(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池パックに内蔵された電池側制御部への給電を電池パック自身が行う充電制御装置であって、前記電池側制御部から充電器への信号の送信によって充電器を制御する着脱式電池パックの充電制御装置において、
前記充電器に前記電池パックが接続されているにも関わらず、前記電池側制御部から充電器への通信ができない場合、前記充電器から前記電池パックに対して微弱電流を供給して前記電池パックを充電し、前記電池側制御部と充電器との通信機能を回復させる
ことを特徴とする着脱式電池パックの充電制御装置。
【請求項２】
前記充電器から前記電池パックに対して微弱電流を出力すると同時にタイマーを起動し、所定時間内に前記通信機能が回復すると前記微弱電流の供給を停止することを特徴とする請求項１記載の着脱式電池パックの充電制御装置。
【請求項３】
前記充電器から前記電池パックへの微弱電流の出力中に前記電池側制御部からの信号の送信があればその信号に従って充電器を制御することを特徴とする請求項１記載の着脱式電池パックの充電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、着脱式電池パックの充電を制御するための充電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動自転車や電動車椅子等の電動車両には着脱式の電池パックが使用されるが、斯かる着脱式電池パックを充電するための充電器には充電制御機能が付加されており、電池パックが充電器に接続されると電池温度や電池電圧等の電池情報が充電器に直接取り込まれ、これらの情報に基づいて充電器が充電全体を制御する方式が一般的に採用されていた。
【０００３】
ところが、上述のように充電器に充電制御機能を持たせた場合、従来は一種類の電池パックのための充電制御機能しか持たせていないため、容量や電池の種類の異なる多種の電池パックを同一の充電器で充電することは困難である。
【０００４】
そこで、下記３つの方式を考えている。
【０００５】
（１）電池パックに内蔵された電池側制御部に該電池パック固有の充電制御方法を設定しておき、充電器を電池パックから信号の通信によって制御する方式
（２）電池パックに内蔵された電池側制御部に該電池パック固有の識別ＩＤを持たせ、一方、充電器側制御部には複数種の識別ＩＤに対応する複数種の充電制御方法を設定しておき、前記識別ＩＤを信号によって充電器に送信して充電器制御方法を選択して充電器を制御する方式
（３）電池パックに内蔵された電池側制御部に該電池パック固有の充電制御パラメータを持たせ、一方、充電器側制御部に該パラメータに応じて充電制御方法を設定し得る充電制御機能を持たせ、充電制御パラメータを信号によって充電器に送信して充電制御方法を設定して該充電器を制御する方式
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記（１）〜（２）の方式では、電池パックに内蔵される電池側制御部への給電を電池パック自身で行うため、例えば長期放置によって電池パックが深放電してしまったような場合には電池側制御部を立ち上げることができなくなり、充電器に制御信号を送信できなくなって該充電器を制御することができず、結果的に電池パックの充電が行うことができない場合があるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、電池パックが深放電してしまったような場合であっても、電池パックに内蔵された電池側制御部を起動して充電器を適正に制御することによって電池パックの充電を行うことができるようにした着脱式電池パックの充電制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、電池パックに内蔵された電池側制御部への給電を電池パック自身が行う充電制御装置であって、前記電池パックに内蔵された電池側制御部から充電器への信号の送信によって充電器を制御する着脱式電池パックの充電制御装置において、前記充電器に前記電池パックが接続されているにも関わらず、前記電池側制御部から充電器への通信ができない場合、前記充電器から前記電池パックに対して微弱電流を供給して前記電池パックを充電し、前記電池側制御部と充電器との通信機能を回復させることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記充電器から前記電池パックに対して微弱電流を出力すると同時にタイマーを起動し、所定時間内に前記通信機能が回復すると前記微弱電流の供給を停止することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記充電器から前記電池パックへの微弱電流の出力中に前記電池側制御部からの信号の送信があればその信号に従って充電器を制御することを特徴とする。
