TWI381570B - 匣式電池 - Google Patents

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TWI381570B
TWI381570B TW096108126A TW96108126A TWI381570B TW I381570 B TWI381570 B TW I381570B TW 096108126 A TW096108126 A TW 096108126A TW 96108126 A TW96108126 A TW 96108126A TW I381570 B TWI381570 B TW I381570B
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Shinichi Itagaki
Hitoshi Hamaguchi
Atsushi Kawasumi
Toru Nishikawa
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Sanyo Electric Co
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Description

匣式電池
本發明係關於檢測殼體被拆解之匣式電池。
對於內裝有電池與保護電路之匣式(pack)電池有必要防止使用者拆解電池殼體將其改造以致降低安全性。為達到此目的,已開發有對黏貼於殼體表面之外裝標簽(label)設置能遺留被使用者剝掉之証據以防止竄改之功能的技術(參照日本特開2003-68267號公報;日本特開2002-311836號公報;日本特開2003-195767號公報)。該等公報記述之外裝標簽如經竄改將留下其証據,因而有助於追查發生故障及要求賠償時的原因。又由於使用者預先知道竄改外裝標簽將會留下証據而具有消除竄改念頭的抑制效果,因此達到防止竄改的效果。
上述公報記述之外裝標簽雖能留下受到竄改的証據,但存在使用者剝開外裝標簽將殼體拆開,再將其改造重新組裝而再度安裝使用於電機機器的缺點。如此則不能保証將殼體拆開而改造之匣式電池的安全性。
本發明係以解決上述缺點為目的而開發者。本發明之重要目的在提供能確實阻止使用者拆開殼體,或改造以致降低電池之安全性的匣式電池。
本發明之匣式電池備有:與電池1串聯連接之電流切斷元件、檢測竄改而輸出竄改訊號之竄改檢測器、及與該竄改檢測器連接之控制電路7。
控制電路7可利用竄改檢測器之訊號將電流切斷元件切換為斷路(off)以切斷電池1之電流,或可輸出竄改訊號。
此匣式電池如遇使用者將匣式電池之內裝電池更換時,以控制電路檢測到該竄改而切斷其電流切斷元件使其斷路而使匣式電池不能使用,由此可阻止經更換電池而被改造之匣式電池的使用以確保其安全性。
竄改檢測器係可設成檢測收納有電池1之殼體2的拆開,而於殼體2被拆開時輸出拆開訊號之拆開檢測開關6、16、26。該匣式電池係依拆開檢測開關6、16、26之拆開訊號而由控制電路7將電流切斷元件3切換為斷路以切斷電池1之電流。
上述匣式電池具有能確實阻止使用者拆開殼體或改造以致降低電池之安全性的特徵。此乃因當使用者拆開殼體時,其內裝於殼體之拆開檢測開關即檢測該拆開而輸出拆開訊號,再由控制電路檢測該拆開訊號而使電流切斷元件之充電開關為斷路,或使放電開關斷路,又或使保險絲熔斷而強制的使匣式電池處於不能使用狀態。
又匣式電池之電流切斷元件可以為控制充電之充電開關,又可為控制電池1之放電的放電開關4,又可為與電池1串聯連接之保險絲5。
上述匣式電池因能將保險絲、控制電池之充電的充電開關、及控制電池之放電的放電開關之任一者併用於電流切斷元件,因此不必特別設置在電池被更換後的狀態不能使用之電流切斷元件。尤其充電開關及放電開關以及保險絲為控制電池之充放電,或為保護電池而內裝於匣式電池的元件,為將該等元件併用為電流切斷元件,因此能減低製造成本。
匣式電池亦可於其控制電路7具備用以記憶從拆開檢測開關6、16、26輸出之拆開訊號的記憶體13。
上述匣式電池可由記憶在記憶體之資料確認使用者拆開殼體的經歷。
匣式電池之拆開檢測開關6又可以為檢測光將其變換為接通/切斷(ON/OFF)之光感測器。
上述匣式電池係以檢測殼體被拆開時的外光之光耦合器等的光感測器為拆開檢測開關,因而其具有能確實而穩定地,並經長時間而無故障的檢測殼體被拆開的特徵。
匣式電池又可利用光感測器作為光檢測器。為要使在暗室等之黑暗場所能檢測殼體的被拆開時,對於被拆開的對策可由光耦合器、及在組裝匣式電池的狀態下遮斷光耦合器的發光元件與受光元件之間的光之殼體的一部份之肋部(rib)所構成。
匣式電池又可以拆開檢測開關26為通電構件27。
匣式電池又可由互相連結而成之複數個單位殼體32構成殼體,而以檢測單位殼體32之拆開而輸出表示單位殼體32被拆開之拆開訊號的開關為拆開檢測開關。
上述匣式電池具有能確實的阻止使用者拆開殼體或改造而降低電池之安全性的特徵。此乃因當使用者拆開殼體時,即由拆開檢測開關檢測到該殼體被拆開而輸出拆開訊號,控制電路檢測到該拆開訊號而切斷電流切斷元件,由以強制性地置匣式電池於不能使用狀態。
匣式電池又可將電池31內裝於各個單位殼體32,並具備在組裝狀態將其互相連接的連接器51,介由該連接器51可將收容在單位殼體32之電池31連接。
上述匣式電池具有能簡單又容易,並且以良好效率組裝的特徵。其原因在該匣式電池在各個單位殼體內裝電池,並在單位殼體設有在組裝狀態互相連接的連接器,將單位殼體連結的狀態係應用連接器將收容在單位殼體中之電池連接之故。具此種構造的匣式電池可分別製造各個單位殼體,然後將其連結組裝,因此其組裝作業簡單。
上述匣式電池又可用設在單位殼體32之連接器51構成拆開檢測開關36,於拆開單位殼體32而使連接器51被分離時得以使拆開檢則開關36切換為切斷。
上述匣式電池係以設在單位殼體之連接器併用為拆開檢測開關。該匣式電池不必另設用於檢測殼體被拆開之拆開檢測開關,因此構造簡單而能降低製造成本。
匣式電池之控制電路37又可具備用以記憶用拆開檢測開關36、76之拆開訊號使電流切斷元件50切斷之切斷ID的記憶體43。又本發明之匣式電池之用以記憶切斷ID的記憶體43使用能供重寫的記憶體,而由重寫記憶體43之切斷ID,於單位殼體32之拆開時可阻止電流切斷元件50的切斷。
上述匣式電池於製造或修理時可將記憶體之切斷ID重寫以設成即使在單位殼體的拆開時不致因其拆開訊號而切斷電流切斷元件之狀態,又於製造或修理後重寫為正規的切斷ID,其後可由拆開訊號使電流切斷元件切斷。因此即使在製造廠之製造或修理時將單位殼體拆開亦不致切斷電流切斷元件,但在使用者將殼體拆開的狀態則成為切斷電流切斷元件之不能使用狀態。
匣式電池又可為具備:複數個電池31、與該電池31串聯連接之電流切斷元件50、與該電流切斷元件50及電池31為電性連接並為互相連結之複數個電路基板88、檢測電路基板88被拆開而輸出電路基板88被拆開之拆開訊號的拆開檢測開關36、以及應用該拆開檢測開關36之拆開訊號使電流切斷元件50切斷而切斷流通於電池31之電流的控制電路31的構造。
上述匣式電池具有能有效的防止受到使用者改造而降低電池的安全性之特徵。此乃因匣式電池之複數個電路基板為互相連結的構造,當受使用者拆開電路基板時,拆開檢測開關即檢測該拆開輸出拆開訊號,而控制電路檢測該拆開訊號並切斷電流切斷元件,強制的置匣式電池於不能使用狀態。
匣式電池又可於其控制電路設置由電池91之電氣特性的變化以檢測電池91被更換之竄改檢測器。
上述匣式電池具有能確實阻止使用者更換內裝的電池而減低安全性的特徵。此乃因於使用者更換內裝於匣式電池之電池時,即由控制電路檢測內裝之電池被更換而輸出竄改訊號的緣故。由於此匣式電池能確實地檢測如電池被更換等危險的改造事項,因此能保証匣式電池的安全性。
匣式電池又可內裝複數個電池91,由控制電路97檢測各個電池91之電氣特性,然後由各個電池91之電氣特性的變化判定電池91被更換。
上述匣式電池係從檢測內裝之複數個電池的電氣特性,由各個電池之電氣特性的變化判定電池被更換,因此具有使用者不能從外觀判斷防止竄改構造的優點。故上述匣式電池係具有防止竄改構造不會被使用者理解,換言之,使用者不易想出對應於防止竄改構造之改造方法,結果達到抑制竄改的效果之特徵。
