(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された充放電可能な第１及び第２のバッテリーセルと、
上記直列に接続された第１のバッテリーセルの正極側に接続される第１の端子と、上記直列に接続された第２のバッテリーセルの負極側に接続される第２の端子と、第１及び第２のバッテリーセルの接続点である中点電位端子と接続される第３の端子と、上記第１及び第３の端子間を接続する第１の抵抗と、上記第２及び第３の端子間を接続する第２の抵抗と、上記第２及び第３の端子間に第１のスイッチ手段を介して接続される上記第１及び第２の抵抗の抵抗値よりも極めて小さい抵抗値からなる第３の抵抗とを有する分圧手段と、
上記第１及び第３の端子間に生じる電圧に基づいて、第１のバッテリーセルが過充電であるか又は過放電であるかを検出する第１の過充電／過放電検出手段と、
上記分圧手段の第２及び第３の端子間に生じる電圧に基づいて、第２のバッテリーセルが過充電であるか又は過放電であるかを検出する第２の過充電／過放電検出手段と、
上記直列に接続された第１及び第２のバッテリーセルを流れる充電電流又は放電電流をオン又はオフにする第２のスイッチ手段と、
上記第１又は第２の過充電／過放電検出手段が過充電又は過放電を検出すると上記第２のスイッチ手段をオフにし、上記第１又は第２の過充電／過放電検出手段が過充電も過放電も検出しないときは上記第２のスイッチ手段をオンにする制御を行う充放電制御手段と、
通常時は上記第１のスイッチ手段をオフにし、起動後所定時間は上記第１のスイッチ手段をオンに制御する第１のスイッチ制御手段と
を備えることを特徴とするバッテリーパック。
【請求項２】
上記第１及び第２のバッテリーセルが充電又は放電を行っているかを検出する充放電検出手段を備え、
上記第１のスイッチ制御手段は、上記充放電検出手段により充電又は放電が検出されたときに起動し、起動後所定時間上記第１のスイッチ手段をオンに制御すること
を特徴とする請求項１記載のバッテリーパック。
【請求項３】
外部からのデータを受信する受信手段を備え、
上記第１のスイッチ制御手段は、上記受信手段がデータを受信したときに起動し、起動後所定時間上記第１のスイッチ手段をオンに制御すること
を特徴とする請求項１記載のバッテリーパック。
【請求項４】
直列に接続された充放電可能な第１及び第２のバッテリーセルと、上記直列に接続された第１のバッテリーセルの正極側に接続される第１の端子と、上記直列に接続された第２のバッテリーセルの負極側に接続される第２の端子と、第１及び第２のバッテリーセルの接続点である中点電位端子と接続される第３の端子と、上記第１及び第３の端子間を接続する第１の抵抗と、上記第２及び第３の端子間を接続する第２の抵抗と、上記第２及び第３の端子間に第１のスイッチ手段を介して接続される上記第１及び第２の抵抗の抵抗値よりも極めて小さい抵抗値からなる第３の抵抗とを有する分圧手段とを備えるバッテリーパックの過充電／過放電防止制御方法において、
起動後所定時間は上記第１のスイッチ手段をオンに制御し、
上記分圧手段の第１及び第３の端子間に生じる電圧に基づいて、第１のバッテリーセルが過充電であるか又は過放電であるかを検出すると共に、上記分圧手段の第２及び第３の端子間に生じる電圧に基づいて、第２のバッテリーセルが過充電であるか又は過放電であるかを検出し、
過充電又は過放電を検出したときは、上記直列に接続された第１及び第２のバッテリーセルを流れる充電電流又は放電電流をオフに制御し、上記直列に接続された第１及び第２のバッテリーセルを流れる充電電流又は放電電流をそのまま流すように制御すること
を特徴とするバッテリーパックの過充電／過放電防止制御方法。
【請求項５】
上記第１及び第２のバッテリーセルが充電又は放電を行っているかを検出し、
上記充電又は放電が検出されたときに起動し、起動後所定時間上記第１のスイッチ手段をオンに制御すること
を特徴とする請求項４記載のバッテリーパックの過充電／過放電防止制御方法。
【請求項６】
外部からのデータを受信したかを検出し、
外部からデータを受信したと検出したときに起動し、起動後所定時間上記第１のスイッチ手段をオンに制御すること
を特徴とする請求項４記載のバッテリーパックの過充電／過放電防止制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリーセルを保護するバッテリーパック及びその過充電／過放電防止制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばビデオカメラ装置の電源として、バッテリーセルを内部に有するバッテリーパックが知られている。バッテリーパックは、ビデオカメラ装置本体に設けられたバッテリー装着部に対して着脱可能に構成されている。
【０００３】
例えば図１０に示すように、バッテリーパック１００は、直接に接続された２つのリチウムイオン電池Ｖb1，Ｖb2を備え、リチウムイオン電池Ｖb1，Ｖb2のそれぞれについて過充電又は過放電になっているかを検出する。
【０００４】
バッテリーパック１００は、電池部１１０と、電池保護回路部１２０とにより構成されている。
