JPH09312172A

JPH09312172A - バッテリパック、充電器、および充電システム、並びに充電方法

Info

Publication number: JPH09312172A
Application number: JP8126695A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Morita; 和行森田; Naohisa Yamaki; 尚久八巻; Giichi Kaneko; 義一金子; Kazuhiko Yoshida; 和彦吉田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 1997-12-02
Anticipated expiration: 2016-05-22
Also published as: JP3981893B2

Abstract

(57)【要約】【課題】バッテリパックの安全性を向上させる。【解決手段】バッテリパックにおいて、２次電池Ｅに
流れる充電電流をスイッチングするＦＥＴ４が正常動作
するかどうかが検出され、その検出結果が、マイコン１
からマイコン２１に送信される。マイコン２１は、マイ
コン１より、ＦＥＴ４が正常動作していない旨の検出結
果を受信したとき、スイッチ２４をオフにさせ、これに
より、充電器２３による充電電流の供給を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリパック、
充電器、および充電システム、並びに充電方法に関す
る。特に、例えば、２次電池の状態などについてのやり
とりが可能なバッテリパック、充電器、および充電シス
テム、並びに充電方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近では、例えば電池監視用のマイコン
（マイクロコンピュータ）を内蔵して２次電池の状態
（例えば、２次電池の電圧や、充放電電流、容量など）
をモニタし、充電器、あるいはコンピュータなどの負荷
との間でデータのやりとり（通信）を行う、スマートバ
ッテリ（Smart Battery）あるいはインテリジェントバ
ッテリなどと呼ばれるバッテリパックが実現されてい
る。

【０００３】このようなバッテリパックを用いた場合に
は、そこから送信されてくる２次電池の状態を、充電器
あるいは負荷側において、ユーザに報知することができ
る。

【０００４】ところで、バッテリパックに用いられる２
次電池としては、例えばリチウムイオン電池などに代表
される非水系電池と、例えばＮｉｃｄやＮｉＭＨ、ある
いは鉛電池などに代表される水系電池とがあるが、非水
系電池は、水系電池と異なり、満充電時における電池電
圧の特異点（いわゆる−△Ｖ）が現れない。このため、
非水系電池と水系電池とは、異なった充電方法で充電さ
れる。

【０００５】即ち、非水系電池の充電方法としては、例
えば充電電圧を、所定の一定の値にし、充電電流が充分
小さくなった時点で充電を終了するものが一般的であ
り、リチウムイオン電池などに対して行われる定電流定
電圧方式などが、その代表的なものである。なお、水系
電池の充電方法としては、例えば満充電時における特異
点を検出して充電を終了するものが一般的であり、Ｎｉ
ｃｄ電池やＮｉＭＨ電池に対して行われる、いわゆる−
△Ｖ方式などが、その代表的なものである。

【０００６】非水系電池においては、水系電池のように
電気化学的な自己保護作用がないので、非水系電池を内
蔵するバッテリパックには、過充電保護のための電気回
路が設けられるのが一般的である。この過充電保護のた
めの電気回路は、通常、大きく分けて、電池電圧を検出
するブロック（検出ブロック）と、その電池電圧に対応
して、電池に流れる充電電流をスイッチング（オン／オ
フ）するブロック（スイッチブロック）とから構成され
る。スイッチブロックは、例えば、スイッチング素子を
有し、２次電池に直列に配置される。そして、スイッチ
ブロックは、２次電池の電圧が所定の電圧以上になった
ときは過充電であるとし、また、充電電流が所定値以上
になったときは過電流であるとして、充電電流が流れる
回路系を開放状態にすることにより、充電電流をオフす
るようになされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スイッチブ
ロックが、何らかの原因で故障し、充電電流をオフする
ことができない状態となったときには、上述したような
過充電保護機能が動作しないこととなる。

【０００８】従って、スイッチブロックが故障した場合
に備えて、何らかの方法で、過充電を防止することがで
きるようにしておくことが望ましい。

【０００９】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、バッテリパックにおいて過充電保護機能
が動作しない状態となった場合に、その旨を充電器に知
らせ、充電器に充電電流の供給を停止させるようにする
ことにより、安全性を、より向上させることができるよ
うにするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のバッテ
リパックは、２次電池に流れる充電電流をスイッチング
するスイッチング手段と、スイッチング手段が正常動作
するかどうかを検出する検出手段と、検出手段による検
出結果を、充電器に送信する通信手段とを備えることを
特徴とする。

【００１１】請求項７に記載の充電器は、バッテリパッ
クに、充電電流を供給する供給手段と、バッテリパック
と通信を行う通信手段と、通信手段により、スイッチン
グ手段が正常動作していない旨が受信されたとき、供給
手段による充電電流の供給を停止させる停止手段とを備
えることを特徴とする。

【００１２】請求項８に記載の充電システムは、バッテ
リパックが、２次電池に流れる充電電流をスイッチング
するスイッチング手段と、スイッチング手段が正常動作
するかどうかを検出する検出手段と、検出手段による検
出結果を、充電器に送信するバッテリパック通信手段と
を備え、充電器が、バッテリパックに、充電電流を供給
する供給手段と、バッテリパックと通信を行う充電器通
信手段と、充電器通信手段により、スイッチング手段が
正常動作していない旨の検出結果が受信されたとき、供
給手段による充電電流の供給を停止させる停止手段とを
備えることを特徴とする。

