JP2011083147A - 電池パック、そのファームウェア更新方法、および電池パックシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ファームウェアの不具合で安全保護機能を動作させて電池パックが使用不可となった場合に、その使用を回復すると共に、更新されたファームウェアによる正常な動作を提供することが可能な電池パックを提供することを目的とする。
【解決手段】電池パック３１では、フラッシュメモリ５１にファームウェアを格納しており、電池コントローラ４３は、フラッシュメモリ５１に格納されたファームウェアを実行して電池パック３１内のエラー検出を行い、エラーを検出した場合に安全保護機能を動作させた後、エラーの再チェックを行い、エラーが検出されなかった場合には、誤検出と判断して、フラッシュメモリ５１に格納されているファームウェアを、更新ファームウェアに書き換え、安全保護機能の動作をリセットする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電池パック、そのファームウェア更新方法、および電池パックシステムに関する。

携帯型電子機器の中でも代表的な存在であるノート型パーソナル・コンピュータ（以降、「ノートＰＣ」と称する）は、ＣＰＵの動作周波数の上昇に伴い最大消費電力も年々増加する傾向にある。さらに、電池での長時間動作や小型軽量性などの要求にも応えねばならないことから、近年のノートＰＣで使用される電池は、エネルギー密度の高いリチウム・イオン蓄電池などが主流になっている。それと同時に、充放電状態を厳密に管理して電池パックを効率的に使用するために、電池パック自体がマイクロ・コンピュータを持ち、ノートＰＣ本体と情報を交換しつつ充電および放電を制御するスマート・バッテリと呼ばれるバッテリ装置の仕組みが一般的なものになっている。スマート・バッテリは、米国インテル社および米国デュラセル社によって提唱されたＳＢＳ(Smart Battery System)と呼ばれる規格に準拠したバッテリ装置であり、同規格に準拠した電池パックは、インテリジェント電池とも呼ばれる。

インテリジェント電池に対応した電池パックは、複数のセルを組み合わせ形成した電池ブロックと、電池コントローラ、電流測定回路、電圧測定回路および各種センサなどを基板に実装した電気回路部で構成されている。そして、電池コントローラがコミュニケーション・ラインを介してノートＰＣ本体のエンベデッド・コントローラと通信を行い、セルからノートＰＣ本体への放電および充電を管理し、安定した放電を長時間にわたって継続することが可能である。また、ノートＰＣは、セルの充電容量の残量に応じて消費電力モードを変更したり、残量が少なくなった場合にディスプレイ上に警告を表示した上で動作を終了したりするということも可能になっている。

リチウム・イオン電池は、過充電または過放電が行われた場合に、発火、発煙、破裂および特性の劣化などの危険性が高い。このため、インテリジェント電池の電気回路部は、セルの電圧が満充電電圧以上になると、充電電流を遮断して過充電を防止する。そしてセルの電圧が放電禁止電圧以下になると、放電電流を遮断して過放電を防止する。また、過電流が流れた時には電流を遮断してセルの劣化および電気回路の破損を防止する。そして、満充電電圧、放電禁止電圧もしくは過電流の状態が解消された後は、当該インテリジェント電池は再び正常に使用できる。

電池パックでは、電池コントローラがファームウェア（以下、「Ｆ／Ｗ」とも称する）を実行して電池パックのエラー（異常）検出を行い、エラーを検出した場合に、安全保護機能を動作させて充放電動作を停止させる。ここで、検出したエラーが正しい場合に、安全保護機能を動作させることは望ましいことであるが、Ｆ／Ｗの不具合でエラーを誤検出した場合に、電池パックの安全保護機能を動作させると、電池パックを本来的にまだ使用可能であるのに使用できなくなり、ユーザにとって不都合となる。

Ｆ／Ｗの不具合でエラーを誤検出してしまう場合として、例えば、（１）Ｆ／Ｗのバグにより誤検出してしまう場合、（２）電池ブロックの製造上のバラツキが大きく個体差が大きい場合に、Ｆ／Ｗの閾値（同機種の電池パックの場合には一律に設定される）が不適切なためエラーと誤検出される場合等がある。これにより、例えば、セルの電解液の添加剤不良が原因で、経時によって特定セルの電圧のみが下がった状態でまだ使用可能であるのにエラーと誤検出してしまう場合や、セルの設計不良により、ストレージ状態で特定のセルのみ著しく劣化した状態（セルの劣化にバラツキがある）でまだ使用可能であるのにエラーと誤検出してしまう場合がある。

例えば、特許文献１では、電池パックのＦ／Ｗの更新を可能とした電池電源装置が提案されている。同文献では、同電池電源装置では、電池パックのＦ／Ｗはフラッシュメモリ等の書換え可能な記憶手段に格納し、障害対応や機能向上の必要が生じたとき、更新Ｆ／Ｗを記憶媒体もしくはインターネットから入手し、パソコン本体（ホスト機器）のＦ／Ｗ転送手段からＳＭＢｕｓを通じて電池パックに送信する。電池パックは、Ｆ／Ｗ書換え手段によりフラッシュメモリに格納されたＦ／Ｗを更新Ｆ／Ｗに書き換える。

しかしながら、特許文献１では、Ｆ／Ｗを更新する方法を開示しているだけであり、Ｆ／Ｗの不具合で安全動作機能を動作させて電池パックが使用不可となった場合に回復する方法について何等提案されていない。

