JP2023525301A - デュアルバッテリーにおけるバッテリー間の充放電制御システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係るデュアルバッテリーにおけるバッテリー間の充放電制御システムは、下記のような構成要素を備えていてもよい。
主充放電経路は、デュアルバッテリーを構成する第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200と前記第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200を駆動電源として用いる外部システム300との間に形成される電流経路であって、下記のような細かい経路を備えてなる。
第1の経路とは、主充放電経路Lのうち、第1のバッテリー100に形成された経路のことをいい、図2に示すように、一方の端は第1のバッテリー100に備えられているセル(cell)に接続され、他方の端は第1のバッテリー100と互いに並列に接続される第2のバッテリー200に形成された第2の経路L2に接続される構造となっている。
第2の経路とは、主充放電経路Lのうち、第2のバッテリー200に形成された経路のことをいい、図2に示すように、一方の端は第2のバッテリー200に備えられているセル(cell)に接続され、他方の端は第2のバッテリー200と互いに並列に接続される第1のバッテリー100に形成された第1の経路L1に接続される構造となっている。
第3の経路とは、第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200と外部システム300との間に形成される経路であって、一方の端は互いに並列に接続された第1の経路L1及び第2の経路L2に接続され、他方の端は外部システム300に接続される構造となっている。
互いに並列に接続されてデュアルバッテリーを構成する第1及び第2のバッテリーは、下記のような構成要素をそれぞれ備えていてもよい。
充電FETは、第1の経路L1及び第2の経路L2の上にそれぞれ配備されて、自分ではなく、他のバッテリーまたは外部システムからの充電電流の流れを制御する構成要素である。第1のバッテリーを基準として説明すれば、第2のバッテリーまたは外部システムから第1のバッテリー100に備えられているセル(cell)への充電電流の流れを制御するものであり、第2のバッテリーを基準として説明すれば、第1のバッテリーまたは外部システムから第2のバッテリー200に備えられているセル(cell)への充電電流の流れを制御するものである。
放電FETは、第1の経路L1及び第2の経路L2の上にそれぞれ配備される充電FET110、210に直列に接続されて、第1のバッテリー100に備えられているセル(cell)及び第2のバッテリー200に備えられているセル(cell)から外部システム300への放電電流の流れを制御してもよい。
第1の通信部は、第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200に取り付けられる外部システム300との通信を接続する構成要素であって、これを介して、第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200と外部システム300との間においてバッテリー電圧情報とFET制御情報を送受してもよい。
電圧測定部は、通常の方式を用いて、一定の周期ごとに当該バッテリーの電圧を測定してもよい。
第1の制御部は、取り付けられる外部システム300に測定したバッテリーの電圧情報を送信し、前記外部システム300からの制御に従って現在オフ(Off)状態である充電FET110、210をオン(On)状態に切り換えたり、オフ(Off)状態に保持したりする構成要素であって、下記のような細かい構成要素を備えていてもよい。
電圧値送信部は、前記電圧測定部140、240において測定した第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200の電圧値を第1の通信部130、230を介して外部システム300に送信する構成要素である。
制御信号受信部は、前記第1の通信部130、230を介して外部システム300から充電FETの制御のための制御信号を受信する構成要素である。
FET制御部は、前記制御信号受信部154、254において受信した外部システム300からの制御信号に基づいて、充電FET110、210をオン(On)状態に切り換えたり、オフ(Off)となっている状態に保持したりしてもよい。
外部システムは、第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200を駆動電源として用いる構成要素であって、例えば、スマートフォン、タブレットPCなどを網羅する。このような外部システムは、取り付けられるデュアルバッテリーが放電する放電電流により駆動されてシステムに備えられる下記の構成要素が動作することができる。
システム駆動部は、第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200の外部システム300への取り付けに際して、前記第1の経路L1→第3の経路L3及び第2の経路L2→第3の経路L3を介して流れ込む第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200のそれぞれからの放電電流によりウェイクアップ(Wake‐up,起動)されて、下記の構成要素を駆動してもよい。
第2の通信部は、前記第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200の第1の通信部130、230との通信を接続する構成要素であって、これを介して、第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200の電圧状態を確認し、充電FET110、210の制御のための制御信号を引き渡してもよい。
電圧状態判断部は、前記第2の通信部320を介して第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200の電圧状態を確認して、両バッテリー間の電圧差が所定の基準範囲以内であるか否かを判断してもよい。
電圧値受信部は、前記第2の通信部320を介して第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200から引き渡される第1及び第2のバッテリーの電圧値を受信してもよい。
