JPH11185824A - 一次電池互換バッテリーパック - Google Patents
一次電池互換バッテリーパックInfo
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- JPH11185824A JPH11185824A JP9342980A JP34298097A JPH11185824A JP H11185824 A JPH11185824 A JP H11185824A JP 9342980 A JP9342980 A JP 9342980A JP 34298097 A JP34298097 A JP 34298097A JP H11185824 A JPH11185824 A JP H11185824A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の汎用の一次電池に互換でき且つエネル
ギー密度が高い二次電池を提供する。 【解決手段】 絶縁ケース１にリチウムイオン二次電池
２が内蔵され、該絶縁ケース１の外表面に正極端子Ｔａ
と負極端子Ｔｂとからなる外部端子が設けられたバッテ
リーパックにおいて、リチウムイオン二次電池２と外部
端子Ｔａ、Ｔｂとの間に、リチウムイオン二次電池２の
充電・放電時に電圧を調整するための電圧変換器３と、
リチウムイオン二次電池の過充電と過放電とを防止する
ための保護素子４とを電気的に接続する。
ギー密度が高い二次電池を提供する。 【解決手段】 絶縁ケース１にリチウムイオン二次電池
２が内蔵され、該絶縁ケース１の外表面に正極端子Ｔａ
と負極端子Ｔｂとからなる外部端子が設けられたバッテ
リーパックにおいて、リチウムイオン二次電池２と外部
端子Ｔａ、Ｔｂとの間に、リチウムイオン二次電池２の
充電・放電時に電圧を調整するための電圧変換器３と、
リチウムイオン二次電池の過充電と過放電とを防止する
ための保護素子４とを電気的に接続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁ケースにリチ
ウムイオン二次電池が内蔵され、該絶縁ケースの外表面
に正極端子と負極端子とからなる外部端子が設けられた
バッテリーパックに関する。
ウムイオン二次電池が内蔵され、該絶縁ケースの外表面
に正極端子と負極端子とからなる外部端子が設けられた
バッテリーパックに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、玩具や携帯用の電子機器の電
源として、汎用の一次電池が広く用いられている。この
ような汎用の一次電池としては、単一〜単五のマンガン
乾電池やアルカリ乾電池が一般的である。
源として、汎用の一次電池が広く用いられている。この
ような汎用の一次電池としては、単一〜単五のマンガン
乾電池やアルカリ乾電池が一般的である。
【０００３】ところが、これらの汎用のマンガン乾電池
やアルカリ乾電池は、原理的に充電できないために、使
用後には再利用できず廃棄処分せざるを得ず、単位電気
量コストが高くなり、また、地球環境保全の見地からも
好ましくないという問題がある。
やアルカリ乾電池は、原理的に充電できないために、使
用後には再利用できず廃棄処分せざるを得ず、単位電気
量コストが高くなり、また、地球環境保全の見地からも
好ましくないという問題がある。
【０００４】このため、これらの汎用の一次電池に代え
て、充放電可能な二次電池を使用することが広く行われ
るようになっている。
て、充放電可能な二次電池を使用することが広く行われ
るようになっている。
【０００５】従来、広く用いられている二次電池として
は、ニッカド電池やニッケル水素電池、あるいはリチウ
ムイオン二次電池が知られている。
は、ニッカド電池やニッケル水素電池、あるいはリチウ
ムイオン二次電池が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ニッカ
ド電池やニッケル水素電池は、出力電圧が汎用の一次電
池（約１．０Ｖ〜１．５Ｖ）とほぼ同じであるので互換
性があるが、メモリー効果を有しているので、完全に放
電しないで充電すると初期の放電容量が半減する欠点を
持っている。このため、完全に放電することが少ない実
際の使用状況下では、放電容量が低下するという問題が
ある。また、ニッカド電池やニッケル水素電池は、エネ
ルギー密度が十分でなく、更にエネルギー密度を向上さ
せることが求められている。
ド電池やニッケル水素電池は、出力電圧が汎用の一次電
池（約１．０Ｖ〜１．５Ｖ）とほぼ同じであるので互換
性があるが、メモリー効果を有しているので、完全に放
電しないで充電すると初期の放電容量が半減する欠点を
持っている。このため、完全に放電することが少ない実
際の使用状況下では、放電容量が低下するという問題が
ある。また、ニッカド電池やニッケル水素電池は、エネ
ルギー密度が十分でなく、更にエネルギー密度を向上さ
せることが求められている。
【０００７】一方、リチウムイオン二次電池は、出力電
