特許 6753473 バッテリーパック、電子機器及びバッテリーパックの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6753473

(24)【登録日】2020年8月24日

(45)【発行日】2020年9月9日

(54)【発明の名称】バッテリーパック、電子機器及びバッテリーパックの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20200831BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20200831BHJP

   H02H 7/16 20060101ALI20200831BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20200831BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 S

   H02H7/18

   H02H7/16 B

   H01M10/48 P

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-556198(P2018-556198)

(86)(22)【出願日】2017年9月25日

(86)【国際出願番号】JP2017034503

(87)【国際公開番号】WO2018110027

(87)【国際公開日】20180621

【審査請求日】2019年5月13日

(31)【優先権主張番号】特願2016-240472(P2016-240472)

(32)【優先日】2016年12月12日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100082762

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 正知

(74)【代理人】

【識別番号】100123973

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 拓真

(72)【発明者】

【氏名】ボキル ハルシャド

(72)【発明者】

【氏名】戸田 裕介

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 圭之

【審査官】 永井 啓司

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−２４３７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７２１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３２５４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１２４７６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ１０／４２−１０／４８

Ｈ０２Ｈ７／００

７／１０−７／２０

Ｈ０２Ｊ７／００−７／１２

７／３４−７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１又は複数のバッテリーセルからなるバッテリー部と、
外部と通信を行うマイクロコンピュータと、
前記バッテリー部と接続された電力供給端子と、
前記マイクロコンピュータの通信端子に接続されたバッテリーパックの通信端子と、
前記バッテリーパックの通信端子に印加される電圧と、予め設定されたしきい値を比較することによって高電圧を検出する高電圧検出ブロックと、
前記高電圧検出ブロックの出力によって前記バッテリーパックの通信端子と、前記マイクロコンピュータの通信端子を分離するスイッチ素子と
を備えるバッテリーパック。

【請求項2】

前記バッテリーパックの通信端子に外部デバイスが接続されたことを検出する外部デバイス検出ブロックを有する請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項3】

前記バッテリーパックの通信端子は、外部デバイスが接続されると、接地されるものであり、
前記外部デバイス検出ブロックは、前記バッテリーパックの通信端子の電圧がほぼゼロとなることを検出する請求項２に記載のバッテリーパック。

【請求項4】

前記外部デバイス検出ブロックは、予め設定されたしきい値と前記バッテリーパックの通信端子の電圧を比較するコンパレータを有し、
前記コンパレータによってマイクロコンピュータの外部デバイス検出端子に接続されたスイッチ素子を制御するようにした請求項２に記載のバッテリーパック。

【請求項5】

外部デバイス検出ブロックによって外部デバイスが接続されたことを検出すると、マイクロコンピュータが通信を開始するようにした請求項２に記載のバッテリーパック。

【請求項6】

前記マイクロコンピュータの通信端子と前記スイッチ素子の間に、サージ吸収素子が設けられた請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項7】

前記バッテリーパックの通信端子と前記コンパレータの間に、ツェナーダイオードが電気的に接続される請求項４に記載のバッテリーパック。

【請求項8】

前記バッテリーパックの通信端子と前記コンパレータの間に、ダイオードが設けられ、前記ダイオードのアノードが前記コンパレータの入力端子と電気的に接続され、前記ダイオードのカソードが前記通信端子に電気的に接続されている請求項４に記載のバッテリーパック。

【請求項9】

１又は複数のバッテリーセルからなるバッテリー部と、外部と通信を行うマイクロコンピュータと、前記バッテリー部と接続された電力供給端子と、前記マイクロコンピュータの通信端子に接続されたバッテリーパックの通信端子とを備えるバッテリーパックの制御方法であって、
前記バッテリーパックの通信端子に印加される電圧と、予め設定されたしきい値を比較することによって高電圧を検出し、
前記高電圧が検出される場合に、前記バッテリーパックの通信端子と、前記マイクロコンピュータの通信端子を分離する
バッテリーパックの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、例えばリチウムイオン二次電池を使用するバッテリーパック、電子機器、電動車両、電力システム及びバッテリーパックの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

バッテリーパックには、二次電池の他に外部デバイスとの間で通信を行うためのマイクロコンピュータが組み込まれている。例えば外部デバイスとの間で認証を行うために通信がなされる。かかるバッテリーパックは、正負の電圧を出力する電源端子とマイクロコンピュータの通信端子とを備えている。

