JP3674144B2 - 電動車両用電力供給方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、例えば電動二輪車や電動三輪車等の電動車両に搭載される電動車両用電力供給方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電力源として組蓄電池を備えた電動二輪車や電動三輪車等の電動車両があり、このような電動車両には組蓄電池の電力でモータを駆動し、このモータの駆動力のみで走行するものやあるいは人力とモータの駆動力との合力で走行するものなどがある。
【０００３】
電動車両の組蓄電池は頻繁に充電する必要があり、組蓄電池を車両から取り外して行なう単体充電方式と、車両に取り付けたまま行なう車載充電方式とが用いられ、取扱が便利なようにどちらの方式でも充電できるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような電動車両用電源は、例えば数１０〜数１００Ｖの電圧と電池容量を必要とするため１〜４Ｖレベルの単蓄電池を数１０から数１００個接続して組蓄電池として使用する必要がある。
【０００５】
ところで、鉛電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池、Ｎｉ−ＭＨ電池、Ｌｉイオン電池等の組蓄電池を用いて電動車両用電源とする場合に、特に電池温度上昇による性能低下（熱劣化）、組蓄電池の残存容量や充電状態を容易に知ることができない等の問題があった。
【０００６】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、各組蓄電池を分離して電動車両に搭戴し、充放電時の組蓄電池からの放熱性を向上させ、熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池の長寿命化を図り、さらに組蓄電池の残存容量や充電状態を容易に知ることができる電動車両用電力供給方法及びその装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
請求項１記載の発明の電動車両用電力供給方法は、電動車両の特性に応じて必要な容量の組蓄電池を分割した形態で搭載し、各組蓄電池は直列あるいは並列接続を可能にし、
前記組蓄電池を単独、あるいは組み合わせて充放電し、
前記搭載された各組蓄電池を、離間している組蓄電池の順序で放電することを特徴としている。
例えば、１００Ａｈ（１００Ｖ）の蓄電池を搭載する場合、２５Ａｈ（１００Ｖ）の蓄電池を４個組み合わせることで対応でき、このように各組蓄電池を分離して電動車両に搭戴し、充放電時の組蓄電池からの放熱性を向上させることで、熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池の長寿命化を図ることができる。また、各組蓄電池は分離板で仕切られているが、組蓄電池同士が大きく離間している順番で放電を実施することにより、放電後の組蓄電池の温度低下に要する時間を短縮できる。
【０００８】
請求項２記載の発明の電動車両用電力供給方法は、発進、加速時等の負荷の大きい大電流放電時には、並列接続での複数の組蓄電池を放電し、
発進後、一定の速度での走行時等の負荷が小さくなった小電流放電時には、直列接続での単独または複数の組蓄電池で放電することを特徴としている。
電動車両の走行状態に応じて単独または複数の組蓄電池で放電して電源を供給することで、熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池の長寿命化を図ることができる。
【０００９】
請求項３記載の発明の電動車両用電力供給方法は、前記各組蓄電池は、１組ずつ放電を実施するために分割し、
前記分割された組蓄電池は、１組ずつ放電し残りの組蓄電池の残存容量を表示することを特徴としている。
１組ずつ放電を実施するため分割した組蓄電池数だけ、例えば組蓄電池容量を等分に分割するならば、第１番目の組蓄電池の放電が終わったら残存容量を例えば７５％と表示し、第２番目の組蓄電池の放電が終わったら残存容量を例えば例えば５０％と表示し・・・第４番目の組蓄電池を放電が終わったら残存容量を例えば０％と表示し、１組ずつ放電し残りの組蓄電池の残存容量を表示することで、組蓄電池の残存容量を容易に知ることができる。また、１組ずつ放電を実施するため分割した組蓄電池数だけ、例えば組蓄電池容量を等分に分割したブロック状の表示を設け、第１番目の組蓄電池の放電が終わったら１ブロック表示を消滅し、第２番目の組蓄電池の放電が終わったら次の１ブロック表示を消滅し、・・・第４番目の組蓄電池を放電が終わったら全部のブロック表示を消滅することで、組蓄電池の残存容量を知るようにすることもできる。
【００１０】
請求項４記載の発明の電動車両用電力供給方法は、前記各組蓄電池は、１組ずつ放電を実施するために分割し、
前記分割された組蓄電池は、１組ずつ充電した残りの組蓄電池の残存容量を表示することを特徴としている。
充電時に、１組ずつ充電し充電した組蓄電池の表示をすることで、例えば１組ずつ１００Ｖ系として充電することでどこまで充電されたのかを容易に知ることができる。
【００１１】
請求項５記載の発明の電動車両用電力供給方法は、前記各組蓄電池は、１組の組蓄電池が放電しきるまで他の組蓄電池の放電に移行しない一方、放電可能容量を放電しないまま放電を途中で中断し放電を再開する場合には放電を中断した組蓄電池から放電を再開することを特徴としている。
１組の組蓄電池を放電しきるまで放電させることで、組蓄電池の容量を公称容量まで放電しないまま、充放電サイクルを繰り返すと、それまで放電できた時間より短い時間で放電が終わってしまうメモリ効果のある組蓄電池の場合には、実際に放電する容量の公称容量に対する放電深度が小さい状況での充放電は繰り返されず、メモリ効果による放電電圧の低下、放電可能時間の低下を防止することができる。
【００１２】
請求項６記載の発明の電動車両用電力供給方法は、前記容量を分割した各組蓄電池を、各々が接触しないように各組蓄電池間に分離板を配し、分離して搭戴することを特徴としている。
万が一、ある組蓄電池が過剰な発熱により温度上昇した場合に、組蓄電池内部から電解液が漏れた場合でも、電池容量が小さいので漏れ出す電解液量が少ないため、腐食の程度も小さい。また、分離板があるため、その他の組蓄電池及び制御部、駆動部等への影響を防止できる。
【００１４】
請求項７記載の発明の電動車両用電力供給方法は、前記各組電池は、必要な走行距離に応じて搭戴する組蓄電池数を選択して独立に交換可能に搭載することを特徴としている。
走行距離に応じて必要な数の組蓄電池だけを搭載し、余分な組蓄電池は搭載しないため、電動車両の軽量化が可能で、かつ組蓄電池搭載場所、配置の自由度が増加する。また、劣化した組蓄電池だけを順次交換すればよく、組蓄電池の有効利用が可能である。
【００１５】
請求項８記載の発明の電動車両用電力供給装置は、電動車両の特性に応じて分割した形態で搭載した必要な容量の組蓄電池と、
前記各組蓄電池を直列あるいは並列接続を可能にした電源回路と、
前記各組蓄電池を単独、あるいは組み合わせて充放電し、各組蓄電池は、離間している組蓄電池の順序で放電する制御手段と、
を有することを特徴としている。
必要な容量の組蓄電池を分離して電動車両に搭戴し、充放電時の組蓄電池からの放熱性を向上させることで、熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池の長寿命化を図ることができる。
また、各組蓄電池は分離板で仕切られているが、組蓄電池同士が大きく離間している順番で放電を実施することにより、放電後の組蓄電池の温度低下に要する時間を短縮できる。
【００１６】
請求項９記載の発明の電動車両用電力供給装置は、負荷電流を検出する電流検出手段を有し、
前記負荷電流に基づき前記制御手段は、発進、加速時等の負荷の大きい大電流放電時には、並列接続での複数の組蓄電池を放電し、
発進後、一定の速度での走行時等の負荷が小さくなった小電流放電時には、直列接続での単独または複数の組蓄電池で放電することを特徴としている。
電動車両の走行状態に応じて単独または必要に応じて複数の組蓄電池で放電して電源を供給することで、簡単な構造で熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池の長寿命化を図ることができる。
【００１７】
請求項１０記載の発明の電動車両用電力供給装置は、１組ずつ放電を実施するために分割された組蓄電池と、
前記組蓄電池を１組ずつ放電する制御手段と、
前記１組ずつ放電した残りの組蓄電池の残存容量を表示する残存容量表示手段と、
を有することを特徴としている。
１組ずつ放電し残りの組蓄電池の残存容量を表示することで、簡単な構造で組蓄電池の残存容量を容易に知ることができる。
【００１８】
請求項１１記載の発明の電動車両用電力供給装置は、１組ずつ放電を実施するために分割された組蓄電池と、
