JP2020205667A - Charger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池パックを充電する充電装置に関する。 The present invention relates to a charging device for charging a battery pack.
下記特許文献1は、電池パックからの電池情報に基づいて充電電流を変更する充電装置を開示する。 The following Patent Document 1 discloses a charging device that changes the charging current based on the battery information from the battery pack.
特許文献1の充電装置では、自身が記憶している充電制御(充電電流)での充電しか行えない。また、充電中は事前に決められた充電電流に従うので、充電中の電池パックの状態に応じた充電電流とすることはできない。 The charging device of Patent Document 1 can only charge with the charging control (charging current) stored by itself. Further, since the charging current follows a predetermined charging current during charging, the charging current cannot be set according to the state of the battery pack being charged.
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、柔軟な充電制御が可能な充電装置を提供することにある。 The present invention has been made in recognition of such a situation, and an object of the present invention is to provide a charging device capable of flexible charge control.
本発明のある態様は、充電装置である。この充電装置は、
電池パックを充電する充電回路部と、
前記電池パックの情報を取得する取得部と、
前記電池パックの情報に基づいて前記充電回路部を制御する制御部と、
外部コンピュータと通信可能な通信部と、を備え、
前記取得部は、前記電池パックの第1の充電制御特性を記憶しており、
前記通信部は、前記外部コンピュータから前記電池パックの情報に基づく最適な第2の充電制御特性を取得可能に構成し、
前記制御部は、前記電池パックの充電制御特性として前記第1の充電制御特性と前記第2の充電制御特性の一方を選択可能に構成した。
One aspect of the present invention is a charging device. This charging device
The charging circuit that charges the battery pack and
The acquisition unit that acquires the information of the battery pack and
A control unit that controls the charging circuit unit based on the information of the battery pack,
Equipped with a communication unit that can communicate with an external computer
The acquisition unit stores the first charge control characteristic of the battery pack, and stores the first charge control characteristic.
The communication unit is configured to be able to acquire the optimum second charge control characteristic based on the information of the battery pack from the external computer.
The control unit is configured to be able to select one of the first charge control characteristic and the second charge control characteristic as the charge control characteristic of the battery pack.
前記制御部は、前記通信部に前記外部コンピュータが接続されていない場合に前記第1の充電制御特性で前記電池パックを充電するよう構成してもよい。 The control unit may be configured to charge the battery pack with the first charge control characteristic when the external computer is not connected to the communication unit.
前記制御部は、前記電池パックの充電制御特性を自動的に選択するように構成してもよい。 The control unit may be configured to automatically select the charge control characteristics of the battery pack.
前記通信部は、前記外部コンピュータと無線通信可能に構成され、
前記制御部は、前記無線通信の状態に応じて前記電池パックの充電制御特性を自動的に選択するように構成してもよい。
The communication unit is configured to be capable of wireless communication with the external computer.
The control unit may be configured to automatically select the charge control characteristic of the battery pack according to the state of the wireless communication.
前記制御部は、前記無線通信が不能又は前記無線通信の電波が弱い場合に、前記第1の充電制御特性で前記電池パックを充電するよう構成してもよい。 The control unit may be configured to charge the battery pack with the first charge control characteristic when the wireless communication is impossible or the radio wave of the wireless communication is weak.
前記情報は、前記電池パックの使用履歴を含み、
前記通信部は、前記電池パックの使用履歴に基づいて前記外部コンピュータから最適な前記第2の充電制御特性を取得可能に構成してもよい。
The information includes a usage history of the battery pack.
The communication unit may be configured to be able to acquire the optimum second charge control characteristic from the external computer based on the usage history of the battery pack.
前記制御部は、前記電池パックの充電中に前記電池パックの情報を逐次取得し、取得した情報により前記電池パックの充電電流を設定してもよい。 The control unit may sequentially acquire information on the battery pack while charging the battery pack, and set the charging current of the battery pack based on the acquired information.
