(57)【要約】【課題】充電時に直列接続された２次電池又は２次電池群の電池電圧を均一化することができ、短時間で充電可能で電池寿命も延長できる電池パックを提供する。【解決手段】充電制御回路１８により、充電用プラス電極８及び充電用マイナス電極９に充電器が接続されたか否かを判定し、充電器が接続されたと判定した場合には、第３スイッチ１７をオフ状態に切り換えると共に第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６をオン状態に切り換えて、第１電池１と第２電池２とを並列接続する。次に、第３スイッチ１７を再度オン状態に切り換えると共に第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６を再度オフ状態に切り換えて、第１電池１と第２電池２とを直列接続させ、この状態で第１電池１及び第２電池２の充電を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された状態で給電を行う複数の２次電池又は２次電池群と、充電器が接続されたか否かの判定と前記複数の２次電池又は２次電池群に対する充電の制御とを行う充電制御回路と、当該充電制御回路からの信号によって前記複数の２次電池又は２次電池群の接続方式を直列接続から並列接続に、又は並列接続から直列接続に切り換えるスイッチとを備えた電池パックにおいて、
前記充電制御回路は、前記充電器が接続されたと判定したとき、前記スイッチを切り換えて前記複数の２次電池又は２次電池群の接続方式を直列接続から並列接続に変更し、次いで前記スイッチを切り換えて前記複数の２次電池又は２次電池群の接続方式を並列接続から直列接続に変更し、しかる後に前記複数の２次電池又は２次電池群への充電を開始することを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記充電制御回路は、前記充電器が接続されたと判定したとき、前記直列接続から並列接続への変更と、前記並列接続から直列接続への変更と、前記複数の２次電池又は２次電池群への充電とを複数回繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記充電制御回路に前記直列接続された各２次電池又は各２次電池群の電池電圧の差を検出する電圧検出部を備え、前記充電制御回路は、前記充電器が接続されたと判定したとき、前記電圧検出部にて前記各２次電池又は各２次電池群の電池電圧の差を検出し、当該電池電圧の差が予め定められた許容値を超えていると判定したときに、前記直列接続から並列接続への変更と、前記並列接続から直列接続への変更と、前記複数の２次電池又は２次電池群への充電とを行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記複数の２次電池又は２次電池群を、回路基板に形成された所要の配線パターン及び当該配線パターン中に設定された前記スイッチを介して接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーソナルコンピュータ（パソコン）等の可搬型電気機器に搭載される電池パックに係り、特に、電池寿命及び電池特性の改善手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、パソコン等に搭載される電池パックとして、リチウムイオン電池等の複数の２次電池又は２次電池群を直列接続してなり、直列接続された状態で充電と負荷装置に対する給電とを行う電池パックが知られている。
【０００３】
この種の電池パックは、直列接続された個々の２次電池又は２次電池群の内部抵抗の差などによって充電後の電池電圧に差が生じやすく、充電時に１の２次電池又は２次電池群についてフル充電されても他の２次電池又は２次電池群についてはフル充電されず、放電電圧がフル充電時の電池電圧よりも低下するという不都合を生じやすい。
【０００４】
なお、充電時の充電電流値を低くすれば、各２次電池又は２次電池群間に生じる電池電圧差を抑制することができるが、このようにすると充電時間が長くなるという別の不都合が生じるので好ましくない。
【０００５】
また、電池電圧に差が生じたときに、電圧が低い方の２次電池又は２次電池群のみを強制的に充電させて各２次電池又は２次電池群の電池電圧差を解消するという手段も考えられるが、このようにすると強制的に充電される２次電池又は２次電池群が早く劣化するという別の不都合が生じるのでこれも好ましくない。
【０００６】
