JP7421892B2 - バッテリパック - Google Patents
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Description
使用履歴が多いほど、加算値が大きく算出される。したがって、バッテリパックの蓄積ダメージが大きいほど、カウンタ値が早く保護カウンタ閾値に到達して、バッテリパックからの放電が禁止される。よって、バッテリパックの使用履歴に応じて、バッテリパックを適切に保護することができる。
放電電流値が所定値以上の場合には、バッテリパックの蓄積ダメージが大きいほど、カウンタ値が急に増加し、放電電流値が所定値未満の場合には、バッテリパックの蓄積ダメージが大きいほど、カウンタ値が緩やかに減少する。よって、バッテリパックの使用履歴に応じて、バッテリパックを適切に保護することができる。
バッテリパックの動作時に、バッテリパックの温度が保護温度閾値を超えた場合、放電が禁止されなくてもバッテリパックにダメージが蓄積される。よって、使用履歴として、バッテリパックの温度が保護温度閾値を超えたバッテリパックの動作回数を用いることによって、バッテリパックに蓄積されたダメージに応じたバッテリパックの保護を実現できる。
充電時においても、バッテリパックの蓄積ダメージが大きいほど、カウンタ値が緩やかに減少する。よって、バッテリパックの使用履歴に応じて、バッテリパックを適切に保護することができる。
使用履歴に応じて、保護カウンタ閾値が設定される。これにより、バッテリパックの使用履歴に応じて、カウンタ値が保護カウンタ閾値に到達する到達時間が変化するため、バッテリパックの使用履歴に応じて、バッテリパックを適切に保護することができる。
使用履歴が多いほど、保護カウンタ閾値が小さく設定される。したがって、バッテリパックの蓄積ダメージが大きいほど、カウンタ値が早く保護カウンタ閾値に到達し、バッテリパックからの放電が禁止される。よって、バッテリパックの使用履歴に応じて、バッテリパックを適切に保護することができる。
使用履歴に応じて、過負荷カウンタ閾値が設定される。これにより、バッテリ使用履歴に応じて、カウンタ値が過負荷カウンタ閾値に到達するまでの到達時間が変化するため、バッテリパックの使用履歴に応じて、バッテリパックの使用履歴の増加速度を変化させることができる。
使用履歴が多いほど、過負荷カウンタ閾値が小さく設定される。したがって、バッテリパックの蓄積ダメージが大きいほど、カウンタ値が早く過負荷カウンタ閾値に到達する。よって、バッテリパックの使用履歴が多いほど、使用履歴の増加速度を上げることができる。ひいては、バッテリパックをより早く保護することができようになる。
(第1実施形態)
<1-1.構成>
<1-1-1.バッテリパックの構成>
まず、本実施形態に係るバッテリパック40の構成について、図1を参照して説明する。バッテリパック40は、後述する電動工具10に装着された場合に、電動工具10に電力を供給する。また、バッテリパック40は、後述する充電器80に装着された場合に、充電器80から電力を受給する。
次に、バッテリパック40と電動工具10の電気的構成について、図2を参照して説明する。電動工具10としては、インパクトドライバ、ハンマドリル、グラインダなどが挙げられる。なお、本実施形態では、バッテリパック40から電力を受給する接続機器として電動工具10を挙げて説明するが、電力を受給する接続機器は、電動工具10以外の電動作業機であってもよい。例えば、草刈機、ヘッジトリマ、ブロワなどの園芸工具であってもよい。
バッテリ50は、直列に接続された複数のバッテリセルを備える。バッテリ50は、例えば、リチウムイオン二次電池などである。バッテリ50の正極は、正極側電源ラインL2Aを介して正極端子44Aに接続されている。バッテリ50の負極は、負極側電源ラインL2Bを介して負極端子44Bに接続されている。
電圧測定回路64は、バッテリ50に含まれる各バッテリセルの電圧を順番に測定し、測定電圧に応じた電圧検出信号をMCU70に出力する。
トランジスタQ4は、NチャネルMOSFETを含む。トランジスタQ4のソース端子は、グランドに接地され、トランジスタQ4のゲート端子は、MCU70に接続されている。トランジスタQ4のドレイン端子は、スイッチ操作検出回路68及び信号端子46Aに接続されている。通常、MCU70からトランジスタQ4へはハイレベル信号が出力されており、トランジスタQ4はオン状態になっている。そして、MCU70からトランジスタQ4へローレベル信号である放電禁止信号が出力されると、トランジスタQ4はオフ状態になる。
