特許 6495783 制御装置、蓄電装置及び移動体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6495783

(24)【登録日】2019年3月15日

(45)【発行日】2019年4月3日

(54)【発明の名称】制御装置、蓄電装置及び移動体

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20190325BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 P

   H02J7/00 302B

【請求項の数】8

【全頁数】36

(21)【出願番号】特願2015-165593(P2015-165593)

(22)【出願日】2015年8月25日

(65)【公開番号】特開2017-46400(P2017-46400A)

(43)【公開日】2017年3月2日

【審査請求日】2017年3月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103528

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 一男

(72)【発明者】

【氏名】保坂 康夫

(72)【発明者】

【氏名】清水 悟

【審査官】 猪瀬 隆広

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１１２４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３００１６７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０２−１９７２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９５３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２９５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４４７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０６１３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０３０９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６６８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２９５０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２４０２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５５８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０４２４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３５９０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５０５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７４５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２０１５／０４９７４６（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１６０６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２１２０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００− ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４− ７／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４２−１０／４８

Ｂ６０Ｌ １／００− ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００−１３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００−１５／４２

Ｂ６０Ｌ ５０／００−５８／４０

Ｂ６０Ｍ １／００−２９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

人力を補助する動力装置の駆動を制御する駆動制御装置又は前記動力装置と接続し、蓄電デバイスの充放電に係る電流が流れる第１の接続部と、
前記第１の接続部とは別に設けられ、前記蓄電デバイスに対する充電に係る電流が電気的接続により流れる第２の接続部と、
前記第１の接続部と前記第２の接続部とのうち少なくともいずれかを流れる電流を用いた、前記蓄電デバイスの充放電を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部が、
前記蓄電デバイスに対する充電に係る電流又は電力の値が前記蓄電デバイスについての最大値未満に制限されている状態において、前記第２の接続部から供給され且つ前記蓄電デバイスに対する充電に係る電流又は電力が検出された場合又は前記第２の接続部からの充電が指示された場合には、前記第２の接続部から供給され且つ前記蓄電デバイスに対する充電に係る電流又は電力による充電を抑制又は停止し、
前記蓄電デバイスに対する充電に係る電流又は電力の値が前記蓄電デバイスについての最大値まで許容される状態において、前記第２の接続部から供給され且つ前記蓄電デバイスに対する充電に係る電流又は電力が検出された場合又は前記第２の接続部からの充電が指示された場合には、
前記第１の接続部から供給され且つ前記蓄電デバイスに対する充電に係る第１の電流の値又は第１の電力の値と、前記第２の接続部から供給され且つ前記蓄電デバイスに対する充電に係る第２の電流の値又は第２の電力の値との和が、前記最大値以下となるように、
前記蓄電デバイスに対する充電を制御する
制御装置。

【請求項2】

前記制御部が、
前記蓄電デバイスに対する充電に係る電流又は電力の値が前記蓄電デバイスについての最大値未満に制限されている状態において、前記第２の接続部から供給され且つ前記蓄電デバイスに対する充電に係る電流又は電力による充電を停止し、
前記蓄電デバイスに対する充電に係る電流又は電力の値が前記蓄電デバイスについての最大値まで許容される状態において、前記最大値を固定比率で按分するように決定された、前記第１の電流の値又は第１の電力の値の上限値及び前記第２の電流の値又は第２の電力の値の上限値により、前記蓄電デバイスに対する充電を制限する
請求項１記載の制御装置。

【請求項3】

人力を補助する動力装置の駆動を制御する駆動制御装置又は前記動力装置と接続し、蓄電デバイスの充放電に係る電流が流れる第１の接続部と、
前記第１の接続部とは別に設けられ、前記蓄電デバイスの放電に係る電流が電気的接続により流れる第３の接続部と、
前記第１の接続部と前記第３の接続部とのうち少なくともいずれかを流れる電流を用いた、前記蓄電デバイスの充放電を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部が、
前記蓄電デバイスの放電に係る電流の値又は電力の値が前記蓄電デバイスについての最大値未満に制限されている状態において、前記第３の接続部を介した電流出力又は電力出力が要求された場合には、前記第３の接続部から出力され且つ前記蓄電デバイスの放電に係る電流の値又は電力の値を抑制又はゼロにし、
前記蓄電デバイスの放電に係る電流の値又は電力の値が前記蓄電デバイスについての最大値まで許容される状態において、前記第３の接続部を介した電流出力又は電力出力が要求された場合には、
前記第１の接続部から出力され且つ前記蓄電デバイスからの放電に係る第３の電流の値又は第３の電力の値と、前記第３の接続部から出力され且つ前記蓄電デバイスからの放電に係る第４の電流の値又は第４の電力の値との和が、前記最大値以下となるように、
前記蓄電デバイスの放電を制御する
制御装置。

【請求項4】

前記制御部が、
前記蓄電デバイスの放電に係る電流の値又は電力の値が前記蓄電デバイスについての最大値未満に制限されている状態において、前記第３の接続部から出力され且つ前記蓄電デバイスの放電に係る電流の値又は電力の値をゼロにし、
前記蓄電デバイスの放電に係る電流又は電力の値が前記蓄電デバイスについての最大値まで許容される状態において、前記最大値を固定比率で按分するように決定された、前記第３の電流の値又は第３の電力の値の上限値及び前記第４の電流の値又は第４の電力の値の上限値により、前記蓄電デバイスの放電を制御する
請求項３記載の制御装置。

【請求項5】

前記動力装置が、人力による移動体の移動を補助するためのモータである
請求項１乃至４記載の制御装置。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか１つ記載の制御装置を有する蓄電装置。

【請求項7】

請求項１乃至５のいずれか１つ記載の制御装置と、
前記駆動制御装置と、
を有する蓄電装置。

【請求項8】

請求項１乃至５のいずれか１つ記載の制御装置と、
前記駆動制御装置と、
前記動力装置と、
を有する移動体システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリなどの蓄電デバイスの充電を制御する制御装置、蓄電デバイスの放電を制御する制御装置、当該制御装置を含む蓄電装置、及び当該蓄電装置を含む移動体システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の電動アシスト自転車には、脱着可能なバッテリパックが備えられている。このようなバッテリパックは、数十ワットクラスの出力を数時間維持できるほどの電力供給能力を備えるものがある。また、このようなバッテリパックに対して充電を行う場合には、専用の充電器を用いることが一般的である。すなわち、典型的には、バッテリパックを、電動アシスト自転車から取り外した上で、コンセントに接続された充電器にセットすることで、充電を行うようになっている。

【0003】

一方、電動アシスト自転車に回生機能を持たせて、例えば坂道を下る際にバッテリに充電を行うものもある。しかしながら、走行時に、回生機能以外の方法によってバッテリに対して充電を行うことを想定したものはない。さらに、アシスト走行時に、他の機器に対する電力供給を想定したものもない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−１６８３７９号公報

【特許文献2】特開２０１４−１８０２０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従って、本発明の目的は、一側面として、回生中においても他の装置による蓄電デバイスの充電を適切に行うことができるようにする技術を提供することである。

【0006】

さらに、本発明の異なる目的は、一側面として、人力を補助する動力装置に対する電力供給中に他の機器に対する電力供給を適切に行うことができるようにする技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様に係る制御装置は、（Ａ）人力による動力装置の駆動を制御する駆動制御装置又は動力装置と接続し、蓄電デバイスの充放電に係る電流が流れる第１の接続部と、（Ｂ）第１の接続部とは別に設けられ、蓄電デバイスに対する充電に係る電流が電気的接続により流れる第２の接続部と、（Ｃ）第１の接続部と第２の接続部とのうち少なくともいずれかを流れる電流を用いた、蓄電デバイスの充放電を制御する制御部とを有する。

【0008】

本発明の第２の態様に係る制御装置は、（Ａ）人力による動力装置の駆動を制御する駆動制御装置又は動力装置と接続し、蓄電デバイスの充放電に係る電流が流れる第１の接続部と、（Ｂ）第１の接続部とは別に設けられ、蓄電デバイスの放電に係る電流が電気的接続により流れる第２の接続部と、（Ｃ）第１の接続部と第２の接続部とのうち少なくともいずれかを流れる電流を用いた、蓄電デバイスの充放電を制御する制御部とを有する。

【発明の効果】

【0009】

一側面として、回生中においても他の装置による蓄電デバイスの充電を適切に行うことができるようになる。

【0010】

一側面として、人力を補助する動力装置に対する電力供給中に他の機器に対する電力供給を適切に行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１の実施の形態に係る電動アシスト車の外観図である。

【図2】図２は、第１の実施の形態に係るバッテリパックの外観図である。

【図3】図３（ａ）は、バッテリパックの底面図であり、図３（ｂ）は、充電器の外観図である。

【図4】図４は、第１の実施の形態に係るバッテリパックの機能ブロック図である。

【図5】図５は、第１の実施の形態における充電制御の第１例を説明するための図である。

【図6】図６は、第１の実施の形態における充電制御の第１例を説明するための図である。

【図7A】図７Ａは、充電電流の制限値の温度変化を説明するための図である。

【図7B】図７Ｂは、充電電流の制限値の電池電圧に応じた変化を説明するための図である。

【図8】図８は、第１の実施の形態における充電制御の第２例を説明するための図である。

【図9】図９は、第１の実施の形態における充電制御の第２例を説明するための図である。

【図10】図１０は、第１の実施の形態における充電制御の第３例を説明するための図である。

【図11】図１１は、第１の実施の形態における充電制御の第４例を説明するための図である。

【図12】図１２は、第１の実施の形態における充電制御の第４例を説明するための図である。

【図13】図１３は、第２の実施の形態に係る電動アシスト車の外観図である。

【図14】図１４は、第２の実施の形態に係るバッテリパックの外観図である。

【図15】図１５は、第２の実施の形態に係るバッテリパックの機能ブロック図である。

【図16A】図１６Ａは、第２の実施の形態における放電制御の第１例を説明するための図である。

【図16B】図１６Ｂは、第２の実施の形態における放電制御の第１例を説明するための図である。

【図17A】図１７Ａは、放電電流の制限値の温度変化を説明するための図である。

【図17B】図１７Ｂは、放電電流の制限値の電池電圧に応じた変化を説明するための図である。

【図18】図１８は、第２の実施の形態における放電制御の第２例を説明するための図である。

【図19】図１９は、第２の実施の形態における放電制御の第２例を説明するための図である。

【図20】図２０は、第２の実施の形態における放電制御の第３例を説明するための図である。

【図21】図２１は、第２の実施の形態における放電制御の第４例を説明するための図である。

【図22】図２２は、第２の実施の形態における放電制御の第４例を説明するための図である。

【図23】図２３は、第３の実施の形態に係るバッテリパックの機能ブロック図である。

【図24】図２４は、第４の実施の形態に係るバッテリパックの外観図である。

【図25A】図２５Ａは、第４の実施の形態に係るバッテリパックの機能ブロック図である。

【図25B】図２５Ｂは、第４の実施の形態に係るバッテリパックの機能ブロック図である。

【図26】図２６は、バッテリパックにモータ駆動制御装置を組み込む場合の機能ブロック図である。

【図27】図２７は、その他の実施の形態に係るバッテリパックの機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について、電動アシスト自転車の例をもって説明する。しかしながら、本発明の実施の形態の適用対象は、電動アシスト自転車だけに限定されず、人力に応じて移動する移動体（例えば、台車、車いす、昇降機など）に対して当該移動体の移動を補助するモータなどのバッテリについて適用可能である。なお、バッテリは、移動体と一体化される場合もあれば、移動体とは別途設置される場合もある。

