JP6314976B2 - 電池装置 - Google Patents

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Description

本開示は、電池装置に関する。
リチウムイオンバッテリーを始めとする充放電が可能なバッテリーが、電気自動車や電動アシスト自転車、または電動工具などの機器に使用されている。このようなバッテリーの中には、過充電や過放電を防止するためにバッテリー内の状態を監視し、異常が検出された場合に放電または充電を停止するものがある。
特許第5039980号公報
一方で、バッテリーの状態に異常が検出された場合に限らず、バッテリーの動作仕様をその時々の状況に応じて容易に変更して動作させたいという要望もある。他方で、特許文献1には、バッテリーに接続された電池コントローラにより、外部からバッテリーの動作を制御する構成が公開されている。しかしながら、特許文献1に係る発明によりバッテリーの動作を制御しようとした場合には、電池コントローラのような外部機器を設ける必要があり、例えば、既存の機器においてバッテリーの動作を制御することは困難である。
そこで、本開示では、バッテリーの動作仕様を変更することが可能な、新規かつ改良された電池装置を提案する。
本開示によれば、バッテリーと、外部機器と通信する通信部と、前記通信部の通信に基づき取得された、前記バッテリーの動作の仕様に係る制御情報に基づいて、前記バッテリーの動作を制御する制御部と、を備える電池装置が提供される。
以上説明したように本開示によれば、バッテリーの動作仕様を変更することが可能な電池装置が提供される。
本開示の第1の実施形態に係る電池装置の概略的な構成を示した図である。 同実施形態に係る電池装置の回路構成の一例を示した回路図である。 同実施形態に係るRFIDタグの回路構成の一例を示した回路図である。 同実施形態に係るユーザ端末の概略的な構成を示した図である。 同実施形態に係るRFIDリーダライタの回路構成の一例を示した回路図である。 本開示の第2の実施形態に係る電池装置の概略的な構成を示した図である。 同実施形態に係る電池装置がユーザ端末と通信を行うための構成の一例を示した図である。 同実施形態に係るRFIDタグの回路構成の一例を示した回路図である。 結合回路(フィルタ)の回路構成の一例を示した回路図である。 同実施形態に係るRFIDタグの回路構成の一例を示した回路図である。 同実施形態の変形例に係るRFIDリーダライタの回路構成の一例を示した回路図である。 同実施形態の変形例に係るRFIDリーダライタの回路構成の一例を示した回路図である。 本開示の第3の実施形態に係る電池装置の概略的な構成を示した図である。 同実施形態に係る電池装置の回路構成の一例を示した回路図である。 本開示の実施例1に係る電池装置の一連の動作を示したフローチャートである。 本開示の実施例2に係る電池装置の一連の動作を示したフローチャートである。 本開示の実施例3に係る電池装置の一連の動作を示したフローチャートである。 本開示の実施例6に係る電池装置の一連の動作を示したフローチャートである。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
1.第1の実施形態
1.1.電池装置の概略構成
1.2.電池装置の回路構成
1.3.ユーザ端末の概略的な構成
1.4.RFIDリーダライタの回路構成
1.5.まとめ
2.第2の実施形態
2.1.電池装置の概略構成
2.2.RFIDタグ及び結合回路の回路構成
2.3.変形例
2.4.まとめ
3.第3の実施形態
3.1.電池装置の構成
3.2.まとめ
4.実施例1(電動アシスト自転車用バッテリーへの適用例)
5.実施例2(電動バイクのバッテリーへの適用例)
6.実施例3(電動カートへの適用例)
7.実施例4(バッテリー情報の出力に関する制御の一例)
8.実施例5(バッテリーの出力制御の一例)
9.実施例6(充電制御の一例)
10.実施例7(利用機器を限定する制御の一例)
11.実施例8(自動車用バッテリーへの適用例)
12.実施例9(駆動機器の推定・特定を行う場合の一例)
13.実施例10(作業内容の推定・特定を行う場合の一例)
<1.第1の実施形態>
[1.1.電池装置の概略構成]
まず、図1を参照して、本開示の第1の実施形態に係る電池装置100の概略構成について説明する。図1は、第1の実施形態に係る電池装置100の概略的な構成を示した図である。本実施形態に係る電池装置100は、例えば、充電器に装着されることで、バッテリー7への充電が行われる。この場合には、電力線PLの端部に設けられた+端子1と−端子2がそれぞれ充電器の+端子、−端子に接続され、電力線PLを介して充電が行われる。また、電気機器使用時には充電時と同様に、+端子1と−端子2が機器の+端子、−端子に接続され、電力線PLを介して放電が行われる。
図1に示すように、本実施形態に係る電池装置100は主に、バッテリー7と、制御部10と、測定回路11と、スイッチ回路4と、RFIDタグ20と、アンテナ15とを含む。
制御部10は、CPU(Central Processing Unit)やBMU(Battery Managemant Unit)のような演算回路で構成され、電池装置100内の各部の動作を制御する。制御部10は、RFIDタグ20及びアンテナ15を介して外部機器であるユーザ端末500と通信可能に構成されている。RFIDタグ20は、NFC(Near Field Communication)による通信技術やRFID(Radio Frequency IDentification)技術などの無線通信技術を用いた通信デバイスの一例である。
制御部10は、RFIDタグ20及びアンテナ15を介してユーザ端末500から、バッテリー7の動作の仕様に係る制御情報を取得する。制御部10は、取得した制御情報に基づき、制御部10が電池装置100内の各構成を制御するための制御データを更新することで、電池装置100の動作仕様を変更すること可能である。ここで、制御データの更新とは、新たに制御データを設定する場合や、既に設定されている制御データを変更する場合も含む。また、バッテリー7の動作の仕様に係る制御情報は、制御データ自体を含んでもよいし、制御データを生成するための情報を含んでもよい。即ち、制御部10は、制御情報に含まれる情報で制御データを更新してもよいし、取得した制御情報に含まれる情報に基づき生成したデータで制御データを更新してもよい。また、制御情報に含まれる情報は、バッテリー7の動作に直接的に関係する情報に限られず、バッテリー7の動作の仕様を制御するための条件に関する情報であってもよい。そのため、以降では、「制御情報に基づき制御データを更新する」と記載した場合には、制御部10は、制御情報に含まれる情報で制御データを更新してもよいし、取得した制御情報に含まれる情報に基づき生成したデータで制御データを更新してもよいものとする。また、「制御情報に基づき動作する」と記載した場合には、制御部10は、制御情報として直接取得した制御データに基づき動作してもよいし、取得した制御情報を基に制御データを生成し、生成した制御データに基づき動作してもよいものとする。また、以降では、本実施形態に係る制御部10とユーザ端末500とが情報を送受信する場合について、特に記載が無い場合は、RFIDタグ20及びアンテナ15を介してデータの送受信を行うものとする。
ユーザ端末500からの制御情報には、例えば、バッテリー7からの放電に関する情報が含まれる。放電に関する情報の具体的な一例として、バッテリー7からの放電の開始及び停止のうち少なくともいずれかを制御するための情報が挙げられる。この、バッテリー7からの放電の開始及び停止のうち少なくともいずれかを制御するための情報は、例えば、スイッチ回路4を制御するための制御データであってもよいし、制御データを生成するための情報(例えば、制御パラメータ)であってもよい。制御部10は、例えば、取得した制御情報に基づきスイッチ回路4を制御して、バッテリー7からの放電の開始及び停止のうち少なくともいずれかを制御する。なお、スイッチ回路4は、バッテリー7からの放電及びバッテリー7への充電のうち少なくともいずれかを制御するための回路である。スイッチ回路4の詳細については後述する。
また、放電に関する情報として、例えば、バッテリー7からの放電の開始及び停止のうち少なくともいずれかを制御するための条件に関する情報が含まれる。具体的な一例として、制御情報に、放電時間に関する情報が含まれていてもよい。この場合には、制御部10は、バッテリー7からの放電を開始してから制御情報に含まれる放電時間の経過後に、バッテリー7からの放電を停止するように制御データを更新してもよい。
また、放電に関する情報として、例えば、バッテリー7から出力される電流の上限に関する情報が含まれる。この場合には、制御部10は、例えば、取得した制御情報に基づき制御データを更新することで、バッテリー7から出力される電流を制御してもよい。なお、上記に示した例はあくまで一例であり、バッテリー7からの放電に関する情報であれば情報の種別や、その情報に伴う制御の内容は特に限定されない。
また、ユーザ端末500からの制御情報には、例えば、バッテリー7への充電に関する情報が含まれる。充電に関する情報の具体的な一例として、バッテリー7への充電の開始及び停止のうち少なくともいずれかを制御するための情報が挙げられる。この場合には、制御部10は、例えば、取得した制御情報に基づきスイッチ回路4を制御して、バッテリー7への充電の開始及び停止のうち少なくともいずれかを制御する。
また、充電に関する情報として、バッテリー7からの充電の開始及び停止のうち少なくともいずれかを制御するための条件に関する情報が含まれる。具体的な一例として、制御情報に、充電時間に関する情報が含まれていてもよい。この場合には、制御部10は、バッテリー7への充電を開始してから制御情報に含まれる充電時間の経過後に、バッテリー7への充電を停止するように制御データを更新してもよい。
また、充電に関する情報として、例えば、バッテリー7に充電される充電電流の上限に関する情報が含まれる。この場合には、制御部10は、例えば、取得した制御情報に基づき制御データを更新することで、バッテリー7に充電される充電電流を制御してもよい。なお、上記に示した例はあくまで一例であり、バッテリー7への充電に関する情報であれば情報の種別や、その情報に伴う制御の内容は特に限定されない。
また、充電及び放電に関する情報として、例えば、バッテリー7の充電休止電圧及び放電休止電圧に関する情報が含まれる。一般的に、充電休止電圧が高く、放電休止電圧が低い場合には、バッテリーの利用可能容量は大きくなるが、充放電回数が短くなる傾向がある。そのため、バッテリーは、充放電範囲により容量と寿命が相反する関係のため、利用目的により充放電範囲を変えている場合がある。そのため、例えば、制御部10は、バッテリー7の利用シーンを推定し、その推定結果と充電休止電圧及び放電休止電圧に関する情報とに基づき、充放電範囲を変更できるようにしてもよい。
具体的な一例として、充電休止電圧及び放電休止電圧に関する情報は、例えば、バッテリー7の利用シーンを推定するための情報と、充放電範囲との関係を示す情報が含まれていてもよい。利用シーンを推定するための情報としては、例えば、充電頻度、放電頻度、充電時間、放電時間、放電終了電圧、充電終了電圧、平均電圧、充電時の温度、放電時の温度などの情報が挙げられる。制御部10は、例えば、前述した利用シーンを推定するための情報に基づき、バッテリー7の利用シーンを推定し、推定結果に応じて充放電範囲を変更してもよい。充放電範囲としては、例えば、駆動時間を重視する場合は100%〜20%、充電サイクル寿命を重視する場合は70%〜30%、長期保存による劣化を防止する場合は70%〜0%などのように、利用シーンに応じた範囲をあらかじめ設定しておけばよい。なお、制御部10は、バッテリー7単体の情報を基にバッテリー7単体の設定を変更(最適化)してもよいし、複数のバッテリー7の情報を基に統計分析を行い、分析結果に応じて複数のバッテリー7の設定を変更(全体最適化)してもよい。
また、ユーザ端末500からの制御情報に含まれる情報は、バッテリー7の動作に直接的に関係する情報に限られず、バッテリー7の動作の仕様を制御するための条件に関する情報であってもよい。
例えば、ユーザ端末500からの制御情報には、電池装置100を使用するユーザの認証結果が含まれていてもよい。この場合には、制御部10は、取得した認証結果に基づきユーザを判別し、判別結果に応じてバッテリー7の仕様を決定してもよい。具体的な一例として、制御部10は、例えば、取得した認証結果に基づき認証されたユーザに対して電池装置100の使用が許可されているかを判断し、許可されていない場合にはバッテリー7からの放電やバッテリー7への充電を制限(もしくは停止)してもよい。
また、他の一例として、制御部10は、取得した認証結果に基づき認証されたユーザの年齢を特定し、特定した年齢に応じてバッテリー7から出力される電流の上限を制御してもよい。このような構成により、例えば、ユーザが子供の場合は、安全のためにバッテリー7の出力を制限し、ユーザが大人の場合には、バッテリー7から出力される電流への制限を解除するように動作させることも可能である。
また、ユーザ端末500からの制御情報には、電池装置100を使用するユーザを認証するための認証情報が含まれていてもよい。ここで、認証情報とは、例えば、ユーザを識別するためのIDや、当該IDで示されたユーザを認証するためのパスワード等が挙げられる。この場合には、制御部10が、取得した認証情報に基づきユーザを認証し、認証結果に基づき当該ユーザを判別すればよい。なお、上記に示した認証情報は一例であり、情報の種別や態様は限定されない。また、ユーザの判別後の制御部10の動作は、ユーザの認証結果を取得した場合と同様に動作させればよい。
また、他の一例として、ユーザ端末500からの制御情報には、電池装置100の位置を示す位置情報が含まれていてもよい。この場合には、制御部10は、取得した位置情報に基づき、バッテリー7の動作の仕様を決定してもよい。具体的な一例として、制御部10は、取得した位置情報が公道のような速度が規制されている場所か、サーキットのように速度が規制されていない閉じられた環境かを判別する。そして、制御部10は、位置情報に基づく判別結果に応じて、判別された環境が、速度が規制された場所の場合には、バッテリー7の出力を制限し、速度が規制されていない場所の場合には、バッテリー7の出力の制限を解除してもよい。
また、ユーザ端末500からの制御情報には、バッテリー7からの放電や、バッテリー7への充電の動作を細かく制限するための情報が含まれていてもよい。
具体的な一例として、制御情報には、放電される電力量を示す放電量や、電力を放電する放電時間を示す情報を含んでもよい。例えば、制御部10は、ユーザ端末500から放電量を示す情報取得した場合には、バッテリー7から放電された電力量が取得した放電量に達した場合に、バッテリー7からの放電を停止してもよい。また、制御部10は、ユーザ端末500から放電時間を示す情報を取得した場合には、バッテリー7が放電を開始してから経過した時間が放電時間に達した場合に、バッテリー7からの放電を停止してもよい。なお、バッテリー7への充電についても同様である。
なお、制御情報に含まれる情報の種別と、各情報に基づく制御部10の動作の具体例については、実施例として別途後述する。また、上記に示す例はあくまで一例であり、制御部10が、ユーザ端末500から取得した制御情報に基づき、電池装置100の各部の動作を制御できれば、制御情報に含まれる情報の種別や、当該情報に基づく制御部10の動作は限定されない。
また、制御部10は、バッテリー7に関する情報、及び、バッテリー7に接続された接続機器に関する情報を記憶し、記憶した各情報を、RFIDタグ20及びアンテナ15を介して外部機器であるユーザ端末500に出力する。
例えば、制御部10は、バッテリー7からの出力の電流値や電圧値を測定する測定回路11が出力した測定値を記憶し、記憶した測定値をユーザ端末500に出力してもよい。具体的な一例として、制御部10は、バッテリー7の電流値や電圧値を所定の時間ごとに記憶し、記憶した時間ごとの電流値や電圧値をユーザ端末500に出力してもよい。また、制御部10は、バッテリー7への充電における充電電流を測定回路11から取得して記憶し、記憶した充電電流の電流値をユーザ端末500に出力してもよい。このようにして制御部10から出力された各測定値をユーザ端末500で確認可能とすることで、電池装置100を利用するユーザは、バッテリー7の利用状況や充電状況を把握することが可能となる。
