(57)【要約】【課題】復帰期間における満充電判定の時間を短くするとともに、復帰期間における満充電判定の誤判定を削減する電池パックを提供する。【解決手段】電池と、電池電圧を取得する制御部と、を備える電池パックであって、制御部は、低消費電力モードにおいて、スリープ状態復帰開始から所定時間を示す復帰期間において、一定期間ごとに電池電圧を取得し、取得した電池電圧が満充電電圧以上の数量が、復帰期間に取得した電池電圧の全数量の半数以上である場合、電池が満充電状態であると判定する、電池パックである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と、
前記電池電圧を取得する制御部と、を備える電池パックであって、
前記制御部は、
低消費電力モードにおいて、スリープ状態復帰開始から所定時間を示す復帰期間において、一定期間ごとに前記電池電圧を取得し、取得した前記電池電圧が満充電電圧以上の数量が、前記復帰期間に取得した前記電池電圧の全数量の半数以上である場合、前記電池が満充電状態であると判定する、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックであって、
前記制御部は、
通常モードにおいて、取得した前記電池電圧が前記満充電電圧を所定回数連続して上回った場合、前記電池が満充電状態であると判定する、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項１に記載の電池パックであって、
前記制御部は、
前記低消費電力モードにおいて、前記スリープ状態復帰のときに、満充電状態の判定結果に信頼性があるか否かを示す満充電判定信頼性フラグをオフにし、
一定期間ごとに前記電池電圧を取得し、
前記電池電圧を取得後に、前記満充電判定信頼性フラグをオンにするとともに前記電池が満充電状態であるか否かを判定する、
ことを特徴とする電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、満充電判定を実行する電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池パックに設けられている制御部が低消費電力モードのスリープ状態のときに、電池パックと充電器が接続されると、制御部はスリープ状態に移行する前に取得した電池電圧を用いて満充電判定をしてしまい、満充電判定を誤ってしまう可能性がある。例えば、スリープ状態に移行する前に取得した電池電圧が満充電電圧であっても、スリープ状態において自己放電などで満充電電圧を下回ることがあると、現在の電池電圧と異なるため、満充電判定を誤ってしまう。
【０００３】
そこで、スリープ状態復帰開始から再度スリープ状態に移行するまでの復帰期間（低消費電力モードにおいて制御部が起動して動作する期間）に満充電判定をして、満充電判定の誤りを削減することが考えられる。
【０００４】
関連する技術として特許文献１、２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０５０８１２号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５３５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、通常モードで実行している満充電判定に要する時間（例えば、７［ｓｅｃ］程度）は長いため、この満充電判定を復帰期間に実行しようとすると、復帰期間が長くなるため、低消費電力モードであるにもかかわらず省電力化が図れなくなる。そこで、低消費電力モードにおいて実行する満充電判定に要する時間を短くしたい。すなわち、復帰期間を短くして省電力化を図りたい。
【０００７】
ところが、満充電判定に要する時間を短くする場合には次のような問題がある。制御部がスリープ状態復帰後から所定時間に取得した電池電圧には誤りがある可能性が高いため、スリープ状態復帰後から所定時間に取得した電池電圧を用いて満充電判定をすると、満充電を誤判定する可能性がある。
【０００８】
