JP4259659B2 - 電動車両用電源システム - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、充電式電池の電池状態の管理を行なう電池管理装置と、上記充電式電池を充電する充電装置とを備えた電動車両用電源システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
充電式電池を充電する充電装置は、該電池の温度が、固定的に設定された充電開始温度範囲の上限温度と下限温度(以下では充電開始温度範囲の上限を充電開始上限温度下限を充電開始下限温度と表現する)との範囲内にあれば、自動的に充電を一定の充電電流値で開始するようにしたものが一般的である。
【0003】
また、充電停止については−ΔV, dT/dt, Tcoの停止制御手法を単独または複数併用して制御するのが一般的である。上記−ΔVは充電時の電池の最大電圧からの低下電圧値を、上記dT/dtは充電時間に対する電池温度の変化率を、上記Tcoは電池の充電停止温度をそれぞれ示しており、各値に基づいて充電停止制御が行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、Ni−MH電池は充電反応が発熱反応であることから、環境温度が高い場合等に、充電開始上限温度付近から充電を始めると、充電開始後すぐに充電開始上限温度を越してしまうという問題がある。なお、上記充電開始上限温度とTco値は電池の寿命性能を確保するために極力低く設定される。
【0005】
このような場合に、使用者が充電が完了していない電池を一旦充電器から切り離したり、充電器のACコードを抜いてしまった後、充電を完了させるために再度充電器に電池を接続した場合には、先回の充電にて電池にダメージを与えない様に充電開始温度範囲内で充電を開始したにもかかわらず、電池温度が充電開始上限温度以下に低下するまで充電は温度待機となり、充電を再開できない。よって、充電に多大な時間を要してしまう。
【0006】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、充電式電池を充電器から一旦切り離し、再度充電器に接続して充電した場合に待機することがなく、充電時間が長くなることのない電動車両用電源システムを提供することを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
図16のクレーム構成図に示すように、請求項1の発明は、充電式電池400と、該電池400の温度を含む電池状態の管理を行なう電池管理装置401と、上記充電式電池400を充電する充電装置402とを備えた電動車両用電源システム403において、上記電池管理装置401は、上記充電装置402に充電の開始の情報を送信する開始情報送信手段404を備えており、上記充電装置402は上記充電式電池400の充電を行なう充電手段405と、上記電池管理装置401からの上記開始情報により通電の開始条件を可変設定する充電制御手段406とを備え、上記開始情報送信手段404は、所定の電池状態が検出されたとき、充電開始温度範囲の上限温度を初期設定充電開始下限値から充電停止温度(Tco)の範囲内で再設定し、上記充電装置402に送信することを特徴としている。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1において、上記開始情報送信手段404は、先回の充電が正常に完了していない時、先回の充電器との接続状態において充電電流が流れている時、上記電池に先回の充電器接続から放電履歴がない時の少なくとも何れかの場合に、充電開始温度範囲の上限温度を再設定することを特徴としている。
【0011】
請求項3の発明は、請求項1又は2において、上記充電式電池400が単電池407を複数直列に接続してなる組電池408を複数並列に接続して構成されており、上記開始情報送信手段404は、最も温度の高い組電池408の電池状態に応じて充電開始温度範囲の上限温度を設定することを特徴としている。
【0012】
【発明の作用効果】
請求項1の発明に係る電動車両用電源システムによれば、電池状態又は充電開始情報に基づいて充電開始条件を可変設定するようにしたので、例えば環境温度が高いときに充電が完了していない電池を一旦充電器から切り離し、再度充電器に接続した場合には、充電開始上限温度を高温側、好ましくは再充電開始時の電池温度に再設定することができることから、電池温度が充電開始上限温度に低下するまで待機することなく直ちに充電を開始でき、もって充電に要する時間を待機時間の分だけ減少することができる。
【0013】