【0003】

バッテリーパックとして多数のバッテリーセルを直列及び／又は並列に接続して比較的高い電圧を出力するものが知られている。したがって、バッテリーパックの外部において、バッテリーパックの電源端子と通信端子が短絡して通信端子に高電圧を印加されるおそれがある。

【0004】

特許文献１には、過大な入力電圧から電圧測定装置を保護するために、過電圧保護回路を電圧測定装置の入力側に設ける構成が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４−１９５３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の構成は、電源出力端子と通信端子の両方を備えるバッテリーパックと相違するもので、比較的高い電圧を出力するバッテリーパックに特有の問題を解決することができるものではなかった。

【0007】

本技術は、バッテリーパックが出力する比較的高い電圧に起因する高電圧が自身のマイクロコンピュータの通信端子に印加されることによって、マイクロコンピュータが故障することを防止するができるバッテリーパック及びバッテリーパックの制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本技術は、１又は複数のバッテリーセルからなるバッテリー部と、外部と通信を行うマイクロコンピュータと、バッテリー部と接続された電力供給端子と、マイクロコンピュータの通信端子に接続されたバッテリーパックの通信端子と、
バッテリーパックの通信端子に印加される電圧と、予め設定されたしきい値を比較することによって高電圧を検出する高電圧検出ブロックと、
高電圧検出ブロックの出力によってバッテリーパックの通信端子と、マイクロコンピュータの通信端子を分離するスイッチ素子とを備えるバッテリーパックである。

【0009】

また、本技術は、１又は複数のバッテリーセルからなるバッテリー部と、外部と通信を行うマイクロコンピュータと、バッテリー部と接続された電力供給端子と、マイクロコンピュータの通信端子に接続されたバッテリーパックの通信端子とを備えるバッテリーパックの制御方法であって、
バッテリーパックの通信端子に印加される電圧と、予め設定されたしきい値を比較することによって高電圧を検出し、
高電圧が検出される場合に、バッテリーパックの通信端子と、マイクロコンピュータの通信端子を分離する
バッテリーパックの制御方法である。

【発明の効果】

【0010】

少なくとも一つの実施形態によれば、バッテリーパックの通信端子に高電圧が加わった場合に、高電圧がマイクロコンピュータの通信端子に印加されることを阻止することができ、マイクロコンピュータが破損することを防止できる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本技術中に記載されたいずれかの効果又はそれらと異質な効果であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本技術の一実施の形態のブロック図である。

【図2】本技術の一実施の形態の説明に用いる接続図である。

【図3】本技術の一実施の形態の動作説明に用いるフローチャートである。

【図4】本技術の一実施の形態の具体的回路構成の一例を示す接続図である。

【図5】本技術の一実施の形態の具体的回路構成の他の例を示す接続図である。

【図6】本技術が適用されたシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す概略図である。

【図7】本技術が適用された住宅用の蓄電システムを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に説明する実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
なお、本開示の説明は、下記の順序にしたがってなされる。
＜１．一実施の形態＞
＜２．応用例＞
＜３．変形例＞

【0013】

＜１．一実施の形態＞
「一実施の形態の構成」
本開示の一実施の形態は、図１に示すように、複数のバッテリーセルを直列及び／又は並列に接続したバッテリー部１と、マイクロコンピュータ２と、関連する素子とが同一の筐体（ケース）内に収納されているバッテリーパックに対して本開示を適用したものである。バッテリーセルは、例えばリチウムイオン二次電池である。

【0014】

バッテリーパックには、外部との接続用の端子３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄが設けられている。端子３ａとバッテリー部１の正極とが接続され、端子３ｂがバッテリー部１の負極とが接続される。端子３ｃ、３ｄは、マイクロコンピュータ２と外部との通信用端子である。

【0015】

端子３ｃが送信データを外部デバイスに出力する送信端子Ｔｘであり、端子３ｄが外部デバイスからデータを受信する受信端子Ｒｘである。以下の説明では、端子３ｃを送信端子Ｔｘと称し、端子３ｄを受信端子Ｒｘと称する。通信方式としては、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver-Transmitter：非同期シリアル通信用送受信回路）、ＲＳ２３２Ｃなどの通信インターフェースを使うことができる。

