WO1994010718A1

WO1994010718A1 - Battery pack

Info

Publication number: WO1994010718A1
Application number: PCT/JP1993/001536
Authority: WO
Inventors: Masaru Hiratsuka; Shigeki Murayama; Kaoru Tomono; Tamiji Nagai; Yasuhito Eguchi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-10-23
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 1995-04-23
Also published as: US5680027A; JP3428015B2; EP0622863A1; DE69331492D1; EP0622863B1; EP0622863A4; DE69331492T2

Description

明細書ノくッテリーノック技術分野本発明は、携帯用電話機、パーソナルコンピューター、又はビデォカメラ等の電源として使用されるバッテリ一パックに関するものである。背景技術従来より、リチウムイオン電池、 N i C d電池、ニッケル水素電池等の 2次電池で構成されたバッテリーパックは周知である。この周知のバッテリーパックには保護回路が必要であり、該保護回路はバッテリーパック内の所定位置に配設されていた。そして、充電の制御回路は A Cアダプターに代表される充電器側又はバッテリーパックを使用するパーソナルコンピューター（パソコン）等の外部機器側に別途設けられ、過放電状態の検出時には適宜放電をストップさせていた。

しかしながら、バッテリーパックの端子電圧だけでは各セルの電圧検出ができず、正確に残容量が測定できない上、どれか 1つのセルが設定された過放電電圧に到達すると、端子電圧に関係なく放電を停止する。

これは、パーソナルコンピューター（パソコン）等のような放電停止以前にデータ保存のための仕事が必要とされる機器には、甚だ不都合である。

従って、バッテリーパック内で蓄えた情報に基づいてバッテリ一の状態を検出するシステムが必要とされる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、バッテリ一内の 2次電池の情報を適宜外部機器に通信することによって、バツテリ一の正確なきめ細かな情報を迅速に得ることができるようなバッテリーパックの提供を目的とする。発明の開示本発明に係るバッテリーパックは、電源回路及びこの電源回路に接続される外部機器に接続され、充放電される複数のセルから成る 2次電池を備え、この 2次電池への充電及び放電を制御する制御回路を有するバッテリーパックであって、上記制御回路は、上記 2次電池の状態情報を検出し、この状態情報に基づいて充放電制御及び上記 2次電池の残容量を算出を行い、少なくとも上記残容量を示す情報を上記外部機器に通信する手段を有することを特徴とする。

これによつて、上記制御回路により得られたバッテリ一の情報を適宜外部機器に通信することによって、バッテリーの正確なきめ細かな情報、特に残容量情報を迅速に得ることができる。

また、上記バッテリーパック側に障害が生じた際に、該障害によつて生じる不都合が起きる前に、その情報を上記バッテリーパックを装着した上記外部機器に通信することにより、バッテリーに障害が生じた場合に、正確な対応を迅速に行える。さらに、上記バッテリ一パックに固有のバッテリーパック I Dを設けることによって、同一サイズ、同一端子でも本体側で互換をコントロールすることが可能である。このバッテリーパック I Dには、ノくッテリ一パックの型番（モデルナンバー）、バージョン、セル構成、電池の種類（例えばリチウムイオン電池、 N i C d電池、二ッケル水素電池）等が挙げられる。

ここで、上記制御回路が上記外部機器に通信する内容としては、上記 2次電池の現在の容量、電流値、電圧値、充電回数、最大容量及び各セル毎の電圧値等が挙げられる。

上記制御回路は、上記外部機器から伝送された設定情報に基づいて内部設定を変更可能とすることが好ましい。この設定情報としては、上記 2次電池の放電停止予告電圧の設定情報が挙げられる。またさらに、上記制御回路は、上記外部機器から伝送された質問情報に応じてデータコードを返送し、このデータコードは、任意の質問に対する返答として用いられる汎用コード部分と、特定の質問に対する返答となる特定コード部分とを有することを特徴としている o

このコードデータの具体例としては、 8 ビットを用い、 8 ビットで表される 2 5 6種類のコードの内の一部を数字として用いて上記汎用コード部分とし、他の部分を上記特定コード部分とすることが挙げられる。図面の簡単な説明図 1 は、本発明に係るバッテリーパックの一実施例の概略構造を示す一部切欠平面図である。

図 2は、本発明に係るバッテリ一パックのー実施例の回路構成及びその周辺回路を概略的に示すプロック回路図である。

図 3は、該実施例の充放電制御動作の全体を概略的に説明するためのフローチヤ一トである。

図 4は、該実施例の充放電制御動作の内のバックグラウンド充電モードを説明するためのフローチヤ一トである。

図 5は、該バックグラウンド充電モードにおける電流及び電圧の時間経過に伴う変化を示す図である。

図 6は、該実施例の充放電制御動作の内の急速充電モードを説明するためのフローチャートである。

図 7は、該急速充電モードにおける電流及び電圧の時間経過に伴う変化を示す図である。

図 8は、本発明に係るバッテリーパックの他の実施例の回路構成及びその周辺回路を示すプロック回路図である。

図 9は、本発明に係るバッテリーパックのさらに他の実施例の動作を説明するためのフローチヤ一トである。発明を実施するための最良の形態以下、本発明に係るバッテリーパックの実施例について図面を参照しながら説明する。

本実施例におけるバッテリーパック 1は、図 1に示すように、収納ケース 2内に設けた制御 ·保護回路 3と、バッテリー本体 4 とから構成されている。制御 ·保護回路 3は、充放電制御機能、通信機能及び保護回路を組み入れた回路であって、収納ケース 2内の適宜位置に配設されている。

バッテリー本体 4は、例えば 6本のセル 5を接続して構成されている。この 6本のセル 5は、 3本を並列に接続して 1組とし、該組を 2組直列に接続した構成になっており、 3 P 2 Sと称される。そして、外部の充電器及び外部機器と接続するマイナス端子 6 と、プラス端子 7と、外部接続端子 8とを、収納ケース 2の外部と接続できる適宜位置に設けた構造になっている。

このバッテリ一本体 4のセル 5の数は、 6本に限定されるものではなく、適宜増減することができ、且つセル 5の接続状態も適宜変更することができるものである。

次に、制御 ·保護回路 3とバッテリー本体 4とを備えたバッテリ一パック 1は、図 2に示すように、外部機器 9及び A C Z D Cコンバー夕等の電源回路 1 0のマイナス側にマイナス端子 6を、プラス側にプラス端子 7を接続し、外部機器 9には外部制御端子 8が接続され、バッテリ一本体 4の充電動作及び放電動作をする構造となつている。

制御 ·保護回路 3は、マイ.クロコンピュータ（マイコン） 1 1 と、アナログ回路 1 2と、抵抗 R 3、 R 4 と、ダイオード D l、 D 2 、 D 3と、スィッチ S l、 S 2、 S 3、 S 4と、オペアンプ O P 1 とから構成されている。

この制御 ·保護回路 3と、バッテリー本体 4 との接続状態について以下説明する。

すなわち、外部機器 9と充電器 1 0とのプラス側と接続するブラス端子 7は、抵抗 R 1の一端と、制御 ·保護回路 3の一端と、ダイォード D 1のカソード側と、バッテリー本体 4のプラス端子とに接 ¾ε δ· l レ、る。

ここで、抵抗 R 1の他端は、抵抗 R 2の一端と、アナログ回路 1 2の端子とに接続されている。

抵抗 R 2の他端は、フューズ F 1を介してマイナス端子 6に接続されている。

抵抗 R 3の一端は、ダイォード D 1のァノード側及びアナログ回路 1 2の入力端子に接続され、その他端はフューズ F 1を介してマィナス端子 6に接続されている。

