JP2011222409A - Lithium ion battery pack, power supply device using the same, and battery floodlight - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、直列接続された複数個のリチウムイオン電池を蓋付きのケース体の内部に収納してパック化したリチウムイオン電池パックと、そのリチウムイオン電池パックが用いられた電源装置と、その電源装置が用いられたバッテリ−投光機とに関する。 The present invention relates to a lithium ion battery pack in which a plurality of lithium ion batteries connected in series are accommodated in a case body with a lid, a power supply device using the lithium ion battery pack, and a power source The present invention relates to a battery-projector in which the apparatus is used.
従来、夜間作業に用いられる投光機、特に、交流電力の供給が得られない場所で用いられる投光機として、内燃機関で発電機を駆動してその発電電力により投光器を駆動する方式の投光機が広く用いられてきた。しかし、この種の投光機は、運転時、排気ガスや騒音を発生させ、環境破壊を招くことから、バッテリーによって投光器を点灯させるバッテリー投光機が採用されるに至っている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a projector used for night work, particularly a projector used in a place where supply of AC power cannot be obtained, the projector is driven by a generator driven by an internal combustion engine and driven by the generated power. Optical machines have been widely used. However, since this type of projector generates exhaust gas and noise during operation and causes environmental destruction, a battery projector that turns on the projector with a battery has been adopted (for example, Patent Documents). 1).
しかし、従来のバッテリー投光機は、バッテリーとして鉛蓄電池を用いているため、重量が嵩むだけでなく、寿命が短く、充電に時間がかかるという問題がある。そこで、鉛蓄電池に代えて、軽量かつ長寿命であり、短時間での充電が可能なリチウムイオン電池を用いることも可能であるが、リチウムイオン電池は、過充電や過放電によって電解液が分解する結果、電池内部の圧力が上昇したり、金属リチウムなどの析出によって内部短絡が生じたりするおそれがある。特に、リチウムイオン電池の内部での短絡は温度を急激に上昇させ、発火事故を招くため、取扱上の安全を確保するために格別な配慮を払うことが必要である。 However, since the conventional battery projector uses a lead storage battery as a battery, there is a problem that not only the weight is increased, but also the life is short and charging takes time. Therefore, it is possible to use a lithium-ion battery that is lightweight and has a long life and can be charged in a short time, instead of a lead-acid battery. As a result, the internal pressure of the battery may increase, or an internal short circuit may occur due to deposition of metallic lithium or the like. In particular, a short circuit inside the lithium ion battery rapidly raises the temperature and causes a fire accident. Therefore, special care must be taken to ensure safety in handling.
電源装置として鉛蓄電池が用いられたバッテリー投光機、さらには、バッテリー投光機以外のバッテリー駆動の機械(例えば、バッテリー溶接機など)において、寿命が尽きた鉛蓄電池を新たなものと交換するに際して、鉛蓄電池を高寿命のリチウムイオン電池に交換するには、上記したリチウムイオン電池の特性を考慮し、充放電時の安全を確保する手段を施すことが不可欠であるところ、その種の対処が容易でないことから、鉛蓄電池をリチウムイオン電池へ交換することは実際上困難であった。 Replace the lead-acid battery that has reached the end of its life in a battery projector that uses a lead-acid battery as a power supply, and in battery-powered machines other than the battery projector (for example, battery welders). In order to replace a lead-acid battery with a long-life lithium ion battery, it is essential to take measures to ensure safety during charging and discharging in consideration of the characteristics of the lithium ion battery described above. However, it is practically difficult to replace the lead-acid battery with a lithium ion battery.
この発明は、上記問題に着目してなされたもので、直列接続された複数個のリチウムイオン電池を、各リチウムイオン電池の電圧を外部より監視できる状態で蓋付きのケース体の内部に収納してパック化することにより、鉛蓄電池をリチウムイオン電池へ交換することを可能としたリチウムイオン電池パックと、そのリチウムイオン電池パックが用いられた電源装置、およびその電源装置が用いられたバッテリー投光機とを提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problem. A plurality of serially connected lithium ion batteries are accommodated in a case body with a lid in a state where the voltage of each lithium ion battery can be monitored from the outside. A lithium ion battery pack that can replace a lead-acid battery with a lithium ion battery, a power supply device using the lithium ion battery pack, and a battery floodlight using the power supply device The purpose is to provide a machine.
請求項1の発明に係るリチウムイオン電池パックは、蓋付きのケース体の内部に、直列接続された複数個のリチウムイオン電池とリチウムイオン電池毎に電圧を監視するための電圧監視回路が実装された基板とが収納されたものである。蓋には、リチウムイオン電池の直列回路に導通する正負の電極端子部と前記電圧監視回路による監視結果が出力される出力端子部とが外部へ突出した状態で設けられている。 In the lithium ion battery pack according to the first aspect of the present invention, a plurality of lithium ion batteries connected in series and a voltage monitoring circuit for monitoring the voltage of each lithium ion battery are mounted in a case body with a lid. The board is stored. The lid is provided with positive and negative electrode terminal portions that are electrically connected to a series circuit of the lithium ion battery and an output terminal portion that outputs a monitoring result by the voltage monitoring circuit in a state of projecting to the outside.
