(57)【要約】  寿命に至るまでの充放電サイクル数が多く、且つバッテリーモジュールへの充電時間が短いバッテリーモジュールを構成する。  バッテリーモジュール（２０）は、その内部に急速充電用バッテリー（２３Ｒ）及び通常充電用バッテリー（２３Ｎ）を備えている。バッテリーモジュール（２０）を充電台（１０）に載置することによって、この２つのバッテリー（２３Ｒ，２３Ｎ）がそれぞれ充電される。携帯機器（３０）の内部にはバッテリー（３３）を備えている。携帯機器（３０）をバッテリーモジュール（２０）に載置することによって、携帯機器（３０）内のバッテリー（３３）が充電される。バッテリーモジュール（２０）で携帯機器（３０）のバッテリーが充電される際、急速充電用バッテリー（２３Ｒ）が優先的に使用され、急速充電用バッテリー（２３Ｒ）が空になってから通常充電用バッテリー（２３Ｎ）が使用される。
2010095292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１時間で満充電される充電率以上の充電率で充電される第１のリチウムイオン二次電池と、
１時間で満充電される充電率未満の充電率で充電される第２のリチウムイオン二次電池と、
電力入力部から前記第１のリチウムイオン二次電池及び前記第２のリチウムイオン二次電池への充電を制御する充電制御回路と、
前記第１のリチウムイオン二次電池の電池残量を検出する第１の電池残量検出回路と、
前記第２のリチウムイオン二次電池の電池残量を検出する第２の電池残量検出回路と、
前記第１のリチウムイオン二次電池の出力と前記第２のリチウムイオン二次電池の出力が共に接続されて負荷へ電力を出力する電力出力部と、
前記第１の電池残量検出回路及び前記第２の電池残量検出回路の出力に応じて、前記第１のリチウムイオン二次電池に蓄えられているエネルギーを優先して前記電力出力部から前記負荷へ放電し、前記第１のリチウムイオン二次電池の電池残量がなくなってから前記第２のリチウムイオン二次電池に蓄えられているエネルギーを前記電力出力部から前記負荷へ放電する放電制御手段と、
を備えたバッテリーモジュール。
【請求項２】
前記充電制御回路は、前記第１のリチウムイオン二次電池への充電を制御する第１の充電制御回路と、前記第２のリチウムイオン二次電池への充電を制御する第２の充電制御回路とで構成された、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項３】
前記第１の充電制御回路は、前記第１のリチウムイオン二次電池の電圧が所定の値になるまで第１の充電電流を保つように定電流制御を行い、
前記第２の充電制御回路は、前記第２のリチウムイオン二次電池の電圧が所定の値になるまで、前記第１の充電電流より大きな第２の充電電流を保つように定電流制御を行う、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
前記電力入力部に受電コイルを備え、前記受電コイルに誘起される交流電圧を、所定の直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータを備え、外部のエネルギー源から非接触で電力を受電する、請求項１〜３のいずれかに記載のバッテリーモジュール。
【請求項５】
前記外部のエネルギー源が規定の電力送電機器であるか否かを認証する第１の認証手段を備えた、請求項４に記載のバッテリーモジュール。
【請求項６】
前記第１の認証手段は、前記電力送電機器から電力を受電する前に前記受電コイルを介して信号の伝搬により行う、請求項５に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
前記電力出力部から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力部に接続されて、受電コイルを有する外部機器に対して非接触で電力を送電する送電コイルと、を備えた、請求項１〜６のいずれかに記載のバッテリーモジュール。
【請求項８】
前記外部機器が規定の外部機器であるかどうかを認証する第２の認証手段を備えた、請求項７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
前記第２の認証機能は、前記送電コイルを介して前記外部機器に電力を送電する前に前記送電コイルを介して信号の伝搬により行う、請求項８に記載のバッテリーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バッテリーを電源として作動する電子機器へ電源を供給する予備電源として用いるバッテリーモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン電池等の二次電池を用いた一般的な電子機器においては、コネクタを介して専用のＡＣアダプタを接続して充電していた。しかし、この方法では満充電までに非常に時間が掛かるという問題があった。また、出先でバッテリー切れを起こしたとしても、乾電池等がそのまま使えないという問題もあった。【０００３】
そこで、例えば携帯電話端末やポータブルプレーヤーなど、充放電可能なバッテリーを電源として作動する電子機器の予備電源として用いられる予備電源装置が非特許文献１に開示されている。【０００４】
ここで、非特許文献１の予備電源装置の構成を図１に示す。
予備電源装置５０は、ＡＣアダブタ４９から供給される電源によってバッテリー５２を充電する充電回路５１、携帯電話端末６０内のバッテリーを充電する充電回路５４及びその保護回路５３を備えている。【０００５】
予備電源装置５０内のバッテリー５２を充電する際には、この予備電源装置５０にＡＣアダブタ４９を接続し、ＡＣアダブタ４９をコンセントやテーブルタップに接続する。予備電源装置５０を用いて携帯電話端末６０内のバッテリーを充電する場合には、予備電源装置５０の出力ケーブルを携帯電話端末６０またはその充電台に接続する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“USB出力付き充電器・リチウムイオンバッテリー”[online]、三洋電機株式会社、［平成２１年２月１６日検索］、インターネット< http://www.sanyo.co.jp/eneloop/lineup/booster.html>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、非特許文献１に示されている予備電源装置においても、内部の通常のリチウムイオン電池は満充電までに要する充電時間が長く、高容量になるほど充放電サイクルによる寿命が早く到来するという問題があった。【０００８】
一方、急速充電に対応したリチウムイオン電池も開発されてきているが、通常充電用のリチウムイオン電池と比べて、同体積比での容量が小さい、という欠点がある。【０００９】
そこで、この発明の目的は、寿命に至るまでの充放電サイクル数が多く、且つバッテリーモジュールへの充電時間が短いバッテリーモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のバッテリーモジュールは次のように構成する。
（１）１時間で満充電される充電率以上の充電率で充電される第１のリチウムイオン二次電池と、
１時間で満充電される充電率未満の充電率で充電される第２のリチウムイオン二次電池と、
電力入力部から前記第１のリチウムイオン二次電池及び前記第２のリチウムイオン二次電池への充電を制御する充電制御回路と、
前記第１のリチウムイオン二次電池の電池残量を検出する第１の電池残量検出回路と、
前記第２のリチウムイオン二次電池の電池残量を検出する第２の電池残量検出回路と、
前記第１のリチウムイオン二次電池の出力と前記第２のリチウムイオン二次電池の出力が共に接続されて負荷へ電力を出力する電力出力部と、