【0013】

［実施の形態１］
図１に、電動アシスト自転車の外観図を示す。電動アシスト自転車１は、モータ駆動制御装置１０２と、バッテリパック１０１と、トルクセンサ１０３と、ペダル回転センサ１０４と、モータ１０５と、操作パネル１０６と、太陽光発電機１０７と、ケーブル１０８とを有する。なお、電動アシスト自転車１は、フリーホイール及び変速機も有している。

【0014】

バッテリパック１０１は、例えば、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル水素蓄電池などを含み、モータ駆動制御装置１０２を介してモータ１０５に対して電力を供給し、回生時にはモータ駆動制御装置１０２を介してモータ１０５からの回生電力によって充電も行う。さらに、バッテリパック１０１には、新たに端子が設けられ、バッテリパック１０１は、当該端子に接続されたケーブル１０８を介して太陽光発電機１０７に接続される。なお、ここではバッテリパック１０１が太陽光発電機１０７に接続される例を示しているが、風力発電機その他のエナジーハーベストデバイスが接続されるようにしても良い。また、太陽光発電機１０７等の設置位置は荷台に限定されるものではなく、他の箇所に設置しても良い。

【0015】

トルクセンサ１０３は、クランク軸に取付けられたホイールに設けられており、運転者によるペダルの踏力を検出し、この検出結果をモータ駆動制御装置１０２に出力する。また、ペダル回転センサ１０４は、トルクセンサ１０３と同様に、クランク軸に取付けられたホイールに設けられており、回転に応じたパルス信号をモータ駆動制御装置１０２に出力する。

【0016】

モータ１０５は、例えば周知の三相ブラシレスモータであり、例えば電動アシスト自転車１の前輪に装着されている。モータ１０５は、前輪を回転させるとともに、前輪の回転に応じてローターが回転するように、ローターが前輪に直接又は減速器などを介して連結されている。さらに、モータ１０５はホール素子等の回転センサを備えてローターの回転情報（すなわちホール信号）をモータ駆動制御装置１０２に出力する。

【0017】

操作パネル１０６は、例えばアシストの有無に関する指示入力、アシスト有りの場合には希望アシスト比等をユーザから受け付けて、当該指示入力等をモータ駆動制御装置１０２に出力する。また、操作パネル１０６は、モータ駆動制御装置１０２によって演算された結果である走行距離、走行時間、消費カロリー、回生電力量等のデータを表示する機能を有する場合もある。

【0018】

以下、本実施の形態に係るバッテリパック１０１の構成について説明する。

【0019】

図２に、第１の本実施の形態に係るバッテリパック１０１の外観を示す。

【0020】

バッテリパック１０１は、ケース１０１０に、充電端子１０１１と、充電指示ボタン１０１２と、充電レベルを表示するためのＬＥＤ（Light Emitting Diode）群１０１３と、ＬＥＤ群１０１３を点灯させるように指示するためのボタン１０１４と、モータ駆動制御装置１０２との接続端子群を含む接続部１０１５とを有する。

【0021】

ＬＥＤ群１０１３については、例えば、７５％以上１００％以下の充電レベルの場合には全ＬＥＤを点灯させ、５０％以上７５％未満の充電レベルの場合には下から３つのＬＥＤを点灯させ、２５％以上５０未満の充電レベルの場合には下から２つのＬＥＤを点灯させ、５％を超えて２５％未満の充電レベルの場合には下から１つのＬＥＤを点灯させ、５％の充電レベルの場合には１つもＬＥＤを点灯させない、といったルールに従って点灯させる。但し、これは一例であり、従来から行われているので、これ以上説明しない。

【0022】

充電端子１０１１は、ケーブル１０８との接続端子であり、例えばMicro ＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子又はMini ＵＳＢ端子若しくはＵＳＢ端子であってもよい。さらに、ＰｏＥ（Power over Ether）のコネクタであっても良い。さらに、コンセントであっても良い。その他、電力入力が可能な規格におけるコネクタであっても良い。図２の例では、バッテリパック１０１の上部に配置しているが、使用態様に併せてどのような位置に配置しても良い。

【0023】

図２では示していないが、バッテリパック１０１の筐体表面に充電端子１０１１を設ける場合には、防水用のキャップを充電端子１０１１に付けるようにしても良い。また、雨などの影響を受けないように防水機能を備えるようにすることが好ましい。

【0024】

また、充電指示ボタン１０１２を、ＬＥＤ群１０１３を点灯させるように指示するためのボタン１０１４が兼ねる場合もある。また、充電指示ボタン１０１２を設けずに、ケーブル１０８の端子挿入や充電電流などを検出して、自動的に充電を開始するようにしても良い。

【0025】

接続部１０１５の底面は、例えば図３（ａ）に示すように、電流用の端子１０１５ａと、信号用の端子１０１５ｂと、接地用の端子１０１５ｃとを有する。信号用の端子の数は、より多いこともある。

【0026】

これに併せて、バッテリパック１０１の充電器１２０は、図３（ｂ）に示すように、商用電源に接続するためのコンセント１２０２と、バッテリパック１０１の端子１０１５ａと接触する電流用の端子１２０１ａと、端子１０１５ｂと接触する信号用の端子１２０１ｂと、端子１０１５ｃと接触する接地用の端子１２０１ｃとを有する。このような充電器１２０は、従来と同じであり、これ以上説明しない。また、本実施の形態においては、モータ駆動制御装置１０２も、従来と同様に、充電器１２０と同様の端子を有している。

【0027】

本実施の形態では、このような充電器１２０でバッテリパック１０１に対して充電を行っても良いし、充電端子１０１１を介して、太陽光発電機１０７等で発電された電力にて充電を行うようにしても良い。特に、走行中に太陽光発電機１０７等で発電された電力にて充電を行うことによって、電動アシスト自転車１の走行距離を延長させ、また充電器１２０による充電を極力行わずにアシスト走行を可能にすることで、ユーザの利便性が向上する。

【0028】

図４に、本実施の形態に係るバッテリパック１０１の機能ブロック構成例を示す。

【0029】

本実施の形態に係るバッテリパック１０１は、モータ駆動制御装置用の端子群１０１５ａ乃至１０１５ｃと、充電端子１０１１に含まれる端子１０１１ａ及び１０１１ｂと、回路基板１１００と、電池セル１１５０とを有する。

【0030】

端子１０１１ａは、例えば充電電流用の端子であり、端子１０１１ｂは、例えば接地用の端子である。

【0031】

回路基板１１００は、電池パック制御基板又はＢＭＳ（Battery Management System）基板と呼ばれる基板であり、制御部１１１０を有する。制御部１１１０は、第１制御部１１１１と、スイッチ１１１２及び１１１３と、スイッチ保護制御部１１１６と、スイッチ温度検出素子１１１７と、セル監視部１１２０と、温度検知部１１１８と、第１電流検知部１１１９と、電池セル温度検出素子１１２４と、抵抗１１１５と、第２制御部１１１４と、第２電流検知部１１２１と、電力変換部１１２２と、抵抗１１２３とを有する。

【0032】

スイッチ１１１２は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）であり、そのソースが端子１０１５ａに接続され、ゲートがスイッチ保護制御部１１１６に接続され、ドレインがスイッチ１１１３であるＭＯＳＦＥＴのドレインに接続される。スイッチ１１１３は、例えばＭＯＳＦＥＴであり、そのソースは電池セルの充放電用の端子に接続され、ドレインはスイッチ１１１２のドレインに接続され、ゲートはスイッチ保護制御部１１１６に接続される。

【0033】

スイッチ保護制御部１１１６は、第１制御部１１１１の指示に応じてスイッチ１１１２及び１１１３を制御して、モータ駆動制御装置に係る給電及び充電を開始又は停止する。より具体的には、電池セル１１５０へ過度な充電、電池セル１１５０からの過度の放電、異常温度時の充放電又は放電が起きないように、温度検知部１１１８により検知された温度情報や、第１電流検知部１１１５により検知された電流情報、セル監視部１１２０により収集された各セルの電圧値といった第１制御部１１１１で収集された状態に応じて、スイッチ保護制御部１１１６は、スイッチ１１１２及び１１１３を制御する。

【0034】

温度検知部１１２０は、スイッチ温度検出素子１１１７及び電池セル温度検出素子１１２４に接続されており、これらから温度情報を取得する。スイッチ温度検出素子１１１７及び電池セル温度検出素子１１２４は、例えばサーミスタであり、これによって電池セル１１５０並びにスイッチ１１１２及び１１１３の各温度を検知する。スイッチ温度検出素子１１１７及び電池セル温度検出素子１１２４は、サーミスタに限らず、熱電対や赤外線検知などによるセンサでも良い。スイッチ温度検出は回路保護のため、また電池セル温度検出は電池セル保護のため、各温度が検出されることもある。スイッチ温度検出素子１１１７及び電池セル温度検出素子１１２４の各々は、例えば熱伝導率の高い熱伝導部材を介して検出対象であるスイッチ１１１２及び１１１３や電池セル１１５０に対して熱的に接触されている。

【0035】

セル監視部１１２０は、電池セル１１５０中における各セルに接続されており、これらの電圧を検出する。具体的には、セル監視部１１２０は、直列接続された各セルの電圧を検出し、また直列接続されたセルの電圧バランスが崩れないように各々のセルに対し放電制御を行い電圧バランスを整える。

【0036】

第１電流検知部１１１９は、抵抗１１１５に接続されており、モータ駆動制御装置１０２に係る充電及び放電電流を検知する。例えば、抵抗１１１５のように電流路に直接接続された抵抗の電圧降下の値から電流値を計算してもよい。電流の検知方法についてはこれに限定されるものではなく、ホールセンサといった種々の電流検知方法を用いて良い。

【0037】

第２電流検知部１１２１は、抵抗１１２３に接続されており、充電端子１０１１から電池セル１１５０へ流れる電流を検知する。例えば、抵抗１１２３のように、電流路に直接接続された抵抗の電圧降下の値から電流の値を計算してもよい。電流の検知方法についてはこれに限定されるものではなく、ホールセンサといった種々の電流検知方法を用いて良い。なお、第２電流検知部１１２１は、電池セル１１５０への電流のみならず、電子セル１１５０からの電流をも検知する。また、第２電流検知部１１２１によって検知された電流の値については、第２制御部１１１４にも出力するようにしても良い。

【0038】

電力変換部１１２２は、電池セル１１５０に接続されており、第２制御部１１１４からの指示に応じて充電端子１０１１からの電流により電池セル１１５０へ充電を行う。回路方式としてはブースト、フライバック、ハーフブリッジ、フルブリッジ等種々の形式を採用可能であり、ここでは特に指定しない。また、電力変換部１１２２は、回路停止状態で電池セル１１５０への充電を停止させる回路保護機能をも有する。

【0039】

第１制御部１１１１は、セル監視部１１２０、温度検知部１１１８、第１電流検知部１１１９及び第２電流検知部１１２１から各種情報を取得して、スイッチ保護制御部１１１６に充放電の停止を指示したり、充電端子１０１１からの電流に制限をかける。具体的には、第１制御部１１１１は、第２制御部１１１４に対して充電端子１０１１からの充電電流又は充電電力の制限を通知して、第２制御部１１１４に電力変換部１１２２を制御させる。