上記した構成のリチウムイオン電池パックは、リチウムイオン電池を用いているので、鉛蓄電池と比較して、重量が軽く、取扱や持ち運びに便利である。また、寿命が長いので、頻繁にバッテリーを交換する必要がない。さらに、充電時間も短くて済むので、充電作業に伴う労力が大幅に軽減される。しかも、電圧監視回路がケース体の内部に組み込まれて監視結果を出力端子部より出力するので、充放電状態の適否を把握したり、過充電や過放電が生じないように充放電を制御したりするなど、充放電時の安全を容易に確保できる。したがって、鉛蓄電池が用いられたバッテリー駆動の機械において、寿命が尽きた鉛蓄電池を寿命の長いリチウムイオン電池に交換することが可能である。 Since the lithium ion battery pack having the above-described configuration uses a lithium ion battery, it is lighter in weight than a lead-acid battery and is convenient for handling and carrying. Moreover, since the lifetime is long, it is not necessary to frequently replace the battery. Furthermore, since the charging time can be shortened, the labor involved in the charging work is greatly reduced. In addition, since the voltage monitoring circuit is built into the case body and the monitoring result is output from the output terminal part, it is possible to grasp the suitability of the charging / discharging state and to control charging / discharging so that overcharging and overdischarging do not occur. The safety at the time of charging / discharging can be secured easily. Therefore, in a battery-driven machine using a lead-acid battery, it is possible to replace a lead-acid battery whose life has been exhausted with a long-life lithium ion battery.
この発明の上記した構成において、前記電圧監視回路は種々の態様が考えられるが、好ましい実施態様のものは、各リチウムイオン電池の電圧をそれぞれ検出するリチウムイオン電池毎の電圧検出回路と、各電圧検出回路による検出電圧が適正範囲内かどうかをそれぞれ判別する判別回路と、各判別回路による判別結果を出力する出力回路とを含むものである。
この実施態様によると、出力回路より各リチウムイオン電池の電圧が適正か否かの判別結果が出力されるので、不適正の判別結果に対して充電や放電を停止することができる。
In the above-described configuration of the present invention, the voltage monitoring circuit may have various modes. However, the preferred embodiment has a voltage detection circuit for each lithium ion battery that detects the voltage of each lithium ion battery, and each voltage. It includes a determination circuit that determines whether or not the detection voltage by the detection circuit is within an appropriate range, and an output circuit that outputs a determination result by each determination circuit.
According to this embodiment, the determination result of whether or not the voltage of each lithium ion battery is appropriate is output from the output circuit, so that charging and discharging can be stopped with respect to the inappropriate determination result.
請求項3の発明に係る実施態様では、前記基板には、ケース体内の温度を監視するための温度監視回路がさらに実装されるとともに、蓋には、前記温度監視回路により監視結果が出力される出力端子部が外部へ突出した状態でさらに設けられている。
この実施態様によると、リチウムイオン電池の内部での短絡などに起因して温度が急激に上昇することがあっても、温度監視回路によりケース体内の温度が監視されているので、発火事故の発生を防止できる。
In an embodiment according to the invention of
According to this embodiment, even if the temperature suddenly increases due to a short circuit inside the lithium ion battery, the temperature inside the case body is monitored by the temperature monitoring circuit. Can be prevented.
請求項4の発明に係る電源装置は、バッテリーより外部の機器へ電力を供給するためのものであって、請求項1に記載された少なくとも1個のリチウムイオン電池パックが収納される筐体を有し、その筐体の内部に、前記出力端子部より出力される電圧監視回路による監視結果に応じてリチウムイオン電池の放電および充電器によるリチウムイオン電池の充電を制御する回路が組み込まれたものである。筐体の外面には、充電のために交流電源に接続される電源入力部、リチウムイオン電池より外部の機器へ電力を供給するための電力供給部、および前記電圧監視回路による監視結果を表示するための表示部が設けられている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus for supplying electric power from a battery to an external device, wherein the casing stores at least one lithium ion battery pack according to the first aspect. And a circuit for controlling the discharge of the lithium ion battery and the charging of the lithium ion battery by the charger according to the monitoring result by the voltage monitoring circuit output from the output terminal unit. It is. On the outer surface of the housing, a power input unit connected to an AC power source for charging, a power supply unit for supplying power to an external device from the lithium ion battery, and a monitoring result by the voltage monitoring circuit are displayed. A display unit is provided.
上記の電源装置において、電力供給部にバッテリー駆動の外部の機器を接続して駆動すると、リチウムイオン電池より電力が供給されて消費されるが、電圧監視回路による監視結果に応じてリチウムイオン電池の放電が制御されるので、過放電が防止される。また、電源入力部に交流電源を接続してリチウムイオン電池を充電すると、電圧監視回路による監視結果に応じてリチウムイオン電池の充電が制御されるので、過充電が防止される。また、表示部には電圧監視回路による監視結果が表示されるので、その表示によってリチウムイオン電池の電圧の適否を把握し得る。 In the above power supply device, when a battery-driven external device is connected to the power supply unit and driven, power is supplied and consumed from the lithium ion battery. Depending on the monitoring result by the voltage monitoring circuit, the lithium ion battery Since the discharge is controlled, overdischarge is prevented. In addition, when the lithium ion battery is charged by connecting an AC power supply to the power input unit, charging of the lithium ion battery is controlled according to the monitoring result by the voltage monitoring circuit, so that overcharging is prevented. Moreover, since the monitoring result by the voltage monitoring circuit is displayed on the display unit, it is possible to grasp the suitability of the voltage of the lithium ion battery by the display.
