JP2008182810A - 電子機器システム及び電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】異なる電池特性を有する複数の二次電池を電源として使用する際、各二次電池の電池特性を活かした電力供給を実現することができる電子機器システム及びそれに用いられる電池パックを提供する。
【解決手段】電子機器２と電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃとを備える電子機器システムである。電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃは各々、互いに異なる電池特性を有する二次電池から成る組電池１４ａ、１４ｂ及び１４ｃを内蔵し、電子機器２の制御部３１が、各組電池１４ａ、１４ｂ及び１４ｃを構成する二次電池の電池特性及び、電子機器２の使用状態を検出し、電子機器２の使用状態に適した二次電池から成る組電池を内蔵する電池パックを、電池パック１４ａ、１４ｂ及び１４ｃのうちから選択し、その選択した電池パックに対して電力供給を要求する。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池を内蔵する電池パックを電源として利用する電子機器システム及びそれに用いられる電池パックに関する。

通常、パーソナルコンピュータや携帯電話等の電子機器には、それら電子機器の各種の動作を行うための電源として、二次電池が内蔵された電池パックが利用されている。その利用形態として例えば、メインバッテリ用の電池パックと補助オプション用の電池パックを個別に用いるものや、単一の電池パックにメインバッテリ用の電池と補助オプション用の電池を内蔵させたものがある。

特許文献１には、携帯電話等の電子機器に装着される電池パックと、その電池パックと交換可能な予備電池パックの両方の充電を行う充電器が開示されている。この充電器は、電子機器に装着された状態の電池パックと、機器に未装着の予備電池パックとを同時に充電することができる構成を備えており、２つの電池パックの充電を効率よく実行することができる。

特許文献２には、主バッテリと予備バッテリが交換可能に収納されているバッテリ部を備える携帯用電子機器が開示されている。通常、バッテリ部からの電力供給は主バッテリから行われ、主バッテリの充電残量が少なくなった場合に主バッテリに替わって予備バッテリが電力供給を行うものである。

特許文献３には、電子機器に内蔵される内蔵電池と、充電器に内蔵される予備電池の充電を行う充電回路が開示されている。この充電回路は充電器に搭載されており、内蔵電池及び予備電池を同時に、あるいは所定の順序で充電する。
特開２００３−１６４０７０号公報 特開平１１−２７８７３号公報 特開平１０−２７５６３５号公報

上述したように、メインバッテリ用の電池パックと補助オプション用の電池パックといったような、２つの電池パックを利用する電子機器が広く利用されて来ている。それら機器では、２つの電池パックを並列的に搭載し、一方の電池パックの充電残量が無くなると、他方の電池パックから電力を供給するのが一般的である。このため、２つの電池パックの間で電池特性に優劣があった場合、電子機器への電力供給は電池特性の劣る電池パックの特性に大きく左右されてしまう。

本発明は、異なる電池特性を有する複数の二次電池を電源として使用する場合において、各二次電池の電池特性を活かした電力供給を実現することができる電子機器システム及びそれに用いられる電池パックを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電子機器システムは、電子機器と、該電子機器に電力を供給可能な、互いに異なる電池特性を有する複数の二次電池と、を備える電子機器システムであって、前記電子機器は、前記複数の二次電池の電池特性を検出する電池検出部と、前記電子機器の使用状態を検出する使用状態検出部と、前記使用状態検出部が検出した前記電子機器の使用状態に適した電力供給を可能とする電池特性を有する二次電池を、前記複数の二次電池の中から選択する選択部とを有する。

本発明に係る電子機器システムによれば、複数の二次電池を電源として使用する場合において、電子機器の使用状態に応じて、使用する二次電池を適宜選択することができる。このため、各二次電池の電池特性を活かし、最大限の能力を発揮し得る電力供給が可能となる。さらに、電池特性を活かした電力供給をさせることで、各二次電池の劣化を抑制し、長寿命化も図ることができる。

上記構成において、前記使用状態検出部は、前記電子機器に供給される電力で動作する負荷回路に流れる電流を監視することで、前記電子機器の使用状態を検出することが好ましい。

この構成によれば、電子機器の使用状態をより正確に検出することができる。このため、電子機器での電源選択制御の信頼性を高めることができる。

上記構成において、前記使用状態検出部は、前記電子機器システムの利用者が設定する前記電子機器の使用状態を取得することで、前記電子機器の使用状態を検出することが好ましい。

この構成によれば、電子機器の使用状態をより正確に検出することができる。このため、電子機器での電源選択制御の信頼性を高めることができる。

上記構成において、前記電子機器はさらに、前記電子機器の想定されるべき使用状態の各々に適した電力供給を可能とする二次電池の電池特性があらかじめ記憶されたテーブルを有することが好ましい。

この構成によれば、電子機器の使用状態に適した二次電池を選択する際に利用することができるので、電源選択制御をより高精度に行うことができる。

上記構成において、前記電池検出部は、あらかじめ記憶された前記複数の二次電池の各々の電池特性を示す情報を取得することが好ましい。

この構成によれば、各二次電池の電池特性を容易に検出することができる。このため、電子機器側での電源選択制御をより高速に行うことができ、それにより、二次電池のより有効な活用を実現できる。

上記構成において、前記複数の二次電池は各々、異なる電池パックに内蔵されることが好ましい。

この構成によれば、電子機器システムの電子機器側で電源選択制御を行い、汎用性のある多数の電池パックを使用することができる。それにより、電子機器システムの利便性を向上させることができる。