圧が約３．０Ｖ〜４．２Ｖと高く、ニッカド電池やニッ
ケル水素電池よりもエネルギー密度が高く、放電容量を
より大きくすることができるという利点を有する。ま
た、リチウムイオン二次電池は、ニッカド電池やニッケ
ル水素電池より軽量化できるという利点を有する。しか
し、汎用の一次電池の出力電圧よりもかなり高いので、
汎用の一次電池の互換電池として実際に使用することが
できなかった。
圧が約３．０Ｖ〜４．２Ｖと高く、ニッカド電池やニッ
ケル水素電池よりもエネルギー密度が高く、放電容量を
より大きくすることができるという利点を有する。ま
た、リチウムイオン二次電池は、ニッカド電池やニッケ
ル水素電池より軽量化できるという利点を有する。しか
し、汎用の一次電池の出力電圧よりもかなり高いので、
汎用の一次電池の互換電池として実際に使用することが
できなかった。
【０００８】本発明は、以上の従来の技術の課題を解決
しようとするものであり、従来の汎用の一次電池に互換
でき且つ放電容量が大きい二次電池を提供することを目
的とする。
しようとするものであり、従来の汎用の一次電池に互換
でき且つ放電容量が大きい二次電池を提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、正極及び負
極のそれぞれに対応する外部端子が設けられた絶縁ケー
スに、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池、
充放電時の電圧を制御するための電圧変換器、及び過充
電と過放電とを防止するための保護素子を設けることに
より、上述の問題を解決できることを見出し、本発明を
完成させるに至った。
極のそれぞれに対応する外部端子が設けられた絶縁ケー
スに、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池、
充放電時の電圧を制御するための電圧変換器、及び過充
電と過放電とを防止するための保護素子を設けることに
より、上述の問題を解決できることを見出し、本発明を
完成させるに至った。
【００１０】即ち、本発明は、絶縁ケースにリチウムイ
オン二次電池が内蔵され、該絶縁ケースの外表面に正極
端子と負極端子とからなる外部端子が設けられたバッテ
リーパックであって、リチウムイオン二次電池と外部端
子との間に、リチウムイオン二次電池の充電・放電時に
電圧を調整するための電圧変換器と、リチウムイオン二
次電池の過充電と過放電とを防止するための保護素子と
が設けられていることを特徴とする一次電池互換バッテ
リーパックを提供する。
オン二次電池が内蔵され、該絶縁ケースの外表面に正極
端子と負極端子とからなる外部端子が設けられたバッテ
リーパックであって、リチウムイオン二次電池と外部端
子との間に、リチウムイオン二次電池の充電・放電時に
電圧を調整するための電圧変換器と、リチウムイオン二
次電池の過充電と過放電とを防止するための保護素子と
が設けられていることを特徴とする一次電池互換バッテ
リーパックを提供する。
【００１１】本発明の一次電池互換バッテリーパックに
内蔵されているリチウムイオン二次電池のセル電圧は約
３．０Ｖ〜４．２Ｖであり、汎用一次電池であるアルカ
リ電池の外部端子の出力電圧（約１．０Ｖ〜１．５Ｖ）
よりも倍以上高い。そこで、本発明においては、リチウ
ムイオン二次電池の放電時のセル電圧（約３．０Ｖ〜
４．２Ｖ）を約１．０Ｖ〜１．４Ｖに変換し、外部端子
側に出力する機能を有する電圧変換器を絶縁ケース内に
内蔵させる。電圧変換器は放電時の外部端子電圧を約
１．０Ｖ〜１．４Ｖに調整する。このような電圧変換器
は、リチウムイオン二次電池の電圧を３分の１にする際
に必然的に電流を３倍にする機能を有する。
内蔵されているリチウムイオン二次電池のセル電圧は約
３．０Ｖ〜４．２Ｖであり、汎用一次電池であるアルカ
リ電池の外部端子の出力電圧（約１．０Ｖ〜１．５Ｖ）
よりも倍以上高い。そこで、本発明においては、リチウ
ムイオン二次電池の放電時のセル電圧（約３．０Ｖ〜
４．２Ｖ）を約１．０Ｖ〜１．４Ｖに変換し、外部端子
側に出力する機能を有する電圧変換器を絶縁ケース内に
内蔵させる。電圧変換器は放電時の外部端子電圧を約
１．０Ｖ〜１．４Ｖに調整する。このような電圧変換器
は、リチウムイオン二次電池の電圧を３分の１にする際
に必然的に電流を３倍にする機能を有する。
【００１２】また、一般にニッカド電池やニッケル水素
電池の充電電圧は約１．５Ｖである。そこで、本発明に
おいては、ニッカド電池やニッケル水素電池の充電器を
用いて充電できるようにするために、ニッカド電池やニ
ッケル水素電池の充電器を用いた場合の充電時の外部端
子電圧の約１．５Ｖを約３．０Ｖ〜４．２Ｖに変換し、
リチウムイオン二次電池側に出力する機能を有する電圧
変換器を内蔵させることが好ましい。電圧変換器として
は、充電時のリチウムイオン二次電池側電圧を４．２Ｖ
以下に調整するものを内蔵させることが好ましい。
電池の充電電圧は約１．５Ｖである。そこで、本発明に
おいては、ニッカド電池やニッケル水素電池の充電器を
