JP3549402B2

JP3549402B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP3549402B2
Application number: JP19547098A
Authority: JP
Inventors: 智園部
Original assignee: Ｎｅｃトーキン栃木株式会社
Priority date: 1998-07-10
Filing date: 1998-07-10
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2018-07-10
Also published as: US6069468A; JP2000030757A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウムイオン電池等を用いた電池パックに関し、各電池の固有情報を有するとともに、各電池の状態を記憶するとともに電池の充放電を適切に制御することができる充電制御装置を有する電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型の電子機器が広く使われており、これらの電源として電池が用いられている。携帯電話、ノート型パソコン、カメラ一体型ビデオレコーダ等の電源としては、小型で大容量の密閉型電池であるニッケル水素電池、リチウムイオン二次電池等の非水電解液電池が用いられている。
【０００３】
電池使用機器においては、使用目的等に応じてニッケル−カドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の異なる種類の電池を用いた電池パックが使用される場合があり、それぞれの電池に適した方法で充放電を行うことが必要である。
【０００４】
また、同一の種類の電池であっても、電池の容量が異なったり、あるいは各電池を構成する活物質、あるいはその他の使用材料によって電池の特性が異なることがあり、それぞれの電池の種類を識別し、電池に合致した方法によって充電と放電を行うことが必要である。
【０００５】
そこで、各電池の種類と銘柄を識別する情報を記憶したＥＰＲＯＭメモリを備え、電池使用機器に電池を装着した場合には、記憶した情報に基づいて電池使用機器で使用可能な電池であるか否かを判別したり、あるいはそれぞれの電池に適合した方法で充放電を行うこと電池および電池使用携帯機器が特開平１０−９７８７５号として提案されている。
【０００６】
また、電池パックに電池の状態を記憶する記憶装置と、記憶装置を機器本体からアクセス制御するインタフェース回路を備えた携帯型電子機器が、特開平６−３１０１７９号公報、あるいは特開平７−２３０３４４号公報において提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の電池パックにおいては、電池固有情報を識別するための記憶装置を設けたり、電池状態を示す記憶装置を設けることが提案されているのみであり、電池パックの製造時から、電池の使用状態にわたり、電池を充分に管理することを提案した電池パックは提案されていない。
本発明は、電池パックの製造時における各種の試験を容易に行うとともに、試験結果をその後の電池パックの動作時の情報として使用することを可能とし、充放電容量、充放電電圧等の特性の異なる電池パックに共用することが可能である電池パックの充分な管理が可能な電池パックを提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、二次電池を設けた電池パックにおいて、電池パックの固有情報および電池パックの動作状態の情報を記憶する書き換え可能な記憶装置、動作状態を試験モードと通常モードに切り替える動作モード切換手段を有し、試験モードにおいては、書き換え可能な記憶装置に記憶された固有情報および電池パックの動作状態の情報を書き換えを可能とし、動作モードにおいては電池の固有情報の書き換えを不可能とした電池パックである。
また、書き換え可能な記憶装置が電気的に書き換え可能な不揮発メモリである前記の電池パックである。
表示装置を備え、表示装置は試験モードでは常時点灯、もしくは点滅して試験モードであることを表示する前記の電池パックである。
表示装置には、動作モードで機能する点灯スイッチを有し、点灯スイッチによる指示の際のみ、電池の動作状態を表示する前記に記載の電池パックである。
【０００９】
表示装置は、動作モードで機能する点灯スイッチを有し、点灯スイッチによる動作指示の際のみ、電池の状態を表示する前記の電池パックである。