【0040】

また、第１制御部１１１１は、セル監視部１１２０、温度検知部１１１８、第１電流検知部１１１９及び第２電流検知部１１２１から取得した情報と使用履歴とから、電池残量、劣化状態などを算出し、例えば端子１０１５ｂ等を介して通信によりモータ駆動制御装置１０２に伝達する。さらに、第１制御部１１１１は、セル監視部１１２０、温度検知部１１１８、第１電流検知部１１１９及び第２電流検知部１１２１から取得した情報をモータ駆動制御装置１０２に伝達し、モータ駆動制御装置１０２は、受信した情報に基づき電池セル１１５０が異常を引き起こすような状態にならないように、適切に、バッテリパック１０１に対する充放電に係る制御を行う。但し、電池セル１１５０からの放電電流又は電池セル１１５０への充電電流を調整する必要がある場合には、第１制御部１１１１又は第１制御部１１１１及びモータ駆動制御装置１０２が連携して、放電電流又は充電電流を制御する。以下の説明では、第１制御部１１１１によって制御が行われるものとして説明する。

【0041】

さらに、第２制御部１１１４は、第１制御部１１１１及び電力変換部１１２２に接続されており、第１制御部１１１１からの指示に応じて、充電端子１０１１から電池セル１１５０に充電させるために、電力変換部１１２２を制御する。具体的には、第２制御部１１１４は、例えば充電指示ボタン１０１２が押されたことに応じて又はケーブル１０８の端子挿入や充電電流などを検出したことに応じて、第１制御部１１１１から指示された電力制限値等に応じて、充電端子１０１１から充電する電力を制御する。

【0042】

なお、ボタン１０１４が押された場合には、第１制御部１１１１は、電池セル１１５０の充電レベルを確認し、充電レベルに応じてＬＥＤ群１０１３の点灯を制御するようになっているが、これは従来と同じ機能であるから、これ以上述べない。

【0043】

なお、第１制御部１１１１と第２制御部１１１４とが分かれている例を示しているが、これらは一体となっている場合もある。さらに、回路基板１１００は１つである例を示しているが、複数の基板に分かれている場合もある。

【0044】

［充電制御の第１例］
次に、電池セル１１５０に対する充電制御の第１の例を、図５及び図６を用いて説明する。第１例では、回生による充電を優先する例を示す。すなわち、端子１０１５ａを介してモータ駆動制御装置１０２からモータ１０５の回生電流が流れてくるが、この回生電流による充電を優先する例を説明する。

【0045】

図５においては、横軸は、モータ駆動制御装置用の端子１０１５ａからの充電電流又は充電電力を表し、縦軸は、充電電流又は充電電力を表す。すなわち、直線ａで示されるように、モータ駆動制御装置用の端子１０１５ａからの充電電流Ｉ_c1又は充電電力Ｐ_c1が０から、電池セル１１５０に対する充電制限値（充電電流の制限値Ｉ_{c_limit}又は充電電力の制限値Ｐ_{c_limit}）まで変化する場合、第２制御部１１１４による充電電流Ｉ_c2又は充電電力Ｐ_c2は、直線ｂ以下の範囲に制御される。より具体的には、以下のように表される。
Ｉ_c2≦Ｉ_{c_limit}−Ｉ_c1 （１）
Ｐ_c2≦Ｐ_{c_limit}−Ｐ_c1 （２）

【0046】

このような場合、例えば、第１制御部１１１１は、第１電流検知部１１１５からの信号に基づき、Ｉ_c1又はＰ_c1を検知する（図６：ステップＳ１）。一方、第１制御部１１１１からＩ_c1又はＰ_c1の通知又は（１）又は（２）式の右辺の値の通知を受けて、第２制御部１１１４は、電力変換部１１２２を制御して、充電電流Ｉ_c2又は充電電力Ｐ_c2が、関係式（１）又は（２）を満たすようにする。

【0047】

より具体的には、充電端子１０１１からの入力電流又は入力電力が、元々Ｉ_{c_limit}−Ｉ_c1以下又はＰ_{c_limit}−Ｐ_c1（回生による充電電流又は充電電力に基づく値）以下であれば（ステップＳ３：Ｙｅｓルート）、第２制御部１１１４は、電力変換部１１２２に、充電端子１０１１からの入力電流又は入力電力で、電池セル１１５０に対する充電を行わせる（ステップＳ５）。一方、充電端子１０１１からの入力電流又は入力電力が、Ｉ_{c_limit}−Ｉ_c1を超える場合又はＰ_{c_limit}−Ｐ_c1を超える場合（ステップＳ３：Ｎｏルート）、第２制御部１１１４は、電力変換部１１２２により、関係式（１）又は（２）を満たすように、充電電流Ｉ_c2又は充電電力Ｐ_c2を制限する（ステップＳ７）。後者の場合、Ｉ_{c_limit}−Ｉ_c1より少なくなるように又はＰ_{c_limit}−Ｐ_c1より小さくなるように、入力電流又は入力電力に対して充電電流Ｉ_c2又は充電電力Ｐ_c2が制限されるようになる場合もある。

【0048】

回生が行われる場合、回生ブレーキが効くようになるので、回生による充電電流又は充電電力が制限されると、回生ブレーキの効きが変化してしまう。これは、制動力の変化として現れ、ユーザにとっては乗り味が変化することになるので、好ましくない場合がある。本例のように、回生による充電を優先すれば、このような事態を回避できる。

【0049】

上でも述べたように、回生による充電を優先したとしても、充電端子１０１１からの入力電流又は入力電力が制限されない状態もある。例えば、太陽光発電機１０７等の発電能力が低い場合、回生による充電電流又は充電電力が充電制限値に近い状態以外では、充電端子１０１１からの入力電流又は入力電力がほとんど制限されずに充電に用いられることもある。

【0050】

一方、回生能力が低いモータ１０５が用いられている場合には、充電端子１０１１からの充電電流又は充電電力を優先させて、場合によっては回生による充電を制限するようにした方が、より多くの充電が行われる場合もある。

【0051】

さらに、回生による充電電流又は充電電力を、モータ駆動制御装置１０２からの入力電流から制限するようにしても良い。

【0052】

すなわち、一般的には、以下の不等式が成り立つように制御される。
Ｉ_c2＋Ｉ_c1≦Ｉ_{c_limit}
Ｐ_c2＋Ｐ_c1≦Ｐ_{c_limit}

【0053】

［充電制御の第２例］
一般的に、電池セル１１５０に対する充電電流の制限値は、温度によって変化する。その一例を図７Ａに示す。図７Ａの例では、横軸は電池セル１１５０の温度τ［℃］を表し、縦軸は充電電流の制限値Ｉ_{c_limit}を表す。このように、電池セル１１５０の温度τに応じて充電電流の制限値Ｉ_{c_limit}は変化し、例えばτ₂未満になると、最大電流Ｉ_max未満になってしまう。

【0054】

また、電池セル１１５０に対する充電電流の制限値は、電池電圧によっても変化する。その一例を図７Ｂに示す。図７Ｂの例では、横軸は電池電圧［Ｖ］を表し、縦軸は充電電流の制限値Ｉ_{c_limit}を表す。このように、電池セル１１５０の電池電圧に応じて充電電流の制限値Ｉ_{c_limit}は変化し、例えばＶ₁を超えると、最大電流Ｉ_max未満になってしまう。

【0055】

従って、本例では、最大電流Ｉ_max又は最大電流Ｉ_maxから様々なマージンを考慮して決定される基準電流Ｉ_refに対する比率によって、モータ駆動制御装置用の端子１０１５ａからの充電電流Ｉ_c1及び充電端子１０１１からの充電電流Ｉ_c2を制御する。

【0056】

具体的には、例えば第１制御部１１１１は、第１電流検知部１１１５からの信号に基づき、回生電流を検知する（図８：ステップＳ１１）。そして、第１制御部１１１１は、温度及び電池電圧から最大電流Ｉ_max又は基準電流Ｉ_refの値を決定し、回生による充電電流Ｉ_c1の比率Ｒ_c1を算出する（ステップＳ１３）。すなわち、回生による入力電流が最大電流Ｉ_max又は基準電流Ｉ_refの値以下であれば、回生電流から比率Ｒ_c1を算出する。一方、回生電流が最大電流Ｉ_max又は基準電流Ｉ_refの値を超える場合には、比率Ｒ_c1は１となり、第１制御部１１１１は、最大電流Ｉ_max又は基準電流Ｉ_refの値に、回生による充電電流Ｉ_c1を制限する。場合によっては、比率Ｒ_c1を１より小さい所定値に設定して、所定値×最大電流Ｉ_max又は基準電流Ｉ_refの値によって得られる電流の値に充電電流Ｉ_c1を制限する場合もある。

【0057】

また、第１制御部１１１１は、最大電流Ｉ_max又は基準電流Ｉ_refの値と、比率Ｒ_c1とを、第２制御部１１１４に出力する。

【0058】

一方、第２制御部１１１４は、最大電流Ｉ_max又は基準電流Ｉ_refの値に対する第２制御部１１１４による充電電流Ｉ_c2の比率Ｒ_c2を、以下の関係式を満たすように決定する（ステップＳ１５）。

【0059】

Ｒ_c2≦Ｒ_ref−Ｒ_c1 （３）

【0060】

基準値Ｒ_refは、典型的には「１」であるが、さらにマージンを考慮して０以上１以下の実数が設定される場合もある。

【0061】

すなわち、図９に示すように、回生による充電電流Ｉ_c1の比率Ｒ_c1が直線ｃのように０から基準値Ｒ_refまで変化する場合に、充電電流Ｉ_c2の比率Ｒ_c2は、直線ｄ以下の範囲の値になるように決定される。

【0062】

Ｒ_c2が決定されれば、第２制御部１１１４は、最大電流Ｉ_max又は基準電流Ｉ_refにＲ_c2を乗ずることで、実際の充電電流Ｉ_c2を決定する（ステップＳ１７）。ステップＳ１５及びＳ１７については第１制御部１１１１が実施して第２制御部１１１４に通知するようにしても良い。このような演算を行った上で、充電端子１０１１からの入力電流が充電電流Ｉ_c2を超える場合には（ステップＳ１９：Ｎｏルート）、第２制御部１１１４は、電力変換部１１２２に、充電電流Ｉ_c2以下になるように制限して充電を行わせ（ステップＳ２３）、充電端子１０１１からの入力電流が充電電流Ｉ_c2以下である場合（ステップＳ１９：Ｙｅｓルート）、第２制御部１１１４は、電力変換部１１２２に、入力電流そのままで充電を行わせる（ステップＳ２１）。

【0063】

このように制御することで、電池セル１１５０の状態に応じた適切な充電がなされる。

【0064】

なお、上では電流について説明したが、同様に電力について制御を行うようにしても良い。

【0065】

さらに、回生による充電を優先していたが、回生能力が低いモータ１０５が用いられている場合には、充電端子１０１１からの入力電流を優先して充電するようにしても良い。

【0066】

すなわち、一般化すると以下のような不等式が成り立つように制御される。
Ｒ_c2＋Ｒ_c1≦Ｒ_ref

【0067】

［充電制御の第３例］
第２例では、電力変換部１１２２等の能力については考慮していなかった。しかしながら、大電流又は大電力を取り扱う場合には、コストが高い部品などを用いなければならなくなる。

【0068】

そこで、第３例では、コストを重視して第２制御部１１１４による充電電流Ｉ_c2に制限がある場合を考える。例えば、第２制御部１１１４等には充電電流制限値Ｉ_{c2_limit}が設定されるものとする。

【0069】

このような場合、最大電流Ｉ_max又は基準電流Ｉ_refにＲ_c2を乗ずることで得られる充電電流Ｉ_c2が、充電電流制限値Ｉ_{c2_limit}以下であれば、第２例と同じである。

【0070】

一方、充電電流Ｉ_c2が、充電電流制限値Ｉ_{c2_limit}を超えている場合には、充電電流Ｉ_c2は、充電電流制限値Ｉ_{c2_limit}となる。

【0071】

説明を簡単にするために、温度や電池電圧が一定で最大電流Ｉ_max又は基準電流Ｉ_refが変化しない状態を想定する。このような前提の下、回生による充電電流Ｉ_c1と、充電電流Ｉ_c2との関係を図１０を用いて説明する。

