(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電器から供給される充電電流により充電されるバッテリパックであって、
２次電池と、
前記２次電池に流れる前記充電電流をスイッチングするスイッチング手段と、
前記充電器と通信を行う通信手段と、
前記スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出する検出手段と
を備え、
前記充電器は、前記通信手段に対し、前記スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドを送信し、
前記検出手段は、前記通信手段により前記検出コマンドが受信されたとき、前記スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出し、
前記通信手段は、前記検出手段による検出結果を、前記充電器に送信する
ことを特徴とするバッテリパック。
【請求項２】
前記通信手段は、前記検出手段により前記スイッチング手段が正常動作していないことが検出されたとき、その旨を、前記充電器に送信する
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
【請求項３】
前記充電器は、前記検出コマンドを、周期的に送信する
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
【請求項４】
前記２次電池は、非水系電池である
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
【請求項５】
前記検出手段により前記スイッチング手段が正常動作していないことが検出されたとき、前記充電電流を遮断する、非復帰の遮断手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
【請求項６】
２次電池およびその２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイッチング手段を有するバッテリパックに対し、前記充電電流を供給することにより充電を行う充電器であって、
前記バッテリパックに、前記充電電流を供給する供給手段と、
前記バッテリパックと通信を行う通信手段と、
前記通信手段により、前記スイッチング手段が正常動作していない旨が受信されたとき、前記供給手段による前記充電電流の供給を停止させる停止手段と
を備え、
前記通信手段は、前記バッテリパックに対し、前記スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドを送信し、
前記バッテリパックは、前記検出コマンドを受信したとき、前記スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出し、前記スイッチング手段が正常動作していないことを検出したとき、その旨を、前記充電器に送信する
ことを特徴とする充電器。
【請求項７】
バッテリパックおよび充電器からなる充電システムであって、
前記バッテリパックは、
２次電池と、
前記２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイッチング手段と、
前記スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出する検出手段と、
前記充電器と通信を行い、前記検出手段による検出結果を、前記充電器に送信するバッテリパック通信手段と
を備え、
前記検出手段は、前記バッテリパック通信手段により、前記充電器から送信された、前記スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドが受信されたとき、前記スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出し、
前記充電器は、
前記バッテリパックに、前記充電電流を供給する供給手段と、
前記バッテリパックと通信を行う充電器通信手段と、
前記充電器通信手段により、前記スイッチング手段が正常動作していない旨の検出結果が受信されたとき、前記供給手段による前記充電電流の供給を停止させる停止手段と
を備え、
前記充電器通信手段は、前記バッテリパックの前記バッテリパック通信手段に対し、前記検出コマンドを送信する
ことを特徴とする充電システム。
【請求項８】
バッテリパックおよび充電器からなる充電システムの充電方法であって、
前記バッテリパックは、
２次電池と、
前記２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイッチング手段と
を備え、
前記充電器は、前記バッテリパックに、前記充電電流を供給する供給手段を備え、
前記充電器において、前記バッテリパックに対し、前記スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドを送信し、
前記バッテリパックにおいて、前記検出コマンドが受信されたとき、前記スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出し、その検出結果を、前記充電器に送信し、
前記充電器において、前記スイッチング手段が正常動作していない旨の検出結果が受信されたとき、前記供給手段による前記充電電流の供給を停止させる
ことを特徴とする充電方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリパック、充電器、および充電システム、並びに充電方法に関する。特に、例えば、２次電池の状態などについてのやりとりが可能なバッテリパック、充電器、および充電システム、並びに充電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、例えば電池監視用のマイコン（マイクロコンピュータ）を内蔵して２次電池の状態（例えば、２次電池の電圧や、充放電電流、容量など）をモニタし、充電器、あるいはコンピュータなどの負荷との間でデータのやりとり（通信）を行う、スマートバッテリ（Smart Battery）あるいはインテリジェントバッテリなどと呼ばれるバッテリパックが実現されている。
