(57)【要約】【課題】過放電による電池の異常発熱などを回避しつつ電池を充電によって再使用できる期間を長く保つこと。【解決手段】電池３の電圧値が第一の閾値以下または第一の閾値未満となったときには、電池３の負荷１２への放電路である放電スイッチ４を遮断する制御部２１を備える電池保護回路２において、制御部２１は、電池３の電圧値が第一の閾値よりもさらに低い値の第二の閾値以下または第二の閾値未満となったときには、自己である制御部２１への電源供給路である電源スイッチ２２を遮断する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の電圧値が第一の閾値以下または第一の閾値未満となったときには、上記電池の負荷への放電路を遮断する制御部を備える、
電池保護回路において、
上記制御部は、上記電池の電圧値が上記第一の閾値よりもさらに低い値の第二の閾値以下または第二の閾値未満となったときには、自己である上記制御部への電源供給路を遮断する、
ことを特徴とする電池保護回路。
【請求項２】
請求項１記載の電池保護回路において、
前記制御部は、自己である前記制御部への電源供給路を遮断するのに伴って前記電池への充電路も遮断する、
ことを特徴とする電池保護回路。
【請求項３】
電池の電圧値が第一の閾値以下または第一の閾値未満となったときには、上記電池の負荷への放電路を遮断する制御部が実行する、
電池保護方法において、
上記制御部が、上記電池の電圧値が上記第一の閾値よりもさらに低い値の第二の閾値以下または第二の閾値未満となったときには、自己である上記制御部への電源供給路を遮断するステップを実行する、
ことを特徴とする電池保護方法。
【請求項４】
請求項３記載の電池保護方法において、
前記遮断するステップの処理として、自己である前記制御部への電源供給路を遮断するのに伴って前記電池への充電路も遮断する、
ことを特徴とする電池保護方法。
【請求項５】
請求項１または２記載の電池保護回路と、
この電池保護回路による保護の対象となる電池と、
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、請求項１または２記載の電池保護回路の機能を実現することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池保護回路、電池保護方法、電源装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の電池パックのように、充電可能な二次電池を内蔵した電源装置における過充電および過放電による電池の劣化を保護する電池保護回路が広く知られている。
【０００３】
たとえば特許文献１の電池保護回路では、電池の過放電が進むと警報を出してその直後（５００ミリ秒後）に電池からの放電を停止させる。同様に、電池の過充電が進むと警報を出してその直後に電池への充電を停止させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３８２００２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の電池保護回路では、過放電または過充電が進むと電池を保護するために放電路または充電路を遮断する。このときに、過放電の場合には、ユーザが充電を行うことにより、過放電状態から回復し、電池は再使用可能になる。一方、ユーザが電池の過放電状態を放置し、引き続き充電を行わない場合には、さらに過放電が進行する。このようにして過放電が進行すると、やがて電池は再使用不可能なまでに劣化する。
【０００６】
この電池がたとえばリチウム電池の場合には、過放電で正極のコバルトが溶出したり、負極の集電体の銅が溶出してしまい二次電池として機能しなくなる。さらに、リチウム電池の場合、過放電が電池の異常発熱に繋がる可能性があることは周知のとおりである。
【０００７】
これに対し、特許文献１の電池保護回路では、電池が過放電状態であるにも関わらずユーザが充電を行わないといった事態を想定していない。すなわち、特許文献１の電池保護回路では、電池と過放電検出部（または過充電検出部）は、常時接続されている。これでは、電池が再使用不可能なまでに過放電が進んでいるにも関わらず電池は過放電検出部（または過充電検出部）に対して電力を供給し続ける結果となる。
【０００８】
したがって、過放電によって再使用不可能に陥った電池に対しては過放電検出部（または過充電検出部）などの過放電を進行させる要素を全て取り除き、過放電による異常発熱などの状態に陥るまでの期間を延長することが有用である。  
【０００９】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、過放電による電池の異常発熱などを回避しつつ電池を充電によって再使用できる期間を長く保つことができる電池保護回路、電池保護方法、電源装置およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第一の観点は、電池保護回路としての観点である。すなわち、本発明の電池保護回路は、電池の電圧値が第一の閾値以下または第一の閾値未満となったときには、電池の負荷への放電路を遮断する制御部を備える、電池保護回路において、制御部は、電池の電圧値が第一の閾値よりもさらに低い値の第二の閾値以下または第二の閾値未満となったときには、自己である制御部への電源供給路を遮断するものである。
