JP4013003B2 - battery pack - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池の状態を監視する監視回路を有するバッテリーパックに関し、更に詳しくはバッテリーパックの電流が小さいときに、監視回路をスリープモードにして節電するバッテリーパックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型の電子機器、例えば携帯電話，ノートパソコン，カムコーダ，ＣＤプレイヤ等が広く用いられる。これらの電子機器の殆どには、充放電可能なバッテリーパックが装填されている。このバッテリーパックは、１個，直列又は並直列された複数の二次電池がパッケージされており、負荷としての電子機器へ給電する。
【０００３】
最近では、二次電池としてリチウムイオン電池が多用されている。このリチウムイオン電池は、作動電圧が高いこと、エネルギー密度が高いこと、放電電流が大きいこと、サイクル寿命が長いこと、メモリ効果がないこと、短時間の充電が可能なこと等の特長を持っている。このようにリチウムイオン電池は、数々の利点を備えているが、電池の短絡や充放電には、他の二次電池に比べて格別な注意が必要である。
【０００４】
例えば、電子機器や充電器等の外部機器からバッテリーパックが外されて単体となっているときに、電源端子（プラス端子，マイナス端子）がネックレス等で短絡されると、リチウムイオン電池が発熱し、破裂，発火する恐れがある。また、最大許容電流を越える過電流で放電すると、リチウムイオン電池の温度が異常に上昇し、回復不能に劣化したり，安全弁が作動して使用不能となる。
【０００５】
逆に、過電流で充電すると、電池温度が異常に上昇して電池寿命が短くなる。更に、有機電解液が分解してガスが発生したり、内部短絡の原因となる金属リチウムが生じる危険がある。
【０００６】
規定された充電停止電圧を越えて充電をすると、有機電解液の分解が起こり、前述したガスの発生や金属リチウムが析出する。また、この過充電によって、電池特性が大きく劣化したり、安全弁が作動したり、更にはリチウムイオン電池の破裂や発火を発生することがある。
【０００７】
逆に、規定された放電停止電圧を越えて放電すると、電極が劣化したり、有機電解液が分解したりする。また、この過放電によって、銅製の集電体やリード線の溶解を招き、リチウムイオン電池の性能低下や接触不良の原因となる。複数のリチウムイオン電池を直列に接続した場合に、各電池が一様に充電又は放電されずに、一部の電池だけが他の電池よりも充放電が早く進むこともある。
【０００８】
短絡，過電流，過充電，過放電等の異常事態を防止するために、リチウムイオン電池をパッケージしたバッテリーパックには、充放電制御回路（保護回路）が設けられている。この充放電制御回路は、各リチウムイオン電池の状態や電子機器の接続状態を監視する監視回路と、この監視回路からの信号でＯＮ・ＯＦＦし、充放電を規制するスイッチング回路とから構成されている。スイッチング回路は、充電停止用ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）と、放電停止用ＦＥＴとからなり、これらがリチウムイオン電池に直列接続されている。
【０００９】
監視回路は、測定部と、この測定部の信号から異常事態を判断し、スイッチング回路をＯＮ・ＯＦＦさせる判定部とから構成されている。判定部としては、コンパレータやマイクロコンピュータが用いられる。測定部には、リチウムイオン電池の電流を測定する電流測定回路，リチウムイオン電池の電圧を測定する電圧測定回路，リチウムイオン電池の発熱温度を測定する温度測定回路等がある。
【００１０】
例えば、マイクロコンピュータは、各測定回路からの測定信号に基づいて、過充電状態，過放電状態，過電流状態，発熱状態を判定する。過電流状態と発熱状態とは、充電中に発生するものと、放電中に発生するものとがある。マイクロコンピュータは、充電中に異常事態が発生した場合には、充電停止用ＦＥＴをＯＦＦにし、放電中に異常事態が発生したときには、放電停止用ＦＥＴをＯＦＦにする。
【００１１】
また、過電流を防止するために、スイッチング回路と直列にＰＴＣ素子を接続することも知られている。このＰＴＣ素子は、温度に応じて抵抗値が増大する正特性の温度係数を有する。電流が大きくなると発熱で温度が上がるため、抵抗値が極端に大きくなり、電流の流れを阻止する。温度が下がると、もとの抵抗値に戻るため、再度充放電が可能となる。
【００１２】
更に、測定部，マイクロコンピュータ，ＦＥＴが故障しても、充放電を確実に停止させるために、ヒューズが設けられている。このヒューズは、バッテリーパックの温度が異常に高くなったときや、過電流よりも相当大きな過大電流が流れたときに溶融して、電池と電源端子間とを断線させる。このヒューズは、最終的な保護手段であるため、いったん溶融すると、バッテリーパックを再使用することはできなくなる。
【００１３】
バッテリーパックは、外部機器との間で充放電するための一対の電源端子の他に、短絡を検出するための接続検出端子とが設けられている。これに対応して、外部機器にも、一対の電源端子，接続検出端子が設けられている。
【００１４】
バッテリーパックが例えば電子機器に正常に接続されると、電子機器のプラス端子とバッテリーパックのプラス端子が、そして電子機器のマイナス端子とバッテリーパックのマイナス端子とがそれぞれ接続される。正常の接続状態のときには、電子機器内ではプラス端子に接続検出端子が接続されているため、この接続検出端子が「Ｈ」となり、正常に接続されていないと「Ｌ」になる。
【００１５】
接続検出端子が「Ｈ」のときに、マイクロコンピュータは２個のＦＥＴをＯＮにして充放電を可能にし、「Ｌ」のときには２個のＦＥＴをＯＦＦにする。したがって、バッテリーパックが電子機器に装着されずに単体にあるときに、２個のＦＥＴがＯＦＦしているから、たとえバッテリーパックのプラス端子とマイナス端子とが接触しても短絡が起こることはない。
【００１６】
ノートパソコン等の電子機器では、バッテリーパックの電池残容量が少なくなって充分な給電ができなくなると、入力中のデータが消失する。そこで、最近では、通信端子を備え、電子機器との間で通信を行うようにしたインテリジェントバッテリーと呼ばれるバッテリーパックが市販されている。バッテリーパックのマイクロコンピュータは、電子機器からの要求に応じて電池の状態（電池電圧，放電電流、電池残容量，放電の可否等）のデータを電子機器に送っている。電子機器では、電池残容量を確認し、電子機器が正常に作動されなくるおそれがあるときに、警告表示をしたり、あるいは自動的にデータのパックアップを取っている。
【００１７】
ところで、監視回路は、電子機器や充電器等の外部機器に接続されているときは勿論であるが、外部機器に接続されずに単体となっているときでも作動している。監視回路は、その回路構成によっても異なるが、例えば６ｍＡ程度の電流が流れている。この監視回路で使用する電力は内部消費電力であるから、その分バッテリーパックの使用時間が短くなる。
【００１８】
そこで、外部機器の接続を検出するための接続検出端子と、外部機器との間で通信をするための通信端子の電圧とに応じて、監視回路の動作モードを設定する方法が知られている（特開平８−３０８１２１号公報）。動作モードには、ノーマルモードと低消費電力モードとがある。このノーマルモードでは、電圧測定回路，電流測定回路，温度測定回路に給電して測定を行うが、低消費電力モードでは測定を中止するために各回路に給電しない。この方法は、外部機器に接続されていないとき、又は接続されているが外部機器からの通信がないときに、低消費電力モードにセットし、バッテリーパック内で消費される電流を小さくして節電するものである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の方法は、通信の有無で外部機器の動作状態を判断して動作モードを設定するものである。したがって、通信機能がない外部機器に接続した場合は、低消費電力モードとなる。この場合は、各測定回路が作動しないから、二次電池の状態を監視することができなくなる。結局、この方法を実施したバッテリーパックは、通信機能がない外部機器に使用することができない。
【００２０】
また、従来の方法は、低消費電力モード中は、電圧や電流等の測定をしないから、二次電池に異常事態が発生してもこれを検出することができない。したがって、この異常事態を電子機器に通信したり、あるいはスイッチング回路をＯＦＦにしたりする等の適切な対処を行うことができない。
【００２１】
現在の電池残容量を正確に計算するには、低消費電力モードの電流を測定して放電容量を求めることが必要である。しかし、従来の方法では、低消費電力モードでは電流測定回路がＯＦＦするから、電池残容量を正しく求めることができない。
【００２２】
本発明は、通信機能がない外部機器に対しても利用することができ、しかも外部機器の動作状態に応じて、状態監視動作モードを正しく設定することができるバッテリーパックを提供することを目的とするものである。
【００２３】
また、本発明は、消費電流が小さいスリープモードでも、二次電池の状態を監視し、また電流を測定することができるバッテリーパックを提供することを目的とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載のバッテリーパックは、充放電可能な少なくとも１個の二次電池を備えたバッテリーパックにおいて、電子機器又は充電器に接続され、前記二次電池の充電又は放電を行うための一対の電源端子と、前記二次電池の電圧を測定する電圧測定回路と、前記二次電池の充電電流又は放電電流を測定するための第１の電流測定回路、及びこの第１の電流測定回路より大きな電流が測定可能であり前記第１の電流測定回路より消費電力が大きい第２の電流測定回路からなる電流測定回路と、前記二次電池を前記電源端子から切り離し充放電を停止させるスイッチング回路と、前記電圧測定回路と前記電流測定回路とを間欠的に通電させることにより測定を実行し、前記電圧測定回路による測定電圧から前記二次電池の状態を判断して、前記スイッチング回路のＯＮ・ＯＦＦを制御するマイクロコンピュータとを備え、前記マイクロコンピュータは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値を越えるときはノーマルモード、前記二次電池の充電電流又は放電電流が前記規定値以下のときにはスリープモードとなり、前記ノーマルモードでは、第１のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第２の電流測定回路とを第１の時間間隔で通電することにより測定を実行し、前記スリープモードでは、前記第１のクロックより周波数の低い第２のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第１の電流測定回路とを前記第１の時間間隔より長い第２の時間間隔で通電することにより測定を実行することを特徴とするバッテリーパック。
【００２５】
請求項２記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記電圧測定回路による測定電圧が放電停止電圧以下となった場合、又は充電停止電圧以上となった場合に、前記スイッチング回路をＯＦＦとし、前記二次電池の充放電を停止させる。
【００２６】
請求項３記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記ノーマルモード中に、前記通信端子から通信信号を受け取ったときは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値以下であっても前記ノーマルモードに保たれる。
【００２７】
請求項４記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータにメモリが接続されている。
【００２８】
請求項５記載のバッテリーパックでは、前記二次電池は複数個直列に接続されており、前記マイクロコンピュータへの給電をＯＮ・ＯＦＦさせるスイッチと、前記複数の二次電池の直列電圧を測定し、この測定直列電圧が放電禁止直列電圧以下まで下がったときに、前記スイッチをＯＦＦにして前記マイクロコンピュータへの給電を停止する直列電圧検出回路とが設けられている。
【００２９】
請求項６記載のバッテリーパックは、充放電可能な少なくとも１個の二次電池を備えたバッテリーパックにおいて、電子機器又は充電器に接続され、前記二次電池の充電又は放電を行うための一対の電源端子と、電子機器又は充電器に接続され、通信信号のやりとりをするための通信端子と、前記一対の電源端子が電子機器又は充電器に正常に接続されたときに、電子機器又は充電器からの接続信号を受け取るための接続検出端子と、前記二次電池の電圧を測定する電圧測定回路と、前記二次電池の充電電流又は放電電流を測定するための第１の電流測定回路、及びこの第１の電流測定回路より大きな電流が測定可能であり前記第１の電流測定回路より消費電力が大きい第２の電流測定回路からなる電流測定回路と、前記二次電池を前記電源端子から切り離し充放電を停止させるスイッチング回路と、前記電圧測定回路と前記電流測定回路とを間欠的に通電させることにより測定を実行し、前記電圧測定回路による測定電圧から前記二次電池の状態を判断して、前記スイッチング回路のＯＮ・ＯＦＦを制御するマイクロコンピュータとを備え、前記マイクロコンピュータは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値を越えるときはノーマルモード、前記二次電池の充電電流又は放電電流が前記規定値以下でかつ前記接続検出端子から接続信号を受け取っているときは第１のスリープモード、前記二次電池の充電電流又は放電電流が前記規定値以下でかつ前記接続検出端子から接続信号を受け取っていないときは第２のスリープモードとなり、前記ノーマルモードでは、第１のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第２の電流測定回路とを第１の時間間隔で通電することにより測定を実行し、前記第１のスリープモードでは、前記第１のクロックより周波数の低い第２のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第１の電流測定回路とを前記第１の時間間隔より長い第２の時間間隔で通電することにより測定を実行し、前記第２のスリープモードでは、前記第２のクロックより周波数の低い第３のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第１の電流測定回路とを前記第２の時間間隔より長い第３の時間間隔で通電することにより測定を実行することを特徴とするバッテリーパック。
【００３０】
請求項７記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記電圧測定回路による測定電圧が放電停止電圧以下となった場合、又は充電停止電圧以上となった場合に、前記スイッチング回路をＯＦＦとし、前記二次電池の充放電を停止させる。
【００３１】
請求項８記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記ノーマルモード中に、前記通信端子から通信信号を受け取ったときは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値以下であっても前記ノーマルモードに保たれる。
【００３２】
請求項９記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記第１のスリープモード中に、前記通信端子から通信信号を受け取ったときは、前記ノーマルモードに復帰し、また前記第２のスリープモード中に、前記接続検出端子から接続信号を受け取ったときは、前記ノーマルモードに復帰する。
【００３３】
請求項１０記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータにメモリが接続されている。
【００３４】
請求項１１記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記第２のスリープモード中に、前記第１の電流測定回路によって測定した測定電流が前記規定値より大きい場合には、前記メモリにエラー情報を記録する。
【００３５】
請求項１２記載のバッテリーパックでは、前記マイクロコンピュータは、前記第２のスリープモード中に、前記第１の電流測定回路によって測定した測定電流が前記規定値より大きい場合には、前記ノーマルモードに移行する。
【００３６】
請求項１３記載のバッテリーパックでは、前記二次電池は複数個直列に接続されており、前記マイクロコンピュータへの給電をＯＮ・ＯＦＦさせるスイッチと、前記複数の二次電池の直列電圧を測定し、この測定直列電圧が放電禁止直列電圧以下まで下がったときに、前記スイッチをＯＦＦにして前記マイクロコンピュータへの給電を停止する直列電圧検出回路とが設けられている。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、バッテリーパック１０は、ノートパソコン，携帯電話等の携帯型の電子機器１１に着脱自在に装填され、この電子機器１１に給電する。また、バッテリーパック１０は、電池残容量が少なくなったときに、充電のために図９に示す充電器７０に接続される。
【００４０】
図１において、バッテリーパック１０には、プラス端子１３，マイナス端子１４，接続検出端子１５，通信端子１６とが設けられている。他方、電子機器１１にも、プラス端子１７，マイナス端子１８，接続検出端子１９，通信端子２０とが設けられている。これらのプラス端子１３とマイナス端子１４は、電子機器１１や充電器７０との間で充放電するための電源端子を構成する。
【００４１】
バッテリーパック１０の各端子１３〜１６と、電子機器１１の各端子１７〜２０とは、バッテリーパック１０が電子機器１１に正常に装填されたときに、対応するもの同志が接続されるように配置されている。すなわち、バッテリーパック１０が電子機器１１に正しく装填されたときに、バッテリーパック１０のプラス端子１３が電子機器１１のプラス端子１７に、またバッテリーパック１０のマイナス端子１４が電子機器１１のマイナス端子１８に接続される。
【００４２】
同様に、バッテリーパック１０の接続検出端子１５が電子機器１１の接続検出端子１９に接続され、通信端子１６が通信端子２０に接続される。なお、バッテリーパック１０の向きが間違っているときには、電子機器１１に装填されないようにするために、バッテリーパック１０の形状を左右及び前後に非対称にするのがよい。
【００４３】
バッテリーパック１０内には、複数例えば３個のリチウムイオン電池２３が収納されており、これらは直列に接続されている。この直列接続されたリチウムイオン電池２３のプラス極と、プラス端子１３との間には、放電停止用ＦＥＴ２４，充電停止用ＦＥＴ２５，ヒューズ２６が直列に接続されている。また、リチウムイオン電池２３のマイナス極とマイナス端子１４との間には、抵抗値が小さい電流測定用の抵抗２７が接続されている。
【００４４】
放電停止用ＦＥＴ２４及び充電停止用ＦＥＴ２５は、充放電を規制するためのスイッチング回路を構成している。これらのＦＥＴ２４，２５は、Ｐチャンネルであり、ゲートに「Ｌ」の信号が入力されるとＯＮし、「Ｈ」の信号が入力されるとＯＦＦする。正常な充放電が行われるときには、ＦＥＴ２４，２５はいずれもＯＮしている。
【００４５】
放電停止用ＦＥＴ２４は、バッテリーパック１０の放電を強制的に停止させて、電子機器１１やバッテリーパック１０が危険な状態に陥るのを防止したり、故障や短寿命化を防止する。この放電が強制的に停止されるケースとしては、３個のリチウムイオン電池２３のいずれか１つが放電停止電圧まで低下したとき、又は放電中に過電流値以上の電流（過電流）が流れたときである。ここで、過電流値は、充放電が許容される最大許容電流値よりも少し大きな値に定めてある。
【００４６】
充電停止用ＦＥＴ２５は、バッテリーパック１０の充電を強制的に停止させて、バッテリーパック１０が危険な状態に陥るのを防止したり、故障や短寿命化を防止する。この充電が強制的に停止されるケースとしては、３個のリチウムイオン電池２３のいずれか１つが充電停止電圧に達したとき、又は充電中に過電流が流れたときである。
【００４７】
ヒューズ２６は、ＦＥＴ２４，２５が故障等によって、ＯＦＦしない状態の場合に、過大電流が流れたときに溶融断線し、リチウムイオン電池２３が発火したり、破裂したりする危険な状態となるおそれを回避する。このヒューズ２６が溶融断線すると、バッテリーパック１０を使用することができなくなる。このようにヒューズ２６は、最終的な保安手段であるから、過大電流値は過電流値よりも相当大きな値に決めてある。
【００４８】
