JP2014027803A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池電圧を利用して電気機器に通電する電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device that energizes an electrical device using a battery voltage.
従来より、二次電池を電源とし、インバータ回路を備えた電源装置が知られている。このような電源装置において、定格電圧、電流容量、及び電池種別の少なくとも１つである電池属性と、電池の接続状態とに応じてインバータ回路が出力する最大電流を設定する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, a power supply device that uses a secondary battery as a power source and includes an inverter circuit is known. In such a power supply device, a technique for setting a maximum current output from an inverter circuit according to a battery attribute that is at least one of a rated voltage, a current capacity, and a battery type and a connection state of the battery is known. (For example, refer to Patent Document 1).
電池の使用を続けて残容量が減ると、電池の出力電圧が定格電圧に対して低下する。電池の最大許容電流は同じため、電池の出力電圧の低下に伴って電池の最大許容出力電力が低下する。電源装置は負荷に定電圧を供給するため、電池の最大許容出力電力が低下すると、最大許容負荷電流が低下する。すなわち、電池属性としての電池電圧すなわち定格電圧が同じでも、その時々の電池の出力電圧によって最大許容負荷電流は変化する。このため、電池の出力電圧によらず過電流閾値を一定としたのでは、柔軟な過電流保護ができないという問題がある。 If the remaining capacity decreases as the battery continues to be used, the output voltage of the battery decreases with respect to the rated voltage. Since the maximum allowable current of the battery is the same, the maximum allowable output power of the battery decreases as the output voltage of the battery decreases. Since the power supply device supplies a constant voltage to the load, when the maximum allowable output power of the battery decreases, the maximum allowable load current decreases. That is, even if the battery voltage as the battery attribute, that is, the rated voltage is the same, the maximum allowable load current varies depending on the output voltage of the battery at that time. For this reason, there is a problem that flexible overcurrent protection cannot be achieved if the overcurrent threshold is kept constant regardless of the output voltage of the battery.
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、電池の出力電圧によらず過電流閾値を一定にする場合と比較して柔軟な過電流保護が可能な電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a power supply device capable of flexible overcurrent protection as compared with the case where the overcurrent threshold is made constant regardless of the output voltage of the battery. There is to do.
本発明のある態様は、電源装置である。この電源装置は、電池電圧を利用して電気機器に通電する電源装置であって、前記電池の属性と前記電池の出力電圧とに基づいて過電流閾値を制御する。 One embodiment of the present invention is a power supply device. This power supply device is a power supply device that energizes an electrical device using a battery voltage, and controls an overcurrent threshold based on the attribute of the battery and the output voltage of the battery.
本発明のもう一つの態様は、電源装置である。この電源装置は、
電池電圧を利用して電気機器に通電する電源装置であって、
前記電池の属性を判別する電池属性判別手段と、
前記電池の出力電圧を検出する電池電圧検出手段と、
負荷電流を検出する電流検出手段と、
前記電池の属性と前記電池の出力電圧とに基づいて負荷電流の過電流閾値を制御する制御手段と、を備える。
Another embodiment of the present invention is a power supply device. This power supply is
A power supply device for energizing electrical equipment using battery voltage,
Battery attribute determining means for determining the attribute of the battery;
Battery voltage detection means for detecting the output voltage of the battery;
Current detection means for detecting a load current;
Control means for controlling an overcurrent threshold value of a load current based on the attribute of the battery and the output voltage of the battery.
本発明のもう一つの態様は、電源装置である。この電源装置は、電池電圧を利用して電気機器に通電する電源装置であって、前記電池の出力電圧に基づいて過電流閾値を制御する。 Another embodiment of the present invention is a power supply device. This power supply device is a power supply device that energizes an electrical device using a battery voltage, and controls an overcurrent threshold based on the output voltage of the battery.
前記電池の出力電圧が所定値を超えるときの過電流閾値を、前記電池の出力電圧が所定値以下であるときの過電流閾値よりも大きくしてもよい。 The overcurrent threshold when the output voltage of the battery exceeds a predetermined value may be larger than the overcurrent threshold when the output voltage of the battery is equal to or less than a predetermined value.
前記電池の出力電圧の低下に応じて段階的に過電流閾値を小さくしてもよい。 The overcurrent threshold may be decreased stepwise in accordance with a decrease in the output voltage of the battery.
