KR20070040729A - 배터리 장치 - Google Patents

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KR20070040729A
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료이찌 나까시마
히데유끼 사또
유끼오 쯔찌야
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

셀 단자를 포함하는 배터리 셀과, 상기 배터리 셀을 수용하는 케이스와, 상기 케이스에 설치되어 상기 셀 단자에 전기적으로 접속된 배터리 단자와, 상기 캐이스에 수용되어 상기 배터리 셀의 충방전의 허용 및 금지를 행하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 셀 단자의 출력 전압값을 소정의 시간 간격으로 검출하는 검출부를 구비하고, 상기 검출부에서 검출된 최신의 출력 전압값을 V1으로 하고, 상기 최신의 출력 전압값V1의 직전에 상기 검출부에서 검출된 출력 전압값을 V0으로 했을 때, 상기 제어부는, ΔV=V1-V0의 절대값 |ΔV|이 소정의 기준값 미만일 경우에 상기 배터리 셀의 충전 및 방전을 허용하고, 상기 절대값 |ΔV|이 소정의 기준값 이상일 경우에 상기 배터리 셀의 충방전을 금지하도록 구성되는 배터리 장치가 제공된다.
배터리, 불휘발성 메모리, 충전 FET, 순정 셀, 셀 단자

Description

배터리 장치{BATTERY DEVICE}
도 1은 배터리 장치(10)의 구성을 나타내는 설명도다.
도 2는 배터리 장치(10)의 블록도다.
도 3은 배터리 셀(14)과 충전 FET(26) 및 방전 FET(28)의 동작을 모식적으로 설명한 도면이다．
도 4는 제1 실시예의 배터리 장치(10)의 플로우차트다.
도 5는 제2 실시예의 배터리 장치(10)의 플로우차트다.
도 6은 변형예에 있어서의 배터리 장치(10)의 블록도다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 배터리 장치
12: 케이스
14: 배터리 셀
16A, 16B: 셀 단자
20A, 20B: 배터리 단자
20: 제어부
[특허 문헌1] 일본특허 제3371146호
본 발명은 2005년 10월 12일 일본 특허청에 제출된 일본 특허 출원 JP2005-297543과 관련된 내용을 포함하며, 그 전체는 본 명세서에 참조로 편입된다.
본 발명은 배터리 장치에 관한 것이다.
휴대 전화기나 디지털 스틸 카메라 등의 휴대용 전자 기기에서는, 배터리 장치(배터리 팩)를 전원으로서 이용하고 있다.
배터리 장치로서, 케이스와, 케이스에 수용되어 셀 단자를 가지는 배터리 셀과, 케이스에 설치되어 셀 단자에 전기적으로 접속된 배터리 단자와, 케이스에 수용되어 배터리 셀의 충방전의 허용 및 금지를 행하는 제어부를 갖는 것이 제공되어 있다(특허 문헌1 참고).
제어부는, 배터리 셀의 과충전이나 과방전을 방지하고, 이에 따라 배터리 셀을 보호하는 기능을 가진다. 따라서, 제어부는, 배터리 셀의 개개의 전기적 특성(사양)에 맞춰서 설계되어 있다.
그런데, 사용 종료의 배터리 장치를 분해해서 배터리 셀과 제어부를 취하고, 이것들을 조합한, 소위 개조 배터리 장치가 제조되어 유통되는 것이 걱정된다.
이러한 개조 배터리 장치는, 배터리 셀이 이미 열화되어 있기 때문에, 정규의 배터리 장치보다도 수명이 짧다는 결점뿐만 아니라, 배터리 셀에 적합하지 않은 제어부가 조합되어 과충전이나 과방전이 적절하게 방지되지 않는 우려가 있다. 따 라서, 개조 배터리 장치를 전자 기기에 장착하면 원하는 성능을 발휘할 수 없고, 전자 기기의 고장을 초래할 우려도 있어, 사용자의 편리성이 저해된다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 배터리 장치가 개조되었다고 한들 그 개조 배터리 장치가 실질적으로 기능 하지 않도록 함으로써 개조 배터리 장치의 제조나 유통을 억제하고, 사용자의 편리성의 향상을 도모하는 유리한 배터리 장치를 제공하는 것에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 셀 단자를 가지는 배터리 셀과, 상기 배터리 셀을 수용하는 케이스와, 상기 케이스에 설치되어 상기 셀 단자에 전기적으로 접속된 배터리 단자와, 상기 케이스에 수용되어 상기 배터리 셀의 충방전의 허용 및 금지를 행하는 제어부를 포함하는 배터리 장치로서, 상기 제어부는, 상기 셀 단자의 출력 전압값을 소정의 시간 간격으로 검출하는 검출부를 구비하고, 상기 검출부에서 검출된 최신 출력 전압값을 V1이라 하고, 상기 최신의 출력 전압값 V1의 직전에 상기 검출부에서 검출된 출력 전압값을 V0이라 했을 때, 상기 제어부는, 상기 최신 출력 전압값 V1과 상기 직전의 출력 전압값 V0의 차분 ΔV = V1 - V0의 절대값 |ΔV| 이 소정의 기준값 미만일 경우에 상기 배터리 셀의 충전 및 방전을 허용하고, 상기 절대값 |ΔV|이 소정의 기준값 이상일 경우에 상기 배터리 셀의 충방전을 