(57)【要約】【課題】フライングキャパシタ方式で、共用コンデンサを用いても、電圧と電流との両方を測定可能とする。【解決手段】二次電池Ｂ１，Ｂ２と直列にシャント抵抗Ｒ１を接続し、それぞれの端子電圧ＶＲ１；ＶＢ１，ＶＢ２を切換え回路２１で任意に切換えてコンデンサＣ１に与え、その電圧をスイッチ回路２２を介して制御回路２４のＡ／Ｄ変換ポート２８に取込むことで絶縁を図るようにしたフライングキャパシタ方式の計測回路において、前記スイッチ回路２２とＡ／Ｄ変換ポート２８との間に可変ゲインアンプ２３を設け、シャント抵抗Ｒ１による微弱な電圧ＶＲ１を、二次電池電圧ＶＢ１，ＶＢ２のレベルに合わせる。したがって、電流測定と電圧測定とを同じ構成で行っても、それぞれの測定時にＡ／Ｄ変換ポート２８のダイナミックレンジを有効に活用することができ、高い測定精度を得ることができる。【選択図】図１
2010122162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または複数の二次電池と、
前記二次電池と直列に接続されるシャント抵抗と、
前記シャント抵抗および前記１または複数の二次電池の内の任意の端子電圧を取出す第１のスイッチ素子と、
前記第１のスイッチ素子で取出された電圧で充電されるコンデンサと、
前記コンデンサの端子電圧を取出す第２のスイッチ素子と、
前記第２のスイッチ素子で取出された電圧を可変ゲインで増幅するアンプと、
前記アンプのゲイン切換えを行うとともに、前記アンプの出力電圧をアナログ／デジタル変換して取込み、その取込んだ値に、前記アンプに設定したゲインとから、前記二次電池に流れる電流値および二次電池の電圧値を求める制御部とを含むことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、定電流充電時の電流計測値を基に、電流計測時のアンプのゲイン調整を行うことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、定電圧充電時の電圧垂下による満充電判定時の電圧計測値を基に、電圧計測時のアンプのゲイン調整を行うことを特徴とする請求項１または２記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記二次電池の端子電圧の測定後に、前記第１のスイッチ素子を前記シャント抵抗に接続し、前記コンデンサの蓄積電荷をシャント抵抗を負荷として放電させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記アンプには複数の帰還抵抗およびそれに対応するスイッチ素子が設けられており、前記制御部は、前記スイッチ素子の切換えによる帰還抵抗値の変化で、前記アンプのゲインを変化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パックなどとして実現され、１または複数の二次電池を備え、その充放電の電流および電圧の計測が可能な電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの電池パックにおいて、電流値および電圧値の計測は必須になっており、様々な方法で計測が行われている。電圧計測としては、コンデンサに電荷を貯めることで電圧を保持し、その電圧をマイコンのアナログ／デジタル変換ポートで計測するフライングキャパシタ方式が多く用いられている。この方式は、前記コンデンサの前後をスイッチ素子で切離し可能となっており、測定対象物である二次電池側と測定箇所であるマイコン側とを電気的に絶縁でき、測定箇所を保護することが可能である。
【０００３】
一方、電流計測に関しては、ホール素子を用いた磁気型の電流センサや、シャント抵抗を用いて電流値を直接測定する方法が知られている。前記ホール素子による電流センサは、充放電の電流経路に負荷となるものを直列に介在する必要がなく、無駄な電圧降下を生じさせないものの、間接的な測定で、精度に問題がある。そこで、電流計測（電流−電圧変換）用のシャント抵抗を二次電池と直列に接続し、その端子電圧と抵抗値とから、電流値を算出することが行われている。
