(57)【要約】【課題】電池パックの電池が不正規の電池と交換されて再使用されることを防止する。【解決手段】電池パックが分解され新品の単セル電池１３が交換されたとき、マイクロコンピュータ２１に単セル電池１３の電圧が印加される。マイクロコンピュータ２１のイニシャライズ時点で、マイクロコンピュータ２１は、単セル電池１３の電圧をチェックする。単セル電池１３の電圧が、単セル電池１３が充電された状態であることを示す電圧以上のときは、マイクロコンピュータ２１は所定の信号をＲＡＭ２１ａに記憶する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記電子機器と通信可能で内部にメモリを搭載したマイクロコンピュータを備え、
前記マイクロコンピュータのイニシャライズ時点で、前記単セル電池の電圧を測定し、
前記測定された電圧が、前記単セル電池が充電された状態であることを示す電圧以上の場合には、所定の信号を前記メモリに記憶することを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記マイクロコンピュータは、前記電子機器が接続されたときに、前記メモリから前記所定の信号を読み出して前記電子機器に送信することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項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、
マイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータにより制御され前記単セル電池の充放電を制御するスイッチ素子をさらに備え、
前記マイクロコンピュータのイニシャライズ時点で、前記単セル電池の電圧を測定し、
前記測定された電圧が、前記単セル電池が充電された状態であることを示す電圧以上の場合には、前記スイッチ素子を遮断状態にすることを特徴とする電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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して備えたものが多い。
【０００５】
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いことから再利用が可能である。
【０００６】
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。
【０００７】
このため、不適正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。
【０００８】
特許文献１に示すものは、電池電圧を所定間隔で測定し、最新の電圧値と前回の電圧値との電圧差を演算し、電圧差が所定値以上のときには、電池の充放電を禁止するよう構成したものである。
【特許文献１】特開２００７−１０９４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に示す方法は、測定した電圧値が電池を外されたときに消失するのを避けるために、測定した電圧値を記憶しておくための不揮発性のメモリが必要になる。また、改造前の単セル電池の電圧を改造後の単セル電池の電圧にある程度あわせておくと、電池パックが改造されたことを検出することができない。
【００１０】
本発明は、不揮発性メモリを必要としない簡単な構成で、不適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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記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、電子機器と通信可能で内部にメモリを搭載したマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータのイニシャライズ時点で、単セル電池の電圧を測定し、測定された電圧が、単セル電池が充電された状態であることを示す電圧以上の場合には、所定の信号をメモリに記憶することを特徴とする。
【００１２】
このような構成により、不揮発性メモリを必要としない簡単な構成で、単セル電池が不正に交換されたことを検出でき、不正な電池パックの使用を禁止することができる。
【００１３】
また本発明の電池パックでは、マイクロコンピュータは、電子機器が接続されたときに、メモリから所定の信号を読み出して電子機器に送信してもよい。
【００１４】
このような構成により、電池パックがセットに装着された場合、セット側においてメモリの情報を通信等でチェックして、メモリに不正交換のフラグがあれば、電池パックからの給電および電池パックへの充電をセット自身が禁止することにより、不正な電池パックの使用を禁止できる。
【００１５】
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、マイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより制御され単セル電池の充放電を制御するスイッチ素子と、を備え、マイクロコンピュータのイニシャライズ時点で、単セル電池の電圧を測定し、測定された電圧が、単セル電池が充電された状態であることを示す電圧以上の場合には、スイッチ素子を遮断状態にすることを特徴とする。
【００１６】
このような構成により、単セル電池が不正に交換された場合には、直ちに充放電回路を遮断して、不正な電池パックの使用を禁止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、不適正な単セル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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
