(57)【要約】【課題】所定の電気機器に装着した場合に端子部に発生するスパークを防止することが可能なパック電池、及びパック電池の放電制限方法を提供する。【解決手段】二次電池１の放電電流を遮断する放電ＦＥＴ７２に対して、第２の放電ＦＥＴ７３及び抵抗器７４が直列接続されたスイッチ回路を並列に接続してある。パック電池１０が電動自転車９に装着される前は、放電ＦＥＴ７２をオフしておき、電動自転車９への装着を検出した場合は、放電ＦＥＴ７２をオンする前に、第２の放電ＦＥＴ７３をオンし、更に、二次電池１から第２の放電ＦＥＴ７３及び抵抗器７４を介して電動自転車９に印加する電圧が、例えばＶ１（３０Ｖ）より高い場合に、放電ＦＥＴ７２をオンする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池と、該二次電池の放電電流を遮断するスイッチング素子と、所定の電気機器に装着されたことを検出する装着検出部とを備えるパック電池において、
前記装着検出部が検出した場合、前記スイッチング素子をオンするようにしてあること
を特徴とするパック電池。
【請求項２】
第２のスイッチング素子及び電流制限回路を直列的に接続してなるスイッチ回路を前記スイッチング素子に並列的に接続してあり、
前記検出手段が検出した場合、前記スイッチング素子をオンする前に前記第２のスイッチング素子をオンするようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載のパック電池。
【請求項３】
前記電気機器に印加されるべき電圧を検出する手段と、
該手段が検出した電圧が所定の電圧より高いか否かを判定する手段とを備え、
該手段が高いと判定した場合、前記スイッチング素子をオンするようにしてあること
を特徴とする請求項２に記載のパック電池。
【請求項４】
前記電気機器に印加されるべき電圧を検出する手段と、
該手段が検出した電圧及び前記二次電池の電圧の電圧差を算出する手段と、
該手段が算出した電圧差が所定の電圧差より小さいか否かを判定する手段とを備え、
該手段が小さいと判定した場合、前記スイッチング素子をオンするようにしてあること
を特徴とする請求項２に記載のパック電池。
【請求項５】
二次電池と、該二次電池の放電電流を遮断するスイッチング素子と、所定の電気機器に装着されたことを検出する装着検出部とを備えるパック電池で前記二次電池の放電を制限する方法において、
第２のスイッチング素子及び電流制限回路を直列的に接続してなるスイッチ回路を前記スイッチング素子に並列的に接続しておき、
前記装着検出部が検出した場合、前記第２のスイッチング素子をオンし、
前記電気機器に印加されるべき電圧を検出し、
検出した電圧が所定の電圧より高いか否かを判定し、
高い場合、前記スイッチング素子をオンすること
を特徴とするパック電池の放電制限方法。
【請求項６】
二次電池と、該二次電池の放電電流を遮断するスイッチング素子と、所定の電気機器に装着されたことを検出する装着検出部とを備えるパック電池で前記二次電池の放電を制限する方法において、
第２のスイッチング素子及び電流制限回路を直列的に接続してなるスイッチ回路を前記スイッチング素子に並列的に接続しておき、
前記装着検出部が検出した場合、前記第２のスイッチング素子をオンし、
前記電気機器に印加されるべき電圧を検出し、
検出した電圧及び前記二次電池の電圧の電圧差を算出し、
算出した電圧差が所定の電圧差より小さいか否かを判定し、
小さい場合、前記スイッチング素子をオンすること
を特徴とするパック電池の放電制限方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池と、該二次電池の放電電流を遮断するスイッチング素子と、電気機器に装着されたことを検出する検出手段とを備えるパック電池、及びパック電池の放電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータを大電流で駆動して人力をアシストしたり人力を実質的に不要としたりする電動機器の電力源として二次電池が盛んに用いられている。例えば、モータに１０Ａ程度の駆動電流が流れる電動自転車では、高パワー・高エネルギー密度の二次電池の特性が最大限に活かされており、人力の１〜２倍にも及ぶ動力でのアシストが可能である。
【０００３】
一方、二次電池は定格を超えた過充電、過放電及び過電流に対する耐性が低いものが多いため、二次電池がケースに収容されたパック電池には、過充電防止回路、過放電防止回路等の保護回路が備わっている。これにより、パック電池及び該パック電池が装着される電動機器の安全性が確保される。このような保護回路にはＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子が用いられており、通常は各スイッチング素子がオンしているが、過充電、過放電等の異常が検出された場合に、夫々の防止回路のスッチング素子がオフするようになっている。
