JP4013003B2 - バッテリーパック - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池の状態を監視する監視回路を有するバッテリーパックに関し、更に詳しくはバッテリーパックの電流が小さいときに、監視回路をスリープモードにして節電するバッテリーパックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型の電子機器、例えば携帯電話，ノートパソコン，カムコーダ，ＣＤプレイヤ等が広く用いられる。これらの電子機器の殆どには、充放電可能なバッテリーパックが装填されている。このバッテリーパックは、１個，直列又は並直列された複数の二次電池がパッケージされており、負荷としての電子機器へ給電する。
【０００３】
最近では、二次電池としてリチウムイオン電池が多用されている。このリチウムイオン電池は、作動電圧が高いこと、エネルギー密度が高いこと、放電電流が大きいこと、サイクル寿命が長いこと、メモリ効果がないこと、短時間の充電が可能なこと等の特長を持っている。このようにリチウムイオン電池は、数々の利点を備えているが、電池の短絡や充放電には、他の二次電池に比べて格別な注意が必要である。
【０００４】
例えば、電子機器や充電器等の外部機器からバッテリーパックが外されて単体となっているときに、電源端子（プラス端子，マイナス端子）がネックレス等で短絡されると、リチウムイオン電池が発熱し、破裂，発火する恐れがある。また、最大許容電流を越える過電流で放電すると、リチウムイオン電池の温度が異常に上昇し、回復不能に劣化したり，安全弁が作動して使用不能となる。
【０００５】
逆に、過電流で充電すると、電池温度が異常に上昇して電池寿命が短くなる。更に、有機電解液が分解してガスが発生したり、内部短絡の原因となる金属リチウムが生じる危険がある。
【０００６】
規定された充電停止電圧を越えて充電をすると、有機電解液の分解が起こり、前述したガスの発生や金属リチウムが析出する。また、この過充電によって、電池特性が大きく劣化したり、安全弁が作動したり、更にはリチウムイオン電池の破裂や発火を発生することがある。
【０００７】
逆に、規定された放電停止電圧を越えて放電すると、電極が劣化したり、有機電解液が分解したりする。また、この過放電によって、銅製の集電体やリード線の溶解を招き、リチウムイオン電池の性能低下や接触不良の原因となる。複数のリチウムイオン電池を直列に接続した場合に、各電池が一様に充電又は放電されずに、一部の電池だけが他の電池よりも充放電が早く進むこともある。
【０００８】
短絡，過電流，過充電，過放電等の異常事態を防止するために、リチウムイオン電池をパッケージしたバッテリーパックには、充放電制御回路（保護回路）が設けられている。この充放電制御回路は、各リチウムイオン電池の状態や電子機器の接続状態を監視する監視回路と、この監視回路からの信号でＯＮ・ＯＦＦし、充放電を規制するスイッチング回路とから構成されている。スイッチング回路は、充電停止用ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）と、放電停止用ＦＥＴとからなり、これらがリチウムイオン電池に直列接続されている。
【０００９】
監視回路は、測定部と、この測定部の信号から異常事態を判断し、スイッチング回路をＯＮ・ＯＦＦさせる判定部とから構成されている。判定部としては、コンパレータやマイクロコンピュータが用いられる。測定部には、リチウムイオン電池の電流を測定する電流測定回路，リチウムイオン電池の電圧を測定する電圧測定回路，リチウムイオン電池の発熱温度を測定する温度測定回路等がある。
【００１０】
例えば、マイクロコンピュータは、各測定回路からの測定信号に基づいて、過充電状態，過放電状態，過電流状態，発熱状態を判定する。過電流状態と発熱状態とは、充電中に発生するものと、放電中に発生するものとがある。マイクロコンピュータは、充電中に異常事態が発生した場合には、充電停止用ＦＥＴをＯＦＦにし、放電中に異常事態が発生したときには、放電停止用ＦＥＴをＯＦＦにする。
【００１１】
また、過電流を防止するために、スイッチング回路と直列にＰＴＣ素子を接続することも知られている。このＰＴＣ素子は、温度に応じて抵抗値が増大する正特性の温度係数を有する。電流が大きくなると発熱で温度が上がるため、抵抗値が極端に大きくなり、電流の流れを阻止する。温度が下がると、もとの抵抗値に戻るため、再度充放電が可能となる。
【００１２】
更に、測定部，マイクロコンピュータ，ＦＥＴが故障しても、充放電を確実に停止させるために、ヒューズが設けられている。このヒューズは、バッテリーパックの温度が異常に高くなったときや、過電流よりも相当大きな過大電流が流れたときに溶融して、電池と電源端子間とを断線させる。このヒューズは、最終的な保護手段であるため、いったん溶融すると、バッテリーパックを再使用することはできなくなる。
【００１３】
バッテリーパックは、外部機器との間で充放電するための一対の電源端子の他に、短絡を検出するための接続検出端子とが設けられている。これに対応して、外部機器にも、一対の電源端子，接続検出端子が設けられている。
【００１４】
バッテリーパックが例えば電子機器に正常に接続されると、電子機器のプラス端子とバッテリーパックのプラス端子が、そして電子機器のマイナス端子とバッテリーパックのマイナス端子とがそれぞれ接続される。正常の接続状態のときには、電子機器内ではプラス端子に接続検出端子が接続されているため、この接続検出端子が「Ｈ」となり、正常に接続されていないと「Ｌ」になる。
【００１５】
接続検出端子が「Ｈ」のときに、マイクロコンピュータは２個のＦＥＴをＯＮにして充放電を可能にし、「Ｌ」のときには２個のＦＥＴをＯＦＦにする。したがって、バッテリーパックが電子機器に装着されずに単体にあるときに、２個のＦＥＴがＯＦＦしているから、たとえバッテリーパックのプラス端子とマイナス端子とが接触しても短絡が起こることはない。
【００１６】
ノートパソコン等の電子機器では、バッテリーパックの電池残容量が少なくなって充分な給電ができなくなると、入力中のデータが消失する。そこで、最近では、通信端子を備え、電子機器との間で通信を行うようにしたインテリジェントバッテリーと呼ばれるバッテリーパックが市販されている。バッテリーパックのマイクロコンピュータは、電子機器からの要求に応じて電池の状態（電池電圧，放電電流、電池残容量，放電の可否等）のデータを電子機器に送っている。電子機器では、電池残容量を確認し、電子機器が正常に作動されなくるおそれがあるときに、警告表示をしたり、あるいは自動的にデータのパックアップを取っている。
【００１７】
ところで、監視回路は、電子機器や充電器等の外部機器に接続されているときは勿論であるが、外部機器に接続されずに単体となっているときでも作動している。監視回路は、その回路構成によっても異なるが、例えば６ｍＡ程度の電流が流れている。この監視回路で使用する電力は内部消費電力であるから、その分バッテリーパックの使用時間が短くなる。
【００１８】
そこで、外部機器の接続を検出するための接続検出端子と、外部機器との間で通信をするための通信端子の電圧とに応じて、監視回路の動作モードを設定する方法が知られている（特開平８−３０８１２１号公報）。動作モードには、ノーマルモードと低消費電力モードとがある。このノーマルモードでは、電圧測定回路，電流測定回路，温度測定回路に給電して測定を行うが、低消費電力モードでは測定を中止するために各回路に給電しない。この方法は、外部機器に接続されていないとき、又は接続されているが外部機器からの通信がないときに、低消費電力モードにセットし、バッテリーパック内で消費される電流を小さくして節電するものである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の方法は、通信の有無で外部機器の動作状態を判断して動作モードを設定するものである。したがって、通信機能がない外部機器に接続した場合は、低消費電力モードとなる。この場合は、各測定回路が作動しないから、二次電池の状態を監視することができなくなる。結局、この方法を実施したバッテリーパックは、通信機能がない外部機器に使用することができない。
【００２０】
また、従来の方法は、低消費電力モード中は、電圧や電流等の測定をしないから、二次電池に異常事態が発生してもこれを検出することができない。したがって、この異常事態を電子機器に通信したり、あるいはスイッチング回路をＯＦＦにしたりする等の適切な対処を行うことができない。
【００２１】
現在の電池残容量を正確に計算するには、低消費電力モードの電流を測定して放電容量を求めることが必要である。しかし、従来の方法では、低消費電力モードでは電流測定回路がＯＦＦするから、電池残容量を正しく求めることができない。
【００２２】
本発明は、通信機能がない外部機器に対しても利用することができ、しかも外部機器の動作状態に応じて、状態監視動作モードを正しく設定することができるバッテリーパックを提供することを目的とするものである。
【００２３】
また、本発明は、消費電流が小さいスリープモードでも、二次電池の状態を監視し、また電流を測定することができるバッテリーパックを提供することを目的とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載のバッテリーパックは、充放電可能な少なくとも１個の二次電池を備えたバッテリーパックにおいて、電子機器又は充電器に接続され、前記二次電池の充電又は放電を行うための一対の電源端子と、前記二次電池の電圧を測定する電圧測定回路と、前記二次電池の充電電流又は放電電流を測定するための第１の電流測定回路、及びこの第１の電流測定回路より大きな電流が測定可能であり前記第１の電流測定回路より消費電力が大きい第２の電流測定回路からなる電流測定回路と、前記二次電池を前記電源端子から切り離し充放電を停止させるスイッチング回路と、前記電圧測定回路と前記電流測定回路とを間欠的に通電させることにより測定を実行し、前記電圧測定回路による測定電圧から前記二次電池の状態を判断して、前記スイッチング回路のＯＮ・ＯＦＦを制御するマイクロコンピュータとを備え、前記マイクロコンピュータは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値を越えるときはノーマルモード、前記二次電池の充電電流又は放電電流が前記規定値以下のときにはスリープモードとなり、前記ノーマルモードでは、第１のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第２の電流測定回路とを第１の時間間隔で通電することにより測定を実行し、前記スリープモードでは、前記第１のクロックより周波数の低い第２のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第１の電流測定回路とを前記第１の時間間隔より長い第２の時間間隔で通電することにより測定を実行することを特徴とするバッテリーパック。
【００２５】
請求項２記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記電圧測定回路による測定電圧が放電停止電圧以下となった場合、又は充電停止電圧以上となった場合に、前記スイッチング回路をＯＦＦとし、前記二次電池の充放電を停止させる。
【００２６】
請求項３記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記ノーマルモード中に、前記通信端子から通信信号を受け取ったときは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値以下であっても前記ノーマルモードに保たれる。
【００２７】
請求項４記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータにメモリが接続されている。
【００２８】
請求項５記載のバッテリーパックでは、前記二次電池は複数個直列に接続されており、前記マイクロコンピュータへの給電をＯＮ・ＯＦＦさせるスイッチと、前記複数の二次電池の直列電圧を測定し、この測定直列電圧が放電禁止直列電圧以下まで下がったときに、前記スイッチをＯＦＦにして前記マイクロコンピュータへの給電を停止する直列電圧検出回路とが設けられている。
【００２９】
請求項６記載のバッテリーパックは、充放電可能な少なくとも１個の二次電池を備えたバッテリーパックにおいて、電子機器又は充電器に接続され、前記二次電池の充電又は放電を行うための一対の電源端子と、電子機器又は充電器に接続され、通信信号のやりとりをするための通信端子と、前記一対の電源端子が電子機器又は充電器に正常に接続されたときに、電子機器又は充電器からの接続信号を受け取るための接続検出端子と、前記二次電池の電圧を測定する電圧測定回路と、前記二次電池の充電電流又は放電電流を測定するための第１の電流測定回路、及びこの第１の電流測定回路より大きな電流が測定可能であり前記第１の電流測定回路より消費電力が大きい第２の電流測定回路からなる電流測定回路と、前記二次電池を前記電源端子から切り離し充放電を停止させるスイッチング回路と、前記電圧測定回路と前記電流測定回路とを間欠的に通電させることにより測定を実行し、前記電圧測定回路による測定電圧から前記二次電池の状態を判断して、前記スイッチング回路のＯＮ・ＯＦＦを制御するマイクロコンピュータとを備え、前記マイクロコンピュータは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値を越えるときはノーマルモード、前記二次電池の充電電流又は放電電流が前記規定値以下でかつ前記接続検出端子から接続信号を受け取っているときは第１のスリープモード、前記二次電池の充電電流又は放電電流が前記規定値以下でかつ前記接続検出端子から接続信号を受け取っていないときは第２のスリープモードとなり、前記ノーマルモードでは、第１のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第２の電流測定回路とを第１の時間間隔で通電することにより測定を実行し、前記第１のスリープモードでは、前記第１のクロックより周波数の低い第２のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第１の電流測定回路とを前記第１の時間間隔より長い第２の時間間隔で通電することにより測定を実行し、前記第２のスリープモードでは、前記第２のクロックより周波数の低い第３のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第１の電流測定回路とを前記第２の時間間隔より長い第３の時間間隔で通電することにより測定を実行することを特徴とするバッテリーパック。
【００３０】
請求項７記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記電圧測定回路による測定電圧が放電停止電圧以下となった場合、又は充電停止電圧以上となった場合に、前記スイッチング回路をＯＦＦとし、前記二次電池の充放電を停止させる。
【００３１】
請求項８記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記ノーマルモード中に、前記通信端子から通信信号を受け取ったときは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値以下であっても前記ノーマルモードに保たれる。
【００３２】
請求項９記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記第１のスリープモード中に、前記通信端子から通信信号を受け取ったときは、前記ノーマルモードに復帰し、また前記第２のスリープモード中に、前記接続検出端子から接続信号を受け取ったときは、前記ノーマルモードに復帰する。
【００３３】
請求項１０記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータにメモリが接続されている。
【００３４】
請求項１１記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記第２のスリープモード中に、前記第１の電流測定回路によって測定した測定電流が前記規定値より大きい場合には、前記メモリにエラー情報を記録する。
【００３５】
請求項１２記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記第２のスリープモード中に、前記第１の電流測定回路によって測定した測定電流が前記規定値より大きい場合には、前記ノーマルモードに移行する。
【００３６】
請求項１３記載のバッテリーパックでは、前記二次電池は複数個直列に接続されており、前記マイクロコンピュータへの給電をＯＮ・ＯＦＦさせるスイッチと、前記複数の二次電池の直列電圧を測定し、この測定直列電圧が放電禁止直列電圧以下まで下がったときに、前記スイッチをＯＦＦにして前記マイクロコンピュータへの給電を停止する直列電圧検出回路とが設けられている。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、バッテリーパック１０は、ノートパソコン，携帯電話等の携帯型の電子機器１１に着脱自在に装填され、この電子機器１１に給電する。また、バッテリーパック１０は、電池残容量が少なくなったときに、充電のために図９に示す充電器７０に接続される。
【００４０】
図１において、バッテリーパック１０には、プラス端子１３，マイナス端子１４，接続検出端子１５，通信端子１６とが設けられている。他方、電子機器１１にも、プラス端子１７，マイナス端子１８，接続検出端子１９，通信端子２０とが設けられている。これらのプラス端子１３とマイナス端子１４は、電子機器１１や充電器７０との間で充放電するための電源端子を構成する。
【００４１】
バッテリーパック１０の各端子１３〜１６と、電子機器１１の各端子１７〜２０とは、バッテリーパック１０が電子機器１１に正常に装填されたときに、対応するもの同志が接続されるように配置されている。すなわち、バッテリーパック１０が電子機器１１に正しく装填されたときに、バッテリーパック１０のプラス端子１３が電子機器１１のプラス端子１７に、またバッテリーパック１０のマイナス端子１４が電子機器１１のマイナス端子１８に接続される。
【００４２】
同様に、バッテリーパック１０の接続検出端子１５が電子機器１１の接続検出端子１９に接続され、通信端子１６が通信端子２０に接続される。なお、バッテリーパック１０の向きが間違っているときには、電子機器１１に装填されないようにするために、バッテリーパック１０の形状を左右及び前後に非対称にするのがよい。
【００４３】
バッテリーパック１０内には、複数例えば３個のリチウムイオン電池２３が収納されており、これらは直列に接続されている。この直列接続されたリチウムイオン電池２３のプラス極と、プラス端子１３との間には、放電停止用ＦＥＴ２４，充電停止用ＦＥＴ２５，ヒューズ２６が直列に接続されている。また、リチウムイオン電池２３のマイナス極とマイナス端子１４との間には、抵抗値が小さい電流測定用の抵抗２７が接続されている。
【００４４】
放電停止用ＦＥＴ２４及び充電停止用ＦＥＴ２５は、充放電を規制するためのスイッチング回路を構成している。これらのＦＥＴ２４，２５は、Ｐチャンネルであり、ゲートに「Ｌ」の信号が入力されるとＯＮし、「Ｈ」の信号が入力されるとＯＦＦする。正常な充放電が行われるときには、ＦＥＴ２４，２５はいずれもＯＮしている。
【００４５】
放電停止用ＦＥＴ２４は、バッテリーパック１０の放電を強制的に停止させて、電子機器１１やバッテリーパック１０が危険な状態に陥るのを防止したり、故障や短寿命化を防止する。この放電が強制的に停止されるケースとしては、３個のリチウムイオン電池２３のいずれか１つが放電停止電圧まで低下したとき、又は放電中に過電流値以上の電流（過電流）が流れたときである。ここで、過電流値は、充放電が許容される最大許容電流値よりも少し大きな値に定めてある。