금지하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 셀 단자를 가지는 배터리 셀과, 상기 배터리 셀을 수용하 는 케이스와, 상기 케이스에 설치되어 상기 셀 단자에 전기적으로 접속된 배터리 단자와, 상기 케이스에 수용되어 상기 배터리 셀의 충방전의 허용 및 금지를 행하는 제어부를 포함하는 배터리 장치로서, 상기 제어부는, 상기 배터리 셀의 충방전 횟수를 계수하는 충방전 횟수 계수부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 충방전 횟수 계수부에서 계수된 상기 충방전 횟수가 소정의 기준값 미만일 경우에 상기 배터리 셀의 충전 및 방전을 허용하고, 상기 충방전 횟수가 소정의 기준값 이상일 경우에 상기 배터리 셀의 충방전을 금지하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 셀 단자를 가지는 배터리 셀과, 상기 배터리 셀을 수용하는 케이스와, 상기 케이스에 설치되어 상기 셀 단자에 전기적으로 접속된 배터리 단자와, 상기 케이스에 수용되어 상기 배터리 셀의 충방전의 허용 및 금지를 행하는 제어부를 포함하는 배터리 장치로서, 상기 제어부는, 상기 셀 단자의 출력 전압값을 소정의 시간 간격으로 검출하는 검출부와, 상기 제어부는, 상기 배터리 셀의 충방전 횟수를 계수하는 충방전 횟수 계수부를 구비하고, 상기 검출부에서 검출된 최신 출력 전압값을 V1이라하고, 상기 최신의 출력 전압값 V1의 직전에 상기 검출부에서 검출된 출력 전압값을 V0이라 했을 경우, 상기 제어부는, 상기 최신의 출력 전압값 V1과 상기 직전의 출력 전압값 V0의 차분 ΔV = V1 - V0의 절대값 |ΔV|이 소정의 기준값 미만이며, 또한, 상기 충방전 횟수 계수부에서 계수된 상기 충방전 횟수가 소정의 기준값 미만일 경우에 상기 배터리 셀의 충전 및 방전을 허용하고, 상기 제어부는, 상기 절대값 |ΔV|이 소정의 기준값 이상일 경우, 혹은, 상기 충방전 횟수가 소정의 기준값 이상일 경우 중 어느 하나의 경우에는 상기 배터리 셀의 충방전을 금지하도록 구성되는 것을 특징으로 한다
본 발명에 따르면, 배터리 장치를 개조하더라도, 그 개조된 배터리 장치가 실질적으로 기능하지 않도록 할 수 있기 때문에, 개조 배터리 장치의 제조나 유통을 억제하고, 사용자의 편리성의 향상을 도모할 수 있다.
(제1 실시예)
다음에 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 배터리 장치(10)의 구성을 나타내는 예시적 도면이고, 도 2는 배터리 장치(10)의 블록도이다.
도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 배터리 장치(10)는 케이스(12)를 포함하고, 케이스(12)에 배터리 셀(14)과 제어 기판(18)이 수용되어 있다.
배터리 셀(14)은 이차 전지로 구성되고, 본 실시예에서는 사각형 판형상의 리튬 이온 전지로 구성되어 있다. 또한, 이차 전지에서는, 니켈 카드뮴 배터리(nickel cadmium battery), 니켈 수소 전지 등 임의인 것을 채용할 수 있다.
배터리 셀(14)의 일 측면에는, 정극 셀 단자(16A), 부극 셀 단자(16B)가 설치되어 있다.
제어 기판(18)은, 띠판 형상을 나타내는 이면이 배터리 셀(14)의 일 측면에 서로 겹쳐진 상태로 케이스(12)에 유지되어 있다.
제어 기판(18)의 이면은 셀 단자(16A, 16B)와 전기적으로 접속되어 있다.
제어 기판(18)의 표면에는 정극의 배터리 단자(20A), 부극의 배터리 단자(20B), 제어 단자(22)가 길이 방향으로 간격을 두고 설치되어 있고, 이들 배터리 단자(20A, 20B), 제어 단자(22)는, 케이스(12)의 일 측면에 설치된 개구로부터 외측에 노출되어 있다.
제어 기판(18)에는 복수의 전자 부품이 실장되어 제어부(20)가 구성되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이 제어부(20)는, 마이크로 컴퓨터(24), 충전 FET(26)과, 방전 FET(28)를 구비하여, 배터리 셀(14)의 과충전이나 과방전을 방지하고, 이에 따라 배터리 셀(14)을 보호하는 기능을 가지며, 배터리 셀(14)의 개개의 전기적 특성(사양)에 맞춰서 설계되어 있다.
배터리 셀(14)의 정극 셀 단자(16A)는, 단자(2002), 및 직렬로 접속된 충전 FET(26)과 방전 FET(28)을 통해서 정극의 배터리 단자(20A)에 전기적으로 접속됨과 동시에, 마이크로 컴퓨터(24)에 접속되어 있다.
배터리 셀(14)의 부극 셀 단자(16B)는, 단자(2004)를 통해 부극의 배터리 단자(20B)에 전기적으로 접속됨과 동시에， 마이크로 컴퓨터(24)에 접속되어 있다.
상세하게 설명하면, 셀 단자(16A)는 제어부(20)의 단자(2002)를 통해 충전 FET(26)의 소스에 접속되고, 충전 FET(26)의 드레인은 방전 FET(28)의 소스에 접속되고, 방전 FET(28)의 드레인은 배터리 단자(20A)에 접속되어 있다.
