JP4137496B2 - 残量予測方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は残量予測方法に関するものである。
【０００２】
一般にノート型パソコン等の携帯型電子機器のバッテリには二次電池であるリチウムイオン電池が広く採用されている。リチウムイオン電池は、それを搭載する機器の運用コストを低くできることや瞬間的に放電可能とする電流容量が大きいことなどの利点を有している。通常、このリチウムイオン電池等の二次電池を搭載した機器には、ＡＣアダプタ等の外部電源を接続して二次電池に対し充電を行うための充電回路が内蔵されている。ところで、近年の携帯型機器は、高性能化，小型化がますます進展しており、それに内蔵される充電回路の面積を小さくしながら、充電時には二次電池を満充電まで速やかに充電させることが要求されている。また、一般に携帯型機器には、データ消滅等のトラブルを回避するため、機器の使用時に二次電池の残量を予測して電池の消耗状態をユーザに通知するようにした残量予測機能が備えられている。このため、内蔵される二次電池の残量を正確に予測する必要がある。
【０００３】
【従来の技術】
図１１は、二次電池を搭載したノート型パソコン等の携帯型電子機器の一般的な概略構成例を示すブロック図である。
【０００４】
携帯型電子機器（以下、携帯型機器）１０１は、電池パック１０２に内蔵されるリチウムイオン電池等の複数（図では２つ）の二次電池１０２ａ，１０２ｂと接続され、各二次電池１０２ａ，１０２ｂから電力の供給を受けて動作する。また、携帯型機器１０１は、ＡＣアダプタ１０３等の外部電源と接続することで、ＡＣアダプタ１０３から電力の供給を受けることによっても動作する。
【０００５】
携帯型機器１０１の電源装置における概略構成を説明すると、この携帯型機器１０１は、電源マイコン１０４、充電器１０５、選択回路１０８、第１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１０９，１１０、スイッチングレギュレータとしてのＬＤＯ１１１を含む。
【０００６】
充電器１０５は、電池パック１０２及びＡＣアダプタ１０３と接続され、電源マイコン１０４からの制御信号に基づいて各二次電池１０２ａ，１０２ｂに充電電圧及び充電電流を供給し、定電圧・定電流充電を行う。
【０００７】
選択回路１０８は、電池パック１０２（二次電池１０２ａ，１０２ｂ）及びＡＣアダプタ１０３から少なくとも１つを選択して、その選択した電源から供給される入力電圧を第１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１０９，１１０及びＬＤＯ１１１に出力する。
【０００８】
第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１０９は、この入力電圧に基づいて、例えばＣＰＵ（図示略）に供給するための電源電圧を生成し、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１１０は、周辺回路（図示略）に供給するための電源電圧を生成する。また、ＬＤＯ１１１は、入力電圧に基づいて、クロック信号（図示略）生成用の電源電圧を生成する。
【０００９】
近年、このような二次電池１０２ａ，１０２ｂを搭載した携帯型機器１０１には、それを使用するユーザに電池の残量を通知する残量予測機能が一般に備えられている。
【００１０】
この残量予測機能について詳述すると、リチウムイオン電池は過放電に弱く、ユーザが誤って過放電させてしまうと、充電しても電池の機能が回復不能となる場合がある。そこで、電池パック１０２には、このような過放電を防止するため、二次電池１０２ａ，１０２ｂのうちいずれかの電圧が指定電圧以下になったことを検出して放電を停止させる保護回路１１２が内蔵されている。この保護回路１１２が作動すると、二次電池１０２ａ，１０２ｂから携帯型機器１０１への電力の供給が遮断され、携帯型機器１０１は動作を停止する。その際、特にノート型パソコン等の携帯型機器１０１においては、処理中のデータが消滅してしまう可能性がある。このような理由からも、携帯型機器１０１は、各二次電池１０２ａ，１０２ｂの残量を予測し、その消耗状態をユーザに通知させるようにしている。
【００１１】
ところで、こうした残量予測は、電池パック１０２に内蔵される二次電池１０２ａ，１０２ｂ（リチウムイオン電池）の各種特性を考慮して行われる。以下、リチウムイオン電池の一般的な特性を図面を参照しながら詳述する。
【００１２】
図１２は、二次電池（図は３セルからなる組電池（バッテリ）の場合を示す）の使用回数に対する放電特性を示す説明図である。
二次電池は、使用回数（充放電の回数；所謂サイクル数）によって放電可能となる容量が減少する（つまり、放電時間が短くなる）。例えば、図１２（ａ）中、Ａの曲線はサイクル数が１回の場合を示し、Ｂ〜Ｄの曲線はサイクル数がそれぞれ約２５０回，約４００回，約５００回の場合を示し、Ｅの曲線はサイクル数が約６５０回の場合を示している。即ち、同図に示すように、二次電池の放電時間（使用時間）は、サイクル数の増加に伴って減少する。このような現象はサイクル劣化特性とよばれる。尚、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）における時間軸を正規化して、サイクル数に対する二次電池の放電容量（放電終了時を１００％としている）と電池電圧の関係を示したグラフである。同図に示すように、二次電池の電池電圧はサイクル数に依らずほぼ一定になる。
【００１３】
図１３は、二次電池のサイクル寿命特性を示す説明図である。
この図は、例えば３種類の二次電池について、それらのサイクル数と放電容量との関係を示すグラフであり、同図に示すように、二次電池は、サイクル数が上昇するに従って放電容量が減少する。例えば、図中、Ｆの曲線は、この二次電池のサイクル数が６００回のときの放電容量（満充電時の容量）が最大時の約３割程度にまで減少することを示している。
【００１４】
図１４は、使用環境による二次電池の劣化特性を示す説明図である。
この図は、例えば４５℃の温度環境下に二次電池を１ヶ月放置した場合についての劣化特性を示すグラフであり、Ｇの曲線は放置前を示し、Ｈの曲線は放置後を示すものである。同図に示すように、二次電池は、それを使用する温度環境によっても放電時間（使用時間）が異なる。
【００１５】
図１５は、２種類の二次電池について、使用温度に対する放電電力と放電可能容量の関係を示す説明図である。
図中、Ｉ〜Ｋの曲線は、それぞれ同じ二次電池を例えば５℃、２５℃、４５℃の温度下で使用した場合を示す。また、Ｌ〜Ｎの曲線は、それと種類が異なるそれぞれ同じ二次電池を同様に例えば５℃、２５℃、４５℃の温度下で使用した場合を示す。
【００１６】
図中、例えばＩの曲線で示す二次電池（使用温度５℃）は、放電電力１０Ｗで約２．８時間使用可能であり、それと同じ二次電池であってＫの曲線で示す二次電池（使用温度４５℃）は、放電電力１０Ｗで約３．２時間使用可能である。また、それと種類の異なる二次電池において、例えばＬの曲線で示す二次電池（使用温度５℃）は、放電電力１０Ｗで約２．８時間使用可能であり、それと同じ二次電池であってＮの曲線で示す二次電池（使用温度４５℃）は、放電電力１０Ｗで約３．１時間使用可能である。このように、二次電池は、種類，使用温度，さらには放電電力によっても放電可能容量（使用時間）が異なる。
【００１７】
従来、二次電池の残量予測は、上述した様々な特性を考慮して行われ、その残量予測方法としては、例えば二次電池の電池電圧に基づいて予測する方法、或いは二次電池の充電電流と放電電流の積算値に基づいて予測する方法がある。
【００１８】
図１６は、残量予測機能を備えた第１の従来構成例を示す概略図である。
携帯型機器１２１は、例えばノート型パソコンであって、この携帯型機器１２１には、スマートバッテリ（インテリジェントバッテリともいう）とよばれる電池パック１２２が内蔵されている。