上記構成において、前記複数の二次電池は、同一の電池パックに内蔵されることが好ましい。

この構成によれば、単一の電池パックで複数の二次電池を使用することができる。このため、電子機器システム全体として小型化を図ることができる。

本発明に係る電池パックは、電子機器に電力を供給可能な電池パックであって、前記電池パックは、互いに異なる電池特性を有する複数の二次電池と、前記電子機器の使用状態を取得する使用状態取得部と、前記使用状態検出部が検出した前記電子機器の使用状態に適した電力供給を可能とする電池特性を有する二次電池を、前記複数の二次電池の中から選択する選択部と、前記選択部が選択した二次電池から前記電子機器に電力供給されるように制御する電池制御部とを有する。

本発明に係る電池パックによれば、複数の二次電池を内蔵する電池パックを電源として使用する場合において、電子機器の使用状態に応じて、電池パック内の複数の二次電池のうちから使用する二次電池を適宜選択することができる。このため、各二次電池の電池特性を活かし、最大限の能力を発揮し得る電力供給が可能となる。さらに、電池特性を活かした電力供給をさせることにより、各二次電池の劣化を抑制し、長寿命化も図ることができる。

また、電子機器システムの電池パック側で電源選択制御を行うので、汎用性のある電子機器にも適用可能である。

上記構成において、前記電池パックはさらに、前記電子機器の想定されるべき使用状態の各々に適した電力供給を可能とする二次電池の電池特性があらかじめ記憶されたテーブルを有することが好ましい。

この構成によれば、電子機器の使用状態に適した二次電池を選択する際に利用することができるので、電源選択制御をより高精度に行うことができる。

上記構成において、前記電池パックは、前記複数の二次電池のうち前記選択部が選択した二次電池以外の二次電池の残量算出動作を一時的に停止することが好ましい。

この構成によれば、電力供給が一時的に不要となった二次電池に対する残量算出動作を停止することで、この動作を実行した場合に必要となる電力の消費を回避することができる。このため、この電力を供給するために内蔵された一次電池あるいは二次電池の長寿命化を図ることができ、電池パックの利便性を向上させることができる。

本発明によれば、互いに異なる電池特性を有する複数の二次電池を電源として使用する場合に、電子機器システムが使用される状態に応じて、使用する二次電池を適宜選択することができる。それにより、各二次電池の電池特性を活かした電力供給が可能となり、さらに、各二次電池の劣化を抑制し、長寿命化も実現することができる。

以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電子機器システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る電子機器システムは、３つの電池パック、すなわち、電池パック１ａ、電池パック１ｂ及び電池パック１ｃと、電子機器２と、を備える。電子機器２は携帯電話等の電子機器であり、電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃは、電子機器２に接続されて電力供給する。電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃは、図示しない充電器によって充電されるが、その充電の際、電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃが電子機器２に接続されたまま、電子機器２を通して充電される場合もある。なお、電子機器２に接続される電池パックの数は３個に限られるものではなく、少なくとも２つ以上であれば良い。

最初に、電池パック１ａと電子機器２との接続構成並びに、電池パック１ａ及び電子機器２の各構成について説明する。

電池パック１ａと電子機器２は、給電を行う直流ハイ側の端子Ｔ１１ａ及びＴ２１ａと、通信信号の端子Ｔ１２ａ及びＴ２２ａと、給電及び通信信号のためのＧＮＤ端子Ｔ１３ａ及びＴ２３ａとによって相互に接続される。

電池パック１ａ内で、端子Ｔ１１ａから延びる直流ハイ側の給電経路１１ａには、充電用と放電用とで、相互に導電形式が異なるＦＥＴ１２ａ及びＦＥＴ１３ａが介在しており、その給電経路１１ａが組電池１４ａのハイ側端子に接続される。組電池１４ａのロー側端子は、直流ロー側の給電経路１５ａを介してＧＮＤ端子Ｔ１３ａに接続され、この給電経路１５ａには、充電電流及び放電電流を電圧値に変換する電流検出抵抗１６ａが介在している。

組電池１４ａは、複数の二次電池セルが直並列に接続されて成り、組電池１４ａの温度が温度センサ１７ａによって検出され、制御ＩＣ１８ａ内の測定部１９ａに入力される。また、組電池１４ａの端子間電圧は電圧検出回路２０ａによって読取られ、測定部１９ａに入力される。さらにまた、電流検出抵抗１６ａによって検出された電流値も、測定部１９ａに入力される。測定部１９ａは、電流検出抵抗１６ａ、温度センサ１７ａ及び電圧検出回路２０ａからの各入力値をデジタル値に変換して、制御部２１ａへ出力する。なお、ここでは、組電池１４ａは直並列に接続された複数の二次電池セルで構成したが、本実施の形態はこれに限られるものではなく、少なくとも１つの二次電池で構成されれば良い。

制御部２１ａは、マイクロコンピュータおよびその周辺回路などを備えて成り、測定部１９ａからの各入力値を用いて、組電池１４ａの残量が満充電時の何％であるかを演算する。そして、その演算結果を通信部２２ａから端子Ｔ１２ａ及びＴ２２ａを介して、電子機器２に送信する。また、制御部２１ａは、測定部１９ａからの各入力値から充電器に対して、出力を要求する充電電流の電圧値及び電流値を演算し、通信部２２ａから端子Ｔ１２ａを介して送信するとともに、端子Ｔ１１ａとＴ１３ａとの間の短絡や、充電器からの異常電流等の電池パック１ａの外部における異常、組電池１４ａの異常な温度上昇等に対して、ＦＥＴ１２及び１３を遮断するなどの保護動作も行う。

電子機器２では、組電池１４ａの残量を制御ＩＣ３０の通信部３２で受信し、制御部３１が各種の負荷回路３３の消費電力から、電池パック１ａの残使用時間を演算する。また、制御部３１は、入力操作装置等の入力部３４からの入力に基づいて、各種の負荷回路３３を制御する。

