特許 7451693 深放電したバッテリを充電するバッテリ充電装置、バッテリ充電システム及び方法

(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】

(24)【登録日】2024-03-08

(45)【発行日】2024-03-18

(54)【発明の名称】深放電したバッテリを充電するバッテリ充電装置、バッテリ充電システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240311BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240311BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20240311BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20240311BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20240311BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 303C

H01M10/48 P

H01M10/44 Q

H02J7/10 K

H02J7/10 B

H02J7/02 V

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022521507

(86)(22)【出願日】2020-10-07

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-09

(86)【国際出願番号】 US2020054581

(87)【国際公開番号】W WO2021071949

(87)【国際公開日】2021-04-15

【審査請求日】2022-06-07

(31)【優先権主張番号】62/913,079

(32)【優先日】2019-10-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】517284935

【氏名又は名称】ザ・ノコ・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｎｏｃｏ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(72)【発明者】

【氏名】マクブライド，ジェイムズ ピー

(72)【発明者】

【氏名】スタンフィールド，ジェイムズ リチャード

(72)【発明者】

【氏名】アンダーヒル，デレク マイケル

(72)【発明者】

【氏名】ヌック，ジョナサン ルイス

【審査官】右田 勝則

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－２９８５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２１９９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５３４８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０２１２４８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１１５９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００１２４４８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１６７２１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１８－５３６７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５３２９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１４２７５９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０２Ｊ ７／１０

Ｈ０２Ｊ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

深放電したバッテリを、バッテリ充電装置を使用して充電する方法であって、
前記バッテリ充電装置を強制モードとするユーザ入力を受け付けるステップと、
前記バッテリ充電装置を用いて前記深放電したバッテリの出力電圧を測定するステップと、
前記ユーザ入力と前記出力電圧が０ボルト又はそれに近い電圧であることに基づいて、バッテリ電圧が検出されないときに前記バッテリ充電装置による充電を防止する低電圧安全チエックなしに、前記強制モードで前記バッテリ充電装置を使用して前記深放電したバッテリを充電するステップと、を含む方法。

【請求項2】

前記深放電したバッテリが、前記強制モードの前記バッテリ充電装置により所定量の時間にわたって充電される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記所定量の時間は５分である、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記深放電したバッテリの前記強制モードでの充電は、前記所定量の時間に達したときに終了する、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

さらに、前記強制モードが終了した後、前記深放電したバッテリを測定することを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記強制モードが終了し、前記深放電したバッテリ出力電圧を測定した後に、前記深放電したバッテリが通常の起動電圧の閾値を上回った場合、前記充電式バッテリ充電装置は通常モードでの充電を開始する、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記強制モードが終了し、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定した後に、前記深放電したバッテリ電圧が低すぎる場合、前記充電式バッテリ充電装置はスタンバイモード又はオフモードに戻る、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記深放電したバッテリは鉛蓄電池である、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記深放電したバッテリは、開放型バッテリ管理システム（ＢＭＳ）を有する過放電したリチウムイオンバッテリである、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

深放電したバッテリを充電するための充電式バッテリ充電装置であって、
正極側端子及び負極側端子を有する充電式バッテリと、
前記充電式バッテリの正極側端子に接続された、又は接続可能な、正極側バッテリケーブルと、
前記充電式バッテリの前記負極側端子に接続された、又は接続可能な、負極側バッテリケーブルと、
前記深放電したバッテリの出力電圧を測定する検出器と、
前記充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の部品又は部分に接続され、前記充電式バッテリ充電装置の動作を制御するように構造化及び構成されるマイクロコントローラと、
前記マイクロコントローラに接続されたユーザインタフェースであって、ユーザ出力を受け付けると共に、前記充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の機能又はモードを表示するよう構造化及び構成されたユーザインタフェースと
を備え、
前記マイクロコントローラは前記深放電したバッテリの充電を制御するように構造化及び構成され、前記マイクロコントローラは、
ユーザによる強制モードの選択を示すユーザ入力を受け付け、
前記深放電したバッテリの前記出力電圧を測定し、
前記ユーザにより前記強制モードが選択され、かつ測定された前記出力電圧が０ボルト又はそれに近い電圧であれば、バッテリ電圧が検出されないときに前記バッテリ充電装置による充電を防止する低電圧安全チエックなしに、前記充電式バッテリ充電装置を強制モードとして前記深放電したバッテリを充電させるように構成されている、充電式バッテリ充電装置。

【請求項11】

前記強制モードは、所定の期間にわたって動作するように構成される、請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

前記所定の期間は５分である、請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

前記所定の期間が満了したことで前記強制モードが終了した後、前記充電式バッテリ充電装置が前記深放電したバッテリの電圧を測定する、請求項１１に記載の装置。

【請求項14】

前記深放電したバッテリが通常の起動電圧の閾値を上回った場合、前記充電式バッテリ充電装置は通常モードでの充電を開始する、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

前記深放電したバッテリの電圧が低すぎる場合、前記充電式バッテリ充電装置はスタンバイモード又はオフモードに戻る、請求項１３に記載の装置。

【請求項16】

前記ユーザインタフェースは、ユーザによる前記強制モードの選択が可能なように構造化及び構成される、請求項１０に記載の装置。

【請求項17】

前記ユーザインタフェースは、前記充電式バッテリ充電装置が前記強制モードの場合、ユーザフィードバックを行うよう構成される、請求項１６に記載の装置。

【請求項18】

前記ユーザフィードバックは、発光ダイオード（ＬＥＤ）を点灯させることにより行われる、請求項１７に記載の装置。

【請求項19】

前記深放電したバッテリは鉛蓄電池である、請求項１０に記載の装置。

【請求項20】

前記深放電したバッテリは、開放型バッテリ管理システム（ＢＭＳ）を有する過放電したリチウムイオンバッテリである、請求項１０に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、深放電したバッテリを充電するためのバッテリ充電装置（例えば、スマートバッテリ充電器）及びバッテリ充電システム、並びに深放電したバッテリを充電するためのバッテリ充電システム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スマートバッテリ充電器には、適切な使用を保証するために様々な保護機能が実装されている。一般的に実装されている保護機能の１つに、充電サイクルの開始前にバッテリ電圧を測定するものがある。バッテリ電圧が低すぎる場合、スマートバッテリ充電器は充電を開始しない。

【0003】

一般的な鉛蓄電池は、通常使用を行っている限り、スマート充電器による充電が妨げられるほど電圧レベルが低下することはない。しかしながら、バッテリに電流負荷が印加され、接続されたまま放置された場合、バッテリ電圧が０Ｖ近くまで達する可能性がある。このような状況下では、典型的なスマートバッテリ充電器では充電サイクルを開始しない。

【0004】

スマート充電器は、リチウムイオンセルを含むバッテリパックと、エラーが生じた場合に外部バッテリ端子からリチウムイオンセルを切り離すよう構成されたバッテリ管理システム（ＢＭＳ）と、を使用する。内部でリチウムイオンバッテリが切り離されると、外部バッテリ端子では、０Ｖ電圧が測定される。ＢＭＳの実装の形態によっては、過放電状態となったあと、エラー状態が解消されても外部バッテリ電圧が０Ｖのままに留まってしまうものもある。バッテリを復旧するには、外部電圧を印加する必要がある。しかし典型的なスマートバッテリ充電器の場合、バッテリ電圧が０Ｖだと検出された場合、充電サイクルが開始されないため、充電器による充電電圧が印加されない。

