JP3982675B2

JP3982675B2 - Battery remaining capacity display device

Info

Publication number: JP3982675B2
Application number: JP2002008963A
Authority: JP
Inventors: 恭一有賀; 崇史曽根
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2022-01-17
Also published as: JP2003217682A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池残容量表示装置に関し、特に、二次電池の劣化を直感的且つ視覚的に認識しやすくするのに好適な電池残容量表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動車両等の電源として使用される二次電池では、電池が消耗すると十分な動力性能を発揮できないので、残容量表示装置を備えて電池の残容量を容易に認識できるようにするのが望ましい。例えば、特開２００１−１２６７７５号公報には、ＬＥＤの点灯数により多段階に電池残容量を表示する電動車両用電池状態表示装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
二次電池の絶対的使用可能容量は、充放電の繰り返しにより、徐々に劣化・減少する。従来の残容量表示装置では、劣化した電池の残容量表示において充電直後でも満充電状態を表示しなくなったり、ユーザが所定の操作をすることにより、一時的に使用可能容量を表示させるだけであった。
【０００４】
したがって、そのような一時的な認識ではなく常時電池の劣化を容易に認識できるようにすることが望まれる。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、付帯設備を増やすことなく電池の劣化を容易に認識させることができる電池残容量表示装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、表示スケール上の位置によって電池の残容量を表示する電池残容量表示装置において、前記表示スケールが電池の劣化分に応じて縮小されるよう構成した点に第１の特徴がある。
【０００７】
また、本発明は、前記表示スケールが、電池の劣化分に応じて低残容量側が縮小されるよう構成した点に第２の特徴がある。さらに、本発明は、前記表示スケールが、低残容量の警告エリアを有しており、電池の劣化分に応じた該警告エリアの移動により表示スケールが縮小されるよう構成した点に第３の特徴がある。
【０００８】
第１〜第３の特徴によれば、表示スケールの変化により、電池の劣化を常に視覚的に認識させることができる。第２の特徴によれば、電池の劣化に伴い、表示スケールの低残容量側が変化して表示スケールが底上げされたような状態になるので、劣化の意味を視覚により直感的に認識しやすくすることができる。
【０００９】
また、第３の特徴によれば、警告エリアを残してユーザに対する低残容量認識の機能を維持しながら、該警告エリアの移動により表示スケールを縮小させて劣化分の認識機能をも付加することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、二次電池（以下、「バッテリ」という）とその充電器とを含む電動車両のシステム構成を示すブロック図である。同図において、電池部１にはバッテリ１１、バッテリ温度検出部１２、バッテリ容量計算部１３、およびメモリ１４が設けられる。一方、充電器２には、環境温度検出部２１、充電電流検出部２２、充電電圧検出部２３、放電器２４、充電制御部２５、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６、表示部２７、およびマイクロコンピュータを含むＥＣＵ２８が設けられる。充電器２には、例えば家庭用１００ボルト電源等の電源３からＡＣ／ＤＣコンバータ２６を介して電流が供給される。車体４には車体の動力を発生するモータ４１と、モータ４１を制御するモータドライバ４２と、バッテリ１１の残容量を表示する残容量表示部４３とが設けられる。モータドライバ４２にはバッテリ１１から電流が供給される。
【００１１】
バッテリ１１には、例えば、１．２ＶのＮｉ−ＭＨ電池を１セルとし、それを２０個集合させた２４Ｖ−５Ａｈのものを用いることができる。１セルのＮＰ比は１．２程度のもので単２サイズのバッテリ２０本で５Ａｈを達成するコンパクトで高エネルギ密度のものが使用される。
【００１２】
なお、上記システムの各部は、上記区分けに限らず、電動車両の形態等によって変形し得る。例えば、充電電流検出部２２、充電電圧検出部２３、充電制御部２５、およびＥＣＵ２８は充電器２にではなく、電池部１に設けてもよい。また、残容量表示部４３を車体４に代えて、もしくは車体４とともに電池部１に設けてもよい。
【００１３】
上記システムにおけるバッテリ１１の充電制御は、満充電（バッテリの規定容量の１００％の充電状態）近傍における満充電未満（例えば、９７％）の充電状態で充電を停止する第１充電制御（以下、「通常充電」という）と、満充電を所定量超えた状態で充電を停止する第２充電制御（以下、「リフレッシュ充電」という）とを含む。概略的には、通常充電モードで複数回充電される毎（所定充電回数毎、または１回充電毎に発生させる乱数が所定値と一致する毎）にリフレッシュ充電が行われる。
【００１４】
フローチャートを参照して充電制御を詳細に説明する。図２は通常充電の第１要部の処理を示すフローチャートである。ステップＳ１０１〜Ｓ１０８は充電前温度判定処理である。ステップＳ１０１では、表示部２７で「充電中」の表示を行う。ステップＳ１０２では、、バッテリ温度検出部１２でバッテリ温度ＴB0を検出する。ステップＳ１０３では、バッテリ温度ＴB0が、予め設定されている充電開始温度Ｔmax以下か否かの判断がなされる。充電開始温度Ｔmaxは例えば４０°〜５０°Ｃに設定される。この判断が肯定となるまで、所定の待ち時間（ＲＥＳＴ）をおいてステップＳ１０３の処理が繰り返される。ステップＳ１０３が肯定になれば、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、環境温度検出部２１で環境温度ＴA0を検出する。ステップＳ１０５では、充電回数カウンタＮ１をインクリメント（＋１）する。充電回数カウンタＮ１の値によりバッテリ１１の総充電回数を検出できる。ステップＳ１０６では、環境温度ＴA0とバッテリ温度ＴB0との差が、予め設定されている充電開始温度差ΔＴOK以下か否かの判断がなされる。充電開始温度差ΔＴOKは例えば０〜１０°Ｃに設定される。
【００１５】
環境温度ＴA0とバッテリ温度ＴB0との差が充電開始温度ΔＴOK以下になれば、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、カウンタＮ２の値が基準値Ｎref以上か否かを判断する。カウンタＮ２はバッテリ１１の総充電回数を計数するカウンタＮ１とは違い、リフレッシュ充電間の通常充電回数を計数するために使用される。したがって、リフレッシュ充電の終了毎に「１」でリセットされる（ステップＳ１３８参照）。
【００１６】
カウンタＮ２の値が基準値Ｎref以上であれば、ステップＳ１２１（図４）に進む。ステップＳ１２１からリフレッシュ充電の処理に入る。一方、カウンタＮ２の値が基準値Ｎref未満ならばステップＳ１０９からステップＳ１１３（図３）に進み、充電手順が開始される。このように、通常充電が所定回数以上行われ、前回のリフレッシュ充電から間があいたときにリフレッシュ充電が選択される。基準値Ｎrefは２０回未満、好ましくは１０回とするのがよい。その理由は図７に関して後述する。
【００１７】
なお、カウンタＮ２の値で充電モードを選択するのに限らず、変形可能である。例えば、乱数を発生させ、発生した乱数Ｎranが基準値Ｎrefと一致したか否かを判断する。通常充電１０回毎にリフレッシュ充電を１回実施するようにしたい場合は、０〜９の乱数を発生させる。そして、基準値Ｎrefは０〜９のうちの一つに決定する。この設定により、発生された乱数Ｎranが基準値Ｎrefと一致した場合は、ステップＳ１２１（図４）に進む。こうして、おおよそ１０回毎にリフレッシュ充電が選択される。