【００１４】
従って、本発明によれば、所定の条件下で充電器から電池パックに対して微弱電流を出力するようにしたため、電池パックが深放電してしまったような場合であっても、電池パック側に設けられた電池側制御部を起動して充電器を適正に制御することによって電池パックの充電を行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る充電制御装置の構成を示すブロック図、図２は着脱式電池パックの構成の詳細を示すブロック図である。
【００１７】
図１において、１は着脱式電池パック、２は充電器であって、着脱式電池パック１は直列接続された複数の２次電池３、電池側制御部４、表示装置５等をケース内に組み込んで構成されている。
【００１８】
而して、着脱式電池パック１は正極及び負極の端子６，７を介して充電時には充電器２に接続され、放電時には電動車両側の電動モータ８を駆動するためのモータ駆動回路９に接続される。尚、モータ駆動回路９に接続された表示装置１０（図２参照）は車両走行中に２次電池３の残存容量を表示するためのものである。
【００１９】
又、ケース内には、２次電池３の温度を検出するためのサーミスタ１１と、充電時に２次電池３に流れる電流を検出するための電流検出部１２と、２次電池３の端子間電圧を検出するための電圧検出部１３及び２次電池３の残存容量を表示するための表示装置５が組み込まれている。
【００２０】
ところで、図２に示すように、前記電池側制御部４は通信インターフェイス１５及び通信端子１６，１７を介して充電器２或はモータ駆動回路９に接続されるが、該電池側制御部４は、２次電池３の残存容量を算出するための残存容量演算部１８と、２次電池３の温度を計測するための温度計測部１９と、充電器２の出力を設定するための充電制御部２０と、充電を終了させるか否かを判別するための充電終了判別部２１と、２次電池３のリフレッシュ等を実行するための放電制御部２２等を含んで構成されている。尚、電池側制御部４は電源回路２３を介して２次電池３に接続され、２次電池３から給電を受けて作動する。
【００２１】
前記残存容量演算部１８は、前記電流検出部１２によって検出された電流の積算値（充電又は放電時に流れた電流の加算／減算値）に基づいて２次電池３の残存容量を求めるものであり、求められた残存容量は不図示のメモリに記憶される。
【００２２】
前記温度計測部１９は、前記サーミスタ１１の出力に基づいて２次電池３の温度を計測するものである。
【００２３】
前記充電制御部２０は、前記残存容量演算部１８によって求められた２次電池３の残存容量と前記温度計測部１９によって計測された２次電池３の温度とに基づいて充電電流を設定し、この充電電流を充電指示信号として前記通信インターフェイス１５を介して充電器２に送信するものであって、充電電流は予め作成されたマップによって設定される。又、充電制御部２０は、温度計測部１９によって計測された３つの温度が予め設定された充電開始温度範囲内か否かを判断し、充電器２に出力の指令を送信する。
【００２４】
前記充電終了判別部２１は、２次電池３の温度が予め設定された充電停止温度に達したとき、バッテリ電圧が予め設定された充電停止電圧に達したとき或は定電流充電時に充電終期に起こる特有の現象を検出したとき充電停止信号を前記通信インターフェイス１５を介して充電器２に送信するものである。
【００２５】
ここで、充電終期に起こる特有の現象とは、例えば充電終期に電池電圧が低下する現象と電池温度の上昇率（ｄＴ／ｄｔ：Ｔは温度、ｔは時間）が著しく高くなる現象であり、電池電圧の低下は前記電圧検出部１３に接続された電圧低下演算部（−Δ演算部）２４によって求められ、電池温度の上昇率ｄＴ／ｄｔはｄＴ／ｄｔ演算部２５によって求められる。
【００２６】
前記放電制御部２２は、バッテリ１を電動車両に装着して走行する際に取り出し得る最大放電電流等を制御するとともに、電池パック１が充電器２に装着されている状態で前記表示装置５のスイッチをＯＮ操作することによって充電器２にリフレッシュ開始信号を発信する。尚、リフレッシュは充電器２で２次電池３を放電させることによって行われ、放電制御部２２はリフレッシュ時に２次電池３の端子間電圧が予め設定されたリフレッシュ終了値に達したときにリフレッシュ停止信号を前記通信インターフェイス１５を介して充電器２に送信する。
【００２７】
一方、図１に示すように、充電器２はコンセントプラグ２６から給電される交流電源をＡＣ／ＤＣコンバータ２７によって直流に変換し、この直流電流を充電電流として充電用端子６に供給する。
【００２８】
