JP2006302733A - 電池パック及びその接続システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 正極及び負極の２つの端子接続のみで直流電力の伝送に加えて情報伝送を可能とした電池パックとその接続システムを提供する。
【解決手段】 電池パック１は制御手段３により識別情報記録手段４又は電池動作状態検出手段１０から識別情報又は動作状態検出情報を読み出して変調回路５に入力し、変調回路５は前記情報を直流電力伝送線路に重畳できる情報信号に変調し正極充放電端子１１から充電装置２０又は負荷装置３０に送信する。充電装置２０又は負荷装置３０は送信されてきた情報信号を復調して識別情報又は動作状態検出情報を取り出し、電源制御手段２５，３５により充電電源２３からの充電電力出力又は負荷３３への放電電力出力を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、二次電池を用いた電池パック及びそれを充電装置又は負荷装置に接続するための接続システムに関するものである。尚、充電装置は電池パックに接続して二次電池に充電電力を供給する装置、負荷装置は電池パックに接続して二次電池の放電電力により動作する装置と定義する。
携帯電話機やノートブック型パーソナルコンピュータ（以下、ノートパソコン）、ＰＤＡなどの携帯電子機器の電源として二次電池を用いた電池パックが広く用いられている。電池パックはそれが接続される充電装置又は負荷装置の要求に応じて、二次電池を過充電や過放電、短絡等から保護する機能、残容量を演算して表示する機能、充電装置や負荷装置と通信する機能、接続装置との適合性あるいは模造品を検知する機能などが適宜設けられている。
例えば、図７に示すように、携帯電話機の電池パック１００は、二次電池１０１、二次電池１０１を過放電、過充電、過電流から保護する電池保護ＩＣ１０２及び保護素子１０５、短絡電流を抑えるＰＴＣ素子１０３、充電時の電池温度を検出するためのサーミスタ１０４などを備え、充電装置に対しては接続端子１０６、１０７、１０８を接続してサーミスタ１０４により電池温度を監視しながら充電され、負荷装置（携帯電話機）に対しては接続端子１０６、１０７を接続して電池電力を負荷装置に放電するように構成されている。また、ノートパソコンの電池パックでは、ノートパソコンが電源管理を行うために、電池パックとパソコン本体との間を双方向２線バスで接続するシステムマネージメントバス規格に則ったスマートバッテリシステムなどが採用されている。
また、電池パックが対応しない充電装置に接続されることによる故障や事故の防止、模造電池パックが用いられることによる故障や事故の防止などを行うために、接続できる電池パックを特定する識別情報を記録したＩＤ記憶手段を設けた電池パックが知られている。図８は、負荷装置に模造電池パックが接続されることや、対応する専用充電器以外の充電装置に電池パックが接続されることを防止するために、電池パック２００にＩＤ回路部２０７を設け、この電池パック２００を接続する接続装置（負荷装置又は充電装置）３００側にＩＤ検出部３０７を設けた電池パック及びその接続システムの従来構成を示すものである。
図８において、電池パック２００は、二次電池２０１と、この二次電池２０１の温度、電圧、充放電電流をそれぞれ検出する温度検出手段２０２、電圧検出手段２０３、電流検出手段２０４と、各検出手段からの検出情報から二次電池２０１の過充電、過放電、過電流の状態を検出して保護素子２０５をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御回路２０６と、識別情報を記憶したＩＤ回路部２０７とを備えて構成され、二次電池２０１の正極及び負極はそれぞれ正極充放電端子２０８，負極充放電端子２０９に接続され、前記ＩＤ回路部２０７はＩＤ端子２１０に接続されている。また、接続装置３００は、ここでは充電装置を示しているが、充電電源３０１と、前記ＩＤ回路部２０７から識別情報を読み出すＩＤ検出部３０７と、読み出した識別情報から電池パック２００の適合性を判断して前記充電電源３０１からの充電電力の出力を制御する条件選択部３０６とを備えて構成されている。
上記例示した電池パック１００，２００に限らず電池パックと充電装置又は負荷装置との間の接続には、正極及び負極の直流電力伝送線路に加えて制御情報やＩＤ情報などを伝送する情報伝送線路の接続が不可欠となっている。即ち、基本的に必要な直流電力を伝送する２つの線路接続以外に信号伝送線路が存在するため、電池パックを接続装置に接続するには３つ以上の接続端子が必要になる。接続端子の数が多くなるほど電磁波障害（ＥＭＩ：Electro Magnetic Interference）や静電気破壊を受けやすくなり、機能低下や誤動作、記憶情報の消失などの影響を受ける恐れがある。また、接続端子の大型化や配線接続の作業工数から装置としての小型化が阻害され、コストアップをまねきやすくなる。
従って、接続端子の数は少なくすることが好ましく、基本的に必要な直流電力伝送線路を接続する２本の接続端子だけとするのが理想的な構成となる。これを実現する従来技術として、電池パックと充電器との接続において、情報伝送を電磁的接続あるいは光学的接続として、接続端子としては直流電力伝送のための正極及び負極の２つの充放電端子だけとした構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０５−１３５８０４号公報
しかしながら、上記従来技術は機械的に接続する接続端子は正極及び負極の２つの充放電端子だけとなるが、電磁的又は光学的な接続を行うために電池パックと接続装置の対応位置に電磁結合又は光結合させるための窓を開設することを要し、端子接続を簡易に構成することができない課題があった。また、電磁的又は光学的に接続するための構成要素は、電池パックと充電装置又は負荷装置とが近接する部位に所定の精度で対向配置する必要があるため、電池パックと充電装置又は負荷装置とが密着配置できる場合に限定される課題があった。更に、情報伝送のために電池パック及び充電装置又は負荷装置に配置される構成要素の位置が限定され、配置スペースが大きくなるため、携帯電子機器などの小型の機器に適用するには難があった。
本発明が目的とするところは、電池パックと充電装置又は負荷装置との間の情報伝送を直流電力伝送線路を利用して行い、端子接続を直流電力伝送線路の２つの接続端子のみとした電池パック及びその接続システムを提供することにある。
上記目的を達成するための本願第１発明は、少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子とを備えてなる電池パックにおいて、識別情報を記録した識別情報記録手段と、この識別情報記録手段から読み出した識別情報を前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる識別信号に変調して送信する情報信号送信手段とを備えてなることを特徴とする。
上記構成によれば、電池パックの充電装置又は負荷装置への接続は、直流電力伝送線路となる正極及び負極の２つの電力接続端子間の接続だけとなり、電池パックを充電装置又は負荷装置に接続したときには情報信号送信手段から識別情報を充電装置又は負荷装置に前記電力接続端子を通じて送信することができる。充電装置又は負荷装置では電力接続端子を通じて伝送されてきた識別情報から適合性を判定することができ、不適合な電池パックが接続されることによる故障や動作不良の発生を未然に防止することができる。また、接続が２つの端子接続だけなので電磁波障害や静電気破壊の影響が少なく、破損や誤動作などの発生を防止することができ、接続構造の簡略化により小型化、コストダウンを図ることができる。
また、本願第２発明は、少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子と、前記二次電池の動作状態を検出する電池動作状態検出手段を備えてなる電池パックにおいて、前記電池動作状態検出手段によって検出された動作状態検出情報を前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる動作状態検出信号に変調して送信する情報信号送信手段を備えてなることを特徴とする。
