(57)【要約】【課題】負荷機器でのシャットダウン制御を適切に行えるようにする。【解決手段】電池パック側の制御判定部２１内で、演算部４２が、放電電流およびセル温度から残量％を演算しており、シャットダウン要求部４５は、その残量％が所定値以下となり、かつセル電圧の最小値がテーブル４４から読出した電流値およびセル温度の測定値に対応したシャットダウン電圧以下となると、負荷機器へシャットダウン要求を送信し、負荷機器側はそれに応答してシャットダウンする。したがって、内蔵電池毎の放電特性に対応して、適切なタイミングでシャットダウン制御を行うことができ、低電圧電池のような特殊な放電特性の電池に対して、容量を充分に使い切ることができる。また、内蔵電池が複数のセルから構成される場合、劣化した特定のセルに対する過放電判定で負荷機器側がシャットダウン制御を終了する以前に電源供給が遮断してしまうことを防止できる。【選択図】図２
2008029087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器が電池パックからの電源供給によって動作する電子機器システムにおいて、
前記電池パックは、
内蔵電池と、
前記内蔵電池のセル電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出されたセル電圧が、前記内蔵電池に固有に設定されるシャットダウン電圧まで低下すると、電子機器側へシャットダウン要求を送信するシャットダウン要求手段とを含み、
前記電子機器は、
前記電池パックからの電源供給によって動作する負荷回路と、
前記シャットダウン要求が受信されると、前記負荷回路をシャットダウン制御するシャットダウン制御手段とを含むことを特徴とする電子機器システム。
【請求項２】
前記電池パックは、前記電圧検出手段によって検出されたセル電圧に対応した前記内蔵電池の残量を判定する残量判定手段をさらに備え、
前記シャットダウン要求手段は、前記残量判定手段で求められた残量が予め定める残量以下となった状態で、セル電圧が前記シャットダウン電圧まで低下するとシャットダウン要求を送信することを特徴とする請求項１記載の電子機器システム。
【請求項３】
電子機器が電池パックからの電源供給によって動作する電子機器システムにおいて、
前記電池パックは、
内蔵電池と、
前記内蔵電池のセル電圧を検出する電圧検出手段と、
前記セル電圧に対応して、前記内蔵電池に固有に設定される残量を判定する残量判定手段と、
前記電圧検出手段によって検出されたセル電圧および前記残量判定手段で判定された残量を電子機器側へ送信する送信手段とを含み、
前記電子機器は、
電池パックからの電源供給によって動作する負荷回路と、
前記送信手段からの信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された残量が予め定める残量以下となった状態で、セル電圧が予め定めるシャットダウン電圧まで低下すると、前記負荷回路をシャットダウン制御するシャットダウン制御手段とを含むことを特徴とする電子機器システム。
【請求項４】
前記内蔵電池が複数のセルから構成される場合、前記セル電圧は最小セル電圧であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器システム。
【請求項５】
前記シャットダウン電圧を、温度または放電電流値の少なくとも一方に応じて切換えるためのテーブルを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器システム。
【請求項６】
前記残量判定手段で判定される残量を、温度または放電電流値の少なくとも一方に応じて切換えるためのテーブルを有することを特徴とする請求項２または３記載の電子機器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器システムに関し、特にパーソナルコンピュータなどの電子機器が電池パックから電源供給されて動作を行い、電池パックの放電電圧が低下して電源供給が終了する際に行われるシャットダウン制御の手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記シャットダウン制御の一例としては、たとえば特許文献１には、バッテリ側から送信される電圧、電流、温度等のデータを、受信した機器側は一旦返信し、バッテリ側で真偽を判定して、正しく届いているようであれば、機器側が前記のデータから残使用可能時間を算出してシャットダウン制御を行うようにしたバッテリ残量計測装置が提案されている。
【０００３】
