JP2014016327A - Method of calculating charging rate of secondary battery, charging rate calculation device, and portable power supply device - Google Patents
Method of calculating charging rate of secondary battery, charging rate calculation device, and portable power supply device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014016327A JP2014016327A JP2012162677A JP2012162677A JP2014016327A JP 2014016327 A JP2014016327 A JP 2014016327A JP 2012162677 A JP2012162677 A JP 2012162677A JP 2012162677 A JP2012162677 A JP 2012162677A JP 2014016327 A JP2014016327 A JP 2014016327A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary battery
- power supply
- charge
- charging
- charging rate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Abstract
Description
本発明は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池における充電率を算出するための充電率算出方法、該算出方法を実施可能な充電率算出装置、及び、該装置を備えたポータブル電源装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a charging rate calculation method for calculating a charging rate in a secondary battery such as a lithium ion battery, a charging rate calculation device capable of performing the calculation method, and a portable power supply device including the device Related to the field.
電気エネルギーを蓄積可能な二次電池が知られており、様々な用途に使用されている。この種の二次電池としてエネルギー密度の高いリチウムイオン電池等が注目を浴びており、例えば様々な場所で機器用の電源を供給するために可搬性に優れたポータブル電源装置などに用いられている。ポータブル電源装置では装置内に二次電池ユニットが収納されており、予め充電した電力を、必要に応じて負荷に給電できるようになっている。 Secondary batteries capable of storing electrical energy are known and are used in various applications. Lithium ion batteries with high energy density are attracting attention as secondary batteries of this type. For example, they are used in portable power supply devices with excellent portability to supply power for equipment in various places. . In a portable power supply device, a secondary battery unit is housed in the device, and power that has been charged in advance can be supplied to a load as necessary.
二次電池の寿命を長く維持するためには、二次電池の過充電又は過放電を防止することが重要である。そのため、二次電池を用いた装置では、二次電池の充電率を算出し、予め設定された充電率下限値又は充電率上限値と比較することによって、過充電又は過放電が生じないように、充電又は放電の許可・禁止を判断する制御がなされている。そのため、二次電池の充電率算出方法には算出精度が高いことが求められており、様々な手法が研究開発されている。 In order to maintain the life of the secondary battery for a long time, it is important to prevent overcharge or overdischarge of the secondary battery. Therefore, in a device using a secondary battery, the charge rate of the secondary battery is calculated and compared with a preset charge rate lower limit value or charge rate upper limit value so that overcharge or overdischarge does not occur. Control is performed to determine whether charging or discharging is permitted or prohibited. Therefore, the charging rate calculation method of the secondary battery is required to have high calculation accuracy, and various methods have been researched and developed.
従来の二次電池の充電料算出方法の一例として、下記の〔数１〕で示すように、二次電池と負荷間を流れる電流値を積分することにより、二次電池に蓄積された電荷総量を推定することで充電率（ＳＯＣ）を算出していた。
しかしながら上記（１）式を用いて充電率を算出する場合、積分によって計測した電流値に含まれる誤差も蓄積されるため、短時間での誤差は少ないが、長時間では累積誤差が大きくなる。そのため、累計誤差を一定範囲内に抑えるため、適宜電圧換算の値でリセットする必要がある。そして、両者のデータのミックス、切り換え、そしてリセットするためにタイミング等複雑なロジック制御を必要としたり、その回路ハード構成及びソフト構成が複雑化するといった問題がある。
このような方法で充電率を精度よく算出するためには、電流計測用センサとして高精度なものを用いたり、キャリブレーションなどの複雑な演算処理が必要となるため、コストが高くなってしまう。また、高精度な電流検知を行うために、電流検知回路や演算回路を大型化すると、サイズ的にも大きくなり、ポータブル電源装置のように可搬性が要求される用途に適用することが難しくなる。
However, when the charging rate is calculated using the above equation (1), errors included in the current value measured by integration are also accumulated. Therefore, errors in a short time are small, but accumulated errors are large in a long time. For this reason, in order to keep the accumulated error within a certain range, it is necessary to reset it appropriately with a voltage-converted value. In addition, there is a problem that complicated logic control such as timing is required to mix, switch, and reset both data, and the circuit hardware configuration and software configuration are complicated.
In order to accurately calculate the charging rate by such a method, a highly accurate sensor is used as a current measuring sensor, or complicated arithmetic processing such as calibration is required, resulting in an increase in cost. In addition, if current detection circuits and arithmetic circuits are increased in size to perform highly accurate current detection, the size also increases, making it difficult to apply to applications that require portability such as portable power supplies. .
本発明は上述の課題に鑑みなされたものであり、簡易な構成で二次電池の充電率を精度良く算出可能な二次電池の充電率計測方法、及び、該計測方法を実施可能な充電率計測装置、並びに該計測装置を搭載したポータブル電源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and a secondary battery charging rate measurement method capable of accurately calculating a charging rate of a secondary battery with a simple configuration, and a charging rate at which the measurement method can be performed. It is an object of the present invention to provide a measuring device and a portable power supply device equipped with the measuring device.
本発明に係る二次電池の充電率算出方法は上記課題を解決するために、充放電可能な二次電池の充電率算出方法において、前記二次電池の端子電圧Ｖと充電率ＳＯＣとの関係を規定する関数ｆ（Ｖ）、前記二次電池に充放電電流を流した場合の抵抗損ｋｃ、前記二次電池の充放電電流値Ｉを用いて、前記二次電池の充電率ＳＯＣを次式
ＳＯＣ＝ｆ（Ｖ）＋Ｋ （１）
Ｋ＝ｆ（ｋｃ×Ｉ） （２）
に基づいて求めることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a method for calculating a charging rate of a secondary battery according to the present invention is a method for calculating a charging rate of a rechargeable secondary battery, wherein the relationship between the terminal voltage V of the secondary battery and the charging rate SOC is provided. The charge rate SOC of the secondary battery is expressed as follows using a function f (V) that regulates the resistance loss kc when a charge / discharge current is passed through the secondary battery and the charge / discharge current value I of the secondary battery. Formula SOC = f (V) + K (1)
K = f (kc × I) (2)
It calculates | requires based on.
本発明では、充電率ＳＯＣを算出する際に上式（１）（２）に示すように積分演算を使用しないため、計測した電流値に含まれる誤差が蓄積されて増大することがない。また、リセット等の処理も不要であるため、構成も簡易で済む。そのため、比較的精度の低い測定精度を有する電流計測センサを用いて、比較的精度よく充電率ＳＯＣを算出することができる。
また本発明に係る算出方法では、充電率の算出に用いる二次電池の充放電電流を演算に用いる際に、二次電池の抵抗損ｋｃを考慮することによって高精度に充電率を算出できる。二次電池に充放電電流が流れる場合、例えば電池内部抵抗や回路抵抗による電圧降下が生じるが、予めこのような抵抗損ｋｃを求めておき、実際に二次電池に流れる充放電電流Ｉにかけ合わせることによって、抵抗損に基づく電圧降下ｆ（ｋｃ×Ｉ）を評価することができる。そして、この電圧降下ｆ（ｋｃ×Ｉ）を考慮して二次電池の真の端子電圧Ｖを求めて、関数ｆ（Ｖ）に代入することにより、二次電池の充電率ＳＯＣを精度よく算出できる。
In the present invention, since the integration calculation is not used as shown in the above formulas (1) and (2) when calculating the charging rate SOC, the error included in the measured current value is not accumulated and increased. In addition, since a process such as resetting is not necessary, the configuration can be simplified. Therefore, the charge rate SOC can be calculated with relatively high accuracy using a current measurement sensor having relatively low measurement accuracy.
In the calculation method according to the present invention, when the charging / discharging current of the secondary battery used for calculating the charging rate is used in the calculation, the charging rate can be calculated with high accuracy by taking into account the resistance loss kc of the secondary battery. When charging / discharging current flows through the secondary battery, for example, a voltage drop due to battery internal resistance or circuit resistance occurs. Such a resistance loss kc is obtained in advance and multiplied by the charging / discharging current I actually flowing through the secondary battery. Thus, the voltage drop f (kc × I) based on the resistance loss can be evaluated. Then, taking into account this voltage drop f (kc × I), the true terminal voltage V of the secondary battery is obtained and substituted into the function f (V) to accurately calculate the charge rate SOC of the secondary battery. it can.
このように、補正項ｆ（ｋｃ×Ｉ）を用いて充電率ＳＯＣを従動的に補正することで、精度を高めたＳＯＣ計測が可能である。すなわち、充電率ＳＯＣは主に電流に比べて精度の高い電圧の計測値に基づいて算出され、それに加えて電流値を用いて補正項を考慮することで、精度の高い充電率ＳＯＣの算出が可能となる。
なお、抵抗損ｋｃが精度の比較的低い電流値に基づいていても構わないのは、その値の範囲が、電圧換算により求められた充電率ＳＯＣを主としたとき、それに対する影響度が低いためであり、補正項はいわば大雑把な補正を行なうためである。
なお、従来の専ら電流測定地に基づいた充電率算出方法では±５％程度の誤差が含まれていたが、本発明の方法によれば、同程度の計測誤差を有する電流値に基づいて、誤差を±１％程度に抑えることができた。
Thus, SOC measurement with improved accuracy is possible by correcting the charging rate SOC passively using the correction term f (kc × I). That is, the charging rate SOC is calculated mainly based on a measured value of a voltage with higher accuracy than the current, and in addition to that, the correction value is taken into account using the current value, so that the charging rate SOC can be calculated with high accuracy. It becomes possible.
It should be noted that the resistance loss kc may be based on a current value having a relatively low accuracy when the range of the value is mainly the charging rate SOC obtained by voltage conversion, and the degree of influence is low. This is because the correction term is a rough correction.
In addition, in the conventional charge rate calculation method based exclusively on the current measurement place, an error of about ± 5% was included, but according to the method of the present invention, based on the current value having the same measurement error, The error could be suppressed to about ± 1%.
本発明の一態様では、前記二次電池の充放電電流がゼロである場合における端子電圧Ｖ０と前記二次電池の充電率ＳＯＣとを測定することにより前記関数ｆ（Ｖ）を求める。
一般的に充電率ＳＯＣと端子電圧Ｖ０との関係は、二次電池の種類毎に傾向が定まっている。この態様では、充電率ＳＯＣと端子電圧Ｖ０との関係を予め実験的、理論的又はシミュレーション的な手法によって取得しておき、関数ｆ（Ｖ）を求めることにより、精度のよい充電率の算出が可能となる。
なお、関数ｆ（Ｖ）はこのように充放電電流がゼロである場合における端子電圧Ｖ０に基づいて規定されているが、二次電池に充放電電流が流れている場合であっても、上式（１）（２）に基づいて、抵抗損の影響を考慮して充電率ＳＯＣが算出されるので、良好な算出精度が得られる。
In one aspect of the present invention, the function f (V) is obtained by measuring the terminal voltage V 0 and the charge rate SOC of the secondary battery when the charge / discharge current of the secondary battery is zero.
In general, the relationship between the charging rate SOC and the terminal voltage V 0 has a tendency for each type of secondary battery. In this aspect, the relationship between the charging rate SOC and the terminal voltage V 0 is acquired in advance by an experimental, theoretical, or simulation method, and the function f (V) is obtained, thereby calculating the charging rate with high accuracy. Is possible.
The function f (V) is defined based on the terminal voltage V 0 when the charge / discharge current is zero as described above, but even if the charge / discharge current flows through the secondary battery, Based on the above formulas (1) and (2), the charging rate SOC is calculated in consideration of the influence of resistance loss, so that a good calculation accuracy can be obtained.
