(57)【要約】  【課題】  電池パックに記憶された電池情報を充電器が受信し、受信した電池情報に基づいて電池パックの充電電圧を自動的に判別することにより、電池パックに適した充電電圧で充電を行う。  【解決手段】  ＥＥＰＲＯＭ１０に電池パック４０に関する電池情報が記憶されている。この電池情報は、無線通信により充電器５０に送信される。充電器５０は、受信した電池情報と予めＥＥＰＲＯＭ２４に記憶されている使用可能な電池パックの電池情報とを使用して、電池パック５０が充電可能であるか否かを判別する。充電可能である場合は、変圧回路２５において、充電回路２６から供給される電圧を、電池パック４０に適した充電電圧に変換し、電池パック４０に供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次電池と２次電池の充放電を制御する回路とを有する電池パックにおいて、
充電電圧値を規定する電池情報が記憶されている不揮発性記憶部と、
無線通信により、充電器に対して上記電池情報を送信する通信部とを有し、
上記通信部を介して上記充電電圧値を充電器に対して送信することによって、該充電器に設定された充電電圧によって充電されるようにした電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
上記電池情報は、
上記電池パックの充電電圧値であることを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
上記電池情報は、
製造メーカおよび電池パック種類の何れかであることを特徴とする電池パック。
【請求項４】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
上記電池情報は、
上記電池パックの製造年月日であることを特徴とする電池パック。
【請求項５】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
上記電池情報は、
上記電池パックの製造場所および製造ロットの何れかであることを特徴とする電池パック。
【請求項６】
電池パックを充電する充電器において、
充電可能な電池パックの電池情報が記憶されている不揮発性記憶部と、
無線通信により、電池パックからの電池情報を受信する通信部と、
受信した上記電池情報に基づいて充電可否を判別する判別部と、
供給された電圧を、接続されている電池パックに適した充電電圧に変換する変圧回路と
を有することを特徴とする充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線通信を用いて電池パックと充電器との間で充電可否の判別を行う電池パックおよび充電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電子技術の目覚ましい発達により、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ等の携帯電子機器は、高度情報化社会を支えるために必要不可欠であると考えられている。現在、このような携帯電子機器に使用される電池パックは、形状や容量等が異なるものが多数流通している。これらの電池パックを充電する場合には、それぞれの電池パックに対応した充電器が必要である。
【０００３】
電池パックが必要とする充電電圧と、充電器の充電電圧とが異なる場合、例えば、電池の充電電圧に対して高い充電電圧の充電器を使用した場合、電池パックに過大電流等が流れる恐れがあり、安全性が保証されないという問題点があった。これを解決する方法として、電池パックに識別回路を設けて充電器を識別する技術が特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１３５８０４号公報
【０００５】
また、携帯電子機器の高機能化に関する研究開発は、精力的に進められており、高機能化に比例して消費電力も増加の一途をたどっている。また、これらの携帯電子機器は、長時間駆動が求められており、電子機器を長時間駆動させるためには、駆動電源の容量を増やす必要がある。しかし、携帯電子機器の場合、内蔵電池の占有体積や、重量等の観点から、電池パックの大型化による大容量化には限界があるため、必然的に駆動電源である２次電池の高エネルギー密度化が望まれてきた。
【０００６】
電池のエネルギー密度は、高いほど望ましく、現在では、リチウムイオン電池が優れたエネルギー密度を有することから、様々な電子機器にリチウムイオン電池が内蔵されている。現在、最大４．２Ｖで作動するリチウムイオン電池では、理論的な容量に対して６割程度を活用しているに過ぎず、性能を有効に活用していない。この問題を解決する方法として、充電電圧を４．２５Ｖ以上に上げることにより、高エネルギー密度化を実現し、短時間で十分な充電を行う技術が特許文献２に記載されている。
