JPH06233467A - 電子機器の電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力電圧が大きく異なる為にそのまま置き換
えて使用できない２次電池と乾電池の併用を可能にす
る。 【構成】 ２次電池パック１０には３本のリチウム２次
電池を収納して内部で並列に接続するとともに、２次電
池の数だけそれぞれ独立に正極端子を設けて、リチウム
２次電池１本分の電圧（３．３〜３．６Ｖ）が取り出せ
るようになし、乾電池パック２０には乾電池を２次電池
の数と同数収納して内部で直列に接続することで、２次
電池パック１０と同じ電圧が取り出せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器の電源装置に
係り、特に２次電池と乾電池を併用できるようにした電
子機器の電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】２次電池としてはニッケル−カドミウム
電池やニッケル水素電池があって、これら２次電池の単
セル電圧は１．２Ｖであるから、単セル電圧が１．５Ｖ
の乾電池と置き換えて使用することができ、そのため各
種用途に広く用いられている。そして、乾電池の代わり
に２次電池を用いる例が実開昭６３−１２７０６８号公
報に開示されている。これは、乾電池の入っていた固定
枠に、乾電池に代えて２次電池を乾電池の数より少なく
入れて、減らした数をダミー電池として形成するととも
に、ダミー電池内部に抵抗やヒューズ等の電気素子を結
線装備したものである。

【０００３】ところで、近年になって、ニッケル−カド
ミウム電池やニッケル水素電池よりも高容量の２次電池
としてリチウム２次電池の実用化が進み、用途開発が進
められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】リチウム２次電池は、
単セル電圧が３．５Ｖであるから乾電池とそのまま置き
換えて使用することはできない。そして、従来の技術
は、前述の公報にも記載されているように、乾電池と２
次電池をそのまま置き換えて使用するものであって、乾
電池と２次電池の単セル電圧が異なる場合については何
ら考慮されていなかった。そのため、リチウム２次電池
のように、単セル電圧が乾電池と大きく異なるために、
そのまま乾電池と置き換えて使用することができない２
次電池については、乾電池との併用が困難であり、用途
が限られてしまう問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、２次電池また
は乾電池が各々収納された電池パックで駆動される電子
機器において、乾電池よりも出力電圧が高い２次電池を
収納するとともに、この２次電池を複数の群に等分して
それぞれの群で２次電池を直列に接続し、この群の数だ
け正極端子を設けた第１の電池パックと、前記２次電池
と同じ形状の乾電池を前記２次電池の数と同数収納して
直列に接続し、前記第１の電池パックと同一の形状を有
する第２の電池パックとよりなり、前記第１または第２
の電池パックのいずれか一方に識別手段を設け、前記電
子機器に前記識別手段に応動する検出手段を設けること
で上記課題を解決するものである。

【０００６】また、前記識別手段として凹部を設け、前
記検出手段としてマイクロスイッチを用いるようにして
いる。

【０００７】そして、前記２次電池としてリチウム２次
電池を用いることで上記課題を解決するものである。

【０００８】更に、前記電子機器に、電池の電圧を検出
する電圧検出手段と、該電圧検出手段によって検出され
た電圧と所定の電圧を比較する比較手段と、前記第１の
電池パックの複数の正極端子との接続をそれぞれ開閉す
る複数のスイッチ手段と、制御手段とを設け、前記検出
手段によって第１の電池パックが装着されていることを
検出したときに、前記比較手段によって電池の電圧が所
定電圧より小さいことが判定されたことに応じて、前記
複数のスイッチ手段のうち閉成するスイッチ手段を前記
制御手段により所定の順序で切り換えるようにすること
で上記課題を解決するとともに、全く新規な効果も得ら
れる構成となる。

