JP5361824B2

JP5361824B2 - パック電池及び過電流検出方法

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Publication number: JP5361824B2
Application number: JP2010175576A
Authority: JP
Inventors: 信一松浦; 和弘豊田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2030-08-04
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Description

本発明は、二次電池の充放電路に介装された抵抗の電圧を検出して所定の過電流検出を行うパック電池、及びパック電池における過電流検出方法に関する。

二次電池が収容されたパック電池に、許容電流を越える過電流が流れた場合、二次電池が過熱して発火、破裂等の事故に至る可能性がある。このため、従来、パック電池では、二次電池の充放電路に電流検出抵抗及びスイッチング素子が設けられており、電流検出抵抗にて検出される電圧が所定値を越えた場合に、スイッチング素子がオフされるようになっている。

例えば、特許文献１では、二次電池の充放電経路の一方及び他方の夫々に放電用ＦＥＴ素子及び電流検出抵抗が介装されたパック電池が開示されている。このパック電池では、短絡等による過電流が電流検出抵抗に流れた場合、電圧検出回路が電流検出抵抗の両端電圧の上昇を検出して、放電用ＦＥＴ素子をオフさせる信号を発生する。

ところで、特許文献１に開示されたようなパック電池では、上述した電圧検出回路がハードウェアにて構成されており、電流検出抵抗の大きさに応じて過電流の設定範囲が定まるという制約がある。その一方で、例えば、パック電池から電流が供給される電気機器が省電力状態にある場合、パック電池にて検出すべき過電流の大きさは、電気機器が非省電力状態にある場合に検出すべき過電流の大きさより必然的に小さくなるため、パック電池における過電流の設定範囲を下方に広げる必要がある。

特開２００７−１２４７６８号公報

しかしながら、電流検出抵抗の抵抗値を大きくして過電流の設定範囲を広げた場合は、通常の充放電時に電流検出抵抗にて発生する電力損失が増大して、発熱による温度上昇が無視できなくなるという問題がある。また、通常の充放電制御における充放電電流の検出と同様に、例えばアナログ・デジタル変換された電流検出抵抗の両端電圧を、過電流に応じた電圧としてソフトウェアにて検出する場合は、時系列的な検出となるため、過電流の検出が時間的に遅れるという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、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なパック電池、及びパック電池における過電流検出方法を提供することにある。

本発明に係るパック電池は、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、所定の信号が入力される入力部と、該入力部に前記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、該電圧判定部が高いと判定し、且つ前記入力判定部が入力されていると判定した場合、前記第１の過電流の検出又は該第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。

本発明に係るパック電池は、検出した電圧が前記第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。

本発明に係るパック電池は、前記所定の信号は、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ことを特徴とする。

本発明に係るパック電池は、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。

本発明に係るパック電池は、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。

本発明に係る過電流検出方法は、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、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。

本発明に係る過電流検出方法は、検出した電圧が前記第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。

本発明にあっては、二次電池の充放電路に介装された抵抗の値によって第１電圧及び第２電圧の夫々を除して得られる電流を第１電流及び第２電流とする場合、非省電力状態にて第１電流を検出したときに第１の過電流の検出を行い、所定の信号が入力されている間に省電力状態にて第２電流を検出したときに第１の過電流の検出又は第２の過電流の検出を行う。
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。

第２電流は、第１電流より適当に小さな電流である限り、如何なる目的で検出されるものであってもよい。例えば、第１電流を過電流として検出するようにしてあり、省電力状態にて検出される第２電流が、省電力状態から非省電力状態に遷移するためのトリガとなり得る小電流である場合、そのような小電流が外部に対して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ているときに、第２電流を前記過電流より小さい過電流として検出できる。

本発明にあっては、省電力状態にて検出した抵抗の電圧が第２電圧より高い場合、その旨を記憶部に記憶させ、その後、その旨が記憶部に記憶されていると判定したときに、前記抵抗の電圧が第２電圧より高いと判定する。
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。

本発明にあっては、外部の電気機器がスタンバイ状態等の第２の省電力状態にあることを示す信号が、所定の信号として入力される。
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。

