JP2012157224A

JP2012157224A - バッテリアダプタ、バッテリ出力制御方法およびバッテリ出力制御プログラム

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Publication number: JP2012157224A
Application number: JP2011016750A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Suzuki; 和彰鈴木
Original assignee: NEC Computertechno Ltd
Current assignee: NEC Computertechno Ltd
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-08-16

Abstract

【課題】電源として用いる際のバッテリまたは電池の電力を無駄なく出力することが可能なバッテリアダプタを提供する。
【解決手段】実装したバッテリ２０または電池の種類、出力条件、充電条件を少なくとも含むバッテリ仕様設定情報を、電力線２０１，２０２を介して伝送される外部の通信端末からのデータまたはユーザが操作するパネル回路９の設定スイッチ回路の操作に基づきあらかじめバッテリ仕様データ部８に設定登録し、該バッテリ仕様設定情報とバッテリ２０または電池の温度、電圧、電流の測定結果と電力線２０１，２０２を介して取得した負荷装置の給電条件とに基づき算出した値に、ＤＣ／ＤＣコンバータ６によりバッテリ２０または電池の出力を変換して出力する。また、バッテリ２０を充電する際には、前記バッテリ仕様設定情報とバッテリ２０の温度、電圧、電流の測定結果とに基づき算出した充電電圧にＤＣ電源電圧を変換してバッテリ２０を充電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリアダプタ、バッテリ出力制御方法およびバッテリ出力制御プログラムに関し、特に、充電可能なバッテリや電池を使用する用途に好適に適用することができ、バッテリや電池の電力を最大限に利用することができるバッテリアダプタ、バッテリ出力制御方法およびバッテリ出力制御プログラムに関する。本発明は、バッテリや電池を実装して使用するノートパソコンや電動工具、電動自動車等にも活用することができ、さらに、電力を作って保持したり、種々の用途に転用したりするスマートグリッド（Smart Grid：知的電力網）などの電力活用ツールとして特に効果的であり、回路の小型化を実現することによって、携帯カメラや携帯電話機、懐中電灯などの電池に適用することも可能になる。

一般に、バッテリや電池は、電力を放電することによって、電圧が低下し、そのために、電力を供給する負荷装置に十分な電力が供給できなくなって、負荷装置の電源としては利用できなくなり、バッテリや電池に電力が残っているにも関わらず、廃棄や交換、あるいは、充電をしなければならなかった。また、複数のバッテリや電池を接続して一つの電源として使用する場合は、同じ仕様の同じ劣化状態、同じ充電状態のバッテリや電池を使用することが必要であった。

このため、特許文献１の特開２００５−２９１８０３号公報「バッテリ寿命予測装置とこれを用いた電源装置」においては、通常の使用状態において、個々のバッテリの劣化状態を短時間に高精度で診断して、バッテリの電力が残っていても、負荷装置に対する給電が困難になるバッテリの寿命時期を予測して、交換することを可能にする技術が提案されている。

特開２００５−２９１８０３号公報（第３−５頁）

前述したように、使用途中の電池や充電可能な２次電池などのバッテリを電源として使用している場合は、出力する電圧が低下することによって、まだ電力が残っているにも関わらず、給電される負荷装置の電力要求を満足することができなくなるために、交換や再充電を行うことが必要となっていた。

また、電池やバッテリを複数併用して電源として使用する場合においては、種類の異なる電池やバッテリを用いたり、充電状態の異なる電池やバッテリを用いたりして、電源として使用した場合、それぞれの電池やバッテリの間で、出力することが可能な電圧や電流の量が異なってしまう。この結果、それぞれの電池やバッテリにおいて、出力可能な電圧や電流が最も低い電圧や最も低い電流の電池やバッテリ側に引き下げられてしまうことになる。

例えば、新しい電池と古い電池とを並列に接続した場合、新しい電池の電圧も、古い電池が出力する電圧に引き下げられてしまい、新しい電池の電力が残っていたとしても、負荷装置に給電する電源としての電圧が低くなって使用することができなくなってしまう。

したがって、電池やバッテリを複数併用して電源として使用する場合、同じ種類のものであって、かつ、同レベルの充電状態のものを使用しなければならず、複数接続した電池やバッテリそれぞれの電力を十分に活用することができないという問題があった。

さらには、種類の異なる電池やバッテリを併用して電源として接続した場合、それぞれの電池やバッテリが出力する電圧が異なるために、電池やバッテリ間で不要な電流が流れて、各電池や各バッテリをさらに劣化させたり、場合によっては、電池の故障や異常発熱を発生させたりするという問題もあった。

（本発明の目的）
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、電源として用いる際のバッテリや電池の電力を無駄なく出力することが可能なバッテリアダプタ、バッテリ出力制御方法およびバッテリ出力制御プログラムを提供することを、その目的としている。

前述の課題を解決するため、本発明によるバッテリアダプタ、バッテリ出力制御方法およびバッテリ出力制御プログラムは、主に、次のような特徴的な構成を採用している。

（１）本発明によるバッテリアダプタは、バッテリまたは電池を実装し、該バッテリに対する充電電圧または該バッテリまたは電池からの出力電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータを備えたバッテリアダプタであって、前記バッテリまたは電池の種類、出力条件、充電条件を少なくとも含むバッテリ仕様設定情報を、電力線を介して伝送される外部の通信端末からのデータまたはユーザが操作するパネル回路の設定スイッチ回路の操作に基づいて、あらかじめ設定登録するバッテリ仕様データ部を備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を負荷装置に前記電力線を介して給電する際に、該電力線を介して取得した前記負荷装置の給電条件と、前記バッテリまたは電池の温度、電圧、電流のうち少なくとも１ないし複数の測定結果と、前記バッテリ仕様データ部に設定登録した前記バッテリ仕様設定情報と、に基づいて算出した、前記負荷装置の給電条件に適合するいずれかの値に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記バッテリまたは電池の出力を変換して前記負荷装置に対して給電することを特徴とする。