【0072】

図１０において、横軸は、モータ駆動制御装置用の端子１０１５ａからの充電電流（回生電流）を表し、縦軸は、充電電流を表す。すなわち、直線ａで示されるように、モータ駆動制御装置用の端子１０１５ａからの充電電流Ｉ_c1が０から、電池セル１１５０に対する充電制限値（充電電流の制限値Ｉ_{c2_limit}）まで変化する場合、第２制御部１１１４による充電電流Ｉ_c2は、線ｅ以下の範囲に制御される。より具体的には、以下のように表される。
Ｉ_c2≦Ｉ_{c2_limit}−Ｉ_c1 ＩＦ Ｉ_c2≦Ｉ_{c2_limit} （４）
Ｉ_c2≦Ｉ_{c2_limit} ＩＦ Ｉ_c2＞Ｉ_{c2_limit} （５）

【0073】

図１０では、（４）式は、区間Ｅ１で表され、（５）式は、区間Ｅ２で表される。

【0074】

この場合、図１０では、一点鎖線ｆ以上充電制限値以下の領域が、充電可能にも拘わらず充電できない領域であるが、これはコストを優先したためである。

【0075】

なお、上では電流についての制限を設定する例を示したが、電力について制限を設定するようにしても良い。

【0076】

さらに、第２例のように、最大電流Ｉ_max又は基準電流Ｉ_refの値に対する比率を、図１０に示すように変化させるようにしても良い。すなわち、どのような電池状態においても、第２制御部１１１４による充電電流Ｉ_c2を、原則として最大電流Ｉ_max又は基準電流Ｉ_refの値のγ％に制限する。回生による充電電流Ｉ_c1の比率が、最大電流Ｉ_max又は基準電流Ｉ_refの値の（１−γ）％を超えると、超えた分だけ充電電流Ｉ_c2の比率を下げるものである。

【0077】

さらに、回生による充電を優先していたが、回生能力が低いモータ１０５が用いられている場合には、充電端子１０１１からの入力電流を優先して充電するようにしても良い。

【0078】

［充電制御の第４例］
本例ではより簡単な制御を行う例を示す。図７Ａにおいてτ₂未満の場合には、充電電流の制限値Ｉ_{c_limit}が、最大電流Ｉ_max未満となってしまう。同様に図７ＢにおいてＶ₁を超えると、充電電流の制限値Ｉ_{c_limit}が最大電流Ｉ_max未満になってしまう。

【0079】

そのため本例では、図１１に示すように、このような充電電流に制限がある（最大電流Ｉ_max未満でないと充電できない）状態においては、充電端子１０１１から充電は行わず、電池状態で決まる充電電流Ｉ_{c_limit}で回生電流によって充電を行うことにする。このようにすれば、制御が簡単になる。

【0080】

さらに、充電電流に制限がない（最大電流で充電できる）状態において、充電端子１０１１からの入力電流が検出されない場合又は充電端子１０１１から充電しない場合には、回生による充電電流Ｉ_c1の上限値を、Ｉ_maxに設定する。すなわち、回生電流だけで充電を行う。

【0081】

一方、充電端子１０１１からの入力電流が検出された場合又は充電端子１０１１から充電する場合には、回生による充電電流Ｉ_c1の上限値を、Ｉ_maxに係数α（０を超えて１未満）を乗じた値に設定する。すなわち、モータ駆動制御装置１０２からの回生電流が、Ｉ_max×αを超える場合には、充電電流Ｉ_c1はＩ_max×αに制限される。また、第２制御部１１１４による充電電流Ｉ_c2の上限値を、Ｉ_max×（１−α）に設定する。すなわち、充電端子１０１１からの入力電流が、Ｉ_max×（１−α）を超える場合には、充電電流Ｉ_c2はＩ_max×（１−α）に制限される。

【0082】

このようにαを適切に設定することで、回生による充電及び充電端子１０１１からの入力電流による充電の適切な両立が図られる。さらに、簡単な場合分けによる制御であるから、制御部１１１０のコストを下げることができる。

【0083】

より具体的には、第１制御部１１１１は、セル監視部１１２０及び温度検知部１１１８等から取得した情報に基づき電池セル１１５０の状態を検出して（図１２：ステップＳ３１）、電池セル１１５０の状態に応じた充電電流の制限値Ｉ_{c_limit}を特定する。

【0084】

充電電流の制限値Ｉ_{c_limit}が最大電流Ｉ_max未満であれば（ステップＳ３３：Ｙｅｓルート）、第１制御部１１１１は、第２制御部１１１４に対して充電不可を通知すると共に、電池セル１１５０の状態に応じた充電電流の制限値Ｉ_{c_limit}以下で回生による充電を実行する（ステップＳ３５）。すなわち、回生電流が電池セル１１５０の状態に応じた充電電流の制限値Ｉ_{c_limit}以下であれば当該回生電流で充電し、回生電流が電池セル１１５０の状態に応じた充電電流の制限値Ｉ_{c_limit}を超えていれば、電池セル１１５０の状態に応じた充電電流の制限値Ｉ_{c_limit}に制限して充電を行う。

【0085】

第２制御部１１１４は、充電不可の通知に応じて、電力変換部１１２２に指示し、充電端子１０１１からの入力電流を遮断して、充電を行わないようにする（ステップＳ３７）。

【0086】

一方、充電電流の制限値Ｉ_{c_limit}が最大電流Ｉ_maxであれば（ステップＳ３３：Ｎｏルート）、第１制御部１１１１は、第２電流検知部１１２１により充電端子１０１１からの入力電流をチェックする（ステップＳ３９）。充電端子１０１１からの入力電流を検出できなければ（ステップＳ４１：Ｎｏルート）、第１制御部１１１１は、回生による充電を、最大電流Ｉ_maxまで実行する（ステップＳ４５）。このように回生による充電のみが行われる。

【0087】

一方、充電端子１０１１からの入力電流を検出できた場合には（ステップＳ４１：Ｙｅｓルート）、第１制御部１１１１は、第２制御部１１１４に対して、最大電流Ｉ_max×（１−α）を通知し、これに応じて、第２制御部１１１４は、電力変換部１１２２に、最大電流Ｉ_max×（１−α）まで、充電端子１０１１からの入力電流で充電を行わせる（ステップＳ４３）。すなわち、充電端子１０１１からの入力電流が、最大電流Ｉ_max×（１−α）以下であれば当該入力電流で充電を行い、当該入力電流が、最大電流Ｉ_max×（１−α）を超えていれば当該入力電流を最大電流Ｉ_max×（１−α）に制限して充電を行う。

【0088】

また、第１制御部１１１１は、最大電流Ｉ_max×αまで、回生による充電を実行する（ステップＳ４７）。すなわち、回生電流が最大電流Ｉ_max×α以下であれば当該回生電流で充電を行い、回生電流最大電流Ｉ_max×αを超える場合には当該回生電流を最大電流Ｉ_max×αまでに制限して充電を行う。なお、αのような係数を乗ずるのではなく、係数値を最大値から差し引いた値を、回生電流による充電電流の上限値に採用し、係数値を、第２制御部１１１４による充電電流の上限値に採用するようにしても良い。

【0089】

このようにすれば、回生電流と充電端子１０１１からの入力電流で充電を分担することができる。また、制御が簡単で、αを適切に設定することで、電力変換部１１２２等に用いられる部品などのコストを下げることができる。

【0090】

本実施の形態についても、電流ベースではなく電力ベースで制御するようにしても良い。

【0091】

なお、最大電流ではなく、最大電流に対して所定のマージンなどを考慮した電流値を採用するようにしても良い。

【0092】

［実施の形態２］
第１の実施の形態では、バッテリパック１０１に充電端子を設ける例を示したが、本実施の形態では、出力端子を設ける例を示す。

【0093】

図１３に、本実施の形態に係る電動アシスト自転車１ｂの外観を示す。

【0094】

電動アシスト自転車１ｂは、モータ駆動制御装置１０２と、バッテリパック１０１ｂと、トルクセンサ１０３と、ペダル回転センサ１０４と、モータ１０５と、操作パネル１０６と、電力消費又は充電を行う機器１０９と、ケーブル１０８とを有する。

【0095】

バッテリパック１０１ｂは、例えば、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル水素蓄電池などを含み、モータ駆動制御装置１０２を介してモータ１０５に対して電力を供給し、回生時にはモータ駆動制御装置１０２を介してモータ１０５からの回生電力によって充電も行う。さらに、バッテリパック１０１ｂには、新たに出力端子が設けられ、バッテリパック１０１ｂは、当該出力端子に接続されたケーブル１０８を介して機器１０９に接続される。

【0096】

機器１０９は、パーソナルコンピュータなどのような情報処理装置、スマートフォンを含む携帯通信端末に加えて、ライト、冷蔵庫、保温装置、保湿装置、その他電動アシスト自転車１ｂが走行中に電力を消費する機器である。但し、電動アシスト自転車１ｂが停車中に電力を消費する機器であっても、バッテリパック１０１ｂに接続可能である。例えば災害時その他の時間において、バッテリパック１０１ｂから電力供給を受けられれば、有用である場合が多い。

【0097】

機器１０９及びバッテリパック１０１ｂ以外の構成要素については、第１の実施の形態と同様であるから説明を省略する。

【0098】

図１４に、第２の本実施の形態に係るバッテリパック１０１ｂの外観を示す。

【0099】

バッテリパック１０１ｂは、ケース１０１０ｂに、出力端子１０１６と、出力指示ボタン１０１７と、充電レベルを表示するためのＬＥＤ群１０１３と、ＬＥＤ群１０１３を点灯させるように指示するためのボタン１０１４と、モータ駆動制御装置１０２との接続端子群を含む接続部１０１５とを有する。

【0100】

ＬＥＤ群１０１３及びボタン１０１４は、第１の実施の形態と同様である。

【0101】

出力端子１０１６は、ケーブル１０８との接続端子であり、例えばＵＳＢ端子又はＵＳＢ−ＰＤ（Power Delivery）端子若しくはその他のＵＳＢ端子であってもよい。さらに、ＰｏＥ（Power over Ether）のコネクタであっても良い。その他、電力出力が可能な規格におけるコネクタであっても良い。図１４の例では、バッテリパック１０１ｂの上部に配置しているが、使用態様に併せてどのような位置に配置しても良い。

【0102】

図１４では示していないが、防水用のキャップを出力端子１０１６に付けるようにしても良い。また、雨などの影響を受けないように防水機能を備えるようにすることが好ましい。

【0103】

また、出力指示ボタン１０１７を、ＬＥＤ群１０１３を点灯させるように指示するためのボタン１０１４が兼ねる場合もある。また、出力指示ボタン１０１７を設けずに、ケーブル端子の挿入などを検出して、自動的に出力を開始するようにしても良い。

【0104】

接続部１０１５については、第１の実施の形態と同様である。

【0105】

本実施の形態では、例えば電動アシスト自転車１ｂ走行中に、モータ１０５の駆動をアシストするためにバッテリパック１０１ｂに充電された電力を用いると共に、機器１０９に対してもバッテリパック１０１ｂに充電された電力を用いる。これによって、ユーザの利便性を向上させるものである。但し、停車中のように、モータ１０５の駆動のために電力を使っていない場合には問題はないが、走行中であれば、モータ１０５の駆動に用いられる電力との関係で、機器１０９に用いられる電力を適切に制御することが求められる。

