JP2010033773A - 電池パック、及び電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】充電回路との間での通信回路を簡素化することができる電池パック、及びこれを用いた電池システムを提供する。
【解決手段】組電池２１と、組電池２１を充電するための充電電流を受電する接続端子６，７と、組電池２１と接続端子７との間における、充電電流の電流経路を開閉するスイッチング素子５と、組電池２１の満充電を検出する満充電検出部４３と、満充電検出部４３によって組電池２１の満充電が検出されたとき、スイッチング素子５を、予め設定されたオンオフシーケンスで開閉させる充電制御部４６とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯機器やバックアップ用電源等、種々の装置、システムに用いられる電池パックと、この電池パックを用いた電池システムに関する。

急激な情報化社会の進展に伴い、携帯機器用の電源や情報システムのバックアップ用電源として二次電池がますます重要になってきている。特に近年は長時間使用や省スペースの観点から小型、軽量の電源が求められており、二次電池も従来の鉛蓄電池からニッケル水素蓄電池やリチウムイオン二次電池などの高性能電池が多く用いられるようになってきている。

これらの高性能電池は、いずれもエネルギー密度が大きいことから、安全に長期間使用するためには適切な充放電の管理が必要である。このため、二次電池単体ではなく電池を監視したり充放電を制御したりする電池監視装置を組み合わせた二次電池パックとして使用されるのが主流となってきている。また、このような二次電池パックの充電を制御するために、二次電池パックと充電器との間で充電制御信号の通信を行うことも一般的となってきている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、二次電池パックの出力電圧は、内蔵される二次電池の種類と個数で決まるため、より高い電圧を必要する場合には、新たに二次電池の数を増加させた二次電池パックを設計、開発する必要がある。そこで、要求される電圧毎に電池パックを設計、製作するよりも複数の二次電池パックを直列に接続することで、所望の出力電圧を得るようにした方が経済的である（例えば、特許文献２参照。）。
特開平４−９５３６４号公報 特開２００７−２８０７５７号公報

しかしながら、特許文献１では、二次電池パックと充電器との間で充電制御信号の通信を行うための接続端子や通信回路が必要となり、コストが増大するという不都合があった。

また、特許文献２に記載の発明のように、直列接続された複数の電池パックと充電器との間で通信を行う場合には、電池パックと充電器間の通信に特別な工夫が必要となる。すなわち、直列接続された各電池パックは、通常、それぞれ各電池パックが備える二次電池の出力電圧を動作用電源電圧として用いることで通信信号を生成する。そうすると、各電池パックは直列接続されているから、充電器側から見ると、各電池パックから出力される通信信号間に電位差が生じることとなって、充電器側で各電池パック間での通信信号の回り込みが生じてしまう。

そのため、直列接続された複数の電池パックを、充電器と通信させるためには、通信線の絶縁処理を行ったり、電池パックの動作用電源電圧を外部から供給したりする必要があるという、不都合があった。また、複数の二次電池パックと充電器の間の通信は優先順位の制御など、通信制御が複雑となり、制御システム全体が非常に複雑化してしまうという不都合もあった。

本発明の目的は、充電回路との間での通信回路を簡素化することができる電池パック、及びこれを用いた電池システムを提供することである。

本発明に係る電池パックは、二次電池と、前記二次電池を充電するための充電電流を受電する接続端子と、前記二次電池と前記接続端子との間における、前記充電電流の電流経路を開閉するスイッチング素子と、前記二次電池の満充電を検出する満充電検出部と、前記満充電検出部によって前記二次電池の満充電が検出されたとき、前記スイッチング素子を、予め設定されたオンオフシーケンスで開閉させる充電制御部とを備える。

この構成によれば、接続端子によって受電された充電電流で二次電池が充電され、二次電池が満充電になると、満充電検出部によって二次電池が満充電になったことが検出される。そして、満充電検出部によって二次電池の満充電が検出されると、充電制御部によって、スイッチング素子が予め設定されたオンオフシーケンスで開閉されて、充電電流が当該オンオフシーケンスに対応して変化する。そうすると、電池パックの外部で充電電流の変化を監視することで、別途通信回路を用いることなく二次電池が満充電になったことが判るので、充電回路との間で通信回路を簡素化することができる。

