JP2008021619A - パック電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パック電池は、電池91と直列に接続している電流遮断素子92と、電池91の電気特性の変化から電池91の交換を検出して改ざん信号を出力する改ざん検出部96と、この改ざん検出部96から出力される改ざん信号で電流遮断素子92をオフにする制御部103とを備える。よって、内蔵する電池が交換されていることがわかる。
【選択図】図1
Description
制御回路(97)が、起動した後に初期化するメインメモリー内の特定の領域を備え、非動作状態から起動したとき、特定の領域が初期化状態を維持しているなら、一時的な電力停止であって、電池(91)が交換されていないと判定する。
して、その前後の状態から電池の交換を検出するからである。とくに、本発明の請求項10のパック電池は、記憶部に電池電圧を記憶することなく非動作状態となると、電池が不正に外されたと判断できるので、電池の交換を正確に検出できる。また、請求項11のパック電池は、制御回路が非動作状態となる前に記憶部に記憶した電圧値に比べて、動作状態に復帰した後の電池電圧が大きいと、電池が交換されたと判定するので、電池容量が低下して制御回路が非動作状態となった場合においても、電池の交換を正確に検出できる。
また、制御回路97が、起動した後に初期化するメインメモリー内の特定の領域を備え、非動作状態から起動したとき、特定の領域が初期化状態を維持しているなら、一時的な電力停止であって、電池91が交換されていないと判定することができる。よって、一時的な電力停止による非動作状態、起動を、誤って、電池91が交換されたと判断することがない。
本実施例においては、電池91が交換された状態で、電流遮断素子92によりパック電池を使用できなくしているが、これに代わって、電池が交換された状態を示す異常信号を、図の鎖線Aで示すように、外部端子104に出力して、パック電池を電源とする電子機器にこの異常情報を送信することもできる。図のパック電池は、改ざん検出部96から異常信号を出力しているが、異常信号は制御部から出力することもできる。
る充電電流と、放電電流を判別して検出する。
電池電圧を検出して、各々の電池電圧が記憶している電圧値よりも設定範囲以上に変化すると、電池が交換されたと判定して、改ざん信号を出力する。
図6は、各々の電池の放電電圧の順番から電池の交換を検出するフローチャートである。改ざん検出部は、以下のステップで電池の交換を検出する。
[n=1、2のステップ]
放電されるパック電池の各々の電池の放電電圧を検出し、最も電圧が低くなる電池の電圧が、あらかじめ設定している最低電圧まで低下したかどうかを検出する。
[n=3のステップ]
いずれかの電池の電圧が、あらかじめ設定している最低電圧まで低下すると、各々の電池の電圧を測定して、電圧が高い電池の順番を記憶する。
[n=4ないし6のステップ]
この電池の順番を、前回記憶した電池の順番と比較し、電圧が高くなる電池の順番が変化したかどうかを判定する。電池の順番が変化していると、電池が交換されたと判定して、改ざん信号を出力する。電池の順番が変化していないときは、電池が交換されていないと判定する。
[n=1、2のステップ]
放電されるパック電池の各々の放電電池の電圧を検出し、最も電圧が低くなる電池の電圧が、あらかじめ設定している最低電圧まで低下したかどうかを検出する。
[n=3のステップ]
いずれかの電池の電圧が、あらかじめ設定している最低電圧まで低下すると、各々の電池の電圧を測定して、その電圧値を記憶する。
[n=4ないし6のステップ]
各々の電池の電圧を、前回記憶した各々の電池の電圧と比較し、各電池の電圧値が、記憶している電圧値よりも設定範囲以上に変化したかどうかを判定する。いずれかの電池の電圧が設定範囲以上に変化していると、電池が交換されたと判定して、改ざん信号を出力する。全ての電池の電圧が設定範囲以上に変化していないときは、電池が交換されていないと判定する。
[n=1、2のステップ]
充電されるパック電池の各々の電池の充電電圧を検出し、いずれかの電池が満充電されたかどうかを検出する。
[n=3のステップ]
いずれかの電池が満充電されると、各々の電池の電圧を測定して、電圧が高い電池の順番を記憶する。
[n=4ないし6のステップ]
この電池の順番を、前回記憶した電池の順番と比較し、電圧が高くなる電池の順番が変化したかどうかを判定する。電池の順番が変化していると、電池が交換されたと判定して、改ざん信号を出力する。電池の順番が変化していないときは、電池が交換されていないと判定する。
[n=1、2のステップ]
充電されるパック電池の各々の電池の充電電圧を検出し、いずれかの電池が満充電されたかどうかを検出する。
