(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリパック用の充電状態(SOC)インジケータを操作する方法であって、
第1のモードにある前記SOCインジケータについて、メカニズムがアクティブ化された場合に前記SOCインジケータの動作を第2のモードに変更する段階であって、前記SOCインジケータが前記第2のモードで第1の量の電力を消費する、段階と、
タイマが終了した後で前記メカニズムがアクティブ化されたままである場合に、前記SOCインジケータの動作を前記第2のモードから第3のモードに変更する段階とを含み、
前記SOCインジケータの動作が前記第3のモードに変更されると、前記SOCインジケータの動作は、前記メカニズムが非アクティブ化されるまで前記第3のモードに留まり、
前記SOCインジケータが前記第3のモードで第2の量の電力を消費し、前記第2の量が前記第1の量よりも少ない方法。
【請求項２】
前記メカニズムが非アクティブ化された場合に前記SOCインジケータの動作を前記第2のモードから前記第1のモードに変更する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記SOCインジケータが、前記第1のモードで動作するときに第3の量の電力を消費し、前記第2の量が、前記第3の量よりも多いが前記第1の量よりも少ない、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記SOCインジケータが、前記第1のモードで動作するときに非アクティブであり、前記第2のモードで動作するときにアクティブである、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記SOCインジケータが前記第2のモードで動作するときに、前記バッテリパックのSOCを監視する段階と、
前記SOCを示す制御信号を生成する段階と、
前記制御信号に従って前記SOCを表示する段階とをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
メカニズムがアクティブ化されたかどうかを判定するように構成された検出器と、
前記検出器に連結されると共に、バッテリパックの充電状態(SOC)を示し、前記メカニズムがアクティブ化されたかどうかの判定の結果に従って、選択的に第1のモード、第2のモード、及び第3のモードで動作し、前記メカニズムがアクティブ化された場合に前記第1のモードから前記第2のモードに移行し、前記第2のモードで第1の量の電力を消費し、タイマが終了した後で前記メカニズムがアクティブ化されたままである場合に前記第2のモードから前記第3のモードに移行し、前記第3のモードで第2の量の電力を消費するように構成されたSOCインジケータとを備え、
前記第2の量が、前記第1の量よりも少なく、
前記SOCインジケータが前記第3のモードで動作する場合に、前記メカニズムが非アクティブ化されるまで、前記SOCインジケータが前記第3のモードに留まる装置。
【請求項７】
前記メカニズムが非アクティブ化された場合に前記SOCインジケータが前記第2のモードから前記第1のモードに移行する、請求項6に記載の装置。
【請求項８】
前記SOCインジケータが、前記第1のモードで動作するときに第3の量の電力を消費し、前記第2の量が、前記第3の量よりも多いが前記第1の量よりも少ない、請求項6に記載の装置。
【請求項９】
前記SOCインジケータが、前記第1のモードで動作するときに非アクティブであり、前記第2のモードで動作するときにアクティブである、請求項6に記載の装置。
【請求項１０】
前記SOCインジケータが前記第2のモードで動作するときに、前記バッテリパックの前記SOCを監視し、前記SOCを示す制御信号を生成し、前記制御信号に従って前記SOCを表示するように前記SOCインジケータを制御するように構成された監視回路をさらに含む、請求項6に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリパック用の充電状態インジケータに関する。
【０００２】
関連出願
本出願は、2012年5月18日に出願された「Battery Pack State of Charge Indicators」という名称の米国仮特許出願第61/648,971号に対する優先権を主張するものであり、この米国仮特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
充電状態(SOC、state of charge)は、完全に充電されたバッテリパックと比較した、バッテリパックに現在蓄積されているエネルギーの尺度である。例えば、半分まで満たされているとして記述されるバッテリパックのSOCは、50%である。
【０００４】
過去には、電動工具に使用されるバッテリパックなどの、わずかな高級バッテリパックのみが、それらのバッテリパックについてのSOCインジケータを有していた。低級および中級の電動工具バッテリパックの多くは、SOCインジケータを有さない。SOCインジケータを有さないバッテリパックは、個別部品を使用して実現される。しかし、多くのエンドユーザは、プロジェクトを開始する前にバッテリのSOCがわかれば有益であると感じている。例えば、梯子を登って屋根の上で作業する前に、電動工具のバッテリパック中にどれだけエネルギーがあるかがわかれば非常に有用である。
【０００５】