現在の過電流閾値を外部に表示する表示手段を備えてもよい。 You may provide the display means to display the present overcurrent threshold value outside.
前記属性は、前記電池の定格電圧、定格容量、及び電池種別のうち少なくとも１つであってもよい。 The attribute may be at least one of a rated voltage, a rated capacity, and a battery type of the battery.
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above-described constituent elements, and those obtained by converting the expression of the present invention between methods and systems are also effective as aspects of the present invention.
本発明によれば、電池の出力電圧によらず過電流閾値を一定にする場合と比較して柔軟な過電流保護が可能となる。 According to the present invention, flexible overcurrent protection can be achieved as compared with the case where the overcurrent threshold is kept constant regardless of the output voltage of the battery.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent component, member, process, etc. which are shown by each drawing, and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably. In addition, the embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
図１は、本発明の実施の形態１に係る電源装置１の回路図である。電源装置１は、電池パック２から供給された直流電力を交流電力に変換して電気機器３のＡＣモータ３１に供給するインバータ装置である。電源装置１は、電池パック２と電気機器３との間に接続されている。ＡＣモータ３１には、電気機器３のトリガスイッチ３２が操作されると、電源装置１から交流電力が供給される。電源装置１は、電池パック２と電気機器３との間で着脱可能であるが、以下では、接続されているものとして説明する。
FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The power supply device 1 is an inverter device that converts DC power supplied from the
電源装置１は、電池電圧検出部１１と、電源部１２と、昇圧回路（変圧回路）１３と、整流・平滑回路１４と、昇圧電圧検出部１５と、インバータ回路１６と、電流検出抵抗１７と、ＰＷＭ信号出力部１８と、制御部としてのマイコン１９と、温度検出部２０と、を備えている。昇圧回路１３及び整流・平滑回路１４はスイッチング方式の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ（フライバックコンバータ）を成す。
The power supply device 1 includes a battery
電池電圧検出部１１は、電池電圧検出抵抗１１１,１１２を備えている。電池電圧検出抵抗１１１,１１２は、電池パック２のプラス側端子２１とマイナス側端子２２の間に直列に接続されており、電池パック２の電池電圧の、電池電圧検出抵抗１１１,１１２による分圧電圧をマイコン１９に出力する。なお、図１に示す電池パック２は、３．６Ｖ／セルのリチウムイオン二次電池セルが４本直列接続され、定格電圧１４．４Ｖを出力する。
The battery
電源部１２は、電池パック２のプラス側端子２１とマイコン１９との間に直列に接続された電源スイッチ１２１及び定電圧回路１２２を備えている。定電圧回路１２２は、三端子レギュレータ１２２ａと、発振防止用コンデンサ１２２ｂ,１２２ｃと、を備えており、ユーザにより電源スイッチ１２１がオンされると、電池パック２からの電圧を所定の直流電圧（例えば５Ｖ）に変換し、マイコン１９に駆動電力として供給する。なお、電源スイッチ１２１がオフされると、マイコン１９に駆動電力が供給されなくなるので、電源装置１全体がオフされることとなる。
The
昇圧回路１３は、トランス１３１と、スイッチング素子としてのＦＥＴ１３２と、を備えており、トランス１３１は、一次側巻線１３１ａと、二次側巻線１３１ｂと、を備えている。一次側巻線１３１ａは、電池パック２のプラス側端子２１とマイナス側端子２２の間に接続されており、トランス１３１の一次側巻線１３１ａとマイナス側端子２２の間には、更に、ＦＥＴ１３２が配置されている。ＦＥＴ１３２のゲートには、ＦＥＴ１３２をオン・オフさせるための第１のＰＷＭ信号がマイコン１９から入力され、ＦＥＴ１３２のオン・オフにより、電池パック２から供給された直流電力は交流電力に変換されてトランス１３１の一次側巻線１３１ａに出力（印加）される。一次側巻線１３１ａに入力された交流電力は、一次側巻線１３１ａと二次側巻線１３１ｂとの巻数比に応じて変圧されて二次側巻線１３１ｂから出力される。
The
整流・平滑回路１４は、整流ダイオード１４１,１４２と、平滑コンデンサ１４３と、を備えており、これらにより、トランス１３１により昇圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として出力する。
The rectifying /
昇圧電圧検出部１５は、互いに直列接続された抵抗１５１,１５２から構成されており、整流・平滑回路１４から出力された直流の昇圧電圧（平滑コンデンサ電圧、例えば１４０Ｖ）を検出し、昇圧電圧の、抵抗１５１,１５２による分圧電圧をマイコン１９に出力する。
