JP5781392B2 - 電池パック及び電池駆動機器並びに電池パックの無接点充電方法 - Google Patents
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Description
(二次電池セル2)
(充電台110)
(電池パック90)
(機器接続判定部)
(電池駆動機器100)
[ステップS1]
ステップS1では、電池パック90が無接点の充電器110に載置されているか、否かの状態を判定している。この判定は、無接点の充電台110の送電コイル113と電池パック90の受電コイル1との共振周波数を充電器110にて認識して実行される。充電器110は、送電コイル113と共振を認識した場合に送電を開始し、認識できない場合に非送電とする。これにより、電池パック90は、充電器110の送電が開始した時点で受電を開始し、非送電の時は非受電状態となる。
[ステップS2]
ステップ2の電池パック90は、無接点の充電器110からの磁束を受け、受電コイル1により誘導起電力を発生させ、無接点充電回路95により直流電力に変換され、電池パック90内のパック制御部91が動作を開始する。
[ステップS3]
このステップS3でのパック制御部91は、無接点充電の開始を受け、電池パック90内の経路切替スイッチ93をオープン状態に維持する。(経路切替スイッチ93は、デフォルトでオープン状態としている。)
[ステップS4]
ステップS4では、電池パック90に接続されている駆動機器本体101へAC/DCアダプタからの直流電力が接続されているか、否かを判定している。これは、駆動機器本体101との接続端子である電池パック90の情報端子103の電圧が、HIGH状態かLOW状態かをパック制御部91にて判定を行っている。例えば、駆動機器本体にAC/DCアダプタが接続されている場合は、情報端子103がHIGH状態となる。これにより、パック制御部91は、直流電力による充電が可能と判定し、ステップ8へと移行する。さらに駆動機器本体101への直流電力が無い場合には、情報端子103の電圧がLOW状態となる。これにより、パック制御部91は、無接点充電が可能であると判定し、ステップ5へ移行する。
[ステップ5]
ステップ5では、パック制御部91が充電スイッチ98をON状態とし、無接点充電を開始しする。
[ステップ6]
このステップ6では、充電電流があるか否かの判定として、充電電流の直接的な測定に代わって、上述のように、VDD―GND端子間の電圧が、閾値電圧より高いか否かが判定される。この電圧が、閾値電圧より高い場合は、充電電流検出抵抗156に流れる充電電流がなく、電池パック単体であると判定しステップ9へ移行する。VDD―GND端子間の電圧が、閾値電圧より低い場合は、充電電流検出抵抗156に流れる充電電流があるとして、電池パック90が駆動機器本体101と接続されていると判定しステップ7へ移行する。
[ステップ7]
ステップ7では、パック制御部91により経路切替スイッチ93をOFF状態とし、無接点の充電器110からの電力の供給を継続し、二次電池セル2への充電を行う。
[ステップ8]
ステップ8でのパック制御部91は、充電スイッチ98をOFF状態とし無接点充電を停止させ、充電台110に無接点による充電台からの送電電力の停止信号を送信する。
[ステップ9]
ステップ9では、パック制御部91により経路切替スイッチ93をON状態とし、無接点の充電器110からの電力の供給を継続し、二次電池セル2への充電を行い、ステップ7へ移行する。
[ステップS1]
ステップS1で電池パック90は、無接点の充電台110に載置される。
[ステップS2]
充電台110が電池パック90を認識すると、ステップS2にて充電台110から磁束を発生させ、受電コイル1の誘導起電力を無接点充電回路95により直流電力に変換され、電池パック90内のパック制御部91が動作開始する。
[ステップS3]
パック制御部91は、ステップS3にて電池パック90内の経路切替スイッチ93をオープン状態に維持する。(経路切替スイッチ93は、デフォルトでオープン状態としている。)
[ステップS4]
ステップS4で電池パック90は、電池パック90単体か、電池駆動機器100に接続された状態かを判定している。この判定は、機器接続判定部を有するパック制御部91のVDD―GND端子間の電圧(無接点充電回路95の整流後電圧)が、所定の閾値電圧より高いか低いかを判定している。ここでの判定は、整流後電圧>閾値電圧としている。電池パック90単体の場合は、整流後電圧が閾値電圧より高くなるため、YES方向のステップS5へ移行する。さらに、電池駆動機器100に接続された電池パック90の場合には、整流後電圧が閾値電圧より低くなるため、NO方向のステップS6へ移行する。