前記第１の電池残量検出回路及び前記第２の電池残量検出回路の出力に応じて、前記第１のリチウムイオン二次電池に蓄えられているエネルギーを優先して前記電力出力部から前記負荷へ放電し、前記第１のリチウムイオン二次電池の電池残量がなくなってから前記第２のリチウムイオン二次電池に蓄えられているエネルギーを前記電力出力部から前記負荷へ放電する放電制御手段と、
を備える。【００１１】
（２）前記充電制御回路は、前記第１のリチウムイオン二次電池への充電を制御する第１の充電制御回路と、前記第２のリチウムイオン二次電池への充電を制御する第２の充電制御回路とで構成される。すなわち、１つの充電制御回路で分岐回路使って２つの電池に充電する構成ではなく、第１のリチウムイオン二次電池と第２のリチウムイオン二次電池のそれぞれについて適正な充電制御が行われる。【００１２】
（３）前記第２の充電制御回路は、前記第２のリチウムイオン二次電池の電圧が所定の値になるまで第２の充電電流を保つように定電流制御を行い、前記第１の充電制御回路は、前記第１のリチウムイオン二次電池の電圧が所定の値になるまで、前記第２の充電電流より大きな第１の充電電流を保つように定電流制御を行うように構成される。そのため、第２のリチウムイオン二次電池は適正に通常充電され、第１のリチウムイオン二次電池は適正に急速充電される。【００１３】
（４）前記電力入力部には例えば受電コイルが備えられ、前記入力端子から入力される交流電圧を、所定の直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータが備えられ、外部のエネルギー源から非接触で（導電端子をもたないで）電力を受電するように構成される。これの構成により、外部から非接触で電力が入力できる。【００１４】
（５）前記外部のエネルギー源から非接触で電力を入力する構成で、前記外部のエネルギー源が規定の電力送電機器であるか否かを認証する第１の認証手段を備える。これにより、規定外の外部エネルギー源から誤って電力を受電するおそれを排除できる。【００１５】
（６）前記第１の認証手段は、前記電力送電機器から電力を受電する前に前記受電コイルを介して信号の伝搬により行うように構成すれば、電力送電機器認証専用の伝達手段が不要となる。【００１６】
（７）前記電力出力部から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力部に接続されて、受電コイルを有する外部機器に対して非接触で電力を送電する送電コイルと、を備える。これにより、外部機器に対して非接触で電力伝送できる。【００１７】
（８）前記外部機器が規定の外部機器であるかどうかを認証する第２の認証手段を備える。これにより、規定外の外部機器へ誤って電力を送電するおそれを排除できる。【００１８】
（９）前記第２の認証機能は、前記送電コイルを介して前記外部機器に電力を送電する前に前記送電コイルを介して信号の伝搬により行うように構成すれば、外部機器認証専用の伝達手段が不要となる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、急速充電性と大容量性を兼ね備えた補助バッテリーとして用いることができる。例えば外出する際に携帯電話端末の充電を忘れていた、といった場合に、補助バッテリーに短時間で例えば５０％程度充電し、カバンの中で補助バッテリーから携帯電話端末へ充電する、といった使い方が可能になる。また、多数回に亘って外部機器への充電が可能となり、バッテリーモジュールに対する充電の手間を削減できる。【００２０】
しかも、第２のリチウムイオン二次電池（急速充電用バッテリー）が優先的に充放電されるので、第１のリチウムイオン二次電池（通常充電用バッテリー）の充放電サイクル数を相対的に抑えることができ、第１のリチウムイオン二次電池及びバッテリーモジュールの寿命を延ばせる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】非特許文献１の予備電源装置の構成を示す図である。
【図２】バッテリーモジュール２０とともに充電台１０及び携帯機器３０を含む非接触充電システムのブロック構成図である。
【図３】充電台１０内の送電回路１１の構成を示す回路図である。
【図４】バッテリーモジュール２０の主に充電回路２２部分の回路図である。
【図５】バッテリーモジュール２０内のバッテリー２３Ｒ，２３Ｎ及び送電回路２６部分の回路図である。
【図６】充電制御回路２，３の処理内容をフローチャートで表したものである。
【図７】２次側信号処理部１の処理内容を示すフローチャートである。
【図８】１次側制御回路１１１の通信処理について示すフローチャートである。
【図９】送電制御回路８の通信処理について示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明の実施形態に係るバッテリーモジュールの構成を図２〜図９を参照して説明する。
図２は、バッテリーモジュール２０とともに充電台１０及び携帯機器３０を含む非接触充電システムのブロック構成図である。
【００２３】
充電台１０は、送電回路１１及びそれによって駆動される送電コイル１２を備えている。送電回路１１にはＡＣアダブタ１３が接続されている。
【００２４】
バッテリーモジュール２０は、その内部にこの発明の「第１のリチウムイオン二次電池」に相当する通常充電用のリチウムイオン二次電池（以下、「通常充電用バッテリー」という。）２３Ｎ、及びこの発明の「第２のリチウムイオン二次電池」に相当する急速充電可能なリチウムイオン二次電池（以下、「急速充電用バッテリー」という。）２３Ｒを備えている。バッテリーモジュール２０を充電台１０に載置することによって前記２つのバッテリー２３Ｎ，２３Ｒが充電される。
【００２５】
携帯機器３０は例えば携帯電話端末であり、この発明に係る「外部機器」に相当する。携帯機器３０の内部にバッテリー３３を備えている。携帯機器３０をバッテリーモジュール２０に載置することによって、携帯機器３０内のバッテリー３３が充電される。
【００２６】
前記バッテリーモジュール２０には、この発明に係る「電力入力部」に相当する受電コイル２１、通常充電用バッテリー２３Ｎ及び急速充電用バッテリー２３Ｒに対する充電回路２２、それらの保護回路２５Ｎ，２５Ｒ、及び、この発明に係る「電力出力部」に相当する送電コイル２７を介して送電する送電回路２６を備えている。
【００２７】
前記充電回路２２には受電コイル２１によって受電された電圧を整流する整流回路２２１、それを所定の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ２２２及びバッテリー２３Ｎ，２３Ｒの電圧を検出する電圧検出回路２２３を備えている。前記整流回路２２及び前記ＤＣ−ＤＣコンバータ２２２によって、この発明に係る「ＡＣ−ＤＣコンバータ」が構成されている。
【００２８】
充電回路２２は、バッテリー２３Ｎ，２３Ｒに対してそれぞれ定電流制御によって充電を行うが、通常充電用バッテリー２３Ｎに対しては通常の充電率（１時間で満充電する充電率１Ｃ以下の充電率）で充電する。一方、急速充電用バッテリー２３Ｒに対しては前記１Ｃ以上の充電率で充電する。
【００２９】
送電回路２６にはバッテリー２３Ｎ，２３Ｒのいずれによって送電コイル２７を駆動するかを切り替える入力切替スイッチ２６１を備えている。後述するように、急速充電用バッテリー２３Ｒを優先的に用い、急速充電用バッテリー２３Ｒの電池残量が無くなってから通常充電用バッテリー２３Ｎへ切り替えて送電コイル２７を駆動する。
【００３０】
携帯機器３０には、受電コイル３１で充電した電力を基にバッテリー３３を充電する充電回路３２を備えている。
【００３１】
図３は前記充電台１０内の送電回路１１の構成を示す回路図である。送電回路１１にはコンデンサＣ１１，Ｃ１２、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２、及びスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２を制御する１次側制御回路１１１を備えていて、これらと送電コイル１２とでインバータ回路を構成している。入力端子Ｐ１，Ｐ２にはＡＣアダブタ１３から直流電圧が入力される。１次側制御回路１１１はコンデンサＣ１０を時定数回路の一部として用い、所定周波数でスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２をオンオフ制御する。