電池部１１０では、リチウムイオン電池Ｖb1の負極とリチウムイオン電池Ｖb2の正極とが接続されている。リチウムイオン電池Ｖb1の正極は、正極端子１１１を介して、電池保護回路部１２０のＶH端子に接続されている。また、リチウムイオン電池Ｖb2は、負極端子１１２を介して、電池保護回路部１２０のＶSS端子に接続されている。リチウムイオン電池Ｖb1，Ｖb2の接続点である中点電位端子Ｘは、電池保護回路部１２０の端子ＶLに接続されている。
【０００５】
電池保護回路部１２０では、端子ＶHと端子ＶLの間は、直接に接続された抵抗Ｒ１から抵抗３が接続されている。端子ＶLと端子ＶSSの間は、直列に接続された抵抗Ｒ４から抵抗Ｒ６が接続されている。すなわち、ＶL端子の電圧は、等価回路的に抵抗Ｒ１から抵抗Ｒ６までの電池保護回路部１２０の構成上として抵抗分圧になっている。
【０００６】
抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点は第１のコンパレータ１２３の非反転入力端子に接続され、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３の接続点は第２のコンパレータ１２４の非反転入力端子に接続されている。端子ＶLは、基準電圧としてツェナーダイオード１２１を介して、第１及び第２のコンパレータ１２３，１２４の反転入力端子に接続されている。
【０００７】
抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ５の接続点は第３のコンパレータ１２５の非反転入力端子に接続され、抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ６の接続点は第４のコンパレータ１２６の非反転入力端子に接続されている。端子ＶSSは、基準電圧としてツェナーダイオード１２２を介して、第３及び第４のコンパレータ１２５，１２６の反転入力端子に接続されている。
【０００８】
なお、ここでは抵抗Ｒ１から抵抗Ｒ３の合成抵抗（以下、「合成抵抗Ｒb1」という。）と、抵抗Ｒ４から抵抗Ｒ６の合成抵抗（以下、「合成抵抗Ｒb2」という。）は同じ値であり、その値は１０ＭΩから１００ＭΩの範囲内にあるものとする。
【０００９】
第１のコンパレータ１２３は、リチウムイオン電池Ｖb1についての過充電検出器であり、リチウムイオン電池Ｖb1の電圧が例えば４．２５Ｖ以上になると論理Ｈを出力する。第２のコンパレータ１２４は、リチウムイオン電池Ｖb1についての過放電検出器であり、リチウムイオン電池Ｖb1の電圧が例えば２．４５Ｖ以下になると論理Ｈを出力する。
【００１０】
第３のコンパレータ１２５は、リチウムイオン電池Ｖb2についての過充電検出器であり、リチウムイオン電池Ｖb2の電圧が例えば４．２５Ｖ以上になると論理Ｈを出力する。第４のコンパレータ１２６は、リチウムイオン電池Ｖb2についての過放電検出器であり、リチウムイオン電池Ｖb2の電圧が例えば２．４５Ｖ以下になると論理Ｈを出力する。
【００１１】
第１のＯＲゲート１２７は、第１及び第３のコンパレータ１２３，１２５の出力の論理和を充電制御回路１２９に供給する。充電制御回路１２９は、第１のＯＲゲート１２７から論理Ｈが供給されると、充電スイッチ１３２がオフになるように制御する。
【００１２】
第２のＯＲゲート１２８は、第２及び第４のコンパレータ１２４，１２６の出力の論理和を充電制御回路１３０に供給する。充電制御回路１３０は、第２のＯＲゲート１２８から論理Ｈが供給されると、放電スイッチ１３１がオフになるように制御する。
【００１３】
このように構成されたバッテリーパック１００により、リチウムイオン電池Ｖb1，Ｖb2の過充電及び過放電を防止することができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
バッテリーパック１００は、ユーザが誤って落としたりして外部から何らかかの衝撃を受けた場合には、中点電位端子Ｘと端子ＶLの接続が外れてしまうことがある。このとき、リチウムイオン電池Ｖb1が過充電状態（例えば４．４Ｖ）で、リチウムイオン電池Ｖb2が過放電状態（例えば２．４Ｖ）であるものとする。
【００１５】
端子ＶLの電圧は、電池保護回路部１２０の合成抵抗Ｒb1，Ｒb2により、端子ＶH及び端子ＶSSの電圧の１／２となるので、３．４Ｖ（＝（４．４＋２．４）／２）となる。
【００１６】
このとき、２．４５＜３．４＜４．２５であるので、リチウムイオン電池Ｖb1，Ｖb2はそれぞれ過充電状態でも過放電状態でもないと判断される。すなわち、この場合、バッテリーパック１００の過充電／過放電保護機能が正常に動作しないという問題が生じていた。
【００１７】
一方、端子ＶLと端子ＶSSの間に電池保護回路部１２０の合成抵抗Ｒb1，Ｒb2よりも低い抵抗を常時接続することによって、中点電位端子Ｘと端子ＶLの接続が外れることを検出することは可能である。しかし、この抵抗に暗電流が流れ続けるためリチウムイオン電池Ｖb1，Ｖb2の容量が低下し、この電池の寿命が低下してしまうおそれがある。特に、リチウムイオン電池は、放電終止電圧（例えば２．５Ｖ）以下にして、当該電池に対する暗電流を１μＡ以下にしなければならない。
【００１８】
