 1a and the battery cell 1c is connected, and the switch 2h and the switch 2i are connected.
The cathode of the assembled battery circuit 11 is connected to the contact point. The battery cell 1 is connected to the contact between the load 3 and the switch 2i.
The cathode of the assembled battery circuit 12 of b and the battery cell 1d is connected, and the anode of the assembled battery circuit 12 is connected to the contact point between the switch 2g and the switch 2h.

【0048】組み電池回路11は、2つの電池セル1a
および電池セル1cと、スイッチ2a,2b,2cから
なる。スイッチ2a,2b,2cは直列に接続されてお
り、このうち、スイッチ2aは負荷3とスイッチ2gと
の接点に接続され、スイッチ2cはスイッチ2hとスイ
ッチ2iとの接点に接続されている。そして、スイッチ
2gとスイッチ2aとの接点に電池セル1aの陽極が接
続され、スイッチ2bとスイッチ2cとの接点に電池セ
ル1aの陰極が接続されている。また、スイッチ2hと
スイッチ2cとの接点に電池セル1cの陰極が接続さ
れ、スイッチ2aとスイッチ2bとの接点に電池セル1
cの陽極が接続されている。
The assembled battery circuit 11 includes two battery cells 1a
And battery cells 1c and switches 2a, 2b, 2c. The switches 2a, 2b, and 2c are connected in series. The switch 2a is connected to the contact between the load 3 and the switch 2g, and the switch 2c is connected to the contact between the switch 2h and the switch 2i. The anode of the battery cell 1a is connected to the contact between the switch 2g and the switch 2a, and the cathode of the battery cell 1a is connected to the contact between the switch 2b and the switch 2c. The cathode of the battery cell 1c is connected to the contact between the switch 2h and the switch 2c, and the battery cell 1 is connected to the contact between the switch 2a and the switch 2b.
The anode of c is connected.

【0049】組み電池回路12は、2つの電池セル1b
および電池セル1dと、スイッチ2d,2e,2fから
なる。スイッチ2d,2e,2fは直列に接続されてお
り、このうち、スイッチ2dはスイッチ2gとスイッチ
2hとの接点に接続され、スイッチ2fは負荷3とスイ
ッチ2iとの接点に接続されている。そして、スイッチ
2hとスイッチ2dとの接点に電池セル1bの陽極が接
続され、スイッチ2eとスイッチ2fとの接点に電池セ
ル1bの陰極が接続されている。また、スイッチ2iと
スイッチ2fとの接点に電池セル1dの陰極が接続さ
れ、スイッチ2dとスイッチ2eとの接点に電池セル1
dの陽極が接続されている。
The assembled battery circuit 12 includes two battery cells 1b
And battery cells 1d and switches 2d, 2e and 2f. The switches 2d, 2e, and 2f are connected in series. The switch 2d is connected to the contact between the switch 2g and the switch 2h, and the switch 2f is connected to the contact between the load 3 and the switch 2i. The anode of the battery cell 1b is connected to the contact between the switch 2h and the switch 2d, and the cathode of the battery cell 1b is connected to the contact between the switch 2e and the switch 2f. The cathode of the battery cell 1d is connected to the contact between the switch 2i and the switch 2f, and the battery cell 1 is connected to the contact between the switch 2d and the switch 2e.
The anode d is connected.

【0050】ここで、第4の実施形態において、上記ス
イッチ2a〜2cと、スイッチ2d〜2fと、スイッチ
2g〜2iは、図8に示すように動作する3回路連動型
の機械式スイッチからなり、それぞれにどれか1つを操
作すれば、他の2つのスイッチが連動して動くようにな
っている。このスイッチ2a〜2cと、スイッチ2d〜
2fと、スイッチ2g〜2iのそれぞれのオン/オフの
組み合わせにより、電池セル1a,1b,1c,1dを
以下のように直列接続あるいは並列接続あるいは直並列
接続に切り替えることができる。
Here, in the fourth embodiment, the switches 2a to 2c, the switches 2d to 2f, and the switches 2g to 2i are three-circuit interlocking mechanical switches operating as shown in FIG. If one of them is operated, the other two switches move in conjunction with each other. The switches 2a to 2c and the switches 2d to
By the combination of ON / OFF of 2f and the switches 2g to 2i, the battery cells 1a, 1b, 1c, 1d can be switched to series connection, parallel connection, or series-parallel connection as follows.

