JP6838770B2 - 残量測定装置、電池パック、電動工具、電動式航空機、電動車両、電源装置及び無停電電源装置 - Google Patents

Description

本技術は 例えばリチウムイオン二次電池の残量測定に対して適用可能な残量測定装置、電池パック、電動工具、電動式航空機、電動車両及び電源装置に関する。

近年、携帯電話あるいはタブレット型コンピュータ、小型電動工具などのポータブル機器が多く登場し、それらの小型化及び軽量化及び充電時間の短縮が望まれている。それに伴い、ポータブル機器の電源として用いられる電池の需要が急速に伸びている。このような要求を満たす電池として、ラミネートフィルムを用いたリチウムイオン二次電池が好適であり、リチウムイオン二次電池を使用した電池パックが知られている。ポータブル機器の電源として電池パックを使用する場合、電池残量計によってユーザに電池残量を知らせるようになされる。

従来の電池残量計算は、以下のような方式を使用している。
第１の方法は、電流測定抵抗の両端に発生する電位差をクーロンカウンタへ入力し、残量計算を行うものである。
第２の方法は、ホール素子を使用し、ホール素子の出力電圧を逐次変換型のＡ／Ｄ変換器に入力し残量計算に用いるものである。例えば下記の特許文献１には、ホールＣＴを使用して電流を検出し、検出した電流を１次遅れフィルタを介してＡ／Ｄ変換器に供給する構成が記載されている。Ａ／Ｄ変換器の出力を比例積分処理することによって残量を求めている。

特開２０１０−２２３７８１号公報

第１の方法は、電流測定抵抗を用いるために、電流測定抵抗において損失が発生する問題がある。電流が大きい場合には損失が問題となる。第２の方法は、Ａ／Ｄ変換器によって検出電流を離散的な値に変換するので、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周期の間でパルス的に大きな電流変化が生じると、この電流変化を反映させることが難しく、残量計算の精度が低下するおそれがあった。さらに、Ａ／Ｄ変換器の量子化誤差により精度が低下する。特に、電流変化のダイナミックレンジが大きい場合に精度が低下する。

したがって、本技術は、高精度の残量測定を可能とする残量測定装置、電池パック、電動工具、電動式航空機、電動車両及び電源装置を提供するものである。

本技術は、電池部を流れる電流の経路中に挿入され、電流に対応して誘起される電圧を出力するホール素子と、
ホール素子の出力電圧が供給され、ホール素子の出力電圧の値を変換する電圧変換回路と、
電圧変換回路の出力が供給され、電池部に流入した電流及び電池部から流出した電流の総量を検出するクーロンカウンタと
を備え、
電圧変換回路は、ホール素子の出力電圧が所定の閾値より小さいときには大きな分圧比を持つ分圧回路を選択し、ホール素子の出力電圧が所定の閾値以上のときには小さな分圧比を持つ分圧回路を選択し、
クーロンカウンタは、電圧変換回路の出力によって充電されるコンデンサを有し、コンデンサの出力電圧を所定期間毎に取り出すようになされた残量測定装置である。
本技術は、二次電池を有する電池部と、
電池部を流れる電流の経路中に挿入され、電流に対応して誘起される電圧を出力するホール素子と、
ホール素子の出力電圧が供給され、ホール素子の出力電圧の値を変換する電圧変換回路と、
電圧変換回路の出力が供給され、電池部に流入した電流及び電池部から流出した電流の総量を検出するクーロンカウンタと
を備え、
電圧変換回路は、ホール素子の出力電圧が所定の閾値より小さいときには大きな分圧比を持つ分圧回路を選択し、ホール素子の出力電圧が所定の閾値以上のときには小さな分圧比を持つ分圧回路を選択し、
クーロンカウンタは、電圧変換回路の出力によって充電されるコンデンサを有し、コンデンサの出力電圧を所定期間毎に取り出すようになされた電池パックである。
本技術は、上述した電池パックを電源として使用する電動工具である。
本技術は、上述した電池パックと、
複数の回転翼と、
回転翼をそれぞれ回転させるモータと、
回転翼及びモータをそれぞれ支持する支持軸と、
モータの回転を制御するモータ制御部と、
モータの対毎に電力を供給する複数の電力供給ラインとを備え、
複数の電池パックが電力供給ライン毎に接続される電動式航空機である。
本技術は上述した電池パックと、
電池パックから電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
クーロンカウンタにより検出された電流の総量の情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置とを有する電動車両である。
本技術は、上述した電池パックを有し、電池パックに接続される電子機器に電力を供給する電源装置である。
本技術は上述した電池パックを有し、電池パックに接続される電子機器に電力を供給する無停電電源装置である。