The boosted
インバータ回路１６は、４つのＦＥＴ１６１−１６４から構成されており、直列に接続されたＦＥＴ１６１及び１６２と、直列に接続されたＦＥＴ１６３及び１６４とが、平滑コンデンサ１４３に並列に接続されている。詳細には、ＦＥＴ１６１のドレインは、整流ダイオード１４１,１４２のカソードと接続され、ＦＥＴ１６１のソースは、ＦＥＴ１６２のドレインに接続されている。また、ＦＥＴ１６３のドレインは、整流ダイオード１４１,１４２のカソードと接続され、ＦＥＴ１６３のソースは、ＦＥＴ１６４のドレインに接続されている。
The
更に、ＦＥＴ１６１のソース及びＦＥＴ１６２のドレイン、ＦＥＴ１６３のソース及びＦＥＴ１６４のドレインは、それぞれ、出力端子１６５,１６６と接続されており、出力端子１６５,１６６は、ＡＣモータ３１に接続されている。ＦＥＴ１６１−１６４のゲートには、ＦＥＴ１６１−１６４をオン・オフさせるための第２のＰＷＭ信号がＰＷＭ信号出力部１８から入力され、ＦＥＴ１６１−１６４のオン・オフにより、整流・平滑回路１４から出力された直流電力は交流電力に変換されて電気機器３（ＡＣモータ３１）に出力される。
Further, the source of the
電流検出抵抗１７は、ＦＥＴ１６２のソース及びＦＥＴ１６４のソースと、電池パック２のマイナス側端子２２との間に接続されており、電流検出抵抗１７の高電圧側の端子はマイコン１９と接続されている。このような構成により、電流検出抵抗１７は、ＡＣモータ３１に流れる電流を検出し、電圧としてマイコン１９に出力する。
The
温度検出部２０は、ＦＥＴ１３２に近接ないし密接して配置されてＦＥＴ１３２の温度変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタ２０ａと、サーミスタ２０ａに直列に接続された抵抗２０ｂと、を備えており、三端子レギュレータ１２２ａから出力された所定電圧の、サーミスタ２０ａと抵抗２０ｂとによる分圧電圧を温度信号としてマイコン１９に出力する。
The
マイコン１９は、昇圧電圧検出部１５によって検出された昇圧電圧に基づき、目標実効値（例えば、１４１Ｖ）を有する交流電力がトランス１３１の二次側から出力される（すなわちインバータ回路１６に１４１Ｖの直流電圧が印加される）ような第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ１３２のゲートに出力する。また、マイコン１９は、目標実効値（例えば、１００Ｖ）を有する交流電力がＡＣモータ３１に出力されるような第２のＰＷＭ信号をＰＷＭ信号出力部１８を介してＦＥＴ１６１−１６４のゲートに出力する。本実施の形態では、マイコン１９は、ＦＥＴ１６１とＦＥＴ１６４（以降、第１のセット）と、ＦＥＴ１６２とＦＥＴ１６３（以降、第２のセット）とを、それぞれ１セットとして、第１のセットと第２のセットを所定のデューティ比（例えば１００％）で交互にオン・オフさせるような第２のＰＷＭ信号を出力する。
The
また、マイコン１９は、電池電圧検出部１１によって検出された電池電圧に基づき、電池パック２の過放電を判別する。具体的には、電池電圧検出部１１によって検出された電池電圧が所定の過放電電圧より小さい場合には、電池パック２に過放電が生じていると判断し、ＡＣモータ３１への出力を停止させるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する（各ＦＥＴをオフする）。また、電池パック２は、その内部に保護ＩＣやマイコンを備え、自ら過放電を検出して過放電信号をマイコン１９に出力する機能を有しており、マイコン１９は、信号端子ＬＤから過放電信号を受信した場合にも、ＡＣモータ３１への出力を停止させるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する（各ＦＥＴをオフする）。このような構成により、電池パック２の寿命が短くなることを防止することができる。
Further, the
ところで、様々な属性、例えば定格電圧や容量の電池を接続することができる電源装置１は、それぞれの電池属性に応じた出力制御を行う必要がある。例えば、同容量（Ａｈ）の電池でも電池電圧が高い電池の方が高い出力（Ｗ）を出すことができる。また、容量が小さい電池と容量が大きい電池で同じ電流を流すと、容量が小さい電池のセルにかかる負担が相対的に大きい。すなわち、同電圧の電池でも電池容量が大きい電池の方が高い出力を出すことができる。したがって、電池電圧や容量に応じた制御を行うことが必要となる。 By the way, the power supply device 1 to which batteries having various attributes, for example, rated voltage and capacity, can be connected needs to perform output control according to each battery attribute. For example, a battery having the same capacity (Ah) and a battery having a higher battery voltage can produce a higher output (W). In addition, when the same current is passed between a battery with a small capacity and a battery with a large capacity, the burden on the cells of the battery with a small capacity is relatively large. That is, a battery having a larger battery capacity can produce a higher output even with a battery having the same voltage. Therefore, it is necessary to perform control according to the battery voltage and capacity.