上記構成によれば、電池パックの充電装置又は負荷装置への接続は、直流電力伝送線路となる正極及び負極の２つの電力接続端子間の接続だけとなり、電池パックを充電装置又は負荷装置に接続したときには情報信号送信手段から動作状態検出情報を充電装置又は負荷装置に前記電力接続端子を通じて送信することができる。充電装置又は負荷装置では電力接続端子を通じて伝送されてきた動作状態検出情報から電池パックの動作状態を判定することができ、異常発生などの不具合を検出して速やかに対応することが可能となる。また、接続が２つの端子接続だけなので電磁波障害や静電気破壊の影響が少なく、破損や誤動作の発生などを防止することができ、接続構造の簡略化により小型化、コストダウンを図ることができる。
また、本願第３発明は、少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子と、前記二次電池の動作状態を検出する電池動作状態検出手段を備えてなる電池パックにおいて、識別情報を記録した識別情報記録手段と、この識別情報記録手段から読み出した識別情報又は前記動作状態検出手段によって検出された動作状態検出情報を前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる情報信号に変調して送信する情報信号送信手段とを備えてなることを特徴とする。
上記構成によれば、電池パックの充電装置又は負荷装置への接続は、直流電力伝送線路となる正極及び負極の２つの電力接続端子間の接続だけとなり、情報信号送信手段から充電装置又は負荷装置に識別情報及び動作状態検出情報を前記電力接続端子を通じて送信することができる。充電装置又は負荷装置では電力接続端子を通じて伝送されてきた識別情報から適合性を判定することができ、不適合な電池パックが接続されることによる故障や動作不良の発生を未然に防止することができ、動作状態検出情報から電池パックの動作状態を判定することができ、異常発生などの不具合を検出して速やかに対応することが可能となる。また、接続が２つの端子接続だけなので電磁波障害や静電気破壊の影響が少なく、破損や誤動作の発生などを防止することができる。
また、本願第４発明は、少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子と、前記二次電池の動作状態を検出する電池動作状態検出手段を備えてなる電池パックにおいて、識別情報を記録した識別情報記録手段と、充電装置又は負荷装置から正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送されてきた質問信号を復調して質問情報を取り出す情報信号受信手段と、前記質問情報に記載された要求に応じて前記識別情報記録手段から読み出した識別情報又は前記動作状態検出手段によって検出された動作状態検出情報を前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる情報信号に変調して送信する情報信号送信手段とを備えてなることを特徴とする。
上記構成によれば、電池パックの充電装置又は負荷装置への接続は、直流電力伝送線路となる正極及び負極の２つの電力接続端子間の接続だけとなり、情報信号受信手段によって受信した充電装置又は負荷装置からの要求に応じて情報信号送信手段から要求に対応する識別情報又は動作状態検出情報を前記電力接続端子を通じて送信することができる。充電装置又は負荷装置では電力接続端子を通じて伝送されてきた識別情報から適合性を判定することができ、不適合な電池パックが接続されることによる故障や動作不良の発生を未然に防止することができ、動作状態検出情報から電池パックの動作状態を判定することができ、異常発生などの不具合を検出して速やかに対応することが可能となる。また、接続が２つの端子接続だけなので電磁波障害や静電気破壊の影響が少なく、破損や誤動作の発生などを防止することができる。
上記各構成における電池パックの充電装置又は負荷装置との電気的接続は、正極及び負極の２つの接続端子間の接続のみであるため、電池パックと充電装置又は負荷装置との間の電気的接続が簡単且つ小型化できるばかりでなく、情報伝送線路を通じた電磁波障害を受けることが少なく、静電気破壊の影響も受け難くなる。
また、上記各電池パックにおける情報信号送信手段は、識別情報又は動作状態検出情報により所定周波数の搬送波を所定の変調方法によって変調した識別信号又は動作状態検出信号として直流電力伝送線路を搬送して送信するように構成することにより、直流電力伝送線路を通じた情報伝送が可能となり、電池パックと充電装置又は負荷装置との間の接続を２つの端子接続で行うことが可能となる。
また、情報信号送信手段は、識別情報又は動作状態検出情報により正極充放電端子又は負極充放電端子を流れる充電電流をパルス変調するように構成することにより、充放電電流を断続するパルス変調により直流電力伝送線路に情報信号を重畳することができる。従って、直流電力伝送線路を通じた情報伝送が可能となり、電池パックと充電装置又は負荷装置との間の接続を２つの端子接続で行うことが可能となる。
また、本願第５発明は、少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子とを備えてなる電池パックを、前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に接続する電池パックの接続システムにおいて、前記電池パックは、識別情報を記録した識別情報記録手段と、この識別情報記録手段から読み出した識別情報を前記充電装置又は負荷装置に前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる識別信号に変調して送信する情報信号送信手段とを備え、前記充電装置又は負荷装置は、前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送されてきた前記情報信号を復調して識別情報を読み出す情報信号受信手段と、読み出された識別情報を解読して充電装置の充電電力出力又は負荷装置への放電電力入力を制御する電源制御手段とを備えてなることを特徴とする。
上記構成によれば、電池パックと充電装置又は負荷装置との間の接続は、直流電力伝送線路となる正極及び負極の２つの電力接続端子間の接続だけとなり、電池パックを充電装置又は負荷装置に接続したときには情報信号送信手段から識別情報を充電装置又は負荷装置に前記電力接続端子を通じて送信することができる。充電装置又は負荷装置は電力接続端子を通じて伝送されてきた識別信号を情報信号受信手段により復調して識別情報を取り出すことができる。充電装置又は負荷装置は識別情報から電池パックの適合性を判定することができ、不適合な電池パックが接続されることによる故障や動作不良の発生を未然に防止することができる。また、接続が２つの端子接続だけなので電磁波障害や静電気破壊の影響が少なく、破損や誤動作の発生などを防止することができ、接続構造の簡略化により小型化、コストダウンを図ることができる。
また、本願第６発明は、少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子と、前記二次電池の動作状態を検出する電池動作状態検出手段とを備えてなる電池パックを、前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に接続する電池パックの接続システムにおいて、前記電池パックは、前記電池動作状態検出手段によって検出された動作状態検出情報を前記正極充放電端子又は負極充放電端子に接続して前記充電装置又は負荷装置に正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる動作状態検出信号に変調して送信する情報信号送信手段を備え、前記充電装置又は負荷装置は、前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送されてきた前記情報信号を復調して動作状態検出情報を読み出す情報信号受信手段と、読み出された動作状態検出情報に基づいて充電装置の充電電力出力又は負荷装置への放電電力入力を制御する電源制御手段とを備えてなることを特徴とする。