（２）本発明によるバッテリ出力制御方法は、バッテリまたは電池を実装し、該バッテリに対する充電電圧または該バッテリまたは電池からの出力電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータを備えたバッテリアダプタにおけるバッテリ出力制御方法であって、前記バッテリまたは電池の種類、出力条件、充電条件を少なくとも含むバッテリ仕様設定情報を、電力線を介して伝送される外部の通信端末からのデータまたはユーザが操作するパネル回路の設定スイッチ回路の操作に基づいて、あらかじめ設定登録することにより、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を負荷装置に前記電力線を介して給電する際に、該電力線を介して取得した前記負荷装置の給電条件と、前記バッテリまたは電池の温度、電圧、電流のうち少なくとも１ないし複数の測定結果と、あらかじめ設定登録した前記バッテリ仕様設定情報と、に基づいて算出した、前記負荷装置の給電条件に適合するいずれかの値に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記バッテリまたは電池の出力を変換して前記負荷装置に対して給電することを特徴とする。

（３）本発明によるバッテリ出力制御プログラムは、少なくとも前記（２）に記載のバッテリ出力制御方法を、コンピュータによって実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とする。

本発明のバッテリアダプタ、バッテリ出力制御方法およびバッテリ出力制御プログラムによれば、以下のような効果を奏することができる。

第１の効果は、バッテリまたは電池の放電によって、バッテリまたは電池の出力電圧が、負荷装置が必要とする電圧以下に低下した場合であっても、バッテリまたは電池に残っている電力をすべて出力し終わるまで利用することができることにある。その理由は、外部から取得したバッテリまたは電池の特性、バッテリまたは電池の現在の状態および負荷装置の状態に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、バッテリまたは電池の出力電圧を負荷装置が必要とする電圧に変換して出力することを可能にしているからである。

第２の効果は、バッテリの充電電圧や充電電流、温度状態を考慮して、バッテリの状態に最適な充電を実施することができることにある。その理由は、バッテリの仕様や充電条件を、設定スイッチ回路のユーザ操作や外部の通信端末等からのデータ受信によって、外部から設定することを可能とし、充電・放電中の電圧や電流、温度のデータの観測結果から、バッテリの劣化状況を推定することができ、バッテリの劣化状況に応じた充電を行うことができるためである。

第３の効果は、複数のバッテリまたは電池を接続して使用する際に、バッテリまたは電池の種類や劣化状態、充電状態を意識することなく使用することができることにある。その理由は、電力を供給する負荷装置が要求する電圧や電力、接続しているバッテリまたは電池それぞれの特性をあらかじめ設定登録するか、あるいは、電力線通信が可能な通信端末や本発明によるバッテリアダプタに実装したバッテリまたは電池を電力線に接続することによって、電力線に接続されている負荷装置の情報や各バッテリアダプタに実装したバッテリまたは電池の情報を把握し、各バッテリまたは各電池が保持する電力をすべて出力するように制御することができるためである。

本発明によるバッテリアダプタのブロック構成の一例を示すブロック構成図である。図１に示したバッテリアダプタの各回路部位のうちバッテリの充電動作に関連する部位を抽出して示す説明図である。図１のバッテリアダプタにおけるバッテリの充電動作の一例を説明するためのフローチャートである。図１のバッテリアダプタにおけるバッテリのバッテリ出力制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。図１に示したバッテリアダプタの実装形状の一例を説明する外観図である。図５に示した形状の外箱内に実装したバッテリアダプタを複数並列接続して負荷となる電球に給電する接続構成の一例を説明する説明図である。図５に示した形状の外箱内に実装したバッテリアダプタを複数直列接続して負荷となる電動ドリルに給電する接続構成の一例を説明する説明図である。

以下、本発明によるバッテリアダプタ、バッテリ出力制御方法およびバッテリ出力制御プログラムの好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明によるバッテリアダプタおよびバッテリ出力制御方法について説明するが、かかるバッテリ出力制御方法をコンピュータにより実行可能なバッテリ出力制御プログラムとして実施するようにしても良いし、あるいは、バッテリ出力制御プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。

（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、実装するバッテリまたは電池の種類、出力条件、充電条件を少なくとも含む情報（例えば、実装するバッテリまたは電池の種類の他に、その運用期間、使用したい出力電圧、電流リミット値、充電電圧、放電終止電圧、寿命時期等の情報）をバッテリ仕様設定情報として外部からあらかじめ設定登録することを可能として、該バッテリ仕様設定情報と、バッテリまたは電池の温度、放電電流、放電電圧それぞれの測定結果と、負荷装置の給電条件と、に基づいて、負荷装置に対する最適な給電電圧を算出し、バッテリまたは電池から出力する電圧を、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路により、最適な給電電圧に変換して、バッテリの出力状態を考慮するために、バッテリまたは電池の温度や放電電圧、放電電流の状態を監視しつつ、負荷装置に対して出力することを主要な特徴としている。また、前記バッテリ仕様設定情報と、バッテリの温度、充電電流、充電電圧それぞれの測定結果とに基づいて、バッテリの最適な充電電圧を計算し、入力されるＤＣ電源電圧を最適な充電電圧に変換して、バッテリの充電状態を考慮するために、バッテリ温度や充電電圧、充電電流の状態を監視しつつ、バッテリを充電することを主要な特徴としている。

