JP7313242B2 - バッテリパック及び充電システム - Google Patents

Description

本開示は、バッテリパックに関する。

充電器に接続されて充電されるバッテリパックが知られている。バッテリパックは、充電された後、例えば電動作業機などに接続されて、電動作業機などに電力供給できるように構成されている。特許文献１に記載のバッテリパックは、過充電を検出すると充電器に過充電信号を出力する。充電器は、過充電信号を取得すると、充電を停止し、また、表示器を用いてエラー表示をする。

特開２０１４－０１８０３４号公報

上記特許文献１のバッテリパックは、過充電を検出したときに、Ｈｉｇｈレベルの過充電信号からＬｏｗレベルの過充電信号に切り替えることで、充電器に過充電を通知する。したがって、充電器は、バッテリパックにて過充電と判定されたことのみ認識することができ、充電器が取得できる情報が限定的であった。

本開示の一局面においては、充電器においてバッテリパックの状態をより詳細に取得することが可能なバッテリパックを提供できることが望ましい。

本開示の一態様は、１つ以上のバッテリセルを備え、充電器により充電可能に構成されたバッテリパックである。このバッテリパックは、バッテリ監視部と、停止制御部と、出力部と、を備える。バッテリ監視部は、バッテリパックに生じた１つ以上の所定の状態を検出する。停止制御部は、バッテリ監視部により上記１つ以上の所定の状態のうちの１つが検出されたことを要件として含む所定条件が満たされたときに、充電器に対して充電を停止させるための信号の出力を行う。出力部は、充電器に対して停止制御部とは別個の出力を行う。また出力部は、バッテリ監視部による検出結果に応じた出力制御を行う。

このようなバッテリパックは、所定の状態が検出されたときに充電器に対して充電を停止させることができると共に、充電器に対して所定の状態の検出結果に応じた出力を行う。そのため、充電器は、バッテリパックの状態を示す情報を取得することができる。

上述したバッテリパックにおいて、充電器には、当該バッテリパックの充電制御状態を表示可能に構成された表示装置が設けられていてもよい。出力部は、表示装置による表示の内容に係る信号の出力制御を行うように構成されていてもよい。このようなバッテリパックは、充電器に対して、バッテリ監視部による検出結果に応じた表示を行わせることができる。

また上述したバッテリパックにおいて、出力部は、バッテリ監視部による検出結果に応じて、当該バッテリパックがエラー状態であること、及び、充電完了状態であること、のいずれかに対応する出力制御を行うように構成されていてもよい。このようなバッテリパックは、バッテリ監視部による検出結果に応じて、バッテリパックがエラー状態又は充電完了状態のいずれかであることを充電器に通知することができる。

また上述したバッテリパックにおいて、バッテリ監視部は、検出された上記１つ以上の状態の種別を特定可能に構成されてもよい。出力部は、バッテリ監視部により特定された状態の種別に応じた出力制御を行うように構成されていてもよい。このようなバッテリパックは、充電器に対して、バッテリパックの状態の種別に応じた情報を通知することができる。

また上述したバッテリパックにおいて、１つ以上のバッテリセルは、複数のバッテリセルであってもよい。また複数のバッテリセルを充電する際に、複数のバッテリセルのうち最も充電電圧が高いバッテリセルの電圧が第１の電圧値を超えないように充電電流を減少させるとともに、該充電電流が所定値以下になる第１の満充電状態であるときに充電を停止させる充電制御部を備えてもよい。またバッテリ監視部は、上述した１つ以上の所定の状態の１つとして、複数のバッテリセルのうち最も充電電圧が高いバッテリセルの電圧が、第２の電圧値以上である第２の満充電状態であることを検出可能に構成されていてもよい。出力部は、バッテリパックの充電時にバッテリ監視部により第２の満充電状態が検出された場合には、バッテリパックがエラー状態ではないことを示す出力制御を行うように構成されていてもよい。このようなバッテリパックは、バッテリセルが第２の満充電状態であることにより充電器による充電が停止されたときに、充電器に、エラー状態ではないことを表示させることができる。なお、第２の電圧値は、第１の電圧値よりも大きい電圧値であってもよい。このような構成であれば、バッテリセルの電圧が第１の電圧値を超えても充電が継続されているときに、充電を停止させることができる。

本開示の別の一態様は、充電システムであって、上述したバッテリパックと、当該バッテリパックを充電可能に構成された充電器と、を備える。このような充電システムは、上述した本開示の一態様のバッテリパックによる効果と同様の効果を得ることができる。

実施形態に係る充電システムの概要を示すブロック図である。 ＬＥＤ表示処理の処理内容を表したフローチャートである。 ＬＥＤ表示処理の処理内容を表したフローチャートである。 バッテリ監視部が検出する検出事象を示す表である。 変形例に係る充電システムの概要を示すブロック図である。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本開示は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

［１．実施形態］
［１－１．全体構成］
本実施形態に係る充電システム１の構成について、図１を参照して説明する。充電システム１は、バッテリパック１００と、充電器６００と、を含む。