【０００３】
このようなバッテリパックを用いた場合には、そこから送信されてくる２次電池の状態を、充電器あるいは負荷側において、ユーザに報知することができる。
【０００４】
ところで、バッテリパックに用いられる２次電池としては、例えばリチウムイオン電池などに代表される非水系電池と、例えばＮｉｃｄやＮｉＭＨ、あるいは鉛電池などに代表される水系電池とがあるが、非水系電池は、水系電池と異なり、満充電時における電池電圧の特異点（いわゆる−△Ｖ）が現れない。このため、非水系電池と水系電池とは、異なった充電方法で充電される。
【０００５】
即ち、非水系電池の充電方法としては、例えば充電電圧を、所定の一定の値にし、充電電流が充分小さくなった時点で充電を終了するものが一般的であり、リチウムイオン電池などに対して行われる定電流定電圧方式などが、その代表的なものである。なお、水系電池の充電方法としては、例えば満充電時における特異点を検出して充電を終了するものが一般的であり、Ｎｉｃｄ電池やＮｉＭＨ電池に対して行われる、いわゆる−△Ｖ方式などが、その代表的なものである。
【０００６】
非水系電池においては、水系電池のように電気化学的な自己保護作用がないので、非水系電池を内蔵するバッテリパックには、過充電保護のための電気回路が設けられるのが一般的である。この過充電保護のための電気回路は、通常、大きく分けて、電池電圧を検出するブロック（検出ブロック）と、その電池電圧に対応して、電池に流れる充電電流をスイッチング（オン／オフ）するブロック（スイッチブロック）とから構成される。スイッチブロックは、例えば、スイッチング素子を有し、２次電池に直列に配置される。そして、スイッチブロックは、２次電池の電圧が所定の電圧以上になったときは過充電であるとし、また、充電電流が所定値以上になったときは過電流であるとして、充電電流が流れる回路系を開放状態にすることにより、充電電流をオフするようになされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スイッチブロックが、何らかの原因で故障し、充電電流をオフすることができない状態となったときには、上述したような過充電保護機能が動作しないこととなる。
【０００８】
従って、スイッチブロックが故障した場合に備えて、何らかの方法で、過充電を防止することができるようにしておくことが望ましい。
【０００９】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、バッテリパックにおいて過充電保護機能が動作しない状態となった場合に、その旨を充電器に知らせ、充電器に充電電流の供給を停止させるようにすることにより、安全性を、より向上させることができるようにするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のバッテリパックは、２次電池と、２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイッチング手段と、充電器と通信を行う通信手段と、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出する検出手段とを備え、充電器が、通信手段に対し、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドを送信し、検出手段が、通信手段により検出コマンドが受信されたとき、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の充電器は、バッテリパックに、充電電流を供給する供給手段と、バッテリパックと通信を行う通信手段と、通信手段により、スイッチング手段が正常動作していない旨が受信されたとき、供給手段による充電電流の供給を停止させる停止手段とを備え、通信手段が、バッテリパックに対し、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドを送信し、バッテリパックが、検出コマンドを受信したとき、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出し、スイッチング手段が正常動作していないことを検出したとき、その旨を、充電器に送信することを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の充電システムは、バッテリパックが、２次電池と、２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイッチング手段と、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出する検出手段と、充電器と通信を行い、検出手段による検出結果を、充電器に送信するバッテリパック通信手段とを備え、検出手段が、バッテリパック通信手段により、充電器から送信された、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドが受信されたとき、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出し、充電器が、バッテリパックに、充電電流を供給する供給手段と、バッテリパックと通信を行う充電器通信手段と、充電器通信手段により、スイッチング手段が正常動作していない旨の検出結果が受信されたとき、供給手段による充電電流の供給を停止させる停止手段とを備え、充電器通信手段が、バッテリパックのバッテリパック通信手段に対し、検出コマンドを送信することを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の充電方法は、バッテリパックが、２次電池と、２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイッチング手段とを備え、充電器は、バッテリパックに、充電電流を供給する供給手段を備え、充電器において、バッテリパックに対し、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドを送信し、バッテリパックにおいて、検出コマンドが受信されたとき、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出し、その検出結果を、充電器に送信し、充電器において、スイッチング手段が正常動作していない旨の検出結果が受信されたとき、供給手段による充電電流の供給を停止させることを特徴とする。