請求項5の発明に係る他の電源装置は、バッテリーより外部の機器へ電力を供給するための電源装置であって、請求項3に記載された少なくとも1個のリチウムイオン電池パックが収納される筐体を有し、その筐体の内部に、前記出力端子部より出力される電圧監視回路および温度監視回路による監視結果に応じてリチウムイオン電池の放電および充電器によるリチウムイオン電池の充電を制御する回路が組み込まれたものである。筐体の外面には、充電のために交流電源に接続される電源入力部、リチウムイオン電池より外部の機器へ電力を供給するための電力供給部、および前記電圧監視回路による監視結果と前記温度監視回路による監視結果とを表示するための表示部が設けられている。
Another power supply device according to the invention of
上記の電源装置において、電力供給部にバッテリー駆動の外部の機器を接続して駆動すると、リチウムイオン電池より電力が供給されて消費されるが、電圧監視回路および温度監視回路による監視結果に応じてリチウムイオン電池の放電が制御されるので、過放電が防止される。また、電源入力部に交流電源を接続してリチウムイオン電池を充電すると、電圧監視回路および温度監視回路による監視結果に応じてリチウムイオン電池の充電が制御されるので、過充電が防止される。また、表示部には電圧監視回路による監視結果と温度監視回路による監視結果とが表示されるので、その表示によってリチウムイオン電池の電圧の適否とリチウムイオン電池の温度の適否とを把握し得る。 In the above power supply device, when a battery-driven external device is connected to the power supply unit and driven, power is supplied and consumed from the lithium ion battery, depending on the monitoring results by the voltage monitoring circuit and the temperature monitoring circuit. Since discharge of the lithium ion battery is controlled, overdischarge is prevented. In addition, when the lithium ion battery is charged by connecting an AC power supply to the power input unit, charging of the lithium ion battery is controlled according to the monitoring results of the voltage monitoring circuit and the temperature monitoring circuit, so that overcharging is prevented. In addition, since the monitoring unit displays the monitoring result by the voltage monitoring circuit and the monitoring result by the temperature monitoring circuit, the display unit can grasp whether the voltage of the lithium ion battery is appropriate and whether the temperature of the lithium ion battery is appropriate.
この発明の好ましい実施態様においては、前記筐体は、決められた個数のリチウムイオン電池パックと、リチウムイオン電池パックと同数個の鉛蓄電池とのいずれかを選択して収納することが可能である。
この実施態様によると、同じ筐体に、決められた個数のリチウムイオン電池パックと、それと同数個の鉛蓄電池のいずれもを収納することができるので、蓄電池の種類毎に筐体を用意する必要がなく、在庫管理が容易である。
In a preferred embodiment of the present invention, the casing can select and store either a predetermined number of lithium ion battery packs or the same number of lead storage batteries as the lithium ion battery pack. .
According to this embodiment, since a predetermined number of lithium ion battery packs and the same number of lead storage batteries can be stored in the same casing, it is necessary to prepare a casing for each type of storage battery. Stock management is easy.
請求項7の発明に係るバッテリー投光機は、投光器と、投光器の光源へ電力を供給するためのキャスター付きの電源装置とで構成されたものであって、前記電源装置は、請求項1に記載された少なくとも1個のリチウムイオン電池パックが収納される筐体を有し、その筐体の内部に、前記出力端子部より出力される電圧監視回路による監視結果に応じてリチウムイオン電池の放電および充電器によるリチウムイオン電池の充電を制御する回路が組み込まれている。筐体の外面には、充電のために交流電源に接続される電源入力部、リチウムイオン電池より前記投光器の光源へ電力を供給するための電力供給部、および前記電圧監視回路による監視結果を表示するための表示部が設けられている。 A battery projector according to a seventh aspect of the invention comprises a light projector and a power supply device with a caster for supplying power to the light source of the light projector. A housing for storing at least one of the described lithium ion battery packs, and discharge of the lithium ion battery in the housing according to the monitoring result by the voltage monitoring circuit output from the output terminal unit And a circuit for controlling the charging of the lithium ion battery by the charger. On the outer surface of the housing, a power input unit connected to an AC power source for charging, a power supply unit for supplying power from a lithium ion battery to the light source of the projector, and a monitoring result by the voltage monitoring circuit are displayed. A display unit is provided.
上記のバッテリー投光機において、電力供給部に投光器を接続して点灯させると、リチウムイオン電池より電力が供給されて消費されるが、電圧監視回路による監視結果に応じてリチウムイオン電池の放電が制御されるので、過放電が防止される。また、電源入力部に交流電源を接続してリチウムイオン電池を充電すると、電圧監視回路による監視結果に応じてリチウムイオン電池の充電が制御されるので、過充電が防止される。また、表示部には電圧監視回路による監視結果が表示されるので、その表示によってリチウムイオン電池の電圧の適否を把握し得る。 In the above battery floodlight, when a floodlight is connected to the power supply unit and lit, power is supplied and consumed from the lithium ion battery, but the lithium ion battery is discharged according to the monitoring result by the voltage monitoring circuit. Since it is controlled, overdischarge is prevented. In addition, when the lithium ion battery is charged by connecting an AC power supply to the power input unit, charging of the lithium ion battery is controlled according to the monitoring result by the voltage monitoring circuit, so that overcharging is prevented. Moreover, since the monitoring result by the voltage monitoring circuit is displayed on the display unit, it is possible to grasp the suitability of the voltage of the lithium ion battery by the display.