【０００４】
そして、上述のような電圧や電流計測を行う電池パックにおいて、前記電圧や電流の計測対象毎に計測回路を設けると、部品点数が増加するので、部品点数を削減する取組みが数多くなされている。たとえば特許文献１には、前記フライングキャパシタ方式で、測定対象物側のスイッチ素子を全て共通のコンデンサに接続することで、従来は複数の測定対象物のそれぞれに設けていたコンデンサを１つで済ませるようにし、電圧計測部の部品点数を削減することが提案されている。
【特許文献１】特開平１０−４０７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来技術では、コンデンサの共用化に伴い、測定箇所（マイコン）側に設けられるスイッチ素子も共用化でき、部品点数の削減が可能であるが、前述のように、電流と電圧との両方を同じコンデンサを用いて計測することは、現実的には困難である。詳しくは、前述のとおり、シャント抵抗は余分な負荷となるために、あまり大きな抵抗値を選ぶことができず、このため端子間には非常に小さい電圧しか取出すことができない。たとえば、シャント抵抗の抵抗値はｍΩのオーダーであり、充放電の電流値を数Ａとして、端子電圧は数ｍＶ程度である。これに対して、二次電池の端子電圧は、単セルでも数Ｖあり、同じコンデンサからアナログ／デジタル変換ポートを使用しても、該アナログ／デジタル変換器のダイナミックレンジの極一部しか使用できず、事実上測定できないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、電流測定と電圧測定とを同じ構成で行っても、高い計測精度を得ることができる電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電源装置は、１または複数の二次電池と、前記二次電池と直列に接続されるシャント抵抗と、前記シャント抵抗および前記１または複数の二次電池の内の任意の端子電圧を取出す第１のスイッチ素子と、前記第１のスイッチ素子で取出された電圧で充電されるコンデンサと、前記コンデンサの端子電圧を取出す第２のスイッチ素子と、前記第２のスイッチ素子で取出された電圧を可変ゲインで増幅するアンプと、前記アンプのゲイン切換えを行うとともに、前記アンプの出力電圧をアナログ／デジタル変換して取込み、その取込んだ値に、前記アンプに設定したゲインとから、前記二次電池に流れる電流値および二次電池の電圧値を求める制御部とを含むことを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、二次電池と直列に電流計測用のシャント抵抗が接続され、そのシャント抵抗および１または複数の前記二次電池の内の任意の端子電圧が第１のスイッチ素子で取出されてコンデンサに与えられ、測定時には前記第１のスイッチ素子が遮断されてコンデンサの電圧が保持されるとともに、前記コンデンサに第２のスイッチ素子を介して制御部のアナログ／デジタル変換ポートが接続され、その保持されたコンデンサの電圧を該アナログ／デジタル変換ポートで計測することで、測定対象物である前記シャント抵抗および二次電池と測定箇所である制御部とを電気的に絶縁し、測定箇所を保護するようにした、いわゆるフライングキャパシタ方式で前記二次電池に流れる電流値および二次電池の電圧値を測定するようにした電源装置において、前記第２のスイッチ素子とアナログ／デジタル変換ポートとの間に、前記第２のスイッチ素子で取出された電圧を可変ゲインで増幅するアンプが設けられ、前記制御部は、前記電流値の測定時と電圧値の測定時とで、ゲイン切換えを行う。
【０００９】
したがって、余分な負荷となるためにあまり大きな抵抗値を選ぶことができず、このため非常に小さい電圧でしか取出せないシャント抵抗の端子電圧を、可変ゲインのアンプによって、二次電池の端子電圧に近付けてアナログ／デジタル変換ポートに入力することができる。これによって、電流測定と電圧測定とを同じ構成で行っても、それぞれの測定時にアナログ／デジタル変換器のダイナミックレンジを有効に活用することができ、高い計測精度を得ることができる。