【００３２】
図４は前記バッテリーモジュール２０の主に充電回路２２部分の回路図である。ダイオードブリッジ回路からなる整流回路２２１は受電コイル２１に誘起される交流電圧を整流し、平滑コンデンサＣ２０はそれを平滑する。
【００３３】
２次側信号処理部１はスイッチ素子Ｑ２２，Ｑ５１，Ｑ５２、及び後に示すスイッチ素子Ｑ６１，Ｑ６２のスイッチ制御を行う。また２次側信号処理部１は、後述する電圧検出回路４，５の検出電圧を入力する。
【００３４】
整流回路２２１の出力部には抵抗Ｒ１０及びスイッチング素子Ｑ２１からなる負荷変調回路９が設けられている。２次側信号処理部１は負荷変調回路９のスイッチング素子Ｑ２１を制御して負荷変調により、図２に示した充電台１０へデータ伝送を行う。
【００３５】
急速充電用バッテリー２３Ｒに対する充電回路は、チョークコイルＬ１、コンデンサＣ２１、スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ４１で構成されている。充電制御回路２はスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ４１をオンオフ制御することによって、この充電回路を降圧チョッパ回路として動作させる。
【００３６】
電圧検出回路４は抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の分圧回路を構成していて、充電制御回路２は電圧検出回路４の出力電圧を入力する。また抵抗Ｒ３１によって電流検出回路６が構成されていて、充電制御回路２はこの電流検出回路６の検出電圧を入力する。
充電制御回路２は端子Ｐ１１，Ｐ１２に接続される急速充電用バッテリー２３Ｒに対して定電流充電を行うために電流検出回路６による出力電圧が一定となるようにスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ４１のデューティ制御を行う。また、電圧検出回路４の出力電圧が満充電に相当する値となった時充電を終了する。
【００３７】
通常充電用バッテリー２３Ｎに対する充電回路も同様に、チョークコイルＬ２、コンデンサＣ２２、スイッチング素子Ｑ３２，Ｑ４２で構成されている。充電制御回路３はスイッチング素子Ｑ３２，Ｑ４２をオンオフ制御することによって、この充電回路を降圧チョッパ回路として動作させる。
【００３８】
電圧検出回路５は抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の分圧回路を構成していて、充電制御回路３は電圧検出回路５の出力電圧を入力する。また抵抗Ｒ３２によって電流検出回路７が構成されていて、充電制御回路３はこの電流検出回路７の検出電圧を入力する。
【００３９】
充電制御回路３は端子Ｐ２１，Ｐ２２に接続される通常充電用バッテリー２３Ｎに対して定電流充電を行うために電流検出回路７による出力電圧が一定となるようにスイッチング素子Ｑ３２，Ｑ４２のデューティ制御を行う。また、電圧検出回路５の出力電圧が満充電に相当する値となった時充電を終了する。
【００４０】
充電制御回路３は、通常充電用バッテリーの電圧が所定の値になるまで第２の充電電流を保つように定電流制御を行い、充電制御回路２は、急速充電用バッテリーの電圧が所定の値になるまで、前記第２の充電電流より大きな第１の充電電流を保つように定電流制御を行う。そのため、通常充電用バッテリーは適正に通常充電され、急速充電用バッテリーは適正に急速充電される。
【００４１】
図５は、バッテリーモジュール２０内のバッテリー２３Ｒ，２３Ｎ及び送電回路２６部分の回路図である。送電回路２６には、コンデンサＣ３１，Ｃ３２、スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２、及びスイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２をスイッチング制御する送電制御回路８を備え、これらと送電コイル２７とによってインバータ回路を構成している。送電制御回路８はコンデンサＣ３０を時定数回路の一部として用い、所定の周期でスイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２のオンオフ制御を行う。
【００４２】
急速充電用バッテリー２３Ｒの出力部にはスイッチ素子Ｑ６１、通常充電用バッテリー２３Ｎの出力部にはスイッチ素子Ｑ６２がそれぞれ設けられている。これらの２つのスイッチ素子Ｑ６１，Ｑ６２は、図４に示した２次側信号処理部１によって制御される。
【００４３】
図６は図４に示した充電制御回路２，３の処理内容をフローチャートで表したものである。２つの動作は共通であるので１つの図で説明する。
まずバッテリー２３Ｒ，２３Ｎへの出力電流をそれぞれ検出し、充電電流が一定となるようにオンデューティ比を制御する（Ｓ１１→Ｓ１２）。すなわち急速充電用バッテリー２３Ｒに対しては、図４に示したスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ４１を制御する。
【００４４】
バッテリー２３Ｒ，２３Ｎの電圧が満充電に相当する値となれば充電処理を終了する（Ｓ１３）。
【００４５】
図７は、図４に示した２次側信号処理部１の処理内容を示すフローチャートである。まずスイッチ素子Ｑ６１をオンすることによって急速充電用バッテリー２３Ｒを選択する（Ｓ２１）。次に急速充電用バッテリー２３Ｒの電圧を電圧検出回路４によって検出する（Ｓ２２）。そして、その検出した電圧を基に、急速充電用バッテリー２３Ｒの電池残量が残っているものと判定すれば、急速充電用バッテリー２３Ｒの放電を続ける（Ｓ２３→Ｓ２２→・・・）。
【００４６】
急速充電用バッテリー２３Ｒの電池残量が無くなれば、スイッチ素子Ｑ６１をオフすることによって急速充電用バッテリー２３Ｒを解除し、次にスイッチ素子Ｑ６２をオンすることによって通常充電用バッテリー２３Ｎを選択する（Ｓ２４）。続いて通常充電用バッテリー２３Ｎの電圧を電圧検出回路５によって検出する（Ｓ２５）。そして、その検出した電圧を基に、通常充電用バッテリー２３Ｎの電池残量が残っているものと判定すれば、通常充電用バッテリー２３Ｎの放電を続ける（Ｓ２６→Ｓ２５→・・・）。
【００４７】
前記電圧検出回路４がこの発明に係る「第１の電池残量検出回路」に相当し、前記電圧検出回路５がこの発明に係る「第２の電池残量検出回路」に相当し、２次側信号処理部１の上記処理手段がこの発明に係る「放電制御手段」に相当する。
【００４８】
通常充電用バッテリー２３Ｎの電池残量が無くなれば、スイッチ素子Ｑ６２をオフすることによって通常充電用バッテリー２３Ｎを解除する。後述するように、通常は、携帯機器３０内のバッテリーに対する充電が完了すると、携帯機器がバッテリーモジュール２０から取り除かれるので、その時点で認証が解除されて電力送電は停止される。
【００４９】
また、急速充電用バッテリー２３Ｒの電池残量がある間は、急速充電用バッテリー２３Ｒが用いられるので、通常充電用バッテリー２３Ｎの放電はなく、その分充放電サイクル数を稼ぐことができる。
【００５０】
図８は、図３に示した１次側制御回路１１１の通信処理について示すフローチャートである。まず通信すべきタイミングとなれば、充電台１０の送電コイル１２を用いて低電力送電を行う（Ｓ３１→Ｓ３２）。そして、その状態でバッテリーモジュール２０側の負荷変調を検知することによってデータを受信する（Ｓ３３）。すなわち、図４に示した負荷変調回路９によるデータの送信を読み取る。読み取ったデータが予め定められた認証用コードであれば、バッテリーモジュール２０は予め定められた規定の機器であるものと見なす。また、読み取ったデータが充電未了を表すデータであれば、高電力送電に切り替える（Ｓ３４→Ｓ３５→Ｓ３６）。これにより充電を行う。もし認証ができなければ送電を停止する（Ｓ３４→Ｓ３７）。また、充電が完了したことを表すデータであれば、送電を停止する（Ｓ３５→Ｓ３７）。
