JP5612232B2

JP5612232B2 - 電源装置

Info

Publication number: JP5612232B2
Application number: JP2014105704A
Authority: JP
Inventors: 鷹尾　宏; 宏鷹尾; 青木　英明; 英明青木
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2032-05-02
Also published as: JP2014180208A; WO2013001909A1; JPWO2013001909A1; JP5688554B2; CN108270271A; CN103503273A; JP2014226034A; US9509156B2; JP2015015895A; US20140191705A1

Description

本発明は、特定機器に電力を供給するためのバッテリに対して充電を行うためのバッテリ充電器に関する。また、このバッテリ充電器と、特定機器に電力を供給するためのバッテリとを含む電源装置に関する。

電気自動車、電動バイク、電動アシスト自転車といった電動車両や電動ドリルといった電動工具は二次電池であるバッテリを搭載し、このバッテリの電力によってモータを駆動している。これら電動車両や電動工具に搭載されたバッテリへの充電のためには商用交流電源を電源とするバッテリ充電器が用いられる。このようなバッテリ充電器は特許文献１に記載されている。

特開平８−１８２２０６号公報

特許文献１に記載されたバッテリ充電器はバッテリに対して充電する機能を備えているが、バッテリの電力を本来の電力供給対象である機器とは異なる他の機器で利用できるようにする機能を備えていない。これに関して、例えば商用交流電源の停電時や電力不足時において、電動車両用或いは電動工具用のバッテリと、そのバッテリを充電するための特許文献１に記載されたバッテリ充電器とが用意されているとする。この場合、特許文献１に記載されたバッテリ充電器ではバッテリの電力を例えば照明器具やテレビジョン装置などといった他の機器のための電源として利用することができない。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、例えば電動車両や電動工具などの特定の機器（以下「特定機器」と称することがある）に搭載されるバッテリを他の機器のための電源として利用できるようにしたバッテリ充電器を提供することを目的とする。また、このようなバッテリ充電器と、特定機器に電力を供給するためのバッテリとを含む電源装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、特定機器に電力を供給するためのバッテリに対して機械的及び電気的な接続と接続解除とが自在なバッテリ充電器において、他の機器が電気的に接続されて前記バッテリの電力を他の機器に供給するための出力端子部を備えることとした。

また、上記構成のバッテリ充電器は、前記特定機器から取り外された状態の前記バッテリに対して機械的及び電気的な接続と接続解除とが自在であることとした。

また、上記構成のバッテリ充電器は、前記バッテリの電力を他の機器で供給するために、前記バッテリの電力を変換する電力変換部を備えることとした。

また、上記構成のバッテリ充電器において、前記バッテリが直流電力を供給するものであって、前記バッテリの直流電力を交流電力に変換するためのインバータを備え、前記出力端子部が前記インバータで変換した交流電力を供給するための交流出力部であることとした。

また、上記構成のバッテリ充電器において、前記バッテリが直流電力を供給するものであって、前記バッテリの直流電力を変圧するためのコンバータを備え、前記出力端子部が前記コンバータで変圧した直流電力を供給するための直流出力部であることとした。

また、上記構成のバッテリ充電器において、前記バッテリに対する充電と、前記バッテリの電力を他の機器に供給する放電とを切り替えるための充放電切替スイッチを備えることとした。

また、上記構成のバッテリ充電器において、通信により前記バッテリの残量、電流、電圧、温度に係る情報のうち少なくともいずれか１つを受信するための通信部と、前記通信部を介して受信した前記バッテリの残量が第１所定残量まで低下したとき、または前記バッテリの電流が第１所定電流値まで上昇したとき、または前記バッテリの電圧が第１所定電圧値まで下降したとき、または前記バッテリの温度が第１所定バッテリ温度まで上昇したときにこれら前記バッテリの状態を外部に対して報知するための報知部と、を備えることとした。

なお、上記「第１所定残量」、「第１所定電流値」、「第１所定電圧値」、「第１所定バッテリ温度」は予め設定したバッテリの任意の残量、電流値、電圧値及び温度である。

また、上記構成のバッテリ充電器において、バッテリ充電器の温度を検出するための温度検出部と、前記温度検出部が検出したバッテリ充電器の温度が第１所定充電器温度まで上昇したときにこのバッテリ充電器の状態を外部に対して報知するための報知部と、を備えることとした。

なお、上記「第１所定充電器温度」は予め設定したバッテリ充電器の任意の温度である。

また、上記構成のバッテリ充電器において、前記バッテリが電力の供給に関して限界状態に近づいていることについて送信した情報を受信するための通信部と、前記通信部を介して受信した前記バッテリが電力の供給に関して限界状態に近づいていることを外部に対して報知するための報知部と、を備えることとした。

また、上記構成のバッテリ充電器において、通信により前記バッテリの残量、電流、電圧、温度に係る情報のうち少なくともいずれか１つを受信するための通信部と、前記通信部を介して受信した前記バッテリの残量が第２所定残量まで低下したとき、または前記バッテリの電流が第２所定電流値まで上昇したとき、または前記バッテリの電圧が第２所定電圧値まで下降したとき、または前記バッテリの温度が第２所定バッテリ温度まで上昇したときに前記バッテリの電力の他の機器への供給を停止させるための強制停止部と、を備えることとした。

