JP2016210240A - 鞍乗型電動車両、及び鞍乗型電動車両の充電システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2つのバッテリ20は車体に対して別個に脱着可能である。車体にはインレット35が形成されている。インレット35を通して第1の充電装置70から受けた電力は電力線PLを通して2つのバッテリ20に供給される。2つのバッテリ20のそれぞれは、車体から取り外されている状態で第2充電装置80に接続可能なコネクタ23と、第2の充電装置80によるバッテリ20への充電を制御するコントローラ22Aとを有している。
【選択図】図4
Description
図1に示すように、電動二輪車1の前輪3はフロントフォーク4の下端で支持されている。フロントフォーク4は車体フレーム5の前端に設けられているヘッドパイプ部5aで支持されているステアリングシャフトを中心として左右に回転可能となっている。フロントフォーク4の上部にはステアリングハンドル9が取り付けられている。ステアリングハンドル9の右側及び左側にはグリップ9aが設けられている。右側のグリップ9aはアクセルグリップとして機能する。
図4は自動二輪車1の構成を示すブロック図である。図5はバッテリ20の構成を示すブロック図である。後において詳説するように、バッテリ20は、車体に搭載した状態で充電でき、且つ車体から取り外した状態でも充電できる。図6は複数のバッテリ20を車体に搭載した状態で充電する第1充電装置70と、複数のバッテリ20との接続状態を示すブロック図である。図7はバッテリ20を車体から取り外した状態でこれを充電する第2充電装置80とバッテリ20との接続状態を示すブロック図である。図7の例では、第2充電装置80はバッテリ20を個別に充電するよう構成されている。第1充電装置70は、例えば、公共の充電設備に設けられている充電装置であり、比較的高い電圧を出力できる。第2充電装置80は、例えば家庭に設けられている充電装置である。
図5に示すように、各バッテリ20はバッテリセル21を有している。バッテリセル21の電極はバッテリ20の充放電端子23a,23bに接続している。充放電端子23bとバッテリセル21の電極との間には、これらの接続を遮断するためのバッテリ制御スイッチ24が配置されている。バッテリ制御スイッチ24も、例えば、パワーFETやリレーなどによって構成され得る。
自動二輪車1はインレット35を有している。図6に示すように、インレット35には、外部に設置されている第1充電装置70の充電プラグ71が接続可能となっている。インレット35は車体の外側に露出可能となるように自動二輪車1の車体に設けられている。例えば、インレット35はバッテリケース2の近くに設けられる。インレット35はシート6の下側に設けられてもよい。インレット35の車体における位置はこれらに限定されない。
上述したように、複数のバッテリ20は車体から別個に取り外すことができる。図7に示すように、バッテリ20は、バッテリ20が車体から取り外されている状態で、第2充電装置80と接続可能となっている。バッテリ20は、例えばバッテリスタンド82によって支持される。そして、バッテリ20充放電端子23a、23bは、バッテリスタンド82に設けられている配線と、第2充電装置80のケーブル(電力ラインP8a、P8b)とを介して第2充電装置80と接続する。これにより、第2充電装置80からバッテリ20への電力供給が可能となっている。また、バッテリ20の通信端子23cは、バッテリスタンド82の配線と第2充電装置80のケーブル(通信ラインC8)とを介して第2充電装置80に接続している。これにより、第2充電装置80とバッテリ20との通信が可能となっている。
