JP2924126B2

JP2924126B2 - 電動車両の残存走行距離計

Info

Publication number: JP2924126B2
Application number: JP2203595A
Authority: JP
Inventors: 武渡辺
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1999-07-26
Anticipated expiration: 2014-07-26
Also published as: JPH0488801A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電気自動車等の電動車両における残存走行
可能距離を表示する装置に係り、特に電動車両の主電池
の残存容量を計算して、残存走行可能距離をディジタル
表示する電動車両の残存走行距離計に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

電動車両の残存走行距離を表示するために、主電池の
残存容量を知る方法としては、大別して、次の各種のも
のが従来知られている。

．比重検出方式電解液中に挿入したセンサの浮力から求めた電解液の
比重や、電解液の屈折率から残存容量を推定するもので
ある。

．電圧電流検出方式電池電圧と電流とを検出し、電池の電圧・電流の垂下
特性が放電進行に伴って大きくなることを利用して、残
存容量を推定するものであって、の比重検出方式に比
べて、電池に専用のセンサを必要としない点において優
れている。

．電流積算方式車両使用前にセットしておいた初期値（充電完了時に
フルセットする）から、負荷電流の積算値を減じてゆく
ことによって、残存容量を推定するものである。の電
圧電流検出方式に比べて、温度による影響が少なくな
り、精度が向上する。

．開放電圧検出方式電池の無負荷開放電圧が残存容量によって変化するこ
とを利用したものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の残存容量推定方式は、それぞれ次のよ
うな問題点を有している。

．比重検出方式比較的精度はよいが、電池に対して専用のセンサを必
要とすることと、走行中における電解液の液面変動のた
めに、走行中の表示が困難である等の問題がある。

．電圧電流検出方式温度変化に弱く、また電流検出用シャントを必要とす
るため、構造的に大きくなる。さらに搭載する電池の定
格容量ごとに調整が必要であるという問題がある。

．電流積算方式負荷電流の変動が大きい場合には、補正が必要になる
ことと、初期値をどのようにセットするかについて問題
があり、またシャント抵抗を必要とする。

．開放電圧検出方式連続運転する車両等の場合は、無負荷になる機会が少
ないため、不適当である。

このように従来知られている電池の残存容量推定方式
は、それぞれ問題点を有しており、電動車両の残存可能
走行距離を表示する目的には使用できないという問題が
あった。

〔発明の目的〕

本発明は、このような従来技術の課題を解決しようと
するものであって、電池の残存容量を正確に知ることが
でき、従って電動車両の残存走行距離計を実現できるよ
うにした電動車両の残存走行距離計を提供することを目
的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、電池の理論起電圧（開路電圧）値
E_Oと電池電圧（放電電圧）E_Bとの差電圧を求める手段
と、該差電圧を所定時間ごとに積算して積算値を求める
手段と、所定放電条件のときの残存容量ごとの前記差電
圧の積算値の設定値を予め記憶する手段と、該記憶され
ている差電圧積算値の設定値と前記測定された差電圧積
算値とを比較して測定時点での残存容量を求める手段
と、車両の走行開始からの走行距離を求める手段とを備
えている。そして、測定時点までの残存容量及び走行距
離から残存走行可能距離を求める手段とを設ける、とい
う構成をとっている。

これによって前述した目的を達成しようとするもので
ある。

〔作用〕

本発明では、まず、電池の理論起電圧値E_Oと電池電圧
E_Bとの差電圧を求め、この差電圧を所定時間ごとに積算
して積算値を求める。一方、所定放電条件のときの残存
容量ごとの理論起電圧値E_Oと電池電圧E_Bとの差電圧の積
算値を予め求めて記憶しておく。そして、記憶されてい
る差電圧積算値の設定値と測定された差電圧積算値とを
比較して測定時点での残存容量を求め、車両の走行開始
からの走行距離を求めて、測定時点までの残存容量及び
走行距離から残存走行可能距離を求めるので、比重検出
方式のように専用のセンサを必要とせず、電圧電流検出
方式や電流積算方式のように電流検出用シャントを必要
としないので、構造的に小型化できるとともに、走行中
の使用が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を添付図面に従って説明す
る。

