JP2001218375A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池を用いた電源装置において、液漏れや破
裂を防止し効率的な電源供給を行う。 【解決手段】 複数の電池１ａ、１ｂと、複数の電池１
ａ、１ｂの何れか１の電池に接続あるいは複数の電池１
ａ、１ｂの何れか２以上の電池を並列に接続した出力を
負荷６に供給する接続手段２と、複数の電池１ａ、１ｂ
の個々の電池電圧を測定可能な測定手段７と、測定手段
７の測定結果に基づき接続手段２の接続態様を選択する
制御手段９とを備え、制御手段９は、複数の電池１ａ、
１ｂの何れか１の電池の電圧が他の電池の電圧より高い
ときには当該電圧の高い１の電池の接続を選択し、複数
の電池１ａ、１ｂの全てがほぼ同一電圧であるときは全
ての電池の並列接続を選択することを特徴とする電源装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池により負荷に
電源を供給する電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】携帯型電子機器などの電源には一般的に
電池が用いられている。電池は陽極、陰極、電解質から
なっており、その化学的構成によって発生する電圧が定
まる。一般的なアルカリ乾電池やマンガン乾電池の公称
電圧は１．５Ｖであるが、放電していくと端子電圧が下
がってくる。アルカリ乾電池やマンガン乾電池の終止電
圧すなわち電池が全て消耗したとする電圧は１Ｖ以下で
ある。

【０００３】一方、電子機器の動作には一定の電圧が必
要である。近年の技術革新により電子機器は低電圧での
動作が可能となっているが、１Ｖの電圧で動作する電子
機器は未だ限られている。例えば、最低動作電圧が１．
５Ｖの電子機器に、公称電圧が１．５Ｖの電池１個単独
で電源としたのでは実用にならない。前述の通り電池は
放電により端子電圧が下がるからである。前記電子機器
に１．５Ｖを電池２個直列接続すれば電池電圧が半分に
低下するまで電子機器を動作させることができるが、電
池の使い始めに必要以上の電圧があり部品に大きなスト
レスがかかるとともに無駄な電力消費となる。

【０００４】そこで、複数の電池を並列接続することが
考えられる。この並列接続により電子機器に供給される
電圧は電池１個の単独と同じであるが、複数の電池を使
用しているため電池電圧が低下した時点で並列接続から
直列接続に切り換えることにより電子機器に供給する電
圧を上昇させることができる。しかし、種類の異なる電
池や新品の電池と消耗した電池など電圧の異なる電池を
並列接続すると、液漏れや膨張もしくは破裂する危険が
あり安全上の問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電池の並列接続による
液漏れや破裂の危険は、電圧の異なる電池を並列接続し
た場合に、電圧の高い電池によって電圧の低い電池が充
電されるために発生する。アルカリ乾電池やマンガン乾
電池は、保存中の消耗や液漏れを防止するため電池本体
が密封構造となっており、充電により内部に発生するガ
スを外部に放出する構造になっていない。このような電
池が充電されると、発生したガスが外部に放出されず液
漏れや膨張、破裂に至る危険がある。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点を改善するも
のであり、電池の電源効率を高めるとともに、電池の使
用下限電圧の改善を実現することができる電源装置を提
供することを目的としてなされたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の電源装置は、複数の電池と、前記複数の電池
の何れか１の電池に接続あるいは前記複数の電池の何れ
か２以上の電池を並列に接続した出力を負荷に供給する
接続手段と、前記複数の電池の個々の電池電圧を測定可
能な測定手段と、前記測定手段の測定結果に基づき前記
接続手段の接続態様を選択する制御手段とを備え、前記
制御手段は、前記複数の電池の何れか１の電池の電圧が
他の電池の電圧より高いときには当該電圧の高い１の電
池の接続を選択し、前記複数の電池の全てがほぼ同一電
圧であるときは全ての電池の並列接続を選択するもので
ある。