【0005】

従って、低電圧時の保護機能を完全に除去することなく、スマート充電器が深放電したバッテリを充電できるようにするためのスマート充電器、システム、及び方法が必要とされている。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によるバッテリ充電装置（例えば、スマートバッテリ充電器）は、例えば、１２Ｖ及び２４Ｖ両方の、鉛蓄電池（例えば、湿式、ゲル、ＭＦ、ＥＦＢ、ＡＧＭ電池）及び／又はリチウムイオンバッテリで使用するための携帯型自動バッテリ充電器とすることができる。スマートバッテリ充電装置は、例えば、自動車、ボート、ＲＶ、ＳＵＶ、ディーゼルトラック、オートバイ、ＡＴＶ、スノーモービル、小型滑走艇、芝刈り機、及び他の車両又は機器の充電をするよう構成及び設計される。また、例えば、スタータバッテリ及びディープサイクルバッテリの両方を完全に充電した状態に保つためのバッテリ維持装置として使用することもできる。また、例えば、過充電を生じさせることなく、安全かつ効率的に充電を行うために、バッテリ動作を監視させることも可能である。スマートバッテリ充電装置は、例えば、性能の劣化したバッテリを復活させるために、内蔵型のバッテリデサルフェーターを含んでいてもよい。

【0007】

本発明は、たとえ深放電したバッテリ電圧が０Ｖ（すなわち、０ボルト）付近であっても、深放電したバッテリの充電をバッテリ充電装置に開始させることができる「強制モード（Ｆｏｒｃｅ Ｍｏｄｅ）」（例えば、商標ＦＯＲＣＥ ＭＯＤＥ）として指定される、特殊な充電モード又は機能を備えた、又はそのようなモード又は機能から構成される、バッテリ充電装置（例えば、スマートバッテリ充電器）を備える。これにより、バッテリ充電装置を使用して、深放電した鉛蓄電池を充電したり、過放電したリチウムバッテリを開放型ＢＭＳにより回復させることができる。例えば、強制モードが自動的に開始するようバッテリ充電装置を構成することができる。もしくはユーザが強制的にバッテリ充電装置の強制モードを開始させることができる（例えば、強制モードボタンを押す）。

【0008】

強制モード機能により、深放電したバッテリのバッテリ電圧（例えば、深放電車両バッテリ）が最低閾値を下回ったときに、バッテリ充電装置がバッテリ充電モードに入ることを可能にする。その目的は、例えば、バッテリ充電装置による深放電した鉛蓄電池の充電を可能にすること、及びバッテリ充電装置において過放電したリチウムイオンバッテリのバッテリ管理システム（ＢＭＳ）をリセットすることである。

【0009】

強制モードは、安全上の理由から時間が短時間に制限されることを除き、通常充電モード同様に動作する。強制モードのタイムアウト時間は例えば５分であってよく、もしくは充電対象となる深放電したバッテリの特定の用途、種類及びサイズに応じて、それより長くても短くてもよい。

【0010】

指定された強制モード時間切れにより強制モードが終了した後、バッテリ充電装置はバッテリ電圧をチェックする。バッテリ電圧が通常の起動電圧の閾値を上回っている場合、バッテリ充電装置はその通常モードで充電を開始する。バッテリ電圧がまだ低すぎる場合、バッテリ充電装置はスタンバイモード又はオフモードに戻る。

【0011】

強制モードの場合、通常行われる低バッテリ電圧の確認をせずに動作するため、ユーザインタフェースからこのモードを明示的に選択する必要があり、このモードに設定された場合、それがユーザインタフェースからユーザにフィードバックされる。

【0012】

本発明の一態様によれば、深放電した車両バッテリをジャンプスタートさせるために提供されるバッテリ充電装置であって、バッテリ充電装置は、内部電源と、正極出力及び負極出力を有するオプショナル出力ポートと、前記正極出力と前記負極出力との間に接続される車両バッテリの有無を検出するように構成されかつ前記正極出力と前記負極出力とに回路接続される車両バッテリ分離センサと、前記正極出力と前記負極出力とに回路接続され、かつ前記正極出力と前記負極出力との間に接続された車両バッテリの極性を検出するよう構成された逆極性センサと、前記内部電源と前記出力ポートとの間に接続されたパワーＦＥＴスイッチと、前記車両分離センサ及び前記逆極性センサからの入力信号を受信し、前記出力ポート側に車両バッテリがあること示す前記センサからの信号と、前記車両バッテリの正極側端子及び負極側端子と前記正極出力及び前記負極出力がそれぞれ適切な極性で接続されていることを示す前記センサからの信号と、に応答し、前記内部電源を前記出力ポートに接続するよう前記パワーＦＥＴスイッチをオンにする出力信号を、前記パワーＦＥＴスイッチに提供するよう構成されたマイクロコントローラと、を含む。

【0013】

本発明の別の態様によれば、内部電源は充電式リチウムイオンバッテリパックである。

【0014】

本発明のさらに別の態様によれば、充電ケーブル装置又はジャンパケーブル装置であって、内部電源を有する手持ち式バッテリ充電器ジャンプスタータ装置の出力ポートに差し込むように構成されたプラグと、一端が前記プラグと一体化され他端側がそれぞれバッテリの端子に別々に接続されるよう構成された一対のケーブルと、を備える、装置が提供される。

【0015】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電する方法に関するものであって、方法は、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定することと、前記出力電圧が０ボルト又はそれに近い電圧だった場合、前記前記深放電したバッテリを強制モードで充電することと、を含むもしくはそれらから構成される。

【0016】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電する方法に関するものであって、方法は、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定することと、前記出力電圧が０ボルト又はそれに近い電圧だった場合、前記前記深放電したバッテリを強制モードで充電することと、を含みもしくはそれらから構成され、前記深放電したバッテリは所定量の時間にわたって強制モードで充電される。

【0017】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電する方法に関するものであって、方法は、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定することと、前記出力電圧が０ボルト又はそれに近い電圧だった場合、前記前記深放電したバッテリを強制モードで充電することと、を含みもしくはそれらから構成され、前記深放電したバッテリは所定量の時間にわたって強制モードで充電され、前記所定量の時間は５分である。

【0018】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電する方法に関するものであって、方法は、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定することと、前記出力電圧が０ボルト又はそれに近い電圧だった場合、前記前記深放電したバッテリを強制モードで充電することと、を含みもしくはそれらから構成され、前記深放電したバッテリは所定量の時間にわたって強制モードで充電され。記深放電したバッテリの前記強制モードでの充電は、前記所定量の時間に達したときに終了する。

【0019】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電する方法に関するものであって、方法は、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定することと、前記出力電圧が０ボルト又はそれに近い電圧だった場合、前記前記深放電したバッテリを強制モードで充電することと、を含みもしくはそれらから構成され、前記深放電したバッテリは所定量の時間にわたって強制モードで充電され。記深放電したバッテリの前記強制モードでの充電は、前記所定量の時間に達したときに終了し、方法はさらに、前記強制モードが終了した後、前記深放電したバッテリを測定することを含む。

【0020】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電する方法に関するものであって、方法は、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定することと、前記出力電圧が０ボルト又はそれに近い電圧だった場合、前記前記深放電したバッテリを強制モードで充電することと、を含みもしくはそれらから構成され、前記深放電したバッテリは所定量の時間にわたって強制モードで充電され。記深放電したバッテリの前記強制モードでの充電は、前記所定量の時間に達したときに終了し、方法はさらに、前記強制モードが終了した後、前記深放電したバッテリを測定することを含み、前記強制モードが終了し、前記深放電したバッテリ出力電圧を測定した後に、前記深放電したバッテリが通常の起動電圧の閾値を上回った場合、前記充電式バッテリ充電装置は通常モードでの充電を開始する。