なお、上述した電池パック１ａと電子機器２との接続構成並びに、電池パック１ａの構成は、電池パック１ｂ及び電池パック１ｃについても同様であり、ここでは説明しない。

次に、本実施の形態に係る電子機器システムの電源選択制御の処理について説明する。

本実施の形態に係る電子機器２は、複数の電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃを電源として使用する場合において、各電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃに内蔵された組電池を構成する二次電池の電池特性を活かして電力供給を受けることができるよう、電子機器システムが使用される状態に応じて、使用する電池パックを適宜選択することで電源選択制御を行なうものである。以下、この電源選択制御の処理について詳細に説明する。なお、最初に、図２を用いて電子機器２の制御部３１の構成について説明し、その後、この電源選択制御の処理手順について説明するものとする。

電子機器２の制御部３１は、上述したように、電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃの各残使用時間の演算や、各種の負荷回路３３の制御等、電子機器２内における各種の処理を行うが、上記の電源選択制御の処理を実行するために、例えば次のような構成を備える。

図２に、本発明の実施の形態１に係る電子機器２の電源選択制御の処理を実現するために制御部３１が備えるべき構成を示す。図２に示すように、制御部３１は、電池種検出部３１０１と、使用状態検出部３１０２と、選択部３１０３と、テーブル３１０４と、要求部３１０５と、を備える。

電池種検出部３１０１は、通信部３２を用いて、電子機器２に接続された電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃの各組電池１４ａ、１４ｂ及び１４ｃを構成する二次電池の電池種を検出する。電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃは、それぞれが内蔵する組電池１４ａ、１４ｂ及び１４ｃを構成する二次電池の電池種を示す電池種データを保持している。例えば、その電池種データはＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性半導体メモリに書き込まれており、各電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃは、電池種検出部３１０１からの要求に従って、その電池種データを提供する。

使用状態検出部３１０２は、電子機器２内の各種の負荷回路３３や、電子機器２が備える入力部３４に接続されており、電子機器２が使用される状態を検出する。例えば、使用状態検出部３１０２は、負荷回路３３を流れる電流を監視することにより、負荷回路３３が待機時であるか否かを検出する。さらに、負荷回路３３が駆動時の場合、電源に要求される放電特性（ハイレート放電／ローレート放電）を検出する。また、例えば、使用状態検出部３１０２は、入力部３４を用いて電子機器２の外部から入力される使用状態を検出する。電子機器システムが携帯電話であれば、使用状態として、電子機器２の駆動時、液晶ＯＮ時、待機時等が考えられる。もちろん、使用状態検出部３１０２が検出する使用状態は上記に限られるものではなく、例えば、電子機器システムが使用される環境温度（高温使用／低温使用）を図示しない温度センサ、あるいは、入力部３４からの入力値によって検出しても良い。

選択部３１０３は、電池種検出部３１０１によって検出された電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃの各電池種と、使用状態検出部３１０２によって検出された電子機器２の使用状態と入力し、それらに基づいて、使用可能な電池パックを選択する。選択部３１０３は、その使用可能な電池パックの選択の際、テーブル３１０４を参照する。図３に、テーブル３１０４の構成を示す。図３に示すように、テーブル３１０４には、電子機器２に設定が想定される複数の使用状態があらかじめ記憶されており、各使用状態に対する使用可能な電池種がテーブル形式で記憶され、選択部３１０３が電池パックの選択の際の判断基準となる。

要求部３１０５は、選択部３１０３が選択した、使用可能な電池パックに対して、通信部３２を用いて、電力供給を要求する。例えば、選択部３１０３が電池パック１ａを選択した場合、要求部３１０５は通信部３２を用いて電池パック１ａに対して、電力の供給を要求すると、電池パック１ａの制御ＩＣ１８ａ内の制御部２１は、その要求に従って、ＦＥＴ１２ａ及び１３ａを制御し、組電池１４ａを放電させて、電子機器２に電力を供給する。一方、選択部３１０３が選択しなかった電池パック１ｂ及び１ｃの各制御部２１ｂ及び２１ｃは、ＦＥＴ１２ｂ、１３ｂ及びＦＥＴ１２ｃ、１３ｃを制御し、各組電池１４ｂ及び１４ｃからの電力供給を行わない。

次に、図４を用いて、この電源選択制御の処理手順について説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る制御部３１の電源選択制御の処理の手順を示すフローチャートである。

図４に示すように、電池種検出部３１０１は、電子機器２に接続されている各電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃから各組電池１４ａ、１４ｂ及び１４ｃの電池種を検出する（ステップＳ１０１）。この電池種の検出は、例えば、電子機器２に電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃが接続された直後に実施される。あるいは、電子機器２の電源ボタンがユーザにより押された際に、検出するようにしても良い。このステップＳ１０１では、電池種検出部３１０１は、通信部３２を用いて、端子Ｔ２２ａ及びＴ１２ａを通して、電池パック１ａの制御ＩＣ１８ａ内の通信部２２ａに、組電池１４ａの電池種を示す電池種データの提供を要求する。電池パック１ａの通信部２２ａは、その要求を受けると、制御部２１ａから制御部２１ａ内にあらかじめ記憶されている組電池１４ａの電池種データを取得し、再び、端子１２ａ及びＴ２２ａを通して、電子機器２の通信部３２に送る。通信部３２は、受け取った電池パック１ａの電池種データを制御部３１内の電池種検出部３１０１に出力する。同様にして、電池種検出部３１０１は、電池パック１ｂ及び１ｃの各組電池１４ｂ及び１４ｃの電池種を示す電池種データを取得する。

次に、使用状態検出部３１０２は、電子機器２の使用状態を検出する（ステップＳ１０２）。使用状態検出部３１０２は、負荷回路３３に流れる電流を監視し、また、入力部３４の入力値を取得することで、電子機器２の使用状態を検出する。さらに、このステップＳ１０２では、使用状態検出部３１０２は、電子機器２が使用される環境温度を検出し、電子機器２が高温使用されるのか、あるいは、低温使用されるのか、を検出しても良い。また、入力部３４の入力値から、電子機器２がこの後頻繁に使用されるのか、また、長時間使用されることになるのか、等を検出しても良い。

