(57)【要約】【課題】組電池を備える電池パックにおいて、満充電状態で長期保存されることによる容量劣化を未然に抑止すること。【解決手段】本発明に係る電池パック１００は、直列接続された複数の素電池１４０から構成される組電池１０２と、組電池１０２の充電量を設定値まで低下させる放電部１１０と、を備え、放電部１１０は、組電池１０２の正極と負極との間の電圧に応じて正極と負極との間の放電を制御する。かかる構成により、組電池１０２を備える電池パック１００において、満充電状態で長期保存されることによる容量劣化を未然に抑止することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の素電池から構成される組電池と、
前記組電池の充電量を設定値まで低下させる放電部と、を備え、
前記放電部は、前記組電池の正極と負極との間の電圧に応じて前記正極と前記負極との間の放電を制御する、電池パック。
【請求項２】
前記放電部は、
前記正極と前記負極との間に直列接続されたツェナーダイオード及び固定抵抗と、
前記正極と前記負極との間に接続されるとともに、前記固定抵抗に対して並列に接続されたトランジスタと、を含み、
前記トランジスタは前記固定抵抗の両端の電位に応じてオン／オフされる、請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
温度検出部を更に備え、前記放電部は、前記温度検出部により検出された温度が予め設定された所定温度以上となった場合に放電を開始させる、請求項１に記載の電池パック。
【請求項４】
前記放電部は、マイクロコンピュータに含まれ、前記組電池の正極と負極との間の電圧が所定値以上の場合はマイクロコンピュータの自己消費電流を増加させる、請求項１に記載の電池パック。
【請求項５】
直列接続された複数の素電池から構成される組電池と、前記組電池の充電量を設定値まで低下させる放電部と、を有し、前記放電部は、前記組電池の正極と負極との間の電圧に応じて前記正極と前記負極との間の放電を制御する、電池パックと、
前記電池パックから電力を供給される電子回路と、
を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パック及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記の特許文献１には、素電池とこれに対する保護回路を備えた電池パックにおいて、素電池の容量劣化を未然に防止することを想定した技術が記載されている。従来この種の電池パックは、使用時期が特定されない携帯用電気機器に使用されることが一般的であるため、電池を満充電状態にしたまま、不意の使用に備えるものが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えばリチウムイオン蓄電池などの電池では、電池を満充電状態にして高電圧を維持したまま長期に亘って保存すると、電池は激しい容量劣化を起こし、充放電性能が低下する問題がある。特に、高温環境下での長期保存では、さらに激しい容量劣化を起こす問題がある。
【０００５】
また、特許文献１に記載された技術は、素電池に対し放電手段を備えたものであるが、素電池の両端に放電手段を備えているため、素電池毎に放電手段が必要になり、構成が複雑になり、コストが上昇する問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、満充電状態で長期保存されることによる容量劣化を未然に抑止することが可能な、新規かつ改良された電池パック及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、直列接続された複数の素電池から構成される組電池と、前記組電池の充電量を設定値まで低下させる放電部と、を備え、前記放電部は、前記組電池の正極と負極との間の電圧に応じて前記正極と前記負極との間の放電を制御する、電池パックが提供される。
【０００８】
また、前記放電部は、前記正極と前記負極との間に直列接続されたツェナーダイオード及び第１の固定抵抗と、前記正極と前記負極との間に接続されるとともに、前記第１の固定抵抗に対して並列に接続されたトランジスタと、を含み、前記トランジスタは前記固定抵抗の両端の電位に応じてオン／オフされるものであってもよい。
【０００９】
また、温度検出部を更に備え、前記放電部は、前記温度検出部により検出された温度が予め設定された所定温度以上となった場合に放電を開始させるものであってもよい。
【００１０】