書き換え可能な記憶装置は、電池パック毎に定められる、電池パックを構成する個々の電池の充放電容量、過充電保護電圧、過放電保護電圧、収納した電池の個数、および電池の直並列結線情報の少なくともいずれかを含む固有情報の群を少なくとも１個記憶している前記の電池パックである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明の電池パックは、外部からインタフェースを通じて電池パック内に設けた動作モード切換手段によって試験モードと通常モードに切り換えるものであり、試験モードでは、各種の試験結果を表示装置に表示し、記憶装置に記録するとともに、インタフェースを介して外部へ取り出し、試験装置、プリンタ等に出力することができる。また、通常モードでは、電池の通常の充放電の制御を行い、通常モードでは試験モードで記憶された個々の電池毎に付与された固有情報の書き換えを不可能としたものである。その結果、電池パックの使用機器側では、使用可能な電池パックであるか否かの確認を確実に行うことができ、また電池の残存容量、動作可能時間等の情報を表示装置あるいは電池使用機器側において表示を行うことができる。
【００１１】
以下に、図面を参照して本発明を説明する。
図１は本発明の一実施例を説明するブロック図である。
電池パック１は、少なくとも１個の電池２を有し、電池パック着脱機構によってパソコン等に電池使用機器に取り付けられる。
電池パック１には、正極側および負極側の電源端子３、４を有し、電池パックへの充電電流の供給と電池使用機器への電流の供給を行っている。また、電池パックには、外部機器との情報交換を行うシステムバス５を有し、インタフェース６を介して電池パックと外部機器との情報交換を行うことができる。
【００１２】
電池パック１は、主制御手段７を有しており、主制御手段７は、発光ダイオード等から構成された表示装置８、書き換え可能な記憶装置９に結合されている。書き換え可能な記憶装置９には、ＥＥＰＲＯＭで構成された記憶装置９を使用することができる。
【００１３】
また、電池に直列に設けた電流検出抵抗１０の両端の電圧が供給される電流検出手段１１の出力が主制御手段７に供給され、電流検出手段によって検出された充電電流の積算によって充電された電池容量を演算するとともに、放電時の電流の積算によって放電した容量を演算し、充電された電池容量と放電した電池容量の差から残存電池容量が演算される。演算した残存電池容量は、記憶装置９に保存されるとともに、表示装置８によって電池容量が表示される。
電池パックは、電池電圧監視回路１２、充放電制御回路１３を有しており、電池の充放電時の電圧の監視と、充放電時の電圧および電流の制御を行っている。
【００１４】
図２は、主制御手段の主要な構成を説明する図である。
主制御手段７は、充電時に電池に流れた電流値を積算して、電池に充電された電気量を求める充電電気量積算手段Ａ１、電池の放電時に流れた電流の積算により放電電気量を求める放電電流積算手段Ａ２、充電電気量と放電電気量の差から電池の残存容量を求める残存容量演算手段Ａ３、残存容量と電池の放電電流から使用可能時間を求める使用可能時間演算手段Ａ４、満充電までの時間を演算する充電所要時間演算手段Ａ５、電池パックの各種の試験を行う試験モードと電池パックの通常の使用モードとに動作モードを切り替える動作モード切替手段Ａ６、試験モードにおいて、試験結果を表示装置あるいは外部のプリンタ等の機器に出力する試験結果出力手段Ａ７、書き換え可能記憶装置のデータを書き換える記憶装置管理手段Ａ８、充放電制御回路の制御を行う充放電制御手段Ａ９を有している。
【００１５】
本発明の電池パックの動作について説明する。
電池使用機器においては、使用目的に適した電池であるか否かを確認することが必要であるので、電池パックを接続した機器側から使用可能な電池であるか否かを識別することが求められる。
【００１６】
そこで、電池パックの製造時には、電池パックの設計容量、設計電圧、製造年月日、電池の種類、電池パックを構成する個々の電池の容量等の情報等の固有情報を電池パック内に記録し、電池パック使用時には、電池使用機器側からそれらの固有情報を読み出して、適切な電池であるかを判断することが必要となる。
【００１７】
ところが、これらの各電池パックの固有情報は、電池使用者において誤って書き換えられたりすることがないようにすることが必要であり、固有情報の記録、あるいは書き換えは、製造時あるいは保守時に試験モードに切り換えた場合にのみ書き換えることが必要である。
