JP6373660B2 - バッテリパック - Google Patents
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Description
そして、特許文献1によれば、この種のバッテリパックへの充電に、充電可能時間が制限された既存の充電器を利用できるようにするためのアダプタが提案されている。
このため、充電器の出力電圧と出力電流がバッテリにとって適切でなければ、所望の充電仕様(充電時間や寿命)を満たすことができない。
しかし、DC/DCコンバータを内蔵したアダプタにて、バッテリパックへの出力電圧を高くした場合、アダプタからバッテリパックに至る充電電圧の出力経路で、電圧降下が生じ易くなり、バッテリパックへ所望の電圧を供給できなくなることが考えられる。
また、DC/DCコンバータの出力電圧は、内蔵したバッテリに対応して設定すればよく、充電対象となる複数のバッテリに応じて、DC/DCコンバータからの出力電圧を切り替える必要がないので、回路構成を簡素化できる。
本実施形態のバッテリパック2は、例えば、使用者が手に持って使用する電動工具や電動草刈機等の電動作業機に対し電源供給を行うためのものである。
図3に示すように、回路基板40には、充放電用回路として、上記各ブロック10、20のバッテリ12、22毎に設けられる充放電部16、26、DC/DCコンバータ42、自己溶断ヒューズ44、電源部46、及び、充放電制御部48が組み付けられている。
そして、寄生ダイオード65の両端(つまり、逆流防止FET64のドレイン、ソース)には、その両端電圧から寄生ダイオード65の順方向に放電電流が流れたことを検出して、逆流防止FET64をオンさせる放電検出部66が接続されている。
また、各充放電部16、26には、充電FET52及び放電FET62のオン・オフ状態を切り替えるバッテリ制御部68、及び、バッテリ12、22への充電時に各セル30の電圧を監視して、過電圧になると充電を停止させる過電圧保護部70が備えられている。
次に、回路基板40において、DC/DCコンバータ42及び自己溶断ヒューズ44は、充電用コネクタ7から各充放電部16、26のポートP1に至る充電経路の内、各充放電部16、26共通の充電経路に設けられている。
また、電源部46は、充電用コネクタ7に外部の充電用アダプタから直流電圧が入力されているとき(つまりバッテリ12、22への充電時)には、その直流電圧を利用して電源電圧を生成し、そうでなければ、充放電部16、26から供給されるバッテリ電圧を利用して電源電圧を生成する。
また、充放電制御部48及び各ブロック10、20のバッテリ制御部68は、消費電力を抑えるために、通常、スリープ状態になっている。
次に、充放電制御部48にて実行される充電制御処理及び放電制御処理について説明する。
この充電制御処理では、まずS100にて、各ブロック10、20のバッテリ制御部68に起動指令を送信することにより、バッテリ制御部68を起動する。そして、続くS110では、各ブロック10、20のバッテリ制御部68から、バッテリ12、22の両端電圧(つまりバッテリ電圧)を取得し、S120に移行する。
つまり、本実施形態では、第1ブロック10のバッテリ12と、第2ブロック20のバッテリ22とを同時に充電するのではなく、これら各ブロック10、20のバッテリ12、22を交互に充電する。
次に、S130では、S120にて充電ブロックとして選択したブロック(以下、選択ブロックという)10又は20のバッテリ制御部68に対し、充電FET52をオンさせる指令を送信することで、選択ブロック10又は20の充電FET52をオンさせる。
また、続くS220では、選択ブロック10又は20のバッテリ制御部68に対し、充電FET52をオフさせる指令を送信することで、選択ブロック10又は20の充電FET52をオフさせる。
この充電制御処理では、まずS310にて、各ブロック10、20のバッテリ制御部68に起動指令を送信することにより、バッテリ制御部68を起動し、続くS320にて、その起動した各バッテリ制御部68から、バッテリ電圧を取得する。
つまり、本実施形態では、充電時と同様、外部負荷への電源供給(つまり放電)についても、第1ブロック10のバッテリ12と、第2ブロック20のバッテリ22とを交互に切り替えながら実施する。このため、S330では、2つのブロック10、20の内、例えば、バッテリ電圧が高い方を、放電ブロックとして選択する。
この過負荷検出処理は、当該放電制御処理実行時にバッテリ12、22から外部負荷に流れる負荷電流に基づき過負荷カウンタを更新することで、各バッテリ12、22の負荷状態を監視する処理であり、図7に示す手順で実行される。
そして、メインSW6がオフ状態に切り替えられていれば、S460に移行し、メインSW6がオフ状態に切り替えられていなければ、S370に移行して、現在放電中のバッテリ12又は22に対する保護動作が必要であるか否かを判断する。
このため、S370では、現在放電ブロックとして選択されている選択ブロック10又は20のバッテリ制御部68から、バッテリ電圧を取得し、その取得したバッテリ電圧が所定値以下であるとき、バッテリ12又は22が過放電状態にあると判断する。
つまり、例えば、外部負荷としてのモータが加速状態若しくは高負荷状態にある場合、放電ブロックを現在放電中の選択ブロックから非選択ブロックに切り替えると、外部負荷への供給電力が変化して、外部負荷の運転に影響を与えることが考えられる。
次に、S400にて、各ブロック10、20のバッテリ12、22の絶対容量の差は所定値以上になっていないと判断された場合には、S420に移行し、選択ブロックのバッテリ12又は22の無負荷電圧を推定する。
そして、続くS430では、非選択ブロックのバッテリ制御部68から、バッテリ電圧(つまり無負荷電圧)を取得し、S420にて推定した選択ブロックのバッテリの無負荷電圧は非選択ブロックのバッテリの無負荷電圧よりも小さいか否かを判断する。
この結果、図8に示すように、バッテリパック2から外部負荷への出力電圧は、放電ブロックの切り替えによって大きく変化することがなく、外部負荷に対し電源電圧を安定して供給することができる。
例えば、上記実施形態では、バッテリ12、22は、2つのブロック10、20に分けられ、ブロック10、20毎に設けられた充放電部16、26を介して、充電及び放電されるものとしたが、バッテリのブロック数は、3以上であってもよく、或いは、1つであってもよい。なお、バッテリを3ブロック以上に分けた場合、各ブロックには上記実施形態と同様、充放電部を設けるとよい。
Claims (2)
- バッテリと、
外部から供給される直流電圧を前記バッテリの充電に必要な直流電圧に変換するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータから出力される直流電圧を前記バッテリに印加することで、前記バッテリへの充電を制御する充電制御部と、
を備え、
前記バッテリは、複数ブロックからなり、
前記充電制御部は、前記バッテリのブロック毎に充電を制御するよう構成され、
前記バッテリの前記各ブロックには、それぞれ、当該ブロックのバッテリへの充電・放電の切り替え及び該バッテリの状態監視を行うバッテリ制御部が設けられており、
該バッテリ制御部、前記DC/DCコンバータ、及び、前記充電制御部は、共通の回路基板に実装されていることを特徴とするバッテリパック。 - 前記DC/DCコンバータから前記各ブロックのバッテリに至る、前記各ブロック共通の充電経路に、当該充電経路を介して前記各ブロックのバッテリに流れる充電電流を遮断するための充電電流遮断部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。
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