(57)【要約】      （修正有）【課題】電池モジュール間における各電池の電力量をセルフ的にチェックし平衡化を図ることで、高速充電、高速放電を可能とした電池モジュールを提供する。【解決手段】高速充電式電池モジュールは、電力エネルギーを蓄電するための電池パック１００と、前記電池パックに電気的に接続されて、前記電池パック内の各電池間の電力量を平衡化するための平衡化制御モジュール２００と、前記電池パックの電圧を測定するとともに、ファンの運転を制御するためのファン制御モジュール３００と、前記電池パックの電圧を測定するとともに、アラーム手段を制御するためのアラーム制御モジュール４００と、を備える。平衡化制御モジュールを通じて電池モジュール内におけるすべての電池は自動的に電力量が平衡化される。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電力エネルギーを蓄電するとともに、充電を行うための一組の充電端子および放電するための一組の放電端子に電気的に接続されている電池パックと、
前記電池パックに電気的に接続されて、前記電池パック内の各電池間の電力量を平衡化するための平衡化制御モジュールと、
前記電池パックに電気的に接続されて、前記電池パックの電圧を測定するとともに、ファンの運転を制御するためのファン制御モジュールと、
前記電池パックに電気的に接続されて、前記電池パックの電圧を測定するとともに、アラーム手段を制御するためのアラーム制御モジュールと、を備えることを特徴とする、
高速充電式電池モジュール。
【請求項２】
前記ファン制御モジュールは前記電池パックの充電が設定電圧値を上回ったときに前記ファンの運転を起動することを特徴とする、請求項１に記載の高速充電式電池モジュール。
【請求項３】
前記ファン制御モジュールは前記電池パックの電圧が設定電圧値を下回ったときには前記ファンの運転を起動するとともに、前記ファンの運転を設定された時間行った後に停止することを特徴とする、請求項２に記載の高速充電式電池モジュール。
【請求項４】
前記ファン制御モジュールには、前記ファンの運転を起動する電圧設定値を調整するための第１の調整手段が設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の高速充電式電池モジュール。
【請求項５】
前記アラーム制御モジュールは前記電池パックの電圧が設定値を下回ったときに前記アラーム手段を起動することを特徴とする、請求項１に記載の高速充電式電池モジュール。
【請求項６】
前記アラーム制御モジュールには前記アラーム手段を起動する電圧設定値を調整するための第２の調整手段が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の高速充電式電池モジュール。
【請求項７】
前記アラーム手段は発声手段、発光手段、表示手段のいずれか一つまたは上記手段の組み合わせであることを特徴とする、請求項１に記載の高速充電式電池モジュール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は電池モジュールに関し、とりわけ電池モジュール間における各電池の電力量をセルフ的にチェックし平衡化を図り、高速充電、高速放電可能な電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に電動自動車、電動車いす、電動キックボード、電動アシスト自転車、無人搬送車などの電動式乗物におけるモータを起動させると、モータは元の静止状態から回転する状態になるため、起動する瞬間に供給される電流については、モータ起動時に必要な電力に達するために大きな電流が発生する必要がある。電動式はモータの運転を起動し、モータを長時間運転（長距離の走行）可能とするために、エネルギーを長時間蓄電する給電手段として電池モジュールを利用している。
【０００３】
負荷装置の進化に伴って、規格の相違もますます大きくなってきており、負荷装置を大型化する必要があるときには、元来の電源能力は不足する。また給電手段への信頼性の要求が高まるのに伴い、電源システムをモジュール化し設計し、並列接続し予備を備える方法が求められる。
【０００４】
例えば、電池モジュールを無人搬送車（ＡＧＶ）に応用する場合、無人搬送車は運転者を必要としない自動搬送車とすることで、主に工業応用分野にてコンベア、リフトおよび手押し車などの代替とすることができる。無人搬送車は設定されている路線の大きな範囲で自動的に走行して、物量の運搬、または異なる作業場の間での製品を搬送して、ラインの代替とすることができる。
小型車では充電可能な電池モジュールをその動力源としており、電力量が不足したときには自動的に充電することができ、もし自動化物品搬送設備を配備すると、全自動無人化物流またはラインを実現することができる。
【０００５】
上記のように、工業上の応用に適合させるために、動力源の充電可能な蓄電池モジュールは高性能、高速充電などの特性を備えなければならない（例えばリチウム電子を使用する）。したがって、電池モジュールが高速充電、放電する際に、電池モジュール間の各電池の電力量をセルフ的にチェックして平衡化を図ることが可能な機能を備えることで、電池の寿命を延ばすことが可能な高速充電式電池モジュールを如何に設計するかということは一つの需要課題であった。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
