(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する電池が膨張によって変化したものか、当該電池が外部からの応力によって変形したかを判定する判定回路を備える
ことを特徴とする電池状態検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記電池のパッケージに接し、前記電池のパッケージの表面の形状変化を検出するセンサと、
前記電池の内部抵抗を測定する電池内部抵抗測定回路と、
を備え、
前記判定回路は、前記センサによる前記電池の形状変化及び前記電池の内部抵抗に基づいて、前記電池が膨張によって変化したものか、前記電池が外部からの応力によって変形したかを判定する
ことを特徴とする電池状態検出装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記判定回路は、前記電池の形状変化及び前記電池の内部抵抗に基づいて前記電池の異常の有無を判定する
ことを特徴とする電池状態検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電池状態検出装置と、
前記電池と、
前記電池の電力により駆動する負荷と、
を備える
ことを特徴とする電子機器。
【請求項５】
判定回路により、可撓性を有する電池が膨張によって変化したものか、当該電池が外部からの応力によって変形したかを判定する
ことを特徴とする電池の状態検出方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記電池のパッケージに接したセンサにより、前記電池のパッケージの表面の形状変化を検出し、
電池内部抵抗測定回路により、前記電池の内部抵抗を測定し、
前記判定回路により、前記センサによる前記電池の形状変化及び前記電池の内部抵抗に基づいて、前記電池が膨張によって変化したものか、前記電池が外部からの応力によって変形したかを判定する
ことを特徴とする電池の状態検出方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記判定回路により、前記電池の形状変化及び前記電池の内部抵抗に基づいて前記電池の異常の有無を判定する
ことを特徴とする電池の状態検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の電池状態検出装置、電池状態検出装置を備えた電子機器、及び電池の状態検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に電池の異常状態として、電池の膨れがある。この膨れは電池内部の劣化等からガス等が発生することによって起きる。
また、従来の電池のパッケージは硬く作られていたので、前記した電池の膨れは、電池内部に異常が発生したとものと一般的には認識されていた。
特許文献１には、正極と負極とを備える発電要素を内部の密閉チャンバーに収納してなるフィルム外装体の表面に歪センサーを付着し、フィルム外装体の内圧が高くなったことを正確に検出することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４０２６４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、特許文献１に開示された技術では、電池の内部状態の異常による膨れにともなうセンサの出力変化なのか、電池のパッケージの曲げ、捻り等による出力変化なのかを判別できず、センサの圧力が高まったことが検出された段階で電池の充放電を停止することが提案されている。
一方、近年、電池の多様な用途に対応するために、パッケージにフレキシブル性を持たせた電池の開発がすすめられている。電池のパッケージに例えばフィルムラミネートを用いて変形に対応している。電池のパッケージが許容範囲の変形であれば、変形した状態でも、電池が正常な場合には、変形された状態のまま充放電が可能である。このようなフレキシブル性電池では、特許文献１における停止機能を設けると、電池が正常に充放電が可能であったとしても充放電を停止してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、前記した課題に鑑みて創案されたものであり、その目的とするところは、電池を安全に利用するために電池の状態を検出する電池状態検出装置、電子機器、及び電池の状態検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決して、本発明の目的を達成するために、以下のように構成した。
すなわち、本発明の電池状態検出装置は、可撓性を有する電池が膨張によって変化したものか、当該電池が外部からの応力によって変形したかを判定する判定回路を備える。
また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電池を安全に利用するために電池の状態を検出する電池状態検出装置、電子機器及び電池の状態検出方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る電池状態検出装置と、該電池状態検出装置が備えるセンサを電池に取り付けた状態を示す図である。（ｂ）は、電池に局所的な膨らみが生じた状態を示す図である。
