JP5100037B2 - バッテリー装置、制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、バッテリー装置、制御方法及びプログラムに関する。

従来、バッテリーパックは、例えば下記の特許文献１のように、バッテリーパックの充電及び放電情報、及び使用状態の温度環境を蓄積し、電子機器に残容量或いは電池情報を表示するように構成されている。

図１１は従来のバッテリ電源システムのブロック図を示している。この図の通りバッテリーパックに内蔵するマイコンには、常に二次電池からレギュレータを介して電力が供給されており、二次電池の電圧とバッテリーパックの温度を検出して、通信ポートを介して電子機器に情報を伝達している。

特開平８−３７０３６号公報

従来のバッテリーパックは二次電池からマイコンに電力を常時供給しているので、二次電池に蓄えた電力をマイコンの駆動に使ってしまうという問題点がある。この問題点を解消するために、電子機器との通信の有無または電流量の大きさなどに基づいてマイコンを起動・停止する方法が考えられる。このように構成した場合には、バッテリーパックが保存状態にあるときの状態を何ら検出できないという新たな問題点が生じることとなる。例えばリチウムイオン二次電池の場合、満充電状態での高温保存が行われると、使用していないにもかかわらず二次電池の劣化が進行し、電子機器での使用時間が短くなってしまう。

本発明は、バッテリー装置が外部装置に接続されていない場合であっても、バッテリー装置の状態が適切でないことをユーザに認識させるようにすることを目的とする。

本発明に係るバッテリー装置は、外部装置に電力を供給するためのバッテリー装置であって、表示手段と、温度を検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段によって検出された温度が所定値以上であると検出された場合、所定の時間の経過を検出する第２の検出手段と、前記外部装置と前記バッテリー装置とが接続されていない状態で、前記第２の検出手段によって前記所定の時間の経過が検出された場合、所定の警告情報が前記表示手段に表示されるようにする制御手段とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る制御方法は、二次電池に流れる電流に基づいて、バッテリー装置が保存状態であるか否かを検出するステップと、温度を検出するステップと、前記バッテリー装置が保存状態であると検出された場合に、検出される温度が第１の所定値以上であると検出されてから経過した所定の時間を検出するステップと、前記所定の時間が第２の所定値以上である場合、警告データが表示されるようにするステップとを有することを特徴とする。
また、本発明に係るプログラムは、二次電池に流れる電流に基づいて、バッテリー装置が保存状態であるか否かを検出するステップと、温度を検出するステップと、前記バッテリー装置が保存状態であると検出された場合に、検出される温度が第１の所定値以上であると検出されてから経過した所定の時間を検出するステップと、前記所定の時間が第２の所定値以上である場合、警告データが表示されるようにするステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、バッテリー装置が外部装置に接続されていない場合であっても、バッテリー装置の状態が適切でないことをユーザに認識させるようにすることができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態によるバッテリーパック（バッテリー装置）と電子機器の構成例を示す図である。１０１はバッテリーパックである。１２０はバッテリーパックの＋端子である。１２３はバッテリーパックの通信端子である。１２１はバッテリーパックの−端子である。５はデジタルカメラである。６はレンズである。７はマイクである。８はシャッターボタンである。９は表示部である。１０はＤＣ入力である。１１はモード切り換えスイッチである。１２は充電表示ＬＥＤである。１３はＡＣアダプタである。１４はＡＣプラグである。１５はＤＣプラグである。

以下、図１を用いて、本実施形態について説明する。バッテリーパック１０１はデジタルカメラ５に接続される。デジタルカメラ５にＡＣアダプタ１３が接続され、モード切り換えスイッチ１１がＯＦＦ（ＣＨＡＲＧＥ：充電オン）に選択されている場合、バッテリーパック１０１の充電が行われる。ＡＣアダプタ１３からデジタルカメラ５に内蔵する充電回路に電力が供給されて、バッテリーパック１０１の充電が行われる。充電中には充電表示ＬＥＤ１２が点滅若しくは点灯して、充電中であることを使用者に報知する。