特開２００１−２７５２７０号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ファームウェアの不具合で安全保護機能を動作させて電池パックが使用不可となった場合に、その使用を回復すると共に、更新されたファームウェアによる正常な動作を提供することが可能な電池パック、そのファームウェア更新方法、および電池パックシステムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、電子機器に装着され、かつ、当該電子機器とデータ通信可能に構成されており、二次電池を備えた電池パックであって、ファームウェアを格納する書き換え可能な不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに格納されたファームウェアを実行して前記電池パック内のエラー検出を行い、エラーを検出した場合に、安全保護機能を動作させるエラー検出手段と、前記不揮発性メモリに格納されているファームウェアを、更新ファームウェアに書き換えるファームウェア書換手段と、前記エラー検出手段で検出されたエラーの再チェックを行うエラー再チェック手段と、前記エラー再チェック手段でエラーが検出されなかった場合に、前記安全保護機能の動作をリセットする安全保護機能リセット手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記ファームウェア書換手段は、前記エラー再チェック手段でエラーが検出されなかった場合に、前記不揮発性メモリに格納されているファームウェアを、更新ファームウェアに書き換えることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記不揮発性メモリは、エラーフラグを格納しており、前記エラー検出手段でエラーが検出された場合に、前記不揮発性メモリのエラーフラグをセットし、前記エラー再チェック手段でエラーが検出されなかった場合に、エラーフラグをリセットするフラグ設定手段を備えることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記エラー検出手段でエラーが検出された場合に、エラー情報を前記電子機器に通知するエラー通知手段を備え、前記電子機器では、通知されたエラー情報に対応した更新ファームウェアがある場合には、当該更新ファームウェアを前記電池パックに転送し、前記ファームウェア書換手段は、前記エラー再チェック手段でエラーが検出されなかった場合に、前記不揮発性メモリに格納されているファームウェアを、前記電子機器から転送される更新ファームウェアに書き換えることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記安全保護機能の動作は、前記二次電池の充放電パスの一部を形成するスイッチ素子で充放電パスを遮断する動作であることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、エラーチェック・プログラムを格納するＲＯＭを備え、前記エラー再チェック手段は、ＲＯＭに格納されている再チェック・プログラムを使用して、前記エラー検出手段で検出されたエラーの再チェックを行うことが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記ＲＯＭに格納される再チェック・プログラムのエラー検出アルゴリズムは、前記不揮発性メモリに格納されるファームウェアのエラー検出アルゴリズムに比して簡潔であることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記エラー検出手段は、第１種のエラーが検出された場合には、リセット可能な安全保護機能を動作させる一方、第２種のエラーが検出された場合には、リセット不可の安全保護機能を動作させ、前記エラー再チェック手段は、前記エラー検出手段で第１種のエラーが検出された場合に、当該第１種のエラーの再チェックを行い、前記ファームウェア書換手段は、前記エラー再チェック手段で第１のエラーが検出されなかった場合に、前記不揮発性メモリに格納されているファームウェアを、更新ファームウェアに書き換え、前記安全保護機能リセット手段は、前記エラー再チェック手段で第１種のエラーが検出されなかった場合に、前記安全保護機能の動作をリセットすることが望ましい。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電子機器に装着され、かつ、当該電子機器とデータ通信可能に構成されており、二次電池を備えた電池パックのファームウェア更新方法であって、不揮発性メモリに格納されたファームウェアを実行して、電池パック内のエラー検出を行い、エラーが検出された場合に、安全保護機能を動作させるエラー検出工程と、前記エラー検出工程で検出されたエラーの再チェックを行うエラー再チェック工程と、前記不揮発性メモリに格納されているファームウェアを、更新ファームウェアに書き換えるファームウェア書換工程と、前記エラー再チェック工程でエラーが検出されなかった場合に、前記安全保護機能の動作をリセットする安全保護機能リセット工程と、を含むことを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電子機器と、当該電子機器に装着される二次電池を備えた電池パックとで構成され、互いにデータ通信可能に構成された電池パックシステムにおいて、前記電池パックは、ファームウェアを格納する書き換え可能な不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに格納されたファームウェアを実行して前記電池パック内のエラー検出を行い、エラーが検出された場合に、安全保護機能を動作させるエラー検出手段と、前記エラー検出手段でエラーが検出された場合に、エラー情報を前記電子機器に通知するエラー通知手段と、前記エラー検出手段で検出されたエラーの再チェックを行うエラー再チェック手段と、前記不揮発性メモリに格納されているファームウェアを、更新ファームウェアに書き換えるファームウェア書換手段と、前記エラー再チェック手段でエラーが検出されなかった場合に、前記安全保護機能の動作をリセットする安全保護機能リセット手段と、を含み、前記電子機器は、前記電池パックから通知されたエラー情報に対応した更新ファームウェアがある場合には、当該更新ファームウェアを前記電池パックに転送する更新ファームウェア転送手段と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、電子機器に装着され、かつ、当該電子機器とデータ通信可能に構成されており、二次電池を備えた電池パックであって、ファームウェアを格納する書き換え可能な不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに格納されたファームウェアを実行して前記電池パック内のエラー検出を行い、エラーを検出した場合に、安全保護機能を動作させるエラー検出手段と、前記不揮発性メモリに格納されているファームウェアを、ファームウェアに書き換えるファームウェア書換手段と、前記エラー検出手段で検出されたエラーの再チェックを行うエラー再チェック手段と、前記エラー再チェック手段でエラーが検出されなかった場合に、前記安全保護機能の動作をリセットする安全保護機能リセット手段と、を備えているので、ファームウェアの不具合で安全保護機能を動作させて電池パックが使用不可となった場合に、その使用を回復すると共に、更新されたファームウェアによる正常な動作を提供することが可能な電池パックを提供することが可能になるという効果を奏する。

図１は、本実施の形態が適用されるノートＰＣのブロック構成を示す図である。 図２は、本実施の形態が適用される電池パック、および当該電池パックの周辺に関わる構成の概略を示した図である。 図３は、フラッシュメモリのメモリ構成例を示す図である。 図４は、ＲＯＭのメモリ構成例を示す図である。 図５は、電池パックにおけるフラッシュメモリに格納されるＦ／Ｗの更新手順の概略を説明するためのフローを示す図である。