上記構成によれば、電池パックと充電装置又は負荷装置との間の接続は、直流電力伝送線路となる正極及び負極の２つの電力接続端子間の接続だけとなり、情報信号送信手段から電池パックの動作状態検出情報を充電装置又は負荷装置に前記電力接続端子を通じて送信することができる。充電装置又は負荷装置では電力接続端子を通じて伝送されてきた動作状態検出情報から電池パックの動作状態を判定することができ、異常発生などの不具合を検出して速やかに対応することが可能となる。また、接続が２つの端子接続だけなので電磁波障害や静電気破壊の影響が少なく、破損や誤動作の発生などを防止することができ、接続構造の簡略化により小型化、コストダウンを図ることができる。
また、本願第７発明は、少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子と、前記二次電池の動作状態を検出する電池動作状態検出手段を備えてなる電池パックを、前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に接続する電池パックの接続システムにおいて、前記電池パックは、識別情報を記録した識別情報記録手段と、この識別情報記録手段から読み出した識別情報又は前記電池動作状態検出手段によって検出された動作状態検出情報を前記充電装置又は負荷装置に前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる情報信号に変調して送信する情報信号送信手段とを備え、前記充電装置又は負荷装置は、前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送されてきた前記情報信号を復調して識別情報又は動作状態検出情報を読み出す情報信号受信手段と、読み出された識別情報又は動作状態検出情報により充電装置の充電電力出力又は負荷装置への放電電力入力を制御する電源制御手段とを備えてなることを特徴とする。
上記構成によれば、電池パックと充電装置又は負荷装置との間の接続は、直流電力伝送線路となる正極及び負極の２つの電力接続端子間の接続だけとなり、情報信号送信手段から充電装置又は負荷装置に識別情報及び動作状態検出情報を前記電力接続端子を通じて送信することができる。充電装置又は負荷装置では電力接続端子を通じて伝送されてきた識別情報から適合性を判定することができ、不適合な電池パックが接続されることによる故障や動作不良の発生を未然に防止することができ、動作状態検出情報から電池パックの動作状態を判定することができ、異常発生などの不具合を検出して速やかに対応することが可能となる。また、接続が２つの端子接続だけなので電磁波障害や静電気破壊の影響が少なく、破損や誤動作の発生などを防止することができる。
また、本願第８発明は、少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子と、前記二次電池の動作状態を検出する電池動作状態検出手段とを備えてなる電池パックを、前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に接続する電池パックの接続システムにおいて、前記電池パックは、識別情報を記録した識別情報記録手段と、前記充電装置又は負荷装置から前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通して送信されてきた質問信号を復調して質問情報を取り出す情報信号受信手段と、前記質問情報に記載された要求に応じて前記識別情報記録手段から読み出した識別情報又は前記電池動作状態検出手段によって検出された動作状態検出情報を変調して応答信号として前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて送信する情報信号送信手段とを備え、前記充電装置又は負荷装置は、接続された電池パックに質問情報を変調して前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる質問信号にして送信する情報信号送信手段と、正極充放電端子及び負極充放電端子を通じて電池パックから搬送されてきた前記応答信号を復調して識別情報又は動作状態検出情報を読み出す情報信号受信手段と、読み出された識別情報又は動作状態検出情報を解読して充電装置の充電電力出力又は負荷装置への放電電力入力を制御する電源制御手段とを備えてなることを特徴とする。
上記構成によれば、電池パックと充電装置又は負荷装置との間の接続は、直流電力伝送線路となる正極及び負極の２つの電力接続端子間の接続だけとなり、接続された電池パックに対して充電装置又は負荷装置は、情報信号送信手段から必要な要求を質問信号として電池パックに送信することができる。電池パックが接続されたときに質問信号として電池パックの品種を識別するための識別情報の応答を要求すると、質問信号を受信した電池パックでは情報信号受信手段により質問信号を復調して質問情報を取り出し、質問情報の要求に応じて情報信号送信手段から識別情報を充電装置又は負荷装置に前記電力接続端子を通じて送信する。充電装置又は負荷装置は電力接続端子を通じて伝送されてきた識別信号を情報信号受信手段により復調して識別情報を取り出すことができるので、充電装置又は負荷装置は識別情報から電池パックの適合性を判定することができ、不適合な電池パックが接続されることによる故障や動作不良の発生を未然に防止することができる。この電池パックの特定は双方向の通信による識別処理となるので、識別レベルの高度化を図ることができる。また、充電装置又は負荷装置は必要に応じて電池パックの動作状態に関する要求を情報信号送信手段から質問信号として電池パックに送信することができる。電池パックは質問信号を受信したときには情報信号受信手段により質問信号を復調して質問情報を取り出し、質問情報の要求に応じて情報信号送信手段から電池動作状態検出手段によって検出された動作状態検出情報を変調した動作状態検出信号として充電装置又は負荷装置に前記電力接続端子を通じて送信する。充電装置又は負荷装置は電力接続端子を通じて伝送されてきた動作状態検出信号を情報信号受信手段により復調して動作状態検出情報を取り出すことができるので、充電装置又は負荷装置は動作状態検出情報から電池パックの動作状態を知ることができ、電池パックの動作状態に対応する制御を実施することができる。この電池パックの動作状態の検出は双方向の通信による処理となるので、充電装置又は負荷装置は必要に応じて必要な動作状態情報を得ることができる。また、双方向の通信を行うための接続は直流電力伝送線路の２つの端子接続だけなので電磁波障害や静電気破壊の影響が少なく、破損や誤動作の発生などを防止することができ、接続構造の簡略化により小型化、コストダウンを図ることができる。
上記各接続システムにおける情報信号送信手段は、識別情報又は動作状態検出情報又は質問情報により所定周波数の搬送波を所定の変調方法によって変調した識別信号又は動作状態検出信号又は質問信号として直流電力伝送線路を通じて送信するように構成することにより、直流電力伝送線路を通じた情報伝送が可能となり、電池パックと充電装置又は負荷装置との間の接続を２つの端子接続で行うことが可能となる。
また、情報信号送信手段は、識別情報又は動作状態検出情報又は質問情報により直流電力伝送線路を流れる充放電電流をパルス変調するように構成することにより、充放電電流のパルス変調により直流電力伝送線路に情報信号を重畳することができる。従って、直流電力伝送線路を通じた情報伝送が可能となり、電池パックと充電装置又は負荷装置との間の接続を２つの端子接続で行うことが可能となる。