前記組蓄電池を１組ずつ充電する制御手段と、
前記１組ずつ充電した残りの組蓄電池の残存容量を表示する残存容量表示手段と、
を有することを徴としている。
充電時に、１組ずつ充電し充電した残りの組蓄電池の残存容量を表示することで、簡単な構造で組蓄電池の残存容量を容易に知ることができる。
【００１９】
請求項１２記載の発明の電動車両用電力供給装置は、前記１組の組蓄電池が放電しきるまで他の組蓄電池の放電に移行しない一方、放電可能容量を放電しないまま放電を途中で中断し放電を再開する場合には放電を中断した電池から放電を再開する制御手段を有することを特徴としている。
１組の組蓄電池を放電しきるまで放電させることで、メモリ効果のある組蓄電池の場合には、実際に放電する容量の公称容量に対する放電深度が小さい状況での充放電は繰り返されず、メモリ効果による放電電圧の低下、放電可能時間の低下を防止することができる。
【００２０】
請求項１３記載の発明の電動車両用電力供給装置は、前記容量を分割した各組蓄電池を、各々が接触しないように各組蓄電池間に分離板を配し、分離して搭戴したことを特徴としている。
万が一、ある組蓄電池が過剰な発熱により温度上昇した場合に、組蓄電池内部から電解液が漏れた場合でも、電池容量が小さいので漏れ出す電解液量が少ないため、腐食の程度も小さい。また、分離板があるため、その他の組蓄電池及び制御部、駆動部等への影響を防止できる。
【００２２】
請求項１４記載の発明の電動車両用電力供給装置は、前記各組蓄電池は、必要な走行距離に応じて搭戴する組蓄電池数を選択して独立に交換可能に搭載したことを特徴としている。
走行距離に応じて必要な数の組電池だけを搭載し、余分な組蓄電池は搭載しないため、電動車両の軽量化が可能で、かつ組蓄電池搭載場所、配置の自由度が増加する。また、劣化した組蓄電池だけを順次交換すればよく、組蓄電池の有効利用が可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の電動車両用電力供給方法及びその装置蓄の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１は電動車両用電力供給装置の第１実施例の概略構成を示すブロック図である。
【００２５】
電動車両用電力供給装置１は、負荷に電力を供給する電源回路２に、４個の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４と電源切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ４との直列回路３〜６が負荷７に並列に接続されている。組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４は並列接続を可能に構成されている。さらに、電源回路２には、電圧検出手段である電圧センサ８及び電流検出手段である電流センサ９が接続され、これらで検出された電圧情報及び電流情報がコントローラ１０に送られる。また、電源回路２には、コネクタ１１が接続され、充電時にはコネクタ１１によって充電器１２が接続される。図１では、組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を並列接続しているが、例えば組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４と電源切換スイッチとの組み合わせで複数個の組蓄電池の直列接続が可能に構成することができる。
【００２６】
電源回路２の電源切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、コントローラ１０で制御され、さらにコントローラ１０は、残存容量表示手段１３を制御する。コントローラ１０が制御手段を構成しており、このコントローラ１０は、電池容量演算手段１５、放電電池記憶手段１６、充放電停止手段１７、電源切換手段１８を有している。電源切換手段１８は、電圧センサ８及び電流センサ９で検出された電圧情報及び電流情報に基づき電源切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を切り換える。電池容量演算手段１５は、電圧センサ８の電圧情報に基づき組蓄電池の容量を演算し、組蓄電池の残存容量を残存容量表示手段１３に表示する。放電電池記憶手段１６は、放電した組蓄電池を記憶する。充放電停止手段１７は、電圧センサ８の電圧情報に基づき、組蓄電池がフル充電されると充電を停止し、また終止電圧になると放電を停止する。
【００２７】
蓄電池Ｂ１〜Ｂ４は、例えば鉛電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池、Ｎｉ−ＭＨ電池、Ｌｉイオン電池等を用いて電動車両用電源としており、電動車両の特性に応じて必要な容量の組蓄電池を分割した形態で搭載し、各組蓄電池を必要に応じて単独、あるいは組み合わせて充放電する。この実施例では、例えば、１００Ａｈ（１００Ｖ）の蓄電池を搭載する場合、２５Ａｈ（１００Ｖ）の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を４個組み合わせることで対応でき、このように各組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を分離して電動車両に搭戴し、充放電時の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４からの放熱性を向上させることで、熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４の長寿命化を図ることができる。
【００２８】
また、コントローラ１０は、電流センサ９からの負荷電流に基づき、発進、加速時等の負荷の大きい大電流放電時には、並列接続での複数の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を放電し、発進後、一定の速度での走行時等の負荷が小さくなった小電流放電時には、単独または必要に応じて複数の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４で放電する。電動車両の走行状態に応じて単独または必要に応じて複数の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４で放電して電源を供給することで、簡単な構造で熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４の長寿命化を図ることができる。
【００２９】
また、コントローラ１０は、１組ずつ放電を実施するために分割された組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を１組ずつ放電し、残存容量表示手段１３により１組ずつ放電した残りの組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４の残存容量を表示する。１組ずつ放電を実施するため分割した組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４数だけ、例えば組蓄電池容量を等分に分割するならば、第１番目の組蓄電池の放電が終わったら残存容量を例えば７５％と表示し、第４番目の組蓄電池を放電が終わったら残存容量を例えば０％と表示し、また例えば組蓄電池容量を等分に分割したブロック状の表示を設け、第１番目の組蓄電池の放電が終わったら１ブロック表示を消滅し、第４番目の組蓄電池を放電が終わったら全部のブロック表示を消滅すし、１組ずつ放電し残りの組蓄電池の残存容量を表示することで、組蓄電池の残存容量を容易に知ることができる。
【００３０】
また、コントローラ１０は、１組の組蓄電池が放電しきるまで他の組蓄電池の放電に移行しない一方、放電可能容量を放電しないまま放電を途中で中断し放電を再開する場合には放電を中断した組蓄電池から放電を再開する。１組の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を放電しきるまで放電させることで、メモリ効果のある組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４の場合には、実際に放電する容量の公称容量に対する放電深度が小さい状況での充放電は繰り返されず、メモリ効果による放電電圧の低下、放電可能時間の低下を防止することができる。
【００３１】
次に、電動車両用電力供給装置の第１実施例の充放電を、図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００３２】
