JP2001112181A - 電動式車両 - Google Patents

電動式車両

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JP2001112181A
JP2001112181A JP2000244006A JP2000244006A JP2001112181A JP 2001112181 A JP2001112181 A JP 2001112181A JP 2000244006 A JP2000244006 A JP 2000244006A JP 2000244006 A JP2000244006 A JP 2000244006A JP 2001112181 A JP2001112181 A JP 2001112181A
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JP
Japan
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charging
battery
vehicle
current
electric vehicle
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JP2000244006A
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English (en)
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Satoshi Honda
聡 本田
Kenji Tamaki
健二 玉木
Shiyouji Motodate
尚司 本舘
Yoshihiro Nakazawa
祥浩 中沢
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動式車両に搭載されているバッテリの型式
にかかわらず、常に最適な充電条件で充電を受けられる
電動式車両を提供する。 【解決手段】 充電スタンド1は、トランス2、整流器
3及び電流レギュレータ4等のパワーデバイス、並びに
電動式車両51より出力される充電電流値情報を用いて
前記電流レギュレータ4を制御するスタンドコントロー
ラ5を備えている。電動式車両51は、バッテリ52の
他に、バッテリ52の温度やバッテリ電圧等を用いて、
バッテリ52に入力されるべき充電電流を公知の手法を
用いて決定する充電コントローラ53を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電動式車両に係り、
特に、搭載されたバッテリに対して最適な充電条件で充
電を受けられる電動式車両に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば特願平3−105098号に示さ
れるように、従来より電動式自動二輪車、電動式自動車
(以下、「電動式車両」という。)が各種提案されてい
る。この電動式車両は、排出ガスなどのレベル、あるい
はエネルギ資源の多様化への対応性といった面におい
て、内燃機関を搭載した車両に比較して優位に立ってい
る。 このような電動式車両においては、搭載されたバ
ッテリに対して充電を行う必要があるが、この充電方法
として、家庭用コンセントから商用電源を用いて行う方
法がある。このような充電方法では、充電用のチャージ
ャは、車載又は別置とされる。
【0003】図13は車載チャージャの構成を示すブロ
ック図である。同図において、車載チャージャ108
は、家庭用コンセントに接続されるプラグ110を備え
たトランス103、整流器104、電流レギュレータ1
05及び充電電流決定手段102を備えている。充電電
流決定手段102は、バッテリ101のバッテリ電圧、
バッテリ温度等の情報を得て所定の手法で充電電流値を
決定し、これを電流レギュレータ105に出力して該レ
ギュレータ105を制御する。
【0004】図14は別置チャージャの構成を示したブ
ロック図であり、図13と同一の符号は、同一又は同等
部分をあらわしている。別置チャージャ108Aの充電
電流決定手段106は、電動式車両109に搭載された
バッテリ101のバッテリ電圧を電源コード107を介
して検出する。そして検出されたバッテリ電圧より充電
電流値を決定し、これにより電流レギュレータ105を
制御する。このような従来の充電方法には、以下のよう
な問題点があった。
【0005】(1) チャージャを車両に搭載する場合、チ