また、所定の電池状態が検出されたとき、充電開始上限温度を初期設定上限温度から充電停止温度(Tco)の範囲内で再設定するようにしたので、例えば所定の電池状態としての環境温度が高いときに充電未完了の電池を再充電する場合、2度目の充電開始上限温度を1度目の充電開始上限温度より高く設定できることから、上記従来例では発生していた再充電開始までの待機時間を減少又は無くすことができ、充電に要する時間を減少することができる。
【0014】
請求項2の発明によれば、先回の充電が正常に完了していない時、先回の充電状態において充電電流が流れている時、つまり先回実際に充電が行われた時、上記電池に放電履歴がない時の少なくとも何れかの場合に充電開始上限温度を再設定するようにしたので、電池温度が上昇している場合であっても再充電開始までの待機時間を減少又は抑制できる。
【0015】
請求項3の発明によれば、充電式電池400が、複数の組電池408を並列に接続してなるものである場合に、最も温度の高い組電池の電池状態に応じて充電開始上限温度を設定するようにしたので、充電開始上限温度を充電式電池全体でみた場合の最も高い電池温度付近に設定でき、従って複数の組電池を備えた場合であっても再充電開始までの待機時間を減少又は抑制できる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1ないし図12は、本発明の第1実施形態による電動補助自転車用電源システムを説明するための図であり、図1は上記電源システムのうち充電装置を非車載とし、着脱式電池ケースを車載した電動車両としての電動補助自転車の側面図、図2は上記電源システムのブロック構成図、図3は上記電源システムの変形例を示すブロック構成図、図4〜図6は上記電源システムの電池管理装置と充電装置との間で送受信される信号データを説明するための図、図7は充電時間の経過に伴う電池温度及び電池電圧との変化を示す特性図、図8, 9, 13, 14は上記電池管理装置の動作を、図10〜図12は上記充電装置の動作を、それぞれ説明するためのフローチャート図である。
【0017】
図において、1は本実施形態電源システムのうち充電装置を非車載とし、着脱式電池ケースを備えた電動車両としての電動補助自転車であり、これの車体フレーム2はヘッドパイプ3と、該ヘッドパイプ3から車体後方斜め下方に延びるダウンチューブ4と、該ダウンチューブ4の後端から上方に略起立して延びるシートチューブ5と、上記ダウンチューブ4の後端から後方に略水平に延びる左, 右一対のチェーンステー6と、該両チェーンステー6の後端部と上記シートチューブ5の上端部とを結合する左, 右一対のシートステー7と、上記ヘッドパイプ3とシートチューブ5とを接続するトップチューブ11とを備えている。
【0018】
上記ヘッドパイプ3にはフロントフォーク8が左右に回動可能に枢支されている。該フロントフォーク8の下端には前輪9が軸支されており、上端には操向ハンドル10が固着されている。また上記シートチューブ5の上端にはサドル12が装着されている。さらに上記チェーンステー6の後端には後輪(車輪)13が軸支されている。
【0019】
なお、図示していないが、上記操向ハンドル10の中央には速度メータ等を備えた計器パネル(不図示)が設けられており、このパネル部分に、リフレッシュ放電が必要と判断された時にその旨が表示される表示装置(表示手段)を設けてもよい。
【0020】
上記車体フレーム2の下端部には、クランク軸16の両端突出部に取り付けられたクランクアーム16aを介してペダル16bに入力されたペダル踏力(人力)と、内蔵する電動モータ17からの人力の大きさに比例した補助動力との合力を出力するパワーユニット15が搭載されている。すなわち、ペダル踏力の大きさがモータ駆動指令28となる。このパワーユニット15からの出力はチェーン30を介して上記後輪13に伝達される。
【0021】
なお、本実施形態自転車1は外部からモータ駆動指令28を入力するための自走レバー14をも備えており、該自走レバー14を操作することにより、ペダル16bに入力することなく電動モータ17からの動力のみで走行することも可能となっている。
【0022】
また上記電動モータ17等の電源となる電池ケース100は上記シートチューブ5の後面に沿うように、かつ左,右のシートステー7,7に挟まれるように車体に対して着脱自在に配設されている。上記電池ケース100は、多数の単電池101を直列に接続してなる電池(充電式電池)102を収納しており、また上記電池102の温度を検出する温度センサ103と、該電池102の電流値を測定する電流計104とを備えている。さらにまた、上記電池ケース100は、上記電池102の管理等を行なう電池管理装置105を備えている。
【0023】