【0106】

図１５に、本実施の形態に係るバッテリパック１０１ｂの機能ブロック構成例を示す。

【0107】

本実施の形態に係るバッテリパック１０１ｂは、モータ駆動制御装置用の端子群１０１５ａ乃至１０１５ｃと、出力端子１０１６に含まれる端子１０１６ａ及び１０１６ｂと、回路基板１１００ｂと、電池セル１１５０とを有する。

【0108】

端子１０１６ａは、例えば出力電流用の端子であり、端子１０１６ｂは、例えば接地用の端子である。

【0109】

回路基板１１００ｂは、電池パック制御基板又はＢＭＳ（Battery Management System）基板と呼ばれる基板であり、制御部１１１０ｂを有する。制御部１１１０ｂは、第１制御部１１１１ｂと、スイッチ１１１２及び１１１３と、スイッチ保護制御部１１１６と、スイッチ温度検出素子１１１７と、セル監視部１１２０と、温度検知部１１１８と、第１電流検知部１１１５と、電池セル温度検出素子１１２４と、抵抗１１１５と、第２制御部１１１４ｂと、第２電流検知部１１２１と、電力変換部１１２２ｂと、抵抗１１２３とを有する。

【0110】

スイッチ１１１２及びスイッチ１１１３、スイッチ保護制御部１１１６、セル監視部１１２０、温度検知部１１１８、スイッチ温度検出素子１１１７、電池セル温度検出素子１１２４、第１電流検知部１１１９、第２電流検知部１１２１並びに抵抗１１１５は、第１の実施の形態と同様である。

【0111】

電力変換部１１２２ｂは、電池セル１１５０に接続されており、第２制御部１１１４ｂからの指示に応じて出力端子１０１６に対して放電を行う。回路方式にはブースト、フライバック、ハーフブリッジ、フルブリッジ等種々の形式を採用可能であり、ここでは特に指定しない。また、電力変換部１１２２ｂは、回路停止状態で電池セル１１５０からの出力を停止させる回路保護機能をも有する。

【0112】

また、第１制御部１１１１ｂは、セル監視部１１２０、温度検知部１１１８、第１電流検知部１１１９及び第２電流検知部１１２１から各種情報を取得して、スイッチ保護制御部１１１６による充放電の停止を指示したり、出力端子１０１６への出力電流に制限をかける。具体的には、第１制御部１１１１ｂは、第２制御部１１１４に対して出力端子１０１６による放電電流又は放電電力の制限を通知して、第２制御部１１１４ｂに電力変換部１１２２ｂを制御させる。その他の機能は、第１の実施の形態に係る第１制御部１１１１と同様である。

【0113】

さらに、第２制御部１１１４ｂは、第１制御部１１１１ｂ及び電力変換部１１２２ｂに接続されており、第１制御部１１１１ｂからの指示に応じて、出力端子１０１６から電力を出力させるために、電力変換部１１２２ｂを制御する。具体的には、第２制御部１１１４ｂは、例えば出力指示ボタン１０１７が押されたことに応じて又はケーブル１０８の端子挿入や出力電流などを検出したことに応じて、第１制御部１１１１ｂから指示された電力制限値等に応じて、出力端子１０１６から出力する電力を制御する。

【0114】

なお、第１制御部１１１１ｂと第２制御部１１１４ｂとが分かれている例を示しているが、これらは一体となっている場合もある。さらに、回路基板１１００ｂは１つである例を示しているが、複数の基板に分かれている場合もある。

【0115】

さらに、充電端子１０１１と出力端子１０１６とは同じである場合もある。

【0116】

［放電制御の第１例］
次に、電池セル１１５０からの放電制御の第１の例を、図１６Ａを用いて説明する。第１例では、モータ１０５に対する電力供給を優先する例を示す。すなわち、端子１０１５ａを介してモータ駆動制御装置１０２に対してモータ１０５を駆動するための電流が流れるが、このモータ１０５を駆動するための電力供給を優先する例を図１６Ａを用いて説明する。

【0117】

図１６Ａでは、横軸は、モータ駆動制御装置用の端子１０１５ａへの出力電流又は出力電力を表し、縦軸は、出力電流又は出力電力を表す。すなわち、直線ｇで示されるように、モータ駆動制御装置用の端子１０１５ａへの出力電流Ｉ_o1又は出力電力Ｐ_o1が０から、電池セル１１５０の出力制限値（出力電流の制限値Ｉ_{o_limit}又は出力電力の制限値Ｐ_{o_limit}）まで変化する場合、第２制御部１１１４ｂによる出力電流Ｉ_o2又は出力電力Ｐ_o2は、直線ｈ以下の範囲に制御される。より具体的には、以下のように表される。
Ｉ_o2≦Ｉ_{o_limit}−Ｉ_o1 （６）
Ｐ_o2≦Ｐ_{o_limit}−Ｐ_o1 （７）

【0118】

このような場合、例えば、第１制御部１１１１ｂは、第１電流検知部１１１９からの信号に応じてＩ_o1又はＰ_o1を検知する（図１６Ｂ：ステップＳ５０１）。一方、第１制御部１１１１ｂからＩ_o1又はＰ_o1の通知又は（６）又は（７）式の右辺の値の通知を受けて、第２制御部１１１４ｂは、出力端子１０１６への出力電流Ｉ_o2又は出力電力Ｐ_o2を、関係式（６）又は（７）を満たすように制御する（ステップＳ５０３）。

【0119】

出力電流Ｉ_o2又は出力電力Ｐ_o2が、Ｉ_{o_limit}−Ｉ_o1又はＰ_{o_limit}−Ｐ_o1以下となるように、第２制御部１１１４ｂは、電力変換部１１２２ｂを制御して電池セル１１５０に放電を行わせる。Ｉ_{o_limit}−Ｉ_o1又はＰ_{o_limit}−Ｐ_o1を超えて他の機器１０９が電流又は電力を要求する場合には、第２制御部１１１４ｂは、Ｉ_{o_limit}−Ｉ_o1以下又はＰ_{o_limit}−Ｐ_o1以下に、出力電流Ｉ_o2又は出力電力Ｐ_o2を制限する。

【0120】

電動アシスト自転車１ｂが走行中の場合、モータ駆動制御装置１０２の制御のとおりモータ１０５を駆動するように電力供給を行わないと、適切なトルクが得られなくなる。これは、アシスト不足などとしてユーザに知覚されるので、好ましくない場合がある。本例のように、モータ駆動制御装置１０２への出力を優先することで、このような事態を回避できる。

【0121】

なお、モータ駆動制御装置１０２への出力電流又は出力電力を、モータ駆動制御装置１０２の制御に基づき要求される電流又は電力から様々な理由で制限する場合もある。

【0122】

また、機器１０９の性質によっては、モータ駆動よりも優先して電力供給を行うことが肯定される場合もある。例えば、機器１０９が保温又は保湿のためにある程度の電力供給を維持しなければならない場合もある。

【0123】

このような事態を鑑みれば、一般的には、以下の不等式が成り立つように制御される。
Ｉ_o2＋Ｉ_o1≦Ｉ_{o_limit}
Ｐ_o2＋Ｐ_o1≦Ｐ_{o_limit}

【0124】

［放電制御の第２例］
一般的に、電池セル１１５０に対する放電電流の制限値は、温度によって変化する。その一例を図１７Ａに示す。図１７Ａの例では、横軸は電池セル１１５０の温度τ［℃］を表し、縦軸は放電電流の制限値Ｉ_{o_limit}を表す。このように、電池セル１１５０の温度τに応じて放電電流の制限値Ｉ_{o_limit}は変化し、例えばτ₄未満になると、最大電流Ｉ_max2未満になってしまう。

【0125】

また、電池セル１１５０に対する放電電流の制限値は、電池電圧によっても変化する。その一例を図１７Ｂに示す。図１７Ｂの例では、横軸は電池電圧［Ｖ］を表し、縦軸は放電電流の制限値Ｉ_{o_limit}を表す。このように、電池セル１１５０の電池電圧に応じて放電電流の制限値Ｉ_{o_limit}は変化し、例えばＶ₄未満となると、最大電流Ｉ_max2未満になってしまう。

【0126】

従って、本例では、最大電流Ｉ_max2又は最大電流Ｉ_max2から様々なマージンを考慮して決定される基準電流Ｉ_ref2に対する比率によって、モータ駆動制御装置用の端子１０１５ａへの出力電流Ｉ_o1及び出力端子１０１６への出力電流Ｉ_o2を制御する。

【0127】

具体的には、例えば第１制御部１１１１ｂは、第１電流検知部１１１９からの信号に基づき、モータ駆動のための出力電流を検知する（図１８：ステップＳ１０１）。そして、第１制御部１１１１ｂは、温度及び電池電圧から最大電流Ｉ_max2又は基準電流Ｉ_ref2の値を決定し、モータ駆動のための出力電流Ｉ_o1の比率Ｒ_o1を算出する（ステップＳ１０３）。

【0128】

すなわち、モータ駆動のための出力電流が最大電流Ｉ_max2又は基準電流Ｉ_ref2の値以下であれば、モータ駆動のための出力電流から比率Ｒ_o1を算出する。モータ駆動のための出力電流が最大電流Ｉ_max2又は基準電流Ｉ_ref2の値に達すれば、比率Ｒ_o1は１となり、例えば第１制御部１１１１ｂは、最大電流Ｉ_max2又は基準電流Ｉ_ref2より多くの電流をモータ駆動制御装置１０２には流さないように制限をするようになる。場合によっては、比率Ｒ_o1を１より小さい所定値に設定して、所定値×最大電流Ｉ_max2又は基準電流Ｉ_ref2の値によって得られる電流にモータ駆動のための出力電流Ｉ_o1を制限する場合もある。

【0129】

また、第１制御部１１１１ｂは、最大電流Ｉ_max2又は基準電流Ｉ_ref2の値と、比率Ｒ_o1とを、第２制御部１１１４ｂに出力する。

【0130】

一方、第２制御部１１１４ｂは、最大電流Ｉ_max2又は基準電流Ｉ_ref2の値に対する出力端子１０１６からの出力電流Ｉ_o2の比率Ｒ_o2を、以下の関係式を満たすように決定する（ステップＳ１０５）。
Ｒ_o2≦Ｒ_ref2−Ｒ_o1 （８）
基準値Ｒ_ref2は、典型的には「１」であるが、さらにマージンを考慮して０以上１以下の実数が設定される場合もある。

【0131】

すなわち、図１９に示すように、モータ駆動のための出力電流Ｉ_o1の比率Ｒ_o1が直線ｊのように０から基準値Ｒ_ref2まで変化する場合に、出力端子１０１６への出力電流Ｉ_o2の比率Ｒ_o2は、直線ｋ以下の範囲の値になるように決定される。

【0132】

Ｒ_o2が決定されれば、第２制御部１１１４ｂは、最大電流Ｉ_max2又は基準電流Ｉ_ref2にＲ_o2を乗ずることで、出力電流Ｉ_o2を決定する（ステップＳ１０７）。なお、ステップＳ１０５及びＳ１０７の演算を第１制御部１１１１ｂが実行するようにして、出力電流Ｉ_o2を第２制御部１１１４ｂに出力するようにしても良い。第２制御部１１１４ｂは、このような演算により得られた出力電流Ｉ_o2以下となるように、供給電流を制御する（ステップＳ１０９）。

【0133】

このように制御することで、電池セル１１５０の状態に応じた適切な電力供給がなされる。

【0134】

なお、上では電流について説明したが、同様に電力について制御を行うようにしても良い。

【0135】

さらに、機器１０９の性質によっては、機器１０９への電力供給を優先すべき場合もある。従って、一般化すると以下のような不等式が成り立つように制御される。
Ｒ_o2＋Ｒ_o1≦Ｒ_ref2