本発明の別の態様は、充電装置である。この充電装置は、
電池パックを充電する充電回路部と、
前記電池パックの情報を取得する取得部と、
前記電池パックの情報に基づいて前記充電回路部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記電池パックの充電中に前記電池パックの情報を逐次取得し、取得した情報により前記電池パックの充電電流を設定する。
Another aspect of the present invention is a charging device. This charging device
The charging circuit that charges the battery pack and
The acquisition unit that acquires the information of the battery pack and
A control unit that controls the charging circuit unit based on the information of the battery pack is provided.
The control unit sequentially acquires information on the battery pack while charging the battery pack, and sets the charging current of the battery pack based on the acquired information.
充電中に取得する前記電池パックの情報は、前記電池パックの各セルの電圧を含んでもよい。 The information of the battery pack acquired during charging may include the voltage of each cell of the battery pack.
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above components and a conversion of the expression of the present invention between methods, systems and the like are also effective as aspects of the present invention.
本発明によれば、柔軟な充電制御が可能な充電装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a charging device capable of flexible charging control.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, processes, etc. shown in the drawings are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate. Moreover, the embodiment is not limited to the invention but is an example, and all the features and combinations thereof described in the embodiment are not necessarily essential to the invention.
本実施の形態は、充電器(充電装置)30及びそれを備える充電システムに関する。この充電システムは、図1に示すように、電池パック10と、充電器30と、スマートフォン等の携帯端末50と、サーバ(外部コンピュータ)70と、を備える。電池パック10と充電器30は、物理接続端子同士の接触により相互に電気的に接続される。充電器30と携帯端末50は、互いに通信可能である。具体的には、充電器30と携帯端末50は、通信ケーブルによって接続されて互いに有線通信可能である、又は、Bluetooth(登録商標)や無線LAN(Wireless Local Area Network)を利用して互いに無線通信可能である。携帯端末50は、インターネット等のネットワークを介してサーバ70と接続される。充電器30は、インターネット等のネットワークを介してサーバ70と接続される。
The present embodiment relates to a charger (charging device) 30 and a charging system including the charger (charging device) 30. As shown in FIG. 1, this charging system includes a
電池パック10は、記憶部(電池側記憶部)11と、制御部(電池側制御部)12と、電池セル13と、を有する。記憶部11は、電池パック10の情報を記憶する。この情報は、電池パック10の使用履歴を含む。記憶部11が記憶する情報は、図4に例示のように、充電回数(累計充電回数)、過充電の検出回数、過放電の検出回数、過電流の検出回数、電池セル13に含まれる各セルの電圧、電池セル13の温度、電池パック10を接続して使用した工具等の電気機器の種類、電気機器ごとの使用時間等を含む。制御部12は、記憶部11に記憶された情報を読み出して充電器30に物理接続端子を介して送信する通信機能、及び過充電検出時に充電を停止したり過放電検出時や過電流検出時に放電を停止したりする保護機能を有する。電池セル13は、リチウム電池等の複数の二次電池セルを含む。制御部12は、電池セル13の各セルの電圧を検出し、記憶部11に記憶したり、充電器30に送信したりすることができる。