そこで、本実施の形態による電源装置１では、電池識別端子Ｔ（電池の属性を判別するための信号を電池パック２から出力する端子）により、実装している電池の属性（電池電圧、電流容量、電池数および並列、直列など電池の接続状態、各電池内の素電池の数および並列、直列など電池の接続状態等の少なくともいずれか）をマイコン１９にて認識し、また電池電圧検出部１１で検出した電池パック２の出力電圧（現在の出力電圧）をマイコン１９にて認識し、電池パック２の出力電圧と電池属性に応じて過電流閾値（過電流保護を開始する電流値）を設定（変更）する。なお、電池識別端子Ｔは、例えば各電池内部に設けられる不図示の電池種判別素子に接続されている。電池種判別素子が１つの電池について複数個設けられ、電池電圧検出用、電池内での素電池の接続状態（例えば直列、並列、個数など）の検出用、電流容量の検出用などそれぞれの機能を持っているような場合には、その個数に合わせて出力端子を設けるようにする。
Therefore, in the power supply device 1 according to the present embodiment, the battery attributes (battery voltage, current capacity) mounted by the battery identification terminal T (terminal for outputting a signal for determining the battery attribute from the battery pack 2). The
図２は、本実施形態の電源装置１における過電流閾値設定の流れを示すフローチャートである。このフローチャートでは、例として電池パック２の定格電圧は１８Ｖ、大容量は１５Ａｈ、小容量は１.５Ａｈとする。
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of overcurrent threshold setting in the power supply device 1 of the present embodiment. In this flowchart, as an example, the rated voltage of the
電源装置１に電池パック２を装着し（Ｓ２０２）、電源スイッチ１２１をＯＮして（Ｓ２０３）、昇圧回路を動作し（Ｓ２０４）、インバータを起動する。マイコン１９は、電池電圧検出抵抗１１１,１１２の分圧電圧に基づいて電池パック２の電池電圧を検出し、ある電圧（例えば１０Ｖ）未満であれば（Ｓ２０５のＹＥＳ）、ＦＥＴ１３２及びＦＥＴ１６１−１６４をオフして電源装置１の動作を停止する（Ｓ２０８）。これにより電池パック２の過放電が防止される。マイコン１９は、電池パック２の電池電圧がある電圧（１０Ｖ）以上であれば（Ｓ２０５のＮＯ）、電池識別端子Ｔにより電池属性を判別し、大容量電池か小容量電池かを判別する（Ｓ２０６）。一方、マイコン１９は、電池電圧検出抵抗１１１,１１２の分圧電圧に基づいて動作時の電池電圧も常に監視しており（Ｓ２０７，Ｓ２０９）、電池属性（ここでは容量の大小）と動作時の電池電圧により過電流の閾値を変更する。本フローチャートの例では、電池パック２が大容量であるときは、動作時の電池電圧が１８Ｖを超えると過電流閾値を３０Ａとし（Ｓ２１１）、１８Ｖ以下では過電流閾値を２０Ａとする（Ｓ２１０）。また、電池パック２が小容量であるときは、動作時の電池電圧が１８Ｖを超えると過電流閾値を３Ａとし（Ｓ２１２）、１８Ｖ以下では過電流閾値を２Ａとする（Ｓ２１３）。また、マイコン１９は、設定した過電流閾値に応じた情報を外部表示部４０に表示し（Ｓ２１４）、現在の過電流閾値をユーザが認識できるようにする。外部表示部４０は例えば７セグメントディスプレイやＬＥＤ表示器である。マイコン１９は、電流検出抵抗１７の端子電圧により負荷電流を検出、監視し、設定した過電流閾値を負荷電流値が超えると、ＡＣモータ３１への出力を停止させるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する（各ＦＥＴをオフする）。
The
図３は、本実施形態の電源装置１における、電池属性に応じた過電流閾値の設定例を示す説明図である。本例は、電池電圧（定格）を１８Ｖ、３６Ｖ、１８０Ｖの３通り、各々の電池電圧に対して電池容量（定格）を１.５Ａｈ、３.０Ａｈ、１５Ａｈの３通り、合計９通りの場合を想定して過電流閾値を算出した一例である。算出条件は、１セル（１.５Ａｈ）あたり２０Ａの電流が流せる電池とし、インバータ回路１６の効率を８０％、インバータ回路１６の最大許容出力電流を５０Ａとした。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of setting the overcurrent threshold according to the battery attribute in the power supply device 1 of the present embodiment. In this example, the battery voltage (rated) is 3 types of 18V, 36V, and 180V, and the battery capacity (rated) is 3 types of 1.5Ah, 3.0Ah, and 15Ah for each battery voltage. This is an example in which the overcurrent threshold is calculated assuming that The calculation conditions were a battery capable of flowing a current of 20 A per cell (1.5 Ah), the efficiency of the
