(57)【要約】【課題】専用の回路を設けることなく、極めて簡単な回路構成で故障を判定する。【解決手段】パック電池は、充電できる電池１と、この電池１の電圧を検出して外部入力電力を電池１の充電電圧に変換して電池１を充電する第１の充電回路１０と、接続される電子機器５から供給される機器供給電力で電池１を充電する第２の充電回路２０とを備える。第１の充電回路１０は、電池１の電圧を検出する第１の電圧検出回路１１を備えている。第２の充電回路２０は、電池１の電圧を検出する第２の電圧検出回路２１を備えている。さらに、パック電池は、第１の電圧検出回路１１と第２の電圧検出回路２１で検出される電池１の電圧から電圧検出回路の故障を判定する故障判定回路２を備える。故障判定回路２は、第１の電圧検出回路１１が検出する第１の検出電圧と、第２の電圧検出回路２１が検出する第２の検出電圧から電圧検出回路の故障を判定する。【選択図】図１
2010038592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器(5)に脱着自在に接続されるパック電池であって、
充電できる電池(1)と、この電池(1)の電圧を検出して外部入力電力を電池(1)の充電電圧に変換して電池(1)を充電する第１の充電回路(10)と、接続される電子機器(5)から供給される機器供給電力で電池(1)を充電する第２の充電回路(20)とを備え、
前記第１の充電回路(10)が電池(1)の電圧を検出する第１の電圧検出回路(11)を備えると共に、第２の充電回路(20)は電池(1)の電圧を検出する第２の電圧検出回路(21)を備えており、
さらに、第１の電圧検出回路(11)と第２の電圧検出回路(21)で検出される電池(1)の電圧から電圧検出回路の故障を判定する故障判定回路(2)を備え、この故障判定回路(2)が、第１の電圧検出回路(11)が検出する第１の検出電圧と、第２の電圧検出回路(21)が検出する第２の検出電圧から電圧検出回路の故障を判定するようにしてなるパック電池。
【請求項２】
電子機器(5)に脱着自在に接続されるパック電池であって、
充電できる電池(1)と、外部入力電力を電池(1)の充電電圧に変換する第１の充電回路(30)と、接続される電子機器(5)から供給される機器供給電力、または第１の充電回路(30)から供給される電力で電池(1)を充電する第２の充電回路(40)とを備え、
前記第１の充電回路(30)が電池(1)に供給する電圧を検出する第１の電圧検出回路(31)を備えると共に、第２の充電回路(40)は電池(1)の電圧を検出する第２の電圧検出回路(21)を備えており、
さらに、第１の電圧検出回路(31)で検出される電池(1)に供給する電圧と第２の電圧検出回路(21)で検出される電池(1)の電圧から電圧検出回路の故障を判定する故障判定回路(2)を備え、この故障判定回路(2)が、第１の電圧検出回路(31)が検出する第１の検出電圧と、第２の電圧検出回路(21)が検出する第２の検出電圧から電圧検出回路の故障を判定するようにしてなるパック電池。
【請求項３】
前記第１の充電回路(10)、(30)が第１の電流検出回路(12)、(32)を備えると共に、前記第２の充電回路(20)、(40)が第２の電流検出回路(22)を備え、前記故障判定回路(2)が、第１の電流検出回路(12)、(32)が検出する第１の検出電流と第２の電流検出回路(22)が検出する第２の検出電流から電流検出回路の故障を判定する請求項１または２に記載されるパック電池。
【請求項４】
前記第１の充電回路(10)、(30)が第１の温度検出回路(13)を備えると共に、前記第２の充電回路(20)、(40)が第２の温度検出回路(23)を備え、前記故障判定回路(2)が、第１の温度検出回路(13)が検出する第１の検出温度と第２の温度検出回路(23)が検出する第２の検出温度から温度検出回路の故障を判定する請求項１または２に記載されるパック電池。
【請求項５】
前記第１の充電回路(10)が、外部入力電力を直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ(17)と、このＤＣ／ＤＣコンバータ(17)の出力側に接続している第１の充電制御回路(14)とを備える請求項１に記載されるパック電池。
【請求項６】
前記第１の充電回路(30)が、外部入力電力を直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ(17)を備えると共に、前記第２の充電回路(40)が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ(17)の出力側に接続している第２の充電制御回路(24)を備える請求項２に記載されるパック電池。
【請求項７】
前記故障判定回路(2)が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ(17)の入力電力と出力電力を比較してＤＣ／ＤＣコンバータ(17)の故障を判定する請求項５または６に記載されるパック電池。
【請求項８】