The
充電器30は、電源回路31(充電回路部)と、制御部(充電器側制御部)32と、記憶部(充電器側記憶部)33と、インターネット接続部(ネットワーク接続部)34と、を有する。電源回路31は、外部交流電源からの供給電圧を電池パック10の充電電圧に変換する。制御部32は、電池パック10の制御部12から物理接続端子を介して電池パック10の情報を受信する通信機能(取得部としての機能)、有線又は無線で携帯端末50と通信する通信機能(通信部としての機能)、及び電源回路31の制御により電池パック10の充電電流を制御する充電制御機能を有する。記憶部33は、充電器30の充電対象となり得る電池パック10の種類ごとに電池パック10の充電制御特性(第1の充電制御特性)を記憶する。
The
充電制御特性は、電池パック10の情報から電池パック10の充電電流を決定(算出)するために必要なファームウェアデータ(プログラムや計算モデル)であり、各情報に対する後述の重み付けベクトル等を含む。制御部32は、電池パック10の情報と記憶部33に記憶された充電制御特性を基に、電池パック10の充電電流を決定できる。インターネット接続部34は、インターネット等のネットワークを介してサーバ70に接続してサーバ70と通信する通信機能を担う。充電器30が携帯端末50を介してサーバ70に接続する場合は、充電器30からインターネット接続部34を省略してもよい。充電器30が自身のインターネット接続部34を有してサーバ70と接続する場合は、図1の充電システムから携帯端末50を省略してもよい。
The charge control characteristic is firmware data (program or calculation model) necessary for determining (calculating) the charging current of the
携帯端末50は、無線通信部51と、制御部(携帯端末側制御部)52と、記憶部(携帯端末側記憶部)53と、ユーザインターフェース54と、インターネット接続部(ネットワーク接続部)55と、を含む。無線通信部51は、充電器30との間における無線通信機能を有する。制御部52は、携帯端末50の全体の動作を制御する。記憶部53は、各種情報を記憶する。ユーザインターフェース54は、ユーザに対して画面表示等を行う。インターネット接続部55は、インターネット等のネットワークを介してサーバ70に接続してサーバ70と通信する通信機能を担う。
The
サーバ70は、情報データベース(サーバ側記憶部)71と、情報処理部(サーバ側制御部)72と、インターネット接続部(ネットワーク接続部)73と、を有する。情報データベース71は、電池パック10の種類ごとに電池パック10の充電制御特性(第2の充電制御特性)を記憶する。情報データベース71に記憶された充電制御特性が充電器30の記憶部33に記憶された充電制御特性と異なるのは、常に最新の(最適な)充電制御特性にアップデートされている点である。例えば、研究過程でより適切な重み付けベクトルが分かったり、充電電流の決定に用いる電池パック10の情報及びそれに対する重み付けベクトルが追加されたりした場合には、情報データベース71の充電制御特性は直ちに更新される。充電器30の記憶部33に記憶される充電制御特性は、サーバ70との通信により更新されるまでは、重み付けベクトルの変更や情報の追加には対応しないものとなる。
The
図2は、充電器30におけるデータ更新のフローチャートである。このフローチャートを実行することで、記憶部33に記憶される充電制御特性が最新版となる。図2における充電器30とサーバ70との通信は、携帯端末50を介してもよいし、携帯端末50を介さない直接的なものであってもよい。制御部32は、起動すると、サーバ70に接続リクエストを送信する(S1)。制御部32は、サーバ70から接続可能の応答があれば(S3の「可」)、サーバ70に充電制御特性の更新データの有無を問い合わせる(S5)。問合せの際には、充電器30に接続した電池パック10の情報を送信する。制御部32は、更新データがあれば(S7の「有」)、サーバ70から更新データを受信して、記憶部33に記憶した充電制御特性を更新データにより更新する(S9)。制御部32は、サーバ70への接続ができない場合(S3の「否」)、及び更新データが無い場合(S7の「無」)は待機する。
FIG. 2 is a flowchart of data update in the