[ステップS5]
ステップS5では、電池パック90単体が充電台110に載置されている状態であるため、電池パック90内の経路切替スイッチ93がクローズ状態となる。
[ステップS6]
ステップS6では、電池パック90を接続した電池駆動機器100が充電台110に載置されている状態で、商用電源からAC/DCアダプタ143を接続し直流電力を駆動機器本体101へ供給されているか否かを判定するアダプタ判定部を示している。直流電力を検出した駆動機器本体101内のアダプタ充電回路153は、システム電源部154を経由し、電池パック90の情報端子103からパック制御部91へ伝送される。ここでの判定は、AC/DCアダプタ143が接続されたことについては、システム電源部154より温度検出部94に電圧が印加されることより、温度検出部94上側の電圧が、所定値より大きくなり、パック制御部91がこれを検出する。この電圧が、所定値より、小さいときは、パック制御部91がAC/DCアダプタ143が接続されていないと、検出する。情報端子103から所定値より大きい電圧が検出されると、YES方向のステップS10移行し、検出されない場合には、NO方向のステップS7へ移行する。
[ステップS7]
ステップS7では、電池パック90単体の場合には、経路切替スイッチ93がクローズ状態で、且つ充電スイッチ98をクローズとし、無接点充電を開始する。また、電池パック90を接続した電池駆動機器100では、電池パック90内の経路切替スイッチ93がオープン状態で、且つ充電スイッチ98をクローズ状態とし、無接点充電を開始する。
[ステップS8]
ステップS8では、パック制御部91に収集された電池パック90の充電電圧、充電電流及び電池温度が二次電池閾値を超えているか否かを判定している。超えている場合には、YES方向のステップS9へ移行し、超えていない場合には、NO方向のステップS7へ戻り、さらに無接点充電を継続する。
[ステップS9]
ステップS9では、無接点充電が停止し、二次電池セル2への充電を終了する。
[ステップS10]
ステップS10では、商用電源からAC/DCアダプタ143を接続し直流電力を駆動機器本体101へ供給され、電池パック90内の二次電池セル2へ直流電力を供給し充電を開始する。
[ステップS11]
ステップS11では、商用電源からAC/DCアダプタ143を接続し直流電力を駆動機器本体101へ供給され、アダプタ充電回路153、残容量演算部155および電池パック90内の温度検出部94からの情報が、機器制御部150へ伝達される。伝達された情報を基に、二次電池セル2の充電電圧、充電電流及び電池温度が二次電池閾値を超えているか否かを判定している。超えている場合には、YES方向のステップS12へ移行し、超えていない場合には、NO方向のステップS10へ戻り、さらに直流電力による充電を継続する。
[ステップS12]
ステップS12では、直流電力による充電が停止し、電池パック90の二次電池セル2への充電を終了する。
2…二次電池セル
90…電池パック
91…パック制御部
92…保護回路
93…経路切替スイッチ
94…温度検出部
95…無接点充電回路
96…整流回路
97…平滑コンデンサー
98…充電スイッチ
99…無接点電流検出抵抗
100…電池駆動機器
101…駆動機器本体
102…プラス端子
103…情報端子
104…マイナス端子
105…FG端子
110…充電台
111…外装ケース
112…充電台用二次電池
113…送電コイル
114…高周波電源制御回路
117…直流入力端子
117A…DC接続端子
117B…USB端子
118…内部充電回路
119…充電表示LED
120…LED表出孔
121…直流電力制御回路
141…DC接続プラグ
142…USBケーブル
143…AC/DCアダプタ
150…機器制御部
151…DC入力接続検出部
152…DC入力コネクタ
153…アダプタ充電回路
154…システム電源部
155…残容量演算部
156…充電電流検出抵抗
157…表示器
910…充電台
911…送電コイル
920…電池駆動機器
921…受電コイル
930…電池パック
931…二次電池セル
SW1、SW2、SW3、SW4…スイッチ
Claims (15)
- 電池の残容量表示機能を有する駆動機器本体(101)に接続されて、該駆動機器本体(101)を駆動する電力を供給するための電池パック(90)であって、