【００１９】
電池パック１２２は、複数（図では３つ）の二次電池１２２ａ〜１２２ｃ、保護回路１２３、放電制御スイッチ１２４、充電制御スイッチ１２５、残量予測手段としての残量メータ１２６、メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ１２７及び第１のセンス抵抗１２８を含む。尚、図１６は、携帯型機器１２１を構成する一部分のみを示しており、この携帯型機器１２１は、第２のセンス抵抗１２９、充電器１３０及びマイクロコンピュータの１つである例えばキーボード用マイコン１３１を含む。
【００２０】
各二次電池１２２ａ〜１２２ｃは、例えばリチウムイオン電池であって、それらは直列に接続されて組電池（バッテリ）を構成している。二次電池１２２ａのプラス側端子は、放電制御スイッチ１２４、充電制御スイッチ１２５及び第１のセンス抵抗１２８を介して電池パック１２２のプラス側端子ｔ１に接続され、二次電池１２２ｃのマイナス側端子は、電池パック１２２のマイナス側端子ｔ２に接続されている。具体的には、放電制御スイッチ１２４及び充電制御スイッチ１２５は第１及び第２ＰチャネルＭＯＳトランジスタにより構成され、放電制御スイッチ１２４のソースは二次電池１２２ａのプラス側端子に接続され、両スイッチ１２４，１２５のドレインは互いに接続されている。そして、充電制御スイッチ１２５のソースは第１のセンス抵抗１２８を介して電池パック１２２のプラス側端子ｔ１に接続されている。両スイッチ１２４，１２５のトランジスタはバックゲートが充電電流、放電電流に対して順方向のダイオードを構成するように接続されている。
【００２１】
保護回路１２３は、過充電防止回路及び過放電防止回路（いずれも図示略）を含む。保護回路１２３は、各二次電池１２２ａ〜１２２ｃの端子間電圧（セル電圧）を検出し、それらのうち何れか１つのセル電圧が指定電圧以下になると、即ち過放電状態になると、放電制御スイッチ１２４をオフして放電を禁止する。逆に、保護回路１２３は、各二次電池１２２ａ〜１２２ｃのうち何れか１つのセル電圧が指定電圧以上になると、即ち過充電状態になると、充電制御スイッチ１２５をオフして充電を禁止する。
【００２２】
ちなみに、充電時には、各二次電池１２２ａ〜１２２ｃは、オンした充電制御スイッチ１２５及び放電制御スイッチ１２４を介して携帯型機器１２１から供給される充電電流により充電される。具体的には、携帯型機器１２１において、充電器１３０は、外部電源であるＡＣアダプタ１３２と接続され、第２のセンス抵抗１２９に流れる電流値に基づいて充電電流を制御する。
【００２３】
逆に、放電時には、各二次電池１２２ａ〜１２２ｃは、オンした放電制御スイッチ１２４及び充電制御スイッチ１２５を介して携帯型機器１２１に放電電流を出力する。
【００２４】
残量メータ１２６は、図示しないマイクロコンピュータを備え、第１のセンス抵抗１２８に流れる充電電流／放電電流を測定して、その電流積算値及び保護回路１２３により検出される各セル電圧に基づいて残量予測を行う。残量メータ１２６は、その残量予測値をＥＥＰＲＯＭ１２７に格納するとともに、携帯型機器１２１が備える例えばキーボード用マイコン１３１に出力する。キーボード用マイコン１３１は、残量メータ１２６から残量予測値が出力されると、図示しない表示装置に電池残量を表示する。
【００２５】
図１７は、残量予測機能を備えた第２の従来構成例を示す概略図である。
携帯型機器１４１は、例えばノート型パソコンであって、この携帯型機器１４１には、電池パック１４２が内蔵されている。尚、この第２の従来構成例は、電池パック１４２が、上述した図１６の残量メータ１２６の替わりに残量予測手段としての電流積算計１４３を備える。従って、その他の同様な構成部分については同一符号を付している。
【００２６】
電流積算計１４３は、前記同様に、第１のセンス抵抗１２８に流れる充電電流／放電電流を測定し、その電流積算値を携帯型機器１４１の電源マイコン１４４に出力する。そして、この電源マイコン１４４は、電流積算計１４３から出力される電流積算値に基づいて残量予測値を算出し、それに基づいて図示しない表示装置に電池残量を表示する。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来においては以下のような問題がある。
［１．残量予測に関する問題］
図１６に示す第１の従来構成では、残量メータ１２６は、各二次電池１２２ａ〜１２２ｃのセル電圧と、充電電流及び放電電流の積算値に基づいて残量予測値を算出し、それを携帯型機器１２１に出力する。この構成では、精度良く残量予測を行うことができるが、残量メータ１２６はマイコンを搭載しているため、電池パック１２２のコストが上昇するという問題があった。
【００２８】
一方、図１７に示す第２の従来構成では、電池パック１４２はマイコンを搭載しないため、コストの上昇は抑えられる。しかしながら、この電池パック１４２は、残量予測手段として電流積算計１４３を備え、二次電池の残量予測は電流値を検出することによってのみ行われる。上記したように、二次電池は、そのサイクル数が上昇すると放電容量が減少する（図１３参照）。従って、このような電流積算による残量予測のみでは、残量予測を正確に行うことができないという問題がある。特に電池パック１４２が複数の二次電池１２２ａ〜１２２ｃを内蔵している場合には、それらの容量（端子間電圧）にばらつきが生じるため、残量予測の精度がさらに低下するという問題があった。
【００２９】
［２．充電に関する問題］
第１の従来構成において、充電器１３０は、第２のセンス抵抗１２９に流れる充電電流を検出し、その検出結果に基づいて二次電池１２２ａ〜１２２ｃに対し定電圧・定電流充電を行う。ところで、このような定電圧・定電流充電を精度良く行うには、充電器１３０による電流検出の精度を向上させる必要がある。従って、電流検出のために設けられる第２のセンス抵抗１２９には、通常、高精度なものが用いられ、これにより充電器１３０のコストが上昇するという問題があった。また、こうした高精度な抵抗はサイズが大型であり、その結果、充電器１３０が大型化するという問題も有している。このような問題は、第２の従来構成でも同様に生じていた。
【００３０】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的はコストの低減化を図りながら、二次電池の残量予測及び二次電池に対する充電を精度良く行うことのできる残量予測方法を提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明によれば、電池パック内に備えられた測定手段は、内部生成又は外部から供給される基準電圧を変換したデジタル信号を出力するとともに、同時にサンプリングホールドした複数のアナログ入力信号を順次デジタル信号に変換して出力するアナログ−デジタル変換回路を備え、内部生成又は外部から供給される基準電圧を変換したデジタル信号を出力し、前記二次電池に流入或いは前記二次電池から流出する電流と前記二次電池の電圧とを同時にサンプリングホールドして生成したデジタル信号を順次出力し、前記携帯型機器内のデータ処理手段は、前記基準電圧のデジタル信号と、前記電流のデジタル信号及び前記電圧のデジタル信号と、前記基準電圧の電圧値とに基づいて前記電流の測定入力値と前記電圧の測定入力値とを算出し、各測定入力値と前記二次電池の特性とに基づいて前記二次電池の残量予測を行う。これにより、電池パックのコストを低減させながらも、残量予測を精度良く行うことができる。
請求項２に記載の発明によれば、アナログ−デジタル変換回路は、同時にサンプルホールドした複数のアナログ入力信号を同時にデジタル信号に変換し、各デジタル信号を順次出力するアナログ−デジタル変換回路を備え、内部生成又は外部から供給される基準電圧を変換したデジタル信号を出力する。従って、電池パックのコストを低減させながらも、残量予測を精度良く行うことができる。
【００３２】