【０００４】
ところで、上述した電動機器のモータに駆動電圧を供給するインバータ等の駆動回路では、二次電池から電力を受電する回路に少なからぬ容量のコンデンサが並列的に接続されていることが多い。このため、電動機器の起動時に二次電池から前記コンデンサに流入する突入電流によって、上述の保護回路のスイッチング素子に許容値を超える電流が流れたり、許容値を超える損失が発生したりする可能性がある。
【０００５】
これに対し特許文献１では、二次電池を有する電源装置と容量性の負荷とを接続する放電スイッチがオンされる場合、二次電池の充放電路に介装された並列接続スイッチに対して、電流制限抵抗及びスイッチング素子で構成される突入電流防止回路を並列に接続することにより、並列接続スイッチ、放電スイッチ及び負荷に流れる突入電流を防止する技術が開示されている。また、特許文献２では、二次電池から負荷への電源供給ラインに介装されたＦＥＴ等のスイッチ素子（スイッチング素子）をオンして負荷を起動させる前に、前記スイッチ素子と並列に接続された補助スイッチ素子及び抵抗器の直列回路を導通させることにより、負荷が有する容量成分を小さな電流で充電する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１８２６２３号公報
【特許文献２】特開２００６−１９７７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２に開示された技術は、二次電池又は二次電池を備える電源回路と負荷との間にスイッチ又はスイッチング素子が定常的に介装されている構成が前提となっており、二次電池を備えるパック電池を電気機器に装着する場合にパック電池の端子部に発生するスパークを抑制できるものではなかった。特に、負荷電流が流れる回路に介装されたスイッチング素子のオン抵抗による電力損失を低減するために、モータ等の負荷を高電圧で駆動する場合は、パック電池の装着時に発生するスパークが増大する問題があった。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所定の電気機器に装着した場合に端子部に発生するスパークを防止することが可能なパック電池、及びパック電池の放電制限方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るパック電池は、二次電池と、該二次電池の放電電流を遮断するスイッチング素子と、所定の電気機器に装着されたことを検出する装着検出部とを備えるパック電池において、前記装着検出部が検出した場合、前記スイッチング素子をオンするようにしてあることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るパック電池は、第２のスイッチング素子及び電流制限回路を直列的に接続してなるスイッチ回路を前記スイッチング素子に並列的に接続してあり、前記検出手段が検出した場合、前記スイッチング素子をオンする前に前記第２のスイッチング素子をオンするようにしてあることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るパック電池は、前記電気機器に印加されるべき電圧を検出する手段と、該手段が検出した電圧が所定の電圧より高いか否かを判定する手段とを備え、該手段が高いと判定した場合、前記スイッチング素子をオンするようにしてあることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るパック電池は、前記電気機器に印加されるべき電圧を検出する手段と、該手段が検出した電圧及び前記二次電池の電圧の電圧差を算出する手段と、該手段が算出した電圧差が所定の電圧差より小さいか否かを判定する手段とを備え、該手段が小さいと判定した場合、前記スイッチング素子をオンするようにしてあることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るパック電池の放電制限方法は、二次電池と、該二次電池の放電電流を遮断するスイッチング素子と、所定の電気機器に装着されたことを検出する装着検出部とを備えるパック電池で前記二次電池の放電を制限する方法において、第２のスイッチング素子及び電流制限回路を直列的に接続してなるスイッチ回路を前記スイッチング素子に並列的に接続しておき、前記装着検出部が検出した場合、前記第２のスイッチング素子をオンし、前記電気機器に印加されるべき電圧を検出し、検出した電圧が所定の電圧より高いか否かを判定し、高い場合、前記スイッチング素子をオンすることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るパック電池の放電制限方法は、二次電池と、該二次電池の放電電流を遮断するスイッチング素子と