前記第１の充電回路(10)、(30)が第１の温度検出回路(13)を備えると共に、前記第２の充電回路(20)、(40)が第２の温度検出回路(23)を備え、第１の温度検出回路(13)と第２の温度検出回路(23)のいずれか一方が電池(1)の温度を検出して、他方が充電回路を実装している回路基板の温度を検出し、検出する電池(1)の温度と回路基板の温度の両方で電池(1)の充電電流を制御する請求項１または２に記載されるパック電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に脱着自在に接続されるパック電池に関し、とくに故障判定回路を有するパック電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池の電圧を検出し、電池の電圧で充電電流を制御して電池を満充電するパック電池は、電池の電圧検出回路を備える。このパック電池は、電圧検出回路が故障すると電池を正常に充電できなくなる。この弊害を避けるために、故障を判定して安全性を向上するパック電池が開発されている。（特許文献１参照）
【０００３】
このパック電池は、充電中に充電容量を積算し、充電容量がある設定値以上となるか否かを診断して、充電ＦＥＴをオフにして、充電容量異常の故障診断を行なう。このパック電池は、電池や電池電圧計測系に異常があった場合でも安全性を維持できる。
【特許文献１】特開２００２-３２５３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のパック電池は、充電容量を検出して故障判定するので、常に正確に故障判定するのが難しい。それは、充電する電池の残容量によって充電容量が変化し、さらに残容量を考慮して充電容量を検出しても、常に残容量を正確に判定するのが難しいからである。また、このパック電池は、充電容量から故障を判定するので、リチウムイオン電池のように定電圧・定電流充電する電池にあっては、安全に充電できなくなる欠点がある。パック電池は、放電終止電圧まで放電した後は、判定まで公称容量値の１．５倍〜２倍の充電量が必要となり、どこまで積算計を正確にしたとしても、その充電量は原理上電池の学習容量を下回ることはない。したがって、判定するまでに最小でも学習容量分の充電が必要となり、異常判定まで時間がかかることになる。例えば、基板上の異常短絡による発熱が継続し、基板が熱損する不良を判定することには、特許文献１のパック電池は適さない。また、組電池の各直列間に電圧ばらつきがある場合や充電器側の故障によって、規定の充電電圧より高い電圧値を印加されてしまう場合がある。特許文献１で例示の電圧測定値が小さくなる故障を考えた場合、前述のように判定時間がかかることから、通常であれば過電圧保護をかけるタイミングを逸し、異常に高い電圧まで充電されて電池の安全性が著しく下がることが懸念される。
【０００５】
電圧検出回路の故障は、たとえば電圧検出回路に基準電圧を入力して、出力電圧を検出して判定できる。ただ、この回路構成は、故障判定のための基準電圧回路を設ける必要があり、また、この基準電圧を電圧検出回路に入力するタイミングで出力電圧を検出するので回路構成が複雑になる欠点がある。
【０００６】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、極めて簡単な回路構成で故障判定できるパック電池を提供することにある。とくに、本発明のパック電池は、故障を判定するために専用の回路を設けることなく、電圧等の検出回路の故障を判定できるパック電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１のパック電池は、電子機器５に脱着自在に接続されるパック電池であって、充電できる電池１と、この電池１の電圧を検出して外部入力電力を電池１の充電電圧に変換して電池１を充電する第１の充電回路１０と、接続される電子機器５から供給される機器供給電力で電池１を充電する第２の充電回路２０とを備える。第１の充電回路１０は、電池１の電圧を検出する第１の電圧検出回路１１を備えている。第２の充電回路２０は、電池１の電圧を検出する第２の電圧検出回路２１を備えている。さらに、パック電池は、第１の電圧検出回路１１と第２の電圧検出回路２１で検出される電池１の電圧から電圧検出回路の故障を判定する故障判定回路２を備える。パック電池は、この故障判定回路２が、第１の電圧検出回路１１が検出する第１の検出電圧と、第２の電圧検出回路２１が検出する第２の検出電圧から電圧検出回路の故障を判定している。
【０００８】
本発明の請求項２のパック電池は、電子機器５に脱着自在に接続されるパック電池であって、充電できる電池１と、外部入力電力を電池１の充電電圧に変換する第１の充電回路３０と、接続される電子機器５から供給される機器供給電力、または第１の充電回路３０から供給される電力で電池１を充電する第２の充電回路４０とを備える。第１の充電回路３０は、電池１に供給する電圧を検出する第１の電圧検出回路３１を備えている。第２の充電回路４０は、電池１の電圧を検出する第２の電圧検出回路２１を備えている。さらに、パック電池は、第１の電圧検出回路３１で検出される電池１に供給する電圧と第２の電圧検出回路２１で検出される電池１の電圧から電圧検出回路の故障を判定する故障判定回路２を備える。パック電池は、この故障判定回路２が、第１の電圧検出回路３１が検出する第１の検出電圧と、第２の電圧検出回路２１が検出する第２の検出電圧から電圧検出回路の故障を判定している。
【０００９】
本発明の請求項３のパック電池は、第１の充電回路１０、３０が第１の電流検出回路１２、３２を備えると共に、第２の充電回路２０、４０が第２の電流検出回路２２を備えており、故障判定回路２が、第１の電流検出回路１２、３２が検出する第１の検出電流と第２の電流検出回路２２が検出する第２の検出電流から電流検出回路の故障を判定している。
【００１０】