抵抗 4の一端は、スィッチ S 1 と、ダイオード D 3の力ソード側とコイル L 1の他端と、オペアンプ O P 1の一方の入力端子に接続され、その他端はオペアンプ O P 1の他方の入力端子と、バッテリ一本体 4のマイナス側端子とに接続されている。

ダイオード D 1は、ツエナ一ダイオードであって、そのアノード側は抵抗 R 3の一端と、アナログ回路 1 2の入力端子とに接続され、その力ソード側はブラス端子 7に接続されている。

ダイォード D 2のァノ一ド側は、スィツチ S 1の一方の端子と、スィッチ S 2の他方の端子と、スィッチ S 4の一方の端子と、ダイオード D 3のァノード側に接続され、その力ソード側はフューズ F 1を介してマイナス端子 6に接続されている。

ダイォード D 3のァノード側は、スィッチ S 1の一方の端子と、スィッチ S 2の他方の端子と、スィッチ S 4の一方の端子と、ダイオード d 2のアノード側とに接続され、その力ソード側には、スィツチ S 1の他方の端子と、コイル L 1の他方の端子と、オペアンプ 0 P 1の一方の入力端子と、抵抗 R 4の一方の端子に接続されている o

ダイオード D 4のアノード側は、コイル L 1の一方の端子と、スイッチ S 4の他方の端子とに接続され、そのカソード側はプラス端子 7に接続されている。

スィッチ S 1は、バッテリ一本体 4の充電動作のときにオンするスィッチであって、スィッチ S 1の一方の端子は、ダイオード D 3 のアノード側と、スィッチ S 4の一方の端子と、ダイオード D 2のアノード側と、スィッチ S 2の他方の端子とに接続され、その他方の端子は、ダイオード D 3の力ソード側と、コイル L 1の他方の端子と、オペアンプ OP 1の一方の入力端子と、抵抗 R 4の一方の端子とに接続され、その制御端子はマイクロコンピュータ（マイコンあるいは CPU) 1 1の出力端子に接铳されている。

スィツチ S 2は、バッテリ一本体 4の放電動作のときにオンするスィツチであって、その一方の端子はフューズ F 1を介してマイナス端子 6と、ダイオード D 2の力ソード側に接続され、その他方の端子は、ダイオード D 2のアノード側と、スィッチ S 4の一方の端子と、ダイオード D 3のアノード側と、スィッチ S 1の一方の端子とに接続され、その制御端子はマイクロコンピュータ（マイコン、 CPU) 1 1の出力端子に接铳されている。

スィッチ S 3は、マイクロコンピュータ（マイコン、 CPU) 1 1及びアナログ回路 1 2からの指令に基づいてオンノオフするスィツチであって、その一方の端子はプラス端子 7に接続され、その他方の端子はマイコン（CPU) 1 1の入力端子に接続されており、その制御端子はアナログ回路 1 2の出力端子及びマイコン（CPU ) 1 1の出力端子に接続されている。スィッチ S 4は、マイコン 1 1及びアナログ回路 1 2からの指令に基づいてオン/オフするスィツチであって、その一方の端子は、スィッチ S 2の他方の端子と、ダイオード D 2のアノード側と、ダィォ一ド D 3のァノード側と、スィツチ S 1の一方の端子とに接続され、その他方の端子はダイオード D 4のアノード側と、コイル L 1の一方の端子とに接続され、その制御端子はマイコン 1 1の出力端子とアナログ回路 1 2の出力端子とに接続されている。

オペアンプ O P 1は、過電流を検出すると同時に方向性（充電か放電か）を検出するものであり、オペアンプ O P 1の一方の入力端子は、スィッチ S 1ほ他方の端子と、ダイオード D 3の力ソード側と、コイル L 1の他方の端子と、バッテリー本体 4のマイナス側とに接続されている。

フューズ F 1は、マイコン 1 1からの信号に基づいてオンオフするフューズであって、その一方の端子はマイナス端子 6に接続され、その他方の端子は、抵抗 R 2の他方の端子と、抵抗 R 3の他方の端子と、ダイオード D 2の力ソード側と、スィッチ S 2の一方の端子とに接続されている。そして、その制御端子はマイコン 1 1の出力端子に接続されている。

マイコン 1 1は、ノくッテリ一本体 4の充放電及びアナログ回路 1 2を含む保護回路を制御するものであり、複数の入力端子を備えている。すなわち、スィッチ S 1〜S 4を制御する端子と、アナログ回路 1 2からの情報を得る端子と、スィツチ S 3の他方の端子に接続された端子と、フユ一ズ F 1を制御する端子と、外部機器 9を制御する外部制御端子 8とを備えた構造である。

アナログ回路 1 2は、バッテリー本体 4の制御及び短絡等の状態に対処する回路群から構成されており、バッテリ一本体 4からの信号を入力する入力端子と、オペアンプ 0 P 1からの信号を入力する端子と、スィッチ S 3及びスィッチ S 4を制御する端子と、マイコン 1 1 に情報を送出する端子と、異常入出力電圧を検出する端子とから構成されている。

また、保護回路として、ダイォ一ド D 1 と抵抗 R 3とから構成されている入力電圧の異常を検出するものがある。これは、電源回路 1 0の電圧が異常になった場合や、その他の電源からの充電を防止する役割を持つ。

さらに、アナログ回路 1 2は、' バッテリ一本体 4の各セル 5の状態を監視する。すなわち、各セル 5の電圧状態及び充放電電流状態を検出し、該状態を適宜マイコン 1 1に送信している。

例えば、バッテリー本体 4の充放電動作が完了した場合は、スィツチ S 2をオフさせるようにマイコン 1 1に信号を送信したり、充電動作中及び放電動作中にバッテリ一本体 4に異常が生じた場合（例えば、過充電状態又は過放電状態）は、スィッチ S 1又はスイツチ S 2を制御して充電動作及び放電動作を停止する信号を送信する ο "

また、 A C Z D Cコンバータ等の電源回路 1 0がバッテリーパック 1へ充電する際に、大幅にずれた値の充電電圧による充電動作であった場合は、抵抗 R 1及び抵抗 R 2で構成された保護回路からの分電圧値を検出して、直ちに充電動作をストップさせる信号をマイコン 1 1に送信し、該信号に基づいてマイコン 1 1はフューズ F 1 を遮断する等の制御をして、バッテリ一本体 4の破損を未然に防止できるのである。 7

— 1 0— このように、本来電源回路 1 0に備えるべき種々の保護回路を、バッテリーパック 1内に設けると共に、種々の制御をする制御回路を組み込むことによって、バッテリ一パック 1だけでセル 5の保護ゃ充放電の制御等を図ることができる。

次に、制御 ·保護回路 3の動作は、マイコン 1 1内に格納されている予め定められたフローチヤ一トによって制御される。

ここで、図 3〜図 7を参照しながら、いわゆる 3 P— 2 S ( 3並列 2直列）のバッテリーパックの場合の各種動作の具体例について説明する。

先ず、図 3において、ステップ S 1 0でバッテリーパック装着が行われると、ステップ S 1 1でアナログ回路 1 2により電圧チェックが行われる。具体的には、抵抗 R 1及び抵抗 R 2で構成された分圧回路からの分電圧値をアナログ回路 1 2で検出して、正常な電圧範囲に入っているか否かをチュックしている。正常な電圧であれば、ステップ S 1 2に進み、ノくッテリーバック 1内のマイコン（C P U ) 1 1を動作開始させる。

次のステップ S 1 3では、電源回路 1 0の電源（A C ) の状態、及び外部機器 9の一具体例としてのパーソナルコンピュータ（P C ) の状態、すなわち A C · P Cステータスを検出し、これらの A C 状態、 P C状態に応じて各種モードに枝別れしている。