충전 FET(26)의 소스와 드레인 사이에는 보디 다이오드(부가 다이오드)(2602)가 형성되고, 방전 FET(28)의 소스와 드레인 사이에도 보디 다이오드(부가 다이오드)(2802)가 형성되어 있다.
충전 FET(26)의 게이트와 방전 FET(28)의 게이트에는, 후술하는 제어부(20) 의 드라이버(30)로부터 공급되는 구동 신호가 공급되고, 이에 따라 충전 FET(26)과 방전 FET(28)의 온, 오프 동작이 제어된다.
본 실시예에서는, 충전 FET(26)과 방전 FET(28)에 의해 배터리 셀(14)과 배터리 단자(20A, 20B)의 전기적 접속을 온, 오프하는 스위치부가 구성되어 있다. 또한, 스위치부는, 배터리 셀(14)과 배터리 단자(20A, 20B)의 전기적 접속을 온, 오프하는 기능을 갖는 것이면, FET에 한정되는 것은 아니다.
마이크로 컴퓨터(24)는, 드라이버(30), A/D 컨버터(32), 비휘발성 메모리(34), 통신 인터페이스(36), CPU(38)등을 포함해서 구성되어 있다.
A/D 컨버터(32)는, 단자(2002)를 통해서 정극 셀 단자(16A)에 접속됨으로써, 배터리 셀(14)의 출력 전압을 검출하고, 아날로그 데이터로부터 디지털 데이터로 변환하고, 출력 전압값 V로 CPU(38)에 공급하고 있다．
따라서, 본 실시예에서는, A/D 컨버터(32)에 의해 셀 단자(16A, 16B)의 출력 전압값 V를 소정의 시간 간격으로 검출하는 검출부가 구성되어 있다.
비휘발성 메모리(34)(EEPROM)는, 예를 들면, 플래시 메모리 등으로 구성되고, 공급되는 전원이 오프로 되어도 기억 내용을 유지하는 것이다.
비휘발성 메모리(34)에는, CPU(38)에 의해 다양한 종류의 정보가 기록된다.
기록되는 정보로서는, 출력 전압값 V, 배터리 장치(10)가 정규품인 것을 나타내는 순정 셀 정보 D1, 이 배터리 장치(10)에 고유하게 할당된 ID 정보(식별 정보) D2, 배터리 장치(10)가 제조 직후이며 아직 사용되지 않고 있는 것을 나타내는 미사용 정보 D3, 후술하는 심방전 도달 정보 D4 등이며, 순정 셀 정보 D1, ID 정 보(식별 정보) D2, 미사용 정보 D3은 공장 출하 시에 미리 기록되어 있다.
통신 인터페이스(36)는, CPU(38)가 제어 단자(22)를 통해서 외부 장치 사이에서 쌍방향으로 통신을 행할 때에 이용되는 인터페이스이며, 본 실시예에서는, 종래 공지의 직렬 주변 인터페이스(serial peripheral interface: SPI)로 구성되어 있다.
따라서, 본 실시예에서는，CPU(38)와 통신 인터페이스(36)에 의해 외부 장치와 통신을 행하는 통신부가 구성되어 있다. 또한, 통신부는 외부 장치와 통신을 행할 수 있으면 되며, 직렬 통신에 한정되는 것은 아니다.
CPU(38)는 ROM(미도시)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 동작하며, 드라이버(30), A/D 컨버터(32), 비휘발성 메모리(34), 통신 인터페이스(36)의 제어를 담당하고, 배터리 셀(14)의 셀 단자(16A, 16B)를 통해 공급되는 직류 전원에 의해 동작을 행한다.
다음으로, 개조 배터리 장치가 아닌, 정규 배터리 장치(10)를 이용한 경우에서의 배터리 셀(14)의 출력 전압 V의 변화와, 충전 FET(26) 및 방전 FET(28)의 온, 오프 동작에 관하여 설명한다.
도 3은 배터리 셀(14)과 충전 FET(26) 및 방전 FET(28)의 동작을 모식적으로 설명한 도면이며, 횡축에 시간, 종축에 셀(14)의 출력 전압값 V를 나타낸다.
우선, 배터리 장치(10)의 방전 시의 동작에 관하여 설명한다.
만충전 시에서는，출력 전압 V=E0이다.
이 상태에서 배터리 장치(10)가 전자 기기에 장착되면, 전자 기기로부터의 요구에 따라서, CPU(38)는 비휘발성 메모리(34)로부터 판독한 순정 셀 정보 D1, ID 정보 D2를 전자 기기에 송신한다. 전자 기기는, 이것들 순정 셀 정보 D1, ID 정보 D2가 정규인 것이다라고 확인하면, 정상적으로 확인된 취지의 정보를 CPU(38)에 돌려 준다.
이에 따라, CPU(38)는, 드라이버(30)를 통해서 충전 FET(26) 및 방전 FET(28)의 쌍방을 온 상태로 하여, 배터리 셀(14)의 전압값이 충전 FET(26) 및 방전 FET(28)의 쌍방을 통과해서 배터리 단자(20A, 20B)로부터 전자 기기에 공급되게 한다.
또한，CPU(38)는, 소정의 시간 간격으로 배터리 셀(14)의 출력 전압값 V를 감시하고 있다．
배터리 셀(14)의 방전을 행함에 따라서 출력 전압값 V가 전압값 E0로부터 서서히 저하한다.