【0016】

バッテリー部１の各セルの電圧の情報がＡＦＥ(Analog Front End)４を介してマイクロコンピュータ２に供給される。ＡＦＥ４は、アナログ信号部とマイクロコンピュータ２のＣＰＵとの間に配されるアナログ回路である。

【0017】

バッテリーパックを制御するマイクロコンピュータ２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、Ｉ／Ｏ(Input/Output)等で構成される。バッテリーパック内に充電電流をオン／オフするスイッチング素子Ｑｃ、並びに放電電流をオン／オフするスイッチング素子Ｑｄが設けられ、これらのスイッチング素子Ｑｃ及びＱｄがマイクロコンピュータ２によって制御される。スイッチング素子Ｑｃに対して並列に放電電流に対して順方向にダイオードＤｄが接続され、スイッチング素子Ｑｄに対して並列に充電電流に対して順方向にダイオードＤｃが接続される。

【0018】

マイクロコンピュータ２には、バッテリー部１の電圧が供給される。さらに、バッテリーパック内の温度が温度検出素子例えばサーミスタ（図示しない）によって測定され、測定された温度情報がマイクロコンピュータ２に供給される。さらに、バッテリー部１の電流経路を流れる電流が電流センサー５によって検出され、検出された電流値がマイクロコンピュータ２に供給される。マイクロコンピュータ２によってバッテリー部１に対する充放電動作が制御される。

【0019】

マイクロコンピュータ２の送信端子ｔｘとバッテリーパックの送信端子Ｔｘの間に、バッファ回路１１、ＦＥＴスイッチＳＷ１が接続される。バッテリーパックの送信端子Ｔｘに対して高電圧検出ブロック１２及び外部デバイス検出ブロックとしての入力ゼロ検出ブロック１３が接続される。

【0020】

高電圧検出ブロック１２が出力する検出信号によってＦＥＴスイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦが制御される。高電圧検出ブロック１２は、バッテリーパックの送信端子Ｔｘの電圧Ｖｘを監視し、電圧Ｖｘが予め設定したしきい値Ｖ_TH１以上かどうかを判定する。（Ｖｘ≧Ｖ_TH１）の場合には、ハイレベルの検出信号を発生し、（Ｖｘ＜Ｖ_TH１）の場合には、ローレベルの検出信号を発生する。

【0021】

ローレベルの検出信号によってＦＥＴスイッチＳＷ１がＯＮとされる。ハイレベルの検出信号によってＦＥＴスイッチＳＷ１がＯＦＦとされる。ＦＥＴスイッチＳＷ１がＯＦＦすると、マイクロコンピュータ２の送信端子ｔｘに対してしきい値Ｖ_TH１以上の高電圧が印加されることがなく、高電圧によってマイクロコンピュータ２が故障することが防止される。（Ｖｘ＜Ｖ_TH１）の場合に出力されるローレベルの検出信号によってＦＥＴスイッチＳＷ１がＯＮし、マイクロコンピュータ２が送信データをバッファ回路１１及びＦＥＴスイッチＳＷ１を通じて送信端子Ｔｘに出力することができる。

【0022】

入力ゼロ検出ブロック１３は、バッテリーパックの送信端子Ｔｘの電圧Ｖｘを監視し、電圧Ｖｘとしきい値Ｖ_TH２を比較する。しきい値Ｖ_TH２は、ほぼ０に等しい電圧である。（Ｖｘ≦Ｖ_TH２）の場合では、外部デバイスが接続されることによって、送信端子Ｔｘが接地されたと判定する。入力ゼロ検出ブロック１３の検出信号がＦＥＴスイッチＳＷ２に対して供給される。ＦＥＴスイッチＳＷ２の出力がマイクロコンピュータ２の外部負荷検出端子Ｄｅｔに供給される。マイクロコンピュータ２は、外部デバイスが接続されたことを検出すると、送信端子Ｔｘに対して送信データを出力する。

【0023】

バッテリーパックと外部デバイスの間は、図２に示すようにバッテリーパックの送信端子Ｔｘと外部デバイス（例えば電動工具内のマイクロコンピュータ）の受信端子Ｒｘとが接続される。受信端子Ｒｘは、バッテリーパックと通信を開始するまでは、接地されている。通信が開始すると、送信端子Ｔｘからのデータを受信することが可能とされる。すなわち、入力ゼロ検出ブロック１３は、（Ｖｘ≦Ｖ_TH２）を検出することによって、外部デバイスが送信端子Ｔｘに接続されたことを検出する。

