JP2009064741A - 電池パックおよびコネクタ、並びに、接続状態検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器との物理的な接続状態を確実に検出する。
【解決手段】電池パック１と電子機器５０とが接続された場合には、クロック端子１６および状態検出端子１８がクロック端子５３によって接続され、クロック端子１６からの信号が状態検出端子１８に入力されるため、２つの信号が一致する。一方、電池パック１と電子機器５０とが接続されていない場合、状態検出端子１８は、オープン状態であるため、状態検出端子１８は、「不定」の状態となる。すなわち、クロック端子１６からの信号が状態検出端子１８に入力されないため、２つの信号は、必ずしも一致しない。したがって、状態検出端子１８およびクロック端子１６の信号が一致した場合には、電池パック１および電子機器５０が物理的に接続されていると判断し、２つの信号が一致しない場合には、電池パック１および電子機器５０が物理的に接続されていないと判断する。
【選択図】図３

Description

この発明は、二次電池の電池パックおよび電池パックと外部の電子機器とを接続するコネクタ、並びに、電子機器との接続状態検出方法に関する。

近年、ノート型ＰＣ（Personal Computer）や携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯型電子機器では、その電源としてリチウムイオン二次電池などを用いた電池パックが広く使用されている。このような電池パックは、通常、通信端子を有し、電子機器に接続された際に、電子機器に対して二次電池の残容量などの各種情報を通信端子を用いて送信するようにしている。

最近では、安全性の観点から、電子機器に接続された際に通信を行う電池パックにおいて、電子機器との接続状態を判断し、各種制御を行うことが提案されている。例えば、電池パックは、電子機器との接続状態を判断し、電池パックが電子機器から取り外されていると判断した場合には、電池パック内部の電池セルとコネクタ端子の間に設けられた放電スイッチをＯＦＦとし、放電を禁止する。

こうすることにより、電池パックが電子機器から取り外されている状態で、電池パックの正極端子および負極端子が誤って短絡された場合に、電池セルが短絡してしまうのを防止することができるようになっている。

電池パックおよび電子機器の接続状態を判断する方法としては、例えば、電池パックおよび電子機器の間の通信状態に基づき接続状態を判断する方法が提案されている。下記の特許文献１には、電池パックが電子機器との接続状態を通信の有無で判断し、その結果に応じて電池パックの充放電スイッチである充放電ＦＥＴを制御する技術が記載されている。

特開２００７−６６７４８号公報

従来の電池パック１０１は、図７に示すように、複数の電池セルを直列および／または並列接続、例えば２個の電池セル１１１ａおよび１１１ｂが直列に接続された組電池１０２、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）１０３、スイッチ回路１０５、電流検出抵抗１０６およびコネクタ１０７を備える。電池パック１０１は、コネクタ１０７を電子機器１５０のコネクタ１５５と接続することにより、正極端子１１４および負極端子１１５がそれぞれ外部の電子機器１５０の正極端子１５１および負極端子１５２に接続され、組電池１０２に対する充放電が行われる。

ＭＰＵ１０３は、電池セル１１１ａおよび１１１ｂの電圧を所定時間毎に測定するとともに、電流検出抵抗１０４を流れる電流の大きさおよび向きを所定時間毎に測定し、測定した電圧値および電流値に基づきスイッチ回路１０５を制御する。いずれかの電池セルの電圧が過充電検出電圧になったときや、いずれかの電池セルの電圧が過放電検出電圧以下になったときに、スイッチ回路１０５に設けられた充放電ＦＥＴ（Field Effect Transistor）をＯＦＦすることにより過充電や過放電を防止する。

また、ＭＰＵ１０３は、クロック端子１１６およびデータ端子１１７を備え、それぞれの端子がコネクタ１０７に接続されている。電池パック１０１のコネクタ１０７と電子機器１５０のコネクタ１５５とが接続されると、クロック端子１１６が電子機器１５０のクロック端子１５３と接続され、データ端子１１７が電子機器１５０のデータ端子１５４と接続され、電子機器１５０との通信を行うことができるようになっている。

電池パック１０１のコネクタ１０７は、図８に示すように、例えばメス型コネクタであり、正極端子１１４、負極端子１１５、クロック端子１１６およびデータ端子１１７が設けられている。また、電子機器１５０のコネクタ１５５は、例えばオス型コネクタであり、正極端子１５１、負極端子１５２、クロック端子１５３およびデータ端子１５４が設けられている。

コネクタ１０７およびコネクタ１５５は、電池パック１０１および電子機器１５０が接続された際に、互いに嵌合することにより、コネクタ１０７側の正極端子１１４、負極端子１１５、クロック端子１１６およびデータ端子１１７が、コネクタ１５５側の正極端子１５１、負極端子１５２、クロック端子１５３およびデータ端子１５４とそれぞれ接続される。

従来の電池パック１０１における接続状態検出処理の流れの一例について、図９に示すフローチャートを参照して、概略的に説明する。なお、特別な記載がない限り、以下の処理は、ＭＰＵ１０３の制御の下で行われるものとする。

ステップＳ１０１において、クロック端子１１６およびデータ端子１１７を用いて、電子機器１５０との通信が行われ、ステップＳ１０２において、電子機器１５０との通信が行われているか否かが判断される。電子機器１５０との通信が行われていないと判断された場合には、処理がステップＳ１０３に移行する。