このようなシャットダウン制御を行うにあたって、ＡＶ・携帯電話等の分野では、ある電圧まで放電されると、強制的に機器がシャットダウンする。これに対して、パーソナルコンピュータの分野では、パックの端子電圧がある電圧まで放電されると、強制的に機器がシャットダウンする方法と、電池パックからの電源供給が終了する際に、揮発性のメモリ上のデータをハードディスク上に退避させるハイバネーション制御をしてからシャットダウンする方法とを、オプション選択できるものがある。
【０００４】
通常、そのハイバネーション制御の開始レベルは、そのハイバネーション制御が終了した時点で、前記シャットダウン電圧または過放電電圧となるように設定されている。たとえば、電池パックとしてリチウム二次電池が、並列２セル、直列３セル接続されたものでは、過放電電圧から逆算して、残量が残り１２００ｍＷｈ或いは３５Ｗの放電を２分間持続可能なレベル、すなわち１３０〜１４０ｍＡｈとなる電圧値が予め設定される。いずれの場合にも、機器側が電池パックから供給される電力で動作する場合において、パックの端子電圧がある電圧値以下に達すると、内部回路を強制的にシャットダウンすることになる。
【特許文献１】特開２００２−７５４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、機器側で規定のシャットダウン電圧に対して、その機器の出荷後も、消耗品である電池パックは、長寿命化や充放電特性の改良が続けられ、たとえば満充電時から放電途中にかけてはセル電圧が低くなるけれども、放電末期の電圧低下が現れるタイミングが遅くなり、結果として容量を大きくすることができるような低電圧電池のような放電特性の異なる電池パックの出現する可能性もある。しかしながら、機器側では、一旦決められたシャットダウン電圧のままで制御を行うので、その増加した容量を上手く使用できなかったり、そのような電池パックの使用自体できなかったりする。たとえば、２．５Ｖまで過放電なく使える低電圧電池に対して、３．０Ｖでハイバネーション制御を行ってしまったり、２．８Ｖでシャットダウンを行なってしまい、差分の容量を取出すことができないというような具合である。したがって、電子機器のメーカとしては、新たなセルを搭載した電池パックとの併用が困難になったり、異なる電池メーカの電池パックを購買したりすることが困難である。
【０００６】
また、前記シャットダウン電圧より低いレベル、たとえば２．５Ｖに過放電検知レベルが設定されており、電池パック側では、各セル電圧をモニタしており、何れかのセル電圧がその過放電検知レベル以下に低下すると、強制的に電源供給を遮断する。したがって、電池パックが複数のセルから構成されている場合、各セルの劣化のばらつきなどによって、特定のセル電圧が前記過放電検知レベル以下に低下してしまい、パーソナルコンピュータ側が前記ハイバネーション制御やシャットダウン制御を行う前に、電池パック側で先に放電遮断してしまう可能性がある。図１０で示すように、同じ容量を放電しても、特に放電末期は電圧の低下幅が大きく、各セルの容量のばらつきが僅かであっても、電圧差が大きくなり、過放電検知してしまう可能性が高い。
【０００７】
本発明の目的は、シャットダウン制御を正確に行うことができる電子機器システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電子機器システムは、電子機器が電池パックからの電源供給によって動作する電子機器システムにおいて、前記電池パックは、内蔵電池と、前記内蔵電池のセル電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出されたセル電圧が、前記内蔵電池に固有に設定されるシャットダウン電圧まで低下すると、電子機器側へシャットダウン要求を送信するシャットダウン要求手段とを含み、前記電子機器は、前記電池パックからの電源供給によって動作する負荷回路と、前記シャットダウン要求が受信されると、前記負荷回路をシャットダウン制御するシャットダウン制御手段とを含むことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、電子機器の負荷回路が二次電池などから成る電池パックの内蔵電池からの電源供給によって動作する電子機器システムにおいて、電子機器が電池パックからの電源供給の終了に備えて、揮発データの退避等の準備などを行うシャットダウン制御を行うにあたって、前記電池パック側で、電圧検出手段によって検出される内蔵電池のセル電圧が前記内蔵電池に固有に設定されるシャットダウン電圧まで低下すると、シャットダウン要求手段がシャットダウン制御を行う必要があることを判定し、電子機器側のシャットダウン制御手段へシャットダウン要求を送信し、シャットダウン制御手段は、その要求に応えて前記負荷回路のシャットダウン制御を行う。