本発明の発明者の検討では、端子ＶLと端子ＶSSの間の抵抗値は３９０ｋΩ以下にする必要がある。しかし、３９０ｋΩの場合、電圧２．５Ｖすなわち放電終止電圧の時では暗電流は約６μＡとなり、リチウムイオン電池に要求される暗電流１μＡを満足することはできない。
【００１９】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、落下等の衝撃により中点電位端子が外れた場合であっても、その中点電位端子が外れたことを検出することによってバッテリーの安全性を向上させることができるバッテリーパック及びその過充電／過放電防止制御方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明に係るバッテリーパックは、直列に接続された充放電可能な第１及び第２のバッテリーセルと、直列に接続された第１のバッテリーセルの正極側に接続される第１の端子と、直列に接続された第２のバッテリーセルの負極側に接続される第２の端子と、第１及び第２のバッテリーセルの接続点である中点電位端子と接続される第３の端子と、第１及び第３の端子間を接続する第１の抵抗と、第２及び第３の端子間を接続する第２の抵抗と、第２及び第３の端子間に第１のスイッチ手段を介して接続される第１及び第２の抵抗の抵抗値よりも極めて小さい抵抗値からなる第３の抵抗とを有する分圧手段と、第１及び第３の端子間に生じる電圧に基づいて、第１のバッテリーセルが過充電であるか又は過放電であるかを検出する第１の過充電／過放電検出手段と、分圧手段の第２及び第３の端子間に生じる電圧に基づいて、第２のバッテリーセルが過充電であるか又は過放電であるかを検出する第２の過充電／過放電検出手段と、直列に接続された第１及び第２のバッテリーセルを流れる充電電流又は放電電流をオン又はオフにする第２のスイッチ手段と、第１又は第２の過充電／過放電検出手段が過充電又は過放電を検出すると第２のスイッチ手段をオフにし、第１又は第２の過充電／過放電検出手段が過充電も過放電も検出しないときは第２のスイッチ手段をオンにする制御を行う充放電制御手段と、通常時は第１のスイッチ手段をオフにし、起動後所定時間は第１のスイッチ手段をオンに制御する第１のスイッチ制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
上記バッテリーパックでは、起動後所定時間は第１のスイッチをオンにすることで第２及び第３の端子をほぼ短絡した状態にして、中点電位端子と第３の端子とが接続されているかを検出する。
【００２２】
本発明に係るバッテリーパックの過充電／過放電防止制御方法は、直列に接続された充放電可能な第１及び第２のバッテリーセルと、直列に接続された第１のバッテリーセルの正極側に接続される第１の端子と、直列に接続された第２のバッテリーセルの負極側に接続される第２の端子と、第１及び第２のバッテリーセルの接続点である中点電位端子と接続される第３の端子と、第１及び第３の端子間を接続する第１の抵抗と、第２及び第３の端子間を接続する第２の抵抗と、第２及び第３の端子間に第１のスイッチ手段を介して接続される第１及び第２の抵抗の抵抗値よりも極めて小さい抵抗値からなる第３の抵抗とを有する分圧手段とを備えるバッテリーパックの過充電／過放電防止制御方法において、起動後所定時間は第１のスイッチ手段をオンに制御し、分圧手段の第１及び第３の端子間に生じる電圧に基づいて、第１のバッテリーセルが過充電であるか又は過放電であるかを検出すると共に、分圧手段の第２及び第３の端子間に生じる電圧に基づいて、第２のバッテリーセルが過充電であるか又は過放電であるかを検出し、過充電又は過放電を検出したときは、直列に接続された第１及び第２のバッテリーセルを流れる充電電流又は放電電流をオフに制御し、直列に接続された第１及び第２のバッテリーセルを流れる充電電流又は放電電流をそのまま流すように制御することを特徴とする。
【００２３】
上記バッテリーパックの過充電／過放電防止制御方法では、起動後所定時間は第１のスイッチをオンにすることで第２及び第３の端子をほぼ短絡した状態にして、中点電位端子と第３の端子とが接続されているかを検出する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
本発明は、例えば図１に示すバッテリーパック１に適用することができる。上記バッテリーパック１は、例えばビデオカメラ装置２のバッテリー装着部３に装着され、このビデオカメラ装置２に対して電源を供給する一方、図示しない充電装置にも装着可能に構成されて、充電される。
【００２６】
バッテリーパック１は、例えば図２に示すように、図示しないバッテリーセルを内部に収納するケース１９を備える。
【００２７】
バッテリーパック１のケース１９は、例えば合成樹脂材料によって形成されている。ケース１９の幅方向の両側面には、バッテリー装着部３に対する装着方向へガイドするためのガイド溝２６，２６がそれぞれ形成されている。各側面の各ガイド溝２６，２６は、図３に示すように、一端がケース１９の底面部２４に開口して形成されており、ケース１９の長手方向に並列してそれぞれ形成されている。
【００２８】
