JP2021051974A - バッテリパック - Google Patents
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Abstract
Description
電動作業機に導通させるバッテリブロックの個数を、機器情報に応じて決まる最大個数以下にすることにより、バッテリパックのインピーダンスを、電動作業機が適応可能な範囲内にすることができる。
前記正極入力端子及び前記負極入力端子は、前記電動作業機が対応可能な前記バッテリブロックの個数である対応可能数に応じて構成されており、
前記接続部は、前記機器情報により、前記正極入力端子及び前記負極入力端子を受容可能に構成されている、上述のバッテリパック。
(第1実施形態)
<1.システムの構成>
まず、本実施形態に係るバッテリシステムの概要について、図1を参照して説明する。本実施形態に係るバッテリシステムは、電動作業機5とバッテリパック10とを備える。電動作業機5は、バッテリパック10から電力の供給を受けて作動する園芸機器、電動工具などである。園芸機器は、例えば、草刈機、ヘッジトリマなどである。電動工具は、インパクトドライバ、チェーンソー、ブロワ―などである。本実施形態では、電動作業機5として、インパクトドライバを例にして説明する。
<2−1.バッテリパックの回路構成>
次に、バッテリパック10の構成について、図2及び図3を参照して説明する。バッテリパック10は、樹脂ケースの上面に接続部15を備える。また、バッテリパック10は、樹脂ケース内に、3個のバッテリブロック20,21,22と、第1のバッテリ回路200と、第2のバッテリ回路210と、第3のバッテリ回路220と、を備える。
バッテリパック10は、第1のバッテリ回路200の第1の負極ラインが基準電位(すなわち、基準のグランドレベル)となるように、接続対象に接続される。よって、マイコン30は、基準電位となる第1のバッテリ回路200に設けられており、第2,第3のバッテリ回路210,220には設けられていない。
次に、バッテリパック10の接続部15の詳細な構成について、図3を参照して説明する。図3は、接続部15を上から見た平面の模式図である。接続部15は、接続対象の板状の端子が挿入される4個の挿入溝を備える。第1の挿入溝には、第1の正極端子TP0と、第2の正極端子TP1と、第3の正極端子TP2と、第1の並列接続用端子T31と、第3の並列接続用端子T33とが、この順で後から前へ配置されている。
<3−1.第1の電動作業機の装着部の構成>
第1の電動作業機5は、低インピーダンスに対応している。すなわち、第1の電動作業機5は、並列に接続された3個のバッテリブロックに対応している。そのため、第1の電動作業機5のバッテリ装着部9の装着面55Aは、3個のバッテリブロックに接続されるように構成されている。
第2の電動作業機5は、中インピーダンスに対応している。すなわち、第2の電動作業機5は、並列に接続された2個のバッテリブロックに対応している。そのため、第2の電動作業機5のバッテリ装着部9の装着面55Bは、2個のバッテリブロックに接続されるように構成されている。
第3の電動作業機5は、高インピーダンスに対応している。すなわち、第3の電動作業機5は、1個のバッテリブロックに対応している。そのため、第3の電動作業機5のバッテリ装着部9の装着面55Cは、1個のバッテリブロックに接続されるように構成されている。
図10は、充電器の装着面155を下側から見た平面図である。装着面155は、バッテリパック10の接続部15と対向する面である。装着面155Cは、充電器正極端子211と、充電器負極端子212と、充電器通信端子213と、を備える。各端子は、金属製の板状端子である。
以上説明した第1実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)電動作業機5の正極入力端子111,121,131及び負極入力端子112,122,132と導通させるバッテリブロック20,21,22の個数を変化させることにより、バッテリパック10のインピーダンスを変化させることができる。よって、電動作業機5の正極入力端子111,121,131及び負極入力端子112,122,132の構成に応じた個数のバッテブロックを電動作業機5と導通させることにより、バッテリパック10のインピーダンスを電動作業機5に応じて調整することができる。すなわち、電力の損失を抑制しつつ、汎用性に優れたバッテリパック10を実現することができる。
