JP2000100477A - 電動車両の電池状態表示装置 - Google Patents

電動車両の電池状態表示装置

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JP2000100477A
JP2000100477A JP10264749A JP26474998A JP2000100477A JP 2000100477 A JP2000100477 A JP 2000100477A JP 10264749 A JP10264749 A JP 10264749A JP 26474998 A JP26474998 A JP 26474998A JP 2000100477 A JP2000100477 A JP 2000100477A
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battery
display
capacity
charging
ratio
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Satoshi Yamamoto
聡 山本
Hiroaki Takechi
裕章 武智
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Yamaha Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 充電式電池の絶対残存率の表示及び劣化状
態, メモリ効果状態, 各使用環境を加味した実力容量に
対する残存容量の割合である相対残存率の表示を可能と
し、さらにメモリ効果によるリフレッシュ放電表示, 電
池充電表示,電池寿命表示、電池交換表示等を行うこと
ができるようにした電動車両の電池状態表示装置を提供
する。 【解決手段】 充電式電池400の残存容量等の電池状
態を表示する電動車両の電池状態表示装置401におい
て、上記電池状態を表示する表示手段402と、上記充
電式電池400の残存容量の初期容量に対する割合(絶
対残存率)を求める絶対残存率演算手段403と、上記
充電式電池の残存容量の実力容量に対する割合(相対残
存率)を求める相対残存率演算手段404と、上記充電
式電池400の充電時の容量の上記初期容量又は実力容
量に対する割合(充電率)を求める充電率演算手段40
5と、上記演算された絶対残存率,相対残存率,充電率
の何れかを上記表示手段402に切り替えて表示させる
表示制御手段406とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、充電式電池の現時点で
の容量(残存容量)等の電池状態を表示する電動車両の
電池状態表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、充電式電池を備えた電動車両に
は、電池の残存容量を表示することにより走行可能距離
を推定でき、また充電状態を確認できるようにした電池
状態表示装置を備えているものがある。この電池状態の
表示においては、走行中にも表示可能で、かつ電池を車
体から取り外して行う車外充電及び車体に搭載したまま
で行う車載充電の何れにおいても表示可能とするため電
池残存容量を電池ボックス上に表示するようにしてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来装置
では、充電式電池の残存容量は認識可能であるが、電池
の劣化状況,メモリ効果状況,充放電サイクル数, 残寿
命,電池交換タイミング等の保守点検上必要となる電池
状態の表示、あるいは上記充電式電池の初期容量に対す
る現時点での残存容量の割合(絶対残存率)はどのくら
いかに関する表示は得られない。
【0004】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たもので、上記充電式電池の絶対残存率の表示及び劣化
状態, メモリ効果状態, 各使用環境を加味した実力容量
に対する残存容量の割合である相対残存率の表示を可能
とし、さらにメモリ効果によるリフレッシュ放電表示,
電池充電表示,電池寿命表示、電池交換表示等を行うこ
とができるようにした電動車両の電池状態表示装置を提
供することを課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、図8
に示すように、充電式電池400の残存容量等の電池状
態を表示する電動車両の電池状態表示装置401におい
て、上記電池状態を表示する表示手段402と、上記充
電式電池400の残存容量の初期容量に対する割合(絶
対残存率)を求める絶対残存率演算手段403と、上記
充電式電池の残存容量の実力容量に対する割合(相対残
存率)を求める相対残存率演算手段404と、上記充電
式電池400の充電時の容量の上記初期容量又は実力容
量に対する割合(充電率)を求める充電率演算手段40
5と、上記演算された絶対残存率,相対残存率,充電率
の何れかを上記表示手段402に切り替えて表示させる
表示制御手段406とを備えたことを特徴している。