SOCインジケータは通常、発光ダイオード(LED)など、1組のライトを使用して実現される。点灯するLEDの数が、SOCを示す。すなわち、各LEDは、それぞれのSOCしきい値に関連し、そのしきい値に達した場合に点灯する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のSOCインジケータには、いくつかの問題がある。図1に、バッテリパック用の従来のSOCインジケータにおける電力モードの図100を例示する。普通、SOCモニタおよびSOCインジケータの機能を固定時間にわたってアクティブにするための、押しボタンがある。図1に示すように、SOCインジケータは、待機モードおよび通常モードを含む。押しボタンが放されている(押し下げられていない)とき、SOCインジケータは、ごくわずかな電力消費によって待機モードで動作し、押しボタンのアクティブ化を待機する。押しボタンが押し下げられているとき、SOCインジケータは通常モードで動作し、通常モードでは、SOCインジケータはバッテリパックのSOCを表示する。
【０００７】
しかし、押しボタンが、バッテリパックに損傷を与える可能性のある障害状態を引き起こすことがある。例えば、バッテリパックがツールボックスに格納されているとき、押しボタンが誤って継続的にアクティブ化されることがある。すなわち、ボタンがツールボックス中の他の何かに押し付けられたために、ボタンが誤って継続的に押し下げられることがある。それにより、SOCモニタおよびSOCインジケータがオンになり、その結果、バッテリパックから約10〜20ミリアンペア(mA)の電流が流出し続ける。完全に充電された典型的なリチウムイオン(Li-ion)電池には、1500mA時のエネルギーを蓄積することができる。バッテリが一日中使用されていた場合、バッテリには約500mA時のエネルギーしか残っていないことがある。後者の場合、電流流出が20mAとすると、残りの全てのエネルギーを流出させるのに、1日よりもやや長い時間しかかからないであろう。長い週末にわたる場合、または使用間隔が数週間ある場合には、バッテリは完全に放電されるであろう。完全に放電されたLi-ionバッテリは、バッテリパックに損傷を与え、バッテリパックのサイクルライフおよび寿命を短縮させる可能性がある。
【０００８】
従来のSOCインジケータに伴う別の問題は、最低SOCが、全てのLEDをオフにすることによって示されることであり、このことは、実際のSOCについてユーザを困惑させる場合がある。図2に、通常モード動作時の従来のSOCインジケータの複数の状態の図200を例示する。図2で、SOCインジケータは、3つのLEDを備え、状態202、204、206、または208で動作することができる。説明のために、図2では、黒いLEDは、対応するLEDがオンになっていることを表し、白いLEDは、対応するLEDがオフになっていることを表す。状態202で、バッテリパックのSOCが第1のしきい値T1よりも高いとき(例えばバッテリパックが完全に充電されているとき)、SOCインジケータは、全てのLEDがオンであり点灯している状態で、SOCを表示する。使用されるにつれてSOCが減少するのに伴い、LEDは1つずつ消灯する。例えば、状態204で、SOCが第2のしきい値T2よりも高いが第1のしきい値T1よりも低いとき、2つのLEDはオンのままであり、1つのLEDがオフになる。状態206で、SOCが第3のしきい値T3よりも高いが第2のしきい値よりも低いとき、1つのLEDはオンのままであり、他の2つのLEDがオフになる。状態208で、ついに最低SOCに達したとき、例えばSOCが第3のしきい値T3よりも低いとき、全てのLEDがオフになる。しかし、全てのLEDがオフであるとき、ユーザは困惑することがある。例えば、LEDの故障、押しボタンの故障、またはバッテリパックの故障のせいで、全てのLEDがオフになっているかもしれず、したがってユーザは、これらの問題のうちの1つが発生したのか、それともバッテリパックが最低SOCであるのか、確信を持つことができない。
【０００９】
従来のSOCインジケータに伴う別の問題は、SOCがほぼちょうどしきい値のうちの1つに(例えばT1、T2、およびT3に)あるときに生じる。このような場合、LEDは、電気ノイズまたは他の何らかの理由でSOCが変化するのに伴って、ちらつくことがある。例えば、比較器に入力されたバッテリパック電圧が、比較器に入力された基準しきい値電圧とほぼちょうど同じ電圧である場合は、負荷変動または電池内で発生する変動の結果としてバッテリパック電圧が大きなノイズ変調を受けることがあるせいで、出力が論理「1」と「0」との間で不規則に交互に変わることがある。比較器の出力が「1」と「0」との間を行ったり来たりしながら変わるのに伴い、LEDはちらつくことになる。これはユーザにとって気が散るものであり、また、実際のSOCの明瞭な指示を提供しない。
【００１０】
要約すれば、バッテリパック用の従来のSOCインジケータは、バッテリを消耗させる可能性のある障害状況を被りやすく、曖昧でないSOC指示を必ずしも提供するとは限らない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による一実施形態は、バッテリパック用の充電状態(SOC)インジケータを操作する方法を提供する。この方法は、第1の状態にあるSOCインジケータについて、メカニズムがアクティブ化された場合にSOCインジケータの動作を第2のモードに変更すること、および、タイマが終了した後でメカニズムがアクティブ化されたままである場合に、SOCインジケータの動作を第2のモードから第3のモードに変更することを含む。SOCインジケータは、第2のモードで第1の量の電力を消費し、第3のモードで第2の量の電力を消費する。第2の量は、第1の量よりも少ない。
【００１２】
本発明による別の実施形態は、バッテリパックの充電状態(SOC)を示すための装置を提供する。この装置は、第1のインジケータおよび第2のインジケータを備える。第1のインジケータは、SOCが第1のしきい値よりも高いときにオンになり、SOCが第1のしきい値よりも低いときにオフになる。第2のインジケータは、SOCが第2のしきい値よりも高いときにオンになり、前記SOCが第2のしきい値よりも低いときに一定頻度で明滅する。第2のしきい値は、第1のしきい値よりも低い。
【００１３】