【００４６】
充電停止用ＦＥＴ２５は、バッテリーパック１０の充電を強制的に停止させて、バッテリーパック１０が危険な状態に陥るのを防止したり、故障や短寿命化を防止する。この充電が強制的に停止されるケースとしては、３個のリチウムイオン電池２３のいずれか１つが充電停止電圧に達したとき、又は充電中に過電流が流れたときである。
【００４７】
ヒューズ２６は、ＦＥＴ２４，２５が故障等によって、ＯＦＦしない状態の場合に、過大電流が流れたときに溶融断線し、リチウムイオン電池２３が発火したり、破裂したりする危険な状態となるおそれを回避する。このヒューズ２６が溶融断線すると、バッテリーパック１０を使用することができなくなる。このようにヒューズ２６は、最終的な保安手段であるから、過大電流値は過電流値よりも相当大きな値に決めてある。
【００４８】
各リチウムイオン電池２３のプラス極とマイナス極は、電圧測定回路３０にそれぞれ接続されている。この電圧測定回路３０は、２つの電圧の差を求める少なくとも３個のオペアンプから構成され、３個のリチウムイオン電池２１の電圧（ＶＨ，ＶＭ，ＶＬ）を測定する。この電圧ＶＨは、プラス電極１３側にあるリチウムイオン電池２３の電圧である。電圧ＶＭは、真ん中にあるリチウムイオン電池２３の電圧である。電圧ＶＬは、マイナス電極１４側にあるリチウムイオン電池２３の電圧である。
【００４９】
抵抗２７の両端に、電流測定回路３１，３２が接続されている。これらの電流測定回路３１，３２は、アナログ演算をする少なくとも１個のオペアンプから構成され、抵抗２７の両端の電圧と、抵抗２７の抵抗値（既知）とから、充電又は放電中に、抵抗２７に流れる電流を測定する。
【００５０】
電流測定回路３１は、２００ｍＡ程度の小さな電流Ｉ1 を測定するためのものであり、その消費電力は小さい。他方、電流測定回路３２は±７Ａ程度の大きな電流Ｉ0 を測定するためのものであり、消費電力が大きい。このように、２種類の電流測定回路３１，３２を設けてあるから、小さい電流を測定するときには、電流測定回路３１を使用することで、内部消費電力を節約することができる。
【００５１】
また、抵抗２７の両端に過電流検出回路３３が接続されている。この過電流検出回路３３は、コンパレータから構成され、充電電流又は放電電流が過電流値を越えたときに、「Ｌ」の信号を発生する。
【００５２】
リチウムイオン電池２３の充電又は放電が異常であると、電池温度がかなり高くなって、破裂するおそれがある。そこで、バッテリーパック１０内の温度を測定するために、サーミスタ３４が設けられている。このサーミスタ３４は、温度に比例して抵抗値が減少する性質を有する。このサーミスタ３４と抵抗４４との接続点の電圧が、温度信号Ｔとして用いられる。
【００５３】
電池電圧は、スイッチ３５を介してレギュレータ３６に印加される。このレギュレータ３６は、電池電圧を一定の駆動電圧に変換して出力する。このレギュレータ３６によってマイクロコンピュータ４０が給電される。
【００５４】
また、レギュレータ３６は、スイッチ４２を介して、電圧測定回路３０，電流測定回路３１に給電し、更に参照電圧Ｖref としてＡＤ変換部５０に入力される。また、抵抗値がかなり大きい抵抗４４を介してサーミスタ３４に給電する。電流検出回路３２は、スイッチ４３を介してレギュレータ３６で給電される。更に、スイッチ４５を介して不揮発性メモリ４１に給電する。これらのスイッチ４２，４３は、節電を図るために測定時にのみＯＮする。また、スイッチ４５は、書き込み時にのみＯＮする。
【００５５】
直列電圧検出回路３７は、電池電圧が使用禁止直列電圧まで低下したことを検出する。この直列電圧検出回路３７は、使用禁止直列電圧を越えているときにはスイッチ３５をＯＮにし，使用禁止直列電圧まで低下するとスイッチ３５をＯＦＦにする。このスイッチ３５がＯＦＦすると、レギュレータ３６の作動が停止するから、電圧測定回路３０，電流測定回路３１，３２，マイクロコンピュータ４０，不揮発性メモリ４１，サーミスタ４４が給電されなくなり、バッテリーパック１０で自己消費する電力が最低限となる。
【００５６】
マイクロコンピュータ４０は、制御部４８，演算部４９，ＡＤ変換部５０，通信部５１，クロック制御部５２から構成されている。このマイクロコンピュータ４０と測定部とにより、リチウムイオン電池２３の状態を監視する監視回路が構成される。測定部には、電圧検出回路３０，電流測定回路３１，３２，サーミスタ３３等が含まれている。なお、監視回路と、この監視回路によってＯＮ・ＯＦＦされるＦＥＴ２４，２５とで充放電制御回路が構成される。
【００５７】
監視回路によるリチウムイオン電池の状態監視動作モードとしては、監視を頻繁に行うノーマルモード、監視の回数を減らした第１のスリープモード、監視を時々行う第２のスリープモードがある。第１のスリープモードと第２のスリープモードとは、バっテリーパック１０内の監視回路で消費する内部消費電力を節約するためのものである。第２のスリープモードは、第１のスリープモードよりも節電効果が大きい。また、スイッチ３４がＯＦＦすると、監視回路が給電されず、遮断状態となる。便宜上、この状態を遮断モードという。なお、これらの状態監視動作モードは、マイクロコンピュータ４０によって設定され、かつ実行されるものであるから、マイクロコンピュータ４０の状態監視動作モードであるともいえる。
【００５８】
ＡＤ変換部５０は、各リチウムイオン電池２３の電圧ＶＨ，ＶＭ，ＶＬ，電流値Ｉ0 ，Ｉ1 ，温度信号ＴをＡＤ変換してデジタル信号に変換する。これらのデジタル信号は、演算部４９に送られる。この演算部４９は、Ａ／Ｄ変換部５０からの測定データ，過電流検出回路３３からの信号，接続検出端子１５からの接続信号，通信部５１からの通信データを取り込み、状態監視動作モードの決定，リチウムイオン電池２３の状態の判断，充放電を許容すべきかどうかの決定等をする。
【００５９】
制御部４８は、演算部４９からの指示にしたがって、スイッチ４２，４３，４５をＯＮ・ＯＦＦさせる。ノーマルモードでは、スイッチ４２，４３を短い周期でＯＮ・ＯＦＦさせる。スリープモードでは、スイッチ４２を長い周期でＯＮ・ＯＦＦさせる。また，通信部５１がメモリ４１にデータを書き込むときに、スイッチ４５をＯＮにする。
【００６０】
また、制御部４８は、演算部４９からの指示に基づいて、２つの端子から充放電を制御するための信号を出力する。すなわち、充放電を許可するときには、「Ｌ」の信号をＯＲゲート５５，５６に信号を送る。放電を停止する場合は、「Ｈ」の信号をＯＲゲート５５に送る。充電を停止する場合は、「Ｈ」の信号をＯＲゲート５６に送る。なお、スイッチ３５がＯＦＦして、マイクロコンピュータ４０の給電が停止したときには、２つの端子はいずれも「Ｌ」となる。
【００６１】
通信部５１は、通信端子１６を介して電子機器１１や充電器７０との間で、リチウムイオン電池２３の状態を表すデータ，コマンドの授受をする。この通信部５１が受け取ったコマンドは、演算部４９に送られる。この演算部４９は、コマンドにしたがって各種のデータを通信部５１を介して電子機器１１等に送る。通信部５１から出力する電池の状態を表すデータとしては、電池の種類，電池残容量，電池電圧（ＶＨ，ＶＭ，ＶＬの加算値），電流値，スイッチング回路の状態，充電回数等である。通信部５１が受け取るコマンドとしては、データの単位（ｍＷ，ＡＨ，ｍＶ等）の指示，データのリクエスト等である。
【００６２】
バッテリーパック１０が危険な状態となったときには、演算部４９は通信部５１を介して危険情報を自発的に電子機器１１等に送る。この危険情報や、バッテリーパック１０から送られてきたデータ、例えば電池残容量は電子機器１１等のディスプレイ６６に表示される。また、通信部５１は、バッテリーパック１０の充電回数，充電終了時の各リチウムイオン電池２３の電圧，電池異常の内容や発生日時等をメモリ４１に書き込む。
【００６３】
クロック制御部５２は、発振器６０，６１を備え、状態監視動作モードに応じてその一方を選択的に作動させる。ノーマルモードのときには、４ＭＨｚのクロックを発生する発振器６０が作動され，第１又は第２のスリープモードのときには３２ＫＨｚのクロックを発生する発振器６１が作動される。発振器６０の消費電流は３ｍＡであり、発振器６１の消費電流は２００μＡである。発振器６１の消費電流が小さいから、スリープモードでの内部消費電力を少なくすることができる。このクロック制御部５２は、選択した発振器からのクロックを、制御部４８，演算部４９，通信部５１，ＡＤ変換部５０に送る。
【００６４】
接続検出端子１５は、抵抗５８を介してレギュレータ３６に接続されている。バッテリーパック１０に、電子機器１１又は充電器７０等の外部機器が正常な状態で接続されている場合は、接続検出端子１５は「Ｌ」である。バッテリーパック１０が外部機器から外されている場合は、接続検出端子１５は「Ｈ」である。これらの信号が演算部４９に送られる。なお、「Ｌ」の信号を接続信号と称している。
【００６５】
次に、演算部４９の機能について詳細に説明する。この演算部４９は、次の条件を満たしている時に、各リチウムイオン電池２３が正常な状態であると判断する。この条件は、各リチウムイオン電池２３が過充電状態及び過放電状態でないこと、過電流状態でないこと、正常温度状態であることの３つである。なお、過充電状態及び過放電状態のいずれでもない場合は、リチウムイオン電池２３の電圧は、放電停止電圧と充電停止電圧との間となる充放電可能電圧範囲にある。
【００６６】
バッテリーパック１０が電子機器１１に正常に接続されているときは、演算部４９は、接続検出端子１５を介して電子機器１１から接続信号を受け取る。この接続信号を受け取っている場合に、各リチウムイオン電池２３が正常な状態にあるときは、演算部４９は充放電を許可する信号を制御部４８に送る。制御部４８は、２の出力端子から「Ｌ」の信号を出力してＯＲゲート５５，５６に送り、２つのＦＥＴ２４，２５をＯＮにする。
【００６７】
演算部４９は、バッテリーパック１０の充放電中に、測定部で測定した電圧，電流，温度から、各リチウムイオン電池２３の状態を所定の周期で監視し、またメモリ４１に電池残容量や異常事態等を書き込む。リチウムイオン電池２３のいずれか１つが充放電可能電圧範囲から外れたとき、あるいは過電流状態が検出されたときには、充電か放電かによって、対応するＦＥＴ２４，２５の一方をＯＦＦにする。
【００６８】
演算部４９は、バッテリーパック１０の充放電中以外、すなわちバッテリーパック１０が外部機器から外されている場合も、各リチウムイオン電池２３の状態を所定の周期で監視する。もし、バッテリーパック１０の異常を検出すると、これを履歴情報としてメモリ４１に書き込む。
【００６９】
電流測定回路３１によって測定された電流が規定値を越えているときは、マイクロコンピュータ４０は、ノーマルモードで各リチウムイオン電池２３の状態を監視する。このノーマルモードでは、発振器６０が通電され、周波数が高いクロックでマイクロコンピュータ４０が作動する。マイクロコンピュータ４０は、クロックの立ち上がり時に、各回路素子に電流が流れるから、クロックの周波数が高いほど、平均消費電流が大きくなり、したがって消費電力が多くなる。
【００７０】
また、ノーマルモードでは、スイッチ４２，４３がＯＮする周期が最も短いから、これらのスイッチ４２，４３を介して給電される各測定回路の動作回数が多くなる。したがって、各測定回路の平均消費電流が大きくなり、結果的に消費電力が多くなる。更に、ノーマルモードでは、消費電力の大きい電流測定回路３２，発振器６０が作動する。この理由から、ノーマルモードでの自己消費電力は最も大きくなる。
【００７１】
バッテリーパック１０が外部機器に接続されているが、外部機器の電源がＯＦＦされているとき、あるいはディスプレイのスクリーンセーバーが作動したりするパワーセーブ状態のときには、外部機器の消費電流が小さい。この場合は、バッテリーパック１０の電流が規定値以下となるから、監視回路は第１のスリープモードで各リチウムイオン電池２３の状態を監視する。
【００７２】
この第１のスリープモードでは、発振器６１が通電され、周波数の低いクロックでマイクロコンピュータ４０がゆっくりと作動する。更に、スイッチ４２がＯＮする周期が比較的長い。また消費電力が大きい電流測定回路３２や発振器６０が作動しない。このために、第１のスリープモードでは、監視回路で消費する電力がノーマルモードに比べてかなり少ない。
【００７３】
なお、外部機器に接続されている場合に、通信部５１が通信信号を受け取ったときは、電子機器１１は通常に動作しているか、あるいはその準備状態であるから、電流が規定値以下であるかどうかにかかわらず、マイクロコンピュータ４０はノーマルモードで監視する。また、第１のスリープモード中に、通信信号を受け取ったとき、又は規定電流を越える電流が流れたときもノーマルモードに復帰する。
【００７４】
外部機器に接続されておらず、かつ電流が規定値以下のときは、第２のスリープモードで監視する。この第２のスリープモードでは、発振器６１が作動してマイクロコンピュータ４０がゆっくりと作動する。更に、スイッチ４２がＯＮする周期が最も長く、また電流測定回路３２等も作動しない。このために、監視回路で消費する電力が最も小さい。なお、第２のスリープモード中に、外部機器が接続されたとき、又は規定電流を越える電流が流れたときは、ノーマルモードに復帰する。
【００７５】
ＯＲゲート５５は放電停止用ＦＥＴ２４に接続され、またＯＲゲート５６は充電停止用ＦＥＴ２５に接続されている。この放電停止用ＦＥＴ２４は、ＯＲ５５の出力が「Ｌ」のときにＯＮし、「Ｈ」のときにＯＦＦする。同様に、充電停止用ＦＥＴ２５もＯＲゲート５６の出力が「Ｌ」のときにＯＮし、「Ｈ」のときにＯＦＦする。したがって、ＯＲゲート５５の入力信号が全て「Ｌ」のときに放電停止用ＦＥＴ２４がＯＮし、入力信号のいずれか１つが「Ｈ」のときにＯＦＦにする。ＯＲゲート５６も同様である。これらのＯＲゲート５５，５６、ＦＥＴ２４，２５はレギュレータ３６によって給電される。
【００７６】
また、ＯＲゲート５５，５６には、過充電・過放電検出回路５７からの信号が入力されている。更に、ＯＲゲート５５には接続検出端子１５からの信号も入力される。この過充電・過放電検出回路５７は、２つのコンパレータを含むアナログＩＣ回路から構成され、リチウムイオン電池２３によって直接に給電されている。
【００７７】
過充電・過放電検出回路５７は、マイクロコンピュータ４０が故障しているとき、あるいは測定の休止中にリチウムイオン電池２３に異常事態が発生した場合に、充放電を停止させる。したがって、過充電・過放電検出回路５７は、マイクロコンピュータ４０を補佐し、バッテリーパック１０を二重に保護している。
【００７８】
この過充電・過放電検出回路５７は、マイクロコンピュータ４０が充放電を許容している充放電可能電圧のときには、２つの出力端子は「Ｌ」である。リチウムイオン電池２３のいずれか１つが放電停止電圧よりも少し小さい電圧まで低下したときに、「Ｈ」の信号をＯＲゲート５５に送り、そして充電停止電圧よりも少し大きい電圧に達したときに、「Ｈ」の信号をＯＲゲート５６に送る。なお、過充電・過放電検出回路５７は、過放電の閾値を放電停止電圧よりも少し低くし、また過充電の閾値を充電停止電圧よりも少し高くしているが、これらの閾値として放電停止電圧及び充電停止電圧を用いて、マイクロコンピュータ４０と同時に作動させてもよい。
【００７９】
電子機器１１は、システム本体６５，ディスプレイ６６等が設けられており、プラス端子１７，マイナス端子１８を介して、バッテリーパック１０によって給電される。このシステム本体６５とマイナス端子１８との間に、メインスイッチ６７が設けられている。また、接続検出端子１９はマイナス端子１８に接続されているから、バッテリーパック１０が電子機器１１に正常に接続されると、接続検出端子１９は「Ｌ」となる。
【００８０】
システム本体６５は、通信端子１０を介してバッテリーパック１０から、電池の状態を表すデータを受け取る。また、ディスプレイ６６には、システム本体６５での演算結果等を表示する他に、バッテリーバック１０の電池残容量等を表示する。
【００８１】
図２は、ノーマルモードでの監視回路の消費電流の一例を示す。このノーマルモードでは、スイッチ４２，４３がＯＮしている測定時間は１００ｍＳである。また、測定の周期は２２０ｍＳである。スイッチ４２，４３がＯＮしている測定時間中は、約６ｍＡの電流が監視回路に流れる。この測定中には、電流測定回路３２が作動されるから、消費電流が大きくなる。
【００８２】
スイッチ４２，４３がＯＦＦしている測定休止中は、平均値で約４００μＡの電流が監視回路に流れる。この約４００μＡの電流は、マイクロコンピュータ４０を作動させるために使われる。このマイクロコンピュータ４０は、消費電流が大きな発振器６０が作動され、そして４ＭＨｚのクロックにより高速で作動されるから、消費電流が大きくなる。したがって、ノーマルモードでは、マイクロコンピュータ４０及び測定部の消費電流が大きく、しかも測定回数が多いから、監視回路での自己消費電力が最も大きくなる。
【００８３】
図３は、第１のスリープモードでの監視回路の消費電流の一例を示す。この第１のスリープモードでは、スイッチ４３はＯＦＦしたままであり、消費電力の大きい電流測定回路３２は作動しない。スイッチ４２は２秒の間隔でＯＮし、そのＯＮ時間は１００ｍＳである。スイッチ４２がＯＮしている測定時間中は、約５００μＡの電流が監視回路に流れる。スイッチ４２がＯＦＦしている測定休止中には、マイクロコンピュータ４０を作動させるために、平均で１５０μＡの小さな電流が流れる。
【００８４】
マイクロコンピュータ４０は、消費電流の小さい発振器６１が用いられ、また３２ＫＨｚのクロックでゆっくりと作動されるから、平均消費電流が小さい。この第１スリープモードでは、マイクロコンピュータ４０及び測定部の消費電流が小さく、また測定回数が少ないため、監視回路で消費される内部消費電力は比較的に少ない。
【００８５】
図４は、第２のスリープモードでの監視回路の消費電流の一例を示す。この第２のスリープモードでは、スイッチ４２は２分の間隔でＯＮする以外は、第１のスリープモードと同じである。第２スリープモードでは、マイクロコンピュータ４０及び測定部の消費電流が小さく、しかも測定回数が最も少ないため、監視回路の内部消費電力が最も少ない。なお、遮断モードでは、監視回路が作動されないから、監視回路の消費電力が零になる。
【００８６】
図５ないし図８を参照してバッテリーパックの作用について説明する。工場では、各リチウムイオン電池２３の製造後に、満充電のほぼ半分程度（充電停止電圧と放電停止電圧とのほぼ中間の電圧）に充電される。この充電後に、３本のリチウムイオン電池２３が接続金具を介して直列に接続される。次に、図１に示す回路を実装した回路基板が３本のリチウムイオン電池２３に乗せた状態で取り付けられる。
【００８７】
組立て完了すると、回路基板は、リチウムイオン電池２３から給電され、過充電・過放電検出回路５７及び直列電圧検出回路３７による監視を開始する。過充電・過放電検出回路５７は、各リチウムイオン電池２３の電圧を監視する。また、直列電圧検出回路３７は３個のリチウムイオン電池２３の直列電圧（電池電圧）を監視する。
【００８８】
図５に示すように、直列電圧検出回路３７は、電池電圧が使用禁止電圧以下に下がっている場合は、スイッチ３５をＯＦＦにして、レギュレータ３６の給電を停止する。この場合は、マイクロコンピュータ４０の通電が遮断されて遮断モードとなる。この遮断モードでは、監視回路が作動しないから、内部消費電力が最低限に保たれる。他方、電圧検出回路３７は、電池電圧が使用禁止電圧を越えているときには、スイッチ３５をＯＮにしてレギュレータ３６を給電する。このレギュレータ３６は、所定の電圧を過電流検出回路３３とマイクロコンピュータ４０とに印加する。
【００８９】
給電停止中は、マイクロコンピュータ４０が遮断モードになっており、このときには演算部４９がリセット状態となっている。この演算部４９は、スイッチ３５がＯＦＦからＯＮに変わる給電開始でリセットが解除される。マイクロコンピュータ４０は、リセットが解除されると、遮断モードからノーマルモードへ移行する。このノーマルモードでは、マイクロコンピュータ４０は、発振器６０から出力された４ＭＨｚのクロックで駆動され、早い速度で作動する。このノーマルモード中は、図２に示すように監視回路の消費電力が最も大きい。