図3は、充電器30における充電動作のフローチャートである。制御部32は、充電器30に電池パック10が接続されると(S11)、充電モードへ移行する(S13)。制御部32は、電池パック10に情報リクエストを送信して電池パック10の情報を取得する(S15)。取得情報の一例が図4に示される。制御部32は、取得した電池パック10の情報と電池パック10の充電制御特性により充電電流を計算する(S17)。充電制御特性としての重み付けベクトルは、図5に示すように、電池パック10の情報ごとに定められる。制御部32は、充電制御特性として、サーバ70から更新データを受信できる場合は当該更新データ(第2の充電制御特性)を使用し、サーバ70から更新データを受信できない場合は記憶部33に記憶した充電制御特性(第1の充電制御特性)を使用する。制御部32が記憶部33に記憶した充電制御特性を使用するケースとしては、例えば、充電器30が携帯端末50から離れていて近距離無線通信が行えないか近距離無線通信の電波が弱い場合、充電器30及び/又は携帯端末50がネットワークサービスの範囲外にあってサーバ70に接続できない場合等がある。制御部32は、サーバ70との通信状態に応じて充電制御特性を自動的に選択することが望ましい。制御部32は、計算した充電電流を電池パック10の充電電流に設定する(S19)。制御部32は、電池パック10の電圧が充電完了電圧を超えるまで、S15、S17、S19のステップを定期的(例えば5msごと)に繰り返す(S21)。制御部32は、電池パック10の電圧が充電完了電圧を超えると充電を完了する。
FIG. 3 is a flowchart of the charging operation in the
図4は、充電器30が電池パック10から取得する情報の一例を示す表である。図5は、充電器30が充電電流の計算に用いる入力ベクトルと重み付けベクトルの一例を示す表である。図5に示す重み付けベクトルは、充電制御特性としてサーバ70から受信したり記憶部33に記憶したりするものである。図5に示すセルバランスは、各セルの電圧のばらつきを示すものであり、電池パック10から受信した各セルの電圧に基づいて制御部32が導出する。なお、電池パック10側でセルバランスを導出して充電器30に送信しても良い。図6は、充電器30による充電電流の計算、更新のフローチャートである。制御部32は、電池パック10の情報を基に図5に示す入力ベクトルxを生成する(S25)。制御部32は、入力ベクトルxと重み付けベクトルwによって特定される係数f(x,w)を標準電流値に乗じて充電電流を導出する(S27)。標準電流値は、例えば電池パック10の充電回数が0で異常が一度もなく、高温でなくセル電圧のばらつきもないに場合の充電電流である。f(x,w)は、基本的に1よりも小さい値である。充電回数や各種異常(過充電、過放電、過電流)の回数、セル電圧のバラツキ、及びセル温度の値が大きいほどf(x,w)は小さくなり、充電電流も小さくなる。制御部32は、導出した充電電流を電池パック10の充電電流として設定し、電池パック10の充電を行う(S29)。
FIG. 4 is a table showing an example of information acquired by the
図7は、充電器30における充電電流の時間変化の例を、電池パック10の充電回数が1回、500回、1000回の場合の各々について示したグラフである。このグラフは、電池パック10の充電電流が時間の経過と共に逐次変化していくことを示し、また電池パック10の充電回数が多くなると充電電流が小さくなることを示している。充電電流が逐次変化するのは、制御部32が、電池パック10の充電中に電池パック10の情報を逐次取得し、取得した情報により電池パック10の充電電流を設定(逐次更新)するためである。時間の経過による充電電流の変化に影響するのは、電池パック10の各セルの電圧、セルバランス、及びセル温度であり、それらの情報は充電中に逐次取得ないし計算する必要があるが、その他の情報は充電開始時に一度受信すれば足りる。
FIG. 7 is a graph showing an example of the time change of the charging current in the
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。 According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) 充電器30の制御部32は、サーバ70から充電制御特性の更新データを受信可能であれば、サーバ70から受信した充電制御特性により電池パック10を充電するので、充電器30の記憶部33に記憶している充電制御特性での充電しか行えない場合と比較して柔軟かつ最適な充電制御が可能となる。
(1) If the
(2) 制御部32がサーバ70との通信状態に応じて充電制御特性を自動的に選択する構成とすれば、ユーザは充電制御特性を選択する必要がなく、また特に意識しなくても通信状態が良ければサーバ70から受信した充電制御特性により電池パック10が充電されるので、利便性が高い。
(2) If the
(3) 制御部32は、電池パック10の充電中に電池パック10の情報をリアルタイムに取得し、取得した情報により電池パック10の充電電流をリアルタイムに設定(逐次更新)するので、予め決められたパターンによって充電電流をステップ的に変化させる場合と比較して、充電中の電池パック10の状態に応じた柔軟かつ最適な充電制御が可能となる。
(3) The
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。 Although the present invention has been described above by taking the embodiment as an example, it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each component and each processing process of the embodiment within the scope of the claims. By the way.