各リチウムイオン電池２３のプラス極とマイナス極は、電圧測定回路３０にそれぞれ接続されている。この電圧測定回路３０は、２つの電圧の差を求める少なくとも３個のオペアンプから構成され、３個のリチウムイオン電池２１の電圧（ＶＨ，ＶＭ，ＶＬ）を測定する。この電圧ＶＨは、プラス電極１３側にあるリチウムイオン電池２３の電圧である。電圧ＶＭは、真ん中にあるリチウムイオン電池２３の電圧である。電圧ＶＬは、マイナス電極１４側にあるリチウムイオン電池２３の電圧である。
【００４９】
抵抗２７の両端に、電流測定回路３１，３２が接続されている。これらの電流測定回路３１，３２は、アナログ演算をする少なくとも１個のオペアンプから構成され、抵抗２７の両端の電圧と、抵抗２７の抵抗値（既知）とから、充電又は放電中に、抵抗２７に流れる電流を測定する。
【００５０】
電流測定回路３１は、２００ｍＡ程度の小さな電流Ｉ1 を測定するためのものであり、その消費電力は小さい。他方、電流測定回路３２は±７Ａ程度の大きな電流Ｉ0 を測定するためのものであり、消費電力が大きい。このように、２種類の電流測定回路３１，３２を設けてあるから、小さい電流を測定するときには、電流測定回路３１を使用することで、内部消費電力を節約することができる。
【００５１】
また、抵抗２７の両端に過電流検出回路３３が接続されている。この過電流検出回路３３は、コンパレータから構成され、充電電流又は放電電流が過電流値を越えたときに、「Ｌ」の信号を発生する。
【００５２】
リチウムイオン電池２３の充電又は放電が異常であると、電池温度がかなり高くなって、破裂するおそれがある。そこで、バッテリーパック１０内の温度を測定するために、サーミスタ３４が設けられている。このサーミスタ３４は、温度に比例して抵抗値が減少する性質を有する。このサーミスタ３４と抵抗４４との接続点の電圧が、温度信号Ｔとして用いられる。
【００５３】
電池電圧は、スイッチ３５を介してレギュレータ３６に印加される。このレギュレータ３６は、電池電圧を一定の駆動電圧に変換して出力する。このレギュレータ３６によってマイクロコンピュータ４０が給電される。
【００５４】
また、レギュレータ３６は、スイッチ４２を介して、電圧測定回路３０，電流測定回路３１に給電し、更に参照電圧Ｖref としてＡＤ変換部５０に入力される。また、抵抗値がかなり大きい抵抗４４を介してサーミスタ３４に給電する。電流検出回路３２は、スイッチ４３を介してレギュレータ３６で給電される。更に、スイッチ４５を介して不揮発性メモリ４１に給電する。これらのスイッチ４２，４３は、節電を図るために測定時にのみＯＮする。また、スイッチ４５は、書き込み時にのみＯＮする。
【００５５】
直列電圧検出回路３７は、電池電圧が使用禁止直列電圧まで低下したことを検出する。この直列電圧検出回路３７は、使用禁止直列電圧を越えているときにはスイッチ３５をＯＮにし，使用禁止直列電圧まで低下するとスイッチ３５をＯＦＦにする。このスイッチ３５がＯＦＦすると、レギュレータ３６の作動が停止するから、電圧測定回路３０，電流測定回路３１，３２，マイクロコンピュータ４０，不揮発性メモリ４１，サーミスタ４４が給電されなくなり、バッテリーパック１０で自己消費する電力が最低限となる。
【００５６】
マイクロコンピュータ４０は、制御部４８，演算部４９，ＡＤ変換部５０，通信部５１，クロック制御部５２から構成されている。このマイクロコンピュータ４０と測定部とにより、リチウムイオン電池２３の状態を監視する監視回路が構成される。測定部には、電圧検出回路３０，電流測定回路３１，３２，サーミスタ３３等が含まれている。なお、監視回路と、この監視回路によってＯＮ・ＯＦＦされるＦＥＴ２４，２５とで充放電制御回路が構成される。
【００５７】
監視回路によるリチウムイオン電池の状態監視動作モードとしては、監視を頻繁に行うノーマルモード、監視の回数を減らした第１のスリープモード、監視を時々行う第２のスリープモードがある。第１のスリープモードと第２のスリープモードとは、バっテリーパック１０内の監視回路で消費する内部消費電力を節約するためのものである。第２のスリープモードは、第１のスリープモードよりも節電効果が大きい。また、スイッチ３４がＯＦＦすると、監視回路が給電されず、遮断状態となる。便宜上、この状態を遮断モードという。なお、これらの状態監視動作モードは、マイクロコンピュータ４０によって設定され、かつ実行されるものであるから、マイクロコンピュータ４０の状態監視動作モードであるともいえる。
【００５８】
ＡＤ変換部５０は、各リチウムイオン電池２３の電圧ＶＨ，ＶＭ，ＶＬ，電流値Ｉ0 ，Ｉ1 ，温度信号ＴをＡＤ変換してデジタル信号に変換する。これらのデジタル信号は、演算部４９に送られる。この演算部４９は、Ａ／Ｄ変換部５０からの測定データ，過電流検出回路３３からの信号，接続検出端子１５からの接続信号，通信部５１からの通信データを取り込み、状態監視動作モードの決定，リチウムイオン電池２３の状態の判断，充放電を許容すべきかどうかの決定等をする。
【００５９】
制御部４８は、演算部４９からの指示にしたがって、スイッチ４２，４３，４５をＯＮ・ＯＦＦさせる。ノーマルモードでは、スイッチ４２，４３を短い周期でＯＮ・ＯＦＦさせる。スリープモードでは、スイッチ４２を長い周期でＯＮ・ＯＦＦさせる。また，通信部５１がメモリ４１にデータを書き込むときに、スイッチ４５をＯＮにする。
【００６０】
また、制御部４８は、演算部４９からの指示に基づいて、２つの端子から充放電を制御するための信号を出力する。すなわち、充放電を許可するときには、「Ｌ」の信号をＯＲゲート５５，５６に信号を送る。放電を停止する場合は、「Ｈ」の信号をＯＲゲート５５に送る。充電を停止する場合は、「Ｈ」の信号をＯＲゲート５６に送る。なお、スイッチ３５がＯＦＦして、マイクロコンピュータ４０の給電が停止したときには、２つの端子はいずれも「Ｌ」となる。
【００６１】
通信部５１は、通信端子１６を介して電子機器１１や充電器７０との間で、リチウムイオン電池２３の状態を表すデータ，コマンドの授受をする。この通信部５１が受け取ったコマンドは、演算部４９に送られる。この演算部４９は、コマンドにしたがって各種のデータを通信部５１を介して電子機器１１等に送る。通信部５１から出力する電池の状態を表すデータとしては、電池の種類，電池残容量，電池電圧（ＶＨ，ＶＭ，ＶＬの加算値），電流値，スイッチング回路の状態，充電回数等である。通信部５１が受け取るコマンドとしては、データの単位（ｍＷ，ＡＨ，ｍＶ等）の指示，データのリクエスト等である。
【００６２】
バッテリーパック１０が危険な状態となったときには、演算部４９は通信部５１を介して危険情報を自発的に電子機器１１等に送る。この危険情報や、バッテリーパック１０から送られてきたデータ、例えば電池残容量は電子機器１１等のディスプレイ６６に表示される。また、通信部５１は、バッテリーパック１０の充電回数，充電終了時の各リチウムイオン電池２３の電圧，電池異常の内容や発生日時等をメモリ４１に書き込む。
【００６３】
クロック制御部５２は、発振器６０，６１を備え、状態監視動作モードに応じてその一方を選択的に作動させる。ノーマルモードのときには、４ＭＨｚのクロックを発生する発振器６０が作動され，第１又は第２のスリープモードのときには３２ＫＨｚのクロックを発生する発振器６１が作動される。発振器６０の消費電流は３ｍＡであり、発振器６１の消費電流は２００μＡである。発振器６１の消費電流が小さいから、スリープモードでの内部消費電力を少なくすることができる。このクロック制御部５２は、選択した発振器からのクロックを、制御部４８，演算部４９，通信部５１，ＡＤ変換部５０に送る。
【００６４】
接続検出端子１５は、抵抗５８を介してレギュレータ３６に接続されている。バッテリーパック１０に、電子機器１１又は充電器７０等の外部機器が正常な状態で接続されている場合は、接続検出端子１５は「Ｌ」である。バッテリーパック１０が外部機器から外されている場合は、接続検出端子１５は「Ｈ」である。これらの信号が演算部４９に送られる。なお、「Ｌ」の信号を接続信号と称している。
【００６５】
次に、演算部４９の機能について詳細に説明する。この演算部４９は、次の条件を満たしている時に、各リチウムイオン電池２３が正常な状態であると判断する。この条件は、各リチウムイオン電池２３が過充電状態及び過放電状態でないこと、過電流状態でないこと、正常温度状態であることの３つである。なお、過充電状態及び過放電状態のいずれでもない場合は、リチウムイオン電池２３の電圧は、放電停止電圧と充電停止電圧との間となる充放電可能電圧範囲にある。
【００６６】
バッテリーパック１０が電子機器１１に正常に接続されているときは、演算部４９は、接続検出端子１５を介して電子機器１１から接続信号を受け取る。この接続信号を受け取っている場合に、各リチウムイオン電池２３が正常な状態にあるときは、演算部４９は充放電を許可する信号を制御部４８に送る。制御部４８は、２の出力端子から「Ｌ」の信号を出力してＯＲゲート５５，５６に送り、２つのＦＥＴ２４，２５をＯＮにする。
【００６７】
演算部４９は、バッテリーパック１０の充放電中に、測定部で測定した電圧，電流，温度から、各リチウムイオン電池２３の状態を所定の周期で監視し、またメモリ４１に電池残容量や異常事態等を書き込む。リチウムイオン電池２３のいずれか１つが充放電可能電圧範囲から外れたとき、あるいは過電流状態が検出されたときには、充電か放電かによって、対応するＦＥＴ２４，２５の一方をＯＦＦにする。
【００６８】
演算部４９は、バッテリーパック１０の充放電中以外、すなわちバッテリーパック１０が外部機器から外されている場合も、各リチウムイオン電池２３の状態を所定の周期で監視する。もし、バッテリーパック１０の異常を検出すると、これを履歴情報としてメモリ４１に書き込む。
【００６９】
電流測定回路３１によって測定された電流が規定値を越えているときは、マイクロコンピュータ４０は、ノーマルモードで各リチウムイオン電池２３の状態を監視する。このノーマルモードでは、発振器６０が通電され、周波数が高いクロックでマイクロコンピュータ４０が作動する。マイクロコンピュータ４０は、クロックの立ち上がり時に、各回路素子に電流が流れるから、クロックの周波数が高いほど、平均消費電流が大きくなり、したがって消費電力が多くなる。
【００７０】
また、ノーマルモードでは、スイッチ４２，４３がＯＮする周期が最も短いから、これらのスイッチ４２，４３を介して給電される各測定回路の動作回数が多くなる。したがって、各測定回路の平均消費電流が大きくなり、結果的に消費電力が多くなる。更に、ノーマルモードでは、消費電力の大きい電流測定回路３２，発振器６０が作動する。この理由から、ノーマルモードでの自己消費電力は最も大きくなる。
【００７１】
バッテリーパック１０が外部機器に接続されているが、外部機器の電源がＯＦＦされているとき、あるいはディスプレイのスクリーンセーバーが作動したりするパワーセーブ状態のときには、外部機器の消費電流が小さい。この場合は、バッテリーパック１０の電流が規定値以下となるから、監視回路は第１のスリープモードで各リチウムイオン電池２３の状態を監視する。
【００７２】
この第１のスリープモードでは、発振器６１が通電され、周波数の低いクロックでマイクロコンピュータ４０がゆっくりと作動する。更に、スイッチ４２がＯＮする周期が比較的長い。また消費電力が大きい電流測定回路３２や発振器６０が作動しない。このために、第１のスリープモードでは、監視回路で消費する電力がノーマルモードに比べてかなり少ない。
【００７３】
なお、外部機器に接続されている場合に、通信部５１が通信信号を受け取ったときは、電子機器１１は通常に動作しているか、あるいはその準備状態であるから、電流が規定値以下であるかどうかにかかわらず、マイクロコンピュータ４０はノーマルモードで監視する。また、第１のスリープモード中に、通信信号を受け取ったとき、又は規定電流を越える電流が流れたときもノーマルモードに復帰する。
【００７４】
外部機器に接続されておらず、かつ電流が規定値以下のときは、第２のスリープモードで監視する。この第２のスリープモードでは、発振器６１が作動してマイクロコンピュータ４０がゆっくりと作動する。更に、スイッチ４２がＯＮする周期が最も長く、また電流測定回路３２等も作動しない。このために、監視回路で消費する電力が最も小さい。なお、第２のスリープモード中に、外部機器が接続されたとき、又は規定電流を越える電流が流れたときは、ノーマルモードに復帰する。
【００７５】
ＯＲゲート５５は放電停止用ＦＥＴ２４に接続され、またＯＲゲート５６は充電停止用ＦＥＴ２５に接続されている。この放電停止用ＦＥＴ２４は、ＯＲ５５の出力が「Ｌ」のときにＯＮし、「Ｈ」のときにＯＦＦする。同様に、充電停止用ＦＥＴ２５もＯＲゲート５６の出力が「Ｌ」のときにＯＮし、「Ｈ」のときにＯＦＦする。したがって、ＯＲゲート５５の入力信号が全て「Ｌ」のときに放電停止用ＦＥＴ２４がＯＮし、入力信号のいずれか１つが「Ｈ」のときにＯＦＦにする。ＯＲゲート５６も同様である。これらのＯＲゲート５５，５６、ＦＥＴ２４，２５はレギュレータ３６によって給電される。
【００７６】
また、ＯＲゲート５５，５６には、過充電・過放電検出回路５７からの信号が入力されている。更に、ＯＲゲート５５には接続検出端子１５からの信号も入力される。この過充電・過放電検出回路５７は、２つのコンパレータを含むアナログＩＣ回路から構成され、リチウムイオン電池２３によって直接に給電されている。
【００７７】
過充電・過放電検出回路５７は、マイクロコンピュータ４０が故障しているとき、あるいは測定の休止中にリチウムイオン電池２３に異常事態が発生した場合に、充放電を停止させる。したがって、過充電・過放電検出回路５７は、マイクロコンピュータ４０を補佐し、バッテリーパック１０を二重に保護している。
【００７８】
この過充電・過放電検出回路５７は、マイクロコンピュータ４０が充放電を許容している充放電可能電圧のときには、２つの出力端子は「Ｌ」である。リチウムイオン電池２３のいずれか１つが放電停止電圧よりも少し小さい電圧まで低下したときに、「Ｈ」の信号をＯＲゲート５５に送り、そして充電停止電圧よりも少し大きい電圧に達したときに、「Ｈ」の信号をＯＲゲート５６に送る。なお、過充電・過放電検出回路５７は、過放電の閾値を放電停止電圧よりも少し低くし、また過充電の閾値を充電停止電圧よりも少し高くしているが、これらの閾値として放電停止電圧及び充電停止電圧を用いて、マイクロコンピュータ４０と同時に作動させてもよい。
【００７９】
電子機器１１は、システム本体６５，ディスプレイ６６等が設けられており、プラス端子１７，マイナス端子１８を介して、バッテリーパック１０によって給電される。このシステム本体６５とマイナス端子１８との間に、メインスイッチ６７が設けられている。また、接続検出端子１９はマイナス端子１８に接続されているから、バッテリーパック１０が電子機器１１に正常に接続されると、接続検出端子１９は「Ｌ」となる。
【００８０】
システム本体６５は、通信端子１０を介してバッテリーパック１０から、電池の状態を表すデータを受け取る。また、ディスプレイ６６には、システム本体６５での演算結果等を表示する他に、バッテリーバック１０の電池残容量等を表示する。
【００８１】
図２は、ノーマルモードでの監視回路の消費電流の一例を示す。このノーマルモードでは、スイッチ４２，４３がＯＮしている測定時間は１００ｍＳである。また、測定の周期は２２０ｍＳである。スイッチ４２，４３がＯＮしている測定時間中は、約６ｍＡの電流が監視回路に流れる。この測定中には、電流測定回路３２が作動されるから、消費電流が大きくなる。
【００８２】
スイッチ４２，４３がＯＦＦしている測定休止中は、平均値で約４００μＡの電流が監視回路に流れる。この約４００μＡの電流は、マイクロコンピュータ４０を作動させるために使われる。このマイクロコンピュータ４０は、消費電流が大きな発振器６０が作動され、そして４ＭＨｚのクロックにより高速で作動されるから、消費電流が大きくなる。したがって、ノーマルモードでは、マイクロコンピュータ４０及び測定部の消費電流が大きく、しかも測定回数が多いから、監視回路での自己消費電力が最も大きくなる。
【００８３】
図３は、第１のスリープモードでの監視回路の消費電流の一例を示す。この第１のスリープモードでは、スイッチ４３はＯＦＦしたままであり、消費電力の大きい電流測定回路３２は作動しない。スイッチ４２は２秒の間隔でＯＮし、そのＯＮ時間は１００ｍＳである。スイッチ４２がＯＮしている測定時間中は、約５００μＡの電流が監視回路に流れる。スイッチ４２がＯＦＦしている測定休止中には、マイクロコンピュータ４０を作動させるために、平均で１５０μＡの小さな電流が流れる。
【００８４】
マイクロコンピュータ４０は、消費電流の小さい発振器６１が用いられ、また３２ＫＨｚのクロックでゆっくりと作動されるから、平均消費電流が小さい。この第１スリープモードでは、マイクロコンピュータ４０及び測定部の消費電流が小さく、また測定回数が少ないため、監視回路で消費される内部消費電力は比較的に少ない。
【００８５】
図４は、第２のスリープモードでの監視回路の消費電流の一例を示す。この第２のスリープモードでは、スイッチ４２は２分の間隔でＯＮする以外は、第１のスリープモードと同じである。第２スリープモードでは、マイクロコンピュータ４０及び測定部の消費電流が小さく、しかも測定回数が最も少ないため、監視回路の内部消費電力が最も少ない。なお、遮断モードでは、監視回路が作動されないから、監視回路の消費電力が零になる。
【００８６】
図５ないし図８を参照してバッテリーパックの作用について説明する。工場では、各リチウムイオン電池２３の製造後に、満充電のほぼ半分程度（充電停止電圧と放電停止電圧とのほぼ中間の電圧）に充電される。この充電後に、３本のリチウムイオン電池２３が接続金具を介して直列に接続される。次に、図１に示す回路を実装した回路基板が３本のリチウムイオン電池２３に乗せた状態で取り付けられる。
【００８７】
組立て完了すると、回路基板は、リチウムイオン電池２３から給電され、過充電・過放電検出回路５７及び直列電圧検出回路３７による監視を開始する。過充電・過放電検出回路５７は、各リチウムイオン電池２３の電圧を監視する。また、直列電圧検出回路３７は３個のリチウムイオン電池２３の直列電圧（電池電圧）を監視する。
【００８８】
図５に示すように、直列電圧検出回路３７は、電池電圧が使用禁止電圧以下に下がっている場合は、スイッチ３５をＯＦＦにして、レギュレータ３６の給電を停止する。この場合は、マイクロコンピュータ４０の通電が遮断されて遮断モードとなる。この遮断モードでは、監視回路が作動しないから、内部消費電力が最低限に保たれる。他方、電圧検出回路３７は、電池電圧が使用禁止電圧を越えているときには、スイッチ３５をＯＮにしてレギュレータ３６を給電する。このレギュレータ３６は、所定の電圧を過電流検出回路３３とマイクロコンピュータ４０とに印加する。
【００８９】
給電停止中は、マイクロコンピュータ４０が遮断モードになっており、このときには演算部４９がリセット状態となっている。この演算部４９は、スイッチ３５がＯＦＦからＯＮに変わる給電開始でリセットが解除される。マイクロコンピュータ４０は、リセットが解除されると、遮断モードからノーマルモードへ移行する。このノーマルモードでは、マイクロコンピュータ４０は、発振器６０から出力された４ＭＨｚのクロックで駆動され、早い速度で作動する。このノーマルモード中は、図２に示すように監視回路の消費電力が最も大きい。
【００９０】
過電流検出回路３３は、抵抗値２７の両端の電圧の大きさから、充放電電流が過電流値を越えているかどうかを判定し、過電流よりも小さいときに「Ｈ」の信号を出力し、大きいときに「Ｌ」の信号を出力する。この過電流状態は、バッテリーパック１０が外部接続されている場合にのみ発生し、単体のままの場合には発生しない。そこで、図６に示すノーマルモードと、図８に示す第１のスリープモードでは、過電流検出回路３３の出力が「Ｌ」に変化すると、演算部４９が割り込み処理をして、放電を停止させる。
【００９１】
図６に示すように、ノーマルモードでは、まず演算部４９が接続検出端子１５からの信号を調べることで、バッテリーパック１０が外部機器に接続されているかどうかを判定する。バッテリーパック１０が外部機器に接続されていない場合は、レギュレータ３６の電圧が抵抗５８を介して接続検出端子１５に印加されているから、接続検出端子１５が「Ｈ」となっている。演算部４９は、接続検出端子１５からの信号が「Ｈ」であると、接続なしと判断する。この場合は、マイクロコンピュータ４０がノーマルモードから第２のスリープモードへ移行する。
【００９２】
この第２のスリープモードでは、内部消費電力を少なくして、電池の消費を抑えることができる。また、第２のスリープモード中は、演算部４９が、制御部４８を介して充放電禁止を表す「Ｈ」の信号をＯＲ回路５５，５６に出力する。これらのＯＲ回路５５，５６の出力が「Ｈ」のときには、放電停止用ＦＥＴ２４，充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦしている。したがって、バッテリーパック１０が単体のままのときには、プラス端子１３とマイナス端子１４とに金属が接触しても、バッテリーパック１０が短絡することはない。
【００９３】
