JP2001076764A - 時計手段を有する電動装置 - Google Patents

時計手段を有する電動装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動装置における二次電池の残存容量等の管
理精度の向上と簡便性を高め、二次電池の充電を適時に
行えるようにする。 【解決手段】 二次電池２Ｂ，３Ｂと、その状態を測定
する測定手段１６，１７及びその測定情報及び二次電池
の特性に関する情報を記憶する記憶手段１１，１２と、
負荷１０の駆動を制御する制御手段６と、時計手段４
と、その時計手段４に対する時刻設定機能及び時刻表示
機能を持つ表示・操作手段１３と、充電ユニット５とを
備え、測定手段１６，１７及び／又は記憶手段１１，１
２の情報と時計手段４による時刻情報とに基づいて二次
電池２Ｂ，３Ｂの管理及び充電を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、二次電池を搭載
してその電力によって走行する小型電気自動車，電動二
輪車，電動スクータ，電動車椅子などの電動装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】小型電気自動車，電動二輪車，電動スク
ータ，電動車椅子などのように、複数の二次電池である
蓄電池からなる組電池を電力源として搭載した電動車両
等の電動装置がある。これらには、組電池の電力で電動
機（モータ）を駆動し、そのモータの駆動のみで走行す
る車両、人力とモータの駆動力との合力で走行する車
両、あるいは通常のガソリンエンジンの駆動力と組電池
の電力によるモータの駆動力とを切り替えて使用する車
両等がある。
【０００３】これらの電動装置に使用される電力源であ
る組電池は、頻繁に充電する必要がある。その充電方法
としては、その組電池を搭載している電動装置から取り
外して充電する方法、あるいは電動装置に搭載したまま
で充電するいわゆる車載充電方法などが日常行われてい
る。
【０００４】ところで、このような従来の電動装置にお
いては、充電前の二次電池の残存容量の把握が不充分で
あり、勘や経験等によって、電動車両が遊休している時
間帯に充電時間を設定して充電する方法が採られてい
る。さらに、二次電池の残存容量の把握が不充分である
ため、実際に使用するときに残存容量がなかったり、稼
働後に残存容量が不足していたため目的地まで走行でき
なかったりすることが生じていた。また、充電の終了時
間を正確に予測したり、指定時間に充電したり、指定時
間までに最大の充電を行ったりすることもできなかっ
た。
【０００５】これらの欠陥を補う手段として、例えば充
電後の見かけ上高く出る二次電池の出力電圧を落ち着か
せるために、充電完了後予め定めた時間だけ計時した後
に二次電池の出力電圧を計って残容量を決めるようにし
たもの（特開平８−１０６９２７号公報）、あるいは、
電動装置起動時の電圧変動の多いときを避け、起動後予
め定めた時間経過してから二次電池の出力電圧を測定し
て残存容量を判定するようにしたもの（特開平１１−３
２４０１号公報）等が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
技術は、上記したような勘や経験等による充電時間管理
の域を脱せず、時刻（経過時間ではなく何時何分等）管
理を行っていないため、使用者の生活に密着した時刻管
理は不可能であった。
【０００７】この発明は、上述したような従来技術の不
具合を改善するためになされたものであり、二次電池の
残存容量の把握精度を向上し、二次電池の充電を適時に
行えるようにすることを目的とする。さらに、時刻指定
による充電の開始や、充電終了時刻指定による充電、あ
るいは充電終了時刻の算出と表示、二次電池の自動リフ
レッシュ及び自動充電なども行えるようにし、特に電動
車両における二次電池の管理精度及び取扱い性を向上す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、充電可能な二次電池と、その二次電池の
状態を測定する測定手段及びその測定情報及び二次電池
の特性に関する情報を記憶する記憶手段と、上記二次電
池によって供給される電力によって駆動される電動機等
の負荷と、その負荷の駆動を制御する制御手段と、計時
機能を持つ時計手段と、その時計手段に対する時刻設定
機能及び時刻表示機能を持つ表示・操作手段と、上記測
定手段及び／又は記憶手段の情報と上記時計手段による
時刻情報とに基づいて上記二次電池の管理を行う電池管
理手段とを備えた時計手段を有する電動装置を提供す
る。
【０００９】上記制御手段が上記電池管理手段の機能も
持つようにすることができる。また、上記電池管理手段
に代えて、好ましくは上記電池管理手段に加えて、上記
測定手段及び／又は記憶手段の情報と前記時計手段によ
る時刻情報とに基づいて前記二次電池の充電を行う充電
手段とを備えるとよい。あるいは、上記充電手段に代え
て、上記二次電池の充電を行うための充電手段を接続可
能なインタフェイスを設けるようにしてもよい。
【００１０】上記二次電池と測定手段及び記憶手段を一
体の電池ユニットとして構成し、その電池ユニットを電
動装置本体に対して着脱可能に搭載するようにしてもよ
い。また、上記充電手段を、商用電源又はそれに代わる
電源から給電されて上記二次電池の充電を行う充電部を
内蔵する充電ユニットとして構成し、その充電ユニット
を電動装置本体に対して着脱可能に搭載するようにして
もよい。
【００１１】上記充電手段を設けた電動装置において
は、上記表示・操作手段に充電開始時刻を指定する手段
を設け、上記充電手段にその指定された時刻に二次電池
の充電を開始する手段を設けることができる。あるい
は、上記表示・操作手段に充電終了時刻を指定する手段
を設け、上記充電手段に、その指定された時刻に二次電
池の充電を終了するように該充電を開始する手段を設け