【０００８】これにより、前記複数の電池の何れか１の
電池の電圧が他の電池の電圧より高いときには当該電圧
の高い１の電池の接続を選択するため当該電圧の高い１
の電池によって他の電圧の低い電池が充電されず液漏れ
や膨張もしくは破裂の危険がなく、前記複数の電池の全
てがほぼ同一電圧であり充電の危険がないときは全ての
電池の並列接続を選択して負荷に電源を供給することが
できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、複数の電池と、前記複数の電池の何れか１の電池に
接続あるいは前記複数の電池の何れか２以上の電池を並
列に接続した出力を負荷に供給する接続手段と、前記複
数の電池の個々の電池電圧を測定可能な測定手段と、前
記測定手段の測定結果に基づき前記接続手段の接続態様
を選択する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記複
数の電池の何れか１の電池の電圧が他の電池の電圧より
高いときには当該電圧の高い１の電池の接続を選択し、
前記複数の電池の全てがほぼ同一電圧であるときは全て
の電池の並列接続を選択することを特徴とする電源装置
としたものであり、前記複数の電池の何れか１の電池の
電圧が他の電池の電圧より高いときには当該電圧の高い
１の電池の接続を選択するため当該電圧の高い１の電池
によって他の電圧の低い電池が充電されず液漏れや膨張
もしくは破裂の危険がなく、前記複数の電池の全てがほ
ぼ同一電圧であり充電の危険がないときは全ての電池の
並列接続を選択して負荷に電源を供給することができ
る。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
電源装置において、前記複数の電池が３以上であって、
前記制御手段は、前記複数の電池の何れか２以上の電池
がほぼ同一電圧であり他の電池の電圧より高いときには
当該電圧の高い２以上の電池の並列接続を選択するもの
であり、前記複数の電池が３以上のとき２以上の電池の
並列接続を選択して負荷に電源を供給することができ
る。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１〜２記
載の電源装置において、前記接続手段は前記複数の電池
の何れか２以上の電池を直列に接続した出力を負荷に供
給可能であり、前記制御手段は前記複数の電池の何れの
電池も所定の電圧に達していないときには前記複数の電
池の何れか２以上の電池の直列接続を選択するものであ
り、前記複数の電池の何れの電池も所定の電圧に達して
いないとき、すなわち電池の単独接続や並列接続によっ
て所定の電圧が得られないときには前記複数の電池の何
れか２以上の電池の直列接続を選択することにより所定
以上の電圧で負荷に電源を供給することができる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１〜２記
載の電源装置において、前記負荷と並列に接続され前記
負荷の消費電流に関わらず前記接続手段により接続され
た電池の出力電流を所定値に保つ測定用負荷を備え、当
該接続された電池の出力電流が所定値であるときの当該
接続された電池の出力電圧を前記測定手段が測定可能と
したものであり、前記負荷への電源供給と電圧測定が同
一の前記接続手段によるため前記負荷への電源供給と電
圧測定の条件を同一化することができるとともに回路が
簡略化され、前記負荷の消費電流に関わらず前記接続手
段により接続された電池の出力電流を所定値に保つこと
により負荷を動作させながら電池の電圧測定が行えると
ともに電池が所定の出力電流であるときに電圧測定する
ことにより電池の残容量をより正確に測定することがで
きる。

【００１３】以下本発明の実施の形態について、図１か
ら図５を用いて説明する。

【００１４】（実施の形態１）図１は本発明の第１の実
施の形態における電源装置のブロック図を示す。

【００１５】図１において、１ａおよび１ｂは負荷３に
電力を供給するためのアルカリ乾電池あるいはマンガン
乾電池などの電池であり、電池１ａと電池１ｂは例えば
単一型乾電池などの同型式の乾電池である。

【００１６】２は、電池１ａ、１ｂを接続し負荷６に電
源を接続するための接続部である。２ａ、２ｂおよび２
ｃは接続部２に備えられたスイッチであり、２ｐは正極
線、２ｎは負極線である。電池１ａの負極端子と負極線
２ｎおよび電池１ｂの正極端子と正極線２ｐは直接接続
されており、スイッチ２ａは電池１ａの正極端子と正極
線２ｐの間を開閉し、スイッチ２ｂは電池１ｂの負極端
子と負極線２ｎの間を開閉し、スイッチ２ｃは電池１ａ
の正極端子と電池１ｂの負極端子２ｎの間を開閉するも
のである。スイッチ２ａ、２ｂおよび２ｃの切り換え
は、後述する制御部９によって制御され、電池１ａ、１
ｂの正極線２ｐおよび負極線２ｎに対する接続態様を切
り換えることができる。また、スイッチ２ａ、２ｂおよ
び２ｃには初期状態が定まっており、制御部９による制
御が開始されるまではスイッチ２ａおよびスイッチ２ｂ
は開、スイッチ２ｃは閉となる。

【００１７】３は出力端子であり、負極端子３ｎは負極
線２ｎに直接接続され、正極端子３ｐは後述する逆流防
止部４を介して正極線２ｐに接続されている。

【００１８】４は、正極線２ｐと正極端子３ｐの間に接
続された逆流防止部であり、スイッチ２ａ、２ｂおよび
２ｃにより電池１ａ、１ｂの接続態様を切り換えた際
に、正極線２ｐと負極線２ｎ間の電圧が瞬断あるいは変
動し正極端子３ｐ側から電流が逆流することを防ぐもの
である。

【００１９】５は、正極端子３ｐと負極端子３ｎの間に
接続された蓄電部であり、スイッチ２ａ、２ｂおよび２
ｃにより電池１ａ、１ｂの接続態様を切り換えた際に、
正極線２ｐと負極線２ｎ間の電圧が瞬断あるいは変動す
ることにより、正極端子３ｐと負極端子３ｎの間の電圧
が急激に変動することがないよう備えられている。

【００２０】６は、本電源装置が電源を供給する負荷で
ある。負荷６は、接続部２により電池１ａ、１ｂに何れ
かの態様で接続され、正極線２ｐと負極線２ｎから供給
される電源により動作する。負荷６の最低動作電圧は、
電池１ａ、１ｂの公称電圧以下であり、負荷６の動作と
停止などの制御は負荷６自体によって行うものである。