【００１４】
請求項１に記載のバッテリパックにおいては、スイッチング手段は、２次電池に流れる充電電流をスイッチングし、通信手段は、充電器と通信を行うようになされている。検出手段は、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出するようになされている。充電器は、通信手段に対し、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドを送信し、検出手段は、通信手段により検出コマンドが受信されたとき、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出するようになされている。通信手段は、検出手段による検出結果を、充電器に送信するようになされている。
【００１５】
請求項６に記載の充電器においては、供給手段は、バッテリパックに、充電電流を供給し、通信手段は、バッテリパックと通信を行うようになされている。通信手段は、バッテリパックに対し、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドを送信し、バッテリパックは、検出コマンドを受信したとき、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出し、スイッチング手段が正常動作していないことを検出したとき、その旨を、充電器に送信するようになされている。停止手段は、通信手段により、スイッチング手段が正常動作していない旨が受信されたとき、供給手段による充電電流の供給を停止させるようになされている。
【００１６】
請求項７に記載の充電システムにおいては、スイッチング手段は、２次電池に流れる充電電流をスイッチングし、検出手段は、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出するようになされている。バッテリパック通信手段は、検出手段による検出結果を、充電器に送信するようになされている。検出手段は、バッテリパック通信手段により、充電器から送信された、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドが受信されたとき、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出するようになされている。供給手段は、バッテリパックに、充電電流を供給し、充電器通信手段は、バッテリパックと通信を行うようになされている。停止手段は、充電器通信手段により、スイッチング手段が正常動作していない旨の検出結果が受信されたとき、供給手段による充電電流の供給を停止させるようになされている。充電器通信手段は、バッテリパックのバッテリパック通信手段に対し、検出コマンドを送信するようになされている。
【００１７】
請求項８に記載の充電方法においては、充電器において、バッテリパックに対し、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドを送信し、バッテリパックにおいて、検出コマンドが受信されたとき、２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイッチング手段が正常動作するかどうかを検出し、その検出結果を、充電器に送信するようになされている。充電器において、スイッチング手段が正常動作していない旨の検出結果が受信されたとき、供給手段による充電電流の供給を停止させるようになされている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を説明するが、その前に、特許請求の範囲に記載の発明の各手段と以下の実施例との対応関係を明らかにするために、各手段の後の括弧内に、対応する実施例（但し、一例）を付加して、本発明の特徴を記述すると、次のようになる。
【００１９】
即ち、請求項１に記載のバッテリパックは、充電器から供給される充電電流により充電されるバッテリパックであって、２次電池と、２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイッチング手段（例えば、図１に示すＦＥＴ４など）と、充電器と通信を行う通信手段（例えば、図１に示すマイコン１など）と、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出する検出手段（例えば、図１に示すマイコン１など）とを備え、充電器が、通信手段に対し、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドを送信し、検出手段が、通信手段により検出コマンドが受信されたとき、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出し、通信手段が、検出手段による検出結果を、充電器に送信することを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載のバッテリパックは、検出手段によりスイッチング手段が正常動作していないことが検出されたとき、充電電流を遮断する、非復帰の遮断手段（例えば、図１に示す遮断回路３など）をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の充電器は、２次電池およびその２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイッチング手段（例えば、図１に示すＦＥＴ４など）を有するバッテリパックに対し、充電電流を供給することにより充電を行う充電器であって、バッテリパックに、充電電流を供給する供給手段（例えば、図１に示す充電器２３など）と、バッテリパックと通信を行う通信手段（例えば、図１に示すマイコン２１など）と、通信手段により、スイッチング手段が正常動作していない旨が受信されたとき、供給手段による充電電流の供給を停止させる停止手段（例えば、図１に示すスイッチ２４など）とを備え、通信手段が、バッテリパックに対し、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドを送信し、バッテリパックが、検出コマンドを受信したとき、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出し、スイッチング手段が正常動作していないことを検出したとき、その旨を、充電器に送信することを特徴とする。