【００１８】
環境温度ＴA0とバッテリ温度ＴB0との差が充電開始温度ΔＴOK以下になっていない場合は、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、「お急ぎ充電」指示がなされているか否かを判断する。「お急ぎ充電」は、通常充電で充電を停止するため設定される満充電未満の基準充電量よりも低めの充電量で充電を停止させる特殊な動作モードをいい、短時間で充電を終了したい要請に応えられる。例えば、「お急ぎ充電スイッチ」を充電器２に設けておき、このスイッチのオン・オフいかんによってステップＳ１０７の判断が決定される。なお、「お急ぎ充電」のモードを備えるかどうかは任意である。
【００１９】
「お急ぎ充電」で充電を停止させる判断基準となる充電量は、例えばバッテリ１１の温度上昇率により判断される。この判断基準となる充電量に対応する基準温度上昇率を予め設定しておき、この基準温度上昇率に相当するバッテリ１１の温度上昇が検出された場合に充電を停止する（ステップＳ１２０参照）。
【００２０】
「お急ぎ充電」が選択されていたならば、ステップＳ１０７は肯定となり、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、充電回数を計数するカウンタＮ２の値が基準値Ｎref以上か否かを判断する。カウンタＮ２の値が基準値Ｎref未満ならばステップＳ１１０からステップＳ１１２（図３）に進み、充電が開始される。カウンタＮの値が基準値Ｎref以上であればステップＳ１１１に進み、表示器２７で注意喚起のため「お急ぎ充電不可」の表示を行わせる。続いて、ステップＳ１２１（図４）に進み、リフレッシュ充電の処理を開始する。なお、ステップＳ１１０の判断機能は、ステップＳ１０９と同様、乱数を基準値と比較して判断する機能に置き換えることができる。
【００２１】
前記ステップＳ１０７が否定、つまり「お急ぎ充電」が選択されていなかった場合は、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、環境温度ＴA0とバッテリ温度ＴB0との差が、予め設定されている充電開始温度差ΔＴOK以下か否かの判断がなされる。ステップＳ１０８が否定ならば、所定の待ち時間をおいてステップＳ１０８の判断が継続される。ステップＳ１０８が肯定ならば、ステップＳ１０９に進む。
【００２２】
図３は、通常充電の第２要部の処理を示すフローチャートである。ステップＳ１１３では、算出式（式１）を使用してカットオフ電圧Ｖｃを算出する。Ｖｃ＝Ｖ0-（ＴA0-25）×α＋β…（式１）。カットオフ電圧の算出式に関してはさらに後述する。ステップＳ１１４では充電を開始する。通常充電では、一定の充電電流、例えば１．６アンペアの電流を供給して充電を行う。
【００２３】
ステップＳ１１５では、バッテリ電圧Ｖがカットオフ電圧Ｖｃ以上か否かを判断する。バッテリ電圧Ｖがカットオフ電圧以上であれば満充電に対する所定割合、例えば９７％の充電量が充電されたと判断されるので、ステップＳ１１６で充電を停止する。ステップＳ１１７ではカウンタＮ２の値をインクリメントする。ステップＳ１０９およびステップＳ１１０を乱数により判断するようにすれば、このステップＳ１１７は削除できる。続いて、ステップＳ１１８では、表示部２７に「充電終了」を表示させる。
【００２４】
ステップＳ１１５が否定の場合、つまり充電量が所定値に達していないと判断される場合は、ステップＳ１１９に進み、環境温度ＴA0とバッテリ温度ＴB0との差が、予め設定されている充電開始温度差ΔＴOK以下か否かを判断する。環境温度ＴA0とバッテリ温度ＴB0との差が充電開始温度差ΔＴOK以下であればステップＳ１１５で判断を続けるが、環境温度ＴA0とバッテリ温度ＴB0との差が充電開始温度差ΔＴOK以上あればステップＳ１２０に進んで、バッテリ温度の変化量ΔＴ／Δｔが所定値、例えば毎分１°Ｃ以上であるか否かを判断する。バッテリ温度は充電量が満充電の９０〜９５％になると急に温度上昇率が大きくなる。そこで、このように温度変化率が所定値以上か否かで充電量が約９０％以上になったかどうかを判別することができる。ステップＳ１２０が肯定ならば、「お急ぎ充電」に見合った充電量が得られたと判断してステップＳ１１６に進み、充電を停止する。
【００２５】
なお、「お急ぎ充電」に対応する充電量が得られたか否かを、温度変化率で判断するのに代えて、充電カットオフ電圧を、２段に設定して、その内の低い方を「お急ぎ充電」終了判断用のカットオフ電圧とし、高い方を「お急ぎ充電」以外の通常充電終了判断用のカットオフ電圧とすることができる。
【００２６】
続いて、リフレッシュ充電の処理を説明する。図４はリフレッシュ充電の第１要部の処理を示すフローチャートである。ステップＳ１２１では、容量計算部１３でバッテリ１１の残容量Ｃを検出する。ステップＳ１２２では、残容量Ｃが放電基準残容量ΔＣ以下か否かを判断する。通常充電を繰り返すと、「充電メモリ効果」により、所定充電電圧における充電量が減少するとともに、放電容量も低下する。そこで、リフレッシュ充電に先立ってバッテリの残容量を検出し、これが放電基準容量ΔＣ以下であれば、放電を行ってバッテリ１１の放電カーブを初期の状態に回復させる。
【００２７】
ステップＳ１２２が肯定ならば、ステップＳ１２３に進んで、追加放電つまり「リフレッシュ放電」を開始する。ステップＳ１２４では、バッテリ電圧Ｖが所定の放電カットオフ電圧Ｖｄ以下であるか否かを判断する。バッテリ電圧Ｖが放電カットオフ電圧Ｖｄ以下であれば、ステップＳ１２５に進んでバッテリ温度ＴB0がＴmax以下であるかを判断する。放電によりバッテリ温度は上昇するので、これが所定の充電開始温度まで下がるのを待って、充電に移行するためである。
【００２８】
バッテリ温度が下がったと判断されたならばステップＳ１２６に進み、カウンタＮ３を「１」でリセットする。カウンタＮ３はリフレッシュ放電後のリフレッシュ充電回数を判断するために設けられる。
【００２９】
ステップＳ１２２が否定であれば、ステップＳ１２７に進み、カウンタＮ３の値が放電基準カウンタＮdis以下か否かを判断する。この判断が否定ならば、ステップＳ１２３に移行する。つまり、所定回数Ｎdisを超過する回数、リフレッシュ放電を行っていない場合は、バッテリ１１の残容量Ｃが放電基準残容量ΔＣより大きい場合であってもリフレッシュ放電を行うよう処理される。
【００３０】
ステップＳ１２７が肯定ならば、ステップＳ１２８でカウンタＮ３をインクリメントする。なお、リフレッシュ放電が終了したならば、残容量表示部４３の残容量のゼロ表示を更正するため、容量指示データ「０」を出力する。
【００３１】
図５は、リフレッシュ放電の第２要部のフローチャートである。図４のステップＳ１２８に続いて、図５のステップＳ１２９に進み、カットオフ電圧Ｖｃを式１を使って算出する。ステップＳ１３０で充電を開始する。リフレッシュ充電は２段階の充電電流により行う。その理由は図６に関して後述する。ここでは、高い電流（例えば２．５アンペア）により第１段目の充電を開始する。ステップＳ１３１では、バッテリ電圧Ｖがカットオフ電圧Ｖｃ以上か否かを判断する。バッテリ電圧Ｖがカットオフ電圧以上であれば満充電に対する所定割合、例えば９７％の充電量が充電されたと判断されるので、ステップＳ１３２で充電を停止する。ステップＳ１３３では、前記第１段目の充電電流より低い電流（例えば１．０アンペア）により第２段目の充電を開始する。
【００３２】
ステップＳ１３４では、バッテリ１１の電圧変化Ｖdrpが基準降下電圧-ΔＶ以上か否かを判断する。基準降下電圧-ΔＶは所定処理時間ｄｔ内の変化電圧であり、例えば５０mVに設定する。すなわち、ステップＳ１３４では、バッテリ電圧Ｖが垂下傾向になったか否かが判断される。バッテリ電圧が垂下傾向になったならば、充電量が満充電を超えた（飽和した）と判断されるので、ステップＳ１３５で充電を停止する。
【００３３】
ステップＳ１３６では、充電中の最大バッテリ電圧Ｖmax(n)とバッテリ１１の最大温度Ｔmax(n)とを記録する。これらバッテリ電圧と温度とを記録した後、リフレッシュ充電が終了したので、残容量表示部４３の残容量の満充電表示を更正するため、容量指示データ「１００」を出力する。
【００３４】
