JPH10164765A - 電池駆動装置、電池管理装置および外部機器のコントローラ - Google Patents

電池駆動装置、電池管理装置および外部機器のコントローラ

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JPH10164765A
JPH10164765A JP8327999A JP32799996A JPH10164765A JP H10164765 A JPH10164765 A JP H10164765A JP 8327999 A JP8327999 A JP 8327999A JP 32799996 A JP32799996 A JP 32799996A JP H10164765 A JPH10164765 A JP H10164765A
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JP
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battery
discharge
signal
external device
cpu
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Yasuyuki Muramatsu
恭行 村松
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池管理装置付き電池を電源として、外部機
器を駆動する場合に、電池ごとに固有な条件を考慮して
放電禁止時期を正確に判別し、電池を過放電などから保
護し電池の寿命を長くする。 【解決手段】 電池管理装置は、電池の放電禁止状態を
判別して放電禁止信号を出力する放電禁止判別手段と、
放電禁止信号を前記外部機器のコントローラに出力する
信号送出手段とを備え、外部機器のコントローラは、放
電禁止信号を受信する復調回路と、この復調回路が放電
禁止信号を受信したことから外部機器の作動を禁止する
外部機器用CPUとを備える。放電禁止信号はパワーラ
インに乗せることができる。放電禁止判別手段は、電池
の電池残存容量や電池電圧や電池温度が規定範囲外であ
る時や充電時に放電禁止信号を出力するのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、充放電状態を監視
する電池管理装置付きの電池を電源として、外部機器を
駆動する電池駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ニッケル・カドミウム電池(Ni−Cd
電池)などの充電可能な電池(二次電池)では、電池の
タイプ、放電状態、周囲温度、充放電回数、等の種々の
条件によって最適な充電方法を選択する必要がある。ま
た放電量を監視して残存容量がどの位あるかをできるだ
け正確に求め、使用者に知らせることが必要である。
【0003】このような電池の充放電の管理を行うCP
U(マイクロプロセッサ)を電池に設け、電池を最適な
使用条件で使用できるようにする電池管理装置が提案さ
れている(例えば特開平6ー81425号)。
【0004】従来はこの電池管理装置付きの電池は、外
部機器に接続されて使用される際に電池の放電終了を外
部機器のコントローラ側で判別していた。例えば電池の
出力電圧が規定値以下になると放電を停止させていた。
【0005】
【従来技術の問題点】この場合には電池の状態を外部機
器側では正確に判別できないため、他の電池条件を放電
禁止の判断データとして用いることができない。例えば
電池の残存容量や放電最低電圧は電池の使用履歴などに
より異なり、また電池温度も充電方法や周囲温度などに
より異なるが、従来のものでは電池を交換するとこの使
用履歴なども不明になると共に電池温度などは検出でき
ないから、このような各電池ごとに異なる固有のデータ
は使用できないという問題があった。
【0006】このため放電を禁止する時期を正確に判別
できないという問題があった。従って電池を過放電させ
て電池を傷めその寿命を短くする、という問題もあっ
た。
【0007】
【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、電池ごとに固有な条件を考慮して放電禁止
時期を正確に判別し、電池を過放電などから保護し電池
の寿命を長くすることができる電動駆動装置を提供する
ことを目的とする。
【0008】またこの電池駆動装置に用いる電池管理装
置および外部機器のコントローラを提供することを他の
目的とする。