ところで、複数の２次電池又は２次電池群の並列接続により給電を行う電池パックについては、複数の２次電池又は２次電池群を直列接続と並列接続に切り換えるスイッチと、充電器が接続されたか否かを判定し、接続されたと判定された場合には前記スイッチを切り換えて複数の２次電池又は２次電池群を直列接続として充電を実行する電池パックが従来より提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
この電池パックは、充電時に複数の２次電池又は２次電池群の接続方式を直列接続に切り換えるので、充電電流値の低減と充電時間の短縮を図ることができる。
【特許文献１】特開２００２−１１２４６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
然るに、前記特許文献１に記載の電池パックは、充電時に直列接続された２次電池又は２次電池群について電池電圧の差が生じても、それを是正する手段が備えられていないので、放電電圧が各２次電池又は２次電池群の平均値になってしまうという不都合がある。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の不備を解決するためになされたものであって、その目的は、充電時に直列接続された２次電池又は２次電池群の電池電圧を均一化することができ、短時間で充電可能で電池寿命も延長できる電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するため、直列接続された状態で給電を行う複数の２次電池又は２次電池群と、充電器が接続されたか否かの判定と前記複数の２次電池又は２次電池群に対する充電の制御とを行う充電制御回路と、当該充電制御回路からの信号によって前記複数の２次電池又は２次電池群の接続方式を直列接続から並列接続に、又は並列接続から直列接続に切り換えるスイッチとを備えた電池パックにおいて、前記充電制御回路は、前記充電器が接続されたと判定したとき、前記スイッチを切り換えて前記複数の２次電池又は２次電池群の接続方式を直列接続から並列接続に変更し、次いで前記スイッチを切り換えて前記複数の２次電池又は２次電池群の接続方式を並列接続から直列接続に変更し、しかる後に前記複数の２次電池又は２次電池群への充電を開始するという構成にした。
【００１１】
このように、充電開始前に直列接続されている複数の２次電池又は２次電池群の接続方式を並列接続に変更すると、各２次電池又は２次電池群の電池電圧を揃えることができるので、再度複数の２次電池又は２次電池群の接続方式を直列接続に変更して充電を行うことにより、各２次電池又は２次電池群のフル充電が可能になって、電池容量の増加を図ることができる。また、充電時の充電電流値を低くする必要がないので、充電時間の短縮化も図ることができる。さらに、電圧が低い方の２次電池又は２次電池群のみを強制的に充電させる必要がないので、電池寿命の延長を図ることもできる。
【００１２】
また、前記構成の電池パックにおいて、前記充電制御回路は、前記充電器が接続されたと判定したとき、前記直列接続から並列接続への変更と、前記並列接続から直列接続への変更と、前記複数の２次電池又は２次電池群への充電とを複数回繰り返すという構成にした。
【００１３】
このように、接続方式の変更と充電とを複数回繰り返すと、充電後の各２次電池又は２次電池群の電池電圧の差をより一層小さなものにすることができるので、より一層の電池容量の増加を図ることができる。
【００１４】
また、前記構成の電池パックにおいて、前記充電制御回路に前記直列接続された各２次電池又は各２次電池群の電池電圧の差を検出する電圧検出部を備え、前記充電制御回路は、前記充電器が接続されたと判定したとき、前記電圧検出部にて前記各２次電池又は各２次電池群の電池電圧の差を検出し、当該電池電圧の差が予め定められた許容値を超えていると判定したときに、前記直列接続から並列接続への変更と、前記並列接続から直列接続への変更と、前記複数の２次電池又は２次電池群への充電とを行うという構成にした。
【００１５】
このように、充電制御回路に電圧検出部を備え、直列接続された各２次電池又は各２次電池群の電池電圧の差が許容値を超えていると判定した場合にのみ、直列接続から並列接続への変更と、並列接続から直列接続への変更と、充電動作とを行うと、電池電圧の差が許容値以内である場合には、接続方式の変更を行うことなく直ちに充電動作を行うことができるので、充電の迅速化を図ることができる。
【００１６】
また、前記構成の電池パックにおいて、前記複数の２次電池又は２次電池群を、回路基板に形成された所要の配線パターン及び当該配線パターン中に設定された前記スイッチを介して接続するという構成にした。
【００１７】
