JP2005124310A - 二次電池装置および充電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 内蔵した二次電池の種別や電池容量等の情報を確実に提示することのできる二次電池装置と、この二次電池装置から取得した情報に基づいて該二次電池装置に内蔵された二次電池を安定に充電することのできる充電装置を提供する。
【解決手段】 二次電池装置は、二次電池に関する情報(種別や電池容量等)を記憶したメモリと、外部機器との間で電磁結合するアンテナを備え、このアンテナを介して受け取った電磁結合エネルギを電力源として動作して前記メモリに記憶された情報を上記アンテナを介して出力する通信手段とを備える。また充電装置は、アンテナを介して前記二次電池装置に電力エネルギ(電磁結合エネルギ)を供給すると共に、二次電池装置から出力された情報を前記アンテナを介して受信するリーダと、このリーダにより受信した情報を解析して充電電源による前記二次電池の充電を制御する充電制御手段とを備える。
【選択図】 図1
【解決手段】 二次電池装置は、二次電池に関する情報(種別や電池容量等)を記憶したメモリと、外部機器との間で電磁結合するアンテナを備え、このアンテナを介して受け取った電磁結合エネルギを電力源として動作して前記メモリに記憶された情報を上記アンテナを介して出力する通信手段とを備える。また充電装置は、アンテナを介して前記二次電池装置に電力エネルギ(電磁結合エネルギ)を供給すると共に、二次電池装置から出力された情報を前記アンテナを介して受信するリーダと、このリーダにより受信した情報を解析して充電電源による前記二次電池の充電を制御する充電制御手段とを備える。
【選択図】 図1
Description
本発明は、二次電池に関する情報を確実に提示することのできる二次電池装置、およびこの種の二次電池を安定に充電することのできる充電装置に関する。
形式の異なる二次電池をそれぞれ内蔵した二次電池装置(いわゆるパック電池)を充電する場合、電池の種類、具体的には電池の形式や電気容量に応じた最適条件で充電することが必要である。例えばニッケル水素電池やニッケル・カドミウム蓄電池と、リチウムイオン二次電池とではその最適な充電方式が異なる。即ち、ニッケル水素電池やニッケル・カドミウム蓄電池等のアルカリ蓄電池の場合には、一定電流で充電を行い、満充電状態となったときにその充電を停止すれば良い。これに対してリチウム二次電池や鉛電池等の定電圧充電すべき電池の場合には、例えば一定電流で充電しながらその電池電圧を監視し、電池電圧が所定値まで上昇したときに充電電流を減少させて電池電圧が所定値を越えないようにすることが必要である。更に電池の形式(種別)が同じであっても、電気容量の大きさによってその充電条件が変化する。
従って1台の充電器を共用して電池形式や電気容量の異なる複数種のパック電池を充電する場合には、パック電池に内蔵されている電池の種類を判別し、それぞれの電池に最適な条件で充電することが重要となる。
そこでこのような電池の種別を判定するべく、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ておくことが提唱されている。
そこでこのような電池の種別を判定するべく、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ておくことが提唱されている。
また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判別用抵抗を設けておき、充電器側においては上記判別用抵抗に直列に接続される分圧用抵抗を介して該判別用抵抗に一定の直流電圧を印加し、これらの抵抗によって分圧された電圧を検出することで電池の種類を判別することが提唱されている(例えば特許文献1を参照)。
更にはパック電池と充電器との間に情報伝達用の端子を設けておき、この端子を介してパック電池に予め組み込まれたメモリから電池種別等の情報を取得することも提唱されている。
特開平2−299428号公報
更にはパック電池と充電器との間に情報伝達用の端子を設けておき、この端子を介してパック電池に予め組み込まれたメモリから電池種別等の情報を取得することも提唱されている。
しかしながら外部ケースに凹凸を設けておく手法は、電池の種類を機械的に判別する必要があるので信頼性に乏しい。また凹凸を設け得るスペースに限りがあるので、電池の種類が増えると、これに対応することが困難となる。また電池の種類に応じたケース金型を準備する必要があるので初期費用高くなり、更には量産時におけるケースの種類の管理が複雑になる等の問題点がある。
また判別用抵抗を用いる手法においては、分圧用抵抗を介して印加する電圧によってその分圧電圧が変化するので、印加電圧の変動により電池種類の判別を誤る虞がある。これ故、判別用抵抗および分圧用抵抗の精度を十分高く設定しておくことは勿論のこと、印加電圧の安定性を十分に高め、更には電圧検知精度を高くしておくことが要求されるので、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。更には二次電池の充放電端子とは別に情報伝達用の端子を設けた場合には、端子数の増加に伴うコスト高の要因となる上、電池パック寸法が大きくなると言う問題点がある。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、端子数の増加や大型化の問題を招来することなく、内蔵した二次電池の種別や電池容量等の情報を確実に提示することのできる二次電池装置を提供することにある。