【００２１】７は、正極線２ｐと負極線２ｎの間に接続
された電圧測定部であり、スイッチ２ａ、２ｂおよび２
ｃの切り換えにより電池１ａ、１ｂに接続され、電池１
ａ、１ｂの各電圧を測定して制御部９に出力する。

【００２２】８は、正極線２ｐと負極線２ｎに接続され
た測定用負荷部であり、正極線２ｐから逆流防止部４に
流れる電流を検出する電流検出部８ａと、正極線２ｐと
負極線２ｎの間に接続された可変負荷部８ｂからなって
いる。測定用負荷部８は、電圧測定部７の測定時に負荷
６の消費電流に関わらず電池１ａ、１ｂの出力電流を所
定値に保つものであり、電圧測定部７の測定時に制御部
９により制御され、電流検出部８ａの検出結果に基づき
可変負荷部８ｂに流れる電流を変化させて電池１ａ、１
ｂの出力電流を所定値に保つ。

【００２３】９は制御部であり、処理部９ａと処理部９
ａによりデータの書き込みと読み出しが可能な記憶部９
ｂからなっている。制御部９は、スイッチ２ａ、２ｂお
よび２ｃの切り換えを制御するとともに、スイッチ２
ａ、２ｂおよび２ｃの切り換えて電池１ａと電池１ｂに
対して順次個別に接続するとともに測定用負荷部８をオ
ンし、このときの電圧測定部７の測定結果を記憶部９ｂ
に記憶し、これに基づいてスイッチ２ａ、２ｂおよび２
ｃの切り換え電池１ａ、１ｂの接続態様を切り換える。

【００２４】ここで、スイッチ２ａ、２ｂおよび２ｃの
図示しない駆動電源および電圧測定部７、制御部９、測
定用負荷部８の図示しない電源はすべて正極端子３ｐと
負極端子３ｎの間から電源が供給されるものである。

【００２５】以上のように構成された電源装置につい
て、以下その動作について説明する。

【００２６】まず、前述の通り本電源装置は電池１ａ、
１ｂから電源が供給されるものであり、スイッチ２ａ、
２ｂおよび２ｃ、電圧測定部７、制御部９、測定用負荷
部８は電池１ａ、１ｂが接続されなければ動作しない。
また、本電源装置にはスイッチ２ａ、２ｂおよび２ｃ、
電圧測定部７、制御部９、測定用負荷部８に対する電源
スイッチ、いわゆるシステム電源スイッチは備わらず、
電池１ａ、１ｂを接続することにより本電源装置の動作
が開始する。

【００２７】電池１ａ、１ｂが接続された瞬間におい
て、スイッチ２ａ、２ｂおよび２ｃには初期状態であ
り、スイッチ２ａおよびスイッチ２ｂは開、スイッチ２
ｃは閉となっている。これにより電池１ａと電池１ｂは
正極線２ｐと負極線２ｎに対して直列に接続されること
となる。この段階では電池１ａと電池１ｂの各々の電圧
が不明であるため、もっとも高い電圧が得られる直列接
続を初期状態としている。

【００２８】蓄電部５が、スイッチ２ａ、２ｂおよび２
ｃ、電圧測定部７、制御部９、測定用負荷部８の各部が
動作可能な電圧まで上昇した時点で、制御部９による制
御が開始される。