バッテリパック１００は、外部機器に接続されて外部機器へ電力を供給するように構成される。またバッテリパック１００は、充電器６００に接続されて充電器６００から電力の供給を受けて充電されるように構成されている。外部機器は、電動作業機、ライトなどを含む。電動作業機及びライトは、電力の供給を受けて作動する。電動作業機は、ハンマドリル、チェーンソー、グラインダなどの電動工具や、草刈機、ヘッジトリマ、バリカンなどを含む。

バッテリパック１００は、図１に示されるように、充電器６００に接続可能に構成される。バッテリパック１００は、バッテリ６０と、Analog Front End６１０（以下、ＡＦＥ６１０ともいう）と、Micro Processing Unit６２０（以下、ＭＰＵ６２０ともいう）と、電源回路１１６と、Self Control Protector１１８（以下、ＳＣＰ１１８ともいう）と、を備える。

さらに、バッテリパック１００は、正極端子１１、負極端子１２、ＣＳ端子１３、ＤＴ端子１４、ＴＲ端子１５、ＤＳ端子１６、充電制御部２００、検出部３００、通信部４００、及び放電制御部５００を備える。

バッテリ６０は、複数のバッテリセルが直列接続されて構成されている。なおバッテリセルの数は特に限定されず、１つ以上であればよい。バッテリ６０は、充電及び放電が可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオンバッテリなどである。バッテリ６０の定格電圧は、例えば１８Ｖである。なお、バッテリ６０の定格電圧は、１８Ｖに限らず、３６Ｖや７２Ｖ等でもよい。

ＭＰＵ６２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏ等を備えたマイクロコンピュータを含み、バッテリ６０の充放電制御を含む各種制御を実行する。ＭＰＵ６２０は、通常動作モードと、スリープモードと、で動作可能である。動作モードの詳細は後述する。

ＡＦＥ６１０は、アナログ回路であり、ＭＰＵ６２０からの指令に従いバッテリ６０に含まれる各バッテリセルのセル電圧を検出するとともに、バッテリ６０に備えられたサーミスタ（図示省略）を介して少なくとも１つのバッテリセルのセル温度を検出する。

また、ＡＦＥ６１０は、複数のバッテリセルの残容量を均等化させるセルバランス処理を実行する。また、ＡＦＥ６１０は、回路基板に備えられたサーミスタ（図示省略）を介して基板温度を検出する。さらに、ＡＦＥ６１０は、シャント抵抗６７を介して、バッテリ６０へ流れ込む充電電流及びバッテリ６０から流れ出る放電電流を検出する。そして、ＡＦＥ６１０は、検出したセル電圧、セル温度、基板温度、及び充放電電流の検出値をデジタル信号に変換し、変換した各デジタル信号をＭＰＵ６２０へ出力する。

このように構成されたＡＦＥ６１０は、バッテリ６０の状態を監視することで、バッテリパック１００に生じた複数の所定の状態を検出する。検出される状態とは、図４に示す検出事象であり、詳細は後述する。

また、ＡＦＥ６１０は、少なくとも上述した所定の状態を検出していないことを要件として含む充電許可条件が満たされたときに、充電器６００に充電を実行させるための充電許可信号を生成して充電制御部２００へ出力する。一方、ＡＦＥ６１０は、上述した所定の状態のうちの１つが検出されたことを要件として含む充電禁止条件が満たされたときに、充電器６００に対して充電を停止させるための充電禁止信号を生成して充電制御部２００へ出力する。本実施形態ではＡＦＥ６１０は、上述した所定の状態を検出したときには充電禁止信号を出力する。なおＡＦＥ６１０は、ＭＰＵ６２０とは独立して充電禁止信号を出力する。これにより、仮にＭＰＵ６２０が正常に機能しない場合でも、充電器６００に充電禁止信号を出力して充電を停止させることができる。

充電禁止条件は、所定の状態を検出したことのみでなく、他の要件も含めた条件であってもよい。例えば、バッテリ温度、検出頻度、充電継続時間などを要件として考慮してもよい。

ＡＦＥ６１０により検出された所定の状態に係る情報は、ＭＰＵ６２０に出力される。またＭＰＵ６２０は、ＡＦＥ６１０が充電禁止信号を出力するときに、ＡＦＥ６１０とは別個の出力であって、検出された所定の状態に係る情報に応じた出力制御を行うように構成されている。なお以下の説明において、ＡＦＥ６１０による充電禁止信号の出力とは、充電制御部２００を介した充電器６００への出力を意味する。

電源回路１１６は、レギュレータを備える。レギュレータは、バッテリパック１００（詳しくは、ＭＰＵ６２０）がシャットダウンしているとき、ＤＳ端子１６を介して充電器６００の補助電源６２３から電力供給を受け、内部回路駆動用の電源電圧ＶＤＤを生成する。充電器６００は、ＤＳ端子１６と接続される機器側ＤＳ端子６６を備える。機器側ＤＳ端子６６は、補助電源６２３に接続されている。

バッテリパック１００は、過放電状態になるとシャットダウンする。ＭＰＵ６２０は、電源回路１１６によって生成された電源電圧ＶＤＤの供給を受けると、シャットダウン状態から起動し、バッテリ６０が充電可能な状態であれば充電許可信号を充電器６００に出力する。バッテリ電圧が所定の電圧に到達すると、電源回路１１６に対してバッテリ６０からの電力が供給される。電源回路１１６は、バッテリ６０から電力供給を受けて、電源電圧ＶＤＤを生成する。