なお、上記「第２所定残量」、「第２所定電流値」、「第２所定電圧値」、「第２所定バッテリ温度」は予め設定したバッテリの任意の残量、電流値、電圧値及び温度である。

また、上記構成のバッテリ充電器において、バッテリ充電器の温度を検出するための温度検出部と、前記温度検出部が検出したバッテリ充電器の温度が第２所定充電器温度まで上昇したときに前記バッテリの電力の他の機器への供給を停止させるための強制停止部と、を備えることとした。

なお、上記「第２所定充電器温度」は予め設定したバッテリ充電器の任意の温度である。

また、上記「第１所定残量」、「第１所定電流値」、「第１所定電圧値」、「第１所定バッテリ温度」及び「第１所定充電器温度」（以下、これらをまとめて「第１所定値」と称することがある）と、「第２所定残量」、「第２所定電流値」、「第２所定電圧値」、「第２所定バッテリ温度」及び「第２所定充電器温度」（以下、これらをまとめて「第２所定値」と称することがある）とをともに用いる場合、第１所定値と第２所定値とに異なる値を設定することができる。

また、上記構成のバッテリ充電器において、前記バッテリが電力の供給に関して限界状態に達したことについて送信した情報を受信するための通信部と、前記バッテリが電力の供給に関して限界状態に達したことを、前記通信部を介して受信したことを条件として前記バッテリの電力の他の機器への供給を停止させるための強制停止部と、を備えることとした。

また、本発明は、電源装置において、上記構成のバッテリ充電器と、特定機器に電力を供給するためのものであるとともに、前記バッテリ充電器との機械的及び電気的な接続と接続解除とが自在なバッテリと、を含むこととした。

本発明の構成によれば、例えば電動車両や電動工具などの特定の機器に搭載されるバッテリを他の機器のための電源として利用できるようにしたバッテリ充電器及び電源装置を提供することができる。また、このようなバッテリ充電器と、特定機器に電力を供給するためのバッテリとを含む電源装置を提供することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係るバッテリ充電器とバッテリ充電器に接続されるバッテリとを含む電源装置を示す斜視図である。図１のバッテリ充電器の構成を示すブロック図である。図１のバッテリを搭載する特定機器の一例である電動アシスト自転車を示す側面図である。充電時及び放電時における図１のバッテリ充電器の各構成要素の状態を示す表である。図１のバッテリ充電器の充電ＯＮ時の状態を示すブロック図である。図１のバッテリ充電器の充電ＯＦＦ時の状態を示すブロック図である。図１のバッテリ充電器の放電ＯＮ時の状態を示すブロック図である。図１のバッテリ充電器の放電ＯＦＦ時の状態を示すブロック図である。図１のバッテリ充電器の警告音発信条件及び電力供給停止条件を示す表である。本発明の第２の実施形態に係るバッテリ充電器の構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態に係るバッテリ充電器とバッテリ充電器に接続されるバッテリとを含む電源装置を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図１〜図１１に基づき説明する。

最初に、本発明の第１の実施形態に係るバッテリ充電器を含む電源装置について、図１〜図３を用いてその構成を説明する。図１はバッテリ充電器とバッテリ充電器に接続されるバッテリとを含む電源装置を示す斜視図、図２はバッテリ充電器の構成を示すブロック図、図３は図１のバッテリを搭載する特定機器の一例である電動アシスト自転車を示す側面図である。なお、図２に示すバッテリ充電器内部の太い実線は電力線を表し、細い実線矢印は信号線を表している。

電源装置１は、図１に示すようにバッテリ１０と、バッテリ充電器２０とを備えている。

バッテリ１０は、図３に示すような特定機器の一例である電動アシスト自転車１００に電力を供給するためのバッテリであり、電力を供給する特定機器（この場合、電動アシスト自転車）のために専用に設計された２次電池からなるバッテリパックが用いられる。このようなバッテリパックは、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの２次電池のバッテリセルを複数組み込んだ所謂組電池を備えている。

そして、バッテリ１０は電動アシスト自転車１００に搭載するために大きさや形状が予め定められている。また、バッテリ１０は、図１に示すように自転車接続端子１１を備えている。バッテリ１０は通常、自転車接続端子１１を介して電動アシスト自転車１００に設けられたバッテリ接続端子１０１に装着、電気的に接続されることにより電動アシスト自転車１００に電力を供給する。このため、バッテリ１０の自転車接続端子１１はその位置や形状、大きさが電動アシスト自転車１００に対応しており、この電動アシスト自転車１００専用に定められている。

バッテリ充電器２０は、図１に示すように電動アシスト自転車１００から取り外された状態のバッテリ１０に対して機械的及び電気的な接続と接続解除とが自在である。バッテリ充電器２０は、図１及び図２に示すようにその本体ケース２０ａに制御部２１、充放電切替スイッチ２２、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３、電源ケーブル２４、電源プラグ２５、充電ケーブル２６、充電コネクタ２７、バッテリ通電スイッチ２８、ＤＣ／ＡＣインバータ２９、ＤＣ‐ＤＣコンバータ３０、交流コンセント３１、ＵＳＢ接続端子３２、通信部３３、充電器温度センサ３４及び警告音発信部３５を備えている。