[1.2.電池装置の回路構成]
次に、図2を参照して、本実施形態に係る電池装置の回路構成について説明する。図2は、本実施形態に係る電池装置の回路構成の一例を示した回路図である。
(バッテリー7)
バッテリー7は、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池で、複数の二次電池を直列に接続したものである。
(制御部(マイクロコンピュータ)10)
制御部(マイクロコンピュータ)10は、測定回路11から入力された電圧値、電流値を使用して電流値の測定や電力の積算を行うようになされている。また、参照符号8で示される温度検出素子(例えばサーミスタ)で電池温度を監視する。さらに、測定値等が参照符号13で示される記憶部に保存される。記憶部13は、例えば、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)のような、不揮発性メモリにより構成してもよい。記憶部13は、制御部10が各部の動作を制御するための制御データ(例えば、制御パラメータ)や、前述した測定回路11から出力された測定値を記憶する。なお、測定回路11の詳細については後述する。
また、制御部10は、所定のタイミングごとに電圧、電流、及び温度の測定値を測定回路11から取得し、取得した測定値を記憶部13に記憶させてもよい。
また、制御部10は、RFIDタグ20及びアンテナ15を介して外部機器(例えば、ユーザ端末500)から情報を取得し、取得した情報を記憶部13に記憶させてもよい。これにより、制御部10は、例えば、記憶部13に記憶された、自身(即ち、制御部10)の動作を制御するための制御データを書き換える(更新する)ことで、自身の動作に関する仕様(例えば、充放電の仕様)を変更することが可能となる。
また、制御部10は、バッテリー7に接続された接続機器に関する情報を取得し、取得した情報を記憶部13に記憶させてもよい。なお、制御部10が、接続機器に関する情報を取得する方法は特に限定されない。具体的な一例として、制御部10は、接続機器との間で情報を送受信する専用線(例えば、図示しないシリアルケーブル)を介して接続機器の情報を取得し、取得した情報を記憶部13に記憶させてもよい。
(測定回路11)
測定回路11は、制御部10がバッテリー7の状態を監視するための、バッテリー7に関する情報を取得(測定)する。例えば、測定回路11は、電池装置100内のバッテリー7の各セルの電圧を測定し、制御部10に測定値を供給する。また、電流検出抵抗9を使用して電流の大きさおよび向きを測定し、制御部10に測定値を送るものである。測定された温度のデータが制御部10に供給される。さらに、測定回路11は、バッテリー7の電圧を安定化して電源電圧を発生するレギュレータとしての機能も有する。
(保護回路12)
保護回路12は、バッテリー7のいずれかのセルの電圧が過充電検出電圧になったときや、バッテリー7の電圧が過放電検出電圧以下になったとき、スイッチ回路4に制御信号を送ることにより、過充電、過放電を防止する。ここで、リチウムイオン電池の場合、過充電検出電圧が例えば4.2V±0.5Vと定められ、過放電検出電圧が2.4V±0.1Vと定められる。
また、保護回路12は、制御部10からの制御信号に基づき、スイッチ回路4に制御信号を送ることにより、バッテリー7からの放電及びバッテリー7への充電のうち、少なくともいずれかを制御してもよい。
(スイッチ回路4)
スイッチ回路4は、参照符号5で示される充電制御FET(Field Effect Transistor)と、参照符号6で示される放電制御FETとから構成されている。バッテリー7からの充電を制限する場合(例えば、電池電圧が過充電検出電圧となったとき)には、充電制御FET5をOFFとし、充電電流が流れないように制御される。なお、充電制御FET5のOFF後は参照符号5aで示される寄生ダイオードを介することによって放電のみが可能となる。
また、バッテリー7への放電を制限する場合(例えば、電池電圧が過放電検出電圧となったとき)には、放電制御FET6をOFFとし、放電電流が流れないように制御される。なお、放電制御FET6のOFF後は参照符号6aで示される寄生ダイオードを介することによって充電のみが可能となる。
(RFIDタグ20、アンテナ15)
また、本実施形態に係る制御部10は、RFIDタグ20及びアンテナ15を介して外部装置(例えば、ユーザ端末500)と通信可能に構成されている。RFIDタグ20は、NFCによる通信技術やRFID技術などの無線通信技術を用いた通信デバイスの一例である。RFIDタグ20は、アンテナ15で受信された外部装置からの高周波信号を復号し、復号された情報を制御部10に出力する。また、RFIDタグ20は、制御部10から情報を取得し、取得した情報に基づき負荷変調を制御することで、外部装置への応答に係る高周波信号を生成し、生成した高周波信号を、アンテナ15を介して外部装置に送信する。このような構成により、制御部10は、外部装置から取得した情報を記憶部13に記憶させたり、記憶部13に記憶された情報を外部装置に出力することが可能となる。
ここで、図3を参照しながら、RFIDタグ20の詳細な回路構成について説明する。図3は、本実施形態に係るRFIDタグ20の回路構成の一例を示した回路図である。なお、図3に示す例では、アンテナ15をあわせて示している。
アンテナ15は、RFIDタグ20から伝達される高周波信号に応じた搬送波を送信する。また、アンテナ15は、外部装置(例えば、ユーザ端末500)から負荷変調によって送信された高周波信号を受信する。つまり、アンテナ15は、外部装置との間において非接触に信号の送受信を行う。
アンテナ15は、所定のインダクタンスを有するインダクタL3と、インダクタL3と並列に接続され、所定の静電容量を有するキャパシタC3(容量素子)とからなる、並列共振回路を有する。ここで、図3に示す例では、インダクタL3が、ループアンテナである例を示している。
アンテナ15が図3に示す並列共振回路で構成される場合、例えばICカードやICチップを備えるスマートフォンなどの外部装置が通信可能範囲にあるとき(例えば、外部装置であるユーザ端末500がアンテナ15にかざされた場合)と、外部機器が通信可能範囲にないときとで、アンテナ15のインピーダンスが変化する。つまり、アンテナ15が図3に示す並列共振回路で構成される場合、外部機器が通信可能範囲にないときには、並列共振回路は開放状態となり、RFIDタグ20からの高周波信号は、アンテナ15には伝達されない。一方、外部機器が通信可能範囲にあるときには、アンテナ15と外部機器が備えるアンテナ回路とが結合して負荷がかかる。これにより、RFIDタグ20からの高周波信号がアンテナ15に伝達され、アンテナ15は、高周波信号に応じた搬送波を送信する。
ここで、アンテナ15を構成する並列共振回路における共振周波数は、例えば、高周波信号の周波数に設定される。より具体的には、インダクタL3のインダクタンスの値Lと、キャパシタC3の静電容量の値Cとは、例えば、下記の数式1を満たすように設定される。ここで、数式1に示す“f”は、例えば13.56[MHz]などの高周波信号の周波数を示している。
Figure 0006314976
RFIDタグ20は、受信された高周波信号を復調して処理し、負荷変調により応答信号を送信させるICチップ220を備える。なお、本実施形態に係るRFIDタグ20は、図3に示すICチップ220を構成する各構成要素を、ICチップの形態で備えていなくてもよい。
ICチップ220は、検出部222と、検波部224と、レギュレータ226と、復調部228と、データ処理部230と、負荷変調部232とを備える。なお、図3では示していないが、ICチップ220は、例えば、過電圧や過電流がデータ処理部230に印加されることを防止するための保護回路(図示せず)をさらに備えていてもよい。ここで、保護回路(図示せず)としては、例えば、ダイオード等で構成されたクランプ回路が挙げられる。
また、ICチップ220は、ROM234や、RAM236、内部メモリ238などを備える。データ処理部230と、ROM234、RAM236、内部メモリ238とは、例えば、データの伝送路としてのバス240によって接続される。
ROM234は、データ処理部230が使用するプログラムや演算パラメータなどの制御用データを記憶する。RAM236は、データ処理部230により実行されるプログラム、演算結果、実行状態などを一時的に記憶する。
内部メモリ238は、ICチップ220が備える記憶手段であり、例えば耐タンパ性を有し、データ処理部230によって、データの読出しや、データの新規書込み、データの更新が行われる。内部メモリ238には、例えば、データ処理部230が動作するためのアプリケーションデータなど様々なデータが記憶され得る。
検出部222は、高周波信号に基づいて、例えば矩形の検出信号を生成し、当該検出信号をデータ処理部230へ伝達する。また、データ処理部230は、伝達される上記検出信号を、例えば、データ処理のための処理クロックとして用いる。ここで、上記検出信号は、外部機器(例えば、ユーザ端末500)から送信される高周波信号に基づくものであるので、当該高周波信号の周波数と同期することとなる。したがって、ICチップ220は、検出部222を備えることによって、外部機器との間の処理を、外部機器と同期して行うことができる。
検波部224は、受信した高周波信号に応じた電圧(以下、「受信電圧」とよぶ場合がある)を整流する。ここで、検波部224は、例えば、ダイオードD1と、キャパシタC11とで構成されるが、検波部224の構成は、上記に限られない。
レギュレータ226は、受信電圧を平滑、定電圧化し、データ処理部230へ駆動電圧を出力する。ここで、レギュレータ226は、例えば、受信電圧の直流成分を駆動電圧として用いる。
復調部228は、受信電圧に基づいて高周波信号を復調し、高周波信号に対応するデータ(例えば、ハイレベルとローレベルとの2値化されたデータ信号)を出力する。ここで、復調部228は、例えば、受信電圧の交流成分をデータとして出力する。
データ処理部230は、レギュレータ226から出力される駆動電圧を電源として駆動し、復調部228において復調されたデータを制御部10に出力する。ここで、データ処理部230は、例えば、CPUやMPU(Micro Processing Unit)で構成されるが、データ処理部230の構成は、上記に限られない。
また、データ処理部230は、制御部10から外部機器に送信するデータを取得する。データ処理部230は、制御部10から取得したデータに基づき、外部機器への応答に係る負荷変調を制御する制御信号を生成する。そして、データ処理部230は、制御信号を負荷変調部232へと選択的に出力する。
負荷変調部232は、例えば、負荷ZとスイッチSW1とを備え、データ処理部230から伝達される制御信号に応じて負荷Zを選択的に接続する(有効化する)ことによって負荷変調を行う。ここで、負荷Zは、例えば、所定の抵抗値を有する抵抗で構成されるが、負荷Zの構成は、上記に限られない。また、スイッチSW1は、例えば、pチャネル型のMOSFETや、nチャネル型のMOSFETで構成されるが、スイッチSW1の構成は、上記に限られない。
ICチップ220は、例えば図3に示す構成によって、受信した高周波信号を処理し、負荷変調によって応答信号を電力線に重畳させて送信させる。なお、本実施形態に係るICチップ220の構成が、図3に示す構成に限られないことは、言うまでもない。
RFIDタグ20は、例えば図3に示す構成によって、受信した高周波信号から電力を得て駆動して受信した高周波信号が示す処理を行い、負荷変調によって当該処理に応じた応答信号を送信することができる。
[1.3.ユーザ端末の概略的な構成]
次に、外部機器であるユーザ端末500について説明する。ユーザ端末500は、RFIDリーダライタとして動作することで電池装置100と非接触式に通信可能に構成されている。このような構成により、ユーザ端末500は、電池装置100に情報を送信することで、電池装置100の動作に関する仕様を変更することが可能である。また、ユーザ端末500は、電池装置100内に記憶された情報を読み出すことが可能である。以下に、図4を参照しながら、ユーザ端末500の概略的な構成について説明する。図4は、本実施形態に係るユーザ端末500の概略的な構成を示した図である。
図4に示すように、ユーザ端末500は、制御部50と、RFIDリーダライタ54と、アンテナ55と、入力部57と、表示部59とを含む。
制御部50は、RFIDリーダライタ54及びアンテナ55を介して外部装置である電池装置100と通信可能に構成されている。RFIDリーダライタ54は、NFCによる通信技術やRFID技術などの無線通信技術を用いた通信デバイスの一例である。アンテナ55は、RFIDリーダライタ54から伝達される高周波信号に応じた搬送波を送信する。また、アンテナ55は、外部装置(例えば、電池装置100)から負荷変調によって送信された高周波信号を受信する。つまり、アンテナ55は、外部装置との間において非接触に信号の送受信を行う。
制御部50は、入力部57を介したユーザ入力に基づくバッテリー7の動作の仕様に係る制御情報を、RFIDリーダライタ54及びアンテナ55を介して電池装置100に送信する。入力部57は、ユーザがバッテリー7の動作の仕様を指定するためのユーザインタフェース(U/I)を提供する。
また、制御部50は、電池装置100内に記憶された各種情報(例えば、バッテリー7に関する情報や、バッテリー7に接続された接続機器に関する情報)をRFIDリーダライタ54及びアンテナ55を介して取得する。制御部50は、電池装置100から取得した情報を表示部59に表示させる。表示部59は、情報を表示させるための出力インタフェースであり、例えば、ディスプレイ等が表示部59の一例に相当する。
[1.4.RFIDリーダライタの回路構成]
次に、図5を参照しながら、RFIDリーダライタ54の回路構成について説明する。図5は、本実施形態に係るRFIDリーダライタ54の回路構成の一例を示した回路図である。なお、図5に示す例では、アンテナ55と制御部50とをあわせて示している。また、アンテナ55は、前述したアンテナ15と同様の構成のため、詳細な説明は省略する。
RFIDリーダライタ54は、例えば、高周波信号生成部540と、復調部542とを備え、NFCなどにおけるリーダ/ライタ(または質問器)としての役目を果たす。また、RFIDリーダライタ54は、例えば、暗号化回路(図示せず)や通信衝突防止(アンチコリジョン)回路などをさらに備えてもよい。
高周波信号生成部540は、例えば制御部50から伝達される高周波信号生成命令を受け、高周波信号生成命令に応じた高周波信号を生成する。また、高周波信号生成部540は、例えば制御部50から伝達される、高周波信号の送信停止を示す高周波信号送信停止命令を受け、高周波信号の生成を停止する。ここで、図5では、高周波信号生成部540として交流電源が示されているが、本実施形態に係る高周波信号生成部540は、上記に限られない。例えば、本実施形態に係る高周波信号生成部540は、ASK変調(Amplitude Shift Keying)を行う変調回路(図示せず)と、変調回路の出力を増幅する増幅回路(図示せず)とを備えていてもよい。
ここで、高周波信号生成部540が生成する高周波信号とは、例えば、本実施形態に係る無線通信の通信対象の外部装置(すなわち、アンテナ55を介して行う無線通信を行った電池装置100のような外部装置)に、所定の処理を行わせるための処理実行命令や、処理するデータなどを含む高周波信号である。バッテリー7の動作の仕様に係る制御情報についても、高周波信号に含めて、電池装置100に送信してもよい。
また、本実施形態に係る識別情報とは、本実施形態に係る無線通信の通信対象の外部装置(例えば、電池装置100)の識別に用いることが可能な情報(データ)である。識別情報としては、例えば、装置固有の識別番号を示すデータや、装置の種類を示すデータ(例えばメーカや型番などを示すデータ)が挙げられる。なお、本実施形態に係る識別情報は、本実施形態に係る無線通信の通信対象の外部装置の識別に用いることが可能な情報であれば、上記の例に限られない。
