JP6236636B2 - 蓄電池装置 - Google Patents

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Description

本開示は蓄電池装置に関する。
特許文献1は充電器を開示する。特許文献1に開示される充電器は、複数の一次コイルと、検出手段とを備える。ここで、一次コイルは、電子機器に備えられた二次コイルと電磁的に結合し、電子機器に備えられた二次電池を電磁誘導により充電する。検出手段は、電子機器の載置位置、形状、重さを含む電子機器情報を検出する。
これにより、特許文献1に開示される充電器は、電子機器の載置を即座に認識し、複数の電子機器に対応できる。
特開2011−125137号公報
本開示は、使用者がよく持つ部分をあまり高温にせずに、かつ比較的急速に充電できる蓄電池装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示の蓄電池装置は、電荷を蓄積する蓄電部と、電子機器に対して着脱可能な装着部と、装着部を介して電子機器に装着されている場合には、第1の電流値により蓄電部に無接点充電する一方、装着部を介して電子機器に装着されていない場合には、第1の電流値よりも低い電流値である第2の電流値により蓄電部に無接点充電する制御部と、を備える。
これにより、本開示は、使用者がよく持つ部分をあまり高温にせずに、かつ比較的急速に充電できる蓄電池装置を提供できる。
図1は、システムを構成する各装置の電気的構成を示すブロック図である。 図2は、充電動作の一部を説明するためのフローチャートである。 図3は、充電動作の一部を説明するためのフローチャートである。 図4は、充電動作の一部を説明するためのフローチャートである。 図5Aは、充電動作による電圧の変化を説明するための模式図である。 図5Bは、充電動作による電圧の変化を説明するための模式図である。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者(ら)は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
(実施の形態1)
以下、実施の形態1に係るシステムについて図面を用いて説明する。
〔1.概要〕
本実施の形態に係るシステムの概要について図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態に係るシステムを構成する各装置の電気的構成を示すブロック図である。
本実施の形態に係るシステムは、デジタルビデオカメラ100と、バッテリーパック200と、無接点充電器300とを備える。このシステムにおいて、バッテリーパック200の充電は、バッテリーパック200がデジタルビデオカメラ100に接続されている状態、若しくはバッテリーパック200がデジタルビデオカメラ100に接続されていない状態で行われる。
バッテリーパック200がデジタルビデオカメラ100に接続されている状態で、バッテリーパック200の充電を行う場合、使用者は、バッテリーパック200の充電を中断する際に、デジタルビデオカメラ100の一部分を持つ場合が多い。一方、バッテリーパック200がデジタルビデオカメラ100に接続されていない状態で、バッテリーパック200の充電を行う場合、使用者は、バッテリーパック200の充電を中断する際に、バッテリーパック200の一部分を持つこととなる。
また、高い電流値の電流を流すことでバッテリーパック200を急速に充電した場合、低い電流値の電流を流すことでバッテリーパック200を充電した場合と比較して、バッテリーパック200の温度が高くなる。機器のうち使用者が持つ部分の温度が高くなりすぎることはあまり好ましくない。
そこで、バッテリーパック200は、バッテリーセル250と、プラス端子260、T端子270、マイナス端子280からなる構成と、マイコン210、充電回路220、充電用コイル230、スイッチ240からなる構成と、を備える。ここで、バッテリーセル250は電荷を蓄積する。プラス端子260、T端子270、マイナス端子280からなる構成は、デジタルビデオカメラ100に対して着脱可能である。マイコン210、充電回路220、充電用コイル230、スイッチ240からなる構成は、バッテリーセル250に充電する期間のうちの所定の期間において、自装置がプラス端子260、T端子270、マイナス端子280からなる構成を介してデジタルビデオカメラ100に装着されている場合には、第1の電流値によりバッテリーセル250に充電する。一方、マイコン210、充電回路220、充電用コイル230、スイッチ240からなる構成は、自装置がプラス端子260、T端子270、マイナス端子280からなる構成を介してデジタルビデオカメラ100に装着されていない場合には、第1の電流値よりも低い電流値である第2の電流値によりバッテリーセル250に充電する。