バッテリ充電器２０の制御部２１は一般的なマイコン等を備え、このマイコンを利用して充放電切替スイッチ２２の切替状態に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ２３等を制御し、バッテリ１０に対する充電、放電を実現する。充放電切替スイッチ２２は本体ケース２０ａ表面に設けられ、バッテリ１０に対する充電と、バッテリ１０の電力を他の機器に供給する放電と、バッテリ１０に対する充電及び放電の阻止、すなわち動作ＯＦＦと、をユーザーが任意に切り替えることができるスイッチである。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２３は電源ケーブル２４及び電源プラグ２５を介して商用交流電源に接続され、商用交流電源からバッテリ１０の充電に必要な直流電力を生成している。ＡＣ／ＤＣコンバータ２３からバッテリ充電器２０内部に向かって延びる電力線はバッテリ１０との接続に利用される充電ケーブル２６及び充電コネクタ２７と、制御部２１の電源部２１ａと、に接続されている。

なお、充電コネクタ２７はバッテリ１０の充電器接続端子１２に差し込まれ、接続される。この接続によって、バッテリ充電器２０はバッテリ１０に対して機械的に接続されるとともに電気的に接続される。一方、充電コネクタ２７を充電器接続端子１２から抜き取ると、バッテリ充電器２０はバッテリ１０に対して機械的及び電気的に接続が解除されることになる。バッテリ１０は自転車接続端子１１とは別に充電器接続端子１２を備えている。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２３から充電ケーブル２６に向かって延びる電力線の途中にはバッテリ通電スイッチ２８が設けられている。バッテリ通電スイッチ２８は制御部２１によって制御されるバッテリ充電器２０内部のスイッチであり、バッテリ充電器２０とバッテリ１０との通電のＯＮ、ＯＦＦを切り替えるために使用される。

ＤＣ／ＡＣインバータ２９及びＤＣ‐ＤＣコンバータ３０はＡＣ／ＤＣコンバータ２３からバッテリ通電スイッチ２８に向かって延びる電力線の途中に接続されている。

ＤＣ／ＡＣインバータ２９はバッテリ１０の直流電力を他の交流電源機器、例えばテレビなどの電源として使用できるように交流電力に変換するための電力変換部である。ＤＣ／ＡＣインバータ２９はＤＣ／ＡＣインバータ２９で変換した交流電力を他の機器に供給するために本体ケース２０ａ表面に設けられた交流出力部（出力端子部）である交流コンセント３１に接続されている。交流コンセント３１には、例えばテレビなどの電源プラグ１２０が接続される。

ＤＣ‐ＤＣコンバータ３０はバッテリ１０の直流電力を他の直流電源機器、例えば携帯電話などの充電で使用できるように変圧するための電力変換部である。ＤＣ‐ＤＣコンバータ３０はＤＣ‐ＤＣコンバータ３０で変圧した直流電力を他の機器に供給するために本体ケース２０ａ表面に設けられた直流出力部（出力端子部）であるＵＳＢ接続端子３２に接続されている。ＵＳＢ接続端子３２には、例えば携帯電話などの充電用のＵＳＢコネクタ１３０が接続される。

通信部３３は制御部２１がバッテリ１０の各種情報を得るための通信回路で構成されている。制御部２１は通信部３３を介してバッテリ１０から、通信によりバッテリ１０の残量、電流、電圧、温度に係る情報を受信する。これに関して、バッテリ１０との接続に利用される充電ケーブル２６及び充電コネクタ２７は電力線に加えて信号線も含んでいる。また、制御部２１はバッテリ充電器２０内に設けられ、バッテリ充電器２０の温度を検出するための温度検出部である充電器温度センサ３４からバッテリ充電器２０の温度に係る情報を受信する。

ここで、バッテリ１０は、図２に示すように制御部１３、残量センサ１４、電流センサ１５、電圧センサ１６、温度センサ１７及び通信部１８を備えている。

バッテリ１０の制御部１３は一般的なマイコン等を備え、このマイコンを利用して残量センサ１４などの上記各種センサから得られる情報に基づいてバッテリ１０に対する充電及び放電が好適に実行されるよう制御している。残量センサ１４はバッテリ１０の残量を、電流センサ１５はバッテリ１０の電流を、電圧センサ１６はバッテリ１０の電圧を、温度センサ１７はバッテリ１０の温度をそれぞれ検出するためのセンサである。また、制御部１３は上記各種センサから得られる情報に基づいて、バッテリ１０が電力の供給を行う放電に関して限界状態に近づいていることや限界状態に達したことを識別することができる。

バッテリ１０の通信部１８は制御部１３がバッテリ１０の各種情報を送信するための通信回路で構成されている。制御部１３は通信部１８を介してバッテリ１０から、通信によりバッテリ１０の残量、電流、電圧、温度に係る情報を送信する。さらに、制御部１３は通信部１８を介してバッテリ１０から、バッテリ１０が電力の供給を行う放電に関して限界状態に近づいていることや限界状態に達したことについての情報を通信により送信する。バッテリ１０から送信されたバッテリ１０の残量、電流、電圧、温度及び供給限界に係る情報は、バッテリ１０とバッテリ充電器２０とが接続されているとき、通信部３３を介してバッテリ充電器２０の制御部２１が受信する。

バッテリ充電器２０の警告音発信部３５はバッテリ１０若しくはバッテリ充電器２０の状態を外部に報知するための報知部として備えられている。制御部２１は警告音発信部３５に指令を送り、他の機器に電力を供給する放電に関してバッテリ１０やバッテリ充電器２０が限界状態に近づいていることを、例えば警告音を鳴らすなどしてユーザーに報知する。警告音発信部３５を用いて警告音の発信するときの条件については後述する。