【０００９】

【作用】本発明では、２次電池を収納した電池パックが
放電した場合に、乾電池を収納した電池パックを代わり
に装着して、電子機器を使用可能となる。

【００１０】

【実施例】図７は本発明に係る電源装置を備えたパーソ
ナルコンピュータ７０を示すものであって、このパーソ
ナルコンピュータ７０はその上面にキーボード７１と、
ヒンジによって開閉可能に取り付けられた液晶パネル７
２を備えている。またその側面には電源スイッチ７６、
フロッピーディスクドライブ７３を備えるとともに、そ
の後方に電池パック収納部７４を備えている。この電池
パック収納部７４の下端には蓋板７５が取り付けられて
おり、この蓋板７５を開いて、２次電池パック１０また
は乾電池パック２０を装着するようにしている。そし
て、このパーソナルコンピュータ７０は、２次電池パッ
ク１０によってリチウム２次電池で駆動することができ
るとともに、乾電池パック２０によって乾電池でも駆動
され得るようになっている。

【００１１】次に２次電池パック１０及び乾電池パック
２０について説明する。

【００１２】２次電池パック１０は、図１（ａ）に示す
ように断面５角形の略直方体形状であり、その内部に単
３型乾電池と同形状のリチウム２次電池を３本収納して
いる。リチウム２次電池は２次電池パック１０内で図１
（ｂ）に示す様に接続されており、２次電池パック１０
の底面１１には、それぞれが独立してリチウム２次電池
の正極に接続された正極端子１２、１３、１４と、サー
ミスタ１７に接続された温度検出用端子１５と、リチウ
ム２次電池の負極に共通に接続された負極端子１６が設
けられている。この負極端子１６とそれぞれの正極端子
の間からは、通常の使用状態において３．３〜３．６Ｖ
の電圧が取り出せるようになっている。そして、２次電
池パック１０は、リチウム２次電池が取り出せないよう
に密封構造となっている。

【００１３】また、乾電池パック２０は、図２（ａ）及
び（ｂ）に示すようにケース２１と蓋２２を備え、ケー
ス２１に蓋２２を取り付けてロック爪２３で固定するこ
とによって、２次電池パック１０と外形形状が同じにな
るように構成されている。図２（ｂ）に示すように、乾
電池パック２０内には３本の単３型乾電池２８が収納さ
れていて、乾電池パック２０内で図２（ｃ）に示す様に
直列に接続されている。乾電池パック２０の底面２４に
は、乾電池の正極に接続された正極端子２５が、２次電
池パック１０における正極端子１４と同じ位置に設けら
れ、乾電池の負極に接続された負極端子２６が２次電池
パック１０における負極端子１６と同じ位置に設けられ
ている。従って、この正負両端子間からは、通常の使用
状態において３．３〜３．６Ｖの電圧が取り出せるよう
になっている。さらに、この乾電池パック２０のケース
２１には、その底面２４の一端に凹部２７が設けられて
いて、これは後述するように２次電池パック１０と乾電
池パック２０を識別するために用いられる。

【００１４】次にパーソナルコンピュータ７０の電源と
して各電池パックを装着する場合の構成について説明す
る。

【００１５】図３に示すように、パーソナルコンピュー
タ７０の電池パック収納部７４には、２次電池パック１
０を装着することで、２次電池パック１０の正極端子１
２、１３、１４とそれぞれ接続される端子３１、３２、
３３と、２次電池パック１０の温度検出用端子１５及び
負極端子１６とそれぞれ接続される端子３４、３５が設
けられている。そして、乾電池パック２０を装着したと
きに、その凹部２７に対向する位置には検出用スイッチ
３６が設けられていて、乾電池パック２０を装着した場
合には、検出用スイッチ３６は凹部２７にはまり込んで
作動することなくオフのままであり、２次電池パック１
０を装着した場合には、検出用スイッチ３６は２次電池
パック１０の底面１１に押されてオンに作動するように
なっていて、２次電池パック１０と乾電池パック２０の
どちらが装着されているのか判別できるようになってい
る。