スリープ状態復帰直後及び次の電池電圧を取得するまでは、スリープ状態に移行する前に取得した電池電圧を制御部は保持しているため、この電池電圧を用いて制御部が満充電判定をすると、満充電判定を誤ってしまう可能性がある。
【０００９】
また、スリープ状態復帰から正常動作に移行するまでの期間（制御部が立ち上がるまでの期間）には、誤った電池電圧を取得する可能性が高いので、スリープ状態復帰から正常動作に移行するまでの期間に取得した電池電圧を用いて、制御部が満充電判定をすると、満充電判定を誤ってしまう可能性がある。
【００１０】
本発明の一側面に係る目的は、復帰期間における満充電判定の時間を短くするとともに、復帰期間における満充電判定の誤判定を削減する電池パックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る一つの形態である電池パックは電池及び電池電圧を取得する制御部を備える。
制御部は、低消費電力モードにおいて、スリープ状態復帰開始から所定時間を示す復帰期間において、一定期間ごとに電池電圧を取得し、取得した電池電圧が満充電電圧以上の数量が、復帰期間に取得した電池電圧の全数量の半数以上である場合、電池が満充電状態であると判定する。
【００１２】
また、制御部は、通常モードにおいて、取得した電池電圧が満充電電圧を所定回数連続して上回った場合、電池が満充電状態であると判定する。
また、制御部は、低消費電力モードにおいて、スリープ状態復帰のときに、満充電状態の判定結果に信頼性があるか否かを示す満充電判定信頼性フラグをオフにし、一定期間ごとに電池電圧を取得し、電池電圧を取得後に、満充電判定信頼性フラグをオンにするとともに電池が満充電状態であるか否かを判定する。
【発明の効果】
【００１３】
復帰期間における満充電判定の時間を短くするとともに、復帰期間における満充電判定の誤判定を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電池パックの構成、及び、電池パックと充電器の接続の一実施例を示す図である。
【図２】復帰期間における満充電判定の一実施例を示すタイムチャートである。
【図３】復帰期間における満充電判定の動作の一実施例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、電池パック１の構成、及び、電池パック１と充電器２の接続の一実施例を示す図である。電池パック１は、電池３、監視部４、制御部５、電力線６、通信線７、電池パック側コネクタ８などを有する。電池パック１は、例えば、車両などに搭載される蓄電装置である。充電器２は、電力線９、通信線１０、充電器側コネクタ１１などを有する。充電器２は、例えば、充電スタンドなどである。
【００１６】
電池３は、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン電池などである。
監視部４は、電池３の電池電圧を計測して監視ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１３に送信する電圧監視部１２と、電池電圧を受信して制御部５に送信する監視ＥＣＵ１３と、を備える。電圧監視部１２は、例えば、電圧監視ＩＣ（Integrated Circuit）や電圧計などが考えられる。
【００１７】
制御部５は、制御ＥＣＵ１４を備え、監視ＥＣＵ１３から電池電圧を受信し、受信した電池電圧を用いて後述する満充電判定を行う。制御ＥＣＵ１４は通信部（不図示）を備える。
【００１８】
続いて、制御部５は、その満充電判定により、電池３が満充電であると判定された場合には電池３への充電を禁止する。例えば、充電禁止フラグをオンに設定する。また、満充電でないと判定された場合には、制御部５は電池３への充電を許可する。例えば、充電禁止フラグなどをオフに設定する。
【００１９】
更に、制御部５は、充電を禁止した場合には充電器２に充電禁止を示す情報を通知し、充電器２を充電待機状態にさせる。また、制御部５は、充電を許可した場合には充電器２に充電許可を示す情報を通知し、充電器２から電池３への充電許可状態にさせる。