而して、充電器２は、前記電池側制御部４によって設定された値の充電電流を流すために充電器側制御部２８、比較・演算部２９、出力制御部３０等を有しており、更に、２次電池３のリフレッシュを行うために放電器３１とこの放電器３１を制御するためのリフレッシュ放電制御部３２を有している。
【００２９】
上記充電器側制御部２８は、電池側制御部４からの信号を信号端子１６を介して受信したり、電池側制御部４への信号を発信端子１７を介して発信するためのものであって、充電指示信号や充電停止信号を受信してこれらを前記比較・演算部２９に発信するとともに、充電開始後の経過時間（充電時間）を不図示のタイマーで計時し、充電時間が電池側制御部４から送出されたトータルタイマー値を超えたときに比較・演算部２９に充電停止信号を発信する機能を果たす。尚、充電器側制御部２８には、当該充電器２への電池パック１の接続を検知する電池接続検知部３３が接続されている。
【００３０】
又、充電器側制御部２８は、電池側制御部４が送出したリフレッシュ開始信号やリフレッシュ停止信号を受信したときにその信号を前記リフレッシュ放電制御部３２に送信する機能も果たす。２次電池３のリフレッシュはリフレッシュ放電制御部３２がリフレッシュ放電器３１に放電開始信号を発信することによって開始され、リフレッシュ放電制御部３２がリフレッシュ放電器３１に放電停止信号を発信することによって終了する。尚、充電時及びリフレッシュ時には、充電器側制御部２８に接続されたＬＥＤドライバ３４によってＬＥＤ３５が点灯される。
【００３１】
ところで、前記比較・演算部２９は、充電器側制御部２８から受信した充電指示信号から目標とする充電電流を求め、ＡＣ／ＤＣコンバータ２７の下流側に接続された電流検出部３６と電圧検出部３７の出力に基づいて充電電流が目標充電電流に一致するように出力制御部３０をフィードバック制御し、出力制御部３０は比較・演算部２９からの制御信号に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ２７の出力を制御する。
【００３２】
次に、充電器２と電池パック１における充電制御手順を図３及び図４に示すフローチャートに基づいてそれぞれ説明する。
【００３３】
先ず、充電器２における充電制御手順を図３に基づいて説明すると、充電器２の充電器側制御部２８は例えば機械式接点等から成る電池接続検知部３３から送信される信号によって当該充電器２に電池パック１が機械的に接続されているか否かを判定し（ステップＳ１）、接続されていれば充電器２は充電モードに移行する。次に、通信機能の確認を行う（ステップＳ２）。
【００３４】
而して、例えば電池パック１の２次電池３が深放電して電池電圧が低く、電池側制御部４から充電器２への通信ができない場合には、充電器２の充電器側制御部２８は出力制御部３０を制御してＡＣ／ＤＣコンバータ２７から電池パック１の２次電池３に０．０５〜０．１Ｃ程度の微弱電流を流して該２次電池３を充電する（ステップＳ３）と同時にタイマーによって計時し（ステップＳ４）、所定時間内に電池パック１と充電器２間の通信機能が回復したか否かを確認する（ステップＳ５，６）。そして、所定時間内に電池パック１と充電器２間の通信機能が回復しない場合には、異常表示を出力し（ステップＳ１５）、充電不可能として作業を終了する（ステップＳ１４）。
【００３５】
一方、２次電池３の微弱電流による充電によって所定時間内に電池パック１と充電器２間の通信機能が回復した場合には、微弱電流の２次電池３への供給を停止し（ステップＳ７）、電池側制御部４からの信号の受信待ちとなり、信号を受信すればその指示信号（矢印ａ）に従って充電電流値を設定して（ステップＳ８）電池パック１の充電を開始する（ステップＳ９）。
【００３６】
ところで、ステップＳ２での判定の結果、通信機能が正常と確認されると電池側制御部４からの信号待ちとなり、信号を受信すれば充電電流値を設定して（ステップＳ８）電池パック１の充電制御を開始する（ステップＳ９）。
【００３７】
而して、電池パック１の充電が開始されると、充電電流値を変更する信号を受信（矢印ｂ）したか否かが判定され（ステップＳ１０）、信号を受信した場合には充電電流値が変更され（ステップＳ１１）、充電停止信号（矢印ｃ）を受信するまで電池パック１の充電が継続され（ステップＳ１２）、充電停止信号を受信すると充電を停止して（ステップＳ１３）充電作業を終了する（ステップＳ１４）。
【００３８】
次に、電池パック１における充電制御手順を図４に基づいて説明する。
【００３９】
先ず、図３に示すと同様に充電器２が電池パック１に接続されているか否かを判定し（ステップＳ２１）、充電器２との通信機能を確認した後（ステップＳ２２）、２次電池３の電圧から充電電流値を決定し（ステップＳ２３）、容量データ・充電電流値からタイマー値を決定する（ステップＳ２４）。その後、２次電池３の温度が所定の充電開始温度の範囲内に入っているか否かを判定し（ステップＳ２５）、範囲外の場合には範囲内に入るまで待機し（ステップＳ２６）、範囲内の場合には充電電流値を充電器２に送信する（ステップＳ２７：矢印ａ）。
