JP3807630B2 - 蓄電池のメモリ効果低減方法及びその装置 - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、例えば電動車両に電源として搭載される蓄電池のメモリ効果低減方法及びその装置に関するものである。
背景技術
例えば、電動車両の電源として搭載される蓄電池として、アルカリ二次電池等があり、このようなアルカリ二次電池等を使用する際、電池容量を１００％（公称容量）使用しないまま、充放電サイクルを繰り返すと、第３図に示すようにそれまで放電できていた時間よりも短い時間で放電が終わってしまい、最悪の場合にはほとんど、放電していないのに、電池電圧が放電終止電圧に達する状況に陥ることがある。
このような電池容量を１００％使用しないまま、充放電サイクルを繰り返すと、それまで放電できていた時間よりも短い時間で放電が終わってしまう現象は、メモリ効果として認識されており、この状況を解消するためには使用電池の容量をほぼ１００％近くまで放電する必要がある。実際には比較的小さな電流値、例えば０．１〜０．２ＣＡで長時間放電を実行することで、メモリ効果の影響を低減することが行なわれる。
即ち、放電時間（電池の使用可能時間）が短くなった時点で、小さい電流でのリフレッシュ放電を実行すればよいわけであるが、実行の時期の判断は一般のユーザーに任されており、いつリフレッシュ放電を実行するのがメモリ効果の影響を低減するのに有効かつ効率的なのか明確でないため、リフレッシュ放電が有効でない場合が多い。
この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、適切な時期にリフレッシュ放電を自動的に又は、警告を受けて手動で実行し、有効かつ効率的にメモリ効果の影響を低減することが可能な蓄電池のメモリ効果低減方法及びその装置を提供することを目的としている。
発明の開示
この発明の蓄電池のメモリ効果低減方法は、蓄電池の放電容量の公称容量に対する割合を表す放電深度を複数のレンジに区分し、前記各レンジに対してリフレッシュ放電を実行すべき充電回数を設定しておき、充電から次の充電までの間の放電容量を積算して放電深度を求め、充電時にこの放電深度の値に応じて、該当するレンジの充電回数のカウント数を積算することを繰り返し、各レンジのいずれかの充電回数がリフレッシュ放電を実行すべき回数に達した時に自動的に又は手動でリフレッシュ放電を実行する。放電深度を複数にレンジ分けすると共に、各レンジごとにリフレッシュ放電をすべき充電回数を設定し、いずれかのレンジの充電回数が設定値に達したらリフレッシュ放電を実行するので、リフレッシュ放電実行の効果を最も効率的に作用させることができる適切な時期にリフレッシュ放電を自動的にあるいは手動で実行でき、有効かつ効率的にメモリ効果の影響を低減することができる。
また、リフレッシュ放電を実行すべき回数に達した時にリフレッシュ放電を実行する警告を行なう。自動的にリフレッシュ放電を実行する場合には、リフレッシュ放電実行の警告がユーザーの放電のさせ方は適切でないという注意の喚起となり、手動でリフレッシュ放電を実行する場合には、リフレッシュ放電実行の警告により手動操作が行われる。
この発明の蓄電池のメモリ効果低減装置は、蓄電池の放電容量の公称容量に対する割合を表す放電深度を複数のレンジに区分し、前記各レンジに対してリフレッシュ放電を実行すべき充電回数を設定するリフレッシュ放電設定手段と、充電から次の充電までの間の放電容量を積算する放電容量積算手段と、前記蓄電池の積算放電容量と公称容量とから放電深度を算出する放電深度算出手段と、充電時にこの放電深度の値に応じて該当するレンジの充電回数のカウント数を積算することを繰り返す充電回数カウント手段と、各レンジのいずれかの充電回数がリフレッシュ放電を実行すべき回数に達した時に自動的に又は手動でリフレッシュ放電を実行するリフレッシュ放電実行判断手段と、を備える。放電深度を複数にレンジ分けすると共に、各レンジごとにリフレッシュ放電をすべき充電回数を設定し、いずれかのレンジの充電回数が設定値に達したらリフレッシュ放電を実行するので、リフレッシュ放電実行の効果を最も効率的に作用させることができる適切な時期にリフレッシュ放電を自動的にあるいは手動で実行でき、有効かつ効率的にメモリ効果の影響を低減することができる。
また、リフレッシュ放電を実行すべき回数に達した時にリフレッシュ放電を実行する警告を行なう警告手段を備える。自動的にリフレッシュ放電を実行する場合には、リフレッシュ放電実行の警告がユーザーの放電のさせ方は適切でないという注意の喚起となり、手動でリフレッシュ放電を実行する場合には、リフレッシュ放電実行の警告により手動操作が行われる。
【図面の簡単な説明】
第１図は蓄電池のメモリ効果低減装置の概略構成を示すブロック図である。