【００１０】
また、本発明の電源装置では、前記制御部は、定電流充電時の電流計測値を基に、電流計測時のアンプのゲイン調整を行うことを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、充電器から該電源装置内の二次電池への充電が定電流で行われている間は、その充電電流値は充電器によって規定されている。そこで、前記制御部は、前記シャント抵抗の端子間電圧から測定した充電電流値が、その規定の値となるように、電流計測時におけるアンプのゲインを校正しておく。
【００１２】
したがって、電圧計測時に比べて非常に大きな電流計測時のアンプのゲインの経年や温度などによるずれを校正し、他の電流値での充電時や、放電時における電流値を正確に測定することができる。これによって、二次電池の残容量（ＳＯＣ）の管理を高精度に行うことができる。
【００１３】
さらにまた、本発明の電源装置では、前記制御部は、定電圧充電時の電圧垂下による満充電判定時の電圧計測値を基に、電圧計測時のアンプのゲイン調整を行うことを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、充電器から該電源装置内の二次電池への充電が満充電に近付き、定電流充電から定電圧充電に切り替わった後、所定電圧ΔＶの電圧垂下が生じ、満充電判定が行われると、その満充電の電圧は、前記二次電池の劣化による変化は小さいので、前記制御部は、この満充電判定時に測定した二次電池の端子電圧値が、規定の電圧値に一致するように、次回の電圧計測時におけるアンプのゲインを校正しておく。
【００１５】
したがって、経年や温度などによるアンプのゲインのずれを校正し、二次電池の端子電圧を正確に測定することができる。
【００１６】
また、本発明の電源装置では、前記制御部は、前記二次電池の端子電圧の測定後に、前記第１のスイッチ素子を前記シャント抵抗に接続し、前記コンデンサの蓄積電荷をシャント抵抗を負荷として放電させることを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、二次電池の端子電圧の測定時に、電流測定時に比べて極めて高い電池電圧によってコンデンサに蓄えられた多くの電荷を、前記制御部は、シャント抵抗を用いて放電させる。
【００１８】
したがって、前記シャント抵抗を、本来の二次電池の充放電電流の電圧変換とともに、コンデンサの蓄積電荷の放電にも共用することができ、放電回路を削減し、部品点数を削減することができる。なお、シャント抵抗の抵抗値は小さく、放電電流は瞬時にシャント抵抗に流れるが、コンデンサの容量は微小で、その放電電流は通常の充放電で生じる電流に比べて大きくはなく、共用に伴い、該シャント抵抗の温度上昇などによる充放電電流の測定誤差を生じる可能性は小さい。
【００１９】
さらにまた、本発明の電源装置では、前記アンプには複数の帰還抵抗およびそれに対応するスイッチ素子が設けられており、前記制御部は、前記スイッチ素子の切換えによる帰還抵抗値の変化で、前記アンプのゲインを変化させることを特徴とする。
【００２０】
上記の構成によれば、前記アンプには相互に直列に接続される、或いは相互に並列に接続される複数の帰還抵抗に、それに対応するスイッチ素子が設けられており、前記制御部は、前記スイッチ素子の切換えによる帰還抵抗値の変化で、前記アンプのゲインを変化させる。前記制御部が、たとえば相互に並列に接続される帰還抵抗を択一的に選択する場合には前記帰還抵抗の抵抗値は相互に異なり、並列接続数の増減で抵抗値を切換える場合には、前記帰還抵抗の抵抗値は相互に等しくてもよい。直列の場合も各帰還抵抗に前記スイッチ素子を短絡スイッチとして設け、短絡数の変化で抵抗値を変化させることができる。