【００２９】図２は本発明の第１の実施の形態における
電源装置の制御部９の制御フローチャートであり、以下
に制御部９の制御を説明する。

【００３０】制御部９による制御が開始されると、まず
スイッチ２ａを閉、スイッチ２ｂおよびスイッチ２ｃを
開に切り換える。この切り換えにより正極線２ｐと負極
線２ｎに対して電池１ａが単独で接続され、電池１ｂは
開放状態となる。つづいて測定用負荷部８をオンし電流
検出部８ａの検出結果に基づき可変負荷部８ｂに流れる
電流を変化させて電池１ａの出力電流を所定値に保つ。
このときの電圧測定部７の出力値を記憶部９ｂに記憶さ
せたのち測定用負荷部８をオフする。（ステップＳ１〜
ステップＳ４） つぎに、スイッチ２ｂを閉、スイッチ２ａおよびスイッ
チ２ｃを開に切り換える。この切り換えにより正極線２
ｐと負極線２ｎに対して電池１ｂが単独で接続され、電
池１ａは開放状態となる。つづいて測定用負荷部８をオ
ンし電流検出部８ａの検出結果に基づき可変負荷部８ｂ
に流れる電流を変化させて電池１ｂの出力電流を所定値
に保つ。このときの電圧測定部７の出力値を記憶部９ｂ
に記憶させたのち測定用負荷部８をオフする。（ステッ
プＳ５〜ステップＳ９） つぎに、記憶部９ｂに記憶された電池１ａの電圧から電
池１ｂの電圧を引く演算を行い電圧差を求める。（ステ
ップＳ９） 電池１ａの電圧から電池１ｂの電圧を引いた演算結果で
ある電圧差の絶対値が、あらかじめ制御部９に設定され
た許容差未満であったときは、電池１ａと電池１ｂの電
圧はほぼ同じと判断され、つづいて電圧差の正負を確認
する。（ステップＳ１０） 電圧差の絶対値が許容差未満かつ電圧差が正のときは電
池１ｂの電圧を、電圧差の絶対値が許容差未満かつ電圧
差が負のときは電池１ａの電圧を制御部９に設定されて
いる基準電圧と比較する。電池１ａの電圧が基準電圧以
上、あるいは電池１ｂの電圧が基準電圧以上のときは、
電池１ａ、１ｂの何れか電圧の低い電池が基準電圧以
上、すなわち電池１ａ、１ｂは共に基準電圧以上である
と判断され、スイッチ２ａおよびスイッチ２ｂを閉、ス
イッチ２ｃを開に切り換える。これにより電池１ａと電
池１ｂは正極線２ｐと負極線２ｎに対して並列に接続さ
れることとなる。（ステップＳ１１〜Ｓ１４） 電池１ａの電圧が基準電圧未満、あるいは電池１ｂの電
圧が基準電圧未満のときは、電池１ａ、１ｂの何れか電
圧の低い電池が基準電圧未満であり、また電池１ａ、１
ｂの電圧差が許容値未満であることから電池１ａ、１ｂ
は共に基準電圧以下であると判断され、スイッチ２ａお
よびスイッチ２ｂは開、スイッチ２ｃは閉に切り換え
る。これにより電池１ａと電池１ｂは正極線２ｐと負極
線２ｎに対して直列に接続されることとなる。（ステッ
プＳ１５） 電池１ａ、１ｂの電圧差の絶対値が、あらかじめ制御部
９に設定された許容差を超えるときは、電池１ａと電池
１ｂの電圧は異なるものと判断され、つづいて電圧差の
正負を確認する。（ステップＳ１６） 電圧差の絶対値が許容差を超え、かつ電圧差が正のとき
は電池１ａの電圧を制御部９に設定されている基準電圧
と比較する。電池１ａの電圧が基準電圧以上のときは、
電池１ａは基準電圧より高いと判断され、スイッチ２ａ
を閉、スイッチ２ｂおよびスイッチ２ｃを開に切り換え
る。これにより電池１ａは正極線２ｐと負極線２ｎに接
続され、電池１ｂは開放されることとなる。（ステップ
Ｓ１７〜Ｓ１８） 電圧差の絶対値が許容差を超え、かつ電圧差が負のとき
は電池１ｂの電圧を制御部９に設定されている基準電圧
と比較する。電池１ｂの電圧が基準電圧以上のときは、
電池１ｂは基準電圧より高いと判断され、スイッチ２ｂ
を閉、スイッチ２ａおよびスイッチ２ｃを開に切り換え
る。これにより電池１ｂは正極線２ｐと負極線２ｎに接
続され、電池１ａは開放されることとなる。（ステップ
Ｓ１９〜Ｓ２０） 前記の電池１ａの電圧と基準電圧の比較の結果が基準電
圧未満、あるいは前記の電池１ｂの電圧と基準電圧の比
較の結果が基準電圧未満のときは、電池１ａ、１ｂは共
に基準電圧に達していないと判断され、スイッチ２ａお
よびスイッチ２ｂは開、スイッチ２ｃは閉に切り換え
る。これにより電池１ａと電池１ｂは正極線２ｐと負極
線２ｎに対して直列に接続されることとなる。（ステッ
プＳ１５） 制御部９が電池１ａ、電池１ｂの電圧と、基準電圧およ
び許容差とを相互に比較し、その結果に基づいてスイッ
チ２ａ、２ｂおよび２ｃを切り換えた後は、あらかじめ
制御部９に設定されている所定時間が経過する間はスイ
ッチ２ａ、２ｂおよび２ｃの開閉状態をそのまま保ち、
電池１ａ、１ｂの電圧測定を行わない。この間は測定用
負荷部８は動作せず電池１ａ、１ｂの供給する電源は負
荷８の他にはスイッチ２ａ、２ｂおよび２ｃと制御部９
がごく僅かな電流を消費するのみで電池１ａ、１ｂ、負
荷６に対する電力供給以外に無駄な消耗をほとんどしな
いようになっている。（ステップＳ２１） 前記所定時間が経過した時点で再び上記一連の動作、制
御部９はスイッチ２ａ、２ｂおよび２ｃを切り換え電池
１ａ、１ｂを順次個別に接続するとともに測定用負荷部
８をオンし、このとき電圧測定部７が出力する電池１
ａ、１ｂの電圧を順次記憶部９ｂに記憶させ、電池１
ａ、１ｂの電圧と、基準電圧および許容差とを相互に比
較し、その結果に基づいてスイッチ２ａ、２ｂおよび２
ｃを切り換えた後は、所定時間が経過する間はスイッチ
２ａ、２ｂおよび２ｃの開閉状態をそのまま保つことを
繰り返す。（ステップＳ１〜Ｓ２１） 上記一連の動作のうち、所定時間の経過を待つ以外の動
作、すなわち電池１ａ、１ｂの電圧測定から、その結果
に基づくスイッチ２ａ、２ｂおよび２ｃの切り換えによ
る電池１ａ、１ｂの接続態様の切り換えまでの動作はご
く短時間で実行することができ、この間の負荷６に供給
する電源およびスイッチ２ａ、２ｂおよび２ｃ、電圧測
定部７、制御部９、測定用負荷部８の電源は蓄電部５に
より安定に供給される。