【図２】（ａ）は、電池が曲げによる変形を受けている状態を示す図である。（ｂ）は、電池が局所的な膨らみが生じた状態と、フレキシブル性を有する状態曲げによる変形を受けている状態との両方の状態を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る電池状態検出装置のフレキシブルな電池の異常を検出し、正常か否かを判定するフローチャートである。
【図４】内部抵抗測定回路の一例を示す図である。
【図５】電池の等価回路を示す図である。
【図６】電池の電圧、電流、内部抵抗の関連を示す特性図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る電池内蔵装置の構成例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る電池内蔵装置のセンサと、電池とを貼り合わせる工程、および関係を示す図である。
【図９】（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る電池内蔵装置のセンサと電池とが貼り合わせた状態で、曲げ圧力を受けた場合の様子を示す図である。（ｂ）は、ひっぱり力を受けた場合の様子を示す図である。（ｃ）は、捻りの力が加わった場合の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態（以下においては「実施形態」と称する）を、図面を参照して説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は、適宜、省略する。
【００１０】
≪第１実施形態：電池状態検出装置≫
本発明の第１実施形態に係る電池状態検出装置、該電池状態検出装置の有するセンサと電池の各種状態、電池状態検出のフローチャートについて、次に順に説明する。
なお、以下において、主として「電池状態検出装置」として説明するが、「電池の状態検出方法」としての説明も兼ねる。
【００１１】
＜電池状態検出装置＞
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る電池状態検出装置と、該電池状態検出装置が備えるセンサを電池に取り付けた状態を示す図である。
図１（ａ）において、本発明の第１実施形態に係る電池状態検出装置１００は、電池２０のパッケージの表面の変形を、例えば圧力の変化として検知するセンサ（圧力センサ、形状変化検出手段）１１，１２と、このセンサ１１，１２の出力変化を検出する検出ブロック１０１とを備えている。
【００１２】
電池２０のパッケージの表面の一方（上面）に、センサ１１が接触して設置されている。また、電池２０のパッケージの表面の他方（下面）に、センサ１２が接触して設置されている。センサ１１とセンサ１２は、互いに独立しており、２個のセンサである。
なお、センサ１１，１２が電池２０のパッケージの表面の変形を検出するには、センサ１１，１２の表面と電池２０のパッケージの表面とが、密接に接触していることが望ましい。ただし、必ずしもセンサ１１，１２と電池２０とを固定させたり、接着させたりする必要はない。例えば、センサ１１，１２の弾力性を利用して、電池２０と密接に接触させてもよい。
また、センサ１１の出力を伝えるセンサ出力信号線１５と、センサ１２の出力を伝えるセンサ出力信号線１６は、それぞれ検出ブロック１０１に接続されている。
【００１３】
電池２０は、フレキシブル性（可撓性）を有している。また、電池２０の電源の２本の電源線２１，２２（＋、ＧＮＤ：図４）は、検出ブロック１０１に接続されている。電池２０は、リチウムイオン電池等の二次電池が好適であるがこれに限らない。
【００１４】
検出ブロック１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ： 中央処理装置）である判定回路１１１を備えている。判定回路１１１によって、検出ブロック１０１は統括的に演算処理される。
判定回路１１１は、コア（ＣＰＵコア）１２１とペリフェラル（周辺装置、入力装置）１２２とを備えている。
ペリフェラル１２２は、センサ出力演算判定回路（形状変化判定手段）１３１と、電池内部抵抗測定回路（電池内部抵抗測定手段）１３２とを備えている。
【００１５】
センサ１１，１２のセンサ出力変化は、判定回路１１１のセンサ出力演算判定回路１３１によって検出される。
また、電池２０の電池内部抵抗の変化は、判定回路１１１の電池内部抵抗測定回路１３２によって検出される。
なお、センサ出力演算判定回路１３１、電池内部抵抗測定回路１３２の動作は、判定回路１１１における演算処理によって、実行される。
【００１６】
なお、図１（ａ）においては、電池２０は、正常な状態では膨らんでいない。そのためセンサ１１，１２も正常値の範囲であって、異常値を検出していない状態である。