図３に示す表中の項目のうち最大許容電池電流は、その電池が流せる最大の電流であり、２０Ａ／１セル（１.５Ａｈ）×セル数で算出した。電池出力はその電池の最大許容出力電力であり、定格電池電圧×最大許容電池電流で算出した。インバータ出力は、インバータ回路１６の効率を８０％とした時のインバータ回路１６の最大出力電力であり、電池出力の８０％の値となる。過電流閾値は、本実施の形態において設定するインバータの過電流の閾値（負荷電流の過電流閾値）であり、ＡＣ１００Ｖ出力を想定して算出したため、インバータ出力を１００で割り、マージンをとった値とした。
The maximum allowable battery current among the items in the table shown in FIG. 3 is the maximum current that the battery can flow, and was calculated by 20 A / 1 cell (1.5 Ah) × cell number. The battery output is the maximum allowable output power of the battery, and was calculated by rated battery voltage × maximum allowable battery current. The inverter output is the maximum output power of the
例えば、定格電圧１８Ｖの電池では、容量１５Ａｈの電池で過電流閾値が２５Ａとなるが、容量１.５Ａｈの電池では過電流閾値が２.５Ａとなる。ここで、電池属性に応じた過電流閾値の設定を行わない（電池属性に関わらず過電流閾値を一定にする）場合、大容量電池と小容量電池の両方を使用することができる電源装置１において過電流閾値を大容量電池に合わせると、小容量電池のセルにかかる負担が増えてしまう（小容量電池の過電流保護が不十分となる）。一方、過電流閾値を小容量電池に合わせると、例えば定格電圧１８Ｖで大容量１５Ａｈの電池でも過電流閾値が２.５Ａとなるので、１５Ａｈの電池の過電流閾値２５Ａの１/１０の値となり、大容量電池使用時のインバータ回路１６の最大出力が下がる（大容量電池の性能を十分に発揮できない）。定格電圧の大小についても、容量の大小と同じことがいえる。これに対し本実施の形態では、図３に示すように電池属性に応じた過電流閾値の設定を行うことにより柔軟な過電流保護が可能となり、大容量電池の性能を十分に発揮させながら小容量電池の過電流保護を確実に実施することができる。
For example, a battery with a rated voltage of 18 V has an overcurrent threshold of 25 A for a battery with a capacity of 15 Ah, whereas a battery with a capacity of 1.5 Ah has an overcurrent threshold of 2.5 A. Here, when the overcurrent threshold is not set according to the battery attribute (the overcurrent threshold is made constant regardless of the battery attribute), the power supply device 1 that can use both the large capacity battery and the small capacity battery. If the overcurrent threshold is adjusted to match that of the large capacity battery, the burden on the small capacity battery cell increases (overcurrent protection of the small capacity battery becomes insufficient). On the other hand, when the overcurrent threshold is adjusted to the small capacity battery, for example, the battery with a rated voltage of 18 V and a large capacity of 15 Ah has an overcurrent threshold of 2.5 A, so that the value is 1/10 of the
図４は、本実施形態の電源装置１における、動作時の電池電圧に応じた過電流閾値の設定例を示す説明図である。本例は、１８Ｖ/１５Ａｈの電池を想定して、満充電電圧を２０Ｖ、終止電圧を１０Ｖとして過電流閾値の算出を行った。算出条件は図３の場合と同様で１セル（１.５Ａｈ）あたり２０Ａの電流が流せる電池（すなわち本例の１５Ａｈでは最大許容電池電流は２００Ａ）とし、インバータ回路１６の効率を８０％、インバータ回路１６の最大許容出力電流を５０Ａとし、ＡＣ１００Ｖ出力を想定した。