JPH10174314A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １つの電池を使い切ってから別の電池に使用を切り替え
るといった使い方はできず、二次電池の使用ではメモリ
効果が助長され、実質的に容量低下を招いていた。 【解決手段】 負荷に電力供給を行う電源として複数の
電池を備えた電源装置にあって、電池１にはスイッチ
５，７が直列接続され、電池２にはスイッチ６，８が直
列接続され、スイッチ５，６には並列にダイオード３，
４が接続される。ダイオード３，４は電池の通流方向に
極性を合致させ、他の電池からの逆流を防止する機能を
持つ。スイッチ５〜８は、１つの電池に対しては全てオ
ンにし、他の電池に対しては全てオフになるように操作
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電池を備え
た電源装置に関し、詳しくは複数の電池の各々にダイオ
ードを介して電源供給を行い、電池間の還流を防止する
方式の電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】可搬型の電子機器、例えば、日本語ワー
ドプロセッサやパーソナルコンピュータ等においては、
電池を電源として動作し、且つ複数の電池を接続可能に
構成されたものがある。複数の電池は、各々に整流用等
のダイオードが直列挿入された状態で並列接続され、他
の電圧の高い電池からの逆流を防止している。複数の電
池は並列接続されているので、単一の電池の使用に比べ
て使用時間を長くすることができる。

【０００３】上記したように、電池にダイオードを挿入
（直列接続）すると、ダイオードに順方向電圧降下（シ
リコンダイオードでは０．７Ｖ程度の電圧降下）がある
ため、電池の端子電圧が低いのと同等の現象が生じる。
そこで、ダイオードの夫々にスイッチを並列接続し、選
択的にスイッチをオン（ＯＮ）にしてダイオード間を短
絡することにより、ダイオードの電圧降下に起因する電
力ロスの改善を図ることも行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、個々の電池はダイオードを介して常に並列接
続されているため、電池電圧の高い電池から電子機器本
体に電力が供給され、並列接続されている複数の電池は
略均一に消費される。このような構成のため、１つの電
池を使い切ってから別の電池に使用を切り替えるといっ
た使い方はできなかった。このため、メモリ効果特性を
持つ二次電池（ニッケル−カドミウム電池等の充電可能
な電池）の場合、１個単位で電池を使い切ることは困難
であり、メモリ効果を助長させ、実質的に容量低下を招
いていた。

【０００５】本発明は上述の問題点に鑑み、複数の電池
を電源として備える場合、１つの電池が終わってから次
の電池に使用が切り替わるようにし、１個単位で電池を
使用することのできる電源装置を提供することを目的と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本出願に係る発
明の目的を実現する構成は、請求項１に記載のように、
負荷に電力供給を行う電源として複数の電池を備えた電
源装置において、前記電池の各々に直列に挿入接続され
た第１，第２のスイッチと、前記電池の通電方向に対し
て順方向になるように前記第１，第２のスイッチの一方
に並列接続された逆流防止用のダイオードを備えた電源
装置にある。

【０００７】この構成によれば、各々の電池に直列接続
されたスイッチを使用電池の選択に応じて切り替えれば
容量の十分にある次の電池に切り替えられ、その切り替
え時には使用済み状態の電池からダイオードを通して電
流が流れるので、電源供給が切り替え操作によって中断
されることがない。したがって、個々の電池は放電終止
電圧まで使用することが可能になり、メモリ効果の防止
を考慮した電源装置を構成することが可能になる。ま
た、電池は並列使用されることがないため、複数の電池
は特性に統一性をとる必要がなくなり、仕様や特性の異
なる電池の混在使用が可能になる。

【０００８】本出願に係る発明の目的を実現する構成
は、請求項２に記載のように、負荷に電力供給を行う電
源として複数の電池を備えた電源装置において、前記電
池の各々に直列に挿入接続された第１，第２のスイッチ
と、前記第１，第２のスイッチの一方に前記電池の通電
方向に対して順方向になるように並列接続された逆流防
止用のダイオードと、前記電池の各々の電圧を検出する
電圧検出回路と、この電圧検出回路による検出電圧が放
電終止電圧に達したときに前記第１，第２のスイッチを
制御するスイッチコントローラを備えた電源装置にあ
る。

【０００９】この構成によれば、各々の電池に直列接続
されたスイッチを使用電池の選択に応じて切り替えれば
容量の十分にある次の電池に切り替えられ、その切り替
え時には使用済み状態の電池からダイオードを通して電
流が流れるので、電源供給が切り替え操作によって中断
されることがない。加えて、電圧検出回路によって常時
電池端子電圧が監視されており、この電圧低下状態に応
じてスイッチコントローラにより自動的に別の電池に切
り替えられる。したがって、特性の異なる電池を混在使
用できる他、電池を放電終止電圧まで使い切った使用が
可能になる。

【００１０】本出願に係る発明の目的を実現する具体的
な構成は、請求項３に記載のように、前記第１，第２の
スイッチはＦＥＴであり、前記ダイオードは前記ＦＥＴ
が本来備える寄生ダイオードにしたところにある。

