JP5361824B2 - パック電池及び過電流検出方法 - Google Patents
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Description
とする。
するパック電池にて、前記第1過電流より小さい第2過電流を検出する過電流検出方法において、所定の信号が入力される入力部を用意し、該入力部に前記信号が入力されているか否かを判定し、省電力状態にて検出した前記抵抗の電圧が前記第1電圧より低い第2電圧より高いか否かを判定し、前記第2電圧より高いと判定し、且つ前記信号が入力されていると判定した場合、前記第2過電流を検出することを特徴とする。
これにより、所定の信号が入力されており、且つ非省電力状態にて検出可能な第1電流より小さな第2電流が省電力状態にて検出されたときに第1の過電流の検出又は第2の過電流の検出が行われる。第2電流が、主にハードウェアによって検出される場合は、検出漏れを無くしつつ検出の遅れを小さくすることができる。また、第1電流及び第2電流を検出するための抵抗が共通であるため、第2電流を検出可能とすることによる電力損失の増加がない。
これにより、抵抗の電圧の検出後に、検出した電圧が第2電圧より高いと判定することができるため、抵抗の電圧の検出及び記憶部への記憶が、例えば主にハードウェアによって高速に行われる場合は、電圧判定部での判定が時間的に遅れる場合であっても、第2電流が漏れなく検出される。
これにより、第2の省電力状態にある外部の電気機器の消費電流が、通常の動作状態にある場合より減少していることに対応して、第1電流より小さい第2電流をパック電池にて検出すべきであることが、外部から与えられる所定の信号によって示される。
つまり、外部の電気機器が第2の省電力状態にあるために消費電流が減少しており、第1電流より小さい第2電流が流れるべき状態ではないことが所定の信号によって示されるため、第2電流が例えば過電流として検出される。
これにより、第2電流が検出されたときに、スイッチング素子がオフされて二次電池の
電流が遮断され、パック電池の安全が確保される。
これにより、第2電流が検出されたときに、通信部に所定の情報が書き込まれ、書き込まれた情報が、報知情報として電気機器に送信されて使用者に報知される。
これにより、充放電路に介装された抵抗によって、大小2種類の過電流が検出される。また、非省電力状態では過電流として検出できないほど小さい電流であっても、省電力状態では本来流れることがない大きさの電流である場合は、過電流として検出される。
これにより、所定の信号が入力されており、且つ非省電力状態にて検出可能な第1電流より小さな第2電流が省電力状態にて検出されたときに第1の過電流の検出又は第2の過電流の検出が行われる。第2電流が、主にハードウェアによって検出される場合は、検出漏れを無くしつつ検出の遅れを小さくすることができる。また、第1電流及び第2電流を検出するための抵抗が共通であるため、第2電流を検出可能とすることによる電力損失の増加がない。
従って、非省電力状態にて本来的に検出可能な電流より小さな電流を、電力損失の増加を伴わずに省電力状態にて短時間内に検出することが可能となる。
図1は、本発明の実施の形態に係るパック電池の構成例を示すブロック図である。図中10はパック電池であり、パック電池10は、パーソナルコンピュータ(PC)、携帯端末等の負荷機器20に着脱可能に装着されている。パック電池10は、リチウムイオン二次電池からなる電池セル111,112,113,121,122,123,131,132,133を3個ずつ順に並列接続してなる電池ブロックB11,B12,B13を、この順番に直列接続してなる電池1を備える。電池1は、電池ブロックB13の正極及び電池ブロックB11の負極が夫々正極端子及び負極端子となるようにしてある。
が与えられている。これらの検出出力は、デジタルの検出値に変換されてA/D変換部4のデジタル出力端子から制御部5に与えられる。電流検出抵抗2の検出出力は、また、レジスタ82に予め設定された値にて指定された電流を検出するコンパレータ81に与えられる。コンパレータ81の検出出力は、後述するバッファ83,84に与えられる。
尚、少なくとも制御部5、A/D変換部4、コンパレータ81、レジスタ82、バッファ83,84、及び通信部9が、制御基板100上に搭載されている。
リからなる不揮発性メモリであり、ROM52には、プログラムの他に、電池容量の学習値、充放電のサイクル数、及び各種設定データが記憶される。
