JP5422955B2

JP5422955B2 - バッテリ、バッテリの制御方法、充電器、電気機器、充電制御システム、及び、放電制御システム

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Publication number: JP5422955B2
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Description

本発明は、外部機器との間で充放電動作を行うバッテリ、このバッテリの制御方法、このバッテリの充電を行う充電器、このバッテリの放電電力により駆動する電気機器、充電制御システム、及び、放電制御システムに関するものである。

リチウムイオン２次電池などをバッテリセルとして使用するバッテリーパックを充放電する際に温度検出は非常に重要である。特に、バッテリーパックを充電中においてバッテリセルの許容電流以上の充電電流で充電を継続すると、バッテリセルが過剰に発熱するため、従来のバッテリの充電動作や放電動作では、バッテリセルの温度がある閾値を超えた場合、充電器からの充電電流を停止またはバッテリーの充電経路をオフにしている。

例えば、特許文献１には、バッテリの温度と、このバッテリの温度上昇の影響の少ない部位における温度との差分の時間変化に基づいて、バッテリの充電を停止制御することにより、温度を基準にした充電の制御において満充電を精度良く検出する充電回路が記載されている。

特開２００４―２４２４５９号公報

上述したようにバッテリセルの温度がある上限値を超えるのを防止する必要がある。しかしながら、従来の充放電動作では、バッテリーパック側で上限値となる温度を検出しても、バッテリーパックだけが充放電の動作を停止するため、バッテリパックに接続された充電器や電気機器側が依然として充放電可能な動作状態となっている。このため、例えばバッテリーパック側で充放電動作を停止しても、その後バッテリセルの温度が低下することで充放電動作が開始されてしまい、バッテリセルの温度が再び発熱してしまう場合があった。

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、バッテリとの間で充電又は放電動作を行うシステム全体で温度管理をすることで、より確実にバッテリセルが過剰な発熱が起きないようにして、充電又は放電動作を行うことが可能なバッテリ、このバッテリの制御方法、このバッテリの充電を行う充電器、このバッテリの放電電力により駆動する電気機器、充電制御システム、及び、放電制御システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための手段として、本発明に係るバッテリは、バッテリセルと、上記バッテリセルを外部機器と電気的に接続する充放電回路と、上記バッテリセルの温度を検出する温度検出部と、上記外部機器と通信を行う通信部と、上記温度検出部により検出されるバッテリセルの温度が所定の温度を超えたとき、このバッテリセルの温度情報を送信するように上記通信部を制御し、上記外部機器から該外部機器の動作停止を示す停止情報が、この外部機器が上記バッテリセルの温度情報を受信したことにより送信されてきたとき、この外部機器との電気的な接続を遮断するように上記充放電回路を制御する制御部とを備える。

また、本発明に係るバッテリの制御方法は、バッテリセルの温度を検出する検出ステップと、上記検出ステップにより検出されるバッテリセルの温度が所定の温度を超えたとき、このバッテリセルの温度情報を、このバッテリセルと充放電回路を介して電気的に接続される外部機器に送信する送信ステップと、上記外部機器から該外部機器の動作停止を示す停止情報が、この外部機器が上記バッテリセルの温度情報を受信したことにより送信されてきたとき、この外部機器との電気的な接続を遮断するように上記充放電回路を制御する遮断ステップとを有する。

また、本発明に係る充電制御システムは、バッテリと、上記バッテリの充電を行う充電器とを備え、上記バッテリは、バッテリセルと、このバッテリセルと上記充電器とを電気的に接続する充電回路と、このバッテリセルの温度を検出する温度検出部と、この充電器と通信を行う通信部と、この温度検出部により検出されるバッテリセルの温度が所定の温度を超えたとき、このバッテリセルの温度情報を送信するようにこの通信部を制御し、この充電器から充電動作の停止を示す停止情報が送信されてきたとき、この充電器との電気的な接続を遮断するようにこの充電回路を制御する制御部とを有し、上記充電器は、上記バッテリに充電電流を供給する充電回路と、この充電回路の温度を検出する温度検出部と、このバッテリと通信を行う通信部と、このバッテリのバッテリセルが所定の温度を超えたことを示す温度情報がこの通信部に送信されてきたとき、このバッテリとの電気的な接続を遮断するようにこの充電回路を制御した後、上記停止情報を送信するようにこの通信部を制御する制御部とを有する。

また、本発明に係る放電制御システムは、バッテリと、上記バッテリから放電電流が供給される電気機器とを備え、上記バッテリは、バッテリセルと、このバッテリセルと上記電気機器とを電気的に接続する放電回路と、このバッテリセルの温度を検出する温度検出部と、この電気機器と通信を行う通信部と、この温度検出部により検出されるバッテリセルの温度が所定の温度を超えたとき、このバッテリセルの温度情報を送信するようにこの通信部を制御し、この電気機器から放電動作の停止を示す停止情報が送信されてきたとき、この電気機器との電気的な接続を遮断するようにこの放電回路を制御する制御部とを有し、上記電気機器は、上記バッテリから供給される放電電力により駆動する負荷回路と、この負荷回路の温度を検出する温度検出部と、このバッテリと通信を行う通信部と、このバッテリのバッテリセルが所定の温度を超えたことを示す温度情報がこの通信部に送信されてきたとき、このバッテリとの電気的な接続を遮断するようにこの負荷回路を制御した後、上記停止情報を送信するようにこの通信部を制御する制御部とを有する。