【００１６】次に、各電池パックをパーソナルコンピュ
ータ７０に装着したときの回路構成について、図４及び
図６を用いて説明する。

【００１７】図４は、電池パック収納部７４に２次電池
パック１０を装着した状態での、パーソナルコンピュー
タ７０の電源部３０及び２次電池パック１０の回路構成
を示している。２次電池パック１０の正極端子１２、１
３、１４と接続された端子３１、３２、３３には、それ
ぞれスイッチ３９、３８、３７及び電源スイッチ７６を
介してダイオード４０が接続されている。これらのスイ
ッチ３７乃至３９は電子スイッチであって、後述する電
池切換回路４３によって開閉制御されるようになってい
る。またダイオード４０からの出力は１本にまとめられ
て、電池出力Ｖ１として定電圧回路４２及び電池切換回
路４３に入力される。この定電圧回路４２の出力電圧Ｖ
ccは駆動電圧として電池切換回路４３に供給されてい
る。電池出力Ｖ１はまた、電池切換回路４３によって開
閉制御されるメインスイッチ４１を介して、パーソナル
コンピュータ７０本体に供給される。

【００１８】２次電池パック１０のサーミスタ１７の出
力ラインは、前述の電圧Ｖccによって所定電圧にプルア
ップされている。従って、その出力ＴＨが電池切換回路
４３に入力されて、２次電池の温度が検出されるように
なっている。電池切換回路４３には、また、検出用スイ
ッチ３６のオン／オフ情報Ｓが入力されている。

【００１９】そして、電池切換回路４３は、検出用スイ
ッチ３６からの入力Ｓのオン／オフによって、装着され
ている電池パックが２次電池パック１０か乾電池パック
２０か判別し、２次電池パック１０であれば、先ず、メ
インスイッチ４１をオンに制御しておいて、電池出力Ｖ
１を監視して、その電圧が所定電圧以下になるたびにス
イッチ３７、３８、３９を順に開閉制御し、３本の２次
電池を順に放電させるとともに、３本目の２次電池の出
力が所定電圧以下になると、信号Ａ１をハイレベルに設
定する。そして、さらに電池出力Ｖ１が低下して、２次
電池の使用限界を下回ったならば、メインスイッチ４１
をオフに制御するのである。

【００２０】また、この電池切り換え回路は、入力ＴＨ
を監視することで２次電池の温度上昇を検出し、所定温
度を越えたならば信号Ａ２をハイレベルに設定する。そ
して、さらに２次電池の温度が上昇して使用限界温度以
上になったならば、メインスイッチ４１をオフに制御す
るように構成されている。

【００２１】検出用スイッチ３６からの入力Ｓがオフの
場合は、つまり乾電池パック２０が装着された場合に
は、電池切換回路４３は、電池出力Ｖ１のみ監視して、
所定電圧以下になると信号Ａ１をハイレベルに設定す
る。

【００２２】パーソナルコンピュータは、信号Ａ１及び
Ａ２がハイレベルになったことに応じて、例えばユーザ
に対して、電池の残量が少なくなった旨のメッセージ、
及び電池の温度が上昇している旨のメッセージを発する
ようになっている。

【００２３】ところで、電池パックを装着していないと
きには、スイッチ３７はオンに、スイッチ３８、３９及
び４１はオフになるように構成されている。

【００２４】以上のような構成において、パーソナルコ
ンピュータ７０に２次電池パック１０、及び乾電池パッ
ク２０を装着したときの動作について、図４乃至図６を
参照しながら説明する。

【００２５】先ず、２次電池パック１０を電池収納部７
４に挿入し、蓋板７５を閉じた後に電源スイッチ７６を
オンにすると、２次電池パック１０の端子と電源部３０
の端子がそれぞれ接触して、電気的な接続が達成され
る。このとき、検出用スイッチ３６は２次電池パック１
０の底面１１に押されてオンに作動する。そして、電源
部３０のスイッチ３７は電池パックを装着していない状
態でオンであるから、ダイオード４０を介して電池出力
Ｖ１が定電圧回路４２に入力され、その結果、電池切換
回路４３には駆動電圧Ｖccと電池出力Ｖ１が供給される
ことになる。電池切換回路４３は駆動電圧Ｖccが供給さ
れると、内部レジスタを初期化する処理を行った後、図
６に示すフローチャートに従って制御を実行する。