電圧差算出部は、前記電圧値受信部332において受信した第1及び第2のバッテリーのそれぞれの電圧値を用いて、第1のバッテリー100と第2のバッテリー200の間の電圧差を算出してもよい。
比較部は、前記電圧差算出部334において算出した第1のバッテリー100と第2のバッテリー200の間の電圧差が所定の基準範囲以内であるか否かを比較してもよい。
第2のFET制御部は、前記電圧状態判断部330の比較部336における比較の結果に基づいて、第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200の充電FET110、210をオンまたはオフの状態に制御するための制御信号を出力してもよい。
本発明のシステムは、第1のバッテリー100と第2のバッテリー200のバッテリー間の電圧差が所定の基準範囲から外れる状態をユーザーに知らせるための報知部をさらに備えていてもよい。これは、前記電圧状態判断部330の比較部336から非充足信号が出力されれば、バッテリー間の電圧差の状態を知らせる報知情報を外部システムのディスプレイに表示して、ユーザーに現在バッテリー間の電圧差によってバッテリー間に充放電が行われないように制御する状況であることを認知させることができる。
本発明に係るデュアルバッテリーにおけるバッテリー間の充放電を制御する方法は、下記のようなステップを含んでいてもよい。
取り付けステップは、第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200から構成されたデュアルバッテリーを外部システム300に取り付けるステップであって、取り付けられれば、第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200と外部システム300との間に電流経路である主充放電経路Lが形成される。ここで、第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200が外部システム300に最初に取り付けられるとき、放電FET120、220はオン(On)状態であるが、充電FET110、210はオフ(Off)状態で外部システム300に取り付けられて、図2に示すように、第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200ではバッテリー間の電流の移動は行われず、外部システム300への電流の移動のみが行われる。
システム駆動ステップは、前記取り付けステップ(S100)において取り付けられた第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200からの放電電流により外部システム300が駆動されるステップである。
電圧測定ステップは、一定の周期ごとに第1及び第2のバッテリーのそれぞれの電圧を測定するステップであって、上述した第1及び第2のバッテリーのそれぞれに設けられる電圧測定部140、240において行う。
通信接続ステップは、前記第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200と外部システム300との間の通信を接続するステップである。これによって、第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200のそれぞれに設けられている第1の通信部130、230と外部システム300に設けられている第2の通信部320により相互に通信の接続が行われることが可能になる。これらのステップを通じて、第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200と外部システム300との相互の通信の接続が行われることにより、後述するステップが行われる。
電圧値受信ステップは、外部システム300において第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200のそれぞれから測定電圧値を受信するステップである。このステップは、外部システム300の電圧値受信部332において前記通信接続ステップ(S400)を通じて相互に通信の接続が行われた第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200のそれぞれから引き渡される第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200の電圧値を受信することにより行われる。
充電FET状態切換え有無判断ステップは、外部システム300において前記電圧値受信ステップ(S500)を通じて受信した第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200の電圧値を基に、現在オフ(Off)状態である第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200のそれぞれの充電FET110、210をオン(On)状態に切り換える否かを判断するステップであって、下記のような細かいステップを含んでいてもよい。
まず、前記電圧値受信ステップ(S500)において受信した第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200のそれぞれの電圧値を用いて、両バッテリー間の電圧差を算出してもよい(電圧差算出部334)。
電圧差比較ステップは、前記電圧差算出ステップ(S620)において算出された第1のバッテリー100と第2のバッテリー200間の電圧差の値が所定の基準範囲以内であるか否かを比較するものであってもよい(比較部336)。
制御信号出力ステップは、前記電圧差比較ステップ(S620)における比較の結果に基づいて、第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200の充電FET110、210をオン(On)状態に切り換えたり、オフ(Off)状態に保持したりするための制御信号を出力してもよい。
充電FET切換えステップは、第1及び第2のバッテリーのそれぞれにおいて、前記充電FET状態切換え有無判断ステップ(S600)の制御信号出力ステップ(S630)を通じて出力された外部システム300からの制御信号に基づいて、充電FET110、210をオン(On)状態に切り換えたり、オフ(Off)状態に保持したりするステップであって、第1のバッテリー100及び第2のバッテリー200用のFET制御部156、256により行われる。
200:第2のバッテリー
110、210:充電FET