さらに、バッテリの電力がすべて放電し終わって、放電終止となる場合は、事前に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）の点灯やブザー鳴動によるアラーム（警報）の出力によってユーザに通知する。また、充電動作や放電動作によるバッテリの劣化状態を測定し、寿命時期を推定し、ＬＥＤ点灯やブザー鳴動によって推定寿命時期をユーザに通知する。

さらに、他のバッテリと並列接続または直列接続して使用する場合は、他のバッテリの種類と特性情報とをあらかじめ取得して設定した後で、他のバッテリと接続することによって、他のバッテリの仕様に合わせた電圧を出力することを可能としている。

また、本発明によるバッテリアダプタに接続したバッテリ同士を並列または直接に接続して使用する場合は、いずれのバッテリアダプタからも負荷装置に給電する最適な値として設定した電圧を出力し、かつ、各バッテリアダプタ同士が電力線を介して互いに通信する通信機能を備えることによって、互いの通信データに基づいて、各バッテリの最適な出力条件に調整しつつ、負荷装置に電力を出力することを可能としている。

また、本発明によるバッテリアダプタと同等の電力線上での通信機能を有した通信端末を電力線上に接続することによって、該通信端末との電力線上の通信データを用いて、当該電力線上に接続されている各バッテリアダプタの設定やバッテリの状態を、確認することを可能としている。

（実施形態の構成例）
次に、本発明によるバッテリアダプタの構成例について、図１を用いて説明する。図１は、本発明によるバッテリアダプタのブロック構成の一例を示すブロック構成図である。なお、以下の説明においては、バッテリアダプタには充電が可能な２次電池のバッテリが実装されている場合について説明するが、充電することができない電池（乾電池）が実装されている場合であっても構わない。電池（乾電池）を用いる場合は、当然のことながら、放電をすべて終了して、残電力がなくなった場合には、充電を行うことができないので、電池交換を行うことになる。

図１に示すバッテリアダプタ１００は、バッテリ接続端子１，２、バッテリ充電回路３、電流電圧センサ４、温度センサ５、ＤＣ／ＤＣコンバータ６、バッテリアダプタ制御回路７、バッテリ仕様データ部８、パネル回路９、電力線通信回路１０、電力入出力部１１，１２を少なくとも備えて構成される。

ここで、バッテリ接続端子１，２は、バッテリ２０の電源端子を接続する接続端子であり、電力入出力部１１，１２は、本バッテリアダプタ１００に電力（ＤＣ電源電圧）を供給したり、バッテリ２０の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ６にて変換して出力したりする入出力端子である。

バッテリ充電回路３は、バッテリアダプタ制御回路７の制御に基づいて、バッテリ仕様データ部８に設定されたバッテリ２０の仕様（バッテリ仕様設定情報）や現在の状態に最適な電圧となるバッテリ充電用電圧を出力して、バッテリ２０を充電する回路である。

電流電圧センサ４は、バッテリ２０の出力電圧、充電電圧や入出力される電流（出力電流、充電電流）の値を測定する測定器であり、温度センサ５は、バッテリ２０の温度を測定する測定器であり、バッテリ２０の充電状態や放電状態を推測するためのデータをバッテリアダプタ制御回路７に対して出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、バッテリ仕様データ部８に設定された条件や本バッテリアダプタ１００の電力入出力部１１，１２すなわち電力線２０１，２０２に接続された他のバッテリアダプタ１０１，…や外部の通信端末からの情報を基にして決定したバッテリアダプタ制御回路７の制御情報に基づいて、バッテリ２０の充電用の充電電圧を最適な充電電圧に変換して、バッテリ２０に対して出力したり、逆に、バッテリ２０の出力電力が最大限に利用することができるように、バッテリ２０の出力電力を負荷装置に給電すべき最適な電圧に変換して出力したりする電力変換器である。

また、バッテリ仕様データ部８は、パネル回路９の設定スイッチ回路の操作結果や電力線通信回路１０の受信データによってあらかじめ設定されるバッテリ２０の仕様データをバッテリ仕様設定情報として保存する部位である。ここで、バッテリ２０のバッテリ仕様設定情報としては、実装するバッテリ２０の種類、出力条件、充電条件を少なくとも含む情報（例えば、実装するバッテリ２０の種類の他に、その運用期間、使用したい出力電圧、電流リミット値、充電電圧、放電終止電圧、寿命時期等の情報）からなっている。

パネル回路９は、本バッテリアダプタ１００の状態や寿命推定時期を点灯表示するＬＥＤ（Light Emitting Diode）、バッテリ２０の劣化や異常や寿命推定時期を鳴動音によって通知するブザー（警報）や、本バッテリアダプタの動作を設定するための設定スイッチ回路等からなっているヒューマンインタフェース回路部である。

つまり、バッテリ２０の電力がすべて放電し終わって、放電終止となる場合は、事前に、ＬＥＤの点灯やブザー鳴動によるアラーム（警報）の出力によってユーザに通知する。また、充電動作や放電動作によるバッテリ２０の劣化状態を測定し、寿命時期を推定し、ＬＥＤ点灯やブザー鳴動によって、推定寿命時期をユーザに通知する。また、設定スイッチ回路は、実装するバッテリ２０の種類、出力条件、充電条件を少なくとも含む情報、例えば、バッテリ２０の種類やその運用期間、使用したい出力電圧、電流リミット値、充電電圧、放電終止電圧、寿命時期等の情報を、ユーザが設定することにより、バッテリ仕様設定情報としてバッテリ仕様データ部８に設定登録することができる。