図７に示すように、第２のスリープモードでは、クロック制御部５２は、発振器６０を停止させ、代わりに消費電力が少ない発振器６１を駆動する。この発振器６１で発生した３２ＫＨｚのクロックで、マイクロコンピュータ４０がゆっくりと作動する。
【００９４】
第２のスリープモードでは 監視回路は、２分毎に監視サイクルを実行する。第１回目の監視サイクルでは、まず、演算部４９が内部タイマーを作動させて計時する。そして、２分が経過すると、内部タイマーを再スタートさせるとともに、監視処理を実行する。この監視処理を迅速に行うために、演算部４９は、クロック制御部５２を介して発振器６１を停止させ、代わりに発振器６０を作動させる。マイクロコンピュータ４０は、４ＭＨｚのクロックで作動される。次に、演算部４９は、制御部４８を介してスイッチ４２を１００ｍＳだけＯＮにする。スイッチ４２がＯＮすると、レギュレータ３６によって、電圧検出回路３０，電流測定回路３１，サーミスタ３３が給電される。また、ＡＤ変換部５０にも、レギュレータ３５の電圧が参照電圧として供給される。
【００９５】
電圧検出回路３０は、３個のリチウムイオン２３の電圧ＶＨ，ＶＭ，ＶＬを測定してＡＤ変換部５０に送る。電流測定回路３１は、抵抗２７による電圧降下から抵抗２７を流れる電流ＩＬを測定し、ＡＤ変換部５０に送る。また、サーミタスタ３３の電圧が温度信号ＴとしてＡＤ変換部５０に送られる。
【００９６】
ＡＤ変換部５０は、各測定信号をデジタル変換する。このデジタル変換後に、演算部４９は、測定データを取り込んでレジスタに一時記憶する。次に、演算部４９は、レジスタに記憶した電流が規定値を越えているかどうかを判定する。規定値を越えていないと判定されたときには監視処理が終了し、そして監視回路は第２のスリープモードに維持される。この場合は、発振器６１が再び駆動され、マイクロコンピュータ４０が低速で作動される。この第２のスリープモード中に、マイクロコンピュータ４０は、第１回目の監視サイクルのスタートから２分間が経過したかどうかをチェックする。そして、２分間が経過すると、内部タイマーを再スタートさせるとともに、前述した監視処理を高速で行う。
【００９７】
電流ＩＬが規定値を越えている場合は、測定ミス，回路故障等のエラーが発生したときである。演算部４９は、制御部４８を介してスイッチ４５をＯＮにするとともに、通信部５１を介してエラー情報をメモリ４１に書き込む。このエラー情報は、バッテリーパック１０の修理の際に利用される。
【００９８】
また、エラーが発生すると、マイクロコンピュータ４０はノーマルモードに移行する。発振器６０は監視処理に引き続いてそのまま駆動されるから、マイクロコンピュータ４０が高速で作動する。このノーマルモードに移行すると，接続の有無がチェックされるため、再び第２のスリープモードに復帰する。そして、前述したように、第２のスリープモード中に２分間が経過すると監視処理が実行される。
【００９９】
この測定で求めた電流ＩＬが規定値以下の場合には、第２のスリープモードが続行する。他方、電流ＩＬが規定値を越えている場合は、同じエラーが発生したときであるから、エラー情報の書込みをすることなく、ノーマルモードに移行する。したがって、エラーがなくならない限り、第２のスリープモードとノーマルモードとを交互に繰り返すことになる。なお、このようにエラーが繰り返して発生する場合はモード間の移行を止めて、エラーの発生がなくなるまでノーマルモード又は第２のスリープモードのどちらか一方のままで監視を継続させてもよい。
【０１００】
バッテリーパック１０は、組立て後に製品検査を受けてから出荷される。この製品検査では、マイクロコンピュータ４０が、ユーザーに開放されていないテストモードにセットされる。マイクロコンピュータ４０は、４ＭＨｚのクロックで駆動される。そして、検査器具を用いて、各回路の動作チェック，充電状態及び放電状態のチェック，メモリ４１への書込み等が行われる。メモリ４１に書き込む情報としては、製造年月日，製造番号，電池残量演算に用いる各種のパラメータである。テストモードが解除されると、マイクロコンピュータ４０は再びノーマルモードとなり、そして接続なしと判定されると、第２のスリープモードに移行する。
【０１０１】
製品検査を受けたバッテリーパック１０は、電子機器の製造メーカーや、電気販売店等へ出荷される。この工場出荷時には、第２のスリープモードになっており、内部消費電力が少ない状態に保たれている。
【０１０２】
第２のスリープモード中に、バッテリーパック１０が電子機器１１に装填される。バッテリーパック１０が電子機器１１に正しく装填されると、バッテリーパック１０のプラス端子１３が電子機器１１のプラス端子１７に、またバッテリーパック１０のマイナス端子１４が電子機器１１のマイナス端子１８に接続される。このときには、バッテリーパック１０の接続検出端子１５が電子機器１１の接続検出端子１９に接続され、通信端子１６が通信端子２０に接続される。
【０１０３】
接続検出端子１５は、外部機器１１の接続検出端子１９及びマイナス端子１８を介して、バッテリーパック１０のマイナス端子１４に接続されるから、接続検出端子１５が「Ｌ」になる。接続検出端子１５が「Ｈ」から「Ｌ」に変化すると、演算部４９は割込み処理をして、マイクロコンピュータ４０を第２のスリープモードからノーマルモードに移行する。
【０１０４】
このノーマルモードに移行すると、前述したようにマイクロコンピュータ４０が４ＭＨｚのクロックで作動される。演算部４９は、接続検出端子１５の信号から接続の有無を確認する。この際に、バッテリーパック１０の装着時のチャタリングを防止するために、接続検出端子１５の信号が所定時間「Ｌ」に保たれているときに、接続ありと判定するのがよい。
【０１０５】
電子機器１１の接続が確認されると、演算部４９は、制御部４８を介して充放電許可を表す「Ｌ」の信号をＯＲ回路５５，５６に出力する。ここで、各リチウムイオン電池２３が、放電停止電圧と充電停止電圧との間である充放電可能電圧範囲にあるときには、過放電・過充電検出回路５７は、充放電許可を表す「Ｌ」の信号をＯＲ回路５５，５６に出力する。また、接続検出端子１５からの「Ｌ」の信号がＯＲ回路５５に入力される。
【０１０６】
ＯＲ回路５５，５６は、入力信号の全てが「Ｌ」であるから、出力信号が「Ｌ」となる。これにより、放電停止用ＦＥＴ２４，充電停止用ＦＥＴ２５がＯＮするから、リチウムイオン電池２３が充放電可能状態となる。ここで、電子機器１１の電源スイッチ６７がＯＮすると、リチウム電池２３からの放電電流は、ＦＥＴ２４，２５，ヒューズ２６，プラス端子１３を通って電子機器１１へ流れる。システム本体６５は、所定の処理を実行し、またディスプレイ６６に情報が表示される。
【０１０７】
ノーマルモードでは、２２０ｍＳ毎に監視サイクルを行うために、演算部４９が内部タイマーをスタートさせる。この内部タイマーが２２０ｍＳを計時すると、監視処理が開始される。この監視処理では、演算部４９が制御部４８を介してスイッチ４２，４３を１００ｍＳだけＯＮにする。スイッチ４２がＯＮすると、前述したように、電圧検出回路３０，電流測定回路３１，サーミスタ３３により、電圧，電流ＩＬ，温度が測定される。また、スイッチ４３がＯＮすると、電流測定回路３２が給電され、電流ＩＨが測定される。
【０１０８】
各測定信号はＡＤ変換部５０でデジタル変換されてから、演算部４９に取り込まれ、そのレジスタに一時記憶される。次に、演算部４９は、レジスタに記憶した測定電流ＩＬが規定値を越えているかどうかを判定する。測定電流が規定値以下の場合には、電子機器１１の電源スイッチ６７がＯＦＦされたか、あるいは一定時間中にキー操作がないために電子機器１１がパワーセーブモードに移行しているときである。この場合に、マイクロコンピュータ４０は、電子機器１１からの通信がないことを確認してから第１のスリープモードへ移行する。なお、このときに、通信があれば、割り込み処理によって、電子機器１１へデータを高速で送り出す。
【０１０９】
測定電流が規定値以上のとき、あるいは割り込み処理で通信を行った後に、マイクロコンピュータ４０は、電圧チェックに進む。演算部４９は、各リチウムイオン電池２３の測定電圧が、充電停止電圧又は充電停止電圧かどうかを判定する。もし、放電停止電圧以下に低下しているときには、演算部４９は制御部４８を介して、放電停止を表す「Ｈ」の信号をＯＲ回路５５に送る。このＯＲ回路５５は、「Ｈ」の信号を出力するため、放電停止用ＦＥＴ２４がＯＦＦし、放電が強制的に停止する。
【０１１０】
各リチウムイオン電池２３の測定電圧が、充電停止電圧以上の場合は、演算部４９は制御部４８を介して、充電停止を表す「Ｈ」の信号をＯＲ回路５６に送る。このＯＲ回路５６は、「Ｈ」の信号を出力するため、充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦし、充電が強制的に停止する。なお、現在は、バッテリーパック１０が電子機器１１へ給電中であるから、充電停止用ＦＥＴ２５がＯＮしている。
【０１１１】
各リチウムイオン電池２３の測定電圧が放電可能電圧以内の場合には、温度チェックに進む。演算部４９は、バッテリーパック１０の温度が規定温度以上かどうかを判定する。リチウムイオン電池２３に異常があると、放電中にバッテリーパック１０が発熱して、温度がかなり上昇する。もし、バッテリーパック１０が規定温度を越えているときには、演算部４９は、「Ｈ」の信号をＯＲ回路５５に送って、放電停止用ＦＥＴ２４を強制的にＯＦＦにする。
【０１１２】
電圧及び温度が正常な場合は、マイクロコンピュータ４０は、ノーマルモードの最初のステップに戻る。ここで、接続なしと判断されると、第２のスリープモードへ移行する。接続ありの場合は、スイッチング回路が既にＯＮしているから、そのまま２２０ｍＳ経過の判断ステップに進む。マイクロコンピュータ４０は、第１回目の監視サイクルの開始時点から、２２０ｍＳ経過したと判定すると、内部タイマーを再スタートさせてから、第２回目の監視サイクルを実行し、前述した測定，判断の監視処理をする。
【０１１３】
レギュレータ３６の作動中は、過電流検出回路３３が過電流状態を監視している。過電流状態を検出すると、過電流検出回路３３は「Ｌ」の信号を発生する。そして、ノーマルモード中に、演算部４９が「Ｌ」の信号を受け取ると、割り込み処理を行い、「Ｈ」の信号をＯＲ回路５５に送って、放電停止用ＦＥＴ２４を強制的にＯＦＦにする。
【０１１４】
また、各監視サイクルにおいて、放電可能電圧範囲外，規定温度以上，過電流状態が検出されると，マイクロコンピュータ４０は、前述したように放電停止用ＦＥＴ２４を強制的にＯＦＦにしてから、電子機器１１の接続状態をチェックする。バッテリーパック１０が電子機器１から外されたときには、ノーマルモードから、第２のスリープモードに移行する。他方、電子機器１１に接続されたままであると、前述したように、２２０ｍＳ経過の判断ステップへ進み、次の監視サイクルを実行する。この監視サイクルにおいて、規定温度以上や過電流状態となる異常状態が解消されていると、ノーマルモードの最初のステップへ戻り、接続チェックしてから、放電停止用ＦＥＴ２４をＯＮにする。その後は、前述したように２２０ｍＳ経過の判断ステップに進む。
【０１１５】
こうして、電子機器１１に接続中に、電流が規定値を越えている場合は、マイクロコンピュータ４０がノーマルモードを選択し、２２０ｍＳの監視サイクルで各リチウムイオン電池を監視する。なお、規定値以下であっても、通信の割り込みがある場合も、ノーマルモードが選択される。
【０１１６】
また、電子機器１１のシステム本体６５は、通信端子２０を介して、マイクロコンピュータ１０に、データの要求とデータの単位についてのコマンドを送る。通信部５１は、ノーマルモード中に電子機器１１からのコマンドを受け付けるとこれを演算部４９に送る。演算部４９は、直ちに通信の割り込みを行い、電子機器１１からの要求に応じたデータを通信部５１を介して電子機器１１に送り出す。
【０１１７】
電子機器１１は、例えば電池残容量のデータを受け取ると、図形やマークでこれをデイスプレイ６６に表示する。また、マイクロコンピュータ４０は、電池残容量と供給電流とから、給電可能な時間を計算する。そして、給電可能な時間が短くなったときは、警告情報を自発的に電子機器１１に送る。電子機器１１は、デイスプレイ６６に警告表示したり、処理中のデータを保存したりする。あるいは、電子機器１１をパワーセーブモードに移行して、システム本体６５をスリープ状態にしたり、ディスプレイ６６の表示を停止したりする。
【０１１８】
ノーマルモード中に、電子機器１１の電源スイッチ６７がＯＦＦしたり、あるいはパワーセーブモードになると、放電電流が規定値以下となり、また通信も停止する。この場合には、マイクロコンピュータ４０は、早いサイクルでの監視が不要であるから，第１のスリープモードに移行する。
【０１１９】
この第１のスリープモードでは、監視処理中以外は、発振器６１が作動し、マイクロコンピュータ４０が３２ＫＨｚのクロックで低速で作動する。そして、２秒毎に監視処理を実行してリチウムイオン電池２３の状態を監視する。この第１のスリープモードでは、監視回路の自己消費電力が第２のスリープモードよりも大きいが、ノーマルモードに比べてかなり少ない。
【０１２０】
図８に示すように、第１のスリープモードに移行すると、マイクロコンピュータ４０は、内部タイマーを作動させで２秒の経過を測定する。２秒が経過すると、第１回目の監視サイクルを開始させる。そして、監視処理を高速でするために、発振器６０を作動させ、４ＭＨｚのクロックでマイクロコンピュータ４０を高速に作動する。
【０１２１】
監視処理に入ると、まずスイッチ４２をＯＮにして、電圧，電流（ＩＬ），温度を測定する。この測定後に電流チェックが行われる。第１のスリープモード中に、電子機器１１の電源スイッチ６７がＯＮされたり、あるいはパワーセーブモードから通常の動作モードに戻ると、電子機器１１への放電電流が規定値よりも大きくなる。この場合には、マイクロコンピュータ４０は第１のスリープモードからノーマルモードへ移行し、早いサイクルでの監視を行う。
【０１２２】
電子機器１１がパワーセーブモード等のままであると、放電電流が規定値以下であるから、前述したノーマルモードと同様に、電圧チェックと、温度チェックとが行われる。そして、放電停止電圧以下、又は規定温度以上のときには、マイクロコンピュータ４０が、放電禁止信号を発生して放電停止用ＦＥＴ２４をＯＦＦにしてから、ノーマルモードに移行する。また、第１のスリープモード中に過電流状態が発生したときは、割り込み処理により放電停止用ＦＥＴ２４をＯＦＦにしてから、ノーマルモードに移行する。
【０１２３】
電圧及び温度が正常であれば、接続チェックが行われる。第１のスリープモード中に、バッテリーパック１０が電子機器１１から外されると、接続なしと判断される。このときには、マイクロコンピュータ１０は、放電停止信号及び充電停止信号を出力して、２つのＦＥＴ２４，２５をＯＦＦにしてから、第２のスリープモードに移行する。
【０１２４】
接続ありと判断されると監視処理が終了し、そして第１のスリープモードが続行される。発振器６０の代わりに発振器６１が作動され、マイクロコンピュータ４０が低速で作動される。そして、第１回目の監視サイクルの開始時点から、2 秒が経過したかどうかについてチェックされる。2 秒が経過しているときには、前述したように内部タイマーを再スタートさせてから、第２回目の監視サイクルを実行する。
【０１２５】
また、第１のスリープモード中に、電子機器１１からの通信があると、ノーマルモードへ移行する。そして、このノーマルモード中に直ちに割り込み処理を実行して、電子機器１１との間で通信を実行する。
【０１２６】
マイクロコンピュータ４０，電圧測定回路３０等が故障しているとき、あるいは誤測定又は誤判定をすることもあり得る。この様な場合でも、過充電・過放電検出回路５７が作動しているから、放電停止電圧よりも少し小さい電圧まで低下すると、過充電・過放電検出回路５７が「Ｌ」の放電停止信号をＯＲ回路５５に送り、放電停止用ＦＥＴ２４をＯＦＦにすることができる。
【０１２７】
バッテリーパック１０は、放電停止電圧に低下したのち、充電されることなく、電子機器１１に装填されたまま放置されることがある。この場合は、内部消費や自然リークによって、各リチウムイオン電池２３が更に放電する。この放電が進行し、電池電圧が放電禁止直列電圧以下になると、電圧検出回路３７はスイッチ３５をＯＦＦにする。マイクロコンピュータ４０は、遮断モードになるから、バッテリーパック１０の自己消費電流を最低限にする。なお、この遮断モードでは、マイクロコンピュータ４０の出力が「Ｌ」になる。放電が更に進むと、電圧検出回路３７，過放電・過充電検出回路５７，過電流検出回路３３，ＦＥＴ２４，２５等の全ての回路が遮断状態となる。
【０１２８】
図９は充電器を示すものである。この充電器７０には、充電回路７１と、充電制御回路７２とが設けられている。充電回路７１は、商用電源を充電電圧に変換する定電圧器と、電流値が一定値を越えないように規制する定電流器等から構成されている。この充電回路７１には、プラス端子７３，マイナス端子７４，接続検出端子７５が接続されている。充電制御回路７２は、充電回路７１をＯＮ・ＯＦＦさせたり、通信端子７６を介してバッテリーパック１０との間で通信を行う。また、充電制御回路７１は、タイマーを備え、バッテリーパック１０が所定の電圧に達してから、一定時間が経過したときに充電回路７１をＯＦＦにする。
【０１２９】
バッテリーパック１０が充電のために電子機器１０から外されると、マイクロコンピュータ４０はＦＥＴ２４，２５をＯＦＦにしてから、第２のスリープモードに移行する。このバッテリーパック１０を充電器７０に正しく装填すると、対応する端子同志が接続される。この接続により、マイクロコンピュータ４０は第２のスリープモードからノーマルモードに移行し、２つのＦＥＴ２４，２５がＯＮして充電可能状態となる。
【０１３０】
充電制御回路７２は、電池電圧，充電電流，温度，ＦＥＴ２５のＯＮ・ＯＦＦ状態についてのデータをマイクロコンピュータ４０に要求する。充電制御回路７２は、マイクロコンピュータ４０から受け取ったデータから、パッテリーパック１０が充電可能状態であると判断すると、充電回路７１を作動させる。この充電回路７１は、定電圧・定電流によりバッテリーパック１０を充電させる。この充電時には、プラス端子１３，ＦＥＴ２５，２４を通って、充電電流が各リチウムイオン電池２３に流れる。
【０１３１】
正常な充電中は、充電電流が規定値を越えているから、マイクロコンピュータ４０は、図６に示すノーマルモードで各リチウムイオン電池の充電状態を監視する。また、充電器７０の充電制御回路７２からの要求に応じて、マイクロコンピュータ４０は、電池電圧，充電電流，温度，ＦＥＴ２５のＯＮ・ＯＦＦ状態についてのデータを通信する。
【０１３２】
バッテリーパック１０の充電中に、リチウムイオン電池２３のいずれか１つが充電停止電圧に到達すると、マイクロコンピュータ４０は、パッテリーパック１０が満充電されたと判断する。このときには、マイクロコンピュータ４０は、充電禁止信号をＯＲ回路５６に送って充電停止用ＦＥＴ２５をＯＦＦにする。なお、充電が停止した時点では、各リチウムイオン電池２３は放電停止電圧を越えているから、放電停止用ＦＥＴ２４はＯＮしたままである。
【０１３３】
マイクロコンピュータ４０は、充電停止用ＦＥＴ２５をＯＦＦにしたときは，、満充電を示す信号を充電器７０の充電制御回路７２に送る。この充電制御回路７２は、充電回路７１をＯＦＦにして充電を停止する。この充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦすると、充電電流は規定値以下となり、また充電制御回路７２は通信を停止する。したがって、マイクロコンピュータ４０は、第１のスリープモードに移行する。
【０１３４】
また，規定温度以上になったとき、又は過電流検出回路３３が過電流状態を検出したときには、マイクロコンピュータ４０は充電停止用ＦＥＴ２５をＯＦＦにする。このときに、マイクロンコピュータ４０は、異常状態が発生していることを充電器７０に通信するから、充電制御回路７２は充電回路７１をＯＦＦにする。この充電異常が発生しているときは，充電制御回路７２がバッテリーパック１０に所定時間毎にデータを要求するから、充電電流が規定値以下であっても、バッテリーパック１０はノーマルモードに維持される。
【０１３５】
マイクロコンピュータ４０は、サーミスタ３４又は過電流検出回路３３の測定により、充電異常が解消したと判断すると、充電停止用ＦＥＴ２５をＯＮにする。そして、マイクロンコピュータ４０は、充電異常が解消したことを充電器７０に通信する。この充電異常の解消の通信を受け取ると、充電回路７１が作動してて充電が再開する。
【０１３６】
また、充電中も過放電・過充電検出回路５７が作動している。そして、マイクロコンピュータ４０が故障等をしている場合には、充電停止電圧を少し越えた電圧になると、過放電・過充電検出回路５７が充電停止を表す「Ｈ」の信号をＯＲ回路５６に送って、充電停止用ＦＥＴ２５をＯＦＦにする。
【０１３７】