こうして、前記アンプのゲイン切換えを行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の電源装置は、以上のように、二次電池と直列に電流計測用のシャント抵抗が接続され、そのシャント抵抗および１または複数の前記二次電池の内の任意の端子電圧が第１のスイッチ素子で取出されてコンデンサに与えられ、測定時には前記第１のスイッチ素子が遮断されて、コンデンサの電圧が保持されるとともに、前記コンデンサに第２のスイッチ素子を介して制御部のアナログ／デジタル変換ポートが接続され、その保持されたコンデンサの電圧を該アナログ／デジタル変換ポートで計測することで、測定対象物である前記シャント抵抗および二次電池と測定箇所である制御部とを電気的に絶縁し、測定箇所を保護するようにした、いわゆるフライングキャパシタ方式で前記二次電池に流れる電流値および二次電池の電圧値を測定するようにした電源装置において、前記第２のスイッチ素子とアナログ／デジタル変換ポートとの間に、前記第２のスイッチ素子で取出された電圧を可変ゲインで増幅するアンプが設けられ、前記制御部は、前記電流値の測定時と電圧値の測定時とで、ゲイン切換えを行う。
【００２２】
それゆえ、シャント抵抗の端子電圧を、可変ゲインのアンプによって、二次電池の端子電圧に近付けてアナログ／デジタル変換ポートに入力することができ、電流測定と電圧測定とを同じ構成で行っても、それぞれの測定時にアナログ／デジタル変換器のダイナミックレンジを有効に活用し、高い計測精度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の実施の一形態に係る電源装置である電池パック１を備える電子機器システムの電気的構成を示すブロック図である。この電子機器システムは、前記電池パック１に、それを充電する充電器２および前記充電器２または電池パック１によって電源供給される負荷機器３を備えて構成される。電池パック１は、負荷機器３に内蔵され、または外付けされ、充電器２から直接充電が行われ、または負荷機器３を通して充電が行わる。前記負荷機器３は、パーソナルコンピュータなどから成る。電池パック１は、充電器２および負荷機器３との間で、給電を行う直流ハイ側の端子Ｔ１と、通信信号の端子Ｔ２と、給電および通信信号のためのＧＮＤ端子Ｔ３によって相互に接続される。
【００２４】
前記電池パック１内で、前記の端子Ｔ１から延びる直流ハイ側のパワーライン１１には、充電用と放電用とで、相互に導電形式が異なるＦＥＴ１２，１３が介在されており、その充放電経路１１が組電池１４のハイ側端子に接続される。前記組電池１４のロー側端子は、直流ロー側のパワーライン１５を介して前記ＧＮＤ端子Ｔ３に接続され、このパワーライン１５には、充電電流および放電電流を電圧値に変換するシャント抵抗Ｒ１が介在されている。前記組電池１４は、１または複数の二次電池が直並列に接続されて成り（図１の例では参照符号Ｂ１，Ｂ２の直列２つ）、これらの二次電池Ｂ１，Ｂ２の端子電圧ＶＢ１，ＶＢ２およびシャント抵抗Ｒ１の端子電圧ＶＲ１は、ＢＭＵ（バッテリマネージングユニット）を構成する制御ＩＣ１６に入力される。
【００２５】
前記制御ＩＣ１６内では、前記端子電圧ＶＢ１，ＶＢ２および端子電圧ＶＲ１の内の何れか１つが切換え回路２１によって選択されてコンデンサＣ１に与えられ、その端子電圧ＶＣ１はスイッチ回路２２によって所定の取込みタイミングでアンプ２３に入力される。前記切換え回路２１は、前記端子電圧ＶＢ１，ＶＢ２および端子電圧ＶＲ１のそれぞれに対応した第１のスイッチ素子である一対のスイッチ素子Ｓ１１，Ｓ１２；Ｓ２１，Ｓ２２；Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３によって前述のように何れか１つがコンデンサＣ１に接続される。前記スイッチ回路２２では、第２のスイッチ素子である一対のスイッチ素子Ｓ４１，Ｓ４２によって、その端子電圧ＶＣ１がアンプ２３に与えられる。これらの切換え回路２１およびスイッチ回路２２は、マイクロコンピュータなどから成る制御回路２４の切換え制御部２５によって切換え制御される。前記スイッチ素子Ｓ１１，Ｓ１２；Ｓ２１，Ｓ２２；Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３；Ｓ４１，Ｓ４２は、ＦＥＴなどから成る。