120、220:放電FET
130、230:第1の通信部
140、240:電圧測定部
150、250:第1の制御部
152、252:電圧値送信部
154、254:制御信号受信部
156、256:FET制御部
300:外部システム
310:システム駆動部
320:第2の通信部
330:電圧状態判断部
332:電圧値受信部
334:電圧差算出部
336:比較部
340:第2のFET制御部
350:報知部
L:主充放電経路
L1:第1の経路
L2:第2の経路
L3:第3の経路
Claims (10)
- デュアルバッテリーを構成する両バッテリー間の充放電を制御するシステムにおいて、
外部システムへの放電はそれぞれ行うが、バッテリー間の充放電は行わない状態で、互いに並列に接続されて外部システムに取り付けられる第1のバッテリー及び第2のバッテリーと、
前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーを駆動電源として用い、前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーの間の電圧差に基づいて、前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーの間の充放電動作を制御する外部システムと、
前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーと前記外部システムの間、及び前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーの間の充放電電流が流れる主充放電経路と、
を備え、
前記主充放電経路は、前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーにそれぞれ形成され互いに並列に接続される第1の経路及び第2の経路と、一方の端が前記並列に接続された第1の経路及び前記第2の経路に接続され、他方の端が前記外部システムに接続される第3の経路と、を備えることを特徴とするデュアルバッテリーにおけるバッテリー間の充放電制御システム。 - 前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれは、
一つ以上のバッテリーセルと、
前記第1の経路及び前記第2の経路上にそれぞれ配備されてバッテリーの充電を制御する充電電界効果トランジスター(FET)と、
前記第1の経路及び前記第2の経路上にそれぞれ配備される充電電界効果トランジスター(FET)に直列に接続されて、バッテリーの放電を制御する放電電界効果トランジスター(FET)と、
前記外部システムとの通信を接続する第1の通信部と、
所定の周期ごとにバッテリーの電圧を測定する電圧測定部と、
前記通信が接続された外部システムから電圧情報を受信し、前記外部システムからの制御に従って前記充電電界効果トランジスター(FET)をオン状態に切り換え、またはオフ状態に保持する第1の制御部と、
を備え、
前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれの放電電界効果トランジスター(FET)はオン(On)状態であるが、充電電界効果トランジスター(FET)はオフ(Off)状態で前記外部システムと接続されることを特徴とする請求項1に記載のデュアルバッテリーにおけるバッテリー間の充放電制御システム。 - 前記第1の制御部は、
前記電圧測定部において測定したバッテリーの電圧値を前記第1の通信部を介して前記外部システムに送信する電圧値送信部と、
前記第1の通信部を介して前記外部システムから前記充電電界効果トランジスター(FET)の制御のための制御信号を受信する制御信号受信部と、
前記制御信号受信部において受信した前記外部システムからの制御信号に基づいて、充電電界効果トランジスター(FET)をオン(On)状態に切り換え、またはオフ(Off)状態に保持する電界効果トランジスター(FET)制御部と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載のデュアルバッテリーにおけるバッテリー間の充放電制御システム。 - 前記外部システムは、
取り付けられた前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーからの放電電流により起動されてシステムを駆動するシステム駆動部と、
前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれの第1の通信部との通信を接続する第2の通信部と、
前記第2の通信部を介して前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれの電圧状態を確認して、両バッテリー間の電圧差が所定の基準範囲以内であるか否かを判断する電圧状態判断部と、
前記電圧状態判断部の判断結果に基づいて、前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーの充電電界効果トランジスター(FET)をオンまたはオフの状態に制御するための制御信号を出力する第2の電界効果トランジスター(FET)制御部と、
前記電圧状態判断部における判断の結果、前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーの間の電圧差が所定の基準範囲から外れる場合にユーザーに報知情報を与える報知部と、
を備えることを特徴とする請求項3に記載のデュアルバッテリーにおけるバッテリー間の充放電制御システム。 - 前記電圧状態判断部は、
前記第2の通信部を介して前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーから引き渡される前記第1のバッテリーの電圧値及び前記第2のバッテリーの電圧値を受信する電圧値受信部と、
前記電圧値受信部において受信した前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれの電圧値を用いて、前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーの間の電圧差を算出する電圧差算出部と、
前記電圧差算出部において算出した前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーの間の電圧差が所定の基準範囲以内であるか否かを比較する比較部と、
を備え、
前記比較部は、