電力線通信回路１０は、電力入出力部１１，１２に接続された他のバッテリアダプタ１０１，…や外部の通信端末との間で電力線２０１，２０２を介してバッテリ２０の仕様やバッテリ２０の充電、放電状態等の情報を通信するための通信回路であり、例えば、バッテリ２０の充電を行うための最適な充電電圧を算出したり、他のバッテリアダプタ１０１，…と連携して、各バッテリアダプタ１００，１０１，…それぞれのバッテリ電力を最大限に利用することを可能にするために、各バッテリ２０の出力電圧を変換して負荷装置に対して出力する最適な電圧を算出したりするためのデータを、電力線２０１，２０２を介して送受信する。

また、バッテリアダプタ制御回路７は、バッテリ仕様データ部８に保存した仕様データや電流電圧センサ４、温度センサ５の測定データを活用して、バッテリ充電回路３やＤＣ／ＤＣコンバータ６やパネル回路９や電力線通信回路１０を制御して、バッテリ２０に対する最適なバッテリ充電を実施したり、バッテリ２０の電力を無駄なく出力したりする制御を行う。

例えば、バッテリアダプタ制御回路７は、他のバッテリや電池と並列接続または直列接続して使用する場合は、他のバッテリや電池の種類と特性情報（仕様や充電状態等）とをあらかじめ取得して保存した後で、他のバッテリや電池と接続することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ６を制御してバッテリ２０の出力電圧を、他のバッテリや電池の仕様と同一の出力状態に変換して出力することを可能としている。

あるいは、バッテリアダプタ制御回路７は、本発明によるバッテリアダプタ１００，１０１，…を接続したバッテリ２０同士を並列または直接に接続して使用する場合は、いずれのバッテリアダプタ１００，１０１，…からも負荷装置に給電する最適な値として設定した電圧を出力し、かつ、各バッテリアダプタ１００，１０１，…同士が電力線を介して互いに通信する通信機能を備えることによって、バッテリ２０の出力電圧を、他のバッテリアダプタ１００，１０１，…と同一の出力状態に変換して、各バッテリ２０の最適な出力条件に調整しつつ、負荷装置に電力を出力することができる。

あるいは、本発明によるバッテリアダプタ１００と同等の電力線上での通信機能を有した通信端末を電力線上に接続することによって、バッテリアダプタ制御回路７は、該通信端末との間で電力線２０１，２０２を介して送受信される通信データを用いて、当該電力線上に接続されている各バッテリアダプタ１００，１０１，…の設定やバッテリの状態を、確認することができる。

（実施形態の動作の説明）
次に、図１に示したバッテリアダプタ１００の動作の一例について、まず、図２の説明図および図３のフローチャートを参照して、バッテリ２０の充電動作例を説明する。図２は、図１に示したバッテリアダプタ１００の各回路部位のうちバッテリ２０の充電動作に関連する部位を抽出して示す説明図である。また、図３は、図１のバッテリアダプタ１００におけるバッテリ２０の充電動作の一例を説明するためのフローチャートである。

図２の説明図に示すように、バッテリ２０の充電動作は、バッテリアダプタ１００の各回路部位を制御するバッテリアダプタ制御回路７の制御下に実行される。バッテリアダプタ制御回路７は、バッテリ仕様データ部８に保存したバッテリ仕様設定情報ならびに電流電圧センサ４及び温度センサ５の測定結果に基づいて、バッテリ充電回路３を適宜制御して、電力入出力部１１，１２を介して外部から取り込んだ充電電力（ＤＣ電源電圧）を最適な充電電圧に設定してバッテリ２０に対して供給させることによって、バッテリ２０の充電を行わせる。なお、本実施形態においては、バッテリ充電回路３により、ＤＣ電源電圧をバッテリ２０の充電用の電圧値に変換する動作を行っている例を示しているが、場合によっては、ＤＣ−ＤＣコンバータ６によって、ＤＣ電源電圧をバッテリ２０の充電用の電圧値に変換する動作を行い、バッテリ充電回路３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６にて変換された充電電圧を用いてバッテリ２０に対する充電動作を制御するようにしても良い。

次に、図３のフローチャートを用いて、バッテリ２０の充電動作についてさらに詳細に説明する。図３のフローチャートに示すように、バッテリ２０の充電動作に先立って、まず、パネル回路９の設定スイッチ回路のユーザ操作により、または、外部の通信端末からのデータを電力線２０１，２０２を介して受信した電力線通信回路１０からの出力により、バッテリ２０の種類や充放電等に関するバッテリ仕様設定情報が入力されてくると、バッテリアダプタ制御回路７の制御により、該バッテリ仕様設定情報をバッテリ仕様データ部８にあらかじめ設定登録する（ステップＳ１０）。

バッテリ仕様データ部８にバッテリ仕様設定情報が設定登録されている状態で、バッテリ２０の充電動作が起動されると、バッテリアダプタ制御回路７は、最初に、バッテリ２０の出力電圧を電流電圧センサ４により測定して、バッテリアダプタ１００のバッテリ接続端子１，２にバッテリ２０が接続されているか否かを確認する（ステップＳ１）。バッテリ２０の出力電圧の測定結果が０Ｖであり、バッテリ２０がバッテリ接続端子１，２に接続されていない場合には（ステップＳ１の"電圧＝０Ｖ"の場合）、バッテリ未実装の旨をパネル回路９のＬＥＤに表示して（ステップＳ３）、ユーザがバッテリ２０を実装するまで、ステップＳ１のバッテリ２０接続確認動作を繰り返す。

一方、バッテリ２０の出力電圧の測定結果が０Ｖ以外であり、バッテリ２０がバッテリ接続端子１，２に接続されていた場合には（ステップＳ１の"電圧≠０Ｖ"の場合）、ステップＳ１０においてバッテリ仕様データ部８にあらかじめ設定登録されているバッテリ２０のバッテリ仕様設定情報を確認する（ステップＳ２）。