本発明にあっては、第２の過電流の検出が行われる場合、二次電池の充放電路に配されたスイッチング素子がオフされる。
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。

本発明にあっては、第２の過電流の検出が行われる場合、外部の電気機器に報知すべき情報が通信部に書き込まれる。
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。

本発明にあっては、抵抗の両端電圧に基づいて、非省電力状態では抵抗に流れる第１電流を第１過電流として検出し、省電力状態では第１電流より小さい第２電流を第２過電流として検出する。
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。

本発明によれば、第１電圧及び第２電圧の夫々を抵抗の値で除して得られる電流を第１電流及び第２電流とする場合、所定の信号が入力されている間に省電力状態にて第２電流を検出したときに第１の過電流の検出又は第２の過電流の検出を行う。
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。

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。制御部の３つの動作状態間の遷移を示す状態遷移図である。コンパレータにて検出可能な電流値を例示する図表である。省電力状態にて過電流を検出するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
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。

電池ブロックＢ１１，Ｂ１２，Ｂ１３の電圧は、夫々独立してＡ／Ｄ変換部４のアナログ入力端子に与えられ、デジタルの電圧値に変換されてＡ／Ｄ変換部４のデジタル出力端子から、マイクロコンピュータからなる制御部５に与えられる。Ａ／Ｄ変換部４のアナログ入力端子には、また、電池１に密接して配置されており、サーミスタを含む回路によって電池１の温度を検出する温度検出器３の検出出力と、電池１の負極端子側の充放電路に介装されており、電池１の充電電流及び放電電流を検出する電流検出抵抗２の検出出力と
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。

電池１の正極端子側の充放電路には、充電電流及び放電電流を夫々遮断するＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴ７１，７２からなる遮断器７が介装されている。ＭＯＳＦＥＴ７１，７２は、ドレイン電極同士を突き合わせて直列に接続してある。ＭＯＳＦＥＴ７１，７２夫々のドレイン電極及びソース電極間に並列接続されているダイオードは、寄生ダイオード（ボディダイオード）である。電池１の正極端子側の充放電路には、また、電源（レギュレータ）ＩＣ６の入力端子が接続されており、電源ＩＣ６によって安定化された３．３Ｖの直流電源が、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ６１のソース電極及びドレイン電極を介して、制御部５が搭載された制御基板１００の３．３Ｖ電源入力端子に与えられるようになっている。ＭＯＳＦＥＴ６１のソース電極及びゲート電極間には、抵抗器６２が接続されている。

制御部５は、ＣＰＵ５１を有し、ＣＰＵ５１は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ５２、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ５３、時間を計時するタイマ５４、及びパック電池１０内の各部に対して入出力を行うＩ／Ｏポート５５と互いにバス接続されている。Ｉ／Ｏポート５５には、Ａ／Ｄ変換部４のデジタル出力端子、ＭＯＳＦＥＴ７１，７２夫々のゲート電極にオン／オフ信号を伝達させるバッファ８３，８４、コンパレータ８１の検出情報とコンパレータ８１への設定値とを記憶するレジスタ８２、後述する制御・電源部２１から与えられたＣＴＲＬ信号、及び負荷機器２０が有する制御・電源部２１と通信する通信部９が接続されている。バッファ８３，８４の夫々は、コンパレータ８１からの検出信号及びＩ／Ｏポート５５からのオフ信号の少なくとも一方を与えられた場合、与えられた信号をオフ信号として、ＭＯＳＦＥＴ７１，７２のゲート電極に伝達させるようにしてある。
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。

ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に予め格納されている制御プログラムに従って、演算及び入出力等の処理を実行する。例えば、ＣＰＵ５１は、定周期（例えば２５０ｍｓ）で電池ブロックＢ１１，Ｂ１２，Ｂ１３の電圧値と、電池１の充放電電流の検出値とを取り込み、取り込んだ電圧値及び検出値に基づいて電池１の残容量を積算してＲＡＭ５３に記憶する。ＣＰＵ５１は、また、残容量のデータを生成し、生成したデータを通信部９の図示しないレジスタに書き込むことによって、残容量のデータを通信部９から出力する。ＲＯＭ５２は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM ）又はフラッシュメモ
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。