本発明によれば、バッテリと外部機器とがそれぞれ温度検出を行い、一方の検出結果を他方に送信することにより温度情報を共有して充放電経路の電気的な接続を遮断するので、より確実にバッテリセルが過剰な発熱が起きないようにして、充電又は放電動作を行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明が適用された充放電制御システムは、バッテリと、バッテリと接続される外部機器との間で充放電動作を行うシステムである。なお、説明は以下の順序で行う。
１．全体構成
２．温度管理
３．復帰処理

＜１．全体構成＞
まず、図１に示すような、本発明が適用されたバッテリパック１０と、このバッテリパック１０を充電する充電器２０とからなる充電制御システム１について説明する。

バッテリパック１０は、図１に示すように、リチウムイオン二次電池などのバッテリセル１１と、バッテリセル１１を充電器２０などの外部機器と電気的に接続する充放電回路１２と、バッテリセル１１の温度を検出する温度検出回路１３とを備える。また、バッテリパック１０は、充電器２０などの外部機器と通信を行う通信部１４と、バッテリセル１１の動作を制御する制御回路１５とを備える。

バッテリセル１１は、例えばリチウムイオン二次電池などの充放電可能な電池であって、充放電回路１２と接続され、後述する充放電制御部１２ｃによって充電器２０などの外部機器と電気的に接続される。

充放電回路１２は、バッテリセル１１を充電器２０などの外部機器と電気的に接続する回路であって、具体的には次のような構成からなる。すなわち、充放電回路１２は、バッテリセル１１の正極端及び負極端と、それぞれ接点Ｐ１１、Ｐ１２により電気的に接続されている。また、充放電回路１２は、バッテリセル１１の正極端と外部機器とを電気的に接続する正極端子１２ａと、バッテリセル１１の負極端と外部機器とを電気的に接続する負極端子１２ｂと、回路内の電気的な接続を制御する充放電制御部１２ｃとからなる。

正極端子１２ａは、バッテリセル１１の正極端と外部機器とを電気的に接続する端子であって、図１に示すように後述する充電器２０の正極端子２１ａと接続される。

負極端子１２ｂは、バッテリセル１１の負極端と外部機器とを電気的に接続する端子であって、図１に示すように後述する充電器２０の負極端子２１ｂと接続される。

充放電制御部１２ｃは、図２に示すように、充電制御素子１２１と、放電制御素子１２２とからなり、回路内の電気的な接続を制御するため、具体的には各素子が次のように接続されることで実現される。

充電制御素子１２１は、外部機器からバッテリセル１１に充電電流が流れる充電経路の電気的な接続と遮断とを切り換える。例えば、図２に示すように、充電制御素子１２１は、ｎチャネルのＭＯＳＦＥＴからなり、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子が、それぞれ制御回路１５、負極端子１２ｂ、放電制御素子１２２と接続されている。

放電制御素子１２２は、バッテリセル１１から外部機器に放電電流が流れる放電経路の電気的な接続と遮断とを切り換える。例えば、放電制御素子１２２は、ｎチャネルのＭＯＳＦＥＴからなり、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子が、それぞれ制御回路１５、バッテリセル１１の負極端子、充電制御素子１２１のドレイン端子と接続されている。

このような構成からなる充放電制御部１２ｃでは、制御回路１５により、充電制御素子１２１のゲート電圧が制御されることでドレイン−ソース間が導通することで充電経路が電気的に接続される。ここで、充電経路では、放電制御素子１２２のドレイン−ソース間を介して充電電流が流れることとなる。また、充放電制御部１２ｃでは、制御回路１５により、放電制御素子１２２のゲート電圧が制御されることでドレイン−ソース間が導通することで放電経路が電気的に接続される。ここで、放電経路では、充電制御素子１２１のドレイン−ソース間を介して放電電流が流れることとなる。

温度検出回路１３は、バッテリセル１１等の温度を検出するため、例えば素子の温度変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタなどの抵抗素子からなり、図１に示すように制御回路１５と接点Ｐ１２と接続される。温度検出回路１３は、バッテリセル１１等の温度を検出し、検出結果を電圧に変換して制御回路１５に通知する。

通信部１４は、外部機器と通信を行う。具体的に通信部１４は、後述する充電器２０の制御回路２４と接続され、制御回路１５から供給される情報を充電器２０に送信したり、充電器２０から情報を受信して制御回路１５に供給する。

制御回路１５は、温度検出回路１３による検出結果に応じて、充放電回路１２及び通信部１４の動作を制御する。

以上のような構成からなるバッテリパック１０に対して充電を行う充電器２０は、次のような構成を有している。すなわち、充電器２０は、バッテリパック１０が備えるバッテリセル１１に充電電力を供給する充電回路２１と、充電回路２１の温度を検出する温度検出回路２２と、バッテリと通信を行う通信部２３と、充電回路２１の充電動作を制御する制御回路２４とを備える。また、充電器２０には、商用の交流電源であるコンセントと接続されるＡＣコード２０ａが設けられている。