【0024】

「一実施の形態の動作」
本技術の一実施の形態の動作について図３のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳＴ１１：電源ＯＮなどによって動作が開始すると、外部デバイス検出モードとなる。このモードでは、高電圧検出ブロック１２の出力が高電圧を検出しない状態（ＯＦＦ信号）となり、ＦＥＴスイッチＳＷ１がＯＮである。また、入力ゼロ検出ブロック１３がアクティブであり、入力がゼロとなることを監視している。
ステップＳＴ１２：送信端子Ｔｘの電圧Ｖｘがしきい値Ｖ_TH２と比較され、（Ｖｘ≦Ｖ_TH２）かどうかが判定される。この条件が成立しない場合には、処理がステップＳＴ１１に戻る。
ステップＳＴ１３：ステップＳＴ１２の条件が成立すると、すなわち、外部デバイスが接続されたことが検出されると、ＦＥＴスイッチＳＷ２がＯＮとされ、マイクロコンピュータ２の外部負荷検出端子Ｄｅｔがローレベルとされる。

【0025】

ステップＳＴ１４：マイクロコンピュータ２は、外部デバイスが接続されたことを認識し、外部デバイスとの通信を開始する（ノーマルモード）。通信は、例えば双方向通信であり、一例としてバッテリーパックと外部デバイス（電動工具）の間で、相互認証を行うための通信がなされる。認証が成立すると、放電が開始される。
ステップＳＴ１５：高電圧検出ブロック１２において、（Ｖｘ≧Ｖ_TH１）かどうかが判定される。この条件が成立しない場合には、処理がステップＳＴ１４に戻り、通信が継続する。

【0026】

ステップＳＴ１６：ステップＳＴ１５の条件が成立する場合、すなわち、送信端子Ｔｘが高電圧であると判定されると、保護モードとなる。高電圧検出ブロック１２の出力がＯＮ信号となり、ＦＥＴスイッチＳＷ１がＯＦＦとなる。これによって、マイクロコンピュータ２の送信端子ｔｘとバッテリーパックの送信端子Ｔｘが切り離され、高電圧がマイクロコンピュータ２の送信端子ｔｘに加わり、マイクロコンピュータ２が故障することを防止することができる。

【0027】

ステップＳＴ１７：保護モードでは、高電圧検出ブロック１２において、（Ｖｘ≧Ｖ_TH１）かどうかが判定される。この条件が成立する場合には、処理がステップＳＴ１６に戻る。したがって、ＦＥＴスイッチＳＷ１がＯＦＦしたままであり、マイクロコンピュータ２の送信端子ｔｘとバッテリーパックの送信端子Ｔｘが切り離された状態が継続する。

【0028】

ステップＳＴ１７の条件が成立しない場合、すなわち、（Ｖｘ＜Ｖ_TH１）と判定される場合、ノーマルモードに戻り、高電圧検出ブロック１２の出力がＯＦＦ信号となり、ＦＥＴスイッチＳＷ１がＯＮとされる。したがって、マイクロコンピュータ２の送信端子ｔｘとバッテリーパックの送信端子Ｔｘが接続され、マイクロコンピュータ２からの送信データが送信端子Ｔｘから出力される。そして、処理がステップＳＴ１４に戻る。

【0029】

「一実施の形態の具体的回路構成の一例」
図４を参照して一実施の形態の具体的回路構成の一例を説明する。ＦＥＴスイッチＳＷ１は、ＰチャンネルＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)ＦＥＴ(Field Effect Transistor)−Ｑ１及びＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２によって構成される。バッファ回路１１とＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１のドレインの間にＴＶＳ（サージ吸収素子）が設けられる。電源ラインを所定電圧にクランプするＴＶＳによって電源ライン上のサージ、過度的な高電圧、ノイズ等からマイクロコンピュータ２を保護するようになされている。ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１のソースがバッテリーパックの送信端子Ｔｘと接続される。

【0030】

ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１のゲートがＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２のドレイン及びソースを介して接地される。ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２のゲートに対して高電圧検出ブロック１２の出力信号が供給される。

【0031】

送信端子Ｔｘが高電圧検出ブロック１２に接続される。高電圧検出ブロック１２は、コンパレータＯＰ１により構成される。コンパレータＯＰ１の非反転入力端子には、電源電圧（例えば＋３．３Ｖ）を抵抗Ｒ１及びＲ２で分圧した電圧がしきい値Ｖ_TH１として供給される。コンパレータＯＰ１の反転入力端子には、送信端子Ｔｘの電圧Ｖｘを抵抗Ｒ３及びＲ４で分圧した電圧が供給される。