また、前記二次電池に流れる電流を検出する第１電流検出部と、前記第１電流検出部によって検出された電流が、前記オンオフシーケンスに対応するように予め設定された電流変化パターンで変化したとき、前記接続端子を介して直列に接続された他の電池パックが満充電になったと判定する他満充電判定部とをさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、当該電池パックが複数、前記接続端子を介して直列に接続された場合、当該直列接続された電池パックのうちいずれかが満充電になると、他の電池パックにおいて、第１電流検出部によって検出される充電電流が、前記オンオフシーケンスに対応するように予め設定された電流変化パターンで変化する。そうすると、他満充電判定部によって他の電池パックが満充電になったと判定されるので、各電池パックは、他の電池パックとの間に別途通信回路を設けることなく、他の電池パックが満充電になったか否かを検知することが可能となる。

また、前記二次電池の充電状態を表す情報として、前記第１電流検出部により検出された電流値の積算値を算出する積算値算出部と、前記満充電検出部によって前記二次電池の満充電が検出されたとき、及び前記他満充電判定部によって前記他の電池パックが満充電になったと判定されたときに、前記積算値の現在値として前記二次電池の満充電を示す値を設定する積算値補正部とをさらに備え、前記積算値算出部は、前記積算値補正部によって前記積算値が設定された場合、当該設定された積算値の現在値に基づき以後の積算を継続することが好ましい。

この構成によれば、積算値算出部によって、第１電流検出部により検出された電流値の積算値が、充電状態を示す情報として算出される。そして、満充電検出部によって二次電池の満充電が検出されたときは、二次電池の充電電荷量が満充電容量になっているのであるから、このとき積算値補正部は、積算値の現在値として二次電池の満充電を示す値を設定することで、充電状態を示す積算値の累積誤差を補正することができる。また、直列接続された自電池パックと他の電池パックとには、同じ電流が流れるのであるから、他満充電判定部によって他の電池パックが満充電になったと判定されたときは、自電池パックも満充電に近い状態であると考えられる。

そこで、積算値補正部は、他満充電判定部によって他の電池パックが満充電になったと判定されたとき、積算値の現在値として二次電池の満充電を示す値を設定することで、充電状態を示す積算値の累積誤差を補正することができる。そうすると、例えば他の電池パックが自電池パックより先に満充電になって充電が停止され、自電池パックが満充電にならない場合であっても、充電状態を示す積算値の累積誤差を補正することが可能となる。

また、前記充電制御部は、前記オンオフシーケンスの実行後、前記スイッチング素子をオフすることが好ましい。

この構成によれば、充電制御部は、二次電池が満充電になったことを外部に通知した後、二次電池の充電を停止することができるので、充電回路側で充電電流の遮断制御を行う必要がなく、充電回路を簡素化することが容易である。

また、本発明に係る電池システムは、上述の電池パックと、前記接続端子を介して前記電池パックに流れる電流を検出する第２電流検出部と、前記第２電流検出部によって検出された電流が、前記オンオフシーケンスに対応するように予め設定された電流変化パターンで変化したとき、前記電池パックが満充電になったと判定する電池パック満充電判定部とを備える。

この構成によれば、電池パックが満充電になると、第２電流検出部によって検出される充電電流が、前記オンオフシーケンスに対応するように予め設定された電流変化パターンで変化する。そうすると、電池パック満充電判定部によって電池パックが満充電になったと判定されるので、充電回路は、電池パックとの間に別途通信回路を設けることなく、電池パックが満充電になったか否かを検知することが可能となる。