これにより、バッテリーパック200は、使用者がよく持つ部分をあまり高温にせずに、かつ比較的急速に内部のバッテリーセル250に充電できる。
以下、本実施の形態に係るシステムの構成、動作、効果等について順に説明する。
〔2.システムを構成する各装置の電気的構成〕
本実施の形態に係るシステムを構成する各装置の電気的構成について図1を用いて説明する。上述した通り、このシステムは、デジタルビデオカメラ100と、デジタルビデオカメラ100に着脱可能なバッテリーパック200と、バッテリーパック200等を載置可能な無接点充電器300とを備える。
デジタルビデオカメラ100は、マイコン110、電源回路120、プラス端子130、T端子140、及びマイナス端子150を備える。マイコン110は、デジタルビデオカメラ100全体を制御する演算回路である。マイコン110は、電源回路120と電気的に接続されている。
電源回路120は、バッテリーパック200によりかけられた電圧を、デジタルビデオカメラ100を構成する各部が正常に動作するために必要な電圧に変圧する回路である。電源回路120は、変圧後の電圧をかけることで、デジタルビデオカメラ100に含まれる各構成に電流を流す。例えば、電源回路120がバッテリーパック200から4(V)の電圧をかけられた場合において、マイコン110が正常に動作するために必要な電圧が3(V)であったとする。この場合には、電源回路120は、バッテリーパック200からかけられた4(V)の電圧を3(V)に変圧し、3(V)をマイコン110にかける。
プラス端子130は、バッテリーパック200から電流を取り込む際の入口となる端子である。マイナス端子150は、バッテリーパック200から電流を取り込む際の出口となる端子である。すなわち、デジタルビデオカメラ100がバッテリーパック200によりかけられる電圧に基づいて動作する際、電流は、プラス端子130からマイナス端子150へと流れる。
T端子140は、バッテリーセル250の温度を検出するための端子である。デジタルビデオカメラ100にバッテリーパック200が装着されている際、T端子140には電源回路120により所定の電圧値の電圧がかけられている。マイコン110は、T端子140からT端子270に流れる電流値を検出することで、T端子270に接続された不図示のサーミスタの抵抗値を算出し、バッテリーセル250の温度を推定する。
なお、図1には図示されていないが、デジタルビデオカメラ100は、光学系、イメージセンサ、モニタ等を備えている。各構成は、電源回路120から電流の供給を受けることで動作する。また、各構成は、マイコン110からの制御指示に基づいて動作する。
バッテリーパック200は、マイコン210、充電回路220、充電用コイル230、スイッチ240、バッテリーセル250、プラス端子260、T端子270及びマイナス端子280を備える。マイコン210は、バッテリーパック200全体の制御を行う演算回路である。マイコン210は、充電回路220、スイッチ240、T端子270等と電気的に接続されている。充電回路220は、充電用コイル230から供給される電流の整流を行う回路である。また、充電回路220は、マイコン210から電流値に関する指示を受け付け、指示された電流値の電流をスイッチ240に供給する。充電用コイル230は、電磁誘導により生じた電流を流すコイルである。
スイッチ240は、通電させるか否かを切り替える回路である。スイッチ240は、マイコン210から通電させるか否かの指示を受け付ける。通電させるよう指示を受け付けた場合には、スイッチ240は、充電回路220から供給された電流を通電させる。一方、通電させないよう指示を受け付けた場合には、スイッチ240は、充電回路220から供給された電流を通電させない。
バッテリーセル250は、充電回路220から供給された電流に起因する電荷を蓄積する充電池である。バッテリーセル250は、充電回路220から電流が供給されることで、最大容量まで電荷を蓄積できる。バッテリーセル250は、蓄えた電荷に起因する電流をデジタルビデオカメラ100に供給できる。