【０００７】
【特許文献２】特開平６−３２５７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されている識別回路を設けた電池パックを用いることは、各種の電池パックに対して、それぞれに適合する充電器を使用する必要があるため、不経済である。
【０００９】
さらに、特許文献２に記載された充電を行うためには、４．２Ｖ以上の充電電圧で充電可能な高充電電圧専用充電器が必要である。この高充電電圧専用充電器で、誤って充電電圧が４．２Ｖ以下の２次電池を充電した場合、発熱や発火等が生じるおそれがある。
【００１０】
従って、この発明の目的は、電池パックに搭載された不揮発性メモリに記憶されている電池情報を充電器に読み込ませ、電池パックに適した充電電圧を自動的に判断して、電池パックに供給する充電電圧を変換することにより、正しく充電することが可能な電池パックおよび充電器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、この発明の第１の態様は、２次電池と２次電池の充放電を制御する回路とを有する電池パックにおいて、充電電圧値を規定する電池情報が記憶されている不揮発性記憶部と、無線通信により、充電器に対して上記電池情報を送信する通信部とを有し、通信部を介して充電電圧値を充電器に対して送信することによって、充電器において設定された充電電圧によって充電されるようにした電池パックである。
【００１２】
また、この発明の第２の態様は、電池パックを充電する充電器において、充電可能な電池パックの電池情報が記憶されている不揮発性記憶部と、無線通信により、電池パックからの電池情報を受信する通信部と、受信した電池情報に基づいて充電可否を判別する判別部と、供給された電圧を、接続されている電池パックに適した充電電圧に変換する変圧回路とを有することを特徴とする充電器である。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は、電池パックの不揮発性メモリに記憶されている電池情報に基づき、電池パックの充電電圧を自動的に判別するため、様々な充電電圧の電池パックに対しても、それぞれの電池パックに適した電圧で充電することが可能となる。
【００１４】
また、この発明では、無線通信を使用して、電池パックと充電器との間において電池情報を送受信するため、電池パックと充電器とが接触する端子数を減らすことができ、インターフェースの簡素化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。最初に図１を参照して２次電池、例えばリチウムイオン電池を使用した電池パックの一例について概略的に説明する。電池パック４０は、充電時には充電器５０に装着され、＋端子１と−端子２がそれぞれ充電器５０の＋端子２０、−端子２１に接続され充電が行われる。また、電子機器使用時には、＋端子１と−端子２が電子機器の＋端子、−端子に接続され放電される。
【００１６】
電池パック４０は主に、電池セル５、ＩＣ（Integrated Circuit）チップ６、アンテナ３およびスイッチ回路４で構成されている。電池セル５は、例えばリチウムイオン電池で、複数の電池セルを直列に接続したものである。
【００１７】
ＩＣチップ６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９および不揮発性メモリＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）１０で構成される。ＣＰＵ９は、測定機能を有し、電池セル５の電圧値に基づいて電池の残存容量を算出する。また、温度検出部７において、サーミスタ等の温度検出素子により、電池温度を監視する。算出された残存容量データや電池温度データは、ＥＥＰＲＯＭ１０に記憶される。さらに、ＣＰＵ９は、保護機能を有し、電池セル５の電圧が過充電検出電圧または過放電検出電圧になった場合、スイッチ回路４に過充電制御信号または過放電制御信号を送ることにより、過充電および過放電を防止する。
【００１８】
ＥＥＰＲＯＭ１０には、上述したデータの他に、ＩＣチップや電池パックの製造メーカ、型式等の電池情報が記憶されており、充電時に電池パックが使用可能であるか否かの判別に用いられる。図２に、記憶されている電池情報の一例を示す。記憶されている電池情報は、一例として、ＩＣチップ、電池製造および電池利用の３つのカテゴリーに分類される。また、それぞれの電池情報には、アクセス権が設定され、アクセスが制限されている。電池情報へアクセスする場合は、例えばパスワードが用いられ、パスワードによる認証に成功した場合にのみアクセス可能となる。