また、前記電池パックは、複数直列に接続されており、前記第２電流検出部は、前記複数の電池パックが直列接続された直列回路に流れる電流を検出することが好ましい。

この構成によれば、直列接続された複数の電池パックのうちいずれかが満充電になると、第２電流検出部によって検出される充電電流が、前記オンオフシーケンスに対応するように予め設定された電流変化パターンで変化する。そうすると、電池パック満充電判定部によって、複数直列された電池パックの一つが満充電になったと判定されるので、充電回路は、電池パックとの間に別途通信回路を設けることなく、直列接続された複数の電池パックが満充電になったか否かを検知することが可能となる。

また、前記電池パック満充電判定部によって、前記電池パックが満充電になったと判定されたとき、前記電池パックが満充電になった旨報知する報知部をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、充電回路は、電池パックとの間に別途通信回路を設けることなく電池パックが正常に充電されて満充電になったことを検知して、ユーザに報知することができる。

また、前記電池パックに充電電流を供給する充電部と、前記電池パック満充電判定部によって、前記電池パックが満充電になったと判定されたとき、前記充電部による充電動作を停止させる全体制御部とをさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、電池パックが満充電になると、充電部による充電動作が停止されるので、満充電になって電池パック側で充電電流が遮断されている場合においても、充電部における電力損失を低減することができる。また、満充電になっても電池パック側で充電電流を遮断しない場合であっても、全体制御部によって、充電部側で充電を停止することが可能となる。

このような構成の電池パックは、接続端子によって受電された充電電流で二次電池が充電され、二次電池が満充電になると、満充電検出部によって二次電池が満充電になったことが検出される。そして、満充電検出部によって二次電池の満充電が検出されると、充電制御部によって、スイッチング素子が予め設定されたオンオフシーケンスで開閉されて、充電電流が当該オンオフシーケンスに対応して変化する。そうすると、電池パックの外部で充電電流の変化を監視することで、別途通信回路を用いることなく二次電池が満充電になったことが判るので、充電回路との間で通信回路を簡素化することができる。

また、このような構成の電池システムは、電池パックが満充電になると、第２電流検出部によって検出される充電電流が、前記オンオフシーケンスに対応するように予め設定された電流変化パターンで変化する。そうすると、電池パック満充電判定部によって電池パックが満充電になったと判定されるので、充電回路は、電池パックとの間に別途通信回路を設けることなく、電池パックが満充電になったか否かを検知することが可能となる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る電池パックを用いた電池システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示す電池システムの一例である組電池システム１００は、二つの電池パック１ａ，１ｂと、電池パック１ａ，１ｂを直列に接続する配線８と、電流センサ９（第２電流検出部）と、充電回路１０（充電部）と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１１（報知部）と、制御部１２とを備えている。なお、報知部は、ＬＥＤに限られない。例えば液晶表示器やブザー等であってもよい。

電池パック１ａと電池パック１ｂとは、同様に構成されている。以下、電池パック１ａと電池パック１ｂとを総称して電池パック１と称する。

電池パック１は、複数、例えば４個の二次電池２と、電流センサ３（第１電流検出部）と、制御部４と、スイッチング素子５とを備えている。さらに、電池パック１ａは、接続端子６ａ，７ａを備えている。電池パック１ｂは、接続端子６ｂ，７ｂを備えている。以下、接続端子６ａ，６ｂを総称して接続端子６と称し、接続端子７ａ，７ｂを総称して接続端子７と称する。

二次電池２は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等、種々の二次電池である。そして、複数、例えば４個の二次電池２が直列接続されて、組電池２１が構成されている。なお、二次電池２は、素電池に限られず、例えば複数の二次電池が直列、並列、あるいは直列と並列とが混在して接続されて、組電池２１が構成されていてもよい。また、組電池２１の代わりに二次電池２が１個用いられていてもよい。

電流センサ３は、組電池２１に流れる電流を検出するセンサである。電流センサ３は、例えば充電方向の電流をプラスの電流値として、放電方向の電流をマイナスの電流値として検出するようになっている。電流センサ３は、例えば、シャント抵抗や電流変成器と、これらによってアナログ電圧に変換された電流値をデジタル値に変換して制御部４へ出力するアナログデジタルコンバータ等とで構成されている。なお、アナログデジタルコンバータは制御部４に内蔵されていてもよい。