ステップＳ１０３では、所定時間経過したか否かが判断される。所定時間経過したと判断された場合には、処理がステップＳ１０４に移行する。一方、所定時間経過していないと判断された場合には、処理がステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０４では、電池パック１０１と電子機器１５０とが接続されていないと判断し、一連の処理が終了する。このとき、例えばスイッチ回路１０５を制御して充放電ＦＥＴをＯＦＦとすることにより、充放電を禁止するようにしてもよい。

一方、ステップＳ１０２において、電子機器１５０との通信が行われていると判断された場合には、処理がステップＳ１０５に移行し、ステップＳ１０５において、電池パック１０１と電子機器１５０とが接続されていると判断し、一連の処理が終了する。

このように、従来の電池パックでは、電子機器との通信状態に基づき電子機器と接続されているか否かを検出するようにしている。

また、接続状態を検出する別の方法として、例えば下記の特許文献２に示すように、電子機器がコネクタの端子間のオープン・ショート状態を検出することにより、コネクタに対するケーブルの接続状態および接続された機器の種別を判定する方法が提案されている。

特開２００６−１３５７８４号公報

上述の特許文献１では、電池パックと電子機器との接続状態を通信状態のみで判断するようにしている。しかしながら、例えば、電池パックが接続された状態で電子機器の電源がＯＦＦとなっている場合、電池パックは、電子機器との通信を行うことができない。そのため、電池パックは、電子機器と分離されていると判断してしまう。したがって、このような場合、実際に電池パックと電子機器とが物理的に分離されているか否かを判断することができないという問題点があった。

このような問題を解決する方法としては、例えば、物理的に放電禁止とするためのスイッチを電池パックに設ける方法や、接続状態を確認するための端子を電子機器側と電池パック側にそれぞれ設けることによって接続状態を検出する方法が考えられる。

例えば、接続状態を確認するための端子を電池パックおよび電子機器に新たに設ける場合は、図１０に示すように、電池パック１０１´に状態検出端子１１８を設け、電子機器１５０´に接地端子１５６を設ける。また、状態検出端子１１８には、プルアップ抵抗１１９が接続されている。

電池パック１０１´および電子機器１５０´が接続された場合には、電池パック１０１´のコネクタ１０７´および電子機器１５０´のコネクタ１５５´が接続され、状態検出端子１１８および接地端子１５６が接続される。この場合において、状態検出端子１１８は、接地端子１５６により接地されるため、状態検出端子１１８には、“Ｌ（ロー）”である信号が入力されることになる。

一方、電池パック１０１´および電子機器１５０´が接続されていない場合には、状態検出端子１１８は、オープン状態となるが、プルアップ抵抗１１９を用いてプルアップされている。そのため、状態検出端子１１８には、“Ｈ（ハイ）”である信号が入力される。

したがって、状態検出端子１１８に入力された信号が“Ｌ”である信号の場合には、電池パック１０１´および電子機器１５０´が物理的に接続されていると判断し、状態検出端子１１８に入力された信号が“Ｈ”である信号の場合には、電池パック１０１´および電子機器１５０´が物理的に接続されていないと判断することができる。

しかしながら、上述のように接続状態を確認するための端子を電池パックおよび電子機器にそれぞれ設ける方法や、新たにスイッチ機構を設ける方法では、従来の電池パックに対して新たに回路を追加する必要がある。そのため、コストが増加してしまうという問題や、電池パックおよび電子機器を小型化することが困難であるという問題点がある。

また、この場合には、電池パックおよび電子機器に対して新たに端子を設ける必要があるため、従来の電池パックおよび電子機器との互換性が失われてしまう。

一方、特許文献２に記載の技術を電池パックに適用した場合、電池パックおよび電子機器の電極端子間の状態を検出し、電極端子間がオープン状態となった際に、電池パックが電子機器と分離されたと判断し、充放電禁止とする。しかしながら、電極端子間がオープン状態となった場合、電池パックが電子機器から取り外されたことによってオープン状態となっているのか、または、電池パックが電子機器に接続されているが電子機器に対して電力供給が行われていないためにオープン状態になっているのかを判断することができないという問題点があった。

したがって、この発明の目的は、電子機器との物理的な接続状態を確実に検出することができる電池パックおよび電子機器と接続するコネクタ、並びに、電子機器との接続状態検出方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、第１の発明は、外部の電子機器と接続され、二次電池の充放電を行う電池パックにおいて、
外部の電子機器と通信を行うための通信端子と、外部の電子機器との接続状態を検出するための状態検出端子とを有し、通信端子および状態検出端子の信号に基づき外部の電子機器との接続状態を検出する制御部と、
通信端子および状態検出端子が接続され、外部の電子機器が接続された場合に、通信端子および状態検出端子が外部の電子機器に設けられた通信端子と接触することによって導通するコネクタと
を備え、
制御部は、
通信端子から出力された信号と状態検出端子に入力された信号とが一致した場合には、外部の電子機器が接続されていると判断し、
通信端子から出力された信号と状態検出端子に入力された信号とが一致しない場合には、外部の電子機器が接続されていないと判断する
ことを特徴とする電池パックである。