【００１７】
＜センサと電池の各種状態＞
次に、センサと電池の各種状態を説明する。なお、前記したように、図１（ａ）は、電池の局所的に膨らみもなく、電池全体としての変形もない状態である。
【００１８】
《電池が膨張した場合》
図１（ｂ）は、電池２０に局所的な膨らみ（２０１）が生じた状態を示す図である。前記したように、この局所的な膨らみ（２０１）は、電池２０の内部に電池の劣化等によりガス等が発生したことに起因する。
図１（ｂ）に示すように、センサ１１が設けられている電池２０のパッケージの一方の表面が正常な状態から局所的な膨らみ（２０１）が生じる状態に遷移すると、センサ１１は、出力が変化する。このセンサ１１の出力の変化は、センサ出力信号線１５を介して判定回路１１１に入力される。このセンサ１１の出力の変化量が後述する第１の閾値以上であれば、判定回路１１１のセンサ出力演算判定回路１３１が電池２０に異常が発生した可能性があると判定する。なおセンサ１１の出力の変化量が第１の閾値未満程度の膨張であれば、後述するステップＳ５４に移行し、センサ１１の出力の変化量が第１の閾値以上程度の膨張であれば、後述するステップＳ５３に移行する。その後、ステップＳ５３を経てステップＳ５６で電池２０の内部抵抗値を電池内部抵抗測定回路１３２が計測し、ステップＳ５７で電池２０の内部抵抗値が異常であると判定回路１１１が判断する。言い換えれば、ステップＳ５７で電池２０の内部抵抗値が異常であると判定回路１１１が判断すれば、電池２０が異常を生じる可能性がある程度に膨張したということになる。
また電池が膨張した場合、第１の閾値より大きい値の第２の閾値以上になる前に、後述するステップＳ５７により電池２０の内部抵抗値が異常な値であると判断し、ステップＳ５８に移行するので膨張によって第２の閾値以上に達するということはない。
なお、内部にガスが発生することによる電池の膨張は、必ずしも図１（ｂ）に示すような局所的な膨張に限らず、電池２０のパッケージ全体が膨張する場合がある。
【００１９】
《外部から応力によって電池を変形させた場合》
図２（ａ）は、電池２０が外部から応力によって変形を受けている状態を示す図である。
図２（ａ）において、センサ１１，１２は、ともに変形を検出し、判定回路１１１のセンサ出力演算判定回路１３１に出力する。
センサ１１、１２の出力信号は、センサ出力信号線１５、１６を介して判定回路１１１に入力される。センサ１１、１２のいずれかの出力の変化量が第１の閾値未満の電池の曲げであれば、すぐに異常が生じることがないので、ステップＳ５４に移行し、センサ１１、１２の出力の変化量が第１の閾値以上程度であれば、後述するステップＳ５３に移行する。この後、ステップＳ５３を経てステップＳ５６で電池２０の内部抵抗値を電池内部抵抗測定回路１３２が計測し、ステップＳ５７で電池２０の内部抵抗値が異常でないと判定回路１１１が判断すれば、電池２０が異常を生じる可能性がない程度に外部から応力によって電池２０が変形したということになる。
ステップＳ５３で、センサ１１、１２の出力の変化量が第２の閾値以上程度であれば、外部から応力によって電池２０がすぐに異常が生じる可能性がある程度に曲げられたとみなし、ステップＳ５８に移行する。
なお、電池の内部抵抗は変形によって僅かに増加して、判定回路１１１の電池内部抵抗測定回路１３２によって僅かな変化が検出されることがある。
【００２０】
《外部から応力による電池の変形と電池の局所的な膨張が同時に発生した場合》
図２（ｂ）は、電池２０が局所的な膨らみ（２０２）が生じた状態と、外部から応力による変形を受けている状態と、の両方の状態を示す図である。
図２（ｂ）に示された状態では、センサ１１、１２の出力の変化は、センサ出力信号線１５、１６を介して判定回路１１１に入力される。センサ１１、１２のいずれかの出力の変化量が第２の閾値以上であれば、判定回路１１１のセンサ出力演算判定回路１３１が異常と判定し、ステップＳ５８に移行する。
センサ１１、１２の出力の変化量がともに第２の閾値未満でも、後述する第１の閾値以上の状態であれば、ステップＳ５６に移行する。
センサ１１、１２の出力の変化量がともに第１の閾値未満であれば、すぐに異常が生じることがないので、ステップＳ５４に移行する。
【００２１】
＜電池状態検出のフローチャート＞
次に、電池２０の表面の形状変化を検出するセンサ１１，１２（形状変化検出手段）、センサ１１，１２の出力を演算して判定するセンサ出力演算判定回路１３１（形状変化判定手段）と、電池内部抵抗測定回路１３２（電池内部抵抗測定手段）と、これらを制御する判定回路１１１とによって、フレキシブルな電池の状態を検出し、正常か否かを判定するフローについて説明する。
図３は、フレキシブルな電池２０の異常を検出し、正常か否かを判定するフローチャートである。
【００２２】
《ステップＳ５１》
図３において、「事前設定」と表記したステップ（工程）Ｓ５１からフレキシブルな電池が正常か否か（異常か）を判定するフローを始める。