以上の処理を通信タイミングごとに繰り返す。
【００５１】
図９は、図５に示した送電制御回路８の通信処理について示すフローチャートである。まず通信すべきタイミングとなれば、バッテリーモジュール２０の送電コイル２７を用いて低電力送電を行う（Ｓ４１→Ｓ４２）。そして、その状態で携帯機器３０側の負荷変調を検知する（Ｓ４３）。これにより携帯機器３０からのデータを受信する。読み取ったデータが予め定められた認証用コードであれば、携帯機器３０は予め定められた規定の機器であるものと見なし高電力送電に切り替える（Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４６）。これにより充電を行う。もし認証ができなければ送電を停止する（Ｓ４４→Ｓ４７）。また、充電が完了したことを表すデータであれば、送電を停止する（Ｓ４５→Ｓ４７）。
以上の処理を認証タイミングごとに繰り返す。
【００５２】
このようにして、充電台１０に規定のバッテリーモジュール２０を載置することによって充電がなされ、バッテリーモジュール２０に規定の携帯機器３０を載置することによって充電がなされる。
【００５３】
なお、既定の機器であるか否かの認証を送電コイル及び受電コイルを介して行うことにより、特別な通信用の伝達手段が不要となるが、例えばＲＦ−ＩＤのような認証用の通信手段を設けてもよい。
【００５４】
以上に示した実施形態では、非接触電力伝送によって充電台からバッテリーモジュール内のバッテリーを充電し、非接触電力伝送によってバッテリーモジュールから携帯機器内のバッテリーを充電するようにしたが、この発明は非接触電力伝送に限られるものではない。
【００５５】
この発明によれば、外出時に持ち運べる予備電源としての用途で、急速充電が可能な大電流入力・小容量の急速充電用リチウムイオン二次電池と、通常充電（小電流入力）・大容量の通常充電用リチウムイオン二次電池とを備え、バッテリーモジュールの充電時には、急速充電用リチウムイオン二次電池と通常充電用リチウムイオン二次電池の両方の電池残量を検出しながら、両方の電池に対して充電を行い、バッテリーモジュールから携帯機器へエネルギーを放電する（携帯端末内のバッテリーが充電される）時には、必ず急速充電用バッテリーから放電され、急速充電用バッテリーの残り容量が空になってから通常充電用バッテリーが放電されるので、バッテリーの寿命に至るまでの充放電サイクル数が多くでき、且つバッテリーモジュールへの充電時間が極力短くできる。
【００５６】
これによって、急速充電用リチウムイオン二次電池と、通常充電用リチウムイオン二次電池のそれぞれの利点を備えた、急速充電可能で且つ大容量なバッテリーモジュールが実現できる。
【符号の説明】
【００５７】
Ｃ１０〜Ｃ１２…コンデンサ
Ｃ２０…平滑コンデンサ
Ｃ２１，Ｃ２２…コンデンサ
Ｃ３０〜Ｃ３２…コンデンサ
Ｌ１，Ｌ２…チョークコイル
Ｐ１，Ｐ２…入力端子
Ｐ１１，Ｐ１２…端子
Ｐ２１，Ｐ２２…端子
Ｑ１１，Ｑ１２…スイッチング素子
Ｑ２１…スイッチング素子
Ｑ２２，Ｑ５１，Ｑ５２…スイッチ素子
Ｑ３１，Ｑ４１…スイッチング素子
Ｑ３２，Ｑ４２…スイッチング素子
Ｑ６１，Ｑ６２…スイッチ素子
Ｑ７１，Ｑ７２…スイッチング素子
Ｒ１０…抵抗
Ｒ１１，Ｒ１２…抵抗
Ｒ２１，Ｒ２２…抵抗
Ｒ３１，Ｒ３２…抵抗
２，３…充電制御回路
１…２次側信号処理部
３…充電制御回路
４，５…電圧検出回路
６，７…電流検出回路
８…送電制御回路
９…負荷変調回路
１０…充電台
１１…送電回路
１２…送電コイル
１３…ＡＣアダブタ
２０…バッテリーモジュール
２１…受電コイル
２２…充電回路
２３Ｎ…通常充電用バッテリー
２３Ｒ…急速充電用バッテリー
２５Ｎ，２５Ｒ…保護回路
２６…送電回路
２７…送電コイル
３０…携帯機器
３１…受電コイル
３２…充電回路
３３…バッテリー
【図１】
2010095292.tif 000003
【図２】
2010095292.tif 000004
【図３】
2010095292.tif 000005
【図４】
2010095292.tif 000006
【図５】
2010095292.tif 000007
【図６】
2010095292.tif 000008
【図７】
2010095292.tif 000009
【図８】
2010095292.tif 000010
【図９】
2010095292.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月30日(2010.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バッテリーを電源として作動する電子機器へ電源を供給する予備電源として用いるバッテリーモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン電池等の二次電池を用いた一般的な電子機器においては、コネクタを介して専用のＡＣアダプタを接続して充電していた。しかし、この方法では満充電までに非常に時間が掛かるという問題があった。また、出先でバッテリー切れを起こしたとしても、乾電池等がそのまま使えないという問題もあった。
【０００３】
そこで、例えば携帯電話端末やポータブルプレーヤーなど、充放電可能なバッテリーを電源として作動する電子機器の予備電源として用いられる予備電源装置が非特許文献１に開示されている。
【０００４】
ここで、非特許文献１の予備電源装置の構成を図１に示す。
予備電源装置５０は、ＡＣアダブタ４９から供給される電源によってバッテリー５２を充電する充電回路５１、携帯電話端末６０内のバッテリーを充電する充電回路５４及びその保護回路５３を備えている。
【０００５】
予備電源装置５０内のバッテリー５２を充電する際には、この予備電源装置５０にＡＣアダブタ４９を接続し、ＡＣアダブタ４９をコンセントやテーブルタップに接続する。予備電源装置５０を用いて携帯電話端末６０内のバッテリーを充電する場合には、予備電源装置５０の出力ケーブルを携帯電話端末６０またはその充電台に接続する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“USB出力付き充電器・リチウムイオンバッテリー”[online]、三洋電機株式会社、［平成２１年２月１６日検索］、インターネット<http://www.sanyo.co.jp/eneloop/lineup/booster.html>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、非特許文献１に示されている予備電源装置においても、内部の通常のリチウムイオン電池は満充電までに要する充電時間が長く、高容量になるほど充放電サイクルによる寿命が早く到来するという問題があった。
【０００８】
一方、急速充電に対応したリチウムイオン電池も開発されてきているが、通常充電用のリチウムイオン電池と比べて、同体積比での容量が小さい、という欠点がある。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、寿命に至るまでの充放電サイクル数が多く、且つバッテリーモジュールへの充電時間が短いバッテリーモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のバッテリーモジュールは次のように構成する。
（１）１時間で満充電される充電率以上の充電率で充電される第１のリチウムイオン二次電池と、
１時間で満充電される充電率未満の充電率で充電される第２のリチウムイオン二次電池と、
電力入力部から前記第１のリチウムイオン二次電池及び前記第２のリチウムイオン二次電池への充電を制御する充電制御回路と、
前記第１のリチウムイオン二次電池の電池残量を検出する第１の電池残量検出回路と、
前記第２のリチウムイオン二次電池の電池残量を検出する第２の電池残量検出回路と、