充電回路２１は、正極端子２１ａと、負極端子２１ｂと、ＡＣコード２０ａにより供給された交流電源電圧を直流電源電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路２１ｃと、回路内の電流の流れを制御する充電電流制御部２１ｄとからなる。

正極端子２１ａは、バッテリパック１０の正極端子１２ａと電気的に接続される端子である。

負極端子２１ｂは、バッテリパック１０の負極端子１２ｂと電気的に接続される端子である。

ＡＣ／ＤＣ変換回路２１ｃは、ＡＣコード２０ａにより供給される交流電源電圧を直流電源電圧に変換する回路であって、接点Ｐ２１、Ｐ２２を介して正極端子２１ａと電気的に接続され、接点Ｐ２３を介して充電電流制御部２１ｄと電気的に接続される。

充電電流制御部２１ｄは、回路内の電流の流れを制御するため、例えばｎチャネルのＭＯＳＦＥＴからなり、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子が、それぞれ制御回路２４、接点Ｐ２３を介してＡＣ／ＤＣ変換回路２１ｃ、負極端子２１ｂと接続されている。充電電流制御部２１ｄは、制御回路２４によりゲート電圧が制御されることでドレイン−ソース間が導通することで充電経路が電気的に接続される。

温度検出回路２２は、充電回路２１の温度を検出するため、例えば素子の温度変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタなどの抵抗素子からなり、図１に示すように制御回路２４と接点Ｐ２３と接続される。温度検出回路２２は、充電回路２１の温度を検出し、検出結果を電圧に変換して制御回路２４に通知する。

通信部２３は、バッテリパック１０の通信部１４と電気的に接続され、制御回路２４から供給される情報をバッテリパック１０に送信したり、バッテリパック１０から情報を受信して制御回路２４に供給する。

制御回路２４は、温度検出回路２２による検出結果に応じて、充電回路２１及び通信部２３の動作を制御する。

以上のような構成からなる充電器２０と電気的に接続されることで充電されるバッテリパック１０は、図３に示すような電気機器３０と接続されることで放電動作が行われることとなる。図３は、バッテリパック１０と、バッテリパック１０からの放電電力の供給により駆動する電気機器３０とからなる放電制御システム２の全体構成を示す図である。

電気機器３０は、バッテリパック１０から供給される放電電力によって駆動するビデオカメラなどの携帯型の電気機器であって、図３に示すように、バッテリパック１０から供給される放電電力により駆動する負荷回路３１と、負荷回路３１の温度を検出する温度検出回路３２と、バッテリパック１０と通信を行う通信部３３と、負荷回路３１による放電動作を制御する制御回路３４とを備える。

負荷回路３１は、正極端子３１ａと、負極端子３１ｂと、電源スイッチ３１ｃと、当該電気機器３０の主要な機能を実現する駆動部３１１に直流電圧を供給するＤＣ／ＤＣ変換回路３１ｄと、回路内の電流の流れを制御する放電電流制御部３１ｅとからなる。

正極端子３１ａは、バッテリパック１０の正極端子１２ａと電気的に接続される端子である。

負極端子３１ｂは、バッテリパック１０の負極端子１２ｂと電気的に接続される端子である。

ＤＣ／ＤＣ変換回路３１ｄは、バッテリパック１０から供給された直流電源電圧を昇圧して、昇圧した直流電圧を駆動部３１１に供給する変換回路であり、接点Ｐ３１、Ｐ３２を介して電源スイッチ３１ｃと接続され、接点Ｐ３３を介して放電電流制御部３１ｅと接続される。

電源スイッチ３１ｃは、一端が正極端子３１ａと接続され、他端が、接点Ｐ３１を介してそれぞれＤＣ／ＤＣ変換回路３１ｄ、制御回路３４と接続される。電源スイッチ３１ｃは、例えばユーザからの押圧動作によって、正極端子３１ａに対して、ＤＣ／ＤＣ変換回路３１ｄと、制御回路３４とをそれぞれ電気的に接続したり遮断したりする。

放電電流制御部３１ｅは、回路内の電流の流れを制御するため、例えばｎチャネルのＭＯＳＦＥＴからなり、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子が、それぞれ制御回路３４、負極端子３１ｂ、接点Ｐ３３を介してＤＣ／ＤＣ変換回路３１ｄと接続される。放電電流制御部３１ｅは、制御回路３４によりゲート電圧が制御されることでドレイン−ソース間が導通することで放電経路が電気的に接続される。

温度検出回路３２は、負荷回路３１の温度を検出するため、例えば素子の温度変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタなどの抵抗素子からなり、図３に示すように制御回路３４と接点Ｐ３３と接続される。温度検出回路３２は、負荷回路３１の温度を検出し、検出結果を電圧に変換して制御回路３４に通知する。

通信部３３は、バッテリパック１０の通信部１４と電気的に接続され、制御回路３４から供給される情報をバッテリパック１０に送信したり、バッテリから情報を受信して制御回路３４に供給する。