控制電路97可檢測各個電池91之放電電壓,由各個電池91之放電電壓變化,或放電電壓之順序檢測電池91被更換。
控制電路97又可檢測各個電池91之充電電壓,由各個電池91之充電電壓的變化或充電電壓之順序檢測電池91被更換。
控制電路97又可檢測各個電池91之滿充電後的放電電壓,由各個電池91之放電電壓的變化或順序判斷電池91被更換。
控制電路又可檢測電池91之容量,由容量之變化檢測電池91被更換。
控制電路97又可具備用於記憶進入非動作狀態之前的電池電壓的記憶部,由記憶在此記憶部之電壓值檢測電池91被更換。
上述匣式電池具有能確實檢測使用者更換電池的優點。此乃因使用者取出內裝於匣式電池內的電池時,即由控制電路巧妙的利用進入非動作狀態的特性,以其前後的狀態變化檢測電池被更換。
又控制電路97可不必記憶電池電壓於記憶部而於變成非動作狀態時判斷電池91被更換。
上述匣式電池可不必記憶電池電壓於記憶部而於變成非動作狀態時即判斷電池被不正當的拆解,故能正確的檢測電池被更換。
控制電路97又可將記憶在記憶部之變成非動作狀態前的電壓值與恢復動作狀態後之電池電壓進行比數,就恢復後之電池電壓比記憶於記憶部之電壓值大時,即可判斷電池91被更換。
此種匣式電池於電池容量降低而控制電路變成非動作狀態時亦能正確的檢測電池被更換。
控制電路又可具備起動後初始化(initialization)之主記憶體內的特定領域,而由非動作狀態起動時,其特定領域仍維持初始化狀態的話,即能判斷為暫時性停電,而不致判斷為電池被更換。
此種控制電路對於暫時性的停電變成非動作狀態的再起動不致誤判斷為電池91被更換。
上述及其他本發明之目的及特徵可由以下參照圖之詳細說明更加明瞭。
第1圖及第2圖之剖面圖所示之匣式電池包含可充電之圓筒形電池1及裝設該電池1之保護電路9的電路基板8於其殼體2內。電池1係鋰離子(lithium ion)二次電池。但電池可以為鎳氫電池或鎳鎘(nickel-cadmium)電池等只要能充電的所有電池。殼體2在本領域可利用習用技術之樹脂製箱型。如圖所示,可依相當於上半部分之蓋2A分割。殼體2使用金屬製箱型亦可。
第3圖表示裝設在電路基板8之保護電路9的方塊圖。該圖的保護電路9備有:用於控制充電電流之充電開關3、用於控制放電電流之放電開關4、流通過電流而熔斷之保險絲5、用於控制充電開關3及放電開關4之接通/切斷,並由過電流使保險絲5熔斷之控制電路7、及用於檢測殼體2被拆開之拆開檢測開關6。
充電開關3、放電開關4及保險絲5為串聯連接於電池1之正極與輸出端子10之間。充電開關3及放電開關4使用FET。但充電開關及放電開關亦可使用能由控制電路7之訊號切換於接通/切斷之任意元件,例如雙極電晶體等之半導體開關元件或繼電器等。
保險絲5受過電流熔斷,並受控制電路7之訊號強制地熔斷。為了強制使保險絲5熔斷而接近於保險絲5設加熱電阻18,而用於通電加熱電阻18之開關元件19則由控制電路7控制其接通/切斷。即欲熔斷保險絲5時,控制電路7將開關元件19切換為接通使加熱電阻18通電,加熱電阻受焦耳(joule)熱加熱,再以其加熱保險絲5使其熔斷。圖上所示,保護電路9之保險絲5與電池1串聯而設,為熔斷保險絲5而與其構成熱的結合之加熱電阻18及與該加熱電阻18串聯連接之FET等的開關元件19形成之切斷電路連接於電池1之正極側與負極側間,由控制電路7控制開關元件19之閘極訊號。當控制電路7使開關元件19為接通狀態時,電流由電池1流通加熱電阻18。由此使加熱電阻18發熱,而熔斷保險絲5。藉此,之後即令匣式電池不再能使用。
上述保護電路例如可利用本申請人之日本專利案特開平9-261883號公報(參照第4圖),本申請人之日本專利案特開2000-340267號公報(參照第1圖)所揭示之技術。
充電開關3於電池1達到滿充電時由接通切換為切斷以防止電池1的過充電。又放電開關4於電池1完全放電時切換為切斷以防止電池1的過放電。電池1之滿充電及完全放電的狀態則由控制電路7檢測。因此控制電路7檢測流通於電池1之電流及電壓以運算電池1之殘容量。保護電路9為檢測電池1之電流備有電流檢測電阻11與電池1串聯連接。再由檢測電流檢測電阻11之兩端的電壓可判別並檢測流通於電池1之充電電流與放電電流。
第3圖所示匣式電池並備有檢測電池溫度的溫度感測器12。溫度感測器12為接近電池1以熱結合狀態裝設之熱阻器(thermistor)。溫度感測器12係因電池1之溫度而變化其電阻以檢測電池溫度。控制電路7於溫度感測器12檢測之電池溫度高於設定溫度時,如在充電狀態則使充電開關3切斷,如在放電狀態則將放電開關4切換為切斷以停止充電或放電,又如電池溫度異常高時,則熔斷保險絲5以停止充放電。
如圖所示匣式電池並內裝檢測殼體2被拆開之拆開檢測開關6。拆開檢測開關6於殼體2被拆開時輸出拆開訊號。第1圖及第2圖所示之拆開檢測開關6係於殼體2拆開狀態下檢測外光之光感測器。如第1圖所示,光感測器係於殼體2密閉狀態下光感測器不受光,而如第2圖所示當殼體2被拆開時即接受外光而輸出拆開訊號。該光感測器係光二極體或光電晶體,或內裝光二極體及光電晶體之積體電路的光耦合器。光二極體或光電晶體係於接受到外光時接通,未接受外光時變切斷。因此上述光感測器於檢測殼體2被拆開時輸出接通的拆開訊號。當然拆開檢測開關6亦可反轉光感測器輸出之訊號的接通/切斷而以切斷訊號為拆開訊號。光感測器之拆開檢測開關6係設置在殼體2被拆開時受到外光的位置。第1圖所示匣式電池之拆開檢測開關6設在打開殼體2之蓋2A的狀態可受到外光之位置,即固定在電路基板8之蓋側。
以拆開檢測開關6作為光感測器之匣式電池係用殼體2遮斷外光。因此以非透光性的材料製造殼體2,並形成外光不能侵入的密閉構造。第1圖及第2圖所示之匣式電池將備有輸出端子之連接器14固定在電路基板8,殼體2開口而設開口窗15以透出該連接器14至外部。殼體2製成不致從該部分有外光侵入的構造。開口窗15亦可用連接器14等密閉以阻止外光侵入。又在開口窗15即使於連接器14與殼體2之間有間隙時,亦可於間隙內部塗以黑色等能吸收外光的暗色以阻止外光侵入。但此構造之殼體2係形成外光不直接射入而是反射射入於塗有暗色之面的構造。依此殼體2當外光在塗有暗色之面被反射時已被吸收而不會射入於內部,或使入射光顯著減弱。
以拆開檢測開關作為光感測器之匣式電池亦可於殼體內面,例如於蓋的內面(雖未圖示)設置遮斷光感測器之受光部的遮光肋部。對殼體則於對向光感測器之受光部的位置設置遮光肋部。依此匣式電池係在殼體蓋關閉狀態,遮光肋部覆蓋光感測器之受光部而遮斷射入受光部的光。而於打開匣式電池之殼體蓋時,遮光肋部使光感測器之受光部開放,光由此射入而檢測殼蓋被打開。上述殼體並不一定需要全部使用非透光性材料。
以塑膠形成殼體2之匣式電池可對形成殼體2之塑膠添加吸收外光之暗色顏料或染料使塑膠變非透光性。如係以金屬材料形成殼體2的匣式電池則因金屬材料不透光,只要形成無間隙之密閉構造即可遮斷外光。
以非透光性材料構成殼體2而以拆開檢測開關6作為光感測器之匣式電池確實能檢測殼體2被拆開。光感測器因無物理性的可動部分而能長期間不故障,故可安定的檢測殼體2的被拆開。在此,上述光感測器係使用光檢測器,然對於在暗室等之黑暗場所被拆開時亦能予以檢測,作為其防止拆開對策,可由光耦合器以及在匣式電池組裝的狀態將光耦合器之發光元件與受光元件之間的光予以遮斷之殼體之一部分的肋部構成。
本發明之匣式電池又可如第4圖及第5圖所示,利用限制開關(limit switch)或微開關(microswitcho)等因殼體的拆開構成接點為物理性的被切換為接通/切斷之拆開檢測開關16檢測殼體2的被拆開。上述匣式電池係將限制開關或微開關等拆開檢測開關16配置在被拆開之殼體2壓著柱塞(plunger)17的位置。亦即如第4圖所示在殼體2未被拆開的狀態,拆開檢測開關16之柱塞17被蓋2A壓住而為接通的狀態,又如第5圖所示殼體2之蓋2A被拆開使柱塞17不被壓住變成切換為切斷的位置之配置。上述拆開檢測開關16係將拆開訊號設為切斷訊號,然亦可以殼體壓住柱塞17的狀態為切斷,而將拆開訊號設為接通訊號。上述備有限制開關或微開關等依殼體2之拆開將接點切換為接通/切斷之拆開檢測開關16的匣式電池其殼體2不必使用非透光性材料,又以容許外光射入的構造檢測殼體2被拆開。由於輸出接點為接通/切斷的拆開訊號,故具有可簡化用以檢測殼體2被拆開之電子電路。
