JP6767198B2 - バッテリ装置及び充電装置 - Google Patents
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Description
従って、従来の充電装置において、バッテリを過電流からより確実に保護できるようにするには、バッテリパックに記憶する最大充電電流を、各種条件下でバッテリを保護可能な電流値に設定する必要がある。しかし、このようにすると、設定した電流値に対応しない条件下では、バッテリへの充電電流を制限し過ぎ、充電時間が長くなってしまうことが考えられる。
そして、制御部は、検出部にて検出されたバッテリの状態に基づき、バッテリへの充電時にバッテリに供給可能な最大充電電流値を算出し、その算出結果を充電装置に通知する。
よって、本発明のバッテリ装置によれば、バッテリの長寿命化を図りつつ、バッテリの高速充電を可能にすることができる。
し、充電装置に通知することになる。このため、充電装置側では、その変化に応じて充電電流を適正に制限することができるようになる。
を適正に通知することができる。
また、制御部は、最大充電電流値に応じて電圧値が変化するアナログ信号、及び、最大充電電流値を表すデジタル信号を、それぞれ、充電装置に出力するよう構成されていてもよい。
一方、本発明の他の局面の充電装置は、バッテリへの充電電流を制御可能な充電用電源部と、充電用電源部からバッテリに供給される充電電流を制御する制御部と、を備える。
従って、この充電装置は、上述した本発明のバッテリ装置への充電を行うのに利用すれば、バッテリ装置から通知される最大充電電流値に基づき、バッテリを適正な充電電流にて充電することができるようになり、バッテリの長寿命化、急速充電化が可能となる。
このようにすれば、バッテリへの充電中に、スイッチングノイズ等の高周波ノイズの影響を受けることなく、バッテリ装置から最大充電電流値を取得できるようになり、バッテリへの充電を適正に行うことが可能となる。
このようにすれば、バッテリ装置が最大充電電流値を表すアナログ信号を出力する際、その電圧値として、充電装置側で最大充電電流値を正確に算出可能な電圧値に設定することができるようになり、制御部は、最大充電電流値を正確に求めることが可能となる。
そして、この場合、その取得した2種類の最大充電電流値のうち、電流値の小さい最大充電電流値に基づき、充電電流を制御するようにすれば、バッテリへの充電電流の上限をより良好に制限することができるようになる。
つまり、外部電源から供給される電源電圧が低い場合、バッテリへ所望の充電電流を供給するための電力を確保するため、外部電源からの入力電流を増加させる必要がある。そして、このように外部電源からの入力電流を増加させると、外部電源から電力供給を受ける一次側部品の発熱量が大きくなる。
、制御部では、その電源電圧から入力電流の増加、延いては、当該充電装置の温度上昇を検知して、バッテリへの充電電流を制御することができるようになる。
図1に示すように、本実施形態のバッテリパック2は、充電装置40(図3参照)や電動工具(図示せず)に装着するための装着部4が形成されたケース6内に、充放電可能なバッテリ10(例えばリチウムイオン電池、図2参照)を収納したバッテリ装置である。
バッテリ制御回路30は、CPU、ROM、RAM等を中心とするワンチップのマイク
ロコンピュータ(マイコン)にて構成されており、各種情報が記憶される不揮発性メモリ32を備える。
通知信号出力回路28は、バッテリ制御回路30からの指令に従い、バッテリ10へ供給可能な最大充電電流値を表す電圧値のアナログ信号を、最大充電電流値の通知信号として生成し、出力端子18から充電装置40へ出力するためのものである。なお、通知信号出力回路28には、通知信号の出力経路に重畳されるノイズを除去するためのローパスフィルタが設けられている。
図3に示すように、充電装置40の装着部には、バッテリパック2が装着された際にバッテリパック2側の各端子11、12、14、16、18にそれぞれ接続される、電源端子41、42、通信端子44、出力端子46、及び入力端子48が設けられている。
そして、充電制御回路50は、バッテリパック2が充電装置40に接続されているときに、通信端子44、14を介して接続されるバッテリ制御回路30との間で通信を行うことで、バッテリ10への充電を制御する。
このため、充電装置40にバッテリパック2が接続されていないときには、入力端子48から充電制御回路50に入力される通知信号は電源電圧Vccとなり、充電制御回路50は、その電圧値から、バッテリパック2が接続されていないことを検知できる。
9[A]まで変化するものとすると、バッテリ制御回路30は、図4に示す電流−電圧変換特性に従い通知信号の電圧値を設定し、通知信号出力回路28から出力させる。
バッテリ制御回路30は、バッテリ電圧(バッテリ電圧低下時には充電装置40から入力端子16に入力される電源電圧Vcc)を受けて動作し、図6に示す制御処理をメインルーチンの一つとして繰り返し実行する。
装置40に対し、バッテリ10への充電を実施させるために実行される処理である。
