JPH08185892A - 2次電池の深放電防止装置 - Google Patents
2次電池の深放電防止装置Info
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- JPH08185892A JPH08185892A JP6325681A JP32568194A JPH08185892A JP H08185892 A JPH08185892 A JP H08185892A JP 6325681 A JP6325681 A JP 6325681A JP 32568194 A JP32568194 A JP 32568194A JP H08185892 A JPH08185892 A JP H08185892A
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Abstract
とができ、よって、2次電池の早期劣化を防止すること
ができる2次電池の深放電防止装置を提供する。 【構成】 2次電池39が充電を必要とする状態か否か
を判定する充電判定手段108と、この充電判定手段1
08が充電を必要とすると判定したときに2次電池39
からの放電を停止する放電停止判断部108と、2次電
池39に充電が行われたことを検出する充電検出手段1
05と、2次電池39に充電が行われたときに、2次電
池39を放電可能な状態とする放電開始判断部116と
を備えた。
Description
や補助モータ付き自転車などに使用される2次電池の深
放電を防止し、2次電池の早期劣化を防止する技術に関
する。
と、2次電池が早期に劣化して寿命が短くなることが知
られている。このため、上記のような電動車両において
2次電池を使用する場合には、2次電池の電圧が所定の
値まで低下したらモータに給電するシステムを停止して
深放電を防止するように構成することが望まれる。
池は、放電により電圧が低下しても、その後放置してお
くと電圧がある程度回復し、上記のように構成してもシ
ステムを再起動することが可能になる。そして、そのよ
うな再起動を何回か行うことにより、2次電池が深放電
してしまい、結局は2次電池が早期に劣化してしまう事
態が予想される。
のであり、2次電池の深放電の発生を確実に防止するこ
とができ、よって、2次電池の早期劣化を防止すること
ができる2次電池の深放電防止装置を提供することを目
的としている。
池の深放電防止装置は、2次電池が充電を必要とする状
態か否かを判定する充電判定手段と、この充電判定手段
が充電を必要とすると判定したときに上記2次電池から
の放電を停止する放電停止判断部と、上記2次電池に充
電が行われたことを検出する充電検出手段と、上記2次
電池に充電が行われたときに、上記2次電池を放電可能
な状態とする放電開始判断部とを備えたことを特徴とし
ている。
置は、請求項1において、前記充電判定手段が、前記2
次電池の電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記放電
停止判断部が、上記電圧検出手段により検出された上記
2次電池の電圧と予め記憶した放電停止下限値とを比較
し、上記電圧が上記放電停止下限値未満もしくはそれ以
下のときに上記2次電池からの放電を停止することを特
徴としている。
置は、請求項1または2において、前記充電検出手段
が、前記電圧検出手段により検出された前記2次電池の
電圧と、前記放電停止下限値よりも高い価に設定された
放電開始下限値とを比較し、前記充電開始判断部が、上
記電圧が上記放電開始下限値以上もしくはそれを上回る
ときに上記2次電池を放電可能な状態とすることを特徴
としている。
置は、請求項1または2において、前記2次電池が、充
電時に車両から取り外せるように同車両に着脱自在に設
けられ、前記充電検出手段が、上記2次電池が上記車両
から着脱されたことを検出するスイッチを備えているこ
とを特徴としている。
置は、請求項1または2において、前記充電検出手段
が、充電のために上記2次電池に供給される電流を検出
する電流検出手段を備えていることを特徴としている。
あっては、2次電池が放電を必要とする状態になるとこ
れを充電判定手段が検出し、放電停止判断部により2次
電池の放電が停止される。よって、それ以降は2次電池