また、上記電池ケース100は、車載時にはコネクタ107, 108によりモータ駆動回路22と接続され、またコネクタ110, 111により上記電動補助自転車1の走行制御を行なう走行制御部109と通信I/F120a,120bを介して接続されている。
【0024】
一方、上記電池ケース100は、充電時には、車体から取り外された状態で、あるいは車載状態のままでコネクタ113, 114により非車載で全く独立に構成された充電装置112の出力側と接続され、またコネクタ115, 116により上記充電装置112に通信I/F127,120cを介して接続される。図1において100aは電池ケース100に設けられた充電口であり、ここに上記コネクタ113,114,115,116の電池ケース側端子が配置される。また121は充電装置112の充電プラグであり、この中に上記コネクタ113〜116の充電装置側端子が配置されており、上記充電口100aに差し込み自在となっている。上記電池ケース100と充電装置112とで本実施形態における電源システム21が構成される。なお、上記コネクタ107,108と113,114、及びコネクタ110,111と115,116は共通にしても良い。
【0025】
上記電池管理装置105は、上記温度センサ103からの電池温度データTと、電流計104からの電流値データIと、電池102の電圧データVとが入力され、上記充電式電池102のリフレッシュ放電の制御等を行なう電池管理・制御部117と所定のデータを記憶するEEPRM106を備えており、また、該電池管理・制御部117からの信号に基づいて、表示を必要とする時に表示ボタン118を押すことにより電池残存容量やリフレッシュお知らせ情報が表示される表示装置(表示手段)119と、上記充電装置112との通信を行なう通信I/F120cとを備えている。なお、上記表示装置119は、速度メータ等が設置される車両側の表示パネル部分に設けても良い。
【0026】
また上記電池管理・制御部117は、上記充電装置112に充電の開始条件を設定するのに必要となる開始情報を送信する開始情報送信手段として機能している。
【0027】
なお、EEPROM106には、所定のデータとして、初期もしくは先回のリフレッシュ放電からの充電回数,放電回数,充放電サイクル数や、上記電池102の電池実力容量,放電時の放電容量や、リフレッシュ放電必要の表示後のリフレッシュ放電の実施の有無等が記憶される。
【0028】
上記充電装置112は、プラグ123をコンセントに接続することにより供給される交流電源を直流に変換するAC/DCコンバータ124と、該コンバータ124の出力の電圧値, 電流値を計測する電圧計125, 電流計126と、上記充電式電池102のリフレッシュ放電を行なう放電器(放電手段)135と、上記電圧計125, 電流計126からの計測値や上記通信I/F127からの所定の信号等が入力される充電/放電制御部128とを備えている。
【0029】
また、上記充電装置112は、この充電装置112と上記電池ケース100とが接続されていることを示す接続信号を、上記充電/放電制御部128に出力する電池接続検知部129を備えている。
【0030】
さらにまた、上記充電装置112には、後述する表示装置133にリフレッシュ放電が必要な旨が表示されている場合に、ユーザーが押すことによって上記充電/放電制御部128にリフレッシュ放電指示信号を出力するリフレッシュスイッチ131が設けられている。なお、リフレッシュスイッチを図2に符号137で示すように電池ケース100側にも設けてもよい。
【0031】
上記AC/DCコンバータ124の出力は出力制御部132を介して上記充電放電制御部128により制御される。また、上記表示装置133や上記放電器135は上記充電/放電制御部(放電制御手段)128により制御される。上記表示装置133には、充電待機中,充電中,充電完了,充電停止,リフレッシュお知らせ,リフレッシュ中,リフレッシュ終了等の情報が表示される。このうちリフレッシュお知らせを電池ケース100側の表示装置119にも同時に表示させてもよい。
【0032】
なお、図3に示すように、電池102´として、複数の電池102・・102が並列に接続されたものを用いる場合、各電池102の温度を検出する複数の温度センサ103・・103が設けられ、各センサ103・・103の検出値T1・・Tnが上記電池管理・制御部117に入力されるよう構成される。図3において、図2と同符号は同一または相当部分を示している。
【0033】
次に、図4〜図6に基づいて、上記電動補助自転車1における電池管理装置105と充電装置112との間で送受信される信号データについて説明する。なお、図4〜図6は、信号データのナンバー(No),及び該ナンバーの内容を示している。
【0034】