バッテリーパック１０が過放電状態のときから充電を開始すると、マイクロコンピュータ４０によって充電停止用ＦＥＴ２５はＯＮされるが、放電停止用ＦＥＴ２４はＯＮされない。しかし、この放電停止用ＦＥＴ２４は、周知のように、寄生ダイオード（図示せず）によりドレインからソースに向かって小さな充電電流が流れるため、充電がゆっくりと進行する。そして、放電停止電圧を越えると、マイクロコンピュータ４０は、放電停止用ＦＥＴ２４をＯＮにするから、所定の充電電流で充電が行われる。
【０１３８】
なお、充電停止用ＦＥＴと並列に、充電補助回路（図示せず）が設けられている。全回路がＯＦＦ状態になるほど電池電圧が低下しているときは、充電器７０によって充電補助回路がＯＮされ、これを通して５０ｍＡ程度の小さな電流がバッテリーパック１０に流れ、各リチウムイオン電池２３をゆっくりと充電する。
【０１３９】
この充電中に、電圧検出回路３７，過充電・過放電検出回路５７，ＦＥＴ２４，２５が作動する。この時点では、ＦＥＴ２４，２５はＯＦＦ状態である。充電の進行によって、放電禁止直列電圧を越えると、直列電圧検出回路３７がレギュレータ３６を作動させる。これにより、マイクロコンピュータ４０はリセットが解除される。マイクロコンピュータ４０は、充電用ＦＥＴ２５をＯＮし、そして放電用ＦＥＴ２４をＯＦＦする。この時点で、充電補助回路がＯＦＦするから、前述したように充電用ＦＥＴ２５を通して、少し大きめな充電電電流による充電が開始される。更に、充電が進むと、前述したように、放電用ＦＥＴ２４がＯＮする。
【０１４０】
バッテリーパック１０が充電器７０から外されると、マイクロコンピュータ４０は、第７図に示す第２のスリープモードに移行する。その後、バッテリーパック１０が再び電子機器１１に装填されると、前述したようにノーマルモードに移行する。なお、バッテリーパック１０が満充電のときには、充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦしている。この充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦしていても、その寄生ダイオード（図示せず）によりドレインからソースに向かって、電子機器１０を駆動するに十分な値の電流が流れるため、電子機器１０への給電は正常に行われる。そして，全てのリチウムイオン電池２３が充電停止電圧よりも低下するとマイクロコンピュータ４０は、充電停止用ＦＥＴ２５をＯＮにする。
【０１４１】
図１０は、充電器を内蔵した電子機器を示すものである。この電子機器８０では，電源回路８１，システム本体８２，電源スイッチ８３，端子８４〜８７が設けられている。電源回路８１は、定電圧器及び定電流器を備え、商用電源の変圧して定電圧をシステム本体８２に印加する。また、電源回路８１は、システム本体８２によって、その作動が制御される。
【０１４２】
電子機器８０にバッテリーバック１０が接続されると、前述したように、バッテリーパック１０のマイクロコンピュータ４０は、接続状態，充放電電流の大きさ、割り込みの有無に応じて決定される状態監視動作モードで、各リチウムイオン電池２３の状態を監視する。電子機器８０が商用電源に接続されているときは、電源回路８１によってシステム本体８２が駆動される。また，システム本体８２がＯＦＦしているときは、バッテリーパック１０は、電源回路８１によって充電される。そして，満充電になると、充電停止用ＦＥＴ２５がＯＦＦして、バッテリーパック１０の充電が停止する。電子機器８０が商用電源に接続されていないときは、電子機器８０がバッテリーパック１０から給電を受ける。
【０１４３】
以上のように、バッテリーパック１０が外部機器に接続されている場合は、電流値が規定値以下のときに、消費電力が少ない第１のスリープモードが選択される。電流が規定値を越えているときは、ノーマルモードが選択される。なお、割り込み処理を受け付けた場合は、電流が規定値以下であっても、ノーマルモードが選択される。
【０１４４】
また、バッテリーパック１０が外部機器から外されている場合は、電流値が規定値以下のときは、消費電力が最も少ない第２のスリープモードが選択される。電流値が規定値を越えているときにノーマルモードが選択される。なお、割り込み処理を受け付けた場合は、ノーマルモードが選択される。
【０１４５】
前記マイクロコンピュータ４０は、各モード中で監視サイクル毎に電池残容量を計算している。各監視サイクルでの放電容量は、測定電流と暗電流を加算した全消費電流に、監視サイクルの時間と放電補正係数を乗算することで求められる。これを１サイクル放電容量とすると、メモリ４１から読み出した直前の電池残容量から１サイクル放電容量を引くことで、新しい電池残容量が求まる。メモリ４１内の古い電池残容量は、この新しい値で更新される。
【０１４６】
ここで、暗電流は、電流測定回路３１，３２で測定されない消費電流である。図１に示す回路では、マイクロコンピュータ４０，測定部のマイナス端子がリチウムイオン電池２３のマイナス極に接続されているため、電流測定回路３１，３２は、電子機器１１に供給される放電電流、又は充電器７０から供給される充電電流を測定する。したがって、図１に示す回路では、暗電流は、監視回路，充電・過放電検出回路５７，電圧検出回路３７等で消費する電流である。なお、マイクロコンピュータ４０，測定部のマイナス端子を、マイナス端子１４と抵抗２７との間の接続点に接続すれば、監視回路に流れる電流は、電流測定回路３１，３２で測定されるから、暗電流に含まれない。
【０１４７】
また、充電中も、同様に各監視サイクル中に、１サイクル充電容量が計算され、これを積分することで、電池充電容量（電池残容量と同じ）が求められる。なお、所定の電池電圧になったときに、電池充電容量を一定値にセットすることで、補正が行われる。
【０１４８】
また、マイクロコンピュータ４０は、，製造年月日，電池残容量の他に、満充電の回数，電池履歴の情報がメモリ４１に書き込む。電池履歴としては、電池温度異常の回数，電圧異常の回数，エラーの回数，各ＦＥＴ２４，２５のＯＦＦの回数，過電流の発生回数等がある。
【０１４９】
また、マイクロコンピュータ４０のリセットが解除されたときに，４ＭＨｚの高速で電池履歴の確認とバッテリーチェックをしてから、前述したノーマルモードに移行させてもよい。電池履歴のチェックでは、メモリ４１内の電池履歴を読み出す。例えば、各リチウムイオン２３の電圧が異常に高くなったとき（電圧異常）の回数を調べ、これが所定値を越えているときに、バッテリー不良と判断し、警告表示するとともに、ＦＥＴ２４，２５をＯＦＦ状態に維持する。また、バッテリーチェックでは、各リチウムイオン電池２３が２．０Ｖ以上あること、及び３０秒内に１００ｍＶ以上上昇する場合に、バッテリーが良好と判断し、ノーマルモードへ移行させる。
【０１５０】
更に、バッテリーパック１０に、液晶ディスプレイやＬＥＤを設けて、電池残容量の表示や、バッテリー異常の表示を行ってもよい。
【０１５１】
本発明のバッテリーパックでは、状態監視動作モードを決定する規定電流は例えば１００ｍＡである。また、放電停止電圧が２．３Ｖであり、充電停止電圧が４．２Ｖである。放電禁止直列電圧は６Ｖであり、充放電を禁止する温度は６０°Ｃ以上である。過電流は８Ａであり、ヒューズが溶断する過大電流は１０Ａである。
【０１５２】
また、本発明では、過放電又は過充電では、マイクロコンピュータ４０が過放電・過充電検出回路５７に優先して充放電を制御している。この代わりに、過放電・過充電検出回路５７を優先させ、マイクロコンピュータ４０を補助的に使用してもよい。この場合は、過放電・過充電検出回路５７は，放電停止電圧が２．３Ｖであり、充電停止電圧が４．２Ｖである。他方、マイクロコンピュータ４０は、放電停止電圧が２．２５Ｖであり、充電停止電圧が４．２５Ｖである。
【０１５３】
電池電圧が放電禁止直列電圧まで低下したときに、監視回路の給電を停止する遮断モードに設定される。この代わりに、放電禁止直列電圧以下になったときに、直列電圧測定回路３７からの信号をマイクロコンピュータ４０に送って測定中止モードとしてもよい。この場合は、マイクロコンピュータ４０は低速度で作動するが、スイッチ４３をＯＦＦに保つことで測定動作を停止する。あるいは、クロック制御回路５２を介して発振器の作動を停止させ、マイクロコンピュータ４０をフリーズ状態とすることで，その作動を停止させてもよい。この場合は、当然に測定も停止する。
【０１５４】
また、第２のスリープモードでは、電圧測定回路３０の給電を停止することで電圧測定を省略し、単に電流測定だけをしてもよい。これとは逆に、第２のスリープモードで測定した電圧から、充放電可能電圧範囲かどうかの判定をしてもよい。
【０１５５】
消費電流が異なる２個の電流測定回路３１，３２を設けているが、この代わりに測定範囲が広い１個の電流測定回路３２を用いても良い。また、この１個の電流測定回路３２の測定値を用いて過電流状態を判定すれば、過電流検出回路３３を省略することができる。
【０１５６】
ＡＤ変換器５０は、測定データを１個ずつＡＤ変換するから、測定時に電流測定回路と電圧測定回路を同時にＯＮする代わりに、ＡＤ変換すべきものだけをＯＮさせることで、監視回路の消費電流を更に小さくしてもよい。また、スイッチング回路としてＦＥＴ２４，２５を用いたが、その他にサイリスタ，トランジスタ等を用いることができる。
【０１５７】
また、電池電圧が放電禁止直列電圧まで低下したときに、マイクロコンピュータ４０の電源をＯＦＦにして、監視回路を遮断モードにしている。この代わりに、電圧測定回路３０からの３個の電圧を加算して求めた電池直列電圧を用い、これが放電禁止直列電圧まで低下したときに、マイクロコンピュータ４０を低周波数のクロックで駆動するとともに、スイッチ４２，４３をＯＦＦしたままで測定を休止させてもよい。
【０１５８】
また、３本の電池を直列したものを１組とし、２組を並列に接続した直並列接続であってもよい。この場合には，並列に接続された２本ずつの電池の電圧が測定される。更に、本発明は、Ｎｉ／Ｃｄ電池，Ｎｉ／ＭＨ電池，Ｚｎ／Ｂｒ2 ，鉛蓄電池等にも適用することができる。
【０１５９】
【発明の効果】
本発明は、バッテリーパックの電流を測定し、この電流が規定値以下のときに、消費電力が大きいノーマルモードから、消費電力が小さいスリープモードに移行するから、通信機能がない外部機器に対しても、状態監視動作モードを適正に設定して、バッテリーパックの節電を図ることができる。
【０１６０】
また、本発明は、スリープモードに移行した場合でも、電圧や電流等を測定して二次電池の状態を監視するから、このスリープモード中に異常事態が発生した場合でも適正に対処することができる。更に、スリープモード中でも電流測定をするから、例えばスリープモード中での放電容量を計算することで、電池残容量を正確に求めることが可能である。
【０１６１】
また、本発明では、スリープモードでは、周波数の低いクロックでマイクロコンピュータを駆動するから、マイクロコンピュータ自身の消費電流を少なくすることができる。更に、スリープモードでは、異常事態が急に発生することが殆どないことに着目し、測定の回数を少なくすることで、測定部で消費される電流の平均値を小さくしている。
【０１６２】
更に、本発明では、バッテリーパックが外部機器に接続されているときは第１のスリープモードとし、外部機器に接続されていないときは第２のスリープモードにするから、外部接続状態によりスリープモードを２段階に変更することができる。この第２のスリープモードでは、第１のスリープモードに比べて測定回数が極端に少ないから、バッテリーパックが外部機器に接続されていないときに、その内部消費電力を一層少なくすることができる。
【０１６３】
更にまた、電池電圧を検出する検出回路を設け、放電禁止直列電圧以下に低下したときは、監視回路の給電を停止して遮断モードとし、監視回路による内部消費電力をなくすから、二次電池の劣化を招くような放電を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバッテリーパックを示すブロック図である。
【図２】ノーマルモード中に監視回路に流れる電流の波形図である。
【図３】第１のスリープモード中に監視回路に流れる電流の波形図である。
【図４】第２のスリープモード中に監視回路に流れる電流の波形図である。
【図５】マイクロコンピュータの遮断モードとリセット解除を示すフローチャートである。
【図６】ノーマルモードを示すフローチャートである。
【図７】第２のスリープモードを示すフローチャートである。
【図８】第１のスリープモードを示すフローチャートである。
【図９】充電器のブロック図である。
【図１０】充電器内蔵の電子機器を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ バッテリーパック
１１ 電子機器
１３，１７，７３，８４ プラス端子
１４，１８，７４，８５ マイナス端子
１５，１９，７３，８６ 接続検出端子
１６，２０，７６，８７ 通信端子
２３ リチウムイオン電池
２４ 放電停止用ＦＥＴ
２５ 充電停止用ＦＥＴ
３０ 電圧測定回路
３１，３２ 電流測定回路
３３ 過電流検出回路
３４ サーミスタ
４０ マイクロコンピュータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a battery pack having a monitoring circuit for monitoring the state of a secondary battery. More specifically, the battery pack saves power by setting the monitoring circuit to a sleep mode when the current of the battery pack is small.ToIt is related.
[0002]
[Prior art]
Portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, camcorders, CD players, etc. are widely used. Most of these electronic devices are loaded with a chargeable / dischargeable battery pack. This battery pack is packaged with a plurality of secondary batteries in series or in parallel, and supplies power to an electronic device as a load.
[0003]
Recently, lithium ion batteries are frequently used as secondary batteries. This lithium ion battery has features such as high operating voltage, high energy density, large discharge current, long cycle life, no memory effect, and short charge Yes. As described above, the lithium ion battery has a number of advantages. However, special attention is required for short-circuiting and charging / discharging of the battery as compared with other secondary batteries.
[0004]
For example, when a battery pack is removed from an external device such as an electronic device or a charger, and the power supply terminal (plus terminal, minus terminal) is short-circuited by a necklace or the like, the lithium ion battery generates heat. May explode or ignite. In addition, if the battery is discharged with an overcurrent exceeding the maximum allowable current, the temperature of the lithium ion battery will abnormally rise and deteriorate unrecoverably, or the safety valve will operate and become unusable.
[0005]
Conversely, when charged with an overcurrent, the battery temperature rises abnormally and the battery life is shortened. Furthermore, there is a risk that the organic electrolytic solution is decomposed to generate gas, or metallic lithium that causes an internal short circuit is generated.
[0006]
When charging exceeds the specified charge stop voltage, the organic electrolyte solution decomposes, generating the gas and depositing metallic lithium as described above. In addition, this overcharge may greatly deteriorate the battery characteristics, activate the safety valve, and may cause the lithium ion battery to rupture or ignite.
[0007]
On the other hand, when the discharge exceeds a specified discharge stop voltage, the electrode deteriorates or the organic electrolyte solution decomposes. In addition, this overdischarge invites dissolution of the copper current collector and lead wires, and causes deterioration in performance and contact failure of the lithium ion battery. When a plurality of lithium ion batteries are connected in series, each battery may not be charged or discharged uniformly, and only some of the batteries may be charged and discharged faster than other batteries.
[0008]
In order to prevent abnormal situations such as short circuit, overcurrent, overcharge, and overdischarge, a battery pack packaged with a lithium ion battery is provided with a charge / discharge control circuit (protection circuit). This charge / discharge control circuit is composed of a monitoring circuit that monitors the state of each lithium ion battery and the connection state of an electronic device, and a switching circuit that is turned on / off by a signal from this monitoring circuit and regulates charging / discharging. Yes. The switching circuit includes a charge stop FET (field effect transistor) and a discharge stop FET, which are connected in series to a lithium ion battery.