遮断器７は、コンパレータ８１からの検出出力がない場合にＩ／Ｏポート５５からバッファ８３，８４を介してＭＯＳＦＥＴ７１，７２のゲート電極にＬ（ロウ）レベルのオン信号が与えられることにより、ＭＯＳＦＥＴ７１，７２夫々のドレイン電極及びソース電極間が導通するようになっている。電池１の充電電流を遮断する場合、Ｉ／Ｏポート５５からバッファ８３を介してＭＯＳＦＥＴ７１のゲート電極にＨ（ハイ）レベルのオフ信号が与えられることにより、ＭＯＳＦＥＴ７１のドレイン電極及びソース電極間の導通が遮断される。同様に電池１の放電電流を遮断する場合、Ｉ／Ｏポート５５からバッファ８４を介してＭＯＳＦＥＴ７２のゲート電極にＨ（ハイ）レベルのオフ信号が与えられることにより、ＭＯＳＦＥＴ７２のドレイン電極及びソース電極間の導通が遮断される。電池１が適当に充電された状態にある場合、遮断器７のＭＯＳＦＥＴ７１，７２は共にオンして
おり、電池１は放電及び充電が可能な状態となっている。

負荷機器２０は、制御・電源部２１に接続された負荷２２を備える。制御・電源部２１は、図示しない商用電源より電力を供給されて負荷２２を駆動すると共に、電池１の充放電路に充電電流を供給する。制御・電源部２１は、また、商用電源から電力の供給が絶たれた場合、電池１の充放電路から供給される放電電流により、負荷２２を駆動する。制御・電源部２１が充電する電池１がリチウムイオン電池の場合は、最大の電流、及び最大の電圧を規制した定電流(ＭＡＸ電流０．５〜１Ｃ程度)・定電圧(ＭＡＸ４．２〜４．４Ｖ
／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。

制御・電源部２１及び通信部９間では、制御・電源部２１をマスタに、通信部９をスレーブにしてＳＭＢｕｓ（System Management Bus ）方式による通信が行われる。この場合、シリアルクロック（ＳＣＬ）は制御・電源部２１から供給され、シリアルデータ（ＳＤＡ）は制御・電源部２１及び通信部９間で双方向に授受される。本実施の形態では、制御・電源部２１が通信部９を２秒周期でポーリングして通信部９の前記レジスタの内容を読み出す。このポーリングにより、例えば、電池１の残容量のデータが、通信部９から制御・電源部２１に２秒周期で受け渡され、負荷機器２０が有する図示しない表示器に残容量の値（％）として表示される。上述したポーリング周期の２秒は、制御・電源部２１で決められる値である。制御・電源部２１から制御部５に対しては、上記通信とは別にＣＴＲＬ信号が与えられており、負荷機器２０がスタンバイモード等の省電力状態にある場合に、ＣＴＲＬ信号がオンとなるようにしてある。

電池１の残容量は、電池１の学習容量（Ａｈ又はＷｈで表される値）から放電容量が減算され、電流の積算量又は電力の積算量として算出される。残容量は、学習容量を１００％とする百分率で表わされる。電池１の学習容量は、電池１が満充電の状態から放電終止電圧まで放電する間の、放電電流又は放電電力の積算量でもよいし、放電終止電圧まで放電した状態から満充電の状態となるまでの、放電電流又は放電電力の積算量であってもよい。制御部５は、残容量を積算するだけでも数百μＡの電流を消費し続けるが、電池ブロックＢ１１，Ｂ１２，Ｂ１３の何れかの電圧が放電終止電圧以下に低下した場合は、電池１の過放電を防止するために、制御部５がシャットダウンされる。これにより、電池１から流出する漏れ電流は３０μＡ程度となる。