第１図ないし第２図において、符号１はバッテリ開路
電圧のメモリを示し、符号２はバッテリ電圧測定センサ
を示す。また、符号３はマイコンを示し、符号3Aはマイ
コン演算部を示す。この第１図ないし第２図に示す実施
例は、電池の理論起電圧値E_Oと電池電圧E_Bとの差電圧を
求める差電圧演算手段3₀₁と、該差電圧を所定時間ごと
に積算して積算値を求める差電圧積算手段3₀₂と、所定
放電条件のときの残存容量ごとの差電圧の積算値の設定
値を記憶する差電圧積算設定値メモリ４と、該記憶され
ている差電圧積算値の設定値とこれとは別に測定された
差電圧積算値とを比較して測定時点での残存容量を求め
る残存容量演算手段3₀₃と、車両の走行開始からの走行
距離を求める走行距離計測手段５と、測定時点までの残
存容量及び走行距離から残存走行可能距離を求める残存
走行可能距離演算手段3₀₄を備えている。この内、差電
圧演算手段3₀₁と，差電圧積算手段3₀₂と，残存容量演算
手段3₀₃と，残存走行可能距離演算手段3₀₄とによりマイ
コン演算部3Aが構成されている。

これを更に詳述すると、第２図において、温度検出用
サーミスタ６からの電池電解液の温度（T_B）検出信号6a
は、信号増幅器７を経てアナログディジタル（A/D）コ
ンバータ９に入力され、また主電池に装備されたバッテ
リ電圧測定センサ２からの主電池電圧（E_B）信号2aは信
号増幅器８を経てアナログディジタル（A/D）コンバー
タ９に入力されて、それぞれディジタル信号に変換され
たのち、マイコン３に読み込まれる。また車両のスピー
ドを検出するスピードセンサ10からのスピード信号は、
パルス修正回路11を経てマイコン３に読み込まれる。ま
た、符号５はリセット信号、符号12はLCD（液晶）モジ
ュール、符号13はセレクトスイッチである。

本実施例における電池残存容量の計算は、次のように
して行われる。

電動車両の走行中に、主電池は、電池の物理的状態，
放電条件等によって、放電できる容量が変化する。

第３図は、電池電圧の変化の一例を示したものであ
る。

この第３図において、E_Oは理論起電圧値すなわち開路
電圧を示している。これに対して電池の放電中における
電圧（放電電圧）E_Bは放電電流に応じて低下し、電圧差
ΔＶを生じる。従って、電圧差ΔＶを求めることによっ
て、逆に放電電流を求めることができる。

第４図は、残存容量と開路電圧E_Oとの関係を示したも
のである。

この第４図において、a,b,c,d,eは電池の残存容量が9
0％,80％,70％,60％,50％の場合に対する開路電圧EOの
値を示したものである。鉛蓄電池の場合、開路電圧E_Oは
残存容量に対して、第４図にみられるように、直線的な
関係になる。

第５図は、残存容量と電池電圧とも関係を示したもの
である。

この第５図において、Ａは開路電圧E_Oを示し、Ｂは放
電電圧E_Bを示している。

図中、ａ′,b′,c′,d′,e′は、残存容量が90％,80
％,70％,60％,50％の場合に対する、残存容量の10％の
減少に対応する放電時間の経過ごとの、電圧差ΔＶ（＝
E_O−E_B）の積算値を示している。例えば、ａ′は、残存
容量が100％から90％に減少する場合の電圧差ΔＶにつ
いて、放電時間で積分した値である。

そこで、各残存容量に対応する放電量を次のように定
義する。

V₉₀＝ａ′ V₈₀＝ａ′＋ｂ′ V₇₀＝ａ′＋ｂ′＋ｃ′ V₆₀＝ａ′＋ｂ′＋ｃ′＋ｄ′ V₅₀＝ａ′＋ｂ′＋ｃ′＋ｄ′＋ｅ′ ここで、V₉₀，V₈₀，V₇₀，V₆₀，V₅₀は、放電電圧と放
電時間とを組み合わせたもの（積算値）であって、第４
図に示された開路電圧E_Oと残存容量との関係を示すa,b,
c,d,eをマイコンに記憶させた値と、電圧差ΔＶを例え
ば１〔秒〕ごとにマイコンで積算した値とから求められ
る。すなわち、V₉₀，V₈₀，V₇₀，V₆₀，V₅₀は、規定の放
電条件における放電実験等によって予め求めて、これを
マイコンに記憶させておく。