おり、電池1は放電及び充電が可能な状態となっている。
/電池セル程度)充電が行われ、電池1の端子電圧が所定値以上、及び充電電流が所定値
以下の条件のときに満充電とされる。
図2は、制御部5の3つの動作状態間の遷移を示す状態遷移図である。パック電池10に通常の充電又は放電が行われている場合、制御部5は、図の非省電力状態にある。制御部5がシャットダウン状態にある場合、上述したように、制御部5に3.3Vの電源が供給されなくなる。制御部5が省電力状態にある場合、図示しないクロック供給部からCPU51に与えられる4MHz及び32kHzのクロックのうち、4MHzのクロックが停止されるため、消費電力が低減される。
また、制御部5は、例えば以下の条件(4)から(6)の何れかが充足されるときに省電力状態から非省電力状態に遷移する。条件(4)は、通信部9及び制御・電源部21間における通信が成立した場合であり、条件(5)は、「100mA<放電電流」の場合であり、条件(6)は、「0mA<充電電流」の場合である。
図3は、コンパレータ81にて検出可能な電流値を例示する図表である。コンパレータ81は、電流検出抵抗2の両端電圧の絶対値が、例えば50mV〜200mV、又は25mV〜100mVの何れかの範囲内にあるときの電流を、夫々電流値1及び電流値2として検出することが可能である。電流値1及び電流値2として検出可能な電流及び遅延時間は、CPU51からI/Oポート55を介してレジスタ82に設定される設定値によって決定される。本実施の形態では、通常の充放電時に電流検出抵抗2にて発生する電圧降下による発熱量の制限から、電流検出抵抗2の値を2.5mΩとしている。ここでは、電流値1によって例えば20Aの過電流(以下、過電流1という)を検出するものとし、レジスタ82に適当な設定値を設定する。コンパレータ81によって過電流1が検出された場合、その検出信号がバッファ83,84を介してMOSFET71,72のゲート電極に与えられることにより、充電電流及び放電電流が遮断される。
しかしながら、負荷機器20が省電力状態から非省電力状態に遷移する際に、パック電池10から一時的に1A以上の放電電流が流れる可能性があり、その放電電流を誤って過電流2として検出しないための方策が必要となる。
尚、コンパレータ81にて上述した略1Aの電流を検出した場合、必ずしも「wakeビット」を設定してCPU51にビットのオンを検出させる必要はなく、例えば、ハードウェアにて更にCTRL信号がオンしていることを判定したときに、過電流2を検出するようにしてもよい。
図4は、省電力状態にて過電流を検出するCPU51の処理手順を示すフローチャートである。制御部5が非省電力状態から省電力状態に遷移した場合、図の処理が所定の周期(例えば、32ms周期)で起動される。
尚、非省電力状態から省電力状態に遷移する時、即ち以下の処理が起動される前に、レジスタ82に対して所定の設定データが書き込まれる。これにより、コンパレータ81は電流検出抵抗2に流れる略1Aの電流を検出して「wakeビット」をセットするモードに設定される。逆に省電力状態から非省電力状態に遷移する時は、コンパレータ81は「wakeビット」をセットしないモードに設定される。また、制御部5が省電力状態にあるか否かがRAM53に記憶されるものとする。
これにより、非省電力状態にて検出可能な20Aの過電流1より小さな略1Aの電流が省電力状態にて検出され、且つその検出が有効であることを示すCTRL信号が入力されている場合に、過電流2を検出する。上記の略1Aの電流は、ハードウェ
アのコンパレータによって検出されるため、検出漏れがなく、且つ検出の遅れが小さくなる。また、過電流1及び過電流2を検出するための電流検出抵抗が共通であるため、過電流1より小さい過電流2を検出可能とすることによる電力損失の増加がない。
従って、非省電力状態にて本来的に検出可能な電流より小さな電流を、電力損失の増加を伴わずに省電力状態にて短時間内に検出することが可能となる。
従って、電流検出抵抗の電圧の検出及びその旨の記憶が、ハードウェアのコンパレータ及びレジスタによって高速且つ確実に行われた後に、検出された電圧が2.4Vより高いと判定することができるため、電流検出抵抗の電圧の検出に続くCPUの処理が遅れる場合であっても、過電流2を漏れなく検出することが可能となる。