スイッチング素子５は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）等の半導体スイッチング素子を用いて構成されており、組電池２１の充電電流を遮断可能にされている。

接続端子６，７は、例えば電極やコネクタ、端子台等であってもよく、ランドやパッド等の配線パターンであってもよい。そして、接続端子６は、電流センサ３、組電池２１、及びスイッチング素子５を介して接続端子７に接続されている。接続端子６はプラス端子、接続端子７はマイナス端子になっている。

制御部４は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶された不揮発性のＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、その周辺回路等とを備えて構成されている。そして、制御部４は、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、積算値算出部４１、ＳＯＣ（State Of Charge）算出部４２、満充電検出部４３、他満充電判定部４４、積算値補正部４５、及び充電制御部４６として機能する。

積算値算出部４１は、電流センサ３によって検出された電流値Ｉｃを、継続的に、例えば単位時間毎に積算することによって、組電池２１に充電されている積算電荷量Ｑ（積算値）を算出する。

ＳＯＣ算出部４２は、例えば組電池２１の満充電容量に対する積算電荷量Ｑの比率を算出することで、組電池２１のＳＯＣを算出する。ＳＯＣ算出部４２で算出されたＳＯＣは、例えば組電池２１の過放電を検出するために用いられたり、例えば組電池２１の充電状態をモニタするための情報として図略の表示器で表示されたりする等、種々の用途に用いられる。

満充電検出部４３は、組電池２１が満充電になったか否かを検出する。具体的には、例えば二次電池２がリチウムイオン二次電池であった場合、予め組電池２１が満充電になったときに得られる端子電圧を満充電電圧としてＲＯＭ等に記憶しておく。そして、満充電検出部４３は、例えば組電池２１の端子電圧を監視し、組電池２１の端子電圧が上記満充電電圧以上になったとき、組電池２１が満充電になったと判定する。

あるいは、例えば二次電池２がニッケル水素二次電池であった場合、満充電検出部４３は、組電池２１の温度を監視し、当該温度が上昇し始めたことを検出すると、組電池２１が満充電になったと判定する。このように、満充電検出部４３は、二次電池２の種類に応じた方法で、組電池２１の満充電を検出するようになっている。

充電制御部４６は、満充電検出部によって組電池２１の満充電が検出されたとき、スイッチング素子５を、予め設定されたオンオフシーケンスでオン、オフさせた後、オフさせる。これによって、充電制御部４６は、組電池２１の充電を禁止させて、組電池２１が過充電になるおそれを低減するようになっている。

図２は、図１に示す充電制御部４６が充電電流を遮断する前に実行するオンオフシーケンス（充電電流の遮断・通電パターン）の一例を示す説明図である。図２に示すオンオフシーケンスＡは、充電電流が１０Ａのときに、充電を遮断する前に３秒間スイッチング素子５をオフ（電流遮断）、３秒間スイッチング素子５をオン（通電）、４秒間スイッチング素子５をオフ（電流遮断）、５秒間スイッチング素子５をオン（通電）するものである。なお、このオンオフシーケンス（遮断・通電パターン）は一例であり、オフ（遮断）・オン（通電）の回数や時間の組合せはこれに限定されるものではない。

他満充電判定部４４は、電流センサ３によって検出された電流値Ｉｃが、前記オンオフシーケンスに対応するように予め設定された電流変化パターン（遮断・通電パターン）で変化したとき、他の電池パック１が満充電になったと判定する。

ここで、例えばオンオフシーケンスＡに対応する電流変化パターンＰは、例えば約３秒間電流値Ｉｃが略０Ａとなり、その後３秒間電流値Ｉｃが予め設定された電流閾値Ｉｔｈ（例えば０．１Ａ）を超え、その後約４秒間電流値Ｉｃが略０Ａとなり、さらにその後５秒間電流値Ｉｃが電流閾値Ｉｔｈを超えた後、略０Ａ（充電遮断）となる遮断・通電パターンに設定されている。