デジタルカメラ５にＡＣアダプタ１３が接続され、モード切り換えスイッチ１１がＯＮ（充電オフ）に選択されている場合、ＡＣアダプタ１３からデジタルカメラ５に電力が供給される。このとき、バッテリーパック１０１がデジタルカメラ５に接続されていても、バッテリーパック１０１は充電されることはない。また、バッテリーパック１０１からデジタルカメラ５には電力は供給されない。

バッテリーパック１０１がデジタルカメラ５に接続され、ＡＣアダプタ１３がデジタルカメラ５に接続されていない場合には、モード切り換えスイッチ１１がどの位置であってもバッテリーパック１０１からデジタルカメラ５に電力が供給される。

バッテリーパック１０１は、バッテリーパック１０１内部の充放電電流を検出することで、充電状態にあるか、放電状態にあるか、保存状態にあると判断することができる。

バッテリーパック１０１は、保存状態であって、内部の温度が設定値以上であって、二次電池の残容量または電池電圧が設定値以上であれば、設定値以上の温度になった時間を積算して記憶する。バッテリーパック１０１は、この積算された総時間が予め決められた設定値以上となった場合、使用者の保存状態が適切でないと判断し、通信端子１２３からデジタルカメラ５に警告情報を送信し、デジタルカメラ５は表示装置９に保存状態に関する警告表示を行う。

図２は、本実施形態によるバッテリーパック１０１の構成例を示すブロック図である。１０２は二次電池、１０３は電池保護回路、１０４は放電保護ＦＥＴ、１０５は充電保護ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、１０６はレギュレータ、１０７は温度センサに電流を流す抵抗器、１０８はサーミスタ（温度センサ）である。１０９と１１０は二次電池１０２の電圧を検出する抵抗器である。１１１は二次電池管理マイコンである。１１２は二次電池１０２の電圧情報を二次電池管理マイコン１１１に入力する入力部である。１１３は二次電池管理マイコン１１１の電源入力である。１１４はバッテリーパック１０１内部の温度情報を二次電池管理マイコン１１１に入力する温度情報入力部である。１１５は二次電池管理マイコン１１１の起動入力である。１１６は二次電池管理マイコン１１１が二次電池１０２の充電電流を検出するための充電電流入力部である。１１７は二次電池管理マイコン１１１が二次電池１０２の放電電流を検出するための放電電流入力部である。１１８はサーミスタ１０８にかかる電圧を検出する電圧検出器である。１１９は二次電池１０２に流れる電流を検出するための電流検出抵抗である。１２０はバッテリーパック１０１の＋端子である。１２１はバッテリーパック１０１の−端子である。１２２は二次電池管理マイコン１１１の通信端子である。１２３はバッテリーパックの通信端子である。

二次電池管理マイコン１１１には二次電池１０２からレギュレータ１０６を介して電源が供給される。放電時においては、二次電池１０２から＋端子１２０に電流が流れ、電子機器に電力が供給される。この状態においては、電流検出抵抗１１９を介して二次電池管理マイコン１１１の放電電流検出入力１１７側に電圧が発生し、二次電池管理マイコン１１１は放電電流を検出することが可能になる。また充電時においては、＋端子１２０から二次電池１０２に電流が流れ、二次電池１０２に電力が蓄積される。この状態においては、電流検出抵抗１１９を介して二次電池管理マイコン１１１の充電電流検出入力１１６側に電圧が発生し、二次電池管理マイコン１１１は充電電流を検出することが可能になる。二次電池管理マイコン１１１は充電電力量と放電電力量の管理を行うことにより、二次電池１０２の残容量を算出（検出）し記憶する。具体的には、二次電池管理マイコン１１１は、充電電流値と放電電流値の差より、二次電池１０２の残容量を算出し記憶する。さらに、二次電池管理マイコン１１１は充電電流および放電電流を検出することで、バッテリーパック１０１が充電状態にあるのか、放電状態にあるのか、保存状態にあるのかを判断することができる。またサーミスタ１０８はバッテリーパック１０１内部の温度を検出し、温度情報入力部１１４に接続されている。この構成により、二次電池管理マイコン１１１はバッテリーパック１０１内部の温度情報を知ることが可能になっている。