本発明の請求項４のパック電池は、第１の充電回路１０、３０が第１の温度検出回路１３を備えると共に、第２の充電回路２０、４０が第２の温度検出回路２３を備えており、故障判定回路２が、第１の温度検出回路１３が検出する第１の検出温度と第２の温度検出回路２３が検出する第２の検出温度から温度検出回路の故障を判定している。
【００１１】
本発明の請求項５のパック電池は、第１の充電回路１０が、外部入力電力を直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１７と、このＤＣ／ＤＣコンバータ１７の出力側に接続している第１の充電制御回路１４とを備えている。
【００１２】
さらに、本発明の請求項６のパック電池は、第１の充電回路３０が、外部入力電力を直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１７を備えると共に、第２の充電回路４０が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の出力側に接続している第２の充電制御回路２４を備えている。
【００１３】
さらに、本発明の請求項７のパック電池は、故障判定回路２が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の入力電力と出力電力を比較してＤＣ／ＤＣコンバータ１７の故障を判定している。
【００１４】
本発明の請求項８のパック電池は、第１の充電回路１０、３０が第１の温度検出回路１３を備えると共に、第２の充電回路２０、４０が第２の温度検出回路２３を備えており、第１の温度検出回路１３と第２の温度検出回路２３のいずれか一方が電池１の温度を検出して、他方が充電回路を実装している回路基板の温度を検出し、検出する電池１の温度と回路基板の温度の両方で電池１の充電電流を制御している。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１のパック電池は、極めて簡単な回路構成で故障判定でき、とくに、故障を判定するために専用の回路を設けることなく電圧検出回路の故障を判定できる。それは、このパック電池が、外部入力電力で電池を充電するための第１の充電回路と、パック電池を接続する電子機器から供給される機器供給電力で電池を充電するための第２の充電回路とに装備される電圧検出回路を利用し、第１の電圧検出回路と第２の電圧検出回路で検出される検出電圧を比較して故障を判定するからである。
【００１６】
本発明の請求項２のパック電池は、極めて簡単な回路構成で故障判定でき、とくに、故障を判定するために専用の回路を設けることなく電圧検出回路の故障を判定できる。それは、このパック電池が、外部入力電力を電池の充電電圧に変換する第１の充電回路と、パック電池を接続する電子機器から供給される機器供給電力、または第１の充電回路から供給される電力で電池を充電する第２の充電回路とを備え、第１の充電回路の第１の電圧検出回路で検出される電池に供給する電圧と、第２の充電回路の第２の電圧検出回路で検出される電池の電圧を比較して故障を判定するからである。とくに、このパック電池は、外部入力電力と機器供給電力の両方で電池を充電するが、別々に設けた充電回路で充電を制御するのではなく、第１の充電回路で電池の充電電圧に変換された外部入力電力と、接続機器から入力される機器供給電力が入力される第２の充電回路で制御しながら充電するので、充電を制御する回路構成を簡単にしながら外部入力電力と機器供給電力の両方で電池を充電できる。また、このパック電池は、第１の充電回路の第１の電圧検出回路を、電池に供給する電圧を検出する電圧検出回路とするので、電池の電圧を検出する第２の電圧検出回路に比較して、第１の電圧検出回路を簡単な回路構成として製造コストを低減しながら、確実に故障判定できる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項３のパック電池は、第１の充電回路が第１の電流検出回路を備えると共に、第２の充電回路が第２の電流検出回路を備えており、第１の電流検出回路が検出する第１の検出電流と第２の電流検出回路が検出する第２の検出電流から電流検出回路の故障を判定する。このパック電池は、故障を判定するために専用の回路を設けることなく電流検出回路の故障を判定できる。
【００１８】
さらに、本発明の請求項４のパック電池は、第１の充電回路が第１の温度検出回路を備えると共に、第２の充電回路が第２の温度検出回路を備えており、第１の温度検出回路が検出する第１の検出温度と第２の温度検出回路が検出する第２の検出温度から温度検出回路の故障を判定する。このパック電池は、故障を判定するために専用の回路を設けることなく温度検出回路の故障を判定できる。
【００１９】
さらに、本発明の請求項５のパック電池は、第１の充電回路が、外部入力電力を直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、このＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続している第１の充電制御回路を備えている。このパック電池は、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される電力で、電池を好ましい状態で満充電できる。
【００２０】