図4は、上記電池管理装置105から充電装置112にまとめて送信される充放電制御データを示しており、1として「リフレッシュお知らせ」が、2として「リフレッシュ放電電流値」が、3として「リフレッシュ放電停止電圧」が、4として「リフレッシュタイマー値」が、5として「充電開始下限温度」が、6として「充電開始上限温度」が含まれている。なお、上記「リフレッシュお知らせ」は、具体的には「有」又は「無」が示され、リフレッシュ放電の要否を知らせる信号として機能する。
【0035】
図5は、上記電池管理装置105から充電装置112にまとめて送信される電池状態データを示しており、1として「電池温度(1)」が、2として「電池温度(2)」が、3として「電池電圧」が、4として「現時点での電池残存容量」が、5として「電池実力容量すなわち現時点での最大容量学習値」が含まれている。なお、この最大容量学習値とは、充放電等を繰り返すうちに電池は次第に劣化し、最大容量も次第に変化(低下)していく中で現在の時点での最大容量値のことである。
【0036】
また、上記電池温度(1)は、図2に示すように上記充電式電池102を1組備える構成の電池温度を、上記電池温度(2)は、2組備える構成の2組目の電池温度を、それぞれ意味している。また、図3に示すように上記充電式電池102を複数組備える場合には、電池温度(1)〜(n)まで含まれる。
【0037】
図6は、上記充電装置112から電池管理装置105にまとめて送信される充電器状態データを示しており、1として「充放電制御データ要求」が、2として「電池状態データ要求」が、3として「リフレッシュ中」が、4として「リフレッシュ終了」が、5として「充電中」が、6として「充電待機中」が、7として「充電完了」が、8として「充電停止」が含まれる。「充電完了」とは100%充電されたことを意味し、「充電停止」とはこれ以上充電を続けると危険なので充電をやめることを意味する。
【0038】
図7は充電の進行に伴う電池電圧,電池温度の変化を示す。
本電源システム21では、電池温度が初期設定充電開始上限温度(例えば40℃)以下の場合に充電を開始可能となっている。充電が開始されると、電池温度, 電池電圧はそれぞれ特性線a, bで示すように充電時間の経過とともに上昇し、電池温度が充電停止温度に達すると充電容量が不十分であっても充電は停止される。
【0039】
そして、例えば時間t2の時点で一旦充電が停止され、この充電停止が使用者の誤操作等であって、充電停止後直ちに充電を再開する操作が行なわれた場合、該充電再開時の電池温度に充電開始上限温度が再設定される。その結果、待機時間は発生せず、再充電が直ちに行なわれる。ちなみに、従来例装置のように、充電開始上限温度が初期設定値に固定されてい場合には、上記充電再開時の時間t2から、電池温度が上記初期設定値(40℃)に低下する時間t3までは再充電が行なわれず、待機時間となる(特性線c参照)。
【0040】
なお、上記再設定される充電開始上限温度は、初期設定充電開始上限温度(例えば40℃)又はこれにより低い温度から充電停止温度の範囲内において設定可能である。
【0041】
次に、図8〜図14のフローチャート図に基づいて、本電源装置21における電池管理装置105及び充電装置112の動作を説明する。図8, 9は上記電池管理装置105の動作を、図10〜図12は上記充電装置112の動作を、図13, 14は図3の複数組の組電池を備える場合の上記電池管理装置105の動作を、それぞれ示しており、図8は充電開始上限温度の設定動作を、図13は充電開始温度判定処理を、図14は充電終了判定処理を、それぞれ示している。
【0042】
図8に示すように、電池管理装置105に充電装置112が接続されたことを示す信号が、電池管理装置105で受信されると(ステップA1)、放電履歴として車両のメインスイッチのオンにより変化する車両接続フラグの判定が行なわれる(ステップA2)。
【0043】
上記放電履歴があれば、充電開始上限温度が初期設定値(40℃)に設定され(ステップA3)、該設定に応じて図4の充放電制御データが作成されて(ステップA4)、この処理が終了する。また、上記放電履歴がなければ、先回の充電による充電量の有無つまり実際に充電が開始された形跡があるか否かが判定され(ステップA5)、先回の充電量が無い場合は(ステップA6)、上記ステップA3に処理が移行して上記初期設定値(40℃)に応じた充放電制御データが作成される(ステップA4)。
【0044】
上記ステップA5において先回の充電量が有りと判断されると、充電が完了したか否かが判定され(ステップA6)、充電完了の場合にはステップA3,A4の処理が行われる。そして放電履歴が無く、先回の充電量があり、かつ充電が完了していない場合には、充電開始上限温度が再設定され(ステップA7)、該再設定された充電開始上限温度に応じた充放電制御データが作成され(ステップA4)、この処理が終了する。なお、図3に示すように、複数組の組電池を備える場合、最も温度の高い組電池の電池状態に応じて充電開始上限温度が設定される。