【００１０】
したがって、電子機器は、内蔵電池毎の放電特性に対応して、適切なタイミングでシャットダウン制御を行うことができる。これによって、低電圧電池のような特殊な放電特性の電池に対して、容量を充分に使い切ることができ、様々な特性の電池パックに対応することができる。また、内蔵電池が複数のセルから構成される場合、劣化した特定のセルの電圧低下による過放電判定によって、電子機器側がシャットダウン制御を終了する以前に不所望に電源供給が遮断されてしまうような不具合を無くすことができる。
【００１１】
また、本発明の電子機器システムでは、前記電池パックは前記電圧検出手段によって検出されたセル電圧に対応した前記内蔵電池の残量を判定する残量判定手段をさらに備え、前記シャットダウン要求手段は、前記残量判定手段で求められた残量が予め定める残量以下となった状態で、セル電圧が前記シャットダウン電圧まで低下するとシャットダウン要求を送信することを特徴とする。なお、前記残量の判定をセル電圧から行う場合、前記予め定めるシャットダウン電圧が、前記予め定める残量に対応した電圧と同じであってもよい。
【００１２】
上記の構成によれば、シャットダウン要求をより正確に送信することができる。
【００１３】
さらにまた、本発明の電子機器システムは、電子機器が電池パックからの電源供給によって動作する電子機器システムにおいて、前記電池パックは、内蔵電池と、前記内蔵電池のセル電圧を検出する電圧検出手段と、前記セル電圧に対応して、前記内蔵電池に固有に設定される残量を判定する残量判定手段と、前記電圧検出手段によって検出されたセル電圧および前記残量判定手段で判定された残量を電子機器側へ送信する送信手段とを含み、前記電子機器は、電池パックからの電源供給によって動作する負荷回路と、前記送信手段からの信号を受信する受信手段と、前記受信手段で受信された残量が予め定める残量以下となった状態で、セル電圧が予め定めるシャットダウン電圧まで低下すると、前記負荷回路をシャットダウン制御するシャットダウン制御手段とを含むことを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、電子機器の負荷回路が二次電池などから成る電池パックの内蔵電池からの電源供給によって動作する電子機器システムにおいて、電子機器が電池パックからの電源供給の終了に備えて、揮発データの退避等の準備などを行うシャットダウン制御を行うにあたって、前記電池パック側では、電圧検出手段によって内蔵電池のセル電圧を検出しており、またそのセル電圧から、残量判定手段が前記内蔵電池に固有に設定される残量を判定しており、求められた前記セル電圧および残量は送信手段によって電子機器側へ送信される。これに対応して電子機器側では、受信手段が前記セル電圧および残量を受信し、残量が予め定める残量以下となった状態で、セル電圧が予め定めるシャットダウン電圧まで低下すると、シャットダウン制御手段はシャットダウン制御を行う必要があることを判定し、前記負荷回路のシャットダウン制御を行う。
【００１５】
したがって、電子機器側で電池パックの電圧からシャットダウン制御を行うか否かを判定するにあたって、端子電圧ではなく、セル電圧から判定を行い、さらにその判定は残量が僅かになってから行われるので、内蔵電池毎の放電特性に対応して、適切なタイミングでシャットダウン制御を行うことができる。これによって、内蔵電池が複数のセルから構成される場合、劣化した特定のセルの電圧低下による過放電判定によって、電子機器側がシャットダウン制御を終了する以前に不所望に電源供給が遮断されてしまうような不具合を無くすことができ、あらゆる特性の電池を有効に活用できる電子機器システムを考えた場合、上記の制御アルゴリズムが最も汎用的で効果的な手法である。
【００１６】
また、本発明の電子機器システムは、前記内蔵電池が複数のセルから構成される場合、前記セル電圧は最小セル電圧であることを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、シャットダウン制御を行うか否かの判定を最小限にすることができる。
【００１８】
さらにまた、本発明の電子機器システムは、前記シャットダウン電圧を、温度または放電電流値の少なくとも一方に応じて切換えるためのテーブルを有することを特徴とする。
【００１９】
上記の構成によれば、セルや電池パックの温度および放電電流値によって、内蔵電池における放電の終止電圧は異なり、前記テーブルには、この終止電圧の差に対応したシャットダウン電圧が設定される。
【００２０】