（実施の形態）
以下に、この発明の実施の形態にかかる電池パック、そのファームウェア更新方法、および電池パックシステムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施の形態が適用されるノートＰＣ本体１のブロック構成を示す図であり、図１では、特に、電源装置３０に関わるブロック構成のみを示している。ノートＰＣ本体１は、図１に示すように、ＣＰＵ１１、メインメモリ１３、ＣＰＵブリッジ１４、ビデオサブシステム１５、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）１６、カードバスコントローラ１９、カードスロット２０、ネットワークカード２１、ＵＳＢコネクタ２２、ＨＤＤ２３、ＣＤ／ＲＯＭドライブ２４、エンベデッド・コントローラ２６、フラッシュＲＯＭ２７等を備えている。

ＣＰＵ１１は、ノートＰＣ全体の頭脳として機能し、ＯＳの制御下でユーティリティプログラムの他、各種プログラムを実行している。ＣＰＵ１１は、システムバスであるＦＳ(Front Side)バス１２、高速のＩ／Ｏ装置用バスとしてのＰＣＩ(Peripheral Component Interconnect)バス１７、低速のＩ／Ｏ装置用バスとしてのＩＳＡ(Industry Standard Architecture)バス２５という３段階のバスを介して、各構成要素と相互接続されている。

ＦＳバス１２とＰＣＩバス１７は、メモリ／ＰＣＩチップと呼ばれるＣＰＵブリッジ(ホスト−ＰＣＩブリッジ)１４によって連結されている。このＣＰＵブリッジ１４は、メインメモリ１３へのアクセス動作を制御するためのメモリコントローラ機能や、ＦＳバス１２とＰＣＩバス１７との間のデータ転送速度の差を吸収するためのデータバッファ等を含んだ構成となっている。

メインメモリ１３は、ＣＰＵ１１の実行プログラムの読み込み領域として、あるいは実行プログラムの処理データを書き込む作業領域として利用される書き込み可能メモリであり、例えば、複数個のＤＲＡＭチップで構成され、例えば６４ＭＢを標準装備し、３２０ＭＢまで増設することが可能である。この実行プログラムには、ＯＳや周辺機器類をハードウェア操作するための各種ドライバ、特定業務に向けられたアプリケーションプログラム、ＢＩＯＳ(Basic Input/Output System：基本入出力システム)等のファームウェアが含まれる。

ビデオサブシステム１５は、ビデオに関連する機能を実現するためのサブシステムであり、ビデオコントローラを含んでいる。このビデオコントローラは、ＣＰＵ１１からの描画命令を処理し、処理した描画情報をビデオメモリに書き込むと共に、ビデオメモリからこの描画情報を読み出して、ＬＣＤ１６に描画データとして出力している。

ＰＣＩバス１７は、比較的高速なデータ転送が可能なバスであり、データバス幅を３２ビットまたは６４ビット、最大動作周波数を３３ＭＨｚ、６６ＭＨｚ、最大データ転送速度を１３２ＭＢ／秒、５２８ＭＢ／秒とする仕様によって規格化されている。このＰＣＩバス１７には、ＰＣＩ−ＩＳＡブリッジ１８、カードバスコントローラ１９等がそれぞれ接続されている。

カードバスコントローラ１９は、ＰＣＩバス１７のバスシグナルをカードスロット２０のインターフェースコネクタ(カードバス)に直結させるための専用コントローラであり、このカードスロット２０には、ＰＣカードを装填することが可能である。同図に示す例では、ＰＣカードとして、インターネットに接続して通信を行うためのネットワークカード２１が装着されている。ノートＰＣ本体１は、ネットワークカード２１を通じて、インターネットに接続されているメーカサーバ１００と通信が可能に構成されている。メーカサーバ１００は、ノートＰＣ本体１や電池パック３１の各種更新プログラム等を格納しており、ノートＰＣ本体１は、メーカサーバ１００から更新プログラムをダウンロード可能となっている。

ＰＣＩ−ＩＳＡブリッジ１８は、ＰＣＩバス１７とＩＳＡバス２５とのブリッジ機能を備えている。また、ＤＭＡコントローラ機能、プログラマブル割り込みコントローラ(ＰＩＣ)機能、プログラマブル・インターバル・タイマ(ＰＩＴ)機能、ＩＤＥ(Integrated Device Electronics)インターフェース機能、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)機能、ＳＭＢ(System Management Bus)インターフェース機能を備えると共に、リアルタイムクロック(ＲＴＣ)を内蔵している。

ＤＭＡコントローラ機能は、ＦＤＤ等の周辺機器とメインメモリ１３との間のデータ転送をＣＰＵ１１の介在なしに実行するための機能である。ＰＩＣ機能は、周辺機器からの割り込み要求(ＩＲＱ)に応答して、所定のプログラム(割り込みハンドラ)を実行させる機能である。ＰＩＴ機能は、タイマ信号を所定周期で発生させる機能である。また、ＩＤＥインターフェース機能によって実現されるインターフェースは、ＩＤＥハードディスクドライブ(ＨＤＤ)２３が接続される他、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２４がＡＴＡＰＩ(AT Attachment Packet Interface)接続される。このＣＤ−ＲＯＭドライブ２４の代わりに、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)ドライブのような、他のタイプのＩＤＥ装置が接続されても構わない。ＨＤＤ２３やＣＤ−ＲＯＭドライブ２４等の外部記憶装置は、例えば、ノートＰＣ本体１内の「メディアベイ」または「デバイスベイ」と呼ばれる収納場所に格納される。これらの標準装備された外部記憶装置は、ＦＤＤや電池パックのような他の機器類と交換可能かつ排他的に取り付けられる場合もある。

