JP2013031303A - Battery pack non-contact charge method and battery pack - Google Patents

Battery pack non-contact charge method and battery pack Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten a charge time while also protecting a battery pack from heat generation.SOLUTION: When the temperature of a secondary battery cell 2 is lower than a prescribed first threshold temperature TP1, no charge of electricity is given; when higher than the first threshold temperature TP1, a charge of electricity to the secondary battery cell 2 starts with a prescribed first charge current value which is the maximum value of a charge current. When the temperature of the secondary battery cell 2 remains at a prescribed second threshold temperature TP2 which is higher than prescribed first threshold temperature TP1, a charge of electricity is continued, and a charge current at the second threshold temperature TP2 is made a prescribed second charge current value which is lower than the first charge current value. When the temperature of the secondary battery cell 2 remains at a prescribed third threshold temperature TP3 which is higher than prescribed second threshold temperature TP2, a charge of electricity is continued, and a charge current at the third threshold temperature TP3 is made a prescribed third charge current value which is lower than the second charge current value. When the temperature of the secondary battery cell 2 is higher than the third threshold temperature TP3, a charge current is stopped.

Description

本発明は、充電台に載せられた電池パックの受電コイルと、充電台の送電コイルとを電磁結合し、送電コイルから受電コイルに磁気誘導作用で電力搬送して、電池パックの内蔵電池を充電する無接点充電方法及び電池パックに関する。   The present invention electromagnetically couples a power receiving coil of a battery pack mounted on a charging base and a power transmitting coil of the charging base, and carries power from the power transmitting coil to the power receiving coil by a magnetic induction action to charge a built-in battery of the battery pack. The present invention relates to a contactless charging method and a battery pack.

携帯電話や携帯音楽プレーヤ等のモバイル機器に代表される電池駆動機器は、携帯に便利なように、充電できる電池により駆動されるものが多い。このような電池駆動機器は、電池を素電池の状態で、あるいは電池パックの状態で収納している。電池駆動機器は、電池を収納する状態で充電器に接点を接続して充電される。一方で、このように接点を接続することなく、電磁誘導の作用を利用して充電台に内蔵された送電コイルから、受電コイルに対して電力を搬送して、電池を充電する充電台が開発されている（特許文献１参照）。   Many battery-driven devices typified by mobile devices such as mobile phones and portable music players are driven by a rechargeable battery for convenience of carrying. Such a battery-driven device stores a battery in a unit cell state or a battery pack state. The battery-driven device is charged by connecting a contact to a charger in a state where the battery is accommodated. On the other hand, a charging stand that charges the battery by transporting power to the receiving coil from the power transmission coil built in the charging stand using the action of electromagnetic induction without connecting the contacts in this way has been developed. (See Patent Document 1).

図１２に示す特許文献１は、充電台９１０に、交流電源で励磁される送電コイル９１１を内蔵し、この送電コイル９１１に電磁結合される受電コイル９２１を電池パック９３０に設けて、受電コイル９２１に誘導される電力で電池パック９３０の電池９３１を充電する。電池駆動機器９２０に収納された電池パック９３０は、受電コイル９２１に誘導される交流を整流し、これを電池９３１に供給して充電する充電回路を内蔵している。この構造によると、充電台９１０の上に電池駆動機器９２０に収納された電池パック９３０を載せて、接点を接続することなく無接点な状態で電池９３１を充電できる。   In Patent Document 1 shown in FIG. 12, a charging stand 910 includes a power transmission coil 911 that is excited by an AC power supply, and a power reception coil 921 that is electromagnetically coupled to the power transmission coil 911 is provided in the battery pack 930. The battery 931 of the battery pack 930 is charged with the electric power induced by. The battery pack 930 accommodated in the battery drive device 920 has a built-in charging circuit that rectifies the alternating current induced by the power receiving coil 921 and supplies the rectified current to the battery 931 for charging. According to this structure, the battery pack 930 accommodated in the battery drive device 920 is placed on the charging base 910, and the battery 931 can be charged in a non-contact state without connecting the contacts.

電池パックへの充電時には、二次電池セルや電池パックに組み込まれた充電回路等の電子部品が発熱する。熱によって二次電池セルや回路が劣化することを防ぐには、充電電流を小さくする必要がある。しかしながら、充電電流が小さいと、電池パックを満充電するまでに要する充電時間が長くなってしまうという問題があった。ユーザにおいては、充電の待ち時間を極力短くしたいという要望が強くあり、電池パックの保護との観点から、このような相反する要求を両立させることが困難であった。   When charging the battery pack, electronic components such as a secondary battery cell and a charging circuit incorporated in the battery pack generate heat. In order to prevent the secondary battery cells and circuits from being deteriorated by heat, it is necessary to reduce the charging current. However, when the charging current is small, there is a problem that the charging time required to fully charge the battery pack becomes long. There is a strong demand for users to reduce the waiting time for charging as much as possible, and it has been difficult to satisfy such conflicting demands from the viewpoint of protecting the battery pack.

特開２００８−１４１９４０号公報JP 2008-141940 A

本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、電池パックを発熱から保護しつつも、充電時間を短縮化することが可能な電池パックの無接点充電方法及び電池パックを提供することにある。   The present invention has been made to solve such conventional problems. A main object of the present invention is to provide a battery pack non-contact charging method and a battery pack capable of reducing a charging time while protecting the battery pack from heat generation.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記の目的を達成するため、本発明の第１の側面に係る電池パックの無接点充電方法は、充電台１１０に電池パック９０を載せ、前記充電台１１０から前記電池パック９０に電力を送出して、前記電池パック９０に内蔵している受電コイル１を、前記充電台１１０の送電コイル１１３と電磁結合させて、内蔵される前記電池パック９０の二次電池セル２を充電する無接点充電方法であって、前記検出された前記二次電池セル２の温度が、所定の第一閾値温度ＴＰ１より低い場合は充電を行わず、該第一閾値温度ＴＰ１以上の場合に、充電電流の最大値である所定の第一充電流値で前記二次電池セル２への充電を開始し、前記二次電池セル２の温度が、前記第一閾値温度ＴＰ１より高い所定の第二閾値温度ＴＰ２までの間は充電を継続しつつ、該第二閾値温度ＴＰ２における充電電流を、前記第一充電電流値よりも低い所定の第二充電電流値とし、前記二次電池セル２の温度が、前記第二閾値温度ＴＰ２より高い所定の第三閾値温度ＴＰ３までの間は充電を継続しつつ、該第三閾値温度ＴＰ３における充電電流を、前記第二充電電流値よりも低い所定の第三充電電流値とし、前記二次電池セル２の温度が、前記第三閾値温度ＴＰ３より高い場合に、充電電流を停止する。これにより、二次電池セルの温度が低い状態では、通常よりも大電流で通電して充電量を大きくし、充電時間の短縮化を図ることができ、さらに二次電池セルの温度が上昇すると充電量を小さく切り替えて、二次電池セルの保護を図ることが可能となる。さらに、第二充電電流が第一充電電流と略等しい状態とすることで、電池パックの二次電池セルの温度上昇を抑えることもでき、第三閾値温度以上に達した時は、充電電流を停止させ安全性を確保することができる。   In order to achieve the above object, a contactless charging method for a battery pack according to the first aspect of the present invention places a battery pack 90 on a charging stand 110 and sends electric power from the charging stand 110 to the battery pack 90. The contactless charging method of charging the secondary battery cell 2 of the battery pack 90 incorporated by electromagnetically coupling the power receiving coil 1 built in the battery pack 90 with the power transmission coil 113 of the charging stand 110. When the detected temperature of the secondary battery cell 2 is lower than a predetermined first threshold temperature TP1, charging is not performed, and when the temperature is equal to or higher than the first threshold temperature TP1, the maximum value of the charging current The charging of the secondary battery cell 2 is started at a predetermined first charge flow value, and the temperature of the secondary battery cell 2 reaches a predetermined second threshold temperature TP2 higher than the first threshold temperature TP1. While charging, The charging current at the second threshold temperature TP2 is a predetermined second charging current value lower than the first charging current value, and the temperature of the secondary battery cell 2 is a predetermined third higher than the second threshold temperature TP2. While charging continues until the threshold temperature TP3, the charging current at the third threshold temperature TP3 is set to a predetermined third charging current value lower than the second charging current value, and the temperature of the secondary battery cell 2 is reached. However, when the temperature is higher than the third threshold temperature TP3, the charging current is stopped. As a result, when the temperature of the secondary battery cell is low, it can be energized with a larger current than usual to increase the amount of charge, shorten the charging time, and when the temperature of the secondary battery cell further rises It becomes possible to aim at protection of a secondary battery cell by switching charge amount small. Furthermore, by setting the second charging current to be approximately equal to the first charging current, it is possible to suppress the temperature rise of the secondary battery cell of the battery pack. It can be stopped to ensure safety.

また第２の側面に係る電池パックの無接点充電方法によれば、前記第一充電電流値が、前記電池パック９０をＡＣアダプタに接続した際に充電を行う電流値と略等しくすることができる。これにより、無接点充電とＡＣアダプタによる充電とが可能な電池パックの充電において、無接点充電時の充電電流の初期値を、ＡＣアダプタによる充電時とほぼ等しくして、充電時間の長時間化を抑制し、無接点充電の充電電流を増加させつつ、ＡＣアダプタによる充電時の充電電流と一致させることで充電回路を共通化できる。   Further, according to the contactless charging method of the battery pack according to the second aspect, the first charging current value can be made substantially equal to the current value for charging when the battery pack 90 is connected to the AC adapter. . As a result, when charging a battery pack that can be contactlessly charged and charged with an AC adapter, the initial value of the charging current at the time of contactless charging is made almost equal to that when charging with an AC adapter, thereby extending the charging time. The charging circuit can be shared by making the charging current coincide with the charging current at the time of charging by the AC adapter while suppressing charging and increasing the charging current of contactless charging.

さらにまた第３の側面に係る電池パックの無接点充電方法によれば、前記二次電池セル２の温度と充電電流との相互関係を充電プロファイルとし、前記充電電流を前記二次電池セル２の温度に応じて低下させる充電プロファイルが、階段状に構成されてなる。これにより、電池パックは、第一閾値温度から第三閾値温度との間で、閾値設定温度を複数設けられるため、各閾値温度での上昇下降温度に対して充電電流を階段状に変更でき、安定した二次電池セルの温度コントロールを行うことができ、二次電池セルを保護することができる。   Furthermore, according to the contactless charging method of the battery pack according to the third aspect, the correlation between the temperature and the charging current of the secondary battery cell 2 is used as a charging profile, and the charging current is set to the secondary battery cell 2. The charging profile that is lowered according to the temperature is configured in a staircase pattern. Thereby, since the battery pack is provided with a plurality of threshold setting temperatures between the first threshold temperature and the third threshold temperature, the charging current can be changed stepwise with respect to the rising and falling temperatures at each threshold temperature, The temperature control of the stable secondary battery cell can be performed, and the secondary battery cell can be protected.

さらにまた第４の側面に係る電池パックの無接点充電方法によれば、前記充電電流を前記二次電池セル２の温度に応じて低下させる充電プロファイルが、連続的に低下されてなる。これにより、二次電池セルの温度を連続的にフィードバックし、温度に反比例した充電プロファイルとすることもできるし、さらには二次曲線的に電流を低下する充電プロファイルとすることもできる。フィードバックされた電池情報は、応答速度を保ち連続的な二次電池セルの温度コントロールにより、急速充電を可能とすることができる。   Furthermore, according to the contactless charging method of the battery pack according to the fourth aspect, the charging profile for reducing the charging current according to the temperature of the secondary battery cell 2 is continuously reduced. As a result, the temperature of the secondary battery cell can be continuously fed back to obtain a charge profile that is inversely proportional to the temperature, or a charge profile that reduces the current in a quadratic curve. The fed-back battery information can be rapidly charged by maintaining the response speed and continuously controlling the temperature of the secondary battery cells.