続いて、バッテリ充電器２０を用いたバッテリ１０に対する充電と、バッテリ１０の電力を他の機器に供給する放電との動作状態について、図１及び図２に加えて図４〜図９を用いて説明する。図４は充電時及び放電時におけるバッテリ充電器２０の各構成要素の状態を示す表、図５はバッテリ充電器２０の充電ＯＮ時の状態を示すブロック図、図６はバッテリ充電器２０の充電ＯＦＦ時の状態を示すブロック図、図７はバッテリ充電器２０の放電ＯＮ時の状態を示すブロック図、図８はバッテリ充電器２０の放電ＯＦＦ時の状態を示すブロック図、図９はバッテリ充電器２０の警告音発信条件及び電力供給停止条件を示す表である。なお、図５〜図８では電流が流れていることを太い実線矢印で描いた電力線で示し、電流が流れていないことを点線で描いた電力線で示している。

図１及び図２示す充放電切替スイッチ２２を「充電」に切り替えると、バッテリ充電器２０は図４に示す充電ＯＮ、すなわち充電許可の状態となる。このとき、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３がＯＮになり、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３を介して商用交流電源から制御部２１の電源部２１ａに電力が供給される。そして、制御部２１は各構成要素に指令を送り、バッテリ通電スイッチ２８をＯＮに、ＤＣ／ＡＣインバータ２９をＯＦＦに、ＤＣ‐ＤＣコンバータ３０をＯＦＦにさせる。

これにより、バッテリ充電器２０では、図５に示すように商用交流電源から交流電力の供給を受けたＡＣ／ＤＣコンバータ２３がバッテリ１０の充電に必要な直流電力を生成する。バッテリ通電スイッチ２８がＯＮであるので、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３で生成された直流電力はバッテリ充電器２０内の電力線、充電ケーブル２６及び充電コネクタ２７を介してバッテリ１０に送られ、充電される。ＤＣ／ＡＣインバータ２９及びＤＣ‐ＤＣコンバータ３０はともにＯＦＦであるので動作しない。

制御部２１は通信部３３を介してバッテリ１０から各種情報を受信し、バッテリ残量が満充電状態になるなどの情報に基づいてバッテリ充電器２０を図４に示す充電禁止の状態にする。このとき、制御部２１は各構成要素に指令を送り、バッテリ通電スイッチ２８、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３、ＤＣ／ＡＣインバータ２９及びＤＣ‐ＤＣコンバータ３０のすべてをＯＦＦにさせる。これにより、バッテリ充電器２０では、図６に示すように商用交流電源から、及びバッテリ１０から電流が流れないようになっている。制御部２１の電源部２１ａへの電力供給も遮断されるので、信号線を用いた各種通信もＯＦＦの状態となる。

一方、図１及び図２示す充放電切替スイッチ２２を「放電」に切り替えると、バッテリ充電器２０は図４に示す放電ＯＮ、すなわち放電許可の状態となる。このとき、バッテリ通電スイッチ２８がＯＮになり、バッテリ通電スイッチ２８を介してバッテリ１０から制御部２１の電源部２１ａに電力が供給される。そして、制御部２１は各構成要素に指令を送り、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３をＯＦＦに、ＤＣ／ＡＣインバータ２９をＯＮに、ＤＣ‐ＤＣコンバータ３０をＯＮにさせる。

これにより、バッテリ充電器２０では、図７に示すようにバッテリ１０から直流電力の供給を受けたＤＣ／ＡＣインバータ２９がバッテリ１０の直流電力を他の交流電源機器、例えばテレビなどの電源として使用できるように交流電力に変換する。さらに、ＤＣ‐ＤＣコンバータ３０がバッテリ１０の直流電力を他の直流電源機器、例えば携帯電話などの充電で使用できるように変圧する。このようにして、バッテリ１０が放電される。ＡＣ／ＤＣコンバータ２３はＯＦＦであるので動作しない。

制御部２１は通信部３３を介してバッテリ１０から各種情報を受信し、バッテリ残量がほとんど空の状態になるなどの情報に基づいてバッテリ充電器２０を図４に示す放電禁止の状態にする。このとき、制御部２１は各構成要素に指令を送り、バッテリ通電スイッチ２８、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３、ＤＣ／ＡＣインバータ２９及びＤＣ‐ＤＣコンバータ３０のすべてをＯＦＦにさせる。これにより、バッテリ充電器２０では、図８に示すように商用交流電源から、及びバッテリ１０から電流が流れないようになっている。制御部２１の電源部２１ａへの電力供給も遮断されるので、信号線を用いた各種通信もＯＦＦの状態となる。

ここで前述のように、他の機器に電力を供給する放電に関してバッテリ１０やバッテリ充電器２０が限界状態に近づいたとき、制御部２１は警告音発信部３５に指令を送り、例えば警告音を鳴らすなどしてユーザーに報知する。さらに放電が進行し、バッテリ１０やバッテリ充電器２０が限界状態に達したことを条件として、制御部２１はバッテリ通電スイッチ２８をＯＦＦにさせてバッテリ１０の電力の他の機器への供給を停止させる。すなわち、制御部２１は電力供給を停止させるための強制停止部としてバッテリ通電スイッチ２８を機能させる。