また、第２の発明は、外部の電子機器と接続され、充放電を行う二次電池の電池パックにおいて、
プルアップ抵抗によりプルアップされ、外部の電子機器との接続状態を検出するための状態検出端子を有し、状態検出端子の信号に基づき外部の電子機器との接続状態を検出する制御部と、
電池パックの負極端子および状態検出端子が接続され、外部の電子機器が接続された場合に、負極端子および状態検出端子が外部の電子機器に設けられた負極端子と接触することによって導通するコネクタと
を備え、
制御部は、
状態検出端子に入力された信号がローの信号である場合には、外部の電子機器が接続されていると判断し、
状態検出端子に入力された信号がハイの信号である場合には、外部の電子機器が接続されていないと判断する
ことを特徴とする電池パックである。

また、第３の発明は、複数の端子を備え、外部の電子機器と接続されるコネクタにおいて、
外部の電子機器が接続された場合に、複数の端子のうち少なくとも２つの端子が外部の電子機器に設けられた端子と接触することによって導通する
ことを特徴とするコネクタである。

また、第４の発明は、複数の端子を備え、外部の電子機器が接続された場合に、複数の端子のうち少なくとも２つの端子が外部の電子機器に設けられた端子と接触することによって導通するコネクタに、外部の電子機器と通信を行うための通信端子と、外部の電子機器との接続状態を検出するための状態検出端子とが接続され、
通信端子および状態検出端子の信号に基づき外部の電子機器が接続されているか否かを検出し、通信端子から出力された信号と状態検出端子に入力された信号とが一致した場合には、外部の電子機器が接続されていると判断し、通信端子から出力された信号と状態検出端子に入力された信号とが一致しない場合には、外部の電子機器が接続されていないと判断する
ことを特徴とする接続状態検出方法である。

また、第５の発明は、複数の端子を備え、外部の電子機器が接続された場合に、複数の端子のうち少なくとも２つの端子が外部の電子機器に設けられた端子と接触することによって導通するコネクタに、電池パックの負極端子と、プルアップ抵抗によりプルアップされ外部の電子機器との接続状態を検出するための状態検出端子とが接続され、
状態検出端子の信号に基づき外部の電子機器が接続されているか否かを検出し、状態検出端子に入力された信号がローの信号である場合には、外部の電子機器が接続されていると判断し、状態検出端子に入力された信号がハイの信号である場合には、外部の電子機器が接続されていないと判断する
ことを特徴とする接続状態検出方法である。

上述したように、第１および第４の発明では、複数の端子を備え、外部の電子機器が接続された場合に、複数の端子のうち少なくとも２つの端子が外部の電子機器に設けられた端子と接触することによって導通するコネクタに、外部の電子機器と通信を行うための通信端子と、外部の電子機器との接続状態を検出するための状態検出端子とが接続され、通信端子および状態検出端子の信号に基づき外部の電子機器が接続されているか否かを検出するようにしているため、外部の電子機器との物理的な接続状態を確実に検出することができる。

また、第２および第５の発明では、複数の端子を備え、外部の電子機器が接続された場合に、複数の端子のうち少なくとも２つの端子が外部の電子機器に設けられた端子と接触することによって導通するコネクタに、二次電池の負極端子と、プルアップ抵抗によりプルアップされ外部の電子機器との接続状態を検出するための状態検出端子とが接続され、状態検出端子の信号に基づき外部の電子機器が接続されているか否かを検出するようにしているため、外部の電子機器との物理的な接続状態を確実に検出することができる。

また、第３の発明では、複数の端子を備え、外部の電子機器と接続されるコネクタにおいて、外部の電子機器が接続された場合に、複数の端子のうち少なくとも２つの端子が外部の電子機器に設けられた端子と接触することによって導通するようにしているため、２つの端子の信号に基づき、電子機器が接続されているか否かを判断することができる。

この発明は、外部の電子機器が接続された際に、通信端子および状態検出端子が導通するため、通信端子および状態検出端子の信号に基づいて電子機器と物理的に接続されているか否かを確実に判断することができるという効果がある。

また、この発明は、外部の電子機器が接続された際に、負極端子、およびプルアップされた状態検出端子とが導通するため、状態検出端子の信号に基づいて電子機器と物理的に接続されているか否かを確実に判断することができるという効果がある。

以下、この発明の実施の一形態について、図面を参照して説明する。この発明の実施の一形態による電池パック１は、図１に示すように、組電池２、制御部としてのＭＰＵ（Micro Processing Unit）３、電流検出抵抗４、スイッチ回路５、レギュレータ６およびコネクタ７を備える。電池パック１は、コネクタ７を電子機器５０のコネクタ５５と接続することにより、正極端子１４および負極端子１５がそれぞれ外部の電子機器５０の正極端子５１および負極端子５２に接続され、組電池２に対する充放電が行われる。

組電池２は、リチウムイオン二次電池等の二次電池であり、複数の電池セルを直列および／または並列接続した組電池である。この例では、２個の電池セル１１ａおよび１１ｂ（以下、特に区別する必要がない場合には、単に電池セル１１と適宜称する）が直列に接続された場合について説明する。

ＭＰＵ３は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）に予め格納されたプログラムに従い、図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）をワークメモリとして各部を制御する。ＭＰＵ３は、電池セル１１ａおよび１１ｂの電圧を所定時間毎に測定するとともに、電流検出抵抗４を流れる電流の大きさおよび向きを所定時間毎に測定する。