次に、選択部３１０３は、電子機器２の使用状態に対して、電子機器２に接続された電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃのうち、電源として使用すべき電池パックを選択する（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３では、選択部３１０３は、使用状態検出部３１０２が検出した使用状態に使用可能な電池パックを、テーブル３１０４を参照して、選択する。テーブル３１０４には、電子機器２の使用状態として予定されるものが記憶されており、選択部３１０３は、該当する使用状態に対する使用可能な電池種に基づき、電池パックを選択することになる。

最後に、要求部３１０５は、選択部３１０３が選択した電池パックに対し、電子機器２への電力の供給を要求する（ステップＳ１０４）。要求部３１０５は、通信部３２を用いて、選択部３１０３が選択した電池パックに、その要求を送り、その要求を受けた電池パックは、電子機器２へ電力の供給を実行する。一方、選択部３１０３が選択しなかった電池パックは、電子機器２への電力供給を行わないことになる。ここで、選択部３１０３が選択しなかった電池パックについては、例えば、上記したような制御部２１ａによる組電池の残量算出動作を一時的に停止させても良い。この停止によって、制御部２１ａの駆動に利用される電源の消費電力を低減することができる。このため、この電源として一次電池や二次電池を利用している場合、これら電池の寿命を延ばすことができる。

このようにして、本発明の実施の形態１に係る電源選択制御の処理が実行される。

次に、上記のステップＳ１０３での選択部３１０３の電池パックの選択処理について、さらに詳しく説明する。なお、ここでは、図１の電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃの各組電池１４ａ、１４ｂ及び１４ｃの電池種として以下のものを用いて説明する。もちろん、本実施の形態は以下のものに限られるものではないことは言うまでもない。

まず、電池パック１ａの組電池１４ａを構成する二次電池を「高温使用」に適した電池とする。より具体的には、耐熱性の多孔性保護膜を有する電池とする（以下、「Ａ電池」と呼ぶ。）。例えば、このＡ電池は、正極及び負極のうちの少なくとも一方の表面に樹脂結着剤と無機酸化物とを含む耐熱性の多孔性保護膜を設けている。高温雰囲気で充放電が行われ、正極、あるいは、負極の膨張により極間距離が狭くなっても、この多孔性保護膜は劣化や変形することはないので、安全に電池を使用することができる。したがって、このＡ電池は「高温使用」に適している。

次に、電池パック１ｂの組電池１４ｂを構成する二次電池を「低温使用かつハイレート放電」に適した電池とする。より具体的には、正極活性物質にコバルト酸リチウムを用いる電池とする（以下、「Ｂ電池」と呼ぶ。）。このＢ電池は、正極活性物質にコバルト酸リチウムを用いるので、放電電圧が高いという特徴を持っている。このため、低温でハイレート放電を行なっても、放電の初期段階で放電終止電圧以下になることは無い。したがって、このＢ電池は「低温使用かつハイレート放電」に適している。

次に、電池パック１ｃの組電池１４ｃを構成する二次電池を「使用頻度の高い使用」及び「長時間使用」のいずれにも適した電池とする。より具体的には、マンガン、アルミニウム、鉄、銅のうちの１種以上が添加されたニッケルコバルト酸リチウムから成る正極活性物質を有する電池とする（以下、「Ｃ電池」と呼ぶ。）。このＣ電池は、充電時にリチウムが抽出されても結晶構造の変化を低減できるので、充放電サイクル特性に優れている。また、ニッケルコバルト酸リチウムは、単位質量当たりのエネルギー容量がコバルト酸リチウムよりも大きく、このため、大容量の電池を実現できる。したがって、このＣ電池は「使用頻度の高い使用」、「長時間使用」のいずれにも適している。

電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃの各組電池１４ａ、１４ｂ及び１４ｃの電池種を上記のようにした場合、図３のテーブル３１０４の使用状態として「高温使用」、「低温使用かつハイレート放電」、「使用頻度の高い使用」及び「長時間使用」が記憶されることになる。そして、使用状態「高温使用」に対して「Ａ電池」が使用可能な電池種として記憶され、使用状態「低温使用かつハイレート放電」に対して「Ｂ電池」が使用可能な電池種として記憶され、使用状態「使用頻度の高い使用」、「長時間使用」に対して「Ｃ電池」が使用可能な電池種として記憶されることになる。

次に、上記のステップＳ１０３での選択部３１０３の電池パックの選択処理を説明する。図５は、図４のステップＳ１０３における、選択部３１０３が電池パックを選択する際の処理手順を示すフローチャートである。

図５に示すように、選択部３１０３は、使用状態検出部３１０２によって検出された電子機器２の使用状態が、テーブル３１０４の「高温使用」に該当するか否かを判定する（ステップＳ２０１）。電子機器２の使用状態が「高温使用」であれば（ステップＳ２０１ＹＥＳ）、選択部３１０３は、テーブル３１０４を参照して、「高温使用」に適した電池種である「Ａ電池」を選択する（ステップＳ２０２）。したがって、この場合には、「Ａ電池」で構成された組電池１４ａを内蔵する電池パック１ａが電子機器２に電力を供給することになる。

一方、電子機器２の使用状態が「高温使用」に該当しない場合には（ステップＳ２０１ＮＯ）、選択部３１０３はさらに、電子機器２の使用状態が「低温使用かつハイレート放電」に該当するか否かを判定する（ステップＳ２０３）。電子機器２の使用状態が「低温使用かつハイレート放電」であれば（ステップＳ２０３ＹＥＳ）、選択部３１０３は、テーブル３１０４を参照して、「低温使用かつハイレート放電」に適した電池種である「Ｂ電池」を選択する（ステップＳ２０４）。したがって、この場合には、「Ｂ電池」で構成された組電池１４ｂを内蔵する電池パック１ｂが電子機器２に電力を供給することになる。