ャージャのウェイトが走行中のデッドウェイトとなり、
車両の走行性能を低下させてしまうおそれがあるので、
車載用チャージャは、その重量を考慮して決定されなけ
ればならない。このためチャージャの電流レギュレート
能力が制限され、この結果、充電時間が長くなって、ユ
ーザの使い勝手が制限される。
【0006】(2) 別置チャージャでは車載チャージャの
ような欠点はないが、バッテリの充電終了の判定は、バ
ッテリとチャージャとを接続する電源コードを介して行
われるバッテリ電圧検出、又は充電時間の管理により行
われるので、バッテリの温度変化、電源コードの電圧降
下によりバッテリを正確に満充電することができない。
また別置チャージャは、使用する電動式車両に応じて製
造されているので、鉛、Ni −Cd 、Ni −Zn 等、バ
ッテリのタイプや充電方法が異なったり、セルの差によ
り電圧が異なったりする場合には、充電に用いることが
できない。
【0007】このような充電方法に対して、内燃機関車
両に適用されるガソリンスタンドと同様の充電スタンド
を設置し、該充電スタンドにより充電するシステムが提
案されている。この充電スタンドの一例を図15に示
す。
【0008】図15において、充電スタンド111は電
源コード112を用いて電動式車両201を接続し、少
なくとも充電電流を供給する機能を備える他、必要に応
じて、充電した電力を計測し、料金等を表示パネル11
1Aに表示する機能を備えている。
【0009】このような充電スタンド111は、当該電
動式車両の走行の途中(例えば通勤や買い物の途中)で
帰路の航続距離を確保するため等に用いられることが考
えられる。したがって、充電時間の短い、すなわち充電
電流を大きく取れるチャージャを用いることが望まし
い。しかしながら、このような大電流用のチャージャ
は、図13に関して前述したように車載は不向きであ
り、また電動式車両は種別ごとに充電方法や充電電流が
異なるので、種々の電動式車両を対象とする充電スタン
ド側にチャージャを設けるのは適当でない。
【0010】これを解決するためには、図16に示され
るように、充電スタンド111と電動式車両202との
間に変換アダプタ113を接続することが考えられる。
この変換アダプタ113は、電圧や電流を、電動式車両
202が受け入れられるように変換して充電を行うもの
である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、充電方法が異なる各種電動式車両ごとにこのような
アダプタを設けなければならない。また充電電流が大き
いのでアダプタ自体が大きくかつ重く、取扱いが容易で
ない。
【0012】本発明は、前述の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、電動式車両に搭載さ
れているバッテリの型式にかかわらず、常に最適な充電
条件で充電を受けられる電動式車両を提供する。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記した問題点を解決す
るために、本発明は、充電可能なバッテリの電力を用い
て走行する電動式車両において、前記バッテリの種別に
固有の充電情報および充電アルゴリズムの少なくとも一
方を車両外部へ出力する充電コントローラを装備し、前
記バッテリは、前記出力した充電情報および充電アルゴ
リズムの少なくとも一方に応答して車両外部から供給さ
れる電力により充電されることを特徴とする。
【0014】上記した特徴によれば、当該電動式車両に
対して充電を行う充電スタンド側に、車両やバッテリに
固有の充電情報および充電アルゴリズムを予め記憶させ
ることなく、あらゆる電動式車両のバッテリに対して最
適な充電が可能になる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明を
詳細に説明する。図1は本発明の第1実施形態のブロッ
ク図である。
【0016】図1において、充電スタンド1は、所定の
交流電源に接続されたトランス2、トランス2の出力を
整流する整流器3、整流された直流電力を後述のスタン
ドコントローラ5より出力される制御信号に応じて制御
(すなわち充電電流を制御)する電流レギュレータ4、
電動式車両51より出力される充電電流値情報を受信
し、この情報を用いて前記電流レギュレータ4を制御す
るスタンドコントローラ5、そして電流レギュレータ4
から出力された充電電力を表示する電力メータ6を備え