【0021】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電する方法に関するものであって、方法は、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定することと、前記出力電圧が０ボルト又はそれに近い電圧だった場合、前記前記深放電したバッテリを強制モードで充電することと、を含みもしくはそれらから構成され、前記深放電したバッテリは所定量の時間にわたって強制モードで充電される。記深放電したバッテリの前記強制モードでの充電は、前記所定量の時間に達したときに終了し、方法はさらに、前記強制モードが終了した後、前記深放電したバッテリを測定することを含み、前記強制モードが終了し、前記深放電したバッテリ出力電圧を測定した後に、前記深放電したバッテリが通常の起動電圧の閾値を上回った場合、前記充電式バッテリ充電装置は通常モードでの充電を開始し、前記強制モードが終了し、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定した後に、前記深放電したバッテリ電圧が低すぎる場合、前記充電式バッテリ充電装置はスタンバイモード又はオフモードに戻る。

【0022】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電する方法に関するものであって、方法は、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定することと、前記出力電圧が０ボルト又はそれに近い電圧だった場合、前記前記深放電したバッテリを強制モードで充電することと、を含みもしくはそれらから構成され、前記深放電したバッテリは鉛蓄電池である。

【0023】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電する方法に関するものであって、方法は、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定することと、前記出力電圧が０ボルト又はそれに近い電圧だった場合、前記前記深放電したバッテリを強制モードで充電することと、を含みもしくはそれらから構成され、前記深放電したバッテリは、開放型バッテリ管理システム（ＢＭＳ）を有する過放電したリチウムイオンバッテリである。

【0024】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電するための充電式バッテリ充電装置に関するものであって、前記装置は、正極側端子及び負極側端子を有する充電式バッテリと、前記充電式バッテリの正極側端子に接続された、又は接続可能な、正極側バッテリケーブルと、前記充電式バッテリの前記負極側端子に接続された、又は接続可能な、負極側バッテリケーブルと、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定する検出器と、充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の部品又は部分に接続されたプログラマブルマイクロコントローラユニット（ＭＣＩ）であって、充電式バッテリ充電装置の動作を制御するように構造化及び構成されるＭＣＩと、前記ＭＣＩに接続されたユーザインタフェースであって、前記充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の機能又はモードを表示するよう構造化及び構成されたユーザインタフェースと、前記深放電したバッテリの充電を制御するように構造化及び構成されたコントローラであって、バッテリ電圧が０ボルト付近であっても前記深放電したバッテリを充電する、強制モードを有するコントローラと、を備えるもしくはそれらからなる。

【0025】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電するための充電式バッテリ充電装置に関するものであって、前記装置は、正極側端子及び負極側端子を有する充電式バッテリと、前記充電式バッテリの正極側端子に接続された、又は接続可能な、正極側バッテリケーブルと、前記充電式バッテリの前記負極側端子に接続された、又は接続可能な、負極側バッテリケーブルと、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定する検出器と、充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の部品又は部分に接続されたプログラマブルマイクロコントローラユニット（ＭＣＩ）であって、充電式バッテリ充電装置の動作を制御するように構造化及び構成されるＭＣＩと、前記ＭＣＩに接続されたユーザインタフェースであって、前記充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の機能又はモードを表示するよう構造化及び構成されたユーザインタフェースと、前記深放電したバッテリの充電を制御するように構造化及び構成されたコントローラであって、バッテリ電圧が０ボルト付近であっても前記深放電したバッテリを充電する、強制モードを有するコントローラと、を備えるもしくはそれらから構成され、前記強制モードは、所定の期間にわたって動作するように構成される。

【0026】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電するための充電式バッテリ充電装置に関するものであって、前記装置は、正極側端子及び負極側端子を有する充電式バッテリと、前記充電式バッテリの正極側端子に接続された、又は接続可能な、正極側バッテリケーブルと、前記充電式バッテリの前記負極側端子に接続された、又は接続可能な、負極側バッテリケーブルと、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定する検出器と、充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の部品又は部分に接続されたプログラマブルマイクロコントローラユニット（ＭＣＩ）であって、充電式バッテリ充電装置の動作を制御するように構造化及び構成されるＭＣＩと、前記ＭＣＩに接続されたユーザインタフェースであって、前記充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の機能又はモードを表示するよう構造化及び構成されたユーザインタフェースと、前記深放電したバッテリの充電を制御するように構造化及び構成されたコントローラであって、バッテリ電圧が０ボルト付近であっても前記深放電したバッテリを充電する、強制モードを有するコントローラと、を備えるもしくはそれらから構成され、前記強制モードは、所定の期間にわたって動作するように構成され、前記所定の期間は５分である。

【0027】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電するための充電式バッテリ充電装置に関するものであって、前記装置は正極側端子及び負極側端子を有する充電式バッテリと、前記充電式バッテリの正極側端子に接続された、又は接続可能な、正極側バッテリケーブルと、前記充電式バッテリの前記負極側端子に接続された、又は接続可能な、負極側バッテリケーブルと、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定する検出器と、充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の部品又は部分に接続されたプログラマブルマイクロコントローラユニット（ＭＣＩ）であって、充電式バッテリ充電装置の動作を制御するように構造化及び構成されるＭＣＩと、前記ＭＣＩに接続されたユーザインタフェースであって、前記充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の機能又はモードを表示するよう構造化及び構成されたユーザインタフェースと、前記深放電したバッテリの充電を制御するように構造化及び構成されたコントローラであって、バッテリ電圧が０ボルト付近であっても前記深放電したバッテリを充電する、強制モードを有するコントローラと、を備えるもしくはそれらから構成され、前記強制モードは、所定の期間にわたって動作するように構成され、前記所定の期間が満了したことで前記強制モードが終了した後、前記充電式バッテリ充電装置が前記深放電したバッテリの電圧を測定する。

【0028】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電するための充電式バッテリ充電装置に関するものであって、前記装置は正極側端子及び負極側端子を有する充電式バッテリと、前記充電式バッテリの正極側端子に接続された、又は接続可能な、正極側バッテリケーブルと、前記充電式バッテリの前記負極側端子に接続された、又は接続可能な、負極側バッテリケーブルと、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定する検出器と、充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の部品又は部分に接続されたプログラマブルマイクロコントローラユニット（ＭＣＩ）であって、充電式バッテリ充電装置の動作を制御するように構造化及び構成されるＭＣＩと、前記ＭＣＩに接続されたユーザインタフェースであって、前記充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の機能又はモードを表示するよう構造化及び構成されたユーザインタフェースと、前記深放電したバッテリの充電を制御するように構造化及び構成されたコントローラであって、バッテリ電圧が０ボルト付近であっても前記深放電したバッテリを充電する、強制モードを有するコントローラと、を備えるもしくはそれらから構成され、前記強制モードは、所定の期間にわたって動作するように構成され、前記所定の期間が満了したことで前記強制モードが終了した後、前記充電式バッテリ充電装置は、前記深放電したバッテリの電圧を測定し、前記深放電したバッテリが通常の起動電圧の閾値を上回った場合、前記充電式バッテリ充電装置は通常モードでの充電を開始する。