バッテリ仕様設定情報の確認結果として、バッテリ接続端子１，２に接続されているバッテリ２０が充電可能な２次電池であり、かつ、当該バッテリ２０の充電条件や特性データが得られると、バッテリアダプタ制御回路７の制御により、バッテリ接続端子１，２に接続されているバッテリ２０の現在の条件に最適な電圧条件になるように、バッテリ充電回路３の充電電圧を設定して、バッテリ２０に対する充電を開始する（ステップＳ４）。ここで、バッテリ接続端子１，２に充電が不可能な乾電池が接続されていた場合には、充電が不可能な電池が接続されている旨をパネル回路９のＬＥＤに表示して、ユーザに通知し、図３の充電動作を終了する。

バッテリ２０に対する充電を実施中の状態においては、バッテリアダプタ制御回路７の制御により、電流電圧センサ４、温度センサ５によってバッテリ２０の充電電圧、充電電流、バッテリ温度を常時測定し（ステップＳ５）、異常が発生していないか否かを確認する（ステップＳ６）。

充電電圧、充電電流、バッテリ温度に異常値を検出した場合は（ステップＳ６のＹｅｓ）、電力入出力部１，２すなわち電力線２０１，２０２に通信端末や他のバッテリアダプタ１０１，…が接続されている場合には、電力線通信回路１０を駆動して、電力線２０１，２０２を介して、当該バッテリアダプタ１００のバッテリ２０の充電動作が異常になった旨を、外部の通信端末や他のバッテリアダプタ１０１，…に通知するとともに、異常が発生した旨をパネル回路９のＬＥＤに表示することによってユーザに通知した後（ステップＳ８）、充電動作を停止する。

一方、充電電圧、充電電流、バッテリ温度に異常値を検出していない場合は（ステップＳ６のＮｏ）、測定した充電電圧値や充電電流値やバッテリ温度を解析して、バッテリ２０が満充電状態に達したか否かを確認する（ステップＳ７）。バッテリ２０が満充電状態に達していない場合は（ステップＳ７のＮｏ）、ステップＳ５に復帰して、充電動作を継続するとともに、バッテリ２０の充電電圧、充電電流、バッテリ温度の測定動作を継続する。

一方、バッテリ２０が満充電状態に達した場合は（ステップＳ７のＹｅｓ）、バッテリ２０の充電動作が正常に終了したものとして、バッテリ２０に対する充電動作を停止するか、あるいは、トリクル充電動作を行う動作に移行する（ステップＳ９）。

次に、図１に示したバッテリアダプタ１００におけるバッテリ２０のバッテリ出力制御方法の一例について、図４のフローチャートを参照して説明する。図４は、図１のバッテリアダプタ１００におけるバッテリ２０のバッテリ出力制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。

図４のフローチャートにおいても、図３の充電動作の場合と同様、バッテリ出力動作に先立って、まず、パネル回路９の設定スイッチ回路のユーザ操作により、または、外部の通信端末からのデータを電力線２０１，２０２を介して受信した電力線通信回路１０からの出力により、バッテリ２０の種類や充放電等に関するバッテリ仕様設定情報が入力されてくると、バッテリアダプタ制御回路７の制御により、該バッテリ仕様設定情報をバッテリ仕様データ部８にあらかじめ設定登録する（ステップＳ２０）。

バッテリ仕様データ部８にバッテリ仕様設定情報が設定登録されている状態で、バッテリ２０のバッテリ出力動作が起動されると、バッテリアダプタ制御回路７は、最初に、図３の充電動作の場合と同様、バッテリ２０の出力電圧を電流電圧センサ４により測定して、バッテリアダプタ１００のバッテリ接続端子１，２にバッテリ２０が接続されているか否かを確認する（ステップＳ１１）。バッテリ２０の出力電圧の測定結果が０Ｖであり、バッテリ２０がバッテリ接続端子１，２に接続されていない場合には（ステップＳ１１の"電圧＝０Ｖ"の場合）、バッテリ未実装の旨をパネル回路９のＬＥＤに表示して（ステップＳ１３）、ユーザがバッテリ２０を実装するまで、ステップＳ１のバッテリ２０接続確認動作を繰り返す。

一方、バッテリ２０の出力電圧の測定結果が０Ｖ以外であり、バッテリ２０がバッテリ接続端子１，２に接続されていた場合には（ステップＳ１１の"電圧≠０Ｖ"の場合）、ステップＳ２０においてバッテリ仕様データ部８にあらかじめ設定登録されているバッテリ２０のバッテリ仕様設定情報を確認する（ステップＳ１２）。

バッテリ仕様設定情報の確認結果として、バッテリ接続端子１，２に接続されているバッテリ２０のバッテリ仕様や充電状態を示すデータが得られると、電力入出力部１，２すなわち電力線２０１，２０２に通信端末や他のバッテリアダプタ１０１，…が接続されている場合には、電力線通信回路１０によって、電力入出力部１１，１２すなわち電力線２０１，２０２を介して、電力線２０１，２０２に接続されている外部の通信端末からの情報や他のバッテリアダプタ１０１，…のバッテリに関する状況、電力供給先となる負荷装置の給電条件をも合わせて確認したバッテリアダプタ制御回路７の制御情報に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ６を制御して、バッテリ２０の出力電圧を、バッテリ２０の出力電力を最大限に利用することが可能になるように、負荷装置に給電すべき最適な出力電圧に変換して、電力入出力部１１，１２から負荷装置に対して出力する動作を開始する（ステップＳ１４）。

ここで、バッテリアダプタ制御回路７は、他のバッテリや電池と並列接続または直列接続して使用する場合は、他のバッテリや電池の種類と特性情報とをあらかじめ取得して保存した後で、他のバッテリや電池と接続することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ６を制御して、バッテリ２０の出力電圧を、他のバッテリの仕様に合わせた電圧に変換して出力するように制御している。