【0051】例えばスイッチ2a、スイッチ2d、スイ
ッチ2gを操作用スイッチとした場合において、これら
を全てオフすると、スイッチ状態は図8の1列目のよう
になり、電池セル1a,1b,1c,1dは直列接続と
なる。また、スイッチ2a、スイッチ2d、スイッチ2
gを全てオンすると、スイッチ状態は図8の2列目のよ
うになり、電池セル1a,1b,1c,1dは並列接続
となる。また、スイッチ2aをオフ、スイッチ2dをオ
フ、スイッチ2gをオンすると、スイッチ状態は図8の
3列目のようになり、電池セル1a,1b,1c,1d
は直並列接続となる。
For example, when the switches 2a, 2d, and 2g are operating switches and all of them are turned off, the switch states are as shown in the first row of FIG. 8, and the battery cells 1a, 1b, 1c, 1d. Are connected in series. Also, switch 2a, switch 2d, switch 2
When g is all turned on, the switch state is as shown in the second column of FIG. 8, and the battery cells 1a, 1b, 1c, and 1d are connected in parallel. When the switch 2a is turned off, the switch 2d is turned off, and the switch 2g is turned on, the switch state becomes as shown in the third column of FIG. 8, and the battery cells 1a, 1b, 1c, 1d.
Is a series-parallel connection.

【0052】このようにして構成される電源装置の動作
としては、放電開始直後には電池セル電圧が十分にある
ため、スイッチ2aをオン(スイッチ2b:オフ、スイ
ッチ2c:オン)、スイッチ2dをオン(スイッチ2
e:オフ、スイッチ2f:オン)、スイッチ2gをオン
(スイッチ2h:オフ、スイッチ2i:オン)にして、
電池セル1a,1b,1c,1dの接続構成を並列接続
にしておくことにより、無駄な電力消費を防いで、負荷
3に電圧を供給する。
The operation of the power supply device thus configured is such that the switch 2a is turned on (switch 2b: off, switch 2c: on) and the switch 2d is turned on since the battery cell voltage is sufficient immediately after the start of discharge. ON (switch 2
e: off, switch 2f: on), switch 2g on (switch 2h: off, switch 2i: on),
By connecting the connection configuration of the battery cells 1a, 1b, 1c and 1d in parallel, useless power consumption is prevented and the voltage is supplied to the load 3.

【0053】また、電池セル電圧が低下したときや、負
荷3が一時的に高い電圧を必要とするときには、スイッ
チ2aをオフ(スイッチ2b:オン、スイッチ2c:オ
フ)、スイッチ2dをオフ(スイッチ2e:オン、スイ
ッチ2f:オフ)、スイッチ2gをオン(スイッチ2
h:オフ、スイッチ2i:オン)にして、電池セル1
a,1b,1c,1dの接続構成を直並列接続にする
か、あるいは、スイッチ2aをオフ(スイッチ2b:オ
ン、スイッチ2c:オフ)、スイッチ2dをオフ(スイ
ッチ2e:オン、スイッチ2f:オフ)、スイッチ2g
をオフ(スイッチ2h:オン、スイッチ2i:オフ)に
して、電池セル1a,1b,1c,1dの接続構成を直
列接続に切り替えることにより、負荷3に必要な電圧を
供給することができる。
When the battery cell voltage decreases or when the load 3 needs a temporarily high voltage, the switch 2a is turned off (switch 2b: on, switch 2c: off) and the switch 2d is turned off (switch 2c). 2e: on, switch 2f: off, switch 2g on (switch 2
h: off, switch 2i: on), and battery cell 1
a, 1b, 1c, and 1d are connected in series and parallel, or the switch 2a is turned off (switch 2b: on, switch 2c: off) and the switch 2d is turned off (switch 2e: on, switch 2f: off) ), Switch 2g
Is turned off (switch 2h: on, switch 2i: off) and the connection configuration of the battery cells 1a, 1b, 1c, 1d is switched to series connection, so that a necessary voltage can be supplied to the load 3.