【００１３】請求項９に記載の充電方法は、バッテリパ
ックにおいて、２次電池に流れる充電電流をスイッチン
グするスイッチング手段が正常動作するかどうかを検出
し、その検出結果を、充電器に送信し、充電器におい
て、スイッチング手段が正常動作していない旨の検出結
果が受信されたとき、供給手段による充電電流の供給を
停止させることを特徴とする。

【００１４】請求項１に記載のバッテリパックにおいて
は、スイッチング手段は、２次電池に流れる充電電流を
スイッチングし、検出手段は、スイッチング手段が正常
動作するかどうかを検出するようになされている。通信
手段は、検出手段による検出結果を、充電器に送信する
ようになされている。

【００１５】請求項７に記載の充電器においては、供給
手段は、バッテリパックに、充電電流を供給し、通信手
段は、バッテリパックと通信を行うようになされてい
る。停止手段は、通信手段により、スイッチング手段が
正常動作していない旨が受信されたとき、供給手段によ
る充電電流の供給を停止させるようになされている。

【００１６】請求項８に記載の充電システムにおいて
は、スイッチング手段は、２次電池に流れる充電電流を
スイッチングし、検出手段は、スイッチング手段が正常
動作するかどうかを検出するようになされている。バッ
テリパック通信手段は、検出手段による検出結果を、充
電器に送信するようになされている。供給手段は、バッ
テリパックに、充電電流を供給し、充電器通信手段は、
バッテリパックと通信を行うようになされている。停止
手段は、充電器通信手段により、スイッチング手段が正
常動作していない旨の検出結果が受信されたとき、供給
手段による充電電流の供給を停止させるようになされて
いる。

【００１７】請求項９に記載の充電方法においては、バ
ッテリパックにおいて、２次電池に流れる充電電流をス
イッチングするスイッチング手段が正常動作するかどう
かを検出し、その検出結果を、充電器に送信し、充電器
において、スイッチング手段が正常動作していない旨の
検出結果が受信されたとき、供給手段による充電電流の
供給を停止させるようになされている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を説明す
るが、その前に、特許請求の範囲に記載の発明の各手段
と以下の実施例との対応関係を明らかにするために、各
手段の後の括弧内に、対応する実施例（但し、一例）を
付加して、本発明の特徴を記述すると、次のようにな
る。

【００１９】即ち、請求項１に記載のバッテリパック
は、充電器から供給される充電電流により充電されるバ
ッテリパックであって、２次電池と、２次電池に流れる
充電電流をスイッチングするスイッチング手段（例え
ば、図１に示すＦＥＴ４など）と、充電器と通信を行う
通信手段（例えば、図１に示すマイコン１など）と、ス
イッチング手段が正常動作するかどうかを検出する検出
手段（例えば、図１に示すマイコン１など）とを備え、
通信手段が、検出手段による検出結果を、充電器に送信
することを特徴とする。

【００２０】請求項６に記載のバッテリパックは、検出
手段によりスイッチング手段が正常動作していないこと
が検出されたとき、充電電流を遮断する、非復帰の遮断
手段（例えば、図１に示す遮断回路３など）をさらに備
えることを特徴とする。

【００２１】請求項７に記載の充電器は、２次電池およ
びその２次電池に流れる充電電流をスイッチングするス
イッチング手段（例えば、図１に示すＦＥＴ４など）を
有するバッテリパックに対し、充電電流を供給すること
により充電を行う充電器であって、バッテリパックに、
充電電流を供給する供給手段（例えば、図１に示す充電
器２３など）と、バッテリパックと通信を行う通信手段
（例えば、図１に示すマイコン２１など）と、通信手段
により、スイッチング手段が正常動作していない旨が受
信されたとき、供給手段による充電電流の供給を停止さ
せる停止手段（例えば、図１に示すスイッチ２４など）
とを備えることを特徴とする。

【００２２】請求項８に記載の充電システムは、バッテ
リパックおよび充電器からなる充電システムであって、
バッテリパックが、２次電池と、２次電池に流れる充電
電流をスイッチングするスイッチング手段（例えば、図
１に示すＦＥＴ４など）と、スイッチング手段が正常動
作するかどうかを検出する検出手段（例えば、図１に示
すマイコン１など）と、充電器と通信を行い、検出手段
による検出結果を、充電器に送信するバッテリパック通
信手段（例えば、図１に示すマイコン１など）とを備
え、充電器が、バッテリパックに、充電電流を供給する
供給手段（例えば、図１に示す充電器２３など）と、バ
ッテリパックと通信を行う充電器通信手段（例えば、図
１に示すマイコン２１など）と、充電器通信手段によ
り、スイッチング手段が正常動作していない旨の検出結
果が受信されたとき、供給手段による充電電流の供給を
停止させる停止手段（例えば、図１に示すスイッチ２４
など）とを備えることを特徴とする。

【００２３】請求項９に記載の充電方法は、バッテリパ
ックおよび充電器からなる充電システムの充電方法であ
って、バッテリパックが、２次電池と、２次電池に流れ
る充電電流をスイッチングするスイッチング手段（例え
ば、図１に示すＦＥＴ４など）とを備え、充電器が、バ
ッテリパックに、充電電流を供給する供給手段（例え
ば、図１に示す充電器２３など）を備え、バッテリパッ
クにおいて、スイッチング手段が正常動作するかどうか
を検出し、その検出結果を、充電器に送信し、充電器に
おいて、スイッチング手段が正常動作していない旨の検
出結果が受信されたとき、供給手段による充電電流の供
給を停止させることを特徴とする。