【００９０】
過電流検出回路３３は、抵抗値２７の両端の電圧の大きさから、充放電電流が過電流値を越えているかどうかを判定し、過電流よりも小さいときに「Ｈ」の信号を出力し、大きいときに「Ｌ」の信号を出力する。この過電流状態は、バッテリーパック１０が外部接続されている場合にのみ発生し、単体のままの場合には発生しない。そこで、図６に示すノーマルモードと、図８に示す第１のスリープモードでは、過電流検出回路３３の出力が「Ｌ」に変化すると、演算部４９が割り込み処理をして、放電を停止させる。
【００９１】
図６に示すように、ノーマルモードでは、まず演算部４９が接続検出端子１５からの信号を調べることで、バッテリーパック１０が外部機器に接続されているかどうかを判定する。バッテリーパック１０が外部機器に接続されていない場合は、レギュレータ３６の電圧が抵抗５８を介して接続検出端子１５に印加されているから、接続検出端子１５が「Ｈ」となっている。演算部４９は、接続検出端子１５からの信号が「Ｈ」であると、接続なしと判断する。この場合は、マイクロコンピュータ４０がノーマルモードから第２のスリープモードへ移行する。
【００９２】
この第２のスリープモードでは、内部消費電力を少なくして、電池の消費を抑えることができる。また、第２のスリープモード中は、演算部４９が、制御部４８を介して充放電禁止を表す「Ｈ」の信号をＯＲ回路５５，５６に出力する。これらのＯＲ回路５５，５６の出力が「Ｈ」のときには、放電停止用ＦＥＴ２４，充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦしている。したがって、バッテリーパック１０が単体のままのときには、プラス端子１３とマイナス端子１４とに金属が接触しても、バッテリーパック１０が短絡することはない。
【００９３】
図７に示すように、第２のスリープモードでは、クロック制御部５２は、発振器６０を停止させ、代わりに消費電力が少ない発振器６１を駆動する。この発振器６１で発生した３２ＫＨｚのクロックで、マイクロコンピュータ４０がゆっくりと作動する。
【００９４】
第２のスリープモードでは 監視回路は、２分毎に監視サイクルを実行する。第１回目の監視サイクルでは、まず、演算部４９が内部タイマーを作動させて計時する。そして、２分が経過すると、内部タイマーを再スタートさせるとともに、監視処理を実行する。この監視処理を迅速に行うために、演算部４９は、クロック制御部５２を介して発振器６１を停止させ、代わりに発振器６０を作動させる。マイクロコンピュータ４０は、４ＭＨｚのクロックで作動される。次に、演算部４９は、制御部４８を介してスイッチ４２を１００ｍＳだけＯＮにする。スイッチ４２がＯＮすると、レギュレータ３６によって、電圧検出回路３０，電流測定回路３１，サーミスタ３３が給電される。また、ＡＤ変換部５０にも、レギュレータ３５の電圧が参照電圧として供給される。
【００９５】
電圧検出回路３０は、３個のリチウムイオン２３の電圧ＶＨ，ＶＭ，ＶＬを測定してＡＤ変換部５０に送る。電流測定回路３１は、抵抗２７による電圧降下から抵抗２７を流れる電流ＩＬを測定し、ＡＤ変換部５０に送る。また、サーミタスタ３３の電圧が温度信号ＴとしてＡＤ変換部５０に送られる。
【００９６】
ＡＤ変換部５０は、各測定信号をデジタル変換する。このデジタル変換後に、演算部４９は、測定データを取り込んでレジスタに一時記憶する。次に、演算部４９は、レジスタに記憶した電流が規定値を越えているかどうかを判定する。規定値を越えていないと判定されたときには監視処理が終了し、そして監視回路は第２のスリープモードに維持される。この場合は、発振器６１が再び駆動され、マイクロコンピュータ４０が低速で作動される。この第２のスリープモード中に、マイクロコンピュータ４０は、第１回目の監視サイクルのスタートから２分間が経過したかどうかをチェックする。そして、２分間が経過すると、内部タイマーを再スタートさせるとともに、前述した監視処理を高速で行う。
【００９７】
電流ＩＬが規定値を越えている場合は、測定ミス，回路故障等のエラーが発生したときである。演算部４９は、制御部４８を介してスイッチ４５をＯＮにするとともに、通信部５１を介してエラー情報をメモリ４１に書き込む。このエラー情報は、バッテリーパック１０の修理の際に利用される。
【００９８】
また、エラーが発生すると、マイクロコンピュータ４０はノーマルモードに移行する。発振器６０は監視処理に引き続いてそのまま駆動されるから、マイクロコンピュータ４０が高速で作動する。このノーマルモードに移行すると，接続の有無がチェックされるため、再び第２のスリープモードに復帰する。そして、前述したように、第２のスリープモード中に２分間が経過すると監視処理が実行される。
【００９９】
この測定で求めた電流ＩＬが規定値以下の場合には、第２のスリープモードが続行する。他方、電流ＩＬが規定値を越えている場合は、同じエラーが発生したときであるから、エラー情報の書込みをすることなく、ノーマルモードに移行する。したがって、エラーがなくならない限り、第２のスリープモードとノーマルモードとを交互に繰り返すことになる。なお、このようにエラーが繰り返して発生する場合はモード間の移行を止めて、エラーの発生がなくなるまでノーマルモード又は第２のスリープモードのどちらか一方のままで監視を継続させてもよい。
【０１００】
バッテリーパック１０は、組立て後に製品検査を受けてから出荷される。この製品検査では、マイクロコンピュータ４０が、ユーザーに開放されていないテストモードにセットされる。マイクロコンピュータ４０は、４ＭＨｚのクロックで駆動される。そして、検査器具を用いて、各回路の動作チェック，充電状態及び放電状態のチェック，メモリ４１への書込み等が行われる。メモリ４１に書き込む情報としては、製造年月日，製造番号，電池残量演算に用いる各種のパラメータである。テストモードが解除されると、マイクロコンピュータ４０は再びノーマルモードとなり、そして接続なしと判定されると、第２のスリープモードに移行する。
【０１０１】
製品検査を受けたバッテリーパック１０は、電子機器の製造メーカーや、電気販売店等へ出荷される。この工場出荷時には、第２のスリープモードになっており、内部消費電力が少ない状態に保たれている。
【０１０２】
第２のスリープモード中に、バッテリーパック１０が電子機器１１に装填される。バッテリーパック１０が電子機器１１に正しく装填されると、バッテリーパック１０のプラス端子１３が電子機器１１のプラス端子１７に、またバッテリーパック１０のマイナス端子１４が電子機器１１のマイナス端子１８に接続される。このときには、バッテリーパック１０の接続検出端子１５が電子機器１１の接続検出端子１９に接続され、通信端子１６が通信端子２０に接続される。
【０１０３】
接続検出端子１５は、外部機器１１の接続検出端子１９及びマイナス端子１８を介して、バッテリーパック１０のマイナス端子１４に接続されるから、接続検出端子１５が「Ｌ」になる。接続検出端子１５が「Ｈ」から「Ｌ」に変化すると、演算部４９は割込み処理をして、マイクロコンピュータ４０を第２のスリープモードからノーマルモードに移行する。
【０１０４】
このノーマルモードに移行すると、前述したようにマイクロコンピュータ４０が４ＭＨｚのクロックで作動される。演算部４９は、接続検出端子１５の信号から接続の有無を確認する。この際に、バッテリーパック１０の装着時のチャタリングを防止するために、接続検出端子１５の信号が所定時間「Ｌ」に保たれているときに、接続ありと判定するのがよい。
【０１０５】
電子機器１１の接続が確認されると、演算部４９は、制御部４８を介して充放電許可を表す「Ｌ」の信号をＯＲ回路５５，５６に出力する。ここで、各リチウムイオン電池２３が、放電停止電圧と充電停止電圧との間である充放電可能電圧範囲にあるときには、過放電・過充電検出回路５７は、充放電許可を表す「Ｌ」の信号をＯＲ回路５５，５６に出力する。また、接続検出端子１５からの「Ｌ」の信号がＯＲ回路５５に入力される。
【０１０６】
ＯＲ回路５５，５６は、入力信号の全てが「Ｌ」であるから、出力信号が「Ｌ」となる。これにより、放電停止用ＦＥＴ２４，充電停止用ＦＥＴ２５がＯＮするから、リチウムイオン電池２３が充放電可能状態となる。ここで、電子機器１１の電源スイッチ６７がＯＮすると、リチウム電池２３からの放電電流は、ＦＥＴ２４，２５，ヒューズ２６，プラス端子１３を通って電子機器１１へ流れる。システム本体６５は、所定の処理を実行し、またディスプレイ６６に情報が表示される。
【０１０７】
ノーマルモードでは、２２０ｍＳ毎に監視サイクルを行うために、演算部４９が内部タイマーをスタートさせる。この内部タイマーが２２０ｍＳを計時すると、監視処理が開始される。この監視処理では、演算部４９が制御部４８を介してスイッチ４２，４３を１００ｍＳだけＯＮにする。スイッチ４２がＯＮすると、前述したように、電圧検出回路３０，電流測定回路３１，サーミスタ３３により、電圧，電流ＩＬ，温度が測定される。また、スイッチ４３がＯＮすると、電流測定回路３２が給電され、電流ＩＨが測定される。
【０１０８】
各測定信号はＡＤ変換部５０でデジタル変換されてから、演算部４９に取り込まれ、そのレジスタに一時記憶される。次に、演算部４９は、レジスタに記憶した測定電流ＩＬが規定値を越えているかどうかを判定する。測定電流が規定値以下の場合には、電子機器１１の電源スイッチ６７がＯＦＦされたか、あるいは一定時間中にキー操作がないために電子機器１１がパワーセーブモードに移行しているときである。この場合に、マイクロコンピュータ４０は、電子機器１１からの通信がないことを確認してから第１のスリープモードへ移行する。なお、このときに、通信があれば、割り込み処理によって、電子機器１１へデータを高速で送り出す。
【０１０９】
測定電流が規定値以上のとき、あるいは割り込み処理で通信を行った後に、マイクロコンピュータ４０は、電圧チェックに進む。演算部４９は、各リチウムイオン電池２３の測定電圧が、充電停止電圧又は充電停止電圧かどうかを判定する。もし、放電停止電圧以下に低下しているときには、演算部４９は制御部４８を介して、放電停止を表す「Ｈ」の信号をＯＲ回路５５に送る。このＯＲ回路５５は、「Ｈ」の信号を出力するため、放電停止用ＦＥＴ２４がＯＦＦし、放電が強制的に停止する。
【０１１０】
各リチウムイオン電池２３の測定電圧が、充電停止電圧以上の場合は、演算部４９は制御部４８を介して、充電停止を表す「Ｈ」の信号をＯＲ回路５６に送る。このＯＲ回路５６は、「Ｈ」の信号を出力するため、充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦし、充電が強制的に停止する。なお、現在は、バッテリーパック１０が電子機器１１へ給電中であるから、充電停止用ＦＥＴ２５がＯＮしている。
【０１１１】
各リチウムイオン電池２３の測定電圧が放電可能電圧以内の場合には、温度チェックに進む。演算部４９は、バッテリーパック１０の温度が規定温度以上かどうかを判定する。リチウムイオン電池２３に異常があると、放電中にバッテリーパック１０が発熱して、温度がかなり上昇する。もし、バッテリーパック１０が規定温度を越えているときには、演算部４９は、「Ｈ」の信号をＯＲ回路５５に送って、放電停止用ＦＥＴ２４を強制的にＯＦＦにする。
【０１１２】
電圧及び温度が正常な場合は、マイクロコンピュータ４０は、ノーマルモードの最初のステップに戻る。ここで、接続なしと判断されると、第２のスリープモードへ移行する。接続ありの場合は、スイッチング回路が既にＯＮしているから、そのまま２２０ｍＳ経過の判断ステップに進む。マイクロコンピュータ４０は、第１回目の監視サイクルの開始時点から、２２０ｍＳ経過したと判定すると、内部タイマーを再スタートさせてから、第２回目の監視サイクルを実行し、前述した測定，判断の監視処理をする。
【０１１３】
レギュレータ３６の作動中は、過電流検出回路３３が過電流状態を監視している。過電流状態を検出すると、過電流検出回路３３は「Ｌ」の信号を発生する。そして、ノーマルモード中に、演算部４９が「Ｌ」の信号を受け取ると、割り込み処理を行い、「Ｈ」の信号をＯＲ回路５５に送って、放電停止用ＦＥＴ２４を強制的にＯＦＦにする。
【０１１４】
また、各監視サイクルにおいて、放電可能電圧範囲外，規定温度以上，過電流状態が検出されると，マイクロコンピュータ４０は、前述したように放電停止用ＦＥＴ２４を強制的にＯＦＦにしてから、電子機器１１の接続状態をチェックする。バッテリーパック１０が電子機器１から外されたときには、ノーマルモードから、第２のスリープモードに移行する。他方、電子機器１１に接続されたままであると、前述したように、２２０ｍＳ経過の判断ステップへ進み、次の監視サイクルを実行する。この監視サイクルにおいて、規定温度以上や過電流状態となる異常状態が解消されていると、ノーマルモードの最初のステップへ戻り、接続チェックしてから、放電停止用ＦＥＴ２４をＯＮにする。その後は、前述したように２２０ｍＳ経過の判断ステップに進む。
【０１１５】
こうして、電子機器１１に接続中に、電流が規定値を越えている場合は、マイクロコンピュータ４０がノーマルモードを選択し、２２０ｍＳの監視サイクルで各リチウムイオン電池を監視する。なお、規定値以下であっても、通信の割り込みがある場合も、ノーマルモードが選択される。
【０１１６】
また、電子機器１１のシステム本体６５は、通信端子２０を介して、マイクロコンピュータ１０に、データの要求とデータの単位についてのコマンドを送る。通信部５１は、ノーマルモード中に電子機器１１からのコマンドを受け付けるとこれを演算部４９に送る。演算部４９は、直ちに通信の割り込みを行い、電子機器１１からの要求に応じたデータを通信部５１を介して電子機器１１に送り出す。
【０１１７】
電子機器１１は、例えば電池残容量のデータを受け取ると、図形やマークでこれをデイスプレイ６６に表示する。また、マイクロコンピュータ４０は、電池残容量と供給電流とから、給電可能な時間を計算する。そして、給電可能な時間が短くなったときは、警告情報を自発的に電子機器１１に送る。電子機器１１は、デイスプレイ６６に警告表示したり、処理中のデータを保存したりする。あるいは、電子機器１１をパワーセーブモードに移行して、システム本体６５をスリープ状態にしたり、ディスプレイ６６の表示を停止したりする。
【０１１８】
ノーマルモード中に、電子機器１１の電源スイッチ６７がＯＦＦしたり、あるいはパワーセーブモードになると、放電電流が規定値以下となり、また通信も停止する。この場合には、マイクロコンピュータ４０は、早いサイクルでの監視が不要であるから，第１のスリープモードに移行する。
【０１１９】
この第１のスリープモードでは、監視処理中以外は、発振器６１が作動し、マイクロコンピュータ４０が３２ＫＨｚのクロックで低速で作動する。そして、２秒毎に監視処理を実行してリチウムイオン電池２３の状態を監視する。この第１のスリープモードでは、監視回路の自己消費電力が第２のスリープモードよりも大きいが、ノーマルモードに比べてかなり少ない。
【０１２０】
図８に示すように、第１のスリープモードに移行すると、マイクロコンピュータ４０は、内部タイマーを作動させで２秒の経過を測定する。２秒が経過すると、第１回目の監視サイクルを開始させる。そして、監視処理を高速でするために、発振器６０を作動させ、４ＭＨｚのクロックでマイクロコンピュータ４０を高速に作動する。
【０１２１】
監視処理に入ると、まずスイッチ４２をＯＮにして、電圧，電流（ＩＬ），温度を測定する。この測定後に電流チェックが行われる。第１のスリープモード中に、電子機器１１の電源スイッチ６７がＯＮされたり、あるいはパワーセーブモードから通常の動作モードに戻ると、電子機器１１への放電電流が規定値よりも大きくなる。この場合には、マイクロコンピュータ４０は第１のスリープモードからノーマルモードへ移行し、早いサイクルでの監視を行う。
【０１２２】
電子機器１１がパワーセーブモード等のままであると、放電電流が規定値以下であるから、前述したノーマルモードと同様に、電圧チェックと、温度チェックとが行われる。そして、放電停止電圧以下、又は規定温度以上のときには、マイクロコンピュータ４０が、放電禁止信号を発生して放電停止用ＦＥＴ２４をＯＦＦにしてから、ノーマルモードに移行する。また、第１のスリープモード中に過電流状態が発生したときは、割り込み処理により放電停止用ＦＥＴ２４をＯＦＦにしてから、ノーマルモードに移行する。
【０１２３】
電圧及び温度が正常であれば、接続チェックが行われる。第１のスリープモード中に、バッテリーパック１０が電子機器１１から外されると、接続なしと判断される。このときには、マイクロコンピュータ１０は、放電停止信号及び充電停止信号を出力して、２つのＦＥＴ２４，２５をＯＦＦにしてから、第２のスリープモードに移行する。
【０１２４】
接続ありと判断されると監視処理が終了し、そして第１のスリープモードが続行される。発振器６０の代わりに発振器６１が作動され、マイクロコンピュータ４０が低速で作動される。そして、第１回目の監視サイクルの開始時点から、2 秒が経過したかどうかについてチェックされる。2 秒が経過しているときには、前述したように内部タイマーを再スタートさせてから、第２回目の監視サイクルを実行する。
【０１２５】
また、第１のスリープモード中に、電子機器１１からの通信があると、ノーマルモードへ移行する。そして、このノーマルモード中に直ちに割り込み処理を実行して、電子機器１１との間で通信を実行する。
【０１２６】
マイクロコンピュータ４０，電圧測定回路３０等が故障しているとき、あるいは誤測定又は誤判定をすることもあり得る。この様な場合でも、過充電・過放電検出回路５７が作動しているから、放電停止電圧よりも少し小さい電圧まで低下すると、過充電・過放電検出回路５７が「Ｌ」の放電停止信号をＯＲ回路５５に送り、放電停止用ＦＥＴ２４をＯＦＦにすることができる。
【０１２７】
バッテリーパック１０は、放電停止電圧に低下したのち、充電されることなく、電子機器１１に装填されたまま放置されることがある。この場合は、内部消費や自然リークによって、各リチウムイオン電池２３が更に放電する。この放電が進行し、電池電圧が放電禁止直列電圧以下になると、電圧検出回路３７はスイッチ３５をＯＦＦにする。マイクロコンピュータ４０は、遮断モードになるから、バッテリーパック１０の自己消費電流を最低限にする。なお、この遮断モードでは、マイクロコンピュータ４０の出力が「Ｌ」になる。放電が更に進むと、電圧検出回路３７，過放電・過充電検出回路５７，過電流検出回路３３，ＦＥＴ２４，２５等の全ての回路が遮断状態となる。
【０１２８】
図９は充電器を示すものである。この充電器７０には、充電回路７１と、充電制御回路７２とが設けられている。充電回路７１は、商用電源を充電電圧に変換する定電圧器と、電流値が一定値を越えないように規制する定電流器等から構成されている。この充電回路７１には、プラス端子７３，マイナス端子７４，接続検出端子７５が接続されている。充電制御回路７２は、充電回路７１をＯＮ・ＯＦＦさせたり、通信端子７６を介してバッテリーパック１０との間で通信を行う。また、充電制御回路７１は、タイマーを備え、バッテリーパック１０が所定の電圧に達してから、一定時間が経過したときに充電回路７１をＯＦＦにする。
【０１２９】
バッテリーパック１０が充電のために電子機器１０から外されると、マイクロコンピュータ４０はＦＥＴ２４，２５をＯＦＦにしてから、第２のスリープモードに移行する。このバッテリーパック１０を充電器７０に正しく装填すると、対応する端子同志が接続される。この接続により、マイクロコンピュータ４０は第２のスリープモードからノーマルモードに移行し、２つのＦＥＴ２４，２５がＯＮして充電可能状態となる。
【０１３０】
