JP2013180677A - Battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型電動車両に搭載されるバッテリに関する。 The present invention relates to a battery mounted on a small electric vehicle.
電動二輪車や、人力による駆動力を電動モータで補う電動自転車、あるいは電動車椅子等の小型電動車両に搭載されるバッテリは、大型の電動四輪車に搭載されるバッテリよりも小さい。このため、小型電動車両用のバッテリは、小型電動車両の耐用年数を迎えるよりも早く、その性能が劣化することが多い。そこで、小型電動車両に搭載するバッテリを、交換可能にすることが知られている(特許文献1参照)。 A battery mounted on a small electric vehicle such as an electric motorcycle, an electric bicycle that supplements the driving force by human power with an electric motor, or an electric wheelchair is smaller than a battery mounted on a large electric four-wheel vehicle. For this reason, the performance of a battery for a small electric vehicle often deteriorates earlier than the end of the useful life of the small electric vehicle. Thus, it is known that a battery mounted on a small electric vehicle can be replaced (see Patent Document 1).
ところでバッテリは比較的高価であるため、バッテリを交換する際のユーザの経済的負担は大きい。このため市場からはできるだけ性能が劣化しにくいバッテリが望まれている。 By the way, since a battery is comparatively expensive, the user's economic burden when replacing the battery is large. For this reason, a battery whose performance is hardly deteriorated as much as possible is desired from the market.
そこで本発明は、ユーザの経済的負担を大きくすることなく、劣化しにくく長く利用できるバッテリを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a battery that does not deteriorate and can be used for a long time without increasing the economic burden on the user.
上記課題を解決することのできる本発明のバッテリは、小型電動車両に交換可能に搭載されるバッテリであって、
充電容量の上限値が予め定められたバッテリセルと、
前記充電容量の上限値以下の、充電を終了する充電容量の設定上限値の情報を書き換え可能なメモリと、を備えている。
The battery of the present invention that can solve the above problems is a battery that is mounted on a small electric vehicle in an exchangeable manner,
A battery cell with a predetermined upper limit of charge capacity;
A memory capable of rewriting information on a set upper limit value of the charge capacity at which charging is terminated, which is equal to or lower than the upper limit value of the charge capacity.
本発明のバッテリは、小型電動車両から取り外して充電可能とされていても良い。 The battery of the present invention may be rechargeable by being removed from the small electric vehicle.
本発明のバッテリは、充電容量の設定上限値を切り替えるスイッチを備えていても良い。 The battery of the present invention may include a switch for switching a setting upper limit value of the charging capacity.
本発明によれば、予め定められた充電容量の上限値以下の、充電を終了する充電容量の設定上限値の情報を書き換え可能なメモリを設けたことにより、充電容量の上限値より低い設定上限値で充電を終えることができる。これにより、バッテリの性能の劣化を抑え、バッテリを長く使うことができる。
また、この充電容量の設定上限値の情報を書き換え可能なメモリがバッテリに設けられている。このため、既存の小型電動車両のバッテリを交換する際に、このようなバッテリに交換するだけで、長く使えるバッテリを提供できる。したがって、車両に手を加える必要がないので、ユーザの経済的負担が大きくならない。
According to the present invention, a setting upper limit lower than the upper limit value of the charge capacity is provided by providing a memory capable of rewriting the information on the upper limit value of the charge capacity at which charging is terminated, which is equal to or lower than the predetermined upper limit value of the charge capacity. You can finish charging with the value. Thereby, deterioration of the performance of a battery can be suppressed and a battery can be used for a long time.
Further, a memory capable of rewriting the information on the set upper limit value of the charging capacity is provided in the battery. For this reason, when replacing the battery of an existing small electric vehicle, it is possible to provide a battery that can be used for a long time simply by replacing it with such a battery. Therefore, since it is not necessary to modify the vehicle, the economic burden on the user does not increase.
以下、本発明に係るバッテリの実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係るバッテリ、バッテリが接続される小型電動車両及び充電器のシステム構成図である。
Hereinafter, an example of an embodiment of a battery according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system configuration diagram of a battery, a small electric vehicle to which the battery is connected, and a charger according to the present embodiment.