ＳＣＰ１１８は、バッテリ６０の正極側と正極端子１１とを接続する正極側接続線上に設けられている。ＳＣＰ１１８は、ヒューズを備え、ＭＰＵ６２０からの指令に応じてヒューズを溶断させる回路を備える。ＳＣＰ１１８のヒューズが溶断されることにより、正極側接続線が断線され、バッテリ６０は、正極端子１１を介した充電及び放電が不可能な状態になる。すなわち、バッテリ６０は、再利用不可能な状態になる。

ＭＰＵ６２０は、バッテリパック１００から充電器６００に充電禁止信号を出力しても充電が止まらない場合、及び、バッテリパック１００から外部機器に放電禁止信号を出力しても放電が止まらない場合に、安全を確保するために、最後の手段として、ＳＣＰ１１８へヒューズを溶断させる指令を出す。すなわち、ＳＣＰ１１８は、バッテリ６０の過充電状態及び過放電状態に対して二重に安全を確保するための回路である。ＳＣＰ１１８は、定期的に、ヒューズを溶断させる回路が正常に作動するか否かを診断し、診断結果をＭＰＵ６２０へ出力してもよい。ＳＣＰ１１８が自己診断機能を有していない場合には、ＭＰＵ６２０がＳＣＰ診断処理を実行することで、ＳＣＰ１１８が正常動作するか否かを判定してもよい。

ＭＰＵ６２０は、入力された各種信号に基づいてバッテリ６０の状態を判定する。そして、ＭＰＵ６２０は、判定したバッテリ６０の状態に基づいて、バッテリ６０からの放電を許可するか禁止するかを判定し、放電許可信号又は放電禁止信号を生成して放電制御部５００へ出力する。また、ＭＰＵ６２０は、外部機器（詳細には、電動作業機）に対する応答性を高くするため、スリープモード中は継続して放電許可信号を生成して放電制御部５００へ出力してもよい。

正極端子１１及び負極端子１２は、バッテリパック１００が外部機器（図示省略）又は充電器６００に接続された場合に、外部機器の機器側正極端子及び機器側負極端子、又は充電器６００の機器側正極端子６１及び機器側負極端子６２に接続される。これにより、バッテリパック１００から外部機器への電力の供給、又は充電器６００からバッテリパック１００への電力の供給が可能になる。

ＣＳ端子１３は、充電制御部２００（ＣＳ回路２００）に接続されており、バッテリパック１００が充電器６００に接続された場合に、充電器６００へ充電許可信号又は充電禁止信号を出力するための端子である。充電制御部２００は、ＡＦＥ６１０から充電許可信号が入力された場合に、ＣＳ端子１３を介して充電許可信号を出力する。また、充電制御部２００は、ＡＦＥ６１０から充電禁止信号が入力された場合に、ＣＳ端子１３を介して充電禁止信号を出力する。

充電器６００は、ＣＳ端子１３に接続される機器側ＣＳ端子６３を備える。充電器６００は、機器側ＣＳ端子６３に接続されるインターロック回路６１７を備える。充電器６００は、直流電力を供給する電源としての機器側電源回路６１３を備える。インターロック回路６１７は、バッテリパック１００からの充電許可信号の受信中は、機器側電源回路６１３による電力供給動作を許可し、バッテリパック１００からの充電禁止信号の受信中は、機器側電源回路６１３による電力供給動作を禁止する。機器側電源回路６１３は、商用電源（例えば、ＡＣ１００Ｖ）からの交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータなどによって直流電力に変換して、直流電力を供給可能に構成されている。

ＤＴ端子１４は、バッテリパック１００が充電器６００に接続された場合に、充電器６００の機器側通信端子６４に接続される。機器側通信端子６４は、バッテリ検出部６３０に接続されている。ＤＴ端子１４の電位ＶＤＴは、充電器６００が未接続状態か接続状態かに応じて変化する。また、機器側通信端子６４及びＤＴ端子１４の電位ＶＤＴは、バッテリパック１００がシャットダウン状態か非シャットダウン状態かに応じて変化する。

バッテリ検出部６３０は、機器側通信端子６４及びＤＴ端子１４の電位ＶＤＴが、バッテリパック１００のシャットダウン状態を示す電位か、非シャットダウン状態を示す電位か判定する。バッテリ検出部６３０は、判定結果に基づいて、バッテリパック１００がシャットダウン状態か否かを示すシャットダウン情報を検出する。バッテリ検出部６３０は、バッテリパック１００が非シャットダウン状態であることを検出した場合には、正極側接続線上に設けられた放電スイッチ６１５をオンにする。正極側接続線は、機器側正極端子６１と機器側電源回路６１３との間に設けられる電力線である。

これにより、充電器６００からバッテリパック１００への電力供給が行われ、バッテリ６０の充電が行われる。また、バッテリ検出部６３０は、バッテリパック１００がシャットダウン状態であることを検出した場合には、放電スイッチ６１５をオフにする。