電池状態検出装置１００は、「事前設定」のスタート時点において、センサ１１，１２の特性にもとづく各種判定値、通常使用時における電池２０の各種パラメータ（内部抵抗、温度、電流、電圧、負荷電流に応じた電圧降下等）を事前に取得して設定をしておく。具体的には、センサ１１，１２が変形を受けていない初期の状態のセンサ出力データを検出ブロック１０１の記憶回路に記憶しておく。なお、センサ１１，１２が変形を受けていない初期の状態か否かが不明の場合には、電池状態検出装置１００として組み立てたときの初期の状態のセンサ出力データを記憶回路に記憶してもよい。
また、各条件（電池残量値つまり充電状態、温度、負荷電流）での内部抵抗値をデータとして取得および蓄積しておく。
すなわち、この「事前設定」の段階（ステップ、工程）で、電池残量、各電池残量値での内部抵抗値、センサ出力の基準値、および、後記するステップＳ５２で判定に用いる「第１の閾値」、ステップＳ５３の判定に用いる「第２の閾値」、ステップＳ５７の判定で用いる、電池２０の初期内部抵抗値と比較して異常と判定する範囲、すなわち「第３の閾値」を設定しておく。
ステップＳ５１の「事前設定」が終了すると、ステップＳ５２に進む。
【００２３】
《ステップＳ５２》
ステップＳ５２では、判定回路１１１のセンサ出力演算判定回路１３１が、所定のタイミングでセンサ１１，１２から出力された出力データと、検出ブロック１０１の記憶回路に記憶されたセンサ１１，１２が変形を受けていない初期の状態のセンサ出力データとを比較し、その差分であるセンサ出力変化量を求める。
そして、このセンサ出力変化量が、ステップＳ５１の「事前設定」で用意していたセンサ１１，１２の異常を判定する第１基準となる「第１の閾値」以上か否かをセンサ出力演算判定回路１３１が比較して判定する。なお、センサ出力変化量と、第１の閾値との二度の比較を行っているが、変形を受けていない初期の状態のセンサ出力データ及び第１の閾値は予め設定されているので、第１の閾値を正値とすると、｜（測定されたセンサから出力された出力データ値）−（初期の状態のセンサ出力データ）｜≧（第１の閾値）から、（測定されたセンサから出力された出力データ値）≧（第１の閾値）＋（初期の状態のセンサ出力データ）＝ｍ、（測定されたセンサから出力された出力データ値）≦−（第１の閾値）−（初期の状態のセンサ出力データ）＝ｎのｍ、ｎを予め求めて記憶しておけば、一度の比較でさらなる異常有無の検証を行うステップへの移行を判定できる。
センサの出力変化量（センサ出力変化量）が第１の閾値以上の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ５３に進む。
また、センサ出力変化量が第１の閾値未満の場合（ＮＯ）には、ステップＳ５４に進む。
なお、このステップＳ５２では、センサ出力変化量によって、電池のパッケージの変形が比較的に大きいか、軽微であるかを判定する。比較的に大きい場合には、ステップＳ５３に進み、軽微である場合には、ステップＳ５４に進む。
【００２４】
《ステップＳ５３》
ステップＳ５３では、ステップＳ５２で測定したセンサ出力変化量が、ステップＳ５１の「事前設定」で記憶回路に記憶されている膨らみ、外部応力による変形のために電池破壊の可能性のある重大な異常を判定するセンサの出力変化の「第２の閾値」より大きいか否かをセンサ出力演算判定回路１３１が比較して判定する。なお、｜（測定されたセンサから出力された出力データ値）−（初期の状態のセンサ出力データ）｜≧（第２の閾値）から、（測定されたセンサから出力された出力データ値）≧（第２の閾値）＋（初期の状態のセンサ出力データ）＝Ｍ、（測定されたセンサから出力された出力データ値）≦−（第２の閾値）−（初期の状態のセンサ出力データ）＝ＮのＭ、Ｎを予め求めて記憶しておけば、一度の比較で次のステップへの移行を判定できる。
センサ出力変化量が第２の閾値以上の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ５８に進む。
また、センサ出力変化量が第２の閾値未満の場合（ＮＯ）には、ステップＳ５６に進む。
なお、ステップＳ５８およびステップＳ５６については後記する。
なお、このステップＳ５３では、センサ出力変化量、すなわち電池２０のパッケージの変形が大きく、電池破壊の可能性がある場合には、直ちに電池の保護動作のステップＳ５８に進み、電池２０のパッケージの変形量から一義的に電池破壊の可能性があるとはみなせないが内部に電池破壊の可能性があるかどうか判別がつかない場合には、電池の内部抵抗測定のステップＳ５６に進む。
【００２５】
《ステップＳ５４》
ステップＳ５２で（ＮＯ）であった場合に進むステップＳ５４について説明する。
ステップＳ５４では、「複数回数のセンサ出力測定とセンサ出力の平均値算出」を行う。
すなわち、ステップＳ５４では、判定回路１１１のセンサ出力演算判定回路１３１が、センサ１１が異なるタイミングで複数回検出した出力の平均値及びセンサ１２が異なるタイミングで複数回検出した出力の平均値を算出し、ステップＳ５５に進む。