したがって、前記シャットダウン要求手段またはシャットダウン制御手段において、シャットダウン制御を行うか否かの判定を、より適切に行うことができる。
【００２１】
また、本発明の電子機器システムは、前記残量判定手段で判定される残量を、温度または放電電流値の少なくとも一方に応じて切換えるためのテーブルを有することを特徴とする。
【００２２】
上記の構成によれば、セルや電池パックの温度および放電電流値によって、同じセル電圧であっても、内蔵電池の実際の残量は異なり、温度または放電電流値の少なくとも一方に応じて残量を切換えることで、残量の判定をより正確に行うことができる。
【００２３】
したがって、前記シャットダウン要求手段またはシャットダウン制御手段において、シャットダウン制御を行うか否かの判定を、より適切に行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の電子機器システムは、以上のように、電子機器の負荷回路が二次電池などから成る電池パックの内蔵電池からの電源供給によって動作する電子機器システムにおいて、電子機器が電池パックからの電源供給の終了に備えて、揮発データの退避等の準備などを行うシャットダウン制御装置を行うにあたって、前記電池パック側で、電圧検出手段によって検出される内蔵電池のセル電圧が前記内蔵電池に固有に設定されるシャットダウン電圧まで低下すると、シャットダウン要求手段がシャットダウン制御を行う必要があることを判定し、電子機器側のシャットダウン制御手段へシャットダウン要求を送信し、シャットダウン制御手段は、その要求に応えて前記負荷回路のシャットダウン制御を行う。
【００２５】
それゆえ、電子機器は、内蔵電池毎の放電特性に対応して、適切なタイミングでシャットダウン制御を行うことができる。これによって、低電圧電池のような特殊な放電特性の電池に対して、容量を充分に使い切ることができ、様々な特性の電池パックに対応することができる。また、内蔵電池が複数のセルから構成される場合、劣化した特定のセルの電圧低下による過放電判定によって、電子機器側がシャットダウン制御を終了する以前に不所望に電源供給が遮断されてしまうような不具合を無くすことができる。
【００２６】
さらにまた、本発明の電子機器システムは、以上のように、電子機器の負荷回路が二次電池などから成る電池パックの内蔵電池からの電源供給によって動作する電子機器システムにおいて、電子機器が電池パックからの電源供給の終了に備えて、揮発データの退避等の準備などを行うシャットダウン制御装置を行うにあたって、前記電池パック側では、電圧検出手段によって内蔵電池のセル電圧を検出しており、またそのセル電圧から、残量判定手段が前記内蔵電池に固有に設定される残量を判定しており、求められた前記セル電圧および残量を送信手段によって電子機器側へ送信し、これに対応して電子機器側では、受信手段が前記セル電圧および残量を受信し、残量が予め定める残量以下となった状態で、セル電圧が予め定めるシャットダウン電圧まで低下すると、シャットダウン制御手段はシャットダウン制御を行う必要があることを判定し、前記負荷回路のシャットダウン制御を行う。
【００２７】
それゆえ、電子機器側で電池パックの電圧からシャットダウン制御を行うか否かを判定するにあたって、端子電圧ではなく、セル電圧から判定を行い、さらにその判定は残量が僅かになってから行われるので、内蔵電池毎の放電特性に対応して、適切なタイミングでシャットダウン制御を行うことができる。これによって、内蔵電池が複数のセルから構成される場合、劣化した特定のセルの電圧低下による過放電判定によって、電子機器側がシャットダウン制御を終了する以前に不所望に電源供給が遮断されてしまうような不具合を無くすことができ、あらゆる特性の電池を有効に活用できる電子機器システムを考えた場合、上記の制御アルゴリズムが最も汎用的で効果的な手法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の一形態に係る電子機器システムの電気的構成を示すブロック図である。この電子機器システムは、電池パック１に、それによって電源供給される負荷機器２を備えて構成されるが、前記電池パック１は、図示しない充電器によって充電される。その充電の際、電池パック１は、前記負荷機器２に装着されて、該負荷機器２を通して充電が行われてもよい。電池パック１および負荷機器２は、給電を行う直流ハイ側の端子Ｔ１１，Ｔ２１と、通信信号の端子Ｔ１２，Ｔ２２と、給電および通信信号のためのＧＮＤ端子Ｔ１３，Ｔ２３とによって相互に接続される。前記充電器にも、同様の３つの端子が設けられる。
【００２９】