【００１９】
ＩＣチップのカテゴリーに分類される電池情報は、ＩＣチップの製造メーカ、型式、製造年月日および製造場所・ロットに関するデータである。これらのデータは、ＩＣチップ製造時に、ＩＣチップ製造者によりＥＥＰＲＯＭ１０に記憶される。製造メーカ、型式および製造年月日に関するデータは、ＩＣチップ製造者および電池製造者がアクセス可能である。また、製造場所・ロットに関するデータは、ＩＣチップ製造者のみがアクセス可能である。
【００２０】
電池製造のカテゴリーに分類される電池情報は、電池パックの製造メーカ、型式、製造年月日および製造場所・ロットに関するデータである。これらのデータは、電池パック製造時に、電池パック製造者によりＥＥＰＲＯＭ１０に記憶される。製造メーカ、型式および製造年月日に関するデータは、電池製造者、充電器および電池使用機器がアクセス可能である。また、製造場所・ロットに関するデータは、電池製造者のみがアクセス可能である。
【００２１】
電池利用のカテゴリーに分類される電池情報は、充電回数、残存容量および温度に関するデータである。これらのデータは、電池パック製造時に、電池パック製造者によりＥＥＰＲＯＭ１０に記憶される。このカテゴリーに分類されるデータは、電池製造者、充電器および電池使用機器がアクセス可能である。充電回数データは、過去に充電した回数を示し、充電完了後、データに回数を１回足した充電回数データがＥＥＰＲＯＭ１０に書き込まれる。
【００２２】
残存容量データは、電池の残りの容量を示し、電池パック４０が充電器５０または電子機器と接続された際に算出され、ＥＥＰＲＯＭ１０に書き込まれる。また、充電中や電子機器の使用中には、残存容量データは、例えば、数秒に１回等の所定の時間毎に算出され、ＥＥＰＲＯＭ１０に書き込まれる。この残存容量データは、充電器５０または電子機器からの要求に応じて読み出され、残存容量データに基づく電池の残存容量が充電器５０または電子機器の液晶等の表示部に表示される。
【００２３】
温度データは、電池の温度を示し、電池パック４０が充電器５０または電子機器と接続される度に算出され、ＥＥＰＲＯＭ１０に書き込まれる。また、充電中や電子機器の使用中は、温度データは、例えば、数秒に１回等の所定の時間毎に算出され、ＥＥＰＲＯＭ１０に書き込まれる。
【００２４】
なお、ＥＥＰＲＯＭ１０に記憶される電池情報は、この例に限られない。例えば、電池パック４０に使用されている材料のデータをさらに記憶するようにしてもよい。
【００２５】
図１に戻って説明すると、ＥＥＰＲＯＭ１０に記憶されている電池情報は、充電器５０や電子機器からの要求に基づいて読み出され、通信部８に送られる。通信部８は、電池情報を充電器５０や電子機器に対してアンテナ３を介して送信する。
【００２６】
スイッチ回路４は、充電電流および放電電流を制御するためのものであり、例えば、充電制御ＦＥＴ（Field Effect Transistor）４ａと放電制御ＦＥＴ４ｂとから構成されている。電池電圧が過充電検出電圧となった時は、ＣＰＵ９から受け取った過充電制御信号により、充電制御ＦＥＴ４ａをＯＦＦとし、充電電流が流れないように制御される。充電制御ＦＥＴ４ａのＯＦＦ後は、ダイオードを介することによって放電のみが可能となる。
【００２７】
また、電池電圧が過放電検出電圧以下となった時は、ＣＰＵ９から受け取った過放電制御信号により、放電制御ＦＥＴ４ｂをＯＦＦとし、放電電流が流れないように制御される。放電制御ＦＥＴ４ｂのＯＦＦ後は、ダイオードを介することによって充電のみが可能となる。
【００２８】
次に、充電器５０の一例について説明する。充電器５０に対して、電池パック４０を装着すると、充電器５０の＋端子２０と−端子２１がそれぞれ電池パック４０の＋端子１、−端子２に接続される。充電器５０は、主として、充電回路２６、ＣＰＵ２３、ＥＥＰＲＯＭ２４、変圧回路２５および通信部２７で構成されている。
【００２９】
充電回路２６は、入力端子３０および入力端子３１により、外部から、例えば商用交流電圧が供給され、交流電圧を直流電圧に変換する。変換された直流電圧が変圧回路２５に供給される。アンテナ２２は、電池パック４０側から送信された電池情報を受信し、受信された電池情報が通信部２７を介してＣＰＵ２３へ送られる。ＣＰＵ２３は、受信した電池情報に基づき、電池パック４０を適切な充電電圧で充電可能であるか否かを判別する。アンテナ２２および通信部２７としては、無線タグ等の近距離無線通信手段を用いることができる。