一方、電子機器２の使用状態が「低温使用かつハイレート放電」に該当しない場合には（ステップＳ２０３ＮＯ）、選択部３１０３はさらに、電子機器２の使用状態が「使用頻度の高い使用」に該当するか否かを判定する（ステップＳ２０５）。電子機器２の使用状態が「使用頻度の高い使用」であれば（ステップＳ２０５ＹＥＳ）、選択部３１０３は、テーブル３１０４を参照して、「使用頻度の高い使用」に適した電池種である「Ｃ電池」を選択する（ステップＳ２０６）。したがって、この場合には、「Ｃ電池」で構成された組電池１４ｃを内蔵する電池パック１ｃが電子機器２に電力を供給することになる。

一方、電子機器２の使用状態が「使用頻度の高い使用」に該当しない場合には（ステップＳ２０５ＮＯ）、選択部３１０３はさらに、電子機器２の使用状態が「長時間使用」に該当するか否かを判定する（ステップＳ２０７）。電子機器２の使用状態が「長時間使用」であれば（ステップＳ２０７ＹＥＳ）、選択部３１０３は、テーブル３１０４を参照して、「長時間使用」に適した電池種である「Ｃ電池」を選択する（ステップＳ２０８）。したがって、この場合にも、「Ｃ電池」で構成された組電池１４ｃを内蔵する電池パック１ｃが電子機器２に電力を供給することになる。

一方、電子機器２の使用状態が「長時間使用」に該当しない場合には（ステップＳ２０７ＮＯ）、選択部３１０３は、電子機器２に接続された電池パック１ａ、１ｂ及び１ｃの中には、電子機器２の使用状態に適した電池種は存在しないと判断する（ステップＳ２０９）。なお、仮に、電子機器２の使用状態に適した電池種が存在しない場合であっても、電子機器２に電力を供給する電源が必要であることから、いずれかの電池パックを選択する必要があり、容量の多い電圧の高い電池を選択する。あるいは、電子機器２の使用状態に適した電池パックの接続を要求する構成としても良い。ところで、選択した後、その電池の容量がある閾値より小さい場合には、別の容量の多い電圧の高い電池を選択する。

このようにして、図４のステップＳ１０３での選択部３１０３の電池パックの選択処理が行なわれる。

なお、電子機器２は、選択した電池パックからの電力供給を開始後、その選択した電池パックに対して、例えば次のような電源停止制御をさらに行っても良い。図６は、本発明の実施の形態１に係る電子機器２の制御部３１の電源停止制御の処理の手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、電子機器２に電力を供給する電源として電池パック１ｂを選択した場合について説明する。

図６において、電子機器２の制御部３１は、通信部３２を用いて、電力供給を受けている電池パック１ｂから組電池１４ｂの電圧／電流／温度測定データ及び、残容量算出データを取得する（ステップＳ３０１）。なお、電子機器２の制御部３１が組電池１４ｂの電圧／電流／温度測定データを用いて、組電池１４ｂの残容量を算出する場合には、電池パック１ｂの制御部２１ｂが算出するデータを本ステップＳ３０１にて取得する必要はない。一方、電池パック１ｂの制御部２１ｂが算出するデータを本ステップＳ３０１にて取得する場合には、組電池１４ｂの測定データのうち電圧データのみ取得すればよい。

次に、制御部３１は、電池パック１ｂから取得した電圧データを用いて、組電池１４ｂを構成する各二次電池セルの電圧のうち最小セル電圧を算出し、その最小セル電圧が所定の閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。

上記のステップＳ３０２において、最小セル電圧が所定の閾値以下であれば（ステップＳ３０２ＹＥＳ）、制御部３１はさらに、電池パック１ｂから取得した残容量算出データあるいは、制御部３１が算出した残容量算出データが、所定の閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。

上記のステップＳ３０３において、組電池１４ｂの残容量算出データが所定の閾値以下であれば（ステップＳ３０３ＹＥＳ）、制御部３１は、電池パック１ｂに対して、各種の電源停止制御を行う（ステップＳ３０４）。ここで、電池パック１ｂに対して実行される各種の電源停止制御としては、電子機器２自身の電源ＯＦＦや、電池パック１ｂの残容量低下を示すアラーム報知、電池パック１ｂに対する急速充電の制御等が挙げられる。

なお、上記のステップＳ３０２にて組電池１４ｂの最小セル電圧が所定の閾値より大きい場合（ステップＳ３０２ＮＯ）、あるいは、上記のステップＳ３０３にて組電池１４ｂの残容量算出データが所定の閾値より大きい場合（ステップＳ３０３ＮＯ）、再びステップＳ３０１に戻り、制御部３１は電源停止制御を継続することになる。

以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、複数の電池パックを電源として使用する場合において、電子機器システムが使用される状態に応じて、使用する電池パックを適宜選択することができる。このため、各電池パックに内蔵された組電池を構成する二次電池の電池特性を活かし、最大限の能力を発揮させることができ、同時に、二次電池の劣化を抑制し、長寿命化を図ることもできる。

また、本発明の実施の形態１によれば、電子機器システムの電子機器側で電源選択制御を行うので、汎用性のある電池パックを使用することができる。このため、多数の異なる電池特性を有する電池パックを使用することができ、それにより、電子機器システムの利便性を向上させることができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。

