JP2021157980A - パック電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】電極端子が３端子であっても接続先の状態を認識することができるパック電池を提供する。【解決手段】充電器２に接続されることで充電され、負荷３に接続されることにより放電するパック電池１であって、正極端子Ｂ＋、負極端子Ｂ−、及び温度端子ＴＨからなる充放電端子１ａと、正極端子Ｂ＋及び負極端子Ｂ−を介して充放電を行う二次電池１０と、二次電池１０の充放電電流Ｉを測定する電流計測部１１と、温度端子ＴＨに接続されると共に二次電池１０の電池温度Ｔｂａｔを測定するサーミスタ１２と、サーミスタ１２を動作させる印加電圧Ｖａを間欠的に温度端子ＴＨに出力する電圧切替部１４と、印加電圧ＶａのＯＮ期間及びＯＦＦ期間における温度端子ＴＨの電圧、並びに充放電電流Ｉに基づいて、充放電端子１ａの接続状態を認識する制御部１５と、を備えるパック電池１。【選択図】図１

Description

本発明は、パック電池に関する。
充電器に接続されることにより充電され、負荷装置に接続されることにより放電するパック電池が知られている。例えば特許文献１には、充放電を担うプラス端子及びマイナス端子に加え、温度端子を含む３つの電極端子を備えるパック電池が開示されている。このような３端子のパック電池は、内部の二次電池の電池温度を測定するためのサーミスタと電極端子とが接続されるように設けられている。このため、充電器は、パック電池の電極端子が接続された場合に、電極端子に所定の電圧を印加し、サーミスタの抵抗値の変化に基づいて二次電池の電池温度を測定することができ、当該電池温度に応じた充電制御を行うことができる。
ここで、３端子のパック電池を充電するための一般的な充電器は、充電を制御するための制御部を有しないパック電池に対しても、上記のような温度端子を用いた充電器側のみの充電制御を行うことができるため、端子同士が接続可能である限り汎用充電器として使用することができる。
また、特許文献１に開示されたパック電池は、電池電圧及び電池温度により充電状態を制御するための制御回路が設けられ、個々の電池セルの電池電圧に応じてパック電池側においても充電制御を管理できるよう構成されている。
特開２０１０−１１６９８号公報
しかしながら、上記のような充電器は、パック電池に接続されている場合に必ずしも充電制御状態であるとは限らず、例えばリフレッシュ放電が可能なタイプである場合には二次電池を放電させる制御状態である可能性もある。上記のパック電池では、このような場合であっても接続先の状態を認識することができないため、例えば充電器の制御状態に応じて二次電池の保護を行うことができない虞が生じる。また、パック電池は、上記のように電極端子に対して充電器だけでなく負荷が接続される可能性があるものの、上記の従来技術では負荷の接続状態と未接続状態とを識別することができず、更には負荷の制御状態を認識することもできないため、これらの状況に応じて二次電池の保護を行うことができない虞が生じる。
ここで、充電器とパック電池とを接続する電極端子が上記の３端子に加えて更に通信用の端子を備える場合には、双方の制御部同士が状態認識を共有することができる。しかしながら、このような４端子の電極端子を有するパック電池は、通信形式が共通の専用充電器でしか充電できないため、上記のような汎用充電器を使用して充電することができなくなってしまう。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電極端子が３端子であっても接続先の状態を認識することができるパック電池を提供することにある。
