JP4918244B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は二次電池を備える電池パックに関するものである。

近年、電池パックを充電する充電装置を許可なく製造する業者が多く存在し、このような業者によって製造された充電装置は、その品質が劣悪であることが多い。そのため、不正に製造された充電装置であるか否かを見極め、そのような充電装置により二次電池が充電された場合に二次電池の破損を防止することが課題となっている。

また、電池パックにＩＤ番号を持たせ、電池パックに携帯電話機等の機器本体装置が接続されたとき、機器本体装置が電池パックからＩＤ番号を読み出し、自己が記憶するＩＤ番号と比較する認証処理を行うことで、電池パックが正規の電池パックであるか否かを判定する技術が知られている。そして、この従来の技術では、電池パックに記憶されたＩＤ番号は電池パック及び機器本体間で送受信される通信データを解読すれば比較的容易に取得されるという課題を有している。そこで、特許文献１には、機器本体装置と電池パックとの間でランダムなデータによる通信を行わせ、ＩＤ番号の取得を困難にする技術が開示されている。
特開２００３−１６２９８６号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術では、機器本体と電池パックとの間でランダムなデータによる通信が行われているが、これだけでは不正に製造された充電装置によって二次電池が充電された場合における二次電池の劣化を防止することはできない。

本発明の目的は、充電装置が正規の充電装置であるか否か不明である場合であっても、二次電池の破損を防止して、二次電池の長寿命化を図ることができる電池パックを提供することである。

本発明による電池パックは、二次電池と、前記二次電池を充電する充電装置の正極と接続される第１の接続端子と、前記充電装置の負極と接続される第２の接続端子と、前記充電装置の通信ラインと接続される通信端子と、前記二次電池の充電経路上に配設されたスイッチング手段と、前記充電装置が接続された際、前記通信ラインを介して前記充電装置と通信して当該充電装置が正規の充電装置であるか否かを判定するための認証処理を実行する認証手段と、前記認証手段により前記充電装置が正規の充電装置であると判定された後は、前記二次電池の電圧が予め定められた第１の過充電保護電圧を超えた場合に前記スイッチング手段をオフし、前記認証手段により前記充電装置が正規の充電装置であると判定される前は、前記二次電池の電圧が前記第１の過充電保護電圧よりも低い第２の過充電保護電圧を超えたときに、前記スイッチング手段をオフする保護手段とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、充電装置が接続された際、認証手段は、充電装置が正規の充電装置であるか否かを判定するための認証処理を実行する。そして、保護手段は、認証手段により充電装置が正規の充電装置であると判定される前後においてスイッチング手段をオン・オフする条件を変更して二次電池を過充電から保護する。

そのため、不安定な充電電圧を印加するような劣悪な充電装置によって二次電池が充電される場合であっても、二次電池の劣化が防止され、二次電池の長寿命化を図ることができる。

また、この構成によれば、保護手段は、認証手段により充電装置が正規の充電装置であると判定された後は、第１の過充電保護電圧を用いて、二次電池を過充電から保護する。一方、保護手段は、認証手段により充電装置が正規の充電装置であると判定される前は、第１の過充電保護電圧よりも低い第２の過充電保護電圧を用いて、二次電池を過充電から保護する。

そのため、充電装置が正規の充電装置であると判定される前は、過充電保護電圧が低く設定されるため、不安定な充電電圧を印加するような劣悪な充電装置によって二次電池が充電される場合であっても、二次電池の劣化が防止され、二次電池の長寿命化を図ることができる。

また、上記構成において、前記スイッチング手段は、前記二次電池の負極及び前記第２の接続端子間に配設され、前記認証手段は、前記２の接続端子及び前記スイッチング手段間に接地端子が接続され、前記認証処理を開始してから前記充電装置が正規の充電装置であると判定するまでの間、第１の状態信号を前記保護手段に出力し、前記充電装置が正規の充電装置であると判定した後は、第２の状態信号を前記保護手段に出力し、前記保護手段は、前記認証手段から前記第１の状態信号が出力されているときは前記第１の過充電保護電圧を選択し、前記第２の状態信号が出力されているときは前記第２の過充電保護電圧を選択する選択部と、前記選択部が第１の過充電保護電圧を選択している場合は、前記二次電池の電圧が前記第１の過充電保護電圧を超えた場合に前記スイッチング手段をオフし、前記選択部が第２の過充電保護電圧を選択している場合は、前記二次電池の電圧が前記第２の過充電保護電圧を超えた場合に前記スイッチング手段をオフする論理回路と、前記スイッチング手段がオフ状態にあるとき、オフ状態になる直前に前記認証手段から出力された前記第１の状態信号又は第２の状態信号をラッチし、ラッチした信号を前記選択部に出力し、前記スイッチング手段がオン状態にあるとき前記認証手段から出力された前記第１の状態信号又は第２の状態信号をそのまま前記選択部に出力するラッチ部とを備えることが好ましい。

この構成によれば、認証手段は接地端子が第２の接続端子とスイッチング手段との間に接続されているため、スイッチング手段がオフすると、接地端子が開放されてしまい、保護手段に第１の状態信号又は第２の状態信号を出力することができなくなるが、スイッチング手段がオフする直前に認証手段から出力された第１の状態信号又は第２の状態信号がラッチ部によりラッチされて選択部に出力されるため、スイッチング手段がオフの状態であっても、選択部は、第１の状態信号又は第２の状態信号を受信することが可能となり、第１の過充電保護電圧又は第２の過充電保護電圧を正確に選択することができ、論理回路は二次電池を適切な過充電保護電圧を用いて保護することができる。

また、上記構成において、前記通信端子と前記第２の接続端子との間にＰＴＣから構成されるサージ電圧保護素子を接続したことが好ましい。

この構成によれば、通信端子にサージ電圧が印加されることを防止することができることに加え、サージ電圧保護素子として容量の小さなＰＴＣからなる素子を用いたため、通信ラインの容量が小さくなり、充電装置と電池パックとの通信速度の低下を防止することができる。

また、上記構成において、前記認証手段は、ユーザによって電池パックがどのように使用されているかを示す使用状況データを予め記憶する使用状況データ記憶部を備え、前記充電装置は、前記電池パックが接続された際、前記使用状況データ記憶部が記憶する使用状況データを、前記通信端子を介して読み出し、読み出した使用状況データに応じて予め定められた目標充電量分の電力を前記電池パックに供給することが好ましい。

この構成によれば、電池パックの使用状況に応じた目標充電量で二次電池が充電されるため、二次電池を高効率、かつ高安定に充電することができる。

また、上記構成において、前記認証手段は、電池パックが接続された際に前記二次電池の残容量を測定し、その測定結果を基に、前記使用状況データを生成し、前記使用状況データ記憶部に書き込むことが好ましい。

この構成によれば、二次電池の残容量の測定結果を基に使用状況データが生成されているため、二次電池の残容量がどのレベルに到達したときに電池パックはユーザによって充電されるかの傾向を示すデータを使用状況データとして生成することが可能となる。

また、本発明による電池パックは、二次電池と、前記二次電池を充電する充電装置の正極と接続される第１の接続端子と、前記充電装置の負極と接続される第２の接続端子と、前記充電装置の通信ラインと接続される通信端子と、前記二次電池の充電経路上に配設されたスイッチング手段と、前記充電装置が接続された際、前記通信ラインを介して前記充電装置と通信して当該充電装置が正規の充電装置であるか否かを判定するための認証処理を実行する認証手段と、前記認証手段により前記充電装置が正規の充電装置であると判定される前は、前記スイッチング手段のオン・オフを繰り返して前記二次電池をパルス充電させることで前記二次電池を過充電から保護し、前記充電装置が正規の充電装置であると判定された後は、前記二次電池の電圧が予め定められた過充電保護電圧を超えたときに前記スイッチング手段をオフすることで前記二次電池を過充電から保護する保護手段とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、認証手段による認証処理が開始されてから充電装置が正規の充電装置であると判定されるまでの間、二次電池はパルス充電されるため、粗悪な充電装置を用いて二次電池が充電された場合であっても、二次電池に過大な電圧が印加されることを防止することができ、二次電池の長寿命化を図ることができる。