請求項３に記載の発明によれば、前記測定手段は前記電流及び前記電圧と同時に前記二次電池の温度をサンプリングホールドして生成したデジタル信号を順次出力し、前記データ処理手段は、基準電圧のデジタル信号と前記温度のデジタル信号と前記基準電圧の電圧値とに基づいて前記温度の測定入力値を算出し、前記電流の測定入力値及び前記電圧の測定入力値と前記温度の測定入力値と前記二次電池の特性とに基づいて前記二次電池の残量予測を行う。従って、電池温度に基づいてさらに精度良く残量予測を行うことができる。
【００３３】
請求項４に記載の発明によれば、前記データ処理手段は、前記残量予測を行う毎に、算出した残量予測値と二次電池の使用状態データを前記測定手段内のメモリに格納する。このように、以前の残量予測値や二次電池の劣化度を考慮することで、さらに精度良く残量予測を行うことができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
（第一実施形態）
以下、本発明を具体化した第一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
【００４０】
図１は、本実施形態の電池パックを内蔵した携帯型電子機器（以下、携帯型機器）の概略構成を示すブロック回路図である。
携帯型機器１１は、電池パック１２と接続されている。また、携帯型機器１１は、外部電源としてのＡＣアダプタ１３と接続可能である。
【００４１】
電池パック１２は、バッテリ１４、放電制御スイッチ１５、充電制御スイッチ１６、保護回路１７、第１のセンス抵抗１８、温度検出回路としての温度センサ１９及び測定回路２０（測定手段）を備える。携帯型機器１１は、データ処理手段としての電源マイコン２１、充電器２２、出力スイッチ２３、コイル２４及び第２のセンス抵抗２５を含む。尚、図１に示す携帯型機器１１はその電源装置を構成する一部分を示すものである。
【００４２】
電池パック１２に内蔵されるバッテリ１４は、１又は複数（図では例えば３つ）の二次電池１４ａ〜１４ｃから構成され、本実施形態では、各二次電池１４ａ〜１４ｃは例えばリチウムイオン電池で構成されている。二次電池１４ａのプラス側端子は、放電制御スイッチ１５、充電制御スイッチ１６及び第１のセンス抵抗１８を介して、第１の端子としての電池パック１２のプラス側端子ｔ１に接続され、その端子ｔ１は携帯型機器１１のプラス側端子ｔ１１に接続されている。一方、二次電池１４ｃのマイナス側端子は、電池パック１２のマイナス側端子ｔ２に接続され、その端子ｔ２は携帯型機器１１のマイナス側端子ｔ２２に接続されている。
【００４３】
放電制御スイッチ１５及び充電制御スイッチ１６は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタで構成され、両スイッチ１５，１６のドレインは互いに接続され、ゲートはそれぞれ保護回路１７に接続されている。また、放電制御スイッチ１５のソースは二次電池１４ａのプラス側端子と接続され、充電制御スイッチ１６のソースは第１のセンス抵抗１８と接続されている。両スイッチ１５，１６のトランジスタは、バックゲートが充電電流、放電電流に対して順方向のダイオードを構成するように接続されている。
【００４４】
保護回路１７は、二次電池１４ａ〜１４ｃの端子間電圧（セル電圧）を検出する電圧検出回路としての機能を備え、検出した電圧値に対応する電圧検出信号Ａ１を測定回路２０に出力する。保護回路１７は、それぞれ検出したセル電圧に応じて放電制御スイッチ１５及び充電制御スイッチ１６のオン／オフを制御する。具体的には、この保護回路１７により放電制御スイッチ１５がオンされるとき、二次電池１４ａ〜１４ｃは携帯型機器１１に対して放電可能である。逆に、保護回路１７により充電制御スイッチ１６がオンされるとき、携帯型機器１１は二次電池１４ａ〜１４ｃに対して充電可能である。
【００４５】
保護回路１７は、二次電池１４ａ〜１４ｃの過放電を防止する過放電防止回路及び過充電を防止する過充電防止回路（何れも図示略）を備えている。詳述すると、過放電防止回路は、二次電池１４ａ〜１４ｃのうち何れか１つのセル電圧が指定電圧以下になると、放電制御スイッチ１５をオフして放電を禁止する。また、過充電防止回路は、二次電池１４ａ〜１４ｃのうち何れか１つのセル電圧が指定電圧以上になると、充電制御スイッチ１６をオフして充電を禁止する。これにより、保護回路１７は、二次電池１４ａ〜１４ｃの機能の劣化を防止する。
【００４６】
温度センサ１９は、バッテリ１４の温度を検出し、その温度検出信号Ａ２を測定回路２０に出力する。尚、バッテリ１４に内蔵される個々の二次電池１４ａ〜１４ｃの温度を検出するように温度センサを設けてもよい。
【００４７】
測定回路２０は、電流検出用増幅回路（以下、電流検出回路）２６、アナログ−デジタル変換回路（以下、ＡＤ変換回路）２７、書き換え可能な不揮発性のメモリ２８及びインタフェース回路（以下、Ｉ／Ｆ回路）２９を含む。
【００４８】
電流検出回路２６の反転入力端子は第１のセンス抵抗１８の高電位側端子に接続され、非反転入力端子は該抵抗１８の低電位側端子に接続される。電流検出回路２６は、第１のセンス抵抗１８を流れるバッテリ１４からの放電電流又は携帯型機器１１からの充電電流を検出し、その電流値に応じた電流検出信号Ａ３をＡＤ変換回路２７に出力する。具体的には、電流検出回路２６は、第１のセンス抵抗１８の両端の電位を入力し、該電位差に応じた電流検出信号Ａ３を出力する。従って、電流検出回路２６は、第１のセンス抵抗１８を流れる放電電流又は充電電流が増加すると電流検出信号Ａ３のレベルを高くし、逆に減少すると電流検出信号Ａ３のレベルを低くする。
【００４９】
ＡＤ変換回路２７には、保護回路１７からの電圧検出信号Ａ１、温度センサ１９からの温度検出信号Ａ２及び電流検出回路２６からの電流検出信号Ａ３が入力される。ＡＤ変換回路２７は、アナログ信号として入力されるそれらの検出信号Ａ１〜Ａ３をデジタル信号に変換し、そのデジタル値をＩ／Ｆ回路２９を介して携帯型機器１１に備えられる電源マイコン２１に出力する。
【００５０】
電源マイコン２１は、測定回路２０から出力されるデジタル値を残量予測のための測定値として受け取り、該測定値に基づいて算出した残量予測値に従って図示しない表示装置に電池残量を表示させる。そして、電源マイコン２１は、残量予測を行う毎に、それにより算出した残量予測値と、その時の二次電池１４ａ〜１４ｃの使用状態データ（例えば放電電流量、トータル使用時間、サイクル数等）を測定回路２０内のメモリ２８に格納する。尚、本実施形態では、電源マイコン２１が残量予測を行うようにしたが、データ処理手段としては電源マイコン２１に限定されず、携帯型機器１１が備えるその他のマイコンが行うようにしてもよい。
【００５１】
充電器２２は、電流検出用増幅回路（以下、電流検出回路）３１、誤差増幅回路３２、電圧検出用増幅回路（以下、電圧検出回路）３３及びＰＷＭ比較回路３４を含む。
【００５２】
電流検出回路３１の反転入力端子は第２のセンス抵抗２５の低電位側端子に接続され、非反転入力端子は該抵抗２５の高電位側端子に接続される。この電流検出回路３１は、充電時にＡＣアダプタ１３からバッテリ１４に供給される充電電流Ｉｃの電流値を検出し、その電流値に応じた電流検出信号Ａ４を誤差増幅回路３２に出力する。具体的には、電流検出回路３１は、第２のセンス抵抗２５の両端の電位を入力し、該電位差に応じた電流検出信号Ａ３を出力する。従って、電流検出回路３１は、充電電流Ｉｃが増加すると電流検出信号Ａ４のレベルを高くし、逆に充電電流Ｉｃが減少すると電流検出信号Ａ４のレベルを低くする。
【００５３】
誤差増幅回路３２の反転入力端子には電流検出回路３１からの電流検出信号Ａ４が入力され、非反転入力端子には第１の基準電圧Ｖref1が入力される。この第１の基準電圧Ｖref1の電圧値は、電源マイコン２１によって可変制御される。詳述すると、電源マイコン２１は、測定回路２０での電流測定値に応じて第１の基準電圧Ｖref1の電圧値を決定する。そして、誤差増幅回路３２は、その第１の基準電圧Ｖref1と電流検出信号Ａ４とを比較し、両電圧の差電圧を増幅した誤差信号Ａ５をＰＷＭ比較回路３４に出力する。