、所定の電気機器に装着されたことを検出する装着検出部とを備えるパック電池で前記二次電池の放電を制限する方法において、第２のスイッチング素子及び電流制限回路を直列的に接続してなるスイッチ回路を前記スイッチング素子に並列的に接続しておき、前記装着検出部が検出した場合、前記第２のスイッチング素子をオンし、前記電気機器に印加されるべき電圧を検出し、検出した電圧及び前記二次電池の電圧の電圧差を算出し、算出した電圧差が所定の電圧差より小さいか否かを判定し、小さい場合、前記スイッチング素子をオンすることを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、自身が所定の電気機器に装着される前は、二次電池の放電電流を遮断する放電用のスイッチング素子をオフしておき、所定の電気機器への装着を検出した場合に、放電用のスイッチング素子をオンする。
これにより、自身が所定の電気機器に装着されて、電気機器と自身とを電気的に接続する端子同士が接触した後に、二次電池からの電圧が電気機器に印加される。
【００１６】
本発明にあっては、放電用のスイッチング素子に対して、第２のスイッチング素子及び電流制限回路が直列的に接続されたスイッチ回路を並列的に接続してある。そして、所定の電気機器への装着を検出した場合は、放電用のスイッチング素子をオンする前に、第２のスイッチング素子をオンする。
これにより、パック電池から見た電気機器の負荷インピーダンスの容量成分が大きい場合であっても、二次電池から電流制限回路を介して前記容量成分に充電電流が流入することによって前記容量成分が予め充電されるため、スイッチング素子をオンしたときの突入電流が低減される。
【００１７】
本発明にあっては、所定の電気機器への装着を検出した場合、放電用のスイッチング素子をオンする前に、第２のスイッチング素子をオンし、更に、二次電池から第２のスイッチング素子及び電流制限回路を介して電気機器に印加する電圧が所定の電圧より高い場合に、放電用のスイッチング素子をオンする。
これにより、二次電池から電流制限回路を介して前記容量成分に流入する充電電流によって、電気機器に印加される電圧が所定の電圧より高くなった後に放電用のスイッチング素子がオンされるため、スイッチング素子をオンしたときの突入電流が確実に低減される。また、電気機器の受電部が内部短絡している場合は、電気機器に印加される電圧が所定の電圧より高くなることがないため、内部短絡した電気機器への放電を防止することが可能となる。
【００１８】
本発明にあっては、所定の電気機器への装着を検出した場合、放電用のスイッチング素子をオンする前に、第２のスイッチング素子をオンし、更に、二次電池から第２のスイッチング素子及び電流制限回路を介して電気機器に印加する電圧と、二次電池の電圧との電圧差が所定の電圧差より小さい場合に、放電用のスイッチング素子をオンする。
これにより、二次電池から電流制限回路を介して前記容量成分に流入する充電電流によって、電気機器に印加される電圧が上昇し、該電圧と二次電池の電圧との電圧差が所定の電圧差より小さくなった後に放電用のスイッチング素子がオンされるため、スイッチング素子をオンしたときの突入電流が確実に低減される。また、電気機器の受電部が内部短絡している場合は、前記電圧差が所定の電圧差より小さくなることがないため、内部短絡した電気機器への放電を防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、自身が所定の電気機器に装着されて、電気機器と自身とを電気的に接続するための端子同士が接触した後に、二次電池からの電圧が電気機器に印加される。
従って、電気機器に装着した場合に端子部に発生するスパークを防止することが可能となる。また例えば、負荷電流が流れる回路に介装されたスイッチング素子のオン抵抗による電力損失を低減するために、二次電池の電圧を高めてモータ等の負荷を高電圧で駆動する場合は、スパークの防止効果が顕著となる上に、端子部に触れた使用者が感電するのを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るパック電池の構成例を示すブロック図である。
【図２】パック電池における主要部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１に係るパック電池で電動自転車への装着を検出して第２の放電ＦＥＴ及び放電ＦＥＴを順次オンするＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係るパック電池で電動自転車への装着を検出して第２の放電ＦＥＴ及び放電ＦＥＴを順次オンするＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態３に係るパック電池で電動自転車への装着を検出して第２の放電ＦＥＴ及び放電ＦＥＴを順次オンするＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るパック電池の構成例を示すブロック図である。図中１０はパック電池であり、パック電池１０は、電動自転車（請求項に記載の電気機器）９に着脱可能に装着される。パック電池１０は、例えばリチウムイオン電池からなる単位セル１１１，１１２，１１３，１２１，１２２，１２３，・・２３１，２３２，２３３を３個ずつ順に並列接続してなる１３個の電池ブロック１１，１２，・・２３を、この順番に直列接続してなる二次電池１を備える。二次電池１で直列及び／又は並列に夫々接続される単位セルの個数は、３９個に限定されない。