ステップＳ１３７ではカットオフ電圧の、バッテリ劣化係数βを算出する。バッテリ１１は劣化するので、カットオフ電圧を固定のまま補正しないと、正確に充電量を制御できないからである。補正のための算出式は式１の説明と併せて後述する。ステップＳ１３８では、カウンタＮ２を「１」でリセットする。ステップＳ１０９およびステップＳ１１０を乱数に基づいて判断するように変形した場合はステップＳ１３８は削除できる。ステップＳ１３９では、表示部２７に「充電終了」を表示させる。
【００３５】
図６はリフレッシュ充電の際の充電時間の経過に伴うバッテリ電圧Ｖとバッテリ温度ＴB1の変化を示す図であり、上述の２段階充電をした場合と、一定電流で充電したときのものを示す。同図において、２段階充電時のバッテリ電圧Ｖは線Ｖ(2)で、１段階充電時のバッテリ電圧Ｖは線Ｖ(1)で示す。また、２段階充電時のバッテリ温度ＴB1は線Ｔ(2)で示し、１段階充電時のバッテリ温度ＴB1は線Ｔ(1)で示す。
【００３６】
図示のように、２段階充電では、第１段階において高い電流（２．５アンペア）で充電するので、比較的短時間で満充電（９７％）に近い充電量に達することができる。したがって、その後に低電流（１．０アンペア）による充電に移行したとしても、合計でも短時間で満充電を超える充電を行うことができる。
【００３７】
１段階充電のように、通常充電と同じ電流（１．６アンペア）で一貫して充電を行うと、全充電時間は２段階充電の場合よりも大幅に長時間化する。さらに、長時間をかけた１段階充電と、充電時間の短い２段階充電とでは、バッテリ温度ＴB1にΔＴだけの違いがある。
【００３８】
このような２段階充電によれば、満充電超えのリフレッシュ充電を行った場合でも、通常充電と変わらない短時間で充電が終了する。したがって、通常充電とリフレッシュ充電とを意識していないユーザに対して、充電時間の違いによる違和感を生じさせない。また、バッテリ温度ＴB1の上昇度合も少ないので、バッテリの耐久性も向上する。
【００３９】
図７は通常充電の回数と充電量の変化の関係を示す図である。同図において、充電回数が１０回までは初期の充電特性カーブに乗って充電量は増大するので、大きい充電量が得られる（線Ａ）。しかし、充電回数が多くなる程、充電特性に変化を生じ、満充電に対応するバッテリ電圧Ｖにあっても、初期状態のように大きい充電量は得られない。充電回数が２０回までは線Ｂに示すようにほぼ実用的な充電量5Ahであるが、充電回数が２０回を超え、２５回になると（線Ｃ）、充電量4.7Ahまで低下するので、実用上好ましくない。本実施形態では、乱数ＮranおよびカウンタＮ２との比較基準値Ｎrefを「１０」としたので、仮に「お急ぎ充電」が頻繁に行われたとしても、少なくとも充電回数１０回のうち１回はリフレッシュ充電が行われる。
【００４０】
図８は環境温度ＴA0と充電終了電圧Ｖ１との関係を示す図である。この図のように、環境温度ＴA0によって充電終了電圧Ｖ１は変化する。すなわち、環境温度ＴA0が高くなるにつれて充電終了電圧は低下する。したがって、充電を終了させるか否かの判断基準となるカットオフ電圧Ｖｃも、この充電終了電圧Ｖ１と同様、環境温度に応じて変化させるのがよい。上記式１はこのような充電終了電圧Ｖ１の特性に基づいて決定されている。
【００４１】
図８において、環境温度２５°Ｃのときの充電終了電圧を基準電圧Ｖ0とする。基準電圧Ｖ0は例えば２９．６Ｖである。環境温度が２５°Ｃから偏倚した場合、充電終了電圧Ｖ１はその偏倚量に比例して変化する。したがって、環境温度ＴA0に対応するカットオフ電圧Ｖｃは、式１ａに示すように、基準電圧Ｖ0から環境温度ＴA0と基準環境温度２５°Ｃとの差に、補正係数α（例えば０．０１）を乗算した値を除した値とすることができる。Ｖｃ＝Ｖ0-（ＴA0-25）×α）…（式１ａ）。
【００４２】
先に示した式１では、式１ａで算出されるカットオフ電圧Ｖｃに対してさらに係数βを加算している。この係数βは、充電回数を重ねる毎に劣化するバッテリの特性を考慮した劣化係数である。ステップＳ１３７で行われる劣化係数βの算出では次の計算式が使用される。β＝｛（Ｖmax(1)／Ｖmax(R)）-（Ｔmax(1)-２５）×γ｝-｛Ｖmax(n)／Ｖmax(R)）-（Ｔmax(n)-２５）×γ｝…（式２）。
【００４３】
式２において、Ｖmaxは充電毎のバッテリ最大電圧（満充電電圧）、Ｔmaxは充電毎のバッテリ最大温度である。また、それぞれに付加されている符号(1)はそれぞれの初期値つまり初回充電時の値、符号(n)は現在値、符号(R)は基準値であることを示す。この基準値は環境温度２５°Ｃのときの値である。バッテリは劣化するので、式２において、バッテリ電圧Ｖmax(n)はバッテリ電圧Ｖmax(1)より低くなり、バッテリ温度Ｔmax(n)はバッテリ温度Ｔmax(1)より高くなる。したがって、係数βは充電回数を重ねるほど大きい値となり、カットオフ電圧Ｖｃは高くなるように劣化補正される。なお、式２において係数γは温度補正係数である。
【００４４】
次に、残容量表示部４３によるバッテリ１１の残容量表示方法を説明する。図９はバッテリの放電曲線を示す図である。図示のようにバッテリの初期状態で、規定のバッテリ電圧Ｖ0のときに放電容量ＡＨ１であったとする。このバッテリが劣化すると、規定のバッテリ電圧Ｖ0のときに放電容量ＡＨ２（＜ＡＨ１）になる。つまり、劣化したバッテリは、初期状態のバッテリよりも早い時期に空になる。したがって、初期状態の満充電状態の位置に「Ｆull」の指標を置き、バッテリの初期状態における空の位置に「Ｅｍｐｔｙ」の指標を置いて、残容量表示部４３のスケールつまり表示範囲を設定すると、劣化時には残容量が空になっても、残容量指針は「Ｅｍｐｔｙ」を指さない。図９に示したように「Ｅｍｐｔｙ」の移動が生じる。この場合、ユーザがバッテリの劣化を認識していないと、残容量がないのにもかかわらず、あるものと誤認することがある。
【００４５】
そこで、本実施形態では、バッテリに劣化を生じて規定電圧値に対応する放電容量が低下した場合には、これに合わせて残容量表示部４３のスケールを狭めるようにした。
【００４６】
図１０はバッテリ劣化前の残容量表示部４３の正面図、図１１はバッテリ劣化時の残容量表示部４３の正面図である。図１０，図１１において、残容量表示部４３の表示エリアは残容量表示エリア４３１と警告エリア４３２とからなる。残容量指針４３３は残容量表示エリア４３１と警告エリア４３２とをカバーして動き、残容量に対応した位置を指す。警告エリア４３２を表示するための部分円板つまり扇形プレート５０は、残容量表示エリア４３１の部分円形窓５１と同じ曲率を有していて、部分円形窓５１の曲率に沿って、該部分円形窓５１に重なる位置まで変位可能に構成される。扇形プレート５０は警告エリア４３２を示す第１着色部分５０１に加えて、残容量１／２の位置を示す目盛および「１／２」の文字表示を有する第２着色部分５０２を備える。これら着色部分５０１，５０２の境目には空の位置を示す目盛および「Ｅ」の文字表示を設ける。さらに、満充電の位置を示す目盛および「Ｆ」の文字表示を残容量表示エリア４３１に設ける。
【００４７】
上記構成において、バッテリが劣化していない状態では、図１０に示すように、扇形プレート５０は残容量指針４３３の回動中心と同じ回転中心で図中反時計方向寄りの位置に変位している。この状態では「Ｅ」の文字表示とその目盛が部分円形窓５１の左端に位置している。したがって、「１／２」の文字表示およびその目盛は部分円形窓５１の中央に位置している。
【００４８】
一方、バッテリが劣化したときは、図１１に示すように、扇形プレート５０を劣化相当分だけ時計方向に変位させる。すなわち、バッテリの絶対容量に対するリフレッシュ充電時に検出される満充電容量（相対容量）の割合を算出し、この割合に従って扇形プレート５０を移動させる。したがって、この状態では「Ｅ」の文字表示とその目盛が部分円形窓５１の左端から中央方向にずれて位置する。結果的に、残容量表示エリア４３１の低残容量範囲の変位により残容量表示エリア４３１が狭められる。つまり表示スケールが縮小される。但し、低残容量範囲がずれて表示スケールは縮小されるが、低残容量範囲つまり警告エリア４３２自体の大きさは変化していない。したがって、警告エリア４３２のユーザに対する警告機能を維持しながら、バッテリ１１の劣化に関してもユーザに認識をさせることができる。
【００４９】