【0009】
【発明の構成】本発明によればこの目的は、充放電状態
を監視する電池管理装置付き電池を電源として、外部機
器を駆動する電池駆動装置において、前記電池管理装置
は、電池の放電禁止状態を判別して放電禁止信号を出力
する放電禁止判別手段と、前記放電禁止信号を前記外部
機器のコントローラに出力する信号送出手段とを備え、
前記外部機器のコントローラは、前記放電禁止信号を受
信する復調回路と、この復調回路が放電禁止信号を受信
したことから前記外部機器の作動を禁止する外部機器用
CPUとを備えることを特徴とする電池駆動装置により
達成される。
【0010】ここに放電禁止信号は電池出力を外部機器
に供給するパワーラインに乗せて送るのが望ましい。放
電禁止判別手段は、電池の電池残存容量や電池電圧や電
池温度が規定範囲外であることを検出して放電禁止信号
を出力するように構成することができる。これらに加え
て充電時にも放電禁止信号を出力するのがよい。
【0011】またこの電池駆動装置に用いる電池管理装
置では、電池の放電禁止状態を判別する電池用CPU
と、前記電池用CPUが放電禁止状態を判別すると外部
機器の制御部へ放電禁止信号を送出する信号送出手段と
を備えることを特徴とする電池管理装置により得られ
る。
【0012】さらにこの電池駆動装置に用いる外部機器
のコントローラは、電池管理装置から送出される放電禁
止信号を受信する復調回路と、この復調回路が放電禁止
信号を受信したことから前記外部機器の作動を禁止する
外部機器用CPUとを備えることにより得られる。
【0013】
【実施態様】図1は本発明の一実施態様の全体概略図、
図2は主としてCPUの機能を示すブロック図である。
【0014】図1、2において符号10はモータ、12
はコントローラ、14は電池管理装置、16は充電器で
ある。電池管理装置14には電池18が含まれる。交流
電源20から供給される交流は、充電器16で整流さ
れ、ダイオード22を介して所定の充電モードで電池1
8を充電する。
【0015】コントローラ12はこの電池18を電源と
してモータ10に所定の電流・電圧を供給し、モータ1
0を駆動する。例えばモータ10を直流モータとした場
合は、コントローラ12は電池18の出力電圧を所定の
デューティでオン・オフ制御するチョッパー方式のもの
とすることができる。
【0016】ここにコントローラ12は、図1に示すよ
うに復調回路24と、外部機器用CPU26と、半導体
ブリッジ回路28とを持つ。復調回路24は後記するよ
うに電池管理装置14からパワーライン30に乗せて送
られる放電禁止信号aを復調する。CPU26はこの復
調された放電禁止信号Aにより電池18の状況を判断
し、また外部信号Bに基づいてブリッジ回路28を制御
する。
【0017】すなわちこのCPU26は、通常の運転時
には外部信号Bに基づきブリッジ回路28のデューティ
を連続的に変化させてモータ10の駆動電圧・電流を制
御する。また復調された放電禁止信号Aに基づいて、放
電禁止すべき状況であれば、CPU26はブリッジ回路
28のデューティを0にする。すなわちモータ10への
電圧・電流の供給を停止し、その旨を表示装置32に表
示する。
【0018】34は電池用CPU(マイクロプロセッサ
ー)である。その機能については後記する。36は電源
回路であり(図2)、電池18の電圧(例えば24V)
を所定電圧(例えば5V)に降圧する。
【0019】38は信号送出手段としての外部通信回路
(通信インターフェース)、40は電流検出手段、42
は電圧検出手段である。外部通信回路38はコントロー
ラ12や充電器16や他の外部機器との間でデータの入
出力を行う。例えばこの外部通信回路38は、CPU3
4が電池18の状態を判別した結果を示す信号をパワー
ライン30に乗せてコントローラ12に出力する。
【0020】電流検出部40は、電池18の充放電電流
Iを検出しCPUに入力可能な電圧に変換してCPU3
4に入力するものである。電圧検出部40は電池18の
正極電圧Vを電圧変換してCPU34に入力する。この
電圧検出部40は放電中もこの電圧Vを監視している。
【0021】44は電池18に設けたサーミスタからな
る電池温度検出部であり、具体的には電池温度θによっ
て変化するこのサーミスタ44の電流変化を増幅しかつ
電圧に変換してCPU34に入力する。
【0022】図2で46はEEPROM(Electrically
Erasable / Programable Read Only Memory)である。E
EPROM46はCPU34で演算に使う種々のデー