또한, 방전이 행해짐에 따라, 이윽고, 출력 전압값 V가 과방전 상태(전압값 E1 이하)에 이르면, CPU(38)는, 충전 FET(26)을 온으로 유지한 채, 방전 FET(28)을 오프로 하여, 그 이상의 방전을 정지시킨다.
이에 따라, 배터리 장치(10)로부터 외부로의 방전은 정지되지만, CPU(38)에 의한 전력 소비(방전)는 계속된다.
이윽고, 출력 전압값 V가 CPU(38)의 안정 동작을 할 수 없어지는 전압값(예를 들면 2.2V)인 심방전(deep discharge) 상태에 이르면, CPU(38)은, 심방전 상태에 이른 취지를 나타내는 심방전 도달 정보 D4을 불휘발성 메모리(34)에 기록한 후, 스스로 셧다운 한다.
심방전 상태이어도, 미소한 누설 전류에 의해 배터리 셀(14)의 방전이 계속되기 때문에, 이 상태를 장기간 방치하면, 배터리 셀(14)의 출력 전압값 V=E3=0이 된다.
다음으로, 배터리 장치(10)의 충전 시의 동작에 관하여 설명한다.
심방전 상태에 있는 배터리 장치(10)을 충전 장치에 장착하면, 배터리 단자 (20A, 20B)를 거쳐서 충전이 개시된다.
이때, 방전FET(28)는 오프이지만, 방전 FET(28)의 보디 다이오드(2802)가 충전 전류에 대하여 순방향에 있기 때문에, 보디 다이오드(2802)와 온 상태의 충전FET(26)을 통해서 작은 충전 전류에서 충전이 행해진다.
배터리 셀(14)의 출력 전압값 V가 상승하고, CPU(38)을 동작할 수 있는 전압값 영역(전압값 E4로부터 전압값E5의 사이)에 이르면, CPU(38)이 기동해서 충전 FET(26) 및 방전 FET(28)를 함께 온으로 하여, 일반적인 충전 상태로 한다. 이에 따라 온 상태의 충전FET(26) 및 방전FET(28)을 통해서 큰 충전 전류에서 충전이 행해진다.
이윽고, 배터리 셀(14)의 출력 전압값 V가 만충전 상태(전압값E0)에 이르면, 충전 장치가 자동적으로 오프로 되어 충전을 종료한다.
또한, 어떠한 원인에 의해, 만충전 상태를 지나쳐도 충전이 계속 되면, 출력 전압값 V가 과충전 상태(전압값E6)에 이른다.
과충전 상태에서는 배터리 셀(14)의 열화가 초래하는 것을 방지하기 위해서, CPU(38)는 과충전 상태를 검출하면, 충전FET(26)를 오프로 하고 방전 FET(28)를 온으로 유지한다. 이에 따라 그 이상의 충전이 금지되어, 방전만이 허용되게 된다.
다음으로, 배터리 장치(10)의 동작에 대해서 도 4의 플로우차트를 참조하여 설명한다.
우선, CPU(38)이 기동하면, CPU(38)는 불휘발성 메모리(34)에 기록되어 있는 순정 셀 정보 D1을 판독하고, 그 순정 셀 정보 D1이 진정인지 아닌지를 판정한다(스텝 S10).
순정 셀 정보 D1이 진정인 것이 아니면, CPU(38)은, 배터리 장치(10)가 개조된 것이라고 판단하고, 충전 FET(26) 및 방전 FET(28)을 함께 오프로 한다(스텝 Ｓ18). 이에 따라, 배터리 장치(10)에 의한 충전 동작, 방전 동작이 함께 금지된다.
다음에 제어 단자(22)를 통해 통신을 금지한다(스텝 S20). 이에 따라 배터리 장치(10)를 전자 기기에 장착해서 사용하는 것도 금지된다.
한편, 스텝 S10에서, 순정 셀 정보 D1이 진정이라고 판정되었을 경우에는, CPU(38)은 A/D컨버터(32)에 의해 출력 전압값 V를 검출하고(스텝 S12), 후술하는 3개의 조건 A, B, C의 어느 하나를 충족하는가 아닌가를 판정한다(스텝 S14).
스텝 S14로 판정되는 3개의 조건 A, B, C에 관하여 설명한다.
최신의 출력 전압값을 V1이라고 하고, 이 최신의 출력 전압값 V1의 직전에 검출된 출력 전압값을 V0이라 했을 때, 조건 A는 출력 전압값 V1, V0간의 차분 ΔV=V1-V0의 절대값|ΔV|이 소정의 기준값 미만인 것이다.
개조 때문에 배터리 셀(14)이 일단 제어부(20)로부터 제거되면, 출력 전압값 V가 크게 저하했을 경우에는, 조건 A를 만족하지 않게 된다.
조건 B는, 불휘발성 메모리(34)에 미사용 장치 정보 D3이 기록되어 있는 것이다.
즉, 조건B는, 제조 직후에 시작해서 CPU(38)가 기동했을 경우에는, 불휘발성 메모리(34)에 출력 전압값 V가 기록되어 있지 않기 때문에, 강제적으로 다음 스텝 S16으로 처리를 진행시키기 위해서 제공되고 있다.
조건C는, 불휘발성 메모리(34)에 심방전 도달 정보 D4가 기록되어 있는 것이다.