ることもできる。
【００１２】さらに、上記充電手段に、上記二次電池が
メモリ効果を有するとき、その二次電池を充電する前に
残存電荷を放電させてリフレッシュするための放電部を
設けるとよい。
【００１３】また、これらの電動装置において、上記時
計手段によって指定された時刻に起動して上記測定手段
及び記憶手段を動作させ、上記二次電池の特性に応じた
自己放電量及び消費容量により該二次電池の残存容量を
管理する手段を設けることができる。上記充電手段を設
けた電動装置においては、上記時計手段によって指定さ
れた時刻に起動して上記測定手段及び記憶手段を動作さ
せ、上記二次電池の特性に応じた自己放電量及び消費容
量により該二次電池の残存容量を管理し、その二次電池
の充電が必要なときに上記充電手段に充電させる手段を
設けるとよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は、この発明による
電動装置の一実施形態例を示すブロック回路図である。
この電動装置１は、電池ユニット２，３（この実施形態
では２つの電池ユニットで構成する例を示すが、１つ以
上であればよい）、時計手段４、充電ユニット５、制御
手段６、電源手段７、表示・操作手段１３、駆動手段
９、および負荷１０によって構成される。
【００１５】充電ユニット５は、マイクロコンピュータ
等による制御機能を備え、商用電源１４或いはそれに代
わる電源から電力の供給を受け、電池ユニット２，３へ
の充電を行う充電部８と、充電部８からのスイッチ制御
信号Ｓ２に制御されて、電池ユニット２，３のいずれに
充電するかを切り替えるスイッチ１９，２０と、メモリ
効果が生ずるニッケル・カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）二次
電池あるいはニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ)二次電池のリ
フレッシュのため、電池ユニット２，３を充電部８の制
御機能による制御の下に放電させる放電部１５と、シス
テムバス２６とのインタフェイス（図示せず）により構
成されている。
【００１６】電池ユニット２，３は、それぞれ充電可能
な二次電池（複数の蓄電池からなる組電池またはそれに
変わるエネルギー蓄積体を含む）２Ｂ，３Ｂと、その二
次電池２Ｂ，３Ｂの必要な部分（電池の特性、電動装置
が必要とするセル単位、複数セル、全体等）の電圧検知
や充放電電流検知と、その必要な部分の温度および周囲
温度等の温度検知を行う測定回路およびその測定データ
をシステムバス２６に出力するためのインタフェイスか
らなる測定手段１６，１７と、電池の特性及び電動装置
が必要とする少なくとも二次電池２Ｂ，３Ｂの残存容量
を含む電池情報を記憶するＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メ
モリ及びそのデータをシステムバス２６を介して読み書
き可能にするためのインタフェイスとからなる記憶手段
１１，１２とにより構成されている。
【００１７】制御手段６は、マイクロコンピュータ等に
よる制御機能を備えており、後述する表示・操作手段１
３からの稼働情報と電池ユニット２，３の記憶手段１
１，１２に記憶されている電池情報等により、どの電池
ユニットを使用するかを決め、スイッチ制御信号Ｓ１に
よりスイッチ２１，２２を切り替えて電池ユニット２，
３のどちらを使用するかを選択したり、駆動手段９をど
のように動作させるか等の電動装置の稼働の主制御を行
う機能を持つ。さらに、この発明による電池管理手段の
機能も有する。
【００１８】また、表示・操作手段１３及びシステムバ
ス２６とのインタフェイスと、非稼働時に電動装置を省
電力状態に移行させる機能と、時計手段４からのウエイ
クアップ信号ＷＵにより省電力状態から復帰する機能も
有する。電源手段７は、電池ユニット２,３及び充電ユ
ニット５からの電力供給により制御手段６及び後述する
時計手段４に必要な電力を供給する。
【００１９】時計手段４は、電源手段７からの電力供給
により常時動作しており、決められた時刻及び／又は決
められた時間経過後にウエイクアップ信号ＷＵを出力す
る機能を持つ。また、表示・操作手段１３の表示部へ制
御手段６を経由して時刻を表示することが可能であると
共に、その操作部の操作により時刻設定が可能に構成さ
れている。
【００２０】表示・操作手段１３は、電動装置１の状
態、充電ユニット５の充電部８の状態及び時刻の表示
等、必要な状態および情報を表示するＬＣＤ表示器等に
よる表示部と、電動装置１の稼働指示、時計手段４の時
刻設定（後述する充電開始時刻、充電終了時刻の指定を
含む）、その他の必要な指示操作が可能な複数のキーあ
るいはボタンやタッチパネルなどによる操作部とから構
成されている。そして、オペレーションバス２４を介し
て、表示は制御手段６からの信号により行われ、操作情
報は制御手段６に送られる。また、必要に応じて制御手
段６からの指示に応じて鳴動するブザーなども含む。
【００２１】システムバス２６は、充電ユニット５の充
電部８、電池ユニット２，３の測定手段１６，１７と記
憶手段１１，１２、時計手段４、制御手段６の間での情
報授受に用いられるバスであり、一般にデータバスとア
ドレスバスとコントロールバスからなるが、各部間の情
報の授受が行えればシリアルバス、パラレルバスあるい
は他のどのような構成を取ってもよい。
【００２２】駆動手段９は、電池ユニット２，３からの
電力を受け、制御手段６からの信号により負荷１０の制
御及び駆動を行う。負荷１０は、電動装置１の目的を果
たすための電動機（モータ）、アクチュエータ、ランプ
類等である。その電動機は車輪等の走行部を駆動して電
動装置１を走行させる。アクチュエータはブレーキなど
を作動する。ランプ類はヘッドライト、テールライト、
ウインカなどのランプである。
【００２３】なお、電池ユニット２，３及び充電ユニッ