【0032】

コンパレータＯＰ１は、（Ｖｘ＜Ｖ_TH１）の場合にはハイレベルの出力（ＯＮ信号）を発生し、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２をＯＮとする。ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２がＯＮすると、スイッチＳＷ１（ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１）がＯＮし、マイクロコンピュータ２の送信端子ｔｘとバッテリーパックの送信端子Ｔｘが接続される。

【0033】

コンパレータＯＰ１は、（Ｖｘ≧Ｖ_TH１）の場合にはローレベルの出力（ＯＦＦ信号）を発生し、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２をＯＦＦとする。ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２がＯＦＦすると、スイッチＳＷ１（ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１）がＯＦＦし、マイクロコンピュータ２の送信端子ｔｘとバッテリーパックの送信端子Ｔｘが分離される。したがって、高電圧がマイクロコンピュータ２の送信端子Ｔｘに加わることを防止できる。

【0034】

入力ゼロ検出ブロック１３は、コンパレータＯＰ２から構成される。ＦＥＴスイッチＳＷ２は、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３によって構成される。ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３のゲートが入力ゼロ検出ブロック１３の出力端子と接続される。ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３のソースが接地され、ドレインが電源ライン（例えば＋３．３Ｖ）に抵抗を介して接続されると共に、マイクロコンピュータ２の外部デバイス検出端子Ｄｅｔに接続される。

【0035】

入力ゼロ検出ブロック１３のコンパレータＯＰ２の非反転入力端子には、電源電圧（例えば＋３．３Ｖ）を抵抗Ｒ５及びＲ６で分圧した電圧がしきい値Ｖ_TH２として供給される。電源端子及び接地間に抵抗Ｒ７及びツェナーダイオードＺＤの直列回路が挿入され、抵抗Ｒ７及びツェナーダイオードＺＤの接続点が送信端子Ｔｘに抵抗Ｒ８を介して接続されると共に、コンパレータＯＰ２の反転入力端子に接続される。電源端子及び接地間にツェナーダイオードＺＤが挿入されている理由は、もしＴｘに過電圧が印加された場合でも、コンパレータＯＰ２の反転入力端子がツェナー電圧でクランプされ、コンパレータＯＰ２に過電圧がかからないようにするためである。

【0036】

外部デバイスが接続されていない場合には、送信端子Ｔｘがオープンである。この場合には、抵抗Ｒ７によって電流が制限されツェナーダイオードＺＤに逆電圧が発生する。外部デバイスが接続されていない場合には、抵抗Ｒ５及びＲ６で分圧された電圧（しきい値Ｖ_TH２）に比してツェナーダイオードＺＤの逆電圧の方が大きい電圧とされる。すなわち、（Ｖｘ＞Ｖ_TH２）の関係となり、コンパレータの出力がローレベルである。この場合では、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３がＯＦＦであり、マイクロコンピュータ２の外部デバイス検出端子Ｄｅｔがハイレベルである。マイクロコンピュータ２は、外部デバイスが接続されていないと判定する。

【0037】

外部デバイスが接続された場合には、送信端子Ｔｘがグラウンドとなる。この場合には、抵抗Ｒ７及びＲ８で分圧された電圧がコンパレータＯＰ２の反転入力端子に供給される。このときの電圧は、電源電圧を抵抗Ｒ７及びＲ８で分圧した値となる。この電圧は、抵抗Ｒ５及びＲ６で分圧された電圧（しきい値Ｖ_TH２）に比して小さい値の電圧とされる。すなわち、（Ｖｘ≦Ｖ_TH２）の関係となり、コンパレータの出力がハイレベルとなる。この結果、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３がＯＮとなり、マイクロコンピュータ２の外部デバイス検出端子Ｄｅｔがローレベルとなる。したがって、マイクロコンピュータ２は、外部デバイスが接続されたと判定する。

【0038】

上述した入力ゼロ検出ブロック１３は、送信端子Ｔｘに高電圧が加わった場合に、ツェナーダイオードＺＤによってコンパレータＯＰ２の非反転入力端子を所定電圧に抑えるので、コンパレータＯＰ２が高電圧によって破損することを防止することができる。