【００１８】
試験モードへの切換は、使用中に誤って試験モードへ切り替わることを防止するためには、外部から秘匿性の高いコマンドの入力、あるいは特定の電気回路等を用いて行うことが必要である。電池パックの電池使用機器への抜き差し等のチャタリングノイズにより簡単に試験モードに切り換わることがないような対策が必要である。
【００１９】
例えば、２個以上のデータからなる特定のデータ群が書き込まれた後に、特定のタイミングで同じデータ群あるいは別な特定のデータ群が書き込まれたときのみ試験モードに移行する方法が挙げられる。
試験モードでは、以下の表に一例を挙げるような電池パックの試験を行い、試験データをインタフェースを通じて外部へ取り出し、プリンタ、外部電源、電池使用機器等にデータを転送して、印字、あるいはそれぞれの機器での利用等が可能となる。
【００２０】
【表１】

【００２１】
また、試験モードでは、表示装置に試験結果を表示しても良い。
試験モードの状態で出荷される等の不都合を回避するために、試験モードにおいては、表示装置の発光ダイオード等を点灯、あるいは点滅して試験モードであることを表示し、試験モードを終了して動作モードに切り換えた場合のみに、表示装置の発光ダイオード等を消灯することが好ましい。このような構成により試験モードであるか動作モードであるかを判別することが容易となり、試験モードで出荷されることを確実に防止することができる。
【００２２】
図３は、書き換え可能な記憶装置を説明する図である。
電池パックの製造後に、最初に試験モードによって動作し、機種選択データの入力が要求され、それにしたがって、機種選択データを入力すると、固有情報領域Ｂ１内の固有情報データ領域Ｂ２に設けられた機種別情報領域Ｂ３の機種別情報管理手段Ｂ４によって、機種選択データ領域Ｂ５から、電池パックのそれぞれの機種に対応した電池パックを構成する個々の電池の特性、充放電容量、充放電電圧、充放電電流、過充電保護電圧、過放電保護電圧、収納した電池の個数、および電池の直並列結線情報等のデータ等が機種別に選択されて、固有情報領域Ｂ１内の動作モード用固有情報記憶領域Ｂ６に記憶されて以後の電池パックの動作において利用される。
【００２３】
このように、機種毎に異なる多数のデータを記憶し、試験モードでの機種の選択をするのみで、電池パックに収容する電池の種類、数、直並列接続方法の違い等により特性が異なる多数の電池パックを、共通の制御方法によって動作させることが可能となる。
【００２４】
さらに、試験モードにおいて、先に表１に示した初期動作１、初期動作２によって測定した電流と、電池パック内の電流検出手段によって測定した電流から求められる電流差分等の電池の動作に必要とするデータも動作モード用固有情報記憶領域Ｂ６に同様に記憶させて電池パックの動作モードにおいて使用することができる。
【００２５】
また、通常の動作モードでは、図１に示すように、充放電時に電池に流れる電流を電池に直列に設けた電流検出抵抗１０の両端の電圧で、検出し電流検出手段１１の出力を主制御手段１２に供給され、主制御手段において充電電気量積算手段Ａ１、放電電流積算手段Ａ２、残存容量演算手段Ａ３等によって、残存容量を表示装置において表示する。さらに、使用可能時間演算手段Ａ４、あるいは充電所要時間演算手段Ａ５の出力を表示装置において表示することができ、これらの演算結果を記憶装置９において記録することができる。
【００２６】
また、記憶装置、および主制御手段等の動作用電源が電池から供給されても良いが、充電用電源等の電源が接続されている場合、あるいは電池使用機器に電灯線から電流が供給されている場合は主制御手段に設けた外部電源切換手段によって電源を切り替えても良い。
【００２７】
主制御手段は、通常の動作モードでは、３２ｋＨｚ程度のクロック周波数の低速モードで動作し、電流、電圧のいずれかの検出時、あるいは電池使用機器との通信を行う際には、２ＭＨｚ程度のクロック周波数の高速モードで動作させて処理速度を変えることで消費電力を低減させることが可能となる。
【００２８】
また、電流検出手段への電流供給も主制御手段が電流を検出する場合のみ電流を供給することにより消費電力を低減させることができ、また電池電圧が所定の電圧以下になると、主制御手段の動作を停止させ、電池電圧監視回路、あるいは充放電制御回路の電池保護部分のみを動作させることによって消費電力を減少させることができる。
記憶装置はＥＥＰＲＯＭで構成されているので、記憶装置に記憶された状態情報は、電池パックが使用機器から取り外されて放置され、電池パックの容量がなくなった状態でも保存される。