【００２２】
請求項７に記載の充電システムは、バッテリパックおよび充電器からなる充電システムであって、バッテリパックが、２次電池と、２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイッチング手段（例えば、図１に示すＦＥＴ４など）と、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出する検出手段（例えば、図１に示すマイコン１など）と、充電器と通信を行い、検出手段による検出結果を、充電器に送信するバッテリパック通信手段（例えば、図１に示すマイコン１など）とを備え、検出手段が、バッテリパック通信手段により、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドが受信されたとき、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出し、充電器が、バッテリパックに、充電電流を供給する供給手段（例えば、図１に示す充電器２３など）と、バッテリパックと通信を行う充電器通信手段（例えば、図１に示すマイコン２１など）と、充電器通信手段により、スイッチング手段が正常動作していない旨の検出結果が受信されたとき、供給手段による充電電流の供給を停止させる停止手段（例えば、図１に示すスイッチ２４など）とを備え、充電器通信手段が、バッテリパックのバッテリパック通信手段に対し、検出コマンドを送信することを特徴とする。
【００２３】
請求項８に記載の充電方法は、バッテリパックおよび充電器からなる充電システムの充電方法であって、バッテリパックが、２次電池と、２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイッチング手段（例えば、図１に示すＦＥＴ４など）とを備え、充電器が、バッテリパックに、充電電流を供給する供給手段（例えば、図１に示す充電器２３など）を備え、充電器において、バッテリパックに対し、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出させるための検出コマンドを送信し、バッテリパックにおいて、検出コマンドが受信されたとき、スイッチング手段が正常動作するかどうかを検出し、その検出結果を、充電器に送信し、充電器において、スイッチング手段が正常動作していない旨の検出結果が受信されたとき、供給手段による充電電流の供給を停止させることを特徴とする。
【００２４】
なお、勿論この記載は、各手段を上記したものに限定することを意味するものではない。
【００２５】
図１は、本発明を適用したパソコン（パーソナルコンピュータ）システムの構成例を示している。このパソコンシステムは、パソコン（本体）と、それに装着されたバッテリパックとから構成されており、パソコンは、例えば携帯型とされている。
【００２６】
バッテリパックは、前述したような通信機能を有するもの（インテリジェントバッテリ）で、パソコンに対して着脱可能になされている。このバッテリパックは、２次電池として、例えば、リチウムイオン系の３つの電池（セル）Ｅ１乃至Ｅ３を有しており、これらのセルＥ１乃至Ｅ３は直列に接続されている。そして、セルＥ１の＋端子は、パック（バッテリパック）の＋端子２に接続されており、また、セルＥ３の−端子は、セルＥ１乃至Ｅ３に対して直列に接続された遮断回路３，ＦＥＴ４，５、および抵抗６を介して、パックのＧＮＤ端子（グランド端子）８に接続されている。従って、セルＥ１乃至Ｅ３（以下、適宜、これらをまとめて２次電池Ｅともいう）の放電電流は、＋端子２およびＧＮＤ端子８を介して流れ（負荷に対して、＋端子２およびＧＮＤ端子８を介して放電電流が供給され）、また２次電池Ｅに対する充電電流も、この＋端子２およびＧＮＤ端子８を介して流れるようになされている。
【００２７】
マイコン（マイクロコンピュータ）１は、例えば、ＣＰＵなどを内蔵し、アンプ１１の出力に基づいて、セルＥ１乃至Ｅ３それぞれの電圧（以下、適宜、セル電圧という）を認識し、そのセル電圧に対応して、ＦＥＴ４，５のゲート（Ｇ）に印加する電圧を制御するようになされている。さらに、マイコン１は、アンプ７の出力に基づいて、２次電池Ｅに流れる電流（充電電流および放電電流）を認識し、その電流に対応しても、ＦＥＴ４，５のゲートに印加する電圧を制御するようになされている。即ち、これにより、マイコン１は、ＦＥＴ４，５をオン／オフ（スイッチング）させ、バッテリパックが過充電および過放電状態となることを防止するようになされている（マイコン１による保護機能）。
【００２８】
また、マイコン１は、上述したようにして認識したセル電圧や電流などに基づいて、２次電池Ｅの容量（残容量）を算出するようにもなされている（マイコン１による計算機能）。さらに、マイコン１は、パックの通信端子９に接続されており、この通信端子９を介して、後述するマイコン２１と、所定の通信手順にしたがって通信を行うようにもなされている（マイコン１による通信機能）。即ち、マイコン１は、通信端子９を介して送信されてくるデータ（コマンド）に応じて、所定の処理を行ったり、あるいは、２次電池Ｅの電圧（以下、適宜、電池電圧という）や、セルＥ１乃至Ｅ３それぞれのセル電圧、充放電電流、２次電池Ｅの容量などの２次電池Ｅの状態に関する情報（以下、適宜、状態情報という）、さらには、その他の情報も、通信端子９を介して出力するようになされている。また、マイコン１は、ＦＥＴ４が正常動作するかどうかを検出し、その検出結果も、通信端子９を介して出力するようになされている。さらに、マイコン１は、遮断回路３の制御も行うようになされている。