前記電池パック１内で、前記の端子Ｔ１１から延びる直流ハイ側の給電経路１１には、充電用と放電用とで、相互に導電形式が異なるＦＥＴ１２，１３が介在されており、その給電経路１１が組電池１４のハイ側端子に接続される。前記組電池１４のロー側端子は、直流ロー側の給電経路１５を介して前記ＧＮＤ端子Ｔ１３に接続され、この給電経路１５には、充電電流および放電電流を電圧値に変換する電流検出抵抗１６が介在されている。
【００３０】
前記組電池１４は、複数の二次電池のセルが直並列に接続されて成り、そのセルの温度は温度センサ１７によって検出され、制御ＩＣ１８内のアナログ／デジタル変換器１９に入力される。また、前記各セルの端子間電圧は電圧検出回路２０によって読取られ、前記制御ＩＣ１８内のアナログ／デジタル変換器１９に入力される。さらにまた、前記電流検出抵抗１６によって検出された電流値も、前記制御ＩＣ１８内のアナログ／デジタル変換器１９に入力される。前記アナログ／デジタル変換器１９は、各入力値をデジタル値に変換して、制御判定部２１へ出力する。
【００３１】
前記制御判定部２１は、マイクロコンピュータおよびその周辺回路などを備えて成り、前記アナログ／デジタル変換器１９からの各入力値に応答して、組電池１４の残量が、満充電時の何％であるかを演算して、通信部２２から端子Ｔ１２，Ｔ２２；Ｔ１３，Ｔ２３を介して負荷機器２へ送信する。また、前記制御判定部２１は、前記アナログ／デジタル変換器１９からの各入力値から、充電器に対して、出力を要求する充電電流の電圧値および電流値を演算し、通信部２２から端子Ｔ１２を介して送信するとともに、前記各入力値から、端子Ｔ１１，Ｔ１３間の短絡や充電器からの異常電流などの電池パック１の外部における異常や、組電池１４の異常な温度上昇などに対して、前記ＦＥＴ１２，１３を遮断するなどの保護動作を行う。
【００３２】
負荷機器２では、前記の残量を制御ＩＣ３０の通信部３２で受信し、制御部３１が各種の負荷回路３３の消費電力から、電池パック１の残使用時間を演算し、表示パネル３４に表示を行う。また、前記制御部３１は、図示しない入力操作装置の入力などに応答して、前記各種の負荷回路３３を制御する。
【００３３】
図２は、前記制御ＩＣ１８の制御判定部２１の具体的な一構成例を示すブロック図である。制御判定部２１は、充放電制御部４１と、演算部４２と、残量補正部４３と、テーブル４４と、シャットダウン要求部４５とを備えて構成される。
【００３４】
前記充放電制御部４１は、上述のような充放電の制御および異常に対する保護動作を行うものであり、充電器に対して要求する充電電流の電圧値、電流値、および異常の有無を、通信部２２から端子Ｔ１２を介して送信する。前記演算部４２は、後述するようにして、組電池１４の満充電時の容量に対する現在の使用状態での残存容量の割合である残量％を演算する。前記残量補正部４３は、後述するように、セル電圧が、使用状態に応じてテーブル４４から求められる予め定められる複数の補正ポイントの値となる毎に、前記演算部４２で求められた残量％を逐次補正する。シャットダウン要求部４５は、後述するようにして、所定のシャットダウン条件が満足されると、通信部２２から端子Ｔ１２を介して、負荷機器２へシャットダウン要求を送信する。
【００３５】
具体的には、前記演算部４２は、前記電流検出抵抗１６によって検出された電流値を減算してゆくことで組電池１４の残量が満充電時の何％であるかを積算してゆく。一方、温度センサ１７によって検出されるセルの温度および前記電流値に基づいて、残量％の補正ポイントの電圧値が、たとえば図３で示すように予め定められて、テーブル４４内に格納されている。これは、放電に伴うセル電圧の低下の仕方が、図４で示すように温度によって異なり、また図５で示すように放電電流量によって異なるためである。
【００３６】
図４において、参照符号β１１は高温状態を示し、参照符号β１２は標準温度を示し、参照符号β１３は低温状態を示す。したがって、温度が高い程、二次電池が活性化して、同じ放電容量でもセル電圧が高く、また放電終了の終止電圧ＶＦ１１，ＶＦ１２，ＶＦ１３も高くなることが理解される。同様に図５において、参照符号β２１は低電流放電状態を示し、参照符号β２２は標準電流放電状態を示し、参照符号β２３は高電流放電状態を示す。したがって、放電電流量が低い程、同じ放電容量でもセル電圧が高く、また終止電圧ＶＦ２１，ＶＦ２２，ＶＦ２３も高くなることが理解される。
【００３７】