ステップａ１で組蓄電池数を設定する。この実施例では、組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４の４個が搭載され、組蓄電池数を（Ｘ＝４）と設定している。そして、ステップｂ１でＮ＝０とし、ステップｃ１でＮ＝Ｎ＋１とし、ステップｄ１で第１番目の組蓄電池Ｂ１の放電を開始する。ステップｅ１で第１番目の組蓄電池Ｂ１の放電停止条件を判断し、放電によって第１番目の組蓄電池Ｂ１の電圧Ｖが終止電圧Ｖ０以下でない場合には、ステップｆ１へ移行して電動車両を停止する信号、即ち走行する車両を止めようとする信号の入力か否かを判断し、放電停止でない時には、再びステップｅ１へ移行し第１番目の組蓄電池Ｂ１の電圧Ｖが終止電圧Ｖ０以下になるまで放電が行なわれる。電圧Ｖが終止電圧Ｖ０以下になると、ステップｇ１で放電を停止する。第１番目の組蓄電池Ｂ１の放電が終了すると、ステップｈ１の判断でステップｃ１へ移行してＮ＝Ｎ−１とし同様にして第２番目、第３番目、第４番目の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４まで１個ずつ放電が行なわれる。
【００３３】
第４番目の組蓄電池Ｂ４まで同様にして放電が行なわれると、電動車両を停止する。そして、充電時にコネクタ１１を介して充電器１２を接続し、放電を終了した組蓄電池Ｂ４（Ｎ＝４）の充電を開始し（ステップｉ１）、充電が終了すると（ステップｊ１）、充電を停止する（ステップｋ１）。そして、ステップｌ１でステップｎ１へ移行してＮ＝Ｎー１とし、ステップｉ１へ移行して第３番目の組蓄電池Ｂ３について同様に充電を開始し、第１番目の組蓄電池Ｂ１まで順に全て充電してステップｃ１へ移行する（ステップｌ１）。
【００３４】
ステップｆ１で、第１番目の組蓄電池Ｂ１から第４番目の組蓄電池Ｂ４までの放電の途中で運転者の操作で車両を停止し放電が停止されると、放電途中の電池から充電されないようにステップｏ１で（Ｎ）＝Ｎとし、電動車両を停止する。そして、充電時にコネクタ１１を介して充電器１２を接続し、組蓄電池（Ｎ＝Ｎとした）より充電を開始し（ステップｐ１）、充電が終了すると（ステップｑ１）、充電を停止して（ステップｒ１）、ステップｓ１で第１番目の組蓄電池Ｂ１でないと、ステップｔ１でＮ＝Ｎ−１としてステップＰ１へ移行し、第１番目の組蓄電池Ｂ１まで放電と逆の順に全て充電する。
【００３５】
ステップｓ１で第１番目の組蓄電池Ｂ１まで充電されると、ステップｕ１で放電途中の放電を開始してステップｖ１でＮ＝１としてステップｅ１へ移行する。第１番目の組蓄電池Ｂ１まで放電と逆の順に全て充電すると、途中で放電を停止した組蓄電池から放電を開始する。
【００３６】
このように、現在、放電中の組蓄電池が放電停止条件で放電停止しない限り、次の組蓄電池の放電に移行しない。放電停止条件を満たさないで放電を停止し、充電実施後、再度放電する場合にはその電池（Ｎ）を放電電池記憶手段１６に記憶しておき、その電池（Ｎ）から放電を開始する。
【００３７】
充電する順番は変えない全ての電池が空の場合、組蓄電池Ｂ４→Ｂ３→Ｂ２→Ｂ１で行なわれ、通常は組蓄電池Ｂ１→Ｂ２→Ｂ３→Ｂ４で放電する順番を図２のフローで変える。例えば、組蓄電池Ｂ３を途中で放電を停止して、組蓄電池Ｂ３→Ｂ２→Ｂ１の順番で充電した後に放電する場合には、組蓄電池Ｂ３から放電を開始して次に組蓄電池Ｂ４→Ｂ１→Ｂ２の順番で放電する。
【００３８】
次に、電動車両用電力供給装置の第１実施例の放電時容量表示を、図３のフローチャートに基づいて説明する。ステップａ２で組蓄電池数（Ｘ＝４）を認識する。そして、ステップｂ２で、Ｎ＝１とし、ステップｃ２で第１番目の組蓄電池Ｂ１の放電を開始する。ステップｄ２で第１番目の組蓄電池Ｂ１の電圧Ｖが放電停止条件の終止電圧Ｖ０以下か否かを判断し、放電によって第１番目の組蓄電池Ｂ１の電圧ＶがＶ≦Ｖ０でない場合には、第１番目の組蓄電池Ｂ１が放電停止まで繰り返され、終止電圧Ｖ０以下になるとステップｅ２で第１番目の組蓄電池Ｂ１の放電を停止する。ステップｆ２で第４番目の組蓄電池Ｂ４の放電が終了したか否かの判断が行なわれ、途中の組蓄電池で放電が停止されている場合には、ステップｇ２で残存の容量の表示を行ない、ステップｈ２でＮ＝Ｎ＋１としてステップｃ２へ移行し同様にして第２番目、第３番目、第４番目の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４まで放電が行なわれ、同様に残存容量の表示が行なわれる。
【００３９】
このようにして、第４番目の組蓄電池Ｂ４まで同様にして放電が行なわれると、ステップｉ２で０％の残存容量の表示が行なわれる。
【００４０】
次に、電動車両用電力供給装置の第１実施例の充電時容量表示を、図４のフローチャートに基づいて説明する。ステップａ３で組蓄電池数（Ｘ＝４）を認識する。そして、ステップｂ３で、Ｎ＝Ｘとし、ステップｃ３で第４番目の組蓄電池Ｂ４の充電を開始する。ステップｄ３で第４番目の組蓄電池の充電停止条件である電圧Ｖが充電停止電圧Ｖｆか否かを判断し、充電によって第４番目の組蓄電池Ｂ４の電圧Ｖが充電停止電圧Ｖｆ以上になると、ステップｅ３で第４番目の組蓄電池Ｂ４の充電を停止する。ステップｇ３で第４番目の組蓄電池Ｂ４の充電の容量の表示を行ない、ステップｈ３でＮ＝Ｎ−１としステップｃ３へ移行し同様にして、第３番目、第２番目、第１番目の組蓄電池Ｂ３〜Ｂ１まで充電が行なわれ、同様に容量の表示が行なわれ、第１番目の組蓄電池Ｂ１まで充電が行なわれ、ステップｉ３で残存容量１００％表示が行なわれる。
【００４１】
図５は電動車両用電力供給装置の第２実施例の概略構成を示すブロック図である。この第２実施例の電動車両用電力供給装置１は、図１及び図２に示す第１実施例と同様に構成されるものは同じ符号を付して説明を省略する。
【００４２】
第２実施例の電動車両用電力供給装置１は、組蓄電池Ｂ１，Ｂ２を並列に接続にし、この並列電池３０と電源切換スイッチＳＷの直列回路が負荷７に並列に複数接続され、電源切換スイッチＳＷはコントローラ１０の制御で切り換えられる。
【００４３】
電動車両特性に必要な電池容量を１個の組蓄電池でなくて複数の容量の小さな組蓄電池で置き換え分散させて搭載している。このように、必要とする容量を１個の組蓄電池でなくして、容量が１／２の組蓄電池を２個並列接続したものを複数組にして、電動車両上の放熱性の確保できる場所に分離、搭載する。電源切換スイッチＳＷを閉じることにより並列電池３０の組蓄電池Ｂ１，Ｂ２の放電を開始する。電圧検出手段である電圧センサ８により放電中の電池の電圧が設定された終止電圧に達したならば放電を停止して、次の並列電池３０の放電を実施する。充電は充電器１２を用いて１組ずつ行う。電動車両が必要とする容量に応じて２個並列の組電池をＮ／２組搭載している。また、この実施例では、２個並列であるが、並列にする電池の個数は任意であり、放熱性の向上によりサイクル寿命、放電可能容量が確保できる。
【００４４】
次に、電動車両用電力供給装置の第２実施例の充放電を、図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００４５】
ステップａ４で組蓄電池数（Ｘ＝４）を設定する。この実施例では、組蓄電池Ｂ１〜ＢＮの２個づつ並列Ｎ／２の２組が搭載されている。そして、ステップｂ４でＮ＝０とし、ステップｃ４でＮ＝Ｎ＋２とする。この実施例では、組蓄電池数は２個であるが、任意とすることができる。ステップｄ４で第１番目の並列電池３０の組蓄電池Ｂ１，Ｂ２の放電を開始し、ステップｅ４で負荷の要求電流１０Ａか否かを判断する。この実施例では、負荷の要求電流１０Ａとしているが、任意である。
【００４６】
負荷の要求電流１０Ａ以上の場合には、ステップｆ４で全ての電源切換スイッチＳＷをＯＮして第１番目の組蓄電池からＮ番目の組蓄電池の放電を行ない、ステップｇ４で放電によってトータル電圧Ｖが終止電圧Ｖ０Ｔ以下か否かを判断する。トータル電圧Ｖが終止電圧Ｖ０Ｔ以下でない場合には、ステップｅ４に移行して放電を行ない、トータル電圧Ｖが終止電圧Ｖ０Ｔ以下になると、放電を終了して電動車両が停止する（ステップｈ４）。
【００４７】
ステップｅ４で負荷の要求電流が１０Ａでない場合には、ステップｉ４で組蓄電池Ｂー１、ＢＮの放電を行ない、ステップｊ４で組蓄電池の電圧Ｖが終止電圧Ｖ０２以下か否かを判断し、組蓄電池の電圧Ｖが終止電圧Ｖ０２以下でない場合にはステップｅ４へ移行する。組蓄電池の電圧Ｖが終止電圧Ｖ０２以下の場合には、ステップｋ４で放電を終了して、ステップｌ４で組蓄電池数がＮ＝Ｘの設定数か否かを判断し、設定数でない場合にはステップｃ４へ移行し、設定数の場合には電動車両を停止する。
【００４８】
そして、充電時にコネクタ１１を介して充電器１２を接続し、放電と逆の順序で（Ｘ−１）として充電を開始し（ステップｍ４）、充電が終了すると（ステップｎ４）、充電を停止して、ステップｏ４でＮ＝Ｘー２とし、ステップｐ４でＮ＝２でない場合にはステップｍ４へ移行して同様にして充電し、ステップｍ４でＮ＝２の場合には充電を終了して放電と逆の順序で第２番目の組蓄電池から第１番目の組蓄電池まで順に全て充電してステップｂ４へ移行する（ステップｑ４）。
【００４９】
このように、第２実施例の図５において負荷からの要求電流を判断して電流値が設定値以上の場合は並列放電、設定値以下の場合は２組電池で放電を実施している。