すなわち、 A C (電源）オフ · P C (外部機器）オフの状態 S 1 4 と判別されたときには、ステップ S 1 5に進んで、パワーダウンか否かを判別し、 Y E S (パワーダウン）のときには終了し、 N〇のときにはウェイト（待機）モード S 2 0に進んでいる。またステップ S 1 3において、 A C (電源）オフ · P C (外部機器）オンの状態 S 1 6と判別されたときには放電（デイスチャージ）モード S 3 0に進み、 A Cオン · P Cオンの状態 S 1 7と判別されたときにはバックグラウンド充電モード S 4 0に進み、 A Cオン · P Cオフの状態 S 1 8 と判別されたときには急速充電（クイックチャージ）モード S 5 0に進んでいる。

これらの各種モードの内、放電（デイスチャージ）モード S 3 0 は、パーソナルコンピュータ等の外部機器 9をバッテリ一駆動するモードである。このモードでは、ステップ S 3 1において、上記スイッチ S 1、 S 2を共にオンし、バッテリ一本体 4内のセル（実際には並列接続されたセル群） 5の電圧を検出する。これは、各セル 5が放電され電圧低下するため、その電圧をチェックし、次のステッブ S 3 2にてそれぞれのセル 5の電圧値が、いわゆる過放電状態となる所定の閾値、例えば 2 . 7 5 V、より低くなつているか否かを検査するためである。

もし、それぞれのセル 5の電圧状態が上記閾値（ 2 . 7 5 V ) より低くなれば、次のステップ S 3 3に進んで過放電状態であることの警告を出し、外部機器 9に動作停止することを促す。さらに次のステップ S 3 4で、再充電ができなくなる電圧、例えば 2 . 5 0 V より低くなるか否かを判別する。この電圧に達するまでは上記過放電状態の警告を出しながらも放電を持続し、例えばパーソナルコンピュー夕におけるデータ保護のための処理等を可能にしている。ステップ S 3 4で上記電圧（ 2 . 5 0 V ) より低いと判別されたときには、ステップ S 3 5に進み、強制的にバッテリーパック 1をパワーダウンとし、上記スィッチ S 1、 S 2を共にオフして、外部機器 9への電源供給を停止する。次に、上記各種モードの内、ウェイトモード S 2 0における動作は、上記放電モード S 3 0と同様である。ただし、外部機器 9がォフ状態にあるため、放電電流は極めて少ない。このゥヱイトモード S 2 0内の動作ステップの S 2 1、 S 2 2、 S 2 3、 S 2 4及び S

2 5は、上述した放電モード S 3 0内の各動作ステップ S 3 1、 S

3 2、 S 3 3、 S 3 4及び S 3 5とそれぞれ対応するため、説明を省略する。

次に、上記 A C (電源）オン · P C (外部機器）オンの状態 S 1 7と判別されたときのバックグラウンド充電モード S 4 0について、図 4のフローチヤ一ト及び図 5'の充電遷移図あるいは充電工程図 (チャージプロセスダイアグラム）を参照しながら説明する。

このバックグラウンド充電モードは、外部機器 9がオンされて、電源回路 1 0から外部機器 9に電源供給がなされている間に、バッテリ一パック 1のバッテリ一本体 4に充電を行うモードであり、電源回路 1 0から外部機器 9に供給する残りの小電流（バックグラウンド電流）を使用して充電動作を行うものである。

このバックグラウンド充電モード S 4 0において、第 1段階の期間（Period) P A は、ステップ S 4 1に示す低電流充電（ローカレントチャージ）を行っている。この低電流充電は、例えばマイコン ( C P U) 1 1でスィッチ S 4を所定周波数でスイッチング制御することにより、所定の小電流（バックグラウンド電流）をバッテリ一本体 4に流して充電を行うものである。この小電流（バックグラゥンド電流）は、電源回路 1 0の最大供給電流の内から外部機器 9 の最大消費電流を差し引いた残りの電流であり、通常の充電電流の 1 /5〜1 / 1 0、例えば 1 Z8、本実施例では 0. 5 A程度としている。この小電流値を超えない範囲で充電を行えば、外部機器 9 での消費電流が最大となっても不具合が生じない。

ここで、上記スイッチング周波数は、例えば 2 0 kHz程度とすればよいが、より好ましくは、いわゆる DCチヨツバ構成を用いて、充電電流を上記小電流値（ 0. 5 A) で安定化させるようにスイツチング周波数やパルス幅を制御することが挙げられる。

この低電流充電は、ステップ S 4 2にてセル電圧が所定の電圧閾値 T_vlを超えたと判別されるまで持続される。この閾値 T_vlは、例えば 3. 5 V〜4. 0 V程度に設定されている。

ステップ S 4 2でセル電圧が上記閾値 T_vlを超えたと判別されると、第 2段階の期間 P_c に移行して、ステップ S 4 3の定電圧充電 (コンスタントボルテージチャージ）が行われる。この定電圧充電は、上記スィッチ S 4をオン状態にして、一定電圧、例えば 8. 2 V程度からフルチャージ電圧 8. 4 V± 0. 2 Vまでの略々一定電圧の下で充電が行われる。このときの充電電流は、上記小電流（バックグラウンド電流）を超えないようになつている。これは、上記期間 P_A から期間 PC への移行の条件（例えばセル電圧の閾値 T_{V 1} 等）を、スィッチ S 4を常時-オン状態としても充電電流が上記小電流以下に抑えられるように予め設定しておけばよい。

このようにして定電圧充電を行い、ステップ S 4 4で充電電流 I が所定の電流値、例えば 1 5 0mAより小さいと判別されたとき、ステップ S 4 5 aに進んで例えば 3 0分タイマーをスタートさせ、ステップ S 4 5 bで 3 0分経過したか否かを判別し、 3 0分経過した後、次のステップ S 4 6に進む。この 3 0分の充電はいわゆる押し込み充電と称されるものであり、充電電流が 1 5 OmAより小さくなつてもさらに充電を 3 0分程度持続した後、カツトオフするようにしている。

次のステツプ S 4 6では、上記スィツチ S 4をオフし、バッテリ —本体 4内の各セル電圧をチエックし、ステップ S 4 7に進む。ステツプ S 4 7では、各セル電圧の間の電圧差（電圧のばらつき）が 0 . 2 V以上あるか否かを判別し、 N Oのときにはステップ S 4 8 に進み、 Y E Sのときにはステップ S 4 9に進む。

ステップ S 4 8では、所定時間、例えば 1 2時間だけ待った後、このバックグラウンド充電モードの最初のステップであるステップ S 4 1に戻っている。この時間待ち状態の間が期間 P _D に対応しており、ステップ 4 1に戻って充電動作を行っている間がサプリメン夕リ一（補充）充電期間 P _E に対応している。このサブリメンタリ一充電とは、自然放電された分を補充する充電動作である。このように、 1 2時間毎に充電動作を自動的に操り返すことにより、常に最良の充電電圧状態を維持している。

ステップ S 4 9では、各セル電圧の間の電圧差が 0 . 2 V以上あることから、最も高い電圧のセルを放電し、同一電圧となったら、再び上記ステップ S 1に戻って充電動作を再開する。このようにして、バッテリー本体 4内の各セル間の電圧バランス（セルバランス）を適正に維持しながら潢充電とする機能を実現している。

次に、 A C (電源）オン · P C (外部機器）オフの状態 S 1 8 と判別されたときの急速充電（クイックチャージ）モード S 5 0について、図 6のフローチャート及び図 7の充電遷移図（充電工程図）を参照しながら説明する。

この急速充電モードは、外部機器 9がオフされて、電源回路 1 0 から電流が外部機器 9に供給がなされていない間に、バッテリーバック 1のバッテリ一本体 4を充電するモードである。