そして、前記残量補正部４３は、前記電圧検出回路２０によって検出された各セルの端子間電圧の内の最小値が、その時の温度および電流値に対応して、前述の図３で示すようなテーブル４４から求めた残量％の補正ポイントの電圧値に達すると、演算部４２における前記の積算値をその残量％の値に補正する。図６は、その残量％の補正動作の一例を示すグラフである。この図４の例では、前記残量％が、５．５％、３．５％、０％を前記補正ポイントとしており、参照符号α１１は既存のリチウム二次電池の２０℃、１Ａでの放電特性の一例を示す。また、負荷機器２が定消費電力で、この２０℃、１Ａでの放電電流の変化を、参照符号α１３で示している。この場合、セル電圧が３．０Ｖとなると残量％が０％になったと判定し、その３．０Ｖが終止電圧ＶＦとなる。
【００３８】
ここで、前記残量％の積算値が、たとえば参照符号α１２で示すように推移すると、前記図３で示すテーブル４４から求められる５．５％および３．５％の補正ポイントの電圧値にセル電圧がなった時点において、積算値はその補正ポイントの値まで低下しておらず、積算値をその補正ポイントの値にジャンプさせて補正させている。０％では、セル電圧は、その０％に対応した電圧値に一致している。一方、前記セル電圧が次の補正ポイントの電圧値へ低下するまでに、演算された残量％が前記次の補正ポイントに対応して記憶されている残量％まで低下した場合には、残量補正部４３は、実際に前記セル電圧が次の補正ポイントの電圧値へ低下するまで、演算部４２に演算動作を休止させて残量％の値を保持させることで、前記各補正ポイントでの残量補正を行う。
【００３９】
こうして、放電末期の残量％が小さい状態において、上述のように複数の各補正ポイントで逐次対応する残量％の電圧値と照査し、演算された残量％をその補正ポイントの値に補正してゆくことで、負荷機器２での残量％の表示精度を向上するようになっている。
【００４０】
なお、図３のテーブル４４は、単セル、または複数セルが並列に接続された場合の単段当りの電圧値であり、直列に複数段のセルが接続されている場合には、そのセルの段数が乗算され、単位はｍＶである。また、放電条件がこの図３で示す中間値の場合は、隣接するデータポイントのテーブル値から、補間演算によって、その中間値に対応した電圧値が求められる。
【００４１】
そして注目すべきは、本実施の形態では、シャットダウン要求部４５は、演算部４２で求められる残量％の積算値が予め定める値、たとえば０．５％以下となり、かつ前記セル電圧の最小値が温度および電流値に対応して、前述の図３で示すような形態で予め設定されているシャットダウン電圧以下となると、前記通信部２２，３２を介して、負荷機器２側の制御部３１にシャットダウン要求を送信することである。前記シャットダウン電圧は、過放電レベルＶＬから所定レベル、たとえば前述の１３０〜１４０ｍＡｈだけ容量を残したレベルに設定される。前記制御判定部２１は、セル電圧の最小値が、予め定める前記過放電レベルＶＬ、たとえば２．５Ｖ以下となると、放電用のＦＥＴ１３を遮断して、放電電流の供給を強制的に停止するようになっている。負荷機器２側では、制御部３１は、前記シャットダウン要求を受信するまでシャットダウン制御を行わず、受信すると、その要求に応えて、前記負荷回路３３のシャットダウン制御を行う。
【００４２】
図７は、前記シャットダウン要求部４５の動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１では、前記アナログ／デジタル変換器１９から、各セル電圧、放電電流、セルの温度を取込み、また演算部４２から残量％のデータを読込み、ステップＳ２で、前記放電電流およびセルの温度から、前記図３で示すようなテーブル４４からシャットダウン電圧を読出す。ステップＳ３では、演算部４２で求められた残量％が所定の閾値、たとえば０．５％以下であるか否かが判断され、そうでないときには前記ステップＳ１に戻り、そうであるときにはステップＳ４に移る。ステップＳ４では、セル電圧の最小値が、前記シャットダウン電圧以下であるか否かが判断され、シャットダウン電圧以下でないときには前記ステップＳ１に戻り、シャットダウン電圧以下であるときにはステップＳ５でシャットダウン要求が通知される。
【００４３】
したがって、前記図６において、参照符号α２１で示すように、満充電時から放電途中にかけては前記参照符号α１１で示す既存のリチウム二次電池よりもセル電圧は低くなるけれども、放電末期の電圧低下が現れるタイミングが遅くなり、結果として容量を大きくすることができる低電圧電池を組電池１４に用いても、電池パック１側の演算部４２は、その低電圧電池の公称容量は認識しており、また前記テーブル４４には参照符号α２２で示すような補正ポイントのデータも格納されており、前記演算部４２は残量％のデータを正確に求めて、その残量％のデータに応答して、シャットダウン要求部４５は負荷機器２へ正確なシャットダウン要求を送信することができる。この低電圧電池の場合、終止電圧ＶＦ’、すなわち残量が０％の値は、たとえば２．０〜２．５Ｖであり、前記シャットダウン電圧は、たとえば残量％が０．５％の電圧値に設定される。