なお、本実施形態に係る高周波信号は、上記に限られない。例えば、本実施形態に係る高周波信号は、外部装置(より具体的には、例えば、前述した電池装置100が備えるRFIDタグ20などの、本実施形態に係る無線通信を行うために外部装置が備えるデバイス)に対して電力供給を行う役目を果たす信号(例えば、無変調の信号)であってもよい。
復調部542は、例えば、高周波信号生成部540とアンテナ55との間における電圧の振幅変化を包絡線検波し、検波した信号を2値化することによって、電池装置100などの外部装置から送信される応答信号(より具体的には、例えば、負荷変調により送信される応答信号)を復調する。そして、復調部542は、復調した応答信号(例えば、高周波信号に応じた処理に基づく応答を示す応答信号)を、制御部50へ伝達する。なお、復調部542における応答信号の復調手段は、上記に限られず、例えば、高周波信号生成部540とアンテナ55との間における電圧の位相変化を用いて応答信号を復調することもできる。
以上のようにして、制御部50は、RFIDリーダライタ54及びアンテナ55を介して電池装置100との間で情報の送受信を行うことが可能となる。
[1.5.まとめ]
以上のように、本実施形態に係る電池装置100は、RFIDタグ20及びアンテナ15を介して、例えば、ユーザ端末500のような外部機器と通信可能に構成されている。このような構成により、電池装置100は、例えばスマートフォンのようなユーザ端末500からバッテリー7の動作の仕様に係る制御情報を取得し、取得した情報に基づき電池装置100内の各構成の動作を制御する制御データを更新することが可能となる。また、電池装置100は、電池装置100内に記憶された情報(例えば、バッテリー7に関する情報や、バッテリー7に接続された機器に関する情報)をユーザ端末500に出力することが可能となる。そのため、ユーザは、専用の機器を用いることなく、スマートフォンのようなユーザ端末500により、電池装置100内の制御データの更新や、電池装置100内に記憶された各種情報の読み出しを容易に行うことが可能となる。
また、本実施形態に係る電池装置100は、既存のバッテリーに従来から実装されている保護回路用のスイッチ回路4を用いて、バッテリー7からの放電やバッテリー7への充電の開始及び停止を制御することが可能である。また、電池装置100は、既存のバッテリーに従来から実装されているバッテリー7の状態監視用の各種センサー(例えば、測定回路11)を流用することで、バッテリー7に関する情報を取得することが可能である。このように、本実施形態に係る電池装置100は実現するにあたり、既存のバッテリーに実装されている回路やセンサーを流用することが可能である。そのため、既存のバッテリーに対して、外部機器と通信を行うための構成(即ち、RFIDタグ20及びアンテナ15)の追加と、制御部10を動作させるためのプログラムの書き換えを行うことで、本実施形態に係る電池装置100を安価に実現することが可能である。
また、RFIDタグ20のデータ処理部230は、レギュレータ226から出力される駆動電圧を電源として駆動する。そのため、電池装置100は、RFIDタグ20を駆動させるための電源を別途設けることなく、ユーザ端末500と通信を行うことが可能である。
なお、本実施形態に係る電池装置100は、RFIDタグ20に替えて、RFIDリーダライタ54を適用してもよい。この場合には、電池装置100に、RFIDリーダライタ54に電力を供給するための電力供給源を設ける必要がある。なお、RFIDリーダライタ54への電力供給源として、バッテリー7を適用してもよい。
<2.第2の実施形態>
[2.1.電池装置の概略構成]
次に、本開示の第2の実施形態に係る電池装置110について説明する。まず、図6を参照して、第2の実施形態に係る電池装置110の概略構成について説明する。図6は、第2の実施形態に係る電池装置110の概略的な構成を示した図である。
図6に示すように、本実施形態に係る電池装置110は、+端子1及び−端子2と、バッテリー7と、制御部10と、RFIDタグ(電力線通信部)20aと、結合回路(フィルタ)16とを含む。なお、図6に示す電池装置110は、第1の実施形態に係る電池装置100(図1参照)と同様に、スイッチ回路4と測定回路11とを含むが、図6では図示が省略されている。
第1の実施形態に係る電池装置100では、RFIDタグ20は、電池装置100に設けられたアンテナ15を介してユーザ端末500のような外部機器と通信を行っていた。これに対して、本実施形態に係る電池装置110では、RFIDタグ(電力線通信部)20aが、バッテリー7に電力線PLを介して接続された接続機器410と、電力線PLを介して通信(即ち、電力線通信)を行う。以降では、本実施形態に係る電池装置110について、第1の実施形態に係る電池装置100と異なる部分に着目して説明することとし、電池装置100と同様の構成については詳細な説明は省略する。
本実施形態に係る電池装置110は、充電時には充電器に装着され、電力線PLの端部に設けられた+端子1と−端子2がそれぞれ充電器の+端子、−端子に接続され、電力線PLを介して充電が行われる。また、電気機器使用時には充電時と同様に、+端子1と−端子2が機器の+端子、−端子に接続され、電力線PLを介して放電が行われる。なお、以降では、+端子1及び−端子2に接続される充電器または電気機器を、総じて「接続機器410」と呼ぶ場合がある。
+端子1及び−端子2に接続機器410が接続されている場合に、制御部10は、RFIDタグ20a、結合回路16、及び電力線PLを介して、接続機器410と通信(電力線通信)可能に構成されている。このとき、結合回路16は、RFIDタグ20aと電力線PLとの間に介在し、電力線PLから伝達される信号をフィルタリングする役目を果たす。なお、RFIDタグ20a及び結合回路16の詳細については後述する。このような構成により、制御部10は、例えば、接続機器410に備えられたアンテナを介して、ユーザ端末500のような外部機器と通信することも可能である。
例えば、図7は、本実施形態に係る電池装置110がユーザ端末500と通信を行うための構成の一例を示した図である。図7に示す例では、接続機器410は、機器40と、アンテナ15と、結合回路(フィルタ)46とを含む。
機器40は、バッテリー7から電力線PLを介して供給される電力で駆動する構成を示している。またアンテナ15は、バッテリー7からの電力を機器40に供給するための接続機器410内の電力線に、結合回路46を介して接続されている。結合回路46は、電池装置110の結合回路16と同様である。また、本実施形態に係るアンテナ15は、上述した第1の実施形態に係る電池装置100のアンテナ15と同様のものを用いることが可能である。
RFIDタグ20aから送信された搬送波は、結合回路16を介して電力線PLにより伝送される電力に重畳され、電力線PLを介して接続機器410に送信される。接続機器410内の電力線に伝送された搬送波は、結合回路46で電力成分がフィルタリングされて、搬送波の成分のみがアンテナ15を介して外部機器であるユーザ端末500に送信される。このような構成により、例えば、電池装置110内に記憶された情報を、接続機器410に設けられたアンテナ15を介してユーザ端末500に送信することが可能となる。
また、ユーザ端末500から送信された搬送波は、アンテナ15で受信され、結合回路46を介して接続機器410内の電力線により伝送される電力に重畳され、接続機器410内の電力線を介して電池装置110に送信される。電池装置110内の電力線PLに伝送された搬送波は、結合回路16で電力成分がフィルタリングされて、搬送波の成分のみがRFIDタグ20aで受信される。RFIDタグ20aは、受信した搬送波を基に、ユーザ端末500から送信された情報を復号し、復号された情報を制御部10に通知する。このような構成により、例えば、ユーザ端末500から、バッテリー7の動作の仕様に係る制御情報を、接続機器410に設けられたアンテナ15を介して電池装置110内の制御部10に送信することが可能となる。
また、機器40に関する情報を、接続機器410内の電力線及び電池装置110内の電力線PLを介して制御部10に送信してもよい。このような構成により、機器40と制御部10との間を専用線(例えば、シリアルケーブル)で接続することなく、機器40に関する情報を制御部10に送信することが可能となる。
[2.2.RFIDタグ及び結合回路の回路構成]
次に、図8及び図9を参照しながら、RFIDタグ20a及び結合回路16の回路構成について説明する。まず、図8を参照する。図8は、本実施形態に係るRFIDタグ20aの回路構成の一例を示した回路図である。ここで、図8では、結合回路16を併せて示している。図8に示すように、本実施形態に係るRFIDタグ20aは結合回路(フィルタ)16を介して電力線PLに接続されている点を除けば、第1の実施形態に係るRFIDタグ20(図3参照)と同様の構成である。そのため、以降では、図9を参照しながら、結合回路(フィルタ)16の回路構成に着目して説明し、RFIDタグ20と同様の構成については詳細な説明を省略する。図9は、結合回路16の回路構成の一例を示した回路図である。
結合回路16は、本実施形態に係るRFIDタグ(電力線通信部)20aと電力線PLとの間に接続され、電力線PLから伝達される信号をフィルタリングする役目を果たす。より具体的には、結合回路16は、電力線PLから伝達される信号のうち、少なくとも電力線PLにより伝送される電力を遮断し、高周波信号を遮断しない機能を有する。電池装置110は、結合回路16を備えることによって、ノイズとなりうる電力をRFIDタグ20aへ伝達しないので、RFIDタグ20aと、本実施形態に係る有線通信、無線通信の通信対象の外部装置(例えば、接続機器410)との間の通信の精度を向上させることができる。
図9に示すように、結合回路16は、例えば、インダクタL7、L8と、キャパシタC7〜C9と、サージアブソーバSA1〜SA3とで構成される。なお、本実施形態に係る結合回路16の構成が、図9に示す構成に限られないことは、言うまでもない。
なお、本実施形態に係るRFIDタグ20aの構成は、図8に示す構成に限られない。図10は、本実施形態に係る電池装置110が備えるRFIDタグ20aの他の例(以降では、「RFIDタグ20b」と呼ぶ)を示す説明図である。ここで、図10では、図8と同様に、結合回路16を併せて示している。なお、本実施形態に係るRFIDタグ20bは、図10に示すICチップ220を構成する各構成要素を、ICチップの形態で備えていなくてもよい。
図10に示すRFIDタグ20bは、第1高周波送受信部242と、第2高周波送受信部244と、ICチップ220とを備える。
第1高周波送受信部242は、例えば、所定のインダクタンスをもつインダクタL11と所定の静電容量を有するキャパシタC12とを備え、共振回路を構成する。ここで、第1高周波送受信部242の共振周波数としては、例えば、13.56[MHz]などの高周波信号の周波数が挙げられる。第1高周波送受信部242は、上記構成により、結合回路16から伝達される高周波信号を送信し、また、第2高周波送受信部244から送信される応答信号を受信する。つまり、第1高周波送受信部242は、RFIDタグ20b内における第1の通信アンテナとしての役目を果たす。
第2高周波送受信部244は、例えば、所定のインダクタンスをもつインダクタL12と所定の静電容量を有するキャパシタC13とを備え、共振回路を構成する。ここで、第2高周波送受信部244の共振周波数としては、例えば、13.56[MHz]などの高周波信号の周波数が挙げられる。第2高周波送受信部244は、上記構成により、第1高周波送受信部242から送信された高周波信号を受信し、また、応答信号を送信する。より具体的には、第2高周波送受信部244は、高周波信号の受信に応じて電磁誘導により誘起電圧を生じさせ、所定の共振周波数で誘起電圧を共振させた受信電圧をICチップ220へと出力する。また、第2高周波送受信部244は、ICチップ220が備える負荷変調部232において行われる負荷変調によって応答信号の送信を行う。つまり、第2高周波送受信部244は、RFIDタグ20b内における第2の通信アンテナとしての役目を果たす。
ICチップ220は、図8に示すICチップ220と同様の構成を有し、第2高周波送受信部244から伝達される受信電圧に基づいて、図8に示すICチップ220と同様に処理を行う。
RFIDタグ20bは、図10に示す構成であっても、図8に示すRFIDタグ20aと同様に、受信した高周波信号から電力を得て駆動して受信した高周波信号が示す処理を行い、負荷変調によって当該処理に応じた応答信号を送信することができる。また、図10に示す構成を有するRFIDタグ20bは、NFCやRFIDに係るICチップを流用することが可能であるので、実装がより容易となるという利点がある。
[2.3.変形例]
次に、第2の実施形態の変形例に係る電池装置110について説明する。上記に示す実施形態では、制御部10が、RFIDタグ20aにより、結合回路16及び電力線PLを介して、電力線PLに電気的に接続された接続機器410と通信を行う場合の例について説明した。一方で、RFIDタグ20aに替えてRFIDリーダライタ20cを適用することも可能である。以降では、第2の実施形態の変形例として、RFIDタグ20aに替えて、RFIDリーダライタ20cを使用した場合の一例について、図11を参照しながら説明する。図11は、本実施形態の変形例に係るRFIDリーダライタ20cの回路構成の一例を示した回路図である。ここで、図11では、制御部10と結合回路16とを併せて示している。
図11に示すように、変形例に係るRFIDリーダライタ20cには、結合回路(フィルタ)16を介して電力線PLに接続されている点が異なるものの、第1の実施形態に係るRFIDリーダライタ54(図5参照)を適用することが可能である。そのため、以降では、RFIDリーダライタ20cの回路構成について、図5に示した第1の実施形態に係るRFIDリーダライタ54と異なる結合回路16との接続部分に着目して説明し、RFIDリーダライタ54と同様の構成について詳細な説明を省略する。
高周波信号生成部150高周波信号生成部250は、例えば制御部10から伝達される高周波信号生成命令を受け、高周波信号生成命令に応じた高周波信号を生成する。また、高周波信号生成部250は、例えば制御部10からから伝達される、高周波信号の送信停止を示す高周波信号送信停止命令を受け、高周波信号の生成を停止する。
なお、高周波信号生成部250が生成する高周波信号としては、外部装置が接続機器410である点による違い(例えば、送信するデータの内容)を除けば、第1の実施形態に係るRFIDリーダライタ54と同様である。
復調部252は、例えば、高周波信号生成部250と結合回路16との間における電圧の振幅変化を包絡線検波し、検波した信号を2値化することによって、接続機器410などの外部装置から送信される応答信号(より具体的には、例えば、負荷変調により送信される応答信号)を復調する。そして、復調部252は、復調した応答信号(例えば、高周波信号に応じた処理に基づく応答を示す応答信号)を、制御部10へ伝達する。なお、復調部252における応答信号の復調手段は、上記に限られず、例えば、高周波信号生成部250と結合回路16との間における電圧の位相変化を用いて応答信号を復調することもできる。
なお、第2の実施形態の変形例に係るRFIDリーダライタ20cの構成は、図11に示す構成に限られない。図12は、本実施形態の変形例に係るRFIDリーダライタ20dの回路構成の一例を示した回路図である。ここで、図12では、図11と同様に、制御部10と結合回路16とを併せて示している。
図12に示すRFIDリーダライタ20dは、高周波信号生成部250と、復調部252と、第1高周波送受信部254と、第2高周波送受信部256とを備える。また、RFIDリーダライタ20dは、例えば、暗号化回路(図示せず)や通信衝突防止(アンチコリジョン)回路などをさらに備えてもよい。
高周波信号生成部250は、図11に示す高周波信号生成部540と同様に、高周波信号生成命令に応じた高周波信号を生成し、高周波信号送信停止命令に応じて高周波信号の生成を停止する。
復調部252は、高周波信号生成部250のアンテナ端における電圧の振幅変化を包絡線検波し、検波した信号を2値化することによって、接続機器410から送信される応答信号を復調する。なお、復調部252における応答信号の復調手段は、上記に限られない。例えば、復調部252は、高周波信号生成部250のアンテナ端における電圧の位相変化を用いて応答信号を復調してもよい。