【００３１】以上のように本実施形態によれば、電池１
ａ、１ｂの何れかの電圧が他方より高いときには当該電
圧の高い電池を正極線２ｐと負極線２ｎに対して接続
し、他方電圧の低い電池は開放されるため、電圧の高い
電池によって他方電圧の低い電池が充電されず液漏れや
膨張もしくは破裂の危険がなく、電池１ａと電池１ｂの
電圧がほぼ同じであり充電の危険がないときは電池１
ａ、１ｂは正極線２ｐと負極線２ｎに対して並列に接続
され負荷６に電源を供給することができ、電池１ａ、１
ｂの何れも基準電圧に達していないとき、すなわち電池
の単独接続や並列接続によって基準電圧が得られないと
きには、電池１ａ、１ｂは正極線２ｐと負極線２ｎに対
して直列に接続することにより基準電圧を超える電圧を
負荷６に供給することができる。

【００３２】また、負荷６への電源供給と電圧測定部７
による電圧測定が同一の接続部２によるため負荷６への
電源供給と電圧測定の条件を同一化することができると
ともに回路が簡略化され、負荷６の消費電流に関わらず
正極線２ｐと負極線２ｎに接続されている電池１ａある
いは電池１ｂの出力電流を所定値に保つことにより負荷
６を動作させながら電池１ａ、１ｂの電圧測定が行える
とともに電池１ａ、１ｂが所定の出力電流であるときに
電圧測定することにより電池の残容量をより正確に測定
することができることとなる。

【００３３】また、電池１ａ、１ｂの何れかの電池の電
圧が他方より高いときには当該電圧の高い電池を正極線
２ｐと負極線２ｎに対して接続し、他方電圧の低い電池
は開放されるため、当該電圧の高い電池が放電されるに
つれ電圧が低下し、開放されている他方電圧の低い電池
とほぼ同じ電圧となったときは双方の電池を並列に接続
することにより負荷６へ電源供給することができるた
め、電池１ａ、１ｂの電圧が当初は異なっている場合で
も電池の接続態様と負荷６への放電により電圧を均一化
し、双方の電池の並列接続による負荷６への電源供給が
可能となり、電池１ａ、１ｂの残容量を有効に負荷６へ
供給することができる。

【００３４】なお、本実施の形態における電源装置によ
り電池１ａと電池１ｂには、残容量すなわち消耗の程度
が異なる乾電池を接続した場合であっても液漏れや膨張
もしくは破裂の危険がなく安全に動作するものである
が、例えば単一型乾電池などの同型式の乾電池であって
も、ＬＲ２０型アルカリ乾電池、Ｒ２０Ｐ型マンガン乾
電池をはじめＫＲ−Ｄ型ニッケルカドミウム蓄電池やＭ
Ｒ−２０型水銀電池などのいかなる電池の混用を可能と
するものではなく、あくまで使用者の不適切な電池の混
用に対する安全対策として適用するものである。

【００３５】（実施の形態２）図３は第２の実施の形態
における電源装置のブロック図を示す。

【００３６】図３において、１ｄ、１ｅ、１ｇおよび１
ｈは負荷３に電力を供給するための電池であり、実施の
形態１における電池１ａ、１ｂと同様のアルカリ乾電池
あるいはマンガン乾電池である。

【００３７】２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈおよび２ｊ
は、スイッチ２ａ、２ｂおよび２ｃと同様のスイッチで
ある。

【００３８】１０ａは、電池１ｄおよび１ｅとスイッチ
２ｄ、２ｅおよび２ｆからなる組電池であり、１０ｂ
は、電池１ｇおよび１ｈとスイッチ２ｇ、２ｈおよび２
ｊからなる組電池である。１０ａｐは、組電池１０ａの
正極出力、１０ａｎは、組電池１０ａの負極出力、同様
に１０ｂｐは、組電池１０ｂの正極出力、１０ｂｎは、
組電池１０ｂの負極出力である。

【００３９】電池１ｄの負極端子と負極出力１０ａｎお
よび電池１ｅの正極端子と正極出力１０ａｐは直接接続
されており、スイッチ２ｄは電池１ｄの正極端子と正極
出力１０ａｐの間を開閉し、スイッチ２ｅは電池１ｅの
負極端子と負極出力１０ａｎの間を開閉し、スイッチ２
ｆは電池１ｄの正極端子と電池１ｅの負極端子の間を開
閉するものである。