【0054】このように3段階で電池セルの接続構成を
切り替えることにより、昇圧回路を必要とせずに、負荷
3に応じた電圧を効率的に供給できるものであり、その
結果、電池セル1a,1b,1c,1dの寿命を延ばす
ことができる。また、本実施形態では、接続の切替えス
イッチに3回路連動型のものを利用したが、9回路連動
型で定位置3箇所の切替えスイッチを図8の組替えで使
用し、1つのスイッチの操作で同様な機能を実現しても
良い。
By switching the connection configuration of the battery cells in three stages as described above, a voltage corresponding to the load 3 can be efficiently supplied without the need for a booster circuit. As a result, the battery cells 1a, The life of 1b, 1c and 1d can be extended. Further, in the present embodiment, a three-circuit interlocking switch is used as the connection changeover switch. However, a nine-circuit interlocking type changeover switch at three fixed positions is used in the rearrangement shown in FIG. A similar function may be realized.

【0055】なお、上記第1乃至第4の実施形態では、
電池セルが2つあるいは4つの場合での接続構成につい
て説明したが、さらに複数の電池セルを用いた場合でも
同様に構成することができるものである。
In the first to fourth embodiments,
Although the connection configuration in the case of two or four battery cells has been described, the same configuration can be applied even when a plurality of battery cells are used.

【0056】(第5の実施形態)次に、本発明の第5の
実施形態を説明する。上記第1乃至第4の実施形態で
は、機械式スイッチを用いて、複数の電池セルの接続構
成を手動的に切り替えるようにしたが、ここでは電子式
スイッチを用いることにより、上記接続構成の切り替え
を自動的に行うようにしている。
(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the first to fourth embodiments, the connection configuration of a plurality of battery cells is manually switched using a mechanical switch. However, the connection configuration is switched by using an electronic switch. Is performed automatically.

【0057】図9は第5の実施形態に係る電源装置の構
成を示す図である。図9の例では、2つの電池セル1
a,1bを用いた場合の構成(図1に対応する構成)を
示している。ここで、スイッチ2a,2b,2cは電子
式スイッチであり、切替え制御回路4によって、そのオ
ン/オフ動作が制御されるようになっている。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a power supply device according to the fifth embodiment. In the example of FIG. 9, two battery cells 1
2 shows a configuration (a configuration corresponding to FIG. 1) when a and 1b are used. Here, the switches 2a, 2b, 2c are electronic switches, and the on / off operation thereof is controlled by the switching control circuit 4.

【0058】切替え制御回路4は、電池セル1a,1b
の電圧を監視しており、放電開始時にそのセル電圧が負
荷3の最低駆動電圧に比べて十分高い場合に、電池セル
1a,1bの接続構成が図2で説明したような並列接続
となるようにスイッチ2a,2b,2cを制御する。電
池セル1a,1bの放電が進み、そのセル電圧が負荷3
の最低駆動電圧に近付くと、切替え制御回路4は、電池
セル1a,1bの接続構成が図2で説明したような直列
接続となるようにスイッチ2a,2b,2cを制御す
る。
The switching control circuit 4 includes the battery cells 1a, 1b
Is monitored, and when the cell voltage is sufficiently higher than the minimum drive voltage of the load 3 at the start of discharge, the connection configuration of the battery cells 1a and 1b is changed to the parallel connection as described with reference to FIG. Controls the switches 2a, 2b, 2c. The discharge of the battery cells 1a and 1b proceeds, and the cell voltage becomes equal to the load 3
, The switching control circuit 4 controls the switches 2a, 2b, 2c so that the connection configuration of the battery cells 1a, 1b becomes the series connection as described in FIG.