ト５は、電動装置本体（車体）に固定して設けてもよい
が、着脱可能なユニットとして設けると便利である。そ
の場合は、電池ユニット２，３及び充電ユニット５内の
電源線およびバスと、電動装置本体側の電源線およびシ
ステムバス２６とを、電池ユニット２，３及び充電ユニ
ット５の着脱に応じてそれぞれ接続／切断するコネクタ
や、搭載したユニットを容易に離脱しないようにロック
するロック機構などを設けるとよい。
【００２４】そのようにすれば、電池ユニット２，３の
うち一方の二次電池の残存容量が少なくなって充電する
必要が生じたとき、その電池ユニット（２又は３）と充
電ユニット５を電動装置から取り外して、商用電源１４
のある場所で充電を行い、その間はもう１個の電池ユニ
ットから負荷１０等への給電を行って、電動装置１を稼
働することができるので便利である。
【００２５】また、この実施形態では、電動装置１に充
電手段である充電ユニット５を搭載しているので、電動
装置に電池ユニット２，３を搭載したままで充電するこ
ともできるが、電動装置に充電手段を設けずに、電動装
置外の商用電源１４あるいはそれに代わる電源がある場
所に充電装置を設置しておいて、電池ユニット２，３を
電動装置１が取り外してその充電装置に接続して充電す
るようにしてもよい。したがって、電動装置としては、
充電手段を搭載することは必須ではない。
【００２６】ここで、電池ユニット２設けられる測定手
段１６具体例を図２に示す。なお、電池ユニット３に設
けられる測定手段１７もこれと同じ構成である。この測
定手段１６は、二次電池２Ｂに直列に接続した電流測定
用の抵抗値の小さい抵抗１６１と、二次電池２Ｂに密着
するかその近傍に配設した温度測定用のセンサであるサ
ーミスタ１６２と、温度測定回路１６３、電圧測定回路
１６４、電流測定回路１６５と、Ａ／Ｄ変換回路１６
６，１６７，１６８と、システムバス２６とのインタフ
ェイス３１６９とからなる。
【００２７】温度測定回路１６３は、サーミスタ１６２
の温度による抵抗値変化を電圧に変換して二次電池２Ｂ
あるいはその周囲の温度を測定し、その測定値をＡ／Ｄ
変換回路１６６でデジタル値に変換し、インタフェイス
１６９を介してシステムバス２６へ出力する。なお、こ
のサーミスタ１６２，温度測定回路１６３，及びＡ／Ｄ
変換回路１６６を、二次電池２Ｂの各セル毎、あるいは
複数のセル群毎に設けるようにすれば、より細かく温度
測定を行うことができる。
【００２８】電圧測定回路１６４は、二次電池２Ｂの端
子電圧を測定し、その測定値をＡ／Ｄ変換回路１６７で
デジタル値に変換し、インタフェイス１６９を介してシ
ステムバス２６へ出力する。なお、電圧測定回路１６４
及びＡ／Ｄ変換回路１６７を、二次電池２Ｂの各セル
毎、あるいは複数のセル群毎に設けるようにすれば、よ
り細かく電圧測定を行うことができる。
【００２９】電流測定回路１６５は、抵抗１６１による
電圧降下の測定によって二次電池２Ｂの放電電流あるい
は充電電流の値を測定し、その測定値をＡ／Ｄ変換回路
１６８でデジタル値に変換し、インタフェイス１６９を
介してシステムバス２６へ出力する。なお、抵抗１６１
に代えて、ホール素子やカレントトランス等を用いて二
次電池２Ｂに流れる電流を測定することもできる。
【００３０】次に、この実施形態における充電ユニット
５による電池ユニット２，３の充電動作について説明す
る。この実施形態において、充電は、充電ユニット５に
商用電源１４あるいはそれに変わる電源が接続されて、
充電部８に電力が供給されると開始される。充電部８は
供給される交流入力を充電に適した直流電圧にして出力
する。
【００３１】また、この充電部８はマイクロコンピュー
タ等による制御機能を備えており、充電モードとして、
時刻指定充電、即時充電、充電終了時刻設定充電等を実
行できるが、これらの充電モードは、電動装置１の稼働
時あるいは充電時に、表示・操作手段１３による予め定
められた操作により設定可能である。また、充電部８は
充電モードの設定内容を保持し、充電毎にそれを参照し
てその保持した充電モードで充電を開始する。
【００３２】また、電池ユニット２，３の各二次電池２
Ｂ，３Ｂの使用回数、周囲温度、充電効率等の電池特性
及び放電電流積算値あるいは検出電圧等による残存容量
管理を行うため、その精度やシステム特性等による影響
はあるが、この発明には直接関係しないものは無視して
いる。電池容量は電池の持つ基本的容量である。
【００３３】まず、図３のフローチャートによって、充
電開始時刻を指定して充電する充電時刻指定充電の設定
方法について説明する。その時刻指定充電の設定は、表
示・操作手段１３からの指示により、制御手段６を介し
て充電ユニット５の充電部８によって、図３のステップ
Ａ１〜Ａ６の手順で行われる。
【００３４】Ａ１：表示・操作手段１３の予め定められ
た操作により充電モードの設定に入る。 Ａ２：そこで、時刻指定充電モードの指定（操作部のキ
ー等により指定）がなされると、充電開始時刻の入力を
要求する。 Ａ３：そこで、表示・操作手段１３のキー操作によって
充電開始時刻が入力されると、それを設定（充電部８の
メモリに記憶）する。
【００３５】Ａ４：そして、充電部８はシステムバスを
介して電池ユニット２，３の各記憶手段１１，１２から
残存容量情報を、時計手段４から現在時刻情報を得て、
その残存容量から充電時間（充電所要時間）を算出す
る。充電時間は、定電流充電電池の場合は次式によって
算出する。 充電時間＝(電池容量−残存容量)÷充電電流
【００３６】定電流定電圧充電の場合は、予め定電流充
電終了時の残存容量(充電容量)を調べておくとともに、
定電圧充電時の時間対残存容量(充電容量)を調べてテー
ブル化しておき、次のように算出する。 定電流期間がある時：(電池容量−残存容量)÷充電電流
＝Ｔ１ 定電圧充電時間＝Ｔ２ として、充電時間＝Ｔ１＋Ｔ２ 定電流期間がない時：充電時間＝(電池容量−残存容量)