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、充電器に接続されることで充電され、負荷に接続されることにより放電するパック電池であって、一対の電源端子、及び温度端子からなる充放電端子と、前記一対の電源端子を介して充放電を行う二次電池と、前記二次電池の充放電電流を測定する電流計測部と、前記温度端子に接続されると共に前記二次電池の電池温度を測定するサーミスタと、前記サーミスタを動作させる印加電圧を間欠的に前記温度端子に出力する電圧切替部と、前記印加電圧のＯＮ期間及びＯＦＦ期間における前記温度端子の電圧、並びに前記充放電電流に基づいて、前記充放電端子の接続状態を認識する制御部と、を備えるパック電池である。
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、上記した本発明の第１の態様において、前記制御部は、前記印加電圧がＯＦＦ期間のときの前記温度端子の電圧から前記電池温度が算出可能であることを条件として、前記充電器の接続を認識する、パック電池である。
＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、上記した本発明の第２の態様において、前記制御部は、前記充電器の接続を認識した場合において、前記充放電電流の向きが充電方向であることを条件として、前記充電器が充電制御状態であることを認識する、パック電池である。
＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、上記した本発明の第２の態様において、前記制御部は、前記充電器の接続を認識した場合において、前記充放電電流の向きが放電方向であることを条件として、前記充電器がリフレッシュ放電制御状態であることを認識する、パック電池である。
＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、上記した本発明の第１乃至４のいずれかの態様において、前記制御部は、前記印加電圧がＯＦＦ期間のときの前記温度端子の電圧から前記二次電池の温度を算出不可能で且つ前記充放電電流が測定されたことを条件として、前記負荷の接続を認識する、パック電池である。
＜本発明の第６の態様＞
本発明の第６の態様は、上記した本発明の第５の態様において、前記制御部は、前記負荷の接続を認識した場合において、前記充放電電流の向きが放電方向であることを条件として、前記負荷が電力消費状態であることを認識する、パック電池である。
＜本発明の第７の態様＞
本発明の第７の態様は、上記した本発明の第５の態様において、前記制御部は、前記負荷の接続を認識した場合において、前記充放電電流の向きが充電方向であることを条件として、前記負荷が回生制御状態であることを認識する、パック電池である。
＜本発明の第８の態様＞
本発明の第８の態様は、上記した本発明の第１乃至７のいずれかの態様において、前記制御部は、前記印加電圧がＯＦＦ期間のときの前記温度端子の電圧から前記電池温度を算出不可能で且つ前記充放電電流が測定されないことを条件として、前記充放電端子の接続がないことを認識する、パック電池である。
＜本発明の第９の態様＞
本発明の第９の態様は、上記した本発明の第１乃至８のいずれかの態様において、前記制御部は、前記印加電圧がＯＮ期間のときの前記温度端子の電圧から前記電池温度を算出不可能であることを条件として、前記サーミスタの測定異常を認識する、パック電池である。
＜本発明の第１０の態様＞
本発明の第１０の態様は、上記した本発明の第１乃至９のいずれかの態様において、前記制御部は、前記印加電圧がＯＮ期間のときの前記温度端子の電圧から算出される前記電池温度が所定の正常温度範囲にないことを条件として、前記二次電池の充放電を禁止する、パック電池である。
本発明によれば、電極端子が３端子であっても接続先の状態を認識することができるパック電池を提供することができる。