【００２２】
電池ブロック１１，１２，・・２３の電圧は、夫々独立してＡ／Ｄ変換部４のアナログ入力端子に与えられ、デジタルの電圧値に変換されてＡ／Ｄ変換部４のデジタル出力端子から、マイクロコンピュータからなる制御部５に与えられる。Ａ／Ｄ変換部４のアナログ入力端子には、二次電池１に密接して配置されており、サーミスタを含む回路によって二次電池１の電池温度を検出する温度検出器３の検出信号と、二次電池１の負極側の充放電路に介装されており、二次電池１の充電電流及び放電電流を検出する抵抗器からなる電流検出器２の検出信号と、パック電池１０のプラス（＋）端子８３の電圧とが与えられている。これらの検出信号又は電圧は、デジタルの検出値に変換されてＡ／Ｄ変換部４のデジタル出力端子から制御部５に与えられる。
【００２３】
二次電池１の正極側の充放電路には、充電電流，放電電流夫々を遮断するＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴ７１，７２からなる遮断器７が介装されている。ＭＯＳＦＥＴ７１，７２は、ドレイン電極同士を突き合わせて直列に接続してあり、充電用のＭＯＳＦＥＴ７１のソース電極がパック電池１０のプラス端子８３に、放電用のＭＯＳＦＥＴ７２のソース電極が電池ブロック２３の正極側に、夫々接続されている。ＭＯＳＦＥＴ７１，７２夫々のドレイン電極及びソース電極間に並列接続されているダイオードは、寄生ダイオード（ボディダイオード）である。
【００２４】
二次電池１の負極側の充放電路には、上述した電流検出器２が介装されており、該電流検出器２の一端がパック電池１０のマイナス（−）端子８４に接続されている。該マイナス端子８４に隣接する装着検出端子８５には、パック電池１０が電動自転車９に装着されたことを検出するためのＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴ５６のゲート電極と、制御部５の電源電圧（Ｖｃｃ）にプルアップされた抵抗器５７の一端とが接続されている。ＭＯＳＦＥＴ５６のソース電極は、前記電源電圧に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ５６及び抵抗器５７が、請求項に記載の装着検出部に対応する。
【００２５】
ＭＯＳＦＥＴ７１，７２は、Ｎチャネル型であってもよいし、ＭＯＳＦＥＴ７１，７２に代えて、電磁力を利用したリレースイッチを用いてもよい。以下、放電用のＭＯＳＦＥＴ７２（請求項に記載のスイッチング素子）を放電ＦＥＴ７２ともいう。放電ＦＥＴ７２には、ＭＯＳＦＥＴ７３（請求項に記載の第２のスイッチング素子  以下、第２の放電ＦＥＴ７３ともいう）及び抵抗器７４（請求項に記載の電流制限回路）の直列回路からなるスイッチ回路が並列に接続されている。本実施の形態１では、抵抗器７４の抵抗値が２ｋΩである。なお、抵抗器７４に代えて定電流回路を用いてもよい。例えばゲート及びソース間が短絡されたデプレッション型のＦＥＴからなる定電流素子を定電流回路とすることができる。
【００２６】
制御部５は、ＣＰＵ５１を有し、ＣＰＵ５１は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ５２、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ５３、各種時間を並列的に計時するタイマ５４、及びパック電池１０内の各部に対して入出力を行うＩ／Ｏポート５５と互いにバス接続されている。Ｉ／Ｏポート５５は、Ａ／Ｄ変換部４のデジタル出力端子、ＭＯＳＦＥＴ７１，７２，７３夫々のゲート電極、ＭＯＳＦＥＴ５６のドレイン電極及び通信部６に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ５６のドレイン電極に接続されているＩ／Ｏポート５５の入力端子は、内部の抵抗器にてプルダウンされている。通信部６は、図示しない充電器と通信するのに用いられる。ＲＯＭ５２は、例えばフラッシュメモリからなる不揮発性メモリである。ＲＯＭ５２には、プログラムの他に、各種設定データが記憶される。
【００２７】
ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に予め格納されている制御プログラムに従って、演算及び入出力等の処理を実行する。例えばＣＰＵ５１は、２５０ｍｓ周期で電池ブロック１１，１２，１３の電圧値と、二次電池１の充放電電流の検出値とを取り込み、取り込んだ電圧値及び検出値に基づいて二次電池１の充電電流若しくは充電電力又は放電電流若しくは放電電力を積算し、積算によって算出した充電量又は放電量をＲＡＭ５３に記憶する。充放電電流，充放電電力を夫々積算した場合の充放電量の単位は、Ａｈ，Ｗｈとなる。電圧値及び充放電電流の検出値の取り込み周期は２５０ｍｓに限定されない。
【００２８】
ＣＰＵ５１は、また、電池ブロック１１，１２，１３の電圧値を加算して二次電池１の電圧を算出すると共に、上記で積算した充放電量に基づいて残容量を算出し、算出した残容量及び満充電容量に基づいて相対残容量を算出して、これらの算出値をＲＡＭ５３に記憶する。二次電池１が満充電状態にあるか否かの判定はＣＰＵ５１が行うが、好ましくは、電圧が最大の電池ブロックの電池電圧が満充電検出開始電圧以上、且つ充電電流が所定値以下の状態が一定時間以上継続したときに満充電と判定する。更に、ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５３に記憶した残容量及び相対残容量に応じて残容量及び相対残容量のデータを生成し、生成した各データを、パック電池１０の外部からのポーリングに応じて通信部６を介して送信する。
【００２９】
遮断器７は、通常の充放電時にＩ／Ｏポート５５からＭＯＳＦＥＴ７１，７２のゲート電極にＬ（ロウ）レベルのオン信号が与えられることにより、ＭＯＳＦＥＴ７１，７２夫々のドレイン電極及びソース電極間が導通するようになっている。二次電池１の充電電流を遮断する場合、Ｉ／Ｏポート５５からＭＯＳＦＥＴ７１のゲート電極にＨ（ハイ）レベルのオフ信号が与えられることにより、ＭＯＳＦＥＴ７１のドレイン電極及びソース電極間の導通が遮断される。同様に二次電池１の放電電流を遮断する場合、Ｉ／Ｏポート５５からＭＯＳＦＥＴ７２のゲート電極にＨ（ハイ）レベルのオフ信号が与えられることにより、ＭＯＳＦＥＴ７２のドレイン電極及びソース電極間の導通が遮断される。ＭＯＳＦＥＴ７１，７２をＮチャネル型とした場合は、上記のＬ／Ｈレベルを反転させたＨ／Ｌレベルのオン信号／オフ信号をゲート電極に与えればよい。二次電池１が電動自転車９に装着されていない場合、遮断器７のうちＭＯＳＦＥＴ７１のみがオンしており、二次電池１は充電が可能な状態となっている。
【００３０】
電動自転車９は、図示しない後輪を回転駆動するモータ９１と、直流電圧を交流電圧に変換してモータ９１に供給するインバータ９２とを備える。本実施の形態１におけるインバータ９２は、端子９３，９４から見たインピーダンスの容量成分が約２２００μＦである。電動自転車９にパック電池１０が装着された場合、パック電池１０のプラス端子８３，マイナス端子８４，装着検出端子８５の夫々に、端子９３，９４，９５が接続される。端子９４，９５間には、抵抗器９６が接続されている。
【００３１】
図示しない充電器及び通信部６の間では、充電器をマスタにし、通信部６を含む制御部５をスレーブにして、例えばＳＭＢｕｓ（System Management Bus ）方式による通信が行われる。充電器からの定周期のポーリングにより、二次電池１の残容量及び相対残容量のデータが、通信部６を介して充電器に受け渡されて、充電制御及び残容量の表示に利用される。電動自転車９が通信部６と通信可能に接続される場合は、電動自転車９がパック電池１０から残容量及び相対残容量のデータを取得して表示等に利用してもよい。
【００３２】
上述した構成において、パック電池１０が電動自転車９に装着されていない場合、抵抗器５７によってプルアップされているＭＯＳＦＥＴ５６のゲート電極にはＨ（ハイ）レベルのオフ信号が与えられる。このため、ＭＯＳＦＥＴ５６のドレイン電極がハイインピーダンスとなり、Ｉ／Ｏポート５５にＬ（ロウ）レベルの信号が与えられる。
【００３３】
次に、パック電池１０が電動自転車９に装着された場合、端子２５と装着検出端子８５とが接続される。これにより、ＭＯＳＦＥＴ５６はゲート電極に電源電圧（Ｖｃｃ）より低い電圧が印加されてドレイン電極及びソース電極間が導通するため、ＭＯＳＦＥＴ５６のドレイン電極に接続されたＩ／Ｏポート５５の入力端子にはＨ（ハイ）レベルの信号が与えられる。ＭＯＳＦＥＴ５６のドレイン電極からＩ／Ｏポート５５に与えられる信号を装着信号という。装着信号のオン／オフは、Ｈ／Ｌレベルに対応している。このようにパック電池１０の脱／着によってオフ／オンに変化する装着信号が、Ｉ／Ｏポート５５からＣＰＵ５１に取り込まれた場合、パック電池１０の電動自転車９に対する脱着をＣＰＵ５１で判定することが可能となる。
【００３４】