심방전에 도달한 경우에는, 조건 A를 만족할 수 없으므로, 강제적으로 다음 스텝 S16으로 처리를 진행시키기 위해서 제공되고 있다.
스텝 S14에서는, 3개의 조건 A, B, C중 어느 하나를 만족하면, 배터리 장치(10)는 개조되지 않은 것으로 판정하고, 불휘발성 메모리(34)에 기록되어 있는 출력 전압값을 상기 최신의 출력 전압값에 재기입하고(스텝 S16), 스텝 S12로 되돌아가 같은 처리를 반복해서 실행한다.
이 상태에서, 배터리 장치(10)가 전자 기기에 장착되면, 통상 방전이 이루어진다.
또한, 스텝 S12, S14, S16은 소정의 시간(예를 들면 1초 미만)으로 반복된다.
스텝 S14이면, 3개의 조건 A, B, C의 어느쪽도 만족하지 않을 경우에는, CPU(38)은 배터리 장치(10)가 개조된 것이라고 판단하고, 불휘발성 메모리(34)의 순정 셀 정보 D1을 소거한다(스텝 Ｓ22). 이에 따라 재차, 이 배터리 장치(10)의 CPU(38)가 기동되어도, 전술한 스텝 S10에서 순정 셀 정보 D1이 진정인 것이 아닌 것으로 판정되어, 배터리 장치(10)의 사용이 금지되어, 충전 및 방전이 금지된다.
다음으로, 충전 FET(26) 및 방전 FET(28)을 함께 오프로 하고(스텝 S24), 제어 단자(22)를 통한 통신을 금지한다(스텝 Ｓ26). 통신의 금지는 예를 들면 시리얼 데이터를 0 또는 1로 고정하는 것으로 이루어진다. 스텝 S24, S26에 의해도, 배터리 장치(10)의 사용이 금지되어, 충전 및 방전이 금지된다.
본 실시예의 배터리 장치(10)에 따르면, 배터리 셀(14)의 출력 전압값 V의 변화량이 소정의 기준값 이상일 경우에 배터리 셀(14)의 충방전을 금지하므로, 배터리 장치(10)의 제어부(20)로부터 배터리 셀(14)을 제거해서 다른 배터리 셀(14)로 변환해서 개조해도, 그 개조된 배터리 장치를 실질적으로 기능하지 않도록 할 수가 있어，따라서, 개조 배터리 장치의 제조나 유통을 억제하고, 사용자의 편리성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 제어부(20)의 하드웨어의 구성은, 종래의 것과 같고, CPU(38)의 처리만이 다르다. 즉, CPU(38)를 실행하는 제어 프로그램만을 변경하면 되어, 비용의 증대를 억제할 수 있어 유리하다.
또한, 배터리 장치(10)가 개조 작업이외의 어떠한 원인으로 쇼트등으로 인해 배터리 셀(14)의 출력 전압값 V의 변화량이 소정의 기준값 이상이 된 경우에도, 배터리 셀(14)의 충방전을 금지하므로, 배터리 장치(10)나 배터리 장치(10)가 장착되는 전자 기기의 보호를 도모할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 실시예에서는, 불휘발성 메모리(34)에 최신의 출력 전압값 V를 기록하고 있기 때문에, 휘발성 메모리(34)에 기록되어 있는 출력 전압값 V를, 예를 들면 제어 단자(22)를 경유하여 판독할 수 있다. 따라서, 배터리 장치(10)의 불량해석을, 배터리 장치(10)를 분해하지 않고 효율적으로 행할 수 있어 유리하다.
또한, 본 실시예에서는, 제어부(20)에 의한 배터리 셀(14)의 충방전의 금지를, 불휘발성 메모리(34)의 순정 셀 정보 D1을 소거하는 것으로 행하고 있으므로, 제어부(20)가 탑재된 제어 기판(18)을 재이용하는 것을 금지할 수 있고, 배터리 장치(10)의 개조를 억제할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 실시예에서는, 제어부(20)에 의한 배터리 셀(14)의 충방전의 금지를, 순정 셀 정보 D1을 소거해서 순정 셀 정보 D1의 송신 동작을 금지하고, 또한, 충전 FET(26) 및 방전 FET(28)을 오프로 하고, 또한, 제어부(20)에 의한 통신 동작을 금지하는 3개의 동작으로 행하였지만, 이들 3개의 동작 중 하나, 혹은, 2개를 실행하도록 해도 제어부(20)에 의한 배터리 셀(14)의 충방전의 금지를 행할 수 있는 것은 물론이다.
그러나, 본 실시예와 같이, 이들 3개의 동작 모두를 행하면, 개조된 배터리 장치의 동작을 더 확실하게 금지시키는 장점이 있다.
또한, 본 실시예에서는, 제어부(20)에 의한 배터리 셀(14)의 충방전의 금지를, 순정 셀 정보 D1을 소거해서 순정 셀 정보 D1의 송신 동작을 금지하는 것으로 행하였지만, 제어부(20)에 의한 배터리 셀(14)의 충방전의 금지를, ID 정보 D2를 소거해서 ID정보 D2의 송신 동작을 금지하는 것으로 행해도 된다.