なお、このステップＳ５４では、ステップＳ５２でのセンサ出力変化量が第１の閾値未満ではあるが、センサ１１，１２の検出エラーによる誤った出力変化量が生じる可能性もあることから出力を複数回繰り返し、平均化することでより信頼性の高いセンサ出力変化量を求めるものである。
【００２６】
《ステップＳ５５》
ステップＳ５５においては、ステップＳ５２でのセンサ出力変化量が第１の閾値未満であることが続いているが、変形で検出できない異常を所定の間隔で確認するための計時を行う。
ステップＳ５５で、センサ１１，１２の出力変化時間が設定値未満（ＮＯ）であれば、ステップＳ５２に戻り、センサ出力変化量が第１の閾値未満である限り、出力変化時間が設定値に達するまでステップＳ５２、Ｓ５４、Ｓ５５が繰り返される。
ステップＳ５５で、センサ１１，１２の出力変化時間が設定値以上（ＹＥＳ）であれば、ステップＳ５６に移行する。
【００２７】
《ステップＳ５６》
ステップＳ５６は、「電池内部抵抗計測」のステップである。
ステップＳ５３における（ＮＯ）の場合には、電池２０に異常がある程度の形状変化は見られないが、電池２０の内部抵抗に異常がみられないか、電池内部抵抗測定回路１３２が計測（測定）する。
ステップＳ５５における（ＹＥＳ）の場合には、膨張により電池２０に異常がある可能性があるので、ステップＳ５６において、電池２０の内部抵抗を電池内部抵抗測定回路１３２が計測（測定）する。
そして、ステップＳ５７に進む。
なお、電池２０の内部抵抗測定回路と内部抵抗測定方法については後記する。
【００２８】
《ステップＳ５７》
ステップＳ５７は、ステップＳ５６で計測した内部抵抗値が、正常であればとるはずの初期内部抵抗値と比較して異常に高い値か否かを判定回路１１１が比較する。異常に高いか否かの判定は、それらの抵抗値の差がステップＳ５１の「事前設定」で用意していた「第３の閾値」に基づいて行う。
ステップＳ５６で計測した内部抵抗値が異常に高い値である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ５８に進む。
また、ステップＳ５６で計測した内部抵抗値が比較した値が小さい場合では、外部から応力によって電池２０が変形されているが、電池２０が可撓性であるために、内部抵抗値が異常な値を示していないことから継続して電池２０を利用できる状態なので、異常ではないと判定して、ステップＳ５２に戻り、前記のフローを繰り返す。
ここで、電池２０の内部抵抗は、電池２０の蓄電量（蓄電状態）、温度、負荷電流等によっても異なるので、ステップＳ５１の「事前設定」で設定していた前記の電池２０の蓄電量、温度、負荷電流等が極力、同じ条件における初期内部抵抗値（判定値、閾値）と比較する。
なお、上記の代わりに、ステップＳ５７は、ステップＳ５６で計測した内部抵抗値が、「第３の閾値」と初期内部抵抗値を加味した、正常であればとるはずの初期内部抵抗上限値と比較し、初期内部抵抗上限値を越えている（ＹＥＳ）のであればステップＳ５８に進み、初期内部抵抗上限値以下（ＮＯ）であれば、ステップＳ５２に戻るようにしてもよい。
【００２９】
《ステップＳ５８》
ステップＳ５８は、電池２０に異常がありとして、「アラート、充電禁止、電池保護動作」をするステップである。
ステップＳ５３における（ＹＥＳ）の場合と、ステップＳ５７における（ＹＥＳ）の場合には、ステップＳ５８に進む。すなわち、ステップＳ５８に進むのは、電池２０に異常がある可能性があると判定される場合である。
ステップＳ５８においては、電池２０に異常がありとして、次のことが実施される。
<1>  「アラート」
電池に異常がありとして、電池の使用に対するアラート（alert：警報）の信号を電力を供給している負荷に送信するか或いはこの負荷を利用している利用者に向けてアラート音を発する。
<2>  「充電禁止」
電池に異常がありとして、充電が禁止される。
<3>  「電池保護動作」
電池に異常がありとして、前記の「アラート」、「充電禁止」の処置以外にも、例えば、大きな電流が流れる動作を禁止する。
なお、「アラート」、「充電禁止」、「電池保護動作」と表記したが、これらの対処方法を一括して、「電池保護動作」と適宜、表記する。
またステップＳ５８では、「アラート、充電禁止、電池保護動作」後一定時間を経て負荷への電力の供給を停止する。負荷は、アラートに基づき、電池２０の電力の供給停止の前に、使用中のアプリケーションのデータをメモリに記憶してからアプリケーションをシャットダウンする。
【００３０】
なお、本フローチャートは、フレキシブル性を有する電池が支障のない範囲で変形を受けることを考慮したフローチャートである。すなわち、電池保護の観点で緊急性がない電池状態でのフローチャートの一例である。電池保護や製品保護の緊急性をより重視した場合には、他のフローをとることもできる。
また、本フローチャートにおいて、ステップＳ５４とステップＳ５５を分けて表記したが、これらをまとめて一つのステップとみてもよい。また、同様に、ステップＳ５６とステップＳ５７を分けて表記したが、これらをまとめて一つのステップとみてもよい。
また、逆にステップＳ５１〜ステップＳ５８の各ステップをさらに詳細な動作のステップに分割してもよい。