本発明による別の実施形態は、バッテリパックの充電状態(SOC)を監視するための回路を提供する。この回路は、ディバイダ、第1の比較器、およびデータ記憶装置を備える。ディバイダは、バッテリパック電圧を受け取り、バッテリパック電圧に対応する第1の分割信号および第2の分割信号を生成する。第1の比較器は、第1の時間区間中に第1の分割信号と基準信号とを比較し、比較の結果に基づいて、バッテリパックのSOCを示す第1の比較信号を生成する。第1の比較器に結合されたデータ記憶装置は、第1の比較信号を記憶する。第2の時間区間中に、SOCインジケータが、データ記憶装置に記憶された第1の比較信号に基づいて、バッテリパックのSOCを表示する。第2の時間区間は、第1の時間区間から離れている。
【００１４】
特許請求する主題の実施形態の特徴および利点は、後続の詳細な記述が進行するにつれて、また図面を参照すれば、明らかになるであろう。図面では、同じ番号は同じ部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来のSOCインジケータにおける電力モードの図である。
【図２】通常モード動作時の従来のSOCインジケータの複数の状態の図である。
【図３】本発明による一実施形態における、バッテリシステムのブロック図である。
【図４】本発明による一実施形態における、監視回路およびSOCインジケータの電力モードの図である。
【図５】本発明による一実施形態における、モード検出器によって実施される動作のフローチャートである。
【図６】本発明による一実施形態における、通常モード動作時のSOCインジケータの複数の状態の図である。
【図７Ａ】本発明による一実施形態における、指示回路の図である。
【図７Ｂ】本発明による別の実施形態における、指示回路の図である。
【図８】本発明による一実施形態における、監視回路を例示する図である。
【図９】本発明による一実施形態における、監視回路に関連する信号のタイミング図である。
【図１０】本発明による別の実施形態における、監視回路を例示する図である。
【図１１】本発明による一実施形態における、監視回路に関連する信号のタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施形態を詳細に参照する。本発明をこれらの実施形態に関連して述べるが、これらの実施形態は、本発明をこれらの実施形態に限定する意図はないことを理解されたい。反対に、本発明は、代替、修正、および均等物をカバーするものとし、これらの代替、修正、および均等物も、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨および範囲に含めることができる。
【００１７】
さらに、本発明に関する以下の詳細な記述では、本発明の完全な理解を提供するために、多くの具体的詳細を示す。しかし、これらの具体的詳細がなくても本発明を実践できることは、当業者には認識されるであろう。他の場合では、本発明の態様を不必要に曖昧にしないために、周知の方法、手順、コンポーネント、および回路については詳細に述べていない。
【００１８】
本発明による実施形態は、バッテリパック用の充電状態(SOC)インジケータを操作する方法、バッテリパックのSOCを示すための装置、および、バッテリパックのSOCを監視するための回路を提供する。一実施形態では、この方法は、第1の状態にあるSOCインジケータについて、メカニズムがアクティブ化された場合にSOCインジケータの動作を第2のモードに変更すること、および、タイマが終了した後でメカニズムがアクティブ化されたままである場合に、SOCインジケータの動作を第2のモードから第3のモードに変更することを含む。SOCインジケータは、第2のモードで第1の量の電力を消費し、第3のモードで第2の量の電力を消費する。第2の量は、第1の量よりも少ない。有利にも、低電力モードは、完全に放電される前に放電障害状況を耐え抜くのに十分な時間をバッテリパックに与え、したがって、障害状況の影響を緩和する。
【００１９】
一実施形態では、この装置は、第1のインジケータおよび第2のインジケータを備える。第1のインジケータは、SOCが第1のしきい値よりも高いときにオンになり、SOCが第1のしきい値よりも低いときにオフになる。第2のインジケータは、SOCが第2のしきい値よりも高いときにオンになり、前記SOCが第2のしきい値よりも低いときに一定頻度で明滅する。第2のしきい値は、第1のしきい値よりも低い。有利にも、最低SOCに達したとき、明確な、かつ曖昧でない指示が提供される。
【００２０】
一実施形態では、この回路は、ディバイダ、第1の比較器、およびデータ記憶装置を備える。ディバイダは、バッテリパック電圧を受け取り、バッテリパック電圧に対応する第1の分割信号および第2の分割信号を生成する。第1の比較器は、第1の時間区間中に第1の分割信号と基準信号とを比較し、比較の結果に基づいて、バッテリパックのSOCを示す第1の比較信号を生成する。第1の比較器に結合されたデータ記憶装置は、第1の比較信号を記憶する。第2の時間区間中に、SOCインジケータが、データ記憶装置に記憶された第1の比較信号に基づいて、バッテリパックのSOCを表示する。第2の時間区間は、第1の時間区間から離れている。有利にも、ユーザは、押しボタンがアクティブ化される度に、安定したSOC指示を見ることになる。
【００２１】
障害状況に対する保護
図3に、本発明による一実施形態における、バッテリシステム300のブロック図を例示する。一実施形態では、バッテリシステム300は、モード検出器302、監視回路304、バッテリ308、およびSOCインジケータ306を備える。図3の例に示すように、SOCインジケータ306は、3つのLED306_1、306_2、および306_3を備える。しかし、図3に示す実施形態は説明のためのものに過ぎない。特定の応用例の要件に応じて、任意の数のLEDがあってよい。
【００２２】