次に、パック電池１０を電動自転車９に装着した場合におけるパック電池１０の動作について説明する。
図２は、パック電池１０における主要部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。図２に示す４つのタイミング図では、何れも同一の時間軸を横軸としてあり、図の上から装着信号、第２の放電ＦＥＴ７３、プラス端子８３、及び放電ＦＥＴ７２について、オン／オフ状態又は電圧を縦軸に示してある。
【００３５】
時刻ｔ１で装着信号がオフからオンに変化したことを検知した場合、ＣＰＵ５１がその変化を検出して第２の放電ＦＥＴをオンする。このとき、二次電池１から第２の放電ＦＥＴ７３、抵抗器７４、ＭＯＳＦＥＴ７１、及びプラス端子８３を介して、端子９３，９４から見たインピーダンスの容量成分に対する充電が開始されるため、プラス端子８３の電圧が上昇し始める。電池ブロック１１，１２，・・２３夫々の公称電圧は３．７Ｖであり、二次電池１の公称電圧は４８Ｖである。従って、二次電池１の電圧が公称電圧の場合、プラス端子８３の電圧は、時刻ｔ１を起点にして０Ｖから４８Ｖに向けて上に凸の曲線を描いて上昇する。但し、抵抗器７４に代えて定電流回路を用いた場合、プラス端子８３の電圧は、０Ｖから４８Ｖに向けて直線的に上昇する。
【００３６】
さて、二次電池１の電圧をＶ０とし、端子９３，９４から見たインバータ９２のインピーダンスの容量成分及び抵抗器７４による時定数を時定数τとするとき、時刻ｔにおけるプラス端子８３の電圧Ｖ（ｔ）は、一般的に以下の式（１）で表される。
【００３７】
Ｖ（ｔ）＝Ｖ０×（１−ｅ-(t-t1)／τ ）・・・・・・・・・・・・（１）
但し、ｅは自然対数の底であり、ｔ≧ｔ１とする。
【００３８】
例えば、時刻ｔ１から時定数τに相当する時間が経過した時刻ｔ２（＝ｔ１＋τ）における電圧Ｖ（ｔ）をＶ１とすると、Ｖ１は以下の式（２）で表される値となる。
【００３９】
Ｖ１＝Ｖ（ｔ）t=t1+τ ＝Ｖ０×（１−１／２．７１８２８）
＝Ｖ０×０．６３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
【００４０】
従って、Ｖ０が二次電池１の公称電圧の４８Ｖである場合、Ｖ１は約３０Ｖとなる。ここで、電池ブロック１１，１２，・・２３夫々の放電終止電圧を２．５Ｖとするとき、二次電池１の放電終止電圧は、２．５Ｖの１３倍の３２．５Ｖとなる。つまり、二次電池１が放電終止状態となる直前であっても、パック電池１０を電動自転車９に装着した場合は、一定の時間内にプラス端子８３の電圧がＶ１（３０Ｖ）を超えることが担保される。
【００４１】
本実施の形態１では、Ｖ０が二次電池１の公称電圧であることを想定して、プラス端子８３の電圧がＶ１（３０Ｖ）に達した頃を見計らって放電ＦＥＴ７２をオンする。つまり、時刻ｔ１から時定数τに相当する時間が経過した時刻ｔ２にて放電ＦＥＴ７２をオンする。これにより、時刻ｔ２以降では、二次電池１が本来の低いインピーダンスにてインバータ９２に接続されるようになる。
【００４２】
なお、上述したように、端子９３，９４から見たインピーダンスの容量成分が２２００μＦであり、抵抗器７４の抵抗値が２ｋΩであるから時定数τは４．４秒である。従って、本実施の形態１では、パック電池１０を電動自転車９に装着してから４．４秒が経過した後に、モータ９１によるアシストが可能となる。
【００４３】
以下では、上述したパック電池１０の制御部５の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。以下に示す処理は、ＲＯＭ５２に予め格納された制御プログラムに従ってＣＰＵ５１により実行される。
図３は、本発明の実施の形態１に係るパック電池１０で電動自転車９への装着を検出して第２の放電ＦＥＴ７３及び放電ＦＥＴ７２を順次オンするＣＰＵ５１の処理手順を示すフローチャートである。図３の処理は、例えば充電器による充電が終了した場合、又は充電器から取り出されたことが検出された場合に起動される。この場合、放電ＦＥＴ７２及び第２の放電ＦＥＴ７３はオフされている。
【００４４】
図３の処理が起動された場合、ＣＰＵ５１は、ＭＯＳＦＥＴ５６のドレイン電極から与えられる装着信号を、Ｉ／Ｏポート５５を介して取り込み（Ｓ１０）、取り込んだ装着信号がＨレベルであるか否かによって、パック電池１０が電動自転車９に装着されたか否かを判定する（Ｓ１１）。装着されていない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ１０に戻す。一方、装着された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、第２のＦＥＴ７３をオンする（Ｓ１２）が、このステップＳ１２の実行を省略してもよい。ステップＳ１２の実行を省略した場合は、後述するステップＳ１６で少なくとも数百ｍｓ間待機することにより、プラス端子８３，マイナス端子８４夫々と、端子９３，９４との接触によるチャタリングを回避する。