【００５０】
次に、図７は各組蓄電池の配置及び放電の順番を示す図である。この実施例では、４個の組電池Ｂ１〜Ｂ４を電動車両に搭載する場合を示し、組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を各々が接触しないように分離して搭載するように構成されている。この実施例では、電池収納ケース５０内に４個の組電池Ｂ１〜Ｂ４を収納し、他の組蓄電池の充放電による熱を遮断するためそれぞれの組電池の間に分離板５１，５２を設けている。この分離板５１，５２は、断熱板で構成されている。
【００５１】
４個の組電池Ｂ１〜Ｂ４の放電は、組蓄電池Ｂ１をまず放電し、続いて組蓄電池Ｂ１に対して面接触していない組蓄電池Ｂ２を放電し、続いて面接触しているが面積の小さい組蓄電池Ｂ３を放電し、最後に組蓄電池Ｂ４を放電するとともに、同じ順序で４個の組電池Ｂ１〜Ｂ４の充電を行なう。各組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を１組ずつ放電する場合、このような順番で放電させることにより放電後の蓄電池Ｂ１の充電のための冷却時間は大幅に短縮され、残りの組蓄電池放電後直ちに充電することが可能である。他の組蓄電池Ｂ２〜Ｂ４は組蓄電池Ｂ１を充電している時間電注分冷却が可能であり、各組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４の充放電が円滑に行えサイクル寿命も向上する。
【００５２】
このように、容量を分割した各組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を、各々が接触しないように各組蓄電池間に分離板５１，５２を配し、分離して搭戴することで、万が一、ある組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４が過剰な発熱により温度上昇して、組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４内部から電解液が漏れた場合でも、電池容量が小さいので漏れ出す電解液量が少ないため、腐食の程度も小さい。また、分離板５１，５２があるため、その他の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４及び図示しない制御部、駆動部等への影響を防止できる。
【００５３】
また、各組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４は分離板５１，５２で仕切られているが、組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４同士が大きく離間している順番で放電を実施することにより、放電後の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４の温度低下に要する時間を短縮でき、かつ充電がスムーズに行なえる。
【００５４】
さらに、各組電池Ｂ１〜Ｂ４を、必要な走行距離に応じて搭戴する蓄電池数を選択して独立に交換可能に搭載し、走行距離に応じて必要な数の組電池だけを搭載し、余分な電池は搭載しないため、電動車両の軽量化が可能で、かつ蓄電池搭載場所、配置の自由度が増加する。また、劣化した組蓄電池だけを順次交換すればよく、蓄電池の有効利用が可能である。
【００５５】
【発明の効果】
前記したように、請求項１及び請求項８記載の発明は、電動車両の特性に応じて必要な容量の組蓄電池を分割した形態で搭載し、各組蓄電池は直列あるいは並列接続を可能にし、単独、あるいは組み合わせて充放電するから、充放電時の組蓄電池からの放熱性を向上させることで、熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池の長寿命化を図ることができる。
また、各組蓄電池は分離板で仕切られているが、組蓄電池同士が大きく離間している順番で放電を実施することにより、放電後の組蓄電池の温度低下に要する時間を短縮できる。
【００５６】
請求項２及び請求項９記載の発明は、電動車両の走行状態に応じて単独または必要に応じて複数の組蓄電池で放電して電源を供給することで、熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池の長寿命化を図ることができる。
【００５７】
請求項３及び請求項１０記載の発明は、１組ずつ放電し残りの組蓄電池の残存容量を表示することで、組蓄電池の残存容量を容易に知ることができる。
【００５８】
請求項４及び請求項１１記載の発明は、充電時に、１組ずつ充電し充電した組蓄電池の表示をすることで、簡単な構造でどこまで充電されたのかを容易に知ることができる。
【００５９】
請求項５及び請求項１２記載の発明は、１組の組蓄電池を放電しきるまで放電させることで、組蓄電池の容量を公称容量まで放電しないまま、充放電サイクルを繰り返すと、それまで放電できた時間より短い時間で放電が終わってしまうメモリ効果のある組蓄電池の場合には、実際に放電する容量の公称容量に対する放電深度が小さい状況での充放電は繰り返されず、メモリ効果による放電電圧の低下、放電可能時間の低下を防止することができる。
【００６０】
請求項６及び請求項１３記載の発明は、万が一、ある組蓄電池が過剰な発熱により温度上昇して組蓄電池内部から電解液が漏れた場合でも、電池容量が小さいので漏れ出す電解液量が少ないため、腐食の程度も小さい。また、分離板があるため、その他の組蓄電池及び制御部、駆動部等への影響を防止できる。
【００６２】
請求項７及び請求項１４記載の発明は、走行距離に応じて必要な数の組蓄電池だけを搭載し、余分な組蓄電池は搭載しないため、電動車両の軽量化が可能で、かつ組蓄電池搭載場所、配置の自由度が増加する。また、劣化した組蓄電池だけを順次交換すればよく、組蓄電池の有効利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動車両用電力供給装置の第１実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図２】電動車両用電力供給装置の第１実施例の充放電を示すフローチャートである。
【図３】電動車両用電力供給装置の第１実施例の放電時容量表示のフローチャートである。
【図４】電動車両用電力供給装置の第１実施例の充電時容量表示のフローチャートである。
【図５】電動車両用電力供給装置の第２実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図６】電動車両用電力供給装置の第２実施例の充放電のフローチャートである。
【図７】各組蓄電池の配置及び放電の順番を示す図である。
【符号の説明】
１ 電動車両用電力供給装置
Ｂ１〜Ｂ４ 蓄電池
ＳＷ１〜ＳＷ４ 電源切換スイッチ
７ 負荷
１０ コントローラ
１２ 充電器
【発明が属する技術分野】
この発明は、例えば電動二輪車や電動三輪車等の電動車両に搭載される電動車両用電力供給方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電力源として組蓄電池を備えた電動二輪車や電動三輪車等の電動車両があり、このような電動車両には組蓄電池の電力でモータを駆動し、このモータの駆動力のみで走行するものやあるいは人力とモータの駆動力との合力で走行するものなどがある。
【０００３】
電動車両の組蓄電池は頻繁に充電する必要があり、組蓄電池を車両から取り外して行なう単体充電方式と、車両に取り付けたまま行なう車載充電方式とが用いられ、取扱が便利なようにどちらの方式でも充電できるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような電動車両用電源は、例えば数１０〜数１００Ｖの電圧と電池容量を必要とするため１〜４Ｖレベルの単蓄電池を数１０から数１００個接続して組蓄電池として使用する必要がある。
【０００５】
ところで、鉛電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池、Ｎｉ−ＭＨ電池、Ｌｉイオン電池等の組蓄電池を用いて電動車両用電源とする場合に、特に電池温度上昇による性能低下（熱劣化）、組蓄電池の残存容量や充電状態を容易に知ることができない等の問題があった。
【０００６】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、各組蓄電池を分離して電動車両に搭戴し、充放電時の組蓄電池からの放熱性を向上させ、熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池の長寿命化を図り、さらに組蓄電池の残存容量や充電状態を容易に知ることができる電動車両用電力供給方法及びその装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