【0045】
なお、充電開始上限温度の再設定は、ステップA2,A5,A6の3つの条件が全て満足された場合に限定されるものではなく、これらの少なくとも1つによって再設定を行うようにしても良いし、またこれら以外の条件でもって充電開始上限温度を再設定しても良い。
【0046】
次に、図9に基づいて電池管理装置のリフレッシュお知らせ処理動作を説明する。
上記電池管理装置105が待機モードであって(ステップC1)、後述の接続信号(D9)の割込により、充電器接続信号が検出され(ステップC2)、上記充電装置112から送信された図6のNo1に示す「充放電制御データ要求」信号(D10)が受信されると(ステップC3)、上記電池管理装置105はリフレッシュ放電要否判定を実施し(ステップC4)、充放電制御データを作成し(ステップC5)、 電池管理装置105から充電装置112に図4に示す充放電制御データが送信される(ステップC6)。
【0047】
なお、上記ステップC4におけるリフレッシュ放電の要否判定は、初期もしくは先回のリフレッシュ放電からの充電回数,放電回数,又は充放電サイクル数や、先回のリフレッシュ放電必要の表示後のリフレッシュ放電実行の有無、あるいは放電停止電圧が検出されるまでの放電容量と実力容量との差に基づいて行われる。例えば上記充放電サイクル数が20回以上の場合、及びリフレッシュ放電必要表示後のリフレッシュ放電不実行時にリフレッシュ放電要と判定される。
【0048】
次に、図6の「充電器状態データ」信号の受信が待機され(ステップC7)、この信号が正常に受信されると(ステップC8)、充電器状態データ内にリフレッシュ放電中の信号が含まれているか否かが判定され(ステップC9)、リフレッシュ中であれば、電池温度, 電圧, 電流が計測され(ステップC10)、電池の残存容量が計算され(ステップC11)、図5に示す電池状態データが上記充電装置112に送信される(ステップC12)。
【0049】
そして、上記電池管理装置105に上記充電装置112が接続されており(ステップC13)、該充電装置112からの図6の充電器状態データとしてリフレッシュ放電終了信号が受信されると、上記サイクルカウンターが0にクリアされて(ステップC14,C15)、上記ステップC7に処理が移行する。なお、上記リフレッシュ放電の終了は、上記電池102の電圧データV等に基づいて充電装置112側で判断される。
【0050】
上記ステップC9において図6の充電器状態データ内の信号からリフレッシュ中ではないと判定された場合は、電池温度, 電圧, 電流が計測され(ステップC16)、電池の残存容量が計算されて(ステップC17)、図5に示す電池状態データが充電装置112に送信される(ステップC18)。
【0051】
そして、この電池管理装置105に上記充電装置112が接続されており(ステップC19)、図6の「充電器状態データ」からの充電完了信号が検出されると(ステップC20)、上記ステップC1の待機モードに処理が移行する。なお、上記ステップC13,ステップC19において、この電池管理装置105と上記充電装置112との接続が検出されない時も上記ステップC1の待機モードに処理が移行する。
【0052】
また、上記ステップC8において、「充電器状態データ」信号が正常に受信されない時は、通信異常として(ステップC21)、異常表示2の処理が行なわれ(ステップC22)、上記表示装置133の表示手段に交互点滅等の所定の表示が行なわれる。
【0053】
次に、図10に基づいて充電準備段階である上記充電装置112のACプラグ接続後の動作を説明する。上記充電装置112のACプラグ123がコンセントに接続されると(ステップD1)、上記電池ケース100の接続検知が待機される(ステップD2。)
【0054】
上記接続が検知され(ステップD2)、充電式電池102の電圧Vが20V未満であることが検出されると(ステップD3)、充電電流0. 5Aによる予備充電が開始され(ステップD4)、上記表示装置133に充電中であることが表示され(ステップD5)、タイマーがオンされて充電時間が計測される(ステップD6)。
【0055】
そして、上記充電式電池102の電圧Vが20V以上になると(ステップD7)、上記充電出力が停止され(ステップD8)、この充電装置112から上記電池管理装置105に、上記ステップA1,C2で受信される充電器接続信号が送信され(ステップD9)、また、上記ステップC3で受信される図6に示す「充放電制御データ要求」の送信が開始され(ステップD10)、上記ステップC6で送信された充放電制御データが正常に受信されれば(ステップD11)、後述のリフレッシュ放電モードへ移行する。