【００４０】
すると、電池パック１の充電が開始されるとともに、タイマーによる計時が開始され（ステップＳ２８）、充電電流値を変更するか否かが判定され（ステップＳ２９）、充電電流値を変更すべき場合には充電電流変更信号を送信して（矢印ｂ：ステップＳ３０）且つ充電電流値と容量データから再びタイマー値を決定し直した上で充電を継続し、決定されたタイマー値（充電時間）を超えたか否かが判定される（ステップＳ３１）。そして、タイマー値（充電時間）が設定値を超えた場合（つまり、タイマーオーバー）の場合には充電器２に充電停止信号を送信して（ステップＳ３３：矢印ｃ）充電作業を終了し（ステップＳ３４）、タイマー値（充電時間）が設定値を超えない場合には充電の終了を判定し（ステップＳ３２）、充電を終了すべきでない場合にはそのまま充電を継続し、充電を終了すべきである場合には充電器２に充電停止信号を送信して（ステップＳ３３）充電作業を終了する（ステップＳ３４）。
【００４１】
以上のように、本実施の形態においては、所定の条件下で充電器２から電池パック１に対して微弱電流を出力して電池パック１に内蔵された電池側制御部４を起動するようにしたため、電池パック１が深放電してしまったような場合であっても、電池パック１側に設けられた電池側制御部４を起動して充電器２を適正に制御することによって電池パック１の充電を行うことができる。
【００４２】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図５〜図７に基づいて説明する。
【００４３】
図５は本実施の形態に係る充電制御装置の構成を示すブロック図であり、本図においては図２に示したと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。
【００４４】
本実施の形態においては、着脱式電池パック１に内蔵された電池側制御部４内に固有の電池識別ＩＤを発信するための電池識別ＩＤ部３８が組み込まれており、電池識別ＩＤは通信インターフェイス１５を介して充電器２に送信される。
【００４５】
次に、充電器２と電池パック１における充電制御手順を図６及び図７に示すフローチャートに基づいてそれぞれ説明する。
【００４６】
先ず、充電器２における充電制御手順を図６に基づいて説明すると、ステップＳ１〜ステップＳ１５は前記実施の形態１における処理（図３に示したステップＳ１〜ステップＳ１５の処理）と同様であり、電池パック１と充電器２間の通信が確認されると、充電器２は電池パック１からの電池識別ＩＤを受信してそのＩＤに対応する充電制御方法を選択（矢印ａ）する（ステップＳ４１）。その後、２次電池３の温度が所定の充電開始温度の範囲内に入っているか否かを判定し（ステップＳ４２）、範囲外の場合には範囲内に入るまで待機し（ステップＳ４３）、範囲内の場合には電池パック１の充電を開始する（ステップＳ４４）。
【００４７】
そして、充電の終了を判定し（ステップＳ４５）、充電を終了すべきでない場合にはそのまま充電を継続し、充電を終了すべきである場合には充電器２に充電停止信号を送信して（ステップＳ４６）充電作業を終了する（ステップＳ４７）。
【００４８】
次に、電池パック１における充電制御手順を図７に基づいて説明する。
【００４９】
先ず、充電器２が電池パック１に接続されているか否かを判定し（ステップＳ５１）、通信機能を確認した後（ステップＳ５２）、電池識別ＩＤ信号を充電器２へ送信し（矢印ａ：ステップＳ５３）、送信を終了する（ステップＳ５４）。
【００５０】
而して、本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５１】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図８〜図１０に基づいて説明する。
【００５２】
図８は本実施の形態に係る充電制御装置の構成を示すブロック図であり、本図においても図２に示したと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。
【００５３】
本実施の形態においては、着脱式電池パック１の電池側制御部４に固有の充電制御パラメータを持たせ、この充電制御パラメータを通信インターフェイス１５を介して充電器２に送信するよう構成されている。尚、充電制御パラメータには例えば下記のものが含まれている。
【００５４】
・充電方式
・トータルタイマー値
・充電開始条件
（１）充電開始温度範囲
（２）低電圧電池判定条件
・充電電流値
・充電停止条件
（１）電圧降下値（−Δ値）
（２）停止電圧
（３）停止温度