また本発明の別の目的は、上述した二次電池装置から取得した情報に基づいて該二次電池装置に内蔵された二次電池を安定に充電することのできる充電装置を提供することにある。
また本発明の別の目的は、上述した二次電池装置から取得した情報に基づいて該二次電池装置に内蔵された二次電池を安定に充電することのできる充電装置を提供することにある。
上述した目的を達成するべく本発明に係る二次電池装置は、
(a) 充電端子を備えた二次電池と、
(b) この二次電池に関する情報、例えば二次電池の種別や電池容量等の情報を記憶したメモリと、
(c) 外部機器との間で電磁結合するアンテナを備え、このアンテナを介して受け取った電磁結合エネルギを電力源として動作して前記メモリに記憶された情報を上記アンテナを介して出力する通信手段と
を具備したことを特徴としている。
(a) 充電端子を備えた二次電池と、
(b) この二次電池に関する情報、例えば二次電池の種別や電池容量等の情報を記憶したメモリと、
(c) 外部機器との間で電磁結合するアンテナを備え、このアンテナを介して受け取った電磁結合エネルギを電力源として動作して前記メモリに記憶された情報を上記アンテナを介して出力する通信手段と
を具備したことを特徴としている。
また本発明に係る充電装置は、
(d) 二次電池の充電端子に接続される充電用端子を備えた充電電源と、
(e) 二次電池装置に設けられたアンテナと電磁結合するアンテナを備え、このアンテナを介して前記二次電池装置に対して電力エネルギ(電磁結合エネルギ)を供給すると共に、前記二次電池装置から出力された情報を前記アンテナを介して受信するリーダと、
(f) このリーダにより受信した情報を解析して前記充電電源による前記二次電池の充電を制御する充電制御手段と
を具備したことを特徴としている。
(d) 二次電池の充電端子に接続される充電用端子を備えた充電電源と、
(e) 二次電池装置に設けられたアンテナと電磁結合するアンテナを備え、このアンテナを介して前記二次電池装置に対して電力エネルギ(電磁結合エネルギ)を供給すると共に、前記二次電池装置から出力された情報を前記アンテナを介して受信するリーダと、
(f) このリーダにより受信した情報を解析して前記充電電源による前記二次電池の充電を制御する充電制御手段と
を具備したことを特徴としている。
上述した如く構成された二次電池装置によれば、アンテナを介して供給される電磁結合エネルギを電力源として動作する通信手段が、予めメモリに記憶された二次電池に関する情報を上記アンテナを介して送信出力するので、二次電池装置の外装ケースに凹凸を設けたり、或いは情報通信用の端子を設けることなく二次電池に関する型式や電池容量等の情報を正確に提示することができる。これ故、電池種別の増大にも効果的に対処することができ、またその全体形状が大型化する等の不具合を招来することもない。そして、例えば充電装置においては上記情報を受信するだけで充電対象とする二次電池に関する情報を正確に知ることができるので、その電池種別(型式)や状態に応じた最適な方式で二次電池を充電することが可能となる等の効果が奏せられる。
また前述した如く構成された充電装置においては、アンテナを介して二次電池から取得した情報に従ってその二次電池を充電するに最適な方式を選定し、安定に充電することができる。また仮に二次電池側からその電池に関する情報を得ることができなかった場合には、例えばこの状態を充電対象とする電池装置が一次電池であるとしてその充電を禁止することのできるので、一次電池を不本意に充電するような不具合を未然に防ぐことができる等の効果が奏せられる。
また従来の凹凸による電池種別の識別とは本質的に異なるので、電池種別(型式)の多様化に十分に対処することができ、また充電用の端子以外の余分な端子を必要としないので、電池としての基本的な構造の変更を必要としない等の効果が奏せられる。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る二次電池装置と、この種の二次電池装置の充電に用いられる充電装置について説明する。
図1はこの実施形態に係る二次電池装置10および充電装置20の概略構成を示している。この二次電池装置10は、一対の充電端子11,12を備えた二次電池13をその本体部として備えたもので、更に上記二次電池13の種別(型式)や電池容量等の二次電池13に関する情報を記憶したメモリ14を備える。このメモリ14は、予め情報が書き込まれたROM(マスクROM、PROM等)であっても良く、或いは電気的にその情報の書き換えが可能なROM(例えばEEPROM、フラッシュメモリ等)であっても良い。
図1はこの実施形態に係る二次電池装置10および充電装置20の概略構成を示している。この二次電池装置10は、一対の充電端子11,12を備えた二次電池13をその本体部として備えたもので、更に上記二次電池13の種別(型式)や電池容量等の二次電池13に関する情報を記憶したメモリ14を備える。このメモリ14は、予め情報が書き込まれたROM(マスクROM、PROM等)であっても良く、或いは電気的にその情報の書き換えが可能なROM(例えばEEPROM、フラッシュメモリ等)であっても良い。