【0006】請求項2の発明は、請求項1において、上
記表示手段402は、上記電池400の残存率及び充電
率を表示する残存率表示部402aと上記電池400の
保守点検上必要となるお知らせ情報を表示するお知らせ
情報表示部402bとを有しており、上記表示制御手段
406は、上記電池の残存率及び充電履歴を含む電池状
態に基づいて上記表示手段402に上記お知らせ情報を
表示をさせることを特徴としている。
【0007】請求項3の発明は、請求項2において、上
記表示手段402は、上記お知らせ情報表示部402b
に電池400の充電が必要であることを示す充電表示が
可能であり、上記表示制御手段406は、上記絶対残存
率又は相対残存率が所定値以下のとき上記表示手段40
2に上記充電表示をさせることを特徴としている。
【0008】請求項4の発明は、請求項2において、上
記表示手段402は、上記残存率表示部402aに電池
のリフレッシュ放電が必要であることを示すリフレッシ
ュ放電表示が可能であり、上記表示制御手段406は、
上記電池の充電履歴を含む電池状態に基づいて上記表示
手段402に上記リフレッシュ放電表示をさせることを
特徴としている。
【0009】
【発明の作用効果】請求項1の発明によれば、絶対残存
率, 相対残存率,充電率を切り替え表示可能としたの
で、現時点での電池残存容量の、初期容量に対する程度
及び実力容量に対する程度が認識可能であり、絶対残存
率と相対残存率との比較により電池の劣化状態,メモリ
効果状況等を知ることができ、また充電時には充電の進
行度合いが判断可能であり、電池状態をきめ細かく知る
ことができる。
【0010】請求項2の発明によれば、電池残存率に加
えて、保守点検上必要となる各種のお知らせ情報、例え
ば請求項3の発明の充電が必要であることを示す充電情
報、又は請求項4の発明のリフレッシュ放電が必要であ
ることを示すリフレッシュ放電情報を知ることができ
る。
【0011】
【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6は、本発明の一
実施形態による電動車両の電池状態表示装置を説明する
ための図であり、図1は上記表示装置を備えた電動車両
としての電動補助自転車の側面図、図2は上記表示装置
を含む電源装置のブロック構成図、図3は上記表示装置
の表示パネルを示す模式図、図4〜6は上記表示パネル
における表示状況を示す模式図である。
【0012】図において、1は本実施形態表示装置を備
えた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とを接続する水平チューブ11とを
備えている。
【0013】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。
【0014】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。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。
【0015】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
に配設されており、この電池ケース100には車外の充
電装置112が後述するようにコネクタで接続可能とな
っている。上記電池ケース100は、多数の単電池10
1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。
【0016】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と、所定の
データを記憶するEEPROM106と、上記電池管理
装置105に外部からのリフレッシュ放電指令136を
入力するリフレッシュスイッチ137とを備えている。
【0017】なお、上記EEPROM106には、上記
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,充放電サイクル回数
や、上記電池102の充電時の充電容量,放電時の放電
電気量や、リフレッシュ放電必要の表示後のリフレッシ
ュ放電の有無や、上記充電池の初期容量, 現時点での最
大充電可能容量(実力容量)等が記憶される。
【0018】また、上記電池ケース100は、コネクタ
107, 108によりモータ駆動回路22と、コネクタ
110, 111により上記電動補助自転車1の車両制御
を行なう車両制御部109と接続されており、またコネ
クタ113, 114により上記充電式電池102の充電
を行なう充電装置112の出力側と、コネクタ115,
116により上記充電装置112の通信I/F127
と、それぞれ接続されている。
【0019】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、上記充電装置
112との通信を行なう通信I/F120とを備えてい
る。
【0020】上記電池管理・制御部117には、これか
らの信号や外部からの所定の表示指令118に基づいて