からの放電が行われず深放電が防止される。また、充電
がなされない限り2次電池が放電可能な状態とならない
ので、2次電池を放置することによりその電圧が回復し
た場合であっても再放電されるようなことがない。
置にあっては、2次電池の電圧が充電を必要とする値ま
で低下するとこれを電圧検出手段が検出し、放電停止判
断部により2次電池の放電が停止される。
置にあっては、2次電池の電圧に基づいて放電可能な状
態とするから、装置の多くをソフトウエアで構成するこ
とができ、製造コストことを低減することができる。
置にあっては、2次電池が車両から着脱されることによ
り、スイッチが作動して充電が行われたと判断し、請求
項5に記載の2次電池の深放電防止装置においては、充
電のために2次電池に供給される電流を検出することに
より充電が行われたと判断する。
明する。 A.自転車の全体構成 図1はこの発明に係る2次電池の深放電防止装置を備え
た補助モータ付き自転車を示す側面図である。まず、実
施例の説明に先立ち、この自転車の構成について説明す
る。図において符号10はメインチューブを示してお
り、このメインチューブ10の前部にはヘッドチューブ
11が固定されている。ヘッドチューブ11の内部に
は、ハンドルステム12がヘッドチューブ11の軸線を
中心にして回動自在に挿入されている。ハンドルステム
12の下部には左右一対の前フォーク16が固定されて
おり、この前フォーク16には前輪14が回転可能に取
り付けられている。また、ハンドルステム12の上部に
は左右に延びるハンドルバー18が固定されている。
に延びており、その後端には中ラグ44が固定され、こ
の中ラグ44にシートチューブ22と1本のリアチュー
ブ26とが固定されている。また、メインチューブ10
は下方に向けて凹むように湾曲しており、これによっ
て、使用者が例えばスカートを着用した女性の場合であ
ってもメインチューブ10を簡単に跨ぎ越して乗車する
ことができるようになされている。
されたシートポスト19を支持している。リアチューブ
26にはハンガーラグ45を介して一対のチェーンステ
ー27が固定され、チェーンステー27とシートチュー
ブ22は、左右一対のシートステー24で連結されてい
る。図示のように、シートチューブ22、シートステー
24、リアチューブ26およびチェーンステー27はほ
ぼ三角形をなしており、使用者が乗車したときの体重を
支持しうるようになっている。シートステー24とチェ
ーンステー27との連結部には後輪28が回転可能に取
り付けられている。
には、ブラケット46,47を介してパワーユニット3
4が取り付けられている。このパワーユニット34は、
人力による駆動系、電動モータによる駆動系、および両
者の合力機構をユニットとしたものであり、そのケース
には、クランク軸33が取り付けられ、このクランク軸
33の両端にはクランク32が固定されている。クラン
ク32にはそれぞれ足踏みペダル31が取り付けられて
いる。なお、符号36は電動モータを示す。
クランク軸33の回転は、パワーユニット34内の機構
を通じてチェーン37に伝達され、さらにフリーホイー
ル29を介して後輪28に伝達され、後輪28が回転す
ることによってこの補助モータ付き自転車が推進され
る。その一方、電動モータ36が駆動されると、そのロ
ータの回転がパワーユニット34内部の別の機構を通じ
てチェーン37に伝達され、これによっても後輪28が
回転されるようになっている。このようにして、この電
動モータ付き自転車は、クランク軸33によって伝えら
れる人力による駆動系と、電動モータ36による駆動系
とを備えている。
シング41が固定されている。このケーシング41の内
部にはコントローラ42が設けられている。電動モータ
36には充電可能なバッテリ(2次電池)39から駆動
用の電流が供給される。バッテリ39は電動モータ36
に電流を供給し、コントローラ42はこの電流を増減さ
せるようになっている。すなわち、人力の駆動力つまり
足踏みペダル31、クランク32、クランク軸33を通
じて与えられる踏力が大きいときは、コントローラ42
が電動モータ36に流れる電流を大きくし、踏力が小さ
いときは、コントローラ42が電動モータ36に流れる
電流を小さくする。これによって、人力の負担が大きい
ときには電動モータ36の駆動力を大きくして、人力の