そして、電動車両の実際の走行による電圧差ΔＶを測
定し、マイコンによって、積算するとともに放電状態，
放電条件等に基づき補正して、V₉₀，V₈₀，V₇₀，V₆₀，V
₅₀と比較することによって、残存容量を計算する。

第６図は、残存容量算出のルーチンを示したものであ
る。

図中、E_Bは主電池電圧（放電電圧）である。E_Oは理論
起電圧（開路電圧）値であって、鉛蓄電池の場合、残存
容量と理論起電圧値E_Oとは、ほぼ直線的な関係がある。
またV_iは電圧差ΔV_iの積算値、V₉₀，V₈₀，V₇₀，V₆₀，V
₅₀は各放電状態の設定値である。

第６図の容量算出ルーチンは、例えば１〔秒〕ごとに
行われる。

このようにして電池の残存容量を求めたのち、次に、
スピードメータ内の走行距離センサの回転数から、電動
車両の走行開始からの実走行距離をマイコンで積算記憶
し、後述するように各放電率の定数から残存走行距離を
求めて、ディジタル表示する。

第７図はディジタル残存走行距離計の具体的構成例を
示すブロック図である。

このディジタル残存走行距離計は、電気自動車等の走
行開始から、走行距離および電池電圧をマイコンに記憶
させておき、その時点での電池の残存容量に見合う走行
可能距離を計算してディジタル表示するものであって、
運転者に対して以後の走行可能距離を知らせることを目
的としている。

第７図に示されるように、ディジタル残存走行距離計
21は、８ビットマイコンによる距離表示部22および電池
の容量検出演算部23と、LCDからなる残存走行距離のデ
ィジタル表示部24と、電圧（E_B）と液温（T_B）と残存走
行距離（Km）の選択スイッチ25とからなっており、これ
に対して、スピードメータの回転数（RPM）26と、主電
池の電圧E_B（Ｖ）27と、電解液温T_B（℃）28とが、外部
から読み込まれる。

第８図は、ディジタル残存走行距離計の動作を説明し
たものである。

図中、残存容量90％〜80％までの表示は、「Ａ＊7/1
−（Ｂ−Ａ）」の残存走行距離を表示し、残存容量80％
〜70％までの表示は、「Ｂ＊6/2−（Ｃ−Ｂ）」の残存
走行距離を表示し、残存容量70％〜60％までの表示は、
「Ｃ＊5/3−（Ｄ−Ｃ）」の残存走行距離を表示し、残
存容量60％〜50％までの表示は、「Ｄ＊4/4−（Ｅ−
Ｄ）」の残存走行距離を表示し、残存容量50％〜20％ま
での表示は、「Ｅ＊3/5−（Ｆ−Ｅ）」の残存走行距離
を表示し、残存容量20％以下の表示は残存走行距離0km
を基本とすることが示されている。

ただし、ここで、Ａは走行開始からの残存容量90％ま
での走行距離を示し、Ｂは走行開始から残存容量80％ま
での走行距離を示し、Ｃは走行開始からの残存容量70％
までの走行距離を示し、Ｄは走行開始からの残存容量60
％までの走行距離を示し、Ｅは走行開始からの残存容量
50％までの走行距離を示し、Ｆは走行開始からの残存容
量20％までの走行距離を示している。

残存容量90％〜80％の場合を例に挙げて、更に詳しく
説明する。残存容量90％〜80％における残存走行距離
は、上述したように「Ａ＊7/1−（Ｂ−Ａ）」で与えら
れる。このときのＡは、走行開始から残存容量90％にな
るまでに要した走行距離（定数）である。このときのＢ
は、走行開始から現在までの走行距離（変数）である。
例えば、Ａが10kmであったときに、現在の走行距離すな
わちＢが15kmであれば、残存走行距離はＡ＊7/1−（Ｂ
−Ａ）＝10＊7/1−（15−10）＝65となる。なお、残存
容量80％〜70％の場合におけるＢは、走行開始からの残
存容量80％になるまでに要した走行距離（定数）とな
る。

