JP4316843B2

JP4316843B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP4316843B2
Application number: JP2002226514A
Authority: JP
Inventors: 恒夫佐藤
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2022-08-02
Also published as: JP2004071243A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電可能な電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、外部から内部の電池セルに電力の供給を受けて充電され、該電池セルに充電された電力を外部に供給する電池パックが知られている。
【０００３】
特開平１１−２３３１５９には、電力残量を表わすために、自身に設けられた発光体を発光する電池パックが提案されている。
【０００４】
上記提案の電池パックでは、電力残量を表わす手段として、電力残量に応じた所定のパターンでの発光体の点灯あるいは点滅が行われるが、これらを行なうための電力は電池セルに充電された電力でまかなわれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
つまり、上記提案の電池パックには、電力残量の表示のために電力残量が減ってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、電池セルの電力残量を電池セルの電力を消費せずに知ることができる電池パックを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１の電池パックは、
外部から内部の電池セルに電力の供給を受けて充電され、この電池セルに充電された電力を外部に供給する電池パックにおいて、
上記電池セルへの充電回数を計数する充電回数カウンタと、
上記電池セルの電圧を検出する電圧モニタと、
上記充電回数カウンタによって計数された充電回数と上記電圧モニタで検出された上記電池セルの電圧とに基づいてこの電池セルに残存する電力の残量を算出する残量算出部と、
上記残量算出部で算出された、上記電池セルに残存する電力の残量を記憶しておくメモリ部と、
外部からの電磁誘導による電力の供給を受けると共に外部に向けて情報を送信するコイルを有しこのコイルを経由して供給された電力を用いて上記メモリ部にアクセスして上記残量をこのコイルを経由して無線送信する無線タグとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第１の電池パックでは、外部からの電磁誘導により発生する電力で動作する無線タグがその電力をメモリ部に供給し、その電力により起動したメモリ部から読み出した電力残量の外部への送信が、その無線タグによって行なわれる。これにより、本発明の第１の電池パックによれば、電池セルの電力残量を電池セルの電力を消費せずに知ることができる。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の第２の電池パックは、
外部から内部の電池セルに電力の供給を受けて充電され、この電池セルに充電された電力を外部に供給する電池パックにおいて、
上記電池セルへの充電回数を計数する充電回数カウンタと、
上記電池セルの電圧を検出する電圧モニタと、
上記充電回数カウンタで計数された充電回数と、上記電圧モニタで検出された電圧とが記憶されるメモリ部と、
外部からの電磁誘導による電力の供給を受けると共に外部に向けて情報を送信するコイルを有しこのコイルを経由して供給された電力を用いて上記メモリ部にアクセスして上記電池セルの上記電圧および上記充電回数をこのコイルを経由して無線送信する無線タグとを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の電池パックでは、電池残量を算出するために必要な、電池セルの電圧と、この電池セルに対する充電回数とがメモリ部に記憶されており、電磁誘導により発生する電力で動作する無線タグがその電力をメモリ部に供給し、この電力で起動するメモリ部から読み出した、これら電池セルの電圧と、この電池セルに対する充電回数は、この無線タグによって外部に無線送信される。これにより、本発明の第２の電池パックによって外部に送信された、これら電池セルの電圧と、この電池セルに対する充電回数とを基に電池残量を算出することができる。したがって、本発明の第２の電池パックよれば、電池セルの電力残量を電池セルの電力を消費せずに知ることができる。