なお、第2充電装置80に複数のバッテリ20が接続されてもよい。図8は第2充電装置80の変形例を示す図である。この図に示す第2充電装置80Aには複数のバッテリ20が接続されている。具体的には、第2充電装置80Aには、複数のバッテリ20を支持できるように構成されているバッテリスタンド82Aが設けられている。バッテリスタンド82Aに支持されている複数のバッテリ20は、バッテリスタンド82Aに形成されている配線を通して、第2充電装置80Aの電力ラインP8a、P8bに接続している。これにより、第2充電装置81Aは複数のバッテリ20を同時に充電することができる。バッテリスタンド82Aでは複数のバッテリ20は直列に接続されている。各バッテリ20の通信端子23cはバッテリスタンド82Aに設けられている通信ラインと、第2充電装置80Aの通信ラインC8とを通して、第2充電装置80Aに接続している。第2充電装置80Aの機能・構成は上述の第2充電装置80と同様でよい。第2充電装置80Aには充電プラグ81Aが設けられ、バッテリスタンド82Aはコネクタ部83Aを有している。これらは上述の充電プラグ81とコネクタ部83と同じ構成を有してよい。
複数のバッテリ20が車体に搭載されているとき、複数のバッテリ20のうち1つのバッテリ20はマスターバッテリ20(M)となり、他のバッテリ20はマスターバッテリ20(M)と通信するスレーブバッテリ20(S)となる。マスターバッテリ20(M)は、複数のバッテリ20を代表して車両制御装置33や第1の充電装置70、第2の充電装置80Aと通信する。すなわち、マスターバッテリ20(M)は、マスターバッテリ20(M)の状態に関する情報とスレーブバッテリ20(S)の状態に関する情報とを統合し、統合によって得られた情報を車両制御装置33に送信する。また、第1充電装置70や第2充電装置80Aによる複数のバッテリ20の充電時には、マスターバッテリ20(M)はマスターバッテリ20(M)の状態に関する情報とスレーブバッテリ20(S)の状態に関する情報とに基づいて、第1充電装置70や第2充電装置80Aと通信し、充電に係る処理を実行する。ここで、マスターバッテリ20(M)の状態に関する情報及びスレーブバッテリ20(S)の状態に関する情報とは、例えばバッテリ残量、異常発生、バッテリセル21の出力電圧、バッテリセル21の温度などである。スレーブバッテリ20(S)は、スレーブバッテリ20(S)自身に関する状態情報をマスターバッテリ20(M)に送信したり、マスターバッテリ20(M)から送信される情報(要求)に基づいて、バッテリ制御スイッチ24を制御する。
マスター/スレーブ判定部22eは、バッテリ20(自らが)がマスターバッテリ20(M)であるか否か、或いは、スレーブバッテリ20(S)であるか否かを判断する。この処理は例えば次のよう方法で実現できる。バッテリケース2は、複数のバッテリ20がそれぞれ搭載される複数のバッテリ搭載位置を有している。マスター/スレーブ判定端子23dと電気的に接続する端子が複数のバッテリ搭載位置に選択的に設けられる(以下では、この端子を「役割指定端子」と称する)。役割指定端子は、バッテリ20のマスター/スレーブ判定端子23dに予め定めた信号(例えば、グランド信号)を入力するように構成される(以下では、この信号を「役割指定信号」と称する)。マスター/スレーブ判定部22eは役割指定信号に基づいて、バッテリ20がマスターバッテリ20(M)であるか否か、或いはスレーブバッテリ20(S)であるか否かを判断する。
状態監視部22aはバッテリモニタ22Bの信号に基づいてバッテリ20の状態を監視する。一例では、状態監視部22aはバッテリセル21の温度を検知する。状態監視部22aはバッテリセル21の温度と定めた閾値(上限値及び/又は下限値)とを比較し、バッテリセル21の温度が異常でないかどうかを判断してもよい。他の例として、状態監視部22aはバッテリセル21の出力電流或いは充電電流を検知し、その電流に基づいてバッテリ残量を算出する。さらに他の例として、状態監視部22aはバッテリセル21の電圧を検知する。状態監視部22aはバッテリセル21の電圧が異常値に達していないかどうかを判断してもよい。さらに他の例として、状態監視部22aは、バッテリモニタ22Bの信号に基づいて、バッテリモニタ22Bを構成しているセンサや回路要素(電流計、電圧計)に異常が生じていないかどうかを判断してもよい。ここで説明した状態監視部22aが検知或いは算出する情報、及び状態監視部22aの判断結果が、上述した「バッテリの状態に関する情報」であり、以下ではこれらの情報を「個別状態情報」と称する。バッテリ20がスレーブバッテリ20(S)である場合、状態監視部22aは個別状態情報をマスターバッテリ20(M)に送信する。