本発明の一態様では、前記二次電池の充放電電流Ｉと該二次電池の端子間における電圧降下値ΔＶとに基づいて、前記抵抗損ｋｃを次式
ｋｃ＝ΔＶ／Ｉ （３）
に基づいて求める。
二次電池に充放電電流が流れている場合、抵抗損ｋｃの影響によって所定の電圧降下が生じる。この電圧降下は抵抗損ｋｃに含まれる様々な要因（例えば電池内部抵抗や回路抵抗など）に起因する。この態様では、充放電電流値Ｉと該二次電池の端子間における電圧降下値ΔＶとが１次関数の関係にあると近似的にみなすことで、抵抗損ｋｃを求める。
なお、充放電電流値Ｉと該二次電池の端子間における電圧降下値ΔＶとの関係は、厳密には１次関数でないが、多次関数と近似的にみなすことで、抵抗損ｋｃをより高精度に求めてもよい。
In one aspect of the present invention, based on the charge / discharge current I of the secondary battery and the voltage drop value ΔV between the terminals of the secondary battery, the resistance loss kc is expressed by the following equation: kc = ΔV / I (3)
Ask based on.
When a charge / discharge current flows through the secondary battery, a predetermined voltage drop occurs due to the influence of the resistance loss kc. This voltage drop is caused by various factors included in the resistance loss kc (for example, battery internal resistance and circuit resistance). In this aspect, the resistance loss kc is obtained by approximately assuming that the charge / discharge current value I and the voltage drop value ΔV between the terminals of the secondary battery have a linear function relationship.
Although the relationship between the charge / discharge current value I and the voltage drop value ΔV between the terminals of the secondary battery is not strictly a linear function, the resistance loss kc can be further increased by approximating it as a multi-order function. It may be obtained with high accuracy.
本発明に係る二次電池の充電率算出装置は上記課題を解決するために、充放電可能な二次電池の充電率を算出する二次電池の充電率算出装置であって、前記二次電池の端子電圧Ｖと充電率ＳＯＣとの関係を規定する関数ｆ（Ｖ）、前記二次電池に充放電電流を流した場合の抵抗損ｋｃを予め記憶する記憶手段と、前記二次電池の充放電電流値Ｉを検知する電流検知手段と、前記二次電池の充電率ＳＯＣを次式
ＳＯＣ＝ｆ（Ｖ）＋Ｋ
Ｋ＝ｆ（ｋｃ×Ｉ）
に基づいて算出する演算手段とを備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a secondary battery charge rate calculation apparatus according to the present invention is a secondary battery charge rate calculation apparatus for calculating a charge rate of a chargeable / dischargeable secondary battery, wherein the secondary battery Storage means for preliminarily storing a function f (V) that defines the relationship between the terminal voltage V and the charging rate SOC, a resistance loss kc when a charge / discharge current is passed through the secondary battery, and charge / recharge of the secondary battery. The current detection means for detecting the discharge current value I and the charging rate SOC of the secondary battery are expressed by the following equation: SOC = f (V) + K
K = f (kc × I)
And calculating means for calculating based on the above.
この算出装置によれば、上述の二次電池の充電率算出方法（上記各種態様を含む）を好適に実施することができる。 According to this calculation device, the above-described secondary battery charge rate calculation method (including the above-described various aspects) can be suitably implemented.
本発明の一態様では、前記記憶手段には、前記二次電池の充放電電流がゼロである場合における前記二次電池の端子電圧Ｖ０と充電率ＳＯＣとの関係がデータテーブルとして記憶されており、前記演算手段は該データテーブルを読み込むことによって、関数ｆ（Ｖ）を算出する。
この態様では、演算手段はデータテーブルに記憶された端子電圧Ｖ０と充電率ＳＯＣとの関係を読み込むことにより、例えば最小二乗法のような手法によって近似関数として関数ｆ（Ｖ）を算出する。これにより、データテーブルに記憶された実測値に従って、関数ｆ（Ｖ）を精度よく求められる。尚、演算手段に求める処理速度を優先する場合には、関数ｆ（Ｖ）を低次関数として求めてもよいし、充電率ＳＯＣの算出精度を優先する場合には関数ｆ（Ｖ）を高次関数として求めてもよい。
In one aspect of the present invention, the storage means stores a relationship between the terminal voltage V 0 of the secondary battery and the charge rate SOC as a data table when the charge / discharge current of the secondary battery is zero. The calculation means calculates the function f (V) by reading the data table.
In this embodiment, the calculation means reads the relationship between the terminal voltage V 0 and the charging rate SOC stored in the data table, and calculates the function f (V) as an approximate function by a method such as the least square method. Thus, the function f (V) can be obtained with high accuracy according to the actual measurement value stored in the data table. In addition, when giving priority to the processing speed calculated | required by a calculating means, you may obtain | require the function f (V) as a low-order function, and when giving priority to the calculation precision of charge rate SOC, make function f (V) high. It may be obtained as a next function.
本発明の一態様では、前記記憶手段には、前記二次電池の充放電電流Ｉと該二次電池の端子間における電圧降下値ΔＶとの関係がデータテーブルとして記憶されており、前記演算手段は該データテーブルを読み込むことによって、抵抗損ｋｃを算出する。
この態様では、演算手段はデータテーブルに記憶された充放電電流Ｉと電圧降下値ΔＶとの関係を読み込むことにより、例えば最小二乗法のような手法によって近似関数として抵抗損ｋｃを算出する。これにより、データテーブルに記憶された実測値に従って、抵抗損ｋｃを精度よく求められる。尚、演算手段に求める処理速度を優先する場合には、抵抗損ｋｃを低次関数として求めてもよいし、充電率ＳＯＣの算出精度を優先する場合には抵抗損ｋｃを高次関数として求めてもよい。
In one aspect of the present invention, the storage means stores the relationship between the charge / discharge current I of the secondary battery and the voltage drop value ΔV between the terminals of the secondary battery as a data table, and the calculation means Calculates the resistance loss kc by reading the data table.
In this aspect, the calculation means reads the relationship between the charge / discharge current I and the voltage drop value ΔV stored in the data table, and calculates the resistance loss kc as an approximate function by a method such as the least square method. Thus, the resistance loss kc can be obtained with high accuracy according to the actual measurement values stored in the data table. In addition, when giving priority to the processing speed calculated | required by a calculating means, you may obtain | require the resistance loss kc as a low-order function, and when giving priority to the calculation accuracy of the charging rate SOC, obtain the resistance loss kc as a high-order function. May be.
本発明に係るポータブル電源装置は上記課題を解決するために、上述の二次電池の充電率算出装置（上記各種態様を含む）を備える。
上述したように、簡易な構成で高精度な充電率ＳＯＣを算出可能な算出装置を備えることによって、優れた可搬性を有するポータブル電源装置を実現できる。
In order to solve the above-described problems, a portable power supply device according to the present invention includes the above-described secondary battery charge rate calculation device (including the various aspects described above).
As described above, a portable power supply device having excellent portability can be realized by including a calculation device that can calculate the charge rate SOC with high accuracy with a simple configuration.
本発明によれば、簡易な構成で二次電池の充電率を精度良く算出可能な二次電池の充電率計測方法、及び、該計測方法を実施可能な充電率計測装置、並びに該計測装置を搭載したポータブル電源装置を実現できる。 According to the present invention, a secondary battery charge rate measurement method capable of accurately calculating the charge rate of a secondary battery with a simple configuration, a charge rate measurement device capable of performing the measurement method, and the measurement device are provided. An on-board portable power supply can be realized.
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely illustrative examples. Only.
図１は給電切換装置１００が装着された本発明の実施形態におけるポータブル電源装置２００の外観を示す斜視図であり、図２は前記給電切換装置１００の外観を示す斜視図であり、図３は前記ポータブル電源装置２００に給電切換装置１００を取り付ける様子を模式的に示す斜視図である。尚、図２（ａ）は給電切換装置１００を前面側から示した斜視図であり、図２（ｂ）は給電切換装置１００を後面側から示した斜視図である。
前記ポータブル電源装置２００は、主として停電時若しくは電力ピーク使用時に常用電源の補完電力として利用可能な電源装置であり、第１の筐体内部２０２に例えばリチウムイオン電池等の二次電池を収納してなる。二次電池には予め電力が（充電）蓄えられており、停電時若しくは電力ピーク使用時に補完電力として出力できるようになっている。ポータブル電源装置２００の前面２１０には、充電時に電力供給源である外部電源からの充電電力を入力するための充電端子２１２と、給電時に負荷３００側に二次電池からの放電電力を出力するための給電端子２１４と、二次電池の充放電制御を行うための制御信号の送受信を行うための信号端子２１６とが設けられている。
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a portable power supply device 200 according to an embodiment of the present invention to which a power supply switching device 100 is mounted, FIG. 2 is a perspective view showing an external appearance of the power supply switching device 100, and FIG. FIG. 3 is a perspective view schematically showing how the power supply switching device 100 is attached to the portable power supply device 200. 2A is a perspective view showing the power supply switching device 100 from the front side, and FIG. 2B is a perspective view showing the power supply switching device 100 from the rear side.
The portable power supply device 200 is a power supply device that can be used mainly as a supplementary power for a normal power supply at the time of a power failure or when a power peak is used. A secondary battery such as a lithium ion battery is accommodated in the first housing 202. Become. The secondary battery stores (charges) power in advance, and can output as supplementary power during a power outage or during peak power use. On the front surface 210 of the portable power supply device 200, a charging terminal 212 for inputting charging power from an external power source that is a power supply source at the time of charging, and discharging power from the secondary battery to the load 300 side at the time of power feeding are output. Power supply terminal 214 and a signal terminal 216 for transmitting / receiving a control signal for performing charge / discharge control of the secondary battery are provided.
第１の筐体上部には取っ手２０４が備えられており、ユーザが可搬に構成されている。 A handle 204 is provided in the upper part of the first casing, and is configured to be portable by the user.
前記給電切換装置１００は、ポータブル電源装置２００に装着することにより、平常時における常用電源から負荷３００側への電力の提供、ポータブル電源装置２００内に収納された二次電池への充電、非常時における二次電池から負荷３００側への補完電力の提供を、状況に応じて切り換える切換装置である。
給電切換装置１００は外観として第２の筐体１０２を有しており、その後面１２０には、ポータブル電源装置２００（第１の筐体２０２）の前面２１０に設けられた充電端子２１２に嵌合可能な第１の端子１２２と、ポータブル電源装置２００の前面２１０に設けられた給電端子２１４に嵌合可能な第２の端子１２４と、ポータブル電源装置２００の前面２１０に設けられた信号端子２１６に嵌合可能な第３の端子１２６とが設けられている。
The power supply switching device 100 is attached to the portable power supply device 200 to provide power from the normal power supply to the load 300 during normal times, charge a secondary battery housed in the portable power supply device 200, and emergency Is a switching device that switches the provision of supplementary power from the secondary battery to the load 300 in accordance with the situation.
The power supply switching device 100 has a second housing 102 as an appearance, and the rear surface 120 is fitted to a charging terminal 212 provided on the front surface 210 of the portable power supply device 200 (first housing 202). A first terminal 122 that can be connected, a second terminal 124 that can be fitted to a power supply terminal 214 provided on the front surface 210 of the portable power supply device 200, and a signal terminal 216 provided on the front surface 210 of the portable power supply device 200. A third terminal 126 that can be fitted is provided.
