JP4446043B2 - 充電制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、電子機器等に使用される二次電池の充電を制御する充電制御システムに関する。
リチウムイオン電池等の二次電池は、ノートパソコン等の様々な電子機器に使用されている。ノートパソコン等では、二次電池は電池パック内に収納されて、二次電池ユニットとして用いられている。そして、充電時には通常専用の充電装置によって充電されるが、異常発生時に充電を停止したり、誤使用を避けるために、電池パックにメモリ素子とサーミスタ等の温度検出素子を備え、充電装置との間で情報のやり取りを行うシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図２はこのような従来の充電制御システムの構成例を示す図である。この充電制御システムは、二次電池Ｅを収納した電池パック１と、二次電池Ｅを充電する充電装置２からなり、充電装置２にはＡＣアダプタ３が接続される。
電池パック１には、電池保護回路１１と、通信機能を有する通信マイコン１２と、温度検出用のサーミスタＴｈが備えられている。Ｑ１は充電制御用のＦＥＴ、Ｑ２は放電制御用のＦＥＴ、Ｄ１，Ｄ２はそれぞれＦＥＴＱ１，Ｑ２の寄生ダイオードである。また、充電装置２には、充電制御回路２１と、温度監視回路２２と、通信機能を有する通信マイコン２３と、電流検出用の抵抗Ｒ２が備えられている。Ｑ３は充電制御用のＦＥＴであり、Ｄ３はその寄生ダイオードである。
上記のように構成された充電制御システムにおいて、充電装置２に電池パック１が接続されると、電池パック１と充電装置２との間で通信が行われ、電池パック１の電池情報、識別コード等の情報が充電装置２に出力される。充電装置２では、それらの情報を入力して、接続された電池パック１が充電可能かどうかを判断し、適合した電池パック１が接続されていると判断した場合のみ充電を開始する。したがって、第３者による電池パックの無断使用や複製、またそれによる電池事故を防止することができる。
また、充電装置２の温度監視回路２２は、充電時にサーミスタＴｈからの温度信号により電池パック１内の温度を監視し、異常過熱があったときには充電制御回路２１に温度異常信号を出力し、充電を停止させる。
ここで、上記の電池情報、識別コード等の情報を含む通信信号は、電池パック１の通信マイコン１２により出力端子Ｔ１から充電装置２の信号線Ｌ１を通して通信マイコン２３に出力され、サーミスタＴｈからの温度信号は、出力端子Ｔ２から充電装置２の信号線Ｌ２を通して温度監視回路２２に出力される。
また、上記のような電池パックと充電装置との間で情報のやり取りを行う充電制御システムとして、ＣＰＵとサーミスタを備え、それぞれが専用端子を有するインテリジェント電池を用いたシステムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
更に、制御用マイコンとサーミスタを備え、サーミスタは制御用マイコンに接続され、制御用マイコンだけが専用端子を有する電池パックを用いたシステムが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
また、サーミスタによる温度検出機能及び本体とデータをやり取りする機能を有するリチウムイオン電池パックを用いたシステムも知られている（例えば、非特許文献１参照）。
特開２００１−３５９２４５号公報 特開２００３−２９５９８０号公報 特開２００３−１１１２９５号公報 中道龍二，「リチウム・イオン電池パックの実用知識」，トランジスタ技術，ＣＱ出版社，平成１４年７月１日，第３９巻，第７号，Ｐ．１６３−１６４
上記のような構成の従来の充電制御システムでは、二次電池が充放電するための電源端子及び電源ライン以外に、識別情報等の通信信号と温度信号を出力するための端子及び信号線がそれぞれ専用で必要となり、その分部品点数が多くなり、コストアップになるという問題点がある。
また、電池パック内の制御用マイコンでサーミスタによる温度検出結果を読み取るようにした場合には、サーミスタのための端子及び信号線は不要となるが、この場合、制御用マイコンにサーミスタ用のＡ／Ｄコンバータを追加しなければならない。すなわち、全ての電池パックの制御用マイコンにＡ／Ｄコンバータを追加することになり、コスト面で問題になる。したがって、サーミスタ出力の読み取りは、通常電池パック以外の外部の充電装置側で行われる。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、システム全体での部品点数を削減することができ、コストダウンを図ることができる充電制御システムを提供することを目的とする。
本発明では上記課題を解決するために、電池パックと、前記電池パックを充電する充電装置とを有する充電制御システムにおいて、前記電池パックは、自身の識別情報を出力する通信部と、内部の温度を検出して温度情報を出力する温度検出素子を備え、前記充電装置は、前記電池パックの通信部からの前記識別情報を入力する通信部と、前記温度検出素子により検出された前記温度情報を入力する温度監視部を備え、前記電池パックの識別情報と前記温度情報を共用の信号線を通して前記充電装置に出力する充電制御システムであって、前記温度情報は検出した温度に応じた直流電圧信号とし、前記直流電圧信号に前記識別情報に応じた交流信号を重畳させて前記信号線を通して前記充電装置に出力し、前記充電装置ではローパスフィルタを通して前記直流電圧信号を取り出すことを特徴とする充電制御システムが提供される。
このような充電制御システムによれば、電池パックの識別情報と温度情報を共用の信号線を通して充電装置に出力するので、システム全体での部品点数を削減することができ、コストダウンを図ることができる。