【００２４】なお、勿論この記載は、各手段を上記した
ものに限定することを意味するものではない。

【００２５】図１は、本発明を適用したパソコン（パー
ソナルコンピュータ）システムの構成例を示している。
このパソコンシステムは、パソコン（本体）と、それに
装着されたバッテリパックとから構成されており、パソ
コンは、例えば携帯型とされている。

【００２６】バッテリパックは、前述したような通信機
能を有するもの（インテリジェントバッテリ）で、パソ
コンに対して着脱可能になされている。このバッテリパ
ックは、２次電池として、例えば、リチウムイオン系の
３つの電池（セル）Ｅ１乃至Ｅ３を有しており、これら
のセルＥ１乃至Ｅ３は直列に接続されている。そして、
セルＥ１の＋端子は、パック（バッテリパック）の＋端
子２に接続されており、また、セルＥ３の−端子は、セ
ルＥ１乃至Ｅ３に対して直列に接続された遮断回路３，
ＦＥＴ４，５、および抵抗６を介して、パックのＧＮＤ
端子（グランド端子）８に接続されている。従って、セ
ルＥ１乃至Ｅ３（以下、適宜、これらをまとめて２次電
池Ｅともいう）の放電電流は、＋端子２およびＧＮＤ端
子８を介して流れ（負荷に対して、＋端子２およびＧＮ
Ｄ端子８を介して放電電流が供給され）、また２次電池
Ｅに対する充電電流も、この＋端子２およびＧＮＤ端子
８を介して流れるようになされている。

【００２７】マイコン（マイクロコンピュータ）１は、
例えば、ＣＰＵなどを内蔵し、アンプ１１の出力に基づ
いて、セルＥ１乃至Ｅ３それぞれの電圧（以下、適宜、
セル電圧という）を認識し、そのセル電圧に対応して、
ＦＥＴ４，５のゲート（Ｇ）に印加する電圧を制御する
ようになされている。さらに、マイコン１は、アンプ７
の出力に基づいて、２次電池Ｅに流れる電流（充電電流
および放電電流）を認識し、その電流に対応しても、Ｆ
ＥＴ４，５のゲートに印加する電圧を制御するようにな
されている。即ち、これにより、マイコン１は、ＦＥＴ
４，５をオン／オフ（スイッチング）させ、バッテリパ
ックが過充電および過放電状態となることを防止するよ
うになされている（マイコン１による保護機能）。

【００２８】また、マイコン１は、上述したようにして
認識したセル電圧や電流などに基づいて、２次電池Ｅの
容量（残容量）を算出するようにもなされている（マイ
コン１による計算機能）。さらに、マイコン１は、パッ
クの通信端子９に接続されており、この通信端子９を介
して、後述するマイコン２１と、所定の通信手順にした
がって通信を行うようにもなされている（マイコン１に
よる通信機能）。即ち、マイコン１は、通信端子９を介
して送信されてくるデータ（コマンド）に応じて、所定
の処理を行ったり、あるいは、２次電池Ｅの電圧（以
下、適宜、電池電圧という）や、セルＥ１乃至Ｅ３それ
ぞれのセル電圧、充放電電流、２次電池Ｅの容量などの
２次電池Ｅの状態に関する情報（以下、適宜、状態情報
という）、さらには、その他の情報も、通信端子９を介
して出力するようになされている。また、マイコン１
は、ＦＥＴ４が正常動作するかどうかを検出し、その検
出結果も、通信端子９を介して出力するようになされて
いる。さらに、マイコン１は、遮断回路３の制御も行う
ようになされている。

【００２９】遮断回路３は、例えば、ヒューズなどでな
る非復帰の遮断回路で、２次電池Ｅの−端子（セルＥ３
の−端子）と、ＦＥＴ４のドレインとの間に設けられて
いる。そして、遮断回路３は、一度電流を遮断する状態
とされた後は、それ自体を新たなものと交換しない限
り、２次電池Ｅに電流を流すことができないようになさ
れている。

【００３０】ここで、図２は、遮断回路３の構成例を示
している。端子Ｈ１には、抵抗発熱体３ｃおよび３ｄの
一端が接続されている。また、抵抗発熱体３ｃおよび３
ｄは、その他端どうしが接続されている。端子Ｈ２に
は、ヒューズ（例えば、低融点金属でなる）３ａの一端
が接続されており、その他端は、ヒューズ３ｂの一旦と
接続されている。また、ヒューズ３ｂの他端は、端子Ｈ
３と接続されている。そして、抵抗発熱体３ｃおよび３
ｄの他端どうしの接続点と、ヒューズ３ａおよび３ｂの
接続点とが接続されている。

【００３１】図１において、端子Ｈ１は、マイコン１と
接続されている。また、端子Ｈ２とＨ３は、２次電池Ｅ
と直列に接続されるようになされており、例えば、図１
においては、端子Ｈ２またはＨ３は、ＦＥＴ４のドレイ
ン（Ｄ）または２次電池Ｅ（セルＥ３）の−端子に、そ
れぞれ接続されている。

【００３２】従って、通常の場合（マイコン１が遮断回
路３に電流を遮断させようとしていない場合）、電流
は、端子２と３との間を、ヒューズ３ａおよび３ｂを介
して流れる。