また、上記構成において、前記保護手段は、パルス充電のパルス幅を定めるための所定のタイムアウト時間を計時するタイマーを備え、前記二次電池の電圧が予め定められた過充電保護電圧まで上昇したときに前記スイッチング手段をオフして前記タイマーによる計時動作を開始し、前記タイムアウト時間が経過したときに前記スイッチング手段をオンすることでパルス充電を行うことが好ましい。

この構成によれば、二次電池の電圧が充電再開電圧を超えた場合にパルス充電が開始され、それまでは通常充電されるため、二次電池を速やかに充電することができる。

また、上記構成において、前記保護手段は、前記タイムアウト時間の経過時に前記二次電池の電圧が前記過充電保護電圧よりも低い充電再開電圧まで低下していないとき、前記二次電池の充電を終了することが好ましい。

この構成によれば、タイムアウト時間経過時に、二次電池の電圧が充電再開電圧よりも低い電圧まで低下していない場合、二次電池は満充電にあると判定して、充電が終了されるため、二次電池を過充電から保護することができる。

また、上記構成において、前記充電装置は、前記スイッチング手段のオン・オフに連動して、前記二次電池が通電中であるか否かをユーザに報知する報知手段を備えることが好ましい。

この構成によれば、正規の充電装置であるかが不明であることをユーザに報知することができる。

本発明によれば、不安定な充電電圧を印加するような劣悪な充電装置によって二次電池が充電される場合であっても、二次電池の劣化が防止され、二次電池の長寿命化を図ることができる。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１による電池パック１が適用された充電システムの回路図を示している。この充電システムは、電池パック１と充電装置２００とを備えている。充電装置２００は充電装置であり、電池パック１が認証処理を行う際に使用される認証キーを記憶する認証部Ｂ２０１を備えている。

電池パック１は、二次電池１０、保護回路２０、認証部Ａ３０、温度ヒューズＦ１、トランジスタＱ１，Ｑ２、４個の抵抗Ｒ１〜Ｒ４、端子Ｔ１，Ｔ２、及び通信端子Ｔ３を備えている。二次電池１０は、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池、ニッケル水素二次電池、或いはニッケルカドミウム二次電池等の充電可能な二次電池が採用されている。

温度ヒューズＦ１は一端が二次電池１０の負極に接続され、他端がトランジスタＱ１のソースに接続されている。認証部Ａ３０は、ＩＣタグから構成され、ＣＳ端子、ＤＱ端子、及びＶｓｓ端子を備え、ＣＳ端子は保護回路２０のＣＶ端子と接続され、ＤＱ端子は通信端子Ｔ３と接続され、Ｖｓｓ端子は端子Ｔ２に接続されている。端子Ｔ１は充電装置２００又は図略の負荷装置の正極と接続される端子であり、端子Ｔ２は充電装置２００又は図略の負荷装置の負極と接続される端子であり、端子Ｔ２は接地されている。通信端子Ｔ３は、充電装置２００又は図略の負荷装置との間で種々のデータを送受信して通信を行うための端子であり、充電装置２００が備える通信ラインＣＬ１と接続されている。

保護回路２０は、集積回路から構成され、コンパレータＭ１〜Ｍ４、基準電圧源Ｅ１〜Ｅ４、選択部２１、論理回路２２、ＯＲゲートＧ４、Ｖｄｄ端子、Ｖｓｓ端子、ＣＶ端子、Ｖ−端子、Ｃ０端子、及びＤ０端子を備えている。

コンパレータＭ１は、マイナス（−）端子が基準電圧源Ｅ１の正極に接続され、プラス（＋）端子がＶｄｄ端子及び抵抗Ｒ１を介して二次電池１０の正極に接続されている。コンパレータＭ２は、−端子が基準電圧源Ｅ２の正極に接続され、＋端子が抵抗Ｒ１を介して二次電池１０の正極に接続されている。コンパレータＭ３は、−端子が抵抗Ｒ１を介して二次電池１０の正極に接続され、＋端子が基準電圧源Ｅ３の正極に接続されている。コンパレータＭ４は、＋端子がＶ−端子及び抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ２のソースに接続され、−端子が基準電圧源Ｅ４の正極に接続されている。

基準電圧源Ｅ１〜Ｅ４は、それぞれ、負極がＶｓｓ端子を介して二次電池１０の負極に接続されている。二次電池１０の負極は温度ヒューズＦ１を介してトランジスタＱ１のソースに接続されている。トランジスタＱ１，Ｑ２はドレイン同士が接続されている。抵抗Ｒ２は一端がトランジスタＱ２のソースと端子Ｔ２とに接続され、他端がコンパレータＭ４の−端子とコンパレータＭ５の＋端子とに接続されている。

選択部２１は、２個のＡＮＤゲートＧ１，Ｇ３、ＯＲゲートＧ２、及びインバータＧ５を備えている。ＡＮＤゲートＧ１は一方の入力端子がコンパレータＭ１の出力端子と接続され、他方の入力端子がインバータＧ５の出力端子と接続されている。ＡＮＤゲートＧ３は、一方の入力端子がコンパレータＭ２の出力端子に接続され他方の入力端子がインバータＧ５の入力端子と接続されている。ＯＲゲートＧ２は、一方の入力端子がＡＮＤゲートＧ１の出力端子に接続され、他方の入力端子がＡＮＤゲートＧ３の出力端子に接続され、出力端子が論理回路２２に接続されている。

ＯＲゲートＧ４は、一方の入力端子がコンパレータＭ３の出力端子に接続され、他方の入力端子がコンパレータＭ４の出力端子に接続され、出力端子が論理回路２２に接続されている。論理回路２２は、Ｄ０端子を介してトランジスタＱ１のゲートに接続され、Ｃ０端子及び抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ２のゲートに接続されている。

コンパレータＭ１は、二次電池１０の電池電圧Ｖａが所定の過充電保護電圧Ｒｅｆ１を超えた場合、ＡＮＤゲートＧ１にハイレベルの信号を出力し、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１以下の場合、論理回路２２にローレベルの信号を出力し、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１を超えるか否かを検出する。

コンパレータＭ２は、電池電圧Ｖａが所定の過充電保護電圧Ｒｅｆ２（＞Ｒｅｆ１）より大きくなった場合、ハイレベルの信号を論理回路２２に出力し、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ２を以下となった場合、ローレベルの信号を論理回路２２に出力し、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ２を超えるか否かを検出する。

トランジスタＱ１，Ｑ２は共にｎチャネル電界効果型トランジスタであり、トランジスタＱ１は過放電及び過電流保護用のトランジスタであり、トランジスタＱ２は過充電保護用のトランジスタである。

コンパレータＭ３は、電池電圧Ｖａが所定の過放電保護電圧Ｒｅｆ３（＜Ｒｅｆ１）以下になった場合、ＯＲゲートＧ４にハイレベルの信号を出力し、（ｂ）電池電圧Ｖａが過放電保護電圧Ｒｅｆ３より大きくなった場合、ＯＲゲートＧ４にローレベルの信号を出力し、電池電圧Ｖａが過放電保護電圧を超えるか否かを検出する。

コンパレータＭ４は、トランジスタＱ１及びＱ２のオン抵抗による電圧降下が、過電流保護電圧Ｒｅｆ４より大きくなった場合、ＯＲゲートＧ４にハイレベルの信号を出力し、トランジスタＱ１及びＱ２のオン抵抗による電圧降下が、過電流保護電圧Ｒｅｆ４以下の場合、ＯＲゲートＧ４にローレベルの信号を出力し、端子Ｔ１、Ｔ２が短絡される、或いは低抵抗が接続される等して二次電池１０に過電流が流れたことを検出する。

基準電圧源Ｅ１は、定電圧発生回路から構成され、過充電保護電圧Ｒｅｆ１をコンパレータＭ１の−端子に印加する。ここで、過充電保護電圧Ｒｅｆ１としては、例えば二次電池１０の特性を劣化させない範囲の最大の電圧から一定のマージンを減じた電圧であり、正規でない充電装置により不安定な充電電圧が印加されても二次電池１０を劣化させないような電圧が設定されている。なお、本実施の形態では、Ｒｅｆ１としてＲｅｆ１＝４．２Ｖが採用されている。