一実施形態では、モード検出器302は、押しボタン(図示せず)を備え、監視回路304およびSOCインジケータ306のモードを決定する。図4に、本発明による一実施形態における、監視回路304およびSOCインジケータ306の複数の電力モードの図400を例示する。図4に示すように、SOC監視回路304およびSOCインジケータ306は、一実施形態では、待機モード、通常モード、または低電力モードで動作することができる。以下の記述では、図4は、図3との組合せで説明される。
【００２３】
待機モードで動作するときは、監視回路304およびSOCインジケータ306は、非アクティブであり、第1の量の電力を消費する。通常モードで動作するときは、監視回路304およびSOCインジケータ306は、アクティブであり、第1の量よりもずっと多い第2の量の電力で動作する。低電力モードで動作するときは、監視回路304およびSOCインジケータ306は、第1の量よりは多いものの、第2の量の電力よりはずっと少ない、例えば1000分の1である、第3の量の電力を消費し得る。例えば、低電力モードは約10マイクロアンペアの電流で動作することができ、待機モードは約0.25マイクロアンペア(約250ナノアンペア)の電流で動作する。モード検出器302がどのように待機モード、通常モード、および低電力モードからモードを選択するかについては、図5でさらに説明される。
【００２４】
一実施形態では、モード検出器302によって通常モードが検出されたとき、監視回路304は、バッテリ308のSOCを監視し、制御信号310を生成してSOCをSOCインジケータ306に指示する。したがって、SOCインジケータ306は、LED306_1、306_2、および306_3をオンまたはオフにすることによって、バッテリ308のSOCを表示する。
【００２５】
図5に、本発明による一実施形態における、モード検出器(例えばモード検出器302)によって実施される動作のフローチャート500を例示する。図5は、図3および図4と関連して説明される。
【００２６】
ブロック502で、一実施形態では、監視回路304およびSOCインジケータ306は、待機モードで動作する。
【００２７】
ブロック504で、モード検出器302は、メカニズムがアクティブ化されたかどうか判定する。例えば、モード検出器302は、押しボタンが押圧された(例えばユーザによって押された)かどうか判定する。一般に、メカニズムは押しボタンに限定されず、特定の応用例の要件に応じて別のメカニズムが使用されてもよい。押しボタンが押圧されていない場合は、監視回路304およびSOCインジケータ306は、待機モードに留まる。押しボタンが押圧された場合は、これに応答して、ブロック506に示すように、監視回路304およびSOCインジケータ306は、アクティブ化され、待機モードから通常モードに移行する。
【００２８】
ブロック506で通常モードで動作するとき、監視回路304およびSOCインジケータ306はアクティブ化され、遅延タイマ(図示せず)が開始される。遅延タイマが使用されるので、マイクロコントローラは必要なく、したがってコストが削減される。
【００２９】
ブロック508で、監視回路304は、遅延タイマを監視して、遅延タイマが終了した瞬間を追跡し、遅延タイマが終了したかどうかに関する判定が行われる。遅延タイマは、遅延が終了する時点まで、時間を測定し続けることになる。一実施形態では、遅延タイマは、4秒の期間を有する。一般的に言えば、遅延タイマは、バッテリパックのSOCを検出するのに十分なほど長い期間だが、バッテリ充電を不必要に消費するのを回避するのに十分なほど短い期間を有する。遅延タイマが終了した場合、フローチャート500はブロック510に進む。
【００３０】
ブロック510で、モード検出器302は、メカニズムが非アクティブ化されたかどうか判定する。例えば、モード検出器302は、押しボタンが放されたかどうか判定する。押しボタンが放されていない(すなわちもはや押し下げられていない)場合は、バッテリシステム300は通常の動作をしており、監視回路304およびSOCインジケータ306は、ブロック502で待機モードに移行して、次に押しボタンが押し下げられるのを待機する。
【００３１】
しかし、ブロック510で、押しボタンが放されていない(押し下げられたままである)とモード検出器302が判定した場合は、監視回路304およびSOCインジケータ306は、ブロック512で低電力モードに移行する。監視回路304およびSOCインジケータ306は、押しボタンが放されるまで低電力モードに留まる。一実施形態では、低電力モードで消費される電力は、通常モードで消費される電力よりも少ない。例えば、低電力モードで消費される電力は、通常モードで消費される電力の1000分の1である。押しボタンが放された後、監視回路304およびSOCインジケータ306は、待機モードに移行して、次に押しボタンが押し下げられるのを待機することになる。
【００３２】
有利にも、低電力モードは、完全に放電される前に放電障害状況を耐え抜くのに十分な時間をバッテリパックに与える。したがって、例えば偶然か何かで押しボタンが押し下げられ続けたときの、障害状況の影響を緩和する。バッテリ存続時間の長さは、障害状況に入る前のバッテリのSOCに依存する。
【００３３】
明確なSOCインジケータ
図6に、本発明による一実施形態における、通常モード動作時のSOCインジケータ(例えばSOCインジケータ306)の複数の状態の図600を例示する。図3と同じ印の付いた要素は、同様の機能を有する。図6は、図3と関連して説明される。
【００３４】
一実施形態では、バッテリパックのSOCは、第1のしきい値T1、第2のしきい値T2、および第3のしきい値T3を有し、T1はT2よりも高く、T2はT3よりも高い。すなわち、T1>T2>T3である。SOCインジケータ306は、バッテリパックのSOCとしきい値(例えばT1、T2、およびT3)との比較結果に従って、LED306_1、306_2、および306_3を用いてSOCを表示する。一実施形態では、LED306_1は、SOCがT1よりも高いときにオンになり、SOCがT1よりも低いときにオフになる。LED306_2は、SOCがT2よりも高いときにオンになり、SOCがT2よりも低いときにオフになる。LED306_3は、SOCがT3よりも高いときにオンになり、SOCがT3よりも低いときに明滅する。