用いて充電できるようにするために、ニッカド電池やニ
ッケル水素電池の充電器を用いた場合の充電時の外部端
子電圧の約１．５Ｖを約３．０Ｖ〜４．２Ｖに変換し、
リチウムイオン二次電池側に出力する機能を有する電圧
変換器を内蔵させることが好ましい。電圧変換器として
は、充電時のリチウムイオン二次電池側電圧を４．２Ｖ
以下に調整するものを内蔵させることが好ましい。
【００１３】従って、本発明において電圧変換器として
は、放電時にはリチウムイオン二次電池の電圧を略３分
の１に変換して外部端子側に出力し、充電時には外部端
子側の電圧を略３倍に変換してリチウムイオン二次電池
側に出力するための第１の電圧変換素子と、充電時にリ
チウムイオン二次電池側の電圧が約４．２Ｖを超えない
ように制御するための第２の電圧変換素子と、放電時に
外部端子側の電圧が１．５Ｖを超えないように制御する
ための第３の電圧変換素子とから構成することが好まし
い。
は、放電時にはリチウムイオン二次電池の電圧を略３分
の１に変換して外部端子側に出力し、充電時には外部端
子側の電圧を略３倍に変換してリチウムイオン二次電池
側に出力するための第１の電圧変換素子と、充電時にリ
チウムイオン二次電池側の電圧が約４．２Ｖを超えない
ように制御するための第２の電圧変換素子と、放電時に
外部端子側の電圧が１．５Ｖを超えないように制御する
ための第３の電圧変換素子とから構成することが好まし
い。
【００１４】また、本発明においては、リチウムイオン
二次電池側の電圧が約４．２Ｖを超えないようにする過
電圧充電の保護機能とリチウムイオン二次電池側の電圧
が約３Ｖを下回らないようにする過電圧放電の保護機能
とを有する保護素子を設ける。
二次電池側の電圧が約４．２Ｖを超えないようにする過
電圧充電の保護機能とリチウムイオン二次電池側の電圧
が約３Ｖを下回らないようにする過電圧放電の保護機能
とを有する保護素子を設ける。
【００１５】本発明において、絶縁ケースとして汎用の
一次電池と同じ外形寸法のケースを使用した場合、汎用
の一次電池として使用することができる。例えば、単三
電池の代わりに使用することができる。
一次電池と同じ外形寸法のケースを使用した場合、汎用
の一次電池として使用することができる。例えば、単三
電池の代わりに使用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一次電池互換バッ
テリーパックの実施態様を詳細に説明する。
テリーパックの実施態様を詳細に説明する。
【００１７】図１（ａ）に示すように、この一次電池互
換バッテリーパック１０は、汎用の電池と同じ外形寸法
でプラスチックなどの絶縁材料からなる絶縁ケ−ス１
に、銅やニッケル合金などの良導体からなる正極端子Ｔ
ａと負極端子Ｔｂとが設けられた外観を有している。そ
の内部構成は、リチウムイオン二次電池２、リチウムイ
オン二次電池２の充電・放電時に電圧を調整するための
電圧変換器３、及びリチウムイオン二次電池の過充電と
過放電とを防止するための保護素子４を内蔵した構成と
なっている（図１（ｂ））。
換バッテリーパック１０は、汎用の電池と同じ外形寸法
でプラスチックなどの絶縁材料からなる絶縁ケ−ス１
に、銅やニッケル合金などの良導体からなる正極端子Ｔ
ａと負極端子Ｔｂとが設けられた外観を有している。そ
の内部構成は、リチウムイオン二次電池２、リチウムイ
オン二次電池２の充電・放電時に電圧を調整するための
電圧変換器３、及びリチウムイオン二次電池の過充電と
過放電とを防止するための保護素子４を内蔵した構成と
なっている（図１（ｂ））。
【００１８】バッテリーパック１０に内蔵された電圧変
換器３は、図２に示すように、放電時に、リチウムイオ
ン二次電池２の出力電圧を３分の１に変換して外部端子
側に出力し、且つ充電時に、外部端子側からの入力電圧
を３倍に変換し、リチウムイオン二次電池２に出力する
ための第１の電圧変換素子３ａと、充電時にリチウムイ
オン二次電池２側の電圧が４．２Ｖを超えないように制
御するための第２の電圧変換素子３ｂと、更に放電時に
外部端子側の電圧が約１．５Ｖを超えないように制御す
るための第３の電圧変換素子３ｃとから構成する。
換器３は、図２に示すように、放電時に、リチウムイオ
ン二次電池２の出力電圧を３分の１に変換して外部端子
側に出力し、且つ充電時に、外部端子側からの入力電圧
を３倍に変換し、リチウムイオン二次電池２に出力する
ための第１の電圧変換素子３ａと、充電時にリチウムイ
オン二次電池２側の電圧が４．２Ｖを超えないように制
御するための第２の電圧変換素子３ｂと、更に放電時に
外部端子側の電圧が約１．５Ｖを超えないように制御す
るための第３の電圧変換素子３ｃとから構成する。
【００１９】なお、保護素子４は、具体的には充電時に
リチウムイオン二次電池２側の電圧が約４．２Ｖを超え
ないようにする過電圧充電の保護機能と、放電時にリチ
ウムイオン二次電池側の電圧が約３Ｖを下回らないよう
にする過電圧放電の保護機能とを有する。
リチウムイオン二次電池２側の電圧が約４．２Ｖを超え