【0029】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電するための充電式バッテリ充電装置に関するものであって、前記装置は正極側端子及び負極側端子を有する充電式バッテリと、前記充電式バッテリの正極側端子に接続された、又は接続可能な、正極側バッテリケーブルと、前記充電式バッテリの前記負極側端子に接続された、又は接続可能な、負極側バッテリケーブルと、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定する検出器と、充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の部品又は部分に接続されたプログラマブルマイクロコントローラユニット（ＭＣＩ）であって、充電式バッテリ充電装置の動作を制御するように構造化及び構成されるＭＣＩと、前記ＭＣＩに接続されたユーザインタフェースであって、前記充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の機能又はモードを表示するよう構造化及び構成されたユーザインタフェースと、前記深放電したバッテリの充電を制御するように構造化及び構成されたコントローラであって、バッテリ電圧が０ボルト付近であっても前記深放電したバッテリを充電する、強制モードを有するコントローラと、を備えるもしくはそれらから構成され、前記強制モードは、所定の期間にわたって動作するように構成され、前記所定の期間が満了したことで前記強制モードが終了した後、前記充電式バッテリ充電装置は、前記深放電したバッテリの電圧を測定し、前記深放電したバッテリ電圧が低すぎる場合、前記充電式バッテリ充電装置はスタンバイモード又はオフモードに戻る。

【0030】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電するための充電式バッテリ充電装置に関するものであって、前記装置は、正極側端子及び負極側端子を有する充電式バッテリと、前記充電式バッテリの正極側端子に接続された、又は接続可能な、正極側バッテリケーブルと、前記充電式バッテリの前記負極側端子に接続された、又は接続可能な、負極側バッテリケーブルと、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定する検出器と、充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の部品又は部分に接続されたプログラマブルマイクロコントローラユニット（ＭＣＩ）であって、充電式バッテリ充電装置の動作を制御するように構造化及び構成されるＭＣＩと、前記ＭＣＩに接続されたユーザインタフェースであって、前記充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の機能又はモードを表示するよう構造化及び構成されたユーザインタフェースと、前記深放電したバッテリの充電を制御するように構造化及び構成されたコントローラであって、バッテリ電圧が０ボルト付近であっても前記深放電したバッテリを充電する、強制モードを有するコントローラと、を備えるもしくはそれらから構成され、前記ユーザインタフェースは、ユーザによる前記強制モードの選択が可能なように構造化及び構成される。

【0031】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電するための充電式バッテリ充電装置に関するものであって、前記装置は、正極側端子及び負極側端子を有する充電式バッテリと、前記充電式バッテリの正極側端子に接続された、又は接続可能な、正極側バッテリケーブルと、前記充電式バッテリの前記負極側端子に接続された、又は接続可能な、負極側バッテリケーブルと、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定する検出器と、充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の部品又は部分に接続されたプログラマブルマイクロコントローラユニット（ＭＣＩ）であって、充電式バッテリ充電装置の動作を制御するように構造化及び構成されるＭＣＩと、前記ＭＣＩに接続されたユーザインタフェースであって、前記充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の機能又はモードを表示するよう構造化及び構成されたユーザインタフェースと、前記深放電したバッテリの充電を制御するように構造化及び構成されたコントローラであって、バッテリ電圧が０ボルト付近であっても前記深放電したバッテリを充電する、強制モードを有するコントローラと、を備えるもしくはそれらから構成され、前記ユーザインタフェースは、ユーザによる前記強制モードの選択が可能なように構造化及び構成され、前記ユーザインタフェースは、前記充電可能バッテリ充電装置が前記強制モードの場合、ユーザフィードバックを行うよう構成される。

【0032】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電するための充電式バッテリ充電装置に関するものであって、前記装置は、正極側端子及び負極側端子を有する充電式バッテリと、前記充電式バッテリの正極側端子に接続された、又は接続可能な、正極側バッテリケーブルと、前記充電式バッテリの前記負極側端子に接続された、又は接続可能な、負極側バッテリケーブルと、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定する検出器と、充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の部品又は部分に接続されたプログラマブルマイクロコントローラユニット（ＭＣＩ）であって、充電式バッテリ充電装置の動作を制御するように構造化及び構成されるＭＣＩと、前記ＭＣＩに接続されたユーザインタフェースであって、前記充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の機能又はモードを表示するよう構造化及び構成されたユーザインタフェースと、前記深放電したバッテリの充電を制御するように構造化及び構成されたコントローラであって、バッテリ電圧が０ボルト付近であっても前記深放電したバッテリを充電する、強制モードを有するコントローラと、を備えるもしくはそれらから構成され、前記ユーザインタフェースは、ユーザによる前記強制モードの選択が可能なように構造化及び構成され、前記ユーザインタフェースは、前記充電可能バッテリ充電装置が前記強制モードの場合、ユーザフィードバックを行うよう構成され、前記ユーザフィードバックは、発光ダイオード（ＬＥＤ）を点灯させることにより行われる。

【0033】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電するための充電式バッテリ充電装置に関するものであって、前記装置は、正極側端子及び負極側端子を有する充電式バッテリと、前記充電式バッテリの正極側端子に接続された、又は接続可能な、正極側バッテリケーブルと、前記充電式バッテリの前記負極側端子に接続された、又は接続可能な、負極側バッテリケーブルと、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定する検出器と、充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の部品又は部分に接続されたプログラマブルマイクロコントローラユニット（ＭＣＩ）であって、充電式バッテリ充電装置の動作を制御するように構造化及び構成されるＭＣＩと、前記ＭＣＩに接続されたユーザインタフェースであって、前記充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の機能又はモードを表示するよう構造化及び構成されたユーザインタフェースと、前記深放電したバッテリの充電を制御するように構造化及び構成されたコントローラであって、バッテリ電圧が０ボルト付近であっても前記深放電したバッテリを充電する、強制モードを有するコントローラと、を備えるもしくはそれらから構成され、前記深放電したバッテリは鉛蓄電池である。

【0034】

本明細書に記載する主題は、深放電したバッテリを充電するための充電式バッテリ充電装置に関するものであって、前記装置は、正極側端子及び負極側端子を有する充電式バッテリと、前記充電式バッテリの正極側端子に接続された、又は接続可能な、正極側バッテリケーブルと、前記充電式バッテリの前記負極側端子に接続された、又は接続可能な、負極側バッテリケーブルと、前記深放電したバッテリの出力電圧を測定する検出器と、充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の部品又は部分に接続されたプログラマブルマイクロコントローラユニット（ＭＣＩ）であって、充電式バッテリ充電装置の動作を制御するように構造化及び構成されるＭＣＩと、前記ＭＣＩに接続されたユーザインタフェースであって、前記充電式バッテリ充電装置の１つ又は複数の機能又はモードを表示するよう構造化及び構成されたユーザインタフェースと、前記深放電したバッテリの充電を制御するように構造化及び構成されたコントローラであって、バッテリ電圧が０ボルト付近であっても前記深放電したバッテリを充電する、強制モードを有するコントローラと、を備えるもしくはそれらから構成され、前記深放電したバッテリは、開放型バッテリ管理システム（ＢＭＳ）を有する過放電したリチウムイオンバッテリである。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】本発明に係るバッテリ充電装置の斜視図である。

【図2】図１に示すバッテリ充電装置を示す正面図である。

【図3】図１及び図２に示すバッテリ充電装置の、バッテリケーブル及びバッテリクランプを有する電源コードアセンブリ及びバッテリ充電ケーブルアセンブリを示す正面図である。