プラス端子260は、プラス端子130と電気的に接続する端子である。マイナス端子280は、マイナス端子150と電気的に接続する端子である。
T端子270は、T端子140と電気的に接続する端子である。T端子270は、バッテリーセル250の温度状態により抵抗値が変化するサーミスタに接続されている。上述したように、マイコン110は、T端子270に流れる電流値を検出することで、サーミスタの抵抗値を算出し、バッテリーセル250の温度を推定できる。また、マイコン210は、T端子270にかかっている電圧値を検出することで、バッテリーパック200がデジタルビデオカメラ100に装着されているか否かを検出できる。バッテリーパック200がデジタルビデオカメラ100に装着されている場合には、T端子270には、上述したT端子140にかけられる所定の電圧値の電圧がかけられることとなる。一方、バッテリーパック200がデジタルビデオカメラ100に装着されていない場合には、T端子270には、T端子140にかけられる所定の電圧値の電圧がかけられないこととなる。従って、マイコン210は、T端子270にかかっている電圧の電圧値がT端子140にかけられる電圧の所定の電圧値であるか否かを検出することで、バッテリーパック200がデジタルビデオカメラ100に装着されているか否かを判断できる。
無接点充電器300は、マイコン310、充電回路320、充電用コイル330、及びジャック340を備える。マイコン310は、無接点充電器300全体の制御を行う演算回路である。充電回路320は、ACアダプタ350から供給される電流の電流値等を制御する回路である。充電回路320は、ACアダプタ350から供給される電流を充電用コイル330に流す。充電回路320は、マイコン310からの指示された電流値の電流を充電用コイル330に流す。充電用コイル330は、充電回路320に接続されたコイルである。充電用コイル330は、充電回路320から供給された電流を流すことで磁場を生じる。充電用コイル330に対向する位置に充電用コイル230が配置されるよう無接点充電器300上にバッテリーパック200が載置されると、充電用コイル330が生じた磁界により電磁誘導が生じ、充電用コイル230に電流が流れる。ジャック340は、ACアダプタ350を接続する端子である。充電回路320は、ジャック340を介して、ACアダプタ350から電流の供給を受け付ける。
〔3.充電動作〕
本実施の形態に係るシステムにおけるバッテリーパック200の充電動作について図2〜図5Bを用いて説明する。図2〜図4は、バッテリーパック200の充電動作の一部を説明するためのフローチャートである。図5A、図5Bは、バッテリーパック200の充電動作による電圧の変化を説明するための模式図である。ここでは、無接点充電器300のジャック340にはACアダプタ350が接続されているとする。そして、充電用コイル330には電流が流れており、充電用コイル330の周囲には磁場が発生しているとする。
バッテリーパック200が無接点充電器300上に載置され、充電用コイル230に電磁誘導が生じ、充電用コイル230に電流が流れ始めることで、マイコン210に電流が供給される。これにより、マイコン210が起動し、バッテリーパック200の充電動作が開始する。
起動すると、マイコン210は、T端子270に流れる電流値を検出することで、バッテリーセル250の温度を推定する(S100)。温度を推定すると、マイコン210は、推定した温度が50(℃)以上であるか否かを判断する(S110)。
50(℃)以上であると判断すると、マイコン210による制御は、「1」に遷移し、図3に示すフローチャートに入る。この場合には、マイコン210は、推定した温度が70(℃)以上であるか否かを判断する(S200)。70(℃)以上であると判断すると、マイコン210は、バッテリーセル250への充電を停止するよう充電回路220、及びスイッチ240を制御する(S210)。一方、70(℃)未満であると判断すると、マイコン210は、700(mA)の電流を流すよう充電回路220を制御する(S220)。そして、マイコン210は、充電回路220が流す電流を通電させるようスイッチ240を制御する(S230)。