上記の実施の形態１では、電子機器に接続可能で、異なる電池特性を有する電池パックを複数個用意し、各電池パックの電池特性を活かした電力供給ができるように、電子機器の使用状態に適した電池パックを選択する電源選択制御を実行するものであった。それに対し、本実施の形態では、単一の電池パックに異なる電池特性を有する組電池を複数個搭載し、各組電池の電池特性を活かした電力供給ができるように、電子機器の使用状態に適した組電池を単一の電池パック内で選択する電源選択制御を実行するものである。

図７は、本発明の実施の形態２に係る電子機器システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る電子機器システムは、単一の電池パック１と、電子機器２と、を備える。電子機器２は上記の実施の形態１と同様に、携帯電話等の電子機器であり、電池パック１は電子機器２に接続されて電力供給する。電池パック１は３つの組電池、すなわち、組電池１４ｄ、組電池１４ｅ及び組電池１４ｆを内蔵している。電池パック１は、上記の実施の形態１と同様に、図示しない充電器によって充電されるが、その充電の際、電池パック１が電子機器２に接続されたまま、電子機器２を通して充電される場合もある。なお、電池パック１に内蔵される組電池の数は３個に限られるものではなく、少なくとも２つ以上であれば良い。

最初に、図７を用いて電池パック１の構成について説明する。なお、電池パック１と電子機器２との接続構成並びに、電子機器２の構成については、上記の実施の形態１と同様であるため、ここでは説明しない。

図７に示すように、電池パック１内で、端子Ｔ１１から延びる直流ハイ側の給電経路１１ｄには、充電用と放電用とで、相互に導電形式が異なるＦＥＴ１２ｄ及びＦＥＴ１３ｄが介在しており、その給電経路１１ｄが組電池１４ｄのハイ側端子に接続される。組電池１４ｄのロー側端子は、直流ロー側の給電経路１５ｄを介してＧＮＤ端子Ｔ１３に接続され、この給電経路１５ｄには、充電電流及び放電電流を電圧値に変換する電流検出抵抗１６ｄが介在している。

組電池１４ｄは、複数の二次電池セルが直並列に接続されて成り、組電池１４ｄの温度が温度センサ１７ｄによって検出され、制御ＩＣ１８内の測定部１９に入力される。また、組電池１４ｄの端子間電圧は電圧検出回路２０ｄによって読取られ、測定部１９に入力される。さらにまた、電流検出抵抗１６ｄによって検出された電流値も、測定部１９に入力される。測定部１９は、電流検出抵抗１６ｄ、温度センサ１７ｄ及び電圧検出回路２０ｄからの各入力値をデジタル値に変換して、制御部２１へ出力する。なお、電流検出抵抗１６ｄ、１６ｅ、１６ｆは、１個の共通の電流検出抵抗でも良い。

制御部２１は、マイクロコンピュータおよびその周辺回路などを備えて成り、測定部１９からの各入力値を用いて、組電池１４ｄの残量が満充電時の何％であるかを演算する。そして、その演算結果を通信部２２から端子Ｔ１２及びＴ２２を介して、電子機器２に送信する。また、制御部２１は、測定部１９からの各入力値から充電器に対して、出力を要求する充電電流の電圧値及び電流値を演算し、通信部２２から端子Ｔ１２を介して送信するとともに、端子Ｔ１１とＴ１３との間の短絡や、充電器からの異常電流等の電池パック１の外部における異常、組電池１４ｄの異常な温度上昇等に対して、ＦＥＴ１２ｄ及び１３ｄを遮断するなどの保護動作も行う。

なお、上述した電池パック１内の組電池１４ｄの構成は、組電池１４ｅ及び組電池１４ｆについても同様であり、ここでは説明しない。

次に、本実施の形態に係る電子機器システムの電源選択制御の処理について説明する。本実施の形態に係る電子機器２は、複数の組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆを内蔵する電池パック１を電源として使用する場合において、各組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆを構成する二次電池の電池特性を活かして電力供給を受けることができるよう、電子機器システムの使用状態に応じて、電池パック１内の複数の組電池のうちから使用する組電池を適宜選択することで電源選択制御を実行するものである。以下、この電源選択制御の処理について説明する。なお、本実施の形態に係る電源選択制御の処理を実行するために電子機器２の制御部３１が備えるべき構成は、上記の実施の形態１と同一の構成で構わない。

次に、図８を用いて、本発明の実施の形態２に係る電源選択制御の処理手順について説明する。図８は、本実施の形態に係る制御部３１の電源選択制御の処理の手順を示すフローチャートである。

図８に示すように、電池種検出部３１０１は、電子機器２に接続されている電池パック１から各組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆの電池種を検出する（ステップＳ４０１）。この電池種の検出は、例えば、電子機器２に電池パック１が接続された直後に実施される。あるいは、電子機器２の電源ボタンがユーザにより押された際に、検出するようにしても良い。このステップＳ４０１では、電池種検出部３１０１は、通信部３２を用いて、端子Ｔ２２及びＴ１２を通して、電池パック１の制御ＩＣ１８内の通信部２２に、組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆの電池種を示す各電池種データの提供を要求する。電池パック１の通信部２２は、その要求を受けると、制御部２１から制御部２１内にあらかじめ記憶されている組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆの各電池種データを取得し、再び、端子Ｔ１２及びＴ２２を通して、電子機器２の通信部３２に送る。通信部３２は、受け取った電池パック１の各電池種データを制御部３１内の電池種検出部３１０１に出力する。

次に、使用状態検出部３１０２は、電子機器２の使用状態を検出する（ステップＳ４０２）。使用状態検出部３１０２は、負荷回路３３に流れる電流を監視し、また、入力部３４の入力値を取得することで、電子機器２の使用状態を検出する。さらに、このステップＳ１０２では、使用状態検出部３１０２は、電子機器２が使用される環境温度を検出し、電子機器２が高温使用されるのか、あるいは、低温使用されるのか、を検出しても良い。また、入力部３４の入力値から、電子機器２がこの後頻繁に使用されるのか、また、長時間使用されることになるのか、等を検出しても良い。