にてテーブルより算出する。
【００３７】上記により算出した充電時間と現在時刻に
より、予め定められた表示、例えば充電所要時間及び／
又は入力された充電開始時刻か充電商用時間後の時刻、
すなわち充電終了時刻を表示を、表示・操作手段１３に
表示させる。 Ａ５，Ａ６：このあと、設定操作の終了を確認（確認キ
ーの押下を検知する）すると、時刻指定充電の設定を終
了する。
【００３８】次に、図４のフローチャートによって、時
刻指定充電が設定されているときの充電動作について説
明する。その時刻指定充電は、充電ユニット５の充電部
８によって、図４のステップＢ１〜Ｂ７の手順で行われ
る。
【００３９】Ｂ１：商用電源１４あるいはそれに変わる
電源から電力が充電部８に供給されると、充電部８は充
電モードになる。 Ｂ２：時刻指定充電かどうかをチェックし、他の充電モ
ードの場合には直ちにＢ４へ進んで充電開始する。時刻
指定充電の時はＢ３へ進む。 Ｂ３：時計手段４から現在時刻情報を得て、記憶してい
る充電開始指定時刻を比較し、指定時刻になるのを待
つ。現在時刻が充電開始時刻と一致するとＢ４へ進む。
【００４０】Ｂ４：充電を開始する。すなわち、充電部
８は充電を行う電池部ユニットをスイッチ制御信号Ｓ２
によってスイッチ１９，２０のいずれかをＯＮにして、
充電する電池ユニット２又は３を選択し、その選択した
電池ユニットの二次電池２Ｂ又は３Ｂに充電電力を供給
して充電を開始する。
【００４１】Ｂ５：この充電開始時に、充電時刻指定充
電の設定時に求めた充電所要時間及び／又は充電終了時
刻を表示し、充電が進むにつれ残存容量に充電容量を加
えた値として充電時間を算出して、逐次充電終了までの
時間及び／又は充電終了時刻を表示する。Ｂ６，Ｂ７：
その後、充電の終了をチェックし、未終了の場合はＢ５
で充電を続け、充電終了を確認すると充電処理を終了す
る。
【００４２】この例では、電池ユニット２，３のうちの
一方を選択してその二次電池を充電することとしたが、
二つの電池ユニット２，３に充電が必要な場合には、一
方の二次電池を充電した後に、他方の二次電池を選択し
て充電することになる。このときは当然のことである
が、充電所要時間は各二次電池の充電所要時間を加えた
ものとなる。
【００４３】次に、図５によって、ニッケル・カドミウ
ム二次電池やニッケル水素二次電池等のメモリ効果があ
るためリフレッシュが必要な電池について、リフレッシ
ュ動作を行った後に時刻指定充電する動作について説明
する。このメモリ効果は、充電深度が浅い状態で充電と
放電を繰り返して使用すると、電池の容量が減少するこ
とをいう。この場合の動作は、充電部８によって図５の
ステップＣ１〜Ｃ１０の手順で行われる。
【００４４】Ｃ１：商用電源あるいはそれに変わる電源
から電力が充電部８に供給されると、充電部８はリフレ
ッシュ・時刻指定充電モードに入る。 Ｃ２，Ｃ３：そしてまず、時刻指定充電かどうかがチェ
ックし、違う充電モードの場合には直ちにＣ４へ進んで
リフレッシュを開始する。時刻指定充電の時は 、Ｃ３で時計手段４から現在時刻情報を得て記憶してい
る充電開始指定時刻と比較する。現在時刻が充電開始時
刻と一致すると、Ｃ４へ進んでリフレッシュを開始す
る。
【００４５】Ｃ４：リフレッシュを開始する。すなわ
ち、充電部８はスイッチ制御信号Ｓ１によってスイッチ
１９，２０のいずれかをＯＮにして、電池ユニット２，
３のいずれかを選択し、その二次電池２Ｂ又は３Ｂを放
電部１５に接続して放電させることにより行う。
【００４６】Ｃ５：リフレッシュ開始後、後述のように
算出するリフレッシュ時間と、時刻指定充電が設定され
ているときの充電動作で説明したのと同様にして求めた
充電時所要間とを加えた時間を基に、表示・操作手段１
３にリフレッシュと充電の合計所要時間及び／又はリフ
レッシュ後の充電の終了時刻の表示を行う。リフレッシ
ュ時間の算出は、次の式によって行う。 リフレッシュ時間＝残存容量÷放電電流
【００４７】ただし、放電部１５の放電として、定電流
放電、定電力放電、定抵抗放電等が考えられるが、この
説明においては定電流放電とする。放電が進むにつれて
残存容量から放電容量を減じた値としてリフレッシュ時
間を算出して、逐次時間表示及び／又は時刻表示を更新
する。
【００４８】Ｃ６： リフレッシュの実行中、充電部８
はシステムバス２６を介して測定手段１６又は１７から
の情報を得て、電池特性により予め定められた条件によ
りリフレッシュ動作の終了をチェックする。リフレッシ
ュが終わるまでＣ５で放電を続け、リフレッシュが終了
すると、Ｃ７へ進む。 Ｃ７：リフレッシュした二次電池２Ｂ又は３Ｂに充電電
力を供給して充電を開始する。
【００４９】Ｃ８：充電開始時には、求めた充電所要時
間及び／又は充電終了時刻をまず表示し、充電が進むに
つれ残存容量に充電容量を加えた値として充電所要時間
を算出して、逐次充電時間及び／又は充電終了時刻の表
示を更新する。 Ｃ９，Ｃ１０：そして、充電の終了をチェックし、未終
了の場合は充電を続け、充電終了を確認するとこの充電
処理を終了する。
【００５０】この例では、電池ユニット２，３の一方を
選択してその二次電池２Ｂ又は３Ｂをリフレッシュ後に
充電することとしたが、二つの電池ユニット２，３の二
次電池２Ｂ，３Ｂの両方にリフレッシュ後の充電が必要
な場合には、一方の二次電池をリフレッシュ後に充電し
た後に、残りの電池ユニットを選択してその二次電池を
リフレッシュ後に充電をすることになる。このときは当
然のことであるが、リフレッシュ時間と充電所要時間は
二つの二次電池のリフレッシュ時間と充電時間を加えた
ものとなる。
【００５１】次に、図６のフローチャートによって、充
電終了時刻指定充電の設定動作について説明する。この
設定動作は図６のステップＤ１〜Ｄ６の手順で行なわれ
る。 Ｄ１：表示・操作手段１３の予め定められた操作により
この充電モードの設定に入る。
【００５２】Ｄ２：そして、充電終了時刻指定充電モー