図1に示すように、本実施形態に係るバッテリ11は、小型電動車両としての車両12と接続され、車両12へ電力を供給する。また、バッテリ11は充電器13によって充電される。また、本実施形態のバッテリ11は、電動二輪車や、人力による駆動力を電動モータで補う電動自転車、あるいは電動車椅子等の小型電動車両に交換可能に搭載される。
As shown in FIG. 1, the
車両12は、バッテリ11からの電力により駆動されるモータ63と、モータ63を駆動するモータ駆動回路61と、モータ駆動回路61へ制御指令を送信するモータ駆動指令部62を有している。モータ駆動指令部62は、例えば、アクセルの開度等に応じてモータ駆動回路61へ駆動指令信号を送信する。これにより、モータ駆動回路61は、駆動指令信号に基づいてバッテリ11からの電力をモータ63へ出力し、モータ63を駆動させて車両12を走行させる。
The
この車両12は、モータ駆動回路61に繋がる電源ラインLv及び通信ラインLcvを備えている。電源ラインLvはバッテリ11の電源ラインLbに接続される。また、通信ラインLcvはバッテリ11の通信インターフェース52に接続される。電源ラインLbと電源ラインLvが互いに接続されると、モータ63へバッテリ11からの電力供給が可能となる。また、通信ラインLcvと通信インターフェース52とが接続されることで、バッテリ11と車両12との通信が可能となる。
The
充電器13は、AC/DCコンバータ70、DC/DCコンバータ71及び充電器制御部72を備えている。AC/DCコンバータ70には、図示せぬ外部電源に接続可能なプラグ74が設けられている。
The
AC/DCコンバータ70及びDC/DCコンバータ71には、電源ラインLcが接続されている。この電源ラインLcには、電圧検出部75及び電流検出部76が設けられている。これらの電圧検出部75及び電流検出部76は、電源ラインLcを流れる充電電圧及び充電電流を検出する。検出された充電電圧および充電電流は、充電器制御部72へ送信される。
A power line Lc is connected to the AC /
充電器制御部72は、DC/DCコンバータ71へ出力制御信号を送信し、DC/DCコンバータ71を制御する。DC/DCコンバータ71は、充電器制御部72からの出力制御信号に基づいて、所定の充電電圧または充電電流で電源ラインLcへ電力を供給する。
The
充電器13には、表示ドライバ77、表示部78及び通信インターフェース79が設けられている。表示ドライバ77及び通信インターフェース79は、充電器制御部72に接続されている。通信インターフェース79は、バッテリ11に接続された際に、バッテリ11との通信を可能とする。
The
表示部78は表示ドライバ77に接続されている。充電器制御部72からの表示信号が表示ドライバ77を介して表示部78に入力される。表示部78には、LEDランプを採用することができ、例えばLEDランプの点灯/非点灯によって充電中および充電完了といった充電状態を表示することができる。
The
充電器13の電源ラインLcがバッテリ11の電源ラインLbに接続されると、充電器13からのバッテリ11への電力供給が可能となる。また、充電器13の通信インターフェース79がバッテリ11の通信インターフェース53に接続されると、充電器13とバッテリ11との通信が可能となる。
When the power supply line Lc of the
本実施形態に係るバッテリ11は、車両12に交換可能に搭載されている。このバッテリ11は、複数のバッテリセル24、遮断回路22及びバッテリCPU23を備えている。なお、このバッテリCPU23は、いわゆるバッテリマネジメントシステム(BMS)としての機能を有するものである。
The
蓄電可能なバッテリセル24は、例えば、リチウムイオンセルやニッケル水素セルなどを採用することができる。このバッテリセル24は、その両極が電源ラインLbに接続されている。
For example, a lithium ion cell or a nickel metal hydride cell can be adopted as the
遮断回路22は、電源ラインLbに設けられている。非充電状態では、この遮断回路22によってバッテリセル24と充電器13との接続が遮断され、充電時のみ接続の遮断が解除される。
The
また、バッテリ11の電源ラインLbには、電圧検出部25及び電流検出部26が設けられている。電圧検出部25はバッテリセル24の電圧を検出する。また、電流検出部26は電源ラインLbを流れる電流を検出する。これらの電圧検出部25及び電流検出部26の検出信号は、それぞれバッテリCPU23へ送信される。
A
バッテリCPU23は、バッテリセル24の充放電を制御する。このバッテリCPU23は、情報記憶部31および充電制御部32を備えている。この充電制御部32には、書換可能なメモリ33が設けられている。メモリ33には、バッテリセル24への充電を停止するときのバッテリセル24の電圧(設定上限電圧)が書き込まれる。
The
情報記憶部31は、例えば、不揮発性メモリ(EEPROM)から構成される。情報記憶部31は、第一の設定上限電圧V1及び第二の設定上限電圧V2が記憶された上限値記憶部41と、容量情報記憶部42と、履歴記憶部43と、を有している。これら上限値記憶部41、容量情報記憶部42、履歴記憶部43に記憶された情報は、充電制御部32によって読み出し可能とされている。
The
容量情報記憶部42は、バッテリセル24の予め定められた充電容量の上限値まで充電した時の充電電圧が記憶されている。例えばバッテリセル24としてリチウムイオンセルを用いた場合には、この予め定められた充電容量の上限値まで充電した時の充電電圧は4.2Vである。また、履歴記憶部43は、バッテリセル24の充放電の履歴が記憶されている。
The capacity
上限値記憶部41に記憶される第一の設定上限電圧V1及び第二の設定上限電圧V2は、バッテリセル24を充電容量の上限まで充電した場合の上限値以下の値である。例えば、バッテリセル24としてリチウムイオンセルを採用した場合には、第一の設定上限電圧V1を4.2V、第二の設定上限電圧V2を3.8Vとすることができる。