積算値補正部４５は、満充電検出部４３によって組電池２１が満充電になったと判定されたとき、及び他満充電判定部４４によって他の電池パック１が満充電になったと判定されたときに、積算値算出部４１が積算している積算電荷量Ｑを、組電池２１の満充電容量に強制的に設定する。

このように構成された二つの電池パック１は、一方の電池パック１ａの接続端子７ａと他方の電池パック１ｂの接続端子６ｂとが配線８で接続されることで、直列接続されて、電池パックの直列回路が構成されている。そして、一方の電池パック１ａの接続端子６ａは、電流センサ９、及び充電回路１０を介して他方の電池パック１ｂの接続端子７ｂに接続されている。

なお、電池パックが二つの例を示したが、電池パックは三つ以上直列接続されていてもよく、一つであってもよい。

電流センサ９は、例えば電流センサ３と同様に構成されたセンサであり、検出した電流値Ｉｃを制御部１２へ出力する。充電回路１０は、二つの電池パック１へ充電電流を供給して充電する充電回路である。充電回路１０は、例えば定電流電源回路であってもよく、定電圧電源回路であってもよく、また、定電圧定電流回路であって、定電流充電中に電池パックで電流が遮断されると定電圧充電に切り替わるものであってもよく、種々の充電方式を用いることができる。

制御部１２は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵと、所定の制御プログラムが記憶された不揮発性のＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、その周辺回路等とを備えて構成されている。そして、制御部１２は、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、電池パック満充電判定部１３、及び全体制御部１４として機能する。また、例えばＲＯＭには、オンオフシーケンスＡに対応するように予め設定された上述同様の電流変化パターンＰ（遮断・通電パターン）が記憶されている。

電池パック満充電判定部１３は、電流センサ９によって検出された電流値Ｉｃが、例えばＲＯＭに記憶された電流変化パターンＰで変化したとき、直列接続された電池パック１が満充電になったと判定する。

全体制御部１４は、電池パック満充電判定部１３によって、二つの電池パック１が満充電になったと判定されたとき、充電回路１０による充電動作を停止させると共に、ＬＥＤ１１を点灯（又は消灯、色を変化、点滅等）させることで、充電の正常終了をユーザに報知する。

ここで、複数の電池パック１のうちいずれか一つが満充電になると、各電池パック１においてスイッチング素子５がオフするので、必ずしも全体制御部１４が充電回路１０による充電動作を停止させる必要はない。しかしながら、充電が正常終了した場合に充電回路１０による充電動作を停止させることで、充電回路１０における電源電圧生成に伴う電力損失を低減させることが可能となる。

なお、充電制御部４６は、必ずしもオンオフシーケンスの実行後にスイッチング素子５をオフさせる必要はなく、全体制御部１４により充電回路１０による充電動作が停止されることで充電が終了する構成としてもよい。

次に、上述のように構成された組電池システム１００の動作について説明する。図３は、図１に示す制御部１２の動作の一例を示すフローチャートである。図４は、図１に示す電池パック１の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、全体制御部１４は、充電回路１０によって、接続端子６ａ，７ｂ間に充電電圧を印加させる。そうすると、充電回路１０によって、接続端子６ａ，７ｂ間に充電電圧が印加され、充電電流が電池パック１ａ，１ｂを流れて電池パック１ａにおける組電池２１と電池パック１ｂにおける組電池２１とが充電される（ステップＳ１）。

図４を参照して、次に、電池パック１ａ，１ｂにおいて、電流センサ３によって、充電電流が検出され、その電流値Ｉｃが制御部４へ出力される（ステップＳ１１）。そして、電池パック１ａ，１ｂにおける積算値算出部４１によって、積算電荷量Ｑの現在値に電流値Ｉｃが積算されて、積算電荷量Ｑが更新される（ステップＳ１２）。さらに、ＳＯＣ算出部４２によって、積算電荷量Ｑに基づきＳＯＣが算出される（ステップＳ１３）。