【００２６】即ち、先ず、メインスイッチ４１をオンに
制御してパーソナルコンピュータ本体に電池出力Ｖ１を
供給しておいて、次に検出用スイッチ３６からの入力Ｓ
を読み込んでそれがオンかオフかを判定することで、装
着されているのが２次電池パック１０か乾電池パック２
０か判別する。この場合には入力Ｓはオンであるから、
２次電池パック１０が装着されていると判別してステッ
プＳ６３に進む。そして、入力ＴＨが所定値以下か、即
ち２次電池の温度が所定温度以上か検査する。もし所定
温度以上であれば信号Ａ２をハイレベルに設定し、さら
に使用限界温度以上か検査してそうであればメインスイ
ッチ４１をオフに制御する。

【００２７】２次電池の温度が正常であればステップＳ
６４に進み、電池出力Ｖ１を取り込んで使用限界以下か
検査し、次に所定電圧以下か検査するが、使用当初は所
定電圧以上であるからステップＳ６３に戻ってこれら一
連の検査を繰り返す。

【００２８】やがて２次電池の放電が進んで電池出力Ｖ
１が所定電圧以下になると、ステップＳ６６に進み、レ
ジスタの値に応じてスイッチ３７乃至３９のオン／オフ
の制御を切り換えるのである。即ち、レジスタの値が０
であれば、１本目の２次電池の電池出力Ｖ１が所定電圧
以下になったことを示しているから、ステップＳ６７に
進み、スイッチ３８をオンに制御して２本目の２次電池
を接続し、スイッチ３７をオフに制御して１本目の２次
電池を切り離す。そして、レジスタに１加算しておい
て、再びステップＳ６３からの検査を繰り返す。２本目
の２次電池も使用されて電池出力Ｖ１が所定電圧以下に
なると、レジスタの値は１になっているから、ステップ
Ｓ７４以降において前述したのと同様にして３本目の２
次電池を接続し、２本目の２次電池を切り離しておい
て、レジスタに１加算する。そして、３本目の２次電池
も使用されて電池出力Ｖ１が所定電圧以下になると、レ
ジスタの値は２になっているからステップＳ７６に進
み、信号Ａ１をハイレベルに設定する。

【００２９】さらに３本目の２次電池が使用されて電池
出力Ｖ１が使用限界以下になったならば、ステップＳ６
４からステップＳ７２に進んでメインスイッチ４１をオ
フに制御するのである。

【００３０】このように２次電池パック１０を装着した
場合には、検出用スイッチ３６がオンに作動されるか
ら、電池切換回路４３は２次電池パックが装着されたこ
とを検出できて、２次電池パック内の３本の２次電池を
順番にそれぞれ適正な出力電圧の範囲内で使用するので
ある。また、このことによって、個々の２次電池の性能
のばらつきを考慮する必要がなくなるのである。即ち、
３本の２次電池を同時に使用した場合に、特定の２次電
池だけが過剰に放電してしまうような現象を回避できる
のである。

【００３１】次に乾電池パック２０を装着した場合につ
いて、図５を用いて説明する。

【００３２】前述の実施例と同様にして乾電池パック２
０を装着すると、乾電池パック２０の正極端子２５は電
源部３０の端子３３に、負極端子２６は端子３５にそれ
ぞれ接続される。このとき検出用スイッチ３６は、乾電
池パック２０の凹部２７にはまり込んで作動せずにオフ
のままとなる。この場合の回路構成は図５に示すように
なる。

【００３３】電池切換回路４３は、先ずメインスイッチ
４１をオンに制御しておいて、次に検出用スイッチ３６
からの入力Ｓを読み込んでそれがオンかオフかを判定す
る。スイッチはオフであるから、乾電池パック２０が装
着されていると判別してステップＳ７７に進む。そし
て、これ以降は電池出力Ｖ１を監視し続けて、所定電圧
以下になったならば信号Ａ１をハイレベルに設定するの
である。このように、乾電池パック２０が装着されてい
る場合には、電池出力Ｖ１のみを監視して、入力ＴＨの
検査は行わないようにしている。