このように、空を表す「Ｅ」の文字とその目盛とが変位して表示スケールが縮小されることにより、ユーザはバッテリの劣化およびその程度を容易に認識することができる。なお、表示スケールの縮小は空の表示位置をずらすのに限らず、満充電の表示位置を空の側にずらすことによっても実現できる。
【００５０】
表示スケールを劣化の程度に応じて縮小する残容量表示部４３は上記アナログ式表示に限らず、デジタル式のセグメント表示によっても実現することができる。図１２は劣化前のバッテリ残容量のセグメント表示例、図１３は劣化時のバッテリ残容量のセグメント表示例を示す図である。図１２に示すように劣化前には１０個のセグメントが残容量表示範囲として設定されていたものが、図１３に示すように劣化時には残容量表示範囲は８個のセグメントに縮小され、残りの２個のセグメントは警告エリアとして使用される。
【００５１】
図１４は、上記実施形態の要部機能を示すブロック図である。同図において、通常充電部６は満充電未満で充電を停止する第１充電制御を行い、リフレッシュ充電部７は、満充電を所定量超えた状態で充電を停止する第２充電制御を行う。リフレッシュ充電部６では、通常電制御部６で使用される充電電流とは異なる２段階の充電電流が使用される。したがって、これら通常充電部６およびリフレッシュ充電部７には電源３から供給される電流を所定値に設定する手段が設けられる。
【００５２】
電源３から供給される電流は、これら通常充電部６およびリフレッシュ充電部７のいずれかを介してバッテリ１１に供給される。いずれかの充電部が、切替部８の切替えによって選択される。切替部８は、通常充電の回数を計数するカウンタ９の値Ｎ２が所定値（２０回未満であることが好ましい）になったときにリフレッシュ充電部７側に切り替えられる。カウンタ９はリフレッシュ充電部７による充電が終了したときにリセットされる。
【００５３】
カウンタ９は、乱数発生器から発生される乱数が所定値であった場合に、切替部８に対してリフレッシュ充電部７への切替を指示する機能で置き換えることができる。この機能を使用すれば、マイクロコンピュータのプログラム上の処理で充電部の切り替えを行うことができるので、ハードウェアの追加が少なくてすむ。
【００５４】
通常充電部６では、充電時間を短縮した「お急ぎ充電」つまり短縮充電が可能である。このために、通常充電部６には充電停止基準としてのカットオフ電圧が２種類設定される。一つは、カットオフ電圧演算部１５で演算される第１カットオフ電圧であり、他の一つは短縮カットオフ電圧設定部１６によって設定される、第１カットオフ電圧より低い第２カットオフ電圧である。これにより、「お急ぎ充電」では比較的短時間で充電を終了させることができる。なお、「お急ぎ充電」の終了時点を、電圧基準によるのではなく、バッテリ温度の上昇率が所定値を超過したときを基準とすることができる。
【００５５】
「お急ぎ充電」は、図示しないお急ぎ充電スイッチが操作されてカットオフ電圧指定部１７で前記第２カットオフ電圧が指定されたときに行うようにできる。但し、カウンタ９がカウントアップした場合には、リフレッシュ充電部７による充電が選択されるので、表示部２７の機能である短縮充電拒否表示部１８で、「お急ぎ充電不可」等の注意表示が行われる。
【００５６】
通常充電部６およびリフレッシュ充電部で使用されるカットオフ電圧は、基準電圧Ｖ0を、環境温度検出部２１で検出される環境温度ＴA0で補正することによって決定される。さらに、基準満充電電圧、初期満充電電圧Ｖmax(1)、現在満充電電圧Ｖmax(n)、初期最大バッテリ温度Ｔmax(1)、現在最大バッテリ温度Ｔmax(n)に基づいてバッテリ１１の劣化補正が行われる。初期満充電電圧Ｖmax(1)および現在満充電電圧Ｖmax(n)は充電電圧検出部２３で検出され、初期最大バッテリ温度Ｔmax(1)および現在最大バッテリ温度Ｔmax(n)はバッテリ温度検出部１２で検出される。
【００５７】
電圧垂下検出部２９は、充電中増大傾向にあったバッテリ電圧が垂下傾向に転じたことを検出する。バッテリ電圧が垂下傾向を示した場合は、バッテリ容量が飽和したと判断できるので、リフレッシュ充電を停止させる。このように、リフレッシュ充電では、バッテリ電圧が所定のカットオフ電圧に達したときに充電を終えるのではなく、飽和状態の検出により充電を停止する。
【００５８】
図１５は、本実施形態の第２の要部機能を示すブロック図である。リフレッシュ充電は所定条件の下に、リフレッシュのための放電を行った後、実施される。放電器２４の機能としてのリフレッシュ放電部３２はバッテリ１１の放電特性を回復するための機能である。残容量判別部３３はバッテリ１１の残容量が基準残容量以下かどうかを判別し、残容量が基準残容量以下であればリフレッシュ放電部３２に放電指示を出力する。カウンタ３４は残容量判別部３３の判別結果によりリフレッシュ放電指示がなされなかった場合にインクリメントされる。つまりカウンタ３４のカウンタ値はリフレッシュ放電の間隔を代表する。そして、カウンタ３４の値が、予め定められるリフレッシュ放電の判断基準値に達したときは、カウントアップする。リフレッシュ放電部３２は、バッテリ１１の残容量が基準残容量より多い場合であっても、カウンタ３４のカウントアップに応答してバッテリ１１をリフレッシュのため放電する。
【００５９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなとおり、請求項１〜３の発明によれば、外部診断装置を設けることなくバッテリの劣化を視覚的に認識できるようになる。特に、請求項２および請求項３の発明によれば、表示スケールの低残容量側の変化によって劣化分を認識できるので、視覚で認識される残容量と実際の残容量とを一致させることができ、ユーザが劣化の意義を感覚的に認識することができる。したがって、残容量表示機能が一層高められる。請求項３の発明では、低残容量警告エリアの機能を残しつつ、バッテリの劣化についての表示機能をも付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るバッテリ充電制御装置を含む電動車両のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】通常充電の第１要部の処理を示すフローチャートである。
【図３】通常充電の第２要部の処理を示すフローチャートである。
【図４】リフレッシュ充電の第１要部の処理を示すフローチャートである。
【図５】リフレッシュ放電の第２要部のフローチャートである。
【図６】リフレッシュ充電の際の充電時間の経過に伴うバッテリ電圧とバッテリ温度の変化を示す図である。
【図７】通常充電の回数と充電量の変化の関係を示す図である。
【図８】環境温度と充電終了電圧との関係を示す図である。
【図９】バッテリの放電曲線を示す図である。
【図１０】バッテリ劣化前の残容量表示部の正面図である。
【図１１】バッテリ劣化時の残容量表示部の正面図である。
【図１２】劣化前のバッテリ残容量のセグメント表示例を示す図である。
【図１３】劣化時のバッテリ残容量のセグメント表示例を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態の要部機能を示すブロック図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る第２要部の機能を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…電池部、２…充電器、３…電源、４…車体、６…通常充電部、７…リフレッシュ充電部、８…切替部、９…カウンタ、１１…バッテリ、１２…バッテリ温度検出部、１５…カットオフ電圧検出部、１７…カットオフ電圧指定部、１８…短縮充電拒否表示部、２１…環境温度検出部、２３…充電電圧検出部、２７…表示部、２８…ＥＣＵ、２９…電圧垂下検出部、３２…リフレッシュ放電部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery remaining capacity display device, and more particularly, to a battery remaining capacity display device that is suitable for easily and visually recognizing deterioration of a secondary battery.