なお、わかりやすくするために数値を例示して説明するが、本発明は、この数値には拘束されない。
【００２０】
（実施の形態）
本実施の形態における電池パック１０について、単セル電池がリチウムイオン電池であって、４個直列に接続された電池パックを例として、まず構成を説明する。
【００２１】
図１は本実施の形態における電池パック１０の構造を示す分解斜視図、図２は本実施の形態における電池パック１０の制御部２０の電気的な構成を示すブロック図である。
【００２２】
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の上部には制御部２０を搭載したプリント基板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。
【００２３】
樹脂ケース１１と樹脂ケース１２とは、嵌合爪もしくは溶着などで固定され、通常は容易に分解できない構造である。
【００２４】
図２において、制御部２０は、マイクロコンピュータ２１と放電制御スイッチ素子２２と充電制御スイッチ素子２３とで構成されている。放電制御スイッチ素子２２と充電制御スイッチ素子２３は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であって、それぞれダイオードを並列に接続したものである。マイクロコンピュータ２１は電池端子１３ａと電池端子１３ｂに接続され、電池からの電源の供給を受ける。マイクロコンピュータ２１には、単セル電池１３のそれぞれの極が接続され、単セル電池１３の電圧はマイクロコンピュータ２１内のアナログ／デジタルコンバータ（不図示）でデジタル電圧値に変換され、ＣＰＵ（中央処理装置）に入力される。またマイクロコンピュータ２１は、外部通信端子１６に接続され、外部のセット（ノートパソコンなど）と通信できる機能を備えている。また、電池端子１４ａにも接続されて、セット側や充電器からの給電を検知する。
【００２５】
次に図１および図２を参照しながら図３および図４を用いて動作を説明する。
【００２６】
図３は、制御部２０の動作を説明するための電池電圧の推移を示す模式図である。図３の横軸は時間経過、縦軸は単セル電池１３の電圧を示す。
【００２７】
図３において、特性Ａは、電池パック１０の通常の充放電を示す。時刻ｔ１〜ｔ２間は電池パック１０がセットなどに接続されて放電している状態であり、マイクロコンピュータ２１は、時刻ｔ１において、放電制御スイッチ素子２２を導通状態に制御している。時刻ｔ２において、電圧が過放電検出電圧の２．５Ｖに達すると（リチウムイオン電池にあっては、通常この過放電検出電圧は２〜２．５Ｖに設定される）、マイクロコンピュータ２１は、放電制御スイッチ素子２２を非導通状態にして、電池の放電を停止する。このとき、マイクロコンピュータ２１に印加される電圧は、２．５Ｖ×４＝１０Ｖで、マイクロコンピュータ２１が動作を実行するのに十分な電圧である。
【００２８】
時刻ｔ３において、セット側もしくは充電器からの給電を検知すると、充電制御スイッチ素子２３を導通状態にして、充電が開始され、電池電圧は上昇し、通常は単セル電圧は充電電圧の４．２Vを超えることはないが（リチウムイオン電池にあっては、通常の充電電圧は４．２Vに設定される）、時刻ｔ４において、電池電圧が過充電検知電圧の４．３５Ｖに達すると、マイクロコンピュータ２１は、充電制御スイッチ素子２３を遮断状態にして、充電を停止する。
【００２９】
特性Ｂは、電池パック１０がセットや充電器から外され、放置された場合の電圧の推移を示している。
【００３０】
電池は、放電制御スイッチ素子２２を遮断状態に維持していても、充電動作を行わずに長時間放置すると、電池内部のリークやマイクロコンピュータ２１に流れる微少電流により、０Ｖに向けて徐徐に低下する。時刻ｔ５において、単セル電池１３の電圧は０．５Ｖである。このときマイクロコンピュータ２１に印加される電圧は、０．５Ｖ×４＝２Ｖであり、マイクロコンピュータ２１がリセットされるリセット電圧である。あるいは、リチウムイオン電池は深放電状態（単セル電圧が１V以下）になると、電池セル内部での化学反応により内部ショートを発生し使用不能となる可能性があるため、例えば単セル電池１３の電圧が２Ｖまで下がった場合に、マイクロコンピュータ２１自身をリセット状態にすることにより、マイクロコンピュータ２１からの微少電流を抑えるよう、リセット電圧を設定する場合もある。このリセット電圧以下の電圧ではマイクロコンピュータ２１が正常に動作しないので、マイクロコンピュータ２１内に不揮発性メモリがある場合には（特許文献１記載の方法の場合など）、このｔ５の時点で必要な情報を書き込んでおくが、本実施の形態では、不揮発性メモリを必要としないので、マイクロコンピュータ２１は、特別な動作を行うことなく、非動作の状態になる。
【００３１】
特性Ｃは、電池パック１０が分解されて、電池が新品の電池に交換された場合の電圧の発生状況を示す図である。
【００３２】
電池が外された場合（図１のプリント基板から電池のリード線が外される）は、マイクロコンピュータ２１に印加される電圧は０Ｖになる。
【００３３】
電池が欠品なく接続されて初めてマイクロコンピュータ２１に電圧が印加される。この時刻が図３の時刻ｔ６である。
【００３４】
交換のために準備された単セル電池や市販の単セル電池は、通常、３０％程度の電池容量に充電されて準備もしくは販売されている。この場合の単セル電池の電圧は、約３．６Ｖである。
【００３５】
この理由は、電池は空の状態（電池容量が０）や満充電の状態で放置するよりも適度に充電して保存した方が、電池の電極が適度に活性化されて電池寿命がより長く保たれることによる。