ところで、例えば接続端子６ａ，７ｂに接続された図略の負荷装置へ電力を供給する場合等、電池パック１ａ，１ｂが放電する際には、電池パック１ａ，１ｂにおける二次電池２がそれぞれ放電し、その放電電流が電池パック１ａ，１ｂにおいてそれぞれ電流センサ３で検出される。そうすると、マイナスの値を示す電流値Ｉｃが電池パック１ａ，１ｂにおける積算値算出部４１でそれぞれ積算されて積算電荷量Ｑが算出される。

二次電池２が満充電に満たない範囲では、このようにして積算値算出部４１による積算電荷量Ｑの算出が行われ、この積算電荷量Ｑに基づき電池パック１ａ，１ｂにおけるＳＯＣがそれぞれＳＯＣ算出部４２で算出されるようになっている。

しかしながら、このようにして得られた積算電荷量Ｑは、電流センサ３で検出された電流値Ｉｃの検出誤差が累積するため誤差が大きい。例えば、二次電池２の満充電容量が１０Ａｈであって、電流センサ３の電流検出精度が１％である場合、満充電にならない範囲において１０Ａでの充放電が１時間繰り返されると、積算値算出部４１により算出される積算電荷量Ｑには、１時間で０．１Ａｈの誤差が生じる。

そして、これが２４時間継続すると、積算電荷量Ｑには２．４Ａｈの誤差が生じることとなる。そうすると、今、二次電池２の満充電容量は１０Ａｈであるから、積算電荷量Ｑ及びＳＯＣの算出誤差が２４％生じることとなり、累積誤差が非常に大きい。そこで、電池パック１は、電流積算とは異なる方法で組電池２１の満充電を検出する手段として、満充電検出部４３を備えている。

そして、電池パック１ａ，１ｂにおける満充電検出部４３によって、二次電池２が有する特性を利用して、組電池２１が満充電になったか否かが確認される（ステップＳ１４）。

具体的には、満充電検出部４３は、上述したように、例えばリチウムイオン二次電池であれば、ＳＯＣの増大に応じて端子電圧が増大する性質を利用して、端子電圧が満充電電圧になったか否かで満充電になったか否かを判定する。また、満充電検出部４３は、例えばニッケル水素二次電池であれば、満充電で充電すると温度が上昇する性質を利用して、温度が上昇し始めたことを検出すると、組電池２１が満充電になったと判定する。

そして、満充電検出部４３によって電池パック１が満充電になったと判定されたとき（ステップＳ１４でＹＥＳ）、充電制御部４６によって、例えば図２に示すオンオフシーケンスＡが実行された後（ステップＳ１５）、充電を停止させると共に積算電荷量Ｑを補正するべくステップＳ１７へ移行する。以下、説明を簡単にするため、電池パック１ａの動作として説明するが、電池パック１ｂも同様に動作する。

ここで、例えば電池パック１ａにおいてオンオフシーケンスＡが実行されたとすると、電池パック１ａ，１ｂは直列接続されているから、電池パック１ｂにおける電流センサ３、及び電流センサ９で検出される電流値も、オンオフシーケンスＡに応じて変化し、電流変化パターンＰを示すこととなる。

これにより、電池パック１ａは、充電回路や他の電池パック１ｂとの間に通信回路を設けることなく、充電回路や他の電池パック１ｂに電池パック１ａが満充電になったことを通知することが可能となる。

なお、例えば、電池パック１ａ，１ｂ内の二次電池２に故障が発生したような場合に、制御部４がスイッチング素子５をオフして充電を停止させる場合があるが、その際には、オンオフシーケンスＡを実行しないようにすることで、外部では満充電以外の要因で充電電流を遮断したことが検知できる。