또한, 본 실시예에서는, 충전 FET(26) 및 방전 FET(28)의 쌍방을 오프로 하는 것으로 배터리 셀(14)의 충방전의 금지를 행한 경우에 관하여 설명했지만, 충전 FET(26) 및 방전 FET(28)의 일방을 오프로 하는 것으로 배터리 셀(14)의 충전 또는 방전을 금지하도록 하여도 된다. 그러나, 본 실시예와 같이 충전 FET(26) 및 방전FET(28)의 쌍방을 오프로 하면, 배터리 셀(14)의 충전 및 방전의 쌍방이 불능으로 되기 때문에, 개조된 배터리 장치의 사용을 더 확실하게 금지할 수 있는 장점이 있다.
(제2 실시 형태)
다음에 제2 실시 형태에 관하여 설명한다.
제1 실시예에서는, 배터리 셀(14)을 제어부(20)로부터 제거할 때에, A/D컨버터(32)로 검출하는 출력 전압값 V가 크게 저하하는 것을 이용하고, 배터리 셀(14)이 제거된 것을 판별하도록 했다.
그러나, 배터리 셀(14)을 제어부(20)로부터 제거할 때에, 다른 전원 공급 수단으로부터 A/D 컨버터(32)에 전압을 공급하는 것으로 출력 전압값 V가 크게 저하하는 것을 회피하는 것도 가능하다.
그 때문에, 제2 실시예에서는, 배터리 셀(14)에 대한 충방전 횟수를 계수하고, 이 충방전 횟수가 소정값을 초과했을 경우에는, 배터리 셀(14)의 충방전을 금지하도록 하는 것으로, 전술한 회피책을 강구할 수 있고, 개조된 배터리 장치(10)를 실질적으로 기능시키지 않도록 하고 있다.
도 5는 제2 실시 형태의 배터리 장치(10)의 플로우차트다. 또한, 이하의 실 시예에서는, 제1 실시 형태와 동일 혹은 같은 스텝, 부분, 부재에는 동일한 부호를 붙여서 그 설명을 생략한다.
도 5에 도시한 바와 같이 제1 실시 형태를 나타내는 도 4의 플로우차트와의 차이는 스텝 S30, S32가 추가되어 있는 점이다.
즉, 스텝 S30에서는, 스텝 S12에서 산출된 출력 전압값의 차분의 절대값 |ΔV|을 불휘발성 메모리(34)에 가산하는 것으로, 절대값 |ΔV|의 총합을 충방전 적산값 SΔV로서 유지한다.
그리고, 스텝 S32에서는, 충방전 적산값 SΔV가 소정의 기준값 미만인지의 여부를 판정하고, 충방전 적산값 SΔV가 소정의 기준값 미만일 경우에는, 스텝 S16으로 이행하여, 불휘발성 메모리(34)에 기록되어 있는 출력 전압값을 상기 최신의 출력 전압값으로 재기입해서 기록하고, 스텝 S12로 되돌아가 같은 처리를 반복해서 실행한다.
이 상태에서, 배터리 장치(10)가 전자기기에 장착되면, 통상 방전이 이루어진다.
또한, 스텝 S32에서 충방전 적산값SΔV가 소정의 기준값 이상일 경우에는, 스텝 S22로 이행한다.
즉, 제2 실시예에서는, 충방전 횟수로서 충방전 적산값 SΔV를 이용하고 있고, 충방전 적산값 SΔV(충방전 횟수)가 소정의 기준값 미만일 경우에 배터리 셀(14)의 충전 및 방전을 허용하고, 충방전 적산값 SΔV(충방전 횟수)가 소정의 기준값 이상일 경우에 배터리 셀(14)의 충방전을 금지하고 있다.
또한, 제2 실시예에서는, CPU(38)과 불휘발성 메모리(34)에 의해 특허 청구 범위의 충방전 횟수 계수부가 구성되어 있다.
제2 실시예에서는, 제1 실시 형태의 효과 외에 소정의 충방전 횟수를 초과하면, 배터리 셀(14)의 충방전이 금지되므로, 배터리 셀(14)을 제어부(20)로부터 제거할 때에, 다른 전원 공급 수단에 의해 A/D컨버터(32)에 전압을 공급하는 것으로 출력 전압값 V가 크게 저하하는 것을 회피하여, 개조된 배터리 장치(10)을 실질적으로 기능시키지 않도록 할 수가 있어서, 개조 배터리 장치의 제조나 유통을 억제하고, 사용자의 편리성의 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.
또한, 제2 실시 형태에 있어서도, 제어부(20)의 하드웨어의 구성은, 종래의 것과 같고, CPU(38)의 처리만이 상이하다. 즉, CPU(38)의 실행 제어 프로그램만을 변경하면 되므로, 비용의 증대를 억제할 수 있는 장점이 있다.
또한, 제2 실시예에서는, 충방전 횟수로서 배터리 셀(14)의 출력 전압값의 차분 ΔV의 총합(충방전 적산값 SΔV)을 이용했지만, 배터리 셀(14)로부터의 출력 전류값 I의 차분 ΔI의 총합(충방전 적산값 SΔI)을 충방전 횟수로서 이용할 수도 있다.
그 경우에는, 도 6에 도시한 바와 같이 배터리 단자(20A)와 방전 FET(28)사이에 예를 들면 몇십 mΩ정도의 저항(40)을 직렬로 접속함과 함께, 그 저항(40)의 양단의 전위차를 A/D 컨버터(42)로 계측하고, 그 계측한 전위차 값 E를 CPU(38)에 공급해 CPU(38)로 출력 전류값 I로 환산하면 된다.