【0136】

［放電制御の第３例］
第２例では、電力変換部１１２２ｂ等の能力については考慮していなかった。しかしながら、大電流又は大電力を取り扱う場合には、コストが高い部品などを用いなければならなくなる。

【0137】

そこで、第３例では、コストを重視して第２制御部１１１４ｂによる出力電流Ｉ_o2に制限がある場合を考える。例えば、第２制御部１１１４ｂには出力電流制限値Ｉ_{o2_limit}が設定されるものとする。

【0138】

このような場合、最大電流Ｉ_max2又は基準電流Ｉ_ref2にＲ_o2を乗ずることで得られる出力電流Ｉ_o2が、出力電流制限値Ｉ_{o2_limit}以下であれば、第２例と同じである。

【0139】

一方、出力電流Ｉ_o2が、出力電流制限値Ｉ_{o2_limit}を超えている場合には、実際の出力電流Ｉ_o2は、出力電流制限値Ｉ_{o2_limit}となる。

【0140】

説明を簡単にするために、温度や電池電圧が一定で最大電流Ｉ_max2又は基準電流Ｉ_ref2が変化しない状態を想定する。このような前提の下、モータ駆動のための出力電流Ｉ_o1と、出力電流Ｉ_o2との関係を図２０を用いて説明する。

【0141】

図２０において、横軸は、モータ駆動ための出力電流を表し、縦軸は、出力電流を表す。すなわち、直線ｇで示されるように、モータ駆動のための出力電流Ｉ_o1が０から、電池セル１１５０に対する出力制限値（出力電流の制限値Ｉ_{o_limit}）まで変化する場合、第２制御部１１１４ｂによる出力電流Ｉ_o2は、線ｍ以下の範囲に制御される。より具体的には、以下のように表される。
Ｉ_o2≦Ｉ_{o_limit}−Ｉ_o1 ＩＦ Ｉ_o2≦Ｉ_{o2_limit} （９）
Ｉ_o2≦Ｉ_{o2_limit} ＩＦ Ｉ_o2＞Ｉ_{o2_limit} （１０）

【0142】

図２０では、（９）式は、区間Ｍ１で表され、（１０）式は、区間Ｍ２で表される。

【0143】

この場合、図２０では、一点鎖線ｎ以上出力制限値以下の領域が、出力可能にも拘わらず出力できない領域であるが、これはコストを優先したためである。

【0144】

なお、上では電流についての制限を設定する例を示したが、電力について制限を設定するようにしても良い。

【0145】

さらに、第２例のように、最大電流Ｉ_max2又は基準電流Ｉ_ref2の値に対する比率を、図２０に示すように変化させるようにしても良い。すなわち、どのような電池状態においても、出力端子１０１６への出力電流Ｉ_o2を、原則として最大電流Ｉ_max2又は基準電流Ｉ_ref2の値のγ％に制限する。モータ駆動のための出力電流Ｉ_o1の比率が、最大電流Ｉ_max2又は基準電流Ｉ_ref2の値の（１−γ）％を超えると、超えた分だけ出力電流Ｉ_o2の比率を下げるものである。

【0146】

さらに、モータ駆動のための出力を優先していたが、機器１０９への出力を優先すべき事由がある場合には、出力端子１０１６への出力を優先して充電するようにしても良い。

【0147】

［放電制御の第４例］
本例ではより簡単な制御を行う例を示す。図１７Ａにおいてτ₄未満の場合には、出力電流の制限値Ｉ_{o_limit}が、最大電流Ｉ_max2未満となってしまう。同様に図１７ＢにおいてＶ₄未満となると、出力電流の制限値Ｉ_{o_limit}が最大電流Ｉ_max2未満になってしまう。

【0148】

そのため本例では、図２１に示すように、このような出力電流に制限がある（最大電流Ｉ_max2未満でないと出力できない）状態においては、出力端子１０１６から出力は行わず、電池状態で決まる出力電流Ｉ_{o_limit}でモータ駆動のための出力を行うことにする。このようにすれば、制御が簡単になる。

【0149】

さらに、出力電流に制限がない（最大電流で出力できる）状態において、出力端子１０１６からの出力が要求されていない場合又は出力端子１０１６から出力しない場合には、モータ駆動のための出力電流Ｉ_o1の上限値を、Ｉ_max2に設定する。すなわち、モータ駆動制御装置１０２にのみ出力を行う。

【0150】

一方、出力端子１０１６から出力を要求された場合には、モータ駆動のための出力電流Ｉ_o1の上限値を、Ｉ_max2に係数β（０を超えて１未満）を乗じた値に設定する。すなわち、モータ駆動制御装置１０２への出力電流が、Ｉ_max2×β以下になるように制限する。また、出力端子１０１６への出力電流Ｉ_o2の上限値を、Ｉ_max2×（１−β）に設定する。すなわち、出力端子１０１６への出力電流が、Ｉ_max2×（１−β）以下に制限される。

【0151】

このようにβを適切に設定することで、モータ駆動のための出力及び出力端子１０１６への出力電流の適切な両立が図られる。さらに、簡単な場合分けによる制御であるから、制御部１１１０ｂのコストを下げることができる。

【0152】

より具体的には、第１制御部１１１１ｂは、セル監視部１１２０及び温度検知部１１１８等から取得した情報に基づき電池セル１１５０の状態を検出して（図２２：ステップＳ１３１）、電池セル１１５０の状態に応じた出力電流の制限値Ｉ_{o_limit}を特定する。

【0153】

出力電流の制限値Ｉ_{o_limit}が最大電流Ｉ_max2未満であれば（ステップＳ１３３：Ｙｅｓルート）、第１制御部１１１１ｂは、第２制御部１１１４ｂに対して出力不可を通知すると共に、電池セル１１５０の状態に応じた出力電流の制限値Ｉ_{o_limit}以下でモータ駆動のための出力を実行する（ステップＳ１３５）。すなわち、モータ駆動のための出力電流が電池セル１１５０の状態に応じた出力電流の制限値Ｉ_{o_limit}以下に電流供給を制限する。

【0154】

第２制御部１１１４ｂは、出力不可の通知に応じて、電力変換部１１２２ｂに指示し、出力端子１０１６への出力電流を遮断して、出力を行わないようにする（ステップＳ１３７）。

【0155】

一方、出力電流の制限値Ｉ_{o_limit}が最大電流Ｉ_max2であれば（ステップＳ１３３：Ｎｏルート）、第１制御部１１１１ｂは、第２電流検知部１１２１により出力端子１０１６をチェックする（ステップＳ１３９）。出力端子１０１６に接続された他の機器１０９を検出できなければ（ステップＳ１４１：Ｎｏルート）、第１制御部１１１１ｂは、モータ駆動のための出力を、最大電流Ｉ_max2まで実行する（ステップＳ１４５）。このようにモータ駆動のための出力のみが行われる。

【0156】

一方、出力端子１０１６に接続された他の機器１０９を検出できた場合には（ステップＳ１４１：Ｙｅｓルート）、第１制御部１１１１は、第２制御部１１１４に対して、最大電流Ｉ_max2×（１−β）を通知し、これに応じて、第２制御部１１１４ｂは、電力変換部１１２２ｂに、最大電流Ｉ_max2×（１−β）まで、出力端子１０１６への出力を行わせる（ステップＳ１４３）。すなわち、出力端子１０１６への出力電流が、最大電流Ｉ_max2×（１−β）以下 になるように出力を行う。

【0157】

また、第１制御部１１１１ｂは、最大電流Ｉ_max2×βまで、モータ駆動のための出力を実行する（ステップＳ１４７）。すなわち、モータ駆動のための出力電流が最大電流Ｉ_max2×β以下になるように出力を行う。

【0158】

このようにすれば、モータ駆動のための出力電流と出力端子１０１６への出力電流とに適切に分けることができる。また、制御が簡単で、βを適切に設定することで、電力変換部１１２２ｂに用いられる部品などのコストを下げることができる。なお、βのような係数を乗ずるのではなく、係数値を最大値から差し引いた値を、モータ駆動のための出力の電流の上限値に採用し、係数値を、出力端子１０１６への出力電流の上限値に採用するようにしても良い。

【0159】

本実施の形態についても、電流ベースではなく電力ベースで制御するようにしても良い。

【0160】

なお、最大電流ではなく、最大電流に対して所定のマージンなどを考慮した電流値を採用するようにしても良い。

【0161】

［実施の形態３］
上で述べた第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、バッテリ本来の機能である充電及び放電の制御に着目していたが、例えばＵＳＢなどの通信可能な規格に従った端子を設ける場合には、外部の装置と、バッテリパックとのデータ通信が可能になる。

【0162】

例えば、第１の実施の形態と第２の実施の形態とを併せて実装した上で、追加した端子にデータ通信用の端子を含ませるようにする。

【0163】

本実施の形態に係るバッテリパック１０１ｃの機能ブロック図を図２３に示す。本実施の形態では、バッテリパック１０１ｃには充電及び出力用の端子１０１８が追加され、当該端子１０１８には、充電電流又は出力電流用の端子１０１８ａ、充電電流及び出力電流が流れる電線に対する接地用の端子１０１８ｂ、データ通信用の端子１０１８ｃ、及びデータ通信用の電線に対する接地用の端子１０１８ｄが含まれる。

【0164】

本実施の形態に係る回路基板１１００ｃは、制御部１１１０ｃを含み、当該制御部１１１０ｃは、第１制御部１１１１ｃと、スイッチ１１１２及び１１１３と、スイッチ保護制御部１１１６と、スイッチ温度検出素子１１１７と、セル監視部１１２０と、温度検知部１１１８と、第１電流検知部１１１９と、電池セル温度検出素子１１２４と、抵抗１１１５と、第２制御部１１１４ｃと、第２電流検知部１１２１と、電力変換部１１２２ｃと、抵抗１１２３と、通信部１１２５とを有する。

【0165】

スイッチ１１１２及びスイッチ１１１３、スイッチ保護制御部１１１６、セル監視部１１２０、温度検知部１１１８、スイッチ温度検出素子１１１７、電池セル温度検出素子１１２４、第１電流検知部１１１９、第２電流検知部１１２１並びに抵抗１１１５は、第１の実施の形態と同様である。

【0166】

第２制御部１１１４ｃ及び電力変換部１１２２ｃは、第１の実施の形態及び第２の実施の形態に係る機能を有する。

【0167】

通信部１１２５は、第１制御部１１１１ｃと端子１０１８ｃ及び１０１８ｄに接続されており、端子１０１８と接続された外部の装置と第１制御部１１１１ｃとの間の通信に係る処理を実行する。

【0168】

例えば、パーソナルコンピュータやスマートフォンなどが外部装置として、ケーブルを介して端子１０１８に接続されると、第１制御部１１１１ｃは、セル監視部１１２０、温度検知部１１１８、第１電流検知部１１１９及び第２電流検知部１１２１などから、外部装置に出力すべきデータ、例えば各種温度、電圧、電流、電力、電池セル残量といった種々の情報を収集する。本実施の形態に特徴的なデータとしては、端子１０１８を介して充電された電流量又は電力量、端子１０１８を介して出力された電流量又は電力量がある。例えば、第２電流検知部１１２１などによって外部装置が端子１０１８に接続されたことを検出すると、第１制御部１１１１ｃは、通信部１１２５に、端子１０１８に接続された外部装置との接続を確立させる。また、外部装置は、データ出力要求を端子１０１８を介して通信部１１２５に入力し、これに応じて通信部１１２５はデータ出力要求を第１制御部１１１１ｃに出力する。第１制御部１１１１ｃは、データ出力要求を受信したときにのみ、要求に係るデータを、通信部１１２５を介して外部装置へ出力する。このようにすれば、常にデータを出力することによる消費される電力を低減させることができる。