さらにまた第５の側面に係る電池パックの無接点充電方法によれば、該電池パック９０を接続して駆動する電池駆動機器１００に接続された状態か、電池パック９０単体のいずれかを認識する工程を含んでいる。これにより、電池パック単体の温度は、電池駆動機器内での二次電池セルの温度と比較した場合に、熱が籠もりにくいため、更に急速充電を可能とすることができる。   Furthermore, according to the contactless charging method of the battery pack according to the fifth aspect, the battery pack 90 is connected to the battery driving device 100 that is driven and connected, or the battery pack 90 alone is recognized. It includes a process. Thereby, since the temperature of a battery pack single-piece | unit is compared with the temperature of the secondary battery cell in a battery drive apparatus, since a heat | fever is hard to accumulate, quick charge can be made still more possible.

さらにまた第６の側面に係る電池パックの無接点充電方法によれば、前記認識結果に基づいて、二次電池セル２充電時の第一閾値温度ＴＰ１を変更する工程を含んでいる。これにより、電池駆動機器で使用される場合と、電池パックとして使用する場合とで、電池パック内の温度上昇が異なるため、第一閾値温度からの充電開始を変更することができる。   Furthermore, the battery pack contactless charging method according to the sixth aspect includes a step of changing the first threshold temperature TP1 during charging of the secondary battery cell 2 based on the recognition result. Thereby, since the temperature rise in a battery pack differs by the case where it uses by a battery drive apparatus, and the case where it uses as a battery pack, the charge start from 1st threshold temperature can be changed.

さらにまた第７の側面に係る電池パックの無接点充電方法によれば、前記認識結果に基づいて、充電プロファイルを変更する工程を含んでいる。これにより、電池パックは、無接点充電時で電池駆動機器への内蔵であるか、電池パック単体であるかの判断認識により、充電プロファイル方法を変更することができ、環境条件にあった充電プロファイルを選択することができる。   Furthermore, according to the contactless charging method of the battery pack according to the seventh aspect, the method includes a step of changing the charging profile based on the recognition result. As a result, the battery pack can change the charge profile method based on the recognition of whether the battery pack is built into the battery-powered device during contactless charging or is a single battery pack. Can be selected.

さらにまた第８の側面に係る電池パックによれば、二次電池セル２と、前記二次電池セル２の電圧を検出する電圧検出部と、前記二次電池セル２の充放電に伴う電流を検出する電流検出部と、前記二次電池セル２の温度を検出する温度検出部と、受電コイル１と、前記受電コイル１で受電した電力を、前記二次電池セル２を充電可能な充電電流に変換する充電回路と、を備え、電池パックを充電する充電台に載置された状態で、充電台に内蔵される送電コイルと前記受電コイル１とを電磁結合して、充電台から前記電池パック９０に電力を送出して、前記二次電池セル２を充電する電池パック９０であって、前記電池パック９０はさらに、該電池パックが充電台に載置された状態で、電池パック９０が駆動対象の電池駆動機器に接続された状態か、電池パック９０単体のいずれであるかを認識する接続判別手段を備えており、前記充電回路は、前記温度検出部で検出された二次電池セル２の温度が、所定の第一閾値温度ＴＰ１より低い場合は充電を行わず、該第一閾値温度ＴＰ１以上の場合に、充電電流の最大値である所定の第一充電電流値で前記二次電池セル２への充電を開始し、前記二次電池セル２の温度が、前記第一閾値温度ＴＰ１より高い所定の第二閾値温度ＴＰ２までの間は充電を継続しつつ、該第二閾値温度ＴＰ２における充電電流を、前記第一充電電流値よりも低い所定の第二充電電流値とし、前記二次電池セル２の温度が、前記第二閾値温度ＴＰ２より高い所定の第三閾値温度ＴＰ３までの間は充電を継続しつつ、該第三閾値温度ＴＰ３における充電電流を、前記第二充電電流値よりも低い所定の第三充電電流値とし、前記二次電池セル２の温度が、前記第三閾値温度ＴＰ３よりも高い場合には、充電電流を停止するよう構成している。これにより、二次電池セルの温度が低い状態では、通常よりも大電流で通電して充電量を大きくし、充電時間の短縮化を図ることができ、さらに電池温度が上昇すると充電量を小さく切り替えて、二次電池セルの保護を図ることが可能となる。   Further, according to the battery pack of the eighth aspect, the secondary battery cell 2, the voltage detection unit that detects the voltage of the secondary battery cell 2, and the current associated with charging / discharging of the secondary battery cell 2 A current detection unit for detecting, a temperature detection unit for detecting the temperature of the secondary battery cell 2, a power receiving coil 1, and a charging current that can charge the secondary battery cell 2 with power received by the power receiving coil 1. A charging circuit for converting the battery pack into a state where the battery pack is placed on a charging base for charging the battery pack, and a power transmission coil built in the charging base and the power receiving coil 1 are electromagnetically coupled to each other from the charging base. A battery pack 90 for sending power to the pack 90 to charge the secondary battery cell 2, wherein the battery pack 90 is further mounted on a charging stand, Connected to the battery-driven device to be driven Connection determination means for recognizing whether the battery pack 90 is a single unit, and in the charging circuit, the temperature of the secondary battery cell 2 detected by the temperature detection unit is a predetermined first threshold temperature. When the temperature is lower than TP1, charging is not performed. When the temperature is equal to or higher than the first threshold temperature TP1, charging of the secondary battery cell 2 is started at a predetermined first charging current value that is the maximum value of the charging current, The charging current at the second threshold temperature TP2 is changed to the first charging current while continuing charging until the temperature of the secondary battery cell 2 reaches a predetermined second threshold temperature TP2 higher than the first threshold temperature TP1. A predetermined second charging current value lower than the value, and while the secondary battery cell 2 continues to be charged until the temperature of the secondary battery cell 2 reaches a predetermined third threshold temperature TP3 higher than the second threshold temperature TP2, The charging current at the three threshold temperatures TP3 A third charging current value lower predetermined than two charging current value, temperature of the secondary battery cell 2 is higher than the third threshold temperature TP3 is configured to stop the charging current. As a result, when the temperature of the secondary battery cell is low, the charging amount can be increased by energizing with a larger current than usual to shorten the charging time, and when the battery temperature rises, the charging amount is decreased. By switching, it becomes possible to protect the secondary battery cell.

電池パックを内蔵する電池駆動機器を無接点の充電台にセットする状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which sets the battery drive apparatus incorporating a battery pack to a non-contact charging stand. 図１に示す充電台に電池駆動機器をセットして電池パックを充電する状態を示す垂直断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view showing a state in which a battery driving device is set on the charging stand shown in FIG. 1 and a battery pack is charged. 図２に示す充電台に電池パックをセットして充電する状態を示す垂直断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view showing a state in which a battery pack is set on the charging stand shown in FIG. 2 and is charged. リチウムイオン二次電池の充電電流及び充電電圧を示すグラフである。It is a graph which shows the charging current and charging voltage of a lithium ion secondary battery. 本発明による実施例１の無接点充電における二次電池セルの温度と二次電池セルへの充電電流との対比を示すグラフである。It is a graph which shows contrast with the temperature of the secondary battery cell in the non-contact charge of Example 1 by this invention, and the charging current to a secondary battery cell. 本発明による実施例２の無接点充電における二次電池セルの温度と二次電池セルへの充電電流との対比を示すグラフである。It is a graph which shows contrast with the temperature of the secondary battery cell in the non-contact charge of Example 2 by this invention, and the charging current to a secondary battery cell. 図６の変形例１で無接点充電における二次電池セルの温度と二次電池セルへの充電電流との対比を示すグラフである。It is a graph which shows the contrast of the temperature of the secondary battery cell and the charging current to a secondary battery cell in non-contact charge in the modification 1 of FIG. 図６の変形例２で無接点充電における二次電池セルの温度と二次電池セルへの充電電流との対比を示すグラフである。It is a graph which shows the contrast of the temperature of the secondary battery cell and the charging current to a secondary battery cell in non-contact charge in the modification 2 of FIG. 図６の変形例３で無接点充電における二次電池セルの温度と二次電池セルへの充電電流との対比を示すグラフである。It is a graph which shows contrast with the temperature of the secondary battery cell in non-contact charge in the modification 3 of FIG. 6, and the charging current to a secondary battery cell. 図１および図２における電気回路のブロック図である。It is a block diagram of the electric circuit in FIG. 1 and FIG. 図３における電気回路のブロック図である。It is a block diagram of the electric circuit in FIG. 従来の無接点充電にて電池駆動機器を充電台にセットした状態を示す垂直断面図である。It is vertical sectional drawing which shows the state which set the battery drive apparatus to the charging stand by the conventional non-contact charge.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックの無接点充電方法及び電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックの無接点充電方法及び電池パックを以下のものに特定しない。さらに、本明細書においては、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a battery pack contactless charging method and a battery pack for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is a battery pack contactless charging method and The battery pack is not specified as follows. Further, in the present specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the embodiments are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is appended to the members shown. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent members described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to the description unless otherwise specified. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.

以下、実施例として無接点充電における電池パックの実施形態を、図１から図３にて説明する。図１は電池パックを内蔵する電池駆動機器を無接点の充電台にセットする状態を示す斜視図、図２は充電台に電池駆動機器をセットして電池パックを充電する状態を示す垂直断面図、図３は充電台に電池パックをセットして充電する状態を示す垂直断面図をそれぞれ示している。   Hereinafter, an embodiment of a battery pack in contactless charging will be described with reference to FIGS. 1 to 3 as an example. FIG. 1 is a perspective view showing a state in which a battery driving device incorporating a battery pack is set on a contactless charging stand, and FIG. 2 is a vertical sectional view showing a state in which the battery driving device is set on the charging stand and the battery pack is charged. FIG. 3 is a vertical sectional view showing a state where the battery pack is set on the charging stand and charged.

まず図１から図３に示す充電台１１０は、電池パック９０の受電コイル１に電磁結合される送電コイル１１３と、この送電コイル１１３に高周波電力を供給する高周波電源制御回路１１４を備えている。さらにこの高周波電源制御回路１１４は、ＡＣ／ＤＣアダプタ（図示せず）からの接続プラグ１４１、ＵＳＢケーブル１４２、または充電台用二次電池１１２のいずれかから直流電力が供給される。無接点の充電台１１０は、ＡＣ／ＤＣアダプタからの接続プラグ１４１を接続するＤＣ接続端子１１７Ａと、ＵＳＢケーブル１４２を接続するＵＳＢ端子１１７Ｂからなる直流入力端子１１７を外装ケース１１１に設けている。この直流入力端子１１７は、充電台用二次電池１１２への充電および直接高周波電源制御回路１１４へ供給される。また直流入力端子１１７への電力の供給がない場合には、充電台用二次電池１１２から高周波電源制御回路１１４への直流電力を供給することができる。これにより、この充電台１１０は、持ち運びが可能で、直流入力端子１１７への電力供給が無くても、充電台用二次電池１１２の直流電力を供給することで高周波電源制御回路１１４により高周波電力を発生させることができる。   First, the charging stand 110 shown in FIGS. 1 to 3 includes a power transmission coil 113 that is electromagnetically coupled to the power receiving coil 1 of the battery pack 90, and a high frequency power supply control circuit 114 that supplies high frequency power to the power transmission coil 113. Further, the high frequency power supply control circuit 114 is supplied with DC power from any one of the connection plug 141 from the AC / DC adapter (not shown), the USB cable 142, or the secondary battery 112 for charging stand. The contactless charging stand 110 is provided with a DC input terminal 117 including a DC connection terminal 117 </ b> A for connecting a connection plug 141 from an AC / DC adapter and a USB terminal 117 </ b> B for connecting a USB cable 142, in the exterior case 111. The DC input terminal 117 is charged to the charging stand secondary battery 112 and directly supplied to the high frequency power supply control circuit 114. When no power is supplied to the DC input terminal 117, DC power can be supplied from the charging stand secondary battery 112 to the high frequency power supply control circuit 114. As a result, the charging stand 110 can be carried, and even if there is no power supply to the DC input terminal 117, the high frequency power supply control circuit 114 supplies high frequency power by supplying the DC power of the secondary battery 112 for charging stand. Can be generated.