そして、ＭＰＵ３は、測定した電圧値および電流値に基づきスイッチ回路５を制御する。いずれかの電池セルの電圧が過充電検出電圧になったときや、いずれかの電池セルの電圧が過放電検出電圧以下になったときに、スイッチ回路５をＯＦＦすることにより過充電や過放電を防止する。ここで、リチウムイオン電池の場合、電池セル１個につき過充電検出電圧が例えば４．２５Ｖ±０．０５Ｖと定められ、過放電検出電圧が２．５Ｖ±０．１Ｖと定められる。なお、スイッチ回路５の詳細については後述する。

また、ＭＰＵ３は、通信端子としてのクロック端子１６およびデータ端子１７と、状態検出端子１８とを備え、それぞれの端子がコネクタ７に接続されている。電池パック１のコネクタ７と電子機器５０のコネクタ５５とが接続されると、クロック端子１６およびデータ端子１７がそれぞれ電子機器５０のクロック端子５３およびデータ端子５４と接続され、電子機器５０との通信を行うことができるようになっている。電池パック１と電子機器５０との通信の際に用いられる通信方式としては、例えばＳＭＢｕｓ（System Management Bus）を用いることができる。

状態検出端子１８は、電池パック１のコネクタ７と電子機器５０のコネクタ５５とが接続された際に、電子機器５０のクロック端子５３と接続され、電子機器５０のクロック端子５３を介してクロック端子１６と接続される。そして、状態検出端子１８には、クロック端子１６から出力された信号が電子機器５０のクロック端子５３を介して入力される。

ＭＰＵ３は、クロック端子１６から出力された信号と、状態検出端子１８に入力された信号とが一致した場合に、電池パック１が電子機器５０に接続されていると判断するようになっている。なお、電子機器５０との接続状態検出方法の詳細については、後述する。

レギュレータ６は、組電池２から供給される電圧を所定の電圧に変換することによってＭＰＵ３の電源電圧を生成し、ＭＰＵ３に供給する。

スイッチ回路５は、充電制御ＦＥＴ（Field Effect Transistor）１２ａ、放電制御ＦＥＴ１２ｂ、寄生ダイオード１３ａおよび１３ｂを備え、ＭＰＵ３によって制御される。充電制御ＦＥＴ１２ａは、電池電圧が過充電検出電圧となった場合にＯＦＦとなり、組電池２の電流経路に充電電流が流れないように、ＭＰＵ３によって制御される。なお、充電制御ＦＥＴ１２ａのＯＦＦ後は、寄生ダイオード１３ａを介することによって放電のみが可能となる。放電制御ＦＥＴ１２ｂは、電池電圧が過放電検出電圧となった場合にＯＦＦとなり、組電池２の電流経路に放電電流が流れないように、ＭＰＵ３によって制御される。なお、放電制御ＦＥＴ１２ｂのＯＦＦ後は、寄生ダイオード１３ｂを介することによって充電のみが可能となる。

電池パック１のコネクタ７は、図２Ａに示すように、例えばメス型コネクタであり、正極端子１４、負極端子１５、クロック端子１６、データ端子１７および状態検出端子１８が設けられている。それぞれの端子は、例えば、金属などの導電性部材が折り曲げられるようにして接触部が形成されている。また、クロック端子１６および状態検出端子１８は、互いに接触しないように、対向する位置に設けられている。電子機器５０のコネクタ５５は、例えばオス型コネクタであり、正極端子５１、負極端子５２、クロック端子５３およびデータ端子５４が設けられている。

コネクタ７およびコネクタ５５は、図２Ｂに示すように、電池パック１および電子機器５０が接続された際に、互いに嵌合することにより、コネクタ７側の正極端子１４、負極端子１５およびデータ端子１７が、コネクタ５５側の正極端子５１、負極端子５２およびデータ端子５４とそれぞれ接触するとともに、コネクタ７側のクロック端子１６および状態検出端子１８がコネクタ５５側のクロック端子５３と接触し、電気的に接続される。

コネクタ７側のクロック端子１６および状態検出端子１８は、コネクタ５５側のクロック端子５３と接触することにより、コネクタ７側のクロック端子１６および状態検出端子１８がコネクタ５５側のクロック端子５３を介して電気的に接続され、クロック端子１６から出力された信号が状態検出端子１８に入力されることになる。

コネクタ７およびコネクタ５５が接続された際には、コネクタ７のそれぞれの端子に使用されている導電性部材の弾性によるバネ効果により、コネクタ５５側の端子がコネクタ７側の端子の接触部と外装部材とによって挟み込まれるようになる。このようにして、コネクタ７の端子とコネクタ５５の端子とを確実に接触させることができる。

クロック端子１６および状態検出端子１８は、コネクタ７およびコネクタ５５が接続された際に、コネクタ５５側のクロック端子５３がクロック端子１６および状態検出端子１８の接触部によって挟み込まれるようになる。このようにして、クロック端子１６および状態検出端子１８とクロック端子５３とを確実に接触させることができる。