[0002]
[Prior art]
Since a secondary battery used as a power source for an electric vehicle or the like cannot exhibit sufficient power performance when the battery is exhausted, it is desirable to provide a remaining capacity display device so that the remaining capacity of the battery can be easily recognized. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-126775 discloses a battery status display device for an electric vehicle that displays the remaining battery capacity in multiple stages according to the number of lighting LEDs.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The absolute usable capacity of the secondary battery gradually deteriorates and decreases due to repeated charging and discharging. In the conventional remaining capacity display device, the fully charged state is not displayed even immediately after charging in the remaining capacity display of the deteriorated battery, or the usable capacity is only displayed temporarily by the user performing a predetermined operation. It was.
[0004]
Therefore, it is desirable to make it easy to always recognize battery deterioration instead of such temporary recognition.
[0005]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a battery remaining capacity display device capable of easily recognizing deterioration of a battery without increasing incidental facilities.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a battery remaining capacity display device that displays the remaining battery capacity according to the position on the display scale, wherein the display scale is reduced according to the deterioration of the battery. Has the first feature.
[0007]
In addition, the present invention has a second feature in that the display scale is configured such that the low remaining capacity side is reduced in accordance with the deterioration of the battery. Further, according to a third aspect of the present invention, the display scale has a warning area with a low remaining capacity, and the display scale is reduced by moving the warning area in accordance with the amount of deterioration of the battery. There are features.
[0008]
According to the first to third features, the deterioration of the battery can always be visually recognized by the change of the display scale. According to the second feature, as the battery is deteriorated, the low remaining capacity side of the display scale is changed so that the display scale is raised, so that the meaning of the deterioration can be easily intuitively recognized visually. be able to.
[0009]
Further, according to the third feature, while maintaining the function of recognizing the low remaining capacity for the user while leaving the warning area, the display scale is reduced by moving the warning area, and the recognition function for the deterioration is added. Can do.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of an electric vehicle including a secondary battery (hereinafter referred to as “battery”) and a charger thereof. In the figure, the battery unit 1 includes a battery 11, a battery temperature detection unit 12, a battery capacity calculation unit 13, and a memory 14. On the other hand, the charger 2 includes an environmental temperature detecting unit 21, a charging current detecting unit 22, a charging voltage detecting unit 23, a discharging unit 24, a charging control unit 25, an AC / DC converter 26, a display unit 27, and a microcomputer. An ECU 28 is provided. A current is supplied to the charger 2 via a AC / DC converter 26 from a power source 3 such as a household 100 volt power source. The vehicle body 4 is provided with a motor 41 that generates power of the vehicle body, a motor driver 42 that controls the motor 41, and a remaining capacity display unit 43 that displays the remaining capacity of the battery 11. A current is supplied from the battery 11 to the motor driver 42.
[0011]
As the battery 11, for example, a battery of 24V-5Ah in which a 1.2V Ni-MH battery is one cell and 20 batteries are assembled can be used. The NP ratio of one cell is about 1.2, and a compact and high energy density one that achieves 5 Ah with 20 single-size batteries is used.
[0012]
In addition, each part of the said system is not restricted to the said division, It can deform | transform according to the form etc. of an electric vehicle. For example, the charging current detection unit 22, the charging voltage detection unit 23, the charging control unit 25, and the ECU 28 may be provided not in the charger 2 but in the battery unit 1. Further, the remaining capacity display unit 43 may be provided in the battery unit 1 in place of the vehicle body 4 or together with the vehicle body 4.
[0013]
The charge control of the battery 11 in the above system is a first charge control (hereinafter referred to as “charge control”) that stops charging in a charge state of less than full charge (for example, 97%) in the vicinity of full charge (100% charge state of the battery). And “second charging control” (hereinafter referred to as “refresh charging”) that stops charging in a state where the full charge exceeds a predetermined amount. Schematically, refresh charging is performed every time the battery is charged a plurality of times in the normal charging mode (every predetermined number of times of charging or every time a random number generated every time charging coincides with a predetermined value).
[0014]
The charge control will be described in detail with reference to a flowchart. FIG. 2 is a flowchart showing the processing of the first main part of normal charging. Steps S101 to S108 are pre-charging temperature determination processing. In step S <b> 101, “charging” is displayed on the display unit 27. In step S102, the battery temperature detector 12 detects the battery temperature TB0. In step S103, it is determined whether or not the battery temperature TB0 is equal to or lower than a preset charging start temperature Tmax. The charging start temperature Tmax is set to, for example, 40 ° to 50 ° C. Until this determination becomes affirmative, the process of step S103 is repeated with a predetermined waiting time (REST). If step S103 becomes affirmative, the process proceeds to step S104. In step S104, the environmental temperature detection unit 21 detects the environmental temperature TA0. In step S105, the charge counter N1 is incremented (+1). The total number of times of charging of the battery 11 can be detected from the value of the charging number counter N1. In step S106, it is determined whether or not the difference between the environmental temperature TA0 and the battery temperature TB0 is equal to or less than a preset charging start temperature difference ΔTOK. The charging start temperature difference ΔTOK is set to 0 to 10 ° C., for example.
[0015]
If the difference between the environmental temperature TA0 and the battery temperature TB0 is equal to or lower than the charging start temperature ΔTOK, the process proceeds to step S109. In step S109, it is determined whether the value of the counter N2 is greater than or equal to the reference value Nref. Unlike the counter N1 that counts the total number of times the battery 11 is charged, the counter N2 is used to count the number of normal charges during refresh charging. Therefore, it is reset to “1” every time refresh charging ends (see step S138).
[0016]
If the value of the counter N2 is greater than or equal to the reference value Nref, the process proceeds to step S121 (FIG. 4). From step S121, the refresh charging process is started. On the other hand, if the value of the counter N2 is less than the reference value Nref, the process proceeds from step S109 to step S113 (FIG. 3), and the charging procedure is started. In this way, the normal charging is performed a predetermined number of times or more, and the refresh charging is selected when there is a gap from the previous refresh charging. The reference value Nref is less than 20 times, preferably 10 times. The reason will be described later with reference to FIG.
[0017]
The charging mode is not limited to the value selected by the counter N2, but can be modified. For example, a random number is generated, and it is determined whether or not the generated random number Nran matches the reference value Nref. When it is desired to perform refresh charging once every 10 times of normal charging, random numbers of 0 to 9 are generated. The reference value Nref is determined as one of 0-9. If the generated random number Nran matches the reference value Nref by this setting, the process proceeds to step S121 (FIG. 4). Thus, refresh charging is selected approximately every 10 times.