【００１１】
ここで、本発明の第１の電池パックの上記無線タグが、上記メモリ部に加え、さらに上記電圧モニタに電力を供給すると共に、上記電圧モニタで検出された電圧を読み取るものであって、
上記無線タグは、読み取った電圧が所定の閾値未満である場合には、上記電池セルがセルショートを起こしていることをあらわす情報を、上記残量に代えて無線送信するものであることが好ましい。
【００１２】
このようにすると、電池セルのセルショートの発生を知ることができる。
【００１３】
また、本発明の第２の電池パックの上記無線タグが、上記メモリ部に加え、さらに上記電圧モニタに電力を供給すると共に、上記電圧モニタで検出された電圧を読み取るものであって、
上記無線タグは、読み取った電圧が所定の閾値未満である場合には、上記電池セルがセルショートを起こしていることをあらわす情報を、上記電圧および上記充電回数に代えて無線送信するものであることが好ましい。
【００１４】
このようにすると、電池セルのセルショートの発生を知ることができる。
【００１５】
ここで、本発明の第１の電池パックの上記メモリ部が、上記残量に加え、さらに上記充電回数カウンタで計数された上記充電回数を記憶するものであって、
上記無線タグが、上記残量に加え、さらに上記充電回数を送信するものであることも好ましい態様である。
【００１６】
このようにすると、電池残量のほか、この電池セルに対する充電回数も電池セルの電力を消費せずに知ることができ、電池寿命を判断する上で好都合である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電池パックの実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の、第１の電池パックおよび第２の電池パックの共通の実施形態の外観斜視図である。
【００１９】
図１には、本実施形態の電池パック１が示されており、図１に示される電池パックの下側には、左から順に、プラス端子１１、マイナス端子１２が備えられている。この電池パック１は、リチウムイオンを用いた二次電池である。
【００２０】
図１の上方には、電池パック１の端部に備えられた突起部１３が示されており、この突起部の内部には後述するコイルが配置されている。
【００２１】
図２は、本実施形態の内部ブロック図である。
【００２２】
図２には、電池パック１を構成する、プラス端子１１、電力が充電される電池セル１０１、電池セルのマイナス側が接続されたマイナス端子１２、電池セルの両端に接続され、電池セルの電圧を検出する電圧検出回路１０２、電池パック１全体の動作を制御すると共に電池残量の算出を行なう制御部１０５、制御部１０５の指示により動作する、放電スイッチ１０３と充電スイッチ１０４、電力残量を算出する際に参照する参照テーブルが記憶されていると共に算出された電力残量が記憶されるメモリであるＥＥＰＲＯＭ１０６、および、外部からの電磁波により起電すると共に外部に情報を送信するコイル１０７ａを有する無線タグ１０７が示されている。
【００２３】
放電スイッチ１０３および充電スイッチ１０４は、プラス端子１１と電池セルのプラス側との間に互いに並列に接続されており、充電時および放電時に制御部１０５からの指示によってこれらスイッチの切替が行なわれる。
【００２４】
電圧検出回路１０２は、電池セル１０１の電圧を検出すると、検出電圧を制御部１０５に送信する。
【００２５】
制御部１０５は、充電スイッチ１０４へのスイッチオンを指示するたびに、後述する充電回数をカウントするカウンタを１つ進ませる。尚、この充電回数をカウントするカウンタは、後述するＥＥＰＲＯＭ１０６内に設けられている。
【００２６】
また、制御部１０５は、電圧検出回路１０２から送信された電圧と、上記カウンタに記憶されている充電回数とに基づいて、後述するＥＥＰＲＯＭ１０６に格納されている電池残量算出のためのテーブルを参照して電池残量を算出し、その結果と電圧値をＥＥＰＲＯＭ１０６に書き込む。
【００２７】
ＥＥＰＲＯＭ１０６には、以上に述べた、電圧値、充電回数、電池残量算出テーブル、および電池残量が記憶されている。
【００２８】
無線タグ１０７は、外部からの電磁波により起電した電力によって、自らが動作すると共に、この電力を、ＥＥＰＲＯＭ１０６および電圧検出回路１０２に供給する。
【００２９】
図３は、本実施形態の電池パックの電力系統図である。
【００３０】
図３には、詳しくは後述するが、ＥＥＰＲＯＭ１０６および電圧検出回路１０２に対し、電池セルと無線タグとの２系統による電力供給が可能であることが示されている。
【００３１】
電池パック１では、無線タグから出力される電圧は、満充電状態の電池セルの電圧よりも高く設定されている。
【００３２】