また、前記放電部は、マイクロコンピュータに含まれ、前記組電池の正極と負極との間の電圧が所定値以上の場合はマイクロコンピュータの自己消費電流を増加させるものであってもよい。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、直列接続された複数の素電池から構成される組電池と、前記組電池の充電量を設定値まで低下させる放電部と、を有し、前記放電部は、前記組電池の正極と負極との間の電圧に応じて前記正極と前記負極との間の放電を制御する、電池パックと、前記電池パックから電力を供給される電子回路と、を備える電子機器が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、満充電状態で長期保存されることによる容量劣化を未然に抑止することが可能な、電池パック及び電子機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態の前提となる電池パックを示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る電池パックの回路ブロック例１を示す模式図である。
【図３】本実施形態に係る電池パックの回路ブロック例２を示す模式図である。
【図４】図２または図３の構成に温度検出部を付加した構成例を示す模式図である。
【図５】本実施形態に係る携帯用電子機器の構成を示す模式図である。
【図６】ツェナーダイオードを電圧検出部として使用する一方、放電制御部を固定抵抗で構成した例を示す模式図である。
【図７】満充電の状態から９０％容量程度まで短期間で放電されるように構成した例を示す模式図である。
【図８】図７に示す放電部のＦＥＴをトランジスタに変更した構成を示す模式図である。
【図９】図３の構成において、放電部にμＣＯＭの自己消費電流を利用している例を示す模式図である。
【図１０】図９の構成における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】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．電池パックの構成例
２．携帯用電子機器の構成例
３．電池パックの具体的構成例
【００１６】
１．電池パックの構成例
図１は、本実施形態の前提となる電池パック５００を示す模式図である。図１に示すように、電池パック５００は、組電池１０２と、組電池に対する保護・制御回路１０４を備える。組電池１０２の電力は、保護・制御回路１０４を介して、正極１０６、負極１０８から出力される。また、保護・制御回路１０４には、制御極１０７が接続されている。
【００１７】
図２は、本実施形態に係る電池パック１００の回路ブロック例１を示す模式図である。電池パック１００は、組電池１０２と、組電池１０２に対する保護・制御回路１０４を有している。保護・制御回路１０４は、組電池１０２の過充電、過放電、過電流状態を検出し、制御回路またはヒューズ等で強制的に電池への入出力を停止させて組電池１０２または回路構成部品が破損してしまうことを抑える。
【００１８】
また、電池パック１００は、保護・制御回路１０４の中に放電部１１０を有している。放電部１１０は、電圧検出部１２０及び放電制御部１２２を含む。放電部１１０は、組電池１０２の充電量を設定値まで降下させる機能を有する。なお、図中では、説明を容易にするため、保護・制御回路１０４と隣接するように放電部１１０を図示しているが、放電部１１０は保護・制御回路１０４内に設けられる。また、図示のように保護・制御回路１０４と放電部１１０を別体に構成することもできる。
【００１９】
図３は、本実施形態に係る電池パック１００の回路ブロック例２を示す模式図である。電池パック１００は、組電池１０２と組電池に対する保護・制御回路１０４を有している。また、電池パック１００は、放電部１１２を有している。放電部１１２は、電圧検出部１２０と放電制御部１２２を含み、電圧検出部１２０及び放電制御部１２２は一体のブロックとして構成されている。図２の構成と同様に、放電部１１２は、組電池１０２の充電量を設定値まで降下させる機能を有する。
【００２０】
図２及び図３に示す放電部１１０，１１２は、電池パック１００の正極１０６、負極１０８の端子間に接続することにより、組電池１０２であっても１つの放電部１１０，１１２のみで放電を実現することができ、組電池１０２の充電量を設定値まで降下させることができる。上述したように、放電部１１０，１１２は、電圧検出部１２０と放電制御部１２２を含み、予め設定した電流割合で放電が可能である。
【００２１】
また、図３のように電圧検出部１２０と放電制御部１２２を一体としてマイクロコンピュータ（μＣＯＭ）を使用することでも実現できる。放電制御部１２２は、設定電圧を下回ると放電を停止させる。