【0056】
また、上記ステップD11において、充放電制御データが正常に受信されない時は、通信異常として(ステップD12)、異常表示2の処理が行なわれ(ステップD13)、この処理が終了する。
【0057】
また、上記ステップD7において上記電圧が20V以上ではない状態が60分継続されると(ステップD14)、異常表示1の処理が行なわれ(ステップD15)、この処理が終了する。
【0058】
次に、図11に基づいて上記充電装置112のリフレッシュ放電モードの動作を説明する。
上記充電装置112がリフレッシュ放電モードであって(ステップE1)、上記ステップC24で作成された図4に示す充放電制御データに「リフレッシュお知らせ」信号が含まれていれば(ステップE2)、表示装置133を構成する例えばLEDが一定時間点滅してリフレッシュ放電操作が必要であることを示す(リフレッシュお知らせ表示)とともに(ステップE3)、タイマーがオンされて経過時間の計測が開始される(ステップE4)。なお、上記ステップE2において、充放電制御データに上記「リフレッシュお知らせ」信号が含まれていない場合は後述の充電モードへ処理が移行する。
【0059】
上記ステップE4の計測開始から所定時間内に、上記リフレッシュスイッチ131がオンされない時は、タイムオーバーとして(ステップE5, E6)、上記LED133の点滅が消灯され(ステップE7)、後述の充電モードに移行する。これによって急いでいる場合などにリフレッシュ放電を省略し、充電時間を短縮できる。
【0060】
上記ステップE5において、所定時間内に上記リフレッシュスイッチ131がオンされると、上記LED133の点滅が停止されて点灯となり(ステップE8)、この充電装置112から上記電池管理装置105に、上記ステップC8で受信された図6に示す「充放電制御データ要求」信号を含む充電器状態データが送信開始されて(ステップE9)、上記充電式電池102のリフレッシュ放電が開始される(ステップE10)。
【0061】
そして、上記ステップC12にて送信された図5に示す電池状態データが正常に受信され(ステップE11)、該データ内容に基づいてリフレッシュ放電を終了する判定がされれば(ステップE12)、充電器状態データとしてリフレッシュ終了(図6No4)を送信し(ステップE13)、上記LED133が消灯され(ステップE14)、上記ステップE9において送信開始された「充電器状態データ」の送信が停止されて(ステップE15)、リフレッシュ放電が終了され(ステップE16)、後述の充電モードに移行する。
【0062】
なお、上記ステップE11において、上記電池状態データが正常に受信されない時は、通信異常として(ステップE17)、異常表示2の処理が行なわれ(ステップE18)、この処理が終了する。また上記ステップE12においてリフレッシュ放電を終了する判定がなされないときはリフレッシュ中(図6No3)を送信する(ステップE13′)。
【0063】
次に、図12に基づいて上記充電装置112の充電モードの動作を説明する。
この充電装置112が充電モードに移行すると(ステップF1)、該充電装置112から電池管理装置105に図6に示す「電池状態データ要求」信号を含む充電器状態データが送信開始される(ステップF2)。上記ステップC18にて上記電池管理装置105から送信された図5に示す電池状態データが正常に受信されると(ステップF3)、この電池状態データ内の電池温度が充放電制御データ内に設定されている充電温度範囲にて充電開始温度内かどうか判定され(ステップF4)、該充電開始温度内でない時は充電は待機され(ステップF5)、上記LED133が充電待機表示として点滅されて(ステップF6)、上記ステップF3に処理が移行する。
【0064】
上記ステップF4において電池温度が充電開始温度内と判定されると、充電が開始される(ステップF7)。この電池温度が充電開始温度内か否かの判定において、上述の図8における充電開始上限温度の設定処理によって設定された初期設定値か又は再設定値が基準となる。
【0065】
充電開始後、トータルタイマーによる経過時間の計測が開始され(ステップF8)、この充電装置112から上記電池管理装置105に図6に示す「電池状態データ要求」信号を含む充電器状態データが送信される(ステップF9)。上記ステップC12にて上記電池管理装置105から送信された図5に示す電池状態データが正常に受信されれば(ステップF10)、充電の終了判定が行なわれ(ステップF11)、充電終了と判定されない時は上記ステップF9に処理が戻り、上記ステップF9〜F11が繰り返される。
【0066】