本發明之匣式電池又可如第6圖及第7圖所示,以拆開檢測開關26作為固定在殼體2內面之通電構件27,由檢測該通電構件27之斷線而檢測殼體2被拆開。第6圖所示匣式電池於電池1之周圍配設電池1與殼體2之間的通電構件27的配線,並將該配線之兩端連接於電路基板8。惟通電構件不一定需配設在電池周圍,只要配設在殼體被拆開即構成斷線的位置即可。又通電構件可以為薄膜金屬板,亦可為導電性標簽。圖上所示匣式電池為要固定通電構件27於殼體2的內面,於殼體2的內面配設有固定構件28。圖上所示固定構件28為雙面膠帶。惟匣式電池亦可以使用接著劑等將通電構件直接固定於殼體的內面。
此種匣式電池以將張設有通電構件27的電池1及電路基板8配設在殼體2內的狀態將殼體2封閉,於此使配線附著在設於殼體2之內面的固定構件28,將配線固定於殼體2。通電構件27之配線的長度設成殼體2被拆開時正好構成撕斷力的長度。例如配線長度正好配成沿殼體2內面的長度,於拆開殼體2時正好可由外力將配線撕斷。又通電構件27之配線最好配成殼體2被拆開時受外力撕斷,但應使用例如受到掉落時之衝擊不致被切斷的強度。此種構造之匣式電池如第7圖所示,當將殼體2拆開時,固定在蓋2A內面的配線被強制性拉開而切斷。此時控制電路係將無法在通電構件27進行通電作為拆開訊號予以檢測。此種匣式電池的殼體亦不必使用非透光性材料,並能以容許外光射入的構造檢測殼體2被拆開。此種匣式電池並具有可簡單製作用以檢測殼體2被拆開的電子電路之特徵。
控制電路7檢測到拆開檢測開關6的拆開訊號將充電開關3切換為切斷置其於不能充電狀態,或將放電的開關 4切換為切斷置其於不能放電狀態,或熔斷保險絲5置其於不能充放電狀態,即置匣式電池於不能使用狀態。控制電路7於檢測到拆開檢測開關6的拆開訊號時,最好使充電開關3切斷,放電開關4切斷,保險絲5熔斷而置匣式電池於不能使用狀態。但控制電路7檢測到拆開訊號時亦可只使充電開關3或放電開關4之任一切斷,或不切斷該等開關而只熔斷保險絲5以置匣式電池於不能使用狀態。
控制電路7又可具備用以記憶拆開檢測開關6輸出之拆開訊號的EEPROM等記憶體13。此種匣式電池可由記憶在記憶體13的拆開訊號留有殼體2被拆開的記錄。此種匣式電池可由記憶在記憶體13的拆開訊號判定使用者是否拆開了殼體2。
第8至11圖所示匣式電池具備:與電池31串聯連接之電流切斷元件50、裝有經由該電流切斷元件50充放電之電池31的複數個單位殼體32、檢測單元殼體32被拆開而輸出拆開訊號之拆開檢測開關36、及依據該拆開檢測開關36之拆開訊號使電流切斷元件50切斷而切斷流通電池31之電流的控制電路37。圖上所示匣式電池含有第1單位殼體32A與第2單位殼體32B之兩組單位殼體32相連結。但本發明之匣式電池將三組以上的單位殼體相連結亦可。
各個單位殼體32內裝有電池31及電路基板38。圖上所示匣式電池在各單位殼體32內裝有3顆圓筒形電池並聯連接。但本發明之匣式電池於單位殼體內含有二顆或四顆以上的電池亦可。又內裝之電池連接成並聯或串聯均可。電池31為鋰離子二次電池。但電池可以為鎳氫電池,鎳鎘電池等只要能充電的電池均可。
第8圖至11圖所示匣式電池由第1單位殼體32A及第2單位殼體32B連結組成。第1單位殼體32A及第第2單位殼體32B係由塑膠成形製造。但亦可由金屬板製成。第1單位殼體32A形成大約為平箱型,可將三顆電池31及電路基板38A收容在封閉構造的內部,並設有收容第2單位殼體32B之上方開口的收容部52(大約長方體空間的收容部)。如第8圖及第9圖所示,於第1單位殼體32A之右半部設上方開口之收容部52,左半部設能收容三顆電池31之封閉室53。第1單位殼體32A將電池31及電路基板38A置入封閉室53後以蓋部54固定並封閉其上方的開口部。
第2單位殼體32B形成能嵌著於第1單位殼體32A的收容部52之外形。依本實施例則形成大約為平箱形狀。第2單位殼體32B於其內部設封閉室56以容納三顆電池31。該等電池31為並聯連接。第2單位殼體32B置入第1單位殼體32A之收容部52後將其固定而組成匣式電池。第1單位殼體32A與第2單位殼體32B係以鎖扣構造或用螺絲互相連結固定。
第2單位殼體32B置入第1單位殼體32A之收容部52將其固定的狀態,第1單位殼體32A與第2單位殼體32B係介由連接器51互相連接。第2單位殼體32B為要設置連接器51B對著與第1單位殼體32A連結的部位延伸的設置凸出的連結部57。第1單位殼體32A則在嵌著第2單位殼體32B之連結部的部位之蓋部54上面設嵌著凹部55。第2單位殼體32B將連接器51B固定在連結部57,第1單位殼體32A則在引導該連結部57之嵌著凹部55固定連接器51A。設在連結部57及嵌著凹部55之一對連接器51B、51A在第1單位殼體32A之收容部52置入第2單位殼體32B而連結的狀態為互相連結。
連接器51將裝入於第1單位殼體32A之電池31及裝入於第2單位殼體32B之電池31串聯連接。第11圖之連接器51係經由複數個接點60將裝入於第1單位殼體32A及第2單位殼體32B之電池31串聯連接。此種構造能將電池31穩定的串聯連接,並且能減小連接部之接觸電阻。
第11圖表示匣式電池之電路圖,如圖所示,匣式電池於第1單位殼體32A及第2單位殼體32B各裝入三顆電池31並聯連接,然後介由電流切斷元件50串聯的連接。亦即如圖之匣式電池使用六顆電池31而三並聯二串聯的連接。第2單位殼體32B於其內裝的電路基板38B裝置電流切斷元件50之保險絲35及控制電路37。
匣式電池之電路基板38又裝有電池31之保護電路39。保護電路39具備:用於控制充電電流之充電開關33、控制放電電流之放電開關34,受過電流及單位殼體32之拆開而熔斷之電流切斷元件50的保險絲35、以及控制充電開關33及放電開關34之接通/切斷並檢測過電流熔斷保險絲35之控制電路37。
圖上所示匣式電池將充電開關33及放電開關34及溫度感測器42A裝在內裝於第1單位殼體32A之電路基板38A,而電流切斷元件50之保險絲35及控制電路37及溫度感測器42B裝在內裝於第2單位殼體32B之電路基板38B。
溫度感測器42A係接近第11圖之上側的的電池31以熱結合狀態裝設,另一方面溫度感測器42B係接近第11圖之下側的電池31以熱結合狀態裝設。藉此,控制電路37即依溫度感測器42A、42B檢測溫度而實施下述控制動作。
當電池溫度變成異常的高而超過設定溫度時,如係在充電狀態則切換為切斷充電開關33,如係在放電狀態則切換為切斷放電開關34以停止充電或放電,此時在兩個溫度感測器42A、42B中,利用較高溫度之值由控制電路37實施停止控制。
於電池溫度變成異常低而達到設定溫度以下時,如在充電狀態將充電開關33切換成切斷,如在放電狀態則將放電開關34切換成切斷以停止充電或放電,此時在兩個溫度感測器42A、42B中,利用較低溫度之值由控制電路37實施停止控制。
又控制電路37採用依存於電池溫度之各種資料(例如放電效率、充電效率,以設定電壓對預定之殘容量(例如3%)實施修正時之依存於溫度之設定電壓)時,則計算兩個溫度感測器42A、42B之溫度的平均值而實施控制。
充電開關33及放電開關34為串聯連接於第1單位殼體32A之電池31的正極與輸出端子40之間。充電開關33及放電開關34係開關元件59。圖中所示開關元件利用FET。但開關元件之充電開關及放電開關只要能受控制電路之訊號切換的任何元件,例如雙極電晶體等之半導體開關元件或繼電器均可使用。
保險絲35與電池31串聯連接,受過電流熔斷或受控制電路37之訊號強制的熔斷。為要能使保險絲35強制的熔斷,圖上所示保護電路39備有保險絲35之切斷電路47。圖上所示切斷電路47由對保險絲35加熱使其熔斷之加熱電阻48及控制對加熱電阻48之通電的開關元件49構成。切斷電路47之加熱電阻48為接近保險絲35裝設並與其構成熱的結合,加熱電阻48與FET等之開關元件49串聯連接,由控制電路37控制該開關元件49之接通/切斷。圖上所示保護電路39將加熱電阻48與開關元件49構成之切斷電路47連接於第2單位殼體32B之電池31的正極側與負極側之間,由控制電路37控制開關元件49之FET的閘極訊號。當控制電路37切換開關元件49於接通時,電流由第2單位殼體32B之電池31流通至加熱電阻48,加熱電阻48受焦耳熱加熱,由其加熱保險絲35而熔斷。藉此即於之後置匣式電池於不能使用狀態。