この急速充電モード S 5 0において、第 1段階の期間（Peri od) P A は、ステップ S 5 1に示す低電流充電（ローカレントチャージ ) を行っている。この低電流充電は、上述したバックグラウンド充電モード S 4 0のステップ S 4 1 における動作と同様であり、例えばマイコン（C P U ) 1 1でスィッチ S 4を所定周波数でスィッチング制御することにより、所定の小電流をバッテリー本体 4に流して充電を行うものである。この小電流は、通常の充電電流の例えば 1 Z 8、本実施例では 0 . 5 A程度としており、上記スイッチング周波数は、例えば 2 0 k Hz程度としている。

この急速充電モード S 5 0のステップ S 5 1における低電流充電 (ローカレントチャージ）動作は、バッテリー本体 4の状態、例えばショート、又はオーブン等の異常を検査するものである。このバッテリ一本体 4の充電状態の検査は、バッテリ一本体 4を構成するセル（実際には並列接続されたセル群）毎に行われ、具体的には、所定時間（例えば 1時間）だけ低電流充電を行う間に、それぞれのセル 5がフル充電電圧（例えば 4 . 2 V ) よりも低い所定電圧（例えば 3 . 0 V ) 程度に達するか否かを判別している。

具体的には、ステップ S 5 2で 1時間タイマーをスタートさせ、次のステップ S 5 3で各セル電圧が 3 . 0 Vよりも大きいか否かを判別し、 N Oと判別されたときにはステップ S 5 4に進んで、 1時間経過したか否かを判別している。ステップ S 5 4で N Oと判別されたときには、ステップ S 5 3に戻り、 Y E Sと判別されたときには、ステップ S 5 5に進んでバッテリー不良であることの警告を出す。このステップ S 5 5に進むのは、低電流で 1時間充電しても上記 3. 0 Vに到達しないセルが 1つでも存在する場合であり、上記バッテリ一不良の警告を出した後、必要に応じてこの急速充電モードを終了する。

ステップ S 4 3で YE S (各セル電圧が 3. 0 Vよりも大きい）と判別されたときには、ステップ S 5 6に進み、急速充電モード S 5 0の第 2段階として期間 P_B での定電流充電（コンスタントカレントチャージ）を行っている。この定電流充電においては、上記スイッチ S 1、 S 2をオンして、バッテリ一本体 4の各セル（各並列セル群）に対して、所定電流、例えば約 4 Aで充電を行っている。このとき、バッテリー本体 4の充電電圧は急速に上昇してゆき、フル充電電圧に近い電圧、例えば約 8. 2 Vになると、次の第 3段階の期間 P_c (ステップ S 5 7) に移行して、定電圧充電が（コンスタントボルテージチャージ）が行われる。この定電圧充電は、一定電圧、例えば 8. 2 V程度からフルチャージ電圧 8. 4 V± 0. 2 Vまでの略々一定電圧の下で充電が行われる。

このようにして定電圧充電を行い、ステップ S 5 8で充電電流 I が所定の電流値、例えば 1 5 O mAより小さいと判別されたとき、ステップ S 5 9に進んで例えば 3 0分夕イマ一をスタートさせ、ステツプ S 6 0で 3 0分経過したか否かを判別し、 3 0分経過した後、次のステップ S 6 1に進む。この 3 0分の充電はいわゆる押し込み充電と称されるものであり、充電電流が 1 5 0 m Aより小さくなつてもさらに充電を 3 0分程度持続した後、カツトオフするようにしている。

次のステップ S 6 1では、上記スィツチ S 1、 S 2をオフし、ノく — 1 ッテリ一本体 4内の各セル電圧をチヱックし、ステップ S 6 2に進む。ステップ S 6 2では、各セル電圧の間の電圧差（電圧のばらつき）が 0 . 2 V以上あるか否かを判別し、 N Oのときにはステップ S 6 3に進み、 Y E Sのときにはステツプ S 6 4に進む。

ステップ S 6 3では、所定時間、例えば 1 2時間だけ待った後、この急速充電モードの最初のステップであるステップ S 5 1 に戻つている。この時間待ち状態の間が期間 P _D に対応しており、ステツプ 5 1に戻って充電動作を行っている間がサプリメンタリー（補充 ) 充電期間 P _E に対応している。このサブリメンタリー充電とは、自然放電された分を補充する充電動作である。このように、 1 2時間毎に充電動作を自動的に繰り返すことにより、常に最良の充電電圧状態を維持している。

ステップ S 6 4では、各セル電圧の間の電圧差が 0 . 2 V以上あることから、最も高い電圧のセルを放電し、同一電圧となったら、再び上記ステップ S 5 1に戻って充電動作を再開する。このようにして、バッテリー本体 4内の各セル間の電圧バランス（セルバランス）を適正に維持しながら満充電とする機能を実現している。

さらに、上記バックグラウ.ンド充電や急速充電において、充電が終了した待ち状態の期間（図 5や図 7の期間 P _D ) においては、放電用のスィッチ S 2をオン状態にしている。これによつて、電源回路 1 0が突然遮断状態になっても、スィツチ S 2、ダイォード D 3 を介して瞬時に（マイコン 1 1での判断を待たずに）放電電流を外部機器 9に供給することができ、データ破壊等の電源瞬断による不具合を未然に防止できる。

このような構成を有するバッテリーパックによれば、充電器もしくは外部機器で行っていた制御回路をバッテリーパック内に備えたことによって、充電器もしくは外部機器を簡略化して、小型化、低価格化を図ることができる。

また、制御回路の動作については、充電遷移図あるいは充電工程図（チャージプロセスダイアグラム）に基づいて充電動作及び放電動作を行わせるようにしたことによって、ノくッテリーパック内に組み込まれている 2次電池の特性に合わせた充電動作及び放電動作をすることができ、各セルの充電電圧を常に正常な状態に維持できるという効果を奏する。

さらに、 2次電池を構成する各セル毎の充電及び放電状態を検出することができるので、各セルの状態を迅速に検出して、アンバランス状態、過充電状態、及び過放電状態等の異常状態の検出が迅速容易にできる。

そして、充電器からの入力電圧を検出する機能を備えたことによつて、バッテリーパックの充電電圧以外の電圧を検出して、バッテリ一パックの 2次電池を構成する各セルの破損を未然に防止することができる。

ところで、上記図 3〜図 7と共に説明したような充放電動作（上記ゥヱイトモ一ドも含める）中には、上記図 2のマイコン 1 1及びアナログ回路 1 2によりバッテリ一本体 4についての充電動作及び放電動作を常に監視している。この充放電動作中のバッテリーパック 1内の状態や外部機器 9からの問い合わせ等は、外部制御端子 8 を介してマイコン 1 1 と外部機器 9との間で通信されている。この通信機能について以下説明する。

本実施例のバッテリ一パック 1の外部制御端子 8を介して行う通信は、非同期全二重方式を採用し、送信するデータはエラ一チエツク機能を具備し、 8 ビットを単位としている。スタートビット及びストップビットはそれぞれ 1 ビットであり、ハンドシェークとして X— ONZX— OF F機能が働くようになつている。なお、この通信規格は適宜変更することができるものである。

パーソナルコンピュー夕等の外部機器 9からバッテリーパック 1 内のマイコン 1 1に伝送するデータの具体例としては、次の表 1 に示すような 0 P (オペレーショナル）コードが挙げられる。

以下余白

表 1

この表 1に示された 0 Pコードは、 1 ワード 8 ビットの上位、下位の各 4 ビットをそれぞれ 1 6進数表現にて示しており、通信内容には大別して少なくとも 4種類があり、それぞれ固有情報質問、状態質問、命令、宣言となっている。表 1には、さらに再質問 ·確認の 0 Pコードの例も示している。