【図4】正極側バッテリクランプ及び負極側バッテリクランプにそれぞれ取り付ける、又は深放電したバッテリの正極側端子及び負極側端子にそれぞれ直接取り付けるための正極側アイレットコネクタと負極側アイレットコネクタを有する、他のバッテリ充電ケーブルアセンブリの正面図である。

【図5】強制モードの特徴及び動作の例示的な実施形態を示すフローチャートである。

【図6】電源コード及びバッテリ充電ケーブルアセンブリが取り外された状態の、本発明による別のバッテリ充電装置の斜視図である。

【図7】バッテリクランプを取り付けたバッテリ充電ケーブルアセンブリを備えた状態の図６のバッテリ充電装置を示す正面図である。

【図8】図６に示すバッテリ充電装置の機能ブロック図である。

【図9A-1】図６に示すバッテリ充電装置の例示的な実施形態の概略回路図である。

【図9A-2】図６に示すバッテリ充電装置の例示的な実施形態の概略回路図である。

【図9A-3】図６に示すバッテリ充電装置の例示的な実施形態の概略回路図である。

【図9A-4】図６に示すバッテリ充電装置の例示的な実施形態の概略回路図である。

【図9B-1】図６に示すバッテリ充電装置の例示的な実施形態の概略回路図である。

【図9B-2】図６に示すバッテリ充電装置の例示的な実施形態の概略回路図である。

【図9B-3】図６に示すバッテリ充電装置の例示的な実施形態の概略回路図である。

【図9B-4】図６に示すバッテリ充電装置の例示的な実施形態の概略回路図である。

【図9C-1】図６に示すバッテリ充電装置の例示的な実施形態の概略回路図である。

【図9C-2】図６に示すバッテリ充電装置の例示的な実施形態の概略回路図である。

【図9C-3】図６に示すバッテリ充電装置の例示的な実施形態の概略回路図である。

【図10】表示器１１４の様々な特徴を示す、図６におけるバッテリ充電装置の斜視図である。

【図11】図６～１０に示すバッテリ充電装置と使用するためのバッテリケーブルアセンブリの上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

本発明によるバッテリ充電装置３１０を図１～３に示す。

【0037】

バッテリ充電装置３１０は、バッテリ充電装置３１０の電子部品を収容するハウジング又は筐体３１２と、電子表示器３１４（すなわち、グラフィックユーザインタフェース（ＧＵＩ））と、入力プラグ３２０及びＡ／Ｃプラグ３２２を有するＡ／Ｃ電源コード３１８が差し込まれるＡ／Ｃ入力ポート３１６と、出力プラグ３２８及び雄プラグコネクタ３３０を有するバッテリケーブルアセンブリ３２６が差し込まれる出力ポート３２４と、を備える。

【0038】

図３に示す別のバッテリケーブルアセンブリ３３２は、一端側に位置する雌プラグコネクタ３３４と、他端側に位置する正極側バッテリクランプ３３６及び負極側バッテリクランプ３３８と、を有する。バッテリケーブルアセンブリ３２６の雄プラグコネクタ３３０は、バッテリケーブルアセンブリ３３２の雌プラグコネクタ３３４に着脱可能に接続される。

【0039】

又は、バッテリケーブルアセンブリ３３２’（図４）は、一端に位置する雌プラグコネクタ３３４’と、他端に位置する正極側バッテリケーブルアイレットコネクタ３３６及び負極側バッテリケーブルアイレットコネクタ３３８と、を備える。正極側バッテリケーブルアイレットコネクタ３３６は正極側バッテリクランプに接続するか、もしくは深放電したバッテリの正極側端子に直接接続することができる。負極側バッテリケーブルアイレットコネクタ３３８は、負極側バッテリクランプに接続するか、もしくは深放電したバッテリの負極側端子に直接接続することができる。このアイレットコネクタ３３６及び３３８は、バッテリクランプペアと比較して、深放電したバッテリと、より恒常的な形態で接続することができる。

【0040】

電子表示器３１４は、以下の機能又はインジケータを備える。
１）強制モードＬＥＤ３１４Ａ；
２）充電レベルＬＥＤ３１４Ｂ；
３）スタンバイＬＥＤ３１４Ｃ；
４）「プッシュ＆ホールド」分圧器３１４Ｄ；
５）１２ＶリチウムＬＥＤ３１４Ｅ；
６）２４ＶＣＯＬＤ／ＡＧＭＬＥＤ３１４Ｆ；
７）２４Ｖ正常ＬＥＤ３１４Ｇ；
８）１２ＶＡＧＶ＋ＬＥＤ３１４Ｈ；
９）１３．６Ｖ電源ＬＥＤ３１４１；
１０）１２Ｖ修理ＬＥＤ３１４Ｊ；
１１）１２ＶＣＯＬＤ／ＡＧＭＬＥＤ３１４Ｋ；
１２）１２Ｖ正常ＬＥＤ３１４Ｌ；
１３）モードボタン３１４Ｍ；及び
１４）エラーＬＥＤ３１４Ｎ
強制モードの機能

【0041】

「強制モード」と指定された特別な充電モード機能及び方法は、バッテリ電圧が０Ｖ前後であっても、充電器による充電を開始させることを可能にする。これにより、充電器を使用して、過剰に放電した鉛蓄電池を充電したり、過放電したリチウムバッテリを開放型ＢＭＳにより回復させることができる。

【0042】

強制モードは、安全上の理由から時間が短時間に制限されることを除き、通常充電モード同様に動作する。強制モードのタイムアウト時間は、５分であってもよく、又は充電されるバッテリの用途及び種類及びサイズに応じて、それより長くても短くてもよい。

【0043】

指定された強制モード時間切れにより強制モードが終了した後、充電器はバッテリ電圧をチェックする。バッテリ電圧が通常の起動電圧の閾値を上回っている場合、充電器はその通常モードで充電を開始する。バッテリ電圧がまだ低すぎる場合、充電器はスタンバイモード又はオフモードに戻る。

【0044】

強制モードの場合、通常行われる低バッテリ電圧の確認をせずに動作するため、ユーザインタフェースからこのモードを明示的に選択する必要があり、このモードに設定されたことがユーザインタフェースからユーザにフィードバックされる。

【0045】

強制モードの機能と方法は、例えば、バッテリ充電装置３１０に適用することができる。例えば、表示器３１４に強制モード機能が「オン」になった時点を示すＬＥＤ３１４Ａ（図１）を設けることができる。バッテリ充電装置３１０は、強制モード機能を、自動的に「オン」及び「オフ」するように構成することができる。（例えば、バッテリ充電装置３１０を深放電したバッテリに適切に接続し、バッテリ充電装置３１０を「オン」にすると強制モード機能が自動的にオンになる等。あるいは、バッテリ充電装置３１０に強制モード機能を手動で「オン」及び「オフ」するスイッチ（例えば表示器３１４にボタン）を設けることができる。

【0046】

深放電したバッテリを最初に充電する際の例示的な強制モードのフローチャートを図７に示す。フローチャートは以下を示す。

【0047】

スタート３１０―初期状態では、強制モードはスタンバイモードである。

【0048】

判断３１２―モードボタンが５秒間押下され、バッテリ電圧が１Ｖ（ボルト）未満である。深放電したバッテリ電圧を検出し、１Ｖ未満かどうかを判定する。
ＹＥＳの場合、プロセス３１４に進む。―すべてのモードＬＥＤが点滅する。
ＮＯの場合、スタート３１０に戻る。