バッテリーパック１０１内部の温度が予め設定された温度以上である場合、サーミスタ１０８の抵抗値が低下して、電圧検出器１１８が二次電池管理マイコン１１１の起動入力１１５に起動信号を伝達する。起動信号を受けて二次電池管理マイコン１１１は起動する。二次電池管理マイコン１１１が起動すると、二次電池管理マイコン１１１は、二次電池１０２の残容量が予め設定した値以上であり、且つ充電電流および放電電流からバッテリーパック１０１が保存状態にある場合に、バッテリーパック１０１内部の温度が予め設定した値以上となった時間を計測する。二次電池管理マイコン（演算手段）１１１はこの時間を積算して記憶する。

上記の構成により、二次電池管理マイコン１１１は高温下の保存時間の計測が可能となる。さらに、時間計測が必要でない場合には二次電池管理マイコン１１１を停止させるので、待機電力の低減を実現することが可能となる。

図３は、本実施形態によるバッテリーパックの動作を示すフローチャートである。このフローは二次電池１０２が放電状態となるまで繰り返し動作する。

ステップＳ１では、バッテリーパック１０１内部の温度が予め設定された温度１（本実施形態では３０℃）かどうかを判定する。バッテリーパック１０１内部の温度が設定温度１未満の場合、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、二次電池管理マイコン１１１が起動している場合には停止させ、ステップＳ１に戻る。ステップＳ１でバッテリーパック１０１内部の温度が設定温度１以上の場合、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、二次電池管理マイコン１１１を起動させて、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４では、二次電池管理マイコン１１１が二次電池１０２の残容量を参照し、残容量が設定値未満の場合にはステップＳ５に移行し、残容量が設定値以上の場合にはステップＳ６に移行する。なお、二次電池管理マイコン１１１は充電電力量と放電電力量の管理を行うことにより、二次電池１０２の残容量を検出し、記憶している。ここで、二次電池１０２の残容量が設定値未満である場合には、ステップＳ５では起動している二次電池管理マイコン１１１を停止させて動作フローを終了する。

ステップＳ６では、バッテリーパック１０１内部の温度が設定温度２（本実施形態では４０℃）かどうかを判定する。バッテリーパック１０１内部の温度が設定温度２未満の場合にはステップＳ１に戻る。ステップＳ６でバッテリーパック１０１内部の温度が設定温度２以上を検出した場合、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、二次電池管理マイコン１１１が二次電池１０２の充電電流および放電電流を検出することで、バッテリーパック１０１が保存状態にあるのかを判断する。ステップＳ７では、バッテリーパック１０１が保存状態にあると判断される場合にはステップＳ８に移行し、バッテリーパック１０１が保存状態にないと判断される場合にはステップＳ１に戻ってフローを繰り返す。ステップＳ８では、予め設定された単位時間を計時し、ステップＳ９に移行する。ステップＳ９では計時した時間の積算値を求め、二次電池管理マイコン１１１のメモリに記憶して、ステップＳ１に戻る。二次電池管理マイコン１１１のメモリには、二次電池１０２の残容量が設定値以上であるバッテリーパック１０１が保存状態であって、バッテリーパック１０１内部の温度が設定温度２以上となった積算時間が記憶されることとなる。このようにして、高温下で保存された累積時間が記憶されたバッテリーパックをデジタルカメラ５に接続すると、二次電池管理マイコン１１１のメモリに記憶された高温下で保存された累積時間の情報が通信端子１２３を介してデジタルカメラ５に伝えられる。