充電端子２１２、給電端子２１４及び信号端子２１６はポータブル電源装置２００の一面（前面２１０）上に設けられ、第１の端子１２２、第２の端子１２４及び第３の端子１２６は給電切換装置１００の一面（後面１２０）上に設けられている。これにより、図３に示すようにポータブル電源装置１００に給電切換装置２００を装着する際に、複数の端子間の嵌合をワンタッチで行うことができ、良好な組み付け性が得られる。
尚、本実施形態ではポータブル電源装置２００の前面２１０に端子類をメス型として設けると共に、給電切換装置１００の後面１２０に端子類をオス型として設けることで嵌合させているが、逆でもよく、更には各端子間の電気的な接続が可能な範囲において他の手段を用いてもよいことは言うまでも無い。
また、本発明の実施形態によれば常用電源よりポータブル電源装置への停電時電源切換を行う電源切換装置を第２の筐体１０２としており、ポータブル電源装置２００（第１の筐体２０２）とは別体としている。このように、給電切換装置１００をオプション化とすることで、ポータブル電源装置本体側のコスト低減を図ると共に、前記オプション化した装置の装置本体側への着脱容易化を図ることが出来る。また、既存のポータブル電源装置を用意に給電切換可能とすることが出来る。
さらに、従来の無停電電源装置は、停電時に十分な継続的使用ができない場合がある。長時間使用するためには、容量を大きくする必要があり高価になってしまう。本発明の実施形態によれば、無停電電源装置より安価に自動給電切換を実現することができ、長時間の停電時にも電源として使用することができる。
The charging terminal 212, the power supply terminal 214, and the signal terminal 216 are provided on one surface (front surface 210) of the portable power supply device 200, and the first terminal 122, the second terminal 124, and the third terminal 126 are provided on the power supply switching device 100. It is provided on one surface (rear surface 120). As a result, when the power supply switching device 200 is mounted on the portable power supply device 100 as shown in FIG. 3, a plurality of terminals can be fitted with one touch, and good assemblability can be obtained.
In the present embodiment, the terminals are provided as a female type on the front surface 210 of the portable power supply device 200, and the terminals are provided as a male type on the rear surface 120 of the power supply switching device 100. Furthermore, it goes without saying that other means may be used as long as electrical connection between the terminals is possible.
Further, according to the embodiment of the present invention, the power supply switching device that performs power supply switching from the normal power supply to the portable power supply device in the event of a power failure is the second casing 102, and the portable power supply apparatus 200 (first casing 202) and Is a separate body. As described above, by making the power supply switching device 100 optional, it is possible to reduce the cost of the portable power supply main body and to easily attach and detach the optional device to the main body. In addition, it is possible to easily switch the power supply of an existing portable power supply device.
Furthermore, there are cases where the conventional uninterruptible power supply cannot be used sufficiently continuously during a power failure. In order to use it for a long time, it is necessary to increase the capacity, which is expensive. According to the embodiment of the present invention, automatic power feeding switching can be realized at a lower cost than an uninterruptible power supply, and it can be used as a power source even during a long power failure.
給電切換装置１００の前面１１０には常用電源（外部電源）４００の出力端子４０２が接続される第３の端子１１２と、負荷３００（図１の例では電球）側の入力端子３０２が接続される第４の端子１１４が設けられている。第３の端子１１２に接続される常用電源４００（典型的には１００Ｖａｃの商用電源）から入力された交流電力は、給電切換装置１００の切換条件に応じて、ポータブル電源装置２００の内部に収納されている二次電池に直流変換された後に充電されるか、又は、第４の端子１１４を介して負荷３００側で消費される。 A front terminal 110 of the power supply switching device 100 is connected to a third terminal 112 to which an output terminal 402 of a common power source (external power source) 400 is connected, and an input terminal 302 on the load 300 (light bulb in the example of FIG. 1). A fourth terminal 114 is provided. AC power input from a normal power supply 400 (typically 100 Vac commercial power supply) connected to the third terminal 112 is stored in the portable power supply device 200 according to the switching conditions of the power supply switching device 100. The secondary battery is charged after being converted into direct current, or is consumed on the load 300 side via the fourth terminal 114.
尚、給電切換装置１００の第２の筐体１０２上部には、ポータブル電源装置２００から補完電力が出力されている際に、その旨を表示するための表示パネル１３０が接続される第５の端子１３２が設けられている。表示パネル１３０はポータブル電源装置２００の外面上に張り付けられており、例えば停電時にポータブル電源装置２００から補完電力を負荷３００に出力する際には、表示パネル１３０を発光させることにより、視界不良の状況下においてもポータブル電源装置２００の位置をユーザに知らしめることができる。 Note that a fifth terminal to which a display panel 130 for displaying that when supplementary power is output from the portable power supply device 200 is connected to the upper portion of the second casing 102 of the power supply switching device 100. 132 is provided. The display panel 130 is attached to the outer surface of the portable power supply device 200. For example, when complementary power is output from the portable power supply device 200 to the load 300 at the time of a power failure, the display panel 130 is caused to emit light, thereby causing poor visibility. Even underneath, the position of the portable power supply device 200 can be made known to the user.
図４は本発明に適用される給電切換装置１００の内部構成を示すブロック図である。
前記給電切換装置１００には、（ｉ）常用電源４００に接続される第４の端子１１２と、ポータブル電源装置２００の充電端子２１２に嵌合可能な第１の端子１２２との接続状態をＯＮ／ＯＦＦ切換可能な第１のリレー１４０、（ｉｉ）常用電源４００に接続される第３の端子１１２を、負荷３００に接続される第４の端子１１４又はポータブル電源装置２００の給電端子２１４に嵌合可能な第２の端子１２４のいずれか一方にＯＮ／ＯＦＦ切換可能な第２のリレー１４２、（ｉｉｉ）信号端子１２６を用いて制御信号を送受信することにより給電切換装置１００の動作制御を実施する制御手段であるＣＰＵ１５０、及び、（ｉｖ）該ＣＰＵ１５０によって参照される計時手段であるタイマ１４４を備える。
FIG. 4 is a block diagram showing an internal configuration of the power feeding switching device 100 applied to the present invention.
In the power supply switching device 100, (i) the connection state between the fourth terminal 112 connected to the utility power supply 400 and the first terminal 122 that can be fitted to the charging terminal 212 of the portable power supply device 200 is turned ON / OFF. The first relay 140 that can be switched off, and (ii) the third terminal 112 connected to the utility power supply 400 is fitted to the fourth terminal 114 connected to the load 300 or the power supply terminal 214 of the portable power supply 200. Operation control of the power supply switching device 100 is performed by transmitting and receiving a control signal using the second relay 142 that can be switched ON / OFF to any one of the possible second terminals 124 and (iii) the signal terminal 126. A CPU 150 that is a control means, and (iv) a timer 144 that is a time measuring means referred to by the CPU 150 are provided.
第１のリレー１４０はＣＰＵ１５０から受信する制御信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦが切り換えられる。第２のリレー１４０は電磁式リレーであり、第３の端子１１２に入力される常用電源４００からの入力電力に応じてＯＮ／ＯＦＦが切り換えられる。ＣＰＵ１５０は第１のリレー１４０のＯＮ／ＯＦＦ制御の他、給電切換装置１００を構成する各部位の制御を実施すると共に、信号端子１２６を介してポータブル電源装置２００との間でも制御信号の送受信を行う。
尚、表示パネル１３０が接続される第５の端子１３２は第２の端子１２４と第２のリレー１４２とを接続する配線に接続されており、第２の端子１２４を介してポータブル電源装置２００から出力される補完電力によって駆動されるようになっている。
The first relay 140 is switched ON / OFF based on a control signal received from the CPU 150. The second relay 140 is an electromagnetic relay and is switched ON / OFF according to the input power from the service power source 400 input to the third terminal 112. In addition to ON / OFF control of the first relay 140, the CPU 150 controls each part of the power supply switching device 100 and transmits / receives control signals to / from the portable power supply device 200 via the signal terminal 126. Do.
The fifth terminal 132 to which the display panel 130 is connected is connected to the wiring that connects the second terminal 124 and the second relay 142, and is connected to the portable power supply device 200 via the second terminal 124. It is driven by the complementary power that is output.
図５は前記ポータブル電源装置２００及び給電切換装置１００の内部構成を示す回路図である。
常用電源４００の出力端子４０２が給電切換装置１００の第３の端子１１２に接されることにより、給電切換装置１００に交流電力が入力される。第３の端子１１２に入力された交流電力は、安全用のヒューズ１５２が設けられた配線１５０に印加される。配線１５０は第２のリレー１４２の端子１４２ａ、１４２ｃ及び励磁部１４２ｇに接続される。平常時には、常用電源４００から所定の交流電力が入力されるので、該交流電力によって励磁部１４２ｇによって、第２のリレー１４２は端子１４２ａ、１４２ｃがそれぞれ端子１４２e及び１４２ｆに接続されるように切り換えられる（以下、この状態を「第２のリレー１４２がＯＦＦ状態にある」と適宜称する）。第２のリレー１４２の端子１４２e及び１４２ｆは、配線１５４を介して、負荷３００が接続された第４の端子１１４に接続されている。これにより、平常時においては、常用電源４００から入力された交流電力は、第２のリレー１４２を介して、負荷３００に供給される。
FIG. 5 is a circuit diagram showing the internal configuration of the portable power supply device 200 and the power supply switching device 100.
When the output terminal 402 of the regular power supply 400 is in contact with the third terminal 112 of the power supply switching device 100, AC power is input to the power supply switching device 100. The AC power input to the third terminal 112 is applied to the wiring 150 provided with the safety fuse 152. The wiring 150 is connected to the terminals 142a and 142c of the second relay 142 and the excitation unit 142g. In normal times, since predetermined AC power is input from the normal power source 400, the second relay 142 is switched by the excitation unit 142g so that the terminals 142a and 142c are connected to the terminals 142e and 142f, respectively. (Hereinafter, this state is appropriately referred to as “the second relay 142 is in the OFF state”). The terminals 142e and 142f of the second relay 142 are connected to the fourth terminal 114 to which the load 300 is connected via the wiring 154. As a result, in normal times, AC power input from the regular power supply 400 is supplied to the load 300 via the second relay 142.
このとき、第１のリレー１４０は、ＣＰＵ１５０からの制御信号によってＯＦＦ状態に切り換えられている。常用電源４００から交流電力が入力される配線１５０は、該配線１５０から分岐した配線１５６を介して、第１のリレー１４０の端子１４０ａ及び１４０ｂに接続されている。一方、第１のリレー１４０の端子１４０ｃ及び１４０ｄはポータブル電源装置２００の充電端子２１２に嵌合する第１の端子１２２に接続されているが、上述のように第１のリレー１４０がＯＦＦ状態に切り換えられているため、ポータブル電源装置２００は常用電源４００から電気的に隔離されている。
これにより、平常状態において給電切換装置１００を介してポータブル電源装置２００を常用電源４００に接続していても、ポータブル電源装置２００に収納された二次電池に常用電源４００から過充電されることにより、二次電池の寿命が低下することを効果的に防止することができる。
At this time, the first relay 140 is switched to the OFF state by a control signal from the CPU 150. The wiring 150 to which AC power is input from the regular power supply 400 is connected to the terminals 140 a and 140 b of the first relay 140 via a wiring 156 branched from the wiring 150. On the other hand, the terminals 140c and 140d of the first relay 140 are connected to the first terminal 122 fitted to the charging terminal 212 of the portable power supply device 200. However, as described above, the first relay 140 is turned off. Because of the switching, portable power supply 200 is electrically isolated from utility power supply 400.
Thereby, even if the portable power supply device 200 is connected to the regular power supply 400 via the power supply switching device 100 in the normal state, the secondary battery housed in the portable power supply device 200 is overcharged from the regular power supply 400. And it can prevent effectively that the lifetime of a secondary battery falls.