【００２６】
前記アンプ２３は、入力抵抗Ｒ２および帰還抵抗Ｒ３を有するオペアンプ２６から構成されている。このオペアンプ２６は、前記帰還抵抗Ｒ３の抵抗値が前記制御部２４の演算部２７からの出力で切換え制御されることで、可変ゲインのアンプとなっている。
【００２７】
前記アンプ２３の出力電圧は、制御回路２４のアナログ／デジタル変換ポート２８に入力されてデジタル値に変換され、前記演算部２７に与えられる。演算部２７は、後述するようにして前記端子電圧ＶＢ１，ＶＢ２；ＶＣ１を求め、その演算結果や、図示しない温度センサの検知結果から、充放電制御部２９が、前記ＦＥＴ１２，１３を制御して過充電や過放電を防止するとともに、二次電池Ｂ１，Ｂ２の残容量（ＳＯＣ）の管理を行い、通信部３０から負荷機器３などへ送信する。
【００２８】
図２は、上述のように構成される電池パック１の動作を説明するためのタイミングチャートである。過負荷状態、特に負荷短絡などを検知するために、制御回路２４の切換え制御部２５は、予め定める短周期、たとえば１０ｍｓｅｃ毎に、前記端子電圧ＶＢ１，ＶＢ２；ＶＣ１を順次計測してゆく。なお、充電時と放電時とで異なる周期が設定されてもよい。また、図２では、図面の簡略化のために既に二次電池Ｂ１の端子電圧ＶＢ１の計測は、図２で示す二次電池Ｂ２の端子電圧ＶＢ２と同様の手順で終了しているものとする。またこの図２は、充電器２からの充電状態を示す。
【００２９】
先ず時刻ｔ１では、切換え制御部２５が、アンプ２３への取込み用のスイッチ素子Ｓ４１，４２をＯＦＦさせた状態で、二次電池Ｂ２に対応したスイッチ素子Ｓ２１，２２をＯＮさせ、これによって前記二次電池Ｂ２の端子電圧ＶＢ２がコンデンサＣ１に印加され、電荷が蓄積される。次に、コンデンサＣ１へ電荷が充分蓄積される時刻ｔ２となると、切換え制御部２５が、スイッチ素子Ｓ２１，２２をＯＦＦさせて、コンデンサＣ１への電荷の取込みを終了する。すると、演算部２７が、時刻ｔ３にアンプ２３のゲインを設定し、時刻ｔ４から、切換え制御部２５が、アンプ２３への取込み用のスイッチ素子Ｓ４１，４２をＯＮさせ、後述するようにして設定されたゲインで、アンプ２３に増幅を行わせる。その増幅された電圧値を、時刻ｔ５〜ｔ６間でアナログ／デジタル変換ポート２８が取込み、演算部２７は、その取込んだ値と、時刻ｔ３で設定していたアンプ２３のゲインとから、前記二次電池Ｂ２の端子電圧ＶＢ２を求める。
【００３０】
その端子電圧ＶＢ２の算出が終了した頃の時刻ｔ７に、切換え制御部２５は、前記スイッチ素子Ｓ４１，４２をＯＦＦさせ、後の時刻ｔ８〜ｔ９間で、シャント抵抗Ｒ１に対応したスイッチ素子Ｓ３１，３２をＯＮさせ、これによって前記コンデンサＣ１に保持されている電荷を放電させる。前記時刻ｔ８〜ｔ９間は、コンデンサＣ１の電圧が徐々に低下してゆき、微小レベルまで放電するのに要する時間に設定される。続いて、切換え制御部２５は、前記シャント抵抗Ｒ１を用いた電流計測に移り、時刻ｔ１０〜ｔ１１間に前記スイッチ素子Ｓ３１，３２を再びＯＮさせる。なお、これらのスイッチ素子Ｓ３１，３２をＯＮさせる場合は、前記時刻ｔ８からそのままこの時刻ｔ１０に移り、時刻ｔ９によるＯＦＦ操作を行わないようにしてもよい。しかしながら、二次電池Ｂ１，Ｂ２の放電時には、アンプ２３への入力極性の関係で、前記時刻ｔ１０〜ｔ１１間では、スイッチ素子Ｓ３３，Ｓ２２がＯＮされる。前記時刻ｔ８〜ｔ９間では、コンデンサＣ１の端子間をシャント抵抗Ｒ１で短絡し、その蓄積電荷を放電できればよいので、放電時には、前記時刻ｔ８でスイッチ素子Ｓ３３，Ｓ２２をＯＮすれば、時刻ｔ９のＯＦＦ操作を省略してもよい。
【００３１】
続いて、時刻ｔ１２となると、演算部２７が、アンプ２３のゲインを設定し、時刻ｔ１３から、切換え制御部２５が、アンプ２３への取込み用のスイッチ素子Ｓ４１，４２をＯＮさせ、設定されたゲインで増幅を行わせる。その増幅された電圧値を、時刻ｔ１４〜ｔ１５間でアナログ／デジタル変換ポート２８が取込み、演算部２７は、その取込んだ値と、時刻ｔ１２で設定していたアンプ２３のゲインとから、前記シャント抵抗Ｒ１の端子電圧ＶＣ１を求め、時刻ｔ１６で切換え制御部２５がスイッチ素子Ｓ４１，Ｓ４２をＯＦＦさせると、１サイクルの測定動作を終了し、直ちに、或いは所定のインターバルを経て、再度二次電池Ｂ１の端子電圧ＶＢ１の測定から繰返す。