【００５４】
電圧検出回路３３の反転入力端子は第２のセンス抵抗２５の低電位側端子に接続され、この反転入力端子には、ＡＣアダプタ１３からバッテリ１４に供給される充電電圧Ｖｃが入力される。この電圧検出回路３３の非反転入力端子には第２の基準電圧Ｖref2が供給される。電圧検出回路３３は、充電電圧Ｖｃと第２の基準電圧Ｖref2とを比較し、両電圧の差電圧を増幅した電圧検出信号Ａ６をＰＷＭ比較回路３４に出力する。
【００５５】
ＰＷＭ比較回路３４は、図示しない三角波発振回路からの三角波信号を入力し、その三角波信号のレベルと上述した誤差信号Ａ５及び電圧検出信号Ａ６のうちレベルの小さい方の信号とを比較する。そして、例えばＰＷＭ比較回路３４は、その比較において、三角波信号のレベルの方が大きくなる期間ではＬレベル、逆に小さくなる期間ではＨレベルとなるパルス信号Ｓ１を出力する。
【００５６】
出力スイッチ２３は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタで構成され、そのゲートにはＰＷＭ比較回路３４からのパルス信号Ｓ１が入力される。出力スイッチ２３のソースはコイル２４に接続され、ドレインはＡＣアダプタ１３に接続される。この出力スイッチ２３は、ＰＷＭ比較回路３４から出力されるパルス信号Ｓ１に基づいてオン／オフ制御され、そのスイッチング動作に基づいてＡＣアダプタ１３からの充電電流Ｉｃ、充電電圧Ｖｃが所定値で一定となるように制御する。
【００５７】
図２は、図１のＡＤ変換回路２７を示す概略ブロック図である。
ＡＤ変換回路２７には、内部生成或いは外部から供給されるアナログ電源としてのアナログ電圧ＡVrefと、基準電圧Ａｍと、測定対象値としての複数（図２では簡略化して１つのみ示す）のアナログ入力信号Ａｎが入力される。尚、基準電圧Ａｍは、アナログ電圧ＡVrefと同様にして、同図に二点鎖線で示すように外部から供給されるか、或いは、破線で示すように内部基準電圧として与えられる。
【００５８】
尚、本実施形態において、アナログ入力信号Ａｎは、上述した保護回路１７からの電圧検出信号Ａ１、温度センサ１９からの温度検出信号Ａ２又は電流検出回路２６からの電流検出信号Ａ３である。このＡＤ変換回路２７は、アナログ電圧ＡVrefと例えばアナロググランドを入力電圧範囲として基準電圧Ａｍ及びアナログ入力信号Ａｎをアナログ−デジタル変換して生成したデジタル値Ｄｍ，Ｄｎを出力する。
【００５９】
以下、本実施形態のＡＤ変換方式を図３及び図４に従って説明する。
図４は、ＡＤ変換回路２７の具体的構成を示すブロック回路図である。尚、同図では、アナログ電圧ＡVref及び基準電圧Ａｍの記載を省略し、アナログ入力信号Ａｎとして電圧検出信号Ａ１、温度検出信号Ａ２、電流検出信号Ａ３を示す。
【００６０】
図４（ａ）に示すように、ＡＤ変換回路２７は、アナログ入力信号Ａｎとして入力される電圧検出信号Ａ１、温度検出信号Ａ２及び電流検出信号Ａ３の各アナログ値をサンプリングするためのサンプリングホールド回路（以下、Ｓ／Ｈ回路）４１ａ〜４１ｃ、セレクト回路４２及びＡＤコンバータ４３を含む。
【００６１】
各Ｓ／Ｈ回路４１ａ〜４１ｃは、例えばフリップフロップ等により構成され、図示しないクロック信号に基づいてそれぞれ同時にサンプリングホールドした検出信号Ａ１〜Ａ３のアナログ値（以下、サンプリング値）をセレクト回路４２に出力する。セレクト回路４２は、それらのサンプリング値を順次ＡＤコンバータ４３に出力し、ＡＤコンバータ４３は、入力されるサンプリング値を順次アナログ−デジタル変換して生成したデジタル値Ｄ１〜Ｄ３を出力する。
【００６２】
このようなＡＤ変換方式では、測定対象値として与えられる複数のアナログ入力信号Ａｎ（つまり各検出信号Ａ１〜Ａ３）がそれらに対応して設けられた複数のＳ／Ｈ回路４１ａ〜４１ｃにより同時にサンプリングされるため、サンプリング精度が向上される。その結果、図１に示す測定回路２０において、電圧、電流及び温度を精度良く測定することが可能である。
【００６３】
尚、図４（ａ）に示すＡＤ変換回路２７の構成を図４（ｂ）のように変更することで、以下のようなＡＤ変換方式としてもよい。
このＡＤ変換回路２７は、図４（ａ）と同様に各検出信号Ａ１〜Ａ３を同時にサンプリングするためのＳ／Ｈ回路４１ａ〜４１ｃと、それらに対応して設けられたＡＤコンバータ４４ａ〜４４ｃと、セレクト回路４５を含む。即ち、このように構成されたＡＤ変換回路２７では、同時にサンプリングされた検出信号Ａ１〜Ａ３のサンプリング値がそれぞれＡＤコンバータ４４ａ〜４４ｃに入力され、各ＡＤコンバータ４４ａ〜４４ｃは、入力されるサンプリング値をそれぞれ同時にアナログ−デジタル変換してセレクト回路４５に出力する。セレクト回路４５は、各ＡＤコンバータ４４ａ〜４４ｃから出力されるデジタル値Ｄ１〜Ｄ３を順次出力する。このようにＡＤ変換回路２７を構成した場合にも図４（ａ）の構成と同様にサンプリング精度が向上される。その結果、測定回路２０において、電圧、電流及び温度を精度良く測定することが可能である。
【００６４】
図３は、本実施形態のＡＤ変換方式を説明するフローチャートである。
ＡＤ変換回路２７は、供給されるアナログ電圧ＡVrefとアナロググランドを入力電圧範囲として基準電圧Ａｍをアナログ−デジタル変換したデジタル値Ｄｍを出力する（ステップ５１）。
【００６５】
次いで、同様にＡＤ変換回路２７は、アナログ電圧ＡVrefとアナロググランドを入力電圧範囲とし、測定対象として入力されるアナログ入力信号Ａｎ（本実施形態では電圧検出信号Ａ１、温度検出信号Ａ２、電流検出信号Ａ３）のデジタル値Ｄｎを出力する（ステップ５２）。電源マイコン２１は、上記２つのデジタル値Ｄｍ，Ｄｎと、予め記憶した基準電圧Ａｍの値に基づいてアナログ入力信号Ａｎの測定入力値を算出する（ステップ５３）。
【００６６】
このようなＡＤ変換方式では、アナログ入力信号Ａｎ（電圧値、電流値、温度）が、ＡＤ変換回路２７に供給されるアナログ電圧ＡVrefの電圧値に依らず、そのＡＤ変換回路２７に基準電圧Ａｍとして与えられた電圧値に基づいて算出される。
【００６７】
詳述すると、基準電圧Ａｍの値は、例えばＡＤ変換回路２７が１０ビットのデジタル信号を出力するように構成されている場合、デジタル値Ｄｍと入力電圧範囲（上記の場合はアナログ電圧ＡVrefの値）とから、
Ａｍ＝（Ｄｍ／１０２４）×ＡVref ・・・（１）
により求められる。同様に、アナログ入力信号Ａｎの値は、デジタル値Ｄｎと入力電圧範囲とから、
Ａｎ＝（Ｄｎ／１０２４）×ＡVref ・・・（２）
により求められる。従って、アナログ入力信号Ａｎの値は、上記式（１），（２）から、
Ａｎ＝(Ｄｎ／Ｄｍ)×Ａｍ ・・・（３）
により求められる。従って、基準電圧Ａｍの値が判っていれば、基準電圧ＡｍをＡ／Ｄ変換したデジタル値Ｄｍと、アナログ入力信号ＡｎをＡ／Ｄ変換したデジタル値Ｄｎを得ることで、アナログ電圧ＡVrefの値に依らずにアナログ入力信号Ａｎの値を得ることができる。
【００６８】
一般的にアナログ入力信号Ａｎの値を得ようとする時、アナログ電圧ＡVrefの値はＬＳＩの設計時に判っているため、上記式（２）のみを用いればよい。しかし、その場合には、アナログ電圧ＡVrefを精度良く合わせる必要がある。例えば、アナログ電圧ＡVrefを３Ｖにて設計した場合、実際のＡ／Ｄ変換回路に供給するアナログ電圧ＡVrefをちょうど３Ｖにしなければならない。このように、精度の高いアナログ電圧ＡVrefを生成する電源回路は、多くの回路素子を必要とするためＬＳＩのコストが高くなる。
【００６９】
これに対し、上記式（３）ではアナログ電圧ＡVrefの値を必要としない。そして、アナログ電圧ＡVrefに望まれることは、基準電圧Ａｍとアナログ入力信号ＡｎをＡ／Ｄ変換する間、安定していることである。このような安定化電源回路は、高精度な電源回路に比べて回路素子数が少なく安価である。
【００７０】