負担を減らすことが可能となる。
上下2段に収納されており、このインナーボックス38
がさらにアウターボックス40に収容されている。アウ
ターボックス40は、シートチューブ22と後輪28と
の間に配置され、シートチューブ22、シートステー2
4、およびリアチューブ26に固定されている。なお、
図中符号61はアウターボックス40の上蓋であり、こ
の上蓋40を開くことにより、インナーボックス38を
アウターボックス40へ収納し、あるいはそこから取り
出すことができる。
説明する。図2は、深放電防止装置の制御回路の概略を
示すブロック図である。図2に示すように、コントロー
ラ42の指示電流計算部101には、パワーユニット3
4内に設けられたトルクセンサ(図示略)から足踏みペ
ダル31を踏む踏力を示すデータが供給され、指示電流
計算部101は、踏力に比例した指示電流を計算してそ
のデータをPWM計算部102に供給する。PWM計算
部102は、指示電流に対応したパルス電流のデューテ
ィ比を計算し、その計算結果を示すデータをインターフ
ェース103を介して電流制御部104へ供給する。電
流制御部104は、PWM計算部102で計算されたデ
ューティ比のパルス電流がバッテリ39から電動モータ
36へ供給されるように制御する。
段,電圧検出手段、充電検出手段)105が接続され、
バッテリ39の電圧を示すデータはインターフェース1
06を介してコントローラ42の電圧検出部107へ供
給され、電圧検出部107は、上記データを適切な処理
信号に変換してこれをバッテリ容量判断部(充電停止判
断部)108へ供給するとともに、後に詳述する情報リ
セット判断部(充電開始判断部)116へ供給する。バ
ッテリ容量判断部108は、バッテリ39の電圧と容量
下限値記憶部109が記憶しているバッテリ電圧の放電
停止下限値とを比較し、その結果を示すデータをシステ
ム停止判断部110へ供給する。たとえば、バッテリ電
圧が放電停止下限値を上回る場合には、信号「0」、そ
うでない場合には信号「1」をシステム停止判断部11
0へ供給する。
圧が放電停止下限値を上回る場合には、電動モータ36
と電流制御部104との間に介装されたリレー111の
コイル(図示略)に励磁電流を供給し、それ以外の場合
には供給を停止する。リレー111はノルマルオープン
式のもので、インターフェース112を介して励磁電流
が供給されているときに、電磁モータ36および電流制
御部104間を接続し、励磁電流の供給が停止されると
電磁モータ36および電流制御部104間の接続を切
る。この構成により、バッテリ39の電圧が放電停止下
限値に達すると、バッテリ39の放電が停止される。ま
た、システム停止判断部110は、バッテリ電圧が放電
停止下限値を上回る場合には、指示電流計算部101に
指示電流をゼロにする旨の信号を供給する。これによ
り、例えばリレー111がその接点間でのスパークなど
によって接触したままになっても、バッテリ39からの
放電は停止させられる。
放電停止を示す信号が書込・読出制御部113へ供給さ
れ、書込・読出制御部113は、その信号をインターフ
ェース114を介して情報記憶部120へ供給する。情
報記憶部120は、コントローラ42に併設されたEP
・ROMなどのICにより構成され、放電停止状態であ
ることを記憶する。そして、書込・読出制御部113
は、情報記憶部120の記憶内容を常に読み出し、放電
停止状態であることを記憶している場合には、システム
停止判断部110に放電を停止する旨の信号を供給し続
ける。これにより、一度放電停止が行われた後に放置さ
れ、その結果、バッテリ39の電圧が回復して放電停止
下限値を上回ることになっても、バッテリ39からの放
電が再開されるようなことがない。
ボックス38をアウターボックス40から取り出し、バ
ッテリ39を家庭用電源に接続することにより行われ
る。そして、充電が終了するとインナーボックス38は
アウターボックス40内に収納され、そのときにバッテ
リ39と図2に示す制御回路との接続が行われる。その
後、補助モータシステムのメインスイッチをオンにする
ことによりコントローラ42が起動し、電圧センサ10
5によるバッテリ電圧の検出が開始され、バッテリ電圧
を示すデータが電圧検出部107に供給される。