【００３３】マイコン１は、遮断回路３を動作させると
き（電流を遮断させるとき）、例えば、端子Ｈ１を２次
電池Ｅ（セルＥ１）の＋端子と接続する。これにより、
電流が、端子Ｈ１から、抵抗発熱体３ｃおよび３ｄを介
して、ヒューズ３ａまたは４ａに流れるようになり、こ
れにより、抵抗発熱体３ｃおよび３ｄが発熱する。この
発熱により、ヒューズ３ａ，３ｂが溶融され、端子Ｈ２
およびＨ３を介して流れていた電流が遮断される。

【００３４】なお、以上のように構成される非復帰の遮
断回路３については、本件出願人が先に出願した、例え
ば特願平５−１１８６０５号や特願平６−０１４１３９
号などに、その詳細が記載されている。

【００３５】図１に戻り、ＦＥＴ（電界効果トランジス
タ）４のドレイン（Ｄ）は、遮断回路３を介して、２次
電池Ｅの−端子と接続されており、そのソース（Ｓ）
は、ＦＥＴ５のソースと接続されている。ＦＥＴ５のド
レインは、抵抗６を介して、ＧＮＤ端子８と接続されて
いる。なお、ＦＥＴ４には、そのソースとドレインとの
間に、２次電池Ｅの放電電流が流れる方向に（従って、
２次電池Ｅの充電電流が流れない方向に）、寄生ダイオ
ード４Ａが形成されている。また、ＦＥＴ５には、その
ソースとドレインとの間に、２次電池Ｅの充電電流が流
れる方向に（従って、２次電池Ｅの放電電流が流れない
方向に）、寄生ダイオード５Ａが形成されている。ここ
で、本実施例では、ＦＥＴ４および５は、そのゲートに
ＨまたはＬレベルが印加されたとき、それぞれオンまた
はオフするようになされている。

【００３６】抵抗６は、電流検出用の微小抵抗値の抵抗
で、その一端は、ＦＥＴ５のドレインと接続されてお
り、その他端は、ＧＮＤ端子８と接続されている。アン
プ７は、抵抗６に電流（充電電流および放電電流）が流
れることにより生じる電圧降下（電圧）を、マイコン１
で取扱い可能なレベルに調整し、そのＡ／Ｄポートに供
給するようになされている。電池選択器１０は、例え
ば、マルチプレクサなどでなり、セルＥ１乃至Ｅ３それ
ぞれの＋端子と−端子との間の電圧（セル電圧）を、周
期的に選択し、アンプ１１に供給するようになされてい
る。アンプ１１は、アンプ７と同様に、電池選択器１０
から供給される電圧（セル電圧）を、マイコン１で取扱
い可能なレベルに調整（変換）し、そのＡ／Ｄポートに
供給するようになされている。

【００３７】バッテリパックは、以上の２次電池Ｅ、マ
イコン１、＋端子２、遮断回路３、ＦＥＴ４，５、抵抗
６、アンプ７、ＧＮＤ端子８、通信端子９、電池選択器
１０、およびアンプ１１から構成されている。

【００３８】一方、パソコンは、マイコン２１、パソコ
ン部２２、充電器２３、スイッチ２４、＋端子２５、通
信端子２６、およびＧＮＤ端子２７から構成されてい
る。

【００３９】マイコン２１は、通信端子２６を介して、
マイコン１と通信を行うようになされている。即ち、マ
イコン２１は、例えば、マイコン１に対し、所定のコマ
ンドを送信し、また、マイコン１から送信されてくる状
態情報やその他の情報を受信するようになされている。
また、マイコン２１は、パソコン部２２、充電器２３、
およびスイッチ２４の制御も行うようになされている。

【００４０】パソコン部２２は、パソコン本来の機能を
有するブロックで、充電器２３より供給される電圧およ
び電流、あるいは、バッテリパックから供給される電圧
および電流を電源として動作するようになされている。
充電器２３は、例えば、定電圧源および定電流源などで
構成され、マイコン２１の制御の下、パソコン部２２に
対し、電源としての電圧および電流を供給し、また、バ
ッテリパックに対し、充電電流を供給するようになされ
ている。スイッチ２４は、マイコン２１の制御にしたが
って、オン／オフ（スイッチング）するようになされて
いる。なお、スイッチ２４は、通常は、オン状態になっ
ており、マイコン２１からの指令があると、オフ状態に
なり、これにより、バッテリパックに対する、充電器２
３による充電電流の供給を停止させるようになされてい
る。

【００４１】＋端子２５は、スイッチ２４を介して、充
電器２３の＋端子と接続されている。通信端子２６は、
マイコン２１と接続されている。ＧＮＤ端子２７は、充
電器２３の−端子と接続されている。

【００４２】なお、パソコン部２２は、充電器２３と＋
端子２５との接続点、および充電器２３と−端子２７と
の接続点と接続されている。また、スイッチ２４は、パ
ソコン部２２と充電器２３の＋端子との接続点と、＋端
子２５との間に設けられている。さらに、＋端子２５、
通信端子２６、またはＧＮＤ端子２７は、バッテリパッ
クが、パソコンに正常に装着されたとき、＋端子２、通
信端子９、またはＧＮＤ端子８とそれぞれ接続されるよ
うになされている。

【００４３】次に、その動作について説明する。まず、
パソコン２２が、バッテリパックを電源として動作する
場合においては、２次電池Ｅの＋端子（セルＥ１の＋端
子）、＋端子２，２５、スイッチ２４、パソコン部２
２、ＧＮＤ端子２７，８、抵抗６、ＦＥＴ５（ドレイン
・ソース間），ＦＥＴ４（ソース・ドレイン間）、遮断
回路３、２次電池Ｅの−端子の経路で、放電電流が流れ
る。