[n=3のステップ]
いずれかの電池が満充電されると、各々の電池の電圧を測定して、その電圧値を記憶する。
[n=4ないし6のステップ]
各々の電池の電圧を、前回記憶した各々の電池の電圧と比較し、各電池の電圧値が、記憶している電圧値よりも設定範囲以上に変化したかどうかを判定する。いずれかの電池の電圧が設定範囲以上に変化していると、電池が交換されたと判定して、改ざん信号を出力する。全ての電池の電圧が設定範囲以上に変化していないときは、電池が交換されていないと判定する。
[n=1、2のステップ]
充電されるパック電池の各々の電池の充電電圧を検出し、いずれかの、あるいは全ての電池が満充電されたかどうかを検出する。
[n=3、4のステップ]
電池の満充電が検出されると電池の充電を終了する。数分経過後、充電を停止し電流を停止した状態において、各々の電池の開放電圧を測定して、電圧が高い電池の順番を記憶する。
[n=5ないし7のステップ]
この電池の順番を、前回記憶した電池の順番と比較し、電圧が高くなる電池の順番が変化したかどうかを判定する。電池の順番が変化していると、電池が交換されたと判定して、改ざん信号を出力する。電池の順番が変化していないときは、電池が交換されていないと判定する。
[n=1、2のステップ]
充電されるパック電池の各々の電池の充電電圧を検出し、いずれかの、あるいは全ての電池が満充電されたかどうかを検出する。
[n=3、4のステップ]
電池の満充電が検出されると電池の充電を終了する。数分経過後、充電を停止し電流を停止した状態において、各々の電池の開放電圧を測定して、その電圧値を記憶する。
[n=5ないし7のステップ]
各々の電池の電圧を、前回記憶した各々の電池の電圧と比較し、各電池の電圧値が、記憶している電圧値よりも設定範囲以上に変化したかどうかを判定する。いずれかの電池の電圧が設定範囲以上に変化していると、電池が交換されたと判定して、改ざん信号を出力する。全ての電池の電圧が設定範囲以上に変化していないときは、電池が交換されていないと判定する。
[n=1、2のステップ]
充電される電池の充電電圧を検出し、電池が満充電されたかどうかを検出する。
[n=3、4のステップ]
電池の満充電が検出されると、放電容量の演算を開始する。電池の放電容量は、電池の放電電圧と放電電流を積算して演算される。電池の放電容量は、電池が完全に放電されるまで積算して演算される。ただ、電池の放電容量は、電池電圧が所定の最低電圧に低下するまで積算して演算することもできる。
[n=5ないし7のステップ]
演算された電池の放電容量を、前回記憶した電池の放電容量と比較し、電池の容量が、記憶している電池の容量よりも設定範囲以上に変化したかどうかを判定する。電池の容量が設定範囲以上に変化していると、電池が交換されたと判定して、改ざん信号を出力する。電池の容量が設定範囲以上に変化していないときは、電池が交換されていないと判定する。
[n=1のステップ]
制御回路がシャットダウンされて非動作状態にあるパック電池が電子機器に接続される。パック電池は、電子機器から電力が供給されて、制御回路97が再起動して動作状態となる。図のパック電池は、電子機器に接続された状態で電子機器側から制御回路97に電力を供給する回路を備える。
[n=2のステップ]
このステップでは、本実施例の検出機能の前提条件である検出条件を満たしているかどうかを判定する。このような検出条件は、以下の条件のうち、1つでも条件があえば本実施例の改ざん検出処理を行う。
(1) サイクル数が所定回数(例えば、100回)以上であること。
(2) 電池容量が、初期容量又は公称容量より少なく(例えば、半分以下)なっていること
。
(3) パック電池の使用を開始してから、所定期間(例えば、1年)以上が経過している
こと。(このような所定期間は、制御回路に内蔵されるタイマーで計測されるが、制御回路がシャットダウンしている間は、計測時間から除外される)
このような前提条件を付加するのは、電池交換は、電池が新品の間は交換されることはないと考えるからである。以上の前提条件の全てを満たさないときは、後述するn=6のステップに進む。なお、このステップは省略することもできる。
制御回路97が非動作状態となる前に、電池電圧が記憶部に記憶されたかどうかを判定する。パック電池は、電池容量が低下して、制御回路97が正常にシャットダウンされた場合は、記憶部である不揮発メモリー内の“電圧値記録領域”にシャットダウン時の電池電圧が記憶されている。シャットダウン時に“電圧値記録領域”に記憶される電圧値は、たとえば、最低電池電圧である。したがって、改ざん検出部は、記憶部にシャットダウン時の最低電池電圧が記憶されたかどうかで、正常なシャットダウンであるかどうかを判定する。記憶部にシャットダウン時の最低電池電圧が記憶されたかどうかは、不揮発メモリー内の“電圧値記録領域”が初期値(0xFFFF)であるかどうかで判定される。“電圧値記録領域”が初期値であるなら、記憶部にシャットダウン時の電池電圧が記憶されていないと判定する。このとき、改ざん検出部は、正常なシャットダウンが行われずに、電池が不正に取り外されたと判定してn=7のステップに進む。