請求項8の発明に係るバッテリー投光機は、投光器と、投光器の光源へ電力を供給するためのキャスター付きの電源装置とで構成されるものであって、前記電源装置は、請求項3に記載された少なくとも1個のリチウムイオン電池パックが収納される筐体を有し、その筐体の内部に、前記出力端子部より出力される電圧監視回路および温度監視回路による監視結果に応じてリチウムイオン電池の放電および充電器によるリチウムイオン電池の充電を制御する回路が組み込まれている。筐体の外面には、充電のために交流電源に接続される電源入力部、リチウムイオン電池より前記投光器の光源へ電力を供給するための電力供給部、および前記電圧監視回路による監視結果と前記温度監視回路による監視結果とを表示するための表示部が設けられている。 A battery projector according to an eighth aspect of the present invention includes a projector and a power supply device with a caster for supplying electric power to the light source of the projector, the power supply device according to the third aspect. A housing that houses at least one of the described lithium ion battery packs, and in the housing, the lithium according to the monitoring results by the voltage monitoring circuit and the temperature monitoring circuit output from the output terminal unit A circuit for controlling discharge of the ion battery and charging of the lithium ion battery by the charger is incorporated. On the outer surface of the housing, a power input unit connected to an AC power supply for charging, a power supply unit for supplying power from a lithium ion battery to the light source of the projector, and a monitoring result by the voltage monitoring circuit and the A display unit is provided for displaying the result of monitoring by the temperature monitoring circuit.
上記のバッテリー投光機において、電力供給部に投光器を接続して点灯させると、リチウムイオン電池より電力が供給されて消費されるが、電圧監視回路および温度監視回路による監視結果に応じてリチウムイオン電池の放電が制御されるので、過放電が防止される。また、電源入力部に交流電源を接続してリチウムイオン電池を充電すると、電圧監視回路および温度監視回路による監視結果に応じてリチウムイオン電池の充電が制御されるので、過充電が防止される。また、表示部には電圧監視回路による監視結果と温度監視回路による監視結果とが表示されるので、その表示によってリチウムイオン電池の電圧の適否とリチウムイオン電池の温度の適否とを把握し得る。 In the above battery floodlight, when a floodlight is connected to the power supply unit and lit, power is supplied from the lithium ion battery and consumed. However, depending on the monitoring results by the voltage monitoring circuit and the temperature monitoring circuit, the lithium ion battery Since the discharge of the battery is controlled, overdischarge is prevented. In addition, when the lithium ion battery is charged by connecting an AC power supply to the power input unit, charging of the lithium ion battery is controlled according to the monitoring results of the voltage monitoring circuit and the temperature monitoring circuit, so that overcharging is prevented. In addition, since the monitoring unit displays the monitoring result by the voltage monitoring circuit and the monitoring result by the temperature monitoring circuit, the display unit can grasp whether the voltage of the lithium ion battery is appropriate and whether the temperature of the lithium ion battery is appropriate.
この発明によれば、直列接続された複数個のリチウムイオン電池を、各リチウムイオン電池の電圧を外部より監視できる状態で蓋付きのケース体の内部に収納してパック化したから、充放電の適否を把握したり、過充電や過放電が生じないように充放電を制御したりするなど、充放電時の安全を容易に確保できる。したがって、鉛蓄電池が用いられた電源装置やバッテリー駆動の各種の機器において、寿命が尽きた鉛蓄電池を寿命の長いリチウムイオン電池に交換することが可能である。
さらに、直列接続された複数個のリチウムイオン電池を、ケース体内の温度を外部より監視できる状態で蓋付きのケース体の内部に収納してパック化したから、各リチウムイオン電池の内部での短絡などに起因して温度が急激に上昇することがあっても、発火事故の発生を防止できる。
また、上記のリチウムイオン電池パックが用いられたこの発明の電源装置やバッテリー投光機では、電圧監視回路や温度監視回路による監視結果に応じてリチウムイオン電池の充放電が制御されるので、過放電や過充電による電池内部の圧力の上昇や内部短絡による温度の上昇を防止でき、電源装置やその電源装置を用いたバッテリー投光機の使用上の安全を確保し得る。
According to this invention, since a plurality of lithium ion batteries connected in series are housed in a case body with a lid in a state where the voltage of each lithium ion battery can be monitored from the outside, the battery is charged and discharged. Safety during charging / discharging can be easily ensured, such as by checking the suitability and controlling charging / discharging so that overcharging and overdischarging do not occur. Therefore, in a power supply device using a lead storage battery and various types of battery-powered devices, it is possible to replace a lead storage battery with a long life with a lithium ion battery with a long life.
Furthermore, since a plurality of lithium ion batteries connected in series are packed in a case body with a lid so that the temperature inside the case body can be monitored from the outside, they are short-circuited inside each lithium ion battery. Even if the temperature rises suddenly due to the above, it is possible to prevent the occurrence of a fire accident.
Further, in the power supply device and battery projector of the present invention using the above-described lithium ion battery pack, charging / discharging of the lithium ion battery is controlled according to the monitoring result by the voltage monitoring circuit or the temperature monitoring circuit. It is possible to prevent an increase in pressure inside the battery due to discharge or overcharge or an increase in temperature due to an internal short circuit, and it is possible to ensure safety in use of the power supply device or a battery projector using the power supply device.