【００３５】
したがって、SOCインジケータ306は、例えば、状態602、604、606、または608で動作することができる。具体的には、図6に示すように、SOCが第1のしきい値T1よりも高いとき、SOCインジケータ306は状態602で動作し、この状態では、LED306_1、306_2、および306_3が全てオンになる。SOCが第2のしきい値T2よりも高いが第1のしきい値T1よりも低いとき、SOCインジケータ306は状態604で動作し、この状態では、LED306_1はオフになり、LED306_2および306_3はオンになる。SOCが第3のしきい値T3よりも高いが第2のしきい値T2よりも低いとき、SOCインジケータ306は状態606で動作し、この状態では、LED306_1および306_2はオフになり、LED306_3はオンになる。SOCが第3のしきい値T3よりも低いとき、SOCインジケータ306は状態608で動作し、この状態では、LED306_1および306_2はオフになり、LED306_3は、一定頻度(例えば、固定パターンもしくは予測可能なパターンで発生する、かつ/または各明滅の間の時間量が等しい)で明滅する。したがって、一実施形態では、LED306_3は、SOCが最低しきい値(例えば第3のしきい値T3)以上であるときは継続的にオンであり、SOCが最低しきい値未満であるときは一定レートで明滅する。有利にも、LED306_3は、SOCが最低のときに(例えば状態608で)明滅するので、明確な、かつ曖昧でない指示に到達する。
【００３６】
図7Aに、本発明による一実施形態における、指示回路700の図を例示する。図3と同じ印の付いた要素は、同様の機能を有する。図7Aは、図3および図6と関連して説明される。一実施形態では、指示回路700は、前述の遅延タイマと共に、単一の集積回路に含まれ得る。
【００３７】
一実施形態では、指示回路700は、LED306_3に結合された監視回路304を備える。抵抗器R1、LED306_3、およびトランジスタQ1が、直列に結合される。監視回路304は、一実施形態では、電圧比較器702、パルス発生器712、および論理回路720を備える。電圧比較器702は、バッテリパック電圧VBと、第3のしきい値T3を示す第3の所定基準電圧VT3とを比較し、比較の結果に基づいて比較信号714を生成する。パルス発生器712は、パルス信号PULを生成する。論理回路720は、比較信号714およびパルス信号PULを受け取り、それに従って、切替信号SWをトランジスタQ1に提供する。トランジスタQ1は、切替信号SWに従ってオンまたはオフになり、それにより電流をLED306_3の中に伝導させるかまたは伝導させない。
【００３８】
一実施形態では、論理回路720は、インバータゲート708、ANDゲート710、およびORゲート704を備える。ANDゲート710は、インバータゲート708を介して比較信号714を受け取り、パルス発生器712によって生成されたパルス信号PULを受け取る。したがって、ANDゲート710は、信号718を生成する。ORゲート704は、信号714および718を受け取り、切替信号SWをトランジスタQ1に出力する。一実施形態では、信号714、PUL、718、およびSWは、ディジタル信号である。一実施形態では、トランジスタQ1は、N型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)とすることができ、このMOSFETは、例えば、切替信号SWが第1のレベル(例えば論理「1」で表される)を有するときにオンに導通され、切替信号SWが第2のレベル(例えば論理「0」で表される)を有するときにカットオフされる。
【００３９】
より具体的には、バッテリパック電圧VBが第3の所定基準電圧VT3よりも高い場合は、電圧比較器702は、第1の状態、例えば論理「1」状態の比較信号714を出力する。論理「1」状態の比較信号714は、ORゲート704の入力に提示され、このため、切替信号SWは、第1の値、例えば論理「1」を有し、それによりトランジスタQ1をオンにする。したがって、電流が、抵抗器R1、LED306_3、およびトランジスタQ1を通って大地に伝導される。よって、LED306_3がオンになる。一実施形態では、LED電流は、抵抗器R1によって制限される。
【００４０】
バッテリパック電圧VBが第3の所定基準電圧VT3よりも低い場合は、電圧比較器702は、第2の状態、例えば論理「0」状態の比較信号714を出力する。インバータ708は、論理「0」の比較信号714を受け取り、論理「1」の信号716をANDゲート710に提示する。論理「1」の信号716により、ANDゲート710は、パルス発生器712からのパルス信号PULをORゲート704に渡すことができる。このため、切替回路SWは、パルス信号PULがそうするように第1の値(例えば論理「1」)と第2の値(例えば論理「0」)との間で切り替わることになり、パルス信号PULの周波数でトランジスタQ1をトグルすることになる。したがって、LED306_3を通る電流は、交互にオンとオフになるように伝導される。よって、LED306_3は、パルス信号PULの周波数に等しいレートで明滅する。一実施形態では、パルス信号PULの周波数は、2Hzである。トランジスタQ1中で結果的に得られる電流は、LED306_3を変調することになり、LED306_3は、明滅し、したがって視覚的なアラートをユーザに提供することになる。
【００４１】