【００３０】
ＥＥＰＲＯＭ２４には、予め充電可能な電池パックに関する電池情報、例えば、充電可能な製造メーカや電池の種類、電池パックの有効期間、型式および型式に対応付けられた充電電圧に関する電池情報が記憶されている。この電池情報は、判別の際に使用され、電池パック４０が充電可能である場合、ＣＰＵ２３は、変圧回路２５に対して、所定の電圧を出力する命令を送る。
【００３１】
変圧回路２５は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータやレギュレータからなる変圧部２８と、出力電圧を制御する制御部２９とにより構成されており、制御部２９は、ＣＰＵ２３からの命令を受け取り、その命令に基づいて変圧部２８の電圧を制御する。変圧部２８は、制御部２９からの命令によって充電回路２６から供給される電圧を昇圧または降圧し、電池パック４０に適した充電電圧に変換する。充電不可である場合は、充電電圧が電池パック４０に対して供給されず、充電不可である旨のメッセージが充電器５０に設けられた液晶等の表示部に表示される。
【００３２】
なお、ここでは、充電回路２６に供給される電圧が交流電圧であるとして説明したが、これは、この例に限られない。供給される電圧は、直流電圧でもよい。
【００３３】
図３は、電池パック４０を充電する場合の流れを説明するフローチャートである。ステップＳ１において、電池パック４０が充電器５０に装着される。充電器５０は、図示されないセンサ等により、電池パック４０が装着されたことを検出する。ステップＳ２では、充電器５０は、無線通信により電池パック４０内のＥＥＰＲＯＭ１０に記憶されている電池情報を受信し、ＣＰＵ２３内のメモリに読み込む。
【００３４】
ステップＳ３では、受信した電池情報に含まれる製造メーカおよび電池の種類に関するデータと、充電器５０内のＥＥＰＲＯＭ２４に記憶されている充電可能な製造メーカおよび電池種類に関するデータとを照合し、充電可能であるか否かを判別する。充電可能な電池メーカおよび電池種類であれば、次の処理に移行する。使用不可である場合は、処理が終了し、充電が行われない。
【００３５】
ステップＳ４では、受信した電池情報に含まれる製造年月日に関するデータと、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶されている有効期間データと、現在の日付とに基づき、電池パックが有効期間を超えているか否かを判別する。有効期間内であれば、次の処理に移行する。有効期間を超えている場合は、充電不可と判別され、充電が行われない。
【００３６】
ステップＳ５では、受信した電池情報に含まれる充電回数データと、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶されている充電可能回数とに基づき、充電回数が充電可能回数を超えているか否かが判別される。充電回数が充電可能回数以内である場合、次の処理に移行する。充電回数が充電可能回数を超えている場合は、処理が終了し、充電が行われない。
【００３７】
ステップＳ６では、受信した電池情報に含まれる型式データと、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶されている充電可能型式データとを照合し、電池パック４０が充電可能であるか否かを判別する。電池パック４０が充電可能である場合、次の処理に移行する。充電不可である場合は、処理が終了し、充電が行われない。
【００３８】
ステップＳ７では、型式データに基づき、電池パック４０の充電電圧を判別し、変圧回路２５において、充電回路２６から供給された電圧を電池パック４０に適した充電電圧に変換する。ステップＳ８では、電池パック４０に対する充電が行われる。
【００３９】
ステップＳ９では、電池パック４０の充電が完了すると、回数を１回足した充電回数データが電池パック４０に送信され、ＥＥＰＲＯＭ１０に書き込まれる。
【００４０】
なお、ステップＳ３からステップＳ６までの処理について、順序は上述したものに限られない。また、ステップＳ３からステップＳ６までの処理を並列的に行ってもよい。並列処理の場合、ステップＳ３からステップＳ６までの処理において、全て充電可能であると判別した場合にのみ電池パック４０の充電が行われ、一つでも充電不可であると判別した場合には、処理が終了し、充電は行われない。充電不可の場合は、充電不可である旨のメッセージを充電器５０の液晶等の表示部に表示する。
【００４１】