コネクタ７およびコネクタ５５が接続されていない場合に、クロック端子１６および状態検出端子１８が絶縁され、コネクタ７およびコネクタ５５が接続されている場合に、クロック端子１６および状態検出端子１８がクロック端子５３によって接続されるようにするためには、例えば、図２Ｃに示すように、互いに対向するクロック端子１６および状態検出端子１８の接触部分の寸法ａが、コネクタ５５側のクロック端子５３の幅の寸法ｂよりも小さくなるようにする。また、クロック端子５３の幅の寸法ｂが互いに対向するクロック端子１６および状態検出端子１８の部材間の寸法ｃよりも小さくなるようにする。すなわち、それぞれの寸法の関係が「ａ＜ｂ＜ｃ」となるようにする。

なお、コネクタ７およびコネクタ５５に用いられる端子の形状は、一例であって、これはこの例に限られない。コネクタ７およびコネクタ５５を嵌合させた際に、それぞれの端子が確実に接触するような形状であれば、どのような形状でもよい。

次に、電池パック１および電子機器５０の接続状態検出方法について説明する。この発明の実施の一形態では、コネクタ７に設けられたクロック端子１６から出力された信号と、状態検出端子１８に入力された信号とを比較することにより、電池パック１および電子機器５０が物理的に接続されているか否かを判断するようにしている。

電池パック１および電子機器５０が接続された場合には、電池パック１のコネクタ７および電子機器５０のコネクタ５５が接続され、電池パック１のクロック端子１６および状態検出端子１８が電子機器５０のクロック端子５３によって電気的に接続される。

このとき、例えば、クロック端子１６から“Ｈ（ハイ）”である信号が出力されると、クロック端子１６と状態検出端子１８とが接続されているため、状態検出端子１８には、“Ｈ”である信号が入力される。また、クロック端子１６から“Ｌ（ロー）”である信号が出力されると、状態検出端子１８には、“Ｌ”である信号が入力される。

すなわち、電池パック１および電子機器５０が接続されている場合には、クロック端子１６から出力された信号が状態検出端子１８にそのまま入力されるため、クロック端子１６から出力された信号と状態検出端子１８に入力された信号とが一致する。

一方、電池パック１および電子機器５０が接続されていない場合には、クロック端子１６と状態検出端子１８とが接続されておらず、状態検出端子１８は、オープン状態となっている。そのため、クロック端子１６から出力される信号にかかわらず、状態検出端子１８は、「不定」の状態であり、“Ｈ”または“Ｌ”のいずれかの状態となっている。

例えば、状態検出端子１８の状態が“Ｌ”であるときで、クロック端子１６から“Ｈ”である信号が出力された場合には、クロック端子１６から出力された信号と状態検出端子１８に入力された信号とが一致しないが、クロック端子１６から“Ｌ”である信号が出力された場合には、クロック端子１６から出力された信号と状態検出端子１８に入力された信号とが一致する。

また、状態検出端子１８の状態が“Ｈ”であるときで、クロック端子１６から“Ｈ”である信号が出力された場合には、クロック端子１６から出力された信号と状態検出端子１８に入力された信号とが一致するが、クロック端子１６から“Ｌ”である信号が出力された場合には、クロック端子１６から出力された信号と状態検出端子１８に入力された信号とが一致しない。

このように、電池パック１および電子機器５０が接続されていない場合には、クロック端子１６から出力された信号と状態検出端子１８に入力された信号とが必ずしも一致しない。そのため、この場合には、クロック端子１６から“Ｈ”である信号と“Ｌ”である信号とを順に出力して、クロック端子１６から出力された信号と状態検出端子１８に入力される信号が一致するか否かを判断する必要がある。

したがって、この発明の実施の一形態では、クロック端子１６から“Ｈ”である信号と“Ｌ”である信号とを順に出力し、状態検出端子１８に入力された信号がクロック端子１６から出力された信号と一致した場合には、電池パック１および電子機器５０が物理的に接続されていると判断し、状態検出端子１８に入力された信号がクロック端子１６から出力された信号と一致しない場合には、電池パック１および電子機器５０が物理的に接続されていないと判断することができる。

この発明の実施の一形態による電池パック１における接続状態検出処理の流れの一例について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。なお、特別な記載がない限り、以下の処理は、ＭＰＵ３の制御の下で行われるものとし、所定周期毎、例えば１秒周期で巡回的に行われるものとする。

ステップＳ１において、クロック端子１６およびデータ端子１７を用いて、電池パック１および電子機器５０の間で通信が行われる。ステップＳ２では、電子機器５０との通信が行われているか否かが判断される。電子機器５０との通信が行われていないと判断された場合には、処理がステップＳ３に移行する。

ステップＳ３では、所定時間経過したか否かが判断される。ＳＭＢｕｓ通信の場合、例えば２秒間通信が行われない場合には、タイムアウトとなり、通信が行われていないと判断する。所定時間経過したと判断された場合には、処理がステップＳ４に移行する。一方、ステップＳ３において、所定時間経過していないと判断された場合には、処理がステップＳ１に戻る。

ステップＳ４では、クロック端子１６から“Ｈ”である信号が出力される。ステップＳ５では、状態検出端子１８に入力された信号が“Ｈ”であるか否かが判断される。状態検出端子１８に入力された信号が“Ｈ”であると判断された場合には、処理がステップＳ６に移行する。