パック電池の概略構成を表す構成図である。 温度測定ラインの電圧範囲を模式的に表す図である。 測定用スイッチのＯＮ／ＯＦＦ期間に対する温度測定ラインの電圧、及び温度測定期間の関係を模式的に表すタイミングチャートである。 パック電池及び負荷の接続形態を示す模式図である。 パック電池の制御部が実行する状態認識の制御手順を表すフローチャートである。
以下、図面を参照し、発明の実施形態について詳細に説明する。なお、発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。
図１は、パック電池１の概略構成を表す構成図である。パック電池１は、主要構成として充放電端子１ａ、二次電池１０、電流計測部１１、サーミスタ１２、レギュレータ１３、電圧切替部１４、及び制御部１５を備える。そして、パック電池１は、汎用充電器としての充電器２に接続されることで充電され、後述する負荷３に接続されることにより放電して負荷３に電力を供給する。
充放電端子１ａは、正極端子Ｂ＋、負極端子Ｂ−、及び温度端子ＴＨから構成され、正極端子Ｂ＋及び負極端子Ｂ−からなる一対の電源端子を介してパック電池１の充放電が行われる。また、温度端子ＴＨは、後述するサーミスタ１２に接続され、充電器２から所定の印加電圧Ｖａ（一般的には５Ｖ）が入力されることにより二次電池１０の電池温度Ｔｂａｔに応じた電圧となることで、充電器２に当該電池温度Ｔｂａｔを認識させる。
ここで、充電器２は、充放電端子１ａに接続可能な充電ポート２ａを有する汎用充電器である。充電ポート２ａは、パック電池１と同様に正極端子Ｂ＋、負極端子Ｂ−、及び温度端子ＴＨから構成される。充電器２は、内部の充電制御部２ｂによる制御に基づいて、内部電源Ｖｒｅｇを充電器内抵抗器Ｒｃで降圧することにより形成した印加電圧Ｖａを温度端子ＴＨから出力し、パック電池１の内部における二次電池１０の電池温度Ｔｂａｔを測定する。これにより、充電器２は、電池温度Ｔｂａｔを監視しながら正極端子Ｂ＋及び負極端子Ｂ−を介して二次電池１０を充電することができる。
二次電池１０は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池からなり、本実施形態においては複数の電池セルが直列に接続されてなる組電池として構成されている。二次電池１０は、正極及び負極が充放電端子１ａの正極端子Ｂ＋及び負極端子Ｂ−にそれぞれ導通するよう構成されている。
ここで、二次電池１０の正極は、本実施形態においては、正極端子Ｂ＋から充電用スイッチＳＷｃ、第１ダイオードＤ１、及び第１ヒューズＦ１を介して充電電流Ｉｃが供給される充電経路と、第１ヒューズＦ１、第２ダイオードＤ２、及び放電用スイッチＳＷｄを介して正極端子Ｂ＋へ放電電流Ｉｄを供給する放電経路が構成されている。充電用スイッチＳＷｃ及び放電用スイッチＳＷｄは、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）であり、ゲートが後述する制御部１５により制御されることで、必要に応じて充電及び放電をそれぞれ停止させることができる。
また、二次電池１０の負極は、本実施形態においては、電流計測部１１を介して負極端子Ｂ−に接続されている。電流計測部１１は、第１抵抗器Ｒ１及びオペアンプＯＰからなり、二次電池１０の充放電電流Ｉに伴う第１抵抗器Ｒ１における電圧降下に基づいて、オペアンプＯＰにより充放電電流Ｉが測定される。尚、充放電電流Ｉは、電流の向きにより測定値の符号が異なるため、充電方向であるか放電方向であるかによって充電電流Ｉｃ及び放電電流Ｉｄが判別される。
サーミスタ１２は、一端部が温度端子ＴＨに接続されると共に他端部が接地され、二次電池１０に隣接して設けられる。サーミスタ１２は、一端部に所定の印加電圧Ｖａが入力された場合に、二次電池１０の電池温度Ｔｂａｔに応じて抵抗値が変化するため、そのときの一端部の電圧により二次電池１０の電池温度Ｔｂａｔを表すことができる。本実施形態においては、温度端子ＴＨ及びサーミスタ１２に接続されることにより電圧が共通となる導電路を、温度測定ラインＬＴとして表すこととする。