本発明の第１の実施形態によれば、使用者がバッテリーパックを高温下で保存した場合、高温下で保存した累積時間をバッテリーパックに記憶することが可能となる。このパッテリパックをバッテリーパックに記憶されたこの情報を読み出すことで、使用者は高温放置によるバッテリーパックの劣化を認識することができる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態によるバッテリーパックの構成例を示すブロック図である。図４の２０１から２２３までは、図２の１０１から１２３までと共通である。２２４はバッテリーパック２０１の表示部（ＬＣＤ等）、２２５は表示部２２４に表示された警告メッセージである。バッテリーパック２０１が二次電池２０２に高温下で保存され、その総時間が予め設定した時間を超えた場合、表示部２２４に警告メッセージ２２５を表示する。警告メッセージ２２５は、例えば、「保存方法を改善してください」である。尚、使用者に警告を行う手段については、警告メッセージの表示に限らずＬＥＤ表示、フラッシング表示、音による表示等が考えられる。どのような表示方法でも良い。

図５は、本実施形態によるバッテリーパックの処理例を示すフローチャートである。図３と同一のステップに関しては図３のフローチャートと同一の符号をつけ、説明を省略する。ステップＳ１１０では、二次電池管理マイコン２１１のメモリに記憶された高温下で保存された累積時間が設定値以上である場合、ステップＳ１１１に移行する。ステップＳ１１１では、バッテリーパック２０１に内蔵する表示部２２４に「保存方法を改善してください」等の警告メッセージを表示する。

本発明の第２の実施形態によれば、使用者はバッテリーパックをデジタルカメラなどの機器に接続しなくても、高温放置によるバッテリーパックの劣化を認識することができる。また、バッテリーパックの二次電池に悪影響を及ぼす状況が継続した場合、例えばバッテリーパックの表示装置を強制的に点灯させ、残容量を減少させることによりバッテリーパックの劣化を防止する手段も可能である。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態によるバッテリーパック及び電子機器の構成例を示すブロック図である。３０１から３２１については、図４の２０１から２２１と共通である。３２２は二次電池管理マイコン３１１の通信端子である。３２３はバッテリーパック３０１の通信端子である。３２４は電子機器である。３２５は電子機器の制御マイコンである。３２６は電子機器の制御マイコン３２５の電源入力である。３２７は電子機器の制御マイコン３２５の通信端子である。３２８は電子機器の制御マイコン３２５のＧＮＤ（グランド）である。３２９は電子機器の制御マイコン３２５の表示部への出力端子である。３３０は電子機器３２４の＋端子である。３３１は電子機器３２４の通信端子である。３３２は電子機器３２４の−端子である。３３３は電子機器３２４の表示部である。３３４は電子機器の表示部３３３の表示（ＬＣＤ等）である。３３５は警告表示である。警告表示３３５は、例えば、「バッテリーは放電状態で保存してください。保存温度は４０℃以下です。」である。

バッテリーパック３０１が高温下で設定時間以上放置された場合を説明する。その場合、二次電池管理マイコン３１１は、通信端子３２２、３２３、３３１を介して、電子機器３２４に内蔵する制御マイコン３２５の通信端子３２７に警告情報を伝達し、マイコン３２７は表示部３３３のＬＣＤ表示３３４に警告メッセージ３３５を表示する。この事により、使用者はバッテリーパックの保管状況の改善が必要であることを認識可能となる。

図７は、本実施形態によるバッテリーパック及び電子機器の処理例を示すフローチャートである。図３と同一のステップに関しては図３のフローチャートと同一の符号をつけ、説明を省略する。ステップＳ２１０では、二次電池管理マイコン３１１のメモリに記憶された高温下で保存された累積時間が設定値以上である場合、ステップＳ２１１に移行する。ステップＳ２１１では、二次電池管理マイコン３１１が電子機器３２４に内蔵する制御マイコン３２５に警告情報を送信して、ステップＳ２１０に戻る。ステップＳ２１２およびステップＳ２１３は電子機器３２４の動作を説明するフローチャートである。このフローはバッテリーパック３０１が電子機器３２４と接続されたときに実行される。なお、これらの動作は電子機器３２４に内蔵する制御マイコン３２５によって制御されている。ステップＳ２１２では、制御マイコン３２５が二次電池管理マイコン３１１から送信された警告情報を受信して、ステップＳ２１３に移行する。ステップＳ２１３では、受信した警告情報に基づいて、ＬＣＤ表示３３４に警告メッセージ３３５を表示してフローを終了する。