前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーの間の電圧差が所定の基準範囲以内であれば、その旨を示す充足信号を出力し、
前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーの間の電圧差が所定の基準範囲から外れている状態であれば、その旨を示す非充足信号を出力することを特徴とする請求項4に記載のデュアルバッテリーにおけるバッテリー間の充放電制御システム。 - 前記第2の電界効果トランジスター(FET)制御部は、
前記比較部から充足信号が出力されれば、現在オフ(Off)状態である前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーの充電電界効果トランジスター(FET)をオン(On)状態に切り換えるためのオン制御信号を前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれに出力し、
前記比較部から非充足信号が出力された場合には、現在オフ(Off)状態である前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーの充電電界効果トランジスター(FET)を同一の状態に保持するためのオフ制御信号を前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれに出力することを特徴とする請求項5に記載のデュアルバッテリーにおけるバッテリー間の充放電制御システム。 - デュアルバッテリーを構成するバッテリー間の充放電を制御する方法において、
外部システムへの放電はそれぞれ行うが、バッテリー間の充放電は行わない状態で、互いに並列に接続された第1のバッテリー及び第2のバッテリーを外部システムに取り付ける取り付けステップと、
前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれにおいて、所定の周期ごとにバッテリーの電圧を測定する電圧測定ステップと、
前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーと前記外部システムとの間の相互の通信を接続する通信接続ステップと、
前記外部システムにおいて、前記通信の接続を通じて前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれから測定電圧値を受信する電圧値受信ステップと、
前記電圧値受信ステップにおいて受信した前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれの測定電圧値に基づいて、前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーの間の充放電を行うように制御する充電電界効果トランジスター(FET)状態切換え有無判断ステップと、
前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれにおいて、前記外部システムからの前記充電電界効果トランジスター(FET)状態切換え有無判断ステップにおける判断結果に基づいて、充電電界効果トランジスター(FET)をオン(On)状態に切り換える、またはオフ(Off)状態に保持する充電電界効果トランジスター(FET)制御ステップと、
を含む、デュアルバッテリーにおけるバッテリー間の充放電制御方法。 - 前記充電電界効果トランジスター(FET)状態切換え有無判断ステップは、
前記電圧値受信ステップにおいて受信した前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれの電圧値を用いて、前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーの間の電圧差を算出する電圧差算出ステップと、
前記電圧差算出ステップにおいて算出された前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーの間の電圧差の値が所定の基準範囲以内であるか否かを比較する電圧差比較ステップと、
前記電圧差比較ステップにおける比較結果に基づいて、前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれに前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーの充電電界効果トランジスター(FET)をオン(On)状態に切り換える、またはオフ(Off)状態に保持するための制御信号を出力する制御信号出力ステップと、
を含むことを特徴とする請求項7に記載のデュアルバッテリーにおけるバッテリー間の充放電制御方法。 - 前記制御信号出力ステップは、
前記電圧差比較ステップにおける比較の結果、前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーの間の電圧差が所定の基準範囲以内であれば、現在オフ(Off)状態である前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれの充電電界効果トランジスター(FET)をオン(On)状態に切り換えるためのオン制御信号を出力し、
前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーの間の電圧差が所定の基準範囲から外れる状態であれば、現在オフ(Off)状態である前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれの充電電界効果トランジスター(FET)をオフ(Off)状態に保持するためのオフ制御信号を出力することを特徴とする請求項8に記載のデュアルバッテリーにおけるバッテリー間の充放電制御方法。 - 前記充電電界効果トランジスター(FET)制御ステップは、
前記外部システムからオン制御信号が出力されれば、現在オフ(Off)状態である前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれの充電電界効果トランジスター(FET)をオン(On)状態に切り換え、
前記外部システムからオフ制御信号が出力されれば、現在オフ(Off)状態である前記第1のバッテリー及び前記第2のバッテリーのそれぞれの充電電界効果トランジスター(FET)をオフ状態に保持することを特徴とする請求項9に記載のデュアルバッテリーにおけるバッテリー間の充放電制御方法。
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