尚、配線１５６には更に配線１５８が並列に接続されており、該配線１５８を介してＡＣＤＣコンバータ１６０が接続されている。ＡＣＤＣコンバータ１６０は配線１５８から入力された交流電力を直流電力（例えば＋１２Ｖｄｃ）に変換して出力する。このようにＡＣＤＣコンバータ１６０にて整流された直流電力は、例えばＣＰＵ１５０等の給電切換装置１００内の各部位に駆動用として供給される。 Note that a wiring 158 is further connected in parallel to the wiring 156, and the ACDC converter 160 is connected via the wiring 158. The ACDC converter 160 converts the AC power input from the wiring 158 into DC power (for example, +12 Vdc) and outputs it. The DC power rectified by the ACDC converter 160 in this way is supplied for driving to each part in the power supply switching device 100 such as the CPU 150, for example.
一方、常用電源４００から正常に交流電力が供給される平常時においても、ポータブル電源装置２００の二次電池の充電率（ＳＯＣ）が低下した場合には、ＣＰＵ１５０はその旨を信号端子１２６を介してポータブル電源装置２００から受信し、第１のリレー１４０をＯＮ状態に切り換える（すなわち、端子１４０ａ及び１４０ｂをそれぞれ端子１４０ｃ及び１４０ｄに接続するように切り換える）。これにより、常用電源４００から入力された交流電力は、配線１５０、配線１５６及び第１のリレー１４０を介して第１の端子１２２に印加され、該第１の端子１２２と嵌合している充電端子２１２からポータブル電源装置２００に入力される。
ポータブル電源装置２００に入力された交流電力は充電回路２３０を介してインバータ２３２に供給され、直流変換された後、二次電池２３４に充電される。このようにして、平常時においても二次電池２３４の充電率が不足した場合には、適宜間隔で自動的に常用電源４００から供給される交流電力を二次電池に充電することにより、充電率を回復することができる。この際、ポータブル電源装置２００には給電切換装置１００を装着した状態のままであり、ユーザも配線の切り換え操作を行う必要もない。そのため、停電等の非常時に備えて、少ない管理負担のもと、二次電池２３４の充電率を適切な範囲内に維持することができる。
On the other hand, if the charge rate (SOC) of the secondary battery of the portable power supply device 200 decreases even during normal times when the AC power is normally supplied from the regular power supply 400, the CPU 150 notifies the user via the signal terminal 126. The first relay 140 is switched to the ON state (that is, the terminals 140a and 140b are switched to be connected to the terminals 140c and 140d, respectively). As a result, the AC power input from the regular power supply 400 is applied to the first terminal 122 via the wiring 150, the wiring 156 and the first relay 140, and the charging engaged with the first terminal 122 is performed. Input from the terminal 212 to the portable power supply device 200.
The AC power input to the portable power supply device 200 is supplied to the inverter 232 via the charging circuit 230, converted into DC, and then charged to the secondary battery 234. In this way, when the charging rate of the secondary battery 234 is insufficient even in normal times, the charging rate is obtained by automatically charging the secondary battery with AC power supplied from the regular power source 400 at appropriate intervals. Can be recovered. At this time, the portable power supply device 200 remains attached with the power supply switching device 100, and the user does not need to perform a wiring switching operation. Therefore, the charge rate of the secondary battery 234 can be maintained within an appropriate range under a small management burden in preparation for an emergency such as a power failure.
常用電源４００から停電等の要因によって交流電力の供給が停止した場合、第２のリレー１４０の励磁部１４０ｇへの交流電力の供給もなくなる。すると、第２のリレー１４０は端子１４２ｂ及び１４２ｄがそれぞれ端子１４２e及び１４２ｆに接続されるように切り換えられる（すなわち、図５に示す状態に切り換わる。以下、この状態を「第２のリレー１４２がＯＮ状態にある」と適宜称する））ことによって、第２の端子１２４は第２のリレー１４０及び配線１５４を介して、第４の端子１１４に接続された負荷３００に電気的に接続される。
このときポータブル電源装置２００の動作制御を実施するＣＰＵ２５０は、信号端子１２６を介して給電切換装置１００のＣＰＵ１５０から二次電池２３４から補完電力を出力（すなわち放電）する旨の制御信号を受信し、ポータブル電源装置２００の各部位を制御することによって、給電端子２１４から補完電力を出力する。このとき二次電池２３４に充電された直流電力はインバータ２３２によって交流変換された後、給電回路２３６を介して給電端子２１４から、補完電力として出力される。
給電端子２１４から出力された補完電力は、該給電端子２１４に嵌合している第２の端子１２４から給電切換装置１００に入力され、第１のリレー１４０及び配線１５４を介して負荷３００に供給される。
When the supply of AC power from the regular power supply 400 is stopped due to a power failure or the like, the supply of AC power to the excitation unit 140g of the second relay 140 is also stopped. Then, the second relay 140 is switched so that the terminals 142b and 142d are connected to the terminals 142e and 142f, respectively (that is, the second relay 140 is switched to the state shown in FIG. 5). The second terminal 124 is electrically connected to the load 300 connected to the fourth terminal 114 via the second relay 140 and the wiring 154.
At this time, the CPU 250 that controls the operation of the portable power supply device 200 receives a control signal indicating that complementary power is output (ie, discharged) from the secondary battery 234 from the CPU 150 of the power supply switching device 100 via the signal terminal 126. By controlling each part of the portable power supply device 200, complementary power is output from the power supply terminal 214. At this time, the DC power charged in the secondary battery 234 is AC converted by the inverter 232, and then output as supplementary power from the power supply terminal 214 via the power supply circuit 236.
The complementary power output from the power supply terminal 214 is input to the power supply switching device 100 from the second terminal 124 fitted to the power supply terminal 214 and supplied to the load 300 via the first relay 140 and the wiring 154. Is done.
図６は前記給電切換装置１００の詳細な動作を示すフロー図である。
まず初期状態（ステップＳ１０１）では、停電等が生じていない平常時にあり、第１のリレー１４０はＯＦＦ状態（図５において端子１４０ａ及び１４０ｂがそれぞれ端子１４０ｃ及び１４０ｄに接続されていない状態）にあり、且つ、第２のリレー１４２もＯＦＦ状態（図５において、第２のリレー１４２は端子１４２ａ、１４２ｃがそれぞれ端子１４２e及び１４２ｆに接続されている状態）にある。このように平常時である初期状態では、常用電源は負荷３００に電気的に接続されている。
そしてＣＰＵ１５０はタイマ１４４によって２秒カウントした後、配線１５０に設けられた不図示の電流センサについて基準電流値ゼロのキャリブレーションを行う（ステップＳ１０２）。
FIG. 6 is a flowchart showing the detailed operation of the power supply switching device 100.
First, in the initial state (step S101), it is in a normal state where no power failure or the like has occurred, and the first relay 140 is in an OFF state (in FIG. 5, the terminals 140a and 140b are not connected to the terminals 140c and 140d, respectively). In addition, the second relay 142 is also in an OFF state (in FIG. 5, the second relay 142 has terminals 142a and 142c connected to the terminals 142e and 142f, respectively). In this initial state, which is normal, the normal power supply is electrically connected to the load 300.
Then, after counting for 2 seconds by the timer 144, the CPU 150 performs calibration with a reference current value of zero for a current sensor (not shown) provided on the wiring 150 (step S102).
その後、ＣＰＵ１５０は第２のリレー１４０をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えることによって、常用電源４００に接続されていた負荷３００を電気的に切り離す（ステップＳ１０３）。ＣＰＵ１５０はこの状態で３秒間待機した後、第１のリレー１４０をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えることによって、常用電源４００を第１の端子１２２と嵌合している充電端子２１２に接続する（ステップＳ１０４）。
ＣＰＵ１５０は上述の配線１５０に設けられた電流センサをモニタリングすることによって、充電端子２１２を介して二次電池２３４に流れる充電電流値がどの程度なのかを測定する（ステップＳ１０５）。その結果、充電電流が５００ｍＡ以下である場合、ＣＰＵ１５０は二次電池２３４の充電率（ＳＯＣ）が十分に高く、充電を行う必要がないと判断して、第１のリレー１４０をＯＦＦ状態に戻す（ステップＳ１０６）。一方、充電電流が５００ｍＡ以上より大きい場合、二次電池２３４の充電率（ＳＯＣ）が減っているため充電が必要と判断し、電流センサのモニタリング値が２Ａ未満になるまでステップＳ１０６に待機する。
Thereafter, the CPU 150 electrically disconnects the load 300 connected to the regular power source 400 by switching the second relay 140 from the OFF state to the ON state (step S103). After waiting for 3 seconds in this state, the CPU 150 switches the first relay 140 from the OFF state to the ON state, thereby connecting the service power source 400 to the charging terminal 212 fitted with the first terminal 122 (step) S104).
The CPU 150 monitors the current sensor provided in the above-described wiring 150, thereby measuring the level of the charging current flowing through the secondary battery 234 via the charging terminal 212 (step S105). As a result, when the charging current is 500 mA or less, the CPU 150 determines that the charging rate (SOC) of the secondary battery 234 is sufficiently high and does not need to be charged, and returns the first relay 140 to the OFF state. (Step S106). On the other hand, if the charging current is greater than 500 mA, the charging rate (SOC) of the secondary battery 234 has decreased, so it is determined that charging is necessary, and the process waits in step S106 until the monitoring value of the current sensor becomes less than 2 A.
ステップＳ１０６を実施した後、ＣＰＵ１５０は１５秒間待機し、第２のリレー１４０２をＯＦＦ状態に切り換えると共に、タイマ１４４によって９０日間のカウントダウンを開始する（ステップＳ１０７）。そして、９０日間のカウントダウンが終了するタイミングで、処理をステップＳ１０３に戻して、上記処理を繰り返し実行する。二次電池２３４の充電率（ＳＯＣ）は、停電などの補完電力を必要とする事態が生じない場合であっても、時間の経過と共に次第に減少する。本実施形態では、このように規定日数をカウントダウンすることによって、定期的に二次電池２３４への充電を行うことができ、万が一停電などの非常事態が生じた場合給電に切り換えることができる。特に、このような制御は自動的に行われるため、ユーザの管理負担が少なくて済む。 After executing Step S106, the CPU 150 waits for 15 seconds, switches the second relay 1402 to the OFF state, and starts a countdown for 90 days by the timer 144 (Step S107). Then, at the timing when the 90-day countdown ends, the process returns to step S103, and the above process is repeatedly executed. The charging rate (SOC) of the secondary battery 234 gradually decreases with the passage of time even when a situation requiring supplementary power such as a power failure does not occur. In the present embodiment, the secondary battery 234 can be charged periodically by counting down the specified number of days as described above, and can be switched to power feeding in the event of an emergency such as a power failure. In particular, since such control is performed automatically, the management burden on the user can be reduced.