さらに、本発明の請求項６のパック電池は、第１の充電回路が、外部入力電力を直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを備えると共に、第２の充電回路が、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続している第２の充電制御回路を備えている。このパック電池は、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される電力で、電池を好ましい状態で満充電できる。
【００２１】
さらに、本発明の請求項７のパック電池は、故障判定回路が、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電力と出力電力を比較してＤＣ／ＤＣコンバータの故障を判定する。このパック電池はＤＣ／ＤＣコンバータの故障を簡単に検出できる。
【００２２】
さらにまた、本発明の請求項８のパック電池は、第１の充電回路が第１の温度検出回路を備えると共に、第２の充電回路が第２の温度検出回路を備えており、第１の温度検出回路と第２の温度検出回路のいずれか一方が電池の温度を検出して、他方が充電回路を実装している回路基板の温度を検出し、検出する電池の温度と回路基板の温度の両方で電池の充電電流を制御する。このパック電池は、一方の温度検出回路が故障しても、電池を温度異常から保護しながら充電できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下の構造には特定しない。
【００２４】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２５】
図１の回路図に示すパック電池は、ラップトップパソコンなどの電子機器５に脱着自在に接続して使用される。このパック電池は、電子機器５に接続されて電子機器５から供給される電力で電池を充電し、また電子機器５から外された状態においては、電源端子３に接続されるＡＣアダプタ（図示せず）などを接続して、外部から入力される電力で電池１を充電する。
【００２６】
図のパック電池は、充電できる電池１と、外部入力電力で電池１を充電する第１の充電回路１０と、接続される電子機器５から供給される機器供給電力で電池１を充電する第２の充電回路２０とを備える。第１の充電回路１０は、電池１の電圧を検出し、検出する電圧で出力を制御しながら、外部入力電力を電池１の充電電圧に変換して電池１を充電する。
【００２７】
電池１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池は、リチウムイオン電池に代わって、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池などの充電できるすべての電池とすることができる。また、図のパック電池は、ふたつの電池１を直列に接続しているが、パック電池は、ひとつの電池を内蔵し、あるいは３つ以上の電池を直列に接続し、あるいは複数の電池を並列に接続することもできる。複数の電池１を直列に接続しているパック電池は、各々の電池電圧とトータル電圧の両方を検出して、検出電圧で充電を制御しながら電池１を満充電する。
【００２８】
第１の充電回路１０は、電子機器５から機器供給電力が供給されない状態であって、外部入力電力が供給される状態で電池１を充電する。したがって、第１の充電回路１０は、機器供給電力が供給されないことを検出して、電池１を充電する。機器供給電力が供給されるかどうかは、第１のスイッチング素子１５をオフ、第２のスイッチング素子２５をオンとして、パック電池を電子機器５に接続するコネクタの電圧を検出して判定できる。もしくは、単に本体着脱判定端子（図示せず）の電位により判定しても良い。
【００２９】
第１の充電回路１０は、電池１の電圧を検出する第１の電圧検出回路１１と、電池１の充電電流を検出する第１の電流検出回路１２と、第１の充電回路１０と第２の充電回路２０を実装する回路基板の温度を検出する第１の温度検出回路１３と、入力される外部入力電力を電池１の充電電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１７と、このＤＣ／ＤＣコンバータ１７の出力側に接続している第１の充電制御回路１４とを備える。
【００３０】
第１の電圧検出回路１１は、電池１の電圧を検出して、検出信号を第１の充電制御回路１４とＤＣ／ＤＣコンバータ１７に出力する。図のパック電池は、直列に接続している複数の電池１を内蔵するので、第１の電圧検出回路１１は、各々の電池電圧を検出すると共に、トータル電圧を検出して、検出信号を第１の充電制御回路１４とＤＣ／ＤＣコンバータ１７に出力する。パック電池は、ひとつの電池を内蔵し、あるいは、複数の電池を並列に接続することもできる。これらのパック電池は、１直に配設される電池の電圧を第１の電圧検出回路で検出する。
【００３１】
第１の電流検出回路１２は、電池１と直列に接続している電流検出抵抗１２Ａと、この電流検出抵抗１２Ａの両端の電圧を増幅する差動アンプ１２Ｂとを備える。第１の電流検出回路１２は、差動アンプ１２Ｂで電流検出抵抗１２Ａの電圧を増幅して電池１の電流を検出する。差動アンプ１２Ｂの出力電圧は、電流検出抵抗１２Ａの電気抵抗と電流値と差動アンプ１２Ｂの増幅率の積となる。電流検出抵抗１２Ａの電気抵抗と差動アンプ１２Ｂの増幅率は既知の値であるから、差動アンプ１２Ｂの出力電圧から電流を検出できる。すなわち、差動アンプ１２Ｂの出力電圧が電池１の電流に比例する。
【００３２】