【００４４】このとき、マイコン１は、電池選択部１０
が周期的に出力するセルＥ１乃至Ｅ３それぞれのセル電
圧を、アンプ１１の出力に基づいて検出し、セルＥ１乃
至Ｅ３それぞれのセル電圧のいずれかが、所定の第１の
基準電圧（セルＥ１乃至Ｅ３が過放電状態になるおそれ
がある電圧）より小さくなると、ＦＥＴ５のゲートに、
Ｌレベルを印加し、これによりＦＥＴ５をオフにする。
ＦＥＴ５の寄生ダイオード５Ａは、充電電流が流れる方
向、即ち放電電流がながれない方向に接続されているた
め、ＦＥＴ５がオフにされると、放電電流は遮断され
る。これにより、過放電が防止される。

【００４５】なお、マイコン１は、アンプ７の出力に基
づいて、放電電流も検出しており、これが、所定の第１
の基準電流（セルＥ１乃至Ｅ３が過電流状態になるおそ
れがある電流）より大きくなった場合にも、ＦＥＴ５を
オフにさせ、これにより、放電電流を遮断させるように
なされている。

【００４６】このように、放電電流が遮断されると、マ
イコン２１は、充電器２３を制御し、これにより、パソ
コン部２２の電源として動作させるとともに、バッテリ
パックに充電電流を供給させる。即ち、この場合、充電
器２３の＋端子、スイッチ２４、＋端子２５，２、２次
電池Ｅ、遮断回路３，ＦＥＴ４、寄生ダイオード５Ａ、
抵抗６、ＧＮＤ端子８，２７、充電器２３の−端子の経
路で、充電電流が流れ、これにより２次電池Ｅに対する
充電が開始される。しかしながら、この場合、寄生ダイ
オード５Ａでは、ＦＥＴ５のソース・ドレイン間に比較
して（ＦＥＴ５（ＦＥＴ４も同様）に、ある程度のレベ
ルの電圧がゲートに印加されている場合、そのオン抵抗
は小さな値になるので、そのソース・ドレイン間の電圧
降下は微小なものである）、約０．６乃至０．８Ｖ程度
の大きな電圧降下が生じるので、効率的な充電を行うこ
とができない。

【００４７】そこで、マイコン１は、充電が開始される
と、例えばそれにより生じる電圧降下（例えば、１Ｖ程
度の電圧降下）を検出し、その電圧降下を検出すると、
ＦＥＴ５のゲートに、強制的にＨレベルを印加して、Ｆ
ＥＴ５をオンにする。これにより、充電器２３の＋端
子、スイッチ２４、＋端子２５，２、２次電池Ｅ、遮断
回路３，ＦＥＴ４，５、抵抗６、ＧＮＤ端子８，２７、
充電器２３の−端子の経路で、充電電流が流れ、効率的
な充電が行われる。

【００４８】充電が行われている間、マイコン１は、放
電中の場合と同様に、セル電圧を検出しており、セルＥ
１乃至Ｅ３それぞれのセル電圧のうちのいすれかが、所
定の第２の基準電圧（セルＥ１乃至Ｅ３が過充電状態に
なるおそれがある電圧）より大きくなると、ＦＥＴ４の
ゲートに、Ｌレベルを印加し、これによりＦＥＴ４をオ
フにする。ＦＥＴ４の寄生ダイオード４Ａは、放電電流
が流れる方向、即ち充電電流がながれない方向に接続さ
れているため、ＦＥＴ４がオフにされると、充電電流は
遮断される。これにより、過充電が防止される。

【００４９】なお、マイコン１は、放電時における場合
と同様に、アンプ７の出力に基づいて、充電電流を検出
しており、これが、所定の第２の基準電流（例えば、第
１の基準電流と同一の電流）より大きくなった場合に
も、ＦＥＴ４をオフにさせ、これにより、充電電流を遮
断させるようになされている。

【００５０】ここで、上述の第２の基準電圧を、例え
ば、セルＥ１乃至Ｅ３の満充電電圧より幾分高い電圧と
した場合であっても、セル電圧が、第２の基準電圧より
大きくなったときに充電電流をオフ（遮断）すると、そ
のセル電圧は、いわゆるＩＲロス（セルの内部抵抗によ
る電圧降下）、および分極により、満充電電圧より小さ
な電圧となる。即ち、セル電圧が、第２の基準電圧より
大きくなった時点で充電を終了したのでは、セルＥ１乃
至Ｅ３の充電を、満充電まですることはできない。そこ
で、マイコン１は、ＦＥＴ４をオフにした後、セル電圧
が降下し、例えば、満充電電圧以下になったときには、
ＦＥＴ４をオンにさせて充電を再開し、再び、セル電圧
が、第２の基準電圧より大きくなったときには、ＦＥＴ
４をオフにさせることを、充電を停止（充電電流をオ
フ）しても、セル電圧が、所定の期間以内に、満充電電
圧以下とならなくなるまで繰り返すようになされてい
る。

【００５１】以上のようにして、セルＥ１乃至Ｅ３は、
満充電まで充電される。

【００５２】充電が終了し、パソコン部２２が、再び、
バッテリパックを電源として動作するようになされる
と、充電終了直後は、ＦＥＴ４はオフにされているか
ら、２次電池Ｅの＋端子、＋端子２，２５、スイッチ２
４、パソコン部２２、ＧＮＤ端子２７，８、抵抗６、Ｆ
ＥＴ５，寄生ダイオード４Ａ、遮断回路３、２次電池Ｅ
の−端子の経路で、放電電流が流れる。しかしながら、
この場合、寄生ダイオード４Ａでは、上述した寄生ダイ
オード５Ａと同様に大きな電圧降下が生じるので、効率
的な放電を行うことができない。