停電等が生じない平常時には、上記充電操作がカレンダタイマに基づいて適宜間隔で実施されるが、その間に停電等が生じた場合には以下の制御が実施される。配線１５０に設けられた電流センサは常に電流値を監視しており、ＣＰＵ１５０は当該電流値が予め設定された閾値未満になった場合に停電等の非常事態が発生したと判断する。ステップＳ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７のいずれかのステップを実施中に、このような非常事態が検知された場合、ＣＰＵ１５０は処理をステップＳ１０８に進め、第１のリレー１４０をＯＮ状態に切り換えると共に、第２のリレー１４２をＯＦＦ状態に切り換え（ステップＳ１０８）、２秒待機した後、第１のリレー１４０をＯＦＦ状態に切り換える（ステップＳ１０９）。これにより、二次電池２３４は充電端子２１２を介して負荷３００に電気的に接続され、補完電力（充電電力）が負荷３００に供給される。このとき表示パネル１３０にも補完電力の一部が供給され、発光することによりユーザに対してポータブル電源装置２００の位置を知らしめる。 In normal times when no power failure or the like occurs, the above charging operation is performed at appropriate intervals based on the calendar timer. However, if a power failure occurs during that time, the following control is performed. The current sensor provided in the wiring 150 constantly monitors the current value, and the CPU 150 determines that an emergency such as a power failure has occurred when the current value falls below a preset threshold value. If such an emergency is detected during the execution of any one of steps S103, S104, S105, S106, and S107, the CPU 150 advances the process to step S108 and switches the first relay 140 to the ON state. At the same time, the second relay 142 is switched to the OFF state (step S108), and after waiting for 2 seconds, the first relay 140 is switched to the OFF state (step S109). Thereby, the secondary battery 234 is electrically connected to the load 300 via the charging terminal 212, and supplementary power (charging power) is supplied to the load 300. At this time, a part of the complementary power is also supplied to the display panel 130, and the user is informed of the position of the portable power supply device 200 by emitting light.
ステップＳ１０９において二次電池２３４から負荷３００に補完電力が供給される状態は、停電等の非常事態が終了して常用電源４００が復旧するか、或いは、ユーザが手動によって初期化を行うまでの間、継続される。前者の場合は、ＣＰＵ１５０は処理をステップＳ１０３に戻し、後者の場合はＳ１０１に戻す。 In step S109, the supplementary power is supplied from the secondary battery 234 to the load 300 until the emergency power supply 400 is restored after the emergency such as a power failure ends or until the user manually performs initialization. Will continue. In the former case, the CPU 150 returns the process to step S103, and in the latter case, returns to S101.
尚、本実施形態では停電などの非常事態が発生することによって常用電源４００がシャットダウンした場合に、給電切換装置１００によって負荷３００への給電源を切り換える制御を説明した。これに代えて、常用電源４００がシャットダウンしない場合であっても、電気料金の価格が時間帯によって変化する場合には、電気料金の価格が高い時間帯には二次電池２３４からの補完電力によって負荷３００を駆動しつつ、電気料金が安い時間帯に常用電源４００から負荷３００への給電を行うと共に二次電池２３４の充電を行ってもよい。これにより、負荷３００で消費する電力コストを効果的に節約することができる。 In the present embodiment, the control for switching the power supply to the load 300 by the power supply switching device 100 when the normal power supply 400 is shut down due to an emergency such as a power failure has been described. Instead, even if the regular power supply 400 does not shut down, if the price of the electricity price changes depending on the time zone, the supplementary power from the secondary battery 234 is used during the time zone when the price of the electricity price is high. While the load 300 is being driven, the secondary battery 234 may be charged while the power is supplied from the regular power supply 400 to the load 300 during a time period when the electricity bill is low. Thereby, the power cost consumed by the load 300 can be effectively saved.
次に本発明の実施形態に係るポータブル電源装置２００の内部構成を図７に基づいて説明する。
ポータブル電源装置２００は、必要に応じて様々な場所で機器用の電源を供給するために、可搬性に優れたポータブル電源装置であり、筐体２０２内にエネルギー密度の高いリチウムイオン電池等の二次電池セルが複数集積してなる矩形状の二次電池集積体（以下、「二次電池２３４」と称する）を収納している。二次電池２３４は充電端子２１２（図２を参照）に外部交流電源（例えば商用１００Ｖａｃ）を接続することにより充電可能であり、給電端子２１４（図２を参照）に負荷を接続することにより給電可能に構成されている。
Next, the internal configuration of the portable power supply apparatus 200 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The portable power supply device 200 is a portable power supply device with excellent portability in order to supply power for equipment at various places as required. A rectangular secondary battery integrated body (hereinafter referred to as “secondary battery 234”) in which a plurality of secondary battery cells are integrated is housed. The secondary battery 234 can be charged by connecting an external AC power source (for example, commercial 100 Vac) to the charging terminal 212 (see FIG. 2), and is fed by connecting a load to the power feeding terminal 214 (see FIG. 2). It is configured to be possible.
筐体２０２には、上述の二次電池２３４と共に、インバータ２３２、充電回路２３０、給電回路２３６、リレー２６２が収納されている。
インバータ２３２は、外部交流電源から入力された交流電力を直流変換して二次電池２３４に充電、又は、二次電池２３４に蓄積された直流電力を交流変換して給電する直流／交流変換ユニットである。
充電回路２３０及び給電回路２３６は、二次電池２３４の充電制御又は給電制御に関する回路部品であって、例えば、インバータ２３２の入出力制御や、二次電池２３４の過充電・過放電を防止するために充電又は放電の許可・禁止を判断する制御回路、二次電池２３４の充電率（ＳＯＣ）の演算回路のようなポータブル電源装置２００の動作に関する各種制御回路を含んでいてもよい。尚、図１の例では、充電回路２３０及び給電回路２３６は一つの基板上に集積されている。
リレー２６２はインバータ２３２、充電回路２３０及び給電回路２３６を含む、ポータブル電源装置２００の動作に関する回路上に設置された充放電の許可リレーであり、電源回路上には、安全用のヒューズ２６１が設けられている。
In addition to the above-described secondary battery 234, the housing 202 houses an inverter 232, a charging circuit 230, a power feeding circuit 236, and a relay 262.
The inverter 232 is a DC / AC conversion unit that converts AC power input from an external AC power source into DC and charges the secondary battery 234, or AC converts DC power stored in the secondary battery 234 and supplies power. is there.
The charging circuit 230 and the power feeding circuit 236 are circuit components related to charging control or power feeding control of the secondary battery 234. For example, input / output control of the inverter 232 and overcharge / overdischarge of the secondary battery 234 are prevented. In addition, various control circuits relating to the operation of the portable power supply device 200, such as a control circuit for determining whether charging or discharging is permitted or prohibited, and a calculation circuit for the charging rate (SOC) of the secondary battery 234, may be included. In the example of FIG. 1, the charging circuit 230 and the power feeding circuit 236 are integrated on one substrate.
The relay 262 is a charge / discharge permission relay installed on a circuit related to the operation of the portable power supply device 200, including an inverter 232, a charging circuit 230, and a power feeding circuit 236. A safety fuse 261 is provided on the power supply circuit. It has been.
図８は前記ポータブル電源装置２００の内部構成を示す回路図である。
インバータ２３２と二次電池２３４とは、配線２３７によって接続されている。該配線２３７には、二次電池２３４の充電時にはインバータ２３２によって直流変換された直流充電電流が二次電池２３４に向かって流れる。二次電池２３４の放電時（補完電力の出力時）には、該配線２３７には二次電池２３４からインバータ２３２に向かって直流放電電流が流れる。
FIG. 8 is a circuit diagram showing an internal configuration of the portable power supply device 200.
The inverter 232 and the secondary battery 234 are connected by a wiring 237. A DC charging current that is DC-converted by the inverter 232 flows toward the secondary battery 234 through the wiring 237 when the secondary battery 234 is charged. When the secondary battery 234 is discharged (when complementary power is output), a DC discharge current flows from the secondary battery 234 to the inverter 232 through the wiring 237.
このように充放電電流が流れる配線２３７には、電圧検知センサ２４０が並列に接続されており、該配線２３７における電位が測定可能に構成されている。また、配線２３７には電流検知センサ２４２が直列に接続されており、該配線２３７を流れる充放電電流が測定可能に構成されている。電圧検知センサ２４０及び電流検知センサ２４２の検出値は、それぞれ演算手段であるＣＰＵ２５０に送信され、二次電池２３４の充電率（ＳＯＣ）の算出に用いられる。
尚、電圧検知センサ２４０は例えば集積基板からなるＣＰＵ２５０と一体的に構成されていてもよい。
In this way, the voltage detection sensor 240 is connected in parallel to the wiring 237 through which the charge / discharge current flows, and the potential in the wiring 237 can be measured. In addition, a current detection sensor 242 is connected in series to the wiring 237 so that a charge / discharge current flowing through the wiring 237 can be measured. The detection values of the voltage detection sensor 240 and the current detection sensor 242 are transmitted to the CPU 250, which is a calculation means, and are used to calculate the charging rate (SOC) of the secondary battery 234.
The voltage detection sensor 240 may be configured integrally with the CPU 250 made of an integrated substrate, for example.
ここで、ＣＰＵ２５０によって実施される、二次電池２３４の充電率（ＳＯＣ）の演算方法について具体的に説明する。図９は二次電池２３４の充電率（ＳＯＣ）の演算方法を示すフローチャートである。
まずＣＰＵ２５０は、メモリなどの記憶手段に予め記憶されたデータテーブル２６０，２６１からデータを取得し（ステップＳ１０１）、二次電池２３４の電圧（Ｖ）と充電率（ＳＯＣ）との関係を示す関数ｆ（Ｖ）、及び、二次電池２３４の抵抗損を求める（ステップＳ１０２及びＳ１０３）。
Here, the calculation method of the charging rate (SOC) of the secondary battery 234 performed by the CPU 250 will be specifically described. FIG. 9 is a flowchart showing a method for calculating the charging rate (SOC) of the secondary battery 234.
First, the CPU 250 acquires data from the data tables 260 and 261 stored in advance in storage means such as a memory (step S101), and a function indicating the relationship between the voltage (V) of the secondary battery 234 and the charging rate (SOC). f (V) and the resistance loss of the secondary battery 234 are obtained (steps S102 and S103).
一般的に二次電池２３４の電圧（Ｖ）と充電率（ＳＯＣ）とは任意の関数によって規定される関係にあるが、その関数は二次電池２３４の種類毎に異なる。データテーブル２６０には、当該使用される二次電池或いは同型の二次電池について、電池入出電流が０で静定した状態の電池端子電圧Ｖ０と、それに応じたＳＯＣ値とを予め試験的に得られたものにより構成されている。
図１０はデータテーブル２６０の一例であり、電池入出電流が０で静定した状態の電池端子電圧Ｖ０と、それに応じたＳＯＣ値との組み合わせがテーブル状に多数記憶されている。
In general, the voltage (V) and the charging rate (SOC) of the secondary battery 234 are defined by an arbitrary function, but the function differs depending on the type of the secondary battery 234. In the data table 260, for the secondary battery or the same type of secondary battery to be used, the battery terminal voltage V 0 in a state where the battery input / output current is statically set to 0 and the SOC value corresponding thereto are experimentally tested in advance. It is comprised by what was obtained.
Figure 10 is an example of a data table 260, the battery terminal voltage V 0 which state the battery input and current is settled in 0, the combination of the SOC value is stored a number in a table form accordingly.
ステップＳ１０２では、ＣＰＵ２５０はこのようなデータテーブル２６０に含まれるデータに基づいて、二次電池２３４の電圧（Ｖ）と充電率（ＳＯＣ）との関係を、ｆ（Ｖ）として求める。例えば、データテーブル２６０に含まれる電圧と充電率（ＳＯＣ）との値に基づいて、最小二乗法等の手法を用いて近似的にｆ（Ｖ）を求めるとよい。
尚、データテーブル２６０に代えて、メモリなどの記憶手段にｆ（Ｖ）自体を記憶することで、ＣＰＵ２５０でｆ（Ｖ）を演算するための処理負担を軽減してもよい。
In step S <b> 102, the CPU 250 obtains the relationship between the voltage (V) of the secondary battery 234 and the charging rate (SOC) as f (V) based on the data included in the data table 260. For example, based on the values of the voltage and the charging rate (SOC) included in the data table 260, f (V) may be obtained approximately using a method such as a least square method.