ないようにする過電圧充電の保護機能と、放電時にリチ
ウムイオン二次電池側の電圧が約３Ｖを下回らないよう
にする過電圧放電の保護機能とを有する。
【００２０】以上のような電圧変換器３あるいは各電圧
変換素子（３ａ、３ｂ、３ｃ）や保護素子４は、公知の
素子を利用することができる。
変換素子（３ａ、３ｂ、３ｃ）や保護素子４は、公知の
素子を利用することができる。
【００２１】図２のバッテリーパック１０は、それを電
子機器本体５に接続し、本体５の電源をＯＮ状態とする
と放電を開始する。また、バッテリーパック１０を充電
器６に接続し、充電器の電源をＯＮ状態とすると充電を
開始する。以下に、バッテリーパックの放電操作及び充
電操作とともに、各構成要素の作用について詳細に説明
する。先ず、バッテリーパックの放電操作及び充電操作
について説明する。
子機器本体５に接続し、本体５の電源をＯＮ状態とする
と放電を開始する。また、バッテリーパック１０を充電
器６に接続し、充電器の電源をＯＮ状態とすると充電を
開始する。以下に、バッテリーパックの放電操作及び充
電操作とともに、各構成要素の作用について詳細に説明
する。先ず、バッテリーパックの放電操作及び充電操作
について説明する。
【００２２】（１）放電時の操作 バッテリーパック１０を負荷となる電子機器本体５に接
続し、本体５の電源をＯＮ状態とする。するとリチウム
イオン二次電池２の電圧（約４．２Ｖ）が第１の電圧変
換素子３ａにより電圧を３分の１に且つ電流が３倍に変
換され、約１．４Ｖの電圧が出力される。次に、第３の
電圧変換器３ｃにより出力電圧が約１．５Ｖ以下に制御
され、外部端子ＴａとＴｂとに出力される。
続し、本体５の電源をＯＮ状態とする。するとリチウム
イオン二次電池２の電圧（約４．２Ｖ）が第１の電圧変
換素子３ａにより電圧を３分の１に且つ電流が３倍に変
換され、約１．４Ｖの電圧が出力される。次に、第３の
電圧変換器３ｃにより出力電圧が約１．５Ｖ以下に制御
され、外部端子ＴａとＴｂとに出力される。
【００２３】（２）充電時の操作 バッテリーパック１０を専用の充電器６に接続する。充
電器６から約１．５Ｖの電圧が外部端子ＴａとＴｂとの
間に印加され、第１の電圧変換素子３ａにより充電電圧
が３倍に変換されて約４．５Ｖの電圧が出力される。次
に、第２の電圧変換器３ｂにより電圧が約４．２Ｖに変
換され、リチウムイオン二次電池２に充電される。従っ
て、バッテリーパック１０をニッカド電池用の充電器に
接続すると、充電器の出力電圧が約１．５Ｖであるた
め、専用の充電器と同様に充電することができる。
電器６から約１．５Ｖの電圧が外部端子ＴａとＴｂとの
間に印加され、第１の電圧変換素子３ａにより充電電圧
が３倍に変換されて約４．５Ｖの電圧が出力される。次
に、第２の電圧変換器３ｂにより電圧が約４．２Ｖに変
換され、リチウムイオン二次電池２に充電される。従っ
て、バッテリーパック１０をニッカド電池用の充電器に
接続すると、充電器の出力電圧が約１．５Ｖであるた
め、専用の充電器と同様に充電することができる。
【００２４】次に、バッテリーパックを構成する各素子
の作用について詳細に説明する。
の作用について詳細に説明する。
【００２５】（ａ）第１の電圧変換素子の作用 第１の電圧変換素子３ａは、外部端子側の電圧が１．１
Ｖ以下、または１．５Ｖ以上になった定められたある時
間の間、リチウムイオン二次電池の電圧（約４．２Ｖ）
を３分の１（約１．４Ｖ）にし且つ電流を３倍に変換す
る。図３に示すように、電圧の変換は、リチウムイオン
電池側では直列接続３個のコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ
３）を、それぞれ外部端子側に直接に接続することによ
り行う。このため、電圧は３分の１に、電流容量は３倍
になる。第１の電圧変換素子３ａは、外部端子側の電圧
が１．１Ｖ〜１．５Ｖの時には電圧変換の動作を停止
し、余分な電流を消費しないようにする。
Ｖ以下、または１．５Ｖ以上になった定められたある時
間の間、リチウムイオン二次電池の電圧（約４．２Ｖ）
を３分の１（約１．４Ｖ）にし且つ電流を３倍に変換す
る。図３に示すように、電圧の変換は、リチウムイオン
電池側では直列接続３個のコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ
３）を、それぞれ外部端子側に直接に接続することによ
り行う。このため、電圧は３分の１に、電流容量は３倍
になる。第１の電圧変換素子３ａは、外部端子側の電圧
が１．１Ｖ〜１．５Ｖの時には電圧変換の動作を停止
し、余分な電流を消費しないようにする。
【００２６】なお、第１の電圧変換素子３ａは、充電時
も放電時も同じ作用に基づいて電圧を変換するので、充
電時と放電時とで動作を切り替える必要がない。
も放電時も同じ作用に基づいて電圧を変換するので、充
電時と放電時とで動作を切り替える必要がない。
【００２７】このような第１の電圧変換素子３ａの放電
時の作用について、図３を参照しながらより詳細に説明