少なくとも一つの実施形態によれば、電池部を流れる電流に対応してホール素子に誘起される電圧をクーロンカウンタに供給して残量を求めるので、大電流であっても損失が発生しない利点がある。また、電圧をＡ／Ｄ変換するのではないので、精度が低下することを防止することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本技術中に記載されたいずれかの効果であっても良い。

本技術を電池パックに適用した一実施の形態の接続図である。 電流測定部の一例の接続図である。 電圧変換回路の第１の例の接続図である。 電圧変換回路の第２の例の接続図である。 電圧変換回路の第３の例の接続図である。 電圧変換回路の第４の例の接続図である。 電圧変換回路の第５の例の接続図である。 本技術の応用例としての電動工具の説明に使用する接続図である。 本技術の応用例としての無人航空機の説明に使用する接続図である。 無人航空機の構成を示す正面図である。 バッテリ部の構成の一例および他の例の説明に用いる略線図である。 本技術の応用例としての無停電電源装置の説明に使用するブロック図である。 本技術の応用例を示す略線図である。 本技術の他の応用例を示す略線図である。

以下、本技術の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本技術の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本技術の範囲は、以下の説明において、特に本技術を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。

＜１．一実施の形態＞
「全体の構成」
一実施の形態は、ラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池を使用した電池パックに本技術を適用したものである。破線で囲んで示すように、電池パック１は、直列接続された電池セル２ａ及び２ｂを有する。なお、電池セル２ａ及び２ｂの直列接続は、電池部の一例であって、電池部は、１個の電池セル、３個以上の電池セルが直列接続された構成、各電池セルに電池セルが並列接続される構成等の種々の構成をとりうる。

電池セル２ａの＋側が充電制御スイッチ３ａ及び放電制御スイッチ３ｂを介して＋側出力端子４ａとして導出されている。電池セル２ｂの−側が電流測定部５を介して−側出力端子４ｂとして導出されている。充電制御スイッチ３ａは、ＦＥＴ(Field Effect Transistor)Ｑａ及びダイオードＤａによって構成され、放電制御スイッチ３ｂは、ＦＥＴＱｂ及びダイオードＤｂによって構成される。ＦＥＴに限らず、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子を使用してもよい。電流測定部５は、後述するように、ホール素子を使用した電流センサであり、＋側出力端子４ａ及び−側出力端子４ｂを流れる電流を検出する。

充電制御スイッチ３ａ及び放電制御スイッチ３ｂは、制御部６によって制御される。制御部６は、例えばＭＰＵ(Micro Processing Unit)によって構成されている。すなわち、通常の充電及び放電動作では、ＦＥＴＱａ及びＦＥＴＱｂがオンとされる。また、充電制御スイッチ３ａのＦＥＴＱａがオンとされ、放電制御スイッチ３ｂのＦＥＴＱｂがオフとされる場合には、放電電流が流れず、充電電流がダイオードＤｂ及びＦＥＴＱａを通じて電池セル２ａ、２ｂに流れる。充電制御スイッチ３ａのＦＥＴＱａがオフとされ、放電制御スイッチ３ｂのＦＥＴＱｂがオンとされる場合には、充電電流が流れず、放電電流がダイオードＤａ及びＦＥＴＱｂを通じて負荷に流れる。ＦＥＴＱａ及びＦＥＴＱｂとして、Ｐチャンネル型ＦＥＴを使用した場合は、ソース電位より所定値以上低いゲート電位によってＦＥＴがオンする。

電流測定部５の測定結果が制御部６に供給される。電流測定部５では、充電電流又は放電電流の値を制御部６に供給するとともに、電流の積算値例えば所定時間（例えば２５０μｓｅｃ）毎の積算値を制御部６に対して出力する。充電電流及び放電電流は、符号を逆として積算される。例えば充電電流が＋とされ、放電電流が−とされる。