Instead of the data table 260, the processing load for calculating f (V) by the CPU 250 may be reduced by storing f (V) itself in a storage unit such as a memory.
また、電圧検知手段２４０による電圧検知の際には、配線２３７には充放電電流が流れているため、二次電池２３４の内部抵抗や各種配線抵抗などによって少なからず電圧降下が生じる。そのため、電圧検知センサ２４０の検出値には、このような電圧降下成分が少なからず含まれ、これを補正することが充電率（ＳＯＣ）の演算精度上、重要である。
メモリなどの記憶手段には、二次電池２３４の充放電電流Ｉと該二次電池２３４の端子間における電圧降下値ΔＶとの関係を予め定めたデータテーブル２６１が予め記憶されている。図１１はデータテーブル２６１の一例であり、充放電電流値Ｉと、それに応じた回路における電圧降下値ΔＶとの組み合わせがテーブル状に多数記憶されている。
In addition, when the voltage is detected by the voltage detection means 240, a charge / discharge current flows through the wiring 237, so that a voltage drop occurs due to the internal resistance of the secondary battery 234 and various wiring resistances. For this reason, the detected value of the voltage detection sensor 240 includes not only a small amount of such a voltage drop component, but it is important for correcting the charge rate (SOC) to correct this.
A storage unit such as a memory stores in advance a data table 261 that predetermines the relationship between the charge / discharge current I of the secondary battery 234 and the voltage drop value ΔV between the terminals of the secondary battery 234. FIG. 11 is an example of the data table 261, and many combinations of the charge / discharge current value I and the voltage drop value ΔV in the circuit corresponding to the charge / discharge current value I are stored in a table.
ステップＳ１０３では、ＣＰＵ２５０はこのようなデータテーブル２６１に含まれるデータに基づいて、二次電池２３４の抵抗損ｋｃを算出する。ＣＰＵ２５０はデータテーブル２６１を読み込むことにより、例えば最小二乗法のような手法によって近似関数として抵抗損ｋｃを算出する。これにより、データテーブル２６１に記憶された実測値に従って、抵抗損ｋｃを精度よく求められる。本実施形態では、ＣＰＵ２５０に求める処理速度を優先するために、充放電電流Ｉと電圧降下値ΔＶとの関係を一次関数であると近似し、その比例定数として抵抗損ｋｃを求める。なお、充放電電流Ｉと電圧降下値ΔＶとの関係を高次関数であると近似することにより、抵抗損ｋｃをより精度よく求め、充電率ＳＯＣの算出精度を向上させてもよい。 In step S103, the CPU 250 calculates the resistance loss kc of the secondary battery 234 based on the data included in the data table 261. The CPU 250 reads the data table 261 and calculates the resistance loss kc as an approximate function by a method such as a least square method. Thus, the resistance loss kc can be obtained with high accuracy according to the actual measurement value stored in the data table 261. In the present embodiment, in order to prioritize the processing speed obtained from the CPU 250, the relationship between the charge / discharge current I and the voltage drop value ΔV is approximated as a linear function, and the resistance loss kc is obtained as the proportionality constant. In addition, by approximating the relationship between the charging / discharging current I and the voltage drop value ΔV as a high-order function, the resistance loss kc may be obtained more accurately, and the calculation accuracy of the charging rate SOC may be improved.
続いて、ＣＰＵ２５０は次式
ＳＯＣ＝ｆ（Ｖ）＋Ｋ
の式に基づいて二次電池２３４の充電率（ＳＯＣ）を求める（ステップＳ１０４）。ここでＫは電圧検知センサ２４０に対して上述した電圧降下分を補正するための定数である。この定数Ｋは電圧降下分を打ち消すように予め試験的に求められてもよい。
Subsequently, the CPU 250 calculates the following equation SOC = f (V) + K
Based on the equation, the charging rate (SOC) of the secondary battery 234 is obtained (step S104). Here, K is a constant for correcting the voltage drop described above with respect to the voltage detection sensor 240. This constant K may be obtained in advance on a trial basis so as to cancel out the voltage drop.
本実施形態では特に、定数Ｋは電流検知センサ２４２の検出値Ｉを用いて、次式
Ｋ＝ｆ（ｋｃ×Ｉ）
により求めたものを採用する。ここでｋｃはステップＳ１０３で求めたものを使用しており、二次電池２３４の流入電流による抵抗損（回路＋電池内部抵抗ほか）を電流に比例したものとみなす際の定数である。電圧降下分は配線２３７を流れる電流値に依存するため、このように定数Ｋを電流値に基づいて求めることにより、配線２３７を流れる充放電電流の大きさに基づいて、電圧降下成分である定数Ｋをより正確に求めることができる。
In particular, in the present embodiment, the constant K uses the detection value I of the current detection sensor 242, and the following equation K = f (kc × I)
Adopt the one obtained by. Here, kc uses the value obtained in step S103, and is a constant when the resistance loss (circuit + battery internal resistance, etc.) due to the inflow current of the secondary battery 234 is regarded as proportional to the current. Since the voltage drop depends on the current value flowing through the wiring 237, the constant K, which is a voltage drop component, is obtained based on the magnitude of the charge / discharge current flowing through the wiring 237 by determining the constant K based on the current value. K can be obtained more accurately.
尚、一般的に、二次電池２３４の充電率（ＳＯＣ）は二次電池２３４が置かれる環境温度にも依存するため、定数Ｋを算出する上式に当該温度をパラメータとして含めてもよい。 In general, since the charging rate (SOC) of the secondary battery 234 also depends on the environmental temperature where the secondary battery 234 is placed, the temperature may be included as a parameter in the above equation for calculating the constant K.
このように二次電池２３４が充放電する際には、充放電電流に比例した電圧低下（電池内部抵抗、回路抵抗による電圧降下）が生じ、電圧検知センサ２４０によって検出可能なみかけの電圧Ｖが低下してしまうことを考慮して、それを補うべく、電流比例の電圧降下分を補足することによって、算出される充電率（ＳＯＣ）の精度低下を減じることができる。尚、補正項ｋｃは、厳密には、１次直線での直線とはならないが、それであっても直線近似が概ね適合する。 Thus, when the secondary battery 234 is charged / discharged, a voltage drop (voltage drop due to battery internal resistance and circuit resistance) proportional to the charge / discharge current occurs, and the apparent voltage V that can be detected by the voltage detection sensor 240 is generated. In consideration of the decrease, supplementing the voltage drop proportional to the current can compensate for the decrease in accuracy of the calculated charging rate (SOC). Strictly speaking, the correction term kc is not a straight line in a linear line, but even so, linear approximation is generally suitable.
また本実施形態における算出方法によれば、従来技術で説明したような積分を用いた演算を行わないので、リセット等の処置が不要で、精度の低い電流計（安価で入手性がよい）を用いて簡易に信頼性のある精度で充電率（ＳＯＣ）を求めることができる。
本実施形態を検証した結果、定数Ｋを用いた補正項を用いない場合、算出したＳＯＣ値の精度は±５％程度変動していたが、補正項を設けることで、その分はキャンセルされ、電流による変動は±１％程度に抑えられた。電池の電流−電圧特性（補正項計算）が比例特性でない等により、直線近似である本考案では、その変動をゼロに抑えることはできなかったが、実用上は十分な効果が確認（実感）できた。
Further, according to the calculation method in the present embodiment, the calculation using the integral as described in the prior art is not performed, so that a resetting or the like is unnecessary, and an ammeter with low accuracy (low cost and good availability) is provided. The charging rate (SOC) can be easily obtained with reliable accuracy.
As a result of verifying the present embodiment, when the correction term using the constant K is not used, the accuracy of the calculated SOC value fluctuates by about ± 5%, but by providing the correction term, the amount is canceled, The fluctuation due to current was suppressed to about ± 1%. Although the current-voltage characteristics (correction term calculation) of the battery is not a proportional characteristic, the present invention, which is a linear approximation, could not suppress the fluctuation to zero, but a practically sufficient effect was confirmed (actual feeling) did it.
次に本発明の本発明の実施形態に係るポータブル電源装置２００の内部の冷却空気の流れを図１２に基づいて模式的に示す。
ポータブル電源装置２００は、必要に応じて様々な場所で機器用の電源を供給するために、可搬性に優れた電源装置であり、筐体２０２内にエネルギー密度の高いリチウムイオン電池等の二次電池セルが複数集積してなる矩形状の二次電池集積体（以下、「二次電池２３４」と称する）を収納している。二次電池２３４は不図示の充電端子に外部交流電源（例えば商用１００Ｖａｃ）を接続することにより充電可能であり、不図示の給電端子に負荷を接続することにより給電可能に構成されている。
Next, the flow of the cooling air inside the portable power supply device 200 according to the embodiment of the present invention will be schematically shown based on FIG.
The portable power supply device 200 is a power supply device excellent in portability in order to supply power for equipment in various places as necessary, and a secondary battery such as a lithium ion battery having a high energy density in the housing 202. A rectangular secondary battery integrated body (hereinafter referred to as “secondary battery 234”) in which a plurality of battery cells are integrated is housed. The secondary battery 234 can be charged by connecting an external AC power source (for example, commercial 100 Vac) to a charging terminal (not shown), and can be supplied by connecting a load to a power supply terminal (not shown).
筐体２０２には、上述の二次電池２３４と共に、インバータ２３２、充電回路２３０、給電回路２３６、リレー２６２が収納されている。
インバータ２３２は、外部交流電源から入力された交流電力を直流変換して二次電池２３４に充電、又は、二次電池２３４に蓄積された直流電力を交流変換して給電する直流／交流変換ユニットである。
充電回路２３０及び給電回路２３６は、二次電池２３４の充電制御又は給電制御に関する回路部品であって、例えば、インバータ２３２の入出力制御や、二次電池２３４の過充電・過放電を防止するために充電又は放電の許可・禁止を判断する制御回路、二次電池２３４の充電量（ＳＯＣ）の演算回路のようなポータブル電源装置２００の動作に関する各種制御回路を含んでいてもよい。
リレー２６２はインバータ２３２、充電回路２３０及び給電回路２３６を含む、ポータブル電源装置２００の動作に関する回路上に設置されたリレーである。
尚、電源回路上には、安全用のヒューズ２６１が設けられている。
In addition to the above-described secondary battery 234, the housing 202 houses an inverter 232, a charging circuit 230, a power feeding circuit 236, and a relay 262.
The inverter 232 is a DC / AC conversion unit that converts AC power input from an external AC power source into DC and charges the secondary battery 234, or AC converts DC power stored in the secondary battery 234 and supplies power. is there.
The charging circuit 230 and the power feeding circuit 236 are circuit components related to charging control or power feeding control of the secondary battery 234. For example, input / output control of the inverter 232 and overcharge / overdischarge of the secondary battery 234 are prevented. In addition, various control circuits relating to the operation of the portable power supply device 200, such as a control circuit for determining whether charging or discharging is permitted or prohibited, and a calculation circuit for the amount of charge (SOC) of the secondary battery 234 may be included.
The relay 262 is a relay installed on a circuit related to the operation of the portable power supply device 200, including the inverter 232, the charging circuit 230, and the power feeding circuit 236.
A safety fuse 261 is provided on the power supply circuit.
ポータブル電源装置２００の動作時には、インバータ２３２、充電回路２３０、給電回路２３６、リレー２６２はそれぞれ発熱体として機能する。特にインバータ２３２は発熱量が多く、本実施例において第１の発熱体として機能する。充電回路２３０、給電回路２３６、リレー２６２は、インバータ２３２より発熱量が少なく、それぞれ第２の発熱体として機能する。 During the operation of the portable power supply device 200, the inverter 232, the charging circuit 230, the power feeding circuit 236, and the relay 262 function as heating elements. In particular, the inverter 232 generates a large amount of heat and functions as a first heating element in this embodiment. The charging circuit 230, the power feeding circuit 236, and the relay 262 have a smaller amount of heat generation than the inverter 232, and each function as a second heating element.