図1は、この発明の一実施例であるバッテリー投光機の外観を示している。図示例のバッテリー投光機は、脚部10の上端部に光源11が取り付けられた投光器1と、投光器1の光源11へ電力を供給するための電源装置2とで構成されている。この実施例の電源装置2は、定格出力電圧が12ボルトのリチウムイオン電池パック(詳細は後述)を3個直列に接続したものが用いられ、定格出力電圧が36ボルト(12ボルト×3)に設定されている。なお、リチウムイオン電池パックを1個用いれば定格出力電圧が12ボルトの電源装置を構成でき、同様に、2個用いれば定格出力電圧が24ボルトの電源装置を、4個用いれば定格出力電圧が48ボルトの電源装置を、それぞれ構成できる。
FIG. 1 shows the appearance of a battery projector according to an embodiment of the present invention. The battery projector in the illustrated example includes a
前記投光器1は、支柱12の外周面の等角度位置に3本の脚13を取り付けて脚部10が構成されている。各脚13の下端には床面を移動することが可能なようにキャスター14が取り付けられている。支柱12は中空のパイプであり、パイプ内孔へ上端面よりスライド軸15が挿入されている。スライド軸15の上端には支持フレーム16を介して光源11が上下に首振り可能に支持されている。スライド軸15を上下方向へスライドさせて止め具17により固定することにより光源11を所望の高さに定位させることができる。
この実施例では、複数個のLEDによって光源11を構成しているが、LEDに限られるものではない。また、図示例の投光器1は電源装置2と独立しているが、電源装置2に一体に設けることもできる。
In the
In this embodiment, the
電源装置2は、筐体20が箱状をなし、下部筐体20aの上面の開口部に上部筐体20bが取外し可能に取り付けられている。下部筐体20aの下端部の四隅には床面を移動することが可能なようにキャスター21が設けられている。下部筐体20aの内部空間22は、図2に示すように、直方体をなすリチウムイオン電池パック3を3個収納することが可能な大きさに形成されている。上部筐体20bの内部には、図6に示される種々の回路、すなわち、放電制御回路61、充電制御回路62、および充放電制御回路63を構成する電磁リレーR1,R2,R3やその接点64〜67などが実装された制御用基板(図示せず)や、後述する操作表示部100の入出力各部の動作を制御する回路が実装された表示用基板(図示せず)などが組み込まれている。
In the
この実施例のリチウムイオン電池パック3は、図3および図4に示すように、4個のリチウムイオン電池30を直列に接続したものを、図6に示すモニター部7を構成する回路などが実装された監視用基板4とともに、蓋付きのケース体5の内部に密閉状態で収納してパック化したものである。この実施例で用いているリチウムイオン電池30は、出力電圧が3.3ボルトのもの、すなわち、正極が鉄系複合酸化物(LiFeO2)により形成されているリチウムイオン電池である。この実施例では、出力電圧が3.3ボルトのリチウムイオン電池を4個用いることにより、定格出力電圧が12ボルトの鉛蓄電池に代替し得る出力電圧(3.3ボルト×4=13,2ボルト)のリチウムイオン電池パック3を形成している。
この実施例のリチウムイオン電池パック3は、定格出力電圧が12vの鉛蓄電池とほぼ同じ外形のものであり、3個のリチウムイオン電池パック3と3個の鉛蓄電池のいずれであっても下部筐体20aの内部に収納することが可能である。したがって、この筐体20はリチウムイオン電池を用いた電源装置にも鉛蓄電池を用いた電源装置にも用いることができる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the lithium
The lithium
各リチウムイオン電池パック3は、蓋50により上面の開口部51が塞がれるケース体5の内部に、導電板41により直列接続された4個のリチウムイオン電池30が正負の電極端子31,32を上に向けて整列状態で収納されるとともに、モニター部7を構成する回路などが実装された監視用基板4が蓋50の内面にネジ止めされた状態で収納されたものである。なお、図4において、54,55はケース体5の開口部51の対向位置に取り付けられたネジ止め用の金属板であり、ケース体5の開口部51に被せられた蓋50と金属板54,55との間をネジ止めすることにより蓋50は閉じた状態に保持される。
Each lithium
前記モニター部7は、リチウムイオン電池30毎に電圧を監視するための図7に示す電圧監視回路8と、ケース体5の内部の温度を監視するための図8に示す温度監視回路9とを含むものであるが、電圧監視回路8および温度監視回路9の構成とそれぞれの動作については後述する。なお、監視用基板4は、蓋50の内面にネジなどで装着するのが望ましいが、これに限らず、ケース体5の内側に空間を設けて、その空間内に収納するようにしてもよい。
The
蓋50の両端部の中央位置には矩形状の取付孔56,57が設けられている。各取付孔56,57には、電圧監視回路8および温度監視回路9による監視結果が出力される出力端子部を構成するコネクタ44,45が外部へ突出した状態で取り付けられている。一方のコネクタ44は他のリチウムイオン電池パック3のコネクタ45に、他方のコネクタ45は他のリチウムイオン電池パック3のコネクタ44に、それぞれ接続される。なお、コネクタ44,45の構成や接続状態の詳細は後述する。
Rectangular attachment holes 56 and 57 are provided at the center positions of both ends of the
図4において、31,32は各リチウムイオン電池30の正負の各電極端子であり、隣合うリチウムイオン電池30,30間において正の電極端子31と負の電極端子32とを導電板41により接続することにより4個のリチウムイオン電池30が直列接続される。一端のリチウムイオン電池30の正の電極端子31には正の電極端子板42が、他端のリチウムイオン電池30の負の電極端子32には負の電極端子板43が、それぞれ取り付けられている。各電極端子板42,43はL字状に屈曲されており、その起立した部分が蓋50に形成された貫通孔52,53を貫通して蓋50の上面へ突出している。隣り合うリチウムイオン電池パック3,3間において正の電極端子板42と負の電極端子板43とを順次結線することで、一端のリチウムイオン電池パック3の正の電極端子板42と他端のリチウムイオン電池パック3の負の電極端子板43との間で36ボルトの定格出力電圧が得られる。