上記固有情報質問の分類内には、例えば、バッテリーパック固有の型番（Model No. ) 、バージョン（Versi on ) 、セル構成（Cel l Con ）、型（Type) 、供給者（Vender) を問うための O Pコードが含まれている。状態質問の分類内には、例えば、最大容量（Ful l Capaci ty) 、現在の容量（Get Capaci ty) 、充電回数（Get Cycl e No. ) 、現在の電圧（Get Vol tage ) 、現在の電流（Get Current) を問う O Pコードゃ、各セルの電圧（Get Vol t. Cel l 1等）を問う O Pコ一ドが含まれている。命令の分類内には、例えば、マイコン 1 1のリスタート（Restart ) や、上記過放電警告等の各種閾値電圧の設定（Set Thresh 1等）を行うための 0 Pコードが含まれている。また宣言の分類内には、外部機器 9からバッテリーパック 1の状態を設定するための、例えば、同期（Sync) 、非同期（Async ) 等が含まれている。 - この表 1では、 8 ビットで表現可能な 2 5 6ヮードの内の、上位 4 ビットが 1 h〜4 h ( hは 1 6進数表現であることを示す）の領域についての上記各 O Pコードの割り当ての具体例、及び、例えば F E h及び F F hへの再質問（Repeat) 及び確認（Acknowl edge ) の〇 Pコードのそれぞれ割り当ての具体例を示している。また、これら以外の領域にも任意の 0 Pコードを割り当てるようにしてもよい。具体的には、表 1に示した 0 Pコードはユーザ一が外部機器 9 を介してバッテリーパック 1 との間で通信するための 0 Pコードであるが、この他、メーカー側でバッテリーパック 1の調整や試験を行うための O Pコードを、例えば上位 4 ビットが 8 h〜A hの領域に割り当てるようにしてもよい。

このような外部からバッテリーパック 1に伝送される O Pコードに対して、バッテリ一パック 1内部のマイコン 1 1からパーソナルコンピュータ等の外部機器 9へ伝送されるデータコードの具体例を表 2に示す。

以下余白

表 2

この表 2において、 0 0 h〜E F h (hは 1 6進数表現を示す）の領域は、対応する 1 0進数の値（ 0〜2 3 9 ) を表すものとし、 F 0 h〜F F hのコードには固定的な通信内容を割り当てている。例えば、 F 0 hにはマイコンスタート時の挨拶（Good Morning) 、 F 1 h、 F 2 h、 F 3 hには低電圧の 3種の閾値にそれぞれ達したことの通知（Low Battery 0, Low Battery 1, Low Battery 2 ) 、 F 4 hにはバッテリ一不良の通知（Battery Failure ) , F 5 hにはバッテリーエンドの通知（_{End of} Battery) をそれぞれ割り当てており、これらは上記外部機器 9からの問い合わせタイミングに同期して応答するのが原則であるが、外部機器 9から上記非同期宣言 O Pコード（ 4 4 h) が送られることによってマイコン 1 1の状態が非同期（Async ) とされたときには、外部機器 9からの問い合わせに関わらず（非同期で）送ることもできるようになつている。また、 F 6 hには再送信要求（Resend) 、 F 7 hには送信データが無効あるいは規格外であることの通知（Illegal ) をそれぞれ割り当てており、さらに F F hには外部機器 9からのデータを受け取ったことの確認応答（Acknowledge ) を割り当てている。

上記 3種類の電圧閾値については、 Low Battery 0 が電源オフすると再起動不能となる電圧、 Low Battery 1 が外部機器 9のメモリ一情報をハードディスク等に転送開始指令する電圧、 Low Battery 2 が外部機器 9のメモリ一情報をハードディスク等に転送終了指令する電圧にそれぞれ対応している。

次に、バーソナルコンピュータ等の外部機器 9とバッテリーパック 1内のマイコン 1 1 との間の通信の具体例について説明する。上記外部機器 9 (ホスト側）からバッテリーパックの型番を質問する O Pコード（Model No) としての 1 0 hをバッテリーパック 1 のマイコン 1 1に送ると、このマイコン 1 1から当該バッテリーパック 1の型番（モデルナンバー）に相当する例えば 0 A h (十進数で 1 0 ) のデータコードが返される。外部機器 9 (ホスト側）には予め接続可能なバッテリーパック型番が登録されており、上記返されたバッテリーパック型番が適合するものであるか否かを判断して、適合しない場合にはバッテリ一不良表示ゃ充放電動作停止等の動作に移行する。この適合性判断には、上記バージョン（Vers i on ) 、セル構成（Cel l Conf. ) 、型（Type) 、供給者（Vender) 等を条件として用いるようにしてもよい。

また、外部機器の消費電力に応じて放電停止予告電圧の設定を選択することができる。すなわち、上記 0 Pコードとして 3 1 h〜 3 A hの閾値電圧の設定命令 ( Set Thresh 1〜 Set Thresh 10) のいずれかを外部機器 9 (ホスト側）からバッテリーパック 1のマイコン 1 1 に送ることで、上記 3種類の電圧閾値についての設定を選択することができる。この場合、例えば 1 0個の閾値電圧設定命合にそれぞれ対応して、上記 3種類の電圧閾値の組の 1 0組が予め定められており、これらの電圧閎値の組のいずれに設定するかを外部機器 9から任意に選択できるわけである。

上記状態質問の 0 Pコードとして、最大容量（Ful l Capaci ty ) 、現在の容量（Get Capaci ty) 、充電回数（Get Cycle No) 、現在の電圧（Get Vol tage) 、現在の電流（Get Current) 及び各セルの電圧（Get Vol t. Cel l 1等）については、それぞれの O Pコードを外部機器 9 (ホスト側）からバッテリーパック 1 のマイコン 1 1 に送ることで、それぞれの値がマイコン 1 1から外部機器 9に返送される。このときのバッテリー本体 4の容量（最大容量、現在の容量）については、電流、電圧、温度、内部抵抗を用いて計算して、高精度の容量を求めている。

この他、外部機器 9 (ホスト側）からバッテリーパック 1 に対して質問や設定等を行い、これに応じたバッテリーパック 1からの応答を判断して各種制御動作等が行われる。

次に、図 8は、本発明に係るバッテリーパックの他の（第 2の）実施例の回路及びその周辺回路を示すプロック回路図である。

この図 8において、アナログ回路 A naは前述した図 2に示す実施例のアナログ回路 1 2に相当し、' F E T (電界効果トランジスタ） F c、 F dは図 2のスィッチ S 1 、 S 2にそれぞれ対応し、トランジス夕 T rsは図 2のスィッチ S 4に対応する。この図 8における上記図 2の各部と対応する部分には同じ指示符号を付すことで、説明を省略あるいは簡略化する。

この図 8に示す実施例において、バッテリーパック 1の接続端子には、前述した図 2の実施例と同様なマイナス端子 6、プラス端子 7及び外部制御端子 8 (図 8の出力端子 8 _{S 1}、入力端子 8 _{S 2} ) の他に、バッテリーイン（Bat t. IN) 端子 1 3と、 P Cステータス（外部機器状態、 PC STS) 入力端子 1 4と、 A Cステータス（電源状態、 AC STS) 入力端子 1 5とが設けられている。