する。なお、スイッチングの制御は、公知の制御回路で
行うことができる。
時の作用について、図３を参照しながらより詳細に説明
する。なお、スイッチングの制御は、公知の制御回路で
行うことができる。
【００２８】（第１の電圧変換素子３ａの放電時の作
用）バッテリーパックを本体に接続し、放電開始する
と、外部端子電圧が１．１Ｖ以下となり、制御回路が電
圧変換のためのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の動作を次のよ
うに起動する。まず、スイッチＳＷ１をオン状態とする
と、リチウムイオン二次電池の電圧約４．２Ｖが直列接
続されたコンデンサＣ１、コンデンサＣ２及びコンデン
サＣ３に印加され、それぞれのコンデンサの両側にはそ
れぞれ約１．４Ｖの電位差が生ずる。従って、リチウム
イオン二次電池の電圧（約４．２Ｖ）が３分の１に変換
され、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２及びコンデンサ
Ｃ３の電圧がそれぞれ約１．４Ｖとなる。
用）バッテリーパックを本体に接続し、放電開始する
と、外部端子電圧が１．１Ｖ以下となり、制御回路が電
圧変換のためのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の動作を次のよ
うに起動する。まず、スイッチＳＷ１をオン状態とする
と、リチウムイオン二次電池の電圧約４．２Ｖが直列接
続されたコンデンサＣ１、コンデンサＣ２及びコンデン
サＣ３に印加され、それぞれのコンデンサの両側にはそ
れぞれ約１．４Ｖの電位差が生ずる。従って、リチウム
イオン二次電池の電圧（約４．２Ｖ）が３分の１に変換
され、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２及びコンデンサ
Ｃ３の電圧がそれぞれ約１．４Ｖとなる。
【００２９】次に、スイッチＳＷ１をオフ状態とした後
にスイッチＳＷ２をオン状態とすると、コンデンサＣ１
の電圧（約１．４Ｖ）がコンデンサＣ５に印加され、そ
の電圧が約１．４Ｖになる。
にスイッチＳＷ２をオン状態とすると、コンデンサＣ１
の電圧（約１．４Ｖ）がコンデンサＣ５に印加され、そ
の電圧が約１．４Ｖになる。
【００３０】次に、スイッチＳＷ２をオフ状態とした後
にスイッチＳＷ３をオン状態とすると、コンデンサＣ２
の電圧（約１．４Ｖ）がコンデンサＣ５に印加され、そ
の電圧が約１．４Ｖになる。
にスイッチＳＷ３をオン状態とすると、コンデンサＣ２
の電圧（約１．４Ｖ）がコンデンサＣ５に印加され、そ
の電圧が約１．４Ｖになる。
【００３１】次に、スイッチＳＷ３をオフ状態とした後
にスイッチＳＷ４をオン状態とすると、コンデンサＣ３
の電圧（約１．４Ｖ）がコンデンサＣ５に印加され、そ
の電圧が約１．４Ｖになる。
にスイッチＳＷ４をオン状態とすると、コンデンサＣ３
の電圧（約１．４Ｖ）がコンデンサＣ５に印加され、そ
の電圧が約１．４Ｖになる。
【００３２】次にスイッチＳＷ４をオフ状態とする。こ
の後、最初から同じ動作を繰り返す。
の後、最初から同じ動作を繰り返す。
【００３３】（第１の電圧変換素子３ａの充電時の作
用）バッテリーパックを充電器に接続すると、外部端子
電圧が１．５Ｖ以上となり、制御回路が電圧変換のため
のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の動作を次のように起動す
る。先ず、スイッチＳＷ２をオン状態とすると、外部端
子側のコンデンサＣ５の電圧（約１．５Ｖ）がコンデン
サＣ１に印加される。このとき、コンデンサＣ１の電圧
は約１．５Ｖになる。次に、スイッチＳＷ２がオフ状態
になった後、スイッチＳＷ３がオン状態になり、外部端
子側のコンデンサＣ５の電圧約１．５ＶがコンデンサＣ
２に印加される。このとき、コンデンサＣ２の電圧は約
１．５Ｖになる。
用）バッテリーパックを充電器に接続すると、外部端子
電圧が１．５Ｖ以上となり、制御回路が電圧変換のため
のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の動作を次のように起動す
る。先ず、スイッチＳＷ２をオン状態とすると、外部端
子側のコンデンサＣ５の電圧（約１．５Ｖ）がコンデン
サＣ１に印加される。このとき、コンデンサＣ１の電圧
は約１．５Ｖになる。次に、スイッチＳＷ２がオフ状態
になった後、スイッチＳＷ３がオン状態になり、外部端
子側のコンデンサＣ５の電圧約１．５ＶがコンデンサＣ
２に印加される。このとき、コンデンサＣ２の電圧は約
１．５Ｖになる。
【００３４】次に、スイッチＳＷ３がオフ状態になった
後、スイッチＳＷ４がオン状態になり、外部端子側のコ
ンデンサＣ５の電圧約１．５ＶがコンデンサＣ３に印加
される。このとき、コンデンサＣ３の電圧は約１．５Ｖ
になる。
後、スイッチＳＷ４がオン状態になり、外部端子側のコ
ンデンサＣ５の電圧約１．５ＶがコンデンサＣ３に印加
される。このとき、コンデンサＣ３の電圧は約１．５Ｖ