第１の温度検出回路１３は、サーミスタなどの温度センサ１３Ａを備える。温度センサ１３Ａは、回路基板の発熱部品、たとえば第１の充電制御回路１４を構成する部品であるＦＥＴ等の近傍に配設されて、回路基板の高温に加熱される部分の温度を検出する。温度センサ１３Ａは温度によって電気抵抗が変化する素子であるから、第１の温度検出回路１３は、温度センサ１３Ａの電気抵抗を検出して温度測定点の温度を検出できる。ただ、第１の温度検出回路は、後述する第２の温度検出回路が検出する電池温度と直接比較するために、温度センサを電池と熱結合して、回路の温度ではなく電池温度を検出することもできる。
【００３３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、ＡＣアダプタなどから入力される外部入力電力を、内蔵するスイッチング素子やコイル、平滑コンデンサ（各々図示せず）を用いて電池１の充電電圧に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、スイッチング素子をオンオフに切り換えるデューティーを調整して、最大出力の電圧と電流を一定に安定化する定電圧・定電流特性を有する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、電池１を定電圧・定電流充電する電圧電流特性を有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、電池１を定電圧・定電流充電するために、出力電圧と出力電流をフィードバックする電圧フィードバック回路（図示せず）と電流フィードバック回路（図示せず）を備える。電圧フィードバック回路は、第１の電圧検出回路１１の出力電圧でスイッチング素子のデューティーを制御して最大出力電圧を一定に安定化する。電流フィードバック回路は、第１の電流検出回路１２の出力でスイッチング素子のデューティーを制御して、最大出力電流を一定に安定化する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、たとえば最大出力電圧を４．２Ｖ／セル、最大出力電流を０．５Ｃ〜１Ｃに設定する。
【００３４】
第１の充電制御回路１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の出力側と電池１との間に接続している第１のスイッチング素子１５と、第１の電圧検出回路１１と第１の電流検出回路１２の出力で第１のスイッチング素子１５を制御する第１の制御回路１６とを備える。第１の制御回路１６は、電池１の電圧と電流を検出して第１のスイッチング素子１５をオンオフに制御して電池１を満充電する。第１の制御回路１６は第１のスイッチング素子１５をオンとして電池１を充電し、電池１が満充電されると第１のスイッチング素子１５をオンからオフに切り換えて充電を停止する。
【００３５】
複数の電池１を直列に接続しているパック電池は、いずれかの電池１の電圧がパルス充電開始電圧（たとえば４．１８Ｖ）を超えると、第１のスイッチング素子１５をオンオフに切り換えてパルス充電する。パルス充電は、電池１が満充電開始電圧を超えると、第１のスイッチング素子１５をオフとし、その後、電池１の電圧がパルス充電再開電圧（たとえば４．１５Ｖ）まで低下すると、第１のスイッチング素子１５をオンに切り換える。パルス充電して電池１が満充電されると、第１の制御回路１６は、第１のスイッチング素子１５をオフに切り換えて充電を停止する。
【００３６】
第２の充電回路２０は、電池１の電圧を検出する第２の電圧検出回路２１と、電池１の充電電流を検出する第２の電流検出回路２２と、電池１の温度を検出する第２の温度検出回路２３と、パック電池が接続されるパソコンなどの電子機器５から供給される機器供給電力で電池１を充電する第２の充電制御回路２４とを備える。
【００３７】
第２の電圧検出回路２１は、第１の電圧検出回路１１と同様に、電池１の電圧を検出して、検出信号を第２の充電制御回路２４に出力する。図のパック電池は、直列に接続している複数の電池１を内蔵するので、第２の電圧検出回路２１は、各々の電池電圧を検出すると共にトータル電圧を検出して、検出信号を第２の充電制御回路２４に出力する。
【００３８】
第２の電流検出回路２２は、第１の電流検出回路１２と同様に、電池１と直列に接続している電流検出抵抗２２Ａと、この電流検出抵抗２２Ａの両端の電圧を増幅する差動アンプ２２Ｂとを備える。図のパック電池は、第１の電流検出回路１２の電流検出抵抗１２Ａと第２の電流検出回路２２の電流検出抵抗２２Ａを併用するが、第１の電流検出回路と第２の電流検出回路は、別々に設けた電流検出抵抗の電圧を差動アンプで増幅して電流を検出することもできる。第２の電流検出回路２２は、第１の電流検出回路１２と同様に、差動アンプ２２Ｂの出力電圧で電流を検出する。
【００３９】
第２の温度検出回路２３は、電池１の温度を検出するので、サーミスタなどの温度センサ２３Ａを電池１に熱結合して、すなわち電池１に接触し、あるいは接近して配設している。この第２の温度検出回路２３は、第１の温度検出回路１３と同じように、温度センサ２３Ａの電気抵抗を検出して電池１の温度を検出する。
【００４０】