【００５３】そこで、マイコン１は、放電が開始される
と、例えばそれにより生じる電圧降下（例えば、０．４
Ｖ程度の電圧降下）を検出し、その電圧降下を検出する
と、ＦＥＴ４のゲートに、強制的にＨレベルを印加し
て、ＦＥＴ４をオンにする。これにより、上述したよう
に、２次電池Ｅの＋端子、＋端子２，２５、スイッチ２
４、パソコン部２２、ＧＮＤ端子２７，８、抵抗６、Ｆ
ＥＴ５，４、遮断回路３、２次電池Ｅの−端子の経路
で、放電電流が流れ、効率的な放電が行われる。

【００５４】バッテリパックが、パソコンに正常に装着
されている場合には、上述したような充放電中を含め
て、マイコン１と２１との間で、通信端子９および２６
を介して通信が行われる。即ち、例えば、マイコン２１
が、マイコン１に対し、セルＥ１乃至Ｅ３のセル電圧
や、残容量、充放電電流を問い合わせるコマンドを送信
すると、マイコン１は、そのコマンドに対応して、上述
したようにして検出（算出）しているセル電圧や、残容
量、充放電電流を、マイコン２１に送信する。

【００５５】マイコン２１は、このようなバッテリパッ
ク（マイコン１）の通信機能を利用し、充電時に、過充
電を防止するためのＦＥＴ４が正常動作しているかどう
かを検出させるための検出コマンドを送信し、この検出
コマンドに対応して、マイコン１から、ＦＥＴ４が正常
動作していない旨のメッセージを受信したとき、充電器
２３による充電を停止させるようになされている。以
下、図３および図４を参照して、この機能について説明
する。

【００５６】マイコン２１は、充電器２３による充電が
開始されると、周期的に、図３に示すフローチャートに
したがったＯＦＦコマンド送信処理を行う。即ち、まず
最初に、マイコン２１は、ステップＳ１において、上述
の検出コマンドとして、ＯＦＦコマンド（例えば、０ｘ
００など）（０ｘは、それに続く数字が１６進数である
ことを表す）を、マイコン１に送信する。

【００５７】そして、マイコン２１は、マイコン１か
ら、そのＯＦＦコマンドに対応する応答（以下、適宜、
コマンド応答）が送信されてくるのを待ち、コマンド応
答が送信されてくると、それを受信して、ステップＳ２
に進み、そのコマンド応答が、正常メッセージである
か、または不正常メッセージであるかを判定する。

【００５８】ステップＳ２において、コマンド応答が正
常メッセージであると判定された場合、即ち、コマンド
応答が、ＦＥＴ４が正常動作している旨のメッセージで
ある場合、ステップＳ３をスキップして、ＯＦＦコマン
ド送信処理を終了する。また、ステップＳ２において、
コマンド応答が不正常メッセージであると判定された場
合、即ち、コマンド応答が、ＦＥＴ４が正常動作してい
ない旨のメッセージである場合、ステップＳ３に進み、
マイコン２１は、スイッチ２４をオフにさせ、ＯＦＦコ
マンド送信処理を終了する。この場合、スイッチ２４が
オフにされることにより、バッテリパックに対する、充
電器２３による充電電流の供給が停止される。

【００５９】次に、図４のフローチャートは、マイコン
１が、マイコン２１より送信されてきたＯＦＦコマンド
を受信したときに行うＯＦＦコマンド受信処理を示して
いる。マイコン１は、マイコン２１よりＯＦＦコマンド
を受信すると、このＯＦＦコマンド受信処理を行うこと
により、ＦＥＴ４が正常動作するかどうかを検出し、そ
の検出結果を、マイコン２１に送信するようになされて
いる。

【００６０】即ち、マイコン１は、ＯＦＦコマンドを受
信すると、まず最初に、ステップＳ１１において、ＦＥ
Ｔ４のゲートにＬレベルを印加し、これにより、ＦＥＴ
４をオフにさせる。その後、マイコン１は、ステップＳ
１２において、アンプ７の出力に基づいて、抵抗６に電
流（ここでは、充電電流）が流れているかどうかを判定
する。ステップＳ１２において、充電電流が流れていな
いと判定された場合、即ち、ＦＥＴ４が正常動作し、ス
テップＳ１１で、そのゲートにＬレベルが印加されるこ
とによりオフ状態となっている場合、ステップＳ１３に
進み、マイコン１は、ＦＥＴ４のゲートにＨレベルを印
加し、これにより、ＦＥＴ４をオンにさせ、充電を続行
させる。そして、マイコン１は、ステップＳ１４におい
て、ＦＥＴ４が正常動作している旨のメッセージである
正常メッセージ（例えば、０ｘ００など）を、マイコン
２１に送信し、ＯＦＦコマンド受信処理を終了する。