【００２０】
なお、監視ＥＣＵ１３及び制御ＥＣＵ１４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）を用いた回路が考えられる。
【００２１】
電力線６は電池３に接続され、通信線７は制御部５に接続され、電力線６と通信線７の先端は電池パック側コネクタ８に接続されている。
電力線９は充電器２の電力供給源（不図示）に接続され、通信線１０は充電器２の通信部（不図示）に接続され、電力線９と通信線１０の先端は充電側コネクタ１１に接続されている。
【００２２】
なお、電池パック側コネクタ８と充電側コネクタ１１とが接続され、電池パック１が充電許可であり、かつ充電器２が充電許可状態であれば、充電器２は電池３へ充電を開始する。
【００２３】
満充電判定について説明をする。
満充電判定には、（Ａ）通常モードで実行する満充電判定と、（Ｂ）低消費電力モードで実行する満充電判定と、がある。
（Ａ）通常モードで実行する満充電判定
通常モードで実行する満充電判定とは、監視部４と制御部５が正常動作している通常モードにおいて実行する満充電判定である。例えば、監視部４が一定期間ごとに電池電圧を取得（電池３の電池電圧をサンプリング）し、取得した電池電圧が満充電電圧を所定回数連続して上回った場合、制御部５は電池３が満充電状態であると判定し、充電禁止とする。ここで、満充電電圧は、電池３が満充電状態であるか否かを判定するための閾値である。所定回数は予め決められた値で、例えば、電池電圧を取得するサンプリング時間を１［ｓｅｃ］とし、通常モードでの満充電判定に要する時間を７［ｓｅｃ］とし、所定回数を６回とした場合、取得した電池電圧が満充電電圧を６回連続して上回った場合、満充電状態であると判定する。
【００２４】
すなわち、通常モードでは監視部４と制御部５が正常動作しているため、誤った電池電圧を取得する確率（エラー率）が非常に低いので、通常モードでの満充電判定に要する時間に電池電圧を取得して、通常モードで実行する満充電判定を実行すれば、満充電判定において誤判定をすることがないと見做すことができる。
（Ｂ）低消費電力モードで実行される満充電判定
低消費電力モードで実行される満充電判定は、スリープ状態復帰開始から所定時間を示す復帰期間において、一定期間Ｔｓごとに電池電圧を取得（電池３の電池電圧をサンプリング）し、取得した電池電圧が満充電電圧以上の数量Ａが、復帰期間に取得した電池電圧の全数量Ｂの半数以上である場合（Ａ≧Ｂ／２）、電池３が満充電状態であると判定する。
【００２５】
図２は、復帰期間ｔ０−ｔ２における満充電判定の一実施例を示すタイムチャートである。復帰期間ｔ０−ｔ２は、制御部１５が低消費電力モードにおいてスリープ状態復帰開始から再度スリープ状態に移行するまでの期間（所定時間）で、この期間に満充電判定が実行される。
【００２６】
また、図２の例では、監視ＥＣＵ１３と制御ＥＣＵ１４とを一つの制御部１５（図１の破線範囲）として扱い、監視ＥＣＵ１３と制御ＥＣＵ１４とが、通常モードから低消費電力モードへ移行するタイミング、低消費電力モードから通常モードへ移行するタイミング、スリープ状態から復帰期間（ｔ０）へ移行するタイミング、復帰期間（ｔ２）からスリープ状態へ移行するタイミングを同じとして説明をする。
【００２７】
復帰期間ｔ０−ｔ２における満充電判定では、（ａ）カウント期間ｔ０−ｔ１において一定期間Ｔｓごとに電池電圧を取得し、カウント期間ｔ０−ｔ１で所定数の電池電圧を取得する。図２では、電池電圧を取得するサンプリング時間を１００［ｍｓｅｃ］とし、復帰期間を１１００［ｍｓｅｃ］とし、１１個の電池電圧を取得する。なお、一定期間Ｔｓは通常モードの一定期間より短くする。
【００２８】
続いて、（ｂ）取得した電池電圧が満充電電圧以上の数量Ａが、カウント期間ｔ０−ｔ１に取得した電池電圧の全数量Ｂの半数以上（Ａ≧Ｂ／２）であるか否かを判定し、半数以上である場合には電池３が満充電状態であると判定する。また、半数以上でない場合（Ａ＜Ｂ／２）には電池３が満充電状態でないと判定する。なお、満充電状態であると判定した場合には充電パック１を充電禁止とし、満充電状態でないと判定した場合には充電パック１を充電許可とする。