制御部５がシャットダウンされているときは、電源ＩＣ６の出力端子に接続されたＭＯＳＦＥＴ６１のゲート電極とソース電極とが抵抗器６２を介して同電位となるため、ＭＯＳＦＥＴ６１がオフ状態に保持される。その状態で制御・電源部２１から電池１に対する充電が開始された場合、図示しない回路よりＭＯＳＦＥＴ６１のゲート電極に強制的にＬレベルのオン信号が与えられてＭＯＳＦＥＴ６１がオンし、制御部５のシャットダウンが解除されるようになっている。ＭＯＳＦＥＴ６１のゲート電極には、制御部５のＣＰＵ５１が動作し始めた直後から、Ｉ／Ｏポート５５よりＬレベルのオン信号が与えられ続ける。ＣＰＵ５１の処理によって制御部５がシャットダウンされる場合は、ＭＯＳＦＥＴ６１のゲート電極にＨレベルのオフ信号が与えられる。

次に、制御部５の動作状態について説明する。
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。

制御部５は、例えば以下の条件（１）が充足され、且つ条件（２）又は条件（３）が充足されるときに非省電力状態から省電力状態に遷移する。条件（１）は、「０ｍＡ≦放電電流≦１００ｍＡ」の場合であり、条件（２）は、シリアルデータ（ＳＤＡ）又はシリアルクロック（ＳＣＬ）が２秒間以上ロウとなった場合であり、条件（３）は、通信部９及び制御・電源部２１間における通信が所定時間（例えば４秒間）途絶した場合である。
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。

制御部５が非省電力状態又は省電力状態からシャットダウン状態に遷移する条件は、電池ブロックＢ１１，Ｂ１２，Ｂ１３の何れかの電圧が所定電圧（例えば２．３Ｖ）以下に低下することである。また、制御部５がシャットダウン状態から非省電力状態に遷移する条件は、電池１の充放電路に概ね５Ｖ以上の充電電圧が印加されて、上述したようにＭＯＳＦＥＴ６１のゲート電極に強制的にＬレベルのオン信号が与えられることである。

以下では、コンパレータ８１による電流の検出について説明する。
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。

上述した電流値１による過電流１の検出は、過大な放電電流を発生させる可能性がある負荷機器２０が通常の動作モードにある場合を想定したものであるが、負荷機器２０がスタンバイモード等の省電力モードにある場合は、過電流１より小さい過電流（以下、過電流２という）を検出する必要がある。この場合、電流検出抵抗２の検出出力をＡ／Ｄ変換部４にてデジタルの検出値に変換し、変換した値を周期的にＣＰＵ５１に取り込んで過電流２を検出するのでは、過電流２の検出漏れ及び検出遅れが生じる可能性が大きい。

一方、本実施の形態で使用するコンパレータ８１は、電流検出抵抗２の両端電圧の絶対値が、例えば１．２ｍＶ〜１０ｍＶの範囲内にあるときの電流が検出されて、その旨の検出情報がレジスタ８２の「ｗａｋｅビット」に設定されるようになっている。ここでは、上記機能を利用して略１Ａの電流を検出するものとし、電流検出抵抗２の両端電圧の絶対値が２．４ｍＶ（１Ａ×２．５ｍΩ≒２．４ｍＶ）となる電流が検出されるように、レジスタ８２に適当な設定値を設定する。このようにして検出された電流は、ハードウェアのコンパレータ８１にて検出されたものであるため、検出漏れがなく、検出の遅れが小さい。

ところで、制御部５が省電力状態にある場合、図２を用いて説明したように、「０ｍＡ≦放電電流≦１００ｍＡ」の条件が充足され、且つ「ＳＤＡ又はＳＣＡが２秒間以上ロウ」又は「通信部９及び制御・電源部２１間における通信が所定時間途絶」という条件が充足されているので、基本的には負荷機器２０もスタンバイモード等の省電力状態にある。
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。

そこで、本実施の形態では、負荷機器２０が省電力状態にある場合に、過電流２の検出が有効であることを示すＣＴＲＬ信号が制御・電源部２１から制御部５に与えられる。ＣＴＲＬ信号は、過電流２としての検出が有効となる期間を示す信号であればよく、負荷機器２０が省電力状態にあることを示す信号には限定されない。ここでは、ＣＴＲＬ信号は、少なくとも制御・電源部２１と通信部９との通信が成立して制御部５が非省電力状態に遷移するまでの間はオンが継続される。これにより、制御部５のＣＰＵ５１は、レジスタ８２の「ｗａｋｅビット」がオンされていることを検出した場合、併せてＣＴＲＬ信号がオンであると判定したときに、省電力状態における過電流２を誤りなく検出することができる。
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。