<1.第1実施形態との相違点>
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
図11に、第1,第2,第3のバッテリ回路200,210,220の構成を示す。第2,第3のバッテリ回路210,220は、第1実施形態の第2,第3のバッテリ回路210,220の構成に加えて、フォトカプラ70,71を備える。マイコン30は、フォトカプラ70,71を介して、保護FET590,591のゲート端子に、オン指令信号又はオフ指令信号を出力する。したがって、マイコン30は、バッテリブロック21,22とマイコン30とが絶縁された状態で、保護FET590,591のオンオフを制御する。
次に、マイコン30が実行する放電処理について、図12のフローチャートを参照して説明する。マイコン30は、ウェイクアップしている間、本処理を所定の周期で繰り返し実行する。
続いて、S215では、バッテリブロック20,21,22が放電可能か否か確認する。具体的には、バッテリブロック20,21,22のそれぞれについて、バッテリ電圧、セル温度等に基づいて、放電可能か否か確認する。
次に、S255では、バッテリパック10が電動作業機5に接続されているか否か判定する。電動作業機5に接続されていると判定した場合は、S265の処理へ進み、電動作業機5に接続されていないと判定した場合は、S215の処理へ戻る。
次に、マイコン30が実行する3並列対応処理について、図13A及び図13Bのフローチャートを参照して説明する。
S30では、3個の以上のバッテリブロック20,21,22が放電可能か否か判定する。S30において、3個以上のバッテリブロックが放電可能と判定した場合は、S40の処理へ進む。
次に、S60では、バッテリパック10が備えるバッテリブロックのうちの放電可能なバッテリブロックから、電圧値が上位の3個のバッテリブロックを選択する。本実施形態では、バッテリパック10は、3個のバッテリブロック20,21,22しか備えていないので、3個のバッテリブロック20,21,22を選択する。バッテリパック10が、4個以上のバッテリブロックを備えている場合には、その中から3個のバッテリブロックを選択する。
続いて、S90では、トリガ2がオンか否か、すなわち、使用者によりトリガ2が引かれているか否か判定する。S90において、トリガ2がオンであると判定した場合は、S100の処理へ進み、トリガ2がオフであると判定した場合は、S10の処理へ戻る。
S130では、電動作業機5が2個以下のバッテリブロックの使用を許可しているか否か判定する。電動作業機5の種類によっては、出力を落として使用すると支障があるため、2個以下のバッテリブロックの使用を許可していないことがある。
次に、S170では、バッテリブロック20,21,22のうちの放電可能なバッテリブロックから、電圧値が上位の2個のバッテリブロックを選択する。
続いて、S190では、第1の通信端子TASを介して、放電を許可するための放電許可信号を電動作業機5へ出力する。
S240では、1個のバッテリブロックが放電可能か否か判定する。S240において、1個のバッテリブロックが放電可能であると判定した場合は、S250の処理へ進む。一方、S240において、放電可能なバッテリブロックが存在しないと判定した場合は、S330の処理へ進み、S120と同様の処理を実行する。
次に、S270では、バッテリブロック20,21,22のうちの放電可能なバッテリブロックから、電圧値が最上位の1個のバッテリブロックを選択する。
次に、S290では、第1の通信端子TASを介して、放電を許可するための放電許可信号を電動作業機5へ出力する。
<3−2.2並列対応処理>
次に、マイコン30が実行する2並列対応処理について、図14のフローチャートを参照して説明する。
続いて、S420では、3個のバッテリブロック20,21,22のうちの2個以上のバッテリブロックが放電可能か否か判定する。S420において、2個以上のバッテリブロックが放電可能と判定した場合は、S430の処理へ進む。
また、S420において、1個以下のバッテリブロックが放電可能であると判定した場合は、S520の処理へ進む。
次に、マイコン30が実行する並列未対応処理について、図15のフローチャートを参照して説明する。