このようなバッテリ充電器２０の警告音発信条件及び電力供給停止条件が図９に記載されている。パラメータとして用いる項目は通信部３３を介してバッテリ１０から受信するバッテリ１０の残量、電流、電圧、温度に係る情報と、充電器温度センサ３４から受信するバッテリ充電器２０の温度に係る情報とである。各項目の条件のうち、上段が第１所定値であって警告音発信条件であり、下段が第２所定値であって電力供給停止条件である。

すなわち、バッテリ１０の残量に関しては第１所定残量が例えば５％に設定され、第２所定残量が例えば０％に設定されている。そして、制御部２１はバッテリ残量が５％以下になると警告音を発信させ、０％以下になるとバッテリ１０の電力の供給を停止させる。

また、バッテリ１０の電流に関しては第１所定電流値が例えば２５Ａに設定され、第２所定電流値が例えば３０Ａに設定されている。そして、制御部２１はバッテリ電流が２５Ａ以上になると警告音を発信させ、３０Ａ以上になるとバッテリ１０の電力の供給を停止させる。

また、バッテリ１０の電圧に関しては第１所定電圧値が例えば２０Ｖに設定され、第２所定電圧値が例えば１８Ｖに設定されている。そして、制御部２１はバッテリ電圧が２０Ｖ以下になると警告音を発信させ、１８Ｖ以下になるとバッテリ１０の電力の供給を停止させる。

また、バッテリ１０の温度に関しては第１所定バッテリ温度が例えば５５℃に設定され、第２所定バッテリ温度が例えば６０℃に設定されている。そして、制御部２１はバッテリ温度が５５℃以上になると警告音を発信させ、６０℃以上になるとバッテリ１０の電力の供給を停止させる。

また、バッテリ充電器２０の温度に関しては第１所定充電器温度が例えば５５℃に設定され、第２所定充電器温度が例えば６０℃に設定されている。そして、制御部２１は充電器温度が５５℃以上になると警告音を発信させ、６０℃以上になるとバッテリ１０の電力の供給を停止させる。

なお、上記第１所定残量、第１所定電流値、第１所定電圧値、第１所定バッテリ温度は予め設定したバッテリ１０の任意の残量、電流値、電圧値及び温度である。また、第１所定充電器温度は予め設定したバッテリ充電器２０の任意の温度である。これらの値はそれぞれバッテリ１０及びバッテリ充電器２０が性能維持に悪影響を及ぼす虞がある状態に近づいていることを警告すべきであると判断することができる程度の値である。図９に記載されたこれらの値は例えば制御部２１の図示しない記憶部などに予め記憶されているが、必要に応じて適切に設定することができる。

例えば、バッテリの残量に関する「第１所定残量」は、バッテリ全体の容量に対して例えば３％、５％などといった残量に設定することが可能であるが、必要に応じて適切に設定できる。本実施形態では「第１所定残量」を「５％」と設定しているが、このような残量に限定されるわけではない。バッテリの電流に関する「第１所定電流値」は、例えば２５Ａ、３０Ａなどといった電流値に設定することが可能であるが、必要に応じて適切に設定できる。本実施形態では「第１所定電流値」を「２５Ａ」と設定しているが、このような電流値に限定されるわけではない。バッテリの電圧値に関する「第１所定電圧値」は、例えば２０Ｖ、１８Ｖなどといった電圧値に設定することが可能であるが、必要に応じて適切に設定できる。本実施形態では「第１所定電圧値」を「２０Ｖ」と設定しているが、このような電圧値に限定されるわけではない。バッテリの温度に関する「第１所定バッテリ温度」は、例えば５５℃、６０℃などといった温度に設定することが可能であるが、必要に応じて適切に設定できる。本実施形態ではバッテリの温度に関する「第１所定バッテリ温度」を「５５℃」と設定しているが、このような温度に限定されるわけではない。

また例えば、バッテリ充電器の温度に関する「第１所定充電器温度」は、例えば５５℃、６０℃などといった温度に設定することが可能であるが、必要に応じて適切に設定できる。本実施形態ではバッテリ充電器の温度に関する「第１所定充電器温度」を「５５℃」と設定しているが、このような温度に限定されるわけではない。

そして、上記第２所定残量、第２所定電流値、第２所定電圧値、第２所定バッテリ温度は予め設定したバッテリ１０の任意の残量、電流値、電圧値及び温度である。また、第２所定充電器温度は予め設定したバッテリ充電器２０の任意の温度である。これらの値はそれぞれバッテリ１０及びバッテリ充電器２０が性能維持に悪影響を及ぼす可能性が高いと判断することができる程度の値である。図９に記載されたこれらの値は例えば制御部２１の図示しない記憶部などに予め記憶されているが、必要に応じて適切に設定することができる。