【００４４】
したがって、従来では、前述のように３．０Ｖを終止電圧ＶＦとして、その直前の残量％が０．５％の時点でハイバネーション制御を行い、たとえば２．８Ｖに設定されている強制シャットダウン電圧ＶＳＨとなると、負荷機器２が強制的にシャットダウンを行っていたのに対して、本実施の形態では、低電圧電池の電池パックが装着されているときには、その強制シャットダウン電圧ＶＳＨとなっても負荷機器２側で強制シャットダウンは生じず、前記２．０〜２．５Ｖの終止電圧ＶＦ’を残量％が０％として、その直前の０．５％の電圧をシャットダウン電圧として、その時点からハイバネーション制御を行うので、適切なタイミングでシャットダウン制御を行うことになる。
【００４５】
これによって、負荷機器２の出荷後に登場した前記低電圧電池のような放電特性の異なる電池パックが使用可能になるとともに、過放電レベルがＶＬ、たとえば２．５ＶからＶＬ’、たとえば１．８〜２．２Ｖに低下して、増加した容量を最後まで上手く取出すことができる。したがって、負荷機器２のメーカとしては、新たなセルを搭載した電池パックなどの様々な特性の電池パックとの併用が可能になったり、異なる電池メーカの電池パックを購買したりすることが可能になる。
【００４６】
また、前記演算部４２は残量％を求めており、シャットダウン要求部４５は、その残量％が所定の閾値、たとえば前記０．５％以下となった状態で、かつ最小セル電圧が前記シャットダウン電圧まで低下するとシャットダウン要求を送信するので、シャットダウン要求をより正確に送信することができる。
【００４７】
さらにまた、セルや電池パック１の温度および放電電流値によって、組電池１４における放電の終止電圧ＶＦ，ＶＦ’は異なり、前記テーブル４４には、この終止電圧ＶＦ，ＶＦ’の差に対応したシャットダウン電圧が設定されるので、前記シャットダウン要求部４５において、シャットダウン制御を行うか否かの判定を、より適切に行うことができる。
【００４８】
また、セルや電池パック１の温度および放電電流値によって、同じセル電圧であっても、組電池１４の実際の残量は異なり、前記テーブル４４には、それらの温度および放電電流値に対応して所定の残量％の補正ポイントにおける電圧値を格納しているので、前記演算部４２は残量の判定をより正確に行うことができ、前記シャットダウン要求部４５は、シャットダウン制御を行うか否かの判定を、より適切に行うことができる。
【００４９】
また、前記組電池１４が複数のセルから構成される場合、前記シャットダウン要求部４５は最小セル電圧からシャットダウン制御を行うか否かの判定を行うので、判定に要する処理を最小限にすることができる。
【００５０】
上述の説明では、ステップＳ４における判定のシャットダウン電圧を残量％が０．５％の電圧値に設定し、ステップＳ３での残量の判定閾値も前記０．５％に設定しているけれども、別途に設定されて、前記ステップＳ３，Ｓ４での判定を個別の値で行うようにしてもよい。
【００５１】
［実施の形態２］
図８は、本発明の実施の他の形態に係る電子機器システムの電気的構成を示すブロック図である。この電子機器システムは、前述の電子機器システムに類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この電子機器システムでは、電池パック１ａ側の制御ＩＣ１８ａ内の制御判定部２１ａには前記シャットダウン要求部４５が設けられておらず、またテーブル４４には前記シャットダウン電圧が記憶されておらず、代りに負荷機器２ａ側の制御ＩＣ３０ａ内の制御部３１ａ内にシャットダウン制御部３８が設けられ、この制御部３１ａに関連してシャットダウン電圧のテーブル３９が設けられることである。
【００５２】
そして、シャットダウン制御部３８は、通信部３２，２２を介して、制御判定部２１ａの充放電制御部４１から、最小セル電圧、放電電流値およびセル温度のデータを受信し、また演算部４２から残量％のデータを受信し、残量％が前記０．５％以下となり、かつセル電圧が前記温度および電流値に対応してテーブル３９に設定されているシャットダウン電圧以下となると、シャットダウン制御を行う。この場合、負荷機器２ａの出荷後に、前記低電圧電池のような放電特性の異なる異種の電池が登場すると、テーブル３９を書替えないと、その異種の電池には対応できなくなるが、セル電圧のばらつきには対応することができる。
【００５３】