本発明の充電制御システムは、電池パックの識別情報と温度情報を共用の信号線を通して充電装置に出力するため、システム全体での部品点数を削減することができ、コストダウンを図ることができるという利点がある。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態の充電制御システムの構成例を示す図である。この充電制御システムは、図２に示す充電制御システムと同様、二次電池Ｅを収納した電池パック１と、二次電池Ｅを充電する充電装置２からなり、充電装置２にはＡＣアダプタ３が接続される。
電池パック１には、二次電池Ｅを過充電、過放電、過電流から保護する電池保護回路１１と、通信機能を有し、自身の識別情報を出力する通信マイコン（通信部）１２と、電池パック１内部の温度を検出して温度情報を出力するサーミスタ（温度検出素子）Ｔｈが備えられている。Ｑ１は充電制御用のＮチャネルのＦＥＴ、Ｑ２は放電制御用のＮチャネルのＦＥＴ、Ｄ１，Ｄ２はそれぞれＦＥＴＱ１，Ｑ２の寄生ダイオード、Ｃ１はコンデンサである。
充電装置２には、充電制御回路２１と、電池パック１のサーミスタＴｈにより検出された温度情報を入力し、二次電池Ｅの温度を監視する温度監視回路（温度監視部）２２と、通信機能を有し、電池パック１の通信マイコン１２からの識別情報を入力する通信マイコン（通信部）２３と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２４と、電流検出用の抵抗Ｒ２が備えられている。Ｑ３は充電制御用のＰチャネルのＦＥＴ、Ｄ３はＦＥＴＱ３の寄生ダイオード、Ｒ１は抵抗、Ｃ２はコンデンサである。
上記電池パック１の識別情報と温度情報は、共用の端子Ｔから信号線Ｌを通して充電装置２に出力される。また、温度情報は検出した温度に応じた直流電圧信号とし、この直流電圧信号に上記識別情報に応じた交流信号を重畳させて信号線Ｌを通して充電装置２に出力し、充電装置２ではＬＰＦ２４を通して上記直流電圧信号を取り出す。
すなわち、通信マイコン１２，２３は、通信信号を交流電圧に変調して送受信を行い、その送受信信号は、サーミスタＴｈからの温度信号に対し、コンデンサＣ１，Ｃ２で結合・分離され、温度信号は直流電圧信号であるので、ＬＰＦ２４により分離して取り出す。
このように構成された充電制御システムにおいて、充電装置２に電池パック１が接続されると、電池パック１と充電装置２との間で通信が行われ、電池パック１の電池情報、識別コード等の情報が充電装置２に出力される。充電装置２では、それらの情報を入力して、接続された電池パック１が充電可能かどうかを判断し、適合した電池パック１が接続されていると判断した場合のみ充電を開始する。したがって、第３者による電池パックの無断使用や複製、またそれによる電池事故を防止することができる。
また、充電装置２の温度監視回路２２は、充電時にサーミスタＴｈからの温度信号により電池パック１内の温度を監視し、異常過熱があったときには充電制御回路２１に温度異常信号を出力し、充電を停止させる。
ここで、本実施の形態では、上記のように、電池パック１内の温度検出用のサーミスタＴｈの出力信号に通信マイコン１２の出力信号がコンデンサＣ１により結合（合成）され、これらの信号が１本の信号線Ｌを通して充電装置２へ送信される。この信号線Ｌの信号は充電装置２内で分離され、一方の通信信号はコンデンサＣ２を介して通信マイコン２３に入力され、もう一方の温度信号はＬＰＦ２４を介して温度監視回路２２に入力される。
上記のＬＰＦ２４は、通信信号に用いられている交流成分をカットする機能を有しており、電池パック１内のサーミスタＴｈからの温度信号は直流電圧レベルで出力されるので、充電装置２内のＬＰＦ２４により信号線Ｌの伝送信号から交流成分の通信信号が除去されて、直流電圧信号の温度信号のみが温度監視回路２２に入力される。したがって、Ａ／Ｄコンバータを電池パック１に設ける必要がない。また、電池パック１と充電装置２の通信マイコン１２，２３は、コンデンサＣ１，Ｃ２を介して信号線Ｌと接続されているが、信号線Ｌには交流成分のみが重畳され、この重畳される交流成分の平均電力はゼロであるので、ＬＰＦ２４を通る温度信号には影響を与えない。
このように、本実施の形態では、電池パック１の識別情報と温度情報を共用の信号線Ｌを通して充電装置２に出力するので、システム全体での部品点数を削減することができ、コストダウンを図ることができる。
本発明の実施の形態の充電制御システムの構成例を示す図である。 従来の充電制御システムの構成例を示す図である。
符号の説明
１ 電池パック
２ 充電装置
３ ＡＣアダプタ
１１ 電池保護回路
１２，２３ 通信マイコン
２１ 充電制御回路
２２ 温度監視回路
２４ ＬＰＦ
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 寄生ダイオード
Ｅ 二次電池
Ｌ 信号線
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３ ＦＥＴ
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
Ｔ 端子

Claims (1)

  1. 電池パックと、前記電池パックを充電する充電装置とを有する充電制御システムにおいて、
    前記電池パックは、自身の識別情報を出力する通信部と、内部の温度を検出して温度情報を出力する温度検出素子を備え、
    前記充電装置は、前記電池パックの通信部からの前記識別情報を入力する通信部と、前記温度検出素子により検出された前記温度情報を入力する温度監視部を備え、
    前記電池パックの識別情報と前記温度情報を共用の信号線を通して前記充電装置に出力する充電制御システムであって、
    前記温度情報は検出した温度に応じた直流電圧信号とし、前記直流電圧信号に前記識別情報に応じた交流信号を重畳させて前記信号線を通して前記充電装置に出力し、前記充電装置ではローパスフィルタを通して前記直流電圧信号を取り出すことを特徴とする充電制御システム。
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