【００２９】
遮断回路３は、例えば、ヒューズなどでなる非復帰の遮断回路で、２次電池Ｅの−端子（セルＥ３の−端子）と、ＦＥＴ４のドレインとの間に設けられている。そして、遮断回路３は、一度電流を遮断する状態とされた後は、それ自体を新たなものと交換しない限り、２次電池Ｅに電流を流すことができないようになされている。
【００３０】
ここで、図２は、遮断回路３の構成例を示している。端子Ｈ１には、抵抗発熱体３ｃおよび３ｄの一端が接続されている。また、抵抗発熱体３ｃおよび３ｄは、その他端どうしが接続されている。端子Ｈ２には、ヒューズ（例えば、低融点金属でなる）３ａの一端が接続されており、その他端は、ヒューズ３ｂの一旦と接続されている。また、ヒューズ３ｂの他端は、端子Ｈ３と接続されている。そして、抵抗発熱体３ｃおよび３ｄの他端どうしの接続点と、ヒューズ３ａおよび３ｂの接続点とが接続されている。
【００３１】
図１において、端子Ｈ１は、マイコン１と接続されている。また、端子Ｈ２とＨ３は、２次電池Ｅと直列に接続されるようになされており、例えば、図１においては、端子Ｈ２またはＨ３は、ＦＥＴ４のドレイン（Ｄ）または２次電池Ｅ（セルＥ３）の−端子に、それぞれ接続されている。
【００３２】
従って、通常の場合（マイコン１が遮断回路３に電流を遮断させようとしていない場合）、電流は、端子２と３との間を、ヒューズ３ａおよび３ｂを介して流れる。
【００３３】
マイコン１は、遮断回路３を動作させるとき（電流を遮断させるとき）、例えば、端子Ｈ１を２次電池Ｅ（セルＥ１）の＋端子と接続する。これにより、電流が、端子Ｈ１から、抵抗発熱体３ｃおよび３ｄを介して、ヒューズ３ａまたは４ａに流れるようになり、これにより、抵抗発熱体３ｃおよび３ｄが発熱する。この発熱により、ヒューズ３ａ，３ｂが溶融され、端子Ｈ２およびＨ３を介して流れていた電流が遮断される。
【００３４】
なお、以上のように構成される非復帰の遮断回路３については、本件出願人が先に出願した、例えば特願平５−１１８６０５号や特願平６−０１４１３９号などに、その詳細が記載されている。
【００３５】
図１に戻り、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）４のドレイン（Ｄ）は、遮断回路３を介して、２次電池Ｅの−端子と接続されており、そのソース（Ｓ）は、ＦＥＴ５のソースと接続されている。ＦＥＴ５のドレインは、抵抗６を介して、ＧＮＤ端子８と接続されている。なお、ＦＥＴ４には、そのソースとドレインとの間に、２次電池Ｅの放電電流が流れる方向に（従って、２次電池Ｅの充電電流が流れない方向に）、寄生ダイオード４Ａが形成されている。また、ＦＥＴ５には、そのソースとドレインとの間に、２次電池Ｅの充電電流が流れる方向に（従って、２次電池Ｅの放電電流が流れない方向に）、寄生ダイオード５Ａが形成されている。ここで、本実施例では、ＦＥＴ４および５は、そのゲートにＨまたはＬレベルが印加されたとき、それぞれオンまたはオフするようになされている。
【００３６】
抵抗６は、電流検出用の微小抵抗値の抵抗で、その一端は、ＦＥＴ５のドレインと接続されており、その他端は、ＧＮＤ端子８と接続されている。アンプ７は、抵抗６に電流（充電電流および放電電流）が流れることにより生じる電圧降下（電圧）を、マイコン１で取扱い可能なレベルに調整し、そのＡ／Ｄポートに供給するようになされている。電池選択器１０は、例えば、マルチプレクサなどでなり、セルＥ１乃至Ｅ３それぞれの＋端子と−端子との間の電圧（セル電圧）を、周期的に選択し、アンプ１１に供給するようになされている。アンプ１１は、アンプ７と同様に、電池選択器１０から供給される電圧（セル電圧）を、マイコン１で取扱い可能なレベルに調整（変換）し、そのＡ／Ｄポートに供給するようになされている。
【００３７】
バッテリパックは、以上の２次電池Ｅ、マイコン１、＋端子２、遮断回路３、ＦＥＴ４，５、抵抗６、アンプ７、ＧＮＤ端子８、通信端子９、電池選択器１０、およびアンプ１１から構成されている。
【００３８】
一方、パソコンは、マイコン２１、パソコン部２２、充電器２３、スイッチ２４、＋端子２５、通信端子２６、およびＧＮＤ端子２７から構成されている。
【００３９】
マイコン２１は、通信端子２６を介して、マイコン１と通信を行うようになされている。即ち、マイコン２１は、例えば、マイコン１に対し、所定のコマンドを送信し、また、マイコン１から送信されてくる状態情報やその他の情報を受信するようになされている。また、マイコン２１は、パソコン部２２、充電器２３、およびスイッチ２４の制御も行うようになされている。
【００４０】
パソコン部２２は、パソコン本来の機能を有するブロックで、充電器２３より供給される電圧および電流、あるいは、バッテリパックから供給される電圧および電流を電源として動作するようになされている。充電器２３は、例えば、定電圧源および定電流源などで構成され、マイコン２１の制御の下、パソコン部２２に対し、電源としての電圧および電流を供給し、また、バッテリパックに対し、充電電流を供給するようになされている。スイッチ２４は、マイコン２１の制御にしたがって、オン／オフ（スイッチング）するようになされている。なお、スイッチ２４は、通常は、オン状態になっており、マイコン２１からの指令があると、オフ状態になり、これにより、バッテリパックに対する、充電器２３による充電電流の供給を停止させるようになされている。
【００４１】
＋端子２５は、スイッチ２４を介して、充電器２３の＋端子と接続されている。通信端子２６は、マイコン２１と接続されている。ＧＮＤ端子２７は、充電器２３の−端子と接続されている。
【００４２】