【0059】次に、上述した電源装置を実現するための
具体的な構成について説明する。図10は第5の実施形
態に係る電源装置を実現するための具体的な構成を示す
図である。図10の例では、4つの電池セル1a,1
b,1c,1dを用いた場合の構成(図3に対応する構
成)を示している。この電池セル1a〜1dはスイッチ
2a,2b,2cを介して直列(4直列)あるいは直並
列(2直列2並列)に接続されるようになっている。
Next, a specific configuration for realizing the above-described power supply device will be described. FIG. 10 is a diagram showing a specific configuration for realizing the power supply device according to the fifth embodiment. In the example of FIG. 10, four battery cells 1a, 1
4 shows a configuration (a configuration corresponding to FIG. 3) when b, 1c, and 1d are used. The battery cells 1a to 1d are connected in series (four series) or series-parallel (two series and two parallel) via switches 2a, 2b, and 2c.

【0060】このスイッチ2a,2b,2cは、負荷3
に対して直列に接続されている。負荷3は、電池セル1
a,1b,1c,1dの電圧を受けて動作する電子機器
である。この負荷3とスイッチ2aとの接点に電池セル
1aの陽極が接続され、スイッチ2bとスイッチ2cと
の接点に電池セル1cの陰極が接続されている。また、
負荷3とスイッチ2cとの接点に電池セル1dの陰極が
接続され、スイッチ2aとスイッチ2bとの接点に電池
セル1bの陽極が接続されている。
The switches 2a, 2b and 2c are connected to the load 3
Are connected in series. The load 3 is the battery cell 1
a, 1b, 1c, 1d. The contact between the load 3 and the switch 2a is connected to the anode of the battery cell 1a, and the contact between the switch 2b and the switch 2c is connected to the cathode of the battery cell 1c. Also,
The cathode of the battery cell 1d is connected to the contact between the load 3 and the switch 2c, and the anode of the battery cell 1b is connected to the contact between the switch 2a and the switch 2b.

【0061】このようにして、4つの電池セル1a,1
b,1c,1dと3つのスイッチ2a,2b,2cを構
成することにより、スイッチ2a,2b,2cのオン/
オフ状態に応じて、電池セル1a,1b,1c,1dが
直列あるいは直並列に接続されることになる。
Thus, the four battery cells 1a, 1
b, 1c, 1d and the three switches 2a, 2b, 2c, the on / off of the switches 2a, 2b, 2c.
Depending on the OFF state, the battery cells 1a, 1b, 1c, 1d are connected in series or in series / parallel.

【0062】ここで、第5の実施形態において、上記ス
イッチ2a,2b,2cはMOSトランジスタスイッチ
からなる。このうち、スイッチ2aとスイッチ2bはp
チャネル形、スイッチ2cはnチャネル形であり、それ
ぞれ切替え制御回路4の各出力信号A,B,Cによっ
て、そのオン/オフ動作が制御されるようになってい
る。
Here, in the fifth embodiment, the switches 2a, 2b, 2c are MOS transistor switches. Among them, the switch 2a and the switch 2b are p
The channel type switch 2c is an n-channel type, and its on / off operation is controlled by output signals A, B, and C of the switching control circuit 4, respectively.