制御部６には、電池セル２ａ及び２ｂのそれぞれの電圧が供給される。制御部６は、電圧及び電流の情報を受け取って、過充電、過放電、過電流を防止するように、充電制御スイッチ３ａ及び放電制御スイッチ３ｂに対する制御信号を出力する。なお、電池パック１内部に電池セル２ａ及び２ｂの温度を検出する温度センサを設け、温度センサの出力を制御部６に供給して、過熱に対する保護を行ったり、電流測定の補正を行うようにしても良い。

さらに、制御部６は、電流の積算値をデジタルデータに変換して電池パック１の外部のマイクロコンピュータ８にデジタル通信によって供給する。端子７ａは、クロック伝送用の出力端子であり、端子７ｂは、データ伝送用の出力端子である。

マイクロコンピュータ８は、例えば電池パック１を使用する電子機器の内部に設けられており、制御部６から受け取った電流の積算値を使用して残量表示を表示部９に表示する。表示部９は、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display)等を使用したものである。一例として、（Ａｈ（アンペアアワー））又は（ｍＡｈ（ミリアンペアアワー））を単位として電池セル２ａ及び２ｂからなる電池部の残量表示がなされる。なお、電池パック１の内部の制御部６自身が電流の積算値を使用して残量表示用のデータを形成するようにしても良い。

「電流測定部」
図２を参照して電流測定部５の一例について説明する。電池セル２ａ及び２ｂに対する電流ライン１１に対してホール素子１２が設けられる。具体的には、リング状のコアを電流ライン１１が貫通し、コアのギャップ内にホール素子１２が配置されている。電流ライン１１を流れる電流によってコアに発生した磁界に応じてホール素子１２に電圧が誘起される。この電圧がホール素子の出力電圧として取り出される。

ホール素子１２の出力電圧が電圧変換回路１３に供給される。電圧変換回路１３は、ホール素子１２の出力電圧を適正な電圧に変換する。ホール素子１２の出力電圧が比較的大きい値となるので、電圧変換回路１３によって電圧値をより下げるようになされる。

電圧変換回路１３の出力電圧がクーロンカウンタ１４に供給される。クーロンカウンタ１４は、所定期間毎に電流値を積算した積算値を形成する。原理的には、＋の電圧によって充電され、−の電圧によって放電されるコンデンサを使用し、コンデンサの出力電圧を所定期間毎に取り出すとともに、コンデンサの電荷をリセットする構成によって電流の積算値を形成することができる。電流測定部５から出力される積算値が制御部６に供給され、制御部６内のＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換される。なお、電圧変換回路１３及びクーロンカウンタ１４は、制御部６内に設けられても良い。

「電圧変換回路」
電圧変換回路１３の第１の例を図３に示す。入力端子２１に対してホール素子１２から出力される電圧が供給される。入力端子２１と接地間に抵抗Ｒ１及びＲ２の直列接続が設けられ、抵抗Ｒ１及びＲ２の接続中点から出力端子２２が導出される。出力端子２２に取り出される電圧Ｖｏは、入力電圧（ホール素子１２の出力電圧）Ｖｉが抵抗Ｒ１及びＲ２によって分圧された電圧となる。分圧比（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））を比例係数Ｋ（＜１）と表すと、Ｖｏ＝Ｋ×Ｖｉとなる。

図４は、電圧変換回路の第２の例（電圧変換回路１３ａ）を示す。入力端子２１が抵抗Ｒ５を介して演算増幅器２５の非反転入力端子に供給され、演算増幅器２５の出力端子が出力端子２２として導出されると共に、抵抗Ｒ６及びＲ７を介して接地される。抵抗Ｒ６及びＲ７の接続中点が演算増幅器２５の反転入力端子に接続される。

図４の構成において、抵抗Ｒ６及びＲ７の比率を変えることによって出力電圧を変更することができる。例えば（Ｒ６＝Ｒ７）で入力電圧１Ｖの場合、２Ｖの出力電圧が得られる。

図５は、電圧変換回路の第３の例（電圧変換回路１３ｂ）を示す。入力端子２１が抵抗Ｒ８及びＲ９を介して接地される。抵抗Ｒ８及びＲ９の接続中点が演算増幅器２６の非反転入力端子に接続される。演算増幅器２６の出力端子２２として導出されると共に、抵抗Ｒ１０を介して演算増幅器２６の反転入力端子に接続される。