状態情報統合部22bは、バッテリ20がマスターバッテリ20(M)として指定されている場合に、他のバッテリ20、すなわちスレーブバッテリ20(S)の個別状態情報を取得(受信)する。そして、状態情報統合部22bはマスターバッテリ20(M)の個別状態情報とスレーブバッテリ20(S)の個別状態情報とを統合する。「マスターバッテリの個別状態情報とスレーブバッテリの個別状態情報とを統合する」とは、マスターバッテリの個別状態情報とスレーブバッテリの個別状態情報とに基づいて1つのバッテリ状態情報を算出あるいは選択することである。具体的には、「マスターバッテリの個別状態情報とスレーブバッテリの個別状態情報とを統合する」とは、複数のバッテリの状態を表す数値の合計を算出したり、複数のバッテリの状態を表す情報(数値を含む)のうち1つを予め定めたルールに従って選択することである。こうすることにより、車両制御装置33、第1充電装置70、及び第2充電装置80Aは、複数のバッテリ20を1つのバッテリと見なして、電動モータ31の駆動に係る処理や、インジケータ37の表示の制御、充電に係る処理を実行することができる。以下では、統合により得られた情報を「統合状態情報」と称する。
充電制御部22cは、バッテリ20がマスターバッテリ20(M)として指定されている場合、マスターバッテリ20(M)の状態とスレーブバッテリ20(S)の状態とに基づいて第1充電装置70と通信し、充電に係る処理を実行する。充電制御部22cは、例えば状態情報統合部22bで得られた統合状態情報に基づいて、第1充電装置70との間で充電に係る処理を実行する。具体的には、充電制御部22cは統合状態情報に基づいて充電に関する指令を第1充電装置70に送信する(「充電に関する指令」を充電指令と称する)。また、マスターバッテリ20(M)の充電制御部22cは、第1充電装置70とスレーブバッテリ20(S)との間を中継する。後において説明するように、マスターバッテリ20(M)の充電制御部22cは、統合状態情報に替えて或いは統合状態情報とともに、マスターバッテリ20(M)の個別状態情報とスレーブバッテリ20(S)の個別状態情報とに基づいて、第1充電装置70との間で充電に係る処理を実行してもよい。
放電制御部22dは、バッテリ20がマスターバッテリ20(M)として指定されている場合に、車両制御装置33から受信した放電に係る指令に従ってバッテリ20が有するバッテリ制御スイッチ24を制御する(以下では、放電に係る指令を「放電指令」と称する)。また、放電制御部22dは車両制御装置33から受信した放電指令を他のバッテリ20(すなわち、スレーブバッテリ20(S))に転送する。
上述した状態情報統合部22bは統合状態情報を車両制御装置33に送信する。車両の走行中、車両制御装置33は統合状態情報に基づいて車両を制御する。例えば、車両制御装置33は、バッテリ残量や、バッテリセル21の温度、バッテリ20の出力電圧、異常発生を表す情報などに基づいて電動モータ31の駆動開始・駆動停止を判断する。ここで、車両制御装置33は、「バッテリ残量」や、「バッテリセル21の温度」、「バッテリ20の出力電圧」としてはマスターバッテリ20(M)から受信する統合状態情報を使用する。車両制御装置33はこれらの情報に基づいて複数のバッテリ20の状態が予め定めた電動モータ31の駆動開始条件に適合しているか否か、複数のバッテリ20の状態が予め定めた電動モータ31の駆動停止条件に該当しているか否かを判断する。
上述したように、第1充電装置70及び/又は第2充電装置80Aによる充電の際、複数のバッテリ20は並列に接続されてもよい。並列接続によると、複数のバッテリ20を選択的に充電することが可能となる。その結果、例えば複数のバッテリ20の間でバッテリ残量に差がある場合、バッテリ残量の少ないバッテリ20の充電を最初に開始し、その後、バッテリ残量の差が低減・解消されたときに他のバッテリ20の充電を開始することが可能となる。