算出方法は、定格電池電圧に替えて動作時の電池電圧を用いる他は図３と同様である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of setting the overcurrent threshold according to the battery voltage during operation in the power supply device 1 of the present embodiment. In this example, assuming an 18 V / 15 Ah battery, the overcurrent threshold was calculated with a full charge voltage of 20 V and a final voltage of 10 V. The calculation conditions are the same as in the case of FIG. 3, and a battery that can flow a current of 20 A per cell (1.5 Ah) (that is, the maximum allowable battery current is 200 A for 15 Ah in this example), the efficiency of the
図４に示すように、動作時の電池電圧の変化により電池出力及びインバータ出力（インバータ回路１６の最大出力電力）が変化するので、インバータの過電流の閾値（負荷電流の過電流閾値）も変わる（インバータの出力電圧はＡＣ１００Ｖの定電圧）。ここで、動作時の電池電圧に応じた過電流閾値の設定を行わない（動作時の電池電圧に関わらず過電流閾値を一定にする）場合、過電流閾値を例えば満充電電圧２０Ｖの閾値２８Ａに合わせると、電池電圧が低下したときにセルにかかる負担が増えてしまう（電池電圧低下時の過電流保護が不十分となる）。一方、過電流閾値を例えば終止電圧１０Ｖの閾値１４Ａに合わせると、満充電（２０Ｖ）のときに流せる電流２８Ａの１/２の値となるので、満充電使用時のインバータ回路１６の最大出力が下がる（電池電圧未低下時の性能を十分に発揮できない）。これに対し本実施の形態では、図４に示すように動作時の電池電圧に応じた過電流閾値の設定を行うことにより柔軟な過電流保護が可能となり、電池電圧未低下時の性能を十分に発揮させながら電池電圧低下時の過電流保護を確実に実施することができる。なお、図４に示すような、動作時の電池電圧に応じた過電流閾値の設定は、様々な定格電圧、容量の電池に適用できる。このとき、容量に応じた過電流閾値の設定も併せて図３と同様に実行可能である。また、電池種別（リチウムイオン二次電池、アルカリ二次電池、鉛蓄電池、その他の二次電池）により１セルあたりの最大許容出力電流が異なる場合は、それに合わせて過電流閾値も変更する。
As shown in FIG. 4, since the battery output and the inverter output (maximum output power of the inverter circuit 16) change due to the change of the battery voltage during operation, the inverter overcurrent threshold (load current overcurrent threshold) also changes. (The output voltage of the inverter is a constant voltage of AC100V). Here, when the overcurrent threshold is not set according to the battery voltage during operation (the overcurrent threshold is made constant regardless of the battery voltage during operation), the overcurrent threshold is set to, for example, the
このように本実施の形態では、電池種類（電池容量）に応じて過電流閾値を変更している。複数の電池セルを並列（例えば８セルを並列）に接続した電池パック（大容量電池）の場合、電池パックからの出力が同じ（全体電流が同じ）なら、１つの電池セルに流れる電流は小容量電池（例えば２セルを並列接続）に比べて小さくなる。従って、大容量電池の場合、電池セル当たりに流れる電流は小さいため電池パック全体としての過電流閾値を小容量電池の場合より大きくすることができる。 Thus, in the present embodiment, the overcurrent threshold is changed according to the battery type (battery capacity). In the case of a battery pack (large-capacity battery) in which a plurality of battery cells are connected in parallel (for example, 8 cells in parallel), if the output from the battery pack is the same (the same overall current), the current flowing to one battery cell is small Smaller than a capacity battery (for example, two cells connected in parallel). Therefore, in the case of a large-capacity battery, since the current flowing per battery cell is small, the overcurrent threshold for the entire battery pack can be made larger than in the case of a small-capacity battery.