充電制御回路７２は、電池電圧，充電電流，温度，ＦＥＴ２５のＯＮ・ＯＦＦ状態についてのデータをマイクロコンピュータ４０に要求する。充電制御回路７２は、マイクロコンピュータ４０から受け取ったデータから、パッテリーパック１０が充電可能状態であると判断すると、充電回路７１を作動させる。この充電回路７１は、定電圧・定電流によりバッテリーパック１０を充電させる。この充電時には、プラス端子１３，ＦＥＴ２５，２４を通って、充電電流が各リチウムイオン電池２３に流れる。
【０１３１】
正常な充電中は、充電電流が規定値を越えているから、マイクロコンピュータ４０は、図６に示すノーマルモードで各リチウムイオン電池の充電状態を監視する。また、充電器７０の充電制御回路７２からの要求に応じて、マイクロコンピュータ４０は、電池電圧，充電電流，温度，ＦＥＴ２５のＯＮ・ＯＦＦ状態についてのデータを通信する。
【０１３２】
バッテリーパック１０の充電中に、リチウムイオン電池２３のいずれか１つが充電停止電圧に到達すると、マイクロコンピュータ４０は、パッテリーパック１０が満充電されたと判断する。このときには、マイクロコンピュータ４０は、充電禁止信号をＯＲ回路５６に送って充電停止用ＦＥＴ２５をＯＦＦにする。なお、充電が停止した時点では、各リチウムイオン電池２３は放電停止電圧を越えているから、放電停止用ＦＥＴ２４はＯＮしたままである。
【０１３３】
マイクロコンピュータ４０は、充電停止用ＦＥＴ２５をＯＦＦにしたときは，、満充電を示す信号を充電器７０の充電制御回路７２に送る。この充電制御回路７２は、充電回路７１をＯＦＦにして充電を停止する。この充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦすると、充電電流は規定値以下となり、また充電制御回路７２は通信を停止する。したがって、マイクロコンピュータ４０は、第１のスリープモードに移行する。
【０１３４】
また，規定温度以上になったとき、又は過電流検出回路３３が過電流状態を検出したときには、マイクロコンピュータ４０は充電停止用ＦＥＴ２５をＯＦＦにする。このときに、マイクロンコピュータ４０は、異常状態が発生していることを充電器７０に通信するから、充電制御回路７２は充電回路７１をＯＦＦにする。この充電異常が発生しているときは，充電制御回路７２がバッテリーパック１０に所定時間毎にデータを要求するから、充電電流が規定値以下であっても、バッテリーパック１０はノーマルモードに維持される。
【０１３５】
マイクロコンピュータ４０は、サーミスタ３４又は過電流検出回路３３の測定により、充電異常が解消したと判断すると、充電停止用ＦＥＴ２５をＯＮにする。そして、マイクロンコピュータ４０は、充電異常が解消したことを充電器７０に通信する。この充電異常の解消の通信を受け取ると、充電回路７１が作動してて充電が再開する。
【０１３６】
また、充電中も過放電・過充電検出回路５７が作動している。そして、マイクロコンピュータ４０が故障等をしている場合には、充電停止電圧を少し越えた電圧になると、過放電・過充電検出回路５７が充電停止を表す「Ｈ」の信号をＯＲ回路５６に送って、充電停止用ＦＥＴ２５をＯＦＦにする。
【０１３７】
バッテリーパック１０が過放電状態のときから充電を開始すると、マイクロコンピュータ４０によって充電停止用ＦＥＴ２５はＯＮされるが、放電停止用ＦＥＴ２４はＯＮされない。しかし、この放電停止用ＦＥＴ２４は、周知のように、寄生ダイオード（図示せず）によりドレインからソースに向かって小さな充電電流が流れるため、充電がゆっくりと進行する。そして、放電停止電圧を越えると、マイクロコンピュータ４０は、放電停止用ＦＥＴ２４をＯＮにするから、所定の充電電流で充電が行われる。
【０１３８】
なお、充電停止用ＦＥＴと並列に、充電補助回路（図示せず）が設けられている。全回路がＯＦＦ状態になるほど電池電圧が低下しているときは、充電器７０によって充電補助回路がＯＮされ、これを通して５０ｍＡ程度の小さな電流がバッテリーパック１０に流れ、各リチウムイオン電池２３をゆっくりと充電する。
【０１３９】
この充電中に、電圧検出回路３７，過充電・過放電検出回路５７，ＦＥＴ２４，２５が作動する。この時点では、ＦＥＴ２４，２５はＯＦＦ状態である。充電の進行によって、放電禁止直列電圧を越えると、直列電圧検出回路３７がレギュレータ３６を作動させる。これにより、マイクロコンピュータ４０はリセットが解除される。マイクロコンピュータ４０は、充電用ＦＥＴ２５をＯＮし、そして放電用ＦＥＴ２４をＯＦＦする。この時点で、充電補助回路がＯＦＦするから、前述したように充電用ＦＥＴ２５を通して、少し大きめな充電電電流による充電が開始される。更に、充電が進むと、前述したように、放電用ＦＥＴ２４がＯＮする。
【０１４０】
バッテリーパック１０が充電器７０から外されると、マイクロコンピュータ４０は、第７図に示す第２のスリープモードに移行する。その後、バッテリーパック１０が再び電子機器１１に装填されると、前述したようにノーマルモードに移行する。なお、バッテリーパック１０が満充電のときには、充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦしている。この充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦしていても、その寄生ダイオード（図示せず）によりドレインからソースに向かって、電子機器１０を駆動するに十分な値の電流が流れるため、電子機器１０への給電は正常に行われる。そして，全てのリチウムイオン電池２３が充電停止電圧よりも低下するとマイクロコンピュータ４０は、充電停止用ＦＥＴ２５をＯＮにする。
【０１４１】
図１０は、充電器を内蔵した電子機器を示すものである。この電子機器８０では，電源回路８１，システム本体８２，電源スイッチ８３，端子８４〜８７が設けられている。電源回路８１は、定電圧器及び定電流器を備え、商用電源の変圧して定電圧をシステム本体８２に印加する。また、電源回路８１は、システム本体８２によって、その作動が制御される。
【０１４２】
電子機器８０にバッテリーバック１０が接続されると、前述したように、バッテリーパック１０のマイクロコンピュータ４０は、接続状態，充放電電流の大きさ、割り込みの有無に応じて決定される状態監視動作モードで、各リチウムイオン電池２３の状態を監視する。電子機器８０が商用電源に接続されているときは、電源回路８１によってシステム本体８２が駆動される。また，システム本体８２がＯＦＦしているときは、バッテリーパック１０は、電源回路８１によって充電される。そして，満充電になると、充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦして、バッテリーパック１０の充電が停止する。電子機器８０が商用電源に接続されていないときは、電子機器８０がバッテリーパック１０から給電を受ける。
【０１４３】
以上のように、バッテリーパック１０が外部機器に接続されている場合は、電流値が規定値以下のときに、消費電力が少ない第１のスリープモードが選択される。電流が規定値を越えているときは、ノーマルモードが選択される。なお、割り込み処理を受け付けた場合は、電流が規定値以下であっても、ノーマルモードが選択される。
【０１４４】
また、バッテリーパック１０が外部機器から外されている場合は、電流値が規定値以下のときは、消費電力が最も少ない第２のスリープモードが選択される。電流値が規定値を越えているときにノーマルモードが選択される。なお、割り込み処理を受け付けた場合は、ノーマルモードが選択される。
【０１４５】
前記マイクロコンピュータ４０は、各モード中で監視サイクル毎に電池残容量を計算している。各監視サイクルでの放電容量は、測定電流と暗電流を加算した全消費電流に、監視サイクルの時間と放電補正係数を乗算することで求められる。これを１サイクル放電容量とすると、メモリ４１から読み出した直前の電池残容量から１サイクル放電容量を引くことで、新しい電池残容量が求まる。メモリ４１内の古い電池残容量は、この新しい値で更新される。
【０１４６】
ここで、暗電流は、電流測定回路３１，３２で測定されない消費電流である。図１に示す回路では、マイクロコンピュータ４０，測定部のマイナス端子がリチウムイオン電池２３のマイナス極に接続されているため、電流測定回路３１，３２は、電子機器１１に供給される放電電流、又は充電器７０から供給される充電電流を測定する。したがって、図１に示す回路では、暗電流は、監視回路，充電・過放電検出回路５７，電圧検出回路３７等で消費する電流である。なお、マイクロコンピュータ４０，測定部のマイナス端子を、マイナス端子１４と抵抗２７との間の接続点に接続すれば、監視回路に流れる電流は、電流測定回路３１，３２で測定されるから、暗電流に含まれない。
【０１４７】
また、充電中も、同様に各監視サイクル中に、１サイクル充電容量が計算され、これを積分することで、電池充電容量（電池残容量と同じ）が求められる。なお、所定の電池電圧になったときに、電池充電容量を一定値にセットすることで、補正が行われる。
【０１４８】
また、マイクロコンピュータ４０は、，製造年月日，電池残容量の他に、満充電の回数，電池履歴の情報がメモリ４１に書き込む。電池履歴としては、電池温度異常の回数，電圧異常の回数，エラーの回数，各ＦＥＴ２４，２５のＯＦＦの回数，過電流の発生回数等がある。
【０１４９】
また、マイクロコンピュータ４０のリセットが解除されたときに，４ＭＨｚの高速で電池履歴の確認とバッテリーチェックをしてから、前述したノーマルモードに移行させてもよい。電池履歴のチェックでは、メモリ４１内の電池履歴を読み出す。例えば、各リチウムイオン２３の電圧が異常に高くなったとき（電圧異常）の回数を調べ、これが所定値を越えているときに、バッテリー不良と判断し、警告表示するとともに、ＦＥＴ２４，２５をＯＦＦ状態に維持する。また、バッテリーチェックでは、各リチウムイオン電池２３が２．０Ｖ以上あること、及び３０秒内に１００ｍＶ以上上昇する場合に、バッテリーが良好と判断し、ノーマルモードへ移行させる。
【０１５０】
更に、バッテリーパック１０に、液晶ディスプレイやＬＥＤを設けて、電池残容量の表示や、バッテリー異常の表示を行ってもよい。
【０１５１】
本発明のバッテリーパックでは、状態監視動作モードを決定する規定電流は例えば１００ｍＡである。また、放電停止電圧が２．３Ｖであり、充電停止電圧が４．２Ｖである。放電禁止直列電圧は６Ｖであり、充放電を禁止する温度は６０°Ｃ以上である。過電流は８Ａであり、ヒューズが溶断する過大電流は１０Ａである。
【０１５２】
また、本発明では、過放電又は過充電では、マイクロコンピュータ４０が過放電・過充電検出回路５７に優先して充放電を制御している。この代わりに、過放電・過充電検出回路５７を優先させ、マイクロコンピュータ４０を補助的に使用してもよい。この場合は、過放電・過充電検出回路５７は，放電停止電圧が２．３Ｖであり、充電停止電圧が４．２Ｖである。他方、マイクロコンピュータ４０は、放電停止電圧が２．２５Ｖであり、充電停止電圧が４．２５Ｖである。
【０１５３】
電池電圧が放電禁止直列電圧まで低下したときに、監視回路の給電を停止する遮断モードに設定される。この代わりに、放電禁止直列電圧以下になったときに、直列電圧測定回路３７からの信号をマイクロコンピュータ４０に送って測定中止モードとしてもよい。この場合は、マイクロコンピュータ４０は低速度で作動するが、スイッチ４３をＯＦＦに保つことで測定動作を停止する。あるいは、クロック制御回路５２を介して発振器の作動を停止させ、マイクロコンピュータ４０をフリーズ状態とすることで，その作動を停止させてもよい。この場合は、当然に測定も停止する。
【０１５４】
また、第２のスリープモードでは、電圧測定回路３０の給電を停止することで電圧測定を省略し、単に電流測定だけをしてもよい。これとは逆に、第２のスリープモードで測定した電圧から、充放電可能電圧範囲かどうかの判定をしてもよい。
【０１５５】
消費電流が異なる２個の電流測定回路３１，３２を設けているが、この代わりに測定範囲が広い１個の電流測定回路３２を用いても良い。また、この１個の電流測定回路３２の測定値を用いて過電流状態を判定すれば、過電流検出回路３３を省略することができる。
【０１５６】
ＡＤ変換器５０は、測定データを１個ずつＡＤ変換するから、測定時に電流測定回路と電圧測定回路を同時にＯＮする代わりに、ＡＤ変換すべきものだけをＯＮさせることで、監視回路の消費電流を更に小さくしてもよい。また、スイッチング回路としてＦＥＴ２４，２５を用いたが、その他にサイリスタ，トランジスタ等を用いることができる。
【０１５７】
また、電池電圧が放電禁止直列電圧まで低下したときに、マイクロコンピュータ４０の電源をＯＦＦにして、監視回路を遮断モードにしている。この代わりに、電圧測定回路３０からの３個の電圧を加算して求めた電池直列電圧を用い、これが放電禁止直列電圧まで低下したときに、マイクロコンピュータ４０を低周波数のクロックで駆動するとともに、スイッチ４２，４３をＯＦＦしたままで測定を休止させてもよい。
【０１５８】
また、３本の電池を直列したものを１組とし、２組を並列に接続した直並列接続であってもよい。この場合には，並列に接続された２本ずつの電池の電圧が測定される。更に、本発明は、Ｎｉ／Ｃｄ電池，Ｎｉ／ＭＨ電池，Ｚｎ／Ｂｒ2 ，鉛蓄電池等にも適用することができる。
【０１５９】
【発明の効果】
本発明は、バッテリーパックの電流を測定し、この電流が規定値以下のときに、消費電力が大きいノーマルモードから、消費電力が小さいスリープモードに移行するから、通信機能がない外部機器に対しても、状態監視動作モードを適正に設定して、バッテリーパックの節電を図ることができる。
【０１６０】
また、本発明は、スリープモードに移行した場合でも、電圧や電流等を測定して二次電池の状態を監視するから、このスリープモード中に異常事態が発生した場合でも適正に対処することができる。更に、スリープモード中でも電流測定をするから、例えばスリープモード中での放電容量を計算することで、電池残容量を正確に求めることが可能である。
【０１６１】
また、本発明では、スリープモードでは、周波数の低いクロックでマイクロコンピュータを駆動するから、マイクロコンピュータ自身の消費電流を少なくすることができる。更に、スリープモードでは、異常事態が急に発生することが殆どないことに着目し、測定の回数を少なくすることで、測定部で消費される電流の平均値を小さくしている。
【０１６２】
更に、本発明では、バッテリーパックが外部機器に接続されているときは第１のスリープモードとし、外部機器に接続されていないときは第２のスリープモードにするから、外部接続状態によりスリープモードを２段階に変更することができる。この第２のスリープモードでは、第１のスリープモードに比べて測定回数が極端に少ないから、バッテリーパックが外部機器に接続されていないときに、その内部消費電力を一層少なくすることができる。
【０１６３】
更にまた、電池電圧を検出する検出回路を設け、放電禁止直列電圧以下に低下したときは、監視回路の給電を停止して遮断モードとし、監視回路による内部消費電力をなくすから、二次電池の劣化を招くような放電を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバッテリーパックを示すブロック図である。
【図２】ノーマルモード中に監視回路に流れる電流の波形図である。
【図３】第１のスリープモード中に監視回路に流れる電流の波形図である。
【図４】第２のスリープモード中に監視回路に流れる電流の波形図である。
【図５】マイクロコンピュータの遮断モードとリセット解除を示すフローチャートである。
【図６】ノーマルモードを示すフローチャートである。
【図７】第２のスリープモードを示すフローチャートである。
【図８】第１のスリープモードを示すフローチャートである。
【図９】充電器のブロック図である。
【図１０】充電器内蔵の電子機器を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ バッテリーパック
１１ 電子機器
１３，１７，７３，８４ プラス端子
１４，１８，７４，８５ マイナス端子
１５，１９，７３，８６ 接続検出端子
１６，２０，７６，８７ 通信端子
２３ リチウムイオン電池
２４ 放電停止用ＦＥＴ
２５ 充電停止用ＦＥＴ
３０ 電圧測定回路
３１，３２ 電流測定回路
３３ 過電流検出回路
３４ サーミスタ
４０ マイクロコンピュータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池の状態を監視する監視回路を有するバッテリーパックに関し、更に詳しくはバッテリーパックの電流が小さいときに、監視回路をスリープモードにして節電するバッテリーパックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型の電子機器、例えば携帯電話，ノートパソコン，カムコーダ，ＣＤプレイヤ等が広く用いられる。これらの電子機器の殆どには、充放電可能なバッテリーパックが装填されている。このバッテリーパックは、１個，直列又は並直列された複数の二次電池がパッケージされており、負荷としての電子機器へ給電する。
【０００３】
最近では、二次電池としてリチウムイオン電池が多用されている。このリチウムイオン電池は、作動電圧が高いこと、エネルギー密度が高いこと、放電電流が大きいこと、サイクル寿命が長いこと、メモリ効果がないこと、短時間の充電が可能なこと等の特長を持っている。このようにリチウムイオン電池は、数々の利点を備えているが、電池の短絡や充放電には、他の二次電池に比べて格別な注意が必要である。
【０００４】
例えば、電子機器や充電器等の外部機器からバッテリーパックが外されて単体となっているときに、電源端子（プラス端子，マイナス端子）がネックレス等で短絡されると、リチウムイオン電池が発熱し、破裂，発火する恐れがある。また、最大許容電流を越える過電流で放電すると、リチウムイオン電池の温度が異常に上昇し、回復不能に劣化したり，安全弁が作動して使用不能となる。
【０００５】
逆に、過電流で充電すると、電池温度が異常に上昇して電池寿命が短くなる。更に、有機電解液が分解してガスが発生したり、内部短絡の原因となる金属リチウムが生じる危険がある。
【０００６】
規定された充電停止電圧を越えて充電をすると、有機電解液の分解が起こり、前述したガスの発生や金属リチウムが析出する。また、この過充電によって、電池特性が大きく劣化したり、安全弁が作動したり、更にはリチウムイオン電池の破裂や発火を発生することがある。
【０００７】
逆に、規定された放電停止電圧を越えて放電すると、電極が劣化したり、有機電解液が分解したりする。また、この過放電によって、銅製の集電体やリード線の溶解を招き、リチウムイオン電池の性能低下や接触不良の原因となる。複数のリチウムイオン電池を直列に接続した場合に、各電池が一様に充電又は放電されずに、一部の電池だけが他の電池よりも充放電が早く進むこともある。
【０００８】
短絡，過電流，過充電，過放電等の異常事態を防止するために、リチウムイオン電池をパッケージしたバッテリーパックには、充放電制御回路（保護回路）が設けられている。この充放電制御回路は、各リチウムイオン電池の状態や電子機器の接続状態を監視する監視回路と、この監視回路からの信号でＯＮ・ＯＦＦし、充放電を規制するスイッチング回路とから構成されている。スイッチング回路は、充電停止用ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）と、放電停止用ＦＥＴとからなり、これらがリチウムイオン電池に直列接続されている。
【０００９】
監視回路は、測定部と、この測定部の信号から異常事態を判断し、スイッチング回路をＯＮ・ＯＦＦさせる判定部とから構成されている。判定部としては、コンパレータやマイクロコンピュータが用いられる。測定部には、リチウムイオン電池の電流を測定する電流測定回路，リチウムイオン電池の電圧を測定する電圧測定回路，リチウムイオン電池の発熱温度を測定する温度測定回路等がある。
【００１０】
例えば、マイクロコンピュータは、各測定回路からの測定信号に基づいて、過充電状態，過放電状態，過電流状態，発熱状態を判定する。過電流状態と発熱状態とは、充電中に発生するものと、放電中に発生するものとがある。マイクロコンピュータは、充電中に異常事態が発生した場合には、充電停止用ＦＥＴをＯＦＦにし、放電中に異常事態が発生したときには、放電停止用ＦＥＴをＯＦＦにする。