【0063】図11に切替え制御回路4の構成を示す。
切替え制御回路4は、定電流回路21、定電圧ダイオー
ド22、ヒステリシス付きコンパレータ23、インバー
タ回路24、バッファ回路25を有し、定電流回路21
と定電圧ダイオード22で作成される基準電圧と切替え
制御回路4のVIN端子に入力される電池セルの電圧と
をヒステリシス付きコンパレータ23で比較する構成に
なっている。コンパレータ23の出力信号はインバータ
回路24を介し、切替え制御回路4の信号Aとしてスイ
ッチ2aに与えられる。この信号Aが「L」レベルのと
き、スイッチ2aがオンする。
FIG. 11 shows the configuration of the switching control circuit 4.
The switching control circuit 4 includes a constant current circuit 21, a constant voltage diode 22, a comparator with hysteresis 23, an inverter circuit 24, and a buffer circuit 25.
The comparator 23 with hysteresis compares the reference voltage generated by the constant voltage diode 22 with the voltage of the battery cell input to the VIN terminal of the switching control circuit 4. The output signal of the comparator 23 is supplied to the switch 2a as the signal A of the switching control circuit 4 via the inverter circuit 24. When the signal A is at "L" level, the switch 2a is turned on.

【0064】また、上記コンパレータ23の出力信号は
バッファ回路25を介し、切替え制御回路4の信号Bと
してスイッチ2bに与えられると共に、信号Cとしてス
イッチ2cに与えられる。この信号Bが「L」レベルの
とき、スイッチ2bがオンし、信号Cが「L」レベルの
とき、スイッチ2cがオフする。
The output signal of the comparator 23 is supplied to the switch 2b as the signal B of the switching control circuit 4 and to the switch 2c as the signal C via the buffer circuit 25. When the signal B is at "L" level, the switch 2b is turned on, and when the signal C is at "L" level, the switch 2c is turned off.

【0065】次に、上記のようにして構成される電源装
置の動作を説明する。ここでは、電池セル1aおよび電
池セル1bをマンガン電池あるいはアルカリマンガン電
池とし、負荷3を動作電圧2.0V以上6.0V以下の
ワンチップマイコンを含む回路とする。
Next, the operation of the power supply device configured as described above will be described. Here, the battery cells 1a and 1b are manganese batteries or alkaline manganese batteries, and the load 3 is a circuit including a one-chip microcomputer having an operating voltage of 2.0 V or more and 6.0 V or less.

【0066】放電初期時には、電池セル1a,1cと電
池セル1b,1dのそれぞれ組み電池の電圧は約3Vで
あり、これが切替え制御回路4のVIN端子に入力され
ている。図11に示すように、このVIN端子に入力さ
れた電圧は、ヒステリシス付きコンパレータ23にて
2.2Vの基準電圧と比較される。この場合、入力電圧
(電池セル電圧)の方が基準電圧より高いため、コンパ
レータ23の出力は「H」レベルとなる。したがって、
切替え制御回路4からはインバータ回路24を介して
「L」レベルの信号Aがスイッチ2aに出力される。ま
た、バッファ回路25を介して「H」レベルの信号Bが
スイッチ2bに出力されると共に、「H」レベルの信号
Cがスイッチ2cに出力される。
At the initial stage of discharging, the voltage of the assembled battery of each of the battery cells 1a and 1c and the battery cells 1b and 1d is about 3 V, which is input to the VIN terminal of the switching control circuit 4. As shown in FIG. 11, the voltage input to the VIN terminal is compared with a 2.2 V reference voltage by the comparator 23 with hysteresis. In this case, since the input voltage (battery cell voltage) is higher than the reference voltage, the output of the comparator 23 becomes “H” level. Therefore,
An “L” level signal A is output from the switching control circuit 4 to the switch 2 a via the inverter circuit 24. In addition, the “H” level signal B is output to the switch 2b via the buffer circuit 25, and the “H” level signal C is output to the switch 2c.

【0067】これらの信号A,B,Cにより、スイッチ
2aがオン、スイッチ2bがオフ、スイッチ2cがオン
する。よって、4つの電池セル1a〜1dは直並列接続
となり、3V程度の低い電圧で負荷3を駆動することに
なる。
With these signals A, B, and C, the switch 2a is turned on, the switch 2b is turned off, and the switch 2c is turned on. Therefore, the four battery cells 1a to 1d are connected in series and parallel, and the load 3 is driven at a low voltage of about 3V.