In FIG. 4, 31 and 32 are positive and negative electrode terminals of each
上部筐体20bの後面には、図1に示すように、投光器1の光源11へ電力を供給するための電力供給部27が設けられ、この電力供給部27と光源11とが接続コード23によって電気接続されている。なお、図1において、29a,29bは下部筐体20aおよび上部筐体20bに設けられた内部回路接続部であり、この内部回路接続部29a,29b間を接続コード24により接続することで、下部筐体20a内の所定の回路と上部筐体20b内の所定の回路とが電気接続される。
As shown in FIG. 1, a
図5は、上部筐体20bの前面に設けられた操作表示部100の構成を示している。この操作表示部100には、電源のオン、オフおよび点灯と充電との切換を行うための切換スイッチ101と、3個のリチウムイオン電池パック3によるトータル電圧の大きさを表示する電圧レベル表示灯102と、充電中であることを点灯表示する充電表示灯103と、いずれかのリチウムイオン電池30の電圧が放電終止電圧(この実施例では2.5ボルト)を下回ったことを点灯表示する電圧低下表示灯104と、いずれかのリチウムイオン電池パック3の内部温度が60℃を上回ったことを点灯表示する異常表示灯105とが配設されるとともに、交流電源に接続される電源コード25を接続するための電源入力部28が設けられている。
FIG. 5 shows a configuration of the
図6は、上記した構成のバッテリー投光機の主要な回路構成を示している。
同図中、60はプラグ26の交流電源への接続により通電可能な充電回路を示し、この充電回路60には充電制御回路62を構成する電磁リレーR1の接点64と、充放電制御回路63を構成する電磁リレーR3の接点66とが介装されている。一方の電磁リレーR1は過充電のときに付勢されて接点64が開き、他方の電磁リレーR3は過度の温度上昇があったときに付勢されて接点66が開くもので、いずれの場合も充電器68による充電が停止する。
FIG. 6 shows a main circuit configuration of the battery projector having the above-described configuration.
In the figure,
また、同図中、6は点灯時に通電する点灯回路を示し、この点灯回路6には放電制御回路61を構成する電磁リレーR2の接点65と、充放電制御回路63を構成する電磁リレーR3の接点67とが介装されている。一方の電磁リレーR2は過放電のときに付勢されて接点64が開き、他方の電磁リレーR3は過度の温度上昇があったときに付勢されて接点67が開くもので、いずれの場合も投光器1への通電が停止されて光源11は消灯する。
なお、同図には、操作表示部100に設けられている切換スイッチ101や各種の表示灯の入出力動作を制御する回路の図示を省略しているが、この種の回路は電磁リレーとその接点とから成るリレー回路などを用いて容易に構成できる。
In the figure,
In the figure, illustration of a circuit for controlling the input / output operation of the
図7は、リチウムイオン電池パック3のモニター部7を構成するリチウムイオン電池毎の電圧監視回路8の構成をしている。各電圧監視回路8は、電圧変換回路81、電圧検出回路82、判別回路83、および出力回路88,89を含んでいる。電圧検出回路82はリチウムイオン電池30の両端の電圧を検出する。電圧変換回路81はリチウムイオン電池30の電圧を判別回路83の駆動に必要な電圧に変換して判別回路83へ供給する。判別回路83はマイクロコンピュータにより構成され、電圧検出回路82により検出したリチウムイオン電池30の電圧が過放電の状態にあるかどうか、すなわち、放電終止電圧(この実施例では2.5ボルト)を下回ったかどうかや、過充電の状態にあるかどうか、すなわち、充電終止電圧(この実施例では4.3ボルト)を上回ったかどうかを判断する。
FIG. 7 shows a configuration of a
一方の出力回路88は、過電圧表示回路84とフォトカプラ86とで構成され、判別回路83が過充電の状態にあると判断したとき、過電圧表示回路84を動作させてフォトカプラ86を点灯駆動させ、過電圧監視出力を充電制御回路62のトランジスタTR1へ与える。このトランジスタTR1はオア回路を構成し、4個の電圧監視回路8のフォトカプラ86のいずれかより過電圧監視出力が与えられたときにオン動作する。
One
他方の出力回路89は、過放電表示回路85とフォトカプラ87とで構成され、判別回路83が過放電の状態にあると判断したとき、過放電表示回路85を動作させてフォトカプラ86を点灯駆動させ、過放電監視出力を充電制御回路62のトランジスタTR2へ与える。このトランジスタTR2はオア回路を構成し、4個の電圧監視回路8のフォトカプラ87のいずれかより過放電監視出力が与えられたときにオン動作する
The
図8は、3個の各リチウムイオン電池パック3のトランジスタTR1と電磁リレーR1とで構成される充電制御回路62と、各リチウムイオン電池パック3のトランジスタTR2と電磁リレーR2とで構成される放電制御回路61と、各リチウムイオン電池パック3に組み込まれた温度センサ90と電磁リレーR3とで構成される充放電制御回路63との構成を示している。
この実施例の温度センサ90はサーモスタットであり、各リチウムイオン電池パック3のケース体5の内部の監視用基板4上に設けられており、ケース体5の内部の温度が所定の温度(この実施例では60℃)を越えたときに接点が開くものである。
Figure 8 is composed of a
The
図8において、44,45は各リチウムイオン電池パック3に設けられた2個のコネクタであり、各コネクタ44,45はそれぞれ4個の端子T1〜T4を有している。各コネクタ44,45の1番目の端子T1にはコネクタ44,45の端子T1,T1間を導通させる線路が、2番目の端子T2にはトランジスタTR1のコレクタと導通する線路が、3番目の端子T3にはトランジスタTR2のコレクタと導通する線路が、4番目の端子T4には温度センサ90を含む温度監視回路9に導通する線路が、それぞれ接続されている。