電圧を示すデータは、前述のように情報リセット判断部
116にも供給される。情報リセット判断部116は、
バッテリ電圧と放電下限値記憶部117に記憶させた放
電可能下限値とを比較し、バッテリ電圧が放電可能下限
値以上である場合には、書込・読出制御部113に情報
記憶部120のリセットを行う旨の信号を供給する。こ
の信号により、書込・読出制御部113は、情報記憶部
120に記憶させていた放電停止状態であることを示す
データを消去する。
情報記憶部120の記憶内容を読み出し、その記憶内容
が存在しないことにより、システム停止判断部110に
放電停止状態が解除された旨の信号を供給する。この信
号により、システム停止判断部110は、リレー111
のコイルに励磁電流を供給し、それまで指示電流計算部
101に供給していた指示電流をゼロにする旨の信号の
供給を停止する。これにより、バッテリ39からの電流
を電動モータ36へ供給することが可能な状態となる。
なお、放電可能下限値は、放電停止後に放置されてバッ
テリ電圧が回復する電圧よりも充分に高い価とされる。
いて図3を参照しながら説明する。自転車の補助モータ
システムの電源が入れられるとコントローラ42が起動
する。そして、情報記憶部120の記憶内容の読出が行
われ(ステップS1)、放電停止状態を示すデータを記
憶しているか否かを判定する(ステップS2)。ここ
で、バッテリ39の残量が充分な状態で補助モータシス
テムの電源が入れられた場合には、情報記憶部120は
放電停止状態を示すデータを記憶していないから、ステ
ップS2での判定結果は「NO」となり、ステップS3
へ進んで指定電流値を計算する。この指定電流値は、足
踏みペダル31に加えられる踏力に比例した値を有して
いる。次に、指定電流値に対応する電流をバッテリ39
から電流制御部104を介して電動モータ36へ供給し
(ステップS4)、次いで、バッテリ39の電圧と容量
下限値記憶部109に記憶させた放電停止下限値とを読
み込む(ステップS5)。
の電圧が下限値以下であるか否かを判定する。バッテリ
39の電圧が下限値を上回る場合には、ステップS1へ
戻り、その後ステップS6までの動作を繰り返す。そし
て、自転車の運転が続けられてバッテリ39の電圧が放
電停止下限値に達すると、情報記憶部120に放電停止
状態を示す情報を書き込み(ステップS7)、システム
停止判断部110は、指示電流計算部101に指示電流
値をゼロにする旨の信号を供給するとともにリレー11
1を切る(ステップS8,S9)。
情報記憶部120の記憶内容の読出を行う。情報記憶部
120にはステップS7において放電停止状態を示す情
報が書き込まれているから、次のステップS2における
判定結果は「YES」となり、ステップS10へ進んで
バッテリ39の電圧と、放電下限値記憶部117に記憶
させた放電可能下限値とを読み込む。次に、ステップS
11へ進んで、読み込んだバッテリ39の電圧が放電可
能下限以上であるか否かを判定する。
には、その電圧は放電下限値未満となるから、ステップ
S11での判定結果は「NO」となり、ステップS8へ
進んで指示電流計算部101に指示電流値をゼロにする
旨の信号を供給するとともに、リレー111を切った状
態を継続する(ステップS9)。これにより、バッテリ
39に充電がなされない間は、バッテリ39からの放電
が行われないことになる。
電圧が放電下限値以上となると、ステップS11での判
定結果は「YES」となり、ステップS12へ進んで情
報記憶部120に記憶させた放電停止状態を示すデータ
を消去する。次いで、ステップS3を経由してステップ
S6まで進むと、バッテリ39の電圧が放電停止下限値
を上回っているため、ステップS6での判定結果は「N
O」となる。そして、その後は、バッテリ39の電圧が
放電停止下限値に低下するまでステップS6〜S1〜S
5を循環する。
いては、バッテリ39の電圧が充電を必要とする値まで
低下するとこれをバッテリ容量判断部108が検出し、
システム停止判断部110によりバッテリ39からの放
電が停止される。よって、それ以降はバッテリ39から
の放電が行われず深放電が防止される。また、充電がな
されてバッテリ39の電圧が所定以上にならない限り、
情報記憶部120の充電停止状態を示すデータが消去さ
れないので、バッテリ39を放置することによりその電