制御回路３４は、温度検出回路３２による検出結果に応じて、負荷回路３１及び通信部３３の動作を制御する。

次に、電気機器３０の駆動部３１１の具体例を図４に示す。図４は、駆動部３１１の具体例として、被写体を撮像する撮像装置の構成を示す図である。すなわち、駆動部３１１は、図４に示すように、撮像素子１０１と画像処理部１０２と書込処理部１０３と不揮発性記録媒体１０４とからなり、これらの処理部がＤＣ／ＤＣ変換回路３１ｄにより供給される直流電圧によって駆動するものである。

撮像素子１０１は、被写体を撮像して撮像信号を画像処理部１０２に供給する。画像処理部１０２は、撮像素子１０１により供給される撮像信号に対して、ゲイン補正、ホワイトバランスなどの画像信号処理を施して、書込処理部１０３に供給する。書込処理部１０３は、画像処理部１０２から供給される画像情報を、ハードディスクなどの不揮発性記録媒体１０４に書き込む処理を行う。

＜２．温度管理＞
以上のような構成からなる充電制御システム１及び放電制御システム２では、次のような処理を行うことによって、システム全体で温度管理をすることで、より確実にバッテリセル１１が過剰な発熱が起きないようにする。

まず、充電器２０で充電中にバッテリパック１０のバッテリセル１１等の温度が所定の温度を超えたときに充電を停止する充電制御システム１に係る動作例について、図５のフローチャートを参照して説明する。

まず、本処理の前提として、充電制御システム１では、バッテリパック１０と充電器２０とが接続されて充電動作を行っているものとする。

ステップＳ１１において、バッテリパック１０の温度検出回路１３は、バッテリセル１１等が所定の温度を超えたことを検出して、この検出結果を電圧に変換して制御回路１５に通知する。

ステップＳ１２において、バッテリパック１０の制御回路１５は、温度検出回路１３により検出されたバッテリセル１１等の温度情報を送信するように、通信部１４を制御する。

ステップＳ１３において、充電器２０の通信部２３は、バッテリパック１０から送信されてくるバッテリセル１１等の温度情報を受信して、制御回路２４に通知する。

ステップＳ１４において、充電器２０の制御回路２４は、通信部２３により受信したバッテリセル１１等の温度情報に応じて、バッテリパック１０との電気的な接続を遮断して充電動作を停止するように充電回路２１の充電電流制御部２１ｄを制御する。

ステップＳ１５において、充電器２０の制御回路２４は、充電回路２１の充電動作が停止したことを示す停止情報をバッテリパック１０に送信するように通信部２３を制御する。

ステップＳ１６において、バッテリパック１０では、通信部１４により充電器２０から送信されてくる停止情報を受信すると、制御回路１５が、充電器２０との電気的な接続を遮断するように充放電回路１２の充放電制御部１２ｃを制御する。すなわち、制御回路１５は、充放電制御部１２ｃの充電制御素子１２１が電気的に遮断するようにオフ状態にする。

以上のようにして、充電制御システム１では、バッテリセル１１等の温度が所定の温度を超えたことが通知された充電器２０側で充電動作を停止して、充電器２０側で充電動作を停止した後にバッテリパック１０が充放電回路１２の充電動作を停止する。このように、充電制御システム１では、バッテリと充電器２０とがそれぞれ温度検出を行い、一方の検出結果を他方に送信することにより温度情報を共有して充放電経路の電気的な接続を遮断するので、より確実にバッテリセル１１等が過剰な発熱が起きないようにして、充電動作を制御することができる。より具体的には、バッテリ側で充電動作を停止しても、充電器側が充電可能状態が維持されることで、その後バッテリセルの温度が低下することで充電動作が開始されてバッテリセル等の温度が再び発熱してしまうことを防止することができる。

次に、充電器２０で充電中に充電回路２１の温度が所定の温度を超えたときに充電を停止する充電制御システム１に係る動作例について、図６のフローチャートを参照して説明する。

まず、本処理の前提として、充電制御システム１では、バッテリパック１０と充電器２０とが接続され充電動作を行っているものとする。

ステップＳ２１において、充電器２０の温度検出回路２２は、充電回路２１の温度が所定の温度を超えたことを検出して、この検出結果を電圧に変換して制御回路２４に通知する。

ステップＳ２２において、充電器２０の制御回路２４は、温度検出回路２２による検出結果に応じて、バッテリパック１０との電気的な接続を遮断して充電動作を停止するように充電回路２１の充電電流制御部２１ｄを制御する。すなわち、制御回路２４は、充電電流制御部２１ｄが充電経路を電気的に遮断するようにオフ状態にする。

ステップＳ２３において、充電器２０の制御回路２４は、充電回路２１の充電動作が停止したことを示す停止情報をバッテリパック１０に送信するように通信部２３を制御する。

ステップＳ２４において、バッテリパック１０では、通信部１４により充電器２０から送信されてくる停止情報を受信すると、制御回路１５が、充電器２０との電気的な接続を遮断するように充放電回路１２の充放電制御部１２ｃを制御する。すなわち、制御回路１５は、充放電制御部１２ｃの充電制御素子１２１が電気的に遮断するようにオフ状態にする。