The first set upper limit voltage V1 and the second set upper limit voltage V2 stored in the upper
バッテリCPU23は、充電時に、メモリ33に書き込まれた設定上限電圧に基づいて充電動作を停止する。具体的には、電圧検出部25からの出力が、メモリ33の設定上限電圧と等しくなった場合に、遮断回路22へ遮断信号を送信し、バッテリセル24への充電を停止する。つまり、バッテリセル24は、メモリ33に書き込まれた設定上限電圧までしか充電されない。
The
充電制御部32には、切替スイッチ45が接続されている。この切替スイッチ45によって、メモリ33に入力されていた値を、上限値記憶部41に記憶された第一の設定上限電圧V1または第二の設定上限電圧V2のいずれか一方の値に書き換えることができる。つまり、切替スイッチ45によって、バッテリセル24を第一の設定上限電圧V1まで充電するか、あるいは第二の設定上限電圧V2まで充電するかを選択することができる。
A
バッテリ11には、表示装置51、通信インターフェース52,53が設けられている。これらの表示装置51、通信インターフェース52,53は、バッテリCPU23に接続されている。表示装置51には、バッテリCPU23からの表示信号が送信され、バッテリセル24の充電状態等が表示される。通信インターフェース52は、車両12に接続された際に、車両12との通信を可能とする。また、通信インターフェース53は、充電器13に接続された際に、充電器13との通信を可能とする。
The
次に、本実施形態に係るバッテリ11への充電動作について、図2に示すフローチャートに沿って説明する。
Next, the charging operation to the
充電器13が外部電源およびバッテリ11と接続されると、バッテリ11への充電が可能となる。まず、バッテリCPU23の充電制御部32は、切替スイッチ45からの信号を読み込み、設定上限電圧として第一の設定上限電圧V1が設定されているか、第二の設定上限電圧V2が設定されているかを判定する(ステップS01)。
When the
ここで、切替スイッチ45で第一の設定上限電圧V1が選択されている場合には(ステップS01:Yes)、充電制御部32はメモリ33に第一の設定上限電圧V1として例えば4.2Vを書き込む(ステップS02)。これに対して、切替スイッチ45で第二の設定上限電圧V2が選択されている場合には(ステップS01:No)、充電制御部32はメモリ33に第二の設定上限電圧V2として3.8Vを書き込む(ステップS03)。このようにして、充電時の充電を停止する上限電圧である設定上限電圧がメモリ33に書き込まれる。
Here, when the first set upper limit voltage V1 is selected by the changeover switch 45 (step S01: Yes), the charging
次に、バッテリCPU23は、遮断回路22による充電器13とバッテリセル24との接続の遮断を解除し、バッテリセル24の充電を開始する。このとき、バッテリセル制御部23は、メモリ33に記憶された設定上限電圧と、電圧検出部25から入力されるバッテリセル24の電圧とを比較し、バッテリセル24の電圧が設定上限電圧となるまで充電する。
Next, the
バッテリCPU23は、バッテリセル24の電圧が設定上限電圧未満の場合には充電を継続する(ステップS04:No)。バッテリセル24の電圧が設定上限電圧に到達したら(ステップS04:Yes)、バッテリCPU23は遮断回路22を動作させ、バッテリセル24と充電器13とを遮断して充電を停止する(ステップS05)。このようにして、本実施形態に係るバッテリ11によれば、バッテリセル24に予め定められた充電容量の上限値に対して、この上限値以下の設定上限値にて充電を終了することができる。
The
このように、本実施形態に係るバッテリ11には、予め定められた充電容量の上限値と同じまたは上限値より小さい、充電を終了する充電容量の設定上限値の情報を書き換え可能なメモリ33が設けられている。これにより、設定上限値として予め定められた充電容量の上限値より低い設定上限値(第二設定充電電圧V2)を選択することにより、バッテリセル24本来の充電容量の上限値よりも低い充電容量で充電を終えることができる。一般に、バッテリセルを本来の予め定められた充電容量の上限値いっぱいまで充電した場合、バッテリ容量などの性能が劣化しやすい。これに対して、本実施形態に係るバッテリ11によれば、上限値まで充電しないで充電を終了することを選択できるため、バッテリ11の性能が劣化しにくいように使うことができる。
As described above, the
また、通常は第二の設定上限電圧V2である3.8Vで充電し、性能が劣化しにくい状態でバッテリ11を使用し、一方で、特に通常より長距離移動することが想定される場合には、第一の設定上限電圧V1である4.2Vで充電し、走行可能距離を大きくする、といった使い分けをすることが簡単にできる。したがって、ユーザのその時の要望に応じて、性能劣化防止を優先させたり、走行距離を大きくして利便性を高める、といった使い方を提供することができる。
In addition, when the
また、この充電容量の設定上限値の情報を書き換え可能なメモリ33がバッテリ11に設けられているため、既存の小型電動車両等の車両のバッテリを交換する際に、このようなバッテリ11に交換するだけで、小型電動車両に手を加えることなく長く使えるバッテリ11を備えた車両12とすることができる。したがって、新規に小型電動車両を購入するユーザにとってはもちろん、既存の小型電動車両を所有するユーザの経済的負担も抑えることができる。
In addition, since the