また、ステップＳ２において、充電器５０は、一度に全ての電池情報を受信してもよいし、電池情報の内、ステップＳ３からステップＳ６の各ステップを実行する際に使用するデータのみを、その都度受信するようにしてもよい。
【００４２】
図４は、充電を行う場合の処理シーケンスを示す。先ず、充電器５０内のＣＰＵ２３は、電池パック４０内のＣＰＵ９に対して電池情報の送信を要求する。この要求を受け、ＣＰＵ９は、ＥＥＰＲＯＭ１０に記憶されている電池情報を読み出して、ＣＰＵ２３に対して送信する（ステップＳ２）。ＣＰＵ２３は、受け取った電池情報に基づき、ステップＳ３からステップＳ６の判別処理を行う。電池パック４０が充電可能であると判断されると、ＣＰＵ２３は、変圧回路の制御部２９に対して、電圧を変換する命令を送信する（ステップＳ７）。制御部２９は、受け取った命令に基づき変圧部２８を制御し、適切な充電電圧でもって電池パック４０の充電が行われる（ステップＳ８）。充電が完了すると、ＣＰＵ２３は、ＥＥＰＲＯＭ１０内の充電回数データが＋１加算される（ステップＳ９）。
【００４３】
次に、電池パック４０の残存容量の確認方法について図５のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１１において、電池パック４０が充電器５０または電子機器に装着される。充電器５０は、図示されないセンサ等により、電池パック４０が装着されたことを検出する。電池パック４０内のＣＰＵ９は、電池セル５の電圧に基づいて残存容量を算出し、ＥＥＰＲＯＭ１０に残存容量データを書き込む。ステップＳ１２において、充電器５０は、無線通信によりＥＥＰＲＯＭ１０に記憶されている残存容量データを受信する。
【００４４】
ステップＳ１３において、電池パックの残存容量が充電器５０または電子機器の液晶等の表示部に表示される。また、電池パック４０の充電中や電子機器の使用中は、ＣＰＵ９において残存容量が所定の時間毎に算出され、再度、残存容量データが充電器５０または電子機器に送信され、この残存容量データに基づいて残存容量が表示される。
【００４５】
図６は、電池の残存容量を確認する場合の処理シーケンスを示す略線図である。先ず、電池パック４０が充電器５０または電子機器に装着されると、電池パック４０のＣＰＵ９は、電池の残存容量を算出する。充電器５０のＣＰＵ２３は、ＣＰＵ９に対して残存容量データの送信を要求する。この要求を受け、ＣＰＵ９は、ＥＥＰＲＯＭ１０に記憶されている残存容量データを送信する（ステップＳ１２）。ＣＰＵ２３は、受け取った残存容量データに基づき、充電器５０または電子機器の表示部等に電池の残存容量を表示する（ステップＳ１３）。また、残存容量が所定の時間毎に算出され、再度、残存容量データが充電器５０または電子機器に送信され、この残存容量データに基づいて残存容量が表示される。
【００４６】
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、リチウムイオン電池を使用した電池パックに限らず、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池を使用した電池パックに対しても、この発明を適用できる。
【００４７】
また、電池パック４０と充電器５０との間の無線通信において、送受信されるデータに対して、暗号化を行うようにしてもよい。その場合、電池パック４０および充電器５０に対して、暗号化および復号化回路を追加することが必要である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の一実施形態における電池パック４０および充電器５０の回路構成を示すブロック図である。
【図２】ＥＥＰＲＯＭ１４に記憶されている電池情報の一例を示す略線図である。
【図３】この発明の一実施形態における充電の流れを説明するフローチャートである。
【図４】この発明の一実施形態における充電を行う場合の処理シーケンスを示す略線図である。
【図５】この発明の一実施形態における電池の残存容量を確認する流れを示すフローチャートである。
【図６】この発明の一実施形態における電池の残存容量を確認する場合の処理シーケンスを示す略線図である。
【符号の説明】
【００４９】
３  アンテナ
４  スイッチ回路
５  電池セル
６  ＩＣチップ
９  ＣＰＵ
１０  ＥＥＰＲＯＭ
２２  アンテナ
２３  ＣＰＵ
２４  ＥＥＰＲＯＭ
２５  変圧回路
２６  充電回路
４０  電池パック
５０  充電器
【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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