以上のようにして、充電制御システム１では、充電回路２１の温度が所定の温度を超えたことに応じて充電器２０側で充電動作を停止して、充電器２０側で充電動作を停止した後にバッテリパック１０が充放電回路１２の充電動作を停止する。このように、充電制御システム１では、バッテリと充電器２０とがそれぞれ温度検出を行い、一方の検出結果を他方に送信することにより温度情報を共有して充放電経路の電気的な接続を遮断するので、より確実にバッテリセル１１等が過剰な発熱が起きないようにして、充電動作を行うことができる。より具体的には、充電器側で充電動作を停止しても、バッテリ側が充電可能状態が維持されることで、その後充電器の温度が低下することで充電動作が開始されて充電器の温度が再び発熱してしまうことを防止することができる。

次に、電気機器３０と接続されたバッテリパック１０が放電動作中に、バッテリセル１１等の温度が所定の温度を超えたときに放電動作を停止する放電制御システム２に係る動作例について、図７のフローチャートを参照して説明する。

まず、本処理の前提として、放電制御システム２では、バッテリパック１０と電気機器３０とが接続されて放電動作を行っているものとする。

ステップＳ３１において、バッテリパック１０の温度検出回路１３は、バッテリセル１１等の温度が所定の温度を超えたことを検出して、この検出結果を電圧に変換して制御回路１５に通知する。

ステップＳ３２において、バッテリパック１０の制御回路１５は、温度検出回路１３により検出されたバッテリセル１１等の温度情報を送信するように、通信部１４を制御する。

ステップＳ３３において、電気機器３０の通信部３３は、バッテリパック１０から送信されてくるバッテリセル１１等の温度情報を受信して、制御回路３４に通知する。

ステップＳ３４において、電気機器３０の制御回路３４は、通信部３３により受信したバッテリセル１１等の温度情報に応じて、バッテリパック１０との電気的な接続を遮断して放電動作を停止するように負荷回路３１の放電電流制御部３１ｅを制御する。

具体的に、制御回路３４は、駆動部３１１において書込処理部１０３が書込動作中のときは書込動作が終了してから、放電電流制御部３１ｅによる電気的な接続を遮断するように制御する。このようにすることで、電気機器３０は、不揮発性記録媒体１０４への書込動作が完了せずに電源がオフになってしまうことを防止することができる。

また、電気機器３０では、この駆動部３１１の終了動作を、例えば当該機器に設けられたディスプレイやスピーカにより、ユーザに告知するようにしてもよく、このようにすることで、ユーザが意図しない動作の停止を事前に告知することができる。

また、電気機器３０は、バッテリパック１０からバッテリセルの温度情報を受信してから所定の時間内に書込処理を停止できない場合には、書込処理の完了を待つことなく書込処理部１０３の動作を停止してもよい。このようにすることで、バッテリセル１１等が高温状態に長時間維持されることを防止することができる。

また、放電制御システム２においては、バッテリセル１１等の温度が第１の温度を超えたときと、この第１の温度より高い第２の温度を超えたときにそれぞれバッテリパック１０から電気機器３０側にバッテリセル１１等の温度情報を通知するようにしてもよい。そして電気機器３０では、第１の温度を示すバッテリセル等の温度情報を受けたときは、書込処理を停止してから放電動作を停止するようにし、第２の温度を示すバッテリセル等の温度情報を受けたときは、書込処理を停止することなく放電動作を停止する。このようにして温度情報に応じて段階的に制御することで、バッテリセル１１等が高温状態に長時間維持されることを防止することができる。

ステップＳ３５において、電気機器３０の制御回路３４は、負荷回路３１の放電動作が停止したことを示す停止情報をバッテリパック１０に送信するように通信部３３を制御する。

ステップＳ３６において、バッテリパック１０では、通信部１４により電気機器３０から送信されてくる停止情報を受信すると、制御回路１５が、電気機器３０との電気的な接続を遮断するように充放電回路１２の充放電制御部１２ｃを制御する。すなわち、制御回路１５は、充放電制御部１２ｃの放電制御素子１２２が電気的に遮断するようにオフ状態にする。

以上のようにして、放電制御システム２では、バッテリセル１１等の温度が所定の温度を超えたことが通知された電気機器３０側で放電動作を停止して、電気機器３０側で放電動作を停止した後にバッテリパック１０が充放電回路１２の放電動作を停止する。このように、放電制御システム２では、バッテリパック１０との間で放電動作を行うシステム全体で温度管理をすることで、より確実にバッテリセル１１が過剰な発熱が起きないようにして、放電動作を行うことができる。より具体的には、バッテリ側で放電動作を停止しても、電気機器側が放電可能状態が維持されることで、その後バッテリセル等の温度が低下することで放電動作が開始されてバッテリセル等の温度が再び発熱してしまうことを防止することができる。

次に、電気機器３０と接続されたバッテリパック１０が放電動作中に、電気機器３０の負荷回路３１の温度が所定の温度を超えたときに放電を停止する放電制御システム２に係る動作例について、図８のフローチャートを参照して説明する。