なお、パソコン部２２は、充電器２３と＋端子２５との接続点、および充電器２３と−端子２７との接続点と接続されている。また、スイッチ２４は、パソコン部２２と充電器２３の＋端子との接続点と、＋端子２５との間に設けられている。さらに、＋端子２５、通信端子２６、またはＧＮＤ端子２７は、バッテリパックが、パソコンに正常に装着されたとき、＋端子２、通信端子９、またはＧＮＤ端子８とそれぞれ接続されるようになされている。
【００４３】
次に、その動作について説明する。まず、パソコン２２が、バッテリパックを電源として動作する場合においては、２次電池Ｅの＋端子（セルＥ１の＋端子）、＋端子２，２５、スイッチ２４、パソコン部２２、ＧＮＤ端子２７，８、抵抗６、ＦＥＴ５（ドレイン・ソース間），ＦＥＴ４（ソース・ドレイン間）、遮断回路３、２次電池Ｅの−端子の経路で、放電電流が流れる。
【００４４】
このとき、マイコン１は、電池選択部１０が周期的に出力するセルＥ１乃至Ｅ３それぞれのセル電圧を、アンプ１１の出力に基づいて検出し、セルＥ１乃至Ｅ３それぞれのセル電圧のいずれかが、所定の第１の基準電圧（セルＥ１乃至Ｅ３が過放電状態になるおそれがある電圧）より小さくなると、ＦＥＴ５のゲートに、Ｌレベルを印加し、これによりＦＥＴ５をオフにする。ＦＥＴ５の寄生ダイオード５Ａは、充電電流が流れる方向、即ち放電電流がながれない方向に接続されているため、ＦＥＴ５がオフにされると、放電電流は遮断される。これにより、過放電が防止される。
【００４５】
なお、マイコン１は、アンプ７の出力に基づいて、放電電流も検出しており、これが、所定の第１の基準電流（セルＥ１乃至Ｅ３が過電流状態になるおそれがある電流）より大きくなった場合にも、ＦＥＴ５をオフにさせ、これにより、放電電流を遮断させるようになされている。
【００４６】
このように、放電電流が遮断されると、マイコン２１は、充電器２３を制御し、これにより、パソコン部２２の電源として動作させるとともに、バッテリパックに充電電流を供給させる。即ち、この場合、充電器２３の＋端子、スイッチ２４、＋端子２５，２、２次電池Ｅ、遮断回路３，ＦＥＴ４、寄生ダイオード５Ａ、抵抗６、ＧＮＤ端子８，２７、充電器２３の−端子の経路で、充電電流が流れ、これにより２次電池Ｅに対する充電が開始される。しかしながら、この場合、寄生ダイオード５Ａでは、ＦＥＴ５のソース・ドレイン間に比較して（ＦＥＴ５（ＦＥＴ４も同様）に、ある程度のレベルの電圧がゲートに印加されている場合、そのオン抵抗は小さな値になるので、そのソース・ドレイン間の電圧降下は微小なものである）、約０．６乃至０．８Ｖ程度の大きな電圧降下が生じるので、効率的な充電を行うことができない。
【００４７】
そこで、マイコン１は、充電が開始されると、例えばそれにより生じる電圧降下（例えば、１Ｖ程度の電圧降下）を検出し、その電圧降下を検出すると、ＦＥＴ５のゲートに、強制的にＨレベルを印加して、ＦＥＴ５をオンにする。これにより、充電器２３の＋端子、スイッチ２４、＋端子２５，２、２次電池Ｅ、遮断回路３，ＦＥＴ４，５、抵抗６、ＧＮＤ端子８，２７、充電器２３の−端子の経路で、充電電流が流れ、効率的な充電が行われる。
【００４８】
充電が行われている間、マイコン１は、放電中の場合と同様に、セル電圧を検出しており、セルＥ１乃至Ｅ３それぞれのセル電圧のうちのいすれかが、所定の第２の基準電圧（セルＥ１乃至Ｅ３が過充電状態になるおそれがある電圧）より大きくなると、ＦＥＴ４のゲートに、Ｌレベルを印加し、これによりＦＥＴ４をオフにする。ＦＥＴ４の寄生ダイオード４Ａは、放電電流が流れる方向、即ち充電電流がながれない方向に接続されているため、ＦＥＴ４がオフにされると、充電電流は遮断される。これにより、過充電が防止される。
【００４９】
なお、マイコン１は、放電時における場合と同様に、アンプ７の出力に基づいて、充電電流を検出しており、これが、所定の第２の基準電流（例えば、第１の基準電流と同一の電流）より大きくなった場合にも、ＦＥＴ４をオフにさせ、これにより、充電電流を遮断させるようになされている。
【００５０】
ここで、上述の第２の基準電圧を、例えば、セルＥ１乃至Ｅ３の満充電電圧より幾分高い電圧とした場合であっても、セル電圧が、第２の基準電圧より大きくなったときに充電電流をオフ（遮断）すると、そのセル電圧は、いわゆるＩＲロス（セルの内部抵抗による電圧降下）、および分極により、満充電電圧より小さな電圧となる。即ち、セル電圧が、第２の基準電圧より大きくなった時点で充電を終了したのでは、セルＥ１乃至Ｅ３の充電を、満充電まですることはできない。そこで、マイコン１は、ＦＥＴ４をオフにした後、セル電圧が降下し、例えば、満充電電圧以下になったときには、ＦＥＴ４をオンにさせて充電を再開し、再び、セル電圧が、第２の基準電圧より大きくなったときには、ＦＥＴ４をオフにさせることを、充電を停止（充電電流をオフ）しても、セル電圧が、所定の期間以内に、満充電電圧以下とならなくなるまで繰り返すようになされている。
【００５１】
以上のようにして、セルＥ１乃至Ｅ３は、満充電まで充電される。
【００５２】
充電が終了し、パソコン部２２が、再び、バッテリパックを電源として動作するようになされると、充電終了直後は、ＦＥＴ４はオフにされているから、２次電池Ｅの＋端子、＋端子２，２５、スイッチ２４、パソコン部２２、ＧＮＤ端子２７，８、抵抗６、ＦＥＴ５，寄生ダイオード４Ａ、遮断回路３、２次電池Ｅの−端子の経路で、放電電流が流れる。しかしながら、この場合、寄生ダイオード４Ａでは、上述した寄生ダイオード５Ａと同様に大きな電圧降下が生じるので、効率的な放電を行うことができない。
【００５３】
そこで、マイコン１は、放電が開始されると、例えばそれにより生じる電圧降下（例えば、０．４Ｖ程度の電圧降下）を検出し、その電圧降下を検出すると、ＦＥＴ４のゲートに、強制的にＨレベルを印加して、ＦＥＴ４をオンにする。これにより、上述したように、２次電池Ｅの＋端子、＋端子２，２５、スイッチ２４、パソコン部２２、ＧＮＤ端子２７，８、抵抗６、ＦＥＴ５，４、遮断回路３、２次電池Ｅの−端子の経路で、放電電流が流れ、効率的な放電が行われる。
【００５４】