バッテリーパックは、充電装置に接続して充電を行い、電子機器に接続して電子機器への電源供給を行う二次電池を内蔵する。バッテリーパックは、充電装置に警告情報を送信し、充電装置の表示部に警告情報を表示させるようにしてもよい。

本発明の第３の実施形態によれば、電子機器又は充電装置の表示装置に保存条件の警告情報を表示することにより、使用者はバッテリーパックの保存劣化を認識することが可能となる。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態によるバッテリーパック及び電子機器のブロック図は、第３の実施形態の図６と共通である。

図８は、本発明の第４の実施形態によるバッテリーパック及び電子機器の処理例を示すフローチャートである。図３と同一のステップに関しては図３のフローチャートと同一の符号をつけ、説明を省略する。

ステップＳ３１０では二次電池管理マイコン３１１のメモリに記憶された高温下で保存された累積時間が設定値以上である場合、ステップＳ３１１に移行する。ステップＳ３１１では、二次電池管理マイコン３１１が電子機器３２４に内蔵する制御マイコン３２５に警告情報を送信して、ステップＳ３１５に移行する。ステップＳ３１５では、二次電池管理マイコン３１１のメモリに記憶された高温下で保存された累積時間をクリアして、ステップＳ３１０に戻る。ステップＳ３１２およびステップＳ３１３は電子機器３２４の動作を説明するフローチャートである。このフローはバッテリーパック３０１が電子機器３２４と接続されたときに実行される。なお、これらの動作は電子機器３２４に内蔵する制御マイコン３２５によって制御されている。ステップＳ３１２では、制御マイコン３２５が二次電池管理マイコン３１１から送信された警告情報を受信して、ステップＳ３１３に移行する。ステップＳ３１３では、受信した警告情報に基づいて、ＬＣＤ表示３３４に警告メッセージ３３５を表示してフローを終了する。

本発明の第４の実施形態によれば、前記バッテリーパック又は前記電子機器に警告情報を１回以上表示のための処理した場合、記憶された積算時間情報がクリアされるので、何度も繰り返し警告メッセージが表示されることがない。

（第５の実施形態）
図９は、本発明の第５の実施形態によるバッテリーパック及び電子機器の構成例を示すブロック図である。４０１から４３５については、図６の３０１から３３５と共通である。４３６はマイコン４１１専用の蓄電手段（電池）である。本実施形態でバッテリーパック４０１にマイコン４１１専用の電池４３６を設けることにより、二次電池４０２の電力を消費することなく本実施形態を実現することが可能になる。

本実施形態の処理を示すフローチャートは、第１〜第４の実施形態の処理を示すフローチャートを用いることが可能である。

本実施形態によれば、バッテリーパック４０１に内蔵するマイコン４１１に電力を供給するための専用の蓄電手段４３６を内蔵することにより、前記電子機器４２４に電力を供給する二次電池４０２の電力を消費することなく保存状態の管理を行うことができる。

（第６の実施形態）
図１０は、本発明の第６の実施形態によるバッテリーパック及び電子機器の構成例を示すブロック図である。５０１から５３５については、図９の４０１から４３５と共通である。５３６はマイコン５１１専用の二次電池、５３７はダイオード、５３８は充電回路である。本実施形態では、バッテリーパック５０１にマイコン５１１専用の二次電池５３６、逆流防止ダイオード５３７、マイコン用二次電池５３６の充電回路５３８を設ける。これにより、バッテリーパック５０１の二次電池５０２充電時にマイコン用二次電池５３６を充電することが可能となる。尚、二次電池５３６はリチウムイオン電池でも良いし、スーパーキャパシタのような蓄電機能を持った部品でも良い。