【００３２】
図３は、前記アンプ２３の一構成例を示すブロック図である。この例では、前記帰還抵抗Ｒ３が、複数（図３の例では３つ）の素子Ｒ３１〜Ｒ３３およびそれにそれぞれ対応するスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３が設けられて成り、前記演算部２７は、前記スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３の切換えによる帰還抵抗Ｒ３の抵抗値の変化で、オペアンプ２６のゲインを変化させる。この図３の例では、前記複数の素子Ｒ３１〜Ｒ３３は、相互に並列に接続される例を示しているが、直列に接続され、前記スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３がその端子間を短絡する構成であってもよい。そして、各素子Ｒ３１〜Ｒ３３の抵抗値は、相互に異なる値であってもよく、相互に等しい値であってもよい。たとえば、相互に異なる値の場合には、前記スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３は択一的にＯＮ（並列）またはＯＦＦ（直列）され、相互に等しい値の場合には、前記スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３は１または複数が組合わせてＯＮ（並列）またはＯＦＦ（直列）されることで、アンプ２３に所望とする帰還抵抗値、すなわちゲインを得ることができる。このような抵抗値の切換えは、デジタル出力に基づいてアナログ抵抗値を変化できる、いわゆる電子ボリウムのような構成でも実現することができる。他にも、半導体のオン抵抗の変化などを利用することもできる。
【００３３】
そして、シャント抵抗Ｒ１の端子電圧ＶＲ１からの電流測定時におけるアンプ２３のゲイン、すなわち前記帰還抵抗Ｒ３の抵抗値は、充電器２による充電時に、下記のようにして校正される。たとえば、充電器２が定電流定電圧（ＣＣ−ＣＶ）充電を行う場合、定電流（ＣＣ）充電時の充電電流値は、充電器２によって予め規定された値となる。そこで、前記演算部２７は、図４で示すように、前記シャント抵抗Ｒ１の端子間電圧ＶＲ１から測定した充電電流値が、その規定の値となるように、電流計測時におけるアンプ２３のゲインを校正する。図４の例では、定格充電電流が２０Ａのところ、実際の計測値が１９Ａであり、その差分を補償するように、前記図２の時刻ｔ１２において設定される抵抗値、すなわち前記スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３の切換え態様を決定する。
【００３４】
図５は、その電流測定時におけるゲイン校正の動作を説明するためのフローチャートである。前記演算部２７は、ステップＳ１で電流値を取得し、ステップＳ２で、取得された電流値の向きから、充電中であるか否かの判定が行われる。充電中でない場合にはステップＳ３で校正を行わず、充電中である場合にはさらにステップＳ４で、計測した電流値と、製造時に予め記憶している前記定格充電電流値との差が比較され、所定レベル以上の誤差が生じているか否かが判断される。所定レベル以上の誤差が生じていない場合にはそのままステップＳ５で校正を行わず、所定レベル以上の誤差が生じている場合にはステップＳ６で、その計測した電流値が前記定格充電電流値となるように、次回のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３の切換え態様が変更される。このとき、次回の切換え態様が変更されるのではなく、コンデンサＣ１に或る程度の容量があれば、切換え制御部２５がスイッチ素子Ｓ４１，Ｓ４２をＯＮさせたまま、演算部２５がスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３を順次切換え、計測値が定格充電電流値に最も近付いた状態の切換え態様を、電流値測定用のゲインの設定値として記憶すればよい。