また、各接続システムにおける情報信号受信手段は、直流電力伝送線路を通じて搬送されてきた識別信号又は動作状態検出信号又は質問信号を所定の復調方法により復調して識別情報又は動作状態検出情報又は質問情報として取り出すように構成することにより、直流電力伝送線路を通じた情報伝送が可能となり、電池パックと充電装置又は負荷装置との間の接続を２つの端子接続で行うことが可能となる。
また、情報信号受信手段は、直流電力伝送線路を流れるパルス変調された充放電電流の電流変化を取り出すパルス復調として構成することにより、充放電電流のパルス変調により直流電力伝送線路に情報信号を重畳することができる。従って、直流電力伝送線路を通じた情報伝送が可能となり、電池パックと充電装置又は負荷装置との間の接続を２つの端子接続で行うことが可能となる。
本発明に係る電池パックによれば、充電装置又は負荷装置への接続は、基本的に必要な充電電流又は放電電流が流れる正極及び負極の２つの端子で接続するだけであり、適合する電池パックを識別するための識別情報や充電制御に必要な電池温度などの電池動作状態の情報は、前記２つの端子を通じた直流電力伝送線路に重畳して伝送する情報伝送路が形成される。従って、直流電力伝送のための２つの端子だけでありながら情報伝送も可能となるため、電磁波障害や静電気破壊の影響を受け難く、端子構成を簡易にして電池パックと充電装置及び負荷装置の小型化及びコストダウンを図ることができる。
また、本発明に係る電池パックの接続システムによれば、電池パックと充電装置又は負荷装置との間の接続は、基本的に必要な正極及び負極の各端子で直流電力伝送線路を接続するだけで、接続する電池パックの品種の識別や電池パックの動作状態等の情報伝送は前記直流電力伝送線路を通じて実施することができる。従って、直流電力伝送のための２つの端子だけでありながら情報伝送も可能となるため、電磁波障害や静電気破壊の影響を受け難く、端子構成を簡易にして電池パックと充電装置及び負荷装置の小型化及びコストダウンを図ることができ、双方向に情報伝送を行うことにより、必要な時期に必要な要求を行うことによって所要の情報を随時伝送することが可能となる。
以下、添付図面を参照して本発明を具体化した実施形態について説明する。尚、本実施形態は本発明を具体化した一例であって本発明の技術的範囲を限定するものではない。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電池パック１と、それに接続される充電装置２０及び負荷装置３０とにより構成された電池パックの接続システムとを示すものである。電池パック１は二次電池２を充電するときには、充電装置２０の正極充電端子２１に正極充放電端子１１、負極充電端子２２に負極充放電端子１２を接続することにより、充電装置２０から供給される充電電力により二次電池２が充電される。また、電池パック１からの放電電力により動作する負荷装置３０に接続するときには、負荷装置３０の正極放電端子３１に正極充放電端子１１、負極放電端子３２に負極充放電端子１２を接続することにより、二次電池２からの放電電力により負荷装置３０が動作する。
上記電池パック１は、電池保護回路を備えて構成され、電池温度を検出する温度検出手段７、電池電圧を検出する電圧検出手段８、充放電電流を検出する電流検出手段９を備えた電池動作状態検出手段１０からの動作状態検出情報が入力される制御手段３は、動作状態検出情報から二次電池２の過放電状態、過充電状態、過電流状態を検出し、それらが検出されたときには保護素子（ＦＥＴ）６により充放電回路を遮断して二次電池２を保護する。また、電池パック１には、当該電池パック１が対応する充電装置２０及び負荷装置３０を特定する識別機能が設けられている。電池パック１は二次電池２に対応する電圧及び電流、温度の各充電条件が適正に制御された状態で充電される必要があり、対応しない充電器に接続されたときの故障や事故の発生を防止するため、対応する充電器、ここでは充電装置２０が特定できるように構成し、更に、適正な放電電力により負荷装置３０が動作し、不適正な放電電力や不充分な電源制御によって負荷装置３０に故障や動作不良が生じないように対応する負荷装置３０を特定する必要がある。前記識別機能は、機種を特定する識別情報を記憶した識別情報記録手段４と、この識別情報記録手段４から読み出した識別情報を直流電力伝送線路に重畳して送信できる識別信号に変調する変調回路（情報信号送信手段）５とを備えることにより機能している。識別情報記録手段４から識別情報が入力される制御手段３は、必要に応じて識別情報を変調回路５に入力する。変調回路５は後述する変調方法により識別情報で変調された識別信号を直流電力伝送線路に重畳させるので、直流電力伝送線路を通じて識別信号が充電装置２０又は負荷装置３０に送出される。尚、ここでは、識別情報記録手段４はＩＤ番号を記憶するメモリとしているが、簡単には特定の抵抗値を有する抵抗器や、複雑には特定の信号や暗号信号を記憶するメモリであってもよく、識別精度や解読精度のレベルに応じて最適な構成を実施することができる。
上記構成になる電池パック１を充電装置２０に接続するときには、正極充放電端子１１を充電装置２０の正極充電端子２１に、負極充放電端子１２を充電装置２０の負極充電端子２２に接続し、充電装置２０からの充電電流が電池パック１に流れる直流電力伝送線路を形成する。この接続開始時に制御手段３は識別情報記録手段４から識別情報を読み出して変調回路５に入力するので、変調回路５は識別情報により後述する変調方法により識別情報を変調した識別信号を正極充放電端子１１、正極充電端子２１を通じて充電装置２０に送信する。
充電装置２０は、正極充電端子２１と負極充電端子２２とに接続された充電電源２３と、正極充電端子２１に接続されて直流電力伝送線路を通じて送信されてきた識別信号を取り出して識別情報に復調する復調回路（情報信号受信手段）２４と、復調回路２４から出力される識別情報の正誤を判断して電源管理手段２６により前記充電電源２３の出力を制御する電源制御手段２５とを備えて構成されている。電池パック１が接続されると、前記復調回路２４は送信されてきた識別信号を復調して識別情報を取り出し電源制御手段２５に入力する。電源制御手段２５は伝送されてきた識別情報が正しいか否かを判断し、識別情報が正しい場合には電源管理手段２６により充電電源２３からの充電電力の出力を許可するので、電池パック１に対して充電電力が供給される。一方、識別情報が正しくなかった場合は、電源制御手段２５からの制御により電源管理手段２６は充電電源２３からの出力を許可しないので、電池パック１は対応不適合と判断されて充電は開始されない。従って、電池パック１に対応不適合な充電器が接続されたときには充電はなされず、不適な充電器を接続することによる故障の発生は防止される。
また、上記構成になる電池パック１を負荷装置３０に接続するときには、正極充放電端子１１を負荷装置の正極放電端子３１に、負極充放電端子１２を負荷装置３０の負極放電端子３２に接続し、電池パック１からの放電電流が負荷装置３０に流れる直流電力伝送線路を形成する。この接続開始時に制御手段３は識別情報記録手段４から識別情報を読み出して変調回路５に入力するので、変調回路５は識別情報を変調した識別信号として正極充放電端子１１、正極放電端子３１を通じて負荷装置３０に送信する。
負荷装置３０は識別情報の処理において充電装置２０と同様に構成され、正極放電端子３１と負極放電端子３２とに接続された負荷３３と、正極放電端子３１に接続されて直流電力伝送線路を通じて送信されてきた識別信号を取り出して識別情報に復調する復調回路３４と、復調回路３４から出力される識別情報の正誤を判断して前記負荷３３への電力供給を制御する電源制御手段３５と、負荷３３に対する電力供給を管理する電源管理手段３６とを備えて構成されている。電池パック１が接続されると、前記復調回路３４は送信されてきた識別信号を復調して識別情報を取り出し電源制御手段３５に入力する。電源制御手段３５は伝送されてきた識別情報が正しいか否かを判断し、識別情報が正しい場合には電源管理手段３６に電力供給許可信号を出力し、電源管理手段３６は負荷３３への放電電力供給を許可するので、負荷３３に電池パック１からの放電電力が供給されて負荷装置３０は動作する。識別情報が正しくなかった場合は、電源制御手段３５は電源管理手段３６に電力供給許可信号を出力しないので、接続された電池パック１は対応不適合と判断されて負荷３３は動作させることができない。従って、負荷装置３０に対応不適合な電池電源が接続されたときには負荷装置３０は動作せず、不適合な電池電源を接続することによる故障の発生や動作不良の発生は防止される。