第２の充電制御回路２４は、パック電池を接続する電子機器５から供給される機器供給電力を制御して電池１を充電する。電子機器５は、パック電池を充電するための定電圧・定電流充電回路を内蔵しており、この定電圧・定電流充電からパック電池に機器供給電力を供給する。したがって、第２の充電制御回路２４は、第１の充電回路１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１７のように、入力される機器供給電力を定電圧・定電流に安定化する回路を必要としない。第２の充電制御回路２４は、入力される機器供給電力で電池１の充電を制御する第２のスイッチング素子２５と、第２の電圧検出回路２１と第２の電流検出回路２２の出力で第２のスイッチング素子２５を制御する第２の制御回路２６とを備える。第２の制御回路２６は、電池１の電圧と電流を検出して第２のスイッチング素子２５をオンオフに制御して電池１を満充電する。第２の制御回路２６は、第２のスイッチング素子２５をオンとして電池１を充電し、電池１が満充電されると、第２のスイッチング素子２５をオンからオフに切り換えて充電を停止する。
【００４１】
第２の充電制御回路２４は、第１の充電制御回路１４と同じように、複数の電池１を直列に接続しているパック電池においては、いずれかの電池１の電圧がパルス充電開始電圧（たとえば４．１８Ｖ）を超えると、第２のスイッチング素子２５をオンオフに切り換えてパルス充電する。パルス充電は、第１の充電制御回路１４と同様に、電池１が満充電開始電圧を超えると、第２のスイッチング素子２５をオフとし、その後、電池１の電圧がパルス充電再開電圧（たとえば４．１５Ｖ）まで低下すると、第２のスイッチング素子２５をオンに切り換える。パルス充電して電池１が満充電されると、第２の制御回路２６は、第２のスイッチング素子２５をオフに切り換えて充電を停止する。
【００４２】
故障判定回路２は、第１の電圧検出回路１１が検出する第１の検出電圧と、第２の電圧検出回路２１が検出する第２の検出電圧から電圧検出回路の故障を判定する。第１の電圧検出回路１１と第２の電圧検出回路２１が正常に動作すると、第１の電圧検出回路１１と第２の電圧検出回路２１が検出する電池１の電圧が同じ電圧となるからである。したがって、故障判定回路２は、第１の電圧検出回路１１と第２の電圧検出回路２１が検出する検出電圧を比較し、その差が設定値よりも小さいと、第１の電圧検出回路１１と第２の電圧検出回路２１は正常に動作していると判定する。故障判定は、電池１をパルス充電する状態においては、第１の検出電圧と第２の検出電圧から故障判定する電圧値の設定値を非パルス充電よりも大きくする。それは、第１の電圧検出回路１１と第２の電圧検出回路２１が、互いに同期して同じタイミングに電池１の電圧を検出しないことから、電圧を検出するタイミングによって、検出電圧が変化するからである。すなわち、パルス充電は、充電と停止を繰り返すので、充電状態と充電停止状態とで電池１の電圧が変化するからである。
【００４３】
また、故障判定回路２は、第１の電流検出回路１２が検出する第１の検出電流と、第２の電流検出回路２２が検出する第２の検出電流から電流検出回路の故障を判定する。第１の電流検出回路１２と第２の電流検出回路２２が正常に動作すると、第１の電流検出回路１２と第２の電流検出回路２２が検出する電池１の電流が同じ電流となるからである。したがって、故障判定回路２は、第１の電流検出回路１２が検出する第１の検出電流と第２の電流検出回路２２が検出する第２の検出電流を比較し、その差が設定値よりも小さいと、第１の電流検出回路１２と第２の電流検出回路２２は正常に動作していると判定する。
【００４４】
さらに、故障判定回路２は、第１の温度検出回路１３が検出する第１の検出温度と、第２の温度検出回路２３が検出する第２の検出温度から温度検出回路の故障を判定することもできる。第１の温度検出回路１３と第２の温度検出回路２３が正常に動作すると、第１の温度検出回路１３と第２の温度検出回路２３が検出する電池１の温度が近似する温度となるからである。ただ、第１の温度検出回路１３は回路基板の温度を検出して、第２の温度検出回路２３は電池１の温度を検出することから、第１の検出温度と第２の検出温度は同じ温度にはならない。ただ、電池１を充電して電池１の温度が上昇すると回路基板の温度も上昇するので、回路基板と電池１の温度を検出する検出温度が設定値よりも大きくなれば、温度検出回路の故障と判定することができる。故障判定する設定値は、電池１を充電しない状態では、電池１と回路基板の温度差が少なくなるので小さく、電池１を充電する状態にあっては、温度差が大きくなるので設定値を大きくする。
【００４５】
また、回路基板の温度を検出する第１の温度検出回路１３が、ＦＥＴなどの発熱部品の温度を検出するパック電池にあっては、図２に示すように、検出温度で充電電流をコントロールすることができる。この図は、第２の検出温度が８０℃までは一定の電流を許容するが、８０℃から９０℃に上昇するにしたがって、充電電流を直線的に減少する。検出温度が９０℃を超えると充電電流を遮断する。この温度による充電電流制限は、充電回路の信頼性向上に役立つ。また、充電回路の温度と電池温度の間には一定の相関があることから、このパック電池は、回路基板の温度で充電電流をコントロールするので、仮に電池１の温度を検出する第２の温度検出回路２３が故障して、電池１の温度が上昇するとき電流を制限できるので、電池１を温度上昇から保護しながら充電できる。このパック電池は、第１の検出温度と第２の検出温度の両方で電池１の充電電流をコントロールして安全に充電できる。とくに、第１の温度検出回路が検出する回路基板のＦＥＴの近傍が８０℃ないし９０℃に上昇する状態で、第２の温度検出回路が検出する電池の温度が、たとえば充電電流を減少する４０℃となるパック電池にあっては、電池の温度が検出できない状態においても、回路基板の温度で電池の温度を間接的に検出しながら、充電電流を最適な電流に制限して安全性を向上できる。
【００４６】