ＤＴ端子１４は、バッテリパック１００の検出部３００に接続されている。検出部３００は、ＤＴ端子１４の電位ＶＤＴを検出し、検出した電位ＶＤＴに基づいて、充電器６００がバッテリパック１００に未接続状態であることを示す電位か否か判定し、未接続状態又は接続状態を検出する。検出部３００は、検出結果を割り込みポートＰＩ（図示省略）を介してＭＰＵ６２０へ出力する。なお、検出部３００は、検出結果をＡＦＥ６１０へ出力してもよい。また、検出部３００は、検出結果をＭＰＵ６２０及びＡＦＥ６１０のそれぞれに出力してもよい。

ＭＰＵ６２０は、入力された検出結果に基づいて、未接続情報、オフ情報、及びオン情報を含む機器情報を取得する。機器情報（未接続情報、オフ情報及びオン情報）は、充電器６００からバッテリパック１００へ送信され、バッテリパック１００により受信される情報である。

未接続情報は、充電器６００がバッテリパック１００に未接続状態であることを示す情報である。オフ情報は、充電器６００がバッテリパック１００に接続され且つ放電スイッチ６１５がオフであることを示す情報である。オン情報は、充電器６００がバッテリパック１００に接続され且つ放電スイッチ６１５がオンであることを示す情報である。

ＴＲ端子１５は、通信部４００に接続されたシリアル通信用の端子である。通信部４００は、半二重のUniversal Asynchronous Receiver/Transmitter(UART)回路を備える。
充電器６００は、ＴＲ端子１５に接続される機器側ＴＲ端子６５と、機器側ＴＲ端子６５に接続される機器側通信部６１９と、を備える。機器側通信部６１９は、半二重のUniversal Asynchronous Receiver/Transmitter(UART)回路を備える。

充電器６００は、機器側ＭＰＵ６１１を備える。機器側ＭＰＵ６１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏ等を備えたマイクロコンピュータを含み、充電器６００の充電制御を含む各種制御を実行する。機器側ＭＰＵ６１１は、シャント抵抗６２１を介して、機器側電源回路６１３から流れ出る放電電流を検出する。機器側ＭＰＵ６１１は、検出した放電電流が異常値を示す場合には、例えば、放電スイッチ６１５をオフ状態に切り替えることで、異常値の放電電流によるバッテリ６０の充電を停止する。

また充電器６００は、ＬＥＤ６４０を備える。ＬＥＤ６４０は、バッテリパック１００の充電制御状態を表示可能に構成された表示装置である。ＬＥＤ６４０は、機器側ＭＰＵ６１１により制御され、バッテリパック１００の未接続状態、充電状態、充電完了状態、及びエラー状態などの充電制御状態を、異なる発光態様により表示する。例えば、ＬＥＤ６４０は、未接続状態では消灯し、充電状態では赤色の発光をし、充電完了状態では緑色の発光をし、エラー状態では赤色と緑色の交互発光を行う。

機器側ＭＰＵ６１１は、バッテリパック１００の充電が完了した後、所定の条件を満たすと、通常動作モードから、動作の一部を停止して消費電力を抑えるスリープモードへ移行する。機器側ＭＰＵ６１１は、通常動作モードからスリープモードに移行する前に、機器側通信部６１９を介してスリープ移行信号Ｓａ２をＭＰＵ６２０に送信する。スリープ移行信号Ｓａ２は、充電器６００の機器側ＭＰＵ６１１がスリープモードに移行したことを示すパラメータ信号である。

機器側ＭＰＵ６１１は、スリープモード中に、いずれかの割り込みポートＰＩに信号が入力されると、ウェイクアップして、通常動作モードへ移行する。例えば、機器側ＭＰＵ６１１は、バッテリパック１００との接続状態が検出されて、割り込みポートＰＩを介して接続検出情報Ｓｂ１が入力されるとウェイクアップする。また、機器側ＭＰＵ６１１は、バッテリパック１００の取り外しが検出され、所定の条件を満たすとスリープモードへ移行する。

ＭＰＵ６２０及び機器側ＭＰＵ６１１は、通信部４００、ＴＲ端子１５、機器側ＴＲ端子６５，機器側通信部６１９を介してシリアル通信を行う。ＭＰＵ６２０及び機器側ＭＰＵ６１１は、通信接続が確立されている間は、予め定められた通信周期Ｔｃ（例えば、Ｔｃ＝８［ｓｅｃ］）ごとに通信するように構成されている。ＭＰＵ６２０、通信部４００、ＴＲ端子１５は、充電器６００との間で双方向通信を行うように構成される。なお以下の説明において、ＭＰＵ６２０による充電器６００（詳細には、機器側ＭＰＵ６１１）との通信とは、通信部４００を介した通信を意味する。

ＤＳ端子１６は、放電制御部５００に接続されている。バッテリパック１００が外部機器（詳しくは、電動作業機）に接続された場合には、ＤＳ端子１６は、外部機器へ放電許可信号又は放電禁止信号を出力する。放電制御部５００は、ＭＰＵ６２０から入力される放電許可信号又は放電禁止信号に基づいて、ＤＳ端子１６を介して、放電許可信号又は放電禁止信号を出力する。また、ＤＳ端子１６は、シャットダウン状態のバッテリパック１００が充電器６００に接続された場合には、機器側ＤＳ端子６６を介して補助電源６２３からの電力が入力される。