[0018]
If the difference between the environmental temperature TA0 and the battery temperature TB0 is not lower than the charging start temperature ΔTOK, the process proceeds to step S107. In step S107, it is determined whether or not an “urgent charge” instruction has been issued. “Hurry-up charge” is a special operation mode that stops charging at a lower charge than the standard charge less than the full charge set to stop charging at normal charge. Can respond to requests. For example, a “rush charge switch” is provided in the charger 2, and the determination in step S107 is determined by whether the switch is turned on or off. It is optional whether or not to provide a “rush charge” mode.
[0019]
The amount of charge that serves as a determination criterion for stopping charging by “rush charge” is determined by, for example, the rate of temperature increase of the battery 11. A reference temperature increase rate corresponding to the charge amount serving as the determination criterion is set in advance, and charging is stopped when a temperature increase of the battery 11 corresponding to the reference temperature increase rate is detected (see step S120).
[0020]
If “Hurry Charging” is selected, step S107 becomes affirmative and the process proceeds to step S110. In step S110, it is determined whether the value of the counter N2 that counts the number of times of charging is equal to or greater than a reference value Nref. If the value of the counter N2 is less than the reference value Nref, the process proceeds from step S110 to step S112 (FIG. 3), and charging is started. If the value of the counter N is equal to or greater than the reference value Nref, the process proceeds to step S111, and the display 27 displays “not rush charge” for alerting. Then, it progresses to step S121 (FIG. 4), and the process of refresh charge is started. Note that the determination function in step S110 can be replaced with a function for determining a random number by comparing it with a reference value, as in step S109.
[0021]
If the determination in step S107 is negative, that is, if “rush charge” is not selected, the process proceeds to step S108. In step S108, it is determined whether or not the difference between the environmental temperature TA0 and the battery temperature TB0 is equal to or less than a preset charging start temperature difference ΔTOK. If step S108 is negative, the determination in step S108 is continued with a predetermined waiting time. If step S108 is positive, the process proceeds to step S109.
[0022]
FIG. 3 is a flowchart showing the processing of the second main part of normal charging. In step S113, the cutoff voltage Vc is calculated using the calculation formula (Formula 1). Vc = V0− (TA0-25) × α + β (Formula 1). The calculation formula for the cut-off voltage will be described later. In step S114, charging is started. In normal charging, charging is performed by supplying a constant charging current, for example, a current of 1.6 amperes.
[0023]
In step S115, it is determined whether or not the battery voltage V is equal to or higher than the cut-off voltage Vc. If the battery voltage V is equal to or higher than the cut-off voltage, it is determined that a predetermined amount with respect to full charge, for example, 97% of the charge amount is charged, so charging is stopped in step S116. In step S117, the value of the counter N2 is incremented. If step S109 and step S110 are determined by random numbers, step S117 can be deleted. Subsequently, in step S118, “end of charge” is displayed on the display unit 27.
[0024]
If step S115 is negative, that is, if it is determined that the charge amount has not reached the predetermined value, the process proceeds to step S119, where the difference between the environmental temperature TA0 and the battery temperature TB0 is a preset charge start temperature difference. It is determined whether or not ΔTOK or less. If the difference between the environmental temperature TA0 and the battery temperature TB0 is equal to or smaller than the charging start temperature difference ΔTOK, the determination is continued in step S115, but if the difference between the environmental temperature TA0 and the battery temperature TB0 is equal to or larger than the charging start temperature difference ΔTOK, the process proceeds to step S120. Then, it is determined whether or not the battery temperature change amount ΔT / Δt is a predetermined value, for example, 1 ° C. or more per minute. When the battery temperature reaches 90 to 95% of full charge, the rate of temperature increase suddenly increases. Thus, it is possible to determine whether or not the charge amount has reached about 90% or more depending on whether or not the temperature change rate is not less than a predetermined value. If step S120 is affirmative, it is determined that a charge amount commensurate with “hurry charge” has been obtained, the process proceeds to step S116, and charging is stopped.
[0025]
Instead of judging whether or not the charge amount corresponding to “hurry charge” has been obtained, the charge cut-off voltage is set in two stages, and the lower one of them is set. A cut-off voltage for determining whether to end “rush charge” can be used, and a higher voltage can be used as a cut-off voltage for determining completion of normal charge other than “rush charge”.
[0026]
Next, the refresh charging process will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the processing of the first main part of refresh charging. In step S121, the capacity calculation unit 13 detects the remaining capacity C of the battery 11. In step S122, it is determined whether the remaining capacity C is equal to or less than the discharge reference remaining capacity ΔC. When normal charging is repeated, the amount of charge at a predetermined charging voltage decreases and the discharge capacity also decreases due to the “charging memory effect”. Therefore, the remaining capacity of the battery is detected prior to the refresh charge, and if it is equal to or less than the discharge reference capacity ΔC, discharging is performed to restore the discharge curve of the battery 11 to the initial state.
[0027]
If step S122 is positive, the process proceeds to step S123 to start additional discharge, that is, “refresh discharge”. In step S124, it is determined whether or not the battery voltage V is equal to or lower than a predetermined discharge cutoff voltage Vd. If the battery voltage V is equal to or lower than the discharge cut-off voltage Vd, the process proceeds to step S125 to determine whether the battery temperature TB0 is equal to or lower than Tmax. This is because the battery temperature rises due to the discharge, so that it waits for the battery temperature to fall to a predetermined charging start temperature, and then shifts to charging.
[0028]
If it is determined that the battery temperature has decreased, the process proceeds to step S126, and the counter N3 is reset to "1". The counter N3 is provided to determine the number of refresh charges after refresh discharge.
[0029]
If step S122 is negative, the process proceeds to step S127, and it is determined whether or not the value of the counter N3 is equal to or less than the discharge reference counter Ndis. If this determination is negative, the process proceeds to step S123. That is, if the refresh discharge is not performed for the number of times exceeding the predetermined number Ndis, the refresh discharge is performed even when the remaining capacity C of the battery 11 is larger than the discharge reference remaining capacity ΔC.
[0030]
If step S127 is positive, the counter N3 is incremented in step S128. When the refresh discharge is completed, the capacity indication data “0” is output in order to correct the zero display of the remaining capacity on the remaining capacity display unit 43.
[0031]
FIG. 5 is a flowchart of the second main part of the refresh discharge. Subsequent to step S128 of FIG. 4, the process proceeds to step S129 of FIG. 5, and the cut-off voltage Vc is calculated using Equation 1. Charging is started in step S130. Refresh charging is performed by two stages of charging current. The reason will be described later with reference to FIG. Here, charging at the first stage is started by a high current (for example, 2.5 amperes). In step S131, it is determined whether or not the battery voltage V is equal to or higher than the cut-off voltage Vc. If the battery voltage V is equal to or higher than the cut-off voltage, it is determined that a predetermined amount with respect to full charge, for example, 97%, is charged, and thus charging is stopped in step S132. In step S133, the second stage charging is started with a current (for example, 1.0 ampere) lower than the first stage charging current.
[0032]
In step S134, it is determined whether or not the voltage change Vdrp of the battery 11 is greater than or equal to the reference voltage drop −ΔV. The reference voltage drop −ΔV is a change voltage within a predetermined processing time dt, and is set to 50 mV, for example. That is, in step S134, it is determined whether or not the battery voltage V has a tendency to droop. If the battery voltage tends to sag, it is determined that the amount of charge has exceeded full charge (saturated), so charging is stopped in step S135.
[0033]
In step S136, the maximum battery voltage Vmax (n) during charging and the maximum temperature Tmax (n) of the battery 11 are recorded. After the battery voltage and temperature are recorded, the refresh charge is completed. Therefore, the capacity instruction data “100” is output to correct the full charge display of the remaining capacity on the remaining capacity display unit 43.
[0034]
In step S137, the battery deterioration coefficient β of the cutoff voltage is calculated. This is because, since the battery 11 deteriorates, the charge amount cannot be accurately controlled unless the cutoff voltage is corrected while being fixed. The calculation formula for correction will be described later together with the description of Formula 1. In step S138, the counter N2 is reset to “1”. If step S109 and step S110 are modified to be determined based on random numbers, step S138 can be deleted. In step S <b> 139, “charge end” is displayed on the display unit 27.