基準電圧源Ｅ２は、定電圧発生回路から構成され、過充電保護電圧Ｒｅｆ２をコンパレータＭ２の−端子に印加する。ここで、過充電保護電圧Ｒｅｆ２としては、例えば正規の充電装置によって二次電池１０が充電された場合に、二次電池１０の特性を劣化させない範囲の最大の電圧が設定されている。本実施の形態では、Ｒｅｆ２として、Ｒｅｆ２＝４．３５Ｖが採用されている。

基準電圧源Ｅ３は、定電圧発生回路から構成され、過放電保護電圧Ｒｅｆ３をコンパレータＭ３の＋端子に印加する。ここで、過放電保護電圧Ｒｅｆ３としては、二次電池１０の特性を劣化させない範囲の最小の電圧が設定されている。基準電圧源Ｅ４は、定電圧発生回路から構成され、過電流保護電圧Ｒｅｆ４をコンパレータＭ４の−端子に印加する。ここで、過電流保護電圧Ｒｅｆ４としては、二次電池１０の特性を劣化させない範囲での最大の放電電流が流れた場合にトランジスタＱ１，Ｑ２のオン抵抗で生じる電圧降下に相当する電圧が設定されている。

選択部２１は、認証部Ａ３０からローレベルの信号が出力されている場合、ＡＮＤゲートＧ１にインバータＧ５を介してハイレベルの信号が入力され、ＡＮＤゲートＧ３にローレベルの信号が入力されるため、コンパレータＭ１を選択し、コンパレータＭ１から出力される信号をＡＮＤゲートＧ１及びＯＲゲートＧ２を介して論理回路２２に出力する。また、選択部２１は、認証部Ａ３０からハイレベルの信号が出力されている場合、ＡＮＤゲートＧ１にインバータＧ５を介してローレベルの信号が入力され、ＡＮＤゲートＧ３にハイレベルの信号が入力されるため、コンパレータＭ２を選択し、コンパレータＭ２から出力される信号をＡＮＤゲートＧ３及びＯＲゲートＧ２を介して論理回路２２に出力する。

論理回路２２は、選択部２１からハイレベルの信号が出力されている場合、すなわち、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１或いはＲｅｆ２より大きい場合、トランジスタＱ２をオフして充電を停止し、二次電池１０を過充電から保護する。一方、論理回路２２は、選択部２１からローレベルの信号が出力されている場合、トランジスタＱ２をオンし、充電を継続させる。

また、論理回路２２は、ＯＲゲートＧ４からハイレベルの信号が出力されている場合、すなわち、二次電池１０が過放電状態にある或いは二次電池１０に過電流が流れている場合、トランジスタＱ１をオフして放電を停止し、二次電池１０を過放電又は過電流から保護する。一方、論理回路２２は、ＯＲゲートＧ４からローレベルの信号が出力されている場合、トランジスタＱ１をオンして放電を継続させる。

認証部Ａ３０は、充電装置２００が接続されたとき、通信端子Ｔ３を介して充電装置２００の認証部Ｂ２０１が記憶する認証キーと、自己が記憶する認証キーとを用いて充電装置２００が正規の充電装置であるか否かを判定するための認証処理を実行し、充電装置２００が正規の充電装置であると判定した後は、ＣＳ端子からハイレベルの信号を出力し、充電装置２００が正規の充電装置であると判定する前は、ＣＳ端子からローレベルの信号を出力する。温度ヒューズＦ１は二次電池１０が所定の温度を超えた場合、二次電池１０とトランジスタＱ１間を遮断し、電池パック１が高熱になって危険な状態になることを防止する。

次に、電池パック１による過充電保護動作について説明する。まず、端子Ｔ１〜Ｔ３に充電装置２００が接続されると、認証部Ａ３０は、認証部Ｂ２０１から認証キーを読み出し、充電装置２００が正規の充電装置であると判定するまでの間は、保護回路２０にローレベルの信号を出力する。

ここで、認証部Ａ３０は、自己が記憶する認証キーと認証部Ｂ２０１が記憶する認証キーとが一致するか否かを判定する。また、認証部Ｂ２０１は認証部Ａ３０から認証キーを読み出し自己が記憶する認証キーと一致するか否かを判定する。そして、認証部Ａ３０は、自己が記憶する認証キーと認証部Ｂ２０１から読み出した認証キーとが一致すると共に、認証部Ｂ２０１により認証部Ａ３０から読み出された認証キーと認証部Ｂ２０１が記憶する認証キーとが一致すると判定された場合に、充電装置２００は正規の充電装置であると判定する。すなわち、認証部Ａ３０は認証部Ｂ２０１との相互認証により充電装置２００が正規の充電装置であるか否かを判定する。

選択部２１は、充電装置２００が正規の充電装置であると判定されるまで、ＡＮＤゲートＧ３にローレベルの信号が入力されるため、コンパレータＭ１を選択する。これにより、過充電保護電圧として、低い方の過充電保護電圧Ｒｅｆ１が選択されることとなる。

選択部２１がコンパレータＭ１を選択している状態において、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１（＝４．２Ｖ）以下の場合、コンパレータＭ１，Ｍ２は共にローレベルの信号を出力し、ＡＮＤゲートＧ１，Ｇ３も共にローレベルの信号を出力するため、ＯＲゲートＧ２は論理回路２２にローレベルの信号を出力する。

そして、選択部２１がコンパレータＭ１を選択している状態において、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１よりも大きくなると、コンパレータＭ１はハイレベルの信号をＡＮＤゲートＧ１に出力し、ＡＮＤゲートＧ１はＯＲゲートＧ２に対してハイレベルの信号を出力するため、ＯＲゲートＧ２は論理回路２２に対してハイレベルの信号を出力し、論理回路２２は、トランジスタＱ２に対してローレベルの信号を出力し、トランジスタＱ２をオフする。これにより、二次電池１０は充電装置から切り離され、充電が停止され、過充電から保護される。

一方、認証部Ａ３０と認証部Ｂ２０１とは相互認証を行い、充電装置２００が正規の充電装置であると判定した後は、選択部２１に対してハイレベルの信号を出力する。選択部２１は、認証部Ａ３０からハイレベルの信号が出力されると、ＡＮＤゲートＧ１にローレベルの信号が入力され、ＡＮＤゲートＧ３にハイレベルの信号が入力されるため、コンパレータＭ２を選択する。これにより、過充電保護電圧として、高い方の過充電保護電圧Ｒｅｆ２が選択されることとなる。

選択部２１がコンパレータＭ２を選択している状態において、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ２（＝４．３５Ｖ）以下の場合、コンパレータＭ１，Ｍ２は共にローレベルの信号を出力し、ＡＮＤゲートＧ１，Ｇ３も共にローレベルの信号を出力するため、ＯＲゲートＧ２は論理回路２２にローレベルの信号を出力する結果、論理回路２２はトランジスタＱ２をオンして充電を継続する。

そして、選択部２１がコンパレータＭ２を選択している状態において、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ２よりも大きくなると、コンパレータＭ２はハイレベルの信号をＡＮＤゲートＧ３に出力し、ＡＮＤゲートＧ３はＯＲゲートＧ２に対してハイレベルの信号を出力するため、ＯＲゲートＧ２は論理回路２２に対してハイレベルの信号を出力し、論理回路２２は、トランジスタＱ２に対してローレベルの信号を出力し、トランジスタＱ２をオフする。これにより、二次電池１０は充電装置から切り離され、充電が停止され、過充電から保護される。

以上説明したように、実施の形態１の電池パック１によれば、認証部Ａ３０により充電装置２００が接続されてから正規の充電装置であると判定されるまでの間、低い方の過充電保護電圧Ｒｅｆ１が選択されるため、電池パック１に対して、不正に製造されたものであり、不安定な充電電圧で二次電池１０を充電するような粗悪な充電装置が接続された場合であっても、二次電池１０をより確実に過充電から保護することが可能となり、二次電池１０の長寿命化を図ることができる。