上記欠点を解決するために、本考案の目的は、セルフ的にチェックすることができる電池モジュール、および電池モジュール間の各電池の電力量をセルフ的に平衡化することで、電池モジュールを保護して寿命を延ばす高速充電式電池モジュールを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本考案は、電力エネルギーを蓄電するとともに、充電を行うための一組の充電端子および放電するための一組の放電端子に電気的に接続されている電池パックと、その電池パックに電気的に接続されて、その電池パック内の各電池間の電力量を平衡化するための平衡化制御モジュールと、その電池パックに電気的に接続されて、その電池パックの電圧を測定するとともに、ファンの運転を制御するためのファン制御モジュールと、その電池パックに電気的に接続されて、その電池パックの電圧を測定するとともに、アラーム手段を制御するためのアラーム制御モジュールと、を備えている高速充電式電池モジュールを提供する。
【０００８】
このうち、ファン制御モジュールはその電池パックの充電が設定電圧値を上回ったときにそのファンの運転を起動し、その電池パックの電圧が設定電圧値を下回ったときにはそのファンの運転を起動するとともに、そのファンの運転を設定された時間行った後に停止する。また、そのファン制御モジュールには、そのファンの運転を起動する電圧設定値を調整するための第１の調整手段が設けられている。
【０００９】
このうち、アラーム制御モジュールはその電池パックの電圧が設定値を下回ったときにそのアラーム手段を起動し、そのアラーム手段を起動する電圧設定値を調整するための第２の調整手段が設けられている。そしてそのアラーム手段は発声手段、発光手段、表示手段のいずれか一つまたは上記手段の組み合わせとすることができる。
【考案の効果】
【００１０】
本考案の長所は、平衡化制御モジュールを通じて電池モジュール内におけるすべての電池の電力量を自動的に平衡化し、しかも電池モジュールの電圧をセルフ的に測定することができ、電池モジュールを保護して寿命を延ばすために、電池パックの電圧設定を通じてファンでの放熱およびブザーでのアラームを起動することができるところである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案の電池モジュールの概略図。
【図２】本考案の電池モジュールの実施概略図。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
ここでは、本考案の技術的特徴および内容ついての理解を助けるために、本考案の高速充電式電池モジュールの図面説明および具体的な実施形態を記述する。以下の記載を参照されたい。
【００１３】
図１は本考案の電池モジュールの概略図である。本考案は高速充電式電池モジュールであって、電力エネルギーを蓄電するとともに、充電装置（図示しない）に引き込まれて充電を行うための一組の充電端子１０１および負荷（図示しない）を使用するときに放電するための一組の放電端子１０２に電気的に接続されている電池パック１００と、その電池パック１００に電気的に接続されて、その電池パック１００内の各電池間の電力量を平衡化するための平衡化制御モジュール２００と、その電池パック１００に電気的に接続されて、その電池パック１００の電圧を測定するとともに、ファン３１０の運転を制御するためのファン制御モジュール３００と、その電池パック１００に電気的に接続されて、その電池パック１００の電圧を測定するとともに、アラーム手段４２０を制御するためのアラーム制御モジュール４００と、を備えている。
【００１４】
このうち、このファン制御モジュール３００は充電時にその電池パック１００の電圧が設定値を上回ったときにそのファン３１０に運転を起動して、その電池パック１００の放熱を開始して、電池パック１００が充電に好ましい状態にあるようにする。また、そのファン制御モジュール３００にはこれを通じてそのファン３１０の運転を起動する電圧設定値を調整するための第１の調整手段３０１を設けることができる。
【００１５】
そして、このアラーム制御モジュール４００はその電池パック１００の電圧が設定値を下回ったときにそのアラーム手段４２０を起動する。実施においてはそのアラーム手段４２０は発声手段（例えばブザー）、発光手段（例えばＬＥＤランプ）、表示手段（例えばディジタル出力信号ディスプレイ）のいずれか一つまたは上記手段の組み合わせとすることができる。
その電池パック１００がすでに設定された電圧値を下回ったことを警告するために、充電または保守プログラムを実行する。また、そのアラーム制御モジュール４００には、そのアラーム手段４２０を起動する電圧設定値を調整するための第２の調整手段４０１が設けられている。
【００１６】
図２を参照されたい。ここでは直列接続された八個の電池１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０および１８０で形成されているその電池パック１００で実施例を説明する。以下の説明にて、＋は正極を、−は負極を表す。
本実施例においては、電池１１０（−）と電池１２０（＋）とを接続し、電池１２０（−）と電池１３０（＋）とを接続し、電池１３０（−）と電池１４０（＋）とを接続し、電池１４０（−）と電池１５０（＋）とを接続し、電池１５０（−）と電池１６０（＋）とを接続し、電池１６０（−）と電池１７０（＋）とを接続し、電池１７０（−）と電池１８０（＋）とを接続して、直列接続された電池パック１００を形成している。
その電池パック１００内の電池１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０の正極（＋）および電池１８０の正極（＋）および負極（−）はその平衡化制御モジュール２００に引き込まれており、実施においては、その平衡化制御モジュール２００はコントロールパネル２１０を介してその電池１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０および１８０の電極に引き込まれている。
