JP3666037B2

JP3666037B2 - battery pack

Info

Publication number: JP3666037B2
Application number: JP27933894A
Authority: JP
Inventors: 守彦林
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-11-14
Filing date: 1994-11-14
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2020-06-29
Also published as: JPH08138754A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、携帯用の電話機、パーソナルコンピュータやＶＴＲ一体型ビデオカメラ等に使用されるバッテリーパックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用の電話機、パーソナルコンピュータやＶＴＲ一体型ビデオカメラ等に使用されるバッテリーパックとしては、従来からニッケルカドミウムまたはニッケル水素を用いたバッテリーセルによるものが多く使用されている。ここでこのようなニッケルカドミウムまたはニッケル水素を用いたバッテリーセルの充放電特性（電圧−充放電容量（Ａｈ）特性）は例えば図２に示すようになっている。
【０００３】
すなわちこの図２からも明らかなように、ニッケルカドミウムを用いたバッテリーセルと、ニッケル水素を用いたバッテリーセルとでは、充放電時の電圧挙動が、電気容量の違いを別として略同じ充放電特性となっている。従ってこれらのバッテリーセルによるバッテリーパックは互換性があり、いずれか一方の充放電特性に合わせて作られた充電器及び装置に共通に使用できるものである。
【０００４】
これは特に放電特性において、放電末期の放電電圧の低下が急峻であることから、その直前の電圧を検出してバッテリーパックの消耗の警報等を発生することができ、このような警報手段も共通に使用することができるものである。また充電特性においては、いずれのバッテリーセルも例えば高い電圧を用いた急速充電が可能であり、充電電圧の制御は比較的自由度が高いものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のニッケルカドミウム等を用いた従来のバッテリーセルに対して、リチウムイオンを用いたバッテリーセルが実用化されている。
【０００６】
このようなリチウムイオンを用いたバッテリーセルは、例えば単セル当たりの平均放電電圧が３．６Ｖと高く、これは上述の従来のバッテリーセルの約３倍であり、例えば所望の電圧（３．６Ｖ）を得るために従来のバッテリーセルでは３個を直列に設ける必要があったものが、１個で足りることになる。
【０００７】
また、上述のニッケルカドミウム等を用いた従来のバッテリーセルとの比較では、同じ放電容量とした場合に、リチウムイオンを用いたバッテリーセルは、体積比で約３０％小さくなり、重量比で約３５％軽くなり、よりコンパクトなバッテリーパックの設計を可能にすることができる。
【０００８】
さらにリチウムイオンを用いたバッテリーセルは、ニッケルカドミウム等を用いた従来のバッテリーセルの最大の問題点であったメモリー効果（使用時間が次第に短くなる）がなく、従っていわゆるリフレッシュ放電回路等が不要で、いつでも簡単に充電を行うことができる、等々の優れた特徴を有するものである。
【０００９】
ところがこのようなリチウムイオンを用いたバッテリーセルにおいて、充電を行う際には、４．２Ｖ±０．０５Ｖの極めて安定化された定電圧定電流が必要とされる。従って充電器には、このような定電圧定電流を発生することのできる特別な構成が要求される。
【００１０】
また、リチウムイオンを用いたバッテリーセルの放電電圧の特性（電圧−残存容量（％）特性）は、例えば図３に示すように、放電容量に応じて連続的に変化する充放電特性となっている。このためバッテリー残量の検出は容易であるが、反面、放電電圧が大幅に（１Ｖ以上）変動することになり、装置側でこの電圧を安定化する必要が生じる。
【００１１】
従ってこのようなリチウムイオンを用いたバッテリーセルは、従来のニッケルカドミウム等を用いたバッテリーセルとの互換性がなく、リチウムイオンを用いたバッテリーセルを使用するための電圧安定化回路等の設けられた、特別な仕様の装置にしか利用できないものであった。
【００１２】
なお、さらにこの他のバッテリーセルにおいても、充電電圧の特性及び放電電圧の特性が異なる場合には、在来のバッテリーセルとの互換性は得られない。従ってこのようなバッテリーセルを使用する場合には、それぞれのバッテリーセルごとに特定の構成の充電器や、特別な仕様の装置が要求されることになる。
【００１３】