10 電池パック、11 記憶部(電池側記憶部)、12 制御部(電池側制御部)、13 電池セル、
30 充電器、31 電源回路(充電回路部)、32 制御部(充電器側制御部)、33 記憶部(充電器側記憶部)、34 インターネット接続部(ネットワーク接続部)、
50 携帯端末(スマートフォン)、51 無線通信部、52 制御部(携帯端末側制御部)、53 記憶部(携帯端末側記憶部)、54 ユーザインターフェース、55 インターネット接続部(ネットワーク接続部)、
70 サーバ(外部コンピュータ)、71 情報データベース(サーバ側記憶部)、72 情報処理部(サーバ側制御部)、73 インターネット接続部(ネットワーク接続部)
10 Battery pack, 11 Storage unit (battery side storage unit), 12 Control unit (battery side control unit), 13 Battery cell,
30 Charger, 31 Power supply circuit (Charging circuit unit), 32 Control unit (Charger side control unit), 33 Storage unit (Charger side storage unit), 34 Internet connection unit (Network connection unit),
50 mobile terminal (smartphone), 51 wireless communication unit, 52 control unit (mobile terminal side control unit), 53 storage unit (mobile terminal side storage unit), 54 user interface, 55 Internet connection unit (network connection unit),
70 Server (external computer), 71 Information database (server-side storage unit), 72 Information processing unit (server-side control unit), 73 Internet connection unit (network connection unit)
Claims (9)
前記電池パックの情報を取得する取得部と、
前記電池パックの情報に基づいて前記充電回路部を制御する制御部と、
外部コンピュータと通信可能な通信部と、を備え、
前記取得部は、前記電池パックの第1の充電制御特性を記憶しており、
前記通信部は、前記外部コンピュータから前記電池パックの情報に基づく最適な第2の充電制御特性を取得可能に構成し、
前記制御部は、前記電池パックの充電制御特性として前記第1の充電制御特性と前記第2の充電制御特性の一方を選択可能に構成した、充電装置。 The charging circuit that charges the battery pack and
The acquisition unit that acquires the information of the battery pack and
A control unit that controls the charging circuit unit based on the information of the battery pack,
Equipped with a communication unit that can communicate with an external computer
The acquisition unit stores the first charge control characteristic of the battery pack, and stores the first charge control characteristic.
The communication unit is configured to be able to acquire the optimum second charge control characteristic based on the information of the battery pack from the external computer.
The control unit is a charging device configured so that one of the first charge control characteristic and the second charge control characteristic can be selected as the charge control characteristic of the battery pack.
前記制御部は、前記無線通信の状態に応じて前記電池パックの充電制御特性を自動的に選択するように構成した、請求項3に記載の充電装置。 The communication unit is configured to be capable of wireless communication with the external computer.
The charging device according to claim 3, wherein the control unit is configured to automatically select the charging control characteristics of the battery pack according to the state of the wireless communication.
前記通信部は、前記電池パックの使用履歴に基づいて前記外部コンピュータから最適な前記第2の充電制御特性を取得可能に構成した、請求項1から5のいずれか一項に記載の充電装置。 The information includes a usage history of the battery pack.
The charging device according to any one of claims 1 to 5, wherein the communication unit is configured to be able to acquire the optimum second charging control characteristic from the external computer based on the usage history of the battery pack.
前記電池パックの情報を取得する取得部と、
前記電池パックの情報に基づいて前記充電回路部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記電池パックの充電中に前記電池パックの情報を逐次取得し、取得した情報により前記電池パックの充電電流を設定する、充電装置。 The charging circuit that charges the battery pack and
The acquisition unit that acquires the information of the battery pack and
A control unit that controls the charging circuit unit based on the information of the battery pack is provided.
The control unit is a charging device that sequentially acquires information on the battery pack while charging the battery pack and sets the charging current of the battery pack based on the acquired information.
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2019
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