【0068】次に、電池セル1a〜1dが消耗し、VI
N入力電圧(電池セル電圧)が上記2.2Vの基準電圧
より低くなる場合を説明する。図11に示すコンパレー
タ23は出力を安定化させるためのヒステリシス付きで
あり、ここでは2.1Vがスレッショルド電圧である。
このスレッショルド電圧をVIN入力電圧(電池セル電
圧)が下回ると、コンパレータ23は「L」レベルの信
号を出力する。したがって、切替え制御回路4からはイ
ンバータ回路24を介して「H」レベルの信号Aがスイ
ッチ2aに出力される。また、バッファ回路25を介し
て「L」レベルの信号Bがスイッチ2bに出力されると
共に、「L」レベルの信号Cがスイッチ2cに出力され
る。
Next, when the battery cells 1a to 1d are exhausted, VI
The case where the N input voltage (battery cell voltage) becomes lower than the above 2.2V reference voltage will be described. The comparator 23 shown in FIG. 11 has a hysteresis for stabilizing the output, and here, the threshold voltage is 2.1 V.
When the VIN input voltage (battery cell voltage) falls below the threshold voltage, the comparator 23 outputs an “L” level signal. Therefore, the switching control circuit 4 outputs an "H" level signal A to the switch 2a via the inverter circuit 24. Further, an “L” level signal B is output to the switch 2b via the buffer circuit 25, and an “L” level signal C is output to the switch 2c.

【0069】これらの信号A,B,Cにより、スイッチ
2aがオフ、スイッチ2bがオン、スイッチ2cがオフ
する。よって、4つの電池セル1a〜1dは直列接続と
なり、負荷3に加わる電圧は4V以上になる。これによ
り、電池セル電圧が低下しても、負荷3を十分駆動し続
けることができる。
With these signals A, B and C, the switch 2a is turned off, the switch 2b is turned on, and the switch 2c is turned off. Therefore, the four battery cells 1a to 1d are connected in series, and the voltage applied to the load 3 becomes 4 V or more. Thereby, even if the battery cell voltage decreases, the load 3 can be continuously driven.

【0070】このように、電池セル1a〜1dの電圧を
検出し、その電圧レベルに応じてスイッチ2a,2b,
2cのオン/オフ動作を制御し、2段階で電池セルの接
続構成を切り替えることにより、昇圧回路を必要とせず
に、負荷3に応じた電圧を効率的に供給できるものであ
り、その結果、電池セル1a,1b,1c,1dの寿命
を延ばすことができる。
As described above, the voltages of the battery cells 1a to 1d are detected, and the switches 2a, 2b,
By controlling the on / off operation of 2c and switching the connection configuration of the battery cells in two stages, a voltage corresponding to the load 3 can be efficiently supplied without the need for a booster circuit. The life of the battery cells 1a, 1b, 1c, 1d can be extended.

【0071】なお、上記第5の実施形態では特に説明し
ていないが、電圧を平滑化するためのコンデンサや、信
号のオーバシュートを防止するための抵抗を付加するな
どの改良は、状況に応じて行うことが望ましい。
Although not particularly described in the fifth embodiment, improvements such as addition of a capacitor for smoothing a voltage and a resistor for preventing overshoot of a signal may be made according to the situation. It is desirable to carry out.

【0072】また、負荷3が一時的に高い電圧を必要と
するような応用では、切替え制御回路4が負荷3の状態
(例えば負荷3からの電圧要求信号)を監視して、電池
セル1a,1bの接続構成を直並列接続から直列接続に
切り替えるようにすれば良い。
In an application in which the load 3 temporarily requires a high voltage, the switching control circuit 4 monitors the state of the load 3 (for example, a voltage request signal from the load 3), and The connection configuration of 1b may be switched from series-parallel connection to series connection.