バッテリ一イン（Bat t. IN) 端子 1 3は、ノくッテリーパック 1を装着したとき、バッテリーパック 1内の回路部への電源供給をバッテリ一本体 4の電源ラインとは別に外部接続機器を介して行うようにするものであり、外部機器 9及び電源回路 1 0の各バッテリーィン（Bat t. IN) 端子は、それぞれ外部機器 9内部及び電源回路 1 0 内部においてプラス側電源ラインに接続されている。この構造によつて、例えばバッテリーパック 1のマイナス端子 6、プラス端子 7 に対して、外部からショート（短絡）させた場合や規格外の電源端子に接続した場合等に、バッテリーパック 1内の回路部が動作しないため、悪影響を及ぼす虞れがない。

外部機器 9内には、外部機器本体（具体例としてパーソナルコンピュー夕） P Cと、この外部機器本体 P Cがオンされたときオン状態となるトランジスタ T_PCとが設けられている。また、電源回路 1

0内には、 ACZDCコンバータ ADCと、この ACZDCコンパ一夕 ADCがオンされたときにオン状態となるトランジスタ T _ACとが設けられている。トランジスタ T_PCからの P Cステータス（外部機器状態）情報 PC STSがバッテリーパック 1の PCステータス端子

1 4を介し、トランジスタ T_ACからの ACステータス（電源状態）情報 AC STSがバッテリーパック 1の ACステータス端子 1 5を介して、それぞれ C PU (マイコン） 1 1に送られる。

バッテリ—パック 1内において、バッテリーィン（_Batt. _IN) 端子 1 3にはレギユレ一夕（電圧安定化回路） Reg及びアナログ回路 Anaがそれぞれ接続されて、これらに電源供給がなされるようになつている。また、このバッテリーイン端子 1 3は、抵抗を介し、スイッチ制御回路 1 6を介して、上記 F ET F c、 F dの各ゲートに接続されている。これによつて、バッテリーバック装着が行われたときに各 F ET F c、 F dが共にオンとなり、電源回路 1 0の ACZD Cコンバータ ADCがオフ状態でも、バッテリ一本体 4のマイナス端子電源をバッテリーパック 1のマイナス端子 6に供給可能としている。レギュレー夕 Regからの安定化電圧出力は C PU 1 1 に供給されている。アナログ回路 Anaは、バッテリー本体 4の各セル毎に電圧を検出して C PU 1 1に送っている。

入力端子 1 4からの P Cステータス（外部機器状態、 PC STS) 及び入力端子 1 5からの ACステータス（電源状態、 AC STS) は、 C PU 1 1に送られ、 C PU 1 1では前述した図 3のフローチャートのステップ S 1 3のような AC · P Cステータス検出が行われる。この AC · P Cステータスに応じて、前述したウェイトモ一ド、放電モ一ド、バックグラウンド充電モード、及び急速充電モードのいずれかのモ一ドの動作が実行される。

これらのモードを実行している際に、 C PU 1 1は、アナログ回路 Anaからのセル電圧値、オペアンプ 0 P 1からの充放電電流値、及び必要に応じて設けられた温度検出素子からの温度等に基づいて計算を行い、現在の実際の電圧値から所定電流値のときの換算電圧値を求めたり、残容量や最大容量等のデータを求め、外部機器 9からの質問に応じて必要とされるデータを送出する。ここで、上記換算電圧値については、例えば大電流が流れているときの電圧値は低く表れることから、この電圧値をそのまま条件判別に用いると誤判断となることを考慮して、予め定められた一定電流が流れるときの電圧値に換算して用いるものである。また、現実の検出電圧値は温度によっても変化するから、温度特性を考慮して補正することも必要とされる。さらに、電流や温度によって残容量や最大容量等を補正することも考えられる。

バランス回路 Balは、上記図 4 (又は図 6 ) に示すフローチヤ一ト中のステップ S 4 7、 S 4 9 (又はステップ S 6 2、 S 6 4 ) において説明したように、各セル電圧の差が 0. 2 V以上となったとき、最高電圧セルを放電することにより、各セル電圧が等しくなるようにし、各セル間の電圧バランス（セルバランス）をとるためのものである。これは、アナログ回路 Anaで検出された各セル電圧を CPU 1 1が判別し、電圧差が 0. 2V以上となるとき、バランス回路 Balを制御して、セル毎に設けられた放電スィツチの内の最高電圧セルのスィツチをオンするような処理を行わせればよい。

次に、充放電制御スィッチである FET F c、 Fdは、スイツチ制御回路 1 6によって各ゲート電圧が制御されてオン/オフ制御されるようになつている。すなわち、 FET F cのゲートにはトランジスタ Tcのコレクタが接続され、 FET F dのゲートにはトランジスタ Tdのコレクタが接続されて、これらのトランジスタ Tc、 Tdのベースに CPU 1 1からの制御信号が供給されているまた、トランジスタ T dのベースにはトランジスタ T_ASのコレク夕が接続され、このトランジス夕 T _ASのベースには ACステータス入力端子 1 5が接続されている。

さらに上述したように、各 FET F c、 Fdの各ゲートには、バッテリーイン端子 1 3が抵抗を介してそれぞれ接銃され、バッテリーパック 1の装着に応じて'、すなわちバッテリーィン端子 1 3の電圧印加に応じて、各 F ET F c、 F dをオン制御している。バッテリーバック 1を装着している状態では、トランジスタ Tc

、 T dがオフしていれば各 F ET F c、 F dは共にオンであり、 CPU 1 1からの制御信号に応じてトランジスタ T c、 Tdがオン制御されることにより、オンとされたトランジス夕に接続されている FETがオフ状態となる。トランジスタ Tc、 Tdが共にオン制御されて各各 FET F c、 F dが共にオフすることもある。スィッチ制御回路 1 6内のトランジスタ T_ASは、 ACステータス入力端子 1 5の電圧に応じてオンノオフ動作する。すなわち、電源回路 1 0がオン状態のときには電源回路 1 0内のトランジスタ T_AC がオンとなるから、端子 1 5の電圧は "L" (口一レベル）となつて、トランジスタ T_ASがオフし、トランジスタ T dは C PU 1 1力、らの制御信号に応じてオン/オフ制御される。これに対して、電源回路 1 0がオフしたり、接続が外れたりした場合には、 ACステータス入力端子 1 5の電圧が " H" (ハイレベル）になり、トランジス夕 T_ASがオンとなるから、トランジス夕 T dのベースが強制的に "L" とされてオフ状態となり、' FET F dがオンされる。

これは、例えば前述したバックグラウンド充電モード時、すなわち AC (電源）オン · PC (外部機器）オフ時において、 FET F dゃトランジス夕 Trsがオフとなっている状態で電源回路 1 0のコンセントが外れたりして電源が落ちた場合に、パーソナルコンビユー夕等の外部機器 1 0の電源が瞬断するとデータ破壊等の不具合が生ずる虞れがあることを考慮して、 CPU 1 1による ACステ一タスの判断を待たずに、アナログ的に直接トランジス夕 T_ASをオン制御して FET F dを瞬時にオンさせるものである。すなわち、 CPU 1 1の判断を介して FET F dをオン制御するのでは、判別プログラムを実行する分の時間遅れが生じ、バッテリ一本体 4から外部機器 9への電源供給が遅れて短時間でも電源が遮断される状態が生じる虞れがあるが、図 8の構成によれば、 ACステータスの変化と同時に（トランジスタのスイッチング時間のオーダーで） F ET F dをオンさせて、バッテリー本体 4から外部機器 9へ瞬時に電源供給し、データ破壊等の不具合を未然に防止できる。なお、充放電制御用のスィッチである FET F c、 F dは、上記実施例ではマイナス側電源ラインに挿入接続しているが、プラス側電源ラインに挿入接続するようにしてもよい。また、スィッチ制御回路 1 6の具体的構成は図示の例に限定されず種々の構成とすることができ、あるいはスィッチ制御回路 1 6を省略して CPU 1 1 からの制御信号により直接各 FET F c、 F dをスィッチ制御するようにしてもよい。さらに、 CPU 1 1のマイナス端子をバッテリ一本体のマイナス端子に接続するようにしてもよい。

