JP5467331B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、２次電池を備える電池パックの改造を防止する技術に関わる。

携帯して使用するノート型のパーソナルコンピュータ（以下、「ノートパソコン」とも略記する）や携帯電話機などの携帯型の情報処理装置を含む電子機器には、外部電源から充電可能なリチウムイオン電池などの２次電池（以下、「電池」と記載する）を搭載している。

この電池は、１個または複数の単セル電池をパッケージに収納したもので、通常電池パックと称される。パッケージ内部には電池を過酷な使用（過電流放電や過充電など）から保護するための半導体素子からなる電子回路を搭載したプリント配線基板を収納する。

また、この種の電池は、電子機器（以下、「セット」とも記載する）に装着して使用されるため、セット側に充電装置を内蔵するか、専用の充電装置を付属品として備えたものが多い。

電池は充放電を繰り返すと電池容量が漸次低下して通常数１００回の充放電で使用不可となる。使用済みの電池はセットメーカや、もしくはセットメーカが指定するリサイクル業者により処理されるが、前述のプリント基板は性能の劣化がほとんどなく、廉価でもないことから再利用され、新品の電池と交換されて電池パックが再生される。

しかしながら、セットメーカもしくはセットメーカが指定したリサイクル業者以外の事業者やセットの保有者において、前述の新品電池の交換が行われ、再生された電池パックをセットに装着して使用した場合には、交換した電池がセットメーカの指定外の電池や粗悪品であると、前述の電子回路やセット本体が適正に動作せずに、電池パックの発火や極端な場合には破裂が発生して、セットや使用者に多大な損傷を与える危険がある。

このため、不正規な再生電池パックを使用できないようにした、例えば特許文献１に示すような提案がなされている。

特許文献１に示すものは、電池パック内に電圧履歴を記憶する手段を設け、リサイクル業者において電圧履歴を特殊な信号で消去しない限り電池が駆動しない構成にしたものである。
特開２００７−１２８６７４号公報

しかしながら、特許文献１に示す方法は、不正なリサイクル業者により電池パックの交換を困難にしたものであり、このため電池パック内の構成が複雑になる課題がある。本発明は、簡単な構成で不正な電池パックを使用できないようにした電池パックを提供することを目的としている。

上述の目的を達成するために、本発明の電池パックは、少なくとも１個の単セル電池をパッケージ内に収納し、電子機器に接続して電源を供給する電池パックであって、単セル電池が外されたときに、異常電圧を検知する電圧検知部と、電子機器と通信可能で内部に不揮発性メモリを搭載した制御部と、電圧検知部および制御部に電源を供給する第２の電池と、を備え、制御部は、電圧検知部から異常電圧の検知情報を取得すると、不揮発性メモリに単セル電池が外されたか否かを示す分解フラグを記憶し、更に電子機器が接続されたときに、不揮発性メモリから分解フラグを読み出して電子機器に送信し、分解フラグにより単セル電池が外されたことを確認した場合は、電子機器は電池パックからの放電および電池パックへの充電を禁止し、第２の電池がパッケージ内に収納された太陽電池であり、太陽電池は、パッケージが電池パックから取り外された状態で、外光によって発電し、電圧検知部に電源を供給することを特徴とする。

本発明の電池パックは、少なくとも１個の単セル電池をパッケージ内に収納し、電子機器に接続して電源を供給する電池パックであって、単セル電池が外されたときに、異常電圧を検知する電圧検知部と、電圧検知部に電源を供給する第２の電池と、単セル電池から電子機器への電流経路を遮断する遮断回路と、を備え、電圧検知部は、異常電圧を検知すると、遮断回路を遮断し、第２の電池がパッケージ内に収納された太陽電池であり、太陽電池は、パッケージが電池パックから取り外された状態で、外光によって発電し、電圧検知部に電源を供給することを特徴とする。

本発明によれば、不正規な電池が交換された電池パックを使用できないようすることで、電池パックの発火や破裂を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態における電池パック１０について、まず図１と図２を用いて構成を説明する。図１は電池パック１０の構造を示す分解斜視図、図２は電池パック１０の電気的な構成を示すブロック図である。

図１において、電池パック１０は、樹脂ケース１１、１２の内部に４個の単セル電池１３を収納する。４個の単セル電池１３は、直列に接続され、両極は電池端子１４ａと電池端子１４ｂに接続される。単セル電池１３の上部にはプリント基板１５を設ける。プリント基板１５には単セル電池１３のそれぞれの極から引き出したリード線が接続される。樹脂ケース１１と樹脂ケース１２とは、嵌合爪もしくはネジ止めなどで固定され、電池を交換する場合に両者を取り外すことができる構成である。