尚、本実施例では図示を省略しているが、筐体２０２内には、ポータブル電源装置２００の全体動作を制御するコントローラ基板も収納されている。コントローラ基板は、共に筐体２０２内に収納された各ユニット、部品等との間で制御信号を送受信することにより、ポータブル電源装置２００の動作を制御する。このコントローラ基板もまた、動作時に少なからず熱量を発生させるので、上述の発熱体として取り扱って良いことは言うまでもない。 Although not shown in the present embodiment, a controller board that controls the overall operation of the portable power supply device 200 is also housed in the housing 202. The controller board controls the operation of the portable power supply device 200 by transmitting and receiving control signals to and from each unit, component, etc. housed in the housing 202. Needless to say, the controller board may also be handled as the above-described heating element because it generates a considerable amount of heat during operation.
筐体２０２内においてインバータ２３２は二次電池２３４の一の外壁面２７０に沿って配設されており、充電回路２３０、給電回路２３６及びリレー２６２は該一の外壁面２７０に隣接する他の外壁面２７１に沿って配設されている。また、一の外壁面２７０とインバータ２３２との間には通風ガイド２７６が配設されており、該通風ガイド２７６と筐体２０２の内壁面との間には第１の通風空間２７２が形成されている。この第１の通風空間２７２は一の外壁面２７０に沿って、筐体２０２の下方から上方に向かって延在している。
なお、これら発熱体はその発熱が二次電池２３４に悪影響を及ぼさないようにするため、それぞれ二次電池２３４の垂直方向に延在する一の壁面２７０（垂直面）及び他の外壁面２７１から離隔した位置に配置されている。
In the housing 202, the inverter 232 is disposed along one outer wall surface 270 of the secondary battery 234, and the charging circuit 230, the power feeding circuit 236, and the relay 262 are connected to the other outer wall adjacent to the one outer wall surface 270. It is disposed along the wall surface 271. A ventilation guide 276 is disposed between the one outer wall surface 270 and the inverter 232, and a first ventilation space 272 is formed between the ventilation guide 276 and the inner wall surface of the housing 202. ing. The first ventilation space 272 extends along the one outer wall surface 270 from the lower side to the upper side of the housing 202.
In order to prevent the heat generation from adversely affecting the secondary battery 234, these heating elements are separated from one wall surface 270 (vertical surface) and the other outer wall surface 271 extending in the vertical direction of the secondary battery 234, respectively. It is arranged at a separated position.
一方、二次電池２３４の一の外壁面２７０と隣接する他の外壁面２７１（水平面）と離隔した位置には、第２の発熱体である充電回路２３０及び給電回路２３６が該他の外壁面２７１に沿って配設されている。図１の例では、充電回路２３０及び給電回路２３６と共に発熱源となり得るリレー２６２や制御回路等も配置されている。 On the other hand, at a position separated from one outer wall surface 270 of the secondary battery 234 and another outer wall surface 271 (horizontal plane) adjacent to the outer wall surface 270, the charging circuit 230 and the power feeding circuit 236, which are the second heat generating elements, 271 is arranged. In the example of FIG. 1, a relay 262 that can be a heat generation source, a control circuit, and the like are also disposed together with the charging circuit 230 and the power feeding circuit 236.
筐体２０２のインバータ２３２に対向する面には、スリット状に形成された第１の通気孔２７４が設けられており、外気が筐体２０２内に導入可能に構成されている。また、筐体２０２のうち、二次電池２３４を挟んで通風ガイド２７６の反対側の側壁面２７８の、第２の発熱体（充電回路２３０、給電回路２３６及びリレー２６２）と対面する位置には、排気孔２８０と共に排気ファン２８２が設けられている。第１の通気孔２７４から装置内部に導入された外気は、図１において矢印Ａ１−Ａ３で示す流路に従って、第１の通風空間２７２を通って筐体２０２内を上昇した後（矢印Ａ１を参照）、筐体２０２の天井壁に沿って旋回して（矢印Ａ２を参照）、排気ファン２８２によって排気孔２８０から外部に排出される（矢印Ａ３を参照）。このように筐体２０２内に一連の外気の流れを形成することによって、装置内部に配置された各種発熱体を効果的に冷却できる。 A surface of the housing 202 that faces the inverter 232 is provided with a first vent hole 274 that is formed in a slit shape so that outside air can be introduced into the housing 202. Further, in the housing 202, the side wall surface 278 on the opposite side of the ventilation guide 276 across the secondary battery 234 is at a position facing the second heating element (the charging circuit 230, the power feeding circuit 236 and the relay 262). The exhaust fan 282 is provided together with the exhaust hole 280. After the outside air introduced into the apparatus through the first vent hole 274 rises in the housing 202 through the first ventilation space 272 according to the flow path indicated by the arrow A1-A3 in FIG. (Refer to arrow A2) and exhausted to the outside from the exhaust hole 280 by the exhaust fan 282 (refer to arrow A3). By forming a series of ambient air flow in the housing 202 in this way, various heating elements arranged inside the apparatus can be effectively cooled.
この例では、第１の通風空間２７２は第２の発熱体（充電回路２３０、給電回路２３６及びリレー２６２）と対面する位置まで延在して形成されている。これにより、第１の通気孔２７４から第１の通風空間２７２内に導入された外気は、第１の発熱体（インバータ２３２）を冷却した後、第２の発熱体が存在する空間に導かれ、第２の発熱体を冷却する。このように、シンプルな構造で複数の発熱体を効率的に冷却できる。 In this example, the first ventilation space 272 is formed to extend to a position facing the second heating element (the charging circuit 230, the power feeding circuit 236, and the relay 262). Thereby, the outside air introduced into the first ventilation space 272 from the first ventilation hole 274 is guided to the space where the second heating element exists after cooling the first heating element (inverter 232). The second heating element is cooled. Thus, a plurality of heating elements can be efficiently cooled with a simple structure.
通風ガイド２７６の第１の通気孔２７４と反対側の端部には、第１の排気ファン２８２に向かうように湾曲した湾曲部２７５が形成されている。第１の通風孔２７４から導入された外気は、第１の通風空間２７２を通った後、湾曲部２７５により第２の発熱体に向かってスムーズに旋回される。これにより、インバータ２３２を冷却した後の外気を第２の発熱体に効率的に当てることで冷却を促進できる。また、湾曲部２７５によって旋回された外気は、充電回路２３０及び給電回路２３６等の発熱部品上を通りながら冷却排風出来るように構成されている。 A curved portion 275 that is curved toward the first exhaust fan 282 is formed at the end of the ventilation guide 276 opposite to the first ventilation hole 274. After the outside air introduced from the first ventilation hole 274 passes through the first ventilation space 272, it is smoothly swung toward the second heating element by the bending portion 275. Thereby, cooling can be accelerated | stimulated by applying the external air after cooling the inverter 232 to a 2nd heat generating body efficiently. In addition, the outside air swirled by the bending portion 275 is configured to be cooled and exhausted while passing over heat-generating components such as the charging circuit 230 and the power feeding circuit 236.
また発熱量の大きなインバータ２３２を外気の流れの上流側（第１の通気孔２７４側）に配置することにより、外部から導入した低温の外気に曝し、優先的に冷却できる。一方、インバータ２３２を冷却した後の外気は、比較的発熱量が少なく、第１の排気ファン２８２側（下流側）に配置された第２発熱体に導くことによって、第２の発熱体の冷却に使用できる。このように、発熱量を考慮して筐体２０２内における発熱体のレイアウトを設定することによって、効率的な冷却効果を得ることができる。 Further, by disposing the inverter 232 having a large calorific value on the upstream side of the outside air flow (on the first vent hole 274 side), it can be preferentially cooled by being exposed to the low temperature outside air introduced from the outside. On the other hand, the outside air after cooling the inverter 232 has a relatively small amount of heat generation, and is guided to the second heating element disposed on the first exhaust fan 282 side (downstream side), thereby cooling the second heating element. Can be used for In this way, an efficient cooling effect can be obtained by setting the layout of the heating elements in the housing 202 in consideration of the heat generation amount.
インバータ２３２を冷却する際に温められた外気は、取得した熱量によって上昇しようとする。本実施例では、第１の通風空間２７２が上下方向に延在しているので、このような外気の流れを阻害することなく、筐体２０２をスムーズに流れることができる。そして、このような外気の流路上に各発熱部材を配置することで、選択的且つ効率的な冷却が可能となる。 The outside air warmed when the inverter 232 is cooled tends to rise by the acquired amount of heat. In the present embodiment, since the first ventilation space 272 extends in the vertical direction, the casing 202 can flow smoothly without hindering such a flow of outside air. And by arrange | positioning each heat generating member on the flow path of such external air, selective and efficient cooling is attained.
図１３は前記インバータ２３２の内部における冷却空気の流れを模式的に示す図であり、図１４はポータブル電源装置２００の内部においてインバータ２３２の内部を経由する冷却空気の流れを模式的に示す図である。 FIG. 13 is a diagram schematically showing the flow of cooling air inside the inverter 232, and FIG. 14 is a diagram schematically showing the flow of cooling air passing through the inside of the inverter 232 inside the portable power supply device 200. is there.
インバータ２３２の壁面のうち第１の通気孔２７４に対向する側には、インバータ２３２内に外気を導入するための第２の通気孔２８４が設けられている。またインバータ２３２の、第２の通気孔２８４とは反対側にはインバータ２３２内の空気を排出するための第２の排気ファン２８６が設けられている。そして、インバータ２３２内には、第２の通気孔２８４及び第２の排気ファン２８６を互いに連通するように形成された第２の通風空間２８７が形成されている。
これにより、筐体２０２の外部から第１の通気孔２７４を介して導入された外気の一部が、第２の通気孔２８４を介してインバータ２３２内部に導かれる（矢印Ｂ１を参照）。インバータ２３２内部に導入された外気は、インバータ２３２を内部から冷却しながら上昇し、上方に設けられた第２の排気ファン２８６からインバータ２３２外に排出される（矢印Ｂ２を参照）。
第２の排気ファン２８６によってインバータ２３２から排出された空気は、インバータ２３２と反対側の２の筐体２０２側面に設けられた第１の排気ファン２８２によって引き込まれることによって充電回路２３０、給電回路２３６及びリレー２６２等の発熱部品上を通りながら外部に排出される（矢印Ｂ３を参照）。
A second ventilation hole 284 for introducing outside air into the inverter 232 is provided on the side of the wall surface of the inverter 232 facing the first ventilation hole 274. A second exhaust fan 286 for discharging the air in the inverter 232 is provided on the opposite side of the inverter 232 from the second ventilation hole 284. In the inverter 232, a second ventilation space 287 is formed so that the second ventilation hole 284 and the second exhaust fan 286 are communicated with each other.
Thereby, a part of the outside air introduced from the outside of the housing 202 through the first ventilation hole 274 is guided into the inverter 232 through the second ventilation hole 284 (see arrow B1). The outside air introduced into the inverter 232 rises while cooling the inverter 232 from the inside, and is discharged out of the inverter 232 from the second exhaust fan 286 provided above (see arrow B2).
The air exhausted from the inverter 232 by the second exhaust fan 286 is drawn by the first exhaust fan 282 provided on the side surface of the two casings 202 opposite to the inverter 232, whereby the charging circuit 230 and the power feeding circuit 236 are drawn. And discharged to the outside while passing over heat-generating parts such as the relay 262 (see arrow B3).