そしてそのコントロールパネル２１０は限流抵抗ユニット２２０に電気的に接続されており、そのコントロールパネル２１０および限流抵抗ユニット２２０は、その複数の電池１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０および１８０を平衡化するために電池１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０および１８０を並列接続して導通している。
【００１７】
電池モジュールを大電流で高速充電する場合、電池の総電圧が一定値（例えば２８Ｖ）を上回ったとき、その電池パック１００は充電が完了したとみなして、動作（放電）プログラムに進む。
このとき、平衡化を司るそのコントロールパネル２１０は各電池の電圧（所定の電圧値を上回ったとき）に基づいて一定の電力容量を放電することで、平衡化の動作は電池モジュールの動作時に同時進行可能となる。電池モジュールは必ずしも充電しなければ平衡化効果を達成できないというものではなく、高速充電の要求を満たすのみならず、各電池の電力量を平衡化する効果を達成することができる。
【００１８】
実施においては、このファン制御モジュール３００はそのコントロールパネル２１０からその電池パック１００の電圧を取得して、その電池パック１００の電圧が設定値を上回ったとき、例えばその電池パック１００の電圧が設定値２７Ｖのときにそのファン３１０を起動する。
そしてそのファン制御モジュール３００はその電池パック１００の電圧が設定値を下回ったときにはそのファン３１０の運転タイマを起動して、そのファン３１０が設定された時間運転した後に停止し、例えばその電池パック１００の電圧が２６．３Ｖを下回ったときそのファン３１０の運転を起動するとともに、分数カウントをし始めてから３０分間後にそのファン３１０の運転を停止する。
そしてその第１の調整手段３０１を通じてそのファン３１０の運転を起動する電圧設定値を調整することができる。実施においてはその第１の調整手段３０１は可変抵抗器とすることで、例えば順時計回り方向でその設定値２７Ｖを高く、逆時計回り方向で低く調節するという具合にマイナスドライバで簡単に調整できる。
【００１９】
実施においては、そのアラーム制御モジュール４００はコントロールパネル２１０からその電池パック１００の電圧を取得することができ、その電池パック１００の電圧が設定値を下回ったときそのアラーム手段４２０を起動する。例えばその電池パック１００の電圧設定値が２４．５Ｖのときにそのアラーム手段４２０を起動して（例えばブザーがアラーム音を鳴らす）、そしてその電池パック１００の電圧が設定値２５Ｖを上回ったときにそのアラーム手段４２０でのアラームを停止する。
制御する目的を達成するために、そのアラーム制御モジュール４００とそのアラーム手段４２０との間に、そのアラーム手段４２０の起動および停止を制御するためのリレースイッチ４１０が設けられている。また、その第２の調整手段４０１を通じてそのアラーム手段４２０を起動する電圧設定値を調整することもできる。
実施においてはその第２の調整手段４０１は可変抵抗器とすることで、例えば順時計回り方向でその設定値２４．５Ｖを高く、逆時計回り方向で低く調節するという具合にマイナスドライバで簡単に調整できる。
【００２０】
そのアラーム手段４２０の起動電圧は調節可能であることから、使用者は使用要求に応じて電池パック１００の適切な安全残電力容量を設定することができる。つまり、電池モジュールは一定の充放電サイクル回数の後に、もしその電池パック１００の電力容量が負荷の消費電力に対応する電力容量に満たなくなったとき、低電圧の不具合が生じてアラーム手段４２０でアラームを発して、保守の必要性を通知することになる。または適切な安全残電力容量のアラームが設定されるので、例えば無人搬送車などが予め警告がない状況で、作業中に停止して、生産ラインでの不便および損失が生じてしまうのを予防することができる。
【００２１】
本考案は上記にて好ましい実施例で開示したが、当業者は、その実施例は本考案を表現するのみであって、本考案の範囲を限定するものであると読み解くべきではないことを理解すべきである。注意すべきは、この実施例と同等効果となる変化および置換は、いずれも本考案の範囲内に含まれるべきであるということである。したがって、本考案の保護範囲は別紙の実用新案登録請求の範囲を基準とすべきである。
【符号の説明】
【００２２】
１００          電池パック
１０１          充電端子
１０２          放電端子
１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０          電池
２００          平衡化制御モジュール
２１０          コントロールパネル
２２０          限流抵抗ユニット
３００          ファン制御モジュール
３０１          第１の調整手段
３１０          ファン
４００          アラーム制御モジュール
４０１          第２の調整手段
４１０          リレースイッチ
４２０          アラーム手段
【図１】
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【図２】
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