前記第１のリチウムイオン二次電池の出力と前記第２のリチウムイオン二次電池の出力が共に接続されて負荷へ電力を出力する電力出力部と、
前記第１の電池残量検出回路及び前記第２の電池残量検出回路の出力に応じて、前記第１のリチウムイオン二次電池に蓄えられているエネルギーを優先して前記電力出力部から前記負荷へ放電し、前記第１のリチウムイオン二次電池の電池残量がなくなってから前記第２のリチウムイオン二次電池に蓄えられているエネルギーを前記電力出力部から前記負荷へ放電する放電制御手段と、
を備える。
【００１１】
前記充電制御回路は、前記第１のリチウムイオン二次電池への充電を制御する第１の充電制御回路と、前記第２のリチウムイオン二次電池への充電を制御する第２の充電制御回路とで構成される。すなわち、１つの充電制御回路で分岐回路使って２つの電池に充電する構成ではなく、第１のリチウムイオン二次電池と第２のリチウムイオン二次電池のそれぞれについて適正な充電制御が行われる。
【００１２】
前記第２の充電制御回路は、前記第２のリチウムイオン二次電池の電圧が所定の値になるまで第２の充電電流を保つように定電流制御を行い、前記第１の充電制御回路は、前記第１のリチウムイオン二次電池の電圧が所定の値になるまで、前記第２の充電電流より大きな第１の充電電流を保つように定電流制御を行うように構成される。そのため、第２のリチウムイオン二次電池は適正に通常充電され、第１のリチウムイオン二次電池は適正に急速充電される。
【００１３】
（２）前記電力入力部には例えば受電コイルが備えられ、前記入力端子から入力される交流電圧を、所定の直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータが備えられ、外部のエネルギー源から非接触で（導電端子をもたないで）電力を受電するように構成される。これの構成により、外部から非接触で電力が入力できる。
【００１４】
（３）前記外部のエネルギー源から非接触で電力を入力する構成で、前記外部のエネルギー源が規定の電力送電機器であるか否かを認証する第１の認証手段を備える。これにより、規定外の外部エネルギー源から誤って電力を受電するおそれを排除できる。
【００１５】
（４）前記第１の認証手段は、前記電力送電機器から電力を受電する前に前記受電コイルを介して信号の伝搬により行うように構成すれば、電力送電機器認証専用の伝達手段が不要となる。
【００１６】
（５）前記電力出力部から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力部に接続されて、受電コイルを有する外部機器に対して非接触で電力を送電する送電コイルと、を備える。これにより、外部機器に対して非接触で電力伝送できる。
【００１７】
（６）前記外部機器が規定の外部機器であるかどうかを認証する第２の認証手段を備える。これにより、規定外の外部機器へ誤って電力を送電するおそれを排除できる。
【００１８】
（７）前記第２の認証機能は、前記送電コイルを介して前記外部機器に電力を送電する前に前記送電コイルを介して信号の伝搬により行うように構成すれば、外部機器認証専用の伝達手段が不要となる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、急速充電性と大容量性を兼ね備えた補助バッテリーとして用いることができる。例えば外出する際に携帯電話端末の充電を忘れていた、といった場合に、補助バッテリーに短時間で例えば５０％程度充電し、カバンの中で補助バッテリーから携帯電話端末へ充電する、といった使い方が可能になる。また、多数回に亘って外部機器への充電が可能となり、バッテリーモジュールに対する充電の手間を削減できる。
【００２０】
しかも、第２のリチウムイオン二次電池（急速充電用バッテリー）が優先的に充放電されるので、第１のリチウムイオン二次電池（通常充電用バッテリー）の充放電サイクル数を相対的に抑えることができ、第１のリチウムイオン二次電池及びバッテリーモジュールの寿命を延ばせる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】非特許文献１の予備電源装置の構成を示す図である。
【図２】バッテリーモジュール２０とともに充電台１０及び携帯機器３０を含む非接触充電システムのブロック構成図である。
【図３】充電台１０内の送電回路１１の構成を示す回路図である。
【図４】バッテリーモジュール２０の主に充電回路２２部分の回路図である。
【図５】バッテリーモジュール２０内のバッテリー２３Ｒ，２３Ｎ及び送電回路２６部分の回路図である。
【図６】充電制御回路２，３の処理内容をフローチャートで表したものである。
【図７】２次側信号処理部１の処理内容を示すフローチャートである。
【図８】１次側制御回路１１１の通信処理について示すフローチャートである。
【図９】送電制御回路８の通信処理について示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明の実施形態に係るバッテリーモジュールの構成を図２〜図９を参照して説明する。
図２は、バッテリーモジュール２０とともに充電台１０及び携帯機器３０を含む非接触充電システムのブロック構成図である。
【００２３】
充電台１０は、送電回路１１及びそれによって駆動される送電コイル１２を備えている。送電回路１１にはＡＣアダブタ１３が接続されている。
【００２４】
バッテリーモジュール２０は、その内部にこの発明の「第１のリチウムイオン二次電池」に相当する通常充電用のリチウムイオン二次電池（以下、「通常充電用バッテリー」という。）２３Ｎ、及びこの発明の「第２のリチウムイオン二次電池」に相当する急速充電可能なリチウムイオン二次電池（以下、「急速充電用バッテリー」という。）２３Ｒを備えている。バッテリーモジュール２０を充電台１０に載置することによって前記２つのバッテリー２３Ｎ，２３Ｒが充電される。
【００２５】
携帯機器３０は例えば携帯電話端末であり、この発明に係る「外部機器」に相当する。携帯機器３０の内部にバッテリー３３を備えている。携帯機器３０をバッテリーモジュール２０に載置することによって、携帯機器３０内のバッテリー３３が充電される。
【００２６】
前記バッテリーモジュール２０には、この発明に係る「電力入力部」に相当する受電コイル２１、通常充電用バッテリー２３Ｎ及び急速充電用バッテリー２３Ｒに対する充電回路２２、それらの保護回路２５Ｎ，２５Ｒ、及び、この発明に係る「電力出力部」に相当する送電コイル２７を介して送電する送電回路２６を備えている。
【００２７】
前記充電回路２２には受電コイル２１によって受電された電圧を整流する整流回路２２１、それを所定の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ２２２及びバッテリー２３Ｎ，２３Ｒの電圧を検出する電圧検出回路２２３を備えている。前記整流回路２２及び前記ＤＣ−ＤＣコンバータ２２２によって、この発明に係る「ＡＣ−ＤＣコンバータ」が構成されている。
【００２８】
充電回路２２は、バッテリー２３Ｎ，２３Ｒに対してそれぞれ定電流制御によって充電を行うが、通常充電用バッテリー２３Ｎに対しては通常の充電率（１時間で満充電する充電率１Ｃ以下の充電率）で充電する。一方、急速充電用バッテリー２３Ｒに対しては前記１Ｃ以上の充電率で充電する。
【００２９】
送電回路２６にはバッテリー２３Ｎ，２３Ｒのいずれによって送電コイル２７を駆動するかを切り替える入力切替スイッチ２６１を備えている。後述するように、急速充電用バッテリー２３Ｒを優先的に用い、急速充電用バッテリー２３Ｒの電池残量が無くなってから通常充電用バッテリー２３Ｎへ切り替えて送電コイル２７を駆動する。
【００３０】
携帯機器３０には、受電コイル３１で充電した電力を基にバッテリー３３を充電する充電回路３２を備えている。
【００３１】