また、無線タグ１０７には、詳しくは後述するが、ＥＥＰＲＯＭ１０６から読み出した充電回数が５００以上であるときに、この電池パック１の電池寿命が尽きていることを表すための電池寿命フラグと、電圧検出回路で検出された電圧が２．０Ｖ未満であるときに、電池セルがセルショートを起こしていることを表すためのセルショートフラグとが設けられている。
【００３３】
ここで、図２を参照しながら、電池パック１の充電動作および放電動作について説明する。
【００３４】
まず、電池パック１が図示しない充電器に嵌めこまれると、制御部１０５から充電スイッチ１０４に対して制御信号が送信され、充電器による充電が電池セルに対して行なわれる。
【００３５】
この電池パック１では、これまでに行なわれた充電回数が充電スイッチ１０４に対する指示にともなってカウントアップされており、その充電回数は、更新されるたびにＥＥＰＲＯＭ１０６のカウンタ領域に上書きされる。
【００３６】
図４は、電池容量と充電回数の関係を示す図である。
【００３７】
図４の横軸には充電回数が示されており、図４の縦軸には電池容量が示されている。
【００３８】
図４には、未使用の電池パックに対して充電可能な電力量を１００とした場合の、充電可能な電力量の比率が充電回数ごとに示されている。
【００３９】
例えば、充電回数が１００回では電池容量は９０ぐらいにまで低下し、充電回数が５００回では電池容量は５０ぐらいにまで低下する。
【００４０】
つまり、この電池パック１では、充電回数が増えるごとに電池容量が下がるため、充電回数が５００回を数えるころには、未使用の電池パックに比べ半分程度の電力しか充電できなくなる。
【００４１】
図５は、本発明の電池パックが、充電器に嵌め込まれることにより起動するルーチンである。
【００４２】
ステップＳ１では、制御部１０５の、充電スイッチ１０３に対するオンに伴う充電回数の加算が行なわれ、ステップＳ２では、制御部１０５による、加算された充電回数のＥＥＰＲＯＭ１０６に対する書き込みが行なわれる。その後、ステップＳ３に進み、充電が終了したか否かが、充電回数および電池セルの電圧などを基に判定され、ステップＳ３において、充電が完了していないと判定されると、ステップＳ３を繰り返し、充電が完了したと判定されると、このルーチンを終了する。
【００４３】
このようにして電池セルが充電された電池パック１は、カメラ、あるいはビデオカメラなどの携帯機器で使用される。
【００４４】
この電池パック１が携帯機器などに取り付けられると、電池パック１の制御部１０５から放電スイッチ１０３に対して制御信号が送信され、その携帯機器に対する電力供給が可能となる。
【００４５】
この電池パック１では、電圧検出回路１０２によって、電池セル１０１の電圧が所定の時間間隔で検出される。検出された電圧は、制御部１０５に送信される。尚、この電池パック１の定格出力電圧は、３．７Ｖであり、この定格出力電圧が２．５Ｖを下回ると、この電池パックからの携帯機器に対する電力供給はストップされる。
【００４６】
制御部１０５は、電圧検出回路１０２で検出されて送信されてくる電池セルの電圧と、ＥＥＰＲＯＭ１０６に記録されている充電回数とに基づいて、同じくＥＥＰＲＯＭ１０６に記憶されている、電池セルの電力残量を算出するためのテーブルを参照して現在の電力残量を算出する。
【００４７】
この電池パック１では、電池セル１０１の電圧が２．０Ｖ以上であれば、電圧の検出に伴って、電力残量の算出がそのつど行なわれるため、ＥＥＰＲＯＭ１０６には、常に最新の電力残量が記録される。
【００４８】
ここで、電池セルの電力残量を算出するためのテーブルを以下の表１に示す。
【００４９】
【表１】

【００５０】
表１は、電池セルの電力残量を算出するためのテーブルである。
【００５１】
表１の最上段には、充電回数の範囲が示されており、表１の左端には、電池セルの放電電圧が示されている。
【００５２】
ここで、例えば、充電回数が５０回目であって、電池セルの放電電圧が３．４Ｖであるとすると、表１に表されるところの、最上段が「１００回まで」、すなわち左から２列目で、かつ左端が「３．４Ｖ」、すなわち下から３段目のところに示されている「３０」により、電力残量が３０％であることが算出される。この電池パック１では、充電回数が何回目であれ、電池セルの放電電圧が３．２Ｖ未満になると、実際には電力残量はゼロになっていなくても電力残量は「０」とされる。
【００５３】
また、表１からは、充電回数によって電池容量は減少するものの、充電回数によって検出可能な電池セルの電圧は変化していない様子が読み取れる。
【００５４】
図６は、電池セルの放電電圧と放電時間との関係を表すグラフ図である。
【００５５】
図６には、充電回数ごとの、電池セルの放電電圧と放電時間との関係が示されているが、充電回数が増加しても最高放電電圧は同じである。ただし、充電回数が進むごとに放電電圧の下がり方は早くなっている。