第1高周波送受信部254は、例えば、所定のインダクタンスをもつインダクタL5と所定の静電容量を有するキャパシタC5とを備え、共振回路を構成する。ここで、第1高周波送受信部254の共振周波数としては、例えば、13.56[MHz]などの高周波信号の周波数が挙げられる。第1高周波送受信部254は、上記構成により、高周波信号生成部250が生成した高周波信号を送信し、また、第2高周波送受信部256から送信される、接続機器410などの外部装置から送信された応答信号を受信する。つまり、第1高周波送受信部254は、RFIDリーダライタ20d内における第1の通信アンテナとしての役目を果たす。
第2高周波送受信部256は、例えば、所定のインダクタンスをもつインダクタL6と所定の静電容量を有するキャパシタC6とを備え、共振回路を構成する。ここで、第2高周波送受信部256の共振周波数としては、例えば、13.56[MHz]などの高周波信号の周波数が挙げられる。第2高周波送受信部256は、上記構成により、第1高周波送受信部254から送信された高周波信号を受信し、また、接続機器410などの外部装置から送信された応答信号を送信する。つまり、第2高周波送受信部256は、RFIDリーダライタ20d内における第2の通信アンテナとしての役目を果たす。
以上のように、第2の実施形態の変形例に係るRFIDリーダライタ20dは、図11に示すRFIDリーダライタ20cと同様に、NFCなどにおけるリーダ/ライタとしての役目を果たす。即ち、RFIDリーダライタ20dは、電力線PLを介して接続機器410などの外部装置との間で通信を行う役目を果たすことができる。
なお、RFIDタグ20aに替えて、RFIDリーダライタ20c(または20d)を用いる場合には、RFIDリーダライタ20c(または20d)を駆動させるために、RFIDリーダライタ20c(または20d)に電力を供給する必要がある。この場合に、RFIDリーダライタ20c(または20d)に電力を供給する手段としては、例えば、バッテリー7から電力を供給してもよいし、別途電源を設けてもよい。
[2.4.まとめ]
以上のように、本実施形態に係る電池装置110は、RFIDタグ20a及び結合回路16を介して、電力線PLに電気的に接続された接続機器410と通信可能に構成されている。即ち、本実施形態に係る電池装置110は、電力線PL及び接続機器410内の電力線を中継器として利用し、接続機器410に設けられたアンテナ15を介して外部機器(例えば、ユーザ端末500)と通信を行うことが可能である。そのため、本実施形態に係る電池装置110は、アンテナ15の設置位置が電池装置110の設置位置に限られず、第1の実施形態に係る電池装置100に比べて、アンテナ15の設置位置の自由度が高いという利点を更に有する。
<3.第3の実施形態>
[3.1.電池装置の構成]
次に、本開示の第3の実施形態に係る電池装置120について説明する。第1の実施形態に係る電池装置100では、電池装置100内に設けられたアンテナ15を介して外部機器であるユーザ端末500と通信を行っている。即ち、第1の実施形態に係る電池装置100は、電池装置100単体でユーザ端末500と通信を行うことが可能である。一方で、第2の実施形態に係る電池装置110は、電力線通信を利用することで、電力線PLに電気的に接続された接続機器410に設けられたアンテナ15を介してユーザ端末500と通信を行う。即ち、第2の実施形態に係る電池装置110は、電力線PL及び接続機器410内の電力線を中継器として利用できるため、アンテナ15の設置位置の自由度が高いという利点を有する。これに対して、第3の実施形態に係る電池装置120は、第1の実施形態に係る電池装置100と、第2の実施形態に係る電池装置110との双方の利点を備える。以下に、図13及び図14を参照して、第3の実施形態に係る電池装置120について説明する。なお、ユーザ端末500は、クラウドサーバーやセンター(例えば、データセンター)等のような外部サービスとネットワークを介して通信可能に構成されていてもよい。このことは、前述した第1及び第2の実施形態についても同様である。
まず、図13を参照する。図13は、第3の実施形態に係る電池装置120の概略的な構成を示した図である。
図13に示すように、実施形態に係る電池装置120は、+端子1及び−端子2と、バッテリー7と、制御部10と、RFIDタグ(電力線通信部)20と、アンテナ15と、結合回路(フィルタ)16とを含む。なお、図13に示す電池装置120は、第1の実施形態に係る電池装置100(図1参照)と同様に、スイッチ回路4と測定回路11とを含むが、図13では図示が省略されている。
なお、制御部10及びバッテリー7の構成や、+端子1及び−端子2を介した接続機器410との関係は、上述した第1の実施形態に係る電池装置100及び第2の実施形態に係る電池装置110と同様である。そのため、以降では、本実施形態に係る電池装置120について、電池装置100及び110と異なる部分に着目して説明し、電池装置100及び110と同様の構成については詳細な説明は省略する。
本実施形態に係るRFIDタグ20は、アンテナ15と電気的に接続されている。即ち、本実施形態に係る制御部10は、第1の実施形態に係る制御部10と同様に、RFIDタグ20及びアンテナ15を介してユーザ端末500と通信を行うことが可能である。
また、結合回路16は、RFIDタグ20と電力線PLとの間に接続され、電力線PLから伝達される信号をフィルタリングする役目を果たす。即ち、本実施形態に係る制御部10は、第2の実施形態に係る制御部10と同様に、RFIDタグ20、結合回路16、及び電力線PLを介して、接続機器410と通信(電力線通信)を行うことが可能である。
ここで、図14を参照しながら、電池装置120とユーザ端末500とが通信する場合における信号の流れについて説明する。図14は、本実施形態に係る電池装置120の回路構成の一例を示した回路図である。
例えば、外部機器であるユーザ端末500がアンテナ15と通信可能範囲にある場合には、第1の実施形態に係る電池装置100と同様に、アンテナ15と外部機器(例えば、ユーザ端末500)が備えるアンテナ回路とが結合して負荷がかかる。これにより、RFIDタグ20からの高周波信号がアンテナ15に伝達され、アンテナ15は、高周波信号に応じた搬送波を送信する。即ち、ユーザ端末500がアンテナ15と通信可能範囲にある場合には、RFIDタグ20及びアンテナ15を介して、制御部10とユーザ端末500との間で通信が確立する。
また、+端子1及び−端子2に接続機器410が接続されている場合には、第2の実施形態に係る電池装置110と同様に、RFIDタグ20、結合回路16、及び電力線PLを介して、制御部10と接続機器410とが接続される。そのため、RFIDタグ20及び接続機器410は、電力線PL及び接続機器410内の電力線により伝送される電力に搬送波を重畳することで、当該搬送波を互いに送受信(即ち、電力線通信)することが可能となる。また、第2の実施形態に係る接続機器410(図7参照)と同様に、接続機器410内の電力線に、結合回路(フィルタ)46を介してアンテナ15を接続してもよい。このような構成により、本実施形態に係る電池装置120は、第2の実施形態に係る電池装置110と同様に、電力線PL及び接続機器410内の電力線を中継器として利用し、接続機器410に設けられたアンテナ15を介してユーザ端末500と通信を行うことが可能である。
[3.2.まとめ]
以上で説明したように、第3の実施形態に係る電池装置120は、電池装置120内に設けられたアンテナ15による通信と、電力線PLを介した通信とを選択的に実行することが可能となる。このような構成により、本実施形態に係る電池装置120は、第1の実施形態に係る電池装置100と、第2の実施形態に係る電池装置110との双方の利点を備えることが可能となる。
なお、電池装置120に、バッテリー7に充電された電力を給電するためのコネクタや非接触給電用のアンテナを設け、電池装置120を充電器として動作できるようにしてもよい。この場合には、電池装置120に設けられたアンテナ15を非接触給電用のアンテナとして利用できるようにしてもよい。この場合には、制御部10は、電池装置120が充電器として動作するための制御データを、ユーザ端末500から取得した制御情報に基づき更新することで、充電器とそして動作する場合の仕様を変更できるようにしてもよい。なお、前述した第1の実施形態に係る電池装置100や、第2の実施形態に係る電池装置110についても、同様に、給電するためのコネクタや非接触給電用のアンテナを設けることで充電器として動作させてもよい。
<4.実施例1(電動アシスト自転車用バッテリーへの適用例)>
次に、前述した第1〜第3の実施形態に係る電池装置100、110、及び120の適用例について実施例として説明する。なお、以降では、電池装置120を適用した場合を例に説明するが、電池装置100または110に適宜置き換えてもよい。
まず、実施例1として、電池装置120を利用するユーザを認証した結果に応じてユーザを判別し、判別結果に応じて、バッテリー7の動作の仕様を決定し、決定された仕様に基づきバッテリー7の動作を制御する場合の例について説明する。
本開示の実施形態に係る電池装置120は、例えば、電池装置120を利用するユーザを認証した結果に応じてユーザを判別し、判別結果に応じてバッテリー7が放電する電流の上限値を変更することが可能である。そこで、以降では、実施例1に係る電池装置120の態様について、電池装置120を電動アシスト自転車用バッテリーに適用した場合を例に説明する。なお、以降では、「ユーザ」は、特に説明が無い場合には、電池装置120を利用するユーザ(換言すると、電池装置120が接続された接続機器410を利用するユーザ)を示すものとする。
電動アシスト自転車用バッテリーとして電池装置120を適用した場合には、例えば、電動アシスト自転車を利用するユーザ(換言すると、電池装置120を利用するユーザ)の年齢に応じて、電池装置120が放電する電流の上限値を変更できるようにしてもよい。例えば、若年者層のユーザが利用する場合は、電流の上限値を下げて、高齢者層のユーザが利用する場合は、若年者層のユーザの場合よりも高い出力でアシストするように電流の上限値を上げてもよい。
以下に、図15を参照しながら、実施例1に係る電池装置120を電動アシスト自転車用バッテリーに適用した場合における、電池装置120の一連の動作について説明する。図15は、本開示の実施例1に係る電池装置120の一連の動作を示したフローチャートであり、電池装置120を電動アシスト自転車用バッテリーに適用した場合について示している。
(ステップS101)
ユーザ端末500の制御部50は、入力部57を介してユーザにより入力された、電池装置120を使用するユーザを認証するための認証情報を取得する。制御部50は、取得した認証情報に基づき認証を行い、認証結果に応じて当該ユーザを判別する。これにより、制御部50は、認証されたユーザの年齢や性別等のような当該ユーザに関する情報を特定することが可能となる。
(ステップS102)
次に、制御部50は、電池装置120との間の通信経路を確立する。具体的には、ユーザが、ユーザ端末500を電池装置120に近接させた場合に、ユーザ端末500のアンテナ55と電池装置120のアンテナ15とが結合して負荷がかかることで、アンテナ55とアンテナ15との間の通信経路が確立される。これにより、ユーザ端末500の制御部50と電池装置120の制御部10とは、RFIDリーダライタ54、アンテナ55、アンテナ15、及びRFIDタグ20を介して情報を送受信することが可能となる。なお、このときRFIDタグ20は、アンテナ15を介して受信した高周波信号に応じた受信電圧で駆動するため、RFIDタグ20を駆動させるための電源を別途設ける必要はない。
なお、第2の実施形態に係る電池装置110のように、電池装置120に接続された接続機器410(この場合は、電動アシスト自転車)内の電力線にアンテナ15を接続することで、電力線PL及び接続機器410内の電力線を通信経路として使用してもよい。この場合には、電力線PL及び接続機器410内の電力線が、RFIDタグ20とアンテナ15との間を中継する中継器の役割を果たす。
(ステップS103)
ユーザ端末500の制御部50と電池装置120の制御部10との間で通信経路が確立されたら、制御部50は、確立された通信経路を介して制御部10に、バッテリー7に関する情報の送信を指示するための制御情報を送信する。
(ステップS201)
電池装置120の制御部10は、確立された通信経路を介してユーザ端末500から送信された制御情報を取得する。制御部10は、取得した制御情報により、制御部50からのバッテリー7に関する情報の送信に関する指示を認識する。
制御部10は、制御部50からの指示に基づき、記憶部13に記憶されたバッテリー7に関する情報を読み出し、読み出した情報を、確立された通信経路を介してユーザ端末500に送信する。なお、バッテリー7に関する情報には、例えば、バッテリー7に充電されている電力量や、バッテリー7から出力される電流の電流値等のように、バッテリー7が正常に動作可能かを判断するための情報が含まれていてもよい。
(ステップS104)
ユーザ端末500の制御部50は、確立された通信経路を介して電池装置120から送信されたバッテリー7に関する情報を取得する。制御部50は、取得したバッテリー7に関する情報を解析し、電池装置120が正常に動作可能か否か(例えば、電動アシスト自転車のバッテリーとして動作可能か否か)を判断する。具体的な一例として、制御部50は、バッテリー7に関する情報にバッテリー7に充電されている電力量を示す情報が含まれている場合には、電力量が低下しているか(閾値以下か)否かに応じて、電池装置120が正常に動作可能か否かを判断してもよい。また、別の一例として、制御部50は、バッテリー7に関する情報にバッテリー7から出力される電流の電流値を示す情報が含まれている場合には、電流値が閾値以下か否かに応じて、電池装置120が正常に動作可能か否かを判断してもよい。
なお、上記に示した例はあくまで一例であり、電池装置120が正常に動作可能か否かを判断できれば、バッテリー7に関する情報の内容や、バッテリー7に関する情報に基づき電池装置120が正常に動作可能か否かを判断する方法は限定されない。
(ステップS105)
制御部50は、取得したバッテリー7に関する情報に基づき電池装置120が正常に動作することが困難であると判断した場合には(S104、No)、エラーメッセージを表示部59に表示させて、一連の処理を終了する。
(ステップS106)
制御部50は、取得したバッテリー7に関する情報に基づき電池装置120が正常に動作可能であると判断した場合には(S104、Yes)、ユーザの判別結果に基づき、電動アシスト自転車のアシスト量を算出する。
具体的な一例として、制御部50は、判別されたユーザの年齢に基づき当該ユーザが若年者層のユーザか、それとも高齢者層のユーザかを判定してもよい。この場合には、制御部50は、例えば、判別されたユーザが若年者層のユーザの場合には、アシスト量を低めに(少なくとも、高齢者層の場合よりも低く)算出し、高齢者層のユーザの場合には、若年者層の場合よりもアシスト量を高く算出してもよい。
また、他の一例として、制御部50は、判別されたユーザの性別に応じてアシスト量を算出してもよい。具体的には、制御部50は、判別されたユーザが男性の場合には、アシスト量を低めに(少なくとも、女性の場合よりも低く)算出し、女性の場合には、男性の場合よりもアシスト量を高く算出してもよい。
なお、制御部50がユーザの年齢や性別に基づきアシスト量を算出できれば、算出に使用するデータの種別や算出方法は限定されない。例えば、制御部50は、判別されたユーザの年齢や性別と、あらかじめ生成されたユーザの年齢や性別とアシスト量との関係を示す情報(テーブル)とを比較することでアシスト量を導出してもよい。また、他の一例として、判別されたユーザの年齢や性別を入力として、アシスト量を算出するためのプログラムを利用してもよい。なお、ユーザの年齢や性別とアシスト量との関係を示す情報や、アシスト量を算出するためのプログラムは、制御部50が読み出し可能な場所にあらかじめ記憶させておくとよい。
(ステップS107)
アシスト量を算出したら、制御部50は、確立された通信経路を介して制御部10に、算出したアシスト量を含む制御情報を送信する。
(ステップS202)