情報が切り替え表示される表示装置(表示手段)119
が接続されている。なお、上記表示装置を、速度メータ
等が設置される車両側の表示パネル部分, 又は上記充電
装置112側に設けても良い。
【0021】ここで、上記電池管理・制御部117は、
上記充電式電池102の残存容量の初期容量に対する割
合である絶対残存率を演算する絶対残存率演算手段とし
て、また、上記充電式電池102の残存容量の実力容量
に対する割合である相対残存率を演算する相対残存率演
算手段として機能し、また上記演算された絶対残存率,
相対残存率,及び後述する充電率の何れかを切り替えて
上記表示装置119に表示させる表示制御手段として機
能する。
【0022】図3に示すように、上記表示装置119の
表示パネルは、7個のLED140a〜140gからな
る残存率表示部119aと、1個のLED140hから
なるお知らせ表示部119bとを備えている。
【0023】図4〜図7に示すように、上記LED14
0a〜140gは、電池102の相対残存率,絶対残存
率,充放電サイクル回数,充電率の何れかを表示し、ま
た上記LED140hは、電池交換が必要であること又
はリフレッシュ放電が必要であることを表示する。
【0024】ここで上記充電式電池102の初期容量
(未使用状態で満充電したときの最大容量)を例えば5
AHとすれば、絶対残存率とは、上記充電式電池102
の現時点での残存容量(例えば4AH)の上記5AHに
対する割合(80%)を意味する。
【0025】また、上記充電式電池102の実力容量
(メモリ効果,経年変化等を考慮した状態で満充電した
ときの最大容量)を例えば4.5AHとすれば、相対残
存率とは、上記充電式電池102の現時点での残存容量
(例えば4AH)の上記4.5AHに対する割合(約8
9%)を意味する。
【0026】また充電率とは、充電中における充電済容
量の上記初期容量又は実力容量に対する割合であり、実
力容量(例えば4.5AH)を基準とした場合、現時点
での充電済容量が3AHであれば約67%ということに
なる。
【0027】また上記表示パネルの一端部には押しボタ
ンスイッチ138が配設されており、該スイッチ138
の押圧時間に応じて図5〜図7に示す表示モードとな
る。例えば上記押しボタンスイッチ138を極短時間押
して離すと上記相対残存率を示す相対表示モード(図
4)となり、そのまま押し続けて5秒経過すると上記絶
対残存率を示す絶対表示モード(図5)に変わり、手を
離すと10秒絶対率表示が行われる。手を離さずに押し
続けると絶対率表示が5秒行われた後、充放電サイクル
回数表示モード(図7)に変わり、手を離すと表示は停
止される。また充電中は、押しボタンスイッチ138を
押圧するしないに係わらず充電率を示す充電表示モード
(図6)となる。なお、図4〜図7における操作マーク
139は上記スイッチ138が押されたことをそれぞれ
示している。
【0028】上記充電装置112には、コンセントに接
続されるとコネクタ121, 122を介して交流電源を
上記充電装置112に供給するプラグ123が接続され
ている。またこの充電装置112は、上記コネクタ12
1, 122から供給された交流電源を直流に変換するA
C/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1
26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】さらにまた、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12
8に出力する電池接続検知部129を備えている。
【0030】また、上記充電装置112には、上記表示
装置119にリフレッシュ放電が必要な旨が表示されて
いるときに入力された外部からの放電指令130を上記
充電/放電制御部128にリフレッシュ放電指示信号と
して出力する放電スイッチ131が設けられている。
【0031】なお、上記放電スイッチ131に代えて上
記電池管理・制御部117に外部から放電指令136を
入力するリフレッシュスイッチ137を接続することも
できる。この場合には、上記表示装置119にリフレッ
シュ放電が必要な旨が表示されているときに上記リフレ
ッシュスイッチ137がオン操作されると上記リフレッ
シュ放電指示信号を上記充電装置112に出力するよう
に構成することとなる。
【0032】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
により制御されるようになっており、さらにまた上記放
電器135は上記充電/放電制御部128により制御さ
れる。
【0033】以下本実施形態表示装置における動作及び
作用効果を説明する。本実施形態の電池状態表示装置1
19は通常は、図4に示す相対表示モードとなってい
る。そして表示装置119のLED140a・・・14
0gは、その点灯数により相対残存率が、100〜80
%・・・25〜15%であることを示している。なお、
LED140gは、相対残存率が15%未満になる点滅
開始し、さらに減少すると点滅ピッチが早くなる。