【００１１】
また、過電流を防止するために、スイッチング回路と直列にＰＴＣ素子を接続することも知られている。このＰＴＣ素子は、温度に応じて抵抗値が増大する正特性の温度係数を有する。電流が大きくなると発熱で温度が上がるため、抵抗値が極端に大きくなり、電流の流れを阻止する。温度が下がると、もとの抵抗値に戻るため、再度充放電が可能となる。
【００１２】
更に、測定部，マイクロコンピュータ，ＦＥＴが故障しても、充放電を確実に停止させるために、ヒューズが設けられている。このヒューズは、バッテリーパックの温度が異常に高くなったときや、過電流よりも相当大きな過大電流が流れたときに溶融して、電池と電源端子間とを断線させる。このヒューズは、最終的な保護手段であるため、いったん溶融すると、バッテリーパックを再使用することはできなくなる。
【００１３】
バッテリーパックは、外部機器との間で充放電するための一対の電源端子の他に、短絡を検出するための接続検出端子とが設けられている。これに対応して、外部機器にも、一対の電源端子，接続検出端子が設けられている。
【００１４】
バッテリーパックが例えば電子機器に正常に接続されると、電子機器のプラス端子とバッテリーパックのプラス端子が、そして電子機器のマイナス端子とバッテリーパックのマイナス端子とがそれぞれ接続される。正常の接続状態のときには、電子機器内ではプラス端子に接続検出端子が接続されているため、この接続検出端子が「Ｈ」となり、正常に接続されていないと「Ｌ」になる。
【００１５】
接続検出端子が「Ｈ」のときに、マイクロコンピュータは２個のＦＥＴをＯＮにして充放電を可能にし、「Ｌ」のときには２個のＦＥＴをＯＦＦにする。したがって、バッテリーパックが電子機器に装着されずに単体にあるときに、２個のＦＥＴがＯＦＦしているから、たとえバッテリーパックのプラス端子とマイナス端子とが接触しても短絡が起こることはない。
【００１６】
ノートパソコン等の電子機器では、バッテリーパックの電池残容量が少なくなって充分な給電ができなくなると、入力中のデータが消失する。そこで、最近では、通信端子を備え、電子機器との間で通信を行うようにしたインテリジェントバッテリーと呼ばれるバッテリーパックが市販されている。バッテリーパックのマイクロコンピュータは、電子機器からの要求に応じて電池の状態（電池電圧，放電電流、電池残容量，放電の可否等）のデータを電子機器に送っている。電子機器では、電池残容量を確認し、電子機器が正常に作動されなくるおそれがあるときに、警告表示をしたり、あるいは自動的にデータのパックアップを取っている。
【００１７】
ところで、監視回路は、電子機器や充電器等の外部機器に接続されているときは勿論であるが、外部機器に接続されずに単体となっているときでも作動している。監視回路は、その回路構成によっても異なるが、例えば６ｍＡ程度の電流が流れている。この監視回路で使用する電力は内部消費電力であるから、その分バッテリーパックの使用時間が短くなる。
【００１８】
そこで、外部機器の接続を検出するための接続検出端子と、外部機器との間で通信をするための通信端子の電圧とに応じて、監視回路の動作モードを設定する方法が知られている（特開平８−３０８１２１号公報）。動作モードには、ノーマルモードと低消費電力モードとがある。このノーマルモードでは、電圧測定回路，電流測定回路，温度測定回路に給電して測定を行うが、低消費電力モードでは測定を中止するために各回路に給電しない。この方法は、外部機器に接続されていないとき、又は接続されているが外部機器からの通信がないときに、低消費電力モードにセットし、バッテリーパック内で消費される電流を小さくして節電するものである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の方法は、通信の有無で外部機器の動作状態を判断して動作モードを設定するものである。したがって、通信機能がない外部機器に接続した場合は、低消費電力モードとなる。この場合は、各測定回路が作動しないから、二次電池の状態を監視することができなくなる。結局、この方法を実施したバッテリーパックは、通信機能がない外部機器に使用することができない。
【００２０】
また、従来の方法は、低消費電力モード中は、電圧や電流等の測定をしないから、二次電池に異常事態が発生してもこれを検出することができない。したがって、この異常事態を電子機器に通信したり、あるいはスイッチング回路をＯＦＦにしたりする等の適切な対処を行うことができない。
【００２１】
現在の電池残容量を正確に計算するには、低消費電力モードの電流を測定して放電容量を求めることが必要である。しかし、従来の方法では、低消費電力モードでは電流測定回路がＯＦＦするから、電池残容量を正しく求めることができない。
【００２２】
本発明は、通信機能がない外部機器に対しても利用することができ、しかも外部機器の動作状態に応じて、状態監視動作モードを正しく設定することができるバッテリーパックを提供することを目的とするものである。
【００２３】
また、本発明は、消費電流が小さいスリープモードでも、二次電池の状態を監視し、また電流を測定することができるバッテリーパックを提供することを目的とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載のバッテリーパックは、充放電可能な少なくとも１個の二次電池を備えたバッテリーパックにおいて、電子機器又は充電器に接続され、前記二次電池の充電又は放電を行うための一対の電源端子と、前記二次電池の電圧を測定する電圧測定回路と、前記二次電池の充電電流又は放電電流を測定するための第１の電流測定回路、及びこの第１の電流測定回路より大きな電流が測定可能であり前記第１の電流測定回路より消費電力が大きい第２の電流測定回路からなる電流測定回路と、前記二次電池を前記電源端子から切り離し充放電を停止させるスイッチング回路と、前記電圧測定回路と前記電流測定回路とを間欠的に通電させることにより測定を実行し、前記電圧測定回路による測定電圧から前記二次電池の状態を判断して、前記スイッチング回路のＯＮ・ＯＦＦを制御するマイクロコンピュータとを備え、前記マイクロコンピュータは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値を越えるときはノーマルモード、前記二次電池の充電電流又は放電電流が前記規定値以下のときにはスリープモードとなり、前記ノーマルモードでは、第１のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第２の電流測定回路とを第１の時間間隔で通電することにより測定を実行し、前記スリープモードでは、前記第１のクロックより周波数の低い第２のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第１の電流測定回路とを前記第１の時間間隔より長い第２の時間間隔で通電することにより測定を実行することを特徴とするバッテリーパック。
【００２５】
請求項２記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記電圧測定回路による測定電圧が放電停止電圧以下となった場合、又は充電停止電圧以上となった場合に、前記スイッチング回路をＯＦＦとし、前記二次電池の充放電を停止させる。
【００２６】
請求項３記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記ノーマルモード中に、前記通信端子から通信信号を受け取ったときは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値以下であっても前記ノーマルモードに保たれる。
【００２７】
請求項４記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータにメモリが接続されている。
【００２８】
請求項５記載のバッテリーパックでは、前記二次電池は複数個直列に接続されており、前記マイクロコンピュータへの給電をＯＮ・ＯＦＦさせるスイッチと、前記複数の二次電池の直列電圧を測定し、この測定直列電圧が放電禁止直列電圧以下まで下がったときに、前記スイッチをＯＦＦにして前記マイクロコンピュータへの給電を停止する直列電圧検出回路とが設けられている。
【００２９】
請求項６記載のバッテリーパックは、充放電可能な少なくとも１個の二次電池を備えたバッテリーパックにおいて、電子機器又は充電器に接続され、前記二次電池の充電又は放電を行うための一対の電源端子と、電子機器又は充電器に接続され、通信信号のやりとりをするための通信端子と、前記一対の電源端子が電子機器又は充電器に正常に接続されたときに、電子機器又は充電器からの接続信号を受け取るための接続検出端子と、前記二次電池の電圧を測定する電圧測定回路と、前記二次電池の充電電流又は放電電流を測定するための第１の電流測定回路、及びこの第１の電流測定回路より大きな電流が測定可能であり前記第１の電流測定回路より消費電力が大きい第２の電流測定回路からなる電流測定回路と、前記二次電池を前記電源端子から切り離し充放電を停止させるスイッチング回路と、前記電圧測定回路と前記電流測定回路とを間欠的に通電させることにより測定を実行し、前記電圧測定回路による測定電圧から前記二次電池の状態を判断して、前記スイッチング回路のＯＮ・ＯＦＦを制御するマイクロコンピュータとを備え、前記マイクロコンピュータは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値を越えるときはノーマルモード、前記二次電池の充電電流又は放電電流が前記規定値以下でかつ前記接続検出端子から接続信号を受け取っているときは第１のスリープモード、前記二次電池の充電電流又は放電電流が前記規定値以下でかつ前記接続検出端子から接続信号を受け取っていないときは第２のスリープモードとなり、前記ノーマルモードでは、第１のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第２の電流測定回路とを第１の時間間隔で通電することにより測定を実行し、前記第１のスリープモードでは、前記第１のクロックより周波数の低い第２のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第１の電流測定回路とを前記第１の時間間隔より長い第２の時間間隔で通電することにより測定を実行し、前記第２のスリープモードでは、前記第２のクロックより周波数の低い第３のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第１の電流測定回路とを前記第２の時間間隔より長い第３の時間間隔で通電することにより測定を実行することを特徴とするバッテリーパック。
【００３０】
請求項７記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記電圧測定回路による測定電圧が放電停止電圧以下となった場合、又は充電停止電圧以上となった場合に、前記スイッチング回路をＯＦＦとし、前記二次電池の充放電を停止させる。
【００３１】
請求項８記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記ノーマルモード中に、前記通信端子から通信信号を受け取ったときは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値以下であっても前記ノーマルモードに保たれる。
【００３２】
請求項９記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記第１のスリープモード中に、前記通信端子から通信信号を受け取ったときは、前記ノーマルモードに復帰し、また前記第２のスリープモード中に、前記接続検出端子から接続信号を受け取ったときは、前記ノーマルモードに復帰する。
【００３３】
請求項１０記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータにメモリが接続されている。
【００３４】
請求項１１記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記第２のスリープモード中に、前記第１の電流測定回路によって測定した測定電流が前記規定値より大きい場合には、前記メモリにエラー情報を記録する。
【００３５】
請求項１２記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記第２のスリープモード中に、前記第１の電流測定回路によって測定した測定電流が前記規定値より大きい場合には、前記ノーマルモードに移行する。
【００３６】
請求項１３記載のバッテリーパックでは、前記二次電池は複数個直列に接続されており、前記マイクロコンピュータへの給電をＯＮ・ＯＦＦさせるスイッチと、前記複数の二次電池の直列電圧を測定し、この測定直列電圧が放電禁止直列電圧以下まで下がったときに、前記スイッチをＯＦＦにして前記マイクロコンピュータへの給電を停止する直列電圧検出回路とが設けられている。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、バッテリーパック１０は、ノートパソコン，携帯電話等の携帯型の電子機器１１に着脱自在に装填され、この電子機器１１に給電する。また、バッテリーパック１０は、電池残容量が少なくなったときに、充電のために図９に示す充電器７０に接続される。
【００４０】
図１において、バッテリーパック１０には、プラス端子１３，マイナス端子１４，接続検出端子１５，通信端子１６とが設けられている。他方、電子機器１１にも、プラス端子１７，マイナス端子１８，接続検出端子１９，通信端子２０とが設けられている。これらのプラス端子１３とマイナス端子１４は、電子機器１１や充電器７０との間で充放電するための電源端子を構成する。
【００４１】
バッテリーパック１０の各端子１３〜１６と、電子機器１１の各端子１７〜２０とは、バッテリーパック１０が電子機器１１に正常に装填されたときに、対応するもの同志が接続されるように配置されている。すなわち、バッテリーパック１０が電子機器１１に正しく装填されたときに、バッテリーパック１０のプラス端子１３が電子機器１１のプラス端子１７に、またバッテリーパック１０のマイナス端子１４が電子機器１１のマイナス端子１８に接続される。
【００４２】
同様に、バッテリーパック１０の接続検出端子１５が電子機器１１の接続検出端子１９に接続され、通信端子１６が通信端子２０に接続される。なお、バッテリーパック１０の向きが間違っているときには、電子機器１１に装填されないようにするために、バッテリーパック１０の形状を左右及び前後に非対称にするのがよい。
【００４３】
バッテリーパック１０内には、複数例えば３個のリチウムイオン電池２３が収納されており、これらは直列に接続されている。この直列接続されたリチウムイオン電池２３のプラス極と、プラス端子１３との間には、放電停止用ＦＥＴ２４，充電停止用ＦＥＴ２５，ヒューズ２６が直列に接続されている。また、リチウムイオン電池２３のマイナス極とマイナス端子１４との間には、抵抗値が小さい電流測定用の抵抗２７が接続されている。
【００４４】
放電停止用ＦＥＴ２４及び充電停止用ＦＥＴ２５は、充放電を規制するためのスイッチング回路を構成している。これらのＦＥＴ２４，２５は、Ｐチャンネルであり、ゲートに「Ｌ」の信号が入力されるとＯＮし、「Ｈ」の信号が入力されるとＯＦＦする。正常な充放電が行われるときには、ＦＥＴ２４，２５はいずれもＯＮしている。
【００４５】
放電停止用ＦＥＴ２４は、バッテリーパック１０の放電を強制的に停止させて、電子機器１１やバッテリーパック１０が危険な状態に陥るのを防止したり、故障や短寿命化を防止する。この放電が強制的に停止されるケースとしては、３個のリチウムイオン電池２３のいずれか１つが放電停止電圧まで低下したとき、又は放電中に過電流値以上の電流（過電流）が流れたときである。ここで、過電流値は、充放電が許容される最大許容電流値よりも少し大きな値に定めてある。
【００４６】
充電停止用ＦＥＴ２５は、バッテリーパック１０の充電を強制的に停止させて、バッテリーパック１０が危険な状態に陥るのを防止したり、故障や短寿命化を防止する。この充電が強制的に停止されるケースとしては、３個のリチウムイオン電池２３のいずれか１つが充電停止電圧に達したとき、又は充電中に過電流が流れたときである。
【００４７】
ヒューズ２６は、ＦＥＴ２４，２５が故障等によって、ＯＦＦしない状態の場合に、過大電流が流れたときに溶融断線し、リチウムイオン電池２３が発火したり、破裂したりする危険な状態となるおそれを回避する。このヒューズ２６が溶融断線すると、バッテリーパック１０を使用することができなくなる。このようにヒューズ２６は、最終的な保安手段であるから、過大電流値は過電流値よりも相当大きな値に決めてある。
【００４８】
各リチウムイオン電池２３のプラス極とマイナス極は、電圧測定回路３０にそれぞれ接続されている。この電圧測定回路３０は、２つの電圧の差を求める少なくとも３個のオペアンプから構成され、３個のリチウムイオン電池２１の電圧（ＶＨ，ＶＭ，ＶＬ）を測定する。この電圧ＶＨは、プラス電極１３側にあるリチウムイオン電池２３の電圧である。電圧ＶＭは、真ん中にあるリチウムイオン電池２３の電圧である。電圧ＶＬは、マイナス電極１４側にあるリチウムイオン電池２３の電圧である。
【００４９】
抵抗２７の両端に、電流測定回路３１，３２が接続されている。これらの電流測定回路３１，３２は、アナログ演算をする少なくとも１個のオペアンプから構成され、抵抗２７の両端の電圧と、抵抗２７の抵抗値（既知）とから、充電又は放電中に、抵抗２７に流れる電流を測定する。
【００５０】
電流測定回路３１は、２００ｍＡ程度の小さな電流Ｉ1 を測定するためのものであり、その消費電力は小さい。他方、電流測定回路３２は±７Ａ程度の大きな電流Ｉ0 を測定するためのものであり、消費電力が大きい。このように、２種類の電流測定回路３１，３２を設けてあるから、小さい電流を測定するときには、電流測定回路３１を使用することで、内部消費電力を節約することができる。
【００５１】
また、抵抗２７の両端に過電流検出回路３３が接続されている。この過電流検出回路３３は、コンパレータから構成され、充電電流又は放電電流が過電流値を越えたときに、「Ｌ」の信号を発生する。
【００５２】
リチウムイオン電池２３の充電又は放電が異常であると、電池温度がかなり高くなって、破裂するおそれがある。そこで、バッテリーパック１０内の温度を測定するために、サーミスタ３４が設けられている。このサーミスタ３４は、温度に比例して抵抗値が減少する性質を有する。このサーミスタ３４と抵抗４４との接続点の電圧が、温度信号Ｔとして用いられる。
【００５３】
電池電圧は、スイッチ３５を介してレギュレータ３６に印加される。このレギュレータ３６は、電池電圧を一定の駆動電圧に変換して出力する。このレギュレータ３６によってマイクロコンピュータ４０が給電される。
【００５４】
また、レギュレータ３６は、スイッチ４２を介して、電圧測定回路３０，電流測定回路３１に給電し、更に参照電圧Ｖref としてＡＤ変換部５０に入力される。また、抵抗値がかなり大きい抵抗４４を介してサーミスタ３４に給電する。電流検出回路３２は、スイッチ４３を介してレギュレータ３６で給電される。更に、スイッチ４５を介して不揮発性メモリ４１に給電する。これらのスイッチ４２，４３は、節電を図るために測定時にのみＯＮする。また、スイッチ４５は、書き込み時にのみＯＮする。
【００５５】
直列電圧検出回路３７は、電池電圧が使用禁止直列電圧まで低下したことを検出する。この直列電圧検出回路３７は、使用禁止直列電圧を越えているときにはスイッチ３５をＯＮにし，使用禁止直列電圧まで低下するとスイッチ３５をＯＦＦにする。このスイッチ３５がＯＦＦすると、レギュレータ３６の作動が停止するから、電圧測定回路３０，電流測定回路３１，３２，マイクロコンピュータ４０，不揮発性メモリ４１，サーミスタ４４が給電されなくなり、バッテリーパック１０で自己消費する電力が最低限となる。