この出願はこのような点に鑑みて成されたものであって、解決しようとする問題点は、従来の装置では、充電電圧の特性及び放電電圧の特性が異なる場合に、それぞれのバッテリーセルごとに特定の構成の充電器や特別な仕様の装置が要求されるというものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の手段は、充電可能な任意の一の充放電特性を有する単一または複数のバッテリーセル１と、充放電端子２₊、２_-と、電圧変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ５）とを有し、上記充放電端子に入力される充電電力を上記電圧変換回路にて上記任意の一の充放電特性の充電電圧に変換して上記単一または複数のバッテリーセルに印加して充電を行うと共に、上記単一または複数のバッテリーセルからの放電電力を上記電圧変換回路にて任意の他の充放電特性の放電電圧に変換して上記充放電端子に出力するようにしたバッテリーパックであって、上記充放電端子の電圧を監視する手段（比較回路７）を有し、上記手段で検出された端子電圧が所定値以上のときは上記充放電端子に入力される充電電力を上記電圧変換回路を通じて上記単一または複数のバッテリーセルに供給し、上記手段で検出された端子電圧が所定値以下のときは上記単一または複数のバッテリーセルからの放電電力を上記電圧変換回路を通じて上記充放電端子に出力する構成としたことを特徴とするバッテリーパックである。
【００１５】
本発明による第２の手段は、第１の手段記載のバッテリーパックにおいて、上記充電電圧への変換は、上記任意の一の充放電特性の充電特性に合致するように行うことを特徴とするバッテリーパックである。
【００１６】
本発明による第３の手段は、第１の手段記載のバッテリーパックにおいて、上記放電電圧への変換は、上記任意の他の充放電特性の放電特性曲線を模擬するように行うことを特徴とするバッテリーパックである。
【００１７】
本発明による第４の手段は、第２または３の手段記載のバッテリーパックにおいて、上記充電または放電電圧の変換は、上記電圧変換回路の参照電圧を上記任意の一または他の充放電特性の特性曲線に沿って変化させて行うことを特徴とするバッテリーパックである。
【００１８】
本発明による第５の手段は、第４の手段記載のバッテリーパックにおいて、上記電圧変換回路の参照電圧の発生は、アナログまたはデジタル方式の電圧発生手段（参照電圧の発生回路６）によって行うことを特徴とするバッテリーパックである。
【００１９】
【作用】
これによれば、充電可能な任意の一の充放電特性を有する単一または複数のバッテリーセルと、充放電端子と、電圧変換回路とを有し、充放電端子に入力される充電電力を電圧変換回路にて任意の一の充放電特性の充電電圧に変換して単一または複数のバッテリーセルに印加して充電を行うと共に、単一または複数のバッテリーセルからの放電電力を電圧変換回路にて任意の他の充放電特性の放電電圧に変換して充放電端子に出力するようにしたことによって、任意の一の充放電特性のバッテリーセルを他の充放電特性のバッテリーセルとして使用することができる。
【００２０】
また、充放電端子の電圧を監視する手段を有し、この手段で検出された端子電圧が所定値以上のときは充放電端子に入力される充電電力が電圧変換回路を通じて単一または複数のバッテリーセルに供給され、この手段で検出された端子電圧が所定値以下のときは単一または複数のバッテリーセルからの放電電力が電圧変換回路を通じて充放電端子に出力される構成としたことによって、充電時と放電時に１個の電圧変換回路を有効に利用することができる。
【００２１】
さらに、充電電圧への変換を任意の一の充放電特性の充電特性に合致するように行うことによって、任意に入力される充電電力を一の充放電特性のバッテリーセルに良好に充電することができる。
【００２２】
また、放電電圧への変換を任意の他の充放電特性の放電特性曲線を模擬するように行うことによって、任意のバッテリーセルからの放電電力を他の充放電特性のバッテリーセルを用いる仕様の装置に良好に供給することができる。
【００２３】
さらに、充電または放電電圧の変換を電圧変換回路の参照電圧を任意の一または他の充放電特性の特性曲線に沿って変化させて行うことによって、これらの電圧の変換を簡単な構成で良好に行うことができる。
【００２４】
また、電圧変換回路の参照電圧の発生をアナログまたはデジタル方式の電圧発生手段によって行うことによって、このような参照電圧の発生を簡単な構成で安定に行うことができる。
【００２５】
【実施例】
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図１は本発明によるバッテリーパック１０の構成の一例を示すブロック図である。この図１において、１は充電可能な任意の一の充放電特性を有する単一または複数のバッテリーセル、例えばリチウムイオンを用いたバッテリーセルである。また２₊、２_-は充電電力の入力及び放電電力の出力を行う充放電端子である。
【００２６】
この充放電端子２₊、２_-の内の端子２₊が、切り換えスイッチ３の一方の固定接点３ａに接続されると共に、切り換えスイッチ４の他方の固定接点４ｂに接続される。この切り換えスイッチ４の可動接点が電圧変換回路を構成するＤＣ−ＤＣコンバータ５の入力（ＩＮ）に接続され、またこのＤＣ−ＤＣコンバータ５の出力（ＯＵＴ）が切り換えスイッチ３の可動接点に接続される。
【００２７】
さらに切り換えスイッチ４の一方の固定接点４ａがバッテリーセル１の正極（＋）に接続されると共に、このバッテリーセル１の正極（＋）が切り換えスイッチ３の他方の固定接点３ｂに接続される。またスイッチ４の可動接点が参照電圧の発生回路６に接続され、この発生回路６の出力がＤＣ−ＤＣコンバータ５の参照入力（Ｒｅｆ）に接続される。
【００２８】