上記電池パック１とそれを充電装置２０又は負荷装置３０に接続する接続システムでは、充電装置２０と負荷装置３０とを別体としているが、携帯電話機やノートパソコンなどにおいては、充電装置２０と負荷装置３０とは同体と考えてもよい。
図２は、ノートパソコン４０の電源回路構成の例を示すもので、一般的にはＡＣアダプタ４３はノートパソコン４０の付属装置として電池パック１の充電時やＡＣ電源が使える使用状態においての直流電力供給源となっている。従って、充電装置２０及び負荷装置３０にそれぞれ設けられた識別情報を受信する構成は、変調回路４４、電源制御手段４５、電源管理手段４６として共通化できる。尚、電源管理手段４６は、ノートパソコン４０においては電池電源とＡＣ電源とを切り換え制御するための既存の構成である。
上記構成になるノートパソコン４０の場合、正極充放電端子１１をノートパソコン４０の正極電源端子４１に、負極充放電端子１２を負極電源端子４２に接続して電池パック１をノートパソコン４０に装着したとき、変調回路５から正極充放電端子１１、正極電源端子４１を通じてノートパソコン４０に識別信号が送信されるので、ノートパソコン４０は復調回路４４により識別信号を復調して識別情報を取り出し、電源制御手段に入力する。電源制御手段４５は識別情報の正誤を判断し、識別情報が正しいときには電源管理手段４６に接続許可信号を出力するので、電源管理手段４６は電池パック１の接続を許可する。従って、識別情報から正規の電池パック１が認識されて電池パック１の充放電が可能となり、識別情報が正しくない模造品などが接続されたときには充放電はなされず、適合しない電池パック１が接続されることによる故障や動作不良の発生は防止される。
先に本発明の背景技術の１つとして図７に示した携帯電話機の電池パックの例のように、電池パック１００を充電装置に接続して二次電池１０１の充電を行うときには、少なくとも電池温度を検出して二次電池１０１の状態に対応する充電制御がなされる。従って、電池パック１００と充電装置との間の接続は、正極端子１０６及び負極端子１０７の直流電力伝送線路に加えて電池温度を検出するための温度検知端子１０８の接続が必要であり、少なくとも３端子での接続となる。また、ノートパソコン４０におけるスマートバッテリシステムのように通信バスで情報伝送を行うときには、少なくとも４端子の接続が必要となる。このような接続端子数の増加は、前述したように電磁波障害や静電気破壊の影響を受けやすく、またコストアップ等をまねくので好ましくない。
本実施形態に係る構成では、正極及び負極の直流電力伝送線路の接続端子の接続だけで直流電力の伝送に加えて情報の伝送が可能である。また、前述した識別情報の伝送だけでなく、電池動作状態の情報を正極及び負極の各充放電端子１１，１２の２つの接続だけで充電装置２０又は負荷装置３０に伝送することができる。
図１に示すように、電池パック１に設けられた制御手段３には電池動作状態検出手段１０から電池温度、電池電圧、充放電電流の検出情報が入力されているので、制御手段３から動作情報検出情報を変調回路５に出力することができる。動作状態検出情報が入力された変調回路５は動作状態検出情報を後述する変調方法により直流電力伝送線路に重畳できる動作状態検出信号に変調すると、直流電力伝送線路を搬送して動作状態検出信号を充電装置２０又は負荷装置３０に送信することができる。充電装置２０では、直流電力伝送線路を搬送して送信されてきた動作状態検出信号から復調回路２４により充電制御に必要な動作状態検出情報を取り出し、動作状態検出情報により電源制御手段２５が電源管理手段２６を制御することにより、二次電池２の動作状態に対応する充電電圧及び充電電流に制御された充電電力を電池パック１に供給することができる。また、電池パック１の制御手段３は充電状態及び放電状態を監視しているので、過充電状態あるいは異常現象の発生を示す情報を電池パックから充電装置２０に伝送すると、充電装置２０において充電を停止する制御を行うことができる。また、負荷装置３０がノートパソコンである場合、電池パック１の放電電力で動作しているとき、二次電池２が電池切れになる以前に作業データの保存を行ってデータ破壊を防ぐ必要があるが、制御手段３は放電状態を監視しているので、残容量が少なくなった状態あるいは異常現象の発生を示す情報を電池パックから負荷装置３０に伝送すると、負荷装置３０において警告信号表示報知を行うことができ、使用者は速やかにデータ保存の操作を実行することができる。
上記電池パック１からの動作状態検出情報を充電装置２０及び負荷装置３０に伝送する構成は、前述したスマートバッテリシステム等により実現されるが、少なくとも４端子の接続により電池パック１と充電装置２０又は負荷装置３０と接続する必要がある。上述のように本実施形態の構成では、基本的に不可欠な直流電力伝送線路の２端子接続のみで充電又は放電の制御を実行することが可能となる。
次に、直流電力伝送線路に識別情報あるいは動作状態検出情報の変調信号を重畳する電力線搬送信号伝送の具体例について説明する。識別情報又は動作状態検出情報を２値のデジタル情報として、これを直流電力伝送線路に直流に重畳して伝送するためには、直流電流に所定周波数の搬送波を変調した信号波を載せて搬送する方法、あるいは直流電力伝送線路を流れる直流電流をパルス変調する方法を適用することができる。
直流電力伝送線路で変調された搬送波を搬送するには、搬送波をデジタル情報に応じて断続させるＡＳＫ変調（Amplitude Shift Keying）を用いると簡単であるが、ノイズの影響を受けやすいので、本実施形態の構成における変調回路５及び復調回路２４，３４では、ＦＳＫ変調（Frequency Shift Keying）を用いている。変調回路５は制御手段３から出力されるデジタル情報（識別情報又は動作状態検出情報）により２つの周波数の搬送波をＦＳＫ変調して識別信号又は動作状態検出信号として直流電力伝送線路に送出する。直流電力伝送線路を搬送されてきた識別信号又は動作状態検出信号を受信する充電装置２０又は負荷装置３０では、それぞれ、復調回路２４，３４により直流電力伝送線路から識別信号又は動作状態検出信号を取り出し、２つの搬送波に分離してそれぞれ検波した後に合成することにより識別情報又は動作状態検出情報のデジタル情報に復調することができる。尚、本実施形態においては、搬送波の周波数は可聴周波数としている。
図３は、識別情報あるいは動作状態検出情報により直流電力伝送線路を流れる直流電流をパルス変調することにより情報伝送する第２の実施形態の構成を示すものである。この情報伝送の方法は直流電力伝送線路を流れる直流電流を断続させるので、電池パック５０の接続対象を図示するように充電装置６０とするのが望ましく、充電装置及び負荷装置の両方に対応させる場合は後述するパルス変調方式を適用することができる。尚、第１の実施形態の構成と共通する構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
図３において、電池パック５０から識別情報を充電装置６０に送信する場合には、識別情報記録手段４から識別情報が入力されている制御手段３は、電池パック５０が充電装置６０に接続されたときに変調回路５１に識別情報を出力するので、変調回路５１は識別情報により正極直流回路と直列に接続されたスイッチング素子５２のゲートに識別情報に対応するパルス信号を印加して充電電流を断続させるパルス変調を行う。電池パック５０と充電装置６０との間は、正極充放電端子１１及び負極充放電端子１２をそれぞれ正極充電端子２１及び負極充電端子２２に接続して充電装置６０の充電電源２３から電池パック５０に充電電流が流れているので、その充電電流はパルス変調により断続する。