【００４０】同様に、電池１ｇの負極端子と負極出力１
０ｂｎおよび電池１ｈの正極端子と正極出力１０ｂｐは
直接接続されており、スイッチ２ｇは電池１ｇの正極端
子と正極出力１０ｂｐの間を開閉し、スイッチ２ｈは電
池１ｈの負極端子と負極出力１０ｂｎの間を開閉し、ス
イッチ２ｊは電池１ｇの正極端子と電池１ｈの負極端子
の間を開閉するものである。

【００４１】スイッチ２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈお
よび２ｊの切り換えは、制御部９によって制御され、電
池１ｄ、１ｅの正極出力１０ａｐおよび負極出力１０ａ
ｎに対する接続態様および電池１ｇ、１ｈの正極出力１
０ｂｐおよび負極出力１０ｂｎに対する接続態様を切り
換えることができる。また、スイッチ２ｄ、２ｅ、２
ｆ、２ｇ、２ｈおよび２ｊには初期状態が定まってお
り、制御部９による制御が開始されるまではスイッチ２
ｄ、２ｅ、２ｇおよび２ｈは開、スイッチ２ｆおよび２
ｊは閉となる。

【００４２】組電池１０ａは実施の形態１における電池
１ａと等価的に配され、また組電池１０ｂは実施の形態
１における電池１ｂと等価的に配されるものであり、接
続部２において以下のように接続される。

【００４３】組電池１０ａの負極出力１０ａｎと負極線
２ｎおよび組電池１０ｂの正極出力１０ｂｐと正極線２
ｐは直接接続されており、スイッチ２ａは組電池１０ａ
の正極出力１０ａｐと正極線２ｐの間を開閉し、スイッ
チ２ｂは組電池１０ｂの負極出力１０ｂｎと負極線２ｎ
の間を開閉し、スイッチ２ｃは組電池１０ａの正極出力
１０ａｐと組電池１０ｂの負極出力１０ｂｎの間を開閉
するものである。スイッチ２ａ、２ｂおよび２ｃには初
期状態が定まっており、制御部９による制御が開始され
るまではスイッチ２ａおよびスイッチ２ｂは開、スイッ
チ２ｃは閉となることは、実施の形態１と同様である。

【００４４】制御部９は、スイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、
２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈおよび２ｊの切り換えを
制御するとともに、前記各スイッチを切り換えて電池１
ｄ、１ｅ、１ｇおよび１ｈに対して順次個別に接続する
とともに測定用負荷部８をオンし、このときの電圧測定
部７の測定結果を記憶部９ｂに記憶し、これに基づいて
前記各スイッチの切り換えて前記各電池の接続態様を切
り換える。

【００４５】以上のように構成された電源装置につい
て、以下その動作について説明する。

【００４６】電池１ｄ、１ｅ、１ｇおよび１ｈが接続さ
れた瞬間において、スイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、
２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈおよび２ｊは初期状態であり、
スイッチ２ａ、２ｂ、２ｄ、２ｅ、２ｇおよび２ｈは
開、スイッチ２ｃ、２ｆおよび２ｊは閉となっている。
これにより前記各電池は正極線２ｐと負極線２ｎに対し
て全直列に接続されることとなる。

【００４７】蓄電部５が、スイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、
２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈおよび２ｊ、電圧測定部
７、制御部９、測定用負荷部８の各部が動作可能な電圧
まで上昇した時点で、制御部９による制御が開始され
る。

【００４８】図４は本発明の第２の実施の形態における
電源装置の制御部９の制御フローチャートであり、以下
に制御部９の制御を説明する。

【００４９】制御部９による制御が開始されると、まず
スイッチ２ａ、２ｄを閉、これ以外のスイッチを開に切
り換える。この切り換えにより電池１ｄが単独で正極線
２ｐと負極線２ｎに接続され、その他の電池は開放状態
となる。つづいて測定用負荷部８をオンし電流検出部８
ａの検出結果に基づき可変負荷部８ｂに流れる電流を変
化させて電池１ａの出力電流を所定値に保つ。このとき
の電圧測定部７の出力値を記憶部９ｂに記憶させたのち
測定用負荷部８をオフする。（ステップＳ３１〜ステッ
プＳ３４） つづいて同様に、スイッチ２ａ、２ｅを閉、その他のス
イッチを開に切り換える。測定用負荷部８をオンし電圧
測定部７の出力値を記憶部９ｂに記憶させたのち測定用
負荷部８をオフする。（ステップＳ３５〜ステップＳ３
８） 同様に、スイッチ２ｂ、２ｇを閉、その他のスイッチを
開に切り換える。測定用負荷部８をオンし電圧測定部７
の出力値を記憶部９ｂに記憶させたのち測定用負荷部８
をオフする。（ステップＳ３９〜ステップＳ４２） 同様に、スイッチ２ｂ、２ｈを閉、その他のスイッチを
開に切り換える。測定用負荷部８をオンし電圧測定部７
の出力値を記憶部９ｂに記憶させたのち測定用負荷部８
をオフする。（ステップＳ４３〜ステップＳ４６） つぎに、記憶部９ｂに記憶された電池１ｄ、１ｅ、１ｇ
および１ｈの電圧を、あらかじめ制御部９に設定されて
いる条件マップに基づいて、スイッチ２ａ、２ｂ、２
ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈおよび２ｊを切り換
える。（ステップＳ４８） 図５は、あらかじめ制御部９に設定されている条件マッ
プであり、優先順序の項に表される数字の小さい行から
順に、電池の電圧条件を記憶部９ｂに記憶された電池１
ｄ、１ｅ、１ｇおよび１ｈの電圧と比較し、当該項に記
載の電池電圧条件に適合しない場合は、優先順序の項に
表される数字が現在の行よりひとつ大きい行の電池の電
圧条件を記憶部９ｂに記憶された前記各電池の電圧と比
較する。当該項に記載の電池電圧条件に適合した場合は
スイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、
２ｈおよび２ｊのうち閉するスイッチの項に記載のスイ
ッチを閉、その他のスイッチは開に切り換える。