また、端子２₊がその電圧を監視するための比較回路７に接続され、この比較回路７の出力が切り換えスイッチ３、４及び発生回路６に接続される。なお、充放電端子２_-が、バッテリーセル１の負極（−）とＤＣ−ＤＣコンバータ５及び発生回路６の接地（ＧＮＤ）に接続される。また比較回路７自体の電源はバッテリーセル１の正極（＋）または充放電端子２₊のいづれか高い方より供給される。
【００２９】
そしてこの構成において、まず充電時には端子２₊には放電時のバッテリーパック１０の出力電圧以上の電圧が印加され、この電圧が所定値以上であるときに比較回路７で判別が行われる。この比較回路７の出力が切り換えスイッチ３、４に供給されて、これらの切り換えスイッチ３、４が図示とは逆に切り換えられる。
【００３０】
また比較回路７の出力が発生回路６に供給されて、例えば４．２Ｖ±０．０５Ｖの定電圧定電流がＤＣ−ＤＣコンバータ５で形成されるようにするための参照電圧が発生される。そしてこの参照電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ５の参照入力（Ｒｅｆ）に供給される。
【００３１】
従ってこの構成において、充電時には端子２₊に印加される充電電圧が、切り換えスイッチ４の固定接点４ｂを通じてＤＣ−ＤＣコンバータ５の入力（ＩＮ）に供給される。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ５の参照入力（Ｒｅｆ）に、例えば４．２Ｖ±０．０５Ｖ、１Ｃの定電圧定電流を形成するための参照電圧が供給される。
【００３２】
これによってＤＣ−ＤＣコンバータ５の出力（ＯＵＴ）には、充電電圧が例えば４．２Ｖ±０．０５Ｖ、１Ｃの定電圧定電流に変換された充電電力が取り出される。そしてこのＤＣ−ＤＣコンバータ５の出力（ＯＵＴ）から取り出される充電電力が、切り換えスイッチ３の固定接点３ｂを通じてバッテリーセル１の正極（＋）に供給される。
【００３３】
これに対して放電時には、端子２₊には負荷が接続され、この端子２₊にはバッテリーパック１０の放電電圧が取り出される。従ってこの電圧は上述の所定値以下であって、比較回路７からは出力が取り出されず、切り換えスイッチ３、４は図示の位置に切り換えられる。
【００３４】
従ってこの構成において、バッテリーセル１の正極（＋）からの放電電圧が、切り換えスイッチ４の固定接点４ａを通じてＤＣ−ＤＣコンバータ５の入力（ＩＮ）に供給され、ＤＣ−ＤＣコンバータ５の出力（ＯＵＴ）からの放電電圧が、切り換えスイッチ３の固定接点３ａを通じて端子２₊に取り出される。
【００３５】
それと共に発生回路６からは、リチウムイオンを用いたバッテリーセルの放電特性曲線を、例えばニッケルカドミウムまたはニッケル水素を用いたバッテリーセルの放電特性曲線に変換するための参照電圧が発生されて、この参照電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ５の参照入力（Ｒｅｆ）に供給される。
【００３６】
すなわち例えば図３に示すようなリチウムイオンを用いたバッテリーセルの放電特性曲線の各時点の電位に対して、例えば図２に示すようなニッケルカドミウムまたはニッケル水素を用いたバッテリーセルの放電特性曲線の各時点の電位に対応する参照電圧が発生される。
【００３７】
これによってＤＣ−ＤＣコンバータ５の出力（ＯＵＴ）には、バッテリーセル１の正極（＋）からの直線的に低下される放電電圧に対して、例えばニッケルカドミウムまたはニッケル水素を用いたバッテリーセルの放電特性曲線を模擬した放電電圧が発生され、この放電電圧が端子２₊に取り出される。
【００３８】
なおこのような参照電圧が発生は、バッテリーセル１の正極（＋）からの放電電圧を例えば非直線素子の回路網に供給してアナログ的に発生する。あるいはバッテリーセル１の正極（＋）からの放電電圧をＡ／Ｄ変換し、このデジタル値をＲＯＭテーブル等で所望の電圧値のデジタル値に変換し、このデジタル値をＤ／Ａ変換して発生することもできる。
【００３９】
こうして上述の構成によれば、充電可能な任意の一の充放電特性を有する単一または複数のバッテリーセル１と、充放電端子２₊、２_-と、電圧変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ５）とを有し、充放電端子に入力される充電電力を電圧変換回路にて任意の一の充放電特性の充電電圧に変換して単一または複数のバッテリーセルに印加して充電を行うと共に、単一または複数のバッテリーセルからの放電電力を電圧変換回路にて任意の他の充放電特性の放電電圧に変換して充放電端子に出力するようにしたことによって、任意の一の充放電特性のバッテリーセルを他の充放電特性のバッテリーセルとして使用することができるものである。
【００４０】
同時に、充放電端子の電圧を監視する手段（比較回路７）を有し、この手段で検出された端子電圧が所定値以上のときは充放電端子に入力される充電電力が電圧変換回路を通じて単一または複数のバッテリーセルに供給され、この手段で検出された端子電圧が所定値以下のときは単一または複数のバッテリーセルからの放電電力が電圧変換回路を通じて充放電端子に出力される構成としたことによって、充電時と放電時に１個の電圧変換回路を有効に利用することができるものである。
【００４１】
さらに、充電電圧への変換を任意の一の充放電特性の充電特性に合致するように行うことによって、任意に入力される充電電力を一の充放電特性のバッテリーセルに良好に充電することができるものである。