圧が回復した場合であっても再放電されるようなことが
ない。
圧に基づいて放電を停止するとともに放電可能な状態と
するから、装置の多くをコントローラ42内のソフトウ
エアで構成することができ、製造コストことを低減する
ことができる。
照して説明する。第2実施例は、バッテリ39を収容し
たインナーボックス38がアウターボックス40から取
り出されるのを検出することにより、バッテリ39に充
電がなされたと判断する点においてのみ前記第1実施例
と異なっている。よって、以下の説明においては、前記
第1実施例と同等の構成要素には同符号を付してその説
明を省略する。
チ(充電検出手段)である。リミットスイッチ200
は、本体から伸縮自在に突出する操作子(図示略)を有
しており、この操作子は、アウターボックス40の底部
から内側へ突出している。インナーボックス38をアウ
ターボックス40に収納した状態では、操作子はインナ
ーボックス38によって縮小状態とされている。そし
て、インナーボックス38をアウターボックス40から
取り出すと、リミットスイッチ200の操作子が伸長状
態となり、リミットスイッチ200の接続状態が切り替
わる。
ク図である。この実施例では、リミットスイッチ200
の操作子が伸長状態となってその接続状態が切り替わる
と、コントローラ42の電源がオンとなって一時的に起
動するように構成されている(ただし、その回路につい
ては図示を略す)。図4に示すように、リミットスイッ
チ200の接続状態が切り替わると、その信号がインタ
ーフェース201を介して情報リセット判断部116に
供給され、前記第1実施例と同様に、情報記憶部120
に記憶させた放電停止状態を示すデータが消去される。
これにより、書込・読出制御部113は、システム停止
判断部110に放電停止状態が解除された旨の信号を供
給する。この信号により、システム停止判断部110
は、リレー111のコイルに励磁電流を供給するととも
に、それまで指示電流計算部101に供給していた指示
電流をゼロにする旨の信号の供給を停止する。これによ
り、バッテリ39から電動モータ36への電流の供給が
可能な状態となる。なお、その後、コントローラ42の
電源は、補助モータシステムのメインスイッチがオンに
されない限りオフとなる。
等の効果を得ることができる。特に、この実施例では、
リミットスイッチ200によってインナーボックス38
の出入を検出するという簡単な構成で充電がなされたこ
とを検出するので、製造コストを低減することができ
る。また、リミットスイッチ200の接続の切替でコン
トローラ42の電源が自動的にオンとなり、上記のよう
にして放電停止状態を解除する構成であるから、メイン
スイッチを操作する手間が省けて簡便である。なお、上
記第2実施例では、リミットスイッチ200を使用して
いるが、磁気式スイッチや光スイッチを使用することも
できる。
説明する。第3実施例は、バッテリを自転車に装着した
状態で充電を行うようになっている点、および、バッテ
リ39に充電する際の充電電流を検出することにより、
バッテリ39に充電がなされたと判断する点において前
記第1実施例と異なっている。よって、第3実施例にお
いても、第1実施例と同等の構成要素には同符号を付し
てその説明を省略する。
2に併設された充電制御部であり、充電制御部130に
家庭用電源に接続された充電器を接続することにより、
バッテリ39への充電が行われる。バッテリ39に充電
電流が流れると、これを信号としてコントローラ42の
電源がオンとなるように構成されている。ただし、その
回路については図示を省略する。充電によりバッテリ3
9に電流が流れると、その電流の値を電流センサ(充電
検出手段)131が検出し、その電流値に対応するデー
タをインターフェース132を介して充電電流読込部1
33へ供給する。
タが所定の充電電流の値以上である場合には、充電が開
始された旨を示す信号を情報リセット判断部116に供
給し、前記第1実施例と同様に、情報記憶部120に記
憶させた放電停止状態を示すデータが消去される。これ
により、書込・読出制御部113は、システム停止判断
部110に放電停止状態が解除された旨の信号を供給す
る。この信号により、システム停止判断部110は、リ
レー111のコイルに励磁電流を供給するとともに、そ