“電圧値記録領域”が初期値でない場合は、記憶部にシャットダウン時の最低電池電圧が記憶されて、正常なシャットダウンが行われたと判定して次のステップに進む。
[n=4のステップ]
このステップでは、不揮発メモリー内の“電圧値記録領域”に記憶された電圧値であるシャットダウン時の最低電池電圧Vshutが、所定の範囲内かどうかを判定する。このステップでは、たとえば、シャットダウン時の最低電池電圧Vshutが、1.3Vよりも大きく、4.2Vよりも小さいと、電池の電圧として正常であると判定する。シャットダウン時の最低電池電圧Vshutが、所定の範囲内のとき、正常であると判定して次のステップに進む。シャットダウン時の最低電池電圧Vshutが、所定の範囲外であるなら、電池電圧としては通常の値でないとして、すなわち電池が交換されたと判定してn=7のステップに進む。
[n=5のステップ]
再起動した制御回路97が、複数の電池91の各電池電圧を測定して、電池電圧が最低である電池を検出し、この最低電池電圧と、不揮発メモリー内の“電圧値記録領域”に記憶された電圧値(シャットダウン時の最低電池電圧Vshut)とを比較する。制御回路97が復帰後に検出した最低電池電圧が、記憶された電圧値Vshutより大きければ、電池が交換されたとしてn=7のステップに進む。復帰後の最低電池電圧が、記憶された電圧値Vshut以下のとき、正常であると判定して次のステップに進む。
[n=6のステップ]
このステップにおいて、記憶部の不揮発メモリー内の“電圧値記録領域”の値をクリアして初期値とし、通常のパック電池の動作、充電、放電等を開始する。
[n=7のステップ]
改ざん検出部96は、不正に電池が外され、あるいは電池が交換されたと判定して、改ざん信号を出力する。
図13のフロー及び上記説明のステップ3において、n=3をNoとして、n=7のステップに進むとき、以下に説明するように、電池が不正に取り外されることがなくても、誤って、電池が不正に取り外されたと判定することがある。
例えば、ノイズを含めて短い時間の一時的な電力停止(=瞬断)等においては、制御回路97が正常でなく異常に停止(=シャットダウン)されることになり、記憶部である不揮発メモリー内の“電圧値記録領域”にシャットダウン時の電池電圧が記憶されることなく、シャットダウンされることになる。フロー図13の実施例において、このような場合、改ざん検出部は、正常なシャットダウンが行われずに、電池が不正に取り外されたと判定してn=7のステップに進む問題がある。
制御回路97のマイコンである制御部103においては、プログラム実行時に使用するメモリーとしては、一般にマイコンに内蔵されているメインメモリ (main memory)である主記憶装置 として、揮発性メモリーであるDRAM又はSRAMが利用され、DRAM、SRAMは電源が落ちると内容を保持できなくなってしまい、次回起動時にはRAMの内容は不定でランダムな値になる。しかしながら、RAMの内容を保持するためのバックアップ機能が搭載されたマイコンでは、RAMの内容を保持しておくために電力をバックアップするコンデンサが接続されており、電源が瞬断したとしてもRAMの内容が直ぐに失われてしまうことはない。
制御部103は、内蔵するRAMの特定の領域(=瞬断判定領域)を備えて、起動した後、RAMにおいて、例えば16byte=128bitの瞬断判定領域をオール0に初期化する。
このような実施例においては、制御回路97が、起動した後に初期化するメインメモリー内の特定の領域を備え、非動作状態から起動したとき、特定の領域が初期化状態を維持しているなら、一時的な電力停止であって、電池91が交換されていないと判定することができる。よって、一時的な電力停止による非動作状態、起動を、誤って、電池91が交換されたと判断することがない。つまり、このようなメインメモリの特定の領域の内容が、電池91の電気特性を反映し、電気特性の変化を表している。
具体的には、 制御部103は、シャットダウンからの起動時に、瞬断判定領域をオール0に初期化する前に、RAMの瞬断判定領域の保存内容を確認する。このとき、前回の起動後においてオール0に初期化されていたRAMが、瞬断が発生し、この後の再起動においては、この16byteのRAMの内容は、上述のバックアップ機能により、ほとんどのbitが0に維持されていることになる(初期化状態を維持しており、1になっているbitは少ない)。一方、電池を不正に取り外された場合を含めて長時間停止後の起 動の場合は、RAMのバックアップ内容保持用コンデンサの電荷は完全に抜けてしまい、RAMの内容はバックアップされていないので、RAMのデータ保存特性として、bitのデータ内容が完全にランダムとなり平均的には0のbitと1のbitの個数が半分づつになっている傾向がある。