まず、本処理の前提として、放電制御システム２では、バッテリパック１０と電気機器３０とが接続され放電動作を行っているものとする。

ステップＳ４１において、電気機器３０の温度検出回路３２は、負荷回路３１の温度が所定の温度を超えたことを検出して、この検出結果を電圧に変換して制御回路３４に通知する。

ステップＳ４２において、電気機器３０の制御回路３４は、温度検出回路３２による検出結果に応じて、バッテリパック１０との電気的な接続を遮断して放電動作を停止するように負荷回路３１の放電電流制御部３１ｅを制御する。

具体的に、制御回路３４は、駆動部３１１において書込処理部１０３が書込動作中のときは書込動作が終了してから、放電電流制御部３１ｅによる電気的な接続を遮断するように制御する。このようにすることで、電気機器３０は、不揮発性記録媒体１０４への書込動作が完了せずに電源がオフ状態になってしまうことを防止することができる。

また、電気機器３０では、この駆動部３１１の終了動作を、例えば当該機器に設けられたディスプレイやスピーカにより、ユーザに告知するようにしてもよく、このようにすることで、ユーザが意図しない動作を事前に告知することができる。

また、電気機器３０は、所定の時間内に書込処理を停止できない場合には、書込処理の完了を待つことなく書込処理部１０３の書込動作を停止してもよい。このようにすることで、負荷回路３１が高温状態に長時間維持されることを防止することができる。

また、電気機器３０は、負荷回路３１の温度が第１の温度を超えたことと、この第１の温度より高い第２の温度を超えたこととをそれぞれ温度検出回路３３により検出して、制御回路３４に通知するようにしてもよい。電気機器２０では、第１の温度を示す負荷回路の温度情報を受けたときは、書込処理を停止してから放電動作を停止するようにし、第２の温度を示す負荷回路の温度情報を受けたときは、書込処理を停止することなく放電動作を停止する。このように温度情報に応じて段階的に制御することで、負荷回路３１が高温状態に長時間維持されることを防止することができる。

ステップＳ４３において、電気機器３０の制御回路３４は、負荷回路３１による放電動作が停止したことを示す停止情報をバッテリパック１０に送信するように通信部３３を制御する。

ステップＳ４４において、バッテリパック１０では、通信部３３により電気機器３０から送信されてくる停止情報を受信すると、制御回路１５が、電気機器３０との電気的な接続を遮断するように充放電回路１２の充放電制御部１２ｃを制御する。すなわち、制御回路１５は、充放電制御部１２ｃの放電制御素子１２２が電気的に遮断するようにオフ状態にする。

以上のようにして、放電制御システム２では、負荷回路３１の温度が所定の温度を超えたことに応じて電気機器３０側で放電動作を停止して、電気機器３０側で放電動作を停止した後にバッテリパック１０が充放電回路１２の放電動作を停止する。このように、放電制御システム２では、バッテリパック１０との間で充電又は放電動作を行うシステム全体で温度管理をすることで、より確実に負荷回路３１が過剰な発熱が起きないようにして、放電動作を行うことができる。より具体的には、電気機器側で放電動作を停止しても、バッテリ側が放電可能状態が維持されることで、その後電気機器の温度が低下することで放電動作が開始されて電気機器の温度が再び発熱してしまうことを防止することができる。

＜３．復帰処理＞
上述した停止動作によって、バッテリパック１０が充電制御素子１２１をオフ状態にして充電経路を電気的に遮断している状態を維持している場合、バッテリセル１１等の温度が正常範囲に戻っても充電経路が電気的に遮断されるため、充電動作を行うことができない。そこで、バッテリパック１０は、次の図９に示すような処理を行うことで充電禁止状態から充電可能状態に復帰する。

まず、本処理の前提として、バッテリパック１０は、充電禁止状態、すなわち、充放電回路１２の充電経路を電気的に遮断しているものとする。

ステップＳ５１において、バッテリパック１０は、バッテリセル１１の放電電力により駆動する電気機器３０と接続される。

ステップＳ５２において、バッテリパック１０と接続された電気機器３０は、負荷回路３１の電源スイッチ３１ｃがオン状態にされることで、放電動作を開始する。

ステップＳ５３において、バッテリパック１０は、充放電回路１２においてバッテリセル１１から電気機器３０に放電電流が流れると、充電制御素子１２１により、この充電経路を電気的に接続するように切り換える。ここで、充電制御素子１２１は、充放電回路１２において放電経路に電流が流れるのをトリガーとして、又は、制御回路１５による制御によって充電経路を電気的に接続するように切り換える。

以上のようにして、バッテリパック１０は、放電動作に応じて、充電経路を充電禁止状態から充電可能状態に復帰する。すなわち、バッテリパック１０は、バッテリセル１１等の温度が下がったときと別の条件で復帰処理を行うことにより、バッテリセル１１が過剰に発熱するのを防止しつつ、充電経路を充電禁止状態から充電可能状態に復帰することができる。