In FIG. 8, 44 and 45 are two connectors provided in each lithium
隣り合うリチウムイオン電池パック3,3のコネクタ44とコネクタ45とは4本線のコード110によって接続される。一端のリチウムイオン電池パック3は2番目〜4番目の端子T2〜T4が電磁リレーR1〜R3を介してプラスライン(+)に接続され、他端のリチウムイオン電池パック3は1番目の端子T1と4番目の端子T4がマイナスライン(−)に接続される。
The
各リチウムイオン電池パック3の各トランジスタTR1.TR2は、4個のリチウムイオン電池30のいずれもが過充電や過放電の状態でないときはオフ状態である。このオフ状態では、各トランジスタTR1.TR2のコレクタはオープンであるので、電磁リレーR1,R2は付勢されず、充電回路60中の接点64や点灯回路6中の接点65は閉じた状態にある。3個のリチウムイオン電池パック3のうちいずれかのリチウムイオン電池パック3のリチウムイオン電池30が過充電や過放電の状態になると、該当するリチウムイオン電池パック3のトランジスタTR1またはTR2がオンとなり、電磁リレーR1またはR2が付勢され、充電回路60中の接点64または点灯回路6中の接点65が開く。
Each transistor TR1. TR2 is in an off state when none of the four
各リチウムイオン電池パック3の温度センサ90は、ケース体5内の温度が過度に上昇していなければ接点が閉じているので、電磁リレーR3が付勢され、充電回路60中の接点66や点灯回路6中の接点67は閉じた状態にある。3個のリチウムイオン電池パック3のうちのいずれかに過度の温度上昇があると、該当するリチウムイオン電池パック3の温度センサ90の接点が開き、電磁リレーR3が付勢され、充電回路60中の接点66や点灯回路6中の接点67が開く。
Since the
図9は放電時の監視動作の流れを、図10は充電時の監視動作の流れを、それぞれ示している。以下、同図に従って、バッテリー投光機の動作を説明する。なお、図中、「ST」は「STEP」(手順)の略である。
いま、電源装置2の操作表示部100の切換スイッチ101が操作されて点灯モードに設定されると、図9のST1の判定が「YES」となり、直列接続された12個のリチウムイオン電池30より投光器1へ電力が供給されて光源11が点灯する。また、操作表示部100では、電圧レベル表示灯102が点灯し、12個のリチウムイオン電池30のトータル電圧が表示される(ST2)。
FIG. 9 shows the flow of monitoring operation during discharging, and FIG. 10 shows the flow of monitoring operation during charging. Hereinafter, the operation of the battery projector will be described with reference to FIG. In the figure, “ST” is an abbreviation for “STEP” (procedure).
Now, when the
つぎのST3では、全てのリチウムイオン電池パック3について、ケース体5内の温度が60℃以下であるかどうかが判定され、続くST4では、全てのリチウムイオン電池30の電圧が放電終止電圧の2.5ボルト以上であるかどうかが判定される。いずれの判定も「YES」であれば、過度の温度上昇もなく、また、過放電の状態ではないので、切換スイッチ101が切られない限り、ST3,4の監視が継続して行われる。
もし、切換スイッチ101が切られると、ST5の判定が「YES」となってST6へ進み、投光器1への電力供給が停止されて光源11が消灯し、また、電圧レベル表示灯102も消灯する。
In the next ST3, it is determined whether or not the temperature in the
If the
上記したST3〜ST5の監視ループにおいて、いずれかのリチウムイオン電池パック3について、ケース5内の温度が60℃を上回ったとき、ST3の判定が「NO」となり、操作表示部100の異常表示灯105が点灯して過度の温度上昇があったことが知らされ(ST7)、投光器1への電力供給が止められて光源11が消灯する(ST10)。
また、いずれかのリチウムイオン電池パック3について、いずれかのリチウムイオン電池30の電圧が放電終止電圧の2.5ボルトを下回ったとき、ST4の判定が「NO」となり、その過放電の状態が一定時間(この実施例では10秒)継続したことを条件として、ST8からST9へ進み、電圧低下表示灯104が点灯して過放電であることが知らされ、投光器1への電力供給が停止されて光源11が消灯する(ST10)。
そして、切換スイッチ11が切られると、ST11の判定が「YES」となり、点灯中の表示灯が消灯する(ST12)。
In the monitoring loop of ST3 to ST5 described above, when the temperature in the
For any lithium
When the
一方、電源装置2の操作表示部100の切換スイッチ101が操作されて充電モードに設定されたとき、図10のST1の判定が「YES」となり、100ボルトの交流電源にプラグ26が接続されていれば、ST2の判定も「YES」となり、直列接続された12個のリチウムイオン電池30に対する充電がスタートし、充電時間を計測するタイマーが計時を開始する(ST3)。そして、充電開始とともに充電表示灯103および電圧レベル表示灯102が点灯する(ST4)。
On the other hand, when the
つぎのST5では、全てのリチウムイオン電池パック3について、全てのリチウムイオン電池30の電圧が充電終止電圧の4.3ボルト以下であるかどうかが判定され、続くST6では、ケース体5内の温度が60℃以下であるかどうかが判定される。いずれの判定も「YES」であれば、過充電の状態にはなく、また、過度の温度上昇もないから、前記のタイマーがタイムアップしない限り、ST5,6の監視が繰り返し行われる。
In the next ST5, for all the lithium ion battery packs 3, it is determined whether or not the voltages of all the