図7Bに、本発明による一実施形態における、指示回路750の図を例示する。図7Aと同じ印の付いた要素は、同様の機能を有する。図7Bでは、電流発生器ISが、LED306_3に直列に結合される。一実施形態では、集積回路内部の電流発生器ISを使用して、LED306_3を通る電流を提供することができる。電流発生器ISを切替信号SWによって変調して/切り替えて、LED306_3を明滅させることができる。
【００４２】
有利にも、最低SOC(図6の状態608)に達したとき、LED306_3が一定頻度(例えば2Hz)で明滅する。より一般的には、最低SOCに達したとき、明確な指示が提供される。明滅の頻度および安定性は、ちらつくLEDとは区別することができる。このようにして、最低SOCに達したとき、曖昧でないアラートがユーザに提示される。この結果、ユーザは、例えばLEDが故障したかどうか、押しボタンが故障したかどうか、またはバッテリパックが故障したかどうかに関して、どんな懸念も抱かない。
【００４３】
ちらつきのないSOCインジケータ
図8に、本発明による一実施形態における、監視回路800(例えば図3の監視回路304)の例を示す。監視回路800は、前述の遅延タイマと共に、かつ図7Aおよび図7Bの監視回路の機能と共に、単一の集積回路に含まれ得る。
【００４４】
一実施形態では、監視回路800は、ディバイダ818、多重化モジュール812、基準発生器820、比較器802、および記憶モジュール816を備える。一実施形態では、ディバイダ818は、直列に結合された4つの抵抗器R8_1、R8_2、R8_3、およびR8_4を備える。ディバイダ818は、バッテリパック電圧VBを受け取り、それに従って、バッテリパック電圧VBを示す複数の分割電圧VD1、VD2、およびVD3を生成する。
【００４５】
一実施形態では、多重化モジュール812は、マルチプレクサ806および制御回路808を備える。マルチプレクサ806は、分割電圧VD1〜VD3を受け取り、制御信号808によって生成された制御信号CTR1に従って、VD1〜VD3から信号VMUXを順に選択する。一実施形態では、制御信号CTR1は、3つのディジタル信号CTR1_1、CTR1_2、およびCTR1_3を含む。より具体的には、信号CTR1_1がアクティブであるとき、信号CTR1_1は、分割信号VD1に等しい信号VMUXをマルチプレクサ806が選択できるようにする。その後、信号CTR1_2がアクティブになったとき、信号CTR1_2は、分割信号VD2に等しい信号VMUXをマルチプレクサ806が選択できるようにする。その後、信号CTR1_3がアクティブになったとき、信号CTR1_3は、分割信号VD3に等しい信号VMUXをマルチプレクサ806が選択できるようにする。
【００４６】
一実施形態では、基準発生器820は、基準信号VRを生成する。次いで比較器802は、信号VMUXと基準信号VRとを比較して、比較の結果に基づいて比較信号814を生成する。言い換えれば、比較器802は、分割電圧VD1、VD2、およびVD3を、基準信号VRと順に比較する。
【００４７】
一実施形態では、抵抗器R8_1、R8_2、R8_3、R8_4の間の比率は、基準信号VRおよびしきい値(例えばT1、T2、およびT3)に従って事前設定済みであり、それにより、バッテリパック電圧VBの分割電圧と基準信号VRとの比較が、バッテリパックのSOCを示すことができる。より具体的には、例えば、第1の所定基準電圧VT1が、80%のSOCに対応するしきい値T1を示すものであってよく、第2の所定基準電圧VT2が、40%のSOCに対応するしきい値T2を示すものであってよく、第3の所定基準電圧VT3が、25%のSOCに対応するしきい値T3を示すものであってよい。一実施形態では、式(1)に示すように、抵抗器R8_1〜R8_4の総抵抗RTと、抵抗器R8_4の抵抗との間の比率は、第1の所定基準電圧VT1と基準信号VRとの間の比率に等しく設定される。
【００４８】
RT/R8_4=VT1/VR (1)
【００４９】
一実施形態では、式(2)に示すように、総抵抗RTと、抵抗器R8_3およびR8_4の抵抗の合計との間の比率は、第2の所定基準電圧VT2と基準信号VRとの間の比率に等しく設定される。
【００５０】
RT/(R8_3+R8_4)=VT2/VR (2)
【００５１】
一実施形態では、式(3)に示すように、総抵抗RTと、抵抗器R8_2〜R8_4の抵抗の合計との間の比率は、第3の所定基準電圧VT3と基準信号VRとの間の比率に等しく設定される。
【００５２】
RT/(R8_2+R8_3+R8_4)=VT3/VR (2)
【００５３】
したがって、分割電圧VD1〜VD3が順に選択され基準信号VRと比較されて、全て基準信号VRよりも高いとき、バッテリパック電圧VBが第1の所定基準電圧VT1よりも高いことが示され、このことはさらに、バッテリパックのSOCが例えば80%よりも高いことを示す。電圧VD1およびVD2が基準信号VRよりも高く、電圧VD3がVRよりも低いとき、これは、バッテリパック電圧VBが第2の所定基準電圧VT2よりも高いが第1の所定基準電圧VT1よりも低いことを示す。したがって、バッテリパックのSOCは、例えば40%よりも高いが80%よりも低い。電圧VD1のみがVRよりも高く、電圧VD2とVD3の両方がVRよりも低いとき、これは、バッテリパック電圧VBが第3の所定基準電圧VT3よりも高いが第2の所定基準電圧VT2よりも低いことを示す。したがって、バッテリパックのSOCは、例えば25%よりも高いが40%よりも低い。電圧VD1〜VD3が全てVRよりも低いとき、これは、バッテリパック電圧VBが第3の所定基準電圧VT3よりも低いことを示す。したがって、バッテリパックのSOCは、例えば25%よりも低い。この結果、分割電圧を基準信号VRと比較することによって、バッテリパックのSOCを監視することができる。
【００５４】