【００５６】
マイクロコンピュータ４０は、制御部４８，演算部４９，ＡＤ変換部５０，通信部５１，クロック制御部５２から構成されている。このマイクロコンピュータ４０と測定部とにより、リチウムイオン電池２３の状態を監視する監視回路が構成される。測定部には、電圧検出回路３０，電流測定回路３１，３２，サーミスタ３３等が含まれている。なお、監視回路と、この監視回路によってＯＮ・ＯＦＦされるＦＥＴ２４，２５とで充放電制御回路が構成される。
【００５７】
監視回路によるリチウムイオン電池の状態監視動作モードとしては、監視を頻繁に行うノーマルモード、監視の回数を減らした第１のスリープモード、監視を時々行う第２のスリープモードがある。第１のスリープモードと第２のスリープモードとは、バっテリーパック１０内の監視回路で消費する内部消費電力を節約するためのものである。第２のスリープモードは、第１のスリープモードよりも節電効果が大きい。また、スイッチ３４がＯＦＦすると、監視回路が給電されず、遮断状態となる。便宜上、この状態を遮断モードという。なお、これらの状態監視動作モードは、マイクロコンピュータ４０によって設定され、かつ実行されるものであるから、マイクロコンピュータ４０の状態監視動作モードであるともいえる。
【００５８】
ＡＤ変換部５０は、各リチウムイオン電池２３の電圧ＶＨ，ＶＭ，ＶＬ，電流値Ｉ0 ，Ｉ1 ，温度信号ＴをＡＤ変換してデジタル信号に変換する。これらのデジタル信号は、演算部４９に送られる。この演算部４９は、Ａ／Ｄ変換部５０からの測定データ，過電流検出回路３３からの信号，接続検出端子１５からの接続信号，通信部５１からの通信データを取り込み、状態監視動作モードの決定，リチウムイオン電池２３の状態の判断，充放電を許容すべきかどうかの決定等をする。
【００５９】
制御部４８は、演算部４９からの指示にしたがって、スイッチ４２，４３，４５をＯＮ・ＯＦＦさせる。ノーマルモードでは、スイッチ４２，４３を短い周期でＯＮ・ＯＦＦさせる。スリープモードでは、スイッチ４２を長い周期でＯＮ・ＯＦＦさせる。また，通信部５１がメモリ４１にデータを書き込むときに、スイッチ４５をＯＮにする。
【００６０】
また、制御部４８は、演算部４９からの指示に基づいて、２つの端子から充放電を制御するための信号を出力する。すなわち、充放電を許可するときには、「Ｌ」の信号をＯＲゲート５５，５６に信号を送る。放電を停止する場合は、「Ｈ」の信号をＯＲゲート５５に送る。充電を停止する場合は、「Ｈ」の信号をＯＲゲート５６に送る。なお、スイッチ３５がＯＦＦして、マイクロコンピュータ４０の給電が停止したときには、２つの端子はいずれも「Ｌ」となる。
【００６１】
通信部５１は、通信端子１６を介して電子機器１１や充電器７０との間で、リチウムイオン電池２３の状態を表すデータ，コマンドの授受をする。この通信部５１が受け取ったコマンドは、演算部４９に送られる。この演算部４９は、コマンドにしたがって各種のデータを通信部５１を介して電子機器１１等に送る。通信部５１から出力する電池の状態を表すデータとしては、電池の種類，電池残容量，電池電圧（ＶＨ，ＶＭ，ＶＬの加算値），電流値，スイッチング回路の状態，充電回数等である。通信部５１が受け取るコマンドとしては、データの単位（ｍＷ，ＡＨ，ｍＶ等）の指示，データのリクエスト等である。
【００６２】
バッテリーパック１０が危険な状態となったときには、演算部４９は通信部５１を介して危険情報を自発的に電子機器１１等に送る。この危険情報や、バッテリーパック１０から送られてきたデータ、例えば電池残容量は電子機器１１等のディスプレイ６６に表示される。また、通信部５１は、バッテリーパック１０の充電回数，充電終了時の各リチウムイオン電池２３の電圧，電池異常の内容や発生日時等をメモリ４１に書き込む。
【００６３】
クロック制御部５２は、発振器６０，６１を備え、状態監視動作モードに応じてその一方を選択的に作動させる。ノーマルモードのときには、４ＭＨｚのクロックを発生する発振器６０が作動され，第１又は第２のスリープモードのときには３２ＫＨｚのクロックを発生する発振器６１が作動される。発振器６０の消費電流は３ｍＡであり、発振器６１の消費電流は２００μＡである。発振器６１の消費電流が小さいから、スリープモードでの内部消費電力を少なくすることができる。このクロック制御部５２は、選択した発振器からのクロックを、制御部４８，演算部４９，通信部５１，ＡＤ変換部５０に送る。
【００６４】
接続検出端子１５は、抵抗５８を介してレギュレータ３６に接続されている。バッテリーパック１０に、電子機器１１又は充電器７０等の外部機器が正常な状態で接続されている場合は、接続検出端子１５は「Ｌ」である。バッテリーパック１０が外部機器から外されている場合は、接続検出端子１５は「Ｈ」である。これらの信号が演算部４９に送られる。なお、「Ｌ」の信号を接続信号と称している。
【００６５】
次に、演算部４９の機能について詳細に説明する。この演算部４９は、次の条件を満たしている時に、各リチウムイオン電池２３が正常な状態であると判断する。この条件は、各リチウムイオン電池２３が過充電状態及び過放電状態でないこと、過電流状態でないこと、正常温度状態であることの３つである。なお、過充電状態及び過放電状態のいずれでもない場合は、リチウムイオン電池２３の電圧は、放電停止電圧と充電停止電圧との間となる充放電可能電圧範囲にある。
【００６６】
バッテリーパック１０が電子機器１１に正常に接続されているときは、演算部４９は、接続検出端子１５を介して電子機器１１から接続信号を受け取る。この接続信号を受け取っている場合に、各リチウムイオン電池２３が正常な状態にあるときは、演算部４９は充放電を許可する信号を制御部４８に送る。制御部４８は、２の出力端子から「Ｌ」の信号を出力してＯＲゲート５５，５６に送り、２つのＦＥＴ２４，２５をＯＮにする。
【００６７】
演算部４９は、バッテリーパック１０の充放電中に、測定部で測定した電圧，電流，温度から、各リチウムイオン電池２３の状態を所定の周期で監視し、またメモリ４１に電池残容量や異常事態等を書き込む。リチウムイオン電池２３のいずれか１つが充放電可能電圧範囲から外れたとき、あるいは過電流状態が検出されたときには、充電か放電かによって、対応するＦＥＴ２４，２５の一方をＯＦＦにする。
【００６８】
演算部４９は、バッテリーパック１０の充放電中以外、すなわちバッテリーパック１０が外部機器から外されている場合も、各リチウムイオン電池２３の状態を所定の周期で監視する。もし、バッテリーパック１０の異常を検出すると、これを履歴情報としてメモリ４１に書き込む。
【００６９】
電流測定回路３１によって測定された電流が規定値を越えているときは、マイクロコンピュータ４０は、ノーマルモードで各リチウムイオン電池２３の状態を監視する。このノーマルモードでは、発振器６０が通電され、周波数が高いクロックでマイクロコンピュータ４０が作動する。マイクロコンピュータ４０は、クロックの立ち上がり時に、各回路素子に電流が流れるから、クロックの周波数が高いほど、平均消費電流が大きくなり、したがって消費電力が多くなる。
【００７０】
また、ノーマルモードでは、スイッチ４２，４３がＯＮする周期が最も短いから、これらのスイッチ４２，４３を介して給電される各測定回路の動作回数が多くなる。したがって、各測定回路の平均消費電流が大きくなり、結果的に消費電力が多くなる。更に、ノーマルモードでは、消費電力の大きい電流測定回路３２，発振器６０が作動する。この理由から、ノーマルモードでの自己消費電力は最も大きくなる。
【００７１】
バッテリーパック１０が外部機器に接続されているが、外部機器の電源がＯＦＦされているとき、あるいはディスプレイのスクリーンセーバーが作動したりするパワーセーブ状態のときには、外部機器の消費電流が小さい。この場合は、バッテリーパック１０の電流が規定値以下となるから、監視回路は第１のスリープモードで各リチウムイオン電池２３の状態を監視する。
【００７２】
この第１のスリープモードでは、発振器６１が通電され、周波数の低いクロックでマイクロコンピュータ４０がゆっくりと作動する。更に、スイッチ４２がＯＮする周期が比較的長い。また消費電力が大きい電流測定回路３２や発振器６０が作動しない。このために、第１のスリープモードでは、監視回路で消費する電力がノーマルモードに比べてかなり少ない。
【００７３】
なお、外部機器に接続されている場合に、通信部５１が通信信号を受け取ったときは、電子機器１１は通常に動作しているか、あるいはその準備状態であるから、電流が規定値以下であるかどうかにかかわらず、マイクロコンピュータ４０はノーマルモードで監視する。また、第１のスリープモード中に、通信信号を受け取ったとき、又は規定電流を越える電流が流れたときもノーマルモードに復帰する。
【００７４】
外部機器に接続されておらず、かつ電流が規定値以下のときは、第２のスリープモードで監視する。この第２のスリープモードでは、発振器６１が作動してマイクロコンピュータ４０がゆっくりと作動する。更に、スイッチ４２がＯＮする周期が最も長く、また電流測定回路３２等も作動しない。このために、監視回路で消費する電力が最も小さい。なお、第２のスリープモード中に、外部機器が接続されたとき、又は規定電流を越える電流が流れたときは、ノーマルモードに復帰する。
【００７５】
ＯＲゲート５５は放電停止用ＦＥＴ２４に接続され、またＯＲゲート５６は充電停止用ＦＥＴ２５に接続されている。この放電停止用ＦＥＴ２４は、ＯＲ５５の出力が「Ｌ」のときにＯＮし、「Ｈ」のときにＯＦＦする。同様に、充電停止用ＦＥＴ２５もＯＲゲート５６の出力が「Ｌ」のときにＯＮし、「Ｈ」のときにＯＦＦする。したがって、ＯＲゲート５５の入力信号が全て「Ｌ」のときに放電停止用ＦＥＴ２４がＯＮし、入力信号のいずれか１つが「Ｈ」のときにＯＦＦにする。ＯＲゲート５６も同様である。これらのＯＲゲート５５，５６、ＦＥＴ２４，２５はレギュレータ３６によって給電される。
【００７６】
また、ＯＲゲート５５，５６には、過充電・過放電検出回路５７からの信号が入力されている。更に、ＯＲゲート５５には接続検出端子１５からの信号も入力される。この過充電・過放電検出回路５７は、２つのコンパレータを含むアナログＩＣ回路から構成され、リチウムイオン電池２３によって直接に給電されている。
【００７７】
過充電・過放電検出回路５７は、マイクロコンピュータ４０が故障しているとき、あるいは測定の休止中にリチウムイオン電池２３に異常事態が発生した場合に、充放電を停止させる。したがって、過充電・過放電検出回路５７は、マイクロコンピュータ４０を補佐し、バッテリーパック１０を二重に保護している。
【００７８】
この過充電・過放電検出回路５７は、マイクロコンピュータ４０が充放電を許容している充放電可能電圧のときには、２つの出力端子は「Ｌ」である。リチウムイオン電池２３のいずれか１つが放電停止電圧よりも少し小さい電圧まで低下したときに、「Ｈ」の信号をＯＲゲート５５に送り、そして充電停止電圧よりも少し大きい電圧に達したときに、「Ｈ」の信号をＯＲゲート５６に送る。なお、過充電・過放電検出回路５７は、過放電の閾値を放電停止電圧よりも少し低くし、また過充電の閾値を充電停止電圧よりも少し高くしているが、これらの閾値として放電停止電圧及び充電停止電圧を用いて、マイクロコンピュータ４０と同時に作動させてもよい。
【００７９】
電子機器１１は、システム本体６５，ディスプレイ６６等が設けられており、プラス端子１７，マイナス端子１８を介して、バッテリーパック１０によって給電される。このシステム本体６５とマイナス端子１８との間に、メインスイッチ６７が設けられている。また、接続検出端子１９はマイナス端子１８に接続されているから、バッテリーパック１０が電子機器１１に正常に接続されると、接続検出端子１９は「Ｌ」となる。
【００８０】
システム本体６５は、通信端子１０を介してバッテリーパック１０から、電池の状態を表すデータを受け取る。また、ディスプレイ６６には、システム本体６５での演算結果等を表示する他に、バッテリーバック１０の電池残容量等を表示する。
【００８１】
図２は、ノーマルモードでの監視回路の消費電流の一例を示す。このノーマルモードでは、スイッチ４２，４３がＯＮしている測定時間は１００ｍＳである。また、測定の周期は２２０ｍＳである。スイッチ４２，４３がＯＮしている測定時間中は、約６ｍＡの電流が監視回路に流れる。この測定中には、電流測定回路３２が作動されるから、消費電流が大きくなる。
【００８２】
スイッチ４２，４３がＯＦＦしている測定休止中は、平均値で約４００μＡの電流が監視回路に流れる。この約４００μＡの電流は、マイクロコンピュータ４０を作動させるために使われる。このマイクロコンピュータ４０は、消費電流が大きな発振器６０が作動され、そして４ＭＨｚのクロックにより高速で作動されるから、消費電流が大きくなる。したがって、ノーマルモードでは、マイクロコンピュータ４０及び測定部の消費電流が大きく、しかも測定回数が多いから、監視回路での自己消費電力が最も大きくなる。
【００８３】
図３は、第１のスリープモードでの監視回路の消費電流の一例を示す。この第１のスリープモードでは、スイッチ４３はＯＦＦしたままであり、消費電力の大きい電流測定回路３２は作動しない。スイッチ４２は２秒の間隔でＯＮし、そのＯＮ時間は１００ｍＳである。スイッチ４２がＯＮしている測定時間中は、約５００μＡの電流が監視回路に流れる。スイッチ４２がＯＦＦしている測定休止中には、マイクロコンピュータ４０を作動させるために、平均で１５０μＡの小さな電流が流れる。
【００８４】
マイクロコンピュータ４０は、消費電流の小さい発振器６１が用いられ、また３２ＫＨｚのクロックでゆっくりと作動されるから、平均消費電流が小さい。この第１スリープモードでは、マイクロコンピュータ４０及び測定部の消費電流が小さく、また測定回数が少ないため、監視回路で消費される内部消費電力は比較的に少ない。
【００８５】
図４は、第２のスリープモードでの監視回路の消費電流の一例を示す。この第２のスリープモードでは、スイッチ４２は２分の間隔でＯＮする以外は、第１のスリープモードと同じである。第２スリープモードでは、マイクロコンピュータ４０及び測定部の消費電流が小さく、しかも測定回数が最も少ないため、監視回路の内部消費電力が最も少ない。なお、遮断モードでは、監視回路が作動されないから、監視回路の消費電力が零になる。
【００８６】
図５ないし図８を参照してバッテリーパックの作用について説明する。工場では、各リチウムイオン電池２３の製造後に、満充電のほぼ半分程度（充電停止電圧と放電停止電圧とのほぼ中間の電圧）に充電される。この充電後に、３本のリチウムイオン電池２３が接続金具を介して直列に接続される。次に、図１に示す回路を実装した回路基板が３本のリチウムイオン電池２３に乗せた状態で取り付けられる。
【００８７】
組立て完了すると、回路基板は、リチウムイオン電池２３から給電され、過充電・過放電検出回路５７及び直列電圧検出回路３７による監視を開始する。過充電・過放電検出回路５７は、各リチウムイオン電池２３の電圧を監視する。また、直列電圧検出回路３７は３個のリチウムイオン電池２３の直列電圧（電池電圧）を監視する。
【００８８】
図５に示すように、直列電圧検出回路３７は、電池電圧が使用禁止電圧以下に下がっている場合は、スイッチ３５をＯＦＦにして、レギュレータ３６の給電を停止する。この場合は、マイクロコンピュータ４０の通電が遮断されて遮断モードとなる。この遮断モードでは、監視回路が作動しないから、内部消費電力が最低限に保たれる。他方、電圧検出回路３７は、電池電圧が使用禁止電圧を越えているときには、スイッチ３５をＯＮにしてレギュレータ３６を給電する。このレギュレータ３６は、所定の電圧を過電流検出回路３３とマイクロコンピュータ４０とに印加する。
【００８９】
給電停止中は、マイクロコンピュータ４０が遮断モードになっており、このときには演算部４９がリセット状態となっている。この演算部４９は、スイッチ３５がＯＦＦからＯＮに変わる給電開始でリセットが解除される。マイクロコンピュータ４０は、リセットが解除されると、遮断モードからノーマルモードへ移行する。このノーマルモードでは、マイクロコンピュータ４０は、発振器６０から出力された４ＭＨｚのクロックで駆動され、早い速度で作動する。このノーマルモード中は、図２に示すように監視回路の消費電力が最も大きい。
【００９０】
過電流検出回路３３は、抵抗値２７の両端の電圧の大きさから、充放電電流が過電流値を越えているかどうかを判定し、過電流よりも小さいときに「Ｈ」の信号を出力し、大きいときに「Ｌ」の信号を出力する。この過電流状態は、バッテリーパック１０が外部接続されている場合にのみ発生し、単体のままの場合には発生しない。そこで、図６に示すノーマルモードと、図８に示す第１のスリープモードでは、過電流検出回路３３の出力が「Ｌ」に変化すると、演算部４９が割り込み処理をして、放電を停止させる。
【００９１】
図６に示すように、ノーマルモードでは、まず演算部４９が接続検出端子１５からの信号を調べることで、バッテリーパック１０が外部機器に接続されているかどうかを判定する。バッテリーパック１０が外部機器に接続されていない場合は、レギュレータ３６の電圧が抵抗５８を介して接続検出端子１５に印加されているから、接続検出端子１５が「Ｈ」となっている。演算部４９は、接続検出端子１５からの信号が「Ｈ」であると、接続なしと判断する。この場合は、マイクロコンピュータ４０がノーマルモードから第２のスリープモードへ移行する。
【００９２】
この第２のスリープモードでは、内部消費電力を少なくして、電池の消費を抑えることができる。また、第２のスリープモード中は、演算部４９が、制御部４８を介して充放電禁止を表す「Ｈ」の信号をＯＲ回路５５，５６に出力する。これらのＯＲ回路５５，５６の出力が「Ｈ」のときには、放電停止用ＦＥＴ２４，充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦしている。したがって、バッテリーパック１０が単体のままのときには、プラス端子１３とマイナス端子１４とに金属が接触しても、バッテリーパック１０が短絡することはない。
【００９３】
図７に示すように、第２のスリープモードでは、クロック制御部５２は、発振器６０を停止させ、代わりに消費電力が少ない発振器６１を駆動する。この発振器６１で発生した３２ＫＨｚのクロックで、マイクロコンピュータ４０がゆっくりと作動する。
【００９４】
第２のスリープモードでは 監視回路は、２分毎に監視サイクルを実行する。第１回目の監視サイクルでは、まず、演算部４９が内部タイマーを作動させて計時する。そして、２分が経過すると、内部タイマーを再スタートさせるとともに、監視処理を実行する。この監視処理を迅速に行うために、演算部４９は、クロック制御部５２を介して発振器６１を停止させ、代わりに発振器６０を作動させる。マイクロコンピュータ４０は、４ＭＨｚのクロックで作動される。次に、演算部４９は、制御部４８を介してスイッチ４２を１００ｍＳだけＯＮにする。スイッチ４２がＯＮすると、レギュレータ３６によって、電圧検出回路３０，電流測定回路３１，サーミスタ３３が給電される。また、ＡＤ変換部５０にも、レギュレータ３５の電圧が参照電圧として供給される。
【００９５】
電圧検出回路３０は、３個のリチウムイオン２３の電圧ＶＨ，ＶＭ，ＶＬを測定してＡＤ変換部５０に送る。電流測定回路３１は、抵抗２７による電圧降下から抵抗２７を流れる電流ＩＬを測定し、ＡＤ変換部５０に送る。また、サーミタスタ３３の電圧が温度信号ＴとしてＡＤ変換部５０に送られる。
【００９６】
ＡＤ変換部５０は、各測定信号をデジタル変換する。このデジタル変換後に、演算部４９は、測定データを取り込んでレジスタに一時記憶する。次に、演算部４９は、レジスタに記憶した電流が規定値を越えているかどうかを判定する。規定値を越えていないと判定されたときには監視処理が終了し、そして監視回路は第２のスリープモードに維持される。この場合は、発振器６１が再び駆動され、マイクロコンピュータ４０が低速で作動される。この第２のスリープモード中に、マイクロコンピュータ４０は、第１回目の監視サイクルのスタートから２分間が経過したかどうかをチェックする。そして、２分間が経過すると、内部タイマーを再スタートさせるとともに、前述した監視処理を高速で行う。