例えば、バッテリの残量に関する「第２所定残量」は、バッテリ全体の容量に対して例えば０％、１％などといった残量に設定することが可能であるが、必要に応じて適切に設定できる。本実施形態では「第２所定残量」を「０％」と設定しているが、このような残量に限定されるわけではない。バッテリの電流値に関する「第２所定電流値」は、例えば２５Ａ、３０Ａなどといった電流値に設定することが可能であるが、必要に応じて適切に設定できる。本実施形態では「第２所定電流値」を「３０Ａ」と設定しているが、このような電流値に限定されるわけではない。バッテリの電圧値に関する「第２所定電圧値」は、例えば２０Ｖ、１８Ｖなどといった電圧値に設定することが可能であるが、必要に応じて適切に設定できる。本実施形態では「第２所定電圧値」を「１８Ｖ」と設定しているが、このような電圧値に限定されるわけではない。バッテリの温度に関する「第２所定バッテリ温度」は、例えば５５℃、６０℃などといった温度に設定することが可能であるが、必要に応じて適切に設定できる。本実施形態ではバッテリの温度に関する「第２所定バッテリ温度」を「６０℃」と設定しているが、このような温度に限定されるわけではない。

また例えば、バッテリ充電器の温度に関する「第２所定充電器温度」は、例えば５５℃、６０℃などといった温度に設定することが可能であるが、必要に応じて適切に設定できる。本実施形態ではバッテリ充電器の温度に関する「第２所定充電器温度」を「６０℃」と設定しているが、このような温度に限定されるわけではない。

また、通信部３３を介してバッテリ１０から、バッテリ１０が電力の供給に関して限界状態に近づいていることを受信したときにも、制御部２１は警告音発信部３５に指令を送り、例えば警告音を鳴らすなどしてユーザーに報知する。さらに、通信部３３を介してバッテリ１０から、バッテリ１０が電力の供給に関して限界状態に達したことを受信したとき、制御部２１はバッテリ通電スイッチ２８をＯＦＦにさせてバッテリ１０の電力の他の機器への供給を停止させる。

上記のようにして、電源装置１のバッテリ充電器２０は電動アシスト自転車１００に電力を供給するためのバッテリ１０に対して機械的及び電気的な接続と接続解除とが自在であるとともに、他の機器が電気的に接続されてバッテリ１０の電力を他の機器に供給するための交流コンセント３１やＵＳＢ接続端子３２を備えている。したがって、バッテリ１０自体だけでは電動アシスト自転車１００の電源としてのみでしか利用できないが、バッテリ充電器２０はバッテリ１０を交流コンセント用やＵＳＢ接続用の電源プラグを持つ他の機器の駆動、充電のために利用することができる。

そして、バッテリ充電器２０は電動アシスト自転車１００から取り外された状態のバッテリ１０に対して機械的及び電気的な接続と接続解除とが自在である。したがって、バッテリ１０が電動アシスト自転車１００とバッテリ充電器２０との両方に対して電力供給することを防止することができる。

また、バッテリ充電器２０はバッテリ１０の電力を他の機器で供給するために、バッテリ１０の電力を変換するためのＤＣ／ＡＣインバータ２９やＤＣ‐ＤＣコンバータ３０といった電力変換部を備えている。これにより、バッテリ充電器２０は電気的に接続されたバッテリ１０の電力をＤＣ／ＡＣインバータ２９またはＤＣ‐ＤＣコンバータ３０において他の機器で使用可能に変換し、交流コンセント３１またはＵＳＢ接続端子３２を介して他の機器に対して供給することができる。

すなわち、バッテリ充電器２０はバッテリ１０に充電された直流電力をＤＣ／ＡＣインバータ２９によって交流電力に変換し、その交流電力を交流コンセント３１から他の機器に対して供給する。したがって、バッテリ充電器２０は電動アシスト自転車１００に搭載されるバッテリ１０を、例えば照明装置やテレビジョン装置のための電源として利用することができる。そして、バッテリ充電器２０はＤＣ／ＡＣインバータ２９を備えているので、バッテリ１０自体にインバータ等の制御回路が一体として構成されるのを防止することができる。

また、バッテリ充電器２０はバッテリ１０に充電された直流電力をＤＣＤＣコンバータ３０によって変圧し、その変圧した直流電力をＵＳＢ接続端子３２から他の機器に対して供給する。したがって、バッテリ充電器２０は電動アシスト自転車１００に搭載されるバッテリ１０を、例えば携帯電話の充電のための電源として利用することができる。そして、バッテリ充電器２０はＤＣ‐ＤＣコンバータ３０を備えているので、バッテリ１０自体にコンバータ等の制御回路が一体として構成されるのを防止することができる。

さらに、バッテリ充電器２０はバッテリ１０に対する充電と、バッテリ１０の電力を他の機器に供給する放電と、バッテリ１０に対する充電及び放電の阻止（ＯＦＦ）と、を切り替えるための充放電切替スイッチ２２を備えている。これにより、バッテリ１０に対する充電、放電及びそれらの停止といったバッテリ充電器２０の動作状態が明確になる。したがって、バッテリ充電器２０はバッテリ１０に対して充電を実行しながらそのバッテリ１０の電力を他の機器に対して放電したり、バッテリ充電器２０に接続した状態で放置されることによりバッテリ１０の電力が浪費したりするといった不具合の発生を防止することができる。