【００２９】
カウント期間ｔ０−ｔ１の時間の決め方について説明する。
復帰期間ｔ０−ｔ２において、制御部１５が誤った電池電圧を取得する確率（エラー率）は、スリープ状態復帰直後が最も高く、時間の経過とともにエラー率は低下していく。そしてある時間から低いエラー率（例えば、通常モードと同じエラー率）になり、それ以降は再度スリープ状態に移行するまで、その低いエラー率のままで推移する。
【００３０】
エラー率が高くなる理由は、制御部１５が、スリープ状態復帰時にはスリープ状態に移行する前に取得した電池電圧を保持しているため、スリープ状態復帰時の電池電圧が実際の電池電圧と異なる可能性があるためである。また、制御部１５がスリープ状態復帰から正常動作に移行するまでの期間（制御部が立ち上がるまでの期間）には、誤った電池電圧を取得する可能性が高いためである。
【００３１】
なお、監視ＥＣＵ１３と制御ＥＣＵ１４の立ち上がるタイミングが異なる場合には、更に誤った電池電圧を取得する可能性が高くなる。
しかし、エラー率が高い時間に電池電圧を取得した場合でも、電池電圧が必ずしも誤っているわけではなく、正しい電池電圧を取得している場合もあるので、エラー率を加味して実験やシミュレーションにより、カウント期間ｔ０−ｔ１の時間を決める。
【００３２】
例えば、実際に電池電圧を満充電電圧にし、スリープ状態復帰直後から一定期間Ｔｓごとに電池電圧を取得し、電池電圧が満充電電圧とならなかった誤った電池電圧（満充電電圧と見做せる範囲にない電圧）の数量と、正しい電池電圧（満充電電圧と見做せる範囲の電圧）の数量と、を合計して全数量Ｂとする。そして、正しい電池電圧となった数量Ａが全数量Ｂの半数以上（Ａ≧Ｂ／２）となる時間を、カウント期間ｔ０−ｔ１とする。
【００３３】
そうすると、エラー率が高い時間において取得した電池電圧も利用することができ、必ずしもエラー率が低い時間になるまで電池電圧を取得する必要がなくなるため、復帰期間ｔ０−ｔ２を短くできるので、省電力化を図ることができる。なお、復帰期間ｔ０−ｔ２を通常モードにおいて満充電判定に要する時間より短くすることができる。
【００３４】
更に、カウント期間ｔ０−ｔ１において、誤った電池電圧より多くの正しい電池電圧を用いて満充電判定をしているため、満充電判定の誤判定を削減することができる。
復帰期間の満充電判定をする際の制御部１５の動作について説明をする。
【００３５】
図３は、復帰期間における満充電判定の動作の一実施例を示すフローチャートである。ステップＳ１では、制御部１５が満充電判定カウンタ及びサンプリングカウンタを起動させる。
【００３６】
満充電判定カウンタは、サンプリングした電池電圧が満充電電圧以上である場合に１を加算するカウンタである。サンプリングカウンタは、スリープ状態復帰後から一定期間Ｔｓを経過するごとにカウントをする。
【００３７】
ステップＳ２では、制御部１５がサンプリングカウンタのカウントを開始させる。
ステップＳ３では、制御部１５が一定期間Ｔｓを経過するごとに電池電圧を取得する。
ステップＳ４では、制御部１５が取得した電池電圧が満充電電圧以上であるか否かを判定し、満充電電圧以上である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ５に移行し、満充電電圧未満である場合（Ｎｏ）には、満充電判定カウンタのカウント値Ａをそのままとし、ステップＳ６に移行する。
【００３８】
ステップＳ５では、満充電電圧以上であるので、制御部１５が満充電判定カウンタの現在のカウント値Ａに１を加算する。
ステップＳ６では、サンプリングカウンタのカウント値が予め決めたカウント期間ｔ０−ｔ１を経過したか否かを判定し、カウント期間ｔ０−ｔ１を経過した場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ７に移行し、経過していない場合（Ｎｏ）にはステップＳ３に移行する。カウント期間ｔ０−ｔ１を経過したか否かの判定は、例えば、カウント期間ｔ０−ｔ１が１１００［ｍｓｅｃ］であれば、１１００［ｍｓｅｃ］を経過したか否かを判定する。又は、カウント期間ｔ０−ｔ１が１１００［ｍｓｅｃ］で、一定期間Ｔｓが１００［ｍｓｅｃ］である場合には、サンプリングカウンタのカウント値Ｂが１１になっていれば、カウント期間ｔ０−ｔ１を経過したと判定してもよい。