更に、本実施の形態では、電池容量だけではなく電池電圧（動作電圧）に応じて過電流閾値を変更している。動作電圧が大きければそれだけパワーが出せるため、動作電圧が大きい場合は小さい場合より閾値を大きく設定している。例えば、定格電圧が１８Ｖの電池パックの場合、図４に示すように満充電状態の電圧（例えば２０Ｖ）と過放電間近の電圧（例えば１０Ｖ）で動作電圧に１０Ｖの差がある。この差を考慮して過電流閾値を設定することで、動作電圧に応じた適切な出力制御が可能となる。 Furthermore, in the present embodiment, the overcurrent threshold is changed according to not only the battery capacity but also the battery voltage (operating voltage). Since the power can be increased as the operating voltage is larger, the threshold is set larger when the operating voltage is larger than when the operating voltage is small. For example, in the case of a battery pack with a rated voltage of 18V, as shown in FIG. 4, there is a difference of 10V in operating voltage between a fully charged voltage (for example, 20V) and a voltage near overdischarge (for example, 10V). By setting the overcurrent threshold in consideration of this difference, appropriate output control according to the operating voltage becomes possible.
以上のように、本実施形態による電源装置１では、電池属性と動作時の電池電圧により過電流閾値を設定（変更）するので、容量に応じた、また動作時の電池電圧に応じた柔軟な出力制御を行うことができる。また、外部表示部４０によりユーザは過電流閾値（出力上限）の変更を知ることができて便利である。
As described above, in the power supply device 1 according to the present embodiment, the overcurrent threshold is set (changed) based on the battery attributes and the battery voltage during operation. Therefore, the power supply device 1 is flexible depending on the capacity and the battery voltage during operation. Output control can be performed. Further, it is convenient that the user can know the change of the overcurrent threshold (output upper limit) by the
図５は、本発明の実施の形態２に係る電源装置１Ａの回路図である。電源装置１Ａは、図１に示した実施の形態１のものと比較して、インバータ回路１６が無くなって直流出力となった点で相違し、その他の点で一致する。この場合、インバータ回路は電気機器３側に備える。なお、電池パック２内の電池セルの直列接続数は図１のものと比較して増やしている。本実施の形態も、実施の形態１と同様に柔軟な過電流保護が可能となる。なお、実施の形態１及び２においてＤＣ−ＤＣコンバータをフライバックコンバータからフォワードコンバータに変えてもよい。この場合、トランス１３１の巻き方は逆になる。
FIG. 5 is a circuit diagram of a
図６は、本発明の実施の形態３に係る電源装置１Ｂの回路図である。電源装置１Ｂは、図５に示した実施の形態２のものと比較して、昇圧回路１３及び整流・平滑回路１４がスイッチング方式の非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１３Ａに変わった点で相違し、その他の点で一致する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１３Ａは、降圧型であり、ＦＥＴ１３２をスイッチングすることでコイル１３５とコンデンサ１３６に電池パック２の電圧を間欠的に印加し（コイル１３５の誘導電流はダイオード１３７経由で流れる）、電池パック２の電圧を所定の電圧値に降圧して電気機器３に印加する。本実施の形態も、実施の形態２と同様に柔軟な過電流保護が可能となる。なお、降圧型に限らず、昇圧型としても同様の効果が得られる。
FIG. 6 is a circuit diagram of a
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above by taking the embodiment as an example. However, it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each component and each processing process of the embodiment within the scope of the claims. By the way.
１ インバータ装置
２ 電池パック
１３ 昇圧回路
１４ 整流・平滑回路
１５ 昇圧電圧検出部
１６ インバータ回路
１９ マイコン
４０ 外部表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記電池の属性を判別する電池属性判別手段と、
前記電池の出力電圧を検出する電池電圧検出手段と、
負荷電流を検出する電流検出手段と、
前記電池の属性と前記電池の出力電圧とに基づいて負荷電流の過電流閾値を制御する制御手段と、を備える、電源装置。 A power supply device for energizing electrical equipment using battery voltage,
Battery attribute determining means for determining the attribute of the battery;
Battery voltage detection means for detecting the output voltage of the battery;
Current detection means for detecting a load current;
And a control unit configured to control an overcurrent threshold value of a load current based on the attribute of the battery and the output voltage of the battery.
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