また、認証部Ａ３０により充電装置２００が正規の充電装置であると判定された後は、高い方の過充電保護電圧Ｒｅｆ２が選択されるため、通常の過充電保護電圧により二次電池１０を過充電から保護することができる。

（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２による電池パック１ａが適用された充電システムの回路図を示している。実施の形態２による電池パック１ａは実施の形態１による電池パック１に対して、保護回路２０にトランスペアレントラッチ回路ＴＬ１及びＡＮＤゲートＧ６を追加したことを特徴としている。なお、実施の形態２において実施の形態１と同一のものは同一の符号を付し、説明を省略する。

トランスペアレントラッチ回路ＴＬ１は、Ｄ端子がＣＶ端子と接続され、Ｑ端子がインバータＧ５と接続され、ＳＴＢ端子がＡＮＤゲートＧ６の出力端子と接続されている。ＡＮＤゲートＧ６は一方の入力端子がＤ０端子に接続され、他方の入力端子がＣ０端子に接続されている。

トランスペアレントラッチ回路ＴＬ１は、ＳＴＢ端子にハイレベルの信号が入力されている場合、Ｄ端子に入力されているハイレベル又はローレベルの信号をそのままＱ端子から出力し、ＳＴＢ端子にローレベルの信号が入力されている場合、ローレベルの信号が入力される直前にＤ端子に入力されたハイレベル又はローレベルの信号をラッチしてＱ端子から出力する。

次に、実施の形態２による電池パック１ａのラッチ動作について説明する。まず、電池パック１ａに充電装置２００が接続されると、実施の形態１同様、認証部Ａ３０と認証部Ｂ２０１は認証処理を開始し、充電装置２が正規の充電装置であると判定するまで、ローレベルの信号をＣＳ端子から出力する。ＣＳ端子から出力されたローレベルの信号はＣＶ端子を介してトランスペアレントラッチ回路ＴＬ１のＤ端子に入力される。

このとき、論理回路２２は、トランジスタＱ１，Ｑ２の両方に対してハイレベルの信号を出力し、両トランジスタを共にオンさせているため、ＳＴＢ端子にはハイレベルの信号が入力される結果、トランスペアレントラッチ回路ＴＬ１は、Ｄ端子に入力されているローレベルの信号をそのままＱ端子から出力する。従って、選択部２１はコンパレータＭ１を選択する結果、過充電保護電圧Ｒｅｆ１が過充電保護電圧として選択される。

そして、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１より大きくなると、論理回路２２は、ＯＲゲートＧ２からハイレベルの信号が出力されるため、トランジスタＱ２のゲートにローレベルの信号を出力してトランジスタＱ２をオフし、二次電池１０を過充電から保護する。

トランジスタＱ２のゲートにローレベルの信号が出力されると、トランスペアレントラッチ回路ＴＬ１は、ＳＴＢ端子にローレベルの信号が入力されるため、ローレベルの信号が入力される直前にＤ端子に入力されていたローレベルの信号をラッチする。その結果、Ｑ端子からローレベルの信号が出力されることとなり、選択部２１は、トランジスタＱ２がオフされる前と同様にしてコンパレータＭ１の選択し、過充電保護電圧Ｒｅｆ１が選択される。

認証部Ａ３０は、トランジスタＱ２がオフすると、Ｖｓｓ端子が開放されるため、ＣＳ端子からＣＶ端子に対して信号を出力することができなくなり、選択部２１は、充電装置２が正規の充電装置であるか否かに応じてコンパレータＭ１，Ｍ２の選択を正確に行うことができなくなる。

しかしながら、実施の形態２による電池パック１ａでは、トランジスタＱ２がオフされる直前にＤ端子に入力されたローレベルの信号がトランスペアレントラッチ回路ＴＬ１によってラッチされるため、選択部２１はコンパレータＭ１を継続して選択することができ、過充電保護電圧Ｒｅｆ１により二次電池１０を過充電から保護することが可能となる。

そして、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１以下になると、論理回路２２はトランジスタＱ２のゲートにハイレベルの信号を出力し、トランジスタＱ２をオンさせる。これにより、認証部Ａ３０はＣＳ端子からＣＶ端子に対して信号を出力することが可能となり、ＣＶ端子に対して再びローレベルの信号を出力する。

このとき、論理回路２２は、トランジスタＱ１に対してもハイレベルの信号を出力しているため、ＳＴＢ端子にはＡＮＤゲートＧ６を介してハイレベルの信号が入力される結果、トランスペアレントラッチ回路ＴＬ１は、Ｄ端子に入力される認証部Ａ３０からのローレベルの信号をそのままＱ端子から出力し、選択部２１は、コンパレータＭ１の選択を継続する。

次に、充電装置２００が正規の充電装置であると判定された後における電池パック１ａのラッチ動作について説明する。認証部Ａ３０は、充電装置２００が正規の充電装置であると判定すると、ＣＳ端子からハイレベルの信号を出力する。論理回路２２は、トランジスタＱ１，Ｑ２に対して共にハイレベルの信号を出力しているとすると、トランスペアレントラッチ回路ＴＬ１は、ＳＴＢ端子にＡＮＤゲートＧ６を介してハイレベルの信号が入力されるため、Ｄ端子に入力された認証部Ａ３０からのハイレベルの信号をそのままＱ端子から出力させる。そのため、選択部２１は、コンパレータＭ２を選択し、過充電保護電圧Ｒｅｆ２（４．３５Ｖ）が過充電保護電圧として選択される。

そして、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ２より大きくなると、論理回路２２は、ＯＲゲートＧ２からハイレベルの信号が入力されるため、トランジスタＱ２のゲートにローレベルの信号を出力し、トランジスタＱ２をオフし、二次電池１０を過充電から保護する。これにより、認証部Ａ３０は、Ｖｓｓ端子が開放されるため、ＣＳ端子からＣＶ端子に対して信号を出力することができなくなる。

しかしながら、このとき、トランスペアレントラッチ回路ＴＬ１は、ＳＴＢ端子にＡＮＤゲートＧ６を介してローレベルの信号が入力されるため、このローレベルの信号が入力される直前にＤ端子に入力されていた認証部Ａ３０からのハイレベルの信号をラッチする。これによりＱ端子からハイレベルの信号が出力され、選択部２１は、トランジスタＱ２がオフされる前と同様に、コンパレータＭ２を選択し、過充電保護電圧Ｒｅｆ２が継続して選択される。

従って、認証部Ａ３０がＣＳ端子から信号を出力することができなくたった期間においても、過充電保護電圧Ｒｅｆ２を選択することが可能となり、過充電保護電圧Ｒｅｆ２を用いて、二次電池１０を過充電から保護することが可能となる。

そして、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ２以下になると、コンパレータＭ２はローレベルの信号を出力し、論理回路２２はＯＲゲートＧ２からローレベルの信号が入力され、トランジスタＱ２のゲートにハイレベルの信号を出力し、トランジスタＱ２をオンする。このとき、トランスペアレントラッチ回路ＴＬ１はＳＴＢ端子にＡＮＤゲートＧ６を介してハイレベルの信号が入力されるため、Ｄ端子に入力されている認証部Ａ３０からのハイレベルの信号を、そのままＱ端子から出力する。これにより、選択部２１はコンパレータＭ２を選択し、過充電保護電圧Ｒｅｆ２を継続して選択することができる。

以上説明したように実施の形態２による電池パック１ａによれば、トランジスタＱ２がオフされ、認証部Ａ３０がＣＳ端子から信号を出力することができなくなった期間においても、トランジスタＱ２がオフされる直前に、Ｄ端子に入力されていたローレベル又はハイレベルの信号がトランスペアレントラッチ回路ＴＬ１によりラッチされるため、選択部２１は、トランジスタＱ２がオフされる直前に選択していたコンパレータＭ１又はＭ２を引き続き選択することが可能となる。その結果、認証部Ａ３０が通信することができなくなっても、終始、過充電保護電圧Ｒｅｆ１又はＲｅｆ２を正確に選択することが可能となり、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１又はＲｅｆ２を超えているか否かを正確に検出することができる。