【0049】

プロセス３１４―すべてのモードＬＥＤが点滅する（モード選択）。

【0050】

判断３１６―モードが選択されたか？
ＹＥＳの場合、判断３１８に進む―クランプは逆に接続されているか？
ＮＯの場合、判断３１６の前に戻る。

【0051】

判断３１８―クランプが逆に接続されているか？
ＹＥＳの場合、プロセス３２０に進む―極性反転ＬＥＤがオンになる。
ＮＯの場合、判断３２２に進む―バッテリ電圧は保護電圧を上回っているか？

【0052】

プロセス３２０―極性反転ＬＥＤオン
判断３２２―バッテリ電圧が保護電圧を上回っているか？
ＹＥＳの場合、プロセス３２６に進む―高電圧ＬＥＤがオンになる
ＮＯの場合、プロセス３３０に進む―強制モードが起動。クランプでのライブ電圧（プラグが抜けている場合も）及び燃料計式ＬＥＤを追跡。５分間でタイムアウトする。

【0053】

判断３２４―クランプ（バッテリ）が外れているか？
ＹＥＳの場合、スタート３１０に戻る。
ＮＯの場合、判断３２４の前に戻る。

【0054】

プロセス３２６―高電圧ＬＥＤオン

【0055】

判断３２８―ＯＶＰ条件の範囲外か？
ＹＥＳの場合、スタート３１０に戻る。
ＮＯの場合、判断３２８の前に戻る。

【0056】

プロセス３３０―強制モードが起動し、（バッテリ）クランプでのライブ電圧（プラグが抜けている場合も）と燃料計式ＬＥＤを追跡し、５分でタイムアウト。

【0057】

本発明に係る他のバッテリ充電装置１１０を図６及び図７に示す。

【0058】

バッテリ充電装置１１０は、バッテリ充電装置１１０の電子部品を収容するハウジング又はケーシング１１２と、電子表示器１１４（すなわち、グラフィックユーザインタフェース（ＧＵＩ））と、正極側バッテリクランプ１１８（図２）を有する正極側バッテリケーブル１１６と、負極側バッテリクランプ１２２（図２）を有する負極側バッテリケーブル１２０とを備える。

【0059】

図３は、本発明の一態様に係るバッテリ充電装置（例えば、手持ち式ジャンプスタータ）の機能ブロック図を示す。手持ち式ジャンプスタータの中核には、リチウムポリマーバッテリパック３２がある。このバッテリパックには、従来の１２ボルト鉛蓄電池又は制御弁式鉛蓄電池によって電源が供給される車両のエンジンを、ジャンプスタートさせるのに十分なエネルギーが貯蔵されている。例示的な一実施形態では、高サージリチウムポリマーバッテリパックには、３５１Ｐ構成の３つの３．７Ｖ、２６６６ｍＡｈリチウムポリマーバッテリが含まれる。結果得られたバッテリパックは、１１．１Ｖ、２６６６Ａｈ（３．７Ｖで８０００Ａｈ、２９．６Ｗｈ）を提供する。連続放電電流は２５Ｃ（又は２００アンペア）、バースト放電電流は５０Ｃ（又は４００アンペア）である。バッテリパックの最大充電電流は８０００ｍＡ（８アンペア）である。

【0060】

プログラマブルマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）１は、様々な入力を受信し、情報出力及び制御出力を生成する。プログラマブルＭＣＵ１はハードウェアに変更を加えることなく機能やシステムパラメータの更新ができるため、システムに柔軟性を与える。例示的な一実施形態によれば、システムの制御には、２Ｋ×１５ビットのフラッシュメモリを有する８ビットマイクロコントローラが用いられる。そのようなマイクロコントローラの１つには、Ｈｏｌｔｅｋ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｃ．が販売しているＨＴ６７Ｆ３０がある。

【0061】

車両バッテリ逆接続センサ１０は、手持ち式ジャンプスタータ装置を車両の電気システムに接続する際、車両バッテリ７２の極性を監視する。以下に説明するように、バッテリ７２の端子がジャンプスタータ装置の誤った端子に接続されていると、ジャンプスタータ装置は、リチウムバッテリパックが車両バッテリ７２に接続されないよう保護する。車両バッテリ分離センサ１２は、ジャンプスタータ装置に車両バッテリ７２が接続されているか否かを検出し、出力端子に正常なバッテリ（例えば、充電可能なバッテリ）が存在しない限り、リチウムバッテリパックをジャンプスタータ装置の出力端子に接続しないよう保護する。

【0062】

（分離センサ１２が供給する検出信号に応じて）車両バッテリが存在し、かつ（逆接続センサ１０が供給する検出信号に応じて）正しい極性に接続されているとＭＣＵ１が判断した場合にのみ、手持ち式ジャンプスタータのリチウムバッテリが、スマートスイッチＦＥＴ回路１５によって車両の電気システムに電気的に切り替えられる。リチウムバッテリ温度センサ２０は、リチウムバッテリパック３２の温度を監視し、周囲温度条件が高いことによる過熱や、ジャンプスタート中の過度の電流引き込みによる過熱を検出する。リチウムバッテリ電圧測定回路２４は、リチウムバッテリパック３２の電圧を監視し、充電時に電圧電位が高くなりすぎたり、放電時に電圧電位が低くなりすぎたりしないようにする。

【0063】

リチウムバッテリリバースチャージ保護ダイオード２８は、車両バッテリ７２に供給されている充電電流が、車両の電気システム側からリチウムバッテリパック３２側に逆流するのを防止する。フラッシュライトＬＥＤ回路３６は、暗い状況下で、車両のボンネットの下を明るくするフラッシュライト機能に加え、危険の可能性のある場所で車が動かなくなった場合に、安全のためにＳＯＳや、及びストロボ照明の機能を果たすために設けられる。電圧レギュレータ４２は、マイクロコントローラ及びセンサの内部動作電圧を調整する。オン／オフマニュアルモード及びフラッシュライトスイッチ４６は、ユーザが手持ち式ジャンプスタータ装置の電源オンをコントロールし、車両にバッテリがない場合の手動オーバーライド動作をコントロールし、フラッシュライト機能をコントロールすることを可能にする。手動ボタンは、ジャンプスタータ装置に電源が投入されている場合にのみ機能する。このボタンにより、バッテリがない場合や、ＭＣＵによる自動検出が不可能なレベルまでバッテリ電圧が低くなった場合に、ユーザは車両をジャンプスタートさせることができる。手動モードが不用意に作動してしまうのを防ぐために、ユーザが手動オーバーライドボタンを所定の時間（例えば、３秒間）長押しすると、内部リチウムイオンバッテリの電源が、車両バッテリ接続ポートに切り替えられる。手動によるオーバーライドの唯一の例外は、車両バッテリが逆に接続されている場合である。自動車用バッテリが逆に接続されている場合、内部リチウムバッテリ電源が車両バッテリ接続ポートに切り替えられることはない。