制御部10は、確立された通信経路を介してユーザ端末500から送信された制御情報を取得する。制御部10は、取得した制御情報から、算出されたアシスト量を示す情報を抽出する。
制御部10は、制御情報から抽出したアシスト量を示す情報を基に、バッテリー7からの出力を制御するための制御データを更新する。具体的な一例として、制御部10は、バッテリー7から出力される電流の電流値の上限を制御することで、電動アシスト自転車のアシスト量を制御するようにしてもよい。この場合には、制御部10は、抽出したアシスト量に基づき電流値の上限を決定し、決定された電流値の上限に基づき、電流値の上限を制御するための制御データを更新する。
抽出したアシスト量に基づき制御データを更新したら、制御部10は、スイッチ回路4の放電制御FET6を制御して、バッテリー7から接続機器410(この場合は、電動アシスト自転車)への放電を開始する。
(ステップS203)
制御データの更新とバッテリー7からの放電の開始に係る制御が完了したら、制御部10は、設定が完了したことを、確立された通信経路を介してユーザ端末500に通知する。
(ステップS108)
ユーザ端末500の制御部50は、確立された通信経路を介して電池装置120から設定が完了した旨の通知を受ける。電池装置120からの通知を受けると、制御部50は、電池装置120の設定(即ち、アシスト量の設定)が完了したことを通知するためのメッセージを表示部59に表示させて、一連の処理を終了する。
なお、上記に示す例では、ユーザ端末500の制御部50が認証結果に基づきユーザを判別し、判別したユーザに応じてアシスト量を算出していたが、ユーザの判別や判別結果に応じたアシスト量の算出を、電池装置120の制御部10が行ってもよい。この場合には、制御部10側でユーザの判別やアシスト量の算出を行うためのプログラム及び制御データを、あらかじめ記憶部13に記憶させておく。また、制御部50は、認証結果を示す情報を制御部10に通知する。そして、制御部10は、制御部50から取得した認識結果を示す情報と、記憶部13に記憶されたプログラム及び制御データとに基づき、ユーザの判別やアシスト量の算出を行えばよい。
また、電池装置120の制御部10で、ユーザの認証を行ってもよい。この場合には、ユーザの認証を行うためのプログラム及び制御データを、あらかじめ記憶部13に記憶させておくとよい。また、制御部50は、ユーザを認証するための認証情報を制御部10に通知する。そして、制御部10は、制御部50から取得した認証情報と、記憶部13に記憶されたプログラム及び制御データとに基づき、ユーザの認証を行えばよい。
なお、電池装置120が放電する電流の上限値を制御する場合の例は、上記に示した電動アシスト自転車用バッテリーの例に限定されない。例えば、電池装置120の利用者が子供の場合には、安全面を考慮して、電池装置120が放電する電流の上限値を下げ、利用者が大人の場合には、電池装置120が放電する電流の上限値を上げるようにしてもよい。
以上のように、本開示の実施例1に係る電池装置120に依れば、電池装置120を利用するユーザを認証した結果に応じて当該ユーザを判別し、判別結果に応じてバッテリー7が放電する電流の上限値を変更することが可能となる。
<5.実施例2(電動バイクのバッテリーへの適用例)>
次に、実施例2として、電池装置120の位置を示す位置情報に応じて、バッテリー7の動作の仕様を決定し、決定された仕様に基づきバッテリー7の動作を制御する場合の例について説明する。
バッテリーの容量や出力の増加に伴い、バッテリーで駆動する電気自動車や電動バイクが普及しつつある。一方で、自動車やバイクを公道で運転する場合や、サーキットのような閉じられた環境で運転する場合のように、自動車やバイクを運転する環境に応じて、速度の規制が異なる場合がある。そこで、以降では、実施例2に係る電池装置120の態様について、電池装置120を電動バイクのバッテリーに適用した場合を例に説明する。
電動バイクのバッテリーとして電池装置120を適用した場合には、例えば、電池装置120で駆動する電動バイクの位置(即ち、電池装置120の位置)に応じて、バッテリー7が放電する電流の上限値を変更するように動作させてもよい。具体的には、電池装置120の位置が公道を示す場合には、バッテリー7の出力を制限することで電動バイクの速度を規制し、電池装置120の位置がサーキットを示す場合には、速度の規制を解除するように、電池装置120を動作させてもよい。また、駐車場内のように、公道よりもさらに速度が低く規制されている場合には、バッテリー7の出力を更に制限することで、電動バイクの速度を公道の場合よりもさらに低く規制してもよい。
以下に、図16を参照しながら、実施例2に係る電池装置120を電動バイクのバッテリーに適用した場合における、電池装置120の一連の動作について説明する。図16は、本開示の実施例2に係る電池装置120の一連の動作を示したフローチャートであり、電池装置120を電動バイクのバッテリーに適用した場合の一例について示している。
(ステップS301)
ユーザ端末500の制御部50は、入力部57を介してユーザにより入力された、電池装置120を使用するユーザを認証するための認証情報を取得する。制御部50は、取得した認証情報に基づき認証を行い、認証結果に応じて当該ユーザを判別する。これにより、制御部50は、例えば、認証されたユーザが、サーキット等でバイクを走行させるための(速度制限を解除して走行させるための)ライセンスを取得しているか否かを判別することが可能となる。
(ステップS302)
また、制御部50は、電池装置120の位置情報を取得する。具体的な一例として、ユーザ端末500にGPS(Global Positioning System)受信機を設けておくことで、制御部50はGPS受信機からユーザ端末500の位置を示す位置情報を取得してもよい。この場合には、制御部50は、取得したユーザ端末500の位置情報を電池装置120の位置情報として認識してもよい。これにより、制御部50は、例えば、電池装置120の位置(換言すると、電動バイクの位置)が、公道のように速度が規制された環境か、サーキットのように速度が規制されていない閉じられた環境かを判別することが可能となる。
(ステップS303)
制御部50は、ユーザの判別結果と、取得した電池装置120の位置情報とに基づき、電池装置120の出力を上げること(以降では「出力アップ」と呼ぶ場合がある)を許可するか(換言すると、出力制限を解除するか)否かを判断する。
例えば、制御部50は、判別されたユーザがライセンスを取得しており、かつ、電池装置120の位置がサーキットのように速度が規制されていない閉じられた環境の場合に、電池装置120の出力アップを許可してもよい。一方で、判別されたユーザがライセンスを取得していない場合には、制御部50は、電池装置120の出力アップを不許可としてもよい。また、電池装置120の位置が公道のように速度が規制された環境の場合には、制御部50は、電池装置120の出力アップを不許可としてもよい。
(ステップS304)
電池装置120の出力アップを不許可とした場合には(ステップS303、No)、制御部50は、電池装置120の出力アップを不許可とした旨を通知するメッセージを表示部59に表示させ、一連の処理を終了する。
(ステップS305)
電池装置120の出力アップを許可した場合には(ステップS303、Yes)、制御部50は、電池装置120との間の通信経路を確立する。具体的には、ユーザが、ユーザ端末500を電池装置120に近接させた場合に、ユーザ端末500のアンテナ55と電池装置120のアンテナ15とが結合して負荷がかかることで、アンテナ55とアンテナ15との間の通信経路が確立される。これにより、ユーザ端末500の制御部50と電池装置120の制御部10とは、RFIDリーダライタ54、アンテナ55、アンテナ15、及びRFIDタグ20を介して情報を送受信することが可能となる。
(ステップS306)
ユーザ端末500の制御部50と電池装置120の制御部10との間で通信経路が確立されたら、制御部50は、確立された通信経路を介して制御部10に、バッテリー7に関する情報の送信を指示するための制御情報を送信する。
(ステップS401)
電池装置120の制御部10は、確立された通信経路を介してユーザ端末500から送信された制御情報を取得する。制御部10は、取得した制御情報により、制御部50からのバッテリー7に関する情報の送信に関する指示を認識する。
制御部10は、制御部50からの指示に基づき、記憶部13に記憶されたバッテリー7に関する情報を読み出し、読み出した情報を、確立された通信経路を介してユーザ端末500に送信する。なお、バッテリー7に関する情報として、制御部10からユーザ端末500にどのような情報を送信するかについては、実施例1の場合と同様の思想に基づき決定してもよいし、運用に応じて適宜変更してもよい。
(ステップS307)
ユーザ端末500の制御部50は、確立された通信経路を介して電池装置120から送信されたバッテリー7に関する情報を取得する。制御部50は、取得したバッテリー7に関する情報を解析し、電池装置120が正常に動作可能か否か(例えば、電動バイクのバッテリーとして動作可能か否か)を判断する。
なお、電池装置120が正常に動作可能か否かを判断できれば、バッテリー7に関する情報の内容や、バッテリー7に関する情報に基づき電池装置120が正常に動作可能か否かを判断する方法は限定されない。
(ステップS308)
制御部50は、取得したバッテリー7に関する情報に基づき電池装置120が正常に動作することが困難であると判断した場合には(S307、No)、エラーメッセージを表示部59に表示させて、一連の処理を終了する。
(ステップS309)
制御部50は、取得したバッテリー7に関する情報に基づき電池装置120が正常に動作可能であると判断した場合には(S307、Yes)、ユーザの判別結果や電池装置120の位置情報に基づき、電動バイクの出力の上限値(以降では、単に「出力上限値」と呼ぶ場合がある)を算出する。
具体的な一例として、制御部50は、電池装置120の位置が公道のように速度が規制されている環境の場合には、規制された速度にあわせて出力上限値を制限してもよい。また、制御部50は、電池装置120の位置がサーキットのように速度が規制されていない閉じられた環境の場合には、出力上限値の制限を解除したり、速度が規制されている場合よりも出力上限値を高く設定してもよい。また、電池装置120の位置が駐車場内のように公道よりもさらに速度が低く規制された環境の場合には、公道の場合に比べて出力上限値を低く制限してもよい。
また、他の一例として、ユーザが取得しているライセンスに応じて最高速度が制限されている場合には、制御部50は、ユーザの判別結果に応じて出力上限値を制限してもよい。
また、制御部50は、出力アップに時間制限を設定できるようにしてもよい。例えば、ユーザごとに、時間単位で電池装置120の出力をアップする契約を結ぶような運用を行う場合には、ユーザの情報と契約内容を示す情報とを関連付けてもよい。この場合には、制御部50は、ユーザの判別結果に応じて契約内容を特定し、特定された契約内容に基づき、出力アップの制限時間を設定することが可能である。なお、以降では、制御部50は、出力アップの制限時間を設定するものとして説明する。
(ステップS310)
出力上限値の算出と制限時間の特定が完了したら、制御部50は、確立された通信経路を介して制御部10に、算出した出力上限値と特定した制限時間とを含む制御情報を送信する。
(ステップS402)
制御部10は、確立された通信経路を介してユーザ端末500から送信された制御情報を取得する。制御部10は、取得した制御情報から、算出された出力上限値を示す情報と特定された制限時間を示す情報とを抽出する。
制御部10は、制御情報から抽出した出力上限値を示す情報を基に、バッテリー7からの出力を制御するための制御データを更新する。具体的な一例として、制御部10は、バッテリー7から出力される電流の電流値の上限を制御することで、電動バイクの出力上限値を制御するようにしてもよい。この場合には、制御部10は、抽出した出力上限値に基づき電流値の上限を決定し、決定された電流値の上限に基づき、電流値の上限を制御するための制御データを更新する。
抽出した出力上限値に基づき制御データを更新したら、制御部10は、スイッチ回路4の放電制御FET6を制御して、バッテリー7から接続機器410(この場合は、電動バイク)への放電を開始する。放電を開始したら、制御部10は、放電を開始してから経過した時間(以降では、「放電時間」と呼ぶ場合がある)の測定を開始する。なお、制御部10は、放電時間が、制御情報から抽出した制限時間に達した場合には、バッテリー7からの出力を制限、もしくは停止してもよい。
(ステップS403)
制御データの更新とバッテリー7からの放電の開始に係る制御が完了したら、制御部10は、設定が完了したことを、確立された通信経路を介してユーザ端末500に通知する。
(ステップS311)
ユーザ端末500の制御部50は、確立された通信経路を介して電池装置120から設定が完了した旨の通知を受ける。電池装置120からの通知を受けると、制御部50は、電池装置120の設定(即ち、アシスト量の設定)が完了したことを通知するためのメッセージを表示部59に表示させて、一連の処理を終了する。
なお、上記に示す例では、ユーザ端末500が位置情報を取得し、取得した位置情報を基に出力上限値を算出していたが、位置情報の取得や取得した位置情報に基づく出力上限値の算出を、電池装置120の制御部10が行ってもよい。この場合には、電池装置120に、位置情報を取得するためのユニット(例えば、GPS受信機)を設ければよい。また、制御部10側で位置情報の取得や出力上限値の算出を行うためのプログラム及び制御データを、あらかじめ記憶部13に記憶させておくとよい。そして、制御部10は、制御部50からの指示を受けて、記憶部13に記憶されたプログラム及び制御データに基づき、位置情報の取得や出力上限値の算出を行えばよい。
以上のように、本開示の実施例2に係る電池装置120に依れば、電池装置120の位置情報に応じて、バッテリー7が放電する電流の上限値を変更する等のように、バッテリー7の動作を制御することが可能となる。また、実施例2に係る電池装置120に依れば、バッテリー7の動作の制御に制限時間を設定することも可能である。このような構成により、例えば、バッテリー7からの放電の開始を起点として、制限時間内であればバッテリー7の出力アップを可能とし、制限時間を超えたらバッテリー7の出力を制限するように電池装置120を動作させることが可能となる。
<6.実施例3(電動カートへの適用例)>
次に、実施例3として、電池装置120が、バッテリー7からの出力の変化に基づきバッテリー7の利用状況を監視し、バッテリー7の利用状況に応じてバッテリー7の動作を制御する場合の例について説明する。
例えば、電動カート等をレンタルする場合には、電動カートをレンタルしたユーザが、急加速や制限速度を超えた運転のような危険な運転を行っている場合には、危険な運転を防止するように電動カートの出力を制御したいという要望がある。しかしながら、管理者が、ユーザの運転状況を逐一監視しながら、ユーザの運転状況に応じて電動カートの出力を制御することは困難な場合が少なくない。そこで、実施例3では、電池装置120がバッテリー7からの出力の変化を監視することで、電動カートの動作を推定し、推定結果に基づきユーザが危険な運転を行っていると判断された場合には、バッテリー7からの出力を制限する場合の例について説明する。
以降では、図17を参照しながら、実施例3に係る電池装置120を電動カートのバッテリーに適用した場合における、電池装置120の一連の動作について説明する。図17は、本開示の実施例3に係る電池装置120の一連の動作を示したフローチャートであり、電池装置120を電動カートのバッテリーに適用した場合の一例について示している。
(ステップS501)
ユーザ端末500の制御部50は、入力部57を介してユーザにより入力された、電池装置120を使用するユーザを認証するための認証情報を取得する。制御部50は、取得した認証情報に基づき認証を行い、認証結果に応じて当該ユーザを判別する。制御部50は、ユーザの判別結果を基に、ユーザの種別や、判別されたユーザの課金状況、及び、ユーザの年齢や性別のような当該ユーザに関する情報を特定することが可能となる。なお、ユーザの種別とは、例えば、そのユーザが、一般的なユーザか、サービスマンや管理者のような特殊なユーザかを示している。
(ステップS502)