［１－２．ＭＰＵの動作モード］
ＭＰＵ６２０の動作モードについて説明する。ＭＰＵ６２０は、通常動作モードと、スリープモードと、で動作可能である。ＭＰＵ６２０は、通常動作モードでは、バッテリ６０の充電及び放電を制御する。ＭＰＵ６２０は、スリープモードでは、バッテリ６０の充電及び放電の制御を行わず、動作の一部を停止して消費電力を抑える。

ＭＰＵ６２０は、各種信号が入力される複数の割り込みポートＰＩを備える。ＭＰＵ６２０は、スリープモード中に、いずれかの割り込みポートＰＩに信号が入力されると、ウェイクアップして、通常動作モードへ移行する。例えば、ＭＰＵ６２０は、検出部３００により充電器６００との接続状態が検出されて、割り込みポートＰＩを介して接続検出情報Ｓａ１が入力されるとウェイクアップする。また、ＭＰＵ６２０は、充電器６００の取り外しが検出され、所定の条件を満たすとスリープモードへ移行する。

通常動作モードは、さらに、スタンバイモード、充電待機モード、充電モード、充電完了モード、及び、充電異常モードの複数の処理モードを含む。ＭＰＵ６２０は通常動作モードのときは、いずれかの処理モードで作動する。ＭＰＵ６２０は、スリープモードのときに充電器６００との接続状態が検出されると、通常動作モードとなる。そのときの処理モードはスタンバイモードである。

バッテリパック１００と充電器６００とが接続され、バッテリパック１００と充電器６００との間で、相互に信号の送受信が可能であることを確認するための処理である初期通信処理が正常に完了すると、ＭＰＵ６２０は、スタンバイモードから充電待機モードに遷移する。充電待機モードは、バッテリパック１００が充電器６００と接続された後、ＡＦＥ６１０にて充電許可と判定されるまで待機する処理モードである。

ＭＰＵ６２０は、ＡＦＥ６１０に充電許可と判定されると、充電モードでの動作を開始する。充電モードは、充電器６００からの電力供給によりバッテリパック１００（詳細には、バッテリ６０）を充電する処理モードである。

ＭＰＵ６２０は、充電が完了したか否かを判定し、充電完了した場合には、充電完了モードでの動作を開始する。充電が完了したか否かについては、以下のように判断する。本実施形態では、ＭＰＵ６２０は、複数のバッテリセルのうち最も充電電圧が高いバッテリセルの電圧が第１の電圧値を超えないように、充電電流を減少させるように構成されている。そしてＭＰＵ６２０は、充電電流が所定値以下になる第１の満充電状態であるときに、充電が完了したと判断し、充電を停止させる。充電完了モードは、バッテリパック１００（詳細には、バッテリ６０）の充電完了後、バッテリパック１００が充電器６００から取り外されるまでの処理モードである。

充電モード又は充電完了モードにおいて、ＭＰＵ６２０は、バッテリパック１００での異常が検出されているか否かを判定する。異常が検出された場合には、ＭＰＵ６２０は、充電異常モードでの動作を開始する。充電異常モードは、バッテリパック１００の異常状態がＳＣＰ１１８による安全確保が必要な状態であるか否かを判定する処理モードである。

充電異常モードにおいて、ＭＰＵ６２０は、バッテリ６０が過充電状態であるか否かを判定する。例えば、ＡＦＥ６１０にて検出されたバッテリ６０の電圧が予め定められた過充電判定値Ｖｔｈ２（例えば、バッテリ６０の定格電圧に対する１２０％相当値）以上になると、過充電状態と判定する。ＭＰＵ６２０は、過充電状態を肯定判定する場合にはＳＣＰ１１８に対してヒューズ溶断指令を出力する。これにより、ＳＣＰ１１８のヒューズが溶断されて正極側接続線が断線された状態となり、バッテリ６０は、正極端子１１を介した充電及び放電が不可能な状態になる。

なおＭＰＵ６２０は、充電器６００が接続されていない場合、充電器６００からのスリープ移行信号Ｓａ２を受信した場合、及び、通信停止時間が所定の閾値よりも大きい場合に、スリープモードとなる。ＭＰＵ６２０は、検出部３００からの接続検出情報Ｓａ１が入力されていない場合に、充電器６００が接続されていないと判定する。また、通信停止時間とは、ＭＰＵ６２０が充電器６００（機器側ＭＰＵ６１１）との通信を検出していない状態（無通信状態）の継続時間である。

［１－３．ＬＥＤ表示処理］
次に、充電システム１が実行するＬＥＤ表示処理について、図２及び図３のフローチャートを参照して説明する。

まずＳ１では、バッテリパック１００と充電器６００との接続がなされる。上述したように、ＭＰＵ６２０に検出部３００から接続検出情報Ｓａ１が入力されたとき、ＭＰＵ６２０は上記接続が完了したと判断する。続くＳ２では、バッテリパック１００の充電を行う。このＳ２の後、バッテリパック１００はＳ１１の処理を開始し、充電器６００はＳ２１の処理を開始する。

以下に説明するＳ１１～Ｓ１５の処理は、バッテリパック１００による処理である。
Ｓ１１では、ＡＦＥ６１０は、緊急停止が必要であるか否かを判定する。ここでは、ＡＦＥ６１０がバッテリ６０の状態を監視した結果、図４に示されるいずれかの検出事象が検出された場合には、緊急停止が必要であると判定する。