請求項１記載の発明の電動車両用電力供給方法は、電動車両の特性に応じて必要な容量の組蓄電池を分割した形態で搭載し、各組蓄電池は直列あるいは並列接続を可能にし、
前記組蓄電池を単独、あるいは組み合わせて充放電し、
前記搭載された各組蓄電池を、離間している組蓄電池の順序で放電することを特徴としている。
例えば、１００Ａｈ（１００Ｖ）の蓄電池を搭載する場合、２５Ａｈ（１００Ｖ）の蓄電池を４個組み合わせることで対応でき、このように各組蓄電池を分離して電動車両に搭戴し、充放電時の組蓄電池からの放熱性を向上させることで、熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池の長寿命化を図ることができる。また、各組蓄電池は分離板で仕切られているが、組蓄電池同士が大きく離間している順番で放電を実施することにより、放電後の組蓄電池の温度低下に要する時間を短縮できる。
【０００８】
請求項２記載の発明の電動車両用電力供給方法は、発進、加速時等の負荷の大きい大電流放電時には、並列接続での複数の組蓄電池を放電し、
発進後、一定の速度での走行時等の負荷が小さくなった小電流放電時には、直列接続での単独または複数の組蓄電池で放電することを特徴としている。
電動車両の走行状態に応じて単独または複数の組蓄電池で放電して電源を供給することで、熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池の長寿命化を図ることができる。
【０００９】
請求項３記載の発明の電動車両用電力供給方法は、前記各組蓄電池は、１組ずつ放電を実施するために分割し、
前記分割された組蓄電池は、１組ずつ放電し残りの組蓄電池の残存容量を表示することを特徴としている。
１組ずつ放電を実施するため分割した組蓄電池数だけ、例えば組蓄電池容量を等分に分割するならば、第１番目の組蓄電池の放電が終わったら残存容量を例えば７５％と表示し、第２番目の組蓄電池の放電が終わったら残存容量を例えば例えば５０％と表示し・・・第４番目の組蓄電池を放電が終わったら残存容量を例えば０％と表示し、１組ずつ放電し残りの組蓄電池の残存容量を表示することで、組蓄電池の残存容量を容易に知ることができる。また、１組ずつ放電を実施するため分割した組蓄電池数だけ、例えば組蓄電池容量を等分に分割したブロック状の表示を設け、第１番目の組蓄電池の放電が終わったら１ブロック表示を消滅し、第２番目の組蓄電池の放電が終わったら次の１ブロック表示を消滅し、・・・第４番目の組蓄電池を放電が終わったら全部のブロック表示を消滅することで、組蓄電池の残存容量を知るようにすることもできる。
【００１０】
請求項４記載の発明の電動車両用電力供給方法は、前記各組蓄電池は、１組ずつ放電を実施するために分割し、
前記分割された組蓄電池は、１組ずつ充電した残りの組蓄電池の残存容量を表示することを特徴としている。
充電時に、１組ずつ充電し充電した組蓄電池の表示をすることで、例えば１組ずつ１００Ｖ系として充電することでどこまで充電されたのかを容易に知ることができる。
【００１１】
請求項５記載の発明の電動車両用電力供給方法は、前記各組蓄電池は、１組の組蓄電池が放電しきるまで他の組蓄電池の放電に移行しない一方、放電可能容量を放電しないまま放電を途中で中断し放電を再開する場合には放電を中断した組蓄電池から放電を再開することを特徴としている。
１組の組蓄電池を放電しきるまで放電させることで、組蓄電池の容量を公称容量まで放電しないまま、充放電サイクルを繰り返すと、それまで放電できた時間より短い時間で放電が終わってしまうメモリ効果のある組蓄電池の場合には、実際に放電する容量の公称容量に対する放電深度が小さい状況での充放電は繰り返されず、メモリ効果による放電電圧の低下、放電可能時間の低下を防止することができる。
【００１２】
請求項６記載の発明の電動車両用電力供給方法は、前記容量を分割した各組蓄電池を、各々が接触しないように各組蓄電池間に分離板を配し、分離して搭戴することを特徴としている。
万が一、ある組蓄電池が過剰な発熱により温度上昇した場合に、組蓄電池内部から電解液が漏れた場合でも、電池容量が小さいので漏れ出す電解液量が少ないため、腐食の程度も小さい。また、分離板があるため、その他の組蓄電池及び制御部、駆動部等への影響を防止できる。
【００１４】
請求項７記載の発明の電動車両用電力供給方法は、前記各組電池は、必要な走行距離に応じて搭戴する組蓄電池数を選択して独立に交換可能に搭載することを特徴としている。
走行距離に応じて必要な数の組蓄電池だけを搭載し、余分な組蓄電池は搭載しないため、電動車両の軽量化が可能で、かつ組蓄電池搭載場所、配置の自由度が増加する。また、劣化した組蓄電池だけを順次交換すればよく、組蓄電池の有効利用が可能である。
【００１５】
請求項８記載の発明の電動車両用電力供給装置は、電動車両の特性に応じて分割した形態で搭載した必要な容量の組蓄電池と、
前記各組蓄電池を直列あるいは並列接続を可能にした電源回路と、
前記各組蓄電池を単独、あるいは組み合わせて充放電し、各組蓄電池は、離間している組蓄電池の順序で放電する制御手段と、
を有することを特徴としている。
必要な容量の組蓄電池を分離して電動車両に搭戴し、充放電時の組蓄電池からの放熱性を向上させることで、熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池の長寿命化を図ることができる。
また、各組蓄電池は分離板で仕切られているが、組蓄電池同士が大きく離間している順番で放電を実施することにより、放電後の組蓄電池の温度低下に要する時間を短縮できる。
【００１６】
請求項９記載の発明の電動車両用電力供給装置は、負荷電流を検出する電流検出手段を有し、
前記負荷電流に基づき前記制御手段は、発進、加速時等の負荷の大きい大電流放電時には、並列接続での複数の組蓄電池を放電し、
発進後、一定の速度での走行時等の負荷が小さくなった小電流放電時には、直列接続での単独または複数の組蓄電池で放電することを特徴としている。
電動車両の走行状態に応じて単独または必要に応じて複数の組蓄電池で放電して電源を供給することで、簡単な構造で熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池の長寿命化を図ることができる。
【００１７】
請求項１０記載の発明の電動車両用電力供給装置は、１組ずつ放電を実施するために分割された組蓄電池と、
前記組蓄電池を１組ずつ放電する制御手段と、
前記１組ずつ放電した残りの組蓄電池の残存容量を表示する残存容量表示手段と、
を有することを特徴としている。
１組ずつ放電し残りの組蓄電池の残存容量を表示することで、簡単な構造で組蓄電池の残存容量を容易に知ることができる。
【００１８】
請求項１１記載の発明の電動車両用電力供給装置は、１組ずつ放電を実施するために分割された組蓄電池と、
前記組蓄電池を１組ずつ充電する制御手段と、
前記１組ずつ充電した残りの組蓄電池の残存容量を表示する残存容量表示手段と、
を有することを徴としている。
充電時に、１組ずつ充電し充電した残りの組蓄電池の残存容量を表示することで、簡単な構造で組蓄電池の残存容量を容易に知ることができる。
【００１９】
請求項１２記載の発明の電動車両用電力供給装置は、前記１組の組蓄電池が放電しきるまで他の組蓄電池の放電に移行しない一方、放電可能容量を放電しないまま放電を途中で中断し放電を再開する場合には放電を中断した電池から放電を再開する制御手段を有することを特徴としている。
１組の組蓄電池を放電しきるまで放電させることで、メモリ効果のある組蓄電池の場合には、実際に放電する容量の公称容量に対する放電深度が小さい状況での充放電は繰り返されず、メモリ効果による放電電圧の低下、放電可能時間の低下を防止することができる。
【００２０】
請求項１３記載の発明の電動車両用電力供給装置は、前記容量を分割した各組蓄電池を、各々が接触しないように各組蓄電池間に分離板を配し、分離して搭戴したことを特徴としている。
万が一、ある組蓄電池が過剰な発熱により温度上昇した場合に、組蓄電池内部から電解液が漏れた場合でも、電池容量が小さいので漏れ出す電解液量が少ないため、腐食の程度も小さい。また、分離板があるため、その他の組蓄電池及び制御部、駆動部等への影響を防止できる。
【００２２】
請求項１４記載の発明の電動車両用電力供給装置は、前記各組蓄電池は、必要な走行距離に応じて搭戴する組蓄電池数を選択して独立に交換可能に搭載したことを特徴としている。
走行距離に応じて必要な数の組電池だけを搭載し、余分な組蓄電池は搭載しないため、電動車両の軽量化が可能で、かつ組蓄電池搭載場所、配置の自由度が増加する。また、劣化した組蓄電池だけを順次交換すればよく、組蓄電池の有効利用が可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の電動車両用電力供給方法及びその装置蓄の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１は電動車両用電力供給装置の第１実施例の概略構成を示すブロック図である。
【００２５】