【0064】

ＵＳＢ充電回路５２は、任意のＵＳＢ充電器電源からの電力を、リチウムバッテリパック３２を充電するための充電電圧及び電流に変換する。ＵＳＢ出力５６は、スマートフォン、タブレット、及び他の充電式電子デバイスを充電するためのＵＳＢ携帯充電器となる。動作インジケータＬＥＤ６０は、リチウムバッテリの容量状態の視覚的表示、並びにスイッチの起動状態（電力が車両の電気システムに供給されていることを示す）を表示する。ここで、手持ち式ジャンプスタータ装置の詳細な動作を、図２Ａ～図２Ｃの概略図を参照して記載する。図２Ａに示すように、マイクロコントローラユニット１は、すべての入出力の中心にある。逆接続バッテリセンサ１０は、入力ピン１及び２において車両バッテリ７２の端子に接続された光学結合アイソレータフォトトランジスタ（４Ｎ２７）を備え、ピン１の（マイナス端子ＣＢ－に関連づいた）リード導体にダイオードＤ８を有し、バッテリ７２が正しい極性でジャンプスタータ装置の端子に接続されている場合、オプトカプラＬＥＤ１１には電流が流れず、従ってオフとなりＭＣＵ１には「１」又は高出力信号が供給される。車両バッテリ分離センサ１２は、入力ピン１及び２において車両バッテリ７２の端子に接続された光学結合アイソレータフォトトランジスタ（４Ｎ２７）を備え、ピン１の（プラス端子ＣＢ＋に関連づいた）リード導体にダイオードＤ７を有し、バッテリ７２が正しい極性でジャンプスタータ装置の端子に接続されている場合、オプトカプラＬＥＤ１１Ａに電流が流れ、従ってオンとなりＭＣＵには「０」又は低出力信号が供給され、手持ち式ジャンプスタータ装置のジャンパ出力端子にわたってバッテリの存在を示す。

【0065】

車両バッテリ７２の極性が逆で手持ち式ジャンプスタータ装置に接続された場合、逆接続センサ１０のオプトカプラＬＥＤ１１に電流が流れ、マイクロコントローラユニット１に「０」又は低レベル信号を供給する。さらに、手持ち式ジャンプスタータ装置にバッテリが接続されていない場合、分離センサ１２のオプトカプラＬＥＤ１１Ａには電流が流れず、従ってオフとなり、ＭＣＵ「１」又は高出力信号を提供し、手持ち式ジャンプスタータ装置にはバッテリが接続されていないことを示す。これらの特定の入力を使用して、ＭＣＵ１のマイクロコントローラソフトウェアは、いつスマートスイッチＦＥＴ１５をオンにすれば安全かを判断することができるため、それによってリチウムバッテリパックがジャンプスタータ装置のジャンパ端子にされる。これにより、ＭＣＵ１は、車両バッテリ７２がジャンプスタータ装置に全く接続されていないか、もしくは極性が逆の状態で接続された場合には、スマートスイッチＦＥＴ１５がオン状態にならないようにし、リチウムバッテリパックのスパーク／ショートを防止することができる。

【0066】

図２Ｂに示すように、ＦＥＴスマートスイッチ１５は、マイクロコントローラ１の出力により駆動する。ＦＥＴスマートスイッチ１５は、三つの並列ＦＥＴ（Ｑ１５、Ｑ１８、及びＱ１９）を備え、リチウムバッテリパックからの電力をＦＥＴに分配する。マイクロコントローラ出力が論理ＬＯＷ側に駆動されると、各ＦＥＴ１６の抵抗が高い状態となり、従って、内部リチウムバッテリの負極接点１７から車両バッテリ７２の負極接点に電流が流れなくなる。マイクロコントローラ出力が論理ＨＩＧＨ側に駆動されると、ＦＥＴ１６（Ｑ１５、Ｑ１８、及びＱ１９）の抵抗が低い状態になり、電流が、内部リチウムバッテリパック負極接点１７（ＬＢ－）から車両バッテリ７２負極接点（ＣＢ－）に自由に流れることができるようになる。このようにして、マイクロコントローラソフトウェアは、車両エンジンのジャンプスタート用に、内部リチウムバッテリパック３２と車両バッテリ７２の接続を制御する。図２Ａに戻り、回路２４及びマイクロコントローラ１のアナログデジタル入力の１つを用いることで、リチウムバッテリパックの内部電圧を正確に測定することができる。回路２４は、主３．３Ｖレギュレータ４２の電圧がオンの時それを感知し、レギュレータ４２の電圧がオンの時トランジスタ２３をオンにするように設計されている。トランジスタ２３に電流が流れると、ＦＥＴ２２がオンになり、それにより、内部リチウムバッテリの正接点（ＬＢ＋）が分圧器２１への導電経路となり、より低い範囲の電圧がマイクロコントローラに送られてその読み取りを可能にする。この入力を使用して、マイクロコントローラソフトウェアは、放電動作中にリチウムバッテリの電圧が過剰に低くなっていないか、又は充電動作中にリチウムバッテリの電圧が過剰に高くなっていないかを判定し、電子部品の損傷を防ぐために適切な措置を講じることができる。

【0067】

さらに図２Ａを参照すると、二つの負温度係数（ＮＴＣ）デバイス２０により、リチウムバッテリパック３２の内部温度を正確に測定することができる。このデバイスは、温度上昇時に抵抗を低減する装置である。回路は、結果をマイクロコントローラ１上の２つのアナログ－デジタル（Ａ／Ｄ）入力にもたらす分圧器である。そして、マイクロコントローラソフトウェアは、内部リチウムバッテリの温度がジャンプスタートをするには高すぎる場合を見極めて、設計に対する安全性をさらに担保する。主電圧レギュレータ回路４２は、内部リチウムバッテリの電圧を、３．３ボルトの安定化電圧に変換するように設計されている。この電圧は、マイクロコントローラ１や、ジャンプスタータ装置のその他の部品の内部動作のための電力として使用される、３つのリチウムバッテリリバースチャージ保護ダイオード２８（図２Ｂ参照）は、内部リチウムバッテリパック３２からの電流が車両バッテリ７２にのみ流れ、車両バッテリから内部リチウムバッテリ側に流れないよう配置される。このようにして、自動車の電気システムがオルタネータから充電していても、それにより内部リチウムバッテリが逆充電されてしまう（そしてそれによって損傷する）ことは不可能なので、別のレベルの安全性が提供される。主電源オンスイッチ４６（図２Ａ）は、１回押すと、製品のオフ状態をオンに、そしてオン状態をオフにすることができる二極双投動作を可能にする組み合わせとなっている。また、この回路は、オンスイッチによりアクティブにされた場合、電力を「キープアライブ」にしておくのにマイクロコントローラ出力４７を使用する。スイッチが押されると、マイクロコントローラはこの出力を高論理レベルにして、スイッチが解放されたときに電源をオンに維持する。このようにして、マイクロコントローラは、オン／オフスイッチが再びアクティブになった場合や、リチウムバッテリの電圧が低くなり過ぎた過ぎた場合に、いつ電源をオフにするかの制御を維持する。マイクロコントローラソフトウェアはまた、使用されずに所定の期間（例えば、８時間）が経過すると、電源をオフにするタイマを含む。図２Ｂに示すフラッシュライトＬＥＤ回路４５は、フラッシュライトＬＥＤの動作を制御する。マイクロコントローラ１からの２つの出力は、２つの別々のＬＥＤに専用として用いられる。従って、ＬＥＤをストロボやＳＯＳパターンに使用する際、ソフトウェアにより独立して制御することがでるため、ジャンプスタータ装置にさらに別の安全機能がもたらされる。ＬＥＤインジケータは、操作者が製品に何が起きているかを理解するのに必要なフィードバックを提供する。４つの別個のＬＥＤ６１（図２Ａ）は、マイクロコントローラ１の、それぞれに対応する出力によって制御され、内部リチウムバッテリの残量表示を行う。各ＬＥＤは、２５％、５０％、７５％、及び１００％（赤色、赤色、黄色、緑色）の残量表示を備えた、「燃料計」のような形式で制御される。ＬＥＤインジケータ６３（図２Ｂ）は、車両バッテリ７２が逆極性の状態で接続された場合、にユーザに視覚的警告を与えるものである。「ブースト」及びオン／オフＬＥＤ６２は、ジャンプスタータ装置がジャンプスタート電源を供給しているとき、及びジャンプスタータ装置がオンのときにそれぞれ視覚的表示を行う。