図５の構成において、抵抗Ｒ８及びＲ９の比率を変えることによって出力電圧を変更することができる。例えば（Ｒ８＝Ｒ９）で入力電圧２Ｖの場合、１Ｖの出力電圧が得られる。

図６は、電圧変換回路の第４の例（電圧変換回路１３ｃ）を示す。抵抗Ｒ１及びＲ２の直列接続と、抵抗Ｒ３及びＲ４の直列接続とが入力端子２１及び接地間に設けられている。抵抗Ｒ１及びＲ２の接続中点がスイッチ回路２３の一方の入力端子ａに接続され、抵抗Ｒ３及びＲ４の接続中点がスイッチ回路２３の他方の入力端子ｂに接続される。スイッチ回路２３の出力端子ｃが出力端子２２として導出される。抵抗Ｒ１及びＲ２の分圧比に対応する比例係数をＫ１とし、抵抗Ｒ３及びＲ４の分圧比に対応する比例係数をＫ２とすると、（Ｋ１＞Ｋ２）とされている。

スイッチ回路２３を制御する制御信号は、検出部２４によって形成される。検出部２４は、入力電圧（ホール素子１２の出力電圧）のレベルを検出する。すなわち、入力電圧をしきい値と比較して入力電圧及びしきい値の比較結果に対応する制御信号が形成される。入力電圧がしきい値より小の場合には、スイッチ回路２３の入力端子ａ及び出力端子ｃが接続されるように制御する制御信号が形成される。この場合には、（Ｖｏ＝Ｋ１Ｖｉ）の出力電圧が出力端子２２に生じる。一方、入力電圧がしきい値以上の場合には、スイッチ回路２３の入力端子ｂ及び出力端子ｃが接続されるように制御する制御信号が形成される。この場合には、（Ｖｏ＝Ｋ２Ｖｉ）の出力電圧が出力端子２２に生じる。なお、しきい値を２つ使用してヒシテリシスを持たせるようにしても良い。

このように、入力電圧のレベルが低い場合には、より大きい比例係数Ｋ１を選択し、入力電圧のレベルが高い場合には、より小さな比例係数Ｋ２を選択することによって、小電流から大電流まで精度良く測定することができる。さらに、大電流に関してはダイナミックレンジが拡がるので、より大きな電流値を測定することができる。さらに、小電流を測定するレンジにおいては、損失が許容できる場合があるので、従来の電流測定抵抗の両端に発生する電圧を測定するようにしても良い。

図７は、電圧変換回路の第５の例（電圧変換回路１３ｄ）を示す。上述した第４の例と同様に、入力電圧（ホール素子１２の出力電圧）のレベルを検出する検出部２４が設けられ、検出部２４により形成された制御信号によってスイッチ回路２７が制御される。入力端子２１が抵抗Ｒ１１及びＲ１２を介して接地されると共に、演算増幅器２８の非反転入力端子に接続される。抵抗Ｒ１２と並列にスイッチ回路２７及び抵抗Ｒ１３が接続される。演算増幅器２８の出力端子が出力端子２２として導出されると共に、抵抗Ｒ１４を介して演算増幅器２８の非反転入力端子に接続される。

図７の構成において、入力電圧がしきい値より大きい場合にスイッチ回路２７がオンとされ、出力電圧をより小さいものに変更することができる。したがって、図６の構成と同様に、小電流から大電流まで精度良く測定することができ、さらに、大電流に関してはダイナミックレンジが拡がるので、より大きな電流値を測定することができる。

上述したように、従来の検出抵抗を電流路に挿入する構成では、損失が大きくなるような大電流であっても、ホール素子を用いることで電流を測定することができる。また、ホール素子では測定が難しかった小電流域の電流を、電圧変換回路の比例係数を切り替えることによって測定することが可能となる。

＜２．応用例＞
上述した本技術の一実施の形態に係る電池は、例えば電子機器や電動車両、蓄電装置などの機器に搭載又は電力を供給するために使用することができる。電子機器として、例えばノート型パソコン、スマートフォン、タブレット端末、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、ウェアラブル端末、コードレスフォン子機、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、電子辞書、音楽プレイヤー、ラジオ、ヘッドホン、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機などが挙げられる。

また、電動車両としては鉄道車両、ゴルフカート、電動カート、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）などが挙げられ、これらの駆動用電源又は補助用電源として用いられる。蓄電装置としては、住宅をはじめとする建築物用又は発電設備用の電力貯蔵用電源などが挙げられる。