ＰＣＩ−ＩＳＡブリッジ１８にはＵＳＢポートが設けられており、このＵＳＢポートは、例えばノートＰＣ本体の壁面等に設けられたＵＳＢコネクタ２２と接続されている。

さらに、ＰＣＩ−ＩＳＡブリッジ１８は電源装置３０に接続されている。この電源装置３０は、電池パック３１、ＡＣアダプタ３２、充電器３３、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４などから構成される。電池パック３１は、ＳＢＳ規格に準拠したインテリジェント電池で、ノートＰＣ本体１に着脱可能なように構成されている。電池パック３１は、市場で交換部品または予備部品として単独で流通している。ＡＣアダプタ３２は、商用電源（図示せず）に接続される電源供給装置である。充電器３３は、ＡＣアダプタ３２から供給された直流電源によって電池パック３１を充電する。ＡＣアダプタ３２および電池パック３１から供給される電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４を経由してノートＰＣ内の各部へ供給される。

ＩＳＡバス２５は、ＰＣＩバス１７よりもデータ転送速度が低いバスである(例えば、バス幅１６ビット、最大データ転送速度４ＭＢ/秒)。このＩＳＡバス２５には、エンベデッド・コントローラ２６、ＢＩＯＳ等を格納するフラッシュＲＯＭ２７等が接続されている。

エンベデッド・コントローラ２６は、ノートＰＣの電源管理機能を担うものであり、電源装置３０を制御し、同時にＩＳＡバス２５、ＰＣＩ−ＩＳＡブリッジ１８、ＰＣＩバス１７、ＣＰＵブリッジ１４、ＦＳバス１２などを介して、ＣＰＵ１１、メインメモリ１３、およびノートＰＣ本体１を構成するその他のハードウェア要素と相互接続され、通信することが可能である。

図２は、本実施の形態が適用される電池パック３１、および当該電池パック３１の周辺に関わる構成の概略を示した図である。図２において、ＡＣアダプタ３２は、ノートＰＣ本体１の電源端子に接続が可能であり、交流電圧を直流電圧に変換する。充電器３３は、ＡＣアダプタ３２から入力された直流電圧を電池パック３１の充電に適した直流電圧に変換して出力する。充電器３３は、エンベデッド・コントローラ２６から入力される制御信号に従って動作し、定電圧制御および定電流制御が可能となっており、出力電圧または出力電流が設定電圧Ｖｃｈｇまたは設定電流Ｉｃｈｇのいずれかに一致するように動作する。

エンベデッド・コントローラ２６は、電池パック３１と通信して、電池パック３１が検出した電池セルの表面温度、電池電圧、充電電流、充電電力、放電電力、残容量等の情報を取得可能となっており、これらの情報に基づいて、充電器３３の動作を制御する。

電池パック３１は、充放電が行われる蓄電池の本体であり、複数の単セルからなる電池ブロック４１、電池パック３１を制御すると共にエンベデッド・コントローラ２６とコミュニケーション・ライン６２（CLOCKおよびDATAの２線）を介して通信を行う電池コントローラ４３、電池ブロック４１から充放電される充放電電流値を計測する電流測定回路４５、電池ブロック４１の出力電圧値を計測する電圧測定回路４７、放電保護スイッチＦＥＴ１、充電保護スイッチＦＥＴ２、およびヒューズ用スイッチＦＥＴ３等を備えている。

電池ブロック４１は、例えば２並列３直列の６セルで構成されるリチウム・イオン組電池である。電池ブロック４１の出力電圧値は、電源ライン６１、グランド・ライン６３を通り、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４へ出力される。電池ブロック４１の表面には、１個〜複数個のサーミスタなどの温度素子ＴＨが貼り付けられている。温度素子ＴＨの出力は、電池コントローラ４３のＴＨ１ポートに接続されている。

電流測定回路４５は、電池ブロック４１の充電電流および放電電流を検出して、電池コントローラ４３のＡ／Ｄ＃２ポートに出力する。電圧測定回路４７は、電池ブロック４１の出力電圧値、およびその各セルの出力電圧を検出して、電池コントローラ４３のＡ／Ｄ＃１ポートに出力する。

電源ライン６１には、それぞれｐ型ＭＯＳ−ＦＥＴで構成された放電保護スイッチＦＥＴ１、充電保護スイッチＦＥＴ２、およびヒューズＦＵＳＥが直列に接続されている。なお、ここでは、放電保護スイッチＦＥＴ１、充電保護スイッチＦＥＴ２として、ｐ型ＭＯＳ−ＦＥＴを使用しているが、ｎ型ＭＯＳ−ＦＥＴを使用することにしてもよい。放電保護スイッチＦＥＴ１には、ヒューズＦＵＳＥおよび電流検出回路４５を介して、６つのリチウム・イオン電池セルで構成された電池ブロック４１が直列に接続されている。電池ブロック４１からの放電電流および電池ブロック４１に対する充電電流は、電源ライン６１およびグランド・ライン６３で構成される充放電回路を通じてノートＰＣ本体１との間を流れる。かかる充放電回路は、電池ブロック４１に対する充放電パスを形成する。充電保護スイッチＦＥＴ２および放電保護スイッチＦＥＴ１は、通常状態でＯＮとなっており、エラー（異常）検出時に、電池コントローラ４３によりＯＦＦとされる。

また、電源ライン６１には、ヒューズＦＵＳＥの近傍に設けられた電熱線Ｒとｎ型ＭＯＳ−ＦＥＴで構成されたヒューズ用スイッチＦＥＴ３の直列回路が接続されている。ヒューズ用スイッチＦＥＴ３は、通常状態でＯＦＦとなっており、エラー検出時に、電池コントローラ４３によりＯＮとされる。