【００９７】
電流ＩＬが規定値を越えている場合は、測定ミス，回路故障等のエラーが発生したときである。演算部４９は、制御部４８を介してスイッチ４５をＯＮにするとともに、通信部５１を介してエラー情報をメモリ４１に書き込む。このエラー情報は、バッテリーパック１０の修理の際に利用される。
【００９８】
また、エラーが発生すると、マイクロコンピュータ４０はノーマルモードに移行する。発振器６０は監視処理に引き続いてそのまま駆動されるから、マイクロコンピュータ４０が高速で作動する。このノーマルモードに移行すると，接続の有無がチェックされるため、再び第２のスリープモードに復帰する。そして、前述したように、第２のスリープモード中に２分間が経過すると監視処理が実行される。
【００９９】
この測定で求めた電流ＩＬが規定値以下の場合には、第２のスリープモードが続行する。他方、電流ＩＬが規定値を越えている場合は、同じエラーが発生したときであるから、エラー情報の書込みをすることなく、ノーマルモードに移行する。したがって、エラーがなくならない限り、第２のスリープモードとノーマルモードとを交互に繰り返すことになる。なお、このようにエラーが繰り返して発生する場合はモード間の移行を止めて、エラーの発生がなくなるまでノーマルモード又は第２のスリープモードのどちらか一方のままで監視を継続させてもよい。
【０１００】
バッテリーパック１０は、組立て後に製品検査を受けてから出荷される。この製品検査では、マイクロコンピュータ４０が、ユーザーに開放されていないテストモードにセットされる。マイクロコンピュータ４０は、４ＭＨｚのクロックで駆動される。そして、検査器具を用いて、各回路の動作チェック，充電状態及び放電状態のチェック，メモリ４１への書込み等が行われる。メモリ４１に書き込む情報としては、製造年月日，製造番号，電池残量演算に用いる各種のパラメータである。テストモードが解除されると、マイクロコンピュータ４０は再びノーマルモードとなり、そして接続なしと判定されると、第２のスリープモードに移行する。
【０１０１】
製品検査を受けたバッテリーパック１０は、電子機器の製造メーカーや、電気販売店等へ出荷される。この工場出荷時には、第２のスリープモードになっており、内部消費電力が少ない状態に保たれている。
【０１０２】
第２のスリープモード中に、バッテリーパック１０が電子機器１１に装填される。バッテリーパック１０が電子機器１１に正しく装填されると、バッテリーパック１０のプラス端子１３が電子機器１１のプラス端子１７に、またバッテリーパック１０のマイナス端子１４が電子機器１１のマイナス端子１８に接続される。このときには、バッテリーパック１０の接続検出端子１５が電子機器１１の接続検出端子１９に接続され、通信端子１６が通信端子２０に接続される。
【０１０３】
接続検出端子１５は、外部機器１１の接続検出端子１９及びマイナス端子１８を介して、バッテリーパック１０のマイナス端子１４に接続されるから、接続検出端子１５が「Ｌ」になる。接続検出端子１５が「Ｈ」から「Ｌ」に変化すると、演算部４９は割込み処理をして、マイクロコンピュータ４０を第２のスリープモードからノーマルモードに移行する。
【０１０４】
このノーマルモードに移行すると、前述したようにマイクロコンピュータ４０が４ＭＨｚのクロックで作動される。演算部４９は、接続検出端子１５の信号から接続の有無を確認する。この際に、バッテリーパック１０の装着時のチャタリングを防止するために、接続検出端子１５の信号が所定時間「Ｌ」に保たれているときに、接続ありと判定するのがよい。
【０１０５】
電子機器１１の接続が確認されると、演算部４９は、制御部４８を介して充放電許可を表す「Ｌ」の信号をＯＲ回路５５，５６に出力する。ここで、各リチウムイオン電池２３が、放電停止電圧と充電停止電圧との間である充放電可能電圧範囲にあるときには、過放電・過充電検出回路５７は、充放電許可を表す「Ｌ」の信号をＯＲ回路５５，５６に出力する。また、接続検出端子１５からの「Ｌ」の信号がＯＲ回路５５に入力される。
【０１０６】
ＯＲ回路５５，５６は、入力信号の全てが「Ｌ」であるから、出力信号が「Ｌ」となる。これにより、放電停止用ＦＥＴ２４，充電停止用ＦＥＴ２５がＯＮするから、リチウムイオン電池２３が充放電可能状態となる。ここで、電子機器１１の電源スイッチ６７がＯＮすると、リチウム電池２３からの放電電流は、ＦＥＴ２４，２５，ヒューズ２６，プラス端子１３を通って電子機器１１へ流れる。システム本体６５は、所定の処理を実行し、またディスプレイ６６に情報が表示される。
【０１０７】
ノーマルモードでは、２２０ｍＳ毎に監視サイクルを行うために、演算部４９が内部タイマーをスタートさせる。この内部タイマーが２２０ｍＳを計時すると、監視処理が開始される。この監視処理では、演算部４９が制御部４８を介してスイッチ４２，４３を１００ｍＳだけＯＮにする。スイッチ４２がＯＮすると、前述したように、電圧検出回路３０，電流測定回路３１，サーミスタ３３により、電圧，電流ＩＬ，温度が測定される。また、スイッチ４３がＯＮすると、電流測定回路３２が給電され、電流ＩＨが測定される。
【０１０８】
各測定信号はＡＤ変換部５０でデジタル変換されてから、演算部４９に取り込まれ、そのレジスタに一時記憶される。次に、演算部４９は、レジスタに記憶した測定電流ＩＬが規定値を越えているかどうかを判定する。測定電流が規定値以下の場合には、電子機器１１の電源スイッチ６７がＯＦＦされたか、あるいは一定時間中にキー操作がないために電子機器１１がパワーセーブモードに移行しているときである。この場合に、マイクロコンピュータ４０は、電子機器１１からの通信がないことを確認してから第１のスリープモードへ移行する。なお、このときに、通信があれば、割り込み処理によって、電子機器１１へデータを高速で送り出す。
【０１０９】
測定電流が規定値以上のとき、あるいは割り込み処理で通信を行った後に、マイクロコンピュータ４０は、電圧チェックに進む。演算部４９は、各リチウムイオン電池２３の測定電圧が、充電停止電圧又は充電停止電圧かどうかを判定する。もし、放電停止電圧以下に低下しているときには、演算部４９は制御部４８を介して、放電停止を表す「Ｈ」の信号をＯＲ回路５５に送る。このＯＲ回路５５は、「Ｈ」の信号を出力するため、放電停止用ＦＥＴ２４がＯＦＦし、放電が強制的に停止する。
【０１１０】
各リチウムイオン電池２３の測定電圧が、充電停止電圧以上の場合は、演算部４９は制御部４８を介して、充電停止を表す「Ｈ」の信号をＯＲ回路５６に送る。このＯＲ回路５６は、「Ｈ」の信号を出力するため、充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦし、充電が強制的に停止する。なお、現在は、バッテリーパック１０が電子機器１１へ給電中であるから、充電停止用ＦＥＴ２５がＯＮしている。
【０１１１】
各リチウムイオン電池２３の測定電圧が放電可能電圧以内の場合には、温度チェックに進む。演算部４９は、バッテリーパック１０の温度が規定温度以上かどうかを判定する。リチウムイオン電池２３に異常があると、放電中にバッテリーパック１０が発熱して、温度がかなり上昇する。もし、バッテリーパック１０が規定温度を越えているときには、演算部４９は、「Ｈ」の信号をＯＲ回路５５に送って、放電停止用ＦＥＴ２４を強制的にＯＦＦにする。
【０１１２】
電圧及び温度が正常な場合は、マイクロコンピュータ４０は、ノーマルモードの最初のステップに戻る。ここで、接続なしと判断されると、第２のスリープモードへ移行する。接続ありの場合は、スイッチング回路が既にＯＮしているから、そのまま２２０ｍＳ経過の判断ステップに進む。マイクロコンピュータ４０は、第１回目の監視サイクルの開始時点から、２２０ｍＳ経過したと判定すると、内部タイマーを再スタートさせてから、第２回目の監視サイクルを実行し、前述した測定，判断の監視処理をする。
【０１１３】
レギュレータ３６の作動中は、過電流検出回路３３が過電流状態を監視している。過電流状態を検出すると、過電流検出回路３３は「Ｌ」の信号を発生する。そして、ノーマルモード中に、演算部４９が「Ｌ」の信号を受け取ると、割り込み処理を行い、「Ｈ」の信号をＯＲ回路５５に送って、放電停止用ＦＥＴ２４を強制的にＯＦＦにする。
【０１１４】
また、各監視サイクルにおいて、放電可能電圧範囲外，規定温度以上，過電流状態が検出されると，マイクロコンピュータ４０は、前述したように放電停止用ＦＥＴ２４を強制的にＯＦＦにしてから、電子機器１１の接続状態をチェックする。バッテリーパック１０が電子機器１から外されたときには、ノーマルモードから、第２のスリープモードに移行する。他方、電子機器１１に接続されたままであると、前述したように、２２０ｍＳ経過の判断ステップへ進み、次の監視サイクルを実行する。この監視サイクルにおいて、規定温度以上や過電流状態となる異常状態が解消されていると、ノーマルモードの最初のステップへ戻り、接続チェックしてから、放電停止用ＦＥＴ２４をＯＮにする。その後は、前述したように２２０ｍＳ経過の判断ステップに進む。
【０１１５】
こうして、電子機器１１に接続中に、電流が規定値を越えている場合は、マイクロコンピュータ４０がノーマルモードを選択し、２２０ｍＳの監視サイクルで各リチウムイオン電池を監視する。なお、規定値以下であっても、通信の割り込みがある場合も、ノーマルモードが選択される。
【０１１６】
また、電子機器１１のシステム本体６５は、通信端子２０を介して、マイクロコンピュータ１０に、データの要求とデータの単位についてのコマンドを送る。通信部５１は、ノーマルモード中に電子機器１１からのコマンドを受け付けるとこれを演算部４９に送る。演算部４９は、直ちに通信の割り込みを行い、電子機器１１からの要求に応じたデータを通信部５１を介して電子機器１１に送り出す。
【０１１７】
電子機器１１は、例えば電池残容量のデータを受け取ると、図形やマークでこれをデイスプレイ６６に表示する。また、マイクロコンピュータ４０は、電池残容量と供給電流とから、給電可能な時間を計算する。そして、給電可能な時間が短くなったときは、警告情報を自発的に電子機器１１に送る。電子機器１１は、デイスプレイ６６に警告表示したり、処理中のデータを保存したりする。あるいは、電子機器１１をパワーセーブモードに移行して、システム本体６５をスリープ状態にしたり、ディスプレイ６６の表示を停止したりする。
【０１１８】
ノーマルモード中に、電子機器１１の電源スイッチ６７がＯＦＦしたり、あるいはパワーセーブモードになると、放電電流が規定値以下となり、また通信も停止する。この場合には、マイクロコンピュータ４０は、早いサイクルでの監視が不要であるから，第１のスリープモードに移行する。
【０１１９】
この第１のスリープモードでは、監視処理中以外は、発振器６１が作動し、マイクロコンピュータ４０が３２ＫＨｚのクロックで低速で作動する。そして、２秒毎に監視処理を実行してリチウムイオン電池２３の状態を監視する。この第１のスリープモードでは、監視回路の自己消費電力が第２のスリープモードよりも大きいが、ノーマルモードに比べてかなり少ない。
【０１２０】
図８に示すように、第１のスリープモードに移行すると、マイクロコンピュータ４０は、内部タイマーを作動させで２秒の経過を測定する。２秒が経過すると、第１回目の監視サイクルを開始させる。そして、監視処理を高速でするために、発振器６０を作動させ、４ＭＨｚのクロックでマイクロコンピュータ４０を高速に作動する。
【０１２１】
監視処理に入ると、まずスイッチ４２をＯＮにして、電圧，電流（ＩＬ），温度を測定する。この測定後に電流チェックが行われる。第１のスリープモード中に、電子機器１１の電源スイッチ６７がＯＮされたり、あるいはパワーセーブモードから通常の動作モードに戻ると、電子機器１１への放電電流が規定値よりも大きくなる。この場合には、マイクロコンピュータ４０は第１のスリープモードからノーマルモードへ移行し、早いサイクルでの監視を行う。
【０１２２】
電子機器１１がパワーセーブモード等のままであると、放電電流が規定値以下であるから、前述したノーマルモードと同様に、電圧チェックと、温度チェックとが行われる。そして、放電停止電圧以下、又は規定温度以上のときには、マイクロコンピュータ４０が、放電禁止信号を発生して放電停止用ＦＥＴ２４をＯＦＦにしてから、ノーマルモードに移行する。また、第１のスリープモード中に過電流状態が発生したときは、割り込み処理により放電停止用ＦＥＴ２４をＯＦＦにしてから、ノーマルモードに移行する。
【０１２３】
電圧及び温度が正常であれば、接続チェックが行われる。第１のスリープモード中に、バッテリーパック１０が電子機器１１から外されると、接続なしと判断される。このときには、マイクロコンピュータ１０は、放電停止信号及び充電停止信号を出力して、２つのＦＥＴ２４，２５をＯＦＦにしてから、第２のスリープモードに移行する。
【０１２４】
接続ありと判断されると監視処理が終了し、そして第１のスリープモードが続行される。発振器６０の代わりに発振器６１が作動され、マイクロコンピュータ４０が低速で作動される。そして、第１回目の監視サイクルの開始時点から、2 秒が経過したかどうかについてチェックされる。2 秒が経過しているときには、前述したように内部タイマーを再スタートさせてから、第２回目の監視サイクルを実行する。
【０１２５】
また、第１のスリープモード中に、電子機器１１からの通信があると、ノーマルモードへ移行する。そして、このノーマルモード中に直ちに割り込み処理を実行して、電子機器１１との間で通信を実行する。
【０１２６】
マイクロコンピュータ４０，電圧測定回路３０等が故障しているとき、あるいは誤測定又は誤判定をすることもあり得る。この様な場合でも、過充電・過放電検出回路５７が作動しているから、放電停止電圧よりも少し小さい電圧まで低下すると、過充電・過放電検出回路５７が「Ｌ」の放電停止信号をＯＲ回路５５に送り、放電停止用ＦＥＴ２４をＯＦＦにすることができる。
【０１２７】
バッテリーパック１０は、放電停止電圧に低下したのち、充電されることなく、電子機器１１に装填されたまま放置されることがある。この場合は、内部消費や自然リークによって、各リチウムイオン電池２３が更に放電する。この放電が進行し、電池電圧が放電禁止直列電圧以下になると、電圧検出回路３７はスイッチ３５をＯＦＦにする。マイクロコンピュータ４０は、遮断モードになるから、バッテリーパック１０の自己消費電流を最低限にする。なお、この遮断モードでは、マイクロコンピュータ４０の出力が「Ｌ」になる。放電が更に進むと、電圧検出回路３７，過放電・過充電検出回路５７，過電流検出回路３３，ＦＥＴ２４，２５等の全ての回路が遮断状態となる。
【０１２８】
図９は充電器を示すものである。この充電器７０には、充電回路７１と、充電制御回路７２とが設けられている。充電回路７１は、商用電源を充電電圧に変換する定電圧器と、電流値が一定値を越えないように規制する定電流器等から構成されている。この充電回路７１には、プラス端子７３，マイナス端子７４，接続検出端子７５が接続されている。充電制御回路７２は、充電回路７１をＯＮ・ＯＦＦさせたり、通信端子７６を介してバッテリーパック１０との間で通信を行う。また、充電制御回路７１は、タイマーを備え、バッテリーパック１０が所定の電圧に達してから、一定時間が経過したときに充電回路７１をＯＦＦにする。
【０１２９】
バッテリーパック１０が充電のために電子機器１０から外されると、マイクロコンピュータ４０はＦＥＴ２４，２５をＯＦＦにしてから、第２のスリープモードに移行する。このバッテリーパック１０を充電器７０に正しく装填すると、対応する端子同志が接続される。この接続により、マイクロコンピュータ４０は第２のスリープモードからノーマルモードに移行し、２つのＦＥＴ２４，２５がＯＮして充電可能状態となる。
【０１３０】
充電制御回路７２は、電池電圧，充電電流，温度，ＦＥＴ２５のＯＮ・ＯＦＦ状態についてのデータをマイクロコンピュータ４０に要求する。充電制御回路７２は、マイクロコンピュータ４０から受け取ったデータから、パッテリーパック１０が充電可能状態であると判断すると、充電回路７１を作動させる。この充電回路７１は、定電圧・定電流によりバッテリーパック１０を充電させる。この充電時には、プラス端子１３，ＦＥＴ２５，２４を通って、充電電流が各リチウムイオン電池２３に流れる。
【０１３１】
正常な充電中は、充電電流が規定値を越えているから、マイクロコンピュータ４０は、図６に示すノーマルモードで各リチウムイオン電池の充電状態を監視する。また、充電器７０の充電制御回路７２からの要求に応じて、マイクロコンピュータ４０は、電池電圧，充電電流，温度，ＦＥＴ２５のＯＮ・ＯＦＦ状態についてのデータを通信する。
【０１３２】
バッテリーパック１０の充電中に、リチウムイオン電池２３のいずれか１つが充電停止電圧に到達すると、マイクロコンピュータ４０は、パッテリーパック１０が満充電されたと判断する。このときには、マイクロコンピュータ４０は、充電禁止信号をＯＲ回路５６に送って充電停止用ＦＥＴ２５をＯＦＦにする。なお、充電が停止した時点では、各リチウムイオン電池２３は放電停止電圧を越えているから、放電停止用ＦＥＴ２４はＯＮしたままである。
【０１３３】
マイクロコンピュータ４０は、充電停止用ＦＥＴ２５をＯＦＦにしたときは，、満充電を示す信号を充電器７０の充電制御回路７２に送る。この充電制御回路７２は、充電回路７１をＯＦＦにして充電を停止する。この充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦすると、充電電流は規定値以下となり、また充電制御回路７２は通信を停止する。したがって、マイクロコンピュータ４０は、第１のスリープモードに移行する。
【０１３４】
また，規定温度以上になったとき、又は過電流検出回路３３が過電流状態を検出したときには、マイクロコンピュータ４０は充電停止用ＦＥＴ２５をＯＦＦにする。このときに、マイクロンコピュータ４０は、異常状態が発生していることを充電器７０に通信するから、充電制御回路７２は充電回路７１をＯＦＦにする。この充電異常が発生しているときは，充電制御回路７２がバッテリーパック１０に所定時間毎にデータを要求するから、充電電流が規定値以下であっても、バッテリーパック１０はノーマルモードに維持される。
【０１３５】
マイクロコンピュータ４０は、サーミスタ３４又は過電流検出回路３３の測定により、充電異常が解消したと判断すると、充電停止用ＦＥＴ２５をＯＮにする。そして、マイクロンコピュータ４０は、充電異常が解消したことを充電器７０に通信する。この充電異常の解消の通信を受け取ると、充電回路７１が作動してて充電が再開する。
【０１３６】
また、充電中も過放電・過充電検出回路５７が作動している。そして、マイクロコンピュータ４０が故障等をしている場合には、充電停止電圧を少し越えた電圧になると、過放電・過充電検出回路５７が充電停止を表す「Ｈ」の信号をＯＲ回路５６に送って、充電停止用ＦＥＴ２５をＯＦＦにする。
【０１３７】
バッテリーパック１０が過放電状態のときから充電を開始すると、マイクロコンピュータ４０によって充電停止用ＦＥＴ２５はＯＮされるが、放電停止用ＦＥＴ２４はＯＮされない。しかし、この放電停止用ＦＥＴ２４は、周知のように、寄生ダイオード（図示せず）によりドレインからソースに向かって小さな充電電流が流れるため、充電がゆっくりと進行する。そして、放電停止電圧を越えると、マイクロコンピュータ４０は、放電停止用ＦＥＴ２４をＯＮにするから、所定の充電電流で充電が行われる。
【０１３８】
なお、充電停止用ＦＥＴと並列に、充電補助回路（図示せず）が設けられている。全回路がＯＦＦ状態になるほど電池電圧が低下しているときは、充電器７０によって充電補助回路がＯＮされ、これを通して５０ｍＡ程度の小さな電流がバッテリーパック１０に流れ、各リチウムイオン電池２３をゆっくりと充電する。
【０１３９】
