JP2007295713A - 二次電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池パックの消費を大幅に低減すると共に、電池の特性劣化を防止し、寿命特性に優れた二次電池パックを実現することを目的とする。
【解決手段】二次電池パックが電子機器との接続状態を検出する本体検出手段と、電池容量の演算および管理をする容量演算管理手段と、電圧を検知する電圧検出手段とを有し、前記電子機器の電源がＯＦＦおよび／または前記電池パックが電子機器から取り外されていることが本体検出手段により検出されたとき、電池残容量が９５％未満および／または電池パックを構成する単電池あたりの電池電圧で４１００ｍＶ未満の場合、マイコンへの電源供給を停止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池パックの未使用時における消費電力の低減に関し、より詳しくはリチウムイオン二次電池パックが未使用状態の時に、保護装置の機能の停止による消費電力の低減に関する。

近年、携帯電話、携帯情報端末等の携帯電子機器の性能は、搭載される半導体素子、電子回路だけでなく、充放電可能な密閉型二次電池の性能に大きく依存しており、搭載される密閉型二次電池の容量アップと共に、軽量・コンパクト化も同時に実現することが望まれている。これらの要望に応える密閉型二次電池として、ニッケルカドミウム蓄電池の約２倍のエネルギー密度を有するニッケル水素蓄電池が開発され、次いで、これを上回るリチウムイオン電池が開発され、主流となっている。

しかしながら、リチウムイオン電池は安全性を考えたときリチウムイオン電池単体での使用が難しい。そこで、一般に使用する際において安全性を確保し、容易に扱えるようにするために、リチウムイオン電池を使用する場合においては、保護回路機能が備えられている。

さらに、パックにはノートＰＣ及びＡＶ機器用途を中心として残量管理機能を求められることが多く、その実現のためにパック内にマイコン（マイクロコンピューター）が搭載されることが多い。

この保護回路機能にはマイコンが搭載されている。その機能の一例として、リチウムイオン二次電池パックが未使用状態の時は保護回路への電源供給を遮断し保護回路の機能を停止して消費電力を抑える方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００４−３０４９４０号公報

マイコンを搭載する電池パックにおいて、電池パック消費電力の殆どはマイコンの動作が占めている。従って、保護機能を保ちながら、いかに消費電力を低減するかが課題となる。

また、リチウムイオン二次電池を満充電付近において長期間保存した場合、電池の特性が劣化する傾向があり長寿命を保持できない。さらに、今日のようにさらなる高容量化を求められ、電子機器の消費電力が大きい場合、電子機器の使用時間も短くなる。

本発明はこのような課題を解決するものであり、電池パック消費の大部分を占めるマイコンに着目し、電池パックが使用されていない状況を判定し、マイコンへの電源供給を遮断することで消費電力を大幅に低減すると共に、電池の安全性を保ちながら特性劣化を防止し、寿命特性に優れたリチウムイオン二次電池パックを実現することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の二次電池パックは、マイコンを有する保護装置を備えた二次電池パックであって、前記電池パックが電子機器との接続状態を検出する本体検出手段と、電池容量の演算および管理をする容量演算管理手段と、電圧を検知する電圧検出手段とを有し、前記電子機器の電源がＯＦＦおよび／または前記電池パックが
電子機器から取り外されていることが本体検出手段により検出されたとき、電池パックの電池容量および／または電池電圧が動作ポイント未満である場合に、前記保護装置のマイコンへの電源供給を停止することを特徴とし、動作ポイントを電池容量の９５％とすることが好ましく、動作ポイントが電池パックを構成する単電池あたりの電池電圧で４１００ｍＶとすることが好ましい。

もちろん、マイコンの動作を停止している間も、電池パックとしては、例えば充放電ＦＥＴがＯＦＦによる充放電遮断などにより安全が保たれていることは言うまでもない。

このような方法により、消費電力の低減と満充電付近において放置保存している場合のリチウムイオン電池の劣化度合いを従来よりも低減できるという効果を奏する。

また、本発明においてリチウムイオン二次電池パックのマイコンの機能が停止している時、電子機器の電源がＯＮ、かつ二次電池パックが電子機器に装着されたことを本体検出手段により検知されたとき、マイコンへ電源供給を行いマイコンの機能を復帰させることが好ましい。

さらに、本体検出が電池パックと電子機器の着脱を検出する際、連続検出による遅延時間を設けることが好ましく、二次電池パックが電子機器からの取り外し及び電子機器に装着されるときのチャタリング、ノイズなどによる誤検出を防止することができる。

本発明により、二次電池パックの容量が９５％未満および／または電池パックを構成する単電池あたりの電池電圧で４１００ｍＶ未満の場合において、保護回路のマイコン動作を停止することによって、消費電力を大幅に低減でき、かつ電池の劣化を抑えることができる。これにより、長期保存におけるリチウムイオン二次電池パックの特性劣化を抑制できるとともに、長寿命化を図ることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の電池パックの構成を示す概略図である。

図１において、リチウムイオン電池パック９は、複数個の素電池を組み合わせて作られた組電池１と電池保護装置８とが接続されて構成されている。

さらに電池保護装置８はマイコン４を有しており、マイコン４は電池パックの状態を監視するために、その機能の一つとして組電池の電圧を測定する電圧検出手段２と電池の充放電電流を検出する電流検出手段１１およびリチウムイオン電池パック９の容量を演算および管理する容量演算・管理手段３を保有している。また、充放電経路には充放電を制御するＳＷ１２を設けておりマイコン４が異常な状態を検出した場合スイッチをＯＦＦし充放電を停止する。