ドの指定がなされると、充電終了時刻の入力を要求す
る。 Ｄ３：要求した充電終了時刻が入力されると、充電部８
はそれをメモリに記憶する。
【００５３】Ｄ４：システムバス２６を介して電池ユニ
ット２又は３の記憶手段１１又は１２から残存容量情報
を、時計手段４から現在時刻情報を得る。そして、その
現在時刻から充電可能時間を算出し、終了時間での残存
容量を求める。残存容量の算出は、以下のように行う。
定電流充電電池の場合、 残存容量＝残存容量＋充電電流×充電可能時間 （電池容量が最大で、これを超える場合は充電が終了す
る。）
【００５４】定電流定電圧充電の場合、予め定電流充電
終了時の残存容量(充電容量)を調べておくと共に、定電
圧充電時の時間対残存容量(充電容量)を調べてテーブル
化しておく。そして、 定電流期間がある時； 残存容量（Ｔ１）＝充電開始時残存容量＋充電電流×Ｔ
１ 充電容量＝(充電可能時間−Ｔ１）の充電容量をテーブ
ルより算出残存容量＝残存容量（Ｔ１）＋充電容量 （電池容量が最大で、これを超える場合は充電が終了す
る。）
【００５５】定電流期間がない時； 残存容量＝充電開始時残存容量＋（充電可能時間にてテ
ーブルより算出した充電容量） 電池容量が最大値で、これを超える場合は充電が終了す
る。） このようにして算出した残存容量を表示・操作手段１３
に表示する。 Ｄ５，Ｄ６：その後、設定操作の終了を確認すると、こ
の動作を終了する。
【００５６】次に、図７のフローチャートによって、充
電終了時刻指定充電が設定されているときの充電動作に
ついて説明する。この充電動作は図７のステップＥ１〜
Ｅ６の手順で行われる。 Ｅ１：商用電源１４あるいはそれに変わる電源から電力
が充電部８に供給されると、充電動作に入る。
【００５７】Ｅ２：充電を開始する。すなわち、充電部
８はスイッチ制御信号によってスイッチ１９，２０のい
ずれかをＯＮにし、電池ユニット２，３のいずれかを選
択して、その二次電池２Ｂ又は３Ｂを接続して充電を開
始する。 Ｅ３：充電中は、指定された終了時刻と現在時刻により
求めた充電の残り時間及び／又は充電経過時間により変
化した残存容量(経過時間を基に、充電終了時刻設定に
ついて説明したのと同様な方法で求める)を表示する。
【００５８】Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６：充電部８は、Ｅ４で充
電の終了をチェックし、充電が終了するとＥ６へ進んで
充電を終了する。未終了の場合は充電をＥ５で指定され
た充電終了時刻と現在時刻を比較し、充電終了時刻（指
定時刻）になるとＥ６へ進んで充電を終了する。充電終
了時刻（指定時刻）でなければＥ３へ戻って充電を続け
る。
【００５９】この例では、電池ユニット２，３の一方を
選択してその二次電池２Ｂ又は３Ｂを充電することとし
たが、二つの電池ユニット２，３の二次電池２Ｂ，３Ｂ
の両方に充電が必要な場合には、一方の二次電池を充電
した後に、残りの電池ユニットを選択してその二次電池
を充電をすることになる。このときは、残存容量表示を
電池部毎にすることで対応する。図示しないが、リフレ
ッシュが必要な場合は、リフレッシュ時間を除いた時間
を充電可能時間とすればよい。
【００６０】次に、図８のフローチャートによって、電
動装置１の非稼働時の二次電池の残存容量補正について
説明する。この動作は、図１における時計手段４と制御
手段６によって、図８のステップＦ１〜Ｆ７の手順で行
われる。この実施形態では、充電動作及び稼働状態と時
計機能の動作を除いて省電力状態となり、二次電池２
Ｂ，３Ｂの残存容量の低減を極力減らすようにしてい
る。
【００６１】Ｆ１：この電動装置１が非稼働状態で充電
動作も行われない状態が所定時間継続すると、制御手段
６が電動装置１を最低限必要な部分（時計手段４と制御
手段６など）以外への給電を停止して省電力状態とし、
この残容量補正の動作に入る。
【００６２】Ｆ２：時計手段４が指定時刻（指定経過時
間でも可）になったか否かの判断を行い、指定時刻にな
るとウエイクアップ信号ＷＵを出力する。 Ｆ３：そのウエイクアップ信号ＷＵにより制御手段６が
動作を開始し、関連部分例えば測定手段１６，１７を動
作状態にする。ただし、アクセスされたときのみ省電力
状態となっているものはこの限りではない。
【００６３】Ｆ４：続いて、制御手段６はシステムバス
２６を介して測定手段１６，１７および記憶手段１１，
１２等から、温度等の二次電池の特性に応じた残存容量
補正に必要な情報を取得する。
【００６４】Ｆ５：そして、前回からの経過時間及び取
得情報から補正容量を算出して、二次電池２Ｂ，３Ｂの
残容量を補正する。例えば、二次電池２Ｂ，３Ｂの自己
放電が時間と温度により決まるとすると、前回温度と取
得温度の平均値を取り、予め記憶手段１１，１２等に記
憶された情報を基に時間との関係で自己放電容量を求め
る等により補正情報を得る。
【００６５】また、省電力状態での使用電力と経過時間
により、省電力状態での二次電池の使用容量を求め、上
記の自己放電量とこの動作での使用容量を含めて、記憶
手段１１，１２に記憶している残存容量の値を補正す
る。 Ｆ６，Ｆ７：補正後、再び電動装置を省電力状態に設定
してこの動作を終了する。
【００６６】次に、図９のフローチャートによって、残
存容量補正時に予め決められた残存容量となったとき
に、充電を行い予め設定された残存容量を維持するため
の動作について説明する。この動作は図１における時計
手段４、制御手段６、および充電部８によって、図９の
ステップＧ１〜Ｇ９の手順で行われる。この動作を実行
するには、充電ユニット５の充電部８が商用電源１４あ
るいはそれに変わる電源から電力の供給を受けている必
要がある。
【００６７】ステップＧ１〜Ｇ５は、図８で説明したス
テップＦ１〜Ｆ５と同じである。 Ｇ６〜Ｇ９：Ｇ５で残存容量を補正した後、Ｇ６でその
残存容量が予め設定された容量以下であるかの判断によ
