JP3706168B2

JP3706168B2 - ２次電池の過放電防止装置

Info

Publication number: JP3706168B2
Application number: JP03209895A
Authority: JP
Inventors: 彰一郎宮田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2020-10-12
Also published as: JPH08227731A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、補助動力付自転車に用いて好適な２次電池の充放電監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、人力と補助動力とを併用して走行する補助動力付自転車が知られている。この補助動力付自転車には、車輪を駆動するモータと、このモータに電力を供給するバッテリとが設けられている。そして、運転者がペダルを踏むと、その踏力に応じた補助トルクがモータから車輪に付加される。
【０００３】
ところで、バッテリにある限界以上の放電をさせると寿命が極端に短くなることが知られている。そこで、補助動力付自転車においては、制御回路によってバッテリの電圧を随時監視し、バッテリの電圧が所定値以下になると警告表示を行うとともにバッテリの放電を停止するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、放電停止がなされた後、制御回路の電源を一旦遮断すると、警告表示や放電停止の情報が失われてしまう。また、放電を停止してしばらくするとバッテリの電圧はある程度回復する。このため、この時点で制御回路の電源を入れると、再びバッテリの放電が可能となってしまい、バッテリが過放電状態になるという問題があった。この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、バッテリの過放電を有効に防止することができるバッテリの過放電防止装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の２次電池の過放電防止装置は、２次電池を電源とする駆動装置から生ずる補助動力と人力とを併用して走行する車両に搭載された状態で充電が行われる前記２次電池の過放電防止装置であって、前記駆動装置の駆動中に前記駆動装置に供給される電流に基づいて前記２次電池の残存容量を検出する容量検出手段と、前記容量検出手段により検出された２次電池の残存容量が所定容量を下回った場合に上記２次電池の放電を停止する放電停止手段と、前記放電停止手段による放電停止情報を記憶する不揮発性記憶手段と、前記不揮発性記憶手段に格納されている情報を読み出す読出手段と、前記２次電池に対する充電を検出する充電検出手段と、前記充電検出手段の検出結果と、前記読出手段によって読み出された情報とに基づいて、前記２次電池が放電可能な状態か否かを判定する放電判定手段とを備え、前記放電判定手段は、前記充電検出手段によって充電が検出されず、かつ、前記読出手段によって放電停止情報が読み出された場合に前記２次電池の放電停止状態を維持し、それ以外の場合には前記２次電池の放電を可能な状態とすることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の２次電池の過放電防止装置は、請求項１において、前記充電検出手段は、前記２次電池の電圧を検出する電圧検出回路と、検出された２次電池の電圧が放電停止によって自然に回復する電圧よりも高く設定された基準電圧を上回るか否かを判定する電圧判定回路とを備え、上記判定結果が上回ると判定された場合に、上記２次電池に対する充電を検出することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の２次電池の過放電防止装置は、請求項１において、前記充電検出手段は、前記２次電池を充電する充電器から供給される充電信号を検出することを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の２次電池の過放電防止装置は、請求項１において、前記充電検出手段は、前記２次電池を充電する充電器の充電電圧を検出することを特徴とする。
【０００９】
【作用】
請求項１に記載の２次電池の過放電防止装置にあっては、容量検出手段はバッテリの残存容量を検出し、この残存容量が所定容量を下回ると、放電停止手段は上記バッテリの放電を停止する。そして、不揮発性記憶手段には、放電停止を表す放電停止情報が格納され、読出手段は、上記不揮発性記憶手段から上記放電停止情報を読み出す。また、充電検出手段は上記２次電池に対する充電を検出する。そして、放電判定手段は、この充電が検出されず、かつ、放電停止情報が読み出された場合に２次電池の放電停止状態を維持して、２次電池の過放電を防止する。