（実施の形態３）
図３は、実施の形態３による電池パック１ｂが適用された充電システムの回路図を示している。実施の形態３による電池パック１ｂは、実施の形態１による電池パック１、或いは実施の形態２による電池パック１ａに対してサージ対策素子Ｚ１等を備えたことを特徴としている。なお、実施の形態３において、電池パック１、１ａと同一のものは同一の符号を付し、説明を省略する。サージ対策素子Ｚ１は、ポリマーやセラミックからなる（好ましくはポリマー）ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）からなるサージ対策素子により構成され、抵抗Ｒ３と並列接続され、ＤＱ端子に印加されるサージ電圧を制限する。

認証部Ａ３０はＤＱ端子及びＶｓｓ端子間に接続されたツェナーダイオードＺＤ２と、ＣＳ端子及びＶｓｓ端子に接続されたツェナーダイオードＺＤ１とを備えている。ツェナーダイオードＺＤ２はアノードがＶｓｓ端子に接続され、カソードがＤＱ端子に接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１はアノードがＶｓｓ端子に接続され、カソードがＣＳ端子に接続されている。ＣＶ端子及びＣＳ端子間には抵抗Ｒ５が接続されている。

充電装置２００から通信ラインＣＬ１を介して出力された信号の電圧は、抵抗Ｒ３に印加されるが抵抗Ｒ３にはサージ対策素子Ｚ１が並列接続されている。ここで、サージ対策素子Ｚ１はＰＴＣから構成されており、低容量であるため、通信ラインＣＬ１の容量を低下させつつ、ＤＱ端子をサージ電圧から保護することができる。その結果、充電装置２００と認証部Ａ３０との通信速度の低下を防止することが可能となる。

また、ＤＱ端子及びＶＳＳ端子間にはツェナーダイオードＺＤ２が接続され、ＣＳ端子及びＶｓｓ端子間にもツェナーダイオードＺＤ１が接続され、ＣＶ端子及びＣＳ端子間に抵抗Ｒ５が接続されている。従って、ＤＱ端子、ＣＳ端子、及びＣＶ端子に印加される電圧が一定の値以下に制限することができる。

以上説明したように、実施の形態３による電池パック１ｂによれば、抵抗Ｒ３にサージ対策素子Ｚ１を並列接続し、ＤＱ端子及びＶｓｓ端子間にツェナーダイオードＺＤ２を接続し、ＣＳ端子及びＶｓｓ端子間にツェナーダイオードＺＤ２を接続し、ＣＳ端子及びＣＶ端子間に抵抗Ｒ５を接続したため、ＣＶ端子、ＣＳ端子、ＤＱ端子をサージ電圧から保護することを可能としつつ、充電装置２００と認証部Ａ３０との通信速度の低下を防止することができる。

（実施の形態４）
図４は、実施の形態４による電池パック１ｃが適用された充電システムの回路図を示している。実施の形態４による電池パック１ｃは、充電装置２００ｃが正規の充電装置であるか否かの認証を行い、充電装置２００ｃが正規の充電装置であるとの認証がとれるまでの間、二次電池１０をパルス充電させ、二次電池１０を過充電から保護することを目的としている。なお、実施の形態４において実施の形態１〜３と同一のものは同一の符号を付し、相違点のみ説明する。

実施の形態４による電池パック１ｃは実施の形態１〜３による電池パック１〜１ｂに対して、選択部２１が省かれ、論理回路２２の構成が主に相違している。

コンパレータＭ１ｃは、−端子が二次電池１０の正極に接続され、＋端子が基準電圧源Ｅ１ｃの正極に接続されている。コンパレータＭ２ｃは、−端子が基準電圧源Ｅ２ｃの正極に接続され、＋端子が二次電池１０の正極に接続されている。コンパレータＭ３ｃは、＋端子が基準電圧源Ｅ３ｃの正極に接続され、−端子が二次電池１０の正極に接続されている。コンパレータＭ４ｃは、＋端子がコンパレータＭ５ｃの＋端子に接続され、−端子が基準電圧源Ｅ４ｃの正極に接続されている。

基準電圧源Ｅ１ｃ〜Ｅ４ｃは、それぞれ負極が二次電池１０の負極に接続されている。二次電池１０の負極はトランジスタＱ１のソースに接続されている。トランジスタＱ１，Ｑ２はドレイン同士が接続されている。トランジスタＱ２のソースは端子Ｔ２に接続されている。抵抗Ｒ１は一端がトランジスタＱ２のソースと端子Ｔ２に接続され、他端がコンパレータＭ４ｃの＋端子とコンパレータＭ５ｃの＋端子とに接続されている。

コンパレータＭ１ｃは、二次電池１０の電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１ｃを超えた場合、タイマーＴＭにローレベルの信号を出力し、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１ｃ以下の場合、タイマーＴＭにハイレベルの信号を出力する。本実施の形態では、過充電保護電圧として、Ｒｅｆ１ｃ＝４．３Ｖが採用されている。

コンパレータＭ２ｃは、電池電圧Ｖａが所定の充電再開電圧Ｒｅｆ２ｃ（＜Ｒｅｆ１ｃ）以下になった場合、ローレベルの信号を充電制御部１０３に出力し、電池電圧Ｖａが充電再開電圧Ｒｅｆ２ｃを超えた場合、ハイレベルの信号を充電制御部１０３に出力する。本実施の形態では、充電再開電圧として、Ｒｅｆ２ｃ＝４．２Ｖが採用されている。

トランジスタＱ１，Ｑ２はｎチャネル電界効果型トランジスタであり、トランジスタＱ１は過放電及び過電流保護用のトランジスタであり、トランジスタＱ２は過充電保護用のトランジスタである。

コンパレータＭ３ｃは、電池電圧Ｖａが所定の過放電保護電圧Ｒｅｆ３ｃ（＜Ｒｅｆ２ｃ）以下になった場合、放電制御部１０２にローレベルの信号を出力し、電池電圧Ｖａが過放電保護電圧Ｒｅｆ３ｃを超えた場合、論理回路２２にハイレベルの信号を出力する。コンパレータＭ４ｃは、端子Ｔ１、Ｔ２が短絡される、或いは低抵抗が接続される等して二次電池１０に過電流が流れたことを検出し、放電制御部１０２に通知する。コンパレータＭ５ｃは、電流方向（充電又は放電）を検出し、論理回路２２に通知する。

ＩＣタグ３１は、ＣＳ端子、Ｖｓｓ端子、及びＤＱ端子を備え、電池パック１ｃに対応する充電装置の認証キーを記憶する。認証回路３２は、充電装置２００ｃに搭載され、ＩＤ０端子、ＩＤＣ端子、Ｖｓｓ端子、及びＶｄｄ端子を備え、充電装置２００ｃが電池パック１ｃに対応する正規の充電装置であるか否かを判定する。ＩＤ０端子はＩＣタグ３１のＤＱ端子に接続され、ＩＤＣ端子は充電装置２００ｃが備える充電制御部２０２と接続され、Ｖｓｓ端子は端子Ｔ２に接続されている。

そして、認証回路３２は、充電装置２００ｃが電池パック１ｃに接続されたとき、充電装置２００ｃとＩＣタグ３１との間で通信端子Ｔ３を介して相互に認証処理を実行し、充電装置２００ｃが電池パック１ｃに対応する正規の充電装置であるか否かを判定し、正規の充電装置であると判定した場合、ＩＣタグ３１に対して認証完了信号を出力する。

ＩＣタグ３１は、認証回路３２から認証完了信号を受信するまで、論理回路２２に対してローレベルの信号を出力し、認証回路３２から認証完了信号を受信した後は、論理回路２２に対してハイレベルの信号を出力する。

論理回路２２は、パルス充電制御部１０１、放電制御部１０２、及び充電制御部１０３を備えている。パルス充電制御部１０１はタイマーＴＭを備え、ＩＣタグ３１からローレベルの信号が出力されている場合は、電池パック１ｃをパルス充電モードに設定し、ＩＣタグ３１からハイレベルの信号が出力されている場合は、電池パック１ｃを通常充電モードに設定する。