って、充電の要否を判断する。そして、設定された容量
を越える場合は、充電不要と判断してＧ８へ進み、再び
電動装置を省電力状態に設定し、Ｇ９でこの動作を終了
する。
【００６８】設定された容量以下の場合は、充電要と判
断し、Ｇ７で予め決められた残存容量まで充電動作を行
い、充電が終了した時点でその残存容量を電池の残存容
量として記憶手段１１又は１２記憶させてから、Ｇ８で
電動装置１を省電力状態に設定し、Ｇ９でこの動作を終
了する。
【００６９】この実施形態の電動装置によれば、以下に
列挙する効果を得ることができる。 時刻指定充電により、例えば深夜電力を使用して電池
ユニットの二次電池の充電を行うことができ、充電コス
トの低減や電力設備の平均化使用が行える。 二次電池の残存容量記憶と充電開始時刻の設定によ
り、充電終了時刻の算出と表示が可能になる。二次電池
のリフレッシュを行うときには、残存容量からリフレッ
シュ時間を算出してその時間が加味される。
【００７０】二次電池の残存容量の記憶と充電終了時
刻の設定により、設定時刻までに充電が終了するか否か
の判定，表示，警報（充電が完了しない場合）などが行
えると共に、充電を行った場合の充電量の算出および表
示が可能になる。また、複数の二次電池を搭載している
場合には、決められた時間内に最も多く充電できる電池
を選択して充電を行うことも可能になる。
【００７１】定電流定電圧充電方式で充電する場合、残
存容量が少なく定電流充電領域にある電池の方が充電量
が多くなる。二次電池のリフレッシュを行う場合には、
残存容量から算出したリフレッシュ時間が加味される。
【００７２】非稼働時に時計機能部のみを動作させて
おき、予め定められた時間にその時計機能により、必要
な部分を稼働させて電池の周囲環境を検知し、非稼働時
の消費電流、その検知データ、二次電池の特性、時計手
段による時刻情報等を基に二次電池の残存容量の補正を
行なうことにより、残存容量の把握精度の向上を図るこ
とが出来る。
【００７３】また、充電が必要な場合には表示や警報を
行うことが出来、電動装置を有効に使用可能な状態に保
つことが出来る。このとき、商用電源あるいはそれに変
わる電源が充電手段に接続されている場合は、表示や警
報に代えて二次電池を自動充電することも可能であり、
さらに電動装置の使い勝手が向上する。
【００７４】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
る電動車両等の電動装置は、二次電池の残存容量の把握
精度を向上し、二次電池の充電を適時に行えるようにす
ることを目的とする。さらに、時刻指定による充電の開
始や、充電終了時刻指定による充電、あるいは充電終了
時刻の算出と表示、二次電池の自動リフレッシュ及び自
動充電なども行えるようにし、特に電動車両における二
次電池の管理精度及び取扱い性を向上することを目的と
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す電動装置のブロッ
ク回路図である。
【図２】図１における電池ユニット内の測定手段の具体
例を示すブロック回路図である。
【図３】図１に示した電動装置における時刻指定充電の
設定動作を示すフローチャートである。
【図４】同じく時刻指定充電の動作を示すフローチャー
トである。
【図５】同じく二次電池のリフレッシュ後に時刻指定充
電を行う動作を示すフローチャートである。
【図６】同じく充電終了時刻指定充電の設定動作を示す
フローチャートである。
【図７】同じく充電終了時刻指定充電の動作を示すフロ
ーチャートである。
【図８】図１に示した電動装置の非稼働時の二次電池の
残存容量補正動作を示すフローチャートである。
【図９】同じく二次電池の残存容量補正後に充電が必要
な場合には自動充電を行う動作を示すフローチャートで
ある。
【符号の説明】
１：電動装置 ２，３：電池ユニット ４：時計手段 ５：充電ユニット ６：制御手段 ７：電源手段 ８：充電部 ９：駆動手段 １０：負荷（電動機等） １１，１２：記憶手段 １３：表示・操作手段 １４：商用電源 １５：放電部 １６，１７：測定手段 １９，２０，２１，２２：スイッチ ２４：オペレーションバス ２６：システムバス
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年９月１日（２０００．９．１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】また、この実施形態では、電動装置１に充
電手段である充電ユニット５を搭載しているので、電動
装置に電池ユニット２，３を搭載したままで充電するこ
ともできるが、電動装置に充電手段を設けずに、電動装
置外の商用電源１４あるいはそれに代わる電源がある場
所に充電装置を設置しておいて、電池ユニット２，３を
電動装置１から取り外してその充電装置に接続して充電
するようにしてもよい。したがって、電動装置として
は、充電手段を搭載することは必須ではない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】ここで、電池ユニット２に設けられる測定
手段１６の具体例を図２に示す。なお、電池ユニット３
に設けられる測定手段１７もこれと同じ構成である。こ
の測定手段１６は、二次電池２Ｂに直列に接続した電流
測定用の抵抗値の小さい抵抗１６１と、二次電池２Ｂに
密着するかその近傍に配設した温度測定用のセンサであ
るサーミスタ１６２と、温度測定回路１６３、電圧測定
回路１６４、電流測定回路１６５と、Ａ／Ｄ変換回路１
６６，１６７，１６８と、システムバス２６とのインタ
フェイス１６９とからなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】次に、この実施形態における充電ユニット
５による電池ユニット２，３の充電動作について説明す
る。この実施形態において、充電は、充電ユニット５が