図４の表に示される検出事象のうち、充電電流検出とは、充電待機モードのときに充電電流が検出されたことをいう。満充電電圧とは、充電モードのときに、バッテリ６０を構成する複数のバッテリセルのうち最も充電電圧が高いバッテリセルの電圧が、第２の電圧値以上である状態をいう。この状態が、第２の満充電状態の一例に相当する。この状態を検出し、充電停止した場合には、バッテリは正常で、繰り返し使用できる。セル電圧アンバランスとは、充電モードのときに、複数のバッテリセルのセル電圧値の差が所定の条件以上に大きくなった状態をいう。セル低電圧とは、充電モードのときに、バッテリ６０を構成する複数のバッテリセルのいずれか１つ以上について、電圧が所定の閾値よりも低電圧となる状態をいう。完了時セル高電圧とは、充電完了モードのときに、バッテリ６０を構成する複数のバッテリセルのいずれか１つ以上について、電圧が所定の閾値よりも高電圧となる状態をいう。異常時セル高電圧とは、充電異常モードのときに、バッテリ６０を構成する複数のバッテリセルのいずれか１つ以上について、電圧が所定の閾値よりも高電圧となる状態をいう。各検出事象には、充電器表示として、「完了」又は「エラー」が設定されている。ここでいう完了とは、充電完了状態を意味し、またエラーとは、エラー状態を意味する。

ＡＦＥ６１０は、図２のＳ１１において、緊急停止が必要であると判定した場合には、Ｓ１２へ移行し、緊急停止信号（ＣＳ）を充電制御部２００に出力する。充電制御部２００は、ＣＳ端子１３を介して充電禁止信号を充電器６００に出力する。

続いて、図３のＳ１５において、ＭＰＵ６２０は、ＴＲ端子１５を介したＵＡＲＴ通信により、充電器６００に、ＬＥＤ６４０による表示の内容に係る信号の出力制御を行う。つまり、ＡＦＥ６１０により検出された検出事象が「満充電電圧」であれば、ＭＰＵ６２０はバッテリパック１００が「完了」であることを示す信号を出力する。一方で、ＡＦＥ６１０により検出された検出事象が「満充電電圧」以外であれば、ＭＰＵ６２０はバッテリパック１００が「エラー」であることを示す信号を出力する。

一方、ＡＦＥ６１０は、Ｓ１１で緊急停止が必要でないと判定した場合には、Ｓ１３へ移行し、ＭＰＵ６２０が充電完了判定をする。ＭＰＵ６２０は、充電電流が所定の閾値以下に低下したときに充電完了と判定してもよい。また、これ以外にも、公知の技術を用いて判定を行ってもよい。例えば、セル電圧値から判定してもよい。

Ｓ１４では、ＭＰＵ６２０は、ＴＲ端子１５を介したＵＡＲＴ通信により、充電器６００と通信を行う。ここでは、ＭＰＵ６２０は、Ｓ１３にて充電完了と判定されている場合には、充電完了により充電を停止する指令を充電器６００に通知する。また図４に示した検出事象以外のエラーの検出により充電を停止すべき場合には、ＭＰＵ６２０は、エラーにより充電を停止する指令を充電器６００に通知する。その後、処理がＳ２に戻る。

以下に説明するＳ２１～Ｓ２９の処理は、充電器６００による処理である。
Ｓ２１では、インターロック回路６１７は、Ｓ１２にて出力された緊急停止信号（ＣＳ）を受信したか否かを判定する。緊急停止信号を受信していないとインターロック回路６１７が判定した場合には、処理がＳ２２へ移行し、緊急停止信号を受信しているとインターロック回路６１７が判定した場合には、処理が図３のＳ２６へ移行する。

Ｓ２２では、機器側ＭＰＵ６１１は、機器側ＴＲ端子６５を介したＵＡＲＴ通信により、バッテリパック１００と通信を行う。ここでは、Ｓ１４にてＭＰＵ６２０から送信された通知を取得する。

Ｓ２３では、機器側ＭＰＵ６１１は、充電停止が必要であるか否かを判定する。機器側ＭＰＵ６１１は、Ｓ２２にて取得した通知の内容が、充電完了又はエラーの発生により充電を停止する指令である場合に、充電停止が必要であると判定する。Ｓ２３にて充電停止が必要でないと機器側ＭＰＵ６１１が判定した場合には、処理がＳ２に戻る。一方、Ｓ２３にて充電停止が必要であると機器側ＭＰＵ６１１が判定した場合には、機器側ＭＰＵ６１１は、Ｓ２４にて機器側電源回路６１３に充電を停止させ、Ｓ２５にてＬＥＤ６４０に発光によるＬＥＤ表示をさせる。ＬＥＤ表示の内容は、Ｓ２２で取得した通知の内容によって定められてもよい。例えば、ＬＥＤ６４０は、充電完了による充電停止の場合には充電完了を示す表示を行い、エラーによる充電停止の場合にはエラーを示す表示を行ってもよい。

図３のＳ２６の処理は、上述したように、Ｓ２１にて緊急停止信号を受信した際に実行される。Ｓ２６では、インターロック回路６１７は、機器側電源回路６１３に充電を停止させる。