また、図１のようなバッテリアダプタ１００に接続したバッテリ２０同士を並列または直接に接続して使用する場合は、いずれのバッテリアダプタ１００，１０１,…からも負荷装置に給電する最適な値として設定した電圧を出力し、かつ、各バッテリアダプタ１００，１０１,…同士が電力線２０１，２０２を介して互いに通信する通信機能すなわち電力線通信回路１０を備えることによって、バッテリアダプタ制御回路７は、互いの通信データに基づいて、各バッテリ２０の最適な出力条件に調整しつつ、負荷装置に電力を出力することを可能とするように制御している。

また、図１のようなバッテリアダプタ１００と同等の電力線上での通信機能を有した通信端末を電力線２０１，２０２上に接続することによって、バッテリアダプタ制御回路７は、該通信端末との電力線２０１，２０２上の通信データを用いて、電力線２０１，２０２上に接続されている各バッテリアダプタ１００，１０１,…の設定や各バッテリ２０の状態を、確認することが可能になるように制御している。

バッテリ２０のバッテリ出力動作中の状態においては、バッテリアダプタ制御回路７の制御により、電流電圧センサ４、温度センサ５によってバッテリ２０の充電電圧、充電電流、バッテリ温度を常時測定するとともに、電力線２０１，２０２に接続されている他のバッテリアダプタ１０１，…の状態や外部の通信端末からの情報や負荷装置の状態を電力線通信回路１０によって常時受信して（ステップＳ１５）、当該バッテリアダプタ１００のバッテリ２０のバッテリ出力動作に異常が発生していないか否かを確認する（ステップＳ１６）。

当該バッテリアダプタ１００のバッテリ２０のバッテリ出力動作に異常を検出した場合は（ステップＳ１６のＹｅｓ）、電力入出力部１，２すなわち電力線２０１，２０２に通信端末や他のバッテリアダプタ１０１，…が接続されている場合には、電力線通信回路１０を駆動して、電力線２０１，２０２を介して、当該バッテリアダプタ１００のバッテリ２０の出力動作が異常になった旨を、外部の通信端末や他のバッテリアダプタ１０１，…や負荷装置に通知するとともに、バッテリ２０の出力動作に異常が発生した旨を、パネル回路９のＬＥＤに表示し、ブザーを鳴動させて、ユーザに通知する（ステップＳ１８）。ここで、他のバッテリアダプタ１０１，…と連携しても、当該バッテリアダプタ１００のバッテリ２０のバッテリ出力の継続が不可能になった場合には、事前に出力を停止した旨も通知する。

一方、当該バッテリアダプタ１００のバッテリ２０のバッテリ出力動作に異常を検出していない場合は（ステップＳ１６のＮｏ）、測定した放電電圧値や放電電流値やバッテリ温度を解析して、バッテリ２０の電力がすべて放電し終わって、バッテリ２０の出力電圧があらかじめ定めた放電終止電圧以下に低下したか否かを確認する（ステップＳ１７）。バッテリ２０の出力電圧が放電終止電圧以下にまで低下していない場合は（ステップＳ１７のＮｏ）、ステップＳ１５に復帰して、バッテリ出力動作を継続するとともに、バッテリ２０の放電電圧、放電電流、バッテリ温度の測定動作、他のバッテリアダプタ１０１，…の状態や外部の通信端末の状態や負荷装置の状態の受信動作を継続する。

一方、バッテリ２０の出力電圧が放電終止電圧以下にまで低下した場合は（ステップＳ１７のＹｅｓ）、電力入出力部１，２すなわち電力線２０１，２０２に通信端末や他のバッテリアダプタ１０１，…が接続されている場合には、電力線通信回路１０を駆動して、電力線２０１，２０２を介して、当該バッテリアダプタ１００のバッテリ２０の出力電圧が放電終止電圧以下にまで低下した旨を、外部の通信端末や他のバッテリアダプタ１０１，…や負荷装置に通知することによって、他のバッテリアダプタ１０１，…と連携して、バッテリ２０の出力電力に関する調整を行う（ステップＳ１９）。

ここで、バッテリ２０の電力がすべて放電し終わって、他のバッテリアダプタ１０１，…と連携して出力電力の調整を行っても、当該バッテリアダプタ１００のバッテリ２０のバッテリ出力の継続が不可能になった場合には、事前に、バッテリ２０からの出力を停止した旨を外部の通信端末や他のバッテリアダプタ１０１，…や負荷装置に通知するとともに、バッテリ２０の出力動作（放電動作）を停止した旨を、パネル回路９のＬＥＤに表示し、ブザーを鳴動させて、ユーザに通知する（ステップＳ１８）。

つまり、バッテリ２０の電力がすべて放電し終わって、放電終止となる場合は、事前に、パネル回路９のＬＥＤの点灯やブザー鳴動によるアラーム（警報）の出力によってユーザに通知する。また、放電動作や充電動作によるバッテリ２０の劣化状態に関し、バッテリ２０の温度、出力電圧、出力電流のいずれか１ないし複数を測定することによって、たとえ、放電終止電圧に達していなくても、適宜、バッテリ仕様データ部８に設定登録されているバッテリ２０の特性を参照して、寿命時期を推定し、パネル回路９のＬＥＤの点灯やブザー鳴動によって、推定寿命時期をユーザに通知することも可能である。

（実施例）
次に、以上に説明したバッテリアダプタ１００の具体的な実施例について、さらに説明する。

図５は、図１に示したバッテリアダプタ１００の実装形状の一例を説明する外観図であり、バッテリ２０を実装したバッテリアダプタ１００を、乾電池形状すなわち円筒形状の外箱１２０内に収納している例を示している。