一実施形態では、記憶モジュール816は、共に結合されたデータ記憶装置804および制御回路810を備える。データ記憶装置804は、例えばラッチまたはレジスタを使用して実現することができる。データ記憶装置804は、比較信号814を受け取り、制御回路810によって生成された制御信号CTR2に従って、比較信号814を記憶する。言い換えれば、データ記憶装置804は、基準信号VRと分割電圧VD1〜VD3のそれぞれとの比較結果を、順次記憶する。
【００５５】
図9に、本発明による一実施形態における、監視回路800に関連する信号のタイミング図900を例示する。図9は、図8と関連して説明される。図9には、ボタンが押されたかどうかを示す押しボタン感知信号SENと、押下応答信号RESと、制御信号CTR2およびCTR1_1〜CTR1_3と、LED制御信号ONとを示す。図9の実施形態では、押しボタン感知信号SENと、押下応答信号RESと、制御信号CTR2およびCTR1_1〜CTR1_3と、LED制御信号ONとは、ディジタル信号である。
【００５６】
図9に示すように、時刻t1で、押しボタンがアクティブ化される。具体的には、時刻t1で、押しボタン感知信号SENが、第1の状態から第2の状態に、例えば論理「1」から論理「0」に切り替わる。t1からt2までの遅れの後、ボタンのアクティブ化に応答して押下応答信号RESが生成される。例えば、t2で、押下応答信号RESは、第1の状態、例えば論理「1」を有し、それにより、監視回路304に電源が入るように制御する。そして制御信号CTR2がイネーブルになって、比較信号814の記憶を制御する。
【００５７】
遅れて、制御信号CTR1_1、CTR1_2、およびCTR1_3が、順にアクティブになる。より具体的には、時刻t3で、信号CTR1_1がイネーブルになる。例えば、制御信号CTR1_1が論理「0」から論理「1」に切り替わる。信号VMUXが、分割信号VD1に等しいように選択され、したがって比較器802が、分割信号VD1と基準信号VRとを比較し、比較信号814が、制御信号CTR2に応答して記憶モジュール816のデータ記憶装置804に記憶される。t4で、信号CTR1_1はディセーブルになる。時刻t5で、信号CTR1_2がイネーブルになり、したがって分割信号VD2が選択されて基準信号VRと比較され、比較信号814が、制御信号CTR2に応答して記憶モジュール816のデータ記憶装置804に記憶される。t6で、信号CTR1_2はディセーブルになる。時刻t7で、信号CTR1_3の動作も、信号CTR1_1およびCTR1_2の動作と同様になる。例えば、時刻t7で信号CTR1_3がイネーブルになり、分割信号VD3が選択されて基準信号VRと比較され、比較信号814が、制御信号CTR2に応答して記憶モジュール816のデータ記憶装置804に記憶される。t8で、制御信号CTR1_3はディセーブルになる。
【００５８】
信号CTR1_3がディセーブルになり比較信号814が記憶モジュール816に記憶された時刻t8から遅れて、時刻t9で、LED制御信号ONがイネーブルになる。例えば、LED制御信号ONは、論理ハイであり、それにより、SOCを示すようにLED306_1〜306_3を駆動する。このように、LED306_1〜306_3は、記憶モジュール816のデータ記憶装置804に記憶された比較信号814に従って、バッテリパックのSOCを表示することができる。例えば、3つのLEDが全てオンにされたときは、バッテリパックのSOCが80%よりも高いことが示される。
【００５９】
有利にも、バッテリパック電圧VBと基準信号VRとの比較の結果が記憶され、したがって、比較の結果は、SOCインジケータ306のアクティブ化に先立って不変であり、これにより、どんなちらつきもないことが確実になる。ユーザは、押しボタンがアクティブ化される度に、安定したSOC指示を見ることになる。SOC指示は、例えば、1つ、2つ、もしくは3つの点灯したLED、または1つの明滅するLEDを含む場合がある。
【００６０】
図10に、本発明による一実施形態における、監視回路1000(例えば図3の監視回路304)の例を示す。図8と同じ印の付いた要素は、同様の機能を有する。図10は、図8と関連して説明される。監視回路1000は、前述の遅延タイマと共に、かつ図7Aおよび図7Bの監視回路の機能と共に、単一の集積回路に含まれ得る。
【００６１】
一実施形態では、監視回路1000は、ディバイダ818と、基準発生器820と、複数の比較器1002、1004、および1006と、記憶モジュール1016とを備える。一実施形態では、ディバイダ818は、直列に結合された4つの抵抗器を備え、これらの抵抗器間の比率は、図8における記述と同じである。ディバイダ818は、分割電圧VD1〜VD3を、それぞれ比較器1002、1004、および1006に提供する。比較器1002を例にとる。比較器1002は、分割電圧VD1と、基準発生器820によって生成された基準信号VRとを比較し、比較の結果に基づいて比較信号1022を生成する。比較器1004および1006も、比較器1002と同様に動作し、分割電圧VD2およびVD3を基準信号VRとそれぞれ比較して比較信号1024および1026をそれぞれ生成する。一実施形態では、基準モジュール1016は、データ記憶装置1012および制御回路1010を備える。データ記憶装置1012は、制御回路1010によって生成された制御信号CTR3に従って、比較信号1022、1024、および1026を記憶する。
【００６２】
図11に、本発明による一実施形態における、監視回路1000に関連する信号のタイミング図1100を例示する。図11は、図10と関連して説明される。図11には、押しボタン感知信号SEN、押下応答信号RES、制御信号CTR3、およびLED制御信号ONを示す。
【００６３】