れまで指示電流計算部101に供給していた指示電流を
ゼロにする旨の信号の供給を停止する。これにより、バ
ッテリ39からの電流を電動モータに供給することがで
きる状態となる。なお、この実施例においても、コント
ローラ42の電源は、補助モータシステムのメインスイ
ッチを入れない限りオフになる。
に深放電を確実に防止することができる。特に、この実
施例では、充電電流を検出することにより放電停止状態
を解除するので、上記のような車載状態でバッテリに充
電を行うタイプの自転車に適用することが可能となる。
ように種々の変更が可能である。 第3実施例では充電電流を検出することにより充電開
始を検出しているが、充電器のカプラに充電用とは別の
端子を配置し、カプラをバッテリ39に接続することに
より、上記端子から情報リセット判断部116に信号を
供給するように構成することもできる。具体的には、カ
プラの端子から信号が供給されるとコントローラ42の
電源が一時的にオンとなるように回路を構成する。そし
て、上記信号を情報リセット判断部116に入力し、情
報記憶部120に記憶させた放電停止状態を示すデータ
を消去する。なお、コントローラ42の電源は、補助モ
ータシステムのメインスイッチを入れない限り、その後
自動的にオフになるように構成する。 前記各実施例では、バッテリ39の容量低下を電圧セ
ンサ105によって検出しているが、バッテリ39から
放電した電流を積算する回路を構成し、積算放電量が所
定値に達することにより放電停止状態とするように構成
することができる。 第3実施例において、電流制御部104と電動モータ
36との間にもリレーを介装し、2つのリレーを切るこ
とで放電停止状態を形成するようにすることができる。
池の深放電防止装置においては、2次電池が充電を要す
る状態となるとそれ以降は2次電池からの放電が行われ
ず、また、充電がなされない限り2次電池が放電可能な
状態とならないので、2次電池の深放電を確実に防止す
ることができる(請求項1)。また、装置の多くをソフ
トウエアで構成することができ、製造コストことを低減
することができる(請求項3)。
した補助モータ付き自転車を示す側面図である。
る。
圧検出手段) 108 バッテリ容量判断部(充電判定手段) 116 情報リセット判断部(充電開始判断部) 131 電流センサ(充電検出手段) 200 リミットスイッチ(充電検出手段)
Claims (5)
- 【請求項1】 2次電池が充電を必要とする状態か否か
を判定する充電判定手段と、この充電判定手段が充電を
必要とすると判定したときに上記2次電池からの放電を
停止する放電停止判断部と、上記2次電池に充電が行わ
れたことを検出する充電検出手段と、上記2次電池に充
電が行われたときに、上記2次電池を放電可能な状態と
する放電開始判断部とを備えたことを特徴とする2次電
池の深放電防止装置。 - 【請求項2】 前記充電判定手段は、前記2次電池の電
圧を検出する電圧検出手段を備え、前記放電停止判断部
は、上記電圧検出手段により検出された上記2次電池の
電圧と予め記憶した放電停止下限値とを比較し、上記電
圧が上記放電停止下限値未満もしくはそれ以下のときに
上記2次電池からの放電を停止することを特徴とする請
求項1に記載の2次電池の深放電防止装置。 - 【請求項3】 前記充電検出手段は、前記電圧検出手段
により検出された前記2次電池の電圧と、前記放電停止
下限値よりも高い価に設定された放電開始下限値とを比
較し、前記充電開始判断部は、上記電圧が上記放電開始
下限値以上もしくはそれを上回るときに上記2次電池を
放電可能な状態とすることを特徴とする請求項1または
2に記載の2次電池の深放電防止装置。 - 【請求項4】 前記2次電池は、充電時に車両から取り
外せるように同車両に着脱自在に設けられ、前記充電検
出手段は、上記2次電池が上記車両から着脱されたこと
を検出するスイッチを備えていることを特徴とする請求
項1または2に記載の2次電池の深放電防止装置。 - 【請求項5】 前記充電検出手段は、充電のために前記
2次電池に供給される電流を検出する電流検出手段を備
えていることを特徴とする請求項1または2に記載の2
次電池の深放電防止装置。
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