ステップＳ６では、クロック端子１６から“Ｌ”である信号が出力される。ステップＳ７では、状態検出端子１８に入力された信号が“Ｌ”であるか否かが判断される。状態検出端子１８に入力された信号が“Ｌ”でないと判断された場合には、処理がステップＳ８に移行する。

一方、ステップＳ５において、状態検出端子１８に入力された信号が“Ｈ”でないと判断された場合には、処理がステップＳ８に移行する。ステップＳ８では、電池パック１と電子機器５０とが接続されていないと判断し、一連の処理が終了する。なお、このとき、例えば、スイッチ回路５を制御して充放電ＦＥＴをＯＦＦとすることにより充放電を禁止するようにしてもよいし、充電ＦＥＴのみをＯＦＦとして充電を禁止するようにしてもよい。

また、ステップＳ２において電子機器５０との通信が行われていると判断された場合、および、ステップＳ７において状態検出端子１８に入力された信号が“Ｌ”であると判断された場合には、処理がステップＳ９に移行する。ステップＳ９では、電池パック１と電子機器５０とが接続されていると判断し、一連の処理が終了する。

このように、この発明の実施の一形態では、クロック端子１６から出力された信号と、状態検出端子１８に入力された信号とを比較することにより、電池パック１および電子機器５０の物理的な接続状態を検出するようにしているため、接続状態を確実に検出することができる。

また、この発明の実施の一形態では、電池パック１および電子機器５０が物理的に接続されているか否かを検出するようにしているため、電極端子間がオープン状態となった場合であっても、電池パック１が電子機器５０から取り外されたためにオープン状態となっているのか、または、電池パック１が電子機器５０に接続されているが電源の供給がないためにオープン状態になっているのかを確実に判断することができる。

さらに、この発明の実施の一形態では、電池パック１に対して物理的に放電禁止とするためのスイッチ回路などを新たに追加することなく、電池パック１側の端子の構成のみを変更することによって接続状態を確実に検出するようにしているため、電子機器５０側の構成を変更する必要がなく、従来の電池パックおよび電子機器との互換性を保つことができる。

なお、ステップＳ４およびステップＳ６の処理の順序を入れ替え、ステップＳ４において、クロック端子１６から“Ｌ”が出力され、ステップＳ６において、クロック端子１６から“Ｈ”が出力されるようにしてもよい。そして、ステップＳ５において、状態検出端子１８に入力された信号が“Ｌ”であるか否かを判断し、ステップＳ７において、状態検出端子１８に入力された信号が“Ｈ”であるか否かを判断するようにしてもよい。

次に、この発明の実施の一形態の変形例について説明する。この発明の実施の一形態の変形例では、電池パックおよび電子機器を接続した際に、状態検出端子が負極端子と接続されるようにした。そして、状態検出端子に入力された信号の状態に基づき、電池パックおよび電子機器が物理的に接続されているか否かを判断するようにしている。

図４は、この発明の実施の一形態の変形例による電池パック２１の一例の構成を示す。なお、電池パック２１において、上述の実施の一形態と同様の部分については同一の符号を付し、説明を省略する。

コネクタ２７には、状態検出端子２８が設けられ、ＭＰＵ３に接続されている。状態検出端子２８には、プルアップ抵抗２２が接続され、“Ｈ”である信号が入力されるようになっている。状態検出端子２８は、電池パック２１のコネクタ２７と電子機器５０のコネクタ５５とが接続された際に電子機器５０の負極端子５２と接続され、電子機器５０の負極端子５２を介して負極端子１５に接続される。

電池パック２１のコネクタ２７は、図５Ａに示すように、例えばメス型コネクタであり、正極端子１４、負極端子１５、クロック端子１６、データ端子１７および状態検出端子２８が設けられている。それぞれの端子には、上述の実施の一形態と同様に、導電性部材が折り曲げられるようにして接触部が形成されている。また、負極端子１５および状態検出端子１８は、互いに接触しないように、対向する位置に設けられている。電子機器５０のコネクタ５５は、例えばオス型コネクタであり、正極端子５１、負極端子５２、クロック端子５３およびデータ端子５４が設けられている。

コネクタ２７およびコネクタ５５は、図５Ｂに示すように、電池パック２１および電子機器５０が接続された際に、互いに嵌合することにより、コネクタ２７側の正極端子１４、クロック端子１６およびデータ端子１７が、コネクタ５５側の正極端子５１、クロック端子５３およびデータ端子５４とそれぞれ接続されるとともに、コネクタ２７側の負極端子１５および状態検出端子１８がコネクタ５５側の負極端子５２と接続される。

コネクタ２７側の負極端子１５および状態検出端子１８は、コネクタ５５側の負極端子５２と接続されることにより、コネクタ２７側の負極端子１５および状態検出端子１８がコネクタ５５側の負極端子５２を介して電気的に接続され、負極端子１５から出力された信号が状態検出端子１８に入力されることになる。

コネクタ２７およびコネクタ５５が接続された際には、上述の実施の一形態と同様にして、コネクタ５５側の端子がコネクタ２７側の端子の接触部と外装部材とによって挟み込まれるようになる。このようにして、コネクタ２７の端子とコネクタ５５の端子とを確実に接触させることができる。