商用電源１４あるいはそれに代わる電源に接続されて、
充電部８に電力が供給されると開始される。充電部８は
供給される交流入力を充電に適した直流電圧にして出力
する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３７】上記により算出した充電時間と現在時刻に
より、予め定められた表示、例えば充電所要時間及び／
又は入力された充電開始時刻か充電所要時間後の時刻、
すなわち充電終了時刻の表示を、表示・操作手段１３に
表示させる。 Ａ５，Ａ６：このあと、設定操作の終了を確認（確認キ
ーの押下を検知する）すると、時刻指定充電の設定を終
了する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３９】Ｂ１：商用電源１４あるいはそれに代わる
電源から電力が充電部８に供給されると、充電部８は充
電モードになる。 Ｂ２：時刻指定充電かどうかをチェックし、他の充電モ
ードの場合には直ちにＢ４へ進んで充電開始する。時刻
指定充電の時はＢ３へ進む。 Ｂ３：時計手段４から現在時刻情報を得て、記憶してい
る充電開始指定時刻を比較し、指定時刻になるのを待
つ。現在時刻が充電開始時刻と一致するとＢ４へ進む。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４４】Ｃ１：商用電源あるいはそれに代わる電源
から電力が充電部８に供給されると、充電部８はリフレ
ッシュ・時刻指定充電モードに入る。 Ｃ２，Ｃ３：そしてまず、時刻指定充電かどうかがチェ
ックし、違う充電モードの場合には直ちにＣ４へ進んで
リフレッシュを開始する。時刻指定充電の時は 、Ｃ３で時計手段４から現在時刻情報を得て記憶してい
る充電開始指定時刻と比較する。現在時刻が充電開始時
刻と一致すると、Ｃ４へ進んでリフレッシュを開始す
る。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４５】Ｃ４：リフレッシュを開始する。すなわ
ち、充電部８はスイッチ制御信号Ｓ２によってスイッチ
１９，２０のいずれかをＯＮにして、電池ユニット２，
３のいずれかを選択し、その二次電池２Ｂ又は３Ｂを放
電部１５に接続して放電させることにより行う。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４６】Ｃ５：リフレッシュ開始後、後述のように
算出するリフレッシュ時間と、時刻指定充電が設定され
ているときの充電動作で説明したのと同様にして求めた
充電所要時間とを加えた時間を基に、表示・操作手段１
３にリフレッシュと充電の合計所要時間及び／又はリフ
レッシュ後の充電の終了時刻の表示を行う。リフレッシ
ュ時間の算出は、次の式によって行う。 リフレッシュ時間＝残存容量÷放電電流
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５５】定電流期間がない時； 残存容量＝充電開始時残存容量＋充電可能時間にてテー
ブルより算出した充電容量 （ 電池容量が最大値で、これを超える場合は充電が終了
する。） このようにして算出した残存容量を表示・操作手段１３
に表示する。Ｄ５，Ｄ６：その後、設定操作の終了を確
認すると、この動作を終了する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５６】次に、図７のフローチャートによって、充
電終了時刻指定充電が設定されているときの充電動作に
ついて説明する。この充電動作は図７のステップＥ１〜
Ｅ６の手順で行われる。 Ｅ１：商用電源１４あるいはそれに代わる電源から電力
が充電部８に供給されると、充電動作に入る。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６２】Ｆ２：時計手段４が指定時刻（指定経過時
間でも可）になったか否かの判断を行い、指定時刻にな
るとウエイクアップ信号ＷＵを出力する。 Ｆ３：そのウエイクアップ信号ＷＵにより制御手段６が
動作を開始し、関連部分例えば測定手段１６，１７を動
作状態にする。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７３】また、充電が必要な場合には表示や警報を
行うことが出来、電動装置を有効に使用可能な状態に保
つことが出来る。このとき、商用電源あるいはそれに代
わる電源が充電手段に接続されている場合は、表示や警
報に代えて二次電池を自動充電することも可能であり、
さらに電動装置の使い勝手が向上する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７４】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
る電動車両等の電動装置は、二次電池の残存容量の把握
精度を向上し、二次電池の充電を適時に行うことが可能
になる。さらに、時刻指定による充電の開始や、充電終
了時刻指定による充電、あるいは充電終了時刻の算出と
表示、二次電池の自動リフレッシュ及び自動充電なども
行うことができ、特に電動車両における二次電池の管理
精度及び取扱い性を向上することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｘ 7/04 7/04 Ｃ (72)発明者 大沼 伸人 神奈川県厚木市愛甲1516番地 株式会社東 京アールアンドデー厚木事業所内 Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB12 CB21 CB31 CC01 CC02 CC04 CC06 CC10 CC13 CC16 CC27 CC28 CD14 CE00 5G003 AA01 BA02 CA01 CA11 CB01 CB06 CC07 DA07 DA18 EA07 FA06 GC05 5H030 AA03 AA04 AS08 BB01 BB21 DD20 FF41 FF52 5H115 PG04 PI16 PO09 QN03 QN12 TI02 TI05 TI06 TI10 TR19 TZ07 UB20