充電装置６０の負極直流回路と直列に接続された電流検出素子（例えば、抵抗器）６１にはパルス変調された電流が流れるので、電流検出素子６１が検出する充電電流のＯＮ／ＯＦＦ状態から復調回路６２はパルス変調された識別情報を取り出すことができる。復調回路６２によって取り出された識別情報は電源制御手段２５に入力されるので、電源制御手段２５は識別情報の正誤を判断して、識別情報が正しくない場合には電源管理手段２６により充電電源２３からの充電電力の供給を停止する。
上記構成では充電装置６０から電池パック５０に充電電流を流した状態で充電電流をパルス変調するので、充電装置６０に対応しない不適合電池パックが接続された場合に、その不適合電池パックに損傷を与える恐れがあるので、接続された電池パック５０の識別情報が認識されるまでの間は電圧及び電流値を小さく抑えた認識用電流を流し、識別情報が正しいと判定されたとき正常な充電電力を供給するように構成するのが望ましい。
電池パック５０から二次電池２の動作状態検出情報を送信するときには、制御手段３が電池動作状態検出手段１０から電池温度、電池電圧、電池電流の各情報をデータサンプリングしているので、この動作状態検出情報を変調回路５１に入力すると、変調回路５１は動作状態検出情報によりパルス変調した制御信号をスイッチング素子５２のゲートに印加するので、充電電流はパルス変調される。このパルス変調された充電電流は充電装置６０において電流検出素子６１によりパルス信号として検出できるので、識別情報の場合と同様に動作状態検出情報から電池パック５０に供給する充電電力を制御することができる。
上記構成では充電電流を断続させるためにスイッチング素子５２を用いているが、それと直列に接続された保護素子６もスイッチング素子（ＦＥＴ）なので、図４に示す電池パック５０ａのように、変調回路５１から出力される制御信号を制御手段３を介して保護素子６のゲートに入力するように構成すると、スイッチング素子５２を廃止し、且つ負荷装置に対する情報信号伝送をパルス幅変調により実施することができる。
保護素子６は具体的に図示すると、図４（ｂ）に示すように、放電制御用のパワーＭＯＳＦＥＴである放電ＦＥＴ６ａと充電制御用のパワーＭＯＳＦＥＴである充電ＦＥＴ６ｂとの２つのＦＥＴを用いて構成されており、常時は放電ＦＥＴ６ａ及び充電ＦＥＴ６ｂは制御手段３により導通状態に制御されているので、二次電池２に対する充放電が可能であり、制御手段３が過充電状態を検出したときには充電ＦＥＴ６ｂを遮断状態に制御して充電を停止する。また、制御手段３が過放電状態を検出したときには放電ＦＥＴ６ａを遮断状態に制御して放電を停止する。
電池パック５０ａを充電装置６０に接続して情報信号の伝送をパルス幅変調によって行うとき、それが識別情報の伝送である場合には、制御手段３は識別情報記録手段４から識別情報を読み出し、これを変調回路５１に入力する。変調回路５１は識別情報に対応するパルス幅変調を行って制御手段３を介して充電ＦＥＴ６ｂのゲートに入力する。この識別情報に対応するパルス幅変調信号がゲートに入力された充電ＦＥＴ６ｂは、図５（ａ）に示すように、ソース−ドレイン間が遮断状態と導通状態とになるので、充電装置６０から二次電池２に流れる充電電流は識別情報に対応するデジタル信号でパルス幅変調される。この充電電流がパルス幅変調された識別情報は、図３に示す充電装置６０に設けられた電流検出素子６１によって検出することができるので、充電装置６０において識別情報を読み込むことができる。
尚、パルス幅変調により情報信号が伝送されている間は、充電電流が断続するため充電効率が低下するが、情報信号の伝送は短時間であり、特に識別情報の伝送は充電開始時の短時間であるため、全体の充電時間に及ぼす影響は少ない。
一方、電池パック５０ａを負荷装置（図示省略、情報伝送のための構成要素は充電装置６０と同様の構成が可能であり、同一の構成要素名及び符号により説明する）に接続して情報信号の伝送をパルス幅変調によって行うとき、それが識別情報の伝送である場合には、制御手段３は識別情報記録手段４から識別情報を読み出し、これを変調回路５１に入力する。変調回路５１は識別情報に対応するパルス幅変調を行って制御手段３を介して放電ＦＥＴ６ａのゲートに入力する。この識別情報に対応するパルス幅変調信号がゲートに入力された放電ＦＥＴ６ａは、ソース−ドレイン間が遮断状態と導通状態とになるが、ソース−ドレイン間に寄生ダイオードｐが存在するため、図５（ｂ）に示すように、放電電流は完全に断続されず、パルス幅変調に応じた電圧変化が生じるので、負荷装置に二次電池２から流れる放電電流は識別情報に対応するデジタル信号でパルス幅変調される。この放電電流がパルス幅変調された識別情報は、負荷装置に設けられた電流検出素子６１によって検出することができるので、負荷装置において識別情報を読み込むことができる。パルス幅変調による放電電圧の変化は小さいので、負荷装置が動作するための電圧低下は動作に支障を与えない程度である。
以上説明した電池パックの接続システムでは、電池パック１，５０，５０ａから充電装置２０，６０又は負荷装置３０に情報信号を送信する単方向の情報伝送であるが、充電装置２０，６０又は負荷装置３０の側にも情報送信の手段を設け、電池パック１，５０，５０ａの側にも情報受信の手段を設け、双方向に情報伝送ができるようにして、要求に応じて情報伝送するように構成することができる。この双方向の情報伝送の手段を設けた電池パックの接続システムについて以下に説明する。
図６は、第３の実施形態に係る電池パックの接続システムを示すもので、電池パック７０だけでなく、充電装置８０又は負荷装置９０の側にも情報送受信の手段が設けられている。尚、上記第１及び第２の実施形態の構成と共通する構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
図６において、電池パック７０には変調回路５に加えて復調回路７１が設けられており、充電装置８０及び負荷装置９０には復調回路２４，３４に加えて変調回路８１，９１が設けられている。いま、電池パック７０が充電装置８０に接続されたとき、充電装置８０の電源制御手段８２は暗証番号等の質問情報を変調回路８１に入力する。変調回路８１は質問情報により所定周波数の搬送波を所定変調方法により変調した質問信号にして正極充電端子２１から直流電力伝送線路上を搬送して電池パック７０に送信する。電池パック７０では正極充放電端子１１に伝送されてきた質問信号を復調回路７１により復調した質問情報を制御手段７３に入力するので、制御手段７３は質問情報の内容に応じて所定の応答を実行する。
質問情報が電池パック７０を識別する要求であったときには、制御手段７３は識別情報記録手段４から識別情報を読み出し、それを変調回路５に入力するので、変調回路５は識別情報により所定周波数の搬送波を所定変調方法により変調した応答信号にして正極充放電端子１１から直流電力伝送線路上を搬送して充電装置８０に返信する。充電装置８０は伝送されてきた応答信号を復調回路２４により復調して取り出した識別情報を電源制御手段８２に入力する。電源制御手段８２は識別情報の正誤を判断して識別情報が正しければ電源管理手段２６により充電電源２３からの充電電力を電池パック７０に供給する制御を実行し、識別情報が正しくなければ電源管理手段２６により充電電力の供給はしない制御を実行する。この充電装置８０が電池パック７０を識別する制御手順では、電池パック７０は充電装置８０からの質問に応答する手続きを実行することになるので、識別レベルが向上し、識別情報をコピーした模造品などを認識するのに効果的となる。
また、質問情報が二次電池２を充電制御するために必要な電池温度情報の要求であったときには、制御手段７３は温度検出手段７から入力された電池温度情報を変調回路５に入力する。変調回路５は電池温度情報により所定周波数の搬送波を所定変調方法により変調した応答信号にして正極充放電端子１１から直流電力伝送線路上を搬送して充電装置８０に返信する。充電装置８０は伝送されてきた応答信号を復調回路２４により復調して取り出した電池温度情報を電源制御手段８２に入力するので、充電電源２３から出力される充電電力を電池温度に対応する電圧又は電流に制御することができる。