電動車両用電力供給装置１は、負荷に電力を供給する電源回路２に、４個の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４と電源切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ４との直列回路３〜６が負荷７に並列に接続されている。組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４は並列接続を可能に構成されている。さらに、電源回路２には、電圧検出手段である電圧センサ８及び電流検出手段である電流センサ９が接続され、これらで検出された電圧情報及び電流情報がコントローラ１０に送られる。また、電源回路２には、コネクタ１１が接続され、充電時にはコネクタ１１によって充電器１２が接続される。図１では、組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を並列接続しているが、例えば組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４と電源切換スイッチとの組み合わせで複数個の組蓄電池の直列接続が可能に構成することができる。
【００２６】
電源回路２の電源切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、コントローラ１０で制御され、さらにコントローラ１０は、残存容量表示手段１３を制御する。コントローラ１０が制御手段を構成しており、このコントローラ１０は、電池容量演算手段１５、放電電池記憶手段１６、充放電停止手段１７、電源切換手段１８を有している。電源切換手段１８は、電圧センサ８及び電流センサ９で検出された電圧情報及び電流情報に基づき電源切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を切り換える。電池容量演算手段１５は、電圧センサ８の電圧情報に基づき組蓄電池の容量を演算し、組蓄電池の残存容量を残存容量表示手段１３に表示する。放電電池記憶手段１６は、放電した組蓄電池を記憶する。充放電停止手段１７は、電圧センサ８の電圧情報に基づき、組蓄電池がフル充電されると充電を停止し、また終止電圧になると放電を停止する。
【００２７】
蓄電池Ｂ１〜Ｂ４は、例えば鉛電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池、Ｎｉ−ＭＨ電池、Ｌｉイオン電池等を用いて電動車両用電源としており、電動車両の特性に応じて必要な容量の組蓄電池を分割した形態で搭載し、各組蓄電池を必要に応じて単独、あるいは組み合わせて充放電する。この実施例では、例えば、１００Ａｈ（１００Ｖ）の蓄電池を搭載する場合、２５Ａｈ（１００Ｖ）の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を４個組み合わせることで対応でき、このように各組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を分離して電動車両に搭戴し、充放電時の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４からの放熱性を向上させることで、熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４の長寿命化を図ることができる。
【００２８】
また、コントローラ１０は、電流センサ９からの負荷電流に基づき、発進、加速時等の負荷の大きい大電流放電時には、並列接続での複数の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を放電し、発進後、一定の速度での走行時等の負荷が小さくなった小電流放電時には、単独または必要に応じて複数の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４で放電する。電動車両の走行状態に応じて単独または必要に応じて複数の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４で放電して電源を供給することで、簡単な構造で熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４の長寿命化を図ることができる。
【００２９】
また、コントローラ１０は、１組ずつ放電を実施するために分割された組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を１組ずつ放電し、残存容量表示手段１３により１組ずつ放電した残りの組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４の残存容量を表示する。１組ずつ放電を実施するため分割した組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４数だけ、例えば組蓄電池容量を等分に分割するならば、第１番目の組蓄電池の放電が終わったら残存容量を例えば７５％と表示し、第４番目の組蓄電池を放電が終わったら残存容量を例えば０％と表示し、また例えば組蓄電池容量を等分に分割したブロック状の表示を設け、第１番目の組蓄電池の放電が終わったら１ブロック表示を消滅し、第４番目の組蓄電池を放電が終わったら全部のブロック表示を消滅すし、１組ずつ放電し残りの組蓄電池の残存容量を表示することで、組蓄電池の残存容量を容易に知ることができる。
【００３０】
また、コントローラ１０は、１組の組蓄電池が放電しきるまで他の組蓄電池の放電に移行しない一方、放電可能容量を放電しないまま放電を途中で中断し放電を再開する場合には放電を中断した組蓄電池から放電を再開する。１組の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を放電しきるまで放電させることで、メモリ効果のある組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４の場合には、実際に放電する容量の公称容量に対する放電深度が小さい状況での充放電は繰り返されず、メモリ効果による放電電圧の低下、放電可能時間の低下を防止することができる。
【００３１】
次に、電動車両用電力供給装置の第１実施例の充放電を、図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００３２】
ステップａ１で組蓄電池数を設定する。この実施例では、組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４の４個が搭載され、組蓄電池数を（Ｘ＝４）と設定している。そして、ステップｂ１でＮ＝０とし、ステップｃ１でＮ＝Ｎ＋１とし、ステップｄ１で第１番目の組蓄電池Ｂ１の放電を開始する。ステップｅ１で第１番目の組蓄電池Ｂ１の放電停止条件を判断し、放電によって第１番目の組蓄電池Ｂ１の電圧Ｖが終止電圧Ｖ０以下でない場合には、ステップｆ１へ移行して電動車両を停止する信号、即ち走行する車両を止めようとする信号の入力か否かを判断し、放電停止でない時には、再びステップｅ１へ移行し第１番目の組蓄電池Ｂ１の電圧Ｖが終止電圧Ｖ０以下になるまで放電が行なわれる。電圧Ｖが終止電圧Ｖ０以下になると、ステップｇ１で放電を停止する。第１番目の組蓄電池Ｂ１の放電が終了すると、ステップｈ１の判断でステップｃ１へ移行してＮ＝Ｎ−１とし同様にして第２番目、第３番目、第４番目の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４まで１個ずつ放電が行なわれる。
【００３３】
第４番目の組蓄電池Ｂ４まで同様にして放電が行なわれると、電動車両を停止する。そして、充電時にコネクタ１１を介して充電器１２を接続し、放電を終了した組蓄電池Ｂ４（Ｎ＝４）の充電を開始し（ステップｉ１）、充電が終了すると（ステップｊ１）、充電を停止する（ステップｋ１）。そして、ステップｌ１でステップｎ１へ移行してＮ＝Ｎー１とし、ステップｉ１へ移行して第３番目の組蓄電池Ｂ３について同様に充電を開始し、第１番目の組蓄電池Ｂ１まで順に全て充電してステップｃ１へ移行する（ステップｌ１）。
【００３４】
ステップｆ１で、第１番目の組蓄電池Ｂ１から第４番目の組蓄電池Ｂ４までの放電の途中で運転者の操作で車両を停止し放電が停止されると、放電途中の電池から充電されないようにステップｏ１で（Ｎ）＝Ｎとし、電動車両を停止する。そして、充電時にコネクタ１１を介して充電器１２を接続し、組蓄電池（Ｎ＝Ｎとした）より充電を開始し（ステップｐ１）、充電が終了すると（ステップｑ１）、充電を停止して（ステップｒ１）、ステップｓ１で第１番目の組蓄電池Ｂ１でないと、ステップｔ１でＮ＝Ｎ−１としてステップＰ１へ移行し、第１番目の組蓄電池Ｂ１まで放電と逆の順に全て充電する。
【００３５】