さらに、図３は、他の実施例のパック電池を示している。図３の回路図に示すパック電池は、充電できる電池１と、外部入力電力を電池１の充電電圧に変換する第１の充電回路３０と、接続される電子機器５から供給される機器供給電力、または第１の充電回路３０から供給される電力で電池１を充電する第２の充電回路４０とを備える。なお、図３において、前述の実施例と同じ構成要素については、同符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
第１の充電回路３０は、外部入力電力が供給される状態において、外部入力電力を電池１の充電電圧に変換して出力する。第１の充電回路３０は、電池１に供給する電圧を検出する第１の電圧検出回路３１と、外部から供給される入力電流を検出する第１の電流検出回路３２と、第１の充電回路３０と第２の充電回路４０を実装する回路基板の温度を検出する第１の温度検出回路１３と、入力される外部入力電力を電池１の充電電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１７と、このＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御する第１の充電制御回路３４とを備える。
【００４８】
第１の電圧検出回路３１は、外部から入力される電圧と、第１の充電回路３０から出力される電圧を検出して、検出信号を第１の充電制御回路３４とＤＣ／ＤＣコンバータ１７に出力する。第１の電圧検出回路３１は、直列に接続している複数の電池１のマイナス側の電位に対する電圧として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の入力電圧と出力電圧を検出する。
【００４９】
第１の電流検出回路３２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の入力側に直列に接続している電流検出抵抗３２Ａと、この電流検出抵抗３２Ａの両端の電圧を増幅する差動アンプ３２Ｂとを備える。この第１の電流検出回路３２は、差動アンプ３２Ｂで電流検出抵抗３２Ａの電圧を増幅して、外部からＤＣ／ＤＣコンバータ１７に供給される入力電流を検出する。
【００５０】
第１の充電制御回路３４は、第１の電圧検出回路３１と第１の電流検出回路３２の出力でＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御する第１の制御回路３６で構成される。第１の制御回路３６は、電源端子３に外部電力が入力される状態で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御して、外部入力電力を電池１の充電電圧に変換する。
【００５１】
第２の充電回路４０は、電池１の電圧を検出する第２の電圧検出回路２１と、電池１の充電電流を検出する第２の電流検出回路２２と、電池１の温度を検出する第２の温度検出回路２３と、パック電池が接続されるパソコンなどの電子機器５から供給される機器供給電力、または、第１の充電回路３０から供給される電力で電池１を充電する第２の充電回路２４とを備える。
【００５２】
第２の充電制御回路２４は、パック電池を接続する電子機器５から供給される機器供給電力、または、第１の充電回路３０のＤＣ／ＤＣコンバータ１７から供給される電力を制御して電池１を充電する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の出力電圧は、電子機器５から供給される充電条件と等しくなるように制御可能であるので、図に示すようにＤＣ／ＤＣコンバータ１７の出力を充電制御回路２４に接続して電池１を充電できる。第２の充電制御回路２４は、電子機器５から入力される機器供給電力、または第１の充電回路３０から供給される電力で電池１の充電を制御する第２のスイッチング素子２５と、第２の電圧検出回路２１と第２の電流検出回路２２の出力で第２のスイッチング素子２５を制御する第２の制御回路２６とを備える。第２の充電制御回路２４は、第２のスイッチング素子２５の入力側に、接続機器５から機器供給電力が入力される入力端子６と第１の充電回路３０の出力側を接続している。第２の制御回路２６は、電池１の電圧と電流を検出して第２のスイッチング素子２５をオンオフに制御して電池１を満充電する。第２の制御回路２６は、第２のスイッチング素子２５をオンとして電池１を充電し、電池１が満充電されると、第２のスイッチング素子２５をオンからオフに切り換えて充電を停止する。
【００５３】
この構造のパック電池は、外部入力電力と機器供給電力の両方で電池１を充電するが、別々に設けた充電制御回路で電池を充電するのではなく、第１の充電回路３０で電池１の充電電圧に変換された外部入力電力と、接続機器５から入力される機器供給電力の両方を第２の充電制御回路２４に入力し、第２の充電制御回路２４でもって、電池１の充電を制御する。このため、電池の充電を制御する回路構成を簡単にしながら外部入力電力と機器供給電力の両方で電池１を充電できる。また、このパック電池は、第１の充電回路３０の第１の電圧検出回路３１を、電池１に供給する電圧を検出する電圧検出回路とするので、互いに直列に接続される複数の電池１の電圧を検出する高い精度が要求される第２の電圧検出回路２１に比較して、第１の電圧検出回路３１を簡単な回路構成とすることができる。このため、回路全体の構造を簡単にして製造コストを低減しながら、確実に故障判定できる。
【００５４】