バッテリー装着部３に対する装着方向の前面部２０には、ケース１９の幅方向の両側に第１の入出力端子２１及び第２の入出力端子２２がそれぞれ配設されており、幅方向の略中央に通信端子２３が配設されている。
【００２９】
第１及び第２の入出力端子２１，２２は、バッテリー装着部３を介してビデオカメラ装置１の装置本体に電力を供給する。通信端子２３は、ビデオカメラ装置１の装置本体に、バッテリーセルの電力残量等の情報信号を出力する。また、各入出力端子２１，２２及び通信端子２３の外方に臨む一端は、ケース１９の前面部２０に形成された略矩形状の凹部内に位置されており、バッテリー装着装置の各接続端子以外の箇所に当接して破損することが防止されている。
【００３０】
ケース１９の底面部２４の装着方向の前面部（長手方向の前面部）には、一対の規制凹部２８，２９がそれぞれ形成されている。これら規制凹部２８，２９は、図３に示すように、幅方向のほぼ中心線（図示せず）に対して線対称にそれぞれ形成されている。装着の際に、これらの規制凹部２８，２９は、バッテリー装着部３の図示しない規制凸部に係合して、このバッテリー装着部３に対するケース１９の底面部２４の幅方向の傾斜を規制する。
【００３１】
この規制凹部２８，２９は、図３に示すように、ケース１９の底面部２４に直交して形成された第１の部分と、この第１の部分に直交して形成された第２の部分とを有しており、断面略Ｌ字状に形成されている。
【００３２】
また、ケース１９の底面部２４の略中央には、適合するバッテリー装着部であるかを識別するための略矩形状の識別用凹部３０が形成されている。
【００３３】
識別用凹部３０は、図３に示すように、ケース１９の幅方向のほぼ中心線上に位置するとともに、ケース１９の底面部２４の略中央から前面部２０側に位置して形成されている。この識別用凹部３０内部の底面には、ケース１９の幅方向のほぼ中心線上に位置して、略矩形状の識別用溝３２が長手方向の両端に連続して形成されている。この識別用凹部３０内には、ケース１９の底面部２４の幅方向の両側に、段部がそれぞれ形成されている。この識別用凹部３０の幅方向の寸法は、寸法幅Ｗ0に形成されている。
【００３４】
また、通信端子２３に隣接する第１のガイド溝３４は、ケース１９の長手方向と平行に形成されている。この第１のガイド溝３４は、ケース１９の前面部２０に一端を開口するとともに、他端が識別用凹部３０に連続されて形成されている。この第１のガイド溝３４には、ケース１９の前面部２０側に隣接する位置に、ケース１９の底面部２４に直交する方向である深さが異なる段部３５が形成されている。そして、第１のガイド溝３４は、バッテリー装着部３に対する装着方向をガイドする。
【００３５】
ケース１９の底面部２４には、図３に示すように、通信端子２３を挟んで第１のガイド溝３４と対向する位置に、第２のガイド溝３６が形成されている。この第２のガイド溝３６は、ケース１９の底面部２４の長手方向と平行に形成されており、一端がケース１９の前面部２０に開口して形成されている。
【００３６】
ケース１９の幅方向の両側面には、第１及び第２の入出力端子２１，２２に隣接する規制溝３７，３７が形成されている。規制溝３７，３７は、前面部２０に開口するとともに底面部２４に略平行にそれぞれ形成され、バッテリー装着部３に対して底面部２４の幅方向の傾斜を規制する。
【００３７】
ケース１９の底面部２４には、バッテリー装着部３に装着された際に、バッテリー装着部３に係合される第１のロック用凹部３８及び第２のロック用凹部３９がそれぞれ形成されている。第１のロック用凹部３８は、略矩形状に形成されており、ケース１９の幅方向のほぼ中心線上に位置して、識別用凹部３８に隣接する位置に形成されている。第２のロック用凹部３９は、第１のロック用凹部３８よりやや大とされた略矩形状に形成されており、ケース１９の幅方向のほぼ中心線上に位置して、装着方向の背面側にそれぞれ形成されている。
【００３８】
一方、カメラ装置２に設けられているバッテリー装着部３は、図４に示すように、バッテリーパック１の底面２４の形状よりやや大に形成されている。バッテリー装着部３は、バッテリーパック１の幅方向の両側面に対向する各側面に、載置面４５に隣接して、バッテリーパック１の各ガイド溝２６にそれぞれ係合する一対のガイド突部４７を備える。
【００３９】
バッテリー装着部３は、バッテリーパック１の装着の際に、ケース１９の各ガイド溝２６にガイド突部４７がそれぞれ挿入されることによって、ケース１９の底面２４を載置面４５に略平行とさせて挿入方向をガイドするとともに、バッテリーパック１を保持する。
【００４０】
バッテリーパック１の装着時にその前面部２０に対向するバッテリー装着部３の突当面４６側には、端子部４４が配設されている。この端子部４４は、第１乃至第３の接続端子５１，５２，５３と、カバー部材６０とからなる。
【００４１】
第１の接続端子５１及び第２の接続端子５２は、バッテリー装着部３の幅方向の両側に位置してそれぞれ設けられ、バッテリーパック１の第１及び第２の入出力端子２１，２２にそれぞれ接続される。第３の接続端子５３は、バッテリー装着部３の幅方向の略中央に位置して、バッテリーパック１の通信端子２３に接続される。第１、第２及び第３の接続端子５１，５２，５３は、バッテリー装着部３の突当面４６に、バッテリーパック１の底面２４に平行とされるとともに、バッテリーパック１の長手方向と平行にそれぞれ設けられている。