負極端子１５および状態検出端子１８は、コネクタ２７およびコネクタ５５が接続された際に、コネクタ５５側の負極端子５２が負極端子１５および状態検出端子１８の接触部によって挟み込まれるようになる。このようにして、負極端子１５および状態検出端子１８と負極端子５２とを確実に接触させることができる。

次に、電池パック２１および電子機器５０の接続状態検出方法について説明する。この発明の実施の一形態の変形例では、コネクタ２７に設けられた状態検出端子２８に入力された信号に基づき、電池パック１および電子機器５０が物理的に接続されているか否かを判断するようにしている。

電池パック２１および電子機器５０が接続された場合には、電池パック２１のコネクタ２７および電子機器５０のコネクタ５５が接続され、電池パック２１の状態検出端子２８および負極端子１５が電子機器５０の負極端子５２によって電気的に接続される。この場合、状態検出端子２８は、プルアップ抵抗２２を用いてプルアップされているが、負極端子１５に接続されることによって接地される。そのため、状態検出端子２８には、“Ｌ”である信号が入力されることになる。

一方、電池パック２１および電子機器５０が接続されていない場合、状態検出端子２８は、オープン状態となるが、プルアップ抵抗２２を用いてプルアップされている。そのため、状態検出端子２８には、“Ｈ”である信号が入力される。

したがって、この発明の実施の一形態の変形例では、状態検出端子２８に入力された信号が“Ｌ”である信号の場合には、電池パック２１および電子機器５０が物理的に接続されていると判断し、状態検出端子２８に入力された信号が“Ｈ”である信号の場合には、電池パック２１および電子機器５０が物理的に接続されていないと判断することができる。

この発明の実施の一形態の変形例による電池パック２１における接続状態検出処理の流れの一例について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。なお、特別な記載がない限り、以下の処理は、ＭＰＵ３の制御の下で行われるものとし、所定周期毎、例えば１秒周期で巡回的に行われるものとする。

ステップＳ１１では、状態検出端子２８に入力された信号が“Ｈ”であるか否かが判断される。状態検出端子２８に入力された信号が“Ｈ”であると判断された場合には、処理がステップＳ１２に移行し、ステップＳ１２において、電池パック２１と電子機器５０とが接続されていないと判断する。そして、例えば、スイッチ回路５を制御して充放電ＦＥＴをＯＦＦとすることにより充放電を禁止して一連の処理が終了する。

一方、ステップＳ１１において、状態検出端子２８に入力された信号が“Ｈ”でないと判断された場合には、処理がステップＳ１３に移行し、ステップＳ１３において、電池パック２１と電子機器５０とが接続されていると判断する。そして、一連の処理が終了する。

このように、この発明の実施の一形態の変形例では、状態検出端子２８に入力された信号の状態に応じて電池パック２１および電子機器５０の物理的な接続状態を検出するようにしているため、接続状態を確実に検出することができる。

また、この発明の実施の一形態の変形例では、電池パック２１および電子機器５０が物理的に接続されているか否かを検出するようにしているため、電極端子間がオープン状態となった場合であっても、電池パック２１が電子機器５０から取り外されたためにオープン状態となっているのか、または、電池パック２１が電子機器５０に接続されているが電源の供給がないためにオープン状態になっているのかを確実に判断することができる。

さらに、この発明の実施の一形態の変形例では、電池パック２１に対して物理的に放電禁止とするためのスイッチ回路などを新たに追加することなく、電池パック２１側の端子の構成のみを変更することによって接続状態を確実に検出するようにしているため、電子機器５０側の構成を変更する必要がなく、従来の電池パックおよび電子機器との互換性を保つことができる。

なお、電池パック２１および電子機器５０を接続した際に、負極端子５２の替わりに電子機器５０の正極端子５１を介して状態検出端子２８および正極端子１４が接続されるようにすることもできるが、この場合、状態検出端子２８に入力される信号の電圧が組電池２の電池電圧となり、状態検出端子２８の耐圧を超える電圧が印加されてしまうおそれがあるため、好ましくない。

状態検出端子２８および正極端子１５が接続されるようにした場合には、例えば、新たにレギュレータを設け、状態検出端子２８に入力される信号の電圧を適正な電圧に変換することで、電池パック２１および電子機器５０の接続状態の検出を行うことができるが、コストが増加してしまうとともに、レギュレータを配置するためのスペースが必要となってしまう。

また、組電池２の電池電圧の変動や、充電ＦＥＴがＯＦＦとなった際の寄生ダイオードによる電圧降下などにより、状態検出端子２８に入力される信号の電圧が変動し、安定した電圧を取得することが困難であるため、電池パック２１および電子機器５０の接続状態の検出精度が低下してしまうおそれがある。

したがって、この発明の実施の一形態の変形例では、状態検出端子２８と負極端子１５とを接続して、電池パック２１および電子機器５０の接続状態を検出すると好ましい。

以上、この発明の実施の一形態および実施の一形態の変形例について説明したが、この発明は、上述したこの発明の実施の一形態および実施の一形態の変形例に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、この発明の実施の一形態では、電池パック１および電子機器５０を接続した際に、クロック端子１６と状態検出端子１８とが電子機器５０のクロック端子５３を介して接続する構成としたが、これに限られず、電池パック１および電子機器５０を接続した際に、データ端子１７と状態検出端子１８とが電子機器５０のデータ端子５４を介して接続する構成としてもよい。