[0009]
The monitoring circuit includes a measurement unit and a determination unit that determines an abnormal situation from the signal of the measurement unit and turns the switching circuit on and off. As the determination unit, a comparator or a microcomputer is used. The measurement unit includes a current measurement circuit that measures the current of the lithium ion battery, a voltage measurement circuit that measures the voltage of the lithium ion battery, a temperature measurement circuit that measures the heat generation temperature of the lithium ion battery, and the like.
[0010]
For example, the microcomputer determines an overcharge state, an overdischarge state, an overcurrent state, and a heat generation state based on a measurement signal from each measurement circuit. The overcurrent state and the heat generation state include those that occur during charging and those that occur during discharging. The microcomputer turns off the charge stop FET when an abnormal situation occurs during charging, and turns off the discharge stop FET when an abnormal situation occurs during discharging.
[0011]
It is also known to connect a PTC element in series with a switching circuit in order to prevent overcurrent. This PTC element has a positive temperature coefficient in which the resistance value increases with temperature. Since the temperature rises due to heat generation when the current increases, the resistance value becomes extremely large, preventing the current flow. When the temperature falls, the original resistance value is restored, so that charge / discharge can be performed again.
[0012]
Furthermore, a fuse is provided to reliably stop charging / discharging even if the measurement unit, microcomputer, and FET fail. This fuse melts when the temperature of the battery pack becomes abnormally high or when an excessive current much larger than the overcurrent flows, and disconnects the battery from the power supply terminal. Since this fuse is the ultimate safeguard, once it has melted, the battery pack cannot be reused.
[0013]
The battery pack is provided with a connection detection terminal for detecting a short circuit in addition to a pair of power supply terminals for charging and discharging with an external device. Correspondingly, a pair of power supply terminals and connection detection terminals are also provided in the external device.
[0014]
When the battery pack is normally connected to an electronic device, for example, the positive terminal of the electronic device and the positive terminal of the battery pack are connected, and the negative terminal of the electronic device and the negative terminal of the battery pack are connected. In the normal connection state, since the connection detection terminal is connected to the plus terminal in the electronic device, this connection detection terminal is “H”, and “L” if not normally connected.
[0015]
When the connection detection terminal is “H”, the microcomputer turns on the two FETs to enable charging / discharging, and when it is “L”, the microcomputer turns off the two FETs. Therefore, since the two FETs are turned off when the battery pack is not attached to the electronic device and is alone, no short circuit occurs even if the positive terminal and the negative terminal of the battery pack come into contact with each other. .
[0016]
In an electronic device such as a notebook personal computer, if the remaining battery capacity of the battery pack is low and sufficient power cannot be supplied, the data being input is lost. Therefore, recently, a battery pack called an intelligent battery that has a communication terminal and communicates with an electronic device is commercially available. The battery pack microcomputer sends data on the state of the battery (battery voltage, discharge current, remaining battery capacity, discharge possibility, etc.) to the electronic device in response to a request from the electronic device. In the electronic device, the remaining battery capacity is confirmed, and when there is a possibility that the electronic device may not operate normally, a warning is displayed or data is automatically backed up.
[0017]
Incidentally, the monitoring circuit operates not only when it is connected to an external device such as an electronic device or a charger, but also when it is a single unit without being connected to the external device. Although the monitoring circuit differs depending on the circuit configuration, for example, a current of about 6 mA flows. Since the power used in this monitoring circuit is internal power consumption, the usage time of the battery pack is shortened accordingly.
[0018]
Therefore, a method of setting the operation mode of the monitoring circuit according to the connection detection terminal for detecting the connection of the external device and the voltage of the communication terminal for communicating with the external device is known. (JP-A-8-308121). The operation mode includes a normal mode and a low power consumption mode. In the normal mode, the voltage measurement circuit, the current measurement circuit, and the temperature measurement circuit are fed to perform measurement, but in the low power consumption mode, the circuits are not fed to stop the measurement. In this method, when not connected to an external device, or when connected but there is no communication from the external device, set to the low power consumption mode to reduce the current consumed in the battery pack and save power. To do.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional method described above determines the operation state of the external device based on the presence or absence of communication and sets the operation mode. Therefore, when connected to an external device having no communication function, the low power consumption mode is set. In this case, since each measurement circuit does not operate, the state of the secondary battery cannot be monitored. After all, a battery pack that implements this method cannot be used for an external device that does not have a communication function.
[0020]
Further, since the conventional method does not measure voltage, current, etc. during the low power consumption mode, it cannot detect even if an abnormal situation occurs in the secondary battery. Therefore, it is impossible to take appropriate measures such as communicating this abnormal situation to the electronic device or turning off the switching circuit.
[0021]
In order to accurately calculate the current remaining battery capacity, it is necessary to measure the current in the low power consumption mode to obtain the discharge capacity. However, in the conventional method, since the current measurement circuit is turned off in the low power consumption mode, the remaining battery capacity cannot be obtained correctly.
[0022]
  The present invention can be used for an external device having no communication function, and in addition, a battery pack that can correctly set the state monitoring operation mode according to the operation state of the external device.TheIt is intended to provide.
[0023]
  The present invention also provides a battery pack that can monitor the state of the secondary battery and measure the current even in the sleep mode where the current consumption is low.TheIt is intended to provide.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object,The battery pack is a battery pack including at least one chargeable / dischargeable secondary battery, connected to an electronic device or a charger, and a pair of power supply terminals for charging or discharging the secondary battery; A voltage measuring circuit for measuring the voltage of the secondary battery, a first current measuring circuit for measuring a charging current or a discharging current of the secondary battery, and a current larger than the first current measuring circuit can be measured. A current measuring circuit comprising a second current measuring circuit that consumes more power than the first current measuring circuit; a switching circuit for disconnecting the secondary battery from the power supply terminal to stop charging and discharging; and the voltage measuring circuit; Measurement is performed by intermittently energizing the current measurement circuit, the state of the secondary battery is determined from the measurement voltage by the voltage measurement circuit, and the switching is performed. A microcomputer for controlling ON / OFF of the road, and the microcomputer is in a normal mode when the charging current or discharging current of the secondary battery exceeds a specified value, and the charging current or discharging current of the secondary battery is When it is below the specified value, the sleep mode is entered. In the normal mode, measurement is performed by driving the voltage measurement circuit and the second current measurement circuit at a first time interval while being driven by the first clock. In the sleep mode, the voltage measurement circuit and the first current measurement circuit are longer than the first time interval and are driven by a second clock having a frequency lower than that of the first clock. A battery pack that performs measurement by energizing at a second time interval.
[0025]
  Claim 2In the battery pack, the microcomputer turns off the switching circuit and charges the secondary battery when the voltage measured by the voltage measurement circuit becomes equal to or lower than the discharge stop voltage or becomes equal to or higher than the charge stop voltage. Stop the discharge.
[0026]
  Claim 3In the battery pack, when the microcomputer receives a communication signal from the communication terminal during the normal mode, the microcomputer maintains the normal mode even if the charging current or discharging current of the secondary battery is not more than a specified value. Be drunk.
[0027]
  Claim 4In the battery pack, a memory is connected to the microcomputer.
[0028]
  Claim 5In the battery pack, a plurality of the secondary batteries are connected in series, a switch for turning on / off the power supply to the microcomputer and a series voltage of the plurality of secondary batteries are measured, and the measured series voltage is There is provided a series voltage detection circuit for turning off the switch and stopping power supply to the microcomputer when the voltage drops below the discharge prohibited series voltage.
[0029]
  Claim 6The battery pack is a battery pack including at least one rechargeable secondary battery, connected to an electronic device or a charger, and a pair of power supply terminals for charging or discharging the secondary battery, and an electronic When the communication terminal connected to the device or the charger and exchanges communication signals and the pair of power supply terminals are normally connected to the electronic device or the charger, the connection signal from the electronic device or the charger is sent. A connection detecting terminal for receiving, a voltage measuring circuit for measuring a voltage of the secondary battery, a first current measuring circuit for measuring a charging current or a discharging current of the secondary battery, and the first current; A current measuring circuit comprising a second current measuring circuit capable of measuring a larger current than the measuring circuit and consuming a larger amount of power than the first current measuring circuit, and disconnecting the secondary battery from the power supply terminal Measurement is performed by intermittently energizing the switching circuit for stopping charging and discharging, the voltage measuring circuit and the current measuring circuit, and the state of the secondary battery is determined from the measured voltage by the voltage measuring circuit. And a microcomputer for controlling ON / OFF of the switching circuit, and the microcomputer is in a normal mode when the charging current or discharging current of the secondary battery exceeds a specified value, or the charging current of the secondary battery or When the discharge current is not more than the specified value and a connection signal is received from the connection detection terminal, the first sleep mode, the charging current or the discharge current of the secondary battery is not more than the specified value and from the connection detection terminal When the connection signal is not received, the second sleep mode is set. In the normal mode, the first clock is driven. And the measurement is performed by energizing the voltage measurement circuit and the second current measurement circuit at a first time interval. In the first sleep mode, a frequency lower than that of the first clock is used. And measuring the voltage measurement circuit and the first current measurement circuit by energizing the voltage measurement circuit and the first current measurement circuit at a second time interval longer than the first time interval. In the sleep mode, a third time interval longer than the second time interval is driven by a third clock having a frequency lower than that of the second clock, and the voltage measurement circuit and the first current measurement circuit are set to be longer than the second time interval. The battery pack is characterized in that measurement is performed by energizing the battery pack.
[0030]
  Claim 7In the battery pack, the microcomputer turns off the switching circuit and charges the secondary battery when the voltage measured by the voltage measurement circuit becomes equal to or lower than the discharge stop voltage or becomes equal to or higher than the charge stop voltage. Stop the discharge.
[0031]
  The battery pack according to claim 8.Then, when the microcomputer receives a communication signal from the communication terminal during the normal mode, the microcomputer is maintained in the normal mode even if the charging current or discharging current of the secondary battery is not more than a specified value. .
[0032]
  The battery pack according to claim 9.Then, when the microcomputer receives a communication signal from the communication terminal during the first sleep mode, the microcomputer returns to the normal mode and from the connection detection terminal during the second sleep mode. When the connection signal is received, the normal mode is restored.
[0033]
  The battery pack according to claim 10.Then, a memory is connected to the microcomputer.
[0034]
  The battery pack according to claim 11.Then, the microcomputer records error information in the memory when the measured current measured by the first current measuring circuit is larger than the specified value during the second sleep mode.
[0035]
  The battery pack according to claim 12.Then, when the measured current measured by the first current measuring circuit is larger than the specified value during the second sleep mode, the microcomputer shifts to the normal mode.
[0036]
  The battery pack according to claim 13.Then, a plurality of the secondary batteries are connected in series, a switch for turning on / off the power supply to the microcomputer and a series voltage of the plurality of secondary batteries are measured, and the measured series voltage is prohibited from discharging. There is provided a series voltage detection circuit for turning off the switch and stopping power supply to the microcomputer when the voltage drops below the series voltage.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, the battery pack 10 is detachably loaded in a portable electronic device 11 such as a notebook computer or a mobile phone, and supplies power to the electronic device 11. The battery pack 10 is connected to the charger 70 shown in FIG. 9 for charging when the remaining battery capacity is low.
[0040]
In FIG. 1, the battery pack 10 is provided with a plus terminal 13, a minus terminal 14, a connection detection terminal 15, and a communication terminal 16. On the other hand, the electronic device 11 is also provided with a plus terminal 17, a minus terminal 18, a connection detection terminal 19, and a communication terminal 20. The plus terminal 13 and the minus terminal 14 constitute a power supply terminal for charging / discharging between the electronic device 11 and the charger 70.
[0041]
The terminals 13 to 16 of the battery pack 10 and the terminals 17 to 20 of the electronic device 11 are arranged so that corresponding ones are connected when the battery pack 10 is normally loaded in the electronic device 11. Has been. That is, when the battery pack 10 is correctly loaded into the electronic device 11, the positive terminal 13 of the battery pack 10 is connected to the positive terminal 17 of the electronic device 11, and the negative terminal 14 of the battery pack 10 is connected to the negative terminal 18 of the electronic device 11. Connected to.
[0042]
Similarly, the connection detection terminal 15 of the battery pack 10 is connected to the connection detection terminal 19 of the electronic device 11, and the communication terminal 16 is connected to the communication terminal 20. In addition, when the orientation of the battery pack 10 is wrong, the shape of the battery pack 10 is preferably asymmetrical in the left-right and front-back directions so that the battery pack 10 is not loaded in the electronic device 11.
[0043]
In the battery pack 10, a plurality of, for example, three lithium ion batteries 23 are accommodated, and these are connected in series. Between the positive electrode of the lithium ion battery 23 connected in series and the positive terminal 13, a discharge stop FET 24, a charge stop FET 25, and a fuse 26 are connected in series. A current measuring resistor 27 having a small resistance value is connected between the negative electrode of the lithium ion battery 23 and the negative terminal 14.
[0044]
The discharge stop FET 24 and the charge stop FET 25 constitute a switching circuit for regulating charge / discharge. These FETs 24 and 25 are P-channels, and are turned on when an “L” signal is inputted to the gate, and turned off when an “H” signal is inputted. When normal charging / discharging is performed, the FETs 24 and 25 are both ON.
[0045]
The discharge stop FET 24 forcibly stops the discharge of the battery pack 10 to prevent the electronic device 11 and the battery pack 10 from entering a dangerous state, or to prevent a failure or a shortened life. As a case in which this discharge is forcibly stopped, when any one of the three lithium ion batteries 23 has dropped to the discharge stop voltage, or during the discharge, a current (overcurrent) greater than the overcurrent value has flowed. Is the time. Here, the overcurrent value is set to a value slightly larger than the maximum allowable current value in which charging / discharging is allowed.
[0046]
The charging stop FET 25 forcibly stops the charging of the battery pack 10 to prevent the battery pack 10 from falling into a dangerous state, or to prevent a failure or a shortened life. The case where this charging is forcibly stopped is when any one of the three lithium ion batteries 23 reaches the charging stop voltage or when an overcurrent flows during charging.
[0047]
When the FETs 24 and 25 are not turned off due to a failure or the like, the fuse 26 may be in a dangerous state in which the lithium ion battery 23 is ignited or ruptured by melting and disconnection when an excessive current flows. To avoid. When the fuse 26 is melted and disconnected, the battery pack 10 cannot be used. As described above, since the fuse 26 is the final security means, the overcurrent value is set to a value that is considerably larger than the overcurrent value.
[0048]
The positive electrode and the negative electrode of each lithium ion battery 23 are connected to the voltage measurement circuit 30, respectively. This voltage measurement circuit 30 is composed of at least three operational amplifiers for obtaining a difference between two voltages, and measures the voltages (VH, VM, VL) of the three lithium ion batteries 21. This voltage VH is the voltage of the lithium ion battery 23 on the positive electrode 13 side. The voltage VM is the voltage of the lithium ion battery 23 in the middle. The voltage VL is the voltage of the lithium ion battery 23 on the negative electrode 14 side.
[0049]
Current measuring circuits 31 and 32 are connected to both ends of the resistor 27. These current measurement circuits 31 and 32 are composed of at least one operational amplifier that performs an analog operation, and from the voltage at both ends of the resistor 27 and the resistance value (known) of the resistor 27, the resistor 27 is charged or discharged during charging or discharging. Measure the current flowing through
[0050]
The current measuring circuit 31 has a small current I of about 200 mA.1The power consumption is small. On the other hand, the current measuring circuit 32 has a large current I of about ± 7 A.0Power consumption is large. As described above, since the two types of current measurement circuits 31 and 32 are provided, the internal power consumption can be saved by using the current measurement circuit 31 when measuring a small current.
[0051]
An overcurrent detection circuit 33 is connected to both ends of the resistor 27. The overcurrent detection circuit 33 includes a comparator, and generates an “L” signal when the charging current or discharging current exceeds the overcurrent value.
[0052]
If the charging or discharging of the lithium ion battery 23 is abnormal, the battery temperature may be considerably high and may burst. Therefore, a thermistor 34 is provided to measure the temperature in the battery pack 10. The thermistor 34 has a property that the resistance value decreases in proportion to the temperature. The voltage at the connection point between the thermistor 34 and the resistor 44 is used as the temperature signal T.
[0053]
The battery voltage is applied to the regulator 36 via the switch 35. The regulator 36 converts the battery voltage into a constant drive voltage and outputs it. The regulator 36 supplies power to the microcomputer 40.
[0054]
The regulator 36 supplies power to the voltage measurement circuit 30 and the current measurement circuit 31 via the switch 42, and further, the reference voltage VrefIs input to the AD converter 50. Further, power is supplied to the thermistor 34 through a resistor 44 having a considerably large resistance value. The current detection circuit 32 is powered by the regulator 36 via the switch 43. Further, power is supplied to the nonvolatile memory 41 via the switch 45. These switches 42 and 43 are turned on only during measurement to save power. Further, the switch 45 is turned on only during writing.
[0055]
The series voltage detection circuit 37 detects that the battery voltage has dropped to the use-prohibited series voltage. The series voltage detection circuit 37 turns on the switch 35 when the use-prohibited series voltage is exceeded, and turns off the switch 35 when the use voltage drops to the use-prohibited series voltage. When the switch 35 is turned off, the operation of the regulator 36 is stopped. Therefore, the voltage measuring circuit 30, the current measuring circuits 31, 32, the microcomputer 40, the nonvolatile memory 41, and the thermistor 44 are not supplied with power. Minimal power to be used.
[0056]
The microcomputer 40 includes a control unit 48, a calculation unit 49, an AD conversion unit 50, a communication unit 51, and a clock control unit 52. The microcomputer 40 and the measurement unit constitute a monitoring circuit that monitors the state of the lithium ion battery 23. The measurement unit includes a voltage detection circuit 30, current measurement circuits 31, 32, a thermistor 33, and the like. A charge / discharge control circuit is configured by the monitoring circuit and the FETs 24 and 25 that are turned on and off by the monitoring circuit.
[0057]
As the state monitoring operation mode of the lithium ion battery by the monitoring circuit, there are a normal mode in which monitoring is frequently performed, a first sleep mode in which the number of monitoring is reduced, and a second sleep mode in which monitoring is occasionally performed. The first sleep mode and the second sleep mode are for saving the internal power consumption consumed by the monitoring circuit in the battery pack 10. The second sleep mode has a greater power saving effect than the first sleep mode. Further, when the switch 34 is turned off, the monitoring circuit is not supplied with power and is in a cut-off state. For convenience, this state is referred to as a cutoff mode. Since these state monitoring operation modes are set and executed by the microcomputer 40, it can be said that they are state monitoring operation modes of the microcomputer 40.
[0058]
The AD conversion unit 50 includes the voltages VH, VM, VL, current value I of each lithium ion battery 23.0, I1, The temperature signal T is AD converted to a digital signal. These digital signals are sent to the calculation unit 49. The calculation unit 49 takes in the measurement data from the A / D conversion unit 50, the signal from the overcurrent detection circuit 33, the connection signal from the connection detection terminal 15, and the communication data from the communication unit 51, and sets the state monitoring operation mode. Determination, determination of the state of the lithium ion battery 23, determination of whether charging / discharging should be permitted, and the like are made.
[0059]
The control unit 48 turns the switches 42, 43, 45 on and off in accordance with instructions from the calculation unit 49. In the normal mode, the switches 42 and 43 are turned ON / OFF in a short cycle. In the sleep mode, the switch 42 is turned ON / OFF with a long cycle. When the communication unit 51 writes data to the memory 41, the switch 45 is turned on.