一方、まだ組電池２１が満充電でなければ（ステップＳ１４でＮＯ）、他満充電判定部４４によって電流変化パターンＰが検出されたか否かが確認される（ステップＳ１６）。そして、電流変化パターンＰが検出されなければ（ステップＳ１６でＮＯ）再びステップＳ１１へ戻る一方、電流変化パターンＰが検出された場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、満充電検出部４３によって他の電池パック１ｂが満充電になったと判定されて、ステップＳ１７へ移行する。

ステップＳ１７において、充電制御部４６によって、スイッチング素子５がオフされて、充電回路１０から供給される充電電流が遮断される。次に、積算値補正部４５によって、積算値算出部４１が積算している積算電荷量Ｑが、組電池２１の満充電容量に強制的に変更されて、積算電荷量Ｑが補正される（ステップＳ１８）。

そうすると、ステップＳ１５からＳ１７へ移行してきたときは、満充電検出部４３で組電池２１の満充電が検出されているから、積算電荷量Ｑの現在値を組電池２１の満充電容量に変更することで、積算電荷量Ｑが補正される。一方、ステップＳ１６からＳ１７へ移行してきたときは、まだ自電池パック１ａにおいては満充電が検出されておらず、他の電池パック１ｂにおいて満充電が検出されたことになる。

しかしながら、各電池パックは同様に構成されており、各電池パックの二次電池２の特性も同様である。かつ、各電池パックは直列接続されているから各電池パックにおける充放電電流値も等しい。従って、多少のバラツキはあるものの、各電池パックにおける二次電池２の実際のＳＯＣは略等しい。そのため、他の電池パック１ｂで満充電が検出されたのであれば、自電池パック１ａにおける二次電池２も、満充電に近い状態にあると考えられる。

一方、積算値算出部４１で算出される積算電荷量Ｑは、上述のように精度が低いから、他の電池パック１ｂで満充電が検出されたときに積算電荷量Ｑの現在値を組電池２１の満充電容量に変更することで、積算電荷量Ｑの精度を向上させることができる。

また、もし仮にステップＳ１６における電流変化パターンＰの検出を行わず、従って他の電池パック１ｂが満充電で充電を終了したことを検知することができなかったとすれば、以後他の電池パック１ｂにおいてスイッチング素子５がオフされることにより自電池パック１ａに流れる充電電流も遮断される。そのため、自電池パック１ａにおける満充電検知部４３が満充電を検知することがないから、ステップＳ１８における積算電荷量Ｑの補正を実行することができず、積算電荷量Ｑの誤差がそのまま累積、増大してしまうこととなる。

しかしながら、電池パック１ａ，１ｂは、充電制御部４６によって自電池パックが満充電になったことを他の電池パックに通知することができ、かつ他満充電判定部４４によって他の電池パックで満充電になったことを検知して積算電荷量Ｑを補正することができるので、積算電荷量Ｑの誤差を低減することが可能となる。

以下、ステップＳ１１に戻ってステップＳ１１〜Ｓ１８の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１５において、充電制御部４６によって、例えば図２に示すオンオフシーケンスＡが実行されると、電流センサ９で検出される電流値も、オンオフシーケンスＡに応じて変化し、電流変化パターンＰを示す。そうすると、図３を参照して電池パック満充電判定部１３によって電流変化パターンＰが検出され（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ３へ移行する。

ステップＳ３において、全体制御部１４によって充電回路１０による充電電圧の生成が停止される。これにより、充電回路１０における電源電圧生成に伴う電力損失が低減する。次に、全体制御部１４によって、電池パック１ａ，１ｂの充電が正常に終了したことを示すＬＥＤ１１が点灯されて（ステップＳ４）、ユーザに正常終了が報知される。

なお、ステップＳ１４で満充電が検出された場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、オンオフシーケンスＡを実行した後にスイッチング素子５のオフや積算電荷量Ｑの補正を実行する例を示したが、積算電荷量Ｑの補正等、満充電処理を実行した後にオンオフシーケンスＡを実行するようにしてもよい。

また、満充電時、故障発生時などのそれぞれの充電電流遮断理由に合わせて、異なるオンオフシーケンス、及びそれに対応する電流変化パターンを予め設定しておくことで、外部で充電電流が遮断された理由を検知できるようにしてもよい。