トランジスタQ3は、NPN型バイポーラトランジスタを含む。トランジスタQ3のベース端子は、抵抗器R6の第1端及び抵抗器R7の第1端に接続されている。抵抗器R6の第2端は、トランジスタQ4のドレイン端子に接続されている。抵抗器R6とトランジスタQ4の接続点は、信号端子46Aに接続されている。
抵抗器R8の第1端は、電圧Vdd(例えば、直流5V)の電源に接続されており、抵抗器R8の第2端は、トランジスタQ3のコレクタ端子に接続されている。抵抗器8とトランジスタQ3の接続点は、MCU70に接続されている。
駆動スイッチSW1は、作業機正極端子32Aに接続された正極側電源ラインL1A上に設けられている。駆動スイッチSW1は、電動工具10のトリガスイッチが引かれると(すなわちオンになると)、オンになり、トリガスイッチが放されると(すなわちオフになると)オフになる。
次に、バッテリパック40と充電器80の電気的構成について、図3を参照して説明する。充電器80は、整流回路92と、充電用スイッチング電源回路94と、制御用スイッチング電源回路98と、MCU96と、充電器正極端子84Aと、充電器負極端子84Bと、充電器信号端子86C,86Bと、を備える。
MCU96は、バッテリパック40内のMCU70と同様に、CPUとメモリとを備え、充電器信号端子86Bに接続されている。MCU96は、充電器信号端子86Bを介して、バッテリパック40のMCU70からバッテリ状態を取り込む。そして、MCU96は、取り込んだバッテリ状態に基づいて、充電用スイッチング電源回路94を駆動制御する。
充電器80のグランドは、充電器負極端子84B、及び、負極端子44Bを介して、バッテリ50の負極に接続される。また、充電用スイッチング電源回路94によって生成された充電電圧は、充電器正極端子84A、及び、正極端子44Aを介して、バッテリ50の正極に印加される。
このため、バッテリパック40が充電器80に装着されて、制御用スイッチング電源回路98によって電源電圧Veeが生成されると、信号端子46Cを介して、電源電圧Veeに対応したハイレベルの信号が充電器検出回路72に入力される。これにより、充電器検出回路72からMCU70に入力される検出信号の信号レベルが、ハイレベルからローレベルに変化する。MCU70は、充電器検出回路72からの入力信号の切り替わりに応じて、充電器80の接続を検出し、スリープ状態からウェイクアップする。
<1-2-1.過電流に基づいた放電禁止判定処理>
次に、バッテリパック40のMCU70が実行する過電流に基づいた放電禁止判定処理について、図4A及び図4Bのフローチャートを参照して説明する。MCU70は、バッテリパック40に電動工具10又は充電器80が接続されてウェイクアップすると、放電禁止判定処理の実行を開始する。MCU70は、履歴カウンタOLD_Cの値と過電流カウンタの値とを備える。
続いて、S30では、履歴カウンタOLD_Cの値が設定値Y1以下か否か判定する。履歴カウンタOLD_Cの値は、バッテリパック40の使用履歴を表す。履歴カウンタOLD_Cの値は、バッテリパック40の放電状態が所定の条件を満たした場合に、増加される。詳しくは、履歴カウンタOLD_Cの値は、バッテリパック40が過負荷状態で動作した場合に、増加される。履歴カウンタOLD_Cの値が大きいほど、バッテリパック40の蓄積ダメージが大きいことを示す。履歴カウンタOLD_Cの初期値は0である。
S40では、バッテリパック40の使用履歴に応じて、加算値を算出する。詳しくは、パターンAのカウンタマップを用いて、加算値を算出する。加算値は、過電流カウンタ値に加算する値である。過電流カウンタ値は、バッテリパック40の負荷状態を示し、バッテリパック40が放電可能か否か判定するために用いられるとともに、履歴カウンタOLD_Cの値を増加させるか否か判定するために用いられる。過電流カウンタの初期値は0である。
S50では、履歴カウンタOLD_Cの値が、設定値Y1よりも大きく、且つ設定値Y2以下であるか否か判定する。設定値Y2は設定値Y1よりも大きい値である。S50において、履歴カウンタOLD_Cの値が、設定値Y1よりも大きく、且つ設定値Y2以下であると判定された場合は、S60の処理へ進む。