図９は、前記シャットダウン制御部３８の動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１１では、電池パック１ａの充放電制御部４１からから、最小セル電圧、放電電流、セルの温度を受信し、また演算部４２から残量％のデータを受信し、ステップＳ１２で、前記放電電流およびセルの温度から、前記図３で示すようなテーブル３９からシャットダウン電圧を読出す。ステップＳ１３では、演算部４２で求められた残量％が所定の閾値、たとえば０．５％以下であるか否かが判断され、そうでないときには前記ステップＳ１１に戻り、そうであるときにはステップＳ１４に移る。ステップＳ１４では、最小セル電圧が、前記シャットダウン電圧以下であるか否かが判断され、シャットダウン電圧以下でないときには前記ステップＳ１１に戻り、シャットダウン電圧以下であるときにはステップＳ１５でシャットダウン制御が行われる。
【００５４】
このように構成することで、負荷機器２ａ側で電池パック１ａの電圧からシャットダウン制御を行うか否かを判定するにあたって、端子電圧ではなく、セル電圧から判定を行い、さらにその判定は残量が僅かになってから行われるので、組電池１４毎の放電特性に対応して、適切なタイミングでシャットダウン制御を行うことができる。これによって、組電池１４が複数のセルから構成される場合、劣化した特定のセルの電圧低下による過放電判定によって、負荷機器２ａ側がシャットダウン制御を終了する以前に不所望に電源供給が遮断されてしまうような不具合を無くすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、電池パック１側から負荷機器２側へシャットダウンの要求を行い、負荷機器２がそれに応答してシャットダウン制御を行うので、電池パック１毎の放電特性に対応して、適切なタイミングでシャットダウン制御を行うことができる。これによって、負荷機器２の発売から時間が経過してから発売された低電圧電池のような特殊な放電特性の電池でも容量を充分に使い切ることができ、また内蔵電池が複数のセルから構成される場合、負荷機器２側がシャットダウン制御を終了する以前に、劣化した特定のセルの電圧低下による過放電判定によって不所望に電源供給が遮断されてしまうような不具合を無くすこともでき、揮発データの退避等のシャットダウン制御を行う、特にパーソナルコンピュータなどの電子機器に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の一形態に係る電子機器システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図２】制御ＩＣの制御判定部の具体的な一構成例を示すブロック図である。
【図３】残量％の補正に使用されるテーブルの一例を示す図である。
【図４】温度の違いによる放電特性の違いを説明するためのグラフである。
【図５】放電電流値の違いによる放電特性の違いを説明するためのグラフである。
【図６】異種電池での放電特性の違いを説明するためのグラフである。
【図７】図１で示す電子機器システムにおけるシャットダウン動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の実施の他の形態に係る電子機器システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図９】図８で示す電子機器システムにおけるシャットダウン動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】リチウムイオン電池における典型的な放電特性を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１，１ａ    電池パック
２，２ａ    負荷機器
１１，１５    給電経路
１２，１３    ＦＥＴ
１４    組電池（内蔵電池）
１６    電流検出抵抗
１７    温度センサ
１８，１８ａ，３０，３０ａ    制御ＩＣ
１９    アナログ／デジタル変換器
２０    電圧検出回路（電圧検出手段）
２１，２１ａ    制御判定部
２２    通信部（送信手段）
３１，３１ａ    制御部（シャットダウン制御手段）
３２    通信部（受信手段）
３３    負荷回路
３４    表示パネル
３８    シャットダウン制御部（シャットダウン制御手段）
３９，４４    テーブル
４１    充放電制御部
４２    演算部（残量判定手段）
４３    残量補正部
４５    シャットダウン要求部（シャットダウン要求手段）
Ｔ１１，Ｔ２１；Ｔ１２，Ｔ２２；Ｔ１３，Ｔ２３    端子
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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