【００３５】
一方、二次電池Ｂ１，Ｂ２の端子電圧ＶＢ１，ＶＢ２からの電圧測定時におけるアンプ２３のゲイン、すなわち前記帰還抵抗Ｒ３の抵抗値は、充電器２による充電時に、下記のようにして校正される。たとえば、二次電池Ｂ１，Ｂ２がリチウムイオン電池で、充電器２が前記定電流定電圧（ＣＣ−ＣＶ）充電を行う場合、定電圧（ＣＶ）充電時に、満充電となると、その充電電圧値は、図６で示すように、ピーク電圧Ｖｍａｘから、所定電圧ΔＶの電圧垂下が生じ、前記充放電制御部２９は、この電圧垂下から満充電判定を行い、充電用のＦＥＴ１２をＯＦＦして、充電を終了する。前記演算部２７は、実際に満充電判定の行われた電圧が、予め規定される電圧から所定値以上ずれている場合には構成を行う。
【００３６】
そこで、図７で示すように、前記演算部２７は、ステップＳ１１で電圧値を取得し、ステップＳ１２で、前記充放電制御部２９が電圧垂下量ΔＶを検出して満充電判定を行い、充電用のＦＥＴ１２をＯＦＦして、充電電流の供給を停止したか否かの判定を行う。満充電でない場合、すなわち充電が継続されている場合にはステップＳ１３で校正を行わず、満充電である場合にはさらにステップＳ１４で、前記電圧垂下後の電圧が規定値と比較され、前記所定レベル以上の差が生じているか否かが判断される。前記演算部２７は、前記所定レベル以上の差が生じていない場合にはそのままステップＳ１５で校正を行わず、所定レベル以上の差が生じている場合にはステップＳ１６で、実測した電圧値が前記規定値となるように、図２の時刻ｔ３でのスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３の切換え態様が変更される。
【００３７】
以上のように、本実施の形態の電池パック１は、二次電池Ｂ１，Ｂ２と直列に電流計測用のシャント抵抗Ｒ１が接続され、そのシャント抵抗Ｒ１および前記二次電池Ｂ１，Ｂ２の内の任意の端子電圧ＶＲ１；ＶＢ１，ＶＢ２が切換え回路２１で取出されてコンデンサＣ１に与えられ、測定時には前記切換え回路２１が遮断されて、コンデンサＣ１の電圧ＶＣ１が保持されるとともに、前記コンデンサＣ１にスイッチ回路２２を介して制御回路２４のアナログ／デジタル変換ポート２８が接続され、その保持されたコンデンサＣ１の電圧ＶＣ１を該アナログ／デジタル変換ポート２８で計測することで、測定対象物である前記シャント抵抗Ｒ１および二次電池Ｂ１，Ｂ２と測定箇所である制御回路２４とを電気的に絶縁し、測定箇所を保護するようにした、いわゆるフライングキャパシタ方式で前記二次電池Ｂ１，Ｂ２に流れる電流値および二次電池Ｂ１，Ｂ２の電圧値ＶＢ１，ＶＢ２を測定するようにした電池パック１において、前記スイッチ回路２２とアナログ／デジタル変換ポート２８との間に、前記スイッチ回路２２で取出された電圧ＶＣ１を可変ゲインで増幅するアンプ２３が設けられ、前記制御回路２４の演算部２７は、前記電流値の測定時と電圧値ＶＢ１，ＶＢ２の測定時とで、ゲイン切換えを行う。
【００３８】
したがって、シャント抵抗Ｒ１の抵抗値は余分な負荷となるためにあまり大きな値に選ぶことはできず、このため非常に小さい電圧でしか取出せない該シャント抵抗Ｒ１の端子電圧ＶＲ１を、可変ゲインのアンプ２３によって、二次電池Ｂ１，Ｂ２の端子電圧ＶＢ１，ＶＢ２に近付けてアナログ／デジタル変換ポート２８に入力することができる。これによって、電流測定と電圧測定とを同じ構成で行っても、それぞれの測定時にアナログ／デジタル変換ポート２８のダイナミックレンジを有効に活用することができ、高い測定精度を得ることができる。
【００３９】
また、充電器２から該電池パック１内の二次電池Ｂ１，Ｂ２への充電が定電流で行われている間は、その充電電流値が充電器２によって規定されていることを利用して、前記演算部２７は、前記シャント抵抗Ｒ１の端子間電圧ＶＲ１から測定した充電電流値が、その規定の値となるように、電流計測時におけるアンプ２３のゲインを校正しておくので、電圧測定時に比べてゲインが大きい電流計測時のアンプ２３のゲインの経年や温度などによるずれを校正し、他の電流値での充電時や、放電時における電流値を正確に測定することができる。これによって、充放電制御部２９による二次電池Ｂ１，Ｂ２の残容量（ＳＯＣ）の管理を高精度に行うことができる。