【００１０】
また、請求項２に記載の２次電池の過放電防止装置にあっては、電圧検出回路が２次電池の電圧を検出すると、電圧判定回路は、検出された２次電池の電圧が放電停止によって自然に回復する電圧よりも高く設定された基準電圧を上回るか否かを判定する。そして、充電検出手段は、この判定結果が上回ると判定された場合に、２次電池に対する充電を検出する。
【００１１】
また、請求項３に記載の２次電池の過放電防止装置にあっては、充電検出手段は、２次電池を充電する充電器から出力される充電信号を用いて、２次電池に対する充電を検出する。
【００１２】
また、請求項４に記載の２次電池の過放電防止装置にあっては、充電検出手段は、２次電池を充電する充電器の充電電圧を用いて、２次電池に対する充電を検出する。
【００１３】
【実施例】
（１）第１実施例
以下、図面を参照してこの発明の一実施例であるバッテリの過放電防止装置を説明する。
Ａ．実施例の構成
図１は、バッテリの過放電防止装置の主要部を示すブロック図である。図において符号２は補助動力付自転車に装備されるバッテリボックスであり、バッテリボックス２には、バッテリ２２と、保護用のダイオード２１とが設けられている。ダイオード２１は、コネクタ４内の端子に誤って金属等が接触した場合にバッテリ２２がショートすることを防止する。また、符号１は充電器であり、充電器１は、補助動力付自転車と別体に設けられている。充電器１は、商用電源から直流電流を生成し、この直流電流をコネクタ４を介してバッテリ２２に供給する。さらに、充電器１は、充電開始から一定期間経過した後、所定の充電が完了したことを示す充電信号ａａを以下に説明するコントローラ３に出力する。
【００１４】
符号３１はＣＰＵであり、ＣＰＵ３１は、コントローラ３の主要部をなし、所定の制御プログラムに基づいて補助動力付自転車の補助トルクの制御（アシスト制御）を行うとともに、バッテリ２２の充電と放電を制御する。符号３２はＣＰＵ３１に内蔵されたメモリであり、メモリ３２は、上記制御プログラムを格納するＲＯＭと、一時的なデータ保存に用いられるＲＡＭとから構成される。また、符号３３，３４はインターフェース回路であり、インターフェース回路３３，３４は各々バッテリ端子電圧ＶB と充電器出力電圧Ｖin とをデジタル値に変換し、これらデータをＣＰＵ３１に供給する。
【００１５】
また、符号６は不揮発性メモリ（バックアップ付きＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭ）であり、不揮発性メモリ６は、ＣＰＵ３１の制御の下、放電停止がなされたか否かを示すデータを記憶する（詳細は後述する）。また、符号７は電源スイッチであり、電源スイッチ７は、補助動力付自転車のグリップ部分に配設されており、この電源スイッチ７の操作によってコントローラ３が起動される。また、符号８はモータであり、モータ８には、ＣＰＵ３１の制御の下、バッテリ２２から駆動電流が供給される。
【００１６】
Ｂ．実施例の動作
次に、本実施例の動作を図１および図２を参照しつつ説明する。
充電器１がバッテリボックス２に接続されバッテリ２２の充電が開始されると、ダイオード２１において順方向電圧降下が生じる。ＣＰＵ３１は、コネクタ５とインターフェース回路３３，３４を介してこれを検知すると、この順方向電圧降下に基づいて充電器出力電流Ｉin を算出し、この充電器出力電流Ｉin を時間に対して積分することによってバッテリ２２の充電量を算出する。そして、充電器１は所定の特性に基づいてバッテリ２２を充電し、充電が完了すると、その出力をオフ状態（オープン状態）にする。これにより、ダイオード２１の順方向電圧降下は「０」になる。
【００１７】
ＣＰＵ３１は、ダイオード２１の順方向電圧降下が「０」になったことを検出すると、バッテリ２２の充電量をメモリ３２に書込む。その後、コネクタ４が外され、補助動力付自転車が走行すると、バッテリ２２の放電によってモータ８が駆動される。ＣＰＵ３１は、モータ８に供給される電流を監視し、これを時間に対して積分することによってバッテリ２２の放電量を算出する。そして、ＣＰＵ３１は、算出した放電量とメモリ３２内の充電量とを比較し、放電量が充電量の所定の割合（例えば「０．８」倍）になると、バッテリ２２の残容量が少なくなった旨を表示器（図示せず）に表示して警告を行う。バッテリ２２がさらに放電されて、放電量が充電量を超えると、ＣＰＵ３１は、バッテリ２２の放電を強制的に停止するとともに、放電停止を表す放電停止情報を不揮発性メモリ６に書き込む。放電停止情報は、例えば“１”であり、これがリセットされた状態である“０”と区別する。
【００１８】