【００４２】
カバー部材６０は、バッテリー装着部３に対して矢印ａ1 方向及びａ2 方向に回動可能に設けられ、第１，第２及び第３の接続端子５１，５２，５３を外部から保護している。
【００４３】
カバー部材６０は、例えば合成樹脂材料によって形成されており、略矩形状に形成された保護片６１と、この保護片６１を支持する支持片６２，６２とを有している。カバー部材６０の保護片６１には、バッテリー装着部３の載置面４５に対向する面に、厚み方向に傾斜された傾斜面部が形成されている。カバー部材６０は、バッテリー装着部３にバッテリーパック１が装着される際に、保護片６１にケース１９が当接されて挿入されることによって、矢印ａ2 方向に容易に回動される。カバー部材６０の支持片６２，６２は、バッテリー装着部３の突当面４６に、図示しない回動支軸を介して回動可能に支持されている。また、カバー部材６０は、回動支軸の外周部に図示しない捻りコイルバネが設けられている。この捻りコイルバネは、一端がバッテリー装着部３の突当面４６に掛止されており、他端がカバー部材６０の支持片６２，６２に掛止されている。したがって、カバー部材６０は、捻りコイルバネの弾性力により、矢印ａ1 方向に回動するように付勢されており、第１、第２及び第３の接続端子５１，５２，５３を覆っている。
【００４４】
また、バッテリー装着部３には、突当面４６と載置面４５とに跨って、バッテリーパック１の各規制凹部２８，２９にそれぞれ係合する一対の規制突部６５，６６が、幅方向にほぼ中心線に対して線対称にそれぞれ一体に形成されている。
【００４５】
これら各規制突部６５，６６は、載置面４５に直交して形成された第１の部分と、この第１の部分に直交して形成された第２の部分とを有しており、断面略Ｌ字状を呈して形成されている。これら各規制突部６５，６６は、バッテリーパック１の底面２４がバッテリー装着部３の載置面４５に対して幅方向に傾斜された状態とされることを規制する。
【００４６】
また、バッテリー装着部３には、突当面４６と載置面４５とに跨って、第３の接続端子５３に隣接する位置に、バッテリーパック１の挿入方向をガイドする第１のガイド突部６８が一体に形成されている。この第１のガイド突部６８は、図４に示すように、載置面４５の長手方向と平行に形成されており、装着されるバッテリーパック１の底面２４の第１のガイド溝３４に係合する位置に形成されている。
【００４７】
また、バッテリー装着部３には、突当面４６と載置面４５とに跨って、バッテリーパック１の装着方向をガイドする第２のガイド突部５４が、載置面４５の長手方向と平行に一体に形成されている。この第２のガイド突部５４は、バッテリーパック１の第２のガイド溝３６に係合することによって、装着方向をガイドする。
【００４８】
また、バッテリー装着部３の幅方向の両側面に、規制溝３７，３７に係合する規制爪５５，５５がそれぞれ一体に突出形成されている。規制爪５５，５５は、載置面４５に平行とされるとともに、バッテリーパック１の長手方向に平行に形成されている。
【００４９】
また、バッテリー装着部３には、載置面４５の略中央に、第１のバッテリーパック６の識別用凹部３０に係合する識別用突部５６が一体に形成されている。この識別用突部５６は、略直方体状に形成されている。この識別用突部５６の先端部には、バッテリーパック１の識別溝３２に係合する識別用突片５７が一体に形成されている。そして、この識別用突部５６は、図４に示すように、載置面４５の幅方向に平行な寸法が、バッテリーパック１の識別用凹部３０の幅Ｗ0 より小とされた幅Ｗ1 に形成されており、識別用凹部３０に挿入可能とされている。また、識別用突部５６は、突当面４６から直交する方向に距離Ｌ1 を隔てた位置に形成されている。
【００５０】
以上のようにバッテリー装着部３が構成されることによって、バッテリーパック１はバッテリー装着部３に対して装着可能になる。
【００５１】
なお、バッテリーパック１を充電する図示しない充電装置も、バッテリー装着部３と同様の構成からなるバッテリー装着部を備えている。
【００５２】
つぎに、バッテリーパック１の具体的な回路構成を図５に示す。
バッテリーパック１は、２個のバッテリーセルを有する電池ブロック７０と、電池ブロック７０を過充電や過放電から保護する電池保護回路ブロック８０とにより構成されている。
電池ブロック７０は、２個のバッテリーセルたる直列に接続されたリチウムイオン電池７１，７２を備えている。直列に接続されたリチウムイオン電池７１，７２の正極は正極端子７３に、その負極は負極端子７４に接続されている。また、リチウムイオン電池７１及びリチウムイオン電池７２の接続点は中点電位端子７５に接続されている。
【００５３】
電池保護回路ブロック８０は、正極端子７３に接続される端子ＶHと、負極端子７４に接続される端子ＶSSと、中点電位端子７５に接続される端子ＶLと、各端子間の電圧を分圧する抵抗Ｒ１乃至抵抗Ｒ６と、抵抗ＲSと、第１のスイッチＳ1とを備える。
【００５４】