さらに充電台１１０の送電コイル１１３は、電力の送電と共に、電池パック９０内二次電池セル２の、電圧、電流及び温度情報や接続判別等を無接点充電トランスミッターとして受電コイル１を利用しフィードバック情報を受けることができる。このフィードバック情報は、充電台１１０内部の送電制御基板１１５により処理され、高周波電源制御回路１１４へ伝達し、変更した高周波電力を送電コイル１１３へ供給することができる。これにより、充電台１１０は、電池パック９０の電圧、電流及び温度情報や接続判別等を監視することができ、その情報源に基づいて送電コイル１１３への高周波電力を変更することができる。
（二次電池セル２） Furthermore, the power transmission coil 113 of the charging stand 110 uses the power reception coil 1 as a non-contact charge transmitter for feedback information on the voltage, current and temperature information, connection determination, etc. of the secondary battery cell 2 in the battery pack 90 along with power transmission. Can receive. This feedback information is processed by the power transmission control board 115 inside the charging stand 110 and transmitted to the high frequency power supply control circuit 114, and the changed high frequency power can be supplied to the power transmission coil 113. Thereby, the charging stand 110 can monitor the voltage, current and temperature information of the battery pack 90, connection determination, etc., and can change the high frequency power to the power transmission coil 113 based on the information source.
(Secondary battery cell 2)

ここで電池パック９０に内蔵される二次電池セル２は、各面を一体成型した外装缶を形成し、金属ケースとすることができる。たとえば、金属ケースは、アルミニウム等とすることができ、外因性の衝撃から保護することができ、さらに放熱性にも優れた効果を得ることができる。   Here, the secondary battery cell 2 built in the battery pack 90 can be formed as a metal case by forming an outer can integrally molded on each surface. For example, the metal case can be made of aluminum or the like, can be protected from exogenous impacts, and can have an excellent effect of heat dissipation.

この実施例での二次電池セルは、体積エネルギー密度の大きいリチウムイオン二次電池又はリチウムポリマー電池を使用することで、全体を軽く、薄く、小さくして利便性を良く携帯駆動機器に利用できる特徴がある。ただこれに限るものではなく、二次電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の充電できる全ての二次電池とすることもできる。
（充電プロファイル） The secondary battery cell in this embodiment uses a lithium ion secondary battery or a lithium polymer battery with a large volumetric energy density, so that the whole is light, thin, and small and can be used for portable drive devices with good convenience. There are features. However, the present invention is not limited to this, and the secondary battery cell can be any rechargeable secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery.
(Charge profile)

ここで図４に、リチウムイオン二次電池の温度と充電電流及び充電電圧との関係の一例を示す。この図において、単電池温度の温度領域に関しては、温度閾値Ｔ１〜Ｔ２が低温度域、温度閾値Ｔ２〜Ｔ３が標準温度域、温度閾値Ｔ３〜Ｔ４が高温度域および温度閾値Ｔ５〜Ｔ６が推奨温度域である。さらに充電電圧は、温度閾値Ｔ２から温度閾値Ｔ３の間にある温度閾値Ｔ５から温度閾値Ｔ６間を安全領域（電圧）としている。充電においては、上限充電電圧を超えないことが重要となる。このため本願発明の電池パック９０では、常に電池パック９０内にて二次電池セル２の電圧を監視している。この電池パック９０は、上限充電電圧を超えた場合には、二次電池セル２への充電電流を停止させる回路を備えており、充電台１１０からの電磁供給を停止することで、安全性を高めている。また、温度閾値Ｔ１〜Ｔ２の低温度域、温度閾値Ｔ３〜Ｔ４の高温度域においては、充電電流、充電電圧の一方または両方を満足することが望ましい。   FIG. 4 shows an example of the relationship between the temperature of the lithium ion secondary battery, the charging current, and the charging voltage. In this figure, regarding the temperature range of the unit cell temperature, the temperature thresholds T1 to T2 are the low temperature range, the temperature thresholds T2 to T3 are the standard temperature range, the temperature thresholds T3 to T4 are the high temperature range, and the temperature thresholds T5 to T6 are recommended. It is a temperature range. Further, the charging voltage has a safety region (voltage) between the temperature threshold T5 and the temperature threshold T6 that is between the temperature threshold T2 and the temperature threshold T3. In charging, it is important not to exceed the upper limit charging voltage. For this reason, in the battery pack 90 of the present invention, the voltage of the secondary battery cell 2 is constantly monitored in the battery pack 90. The battery pack 90 includes a circuit for stopping the charging current to the secondary battery cell 2 when the upper limit charging voltage is exceeded, and safety is improved by stopping the electromagnetic supply from the charging stand 110. It is increasing. Moreover, in the low temperature range of the temperature thresholds T1 to T2 and the high temperature range of the temperature thresholds T3 to T4, it is desirable to satisfy one or both of the charging current and the charging voltage.

さらに、単電池温度と充電電流は、温度閾値Ｔ１は下限充電温度を示しており、また、温度閾値Ｔ４が上限充電温度を示している。さらに、温度閾値Ｔ２から温度閾値Ｔ３間が安全領域（電流）としている。ここで図５から図９では、無接点充電における二次電池セルの温度と二次電池セルへの充電電流との対比を示すグラフを示している。これに対する、電池パック９０は、内蔵されている二次電池セル２の電池温度情報により、制御信号を充電台１１０へ送り、送電コイル１１３より適切な受電を受けている。このとき、二次電池セル２の温度が、所定の第一閾値温度ＴＰ１より低い場合は充電を行わず、第一閾値温度ＴＰ１以上の場合に、充電電流の最大値である所定の第一充電電流値で二次電池セル２への充電を開始しする。さらに、二次電池セル２の温度が、第一閾値温度ＴＰ１より高い所定の第二閾値温度ＴＰ２までの間は充電を継続しつつ、第二閾値温度ＴＰ２における充電電流を、第一充電電流値よりも低い所定の第二充電電流値としている。さらにまた、二次電池セル２の温度が、第二閾値温度ＴＰ２より高い所定の第三閾値温度ＴＰ３までの間は充電を継続しつつ、第三閾値温度ＴＰ３における充電電流を、第二充電電流値よりも低い所定の第三充電電流値としている。それ以上二次電池セル２の温度が、前記第三閾値温度ＴＰ３よりも高い場合には、充電電流を停止する。なお、「・・・までの間は充電を継続しつつ、」とは、充電電流を一定とする場合のみならず、変化させながら充電を継続することができることを示している。   Further, in the cell temperature and the charging current, the temperature threshold T1 indicates the lower limit charging temperature, and the temperature threshold T4 indicates the upper limit charging temperature. Further, the region between the temperature threshold T2 and the temperature threshold T3 is a safe region (current). Here, FIGS. 5 to 9 show graphs showing the contrast between the temperature of the secondary battery cell and the charging current to the secondary battery cell in non-contact charging. On the other hand, the battery pack 90 sends a control signal to the charging stand 110 based on the battery temperature information of the built-in secondary battery cell 2 and receives appropriate power reception from the power transmission coil 113. At this time, when the temperature of the secondary battery cell 2 is lower than the predetermined first threshold temperature TP1, charging is not performed, and when the temperature is equal to or higher than the first threshold temperature TP1, the predetermined first charging that is the maximum value of the charging current. Charging of the secondary battery cell 2 is started with the current value. Further, the charging current at the second threshold temperature TP2 is changed to the first charging current value while continuing the charging until the temperature of the secondary battery cell 2 reaches the predetermined second threshold temperature TP2 higher than the first threshold temperature TP1. Lower than the predetermined second charging current value. Furthermore, the charging current at the third threshold temperature TP3 is changed to the second charging current while continuing charging until the temperature of the secondary battery cell 2 reaches a predetermined third threshold temperature TP3 higher than the second threshold temperature TP2. The predetermined third charging current value is lower than the value. When the temperature of the secondary battery cell 2 is higher than the third threshold temperature TP3, the charging current is stopped. Note that “while continuing charging until...” Indicates that charging can be continued not only when the charging current is constant, but also while changing.

これを踏まえた形で、まず図５は、実施例１の無接点充電における二次電池セルの温度と二次電池セルへの充電電流とのグラフを示している。このフィードバックされた温度情報により充電台１１０の送電コイル１１３には、制御された高周波電力が供給される。その高周波電力は、送電コイル１１３と電磁結合した受電コイル１により受電される。さらに、受電コイル１が受電した誘導起電力は、後述する整流充電制御部９６により整流し平滑された直流電流に変換される。変換された直流電流は、二次電池セル２へ第一閾値温度ＴＰ１を０度と、第二閾値温度ＴＰ２を４０度と、さらに第三閾値温度ＴＰ３を４５度としたグラフに示すような充電プロファイルを示している。ここで、第一閾値温度ＴＰ１は、電池工業会（ＢＡＪ）が提唱する温度閾値Ｔ２に相当する。さらに第二閾値温度ＴＰ２は、温度閾値Ｔ３に相当する。さらにまた、第三閾値温度ＴＰ３は、上限充電温度の温度閾値Ｔ４に相当する。   In view of this, first, FIG. 5 shows a graph of the temperature of the secondary battery cell and the charging current to the secondary battery cell in the contactless charging of Example 1. Controlled high-frequency power is supplied to the power transmission coil 113 of the charging stand 110 based on the fed back temperature information. The high frequency power is received by the power receiving coil 1 electromagnetically coupled to the power transmitting coil 113. Furthermore, the induced electromotive force received by the power receiving coil 1 is converted into a direct current that has been rectified and smoothed by a rectification charge control unit 96 described later. The converted direct current is charged to the secondary battery cell 2 as shown in a graph in which the first threshold temperature TP1 is 0 degrees, the second threshold temperature TP2 is 40 degrees, and the third threshold temperature TP3 is 45 degrees. Shows the profile. Here, the first threshold temperature TP1 corresponds to a temperature threshold T2 proposed by the Battery Manufacturers Association (BAJ). Further, the second threshold temperature TP2 corresponds to the temperature threshold T3. Furthermore, the third threshold temperature TP3 corresponds to the temperature threshold T4 of the upper limit charging temperature.

この図５に示す実施例１では、第一閾値温度ＴＰ１の０度時点より充電を開始し、第一閾値温度ＴＰ１の０度から第二閾値温度ＴＰ２の４０度までを一定電流の約４００ｍＡとしている。この電流値は、ＢＡＪでの定格充電電流に相当する。さらに、第二閾値温度ＴＰ２の４０度から第三閾値温度ＴＰ３の４５度で約１５０ｍＡまで温度に反比例して低下させている。さらにまた、第三閾値温度ＴＰ３の４５度を超えた場合には、充電電流を停止するように、送電電流を停止させている。この実施例１での充電プロファイルは、第一閾値温度ＴＰ１から第三閾値温度ＴＰ３の充電電流変化を、充電プロファイル１としている。   In the first embodiment shown in FIG. 5, the charging is started from the time of 0 degree of the first threshold temperature TP1, and the constant current is set to about 400 mA from 0 degree of the first threshold temperature TP1 to 40 degrees of the second threshold temperature TP2. Yes. This current value corresponds to the rated charging current at BAJ. Furthermore, the temperature is decreased in inverse proportion to the temperature from 40 degrees of the second threshold temperature TP2 to about 150 mA at 45 degrees of the third threshold temperature TP3. Furthermore, when the third threshold temperature TP3 exceeds 45 degrees, the transmission current is stopped so as to stop the charging current. In the charging profile of the first embodiment, the charging current change from the first threshold temperature TP1 to the third threshold temperature TP3 is the charging profile 1.