パルス充電制御部１０１は、通常充電モードを設定している場合、コンパレータＭ１ｃから電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１ｃを超えたことを示すローレベルの信号を受信した場合、トランジスタＱ２をオフさせるように充電制御部１０３を制御する一方、コンパレータＭ１ｃから電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１ｃ以下であることを示すハイレベルの信号を受信した場合、トランジスタＱ２をオンさせるように充電制御部１０３を制御する。

また、パルス充電制御部１０１は、パルス充電モードを設定している場合、コンパレータＭ１ｃから電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１ｃを超えていることを示すローレベルの信号を受けた時、タイマーＴＭに計時動作を開始させ、計時動作の開始を示す計時開始信号を充電制御部１０３に出力する。また、パルス充電制御部１０１は、タイマーＴＭが計時動作を開始してから、所定のタイムアウト時間を計時したとき、タイマーＴＭの計時動作を終了させ、計時動作の終了を示す計時終了信号を充電制御部１０３に出力する。

なお、タイムアウト時間は、二次電池１０が満充電になったか否かを検出するために予め設定された時間であり、例えば１０ｍｓである。

充電制御部１０３は、パルス充電モードが設定されている場合、タイマーＴＭによる計開始信号を受けてから、計時終了信号を受けるまでの間に、コンパレータＭ２ｃから電池電圧Ｖａが充電再開電圧Ｒｅｆ２ｃ以下になったことを示すローレベルの信号を受けたとき、二次電池１０が満充電になっていないと判定し、計時終了信号の受信時に、トランジスタＱ２にハイレベルの信号を出力し、トランジスタＱ２をオンさせ、充電を再開させる。一方、充電制御部１０３は、タイマーＴＭによる計時開始信号を受けてから、計時終了信号を受けるまでの間に、コンパレータＭ２ｃから電池電圧Ｖａが充電再開電圧Ｒｅｆ２ｃ以下になったことを示すローレベルの信号を受けないとき、二次電池１０が満充電になったと判定し、トランジスタＱ２を継続してオフさせ、充電を終了する。

放電制御部１０２は、コンパレータＭ３ｃからローレベルの信号を受けたとき、二次電池１０を過放電から保護するために、トランジスタＱ１にローレベルの信号を出力し、トランジスタＱ１をオフさせる。また、放電制御部１０２は、コンパレータＭ４ｃから過電流検出の通知を受けたとき、トランジスタＱ１にローレベルの信号を出力し、トランジスタＱ１をオフさせる。これら以外の場合は、放電制御部１０２は、トランジスタＱ１にハイレベルの信号を出力し、トランジスタＱ１をオンさせる。

次に、充電装置２００ｃについて説明する。充電装置２００ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータから構成され、充電制御部２０２、直流電源ＤＣ２１、オペアンプＭ２１，Ｍ２２、基準電圧源Ｅ２１，Ｅ２２、コイルＬ１、コンデンサＣ２１、ダイオードＤ２１、及びトランジスタＱ２１を備えている。

オペアンプＭ２１は、端子Ｔ１，Ｔ２間の端子電圧Ｖｂと所定の基準電圧Ｒｅｆ２１（＝４．２Ｖ）とを比較し、端子電圧Ｖｂが基準電圧Ｒｅｆ２１を超える場合、プラスの誤差増幅信号を充電制御部２０２に出力し、端子電圧Ｖｂが基準電圧Ｒｅｆ２１以下の場合、マイナスの誤差増幅信号を充電制御部２０２に出力する。

オペアンプＭ２２は、充電電流による抵抗Ｒ２の電圧降下Ｖｃを所定の基準電圧Ｒｅｆ２２と比較し、電圧降下Ｖｃが基準電圧Ｒｅｆ２２を超える場合、マイナスの誤差増幅信号を充電制御部２０２に出力し、電圧降下Ｖｃが基準電圧Ｒｅｆ２２以下の場合、プラスの誤差増幅信号を充電制御部２０２に出力する。発光ダイオードＬＥＤ１は、充電制御部２０２の制御の下、充電電流が流れている場合に点灯し、充電電流が流れていない場合に消灯することでユーザに充電中であるか否かを報知する。

充電制御部２０２は、端子電圧Ｖｂが基準電圧Ｒｅｆ２１に到達するまでの間、コンパレータＭ２２による基準電圧Ｒｅｆ２２と抵抗Ｒ２での充電電流による電圧降下Ｖｃとの比較結果に従って、充電電流が一定の値を維持するようなＰＷＭ信号を生成し、定電流制御を行う。一方、充電制御部２０２は、端子電圧Ｖｂが基準電圧Ｒｅｆ２１に到達した後は、端子電圧Ｖｂが基準電圧Ｒｅｆ２１を維持するようなＰＷＭ信号を生成し、定電圧制御を行う。更に、充電制御部２０２は、充電電流が流れている場合、充電中であるとしてＬＥＤＬ１を点灯させると共に、充電電流が流れていない場合、充電中でないとしてＬＥＤ１を消灯させる。

トランジスタＱ２１は、Ｐチャネル電界効果型トランジスタから構成されるコンバータドライブトランジスタである。ダイオードＤ２１は還流ダイオードであり、コンデンサＣ２１は平滑コンデンサである。

次に、パルス充電モードが設定されている場合の電池パック１ｃの動作について説明する。図５は、パルス充電制御部１０１がパルス充電モードを設定している場合における電池パック１ｃのタイミングチャートを示し、（ａ）は電池電圧Ｖａを示し、（ｂ）は充電電流を示し、（ｃ）は発光ダイオードＬＥＤ１の点灯状態を示している。まず、端子Ｔ１，Ｔ２及び通信端子Ｔ３に充電装置２００ｃが接続され、（ｂ）に示すように、充電装置２００ｃから充電電流が流れ、充電が開始されると、（ａ）に示すように電池電圧Ｖａは滑らかなカーブを描いて上昇する。そして、充電電流が流れるため、充電制御部２０２は（ｃ）に示すように発光ダイオードＬＥＤ１を点灯させる。

コンパレータＭ１ｃは、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１ｃ（＝４．３Ｖ）に到達したとき（時刻Ｔ１）、パルス充電制御部１０１にローレベルの信号を出力し、この信号を受けたパルス充電制御部１０１はタイマーＴＭに計時動作を開始させると共に、充電制御部１０３に計時開始信号を出力する。この信号を受けた充電制御部１０３はトランジスタＱ２のゲートにローレベルの信号を出力し、トランジスタＱ２をオフさせる。これにより、二次電池１０への充電が停止され、（ａ）に示すように電池電圧Ｖａが低下し、（ｂ）に示すように充電電流が０となり、（ｃ）に示すように発光ダイオードＬＥＤ１が消灯する。

次いで、充電制御部１０３は、パルス充電制御部１０１から計時終了信号を受けた時刻Ｔ３よりも以前の時刻Ｔ２において、コンパレータＭ２ｃからローレベルの信号を受けているため、時刻Ｔ３において、トランジスタＱ２にハイレベルの信号を出力する。すなわち、充電制御部１０３は、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１ｃまで上昇してから、タイムアウト時間が経過するまでの間に、電池電圧Ｖａが充電再開電圧Ｒｅｆ２ｃ以下となっているため、タイムアウト時間経過時にトランジスタＱ２をオンさせ、充電を再開させる。これにより、（ｃ）に示すように発光ダイオードＬＥＤ１が再度点灯する。

電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１ｃに到達すると（時刻Ｔ４）、トランジスタＱ２はオフするため、（ａ）に示すように電池電圧Ｖａは低下していく。そして、タイムアウト時間経過時を示す時刻Ｔ６以前の時刻Ｔ５において、電池電圧Ｖａは充電再開電圧Ｒｅｆ２ｃまで低下しているため、充電制御部１０３は時刻Ｔ６において、トランジスタＱ２をオンさせ、充電を再開させる。これにより（ｃ）に示すように発光ダイオードＬＥＤ１が再び点灯する。

以後、時刻Ｔ７まで、タイムアウト時間が経過する間に電池電圧Ｖａが充電再開電圧Ｒｅｆ２ｃまで低下しているため、トランジスタＱ２が断続的にオン・オフされ、（ｃ）に示すように、発光ダイオードＬＥＤ１が点滅する。これにより、ユーザに対して充電装置２００ｃが正規の充電装置であるか否かの認証がとれていないことを報知することができる。