充電開關於電池31達到滿充電時由接通切換為切斷以防止電池31之過充電。又放電開關34於電池31完全放電至預定位準時由接通切換為切斷以防止電池31的過放電。電池31之滿充電及完全放電係由控制電路37檢測。即控制電路37檢測電池31流通的電流,並檢測電壓以運算電池31殘容量。為要檢測電池31之電流,保護電路39備有與電池31串聯之電流檢測電阻41。由檢測電流檢測電阻41兩端之電壓可判別檢測流通於電池31之充電電流及放電電流。各種資料之類比值係利用A/D變換部44以數位值輸入控制電路37。
第11圖之匣式電池又具備檢測電池溫度之溫度感測器42。溫度感測器42係接近電池31以熱結合狀態配設之熱阻器。溫度感測器42受電池31之溫度變化其電阻值而檢測電池溫度。控制電路37於溫度感測器42檢測之電池溫度達到設定溫度以上時,如在充電狀態則切換成切斷充電開關33,又如在放電狀態則切換成切斷放電開關34以停止充電或放電。又電池溫度變成異常高時即熔斷保險絲35以停止充放電。
又該圖所示匣式電池之用以檢測第1單位殼體32A與第2單位殼體32B被拆開之拆開檢測開關36係由連接單位殼體32之連接器51構成。當第2單位殼體32B自第1單位殼體32A分離而拆開單位殼體32時,連接器51被分離而將拆開檢測開關36切換為切斷。第11圖之電路圖所示匣式電池於第1單位殼體32A之連接器51設有一對之短路接點61。短路接點61連接成短路。一對短路接點61為連接於第2單位殼體32B連接器51B的檢測接點62。此種連接構造的拆開檢測開關36於第1單位殼體32A與第2單位殼體32B連結的狀態,檢測接點62經由短路接點61短路成為接通狀態。當單位殼體32被拆開時,短路接點61自檢測接點62分離而失去短路連接至切換為切斷狀態。亦即如圖所示連接器51所構成之拆開檢測開關36於拆開單位殼體32時輸出切斷訊號為拆開訊號。單位殼體32未被拆開狀態則輸出接通訊號。此種構成例如可如下的檢測單位殼體被拆開。即如第11圖所示,於控制電路37與短路接點62之間由另設之電源45經由電阻46供給電力。於第1單位殼體32A與第2單位殼體32B連結而連接器51A與51B連接的狀態,因檢測接點62經由短路接點61短路,因此對控制電路37輸入0V。另一方面在第1單位殼體32A與第2單位殼體32B被拆開而連接器51A、51B呈分離的狀態則檢測接點62不再被短路,由此對控制電路37輸入電源45之電壓。因此,控制電路37藉檢測該電壓即檢測為拆開訊號而檢知單位殼體被拆開。
惟本發明之匣式電池亦可如第12及13圖所示利用限制開關或微開關等將單位殼體32之拆開用接點為物理的切換至接通/切斷之拆開檢測開關76檢測。此種匣式電池之限制開關或微開關形成之拆開檢測開關76裝設在被拆開之單位殼體32壓住其柱塞77的位置。即如第12圖所示,在單位殼體32未被拆開狀態,拆開檢測開關76之柱塞77被單位殼體32壓住而為接通,再如第13圖所示單位殼體32被拆開而柱塞77不被壓住時,即被切換成切斷的位置。上述拆開檢測開關76係以切斷訊號為拆開訊號,然亦可使單位殼體壓住柱塞的狀態為切斷以接通訊號為拆開訊號。如上述備有限制開關或微開關等將單位殼體之拆開用接點切換於接通/切斷的拆開檢測開關76的匣式電池,其單位殼體32不必要使用非透光性材料,並以容許外光射入的構造可檢測單位殼體的被拆開。又因係輸出接點為接通/切斷之拆開訊號,而具有單位殼體32之拆開檢測用的電子電路簡單的優點。
控制電路37於檢測到拆開檢測開關36之拆開訊號時,即控制電流切斷元件50以切斷流通電池31之電流。電流切斷元件50係受控制電路37控制而熔斷之保險絲35。控制電路37於檢測到拆開檢測開關36拆開訊號時,如上述使切斷電路47之開關元件49為接通,以熔斷保險絲35之狀態置匣式電池於不能使用狀態。
惟,本發明之匣式電池的電流切斷元件亦可用控制電路控制其接通/切斷之充電開關及放電開關之開關元件形成。此種匣式電池之充電開關及放電開關可由未圖示之裝設有控制電路之電路基板實現。充電開關及放電開關例如為連接於設在第2單位殼體之電池的正側或負側而受控制電路控制為接通/切斷。此種匣式電池於控制電路檢測到拆開檢測開關的拆開訊號時,將充電開關切換為切斷使其為不能充電狀態,或將放電開關切換為切斷使其為不能放電狀態以置匣式電池於不能使用狀態。該控制電路於檢測拆開檢測開關的拆開訊號時,最好使充電開關為切斷,放電開關為切斷及熔斷保險絲的狀態使匣式電池為不能使用狀態。惟控制電路亦可檢測拆開訊號而將充電開關及放電開關之任一開關元件切斷,並將保險絲熔斷以置匣式電池於不能使用狀態。
又控制電路37可具備記憶體43。該記憶體43使用可重寫之記憶體。記憶體43例如可使用EEPROM等。記憶體43記憶識別資料,亦即識別ID(Identification)。記憶體43記憶之識別ID為拆開檢測開關36輸出之拆開訊號以切斷電流切斷元件50之切斷ID。此種匣式電池例如於出貨前之製造時或於出貨後之正當修理時而有必要拆開單位殼體32時,可藉由重寫記憶體43之切斷ID,而於即使拆開單位殼體32時亦可控制電流切斷元件50不切斷。亦即控制保險絲35不熔斷。此種匣式電池於製造及修理時將記憶體43之切斷ID重寫為特定之值而即使於拆開單位殼體32時亦不熔斷保險絲35。在此所謂重寫記憶體43之特定值係指以拆開檢測開關36之拆開訊號使電流切斷元件50切斷之切斷ID以外之訊號,亦可為檢測到拆開檢測開關36之拆開訊號亦不使電流切斷元件50切斷之特定的訊號。此種匣式電池於製造後出貨時或在修理後將記憶體43之切斷ID重寫回正規之值而在其後使用者將單位殼體32拆開時,則使開關元件49為接通,控制使保險絲35熔斷。因此於製造商進行製造時或修理時即使拆開單位殼體32亦不熔斷保險絲35,而於使用者拆開單位殼體32的狀態熔斷保險絲35使其成為不能使用狀態。
以上所舉匣式電池例係於製造及修理時將記憶體43之切斷ID重寫成特定之值,以使拆解單位殼體32亦不熔斷保險絲35,但反之於製造及修理時將匣式電池之記憶體43的切斷ID重寫為特定以外之值,使其於特定之值以外的值不熔斷保險絲35,而於使用者拆開單位殼體32時,則以特定之值使保險絲35熔斷亦可。
對記憶體43輸入識別ID可由設在匣式電池之測試端子63實施,識別ID又可對輸出端子40輸入交流訊號而輸入記憶體43。此匣式電池例如第11圖之鏈線所示,可連接電容器64於輸出端子40與控制電路37之間,而以自輸出端子40輸入的交流訊號輸入識別ID。
控制電路37又可將拆開檢測開關36輸出之拆開訊號記憶於記憶體43。此種匣式電池可從記憶在記憶體43的拆開訊號留下單位殼體32曾被拆開之經歷。亦即此種匣式電池可由記憶在記憶體43之拆開訊號判定使用者是否曾拆開單位殼體32。
以上之實施例的匣式電池對於單位殼體32之拆開係以拆開檢測開關36檢測的構造達成,即在第1單位殼體32A與第2單位殼體32B被拆開時,控制電路37即控制使電流切斷元件50切斷。但本發明之匣式電池如第14圖的電路圖所示,亦可以複數個電路基板88為互相連結的構造,對於此電路基板88的被拆開用拆開檢測開關36檢測而切斷電流切斷元件50亦可。第14圖中與前述實施例相同之構成要素則註以相同符號而省略其詳細說明。
第14圖所示匣式電池將第1電路基板88A與第2電路基板88B用連接器51連結,於第1電路基板88A與第2電路基板88B被拆開時,由拆開檢測開關36將其檢測而輸出拆開訊號。拆開檢測開關36可使用與前述實施例相同之於連接器51A與連接器51B被拆開時切換為切斷者。電路基板8例如可用印刷基板。此種匣式電池於互相連結之電路基板88被拆開時以拆開檢測開關36之拆開訊號使控制電路37切斷電流切斷元件50而強制的置匣式電池於不能使用狀態。因此上述匣式電池亦能有效防止使用者的改造而降低電池之安全性。
第15圖所示匣式電池具備:電池91、與該電池91串聯連接之電流切斷元件92、及由電池91之電氣特性的變化而檢測電池91被更換並使電流切斷元件92切斷之控制電路97。控制電路97備有:檢測電池91被更換而輸出竄改訊號之竄改檢測部96、及控制電流切斷元件92之控制部103。竄改檢測部96於控制電路97內依控制部103之微電腦的程式而動作。控制部103檢測竄改檢測部96輸出之竄改訊號控制電流切斷元件92於切斷。
電池91為鋰離子二次電池。但亦可使用鎳氫電池或鎳鎘電池。圖中所示匣式電池內裝複數個電池91。複數個電池91為串聯連接以提高匣式電池之輸出電壓。複數個電池91亦可並聯連接,或串、並聯連接。