この充電プロファイル１により充電される電池パック９０は、温度が上限充電温度を超えた場合に、熱暴走の可能性の回避のため、上限充電温度である第三閾値温度ＴＰ３で充電電流を自動的に停止させている。これにより、二次電池セル２への熱による熱暴走を回避し、破損の可能性を低減させることができる。ここで、第一閾値温度ＴＰ１、第二閾値温度ＴＰ２、第三閾値温度ＴＰ３並びに上限充電温度は、二次電池セルの仕様により異なるため、各温度の閾値設定を変更することができる。さらに同様に、各閾値温度での充電電流の値自体も異なる設定に変更することができる。   When the temperature exceeds the upper limit charging temperature, the battery pack 90 charged by this charging profile 1 automatically charges the charging current at the third threshold temperature TP3 that is the upper limit charging temperature in order to avoid the possibility of thermal runaway. Has been stopped. Thereby, the thermal runaway by the heat to the secondary battery cell 2 can be avoided, and the possibility of damage can be reduced. Here, since the first threshold temperature TP1, the second threshold temperature TP2, the third threshold temperature TP3, and the upper limit charging temperature vary depending on the specifications of the secondary battery cell, the threshold setting of each temperature can be changed. Similarly, the value of the charging current itself at each threshold temperature can be changed to a different setting.

実施例１における充電プロファイル１では、電池パック９０の安全性を重視した無接点充電が可能であるが、充電時間を要する。これを短縮するため実施例２では、図６に示すように、第一閾値温度ＴＰ１の０度と第二閾値温度ＴＰ２の４０度との中間温度で中間閾値を設け、第一閾値温度ＴＰ１の０度時点で、ＡＣアダプタによる充電と同等で上限充電電流に近い約７００ｍＡとし、中間閾値の温度まで温度に反比例して充電電流を減少させ約５００ｍＡとしている。これにより、第一閾値温度ＴＰ１と中間閾値との間で安定温度となった場合には、二次電池セル２への供給電力を増加させることができ、二次電池セル２の充電量を増加させることができる。さらに中間温度を超える温度での充電電流は、中間閾値の温度から第二閾値温度ＴＰ２である４０度までの間で、温度に反比例して約４００ｍＡまで減少させている。さらにまた実施例１と同様に第二閾値温度ＴＰ２から第三閾値温度ＴＰ３までは、温度に反比例して約１５０ｍＡまで減少させ、第三閾値温度ＴＰ３を超えた時点で充電電流を停止している。この実施例２での充電プロファイルは、第一閾値温度ＴＰ１から第三閾値温度ＴＰ３の充電電流変化を、充電プロファイル２としている。これにより、充電プロファイル２により充電されるこの電池パック９０は、低温時に充電電流を最大充電電流に近い値で充電でき、この間での急速充電を可能とし充電時間を短縮することができ、その後温度が上昇する毎に充電電流を低下させることで、電池パック９０の安全性を向上させている。さらに、上限充電温度である第三閾値温度ＴＰ３の４５度で充電電流を停止させることで、二次電池セルの熱による熱暴走等の悪影響を回避することができる。   In the charging profile 1 according to the first embodiment, contactless charging with emphasis on safety of the battery pack 90 is possible, but charging time is required. In order to shorten this, in the second embodiment, as shown in FIG. 6, an intermediate threshold is provided at an intermediate temperature between 0 degrees of the first threshold temperature TP1 and 40 degrees of the second threshold temperature TP2, and the first threshold temperature TP1 At the time of 0 degree, it is set to about 700 mA that is equivalent to the charging by the AC adapter and is close to the upper limit charging current, and the charging current is reduced to about 500 mA in inverse proportion to the temperature up to the intermediate threshold temperature. Thereby, when it becomes stable temperature between 1st threshold temperature TP1 and an intermediate | middle threshold value, the electric power supplied to the secondary battery cell 2 can be increased, and the charge amount of the secondary battery cell 2 is increased. Can be made. Further, the charging current at the temperature exceeding the intermediate temperature is decreased to about 400 mA in inverse proportion to the temperature between the temperature of the intermediate threshold value and 40 degrees which is the second threshold temperature TP2. Furthermore, as in the first embodiment, the second threshold temperature TP2 to the third threshold temperature TP3 are decreased to about 150 mA in inverse proportion to the temperature, and the charging current is stopped when the third threshold temperature TP3 is exceeded. . In the charging profile in the second embodiment, a charging current change from the first threshold temperature TP1 to the third threshold temperature TP3 is the charging profile 2. As a result, the battery pack 90 charged by the charging profile 2 can be charged with a charging current close to the maximum charging current at a low temperature, can be rapidly charged during this time, and the charging time can be shortened. The safety of the battery pack 90 is improved by decreasing the charging current each time the battery voltage increases. Furthermore, by stopping the charging current at 45 degrees of the third threshold temperature TP3 that is the upper limit charging temperature, adverse effects such as thermal runaway due to the heat of the secondary battery cell can be avoided.

これらの電池パック９０の温度上昇は、使用環境に大きく影響される。たとえば、図１及び図２の電池駆動機器１００に内蔵された電池パック９０は、電池パック単体の場合に比べて熱が電池駆動機器内で籠もり易くなり、温度が上昇する傾向にある。このような状況に応じて、充電プロファイル１か充電プロファイル２かを適切に選択する。例えば、夏場等の暑い時期は、電池駆動機器１００も外気温に影響され、高温となるため、この時点では充電プロファイル１を選択することで、内部の電池パック９０を保護できる。逆に、冬場では外気温が下がっているため、電池駆動機器１００も低温となり、充電方法を充電プロファイル２に変更することにより、急速充電が可能となり充電時間の短縮を図ることができる。ここでは、充電時間の短縮化を図るため、充電プロファイル２を選択している。   The temperature rise of these battery packs 90 is greatly influenced by the usage environment. For example, in the battery pack 90 built in the battery drive device 100 of FIGS. 1 and 2, heat tends to be trapped in the battery drive device and the temperature tends to rise as compared with the case of a single battery pack. According to such a situation, the charging profile 1 or the charging profile 2 is appropriately selected. For example, during a hot season such as summer, the battery-powered device 100 is also affected by the outside air temperature and becomes high temperature. At this time, by selecting the charging profile 1, the internal battery pack 90 can be protected. On the contrary, since the outside air temperature is lowered in winter, the battery-powered device 100 is also low in temperature, and by changing the charging method to the charging profile 2, rapid charging is possible and the charging time can be shortened. Here, the charging profile 2 is selected in order to shorten the charging time.

なお電池パック９０は、内部の二次電池セル２の電圧、電流及び電池温度を監視し、その情報に基づいて送電コイル１１３への高周波電力を変更することもできる。これにより、無接点充電開始時の電池温度が、中間閾値の温度より低い場合には充電プロファイル２とし、中間閾値の温度より高い場合には充電プロファイル１へと、自動で選択させることもできる。   The battery pack 90 can also monitor the voltage, current, and battery temperature of the internal secondary battery cell 2 and change the high-frequency power to the power transmission coil 113 based on the information. As a result, it is possible to automatically select the charging profile 2 when the battery temperature at the start of contactless charging is lower than the intermediate threshold temperature and to the charging profile 1 when the battery temperature is higher than the intermediate threshold temperature.

また図３に示す電池パック９０単体は、電池パック自体が外気に接触しているため、温度上昇が押さえられるため、充電電流を充電プロファイル２の方式で実施することで、急速充電が可能である。   In addition, since the battery pack 90 alone shown in FIG. 3 is in contact with the outside air, the temperature rise is suppressed, so that the charging current can be rapidly charged by the charging profile 2 method. .

さらに、電池パックは、電池駆動機器１００に内蔵される電池パック９０か、単体の電池パック９０であるか接続判別手段として後述する経路切替スイッチ９３を有しているため、第一閾値温度ＴＰ１を変更することができる。たとえば、電池パック９０は、電池駆動機器１００内部に内蔵されるため、熱が籠もりやすく第一閾値温度ＴＰ１を上記０度とすることで、安全性を高めることができる。これに対し、単体で充電される電池パック９０は、充電プロファイル２の第一閾値温度ＴＰ１を０度以上に変更することができ、たとえば約１０度とすることもできる。これは、電池パック９０は、外気に直接触れているため冷却効果が高く、第一閾値温度を約１０度とした場合、充電電流を最大充電電流に近い状態で充電が可能で、急速充電を効率よく実施することができる。   Furthermore, since the battery pack has a path changeover switch 93 to be described later as a connection determination unit as to whether the battery pack 90 is built in the battery-driven device 100 or a single battery pack 90, the first threshold temperature TP1 is set. Can be changed. For example, since the battery pack 90 is built in the battery-driven device 100, heat can be easily trapped, and safety can be improved by setting the first threshold temperature TP1 to 0 degree. On the other hand, the battery pack 90 charged by itself can change the 1st threshold temperature TP1 of the charge profile 2 to 0 degree | times or more, for example, can also be set to about 10 degree | times. This is because the battery pack 90 has a high cooling effect because it is in direct contact with the outside air. When the first threshold temperature is set to about 10 degrees, the battery pack 90 can be charged with the charging current close to the maximum charging current. It can be carried out efficiently.

これらの充電プロファイル１及び充電プロファイル２は、充電開始から一定時間が経過後、電池セル１が第三閾値温度ＴＰ３以内で安定温度なった場合、その時点での電流値が維持され、二次電池セル２へ電流供給を続け満充電まで充電を行ことができる。これにより電池パック９０は、安全で確実に満充電とすることができる。さらに、充電プロファイル２では、一定温度となる温度が低ければ低いほど、充電電流を高く設定され、急速充電が可能となり充電時間の短縮を図ることができる。   These charging profile 1 and charging profile 2 maintain the current value at the time when the battery cell 1 reaches a stable temperature within the third threshold temperature TP3 after a certain time has elapsed from the start of charging. The current can be continuously supplied to the cell 2 until it is fully charged. Thereby, the battery pack 90 can be fully charged safely and reliably. Furthermore, in the charging profile 2, the lower the temperature that is a constant temperature is, the higher the charging current is set, and quick charging becomes possible and the charging time can be shortened.

さらに、図７から図９に、充電プロファイル２の変形例として、無接点充電における二次電池セル２の温度と二次電池セル２への充電電流とのグラフを示している。まず実施例２の充電プロファイル２で、第一閾値温度ＴＰ１から中間閾値温度までを温度に反比例して充電電流を低下させていたが、図７に示す変形例１では、階段状に充電電流を低下させている。この充電電流は、第一閾値温度ＴＰ１の０度時点で約７００ｍＡとし、５度上昇毎に１０％減少させ、二次電池セル２の温度が約２５度に達した時点からは、第二閾値温度ＴＰ２まで一定電流としている。さらに、充電電流は、第二閾値温度ＴＰ２から第三閾値温度ＴＰ３までは、実施例１同様温度に反比例して約１５０ｍＡまで低下させ、第三閾値温度ＴＰ３を超えた時点で停止させている。これにより、二次電池セル２の温度が、約２５度以下の低温域で安定した場合には、急速充電が可能となり、さらに安定温度が約２５度を超えた場合は、約４００ｍＡ程度の一定電流で充電となり、充電による温度上昇を抑制することができる。   Further, FIGS. 7 to 9 show graphs of the temperature of the secondary battery cell 2 and the charging current to the secondary battery cell 2 in non-contact charging as modified examples of the charging profile 2. First, in the charging profile 2 of the second embodiment, the charging current is decreased in inverse proportion to the temperature from the first threshold temperature TP1 to the intermediate threshold temperature. However, in the first modification shown in FIG. It is decreasing. The charging current is set to about 700 mA at the time of 0 degree of the first threshold temperature TP1, and is decreased by 10% for every 5 degrees rise. From the time when the temperature of the secondary battery cell 2 reaches about 25 degrees, the second threshold value is reached. The current is constant up to the temperature TP2. Furthermore, the charging current is decreased to about 150 mA in inverse proportion to the temperature from the second threshold temperature TP2 to the third threshold temperature TP3, and is stopped when the temperature exceeds the third threshold temperature TP3. As a result, when the temperature of the secondary battery cell 2 is stable in a low temperature range of about 25 degrees or less, rapid charging is possible, and when the stable temperature exceeds about 25 degrees, it is constant at about 400 mA. Charging is performed with electric current, and temperature rise due to charging can be suppressed.