ステップS210において、バッテリーセル250への充電を停止するか、ステップS230において、スイッチ240に通電させると、マイコン210は、バッテリーセル250への充電が完了したか否かを判断する(S240)。充電が完了したと判断すると、マイコン210は充電動作を完了する。一方、充電が完了していないと判断すると、マイコン210は、「3」に遷移し、図2のステップS100からの制御を繰り返す。
一方、図2のステップS110において、バッテリーセル250の温度が50(℃)未満であると推定すると、マイコン210による制御は、「2」に遷移し、図4に示すフローチャートに入る。この場合には、マイコン210は、T端子270にかかっている電圧を検出する(S300)。そして、マイコン210は、バッテリーセル250にかかっている電圧を検出する(S310)。
バッテリーセル250にかかっている電圧を検出すると、マイコン210は、バッテリーセル250にかかっている電圧が4.1(V)以上であるか否かを判断する(S320)。
4.1(V)未満であると判断すると、マイコン210は、T端子270にかかっている電圧が所定の電圧値以上であるか否かを判断する(S330)。ここで、所定の電圧値とは、デジタルビデオカメラ100の電源回路120が供給できる電圧値に応じて、設計者が適宜設定する値である。
T端子270にかかっている電圧が所定の電圧値以上であると判断すると、マイコン210は、1(A)の電流を流すよう充電回路220を制御する(S340)。つまり、図5Aに示すように、バッテリーセル250の電圧値が4.1(V)に達するまでは、マイコン210は、1(A)という一定の電流値によりバッテリーセル250を充電する。ここで、電圧値が4.1(V)に達するまでの、一定値の電流値の電流によりバッテリーセル250が充電される期間をCC(Constant Current)充電期間という。
一方、ステップS330において、T端子270にかかっている電圧が所定の電圧値未満であると判断すると、マイコン210は、700(mA)の電流を流すよう充電回路220を制御する(S350)。つまり、図5Bに示すように、バッテリーセル250の電圧値が4.1(V)に達するまでは、マイコン210は、700(mA)という一定の電流値によりバッテリーセル250を充電する。ここで、図5BにおけるCC充電期間(C)は、図5AにおけるCC充電期間(A)よりも長い。言い換えると、バッテリーパック200の充電は、1(A)の電流を流すことで行われた方が700(mA)の電流を流すことで行われた場合よりも急速に完了するといえる。
ステップS340において、1(A)の電流を流すよう充電回路220を制御するか、ステップS350において、700(mA)の電流を流すよう充電回路220を制御すると、マイコン210は、充電回路220が流す電流を通電させるようスイッチ240を制御する(S360)。
一方、ステップS320において、バッテリーセル250にかかっている電圧値が4.1(V)以上であると判断すると、マイコン210は、バッテリーセル250にかかる電圧値が4.2(V)に収束するような電流値を流すよう充電回路220を制御する(S370)。つまり、マイコン210は、図5Aに示すCV(Constant Voltage)充電期間(B)や、図5Bに示すCV充電期間(D)に示されるカーブに沿った電圧値の変化を生じるような電流を流すよう充電回路220を制御する。ここで、図5Aに示すCV充電期間(B)に示されるカーブと、図5Bに示すCV充電期間(D)に示されるカーブとは同一である。CV充電期間(B)に流す電流の電流値と、CV充電期間(D)に流す電流の電流値とは同一だからである。なお、CV充電期間は、バッテリーセル250の電圧が一定となるように不定の電流値によりバッテリーセル250に充電する期間であるともいえる。
ステップS370の処理を完了すると、マイコン210は、充電回路220が流す電流を通電させるようスイッチ240を制御する(S380)。
ステップS360若しくはステップS380において充電回路220が流す電流を通電させるようスイッチ240を制御すると、マイコン210は、バッテリーセル250への充電が完了したか否かを判断する(S390)。充電が完了したと判断すると、マイコン210は充電動作を完了する。一方、充電が完了していないと判断すると、マイコン210は、「3」に遷移し、図2のステップS100からの制御を繰り返す。
〔4.効果等〕