タ、例えば電池18のタイプやその特性データ、電池温
度θによる容量低下特性などをメモリすると共に、演算
途中のデータや演算結果である残存容量などをメモリす
る。
【0023】次にCPU34の機能を説明する。CPU
34はコントローラ12あるいは充電器16から起動指
令が来ると、初期化処理を行う。なおCPU34はソフ
トウェアにより作動するが、図2ではその機能をブロッ
ク化して示した。
【0024】CPU34はまず充電器16による充電中
か否かを充電判別部50で判別する。この判別は、ダイ
オード22と充電器16との間のパワーライン30Aの
電圧VcをCPUに適した電圧に変換してCPU34に
入力し、この電圧Vcが正の所定電圧以上なら充電中と
判断する。
【0025】52は放電禁止判別手段であり、充電判別
部50が充電中と判別した時や、放電中の電池電圧Vが
所定値以下に下がった時に、放電禁止信号aを出力す
る。この放電禁止信号aは外部通信回路38(通信I/
F)を介してパワーライン30に出力される。また充電
中にはCPU34は充電量を残存容量演算部54(図
2)で演算する。すなわち電池電流検出部40により検
出した電流Iと充電時間との積(アンペア時)によって
充電量を求める。
【0026】一方CPU34は電力積算部56で充電中
の電圧と電流との積から電力を求め、電力の大小によっ
て充電量を補正する。この補正は、充電電流の大小や充
電方式によって充電効率が変化することを考慮して行う
ものであり、残存容量補正部58で行う。この結果はE
EPROM46にメモリされ、必要に応じて通信インタ
ーフェース38、を介してコントローラ12に送られ、
表示装置32に表示される。
【0027】またCPU34は電池電流Iの流れ方向か
ら放電中か否かを判別し、放電中と判別されれば、CP
U34は放電量の演算を行う。すなわち電池電流検出部
40で検出する放電電流に時間を積算して放電量(アン
ペア時)を求める。CPU34はこれをEEPROM4
6に記憶している残存容量から減算することにより残存
容量の現在値を求める。
【0028】なおこの現在値に残存容量補正部58で電
力変化による補正を加えてもよいのは勿論である。この
補正後の残存容量はEEPROM46にメモリされる。
またこの結果は通信インターフェース38を介してコン
トローラ12に送られ、表示装置32に表示される。
【0029】充電も放電も行われない状態すなわち放置
状態が一定時間(例えば30分間)続いた時は、CPU
34は放置中であると判断し、低消費電力モードに入
る。このモードに入ると前記電流検出部40、電圧検出
部42、電池温度検出部(サーミスタ44)、表示装置
32などの周辺装置を停止させる。またCPU34は低
速のクロックパルスにより駆動される。
【0030】この低消費電力モードでは、通信インター
フェース38は作動中であり、例えばコントローラ12
から充電あるいは放電指令による外部割り込み指令が来
れば通常動作モードに入り周辺装置を起動させる。
【0031】外部割り込みが無いまま、所定時間(例え
ば30分)経過すれば、自己放電量の演算を行うためC
PU34は通常動作モードに戻る。この時起動する周辺
装置は、電池温度検出部44と、電池電圧検出部42
と、EEPROM46である。この時はCPU34は高
速のクロックパルスにより作動する。
【0032】このようにした状態でCPU34は自己放
電量の演算を行う。この演算にはEEPROM46にメ
モリした電池温度Tに対する残存容量の低下率特性を用
いる。
【0033】CPU34ではサーミスタ44が出力する
信号に基づいて温度計測部60で電池温度θを求め、メ
モリした残存容量特性から残存容量低下率を求める。そ
してEEPROM46にメモリされた所定時間前の残存
容量にこの容量低下率を積算することにより、残存容量
の補正を行う。この結果はEEPROM46にメモリさ
れ、再び低消費電力モードに戻る。
【0034】CPU34の放電禁止判別手段52は、電
池温度検出部(サーミスタ44)が充電中および放電中
に検出した電池温度θが規定範囲を外れると、放電禁止
信号aをコントローラ12に送出する。また放電中に電
池電圧Vが所定値以下に降下した時や残存容量が設定範
囲を外れた時にも、同様に放電禁止信号aをコントロー
ラ12に送出する。コントローラ12の復調回路24は
この放電禁止信号aを受信するとこれを復調して外部機
器用CPU26に送り、放電を停止させる。
【0035】この実施態様では放電禁止信号aをパワー
ライン30に乗せているので、電池管理装置14とコン