レギュレータ１３は、パック電池１の制御動作に必要な電力を形成する内部電源である。より具体的には、レギュレータ１３は、充電器２又は二次電池１０から第３ダイオードＤ３及び第２ヒューズＦ２を介して入力される入力電圧Ｖｉｎを降圧し、パック電池１において電力が必要な部分に所定の出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。本実施形態においては、レギュレータ１３は、電圧切替部１４及び制御部１５に出力電圧Ｖｏｕｔを供給する。ここで、レギュレータ１３は、いわゆるリニアレギュレータであってもよく、又はスイッチングレギュレータであってもよい。
電圧切替部１４は、第２抵抗器Ｒ２及び測定用スイッチＳＷｍの直列接続体からなり、レギュレータ１３の出力電圧Ｖｏｕｔから形成される電圧を上記した温度測定ラインＬＴに出力する。測定用スイッチＳＷｍは、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、ドレインが第２抵抗器Ｒ２を介してレギュレータ１３に接続され、ソースが温度測定ラインＬＴに接続されると共に、ゲートが後述する制御部１５に接続されている。
ここで、電圧切替部１４は、サーミスタ１２を動作させるための上記した印加電圧Ｖａと同じ電圧を温度測定ラインＬＴに出力できるよう第２抵抗器Ｒ２の抵抗値が設定され、制御部１５からのＯＮ／ＯＦＦ制御に基づいて当該印加電圧Ｖａを間欠的にサーミスタ１２に出力する。
制御部１５は、例えば公知のマイコン制御回路からなり、電池温度Ｔｂａｔや充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）等の二次電池１０の状態を把握すると共に、詳細を後述するように充放電端子１ａの接続有無等を認識し、状況に応じて二次電池１０の充放電制御を実行するなど、パック電池１の全体を統括管理する。
また、制御部１５は、電源入力端子Ｖｃｃ、パルス出力端子ＰＯＵＴ、温度測定端子ＴＨＩＮ、電流測定端子ＩＩＮ、及び接地端子を備える。これにより制御部１５は、電源入力端子Ｖｃｃにレギュレータ１３の出力電圧Ｖｏｕｔが供給されることで動作し、パルス出力端子ＰＯＵＴにより測定用スイッチＳＷｍのゲートを制御すると共に、温度測定端子ＴＨＩＮ及び電流測定端子ＩＩＮから入力される電圧に基づいて電池温度Ｔｂａｔ及び充放電電流Ｉを算出する。
図２は、温度測定ラインＬＴの電圧範囲を模式的に表す図である。制御部１５は、温度測定端子ＴＨＩＮに入力される電圧に対応する二次電池１０の電池温度Ｔｂａｔを算出する。ただし、制御部１５は、マイコン制御回路のビット数等の制約から、例えば図２における電圧Ｖ１よりも低い電圧、又は電圧Ｖ６よりも高い電圧が温度測定端子ＴＨＩＮに入力されたとしても認識できず、それぞれ電圧Ｖ１及び電圧Ｖ６のそのままの電圧として測定されることになる。つまり、制御部１５は、温度測定ラインＬＴの電圧が電圧Ｖ１から電圧Ｖ６までの範囲で読取可能となる。
また、制御部１５は、温度測定ラインＬＴの電圧が読取可能範囲に含まれる場合に、当該電圧に対応する温度を算出するが、図２における電圧Ｖ１から電圧Ｖ２までの範囲、又は電圧Ｖ５から電圧Ｖ６までの範囲のように、算出された温度が二次電池１０の温度として想定し得ない範囲である場合には、電池温度Ｔｂａｔが算出不可能な範囲であると判断する。つまり、制御部１５は、温度測定ラインＬＴの電圧が電圧Ｖ２から電圧Ｖ５までの範囲で電池温度Ｔｂａｔの温度算出が可能となる。尚、本実施形態における制御部１５は、仮に電池温度Ｔｂａｔが異常に発熱した場合であっても、二次電池１０の実際の温度が測定されている限り、温度算出可能範囲であると判断することとしている。