次に、本発明に係るバッテリーパックのさらに他の実施例について説明する。

このさらに他の実施例において、バッテリ一パックの内部構成としては、前述した図 2の構成あるいは図 8の構成が用いられる。この実施例における外部制御端子 8を介して行う通信機能は、非同期型全二重通信方式を採用し、送信するデータはエラーチュック機能を具備し、データは 8ビットを単位としている。そして、スタートビットとストップビットは 1 ビットである。ハンドシヱ一クとして x— ON/x— OFF機能が働くようになつている。なお、この通信手段は適宜変更することができるものである。

そして、外部機器 9とマイコン 1 1 との通信するデータフォーマットは、いわゆるボーリング方式により行う。

このポーリング方式により、使用するポーリング · コードと、ノ一マル ' データ · コマンド ' コードと、エラ一 ■ コマンド ' コードとは、次の表 3に示すように、 L S B 4ビット、 MS B 4ビットからなる合計して 25 6種類のコ一ドから成り立つている。なお表示してあるコードは、下記表 4〜7に示す略語により表している。

_J (Λ CQ 表 4

以下余白

表 5

ノーマル ·メッセージ ·コー

」一一合 ½

1 0 Battery Pack D D \ V/ A Λ

( 1 Version(A)

1 F ん

2 0 寸寸一'' Battery Pack B V B

1寸D I Version(B)

> > > >

2 F 1 6

3 0 ， Kind Of W/S K W S s

3 5 1 6

4 0 1 .4V(Bellen 1 .4V) C V 1 4 1 1 .5V Cell Voltage

4 2 1 .6V Check(1 )

s

5 E 4.4V

5 F 4.5V

6 0 1 .4V(Bellen 1 .4V) C V 2 6 1 1 .5V Cell Voltage

6 2 1 .6V Check(2)

s 1

7 E

7 F

8 0 1 .4V(Bellen 1 .4V) C V 3 8 1 1 .5V Cell Voltage

8 2 1 .6V Check(3)

S

9 E

9 F

A O 1 .4V(Belien 1 .4V) C V 4 A 1 1 .5V Cell Voltage

A 2 1 .6V Check(4)

S B E 4.4V

B F 4.5V 表 6

エラー ·メッセージ

コード内容略語

F 0 Over Discharge Caution ODC

F 1 Current i"ime Over CTO

F 2 Another Failure A F L

F 3 Cell NG Indication CNG

F4 Cell NG Indication

F 5 Cell NG Indication

F 6 Cell NG Indication

F 7 Cell NG Indication

F F Failure Mode Power Off EOK

OK すなわち、通常は、外部機器 9 (ホスト側）からポーリング ' コード（ 0 0 h〜 0 E h、 hは 1 6進数表現を示す）をマイコン 1 1 (バッテリー側）に送出する。

このポーリング · コード（0 0 h〜 0 E h) に対して、マイコン 1 1は 2バイト（DATA 1、 DATA 2) のノーマル · メッセ一ジ - コ一ド（ 1 011〜5?11、 1 0 h〜EFh) を返送することにより、常に所定時間毎に互いの状態を監視するようになっている。もし、マイコン 1 1 (バッテリー側）が異常な状態になると、ノ —マル · メッセージ ' コード（ 1 0 h〜EFh) の代わりにエラ一 • メッセージ ' コード（F 0 h〜FFh) を送出することにより、マイコン 1 1 (バッテリー側）の異常状態を知らせ、外部機器 9 ( ホスト側）はポーリング · コード（F F h) を返送して、パワーォフ OKの信号を送信する。

このポーリング ' コード（0 0 h〜0 Eh) 、ノーマル ' メッセージ . コード（ 1 o h〜EFh) 、エラー ' メッセージ ' コード（ F 0 h〜FFh) については、上記表 4〜表 7に示し、その詳細な説明は省略する。

本実施例における外部機器 9とマイコン 1 1との通信機能による制御の内、外部機器 9からの制御は大きく分けて 4種類により構成されている。

すなわち、（ 1 ) バッテリー I Dの確認（ポーリング · コード 0 1 h) と、（ 2 ) バッテリー 'バージョンの確認（ポーリング ' コード 0 2 h) と、（ 3 ) ノくッテリ一のキャパシティ（ポーリング ' コード 0 5 h〜0 9 h) と、（4) コンピュータ · トラブルとにより構成されている。また、ポーリング中のエラ一 · メッセージは表 6に示したように、バッテリー本体 4のオーバ一 ·デイスチャージ（過放電状態）と、バッテリー本体 4の障害、例えばオープンやショート等とがあり、これらのエラー · コードを外部機器 9 (ホスト側）で受け取ると、外部機器 9 (ホスト側）はパワーオフの準備やパワーオフ等にすこの外部機器 9 (ホスト側）からのポーリング · コ一ド及びマイコン 1 1 (バッテリー側）からの通信について、図 9に示すフローチヤ一トを参照しながら説明する。

先ず、外部機器 9 (ホスト側），からマイコン 1 1 (バッテリー側 ) に対して、ポーリング · コード（ 0 1 h) を送出してバッテリ一 I Dが予め外部機器 9に適合したバッテリ一であるかどうかを検査する（ステップ S 70) 。

このバッテリー I Dは予め外部機器 9に登録されていると共に、ノくッテリーパック 1に搭載されているバッテリ一本体 4のマイコン 1 1に登録されているものである。

従って、外部機器 9 (ホスト側）は、予め複数のバッテリー I D を用意しておくことにより、装着されるバッテリーバック 1の識別をバッテリ—パック側のマイコン 1 1から読み出したバッテリー I

Dと比較することにより行うことができる。

そして、もしバッテリー I Dが一致しない場合には、 "バッテリ一不良" の表示をして外部機器 9 (PC) をオフして充放電動作は終了する（ステップ S 70→S 7 1→S 72→S 73) 。

もし、バッテリ一 I Dが適合すると、マイコン 1 1 (バッテリー側）から確認 Acknowledge (FFh) の応答をする。ここで、ノくッテリーバージョンが正しくない、すなわち、古いバージョン番号等である場合には、バッテリー本体 4の充電状態の信用性が欠けるため、 "バッテリー不良" の表示をして外部機器 9 ( P C ) をオフして、マイコン 1 1からの放電動作は終了する（ステップ S 7 4— S 7 1→S 7 2— S 7 3 ) 。

もし、バッテリーバージョンが予め外部機器 9で設定されているバージョンに適合するものであれば、次にバッテリー本体 4を構成する各セルの電圧状態の検査を行う。

すなわち、バッテリ一本体 4の充電電圧の状態が所定値以上かどうかを検出すると共に、バッテリ一本体 4を構成する各セル毎の充電電圧をも検出する。

これは、表 4に示すポーリング ' コード（ 0 5 h、 0 6 h、 0 7 h、 0 8 h、 0 9 h ) をバッテリ一側に送出すると、マイコン 1 1 (バッテリ一側）から各ボーリング，コードに対応した各セルの電圧状態を返送することによって各セルの状態を検査することができるというものである。

さらに詳しく説明すれば、このポーリング · コード（ 0 5 h、 0 6 h、 0 7 h、 0 8 h、 0 9 h ) をマイコン 1 1 (バッテリー側）で受け取ると、マイコン 1 1はアナログ回路 1 2に対してバッテリ一本体 4の各セルの電圧状態を検査するように指示する。そうすると、アナログ回路 1 2はバッテリー本体 4を構成する各セルの電圧状態を検出してその状態をマイコン 1 1にフィードバックしてくる。なお、マイコン 1 1 は予めアナログ回路 1 2を介して各セルの情報を保持しておいてもよい。