になる。
【００３５】次に、スイッチＳＷ４をオフ状態とした後
にスイッチＳＷ１をオン状態とし、直列接続されたコン
デンサＣ１、コンデンサＣ２及びコンデンサＣ３の全体
の両側に電圧約４．５ＶがコンデンサＣ４とリチウムイ
オン二次電池側に印加される。このことは、コンデンサ
Ｃ１、コンデンサＣ２及びコンデンサＣ３のそれぞれに
印加された電圧（約１．５Ｖ）が３倍になったことを意
味する。
にスイッチＳＷ１をオン状態とし、直列接続されたコン
デンサＣ１、コンデンサＣ２及びコンデンサＣ３の全体
の両側に電圧約４．５ＶがコンデンサＣ４とリチウムイ
オン二次電池側に印加される。このことは、コンデンサ
Ｃ１、コンデンサＣ２及びコンデンサＣ３のそれぞれに
印加された電圧（約１．５Ｖ）が３倍になったことを意
味する。
【００３６】次に、スイッチＳＷ１をオフ状態とする。
この後、最初から同じ動作を繰り返す。
この後、最初から同じ動作を繰り返す。
【００３７】（第２の電圧変換素子３ｂの作用）第１の
電圧変換素子３ａのリチウムイオン電池側の電圧が約
４．２Ｖよりも大きい場合、リチウムイオン二次電池側
の電圧が約４．２Ｖを超えないようにするため、図４に
示すように、充電電流を制御回路でオン・オフ制御す
る。即ち、リチウムイオン二次電池側の電圧が約４．２
Ｖよりも大きくなった場合、ＦＥＴのゲート電圧を０Ｖ
にして、充電電流を遮断する。従って、充電末期には、
リチウムイオン二次電池の電圧が約４．２Ｖに安定し、
満充電状態になるまでＦＥＴはオン・オフ動作を周期的
に繰り返す。
電圧変換素子３ａのリチウムイオン電池側の電圧が約
４．２Ｖよりも大きい場合、リチウムイオン二次電池側
の電圧が約４．２Ｖを超えないようにするため、図４に
示すように、充電電流を制御回路でオン・オフ制御す
る。即ち、リチウムイオン二次電池側の電圧が約４．２
Ｖよりも大きくなった場合、ＦＥＴのゲート電圧を０Ｖ
にして、充電電流を遮断する。従って、充電末期には、
リチウムイオン二次電池の電圧が約４．２Ｖに安定し、
満充電状態になるまでＦＥＴはオン・オフ動作を周期的
に繰り返す。
【００３８】（第３の電圧変換素子３ｃの作用）第１の
電圧変換器３ａの外部端子側の電圧が約１．５Ｖよりも
大きい場合、外部端子側の電圧が約１．５Ｖを超えない
ようにするため、図５に示すように、放電電流を制御回
路でオン・オフ制御する。即ち、第１の電圧変換器３ａ
が故障し、外部端子側の電圧が約１．５Ｖを超えるよう
になった場合、ＦＥＴのゲート電圧を０Ｖにして、放電
電流を遮断する。従って、第１の電圧変換器３ａが故障
し、第１の電圧変換器３ａの外部端子側の電圧が約１．
５Ｖより大きい場合、ＦＥＴはオン・オフ動作を周期的
に繰り返す。
電圧変換器３ａの外部端子側の電圧が約１．５Ｖよりも
大きい場合、外部端子側の電圧が約１．５Ｖを超えない
ようにするため、図５に示すように、放電電流を制御回
路でオン・オフ制御する。即ち、第１の電圧変換器３ａ
が故障し、外部端子側の電圧が約１．５Ｖを超えるよう
になった場合、ＦＥＴのゲート電圧を０Ｖにして、放電
電流を遮断する。従って、第１の電圧変換器３ａが故障
し、第１の電圧変換器３ａの外部端子側の電圧が約１．
５Ｖより大きい場合、ＦＥＴはオン・オフ動作を周期的
に繰り返す。
【００３９】（ｂ）保護素子の作用 （過充電保護機能）リチウムイオン二次電池の電圧が約
４．２Ｖよりも大きい場合、リチウムイオン二次電池側
の電圧を約４．２Ｖ以下にするため、図６に示すよう
に、充電電流を遮断する。仮に第２の電圧変換素子３ｂ
が故障して、リチウムイオン二次電池側の電圧が約４．
２Ｖを超えてしまった場合、充電電流遮断用のＦＥＴ１
のゲート電圧を０Ｖにすることにより充電電流を遮断す
る。
４．２Ｖよりも大きい場合、リチウムイオン二次電池側
の電圧を約４．２Ｖ以下にするため、図６に示すよう
に、充電電流を遮断する。仮に第２の電圧変換素子３ｂ
が故障して、リチウムイオン二次電池側の電圧が約４．
２Ｖを超えてしまった場合、充電電流遮断用のＦＥＴ１
のゲート電圧を０Ｖにすることにより充電電流を遮断す
る。
【００４０】（過放電保護機能）リチウムイオン電池の
電圧が約３Ｖよりも小さい場合、放電を停止するため、
放電電流を遮断する。仮に、放電末期にリチウムイオン
二次電池側の電圧が約３Ｖよりも小さくなった場合、放
電電流遮断用のＦＥＴ２のゲート電圧を０Ｖにして、放
電電流を遮断する。
電圧が約３Ｖよりも小さい場合、放電を停止するため、
放電電流を遮断する。仮に、放電末期にリチウムイオン
二次電池側の電圧が約３Ｖよりも小さくなった場合、放
電電流遮断用のＦＥＴ２のゲート電圧を０Ｖにして、放
電電流を遮断する。
【００４１】以上、本発明の一次互換バッテリーパック
について説明したが、本発明は以上の態様に制限されな
い。例えば、外部端子電圧がリチウムイオン二次電池よ
りも高いバッテリーパックへ応用することができる。例
えば、リチウムイオン二次電池の電圧を２倍以上に変換
する電圧変換器を内蔵すれば、１個のセルでリチウムイ