また、用途に応じて、ステップＳ５１〜ステップＳ５８のいくつかのステップを省略する方法もある。
【００３１】
＜内部抵抗測定回路＞
図４は、内部抵抗測定回路の一例を示す図である。
図４において、二点鎖線１１０で囲われた領域が電池２０の内部抵抗測定回路である。
二点鎖線１１０で囲われた領域においては、判定回路１１１と負荷（回路デバイス）６０１がある。
電池２０の内部抵抗測定は、判定回路１１１によって実施されるが、電池２０の内部抵抗値は、後記するように電池２０に流れる電流（負荷電流）によって変化するので負荷６０１を測定回路に含めている。
判定回路１１１は、電池２０の内部抵抗測定のときに、負荷電流を制御（消費電力制御６１１）し、電池２０に流れる電流を所定の値に設定して、測定を実施する。
また、電池２０に負荷６０１以外の負荷があって、その負荷に電流が流れる可能性がある場合には、その負荷に流れる電流が無視できる程度の電流を流して電池２０の内部抵抗測定を行う。
【００３２】
また、電池２０の電源線２１（＋電位）、電源線２２（ＧＮＤ）は、判定回路１１１に入力している。なお、判定回路１１１は、図１に示したように、ＣＰＵのペリフェラル１２２に電池内部抵抗測定回路１３２を有する。この電池内部抵抗測定回路１３２に電源線２１，２２は入力する。
なお、図４において、電池２０に接しているセンサ１１の出力線（センサ出力）１５が、判定回路１１１に入力していることも記載している。これは、センサ１１の出力の状態によって、前記の電池２０の内部抵抗測定が開始されることがあるからである。
【００３３】
＜内部抵抗測定方法の概略＞
内部抵抗の測定方法の概略について、図５と図６を参照して説明する。
【００３４】
《電池の等価回路》
図５は、電池７１１（２０：図１）の等価回路を示す図である。
図５において、電池７１１は、端子７０１，７０２と、電池の内部抵抗ＲＩＮＴと、開放電圧ＯＣＶであって、前記内部抵抗がないとした場合の電圧（電荷）発生源７１０とを備えている。
電池７１１の内部抵抗ＲＩＮＴは、固定成分の抵抗ＲＦと変動成分の抵抗ＲＶとを有している。
固定成分の抵抗ＲＦは、電池７１１（２０：図１）の動作条件に依存しない成分である。すなわち、電極金属の電気抵抗や接触抵抗である。
変動成分の抵抗ＲＶは、電池の温度、負荷電流、充電状態に依存する抵抗である。
また、変動成分の抵抗ＲＶは、電流の過渡応答に基づく変動成分の抵抗ＲＩと、温度に依存した変動成分の抵抗ＲＴとの和でも表記できる。
【００３５】
《電池の特性》
図６は、電池７１１（２０：図１）の電圧、電流、内部抵抗の関連を示す特性図である。
図６において、横軸は時間の経緯（タイムチャート、過渡応答）であり、各グラフの縦軸はそれぞれ電圧値、電流値、抵抗値で、項目としては、電池電圧ＶＢＡＴと、電池に流れる電流ＩＢＡＴと、電流の過渡応答に基づく変動成分の抵抗ＲＩと、内部抵抗による電圧降下分のＶＤＲＯＰとが表記されている。また、電流ＩＢＡＴを流し始める時間をｔ０と表記している。
【００３６】
《電池の内部抵抗測定》
電池の内部抵抗ＲＩＮＴは、電池の開放電圧ＯＣＶ（電流ＩＢＡＴ＝０）と、電池に流れる電流ＩＢＡＴと、内部抵抗による電圧降下分の電圧ＶＤＲＯＰ、すなわち（ＯＣＶ−ＶＢＡＴ）を測定することによって、算出される。
【００３７】
《電池の内部抵抗の変動要素》
以上において、電池の内部抵抗（ＲＩＮＴ）は、電池の温度、負荷電流、電池の充電状態（蓄電状態、電池残量）に依存する。
これらの要素は、時々刻々と変化するものであるから、前記の＜電池状態検出のフローチャート＞のステップＳ５７で用いる初期内部抵抗値も前記の要素を考慮する必要がある。
すなわち、この初期内部抵抗値を定める事前設定のステップＳ５１においては、前記の電池の温度、負荷電流、電池の充電状態（蓄電状態）を把握してデータを取得しておく必要がある。
【００３８】
以上、本発明の第１実施形態においては、フレキシブル性を有する電池を、曲げたり捻ったり等、形状に変化を与える使い方をしても、電池の内部状態の異常か否かを判別し、安全を担保して製品としての充放電動作が可能となる。
また、電池内部の化学変化によるガス発生等の内部要因による膨張と、電池に対しての外的要因による変形とを、切り分けて検出することによって、それぞれの状況に適切な安全操作（アラートを含む）が可能となる。
また、電池の内部抵抗測定においては、電池とリード線、リード線と回路基板との接続が断線しかかって抵抗が上昇している場合にも、内部抵抗の初期値との比較において、変化がみられるため、電池の保護のみならず、製品全体の安全の担保にもつながる。
【００３９】
≪第２実施形態：電池内蔵装置（電子機器）≫
次に、本発明の第２実施形態として、電池を内蔵した製品モデルである電池内蔵装置（電子機器）について説明する。
図７〜図９（ｃ）を参照して、電池を内蔵した製品モデルである電池内蔵装置に本発明の第１実施形態の電池状態検出装置のセンサを取り付ける例を説明する。
【００４０】
図７は、本発明の第２実施形態に係る電池内蔵装置の構成例を示す図である。