図11に示すように、時刻t1'で、押しボタンがアクティブ化される、例えば押される。したがって、時刻t1'で、押しボタン感知信号SENが、第1の状態から第2の状態に、例えば論理「1」から論理「0」に切り替わる。t1'からt2'までの遅れの後、t2'で、ボタンのアクティブ化に応答して押下応答信号RESが生成される。別の遅れの後、時刻t3'で、制御信号CTR3がイネーブルになる。t3'で信号CTR3がイネーブルになると、例えば論理「0」から論理「1」に切り替わると、データ記憶装置1012は、比較信号1022、1024、および1026を記憶する。信号CTR3がディセーブルにされるt4'から遅れて、時刻t5'で、LED制御信号ONが論理ハイ状態に切り替わって、バッテリパックのSOCを示すようにLEDを駆動する。したがって、LED306_1〜306_3は、バッテリパックのSOCを表示することができる。
【００６４】
このように、有利にも、図8および図9における記述と同様、バッテリパック電圧VBと基準信号VRとの比較の結果が記憶されるが、この比較結果は、SOCインジケータ306のアクティブ化に先立って不変である。これにより、どんなちらつきもないことが確実になる。ユーザは、押しボタンがアクティブ化される度に、安定したSOC指示を見ることになる。
【００６５】
一実施形態では、まず、1つまたは複数の比較結果によってバッテリパックのSOCが決定され、次いで、これらの結果がデータ記憶装置に記憶される。バッテリパックのSOCは、単一の比較器を使用するポーリング方法を介して決定することができ、この場合、バッテリパック電圧は、各しきい値と1つずつ比較される。または、バッテリパックのSOCは、別の方法を介して決定することができ、この場合、バッテリパック電圧は、複数の比較器を使用して各しきい値と同時に比較される。比較結果が記憶された後、電流がSOCインジケータ306に加えられ、それにより、SOCインジケータ306はバッテリパックのSOCを示す。
【００６６】
本質的に、3つの段階が実施される。すなわち、測定段階(どんなSOCであるかを決定する)、記憶段階(決定を記憶する)、および表示段階(決定を表示する)である。したがって、測定時間区間(SOCが決定される時間区間)は、指示時間(SOCがユーザに対して表示される時間)から離れている。このタイプの手法により、押しボタンが押し下げられる度に、LED上に表示される単一のSOCが確実に存在する。このようにして、曖昧でないSOC指示がユーザに提供される。
【００６７】
前述の様々な特徴は、相互から独立して、または組み合わせて実現することができる。すなわち、障害に対する保護の特徴、明確なSOCインジケータの特徴、および、ちらつきのないSOCインジケータの特徴はそれぞれ、他の特徴なしで、または任意の組合せで実現することができる。
【００６８】
以上の記述および図面は本発明の実施形態を表すが、添付の特許請求の範囲において定義される本発明の原理の趣旨および範囲を逸脱することなく、様々な追加、修正、および置換を行ってよいことが、理解されるであろう。本発明の原理を逸脱することなく特定の環境および動作要件に特に適合された、本発明の実践において使用される形式、構造、構成、割合、材料、要素、およびコンポーネントに対する多くの修正ならびにその他と共に、本発明を使用できることは、当業者なら認識するであろう。したがって、ここに開示する実施形態は、あらゆる面で例示であって限定ではないものと考えるべきであり、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその法的な均等物によって示され、以上の記述に限定されない。
【符号の説明】
【００６９】
300  バッテリシステム
302  モード検出器
304  監視回路
306  SOCインジケータ
306_1  LED
306_2  LED
306_3  LED
308  バッテリ
700  指示回路
702  電圧比較器
704  ORゲート
708  インバータゲート
710  ANDゲート
712  パルス発生器
714  比較信号
716  信号
718  信号
720  論理回路
750  指示回路
800  監視回路
802  比較器
804  データ記憶装置
806  マルチプレクサ
808  制御回路
810  制御回路
812  多重化モジュール
814  比較信号
816  記憶モジュール
818  ディバイダ
820  基準発生器
1000  監視回路
1002  比較器
1004  比較器
1006  比較器
1010  制御回路
1012  データ記憶装置
1016  記憶モジュール
1022  比較信号
1024  比較信号
1026  比較信号
T1  第1のしきい値
T2  第2のしきい値
T3  第3のしきい値
R1  抵抗器
Q1  トランジスタ
VB  バッテリパック電圧
VT1  第1の所定基準電圧
VT2  第2の所定基準電圧
VT3  第3の所定基準電圧
PUL  パルス信号
SW  切替信号
RT  総抵抗
IS  電流発生器
R8_1  抵抗器
R8_2  抵抗器
R8_3  抵抗器
R8_4  抵抗器
VD1  分割電圧
VD2  分割電圧
VD3  分割電圧
VMUX  信号
CTR1  制御信号
CTR1_1  ディジタル信号
CTR1_2  ディジタル信号
CTR1_3  ディジタル信号
CTR2  制御信号
CTR3  制御信号
SEN  押しボタン感知信号
RES  押下応答信号
ON  LED制御信号
VR  基準信号
【図１】
0005625087.tif 000002
【図３】
0005625087.tif 000003
【図４】
0005625087.tif 000004
【図５】
0005625087.tif 000005
【図７Ａ】
0005625087.tif 000006
【図７Ｂ】
0005625087.tif 000007
【図８】
0005625087.tif 000008
【図９】
0005625087.tif 000009
【図１０】
0005625087.tif 000010
【図１１】
0005625087.tif 000011
【図２】
0005625087.tif 000012
【図６】
0005625087.tif 000013