【0039】

「一実施の形態の具体的回路構成の他の例」
図５を参照して一実施の形態の具体的回路構成の他の例を説明する。上述した図４に示す回路構成と比較すると、ＦＥＴスイッチＳＷ１及び高電圧検出ブロック１３は同一の構成である。入力ゼロ検出ブロック１３’として、ＰＮＰトランジスタＴｒを有する構成が使用されている。

【0040】

バッテリーパックの送信端子ＴｘがダイオードＤ１のカソードと接続される。ダイオードＤ１のアノードがコンパレータＯＰ２の反転入力端子に接続される。コンパレータＯＰ２の非反転入力端子が分圧抵抗Ｒ５及びＲ６の接続点と接続される。電源ライン（例えば３．３Ｖ）とトランジスタＴｒのエミッタが接続され、トランジスタＴｒのコレクタが抵抗Ｒ９を介して接地される。トランジスタＴｒのコレクタ及び抵抗Ｒ９の接続点がコンパレータＯＰ２の反転入力端子と接続される。トランジスタＴｒのベースに対してしきい値Ｉ_Bset（電流）が供給される。

【0041】

図５の構成は、高電圧検出及び保護動作は、図４の構成と同様である。また、トランジスタＴｒのベース電位（しきい値Ｖth）よりエミッタ電位が高く、所定の電流が抵抗Ｒ９を流れ、抵抗Ｒ９に電圧降下（Ｖ９とする）が発生する。外部デバイスが送信端子Ｔｘに接続されていない場合には、ダイオードＤ１がＯＦＦである。この場合には、抵抗Ｒ５及びＲ６で分圧された電圧（しきい値Ｖ_TH２）に比して電圧降下Ｖ９の方が大きい電圧とされる。すなわち、（Ｖ９＞Ｖ_TH２）の関係となり、コンパレータＯＰ２の出力がローレベルである。この場合では、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３がＯＦＦであり、マイクロコンピュータ２の外部デバイス検出端子Ｄｅｔがハイレベルである。マイクロコンピュータ２は、外部デバイスが接続されていないと判定する。

【0042】

外部デバイスが接続された場合には、送信端子Ｔｘがグラウンドとなる。この場合には、トランジスタＴｒを流れる電流がダイオードＤ１及び送信端子Ｔｘを介して接地に流れる。このときの電圧は、ダイオードＤ１の順方向電圧降下にほぼ等しい電圧がコンパレータＯＰ２の反転入力端子に加わる。この電圧は、抵抗Ｒ５及びＲ６で分圧された電圧（しきい値Ｖ_TH２）に比して小さい値の電圧とされる。すなわち、（Ｖｘ≦Ｖ_TH２）の関係となり、コンパレータの出力がハイレベルとなる。この結果、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３がＯＮとなり、マイクロコンピュータ２の外部デバイス検出端子Ｄｅｔがローレベルとなる。したがって、マイクロコンピュータ２は、外部デバイスが接続されたと判定する。また、Ｔｘに過電圧がかかっても、ダイオードＤ１によってコンパレータＯＰ２を保護することができる。

【0043】

＜２．応用例＞
上述した本技術の一実施の形態に係るバッテリーパックは、例えば電子機器や電動車両などに搭載又は電力を供給するために使用することができる。さらに、住宅の蓄電装置として使用することができる。

【0044】

電子機器として、例えばノート型パソコン、スマートフォン、タブレット端末、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、ウェアラブル端末、コードレスフォン子機、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、電子辞書、音楽プレイヤー、ラジオ、ヘッドホン、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機などが挙げられる。

【0045】

また、電動車両としては鉄道車両、ゴルフカート、電動カート、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）などが挙げられ、これらの駆動用電源又は補助用電源として用いられる。

【0046】

「応用例としての車両における蓄電システム」
本開示を車両用の蓄電システムに適用した例について、図６を参照して説明する。図６に、本開示が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。

【0047】

このハイブリッド車両７２００には、エンジン７２０１、発電機７２０２、電力駆動力変換装置７２０３、駆動輪７２０４ａ、駆動輪７２０４ｂ、車輪７２０５ａ、車輪７２０５ｂ、バッテリー７２０８、車両制御装置７２０９、各種センサー７２１０、充電口７２１１が搭載されている。バッテリー７２０８に対して、上述した本開示の蓄電装置が適用される。