また、既存のバッテリは、一般的に、バッテリセルの充放電状態を監視するバッテリマネジメントシステム(BMS)を備えている。そこで本実施形態に係るバッテリ11は、このBMSの機能を有するバッテリCPU23にメモリ33を追加するという簡単な手法で、性能が劣化しにくいバッテリ11を提供できる。つまり、低コストで性能が劣化しにくいバッテリ11を提供することができる。
Moreover, the existing battery is generally equipped with the battery management system (BMS) which monitors the charging / discharging state of a battery cell. Therefore, the
また、本実施形態に係るバッテリ11は車両12に着脱可能に搭載されている。これにより、バッテリ11を車両12から取り外してバッテリ11の充電をバッテリ11と充電器13のみで行っても、性能が劣化しにくい設定上限値でバッテリ11を充電することができる。つまり、車両や充電器に設定上限値の情報を持たせなくても良い。なお、バッテリ11は、車両12に搭載したまま充電をしてもよい。
Further, the
また、本実施形態に係るバッテリ11によれば、充電を制御する充電制御部32がバッテリ11に設けられているため、充電器13とバッテリ11とに通電すれば、車両12に通電しなくても充電が可能である。したがって、充電中に車両12へ通電することによる電力ロスをなくすことができる。
Further, according to the
また、切替スイッチ45がバッテリ11に設けられているため、バッテリ11単体で充電容量の設定上限値を切り替えることができる。これにより、車両12から取り外してバッテリ11の充電を単体で行っても、性能が劣化しにくい設定上限値でバッテリ11を充電することができる。つまり、車両12や充電器13に設定上限値の情報の切り替え機能を持たせなくても良い。
Further, since the
なお、上記の実施形態では、切替スイッチ45をバッテリ11に設けた例を挙げて説明したが、この切替スイッチ45は、車両12または充電器13に設けられていても良い。また、充電の制御を行う制御回路や情報記憶部31も、車両12または充電器13に設けても良い。
In the above embodiment, the example in which the
また、本実施形態に係るバッテリ11は、車両12へ交換可能に搭載されていればよく、車両12へ容易に着脱可能に搭載したり、あるいは、車両12へボルト固定したりしてもよい。
Further, the
また、上記の実施形態では、充電を終了する設定上限値として充電電圧を用いた場合を挙げて説明したが、本発明はこの例に限られない。例えば、設定上限値としてバッテリセル24に蓄えられた電気量[Ah]を用いることができる。
In the above embodiment, the case where the charging voltage is used as the set upper limit value for terminating the charging has been described, but the present invention is not limited to this example. For example, the amount of electricity [Ah] stored in the
この場合は、バッテリ11の容量情報記憶部42に記録されている、バッテリセル24に予め定められている充電容量の上限値(例えば10Ah)以下の、充電を終了する充電容量の設定上限値(例えば10Ahまたは8Ah)をメモリ33に書き込むことができる。
In this case, the upper limit value (for example, 10 Ah) of the charge capacity set in advance in the
これにより、設定上限値として8Ahを選択した場合には、充電制御部32は、履歴記憶部43の蓄電量とメモリ33の設定上限値(8Ah)とを比較しながら充電し、バッテリセル24の蓄電量がメモリ33の設定上限値に到達したときに充電を終了する。これによっても、充電容量の上限値より小さい設定上限値で充電を行うことが選択的に可能となり、性能が劣化しにくいバッテリ11を提供することができる。
As a result, when 8 Ah is selected as the set upper limit value, the
また、上述した例では、4.2Vや3.8V、あるいは10Ah、8Ahといった具体的な数値をメモリ33に記憶させた例を挙げて説明したが、本発明はこの例に限られない。例えば、それぞれ性能を劣化させない場合と走行可能距離を長くする場合とを0,1で符号化し、この符号を記憶するといったように、設定上限値に関する情報を書き換え可能なメモリ33に記憶させても良い。 Moreover, although the example mentioned above gave and demonstrated the example which memorize | stored specific numerical values, such as 4.2V, 3.8V, 10Ah, and 8Ah, in the memory 33, this invention is not limited to this example. For example, information regarding the set upper limit value may be stored in the rewritable memory 33 so that the case where the performance is not deteriorated and the case where the travelable distance is increased are encoded with 0, 1 and this code is stored. good.