【００３９】
ステップＳ７では、制御部１５が満充電判定カウンタのカウント値（満充電電圧以上の数量Ａ）が、カウント期間ｔ０−ｔ１に取得した電池電圧の全数量Ｂの半数以上（Ａ≧Ｂ／２）であるか否かを判定し、半数以上である場合（Ｙｅｓ：満充電（満充電状態））にはステップＳ８に移行し、半数以上でない場合（Ｎｏ：未満充電（満充電状態ではない状態））にはステップＳ９に移行する。
【００４０】
満充電電圧以上の電池電圧の数量Ａが全数量Ｂの半数以上の場合（Ａ≧Ｂ／２）、ステップＳ８において、制御部１５が電池パック１を充電禁止とし、充電器２に電池パック１が充電禁止であることを通知して、復帰期間における満充電判定を終了する。
【００４１】
満充電電圧以上の電池電圧の数量Ａが全数量Ｂの半数以上でない場合（Ａ＜Ｂ／２）、ステップＳ９において、制御部１５が電池パック１を充電許可とし、充電器２に電池３が充電許可であることを通知して、復帰期間における満充電判定を終了する。
【００４２】
実施形態によれば、復帰期間に実行する満充電判定の時間を短くすることができるため、省電力化が図れる。また、満充電判定の時間を短くしても、満充電判定における誤判定を削減することができる。
【００４３】
また、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
例えば、低消費電力モードの復帰期間におけるスリープ状態復帰のときに、制御部５は満充電判定信頼性フラグをオフにし、その後に一定期間ごとに電池電圧を取得し、電池電圧を取得後に、満充電判定信頼性フラグをオンにするとともに電池が満充電であるか否かを判定する構成でもよい。
満充電判定信頼性フラグは、制御部５が行う満充電状態の判定結果に信頼性があるか否かを示すフラグであり、制御部５は、満充電判定信頼性フラグがオンの場合は満充電判定の結果に信頼性があるとし、満充電信頼性フラグがオフの場合は満充電判定の結果に信頼性がないと判断する。そして、満充電判定信頼性フラグがオンのときは、その時の充電禁止フラグをもとに充電器２へ充電禁止／許可を示す信号を送信し、満充電判定信頼性フラグがオフのときは、充電器２へ充電禁止／許可を示す信号を送信しない。
【００４４】
より具体的には、満充電判定信頼性フラグをオフにして、図３に示される満充電判定を開始し、電池電圧をサンプリングする。そして、サンプリングが終了したのち、ステップＳ７で満充電判定信頼性フラグをオンにするとともに満充電状態であるか否かを判定する。即ち、制御部５は、ステップＳ７で判定される満充電状態であるか否かの結果が、スリープ状態に移行する前に取得した電池電圧を元に判定された結果ではなく、スリープ状態復帰後にサンプリングされた電池電圧をもとに判定された信頼性のある結果であると判断する。
【００４５】
このようにする理由は、スリープ状態復帰直後は、スリープ状態に移行する前に取得した電池電圧を制御部５は保持しているため、この電池電圧を用いて制御部５が満充電判定をすると、満充電判定を誤る可能性があるからである。従って、上記のような構成にすることで、制御部５が満充電判定を誤る可能性を減らすことができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  電池パック
２  充電器
３  電池
４  監視部
５、１５  制御部
６、９  電力線
７、１０  通信線
８  電池パック側コネクタ
１１  充電器側コネクタ
１２  電圧監視部
１３  監視ＥＣＵ
１４  制御ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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