「電動工具の一例」
図８を参照して、本技術が適用可能な電動工具例えば電動ドライバの一例について概略的に説明する。電動ドライバ３１は、本体内にＤＣモータ等のモータ３３が収納されている。モータ３３の回転がシャフト３４に伝達され、シャフト３４によって被対象物にねじが打ち込まれる。電動ドライバ３１には、ユーザが操作するトリガースイッチ３２が設けられている。

電動ドライバ３１の把手の下部筐体内に、電池パック３０及びモータ制御部３５が収納されている。電池パック３０として本技術による電池パック１を使用することができる。モータ制御部３５は、モータ３３を制御する。モータ３３以外の電動ドライバ３１の各部が、モータ制御部３５によって制御されてもよい。図示しないが電池パック３０と電動ドライバ３１はそれぞれに設けられた係合部材によって係合されている。後述するように、電池パック３０及びモータ制御部３５のそれぞれにマイクロコンピュータが備えられている。電池パック３０からモータ制御部３５に対して電池電源が供給されると共に、両者のマイクロコンピュータ間で電池パック３０の情報が通信される。

電池パック３０は、例えば、電動ドライバ３１に対して着脱自在とされる。電池パック３０は、電動ドライバ３１に内蔵されていてもよい。電池パック３０は、充電時には充電装置に装着される。なお、電池パック３０が電動ドライバ３１に装着されているときに、電池パック３０の一部が電動ドライバ３１の外部に露出し、露出部分をユーザが視認できるようにしてもよい。例えば、電池パック３０の露出部分にＬＥＤが設けられ、ＬＥＤの発光及び消灯をユーザが確認できるようにしてもよい。

モータ制御部３５は、例えば、モータ３３の回転／停止、並びに回転方向を制御する。さらに、過放電時に負荷への電源供給を遮断する。トリガースイッチ３２は、例えば、モータ３３とモータ制御部３５の間に挿入され、ユーザがトリガースイッチ３２を押し込むと、モータ３３に電源が供給され、モータ３３が回転する。ユーザがトリガースイッチ３２を戻すと、モータ３３の回転が停止する。

「無人航空機」
本技術は、無人航空機（所謂ドローン）の電源に対して適用できる。図９は、無人航空機の平面図であり、図１０は、無人航空機の正面図である。中心部としての円筒状又は角筒状の胴体部４１と、胴体部４１の上部に固定された支持軸４２ａ〜４２ｆとから機体が構成される。一例として、胴体部４１が６角筒状とされ、胴体部４１の中心から６本の支持軸４２ａ〜４２ｆが等角間隔で放射状に延びるようになされている。胴体部４１及び支持軸４２ａ〜４２ｆは、軽量で強度の高い材料から構成されている。

さらに、胴体部４１及び支持軸４２ａ〜４２ｆからなる機体は、その重心が支持軸４２ａ〜４２ｆの中心を通る鉛直線上にくるように、各構成部品の形状、配置等が設計される。さらに、この鉛直線上に重心がくるように、回路ユニット４５及びバッテリ部４６が取り付けられる。

支持軸４２ａ〜４２ｆの先端部には、回転翼の駆動源としてのモータ４３ａ〜４３ｆがそれぞれ取り付けられている。モータ４３ａ〜４３ｆの回転軸に回転翼４４ａ〜４４ｆが取り付けられている。各モータを制御するためのモータ制御回路を含む回路ユニット４５が支持軸４２ａ〜４２ｆが交わる中心部に取り付けられている。

さらに、胴体部４１の下側の位置に動力源としてのバッテリ部４６が配置されている。バッテリ部４６は、１８０度の対向間隔を有するモータ及び回転翼の対に対して電力を供給するように３個の電池パックを有している。各電池パックは、例えばリチウムイオン二次電池と充放電を制御するバッテリ制御回路とを有する。電池パックとして本技術による電池パック１を使用することができる。モータ４３ａ及び回転翼４４ａと、モータ４３ｄ及び回転翼４４ｄとが対を構成する。同様に、（モータ４３ｂ，回転翼４４ｂ）と（モータ４３ｅ，回転翼４４ｅ）とが対を構成し、（モータ４３ｃ，回転翼４４ｃ）と（モータ４３ｆ，回転翼４４ｆ）とが対を構成する。これらの対と電池パックとが等しい数とされている。