バッテリパックが、パソコンに正常に装着されている場合には、上述したような充放電中を含めて、マイコン１と２１との間で、通信端子９および２６を介して通信が行われる。即ち、例えば、マイコン２１が、マイコン１に対し、セルＥ１乃至Ｅ３のセル電圧や、残容量、充放電電流を問い合わせるコマンドを送信すると、マイコン１は、そのコマンドに対応して、上述したようにして検出（算出）しているセル電圧や、残容量、充放電電流を、マイコン２１に送信する。
【００５５】
マイコン２１は、このようなバッテリパック（マイコン１）の通信機能を利用し、充電時に、過充電を防止するためのＦＥＴ４が正常動作しているかどうかを検出させるための検出コマンドを送信し、この検出コマンドに対応して、マイコン１から、ＦＥＴ４が正常動作していない旨のメッセージを受信したとき、充電器２３による充電を停止させるようになされている。以下、図３および図４を参照して、この機能について説明する。
【００５６】
マイコン２１は、充電器２３による充電が開始されると、周期的に、図３に示すフローチャートにしたがったＯＦＦコマンド送信処理を行う。即ち、まず最初に、マイコン２１は、ステップＳ１において、上述の検出コマンドとして、ＯＦＦコマンド（例えば、０ｘ００など）（０ｘは、それに続く数字が１６進数であることを表す）を、マイコン１に送信する。
【００５７】
そして、マイコン２１は、マイコン１から、そのＯＦＦコマンドに対応する応答（以下、適宜、コマンド応答）が送信されてくるのを待ち、コマンド応答が送信されてくると、それを受信して、ステップＳ２に進み、そのコマンド応答が、正常メッセージであるか、または不正常メッセージであるかを判定する。
【００５８】
ステップＳ２において、コマンド応答が正常メッセージであると判定された場合、即ち、コマンド応答が、ＦＥＴ４が正常動作している旨のメッセージである場合、ステップＳ３をスキップして、ＯＦＦコマンド送信処理を終了する。また、ステップＳ２において、コマンド応答が不正常メッセージであると判定された場合、即ち、コマンド応答が、ＦＥＴ４が正常動作していない旨のメッセージである場合、ステップＳ３に進み、マイコン２１は、スイッチ２４をオフにさせ、ＯＦＦコマンド送信処理を終了する。この場合、スイッチ２４がオフにされることにより、バッテリパックに対する、充電器２３による充電電流の供給が停止される。
【００５９】
次に、図４のフローチャートは、マイコン１が、マイコン２１より送信されてきたＯＦＦコマンドを受信したときに行うＯＦＦコマンド受信処理を示している。マイコン１は、マイコン２１よりＯＦＦコマンドを受信すると、このＯＦＦコマンド受信処理を行うことにより、ＦＥＴ４が正常動作するかどうかを検出し、その検出結果を、マイコン２１に送信するようになされている。
【００６０】
即ち、マイコン１は、ＯＦＦコマンドを受信すると、まず最初に、ステップＳ１１において、ＦＥＴ４のゲートにＬレベルを印加し、これにより、ＦＥＴ４をオフにさせる。その後、マイコン１は、ステップＳ１２において、アンプ７の出力に基づいて、抵抗６に電流（ここでは、充電電流）が流れているかどうかを判定する。ステップＳ１２において、充電電流が流れていないと判定された場合、即ち、ＦＥＴ４が正常動作し、ステップＳ１１で、そのゲートにＬレベルが印加されることによりオフ状態となっている場合、ステップＳ１３に進み、マイコン１は、ＦＥＴ４のゲートにＨレベルを印加し、これにより、ＦＥＴ４をオンにさせ、充電を続行させる。そして、マイコン１は、ステップＳ１４において、ＦＥＴ４が正常動作している旨のメッセージである正常メッセージ（例えば、０ｘ００など）を、マイコン２１に送信し、ＯＦＦコマンド受信処理を終了する。
【００６１】
一方、ステップＳ１２において、充電電流が流れていると判定された場合、即ち、ステップＳ１１で、そのゲートにＬレベルが印加されても、ＦＥＴ４がオフ状態とならず、オン状態（短絡状態）のままになっている場合、ステップＳ１５に進み、マイコン１は、遮断回路３を制御し、これにより、充電電流を遮断させる。さらに、マイコン１は、ステップＳ１６において、ＦＥＴ４が正常動作していない旨のメッセージである不正常メッセージ（例えば、０ｘ０１など）を、マイコン２１に送信し、ＯＦＦコマンド受信処理を終了する。この場合、パソコン側においては、上述したように、スイッチ２４がオフにされ、これにより、バッテリパックに対する、充電器２３による充電電流の供給が停止される。
【００６２】
以上のように、過充電防止用のＦＥＴ４が故障し、充電電流が流れ続けてしまうような状態となったときには、遮断回路３により充電電流が遮断され、さらに、充電器２３による充電電流の供給が停止されるので、より安全性を向上させることができる。
【００６３】
なお、図４で説明したように、充電時に、ＦＥＴ４のゲートにＬレベルを印加し、この状態において、充電電流が流れるかどうかを検出するだけでは、ＦＥＴ４（ＦＥＴ４のソース・ドレイン間）が短絡した状態で故障していることは認識できても、開放した状態で故障していることは認識することができないが、ＦＥＴ４が開放した状態で故障している場合は、充電電流は流れないから、充電をすることができないだけであり、従って、このことは、バッテリパックの安全性を低下させるものではない。
【００６４】
ところで、図４に示したＯＦＦコマンド受信処理では、ＯＦＦコマンドを受信するたびに、ＦＥＴ４をオフにすることとなり、充電が中断されることになる。
【００６５】
そこで、マイコン１には、例えば、図５のフローチャートにしたがったチェック処理を行わせるとともに、図６のフローチャートにしたがったＯＦＦコマンド受信処理を行わせるようにすることができる。
【００６６】
即ち、チェック処理においては、まず最初に、ステップＳ２１において、マイコン１が、ＦＥＴ４に対して、ＬまたはＨレベルのうちのいずれを印加しているのかを判定する。ステップＳ２１において、ＦＥＴ４に対してＨレベルが印加されていると判定された場合、即ち、ＦＥＴ４がオンになるように制御されている場合、チェック処理を終了する。
【００６７】
また、ステップＳ２１において、ＦＥＴ４に対してＬレベルが印加されていると判定された場合、即ち、ＦＥＴ４がオフになるように制御されている場合、ステップＳ２２に進み、図４のステップＳ１２における場合と同様に、電流（充電電流）が流れているかどうかが判定される。ステップＳ２２において、充電電流が流れていないと判定された場合、即ち、ＦＥＴ４がオフになるように制御されており、その制御にしたがってオフになっている場合（ＦＥＴ４が正常動作している場合）、チェック処理を終了する。