[0060]
Moreover, the control part 48 outputs the signal for controlling charging / discharging from two terminals based on the instruction | indication from the calculating part 49. FIG. That is, when charging / discharging is permitted, an “L” signal is sent to the OR gates 55 and 56. In order to stop the discharge, a signal “H” is sent to the OR gate 55. In order to stop charging, an “H” signal is sent to the OR gate 56. Note that when the switch 35 is turned OFF and the power supply to the microcomputer 40 is stopped, both of the two terminals become “L”.
[0061]
The communication unit 51 exchanges data and commands indicating the state of the lithium ion battery 23 with the electronic device 11 and the charger 70 via the communication terminal 16. The command received by the communication unit 51 is sent to the calculation unit 49. The computing unit 49 sends various data to the electronic device 11 or the like via the communication unit 51 according to the command. Data representing the state of the battery output from the communication unit 51 includes the type of battery, remaining battery capacity, battery voltage (added value of VH, VM, VL), current value, switching circuit state, number of times of charging, and the like. The command received by the communication unit 51 includes an instruction of a data unit (mW, AH, mV, etc.), a data request, and the like.
[0062]
When the battery pack 10 is in a dangerous state, the calculation unit 49 voluntarily sends danger information to the electronic device 11 or the like via the communication unit 51. The danger information and the data sent from the battery pack 10, for example, the remaining battery capacity, are displayed on the display 66 of the electronic device 11 or the like. Further, the communication unit 51 writes the number of times of charging the battery pack 10, the voltage of each lithium ion battery 23 at the end of charging, the contents of the battery abnormality, the date and time of occurrence, and the like in the memory 41.
[0063]
The clock control unit 52 includes oscillators 60 and 61, and selectively operates one of them according to the state monitoring operation mode. In the normal mode, the oscillator 60 that generates a 4 MHz clock is operated, and in the first or second sleep mode, the oscillator 61 that generates a 32 KHz clock is operated. The consumption current of the oscillator 60 is 3 mA, and the consumption current of the oscillator 61 is 200 μA. Since the current consumption of the oscillator 61 is small, the internal power consumption in the sleep mode can be reduced. The clock control unit 52 sends a clock from the selected oscillator to the control unit 48, the calculation unit 49, the communication unit 51, and the AD conversion unit 50.
[0064]
The connection detection terminal 15 is connected to the regulator 36 via the resistor 58. When an external device such as the electronic device 11 or the charger 70 is connected to the battery pack 10 in a normal state, the connection detection terminal 15 is “L”. When the battery pack 10 is removed from the external device, the connection detection terminal 15 is “H”. These signals are sent to the calculation unit 49. The “L” signal is referred to as a connection signal.
[0065]
Next, functions of the calculation unit 49 will be described in detail. The calculation unit 49 determines that each lithium ion battery 23 is in a normal state when the following condition is satisfied. The three conditions are that each lithium ion battery 23 is not in an overcharged state or an overdischarged state, is not in an overcurrent state, and is in a normal temperature state. When neither the overcharged state nor the overdischarged state is present, the voltage of the lithium ion battery 23 is in a chargeable / dischargeable voltage range between the discharge stop voltage and the charge stop voltage.
[0066]
When the battery pack 10 is normally connected to the electronic device 11, the calculation unit 49 receives a connection signal from the electronic device 11 via the connection detection terminal 15. When the connection signal is received and each lithium ion battery 23 is in a normal state, the calculation unit 49 sends a signal permitting charging / discharging to the control unit 48. The control unit 48 outputs an “L” signal from the two output terminals and sends it to the OR gates 55 and 56 to turn on the two FETs 24 and 25.
[0067]
The calculation unit 49 monitors the state of each lithium ion battery 23 at a predetermined cycle from the voltage, current, and temperature measured by the measurement unit during charging / discharging of the battery pack 10, and also stores the remaining battery capacity and abnormality in the memory 41. Write the situation. When any one of the lithium ion batteries 23 is out of the chargeable / dischargeable voltage range, or when an overcurrent state is detected, one of the corresponding FETs 24 and 25 is turned off depending on whether it is charged or discharged.
[0068]
The calculation unit 49 monitors the state of each lithium ion battery 23 at a predetermined cycle even when the battery pack 10 is not being charged / discharged, that is, when the battery pack 10 is removed from an external device. If an abnormality of the battery pack 10 is detected, this is written in the memory 41 as history information.
[0069]
When the current measured by the current measurement circuit 31 exceeds the specified value, the microcomputer 40 monitors the state of each lithium ion battery 23 in the normal mode. In this normal mode, the oscillator 60 is energized, and the microcomputer 40 operates with a clock having a high frequency. In the microcomputer 40, current flows through each circuit element at the rising edge of the clock, so that the higher the clock frequency, the larger the average current consumption, and thus the higher the power consumption.
[0070]
Further, in the normal mode, since the cycle in which the switches 42 and 43 are turned on is the shortest, the number of operations of each measuring circuit fed through these switches 42 and 43 increases. Therefore, the average current consumption of each measurement circuit is increased, resulting in an increase in power consumption. Further, in the normal mode, the current measuring circuit 32 and the oscillator 60 with large power consumption operate. For this reason, the self-power consumption in the normal mode is the largest.
[0071]
Although the battery pack 10 is connected to an external device, the current consumption of the external device is small when the power of the external device is turned off or when the screen saver of the display is operating. In this case, since the current of the battery pack 10 becomes equal to or less than the specified value, the monitoring circuit monitors the state of each lithium ion battery 23 in the first sleep mode.
[0072]
In the first sleep mode, the oscillator 61 is energized, and the microcomputer 40 operates slowly with a low frequency clock. Furthermore, the cycle in which the switch 42 is turned on is relatively long. Further, the current measuring circuit 32 and the oscillator 60 that consume large power do not operate. For this reason, in the first sleep mode, the power consumed by the monitoring circuit is considerably less than that in the normal mode.
[0073]
When the communication unit 51 receives a communication signal when connected to an external device, the electronic device 11 is operating normally or is in a ready state, so the current is below a specified value. Regardless of whether or not, the microcomputer 40 monitors in the normal mode. In addition, when the communication signal is received during the first sleep mode or when a current exceeding the specified current flows, the normal mode is restored.
[0074]
When it is not connected to an external device and the current is below a specified value, monitoring is performed in the second sleep mode. In the second sleep mode, the oscillator 61 operates and the microcomputer 40 operates slowly. Furthermore, the cycle in which the switch 42 is turned on is the longest, and the current measurement circuit 32 and the like do not operate. For this reason, the power consumed by the monitoring circuit is the smallest. In addition, when an external device is connected during the second sleep mode, or when a current exceeding a specified current flows, the normal mode is restored.
[0075]
The OR gate 55 is connected to the discharge stop FET 24, and the OR gate 56 is connected to the charge stop FET 25. The discharge stopping FET 24 is turned on when the output of the OR 55 is “L”, and turned off when it is “H”. Similarly, the charging stop FET 25 is turned on when the output of the OR gate 56 is “L”, and turned off when it is “H”. Accordingly, the discharge stopping FET 24 is turned ON when all the input signals of the OR gate 55 are “L”, and is turned OFF when any one of the input signals is “H”. The same applies to the OR gate 56. These OR gates 55 and 56 and FETs 24 and 25 are supplied with power by a regulator 36.
[0076]
In addition, signals from the overcharge / overdischarge detection circuit 57 are input to the OR gates 55 and 56. Further, a signal from the connection detection terminal 15 is also input to the OR gate 55. The overcharge / overdischarge detection circuit 57 includes an analog IC circuit including two comparators, and is directly supplied with power by the lithium ion battery 23.
[0077]
The overcharge / overdischarge detection circuit 57 stops charging / discharging when the microcomputer 40 is out of order or when an abnormal situation occurs in the lithium ion battery 23 during the suspension of measurement. Therefore, the overcharge / overdischarge detection circuit 57 assists the microcomputer 40 and double protects the battery pack 10.
[0078]
In the overcharge / overdischarge detection circuit 57, when the microcomputer 40 is at a chargeable / dischargeable voltage that allows charging / discharging, the two output terminals are "L". When any one of the lithium ion batteries 23 drops to a voltage slightly lower than the discharge stop voltage, a signal of “H” is sent to the OR gate 55, and when a voltage slightly higher than the charge stop voltage is reached, The “H” signal is sent to the OR gate 56. The overcharge / overdischarge detection circuit 57 sets the overdischarge threshold value slightly lower than the discharge stop voltage and sets the overcharge threshold value slightly higher than the charge stop voltage. You may operate simultaneously with the microcomputer 40 using a voltage and a charge stop voltage.
[0079]
The electronic device 11 is provided with a system main body 65, a display 66, and the like, and is supplied with power by the battery pack 10 via the plus terminal 17 and the minus terminal 18. A main switch 67 is provided between the system main body 65 and the minus terminal 18. Further, since the connection detection terminal 19 is connected to the minus terminal 18, when the battery pack 10 is normally connected to the electronic device 11, the connection detection terminal 19 becomes “L”.
[0080]
The system main body 65 receives data representing the state of the battery from the battery pack 10 via the communication terminal 10. In addition to displaying the calculation result in the system main body 65, the display 66 displays the remaining battery capacity of the battery pack 10 and the like.
[0081]
FIG. 2 shows an example of current consumption of the monitoring circuit in the normal mode. In this normal mode, the measurement time during which the switches 42 and 43 are ON is 100 mS. The measurement period is 220 mS. During the measurement time when the switches 42 and 43 are ON, a current of about 6 mA flows through the monitoring circuit. During this measurement, the current measurement circuit 32 is operated, so that current consumption increases.
[0082]
During the measurement pause when the switches 42 and 43 are OFF, an average current of about 400 μA flows through the monitoring circuit. This current of about 400 μA is used to operate the microcomputer 40. The microcomputer 40 is operated at a high speed by a clock of 4 MHz because the oscillator 60 having a large current consumption is operated, and the current consumption increases. Therefore, in the normal mode, the consumption current of the microcomputer 40 and the measurement unit is large and the number of measurements is large, so that the self-power consumption in the monitoring circuit is the largest.
[0083]
FIG. 3 shows an example of current consumption of the monitoring circuit in the first sleep mode. In the first sleep mode, the switch 43 remains OFF, and the current measurement circuit 32 with high power consumption does not operate. The switch 42 is turned ON at intervals of 2 seconds, and the ON time is 100 mS. During the measurement time when the switch 42 is ON, a current of about 500 μA flows through the monitoring circuit. During the measurement pause when the switch 42 is OFF, a small current of 150 μA on average flows to activate the microcomputer 40.
[0084]
The microcomputer 40 uses an oscillator 61 with a small current consumption and operates slowly with a clock of 32 KHz, so that the average current consumption is small. In the first sleep mode, the current consumption of the microcomputer 40 and the measurement unit is small, and the number of measurements is small, so that the internal power consumption consumed by the monitoring circuit is relatively small.
[0085]
FIG. 4 shows an example of current consumption of the monitoring circuit in the second sleep mode. This second sleep mode is the same as the first sleep mode except that the switch 42 is turned on at intervals of 2 minutes. In the second sleep mode, the consumption current of the microcomputer 40 and the measurement unit is small and the number of times of measurement is the smallest, so that the internal power consumption of the monitoring circuit is the smallest. In the cutoff mode, since the monitoring circuit is not operated, the power consumption of the monitoring circuit becomes zero.
[0086]
The operation of the battery pack will be described with reference to FIGS. In the factory, after each lithium ion battery 23 is manufactured, it is charged to approximately half of the full charge (a voltage approximately halfway between the charge stop voltage and the discharge stop voltage). After this charging, the three lithium ion batteries 23 are connected in series via the connection fitting. Next, a circuit board on which the circuit shown in FIG. 1 is mounted is mounted in a state where it is placed on three lithium ion batteries 23.
[0087]
When the assembly is completed, the circuit board is supplied with power from the lithium ion battery 23 and monitoring by the overcharge / overdischarge detection circuit 57 and the series voltage detection circuit 37 is started. The overcharge / overdischarge detection circuit 57 monitors the voltage of each lithium ion battery 23. The series voltage detection circuit 37 monitors the series voltage (battery voltage) of the three lithium ion batteries 23.
[0088]
As shown in FIG. 5, the series voltage detection circuit 37 turns off the switch 35 and stops the power supply of the regulator 36 when the battery voltage has dropped below the use prohibition voltage. In this case, energization of the microcomputer 40 is cut off and the cut-off mode is set. In this cut-off mode, the monitoring circuit does not operate, so that the internal power consumption is kept to a minimum. On the other hand, when the battery voltage exceeds the use prohibition voltage, the voltage detection circuit 37 turns on the switch 35 to supply power to the regulator 36. The regulator 36 applies a predetermined voltage to the overcurrent detection circuit 33 and the microcomputer 40.
[0089]
While the power supply is stopped, the microcomputer 40 is in the cut-off mode. At this time, the calculation unit 49 is in the reset state. The calculation unit 49 is released from the reset when the switch 35 is switched from OFF to ON. When the reset is released, the microcomputer 40 shifts from the cutoff mode to the normal mode. In this normal mode, the microcomputer 40 is driven by the 4 MHz clock output from the oscillator 60 and operates at a high speed. During the normal mode, the power consumption of the monitoring circuit is the largest as shown in FIG.
[0090]
The overcurrent detection circuit 33 determines whether or not the charge / discharge current exceeds the overcurrent value from the magnitude of the voltage at both ends of the resistance value 27, and outputs an “H” signal when it is smaller than the overcurrent. When the signal is large, an “L” signal is output. This overcurrent state occurs only when the battery pack 10 is externally connected, and does not occur when the battery pack 10 remains alone. Therefore, in the normal mode shown in FIG. 6 and the first sleep mode shown in FIG. 8, when the output of the overcurrent detection circuit 33 changes to “L”, the calculation unit 49 performs an interrupt process to stop the discharge. .
[0091]
As shown in FIG. 6, in the normal mode, first, the calculation unit 49 examines a signal from the connection detection terminal 15 to determine whether or not the battery pack 10 is connected to an external device. When the battery pack 10 is not connected to an external device, since the voltage of the regulator 36 is applied to the connection detection terminal 15 via the resistor 58, the connection detection terminal 15 is “H”. If the signal from the connection detection terminal 15 is “H”, the calculation unit 49 determines that there is no connection. In this case, the microcomputer 40 shifts from the normal mode to the second sleep mode.
[0092]
In the second sleep mode, internal power consumption can be reduced and battery consumption can be suppressed. Further, during the second sleep mode, the calculation unit 49 outputs an “H” signal indicating charge / discharge inhibition to the OR circuits 55 and 56 via the control unit 48. When the outputs of these OR circuits 55 and 56 are “H”, the discharge stop FET 24 and the charge stop FET 25 are OFF. Therefore, when the battery pack 10 remains alone, the battery pack 10 will not be short-circuited even if metal contacts the plus terminal 13 and the minus terminal 14.
[0093]
As shown in FIG. 7, in the second sleep mode, the clock control unit 52 stops the oscillator 60, and instead drives the oscillator 61 with low power consumption. The microcomputer 40 operates slowly with a 32 KHz clock generated by the oscillator 61.
[0094]
In the second sleep mode, the monitoring circuit executes a monitoring cycle every 2 minutes. In the first monitoring cycle, first, the calculation unit 49 operates the internal timer to measure time. When 2 minutes elapse, the internal timer is restarted and the monitoring process is executed. In order to perform this monitoring process quickly, the calculation unit 49 stops the oscillator 61 via the clock control unit 52 and activates the oscillator 60 instead. The microcomputer 40 is operated with a 4 MHz clock. Next, the calculation unit 49 turns on the switch 42 by 100 mS via the control unit 48. When the switch 42 is turned on, the voltage detection circuit 30, the current measurement circuit 31, and the thermistor 33 are supplied with power by the regulator 36. The AD converter 50 is also supplied with the voltage of the regulator 35 as a reference voltage.
[0095]
The voltage detection circuit 30 measures the voltages VH, VM, and VL of the three lithium ions 23 and sends them to the AD conversion unit 50. The current measurement circuit 31 measures the current IL flowing through the resistor 27 from the voltage drop caused by the resistor 27 and sends it to the AD converter 50. Further, the voltage of the thermistor 33 is sent to the AD converter 50 as the temperature signal T.
[0096]
The AD converter 50 digitally converts each measurement signal. After the digital conversion, the calculation unit 49 takes in the measurement data and temporarily stores it in the register. Next, the calculation unit 49 determines whether or not the current stored in the register exceeds a specified value. When it is determined that the specified value is not exceeded, the monitoring process ends, and the monitoring circuit is maintained in the second sleep mode. In this case, the oscillator 61 is driven again and the microcomputer 40 is operated at a low speed. During the second sleep mode, the microcomputer 40 checks whether 2 minutes have elapsed since the start of the first monitoring cycle. When 2 minutes elapse, the internal timer is restarted and the above-described monitoring process is performed at high speed.
[0097]
When the current IL exceeds the specified value, an error such as a measurement error or a circuit failure occurs. The calculation unit 49 turns on the switch 45 via the control unit 48 and writes error information into the memory 41 via the communication unit 51. This error information is used when the battery pack 10 is repaired.
[0098]
If an error occurs, the microcomputer 40 shifts to the normal mode. Since the oscillator 60 is driven as it is following the monitoring process, the microcomputer 40 operates at a high speed. When the normal mode is entered, the presence / absence of connection is checked, so that the mode again returns to the second sleep mode. As described above, the monitoring process is executed when two minutes have elapsed during the second sleep mode.
[0099]
When the current IL obtained by this measurement is equal to or less than the specified value, the second sleep mode is continued. On the other hand, when the current IL exceeds the specified value, it is a time when the same error has occurred, so that the normal mode is entered without writing error information. Therefore, as long as the error does not disappear, the second sleep mode and the normal mode are alternately repeated. When an error repeatedly occurs in this way, the transition between modes may be stopped, and monitoring may be continued in either the normal mode or the second sleep mode until no error occurs.
[0100]
The battery pack 10 is shipped after undergoing product inspection after assembly. In this product inspection, the microcomputer 40 is set to a test mode that is not open to the user. The microcomputer 40 is driven with a 4 MHz clock. Then, using an inspection instrument, an operation check of each circuit, a charge state and a discharge state check, writing to the memory 41, and the like are performed. The information to be written in the memory 41 includes various parameters used for manufacturing date, manufacturing number, and battery remaining amount calculation. When the test mode is canceled, the microcomputer 40 again enters the normal mode, and when it is determined that there is no connection, the microcomputer 40 shifts to the second sleep mode.
[0101]
The battery pack 10 that has undergone the product inspection is shipped to an electronic device manufacturer, an electric dealer, or the like. At the time of shipment from the factory, the second sleep mode is set, and the internal power consumption is kept low.
[0102]
The battery pack 10 is loaded in the electronic device 11 during the second sleep mode. When the battery pack 10 is correctly loaded into the electronic device 11, the positive terminal 13 of the battery pack 10 is connected to the positive terminal 17 of the electronic device 11, and the negative terminal 14 of the battery pack 10 is connected to the negative terminal 18 of the electronic device 11. The At this time, the connection detection terminal 15 of the battery pack 10 is connected to the connection detection terminal 19 of the electronic device 11, and the communication terminal 16 is connected to the communication terminal 20.