Ｓ２７では、機器側ＭＰＵ６１１は、機器側ＴＲ端子６５を介したＵＡＲＴ通信により、バッテリパック１００と通信を行う。ここでは、Ｓ１５にてＭＰＵ６２０から送信された、ＬＥＤ６４０による表示の内容に係る信号を取得する。具体的には、「完了」又は「エラー」を示す信号を取得する。

Ｓ２８では、機器側ＭＰＵ６１１は、ＬＥＤ表示内容を決定する。図４に示されるように、検出事象の種別ごとに、充電器表示の内容が定められている。Ｓ１１にて「満充電電圧」が検出された場合には、Ｓ２７にて「完了」を取得しており、充電完了を示すＬＥＤ表示を行うと決定する。一方、Ｓ１１にて「満充電電圧」以外の検出事象が検出された場合には、Ｓ２７にて「エラー」を取得しており、エラーを示すＬＥＤ表示を行うと決定する。

続いて、Ｓ２９では、機器側ＭＰＵ６１１は、ＬＥＤ６４０によりＳ２８にて決定したＬＥＤ表示を行う。その後、本処理を終了する。
［１－４．効果］
本実施形態の充電システム１では、バッテリパック１００は、ＡＦＥ６１０により図４に示す検出事象が検出されたときには、充電器６００に対して緊急停止信号を出力して充電を停止させると共に、充電器６００に対して検出事象の検出結果に応じた通知を行う。そのため、充電を継続することにより生じる危険を抑制でき、かつ、充電器６００に対してより詳細なバッテリパック１００の情報を取得させることができる。

また、バッテリパック１００から通知される情報は、充電器６００によってＬＥＤ表示の内容の決定に利用される。即ち、充電器は、緊急停止信号に基づく表示ではなく、緊急停止信号とは別に通知される情報に基づく表示を行うことができる。

またバッテリパック１００は、特定された検出事項に応じた信号出力が可能である。具体的には、検出事象として「満充電電圧」が検出された場合には、充電器は、充電完了を示すＬＥＤ表示を行う。充電モードにおいて一部のバッテリセルが満充電電圧以上となることは、頻度が比較的高く、かつ、満充電電圧で充電完了している場合には、バッテリは正常で繰り返し使用できる。そのため、検出事象として「満充電電圧」が検出された場合には完了表示を行うことにより、使用者に、バッテリは正常で繰り返し使用できることを伝えることができる。

また、充電システム１において、バッテリパック１００は、緊急停止信号を充電器６００に送信したときに、検出事象に応じて、充電完了状態、及び、エラー状態のいずれかを通知する信号を充電器６００に出力する。そのため、充電器６００は、充電完了、及び、エラーのいずれかをＬＥＤ６４０により表示することができる。

［１－５．文言の対応関係］
ここで、文言の対応関係について説明する。ＡＦＥ６１０がバッテリ監視部の一例に相当する。また、ＡＦＥ６１０及び充電制御部２００が停止制御部の一例に相当する。また、ＭＰＵ６２０及び通信部４００が出力部の一例に相当する。また、ＬＥＤ６４０が表示装置の一例に相当する。

［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

（２ａ）上記実施形態で説明したバッテリパック１００及び充電器６００の構成は一例に過ぎず、様々な構成に変更可能である。例えば、ＡＦＥ６１０が生成する充電許可信号及び充電禁止信号は、ＭＰＵ６２０が生成してもよいし、Ｓ１３の充電完了判定はＡＦＥ６１０とＭＰＵ６２０のいずれが実行してもよい。また例えば、通信部４００と機器側通信部６１９との通信方式は、シリアル通信に限られず、パラレル通信や多重通信など、他の通信方式を採用しても良い。また、通信部４００と機器側通信部６１９との通信方式として双方向通信を採用した形態について説明したが、単方向通信を採用しても良い。

（２ｂ）上記実施形態では、ＡＦＥ６１０が検出する検出事象として、図４に示す事項を例示したが、検出事象は上記の事項に限定されず、様々な状態を検出事象として設定することができる。また、ＡＦＥ６１０により検出事象が検出されたと判断する条件は、ＡＦＥ６１０に監視される上記各検出事象が検出されることに加えて、他の要件も満たすこととしてもよい。他の要件とは、例えば、バッテリセルや基板の温度、検出事象が継続して検出される期間、充電や放電の開始からの時間などが例示される。

また、検出事象以外の他の要件に基づき、ＭＰＵ６２０による出力制御（本実施形態では、充電器表示に係る信号出力）の内容を変更してもよい。例えば「満充電電圧」の検出回数が所定の閾値を超えていない場合は、ＭＰＵ６２０は充電器表示として「完了」を出力する一方、その検出回数が所定の閾値を超えている場合は、ＭＰＵ６２０は「エラー」を出力してもよい。

（２ｃ）上記実施形態では、ＭＰＵ６２０は、ＡＦＥ６１０が検出する検出事象に応じて異なる信号を充電器６００に送信する構成を例示した。しかしながらＭＰＵ６２０による出力制御の具体的な内容は、充電器６００にて識別が可能であれば、特に限定されない。例えば、ＭＰＵ６２０は、所定の検出事象が検出されたときにのみ、所定の信号を出力し、その他の検出事象が検出されたときは信号を送信しないように構成されていてもよい。