【００５０】電池の電圧条件の項に記載の１ｄ、１ｅ、
１ｇおよび１ｈは電池の符号、ＲＶはあらかじめ制御部
９に設定されている基準電圧、「＝」は符号で表されて
いる電池相互の電圧差があらかじめ制御部９に設定され
ている許容差未満であることを表し、「＊」は電池の直
列接続、「＆」は条件の論理積を表している。例えば、
電池の電圧条件（１ｄ＊１ｅ）＝（１ｇ＊１ｈ）は、電
池１ｄと電池１ｅを直列接続したときの電圧と、電池１
ｇと電池１ｈを直列接続したときの電圧の差が前記許容
差未満であることを表している。このとき、電池１ｄと
電池１ｅを直列接続した電圧は、電池１ｄの電圧に電池
１ｅの電圧を加算することによって求め、実際に各スイ
ッチを切り換えて接続したときの電圧を測定するもので
はない。

【００５１】閉するスイッチの項に記載の２ａ、２ｂ、
２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈおよび２ｊはスイ
ッチの符号であり、当該項に表されている各スイッチを
閉、それ以外のスイッチを開とすることを意味する。例
えば、閉するスイッチ「２ａ２ｂ ２ｆ ２ｊ」はスイ
ッチ２ａ、２ｂ、２ｆおよび２ｊを閉、スイッチ２ｃ、
２ｄ、２ｅ、２ｇおよび２ｈを開に切り換えることを表
している。

【００５２】備考（接続態様）の項は、オンするスイッ
チに記載の各スイッチの切り換えにより接続される各電
池の接続態様を示し、１ｄ、１ｅ、１ｇおよび１ｈは電
池の符号、「＋」は電池の並列接続、「＊」は電池の直
列接続を表している。例えば、電池の接続態様（１ｄ＊
１ｅ）＋（１ｇ＊１ｈ）は、電池１ｄと電池１ｅを直列
接続したものと、電池１ｇと電池１ｈを直列接続したも
のどうしを並列に接続することを意味する。

【００５３】以上のように、制御部９が記憶部９ｂに記
憶された電池１ｄ、１ｅ、１ｇおよび１ｈの電圧およ
び、あらかじめ制御部９に設定されている基準電圧およ
び許容差とを相互に比較し、その結果に基づいてスイッ
チ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈお
よび２ｊを切り換えた後は、あらかじめ制御部９に設定
されている所定時間が経過する間は前記各スイッチの開
閉状態をそのまま保ち、前記各電池の電圧測定を行わな
い。この間測定用負荷部８はオンせず前記各電池の供給
する電源は負荷８の他には前記各スイッチと制御部９が
ごく僅かな電流を消費するのみで前記各電池は、負荷６
に対する電力供給以外に無駄な消耗をほとんどしないよ
うになっている。（ステップＳ４８） 前記所定時間が経過した時点で再び上記一連の動作、制
御部９はスイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２
ｆ、２ｇ、２ｈおよび２ｊを切り換え電池１ｄ、１ｅ、
１ｇおよび１ｈを順次個別に接続するとともに測定用負
荷部８をオンし、このとき電圧測定部７の出力する前記
各電池の電圧を順次記憶部９ｂに記憶させ、前記各電池
の電圧を前記条件マップおよび、前記基準電圧および前
記許容差とを相互に比較し、その結果に基づいて前記各
スイッチを切り換えたのち、前記所定時間が経過する間
は前記各スイッチの開閉状態をそのまま保つことを繰り
返す。（ステップＳ３１〜Ｓ４８） 上記一連の動作のうち、所定時間の経過を待つ以外の動
作、すなわち電池１ｄ、１ｅ、１ｇおよび１ｈの電圧測
定から、その結果に基づくスイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、
２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈおよび２ｊの切り換えに
よる前記各電池の接続態様の切り換えまでの動作はごく
短時間で実行することができ、この間の負荷６に供給す
る電源および前記各スイッチ、電圧測定部７、制御部
９、測定用負荷部８の電源は蓄電部５により安定に供給
される。