複数のバッテリ20を充電する場合に、複数のバッテリ20の並列接続と直列接続との選択を可能とする充電アダプタが利用されてもよい。こうすることにより、充電にかけることのできる時間に応じて、並列接続と直列接続とを選択できる。図12A及び図12Bはこのような充電アダプタの例を説明するための図である。図12Aは複数のバッテリ20を直列に接続する充電アダプタ141が示され、図12Bは複数のバッテリ20を並列に接続する充電アダプタ142が示されている。これらの図は、第1充電装置70でバッテリ20を充電する場合を例示している。
複数のバッテリ20は走行時においても並列に接続されてもよい。このような接続形態によると航続距離の長い自動二輪車を実現できる。図14は並列に接続されている複数のバッテリ20を有している自動二輪車の構成を示すブロック図である。この図に示す例では、インレット135にはインレットカバー236が取り付けられている。インレットカバー236は、複数のバッテリ20を並列に接続するための配線を有している。詳細には、インレットカバー236は、インレット135に設けられている充電端子35a、35b、35cを接続する配線236aと、充電端子35e、35c、35dを接続する配線236bとを有している。
車両の走行時、複数のバッテリ20は選択的にモータ駆動装置32と接続されてもよい。すなわち、複数のバッテリ20のうち一部だけがモータ駆動装置32と接続されてもよい。図15は複数のバッテリ20のこのような接続形態を有している自動二輪車の構成を示すブロック図である。この図に示す例では、インレット135にはインレットカバー336が取り付けられている。インレットカバー336は、複数のバッテリ20のうち一部だけをモータ駆動装置32に接続する配線を有している。詳細には、インレットカバー336は、インレット135に設けられている充電端子35a、35fを接続する配線336aと、充電端子35c、35dを接続する配線336bとを有している。これにより、2つのバッテリ20のうち一方だけがモータ駆動装置32と接続され、他方のバッテリ20はモータ駆動装置32から切り離されている。一方のバッテリ20のバッテリ残量が閾値を下回った場合には、インレットカバー336の向きを反転させることで、他方のバッテリ20とモータ駆動装置32とを接続できる。すなわち、インレットカバー336の向きを反転させることで、インレット135に設けられている充電端子35a、35bを接続し、充電端子35e、35dを接続できる。マスターバッテリ20(M)がモータ駆動装置32から切り離され、スレーブバッテリ20(S)だけがモータ駆動装置32と接続する場合であっても、車両制御装置33との通信はマスターバッテリ20(M)が中継してもよい。
Claims (15)
- 車体に対して脱着可能である第1のバッテリと、
前記第1のバッテリとは別個に車体に対して脱着可能である第2のバッテリと、
前記第1のバッテリと前記第2のバッテリとから受ける電力によって駆動し、駆動輪に動力を供給する電動モータと、
外部に設置されている第1の充電装置が接続可能な、車体に設けられているインレットと、
前記第1のバッテリと前記第2のバッテリとが車体に搭載されている状態で前記インレットを通して供給される電力によって前記第1のバッテリと前記第2のバッテリの双方への充電を可能とする電力ラインと、を備え、
前記第1のバッテリと前記第2のバッテリのそれぞれは、当該バッテリが車体から取り外されている状態で第2の充電装置と接続可能なコネクタと、前記第2の充電装置による当該バッテリへの充電を制御するコントローラとを有している
ことを特徴とする鞍乗型電動車両。 - 前記第1のバッテリと前記第2のバッテリのうち一方のバッテリは、車体に搭載されているときに、前記一方のバッテリの状態に関する情報と他方のバッテリの状態に関する情報とに基づいて前記第1の充電装置と通信するマスターバッテリとして機能し、
前記第1のバッテリと前記第2のバッテリのうち前記他方のバッテリは、車体に搭載されているときに、前記他方のバッテリの状態に関する情報を前記マスターバッテリに送信するスレーブバッテリとして機能する