更に、制御部１５は、温度測定ラインＬＴの電圧が温度算出範囲に含まれる場合に、算出された温度が二次電池１０の動作温度として適正である場合には正常温度範囲であると判断する。
尚、温度測定ラインＬＴの電圧と電池温度Ｔｂａｔとの対応関係によっては、上記の読取可能範囲と温度算出可能範囲とが一致してもよい（Ｖ１＝Ｖ２、Ｖ５＝Ｖ６）。この場合には、温度測定ラインＬＴの電圧が温度算出可能範囲になければ、下限値である電圧Ｖ２（＝Ｖ１）、又は上限値である電圧Ｖ５（＝Ｖ６）が温度測定端子ＴＨＩＮに入力されることになる。
次に、制御部１５が実行する温度測定のタイミングについて説明する。図３は、測定用スイッチＳＷｍのＯＮ／ＯＦＦ期間に対する温度測定ラインＬＴの電圧、及び温度測定期間の関係を模式的に表すタイミングチャートである。ここでは、繰り返しＯＮ／ＯＦＦ制御される測定用スイッチＳＷｍについて、第１期間term１及び第３期間term３がＯＮ期間であり、第２期間term２及び第４期間term４がＯＦＦ期間である。また、温度測定ラインＬＴの電圧は、少なくとも温度算出可能範囲に含まれているものとする。
尚、図３においては、制御部１５は、測定用スイッチＳＷｍのＯＮ期間及びＯＦＦ期間が等間隔で、それぞれの期間において３回ずつ電池温度Ｔｂａｔを算出することとしている。しかし、測定用スイッチＳＷｍの制御間隔、及び電池温度Ｔｂａｔを算出するタイミングは、図３の形態に限定されるものではない。例えば、測定用スイッチＳＷｍについてはＯＮ期間を50msとし、ＯＦＦ期間を950msとしてもよく、また、電池温度Ｔｂａｔの測定についてはＯＮ期間を50msとし、ＯＦＦ期間を225msとする動作周期に設定してもよい。
パック電池１の充放電端子１ａと充電器２の充電ポート２ａとが接続されている場合、温度測定ラインＬＴは、温度端子ＴＨを介して印加電圧Ｖａが定常的に入力されることにより、図３(Ａ)に示すように電池温度Ｔｂａｔに応じた電圧Ｖｂａｔで安定することになる。
このため、制御部１５は、図３(Ｂ)に示すように、測定用スイッチＳＷｍがＯＮ期間であるかＯＦＦ期間であるかを問わず、温度測定ラインＬＴの電圧に基づいて電池温度Ｔｂａｔを測定することができる。
一方、充電器２がパック電池１に接続されていない場合、温度測定ラインＬＴの電圧は、図３(Ｃ)に示すように、測定用スイッチＳＷｍのＯＮ期間である第１期間term１及び第３期間term３において電圧Ｖｂａｔを示し、ＯＦＦ期間である第２期間term２及び第４期間term４において０Ｖ、すなわち温度算出可能範囲から外れた電圧値を示すことになる。
このため、制御部１５は、図３(Ｄ)に示すように、測定用スイッチＳＷｍのＯＦＦ期間においては、温度測定ラインＬＴの電圧に基づいて電池温度Ｔｂａｔを測定することができないことなる。
つまり、制御部１５は、測定用スイッチＳＷｍがＯＦＦ期間のときの温度測定ラインＬＴの電圧に基づいて電池温度Ｔｂａｔが算出できるか否かによって、充電器２がパック電池１に接続されているか否かを認識することができる。
また、制御部１５は、測定用スイッチＳＷｍがＯＮ期間のときの温度測定ラインＬＴの電圧に基づいて電池温度Ｔｂａｔが算出できるか否かを確認し、算出された電池温度Ｔｂａｔが温度算出可能範囲から外れている場合には、サーミスタ１２における測定異常であると認識することができる。これは例えば、サーミスタ１２自体が故障した場合や、二次電池１０からサーミスタ１２が外れた場合等に生じ得る。
続いて、パック電池１に負荷３が接続された場合について説明する。図４は、パック電池１及び負荷３の接続形態を示す模式図である。パック電池１の構成については図１と同一であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