オン二次電池のセル電圧３〜４Ｖよりも高い出力電圧の
外部端子のバッテリーパックを実現することができる。
例えば、１個のセルで９Ｖの箱形一次電池００６Ｐと互
換性のあるバッテリーパックを実現することができる。
について説明したが、本発明は以上の態様に制限されな
い。例えば、外部端子電圧がリチウムイオン二次電池よ
りも高いバッテリーパックへ応用することができる。例
えば、リチウムイオン二次電池の電圧を２倍以上に変換
する電圧変換器を内蔵すれば、１個のセルでリチウムイ
オン二次電池のセル電圧３〜４Ｖよりも高い出力電圧の
外部端子のバッテリーパックを実現することができる。
例えば、１個のセルで９Ｖの箱形一次電池００６Ｐと互
換性のあるバッテリーパックを実現することができる。
【００４２】
【発明の効果】本発明の一次電池互換バッテリーパック
は、ニッケル水素電池に比べ高い出力電圧を有し且つ高
いエネルギー密度のリチウムイオン二次電池を内蔵して
いるにも関わらず、電圧変換器と保護素子とを備えてい
るので、汎用の一次電池であるアルカリ単三電池などと
互換することができ、ニッケル水素電池用の一般的な充
電器を使用して充電することができる。
は、ニッケル水素電池に比べ高い出力電圧を有し且つ高
いエネルギー密度のリチウムイオン二次電池を内蔵して
いるにも関わらず、電圧変換器と保護素子とを備えてい
るので、汎用の一次電池であるアルカリ単三電池などと
互換することができ、ニッケル水素電池用の一般的な充
電器を使用して充電することができる。
【００４３】また、一次電池互換バッテリーパックに内
蔵されているリチウムイオン二次電池は、ニッケル水素
電池のようなメモリー効果を有していない。従って、本
発明のバッテリーパックは、放電途中から充電しても満
充電し、十分な放電容量を確保することが可能である。
蔵されているリチウムイオン二次電池は、ニッケル水素
電池のようなメモリー効果を有していない。従って、本
発明のバッテリーパックは、放電途中から充電しても満
充電し、十分な放電容量を確保することが可能である。
【００４４】また、リチウムイオン二次電池は、ニッケ
ル水素電池よりも自己放電量が少ない。従って、本発明
のバッテリーパックは、充電後における容量保持特性に
優れている。また、リチウムイオン二次電池はニッケル
水素電池よりも比重が小さく、軽量化することができ
る。
ル水素電池よりも自己放電量が少ない。従って、本発明
のバッテリーパックは、充電後における容量保持特性に
優れている。また、リチウムイオン二次電池はニッケル
水素電池よりも比重が小さく、軽量化することができ
る。
【図１】本発明の一次電池互換バッテリーパックの外観
図（同図（ａ））と内部構成図（同図（ｂ））である。
図（同図（ａ））と内部構成図（同図（ｂ））である。
【図２】本発明で使用する電圧変換器のブロック図であ
る。
る。
【図３】本発明で使用する電圧変換器を構成する第１の
電圧変換素子の回路図である。
電圧変換素子の回路図である。
【図４】本発明で使用する電圧変換器を構成する第２の
電圧変換素子の回路図である。
電圧変換素子の回路図である。
【図５】本発明で使用する電圧変換器を構成する第３の
電圧変換素子の回路図である。
電圧変換素子の回路図である。
【図６】本発明で使用する保護素子の回路図である。
１ 絶縁ケース、２ リチウムイオン二次電池、３ 電
圧変換器、４ 保護素子
圧変換器、４ 保護素子
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁ケースにリチウムイオン二次電池が
内蔵され、該絶縁ケースの外表面に正極端子と負極端子
とからなる外部端子が設けられたバッテリーパックであ
って、リチウムイオン二次電池と外部端子との間に、リ
チウムイオン二次電池の充電・放電時に電圧を調整する
ための電圧変換器と、リチウムイオン二次電池の過充電
と過放電とを防止するための保護素子とが設けられてい
ることを特徴とする一次電池互換バッテリーパック。 - 【請求項２】 放電時にはリチウムイオン二次電池の電
圧を略３分の１に変換して外部端子側に出力し、充電時
には外部端子側の電圧を略３倍に変換してリチウムイオ
ン二次電池側に出力するための第１の電圧変換素子と、
充電時にリチウムイオン二次電池側の電圧が約４．２Ｖ
を超えないように制御するための第２の電圧変換素子
と、放電時に外部端子側の電圧が１．５Ｖを超えないよ
うに制御するための第３の電圧変換素子とから構成され
ている請求項１記載の一次電池互換バッテリーパック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9342980A JPH11185824A (ja) | 1997-10-15 | 1997-12-12 | 一次電池互換バッテリーパック |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-281569 | 1997-10-15 | ||
| JP28156997 | 1997-10-15 | ||