【００２２】
図４は、図２または図３の構成に温度検出部１１４を付加したものである。図４のように温度検出部１１４を付加することで、設定温度に達した際に放電を開始することができる。
【００２３】
２．携帯用電子機器の構成例
図５は、本実施形態に係る携帯用電子機器２００の構成を示す模式図である。携帯用電子機器２００の一例として、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ（Ｄｓｃ／Ｖｉｄｅｏｃａｍｅｒａ）、携帯電話機器を挙げることができるが、これに限定されるものではない。図５に示すように、携帯用電子機器２００は、電池パック１００を有しており、電池パック１００は、携帯用電子機器２００の電子回路２０２と電気的に接続されている。
【００２４】
図５に示すように、電池パック１００は、組電池１０２と組電池１０２の保護・制御回路１０４とを電池ケース１５０内に収納して構成され、携帯用電子機器２００の本体に対して正極１０６、負極１０８、制御極１０７の３種の電極の位置が対応して設けられている。正極１０６、負極１０８、制御極１０７は、携帯用電子機器２００の本体の３つの電極と電気的に接続され、電池パック１００から携帯用電子機器２００の本体へ電力を供給できるように構成されている。
【００２５】
組電池１０２は、リチウムイオン蓄電池１４０を２つ直列に接続して構成され、一例として、満充電時の組電池電圧が８．４Ｖであり、電池容量が５０％まで減少した場合の組電池電圧が７．６Ｖのものであるが、これに限定されるものではなく、適宜変更して実施できる。
【００２６】
３．電池パックの具体的構成例
以下、本実施形態に係る電池パック１００のより詳細な構成例について説明する。以下に説明する図６〜図９は、放電部１１０の構成を更に具体的且つ詳細に示したものである。
【００２７】
図６に示す構成は、しきい値が７．５Ｖ程度のツェナーダイオード１２４を電圧検出部１２０として使用し、また、放電制御部１２２を抵抗値の比較的高い固定抵抗１２６で構成し、ツェナーダイオード１２４と固定抵抗１２６を直列に接続したものである。正極１０６と負極１０８間の電圧がしきい値を上回っている間は、ツェナーダイオード１２４がオンし、固定抵抗１２６を介して組電池１０２は放電される。
【００２８】
例えば、組電池１０２の電池容量が満充電から５０％の容量まで減少するのに１０日〜２０日程度要するように固定抵抗１２６の抵抗値を予め設定することにより、組電池１０２は常時放電されるがその電流量は自然放電時よりも若干多い程度で通常の使用には問題にならない。一方、組電池１０２の充電量を５０％程度まで減少させた後は、ツェナーダイオード１２４がオフし、その状態が維持される。
【００２９】
図７は、満充電の状態から９０％容量程度まで短期間で放電されるように構成した例を示しており、図６の放電部１１０の構成に対してＦＥＴ１２８と固定抵抗１３０を更に付加したものである。満充電の状態付近では、ツェナーダイオード１２４のツェナー電流Ｉｚを利用して、固定抵抗１２６の両端にＦＥＴ１２８のしきい値電圧（Ｖｔｈ）以上の電圧を発生させ、ＦＥＴ１２８のドレイン−ソース間に放電電流を流し、満充電から９０％程度までは短期間で充電量を減少させる。
【００３０】
一方、充電量が電池容量の９０％以下では、ＦＥＴ１２８が作動しないため、図６と同様の放電量となる。そして、充電量が５０％程度まで減少した後はその状態が維持される。以上のような構成によれば、満充電から９０％程度までは短期間で充電量を減少させることができるため、電池パック１００の劣化をより確実に抑えることが可能である。なお、ＦＥＴ１２８のしきい値電圧（Ｖｔｈ）、固定抵抗１２６，１３０の値を適宜設定することで、短期間で低減させる充電容量（上記の例では満充電の９０％）の値を適宜設定することができる。
【００３１】
図８は、図７に示す放電部１１０のＦＥＴ１２８をトランジスタ１３２に変更した構成を示している。このように、ＦＥＴ１２８の代わりにバイポーラトランジスタ等のトランジスタを用いることもできる。この場合においても、固定抵抗１２６及びツェナーダイオード１２４の間の接点に接続される固定抵抗１３４、固定抵抗１３０、及びトランジスタ１３２のしきい値を適宜設定することで、短期間で低減させる充電容量を所望の値に設定することができる。
【００３２】