第15圖所示匣式電池係將保險絲95、充電開關93及放電開關94之任一者或全部併用於電流切斷元件92。即保險絲95、充電開關93及放電開關94之任一者或全部均可利用為電流切斷元件92。保險絲95係為阻止電池91流通過電流,或為防止電池溫度變異常高而設於匣式電池內。因此保險絲95於電池91流通過電流時熔斷,或於電池91溫度異常高時熔斷。保險絲95熔斷則電池電流被切斷使匣式電池不能充放電。亦即不再能使用。由而經由檢測到電池91被更換而使保險絲95熔斷即可使匣式電池不能使用。將保險絲95併用於電流切斷元件92之匣式電池不必特別設置因電池91被更換的狀態使其不能使用之電流切斷元件。
本實施例係於電池91被更換的狀態由電流切斷元件92使匣式電池不能使用,但代之亦可將表示電池被更換之狀態的異常訊號如圖中鏈線A所示輸出於外部端子104傳送至以匣式電池為電源之電子機器。圖上所示匣式電池係由竄改檢測部96輸出異常訊號,但異常訊可亦可由控制部輸出。
匣式電池亦可將充電開關93或放電開關94併用於檢測到電池91被更換時使匣式電池不能使用之電流切斷元件92。充電開關93於充電的電池91達到滿充電時切換為切斷以切斷充電電流。即充電開關93為切斷充電電流以防止電池91之過充電的開關。該充電開關93在切斷充電電流的狀態不切斷放電電流。
放電開關94於放電之電池91的殘容量變少切換為切斷以切斷放電電流。即放電開關94為切斷放電電流以防止電池91之過放電的開關。放電開關94在切斷放電電流的狀態不切斷充電電流。
充電開關93切換為切斷時使匣式電池變成不能充電,又放電開關94切換為切斷時則使其形成不能放電,即藉由保持該等開關元件於切斷狀態便可置匣式電池於不能使用狀態。由而將電池91之充電開關93或放電開關94併用於電流切換元件92即可使電池91被更換的匣式電池不再能使用。因此種匣式電池的電池91之充電開關93或放電開關94併用於電流切斷元件92,因此不必特別設置因電池91被更換而使其不能使用之電流切換元件92。
第15圖之匣式電池具備:控制充電電流之充電開關93、控制放電電流之放電開關94、受過電流而熔斷之保險絲95、控制充電開關93及放電開關94之接通/切斷並以過電流熔斷保險絲95之控制部103、以及檢測電池91之被更換而輸出竄改訊號之竄改檢測器的竄改檢測部96。
充電開關93及放電開關94以及保險絲95為串聯連接而連接於電池91之正極與輸出端子100之間。充電開關93及放電開關94使用FET。但充電開關及放電開關亦可使用只要能以控制部之訊號切換其接通/切斷之所有元件,例如雙極電晶體等之半導體開關元件及繼電器等均可使用。
保險絲95受過電流而熔斷,又可受控制部103之訊號強制的熔斷。為要強制的熔斷保險絲95,以加熱電阻98接近保險絲95而設,並由控制部103控制對加熱電阻98通電之開關元件99的接通/切斷。即控制部103將開關元件99切換為接通使加熱電阻98通電,將加熱電阻98以焦耳熱加熱,再由其加熱保險絲95使其熔斷。圖上所示匣式電池將保險絲95與電池91串聯設置,而為要切斷保險絲95,將熱的結合於保險絲95的加熱電阻98及串聯連接該加熱電阻98之FET等開關元件99形成之切斷電路連接於電池91之正極側與負極側之間,並以控制部103控制開關元件99之閘極訊號。當控制部103將開關元件99切換為接通狀態時,電流由電池91流通加熱電阻98。由此使加熱電阻98發熱,結果使保險絲95熔斷。藉此,於之後即可使匣式電池不能使用。
充電開關93於電池91達到滿充電時由接通切換為切斷而防止電池91之過充電。又放電開關94於電池91完全放電時切換為切斷而防止電池91之過放電。控制部103檢測流通於電池91之電流,並檢測電壓以運算電池91之殘容量。為檢測電池91之電流備有與電池91串聯連接之電流檢測電阻101。檢測電流檢測電阻101兩端的電壓可判別檢測流通於電池91之充電電流及放電電流。
圖上所示匣式電池又備有檢測電池溫度之溫度感測器102。溫度感測器102為接近電池91以熱結合狀態設置之熱阻器。溫度感測器102因電池91之溫度而變化其電阻以檢測電池溫度。當控制部103於溫度感測器102所檢測之電池溫度高於設定溫度時,如在充電狀態將充電開關93切換為切斷,如在放電狀態則將放電開關94切換為切斷以停止充電或放電。又,當電池溫度變得異常高時,熔斷保險絲95以停止充放電。
竄改檢測部96由電池91之電氣特性的變化檢測電池91被更換,並判斷電池91被更換即輸出竄改訊號。第15圖所示匣式電池內裝有複數個電池91。該匣式電池由竄改檢測部96檢測各個電池91之電氣特性,可由各個電池91之電氣特性的變化判定電池91的被更換。如圖所示匣式電池為要檢測各個電池91的電壓,以多工器(multiplexer)105切換複數個電池91將其輸入A/D變換器106,輸入之電壓則由A/D變換器106變換為數位訊號輸入竄改檢測器96。多工器/105以輸入自控制部103之同步訊號切換輸入A/D變換器106之電池91。A/D變換器106輸出之電池電壓的數位訊號亦輸入控制部103使用於電池91之殘容量的運算。
第16及17圖表示匣式電池放電時之電池電壓變化曲線。圖上表示三個放電之電池電壓變化特性。該匣式電池以竄改檢測部96檢測各個電池91之放電電壓,由各個電池91放電電壓的變化,或放電電壓之順序可檢測電池91之被更換。如第16圖所示於放電電壓變化時,竄改檢測部96於電壓變為最低的電池之電壓為預先設定之最低電壓的時序(timing)記憶電池電壓較高的順序。例如於第17圖所示,電池電壓自較高的順序為電池A、電池B、電池C。其後以相同條件檢測電池電壓,如自較高電池電壓的順序產生變化,而非為電池A、電池B、電池C的順序時,即判定電池被更換而輸出竄改訊號。
於如第16及17圖所示放電電壓變化時,竄改檢測部96於電壓成為最低的電池之電壓為預先設定之最低電壓的時序記憶各個電池的電壓。其後再以相同條件檢測電池電壓,在各個電池電壓變化成在所記憶之電壓值的設定範圍以上時,即判定電池被更換而輸出竄改訊號。
第18及第19圖表示充電時之匣式電池電池電壓變化曲線。圖上表示被充電之三個電池的電壓變化特性。該匣式電池以竄改檢測部96檢測各個電池91之充電電壓,從各個電池91之充電電壓變化或充電電壓之順序可檢測電池91之被更換。如第18圖所示於充電電壓變化時,於電池達到滿充電的時序竄改檢測部96記憶自電壓較高的電池順序。例如第19圖所示自電壓較高之電池的順序為電池A、電池B、電池C。其後再以相同條件檢測電池電壓,如自電壓較高的電池順序產生變化而非為電池A、電池B、電池C的順序即判定電池被更換而輸出竄改訊號。
又如第18及19圖所示充電電壓變化時竄改檢測部96於電池達到滿充電的時序記憶各個電池的電壓。其後再以相同條件檢測電池電壓,如各個電池電壓超過所記憶的電壓值在設定範圍以上時,則判定電池被更換而輸出竄改訊號。
竄改檢測部96又可於電池91滿充電後經過數分鐘的時序檢測各個電池91的放電電壓,然後由各個電池91之放電電壓的變化,或放電電壓之高低順序檢測電池91被更換。如第19圖所示在滿充電後經過數分鐘的時序竄改檢測部96檢測各個電池91的電壓並記憶各個電池91間電壓高低的順序,或記憶各個電池91的電壓。其後再以相同條件檢測電池電壓,如各個電池電壓高低的順序有變化,或各個電池電壓超出設定範圍即判斷電池被更換,並輸出竄改訊號。如第19圖所示,於充電中對於有劣化的電池因其內部電阻增大,其內部電阻量的電壓增加,然於停止充電時,電壓因該電阻量而降低,並因電池較充電中其化學狀態變穩定而使電壓降低。
竄改檢測部96又可由檢測電池91之容量而由該容量之變化檢測電池91被更換。即竄改檢測部96檢測電池91之放電電壓與放電電流,對檢測所得電壓值與電流值實施積算以運算電池91之放電容量。如圖中之鏈線B所示竄改檢測部96由串聯連接於電池91之電流檢測電阻101檢測放電電流。竄改檢測部96積算電池的滿充電狀態至完全放電,或放電至電池電壓達到預定的最低電壓的放電量以運算電池的放電容量。其後再以相同條件檢測電池容量,如電池容量超出記憶容量在設定範圍以上時,即判定電池被更換而輸出竄改訊號。電池容量之測定方法在上述運算放電容量的方法以外,使用測定自容量0%至滿充電的充電容量等的方法亦可。