S70では、パターンCのカウンタマップを用いて、加算値を算出する。パターンCのカウンタマップは、バッテリパック40の蓄積ダメージが3段階中の最大である場合に用いるマップである。カウンタパターンCを用いる場合、カウンタパターンBを用いる場合と比べて、加算値が大きく算出される。すなわち、MCU70は、履歴カウンタOLD_Cの値が大きいほど、加算値を大きく算出する。
S120では、過電流カウンタ値が保護カウンタ閾値X2以上か否か判定する。保護カウンタ閾値X2は、バッテリパック40が過放電状態か否か判定するための閾値である。過負荷カウンタ閾値X1は、保護カウンタ閾値X2よりも小さい値である。
続いて、S140では、放電禁止信号を出力しているか否か判定する。S140において、放電禁止信号を出力していないと判定された場合は、S180の処理へ進む。一方、S140において、放電禁止信号を出力していると判定された場合は、S150の処理へ進む。
S190では、過負荷判定フラグがオンであるか否か判定する。S190において、過負荷フラグがオンであると判定された場合は、S200の処理へ進み、過負荷判定フラグがオフであると判定された場合は、S220の処理へ進む。
続いて、S220~S270では、S30~S80と同様の処理を実行する。ただし、S230、S250、S260では、加算値の代わりに0未満の減算値を算出する。例えば、S230、S250、S260では、パターンA,B,Cのカウンタマップにおいて、放電電流値が0のときの0未満の加算値を減算値として算出する。ここでも、MCU70は、履歴カウンタOLD_Cの値が大きいほど、減算値を大きく、すなわち、減算値の絶対値を小さく算出する。
S300~S350では、S220~S270と同様の処理を実行する。
続いて、S360では、充電が完了したか否か判定する。S360において、充電が完了していないと判定された場合は、S300の処理へ戻る。一方、S360において、充電が完了したと判定された場合は、過電流カウンタ値、履歴カウンタOLD_Cの値、及び過負荷判定フラグの設定をメモリ70bに記憶して、本処理を終了する。
次に、バッテリパック40のMCU70が実行するバッテリ温度に基づいた放電禁止判定処理について、図5のフローチャートを参照して説明する。MCU70は、バッテリパック40に電動工具10が接続されたことを検出すると、図4A及び図4Bに示すフローチャートと並列に、本処理を実行する。
続いて、S410では、履歴カウンタOLD_Cの値が設定値Y1以下か否か判定する。S410において、履歴カウンタOLD_Cの値が設定値Y1以下であると判定された場合は、S420の処理へ進む。
S430では、履歴カウンタOLD_Cの値が、設定値Y1よりも大きく、且つ設定値Y2以下であるか否か判定する。S430において、履歴カウンタOLD_Cの値が、設定値Y1よりも大きく、且つ設定値Y2以下であると判定された場合は、S440の処理へ進む。
S450では、第1保護温度閾値Z1に、パターンCの第1設定値Z1cを設定し、第2保護温度閾値Z2に、パターンCの第2設定値Z2cを設定する。第1設定値Z1b>第1設定値Z1c、第2設定値Z2b>第2設定値Z2cになっている。
続いて、S490では、バッテリ温度が、第2保護温度閾値Z2以上か否か判定する。S490において、バッテリ温度が第2保護温度閾値Z2以上と判定された場合は、S500の処理へ進み、バッテリ温度が第2保護温度閾値Z2未満と判定された場合は、S510の処理へ進む。
第1実施形態に係るバッテリ温度に基づいた放電禁止処理を実行することにより、履歴カウンタOLD_Cの値が大きいほど、すなわち、バッテリパック40の蓄積ダメージが大きいほど、バッテリ温度が早く第1保護温度閾値Z1に到達して、履歴カウンタOLD_Cの値が増加しやすくなっている。また、履歴カウンタOLD_Cの値が大きいほど、バッテリ温度が早く第2保護温度閾値Z2に到達して、バッテリパック40が早く保護されるようになっている。
以上説明した第1実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)履歴カウンタOLD_Cの値に応じて加算値が算出され、過電流カウンタン値に算出された加算値が加算されて、過電流カウンタ値が更新される。そして、過電流カウンタ値が保護カウンタ閾値X2に到達した場合に、バッテリパック40からの放電が禁止される。したがって、バッテリパック40の使用履歴に応じて、過電流カウンタ値が保護カウンタ閾値X2に到達する到達時間が変化するため、バッテリパック40の使用履歴に応じて、バッテリパック40を適切に保護することができる。