従って、起動時に、RAMのの瞬断判定領域の保存内容において、128bitにおいて、1になっているbitの数を数えて、所定数である例えば30個以上ある場合は長時間停止後の起動だと判断し、30個未満の場合は瞬断による停止後の起動だと判断できる。
ステップ3において、“電圧値記録領域”が初期値でない場合は、記憶部にシャットダウン時の最低電池電圧が記憶されて、正常なシャットダウンが行われたと判定して次のステップ4に進む。一方、“電圧値記録領域”が初期値であるなら、記憶部にシャットダウン時の電池電圧が記憶されていないと判定する。そして、次に、ステップ10において、以下のように判定する。
RAMの瞬断判定領域の保存内容を確認し、128bitの中で、1になっているbitの数が、所定数(例えば、30個)以上あるかどうかを判定する。所定数以上のときは、YESとして、電池を不正に取り外されて、長時間停止後の起動であるとして、ステップ7に進む。一方、所定数未満のときは、NOとして、瞬断による停止であり不正に電池が取り外されていないと判断して、ステップ6に進む。ステップ6の後は、ステップ11にて、RAMの瞬断判定領域をゼロとして、初期値化する。
92…電流遮断素子
93…スイッチング素子
94…スイッチング素子
95…ヒューズ
96…改ざん検出部
97…制御回路
98…加熱抵抗
99…スイッチング素子
100…出力端子
101…電流検出抵抗
102…温度センサー
103…制御部
104…外部端子
105…マルチプレクサ
106…A/Dコンバータ
Claims (12)
- 電池(91)と直列に接続している電流遮断素子(92)と、電池(91)の電気特性の変化から電池(91)の交換を検出して改ざん信号を出力する制御回路(97)とを備えるパック電池。
- 電池(91)と直列に接続している電流遮断素子(92)と、電池(91)の電気特性の変化から電池(91)の交換を検出して電流遮断素子(92)をオフにする制御回路(97)とを備えるパック電池。
- 電流遮断素子(92)が、ヒューズ(95)と、電池(91)の充電を素子するスイッチング素子(93)と、電池(91)の放電を素子するスイッチング素子(94)のいずれかである請求項1または2に記載されるパック電池。
- パック電池が複数の電池(91)を内蔵しており、制御回路(97)が各々の電池(91)の電気特性を検出し、各々の電池(91)の電気特性の変化から電池(91)の交換を判定する請求項1または2に記載されるパック電池。
- 制御回路(97)が、各々の電池(91)の放電電圧を検出し、各々の電池(91)の放電電圧の変化、又は放電電圧の順番から電池(91)の交換を検出する請求項4に記載されるパック電池。
- 制御回路(97)が、各々の電池(91)の充電電圧を検出し、各々の電池(91)の充電電圧の変化、又は充電電圧の順番から電池(91)の交換を検出する請求項4に記載されるパック電池。
- 制御回路(97)が、各々の電池(91)の満充電後の放電電圧を検出し、各々の電池(91)の放電電圧の変化又は順番から電池(91)の交換を判定する請求項4に記載されるパック電池。
- 制御回路(97)が電池(91)の容量を検出し、容量の変化から電池(91)の交換を検出する請求項1または2に記載されるパック電池。
- 制御回路(97)が、非動作状態となる前の電池電圧を記憶する記憶部を備え、この記憶部に記憶される電圧値から電池(91)の交換を検出する請求項1または2に記載されるパック電池。
- 制御回路(97)が、記憶部に電池電圧を記憶することなく非動作状態となると、電池(91)が交換されたと判定する請求項9に記載されるパック電池。
- 制御回路(97)が、非動作状態となる前に記憶部に記憶した電圧値と、動作状態に復帰した後の電池電圧とを比較し、復帰後の電池電圧が記憶部に記憶される電圧値よりも大きい場合に、電池(91)が交換されたと判定する請求項9に記載されるパック電池。
- 制御回路(97)が、起動した後に初期化するメインメモリー内の特定の領域を備え、非動作状態から起動したとき、特定の領域が初期化状態を維持しているなら、一時的な電力停止であって、電池(91)が交換されていないと判定する請求項1または2に記載されるパック電池。
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