トローラ12との間の信号線の接続コネクタも少なくな
る。充電器16と電池管理装置14との間の信号の送受
信も、同様にパワーライン30Aを介して行ってもよ
い。本発明はモータ10以外の外部機器、例えばヒータ
やランプなどの駆動装置にも適用できるのは勿論であ
る。
【0036】
【発明の効果】請求項1の発明は以上のように、電池管
理装置が放電可能な状態か否かを判別して放電禁止信号
を出力し、この信号を外部機器のコントローラ側で復調
して外部機器の作動を停止させるものであるから、電池
ごとの履歴や温度などの条件を考慮して適切な時期に放
電を禁止することができる。このため電池を過放電など
により傷めることがなくなり、電池寿命を延長させるこ
とができる。
【0037】ここに放電禁止信号は、電池から外部機器
に電力を供給するパワーラインに乗せて外部機器のコン
トローラに送出するように構成すれば、電池管理装置と
外部機器との間の接続コネクタの端子数も減らすことが
できる(請求項2)。
【0038】放電禁止信号は、電池の残存容量と電池電
圧と電池温度とのいずれかが規定範囲外であることを判
別して出力するようにするのがよい(請求項3)。これ
らの他にさらに電池が充電中か否かを検出して充電中に
は放電禁止信号を出力するようにしてもよい(請求項
4)。
【0039】また請求項5の発明によれば、この装置の
実施に用いる電池管理装置がえられる。請求項6の発明
によれば、この装置の実施に用いる外部機器のコントロ
ーラが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様の全体概略図
【図2】主としてCPUの機能を示すブロック図
【符号の説明】
10 外部機器としてのモータ 12 コントローラ 14 電池管理装置 16 充電器 18 電池 24 復調回路 26 外部機器用CPU 26 ブリッジ回路 30、30A パワーライン 32 表示装置 34 電池側CPU 38 信号送出手段としての外部通信回路(通信I/
F) 40 電池電流検出部 42 電池電圧検出部 44 電池温度検出部としてのサーミスタ 46 メモリ(EEPROM) 50 充電判別部 52 放電禁止判別手段 58 残存容量補正部 60 温度計測部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H02J 7/04 H02J 7/04 A L

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充放電状態を監視する電池管理装置付き
    電池を電源として、外部機器を駆動する電池駆動装置に
    おいて、 前記電池管理装置は、電池の放電禁止状態を判別して放
    電禁止信号を出力する放電禁止判別手段と、前記放電禁
    止信号を前記外部機器のコントローラに出力する信号送
    出手段とを備え、 前記外部機器のコントローラは、前記放電禁止信号を受
    信する復調回路と、この復調回路が放電禁止信号を受信
    したことから前記外部機器の作動を禁止する外部機器用
    CPUとを備える、 ことを特徴とする電池駆動装置。
  2. 【請求項2】 信号送出手段は、電池の出力を外部機器
    に供給するパワーラインを通して前記放電禁止信号を送
    出する請求項1の電池駆動装置。
  3. 【請求項3】 放電禁止判別手段は、前記電池の残存容
    量と、電池電圧と、電池温度とのいずれかが規定範囲外
    であることを判別して放電禁止信号を出力する請求項1
    または2の電池駆動装置。
  4. 【請求項4】 放電禁止判別手段は、さらに前記電池の
    充電状態を検出して放電禁止信号を出力する請求項3の
    電池駆動装置。
  5. 【請求項5】 請求項1の電池駆動装置に用いる電池管
    理装置であって、 電池の放電禁止状態を判別する電池用CPUと、前記電
    池用CPUが放電禁止状態を判別すると外部機器のコン
    トローラへ放電禁止信号を送出する信号送出手段とを備
    えることを特徴とする電池管理装置。
  6. 【請求項6】 請求項1の電池駆動装置に用いる外部機
    器のコントローラであって、 電池管理装置から送出される放電禁止信号を受信する復
    調回路と、この復調回路が放電禁止信号を受信したこと
    から前記外部機器の作動を禁止する外部機器用CPUと
    を備えることを特徴とする外部機器のコントローラ。
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