【００６８】
一方、ステップＳ２２において、充電電流が流れていると判定された場合、即ち、ＦＥＴ４がオフになるように制御されているのにも拘らず、オフになっていない場合（ＦＥＴ４が正常動作していない場合）、ステップＳ２３に進み、図４のステップＳ１５における場合と同様に、遮断回路３が制御され、これにより、充電電流が遮断される。そして、ステップＳ２４に進み、マイコン１は、ＦＥＴ４が正常動作しているかどうかを示すフラグ（以下、適宜、正常／不正常フラグという）を、例えば１にし、チェック処理を終了する。
【００６９】
ここで、正常／不正常フラグは、マイコン１が内蔵する図示せぬレジスタに記憶されており、その初期値としては、あらかじめ、例えば０がセットされている。従って、正常／不正常フラグは、通常は０となっており、上述したように、ＦＥＴ４がオフになるように制御されているのにも拘らず、オフになっていない場合にのみ、ステップＳ２４において１にされる。
【００７０】
マイコン１においては、以上のようなチェック処理が、例えば、マイコン２１からＯＦＦコマンドが送信されてくる周期よりも短い周期で、タイマ割り込みがかけられることなどにより行われる。
【００７１】
そして、マイコン１は、ＯＦＦコマンドを受信すると、図６に示すように、ステップＳ３１において、その内蔵するレジスタに記憶している正常／不正常フラグを、マイコン２１に送信し、処理（ＯＦＦコマンド受信処理）を終了する。
【００７２】
この場合、マイコン２１には、正常／不正常フラグを、コマンド応答として受信させ、正常／不正常フラグが０または１のときは、それぞれ正常メッセージまたは不正常メッセージを受信したときと同様の処理を行わせるようにすれば良い。
【００７３】
以上、本発明を、バッテリパックを、パソコンに装着したパソコンシステムに適用した場合について説明したが、本発明は、その他、バッテリパックを電源として使用可能なあらゆる電子機器に適用可能である。
【００７４】
なお、本実施例においては、マイコン１に、ＯＦＦコマンドを受信したときに、ＦＥＴ４が正常動作しているかどうかを、マイコン２１に送信させるようにしたが、マイコン１には、そのようなＯＦＦコマンドを受信したときではなく、所定のタイミングで、ＦＥＴ４が正常動作しているかどうかを、マイコン２１に送信させるようにすることも可能である。
【００７５】
また、ＦＥＴ４が正常動作するかどうかの検出方法は、本実施例において言及したものに限定されるものではない。
【００７６】
さらに、本実施例では、２次電池Ｅとして、非水系電池のリチウムイオン電池を用いた場合について説明したが、本発明は、リチウムイオン電池以外の非水系の電池や、また、水系電池などにも適用可能である。但し、本発明は、電気化学的な自己保護作用がない非水系電池に、特に有用である。
【００７７】
また、本実施例では、マイコン２１からマイコン１に対し、ＯＦＦコマンドを周期的に送信するようにしたが、ＯＦＦコマンドは、その他のタイミングで送信するようにすることも可能である。
【００７８】
さらに、本実施例では、ＯＦＦコマンドの送信周期については、特に言及しなかったが、あまり短いと、マイコン１および２１に対する負荷が大きくなり、また、あまり長いと、安全性の観点から好ましくない。従って、ＯＦＦコマンドの送信周期は、これらをバランスさせて決めるのが望ましい。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１に記載のバッテリパックによれば、２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイッチング手段が正常動作するかどうかが検出され、その検出結果が、充電器に送信される。従って、例えば、充電器において、スイッチング手段が正常動作していない旨の検出結果を受信した場合には、その充電器による充電を停止させるようにすることなどが可能となるので、装置（バッテリパック）の安全性を向上させることが可能となる。
【００８０】
請求項６に記載の充電器によれば、バッテリパックのスイッチング手段が正常動作していない旨が受信されたとき、供給手段による充電電流の供給が停止される。従って、装置の安全性を向上させることができる。
【００８１】
請求項７に記載の充電システムおよび請求項８に記載の充電方法によれば、バッテリパックにおいて、２次電池に流れる充電電流をスイッチングするスイッチング手段が正常動作するかどうかが検出され、その検出結果が、充電器に送信される。一方、充電器において、スイッチング手段が正常動作していない旨の検出結果が受信されたとき、供給手段による充電電流の供給が停止される。従って、装置の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したパソコンシステムの一実施例の構成を示す図である。
【図２】図１の遮断回路３の構成を示す回路図である。
【図３】図１のマイコン２１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１のマイコン１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１のマイコン１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】図１のマイコン１の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１  マイコン，  ３  遮断回路，  ４，５  ＦＥＴ，  ６  抵抗，  ９  通信端子，  １０  電池選択器，  ２１  マイコン，  ２３  充電器，  ２６  通信端子
【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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