電池パック７０を負荷装置９０に接続したとき、充電装置８０の場合と同様に負荷装置９０の電源制御手段８２は暗証番号等の質問情報を変調回路９１に入力する。変調回路９１は所要の質問情報により所定搬送波を所定変調方法により変調した質問信号にして正極放電端子３１から直流電力伝送線路上を搬送して電池パック７０に送信する。電池パック７０では伝送されてきた質問信号を復調回路７１により復調した質問情報を制御手段７３に入力するので、制御手段７３は質問情報の内容に応じて所定の応答を実行する。
質問情報が電池パック７０を識別するための要求であったときには、制御手段７３は識別情報記録手段４から識別情報を読み出し、それを変調回路５に入力するので、変調回路５は識別情報により所定周波数の搬送波を所定変調方法により変調した応答信号にして正極充放電端子１１から直流電力伝送線路上を搬送して負荷装置９０に返信する。負荷装置９０は伝送されてきた応答信号を復調回路３４により復調して取り出した識別情報を電源制御手段９２に入力する。電源制御手段９２は識別情報の正誤を判断して識別情報が正しければ電源管理手段３６により電池パック７０の接続を許可する。この負荷装置９０が電池パック７０を識別する制御手順では、電池パック７０は負荷装置９０からの質問に応答する手続きを実行することになるので、より高度な識別を行うことができ、識別情報をコピーした模造品などを認識するのに効果的となる。
また、質問情報が二次電池２の残容量を問い合わせる残容量報告の要求であったときには、制御手段７３は演算した二次電池２の残容量を残容量情報として変調回路５に入力する。変調回路５は残容量情報により所定周波数の搬送波を所定変調方法により変調した応答信号にして正極充放電端子１１から直流電力伝送線路上を搬送して負荷装置９０に返信する。負荷装置９０は伝送されてきた応答信号を復調回路３４により復調して取り出した残容量情報を電源制御手段９２に入力するので、負荷装置９０がノートパソコン４０である場合には、残容量が少なくなっている情報が伝送されてきたときには、ノートパソコン４０の使用者に電池の残容量の減少をディスプレイ表示あるいは音響表示し、使用者がデータ保存の処理を行うか、ＡＣ電力に切り換えるように促す警告動作が実行される。
上記第３の実施形態の構成では、直流電力伝送線路上を情報により変調された搬送波を搬送して情報伝送するように構成しているが、デジタル情報により充電電流をパルス変調して情報伝送するように構成することもできる。デジタル情報により電流をパルス変調して情報を伝達させる場合も前述の所定搬送波を所定変調方法により通信を行う場合と同様に、電池パックと充電装置または負荷装置の間で双方向に情報の伝達を行うことができる。図３における電池パック５０からの情報を充電装置に伝達させる場合は制御手段３から変調回路５１によりスイッチング素子５２を変調し、電流の変化を充電装置６０内部の電流検出素子６１に伝達し、復調回路６２を経て情報を伝達する。この情報を元に電源制御手段２５は電源管理手段２６を制御することにより、間接的に充電電源２３を制御することができる。逆に、充電装置６０から電池パック５０への情報伝達の際には、充電装置６０内の電源制御手段２５は、電源管理手段２６に対して情報を電流の変化として電池パック５０に伝達する。電池パック５０は内部の電流検出手段９によりこの電流の変化を検出し制御手段３へと情報を伝達する。これにより電池パック５０と充電装置６０は双方向に情報の伝達が可能となる。図３では、電池パック５０と双方向に情報通信を行う相手として充電装置６０のみを記載したが、相手先は負荷装置であっても同様である。ただし、負荷装置自身を動作させる電源は電池パックからのみ供給されるのが通常であるため、前述したとおり電池パックからの放電を抑制させるための放電ＦＥＴをパルス変調するのではなく充電を抑制させるための充電ＦＥＴを変調するのが望ましい。パルス変調の幅が、負荷装置に内蔵される平滑化コンデンサにより断続されない程度に十分な周波数の高い、短いパルスであった場合には負荷装置の誤動作の誘引を防止することができることを確認している。
以上の説明の通り本発明によれば、電池パックと充電装置又は負荷装置との間の接続は、基本的に必要な充電電流又は放電電流が流れる正極及び負極の２つの端子で接続するだけであり、適合する電池パックを識別するための識別情報や充電制御に必要な電池温度などの電池動作状態の情報は、前記２つの端子を通じた直流電力伝送線路に重畳して伝送する情報伝送路が形成される。従って、直流電力伝送のための２つの端子だけでありながら情報伝送も可能となるため、電磁波障害や静電気破壊の影響を受け難く、端子構成を簡易にして電池パックと充電装置及び負荷装置の小型化及びコストダウンを図ることができるため、携帯電話機やノート型パソコンなどの携帯電子機器の小型化、高性能化を図るのに有効となる。また、所要の性能を有しない二次電池や機能が不十分な電池保護回路などを用いて構成された模造電池パックが充電装置や負荷装置に接続された場合の故障や事故の発生を未然に防止することができる。
第１の実施形態に係る電池パックとその接続システムの構成を示すブロック図。 同上接続システムをパソコンに適用した場合の構成を示すブロック図。 第２の実施形態に係る直流電力伝送線路を用いた信号伝送の構成例を示すブロック図。 同上構成の変形例を示すブロック図。 充放電電流をパルス幅変調する情報伝送の変化を（ａ）充電装置，（ｂ）負荷装置の場合で示すグラフ。 第３の実施形態に係る電池パックとその接続システムの構成を示すブロック図。 携帯電話機に適用されている従来例電池パックの構成を示すブロック図。 識別機能を備えた従来例電池パックとその接続システムを示すブロック図。
符号の説明
１，５０，５０ａ，７０ 電池パック
２ 二次電池
３ 制御手段
４ 識別情報記録手段
５、５１，８１，９１ 変調回路（情報信号送信手段）
７ 温度検出手段
８ 電圧検出手段
９ 電流検出手段
１０ 電池動作状態検出手段
１１ 正極充放電端子
１２ 負極充放電端子
２０，６０，８０ 充電装置
２１ 正極充電端子
２２ 負極充電端子
２３ 充電電源
２４，４４，６２ 復調回路（情報信号受信手段）
２５，８２，９２ 電源制御手段
２６、３６ 電源管理手段
３１ 正極放電端子
３２ 負極放電端子
３３ 負荷

Claims (15)

  1. 少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子とを備えてなる電池パックにおいて、
    識別情報を記録した識別情報記録手段と、この識別情報記録手段から読み出した識別情報を前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる識別信号に変調して送信する情報信号送信手段とを備えてなることを特徴とする電池パック。
  2. 少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子と、前記二次電池の動作状態を検出する電池動作状態検出手段を備えてなる電池パックにおいて、
    前記電池動作状態検出手段によって検出された動作状態検出情報を前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる動作状態検出信号に変調して送信する情報信号送信手段を備えてなることを特徴とする電池パック。
  3. 少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子と、前記二次電池の動作状態を検出する電池動作状態検出手段を備えてなる電池パックにおいて、
    識別情報を記録した識別情報記録手段と、この識別情報記録手段から読み出した識別情報又は前記動作状態検出手段によって検出された動作状態検出情報を前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる情報信号に変調して送信する情報信号送信手段とを備えてなることを特徴とする電池パック。
  4. 少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子と、前記二次電池の動作状態を検出する電池動作状態検出手段を備えてなる電池パックにおいて、