【００５６】
図７は、電池パックにおける電力残量の算出動作のフローチャートである。
【００５７】
図７には、電池パック１の電圧検出回路１０２において検出された電圧値が制御部１０５に送信されてくると起動されるルーチンが示されている。
【００５８】
ステップＳ１１では、ＥＥＰＲＯＭ１０６からの充電回数の読み出しが行なわれ、ステップＳ１２では、電圧検出回路１０２から送信された電圧値と、読み出した充電回数を基に、ＥＥＰＲＯＭ１０６に記憶されている電池残量算出テーブルから電池残量を算出する。その後、ステップＳ１３では、送信された電圧値と、算出された電池残量とのＥＥＰＲＯＭ１０６への書き込みが行なわれ、このルーチンを終了する。
【００５９】
このように電力残量がＥＥＰＲＯＭ１０６に書き込まれた後、電池パック１に備えられている無線タグによる電量残量の読み出しが行われる。
【００６０】
無線タグ１０７は、前述したようにＥＥＰＲＯＭ１０６に電力を供給してＥＥＰＲＯＭ１０６を起動させ、ＥＥＰＲＯＭ１０６に記録されている電池残量と充電回数とを読み出す。が、このとき、無線タグ１０７は、読み出した充電回数が５００以上であると、この電池パックの電池寿命が尽きていることを表す電池寿命フラグをアサートする。
【００６１】
また、この無線タグ１０７は、電圧検出回路１０２にも電力を供給しており、この電圧検出回路１０２をこの電力で起動させ、この電圧検出回路で検出された電圧を読み出す。無線タグ１０７では、この読み出した電圧が２．０Ｖ未満であると、電池セルがセルショートを起こしていることをあらわすセルショートフラグのアサートを行う。無線タグは、セルショートフラグがアサートされていなければ、電力残量および充電回数を、充電回数が５００回以上であるときには電池寿命が尽きていることを表す情報も一緒に外部に送信する。一方、セルショートフラグがアサートされているときは、電池セルがセルショートを起こしていることを表す情報を、電力残量および充電回数の代わりに外部に送信する。
【００６２】
したがって、この電池パック１では、外部からの電磁波の送信に対し、電池セルがセルショートを起こしていないときは、最新の電力残量および充電回数、場合によっては電池寿命が尽きていることを表す情報も外部に送信され、電池セルがセルショートを起こしている時は、そのことを表す情報のみが外部に送信される。この外部への情報の送信には、前述したように、電池セルに蓄えられている電力は一切使用されていない。
【００６３】
図８は、電池パックの無線タグが動作するときに起動されるルーチンのフローチャートである。
【００６４】
図８には、無線タグ１０７に電磁波が送信されてきたときに起動されるルーチンが示されており、ステップＳ２１では、無線タグからＥＥＰＲＯＭ１０６に供給された電力により、ＥＥＰＲＯＭ１０６が起動され、無線タグによる充電回数および電力残量の読み出しが行なわれる。その後、ステップＳ２２に進む。
【００６５】
ステップＳ２２では、無線タグ１０７から電圧検出回路１０２に供給された電力により、電圧検出回路１０２では電池セルの電圧が検出され、その検出された電圧の無線タグによる読み出しが行なわれる。その後、ステップＳ２３に進み、電圧検出回路１０２で検出された電圧が、２．０Ｖ未満、すなわち電池セルがセルショートを起こしているか否かが判定される。
【００６６】
ステップＳ２３において、セルショートが発生していると判定されると、ステップＳ２８に進み、無線タグに備えられたセルショートフラグのアサートが行なわれ、その後、ステップＳ２９において、電池セルにセルショートが発生していることを表す情報が外部に送信され、このルーチンを終了する。
【００６７】
一方、ステップＳ２３において、セルショートが発生していないと判定されると、ステップＳ２４に進み、すでに読み込んだ充電回数が５００以上であるか否かが判定される。
【００６８】
ステップＳ２４において、充電回数が５００回以上であると判定されると、ステップＳ２５に進み、無線タグに備えられている電池寿命フラグがアサートされる。その後、ステップＳ２６に進み、電力残量、充電回数、電池寿命が尽きていることとを表わす情報が外部に送信され、このルーチンを終了する。
【００６９】
一方、ステップＳ２４において、充電回数が５００回以上ではないと判定されると、ステップＳ２７に進み、電力残量および充電回数が外部に送信され、このルーチンを終了する。
【００７０】
以上説明した、本実施形態の電池パック１では、自分自身の電力を消費することなく、外部に対し、電力残量および充電回数を送信することができ、その充電回数が電池寿命が尽きていることを表す５００以上である場合には、そのことを表す情報も外部に送信する。さらに、この電池パック１では、電池セルがセルショートを起こした場合には、そのことを表す情報が、上記電池残量および充電回数などに代わり外部に送信される。