上記受信された電池状態データよりステップF11において充電終了と判定された時は、この充電装置112から上記電池管理装置105に、上記ステップC20にて受信された図6に示すNo7の「充電完了」信号, 又はNo8の「充電停止」信号の何れかを含む充電器状態データが送信されるとともに(ステップF12)、補充電タイマーによる経過時間の計測が開始され(ステップF13)、補充電(例えば0.5A×2h)が開始され(ステップF14)、所定時間を経過すると補充電が停止されて、この処理が終了となる。
【0067】
また、上記ステップF3又はF10において、上記電池管理装置105からの図5に示す電池状態データが正常に受信されないと、通信異常として(ステップF16,F18)、異常表示2の処理が行なわれ(ステップF17,F19)、この処理が終了する。
【0068】
次に、図13に基づいて、図3に示す複数の組電池102・・102を並列に接続した充電式電池102´の場合の充電開始温度判定処理を説明する。なお、図13では、組電池102を2組、温度センサ103を2つ備える場合を示している。
【0069】
1つの組電池102の電池温度1が充電開始温度の範囲内になければ(ステップG1)、充電が待機され(ステップG2)、充電待機がLEDの点灯等により表示される(ステップG3)。上記電池温度1が充電開始温度の範囲内に入ると、残りの組電池102の電池温度2の判定が行なわれる(ステップG4)。そして2つの組電池の電池温度が何れも充電開始温度の範囲内に入ると充電が開始される(ステップG5)。なお、上記充電開始温度の範囲内か否かの判定において、上述の図8における充電開始上限温度の設定処理によって設定された初期設定値か又は再設定値が基準となる。
【0070】
次に、図14に基づいて、図3に示す複数の組電池102・・・102を並列に接続した充電式電池102´の場合の充電終了判定処理を説明する。なお、図14では、組電池102を2組、温度センサ103を2つ備える場合を示している。
【0071】
2つの温度センサ103, 103の検出値T1,T2の何れかが50℃より大きいか(ステップH1, H2)、又は上記温度センサ103, 103の検出値の増加率 dT1/dT, dT2/dT の何れかが1℃/minより大きいか(ステップH3, H4)、又は電池電圧の減少−ΔVが検出されたか(ステップH5)、又は充電上限電圧が検出されたか(ステップH6)、又はトータルタイマによりタイムオーバーが検出されたか(ステップH7)、の何れかの場合に充電が終了される(ステップH8)。
【0072】
このように本実施形態では、電池管理装置105からの制御信号に基づいて充電装置112にて充電条件を設定して充電するようにしたので、充電開始上限温度を初期設定値以外の値を用いることができ、環境温度に応じて充電開始上限温度を再設定することができる。
【0073】
また、充電開始上限温度を、初期設定充電開始上限温度から充電停止温度(Tco)の範囲内で再設定して充電するようにしたので、環境温度が高いときに充電未完了の電池を再充電する場合に、2度目の充電開始上限温度を1度目より高く、好ましく再充電開始時の電池温度に再設定でき、これにより温度待機となることを回避することができ、もって充電に要する時間を減少することができる。
【0074】
また、上記ステップA2, A5, A6に示すように、放電履歴がなく、先回の充電が、充電量が有ることから実質的に開始され、かつ完了しなっかった場合には、充電開始上限温度を再設定するようにしたので、再充電を行う場合には、電池の寿命に悪影響を及ぼすことなく充電開始上限温度を初期設定値より高く設定でき、再充電開始時の温度待機を無くすか又は減少でき、充電に要する時間を減少できる。
【0075】
また、図3に示すように複数の組電池102を備える場合に、最も温度の高い組電池の電池状態に応じて充電開始上限温度を設定するようにしたので、充電開始上限温度を充電式電池全体でみた場合の最も高い電池温度付近に設定でき、従って複数の組電池を備えた場合であっても再充電開始までの待機時間を減少又は抑制できる。
【0076】
なお、上記第1実施形態では、電源システム21が電池ケース100と充電装置112とを別体とし、充電装置112を非車載、電池ケース100を着脱式に車載した場合を示したが、充電装置112と電池ケース100とを分離可能にユニット化し、このユニットを車体に着脱自在としてもよい。いずれの場合も充電装置112と電池ケース100とはコネクタで接続することとなるが、本発明の電源システムは電池ケースと充電装置とを完全一体化して、車体に対し着脱自在としても良い。また、充電式電池と充電装置を車体に固定式に搭載(常時搭載)とし、充電時には単にプラグをコンセントに接続するだけとしても良い。
【0077】