【００４０】
さらにまた、充電器２から該電池パック１内の二次電池Ｂ１，Ｂ２への充電が満充電に近付き、定電流（ＣＣ）充電から定電圧（ＣＶ）充電に切り替わった後、所定電圧ΔＶの電圧垂下が生じ、満充電判定が行われると、その満充電の電圧は、前記二次電池Ｂ１，Ｂ２の劣化による変化は小さいので、前記演算部２７は、この満充電判定時に測定した二次電池Ｂ１，Ｂ２の端子電圧値ＶＢ１，ＶＢ２が、規定の電圧値に一致するように、前記アンプ２３のゲインを校正しておくことで、経年や温度などによるアンプ２３のゲインのずれを校正し、二次電池Ｂ１，Ｂ２の端子電圧ＶＢ１，ＶＢ２を正確に測定することができる。
【００４１】
また、前記切換え制御部２５は、前記二次電池Ｂ１，Ｂ２の端子電圧ＶＢ１，ＶＢ２の測定時に、電流測定時に比べて極めて高い電池電圧によってコンデンサＣ１に蓄えられた多くの電荷を、シャント抵抗Ｒ１を用いて放電させるので、該シャント抵抗Ｒ１を、本来の二次電池Ｂ１，Ｂ２の充放電電流の電圧変換とともに、コンデンサＣ１の蓄積電荷の放電にも共用することができ、前記フライングキャパシタ方式の電圧計測で通常必要となる放電回路を削減し、部品点数を削減することができる。なお、シャント抵抗Ｒ１の抵抗値は小さく、放電電流は瞬時にシャント抵抗Ｒ１に流れるが、コンデンサＣ１の容量は微小で、その放電電流は通常の充放電で生じる電流に比べて大きくはなく、共用に伴い、該シャント抵抗Ｒ１の温度上昇などによる充放電電流の測定誤差を生じる可能性は小さい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の電源装置は、携帯電話、ＰＤＡ等の携帯用電子機器の電池パックもしくは充電装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の一形態に係る電源装置である電池パックを備える電子機器システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図２】前記電池パックの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】可変ゲインアンプの一構成例を示すブロック図である。
【図４】測定電流値の校正動作を説明するためのグラフである。
【図５】測定電流値の校正動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】測定電圧値の校正動作を説明するためのグラフである。
【図７】測定電圧値の校正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】
【００４４】
１    電池パック
２    充電器
３    負荷機器
１１，１５    パワーライン
１２，１３    ＦＥＴ
１４    組電池
１６    制御ＩＣ
２１    切換え回路
２２    スイッチ回路
２３    アンプ
２４    制御回路
２５    切換え制御部
２６    オペアンプ
２７    演算部
２８    アナログ／デジタル変換ポート
２９    充放電制御部
３０    通信部
Ｂ１，Ｂ２    二次電池
Ｒ１    シャント抵抗
Ｒ２    入力抵抗
Ｒ３    帰還抵抗
Ｒ３１〜Ｒ３３    素子
Ｓ１〜Ｓ３    スイッチ素子
Ｓ１１，Ｓ１２；Ｓ２１，Ｓ２２；Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３    スイッチ素子
Ｓ４１，Ｓ４２    スイッチ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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