また、バッテリパック１０が放電制御素子１２２をオフ状態にして放電経路を電気的に遮断している状態を維持している場合、バッテリセル１１等の温度が正常範囲に戻っても放電経路が電気的に遮断されるため、放電動作を行うことができない。そこで、バッテリパック１０は、次の図１０に示すような処理を行うことで放電禁止状態から放電可能状態に復帰する。

まず、本処理の前提として、バッテリパック１０は、放電禁止状態、すなわち、充放電回路１２の放電経路を電気的に遮断しているものとする。

ステップＳ６１において、バッテリパック１０は、バッテリセル１１に充電電流を供給する充電器２０と接続される。

ステップＳ６２において、バッテリパック１０と接続された充電器２０は、充電回路２１の充電動作を開始する。

ステップＳ６３において、バッテリパック１０は、充放電回路１２においてバッテリセル１１に充電器２０から供給される充電電流が流れると、放電制御素子１２２により、この放電経路を電気的に接続するように切り換える。ここで、放電制御素子１２２は、充放電回路１２において放電経路に電流が流れるのをトリガーとして、又は、制御回路１５による制御によって、放電経路を電気的に接続するように切り換える。

以上のようにして、バッテリパック１０は、充電動作に応じて、放電経路を放電禁止状態から放電可能状態に復帰する。すなわち、バッテリパック１０は、バッテリセル１１の温度が下がったときと別の条件で復帰処理を行うことにより、バッテリセル１１が過剰に発熱するのを防止しつつ、放電経路を放電禁止状態から放電可能状態に復帰することができる。

バッテリパック１０の充電動作時において、充電器自体の異常発熱を検出して充電動作を停止した充電器は、この停止状態を維持しているため、充電回路２１の温度が正常範囲に戻っても、この停止状態から復帰しない。そこで、充電器２０は、次の図１１に示すような処理を行うことで充電禁止状態から充電可能状態に復帰する。

まず、本処理の前提として、充電器２０は、充電禁止状態、すなわち、充電回路２１の充電経路を電気的に遮断しているものとする。

ステップＳ７１において、充電器２０は、ＡＣコード２０ａからの商用電源の供給が遮断される。

ステップＳ７２において、充電器２０は、充電回路２１の温度が正常範囲に戻る。

ステップＳ７３において、充電器２０は、ＡＣコード２０ａからの商用電源の供給を受けると、電流の流れ等をリセット回路２４ａが検出して、この検出結果に応じて制御回路２４が充電電流制御部２１ｄを制御して充電可能状態に復帰する。

以上のようにして、充電器２０は、充電回路２１の温度が正常範囲に戻り、ＡＣコード２０ａがコンセントに再投入されて商用電源の供給を受けると、充電禁止状態から充電可能状態に復帰する。このようにして、充電器２０は、充電回路２１が過剰に発熱するのを防止しつつ、充電禁止状態から充電可能状態に復帰することができる。

また、バッテリパック１０の放電動作時において、電気機器自体の異常発熱を検出して放電動作を停止した電気機器３０は、この停止状態を維持しているため、負荷回路３１の温度が正常範囲に戻っても、この停止状態から復帰しない。そこで、電気機器３０は、図１２に示すような処理を行うことで放電禁止状態から放電可能状態に復帰する。

まず、本処理の前提として、電気機器３０は、放電禁止状態、すなわち、負荷回路３１の放電経路を電気的に遮断しているものとする。

ステップＳ８１において、電気機器３０は、電源スイッチ３１ｃが遮断される。

ステップＳ８２において、電気機器３０は、負荷回路３１の温度が正常範囲に戻る。

ステップＳ８３において、電気機器３０は、電源スイッチ３１ｃがオン状態になると、電流の流れ等をリセット回路３４ａが検出して、この動作に応じて制御回路３４が放電電流制御部３１ｅを制御して放電可能状態に復帰する。

以上のようにして、電気機器３０は、負荷回路３１の温度が正常範囲に戻り、電源スイッチ３１ｃが再投入されると、放電禁止状態から放電可能状態に復帰する。このようにして、電気機器３０は、負荷回路３１が過剰に発熱するのを防止しつつ、放電禁止状態から放電可能状態に復帰することができる。

本発明が適用された充電制御システムの全体構成を示す図である。本発明が適用されたバッテリの充放電制御部の具体的な回路構成を示す図である。本発明が適用された放電制御システムの全体構成を示す図である。電気機器の駆動部の具体例を示す図である。バッテリセルの温度が所定の温度を超えたときに充電を停止する充電制御システムに係る動作例について説明するための図である。充電器の充電回路の温度が所定の温度を超えたときに充電を停止する充電制御システムに係る動作例について説明するための図である。バッテリセルの温度が所定の温度を超えたときに放電動作を停止する放電制御システムに係る動作例について説明するための図である。電気機器の負荷回路の温度が所定の温度を超えたときに放電を停止する放電制御システムに係る動作例について説明するための図である。バッテリに係る充電禁止状態から充電可能状態に復帰する復帰処理について説明するための図である。バッテリに係る放電禁止状態から放電可能状態に復帰する復帰処理について説明するための図である。充電器に係る充電禁止状態から充電可能状態に復帰する復帰処理について説明するための図である。電気機器に係る放電禁止状態から放電可能状態に復帰する復帰処理について説明するための図である。