電池コントローラ４３は、８〜１６ビット程度のＣＰＵの他に、フラッシュメモリ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、タイマ、インターフェース回路などを備えた集積回路であり、フラッシュメモリ５１やＲＯＭ５２に格納されたプログラムを実行して、電池パック３１の各部を制御したり、エンベデッド・コントローラ２６と通信を行う。

電池コントローラ４３は、電圧測定回路４７、電流測定回路４５から出力された測定結果であるアナログ信号を取得するアナログ入力端子Ａ−Ｄ＃１、Ａ−Ｄ＃２を備える。電池コントローラ４３は、これらの測定結果を内部でＡ/Ｄ(Analog to Digital)変換して処理し、電池電圧、セル電圧、充電電流、充電電力、放電電力、残容量、放電回数などの情報を把握している。把握された電池に関わる情報は、通信経路であるコミュニケーション・ライン６２を介し、ＳＢＳで定められたプロトコルによってノートＰＣ本体１側のエンベデッド・コントローラ２６に送信される。

また、電池コントローラ４３は、充電保護スイッチＦＥＴ２および放電保護スイッチＦＥＴ１をオン／オフ制御する信号を出力するアナログ出力端子Ｃ−ＣＴＬおよびＤ−ＣＴＬと、ｎ型ＭＯＳ−ＦＥＴで構成されたヒューズ用スイッチＦＥＴ３のＯＮ／ＯＦＦを制御する信号を出力するＦ−ＣＴＬ端子を備えている。電池コントローラ４３は、ヒューズ用スイッチＦＥＴ３をオンにして、ヒューズＦＵＳＥの近傍にある電熱線Ｒに電流を流し、ヒューズＦＵＳＥを溶断することができる。

また、電池コントローラ４３は、ＤＡＴＡ端子を通じてコミュニケーション・ライン６２がノートＰＣ本体１のエンベデッド・コントローラ２６に接続され、電池コントローラ４３とエンベデッド・コントローラ２６との間での通信が可能になっている。コミュニケーション・ライン６２にはクロック・ラインも含まれている。電池コントローラ４３は、エンベデッド・コントローラ２６に対して充電器３３に設定する設定電流Ｉｃｈｇおよび設定電圧Ｖｃｈｇを送り、エンベデッド・コントローラ２６はこの設定値を充電器３３にセットし、充電器３３の動作を開始させたり停止させたりする。

また、電池コントローラ４３は、過電流安全保護機能、過電圧安全保護機能、および低電圧安全保護機能等を備え、電圧測定回路４７および電流測定回路４５の測定結果から電池ブロック４１のエラー（異常）を検出した場合に、充電保護スイッチＦＥＴ２および／または放電保護スイッチＦＥＴ１をＯＦＦしたり、ヒューズ用スイッチＦＥＴ３をＯＮする。電池コントローラ４３は、フラッシュメモリ５１に格納したＦ／Ｗを更新Ｆ／Ｗに書き換え可能となっている。

図３は、フラッシュメモリ５１のメモリ構成例を示す図である。フラッシュメモリ５１は、同図に示すように、各種Ｆ／Ｗ（アルゴリズム、閾値等）が格納されるＦ／Ｗ格納領域７０と、データが格納されるデータ格納領域８０とを備えている。

Ｆ／Ｗ格納領域７０には、ノートＰＣ本体１側とのデータ通信や電池の容量検出等の基本機能を実行するための基本機能Ｆ／Ｗ（以下「基本機能」と称する）７１と、電池パック３１の内部ショートのエラー検出を実行するための第１のエラー検出機能Ｆ／Ｗ（以下、「第１のエラー検出機能」と称する）７２と、電池ブロック４１のセルインバランスのエラー検出を実行するための第２のエラー検出機能Ｆ／Ｗ（以下、「第２のエラー検出機能」と称する）７３、電池ブロック４１の過電圧のエラー検出を実行するための第３のエラー検出機能Ｆ／Ｗ（以下、「第３のエラー検出機能」と称する）７４等が格納されている。

データ格納領域８０には、第１のエラー検出機能７２でエラーが検出された場合にセット（ＯＮ）される第１のＥｒｒｏｒ Ｆｌａｇ８１、第２のエラー検出機能７３でエラーが検出された場合にセットされるＥｒｒｏｒ Ｆｌａｇ８２、第３のエラー検出機能７４でエラーが検出された場合にセットされる第３のＥｒｒｏｒ Ｆｌａｇ８３、Ｆ／Ｗのバージョン情報８４、充放電回数やＦ／Ｗのアップデート回数等の履歴データ８５、キャリブレーションデータ８６、製品番号、製造番号等が格納される。

電池コントローラ４３は、第１のエラー検出機能７２を実行して、エラー検出した場合、第１のＥｒｒｏｒ Ｆｌａｇ８１をセットした後、安全保護機能を動作させ、充電保護スイッチＦＥＴ２および／または放電保護スイッチＦＥＴ１をオフにし、Ｅｒｒｏｒ Ｓｔａｔｕｓ（エラー情報：エラーの内容、動作させた安全保護機能の種類、セットしたＥｒｒｏｒ Ｆｌａｇの情報を含む）をエンベデッド・コントローラ２６に通知する。

同様に、電池コントローラ４３は、第２のエラー検出機能７３を実行して、エラー検出した場合、第２のＥｒｒｏｒ Ｆｌａｇ８２をセットした後、安全保護機能を動作させ、充電保護スイッチＦＥＴ２および／または放電保護スイッチＦＥＴ１をオフにし、Ｅｒｒｏｒ Ｓｔａｔｕｓをエンベデッド・コントローラ２６に通知する。第１、第２のＥｒｒｏｒ Ｆｌａｇ８１，８２は、リセット可能になっている。