| JP9342980A JPH11185824A (ja) | 1997-10-15 | 1997-12-12 | 一次電池互換バッテリーパック |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11185824A true JPH11185824A (ja) | 1999-07-09 |
Family
ID=26554236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9342980A Pending JPH11185824A (ja) | 1997-10-15 | 1997-12-12 | 一次電池互換バッテリーパック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11185824A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006045234A1 (fr) * | 2004-10-28 | 2006-05-04 | Icta Limited | Batterie rechargeable aux ions de lithium avec équipement abaisseur de tension |
| WO2011034201A1 (en) | 2009-09-17 | 2011-03-24 | Hitachi Koki Co., Ltd. | Battery pack and power tool using the same |
| KR101097262B1 (ko) | 2009-12-28 | 2011-12-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 팩, 이의 충전방법 |
| JP2016537794A (ja) * | 2013-09-23 | 2016-12-01 | シェンジェン・マイゲソン・エレクトリカル・カンパニー・リミテッド | リチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池及びその制御方法 |
| JP2017538460A (ja) * | 2014-10-15 | 2017-12-28 | エシコン エルエルシーＥｔｈｉｃｏｎ ＬＬＣ | 電力プロファイルエミュレーション機能を備えた外科用器具電池パック |
-
1997
- 1997-12-12 JP JP9342980A patent/JPH11185824A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006045234A1 (fr) * | 2004-10-28 | 2006-05-04 | Icta Limited | Batterie rechargeable aux ions de lithium avec équipement abaisseur de tension |
| WO2011034201A1 (en) | 2009-09-17 | 2011-03-24 | Hitachi Koki Co., Ltd. | Battery pack and power tool using the same |
| KR101097262B1 (ko) | 2009-12-28 | 2011-12-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 팩, 이의 충전방법 |
| US8633677B2 (en) | 2009-12-28 | 2014-01-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Battery pack and method of charging battery pack |
| JP2016537794A (ja) * | 2013-09-23 | 2016-12-01 | シェンジェン・マイゲソン・エレクトリカル・カンパニー・リミテッド | リチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池及びその制御方法 |
| US10103412B2 (en) | 2013-09-23 | 2018-10-16 | Shenzhen Maigesong Electrical Technology Co. Ltd | Universal rechargeable battery constituted by employing lithium-ion battery and control method |
| JP2017538460A (ja) * | 2014-10-15 | 2017-12-28 | エシコン エルエルシーＥｔｈｉｃｏｎ ＬＬＣ | 電力プロファイルエミュレーション機能を備えた外科用器具電池パック |
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