このように、複数の２次電池又は２次電池群を回路基板に形成された所要の配線パターン及び当該配線パターン中に設定されたスイッチを介して接続すると、各２次電池又は２次電池群の接続を容易に行うことができるので、所要の電池パックの製造を容易化することができ、その製造コストの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電池パックは、充電開始前に直列接続されている複数の２次電池又は２次電池群の接続方式を並列接続に変更するので、各２次電池又は２次電池群の電池電圧を揃えることができ、再度複数の２次電池又は２次電池群の接続方式を直列接続に変更して充電を行うことにより各２次電池又は２次電池群のフル充電が可能になって、電池容量の増加を図ることができる。また、充電時の充電電流値を低くする必要がないので、充電時間の短縮化も図ることができる。さらに、電圧が低い方の２次電池又は２次電池群のみを強制的に充電させる必要がないので、電池寿命の延長を図ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る電池パックの第１例を図１及び図２に基づいて説明する。図１は第１実施形態に係る電池パックの構成図、図２は第１実施形態に係る電池パックにおける充電の手順を示すフローチャートである。
【００２０】
本例の電池パックは、いわゆる２直１並の接続構造を有する２次電池パックであって、図１に示すように、第１電池１と、第２電池２と、これらの各電池１，２を接続する回路基板３とから構成されている。
【００２１】
回路基板３には、第１電池１のプラス電極が接続される第１プラス電極４と、第１電池１のマイナス電極が接続される第１マイナス電極５と、第２電池２のプラス電極が接続される第２プラス電極６と、第２電池２のマイナス極が接続される第２マイナス電極７と、図示しない充電器のプラス電極が接続される充電用プラス電極８と、図示しない充電器のマイナス電極が接続される充電用マイナス電極９と、前記第１プラス電極４と前記充電用プラス電極８とを接続する第１配線パターン１０と、前記第２マイナス電極７と前記充電用マイナス電極９とを接続する第２配線パターン１１と、前記第１プラス電極４と前記第２プラス電極６とを接続する第３配線パターン１２と、前記第１マイナス電極５と前記第２マイナス電極７とを接続する第４配線パターン１３と、前記第１マイナス電極５と前記第２プラス電極６とを接続する第５配線パターン１４と、前記第３配線パターン１２に設定された第１スイッチ１５と、前記第４配線パターン１３に設定された第２スイッチ１６と、前記第５配線パターン１４に設定された第３スイッチ１７と、前記充電用プラス電極８及び充電用マイナス電極９に充電器が接続されたか否かを判定し、充電器が接続されたと判定した場合に、前記第１乃至第３スイッチの切換制御を行う充電制御回路１８が形成されている。なお、給電状態においては、第３スイッチ１７がオン状態に切り換えられ、第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６がオフ状態に切り換えられて、第１電池１と第２電池２とが直列接続されている。
【００２２】
充電制御回路１８は、図２に示す手順で第１電池１及び第２電池２の充電制御を行う。即ち、まず、充電用プラス電極８及び充電用マイナス電極９に充電器が接続されたか否かを判定し（手順Ｓ−１）、充電器が接続されたと判定した場合には、第３スイッチ１７をオフ状態に切り換え、第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６をオン状態に切り換える（手順Ｓ−２）。これにより、第１電池１と第２電池２とが並列接続され、第１電池１の電池電圧と第２電池２の電池電圧とが平均化され、等しい値に揃えられる。次に、第３スイッチ１７を再度オン状態に切り換えると共に、第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６を再度オフ状態に切り換えて、第１電池１と第２電池２とを直列接続させる（手順Ｓ−３）。しかる後に、充電器からの充電電流を第１電池１及び第２電池２に供給し、第１電池１及び第２電池２の充電を行う（手順Ｓ−３）。
【００２３】