バッテリ部４６は、胴体部４１の例えば内部に着脱自在に取り付けられている。バッテリ部４６は、図１１に示すように、機体の重心位置である中心に対して対称の形状を有すると共に、中心開口４７を有するような配置、外形を有する。図１１Ａは、平面形状が中心開口４７の周囲に正六角形となるような中空状のケース４８を設け、ケース４８内に電池パックを収納する例である。図１１Ｂに示すように、分離したケース４８ａ及び４８ｂ内に電池パックを収納してもよい。

バッテリ部４６の重心と機体の重心とを一致させることによって、重心の安定性が増加する。さらに、中心開口４７を有するので、飛行時に中心開口４７を風が通り抜けることで、風などの影響を軽減することが可能となる。その結果、姿勢制御が容易となり、飛行時間を長くすることができ、さらにバッテリの温度上昇も抑制することができる。

「無停電電源装置」
図１２に示すように、ｎ個のサーバ５１ａ〜５１ｎに対して無停電電源装置５２が設けられている。無停電電源装置５２はサーバ５１ａ〜５１ｎと系統電源５３の間に配置されている。系統電源５３からサーバ５１ａ〜５１ｎに対する電源の供給が断たれる場合に、無停電電源装置５２がサーバ５１ａ〜５１ｎに対して電源を供給する。無停電電源装置５２が備える電池パックとして本技術による電池パックを使用することができる。

「住宅における蓄電システム」
本技術の電池を用いた蓄電装置を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図１３を参照して説明する。例えば住宅１０１用の蓄電システム１００においては、火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃなどの集中型電力系統１０２から電力網１０９、情報網１１２、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８などを介し、電力が蓄電装置１０３に供給される。これと共に、家庭内の発電装置１０４などの独立電源から電力が蓄電装置１０３に供給される。蓄電装置１０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置１０３を使用して、住宅１０１で使用する電力が給電される。住宅１０１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。

住宅１０１には、発電装置１０４、電力消費装置１０５、蓄電装置１０３、各装置を制御する制御装置１１０、スマートメータ１０７、各種情報を取得するセンサ１１１が設けられている。各装置は、電力網１０９及び情報網１１２によって接続されている。発電装置１０４として、太陽電池、燃料電池などが利用され、発電した電力が電力消費装置１０５及び／又は蓄電装置１０３に供給される。電力消費装置１０５は、冷蔵庫１０５ａ、空調装置であるエアコン１０５ｂ、テレビジョン受信機であるテレビ１０５ｃ、バス（風呂）１０５ｄなどである。さらに、電力消費装置１０５には、電動車両１０６が含まれる。電動車両１０６は、電気自動車１０６ａ、ハイブリッドカー１０６ｂ、電気バイク１０６ｃである。

蓄電装置１０３に対して、本技術の電池パックが適用される。スマートメータ１０７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網１０９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つ又は複数を組み合わせても良い。

各種のセンサ１１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサなどである。各種のセンサ１１１により取得された情報は、制御装置１１０に送信される。センサ１１１からの情報によって、気象の状態、人の状態などが把握されて電力消費装置１０５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置１１０は、住宅１０１に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社などに送信することができる。

パワーハブ１０８によって、電力線の分岐、直流交流変換などの処理がなされる。制御装置１１０と接続される情報網１１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter: 非同期シリアル通信用送受信回路）などの通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉなどの無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）は、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１５．４の物理層を 使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ（Personal Area Network）又は Ｗ（Wireless）ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。

制御装置１１０は、外部のサーバ１１３と接続されている。このサーバ１１３は、住宅１０１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ１１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信しても良いが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機など）から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などに、表示されても良い。

各部を制御する制御装置１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成され、この例では、蓄電装置１０３に格納されている。制御装置１１０は、蓄電装置１０３、家庭内の発電装置１０４、電力消費装置１０５、各種のセンサ１１１、サーバ１１３と情報網１１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能などを備えていても良い。

以上のように、電力が火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃなどの集中型電力系統１０２のみならず、家庭内の発電装置１０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置１０３に蓄えることができる。したがって、家庭内の発電装置１０４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、又は、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置１０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置１０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置１０３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。

なお、この例では、制御装置１１０が蓄電装置１０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ１０７内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。

「車両用蓄電システム」
本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図１４を参照して説明する。図１４に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。