【００１１】この構成によれば、電気的にスイッチのオ
ン／オフ操作ができ、かつ別途ダイオードを設けること
なくＦＥＴが本来構造的に持つダイオードを逆流防止用
ダイオードとして用いることができる。この結果、回路
構成を簡単にし、部品点数を低減することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）図１は本発明による電源装置の第
１の実施の形態を示す回路図である。

【００１３】電池１，２には直列にダイオード３，４
（共にアノード側が電池側）が接続されている。また、
ダイオード３には並列にスイッチ５が接続され、同様
に、ダイオード４にはスイッチ６が並列接続されてい
る。更に、ダイオード３のカソード側には直列にスイッ
チ７が接続され、ダイオード４のカソード側には直列に
スイッチ８が接続され、これらスイッチの出力側は共通
接続され、電源供給端になっている。また、電池１，２
の陰極側は共通接続され、陰極出力になっている。

【００１４】以上の構成において、スイッチ６，８が共
にオン（ＯＮ）で、スイッチ５，７が共にオフ（ＯＦ
Ｆ）に設定されている場合、図１に示す動作状態にな
り、電池１の回路はスイッチ７によって遮断され、電池
２の出力のみから電源供給が行われ、負荷電流９が流れ
る。このとき、ダイオード４はスイッチ６で短絡されて
いるため、ダイオード４による電圧降下は生ぜず、電池
２の出力電圧が直接に負荷に印加される。

【００１５】次に、スイッチ７及び８がオン（ＯＮ）に
設定され、スイッチ５及び６が共にオフ（ＯＦＦ）に設
定されると、回路状態は図２に示すようになる。この場
合、電池１，２のいずれもがダイオード３，４を通して
負荷に接続された状態になる。電池１と電池２が同一電
圧であることは少なく、電圧差を生じている場合が多
い。例えば、電池１の電圧Ｅ１ が電池２の電圧Ｅ２
より高い場合、スイッチ７を経由して電池１の電圧が印
加され、電池２から出力電流が流れるのを阻止するよう
に働く。例えば、電池１の電圧が１２Ｖで電池２の電圧
が９Ｖであれば、ダイオード４に逆バイアス電圧が印加
され、電流９は流れなくなる。したがって、電池２は電
池１によって充電される恐れはなく、電池１のみが電源
供給源になる。なお、図２から明らかなように、スイッ
チ５及びスイッチ６が共にオフ状態になっているため、
何らかの理由で一方の電池が抜かれても他方の電池が電
源供給が行われ、電源供給が途絶えることはない。

【００１６】図３は図２の結線状態において、スイッチ
８をオフ、スイッチ５をオンにした状態を示している。
この結線では、スイッチ８がオフであることから電池２
から電源供給を行うことはできない。しかし、スイッチ
５がオンであるため、電池１の電流は、スイッチ５→ス
イッチ７の経路で負荷に流れる。この経路ではダイオー
ド３がスイッチ５で短絡されているため、ダイオード３
による電圧降下は生ぜず、ダイオード３での電力ロスの
発生を防止することができる。

【００１７】以上の説明より明らかなように、本発明に
よれば、２個の電池の任意の１つを使用中に、その電源
供給を中断することなく、他の電池への切り替えを行う
ことができる。

【００１８】また、電源供給は任意に選択した電池のみ
に限定することもできるため、１つの電池の放電終止電
圧に達するまで使用し、放電終止電圧に達した時点で他
の電池に切り替えれば、メモリ効果を防止することがで
きる。同様に、３個以上の複数の電池を用いた場合で
も、各々の電池にスイッチを設けることにより、任意の
電池に電源供給を行わせることができる。

【００１９】（第２の実施の形態）図４は本発明の第２
の実施の形態を示す回路図である。なお、図４において
は、図１に示したと同一部材或いは同一機能を有するも
のには同一引用数字を用いたので、以下においては重複
する説明を省略する。

【００２０】スイッチ５，６，７，８の各々には、ＦＥ
Ｔ（電界効果トランジスタ）による電子スイッチが用い
られている（以下においては、スイッチ５〜８をＦＥＴ
５〜８と言い換える）。電池１の陽極端子には電圧検出
回路１１が接続され、電池２には電圧検出回路１１が接
続されている。なお、ダイオード３，４には、ＦＥＴの
構造上生成された、寄生ダイオードを代用している。電
圧検出回路１１，１２の出力端にはスイッチコントロー
ラ１３が接続され、このスイッチコントローラ１３によ
ってＦＥＴ５〜８のオン／オフ制御が行われる。