また、上述した4.2V、3.8V、10Ah、8Ahといった数値は単なる例示であって、本発明はこれらの数値に限定されない。 The numerical values such as 4.2V, 3.8V, 10Ah, and 8Ah described above are merely examples, and the present invention is not limited to these numerical values.
また、上述の実施形態では、設定上限値として第一設定上限値と第二設定上限値のいずれか一方をメモリ33に書き込む例を挙げて説明したが、本発明はこの例に限られない。設定上限値として、予め定められた充電容量の上限値以下の、2つ以上の複数の設定上限値から、いずれか一つの値を設定上限値としてメモリ33に書き込んでも良い。 In the above-described embodiment, an example in which one of the first setting upper limit value and the second setting upper limit value is written in the memory 33 as the setting upper limit value has been described. However, the present invention is not limited to this example. As the set upper limit value, any one of two or more set upper limit values below the predetermined upper limit value of the charging capacity may be written in the memory 33 as the set upper limit value.
なお、上述の実施形態では充電の開始時に選択された設定上限値で充電する例を挙げて説明したが、本発明はこの例に限られない。例えば、充電途中に切替スイッチ45を操作して設定上限値を変更し、この設定上限値で充電を終了するように構成してもよい。これにより、バッテリ11の充電途中でも、バッテリセル24本来の充電容量の上限値よりも低い設定上限値を選択し、性能が劣化しにくいようにバッテリ11を充電することができる。
In the above-described embodiment, the example of charging with the set upper limit value selected at the start of charging has been described. However, the present invention is not limited to this example. For example, the setting upper limit value may be changed by operating the
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
11:バッテリ、12:小型電動車両、13:充電器、24:バッテリセル、33:メモリ
11: Battery, 12: Small electric vehicle, 13: Charger, 24: Battery cell, 33: Memory
Claims (3)
充電容量の上限値が予め定められたバッテリセルと、
前記充電容量の上限値以下の、充電を終了する充電容量の設定上限値の情報を書き換え可能なメモリと、を備えた、バッテリ。 A battery that is replaceably mounted on a small electric vehicle,
A battery cell with a predetermined upper limit of charge capacity;
A battery comprising: a memory capable of rewriting information on a set upper limit value of a charge capacity for ending charging, which is equal to or lower than the upper limit value of the charge capacity.
The said battery is a battery of Claim 1 or 2 provided with the switch which switches the setting upper limit of charge capacity.
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Cited By (2)
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JP2013186967A (en) * | 2012-03-06 | 2013-09-19 | Nec Access Technica Ltd | Electronic equipment, and battery charging method for electronic equipment |
JP2018515388A (en) * | 2015-05-18 | 2018-06-14 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレン | Modular plug-in connection device and vehicle with modular energy supply and capable of being driven electrically and / or muscularly |
-
2012
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