【００２９】
また、充電の際には、電池電圧監視手段によって測定した電圧、電池電流測定手段によって測定した電流および、記憶された電池の特性の応じた充電パターンを充放電制御手段を動作させて電池に応じた適正な充電を行うことができる。
【００３０】
本発明の電池パックにおける主制御手段等の動作は、電池パックの使用機器に取り付けられた状態で動作をするものであり、電池使用機器に電池パックが装着されたとき、電池使用機器側から電池パックの記憶装置より電池の状態情報を読み込むことにより、電池パックの電池残存容量、電池の種類等の情報を認識でき、これをもとに装着された電池パックによる動作可能時間を所定の演算を行って求めるものであるが、電池の残存容量の表示等は、電池使用機器から取り外した状態でも、電池パックに設けた表示用のスイッチの操作によって表示されるようにすることが好ましい。
【００３１】
また、本発明の電池パックと電池使用機器の間の通信は、機器間の通信において用いられているように命令コードとアドレス等を組み合わせた信号によって行うが、通信の際には、制御コード、パリティビットの付加等により、ノイズ等の外乱によるデータの送受信の誤りを防止することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、二次電池を内蔵する電池パックにおいて、電池パックの動作モードを試験モードと通常モードに切り換える切り換え手段を設け、試験モードにおいては、電池の各種の試験を行い、書き換え可能な記憶装置に記憶された電池の固有情報および状態の情報の両者を書き換え可能とし、通常モードにおいては、固有情報の書き換えを不可能としたので、電池パックの製造、保守時の試験が容易に行えるとともに、電池パックの残存容量の認識を速やかに行うことができる。
また、記憶装置に機種別の固有情報を記憶したので、機種別の固有情報の選択するのみで、容易に機種に応じた動作モードとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例を説明するブロック図である。
【図２】図２は、主制御手段の主要な構成を説明する図である。
【図３】図３は、書き換え可能な記憶装置を説明する図である。
【符号の説明】
１…電池パック、２…電池、３，４…電源端子、５…システムバス、６…インタフェース、７…主制御手段、８…表示装置、９…記憶装置、１０…電流検出抵抗、１１…電流検出手段、１２…電池電圧監視回路、１３…充放電制御回路、Ａ１…充電電気量積算手段、Ａ２…放電電流積算手段、Ａ３…残存容量演算手段、Ａ４…使用可能時間演算手段、Ａ５…充電所要時間演算手段、Ａ６…動作モード切替手段、Ａ７…試験結果出力手段、Ａ８…記憶装置管理手段、Ａ９…充放電制御手段、Ｂ１…固有情報領域、Ｂ２…固有情報データ領域、Ｂ３…機種別情報領域、Ｂ４…機種別情報管理手段、Ｂ５…機種選択データ領域、Ｂ６…動作モード用固有情報記憶領域

Claims

二次電池を設けた電池パックにおいて、電池パックの固有情報および電池パックの動作状態の情報を記憶する書き換え可能な記憶装置、動作状態を試験モードと通常モードに切り替える動作モード切換手段を有し、試験モードにおいては、書き換え可能な記憶装置に記憶された固有情報および電池パックの動作状態の情報を書き換えを可能とし、動作モードにおいては電池の固有情報の書き換えを不可能としたことを特徴とする電池パック。
書き換え可能な記憶装置が電気的に書き換え可能な不揮発メモリであることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
表示装置を備え、表示装置は試験モードでは常時点灯、もしくは点滅して試験モードであることを表示するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の電池パック。
前記表示装置には、動作モードで機能する点灯スイッチを有し、点灯スイッチによる指示の際のみ、電池の動作状態を表示することを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
書き換え可能な記憶装置は、電池パック毎に定められる、電池パックを構成する個々の電池の、充放電容量、過充電保護電圧、過放電保護電圧、収納した電池の個数、および電池の直並列結線情報の少なくともいずれかを含む固有情報の群を少なくとも１個記憶していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電池パック。