【0073】また、上記第5の実施形態では、電池セル
の電圧を検出して各電池セルの接続構成を自動的に切り
替えるようにしたが、例えば電池セルの電圧と電流の各
値をマイコンに入力し、演算により電池セルの残量を検
出することにより、電池セルの残量に基づいて各電池セ
ルの接続構成を切り替えるようにしても良い。
In the fifth embodiment, the connection of each battery cell is automatically switched by detecting the voltage of the battery cell. For example, each value of the voltage and current of the battery cell is transmitted to the microcomputer. The connection configuration of each battery cell may be switched based on the remaining capacity of the battery cells by inputting and calculating the remaining capacity of the battery cells.

【0074】また、ここで説明した自動切り替えの手法
は、上記第1乃至第4の実施形態の全てに適用可能であ
り、また、その他の接続構成に対しても同様に適用可能
である。
The automatic switching method described here is applicable to all of the first to fourth embodiments, and is also applicable to other connection configurations.

【0075】ところで、上記第1乃至第5の実施形態で
は、全ての接続切替えスイッチを手動または制御回路に
より制御しているが、ダイオード等を利用して一部のス
ィッチを無制御にすることも可能である。この場合、シ
ョットキーバリアダイオードなどの損失すなわち順方向
電圧効果の少ない素子を使用する。
In the first to fifth embodiments, all the connection changeover switches are controlled manually or by a control circuit. However, some of the switches may be uncontrolled by using a diode or the like. It is possible. In this case, an element such as a Schottky barrier diode with less loss, that is, a forward voltage effect is used.

【0076】このときの構成を第6の実施形態として図
12に示す。図12において、図10と異なる点は、ス
イッチ2aの代わりにダイオード5aが用いられ、スイ
ッチ2cの代わりにダイオード5bが用いられている点
である。
The configuration at this time is shown in FIG. 12 as a sixth embodiment. 12 differs from FIG. 10 in that a diode 5a is used instead of the switch 2a and a diode 5b is used instead of the switch 2c.

【0077】このような構成において、電池セル電圧が
高い場合には、信号Bは「H」レベルであり、スイッチ
2bは遮断されるため、ダイオード5a,5bは順電圧
となって導通し、並列接続状態になっている。一方、電
池セル電圧が降下すると、信号Bは「L」レベルとな
り、ダイオード5a,5bは逆電圧となって遮断され
る。したがって、直列接続状態に切り替わる。
In such a configuration, when the battery cell voltage is high, the signal B is at the "H" level and the switch 2b is cut off, so that the diodes 5a and 5b become forward voltages and conduct, and the diodes 5a and 5b conduct. Connected. On the other hand, when the battery cell voltage drops, the signal B becomes "L" level, and the diodes 5a and 5b become reverse voltages and are cut off. Therefore, the state is switched to the series connection state.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の電
池セルを有し、これらの電池セルの電圧を負荷に供給す
る電源装置において、各電池セルの接続構成を直列接続
あるいは並列接続に切り替え可能としたため、電池セル
の状態あるいは負荷の状態に応じて、各電池セルの接続
構成を切り替えることができる。これにより、昇圧回路
を用いることなく、負荷に対して効率的な電源供給を行
うことができるものである。その結果、電池セルの寿命
を延ばすことができるなどの効果がある。
As described above, according to the present invention, in a power supply device having a plurality of battery cells and supplying the voltage of these battery cells to a load, the connection configuration of each battery cell is connected in series or in parallel. The connection configuration of each battery cell can be switched according to the state of the battery cell or the state of the load. Thus, efficient power supply to the load can be performed without using a booster circuit. As a result, there is an effect that the life of the battery cell can be extended.

【0079】また、上記各電池セルが少なくとも4個以
上ある場合には、これらの電池セルを直列あるいは並列
あるいは直並列に接続するようにしたため、必要に応じ
て、上記各電池セルの接続構成をさらに多段階に切り替
えることができる。
When there are at least four or more battery cells, these battery cells are connected in series, in parallel or in series-parallel. Furthermore, it can be switched in multiple stages.