図９は、図３と同様に電圧検出部１２０及び放電制御部１２２からなる放電部１１２と、温度検出部１１４とをマイクロコンピュータ（μＣＯＭ）１６０から構成し、放電部１１２にてμＣＯＭ１６０の自己消費電流を利用している例を示している。この場合、放電部１１２と、温度検出部１１４は、マイクロコンピュータとこれを機能させるソフトウェア（プログラム）によって構成されることができる。長期保存時において、μＣＯＭ１６０は、自己消費電流低減のためにＨａｌｔ状態（ＰｏｗｅｒＳａｖｅ状態）にて数十ｕＡ程度の自己消費電流を維持しているが、組電池１０２の電極間電圧が８．０Ｖを超え、且つ、周囲温度が４０℃を超えた場合は、アクティブ（Ａｃｔｉｖｅ）状態となり数ｍＡ程度まで自己消費電流を増加させる。一方、組電池１０２の電極間電圧が８．０Ｖ以下、または、周囲温度が４０℃以下の場合は、Ｈａｌｔ状態（パワーセーブ（ＰｏｗｅｒＳａｖｅ）状態）となり、充電量が維持される。
【００３３】
図１０は、図９の構成における処理手順を示すフローチャートである。図１０に示すステップＳ１０〜Ｓ１６の処理は、アクティブ状態からパワーセーブ状態に切り換える処理を示している。また、図１０に示すステップＳ２０，Ｓ２２の処理は、パワーセーブ状態を解除する処理を示している。
【００３４】
先ず、ステップＳ１０では、タイマーを１秒に設定する。次のステップＳ１２では、タイマーの割り込み許可を受け付ける。次のステップＳ１４では、組電池１０２の電圧が８．０Ｖを超えており、且つ、周囲温度が４０℃を超えているか否かを判定する。
【００３５】
ステップＳ１４において、組電池１０２の電圧が８．０Ｖを超えており、且つ、周囲温度が４０℃を超えている場合は、ステップＳ１４で待機する。一方、組電池１０２の電極間電圧が８．０Ｖ以下、または、周囲温度が４０℃以下の場合は、次のステップＳ１６でＨａｌｔ状態に設定される。図１０の左側に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１０，Ｓ１２，Ｓ１４の処理では、電池パック１００がアクティブ（Ａｃｔｉｖｅ）状態となる。
【００３６】
ステップＳ１６では、ステップＳ１０で設定された間隔（１秒）でタイマー割り込みステップＳ２０が行われる。そして、タイマーの割り込みが行われると、ステップＳ２２において、Ｈａｌｔ状態が解除されステップＳ１４に戻る。なお、上記例では、組電池１０２の電圧８．０Ｖ、周囲温度４０℃で条件設定しているが、電圧、温度または、その他の条件設定は任意に変更可能である。また、自己消費電流の増加はアクティブ状態に限られるものではなく、μＣＯＭ内の一部回路のみ動作させる等、方法は限定されるものではない。
【００３７】
更に、組電池１０２の電圧検出部１２０は、ツェナーダイオード１２４、μＣＯＭ１６０に限られるものではなく、オペアンプを使用した比較器を利用するものなど、様々な態様を採用することができる。
【００３８】
また、放電制御部１２２についても固定抵抗１２６、μＣＯＭ１６０の自己消費電流に限らず、組電池１０２の電圧低下に従ってその抵抗値を可変させて、放電量を増減させるなどの構成としても良い。
【００３９】
また、上述した構成以外にも、電池パック１００上のみならず、携帯用電子機器２００上に設けることも可能であり、その検知方法は限定されるものではない。
【００４０】
以上説明したように本実施形態によれば、組電池１０２の充電量を強制的に減少させ、組電池１０２の電圧が設定値を下回った状態で電池パック１００が保存されるように構成したので、長期保存に際しても容量劣化を未然に防止することができる。従って、電池パックの長期信頼性を大幅に向上することが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、電池パックの正極、負極端子の両端に放電手段を設けることで、素電池毎に放電部を設ける必要がなく、組電池でも１つの放電手段で実現できる。従って、構成を簡素にすることができ、大幅なコスト低減を図ることができる。
【００４２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４３】
１００    電池パック
１０２    組電池
１０６    正極
１０８    負極
１１０，１１２    放電部
１１４    温度検出部
１２４    ツェナーダイオード
１２６，１３０，１３４    固定抵抗
１２８    ＦＥＴ
１３２    トランジスタ
１４０    素電池
１６０    μＣＯＭ
２００    電子機器
２０２    電子回路
【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】
2011249237.tif 000009
【図８】
2011249237.tif 000010
【図９】
2011249237.tif 000011
【図１０】
2011249237.tif 000012