図１５は前記ポータブル電源装置２００の内部における冷却空気の流れ全体を模式的に示す図である。
ポータブル電源装置２００の内部において、第１の通気孔２７４から導入された外気の流れは、インバータ２３２の外側を通る気流Ａ（詳しくは、図１０の矢印Ａ１〜Ａ３を参照）と、インバータ２３２の内部を通る気流Ｂ（詳しくは、図１２の矢印Ｂ１〜Ｂ３を参照）とから構成される。このような２つのルートを形成することによって、ポータブル電源装置２００の内部に配設されたインバータ２３２、充電回路２３０及び給電回路２３６等の発熱部品を効果的に冷却できると共に、これらの部品によって暖められた空気の流れを妨げることなくスムーズに形成することで、効率的な冷却が可能となる。
FIG. 15 is a diagram schematically showing the entire flow of cooling air inside the portable power supply device 200.
Inside the portable power supply device 200, the flow of outside air introduced from the first ventilation hole 274 includes an air flow A passing through the outside of the inverter 232 (refer to arrows A 1 to A 3 in FIG. 10 for details) and the inverter 232. And an air flow B passing through the inside (for details, see arrows B1 to B3 in FIG. 12). By forming these two routes, the heat generating parts such as the inverter 232, the charging circuit 230, and the power feeding circuit 236 provided in the portable power supply device 200 can be effectively cooled and warmed by these parts. By forming smoothly without obstructing the flow of the generated air, efficient cooling becomes possible.
本発明によれば、従来技術で説明したような積分を用いた演算を行わないので、リセット等の処置が不要で、精度の低い電流計（安価で入手性がよい）を用いて簡易に信頼性のある精度で充電率（ＳＯＣ）を求めることができる。
本発明の前記実施例を検証した結果、定数Ｋを用いた補正項を用いない場合、算出したＳＯＣ値の精度は±５％程度変動していたが、補正項を設けることで、その分はキャンセルされ、電流による変動は±１％程度に抑えられた。電池の電流−電圧特性（補正項計算）が比例特性でない等により、直線近似である本発明では、その変動をゼロに抑えることはできなかったが、実用上は十分な効果が確認（実感）できた。
According to the present invention, since the calculation using the integration as described in the prior art is not performed, a resetting process or the like is not required, and an ammeter with low accuracy (inexpensive and easy to obtain) can be easily and reliably used. The charging rate (SOC) can be obtained with good accuracy.
As a result of verifying the embodiment of the present invention, when the correction term using the constant K is not used, the accuracy of the calculated SOC value fluctuates by about ± 5%. Canceled, fluctuation due to current was suppressed to about ± 1%. In the present invention, which is a linear approximation, because the current-voltage characteristic (correction term calculation) of the battery is not a proportional characteristic, the fluctuation could not be suppressed to zero, but a practically sufficient effect was confirmed (real feeling). did it.
２００ ポータブル電源装置
２０２ 筐体
２１２ 充電端子
２１４ 給電端子
２３０ 充電回路
２３４ 二次電池
２３６ 給電回路
２４０ 電圧検知センサ
２４２ 電流検知センサ
２５０ ＣＰＵ
２６０ データテーブル
２６１ データテーブル
200 Portable Power Supply Device 202 Case 212 Charging Terminal 214 Feeding Terminal 230 Charging Circuit 234 Secondary Battery 236 Feeding Circuit 240 Voltage Detection Sensor 242 Current Detection Sensor 250 CPU
260 Data table 261 Data table
Claims (7)
前記二次電池の端子電圧Ｖと充電率ＳＯＣとの関係を規定する関数ｆ（Ｖ）、前記二次電池に充放電電流を流した場合の抵抗損ｋｃ、前記二次電池の充放電電流値Ｉを用いて、前記二次電池の充電率ＳＯＣを次式
ＳＯＣ＝ｆ（Ｖ）＋Ｋ
Ｋ＝ｆ（ｋｃ×Ｉ）
に基づいて求めることを特徴とする二次電池の充電率算出方法。 In the calculation method of the charge rate of the rechargeable secondary battery,
Function f (V) that defines the relationship between the terminal voltage V of the secondary battery and the charging rate SOC, resistance loss kc when charging / discharging current flows through the secondary battery, and charging / discharging current value of the secondary battery I is used to calculate the charge rate SOC of the secondary battery as follows: SOC = f (V) + K
K = f (kc × I)
A charging rate calculation method for a secondary battery, wherein the charging rate is calculated based on
ｋｃ＝ΔＶ／Ｉ
に基づいて求めることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の充電率算出方法。 Based on the charge / discharge current I of the secondary battery and the voltage drop value ΔV between the terminals of the secondary battery, the resistance loss kc is expressed by the following equation: kc = ΔV / I
The charge rate calculation method for a secondary battery according to claim 1, wherein the charge rate calculation method is calculated based on
前記二次電池の端子電圧Ｖと充電率ＳＯＣとの関係を規定する関数ｆ（Ｖ）、前記二次電池に充放電電流を流した場合の抵抗損ｋｃを予め記憶する記憶手段と、
前記二次電池の充放電電流値Ｉを検知する電流検知手段と、
前記二次電池の充電率ＳＯＣを次式
ＳＯＣ＝ｆ（Ｖ）＋Ｋ
Ｋ＝ｆ（ｋｃ×Ｉ）
に基づいて算出する演算手段と
を備えたことを特徴とする二次電池の充電率算出装置。 A charge rate calculation device for a secondary battery that calculates a charge rate of a chargeable / dischargeable secondary battery,
A storage means for preliminarily storing a function f (V) that defines a relationship between the terminal voltage V of the secondary battery and a charging rate SOC, and a resistance loss kc when a charge / discharge current is passed through the secondary battery;
Current detection means for detecting a charge / discharge current value I of the secondary battery;
The charge rate SOC of the secondary battery is expressed by the following equation: SOC = f (V) + K
K = f (kc × I)
A charging rate calculation device for a secondary battery, comprising: a calculation means for calculating based on
前記演算手段は該データテーブルを読み込むことによって、関数ｆ（Ｖ）を算出することを特徴とする請求項４に記載の二次電池の充電率算出装置。 In the storage means, the relationship between the terminal voltage V 0 of the secondary battery and the charging rate SOC when the charge / discharge current of the secondary battery is zero is stored as a data table,
5. The secondary battery charge rate calculation apparatus according to claim 4, wherein the calculation means calculates the function f (V) by reading the data table.
前記演算手段は該データテーブルを読み込むことによって、抵抗損ｋｃを算出することを特徴とする請求項４に記載の二次電池の充電率算出装置。 In the storage means, the relationship between the charge / discharge current I of the secondary battery and the voltage drop value ΔV between the terminals of the secondary battery is stored as a data table,
5. The secondary battery charge rate calculation apparatus according to claim 4, wherein the calculation means calculates the resistance loss kc by reading the data table.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012162677A JP2014016327A (en) | 2012-06-15 | 2012-07-23 | Method of calculating charging rate of secondary battery, charging rate calculation device, and portable power supply device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012136368 | 2012-06-15 | ||
| JP2012136368 | 2012-06-15 | ||
| JP2012162677A JP2014016327A (en) | 2012-06-15 | 2012-07-23 | Method of calculating charging rate of secondary battery, charging rate calculation device, and portable power supply device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014016327A true JP2014016327A (en) | 2014-01-30 |
Family
ID=50111122
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012162679A Pending JP2014018046A (en) | 2012-06-15 | 2012-07-23 | Power supply switching device for portable power supply device |
| JP2012162678A Pending JP2014017222A (en) | 2012-06-15 | 2012-07-23 | Portable power supply device |
| JP2012162677A Pending JP2014016327A (en) | 2012-06-15 | 2012-07-23 | Method of calculating charging rate of secondary battery, charging rate calculation device, and portable power supply device |
Family Applications Before (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012162679A Pending JP2014018046A (en) | 2012-06-15 | 2012-07-23 | Power supply switching device for portable power supply device |
| JP2012162678A Pending JP2014017222A (en) | 2012-06-15 | 2012-07-23 | Portable power supply device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (3) | JP2014018046A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021125936A (en) * | 2020-02-04 | 2021-08-30 | シナノケンシ株式会社 | Electronic apparatus and method for estimating secondary battery residual amount of the same |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015149226A (en) * | 2014-02-07 | 2015-08-20 | 日立マクセル株式会社 | power storage device |
| JP6730033B2 (en) * | 2016-01-19 | 2020-07-29 | マレリ株式会社 | Battery pack |
| JP6920880B2 (en) * | 2017-05-17 | 2021-08-18 | 株式会社マキタ | Charger to charge the battery pack of power tools |
| KR102373359B1 (en) * | 2018-02-19 | 2022-03-10 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Terminal case having the improved functionof estimating state of secondary battery |
| KR102120219B1 (en) * | 2018-07-26 | 2020-06-08 | (주)에너담 | Battery transfer system |
| CN116125835B (en) * | 2022-12-06 | 2024-02-02 | 广东力科新能源有限公司 | Outdoor portable energy storage power supply intelligent management system |
| CN117060017B (en) * | 2023-10-11 | 2023-12-19 | 深圳市神通天下科技有限公司 | Rechargeable lithium ion battery device |
-
2012
- 2012-07-23 JP JP2012162679A patent/JP2014018046A/en active Pending
- 2012-07-23 JP JP2012162678A patent/JP2014017222A/en active Pending
- 2012-07-23 JP JP2012162677A patent/JP2014016327A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021125936A (en) * | 2020-02-04 | 2021-08-30 | シナノケンシ株式会社 | Electronic apparatus and method for estimating secondary battery residual amount of the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014018046A (en) | 2014-01-30 |
| JP2014017222A (en) | 2014-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2014016327A (en) | Method of calculating charging rate of secondary battery, charging rate calculation device, and portable power supply device | |
| KR102123675B1 (en) | Method for proctect overcharg, overdischargge and efficiency increasing of battery pack | |
| JP4472733B2 (en) | Battery management system and driving method thereof | |
| US9800066B2 (en) | Electricity distribution device, and controlling method for battery pack | |
| CN104411463B (en) | Backpack type power supply | |
| US20020175654A1 (en) | DC power source unit with battery charging function | |
| JP6207127B2 (en) | Measuring system | |
| JP2012227986A (en) | Battery pack, electric power system, and electric vehicle | |
| JPWO2015056634A1 (en) | Power storage system | |
| JP2011229324A (en) | Charger and charging method | |
| US20110031975A1 (en) | Battery-Driven Power Tool and Battery Pack Therefor | |
| JP2014023276A (en) | Storage battery control system | |
| JP5829176B2 (en) | Battery management device | |
| WO2012008247A1 (en) | Secondary battery charging method and charging apparatus | |
| JP6158107B2 (en) | Energy management system | |
| JP2014007932A (en) | Device and system for controlling charging/discharging of storage battery | |
| EP3890149A1 (en) | Charging system, charging method, and program | |
| JP2008306897A (en) | Secondary battery pack | |
| JP7281693B2 (en) | Electronics | |
| WO2015159426A1 (en) | Charging/discharging control system, control apparatus, charging/discharging control method, and program | |
| JP2011130528A (en) | Charged electricity amount calculation circuit, battery pack, and battery-mounted system | |
| JPWO2015159369A1 (en) | Power mode setting device, power control system, power mode setting method, and program | |
| JP2013236519A (en) | Storage battery charge/discharge control device | |
| KR102681422B1 (en) | Shunt resistor built-in battery management system and battery management method | |
| CN218603202U (en) | Wake-up circuit, battery device and electronic equipment |