【００７１】
尚、本実施形態では、無線タグが電圧検出回路に電力を供給し、電圧検出回路で検出された電圧によって、電池セルがセルショートを起こしたか否かを判定し、セルショート起こしている場合にはそのことを表す情報を外部に送信する例を挙げて説明したが、無線タグが、電圧検出回路で検出された電圧と、充電回数を外部に送信するものであってもよい。また、本実施形態では、無線タグがＥＥＰＲＯＭにのみ電力を供給し、ＥＥＰＲＯＭに記録されている電力残量および充電回数のみを外部に送信するものであってもよく、さらには、ＥＥＰＲＯＭには、充電回数をカウントするカウンタ領域が設けられておらず、無線タグが電力残量のみを外部に送信するものであってもよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電池パックによれば、電池セルの電力残量を電池セルの電力を消費せずに知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、第１の電池パックと第２の電池パックの共通の実施形態の外観斜視図である。
【図２】本実施形態の内部ブロック図である。
【図３】本実施形態の電池パックの電力系統図である。
【図４】電池容量と充電回数の関係を示す図である。
【図５】本発明の電池パックが、充電器に嵌め込まれることにより起動するルーチンである。
【図６】電池セルの放電電圧と放電時間との関係を表すグラフ図である。
【図７】電池パックにおける電力残量の算出動作のフローチャートである。
【図８】電池パックの無線タグが動作するときに起動されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１電池パック
１１プラス端子
１２マイナス端子
１０１電池セル
１０２電圧検出回路
１０３放電スイッチ
１０４充電スイッチ
１０５制御部
１０６ＥＥＰＲＯＭ
１０７無線タグ
１０７ａコイル

Claims

外部から内部の電池セルに電力の供給を受けて充電され、該電池セルに充電された電力を外部に供給する電池パックにおいて、
前記電池セルへの充電回数を計数する充電回数カウンタと、
前記電池セルの電圧を検出する電圧モニタと、
前記充電回数カウンタによって計数された充電回数と前記電圧モニタで検出された前記電池セルの電圧とに基づいて該電池セルに残存する電力の残量を算出する残量算出部と、
前記残量算出部で算出された、前記電池セルに残存する電力の残量を記憶しておくメモリ部と、
外部からの電磁誘導による電力の供給を受けると共に外部に向けて情報を送信するコイルを有し該コイルを経由して供給された電力を用いて前記メモリ部にアクセスして前記残量を該コイルを経由して無線送信する無線タグとを備えたことを特徴とする電池パック。
外部から内部の電池セルに電力の供給を受けて充電され、該電池セルに充電された電力を外部に供給する電池パックにおいて、
前記電池セルへの充電回数を計数する充電回数カウンタと、
前記電池セルの電圧を検出する電圧モニタと、
前記充電回数カウンタで計数された充電回数と、前記電圧モニタで検出された電圧とが記憶されるメモリ部と、
外部からの電磁誘導による電力の供給を受けると共に外部に向けて情報を送信するコイルを有し該コイルを経由して供給された電力を用いて前記メモリ部にアクセスして前記電池セルの前記電圧および前記充電回数を該コイルを経由して無線送信する無線タグとを備えたことを特徴とする電池パック。
前記無線タグが、前記メモリ部に加え、さらに前記電圧モニタに電力を供給すると共に、前記電圧モニタで検出された電圧を読み取るものであって、
前記無線タグは、読み取った電圧が所定の閾値未満である場合には、前記電池セルがセルショートを起こしていることをあらわす情報を、前記残量に代えて無線送信するものであることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
前記無線タグが、前記メモリ部に加え、さらに前記電圧モニタに電力を供給すると共に、前記電圧モニタで検出された電圧を読み取るものであって、
前記無線タグは、読み取った電圧が所定の閾値未満である場合には、前記電池セルがセルショートを起こしていることをあらわす情報を、前記電圧および前記充電回数に代えて無線送信するものであることを特徴とする請求項２記載の電池パック。
前記メモリ部が、前記残量に加え、さらに前記充電回数カウンタで計数された前記充電回数を記憶するものであって、
無線タグが、前記残量に加え、さらに前記充電回数を送信するものであることを特徴とする請求項１記載の電池パック。