続いて、S720では、3個のバッテリブロック20,21,22の中に放電可能なバッテリブロックが存在するか否か判定する。S720において、放電可能なバッテリブロックが存在すると判定した場合は、S730の処理へ進む。一方、S520において、放電可能なバッテリブロックが存在しないと判定した場合は、S810の処理へ進み、S120と同様の処理を実行する。
次に、マイコン30が実行する放電処理の別例について説明する。放電処理の別例は、基本的には上述した放電処理と同じであるが、一部の処理が異なる。具体的には、上述した放電処理では、2個又は1個のバッテリブロックを使用する場合、選択した2個又は1個のバッテリブロックを継続して使用した。これに対して、放電処理の別例では、2個又は1個のバッテリブロックを使用する場合に、3個のバッテリブロック20,21,22の中から使用する2個又は1個のバッテリブロックを所定の条件で変更する。所定の条件は、例えば、所定時間が経過したことや、3個のバッテリブロック20,21,22の容量のうちの最大値と最小値との差が、規定の容量差以下となること、などである。
次に、マイコン30が実行する第1のブロック切替え処理について、図16のフローチャートを参照して説明する。第1のブロック切替え処理は、3個のバッテリブロック20,21,22のうちの2個のバッテリブロックを使用する場合の処理である。マイコン30は、図16に示すフローチャートを、S200〜S230の処理、及びS480〜S510の処理の代わりに実行する。
S65では、3個のバッテリブロック20,21,22のうちの任意の2個のバッテリブロックが放電可能か否か判定する。例えば、S30の処理において、1個のバッテリブロックが放電不可と判定された場合でも、その後、そのバッテリブロックが回復して放電可になることがある。S65において、任意の2個のバッテリブロックが放電可能であると判定した場合は、S75の処理へ進む。一方、S65において、任意の2個のバッテリブロックが放電不可能であると判定した場合は、S85の処理へ進み、S120と同様の処理を実行する。
次に、マイコン30が実行する第2のブロック切替え処理について、図17のフローチャートを参照して説明する。第2のブロック切替え処理は、3個のバッテリブロック20,21,22のうちの1個のバッテリブロックを使用する場合の処理である。マイコン30は、図17に示すフローチャートを、S580〜S610の処理、及びS780〜S810の処理の代わりに実行する。
S165では、3個のバッテリブロック20,21,22のうちの任意の1個のバッテリブロックが放電可能か否か判定する。S165において、任意の1個のバッテリブロックが放電可能であると判定した場合は、S175の処理へ進む。一方、S165において、任意の1個のバッテリブロックが放電不可能であると判定した場合は、S185の処理へ進み、S120と同様の処理を実行する。
以上説明した第2実施形態によれば、上述した第1実施形態の効果(1)〜(2)に加え、以下の効果が得られる。
以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(e)マイコン30は、マイコン30に代えて、またはマイコン30に加えて、個別の各種電子部品の組み合わせを備えてもよいし、ASIC(Application Specified Integrated Circuit)を備えてもよいし、Application Specific Standard Product(ASSP)を備えてもよいし、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)などのプログラマブル・ロジック・デバイスを備えてもよいし、あるいはこれらの組み合わせを備えてもよい。
Claims (10)
- 複数のバッテリブロックと、
電動作業機の正極入力端子及び負極入力端子に接続されるように構成された正極出力端子及び負極出力端子を含む接続部と、を備え、
前記複数のバッテリブロックのうちの接続数のバッテリブロックそれぞれの正極及び負極が、前記正極出力端子及び前記負極出力端子を介して前記正極入力端子及び前記負極入力端子と導通し、前記接続数は、前記接続部を介して入力される前記電動作業機の機器情報に応じた個数である、