図２において、単セル電池１３のそれぞれの極は、電圧検知部１６に入力として接続されている。電圧検知部１６の出力は制御部１７の入力として接続される。制御部１７はまた、通信端子１８ａと通信端子１８ｂに接続される。これら電圧検知部１６と制御部１７には、単セル電池１３群の両端の電圧がダイオード３０ｂを介して印加される。

太陽電池１９は、図１に示すように、プリント基板１５の上面に取り付けられ、樹脂ケース１１と樹脂ケース１２とが外された状態では、外光（太陽光や照明の光）を受けて発電する。この太陽電池１９の発電電力は、電圧検知部１６と制御部１７にダイオード３０ａを介して供給するように接続されている。これにより、電圧検知部１６と制御部１７には単セル電池１３または太陽電池１９のどちらか高い方の電圧が供給されるようになっている。

なお、電圧検知部１６は、単セル電池１３の個々の電圧を監視しており単セル電池１３の電圧に異常が発生した場合は、信号を発生し制御部１７に伝達する。制御部１７はマイコン（マイクロコンピュータ）で構成され、図示していないがＣＰＵ（中央処理装置）のほか処理プログラムを内蔵したＲＯＭやＲＡＭの他、不揮発性メモリ１７ａを内蔵している。

電池パック１０は初期の組み立ての状態において、単セル電池１３群の電圧により電圧検知部１６と制御部１７とが駆動されており、通信端子１８ａ、１８ｂとから通信により（図示していない）制御部１７内の不揮発性メモリをクリアして出荷される。

次に図１と図２を参照しながら図３と図４を用いて、不正規に電池が交換された場合の動作を説明する。

図３は電池パック１０内の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、電池パックが分解されると、ステップＳ２において、太陽電池１９は外光を受けて発電する。次にステップＳ３において、電圧検知部１６は単セル電池１３の個々の電池の電圧が正常であるかを監視する。単セル電池１３の１個でもプリント基板１５から外されると電圧検知部１６と制御部１７への電池からの電源供給は断たれるが、太陽電池１９からの給電を受けているので、電圧検知部１６は、電圧異常を検知する。次にステップＳ４において、電圧異常の信号は、制御部１７に伝達され、制御部１７の不揮発性メモリ１７ａに分解フラグ（”１”と”０”信号の“１”）として記憶される。

このようにして電池交換された電池パック１０がセット（ノートパソコン等）に装着された場合の動作を図４で説明する。なお、セットは図示していない。

ステップＳ１１において、セットは、電池パック１０に対して通信端子１８ａ、１８ｂを介して前述の分解フラグの有無を問い合わせる。次のステップＳ１２において、制御部１７は、不揮発性メモリ１７ａに分解フラグがあることを応答する。これを受けたセットは、ステップＳ１３において、電池パック１０からの放電と電池パック１０への充電を禁止する。また、ステップＳ１１の問い合わせに対してステップＳ１４において、電池パック１０がフラグ無しの応答をした場合は、ステップＳ１５において、セットは、電池パック１０からの放電と電池パックへの充電を実施可能にする。

電池の交換が適正な部門で行われた場合にも、図３で説明した分解フラグが記憶されるが、適正な部門では、不揮発性メモリ１７ａ内の分解フラグをリセット（消去）することができるので、セット側では電池パックの使用を正常に実施できる。

なお、本実施の形態での太陽電池１９は、ボタン電池などの１次電池でもよいが、時間経過とともに容量が低下するので、太陽電池を用いることが望ましい。

また、本実施の形態では、セット側において、電池パック１０からの放電を停止し、かつ、電池パック１０への充電を行わないようにしたが、電池の充放電路にトランジスタなどの半導体スイッチング素子を挿入し、前述の分解フラグが立っている場合には、制御部１７が半導体スイッチング素子を非導通に制御するように構成してもかまわない。

（実施の形態２）
本実施の形態における電池パック２０について、図５と図６を用いて構成を説明する。本実施の形態の電池パック２０の構成は、前述の図１で説明した構成とほぼ同様の構成である。構成が異なる部分は、図１に示した通信端子１８ａ、１８ｂを有せず、プリント基板１５に搭載される電気回路が異なることである。

図５は、電池パック２０の電気的な構成を示すブロック図である。単セル電池２１のそれぞれの極は電圧検知部２２に入力として接続されている。電圧検知部２２はダイオード３１ｂを介して太陽電池２３に接続され、また電圧検知部２２の出力には、遮断回路２４が接続されている。遮断回路２４は、所定の温度（たとえば１００℃）で溶断する温度ヒューズとこの温度ヒューズを通電して加熱するヒータで構成されたものが用いられる。また、電圧検知部２２はダイオード３１ａを介して遮断回路２４にも接続されており、通常は単セル電池２１から電源を供給されて動作するようになっている。太陽電池２３は、図１で説明したように、樹脂ケース１１と樹脂ケース１２とが外された状態では、外光（太陽光や照明の光）を受けて発電する。