<2-1.第1実施形態との相違点>
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
<2-2-1.過電流に基づいた放電判定処理>
次に、バッテリパック40のMCU70が実行する過電流に基づいた放電禁止判定処理について、図8A及び図8Bのフローチャートを参照して説明する。MCU70は、バッテリパック40に電動工具10又は充電器80が接続されてウェイクアップすると、放電禁止判定処理の実行を開始する。MCU70は、履歴カウンタOLD_Cの値と過電流カウンタ値とを備える。なお、MCU70は、バッテリパック40に電動工具10が接続されたことを検出すると、本処理と並列に、図5に示すフローチャートを実行する。
続いて、S620では、カウンタマップを用いて、加算値を算出する。例えば、図6で示すパターンBのカウンタマップを用いて、加算値を算出する。本実施形態では、履歴カウンタOLD_Cの値によらず同じカウンタマップを用いる。
続いて、S640では、履歴カウンタOLD_Cの値が設定値Y1以下か否か判定する。S640において、履歴カウンタOLD_Cの値が設定値Y1以下であると判定された場合は、S650の処理へ進む。
一方、履歴カウンタOLD_Cの値が設定値Y1よりも大きいと判定された場合は、S660の処理へ進む。
S680では、過負荷カウンタ閾値X1に、パターンCの第1設定値X1cを設定し、保護カウンタ閾値X2に、パターンCの第2設定値X2cを設定する。第1設定値X1b>第1設定値X1c、第2設定値X2b>第2設定値X2cになっている。
一方、S600において、接続された機器が充電器80であると判定された場合は、S790の処理へ進む。
続いて、S820では、減算値を算出する。例えば、パターンBのカウンタマップにおいて、放電電流値が0のときの0未満の加算値を減算値として算出する。ここでも、履歴カウンタOLD_Cの値によらず同じカウンタマップを用いる。なお、予め設定されている減算値を用いてもよい。
続いて、S860では、S820と同様に、減算値を算出する。
続いて、S870及びS880では、S350及びS360と同様の処理を実行する。
以上説明した第2実施形態によれば、上述した第1実施形態の効果(4)~(6)、(8)、(9)に加え、以下の効果が得られる。
以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(e)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。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。
Claims (16)
- カウンタ値を有する制御部を備え、
前記制御部は、バッテリパックの放電時において、
前記バッテリパックの使用履歴及び前記バッテリパックからの放電電流値に対応する加算値のマップと、前記使用履歴と、前記放電電流値と、に基づいて、加算値を算出する放電時算出処理と、
算出された前記加算値を前記カウンタ値に加算した値に、前記カウンタ値を更新する放電時更新処理と、
前記カウンタ値が所定の保護カウンタ閾値に到達した場合に、前記バッテリパックからの放電を禁止する禁止処理と、を実行するように構成されている、
バッテリパック。 - 前記制御部は、前記放電時算出処理において、前記使用履歴が多いほど、前記加算値を大きく算出するように構成されている、
請求項1に記載のバッテリパック。 - 前記加算値は、放電電流値が所定値以上である場合に0以上の値であり、前記放電電流値が所定値未満である場合に0以下の値である、
請求項1又は2に記載のバッテリパック。 - 前記使用履歴は、前記カウンタ値が過負荷カウンタ閾値を超えた前記バッテリパックの動作回数を含み、
前記過負荷カウンタ閾値は、前記保護カウンタ閾値よりも小さい値に設定されている、
請求項1~3のいずれか1項に記載のバッテリパック。 - 前記使用履歴は、前記バッテリパックの温度が、所定の保護温度閾値を超えた前記バッテリパックの動作回数を含む、
請求項1~4のいずれか1項に記載のバッテリパック。 - 前記制御部は、前記バッテリパックの充電時において、