図３は前記充電台１０内の送電回路１１の構成を示す回路図である。送電回路１１にはコンデンサＣ１１，Ｃ１２、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２、及びスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２を制御する１次側制御回路１１１を備えていて、これらと送電コイル１２とでインバータ回路を構成している。入力端子Ｐ１，Ｐ２にはＡＣアダブタ１３から直流電圧が入力される。１次側制御回路１１１はコンデンサＣ１０を時定数回路の一部として用い、所定周波数でスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２をオンオフ制御する。
【００３２】
図４は前記バッテリーモジュール２０の主に充電回路２２部分の回路図である。ダイオードブリッジ回路からなる整流回路２２１は受電コイル２１に誘起される交流電圧を整流し、平滑コンデンサＣ２０はそれを平滑する。
【００３３】
２次側信号処理部１はスイッチ素子Ｑ２２，Ｑ５１，Ｑ５２、及び後に示すスイッチ素子Ｑ６１，Ｑ６２のスイッチ制御を行う。また２次側信号処理部１は、後述する電圧検出回路４，５の検出電圧を入力する。
【００３４】
整流回路２２１の出力部には抵抗Ｒ１０及びスイッチング素子Ｑ２１からなる負荷変調回路９が設けられている。２次側信号処理部１は負荷変調回路９のスイッチング素子Ｑ２１を制御して負荷変調により、図２に示した充電台１０へデータ伝送を行う。
【００３５】
急速充電用バッテリー２３Ｒに対する充電回路は、チョークコイルＬ１、コンデンサＣ２１、スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ４１で構成されている。充電制御回路２はスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ４１をオンオフ制御することによって、この充電回路を降圧チョッパ回路として動作させる。
【００３６】
電圧検出回路４は抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の分圧回路を構成していて、充電制御回路２は電圧検出回路４の出力電圧を入力する。また抵抗Ｒ３１によって電流検出回路６が構成されていて、充電制御回路２はこの電流検出回路６の検出電圧を入力する。
充電制御回路２は端子Ｐ１１，Ｐ１２に接続される急速充電用バッテリー２３Ｒに対して定電流充電を行うために電流検出回路６による出力電圧が一定となるようにスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ４１のデューティ制御を行う。また、電圧検出回路４の出力電圧が満充電に相当する値となった時充電を終了する。
【００３７】
通常充電用バッテリー２３Ｎに対する充電回路も同様に、チョークコイルＬ２、コンデンサＣ２２、スイッチング素子Ｑ３２，Ｑ４２で構成されている。充電制御回路３はスイッチング素子Ｑ３２，Ｑ４２をオンオフ制御することによって、この充電回路を降圧チョッパ回路として動作させる。
【００３８】
電圧検出回路５は抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の分圧回路を構成していて、充電制御回路３は電圧検出回路５の出力電圧を入力する。また抵抗Ｒ３２によって電流検出回路７が構成されていて、充電制御回路３はこの電流検出回路７の検出電圧を入力する。
【００３９】
充電制御回路３は端子Ｐ２１，Ｐ２２に接続される通常充電用バッテリー２３Ｎに対して定電流充電を行うために電流検出回路７による出力電圧が一定となるようにスイッチング素子Ｑ３２，Ｑ４２のデューティ制御を行う。また、電圧検出回路５の出力電圧が満充電に相当する値となった時充電を終了する。
【００４０】
充電制御回路３は、通常充電用バッテリーの電圧が所定の値になるまで第２の充電電流を保つように定電流制御を行い、充電制御回路２は、急速充電用バッテリーの電圧が所定の値になるまで、前記第２の充電電流より大きな第１の充電電流を保つように定電流制御を行う。そのため、通常充電用バッテリーは適正に通常充電され、急速充電用バッテリーは適正に急速充電される。
【００４１】
図５は、バッテリーモジュール２０内のバッテリー２３Ｒ，２３Ｎ及び送電回路２６部分の回路図である。送電回路２６には、コンデンサＣ３１，Ｃ３２、スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２、及びスイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２をスイッチング制御する送電制御回路８を備え、これらと送電コイル２７とによってインバータ回路を構成している。送電制御回路８はコンデンサＣ３０を時定数回路の一部として用い、所定の周期でスイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２のオンオフ制御を行う。
【００４２】
急速充電用バッテリー２３Ｒの出力部にはスイッチ素子Ｑ６１、通常充電用バッテリー２３Ｎの出力部にはスイッチ素子Ｑ６２がそれぞれ設けられている。これらの２つのスイッチ素子Ｑ６１，Ｑ６２は、図４に示した２次側信号処理部１によって制御される。
【００４３】
図６は図４に示した充電制御回路２，３の処理内容をフローチャートで表したものである。２つの動作は共通であるので１つの図で説明する。
まずバッテリー２３Ｒ，２３Ｎへの出力電流をそれぞれ検出し、充電電流が一定となるようにオンデューティ比を制御する（Ｓ１１→Ｓ１２）。すなわち急速充電用バッテリー２３Ｒに対しては、図４に示したスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ４１を制御する。
【００４４】
バッテリー２３Ｒ，２３Ｎの電圧が満充電に相当する値となれば充電処理を終了する（Ｓ１３）。
【００４５】
図７は、図４に示した２次側信号処理部１の処理内容を示すフローチャートである。まずスイッチ素子Ｑ６１をオンすることによって急速充電用バッテリー２３Ｒを選択する（Ｓ２１）。次に急速充電用バッテリー２３Ｒの電圧を電圧検出回路４によって検出する（Ｓ２２）。そして、その検出した電圧を基に、急速充電用バッテリー２３Ｒの電池残量が残っているものと判定すれば、急速充電用バッテリー２３Ｒの放電を続ける（Ｓ２３→Ｓ２２→・・・）。
【００４６】
急速充電用バッテリー２３Ｒの電池残量が無くなれば、スイッチ素子Ｑ６１をオフすることによって急速充電用バッテリー２３Ｒを解除し、次にスイッチ素子Ｑ６２をオンすることによって通常充電用バッテリー２３Ｎを選択する（Ｓ２４）。続いて通常充電用バッテリー２３Ｎの電圧を電圧検出回路５によって検出する（Ｓ２５）。そして、その検出した電圧を基に、通常充電用バッテリー２３Ｎの電池残量が残っているものと判定すれば、通常充電用バッテリー２３Ｎの放電を続ける（Ｓ２６→Ｓ２５→・・・）。
【００４７】
前記電圧検出回路４がこの発明に係る「第１の電池残量検出回路」に相当し、前記電圧検出回路５がこの発明に係る「第２の電池残量検出回路」に相当し、２次側信号処理部１の上記処理手段がこの発明に係る「放電制御手段」に相当する。
【００４８】
通常充電用バッテリー２３Ｎの電池残量が無くなれば、スイッチ素子Ｑ６２をオフすることによって通常充電用バッテリー２３Ｎを解除する。後述するように、通常は、携帯機器３０内のバッテリーに対する充電が完了すると、携帯機器がバッテリーモジュール２０から取り除かれるので、その時点で認証が解除されて電力送電は停止される。
【００４９】
また、急速充電用バッテリー２３Ｒの電池残量がある間は、急速充電用バッテリー２３Ｒが用いられるので、通常充電用バッテリー２３Ｎの放電はなく、その分充放電サイクル数を稼ぐことができる。
【００５０】