【0048】

ハイブリッド車両７２００は、電力駆動力変換装置７２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置７２０３の一例は、モータである。バッテリー７２０８の電力によって電力駆動力変換装置７２０３が作動し、この電力駆動力変換装置７２０３の回転力が駆動輪７２０４ａ、７２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置７２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサー７２１０は、車両制御装置７２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサー７２１０には、速度センサー、加速度センサー、エンジン回転数センサーなどが含まれる。

【0049】

エンジン７２０１の回転力は発電機７２０２に伝えられ、その回転力によって発電機７２０２により生成された電力をバッテリー７２０８に蓄積することが可能である。

【0050】

図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置７２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置７２０３により生成された回生電力がバッテリー７２０８に蓄積される。

【0051】

バッテリー７２０８は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口７２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。

【0052】

図示しないが、二次電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていてもよい。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。

【0053】

なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本開示は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本開示は有効に適用可能である。

【0054】

「応用例としての住宅における蓄電システム」
本開示を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図７を参照して説明する。例えば住宅９００１用の蓄電システム９１００においては、火力発電９００２ａ、原子力発電９００２ｂ、水力発電９００２ｃ等の集中型電力系統９００２から電力網９００９、情報網９０１２、スマートメータ９００７、パワーハブ９００８等を介し、電力が蓄電装置９００３に供給される。
これと共に、家庭内発電装置９００４等の独立電源から電力が蓄電装置９００３に供給される。蓄電装置９００３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置９００３を使用して、住宅９００１で使用する電力が給電される。住宅９００１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。

【0055】

住宅９００１には、発電装置９００４、電力消費装置９００５、蓄電装置９００３、各装置を制御する制御装置９０１０、スマートメータ９００７、各種情報を取得するセンサー９０１１が設けられている。各装置は、電力網９００９および情報網９０１２によって接続されている。発電装置９００４として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置９００５および／または蓄電装置９００３に供給される。電力消費装置９００５は、冷蔵庫９００５ａ、空調装置９００５ｂ、テレビジョン受信機９００５ｃ、風呂９００５ｄ等である。さらに、電力消費装置９００５には、電動車両９００６が含まれる。電動車両９００６は、電気自動車９００６ａ、ハイブリッドカー９００６ｂ、電気バイク９００６ｃである。

【0056】

蓄電装置９００３に対して、上述した本開示のバッテリーユニットが適用される。蓄電装置９００３は、二次電池又はキャパシタから構成されている。例えば、リチウムイオン電池によって構成されている。リチウムイオン電池は、定置型であっても、電動車両９００６で使用されるものでもよい。スマートメータ９００７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網９００９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせてもよい。

【0057】

各種のセンサー９０１１は、例えば人感センサー、照度センサー、物体検知センサー、消費電力センサー、振動センサー、接触センサー、温度センサー、赤外線センサー等である。各種センサー９０１１により取得された情報は、制御装置９０１０に送信される。センサー９０１１からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置９００５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置９０１０は、住宅９００１に関する情報を、インターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。

【0058】

パワーハブ９００８によって、電力線の分岐、直流交流変換などの処理がなされる。制御装置９０１０と接続される情報網９０１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver-Transmitter：非同期シリアル通信用送受信回路）などの通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などの無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）は、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers)８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ（Personal Area Network）又はＷ（Wireless)ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。

【0059】

制御装置９０１０は、外部のサーバ９０１３と接続されている。このサーバ９０１３は、住宅９００１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていてもよい。サーバ９０１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信してもよいが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信してもよい。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等に、表示されてもよい。

【0060】

各部を制御する制御装置９０１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成され、この例では、蓄電装置９００３に格納されている。制御装置９０１０は、蓄電装置９００３、家庭内発電装置９００４、電力消費装置９００５、各種センサー９０１１、サーバ９０１３と情報網９０１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていてもよい。

【0061】

以上のように、電力が火力９００２ａ、原子力９００２ｂ、水力９００２ｃ等の集中型電力系統９００２のみならず、家庭内発電装置９００４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置９００３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置９００４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電したりするといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置９００３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置９００３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置９００３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。

【0062】

なお、この例では、制御装置９０１０が蓄電装置９００３内に格納される例を説明したが、スマートメータ９００７内に格納されてもよいし、単独で構成されていてもよい。さらに、蓄電システム９１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。