【0169】

また、モータ駆動制御装置１０２が、モータ１０５の回転センサからの信号等に基づき走行距離を算出したり、トルクセンサ１０３やペダル回転センサ１０４の信号等に基づき消費カロリーを算出したりする機能を有している場合には、そのようなデータを、第１制御部１１１１ｃ、通信部１１２５及び端子１０１８を介して外部装置に出力する。

【0170】

外部装置には、例えばバッテリパック１０１ｃ用のドライバ及びアプリケーションプログラムがインストールされており、例えばアプリケーションプログラムによって、バッテリパック１０１ｃから得られたデータを表示装置に表示する。上で述べたように、端子１０１８を介して充電された電流量又は電力量、端子１０１８を介して出力された電流量又は電力量、走行距離、消費カロリー、電池残量（充電レベル）などを表示装置に表示する。

【0171】

このようにすれば、一般的に電動アシスト自転車１に搭載されている操作パネル１０６により出力されるデータより多様なデータを、ユーザに対して提示することができるようになる。

【0172】

なお、逆に、制御部１１１０ｃやモータ駆動制御装置１０２に含まれるプログラムの更新データを例えばパーソナルコンピュータから端子１０１８を介して入力して、プログラムの更新処理を行うことで、より適切なプログラムによる処理の実行を行わせることができるようになる。また、機能拡張も可能になる場合もある。なお、設定データの更新を行うようにしても良い。

【0173】

また、セキュリティの観点から、特定の機器が接続された場合にのみ、データ通信ができるようにするような形や、一般的なパスワードの検証を行ってからデータ通信ができるような形にしたり、別途鍵が挿入された場合にのみデータ通信ができるような形を採用するようにしても良い。

【0174】

［実施の形態４］
バッテリパックに、複数の充電端子を設けることで、並列に充電を行ったり、複数の出力端子を設けることで、複数の機器に対して電力出力を行うようにしても良い。

【0175】

例えば、図２４に示すように、バッテリパック１０１ｄに、充電端子１０１１Ｘ及び１０１１Ｙを設けると共に、出力端子１０１６Ｘ及び１０１６Ｙを設けるようにしても良い。数は、２に限定されず、より多くの端子を設けるようにしても良い。充電端子のみを複数設けたり、出力端子のみを複数設けたりしても良い。さらに、第３の実施の形態のような充電及び出力の両方を行うことができるような端子を複数設けるようにしても良い。

【0176】

図２４に示したバッテリパック１０１ｄの機能ブロック図を、一点鎖線及び記号ＰＱＳ及びＴを介して接続された図２５Ａ及び図２５Ｂに示す。

【0177】

本実施の形態に係るバッテリパック１０１ｄは、モータ駆動制御装置用の端子群１０１５ａ乃至１０１５ｃと、充電端子１０１１Ｘ及びＹと、出力端子１０１６Ｘ及び１０１６Ｙと、回路基板１１００ｅと、電池セル１１５０とを有する。

【0178】

回路基板１１００ｅは、制御部１１１０ｅを有し、制御部１１１０ｅは、第１制御部１１１１ｅと、スイッチ１１１２及び１１１３と、スイッチ保護制御部１１１６と、スイッチ温度検出素子１１１７と、セル監視部１１２０と、温度検知部１１１８と、第１電流検知部１１１９と、電池セル温度検出素子１１２４と、抵抗１１１５と、第２制御部１１１４ｅと、第２電流検知部１１２１と、第１電力変換部１１２２ｅと、抵抗１１２３と、第３電流検知部１１３１と、抵抗１１３２と、第２電力変換部１１３３と、第４電流検知部１１３４と、抵抗１１３５と、第３電力変換部１１３６と、第５電流検知部１１３７と、抵抗１１３８と、第４電力変換部１１３９とを有する。

【0179】

第２電流検知部１１２１は、抵抗１１２３に流れる電流の値を検出し、当該電流は第１電力変換部１１２２ｅによって制御され、第２電流検知部１１２１と抵抗１１２３と第１電力変換部１１２２ｅは、充電端子１０１１Ｘと関連付けられている。第２電流検知部１１２１によって検知された電流の値は、第１制御部１１１１ｅに出力される。

【0180】

第３電流検知部１１３１は、抵抗１１３２に流れる電流の値を検出し、当該電流は第２電力変換部１１３３によって制御され、第３電流検知部１１３１と抵抗１１３２と第２電力変換部１１３３は、充電端子１０１１Ｙと関連付けられている。第３電流検知部１１３１によって検知された電流の値は、第１制御部１１１１ｅに出力される。

【0181】

第４電流検知部１１３４は、抵抗１１３５に流れる電流の値を検出し、当該電流は第３電力変換部１１３６によって制御され、第４電流検知部１１３４と抵抗１１３５と第３電力変換部１１３６は、出力端子１０１６Ｘと関連付けられている。第４電流検知部１１３４によって検知された電流の値は、第１制御部１１１１ｅに出力される。

【0182】

第５電流検知部１１３７は、抵抗１１３８に流れる電流の値を検出し、当該電流は第４電力変換部１１３９によって制御され、第５電流検知部１１３７と抵抗１１３８と第４電力変換部１１３９は、出力端子１０１６Ｙと関連付けられている。第５電流検知部１１３７によって検知された電流の値は、第１制御部１１１１ｅに出力される。

【0183】

なお、第１戦力変換部１１２２ｅと、第２電力変換部１１３３と、第３電力変換部１１３６と、第４電力変換部１１３９とは、それぞれ電池セル１１５０に接続されている。

【0184】

第１制御部１１１１ｅ及び第２制御部１１１４ｅは、充電端子１０１１Ｘ及び充電端子１０１１Ｙからの全入力電流に対して、第１の実施の形態で述べたような制御を行う。第１制御部１１１４ｅ及び第２制御部１１１４ｅは、出力端子１０１６Ｘ及び１０１６Ｙへの全出力電流に対して、第２の実施の形態で述べたような制御を行う。なお、端子毎に優先度を設定するようにしても良い。

【0185】

さらに、第３の実施の形態のように、出力端子１０１６Ｘ及び１０１６Ｙや充電端子１０１１Ｘ及び１０１１Ｙに、データ通信用の端子を含めるようにしても良い。

【0186】

［実施の形態５］
これまで説明してきた実施の形態では、バッテリパック１０１とモータ駆動制御装置１０２とは別々の装置として実装される例を示してきた。しかしながら、コスト削減などの目的で、図２６に示すように、バッテリパック１０１とモータ駆動制御装置１０２とを一体化した形で実装する場合もある。

【0187】

図２６に、本実施の形態に係るバッテリパック１０１ｆの機能ブロック図を示す。バッテリパック１０１ｆは、電池セル１１５０と、制御部１１１０ｆと、モータ駆動制御部１０２ｂとを含む。

【0188】

制御部１１１０ｆは、端子を介することなくモータ駆動制御部１０２ｂに接続している点を除き、第３の実施の形態で説明した制御部とほぼ同様である。なお、制御部１１１０ｆは、例えばデータ通信用の端子を含む端子１０１９ａ乃至ｄと接続しており、当該端子１０１９ａ乃至ｄ及びケーブルを介して例えばスマートフォンのような携帯機器１０９ｂとデータ通信ができるようになっている。電池セル１１５０も、第１乃至第４の実施の形態と同様である。

【0189】

本実施の形態に係る携帯機器１０９ｂは、例えば操作パネル１０６が従来有している機能、すなわち、アシストの有無に関する指示入力、アシスト有りの場合には希望アシスト比等をユーザから受け付けて、当該指示入力等をバッテリパック１０１ｆに出力する機能を有するアプリケーションプログラムを実行するようになっている。また、携帯機器１０９ｂのアプリケーションプログラムは、第３の実施の形態で説明したように、モータ駆動制御部１０２ｂによって演算された結果である走行距離、走行時間、消費カロリー、回生電力量等のデータを表示する機能、制御部１１１１ｆ及び端子１０１９を介して充電された電流量又は電力量、制御部１１１１ｆ及び端子１０１９を介して出力された電流又は電力量をさらに出力する機能を有する。

【0190】

一方、モータ駆動制御部１０２ｂは、モータ駆動演算部１０２１と、ＦＥＴブリッジ１０２２とを有し、ＦＥＴブリッジ１０２２は、端子１１６１を介してモータ１０５に接続され、モータ駆動演算部１０２１は、端子１１６２を介してモータ１０５の回転センサに接続され、端子１１６３を介してトルクセンサ１０３及びペダル回転センサ１０４に接続されている。モータ駆動演算部１０２１は、モータ１０５の回転センサ、トルクセンサ１０３及びペダル回転センサ１０４からの信号に基づき所定の演算を行って、ＦＥＴブリッジ１０２２のスイッチングを制御することで、モータ１０５の駆動を制御する。

【0191】

なお、端子１０１９には、例えばＵＳＢ端子を有するケーブルに接続された操作パネル１０６が接続される場合もある。

【0192】

［その他の実施の形態］
これまでの実施の形態では、電力変換部１１２２は、電池セル１１５０の充放電用の端子に接続する実装例を示したが、図２７に示すように、代わりに、スイッチ１１１２のソースに接続するようにしても良い。

【0193】

また、第５の実施の形態では、バッテリパック１０１に、モータ駆動制御装置１０２の機能を一体化させたが、バッテリパック１０１として電動アシスト自転車１から取り外し可能な形態となっている。しかしながら、第１乃至第３の実施の形態に係る制御については、バッテリパック１０１ではなく、電動アシスト自転車１のフレームと一体化させた場合であっても実装可能である。

【0194】

さらに、第１の実施の形態では、回生による電流と充電端子１０１１からの入力電流とが発生している場面を示しているが、回生による電流ではなく、モータ駆動のための出力電流がモータ駆動制御装置１０２へ出力されている場合もある。このような場合には、回生による電流が０であるものとして制御を行えばよい。

【0195】

また、第２の実施の形態では、モータ駆動のための出力電流と出力端子１０１６への出力電流とが発生している場面を示しているが、モータ駆動のための出力電流ではなく、回生による電流がモータ駆動制御装置１０２から入力されている場合もある。このような場合には、モータ駆動のための出力電流が０であるものとして制御すればよい。

【0196】

以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、実施の形態の組み合わせについては、適宜行うことができる。さらに、上記の機能を実現するための回路構成や実装方法は様々な方法を採用できる。

【0197】

なお、バッテリパック１０１といったケースを有する形で実装する場合には端子はコネクタとして実装されるが、バッテリパック１０１内部の制御部１１１０や回路基板１１００から見ると、その制御部１１１０や回路基板１１００にはコネクタが設けられておらず、コネクタに接続されるケーブルとの接続部が設けられている場合もある。逆に、制御部１１１０や回路基板１１００にコネクタが設けられている場合もある。従って、これらの両ケースを併せて接続部と呼ぶ場合もある。

【0198】

さらに、上で述べた実施の形態では、電池セルが含まれている例を示したが、キャパシタなどの蓄電デバイスを用いるような形に変更しても良い。その場合には、キャパシタの特性に合わせて充電及び放電を制御する。

【0199】

また、上で述べた実施の形態では、ＵＳＢ端子のように電極同士が接触するような接続について説明したが、電磁誘導その他の手法により非接触にて電流を流すような場合には非接触ではあるが電気的に接続するような接続手法を採用するようにしても良い。さらに、データ通信についても、ケーブルによる接続ではなく、Bluetooth（登録商標）など近距離無線通信によって行われる場合もある。