故障判定回路２は、第１の電圧検出回路３１が検出するＤＣ／ＤＣコンバータ１７の出力電圧である第１の検出電圧と、第２の電圧検出回路２１が検出する電池のトータル電圧である第２の検出電圧の相対的な関係を比較して、電圧検出回路の故障を判定する。すなわち、故障判定回路２は、第１の電圧検出回路３１と第２の電圧検出回路２１が検出する検出電圧を比較し、その差が設定値よりも小さいと、第１の電圧検出回路３１と第２の電圧検出回路２１は正常に動作していると判定し、その差が設定値よりも大きいと、第１の電圧検出回路３１と第２の電圧検出回路２１のいずれかが故障と判定する。
【００５５】
また、故障判定回路２は、第１の電流検出回路３２が検出する第１の検出電流と、第２の電流検出回路２２が検出する第２の検出電流の相対的な関係を比較して、電流検出回路の故障を判定する。故障判定回路２は、第１の電流検出回路３２が検出する第１の検出電流と第２の電流検出回路２２が検出する第２の検出電流を比較し、その差が設定値よりも小さいと、第１の電流検出回路３２と第２の電流検出回路２２は正常に動作していると判定する。
【００５６】
さらに、故障判定回路２は、前述実施例と同様に、第１の温度検出回路１３が検出する第１の検出温度と、第２の温度検出回路２３が検出する第２の検出温度から温度検出回路の故障を判定することもできる。
【００５７】
ところで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、スイッチング用のＦＥＴ、コイル、整流用のダイオード、平滑用のコンデンサーなどの部品を備えている。これらの部品が故障すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、所定の効率で入力電力を所定の電圧に変換して出力できなくなる。図３の故障判定回路２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の入力電力と出力電力を比較してＤＣ／ＤＣコンバータ１７の故障を判定する。故障判定回路２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の入力側の電流と電圧を検出して、入力電力を演算する。入力電力が、外部から入力される電圧と電流の積で演算できるからである。図３のパック電池は、外部入力電力の電圧と電流の両方を検出するので、より正確にＤＣ／ＤＣコンバータ１７の入力電力を検出できる。ただ、パック電池は、図１の鎖線で示すように、入力電流検出回路１８でＤＣ／ＤＣコンバータ１７の入力側の電流のみを検出して、入力電力を検出することもできる。外部入力電力の電圧がほぼ一定であるから、電圧を検出することなく、電流のみを検出して入力電力を演算できるからである。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の出力側の電力は、電池１のトータル電圧と電流の積で検出できる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の入力側の電力と出力側の電力の比率は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の効率で特定される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の効率は、出力により、たとえば以下のように変化する。
【００５８】
出力電流が０．５Ａ以下………………変換効率が２０％〜８５％
出力電流が０．５Ａ〜１．８Ａ………変換効率が８０％〜９５％
出力電流が１．８Ａ以上………………変換効率が９３％以上
【００５９】
ただし、変換効率は（出力電力／入力電力）×１００で計算される。故障判定回路２は、出力電流によって、入力電力と出力電力の比率から変換効率を検出し、検出された変換効率が前述の範囲にないとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の故障と判定する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施例にかかるパック電池の回路図である。
【図２】検出温度で充電電流をコントロールする状態を示すグラフである。
【図３】本発明の他の実施例にかかるパック電池の回路図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…電池
２…故障判定回路
３…電源端子
５…電子機器
６…入力端子
１０…第１の充電回路
１１…第１の電圧検出回路
１２…第１の電流検出回路        １２Ａ…電流検出抵抗
１２Ｂ…差動アンプ
１３…第１の温度検出回路        １３Ａ…温度センサ
１４…第１の充電制御回路
１５…第１のスイッチング素子
１６…第１の制御回路
１７…ＤＣ／ＤＣコンバータ
１８…入力電流検出回路
２０…第２の充電回路
２１…第２の電圧検出回路
２２…第２の電流検出回路        ２２Ａ…電流検出抵抗
２２Ｂ…差動アンプ
２３…第２の温度検出回路        ２３Ａ…温度センサ
２４…第２の充電制御回路
２５…第２のスイッチング素子
２６…第２の制御回路
３０…第１の充電回路
３１…第１の電圧検出回路
３２…第１の電流検出回路        ３２Ａ…電流検出抵抗
３２Ｂ…差動アンプ
３４…第１の充電制御回路
３６…第１の制御回路
４０…第２の充電回路
【図１】
2010038592.tif 000003
【図２】
2010038592.tif 000004
【図３】
2010038592.tif 000005