充電可能な二次電池セル(2)と、
充電台(110)に内蔵される送電コイル(113)と電磁結合可能な受電コイル(1)と、
前記受電コイル(1)で送電コイル(113)から送られる電力を変換して、前記二次電池セル(2)を充電するための充電回路を構成する充電経路と、
駆動機器本体(101)が接続されているか、電池パック(90)単体のいずれかを判定するための機器接続判定部と、
前記充電回路と接続されており、前記機器接続判定部の判定結果に基づき、電池パック(90)単体の場合はクローズし、駆動機器本体(101)が接続されている場合はオープンして前記充電経路を変更可能にオープン/クローズを制御する経路切替スイッチ(93)と、
を備え、
前記充電経路の変更により、前記二次電池セル(2)の残容量に関する情報を駆動機器本体(101)側に伝達可能に構成してなることを特徴とする電池パック。 - 請求項1に記載の電池パックであって、さらに、
前記受電コイル(1)で受けた電力を整流する無接点充電回路(95)と、
前記機器接続判定部を有するパック制御部(91)と、
を備えており、
前記パック制御部(91)が、前記無接点充電回路(95)で整流された整流後電圧に基づいて、駆動機器本体(101)の着脱判定を行うよう構成してなることを特徴とする電池パック。 - 請求項2に記載の電池パックであって、
前記パック制御部(91)が、前記経路切替スイッチ(93)のオープン/クローズを制御するよう構成してなることを特徴とする電池パック。 - 請求項3に記載の電池パックであって、
前記機器接続判定部が、前記無接点充電回路(95)で整流された整流後電圧を所定の閾値電圧と比較し、
該閾値電圧よりも低い場合、電池パック(90)が駆動機器本体(101)に接続されていると判定し、
該閾値電圧よりも高い場合、電池パック(90)単体であると判定するよう構成してなることを特徴とする電池パック。 - 請求項4に記載の電池パックであって、さらに、
該閾値電圧が、二次電池セル(2)の満充電電圧よりも高いことを特徴とする電池パック。 - 請求項1から5のいずれか一に記載の電池パックであって、
前記経路切替スイッチ(93)を、初期状態でオープンに設定してなることを特徴とする電池パック。 - 電池の残容量表示機能を有する駆動機器本体(101)に接続されて、該駆動機器本体(101)を駆動する電力を供給するための電池パック(90)であって、
充電可能な二次電池セル(2)と、
充電台(110)に内蔵される送電コイル(113)と電磁結合可能な受電コイル(1)と、
前記受電コイル(1)で送電コイル(113)から送られる電力を変換して、前記二次電池セル(2)を充電するための充電回路を構成する充電経路と、
駆動機器本体(101)が接続されているか、電池パック(90)単体のいずれかを判定するための機器接続判定部と、
前記充電回路と接続されており、前記機器接続判定部の判定結果に基づき、電池パック(90)単体の場合はクローズし、駆動機器本体(101)が接続されている場合はオープンして前記充電経路を変更可能にオープン/クローズを制御する経路切替スイッチ(93)と、
前記受電コイル(1)で受けた電力を整流する無接点充電回路(95)と、
前記機器接続判定部を有するパック制御部(91)と、
を備えており、
前記パック制御部(91)が、前記無接点充電回路(95)で整流された整流後電圧に基づいて、駆動機器本体(101)の着脱判定を行うよう構成してなることを特徴とする電池パック。 - 請求項7に記載の電池パックであって、さらに、
前記電池パック(90)が、外部の商用電源と接続されるAC/DCアダプタ(143)から受電状態の駆動機器本体(101)に接続されているかどうかを判定するためのアダプタ判定部を備えることを特徴とする電池パック。 - 請求項8に記載の電池パックであって、さらに、
前記AC/DCアダプタ(143)による直流電源の電圧又は該電圧を変換した変換電圧を接続する情報端子(103)を備え、
前記パック制御部(91)がアダプタ判定部として、情報端子(103)に基づいてAC/DCアダプタ(143)の接続の有無を判定してなることを特徴とする電池パック。 - 電池パック(90)と、
前記電池パック(90)を接続した状態で、前記電池パック(90)から供給される電力で駆動されると共に、前記電池パック(90)の残容量表示機能を有する駆動機器本体(101)と、
を備える電池駆動機器(100)であって、
前記電池パック(90)は、
充電可能な二次電池セル(2)と、