端子ＶHと端子ＶLとは、直列に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を介して、接続される。なお、直列に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の合成抵抗を抵抗Ｒb1とし、抵抗Ｒb1は例えば２０ＭΩである。
【００５５】
端子ＶLと端子ＶSSとは、直列に接続された抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６を介して、接続される。さらに、端子ＶLと端子ＶSSとは、直列に接続された抵抗ＲS及び第１のスイッチＳ1を介して、接続されている。なお、直列に接続された抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の合成抵抗を抵抗Ｒb2とし、抵抗Ｒb2は例えば２０ＭΩである。すなわち、抵抗Ｒb1と抵抗Ｒb2の抵抗値は等しい。また、抵抗ＲSの抵抗値は、３９０ｋΩであり、合成抵抗Ｒb1，Ｒb2に比べて非常に小さい値である。第１のスイッチＳ1は、通常はオフになっており、後述する中点電位確認制御信号Ｔｓが供給されている間のみオンになる。
【００５６】
また、電池保護回路ブロック８０は、基準電圧を発生する第１及び第２のツェナーダイオード８１，８２と、過充電又は過放電を検出するために各抵抗間の電位差を検出する第１乃至第４のコンパレータ８３，８４，８５，８６と、第１及び第２のＯＲゲート８７，８８と、過充電時に第３のスイッチＳＷCをオフにする充電制御回路８９と、過放電時に第２のスイッチＳＷDをオフにする放電制御回路９０とを備える。
【００５７】
第１のコンパレータ８３の反転入力端子は第１のツェナーダイオード８１のカソードに接続され、そのアノードは端子ＶLに接続される。第１のコンパレータ８３の非反転入力端子は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点に接続している。第１のコンパレータ８３は、リチウムイオン電池７１が過充電であるかを検出するものであり、リチウムイオン電池７１の電圧Ｖb1が４．２５Ｖ以上になったことを検出すると論理Ｈを出力し、その電圧Ｖb1が４．２５Ｖ未満の時は論理Ｌを出力する。
【００５８】
第２のコンパレータ８４の反転入力端子は第１のツェナーダイオード８１のカソードに接続される。第２のコンパレータ８４の非反転入力端子は、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３の接続点に接続している。第２のコンパレータ８４は、リチウムイオン電池７１が過放電であるかを検出するものであり、リチウムイオン電池７１の電圧Ｖb1が２．４５Ｖ以下になると論理Ｈを出力し、その電圧Ｖb1が２．４５Ｖより大きくなると論理Ｌを出力する。
【００５９】
第３のコンパレータ８５の反転入力端子は第２のツェナーダイオード８２のカソードに接続され、そのアノードは端子ＶSSに接続される。第３のコンパレータ８５の非反転入力端子は、抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ５の接続点に接続している。第３のコンパレータ８５は、リチウムイオン電池７２が過充電であるかを検出するものであり、リチウムイオン電池７２の電圧Ｖb2が４．２５Ｖ以上になったことを検出すると論理Ｈを出力し、その電圧Ｖb2が４．２５Ｖ未満の時は論理Ｌを出力する。
【００６０】
第４のコンパレータ８６の反転入力端子は第２のツェナーダイオード８２のカソードに接続される。第４のコンパレータ８４の非反転入力端子は、抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ６の接続点に接続している。第４のコンパレータ８６は、リチウムイオン電池７２が過放電であるかを検出するものであり、リチウムイオン電池７２の電圧Ｖb2が２．４５Ｖ以下になると論理Ｈを出力し、その電圧Ｖb1が２．４５Ｖより大きくなると論理Ｌを出力する。
【００６１】
第１のＯＲゲート８７は、第１及び第３のコンパレータ８３，８５の出力の論理和を演算し、この演算結果を充電制御回路８９に供給する。第２のＯＲゲート８８は、第２及び第４のコンパレータ８４，８６の出力の論理和を演算し、この演算結果を放電制御回路９０に供給する。
【００６２】
充電制御回路８９は、第１のＯＲゲート８７から論理Ｈが供給されたときは第２のスイッチＳＷDを開放し、それ以外すなわち論理Ｌのときは第２のスイッチＳＷDを閉じるように制御する。放電制御回路９０は、第２のＯＲゲート８８から論理Ｈが供給されたときは第３のスイッチＳＷCを開放し、それ以外すなわち論理Ｌのときは第３のスイッチＳＷCを閉じるように制御する。
【００６３】
なお、第２及び第３のスイッチＳＷD，ＳＷCは直列に接続され、これらの一方は第２の入出力端子２２に接続され、これらの他方側は抵抗Ｒ７を介して端子ＶSSに接続されている。
【００６４】
また、バッテリーパック１は、充電中か放電中かを検出する充放電電流検出回路９１と、上述した第１のスイッチＳ1のオン／オフを制御するマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という。）９２と、外部とデータの送受信を行うための通信インターフェース９３とを備える。