【００５４】以上のように本実施形態によれば、電池１
ｄ、１ｅ、１ｇおよび１ｈの何れか２以上の電池がほぼ
同一電圧であり他の電池の電圧より高いときには当該電
圧の高い２以上の電池を正極線２ｐと負極線２ｎに対し
て並列接続し、他方電圧の低い電池は開放されるため、
電圧の高い電池によって他方電圧の低い電池が充電され
ず液漏れや膨張もしくは破裂の危険がなく、かつ電圧が
ほぼ同じであり充電の危険がない２以上の電池を正極線
２ｐと負極線２ｎに対して並列に接続し負荷６に電源を
供給することができ、前記各電池の何れも前記基準電圧
に達していないとき、すなわち電池の単独接続や並列接
続によって前記基準電圧が得られないときには、前記各
電池の何れか２以上の電池を正極線２ｐと負極線２ｎに
対して直列に接続することにより前記基準電圧を超える
電圧を負荷６に供給することができる。

【００５５】また、前記各電池の何れか１の電池の電圧
が他の電池より高いときには当該電圧の高い電池を正極
線２ｐと負極線２ｎに対して接続し、前記各電池の何れ
か２以上の電池がほぼ同じ電圧であり他の電池より高い
ときには当該電圧の高い２以上の電池を正極線２ｐと負
極線２ｎに対して並列接続し、他方電圧の低い電池は開
放されるため、当該電圧の高い１あるいは２以上の電池
が放電されるにつれ電圧が低下し、開放されている他方
電圧の低い電池の何れか１あるいは２以上の電池とほぼ
同じ電圧となったときは当該ほぼ同じ電圧の１あるいは
２以上の電池を放電中の１あるいは２以上の電池と並列
に接続することにより負荷６へ電源供給することができ
るため、前記各電池の電圧が当初は異なっている場合で
も電池の接続態様と負荷６への放電により電圧を均一化
し、当該電圧が均一化された電池の並列接続による負荷
６への電源供給が可能となり、前記各電池の残容量を有
効に負荷６へ供給することができる。

【００５６】なお、本実施の形態における電源装置によ
り電池１ｄ、１ｅ、１ｇおよび１ｈには、残容量すなわ
ち消耗の程度が異なる乾電池を接続した場合であっても
液漏れや膨張もしくは破裂の危険がなく安全に動作する
ものであるが、あくまで使用者の不適切な電池の混用に
対する安全対策として適用するものであることは実施の
形態１と同様である。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、前記複数
の電池の何れか１の電池の電圧が他の電池の電圧より高
いときには当該電圧の高い１の電池の接続を選択するた
め当該電圧の高い１の電池によって他の電圧の低い電池
が充電されず液漏れや膨張もしくは破裂の危険がなく、
前記複数の電池の全てがほぼ同一電圧であり充電の危険
がないときは全ての電池の並列接続を選択して負荷に電
源を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による電源装置のブロッ
ク図

【図２】同電源装置の制御部の制御フローチャート

【図３】本発明の第２の実施の形態による電源装置のブ
ロック図

【図４】同電源装置の制御部の制御フローチャート

【図５】同電源装置の制御部の条件マップを示す図

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｄ、１ｅ、１ｇ、１ｈ 電池 ２ 接続部 ６ 負荷 ７ 電圧測定部 ８ 測定用負荷部 ９ 制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の電池と、前記複数の電池の何れか
   １の電池に接続あるいは前記複数の電池の何れか２以上
   の電池を並列に接続した出力を負荷に供給する接続手段
   と、前記複数の電池の個々の電池電圧を測定可能な測定
   手段と、前記測定手段の測定結果に基づき前記接続手段
   の接続態様を選択する制御手段とを備え、前記制御手段
   は、前記複数の電池の何れか１の電池の電圧が他の電池
   の電圧より高いときには当該電圧の高い１の電池の接続
   を選択し、前記複数の電池の全てがほぼ同一電圧である
   ときは全ての電池の並列接続を選択することを特徴とす
   る電源装置。
2. 【請求項２】 前記複数の電池が３以上であって、前記
   制御手段は、前記複数の電池の何れか２以上の電池がほ
   ぼ同一電圧であり他の電池の電圧より高いときには当該
   電圧の高い２以上の電池の並列接続を選択する請求項１
   記載の電源装置。
3. 【請求項３】 前記接続手段は前記複数の電池の何れか
   ２以上の電池を直列に接続した出力を負荷に供給可能で
   あり、前記制御手段は前記複数の電池の何れの電池も所
   定の電圧に達していないときには前記複数の電池の何れ
   か２以上の電池の直列接続を選択する請求項１〜２記載
   の電源装置。
4. 【請求項４】 前記負荷と並列に接続され前記負荷の消
   費電流に関わらず前記接続手段により接続された電池の
   出力電流を所定値に保つ測定用負荷を備え、当該接続さ
   れた電池の出力電流が所定値であるときの当該接続され
   た電池の出力電圧を前記測定手段が測定可能である請求
   項１〜２記載の電源装置。