さらにまた、変形例１では、二次電池セル２の温度が５度上昇時に、１０％充電電流を減少させているが、これに限るものではなく、亜熱帯地域や寒冷地等の環境状況により、変更することは可能である。たとえば、亜熱帯地域などで使用される場合には、二次電池セル２の温度が２度上昇毎に、１０％充電電流を減少させ充電電流を急激に下げ、早期に二次電池セル２を安定温度で動作させることも可能である。   Furthermore, in the modified example 1, when the temperature of the secondary battery cell 2 is increased by 5 degrees, the charging current is reduced by 10%. However, the present invention is not limited to this, and depending on environmental conditions such as a subtropical region and a cold region, It is possible to change. For example, when used in subtropical areas, etc., every time the temperature of the secondary battery cell 2 rises, the charging current is sharply decreased by decreasing the charging current by 10%, and the secondary battery cell 2 is stabilized early. It is also possible to operate at temperature.

さらにまた、寒冷地等での利用の場合には、二次電池セル２へ外気温の低い影響を受けるため、実施例２の充電プロファイル２の変形例２として、図８に示すような充電プロファイルとすることもできる。この充電プロファイルは、第一閾値温度ＴＰ１から第二閾値温度ＴＰ２までを温度上昇に反比例して低下させている。これにより、二次電池セル２は、第二閾値温度ＴＰ２以下での安定温度の場合、充電電流を定格充電電流値より高い状態で維持することができ、充電時間が短くなる急速充電を可能としている。   Furthermore, in the case of use in a cold region or the like, the secondary battery cell 2 is affected by a low outside air temperature, so a charging profile as shown in FIG. It can also be. In this charging profile, the first threshold temperature TP1 to the second threshold temperature TP2 are decreased in inverse proportion to the temperature increase. Thereby, the secondary battery cell 2 can maintain the charging current in a state higher than the rated charging current value when the temperature is stable at the second threshold temperature TP2 or lower, and enables quick charging with a short charging time. Yes.

次に、図９に示す実施例２の充電プロファイル２の変形例３は、第一閾値温度ＴＰ１から第二閾値温度ＴＰ２まで、二次曲線的に充電電流を減少させる充電プロファイルとしている。これにより、変形例３の充電プロファイルは、第一閾値温度ＴＰ１の０度時点での充電電流を約７００ｍＡとし、温度上昇と共に放物曲線的に充電電流が減少し、第二閾値温度ＴＰ２で約４００ｍＡに到達する。さらに、第二閾値温度ＴＰ２から第三閾値温度ＴＰ３までは、実施例１同様温度に反比例して約１５０ｍＡまで低下させ、第三閾値温度ＴＰ３を超えた時点で充電電流を停止させている。これにより、充電電流による二次電池セル２の温度上昇が急激な場合に、即座に充電電流を減少させることができ、二次電池セル２を熱暴走による破損から回避させることができる。さらに、この充電プロファイルの二次曲線は、仕様要件により充電電流の降下曲線を変更することもできる。   Next, the modification 3 of the charging profile 2 of Example 2 shown in FIG. 9 is a charging profile that reduces the charging current in a quadratic curve from the first threshold temperature TP1 to the second threshold temperature TP2. As a result, the charging profile of Modification 3 sets the charging current at 0 ° C. of the first threshold temperature TP1 to about 700 mA, and the charging current decreases in a parabolic manner as the temperature rises. It reaches 400mA. Further, from the second threshold temperature TP2 to the third threshold temperature TP3, it is decreased to about 150 mA in inverse proportion to the temperature as in the first embodiment, and the charging current is stopped when the temperature exceeds the third threshold temperature TP3. Thereby, when the temperature rise of the secondary battery cell 2 due to the charging current is abrupt, the charging current can be immediately reduced, and the secondary battery cell 2 can be avoided from being damaged due to thermal runaway. Furthermore, the charge curve quadratic curve can be changed according to the specification requirements.

ここで、実施例１，２および変形例１〜３の第二閾値温度ＴＰ２から第三閾値温度ＴＰ３の充電電流の低下を、温度に対して反比例としているが、これに限るものではなく、二次曲線的に急激に充電電流値を下げることもできる。また、第三閾値温度ＴＰ３での充電電流は、約１５０ｍＡとしているが、これに限るものではなく、約１５０ｍＡ以下の電流値とすることができ、約０ｍＡとすることもできる。
（充電台１１０） Here, the decrease in the charging current from the second threshold temperature TP2 to the third threshold temperature TP3 in Examples 1 and 2 and Modifications 1 to 3 is inversely proportional to the temperature. However, the present invention is not limited to this. The charging current value can also be lowered sharply in a quadratic curve. Further, the charging current at the third threshold temperature TP3 is about 150 mA, but is not limited to this, and can be a current value of about 150 mA or less, or about 0 mA.
(Charging stand 110)

ここで、充電プロファイルを行うための回路の概略構成として、図１０および図１１に示している。ここで、図１０では、図１及び図２に示す充電台１１０により、電池駆動機器１００を充電するブロック図を示している。ここでは、充電台１１０と電池駆動機器１００内部の電池パック９０とを電磁結合させている。充電台１１０には、送電コイル１１３を有している。さらに、電池パック９０には、受電コイル１を有している。電磁結合は、充電台１１０の送電コイル１１３に高周波電流を流すことにより、磁束が発生し、その磁束により受電コイル１に誘導起電力を発生させることができる。これにより、電池パック９０の二次電池セル２は、受電コイル１からの誘導起電力を無接点充電回路９５内の整流充電制御部９６で整流し平滑された直流電力が送電されることで、充電することができる。   Here, FIG. 10 and FIG. 11 show schematic configurations of circuits for performing the charging profile. Here, in FIG. 10, the block diagram which charges the battery drive apparatus 100 with the charging stand 110 shown in FIG.1 and FIG.2 is shown. Here, the charging stand 110 and the battery pack 90 inside the battery drive device 100 are electromagnetically coupled. The charging stand 110 has a power transmission coil 113. Further, the battery pack 90 has a power receiving coil 1. In the electromagnetic coupling, a magnetic flux is generated by passing a high-frequency current through the power transmission coil 113 of the charging stand 110, and an induced electromotive force can be generated in the power receiving coil 1 by the magnetic flux. As a result, the secondary battery cell 2 of the battery pack 90 transmits the DC power that is rectified and smoothed by the rectification charge control unit 96 in the contactless charging circuit 95 from the induced electromotive force from the power receiving coil 1. Can be charged.

さらに、充電台１１０内の高周波電源制御回路１１４は、ＡＣ／ＤＣアダプタからのＤＣ接続端子１１７ＡとＵＳＢ端子１１７Ｂとを有する直流入力端子１１７から、直流電力の供給を受けることができる。この直流電力は、充電台１１０の充電台用二次電池１１２への充電と共に、高周波電源制御回路１１４へ直流電力を供給し、直流電力を高周波電力に変換し送電コイル１１３へ供給することができる。ここで、高周波電源制御回路１１４には、受電可能な機器の有無を判別する機器検出回路１１９、および送信出力電力を制御する高周波制御回路１２０を有している。さらに、直流入力端子１１７への直流電力が供給されない場合は、充電台１１０の充電台用二次電池１１２より、高周波電源制御回路１１４へ直流電力を供給することができる。これにより、無接点充電を行う送信コイル１１３は、受電機器側にある受電コイル１と磁束により電磁結合ができ、受電コイル１に誘導起電力を供給することができる。   Furthermore, the high frequency power supply control circuit 114 in the charging stand 110 can be supplied with DC power from a DC input terminal 117 having a DC connection terminal 117A and a USB terminal 117B from the AC / DC adapter. This DC power can be supplied to the high frequency power supply control circuit 114 along with charging of the charging stand secondary battery 112 of the charging stand 110, converted to high frequency power, and supplied to the power transmission coil 113. . Here, the high frequency power supply control circuit 114 includes a device detection circuit 119 that determines the presence or absence of a device that can receive power, and a high frequency control circuit 120 that controls transmission output power. Further, when DC power is not supplied to the DC input terminal 117, DC power can be supplied from the charging stand secondary battery 112 of the charging stand 110 to the high frequency power supply control circuit 114. Thereby, the transmission coil 113 that performs contactless charging can be electromagnetically coupled with the power receiving coil 1 on the power receiving device side by the magnetic flux, and can supply the induced electromotive force to the power receiving coil 1.

さらにまた、高周波電源制御回路１１４への電力供給は、直流電力制御回路１２１により制御され、直流入力端子１１７および充電台用二次電池１１２の切り替えをスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３及びＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦにて行われている。ここで充電台用二次電池１１２への充電は、直流入力端子１１７から直流電力が入力されたことを、直流電力制御回路１２１にて認識し、スイッチＳＷ１またはＳＷ２及びＳＷ３がＯＮになり通電される。ここで通電された直流電力は、内部充電回路１１８にて、充電台用二次電池１１２が満充電か否かを検出し、充電可能であれば充電を開始し、満充電時は電力供給しないようにする。これにより、充電台１１０は、持ち運びが可能で、交流電源が無い場所又は、ＵＳＢ電源を得ることができない場所でも、内部電池１１２により高周波電源制御回路１１４への電力供給が可能である。   Furthermore, the power supply to the high frequency power supply control circuit 114 is controlled by the DC power control circuit 121, and the switching of the DC input terminal 117 and the charging base secondary battery 112 is switched ON / OFF of the switches SW1, SW2, SW3 and SW4. It is done in. Here, when charging the secondary battery 112 for charging stand, the DC power control circuit 121 recognizes that DC power has been input from the DC input terminal 117, and the switch SW1 or SW2 and SW3 are turned on and energized. The The DC power supplied here is detected by the internal charging circuit 118 as to whether or not the secondary battery 112 for charging stand is fully charged. If charging is possible, charging is started, and power is not supplied when fully charged. Like that. Thereby, the charging stand 110 can be carried and power can be supplied to the high frequency power supply control circuit 114 by the internal battery 112 even in a place where there is no AC power supply or where a USB power supply cannot be obtained.

機器検出回路１１９は、送電コイル１１３と電磁結合される受電コイル１が認識できる範囲にあるか否かを判断し、受電範囲内であれば電力を供給し、受電範囲外であれば電力供給を停止する。これにより、充電台１１０は、無駄な送電エネルギーを供給することなく、必要時のみ送電することで省エネ効果を得ることができる。   The device detection circuit 119 determines whether or not the power receiving coil 1 that is electromagnetically coupled to the power transmitting coil 113 is within a recognizable range, and supplies power if within the power receiving range, and supplies power if outside the power receiving range. Stop. Thereby, the charging stand 110 can obtain an energy saving effect by transmitting power only when necessary without supplying wasteful power transmission energy.