時刻Ｔ７において、トランジスタＱ２がオフされ、時刻Ｔ９において、電池電圧Ｖａが充電再開電圧まで低下しているが、時刻Ｔ９は、タイムアウト時間経過時である時刻Ｔ８以降の時刻であるため、充電制御部１０３は、二次電池１０が満充電になっていると判定し、トランジスタＱ２を継続してオフさせ、充電を終了する。この場合、（ｃ）に示すように、電池電圧Ｖａが４．２Ｖを維持しており、二次電池１０が満充電になっていることが分かる。

次に、充電装置２００ｃが正規の充電装置であると判定された後における電池パック１ｃの充電動作について説明する。まず、認証回路３２は、電池パック１ｃと充電装置２００ｃとが対応していると判定すると、パルス充電制御部１０１に対してハイレベルの信号を出力する。

パルス充電制御部１０１は、ハイレベルの信号を受信しているため、通常充電モードに設定する。電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１ｃより大きくなると、コンパレータＭ１ｃはパルス充電制御部１０１に対してローレベルの信号を出力するため、パルス充電制御部１０１は、トランジスタＱ２をオフするように充電制御部１０３に指令し、充電制御部１０３は、トランジスタＱ２に対してローレベルの信号を出力し、トランジスタＱ２をオフする。これにより、二次電池１０は過充電から保護される。

以上説明したように、実施の形態４による電池パック１ｃによれば、充電装置２００ｃと電池パック１ｃとが対応しているとの認証がとれるまでの期間において、電池電圧Ｖａが過充電保護電圧Ｒｅｆ１ｃを超えた場合、電池パック１ｃはパルス充電されるため、正規の充電装置ではなく、不安定な充電電圧によって二次電池１０を充電するような粗悪な充電装置により充電された場合であっても、二次電池１０を過充電から保護することが可能となり、二次電池の長寿命化を図ることができる。

また、パルス充電を行うことで、発光ダイオードＬＥＤ１が点滅するため、充電装置２００ｃと電池パック１ｃとが対応しているとの認証が終了していないことをユーザに報知することができる。更に、タイマーＴＭが計時動作を行っている期間内に、電池電圧Ｖａが充電再開電圧Ｒｅｆ２ｃまで低下しなかった場合は、二次電池１０は満充電状態にあるとされて、充電が停止されるため、二次電池１０を過充電から保護することができる。

また、充電装置２００ｃが正規の充電装置であると判定された後は、通常充電モードにより二次電池１０が充電されるため、二次電池１０を速やかに充電することができる。

（実施の形態５）
図６は、実施の形態５による電池パック１ｄが適用された充電システムの回路図を示している。実施の形態５による電池パック１ｄは、実施の形態１〜３の電池パック１〜１ｂに対して、ＩＣタグ３１ｄが使用状況記憶部３０１を備えていることを特徴とする。なお、充電装置２ｄは実施の形態４の充電装置２００ｃと同一であるため説明を省略する。また、実施の形態５において、実施の形態１〜４と同一のものは同一の符号を付し、説明を省略する。

ＩＣタグ３１ｄは、使用状況記憶部３０１を備えている。使用状況記憶部３０１は、電池パック１ｄの使用状況を示す使用状況データを格納する。ここで、使用状況データとは、電池パック１ｄがユーザによってどのように使用されているかを示すデータである。具体的には、使用状況データはユーザの使用状況を第１〜第３の段階で表す。電力が少し消費されると直ぐに充電させ、二次電池１０がほぼ満充電状態をキープさせるようなユーザにより電池パック１ｄが使用されている場合、使用状況データは第１の段階を示す。

また、二次電池１０が蓄積する電力をほぼ使い切ってから、二次電池１０を充電させるように電池パック１ｄが使用されている場合、使用状況データは第３の段階を示す。また、第１の段階及び第３の段階のいずれの段階にも属さないように電池パック１ｄが使用されている場合、使用状況データは第２の段階を示す。

認証回路３２ｄは充電装置２ｄが正規の充電装置であるか否かを判定する機能を備えると共に、電池パック１ｄの使用状況記憶部３０１に使用状況データが書き込まれていない場合、又は、前回使用状況記憶部３０１の使用状況データを更新してから使用状況データを所定回数読み出した場合、電池パック１ｄの使用状況を調べ、ユーザの使用状況が第１〜第３の段階のいずれに該当するかを判定し、判定結果を新たな使用状況データとして使用状況記憶部３０１に書き込む。また、認証回路３２ｄは、電池パック１ｄが接続されたとき、使用状況記憶部３０１に使用状況データが書き込まれている場合は、使用状況データを読み出し、使用状況データが示す段階に応じた充電量で二次電池１０を充電させるための充電指令信号を充電制御部２０２に出力する。

充電制御部２０２は、認証回路３２ｄから出力された充電指令信号に応じた目標充電量分の電力を電池パック１ｄに供給し、二次電池１０を充電する。

次に、実施の形態５による電池パック１ｄが適用された充電システムの動作について説明する。初期状態においてＩＣタグ３１ｄの使用状況記憶部３０１には、使用状況データが書き込まれていないものとする。まず、充電装置２ｄに電池パック１ｄが接続されると、認証回路３２ｄは、ＩＣタグ３１ｄに使用状況データが書き込まれているか否かを判定する。ここでは、使用状況データが書き込まれていないため、認証回路３２ｄは、端子電圧Ｖｂの電圧を測定し、測定した端子電圧Ｖｂを基に、二次電池１０の残容量を算出して図略の不揮発性メモリに書き込む。

そして、残容量の測定回数が所定回数に到達すると、現在算出した残容量と過去に算出した残容量とを用いて二次電池１０の残容量の平均値を算出する。そして、算出した残容量の平均値を、所定の第１の基準残容量Ｋ１及び所定の第２の基準残容量Ｋ２（Ｋ２＜Ｋ１）と比較し、第１の基準残容量Ｋ１より大きい場合は、電池パック１ｄの使用状況が第１の段階に属すると判定し、第２の基準残容量Ｋ２以下の場合は、電池パック１ｄの使用状況が第３の段階に属すると判定し、第１の基準残容量Ｋ１以下、かつ、第２の基準残容量Ｋ２より大きい場合は、電池パック１ｄの使用状況が第２の段階に属すると判定する。そして、判定結果を使用状況データとして使用状況記憶部３０１に書き込む。

ここで、第１の基準残容量Ｋ１としては、二次電池１０の満残容量に対して一定のマージンを減じた値が採用される。また、第２の基準残容量Ｋ２としては、二次電池１０の充電容量の下限値に対して一定のマージンを加えた値が採用される。

次に、使用状況データを用いて電池パック１ｄの充電量を決定する処理について説明する。認証回路３２ｄは、使用状況記憶部３０１から使用状況データを読み出し、使用状況データが示す第１〜第３の段階の各々に対して予め定められた第１〜第３の目標充電量で二次電池１０を充電するための充電指令信号を充電制御部２０２に出力する。ここで、第１の目標充電量は、二次電池１０の満充電容量と第１の基準残容量Ｋ１との差分が採用され、第３の目標充電量は、二次電池１０の満充電容量と第２の基準残容量Ｋ２との差分が採用され、第２の目標充電量は、二次電池１０の満充電容量と第１の基準残容量Ｋ１及び第２の基準残容量Ｋ２の中間値との差分が採用される。

充電制御部２０２は、受信した充電指令信号が第１の目標充電量を示す場合は、電池パック１ｄに対して第１の目標充電量分の電力を供給して二次電池１０を充電する。

また、充電制御部２０２は、受信した充電指令信号が第２の目標充電量を示す場合は、電池パック１ｄに対して第１の目標充電量分の電力を供給し、二次電池１０を充電する。

更に、充電制御部２０２は、受信した充電指令信号が第３の目標充電量を示す場合は、電池パック１ｄに対して第３の目標充電量分の電力を供給し、二次電池１０を充電する。

以上説明したように、実施の形態５による電池パック１ｄによれば、電池パック１ｄに対するユーザの使用状況に応じて、適切な充電量で二次電池１０を充電することができるため、二次電池１０を効率良く充電することができると共に、電池パック１ｄの過充電が抑制され、二次電池１０の長寿命化を図ることができる。