マイコン４には電子機器１０の電源がＯＦＦであるか、およびリチウムイオン二次電池パック９が電子機器１０に装着されているか否かを判定する本体検出手段５が接続されている。さらに、保護装置８はマイコン４への電力供給のＯＮ，ＯＦＦを切り替えるＳＷ６とそれを制御するＳＷ制御部７を有している。

図２及び図３は、本機能を実施するに当たってのフローチャートである。図２において、まず、本体検出手段５によって、電子機器１０の電源がＯＦＦであるか、およびリチウムイオン電池パックが電子機器から外れているかの確認を行う。

本体検出手段５が電子機器１０の電源がＯＦＦであることを検出、および／またはリチウムイオン電池パックが電子機器から外れていることを検出した場合、本体検出手段５はＳＷ６をＯＦＦする信号をＳＷ制御部７へ発信する。そして、電池パックの電池残容量と電池電圧を測定し、電池残容量が９５％未満および／または電池パックを構成する単電池あたりの電池電圧で４１００ｍＶ未満の場合、マイコン４はＳＷ６をＯＦＦする信号をＳＷ制御部７へ発信する。ＳＷ制御部７は本体検出手段５およびマイコン４の双方からＳＷ６をＯＦＦする信号を受信したときＳＷ６をＯＦＦしマイコン４への電源供給を停止しマイコンの機能を停止する。

マイコン４とＳＷ制御部７が同一マイコン内に存在し、前記判断等のＳＷ制御に関わる制御をマイコン内で行なう構成でも良い。

また、マイコン４と本体検出手段５、ＳＷ６、ＳＷ制御部７が同一ＩＣ内や同一パッケージ内に存在する構成でも良い。

これにより、保護装置８が常に消費する電力の大部分(約９０％以上)を低減できる。

また、電池残容量が９５％以上および／または電池パックを構成する単電池あたりの電池電圧が４１００ｍＶ以上の場合には、マイコンへの電源供給の停止は行わない。これにより、保護装置８が常に消費する１００μＡ〜１５００μＡ消費電力の低減を避けることができ、リチウムイオン電池は通常のマイコンが消費する電力を使用するため、マイコンの機能が停止しているときに比べてリチウムイオン電池の放電を促すことができる。これは満充電付近において長期放置保存を行うと電池特性が劣化することに配慮した設計であり、この設計を用いることで長期放置保存における電池特性の劣化を低減できる。

一方、図３において、ＡＣコードの接続により電源供給が可能な状態で、電子機器の電源スイッチをＯＮにし、かつリチウムイオン二次電池パックが電子機器に装着されたことを本体検出手段により検知された場合や、リチウムイオン二次電池パックが電子機器に装着され電源供給が可能な状態で、電子機器の電源スイッチをＯＮにしたことを本体検出手段により検知された場合、本体検出手段５はＳＷ６をＯＮする信号をＳＷ制御部７へ発信し、その信号を受信したＳＷ制御部７はＳＷ６をＯＮしマイコン４への電源供給を開始しマイコン４の機能を復帰させることができる。

さらに、本体検出手段５が電池パックと電子機器の着脱を検出する際に設ける連続検出による遅延時間として、０．５秒〜２秒間設けることにより、二次電池パックが電子機器からの着脱及び電子機器に着脱されるときのチャタリング、ノイズなどによる誤検出を防止することができる。

本発明における二次電池パックは、電子機器の電源がＯＦＦおよび／または電子機器から外されている場合、リチウムイオン電池パックの保護装置内のマイコンを停止することで長期放置保存の場合において消費電力を大幅に低減できる。さらに、電池パックが満充電付近にある場合、リチウムイオン二次電池パックはマイコンへの電源供給を停止する機能を実施しないという機能を設けることで、満充電状態での保存による劣化を防ぐことが可能である。これにより、電池の特性劣化を防止し、より長寿命なリチウムイオン二次電池パックを提供できる。

本発明の二次電池パックの構成を示す概略図 本発明のマイコンへの電源供給停止のフローチャート 本発明のマイコンへの電源供給開始のフローチャート

符号の説明

１ 組電池
２ 電圧検出手段
３ 容量演算・管理手段
４ マイコン
５ 本体検出手段
６ ＳＷ
７ ＳＷ制御部
８ 電池保護装置
９ 二次電池パック
１０ 電子機器
１１ 電流検出手段
１２ 充放電制御ＳＷ

Claims (5)

1. マイコンを有する保護装置を備えた二次電池パックであって、
   前記電池パックが電子機器との接続状態を検出する本体検出手段と、電池容量の演算および管理をする容量演算管理手段と、電圧を検知する電圧検出手段とを有し、前記電子機器の電源がＯＦＦおよび／または前記電池パックが電子機器から取り外されていることが本体検出手段により検出されたとき、電池パックの電池容量および／または電池電圧が動作ポイント未満である場合に、保護装置のマイコンへの電源供給を停止することを特徴とする二次電池パック。
2. 動作ポイントを電池容量の９５％とすることを特徴とする請求項１に記載の二次電池パック。
3. 動作ポイントが前記電池パックを構成する単電池あたりの電池電圧で４１００ｍＶとすることを特徴とする請求項１に記載の二次電池パック。
4. 電子機器の電源がＯＮ、かつ前記電池パックが電子機器に装着されたことを本体検出手段により検知されたとき、保護装置のマイコンへ電源供給を行いマイコンの機能を復帰させることを特徴とする請求項１に記載の二次電池パック。
5. 本体検出が前記電池パックと電子機器の着脱を検出する際、連続検出による遅延時間が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項４のいずれかに記載の二次電池パック。