図５に示すように、バッテリアダプタ１００の外部との入出力インタフェース端子部となる電力入出力部１１，１２は、円筒形状の外箱１２０の天井面と底面とに突出する形で配設されており、バッテリアダプタ１００の本体およびバッテリ２０は、外箱１２０内に収納されている。ここで、外箱１２０の具体的なサイズとして、例えば、単３サイズのバッテリ２０または電池（乾電池）をバッテリアダプタ１００に実装している場合であれば、円筒形状の外箱１２０は、単１サイズの形状とする。

また、図６は、図５に示した形状の外箱１２０内に実装したバッテリアダプタ１００を複数並列接続して負荷となる電球に給電する接続構成の一例を説明する説明図であり、３個のバッテリアダプタ１００と２個の乾電池とを並列接続して、負荷となる電球に給電している場合を示している。

図６においては、３個のバッテリアダプタ１００と２個の単１乾電池１２０とを並列接続して負荷装置の電球１３０を点灯しており、３個のバッテリアダプタ１００それぞれは、単３サイズのバッテリ２０または電池（乾電池）を実装して、単１サイズの外箱１２０内に収納されることにより、バッテリの種類が異なる単１乾電池と同様のサイズ形状となっている。

また、図７は、図５に示した形状の外箱１２０内に実装したバッテリアダプタ１００を複数直列接続して負荷となる電動ドリルに給電する接続構成の一例を説明する説明図であり、２個のバッテリアダプタ１００と１個の乾電池とを直列接続して、負荷となる電動ドリル１４０に給電している場合を示している。

図７においては、２個のバッテリアダプタ１００と１個の単１乾電池１２０とを直列接続して負荷装置の電動ドリル１４０を駆動しており、２個のバッテリアダプタ１００それぞれは、単３サイズのバッテリ２０または電池（乾電池）を実装して、単１サイズの外箱１２０内に収納されることにより、バッテリの種類が異なる単１乾電池と同様のサイズ形状となっている。

つまり、図６、図７のいずれにおいても、バッテリアダプタ１００を種類が異なる単１乾電池と接続している場合を例示している。ここで、バッテリアダプタ１００は、前述したように、バッテリアダプタ制御回路７が、バッテリ仕様データ部８に設定登録されているバッテリ仕様、電力入出力部１１，１２に接続されている他のバッテリアダプタ１０１，…のバッテリに関する情報、乾電池に関する情報、電力供給先となる負荷装置の給電条件を取得して、バッテリアダプタ１００に実装しているバッテリ２０または電池（乾電池）が最適な出力状態になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ６を制御して、出力電圧を変換して、電力入出力部１１，１２から負荷装置に対して出力している。

したがって、例えば、図６、図７のように、バッテリアダプタ１００に種類が異なるバッテリや電池、充電状態が異なるバッテリ同士を相互に接続するような接続を行ったとしても、各バッテリアダプタ１００に実装されているバッテリ２０や電池の残存電力をすべて出力させることができる。さらには、各バッテリアダプタ１００に実装されているバッテリ２０や電池が放電する状況を外部の通信端末やパネル回路９のＬＥＤ、ブザーによってユーザに通知することも可能である。

（実施形態の効果の説明）
以上に詳細に説明したように、本実施形態においては、次のような効果が得られる。

第１の効果は、バッテリ２０または電池の放電によって、バッテリ２０または電池の出力電圧が、負荷装置が必要とする電圧以下に低下した場合であっても、バッテリ２０または電池に残っている電力をすべて出力し終わるまで利用することができることにある。その理由は、外部から取得したバッテリ２０または電池の特性、バッテリ２０または電池の現在の状態および負荷装置の状態に応じて、バッテリアダプタ制御回路７の制御により、ＤＣ／ＤＣコンバータ６を制御して、バッテリ２０または電池の出力電圧を負荷装置が必要とする電圧に変換して出力することを可能にしているからである。

第２の効果は、バッテリ２０の充電電圧や充電電流、温度状態を考慮して、バッテリ２０の状態に最適な充電を実施することができることにある。その理由は、バッテリ２０の仕様や充電条件を、パネル回路９の設定スイッチ回路のユーザ操作や電力入出力部１１，１２を介した外部の通信端末等からのデータ受信によって、外部から設定することを可能とし、バッテリアダプタ制御回路７の制御により、充電・放電中の電圧や電流、温度のデータの観測結果から、バッテリ２０の劣化状況を推定することができ、バッテリ２０の劣化状況に応じた充電を行うことができるためである。

第３の効果は、複数のバッテリまたは電池を接続して使用する際に、バッテリ２０または電池の種類や劣化状態、充電状態を意識することなく使用することができることにある。その理由は、電力を供給する負荷装置が要求する電圧や電力、接続しているバッテリ２０または電池それぞれの特性をあらかじめ設定登録するか、あるいは、電力線通信が可能な通信端末や本発明によるバッテリアダプタ１００，１０１，…に実装したバッテリ２０または電池を電力入出力部１１，１２すなわち電力線２０１，２０２に接続することによって、電力線２０１，２０２に接続されている負荷装置の情報や各バッテリアダプタ１００，１０１，…に実装したバッテリ２０または電池の情報を把握し、各バッテリ２０または各電池が保持する電力をすべて出力するように制御することができるためである。

以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。

１バッテリ接続端子
２バッテリ接続端子
３バッテリ充電回路
４電流電圧センサ
５温度センサ
６ＤＣ／ＤＣコンバータ
７バッテリアダプタ制御回路
８バッテリ仕様データ部
９パネル回路
１０電力線通信回路
１１電力入出力部
１２電力入出力部
２０バッテリ
１００バッテリアダプタ
１０１他のバッテリアダプタ
１１０外箱
１２０乾電池
１３０電球
１４０電動ドリル
２０１電力線
２０２電力線