【００４２】
また、放電電圧への変換を任意の他の充放電特性の放電特性曲線を模擬するように行うことによって、任意のバッテリーセルからの放電電力を他の充放電特性のバッテリーセルを用いる仕様の装置に良好に供給することができるものである。
【００４３】
さらに、充電または放電電圧の変換を電圧変換回路の参照電圧を任意の一または他の充放電特性の特性曲線に沿って変化させて行うことによって、これらの電圧の変換を簡単な構成で良好に行うことができるものである。
【００４４】
また、電圧変換回路の参照電圧の発生をアナログまたはデジタル方式の電圧発生手段（参照電圧の発生回路６）によって行うことによって、このような参照電圧の発生を簡単な構成で安定に行うことができるものである。
【００４５】
すなわち上述の構成において、例えばリチウムイオンを用いたバッテリーセルを使用して、このバッテリーパック１０の充放電の特性を例えばニッケルカドミウムまたはニッケル水素を用いたバッテリーセルと同じにすることができる。
【００４６】
これによって、例えば在来のニッケルカドミウム等を用いたバッテリーセルの仕様で設計された充電器や装置に対しても、リチウムイオンを用いたバッテリーセルを使用することができ、単セル当たりの平均放電電圧が高く、体積が小さく、重量が軽く、メモリー効果がない等々のリチウムイオンを用いたバッテリーセルの優れた特徴を活かしたバッテリーパック１０を形成することができる。
【００４７】
なお上述の構成において、バッテリーセル１は上述のリチウムイオンを用いたバッテリーセルに限らず、この他の充電電圧の特性及び放電電圧の特性が異なるバッテリーセルにおいても同様に本発明を適用することができる。また放電電圧の特性も、上述のニッケルカドミウム等を用いたバッテリーセル以外の充放電特性にすることもできる。
【００４８】
さらに上述の実施例では、ＤＣ−ＤＣコンバータ５のシャットダウン機能を示していないが、近年のＤＣ−ＤＣコンバータには負荷が小さいときの消費電力が数百マイクロアンペア以下のものが開発されており、特に制御を行わなくても実用に供することができる。また、バッテリーパック１０側にパワースイッチを設けること、あるいはシャットダウン機能の制御用に端子を設けることによっても実現可能である。
【００４９】
【発明の効果】
この発明によれば、充電可能な任意の一の充放電特性を有する単一または複数のバッテリーセルと、充放電端子と、電圧変換回路とを有し、充放電端子に入力される充電電力を電圧変換回路にて任意の一の充放電特性の充電電圧に変換して単一または複数のバッテリーセルに印加して充電を行うと共に、単一または複数のバッテリーセルからの放電電力を電圧変換回路にて任意の他の充放電特性の放電電圧に変換して充放電端子に出力するようにしたことによって、任意の一の充放電特性のバッテリーセルを他の充放電特性のバッテリーセルとして使用することができるようになった。
【００５０】
同時に、充放電端子の電圧を監視する手段を有し、この手段で検出された端子電圧が所定値以上のときは充放電端子に入力される充電電力が電圧変換回路を通じて単一または複数のバッテリーセルに供給され、この手段で検出された端子電圧が所定値以下のときは単一または複数のバッテリーセルからの放電電力が電圧変換回路を通じて充放電端子に出力される構成としたことによって、充電時と放電時に１個の電圧変換回路を有効に利用することができるようになった。
【００５１】
さらに、充電電圧への変換を任意の一の充放電特性の充電特性に合致するように行うことによって、任意に入力される充電電力を一の充放電特性のバッテリーセルに良好に充電することができるようになった。
【００５２】
また、放電電圧への変換を任意の他の充放電特性の放電特性曲線を模擬するように行うことによって、任意のバッテリーセルからの放電電力を他の充放電特性のバッテリーセルを用いる仕様の装置に良好に供給することができるようになった。
【００５３】
さらに、充電または放電電圧の変換を電圧変換回路の参照電圧を任意の一または他の充放電特性の特性曲線に沿って変化させて行うことによって、これらの電圧の変換を簡単な構成で良好に行うことができるようになった。
【００５４】
また、電圧変換回路の参照電圧の発生をアナログまたはデジタル方式の電圧発生手段によって行うことによって、このような参照電圧の発生を簡単な構成で安定に行うことができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるバッテリーパックの一例の構成図である。
【図２】その説明のための図である。
【図３】その説明のための図である。
【符号の説明】
１０バッテリーパック
１充電可能な任意の一の充放電特性を有する単一または複数のバッテリーセル、例えばリチウムイオンを用いたバッテリーセル
２₊、２_- 充電電力の入力及び放電電力の出力を行う充放電端子
３、４切り換えスイッチ
５電圧変換回路を構成するＤＣ−ＤＣコンバータ
６参照電圧の発生回路
７電圧を監視するための比較回路[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a battery pack used for portable telephones, personal computers, VTR integrated video cameras, and the like.