【００４５】
次いで、ＣＰＵ５１は、タイマ５４を用いて計時を開始した（Ｓ１３）後、時間Ｔ１が経過したか否かを判定して（Ｓ１６）、時間Ｔ１が経過するまで待機する（Ｓ１６：ＮＯ）。ここでの時間Ｔ１は、上述したように、時定数τに対応する時間（４．４秒）である。計時を開始してから時間Ｔ１が経過した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、放電ＦＥＴ７２をオンして（Ｓ１７）図３の処理を終了する。
【００４６】
以上のように本実施の形態１によれば、パック電池が電動自転車（電気機器）に装着される前は、二次電池の放電電流を遮断する放電ＦＥＴをオフしておき、電動自転車への装着を検出した場合に、放電ＦＥＴをオンする。
これにより、パック電池が電動自転車に装着されて、電動自転車とパック電池とを電気的に接続する端子同士が接触した後に、二次電池からの電圧が電動自転車に印加される。
従って、電気機器に装着した場合に端子部に発生するスパークを防止することが可能となる。更に、端子部（プラス端子及びマイナス端子）に触れた使用者が感電するのを防止することが可能となる。
【００４７】
また、放電ＦＥＴに対して、第２の放電ＦＥＴ及び２ｋΩの抵抗器が直列接続されたスイッチ回路を並列に接続してある。そして、電動自転車への装着を検出した場合は、放電ＦＥＴをオンする前に、第２の放電ＦＥＴをオンする。
従って、パック電池から見た電動自転車の負荷インピーダンスの容量成分が２２００μＦと大きい場合であっても、二次電池から２ｋΩの抵抗器を介して前記容量成分に充電電流が流入することによって前記容量成分が予め充電されるため、放電ＦＥＴをオンしたときの突入電流を低減することが可能となる。
【００４８】
（実施の形態２）
実施の形態１が、第２の放電ＦＥＴ７３をオンしてから時間Ｔ１後に放電ＦＥＴ７２をオンする形態であるのに対し、実施の形態２は、第２の放電ＦＥＴ７３をオンした後にプラス端子８３の電圧がＶ１より高くなったときに放電ＦＥＴ７２をオンする形態である。ここでのＶ１は、二次電池１の電圧が公称電圧の場合に、第２のＦＥＴ７３をオンした時から、時定数τに対応する時間Ｔ１が経過した時のプラス端子８３の電圧（３０Ｖ）である。上述したように時定数τが４．４秒であるから、本実施の形態２では、二次電池１の電圧が公称電圧の場合、パック電池１０を電動自転車９に装着してから４．４秒が経過した後に、モータ９１によるアシストが可能となる。
【００４９】
図４は、本発明の実施の形態２に係るパック電池１０で電動自転車９への装着を検出して第２の放電ＦＥＴ７３及び放電ＦＥＴ７２を順次オンするＣＰＵ５１の処理手順を示すフローチャートである。図４におけるステップＳ２０からステップＳ２３までの処理は、実施の形態１の図３におけるステップＳ１０からＳ１３までの処理と同様であるため、その説明を省略する。
【００５０】
ステップＳ２３で、タイマ５４を用いて計時を開始した後、ＣＰＵ５１は、Ａ／Ｄ変換部４を介してプラス端子８３の電圧を取り込み（Ｓ２４：請求項３に記載の、電圧を検出する手段）、取り込んだプラス端子８３の電圧が、例えば図２に示すＶ１より高いか否かを判定する（Ｓ２６：請求項３に記載の、判定する手段）。プラス端子８３の電圧がＶ１より高い場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、放電ＦＥＴ７２をオンして（Ｓ２７）図４の処理を終了する。
【００５１】
プラス端子８３の電圧がＶ１より高くない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、計時を開始してから時間Ｔ２（例えば５秒）が経過したか否かを判定し（Ｓ２８）、経過していない場合（Ｓ２８：ＮＯ）、再びプラス端子８３の電圧に係る判定を行うためにステップＳ２４に処理を移す。時間Ｔ２が経過した場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、図示しない表示部等によってアラームを報知した（Ｓ２９）後、図４の処理を終了する。
【００５２】
その他、実施の形態１に対応する箇所には同様の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５３】
以上のように本実施の形態２によれば、電動自転車への装着を検出した場合、放電ＦＥＴをオンする前に、第２の放電ＦＥＴをオンし、更に、二次電池から第２の放電ＦＥＴ及び２ｋΩの抵抗器を介して電動自転車に印加する電圧がＶ１（３０Ｖ）より高い場合に、放電ＦＥＴをオンする。
従って、二次電池から２ｋΩの抵抗器を介して前記容量成分に流入する充電電流によって、電動自転車に印加される電圧がＶ１より高くなった後に放電ＦＥＴがオンされるため、放電ＦＥＴをオンしたときの突入電流を確実に低減することが可能となる。また、受電部が内部短絡している電動自転車への放電を防止することが可能となる。