過電流２を検出した場合、ＣＰＵ５１は、Ｉ／Ｏポート５５からバッファ８３，８４を介してＭＯＳＦＥＴ７１，７２をオフさせて充放電電流を遮断すると共に、負荷機器２０に報知すべき情報を通信部９に書き込む。書き込まれた情報は、制御・電源部２１からポーリングされて読み出され、読み出された情報が、負荷機器２０にて使用者への報知に供される。

以下では、制御部５の処理内容を、フローチャートを用いて詳細に説明する。以下に示す処理は、ＲＯＭ５２に予め格納された制御プログラムに従ってＣＰＵ５１により実行される。
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。

図４の処理が起動された場合、ＣＰＵ５１は、制御部５が省電力状態にあるか否かを判定し（Ｓ１０）、省電力状態にある場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、Ｉ／Ｏポート５５を介してレジスタ８２の「ｗａｋｅビット」を取り込み（Ｓ１１）、取り込んだ「ｗａｋｅビット」がオンしているか否かを判定する（Ｓ１２）。オンしている場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、再度の過電流検出に備えて「ｗａｋｅビット」をオフする（Ｓ１３）と共に、Ｉ／Ｏポート５５を介してＣＴＲＬ信号を取り込み（Ｓ１４）、取り込んだＣＴＲＬ信号がオンしているか否かを判定する（Ｓ１５）。オンしている場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、放電電流を遮断するＭＯＳＦＥＴ７２をオフさせる（Ｓ１６）と共に、充電電流を遮断するＭＯＳＦＥＴ７１をオフさせる（Ｓ１７）。この場合、放電電流を遮断するＭＯＳＦＥＴ７２のみをオフさせるようにしてもよい。その後、ＣＰＵ５１は、省電力状態にて過電流２を検出した旨の情報を通信部９の図示しないレジスタに書き込み（Ｓ１８）、処理を終了する。

ステップＳ１０で制御部５が省電力状態にない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ１２で「ｗａｋｅビット」がオンしていない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、又はステップＳ１５でＣＴＲＬ信号がオンしていない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、そのまま処理を終了する。

以上のように本実施の形態によれば、電池の充放電路に介装された電流検出抵抗の両端電圧を省電力状態にて検出し、検出した電圧が、非省電力状態にて２０Ａの過電流１を検出したときの５０ｍＶ（２０Ａ×２．５ｍΩ）より低い２．４ｍＶ（略１Ａ×２．５ｍΩ）を越えており、且つＩ／Ｏポートに入力されているＣＴＲＬ信号がオンである場合、略１Ａの過電流２を検出する。
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。

また、省電力状態にてコンパレータが検出した電流検出抵抗の電圧が２．４ｍＶより高い場合、その旨をレジスタの「ｗａｋｅビット」に記憶させ、その後、「ｗａｋｅビット」がレジスタに記憶されていると判定したときに、電流検出抵抗の電圧が２．４ｍＶより高いと判定する。
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。

更にまた、外部の負荷機器が省電力状態にあることを示すＣＴＲＬ信号が、過電流２の検出が有効であることを示す信号としてＩ／Ｏポートに入力される。
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。

更にまた、過電流２の検出が行われる場合に、電池の充放電路に配されたＭＯＳＦＥＴがオフされる。
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。

更にまた、過電流２の検出が行われる場合、外部の負荷機器に報知すべき情報が通信部のレジスタに書き込まれる。
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。

更にまた、電流検出抵抗の両端電圧に基づいて、非省電力状態では電流検出抵抗に流れる２０Ａの電流を第１過電流として検出し、省電力状態では略１Ａの電流を第２過電流として検出する。
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。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１０パック電池
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）
４Ａ／Ｄ変換部
５制御部
５１ＣＰＵ
５２ＲＯＭ
５３ＲＡＭ
５４タイマ
５５Ｉ／Ｏポート（入力部）
７１、７２ＭＯＳＦＥＴ（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

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。