【0034】上記相対表示モードにおいて、上記押しボ
タンスイッチ138を押圧していない状態では上記LE
Dは何れも点灯も点滅もしない(図4(a))。上記押
しボタンスイッチ138を極短時間(1秒以下)押圧す
ると、表示指令118が入力されたこととなり、電池管
理・制御部117が相対残存率を求め、該相対残存率が
表示装置119に表示される。
【0035】この場合、該相対残存率が、例えば100
〜80%であればLED140a〜140gが全て点灯
し、満充電状態であることが示され(図4(b))、相
対残存率が少ないほど点灯するLEDの数が少なくな
り、相対残存率が25〜15%であればLED140g
のみが点灯し、相対残存率が15%未満になるとLED
140gが点滅し始め、相対残存率がさらに減少するほ
ど点滅ピッチが早くなる(図4(c))。このようにL
ED140gの点滅により使用者は電池102の充電が
必要なことを知ることとなる。
【0036】また上記電池管理・制御部117が、上記
電池102の充放電サイクル回数が所定値以上となった
場合、あるいは放電終止電圧までに実際に放電された電
気容量が所定値以下となったことからリフレッシュ放電
が必要と判断した場合には、LED140hの点滅によ
りリフレッシュ放電が必要である旨の表示が行われる
(図4(d))。さらにまた電池102が寿命により交
換すべき時期になった場合にはLED140hが点灯す
る(図4(e))。
【0037】上記表示装置119は、使用者が押しボタ
ンスイッチ138を押し続けて5秒経過すると図5に示
す絶対表示モードとなり、手を離すと10秒間絶対表示
が行われる。この絶対表示モードの場合、上記表示装置
119のLED140a・・・140gの点灯数により
絶対残存率が、〜90%・・・30%未満であることが
示される。なお、上記押しボタンスイッチ138を押圧
していない状態では上記LEDは何れも点灯も点滅もせ
ず(図5(a))、この場合は結果的に相対表示と同じ
となる。
【0038】上記絶対表示モードでは、絶対残存率が、
例えば90%以上であればLED140a〜140gが
全て点灯し、満充電状態であることが示され(図5
(b))、絶対残存率が少ないほど点灯するLEDの数
が少なくる。また上記電池102の充放電サイクル回数
が所定値以上となった場合、あるいは実際の放電電気容
量が所定値以下となった場合等には、LED140hの
点滅によりリフレッシュ放電が必要である旨の表示が行
われる(図5(d))。さらにまた電池102が寿命に
より交換すべき時期になった場合にはLED140hが
点灯する(図5(e))。
【0039】なお、本電動補助自転車1の使用時間が長
くなるにつれて上記実力容量等の学習における累積誤差
が大きくなり、実際の実力容量等と表示内容との間に相
違が生じる懸念がある。このような場合に備えて、本実
施形態では、検出電圧が予め設定されている補助動力供
給動作を停止すべき電圧に近づくと、上記LEDの点灯
個数を減らしてゆき、上記表示される残存率と補助動力
の供給停止との間に違和感が生じないようになってい
る。
【0040】上記表示装置119は、使用者が押しボタ
ンスイッチ138を押し続けて5秒経過し絶対表示モー
ドとなった後もさらに押し続けると図6に示す充放電サ
イクル回数表示モードとなる。このモードでは、LED
140a,140b,140c,140dがそれぞれ
千,百,十,一の位を示しており、充放電サイクル回数
が例えば31回である場合には、同図(b)に示すよう
に、十位を示すLED140cが3回点滅するとともに
一位を示すLED140dが1回点滅する動作がt秒毎
に繰り返される。また充放電サイクル回数が1000回
の場合には、同図(c)に示すように、千位を示すLE
D140aが1回点滅する動作がt秒毎に繰り返され
る。
【0041】上記充電中表示モードでは上記押しボタン
スイッチ138を押圧するしないに係わらず充電率が表
示される。この場合、該充電率が、例えば100〜90
%であればLED140a〜140gが全て点灯し、満
充電状態であることが示され(図7(a))、充電率が
少ないほど点灯するLEDの数が少ない。また充電率が
25〜15%であればLED140gのみが点灯し、充
電率が15%未満の場合はLED140gが点滅し始
め、該充電率がさらに少ないほど点滅速度が早くなる
(図6(b))。
【0042】また、上記電池102の充放電イサクル回
数が所定値以上となった場合、あるいは実際の放電電気
容量が所定値以下となった場合等には、LED140h
の点滅によりリフレッシュ放電が必要である旨の表示が
行われる(図7(c))。さらにまた電池102が寿命
により交換すべき時期になった場合にはLED140h
が点灯する(図7(d))。
【0043】このように本実施形態では、絶対残存率,
相対残存率,充電率を切り替え表示可能としたので、現
時点での電池残存容量の、初期容量に対する程度及び実
力容量に対する程度が認識可能である。そして絶対残存
率と相対残存率との比較により電池の劣化状況を判断で
き、電池寿命や交換タイミングを認識することができ、