またこの二次電池装置10は、外部機器である充電装置20との間で電磁結合するアンテナ15を備え、このアンテナ15を介して上記充電装置20側から電源供給されて動作する通信制御部16とRF回路17とを備える。この通信制御部16は、前記メモリ14に記憶された情報を読み出し、RF回路17を介して前記アンテナ15から送信出力する通信手段を構成している。特に上述したメモリ14、通信制御部16およびRF回路17は、例えばその電源部18と共に1チップ化された半導体集積回路(IC)として実現されており、アンテナ15を介して外部機器(充電装置20)から供給されるで電磁結合エネルギを電力源として作動するように構成されている。
具体的には前記電源部18は、アンテナ15を介して得られる電磁結合エネルギを整流して所定の内部電源を生成している。つまり電源部18は、アンテナ15を介して電波を利用して電磁誘導されるエネルギを所定の電力に変換し、この電力を内部電源としている。前述したメモリ14と、通信手段としての通信制御部16およびRF回路17は、このようにしてアンテナ15を介して供給される電磁結合エネルギを電力源として前記電源部18が生成する電圧が給電されることで、前記二次電池13とは独立に動作する。そして前記通信制御部16は、電源部18から電力供給されたとき、これを端緒として前記メモリ14に記憶された情報を読み出してRF回路17に与えており、RF回路17は上記通信制御部16から与えられる情報を変調する等して前記アンテナ15を介して送信出力するものとなっている。
尚、メモリ14に記憶されている二次電池13に関する情報は、例えば二次電池13の種別(型式)や電池容量、更にはその最大充電電流や最大充電電圧、充電制御方法、制御閾値等からなる。具体的には前記二次電池13がニッケル水素電池である場合には、前記メモリ14には、電池種別がニッケル水素電池である旨とその電池容量を示す情報に加えて、例えば最大充電電流が2A、最大充電電圧が20V、−ΔV方式で充電制御してピーク電圧から50mV低下したときに満充電であると判定してその充電を停止する旨の情報が、当該二次電池13に関するコード化された情報として記憶されている。このような情報が前記アンテナ15を介して外部機器(充電装置20)に対して送信出力される。
一方、上述した二次電池装置10を充電対象とする充電装置20は、前記二次電池13の充電端子11,12に電気的に接続される一対の充電用端子21,22を備えた充電電源23を備えている。この充電電源23は、後述する充電制御部24によって動作制御されて外部商用電源ACから所定の直流電圧を生成する機能を備えたものである。また充電装置20は、アンテナ25を介してその外部に電磁波エネルギ(電力エネルギ)を出力する共に、上記アンテナ25を介して受信される信号を解析してその情報を取得するリーダ26を備えている。前述した充電制御部14は、このリーダ26を介して得られた情報に従って充電電源23による前記二次電池13の充電を制御する機能を備える。
特に充電制御部24は、前記リーダ26を介して二次電池13に関する情報が得られた場合にだけ、その情報に従って前述した二次電池装置10が当該充電装置20に装着されたことを検知し、二次電池装置10側から取得した情報に従って二次電池13に対する充電を開始する。即ち、充電装置20のアンテナ25と二次電池装置10のアンテナ15とは、例えば二次電池装置10が充電装置20に装着されて互いに近接配置されたときにだけ対向して電磁結合するように設けられている。そしてこの状態において充電装置20側から二次電池装置10側に対して前記アンテナ15,25間の電磁結合により電磁波エネルギ(電力エネルギ)を供給し、また二次電池装置10側から送信される情報を受信するものとなっている。従って充電制御部24においては、二次電池装置20側からの情報を受信できない場合には、これを二次電池装置10が装着されていない、或いは前述した二次電池装置10以外の電池が装着されていると判定している。そしてリーダ26を介して二次電池装置10側からの情報を取得した場合、充電制御部24はその情報を解析することで充電対象とする二次電池13の型式や電池容量、更にはその充電条件等を解析し、指定された充電方式に従って充電電源23の作動を制御して前述した充電用端子21,22から充放電端子11,12を介して二次電池13を充電している。この際、充電制御部24においては、例えば前記充電用端子21,22を介して前記二次電池13の充電電圧を検出する等して、その充電制御を実行する。
かくして上述した如く構成された二次電池装置10および充電装置20によれば、充電装置20は二次電池装置10と非接触に該二次電池装置10に内蔵された二次電池13に関する情報を取得することができるので、二次電池13の型式(種別)や電池容量に応じた最適な充電方式・充電条件で安定に充電することができる。従って充電装置20に誤って装着された一次電池を不本意に充電するような不具合を未然に防ぐことができる。ニッケル水素電池やニッケル・カドミウム蓄電池を内蔵した二次電池装置10と、リチウムイオン二次電池を内蔵した二次電池装置10との外観形状・大きさが似ていても、これらの二次電池13の種別を正確に判別して、その種別に応じた最適な方式で充電を行うことが可能となる等の効果が奏せられる。