従って、本実施形態では、ＡＤ変換回路２７は、アナログ−デジタル変換を行うための高精度なアナログ電源、即ちアナログ電圧ＡVrefの精度を必要としない。これにより、ＡＤ変換回路２７を容易に、且つ、低コストで構成することが可能である。
【００７１】
次に、このような電池パック１２を内蔵した携帯型機器１１の作用について説明する。
まず、残量予測方式について詳述する。
【００７２】
電池パック１２内において、測定回路２０は、該電池パック１２が内蔵するバッテリ１４（二次電池１４ａ〜１４ｃ）に流入する充電電流又はバッテリ１４から流出する放電電流の電流値を検出し、それをアナログ−デジタル変換した値を電流測定値として電源マイコン２１に出力する。また、測定回路２０は、保護回路１７により検出される電圧値及び温度センサ１９により検出される温度をそれぞれアナログ−デジタル変換した値を電圧測定値及び温度測定値として電源マイコン２１に出力する。
【００７３】
電源マイコン２１は、測定回路２０から出力される各測定値に基づいて残量予測値を算出し、それを図示しない表示装置に出力する。また、電源マイコン２１は、このとき算出した残量予測値とその時の二次電池１４ａ〜１４ｃの使用状態データを測定回路２０内のメモリ２８に格納する。これにより、それ以後の残量予測では、電源マイコン２１は、測定回路２０から出力される各測定値に加え、メモリ２８内に格納されている残量予測値及び使用状態データに基づいて残量予測を行う。
【００７４】
このような残量予測方式では、電池パック１２内に、残量予測を行うためのマイコン等が不要であり、残量予測を携帯型機器１１に備えられている電源マイコン２１が行う。これにより、コストの低減を図りながらも、精度良く残量予測を行うことができる。
【００７５】
次に、充電制御方式について詳述する。
携帯型機器１１にＡＣアダプタ１３が接続されてバッテリ１４に対する充電が開始されると、充電器２２は、ＡＣアダプタ１３から供給される充電電流Ｉｃ及び充電電圧Ｖｃを監視して、それらの電流値及び電圧値が一定となるように出力スイッチ２３を制御して充電を行う。つまり、充電器２２は、バッテリ１４に対して定電圧・定電流充電を行う。
【００７６】
そのバッテリ１４の充電時において、電池パック１２の測定回路２０は、第１のセンス抵抗１８を流れる充電電流を検出する。電源マイコン２１は、その測定回路２０からの電流測定値に基づいて電流検出回路３１に入力する第１の基準電圧Ｖref1の電圧値を設定する。これにより、充電器２２は、測定回路２０による充電電流の測定値に基づいて充電電流値及び充電電圧値を補正して充電を行う。このような充電制御方式では、電池パック１２での電流測定結果をフィードバックすることで、定電圧・定電流充電を精度良く行うことが可能であり、充電時間の短縮化を図ることができる。
【００７７】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）電池パック１２は、充電電流／放電電流の各電流値、二次電池１４ａ〜１４ｃの各電圧値及びバッテリ１４の温度を測定する測定回路２０を備える。測定回路２０は、電流測定値、電圧測定値及び温度測定値を携帯型機器１１に備えられる電源マイコン２１に出力し、電源マイコン２１は、それらに基づいてバッテリ１４の残量予測を行う。従って、電池パック１２のコストの低減を図りながら、残量予測を精度良く行うことが可能である。
【００７８】
（２）測定回路２０はメモリ２８を備え、電源マイコン２１は、残量予測を行う毎に、それにより算出した残量予測値及びその時の二次電池１４ａ〜１４ｃの使用状態データをメモリ２８に格納する。従って、電源マイコン２１は、このメモリ２８に格納されたデータを使用して、それ以降の残量予測を行うため、より残量予測を精度良く行うことが可能である。
【００７９】
（３）ＡＤ変換回路２７は、それに設定されている基準電圧Ａｍのデジタル値Ｄｎ及びアナログ入力信号Ａｎのデジタル値Ｄｎを出力し、電源マイコン２１は各デジタル値Ｄｍ，Ｄｎと基準電圧Ａｍの電圧値に基づいて、当該アナログ入力信号Ａｎの測定入力値（電流値、電圧値、温度）を算出する。これにより、ＡＤ変換回路２７に高精度なアナログ電源（アナログ電圧ＡVref）を不要とすることができ、ＡＤ変換回路２７を低コストで簡易に構成可能である。そして、このようなＡＤ変換回路２７では、高精度なアナログ電圧ＡVrefを不要としながらも精度良く電流値、電圧値、温度を検出することができる。
【００８０】
（４）バッテリ１４に対して充電を行う際、充電器２２は、電池パック１２内の測定回路２０における電流測定結果を反映した電流値にて充電を行うようにした。これにより、バッテリ１４に対する定電圧・定電流充電を精度良く行うことが可能であり、充電時間を短縮させることができる。
【００８１】
尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・第一実施形態において、図１の構成は図５に示すように変更してもよい。即ち、携帯型機器１１の充電器２２ａにおいて、誤差増幅回路３２の反転入力端子には電源マイコン２１からの制御電圧信号が入力される。このように、測定回路２０からの電流測定結果に基づいて電源マイコン２１により生成した制御電圧信号を直接誤差増幅回路３２に入力して、定電流制御時に電池パック１２での測定結果をフィードバックさせるようにすることで充電器２２ａの電流センス抵抗（図１での第２のセンス抵抗２５）を削減してもよい。
【００８２】
（第二実施形態）
以下、本発明を具体化した第二実施形態を図６〜図８に従って説明する。
図６は、本実施形態の電池パック６１を内蔵した携帯型機器６２の概略構成を示すブロック回路図である。尚、本実施形態は、第一実施形態の電池パック１２に電圧制御端子ｔ３を新たに追加し、上述した充電制御方式を一部変更したものである。従って、第一実施形態と同様の構成部分については同一符号を付してそれらの詳細な説明を一部省略する。
【００８３】
電池パック６１は第２の端子としての電圧制御端子ｔ３を備え、この電圧制御端子ｔ３は携帯型機器６２に備えられる入力端子ｔ３３と接続されている。この入力端子ｔ３３は充電器６３内の電流検出回路６４及び電圧検出回路６５の反転入力端子と接続されている。
【００８４】
電流検出回路６４の非反転入力端子は、コイル２４の低電位側端子と接続されている。ここで、本実施形態の携帯型機器６２は、第一実施形態の携帯型機器１１における第２のセンス抵抗２５（図１参照）を省略した構成である。即ち、電流検出回路６４の非反転入力端子には、電池パック６１のプラス側端子ｔ１（第１の端子）とほぼ同電位を持つ信号が入力される。尚、電圧検出回路６５の非反転入力端子には、第一実施形態と同様に第２の基準電圧Ｖref2が入力される。
【００８５】
電池パック６１の保護回路６６は、バッテリ１４のバッテリ電圧Ｖｂ（つまり二次電池１４ａのプラス側の電池電圧）を検出し、そのバッテリ電圧Ｖｂを電圧制御端子ｔ３に出力する。従って、充電器６３の電流検出回路６４及び電圧検出回路６５の反転入力端子にはバッテリ電圧Ｖｂが入力される。
【００８６】
これにより、本実施形態の充電器６３において、電流検出回路６４は、実質的に電池パック６１に流れる充電電流を検出し、その電流値に応じた電位を持つ電流検出信号Ａ４を前記同様にして誤差増幅回路３２に出力する。また、電圧検出回路６５は、電池パック６１内におけるバッテリ電圧Ｖｂを検出し、そのバッテリ電圧Ｖｂと第２の基準電圧Ｖref2とを比較して、両電圧の差電圧を増幅した電圧検出信号Ａ６を前記同様にしてＰＷＭ比較回路３４に出力する。
【００８７】
次に、本実施形態の電池パック６１を内蔵した携帯型機器６２における充電制御方式を一部図面を参照しながら説明する。
携帯型機器６２にＡＣアダプタ１３が接続されてバッテリ１４に対する充電が開始されると、充電器６３は、電池パック６１内に流れる充電電流及びバッテリ電圧Ｖｂを監視して、それらの電流値及び電圧値が一定となるように出力スイッチ２３を制御して定電圧・定電流充電を行う。
【００８８】