この場合において、電源スイッチ７がオフ状態になると、ＣＰＵ３１の動作は停止するが、不揮発性メモリ７に格納されている放電停止情報はそのまま保持される。また、バッテリ２２を放電停止の状態にすると、バッテリ端子電圧ＶBは、徐々に上昇して、一定時間経過後に所定の電圧まで回復する。ここで、電源スイッチ７を再び入れると、ＣＰＵ３１は図２に示す処理を行う。図において処理が開始すると、ＣＰＵ３１は、不揮発性メモリ６にアクセスし、そこに格納されている情報を読み出す（ステップＳ１）。
【００１９】
そして、ＣＰＵ３１は、不揮発性メモリ７から読み出した情報に基づいて、バッテリ２２に強制的な放電停止がなされた否かを判定する（ステップＳ２）。すなわち、読み出した情報が“１”である場合は、強制的な放電停止がなされたと判定し、読み出した情報が“０”である場合には、強制的な放電停止がなされなかったと判定する。そして、放電停止がなされたと判定した場合はステップＳ３に進み、ＣＰＵ３１は、バッテリ端子電圧ＶBと予め定められた基準電圧（例えば12.6V）とを比較する。
【００２０】
ただし、この基準電圧は、放電停止が行われた後、バッテリ２２が自然に回復して得られる端子電圧よりも十分高く設定されている。したがって、バッテリ端子電圧ＶBと基準電圧とを比較した結果、前者が後者を上回る場合は、前回の放電停止から現在に至るまでの間に充電が行われたことを示している。一方、バッテリ端子電圧ＶBが基準電圧を下回る場合には、前回の放電停止から現在に至るまでの間に充電がなかったことを示している。そして、バッテリ端子電圧ＶBが基準電圧を下回る場合には、ステップＳ３での判定結果は「ＮＯ」となり、ステップＳ４に進んで、放電停止状態を維持するよう制御する。この結果、バッテリ２２の放電が行われず、その過放電が未然に防止される。
【００２１】
一方、バッテリ端子電圧ＶBが基準電圧を上回る場合には、ステップＳ３での判定結果は「ＹＥＳ」となり、ステップＳ５に進んで不揮発性メモリ６に書き込まれている放電停止情報をリセットする（ステップＳ５）。この結果、不揮発性メモリ６に格納されている情報は、“０”となる。この後、モータ８を駆動する指示があると、バッテリ端子電圧ＶBがモータ８に印加し、補助動力付自転車のアシスト制御を行う（ステップＳ６）。なお、ステップＳ２において放電停止がなされなかったと判定した場合にも上記ステップＳ６に進み、同様の処理を行う。
【００２２】
上記構成の２次電池の過放電防止装置においては、バッテリ２２の放電量がその充電量を越えると、バッテリ２２からの放電が停止される。よって、それ以降はバッテリ２２からの放電が行われず過放電が防止される。また、バッテリ２２の放電停止の後、電源スイッチ７の操作によってコントローラ３の電源が一旦遮断され、再度、その電源が入れられた場合であっても、バッテリ端子電圧ＶBが基準電圧を上回らない限り、不揮発性メモリ６に記憶されている放電停止情報は消去されないので、バッテリ２２を放置することによりその電圧が回復しても再放電されるようなことはない。
【００２３】
（２）第２実施例
次に、この発明の第２実施例であるバッテリの過放電防止装置について、図３を参照して説明する。第２実施例のバッテリの過放電防止装置は、バッテリボックス２に充電器１が接続された状態においてＣＰＵ３１が動作する点においてのみ第１実施例と相違する。なお、以下の説明においては、第１実施例と同等の構成要素には同符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
この実施例では、充電の開始から所定時間が経過した後に、充電器１からＣＰＵ３１に充電信号ａａが出力される。図３において、ＣＰＵ３１が充電信号ａａのトリガ（供給開始）を検出するかまたは電源スイッチ７のＯＮ状態を検出すると、コントローラ３が起動し、ＣＰＵ３１は処理を開始する。次に、ＣＰＵ３１は、不揮発性メモリ６にアクセスし、そこに格納されている情報を読み出す（ステップＳ１０）。そして、ステップＳ１１に進み、コントローラ３の起動原因が充電によるものか否かを判定し、充電による場合はステップＳ１２に進み、不揮発性メモリ６に格納されている放電停止情報をリセットする。その後、モータ８を駆動する指示があると、バッテリ端子電圧ＶBをモータ８に印加し、補助動力付自転車のアシスト制御を行う（ステップＳ１３）。
【００２５】
一方、ステップＳ１１においてコントローラ３の起動原因が充電によらない場合、つまり、コントローラ３の起動が電源スイッチ７をＯＮにすることにより起因する場合には、放電停止がなされたか否かを判定する（ステップＳ１４）。すなわち、ステップＳ１０で不揮発性メモリ６から放電停止情報が読み出されなっかた場合は、ステップＳ１４の判定結果は「ＮＯ」となり、前記したステップＳ１３に進んでバッテリ２２からの放電を行うとともに、補助動力付自転車のアシスト制御を行う。逆に、不揮発性メモリ６から放電停止情報が読み出された場合には、ステップＳ１４の判定結果は「ＹＥＳ」となり、ステップＳ１５に進んでバッテリ２２の放電停止状態を維持する。