このように、データ端子１７から出力された信号と状態検出端子１８に入力された信号とを比較することにより、クロック端子１６から出力された信号と状態検出端子１８に入力された信号とを比較する場合と同様に、電池パック１および電子機器５０が物理的に接続されているか否かを検出することができる。

この発明の実施の一形態による電池パックの一例の構成を示すブロック図である。 コネクタの形状の一例を示す略線図である。 この発明の実施の一形態による状態検出処理の流れを説明するフローチャートである。 この発明の実施の一形態の変形例による電池パックの一例の構成を示すブロック図である。 コネクタの形状の一例を示す略線図である。 この発明の実施の一形態の変形例による状態検出処理の流れを説明するフローチャートである。 従来の電池パックの一例の構成を示すブロック図である。 従来のコネクタの形状の一例を示す略線図である。 従来の電池パックにおける電子機器との接続状態検出処理の流れの一例を示すフローチャートである。 従来の電池パックの一例の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１、２１ 電池パック
２ 組電池
３ ＭＰＵ
５ スイッチ回路
７、２７ コネクタ
１１ａ、１１ｂ 電池セル
１４ 正極端子
１５ 負極端子
１６ クロック端子
１７ データ端子
１８、２８ 状態検出端子
２２ プルアップ抵抗
５０ 電子機器
５１ 正極端子
５２ 負極端子
５３ クロック端子
５４ データ端子
５５ コネクタ

Claims (6)

1. 外部の電子機器と接続され、二次電池の充放電を行う電池パックにおいて、
   上記外部の電子機器と通信を行うための通信端子と、上記外部の電子機器との接続状態を検出するための状態検出端子とを有し、上記通信端子および上記状態検出端子の信号に基づき上記外部の電子機器との接続状態を検出する制御部と、
   上記通信端子および上記状態検出端子が接続され、上記外部の電子機器が接続された場合に、上記通信端子および上記状態検出端子が上記外部の電子機器に設けられた通信端子と接触することによって導通するコネクタと
   を備え、
   上記制御部は、
   上記通信端子から出力された信号と上記状態検出端子に入力された信号とが一致した場合には、上記外部の電子機器が接続されていると判断し、
   上記通信端子から出力された信号と上記状態検出端子に入力された信号とが一致しない場合には、上記外部の電子機器が接続されていないと判断する
   ことを特徴とする電池パック。
2. 外部の電子機器と接続され、充放電を行う二次電池の電池パックにおいて、
   プルアップ抵抗によりプルアップされ、上記外部の電子機器との接続状態を検出するための状態検出端子を有し、該状態検出端子の信号に基づき上記外部の電子機器との接続状態を検出する制御部と、
   上記二次電池の負極端子および上記状態検出端子が接続され、上記外部の電子機器が接続された場合に、上記負極端子および上記状態検出端子が上記外部の電子機器に設けられた負極端子と接触することによって導通するコネクタと
   を備え、
   上記制御部は、
   上記状態検出端子に入力された信号がローの信号である場合には、上記外部の電子機器が接続されていると判断し、
   上記状態検出端子に入力された信号がハイの信号である場合には、上記外部の電子機器が接続されていないと判断する
   ことを特徴とする電池パック。
3. 請求項１または２に記載の電池パックにおいて、
   上記二次電池に対する充放電電流を制御する充放電制御スイッチをさらに備え、
   上記制御部は、
   上記外部の電子機器が接続されていないと判断した場合に、上記充放電制御スイッチをＯＦＦにするように制御する
   ことを特徴とする電池パック。
4. 複数の端子を備え、外部の電子機器と接続されるコネクタにおいて、
   上記外部の電子機器が接続された場合に、上記複数の端子のうち少なくとも２つの端子が上記外部の電子機器に設けられた端子と接触することによって導通する
   ことを特徴とするコネクタ。
5. 複数の端子を備え、外部の電子機器が接続された場合に、上記複数の端子のうち少なくとも２つの端子が上記外部の電子機器に設けられた端子と接触することによって導通するコネクタに、上記外部の電子機器と通信を行うための通信端子と、上記外部の電子機器との接続状態を検出するための状態検出端子とが接続され、
   上記通信端子および上記状態検出端子の信号に基づき上記外部の電子機器が接続されているか否かを検出し、上記通信端子から出力された信号と上記状態検出端子に入力された信号とが一致した場合には、上記外部の電子機器が接続されていると判断し、上記通信端子から出力された信号と上記状態検出端子に入力された信号とが一致しない場合には、上記外部の電子機器が接続されていないと判断する
   ことを特徴とする接続状態検出方法。
6. 複数の端子を備え、外部の電子機器が接続された場合に、上記複数の端子のうち少なくとも２つの端子が上記外部の電子機器に設けられた端子と接触することによって導通するコネクタに、二次電池の負極端子と、プルアップ抵抗によりプルアップされ上記外部の電子機器との接続状態を検出するための状態検出端子とが接続され、
   上記状態検出端子の信号に基づき上記外部の電子機器が接続されているか否かを検出し、上記状態検出端子に入力された信号がローの信号である場合には、上記外部の電子機器が接続されていると判断し、上記状態検出端子に入力された信号がハイの信号である場合には、上記外部の電子機器が接続されていないと判断する
   ことを特徴とする接続状態検出方法。

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