そのバッテリ１４の充電時において、電池パック６１の測定回路２０は、第１のセンス抵抗１８を流れる充電電流を検出する。電源マイコン２１は、その測定回路２０からの電流測定値に基づいて電流検出回路６４に入力する第１の基準電圧Ｖref1の電圧値を設定する。これにより、充電器６３は、測定回路２０による充電電流の測定値を反映した充電電流値及び充電電圧値にて充電を行う。このような充電制御方式では、充電器６３は、電池パック６１内の充電電流及びバッテリ電圧Ｖｂに基づいて充電時の定電圧・定電流制御を行い、加えて電池パック６１での電流測定結果をフィードバックすることで、第一実施形態に比べて定電圧・定電流充電をより精度良く行うことが可能である。従って、充電時間をより短縮化させることができる。
【００８９】
図７は、本実施形態の充電特性を示す説明図である。尚、同図は、図６に示すバッテリ１４の定電圧充電時における設定電圧を例えば１２．６Ｖ（ボルト）としている（つまり各二次電池１４ａ〜１４ｃのセル電圧の定格電圧がそれぞれ４．２Ｖに設定されている）。
【００９０】
図７（ａ）に示すように、本実施形態の充電制御方式による充電開始時には、バッテリ１４に対する充電電圧は、ほぼ１２．６Ｖ付近に達する電圧となり、その後、バッテリ１４は定電圧・定電流充電で１２．６Ｖに向かって充電される。この充電は、バッテリ１４に対する充電電流が該バッテリ１４の電池容量の略１／２０以下の電流値になると終了する。こうして、充電器６３は、充電開始時には定電圧充電の設定電圧値である約１２．６Ｖの電圧（ただし、１２．６Ｖの電圧値を超えない）でバッテリ１４を充電するため、充電時間が短縮される。尚、図７（ｂ）は、第２の端子としての電圧制御端子ｔ３を設けない場合の充電特性を示す説明図である。図７（ａ）と図７（ｂ）を比較しても分かるように、電圧制御端子ｔ３を設けた場合（図７（ａ））にはバッテリ１４の充電時間が短縮される。
【００９１】
また、本実施形態では、充電器６３は、バッテリ１４のバッテリ電圧Ｖｂを検出するため、電池パック６１内での電圧降下及び保護回路６６のインピーダンスを考慮してバッテリ１４に対する充電電圧を高精度に設定する。これにより、バッテリ１４に対する充電量を正確に制御することができる。
【００９２】
以下、充電電圧とそれにより二次電池に蓄えられる放電容量の関係を図８を参照しながら説明する。尚、図８は、二次電池の定格電圧が例えば４．２Ｖに設定される場合を示すものである。
【００９３】
図８（ａ）に示すように、この二次電池は、定格電圧４．２Ｖで充電される場合に、その放電容量が例えば約１９００ｍＡＨになる。今、この二次電池に対して定格電圧４．２Ｖを超える４．３Ｖで充電すると、その放電容量は約２０６０ｍＡＨに増加する。逆に、この二次電池に対して定格電圧４．２Ｖ以下の４．１Ｖで充電すると、その放電容量は約１６４０ｍＡＨに減少する。尚、図８（ｂ）は、定格電圧４．２Ｖで充電した時に蓄えられる放電容量を１として、各充電電圧に対する放電容量比を表したものである。
【００９４】
充電電圧が高い程、二次電池に蓄えられる容量は大きくなるが、定格電圧４．２Ｖを超える電圧値で充電が行われる場合には、二次電池が劣化してサイクル寿命が短くなる。一方、定格電圧４．２Ｖよりも充電電圧が低い場合には、二次電池に蓄えられる容量が小さくなる。従って、二次電池に対する充電電圧は定格電圧４．２Ｖを超えず、且つ、その電圧値４．２Ｖにより近い電圧値であることが望ましい。
【００９５】
本実施形態では、充電器６３は、バッテリ電圧Ｖｂを検出する。従って、バッテリ１４に対する充電電圧が高精度に制御され、それによりバッテリ１４に蓄えられる充電容量を規定範囲内で可能な限り大きくすることが可能である。
【００９６】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）電池パック６１には、第２の端子としての電圧制御端子ｔ３が設けられている。これにより、充電器６３において、電流検出回路６４は、電池パック６１内を流れる充電電流を実質的に検出し、電圧検出回路６５は、電池パック６１内の電圧降下及び保護回路６６のインピーダンスを考慮したバッテリ１４のバッテリ電圧Ｖｂを検出する。また、第一実施形態と同様、電池パック６１内の測定回路２０による電流測定結果が定電流制御に反映される。これにより、バッテリ１４に対する充電電圧を精度良く制御可能となるため、その充電量を正確に制御することができるとともに、さらなる充電時間の短縮化を図ることができる。
【００９７】
（２）電圧制御端子ｔ３を設け、充電器６３は電池パック６１内の充電電流及び充電電圧を監視するようにしたため、携帯型機器１１内の第２のセンス抵抗２５を不要とすることができる。従って、携帯型機器１１のコスト削減及び回路の小型化に貢献することができる。
【００９８】
（第三実施形態）
以下、本発明を具体化した第三実施形態を図９に従って説明する。
図９は、本実施形態の電池パック７１を内蔵した携帯型機器７２の概略構成を示すブロック回路図である。尚、本実施形態は、第二実施形態の構成を一部変更し、電池パック７１を内蔵した携帯型機器７２の電源制御方式について説明するものである。従って、第二実施形態と同様の構成部分については同一符号を付してそれらの詳細な説明を一部省略する。
【００９９】
電池パック７１は、第二実施形態と同様に第２の端子としての電圧制御端子ｔ３を備えている。電圧制御端子ｔ３は、携帯型機器７２の入力端子ｔ３３を介して充電器６３内の電流検出回路６４及び電圧検出回路６５の反転入力端子と接続されている（図９ではその様子を省略；図６参照）。また、同様に電池パック７１のプラス側端子ｔ１（第１の端子）は、携帯型機器７２のプラス側端子ｔ１１を介して電流検出回路６４の非反転入力端子と接続されている（図９ではその様子を省略；図６参照）。
【０１００】
携帯型機器７２において、電源マイコン２１は、携帯型機器７２のスタンバイ状態時に電源を供給するためのスタンバイ電源７３と接続され、このスタンバイ電源７３は、ダイオード７４及び携帯型機器７２の入力端子ｔ３３を介して電池パック７１の電圧制御端子ｔ３と接続されている。
【０１０１】
保護回路７５は、二次電池１４ａ〜１４ｃのセル電圧を検出し、それらの検出結果に基づいて測定回路２０は、二次電池１４ａ〜１４ｃの電圧測定値を電源マイコン２１に出力する。電源マイコン２１は、各電圧測定値に基づいて保護回路７５にスイッチ制御信号ＳＷＣを出力し、保護回路７５は、そのスイッチ制御信号ＳＷＣに基づいて放電制御スイッチ１５及び充電制御スイッチ１６のオン／オフを制御する。
【０１０２】
この保護回路７５は、バッテリ１４のプラス側端子と電圧制御端子ｔ３とを接続／非接続状態に制御するためのスタンバイ電源制御スイッチ７６を備え、電源マイコン２１からのスイッチ制御信号ＳＷＣに基づいて、そのスタンバイ電源制御スイッチ７６のオン／オフを制御する。詳述すると、保護回路７５は、放電制御スイッチ１５をオフするためのスイッチ制御信号ＳＷＣに応答してスタンバイ電源制御スイッチ７６をオンする。逆に、保護回路７５は、放電制御スイッチ１５をオンするためのスイッチ制御信号ＳＷＣに応答してスタンバイ電源制御スイッチ７６をオフする。
【０１０３】
従って、本実施形態において、保護回路７５は、携帯型機器７２のスタンバイ時にはスタンバイ制御手段として機能する。尚、この保護回路７５は、二次電池１４ａ〜１４ｃの過放電状態を検出する場合には、放電制御スイッチ１５及びスタンバイ電源制御スイッチ７６をともにオフする。
【０１０４】
このような電池パック７１を内蔵した携帯型機器７２では、その携帯型機器７２のスタンバイ状態において、放電制御スイッチ１５はオフされ、スタンバイ電源制御スイッチ７６はオンされる。従って、スタンバイ状態において、携帯型機器７２での無用な電力消費が防止され（バッテリ１４からＤＣ−ＤＣコンバータ７７への電力供給が遮断される）、この際、バッテリ１４からは、スタンバイ電源７３を駆動するのに必要十分な動作電源のみが供給される。
【０１０５】