【００２６】
この実施例においても、第１実施例と同様にバテッリの過放電を確実に防止することができる。特に、この実施例では、充電器１から出力される充電信号ａａを検出することによりバッテリ２２を放電可能な状態にするので、バッテリ２２を車両に搭載した状態でバッテリに充電を行うタイプの補助動力付自転車に適用することが可能となる。
【００２７】
（３）変形例
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、例えば以下のように種々の変形が可能である。
上記第２実施例において、充電信号ａａは、充電開始をした後にバテッリ２２の電圧が設定値以上になった時、または、充電終了時に充電器１から出力するようにしても良い。また、上記第２実施例において、充電器出力電圧ＶinをＣＰＵ３１で検出し、コントローラ３を起動しても良い。さらに、上記実施例において、算出されたバッテリ２２の充電量を不揮発性メモリに格納し、これと放電量とを比較してバッテリ２２の放電停止の可否を決定しても良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の２次電池の過放電防止装置においては、放電停止情報を不揮発性記憶手段に記憶するので、たとえ、装置自体の電源が遮断されたとしても過去の放電停止を知ることができ、これに基づいて２次次電池の放電停止状態を維持するので、２次電池の過放電を確実に防止することができる。また、２次電池に対して行われる充電を検出すると、２次電池の放電を可能な状態とするので、不必要に２次電池の放電を制限することもない（請求項１〜４）。
【００２９】
さらに、充電信号または充電電圧を用いて２次電池に対して行われる充電を検出すると、２次電池の放電を可能な状態とするので、２次電池を車両に搭載したまま充電を行うことが可能となる（請求項３，４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の要部の構成を示すブロック図である。
【図２】充電器が分離されている場合のＣＰＵの動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】充電器が接続されている場合のＣＰＵの動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１充電器
６不揮発性メモリ（不揮発性記憶手段）
２２バッテリ（２次電池）
３１ＣＰＵ（容量検出手段、放電停止手段、読出手段、充電検出手段、放電判定手段、電圧検出回路、電圧判定回路）
３３，３４インターフェース回路（容量検出手段、充電検出手段、電圧検出回路）
ａａ充電信号
Ｖin 充電器出力電圧（充電電圧）

Claims

２次電池を電源とする駆動装置から生ずる補助動力と人力とを併用して走行する車両に搭載された状態で充電が行われる前記２次電池の過放電防止装置であって、
前記駆動装置の駆動中に前記駆動装置に供給される電流に基づいて前記２次電池の残存容量を検出する容量検出手段と、
前記容量検出手段により検出された２次電池の残存容量が所定容量を下回った場合に上記２次電池の放電を停止する放電停止手段と、
前記放電停止手段による放電停止情報を記憶する不揮発性記憶手段と、
前記不揮発性記憶手段に格納されている情報を読み出す読出手段と、
前記２次電池に対する充電を検出する充電検出手段と、
前記充電検出手段の検出結果と、前記読出手段によって読み出された情報とに基づいて、前記２次電池が放電可能な状態か否かを判定する放電判定手段とを備え、
前記放電判定手段は、前記充電検出手段によって充電が検出されず、かつ、前記読出手段によって放電停止情報が読み出された場合に前記２次電池の放電停止状態を維持し、それ以外の場合には前記２次電池の放電を可能な状態とすることを特徴とする２次電池の過放電防止装置。
前記充電検出手段は、前記２次電池の電圧を検出する電圧検出回路と、検出された２次電池の電圧が放電停止によって自然に回復する電圧よりも高く設定された基準電圧を上回るか否かを判定する電圧判定回路とを備え、
上記判定結果が上回ると判定された場合に、上記２次電池に対する充電を検出することを特徴とする請求項１に記載の２次電池の過放電防止装置。
前記充電検出手段は、前記２次電池を充電する充電器から出力される充電信号を検出することを特徴とする請求項１に記載の２次電池の過放電防止装置。
前記充電検出手段は、前記２次電池を充電する充電器の充電電圧を検出することを特徴とする請求項１に記載の２次電池の過放電防止装置。