[0035]
FIG. 6 is a diagram showing changes in the battery voltage V and the battery temperature TB1 as the charging time elapses during refresh charging, and shows the case where the above-described two-stage charging is performed and the case where charging is performed with a constant current. In the figure, the battery voltage V at the time of two-stage charging is indicated by a line V (2), and the battery voltage V at the time of one-stage charging is indicated by a line V (1). The battery temperature TB1 at the time of two-stage charging is indicated by a line T (2), and the battery temperature TB1 at the time of one-stage charging is indicated by a line T (1).
[0036]
As shown in the figure, in the two-stage charging, charging is performed with a high current (2.5 amperes) in the first stage, so that a charge amount close to full charge (97%) can be reached in a relatively short time. Therefore, even if it transfers to the charge by low current (1.0 ampere) after that, the charge exceeding full charge can be performed in a short time even in total.
[0037]
If charging is performed consistently at the same current (1.6 amperes) as normal charging as in one-stage charging, the total charging time is significantly longer than in the case of two-stage charging. Furthermore, there is a difference of ΔT in the battery temperature TB1 between the one-stage charge that takes a long time and the two-stage charge that has a short charge time.
[0038]
According to such two-stage charging, charging is completed in a short time that is not different from normal charging even when refresh charging exceeding full charging is performed. Therefore, the user who is not conscious of normal charging and refresh charging does not cause discomfort due to the difference in charging time. Further, since the degree of increase in the battery temperature TB1 is small, the durability of the battery is also improved.
[0039]
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the number of normal charges and the change in charge amount. In the figure, the amount of charge increases on the initial charge characteristic curve until the number of times of charging is 10, so that a large amount of charge is obtained (line A). However, as the number of times of charging increases, the charging characteristics change, and even when the battery voltage V corresponds to full charge, a large charge amount cannot be obtained as in the initial state. As shown in line B, the practical charge amount is 5Ah up to 20 times, but when the charge number exceeds 20 and 25 times (line C), the charge amount drops to 4.7Ah. It is not preferable for practical use. In this embodiment, since the comparison reference value Nref between the random number Nran and the counter N2 is “10”, even if “hurry charge” is frequently performed, at least one out of 10 charging times is refreshed. Charging is performed.
[0040]
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the environmental temperature TA0 and the charging end voltage V1. As shown in this figure, the charge end voltage V1 varies depending on the environmental temperature TA0. That is, the charge end voltage decreases as the environmental temperature TA0 increases. Therefore, the cut-off voltage Vc, which is a criterion for determining whether or not to end the charging, is preferably changed according to the environmental temperature, similarly to the charging end voltage V1. Equation 1 is determined based on such characteristics of the charging end voltage V1.
[0041]
In FIG. 8, the charging end voltage when the environmental temperature is 25 ° C. is set as a reference voltage V0. The reference voltage V0 is 29.6V, for example. When the environmental temperature deviates from 25 ° C., the charging end voltage V1 changes in proportion to the deviation amount. Therefore, the cut-off voltage Vc corresponding to the environmental temperature TA0 is obtained by adding a correction coefficient α (for example, 0.01) to the difference between the reference temperature V0 and the reference environmental temperature 25 ° C. as shown in Expression 1a. A value obtained by dividing the multiplied value can be obtained. Vc = V0− (TA0-25) × α) (Formula 1a).
[0042]
In the equation 1 shown above, the coefficient β is further added to the cutoff voltage Vc calculated by the equation 1a. This coefficient β is a deterioration coefficient in consideration of the characteristics of the battery that deteriorates each time the number of times of charging is repeated. In the calculation of the deterioration coefficient β performed in step S137, the following calculation formula is used. β = {(Vmax (1) / Vmax (R)) − (Tmax (1) −25) × γ} − {Vmax (n) / Vmax (R)) − (Tmax (n) −25) × γ} ... (Formula 2).
[0043]
In Equation 2, Vmax is the maximum battery voltage (full charge voltage) for each charge, and Tmax is the maximum battery temperature for each charge. Reference numeral (1) added to each indicates an initial value, that is, a value at the time of initial charge, reference (n) indicates a current value, and reference (R) indicates a reference value. This reference value is a value at an ambient temperature of 25 ° C. Since the battery deteriorates, in Equation 2, the battery voltage Vmax (n) is lower than the battery voltage Vmax (1), and the battery temperature Tmax (n) is higher than the battery temperature Tmax (1). Accordingly, the coefficient β is increased as the number of times of charging is increased, and the deterioration correction is performed so that the cutoff voltage Vc becomes higher. In Equation 2, the coefficient γ is a temperature correction coefficient.
[0044]
Next, a method for displaying the remaining capacity of the battery 11 by the remaining capacity display unit 43 will be described. FIG. 9 is a diagram showing a discharge curve of the battery. As shown in the figure, it is assumed that the discharge capacity is AH1 at the specified battery voltage V0 in the initial state of the battery. When this battery deteriorates, the discharge capacity becomes AH2 (<AH1) at the specified battery voltage V0. That is, the deteriorated battery is emptied earlier than the battery in the initial state. Therefore, when the scale of the remaining capacity display unit 43, that is, the display range, is set by placing the “Full” index at the position of the fully charged state in the initial state and the “Empty” index at the empty position in the initial state of the battery. Even if the remaining capacity becomes empty at the time of deterioration, the remaining capacity guide does not indicate “Empty”. As shown in FIG. 9, the movement of “Empty” occurs. In this case, if the user does not recognize the deterioration of the battery, the user may mistakenly recognize that there is no remaining capacity.
[0045]
Therefore, in the present embodiment, when the battery is deteriorated and the discharge capacity corresponding to the specified voltage value is reduced, the scale of the remaining capacity display unit 43 is narrowed accordingly.
[0046]
10 is a front view of the remaining capacity display unit 43 before battery deterioration, and FIG. 11 is a front view of the remaining capacity display unit 43 at the time of battery deterioration. 10 and 11, the display area of the remaining capacity display unit 43 includes a remaining capacity display area 431 and a warning area 432. The remaining capacity pointer 433 moves covering the remaining capacity display area 431 and the warning area 432, and indicates a position corresponding to the remaining capacity. The partial disk or fan-shaped plate 50 for displaying the warning area 432 has the same curvature as the partial circular window 51 of the remaining capacity display area 431, and the partial circular window 51 follows the curvature of the partial circular window 51. It is configured to be displaceable up to a position overlapping 51. In addition to the first colored portion 501 indicating the warning area 432, the sector plate 50 includes a second colored portion 502 having a scale indicating the position of the remaining capacity 1/2 and a character display of “1/2”. A scale indicating an empty position and a character display of “E” are provided at the boundary between the colored portions 501 and 502. Further, a scale indicating the fully charged position and a character display of “F” are provided in the remaining capacity display area 431.
[0047]
In the above configuration, when the battery is not deteriorated, as shown in FIG. 10, the fan-shaped plate 50 is displaced to the counterclockwise position in the figure at the same rotation center as the rotation center of the remaining capacity indicator 433. . In this state, the character display of “E” and its scale are located at the left end of the partial circular window 51. Therefore, the character display “1/2” and its scale are located at the center of the partial circular window 51.
[0048]
On the other hand, when the battery is deteriorated, as shown in FIG. 11, the sector plate 50 is displaced clockwise by the amount corresponding to the deterioration. That is, the ratio of the full charge capacity (relative capacity) detected during refresh charging with respect to the absolute capacity of the battery is calculated, and the sector plate 50 is moved according to this ratio. Therefore, in this state, the character display of “E” and its scale are shifted from the left end of the partial circular window 51 toward the center. As a result, the remaining capacity display area 431 is narrowed by the displacement of the low remaining capacity range of the remaining capacity display area 431. That is, the display scale is reduced. However, although the low remaining capacity range is shifted and the display scale is reduced, the size of the low remaining capacity range, that is, the warning area 432 itself is not changed. Therefore, it is possible to make the user recognize the deterioration of the battery 11 while maintaining the warning function for the user in the warning area 432.