このハイブリッド車両２００には、エンジン２０１、発電機２０２、電力駆動力変換装置２０３、駆動輪２０４ａ、駆動輪２０４ｂ、車輪２０５ａ、車輪２０５ｂ、バッテリ２０８、車両制御装置２０９、各種センサ２１０、充電口２１１が搭載されている。バッテリ２０８に対して、上述した本技術の電池パックが適用される。

ハイブリッド車両２００は、電力駆動力変換装置２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置２０３の一例は、モータである。バッテリ２０８の電力によって電力駆動力変換装置２０３が作動し、この電力駆動力変換装置２０３の回転力が駆動輪２０４ａ、２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ２１０は、車両制御装置２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。

エンジン２０１の回転力は発電機２０２に伝えられ、その回転力によって発電機２０２により生成された電力をバッテリ２０８に蓄積することが可能である。

図示しない制動機構によりハイブリッド車両２００が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置２０３により生成された回生電力がバッテリ２０８に蓄積される。

バッテリ２０８は、ハイブリッド車両２００の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。

図示しないが、二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。

なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本技術は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。

＜３．変形例＞
以上、本技術の一実施の形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の一実施の形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料及び数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料及び数値などを用いてもよい。

１・・・電池パック
２ａ、２ｂ・・・電池セル
５・・・電流測定部
６・・・制御部
９・・・表示部
１２・・・ホール素子
１３・・・電圧変換回路
１４・・・クーロンカウンタ

Claims (8)

1. 電池部を流れる電流の経路中に挿入され、前記電流に対応して誘起される電圧を出力するホール素子と、
   前記ホール素子の出力電圧が供給され、前記ホール素子の出力電圧の値を変換する電圧変換回路と、
   前記電圧変換回路の出力が供給され、前記電池部に流入した電流及び前記電池部から流出した電流の総量を検出するクーロンカウンタと
   を備え、
   前記電圧変換回路は、前記ホール素子の出力電圧が所定の閾値より小さいときには大きな分圧比を持つ分圧回路を選択し、前記ホール素子の出力電圧が所定の閾値以上のときには小さな分圧比を持つ分圧回路を選択し、
   前記クーロンカウンタは、前記電圧変換回路の出力によって充電されるコンデンサを有し、前記コンデンサの出力電圧を所定期間毎に取り出すようになされた残量測定装置。
2. 前記クーロンカウンタの出力から求められた前記電池部の残量を表示する表示部を有する請求項１に記載の残量測定装置。
3. 二次電池を有する電池部と、
   電池部を流れる電流の経路中に挿入され、前記電流に対応して誘起される電圧を出力するホール素子と、
   前記ホール素子の出力電圧が供給され、前記ホール素子の出力電圧の値を変換する電圧変換回路と、
   前記電圧変換回路の出力が供給され、前記電池部に流入した電流及び前記電池部から流出した電流の総量を検出するクーロンカウンタと
   を備え、
   前記電圧変換回路は、前記ホール素子の出力電圧が所定の閾値より小さいときには大きな分圧比を持つ分圧回路を選択し、前記ホール素子の出力電圧が所定の閾値以上のときには小さな分圧比を持つ分圧回路を選択し、
   前記クーロンカウンタは、前記電圧変換回路の出力によって充電されるコンデンサを有し、前記コンデンサの出力電圧を所定期間毎に取り出すようになされた電池パック。
4. 請求項３に記載の電池パックを電源として使用する電動工具。
5. 回転翼と前記回転翼を駆動するモータが１８０度で対向して配置された対を複数個有し、
   前記回転翼及びモータをそれぞれ支持する支持軸と、
   前記モータの回転を制御するモータ制御部と、
   同一の前記対に含まれる前記モータに対して共通で、前記対の数と等しい個数の請求項３に記載の電池パックと、
   前記電池パックのそれぞれから同一の前記対に含まれる前記モータに対して電力を供給する複数の電力供給ラインと
   を設けた電動式航空機。
6. 請求項３に記載の電池パックと、
   前記電池パックから電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
   前記クーロンカウンタにより検出された電流の総量の情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置とを有する電動車両。
7. 請求項３に記載の電池パックを有し、前記電池パックに接続される電子機器に電力を供給する電源装置。
8. 請求項３に記載の電池パックを有し、前記電池パックに接続される電子機器に電力を供給する無停電電源装置。

Images