ている。
【0017】一方、電動式車両51は、バッテリ52の
他に、バッテリ52の温度やバッテリ電圧等を用いて、
バッテリ52に入力されるべき充電電流を公知の手法を
用いて決定する充電コントローラ53を備えている。前
記充電コントローラ53は、充電電流を表す信号を接続
コード92を介して充電スタンド1のスタンドコントロ
ーラ5に転送する。また電流レギュレータ4は、電源コ
ード91を介してバッテリ52に充電電力を供給する。
【0018】図2及び図3は本発明の第1実施形態の概
略斜視図である。各々の図において、図1と同一の符号
は、同一又は同等部分をあらわしている。
【0019】図2及び図3に示すように、電動式車両5
1に搭載されるバッテリが要求する要求充電電流が、そ
れぞれ100[A]及び200[A]である場合には、
それぞれの電流値で充電が行われるようになる。
【0020】このように、本発明の第1実施形態では、
各種パワーデバイスが充電スタンド1側にあるので電動
式車両51の重量は軽く、また大電流を用いて充電がで
きるので充電時間の短縮が図れる。
【0021】また充電電流を決定する充電コントローラ
53が各電動式車両51に搭載されているので、各車両
51ごとに最適な充電電流が決定され、これが充電スタ
ンド1に出力される。したがって、バッテリの違いに左
右されず、常に最適な状態で充電を行うことができる。
【0022】また充電コントローラ53が必要に応じて
充電電圧等をスタンドコントローラ5に出力するように
すれば、充電電圧をも自動的に調整することができる。
【0023】図4は、本発明の第2実施形態のブロック
図である。本実施形態では、図1に示したトランス、整
流器及び電流レギュレータより成る充電装置を複数(こ
の例では5つ)組として設けると共に、各充電装置の電
流レギュレータの出力を、配分スイッチ27を介して電
源ターミナル28A〜29Eに接続している。
【0024】詳しくは、まず、各充電装置は、トランス
22A〜22E、整流器23A〜23E、電流レギュレ
ータ24A〜24E、電力メータ26A〜26E、電源
ターミナル28A〜28E、情報ターミナル29A〜2
9Eのうちの同一の英記号で示された構成要素より構成
されている。そして、前記トランス22A〜22Eは、
整流器23A〜23Eを介して電流レギュレータ24A
〜24Eに接続され、該電流レギュレータ24A〜24
Eは配分スイッチ27に接続されている。また電源ター
ミナル28A〜28Eは、電力メータ26A〜26E及
び前記配分スイッチ27に接続されている。
【0025】スタンドコントローラ25は、情報ターミ
ナル29A〜29E及び電流レギュレータ24A〜24
E並びに配分スイッチ27に接続されている。電源ター
ミナル28A〜28Eは、図5に示したように電動式車
両61のバッテリ(図示せず)に接続され、情報ターミ
ナル29A〜29Eは各電動式車両61に搭載されてい
る充電コントローラ(図1の符号53参照)に接続され
ている。各電源ターミナル及び情報ターミナルは、それ
ぞれ対となって電動式車両に接続される。
【0026】なお、各電動式車両に搭載される充電コン
トローラは、充電電流情報と、さらに充電電圧情報とを
出力するものとする。また図5及び後述する図6では、
電力メータ26A〜26Eの図示は省略されている。
【0027】以上の構成を有する本発明の第2実施形態
において、情報ターミナル29A〜29Eのいずれかを
介して、電動式車両の充電コントローラから充電情報
(充電電流及び充電電圧)がスタンドコントローラ25
に入力される。スタンドコントローラ25は、その充電
電圧が電流レギュレータ24A〜24Eのうちの1つの
出力電圧よりも低いことを検出すると、電流レギュレー
タ24A〜24Eのいずれか1つを、接続された情報タ
ーミナルに対応する電源ターミナル(電源ターミナル2
8A〜28Eのいずれか1つ)に接続すべく、配分スイ
ッチ27を付勢する。
【0028】また、スタンドコントローラ25は、充電
電圧が電流レギュレータ24A〜24Eのうちの1つの
出力電圧よりも高いことを検出した場合には、充電電圧
に相当する出力電圧が得られるように、電流レギュレー
タ24A〜24Eを複数直列に接続し、これを、接続さ
れた情報ターミナルに対応する電源ターミナル(電源タ
ーミナル28A〜28Eのいずれか1つ)に接続すべ
く、配分スイッチ27を付勢する。接続されていない電
流レギュレータは、他の電動式車両に接続可能である。
【0029】したがって、図5に示すように、電動式車