また、制御部50は、電池装置120の位置情報を取得する。位置情報の取得方法は、前述した実施例2と同様である。これにより、制御部50は、例えば、電池装置120の位置(換言すると、電動バイクの位置)が、公道のように速度が規制された環境か、サーキットのように速度が規制されていない閉じられた環境かを判別することが可能となる。
(ステップS503)
制御部50は、ユーザの判別結果に基づき電池装置120からバッテリー7に関する情報を取得するためのコマンド(換言すると、制御情報)を生成する。生成されたコマンドには、バッテリー7に関する情報として、どのような情報を送信するかが示されていてもよい。
(ステップS504)
コマンドを生成したら、制御部50は、電池装置120との間の通信経路を確立する。具体的には、ユーザが、ユーザ端末500を電池装置120に近接させた場合に、ユーザ端末500のアンテナ55と電池装置120のアンテナ15とが結合して負荷がかかることで、アンテナ55とアンテナ15との間の通信経路が確立される。これにより、ユーザ端末500の制御部50と電池装置120の制御部10とは、RFIDリーダライタ54、アンテナ55、アンテナ15、及びRFIDタグ20を介して情報を送受信することが可能となる。
ユーザ端末500の制御部50と電池装置120の制御部10との間で通信経路が確立されたら、制御部50は、確立された通信経路を介して制御部10に、生成されたコマンドを送信する。
(ステップS601)
一方で、電池装置120は、バッテリー7の利用状況や状態を監視し、バッテリー7の利用状況や状態を履歴として記憶部13にあらかじめ記憶しておく。
(ステップS602)
電池装置120の制御部10は、確立された通信経路を介してユーザ端末500から送信されたコマンドを取得する。制御部10は、取得したコマンドを実行することで、コマンドにより指定されたバッテリー7に関する情報を記憶部13から抽出し、抽出された情報を、確立された通信経路を介してユーザ端末500に送信する。なお、バッテリー7に関する情報として、制御部10からユーザ端末500にどのような情報を送信するかについては、運用に応じて適宜変更してもよい。
(ステップS505)
ユーザ端末500の制御部50は、確立された通信経路を介して電池装置120から送信されたバッテリー7に関する情報を取得する。
制御部50は、ユーザの判別結果、電池装置120の位置情報、及び、電池装置120から取得したバッテリー7に関する情報に基づき、バッテリー7の動作の仕様を決定する。バッテリー7の動作の仕様としては、例えば、バッテリー7から出力される電流の最大値や、制限時間、利用可能な電力量、及び、バッテリー7の出力を制限するための条件を示す情報が挙げられる。バッテリー7の出力を制限するための条件とは、例えば、急加速を行った回数や、制限速度を超過した回数のように、ユーザが危険な運転を行っていると判断するための基準や、危険な運転を行っていると判断された回数を示している。
具体的な一例として、制御部50は、電池装置120の位置情報に基づき、その位置情報が示す環境における制限速度を特定し、特定された制限速度に基づき、ユーザが危険な運転を行っていると判断するための電動カートの速度に関する基準を設定してもよい。
なお、上記に示した条件は一例であり、どのような条件に基づき、バッテリー7の出力を制限するための条件を設定するかは、運用に応じて適宜変更してもよい。例えば、他の一例として、制御部50は、判別されたユーザの年齢に基づき、当該ユーザが子供か否かや、高齢者か否かを判別し、判別結果に応じてバッテリー7の出力を制限する条件を決定してもよい。
制御部50は、決定された仕様に基づきバッテリー7の動作を制御するように、電池装置120内の制御データを更新するためのコマンドを生成する。
(ステップS506)
コマンドの生成が完了したら、制御部50は、確立された通信経路を介して制御部10に、生成したコマンドを送信する。
(ステップS603)
電池装置120の制御部10は、確立された通信経路を介してユーザ端末500から送信されたコマンドを取得する。制御部10は、取得したコマンドを実行することで、ユーザ端末500で決定された仕様に基づきバッテリー7が動作するように、記憶部13に記憶された制御データを更新する。これにより、電池装置120に、バッテリー7から出力される電流の最大値や、制限時間、利用可能な電力量、及び、バッテリー7の出力を制限するための条件が設定される。
なお、制御部10がコマンドを実行することで、スイッチ回路4の放電制御FET6を制御して、バッテリー7から接続機器410(この場合は、電動カート)への放電を開始するように、コマンドが生成されていてもよい。
(ステップS604)
コマンドの実行によりバッテリー7の動作の仕様に関する設定が完了したら、制御部10は、設定が完了したことを、確立された通信経路を介してユーザ端末500に通知する。
(ステップS507)
ユーザ端末500の制御部50は、確立された通信経路を介して電池装置120から設定が完了した旨の通知を受ける。電池装置120からの通知を受けると、制御部50は、電池装置120の設定(即ち、アシスト量の設定)が完了したことを通知するためのメッセージを表示部59に表示させて、一連の処理を終了する。
(ステップS605)
また、バッテリー7の動作の仕様に関する設定が完了し、バッテリー7からの放電が開始されたら、制御部10は、バッテリー7の動作(例えば、バッテリー7の利用状況)を監視する。具体的な一例として、制御部10は、バッテリー7から放電が開始されてから経過した時間、消費電力、駆動回数、及び最大出力を監視してもよい。
(ステップS606)
制御部10は、バッテリー7の動作の監視結果に基づき、バッテリー7の出力を制限する条件を満たしたか否かに応じて、ユーザが危険な運転を行ったか否かを判断する。具体的な一例として、制御部10は、バッテリー7から出力された電力が、バッテリー7の出力を制限する条件として設定された閾値を超えたか否かに応じて、ユーザが危険な運転を行ったか否かを判断してもよい。
制御部10は、ユーザが危険な運転を行ったと判定された回数や時間が、バッテリー7の出力を制限する条件として設定された回数や時間を超えない限り(ステップS606、No)、バッテリー7からの出力を制限せずに監視を継続する。
(ステップS607)
ユーザが危険な運転を行ったと判定された回数や時間が、バッテリー7の出力を制限する条件として設定された回数や時間を超えた場合には(ステップS606、Yes)、制御部10は、例えば、バッテリー7からの出力を制限してもよい。具体的な一例として、制御部10は、バッテリー7からの出力の上限値を下げることで、電動カートの急加速を防止することが可能である。また、制御部10は、バッテリー7からの出力の上限値を下げることで、電動カートの最高速度を下げてもよい。
(ステップS608)
なお、制御部10は、上述したバッテリー7の動作の監視と、監視結果に伴う制御(例えば、所定の条件を満たした場合のバッテリー7の出力制限)とを、電動カートの一連の動作が停止するまで継続する(ステップS608)。電動カートの一連の動作が停止したら、電池装置120も一連の動作を終了する。
以上のように、実施例3に係る電池装置120は、バッテリー7からの出力の変化を監視することで、電動カートの動作を推定し、推定結果に基づきユーザが危険な運転を行っていると判断された場合には、バッテリー7からの出力を制限する。これにより、例えば、電動カートをレンタルする場合においても、ユーザの運転状況を管理者が逐一監視することなく、電池装置120自体が、ユーザの運電状況を監視し、監視結果に応じてバッテリー7からの出力を制限することが可能となる。
<7.実施例4(バッテリー情報の出力に関する制御の一例)>
前述の実施例1では、電池装置120に記憶されたバッテリー7に関する情報をユーザ端末500に出力する場合の例について説明した。一方で、電池装置120内に記憶された情報の中には、例えば、バッテリー7に充電された電力の残量(以降では、「バッテリー残量」と呼ぶ場合がある)などのような一般的な情報や、詳細な制御情報のように、サービスマンや管理者のように特殊な役割を果たすユーザが参照するような情報が含まれる。そこで、一般的なユーザ(以降では、「一般ユーザ」と呼ぶ場合がある)や、サービスマンまたは管理者のようなユーザ(以降では、「管理者ユーザ」と呼ぶ場合がある)等のユーザを分類するための基準として属性を設定し、各ユーザを属性に分類することで区別してもよい。この場合には、判別されたユーザが属する属性に応じて、出力する情報を制御することも可能である。そこで、実施例4では、認証結果に基づき判別されたユーザが属する属性に応じて、電池装置120が、ユーザ端末500に出力する情報を制御する場合の例について説明する。
例えば、電池装置120は、認証結果に基づき判別されたユーザが一般ユーザの属性に属する場合には、バッテリー残量のみをユーザ端末500に出力し、管理者ユーザの属性に属する場合には、バッテリーの劣化度合いや電流値等の詳細な情報を出力してもよい。この場合には、各ユーザがどの属性に属するかを示した制御データ(以降では、「ユーザ管理テーブル」と呼ぶ場合がある)と、属性ごとに出力する情報を示した制御データ(以降では、「情報管理テーブル」と呼ぶ場合がある)とを電池装置120内の記憶部13にあらかじめ記憶させておく。
なお、ユーザ端末500から電池装置120にユーザ管理テーブルを送信することで、制御部10が、記憶部13に記憶されたユーザ管理テーブルを、ユーザ端末500から取得したユーザ管理テーブルで更新できるようにしてもよい。また、情報管理テーブルについても同様に更新できるようにしてもよい。
ユーザ端末500の制御部50は、バッテリー7に関する情報の送信を電池装置120に指示する場合に、判別されたユーザを示す情報を電池装置120の制御部10に送信する。
制御部10は、制御部50から取得したユーザを示す情報と、ユーザ管理テーブルとに基づき、当該ユーザの属性を特定する。ユーザの属性を特定したら、制御部50は、特定された属性と情報管理テーブルとに基づき、ユーザ端末500に出力する情報を特定する。このとき、ユーザの属性が一般ユーザの場合には、制御部10は、ユーザ端末500に出力する情報として、バッテリー残量を示す情報を特定する。また、ユーザの属性が管理者ユーザの場合には、制御部10は、ユーザ端末500に出力する情報として、バッテリーの劣化度合いや電流値等の詳細な情報を特定する。
制御部10は、ユーザの属性に応じて特定された情報を記憶部13から読み出し、読み出された情報をユーザ端末500に送信する。これにより、ユーザ端末500の表示部59には、ユーザの属性に応じた情報が表示される。
なお、上記に示す例では、属性の特定や出力する情報の特定を電池装置120の制御部10が行っていたが、属性の特定や出力する情報の特定をユーザ端末500が行ってもよい。この場合には、ユーザ管理テーブルや情報管理テーブルをユーザ端末500に記憶させておく。ユーザ端末500の制御部50は、ユーザ管理テーブル及び情報管理テーブルに基づきユーザの属性に応じて取得する情報を特定し、特定された情報の出力を電池装置120の制御部10に指示すればよい。
以上のように、本開示の実施例4に係る電池装置に依れば、認証結果に基づき判別されたユーザが属する属性を特定し、特定された属性に応じて電池装置120からユーザ端末500に出力する情報を制御ことが可能となる。
<8.実施例5(バッテリーの出力制御の一例)>
前述の実施例1では、電池装置120を利用するユーザを認証した結果に応じてユーザを判別し、判別結果に応じて、バッテリー7の動作の仕様を決定し、決定された仕様に基づきバッテリー7の動作を制御する例について説明した。実施例5では、ユーザの判別結果に応じて、バッテリー7の動作の仕様を決定し、決定された仕様に基づきバッテリー7の動作を制御する場合のその他の例についてまとめる。
具体的な一例として、ユーザの認証結果に基づき、認証されたユーザがあらかじめ登録されたユーザ(以降では「登録ユーザ」と呼ぶ場合がある)か否か(例えば、会員か非会員か)に応じて、電池装置120の仕様を制限してもよい。なお、認証されたユーザが登録ユーザか否かの判断は、実施例1と同様に、ユーザ端末500の制御部50が行ってもよいし、電池装置120の制御部10が行ってもよい。この場合には、制御部10は、例えば、認証されたユーザが登録ユーザではない場合には、バッテリー7からの放電を制限または停止してもよい。
具体的な一例として、電池装置120におけるスイッチ回路4の放電制御FET6を初期状態ではOFFに設定しておく。そして、制御部10は、認証されたユーザが登録ユーザの場合に放電制御FET6をONに設定することで、電池装置120を利用可能にしてもよい。このように電池装置120を動作させることで、例えば、登録ユーザ以外による電池装置120の利用を制限することが可能となる。
また、電池装置120を利用可能にした場合には、制御部10は、バッテリー7の利用状況を履歴として記憶部13に記憶させてもよい。これにより、例えば、登録ユーザが電池装置120の利用を停止したときに、記憶部13に記憶された履歴を読み出し、利用状況に応じて当該ユーザに課金をするといった運用が可能となる。
また、認証されたユーザが登録ユーザの場合でも、電池装置120の利用状況に応じて、電池装置120の利用を制限または禁止してもよい。例えば、電池装置120が、実施例2で示したように、電池装置120を利用できる期間を制限してもよい。
また、他の一例として、利用可能な電力量を示す制御情報を電池装置120に送信することで、バッテリー7から放電された電力の総量が利用可能な電力量を超えた場合に、電池装置120が、電池装置120の利用を制限または禁止してもよい。この場合には、電池装置120の制御部10は、バッテリー7から放電された電力量を監視し、放電された電力の総量が利用可能な電力量を超えた場合に、放電制御FET6をOFFに設定することで電池装置120の利用を禁止してもよい。
また、電池装置120は、電力量に限らず、例えば、バッテリー7からの電力供給に伴う接続機器410の駆動回数に応じて、電池装置120の利用を制限または禁止してもよい。この場合には、制御部10は、例えば、バッテリー7からの放電が停止された状態から開始された状態に切り替わった回数を監視してもよい。
また、電池装置120は、バッテリー7の状態に応じて、電池装置120の利用を制限または禁止してもよい。具体的な一例として、制御部10は、バッテリー7の監視結果に基づき、過放電になる場合が予測される場合には、バッテリー7から放電を制限または停止してもよい。
以上のように、実施例5では、電池装置120を利用するユーザが登録ユーザか否かに応じて、電池装置120の利用を制限または禁止する場合の一例について説明した。このように、電池装置120を利用するユーザが登録ユーザか否かに応じて、電池装置120の利用を禁止(または制限)することで、制御部10によるバッテリー7の制御を、例えば、防犯機能として利用することが可能となる。
また、バッテリー7の利用状況に応じて、電池装置120の利用を制限または禁止することで、例えば、電池装置120をレンタルする場合の運用に、制御部10によるバッテリー7の制御を利用することが可能である。具体的な一例として、課金に応じて電池装置120を利用可能な条件(例えば、制限時間、消費電力量、または駆動回数)をあらかじめ設定しておき、利用状況に応じて条件を満たさなくなった場合に、電池装置120の利用を制限または禁止することが可能となる。
<9.実施例6(充電制御の一例)>
前述の実施例5では、バッテリー7からの放電を制御する場合について説明したが、バッテリー7への充電を制御することも可能である。そこで、実施例6では、ユーザの判別結果に応じて、バッテリー7への充電の仕様を決定し、決定された仕様に基づきバッテリー7への充電を制御する場合の例について説明する。
まず、図18を参照しながら、バッテリー7の充電を制御する場合の電池装置120の一連の動作の一例について説明する。図18は、本開示の実施例6に係る電池装置120の一連の動作を示したフローチャートであり、バッテリー7への充電を制御する場合の一例について示している。
(ステップS701)
ユーザ端末500の制御部50は、入力部57を介してユーザにより入力された、電池装置120を使用するユーザを認証するための認証情報と、受電時間や充電電力量を示す情報とを取得する。
(ステップS702)