【００６１】一方、ステップＳ１２において、充電電流
が流れていると判定された場合、即ち、ステップＳ１１
で、そのゲートにＬレベルが印加されても、ＦＥＴ４が
オフ状態とならず、オン状態（短絡状態）のままになっ
ている場合、ステップＳ１５に進み、マイコン１は、遮
断回路３を制御し、これにより、充電電流を遮断させ
る。さらに、マイコン１は、ステップＳ１６において、
ＦＥＴ４が正常動作していない旨のメッセージである不
正常メッセージ（例えば、０ｘ０１など）を、マイコン
２１に送信し、ＯＦＦコマンド受信処理を終了する。こ
の場合、パソコン側においては、上述したように、スイ
ッチ２４がオフにされ、これにより、バッテリパックに
対する、充電器２３による充電電流の供給が停止され
る。

【００６２】以上のように、過充電防止用のＦＥＴ４が
故障し、充電電流が流れ続けてしまうような状態となっ
たときには、遮断回路３により充電電流が遮断され、さ
らに、充電器２３による充電電流の供給が停止されるの
で、より安全性を向上させることができる。

【００６３】なお、図４で説明したように、充電時に、
ＦＥＴ４のゲートにＬレベルを印加し、この状態におい
て、充電電流が流れるかどうかを検出するだけでは、Ｆ
ＥＴ４（ＦＥＴ４のソース・ドレイン間）が短絡した状
態で故障していることは認識できても、開放した状態で
故障していることは認識することができないが、ＦＥＴ
４が開放した状態で故障している場合は、充電電流は流
れないから、充電をすることができないだけであり、従
って、このことは、バッテリパックの安全性を低下させ
るものではない。

【００６４】ところで、図４に示したＯＦＦコマンド受
信処理では、ＯＦＦコマンドを受信するたびに、ＦＥＴ
４をオフにすることとなり、充電が中断されることにな
る。

【００６５】そこで、マイコン１には、例えば、図５の
フローチャートにしたがったチェック処理を行わせると
ともに、図６のフローチャートにしたがったＯＦＦコマ
ンド受信処理を行わせるようにすることができる。

【００６６】即ち、チェック処理においては、まず最初
に、ステップＳ２１において、マイコン１が、ＦＥＴ４
に対して、ＬまたはＨレベルのうちのいずれを印加して
いるのかを判定する。ステップＳ２１において、ＦＥＴ
４に対してＨレベルが印加されていると判定された場
合、即ち、ＦＥＴ４がオンになるように制御されている
場合、チェック処理を終了する。

【００６７】また、ステップＳ２１において、ＦＥＴ４
に対してＬレベルが印加されていると判定された場合、
即ち、ＦＥＴ４がオフになるように制御されている場
合、ステップＳ２２に進み、図４のステップＳ１２にお
ける場合と同様に、電流（充電電流）が流れているかど
うかが判定される。ステップＳ２２において、充電電流
が流れていないと判定された場合、即ち、ＦＥＴ４がオ
フになるように制御されており、その制御にしたがって
オフになっている場合（ＦＥＴ４が正常動作している場
合）、チェック処理を終了する。

【００６８】一方、ステップＳ２２において、充電電流
が流れていると判定された場合、即ち、ＦＥＴ４がオフ
になるように制御されているのにも拘らず、オフになっ
ていない場合（ＦＥＴ４が正常動作していない場合）、
ステップＳ２３に進み、図４のステップＳ１５における
場合と同様に、遮断回路３が制御され、これにより、充
電電流が遮断される。そして、ステップＳ２４に進み、
マイコン１は、ＦＥＴ４が正常動作しているかどうかを
示すフラグ（以下、適宜、正常／不正常フラグという）
を、例えば１にし、チェック処理を終了する。

【００６９】ここで、正常／不正常フラグは、マイコン
１が内蔵する図示せぬレジスタに記憶されており、その
初期値としては、あらかじめ、例えば０がセットされて
いる。従って、正常／不正常フラグは、通常は０となっ
ており、上述したように、ＦＥＴ４がオフになるように
制御されているのにも拘らず、オフになっていない場合
にのみ、ステップＳ２４において１にされる。

【００７０】マイコン１においては、以上のようなチェ
ック処理が、例えば、マイコン２１からＯＦＦコマンド
が送信されてくる周期よりも短い周期で、タイマ割り込
みがかけられることなどにより行われる。

【００７１】そして、マイコン１は、ＯＦＦコマンドを
受信すると、図６に示すように、ステップＳ３１におい
て、その内蔵するレジスタに記憶している正常／不正常
フラグを、マイコン２１に送信し、処理（ＯＦＦコマン
ド受信処理）を終了する。

【００７２】この場合、マイコン２１には、正常／不正
常フラグを、コマンド応答として受信させ、正常／不正
常フラグが０または１のときは、それぞれ正常メッセー
ジまたは不正常メッセージを受信したときと同様の処理
を行わせるようにすれば良い。

【００７３】以上、本発明を、バッテリパックを、パソ
コンに装着したパソコンシステムに適用した場合につい
て説明したが、本発明は、その他、バッテリパックを電
源として使用可能なあらゆる電子機器に適用可能であ
る。

【００７４】なお、本実施例においては、マイコン１
に、ＯＦＦコマンドを受信したときに、ＦＥＴ４が正常
動作しているかどうかを、マイコン２１に送信させるよ
うにしたが、マイコン１には、そのようなＯＦＦコマン
ドを受信したときではなく、所定のタイミングで、ＦＥ
Ｔ４が正常動作しているかどうかを、マイコン２１に送
信させるようにすることも可能である。