尚、前述したアンテナ15,メモリ14,通信制御部16、RF回路17およびその電源部18からなる情報通信の為の回路は、ICカードに見られるように1チップICとして実現することができる。そしてこれらの回路を1チップIC化した場合には、例えば図2に示すように筒型電池の円筒型の正極部分や負極部分に埋め込んで設けるようにすれば十分である。具体的には円筒形二次電池30のプラス側の絶縁板31の内側に前述した通信機能を備えた1チップ化IC32を埋め込んだり、或いはマイナス側の缶底33に設けた凹み34に1チップ化IC32を埋め込むようにすれば良い。この際、1チップ化IC32を接着剤等でコーティンクしても良い。尚、図2において35および36はセパレータ37により絶縁されて巻回されて円筒缶(負極端子)38に収容された正極板および負極板であり、39はガスケット40を介して上記円筒缶38を封止した封口板、41は正極をなすキャップである。また封口板39に形成した穴43は、弾性素材にて形成されたベント42にて塞がれており、更に円筒缶38は絶縁チューブ44にて覆われている。
また特に図示しないが角形二次電池の場合も同様に1チップ化IC32を設けることも可能である。また二次電池13がプラスチック製のケースで覆われているような場合には、そのケース内部に1チップ化IC32を設置すれば良く、ケースが金属の場合には、その金属表面に設けた凹部に1チップ化IC32を設置するようにすれば良い。或いは金属ケースの一部にプラスチィック等の電磁波を透過する物質を設けその内側に1チップ化IC32を設置するようにしても良い。
また二次電池装置10にマイクロコンピュータを搭載し、学習容量、残存容量、充放電電流、電池電圧、電池温度、充放電サイクル等を演算させ、その情報をメモリ14に記憶するようにしても良い。そしてこれらの情報を充電装置20に対して出力することで、その充電をより効率的に行わせるようにしても良い。この場合、消費電力が増えることになるので、二次電池13からも電力供給できるようにしておけば良い。また二次電池13の負荷となる装置と充電器20とが切り離す可能性のある場合や、二次電池13をフローティング充電する場合等においては、該二次電池13の充電端子11,12と図示しない放電端子とを共用しても良い。
更にはRF回路を介してアンテナ15情報を送信出力するときの電力を確実に確保するべく、前記電源部18に充電装置20側から供給される電力を蓄えるコンデンサやインダクタンスを付加しておくことも有用である。更にここでは充電装置20との間で情報通信して二次電池13に関する情報を出力するようにしたが、二次電池装置20を電力源として作動する携帯電話機やノート型コンピュータ等の外部機器に対して情報出力するように構成することも可能である。
尚、前記メモリ14に記憶する情報としては、電池の種類、公称容量、定格容量、最大充電電圧、最大充電電流、最大電池温度、最大充電時間、満充電制御方法とその閾値、学習容量、残存容量、充放電電流、電池電圧、電池温度、充放電サイクル、製造ロット、製造年月日、シリアル番号等を、その仕様に応じて定めておけば良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
10 二次電池装置
13 二次電池
14 メモリ
15 アンテナ
16 通信制御部
17 RF回路
20 充電装置
23 充電電源
24 充電制御部
25 アンテナ
26 リーダ
13 二次電池
14 メモリ
15 アンテナ
16 通信制御部
17 RF回路
20 充電装置
23 充電電源
24 充電制御部
25 アンテナ
26 リーダ
Claims (2)
- 充電端子を備えた二次電池と、
この二次電池に関する情報を記憶したメモリと、
外部機器との間で電磁結合するアンテナを備え、このアンテナを介して電源供給されて動作して前記メモリに記憶された情報を上記アンテナを介して出力する通信手段と
を具備したことを特徴とする二次電池装置。 - 二次電池の充電端子に接続される充電用端子を備えた充電電源と、
請求項1に記載の二次電池装置に設けられたアンテナと電磁結合するアンテナを備え、このアンテナを介して前記二次電池装置に対して電力エネルギを供給すると共に、前記二次電池装置から出力された情報を前記アンテナを介して受信するリーダと、
このリーダにより受信した情報を解析して前記充電電源による前記二次電池の充電を制御する充電制御手段と
を具備したことを特徴とする充電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003356722A JP2005124310A (ja) | 2003-10-16 | 2003-10-16 | 二次電池装置および充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003356722A JP2005124310A (ja) | 2003-10-16 | 2003-10-16 | 二次電池装置および充電装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=34613873
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- 2003-10-16 JP JP2003356722A patent/JP2005124310A/ja active Pending
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