高周波制御回路１２０は、送電コイル１１３へ供給する高周波電力の制御を行う。さらに、充電台１１０には、受電する電池パック９０内部の電圧、電流及び温度情報や接続判別等の情報を受ける送電制御基板１１５を有している。この送電制御基板１１５には、電池パック９０の情報を受けるために、高周波電源制御回路１１４で発生させた高周波を除去するための同相信号除去回路１１６を有している。電池パック９０の情報を受けた送電制御基板１１５は、コントロール信号を高周波制御回路１２０へ伝達し、その情報に従って送電コイル１１３への高周波電力を調整する。これにより、電池パック９０の情報を正確に送電制御基板１１５へ伝達することができ、さらに電池パック９０への電磁結合による誘導起電力をコントロールすることができる。   The high frequency control circuit 120 controls high frequency power supplied to the power transmission coil 113. Furthermore, the charging stand 110 has a power transmission control board 115 that receives information such as voltage, current and temperature information inside the battery pack 90 that receives power, and connection determination. The power transmission control board 115 has an in-phase signal removal circuit 116 for removing the high frequency generated by the high frequency power supply control circuit 114 in order to receive information of the battery pack 90. The power transmission control board 115 receiving the information of the battery pack 90 transmits the control signal to the high frequency control circuit 120 and adjusts the high frequency power to the power transmission coil 113 according to the information. Thereby, the information of the battery pack 90 can be accurately transmitted to the power transmission control board 115, and the induced electromotive force due to electromagnetic coupling to the battery pack 90 can be controlled.

ここで、充電台１１０においては、受電する電池パック９０内部の電圧、電流及び温度情報や接続判別等の情報を受ける送電制御基板１１５により、二次電池セル２に対して最大の電流値、最大の電圧値を規制した定電流・定電圧充電が行えるように、充電台１１０の出力を制御する。これにより、出力を制御された充電台１１０は、電池パック９０の二次電池セル２を確実に定電流又は定電圧による充電を実現することができる。具体的には、電圧、電流等の電池情報により、例えば、二次電池セルを最大４．２Ｖに充電する場合４．２Ｖ以下のときは、最大の所定の定電流充電となるように充電台１１０の出力調整を行う。さらに、二次電池セルの電圧が４．２Ｖに達した場合は、最大の定電圧充電で４．２Ｖを維持できるように、充電台１１０の出力調整を行う。さらにまた、本実施例での充電プロファイルは、電池パック９０内のパック制御部９１に保存しており、電池温度情報に基づいて所定の定電流となるように、充電台１１０の出力調整を制御することができる。
（電池パック９０） Here, in the charging stand 110, the maximum current value and the maximum value for the secondary battery cell 2 are received by the power transmission control board 115 that receives information such as the voltage, current and temperature information in the battery pack 90 to receive power, and connection determination. The output of the charging stand 110 is controlled so that constant current / constant voltage charging with a regulated voltage value can be performed. Thereby, the charging stand 110 whose output is controlled can surely realize the charging of the secondary battery cell 2 of the battery pack 90 with a constant current or a constant voltage. Specifically, according to battery information such as voltage and current, for example, when charging a secondary battery cell to a maximum of 4.2V, when the voltage is 4.2V or less, the charging base is set so that the maximum predetermined constant current charging is achieved. 110 output adjustment is performed. Furthermore, when the voltage of the secondary battery cell reaches 4.2V, the output of the charging stand 110 is adjusted so that 4.2V can be maintained with the maximum constant voltage charging. Furthermore, the charging profile in the present embodiment is stored in the pack control unit 91 in the battery pack 90, and the output adjustment of the charging stand 110 is controlled so that a predetermined constant current is obtained based on the battery temperature information. can do.
(Battery pack 90)

つぎに、電池パック９０の受電回路は、受電コイル１、二次電池セル２、無接点充電回路９５、ＦＥＴ等のスイッチとしての充電スイッチ９８、無接点電流検出抵抗９９、保護回路９２、経路切替スイッチ９３、温度検出部９４およびパック制御部９１等を有する。さらに無接点充電回路９５には、受電コイル１からの誘導起電力を整流し平滑するための整流充電制御部９６を有する。さらに、無接点充電回路９５には、二次電池セル２の電圧、電流及び温度情報や接続判別等の情報を無接点充電トランスミッターとして受電コイル１を利用しフィードバック情報を、充電台１１０へ伝達する情報変調制御部９７をも有する。   Next, the power receiving circuit of the battery pack 90 includes a power receiving coil 1, a secondary battery cell 2, a contactless charging circuit 95, a charging switch 98 as a switch such as an FET, a contactless current detecting resistor 99, a protection circuit 92, and a path switching. A switch 93, a temperature detection unit 94, a pack control unit 91, and the like are included. Further, the contactless charging circuit 95 has a rectification charge control unit 96 for rectifying and smoothing the induced electromotive force from the power receiving coil 1. Furthermore, the contactless charging circuit 95 transmits the feedback information to the charging stand 110 by using the receiving coil 1 as the contactless charging transmitter for the voltage, current and temperature information of the secondary battery cell 2 and information such as connection determination. An information modulation control unit 97 is also included.

受電コイル１は、充電台１１０の送信コイル１１３からの磁束を受け、誘導起電力に変換され、整流充電制御部９６により、交流電力を整流し平滑を行い直流電力とし、二次電池セル２を充電可能とする。これにより、電池駆動機器１００の電池パック９０は、無接点充電が可能となり、接点充電時に起こる接触不良等のトラブルを避けることができる。   The receiving coil 1 receives the magnetic flux from the transmitting coil 113 of the charging stand 110 and is converted into an induced electromotive force. The rectifying and charging control unit 96 rectifies and smoothes the AC power to obtain DC power, and the secondary battery cell 2 Charging is possible. Thereby, the battery pack 90 of the battery-driven device 100 can be contactlessly charged, and troubles such as poor contact that occur during contact charging can be avoided.

ここで、パック制御部９１は、二次電池セル２の電圧、電流及び温度情報や接続判別等の電池情報を収集し、無接点充電回路９５内の情報変調制御部９７へ伝達する。この伝達された情報を情報変調制御部９７は、伝送する伝送タイミングと、伝送しない非伝送タイミングとを所定の周期で繰り返し、電池情報を受電コイル１を経由し、充電台１１０へ伝達する。この周期は、たとえば０．１ｓｅｃ〜５ｓｅｃ、好ましくは０．１ｓｅｃ〜１ｓｅｃに設定される。無接点充電している二次電池セル２は、残容量、電圧、電流、温度などが変化するので、これらの電池情報は、前述の周期で繰り返し伝送する。また、充電している電池の満充電の電池情報は、充電している電池が満充電となったタイミングにおいて伝送される。   Here, the pack control unit 91 collects battery information such as voltage, current and temperature information of the secondary battery cell 2 and connection determination, and transmits the battery information to the information modulation control unit 97 in the contactless charging circuit 95. The information modulation control unit 97 repeats the transmission timing for transmitting the transmitted information and the non-transmission timing for not transmitting at a predetermined cycle, and transmits the battery information to the charging stand 110 via the power receiving coil 1. This period is set to, for example, 0.1 sec to 5 sec, preferably 0.1 sec to 1 sec. Since the remaining capacity, voltage, current, temperature, and the like of the secondary battery cell 2 that is contactlessly charged change, such battery information is repeatedly transmitted in the above-described cycle. Further, the battery information of the fully charged battery is transmitted at the timing when the charged battery is fully charged.

情報変調制御部９７から受電コイル１への情報伝達方法としては、電池情報を示すデジタル信号で情報変調制御部９７に内部構成されるスイッチング素子（図示せず）をＯＮ／ＯＦＦに切り換えて、すなわち周波数変調して電池情報を伝送する。たとえば、情報変調制御部９７は、１０００ｂｐｓのスピードでスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御して、電池情報を伝送する。ただし、情報変調制御部９７は、５００ｂｐｓ〜５０００ｂｐｓで電池情報を伝送することもできる。伝送タイミングにおいて１０００ｂｐｓで電池情報を伝送した後、非伝送タイミングにおいては電池情報の伝送を停止して二次電池セルを正常な状態で充電する。伝送タイミングにおいては、スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦに切り換えられる。これにより、電池情報は、充電台１１０側にある送電制御基板１１５に変調周波数として伝達され、高周波制御回路１２０にて制御され、高周波電源制御回路１１４の出力電力をコントロールすることができる。   As an information transmission method from the information modulation control unit 97 to the power receiving coil 1, a switching element (not shown) configured in the information modulation control unit 97 is switched ON / OFF by a digital signal indicating battery information, that is, Battery information is transmitted by frequency modulation. For example, the information modulation control unit 97 transmits battery information by performing ON / OFF control of the switching element at a speed of 1000 bps. However, the information modulation control unit 97 can also transmit battery information at 500 bps to 5000 bps. After the battery information is transmitted at 1000 bps at the transmission timing, the transmission of the battery information is stopped and the secondary battery cell is charged in a normal state at the non-transmission timing. At the transmission timing, the switching element is switched ON / OFF. Thus, the battery information is transmitted as a modulation frequency to the power transmission control board 115 on the charging stand 110 side, and is controlled by the high frequency control circuit 120, so that the output power of the high frequency power supply control circuit 114 can be controlled.

さらに、二次電池セル２は、整流された直流電力を充電スイッチ９８により電圧を監視され、充電可能状態時に充電される。この電池降下変化素子９８で監視された情報は、パック制御部９１を経由し、情報変調制御部９７へ伝達される。この実施例での充電スイッチ９８は、図ではＦＥＴとしているが、電流通過制御可能なトランジスタ等の半導体素子での実現も可能である。好ましくは、電流通過時に電力損失が少ない半導体素子を選択されることで、省エネを実現することができる。   Further, the secondary battery cell 2 is charged in a chargeable state by monitoring the voltage of the rectified DC power by the charge switch 98. Information monitored by the battery drop changing element 98 is transmitted to the information modulation control unit 97 via the pack control unit 91. Although the charge switch 98 in this embodiment is an FET in the drawing, it can be realized by a semiconductor element such as a transistor capable of current passage control. Preferably, energy saving can be realized by selecting a semiconductor element with low power loss when passing current.

ここで検出された二次電池セル２の電圧情報は、上限充電電圧に到達した場合にパック制御部９１より停止制御を行い電池降下変化素子９８をオープン状態にすると共に、充電台１１０の高周波電源制御回路１１４の出力電流を停止することができる。これにより、充電台１１０の送電エネルギーを削減でき、さらに二次電池セル２の安全性を向上させることができる。   The voltage information of the secondary battery cell 2 detected here is controlled to stop by the pack control unit 91 when the upper limit charging voltage is reached, and the battery drop changing element 98 is opened, and the high frequency power source of the charging stand 110 is The output current of the control circuit 114 can be stopped. Thereby, the power transmission energy of the charging stand 110 can be reduced, and also the safety of the secondary battery cell 2 can be improved.

さらに無接点充電電流制御に関しては、無接点電流検出抵抗９９間に生じる電圧降下をパック制御部９１にて検出し、電池降下変化素子９８にて制御すると共に、情報変調制御部９７へ伝達され、充電台１１０の出力を制御することも可能である。さらに、保護回路９２は、充電電流および放電電流における二次電池セル２の保護を行っている。これにより、電池パック９０は、充電電流に関してフェールセーフ設計となり、より安全性を高めることができる。   Further, regarding the contactless charging current control, a voltage drop generated between the contactless current detection resistors 99 is detected by the pack control unit 91 and controlled by the battery drop changing element 98 and is transmitted to the information modulation control unit 97. It is also possible to control the output of the charging stand 110. Furthermore, the protection circuit 92 protects the secondary battery cell 2 with a charging current and a discharging current. Thereby, the battery pack 90 becomes a fail safe design regarding a charging current, and can improve safety | security more.