【００６５】
充放電電流検出回路９１は、第１及び第２のオペアンプ９１１，９１２と、抵抗Ｒ１１乃至抵抗Ｒ１６とを備える。
【００６６】
第１のオペアンプ９１１の非反転入力端子は、抵抗Ｒ１３を介して、端子ＶSSに接続されている。第１のオペアンプ９１１の反転入力端子は、抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ７を介して、端子ＶSSに接続されている。また、第１のオペアンプ９１１の反転入力端子と出力端子の間には、抵抗Ｒ１１が接続されている。第１のオペアンプ９１１は、抵抗Ｒ７に放電電流が流れた時は、抵抗Ｒ１１に対する抵抗Ｒ１２の比に応じた電圧を出力してマイコン９２及び第３のＯＲゲート９１３に供給する。第２のオペアンプ９１２は、抵抗Ｒ７に充電電流が流れたときは、抵抗Ｒ１４に対する抵抗Ｒ１５の比に応じた電圧を出力してマイコン９２及び第３のＯＲゲート９１３に供給する。第３のＯＲゲートは、これらの論理和を演算してマイコン９２に供給する。すなわち、充放電電流検出回路９１は、抵抗Ｒ７に流れる電流の向きを検出することで充電／放電が行われているかを検出し、充電又は放電を検出したときはその検出結果をマイコン９２に伝えると共に、充電電流や放電電流の値もマイコン９２に伝達する。
【００６７】
マイコン９２は、充放電電流検出回路９１によって充放電が検出されたときや、通信端子２３，通信インターフェース９３を介してデータを受信したときに動作（Wake-Up）し、その他の時は停止（Sleep）状態になるようにプログラムされている。また、マイコン９２は、動作した後、２〜３秒間に充放電電流がなかったりデータ通信がなかったときは、スリープ状態になるようにプログラムされている。
【００６８】
マイコン９２は、端子ＶHの電圧であるセル電圧Ｖb1や、端子ＶLの電圧であるセル電圧Ｖb2を検出したり、また、動作を開始してから２〜３秒間のみ第１のスイッチＳ1を制御する中点電位確認制御信号Ｔｓをオンにする。
【００６９】
かかる構成のバッテリーパック１は、中点電位端子７５と端子ＶLが接続されている場合だけでなく、何らかの衝撃を受けて中点電位端子７５と端子ＶLの接続が外れた場合であってもそれを検出して、以下に示すように、リチウムイオン電池７１，７２の過充電又は過放電を防止するようになっている。
【００７０】
中点電位端子７５と端子ＶLが接続されている場合においては、マイコン９２は、図６（Ａ）に示すように充放電電流検出回路９１を介して充放電電流を検出したり、図６（Ｂ）に示すように通信インターフェース９３を介してデータを受信したりすると、図６（Ｃ）に示すように動作を開始する。
【００７１】
マイコン９２は、動作を開始すると、図６（Ｄ）に示すように、２〜３秒間、中点電位確認制御信号Ｔｓを第１のスイッチＳ1に供給する。第１のスイッチＳ1は、中点電位確認制御信号Ｔｓを受けると、その間オンになる。
【００７２】
第１のスイッチＳ1がオンになると、端子ＶLと端子ＶSSは抵抗ＲSを介して接続される。しかし、中点電位端子７５と端子ＶLは接続されており、リチウムイオン電池７２の内部抵抗は抵抗ＲS（＝３９０ｋΩ）に比べてかなり小さい。したがって、リチウムイオン電池７２の電圧Ｖb2は、そのまま端子ＶL−端子ＶSS間の電圧と同じになる。
【００７３】
これにより、リチウムイオン電池７１が過充電又は過放電であるかについては第１又は第２のコンパレータ８３，８４により正確に検出することができ、リチウムイオン電池７２が過充電又は過放電であるかについては第３又は第４のコンパレータ８５，８６により正確に検出することができる。
【００７４】
充電制御回路８９は、リチウムイオン電池７１又はリチウムイオン電池７２が過充電であることが検出されると、第３のスイッチＳＷCをオフに制御する。放電制御回路９０は、リチウムイオン電池７１又はリチウムイオン電池７２が過放電であることが検出されると、第２のスイッチＳＷCをオフに制御する。
【００７５】
以上のことから、上記バッテリーパック１は、リチウムイオン電池７１，７２のいずれか又は両方が過充電又は過放電の状態であるときは、充電又は放電を停止するので、当該リチウムイオン電池７１，７２の損傷を防止することができる。
【００７６】
一方、中点電位端子７５と端子ＶLとが外れてしまった場合においては、マイコン９２は、図７（Ａ）に示すように充放電電流検出回路９１を介して充放電電流を検出すると、図７（Ｂ）に示すように動作を開始する。
【００７７】
マイコン９２は、動作を開始すると、図７（Ｃ）に示すように、それに同期して２〜３秒間、中点電位確認制御信号Ｔｓを第１のスイッチＳ1に供給する。第１のスイッチＳ1は、中点電位確認制御信号Ｔｓを受けると、その間オンになる。
【００７８】
また、マイコン９２は、図８（Ａ）に示すように通信インターフェース９３を介してデータを受信した場合にも、図８（Ｂ）に示すように動作を開始し、図８（Ｃ）に示すように２〜３秒間中点電位確認制御信号Ｔｓを発生する。
【００７９】