図６は、電池パック内の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ２１において、電池パックが分解されると、ステップＳ２２において、太陽電池２３は外光を受けて発電し、電圧検知部２２に電圧を供給する。次にステップＳ２３において、電圧検知部２２は単セル電池２１の個々の電池の電圧が正常であるかを監視する。単セル電池２１の１個でもプリント配線基板から外されると、電圧検知部２２は、電圧異常を検知し、次にステップＳ２４において、遮断回路２４に通電して遮断回路を遮断する。この場合の通電エネルギーは、太陽電池２３のエネルギーが用いられる。

なお、本実施の形態での太陽電池２３は、実施の形態１と同様にボタン電池などの１次電池でもかまわないが、時間経過とともに容量が低下しない太陽電池を用いることが望ましい。

以上、実施の形態１と実施の形態２で説明したように、本発明の電池パックは、比較的簡素な構成で不正規な電池を使用できなくしたものであり、不正規な電池が使用されることによる電池の発火や破裂を防止することができる。

なお、実施の形態１と実施の形態２を併用するようにしてもよく、この場合はより安全な電池パックを提供できる。

本発明は、携帯情報処理装置の他、電池を電源とする携帯型の装置全般に適用することができる。

本発明の実施の形態１の電池パックの構造を示す分解斜視図 同電池パックの電気的な構成を示すブロック図 同電池パック内の動作を示すフローチャート 同電池パックがセットに装着されたときの動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態２の電池パックの電気的な構成を示すブロック図 同電池パック内の動作を示すフローチャート

１０，２０ 電池パック
１１，１２ 樹脂ケース
１３，２１ 単セル電池
１４ａ，１４ｂ，２５ａ，２５ｂ 電池端子
１５ プリント基板
１６，２２ 電圧検知部
１７ 制御部（μＣＰＵ）
１７ａ 不揮発性メモリ
１８ａ，１８ｂ 通信端子
１９，２３ 太陽電池
２４ 遮断回路
３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ ダイオード

Claims (4)

1. 少なくとも１個の単セル電池をパッケージ内に収納し、電子機器に接続して電源を供給する電池パックであって、
   前記単セル電池が外されたときに、異常電圧を検知する電圧検知部と、
   前記電子機器と通信可能で内部に不揮発性メモリを搭載した制御部と、
   前記電圧検知部および前記制御部に電源を供給する第２の電池と、を備え、
   前記制御部は、前記電圧検知部から前記異常電圧の検知情報を取得すると、前記不揮発性メモリに前記単セル電池が外されたか否かを示す分解フラグを記憶し、更に前記電子機器が接続されたときに、前記不揮発性メモリから前記分解フラグを読み出して前記電子機器に送信し、
   前記分解フラグにより前記単セル電池が外されたことを確認した場合は、前記電子機器は前記電池パックからの放電および前記電池パックへの充電を禁止し、
   前記第２の電池が前記パッケージ内に収納された太陽電池であり、
   前記太陽電池は、前記パッケージが前記電池パックから取り外された状態で、外光によって発電し、前記電圧検知部に電源を供給する、
   電池パック。
2. 前記電圧検知部は、前記単セル電池からも電源を供給され、
   前記電圧検知部は、前記単セル電池のいずれかが電池パックから取り外されると、前記単セル電池からの電源供給が絶たれる、
   請求項１に記載の電池パック。
3. 少なくとも１個の単セル電池をパッケージ内に収納し、電子機器に接続して電源を供給する電池パックであって、
   前記単セル電池が外されたときに、異常電圧を検知する電圧検知部と、
   前記電圧検知部に電源を供給する第２の電池と、
   前記単セル電池から前記電子機器への電流経路を遮断する遮断回路と、を備え、
   前記電圧検知部は、前記異常電圧を検知すると、前記遮断回路を遮断し、
   前記第２の電池が前記パッケージ内に収納された太陽電池であり、
   前記太陽電池は、前記パッケージが前記電池パックから取り外された状態で、外光によって発電し、前記電圧検知部に電源を供給する、
   電池パック。
4. 前記電圧検知部は、前記単セル電池からも電源を供給され、
   前記電圧検知部は、前記単セル電池のいずれかが電池パックから取り外されると、前記単セル電池からの電源供給が絶たれる、
   請求項３に記載の電池パック。

Images