즉, 저항(40)과 A/D컨버터(42)에 의해 검출부가 구성되고 있어, 최신의 출력 전류값 I1의 직전에 상기 검출부에서 검출된 출력 전류값을 I0로 했을 때, 제어부 (20)은, 상기 검출부에 의해 출력 전류값을 검출할 때마다, 최신의 출력 전류값 I1과 직전의 출력 전류값 I0과의 차분 ΔI=I1-I0의 절대값 |ΔI|을 산출함과 함께, 산출된 절대값 |ΔI|의 총합을 충방전 적산값 SΔI로서 산출해서 유지하게 된다.
또한, 종래의 배터리 장치에 있어서도, 저항(40)과 A/D컨버터(42)를 설치해서 출력 전류값 I를 계측하고, 그 출력 전류값 I를 전자 기기에 송신하는 것이 이미 이루어져 있다.
따라서, 이 경우에도, 충방전 적산값 SΔI를 구하기 위해서, 새롭게 저항(40)과 A/D컨버터(42)를 설치할 필요는 없기 때문에, 제어부(20)의 하드웨어의 구성은, 종래의 것과 같이 이용하고, CPU(38)의 실행 제어 프로그램만을 변경하면 되어서, 비용의 증대를 억제할 수 있는 장점이 있다.
또한, 제2 실시예에서는, 충전시, 방전시의 쌍방에서 충방전 적산값 SΔV를 산출했지만, 방전시에서는, 배터리 셀(14)의 출력 전압이 소비 전력의 일시적인 증가에 의해 일시적으로 크게 저하하는 경우가 있어, 충방전 적산값 SΔV의 오차가 커진다. 이것을 해소하기 위해서, 전압이 일시적으로 크게 변화되지 않고, 안정적으로 변동하는 충전시에 있어서만, 방전 적산값 SΔV를 산출하도록 하여도 된다.
또한, 제2 실시예에서는, 충방전 적산값으로서 전압 혹은 전류를 이용할 경우에 관하여 설명했지만, 전압과 전류의 곱인 전력을 충방전 적산값으로서 산출하여도 된다.
또한, 배터리 장치(10)에 시간을 측정하는 계시부(예를 들면 클럭을 계수하 는 카운터등)를 설치하고, 배터리 장치(10)의 사용이 개시되어서 사용 시간을 계시부에서 계측해 놓고, 그 사용 시간이 소정의 기준값(절대 사용 기간)을 초과하면, 제1, 제2 실시 형태와 같이 제어부(20)에 의해 배터리 셀(14)의 충방전을 금지하도록 하여도 된다.
대안적으로, 배터리 장치(10)에 계시부를 설치하는 대신 배터리 장치(10)가 장착되는 전자 기기로부터 배터리 장치(10)의 제어부(20)에 대하여 시각 정보(연월일 및 시각)을 송신하는 것 같이 해 놓고, 배터리 장치(10)의 제어부(20)에서, 사용이 개시되어서 사용 시간을 상기 송신되는 시각 정보에 의거하여 산출해 놓고, 그 사용 시간이 소정의 기준값(절대 사용 기간)을 초과하면, 제1, 제2 실시 형태와 같이 제어부(20)에 의해 배터리 셀(14)의 충방전을 금지하도록 하여도 된다.
또한, 전자기기에 있어서도 상기한 바와 마찬가지의 구성이 적용 가능해서, 사용 시간이 절대 사용 기간을 초과하면, 전자 기기의 제어부에 의해 그 전자 기기의 동작을 금지하는 것 같이 구성할 수 있다．
당업자는 부가된 특허청구범위 및 그 균등물의 범주내에서 설계 조건 및 여러 요건에 따라 다양한 수정, 변경, 조합 및 서브 조합이 구성될 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 배터리 장치를 개조해도, 그 개조된 배터리 장치가 실질적으로 기능하지 않도록 할 수 있기 때문에, 개조 배터리 장치의 제조나 유통을 억제하고, 사용자의 편리성의 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 배터리 장치로서,
    셀 단자를 포함하는 배터리 셀과,
    상기 배터리 셀을 수용하는 케이스와,
    상기 케이스에 설치되어 상기 셀 단자에 전기적으로 접속된 배터리 단자와,
    상기 캐이스에 수용되어 상기 배터리 셀의 충방전의 허용 및 금지를 행하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 셀 단자의 출력 전압값을 소정의 시간 간격으로 검출하는 검출부를 구비하고，
    상기 검출부에서 검출된 최신의 출력 전압값을 V1으로 하고, 상기 최신의 출력 전압값V1의 직전에 상기 검출부에서 검출된 출력 전압값을 V0으로 했을 때, 상기 제어부는, 상기 최신의 출력 전압값 V1과 상기 직전의 출력 전압값 V0과의 차분ΔV=V1-V0의 절대값 |ΔV|이 소정의 기준값 미만일 경우에 상기 배터리 셀의 충전 및 방전을 허용하고, 상기 절대값 |ΔV|이 소정의 기준값 이상일 경우에 상기 배터리 셀의 충방전을 금지하도록 구성되는 배터리 장치.