従って、省電力状態にある外部の負荷機器の消費電流が、通常の動作状態にある場合より減少していることに対応して、過電流1より小さい過電流2をパック電池にて検出すべきであることを、CTRL信号によって示すことが可能となる。
これにより、過電流2が検出されたときに、MOSFETをオフして、電池の充放電電流を遮断し、パック電池の安全を確保することが可能となる。
従って、過電流2が検出されたときに、通信部にその旨の情報を書き込むことによって、外部の負荷機器に報知情報を送信し、使用者に報知することが可能となる。
従って、充放電路に介装された1つの電流検出抵抗によって、大小2種類の過電流を検出することが可能となる。また、非省電力状態では過電流として検出できないほど小さい1A程度の電流であっても、省電力状態では本来流れることがない大きさの電流であるた
め、過電流として検出することが可能となる。
111、112、113、121、122、123、131、132、133 電池セル(二次電池)
2 電流検出抵抗(充放電路に介装された抵抗)
4 A/D変換部
5 制御部
51 CPU
52 ROM
53 RAM
54 タイマ
55 I/Oポート(入力部)
71、72 MOSFET(スイッチング素子)
81 コンパレータ(電圧判定部の一部)
82 レジスタ(記憶部、電圧判定部の一部)
9 通信部
20 負荷機器
21 制御・電源部
Claims (6)
- 二次電池と、該二次電池の充放電路に介装された抵抗とを備え、その消費電力が低減された省電力状態及び非省電力状態での動作が可能であり、非省電力状態にて検出した前記抵抗の電圧が第1電圧より高い場合、第1の過電流の検出をするパック電池において、
前記二次電池に対して充放電すべき外部の電気機器が第2の省電力状態にあることを示す信号である所定の信号が入力される入力部と、
該入力部に前記所定の信号が入力されているか否かを判定する入力判定部と、
省電力状態にて検出した前記抵抗の電圧が前記第1電圧より低い第2電圧より高いか否かを判定する電圧判定部とを備え、
該電圧判定部が前記抵抗の電圧が前記第2電圧より高いと判定し、且つ前記入力判定部が前記所定の信号が入力されていると判定した場合、前記第1の過電流の検出とは異なる第2の過電流の検出を行うように構成してあること
を特徴とするパック電池。 - 検出した前記抵抗の電圧が前記第2電圧より高い旨を記憶する記憶部を備え、
前記電圧判定部は、検出した前記抵抗の電圧が前記第2電圧より高い場合、その旨を前記記憶部に記憶させ、更にその旨が前記記憶部に記憶されている場合、前記第2電圧より高いと判定するように構成してあること
を特徴とする請求項1に記載のパック電池。 - 前記二次電池の充放電路に介装されたスイッチング素子を備え、
前記第2の過電流が検出されたとき、前記スイッチング素子をオフさせる動作が含まれること
を特徴とする請求項1又は2に記載のパック電池。 - 前記二次電池に対して充放電すべき外部の電気機器と通信するための通信部を備え、
前記第2動作には、前記電気機器に報知する情報を前記通信部に書き込む動作が含まれること
を特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載のパック電池。 - 二次電池と、該二次電池の充放電路に介装された抵抗とを備え、その消費電力が低減された省電力状態及び非省電力状態での動作が可能であり、非省電力状態にて検出した前記抵抗の電圧が第1電圧より高い場合、第1過電流を検出するパック電池にて、前記第1過電流より小さい第2過電流を検出する過電流検出方法において、
前記二次電池に対して充放電すべき外部の電気機器が第2の省電力状態にあることを示す信号である所定の信号が入力される入力部を用意し、
該入力部に前記信号が入力されているか否かを判定し、
省電力状態にて検出した前記抵抗の電圧が前記第1電圧より低い第2電圧より高いか否かを判定し、
前記第2電圧より高いと判定し、且つ前記信号が入力されていると判定した場合、前記第2過電流を検出すること
を特徴とする過電流検出方法。 - 検出した前記抵抗の電圧が前記第2電圧より高い旨を記憶する記憶部を準備し、
検出した前記抵抗の電圧が前記第2電圧より高い場合、その旨を前記記憶部に記憶させ、
その旨が前記記憶部に記憶されている場合、前記第2電圧より高いと判定すること
を特徴とする請求項5に記載の過電流検出方法。
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