図７において、電池内蔵装置９００は、表示部９０１とセンサ９１１と電池９２０を備えている。なお、センサ９１１と電池９２０の出力を検出する電池状態検出装置（１００：図１）の検出ブロック（１０１：図１）または判定回路（１１１：図１）に相当する回路は、図７においては、表示部９０１のＣＰＵと兼ねているので、格別には図示していない。
図７における電池内蔵装置９００は、例えば腕に装着することを想定しており、電池９２０はフレキシブル性を有しており、初期状態で曲がった形状になっている。そしてセンサ９１１は、電池９２０の片側の表面に接するように設けている。また、表示部９０１の一部または全部がフレキシブル性を有していてもよい。
また、センサ９１１と電池９２０は、互いに位置関係が入れ替わってもよい。
【００４１】
図８は、本発明の第２実施形態に係る電池内蔵装置９００（図７）のセンサ１１（９１１：図７）と電池２０（９２０：図７）とを貼り合わせる工程、および関係を示す図である。
なお、図８は、図８の電池内蔵装置９００（図７）のセンサ１１（９１１：図７）と電池２０（９２０：図７）のみの関係を示す図である。
図８において、左端にセンサ１１を、中央に電池２０を、右端にセンサ１１と電池２０とを貼り合わせた（接触させた）状態を、それぞれ示す図である。
なお、前記したように、センサ１１と電池２０は、互いに位置関係が入れ替わってもよい。
【００４２】
図９（ａ）、図９（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る電池内蔵装置９００（図７）のセンサ１１（９１１：図７、１１：図８）と電池２０（９２０：図７、２０：図８）とが貼り合わせた（接触させた）状態で、曲げ圧力（９３１）、またはひっぱり力（９３２）を受けた場合の様子を示す図である。
いずれの方向に力を受けた場合においても、センサ１１と電池２０の表面は、接しながら変形している。すなわち、電池２０の表面の変形状態をセンサ１１の変形状態が反映している。
電池を変形させた場合に、センサの出力は変化する。また、電池を変形させた場合、電池としての抵抗値もある程度、変化する。
【００４３】
図９（ｃ）は、本発明の第２実施形態に係る電池内蔵装置のセンサ１１と電池２０に捻りの力（９３３）が加わった場合の様子を示す図である。
曲げた場合と捻った場合では、センサ１１の出力変化は異なる。また、破壊する閾値も異なる。
したがって、捻りが起きやすい場所とか、曲がりやすい場所に応じて、センサ１１の判定する閾値は個別に設定する。
【００４４】
第２実施形態の電池内蔵装置（製品モデル）の例において、表示デバイスと電池が表裏一体化して電池側に本実施形態のセンサを取り付ける例を示した。
このとき、表示デバイスと電池が表裏一体化した電池内蔵装置は、曲げや捻りを受けても単なる変形のみで電池に異常がない場合は、継続して使用することができる。
したがって、製品モデルとしての第２実施形態の電池内蔵装置は、フレキシブル性が備わるとともに、製品の安全性が担保され、製品用途が自由に、かつ、非常に拡大する。
【００４５】
≪その他の実施形態、変形例≫
以上、本発明は、前記した実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以下に、その他の実施形態や変形例について、さらに説明する。
【００４６】
《電池内蔵装置（電子機器）のその他の製品モデル》
第２実施形態の電池内蔵装置（電子機器）の例において、表示デバイスと電池が表裏一体化して電池側に本実施形態のセンサを取り付ける例を示したが、これに限定されない。
例えば、腕時計において、腕に装着するベルトの位置に電池を装備し、この電池に接触するように、本実施形態に用いたセンサを備えてもよい。
また、本実施形態に用いたセンサの検出ブロックが腕時計に内在もしくは一体化していてもよい。また、腕時計のＣＰＵが本実施形態のセンサの検出ブロックのＣＰＵと兼用していてもよい。
また、腕時計に限らず、腕以外の身体に装着する電池内蔵装置でもよい。身体に装着する電池内蔵装置は、変形を受ける可能性が大きいので、フレキシブルであることが一般的に望まれる。
また、前記の表示デバイスは、映像表示機能、通信機能、ＧＰＳ機能、インターネット検索機能等を有する電池内蔵装置であってもよい。
【００４７】
《センサの個数》
本発明の実施形態では、センサが２個の場合を示し、変形例では、センサが１個の場合を示したが、センサは３個以上であってもよい。そして、それぞれが電池にとって影響の出易い、より重要な箇所に設置してもよい。
このように複数のセンサを分割して、適切に配置することによって、センサの設置する面積を低減しながら、より効果的に電池の特性を検出できるという効果がある。
【００４８】
《センサの種類》
本発明の第１実施形態では、センサ１１，１２（図１）を圧力センサとして説明したが、圧力センサに限定されない。センサ部分の変形にともなう伸縮やひずみを検知する伸縮性ひずみセンサでもよい。また、センサ部分の変形にともなう、静電容量の変化や抵抗値の変化を捉えるセンサで変形を検出してもよい。
【００４９】
《複数のセンサの特性、閾値》