【0063】

本技術に係る技術は、以上説明した構成のうち、蓄電装置９００３に好適に適用され得る。但し、本技術は直流電力を供給するものであるので、家庭用の交流機器に対しては、直流電力を交流電力に変換して供給する必要がある。

【0064】

＜３．変形例＞
以上、本技術の一実施の形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の一実施の形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、マイクロコンピュータの送信端子に加えて受信端子に対しても同様の高電圧に対する検出及び保護回路を設けてもよい。さらに、一つの端子が送信及び受信を兼用している構成に対しても適用することができる。さらに、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料及び数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料及び数値などを用いてもよい。

【0065】

なお、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
１又は複数のバッテリーセルからなるバッテリー部と、
前記外部と通信を行うマイクロコンピュータと、
前記バッテリー部と接続された電力供給端子と、
前記マイクロコンピュータの通信端子に接続されたバッテリーパックの通信端子と、
前記バッテリーパックの通信端子に印加される電圧と、予め設定されたしきい値を比較することによって高電圧を検出する高電圧検出ブロックと、
前記高電圧検出ブロックの出力によって前記バッテリーパックの通信端子と、前記マイクロコンピュータの通信端子を分離するスイッチ素子と
を備えるバッテリーパック。
（２）
前記バッテリーパックの通信端子に外部デバイスが接続されたことを検出する外部デバイス検出ブロックを有する（１）に記載のバッテリーパック。
（３）
前記バッテリーパックの通信端子は、外部デバイスが接続されると、接地されるものであり、
前記外部デバイス検出ブロックは、前記バッテリーパックの通信端子がほぼゼロとなることを検出する（１）又は（２）に記載のバッテリーパック。
（４）
前記外部デバイス検出ブロックは、予め設定されたしきい値と前記バッテリーパックの通信端子の電圧を比較するコンパレータを有し、
前記コンパレータによってマイクロコンピュータの外部デバイス検出端子に接続されたスイッチ素子を制御するようにした（２）又は（３）に記載のバッテリーパック。
（５）
外部デバイス検出ブロックによって外部デバイスが接続されたことを検出すると、マイクロコンピュータが通信を開始するようにした（２）から（４）までの何れか１つに記載のバッテリーパック。
（６）
前記マイクロコンピュータの通信端子と前記スイッチ素子の間に、サージ吸収素子が設けられた（１）に記載のバッテリーパック。
（７）
前記バッテリーパックの通信端子と前記コンパレータの間に、ツェナーダイオードが電気的に接続される（４）に記載のバッテリーパック。
（８）
前記バッテリーパックの通信端子と前記コンパレータの間に、ダイオードが設けられ、前記ダイオードのアノードが前記コンパレータの入力端子と電気的に接続され、前記ダイオードのカソードが前記通信端子に電気的に接続されている（４）に記載のバッテリーパック。
（９）
（１）に記載のバッテリーパックから電力の供給を受ける電子機器。
（１０）
前記バッテリーパックの通信端子に外部デバイスが接続されたことを検出する外部デバイス検出ブロックを有する（９）に記載の電子機器。
（１１）
前記バッテリーパックの通信端子は、外部デバイスが接続されると、接地されるものであり、
前記外部デバイス検出ブロックは、前記バッテリーパックの通信端子がほぼゼロとなることを検出する（９）に記載の電子機器。
（１２）
１又は複数のバッテリーセルからなるバッテリー部と、前記外部と通信を行うマイクロコンピュータと、前記バッテリー部と接続された電力供給端子と、前記マイクロコンピュータの通信端子に接続されたバッテリーパックの通信端子とを備えるバッテリーパックの制御方法であって、
前記バッテリーパックの通信端子に印加される電圧と、予め設定されたしきい値を比較することによって高電圧を検出し、
前記高電圧が検出される場合に、前記バッテリーパックの通信端子と、前記マイクロコンピュータの通信端子を分離する
バッテリーパックの制御方法。

【符号の説明】

【0066】

１・・・バッテリー部
２・・・マイクロコンピュータ
１１・・・バッファ回路
１２・・・高電圧検出ブロック
１３・・・入力ゼロ検出ブロック
Ｔｘ・・・バッテリーパックの送信端子
Ｄｅｔ・・・外部デバイス検出端子
ＳＷ１，ＳＷ２・・・ＦＥＴスイッチ
ＯＰ１，ＯＰ２・・・コンパレータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】