両61の充電電圧が、各充電装置21A〜21Eの電流
レギュレータ24A〜24Eの出力電圧以下である場合
には、各充電装置21A〜21Eに対してそれぞれ別の
電動式車両61を接続することができる。
【0030】また、図6に示すように、電動式車両51
の充電電圧が、各充電装置21A〜21Eの電流レギュ
レータ24A〜24Eの出力電圧の例えば4倍である場
合には、例えば充電装置21A〜21Dが直接に接続さ
れ、その充電電力が、その内の1の充電装置21Aより
出力される。残りの充電装置21Eには、該スタンドよ
り出力される電圧以下の充電電圧を必要とする電動式車
両61が接続可能である。
【0031】このように、この第2実施形態では、バッ
テリ電圧の異なる電動式車両複数台を1つの充電スタン
ド設備で一度に充電でき、かつ必要な電圧分だけ電流レ
ギュレータを直列接続し、残りのレギュレータは、同じ
ように他の電動式車両の充電に使用することができるの
で、スタンド設備を有効に利用できる。
【0032】この例では、トランス、整流器、電流レギ
ュレータが増えることになるが、1個当たりの電力容量
が小さくて良いため、スタンド設備が大規模になること
がない。また配分スイッチ27の切り換えは、各電動式
車両より出力される充電情報によりスタンドコントロー
ラ25で自動的に切り替えられるため、使い勝手を損な
うこともない。
【0033】なお、図6のように複数の電流レギュレー
タを直列に接続して使用する場合には、スタンドコント
ローラ25は、その電流レギュレート値がすべて一致す
るように各電流レギュレータを制御する。この場合、各
電力メータに出力されるべき電力情報を加算し、1つの
電力メータ(例えば充電電力が出力される電源ターミナ
ルを備えた充電スタンドの電力メータ)のみに、その加
算結果(総合電力値)を出力するようにしても良い。
【0034】図7は本発明の第3実施形態のブロック図
である。同図において、図1と同一の符号は、同一又は
同等部分を表している。
【0035】図7において、電動式車両71は、車両情
報記憶/出力手段73を備えている。この車両情報記憶
/出力手段73は、当該電動式車両71あるいはバッテ
リ52の種類を示す情報(以下、「車両情報」とい
う。)を記憶していて、これを充電スタンド31のスタ
ンドコントローラ35に出力する。スタンドコントロー
ラ35には、予め車両情報に応じた充電電流値及び充電
電圧値、あるいは充電アルゴリズム等が記憶されてい
て、入力された情報に基づいて充電電流を決定し、電流
レギュレータ4を制御する。
【0036】図8及び図9は本発明の第3実施形態の概
略斜視図である。各々の図において、図1と同一の符号
は、同一又は同等部分をあらわしている。
【0037】図8及び図9に示すように、電動式車両7
1A,71Bの車両情報に応じて、それぞれ異なった充
電電流(この例では、100[A]又は200[A])
で充電が行われるようになる。
【0038】本実施形態によれば、例えば図14に示し
た別置チャージャの欠点である、バッテリのタイプや充
電方法が異なったり、セルの差により充電電圧が異なっ
たりする場合にも、常に適正な充電を行うことができ
る。
【0039】図7に示したスタンドコントローラ35お
よび車両情報記憶/出力手段73の具体的構成を図10
に示す。
【0040】図10において、車両情報記憶/出力手段
73は、車両情報記憶手段73Aおよび車両情報送信手
段73Bより構成されている。
【0041】車両情報送信手段73Bより出力された車
両情報は、スタンドコントローラ35の車両情報受信手
段35Aに入力され、検出された後、車両判別手段35
Bに転送され、ここで車両やバッテリの種類が判別され
る。この情報に応じて充電方法決定手段35Cにおいて
充電方法が決定され、そして充電電流決定手段35Dに
おいて充電電流値が決定される。この充電電流値は、電
流レギュレータ4(図7)に出力される。
【0042】図11は図10の他の例の構成を示すブロ
ック図である。同図において、図10と同一の符号は、
同一又は同等部分をあらわしている。
【0043】図11において、電動式車両には、所定の
位置にバーコード73Cが貼付されているだけであり、
このバーコード73Cに記録された車両情報がバーコー
ドリーダ38により読み取られる。バーコード読取手段
39Aは、バーコードリーダ38により読み取られた情
報から車両情報を判定し、車両判別手段35Bに出力す
る。このように、車両に特別な車両情報記憶/出力手段