負荷３は、パック電池１の充放電端子１ａに接続可能な電源ポート３ａを有し、電源ポート３ａに備えられる正極端子Ｂ＋及び負極端子Ｂ−が充放電端子１ａの正極端子Ｂ＋及び負極端子Ｂ−にそれぞれ接続されることにより、パック電池１から電力供給を受けることができる。尚、電源ポート３ａは、負荷３が二次電池１０の電池温度Ｔｂａｔを認識することがないため、温度端子ＴＨが設けられていない。
負荷３は、より具体的には、電源ポート３ａが充放電端子１ａに接続された場合に、パック電池１の二次電池１０から上記した放電経路を介して供給される電力により駆動する。また、負荷３は、回生駆動が可能である場合には、正極端子Ｂ＋及び負極端子Ｂ−の間に回生電力を出力することで、上記した充電経路を介して当該回生電力をパック電池１に供給し、二次電池１０を充電することができる。
すなわち、パック電池１は、充電器２が接続される状態、負荷３が接続される状態、及び何も接続されない状態があり、充電器２又は負荷３が接続される場合には、更に充電電流Ｉｃが供給される状態及び放電電流Ｉｄを供給する状態があるため、これらの状態を認識して状態ごとの適切な制御を行う必要が生じる。以下では、パック電池１の状態認識を行う制御手順について説明する。
図５は、パック電池１の制御部１５が実行する状態認識の制御手順を表すフローチャートである。制御部１５は、電源入力端子Ｖｃｃに電力が供給されることにより起動し、二次電池１０に標準的な充放電制御を行うと共に、図５に示す制御手順を開始することにより充放電端子１ａに係る状態認識を行い、認識される状態に応じて適切な充放電制御を行う。尚、制御部１５は、制御手順の実行中において、二次電池１０の電池温度Ｔｂａｔが例えば正常温度範囲外で且つ温度算出可能範囲内である場合など、各種動作異常が確認された場合には、二次電池１０の充放電を禁止すると共に当該制御手順を終了し、例えばユーザにエラー状態を通知してもよい。
制御部１５は、まず、パルス出力端子ＰＯＵＴからの制御信号により測定用スイッチＳＷｍの連続的なＯＮ／ＯＦＦ制御を開始する（ステップＳ１）。これにより、温度測定ラインＬＴには、５Ｖの印加電圧Ｖａが電圧切替部１４から間欠的に出力される。
また、制御部１５は、温度測定端子ＴＨＩＮにより、図３で説明したような温度測定ラインＬＴの電圧測定を開始する（ステップＳ２）。すなわち制御部１５は、ステップＳ２において電圧測定が開始されることにより、起動中における以降の処理では常に二次電池１０の電池温度Ｔｂａｔの算出を試みることになる。
そして、制御部１５は、電圧切替部１４から温度測定ラインＬＴへ出力する印加電圧ＶａがＯＮ期間であるときの温度端子ＴＨの電圧、すなわち温度測定ラインＬＴの電圧により電池温度Ｔｂａｔの算出が可能であるか否かを判定する（ステップＳ３、図３における第１期間term１及び第３期間term３）。
このとき、制御部１５は、温度測定ラインＬＴへ印加電圧Ｖａが出力されているＯＮ期間であるにも拘らず電池温度Ｔｂａｔの算出が不可能である場合には（ステップＳ３でＮｏ）、サーミスタ１２に異常があるものと判断し（ステップＳ４）、充放電制御を停止すると共に当該制御手順を終了する。一方、制御部１５は、印加電圧ＶａのＯＮ期間に電池温度Ｔｂａｔの算出が可能である場合には（ステップＳ３でＹｅｓ）、サーミスタ１２における温度測定には異常ないものとして当該制御手順を継続する。
次に、制御部１５は、電圧切替部１４からの印加電圧ＶａがＯＦＦ期間であるときの温度端子ＴＨの電圧、すなわち温度測定ラインＬＴの電圧により電池温度Ｔｂａｔの算出が可能であるか否かを判定する（ステップＳ５、図３における第２期間term２及び第４期間term４）。
このとき、制御部１５は、電池温度Ｔｂａｔの算出が可能である場合には（ステップＳ５でＹｅｓ）、充電器２から温度端子ＴＨを介して温度測定ラインＬＴに印加電圧Ｖａが印加されているものと判断することができる。すなわち、制御部１５は、電圧切替部１４からの印加電圧ＶａがＯＦＦ期間のときの温度端子ＴＨの電圧から電池温度Ｔｂａｔの算出が可能であることを条件として、充電器２の接続状態を認識する。