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 充電可能な二次電池と、その二次電池の
    状態を測定する測定手段及びその測定情報及び前記二次
    電池の特性に関する情報を記憶する記憶手段と、前記二
    次電池によって供給される電力によって駆動される電動
    機等の負荷と、該負荷の駆動を制御する制御手段と、計
    時機能を持つ時計手段と、その時計手段に対する時刻設
    定機能及び時刻表示機能を持つ表示・操作手段と、前記
    測定手段及び／又は記憶手段の情報と前記時計手段によ
    る時刻情報とに基づいて前記二次電池の管理を行う電池
    管理手段とを備えたことを特徴とする時計手段を有する
    電動装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の時計手段を有する電動装
    置において、前記制御手段が前記電池管理手段の機能も
    持っていることを特徴とする時計手段を有する電動装
    置。
  3. 【請求項３】 充電可能な二次電池と、その二次電池の
    状態を測定する測定手段及びその測定情報及び前記二次
    電池の特性に関する情報を記憶する記憶手段と、前記二
    次電池によって供給される電力によって駆動される電動
    機等の負荷と、該負荷の駆動を制御する制御手段と、計
    時機能を持つ時計手段と、その時計手段に対する時刻設
    定機能及び時刻表示機能を持つ表示・操作手段と、前記
    測定手段及び／又は記憶手段の情報と前記時計手段によ
    る時刻情報とに基づいて前記二次電池の充電を行う充電
    手段とを備えたことを特徴とする時計手段を有する電動
    装置。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の時計手段を有する電動装
    置において、前記制御手段が、前記測定手段及び／又は
    記憶手段の情報と前記時計手段による時刻情報とに基づ
    いて前記二次電池の管理を行う電池管理手段の機能も持
    っていることを特徴とする時計手段を有する電動装置。
  5. 【請求項５】 請求項１又は２記載の時計手段を有する
    電動装置において、 前記測定手段及び／又は記憶手段の情報と前記時計手段
    による時刻情報とに基づいて前記二次電池の充電を行う
    ための充電手段を接続可能なインタフェイスを設けたこ
    とを特徴とする時計手段を有する電動装置。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の
    時計手段を有する電動装置において、 前記二次電池と前記測定手段及び記憶手段を一体の電池
    ユニットとして構成し、該電池ユニットを電動装置本体
    に対して着脱可能に搭載したことを特徴とする時計手段
    を有する電動装置。
  7. 【請求項７】 請求項３又は４に記載の時計手段を有す
    る電動装置において、前記充電手段を、商用電源又はそ
    れに代わる電源から給電されて前記二次電池の充電を行
    う充電部を内蔵する充電ユニットとして構成し、該充電
    ユニットを電動装置本体に対して着脱可能に搭載したこ
    とを特徴とする時計手段を有する電動装置。
  8. 【請求項８】 請求項３，４，７のいずれか一項に記載
    の時計手段を有する電動装置において、前記表示・操作
    手段に充電開始時刻を指定する手段を設け、前記充電手
    段に前記手段によって指定された時刻に前記二次電池の
    充電を開始する手段を設けたことを特徴とする時計手段
    を有する電動装置。
  9. 【請求項９】 請求項３，４，７，８のいずれか一項に
    記載の時計手段を有する電動装置において、前記表示・
    操作手段に充電終了時刻を指定する手段を設け、前記充
    電手段に前記手段によって指定された時刻に前記二次電
    池の充電を終了するように該充電を開始する手段を設け
    たことを特徴とする時計手段を有する電動装置。
  10. 【請求項１０】 請求項３，４及び７乃至９のいずれか
    一項に記載の時計手段を有する電動装置において、前記
    充電手段に、前記二次電池がメモリ効果を有するとき、
    該二次電池を充電する前に残存電荷を放電させてリフレ
    ッシュするための放電部を設けたことを特徴とする時計
    手段を有する電動装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０のいずれか一項に記
    載の時計を有する電動装置において、 前記時計手段によって指定された時刻に起動して前記測
    定手段及び記憶手段を動作させ、前記二次電池の特性に
    応じた自己放電量及び消費容量により該二次電池の残存
    容量を管理する手段を設けたことを特徴とする時計を有
    する電動装置。
  12. 【請求項１２】 請求項３，４及び７乃至１０のいずれ
    か一項に記載の時計を有する電動装置において、 前記時計手段によって指定された時刻に起動して前記測
    定手段及び記憶手段を動作させ、前記二次電池の特性に
    応じた自己放電量及び消費容量により該二次電池の残存
    容量を管理し、該二次電池の充電が必要なときに前記充
    電手段に充電させる手段を設けたことを特徴とする時計
    を有する電動装置。
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