【００７５】また、ＦＥＴ４が正常動作するかどうかの
検出方法は、本実施例において言及したものに限定され
るものではない。

【００７６】さらに、本実施例では、２次電池Ｅとし
て、非水系電池のリチウムイオン電池を用いた場合につ
いて説明したが、本発明は、リチウムイオン電池以外の
非水系の電池や、また、水系電池などにも適用可能であ
る。但し、本発明は、電気化学的な自己保護作用がない
非水系電池に、特に有用である。

【００７７】また、本実施例では、マイコン２１からマ
イコン１に対し、ＯＦＦコマンドを周期的に送信するよ
うにしたが、ＯＦＦコマンドは、その他のタイミングで
送信するようにすることも可能である。

【００７８】さらに、本実施例では、ＯＦＦコマンドの
送信周期については、特に言及しなかったが、あまり短
いと、マイコン１および２１に対する負荷が大きくな
り、また、あまり長いと、安全性の観点から好ましくな
い。従って、ＯＦＦコマンドの送信周期は、これらをバ
ランスさせて決めるのが望ましい。

【００７９】

【発明の効果】請求項１に記載のバッテリパックによれ
ば、２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイ
ッチング手段が正常動作するかどうかが検出され、その
検出結果が、充電器に送信される。従って、例えば、充
電器において、スイッチング手段が正常動作していない
旨の検出結果を受信した場合には、その充電器による充
電を停止させるようにすることなどが可能となるので、
装置（バッテリパック）の安全性を向上させることが可
能となる。

【００８０】請求項７に記載の充電器によれば、バッテ
リパックのスイッチング手段が正常動作していない旨が
受信されたとき、供給手段による充電電流の供給が停止
される。従って、装置の安全性を向上させることができ
る。

【００８１】請求項８に記載の充電システムおよび請求
項９に記載の充電方法によれば、バッテリパックにおい
て、２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイ
ッチング手段が正常動作するかどうかが検出され、その
検出結果が、充電器に送信される。一方、充電器におい
て、スイッチング手段が正常動作していない旨の検出結
果が受信されたとき、供給手段による充電電流の供給が
停止される。従って、装置の安全性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したパソコンシステムの一実施例
の構成を示す図である。

【図２】図１の遮断回路３の構成を示す回路図である。

【図３】図１のマイコン２１の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図４】図１のマイコン１の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図５】図１のマイコン１の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図６】図１のマイコン１の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１マイコン，３遮断回路，４，５ＦＥＴ，
６抵抗，９通信端子，１０電池選択器，２
１マイコン，２３充電器，２６通信端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田和彦東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】充電器から供給される充電電流により充
電されるバッテリパックであって、２次電池と、前記２次電池に流れる前記充電電流をスイッチングする
スイッチング手段と、前記充電器と通信を行う通信手段と、前記スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出す
る検出手段とを備え、前記通信手段は、前記検出手段による検出結果を、前記
充電器に送信することを特徴とするバッテリパック。
【請求項２】前記通信手段は、前記検出手段により前
記スイッチング手段が正常動作していないことが検出さ
れたとき、その旨を、前記充電器に送信することを特徴
とする請求項１に記載のバッテリパック。
【請求項３】前記充電器は、前記通信手段に対し、前
記スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させ
るための検出コマンドを送信し、前記検出手段は、前記通信手段により前記検出コマンド
が受信されたとき、前記スイッチング手段が正常動作す
るかどうかを検出することを特徴とする請求項１に記載
のバッテリパック。
【請求項４】前記充電器は、前記検出コマンドを、周
期的に送信することを特徴とする請求項３に記載のバッ
テリパック。
【請求項５】前記２次電池は、非水系電池であること
を特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
【請求項６】前記検出手段により前記スイッチング手
段が正常動作していないことが検出されたとき、前記充
電電流を遮断する、非復帰の遮断手段をさらに備えるこ
とを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
【請求項７】２次電池およびその２次電池に流れる充
電電流をスイッチングするスイッチング手段を有するバ
ッテリパックに対し、前記充電電流を供給することによ
り充電を行う充電器であって、前記バッテリパックに、前記充電電流を供給する供給手
段と、前記バッテリパックと通信を行う通信手段と、前記通信手段により、前記スイッチング手段が正常動作
していない旨が受信されたとき、前記供給手段による前
記充電電流の供給を停止させる停止手段とを備えること
を特徴とする充電器。
【請求項８】バッテリパックおよび充電器からなる充
電システムであって、前記バッテリパックは、２次電池と、前記２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイ
ッチング手段と、前記スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出す
る検出手段と、前記充電器と通信を行い、前記検出手段による検出結果
を、前記充電器に送信するバッテリパック通信手段とを
備え、前記充電器は、前記バッテリパックに、前記充電電流を供給する供給手
段と、前記バッテリパックと通信を行う充電器通信手段と、前記充電器通信手段により、前記スイッチング手段が正
常動作していない旨の検出結果が受信されたとき、前記
供給手段による前記充電電流の供給を停止させる停止手
段とを備えることを特徴とする充電システム。
【請求項９】バッテリパックおよび充電器からなる充
電システムの充電方法であって、前記バッテリパックは、２次電池と、前記２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイ
ッチング手段とを備え、前記充電器は、前記バッテリパックに、前記充電電流を
供給する供給手段を備え、前記バッテリパックにおいて、前記スイッチング手段が
正常動作するかどうかを検出し、その検出結果を、前記
充電器に送信し、前記充電器において、前記スイッチング手段が正常動作
していない旨の検出結果が受信されたとき、前記供給手
段による前記充電電流の供給を停止させることを特徴と
する充電方法。