この充電中に、電圧検出回路３７，過充電・過放電検出回路５７，ＦＥＴ２４，２５が作動する。この時点では、ＦＥＴ２４，２５はＯＦＦ状態である。充電の進行によって、放電禁止直列電圧を越えると、直列電圧検出回路３７がレギュレータ３６を作動させる。これにより、マイクロコンピュータ４０はリセットが解除される。マイクロコンピュータ４０は、充電用ＦＥＴ２５をＯＮし、そして放電用ＦＥＴ２４をＯＦＦする。この時点で、充電補助回路がＯＦＦするから、前述したように充電用ＦＥＴ２５を通して、少し大きめな充電電電流による充電が開始される。更に、充電が進むと、前述したように、放電用ＦＥＴ２４がＯＮする。
【０１４０】
バッテリーパック１０が充電器７０から外されると、マイクロコンピュータ４０は、第７図に示す第２のスリープモードに移行する。その後、バッテリーパック１０が再び電子機器１１に装填されると、前述したようにノーマルモードに移行する。なお、バッテリーパック１０が満充電のときには、充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦしている。この充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦしていても、その寄生ダイオード（図示せず）によりドレインからソースに向かって、電子機器１０を駆動するに十分な値の電流が流れるため、電子機器１０への給電は正常に行われる。そして，全てのリチウムイオン電池２３が充電停止電圧よりも低下するとマイクロコンピュータ４０は、充電停止用ＦＥＴ２５をＯＮにする。
【０１４１】
図１０は、充電器を内蔵した電子機器を示すものである。この電子機器８０では，電源回路８１，システム本体８２，電源スイッチ８３，端子８４〜８７が設けられている。電源回路８１は、定電圧器及び定電流器を備え、商用電源の変圧して定電圧をシステム本体８２に印加する。また、電源回路８１は、システム本体８２によって、その作動が制御される。
【０１４２】
電子機器８０にバッテリーバック１０が接続されると、前述したように、バッテリーパック１０のマイクロコンピュータ４０は、接続状態，充放電電流の大きさ、割り込みの有無に応じて決定される状態監視動作モードで、各リチウムイオン電池２３の状態を監視する。電子機器８０が商用電源に接続されているときは、電源回路８１によってシステム本体８２が駆動される。また，システム本体８２がＯＦＦしているときは、バッテリーパック１０は、電源回路８１によって充電される。そして，満充電になると、充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦして、バッテリーパック１０の充電が停止する。電子機器８０が商用電源に接続されていないときは、電子機器８０がバッテリーパック１０から給電を受ける。
【０１４３】
以上のように、バッテリーパック１０が外部機器に接続されている場合は、電流値が規定値以下のときに、消費電力が少ない第１のスリープモードが選択される。電流が規定値を越えているときは、ノーマルモードが選択される。なお、割り込み処理を受け付けた場合は、電流が規定値以下であっても、ノーマルモードが選択される。
【０１４４】
また、バッテリーパック１０が外部機器から外されている場合は、電流値が規定値以下のときは、消費電力が最も少ない第２のスリープモードが選択される。電流値が規定値を越えているときにノーマルモードが選択される。なお、割り込み処理を受け付けた場合は、ノーマルモードが選択される。
【０１４５】
前記マイクロコンピュータ４０は、各モード中で監視サイクル毎に電池残容量を計算している。各監視サイクルでの放電容量は、測定電流と暗電流を加算した全消費電流に、監視サイクルの時間と放電補正係数を乗算することで求められる。これを１サイクル放電容量とすると、メモリ４１から読み出した直前の電池残容量から１サイクル放電容量を引くことで、新しい電池残容量が求まる。メモリ４１内の古い電池残容量は、この新しい値で更新される。
【０１４６】
ここで、暗電流は、電流測定回路３１，３２で測定されない消費電流である。図１に示す回路では、マイクロコンピュータ４０，測定部のマイナス端子がリチウムイオン電池２３のマイナス極に接続されているため、電流測定回路３１，３２は、電子機器１１に供給される放電電流、又は充電器７０から供給される充電電流を測定する。したがって、図１に示す回路では、暗電流は、監視回路，充電・過放電検出回路５７，電圧検出回路３７等で消費する電流である。なお、マイクロコンピュータ４０，測定部のマイナス端子を、マイナス端子１４と抵抗２７との間の接続点に接続すれば、監視回路に流れる電流は、電流測定回路３１，３２で測定されるから、暗電流に含まれない。
【０１４７】
また、充電中も、同様に各監視サイクル中に、１サイクル充電容量が計算され、これを積分することで、電池充電容量（電池残容量と同じ）が求められる。なお、所定の電池電圧になったときに、電池充電容量を一定値にセットすることで、補正が行われる。
【０１４８】
また、マイクロコンピュータ４０は、，製造年月日，電池残容量の他に、満充電の回数，電池履歴の情報がメモリ４１に書き込む。電池履歴としては、電池温度異常の回数，電圧異常の回数，エラーの回数，各ＦＥＴ２４，２５のＯＦＦの回数，過電流の発生回数等がある。
【０１４９】
また、マイクロコンピュータ４０のリセットが解除されたときに，４ＭＨｚの高速で電池履歴の確認とバッテリーチェックをしてから、前述したノーマルモードに移行させてもよい。電池履歴のチェックでは、メモリ４１内の電池履歴を読み出す。例えば、各リチウムイオン２３の電圧が異常に高くなったとき（電圧異常）の回数を調べ、これが所定値を越えているときに、バッテリー不良と判断し、警告表示するとともに、ＦＥＴ２４，２５をＯＦＦ状態に維持する。また、バッテリーチェックでは、各リチウムイオン電池２３が２．０Ｖ以上あること、及び３０秒内に１００ｍＶ以上上昇する場合に、バッテリーが良好と判断し、ノーマルモードへ移行させる。
【０１５０】
更に、バッテリーパック１０に、液晶ディスプレイやＬＥＤを設けて、電池残容量の表示や、バッテリー異常の表示を行ってもよい。
【０１５１】
本発明のバッテリーパックでは、状態監視動作モードを決定する規定電流は例えば１００ｍＡである。また、放電停止電圧が２．３Ｖであり、充電停止電圧が４．２Ｖである。放電禁止直列電圧は６Ｖであり、充放電を禁止する温度は６０°Ｃ以上である。過電流は８Ａであり、ヒューズが溶断する過大電流は１０Ａである。
【０１５２】
また、本発明では、過放電又は過充電では、マイクロコンピュータ４０が過放電・過充電検出回路５７に優先して充放電を制御している。この代わりに、過放電・過充電検出回路５７を優先させ、マイクロコンピュータ４０を補助的に使用してもよい。この場合は、過放電・過充電検出回路５７は，放電停止電圧が２．３Ｖであり、充電停止電圧が４．２Ｖである。他方、マイクロコンピュータ４０は、放電停止電圧が２．２５Ｖであり、充電停止電圧が４．２５Ｖである。
【０１５３】
電池電圧が放電禁止直列電圧まで低下したときに、監視回路の給電を停止する遮断モードに設定される。この代わりに、放電禁止直列電圧以下になったときに、直列電圧測定回路３７からの信号をマイクロコンピュータ４０に送って測定中止モードとしてもよい。この場合は、マイクロコンピュータ４０は低速度で作動するが、スイッチ４３をＯＦＦに保つことで測定動作を停止する。あるいは、クロック制御回路５２を介して発振器の作動を停止させ、マイクロコンピュータ４０をフリーズ状態とすることで，その作動を停止させてもよい。この場合は、当然に測定も停止する。
【０１５４】
また、第２のスリープモードでは、電圧測定回路３０の給電を停止することで電圧測定を省略し、単に電流測定だけをしてもよい。これとは逆に、第２のスリープモードで測定した電圧から、充放電可能電圧範囲かどうかの判定をしてもよい。
【０１５５】
消費電流が異なる２個の電流測定回路３１，３２を設けているが、この代わりに測定範囲が広い１個の電流測定回路３２を用いても良い。また、この１個の電流測定回路３２の測定値を用いて過電流状態を判定すれば、過電流検出回路３３を省略することができる。
【０１５６】
ＡＤ変換器５０は、測定データを１個ずつＡＤ変換するから、測定時に電流測定回路と電圧測定回路を同時にＯＮする代わりに、ＡＤ変換すべきものだけをＯＮさせることで、監視回路の消費電流を更に小さくしてもよい。また、スイッチング回路としてＦＥＴ２４，２５を用いたが、その他にサイリスタ，トランジスタ等を用いることができる。
【０１５７】
また、電池電圧が放電禁止直列電圧まで低下したときに、マイクロコンピュータ４０の電源をＯＦＦにして、監視回路を遮断モードにしている。この代わりに、電圧測定回路３０からの３個の電圧を加算して求めた電池直列電圧を用い、これが放電禁止直列電圧まで低下したときに、マイクロコンピュータ４０を低周波数のクロックで駆動するとともに、スイッチ４２，４３をＯＦＦしたままで測定を休止させてもよい。
【０１５８】
また、３本の電池を直列したものを１組とし、２組を並列に接続した直並列接続であってもよい。この場合には，並列に接続された２本ずつの電池の電圧が測定される。更に、本発明は、Ｎｉ／Ｃｄ電池，Ｎｉ／ＭＨ電池，Ｚｎ／Ｂｒ2 ，鉛蓄電池等にも適用することができる。
【０１５９】
【発明の効果】
本発明は、バッテリーパックの電流を測定し、この電流が規定値以下のときに、消費電力が大きいノーマルモードから、消費電力が小さいスリープモードに移行するから、通信機能がない外部機器に対しても、状態監視動作モードを適正に設定して、バッテリーパックの節電を図ることができる。
【０１６０】
また、本発明は、スリープモードに移行した場合でも、電圧や電流等を測定して二次電池の状態を監視するから、このスリープモード中に異常事態が発生した場合でも適正に対処することができる。更に、スリープモード中でも電流測定をするから、例えばスリープモード中での放電容量を計算することで、電池残容量を正確に求めることが可能である。
【０１６１】
また、本発明では、スリープモードでは、周波数の低いクロックでマイクロコンピュータを駆動するから、マイクロコンピュータ自身の消費電流を少なくすることができる。更に、スリープモードでは、異常事態が急に発生することが殆どないことに着目し、測定の回数を少なくすることで、測定部で消費される電流の平均値を小さくしている。
【０１６２】
更に、本発明では、バッテリーパックが外部機器に接続されているときは第１のスリープモードとし、外部機器に接続されていないときは第２のスリープモードにするから、外部接続状態によりスリープモードを２段階に変更することができる。この第２のスリープモードでは、第１のスリープモードに比べて測定回数が極端に少ないから、バッテリーパックが外部機器に接続されていないときに、その内部消費電力を一層少なくすることができる。
【０１６３】
更にまた、電池電圧を検出する検出回路を設け、放電禁止直列電圧以下に低下したときは、監視回路の給電を停止して遮断モードとし、監視回路による内部消費電力をなくすから、二次電池の劣化を招くような放電を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバッテリーパックを示すブロック図である。
【図２】ノーマルモード中に監視回路に流れる電流の波形図である。
【図３】第１のスリープモード中に監視回路に流れる電流の波形図である。
【図４】第２のスリープモード中に監視回路に流れる電流の波形図である。
【図５】マイクロコンピュータの遮断モードとリセット解除を示すフローチャートである。
【図６】ノーマルモードを示すフローチャートである。
【図７】第２のスリープモードを示すフローチャートである。
【図８】第１のスリープモードを示すフローチャートである。
【図９】充電器のブロック図である。
【図１０】充電器内蔵の電子機器を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ バッテリーパック
１１ 電子機器
１３，１７，７３，８４ プラス端子
１４，１８，７４，８５ マイナス端子
１５，１９，７３，８６ 接続検出端子
１６，２０，７６，８７ 通信端子
２３ リチウムイオン電池
２４ 放電停止用ＦＥＴ
２５ 充電停止用ＦＥＴ
３０ 電圧測定回路
３１，３２ 電流測定回路
３３ 過電流検出回路
３４ サーミスタ
４０ マイクロコンピュータ
Claims (13)
- 充放電可能な少なくとも１個の二次電池を備えたバッテリーパックにおいて、
電子機器又は充電器に接続され、前記二次電池の充電又は放電を行うための一対の電源端子と、
前記二次電池の電圧を測定する電圧測定回路と、
前記二次電池の充電電流又は放電電流を測定するための第１の電流測定回路、及びこの第１の電流測定回路より大きな電流が測定可能であり前記第１の電流測定回路より消費電力が大きい第２の電流測定回路からなる電流測定回路と、
前記二次電池を前記電源端子から切り離し充放電を停止させるスイッチング回路と、
前記電圧測定回路と前記電流測定回路とを間欠的に通電させることにより測定を実行し、前記電圧測定回路による測定電圧から前記二次電池の状態を判断して、前記スイッチング回路のＯＮ・ＯＦＦを制御するマイクロコンピュータとを備え、
前記マイクロコンピュータは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値を越えるときはノーマルモード、前記二次電池の充電電流又は放電電流が前記規定値以下のときにはスリープモードとなり、
前記ノーマルモードでは、第１のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第２の電流測定回路とを第１の時間間隔で通電することにより測定を実行し、
前記スリープモードでは、前記第１のクロックより周波数の低い第２のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第１の電流測定回路とを前記第１の時間間隔より長い第２の時間間隔で通電することにより測定を実行することを特徴とするバッテリーパック。 - 前記マイクロコンピュータは、前記電圧測定回路による測定電圧が放電停止電圧以下となった場合、又は充電停止電圧以上となった場合に、前記スイッチング回路をＯＦＦとし、前記二次電池の充放電を停止させることを特徴とする請求項１記載のバッテリーパック。
- 前記マイクロコンピュータは、前記ノーマルモード中に、前記通信端子から通信信号を受け取ったときは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値以下であっても前記ノーマルモードに保たれることを特徴とする請求項１又は２記載のバッテリーパック。
- 前記マイクロコンピュータにメモリが接続されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載のバッテリーパック。
- 前記二次電池は複数個直列に接続されており、前記マイクロコンピュータへの給電をＯＮ・ＯＦＦさせるスイッチと、前記複数の二次電池の直列電圧を測定し、この測定直列電圧が放電禁止直列電圧以下まで下がったときに、前記スイッチをＯＦＦにして前記マイクロコンピュータへの給電を停止する直列電圧検出回路とを設けたことを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載のバッテリーパック。
- 充放電可能な少なくとも１個の二次電池を備えたバッテリーパックにおいて、
電子機器又は充電器に接続され、前記二次電池の充電又は放電を行うための一対の電源端子と、
電子機器又は充電器に接続され、通信信号のやりとりをするための通信端子と、
前記一対の電源端子が電子機器又は充電器に正常に接続されたときに、電子機器又は充電器からの接続信号を受け取るための接続検出端子と、
前記二次電池の電圧を測定する電圧測定回路と、
前記二次電池の充電電流又は放電電流を測定するための第１の電流測定回路、及びこの第１の電流測定回路より大きな電流が測定可能であり前記第１の電流測定回路より消費電力が大きい第２の電流測定回路からなる電流測定回路と、
前記二次電池を前記電源端子から切り離し充放電を停止させるスイッチング回路と、
前記電圧測定回路と前記電流測定回路とを間欠的に通電させることにより測定を実行し 、前記電圧測定回路による測定電圧から前記二次電池の状態を判断して、前記スイッチング回路のＯＮ・ＯＦＦを制御するマイクロコンピュータとを備え、
前記マイクロコンピュータは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値を越えるときはノーマルモード、前記二次電池の充電電流又は放電電流が前記規定値以下でかつ前記接続検出端子から接続信号を受け取っているときは第１のスリープモード、前記二次電池の充電電流又は放電電流が前記規定値以下でかつ前記接続検出端子から接続信号を受け取っていないときは第２のスリープモードとなり、
前記ノーマルモードでは、第１のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第２の電流測定回路とを第１の時間間隔で通電することにより測定を実行し、
前記第１のスリープモードでは、前記第１のクロックより周波数の低い第２のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第１の電流測定回路とを前記第１の時間間隔より長い第２の時間間隔で通電することにより測定を実行し、
前記第２のスリープモードでは、前記第２のクロックより周波数の低い第３のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第１の電流測定回路とを前記第２の時間間隔より長い第３の時間間隔で通電することにより測定を実行することを特徴とするバッテリーパック。 - 前記マイクロコンピュータは、前記電圧測定回路による測定電圧が放電停止電圧以下となった場合、又は充電停止電圧以上となった場合に、前記スイッチング回路をＯＦＦとし、前記二次電池の充放電を停止させることを特徴とする請求項６記載のバッテリーパック。
- 前記マイクロコンピュータは、前記ノーマルモード中に、前記通信端子から通信信号を受け取ったときは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値以下であっても前記ノーマルモードに保たれることを特徴とする請求項６又は７記載のバッテリーパック。
- 前記マイクロコンピュータは、前記第１のスリープモード中に、前記通信端子から通信信号を受け取ったときは、前記ノーマルモードに復帰し、また前記第２のスリープモード中に、前記接続検出端子から接続信号を受け取ったときは、前記ノーマルモードに復帰することを特徴する請求項６から８いずれか１項に記載のバッテリーパック。
- 前記マイクロコンピュータにメモリが接続されていることを特徴とする請求項６から９いずれか１項に記載のバッテリーパック。
- 前記マイクロコンピュータは、前記第２のスリープモード中に、前記第１の電流測定回路によって測定した測定電流が前記規定値より大きい場合には、前記メモリにエラー情報を記録することを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパック。
- 前記マイクロコンピュータは、前記第２のスリープモード中に、前記第１の電流測定回路によって測定した測定電流が前記規定値より大きい場合には、前記ノーマルモードに移行することを特徴とする請求項１１記載のバッテリーパック。
- 前記二次電池は複数個直列に接続されており、前記マイクロコンピュータへの給電をＯＮ・ＯＦＦさせるスイッチと、前記複数の二次電池の直列電圧を測定し、この測定直列電圧が放電禁止直列電圧以下まで下がったときに、前記スイッチをＯＦＦにして前記マイクロコンピュータへの給電を停止する直列電圧検出回路とを設けたことを特徴とする請求項６から１２いずれか１項に記載のバッテリーパック。
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