本発明による電池パックによれば、不正な充電装置が接続された場合であっても、二次電池を過充電から保護し、二次電池の長寿命化を図ることができるため、携帯電話やノートパソコン等の負荷装置の電源として有用な電池パックを提供することができる。

実施の形態１による電池パック１が適用された充電システムの回路図を示している。 本発明の実施の形態２による電池パック１ａが適用された充電システムの回路図を示している。 実施の形態３による電池パック１ｂが適用された充電システムの回路図を示している。 実施の形態４による電池パック１ｃが適用された充電システムの回路図を示している。 パルス充電制御部１０１がパルス充電モードを設定している場合における電池パック１ｃのタイミングチャートを示し、（ａ）は電池電圧Ｖａを示し、（ｂ）は充電電流を示し、（ｃ）は発光ダイオードＬＥＤ１の点灯状態を示している。 実施の形態５による電池パック１ｄが適用された充電システムの回路図を示している。

符号の説明

１ １ａ １ｂ １ｃ １ｄ 電池パック
２００ ２００ｃ ２００ｄ充電装置
１０ 二次電池
２０ 保護回路
２１ 選択部
２２ 論理回路
３０ 認証部Ａ
３１ ３１ｄ ＩＣタグ
３２ ３２ｄ 認証回路
１０１ パルス充電制御部
１０２ 放電制御部
１０３ 充電制御部
２０１ 認証部Ｂ
２０２ 充電制御部
３０１ 使用状況記憶部
Ｅ１〜Ｅ４ 基準電圧源
Ｅ１ｃ〜Ｅ４ｃ 基準電圧源
Ｆ１ 温度ヒューズ
Ｇ１ Ｇ３ ＡＮＤゲート
Ｇ２ Ｇ４ Ｇ６ ＯＲゲート
Ｇ５ インバータ
Ｋ１ 第１の基準残容量
Ｋ２ 第２の基準残容量
ＣＬ１ 通信ライン
ＬＥＤ１ 発光ダイオード
Ｍ１〜Ｍ４ コンパレータ
Ｍ１ｃ〜Ｍ５ｃ コンパレータ
Ｑ１ Ｑ２ トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ５ 抵抗
Ｒｅｆ１ Ｒｅｆ２ 過充電保護電圧
Ｒｅｆ１ｃ 過充電保護電圧
Ｒｅｆ２ｃ 充電再開電圧
Ｒｅｆ３ Ｒｅｆ３ｃ 過放電保護電圧
Ｒｅｆ４ Ｒｅｆ４ｃ 過電流保護電圧
Ｔ１ Ｔ２ 端子
Ｔ３ 通信端子
ＴＬ１ トランスペアレントラッチ回路
ＴＭ タイマー
Ｖａ 電池電圧
Ｖｂ 端子電圧
Ｖｃ 電圧降下
Ｚ１ サージ対策素子
ＺＤ１ ＺＤ２ ツェナーダイオード

Claims (9)

1. 二次電池と、
   前記二次電池を充電する充電装置の正極と接続される第１の接続端子と、
   前記充電装置の負極と接続される第２の接続端子と、
   前記充電装置の通信ラインと接続される通信端子と、
   前記二次電池の充電経路上に配設されたスイッチング手段と、
   前記充電装置が接続された際、前記通信ラインを介して前記充電装置と通信して当該充電装置が正規の充電装置であるか否かを判定するための認証処理を実行する認証手段と、
   前記認証手段により前記充電装置が正規の充電装置であると判定された後は、前記二次電池の電圧が予め定められた第１の過充電保護電圧を超えた場合に前記スイッチング手段をオフし、前記認証手段により前記充電装置が正規の充電装置であると判定される前は、前記二次電池の電圧が前記第１の過充電保護電圧よりも低い第２の過充電保護電圧を超えたときに、前記スイッチング手段をオフする保護手段とを備えることを特徴とする電池パック。
2. 前記スイッチング手段は、前記二次電池の負極及び前記第２の接続端子間に配設され、
   前記認証手段は、前記２の接続端子及び前記スイッチング手段間に接地端子が接続され、前記認証処理を開始してから前記充電装置が正規の充電装置であると判定するまでの間、第１の状態信号を前記保護手段に出力し、前記充電装置が正規の充電装置であると判定した後は、第２の状態信号を前記保護手段に出力し、
   前記保護手段は、
   前記認証手段から前記第１の状態信号が出力されているときは前記第１の過充電保護電圧を選択し、前記第２の状態信号が出力されているときは前記第２の過充電保護電圧を選択する選択部と、
   前記選択部が第１の過充電保護電圧を選択している場合は、前記二次電池の電圧が前記第１の過充電保護電圧を超えた場合に前記スイッチング手段をオフし、前記選択部が第２の過充電保護電圧を選択している場合は、前記二次電池の電圧が前記第２の過充電保護電圧を超えた場合に前記スイッチング手段をオフする論理回路と、
   前記スイッチング手段がオフ状態にあるとき、オフ状態になる直前に前記認証手段から出力された前記第１の状態信号又は第２の状態信号をラッチし、ラッチした信号を前記選択部に出力し、前記スイッチング手段がオン状態にあるとき前記認証手段から出力された前記第１の状態信号又は第２の状態信号をそのまま前記選択部に出力するラッチ部とを備えることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
3. 前記通信端子と前記第２の接続端子との間にＰＴＣから構成されるサージ電圧保護素子を接続したことを特徴とする請求項１又は２記載の電池パック。
4. 前記認証手段は、ユーザによって電池パックがどのように使用されているかを示す使用状況データを予め記憶する使用状況データ記憶部を備え、
   前記充電装置は、前記電池パックが接続された際、前記使用状況データ記憶部が記憶する使用状況データを、前記通信端子を介して読み出し、読み出した使用状況データに応じて予め定められた目標充電量分の電力を前記電池パックに供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電池パック。
5. 前記認証手段は、電池パックが接続された際に前記二次電池の残容量を測定し、その測定結果を基に、前記使用状況データを生成し、前記使用状況データ記憶部に書き込むことを特徴とする請求項４記載の電池パック。
6. 二次電池と、
   前記二次電池を充電する充電装置の正極と接続される第１の接続端子と、
   前記充電装置の負極と接続される第２の接続端子と、
   前記充電装置の通信ラインと接続される通信端子と、
   前記二次電池の充電経路上に配設されたスイッチング手段と、
   前記充電装置が接続された際、前記通信ラインを介して前記充電装置と通信して当該充電装置が正規の充電装置であるか否かを判定するための認証処理を実行する認証手段と、
   前記認証手段により前記充電装置が正規の充電装置であると判定される前は、前記スイッチング手段のオン・オフを繰り返して前記二次電池をパルス充電させることで前記二次電池を過充電から保護し、前記充電装置が正規の充電装置であると判定された後は、前記二次電池の電圧が予め定められた過充電保護電圧を超えたときに前記スイッチング手段をオフすることで前記二次電池を過充電から保護する保護手段とを備えることを特徴とする電池パック。
7. 前記保護手段は、パルス充電のパルス幅を定めるための所定のタイムアウト時間を計時するタイマーを備え、前記二次電池の電圧が予め定められた過充電保護電圧まで上昇したときに前記スイッチング手段をオフすると共に前記タイマーによる計時動作を開始し、前記タイムアウト時間が経過したときに前記スイッチング手段をオンすることでパルス充電を行うことを特徴とする請求項６記載の電池パック。
8. 前記保護手段は、前記タイムアウト時間の経過時に前記二次電池の電圧が前記過充電保護電圧よりも低い充電再開電圧まで低下していないとき、前記二次電池の充電を終了することを特徴とする請求項７記載の電池パック。
9. 前記充電装置は、前記スイッチング手段のオン・オフに連動して、前記二次電池が通電中であるか否かをユーザに報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の電池パック。
   

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