[0002]
[Prior art]
As battery packs used for portable telephones, personal computers, VTR-integrated video cameras, etc., battery packs using nickel cadmium or nickel hydride have been widely used. Here, the charge / discharge characteristics (voltage-charge / discharge capacity (Ah) characteristics) of the battery cell using such nickel cadmium or nickel hydride are as shown in FIG. 2, for example.
[0003]
That is, as is clear from FIG. 2, the battery cell using nickel cadmium and the battery cell using nickel hydride have substantially the same charge / discharge characteristics, except for the difference in capacitance, in the voltage behavior during charge / discharge. It has become. Therefore, the battery packs using these battery cells are compatible, and can be used in common for chargers and devices made to match either one of the charge / discharge characteristics.
[0004]
This is especially because in the discharge characteristics, the discharge voltage drop at the end of discharge is steep, so that the voltage immediately before that can be detected to generate an alarm for battery pack consumption, etc. It can be used for. In addition, in terms of charging characteristics, any battery cell can be rapidly charged using, for example, a high voltage, and the control of the charging voltage has a relatively high degree of freedom.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, a battery cell using lithium ions has been put into practical use compared to the conventional battery cell using nickel cadmium or the like.
[0006]
A battery cell using such lithium ions has a high average discharge voltage per unit cell, for example, 3.6 V, which is about three times that of the conventional battery cell described above. For example, a desired voltage (3.6 V) is obtained. In the conventional battery cell, it is necessary to provide three cells in series in order to obtain (1).
[0007]
Further, in comparison with the above-described conventional battery cell using nickel cadmium or the like, the battery cell using lithium ions is reduced by about 30% by volume and about 35 by weight when the discharge capacity is the same. % Lighter, allowing for a more compact battery pack design.
[0008]
Furthermore, the battery cell using lithium ion does not have the memory effect (usage time is gradually shortened), which is the biggest problem of the conventional battery cell using nickel cadmium and the like, and therefore a so-called refresh discharge circuit is unnecessary. It can be easily charged at any time, and has excellent features.
[0009]
However, in such a battery cell using lithium ions, an extremely stabilized constant voltage and constant current of 4.2 V ± 0.05 V is required when charging. Therefore, the charger is required to have a special configuration capable of generating such constant voltage and constant current.
[0010]
Further, the discharge voltage characteristic (voltage-residual capacity (%) characteristic) of the battery cell using lithium ions is a charge / discharge characteristic that continuously changes in accordance with the discharge capacity, as shown in FIG. 3, for example. Yes. For this reason, it is easy to detect the remaining amount of the battery, but on the other hand, the discharge voltage fluctuates greatly (1 V or more), and it is necessary to stabilize this voltage on the apparatus side.
[0011]
Therefore, such a battery cell using lithium ions is not compatible with a conventional battery cell using nickel cadmium or the like, and a voltage stabilizing circuit or the like for using the battery cell using lithium ions is provided. In addition, it can only be used for devices with special specifications.
[0012]
In addition, in other battery cells, when the characteristics of the charge voltage and the characteristics of the discharge voltage are different, compatibility with the conventional battery cell cannot be obtained. Therefore, when such a battery cell is used, a charger having a specific configuration or a device having a special specification is required for each battery cell.
[0013]
This application has been made in view of the above points, and the problem to be solved is that in the conventional device, when the characteristics of the charging voltage and the characteristics of the discharging voltage are different, each battery cell is different. In addition, a charger having a specific configuration or a device having a special specification is required.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The first means according to the present invention includes a single or a plurality of battery cells 1 having any one chargeable / dischargeable characteristic, charge / discharge terminals 2 ₊ , 2 _−, and a voltage conversion circuit (DC-DC converter 5). ), And the charging power input to the charging / discharging terminal is converted into the charging voltage of the arbitrary charging / discharging characteristic by the voltage conversion circuit and applied to the single or plural battery cells. performs charging, the battery pack so as to output to the single or plurality of said charging and discharging terminal and converts the discharge voltage of any other charge and discharge characteristics and discharge power in the voltage conversion circuit from the battery cells And it has means (comparison circuit 7) which monitors the voltage of the above-mentioned charge / discharge terminal, and when the terminal voltage detected by the above-mentioned means is a predetermined value or more, the charge power inputted to the charge / discharge terminal is the above-mentioned Through voltage conversion circuit When the terminal voltage detected by the means is less than or equal to a predetermined value, the discharge power from the single or multiple battery cells is supplied to the charge / discharge terminal through the voltage conversion circuit. The battery pack is characterized in that it is configured to output .
[0015]
According to a second means of the present invention, in the battery pack according to the first means, the conversion to the charging voltage is performed so as to match the charging characteristic of the one arbitrary charging / discharging characteristic. It is a pack.
[0016]
According to a third means of the present invention, in the battery pack according to the first means, the conversion to the discharge voltage is performed so as to simulate a discharge characteristic curve of any other charge / discharge characteristics. It is a battery pack.