同図に示すように、ディジタル表示は、10％,20％,30
％,40％,50％の各放電状態で補正を行って、精度を向上
させている。この補正には、電池電解液温度補正を含ん
でいる。

電気自動車等の走行距離は、スピードメータ内のフレ
キシブルシャフトの回転数から検出し、距離表示部22の
マイコンのメモリに記憶させ、容量検出演算部23からの
出力によって、走行開始からの走行距離を基準として、
走行可能な距離をディジタル表示するようになってい
る。各容量での換算乗数の設定は、電池寿命および安全
性を考慮して、放電深度80％までの走行で距離が０にな
るように設定している。

残存走行距離の表示は、電池の放電量が10％（残存容
量90％）を越えてから、その時の走行距離を使って行
う。残存走行距離の値は、電池寿命を考慮して、電池容
量80％（残存容量20％）を使用したときに、０〔Km〕と
なるように算出した値を用いている。

走行中、電池容量20％を消費した時点（残存容量80
％）と、電池容量30％を消費した時点（残存容量70％）
と、電池容量40％を消費した時点（残存容量60％）と、
電池容量20％を消費した時点（残存容量80％）とで、そ
れぞれ電池容量と走行距離の演算を行い、残存走行距離
の表示値を自動的に修正する。

なお、走行距離のメモリは走行開始前にリセットボタ
ンを押してリセット信号5aを入力することよって、メモ
リ値（距離）をすべてクリアして、走行距離Ａ〜Ｆを０
にセットするものとする。

また温度補正は、30℃を基本とし、容量と温度との関
係として、次式が成り立つものとする。

C₅30＝C₅t／｛１＋0.005（ｔ−30）｝ここでC₅t:t℃における容量（AH） t:電池温度 C₅30:30℃に換算した容量（AH）温度補正はこの関係に基づいて行われる。すなわち、
温度40℃で放電10％の場合の残存走行距離表示は「1.05
＊（Ａ＊7/1）−（Ｂ−Ａ）」となる。また温度10℃で
放電10％の場合の残存走行距離表示は「0.9＊（Ａ＊7/
1）−（Ｂ−Ａ）」となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、電動車両の残
存走行距離計において、電池に専用のセンサを必要とせ
ず、電流検出用シャントを必要としないので、構造的に
小型化できるとともに、走行中の使用が可能となる。さ
らに温度による電池容量の検出誤差がないので精度が向
上するとともに、電池の定格容量ごとの調整の必要がな
く、連続運転しても容量の安定した検定が可能である。
また、表示をLCDによって行うようにしたので省エネル
ギーを実現できる。

従って本発明を適用することによって、電動車両の効
率的運行および安全性の面からも効果が期待できるとと
もに、例えば放電深度80％で距離表示を０とすれば電池
の劣化防止も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図は各々本発明の一実施例を示すブロ
ック図、第３図は電池電圧の変化の一例を示す図、第４
図は開路電圧E_Oと残存容量との関係を示す図、第５図は
電池電圧と放電時間との関係を示す図、第６図は残存容
量算出のルーチンを示す図、第７図はディジタル残存走
行距離計の具体的構成例を示すブロック図、第８図はデ
ィジタル残存走行距離計の動作を説明する図である。３……マイコン、3A……マイコン演算部、3₀₁……差電
圧演算手段、3₀₂……差電圧積算手段、3₀₃……残存容量
演算手段、3₀₄……残存走行可能距離演算手段、４……
差電圧積算設定値メモリ、５……走行距離計測手段、E_O
……理論起電圧（開路電圧）値、E_B……放電電圧。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電池の理論起電圧値E_Oと電池電圧E_Bとの差
電圧を求める手段と、該差電圧を所定時間ごとに積算し
て積算値を求める手段と、所定放電条件のときの残存容
量ごとの前記差電圧の積算値の設定値を予め記憶する手
段と、該記憶されている差電圧積算値の設定値と前記測定され
た差電圧積算値とを比較して測定時点での残存容量を求
める手段と、車両の走行開始からの走行距離を求める手
段とを設け、測定時点までの残存容量及び走行距離から残存走行可能
距離を求める手段を備えたことを特徴とする電動車両の
残存走行距離計。