【００１１】
さらに、本発明の電池保護回路において、制御部は、自己である制御部への電源供給路を遮断するのに伴って電池への充電路も遮断することが好ましい。
【００１２】
本発明の第二の観点は、電池保護方法としての観点である。すなわち、本発明の電池保護方法は、電池の電圧値が第一の閾値以下または第一の閾値未満となったときには、電池の負荷への放電路を遮断する制御部が実行する、電池保護方法において、制御部が、電池の電圧値が第一の閾値よりもさらに低い値の第二の閾値以下または第二の閾値未満となったときには、自己である制御部への電源供給路を遮断するステップを実行するものである。
【００１３】
さらに、本発明の電池保護方法において、遮断するステップの処理として、自己である制御部への電源供給路を遮断するのに伴って電池への充電路も遮断することが好ましい。
【００１４】
本発明の第三の観点は、電源装置としての観点である。すなわち、本発明の電源装置は、本発明の電池保護回路と、この電池保護回路による保護の対象となる電池と、を備えるものである。
【００１５】
本発明の第四の観点は、プログラムとしての観点である。すなわち、本発明のプログラムは、情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、本発明の電池保護回路の機能を実現するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、過放電による電池の異常発熱などを回避しつつ電池を充電によって再使用できる期間を長く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る電源装置の全体構成図である。
【図２】図１の電源装置の全体構成図において電池保護回路の内部構成を示す図である。
【図３】図２の制御部の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】図２の制御部の２つの閾値を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（本発明の実施の形態に係る電源装置１の構成について）
本発明の実施の形態に係る電源装置１は、図１に示すように、電池保護回路２、電池３、放電スイッチ４、充電スイッチ５、ダイオード６、７、接地電位８、端子９、１０、警報端子１１、負荷１２または充電器１３から構成されている。電源装置１は、たとえば電池３を備えるバッテリパックである。
【００１９】
電池保護回路２の構成は、図２を用いて詳細に後述する。電池３は、たとえばリチウム電池である。また、電池３は、単体として図示したが複数のセルによって構成されてもよい。放電スイッチ４は、負荷１２への電池３からの電源の供給をＯＮ（接続）／ＯＦＦ（切断）する。充電スイッチ５は、充電器１３から電池３への充電電流の供給をＯＮ／ＯＦＦする。ダイオード６は、負荷１２から電池３への電流の逆流を阻止する。ダイオード７は、電池３から充電器１３への電流の逆流を阻止する。接地電位８は電源装置１内に“０”（Ｖ）をもたらす部位である。端子９、１０は負荷１２または充電器１３が接続される端子である。
【００２０】
警報端子１１は、電池保護回路２からの警報信号を出力する端子であり、たとえば管理者の管理装置（不図示）が接続される。あるいは、負荷１２が電池保護回路２の警報信号を受け付ける入力端子（不図示）を有する場合には、警報端子１１の出力を負荷１２に接続することもできる。なお、放電スイッチ４および充電スイッチ５は通常双方共にＯＮ状態となっている。放電スイッチ４および充電スイッチ５がＯＮ状態になっていても放電電流および充電電流の逆流はそれぞれダイオード４、５によって阻止される。これらの放電スイッチ４および充電スイッチ５は、過放電および過充電の際に電池保護回路２によってＯＦＦ状態に制御される。
【００２１】
次に、図２に示すように、電池保護回路２は、電圧測定部２０、制御部２１、電源スイッチ２２、抵抗２３から構成されている。電圧測定部２０は、電池３の電圧値を測定し、制御部２１に出力する。制御部２１は、電圧測定部２０から出力された電圧値に応じて充電スイッチ５のＯＮ／ＯＦＦ、電源スイッチ２２のＯＮ／ＯＦＦ、放電スイッチ４のＯＮ／ＯＦＦを制御する。また、制御部２１は、電圧測定部２０から出力された電圧値に応じて警報出力を制御する。また、電源スイッチ２２は、電池保護回路２に供給される電源をＯＮ／ＯＦＦする。抵抗２３は、負荷１２が有する抵抗値に比べてきわめて大きな抵抗値を有する抵抗であり、電池３から負荷１２に供給される電流のごく一部のみを電池保護回路２に取り込むための抵抗である。
【００２２】
（制御部２１の動作について）
次に、制御部２１の動作について図３のフローチャートを参照して説明する。なお、充電制御については従来と同じなので説明は省略し、放電制御について主に説明する。
【００２３】
ＳＴＡＲＴ：電源装置１に負荷１２が接続されると、電池３から負荷１２への電源の供給が開始される。制御部２１は、電池３から負荷１２への電源の供給が開始されたことを、電圧測定部２０が測定する電圧値の変化によって認識し、ステップＳ１の処理へ移行する。
【００２４】
ステップＳ１：制御部２１は、電圧測定部２０が測定する電圧値が閾値Ｔｈ♯１以下か否か判断する。制御部２１は、電圧測定部２０が測定する電圧値が閾値Ｔｈ♯１以下の場合（ステップＳ１でＹｅｓ）、ステップＳ３の処理へ移行する。一方、制御部２１は、電圧測定部２０が測定する電圧値が閾値Ｔｈ♯１を超えている場合（ステップＳ１でＮｏ）、ステップＳ２の処理へ移行する。