【0200】

以上述べた本発明の実施の形態をまとめると、以下のようになる。

【0201】

実施の形態の第１の態様に係る制御装置は、（Ａ）人力による動力装置の駆動を制御する駆動制御装置又は動力装置と接続し、蓄電デバイスの充放電に係る電流が流れる第１の接続部と、（Ｂ）第１の接続部とは別に設けられ、蓄電デバイスに対する充電に係る電流が電気的接続により流れる第２の接続部と、（Ｃ）第１の接続部と第２の接続部とのうち少なくともいずれかを流れる電流を用いた、蓄電デバイスの充放電を制御する制御部とを有する。

【0202】

このように第２の接続部を設けることで、例えば回生による電流による充電に加えて、第２の接続部からの電流にて蓄電デバイスを充電できるようになる。なお、接続部は、端子だけではなく、他の機器、ケーブル、電線その他の導電物間の接続部分や、非接触受給電における接続部をも含むものとする。

【0203】

なお、上で述べた動力装置が、人力による移動体の移動を補助するためのモータである場合もある。例えば、人力による移動体の移動を補助するためのモータであれば、蓄電デバイスの容量は、回生による充電に加えて、例えば移動体の移動中に他の電源装置から供給される電流による充電にて補充可能な容量に留まるので、商用電源に接続された充電器による充電を抑制させることができるようになる。

【0204】

また、上で述べた制御部が、第１の接続部から供給され且つ蓄電デバイスに対する充電に係る第１の電流又は第１の電力と、第２の接続部から供給され且つ蓄電デバイスに対する充電に係る第２の電流又は第２の電力とを検出した場合に、第１の電流又は第１の電力と第２の電流又は第２の電力とを用いて蓄電デバイスの充電を実施するモードを有するようにしても良い。片方のみで充電するモードもあってもよい。

【0205】

さらに、上で述べた制御部が、（ｃ１）第１の接続部から供給され且つ蓄電デバイスに対する充電に係る第１の電流又は第１の電力と、第２の接続部から供給され且つ蓄電デバイスに対する充電に係る第２の電流又は第２の電力とのうち、第１の電流又は第１の電力を優先して、蓄電デバイスに対する充電を行うようにしても良い。典型的には、第１の電流又は第１の電力を優先しないと、移動体の運転に影響が現れる場合があるためである。

【0206】

また、上で述べた制御部が、（ｃ２）第１の接続部から供給され且つ蓄電デバイスに対する充電に係る第１の電流の値又は第１の電力の値と、第２の接続部から供給され且つ蓄電デバイスに対する充電に係る第２の電流の値又は第２の電力の値との和が、第１の所定値以下となるように、又は、ある定数に対する第１の電流の値又は第１の電力の値の比と、ある定数に対する第２の電流の値又は第２の電力の値の比との和が、第２の所定値以下となるように、蓄電デバイスに対する充電を制御するようにしても良い。蓄電デバイスの能力に応じて適切に充電できるようになる。なお、比に基づき充電制御を行う場合は、蓄電デバイスの能力が蓄電デバイスの状態に応じて変化する場合に有用である。

【0207】

さらに、上で述べた制御部が、（ｃ３）第２の接続部から供給され且つ蓄電デバイスに対する充電に係る電流又は電力が検出された場合又は第２の接続部を介した電流入力又は電力入力が要求された場合には、第１の接続部から供給され且つ蓄電デバイスに対する充電に係る電流又は電力による充電を抑制するようにしても良い。例えば、充電制御を簡単化してコスト削減を行うためである。

【0208】

また、上で述べた制御部が、（ｃ４）蓄電デバイスに対する充電に係る電流又は電力の値が上限値よりも制限されている状態において、第２の接続部から供給され且つ蓄電デバイスに対する充電に係る電流又は電力が検出された場合又は第２の接続部からの充電が指示された場合には、第２の接続部から供給され且つ蓄電デバイスに対する充電に係る電流又は電力による充電を抑制又は停止するようにしても良い。より充電制御を簡単化するものである。

【0209】

さらに、上で述べた制御部が、（ｃ５）第１の接続部から供給され且つ蓄電デバイスに対する充電に係る第１の電流又は第１の電力と、第２の接続部から供給され且つ蓄電デバイスに対する充電に係る第２の電流又は第２の電力とのうち、第２の電流又は第２の電力を優先して、蓄電デバイスに対する充電を行うようにしても良い。例えば、回生能力が低いモータを用いている場合、又は第１の接続部に商用電源が接続された充電器が接続された場合には、このように第２の電流又は第２の電力を優先する方が好ましいためである。

【0210】

なお、上で述べた第１の接続部には、充電器をも接続できるようになっている場合もある。

【0211】

第１の態様に係る制御装置は、（Ｄ）第１の接続部とは別に設けられ、蓄電デバイスの放電に係る電流が電気的接続により流れる第３の接続部をさらに有するようにしても良い。この場合、上で述べた制御部が、（ｄ１）第１の接続部から供給され且つ蓄電デバイスの放電に係る第３の電流又は第３の電力と、第３の接続部から供給され且つ蓄電デバイスの放電に係る第４の電流又は第４の電力とのうち、第３の電流又は第３の電力を優先して出力するように制御するようにしても良い。

【0212】

このように第３の接続部を設けることで、例えば動力装置への出力に加えて、第３の接続部からの出力ができるようになる。なお、第３の接続部は、第２の接続部と共用される場合もある。また、典型的には、第３の電流又は第３の電力を優先しないと、移動体の運転に影響が現れる場合があるためである。

【0213】

また、上で述べた制御部が、（ｄ２）第１の接続部から供給され且つ蓄電デバイスからの放電に係る第３の電流の値又は第３の電力の値と、第３の接続部から供給され且つ蓄電デバイスからの放電に係る第４の電流の値又は第４の電力の値との和が、第３の所定値以下となるように、又は、ある定数に対する第３の電流の値又は第３の電力の値の比と、ある定数に対する第４の電流の値又は第４の電力の値の比との和が、第４の所定値以下となるように、蓄電デバイスの放電を制御するようにしても良い。蓄電デバイスの能力に応じて適切に放電できるようになる。なお、比に基づき放電制御を行う場合は、蓄電デバイスの能力が蓄電デバイスの状態に応じて変化する場合に有用である。

【0214】

さらに、上で述べた制御部が、（ｄ３）第３の接続部を介した電流出力又は電力出力が要求された場合には、第１の接続部から供給され且つ蓄電デバイスの放電に係る電流の値又は電力の値を抑制するようにしても良い。例えば、放電制御を簡単化してコスト削減を行うためである。

【0215】

また、上で述べた制御部が、（ｄ４）蓄電デバイスの放電に係る電流の値又は電力の値が上限値よりも制限されている状態において、第３の接続部を介した電流出力又は電力出力が要求された場合には、第３の接続部から供給され且つ蓄電デバイスの放電に係る電流の値又は電力の値を抑制又はゼロにするようにしても良い。より充電制御を簡単化するものである。

【0216】

さらに、上で述べた制御部が、（ｄ５）第１の接続部から供給され且つ蓄電デバイスの放電に係る第３の電流又は第３の電力と、第３の接続部から供給され且つ蓄電デバイスの放電に係る第４の電流又は第４の電力とのうち、第４の電流又は第４の電力を優先して出力するように制御するようにしても良い。例えば、第３の接続部に接続されている機器の種類（例えば保温又は保湿など）によっては、このように第４の電流又は第４の電力を優先する方が好ましいためである。

【0217】

第１の態様に係る制御装置は、（Ｅ）第１の接続部とは別に設けられ、データの入力及び出力の少なくとも一方を有線又は無線で行うための第４の接続部をさらに有するようにしても良い。これによって、データの入力や内部データを外部に出力できるようになる。

【0218】

さらに、上で述べた制御装置が、（ｅ１）第２の接続部を介した充電に係る電流量又は電力量を第４の接続部を介して出力するようにしても良い。さらに、（ｅ１）第３の接続部を介して出力された電流量又は電力量を第４の接続部を介して出力するようにしても良い。第２の接続部又は第３の接続部を設けることによって得られるようになったデータを出力するものである。

【0219】

さらに、上で述べた制御装置が、（Ｆ）第１の接続部とは別に設けられ、データの入力及び出力を有線又は無線で行うための第５の接続部をさらに有するようにしても良い。この場合、上で述べた制御部は、（ｆ１）第２の接続部を介した充電に係る電流量又は電力量を、第５の接続部を介して要求された場合に第５の接続部を介して出力するようにしても良い。また、上で述べた制御部は、（ｆ２）第３の接続部を介して出力された電流量又は電力量を、第５の接続部を介して要求された場合に第５の接続部を介して出力するようにしても良い。

【0220】

なお、このような制御装置を有する蓄電装置を構成することも可能である。さらに、このような制御装置と駆動制御装置とを有する蓄電装置を構成することも可能である。さらに、このような制御装置を有する移動体システムを構成することも可能である。

【0221】

本実施の形態の第２の態様に係る制御装置は、（Ａ）人力による動力装置の駆動を制御する駆動制御装置又は動力装置と接続し、蓄電デバイスの充放電に係る電流が流れる第１の接続部と、（Ｂ）第１の接続部とは別に設けられ、蓄電デバイスの放電に係る電流が電気的接続により流れる第２の接続部と、（Ｃ）第１の接続部と第２の接続部とのうち少なくともいずれかを流れる電流を用いた、蓄電デバイスの充放電を制御する制御部とを有する。

【0222】

本実施の形態の第３の態様に係る制御方法は、人力を補助する動力装置の駆動を制御する駆動制御装置又は動力装置と接続し、蓄電デバイスの充放電に係る電流が流れる第１の接続部と、第１の接続部とは別に設けられ、蓄電デバイスに対する充電に係る電流が電気的接続により流れる第２の接続部とを有する、蓄電デバイスの充放電制御装置により実行される。そして、制御方法は、（Ａ）第１の接続部から供給され且つ蓄電デバイスに対する充電に係る第１の電流の値又は第１の電力の値を検知するステップと、（Ｂ）（ｂ１）第１の電流の値又は第１の電力の値と、第２の接続部から供給され且つ蓄電デバイスに対する充電に係る第２の電流の値又は第２の電力の値との和が、第１の所定値以下となるように、又は、（ｂ２）ある定数に対する第１の電流の値又は第１の電力の値の比と、ある定数に対する第２の電流の値又は第２の電力の値の比との和が、第２の所定値以下となるように、蓄電デバイスに対する充電を制御するステップとを含む。

【0223】

本実施の形態の第４の態様に係る制御方法は、同様の充放電制御装置により実行され、（Ａ）第１の接続部から供給され且つ蓄電デバイスからの放電に係る第１の電流の値又は第１の電力の値を検知するステップと、（Ｂ）（ｂ１）第１の電流の値又は第１の電力の値と、第２の接続部から供給され且つ蓄電デバイスからの放電に係る第２の電流の値又は第２の電力の値との和が、第１の所定値以下となるように、又は、（ｂ２）ある定数に対する第１の電流の値又は第１の電力の値の比と、ある定数に対する第２の電流の値又は第２の電力の値の比との和が、第２の所定値以下となるように、蓄電デバイスの放電を制御するステップとを含む制御方法。

【0224】

このような構成は、実施の形態に述べられた事項に限定されるものではなく、実質的に同一の効果を奏する他の構成にて実施される場合もある。

【符号の説明】

【0225】

１１００ 回路基板
１１１０ 制御部
１１１１ 第１制御部
１１１４ 第２制御部
１１５０ 電池セル
１０１５ 接続部
１０１１ 充電端子
１０１６ 出力端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図17A】

【図17B】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25A】

【図25B】

【図26】

【図27】