そして、このフィ一ドバックされたバッテリ一本体 4の各セルの電圧状態が正常の場合は、例えばボーリング ' コード 0 5 hの場合は、ノーマル 'データ ' コマンド ' コード 4 O h〜5 F h、ポーリング ' コード 0 6 hの場合はノーマル 'データ · コマンド ' コード 6 0 h〜7 F hを返送する。

もし、各セルが異常の場合には、表 7に示すエラー · コマンド · コード F 3 h〜F 7 hを返送させる。例えばポーリング · コード 0

5 hの場合には、エラー ' コード F 3 hを、ボーリング ' コード 0

6 hの場合には、エラー · コード F 4 hを返送する。

従って、ポーリング ' コード 0 51！〜 0 9 hに対して、マイコン 1 1 (バッテリー側）からエラ^" ' コマンド · コード F 3 h〜 F 7 hが返送されてきた場合には、 "オーバーデイスチャージ" トランジス夕表示して外部機器 9 (P C) をオフして、バッテリーパック 1からの放電動作を終了する（ステップ S 7 5→S 7 6→S 7 7→ S 7 8 ) o

もし、ポーリング · コード 0 5 h〜 0 9 hに対して各セルの充電電圧が正常であれば、ボルテージ ·キャパシティ換算、すなわちバッテリ一本体 4の充電電圧を換算して "キャパシティ " を表示する (ステップ S 7 5→S 7 9— S 8 0) 。

このバッテリ一の状態は、本実施例においては約 1秒間隔にポーリングして検出できるようになつている。

そして、ポーリング ' コード 0 4 hをマイコン 1 1 (バッテリー側）に送出してエラ一チェックを行い、もしバッテリーに問題があればエラ一 · コード（F 0 h〜F 7 h) を外部機器 9に送信し、ノ' ッテリーパック 1からの放電は終了する。

ここで "バッテリ一障害" が表示されるトラブルには、例えば、 (1) バッテリー本体 4の過放電状態（コード F 0 h) 、 (2) チヤ一ジ ' モード、デイスチャージ ' モード、ノくック . チャージ . モードにおけるチャージの状態が各段階（上記各期間 PA 、 P _B 、 Pc 、

P_D ) において正常なカーブを描かない場合（図 5、図 7参照）、 (3) バッテリー本体 4がショート状態になった場合、（4) バッテリ一本体 4がオープン状態になった場合、（5) バッテリー本体 4から何の返答もない、いわゆるハングアップの状態、（6) バッテリー本体 4を構成する各セルの異常を検出した場合等がある。

そして、この障害の検出については、本実施例においては約 1秒間隔でポーリングして検出するようになっている。

次に、バッテリーとのトラブルがなければ外部機器 9 (ホスト側 ) とマイコン 1 1 (バッテリー側）とのポーリング動作により常時監視をする。もし、ハングアップの状態（所定時間何の返答もない状態）が発生した場合には、 "バッテリー障害" を表示して、バッテリ一パック 1からの放電を停止する（ステップ S 8 1→S 8 4→ S 8 5→S 8 2→S 8 3) 。

そして、正常なボーリング動作をしていて、外部機器 9 (ホスト側）のコンピュータが正常に稼働していれば、マイコン 1 1 (バッテリー側）の充電電圧状態を検査して、バッテリーのトラブル及び外部機器 9 (ホスト側）とマイコン 1 1 (バッテリー側）とのポーリング動作を検出することを繰り返す（ステップ S 8 1→S 8 4→ S 8 5→S 8 6→S 7 9 ' ， '）。

もし、外部機器 9 (ホスト側）のコンピュータがオフされれば、放電動作は終了する（ステップ S 8 1→S 8 4→S 8 5→S 8 6→ S 8 7 ) o 以上説明したように、本発明に係る通信機能を備えたバッテリー . パックにおいては、充電器もしくは外部機器で行っていた制御回路をバッテリ—パック内に備え、該制御回路により得られたバッテリ一の情報を適宜外部機器に通信することによって、バヅテリ一の正確なきめ細かな情報を迅速に得ることができる。

また、バッテリーに障害が生じた場合には、積極的に障害の詳細な状態を外部機器に送信することができるため、正確な対応を迅速にできる。

さらに、パッテリーパックには特有の I Dを設けることによって管理ができるため、同一サイズ、.同一端子でも本体側で互換をコントロールすることが可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 電源回路及びこの電源回路に接続される外部機器に接続され、充放電される複数のセルから成る 2次電池を備え、この 2次電池への充電及び放電を制御する制御回路を有するバッテリーパックであつて、

上記制御回路は、上記 2次電池の状態情報を検出し、この状態情報に基づいて充放電制御及び上記 2次電池の残容量を算出を行い、少なくとも上記残容量を示す情報を上記外部機器に通信する手段を有することを特徴とするバッテリーパック。

2 . 上記バッテリーパック側に障害が生じた際に、該障害によって生じる不都合が起きる前に、その情報を上記バッテリーパックを装着した上記外部機器に通信することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のバッテリーパック。

3 . 上記外部機器には、上記バッテリーパックからの情報に基づいて、その情報に対応した報知をするための報知情報を伝送することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のバッテリーパック。

4 . 上記バッテリーパックに、充放電用のマイナス端子とプラス端子の他に、情報を通信する通信端子を備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項記載のバッテリーパック。

5 . 上記バッテリ一パックに固有のバッテリーパック I Dを備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項記載のバッテリーパック。

6 . 上記制御回路は、上記 2次電池の現在の電池容量を示す情報を上記外部機器に通信することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のッテリ ⁰ック。

7 . 上記制御回路は、上記 2次電池の最大容量を示す情報を上記外部機器に通信することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のバッテリーパック。

8 . 上記制御回路は、上記 2次電池の現在の電流値を示す情報を上記外部機器に通信することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のバッテリ—ノヽ'ック。

9 . 上記制御回路は、上記 2次電池の現在の充電回数を示す情報を上記外部機器に通信することを特徵とする請求の範囲第 1項記載のノくッテリ—ノヽ。ック。

1 0 . 上記制御回路は、上記 2次電池の現在の電圧値を示す情報を上記外部機器に通信することを特徵とする請求の範囲第 1項記載のノくッテリ一ノヽ'ック。

1 1 . 上記制御回路は、上記 2次電池の上記各セル毎の電圧値を示す情報を上記外部機器に通信することを特徴とする請求の範囲第 1 項記載のバッテリーパック。

1 2 . 上記バッテリーパック I Dには、パッテリーパックの型番、バージョン、セル構成、電池の種類を含むことを特徴とする請求の範囲第 5項記載のバッテリーパック。

1 3 . 上記制御回路は、上記外部機器から伝送された設定情報に基づいて内部設定を変更することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のノくッテリ一ノ、。ック。

1 4 . 上記設定情報には、上記 2次電池の放電停止予告電圧の設定情報を含むことを特徴とする請求の範囲第 1 3項記載のバッテリ一ノ、⁰ック。

1 5 . 上記制御回路は、上記外部機器から伝送された質問情報に応じてデータコードを返送し、このデータコードは、任意の質問に対する返答として用いられる汎用コード部分と、特定の質問に対する返答となる特定コード部分とを有することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のバッテリーパック。

1 6 . 上記データコードに 8 ビットを用い、 8 ビットで表される 2 5 6種類のコードの内の一部を数字として用いて上記汎用コ一ド部分とし、他の部分を上記特定コード部分とすることを特徴とする請求の範囲第 1 5項記載のバッテリーパック。