【００３６】
従って、図３の時刻ｔ６においては、単セル電池１３の電圧はすぐに３．６Ｖ、すなわちマイクロコンピュータ２１に印加される電圧は、３．６Ｖ×４＝１４．４Ｖである。
【００３７】
マイクロコンピュータ２１に電圧が印加される過程で、単セル電池１３の電圧で０．５Ｖ（マイクロコンピュータ２１に印加される電圧では前述のように２Ｖ）の時点（図示ｃ１）において、マイクロコンピュータ２１はリセット状態を解除され、マイクロコンピュータとしての機能がスタートとする。本実施の形態は、このリセットの解除の直後のイニシャライズにおいて、単セル電池１３の電圧を測定して、基準の電圧と比較して基準の電圧より上位である場合に、電池が交換されたと判断する。図３のｃ２で示す２．８Ｖが基準電圧である。
【００３８】
このように、マイクロコンピュータ２１のイニシャライズが実行されることは、電池交換時以外では、前述の特性Ｂで説明したような場合にも発生する。
【００３９】
特性Ｂにおいて、電池電圧が０Ｖもしくはそれに近い状態になっても、電池が比較的新しい場合には、再充電により電池容量を復活することが可能である。
【００４０】
この再充電の動作は、通常は、以下の通りである。
【００４１】
まず電池は、微少電流で徐徐に充電され、電池電圧が過放電検知電圧（時刻ｔ２）付近（単セル電池電圧で２．５Ｖ）において、正常の充電電流で充電が開始される。
【００４２】
この再充電の微少電流による充電の過程において、電池電圧がマイクロコンピュータ２１のリセット電圧（０．５Ｖ）に達するので、この直後のイニシャライズにおいてマイクロコンピュータ２１が計測する電圧は、０．５Ｖで、前述の基準値２．８Ｖよりも下位であり、マイクロコンピュータ２１は、電池が交換されたものとは判断しない。あるいはマイクロコンピュータ２１に印加される電圧が、単セル電池１３からの電圧に加えて、充電時に電池端子１４ａを介して印加される電圧としてもある場合は、充電開始直後にマイクロコンピュータのイニシャライズが開始され、単セル電池１３の電圧が基準値よりも下位であることを判断する。
【００４３】
次に、以上述べた電池交換の判定方法を含んで、制御部２０の全体の動作を、図４を用いて説明する。
【００４４】
まず、ステップＳ１において、電池が交換されると、ステップＳ２おいて、交換の終了と同時にマイクロコンピュータ２１に電圧が印加され、マイクロコンピュータ２１のリセットが解除される。次にステップＳ３において、マイクロコンピュータ２１は、単セル電池１３の電圧を検知し、基準値以上かどうかを判定する。基準値以下の場合は、電池が交換されていないと判断して格別の動作は行わない。しかし、検知した単セル電池１３の電圧が基準値以上の場合には、次のステップＳ４において、不正な電池が交換されたことを示すフラグをマイクロコンピュータ２１内のＲＡＭ（読み書き可能な一時記憶メモリ）２１ａに記憶する。不正に改造された電池パック１０がセットに接続されたときに、マイクロコンピュータ２１はＲＡＭ２１ａのフラグを読み出して、通信端子１６を介して電子機器に送信する。このフラグを受信した電子機器は電池パック１０からの受電を禁止することにより、実質的に不適正な電池を不使用とすることができる。
【００４５】
以上説明した動作は、セットメーカや、セットメーカが委託を受けた正規のリサイクル業者において電池の交換を行う際にも発生するが、通信端子１６の外部から非公開の特殊コマンド等を使って、マイクロコンピュータ２１内のＲＡＭ２１ａのフラグを解除することにより、電池パック１０を使用可能にすることができる。
【００４６】
図５は制御部２０の動作の他の事例を示すフローチャートである。図５が図４と異なる点はステップＳ４がステップＳ５に変更されている点である。この事例では、ステップＳ３において、検知した単セル電池１３の電圧が基準値以上と判定された場合には、ステップＳ５においてマイクロコンピュータ２１は放電制御スイッチ素子２２と充電制御スイッチ素子２３とを非導通状態にして充放電回路を遮断する。このことにより、不適正に改造された電池は使用不可能となる。
【００４７】
以上説明したように、本発明の電池パックは、不揮発性のメモリを必要とせず、従って、より簡単な構成の電池パックを提供できる。
【００４８】
なお、本実施の形態においては、電池は、リチウムイオン電池で説明したが、本発明は、他の電池、ニカド電池や、ニッケル水素電池などの電池にも適用可能であり、この場合は、適用する電池の特性に応じて、リセット解除直後に判断する電池電圧の値を設定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
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使用する電池パックに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態の電池パックの構造を示す分解斜視図
【図２】同制御部の電気的な構成を示すブロック図
【図３】同制御部の動作を説明するための電池電圧の推移を示す模式図
【図４】同制御部の動作を示すフローチャート
【図５】同制御部の動作の他の事例を示すフローチャート
【符号の説明】
【００５１】
１０    電池パック
１１，１２    樹脂ケース
１３    単セル電池
１４ａ，１４ｂ    電池端子
１５    プリント配線基板
１６    通信端子
２０    制御部
２１    マイクロコンピュータ
２１ａ    メモリ（ＲＡＭ）
２２    放電制御スイッチ素子
２３    充電制御スイッチ素子
【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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