このように、本実施の形態に係るバッテリーパック200は、バッテリーセル250と、プラス端子260、T端子270、マイナス端子280からなる構成と、マイコン210、充電回路220、充電用コイル230、スイッチ240からなる構成と、を備える。ここで、バッテリーセル250は電荷を蓄積する。プラス端子260、T端子270、マイナス端子280からなる構成は、デジタルビデオカメラ100に対して着脱可能である。マイコン210、充電回路220、充電用コイル230、スイッチ240からなる構成は、バッテリーセル250に充電する期間のうちの一部の期間において、自装置がプラス端子260、T端子270、マイナス端子280からなる構成を介してデジタルビデオカメラ100に装着されている場合には、第1の電流値によりバッテリーセル250に充電する。一方、マイコン210、充電回路220、充電用コイル230、スイッチ240からなる構成は、自装置がプラス端子260、T端子270、マイナス端子280からなる構成を介してデジタルビデオカメラ100に装着されていない場合には、第1の電流値よりも低い電流値である第2の電流値によりバッテリーセル250に充電する。
これにより、バッテリーパック200がデジタルビデオカメラ100に装着されているような、バッテリーパック200が直接使用者から触れられる可能性が低い場合には、バッテリーセル250の充電は、高い電流値の電流により行われ、急速に完了する。一方、バッテリーパック200がデジタルビデオカメラ100に装着されていないような、バッテリーパック200が直接使用者から触れられる可能性が高い場合には、バッテリーセル250の充電は、低い電流値の電流により行われ、バッテリーパック200の温度があまり高くならない段階で完了する。つまり、バッテリーパック200は、使用者がよく持つ部分をあまり高温にせずに、かつ比較的急速に内部のバッテリーセル250に充電できる。
また、本実施の形態に係るバッテリーパック200は、バッテリーセル250の温度を検知するマイコン210をさらに備える。そして、温度が所定の温度よりも高い場合には、マイコン210、充電回路220、充電用コイル230、スイッチ240からなる構成は、自装置がプラス端子260、T端子270、マイナス端子280からなる構成を介してデジタルビデオカメラ100に装着されているか否かに関わらず、第1の電流値よりも低い電流値によりバッテリーセル250に充電する、若しくは充電しない。つまり、図2のステップS110において、マイコン210が、バッテリーセル250の温度が50(℃)以上であると判断した場合には、バッテリーパック200がデジタルビデオカメラ100に装着されているか否かに関わらず、バッテリーセル250の充電は、700(mA)で行われる、若しくは停止される。これにより、バッテリーパック200は、高温になりすぎない。
また、本実施の形態に係るバッテリーパック200において、マイコン210、充電回路220、充電用コイル230、スイッチ240からなる構成は、バッテリーセル250に充電する第1の期間であるCC充電期間においては一定の電流値によりバッテリーセル250を充電し、第1の期間とは異なる第2の期間であるCV充電期間においてはバッテリーセル250の電圧が一定となるように不定の電流値によりバッテリーセル250に充電する。そして、バッテリーパック200は、CC充電期間の全部又は一部の期間において、自装置がデジタルビデオカメラ100に装着されている場合には、第1の電流値によりバッテリーセル250を充電し、自装置がデジタルビデオカメラ100に装着されていない場合には、第1の電流値よりも低い電流値である第2の電流値によりバッテリーセル250を充電する。これにより、バッテリーパック200は、より満充電近くまで充電できる。
(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
実施の形態1において、バッテリーパック200の充電は、無接点充電器300が生じる磁場に基づいて起こる電磁誘導により行われることとした。しかしながら、必ずしもこのような構成には限られない。例えば、バッテリーパック200、若しくはバッテリーパック200を装着したデジタルビデオカメラ100にACアダプタを差込み充電するようにしてもよい。