図15は充電式電池と充電装置とを車体に固定式に搭載(常時搭載)した、例えば電動スクータのような場合の第2実施形態を示す。本第2実施形態の電源システム200は、多数の単電池101を直列接続してなる電池102を備えた電池部212と、該電池102を充電する充電部214と、該充電部214による充電制御、及びリフレッシュ放電の制御を行なう制御部(ECU)215と、モータ17の回転を制御する駆動部216とを備えている。
【0078】
上記制御部215は、AC/DCコンバータ124の出力側に接続された電流計126, 電圧計125からの各計測値や上記リフレッシュスイッチ131からの放電指令が入力され、出力制御部132,放電器135を制御する充電/放電制御部128と、上記電池102の電圧値V, 温度センサ103からの温度検出値T, 電流計104からのバッテリ電流値Iが入力される電池管理・制御部117とを有する。また、上記駆動部216は、外部からの駆動指令28、例えばスロットルグリップからの指令が入力され、上記モータ駆動回路22を制御する走行制御部109を備えている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態による電動補助自転車の側面図である。
【図2】上記第1実施形態による電源システムのブロック構成図である。
【図3】上記電源システムの変形例を示すブロック構成図である。
【図4】上記電源システムの電池管理装置と充電装置との間で送受信される信号データを説明するための図である。
【図5】上記電源システムの電池管理装置と充電装置との間で送受信される信号データを説明するための図である。
【図6】上記電源システムの電池管理装置と充電装置との間で送受信される信号データを説明するための図である。
【図7】充電時間と電池温度,及び電池電圧との関係を示す特性図である。
【図8】上記電池管理装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図9】上記電池管理装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図10】上記充電装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図11】上記充電装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図12】上記充電装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図13】上記電池管理装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図14】上記電池管理装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図15】本発明の第2実施形態による電源シツテムのブロック構成図である。
【図16】本発明のクレーム構成図である。
【符号の説明】
1 電動車両
21 電源システム
101 単電池
102 充電式電池, 組電池
102´ 充電式電池
105 電池管理装置
112 充電装置
117 電池管理・制御部(開始情報送信手段)
124 AC/DCコンバータ(充電手段)
128 充電/放電制御部(充電制御手段)
200 電源システム
210 組電池, 充電式電池
214 充電装置
215 制御部(電池管理装置)
Claims (3)
- 充電式電池と、該電池の温度を含む電池状態の管理を行なう電池管理装置と、上記充電式電池を充電する充電装置とを備えた電動車両用電源システムにおいて、上記電池管理装置は上記充電装置に充電の開始の情報を送信する開始情報送信手段を備えており、上記充電装置は上記充電式電池の充電を行なう充電手段と、上記電池管理装置からの上記開始情報により充電の開始条件を可変設定する充電制御手段とを備え、上記開始情報送信手段は、所定の電池状態が検出されたとき、充電開始温度範囲の上限温度を初期設定充電開始上限温度から充電停止温度(Tco)の範囲内で再設定し上記充電装置に送信することを特徴とする電動車両用電源システム。
- 請求項1において、上記開始情報送信手段は、先回の充電が正常に完了していない時、先回の充電器との接続状態において充電電流が流れている時、上記電池に先回の充電器接続から放電履歴がない時の少なくとも何れかの場合に、充電開始温度範囲の上限温度を再設定することを特徴とする電動車両用電源システム。
- 請求項1又は2において、上記充電式電池は、単電池を複数直列に接続してなる組電池を複数並列に接続して構成されており、上記開始情報送信手段は、最も温度の高い組電池の電池状態に応じて充電開始温度範囲の上限温度を設定することを特徴とする電動車両用電源システム。
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