第20至26圖表示竄改檢測部96由電池的電氣特性檢測電池91被更換之流程圖。
第20圖表示由各個電池之放電電壓的順序檢測電池被更換之流程圖。竄改檢測部96即依下述步驟檢測電池之被更換。
[n=1、2之步驟]檢測匣式電池放電時之各個電池的放電電壓,檢測電壓變最低之電池的電壓是否降低到預先設定的最低電壓。
[n=3之步驟]任一電池的電壓降低到預先設定的最低電壓時,測定各個電池的電壓並記憶電池電壓的高低順序。
[n=4至6之步驟]將電池之順序與前次記憶之電池順序比較,判定電池電壓高低順序是否有變化。如電池順序有變化則判定電池被更換而輸出竄改訊號。如電池順序無變化則判定電池未被更換。
第21圖表示由各個電池之放電電壓的變化檢測電池被更換之流程圖。竄改檢測部96係依下述步驟檢測電池之被更換。
[n=1、2之步驟]檢測匣式電池放電時之各個電池的放電電壓,檢測電壓變最低之電池的電壓是否降低到預先設定的最低電壓。
[n=3之步驟]於任一的電池電壓降低到預先設定的最低電壓時,測定各電池的電壓並記憶其電壓值。
[n=4至6之步驟]將各個電池的電壓與前次記憶之各電池電壓比較,判定各電池的電壓值是否變化在較所記憶的電壓值之設定範圍以上。如任一的電池電壓變化超過設定範圍以上,則判定電池被更換而輸出竄改訊號。又如全部電池之電壓變化均未超過設定範圍,則判定電池未被更換。
第22圖表示由各個電池之充電電壓的順序檢測電池被更換之流程圖。竄改檢測部96即依下述步驟檢測電池之被更換。
[n=1、2之步驟]檢測匣式電池充電時之各個電池的充電電壓,檢測是否任一電池達到滿充電。
[n=3之步驟]任一電池達到滿充電時,測定各個電池的電壓,記憶電池電壓的高低順序。
[n=4至6之步驟]將該電池的順序與前次記憶的電池順序比較,判定電池電壓的高低順序是否有變化。如電池順序有變化則判定電池被更換而輸出竄改訊號。電池順序無變化時則判定電池未被更換。
第23圖表示由各個電池之充電電壓的變化檢測電池被更換之流程圖。竄改檢測部96係依下述步驟檢測電池之被交換。
[n=1、2之步驟]檢測充電的匣式電池之各個電池的充電電壓,檢測任一之電池是否達到滿充電。
[n=3之步驟]任一的電池達到滿充電時,測定各個電池的電壓並記憶其電壓值。
[n=4至6之步驟]將各個電池之電壓與前次記憶之各電池的電壓比較,判定是否有各電池的電壓值之變化較所記憶之電壓值超過設定範圍。如任一的電池電壓變化超過設定範圍,即判定電池被更換而輸出竄改訊號。如全部電池電壓變化均未超過設定範圍,則判定電池未被更換。
第24圖表示由滿充電後之各個電池的開放電壓的順序檢測電池被更換之流程圖。竄改檢測部係依以下步驟檢測電池的被更換。
[n=1、2之步驟]檢測充電的匣式電池之各電池的充電電壓,檢測是否有任一電池,或全部電池達到滿充電。
[n=3、4之步驟]如檢測電池之滿充電即終了充電動作。經過數分鐘後,停止充電於停止電流的狀態測定各個電池的開放電壓,記憶各個電池電壓之高低順序。
[n=5至7之步驟]將該電池的順序與前次記憶之電池順序比較,判定電池電壓之高低順序是否有變化。如電池電壓的高低順序有變化,則判定電池被更換而輸出竄改訊號。又如電池之順序無變化,則判定電池未被更換。
第25圖表示由滿充電後之各個電池的放電電壓的變化檢測電池被更換之流程圖。竄改檢測部係依下述步驟檢測電池之被更換。
[n=1、2之步驟]檢測充電的匣式電池之各個電池的充電電壓,檢測是否任一或全部電池達到滿充電。
[n=3、4之步驟]如檢測電池之滿充電即終了電池的充電。經過數分鐘後,停止充電並於停止電流的狀態測定各電池之開放電壓並記憶其電壓值。
[n=5至7之步驟]將各個電池之電壓與前次記憶之各電池電壓比較,判定各電池之電壓值與記憶的電壓值比較其變化是否超過設定範圍。如任一電池的電壓變化超過設定範圍,即判定電池被更換而輸出竄改訊號,如全部電池的電壓變化均未超過設定範圍即判定電池未被更換。
第26圖表示由電池容量的變化檢測電池被更換之流程圖。竄改檢測部即依下述步驟檢測電池被更換。
[n=1、2之步驟]檢測充電電池之充電電壓,檢測電池是否達到滿充電。
[n=3、4之步驟]檢測到電池的滿充電時,開始放電容量之運算。電池之放電容量由電池之放電電壓與放電電流之積算而運算。電池之放電容量係積算至電池完全放電並運算。惟,電池的放電容量亦可積算至電池電壓降低至預定的最低電壓並運算。
[n=5至7之步驟]將運算之電池放電容量與前次記憶之放電容量比較,判定電池容量與記憶的電池容量比較其變化是否超過設定範圍。如電池容量變化超過設定範圍則判定電池被更換而輸出竄改訊號。如電池容量變化未超設定範圍則判定電池未被更換。
控制部103檢測竄改檢測部96之竄改訊號並使充電開關93切換為切斷變成不能充電狀態,或切換放電開關94為切斷使其為不能放電狀態,或熔斷保險絲95使其為不能充放電狀態而置匣式電池於不能使用狀態。控制部103於檢測竄改檢測部96之竄改訊號時,最好使充電開關93為切斷,放電開關94為切斷,保險絲95為熔斷狀態以置匣式電池於不能使用狀態。但控制部103檢測竄改訊號使充電開關93與放電開關94之任一切斷,或不切斷該等開關而熔斷保險絲95以置匣式電池於不能使用狀態亦可。
竄改檢測部96亦可由記憶控制電路97變非動作狀態之前的電池電壓,由該電壓值檢測電池91之被更換。該竄改檢測部96具備用於記憶控制電路97變非動作狀態之前,亦即被關機(shutdown)前之電池電壓的記憶部(未圖示)。該記憶部例如可用非揮發性記憶體。該竄改檢測部96利用控制電路97被關機時記憶在記憶部之電池電壓的記憶狀態以判斷控制電路97是否依正當程序關機,換言之判定電池91是否被不正當拿掉而關機。
以下說明本實施例之匣式電池的控制電路97於關機為止時的程序。例如將匣式電池使用於筆記型個人電腦等的電子機器的電源時,隨電子機器的使用匣式電池之電池91的容量將徐除降下。然後到達應停止(關掉電子機器內裝之微電腦)電子機器的電池容量時(例如以鋰離子電池的狀態達到電池的最低電壓=2、7V時),控制電路97利用上述通訊手段經由外部端子104對電子機器側傳送容量降低資訊(Terminate Discharge Alarm(TDA))。電子機器收到該資訊時即將內裝之微電腦關機。其後如未經充電則匣式電池由其自放電或控制電路等之匣式電池內的電力消賣達到最低電池容量(例如於鋰離子電池的狀態之最低電壓為2.3V)時,將控制電路97關機使其為非動作狀態。此時將複數個電池91中之一最低電池電壓記錄於控制電路97內之記憶部的非揮發性記憶體。於記憶部之非揮發性記憶體備有記憶控制電路97之關機時之最低電池電壓的”電壓值記錄領域”,於此”電壓值記錄領域”記憶關機時之最低電池電壓的電壓值。其後裝用該匣式電池之電子機器連接於商用電源時,即介由電子機器對匣式電池供電,控制電路97再度起動而進入動作狀態。
因而竄改檢測部96藉由判定控制電路97在變成非動作狀態之前是否有電池電壓記憶在記憶部,亦即藉由判定控制電路97是否經過正當關機即可判定電池91是否被不正當拆開。亦即於電池91被不正當拆開時,由於電池容量未降下的狀態下被切斷供給於控制電路97的電力,因此電池容量之降下資訊於關機時之電池電壓未記憶於記憶部的狀態下控制電路97被關機。亦即藉由檢測記憶部未記憶有關機時的電池電壓即可檢測電池被不正當拆開。此種判定例如係在匣式電池連接於電子機器等,由電子機器供給電力使控制電路97恢復動作狀態後實施。亦即竄改檢測電路96在控制電路97恢復動作的狀態判定記憶部是否記憶有關機時的電池電壓,換言之判定是否未記憶電池電壓於記憶部而使控制電路97變非動作狀態,並在記憶部未記憶電池電壓時輸出竄改訊號。
然而亦可有在匣式電池之電池容量降低在控制電路97正常關機後電池91被不正當更換的情形。此時在記憶部記憶有關機時之電池電壓以作為電池容量之降低資訊。為檢測此種竄改,控制電路97可由比較進入非動作狀態前記憶在記憶部之電壓值與恢復動作狀態後之電池電壓值而檢測電池之被更換。亦即竄改檢測電路96在控制電路97恢復動作狀態後檢測恢復後的電池之電壓,將該電池電壓與記憶在記憶部之電壓值比較,如恢復後之電池電壓比關機時之電池電壓大時,即判定電池被不正當更換而輸出竄改訊號。
第27圖表示控制電路記憶非動作狀態前之電池電壓於記憶部,由該電壓值檢測電池被交換之流程圖。竄改檢測部係依下述步驟檢測電池之被更換。