使用中の電池の残走行距離を判断することができる。ま
た充電時には充電の進行度合いが判断可能であり、電池
状態をきめ細かく知ることができる。
【0044】また、保守点検上必要なお知らせ情報、例
えば充電が必要であることを示す充電情報、又はリフレ
ッシュ放電が必要であることを示すリフレッシュ放電情
報あるいは電池交換が必要であることを示す電池交換情
報を知ることができる。
【0045】ここで本実施形態では、上記LED140
a〜140gの表す%を、表示モードに応じて異なる値
としている。例えばLED140a,140bは、相対
表示モードではそれぞれ100〜80%,〜65%であ
るのに対し、充電中表示モードではそれぞれ100〜9
0%,〜80%としている。これはより確実な充電が行
われるようにするためである。即ち、充電中表示モード
においても100〜80%,〜65%とした場合、80
%程度の充電で全てのLEDが点灯することとなり、使
用者が満充電されたと判断して充電を停止する可能性が
あり、極端な場合には65%程度で充電を停止する恐れ
があるが、本実施形態のように設定することにより90
%の充電を、極端な場合でも80%の充電を確保でき
る。
【0046】また、LED140f,140gは、相対
表示モードではそれぞれ〜25%,〜15%とし、さら
に140gの点滅で15〜0%をも表示するようにして
いるのに対し、絶対表示モードではそれぞれ〜30%,
30%未満となっている。これは相対表示においては、
補助動力供給停止付近の少ない残存容量をきめ細かく知
ることができるようにするためである。一方、本実施形
態では、絶対表示モードで40%を下回ると電池は寿命
がきたといった考え方を採用しており、最小30%未満
といった表示で十分だからである。
【0047】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による電池状態表示装置を
備えた電動補助自転車の側面図である。
【図2】上記表示装置を有する電源装置のブロック構成
図である。
【図3】上記表示装置の表示パネルを示す模式図であ
る。
【図4】上記表示装置の相対表示モードを説明するため
の図である。
【図5】上記表示装置の絶対表示モードを説明するため
の図である。
【図6】上記表示装置の充放電サイクル回数表示モード
を説明するための図である。
【図7】上記表示装置の充電中表示モードを説明するた
めの図である。
【図8】本発明のブロック構成図である。
【符号の説明】
400 充電式電池 401 電池状態表示装置 402 表示手段 403 絶対残存率演算手段 404 相対残存率演算手段 405 充電率演算手段 406 表示制御手段 402a 残存率表示部 402b お知らせ情報表示部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充電式電池の残存容量等の電池状態を表
    示する電動車両の電池状態表示装置において、上記電池
    状態を表示する表示手段と、上記充電式電池の残存容量
    の初期容量に対する割合(絶対残存率)を求める絶対残
    存率演算手段と、上記充電式電池の残存容量の実力容量
    に対する割合(相対残存率)を求める相対残存率演算手
    段と、上記充電式電池の充電時の容量の上記初期容量又
    は実力容量に対する割合(充電率)を求める充電率演算
    手段と、上記演算された絶対残存率,相対残存率,充電
    率の何れかを上記表示手段に切り替えて表示させる表示
    制御手段とを備えたことを特徴とする電動車両の電池状
    態表示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記表示手段は、上
    記電池の残存率及び充電率を表示する残存率表示部と上
    記電池の保守点検上必要となるお知らせ情報を表示する
    お知らせ情報表示部とを有しており、上記表示制御手段
    は、上記電池の残存率及び充電履歴を含む電池状態に基
    づいて上記表示手段に上記お知らせ情報を表示をさせる
    ことを特徴とする電動車両の電池状態表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、上記表示手段は、上
    記残存率表示部に電池の充電が必要であることを示す充
    電表示が可能であり、上記表示制御手段は、上記絶対残
    存率又は相対残存率が所定値以下のとき上記表示手段に
    上記充電表示をさせることを特徴とする電動車両の電池
    状態表示装置。
  4. 【請求項4】 請求項2において、上記表示手段は、上
    記お知らせ情報表示部に電池のリフレッシュ放電が必要
    であることを示すリフレッシュ放電表示が可能であり、
    上記表示制御手段は、上記電池の充電履歴を含む電池状
    態に基づいて上記表示手段に上記リフレッシュ放電表示
    をさせることを特徴とする電動車両の電池状態表示装
    置。
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