[0103]
Since the connection detection terminal 15 is connected to the minus terminal 14 of the battery pack 10 via the connection detection terminal 19 and the minus terminal 18 of the external device 11, the connection detection terminal 15 becomes “L”. When the connection detection terminal 15 changes from “H” to “L”, the calculation unit 49 performs an interrupt process and shifts the microcomputer 40 from the second sleep mode to the normal mode.
[0104]
When shifting to the normal mode, the microcomputer 40 is operated with a 4 MHz clock as described above. The computing unit 49 confirms the presence or absence of connection from the signal of the connection detection terminal 15. At this time, in order to prevent chattering when the battery pack 10 is mounted, it is preferable to determine that there is a connection when the signal of the connection detection terminal 15 is kept at “L” for a predetermined time.
[0105]
When the connection of the electronic device 11 is confirmed, the calculation unit 49 outputs an “L” signal indicating charge / discharge permission to the OR circuits 55 and 56 via the control unit 48. Here, when each lithium ion battery 23 is in a chargeable / dischargeable voltage range between the discharge stop voltage and the charge stop voltage, the overdischarge / overcharge detection circuit 57 displays “L” indicating charge / discharge permission. The signal is output to the OR circuits 55 and 56. Further, an “L” signal from the connection detection terminal 15 is input to the OR circuit 55.
[0106]
Since all of the input signals are “L”, the output signals of the OR circuits 55 and 56 are “L”. As a result, the discharge stop FET 24 and the charge stop FET 25 are turned on, so that the lithium ion battery 23 is in a chargeable / dischargeable state. Here, when the power switch 67 of the electronic device 11 is turned on, the discharge current from the lithium battery 23 flows to the electronic device 11 through the FETs 24 and 25, the fuse 26 and the plus terminal 13. The system main body 65 executes predetermined processing, and information is displayed on the display 66.
[0107]
In the normal mode, the calculation unit 49 starts an internal timer in order to perform a monitoring cycle every 220 mS. When this internal timer measures 220 mS, the monitoring process is started. In this monitoring process, the calculation unit 49 turns on the switches 42 and 43 by 100 mS via the control unit 48. When the switch 42 is turned on, the voltage, current IL, and temperature are measured by the voltage detection circuit 30, the current measurement circuit 31, and the thermistor 33 as described above. When the switch 43 is turned on, the current measurement circuit 32 is supplied with power and the current IH is measured.
[0108]
Each measurement signal is digitally converted by the AD conversion unit 50 and then taken into the calculation unit 49 and temporarily stored in the register. Next, the computing unit 49 determines whether or not the measured current IL stored in the register exceeds a specified value. When the measured current is equal to or less than the specified value, the power switch 67 of the electronic device 11 is turned off or the electronic device 11 is shifted to the power save mode because there is no key operation for a predetermined time. In this case, the microcomputer 40 confirms that there is no communication from the electronic device 11 and then shifts to the first sleep mode. At this time, if there is communication, data is sent to the electronic device 11 at high speed by interrupt processing.
[0109]
When the measured current is equal to or greater than the specified value, or after performing communication by interrupt processing, the microcomputer 40 proceeds to voltage check. The calculating part 49 determines whether the measured voltage of each lithium ion battery 23 is a charge stop voltage or a charge stop voltage. If the voltage is lower than the discharge stop voltage, the calculation unit 49 sends an “H” signal indicating discharge stop to the OR circuit 55 via the control unit 48. Since this OR circuit 55 outputs an “H” signal, the discharge stopping FET 24 is turned OFF, and the discharge is forcibly stopped.
[0110]
When the measured voltage of each lithium ion battery 23 is equal to or higher than the charge stop voltage, the calculation unit 49 sends an “H” signal indicating charge stop to the OR circuit 56 via the control unit 48. Since this OR circuit 56 outputs an “H” signal, the charging stop FET 25 is turned OFF, and charging is forcibly stopped. Currently, since the battery pack 10 is supplying power to the electronic device 11, the charging stop FET 25 is ON.
[0111]
If the measured voltage of each lithium ion battery 23 is within the dischargeable voltage, the process proceeds to temperature check. The calculation unit 49 determines whether the temperature of the battery pack 10 is equal to or higher than a specified temperature. If there is an abnormality in the lithium ion battery 23, the battery pack 10 generates heat during discharge, and the temperature rises considerably. If the battery pack 10 exceeds the specified temperature, the calculation unit 49 sends an “H” signal to the OR circuit 55 to forcibly turn off the discharge stop FET 24.
[0112]
If the voltage and temperature are normal, the microcomputer 40 returns to the first step of the normal mode. Here, if it is determined that there is no connection, a transition is made to the second sleep mode. In the case of connection, since the switching circuit is already ON, the process proceeds to the determination step of 220 mS. If the microcomputer 40 determines that 220 mS has elapsed from the start of the first monitoring cycle, the microcomputer 40 restarts the internal timer and then executes the second monitoring cycle. do.
[0113]
While the regulator 36 is operating, the overcurrent detection circuit 33 monitors the overcurrent state. When the overcurrent state is detected, the overcurrent detection circuit 33 generates an “L” signal. When the calculation unit 49 receives an “L” signal during the normal mode, it performs an interrupt process and sends an “H” signal to the OR circuit 55 to forcibly turn off the discharge stop FET 24.
[0114]
In each monitoring cycle, when an overcurrent state is detected that is outside the dischargeable voltage range, the specified temperature or more, the microcomputer 40 forcibly turns off the discharge stop FET 24 as described above, and then the electronic device. 11 connection status is checked. When the battery pack 10 is removed from the electronic device 1, the normal mode is shifted to the second sleep mode. On the other hand, if the electronic device 11 remains connected, as described above, the process proceeds to the determination step of 220 mS elapsed, and the next monitoring cycle is executed. In this monitoring cycle, when the abnormal temperature that is higher than the specified temperature or an overcurrent state is resolved, the process returns to the first step of the normal mode, the connection check is performed, and then the discharge stop FET 24 is turned ON. Thereafter, as described above, the process proceeds to the determination step of 220 mS.
[0115]
Thus, if the current exceeds the specified value while being connected to the electronic device 11, the microcomputer 40 selects the normal mode and monitors each lithium ion battery in a monitoring cycle of 220 mS. Note that the normal mode is selected even when there is a communication interruption even if it is less than the specified value.
[0116]
Further, the system main body 65 of the electronic device 11 sends a data request and a command about a data unit to the microcomputer 10 via the communication terminal 20. When the communication unit 51 receives a command from the electronic device 11 during the normal mode, the communication unit 51 sends the command to the calculation unit 49. The calculation unit 49 immediately interrupts communication, and sends data corresponding to the request from the electronic device 11 to the electronic device 11 via the communication unit 51.
[0117]
When the electronic device 11 receives, for example, the remaining battery capacity data, the electronic device 11 displays the data on the display 66 with a graphic or a mark. Further, the microcomputer 40 calculates a power supply possible time from the battery remaining capacity and the supply current. And when the time which can supply electric power becomes short, warning information is sent to the electronic device 11 spontaneously. The electronic device 11 displays a warning on the display 66 and stores data being processed. Alternatively, the electronic device 11 is shifted to the power save mode, and the system main body 65 is put in the sleep state or the display on the display 66 is stopped.
[0118]
If the power switch 67 of the electronic device 11 is turned off or enters the power save mode during the normal mode, the discharge current becomes less than the specified value, and communication is also stopped. In this case, the microcomputer 40 does not need to be monitored in an early cycle, and thus shifts to the first sleep mode.
[0119]
In the first sleep mode, the oscillator 61 operates and the microcomputer 40 operates at a low speed with a 32 KHz clock except during the monitoring process. Then, a monitoring process is executed every 2 seconds to monitor the state of the lithium ion battery 23. In the first sleep mode, the self-power consumption of the monitoring circuit is larger than that in the second sleep mode, but is considerably smaller than that in the normal mode.
[0120]
As shown in FIG. 8, when shifting to the first sleep mode, the microcomputer 40 operates the internal timer and measures the passage of 2 seconds. When 2 seconds have elapsed, the first monitoring cycle is started. In order to perform the monitoring process at a high speed, the oscillator 60 is operated, and the microcomputer 40 is operated at a high speed with a 4 MHz clock.
[0121]
In the monitoring process, first, the switch 42 is turned on to measure voltage, current (IL), and temperature. A current check is performed after this measurement. When the power switch 67 of the electronic device 11 is turned on during the first sleep mode or when the power saving mode returns to the normal operation mode, the discharge current to the electronic device 11 becomes larger than the specified value. In this case, the microcomputer 40 shifts from the first sleep mode to the normal mode and performs monitoring in an early cycle.
[0122]
When the electronic device 11 remains in the power save mode or the like, the discharge current is equal to or less than the specified value, so that the voltage check and the temperature check are performed as in the normal mode described above. When the discharge stop voltage is below the specified temperature or above the specified temperature, the microcomputer 40 generates a discharge prohibition signal and turns off the discharge stop FET 24, and then shifts to the normal mode. When an overcurrent state occurs during the first sleep mode, the discharge stop FET 24 is turned off by an interrupt process, and then the normal mode is entered.
[0123]
If the voltage and temperature are normal, a connection check is performed. If the battery pack 10 is removed from the electronic device 11 during the first sleep mode, it is determined that there is no connection. At this time, the microcomputer 10 outputs a discharge stop signal and a charge stop signal to turn off the two FETs 24 and 25 and then shifts to the second sleep mode.
[0124]
If it is determined that there is a connection, the monitoring process ends, and the first sleep mode is continued. Instead of the oscillator 60, the oscillator 61 is operated, and the microcomputer 40 is operated at a low speed. A check is then made as to whether 2 seconds have elapsed since the start of the first monitoring cycle. When 2 seconds have elapsed, the internal timer is restarted as described above, and then the second monitoring cycle is executed.
[0125]
In addition, when there is communication from the electronic device 11 during the first sleep mode, the mode shifts to the normal mode. Then, interrupt processing is immediately executed during the normal mode, and communication with the electronic device 11 is executed.
[0126]
When the microcomputer 40, the voltage measurement circuit 30 or the like is out of order, an erroneous measurement or an erroneous determination may be made. Even in such a case, since the overcharge / overdischarge detection circuit 57 is in operation, when the voltage is lowered to a voltage slightly lower than the discharge stop voltage, the overcharge / overdischarge detection circuit 57 generates an “L” discharge stop signal. The discharge stop FET 24 can be turned off by sending it to the OR circuit 55.
[0127]
After the battery pack 10 drops to the discharge stop voltage, the battery pack 10 may be left in the electronic device 11 without being charged. In this case, each lithium ion battery 23 is further discharged due to internal consumption or natural leakage. When this discharge proceeds and the battery voltage becomes equal to or lower than the discharge prohibited series voltage, the voltage detection circuit 37 turns off the switch 35. Since the microcomputer 40 is in the cut-off mode, the self-consumption current of the battery pack 10 is minimized. In this cutoff mode, the output of the microcomputer 40 is “L”. When the discharge further proceeds, all the circuits such as the voltage detection circuit 37, the overdischarge / overcharge detection circuit 57, the overcurrent detection circuit 33, and the FETs 24 and 25 are cut off.
[0128]
FIG. 9 shows a charger. The charger 70 is provided with a charging circuit 71 and a charging control circuit 72. The charging circuit 71 includes a constant voltage device that converts commercial power into a charging voltage, a constant current device that regulates the current value so as not to exceed a certain value, and the like. A positive terminal 73, a negative terminal 74, and a connection detection terminal 75 are connected to the charging circuit 71. The charging control circuit 72 turns the charging circuit 71 on and off, and communicates with the battery pack 10 via the communication terminal 76. In addition, the charging control circuit 71 includes a timer, and turns off the charging circuit 71 when a predetermined time has elapsed after the battery pack 10 reaches a predetermined voltage.
[0129]
When the battery pack 10 is removed from the electronic device 10 for charging, the microcomputer 40 turns off the FETs 24 and 25 and then shifts to the second sleep mode. When the battery pack 10 is correctly loaded into the charger 70, the corresponding terminals are connected. By this connection, the microcomputer 40 shifts from the second sleep mode to the normal mode, and the two FETs 24 and 25 are turned on to be in a chargeable state.
[0130]
The charge control circuit 72 requests the microcomputer 40 for data on battery voltage, charging current, temperature, and the ON / OFF state of the FET 25. When the charge control circuit 72 determines from the data received from the microcomputer 40 that the battery pack 10 is in a chargeable state, the charge control circuit 72 activates the charge circuit 71. The charging circuit 71 charges the battery pack 10 with a constant voltage and a constant current. During this charging, a charging current flows to each lithium ion battery 23 through the plus terminal 13 and the FETs 25 and 24.
[0131]
During normal charging, since the charging current exceeds the specified value, the microcomputer 40 monitors the charging state of each lithium ion battery in the normal mode shown in FIG. In response to a request from the charging control circuit 72 of the charger 70, the microcomputer 40 communicates data on battery voltage, charging current, temperature, and the ON / OFF state of the FET 25.
[0132]
If any one of the lithium ion batteries 23 reaches the charge stop voltage while the battery pack 10 is being charged, the microcomputer 40 determines that the battery pack 10 is fully charged. At this time, the microcomputer 40 sends a charge inhibition signal to the OR circuit 56 to turn off the charge stop FET 25. At the time when charging is stopped, each lithium ion battery 23 exceeds the discharge stop voltage, so the discharge stop FET 24 remains ON.
[0133]
When the charge stop FET 25 is turned off, the microcomputer 40 sends a signal indicating full charge to the charge control circuit 72 of the charger 70. The charging control circuit 72 turns off the charging circuit 71 and stops charging. When the charging stop FET 25 is turned OFF, the charging current becomes equal to or less than a specified value, and the charging control circuit 72 stops communication. Therefore, the microcomputer 40 shifts to the first sleep mode.
[0134]
When the temperature exceeds the specified temperature or when the overcurrent detection circuit 33 detects an overcurrent state, the microcomputer 40 turns off the charging stop FET 25. At this time, the micro computer 40 communicates to the charger 70 that an abnormal condition has occurred, so the charging control circuit 72 turns off the charging circuit 71. When this charging abnormality has occurred, the charging control circuit 72 requests the battery pack 10 for data every predetermined time, so that the battery pack 10 is maintained in the normal mode even if the charging current is below a specified value. The
[0135]
When the microcomputer 40 determines that the charging abnormality has been resolved by measuring the thermistor 34 or the overcurrent detection circuit 33, the microcomputer 40 turns on the charging stop FET 25. Then, the micro computer 40 communicates to the charger 70 that the charging abnormality has been resolved. When the communication for resolving the charging abnormality is received, the charging circuit 71 is activated and charging is resumed.
[0136]
Further, the overdischarge / overcharge detection circuit 57 is operating during charging. When the microcomputer 40 has a failure or the like, when the voltage slightly exceeds the charge stop voltage, the overdischarge / overcharge detection circuit 57 sends an “H” signal indicating charge stop to the OR circuit 56. Then, the charging stop FET 25 is turned off.
[0137]
When charging starts when the battery pack 10 is in the overdischarged state, the microcomputer 40 turns on the charge stop FET 25 but does not turn on the discharge stop FET 24. However, as is well known, a small charging current flows from the drain to the source by the parasitic diode (not shown) in the discharge stopping FET 24, so that charging proceeds slowly. When the discharge stop voltage is exceeded, the microcomputer 40 turns on the discharge stop FET 24, so that charging is performed with a predetermined charging current.
[0138]
A charge assist circuit (not shown) is provided in parallel with the charge stop FET. When the battery voltage decreases as the entire circuit is turned off, the charging auxiliary circuit is turned on by the charger 70, and a small current of about 50 mA flows through the battery pack 10 through this, so that each lithium ion battery 23 slowly flows. Charge.
[0139]
During this charging, the voltage detection circuit 37, the overcharge / overdischarge detection circuit 57, and the FETs 24 and 25 operate. At this time, the FETs 24 and 25 are in the OFF state. When the discharge prohibition series voltage is exceeded due to the progress of charging, the series voltage detection circuit 37 operates the regulator 36. Thereby, the reset of the microcomputer 40 is released. The microcomputer 40 turns on the charging FET 25 and turns off the discharging FET 24. At this point, since the auxiliary charging circuit is turned off, charging with a slightly larger charging current is started through the charging FET 25 as described above. Further, when the charging proceeds, the discharging FET 24 is turned on as described above.
[0140]
When the battery pack 10 is removed from the charger 70, the microcomputer 40 shifts to the second sleep mode shown in FIG. Thereafter, when the battery pack 10 is loaded into the electronic device 11 again, the mode shifts to the normal mode as described above. When the battery pack 10 is fully charged, the charging stop FET 25 is OFF. Even when the charging stop FET 25 is OFF, a current of a value sufficient to drive the electronic device 10 flows from the drain to the source by the parasitic diode (not shown). Is done normally. When all the lithium ion batteries 23 are lower than the charge stop voltage, the microcomputer 40 turns on the charge stop FET 25.
[0141]
FIG. 10 shows an electronic device with a built-in charger. In the electronic device 80, a power circuit 81, a system main body 82, a power switch 83, and terminals 84 to 87 are provided. The power supply circuit 81 includes a constant voltage device and a constant current device, transforms a commercial power supply, and applies a constant voltage to the system main body 82. The operation of the power supply circuit 81 is controlled by the system main body 82.
[0142]
When the battery pack 10 is connected to the electronic device 80, as described above, the microcomputer 40 of the battery pack 10 determines the state monitoring operation mode determined according to the connection state, the magnitude of the charge / discharge current, and the presence / absence of an interrupt. Thus, the state of each lithium ion battery 23 is monitored. When the electronic device 80 is connected to a commercial power supply, the system main body 82 is driven by the power supply circuit 81. Further, when the system main body 82 is OFF, the battery pack 10 is charged by the power supply circuit 81. When the battery is fully charged, the charging stop FET 25 is turned OFF and the charging of the battery pack 10 is stopped. When the electronic device 80 is not connected to a commercial power source, the electronic device 80 receives power from the battery pack 10.
[0143]
As described above, when the battery pack 10 is connected to an external device, the first sleep mode with low power consumption is selected when the current value is equal to or less than the specified value. When the current exceeds the specified value, the normal mode is selected. When an interrupt process is accepted, the normal mode is selected even if the current is below a specified value.
[0144]
Further, when the battery pack 10 is removed from the external device, the second sleep mode with the least power consumption is selected when the current value is equal to or less than the specified value. The normal mode is selected when the current value exceeds the specified value. When interrupt processing is accepted, the normal mode is selected.
[0145]
The microcomputer 40 calculates the remaining battery capacity for each monitoring cycle in each mode. The discharge capacity in each monitoring cycle is obtained by multiplying the total consumption current obtained by adding the measured current and the dark current by the time of the monitoring cycle and the discharge correction coefficient. Assuming that this is a one-cycle discharge capacity, a new battery remaining capacity is obtained by subtracting the one-cycle discharge capacity from the battery remaining capacity immediately before reading from the memory 41. The old remaining battery capacity in the memory 41 is updated with this new value.
[0146]
Here, the dark current is a consumption current that is not measured by the current measurement circuits 31 and 32. In the circuit shown in FIG. 1, since the minus terminal of the microcomputer 40 and the measurement unit is connected to the minus electrode of the lithium ion battery 23, the current measurement circuits 31 and 32 have the discharge current supplied to the electronic device 11, or The charging current supplied from the charger 70 is measured. Therefore, in the circuit shown in FIG. 1, the dark current is a current consumed by the monitoring circuit, the charge / overdischarge detection circuit 57, the voltage detection circuit 37, and the like. If the minus terminal of the microcomputer 40 and the measuring unit is connected to the connection point between the minus terminal 14 and the resistor 27, the current flowing through the monitoring circuit is measured by the current measuring circuits 31 and 32. Not included in current.