[n=1之步驟]控制電路被關機進入非動作狀態之匣式電池連接於電子機器。由電子機器供給電力於匣式電池使其控制電路97再起動進入動作狀態。圖上所示匣式電池備有以連接於電子機器的狀態由電子機器側供給電力於控制電路97的電路。
[n=2之步驟]此步驟判定是否滿足本實施例之檢測功能的前提條件之檢測條件。上述檢測條件之中只要符合以下條件中之一即實施本實施例之竄改檢測處理。
(1)周期數在預定次數(例如100次)以上。
(2)電池容量比初期容量或額定容量少(例如一半以下)。
(3)從匣式電池的開始使用經過預定期間(例如一年)以上。(該預定期間係由內裝於控制電路之計時器計測,控制電路關機的期間則自計測時間除外)。
附加上述前提條件因考慮電池在新貨的期間不致於被更換。如全不能滿足以上的前提條件時,則進入後述之n=6的步驟。又該步驟予以省略亦可。
[n=3之步驟]控制電路97進入非動作狀態之前判定電池電壓是否記憶在記憶部。匣式電池於電池容量降低且控制電路97為正常的關機時,於記憶部之非揮發性記憶體內的”電壓值記錄領域”記憶有關機時之電池電壓。關機時記憶在”電壓值記錄領域”之電壓值例如為最低電池電壓。因此竄改檢測部以記憶部是否記憶有關機時之最低電池電壓以判定是否為正常的關機。記憶部是否記憶有關機時之最低電池電壓則由非揮發性記憶體內之”電壓值記錄領域”是否為初始值(OXFFFF)而判定。如”電壓值記錄領域”為初始值則判定未記憶關機時的電池電壓於記憶部。此時之竄改檢測部判定非經正常關機而電池被不正當拆開並進入n=7的步驟。如”電壓值記錄領域”非為初始值,則判定於記憶部記憶有關機時之最低電池電壓而經正常關機,然後進入其次之步驟。
[n=4之步驟]此步驟判定記憶在非揮發性記憶體內之”電壓值記錄領域”之電壓值,即關機時之最低電池電壓Vshut是否在預定的範圍內。此步驟例如關機時之最低電池電壓Vshut比1.3V大而比4.2V小則判定電池電壓為正常。關機時之最低電池電壓Vshut係在預定範圍內時,即判定為正常而進入其次之步驟。又如關機時之最低電池電壓Vshut在預定範圍外,則判定電池電壓非為通常之值,亦即判定電池被更換而進入n=7的步驟。
[n=5之步驟]再起動的控制電路97測定複數個電池91之各電池電壓以檢測電池電壓最低的電池,將該最低電池電壓與記憶在非揮發性記憶體內之”電壓值記錄領域”之電壓值(關機時之最低電池電壓Vshut)比較。如控制電路97恢復後檢測的最低電池電壓比記憶的電壓值Vshut大,則判定電池被更換而進入n=7的步驟。又如恢復後之最低電壓值在記憶之電壓值Vshut以下則判定正常而進入其次的步驟。
[n=6之步驟]此步驟將記憶部之非揮發性記憶體內之”電壓值記錄領域”之值清除為初始值而開始通常之匣式電池的動作,充電,放電等。
[n=7之步驟]竄改檢測部96判定電池被不正當拆開,或電池被更換而輸出竄改訊號。
以下參照第28圖之流程圖說明對第27圖之實施例更追加處理步驟的實施例。
依第27圖之流程圖及上述步驟3的說明,於n=3為No進入n=7的步驟時,如以下的說明即使電池並未被不正當的拆開亦有誤判電池被不正當拆開的狀態。
例如因雜訊及短時間之暫時停電(瞬間停電)的狀態等,由於控制電路97不正常以致被異常的停止(關機),記憶部之非揮發性記憶體內之”電壓值記錄領域”將不會記憶有關機時的電池電壓,而在此狀態下被關機。依第27圖之實施例在此狀態下,會有竄改檢測部不能實施正常的關機而判斷電池被不正當拆開進入n=7之步驟的問題。
依第28圖所示流程的實施例為要解除上述問題而備有以下的構成及方法。其中與第27圖所說明實施例及流程相同之步驟及方法則賦以相同步驟符號並省略其說明,以下只說明其不同部分。
控制電路97之微電腦構成的控制部103於實施程式時使用之記憶體一般為內裝於微電腦之主記憶體(main memory)的主記憶裝置,利用揮發性記憶體之DRAM或SRAM,DRAM及SRAM於電源停斷時不能保持其內容,於其次起動時RAM之內容將不定而成隨意的值。但裝設有用以保持RAM內容之備用(back up)功能的微電腦則為保持RAM之內容而對其連接有電力後備電容器,因此即使電源瞬斷時RAM之內容也不會立即失去。
控制部103具有內裝的RAM特定領域(=瞬斷判定領域),起動後將RAM,例如16byte=128bit之瞬斷判定領域全部初始化為0。
此實施例具備控制電路97起動後實施初期化的主記憶體內的特定領域,由非動作狀態起動時,由於特定的領域維持於初始化狀態,所以可以判定為暫時性的電力停止而電池91未被更換。因此不致將由於暫時停電引起的非動作狀態,起動誤判為電池91被更換。亦即上述主記憶體之特定領域的內容反映電池91的電氣特性,表示電氣特性的變化。
具體而言,控制部103於關機後的起動時,在將瞬斷判定領域初始化為全0之前,先確認RAM之瞬斷判定領域的保存內容。此時對於前次起動後初始化為全0的RAM發生瞬間斷電,於此後的再起動時上述16byte之RAM的內容因上述電力備用的功能,幾乎所有之bit仍將維持0(維持初始化狀態,變1之bit極少)。另一方面例如包含電池被不正當拆開發生長時間後再起動時,因RAM之電力備用內容保持用電容器的電荷完全放電而不能供電維持RAM的內容,以RAM的資料保存特性而言,其bit的資料內容完全的變隨意而平均言之,0的bit與1的bit有個數各半的傾向。
因此在起動時,對RAM之瞬斷判定領域的保存內容,在128bit中計數變1的bit數,例如於超過預定數(例如30個)時判斷為經過長時間停電後的起動,而未滿30個時則可判斷為經瞬間停電的停止後的起動。
具備上述功能之控制部103可依其次說明之步驟判定電池91是否被不正當拆開而關機。其中與第27圖說明之流程相同的步驟及方法則省略其說明而以下只說明其不同處。
於步驟3如”電壓值記錄領域”非為初始值時,該記憶部記憶有關機時之最低電池電壓而判定為正常的關機,進入其次的步驟4。另一方面”電壓值記錄領域”為初始值時,判定記憶部未記憶有關機時之電池電壓。其次於步驟10實施以下的判定。
即確認RAM之瞬斷判定領域之保存內容,判定128bit之中變成1的bit數是否超過預定數(例如30個)。如在預定數以上時判定為YES,即電池被不正當拆開,經長時間停止後再起動,進入步驟7。另一方面於未滿預定數時,則判定NO,即為瞬間停止,電池未被不正當拆開而進入步驟6。步驟6之後於步驟11將RAM之瞬斷判定領域設定為0予以初期化。
習知此項技術者應明瞭以上所舉種種本發明之實施例僅為說明本發明之精神與概念而不應以界定本發明的範圍。又對於上述實施例所做種種之變形理應涵蓋在本發明申請專利各項範圍內。
本申請案係依據2006年3月24日向日本專利局之申請案第2006-98587號、2006年5月9日向日本專利局之申請案第2006-130420號、2006年6月14日向日本專利局之申請案第2006-164513號、及2006年7月26日向日本專利局之申請案第2006-204007號,本申請案包含該等內容以供參考。
1...電池
2...殼體
2A...蓋
3...充電開關
4...放電開關
5...保險絲
6...拆開檢測開關
7...控制電路
8...電路基板
9...保護電路
10...輸出端子
11...電流檢測電阻
12...溫度感測器
13...記憶體
14...連接器
15...開口窗
16...拆開檢測開關
17...柱塞
18...加熱電阻
19...開關元件
26...拆開檢測開關
27...通電構件
28...固定構件
31...電池
32...單位殼體
32A...第1單位殼體
32B...第2單位殼體
33...充電開關
34...放電開關
35...保險絲
36...拆開檢測開關
37...控制電路
38...電路基板
38A、B...電路基板
39...保護電路
40...輸出端子
41...電流檢測電阻
42...溫度感測器
42A、42B...溫度感測器
43...記憶體
44...A/D變換部
45...電源
46...電阻
47...切斷電路
48...加熱電阻
49...開關元件
50...電流切斷元件
51...連接器
51A、51B...連接器
52...收容部
53...封閉室
54...蓋部
55...嵌著凹部
56...封閉室
57...連接部
59...開關元件
60...接點
61...短路接點
62...檢測接點
63...測試端子
64...電容器