バッテリパック。 - 前記接続数は、前記機器情報に応じて決まる前記正極入力端子及び前記負極入力端子に導通させることが可能なバッテリブロックの最大個数以下の個数である、
請求項1に記載のバッテリパック。 - 前記接続部は、通信端子を含み、
前記通信端子を介した前記電動作業機との通信によって得られた前記機器情報に基づいて、前記複数のバッテリブロックから前記接続数のバッテリブロックを選択する選択処理と、
選択した前記接続数のバッテリブロックのそれぞれの正極及び負極と、前記正極出力端子及び前記負極出力端子とを導通させ、前記複数のバッテリブロックのうちの選択していないバッテリブロックの正極及び負極の少なくとも一方と、前記正極出力端子及び前記負極出力端子とを非導通にさせる導通処理と、を実行するように構成された制御部を備える、
請求項1又は2に記載のバッテリパック。 - 前記制御部は、前記接続数のバッテリブロックの選択が完了するまで、前記複数のバッテリブロックのうちのいずれか1個のバッテリブロックの正極及び負極と、前記正極出力端子及び前記負極出力端子とを導通させて、前記電動作業機へ電力を供給する電力供給処理を実行するように構成されている、
請求項3に記載のバッテリパック。 - 報知部を備え、
前記制御部は、前記接続数が前記電動作業機の対応可能な前記バッテリブロックの最大個数である場合と、前記接続数が前記最大個数未満である場合とで、前記報知部に異なる報知をさせる報知処理を実行するように構成されている、
請求項3又は4に記載のバッテリパック。 - 前記制御部は、前記接続数が前記電動作業機の対応可能な前記バッテリブロックの最大個数である場合と、前記接続数が前記最大個数未満である場合とで、前記電動作業機が備える作業機報知部に異なる報知をさせるように、前記電動作業機へ報知指令を出力する報知指令処理を実行するように構成されている、
請求項3〜5のいずれか1項に記載のバッテリパック。 - 報知部を備え、
前記制御部は、前記複数のバッテリブロックのいずれからも放電を禁止する場合に、前記報知部に放電禁止を報知させる禁止報知処理を実行するように構成されている、
請求項3〜6のいずれか1項に記載のバッテリパック。 - 前記正極出力端子は、前記複数のバッテリブロックに応じた個数の複数の正極端子を含み、
前記負極出力端子は、前記複数のバッテリブロックに応じた個数の複数の負極端子を含み、
1個の前記バッテリブロックに対応した前記電動作業機が接続されたことに応じて、前記複数のバッテリブロックのうちの第1のバッテリブロックの正極及び負極が、対応する前記正極端子及び前記負極端子を介して前記正極入力端子及び前記負極入力端子と導通し、
2個の前記バッテリブロックに対応した前記電動作業機が接続されたことに応じて、前記複数のバッテリブロックのうちの第1及び第2のバッテリブロックの正極及び負極が、それぞれに対応する前記正極端子及び前記負極端子を介して前記正極入力端子及び前記負極入力端子と導通する、
請求項1又は2に記載のバッテリパック。 - 前記複数の正極端子は、前記正極入力端子の挿入方向に沿って配列されており、
前記複数の負極端子は、前記負極入力端子の挿入方向に沿って配列されており、
前記第1のバッテリブロックの正極及び負極に対応する前記正極端子及び前記負極端子は、前記正極入力端子及び前記負極入力端子の挿入側に最も近い位置に配置されており、
前記第2のバッテリブロックの正極及び負極に対応する前記正極端子及び前記負極端子は、前記第1のバッテリブロックの正極及び負極に対応する前記正極端子及び前記負極端子の隣に配置されている、
請求項8に記載のバッテリパック。 - 2個のバッテリブロックの容量をバランスさせるように構成された1個のバランス回路を備え、
前記複数のバッテリブロックは、3個のバッテリブロックを備え、
前記3個のバッテリブロックは、1個の前記バッテリブロックに対応した前記電動作業機が接続されたことに応じて、前記3個のバッテリブロックのうちの第1のバッテリブロックの正極及び負極が前記正極入力端子及び前記負極入力端子と導通し、且つ、前記3個のバッテリブロックのうちの第2のバッテリブロックと第3のバッテリブロックとが並列に接続され、
前記バランス回路は、前記第1のバッテリブロックと前記第2のバッテリブロックとに接続されている、
請求項1〜9のいずれか1項に記載のバッテリパック。
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