本発明の第６の実施形態によれば、前記バッテリーパックに内蔵するマイコンに電力を供給するための専用の二次電池５３６及び充電回路５３８を内蔵する。これにより、バッテリーパックの充電時に、マイコンに電力を供給するための専用の二次電池を充電することが可能となり、長期にわたる保存状態の管理を行うことが可能となる。

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明の第１の実施形態によるバッテリーパックと電子機器の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態によるバッテリーパックの構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態によるバッテリーパックの処理例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態によるバッテリーパックの構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態によるバッテリーパックの処理例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態によるバッテリーパック及び電子機器の構成例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態によるバッテリーパック及び電子機器の処理例を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態によるバッテリーパック及び電子機器の処理例を示すフローチャートである。 本発明の第５の実施形態によるバッテリーパック及び電子機器の構成例を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態によるバッテリーパック及び電子機器の構成例を示すブロック図である。 従来のバッテリ電源システムのブロック図である。

符号の説明

１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ バッテリーパック
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２ 二次電池
１０６、２０６、３０６、４０６、５０６ レギュレータ
１０８、２０８、３０８、４０８、５０８ 温度センサ（サーミスタ）
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１ 二次電池管理マイコン
１１５、２１５、３１５、４１５、５１５ 二次電池管理マイコンの起動入力
１１６、２１６、３１６、４１６、５１６ 二次電池管理マイコンの充電電流検出入力
１１７、２１７、３１７、４１７、５１７ 二次電池管理マイコンの放電電流検出入力

Claims (10)

1. 外部装置に電力を供給するためのバッテリー装置であって、
   表示手段と、
   温度を検出する第１の検出手段と、
   前記第１の検出手段によって検出された温度が所定値以上であると検出された場合、所定の時間の経過を検出する第２の検出手段と、
   前記外部装置と前記バッテリー装置とが接続されていない状態で、前記第２の検出手段によって前記所定の時間の経過が検出された場合、所定の警告情報が前記表示手段に表示されるようにする制御手段と
   を有することを特徴とするバッテリー装置。
2. 前記バッテリー装置が充電されている場合、前記第２の検出手段によって前記所定の時間の経過が検出された場合であっても、前記所定の警告情報は、前記表示手段に表示されないようにすることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー装置。
3. 前記第１の検出手段によって検出された温度が前記所定値以上でないと検出された場合、前記第２の検出手段によって前記所定の時間の経過が検出された場合であっても、前記所定の警告情報は、前記表示手段に表示されないようにすることを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリー装置。
4. 前記所定の警告情報は、前記バッテリー装置の劣化を認識させるための情報を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のバッテリー装置。
5. 前記所定の警告情報は、高温による前記バッテリー装置の放置を認識させるための情報を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のバッテリー装置。
6. 前記第２の検出手段によって前記所定の時間の経過が検出された場合、前記バッテリー装置の残容量を減少させる手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のバッテリー装置。
7. 温度を検出するステップと、
   検出された温度が所定値以上であると検出された場合、所定の時間の経過を検出するステップと、
   外部装置とバッテリー装置とが接続されていない状態で、前記所定の時間の経過が検出された場合、所定の警告情報が前記バッテリー装置に含まれる表示手段に表示されるようにするステップとを有することを特徴とする制御方法。
8. 請求項１から６のいずれか１項に記載のバッテリー装置を制御するための制御方法。
9. 温度を検出するステップと、
   検出された温度が所定値以上であると検出された場合、所定の時間の経過を検出するステップと、
   外部装置とバッテリー装置とが接続されていない状態で、前記所定の時間の経過が検出された場合、所定の警告情報が前記バッテリー装置に含まれる表示手段に表示されるようにするステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
10. コンピュータを請求項１から６のいずれか１項に記載のバッテリー装置として機能させるためのプログラム。

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