【００２５】
ステップＳ２：制御部２１は、放電スイッチ４をＯＮ状態に保ちステップＳ１の処理へ戻る。
【００２６】
ステップＳ３：制御部２１は、放電スイッチ４をＯＦＦ状態とすると共に警報出力を行い、ステップＳ４の処理へ移行する。
【００２７】
ステップＳ４：制御部２１は、電圧測定部２０が測定する電圧値が閾値Ｔｈ♯２以下か否か判断する。制御部２１は、電圧測定部２０が測定する電圧値が閾値Ｔｈ♯２以下の場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、ステップＳ５の処理へ移行する。一方、制御部２１は、電圧測定部２０が測定する電圧値が閾値Ｔｈ♯２を超えている場合（ステップＳ４でＮｏ）、ステップＳ１の処理へ戻る。
【００２８】
ステップＳ５：制御部２１は、充電スイッチ５をＯＦＦ状態にすると共に、電源スイッチ２２についてもＯＦＦ状態とし、処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００２９】
図４は、制御部２１の２つの閾値Ｔｈ♯１、Ｔｈ♯２を説明するための図である。図４に示すように、制御部２１には、電池３の放電曲線に対し、２つの閾値Ｔｈ♯１、Ｔｈ♯２が設けられている。たとえば電池３がリチウム電池であれば、満充電時の最大電圧値が約４．１Ｖであり、閾値Ｔｈ♯１は２．１Ｖ付近、閾値Ｔｈ♯２は１．１Ｖ付近に設定される。
【００３０】
図４に示すように、電池３の電圧値が閾値Ｔｈ♯１以下となった時点で放電スイッチ４をＯＦＦ状態にすると共に、ユーザに対して充電を促すための警報を出力する。このときには、電池保護回路２は稼働しているので、充電器１３を端子９、１０に接続することにより電池３が充電可能である。この期間を「充電警報期間」と呼ぶことにする。すなわち、満充電直後から「充電警報期間」の終了時点までが「充電可能期間」になる。
【００３１】
この「充電警報期間」中にユーザが充電を行わなければ、電池３の電圧値はさらに低下する。やがて電池３の電圧値が閾値Ｔｈ♯２以下となり、電池３の劣化を招く可能性のある電圧値となりそうな場合には、制御部２１は、充電スイッチ５および電源スイッチ２２をＯＦＦ状態とし、自己の制御部２への電源供給も切断する。これにより、もはや電池３への充電は不可能になる。しかしながら、電池３が完全に放電してしまい、異常発熱などを生じる事態に陥るまでの期間を従来（一点鎖線で図示）と比較して延長することができる。電池３の電圧値が閾値Ｔｈ♯２以下となってから電池３が完全放電されるまでの期間を「完全放電延長期間」と呼ぶことにする。
【００３２】
このようにして、電池３の放電状態が電池３の劣化を招く可能性のある電圧値まで低下した場合には、電池３の放電路を全て遮断することにより、電池３の劣化の進行を遅らせることができる。また、図４に一点鎖線で示した「従来」のように、電池３の電圧値が閾値Ｔｈ♯２以下となってから完全放電に至るまでの期間が短ければ安全面の観点から閾値Ｔｈ♯２の値を高めに設定せざるをえない。すなわち、制御部２１では、閾値Ｔｈ♯２をたとえば１．１Ｖに設定しているが、これをもっと高い値にする必要がある。
【００３３】
これに対し、電源装置１では、「完全放電延長期間」が従来に比べて長いので、閾値Ｔｈ♯２の値を低くめに設定することができる。その結果、「充電警報期間」を長くとることができる。これにより、電池３に対する「充電可能期間」を長くとることができる。
【００３４】
（その他の実施の形態）
本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り様々に変更が可能である。たとえば、警報出力は図４に示す「充電警報期間」のみで出力し、「完全放電延長期間」では停止するとして説明した。これは「完全放電延長期間」においては電力消費を皆無とする必要があるためである。よって、電力を消費しない警報手段があれば電池３の電圧値が閾値Ｔｈ♯１以下となった時点から警報出力を出力し続けてもよい。
【００３５】
たとえば電力を消費しない警報手段としては、ごく短時間の入力信号を受けると、これによって電磁石に磁力を発生させ、この磁力によって引き寄せられる鉄片などの移動をトリガとして表示内容を「正常から警報」に機械的に替えるような表示内容保持型の警報出力装置が考えられる。
【００３６】
また、図３のフローチャートのステップＳ１の処理において「電圧値が閾値Ｔｈ♯１以下か？」という判断処理を「電圧値が閾値Ｔｈ♯１未満か？」という判断処理に置き換えてもよい。同様に、図３のフローチャートのステップＳ４の処理において「電圧値が閾値Ｔｈ♯２以下か？」という判断処理を「電圧値が閾値Ｔｈ♯２未満か？」という判断処理に置き換えてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１…電源装置、２…電池保護回路、３…電池、４…放電スイッチ、５…充電スイッチ、６、７…ダイオード、８…接地電位、９、１０…端子、１１…警報端子、１２…負荷、１３…充電器、２０…電圧測定部、２１…制御部、２２…電源スイッチ、２３…抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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