（２ｄ）上記実施形態では、図２のＳ１５において、ＭＰＵ６２０は、充電完了状態又はエラー状態のいずれかを示す情報を出力する構成を例示した。しかしながら、Ｓ１５において、ＭＰＵ６２０は、上記とは異なる情報を出力してもよい。例えば、検出された検出事象に対応する処理モードを示す情報を出力してもよいし、検出された検出事象それぞれを特定可能な情報を出力してもよい。

（２ｅ）上記実施形態では、ＬＥＤ６４０によりバッテリパック１００の充電制御状態を表示する構成を例示した。しかしながら、例えば図５に示されるように、充電器６００に画像を表示可能なディスプレイ６５０を設け、ディスプレイ６５０に充電制御状態を示す情報を表示してもよい。

（２ｆ）上記実施形態では、Ｓ２２にて取得した情報に基づき、ＬＥＤ６４０にてＬＥＤ表示をする構成を例示したが、表示装置による表示を行わず、又は表示に加えて、別の処理を実行してもよい。例えばＳ２２にて取得した情報を、図５に示す充電器６００に備えられた記憶装置６６０に記憶させてもよい。この記憶装置６６０は、記憶された情報を外部装置から読み取り可能に構成されていてもよいし、通信ネットワークを介して定期的に外部に出力するように構成されていてもよい。

（２ｇ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１…充電システム、６０…バッテリ、１００…バッテリパック、１１６…電源回路、２００…充電制御部、３００…検出部、４００…通信部、５００…放電制御部、６００…充電器、６１０…ＡＦＥ(Analog Front End)、６１１…機器側ＭＰＵ、６１３…機器側電源回路、６１７…インターロック回路、６１９…機器側通信部、６２０…ＭＰＵ(Micro Processing Unit)、６２３…補助電源、６３０…バッテリ検出部、６４０…ＬＥＤ、６５０…ディスプレイ、６６０…記憶装置

Claims (6)

1. １つ以上のバッテリセルを備え、充電器により充電可能に構成されたバッテリパックであって、
   前記バッテリパックに生じた１つ以上の所定の状態を検出するように構成されたバッテリ監視部と、
   前記バッテリ監視部により前記１つ以上の所定の状態のうちの１つが検出されたことを要件として含む所定条件が満たされたときに、前記充電器に対して充電を停止させるための信号の出力を行うように構成された停止制御部と、
   前記充電器に対して前記停止制御部とは別個の出力を行う出力部であって、前記バッテリ監視部による検出結果に応じた出力制御を行うように構成された出力部と、を備え、
   前記出力部は、前記バッテリ監視部による検出結果に応じて、前記バッテリパックがエラー状態であるか、前記バッテリパックが充電完了状態であるかを判断し、前記エラー状態であると判断した場合には、前記エラー状態に対応する出力制御を行い、前記充電完了状態であると判断した場合には、前記充電完了状態に対応する出力制御を行うように構成されている、バッテリパック。
2. １つ以上のバッテリセルを備え、充電器により充電可能に構成されたバッテリパックであって、
   前記バッテリパックに生じた１つ以上の所定の状態を検出するように構成されたバッテリ監視部と、
   前記バッテリ監視部により前記１つ以上の所定の状態のうちの１つが検出されたことを要件として含む所定条件が満たされたときに、前記充電器に対して充電を停止させるための信号の出力を行うように構成された停止制御部と、
   前記充電器に対して前記停止制御部とは別個の出力を行う出力部であって、前記バッテリ監視部による検出結果に応じた出力制御を行うように構成された出力部と、を備え、
   前記バッテリ監視部は、検出された前記１つ以上の状態の種別を特定可能に構成されており、
   前記出力部は、前記バッテリ監視部により特定された前記種別に応じた出力制御を行うように構成されている、バッテリパック。
3. 請求項１または請求項２に記載のバッテリパックであって、
   前記充電器には、当該バッテリパックの充電制御状態を表示可能に構成された表示装置が設けられており、
   前記出力部は、前記表示装置による表示の内容に係る信号の出力制御を行うように構成されている、バッテリパック。
4. 請求項２に記載のバッテリパックであって、
   前記１つ以上のバッテリセルは、複数のバッテリセルであり、
   さらに、前記複数のバッテリセルを充電する際に、前記複数のバッテリセルのうち最も充電電圧が高いバッテリセルの電圧が第１の電圧値を超えないように充電電流を減少させるとともに、該充電電流が所定値以下になる第１の満充電状態であるときに充電を停止させる充電制御部を備え、
   前記バッテリ監視部は、前記１つ以上の所定の状態の１つとして、前記複数のバッテリセルのうち最も充電電圧が高いバッテリセルの電圧が第２の電圧値以上である第２の満充電状態であることを検出可能に構成されており、
   前記出力部は、当該バッテリパックの充電時に前記バッテリ監視部により前記第２の満充電状態が検出された場合には、当該バッテリパックがエラー状態ではないことを示す出力制御を行うように構成されている、バッテリパック。
5. 請求項４に記載のバッテリパックであって、
   前記第２の電圧値は、前記第１の電圧値よりも大きい電圧値である、バッテリパック。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のバッテリパックと、
   前記バッテリパックを充電可能に構成された充電器と、を備える充電システム。

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