タイマーが所定の充電時間(この実施例では2.5時間)を計時すると、ST7の判定が「YES」となり、充電がストップしかつタイマーは計時をストップし(ST8)、充電表示灯102が消灯する(ST9)。
そして、切換スイッチ101が切られると、ST10の判定が「YES」となってST11へ進み、全ての表示灯が消灯する。
When the timer counts the predetermined charging time (2.5 hours in this embodiment), the determination of ST7 is “YES”, charging is stopped and the timer stops timing (ST8), and the charging
When the
上記したST5〜ST7の監視ループにおいて、いずれかのリチウムイオン電池パック3について、いずれかのリチウムイオン電池30の電圧が充電終止電圧の4.3ボルトを上回ったとき、ST5の判定が「NO」となり、その過充電の状態が一定時間(この実施例では10秒)継続したことを条件として、ST12からST8へ進み、充電がストップされかつタイマーは計時をストップし、充電表示灯102は消灯する(ST9)。
また、いずれかのリチウムイオン電池パック3について、ケース5内の温度が60℃を上回ったとき、ST6の判定が「NO」となり、異常表示灯105が点灯して過度の温度上昇があることが知らされ(ST13)、同様に、充電がストップしかつタイマーは計時をストップし(ST8)、充電表示灯102は消灯する(ST9)。
In the monitoring loop of ST5 to ST7 described above, when the voltage of any
In addition, for any lithium
図11は、各リチウムイオン電池パック3において、リチウムイオン電池30毎に実行される電圧監視回路8の判別回路83による電圧監視制御の流れを示している。
いま、電源装置2の操作表示部100の切換スイッチ101が操作されて点灯モードまたは充電モードに設定されると、図11のST1の判定が「YES」となり、ST2で監視の初期状態に設定された後、ST3〜ST7において過充電の監視が、ST8〜ST12において過放電の監視が、繰り返し実行される。
FIG. 11 shows the flow of voltage monitoring control by the
If the
ST3では、判別回路83は電圧検出回路82により検出されたリチウムイオン電池30の電圧が充電終止電圧の4.3ボルト以上であるかどうかを判定する。その判定が「NO」であれば、過充電の状態にないとしてST4〜ST7がスキップされ、次に、判別回路83はリチウムイオン電池30の電圧が放電終止電圧の2.5ボルト以下であるかどうかを判定する(ST8)。ST8の判定が「NO」であれば、過放電の状態にないとしてST9〜ST12がスキップされ、ST3〜ST7の過充電の監視ループに戻る。
In ST3, the
ST3において、電圧検出回路82により検出されたリチウムイオン電池30の電圧が充電終止電圧の4.3ボルト以上であると判定されたとき、ST3からST4へ進み、判別回路83はその過充電の状態が一定時間(この実施例では10秒)継続したかどうかを判定する。その判定が「YES」のとき、判別回路83は過充電の状態にあると判断し、過電圧表示回路84を動作させてフォトカプラ86を点灯駆動し、過電圧監視出力を充電制御回路62のトランジスタTR1へ与える(ST5)。
つぎのST6では、リチウムイオン電池30の電圧が4.0ボルト以下まで低下するのに待機しており、その判定が「YES」になると、判別回路83は過電圧表示回路84の動作を停止させ、過電圧監視出力をオフさせる(ST7)。
When it is determined in ST3 that the voltage of the
In the next ST6, the process waits for the voltage of the
ST8において、電圧検出回路82により検出されたリチウムイオン電池30の電圧が放電終止電圧の2.5ボルト以下であると判定されたとき、ST8からST9へ進み、判別回路83はその過放電の状態が一定時間(この実施例では10秒)継続したかどうかを判定する。その判定が「YES」のとき、判別回路83は過放電の状態にあると判断し、過放電表示回路85を動作させてフォトカプラ87を点灯駆動し、過放電監視出力を放電制御回路61のトランジスタTR2へ与える(ST10)。
つぎのST11では、リチウムイオン電池30の電圧が3.0ボルト以上まで上昇するのに待機しており、その判定が「YES」になると、判別回路83は過放電表示回路85動作を停止させ、過放電監視出力をオフさせる(ST12)。
When it is determined in ST8 that the voltage of the
In the next ST11, the process waits for the voltage of the
なお、上記はこの発明を実施するためのひとつの好ましい実施の形態を示すものであるが、この発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、また、この実施の形態によってこの発明の範囲が制限されるものでもない。 Although the above shows one preferred embodiment for carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, and the present invention is not limited to this embodiment. The range is not limited.
1 投光器
2 電源装置
3 リチウムイオン電池パック
4 基板
5 ケース体
8 電圧監視回路
9 温度監視回路
11 光源
20 筐体
27 電力供給部
28 電源入力部
30 リチウムイオン電池
42,43 電極端子板
44.45 コネクタ
50 蓋
82 電圧検出回路
83 判別回路
88,89 出力回路
90 温度センサ
100 操作表示部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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