さらにまた、この二次電池セル２は、温度検出部９４により温度を監視され、その情報をパック制御部９１に送られ、無接点充電回路９５内の情報変調制御部９７にて、充電台１１０の供給電力を制御される。ここで用いられる温度検出部は、ＮＴＣサーミスタ、ＰＴＣサーミスタや温度ヒューズ等とすることができる。   Furthermore, the temperature of the secondary battery cell 2 is monitored by the temperature detection unit 94, and the information is sent to the pack control unit 91, and the information modulation control unit 97 in the contactless charging circuit 95 performs the charging table 110. The supply power is controlled. The temperature detection unit used here may be an NTC thermistor, a PTC thermistor, a thermal fuse, or the like.

ここで検出された二次電池セル２の温度情報は、電池パック９０内のパック制御部９１にプログラムされている充電プロファイルに従い、高周波制御回路１２０に指示を伝達し、高周波電源制御回路１１４の出力電流を制御することによりコントロールできる。この充電プロファイルは、複数プログラムすることが可能で、使用環境や使用状況に合わせて選択することができる。これにより、寒冷地では、上記記載の実施例２、変形例１，変形例２および変形例３などが選択でき、電池温度が第一閾値温度ＴＰ１であれば、最大充電電流に近い約７００ｍＡでの充電が可能で、温度上昇と共に各充電プロファイルの条件下で、高周波電源制御回路１１４の出力電流を下げることができ、短時間で充電することができる。さらに、二次電池セル２の温度が第一閾値温度ＴＰ１より低い場合および第三閾値温度ＴＰ３より高い場合には、高周波電源制御回路１１４の出力電流を停止させることができ、電池パック９０の安全性を高めることができる。   The temperature information of the secondary battery cell 2 detected here is transmitted to the high frequency control circuit 120 according to the charging profile programmed in the pack control unit 91 in the battery pack 90, and the output of the high frequency power supply control circuit 114 is output. It can be controlled by controlling the current. A plurality of charging profiles can be programmed, and can be selected according to the usage environment and usage status. Thereby, in the cold district, the above-described Example 2, Modification 1, Modification 2 and Modification 3 can be selected. If the battery temperature is the first threshold temperature TP1, the current is about 700 mA close to the maximum charging current. And the output current of the high frequency power supply control circuit 114 can be lowered under the conditions of each charging profile as the temperature rises, and charging can be performed in a short time. Furthermore, when the temperature of the secondary battery cell 2 is lower than the first threshold temperature TP1 and higher than the third threshold temperature TP3, the output current of the high frequency power supply control circuit 114 can be stopped, and the safety of the battery pack 90 Can increase the sex.

さらに、亜熱帯地域等で利用される電池駆動機器１００は、この実施例でプログラムされている充電プロファイル１を選択することにより、二次電池セル２が第二閾値温度ＴＰ２以下の場合には常に定格充電電流である約４００ｍＡとしている。これにより、充電における受電コイル１および二次電池セル２の発熱を抑え、二次電池セル２の熱暴走を回避することができる。   Furthermore, the battery-driven device 100 used in the subtropical region or the like is always rated when the secondary battery cell 2 is equal to or lower than the second threshold temperature TP2 by selecting the charging profile 1 programmed in this embodiment. The charging current is about 400 mA. Thereby, heat_generation | fever of the receiving coil 1 and the secondary battery cell 2 in charge can be suppressed, and the thermal runaway of the secondary battery cell 2 can be avoided.

このように二次電池セル２の電圧、電流及び温度の電池情報は、いずれかのパラメータで二次電池セル２の異常を検出した場合、充電電流を停止するように動作することができ、電池パック９０の保護を行っている。   Thus, the battery information of the voltage, current and temperature of the secondary battery cell 2 can operate so as to stop the charging current when the abnormality of the secondary battery cell 2 is detected by any parameter, The pack 90 is protected.

さらに、無接点充電時においては、この電池パック９０は、駆動機器本体１０１と接続されていいるか否かを、無接点充電回路９５の出力電圧を印加されたパック制御部９１にて監視している。この実施例では、経路切替スイッチ９３は、通常時オープン状態となっている。このため、電池パック９０が駆動機器本体１０１と接続されている場合のパック制御部９１には、二次電池セル２の電圧が印加される。これに対し電池パック９０単体の場合のパック制御部９１には、無接点充電回路９５の整流後電圧が印加されることになる。例えば、電池パック９０が駆動機器本体１０１に接続されている場合のパック制御部９１には、二次電池セル２の電圧である約４．２Ｖ以下が印加される。これに対し、電池パック９０単体の場合のパック制御部９１には、無接点充電回路９５の整流後電圧である約５Ｖが印加される。これにより、この電圧差をパック制御部９１にて検出し、電池パック９０と駆動機器本体１０１との接続判定を行っている。ただ、この経路切替スイッチ９３は、電池パック９０単体にて、上記の接続判定後、パック制御部９１の制御により、無接点の充電器１１０に載置された場合クローズ状態になり、二次電池セル２への充電を開始することができる。これにより、電池パック９０単体で充電台１１０に載置されてない場合には、経路切替スイッチ９３がオープン状態であるため、保管時等による自然放電を減少させることができる。
（駆動機器本体１０１） Further, at the time of contactless charging, the battery pack 90 is monitored by the pack controller 91 to which the output voltage of the contactless charging circuit 95 is applied to determine whether or not the battery pack 90 is connected to the drive device main body 101. . In this embodiment, the path switch 93 is normally open. For this reason, the voltage of the secondary battery cell 2 is applied to the pack control unit 91 when the battery pack 90 is connected to the drive device main body 101. On the other hand, the rectified voltage of the contactless charging circuit 95 is applied to the pack control unit 91 in the case of the battery pack 90 alone. For example, a voltage of about 4.2 V or less, which is the voltage of the secondary battery cell 2, is applied to the pack control unit 91 when the battery pack 90 is connected to the drive device main body 101. On the other hand, about 5 V that is a voltage after rectification of the contactless charging circuit 95 is applied to the pack control unit 91 in the case of the battery pack 90 alone. Thereby, this voltage difference is detected by the pack control unit 91, and the connection determination between the battery pack 90 and the drive device main body 101 is performed. However, this path changeover switch 93 becomes a closed state when the battery pack 90 alone is mounted on the non-contact charger 110 under the control of the pack control unit 91 after the above connection determination, and the secondary battery. Charging the cell 2 can be started. As a result, when the battery pack 90 alone is not placed on the charging stand 110, the path changeover switch 93 is in an open state, so that natural discharge due to storage or the like can be reduced.
(Drive device main body 101)

ここで駆動機器本体１０１の回路構成の一例として、この実施例では、ＤＣ入力コネクタ１５２、アダプタ判定回路１５１、アダプタ充電回路１５３、システム電源１５４、残容量演算部１５５（ＦＧ−ＩＣ）および機器制御部１５０等を有している。ここで駆動機器本体１０１は、ＤＣ入力コネクタ１５２に直流電源が接続されている場合には、アダプタ判定回路１５１およびアダプタ充電回路１５３により検出される。ＤＣ入力コネクタ１５２からの直流電力を検出した場合にアダプタ充電回路１５３は、電池パック９０の電池降下変化素子９８をオープン状態にし、無接点充電ができない状態とする。さらに、アダプタ充電回路１５３は、システム電源１５４および電池パック９０へ電力を供給するように動作する。これにより、電池パック９０の二次電池セル２は、駆動機器本体１０１のＤＣ入力コネクタ１５２からの直流電力により充電される。この時点で、電池パック９０は、パック制御部９１の情報により、充電台１１０へ電力供給停止命令を伝送している。   Here, as an example of the circuit configuration of the drive device main body 101, in this embodiment, a DC input connector 152, an adapter determination circuit 151, an adapter charging circuit 153, a system power supply 154, a remaining capacity calculation unit 155 (FG-IC), and device control. Part 150 and the like. Here, the drive device main body 101 is detected by the adapter determination circuit 151 and the adapter charging circuit 153 when a DC power supply is connected to the DC input connector 152. When the DC power from the DC input connector 152 is detected, the adapter charging circuit 153 opens the battery drop changing element 98 of the battery pack 90 so that contactless charging cannot be performed. Further, adapter charging circuit 153 operates to supply power to system power supply 154 and battery pack 90. Thereby, the secondary battery cell 2 of the battery pack 90 is charged by the DC power from the DC input connector 152 of the drive device main body 101. At this point, the battery pack 90 transmits a power supply stop command to the charging stand 110 based on information from the pack control unit 91.

無接点充電時の動作としては、駆動機器本体１０１からのＤＣ入力コネクタ１５２の未接続情報により、電池パック９０の充電スイッチ９８がクローズ状態され、受電コイル１からの誘導起電力を整流充電制御部９６にて整流し平滑された直流電力が二次電池セル２を充電する。   As the operation at the time of non-contact charging, the charging switch 98 of the battery pack 90 is closed by the non-connection information of the DC input connector 152 from the driving device main body 101, and the induced electromotive force from the power receiving coil 1 is rectified and charged. The DC power rectified and smoothed at 96 charges the secondary battery cell 2.

つぎに図１１のブロック図は、充電台１１０で無接点充電する単体の電池パック９０を示している。充電台１１０は、上記記載の動作するものである。さらに、電池パック９０は、充電台１１０に載置されたことを、無接点充電回路９５にて検出し、その情報によりパック制御部９１より経路切替スイッチ９３をクローズ状態させ二次電池セル２の充電を行う。この二次電池セル２は、外気による冷却効果が高いため、充電プロファイルを急速充電が可能な充電プロファイル２を選択し、低温時には充電電流を増加させ急速充電することができる。なお、電池パック９０が単体であっても、該電池パック９０を接続して駆動する電池駆動機器１００に接続された状態であっても、充電プロファイル２によって、急速に充電可能である。   Next, the block diagram of FIG. 11 shows a single battery pack 90 that is contactlessly charged by the charging stand 110. The charging stand 110 operates as described above. Furthermore, the contactless charging circuit 95 detects that the battery pack 90 is placed on the charging stand 110, and the path control switch 93 is closed by the pack control unit 91 based on the information, and the secondary battery cell 2 Charge the battery. Since the secondary battery cell 2 has a high cooling effect due to the outside air, the charging profile 2 capable of rapid charging can be selected and the charging current can be increased and rapidly charged at low temperatures. Whether the battery pack 90 is a single unit or connected to the battery driving device 100 that is connected to and driven by the battery pack 90, the charging profile 2 can be used for rapid charging.

さらに、単体で無接点充電される電池パック９０は、第一閾値温度ＴＰ１を上昇させることができ、たとえば第一閾値温度ＴＰ１を約１０度とすることにより、さらに充電電流を高くすることができ、電池パック９０の充電時間を短縮することができる。これは、電池パック９０内の二次電池セル２が、外気温度の影響を受け、低温で二次電池セル２の温度が安定温度となることにより、充電電流が高い状態で維持され、急速充電を行うことができる。   Furthermore, the battery pack 90 that is contactlessly charged as a single unit can raise the first threshold temperature TP1, for example, the charging current can be further increased by setting the first threshold temperature TP1 to about 10 degrees. The charging time of the battery pack 90 can be shortened. This is because the secondary battery cell 2 in the battery pack 90 is affected by the outside air temperature, and the temperature of the secondary battery cell 2 becomes a stable temperature at a low temperature. It can be performed.

本発明に係る電池パックの無接点充電方法及び電池パックは、携帯電話、携帯型音楽プレーヤ用およびＰＤＡ等の電池パックとして、好適に利用できる。   The battery pack contactless charging method and battery pack according to the present invention can be suitably used as battery packs for mobile phones, portable music players, and PDAs.