また、バッテリ充電器２０は通信によりバッテリ１０の残量、電流、電圧、温度に係る情報を受信するための通信部３３と、バッテリ充電器２０の温度を検出するための充電器温度センサ３４とを備えている。さらに、バッテリ充電器２０は通信部３３を介して受信したバッテリ１０の残量が第１所定残量（５％）まで低下したとき、またはバッテリ１０の電流が第１所定電流値（２５Ａ）まで上昇したとき、またはバッテリ１０の電圧が第１所定電圧値（２０Ｖ）まで下降したとき、またはバッテリ１０の温度が第１所定バッテリ温度（５５℃）まで上昇したとき、または充電器温度センサ３４が検出したバッテリ充電器２０の温度が第１所定充電器温度（５５℃）まで上昇したときにこれらバッテリ１０若しくはバッテリ充電器２０の状態を外部に対して報知するための警告音発信部３５を備えている。これにより、他の機器に電力を供給する放電に関してバッテリ１０やバッテリ充電器２０が限界状態に近づいていることが、例えば警告音を鳴らすなどすることによりユーザーに報知される。したがって、バッテリ充電器２０はバッテリ１０の電力の使用を抑制したり、停止したりするようユーザーに促すことができる。

そして、バッテリ充電器２０はバッテリ１０が電力の供給に関して限界状態に近づいていることについて送信した情報を通信部３３が受信したときも、通信部３３を介して受信したバッテリ１０が電力の供給に関して限界状態に近づいていることを警告音発信部３５を用いて外部に対して報知する。したがって、バッテリ充電器２０はバッテリ１０の電力の使用を抑制したり、停止したりするようユーザーに促すことが可能である。

さらに、バッテリ充電器２０はバッテリ１０の残量が第２所定残量（０％）まで低下したとき、またはバッテリ１０の電流が第２所定電流値（３０Ａ）まで上昇したとき、またはバッテリ１０の電圧が第２所定電圧値（１８Ｖ）まで下降したとき、またはバッテリ１０の温度が第２所定バッテリ温度（６０℃）まで上昇したとき、またはバッテリ充電器２０の温度が第２所定充電器温度（６０℃）まで上昇したときにバッテリ１０の電力の他の機器への供給を停止させるためのバッテリ通電スイッチ２８を備えている。これにより、他の機器に電力を供給する放電に関してバッテリ１０やバッテリ充電器２０が限界状態に達したことを条件として、バッテリ充電器２０がバッテリ１０の電力の他の機器への供給を停止させる。したがって、バッテリ充電器２０はバッテリ１０が限界を超えて放電し続けることに起因して劣化したり、低寿命化したりすることを防止することができる。

そして、バッテリ充電器２０はバッテリ１０が電力の供給に関して限界状態に達したことについて送信した情報を通信部３３が受信したときも、その受信を条件として、バッテリ充電器２０はバッテリ１０の電力の他の機器への供給を停止させる。したがって、バッテリ充電器２０はバッテリ１０が限界を超えて放電し続けることに起因して劣化したり、低寿命化したりすることを防止することが可能である。

上記実施形態の構成によれば、例えば電動アシスト自転車１００といった特定機器に搭載されるバッテリ１０を他の機器のための電源として利用できるようにしたバッテリ充電器２０を提供することができる。また、このようなバッテリ充電器２０と、電動アシスト自転車１００に電力を供給するためのバッテリ１０とを含む電源装置１を提供することが可能である。

次に、本発明の第２の実施形態に係るバッテリ充電器について、図１０を用いてその構成を説明する。図１０はバッテリ充電器の構成を示すブロック図である。なお、この実施形態の基本的な構成は図１〜図９を用いて説明した前記第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その説明を省略するものとする。

第２の実施形態に係る電源装置１のバッテリ充電器２０は、図１０に示すように双方向インバータ３６を備えている。双方向インバータ３６は第１の実施形態で見られたＡＣ／ＤＣコンバータ２３及びＤＣ／ＡＣインバータ２９（図２参照）の代わりであって、商用交流電源からバッテリ１０の充電に必要な直流電力を生成し、さらにバッテリ１０の直流電力を他の交流電源機器、例えばテレビなどの電源として使用できるように交流電力に変換するための電力変換部でもある。

上記実施形態の構成によれば、第１の実施形態同様、例えば電動アシスト自転車１００といった特定機器に搭載されるバッテリ１０を他の機器のための電源として利用できるようにしたバッテリ充電器２０を提供することができる。また、このようなバッテリ充電器２０と、電動アシスト自転車１００に電力を供給するためのバッテリ１０とを含む電源装置１を提供することが可能である。

次に、本発明の第３の実施形態に係るバッテリ充電器について、図１１を用いてその構成を説明する。図１１はバッテリ充電器とバッテリ充電器に接続されるバッテリとを含む電源装置を示す斜視図である。なお、この実施形態の基本的な構成は図１〜図９を用いて説明した前記第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その説明を省略するものとする。

第３の実施形態に係る電源装置１のバッテリ充電器２０は、図１１に示すように本体ケース２０ａの上部にバッテリ１０との接続に利用される充電コネクタ３７を備えている。バッテリ１０をバッテリ充電器２０上部の充電コネクタ３７の箇所に載置することにより、充電コネクタ３７がバッテリ１０の自転車接続端子１１に接続される。すなわち、バッテリ１０は第１の実施形態で見られた充電器接続端子１２（図１参照）を備えておらず、自転車接続端子１１を電動アシスト自転車１００（図１参照）との接続と、バッテリ充電器２０との接続とに兼用している。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

例えば、上記説明では電動アシスト自転車１００といった特定機器に搭載されるバッテリ１０について例示したが、特定機器としては電動アシスト自転車に限定されるわけではなく、バッテリを搭載できる機器であれば良い。例えば、本発明は他の特定機器としての電動２輪車、電動３輪車といった電動車両や電動ドリルといった電動工具のためのバッテリを充電するバッテリ充電器に適用することが可能である。