【００５４】
なお、実施の形態１及び２にあっては、Ｖ０が二次電池１の公称電圧（４８Ｖ）の場合、パック電池１０を電動自転車９に装着してから４．４秒が経過した後に、モータ９１によるアシストが可能となるが、この時間を短縮してもよい。例えば、実施の形態１では、時刻ｔ２より前に放電ＦＥＴ７２をオンし、実施の形態２では、プラス端子８３の電圧がＶ１より低い所定電圧に達したときに放電ＦＥＴ７２をオンすればよいが、その場合は、放電ＦＥＴ７２をオンした際の突入電流が大きくなるというトレードオフの関係があることに留意する。
【００５５】
（実施の形態３）
実施の形態２が、プラス端子８３の電圧がＶ１より高くなったときに放電ＦＥＴ７２をオンする形態であるのに対し、実施の形態３は、プラス端子８３の電圧及び二次電池１の電圧の電圧差が「Ｖ０−Ｖ１」より小さくなったときに放電ＦＥＴ７２をオンする形態である。
【００５６】
図５は、本発明の実施の形態３に係るパック電池１０で電動自転車９への装着を検出して第２の放電ＦＥＴ７３及び放電ＦＥＴ７２を順次オンするＣＰＵ５１の処理手順を示すフローチャートである。図５におけるステップＳ３０からステップＳ３４までの処理、及びステップＳ３７からステップＳ３９までの処理は、実施の形態２の図４におけるステップＳ２０からＳ２４までの処理、及びステップＳ２７からＳ２９までの処理と同様であるため、その説明の大部分を省略する。但し、ステップＳ３８における時間Ｔ３は、ステップＳ２８における時間Ｔ２と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００５７】
ステップＳ３４（請求項４に記載の、電圧を検出する手段）で、Ａ／Ｄ変換部４を介してプラス端子８３の電圧を取り込んだ後、ＣＰＵ５１は、取り込んだプラス端子８３の電圧と、ＲＡＭ５３に記憶している二次電池１の電圧との電圧差を算出する（Ｓ３５：請求項４に記載の、電圧差を算出する手段）。その後、ＣＰＵ５１は、算出した電圧差が、例えば図２に示すＶ０及びＶ１の差分電圧（Ｖ０−Ｖ１）より小さいか否かを判定し（Ｓ３６：請求項４に記載の、判定する手段）、小さい場合（Ｓ３６：ＹＥＳ）、放電ＦＥＴ７２をオンする（Ｓ３７）。
【００５８】
ここでの差分電圧（Ｖ０−Ｖ１）は、図２の例では１８Ｖ（４８Ｖ−３０Ｖ）であるが、ステップＳ３６では、これよりも小さな電圧（例えば１Ｖ、２Ｖ等）と比較判定することにより、放電ＦＥＴ７２をオンしたときの突入電流を、より小さくするようにしてもよい。
【００５９】
以上のように本実施の形態３によれば、電動自転車への装着を検出した場合、放電ＦＥＴをオンする前に、第２の放電ＦＥＴをオンし、更に、二次電池から第２の放電ＦＥＴ及び２ｋΩの抵抗器を介して電動自転車に印加する電圧と、二次電池の電圧との電圧差が「Ｖ０−Ｖ１」より小さい場合に、放電ＦＥＴをオンする。
従って、二次電池から２ｋΩの抵抗器を介して前記容量成分に流入する充電電流によって、電動自転車に印加される電圧が上昇し、該電圧と二次電池の電圧との電圧差が「Ｖ０−Ｖ１」より小さくなった後に放電ＦＥＴがオンされるため、放電ＦＥＴをオンしたときの突入電流を確実に低減することが可能となる。また、受電部が内部短絡している電動自転車への放電を防止することが可能となる。
【００６０】
なお、実施の形態２，３にあっては、ステップＳ２６，３６の夫々で比較判定に用いるＶ１，（Ｖ０−Ｖ１）が一定の値であったが、これに限定されるものではない。電動自転車９への装着時に二次電池１の電圧が高／低に変動することを考慮して、ステップＳ２６，Ｓ３６の夫々におけるＶ１，（Ｖ０−Ｖ１）を、装着の都度大／小に変化させてもよい。より具体的には、そのときの二次電池１の電圧をＶ０とし、式（２）にこのＶ０を適用してＶ１を算出する。式（２）では、時刻ｔ２とは異なる時刻におけるＶ１を算出してもよい。そして、ステップＳ２６では、算出したＶ１を比較判定に用い、ステップＳ３６では、そのときのＶ０と算出したＶ１との差分電圧（Ｖ０−Ｖ１）を比較判定に用いる。
【００６１】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６２】
１  二次電池
１０  パック電池
５  制御部
５１  ＣＰＵ
５２  ＲＯＭ
５３  ＲＡＭ
５４  タイマ
５５  Ｉ／Ｏポート
５６、７２、７３  ＭＯＳＦＥＴ
８３  プラス端子
８４  マイナス端子
８５  装着検出端子
９  電動自転車
９１  モータ
９２  インバータ
【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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