JPH07501650A - 保護回路付きバッテリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 保護回路付きバッテリ 技　術　分　野 本発明はバッテリに関し、さらに詳しくは限流保護を備えたバッテリに関する。

背　景　技　術 高い再充電サイクル数に耐えられる再充電可能なバッテリは、安全で信頼性の高 いエネルギー源を要求するボータプル無線用途において広範に使用される。一部 のポータプル用途、特に通信装置では、高電力条件およびサイズの制限により、 高エネルギー・バッテリが要求される。これら装置のさらなる出力電力条件に対 応すべく、新しいセル技術が絶えず開発されている。これら新技術の一部は、特 定の充電パターンを要求する。すなわち、これら新技術を利用して、所望の充電 率以外の充電率でバッテリを充電すると、結果としてバッテリの恒久的な損傷を 引き起こすおそれがある。これらのバッテリを使用して望ましくない充電率で充 電すると、ガス蒸着を生じて、爆発を招く可能性がある。セルの損傷を削減する 方法は、セル・タイプごとに専用の充電器を使用することである。専用充電器に 関しては、明らかにいくつかの問題点がある：コストの高さ、数量の不必要な増 大、保守および保管はその一部である。これら新しいセル技術を使用するバッテ リは、サイズを著しく増大せずに所望の付加電力を提供できることが望ましい。

そのため、専用充電器を使用せずに新しいセル技術を利用できるバッテリに対し て必要性が認められる。

発　明　の　開　示 要約すれば、本発明により、セルを有し、このセルの充電パターンを、所定の形 式に従うように誘導する手段を有するバッテリ装置が提供される。

本発明の他の側面において、バッテリ装置は、バッテリが、所定の充電率を下回 る率で充電されるのを抑制するインヒビタ（ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ）手段を含む。

図面の簡単な説明 第１図は、充電器と結合された本発明によるバッテリを示す。

第２図は、本発明による保護回路の回路図である。

第３図は、本発明による受信機のブロック図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図を参照して、充電器１０２をバッテリ・パック１０４と結合するブロック 図を示す。充電器１０２によって発生する電力は、２つの電力線１０６，１０８ を介してバッテリ・パック１０４と結合される。後者の電力線は、充電器１０２ とバッテリ・バンク１０４との間で通信されるすべての信号に対して、アース線 として機能する。バッテリ・パック１０４の内側には、少なくとも一つのセル１ １４があり、これはセル容量（Ｃ）を有し、保護回路１１６を介して電力線１０ ６と結合される。保護回路１１６は、バッテリ・パック１０４に対するインヒビ タ手段を提供する。セル１１４は、ニッケル金属ハイブリッド・タイプであるこ とが望ましい。技術上知られているように、これらのバッテリ・セルは、所定の 充電率以下では安全に充電できない。具体的には、損傷を防止するために、１／ ３Ｃを下回る充電率は回避しなければならないことが決められている。保護回路 １１６は、セル１１４が充電される率が、所定のレベルを下回るのを防止する。

好適な実施例において、この最低充電率はセル容量（Ｃ）に設定される。他のセ ルを充電率制限に適合させるために、他の充電率を使用することもできる。実際 、保護回路１１６は、セル１１４の所望の充電パターンをある充電パターンに一 致させるよう指示する回路を含むことができる。すなわち、バッテリ・バンク１ ０４は、セル１１４の充電パターンを、所定の形式に従うように誘導する回路を 含むことができる。この後者の回路は、所定の充電パターンに従っている場合に バッテリ・セルが最適に充電されるような用途にふされしい。

また、バッテリ・パック１０４には、サーミスタ１ｉ２が含まれ、サーミスタ１ １２は、チャージ°アップ（ｃｈａｒｇｅｕｐ）中のセル１１４の温度をモニタ するのに使用される。

サーミスタ１１２は、バッテリの高速充電の結果生じる可能性のある熱によって 引き起こされる損傷に対してさらなる保護を提供する。サーミスタ１１２は、要 求され次第、セル１１４の温度を充電器１０２に伝える。

充電器１０２は汎用充電器である。汎用充電器は、各種のバッテリを充電できる 融通性で知られる。一般に、汎用充電器は、パッケージングは似通っているが異 なる技術を使用するバッテリを充電することを意図する。これらの充電器は、利 用者が利用する各種のバッテリを充電するのに必要な充電器の数を抑えられるの で非常に望ましい。汎用充電器では一般に、充電する可能性のある各種のバッテ リに損傷を与えるのを防止するために、保護回路１１６が必要である。充電器、 特に汎用充電器の動作は技術上周知である。充電器１０２内に配置されるバッテ リは最初、その内部温度が評価される。その温度が所定の枠内にある場合には、 充電器は、しばしば電流源を用いて、バッテリの高速充電を開始する。バッテリ の高速充電は、温度測定のために定期的に中断される。実際、充電率を決定する のは、バッテリの温度レベルまたはバッテリの温度上昇率である。