本例の電池パックは、充電開始前に直列接続されている第１電池１及び第２電池２の接続方式を並列接続に変更するので、各電池１，２の電池電圧を揃えることができ、再度これらの各電池１，２の接続方式を直列接続に変更して充電を行うことにより、第１電池１及び第２電池２の双方についてのフル充電が可能になり、電池容量の増加を図ることができる。また、充電時の充電電流値を低くする必要がないので、充電時間の短縮化も図ることができる。さらに、電圧が低い方の２次電池又は２次電池群のみを強制的に充電させる必要がないので、電池寿命の延長を図ることもできる。加えて、本例の電池パックは、第１電池１及び第２電池２を回路基板３に形成された第３乃至第５の配線パターン１２，１３，１４及び当該配線パターン中に設定された第１乃至第３のスイッチ１５，１６，１７を介して接続するので、各電池１，２の接続を容易に行うことができ、所要の電池パックの製造を容易化することができて、その製造コストの低減を図ることができる。
【００２４】
以下、本発明に係る電池パックの第２例を図３に基づいて説明する。図３は第２実施形態に係る電池パックの構成図である。
【００２５】
本例の電池パックは、いわゆる２直２並の接続構造を有する電池パックであって、図３に示すように、互いに並列接続された第１電池２１及び第２電池２２からなる第１電池群２３と、同じく互いに並列接続された第３電池２４及び第４電池２５からなる第２電池群２６とが、直列接続又は並列接続に切り換えられる構成になっている。その他の部分については、図１に示した第１実施形態に係る電池パックと同じであるので、対応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
本例の電池パックも、第１実施形態に係る電池パックと同様の効果を有する。
【００２７】
なお、前記各実施形態においては、充電開始前に、直列接続から並列接続への変更と並列接続から直列接続への変更と充電とを１回のみ行ったが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、図４に示すように、これらの操作を複数回繰り返すこともできる。
【００２８】
このように、接続方式の変更と充電とを複数回繰り返すと、充電後の各電池１，２又は各電池群２３，２６の電池電圧の差をより一層小さなものにすることができるので、より一層の電池容量の増加を図ることができる。
【００２９】
また、前記各実施形態においては、各電池１，２又は各電池群２３，２６の電池電圧の差に拘わらず、充電器が接続されたと判定したときに自動的に一連の充電動作を開始するようにしたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、図５に示すように、回路基板３に各電池１，２又は各電池群２３，２６の電池電圧の差を検出する電圧検出部３１を備え、充電制御回路１８は、図６に示すように、充電器が接続されたと判定したとき、電圧検出部３１にて各電池１，２又は各電池群２３，２６の電池電圧の差を検出し、当該電池電圧の差が予め定められた許容値を超えていると判定したときにのみ、直列接続から並列接続への変更と、並列接続から直列接続への変更と、各電池１，２又は各電池群２３，２６への充電とを行うという構成にすることもできる。
【００３０】
このように、電圧検出部３１を備え、直列接続された各電池１，２又は各電池群２３，２６の電池電圧の差が許容値を超えていると判定した場合にのみ、直列接続から並列接続への変更と、並列接続から直列接続への変更と、充電動作とを行うと、電池電圧の差が許容値以内である場合には、接続方式の変更を行うことなく直ちに充電動作を行うことができるので、充電の迅速化を図ることができる。
【００３１】
その他、前記実施形態においては、いわゆる２直１並の電池パックと２直２並の電池パックのみを例にとって説明したが、電池パックを構成する電池の数量には何ら制限があるものではなく、任意の数の２次電池又は２次電池群を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態に係る電池パックの構成図である。
【図２】第１実施形態に係る電池パックにおける充電の手順を示すフローチャートである。
【図３】第２実施形態に係る電池パックの構成図である。
【図４】第３実施形態に係る電池パックにおける充電の手順を示すフローチャートである。
【図５】第４実施形態に係る電池パックの構成図である。
【図６】第４実施形態に係る電池パックにおける充電の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１    第１電池
２    第２電池
３    回路基板
４〜９    電極
１０〜１４    配線パターン
１５〜１７    スイッチ
１８    充電制御回路
２３，２６    電池群
３１    電圧検出部
【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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