図８は、図３に示した１次側制御回路１１１の通信処理について示すフローチャートである。まず通信すべきタイミングとなれば、充電台１０の送電コイル１２を用いて低電力送電を行う（Ｓ３１→Ｓ３２）。そして、その状態でバッテリーモジュール２０側の負荷変調を検知することによってデータを受信する（Ｓ３３）。すなわち、図４に示した負荷変調回路９によるデータの送信を読み取る。読み取ったデータが予め定められた認証用コードであれば、バッテリーモジュール２０は予め定められた規定の機器であるものと見なす。また、読み取ったデータが充電未了を表すデータであれば、高電力送電に切り替える（Ｓ３４→Ｓ３５→Ｓ３６）。これにより充電を行う。もし認証ができなければ送電を停止する（Ｓ３４→Ｓ３７）。また、充電が完了したことを表すデータであれば、送電を停止する（Ｓ３５→Ｓ３７）。
以上の処理を通信タイミングごとに繰り返す。
【００５１】
図９は、図５に示した送電制御回路８の通信処理について示すフローチャートである。まず通信すべきタイミングとなれば、バッテリーモジュール２０の送電コイル２７を用いて低電力送電を行う（Ｓ４１→Ｓ４２）。そして、その状態で携帯機器３０側の負荷変調を検知する（Ｓ４３）。これにより携帯機器３０からのデータを受信する。読み取ったデータが予め定められた認証用コードであれば、携帯機器３０は予め定められた規定の機器であるものと見なし高電力送電に切り替える（Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４６）。これにより充電を行う。もし認証ができなければ送電を停止する（Ｓ４４→Ｓ４７）。また、充電が完了したことを表すデータであれば、送電を停止する（Ｓ４５→Ｓ４７）。
以上の処理を認証タイミングごとに繰り返す。
【００５２】
このようにして、充電台１０に規定のバッテリーモジュール２０を載置することによって充電がなされ、バッテリーモジュール２０に規定の携帯機器３０を載置することによって充電がなされる。
【００５３】
なお、既定の機器であるか否かの認証を送電コイル及び受電コイルを介して行うことにより、特別な通信用の伝達手段が不要となるが、例えばＲＦ−ＩＤのような認証用の通信手段を設けてもよい。
【００５４】
以上に示した実施形態では、非接触電力伝送によって充電台からバッテリーモジュール内のバッテリーを充電し、非接触電力伝送によってバッテリーモジュールから携帯機器内のバッテリーを充電するようにしたが、この発明は非接触電力伝送に限られるものではない。
【００５５】
この発明によれば、外出時に持ち運べる予備電源としての用途で、急速充電が可能な大電流入力・小容量の急速充電用リチウムイオン二次電池と、通常充電（小電流入力）・大容量の通常充電用リチウムイオン二次電池とを備え、バッテリーモジュールの充電時には、急速充電用リチウムイオン二次電池と通常充電用リチウムイオン二次電池の両方の電池残量を検出しながら、両方の電池に対して充電を行い、バッテリーモジュールから携帯機器へエネルギーを放電する（携帯端末内のバッテリーが充電される）時には、必ず急速充電用バッテリーから放電され、急速充電用バッテリーの残り容量が空になってから通常充電用バッテリーが放電されるので、バッテリーの寿命に至るまでの充放電サイクル数が多くでき、且つバッテリーモジュールへの充電時間が極力短くできる。
【００５６】
これによって、急速充電用リチウムイオン二次電池と、通常充電用リチウムイオン二次電池のそれぞれの利点を備えた、急速充電可能で且つ大容量なバッテリーモジュールが実現できる。
【符号の説明】
【００５７】
Ｃ１０〜Ｃ１２…コンデンサ
Ｃ２０…平滑コンデンサ
Ｃ２１，Ｃ２２…コンデンサ
Ｃ３０〜Ｃ３２…コンデンサ
Ｌ１，Ｌ２…チョークコイル
Ｐ１，Ｐ２…入力端子
Ｐ１１，Ｐ１２…端子
Ｐ２１，Ｐ２２…端子
Ｑ１１，Ｑ１２…スイッチング素子
Ｑ２１…スイッチング素子
Ｑ２２，Ｑ５１，Ｑ５２…スイッチ素子
Ｑ３１，Ｑ４１…スイッチング素子
Ｑ３２，Ｑ４２…スイッチング素子
Ｑ６１，Ｑ６２…スイッチ素子
Ｑ７１，Ｑ７２…スイッチング素子
Ｒ１０…抵抗
Ｒ１１，Ｒ１２…抵抗
Ｒ２１，Ｒ２２…抵抗
Ｒ３１，Ｒ３２…抵抗
２，３…充電制御回路
１…２次側信号処理部
３…充電制御回路
４，５…電圧検出回路
６，７…電流検出回路
８…送電制御回路
９…負荷変調回路
１０…充電台
１１…送電回路
１２…送電コイル
１３…ＡＣアダブタ
２０…バッテリーモジュール
２１…受電コイル
２２…充電回路
２３Ｎ…通常充電用バッテリー
２３Ｒ…急速充電用バッテリー
２５Ｎ，２５Ｒ…保護回路
２６…送電回路
２７…送電コイル
３０…携帯機器
３１…受電コイル
３２…充電回路
３３…バッテリー
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１時間で満充電される充電率以上の充電率で充電される第１のリチウムイオン二次電池と、
１時間で満充電される充電率未満の充電率で充電される第２のリチウムイオン二次電池と、
電力入力部から前記第１のリチウムイオン二次電池及び前記第２のリチウムイオン二次電池への充電を制御する充電制御回路と、
前記第１のリチウムイオン二次電池の電池残量を検出する第１の電池残量検出回路と、
前記第２のリチウムイオン二次電池の電池残量を検出する第２の電池残量検出回路と、
前記第１のリチウムイオン二次電池の出力と前記第２のリチウムイオン二次電池の出力が共に接続されて負荷へ電力を出力する電力出力部と、
前記第１の電池残量検出回路及び前記第２の電池残量検出回路の出力に応じて、前記第１のリチウムイオン二次電池に蓄えられているエネルギーを優先して前記電力出力部から前記負荷へ放電し、前記第１のリチウムイオン二次電池の電池残量がなくなってから前記第２のリチウムイオン二次電池に蓄えられているエネルギーを前記電力出力部から前記負荷へ放電する放電制御手段と、
を備え、
前記充電制御回路は、前記第１のリチウムイオン二次電池への充電を制御する第１の充電制御回路と、前記第２のリチウムイオン二次電池への充電を制御する第２の充電制御回路とで構成され、
前記第１の充電制御回路は、前記第１のリチウムイオン二次電池の電圧が所定の値になるまで、第１の充電電流を保つように定電流制御を行い、
前記第２の充電制御回路は、前記第２のリチウムイオン二次電池の電圧が所定の値になるまで、前記第１の充電電流より大きな第２の充電電流を保つように定電流制御を行う、バッテリーモジュール。
【請求項２】
前記電力入力部に受電コイルを備え、前記受電コイルに誘起される交流電圧を、所定の直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータを備え、外部のエネルギー源から非接触で電力を受電する、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項３】
前記外部のエネルギー源が規定の電力送電機器であるか否かを認証する第１の認証手段を備えた、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
前記第１の認証手段は、前記電力送電機器から電力を受電する前に前記受電コイルを介して信号の伝搬により行う、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項５】
前記電力出力部から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力部に接続されて、受電コイルを有する外部機器に対して非接触で電力を送電する送電コイルと、を備えた、請求項１〜４のいずれかに記載のバッテリーモジュール。
【請求項６】
前記外部機器が規定の外部機器であるかどうかを認証する第２の認証手段を備えた、請求項５に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
前記第２の認証機能は、前記送電コイルを介して前記外部機器に電力を送電する前に前記送電コイルを介して信号の伝搬により行う、請求項６に記載のバッテリーモジュール。
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月13日(2010.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明のバッテリーモジュールは次のように構成する。