73を配置しなくても、充電スタンドでは、車両情報を
検出することが可能である。
【0044】このような方法においては、充電スタンド
のスタンドコントローラ35に特定かつ車両ごとの充電
アルゴリズムを置かず、ディジタル通信により車両側か
ら充電アルゴリズムを送信するようにしても良い。これ
によれば、車両が異なる場合でも、最適充電が行える
上、充電スタンド側も、その充電アルゴリズムで作動す
るような機能を電流レギュレータに確保しておけば、充
電電圧、電流の異なる場合でも、自由に構成要素の置き
換えが可能であり、車両部品の変更や、充電時の特別な
操作なしに、スタンド設備の変更が可能になる。
【0045】図12は本発明の第4実施形態の機能ブロ
ック図である。
【0046】まず、電動式車両81側では、バッテリ8
2の公称容量を記憶する公称容量記憶手段86、及び後
述の手法により充電スタンド41より出力されるバッテ
リの実容量を記憶する実容量記憶手段87は、切換手段
88に接続されている。この切換手段88は、例えば当
該電動式車両81が始めて充電を行う場合には公称容量
記憶手段86を選択するが、2度目以降の充電の際(実
容量記憶手段87にバッテリの実容量が記憶されている
場合)には実容量記憶手段87を選択する。
【0047】残容量記憶手段85は、バッテリ82が負
荷83(モータ等)に対して供給した電力の積算値と、
前記切換手段88の出力信号である公称容量又は実容量
とを用いてバッテリの残容量を検出し、記憶する。また
車両情報記憶手段84は、図7に関して前述したような
車両情報を記憶している。
【0048】一方、充電スタンド41の充電回路42
は、前記車両情報記憶手段84より出力された車両情報
を用いて充電電圧、電流、あるいは充電アルゴリズムを
決定し、バッテリ82に対して充電を行う。また、充電
回路42よりバッテリ82に供給される充電電流値は、
終了時間予測手段45に出力され、さらに充電回路42
により充電が終了したときには、充電容量が実容量検出
手段43に出力される。この充電容量の検出手段は、充
電回路42に内蔵されている。
【0049】終了時間予測手段45は、前記切換手段8
8及び残容量記憶手段85より出力される信号と、充電
電流とを用いて、充電が完了するまでの時間を演算、予
測し、時間表示手段46に出力する。
【0050】実容量検出手段43は、前記残容量記憶手
段85より出力される信号と、充電容量とを用いて、バ
ッテリ82の実容量を演算する。演算された実容量は実
容量表示手段44に出力され、表示される。また実容量
検出手段43は必要に応じて、さらに切換手段88の出
力信号を用いて、公称容量、又は実容量記憶手段87に
記憶された実容量に対する、今回演算された実容量の比
率を実容量表示手段44に出力し、表示する。さらに、
実容量検出手段43により演算されたバッテリの実容量
は、実容量記憶手段87に出力され、記憶される。
【0051】なお、必要に応じて、残容量記憶手段85
の出力、及び/あるいは実容量記憶手段87の出力は、
電動式車両81の表示装置(図示せず)に出力される。
【0052】また、車両情報記憶手段84を設ける代り
に、図1に示したような充電コントローラ53を設けて
も良いことは当然である。
【0053】このようにこの第4実施形態では、充電に
要する時間(充電待ち時間)が表示されるので、当該充
電スタンド41の利用者に都合が良い。またバッテリの
実容量や、該実容量の、公称容量等に対する比率が表示
できるので、バッテリの寿命等を知ることができる。
【0054】さて、各実施形態に関して説明した各構成
要素のうち、車両側に配置されるべきものは、図13に
示したような車載チャージャに搭載されても良い。この
場合には、各実施形態に関して説明した各構成要素と、
車載チャージャとの整合器、換言すればどちらを優先
し、作動させるかを判定し、切換える手段が必要となる
が、これは当業者により容易に構成可能であるので、そ
の説明は省略する。
【0055】また、電源コードと情報伝達用コードとを
まとめ、一方のコードを接続したときには、他方のコー
ドも接続されるような構成としても良い。これにより、
充電スタンドにおける充電操作が容易になる。
【0056】さらに、前掲した各図に示された構成要素
は、必要に応じてマイクロコンピュータにより機能させ
ることができる。
【0057】
【発明の効果】(1) 本発明によれば、充電スタンドは、
電動式車両より供給されるデータを用いて最適な充電電
圧及び電流を決定することができる。すなわち、電動式