【0068】

ＵＳＢ出力５６回路（図２Ｃ）は、内部リチウムバッテリパック３２からスマートフォンなどの携帯型電子機器を充電するためのＵＳＢ出力を行うために設けられている。マイクロコントローラ１からの制御回路５７は、内部のリチウムバッテリの容量が低下しすぎないよう、ソフトウェア制御によりＵＳＢ出力５６をオンオフする。ＵＳＢ出力は、一般的なＵＳＢコネクタ５８を介して装置外部に引き出される。このコネクタには、この出力を必要とする特定のスマートフォンの充電を可能にするのに必要な一般的な分圧器を含んでいる。ＵＳＢ充電回路５２により、内部リチウムバッテリパック３２を一般的なＵＳＢ充電器で充電することができる。この充電の入力には、一般的なマイクロＵＳＢコネクタ４８が用いられているため、一般的なケーブルを使用することができる。一般的なＵＳＢ充電器から供給される５Ｖ電位は、ＤＣ－ＤＣコンバータ４９によって、内部リチウムバッテリパックの充電に必要とされる１２．４ＶＤＣ電圧にアップコンバートされる。ＤＣ－ＤＣコンバータ４９のオンオフは、回路５３を介してマイクロコントローラ１からの出力により行うことができる。

【0069】

このようにして、マイクロコントローラソフトウェアは、Ａ／Ｄ入力２２によりバッテリ電圧の上がり過ぎが測定された場合に、充電をオフにすることができる。内部リチウムバッテリへの過充電を回避するための追加の安全策として、内部リチウムバッテリセル５１の充電バランスを担保するリチウムバッテリ充電コントローラ５０を使用する。このコントローラは、内部リチウムバッテリの過放電を回避するための二重の安全策も兼ねる。

【0070】

図５は、本発明の例示的な実施形態による手持ち式装置１１０を示す。１１２は筐体である。１１４は表示器である。１１４Ａは、電源投入スイッチである。１１４Ｂは、ＬＥＤの「燃料計」式インジケータである。１１４Ｃは、１２Ｖ出力ポート１２２に電力が供給されていることを示す「ブーストオン」インジケータであり、１１４Ｄは、車両バッテリが不適切な極性で接続されていることを示す「リバース」インジケータである。１１４Ｅは、装置を動作させるために電源が投入されたことを示す「電源オン」インジケータである。１１８は内部のリチウムイオンバッテリを充電するためのＵＳＢ入力ポートである。１１８Ａは、ＵＳＢ入力ポート１１８用の取り外し可能なカバーであり、１２０は、内部リチウムイオンバッテリから、スマートフォン、タブレット、音楽プレーヤ、他の電子機器などの他の携帯機器に電力供給するためのＵＳＢ出力ポートである。１２０Ａは、ＵＳＢ出力ポート１２０用の着脱可能なカバーである。１２２は、後述するケーブル装置２１０に接続可能な１２Ｖ出力ポートである。

【0071】

図６は、手持ち式装置１１０と使用するために特別に設計されたジャンパケーブル装置２１０を示す。装置２１０は、手持ち式装置１１０の１２Ｖ出力ポート１２２に差し込まれるように構成されたプラグ２１２を有する。正側バッテリケーブル２１４及び負側バッテリケーブル２１８はプラグ２１２と一体化され、リングコネクタ２１６Ａ及びングコネクタ２２０Ａを介してそれぞれ正極側バッテリクランプ２１６及び負極側バッテリクランプ２２０に接続される。クランプ上に示されている通り、正極側バッテリクランプ２１６と正極の対応、そして負極側バッテリクランプ２２０と負極の対応を絶対に間違えないよう、１２Ｖ出力ポート１２２とプラグ２１２は、プラグ２１２が特定の向きでしか１２Ｖ出力ポート１２２に嵌らないような形状をしている。

【0072】

さらに、リング端子２１６Ａとリング端子２１６Ｂは、バッテリクランプ２１６、２２９をそれぞれバッテリケーブル２１４、２１８から取り外して車両バッテリの端子に直接、着脱可能に接続することができる。この特徴は、例えば、バッテリケーブル２１４及び２１８３０２ｂを車両のバッテリに恒久的に取り付けるために用いることができる。バッテリ電圧が枯渇又は放電した場合、プラグ２１２を１２Ｖ出力ポート１２２に差し込むだけで、手持ち式ジャンプスタータ装置１１０を消耗又は放電した車両バッテリに適切に接続することができる。

【0073】

このように記載された本発明は、本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく、さまざまな方法で変更することができることが当業者には明らかであろう。そのような変更はいずれも、添付の特許請求の範囲内に包含されることが意図されている。

【符号の説明】

【0074】

１ マイクロコントローラユニット
１０ 逆接続バッテリセンサ
１１ オプトカプラＬＥＤ
１２ 車両バッテリ分離センサ
１５ スマートスイッチＦＥＴ回路
１６，２２ ＦＥＴ
１７ 内部リチウムバッテリパック負極接点
２０ リチウムイオンバッテリ温度センサ
２３ トランジスタ
２４ リチウムバッテリ電圧測定回路
２８ リチウムバッテリリバースチャージ保護ダイオード
３２ リチウムポリマーバッテリパック
４２ 主３．３Ｖレギュレータ
４５ フラッシュライトＬＥＤ回路
４６ オン／オフマニュアルモード及びフラッシュライトスイッチ
４７ マイクロコントローラ出力
４８ マイクロＵＳＢコネクタ
４９ ＤＣ－ＤＣコンバータ
５０ リチウムバッテリ充電コントローラ
５１ 内部リチウムバッテリセル
５２ ＵＳＢ充電回路
５６ ＵＳＢ出力
５７ 制御回路
５８ ＵＳＢコネクタ
６０ 動作インジケータＬＥＤ
６１ ＬＥＤ
６２ 「ブースト」及びオン／オフＬＥＤ
６３ ＬＥＤインジケータ
１１０ 手持ち式装置
１１４ 表示器
１１８ ＵＳＢ入力ポート
１２０ ＵＳＢ出力ポート
１２２ １２Ｖ出力ポート
２１０ ジャンパケーブル装置
２１６，２２９ 正極側バッテリクランプ
２１６Ａ，２１６Ｂ リング端子
２２０ 負極側バッテリクランプ
３１０ バッテリ充電装置
３１４ 電子表示器
３１６ Ａ／Ｃ入力ポート
３１８ Ａ／Ｃ電源コード
３２０ 入力プラグ
３２２ Ａ／Ｃプラグ
３２４ 出力ポート
３２６ バッテリケーブルアセンブリ
３２８ 出力プラグ
３３０ 雄プラグコネクタ
３３４，雌プラグコネクタ
３３６ 正極側バッテリケーブルアイレットコネクタ
３３８ 負極側バッテリケーブルアイレットコネクタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A-1】

【図9A-2】

【図9A-3】

【図9A-4】

【図9B-1】

【図9B-2】

【図9B-3】

【図9B-4】

【図9C-1】

【図9C-2】

【図9C-3】

【図10】

【図11】