また、実施の形態1において、バッテリーパック200は、CC充電期間中において、一定値の電流により充電することとした。しかしながら、必ずしもこのような構成には限られない。例えば、CC充電期間の終盤においては、CC充電期間の序盤よりも低い電流値の電流により充電を行ってもよい。例えば、バッテリーパック200が、温度によって満充電時の電圧値を変更するような構成である場合には、CC充電期間の全てにおいて1(A)や700(mA)といった一定の電流値の電流により充電した場合、温度が高温になってしまい、低い電圧値までしか充電できないような事態も考えられる。CC充電期間の終盤において、CC充電期間の序盤よりも低い電流値の電流により充電を行うことで、バッテリーパック200は、温度を上げすぎず、十分な電圧値までバッテリーセル250を充電できる。
また、実施の形態1において、バッテリーパック200は、バッテリーセル250の温度として、50(℃)以上か否か、70(℃)以上か否かを判断することとした。しかしながら、必ずしもこのような構成には限られない。例えば、バッテリーパック200は、60(℃)以上か否か、65(℃)以上か否かを判断してもよい。要するに、バッテリーパック200は、バッテリーセル250の温度が所定の温度より高いか否かを判断すればよい。
また、実施の形態1において、バッテリーパック200は、バッテリーセル250を充電する電流として、1(A)と700(mA)とを例示した。しかしながら、必ずしもこのような構成には限られない。例えば、バッテリーパック200は、バッテリーセル250を充電する電流を、1.5(A)と1(A)としてもよいし、900(mA)と500(mA)としてもよい。要するに、バッテリーパック200は、バッテリーセル250を充電する電流として、第1の電流値の電流と、第1の電流値よりも低い電流値である第2の電流値の電流とを採用すればよい。
また、実施の形態1において、バッテリーパック200は、満充電時の電圧を4.2(V)とし、CC充電期間が終了する際のバッテリーセル250の電圧を4.1(V)とした。しかしながら、必ずしもこのような構成には限定されない。例えば、満充電時の電圧を4(V)とし、CC充電期間が終了する際のバッテリーセル250の電圧を3.8(V)としてもよい。これらの電圧値は、バッテリーセル250の特性、個数、複数が直列で接続されているか並列で接続されているか等により決まる値であり、バッテリーセル250の特性等次第でどのような値であってもよい。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
本開示の技術は、デジタルカメラや携帯電話等の電子機器に装着可能な充電池等の蓄電池装置に適用できる。
100 デジタルビデオカメラ
110 マイコン
120 電源回路
130 プラス端子
140 T端子
150 マイナス端子
200 バッテリーパック
210 マイコン
220 充電回路
230 充電用コイル
240 スイッチ
250 バッテリーセル
260 プラス端子
270 T端子
280 マイナス端子
300 無接点充電器
310 マイコン
320 充電回路
330 充電用コイル
340 ジャック
350 ACアダプタ

Claims (4)

  1. 電荷を蓄積する蓄電部と、
    電子機器に対して着脱可能な装着部と、
    前記装着部を介して前記電子機器に装着されている場合には、第1の電流値により前記蓄電部を無接点充電する一方、前記装着部を介して前記電子機器に装着されていない場合には、前記第1の電流値よりも低い電流値である第2の電流値により前記蓄電部を無接点充電する制御部と、を備える、
    蓄電池装置。
  2. 前記蓄電部の温度を検知する検知部をさらに備え、
    前記温度が所定の温度よりも高い場合には、前記制御部は、前記装着部を介して前記電子機器に装着されているか否かに関わらず、前記第1の電流値よりも低い電流値により前記蓄電部を無接点充電する、若しくは無接点充電しない、
    請求項1に記載の蓄電池装置。
  3. 前記制御部は、前記蓄電部を充電する期間のうち、第1の期間であるCC充電期間においては一定の電流値により前記蓄電部を無接点充電し、前記第1の期間とは異なる第2の期間であるCV充電期間においては前記蓄電部の電圧が一定となるように不定の電流値により前記蓄電部を無接点充電し、
    前記蓄電部を充電する前記期間のうちの一部の期間を、前記CC充電期間の全部又は一部の期間とした、
    請求項1に記載の蓄電池装置。
  4. 前記制御部は、前記蓄電部を充電する期間のうちの一部の期間において、前記第1の電流値または前記第2の電流値により前記蓄電部を無接点充電する
    請求項1に記載の蓄電池装置。
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