ことを特徴とする請求項1に記載の鞍乗型電動車両。 - 前記マスターバッテリは前記第1の充電装置から受けた要求を前記スレーブバッテリに送信する
ことを特徴とする請求項2に記載の鞍乗型電動車両。 - 前記第1のバッテリと前記第2のバッテリのうち一方のバッテリは、車体に搭載されているときに、前記一方のバッテリの状態に関する情報と他方のバッテリの状態に関する情報とを統合し、統合によって得られた情報を車両の制御装置に送信するマスターバッテリとして機能し、
前記第1のバッテリと前記第2のバッテリのうち前記他方のバッテリは、車体に搭載されているときに、前記他方のバッテリの状態に関する情報を前記マスターバッテリに送信するスレーブバッテリとして機能する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の鞍乗型電動車両。 - 前記マスターバッテリは前記車両の制御装置から受けた要求を前記スレーブバッテリに送信する
ことを特徴とする請求項4に記載の鞍乗型電動車両。 - 前記第1のバッテリの前記バッテリコントローラと前記第2のバッテリの前記バッテリコントローラの双方は、前記前記一方のバッテリの状態に関する情報と前記他方のバッテリに関する情報とを統合する機能を備える
ことを特徴とする請求項2又は4に記載の鞍乗型電動車両。 - 前記第1のバッテリと前記第2のバッテリは互いに直列に接続されている状態で、前記電動モータに電力を供給する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の鞍乗型電動車両。 - 前記第1のバッテリと前記第2のバッテリは互いに並列に接続されている状態で前記電動モータに電力を供給する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の鞍乗型電動車両。 - 前記第1のバッテリと前記第2のバッテリは前記第1のバッテリと前記第2のバッテリとを充電するとき直列に接続される
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の鞍乗型電動車両。 - 前記第1のバッテリと前記第2のバッテリは前記第1のバッテリと前記第2のバッテリとを充電するとき並列に接続される
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の鞍乗型電動車両。 - 前記第1のバッテリと前記第2のバッテリのうち一方のバッテリは、前記第1のバッテリの状態に関する情報と前記第2のバッテリの状態に関する情報とに基づいて、充電対象のバッテリを選択する
ことを特徴とする請求項10に記載の鞍乗型電動車両。 - 前記インレットは、前記第1のバッテリの正極と、前記第1のバッテリの負極と、前記第2のバッテリの正極と、前記第2のバッテリの負極とにそれぞれ接続される4つの端子を有している
ことを特徴とする請求項1乃至11に記載の鞍乗型電動車両。 - 前記インレットには前記インレットに対して脱着可能なカバーが取り付けられ、
前記カバーは、前記第1のバッテリと前記第2のバッテリとを直列に接続する配線、又は、前記第1のバッテリと前記第2のバッテリとを並列に接続する配線を有している
ことを特徴とする請求項12に記載の鞍乗型電動車両。 - 請求項1に記載の鞍乗型電動車両と、前記第1の充電装置又は前記第2の充電装置のうち一方とを含む充電システム。
- 前記インレットは、前記第1のバッテリの正極と、前記第1のバッテリの負極と、前記第2のバッテリの正極と、前記第2のバッテリの負極とにそれぞれ接続される4つの端子を有し、
前記第1の充電装置は前記鞍乗型電動車両の前記インレットに接続するための充電プラグを有し、
前記充電プラグは、前記第1のバッテリと前記第2のバッテリとを直列に接続する配線、又は、前記第1のバッテリと前記第2のバッテリとを並列に接続する配線を有する
ことを特徴とする請求項14に記載の充電システム。
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