次に、選択部３１０３は、電子機器２の使用状態に対して、電子機器２に接続された電池パック１内の組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆのうち、電源として使用すべき組電池を選択する（ステップＳ４０３）。このステップＳ４０３では、選択部３１０３は、使用状態検出部３１０２が検出した使用状態に適した組電池を、テーブル３１０４を参照して、選択する。テーブル３１０４には、電子機器２の使用状態として予定されるものが記憶されており、選択部３１０３は、該当する使用状態に対する使用可能な電池種に基づき、組電池を選択することになる。

最後に、要求部３１０５は、選択部３１０３が選択した組電池からの電力供給を、電池パック１に対して要求する（ステップＳ４０４）。要求部３１０５は、通信部３２を用いて、選択部３１０３が電池パック１に、その要求を送り、その要求を受けた電池パック１は、選択された組電池からの電力の供給を実行する。一方、選択部３１０３が選択しなかった組電池から電子機器２への電力供給を行わない。

このようにして、本発明の実施の形態２に係る電源選択制御の処理が実行される。

以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、複数の組電池を内蔵する電池パックを電源として使用する場合において、電子機器システムの使用状態に応じて、電池パック内の複数の組電池のうちから使用する組電池を適宜選択することができる。このため、各組電池を構成する二次電池の電池特性を活かし、最大限の能力を発揮させることができ、同時に、各組電池を構成する二次電池の劣化を抑制し、長寿命化も図ることができる。

また、本発明の実施の形態２によれば、単一の電池パックで複数の組電池を使用することができる。このため、電子機器システム全体として小型化を図ることができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。

上記の実施の形態１及び２では、電子機器の使用状態に適した電池種を選択する電源選択制御を電子機器の制御部が実行するものであった。それに対し、本実施の形態では、上記の電源選択制御を複数の組電池を内蔵する電池パック自身が実行するものである。

以下、本実施の形態に係る電子機器システムの電源選択制御の処理について説明する。なお、本実施の形態に係る電子機器システムは、上記の実施の形態２と同一の構成で実現される。

本実施の形態に係る電池パック１は、複数の組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆを内蔵する場合において、各組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆを構成する二次電池の電池特性を活かして電子機器２に電力供給できるよう、電子機器システムの使用状態に応じて、電力供給に使用する組電池を適宜選択することで電源選択制御を行う。

電池パック１の制御部２１は、組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆの各残量の演算や、組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆの充放電の制御を行うが、本実施の形態に係る電源選択制御の処理を実行するために、例えば次のような構成を備える。

図９に、本発明の実施の形態３に係る電池パック１の電源選択制御の処理を実現するために制御部２１が備えるべき構成を示す。図２に示すように、制御部２１は、電池種取得部２１０１と、メモリ２１０２と、使用状態取得部２１０３と、選択部２１０４と、テーブル２１０５と、組電池制御部２１０６と、を備える。

電池種取得部２１０１は、電池パック１に内蔵された各組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆを構成する二次電池の電池種を検出する。図１０に示すように、各組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆを構成する二次電池の電池種を示す電池種データはメモリ２１０２をあらかじめ記憶されており、各組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆの電池種がテーブル形式で記憶され、メモリ２１０２を参照することで、電池種取得部２１０１は各組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆの電池種を検出する。メモリ２１０２は、例えば、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性半導体メモリで構成されており、電池種取得部２１０１はメモリ２１０２に高速にランダムアクセス可能である。

使用状態取得部２１０３は、通信部２２を用いて、電子機器２が使用される状態を検出する。使用状態取得部２１０３は、電子機器２の使用状態を電子機器２自身から取得するが、電子機器２は例えば、次のようにして使用状態を検出している。電子機器２の制御部３１は、電子機器２内の各種の負荷回路３３や、電子機器２が備える入力部３４に接続されており、電子機器２が使用される状態を検出する。例えば、負荷回路３３を流れる電流を監視することにより、負荷回路３３が待機時であるか否かを検出する。さらに、負荷回路３３が駆動時の場合、電源に要求される放電特性（ハイレート放電／ローレート放電）を検出する。また、例えば、入力部３４を用いて電子機器２の外部から入力される使用状態を検出する。電子機器システムが携帯電話であれば、使用状態として、電子機器２の駆動時、液晶ＯＮ時、待機時等が考えられる。さらに、電子機器システムが使用される環境温度（高温使用／低温使用）を図示しない温度センサ、あるいは、入力部３４からの入力値によって検出しても良い。

選択部２１０４は、電池種取得部２１０１によって検出された組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆの各電池種と、使用状態検出部３１０２によって検出された電子機器２の使用状態と入力し、それらに基づいて、使用可能な組電池を選択する。選択部３１０３は、その使用可能な組電池の選択の際、テーブル２１０５を参照する。テーブル２１０５には、図３と同様、電子機器２に設定が想定される複数の使用状態があらかじめ記憶されており、各使用状態に対する使用可能な電池種がテーブル形式で記憶され、選択部２１０４が組電池の選択の際の判断基準となる。

組電池制御部２１０６は、選択部２１０４が選択した、使用可能な組電池から電力供給がされるように、ＦＥＴ１２ｄ〜ＦＥＴ１３ｆを制御し、選択部２１０４が選択した組電池を放電させて電力供給させると共に、選択されなかった組電池からの電力供給を行わないようにする。

次に、図１１を用いて、この電源選択制御の処理手順について説明する。図１１は、本発明の実施の形態３に係る制御部２１の電源選択制御の処理の手順を示すフローチャートである。