この制御処理が開始されると、バッテリ制御回路30は、まずS110(Sはステップを表す)にて、通知信号出力回路28からの通知信号の出力を停止させる。なお、この出力停止は、通知信号出力回路28からの出力電圧を、図4に示した最大通電電流値の電圧範囲(1[V]〜3[V])よりも低い電圧値(例えば0V)に設定することにより行われる。
また、S160にて、通知信号の電圧値を設定する際、S150にて算出した最大充電電流値が、S135で受信した充電装置40の充電可能電流の上限値よりも大きいときには、最大充電電流値を、その充電可能電流の上限値に設定する。
知されて、充電装置40が、その上限値を超える充電電流を流し、発熱等の不具合が発生するのを抑制するためである。
次に、S180では、バッテリ10への充電が完了したので、通知信号出力回路28からの通知信号の出力を停止させ、S190に移行する。
図7に示す制御処理は、バッテリパック2が充電装置40に接続されているときに、バッテリ10への充電を実施するために実行される処理であり、処理が開始されると、S210にて、バッテリパック2が充電装置40に接続されているか否かを判断する。
次に、S230では、S210と同様、バッテリパック2が充電装置40に接続されているか否かを判断し、バッテリパック2が充電装置40に接続されていなければ(換言すれば、バッテリパック2が充電装置40から外されていれば)、S210に移行する。
したものと同じ特性の電圧−電流変換マップ若しくは演算式(1次関数)が使用される。
また、S250での充電電流値の算出には、S220で受信したバッテリ10の初期情報(最大容量や使用履歴等)、温度検出回路54及び入力電圧検出回路56からの検出信号、電源回路52から得られるバッテリ電圧、等が利用される。
S300では、S210、S230と同様に、バッテリパック2が充電装置40に接続されているか否かを判断し、バッテリパック2が充電装置40に接続されていれば、S300を再度実行することで、バッテリパック2が充電装置40から外されるのを待つ。
例えば、上記実施形態では、充電装置40の充電制御回路50は、バッテリパック2か
ら通知信号を受信すると、S250の処理にて、電圧−電流変換マップ若しくは演算式を用いて、通知信号の電圧値から最大充電電流値を算出するものとして説明した。
このようにすれば、バッテリ制御回路30側では、その情報をS135の処理で取得し、S160にて、通知信号の電圧値を設定する際に、その情報(つまり、充電制御回路50の電圧−電流変換特性)に応じて、通知信号の電圧値を設定できるようになる。
してもよいが、図4に示した特性のように1次関数で記述できる場合には、1次関数の傾きや切片を、電圧−電流変換特性を表すパラメータとして送信するようにしてもよい。
すると、バッテリ制御回路30は、充電制御回路50から通知された2種類の補正用アナログ信号の電圧値と、出力端子18から出力させた元の電圧値(例えば、4V,1.6V)との差から、アナログ信号の電圧値を補正するためのアナログ信号補正値を算出する。
このように本変形例では、バッテリ制御回路30は、充電制御回路50に対し、最大充電電流値をアナログ信号にて通知するだけでなく、最大充電電流値と最小充電電流値とをデジタル信号にて通知する。
そして、S243では、S241にて受信した充電電流通知アナログ信号の電圧値から得られる最大充電電流値は、S242にて受信した充電電流通知デジタル信号から得られる最大充電電流値よりも大きいか否かを判断する。
そして、このように出力電流の上限値及び下限値として採用された最大充電電流値及び最小充電電流値は、S250にて、バッテリ10へ充電電流値を算出する際に、その充電電流値の上限及び下限を制限するのに利用される。
また、例えば、バッテリ10が充電されて、アナログ信号にて通知される最大充電電流値が低下してきたときに、回路構成のばらつき等によってその電流値が最小充電電流値よりも低くなることが考えられる。
Claims (19)
- 充放電可能なバッテリと、
前記バッテリの状態を検出する検出部と、
前記検出部にて検出された前記バッテリの状態に基づき、前記バッテリへの充電時に前記バッテリに供給可能な最大充電電流値を算出し、該算出結果を充電装置に通知する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記バッテリが前記充電装置から取り外されるか、又は、前記充電装置による前記バッテリの充電が完了するまでに、前記最大充電電流値を繰り返し算出して通知するよう構成されており、
前記制御部は、前記最大充電電流値の算出結果に基づき、前記最大充電電流値に応じて電圧値が変化する少なくとも1つのアナログ信号を、前記充電装置に繰り返し出力するよう構成されていると共に、前記バッテリの充電を制御する通信のための少なくとも1つのデジタル信号を、前記充電装置に出力するよう構成されている、バッテリ装置。 - 前記検出部は、前記バッテリの状態として、バッテリ電圧及びバッテリ温度の少なくとも一方を検出するよう構成されている、請求項1に記載のバッテリ装置。
- 前記検出部は、前記バッテリの状態として、前記バッテリの使用履歴を検出するよう構成されている、請求項1又は請求項2に記載のバッテリ装置。