【0080】また、上記各電池セルの状態あるいは上記
負荷の状態を検出することにより、その検出結果に基づ
いて上記各電池セルの接続構成を自動的に切り替えるこ
とができる。
Further, by detecting the state of each of the battery cells or the state of the load, the connection configuration of each of the battery cells can be automatically switched based on the detection result.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る電源装置の構成
を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power supply device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記第1の実施形態におけるスイッチ状態と電
池セルの接続構成との関係を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a switch state and a connection configuration of a battery cell in the first embodiment.

【図3】本発明の第2の実施形態に係る電源装置の構成
を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a power supply device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】上記第2の実施形態におけるスイッチ状態と電
池セルの接続構成との関係を示す図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a switch state and a connection configuration of battery cells in the second embodiment.

【図5】本発明の第3の実施形態に係る電源装置の構成
を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a power supply device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】上記第3の実施形態におけるスイッチ状態と電
池セルの接続構成との関係を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a switch state and a connection configuration of battery cells in the third embodiment.

【図7】本発明の第4の実施形態に係る電源装置の構成
を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a power supply device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】上記第4の実施形態におけるスイッチ状態と電
池セルの接続構成との関係を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a switch state and a connection configuration of battery cells in the fourth embodiment.

【図9】本発明の第5の実施形態に係る電源装置の構成
を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a power supply device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】上記第5の実施形態における電源装置を実現
するための具体的な構成を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a specific configuration for realizing the power supply device according to the fifth embodiment.

【図11】上記第5の実施形態における切替え制御回路
の構成を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a switching control circuit according to the fifth embodiment.

【図12】本発明の第6の実施形態における電源装置を
実現するための具体的な構成を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a specific configuration for realizing a power supply device according to a sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b…電池セル 1c,1d…電池セル 2a〜2c…スイッチ 2d〜2i…スイッチ 3…負荷 4…切替え制御回路 5a,5b…ダイオード 11…組み電池回路 12…組み電池回路 21…定電流回路 22…定電圧ダイオード 23…コンパレータ 24…インバータ回路 25…バッファ回路 1a, 1b: Battery cell 1c, 1d: Battery cell 2a to 2c: Switch 2d to 2i: Switch 3: Load 4: Switching control circuit 5a, 5b: Diode 11: Assembled battery circuit 12: Assembled battery circuit 21: Constant current circuit 22 constant voltage diode 23 comparator 24 inverter circuit 25 buffer circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の電池セルを有し、これらの電池セ
ルの電圧を負荷に供給する電源装置であって、 上記各電池セルを直列あるいは並列に接続する接続手段
と、 この接続手段による上記各電池セルの接続構成を切り替
える切替え手段とを具備したことを特徴とする電源装
置。
1. A power supply device having a plurality of battery cells and supplying a voltage of these battery cells to a load, comprising: connecting means for connecting each of the battery cells in series or in parallel; A power supply device comprising: switching means for switching a connection configuration of each battery cell.
【請求項2】 上記接続手段は、上記各電池セルが少な
くとも4個以上ある場合に、これらの電池セルを直列あ
るいは並列あるいは直並列に接続し、 上記切替え手段は、この接続手段による上記各電池セル
の接続構成を切り替えることを特徴とする請求項1記載
の電源装置。
2. The connection means, when there are at least four battery cells, connects these battery cells in series, parallel, or series-parallel, and the switching means: The power supply device according to claim 1, wherein a connection configuration of the cells is switched.
【請求項3】 上記各電池セルの状態あるいは上記負荷
の状態を検出する検出手段をさらに具備し、 上記切替え手段は、この検出手段の検出結果に基づいて
上記各電池セルの接続構成を切り替えることを特徴とす
る請求項1記載の電源装置。
3. A detecting means for detecting a state of each of the battery cells or a state of the load, wherein the switching means switches a connection configuration of each of the battery cells based on a detection result of the detecting means. The power supply device according to claim 1, wherein:
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