  2. 배터리 장치로서,
    셀 단자를 포함하는 배터리 셀과,
    상기 배터리 셀을 수용하는 케이스와,
    상기 케이스에 설치되어 상기 셀 단자에 전기적으로 접속된 배터리 단자와,
    상기 캐이스에 수용되어 상기 배터리 셀의 충방전의 허용 및 금지를 행하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 배터리 셀의 충방전 횟수를 계수하는 충방전 횟수 계수부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 충방전 횟수 계수부에서 계수된 상기 충방전 횟수가 소정의 기준값 미만일 경우에 상기 배터리 셀의 충전 및 방전을 허용하고, 상기 충방전 횟수가 소정의 기준값 이상일 경우에 상기 배터리 셀의 충방전을 금지하도록 구성된 배터리 장치.
  3. 배터리 장치로서,
    셀 단자를 포함하는 배터리 셀과,
    상기 배터리 셀을 수용하는 케이스와,
    상기 케이스에 설치되어 상기 셀 단자에 전기적으로 접속된 배터리 단자와,
    상기 캐이스에 수용되어 상기 배터리 셀의 충방전의 허용 및 금지를 행하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 셀 단자의 출력 전압값을 소정의 시간 간격으로 검출하는 검출부와,
    상기 배터리 셀의 충방전 횟수를 계수하는 충방전 횟수 계수부를 구비하고，
    상기 검출부에서 검출된 최신의 출력 전압값을 V1으로 하고, 상기 최신의 출력 전압값 V1의 직전에 상기 검출부에서 검출된 출력 전압값을 V0으로 했을 때, 상기 제어부는, 상기 최신의 출력 전압값 V1과 상기 직전의 출력 전압값 V0과의 차분ΔV=V1-V0의 절대값 |ΔV|이 소정의 기준값 미만이며, 또한, 상기 충방전 횟수 계수부에서 계수된 상기 충방전 횟수가 소정의 기준값 미만일 경우에 상기 배터리 셀의 충전 및 방전을 허용하고, 상기 제어부는, 상기 절대값|ΔV|이 소정의 기준값 이상일 경우, 혹은, 상기 충방전 횟수가 소정의 기준값 이상일 경우 중 어느 하나의 경우에는 상기 배터리 셀의 충방전을 금지하도록 구성된 배터리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스에 수용되어 상기 배터리 셀과 상기 배터리 단자와의 전기적 접속을 온 오프하는 스위치부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 스위치부를 오프로 하여 상기 배터리 셀의 충방전을 금지시키는 배터리 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스에 설치된 제어 단자를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제어 단자를 지나 외부 장치 사이에서 통신을 행하는 통신부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 통신부의 통신 동작을 금지시켜 상기 배터리 셀의 충방 전을 금지시키는 배터리 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스에 설치된 제어 단자를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제어 단자를 지나 외부 장치 사이에서 통신을 행하는 통신부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 통신부로부터 상기 외부장치에 대하여 해당 배터리 장치가 정규품인 것을 나타내는 정보의 송신을 금지하여 상기 배터리 셀의 충방전을 금지시키는 배터리 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 불휘발성 메모리를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 검출부에서 검출된 상기 출력 전압값을 상기 불휘발성 메모리에 기록하도록 구성되고,
    상기 최신의 출력 전압값 V1의 직전에 상기 검출부에서 검출된 출력 전압값은, 상기 불휘발성 메모리로부터 판독된 값인 배터리 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 셀 단자의 출력 전압값을 소정의 시간 간격으로 검출하는 검출부를 구 비하고,
    상기 검출부에서 검출된 최신의 출력 전압값을 V1으로 하고, 상기 최신의 출력 전압값V1의 직전에 상기 검출부에서 검출된 출력 전압값을 V0으로 했을 때, 상기 제어부는, 상기 검출부에 의해 상기 출력 전압값을 검출할 때마다, 상기 최신의 출력 전압값 V1과 상기 직전의 출력 전압값 V0과의 차분 ΔV=V1-V0의 절대값 |ΔV|을 산출하고, 상기 산출된 절대값|ΔV|의 총합을 충방전 적산값 SΔV로서 산출해서 유지하도록 구성되어, 상기 충방전 횟수로서 상기 방전 적산값SΔV를 이용하는 배터리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 불휘발성 메모리를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 검출부에서 검출된 상기 출력 전압값을 상기 불휘발성 메모리에 기록하도록 구성되고,
    상기 최신의 출력 전압값 V1의 직전에 상기 검출부에서 검출된 출력 전압값은, 상기 불휘발성 메모리로부터 판독된 값인 배터리 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 불휘발성 메모리를 구비하고,
    상기 배터리 장치가 정규품인 것을 나타내는 정보는, 상기 불휘발성 메모리에 기록되고,
    상기 배터리 장치가 정규품인 것을 나타내는 정보의 송신의 금지는, 상기 불휘발성 메모리에 기록되어서 있는 상기 배터리 장치가 정규품인 것을 나타내는 정보를 소거함으로써 이루어지는 배터리 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 배터리 장치가 정규품인 것을 나타내는 정보는, 상기 배터리 장치에 고유하게 할당된 ID 정보, 혹은, 상기 ID 정보와는 달리 구성된 순정 배터리 셀 정보중 하나인 배터리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은, 리튬 이온 전지, 니켈 카드뮴(Nickel cadmium) 전지, 니켈-금속 수소전지 중 어느 하나로 구성되는 배터리 장치.
  13. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 배터리 단자는 정 단자와 부 단자의 2개의 단자로 구성되고,
    상기 제어 단자는 시리얼 데이터의 통신을 행하는 1개의 단자로 구성되는 배터리 장치.
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