76...拆開檢測開關
77...柱塞
88...電路基板
88A、88B...電路基板
91...電池
92...電流切斷元件
93...充電開關
94...放電開關
95...保險絲
96...竄改檢測部
97...控制電路
98...加熱電阻
99...開關元件
100...輸出端子
101...電流檢測電阻
102...溫度感測器
103...控制部
104...外部端子
105...多工器
106...A/D變換器
第1圖係表示本發明一實施例之匣式電池概略剖面圖
第2圖係表示第1圖所示匣式電池之拆開狀態概略剖面圖。
第3圖係表示本發明一實施例之匣式電池方塊圖
第4圖係表示本發明另一實施例之匣式電池概略剖面圖。
第5圖係表示第4圖所示匣式電池之拆開狀態概略剖面圖。
第6圖係表示本發明另一實施例之匣式電池概略剖面圖。
第7圖係表示第6圖所示匣式電池之拆開狀態概略剖面圖。
第8圖係表示本發明另一實施例之匣式電池概略剖面圖。
第9圖係表示第8圖所示匣式電池之拆開狀態的拆開剖面圖。
第10圖係表示第8圖所示匣式電池沿A-A線剖面圖。
第11圖係表示第8圖所示匣式電池之電路圖。
第12圖係表示本發明另一實施例之匣式電池概略剖面圖。
第13圖係表示第12圖所示匣式電池之拆開狀態的拆開剖面圖。
第14圖係表示本發明另一實施例之匣式電池電路圖。
第15圖係表示本發明一實施例之匣式電池電路圖。
第16圖係表示匣式電池放電時之電池電壓變化圖。
第17圖係表示第16圖中一部分的放大圖。
第18圖係表示匣式電池充電時之電池電壓變化圖。
第19圖係表示第18圖中之一部分的放大圖。
第20圖係表示控制電路檢測電池被更換之一流程圖例。
第21圖係表示控制電路檢測電池被更換之另一流程圖例。
第22圖係表示控制電路檢測電池被更換之另一流程圖例。
第23圖係表示控制電路檢測電池被更換之另一流程圖例。
第24圖係表示控制電路檢測電池被更換之另一流程圖例。
第25圖係表示控制電路檢測電池被更換之另一流程圖例。
第26圖係表示控制電路檢測電池被更換之另一流程圖例。
第27圖係表示控制電路檢測電池被更換之另一流程圖例。
第28圖係表示控制電路檢測電池被更換之另一流程圖例。
91...電池
92...電流切斷元件
93...充電開關
94...放電開關
95...保險絲
96...竄改檢測部
97...控制電路
98...加熱電阻
99...開關元件
100...輸出端子
101...電流檢測電阻
102...溫度感測器
103...控制部
104...外部端子
105...多工器
106...A/D變換器

Claims (26)

  1. 一種匣式電池,具備與收納於殼體之電池(1)串聯連接之電流切斷元件、檢測拆解前述殼體而試圖改造之竄改而輸出竄改訊號之竄改檢測器、以及連接於前述竄改檢測器之控制電路(7),其中,前述控制電路係依前述竄改檢測器輸出之竄改訊號將前述電流切斷元件切換為切斷(off)而切斷前述電池(1)之電流。
  2. 如申請專利範圍第1項之匣式電池,其中,前述竄改檢測器含有用以檢測裝有電池之殼體(2)被拆開而輸出殼體(2)被拆開之拆開訊號的拆開檢測開關(6)、(16)、(26),而前述控制電路(7)係依該拆開檢測開關(6)、(16)、(26)之拆開訊號將前述電流切斷元件切換為切斷。
  3. 如申請專利範圍第1項之匣式電池,其中,前述電流切斷元件係用於控制電池之充電的充電開關(3)。
  4. 如申請專利範圍第1項之匣式電池,其中,前述電流切斷元件係用於控制電池(1)之放電的放電開關(4)。
  5. 如申請專利範圍第1項之匣式電池,其中,前述電流切斷元件係與電池(1)串聯連接之保險絲(5)。
  6. 如申請專利範圍第1項之匣式電池,其中,前述控制電路(7)具備用於記憶由前述拆開檢測開關(6)、(16)、(26)所輸出之前述拆開訊號的記憶體(13)。
  7. 如申請專利範圍第2項之匣式電池,其中,前述拆開檢 測開關(6)係由檢測光而使其切換於接通/切斷之光感測器。
  8. 如申請專利範圍第7項之匣式電池,其中,前述光感測器係光檢測器(photo detector)或光耦合器(photo coupler)。
  9. 如申請專利範圍第2項之匣式電池,其中,前述拆開檢測開關(26)係使用通電元件(27)構成。
  10. 如申請專利範圍第2項之匣式電池,其中,具備互相連結之複數個單位殼體(32),前述拆開檢測開關係由檢測單位殼體(32)之被拆開而輸出拆開訊號。
  11. 如申請專利範圍第10項之匣式電池,其中,各個單位殼體(32)內裝電池(31),並備有在組裝狀態將其互相連接之連接器(51),而介由前述連接器(51)將收容在前述單位殼體(32)之電池(31)連接。
  12. 如申請專利範圍第11項之匣式電池,其中,前述拆開檢測開關(36)係由設在前述單位殼體(32)之前述連接器(51)構成,將前述單位殼體(32)拆開而使前述連接器(51)分離時,即將前述拆開檢測開關(36)切換為切斷。
  13. 如申請專利範圍第10項之匣式電池,其中,前述電流切斷元件(50)係由保險絲(35)構成。
  14. 如申請專利範圍第10項之匣式電池,其中,前述控制電路(37)備有用以記憶以前述拆開檢測開關(36)、(76)之拆開訊號使前述電流切斷元件(50)切斷之切斷ID的記憶體(43)。
  15. 如申請專利範圍第10項之匣式電池,其中,前述控制電路(37)具備以前述拆開檢測開關(36)、(76)之拆開訊號使前述電流切斷元件(50)切斷之切斷ID的記憶體(43),該記憶體(43)係可供重寫切斷ID的記憶體,而藉由重寫記憶體(43)之切斷ID於拆開前述單位殼體(32)時阻止前述電流切斷元件(50)之切斷。
  16. 如申請專利範圍第2項之匣式電池,其中,具備將電流切斷元件(50)與電池(31)為電氣連接,並為互相連結之複數個電路基板(88),而拆開檢測開關係由檢測前述電路基板(88)之被拆開而輸出拆開訊號。
  17. 一種匣式電池,係具備:與電池(91)串聯連接的電流切斷元件、檢測被更換電池之竄改而輸出竄改訊號的竄改檢測器、以及與該竄改檢測器連接,根據由前述竄改檢測器所輸出之竄改訊號,且由電池(91)之電氣特性的變化以檢測前述電池(91)之被更換的控制電路。
  18. 如申請專利範圍第17項之匣式電池,其中,具備複數個電池(91),控制電路(97)檢測各個電池(91)之電氣特性,而由各個電池(91)之電氣特性的變化以判定電池(91)被更換。
  19. 如申請專利範圍第18項之匣式電池,其中,前述控制電路(97)檢測各個電池(91)之放電電壓,而由各個電池(91)之放電電壓的變化,或放電電壓之順序檢測電池(91)之被更換。
  20. 如申請專利範圍第18項之匣式電池,其中,前述控制 電路(97)檢測各個電池(91)之充電電壓,而由各個電池(91)之充電電壓的變化,或充電電壓之順序檢測電池(91)之被更換。
  21. 如申請專利範圍第18項之匣式電池,其中,前述控制電路(97)檢測各個電池(91)之滿充電後的放電電壓,並從各個電池(91)的放電電壓之變化或順序判定電池(91)被更換。
  22. 如申請專利範圍第17項之匣式電池,其中,前述控制電路(97)檢測電池(91)之容量,並從容量之變化檢測電池(91)之被更換。
  23. 如申請專利範圍第17項之匣式電池,其中,前述控制電路(97)具備用以記憶進入非動作狀態前之電池電壓的記憶部,而由記憶於該記憶部之電壓值檢測電池(91)之被更換。
  24. 如申請專利範圍第23項之匣式電池,其中,前述控制電路(97)於前述記憶部未記憶有電池電壓而進入非動作狀態時,即判定電池(91)被更換。
  25. 如申請專利範圍第23項之匣式電池,其中,前述控制電路(97)將進入非動作狀態前記憶在記憶部的電壓值與恢復動作狀態後之電池電壓予以比較,於恢復後之電池電壓比記憶在記憶部之電壓值大時,即判斷電池(91)被更換。
  26. 如申請專利範圍第17項之匣式電池,其中,前述控制電路(97)具備起動後進行初始化之主記憶體內的特定 領域,而由非動作狀態起動時,如前述特定領域維持初始化狀態即判定係暫時停電而電池(91)未被更換。
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