    識別情報を記録した識別情報記録手段と、充電装置又は負荷装置から正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送されてきた質問信号を復調して質問情報を取り出す情報信号受信手段と、前記質問情報に記載された要求に応じて前記識別情報記録手段から読み出した識別情報又は前記動作状態検出手段によって検出された動作状態検出情報を前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる情報信号に変調して送信する情報信号送信手段とを備えてなることを特徴とする電池パック。
  5. 充電装置又は負荷装置との電気的接続は、正極及び負極の２つの接続端子間の接続のみである請求項１〜４いずれか一項に記載の電池パック。
  6. 情報信号送信手段は、識別情報又は動作状態検出情報により所定周波数の搬送波を所定の変調方法によって変調した識別信号又は動作状態検出信号として正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて送信するように構成されてなる請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池パック。
  7. 情報信号送信手段は、識別情報又は動作状態検出情報により正極充放電端子又は負極充放電端子を流れる充放電電流をパルス変調するように構成されてなる請求項１〜６のいずれか一項に記載の電池パック。
  8. 少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子とを備えてなる電池パックを、前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に接続する電池パックの接続システムにおいて、
    前記電池パックは、識別情報を記録した識別情報記録手段と、この識別情報記録手段から読み出した識別情報を前記充電装置又は負荷装置に前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる識別信号に変調して送信する情報信号送信手段とを備え、
    前記充電装置又は負荷装置は、前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送されてきた前記情報信号を復調して識別情報を読み出す情報信号受信手段と、読み出された識別情報に基づいて充電装置の充電電力出力又は負荷装置への放電電力入力を制御する電源制御手段とを備えてなることを特徴とする電池パックの接続システム。
  9. 少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子と、前記二次電池の動作状態を検出する電池動作状態検出手段とを備えてなる電池パックを、前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に接続する電池パックの接続システムにおいて、
    前記電池パックは、前記電池動作状態検出手段によって検出された動作状態検出情報を前記正極充放電端子又は負極充放電端子に接続して前記充電装置又は負荷装置に正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる動作状態検出信号に変調して送信する情報信号送信手段を備え、
    前記充電装置又は負荷装置は、前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送されてきた前記情報信号を復調して動作状態検出情報を読み出す情報信号受信手段と、読み出された動作状態検出情報に基づいて充電装置の充電電力出力又は負荷装置への放電電力入力を制御する電源制御手段とを備えてなることを特徴とする電池パックの接続システム。
  10. 少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子と、前記二次電池の動作状態を検出する電池動作状態検出手段を備えてなる電池パックを、前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に接続する電池パックの接続システムにおいて、
    前記電池パックは、識別情報を記録した識別情報記録手段と、この識別情報記録手段から読み出した識別情報又は前記電池動作状態検出手段によって検出された動作状態検出情報を前記充電装置又は負荷装置に前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる情報信号に変調して送信する情報信号送信手段とを備え、
    前記充電装置又は負荷装置は、前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送されてきた前記情報信号を復調して識別情報又は動作状態検出情報を読み出す情報信号受信手段と、読み出された識別情報又は動作状態検出情報により充電装置の充電電力出力又は負荷装置への放電電力入力を制御する電源制御手段とを備えてなることを特徴とする電池パックの接続システム。
  11. 少なくとも二次電池と、その正極及び負極にそれぞれ接続された正極充放電端子及び負極充放電端子と、前記二次電池の動作状態を検出する電池動作状態検出手段とを備えてなる電池パックを、前記正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池に充電電力を供給する充電装置又は正極充放電端子及び負極充放電端子に接続して二次電池の放電電力により動作する負荷装置に接続する電池パックの接続システムにおいて、
    前記電池パックは、識別情報を記録した識別情報記録手段と、前記充電装置又は負荷装置から前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通して送信されてきた質問信号を復調して質問情報を取り出す情報信号受信手段と、前記質問情報に記載された要求に応じて前記識別情報記録手段から読み出した識別情報又は前記電池動作状態検出手段によって検出された動作状態検出情報を変調した応答信号として前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて送信する情報信号送信手段とを備え、
    前記充電装置又は負荷装置は、接続された電池パックに質問情報を変調して前記正極充放電端子又は負極充放電端子を通じて搬送できる質問信号にして送信する情報信号送信手段と、正極充放電端子及び負極充放電端子を通じて電池パックから搬送されてきた前記応答信号を復調して識別情報又は動作状態検出情報を読み出す情報信号受信手段と、読み出された識別情報又は動作状態検出情報を解読して充電装置の充電電力出力又は負荷装置への放電電力入力を制御する電源制御手段とを備えてなることを特徴とする電池パックの接続システム。
  12. 情報信号送信手段は、識別情報又は動作状態検出情報又は質問情報により所定周波数の搬送波を所定の変調方法によって変調した識別信号又は動作状態検出信号又は質問信号として直流電力伝送線路を通じて送信するように構成されてなる請求項８〜１０のいずれか一項に記載の電池パックの接続システム。
  13. 情報信号送信手段は、識別情報又は動作状態検出情報又は質問情報により直流電力伝送線路を流れる充放電電流をパルス変調するように構成されてなる請求項８〜１１のいずれかに記載の電池パックの接続システム。
  14. 情報信号受信手段は、直流電力伝送線路を通じて搬送されてきた識別信号又は動作状態検出信号又は質問信号を所定の復調方法によって復調して識別情報又は動作状態検出情報又は質問情報として取り出すように構成されてなる請求項８〜１１のいずれか一項に記載の電池パックの接続システム。
  15. 情報信号受信手段は、直流電力伝送線路を流れるパルス変調された充放電電流の電流変化を取り出して復調するように構成されてなる請求項８〜１１のいずれか一項に記載の電池パックの接続システム。
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