[0017]
According to a fourth means of the present invention, in the battery pack according to the second or third means, the conversion of the charging or discharging voltage may be performed by changing the reference voltage of the voltage conversion circuit to the characteristic of any one or other charging / discharging characteristics. The battery pack is characterized by being changed along a curve.
[0018]
According to a fifth means of the present invention, in the battery pack according to the fourth means, the reference voltage of the voltage conversion circuit is generated by an analog or digital voltage generation means (reference voltage generation circuit 6). The battery pack is characterized.
[0019]
[Action]
According to this, it has a single or a plurality of battery cells having any one chargeable / dischargeable characteristic, a charge / discharge terminal, and a voltage conversion circuit, and the charge power input to the charge / discharge terminal is converted into voltage. The converter circuit converts the charging voltage to any one of the charge / discharge characteristics and applies it to single or multiple battery cells for charging, and discharge power from the single or multiple battery cells to the voltage conversion circuit. Any other charge / discharge characteristic battery cell can be used as a battery cell with another charge / discharge characteristic by converting it to a discharge voltage with any other charge / discharge characteristic and outputting it to the charge / discharge terminal. Can do.
[0020]
Also, it has means for monitoring the voltage at the charge / discharge terminal, and when the terminal voltage detected by this means is equal to or higher than a predetermined value, the charge power input to the charge / discharge terminal is single or plural batteries through the voltage conversion circuit. When the terminal voltage supplied to the cell and detected by this means is less than or equal to a predetermined value, the discharge power from the single or multiple battery cells is output to the charge / discharge terminal through the voltage conversion circuit. One voltage conversion circuit can be used effectively at the time of discharge and discharge.
[0021]
Et al is, by performing the conversion to the charging voltage so as to match the charging characteristics of any one of the charge-discharge characteristics, good charge the charging power input to arbitrarily battery cells of one charge and discharge characteristics be able to.
[0022]
Further, by performing the conversion to the discharge voltage so as to simulate the discharge characteristics curve of any other charge-discharge characteristics, device specifications using battery cell discharge power of other charge-discharge characteristics from any of the battery cells Can be supplied satisfactorily.
[0023]
Et al is, by performing varied along the characteristic curve of the charge-discharge characteristics convert the reference voltage of the voltage conversion circuit of any one or the other of the charging or discharging voltage, the conversion of these voltages with a simple structure It can be done well.
[0024]
Further, by generating the reference voltage of the voltage conversion circuit by an analog or digital voltage generating means, it is possible to stably generate such a reference voltage with a simple configuration.
[0025]
【Example】
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FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a battery pack 10 according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a single or a plurality of battery cells having any one chargeable / dischargeable characteristic such as a battery cell using lithium ions. 2 ₊ and 2 ₋ are charging / discharging terminals for inputting charging power and outputting discharging power.
[0026]
The charge and discharge terminal 2 _+, 2 _- terminal 2 ₊ is of the, is connected to one fixed contact 3a of the change-over switch 3 is connected to the other fixed contact 4b of the switch 4. The movable contact of the changeover switch 4 is connected to the input (IN) of the DC-DC converter 5 constituting the voltage conversion circuit, and the output (OUT) of the DC-DC converter 5 is connected to the movable contact of the changeover switch 3. The
[0027]
Further, one fixed contact 4 a of the changeover switch 4 is connected to the positive electrode (+) of the battery cell 1, and the positive electrode (+) of the battery cell 1 is connected to the other fixed contact 3 b of the changeover switch 3. The movable contact of the switch 4 is connected to a reference voltage generating circuit 6, and the output of the generating circuit 6 is connected to the reference input (Ref) of the DC-DC converter 5.
[0028]
The terminal ₂₊ is connected to a comparison circuit 7 for monitoring the voltage, and the output of the comparison circuit 7 is connected to the changeover switches 3 and 4 and the generation circuit 6. The charge / discharge terminal 2 ₋ is connected to the negative electrode (−) of the battery cell 1 and the ground (GND) of the DC-DC converter 5 and the generation circuit 6. The power of the comparison circuit 7 itself is supplied from the higher one of the positive electrode (+) of the battery cell 1 and the charge / discharge terminal ₂₊ .
[0029]
In this configuration, first, at the time of charging, a voltage equal to or higher than the output voltage of the battery pack 10 at the time of discharging is applied to the terminal ₂₊ , and when this voltage is equal to or higher than a predetermined value, the comparison circuit 7 determines. The output of the comparison circuit 7 is supplied to the change-over switches 3 and 4, and these change-over switches 3 and 4 are switched in the opposite direction to those shown in the figure.
[0030]
Further, the output of the comparison circuit 7 is supplied to the generation circuit 6, and a reference voltage for generating a constant voltage constant current of, for example, 4.2V ± 0.05V by the DC-DC converter 5 is generated. This reference voltage is supplied to the reference input (Ref) of the DC-DC converter 5.
[0031]
Therefore, in this configuration, the charging voltage applied to the terminal ₂₊ during charging is supplied to the input (IN) of the DC-DC converter 5 through the fixed contact 4b of the changeover switch 4. Further, a reference voltage for forming a constant voltage and a constant current of, for example, 4.2 V ± 0.05 V and 1 C is supplied to the reference input (Ref) of the DC-DC converter 5.