ステップｓ１で第１番目の組蓄電池Ｂ１まで充電されると、ステップｕ１で放電途中の放電を開始してステップｖ１でＮ＝１としてステップｅ１へ移行する。第１番目の組蓄電池Ｂ１まで放電と逆の順に全て充電すると、途中で放電を停止した組蓄電池から放電を開始する。
【００３６】
このように、現在、放電中の組蓄電池が放電停止条件で放電停止しない限り、次の組蓄電池の放電に移行しない。放電停止条件を満たさないで放電を停止し、充電実施後、再度放電する場合にはその電池（Ｎ）を放電電池記憶手段１６に記憶しておき、その電池（Ｎ）から放電を開始する。
【００３７】
充電する順番は変えない全ての電池が空の場合、組蓄電池Ｂ４→Ｂ３→Ｂ２→Ｂ１で行なわれ、通常は組蓄電池Ｂ１→Ｂ２→Ｂ３→Ｂ４で放電する順番を図２のフローで変える。例えば、組蓄電池Ｂ３を途中で放電を停止して、組蓄電池Ｂ３→Ｂ２→Ｂ１の順番で充電した後に放電する場合には、組蓄電池Ｂ３から放電を開始して次に組蓄電池Ｂ４→Ｂ１→Ｂ２の順番で放電する。
【００３８】
次に、電動車両用電力供給装置の第１実施例の放電時容量表示を、図３のフローチャートに基づいて説明する。ステップａ２で組蓄電池数（Ｘ＝４）を認識する。そして、ステップｂ２で、Ｎ＝１とし、ステップｃ２で第１番目の組蓄電池Ｂ１の放電を開始する。ステップｄ２で第１番目の組蓄電池Ｂ１の電圧Ｖが放電停止条件の終止電圧Ｖ０以下か否かを判断し、放電によって第１番目の組蓄電池Ｂ１の電圧ＶがＶ≦Ｖ０でない場合には、第１番目の組蓄電池Ｂ１が放電停止まで繰り返され、終止電圧Ｖ０以下になるとステップｅ２で第１番目の組蓄電池Ｂ１の放電を停止する。ステップｆ２で第４番目の組蓄電池Ｂ４の放電が終了したか否かの判断が行なわれ、途中の組蓄電池で放電が停止されている場合には、ステップｇ２で残存の容量の表示を行ない、ステップｈ２でＮ＝Ｎ＋１としてステップｃ２へ移行し同様にして第２番目、第３番目、第４番目の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４まで放電が行なわれ、同様に残存容量の表示が行なわれる。
【００３９】
このようにして、第４番目の組蓄電池Ｂ４まで同様にして放電が行なわれると、ステップｉ２で０％の残存容量の表示が行なわれる。
【００４０】
次に、電動車両用電力供給装置の第１実施例の充電時容量表示を、図４のフローチャートに基づいて説明する。ステップａ３で組蓄電池数（Ｘ＝４）を認識する。そして、ステップｂ３で、Ｎ＝Ｘとし、ステップｃ３で第４番目の組蓄電池Ｂ４の充電を開始する。ステップｄ３で第４番目の組蓄電池の充電停止条件である電圧Ｖが充電停止電圧Ｖｆか否かを判断し、充電によって第４番目の組蓄電池Ｂ４の電圧Ｖが充電停止電圧Ｖｆ以上になると、ステップｅ３で第４番目の組蓄電池Ｂ４の充電を停止する。ステップｇ３で第４番目の組蓄電池Ｂ４の充電の容量の表示を行ない、ステップｈ３でＮ＝Ｎ−１としステップｃ３へ移行し同様にして、第３番目、第２番目、第１番目の組蓄電池Ｂ３〜Ｂ１まで充電が行なわれ、同様に容量の表示が行なわれ、第１番目の組蓄電池Ｂ１まで充電が行なわれ、ステップｉ３で残存容量１００％表示が行なわれる。
【００４１】
図５は電動車両用電力供給装置の第２実施例の概略構成を示すブロック図である。この第２実施例の電動車両用電力供給装置１は、図１及び図２に示す第１実施例と同様に構成されるものは同じ符号を付して説明を省略する。
【００４２】
第２実施例の電動車両用電力供給装置１は、組蓄電池Ｂ１，Ｂ２を並列に接続にし、この並列電池３０と電源切換スイッチＳＷの直列回路が負荷７に並列に複数接続され、電源切換スイッチＳＷはコントローラ１０の制御で切り換えられる。
【００４３】
電動車両特性に必要な電池容量を１個の組蓄電池でなくて複数の容量の小さな組蓄電池で置き換え分散させて搭載している。このように、必要とする容量を１個の組蓄電池でなくして、容量が１／２の組蓄電池を２個並列接続したものを複数組にして、電動車両上の放熱性の確保できる場所に分離、搭載する。電源切換スイッチＳＷを閉じることにより並列電池３０の組蓄電池Ｂ１，Ｂ２の放電を開始する。電圧検出手段である電圧センサ８により放電中の電池の電圧が設定された終止電圧に達したならば放電を停止して、次の並列電池３０の放電を実施する。充電は充電器１２を用いて１組ずつ行う。電動車両が必要とする容量に応じて２個並列の組電池をＮ／２組搭載している。また、この実施例では、２個並列であるが、並列にする電池の個数は任意であり、放熱性の向上によりサイクル寿命、放電可能容量が確保できる。
【００４４】
次に、電動車両用電力供給装置の第２実施例の充放電を、図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００４５】
ステップａ４で組蓄電池数（Ｘ＝４）を設定する。この実施例では、組蓄電池Ｂ１〜ＢＮの２個づつ並列Ｎ／２の２組が搭載されている。そして、ステップｂ４でＮ＝０とし、ステップｃ４でＮ＝Ｎ＋２とする。この実施例では、組蓄電池数は２個であるが、任意とすることができる。ステップｄ４で第１番目の並列電池３０の組蓄電池Ｂ１，Ｂ２の放電を開始し、ステップｅ４で負荷の要求電流１０Ａか否かを判断する。この実施例では、負荷の要求電流１０Ａとしているが、任意である。
【００４６】
負荷の要求電流１０Ａ以上の場合には、ステップｆ４で全ての電源切換スイッチＳＷをＯＮして第１番目の組蓄電池からＮ番目の組蓄電池の放電を行ない、ステップｇ４で放電によってトータル電圧Ｖが終止電圧Ｖ０Ｔ以下か否かを判断する。トータル電圧Ｖが終止電圧Ｖ０Ｔ以下でない場合には、ステップｅ４に移行して放電を行ない、トータル電圧Ｖが終止電圧Ｖ０Ｔ以下になると、放電を終了して電動車両が停止する（ステップｈ４）。
【００４７】
ステップｅ４で負荷の要求電流が１０Ａでない場合には、ステップｉ４で組蓄電池Ｂー１、ＢＮの放電を行ない、ステップｊ４で組蓄電池の電圧Ｖが終止電圧Ｖ０２以下か否かを判断し、組蓄電池の電圧Ｖが終止電圧Ｖ０２以下でない場合にはステップｅ４へ移行する。組蓄電池の電圧Ｖが終止電圧Ｖ０２以下の場合には、ステップｋ４で放電を終了して、ステップｌ４で組蓄電池数がＮ＝Ｘの設定数か否かを判断し、設定数でない場合にはステップｃ４へ移行し、設定数の場合には電動車両を停止する。
【００４８】
そして、充電時にコネクタ１１を介して充電器１２を接続し、放電と逆の順序で（Ｘ−１）として充電を開始し（ステップｍ４）、充電が終了すると（ステップｎ４）、充電を停止して、ステップｏ４でＮ＝Ｘー２とし、ステップｐ４でＮ＝２でない場合にはステップｍ４へ移行して同様にして充電し、ステップｍ４でＮ＝２の場合には充電を終了して放電と逆の順序で第２番目の組蓄電池から第１番目の組蓄電池まで順に全て充電してステップｂ４へ移行する（ステップｑ４）。
【００４９】
このように、第２実施例の図５において負荷からの要求電流を判断して電流値が設定値以上の場合は並列放電、設定値以下の場合は２組電池で放電を実施している。
【００５０】
次に、図７は各組蓄電池の配置及び放電の順番を示す図である。この実施例では、４個の組電池Ｂ１〜Ｂ４を電動車両に搭載する場合を示し、組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を各々が接触しないように分離して搭載するように構成されている。この実施例では、電池収納ケース５０内に４個の組電池Ｂ１〜Ｂ４を収納し、他の組蓄電池の充放電による熱を遮断するためそれぞれの組電池の間に分離板５１，５２を設けている。この分離板５１，５２は、断熱板で構成されている。
【００５１】
４個の組電池Ｂ１〜Ｂ４の放電は、組蓄電池Ｂ１をまず放電し、続いて組蓄電池Ｂ１に対して面接触していない組蓄電池Ｂ２を放電し、続いて面接触しているが面積の小さい組蓄電池Ｂ３を放電し、最後に組蓄電池Ｂ４を放電するとともに、同じ順序で４個の組電池Ｂ１〜Ｂ４の充電を行なう。各組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を１組ずつ放電する場合、このような順番で放電させることにより放電後の蓄電池Ｂ１の充電のための冷却時間は大幅に短縮され、残りの組蓄電池放電後直ちに充電することが可能である。他の組蓄電池Ｂ２〜Ｂ４は組蓄電池Ｂ１を充電している時間電注分冷却が可能であり、各組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４の充放電が円滑に行えサイクル寿命も向上する。
【００５２】
このように、容量を分割した各組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４を、各々が接触しないように各組蓄電池間に分離板５１，５２を配し、分離して搭戴することで、万が一、ある組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４が過剰な発熱により温度上昇して、組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４内部から電解液が漏れた場合でも、電池容量が小さいので漏れ出す電解液量が少ないため、腐食の程度も小さい。また、分離板５１，５２があるため、その他の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４及び図示しない制御部、駆動部等への影響を防止できる。