第１のスイッチＳ1がオンになると、図９に示すように、端子ＶLと端子ＶSSは抵抗ＲSを介して接続される。ここで、リチウムイオン電池７１の電圧Ｖb1が４．４Ｖ、リチウムイオン電池７２の電圧Ｖb2が２．４Ｖであると仮定すると、端子ＶL−ＶSS間に生じる電圧は、以下の式により求められる。
【００８０】
【数１】
0004441941.tif 000002
【００８１】
また、端子ＶH−ＶL間に生じる電圧は、以下の式により求められる。
【００８２】
【数２】
0004441941.tif 000003
【００８３】
このとき、第１のコンパレータ８３は、端子ＶH−ＶL間が６．６７Ｖであることから過充電であると検出して、論理Ｈを第１のＯＲゲート８７を介して充電制御回路８９に供給する。一方、第４のコンパレータ８６は、端子ＶL−ＶSS間が０．１３Ｖであることから過放電であると検出して、論理Ｈを第２のＯＲゲート８８を介して放電制御回路９０に供給する。
【００８４】
そして、放電制御回路９０は、図７（Ｄ）及び図８（Ｄ）に示すように、第２のスイッチＳＷDをオンからオフにするように制御する。充電制御回路８９は、図７（Ｅ）及び図８（Ｅ）に示すように、第３のスイッチＳＷCをオンからオフにするように制御する。
【００８５】
これにより、中点電位端子７５と端子ＶLが外れた場合は、過充電又は過放電が生じたとして第２のスイッチＳＷD及び第３のスイッチＳＷCをオフにして、中点電位端子７５と端子ＶLが外れたことを検出することができる。
【００８６】
したがって、中点電位端子７５と端子ＶLが外れたままこれを放置してしまうことを回避することができ、リチウムイオン電池７１，７２に損傷が生じるのを防止することができる。
【００８７】
また、リチウムイオン電池７１，７２の電圧Ｖb1，Ｖb2が適正な値であっても、中点電位端子７５と端子ＶLが外れているときは、同様に過充電又は過放電であると検出するので、中点電位端子７５と端子ＶLが外れていることを検出することができ、リチウムイオン電池７１，７２が損傷するのを防止することができる。
【００８８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば抵抗Ｒ１乃至抵抗Ｒ６及び抵抗ＲSの抵抗値はほんの一例であり、これに限定されるものではない。
【００８９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るバッテリーパック及びその過充電／過放電防止制御方法によれば、起動後所定時間は上記第１のスイッチ手段をオンに制御し、上記分圧手段の第１及び第３の端子間に生じる電圧に基づいて、第１のバッテリーセルが過充電であるか又は過放電であるかを検出すると共に、上記分圧手段の第２及び第３の端子間に生じる電圧に基づいて、第２のバッテリーセルが過充電であるか又は過放電であるかを検出し、過充電又は過放電を検出したときは、上記直列に接続された第１及び第２のバッテリーセルを流れる充電電流又は放電電流をオフに制御し、上記直列に接続された第１及び第２のバッテリーセルを流れる充電電流又は放電電流をそのまま流すように制御する。これにより、中点電位端子と第３の端子が接続されているときはそのまま第１及び第２のバッテリーセルの過充電／過放電を検出し、中点電位端子と第３の端子とが外れてしまったときはその外れてしまったことを検出するので、第１及び第２のバッテリーセルを過充電又は過放電から有効に保護することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したバッテリーパックをビデオカメラ装置に装着する状態を説明する図である。
【図２】バッテリーパックの斜視図である。
【図３】バッテリーパックを背面側示す斜視図である。
【図４】ビデオカメラ装置に設けられているバッテリー装着部の斜視図である。
【図５】バッテリーパックの回路構成を示す図である。
【図６】中点電位端子が外れていない場合の動作内容を示すタイミングチャートである。
【図７】中点電位端子が外れた場合の動作内容を示すタイミングチャートである。
【図８】中点電位端子が外れた場合の動作内容を示すタイミングチャートである。
【図９】中点電位端子が外れて第１のスイッチがオンになったときのバッテリーパックの要部回路構成を示す図である。
【図１０】従来のバッテリーパックの回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１  バッテリーパック、７１，７２  リチウムイオン電池、７３  正極端子、７４  負極端子、７５  中点電位端子、８３，８４，８５，８６  コンパレータ、８９  充電制御回路、９０  放電制御回路、９１  充放電電流検出回路、９２マイコン、抵抗ＲS、Ｓ1  第１のスイッチ、ＳＷD  第２のスイッチ、ＳＷC  第３のスイッチ
【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】
0004441941.tif 000010
【図８】
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【図９】
0004441941.tif 000012
【図１０】
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