前記使用履歴に応じて0未満の値である減算値を算出する充電時算出処理と、
前記減算値を前記カウンタ値に加算した値に、前記カウンタ値を更新する充電時更新処理と、を実行するように構成されている、
請求項1~5のいずれか1項に記載のバッテリパック。 - 前記制御部は、前記充電時算出処理において、前記使用履歴が多いほど、前記減算値を大きく算出するように構成されている、
請求項6に記載のバッテリパック。 - 前記制御部は、前記バッテリパックの充電時において、
前回の充電時から今回の充電時までの間における前記バッテリパックの負荷状態が、所定の条件を満たしている場合に、前記使用履歴を増加させる履歴処理を実行するように構成されている、
請求項1~7のいずれか1項に記載のバッテリパック。 - 前記制御部は、前記バッテリパックの放電時において、
前記使用履歴に応じて、前記保護カウンタ閾値を設定する保護閾値設定処理を実行するように構成されている、
請求項1~8のいずれか1項に記載のバッテリパック。 - 前記制御部は、前記保護閾値設定処理において、前記使用履歴が多いほど、前記保護カウンタ閾値を小さく設定するように構成されている、
請求項9に記載のバッテリパック。 - 前記制御部は、前記バッテリパックの放電時において、
前記使用履歴に応じて、前記過負荷カウンタ閾値を設定する過負荷閾値設定処理を実行するように構成されている、
請求項4に記載のバッテリパック。 - 前記制御部は、前記過負荷閾値設定処理において、前記使用履歴が多いほど、前記過負荷カウンタ閾値を小さく設定するように構成されている、
請求項11に記載のバッテリパック。 - カウンタ値を有する制御部を備え、
前記制御部は、バッテリパックの放電時において、
前記バッテリパックの使用履歴に応じて加算値を算出する放電時算出処理と、
前記加算値を前記カウンタ値に加算した値に、前記カウンタ値を更新する放電時更新処理と、
前記カウンタ値が所定の保護カウンタ閾値に到達した場合に、前記バッテリパックからの放電を禁止する禁止処理と、を実行するように構成されており、
前記使用履歴は、前記カウンタ値が過負荷カウンタ閾値を超えた前記バッテリパックの動作回数を含み、
前記過負荷カウンタ閾値は、前記保護カウンタ閾値よりも小さい値に設定されている、
バッテリパック。 - カウンタ値を有する制御部を備え、
前記制御部は、バッテリパックの放電時において、
前記バッテリパックの使用履歴に応じて加算値を算出する放電時算出処理と、
前記加算値を前記カウンタ値に加算した値に、前記カウンタ値を更新する放電時更新処理と、
前記カウンタ値が所定の保護カウンタ閾値に到達した場合に、前記バッテリパックからの放電を禁止する禁止処理と、を実行するように構成されており、
前記使用履歴は、前記バッテリパックの温度が、所定の保護温度閾値を超えた前記バッテリパックの動作回数を含む、
バッテリパック。 - カウンタ値を有する制御部を備え、
前記制御部は、バッテリパックの放電時において、
前記バッテリパックの使用履歴に応じて加算値を算出する放電時算出処理と、
前記加算値を前記カウンタ値に加算した値に、前記カウンタ値を更新する放電時更新処理と、
前記カウンタ値が所定の保護カウンタ閾値に到達した場合に、前記バッテリパックからの放電を禁止する禁止処理と、を実行するように構成されており、
前記制御部は、前記バッテリパックの充電時において、
前回の充電時から今回の充電時までの間における前記バッテリパックの負荷状態が、所定の条件を満たしている場合に、前記使用履歴を増加させる履歴処理を実行するように構成されている、
バッテリパック。 - カウンタ値を有する制御部を備え、
前記制御部は、バッテリパックの放電時において、
前記バッテリパックの使用履歴に応じて加算値を算出する放電時算出処理と、
前記加算値を前記カウンタ値に加算した値に、前記カウンタ値を更新する放電時更新処理と、
前記カウンタ値が所定の保護カウンタ閾値に到達した場合に、前記バッテリパックからの放電を禁止する禁止処理と、を実行するように構成されており、
前記制御部は、前記バッテリパックの放電時において、
前記使用履歴に応じて、前記保護カウンタ閾値を設定する保護閾値設定処理を実行するように構成されている、
バッテリパック。
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