[0147]
Similarly, during charging, one cycle charge capacity is calculated during each monitoring cycle, and by integrating this, the battery charge capacity (same as the remaining battery capacity) is obtained. When a predetermined battery voltage is reached, correction is performed by setting the battery charge capacity to a constant value.
[0148]
The microcomputer 40 writes information on the number of full charges and battery history in the memory 41 in addition to the date of manufacture and the remaining battery capacity. The battery history includes the number of battery temperature abnormalities, the number of voltage abnormalities, the number of errors, the number of times each FET 24, 25 is turned off, the number of occurrences of overcurrent, and the like.
[0149]
Further, when the reset of the microcomputer 40 is released, the battery history may be confirmed and the battery checked at a high speed of 4 MHz, and then the above-described normal mode may be entered. In the battery history check, the battery history in the memory 41 is read. For example, the number of times when the voltage of each lithium ion 23 becomes abnormally high (voltage abnormality) is examined, and when this exceeds a predetermined value, it is determined that the battery is defective, a warning is displayed, and FETs 24 and 25 are turned off. Maintain state. In the battery check, when each lithium ion battery 23 is 2.0 V or more and rises by 100 mV or more within 30 seconds, it is determined that the battery is good and the normal mode is entered.
[0150]
Further, the battery pack 10 may be provided with a liquid crystal display or LED to display the remaining battery capacity or the battery abnormality.
[0151]
In the battery pack of the present invention, the specified current for determining the state monitoring operation mode is, for example, 100 mA. Further, the discharge stop voltage is 2.3V, and the charge stop voltage is 4.2V. The discharge-inhibited series voltage is 6V, and the temperature at which charging / discharging is prohibited is 60 ° C or higher. The overcurrent is 8A, and the overcurrent that blows the fuse is 10A.
[0152]
In the present invention, in overdischarge or overcharge, the microcomputer 40 preferentially controls charge / discharge over the overdischarge / overcharge detection circuit 57. Instead, the overdischarge / overcharge detection circuit 57 may be prioritized and the microcomputer 40 may be used as an auxiliary. In this case, the overdischarge / overcharge detection circuit 57 has a discharge stop voltage of 2.3V and a charge stop voltage of 4.2V. On the other hand, the microcomputer 40 has a discharge stop voltage of 2.25V and a charge stop voltage of 4.25V.
[0153]
When the battery voltage drops to the discharge-prohibited series voltage, the cut-off mode is set to stop the power supply of the monitoring circuit. Instead of this, when the voltage becomes equal to or lower than the discharge-prohibited series voltage, a signal from the series voltage measurement circuit 37 may be sent to the microcomputer 40 to enter the measurement stop mode. In this case, the microcomputer 40 operates at a low speed, but the measurement operation is stopped by keeping the switch 43 OFF. Alternatively, the operation may be stopped by stopping the operation of the oscillator via the clock control circuit 52 and setting the microcomputer 40 in a frozen state. In this case, the measurement is naturally stopped.
[0154]
In the second sleep mode, the voltage measurement may be omitted by stopping the power supply to the voltage measurement circuit 30, and only the current measurement may be performed. On the contrary, it may be determined whether the voltage is within the chargeable / dischargeable voltage range from the voltage measured in the second sleep mode.
[0155]
Although two current measurement circuits 31 and 32 having different current consumptions are provided, one current measurement circuit 32 having a wide measurement range may be used instead. Further, if the overcurrent state is determined using the measurement value of the single current measurement circuit 32, the overcurrent detection circuit 33 can be omitted.
[0156]
Since the AD converter 50 AD-converts the measurement data one by one, instead of simultaneously turning on the current measurement circuit and the voltage measurement circuit at the time of measurement, the current consumption of the monitoring circuit is reduced by turning on only what should be AD-converted. It may be further reduced. Further, although the FETs 24 and 25 are used as the switching circuit, other thyristors, transistors, and the like can be used.
[0157]
Further, when the battery voltage drops to the discharge-prohibited series voltage, the power supply of the microcomputer 40 is turned off and the monitoring circuit is set in the cutoff mode. Instead of this, the battery series voltage obtained by adding the three voltages from the voltage measuring circuit 30 is used. When this voltage drops to the discharge-prohibited series voltage, the microcomputer 40 is driven with a low-frequency clock, The measurement may be paused while the switches 42 and 43 are kept OFF.
[0158]
A series-parallel connection in which three batteries are connected in series and two sets are connected in parallel may be used. In this case, the voltages of two batteries connected in parallel are measured. Furthermore, the present invention relates to Ni / Cd batteries, Ni / MH batteries, Zn / Br.2It can also be applied to lead-acid batteries.
[0159]
【The invention's effect】
The present invention measures the current of the battery pack, and when this current is below a specified value, the normal mode with high power consumption shifts to the sleep mode with low power consumption. However, it is possible to save battery pack power by properly setting the state monitoring operation mode.
[0160]
In addition, since the present invention monitors the state of the secondary battery by measuring the voltage, current, etc. even when the sleep mode is entered, even if an abnormal situation occurs during the sleep mode, the present invention can appropriately cope with it. it can. Furthermore, since the current is measured even during the sleep mode, the remaining battery capacity can be accurately obtained by calculating the discharge capacity during the sleep mode, for example.
[0161]
In the present invention, in the sleep mode, the microcomputer is driven by a clock having a low frequency, so that the current consumption of the microcomputer itself can be reduced. Furthermore, in the sleep mode, paying attention to the fact that an abnormal situation hardly occurs suddenly, the average value of the current consumed by the measuring unit is reduced by reducing the number of times of measurement.
[0162]
Furthermore, in the present invention, the first sleep mode is set when the battery pack is connected to the external device, and the second sleep mode is set when the battery pack is not connected to the external device. It can be changed in two stages. In the second sleep mode, since the number of times of measurement is extremely small compared to the first sleep mode, the internal power consumption can be further reduced when the battery pack is not connected to an external device.
[0163]
Furthermore, a detection circuit for detecting the battery voltage is provided. When the voltage drops below the discharge-prohibited series voltage, the power supply to the monitoring circuit is stopped and the cut-off mode is set, and the internal power consumption by the monitoring circuit is eliminated. Discharge that causes deterioration can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a battery pack of the present invention.
FIG. 2 is a waveform diagram of a current flowing through a monitoring circuit during a normal mode.
FIG. 3 is a waveform diagram of a current flowing through a monitoring circuit during a first sleep mode.
FIG. 4 is a waveform diagram of a current flowing through a monitoring circuit during a second sleep mode.
FIG. 5 is a flowchart showing a cutoff mode and reset release of the microcomputer.
FIG. 6 is a flowchart showing a normal mode.
FIG. 7 is a flowchart showing a second sleep mode.
FIG. 8 is a flowchart showing a first sleep mode.
FIG. 9 is a block diagram of a charger.
FIG. 10 is a block diagram illustrating an electronic device with a built-in charger.
[Explanation of symbols]
10 Battery pack
11 Electronic equipment
13, 17, 73, 84 Positive terminal
14, 18, 74, 85 Negative terminal
15, 19, 73, 86 Connection detection terminal
16, 20, 76, 87 Communication terminal
23 Lithium-ion battery
24 Discharge stop FET
25 Charge stop FET
30 Voltage measurement circuit
31, 32 Current measurement circuit
33 Overcurrent detection circuit
34 Thermistor
40 Microcomputer

Claims (13)

充放電可能な少なくとも１個の二次電池を備えたバッテリーパックにおいて、
電子機器又は充電器に接続され、前記二次電池の充電又は放電を行うための一対の電源端子と、
前記二次電池の電圧を測定する電圧測定回路と、
前記二次電池の充電電流又は放電電流を測定するための第１の電流測定回路、及びこの第１の電流測定回路より大きな電流が測定可能であり前記第１の電流測定回路より消費電力が大きい第２の電流測定回路からなる電流測定回路と、
前記二次電池を前記電源端子から切り離し充放電を停止させるスイッチング回路と、
前記電圧測定回路と前記電流測定回路とを間欠的に通電させることにより測定を実行し、前記電圧測定回路による測定電圧から前記二次電池の状態を判断して、前記スイッチング回路のＯＮ・ＯＦＦを制御するマイクロコンピュータとを備え、
前記マイクロコンピュータは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値を越えるときはノーマルモード、前記二次電池の充電電流又は放電電流が前記規定値以下のときにはスリープモードとなり、
前記ノーマルモードでは、第１のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第２の電流測定回路とを第１の時間間隔で通電することにより測定を実行し、
前記スリープモードでは、前記第１のクロックより周波数の低い第２のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第１の電流測定回路とを前記第１の時間間隔より長い第２の時間間隔で通電することにより測定を実行することを特徴とするバッテリーパック。In a battery pack comprising at least one rechargeable battery that can be charged and discharged,
A pair of power terminals connected to an electronic device or a charger for charging or discharging the secondary battery; and
A voltage measuring circuit for measuring a voltage of the secondary battery;
A first current measurement circuit for measuring a charging current or a discharge current of the secondary battery , and a current larger than that of the first current measurement circuit can be measured, and power consumption is larger than that of the first current measurement circuit. A current measurement circuit comprising a second current measurement circuit;
A switching circuit for disconnecting the secondary battery from the power supply terminal and stopping charging and discharging;
Said voltage performs measurements by intermittently energizing the measuring circuit and said current measuring circuit, to determine the state of the secondary battery from the measured voltage by the voltage measurement circuit, the ON · OFF of said switching circuit A microcomputer to control,
The microcomputer is in normal mode when the charging current or discharging current of the secondary battery exceeds a specified value, and in sleep mode when the charging current or discharging current of the secondary battery is less than the specified value,
In the normal mode, the measurement is performed by energizing the voltage measurement circuit and the second current measurement circuit at a first time interval while being driven by the first clock.
In the sleep mode, the voltage measurement circuit and the first current measurement circuit are driven by a second clock having a frequency lower than that of the first clock, and the second time longer than the first time interval. A battery pack that performs measurement by energizing at intervals . 前記マイクロコンピュータは、前記電圧測定回路による測定電圧が放電停止電圧以下となった場合、又は充電停止電圧以上となった場合に、前記スイッチング回路をＯＦＦとし、前記二次電池の充放電を停止させることを特徴とする請求項１記載のバッテリーパック。The microcomputer turns off the switching circuit and stops charging / discharging of the secondary battery when the voltage measured by the voltage measuring circuit is equal to or lower than the discharge stop voltage or when the voltage is equal to or higher than the charge stop voltage. The battery pack according to claim 1. 前記マイクロコンピュータは、前記ノーマルモード中に、前記通信端子から通信信号を受け取ったときは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値以下であっても前記ノーマルモードに保たれることを特徴とする請求項１又は２記載のバッテリーパック。 The microcomputer in the normal mode, the when it receives a communication signal from a communication terminal, drips coercive the charging current or discharging current the normal mode even if less than the specified value of the secondary battery The battery pack according to claim 1 or 2, characterized in that: 前記マイクロコンピュータにメモリが接続されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載のバッテリーパック。The battery pack according to claim 1, wherein a memory is connected to the microcomputer. 前記二次電池は複数個直列に接続されており、前記マイクロコンピュータへの給電をＯＮ・ＯＦＦさせるスイッチと、前記複数の二次電池の直列電圧を測定し、この測定直列電圧が放電禁止直列電圧以下まで下がったときに、前記スイッチをＯＦＦにして前記マイクロコンピュータへの給電を停止する直列電圧検出回路とを設けたことを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載のバッテリーパック。 The secondary battery is connected in series a plurality, wherein a switch for ON · OFF the power supply to the microcomputer, the series voltage of the plurality of secondary batteries was measured, this measurement series voltage discharge inhibition series voltage 5. The battery pack according to claim 1 , further comprising: a series voltage detection circuit configured to turn off the switch and stop power supply to the microcomputer when the voltage falls below. 充放電可能な少なくとも１個の二次電池を備えたバッテリーパックにおいて、
電子機器又は充電器に接続され、前記二次電池の充電又は放電を行うための一対の電源端子と、
電子機器又は充電器に接続され、通信信号のやりとりをするための通信端子と、
前記一対の電源端子が電子機器又は充電器に正常に接続されたときに、電子機器又は充電器からの接続信号を受け取るための接続検出端子と、
前記二次電池の電圧を測定する電圧測定回路と、
前記二次電池の充電電流又は放電電流を測定するための第１の電流測定回路、及びこの第１の電流測定回路より大きな電流が測定可能であり前記第１の電流測定回路より消費電力が大きい第２の電流測定回路からなる電流測定回路と、
前記二次電池を前記電源端子から切り離し充放電を停止させるスイッチング回路と、
前記電圧測定回路と前記電流測定回路とを間欠的に通電させることにより測定を実行し 、前記電圧測定回路による測定電圧から前記二次電池の状態を判断して、前記スイッチング回路のＯＮ・ＯＦＦを制御するマイクロコンピュータとを備え、
前記マイクロコンピュータは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値を越えるときはノーマルモード、前記二次電池の充電電流又は放電電流が前記規定値以下でかつ前記接続検出端子から接続信号を受け取っているときは第１のスリープモード、前記二次電池の充電電流又は放電電流が前記規定値以下でかつ前記接続検出端子から接続信号を受け取っていないときは第２のスリープモードとなり、
前記ノーマルモードでは、第１のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第２の電流測定回路とを第１の時間間隔で通電することにより測定を実行し、
前記第１のスリープモードでは、前記第１のクロックより周波数の低い第２のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第１の電流測定回路とを前記第１の時間間隔より長い第２の時間間隔で通電することにより測定を実行し、
前記第２のスリープモードでは、前記第２のクロックより周波数の低い第３のクロックで駆動されるとともに、前記電圧測定回路と前記第１の電流測定回路とを前記第２の時間間隔より長い第３の時間間隔で通電することにより測定を実行することを特徴とするバッテリーパック。In a battery pack comprising at least one rechargeable battery that can be charged and discharged,
A pair of power terminals connected to an electronic device or a charger for charging or discharging the secondary battery ; and
A communication terminal connected to an electronic device or a charger for exchanging communication signals;
A connection detection terminal for receiving a connection signal from the electronic device or the charger when the pair of power terminals are normally connected to the electronic device or the charger;
A voltage measuring circuit for measuring a voltage of the secondary battery;
A first current measurement circuit for measuring a charging current or a discharge current of the secondary battery , and a current larger than that of the first current measurement circuit can be measured, and power consumption is larger than that of the first current measurement circuit. A current measurement circuit comprising a second current measurement circuit;
A switching circuit for disconnecting the secondary battery from the power supply terminal and stopping charging and discharging;
Said voltage performs measurements by intermittently energizing the measuring circuit and said current measuring circuit, to determine the state of the secondary battery from the measured voltage by the voltage measurement circuit, the ON · OFF of said switching circuit A microcomputer to control,
The microcomputer charging current or normal mode when the discharge current exceeds the specified value of the secondary battery, the charging current or discharging current connection signal the specified value from less and the connection detection terminal of the secondary battery received though Rutoki the first sleep mode, when the charging current or discharging current of the secondary battery has not received a connection signal the specified value from less and the connection detection pin is Ri do the second sleep mode,
In the normal mode, performs measurements by Rutotomoni driven by the first clock, and said voltage measuring circuit and said second current measuring circuit for energizing a first time interval,
In the first sleep mode, the driven by the first second clock lower frequency than the clock Rutotomoni, second longer than the voltage measurement circuit and the second the one of the current measuring circuit a first time interval Measurement is performed by energizing at time intervals of 2,
In the second sleep mode, the second clock from being driven by the third clock low frequency Rutotomoni, longer than the voltage measurement circuit and the second the one of the current measuring circuit a second time interval the 3. A battery pack, wherein measurement is performed by energizing at time intervals of 3 . 前記マイクロコンピュータは、前記電圧測定回路による測定電圧が放電停止電圧以下となった場合、又は充電停止電圧以上となった場合に、前記スイッチング回路をＯＦＦとし、前記二次電池の充放電を停止させることを特徴とする請求項６記載のバッテリーパック。The microcomputer turns off the switching circuit and stops charging / discharging of the secondary battery when the voltage measured by the voltage measuring circuit is equal to or lower than the discharge stop voltage or when the voltage is equal to or higher than the charge stop voltage. The battery pack according to claim 6. 前記マイクロコンピュータは、前記ノーマルモード中に、前記通信端子から通信信号を受け取ったときは、前記二次電池の充電電流又は放電電流が規定値以下であっても前記ノーマルモードに保たれることを特徴とする請求項６又は７記載のバッテリーパック。 The microcomputer in the normal mode, the when it receives a communication signal from a communication terminal, drips coercive the charging current or discharging current the normal mode even if less than the specified value of the secondary battery The battery pack according to claim 6 or 7, characterized in that 前記マイクロコンピュータは、前記第１のスリープモード中に、前記通信端子から通信信号を受け取ったときは、前記ノーマルモードに復帰し、また前記第２のスリープモード中に、前記接続検出端子から接続信号を受け取ったときは、前記ノーマルモードに復帰することを特徴する請求項６から８いずれか１項に記載のバッテリーパック。 The microcomputer, the in the first sleep mode, upon receiving a communication signal from the communication terminal, returns to the normal mode, also in the second sleep mode, the connection signal from the connection detection terminal upon receipt of a battery pack according to any one of claims 6 8, characterized that you return to the normal mode. 前記マイクロコンピュータにメモリが接続されていることを特徴とする請求項６から９いずれか１項に記載のバッテリーパック。The battery pack according to claim 6, wherein a memory is connected to the microcomputer. 前記マイクロコンピュータは、前記第２のスリープモード中に、前記第１の電流測定回路によって測定した測定電流が前記規定値より大きい場合には、前記メモリにエラー情報を記録することを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパック。The microcomputer records error information in the memory when a measured current measured by the first current measuring circuit is larger than the specified value during the second sleep mode. Item 11. The battery pack according to Item 10. 前記マイクロコンピュータは、前記第２のスリープモード中に、前記第１の電流測定回路によって測定した測定電流が前記規定値より大きい場合には、前記ノーマルモードに移行することを特徴とする請求項１１記載のバッテリーパック。12. The microcomputer shifts to the normal mode when the measured current measured by the first current measuring circuit is larger than the specified value during the second sleep mode. The battery pack described. 前記二次電池は複数個直列に接続されており、前記マイクロコンピュータへの給電をＯＮ・ＯＦＦさせるスイッチと、前記複数の二次電池の直列電圧を測定し、この測定直列電圧が放電禁止直列電圧以下まで下がったときに、前記スイッチをＯＦＦにして前記マイクロコンピュータへの給電を停止する直列電圧検出回路とを設けたことを特徴とする請求項６から１２いずれか１項に記載のバッテリーパック。 The secondary battery is connected in series a plurality, wherein a switch for ON · OFF the power supply to the microcomputer, the series voltage of the plurality of secondary batteries was measured, this measurement series voltage discharge inhibition series voltage 13. The battery pack according to claim 6 , further comprising: a series voltage detection circuit configured to turn off the switch and stop power supply to the microcomputer when the voltage falls below.
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