（４）電池温度上昇率（ｄＴ／ｄｔ）
・補充電
（１）補充電電流値
（２）補充電タイマー値
・リフレッシュ放電終了電圧
次に、充電器２と電池パック１における充電制御手順を図９及び図１０に示すフローチャートに基づいてそれぞれ説明する。
【００５５】
先ず、充電器２における充電制御手順を図９に基づいて説明すると、ステップＳ１〜ステップＳ１５は前記実施の形態１における処理（図３に示したステップＳ１〜ステップＳ１５）と同様であり、電池パック１と充電器２間の通信が確認されると、充電器２は電池パック１からの充電制御パラメータを受信して（矢印ａ）充電制御方法を設定し（ステップＳ６１）、パラメータ受信完了信号を電池パック１に送信して（矢印ｂ：ステップＳ６２）に電池パック１の充電制御を開始する（ステップＳ６３）。そして、充電制御開始後は電池パック１から充電制御に必要な電池データ（例えば、電池温度、電池電圧、電池容量等）を常に受信する（矢印ｃ）。
【００５６】
そして、受信した電池データに基づいて充電の終了を判定し（ステップＳ６４）、充電を終了すべきでない場合にはそのまま充電を継続し、充電を終了すべきである場合には電池パック１に充電完了信号を送信して（矢印ｄ）充電作業を終了する（ステップＳ６６）。
【００５７】
次に、電池パック１における充電制御手順を図１０に基づいて説明する。
【００５８】
先ず、電池パック１が充電器２に接続されているか否かを判定し（ステップＳ７１）、通信機能を確認した後（ステップＳ７２）、充電制御パラメータを充電器２へ送信し（矢印ａ：ステップＳ７３）、充電器２がその充電制御パラメータを受信したことを確認して（矢印ｂ：ステップＳ７４）パラメータデータの送信を停止する。尚、充電器２からの受信完了を確認した後は、充電器２が充電制御を行うために必要となる電池データを充電が終了するまで送信し続ける（矢印ｃ）。そして、充電器２から充電完了の信号を受信した時点でデータ送信を止めて終了する（ステップＳ７５）。
【００５９】
而して、本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、所定の条件下で充電器から電池パックに対して微弱電流を出力するようにしたため、電池パックが深放電してしまったような場合であっても、電池パック側に設けられた電池側制御部を起動して充電器を適正に制御することによって電池パックの充電を行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る充電制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る着脱式電池パックの構成の詳細を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る充電器における充電制御手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１に係る着脱式電池パックにおける充電制御手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る充電制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る充電器における充電制御手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る着脱式電池パックにおける充電制御手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３に係る充電制御装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る充電器における充電制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る着脱式電池パックにおける充電制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１        着脱式電池パック
２        充電器
３        ２次電池
４        電池側制御部
１５      通信インターフェイス
１８      残存容量演算部
２０      充電制御部
２１      充電終了判定部
２２      放電制御部
２３      電源回路
２７      ＡＣ／ＤＣコンバータ
２８      充電器側制御部
２９      比較・演算部
３０      出力制御部
３３      電池接続検知部
３８      電池識別ＩＤ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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