Claims

バッテリまたは電池を実装し、該バッテリに対する充電電圧または該バッテリまたは電池からの出力電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータを備えたバッテリアダプタであって、前記バッテリまたは電池の種類、出力条件、充電条件を少なくとも含むバッテリ仕様設定情報を、電力線を介して伝送される外部の通信端末からのデータまたはユーザが操作するパネル回路の設定スイッチ回路の操作に基づいて、あらかじめ設定登録するバッテリ仕様データ部を備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を負荷装置に前記電力線を介して給電する際に、該電力線を介して取得した前記負荷装置の給電条件と、前記バッテリまたは電池の温度、電圧、電流のうち少なくとも１ないし複数の測定結果と、前記バッテリ仕様データ部に設定登録した前記バッテリ仕様設定情報と、に基づいて算出した、前記負荷装置の給電条件に適合するいずれかの値に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記バッテリまたは電池の出力を変換して前記負荷装置に対して給電することを特徴とするバッテリアダプタ。
前記電力線を介して前記バッテリをＤＣ電源電圧によって充電する際に、前記バッテリの温度、電圧、電流のうち少なくとも１ないし複数の測定結果と、前記バッテリ仕様データ部に設定登録した前記バッテリ仕様設定情報と、に基づいて算出したいずれかの充電電圧に、前記ＤＣ電源電圧を変換して前記バッテリを充電することを特徴とする請求項１に記載のバッテリアダプタ。
前記バッテリまたは電池の温度、出力電圧、出力電流のうちいずれか１ないし複数を取得することにより、前記バッテリ仕様データ部に設定登録した前記バッテリ仕様設定情報に基づいて、前記バッテリまたは電池の劣化状況を検出し、該劣化状況により前記バッテリまたは電池の寿命時期を推測し、推測した寿命時期をユーザに通知することを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリアダプタ。
他のバッテリや電池を前記電力線を介して並列または直列に接続して用いる際に、該電力線を介して接続した前記他のバッテリや電池の仕様や充電状態に関するデータを取得して、取得した前記他のバッテリや電池の仕様や充電状態に関するデータ、前記負荷装置の給電条件、および、前記バッテリ仕様データ部に設定登録した前記バッテリ仕様設定情報に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、前記バッテリまたは電池の出力電圧を前記他のバッテリや電池と同一の出力状態に変換して前記負荷装置に対して出力することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のバッテリアダプタ。
バッテリや電池を実装した他のバッテリアダプタを前記電力線を介して並列または直列に接続した際に、該電力線を介して接続した外部の通信端末または前記他のバッテリアダプタとの間の通信を行うことにより、前記他のバッテリアダプタの制御と連携して、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、前記バッテリまたは電池の出力電圧を前記他のバッテリアダプタと同一の出力状態に変換して前記負荷装置に対して出力することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のバッテリアダプタ。
前記バッテリまたは電池の温度、出力電圧、出力電流のいずれか１ないし複数を取得することにより、前記バッテリ仕様データ部に設定登録した前記バッテリ仕様設定情報に基づいて、前記バッテリまたは電池の電力がすべて放電し終わって、放電終止となることを認識した場合は、事前に、ユーザに通知するとともに、バッテリや電池を実装した他のバッテリアダプタを前記電力線を介して並列または直列に接続している場合には、該電力線を介して接続した外部の通信端末または前記他のバッテリアダプタに対して、放電終止となる旨を、前記電力線を介して通知することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のバッテリアダプタ。
バッテリまたは電池を実装し、該バッテリに対する充電電圧または該バッテリまたは電池からの出力電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータを備えたバッテリアダプタにおけるバッテリ出力制御方法であって、前記バッテリまたは電池の種類、出力条件、充電条件を少なくとも含むバッテリ仕様設定情報を、電力線を介して伝送される外部の通信端末からのデータまたはユーザが操作するパネル回路の設定スイッチ回路の操作に基づいて、あらかじめ設定登録することにより、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を負荷装置に前記電力線を介して給電する際に、該電力線を介して取得した前記負荷装置の給電条件と、前記バッテリまたは電池の温度、電圧、電流のうち少なくとも１ないし複数の測定結果と、あらかじめ設定登録した前記バッテリ仕様設定情報と、に基づいて算出した、前記負荷装置の給電条件に適合するいずれかの値に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記バッテリまたは電池の出力を変換して前記負荷装置に対して給電することを特徴とするバッテリ出力制御方法。
前記電力線を介して前記バッテリをＤＣ電源電圧によって充電する際に、前記バッテリの温度、電圧、電流のうち少なくとも１ないし複数の測定結果と、あらかじめ設定登録した前記バッテリ仕様設定情報と、に基づいて算出したいずれかの充電電圧に、前記ＤＣ電源電圧を変換して前記バッテリを充電することを特徴とする請求項７に記載のバッテリ出力制御方法。
他のバッテリや電池を前記電力線を介して並列または直列に接続して用いる際に、該電力線を介して接続した前記他のバッテリや電池の仕様や充電状態に関するデータを取得して、取得した前記他のバッテリや電池の仕様や充電状態に関するデータ、前記負荷装置の給電条件、および、あらかじめ設定登録した前記バッテリ仕様設定情報に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、前記バッテリまたは電池の出力電圧を前記他のバッテリや電池と同一の出力状態に変換して前記負荷装置に対して出力することを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載のバッテリ出力制御方法。
請求項７ないし９のいずれかに記載のバッテリ出力制御方法を、コンピュータによって実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とするバッテリ出力制御プログラム。