また例えば、バッテリ充電器２０が備える出力端子部は上記説明や図に記載した構成の交流コンセント３１、ＵＳＢ接続端子３２に限定されるわけではなく、他の構成であっても構わない。

本発明は、特定機器に電力を供給するためのバッテリに対して機械的及び電気的な接続と接続解除とが自在なバッテリ充電器において利用可能である。

１電源装置
１０バッテリ
２０バッテリ充電器
２１制御部
２２充放電切替スイッチ
２３ＡＣ／ＤＣコンバータ
２８バッテリ通電スイッチ（強制停止部）
２９ＤＣ／ＡＣインバータ（電力変換部、インバータ）
３０ＤＣ‐ＤＣコンバータ（電力変換部、コンバータ）
３１交流コンセント（出力端子部、交流出力部）
３２ＵＳＢ接続端子（出力端子部、直流出力部）
３３通信部
３４充電器温度センサ（温度検出部）
３５警告音発信部（報知部）
３６双方向インバータ（電力変換部、インバータ）
１００電動アシスト自転車（特定機器）

Claims

電動車両に用いられるバッテリを前記電動車両から取り外した状態で接続可能な接続部と、
外部のコンセントに接続されることで商用交流電源から交流電力の供給を受けるための電力プラグと、
前記電力プラグを介して供給される前記商用交流電源の前記交流電力を直流電力に変換し、前記接続部に接続された前記バッテリに前記直流電力を出力するＡＣ／ＤＣコンバータと、
外部機器の電力プラグが接続される交流コンセントと、
前記接続部に接続された前記バッテリから出力される直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を前記交流コンセントに出力するＤＣ／ＡＣインバータとを備える、
電源装置。
さらに、
前記バッテリに対する充電制御と、前記バッテリを放電させて前記ＤＣ／ＡＣインバータを介して前記外部機器に交流電力を供給する放電制御とを切り替えるための切替スイッチと、
前記切替スイッチが選択しているモードに従って、前記バッテリの前記充電制御および前記放電制御を切り替える制御部と、を備える、
請求項１に記載の電源装置。
前記バッテリは、さらに、第一通信部を備え、
前記電源装置は、さらに、
前記バッテリの前記第一通信部と通信し、前記バッテリの充電残量、電流、電圧、および温度に係る情報のうち少なくとも１つのパラメータを受信する第二通信部と、
前記接続部に接続された前記バッテリの接続端子部と、前記ＤＣ／ＡＣインバータおよび前記ＡＣ／ＤＣコンバータとを電気的に接続する電力線と、
前記接続部に接続された前記接続端子部を介して当該電源装置の前記第二通信部が前記バッテリの前記第一通信部と通信するための信号線と、を備え、
前記バッテリと当該電源装置との間における電力の充放電および通信が、前記接続部に接続された前記接続端子部を介して行われる、
請求項２に記載の電源装置。
前記電源装置は、さらに、
前記バッテリと、前記ＤＣ／ＡＣインバータおよび前記ＡＣ／ＤＣコンバータとの間の導通および非導通を切り替える通電スイッチを備え、
前記制御部は、前記切替スイッチの切替状態に基づいて、前記通電スイッチ、前記ＤＣ／ＡＣインバータ、および前記ＡＣ／ＤＣコンバータそれぞれのオンおよびオフを切り換える、
請求項３に記載の電源装置。
前記制御部は、さらに、受信された前記パラメータに基づいて、前記通電スイッチ、前記ＤＣ／ＡＣインバータおよびＡＣ／ＤＣコンバータそれぞれのオンおよびオフを制御する、
請求項４に記載の電源装置。
前記電源装置は、さらに、
ユーザに警告を通知するための警告通知部を備え、
前記制御部は、前記パラメータが第１所定値を逸脱した場合、前記警告通知部に警告を通知させる、
請求項５に記載の電源装置。
前記制御部は、前記パラメータが前記第１所定値を逸脱した後、さらに、前記パラメータが第２所定値を逸脱した場合、前記バッテリによる電力供給を停止する、
請求項６に記載の電源装置。
さらに、前記バッテリに対する充電が行われているときに前記バッテリが満充電状態になった場合、前記制御部は、前記切替スイッチが充電を選択している場合であっても、前記通電スイッチを制御して前記バッテリと前記ＡＣ／ＤＣコンバータとの間を非導通とし、前記ＡＣ／ＤＣコンバータをオフすることで前記バッテリに対する充電を停止させる、
請求項４に記載の電源装置。
さらに、前記バッテリの放電が行われているときに、前記バッテリの充電残量が所定残量まで低下した場合、前記制御部は、前記切替スイッチが放電を選択している場合であっても、前記通電スイッチを制御して前記バッテリと前記ＤＣ／ＡＣインバータとの間を非導通とし、前記ＤＣ／ＡＣインバータをオフすることで前記バッテリからの電力供給を停止させる、
請求項４に記載の電源装置。
さらに、
前記バッテリから出力された直流電力を変圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、
外部の機器が接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力された直流電力を出力するＵＳＢポートと、を備える、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の電源装置。
前記電動車両は、電動アシスト自転車である、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電源装置。