[0032]
As a result, charging power whose charging voltage is converted to a constant voltage and a constant current of, for example, 4.2 V ± 0.05 V and 1 C is extracted from the output (OUT) of the DC-DC converter 5. The charging power extracted from the output (OUT) of the DC-DC converter 5 is supplied to the positive electrode (+) of the battery cell 1 through the fixed contact 3 b of the changeover switch 3.
[0033]
During discharge the contrary, the terminal 2 ₊ The load is connected, the discharge voltage of the terminal 2 ₊ battery pack 10 is in is taken. Therefore, this voltage is not more than the above-mentioned predetermined value, and no output is taken out from the comparison circuit 7, and the changeover switches 3 and 4 are switched to the positions shown in the figure.
[0034]
Therefore, in this configuration, the discharge voltage from the positive electrode (+) of the battery cell 1 is supplied to the input (IN) of the DC-DC converter 5 through the fixed contact 4a of the changeover switch 4, and the output (OUT) of the DC-DC converter 5 is supplied. ) Is taken out to the terminal ₂₊ through the fixed contact 3a of the changeover switch 3.
[0035]
At the same time, the generation circuit 6 generates a reference voltage for converting the discharge characteristic curve of the battery cell using lithium ions into the discharge characteristic curve of the battery cell using, for example, nickel cadmium or nickel hydride. The voltage is supplied to the reference input (Ref) of the DC-DC converter 5.
[0036]
That is, for example, the discharge characteristic curve of the battery cell using nickel cadmium or nickel hydride as shown in FIG. 2, for example, with respect to the potential at each point of the discharge characteristic curve of the battery cell using lithium ions as shown in FIG. A reference voltage corresponding to the potential at each time point is generated.
[0037]
As a result, for the output (OUT) of the DC-DC converter 5, the discharge of the battery cell using, for example, nickel cadmium or nickel hydride with respect to the discharge voltage linearly decreased from the positive electrode (+) of the battery cell 1. A discharge voltage simulating the characteristic curve is generated, and this discharge voltage is taken out to the terminal ₂₊ .
[0038]
Such a reference voltage is generated in an analog manner by supplying a discharge voltage from the positive electrode (+) of the battery cell 1 to a network of non-linear elements, for example. Alternatively, the discharge voltage from the positive electrode (+) of the battery cell 1 is A / D converted, this digital value is converted into a digital value of a desired voltage value using a ROM table or the like, and this digital value is generated by D / A conversion. You can also
[0039]
Thus, according to the above-described configuration, one or a plurality of battery cells 1 having any one charge / discharge characteristic that can be charged, charge / discharge terminals 2 ₊ , 2 _−, and a voltage conversion circuit (DC-DC converter 5). The charging power input to the charging / discharging terminal is converted into a charging voltage of any one charging / discharging characteristic by a voltage conversion circuit and applied to a single or a plurality of battery cells to perform charging. By changing the discharge power from a single or multiple battery cells to a discharge voltage of any other charge / discharge characteristic by a voltage conversion circuit and outputting it to the charge / discharge terminal, any one charge / discharge characteristic The battery cell can be used as a battery cell having other charge / discharge characteristics.
[0040]
At the same time , it has means (comparison circuit 7) for monitoring the voltage at the charging / discharging terminal. When the terminal voltage detected by this means is equal to or higher than a predetermined value, the charging power input to the charging / discharging terminal is simply transmitted through the voltage conversion circuit. A configuration in which discharge power from a single or a plurality of battery cells is output to a charge / discharge terminal through a voltage conversion circuit when the terminal voltage detected by this means is below a predetermined value, supplied to one or a plurality of battery cells. As a result, one voltage conversion circuit can be used effectively during charging and discharging.
[0041]
Et al is, by performing the conversion to the charging voltage so as to match the charging characteristics of any one of the charge-discharge characteristics, good charge the charging power input to arbitrarily battery cells of one charge and discharge characteristics It is something that can be done.
[0042]
Further, by performing the conversion to the discharge voltage so as to simulate the discharge characteristics curve of any other charge-discharge characteristics, device specifications using battery cell discharge power of other charge-discharge characteristics from any of the battery cells Can be supplied satisfactorily.
[0043]
Et al is, by performing varied along the characteristic curve of the charge-discharge characteristics convert the reference voltage of the voltage conversion circuit of any one or the other of the charging or discharging voltage, the conversion of these voltages with a simple structure It can be performed satisfactorily.
[0044]
Further, by generating the reference voltage of the voltage conversion circuit by analog or digital voltage generation means (reference voltage generation circuit 6), it is possible to stably generate such a reference voltage with a simple configuration. Is.
[0045]
That is, in the above-described configuration, for example, a battery cell using lithium ions is used, and the charge / discharge characteristics of the battery pack 10 can be made the same as, for example, a battery cell using nickel cadmium or nickel hydride.