[0049]
In this way, the character “E” representing the sky and the scale thereof are displaced and the display scale is reduced, so that the user can easily recognize the deterioration and the degree of the battery. The reduction of the display scale is not limited to shifting the empty display position, but can also be realized by shifting the fully charged display position to the empty side.
[0050]
The remaining capacity display unit 43 that reduces the display scale in accordance with the degree of deterioration is not limited to the analog display, and can be realized by a digital segment display. 12 shows a segment display example of the remaining battery capacity before deterioration, and FIG. 13 shows a segment display example of the remaining battery capacity at the time of deterioration. As shown in FIG. 12, 10 segments were set as the remaining capacity display range before deterioration, but as shown in FIG. 13, the remaining capacity display range was reduced to 8 segments at the time of deterioration. Two segments are used as warning areas.
[0051]
FIG. 14 is a block diagram showing the main functions of the above embodiment. In the figure, the normal charging unit 6 performs first charging control for stopping charging when it is less than full charge, and the refresh charging unit 7 performs second charging control for stopping charging when the full charging exceeds a predetermined amount. The refresh charging unit 6 uses a two-stage charging current different from the charging current used by the normal power control unit 6. Therefore, the normal charging unit 6 and the refresh charging unit 7 are provided with means for setting the current supplied from the power source 3 to a predetermined value.
[0052]
The current supplied from the power supply 3 is supplied to the battery 11 via either the normal charging unit 6 or the refresh charging unit 7. Any one of the charging units is selected by switching of the switching unit 8. The switching unit 8 is switched to the refresh charging unit 7 side when the value N2 of the counter 9 that counts the number of times of normal charging becomes a predetermined value (preferably less than 20 times). The counter 9 is reset when charging by the refresh charging unit 7 is completed.
[0053]
The counter 9 can be replaced with a function that instructs the switching unit 8 to switch to the refresh charging unit 7 when the random number generated from the random number generator is a predetermined value. If this function is used, the charging unit can be switched by processing on the program of the microcomputer, so that the addition of hardware can be reduced.
[0054]
The normal charging unit 6 can perform “fast charge” in which the charge time is shortened, that is, shortened charge. For this purpose, two types of cut-off voltages are set in the normal charging unit 6 as charging stop criteria. One is a first cut-off voltage calculated by the cut-off voltage calculation unit 15, and the other is a second cut-off lower than the first cut-off voltage set by the shortened cut-off voltage setting unit 16. Voltage. As a result, the charging can be completed in a relatively short time in the “rush charge”. It should be noted that the end point of the “rush charge” can be based on the time when the rate of increase of the battery temperature exceeds a predetermined value, not based on the voltage reference.
[0055]
“Hurry charge” can be performed when a quick charge switch (not shown) is operated and the second cutoff voltage is designated by the cutoff voltage designation unit 17. However, when the counter 9 counts up, charging by the refresh charging unit 7 is selected. Therefore, a warning display such as “impossible quick charge” is displayed on the shortened charge rejection display unit 18 which is a function of the display unit 27. Done.
[0056]
The cut-off voltage used in the normal charging unit 6 and the refresh charging unit is determined by correcting the reference voltage V0 with the environmental temperature TA0 detected by the environmental temperature detection unit 21. Further, deterioration correction of the battery 11 is performed based on the reference full charge voltage, the initial full charge voltage Vmax (1), the current full charge voltage Vmax (n), the initial maximum battery temperature Tmax (1), and the current maximum battery temperature Tmax (n). Is done. The initial full charge voltage Vmax (1) and the current full charge voltage Vmax (n) are detected by the charge voltage detector 23, and the initial maximum battery temperature Tmax (1) and the current maximum battery temperature Tmax (n) are detected by the battery temperature detector 12. Is detected.
[0057]
The voltage droop detection unit 29 detects that the battery voltage that has been increasing during charging has changed to a drooping tendency. If the battery voltage shows a tendency to droop, it can be determined that the battery capacity is saturated, and the refresh charge is stopped. Thus, in refresh charging, charging is not stopped when the battery voltage reaches a predetermined cut-off voltage, but is stopped by detecting a saturated state.
[0058]
FIG. 15 is a block diagram showing the second main function of the present embodiment. Refresh charging is performed after discharging for refreshing under predetermined conditions. The refresh discharge unit 32 as a function of the discharger 24 is a function for recovering the discharge characteristics of the battery 11. The remaining capacity determination unit 33 determines whether or not the remaining capacity of the battery 11 is equal to or less than the reference remaining capacity, and outputs a discharge instruction to the refresh discharge unit 32 if the remaining capacity is equal to or less than the reference remaining capacity. The counter 34 is incremented when the refresh discharge instruction is not given according to the determination result of the remaining capacity determination unit 33. That is, the counter value of the counter 34 represents a refresh discharge interval. When the value of the counter 34 reaches a predetermined reference value for refresh discharge, the counter 34 is counted up. The refresh discharge unit 32 discharges the battery 11 for refreshing in response to the count up of the counter 34 even when the remaining capacity of the battery 11 is larger than the reference remaining capacity.
[0059]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the first to third aspects of the present invention, it is possible to visually recognize the deterioration of the battery without providing an external diagnostic device. In particular, according to the second and third aspects of the present invention, the deterioration can be recognized by the change of the display scale on the low remaining capacity side, so that the visually recognized remaining capacity can be matched with the actual remaining capacity. The user can sensuously recognize the significance of deterioration. Therefore, the remaining capacity display function is further enhanced. According to the third aspect of the present invention, it is possible to add a display function for battery deterioration while leaving the function of the low remaining capacity warning area.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of an electric vehicle including a battery charge control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing processing of a first main part of normal charging.
FIG. 3 is a flowchart showing processing of a second main part of normal charging.
FIG. 4 is a flowchart showing processing of a first main part of refresh charging.
FIG. 5 is a flowchart of a second main part of refresh discharge.
FIG. 6 is a diagram showing changes in battery voltage and battery temperature with the lapse of charging time during refresh charging.
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between the number of normal charging times and a change in charge amount.
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between an environmental temperature and a charge end voltage.
FIG. 9 is a diagram showing a discharge curve of a battery.
FIG. 10 is a front view of a remaining capacity display unit before battery deterioration.
FIG. 11 is a front view of a remaining capacity display unit when the battery is deteriorated.
FIG. 12 is a diagram showing a segment display example of a remaining battery capacity before deterioration.
FIG. 13 is a diagram showing a segment display example of remaining battery capacity at the time of deterioration.
FIG. 14 is a block diagram illustrating main functions of an embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a block diagram showing functions of a second main part according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery part, 2 ... Charger, 3 ... Power supply, 4 ... Vehicle body, 6 ... Normal charge part, 7 ... Refresh charge part, 8 ... Switching part, 9 ... Counter, 11 ... Battery, 12 ... Battery temperature detection part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Cutoff voltage detection part, 17 ... Cutoff voltage designation | designated part, 18 ... Short charge rejection display part, 21 ... Environmental temperature detection part, 23 ... Charging voltage detection part, 27 ... Display part, 28 ... ECU, 29 ... Voltage Droop detection unit, 32 ... refresh discharge unit

Claims

表示スケール上の位置によって電池の残容量を表示する電池残容量表示装置において、
前記表示スケールが、該表示スケールに設けられた低残容量の警告エリアの移動により、電池の劣化分に応じて低残容量側に縮小されるように構成されたことを特徴とする電池残容量表示装置。In the battery remaining capacity display device that displays the remaining battery capacity according to the position on the display scale,
The battery remaining capacity is configured such that the display scale is reduced to the low remaining capacity side in accordance with the amount of deterioration of the battery by moving a low remaining capacity warning area provided on the display scale. Display device.