制御部50は、取得した認証情報に基づき認証を行い、認証結果に応じて当該ユーザがあらかじめ登録されたユーザ(以降では「登録ユーザ」と呼ぶ場合がある)か否かを判別する。
(ステップS703)
判別されたユーザが登録ユーザではない場合には(ステップS702、No)、制御部50は、登録ユーザではない旨を通知するメッセージを表示部59に表示させて、一連の処理を終了する。
(ステップS704)
判別されたユーザが登録ユーザの場合には(ステップS702、Yes)、制御部50は、電池装置120との間の通信経路を確立する。具体的には、ユーザが、ユーザ端末500を電池装置120に近接させた場合に、ユーザ端末500のアンテナ55と電池装置120のアンテナ15とが結合して負荷がかかることで、アンテナ55とアンテナ15との間の通信経路が確立される。これにより、ユーザ端末500の制御部50と電池装置120の制御部10とは、RFIDリーダライタ54、アンテナ55、アンテナ15、及びRFIDタグ20を介して情報を送受信することが可能となる。
(ステップS705)
ユーザ端末500の制御部50と電池装置120の制御部10との間で通信経路が確立されたら、制御部50は、確立された通信経路を介して制御部10に、バッテリー7に関する情報及び接続機器401(即ち、充電器)に関する情報の送信を指示するための制御情報を送信する。
(ステップS801)
電池装置120の制御部10は、確立された通信経路を介してユーザ端末500から送信された制御情報を取得する。制御部10は、取得した制御情報により、制御部50からのバッテリー7に関する情報の送信に関する指示を認識する。
制御部10は、制御部50からの指示に基づき、記憶部13に記憶されたバッテリー7に関する情報と接続機器410に関する情報とを読み出し、読み出した情報を、確立された通信経路を介してユーザ端末500に送信する。なお、バッテリー7に関する情報として、制御部10からユーザ端末500にどのような情報を送信するかについては、実施例1の場合と同様の思想に基づき決定してもよいし、運用に応じて適宜変更してもよい。また、制御部10は、電池装置120に接続機器410が正しく接続されておらず、接続機器410の情報が取得できなかった場合には、接続機器410に関する情報として、接続機器410が正しく接続されていない旨をユーザ端末500に通知してもよい。
(ステップS706)
ユーザ端末500の制御部50は、確立された通信経路を介して電池装置120から送信されたバッテリー7に関する情報を取得する。制御部50は、取得したバッテリー7に関する情報を解析し、電池装置120が正常に充電可能か否かを判断する。
なお、電池装置120が正常に充電可能か否かを判断できれば、バッテリー7に関する情報の内容や、バッテリー7に関する情報に基づき電池装置120が正常に充電可能か否かを判断する方法は限定されない。
(ステップS707)
制御部50は、取得したバッテリー7に関する情報に基づき電池装置120が正常に充電することが困難であると判断した場合には(S707、No)、エラーメッセージを表示部59に表示させて、一連の処理を終了する。
(ステップS708)
次に、制御部50は、取得した接続機器410(即ち、充電器)に関する情報に基づき、電池装置120に充電器が正しく接続されているか否かを判断する。
(ステップS709)
電池装置120に充電器が正しく接続されていない場合には(ステップS709、No)、制御部50は、充電器が正しく接続されていない旨を通知するメッセージを表示部59に表示させて、一連の処理を終了する。
(ステップS710)
電池装置120に充電器が正しく接続されている場合には(ステップS709、Yes)、制御部50は、ユーザの判別結果とバッテリー7に関する情報とに基づき、バッテリー7への充電に関する仕様(以降では「充電仕様」と呼ぶ場合がある)を決定する。具体的な一例として、充電される電力に対して課金をするような運用の場合には、制御部50は、ユーザの判別結果に基づき、当該ユーザの課金状況を特定し、特定された課金状況に応じて充電を制限または停止する条件を決定してもよい。充電を制限または停止する条件としては、例えば、充電時間や充電可能な電力量、または充電回数が挙げられる。また、制御部50は、取得したバッテリー7に関する情報を基に、バッテリー7の状態を認識し、認識されたバッテリー7の状態に応じて充電電力または充電電流を制限してもよい。
(ステップS711)
充電仕様を決定したら、制御部50は、確立された通信経路を介して制御部10に、決定した充電仕様を示す情報を含む制御情報を送信する。
(ステップS802)
制御部10は、確立された通信経路を介してユーザ端末500から送信された制御情報を取得する。制御部10は、取得した制御情報から、ユーザ端末500で決定された充電仕様を示す情報を抽出する。
制御部10は、制御情報から抽出した充電仕様を示す情報を基に、バッテリー7への充電を制御するための制御データを更新する。具体的な一例として、制御部10は、制御情報から抽出した充電仕様を示す情報を基に、バッテリー7への充電電流の上限値を制御してもよい。
(ステップS803)
抽出した充電仕様を示す情報に基づき制御データを更新したら、制御部10は、スイッチ回路4の充電制御FET5を制御して、接続機器410(この場合は、充電器)からバッテリー7への充電を開始する。
(ステップS804)
充電を開始したら、制御部10は、充電回数を記憶部13に記録する。既に充電回数が記録されている場合には、制御部10は、記憶部13に記録された充電回数を加算してもよい。このとき、充電を制限または停止する条件として充電回数が設定されている場合には、制御部10は、記憶部13に記録された充電回数が、充電を制限または停止する条件を満たしているか否かを判別してもよい。もし、充電を制限または停止する条件を満たしている場合には、制御部10は、スイッチ回路4の充電制御FET5を制御して、接続機器410(この場合は、充電器)からバッテリー7への充電を制限または停止してもよい。
また、制御部10は、充電を開始してから経過した時間(以降では、「充電時間」と呼ぶ場合がある)の測定を開始してもよい。例えば、制御部10は、測定された充電時間が、充電を制限または停止する条件として設定された充電時間を超えたか否かを判別し、判別結果に応じてバッテリー7への充電を制限または停止してもよい。
また、制御部10は、バッテリー7へ充電された電力量を監視するようにしてもよい。例えば、制御部10は、バッテリー7へ充電された電力量が、充電を制限または停止する条件として設定された充電可能な電力量を超えたか否かを判別し、判別結果に応じてバッテリー7への充電を制限または停止してもよい。
(ステップS805)
バッテリー7に充電された電力量が閾値を超えたら(即ち、充電が完了したら)、制御部10は、スイッチ回路4の充電制御FET5を制御して、接続機器410(この場合は、充電器)からバッテリー7への充電を停止する。
(ステップS712)
バッテリー7への充電を停止したら、制御部10は、バッテリー7への充電が完了したことを、確立された通信経路を介してユーザ端末500に通知する。
(ステップS713)
ユーザ端末500の制御部50は、確立された通信経路を介して電池装置120からバッテリー7への充電が完了した旨の通知を受ける。電池装置120からの通知を受けると、制御部50は、バッテリー7への充電が完了したことを通知するためのメッセージを表示部59に表示させて、一連の処理を終了する。
なお、制御部10は、バッテリー7への充電を開始したら、バッテリー7への充電状況を監視し、充電状況を履歴として記憶部13に記憶させてもよい。これにより、例えば、電池装置120の管理者は、登録ユーザが電池装置120への充電を完了したときに、記憶部13に記憶された履歴を読み出し、読み出した履歴に応じて当該ユーザに課金をするといった運用が可能となる。
以上のように、実施例6では、電池装置120を利用するユーザが登録ユーザか否かに応じて、電池装置120への充電を制限または禁止する場合の一例について説明した。このように、電池装置120を利用するユーザが登録ユーザか否かに応じて、電池装置120への充電を禁止(または制限)することで、制御部10によるバッテリー7の制御を、例えば、防犯機能として利用することが可能となる。
また、バッテリー7の充電状況に応じて、電池装置120への充電を制限または禁止することで、例えば、電池装置120に充電するための充電ステーションの運用に、制御部10によるバッテリー7の制御を利用することが可能である。具体的な一例として、課金に応じて電池装置120に充電可能な条件(例えば、充電時間、充電電力量、または充電回数)をあらかじめ設定しておき、利用状況に応じて条件を満たさなくなった場合に、電池装置120への充電を制限または禁止することが可能となる。
また、バッテリー7への充電を電池装置120側で制御することが可能なため、例えば、充電ステーション側で複雑な処理を行う必要がなくなり、充電ステーションの構造を簡素化することが可能となる。
また、上記では、ユーザが登録ユーザの場合に電池装置120への充電を許可する例について説明したが、バッテリー7の残量があらかじめ決められた閾値を下回った場合に、ユーザの認証なしに緊急充電を行えるようにしてもよい。この場合には、制御部10は、例えば、バッテリー7の総電力量の10%など一定レベルまでの充電を可能とすることで、電池装置120の利用を制限してもよい。
<10.実施例7(利用機器を限定する制御の一例)>
近年では、バッテリーの形状や接続方法が汎用化され、様々な機器にバッテリーを接続して利用することが可能となってきている。一方で、バッテリーを利用可能な機器を制限したいという要望もある。そこで、実施例7では、電池装置120が、電池装置120に接続された接続機器410の種別を判別し、判別結果に応じてバッテリー7からの放電やバッテリー7への充電を制限する場合の例について説明する。
まず、電池装置120が、接続機器410の種別を判別し、判別結果に応じてバッテリー7からの放電やバッテリー7への充電を制限する仕組みについて説明する。
電池装置120の制御部10は、例えば、接続機器410との間で情報を送受信する専用線(例えば、図示しないシリアルケーブル)を介して接続機器の情報を取得し、取得した情報を記憶部13に記憶してもよい。また、第2の実施形態に係る電池装置110や、第3の実施形態に係る電池装置120のように、接続機器410との間で電力線通信が可能な場合には、制御部10は、電力線を介して接続機器410の情報を取得してもよい。
接続機器410の情報を取得したら、制御部10は、取得した情報に基づき接続機器410を判別し、判別結果に応じてバッテリー7からの放電やバッテリー7への充電が許可されているか否かを判定する。なお、制御部10は、あらかじめ記憶されたバッテリー7からの放電やバッテリー7への充電を許可する機器の一覧(以降では「許可リスト」と呼ぶ場合がある)に基づき、接続機器410に対する判定を行ってもよい。また、他の一例として、制御部10は、あらかじめ記憶されたバッテリー7からの放電やバッテリー7への充電を禁止する機器の一覧(以降では「禁止リスト」と呼ぶ場合がある)に基づき、接続機器410に対する判定を行ってもよい。
なお、許可リストや禁止リストは、前述したユーザ端末500と電池装置120との間の通信に基づき、ユーザ端末500から電池装置120内の制御部10に送信してもよい。この場合には、制御部10は、ユーザ端末500から取得した許可リストや禁止リストを、例えば、記憶部13に記憶させておき、適宜記憶部13から読み出せばよい。
また、制御部10は、取得した接続機器410の情報を記憶部13に記憶させておき、記憶部13に記憶させた接続機器410の情報を、ユーザ端末500に通知できるようにしてもよい。これにより、ユーザは、電池装置120から接続機器410が外された後でも、ユーザ端末500を介して電池装置120から接続機器410の情報を取得することで、その電池装置120に接続されていた接続機器410を特定することが可能となる。
以上のように、本開示の実施例7に係る電池装置120に依れば、電池装置120に接続された接続機器410の種別を判別し、判別結果に応じてバッテリー7からの放電やバッテリー7への充電を制限することが可能となる。
これにより、例えば、バッテリーごとに利用可能な機器をあらかじめ決めておくことで、バッテリーからの放電に係る仕様がバッテリーに接続される機器と一致しない場合に、バッテリーの利用を制限することで安全を確保することが可能となる。
また、制御部10は、前述の実施例で示したユーザの判別結果と、接続機器410の判別結果とに基づき、バッテリー7からの放電やバッテリー7への充電を制御してもよい。具体的な一例として、制御部10は、ユーザごとに許可リストをあらかじめ記憶しておき、判別されたユーザの許可リストに、判別された接続機器410が含まれるか否かに応じて、バッテリー7からの放電やバッテリー7への充電を制御すればよい。これにより、例えば、ユーザごとに各接続機器410の研修を受けたか否かに応じて、許可リストを作成し、作成した許可リストを電池装置120に記憶させておくことで、ユーザが研修を受けた機器のみを利用できるように制限をかけることが可能となる。
<11.実施例8(自動車用バッテリーへの適用例)>
次に、実施例8として、電池装置120を自動車用のバッテリーとして適用した場合の例について説明する。
自動車用のバッテリーは、エンジンルームの中などように運転席からでは手の届かない場所に設置されている場合が多い。そのため、バッテリーに充電された電力量を確認するための計器を、スピードメーターやタコメーターと同様にインストルメント・パネルとして設置している場合がある。しかしながら、インストルメント・パネルとして設置された計器類はエンジンを始動させないと確認を取ることができない場合が少なくない。そのため、例えば、キャンピングカーなどのように、エンジンをかけていない状況においても、バッテリーから電力の供給を受ける場合に、バッテリーに充電された電力量を確認することが困難な場合がある。
そこで、実施例8では、接続機器410と電力線PLを介して通信が可能な電池装置120(または電池装置110)を用いて、エンジンをかけることなく簡易な手段によりバッテリーの情報を確認可能な構成について説明する。
具体的には、自動車のシガーソケットに、例えば、図7に示すような接続機器410のように、接続機器410内の電力線に結合回路(フィルタ)46を介してアンテナ15が接続された機器を接続する。自動車のシガーソケットの中には、エンジンが停止している場合においても、電力が供給されるものがある。そのため、シガーソケットを介して、電池装置120と接続機器410とを電気的に接続させることで、電池装置120の電力線PLと、接続機器410の電力線を中継器として使用することが可能となる。即ち、ユーザは、シガーソケットに接続された接続機器410のアンテナ15にユーザ端末500を近接させることで、電池装置120に記憶された情報(例えば、バッテリーの残量や利用履歴)を容易に読み出すことが可能となる。
また、シガーソケットに接続する接続機器410として、例えば、機器40に相当する構成を含まずに、シガーソケットを介して電池装置120の電力線PLに電気的に接続された電力線に結合回路46を介してアンテナ15が接続された機器を用いてもよい。
また、シガーソケットに限らず、自動車のバッテリーからの電力を供給するコネクタが存在する場合は、そのコネクタにアンテナ15を備えた接続機器410を接続すればよい。
以上のように、本開示の実施例8に係る電池装置120に依れば、ボンネットを開けることなく、シガーソケットに接続されたアンテナを介して、バッテリーの残量や利用履歴のようなバッテリーに関する情報を容易に読み出すことが可能となる。
<12.実施例9(駆動機器の推定・特定を行う場合の一例)>
前述の実施例7では、電池装置120に記憶された接続機器410に関する情報を、ユーザ端末500を介して取得することで、その電池装置120に接続されていた接続機器410を特定する例について説明した。しかしながら、必ずしも接続機器410から情報を取得できるとは限らない。そこで、実施例9では、電池装置120がバッテリー7の利用状況を履歴として記憶することで、電池装置120に記憶された履歴に基づき、電池装置120が駆動させていた駆動機器(即ち、接続機器410)を推定または特定する場合の例について説明する。