バッテリ温度が高速充電の適切なレベルを上回ると判定され次第、細流充電状態 （Ｔｒｉｃｋｌｅ　ｃｈａｒｇｅ　５ｔａｔｅ）に入る。

保護回路１１６は、細流充電率が適用される場合には、高速充電から細流充電へ の切り替えを利用して、バッテリ・パック１０４が充電されるのを阻止する。

第２図を参照して、保護回路１１６の好適な実施例の回路図を示す。充電入力端 子１１８は、ツェナ・ダイオード２１０と抵抗２２２とによって形成されるレギ ュレータに分岐される。入力端子１１８はまた５ＣＲ２０４の陽極とも結合され る。５ＣＲ２０４の陰極はセル１１４の正端子と結合される。５ＣＲ２０４のゲ ートは２つのスイッチング・トランジスタ２０８，２２０と結合される。後者の トランジスタ２２０のベースは、ダイオード２１６，２１８を介して抵抗２２２ と結合される。トランジスタ２０８のベースは、抵抗２１４を介してトランジス タ２２０のコレクタと結合される。入力端子１１８において充電器１０２によっ て与えられる高速充電は、ダイオード２１６，２１８を介してトランジスタ２２ ０をＯＮにする。その結果、トランジスタ２０８のベースが抵抗２１４およびＯ Ｎになったトランジスタ２２０を介して接地と結合されるので、トランジスタ２ ０８がＯＮになる。またＯＮになったトランジスタ２０８を介して、高電圧が５ ＣＲ２０４のゲート印加されるので、５ＣＲ２０４がＯＮになる。ついで、５Ｃ Ｒ２０４は、セル１１４に高速光′！ＩＬ電流を与える。セル１１４の充電が続 行され、これと同時に定期的な温度チェックが行われる。

セル１１４がフル充電に達するに伴い、充電器１０２に伝えられた温度上昇によ って、高速充電が停止され、細流充電と置き換えられる。細流充電モードでは、 充電器１０２によって供給される電流は、トランジスタ２２０をＯＮにするのに 不十分な電圧を抵抗２２２の両端に生じる。その結果、トランジスタ２０８およ び５ＣＲ２０４はＯＮにならず、低電流速度が、セル１１４を細流充電するのを 阻止する。所望のレベル（この場合はＩＣ）を下回る充電率は、セル１１４の充 電を阻止して、これにより損傷を防止できることが明かである。トランジスタ２ ０８，２２０の周辺部品（ｓｕｐｐｏｒｒｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）の数 値を変更することによって、他の充電率が、セル１１４を充電するのを阻止でき る。

回路１１６は、本発明の原理を、特定の一つのバッテリ・セルに即して説明する ものである。異なる特性を有する他のセルは、異なる充電パターンを要求する可 能性があり、この充電パターンは異なる保護回路によって満足できる。

ここに示す回路１１６の素子は、直接もしくは間接に本発明を制限することを意 味するものではない。

要約すれば、保護回路１１６を使用して、セル１１４が高速モードでのみ充電さ れるようにする。回路１１６は、高速充電が停止し、細流充電と置き換えられる 場合に、充電器１０２から充電セル１１４までの電流経路を遮断する。

保護回路１１６によって、セル１１４は、細流充電によって引き起こされるおそ れのある損傷から保護され、先行技術のバッテリ・パッケージの欠点を克服する 。

第３図を参照して、通信装置のブロック図を示す。無線周波数信号は、アンテナ ３０２を通って受信機３０４により受信される。受信機３０４、および通信装置 ３００の他の素子には、バッテリ１０４を介して電力が供給される。

受信機３０４によって受信されデコードされる可聴信号は、スピーカ３０８を介 して提供される。一方、データ信号は、表示端末３０６を介して表示される。各 種のバッテリは、これらが細流充電されるのを防止する保護回路１１６を含む限 りの間は、通信装置３００と共に使用できる。上記バッテリを備えれば、各種の バッテリに対応するのに、単一の充電器を使用でき、複数の充電器を備える必要 性はなくなる。

第１図 第３図 第２図

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．バッテリ装置であって： セル容量を有する少なくとも一つのセル；および前記少なくとも一つのセルが、 所定の充電率を下回る率で充電されるのを抑制するインヒビタ手段；によって構 成されることを特徴とするバッテリ装置。
2. ２．前記少なくとも一つのセルは、ニッケル金属ハイブリッドを含むことを特徴 とする請求項１記載のバッテリ装置。
3. ３．前記インヒビタ手段は、前記少なくとも一つのセルが、前記セル容量の３分 の１を下回る充電率で充電されるのを抑制することを特徴とする、請求項１記載 のバッテリ装置。
4. ４．前記インヒビタ手段は、前記少なくとも一つのセルが、前記セル容量に等し い充電率を下回る率で充電されるのを抑制する手段を含むことを特徴とする、請 求項１記載のバッテリ装置。
5. ５．ニッケル金属ハイブリッド・バッテリ装置であって：セル容量および充電パ ターンを有する少なくとも一つのセル；および 前記充電パターンを、前記少なくとも一つのセルが細流充電されるのを阻止する ように誘導する手段；によって構成されることを特徴とするニッケル金属ハイブ リッド・バッテリ装置。
6. ６．前記誘導手段は、前記バッテリを、前記セル容量で充電されるように誘導す る手段を含むことを特徴とする、請求項５記載のバッテリ装置。
7. ７．ニッケル金属ハイブリッド・バッテリ装置であって：セル容量を有する少な くとも一つのニッケル金属セル；および 前記少なくとも一つのセルが細流充電されるのを阻止する手段； によって構成されることを特徴とするニッケル金属ハイブリッド・バッテリ装置 。
8. ８．さらにサーミスタを含むことを特徴とする、請求項７記載のニッケル金属ハ イブリッド・バッテリ。
9. ９．通信装置であって： 受信機； バッテリ装置であって： セル容量を有する少なくとも一つのセル；および前記少なくとも一つのセルが、 所定の充電率を下回る率で充電されるのを抑制するインヒビタ手段；を含むバッ テリ装置； によって構成されることを特徴とする通信装置。
10. １０．前記インヒビタ手段は、前記少なくとも一つのセルが、前記セル容量を下 回る充電率で充電されるのを抑制する手段を含むことを特徴とする、請求項９記 載の通信装置。