（１）１時間で満充電される充電率以上の充電率で充電される第１のリチウムイオン二次電池と、
１時間で満充電される充電率未満の充電率で充電される第２のリチウムイオン二次電池と、
電力入力部から前記第１のリチウムイオン二次電池及び前記第２のリチウムイオン二次電池への充電を制御する充電制御回路と、
前記第１のリチウムイオン二次電池の電池残量を検出する第１の電池残量検出回路と、
前記第２のリチウムイオン二次電池の電池残量を検出する第２の電池残量検出回路と、
前記第１のリチウムイオン二次電池の出力と前記第２のリチウムイオン二次電池の出力が共に接続されて負荷へ電力を出力する電力出力部と、
前記第１の電池残量検出回路及び前記第２の電池残量検出回路の出力に応じて、前記第１のリチウムイオン二次電池に蓄えられているエネルギーを優先して前記電力出力部から前記負荷へ放電し、前記第１のリチウムイオン二次電池の電池残量がなくなってから前記第２のリチウムイオン二次電池に蓄えられているエネルギーを前記電力出力部から前記負荷へ放電する放電制御手段と、を備え、
前記充電制御回路は、前記第１のリチウムイオン二次電池の電圧が所定の値になるまで、第１の充電電流を保つように定電流制御を行う第１の充電制御回路と、前記第２のリチウムイオン二次電池の電圧が所定の値になるまで、前記第１の充電電流より大きな第２の充電電流を保つように定電流制御を行う第２の充電制御回路とで構成され、
前記電力入力部は、受電コイルと、この受電コイルに誘起される交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータとを備え、
前記受電コイルを介して非接触で電力送電機器からの認証時の電力受電に応答して認証用コードを送信する認証コード送信手段と、
を備える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
前記充電制御回路は、前記第１のリチウムイオン二次電池への充電を制御する第１の充電制御回路と、前記第２のリチウムイオン二次電池への充電を制御する第２の充電制御回路とで構成されるので、１つの充電制御回路で分岐回路使って２つの電池に充電する構成ではなく、第１のリチウムイオン二次電池と第２のリチウムイオン二次電池のそれぞれについて適正な充電制御が行われる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
前記第２の充電制御回路は、前記第２のリチウムイオン二次電池の電圧が所定の値になるまで第２の充電電流を保つように定電流制御を行い、前記第１の充電制御回路は、前記第１のリチウムイオン二次電池の電圧が所定の値になるまで、前記第２の充電電流より大きな第１の充電電流を保つように定電流制御を行うので、第２のリチウムイオン二次電池は適正に通常充電され、第１のリチウムイオン二次電池は適正に急速充電される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
前記電力入力部は、受電コイルと、この受電コイルに誘起される交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータとを備えるので、外部から非接触で電力が入力できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
前記認証コード送信手段は外部の電力送電機器からの認証時の電力受電に応答して認証用コードを送信するので、所定の電力送電機器からのみ電力を受電できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
（２）前記認証コード送信手段は、前記電力送電機器から受電する電力の負荷変調により行うように構成すれば、電力送電機器認証専用の伝達手段が不要となる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
（３）前記電力出力部から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力部に接続されて、受電コイルを有する外部機器に対して非接触で電力を送電する送電コイルと、を備える。これにより、外部機器に対して非接触で電力伝送できる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
（４）前記外部機器が規定の外部機器であるかどうかを認証する外部機器認証手段を備える。これにより、規定外の外部機器へ誤って電力を送電するおそれを排除できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
（５）前記外部機器認証手段は、前記送電コイルを介して前記外部機器から受信した認証用コードに基づいて認証するように構成すれば、外部機器認証専用の伝達手段が不要となる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１時間で満充電される充電率以上の充電率で充電される第１のリチウムイオン二次電池と、
１時間で満充電される充電率未満の充電率で充電される第２のリチウムイオン二次電池と、
電力入力部から前記第１のリチウムイオン二次電池及び前記第２のリチウムイオン二次電池への充電を制御する充電制御回路と、
前記第１のリチウムイオン二次電池の電池残量を検出する第１の電池残量検出回路と、
前記第２のリチウムイオン二次電池の電池残量を検出する第２の電池残量検出回路と、
前記第１のリチウムイオン二次電池の出力と前記第２のリチウムイオン二次電池の出力が共に接続されて負荷へ電力を出力する電力出力部と、
前記第１の電池残量検出回路及び前記第２の電池残量検出回路の出力に応じて、前記第１のリチウムイオン二次電池に蓄えられているエネルギーを優先して前記電力出力部から前記負荷へ放電し、前記第１のリチウムイオン二次電池の電池残量がなくなってから前記第２のリチウムイオン二次電池に蓄えられているエネルギーを前記電力出力部から前記負荷へ放電する放電制御手段と、を備え、
前記充電制御回路は、前記第１のリチウムイオン二次電池の電圧が所定の値になるまで、第１の充電電流を保つように定電流制御を行う第１の充電制御回路と、前記第２のリチウムイオン二次電池の電圧が所定の値になるまで、前記第１の充電電流より大きな第２の充電電流を保つように定電流制御を行う第２の充電制御回路とで構成され、
前記電力入力部は、受電コイルと、この受電コイルに誘起される交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータとを備え、
前記受電コイルを介して非接触で電力送電機器からの認証時の電力受電に応答して認証用コードを送信する認証コード送信手段と、
を備えたバッテリーモジュール。
【請求項２】
前記認証コード送信手段は、前記電力送電機器から受電する電力の負荷変調により行う、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項３】
前記電力出力部から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力部に接続されて、受電コイルを有する外部機器に対して非接触で電力を送電する送電コイルと、を備えた、請求項１または２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
前記外部機器が規定の外部機器であるかどうかを認証する外部機器認証手段を備えた、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項５】
前記外部機器認証手段は、前記送電コイルを介して前記外部機器から受信した認証用コードに基づいて認証する、請求項４に記載のバッテリーモジュール。
【国際調査報告】
2010095292.tif 000012
2010095292.tif 000013
2010095292.tif 000014
2010095292.tif 000015