他方、電池コントローラ４３は、第３のエラー検出機能７４を実行して、エラー検出した場合、第３のＥｒｒｏｒ Ｆｌａｇ８３をセットした後、安全保護機能を動作させ、ヒューズ用スイッチＦＥＴ３をオンにしてヒューズＦＵＳＥを溶断し、Ｅｒｒｏｒ Ｓｔａｔｕｓをエンベデッド・コントローラ２６に通知する。第３のエラー検出機能７４で検出するエラーは、ヒューズＦＵＳＥを溶断して電池パック３１を恒久的に使用不可とするもので、第３のＥｒｒｏｒ Ｆｌａｇ８３はリセット不可となっている。リセット可能な安全保護機能を動作させるエラーを第１種のエラーと称し、リセット不可な安全保護機能を動作させるエラーを第２種のエラーと称する。例えば、第１種のエラーは、バグや閾値の誤りがある可能性のあるＦ／Ｗ（例えば、製造メーカ独自のエラー検出方式を採用したＦ／Ｗ）で検出されたエラーである。第２種のエラーは、バグや閾値の誤りがある可能性の低いＦ／Ｗ（例えば、バッテリ業界で確立されているエラー検出方式を採用したＦ／Ｗ）で検出されたエラーである。本実施の形態のエラーの種類、および第１、第２種のエラーの種類はその一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

図４は、ＲＯＭ５２のメモリ構成例を示す図である。ＲＯＭ５２には、同図に示すように、フラッシュメモリ５１のＦ／Ｗのアップデートを実行するためのＦ／Ｗアップデート・プログラム９１、第１のエラー検出機能７２や第２のエラー検出機能７３でエラーが検出された場合において、Ｆ／Ｗを更新する際に、エラーの再チェックを実行するためのエラー再チェック・プログラム９２等が格納されている。

第１、第２のエラー検出機能７２、７３は、通常時のエラー検出に使用されるものであり、微細な現象の前兆を捕らえてエラーを検出するため、検出に時間がかかる。これに対して、エラー再チェック・プログラム９２は、第１のエラー検出機能７２や第２のエラー検出機能７３のエラー検出アルゴリズムに比して簡潔なアルゴリズムになっている。第１、第２のエラー検出機能７２、７３でエラー検出後、エラーの現象が起きているとすると症状が進んでいるので、エラー再チェック・プログラム９２による短時間のチェックでエラーの検出ができ、短時間で明らかな異常が検出できない場合は、第１，第２のエラー検出機能７２、７３でのエラー検出の誤検出と判断する。

例えば、電池ブロック４１の内部ショートエラーが起きると、急激に特定のセルの電圧が低下するが、その前兆として緩やかな電圧低下が起きるので、第１のエラー検出機能７２では、その緩やかな低下を長時間のモニタによって検出する。第１のエラー検出機能７２による内部ショート検出後、真のエラーであればセル間の電圧差が拡大するので、エラー再チェック・プログラム９２では、セル間の電圧差を確認して、真のエラーか否かを判断する。

図５は、図１および図２に示す電池パック３１のフラッシュメモリ５１に格納されるＦ／Ｗの更新手順の概略を説明するためのフローである。以下の説明では、フラッシュメモリ５１に格納されている第１のエラー検出機能７２（図３参照）でエラーを検出した後、フラッシュメモリ５１のＦ／Ｗを更新する手順を一例として説明する。

電池パック３１では、まず、電池コントローラ４３は、フラッシュメモリ５１に格納されている第１のエラー検出機能７２を実行してエラーを検出した場合には（ステップＳ１）、フラッシュメモリ５１の第１のＥｒｒｏｒ Ｆｌａｇ８１をセットする（ステップＳ２）。電池コントローラ４３は、安全保護機能を動作させて（ステップＳ３）、放電保護スイッチＦＥＴ１および／または充電保護スイッチＦＥＴ２をＯＦＦにし、Ｅｒｒｏｒ ＳｔａｔｕｓをノートＰＣ本体１のエンベデッド・コントローラ２６に通知する（ステップＳ４）。

ノートＰＣ本体１では、エンベデッド・コントローラ２６は、ＣＰＵ１１およびビデオシステム１５を介して、ＬＣＤ１６に電池パック３１のエラーを表示する（ステップＴ１）。そして、エンベデッド・コントローラ２６は、第１のエラー検出機能７２の対策が施された更新Ｆ／ＷのアップデートをＣＰＵ１１に要求する。

ＣＰＵ１１は、ネットワークカード２１を介して、メーカサーバ１００にアクセスし、第１のエラー検出機能７２の対策が施された更新Ｆ／Ｗがあるか否かを確認する（ステップＴ２）。メーカサーバ１００に更新Ｆ／Ｗがある場合には、ＣＰＵ１１は、メーカサーバ１００から更新Ｆ／Ｗのダウンロードを開始して、メインメモリ１３に格納する（ステップＵ１、Ｔ３）。そして、エンベデッド・コントローラ２６は、電池パック３１の認証（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ）を行う。この認証では、（１）電池パック３１が純正の電池パックであり、（２）純正の電池パックである場合に、更新Ｆ／Ｗがこの電池パック３１用のものであるかを確認し、（１）、（２）の確認ができた場合に認証成功とする。認証後、電池パック３１の電池コントローラ４３に更新Ｆ／Ｗの転送を開始し（ステップＴ４）、まず、更新Ｆ／Ｗのヘッダ（Ｔｏｐ ３２Ｂｙｔｅｓ ｏｆ Ｎｅｗ Ｆ／Ｗ）を転送する。このヘッダには、セットされたＥｒｒｏｒ Ｆｌａｇのリセット要求が含まれている。