そして、制御部１５は、電流測定端子ＩＩＮから入力される電圧に基づいて充放電電流Ｉの向きを判定し（ステップＳ６）、充放電電流Ｉが充電電流Ｉｃである場合には（ステップＳ６でＹｅｓ）、充電器２の接続状態で且つ充電器２が充電制御状態であることを認識することができる（ステップＳ７）。
また、制御部１５は、充放電電流Ｉが放電電流Ｉｄである場合には（ステップＳ６でＮｏ）、充電器２の接続状態で且つ充電器２がリフレッシュ放電制御状態であることを認識することができる（ステップＳ８）。すなわち、制御部１５は、充電器２にリフレッシュ放電の機能が備わっている場合であっても、当該リフレッシュ放電制御状態を認識することができる。
一方、ステップＳ５においてＮｏと判定された場合には、制御部１５は、少なくとも充電器２が接続されていないこと判断し、次に電流測定端子ＩＩＮから入力される電圧に基づいて充放電電流Ｉが放電電流Ｉｄであるか否かを判定する（ステップＳ９）。
そして、制御部１５は、充放電電流Ｉが放電電流Ｉｄであると判定された場合には（ステップＳ９でＹｅｓ）、負荷３の接続状態で且つ負荷３が電力消費状態であることを認識することができる（ステップＳ１０）。
これに対し、制御部１５は、充放電電流Ｉが放電電流Ｉｄでないと判定された場合には（ステップＳ９でＮｏ）、充放電電流Ｉが充電電流Ｉｃであるか否かを判定する（ステップＳ１１）。このとき、充放電電流Ｉが充電電流Ｉｃであると判定された場合には（ステップＳ１１でＹｅｓ）、制御部１５は、負荷３の接続状態で且つ負荷３が回生制御状態であることを認識することができる（ステップＳ１２）。
また、ステップＳ１１においてＮｏと判定された場合には、制御部１５は、充放電電流Ｉが測定されていないことから、充電器２及び負荷３がいずれも接続されていない状態であることを認識することができる（ステップＳ１３）。すなわち、制御部１５は、電圧切替部１４からの印加電圧ＶａがＯＦＦ期間のときの温度端子ＴＨの電圧から電池温度Ｔｂａｔの算出が不可能で且つ充放電電流Ｉが測定されたことを条件として、充電器２の接続状態を認識することができる。
更に制御部１５は、それぞれの接続状態及び接続先の制御状態を認識した後ステップＳ３に戻り、上記のルーチンを繰り返すことにより、起動中において異常停止しない限り状態認識を継続的に行うことができる。
そのため、制御部１５は、充電器２による充電制御、又は負荷３からの電力要求などの接続先の制御状態のみに任せるのではなく、二次電池１０の状態をより詳細に把握できるパック電池１側においても二次電池１０の充放電を管理することができる。
より具体的には、制御部１５は、例えば充電器２の接続状態で且つ充電器２が充電制御状態である状況下において（ステップＳ７）、充電電流Ｉｃを監視し、充電電流Ｉｃが規定の充電電流上限値よりも上昇した場合に充電用スイッチＳＷｃをＯＦＦに制御する。
また、制御部１５は、例えば充電器２の接続状態で且つ充電器２がリフレッシュ放電制御状態である状況下において（ステップＳ８）、二次電池１０の電池電圧を監視し、電池電圧が規定の過放電閾値よりも低下した場合に、放電用スイッチＳＷｄをＯＦＦに制御する。
更に、制御部１５は、例えば負荷３の接続状態で且つ負荷３が電力消費状態である状況下において（ステップＳ１０）、放電電流Ｉｄを監視し、放電電流Ｉｄが規定の放電電流上限値よりも上昇した場合に、放電用スイッチＳＷｄをＯＦＦに制御する。
そして、制御部１５は、例えば負荷３の接続状態で且つ負荷３が回生制御状態である状況下において（ステップＳ１２）、二次電池１０の電池電圧を監視し、電池電圧が規定の過充電閾値よりも上昇した場合に、充電用スイッチＳＷｃをＯＦＦに制御する。