図１１に示すように、電池種取得部２１０１は、各組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆの電池種を検出する（ステップＳ５０１）。この電池種の検出は、例えば、電子機器２に電池パック１が接続された直後に実施される。あるいは、電子機器２の電源ボタンがユーザにより押された際に、検出するようにしても良い。

次に、使用状態取得部２１０３は、電子機器２の使用状態を検出する（ステップＳ５０２）。

次に、選択部２１０４は、電子機器２の使用状態に対して、組電池１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆのうち、電源として使用すべき組電池を選択する（ステップＳ５０３）。

最後に、組電池制御部２１０６は、選択部２１０４が選択した組電池から電子機器２への電力の供給がされるようにＦＥＴ１２ｄ〜ＦＥＴ１３ｆを制御する（ステップＳ５０４）。

このようにして、本発明の実施の形態３に係る電源選択制御の処理が実行される。

以上説明したように、本発明の実施の形態３によれば、複数の組電池を内蔵する電池パックを電源として使用する場合において、電子機器システムの使用状態に応じて、電池パック内の複数の組電池のうちから使用する組電池を適宜選択することができる。このため、各組電池を構成する二次電池の電池特性を活かし、最大限の能力を発揮させることができ、同時に、各組電池を構成する二次電池の劣化を抑制し、長寿命化も図ることができる。

また、本発明の実施の形態３によれば、電子機器システムの電池パック側で電源選択制御を行うので、汎用的な電子機器にも適用可能である。

本発明は、リチウムイオン二次電池を用いた電池パックを電源とする携帯電話等の電子機器に好適に利用することができる。

本発明の実施の形態１に係る電子機器システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る電子機器２の電源選択制御の処理を実現するために制御部３１が備えるべき構成を示すブロック図である。 図２のテーブル３１０４を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る制御部３１の電源選択制御の処理手順を示すフローチャートである。 図４のステップＳ１０３における、選択部３１０３が電池パックを選択する際の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る電子機器２の制御部３１の電源停止制御の処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る電子機器システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る制御部３１の電源選択制御の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る電池パック１の電源選択制御の処理を実現するために制御部２１が備えるべき構成を示すブロック図である。 図９のメモリ２１０２を説明するための図である。 本発明の実施の形態３に係る制御部２１の電源選択制御の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ 電池パック
２ 電子機器
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ 給電経路
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ ＦＥＴ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ 組電池
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ 電流検出抵抗
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｆ 温度センサ
１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、３０ 制御ＩＣ
１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ 測定部
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ 電圧検出回路
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、３１ 制御部
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、３２ 通信部
３３ 負荷回路
３４ 入力部
２１０１ 電池種取得部
３１０１ 電池種検出部
２１０２ メモリ
２１０３ 使用状態取得部
３１０２ 使用状態検出部
２１０４、３１０３ 選択部
２１０５、３１０４ テーブル
２１０６ 組電池制御部
３１０５ 要求部
Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ１２、Ｔ２２、Ｔ１３、Ｔ２３、Ｔ１１ａ、Ｔ２１ａ、Ｔ１２ａ、Ｔ２２ａ、Ｔ１３ａ、Ｔ２３ａ、Ｔ１１ｂ、Ｔ２１ｂ、Ｔ１２ｂ、Ｔ２２ｂ、Ｔ１３ｂ、Ｔ２３ｂ、Ｔ１１ｃ、Ｔ２１ｃ、Ｔ１２ｃ、Ｔ２２ｃ、Ｔ１３ｃ、Ｔ２３ｃ 端子

Claims (10)

1. 電子機器と、該電子機器に電力を供給可能な、互いに異なる電池特性を有する複数の二次電池と、を備える電子機器システムであって、
   前記電子機器は、
   前記複数の二次電池の電池特性を検出する電池検出部と、
   前記電子機器の使用状態を検出する使用状態検出部と、
   前記使用状態検出部が検出した前記電子機器の使用状態に適した電力供給を可能とする電池特性を有する二次電池を、前記複数の二次電池の中から選択する選択部と
   を有することを特徴とする電子機器システム。
2. 前記使用状態検出部は、前記電子機器に供給される電力で動作する負荷回路に流れる電流を監視することで、前記電子機器の使用状態を検出することを特徴とする請求項１に記載の電子機器システム。
3. 前記使用状態検出部は、前記電子機器システムの利用者が設定する前記電子機器の使用状態を取得することで、前記電子機器の使用状態を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器システム。
4. 前記電子機器はさらに、前記電子機器の想定されるべき使用状態の各々に適した電力供給を可能とする二次電池の電池特性があらかじめ記憶されたテーブルを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子機器システム。
5. 前記電池検出部は、あらかじめ記憶された前記複数の二次電池の各々の電池特性を示す情報を取得することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子機器システム。
6. 前記複数の二次電池は各々、異なる電池パックに内蔵されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電子機器システム。
7. 前記複数の二次電池は、同一の電池パックに内蔵されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電子機器システム。
8. 電子機器に電力を供給可能な電池パックであって、
   前記電池パックは、
   互いに異なる電池特性を有する複数の二次電池と、
   前記電子機器の使用状態を取得する使用状態取得部と、
   前記使用状態検出部が検出した前記電子機器の使用状態に適した電力供給を可能とする電池特性を有する二次電池を、前記複数の二次電池の中から選択する選択部と、
   前記選択部が選択した二次電池から前記電子機器に電力供給されるように制御する電池制御部と
   を有することを特徴とする電池パック。
9. 前記電池パックはさらに、前記電子機器の想定されるべき使用状態の各々に適した電力供給を可能とする二次電池の電池特性があらかじめ記憶されたテーブルを有することを特徴とする請求項８に記載の電池パック。
10. 前記電池パックは、前記複数の二次電池のうち前記選択部が選択した二次電池以外の二次電池の残量算出動作を一時的に停止することを特徴とする請求項８又は９に記載の電池パック。

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