また、本実施形態では、バッテリ１４が過放電状態になると、放電制御スイッチ１５とともにスタンバイ電源制御スイッチ７６もオフされる。従って、バッテリ１４の過放電も確実に防止される。
【０１０６】
尚、図１０は、図９の回路構成に対する従来の構成例を示す概略ブロック図である。同図では、携帯型機器８１が備える充電器を省略して示している。
携帯型機器８１には電池パック８２が内蔵され、電池パック８２は、バッテリ８３、第１の放電制御スイッチ８４、充電制御スイッチ８５、保護回路８６、センス抵抗８７、電流計８８を備えている。携帯型機器８１は、第２の放電制御スイッチ８９、電源マイコン９０、スタンバイ電源９１及びＤＣ−ＤＣコンバータ９２ａ，９２ｂ等を含む。
【０１０７】
携帯型機器８１において、電源マイコン９０は第２の放電制御スイッチ８９に接続され、この放電制御スイッチ８９はＤＣ−ＤＣコンバータ９２ａ，９２ｂと接続されている。また、電源マイコン９０はスタンバイ電源９１の出力端子と接続され、このスタンバイ電源９１の入力端子はダイオード９３を介して電池パック８２のプラス側端子ｔ１と接続されている。
【０１０８】
電源マイコン９０は、電流計からの電流検出結果に基づいて保護回路８６にスイッチ制御信号ＳＷＣを出力し、保護回路８６は、それに基づいて第１の放電制御スイッチ８４及び充電制御スイッチ８５のオン／オフを制御する。また、この電源マイコン９０は、スタンバイ電源９１からの制御信号に基づいて第２の放電制御スイッチ８９のオン／オフを制御する。
【０１０９】
このような構成では、携帯型機器８１のスタンバイ状態において、バッテリ８３からスタンバイ電源９１には、第１の放電制御スイッチ８４及び充電制御スイッチ８５を介して動作電源が供給される。従って、スタンバイ状態において、バッテリ８３からは、携帯型機器８１の動作不要な回路にまで電力供給がなされるため、電力が無用に消費されていた。
【０１１０】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）保護回路７５は、電源マイコン２１からのスイッチ制御信号ＳＷＣに基づいてスタンバイ時にオンに制御するスタンバイ電源制御スイッチ７６を備えている。このような構成では、スタンバイ電源７３を駆動制御するための特別な制御回路等を必要とせず、部品点数の増加を抑えてコストを低減させながらも、スタンバイ状態時には携帯型機器７２での無用な電力消費を確実に防止させることができる。
【０１１１】
尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・バッテリ１４を３セルの二次電池１４ａ〜１４ｃから構成したが、バッテリ１４に内蔵される二次電池のセル数はそれのみに限定されない。
【０１１２】
・各二次電池１４ａ〜１４ｃを直列接続したが、並列接続或いは直列接続及び並列接続を含む接続構成としてもよい。
上記各実施形態の特徴をまとめると以下のようになる。
（付記１） 携帯型機器が内蔵する電池パックに１又は複数備えられる二次電池の残量予測方法であって、
前記電池パック内の測定手段が、前記二次電池に流入或いは前記二次電池から流出する電流と前記二次電池の電圧を測定し、前記携帯型機器内のデータ処理手段が、前記測定手段から出力される前記電流及び前記電圧の測定結果に基づいて残量予測を行うようにしたことを特徴とする残量予測方法。
（付記２） 前記測定手段は前記二次電池の温度を測定し、
前記データ処理手段は前記測定手段から出力される前記電流及び前記電圧の測定結果とともに前記温度の測定結果に基づいて残量予測を行うようにしたことを特徴とする付記１記載の残量予測方法。
（付記３） 前記測定手段はメモリを備え、
前記データ処理手段は、前記残量予測を行う毎に、算出した残量予測値と前記二次電池の使用状態データを前記メモリに格納するようにしたことを特徴とする付記１又は２記載の残量予測方法。
（付記４） 前記測定手段は測定対象とするアナログ入力信号をデジタル信号に変換して出力するアナログ−デジタル変換回路を備え、
前記データ処理手段は、前記アナログ−デジタル変換回路にて内部生成又は外部から供給される基準電圧を変換した第１のデジタル信号と、前記アナログ入力信号を変換した第２のデジタル信号と、該基準電圧値とから前記アナログ入力信号の電圧値を算出するようにしたことを特徴とする付記１乃至３の何れか一記載の残量予測方法。
（付記５） 前記アナログ−デジタル変換回路は、測定対象とする複数のアナログ入力信号を同時にサンプリングすることを特徴とする付記４記載の残量予測方法。
（付記６） 前記アナログ−デジタル変換回路は、同時にサンプリングした前記複数のアナログ入力信号を同時にデジタル信号に変換し、各デジタル信号を順次出力することを特徴とする付記５記載の残量予測方法。
（付記７） 前記アナログ−デジタル変換回路は、同時にサンプルホールドした前記複数のアナログ入力信号を順次デジタル信号に変換して出力することを特徴とする付記５記載の残量予測方法。
（付記８） 入力されるアナログ入力信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路であって、
内部生成される基準電圧と少なくとも１つのアナログ入力信号を変換したデジタル信号を出力することを特徴とするアナログ−デジタル変換回路。
（付記９） 前記基準電圧と少なくとも１つのアナログ入力信号を同時にサンプリングすることを特徴とする付記８記載のアナログ−デジタル変換回路。
（付記１０） 同時にサンプリングした前記複数のアナログ入力信号を同時にデジタル信号に変換し、各デジタル信号を順次出力することを特徴とする付記９記載のアナログ−デジタル変換回路。
（付記１１） 同時にサンプルホールドした前記複数のアナログ入力信号を順次デジタル信号に変換して出力することを特徴とする付記９記載のアナログ−デジタル変換方法。
（付記１２） 携帯型機器に内蔵される充電器により、前記携帯型機器と接続される電池パック内の二次電池に対して充電を行う充電制御方法であって、
前記充電器は、外部電源から供給される充電電流及び充電電圧を測定した測定結果と、前記二次電池に流入する電流を測定する前記電池パック内の測定手段からの測定結果に基づいて充電時の定電圧・定電流制御を行うようにしたことを特徴とする充電制御方法。
（付記１３） 携帯型機器に内蔵される充電器により、前記携帯型機器と接続される電池パック内の二次電池に対して充電を行う充電制御方法であって、
前記電池パックは、外部電源から前記二次電池に充電電流及び充電電圧を供給するための第１の端子と、前記二次電池の電池電圧とほぼ同電位の信号を出力するための第２の端子とを備え、
前記充電器は、前記第１の端子に流入する充電電流を測定した測定結果と、前記第１の端子及び前記第２の端子間の電位差を測定した測定結果とに基づいて充電時の定電圧・定電流制御を行うようにしたことを特徴とする充電制御方法。
（付記１４） 携帯型機器に内蔵される充電器により、前記携帯型機器と接続される電池パック内の二次電池に対して充電を行う充電制御方法であって、
前記電池パックは、外部電源から前記二次電池に充電電流及び充電電圧を供給するための第１の端子と、前記二次電池の電池電圧とほぼ同電位の信号を出力するための第２の端子とを備え、
前記充電器は、前記第１の端子に流入する充電電流を測定した測定結果と、前記第１の端子及び前記第２の端子間の電位差を測定した測定結果と、前記二次電池に流入する電流を測定する前記電池パック内の測定手段からの測定結果に基づいて充電時の定電圧・定電流制御を行うようにしたことを特徴とする充電制御方法。
（付記１５） １又は複数の二次電池を備えた電池パックを内蔵する携帯型機器の電源制御方法であって、
前記電池パックは、前記携帯型機器に対して前記二次電池からの電力を供給するための第１の端子と、前記二次電池の電池電圧とほぼ同電位の信号を出力するための第２の端子とを備え、
前記電池パックのスタンバイ制御手段は、前記スタンバイ時には、前記携帯型機器に対する前記第１の端子からの電力供給を遮断して、前記携帯型機器のスタンバイ電源を活性化させる信号を前記第２の端子から出力することを特徴とする電源制御方法。