[0046]
This makes it possible to use battery cells using lithium ions, even for chargers and devices designed with the specifications of battery cells using conventional nickel cadmium, etc., and the average discharge per unit cell The battery pack 10 can be formed by taking advantage of the excellent characteristics of battery cells using lithium ions such as high voltage, small volume, light weight, and no memory effect.
[0047]
In the above-described configuration, the battery cell 1 is not limited to the above-described battery cell using lithium ions, and the present invention can be similarly applied to other battery cells having different charge voltage characteristics and discharge voltage characteristics. it can. Also, the discharge voltage characteristics can be changed to charge / discharge characteristics other than the battery cell using nickel cadmium or the like.
[0048]
Furthermore, although the shutdown function of the DC-DC converter 5 is not shown in the above-described embodiment, a recent DC-DC converter having a power consumption of several hundred microamperes or less when a load is small has been developed. It can be put to practical use without any particular control. It can also be realized by providing a power switch on the battery pack 10 side or by providing a terminal for controlling the shutdown function.
[0049]
【The invention's effect】
According to this invention, it has a single or a plurality of battery cells having any one charge / discharge characteristic that can be charged, a charge / discharge terminal, and a voltage conversion circuit. The voltage conversion circuit converts the charging voltage to a single charging / discharging characteristic and applies it to single or multiple battery cells for charging, and discharges the single or multiple battery cells from the voltage conversion circuit. The battery cell having any one charge / discharge characteristic is used as the battery cell having another charge / discharge characteristic by converting the discharge voltage to any other charge / discharge characteristic and outputting the voltage to the charge / discharge terminal. I was able to do it.
[0050]
At the same time , it has means for monitoring the voltage of the charge / discharge terminal, and when the terminal voltage detected by this means is equal to or higher than a predetermined value, the charge power input to the charge / discharge terminal is single or plural batteries through the voltage conversion circuit. When the terminal voltage supplied to the cell and detected by this means is less than or equal to a predetermined value, the discharge power from the single or multiple battery cells is output to the charge / discharge terminal through the voltage conversion circuit. One voltage conversion circuit can be used effectively at the time of discharge and discharge.
[0051]
Et al is, by performing the conversion to the charging voltage so as to match the charging characteristics of any one of the charge-discharge characteristics, good charge the charging power input to arbitrarily battery cells of one charge and discharge characteristics I was able to do it.
[0052]
Further, by performing the conversion to the discharge voltage so as to simulate the discharge characteristics curve of any other charge-discharge characteristics, device specifications using battery cell discharge power of other charge-discharge characteristics from any of the battery cells Can now be fed well.
[0053]
Et al is, by performing varied along the characteristic curve of the charge-discharge characteristics convert the reference voltage of the voltage conversion circuit of any one or the other of the charging or discharging voltage, the conversion of these voltages with a simple structure It has become possible to perform well.
[0054]
In addition, by generating the reference voltage of the voltage conversion circuit using analog or digital voltage generation means, it is possible to stably generate such a reference voltage with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an example of a battery pack according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the same.
FIG. 3 is a diagram for explaining that;
[Explanation of symbols]
10 Battery pack 1 Single or multiple battery cells having any one chargeable / dischargeable characteristic such as battery cells using lithium ions 2 ₊ , 2 ₋ Charge / discharge terminals 3 and 4 for selecting input of charge power and output of discharge power 5. DC-DC converter constituting voltage conversion circuit 6. Reference voltage generating circuit 7. Comparison circuit for monitoring voltage

Claims

A single or a plurality of battery cells having any one chargeable / dischargeable characteristic, a charge / discharge terminal, and a voltage conversion circuit;
The charging power input to the charging / discharging terminal is converted into a charging voltage of the arbitrary one charging / discharging characteristic by the voltage conversion circuit and applied to the single or plural battery cells to perform charging,
A battery pack configured to convert the discharge power from the single or plural battery cells into a discharge voltage having any other charge / discharge characteristic in the voltage conversion circuit and output the discharge voltage to the charge / discharge terminal ,
Means for monitoring the voltage of the charge / discharge terminal;
When the terminal voltage detected by the means is equal to or higher than a predetermined value, the charging power input to the charge / discharge terminal is supplied to the single or plural battery cells through the voltage conversion circuit, and the terminal detected by the means A battery pack characterized in that when the voltage is equal to or lower than a predetermined value, the discharge power from the single or plural battery cells is output to the charge / discharge terminal through the voltage conversion circuit .

In claim 1 Symbol placement of the battery pack,
The battery pack is characterized in that the conversion to the charging voltage is performed so as to match the charging characteristic of the one arbitrary charging / discharging characteristic.

In claim 1 Symbol placement of the battery pack,
The battery pack is characterized in that the conversion to the discharge voltage is performed so as to simulate a discharge characteristic curve of any other charge / discharge characteristics.

The battery pack according to claim 2 or 3 ,
The battery pack characterized in that the conversion of the charging or discharging voltage is performed by changing the reference voltage of the voltage converting circuit along the characteristic curve of any one or other charging / discharging characteristics.

The battery pack according to claim 4 ,
The reference voltage of the voltage conversion circuit is generated by an analog or digital voltage generating means.