符号の説明

１充電制御システム、２放電制御システム、１０バッテリパック、１１バッテリセル、２０電気機器、１２充放電回路、１２ａ、２１ａ、３１ａ正極端子、１２ｂ、２１ｂ、３１ｂ負極端子、１２ｃ充放電制御部、１２１充電制御素子、１２２放電制御素子、１３、２２、３２温度検出回路、１４、２３、３３通信部、１５、２４、３４制御回路、２０充電器、２０ａＡＣコード、２１充電回路、２１ｃＡＣ／ＤＣ変換回路、２１ｄ充電電流制御部、２４ａリセット回路、３０電気機器、３１負荷回路、３１ｃ電源スイッチ、３１ｄＤＣ／ＤＣ変換回路、３１ｅ放電電流制御部、３１１駆動部、１０１撮像素子、１０２画像処理部、１０３書込処理部、１０４不揮発性記録媒体

Claims

バッテリセルと、
上記バッテリセルを外部機器と電気的に接続する充放電回路と、
上記バッテリセルの温度を検出する温度検出部と、
上記外部機器と通信を行う通信部と、
上記温度検出部により検出されるバッテリセルの温度が所定の温度を超えたとき、このバッテリセルの温度情報を送信するように上記通信部を制御し、上記外部機器から該外部機器の動作停止を示す停止情報が、この外部機器が上記バッテリセルの温度情報を受信したことにより送信されてきたとき、この外部機器との電気的な接続を遮断するように上記充放電回路を制御する制御部とを備えるバッテリ。
上記充放電回路には、上記制御部により、上記外部機器から上記バッテリセルに充電電流が流れる充電経路の電気的な接続と遮断とが切り換えられる充電制御素子が接続されており、
上記充電制御素子は、上記充電経路を電気的に遮断しているとき、上記充放電回路において上記バッテリセルから上記外部機器に放電電流が流れると、この充電経路を電気的に接続するように切り換える請求項１記載のバッテリ。
上記充放電回路には、上記制御部により、上記バッテリセルから上記外部機器に放電電流が流れる放電経路の電気的な接続と遮断とが切り換えられる放電制御素子が接続されており、
上記放電制御素子は、上記放電経路を電気的に遮断しているとき、上記充放電回路において上記外部機器から上記バッテリセルに充電電流が流れると、この放電経路を電気的に接続するように切り換える請求項１記載のバッテリ。
バッテリセルの温度を検出する検出ステップと、
上記検出ステップにより検出されるバッテリセルの温度が所定の温度を超えたとき、このバッテリセルの温度情報を、このバッテリセルと充放電回路を介して電気的に接続される外部機器に送信する送信ステップと、
上記外部機器から該外部機器の動作停止を示す停止情報が、この外部機器が上記バッテリセルの温度情報を受信したことにより送信されてきたとき、この外部機器との電気的な接続を遮断するように上記充放電回路を制御する遮断ステップとを有するバッテリの制御方法。
バッテリと、
上記バッテリの充電を行う充電器とを備え、
上記バッテリは、バッテリセルと、このバッテリセルと上記充電器とを電気的に接続する充電回路と、このバッテリセルの温度を検出する温度検出部と、この充電器と通信を行う通信部と、この温度検出部により検出されるバッテリセルの温度が所定の温度を超えたとき、このバッテリセルの温度情報を送信するようにこの通信部を制御し、この充電器から充電動作の停止を示す停止情報が送信されてきたとき、この充電器との電気的な接続を遮断するようにこの充電回路を制御する制御部とを有し、
上記充電器は、上記バッテリに充電電流を供給する充電回路と、この充電回路の温度を検出する温度検出部と、このバッテリと通信を行う通信部と、このバッテリのバッテリセルが所定の温度を超えたことを示す温度情報がこの通信部に送信されてきたとき、このバッテリとの電気的な接続を遮断するようにこの充電回路を制御した後、上記停止情報を送信するようにこの通信部を制御する制御部とを有する充電制御システム。
バッテリと、
上記バッテリから放電電流が供給される電気機器とを備え、
上記バッテリは、バッテリセルと、このバッテリセルと上記電気機器とを電気的に接続する放電回路と、このバッテリセルの温度を検出する温度検出部と、この電気機器と通信を行う通信部と、この温度検出部により検出されるバッテリセルの温度が所定の温度を超えたとき、このバッテリセルの温度情報を送信するようにこの通信部を制御し、この電気機器から放電動作の停止を示す停止情報が送信されてきたとき、この電気機器との電気的な接続を遮断するようにこの放電回路を制御する制御部とを有し、
上記電気機器は、上記バッテリから供給される放電電力により駆動する負荷回路と、この負荷回路の温度を検出する温度検出部と、このバッテリと通信を行う通信部と、このバッテリのバッテリセルが所定の温度を超えたことを示す温度情報がこの通信部に送信されてきたとき、このバッテリとの電気的な接続を遮断するようにこの負荷回路を制御した後、上記停止情報を送信するようにこの通信部を制御する制御部とを有する放電制御システム。