【００２１】図４の構成において、電池２から電源供給
を行うものとすると、スイッチコントローラ１３はＦＥ
Ｔ６，８をオンにし、ＦＥＴ５，７をオフにする。電池
２による電力供給に伴って、電池２の端子電圧は徐々に
低下する。この端子電圧は電圧検出回路１２によって常
時監視されており、電池２の端子電圧が予め設定した放
電終止電圧に達したことを判定すると、スイッチコント
ローラ１３はＦＥＴ６をオフにし、ＦＥＴ７をオンにす
る（ＦＥＴ５はオフのまま、ＦＥＴ８はオンのまま）。
この状態ではダイオード３と４とが機能しており、電池
２及び電池１は各々のダイオードを介し、負荷に対して
並列状態で電源供給を行っている。ここで、スイッチコ
ントローラ１３によりＦＥＴ８をオフにし、ＦＥＴ５を
オンにすれば、電池２のラインは切られ、電池１からの
み電源供給が行われる。このように、電池２の使用中に
電池２の電圧が放電終止電圧に達すると、自動的に電池
１に切り替わる。

【００２２】逆に、最初に電池１を先行して使用した場
合は、ＦＥＴ５とＦＥＴ７がオンしていて、ＦＥＴ６と
ＦＥＴ８がオフしている。この状態で電圧検出回路１１
によって電池１の端子電圧の監視が行われ、放電終止電
圧を検出すると、スイッチコントローラ１３によって各
ＦＥＴのオン、オフの制御を次のように行う。

【００２３】まず、ＦＥＴ５をオフにし、次にＦＥＴ８
をオンにする。そしてＦＥＴ７をオフにし、次にＦＥＴ
６をオンにする。この様にすることで電池１から電池２
への切り替えが行われる。なお、放電終止電圧は、各々
の電池の特性に合わせて設定することができ、複数の電
池を同一仕様で統一する必要はない。

【００２４】以上のように、本発明によれば、電池毎に
回路内に直列にスイッチ７，８を設けたので、複数の電
池を並列状態に接続しながら、使用に際しては１個単位
で使用することができる。

【００２５】なお、上記の実施例においては、電池の使
用個数を２個としたが、本発明は２個に限定されるもの
ではなく、任意の個数にすることができる。また、個々
の電池も直列接続した組電池でも同様にできる。

【００２６】〔発明と実施の形態の対応〕以上の実施の
形態において、スイッチ５，６が第１のスイッチに相当
し、スイッチ７，８が第２のスイッチに相当する。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に示した
本発明は、複数の電池の各々に第１，第２のスイッチを
直列に挿入接続し、この第１，第２のスイッチの一方に
前記電池の通電方向に対して順方向になるようにして逆
流防止用のダイオードを並列接続したので、個々の電池
は放電終止電圧まで使用することが可能になり、メモリ
効果の防止を考慮した電源装置を構成することが可能に
なる。また、複数の電池は特性に統一性をとる必要がな
くなり、仕様や特性の異なる電池の混在使用が可能にな
る。

【００２８】請求項２に示した本発明は、複数の電池の
各々に第１，第２のスイッチを直列に挿入接続し、この
第１，第２のスイッチの一方に前記電池の通電方向に対
して順方向になるようにして逆流防止用のダイオードを
並列接続し、前記電池の各々の電圧を検出する電圧検出
回路を設けて、その検出電圧が放電終止電圧に達したと
きにスイッチコントローラにより使用電池が切り替わる
ように前記第１，第２のスイッチを制御するようにした
ので、特性の異なる電池を混在使用できる他、電池を放
電終止電圧まで使い切った使用が可能になる。

【００２９】請求項２に示した本発明は、前記第１，第
２のスイッチをＦＥＴにし、前記ダイオードは前記ＦＥ
Ｔが本来備える寄生ダイオードにしたので、回路構成を
簡単にし、部品点数を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電源装置の第１の実施例を示す回
路図である。

【図２】図１の回路において、２つの電池を同時使用中
の構成を示す回路図である。

【図３】図２の回路状態から使用電池を切り替えた状態
を示す回路図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す回路図である。

【符号の説明】

１，２ 電池 ３，４ ダイオード ５，６，７，８ スイッチ １１，１２ 電圧検出回路 １３ スイッチコントローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷に電力供給を行う電源として複数の
   電池を備えた電源装置において、 前記電池の各々に直列に挿入接続された第１，第２のス
   イッチと、前記電池の通電方向に対して順方向になるよ
   うに前記第１，第２のスイッチの一方に並列接続された
   逆流防止用のダイオードを具備することを特徴とする電
   源装置。
2. 【請求項２】 負荷に電力供給を行う電源として複数の
   電池を備えた電源装置において、 前記電池の各々に直列に挿入接続された第１，第２のス
   イッチと、前記第１，第２のスイッチの一方に前記電池
   の通電方向に対して順方向になるように並列接続された
   逆流防止用のダイオードと、前記電池の各々の電圧を検
   出する電圧検出回路と、この電圧検出回路による検出電
   圧が放電終止電圧に達したときに使用電池が切り替わる
   ように前記第１，第２のスイッチを制御するスイッチコ
   ントローラを具備することを特徴とする電源装置。
3. 【請求項３】 前記第１，第２のスイッチはＦＥＴであ
   り、前記ダイオードは前記ＦＥＴが本来備える寄生ダイ
   オードであることを特徴とする請求項２記載の電源装
   置。