- 前記制御部は、前記充電装置の入力電圧範囲よりも狭い範囲内で、前記最大充電電流値を表す前記アナログ信号の電圧値を設定するよう構成されている、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のバッテリ装置。
- 前記制御部は、前記アナログ信号の電圧値を、前記最大充電電流値を変数とする関数を用いて設定するよう構成されている、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載のバッテリ装置。
- 前記制御部は、前記充電装置に対し、前記アナログ信号の電圧値を前記最大充電電流値に換算するのに要するパラメータを通知するよう構成されている、請求項1〜請求項5の何れか1項に記載のバッテリ装置。
- 前記制御部は、前記充電装置に出力する前記アナログ信号の電圧値を、前記最大充電電流値を変数とする一次関数を利用して設定するよう構成されている、請求項1〜請求項6の何れか1項に記載のバッテリ装置。
- 前記制御部は、前記充電装置から、前記アナログ信号の電圧値を前記最大充電電流値に換算するのに要するパラメータを取得し、該取得したパラメータを用いて、前記充電装置に出力する前記アナログ信号の電圧値を設定するよう構成されている、請求項1〜請求項7の何れか1項に記載のバッテリ装置。
- 前記制御部は、前記アナログ信号として、電圧値が異なる複数の補正用アナログ信号を前記充電装置に出力し、その出力により前記充電装置にて検出される前記複数の補正用アナログ信号の電圧値の検出データを、デジタル信号にて前記充電装置から取得し、該取得した検出データが所定電圧値を表すデータとなるように前記アナログ信号の電圧値を補正するための補正値を算出し、前記最大充電電流値を表すアナログ信号の出力時には、該アナログ信号の電圧値を前記補正値にて補正するよう構成されている、請求項1〜請求項8の何れか1項に記載のバッテリ装置。
- 前記制御部は、前記最大充電電流値に応じて電圧値が変化するアナログ信号、及び、前記最大充電電流値を表すデジタル信号を、それぞれ、前記充電装置に出力するよう構成されている、請求項1〜請求項9の何れか1項に記載のバッテリ装置。
- 前記制御部は、前記デジタル信号にて、前記最大充電電流値と、前記バッテリへの充電時に前記バッテリに供給すべき最小充電電流値とを、前記充電装置に通知するよう構成されている、請求項10に記載のバッテリ装置。
- バッテリへの充電電流を制御可能な充電用電源部と、
前記充電用電源部からバッテリに供給される充電電流を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記バッテリが充電装置から取り外されるか、又は、前記充電装置による前記バッテリの充電が完了するまでに、前記バッテリが設けられたバッテリ装置から繰り返し通知される最大充電電流値に基づき、前記充電電流を制御するよう構成されており、
前記制御部は、前記バッテリ装置から入力される少なくとも1つのアナログ信号により前記最大充電電流値を繰り返し取得すると共に、前記バッテリ装置から入力される少なくとも1つのデジタル信号により、前記バッテリの充電を制御するための通信を行い、取得した前記最大充電電流値、及び、前記通信に基づき、前記充電電流を制御するよう構成されている、充電装置。 - 前記制御部は、前記バッテリ装置から入力されるアナログ信号の電圧値から前記最大充電電流値を算出すると共に、前記アナログ信号の電圧値から前記最大充電電流値を算出するのに要する換算用のパラメータを、前記バッテリ装置に通知するよう構成されている、請求項12に記載の充電装置。
- 前記制御部は、前記バッテリ装置から補正用アナログ信号が入力されると、該補正用アナログ信号の電圧値の検出データをデジタル信号にて前記バッテリ装置に通知するよう構成されている、請求項13に記載の充電装置。
- 前記制御部は、前記バッテリ装置から入力されるアナログ信号及びデジタル信号により前記最大充電電流値をそれぞれ取得し、該取得した最大充電電流値のうち、電流値の小さい最大充電電流値に基づき、前記充電電流を制御するよう構成されている請求項12〜請求項14の何れか1項に記載の充電装置。
- 前記制御部は、前記バッテリ装置から入力されるデジタル信号により最小充電電流値を取得し、該最小充電電流値に基づき、前記充電電流を制御するよう構成されている請求項15に記載の充電装置。
- 当該充電装置の状態を検出する状態検出部を備え、
前記制御部は、前記状態検出部にて検出された充電装置の状態に応じて、前記バッテリ装置から通知された最大充電電流値を超えない範囲で、前記充電電流を制御するよう構成されている、請求項12〜請求項16の何れか1項に記載の充電装置。 - 前記状態検出部は、当該充電装置の状態として、当該充電装置内の温度若しくは当該充電装置に設けられた部品の温度を検出するよう構成されている、請求項17に記載の充電装置。
- 前記状態検出部は、当該充電装置の状態として、外部電源から当該充電装置に供給される電源電圧を検出するよう構成されている、請求項17又は請求項18に記載の充電装置。
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