また、接続端子６，７を、充電と放電とで兼用する例を示したが、充電用の接続端子のとは別に、放電専用の接続端子を有していてもよく、その場合は充電用の接続端子と二次電池２の間にスイッチング素子５が配置されていればよい。

本発明に係る電池パック、及び組電池システムは、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、太陽電池や発電装置と二次電池とを組み合わされた電源システム等、種々の電池搭載装置、システムにおいて、好適に利用することができる。

本発明の一実施形態に係る電池パックを用いた組電池システムの構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す充電制御部が充電電流を遮断する前に実行するオンオフシーケンスの一例を示す説明図である。 図１に示す制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 図１に示す電池パックの動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ 電池パック
２ 二次電池
３ 電流センサ
４，１２ 制御部
５ スイッチング素子
６，６ａ，６ｂ，７，７ａ，７ｂ 接続端子
８ 配線
９ 電流センサ
１０ 充電回路
１１ ＬＥＤ
１３ 電池パック満充電判定部
１４ 全体制御部
２１ 組電池
４１ 積算値算出部
４２ ＳＯＣ算出部
４３ 満充電検出部
４４ 他満充電判定部
４５ 積算値補正部
４６ 充電制御部
１００ 組電池システム
Ａ オンオフシーケンス

Claims (8)

1. 二次電池と、
   前記二次電池を充電するための充電電流を受電する接続端子と、
   前記二次電池と前記接続端子との間における、前記充電電流の電流経路を開閉するスイッチング素子と、
   前記二次電池の満充電を検出する満充電検出部と、
   前記満充電検出部によって前記二次電池の満充電が検出されたとき、前記スイッチング素子を、予め設定されたオンオフシーケンスで開閉させる充電制御部と
   を備えることを特徴とする電池パック。
2. 前記二次電池に流れる電流を検出する第１電流検出部と、
   前記第１電流検出部によって検出された電流が、前記オンオフシーケンスに対応するように予め設定された電流変化パターンで変化したとき、前記接続端子を介して直列に接続された他の電池パックが満充電になったと判定する他満充電判定部とをさらに備えること
   を特徴とする請求項１記載の電池パック。
3. 前記二次電池の充電状態を表す情報として、前記第１電流検出部により検出された電流値の積算値を算出する積算値算出部と、
   前記満充電検出部によって前記二次電池の満充電が検出されたとき、及び前記他満充電判定部によって前記他の電池パックが満充電になったと判定されたときに、前記積算値の現在値として前記二次電池の満充電を示す値を設定する積算値補正部とをさらに備え、
   前記積算値算出部は、
   前記積算値補正部によって前記積算値が設定された場合、当該設定された積算値の現在値に基づき以後の積算を継続すること
   を特徴とする請求項２記載の電池パック。
4. 前記充電制御部は、
   前記オンオフシーケンスの実行後、前記スイッチング素子をオフすること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池パック。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池パックと、
   前記接続端子を介して前記電池パックに流れる電流を検出する第２電流検出部と、
   前記第２電流検出部によって検出された電流が、前記オンオフシーケンスに対応するように予め設定された電流変化パターンで変化したとき、前記電池パックが満充電になったと判定する電池パック満充電判定部と
   を備えることを特徴とする電池システム。
6. 前記電池パックは、複数直列に接続されており、
   前記第２電流検出部は、前記複数の電池パックが直列接続された直列回路に流れる電流を検出すること
   を特徴とする請求項５記載の電池システム。
7. 前記電池パック満充電判定部によって、前記電池パックが満充電になったと判定されたとき、前記電池パックが満充電になった旨報知する報知部をさらに備えること
   を特徴とする請求項５又は６記載の電池システム。
8. 前記電池パックに充電電流を供給する充電部と、
   前記電池パック満充電判定部によって、前記電池パックが満充電になったと判定されたとき、前記充電部による充電動作を停止させる全体制御部とをさらに備えること
   を特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の電池システム。

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