１…受電コイル
２…二次電池セル
９０…電池パック
９１…パック制御部
９２…保護回路
９３…経路切替スイッチ
９４…温度検出部
９５…無接点充電回路
９６…整流充電制御部
９７…情報変調制御部
９８…充電スイッチ
９９…無接点電流検出抵抗
１００…電池駆動機器
１０１…駆動機器本体
１１０…充電台
１１１…外装ケース
１１２…充電台用二次電池
１１３…送電コイル
１１４…高周波電源制御回路
１１５…送電制御基板
１１６…同相信号除去回路
１１７…直流入力端子
１１７Ａ…ＤＣ接続端子
１１７Ｂ…ＵＳＢ端子
１１８…内部充電回路
１１９…機器検出回路
１２０…高周波制御回路
１２１…直流電力制御回路
１４１…接続プラグ
１４２…ＵＳＢケーブル
１５０…機器制御部
１５１…アダプタ判定回路
１５２…ＤＣ入力コネクタ
１５３…アダプタ充電回路
１５４…システム電源
１５５…残容量演算部
９１０…充電台
９１１…送電コイル
９２０…電池駆動機器
９２１…受電コイル
９３０…電池パック
９３１…電池
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４…スイッチ
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６…温度閾値
ＴＰ１…第一閾値温度
ＴＰ２…第二閾値温度
ＴＰ３…第三閾値温度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power receiving coil 2 ... Secondary battery cell 90 ... Battery pack 91 ... Pack control part 92 ... Protection circuit 93 ... Path switch 94 ... Temperature detection part 95 ... Non-contact charge circuit 96 ... Rectification charge control part 97 ... Information modulation control Unit 98 ... Charge switch 99 ... Contactless current detection resistor 100 ... Battery drive device 101 ... Drive device body 110 ... Charging stand 111 ... Exterior case 112 ... Charging stand secondary battery 113 ... Power transmission coil 114 ... High frequency power supply control circuit 115 ... Power transmission control board 116 ... In-phase signal removal circuit 117 ... DC input terminal 117A ... DC connection terminal 117B ... USB terminal 118 ... Internal charging circuit 119 ... Device detection circuit 120 ... High frequency control circuit 121 ... DC power control circuit 141 ... Connection plug 142 ... USB cable 150 ... Device control unit 151 ... Adapter determination circuit 152 ... DC input connector 153 ... A Putter charging circuit 154 ... system power supply 155 ... remaining capacity calculation unit 910 ... charging stand 911 ... power transmission coil 920 ... battery drive device 921 ... power receiving coil 930 ... battery pack 931 ... batteries SW1, SW2, SW3, SW4 ... switches T1, T2, T3, T4, T5, T6 ... temperature threshold TP1 ... first threshold temperature TP2 ... second threshold temperature TP3 ... third threshold temperature

Claims (8)

充電台(110)に電池パック(90)を載せ、前記充電台(110)から前記電池パック(90)に電力を送出して、前記電池パック(90)に内蔵している受電コイル(1)を、前記充電台(110)の送電コイル(113)と電磁結合させて、内蔵される前記電池パック(90)の二次電池セル(2)を充電する無接点充電方法であって、
前記二次電池セル(2)の温度を検出し、
前記検出された前記二次電池セル(2)の温度が、所定の第一閾値温度(TP1)より低い場合は充電を行わず、該第一閾値温度(TP1)以上の場合に、充電電流の最大値である所定の第一充電流値で前記二次電池セル(2)への充電を開始し、
前記二次電池セル(2)の温度が、前記第一閾値温度(TP1)より高い所定の第二閾値温度(TP2)までの間は充電を継続しつつ、該第二閾値温度(TP2)における充電電流を、前記第一充電電流値よりも低い所定の第二充電電流値とし、
前記二次電池セル(2)の温度が、前記第二閾値温度(TP2)より高い所定の第三閾値温度(TP3)までの間は充電を継続しつつ、該第三閾値温度(TP3)における充電電流を、前記第二充電電流値よりも低い所定の第三充電電流値とし、
前記二次電池セル(2)の温度が、前記第三閾値温度(TP3)より高い場合に、充電電流を停止する
ことを特徴とする電池パックの無接点充電方法。 A battery pack (90) is placed on the charging stand (110), power is sent from the charging stand (110) to the battery pack (90), and a power receiving coil (1) built in the battery pack (90) Is a non-contact charging method of charging the secondary battery cell (2) of the battery pack (90) by electromagnetically coupling with the power transmission coil (113) of the charging stand (110),
Detect the temperature of the secondary battery cell (2),
When the detected temperature of the secondary battery cell (2) is lower than a predetermined first threshold temperature (TP1), charging is not performed, and when the temperature is equal to or higher than the first threshold temperature (TP1), Start charging the secondary battery cell (2) at a predetermined first charge flow value that is the maximum value,
While the temperature of the secondary battery cell (2) is continuously charged until the predetermined second threshold temperature (TP2) higher than the first threshold temperature (TP1), at the second threshold temperature (TP2) The charging current is a predetermined second charging current value lower than the first charging current value,
While the secondary battery cell (2) is continuously charged until the temperature reaches a predetermined third threshold temperature (TP3) higher than the second threshold temperature (TP2), at the third threshold temperature (TP3) The charging current is a predetermined third charging current value lower than the second charging current value,
A contactless charging method of a battery pack, wherein the charging current is stopped when the temperature of the secondary battery cell (2) is higher than the third threshold temperature (TP3). 請求項１に記載の電池パックの無接点充電方法であって、
前記第一充電電流値が、前記電池パック(90)をＡＣアダプタに接続した際に充電を行う電流値と略等しいことを特徴とする電池パックの無接点充電方法。 It is a non-contact charge method of the battery pack according to claim 1,
The contactless charging method for a battery pack, wherein the first charging current value is substantially equal to a current value for charging when the battery pack (90) is connected to an AC adapter. 請求項１又は２に記載の電池パックの無接点充電方法であって、
前記二次電池セル(2)の温度と充電電流との相互関係を充電プロファイルとし、
前記充電電流を前記二次電池セル(2)の温度に応じて低下させる充電プロファイルが、階段状に構成されてなることを特徴とする電池パックの無接点充電方法。 A contactless charging method for a battery pack according to claim 1 or 2,
The correlation between the temperature of the secondary battery cell (2) and the charging current is a charging profile,
A contactless charging method for a battery pack, wherein a charging profile for reducing the charging current according to the temperature of the secondary battery cell (2) is formed in a stepped shape. 請求項１又は２に記載の電池パックの無接点充電方法であって、
前記充電電流を前記二次電池セル(2)の温度に応じて低下させる充電プロファイルが、連続的に低下されてなることを特徴とする電池パックの無接点充電方法。 A contactless charging method for a battery pack according to claim 1 or 2,
A contactless charging method for a battery pack, wherein a charging profile for reducing the charging current according to the temperature of the secondary battery cell (2) is continuously reduced. 請求項１から４のいずれか一に記載の電池パックの無接点充電方法であって、さらに、
該電池パック(90)を接続して駆動する電池駆動機器(100)に接続された状態か、電池パック(90)単体のいずれかを認識する工程を含むことを特徴とする電池パックの無接点充電方法。 A contactless charging method for a battery pack according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
A contactless state of the battery pack, comprising the step of recognizing either the state connected to the battery driving device (100) connected to the battery pack (90) or the battery pack (90) alone Charging method. 請求項５に記載の電池パックの無接点充電方法であって、さらに、
前記認識結果に基づいて、二次電池セル(2)充電時の第一閾値温度(TP1)を変更する工程を含むことを特徴とする電池パックの無接点充電方法。 A contactless charging method for a battery pack according to claim 5, further comprising:
A contactless charging method of a battery pack, comprising a step of changing a first threshold temperature (TP1) during charging of the secondary battery cell (2) based on the recognition result. 請求項５または６に記載の電池パックの無接点充電方法であって、さらに、
前記認識結果に基づいて、充電プロファイルを変更する工程を含むことを特徴とする電池パックの無接点充電方法。 A contactless charging method for a battery pack according to claim 5 or 6, further comprising:
A non-contact charging method for a battery pack, comprising a step of changing a charging profile based on the recognition result. 二次電池セル(2)と、
前記二次電池セル(2)の電圧を検出する電圧検出部と、
前記二次電池セル(2)の充放電に伴う電流を検出する電流検出部と、
前記二次電池セル(2)の温度を検出する温度検出部と、
受電コイル(1)と、
前記受電コイル(1)で受電した電力を、前記二次電池セル(2)を充電可能な充電電流に変換する充電回路と、
を備え、
電池パックを充電する充電台に載置された状態で、充電台に内蔵される送電コイルと前記受電コイル(1)とを電磁結合して、充電台から前記電池パック(90)に電力を送出して、前記二次電池セル(2)を充電する電池パック(90)であって、
前記電池パック(90)はさらに、
該電池パックが充電台に載置された状態で、電池パック(90)が駆動対象の電池駆動機器に接続された状態か、電池パック(90)単体のいずれであるかを認識する接続判別手段を備えており、
前記充電回路は、
前記温度検出部で検出された二次電池セル(2)の温度が、所定の第一閾値温度(TP1)より低い場合は充電を行わず、該第一閾値温度(TP1)以上の場合に、充電電流の最大値である所定の第一充電電流値で前記二次電池セル(2)への充電を開始し、
前記二次電池セル(2)の温度が、前記第一閾値温度(TP1)より高い所定の第二閾値温度(TP2)までの間は充電を継続しつつ、該第二閾値温度(TP2)における充電電流を、前記第一充電電流値よりも低い所定の第二充電電流値とし、
前記二次電池セル(2)の温度が、前記第二閾値温度(TP2)より高い所定の第三閾値温度(TP3)までの間は充電を継続しつつ、該第三閾値温度(TP3)における充電電流を、前記第二充電電流値よりも低い所定の第三充電電流値とし、
前記二次電池セル(2)の温度が、前記第三閾値温度(TP3)よりも高い場合には、充電電流を停止する
よう構成してなることを特徴とする電池パック。 A secondary battery cell (2),
A voltage detector for detecting the voltage of the secondary battery cell (2);
A current detector for detecting a current associated with charging / discharging of the secondary battery cell (2);
A temperature detector for detecting the temperature of the secondary battery cell (2);
A receiving coil (1),
A charging circuit that converts the power received by the power receiving coil (1) into a charging current capable of charging the secondary battery cell (2);
With
While mounted on the charging base for charging the battery pack, the power transmission coil built in the charging base and the power receiving coil (1) are electromagnetically coupled to transmit power from the charging base to the battery pack (90). A battery pack (90) for charging the secondary battery cell (2),
The battery pack (90) further includes
Connection determination means for recognizing whether the battery pack (90) is connected to a battery-driven device to be driven or the battery pack (90) alone with the battery pack placed on the charging stand With
The charging circuit is
When the temperature of the secondary battery cell (2) detected by the temperature detector is lower than a predetermined first threshold temperature (TP1), charging is not performed, and when the temperature is equal to or higher than the first threshold temperature (TP1), Start charging the secondary battery cell (2) with a predetermined first charging current value that is the maximum value of the charging current,
While the temperature of the secondary battery cell (2) is continuously charged until the predetermined second threshold temperature (TP2) higher than the first threshold temperature (TP1), at the second threshold temperature (TP2) The charging current is a predetermined second charging current value lower than the first charging current value,
While the secondary battery cell (2) is continuously charged until the temperature reaches a predetermined third threshold temperature (TP3) higher than the second threshold temperature (TP2), at the third threshold temperature (TP3) The charging current is a predetermined third charging current value lower than the second charging current value,
A battery pack, wherein the charging current is stopped when the temperature of the secondary battery cell (2) is higher than the third threshold temperature (TP3).
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