【００３４】これまで説明した実施例では、電池パック
からはリチウム２次電池１本分の電圧（３．３〜３．６
Ｖ）が取り出せるようになっているが、この倍の電圧が
必要なときには、電池パック内でリチウム２次電池を図
８（ａ）に示すように接続すればよい。即ち、６本のリ
チウム２次電池を２本ずつ直列に接続した３群に等分
し、この３群を並列に接続してそれぞれに正極端子を設
けるのである。そして一方、乾電池は、図８（ｂ）に示
すようにリチウム２次電池と同数の６本を直列に接続す
ることで、同じ電圧が取り出せるようになるのである。
つまり、乾電池は通常の使用状態において１本当り１．
１〜１．２Ｖの電圧が取り出せるから、リチウム２次電
池１本に対して、乾電池を３本直列に接続して使用すれ
ばよいのである。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、単セル電圧が大きく異
なる為に、そのまま置き換えて使用することができない
リチウム２次電池と乾電池の併用が可能となる。そし
て、ユーザは、高容量の２次電池であるリチウム２次電
池によって電子機器を使用できるとともに、出先で容易
に入手できる乾電池によっても電子機器を使用可能とな
る。従って、２次電池用の充電器を電子機器とともに常
に持ち歩く必要がなくなるのである。

【００３６】また、２次電池を複数の群に分けてその群
単位に順に使用することによって、個々の２次電池の性
能のばらつきから、特定の２次電池だけが過剰に放電し
てしまうような現象を回避できる

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の２次電池パックの外観及び内部接続状
態を示す図である。

【図２】実施例の乾電池パックの外観及び内部接続状態
を示す図である。

【図３】実施例のパーソナルコンピュータの電池パック
受け入れ部の分解斜視図である。

【図４】実施例のパーソナルコンピュータの電源部と２
次電池パックの接続状態の回路図である。

【図５】実施例のパーソナルコンピュータの電源部と乾
電池パックの接続状態の回路図である。

【図６】実施例の電池切換回路の制御手順を示すフロー
チャートである。

【図７】実施例のパーソナルコンピュータと２次電池パ
ック及び乾電池パックの外観斜視図である。

【図８】他の実施例の２次電池及び乾電池の接続状態を
示す図である。

【符号の説明】

１０ ２次電池パック １２〜１４ 正極端子 １５ 温度検出用端子 １６ 負極端子 １７ サーミスタ ２０ 乾電池パック ２５ 正極端子 ２６ 負極端子 ３０ 電源部 ３１〜３３ 正極端子 ３５ 負極端子 ３６ 検出用スイッチ ４２ 定電圧回路 ４３ 電池切換回路 ７０ パーソナルコンピュータ ７４ 電池パック収納部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次電池または乾電池が各々収納された
   電池パックで駆動される電子機器において、乾電池より
   も出力電圧が高い２次電池を収納するとともに、この２
   次電池を複数の群に等分してそれぞれの群で２次電池を
   直列に接続し、この群の数だけ正極端子を設けた第１の
   電池パックと、前記２次電池と同じ形状の乾電池を前記
   ２次電池の数と同数収納して直列に接続し、前記第１の
   電池パックと同一の形状を有する第２の電池パックとよ
   りなり、前記第１または第２の電池パックのいずれか一
   方に識別手段を設け、前記電子機器に前記識別手段に応
   動する検出手段を設けたことを特徴とする電子機器の電
   源装置。
2. 【請求項２】 前記識別手段は凹部であり、前記検出手
   段はマイクロスイッチであることを特徴とする請求項１
   記載の電子機器の電源装置。
3. 【請求項３】 前記２次電池はリチウム２次電池である
   ことを特徴とする請求項１または２記載の電子機器の電
   源装置。
4. 【請求項４】 前記電子機器に電池の電圧を検出する電
   圧検出手段と、該電圧検出手段によって検出された電圧
   と所定の電圧を比較する比較手段と、前記第１の電池パ
   ックの複数の正極端子との接続をそれぞれ開閉する複数
   のスイッチ手段と、制御手段とを設け、前記検出手段に
   よって第１の電池パックが装着されていることを検出し
   たときに、前記比較手段によって電池の電圧が所定電圧
   より小さいことが判定されたことに応じて、前記複数の
   スイッチ手段のうち閉成するスイッチ手段を前記制御手
   段により所定の順序で切り換えるようにしたことを特徴
   とする請求項１または２または３記載の電子機器の電源
   装置。