車両側ではトランス、整流器及び電流レギュレータ等の
パワーデバイスを備えていないので、その重量が大きく
なることはなく、また充電スタンド側では、変換アダプ
タを用いることなく種々の電動式車両に対して最適な状
態で早く充電を行うことができる。
【0058】(2) 本発明によれば、充電スタンド側で、
電動式車両のバッテリの実容量及び/あるいは充電終了
時間を検出することができるので、当該充電スタンドの
利用者にとって都合が良い。またバッテリの寿命等を知
ることができる。
【0059】(3) 本発明によれば、要求される充電電圧
に応じて電流レギュレータの出力を直列接続することが
できるので、異なる充電電圧の車両に対しても、同一の
充電スタンドで充電を行うことができる。また、複数の
車両に対して同時に充電を行うことができる。さらに、
電流レギュレータの出力を直列接続した場合には、残り
のレギュレータは、同じように他の電動式車両の充電に
使用することができるので、スタンド設備を有効に利用
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態のブロック図である。
【図2】 本発明の第1実施形態の概略斜視図である。
【図3】 本発明の第1実施形態の概略斜視図である。
【図4】 本発明の第2実施形態のブロック図である。
【図5】 本発明の第2実施形態の概略斜視図である。
【図6】 本発明の第2実施形態の概略斜視図である。
【図7】 本発明の第3実施形態のブロック図である。
【図8】 本発明の第3実施形態の概略斜視図である。
【図9】 本発明の第3実施形態の概略斜視図である。
【図10】 スタンドコントローラ及び車両情報記憶/
出力手段の具体的構成を示すブロック図である。
【図11】 図10の他の例を示すブロック図である。
【図12】 本発明の第4実施形態の機能ブロック図で
ある。
【図13】 車載チャージャの構成を示すブロック図で
ある。
【図14】 別置チャージャの構成を示すブロック図で
ある。
【図15】 従来の充電スタンドの概略斜視図である。
【図16】 変換アダプタを用いた従来の充電スタンド
の斜視図である。
【符号の説明】
1,31,41…充電スタンド、2…トランス、3,2
3A〜23E…整流器、4,24A〜24E…電流レギ
ュレータ、5,25,35…スタンドコントローラ、2
1A〜21E…充電装置、27…配分スイッチ、42…
充電回路、43…実容量検出手段、45…終了時間予測
手段、51,61,71,71A,71B,81…電動
式車両、52,82…バッテリ、53…充電コントロー
ラ、73…車両情報記憶/出力手段、84…車両情報記
憶手段、85…残容量記憶手段、86…公称容量記憶手
段、87…実容量記憶手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本舘 尚司 埼玉県和光市中央一丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 中沢 祥浩 埼玉県和光市中央一丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充電可能なバッテリの電力を用いて走行
    する電動式車両において、 前記バッテリの種別に固有の充電情報および充電アルゴ
    リズムの少なくとも一方を車両外部の充電スタンドへ出
    力する充電コントローラを装備し、 前記バッテリは、前記充電情報および充電アルゴリズム
    の少なくとも一方に応答して前記充電スタンドから供給
    される電力により充電されることを特徴とする電動式車
    両。
  2. 【請求項2】 前記充電情報は、前記バッテリに固有の
    充電電流および充電電圧の少なくとも一方を含むことを
    特徴とする請求項1に記載の電動式車両。
  3. 【請求項3】 前記バッテリの残容量を記憶する残容量
    記憶手段と、 前記バッテリの公称容量を記憶する公称容量記憶手段
    と、 前記バッテリの実容量を記憶する実容量記憶手段とをさ
    らに具備し、 前記実容量記憶手段には、車体外部から供給される、前
    記バッテリに関する実容量情報が記憶されることを特徴
    とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電動式車
    両。
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