充電台(110)に内蔵される送電コイル(113)と電磁結合可能な受電コイル(1)と、
前記受電コイル(1)で送電コイル(113)から送られる電力を変換して、前記二次電池セル(2)を充電するための充電回路を構成する充電経路と、
駆動機器本体(101)が接続されているか、電池パック(90)単体のいずれかを判定するための機器接続判定部と、
前記充電回路と接続されており、前記機器接続判定部の判定結果に基づき、電池パック(90)単体の場合はクローズし、駆動機器本体(101)が接続されている場合はオープンして前記充電経路を変更可能にオープン/クローズを制御する経路切替スイッチ(93)と、
を備え、
前記充電経路を変更することにより、前記二次電池セル(2)の残容量に関する情報を駆動機器本体(101)側に情報伝達するよう構成してなることを特徴とする電池駆動機器。 - 請求項10に記載の電池駆動機器であって、
前記駆動機器本体(101)は、
前記充電回路と接続され、前記二次電池セル(2)の充電時に、該充電回路を構成する充電経路を流れる電流又は電力を積算することで、前記二次電池セル(2)の残容量を演算可能な残容量演算部と、
を備えることを特徴とする電池駆動機器。 - 請求項11に記載の電池駆動機器であって、
前記残容量演算部は、前記二次電池セル(2)を充電する充電電流を検出する充電電流検出抵抗(156)を備えることを特徴とする電池駆動機器。 - 電池パック(90)と、
前記電池パック(90)を接続した状態で、前記電池パック(90)から供給される電力で駆動されると共に、前記電池パック(90)の残容量表示機能を有する駆動機器本体(101)と、
を備える電池駆動機器(100)であって、
前記電池パック(90)は、
充電可能な二次電池セル(2)と、
充電台(110)に内蔵される送電コイル(113)と電磁結合可能な受電コイル(1)と、
前記受電コイル(1)で送電コイル(113)から送られる電力を変換して、前記二次電池セル(2)を充電するための充電回路を構成する充電経路と、
駆動機器本体(101)が接続されているか、電池パック(90)単体のいずれかを判定するための機器接続判定部と、
前記充電回路と接続されており、前記機器接続判定部の判定結果に基づき、電池パック(90)単体の場合はクローズし、駆動機器本体(101)が接続されている場合はオープンして前記充電経路を変更可能にオープン/クローズを制御する経路切替スイッチ(93)と、
前記受電コイル(1)で受けた電力を整流する無接点充電回路(95)と、
前記機器接続判定部を有するパック制御部(91)と、
を備えており、
前記パック制御部(91)が、前記無接点充電回路(95)で整流された整流後電圧に基づいて、駆動機器本体(101)の着脱判定を行うよう構成してなることを特徴とする電池駆動機器。 - 充電台(110)に電池パック(90)を載せ、電池パック(90)に内蔵している受電コイル(1)を、充電台(110)の送電コイル(113)と電磁結合させて、充電台(110)から前記電池パック(90)に電力を送出して、内蔵される前記電池パック(90)の二次電池セル(2)を充電する無接点充電方法であって、
電池パック(90)を充電台(110)に載置させ、該電池パック(90)のパック制御部(91)を起動させ、経路切替スイッチ(93)をオープン状態とする工程と、
電池パック(90)が、単体か、駆動機器本体(101)に装着された状態かを前記パック制御部(91)が判定し、電池パック(90)が駆動機器本体(101)に装着された状態と判定された場合は、前記パック制御部(91)が前記経路切替スイッチ(93)をオープンして前記充電経路を変更する工程と、
を含み、
前記充電経路を変更することにより、前記二次電池セル(2)の残容量に関する情報を駆動機器本体(101)側に情報伝達するよう構成してなることを特徴とする電池パックの無接点充電方法。 - 請求項14に記載の電池パックの無接点充電方法であって、さらに、
前記電池パック(90)が、外部の商用電源と接続されるAC/DCアダプタ(143)から受電された駆動機器本体(101)に接続されているかどうかを判定し、
AC/DCアダプタ(143)が接続されていないと判定された場合に、無接点充電を開始し、
AC/DCアダプタ(143)が接続されていると判定された場合に、無接点充電を中止する工程と、
を含むことを特徴とする電池パックの無接点充電方法。
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