また、制御部１５は、例えば充電器２及び負荷３のいずれも接続されていない状況下において（ステップＳ１３）、充放電電流Ｉが０の状態が所定期間だけ継続した場合に、スリープ状態に移行して待機電力を抑制することができる。
以上のように、パック電池１は、サーミスタ１２を動作させる印加電圧Ｖａを間欠的に温度端子ＴＨに出力すると共に、印加電圧ＶａのＯＮ期間及びＯＦＦ期間における温度端子ＴＨの電圧、並びに充放電電流Ｉに基づいて、充放電端子１ａの接続状態を認識する。従って、パック電池１は、充放電端子１ａが３端子であっても接続先の状態を認識することができる。
１ パック電池
２ 充電器
３ 負荷
１０ 二次電池
１１ 電流計測部
１２ サーミスタ
１３ レギュレータ
１４ 電圧切替部
１５ 制御部
１ａ 充放電端子
Ｂ＋ 正極端子
Ｂ− 負極端子
ＴＨ 温度端子
ＬＴ 温度測定ライン

Claims (10)

  1. 充電器に接続されることで充電され、負荷に接続されることにより放電するパック電池であって、
    一対の電源端子、及び温度端子からなる充放電端子と、
    前記一対の電源端子を介して充放電を行う二次電池と、
    前記二次電池の充放電電流を測定する電流計測部と、
    前記温度端子に接続されると共に前記二次電池の電池温度を測定するサーミスタと、
    前記サーミスタを動作させる印加電圧を間欠的に前記温度端子に出力する電圧切替部と、
    前記印加電圧のＯＮ期間及びＯＦＦ期間における前記温度端子の電圧、並びに前記充放電電流に基づいて、前記充放電端子の接続状態を認識する制御部と、を備えるパック電池。
  2. 前記制御部は、前記印加電圧がＯＦＦ期間のときの前記温度端子の電圧から前記電池温度が算出可能であることを条件として、前記充電器の接続を認識する、請求項１に記載のパック電池。
  3. 前記制御部は、前記充電器の接続を認識した場合において、前記充放電電流の向きが充電方向であることを条件として、前記充電器が充電制御状態であることを認識する、請求項２に記載のパック電池。
  4. 前記制御部は、前記充電器の接続を認識した場合において、前記充放電電流の向きが放電方向であることを条件として、前記充電器がリフレッシュ放電制御状態であることを認識する、請求項２に記載のパック電池。
  5. 前記制御部は、前記印加電圧がＯＦＦ期間のときの前記温度端子の電圧から前記二次電池の温度を算出不可能で且つ前記充放電電流が測定されたことを条件として、前記負荷の接続を認識する、請求項１乃至４のいずれかに記載のパック電池。
  6. 前記制御部は、前記負荷の接続を認識した場合において、前記充放電電流の向きが放電方向であることを条件として、前記負荷が電力消費状態であることを認識する、請求項５に記載のパック電池。
  7. 前記制御部は、前記負荷の接続を認識した場合において、前記充放電電流の向きが充電方向であることを条件として、前記負荷が回生制御状態であることを認識する、請求項５に記載のパック電池。
  8. 前記制御部は、前記印加電圧がＯＦＦ期間のときの前記温度端子の電圧から前記電池温度を算出不可能で且つ前記充放電電流が測定されないことを条件として、前記充放電端子の接続がないことを認識する、請求項１乃至７のいずれかに記載のパック電池。
  9. 前記制御部は、前記印加電圧がＯＮ期間のときの前記温度端子の電圧から前記電池温度を算出不可能であることを条件として、前記サーミスタの測定異常を認識する、請求項１乃至８のいずれかに記載のパック電池。
  10. 前記制御部は、前記印加電圧がＯＮ期間のときの前記温度端子の電圧から算出される前記電池温度が所定の正常温度範囲にないことを条件として、前記二次電池の充放電を禁止する、請求項１乃至９のいずれかに記載のパック電池。
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