また、センサを曲げた場合と捻った場合では、センサの出力変化は異なる。またセンサが破壊する閾値も異なる。
したがって、曲がりやすい箇所とか、捻りが起きやすい場所に応じて、センサの判定する閾値は、個別に設定してもよい。すなわち、複数のセンサが設置される箇所の相違によって、少なくとも１個のセンサの特性もしくは閾値が他のセンサの特性もしくは閾値と異なっていてもよい。
この場合には、電池、もしくは製品の個々の場所の特性に応じた検出が可能となる効果がある。
【００５０】
《計測フローの継続性》
計測フローのループを延々と回すのが原則である。ただし、消費電力が気になる場合は、サンプリングによる検出として、計測しない時間帯を設ける場合もある。
【００５１】
《電池の内部抵抗の計測》
第１実施形態のフローチャートにおいて、電池の内部抵抗の計測は、センサの変形にともなうセンサ出力があった場合に逐次実施、或いはセンサの変形がない又は小さい場合、所定間隔で定期的に実施していたが、この方法に限定されない。
例えば、電池の内部抵抗を常時、計測し、センサ出力が変化した場合に、前記の電池の内部抵抗値を初期値の内部抵抗値と比較、判定する方法でもよい。
なお、電池の膨れは少しずつ大きくなっていくのが一般的であるが、前記の電池の内部抵抗を常時、計測しておく方法は、電池の膨れが急激に大きくなった場合も、電池の内部抵抗値を常時、把握できているので対処可能となる。
また、図３のフローチャートは、緊急性がない電池状態でのフローチャートであると記載したが、この前記した前記の電池の内部抵抗を常時、計測しておく方法は、緊急性がある場合の対処のフローの一例である。
【００５２】
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。
付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
［付記］
＜請求項１＞
電池のパッケージに接し、前記電池のパッケージの表面の形状変化を検出するセンサと、
前記電池の内部抵抗を測定する電池内部抵抗測定回路と、
前記センサによる前記電池の形状変化及び前記電池内部抵抗測定回路による前記電池の内部抵抗に基づいて電池の状態を判定する判定回路と、
を備える
ことを特徴とする電池状態検出装置。
＜請求項２＞
請求項１において、
前記判定回路は、前記電池の内部抵抗に基づいて、前記電池が膨張によって変化したものか、前記電池が外部からの応力によって変形したかを判定する
ことを特徴とする電池状態検出装置。
＜請求項３＞
請求項１または２において、
前記判定回路は、前記電池の形状変化及び前記電池内部抵抗測定回路による前記電池の内部抵抗に基づいて前記電池の異常の有無を判定する
ことを特徴とする電池状態検出装置。
＜請求項４＞
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電池状態検出装置と、
前記電池と、
前記電池の電力により駆動する負荷と、
を備える
ことを特徴とする電子機器。
＜請求項５＞
電池のパッケージに接したセンサにより、前記電池のパッケージの表面の形状変化を検出し、
電池内部抵抗測定回路により、前記電池の内部抵抗を測定し、
判定回路により、前記センサによる前記電池の形状変化及び前記電池内部抵抗測定回路による前記電池の内部抵抗に基づいて電池の状態を判定する
ことを特徴とする電池の状態検出方法。
＜請求項６＞
請求項５において、
前記判定回路により、前記電池の内部抵抗に基づいて、前記電池が膨張によって変化したものか、前記電池が外部からの応力によって変形したかを判定する
ことを特徴とする電池の状態検出方法。
＜請求項７＞
請求項５または６において、
前記判定回路により、前記電池の形状変化及び前記電池内部抵抗測定回路による前記電池の内部抵抗に基づいて前記電池の異常の有無を判定する
ことを特徴とする電池の状態検出方法。
【符号の説明】
【００５３】
１１、１２    センサ（圧力センサ、伸縮性ひずみセンサ）、形状変化検出手段
２０、７１１    電池
１００    電池状態検出装置
１０１    検出ブロック
１１１    判定回路
１２１    コア
１２２    ペリフェラル
１３１    センサ出力演算判定回路、形状変化判定手段
１３２    電池内部抵抗測定回路、電池内部抵抗測定手段
６０１    負荷（回路デバイス）
９００    電池内蔵装置（電子機器）
９０１    表示部
９１１    センサ（電池）
９２０    電池（センサ）
【図１】
0006458578.tif 000002
【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】
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【図８】
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【図９】
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