電池コントローラ４３は、更新Ｆ／Ｗのヘッダを受信すると、フラッシュメモリ５１に格納されているエラー再チェック・プログラム９２を実行して、エラーを再チェックし（ステップＳ５）、エラーがある場合には、エンベデッド・コントローラ２６に、更新Ｆ／Ｗのアップデートの停止を要求し（ステップＳ６）、エンベデッド・コントローラ２６は、更新Ｆ／Ｗの転送を停止する。他方、電池コントローラ４３は、エラーがない場合には、誤検出と判断して、フラッシュメモリ５１の第１のＥｒｒｏｒ Ｆｌａｇ８１をリセットする（ステップＳ７）。電池コントローラ４３は、エンベデッド・コントローラ２６に、更新Ｆ／Ｗのアップデートの継続を要求し（ステップＳ８）、エンベデッド・コントローラ２６は、残りの更新Ｆ／Ｗを電池コントローラ４３に転送する。電池コントローラ４３は、フラッシュメモリ５１のＦ／Ｗを更新Ｆ／Ｗに書き換え、その後、更新Ｆ／Ｗを実行して、安全保護動作をリセット（ＯＦＦしたＦＥＴをＯＮする）する（ステップＳ９）。これにより、電池パック３１が再び使用可能となる。

なお、フラッシュメモリ５１に格納されたＦ／Ｗを更新Ｆ／Ｗに書き換える場合は、Ｆ／Ｗ格納領域７０の全てのＦ／Ｗを書き換えてもよく、また、エラーを検出したＦ／Ｗのみを書き換えることにしてもよい。

上記実施の形態では、ノートＰＣ本体１で更新Ｆ／Ｗをメーカサーバ１００から自動的にダウンロードする例を示したが、ユーザまたはサービスマンがノートＰＣ１本体を使用して、手動（ユーザまたはサービスマンの操作）で更新Ｆ／Ｗをメーカサーバ１００からダウンロードすることにしてもよい。

また、更新Ｆ／Ｗをメーカサーバ１００からダウンロードする場合を説明したが、更新Ｆ／Ｗの入手方法はこれに限られるものではなく、更新Ｆ／Ｗを格納した記憶媒体（ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ等）から読み込むことにしてもよく、また、サービスマンが電池パック３１のＦ／Ｗを更新するための特殊なツールを使用して、フラッシュメモリ５１のＦ／Ｗを更新することにしてもよい。

また、ＲＯＭ５２に格納された再チェック・プログラム９２でエラーの再チェックを行い、誤検出と判断した場合に、フラッシュメモリ５１のＦ／Ｗを更新Ｆ／Ｗに書き換え、安全保護機能の動作をリセットすることとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、フラッシュメモリ５１のＦ／Ｗを更新Ｆ／Ｗに書き換えた後、更新Ｆ／Ｗでエラーの再チェックを行い、エラーが検出されなかった場合に、安全保護機能の動作をリセットすることにしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、電池パック３１では、フラッシュメモリ５１にＦ／Ｗを格納しており、電池コントローラ４３は、フラッシュメモリ５１に格納されたＦ／Ｗを実行して電池パック３１内のエラー検出を行い、エラーを検出した場合に、安全保護機能を動作させた後、エラーの再チェックを行い、エラーが検出されなかった場合には、誤検出と判断して、フラッシュメモリ５１に格納されているＦ／Ｗを、更新Ｆ／Ｗに書き換え、安全保護機能の動作をリセットすることとしたので、Ｆ／Ｗのバグや不適切な閾値等の不具合で安全保護機能を動作させて電池パックが使用不可となった場合に、その使用を回復することが可能となると共に、更新されたファームウェアによる正常な動作を提供することが可能となる。

また、電池コントローラ４３は、Ｆ／Ｗでエラーを検出した場合には、そのエラー情報をノートＰＣ本体１に通知し、ノートＰＣ本体１では、通知されたエラー情報に対応した更新Ｆ／Ｗがある場合には、当該更新Ｆ／Ｗを電池コントローラ４３に転送し、再チェックでエラーが検出されなかった場合に、フラッシュメモリ５１に格納されているＦ／Ｗを、更新Ｆ／Ｗに書き換えることとしたので、自動的にフラッシュメモリ５１のＦ／Ｗを更新することが可能となる。

また、電池コントローラ４３は、ＲＯＭ５２に格納された簡易的なアルゴリズムのエラー再チェック・プログラム９２を使用して、エラーの再チェックを行うこととしたので、高速にエラーの再チェックを行うことが可能となる。

また、電池コントローラ４３は、第１種のエラーが検出された場合には、リセット可能な安全保護機能を動作させる一方、第２種のエラーが検出された場合には、リセット不可の安全保護機能を動作させることとしたので、エラーの種類に応じて適切な処理を行うことが可能となる。

なお、上記した実施の形態では、ノート型ＰＣに搭載される電池パックについて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、情報機器、日用品、電動工具、輸送機器等の各種電子機器で使用される電池パックに適用可能である。

以上のように、本発明にかかる電池パック、そのファームウェア更新方法、および電池パックシステムは、情報機器、日用品、電動工具、輸送機器等の各種電子機器で使用される電池パックに有用である。

１ ノートＰＣ本体
１１ ＣＰＵ
１２ ＦＳ(Front Side)バス
１３ メインメモリ
１４ ＣＰＵブリッジ
１５ ビデオサブシステム
１６ ＬＣＤ
１７ ＰＣＩ(Peripheral Component Interconnect)バス
１８ ＰＣＩ−ＩＳＡバス
１９ カードバスコントローラ
２０ カードスロット
２１ ネットワークカード
２２ ＵＳＢコネクタ
２３ ＨＤＤ
２４ ＣＤ／ＲＯＭドライブ
２５ ＩＳＡ(Industry Standard Architecture)バス
２６ エンベデッド・コントローラ
２７ フラッシュＲＯＭ
３０ 電源装置
３１ 電池パック
３２ ＡＣアダプタ
３３ 充電器
３４ ＤＣ−ＤＣコンバータ
４１ 電池ブロック
４３ 電池コントローラ
４５ 電流測定回路
４７ 電圧測定回路
５１ フラッシュメモリ
５２ ＲＯＭ
６１ 電源ライン
６２ コミュニケーション・ライン
６３ グランド・ライン
７０ Ｆ／Ｗ格納領域
８０ データ格納領域
１００ メーカサーバ
ＴＨ 温度素子
ＦＥＴ１ 放電保護スイッチ
ＦＥＴ２ 充電保護スイッチ
ＦＥＴ３ ヒューズ用スイッチ