【００５３】
また、各組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４は分離板５１，５２で仕切られているが、組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４同士が大きく離間している順番で放電を実施することにより、放電後の組蓄電池Ｂ１〜Ｂ４の温度低下に要する時間を短縮でき、かつ充電がスムーズに行なえる。
【００５４】
さらに、各組電池Ｂ１〜Ｂ４を、必要な走行距離に応じて搭戴する蓄電池数を選択して独立に交換可能に搭載し、走行距離に応じて必要な数の組電池だけを搭載し、余分な電池は搭載しないため、電動車両の軽量化が可能で、かつ蓄電池搭載場所、配置の自由度が増加する。また、劣化した組蓄電池だけを順次交換すればよく、蓄電池の有効利用が可能である。
【００５５】
【発明の効果】
前記したように、請求項１及び請求項８記載の発明は、電動車両の特性に応じて必要な容量の組蓄電池を分割した形態で搭載し、各組蓄電池は直列あるいは並列接続を可能にし、単独、あるいは組み合わせて充放電するから、充放電時の組蓄電池からの放熱性を向上させることで、熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池の長寿命化を図ることができる。
また、各組蓄電池は分離板で仕切られているが、組蓄電池同士が大きく離間している順番で放電を実施することにより、放電後の組蓄電池の温度低下に要する時間を短縮できる。
【００５６】
請求項２及び請求項９記載の発明は、電動車両の走行状態に応じて単独または必要に応じて複数の組蓄電池で放電して電源を供給することで、熱による劣化の要因を低減し、組蓄電池の長寿命化を図ることができる。
【００５７】
請求項３及び請求項１０記載の発明は、１組ずつ放電し残りの組蓄電池の残存容量を表示することで、組蓄電池の残存容量を容易に知ることができる。
【００５８】
請求項４及び請求項１１記載の発明は、充電時に、１組ずつ充電し充電した組蓄電池の表示をすることで、簡単な構造でどこまで充電されたのかを容易に知ることができる。
【００５９】
請求項５及び請求項１２記載の発明は、１組の組蓄電池を放電しきるまで放電させることで、組蓄電池の容量を公称容量まで放電しないまま、充放電サイクルを繰り返すと、それまで放電できた時間より短い時間で放電が終わってしまうメモリ効果のある組蓄電池の場合には、実際に放電する容量の公称容量に対する放電深度が小さい状況での充放電は繰り返されず、メモリ効果による放電電圧の低下、放電可能時間の低下を防止することができる。
【００６０】
請求項６及び請求項１３記載の発明は、万が一、ある組蓄電池が過剰な発熱により温度上昇して組蓄電池内部から電解液が漏れた場合でも、電池容量が小さいので漏れ出す電解液量が少ないため、腐食の程度も小さい。また、分離板があるため、その他の組蓄電池及び制御部、駆動部等への影響を防止できる。
【００６２】
請求項７及び請求項１４記載の発明は、走行距離に応じて必要な数の組蓄電池だけを搭載し、余分な組蓄電池は搭載しないため、電動車両の軽量化が可能で、かつ組蓄電池搭載場所、配置の自由度が増加する。また、劣化した組蓄電池だけを順次交換すればよく、組蓄電池の有効利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動車両用電力供給装置の第１実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図２】電動車両用電力供給装置の第１実施例の充放電を示すフローチャートである。
【図３】電動車両用電力供給装置の第１実施例の放電時容量表示のフローチャートである。
【図４】電動車両用電力供給装置の第１実施例の充電時容量表示のフローチャートである。
【図５】電動車両用電力供給装置の第２実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図６】電動車両用電力供給装置の第２実施例の充放電のフローチャートである。
【図７】各組蓄電池の配置及び放電の順番を示す図である。
【符号の説明】
１ 電動車両用電力供給装置
Ｂ１〜Ｂ４ 蓄電池
ＳＷ１〜ＳＷ４ 電源切換スイッチ
７ 負荷
１０ コントローラ
１２ 充電器
Claims (14)
- 電動車両の特性に応じて必要な容量の組蓄電池を分割した形態で搭載し、各組蓄電池は直列あるいは並列接続を可能にし、
前記組蓄電池を単独、あるいは組み合わせて充放電し、
前記搭載された各組蓄電池を、離間している組蓄電池の順序で放電することを特徴とする電動車両用電力供給方法。 - 発進、加速時等の負荷の大きい大電流放電時には、並列接続での複数の組蓄電池を放電し、
発進後、一定の速度での走行時等の負荷が小さくなった小電流放電時には、直列接続での単独または複数の組蓄電池で放電することを特徴とする請求項１記載の電動車両用電力供給方法。 - 前記各組蓄電池は、１組ずつ放電を実施するために分割し、
前記分割された組蓄電池は、１組ずつ放電し残りの組蓄電池の残存容量を表示することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動車両用電力供給方法。 - 前記各組蓄電池は、１組ずつ放電を実施するために分割し、
前記分割された組蓄電池は、１組ずつ充電した残りの組蓄電池の残存容量を表示することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動車両用電力供給方法。 - 前記各組蓄電池は、１組の組蓄電池が放電しきるまで他の組蓄電池の放電に移行しない一方、放電可能容量を放電しないまま放電を途中で中断し放電を再開する場合には放電を中断した組蓄電池から放電を再開することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電動車両用電力供給方法。
- 前記容量を分割した各組蓄電池を、各々が接触しないように各組蓄電池間に分離板を配し、分離して搭戴することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電動車両用電力供給方法。
- 前記各組電池は、必要な走行距離に応じて搭戴する組蓄電池数を選択して独立に交換可能に搭載することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電動車両用電力供給方法。
- 電動車両の特性に応じて分割した形態で搭載した必要な容量の組蓄電池と、
前記各組蓄電池を直列あるいは並列接続を可能にした電源回路と、
前記各組蓄電池を単独、あるいは組み合わせて充放電し、各組蓄電池は、離間している組蓄電池の順序で放電する制御手段と、
を有することを特徴とする電動車両用電力供給装置。 - 負荷電流を検出する電流検出手段を有し、
前記負荷電流に基づき前記制御手段は、発進、加速時等の負荷の大きい大電流放電時には、並列接続での複数の組蓄電池を放電し、
発進後、一定の速度での走行時等の負荷が小さくなった小電流放電時には、直列接続での単独または複数の組蓄電池で放電することを特徴とする請求項８記載の電動車両用電力供給装置。 - １組ずつ放電を実施するために分割された組蓄電池と、
前記組蓄電池を１組ずつ放電する制御手段と、
前記１組ずつ放電した残りの組蓄電池の残存容量を表示する残存容量表示手段と、
を有することを特徴とする請求項８または請求項９記載の電動車両用電力供給装置。 - １組ずつ放電を実施するために分割された組蓄電池と、
前記組蓄電池を１組ずつ充電する制御手段と、
前記１組ずつ充電した残りの組蓄電池の残存容量を表示する残存容量表示手段と、
を有することを特徴とする請求項８または請求項９記載の電動車両用電力供給装置。 - 前記１組の組蓄電池が放電しきるまで他の組蓄電池の放電に移行しない一方、放電可能容量を放電しないまま放電を途中で中断し放電を再開する場合には放電を中断した電池から放電を再開する制御手段を有することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の電動車両用電力供給装置。
- 前記容量を分割した各組蓄電池を、各々が接触しないように各組蓄電池間に分離板を配し、分離して搭戴したことを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれかに記載の電動車両用電力供給装置。
- 前記各組蓄電池は、必要な走行距離に応じて搭戴する組蓄電池数を選択して独立に交換可能に搭載したことを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれかに記載の電動車両用電力供給装置。
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