電動工具を例に挙げると、電動ドリル、電動チェーンソー、草刈り機等のように様々な工具が存在し、それぞれ動作が異なり、この動作の違いによりバッテリー7の利用状況も異なる。具体的には、接続機器410に応じて、バッテリー7からの電力供給に伴い駆動したときの、消費電流、消費電力、電圧の変動、または電力高調波信号や、これら値の時間ごとの変動値が異なる場合が少なくない。
そこで、本実施例では、電池装置120の制御部10は、例えば、消費電流、消費電力、電圧の変動、電力高調波信号、及び時間情報など監視し、各情報を履歴として記憶部13に記憶させる。記憶部13に記憶された消費電流、消費電力、電圧の変動、電力高調波信号、及び時間情報などの履歴は、ユーザ端末500により電池装置120から取得される。
また、ユーザ端末500は、消費電流、消費電力、電圧の変動、電力高調波信号、及び時間情報に基づく出力パターンを接続機器410の種別ごとにあらかじめ作成し記憶しておく。これにより、ユーザ端末500は、電池装置120から取得した履歴を基に出力パターンを生成し、生成された出力パターンを、接続機器410の種別ごとに記憶された出力パターンと比較することで、接続機器410を推定または特定することが可能となる。
なお、電池装置120から取得した履歴を基に生成された出力パターンと、種別ごとに記憶された出力パターンと比較を、ユーザ端末500に替えて、クラウドサーバーやセンター(例えば、データセンター)等のような外部サービスが行ってもよい。この場合には、外部サービスが、消費電流、消費電力、電圧の変動、電力高調波信号、及び時間情報に基づく出力パターンを接続機器410の種別ごとにあらかじめ作成し記憶しておく。ユーザ端末500は、電池装置120から取得した履歴を、当該外部サービスに通知すればよい。外部サービスは、ユーザ端末500から通知された履歴を基に出力パターンを生成し、生成された出力パターンを、接続機器410の種別ごとに記憶された出力パターンと比較することで、接続機器410を推定または特定すればよい。このように、クラウドサーバーやセンター等のような外部サービスが、電池装置120から取得した履歴の集約や出力パターンの比較を行うことで、例えば、異なるユーザ端末500間で収集された各電池装置120の履歴を基に、出力パターンの統計を取ることも可能となる。
なお、上記に示した利用状況の履歴として記憶される情報の種別及び組合せはあくまで一例であり、制御部10が状態を監視でき、かつ、その情報から接続機器410の種別が推定または特定できれば、履歴として記憶される情報の種別及び組合せは限定されない。
また、上記では、ユーザ端末500が接続機器410の推定または特定を行っていたが、制御部10が接続機器410の推定または特定を行ってもよい。この場合には、接続機器410の推定または特定を行うためのプログラム及び制御データを、あらかじめ記憶部13に記憶させておくとよい。
以上のように、本開示の実施例9に係る電池装置120に依れば、電池装置120に記憶された利用状況の履歴に基づき、電池装置120が駆動させていた駆動機器(即ち、接続機器410)を推定または特定することが可能となる。
<13.実施例10(作業内容の推定・特定を行う場合の一例)>
実施例9では、電池装置120に記憶された利用状況の履歴に基づき、電池装置120が駆動させていた駆動機器を推定または特定していた。一方で、電池装置120に記憶された利用状況の履歴に基づき、電池装置120に接続された接続機器410による作業の内容を推定または特定することも可能である。そこで、実施例10では、電池装置120に記憶された利用状況の履歴に基づき、電池装置120に接続された接続機器410による作業の内容を推定または特定する場合について説明する。
例えば、接続機器410として電動ドリルを利用した場合には、制御部10は、放電電流及び時間情報を監視し、各情報を履歴として記憶部13に記憶させる。記憶部13に記憶された放電電流及び時間情報の履歴は、ユーザ端末500により電池装置120から取得される。
また、ユーザ端末500は、電動ドリルによりネジ締めを行った場合の、放電電流及び時間情報に基づく出力パターンをあらかじめ生成し記憶しておく。これにより、ユーザ端末500は、電池装置120から取得した履歴を基に出力パターンを生成し、生成された出力パターンを、あらかじめ記憶された出力パターンと比較することで、ネジ締めの本数やトルクを推定することが可能となる。
なお、上述した電動ドリルの例はあくまで一例であり、接続機器410の種別を限定するものではない。接続機器410として他の機器を用いる場合においても、その機器を用いた作業内容ごとに、消費電流、消費電力、電圧の変動、及び電力高調波信号等の変化量を調べて、出力パターンをあらかじめ生成しておけばよい。
以上のように、本開示の実施例10に係る電池装置120に依れば、電池装置120に記憶された利用状況の履歴に基づき、電池装置120に接続された接続機器410による作業の内容を推定または特定することが可能となる。これにより、例えば、所定の工具を用いた作業現場において、当該工具に接続された電池装置120から取得した利用状況の履歴に基づきその工具を使用した作業の内容、換言すると、その工具の使用者の作業内容を推定することが可能となる。即ち、電池装置120から取得した利用状況の履歴に基づく作業内容の推定結果を工務管理に活用することが可能となる。
なお、実施例9と同様に、クラウドサーバーやセンター等のような外部サービスが、電池装置120から取得した履歴の収集や、電池装置120から取得した履歴を基に生成された出力パターンと、種別ごとに記憶された出力パターンと比較を行ってもよい。このように、クラウドサーバーやセンター等のような外部サービスが、電池装置120から取得した履歴の集約や出力パターンの比較を行うことで、例えば、部門ごとや営業所ごとに工務管理を行うことも可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1)
バッテリーと、
外部機器と通信する通信部と、
前記通信部の通信に基づき取得された、前記バッテリーの動作の仕様に係る制御情報に基づいて、前記バッテリーの動作を制御する制御部と、
を備える電池装置。
(2)
前記制御情報は、前記バッテリーからの放電に関する情報を含み、
前記制御部は、前記制御情報に基づき、前記バッテリーからの放電を制御する、前記(1)に記載の電池装置。
(3)
前記バッテリーからの放電に関する情報は、前記バッテリーからの放電を停止する条件に関する情報を含み、
前記制御部は、前記条件を満たした場合に、前記バッテリーからの放電を停止する、前記(2)に記載の電池装置。
(4)
前記バッテリーからの放電の開始及び停止を切り替える切り替え部を備え、
前記制御部は、前記制御情報に基づき、前記切り替え部の切り替えを制御する、前記(2)または(3)に記載の電池装置。
(5)
前記バッテリーからの放電に関する情報は、前記バッテリーから出力される電流の上限に関する情報を含み、
前記制御部は、前記制御情報に基づき、前記バッテリーから出力される電流を制御する、前記(2)〜(4)のいずれか一項に記載の電池装置。
(6)
前記制御情報は、前記バッテリーへの充電に関する情報を含み、
前記制御部は、前記制御情報に基づき、前記バッテリーへの充電を制御する、前記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の電池装置。
(7)
前記バッテリーへの充電に関する情報は、前記バッテリーへの充電を停止する条件に関する情報を含み、
前記制御部は、前記条件を満たした場合に、前記バッテリーへの充電を停止する、前記(6)に記載の電池装置。
(8)
前記バッテリーへの充電の開始及び停止を切り替える切り替え部を備え、
前記制御部は、前記制御情報に基づき、前記切り替え部の切り替えを制御する、前記(6)または(7)に記載の電池装置。
(9)
前記バッテリーへの充電に関する情報は、前記バッテリーへの充電電流の上限に関する情報を含み、
前記制御部は、前記制御情報に基づき、前記バッテリーに充電される充電電流を制御する、前記(6)〜(8)のいずれか一項に記載の電池装置。
(10)
前記制御部は、前記通信部の通信に基づき取得されたユーザの認証結果に基づき前記ユーザを判別し、判別結果を基に前記バッテリーの動作の仕様を決定し、決定された当該仕様に基づき、前記バッテリーの動作を制御する、前記(1)〜(9)のいずれか一項に記載の電池装置。
(11)
前記制御情報は、前記ユーザの認証結果を含み、
前記制御部は、当該認証結果に基づき前記ユーザを判別し、判別結果を基に前記バッテリーの動作の仕様を決定する、前記(10)に記載の電池装置。
(12)
前記制御情報は、前記ユーザの認証を行うための認証情報を含み、
前記制御部は、前記認証情報に基づき前記ユーザを認証し、当該認証の結果に基づき前記ユーザを判別し、判別結果を基に前記バッテリーの動作の仕様を決定する、前記(10)に記載の電池装置。
(13)
前記制御部は、前記認証結果に基づき、前記ユーザがあらかじめ決められた属性のうちのいずれに属するかを判別し、判別された前記属性に基づき、前記バッテリーの動作の仕様を決定する、前記(10)〜(12)のいずれか一項に記載の電池装置。
(14)
前記制御情報は、前記バッテリーの位置情報を含み、
前記制御部は、前記位置情報に基づき、前記バッテリーの動作の仕様を決定し、決定した当該仕様に基づき、前記バッテリーの動作を制御する、前記(1)〜(13)のいずれか一項に記載の電池装置。
(15)
前記制御部は、前記バッテリーに接続された接続機器から当該接続機器の識別情報を取得し、取得した当該識別情報に基づき前記接続機器を判別し、前記接続機器の判別結果に基づき前記バッテリーの動作を制御する、前記(1)〜(14)のいずれか一項に記載の電池装置。
(16)
前記制御部は、前記バッテリーに関する情報、及び前記バッテリーに接続された機器に関する情報のうち少なくともいずれかを、前記通信部を介して前記外部機器に出力する、前記(1)〜(15)のいずれか一項に記載の電池装置。
(17)
前記通信部は、所定周波数の搬送波信号を用いて、前記外部機器とアンテナを介して非接触式に通信する、前記(1)〜(16)のいずれか一項に記載の電池装置。
(18)
前記アンテナを備える、前記(17)に記載の電池装置。
(19)
電力線を介して前記バッテリーに接続された機器が前記アンテナを備え、
前記通信部は、前記電力線と当該機器に備えられた前記アンテナとを介して前記外部機器と通信を行う、前記(17)に記載の電池装置。
(20)
前記通信部は、前記アンテナを介して受信した信号から電力を確保し、確保した電力により駆動して、当該信号を用いた負荷変調により、前記電力線を介して前記機器と通信を行う、前記(19)に記載の電池装置。
100、110、120 電池装置
1 +端子
2 −端子
4 スイッチ回路
7 バッテリー
9 電流検出抵抗
10 制御部
11 測定回路
12 保護回路
13 記憶部
20、20a、20b RFIDタグ
20c、20d RFIDリーダライタ
15 アンテナ
16 結合回路(フィルタ)
410 接続機器
40 機器
46 結合回路(フィルタ)
500 ユーザ端末
50 制御部
54 RFIDリーダライタ
55 アンテナ
57 入力部
59 表示部

Claims (19)

  1. バッテリーと、
    外部機器と通信する通信部と、
    前記通信部の通信に基づき取得された、前記バッテリーの動作の仕様に係る制御情報に基づいて、前記バッテリーの動作を制御する制御部と、
    を備え
    前記制御部は、前記通信部の通信に基づき取得されたユーザの認証結果に基づき前記ユーザを判別し、判別結果を基に前記バッテリーの動作の仕様を決定し、決定された当該仕様に基づき、前記バッテリーの動作を制御する、
    電池装置。
  2. 前記制御情報は、前記バッテリーからの放電に関する情報を含み、
    前記制御部は、前記制御情報に基づき、前記バッテリーからの放電を制御する、請求項1に記載の電池装置。
  3. 前記バッテリーからの放電に関する情報は、前記バッテリーからの放電を停止する条件に関する情報を含み、
    前記制御部は、前記条件を満たした場合に、前記バッテリーからの放電を停止する、請求項2に記載の電池装置。
  4. 前記バッテリーからの放電の開始及び停止を切り替える切り替え部を備え、
    前記制御部は、前記制御情報に基づき、前記切り替え部の切り替えを制御する、請求項2または3に記載の電池装置。
  5. 前記バッテリーからの放電に関する情報は、前記バッテリーから出力される電流の上限に関する情報を含み、
    前記制御部は、前記制御情報に基づき、前記バッテリーから出力される電流を制御する、請求項2〜4のいずれか一項に記載の電池装置。
  6. 前記制御情報は、前記バッテリーへの充電に関する情報を含み、
    前記制御部は、前記制御情報に基づき、前記バッテリーへの充電を制御する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電池装置。
  7. 前記バッテリーへの充電に関する情報は、前記バッテリーへの充電を停止する条件に関する情報を含み、
    前記制御部は、前記条件を満たした場合に、前記バッテリーへの充電を停止する、請求項6に記載の電池装置。
  8. 前記バッテリーへの充電の開始及び停止を切り替える切り替え部を備え、
    前記制御部は、前記制御情報に基づき、前記切り替え部の切り替えを制御する、請求項6または7に記載の電池装置。
  9. 前記バッテリーへの充電に関する情報は、前記バッテリーへの充電電流の上限に関する情報を含み、
    前記制御部は、前記制御情報に基づき、前記バッテリーに充電される充電電流を制御する、請求項6〜8のいずれか一項に記載の電池装置。
  10. 前記制御情報は、前記ユーザの認証結果を含み、
    前記制御部は、当該認証結果に基づき前記ユーザを判別し、判別結果を基に前記バッテリーの動作の仕様を決定する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の電池装置。
  11. 前記制御情報は、前記ユーザの認証を行うための認証情報を含み、
    前記制御部は、前記認証情報に基づき前記ユーザを認証し、当該認証の結果に基づき前記ユーザを判別し、判別結果を基に前記バッテリーの動作の仕様を決定する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の電池装置。
  12. 前記制御部は、前記認証結果に基づき、前記ユーザがあらかじめ決められた属性のうちのいずれに属するかを判別し、判別された前記属性に基づき、前記バッテリーの動作の仕様を決定する、請求項1〜11のいずれか一項に記載の電池装置。
  13. 前記制御情報は、前記バッテリーの位置情報を含み、
    前記制御部は、前記位置情報に基づき、前記バッテリーの動作の仕様を決定し、決定した当該仕様に基づき、前記バッテリーの動作を制御する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の電池装置。
  14. 前記制御部は、前記バッテリーに接続された接続機器から当該接続機器の識別情報を取得し、取得した当該識別情報に基づき前記接続機器を判別し、前記接続機器の判別結果に基づき前記バッテリーの動作を制御する、請求項1〜13のいずれか一項に記載の電池装置。
  15. 前記制御部は、前記バッテリーに関する情報、及び前記バッテリーに接続された機器に関する情報のうち少なくともいずれかを、前記通信部を介して前記外部機器に出力する、請求項1〜14のいずれか一項に記載の電池装置。
  16. 前記通信部は、所定周波数の搬送波信号を用いて、前記外部機器とアンテナを介して非接触式に通信する、請求項1〜15のいずれか一項に記載の電池装置。
  17. 前記アンテナを備える、請求項16に記載の電池装置。
  18. 電力線を介して前記バッテリーに接続された機器が前記アンテナを備え、
    前記通信部は、前記電力線と当該機器に備えられた前記アンテナとを介して前記外部機器と通信を行う、請求項16に記載の電池装置。
  19. 前記通信部は、前記アンテナを介して受信した信号から電力を確保し、確保した電力により駆動して、当該信号を用いた負荷変調により、前記電力線を介して前記機器と通信を行う、請求項18に記載の電池装置。
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