Claims (10)

1. 電子機器に装着され、かつ、当該電子機器とデータ通信可能に構成されており、二次電池を備えた電池パックであって、
   ファームウェアを格納する書き換え可能な不揮発性メモリと、
   前記不揮発性メモリに格納されたファームウェアを実行して前記電池パック内のエラー検出を行い、エラーを検出した場合に、安全保護機能を動作させるエラー検出手段と、
   前記不揮発性メモリに格納されているファームウェアを、更新ファームウェアに書き換えるファームウェア書換手段と、
   前記エラー検出手段で検出されたエラーの再チェックを行うエラー再チェック手段と、
   前記エラー再チェック手段でエラーが検出されなかった場合に、前記安全保護機能の動作をリセットする安全保護機能リセット手段と、
   を備えたことを特徴とする電池パック。
2. 前記ファームウェア書換手段は、前記エラー再チェック手段でエラーが検出されなかった場合に、前記不揮発性メモリに格納されているファームウェアを、前記更新ファームウェアに書き換えることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記不揮発性メモリは、エラーフラグを格納しており、
   前記エラー検出手段でエラーが検出された場合に、前記不揮発性メモリのエラーフラグをセットし、前記エラー再チェック手段でエラーが検出されなかった場合に、当該エラーフラグをリセットするフラグ設定手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池パック。
4. 前記エラー検出手段でエラーが検出された場合に、エラー情報を前記電子機器に通知するエラー通知手段を備え、
   前記電子機器では、通知されたエラー情報に対応した更新ファームウェアがある場合には、当該更新ファームウェアを前記電池パックに転送し、
   前記ファームウェア書換手段は、前記エラー再チェック手段でエラーが検出されなかった場合に、前記不揮発性メモリに格納されているファームウェアを、前記電子機器から転送される更新ファームウェアに書き換えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の電池パック。
5. 前記安全保護機能の動作は、前記二次電池の充放電パスの一部を形成するスイッチ素子で充放電パスを遮断する動作であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の電池パック。
6. エラー再チェック・プログラムを格納するＲＯＭを備え、
   前記エラー再チェック手段は、前記ＲＯＭに格納されているエラー再チェック・プログラムを実行して、前記エラー検出手段で検出されたエラーの再チェックを行うことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の電池パック。
7. 前記ＲＯＭに格納される再チェック・プログラムのエラー検出アルゴリズムは、前記不揮発性メモリに格納されるファームウェアのエラー検出アルゴリズムに比して簡潔であることを特徴とする請求項６に記載の電池パック。
8. 前記エラー検出手段は、第１種のエラーが検出された場合には、リセット可能な安全保護機能を動作させる一方、第２種のエラーが検出された場合には、リセット不可の安全保護機能を動作させ、
   前記エラー再チェック手段は、前記エラー検出手段で第１種のエラーが検出された場合に、当該第１種のエラーの再チェックを行い、
   前記ファームウェア書換手段は、前記エラー再チェック手段で第１のエラーが検出されなかった場合に、前記不揮発性メモリに格納されているファームウェアを、更新ファームウェアに書き換え、
   前記安全保護機能リセット手段は、前記エラー再チェック手段で第１種のエラーが検出されなかった場合に、前記安全保護機能の動作をリセットすることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の電池パック。
9. 電子機器に装着され、かつ、当該電子機器とデータ通信可能に構成されており、二次電池を備えた電池パックのファームウェア更新方法であって、
   不揮発性メモリに格納されたファームウェアを実行して、電池パック内のエラー検出を行い、エラーが検出された場合に、安全保護機能を動作させるエラー検出工程と、
   前記エラー検出工程で検出されたエラーの再チェックを行うエラー再チェック工程と、
   前記不揮発性メモリに格納されているファームウェアを、更新ファームウェアに書き換えるファームウェア書換工程と、
   前記エラー再チェック工程でエラーが検出されなかった場合に、前記安全保護機能の動作をリセットする安全保護機能リセット工程と、
   を含むことを特徴とする電池パックのファームウェア更新方法。
10. 電子機器と、当該電子機器に装着される二次電池を備えた電池パックとで構成され、互いにデータ通信可能に構成された電池パックシステムにおいて、
    前記電池パックは、
    ファームウェアを格納する書き換え可能な不揮発性メモリと、
    前記不揮発性メモリに格納されたファームウェアを実行して前記電池パック内のエラー検出を行い、エラーが検出された場合に、安全保護機能を動作させるエラー検出手段と、
    前記エラー検出手段でエラーが検出された場合に、エラー情報を前記電子機器に通知するエラー通知手段と、
    前記エラー検出手段で検出されたエラーの再チェックを行うエラー再チェック手段と、
    前記不揮発性メモリに格納されているファームウェアを、更新ファームウェアに書き換えるファームウェア書換手段と、
    前記エラー再チェック手段でエラーが検出されなかった場合に、前記安全保護機能の動作をリセットする安全保護機能リセット手段と、
    を含み、
    前記電子機器は、
    前記電池パックから通知されたエラー情報に対応した更新ファームウェアがある場合には、当該更新ファームウェアを前記電池パックに転送する更新ファームウェア転送手段と、
    を含むことを特徴とする電池パックシステム。

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