（付記１６） 前記スタンバイ制御手段は、前記二次電池が過放電状態にある場合は前記第１の端子からの電力供給を遮断するとともに、前記第２の端子から出力される信号を無効化することを特徴とする付記１５記載の電源制御方法。
（付記１７） １又は複数の二次電池を備える電池パックにおいて、
前記二次電池に流入或いは前記二次電池から流出する電流を検出する電流検出回路と、
前記二次電池の個々の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電流検出回路及び前記電圧検出回路から出力される各アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路と、を備え、
前記デジタル信号を外部に出力することを特徴とする電池パック。
（付記１８） 前記二次電池の温度を検出する温度検出回路をさらに備え、前記アナログ−デジタル変換回路は、前記温度検出回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力することを特徴とする付記１７記載の電池パック。
（付記１９） 入力される残量予測値及び前記二次電池の使用状態データを格納するメモリをさらに備えたことを特徴とする付記１７又は１８記載の電池パック。
（付記２０） 前記アナログ−デジタル変換回路は、内部生成又は外部から供給される基準電圧と前記アナログ信号とをそれぞれ変換したデジタル信号を出力することを特徴とする付記１７乃至１９の何れか一記載の電池パック。
（付記２１） 前記アナログ−デジタル変換回路は、前記基準電圧と少なくとも１つの前記アナログ信号を同時にサンプリングすることを特徴とする付記２０の何れか一記載の電池パック。
（付記２２） 前記アナログ−デジタル変換回路は、同時にサンプリングした前記複数のアナログ信号を同時にデジタル信号に変換し、各デジタル信号を順次出力することを特徴とする付記２１記載の電池パック。
（付記２３） 前記アナログ−デジタル変換回路は、同時にサンプルホールドした前記複数のアナログ信号を順次デジタル信号に変換して出力することを特徴とする付記２１記載の電池パック。
（付記２４） 付記２０乃至２３の何れか一記載のアナログ−デジタル変換回路が構成された半導体装置。
（付記２５） １又は複数の二次電池を有する電池パックに備えられた半導体装置であって、
前記二次電池に流入或いは前記二次電池から流出する電流を検出する電流検出回路と、
前記二次電池の個々の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電流検出回路及び前記電圧検出回路から出力される各アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
（付記２６） 前記二次電池と前記電池パックの端子との間に設けられたスイッチと、前記二次電池に対する充放電を制御する保護回路とを備えたことを特徴とする付記２５記載の半導体装置。
（付記２７） 付記１７乃至２３の何れか一記載の電池パックを内蔵、又は取着可能に構成した携帯型機器。
【０１１３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、コストの低減化を図りながら、二次電池の残量予測及び二次電池に対する充電を精度良く行うことのできる残量予測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第一実施形態の電池パックを内蔵した携帯型電子機器を示す概略ブロック回路図である。
【図２】 図１のＡＤ変換回路の概略ブロック回路図である。
【図３】 ＡＤ変換方式を説明するフローチャートである。
【図４】 ＡＤ変換回路の具体的なブロック回路図である。
【図５】 図１の別の構成を示す概略ブロック回路図である。
【図６】 第二実施形態の電池パックを内蔵した携帯型電子機器を示す概略ブロック回路図である。
【図７】 充電特性を示す説明図である。
【図８】 充電電圧と放電容量の関係を示す説明図である。
【図９】 第三実施形態の電池パックを内蔵した携帯型電子機器を示す概略ブロック回路図である。
【図１０】 図９に対する従来構成例を示す概略ブロック図である。
【図１１】 電池パックを内蔵した携帯型電子機器の一般的な構成を示す概略ブロック回路図である。
【図１２】 二次電池の使用回数に対する放電特性を示す説明図である。
【図１３】 二次電池のサイクル寿命特性を示す説明図である。
【図１４】 使用環境による二次電池の劣化特性を示す説明図である。
【図１５】 使用温度に対する放電電力と放電可能容量の関係を示す説明図である。
【図１６】 残量予測機能を備えた第１の従来構成例を示す概略ブロック回路図である。
【図１７】 残量予測機能を備えた第２の従来構成例を示す概略ブロック回路図である。
【符号の説明】
１１，６２，７２ 携帯型機器
１２，６１，７１ 電池パック
１４ａ〜１４ｃ 二次電池
２０ 測定手段としての測定回路
２１ データ処理手段としての電源マイコン

Claims (4)

1. 携帯型機器が内蔵する電池パックに備えられる二次電池の残量予測方法であって、
   前記電池パック内の測定手段は、内部生成又は外部から供給される基準電圧を変換したデジタル信号を出力するとともに、同時にサンプリングホールドした複数のアナログ入力信号を順次デジタル信号に変換して出力するアナログ−デジタル変換回路を備え、内部生成又は外部から供給される基準電圧を変換したデジタル信号を出力し、前記二次電池に流入或いは前記二次電池から流出する電流と前記二次電池の電圧とを同時にサンプリングホールドして生成したデジタル信号を順次出力し、
   前記携帯型機器内のデータ処理手段は、前記基準電圧のデジタル信号と、前記電流のデジタル信号及び前記電圧のデジタル信号と、前記基準電圧の電圧値とに基づいて前記電流の測定入力値と前記電圧の測定入力値とを算出し、各測定入力値と前記二次電池の特性とに基づいて前記二次電池の残量予測を行うこと
   を特徴とする残量予測方法。
2. 携帯型機器が内蔵する電池パックに備えられる二次電池の残量予測方法であって、
   前記電池パック内の測定手段は、内部生成又は外部から供給される基準電圧を変換したデジタル信号を出力するとともに、同時にサンプリングホールドした複数のアナログ入力信号を同時にデジタル信号に変換し、各デジタル信号を順次出力するアナログ−デジタル変換回路を備え、内部生成又は外部から供給される基準電圧を変換したデジタル信号を出力し、前記二次電池に流入或いは前記二次電池から流出する電流と前記二次電池の電圧とを同時にサンプリングホールドして生成したデジタル信号を順次出力し、
   前記携帯型機器内のデータ処理手段は、前記基準電圧のデジタル信号と、前記電流のデジタル信号及び前記電圧のデジタル信号と、前記基準電圧の電圧値とに基づいて前記電流の測定入力値及び前記電圧の測定入力値を算出し、各測定入力値と前記二次電池の特性とに基づいて前記二次電池の残量予測を行うこと
   を特徴とする残量予測方法。
3. 前記測定手段は、前記電流及び前記電圧と同時に前記二次電池の温度をサンプルホールドして生成したデジタル信号を順次出力し、
   前記データ処理手段は、基準電圧のデジタル信号と前記温度のデジタル信号と前記基準電圧の電圧値とに基づいて前記温度の測定入力値を算出し、前記電流の測定入力値及び前記電圧の測定入力値と前記温度の測定入力値と前記二次電池の特性とに基づいて前記二次電池の残量予測を行うこと
   を特徴とする請求項１又は２記載の残量予測方法。
4. 前記測定手段はメモリを備え、
   前記データ処理手段は、前記残量予測を行う毎に、算出した残量予測値と前記二次電池の使用状態データを前記メモリに格納するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の残量予測方法。

Images