第２図は蓄電池のメモリ効果低減装置のフローチャートである。
第３図は蓄電池のメモリ効果を説明する図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明の蓄電池のメモリ効果低減方法及びその装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
第１図は蓄電池のメモリ効果低減装置の概略構成を示すブロック図、第２図は蓄電池のメモリ効果低減装置のフローチャート、第３図は蓄電池のメモリ効果を説明する図である。
蓄電池のメモリ効果低減装置１は、例えば電動補助自転車のような電動車両に搭載された蓄電池６のメモリ効果低減を行なう。蓄電池６には、車載の負荷回路２と充電回路３とが接続されている。負荷回路２には、手動の負荷回路スイッチ４、モータ類の負荷５が備えられ、負荷回路スイッチ４を閉じることで蓄電池６から負荷５に電力が与えられる。この蓄電池６としては、例えばＮｉ−ＭＨ、Ｎｉ−Ｃｄ等のアルカリ二次電池が用いられる。
充電回路３には、充電回路スイッチ７が備えられている。この充電回路３は、電動車両を停止し、例えば夜間の充電時にコネクタ８を介してリフレッシュ放電器１０付き充電器９が接続されると、車載のコントローラ１４が充電回路スイッチ７を閉じることで蓄電池６の充電またはリフレッシュ放電が行なわれる。
また、蓄電池のメモリ効果低減装置１には、蓄電池６の電圧を検出する電池電圧検出器１１が備えられると共に、負荷回路２に放電電流検出器１２が設けられ、この電池電圧検出器１１から得られる電圧情報、放電電流検出器１２から得られる電流情報は車載のコントローラ１４に送られる。
コントローラ１４には、リフレッシュ放電設定手段２０と、放電容量積算手段２１と、放電深度算出手段２２と、充電回数カウント手段２３と、リフレッシュ放電実行判断手段２４とが備えられている。
リフレッシュ放電設定手段２０は、蓄電池６の実際の放電容量の蓄電池６の公称容量に対する割合を表す放電深度（ＤＯＤ）を複数のレンジに区分し、各レンジに対してリフレッシュ放電を実行すべき充電の回数を予め設定して記憶する。放電容量積算手段２１は、放電電流検出器１２から得られる電流情報から、充電から次の充電までの間の放電容量の積算により蓄電池６の積算放電容量を求める。放電深度算出手段２２は、放電容量積算手段２１から得られる蓄電池６の積算放電容量を記憶し蓄電池６の公称容量との割合すなわち放電深度を算出する。充電回数カウント手段２３は算出した放電深度の値に応じて、該当するレンジの充電回数のカウント数を積算することを繰り返す。リフレッシュ放電実行判断手段２４は、各レンジのいずれかの充電回数がリフレッシュ放電を実行すべき回数に達した時に自動的にリフレッシュ放電を実行する。
この蓄電池のメモリ効果低減装置１は、充電から次の充電までの間の放電容量の積算により蓄電池６の積算放電容量を検出し、この積算放電容量を記憶し公称容量との割合を表す放電深度を算出し、算出した放電深度の値に応じて該当するレンジの充電回数のカウント数を積算することを繰り返し、各レンジのいずれかの充電回数がリフレッシュ放電を実行すべき回数に達した時に、自動的にリフレッシュ放電器１０を作動させてリフレッシュ放電を実行し、リフレッシュ放電を適切な時期に効率的に作用させることができる。また、リフレッシュ放電を実行することで、第３図に示すような蓄電池６のメモリ効果による影響を最少限にすることが可能である。
また、蓄電池のメモリ効果低減装置１は、リフレッシュ放電を実行すべき回数に達した時にリフレッシュ放電を実行する警告を行なう警告手段２５を備えている。この警告手段２５は、例えば、ランプ、ブザー等を用いることができ、リフレッシュ放電実行の警告を行なうことで、ユーザーの充放電のさせ方に問題があること、すなわち浅い放電と充電を繰り返していることを注意、指導できる。
次に、コントローラ１４での放電容量積算による放電深度の算出の場合の制御について説明する。
この実施例では、放電深度を３段階にレンジ分けしており、具体的には、レンジＲ１；０〜３０％、レンジＲ２；３０〜５０％、レンジＲ３；５０〜９０％とする。３つのレンジに対してリフレッシュ放電を実行すべき充電回数を設定する。例えば、レンジＲ１に対してはＮ１＝２０回、レンジＲ２に対してはＮ２＝５０回、レンジＲ３に対してはＮ３＝８０回というように浅い放電を繰り返すほどリフレッシュ放電の時期が早く来るよう設定し、予めコントローラ１４のリフレッシュ放電設定手段２０により記憶しておく。
ステップａでは、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３を「０」にリセットし、電動車両の走行が開始されると、ステップｂで蓄電池６の放電が開始される。電動車両の走行を停止して放電が終了すると（ステップｃ）、ステップｄで放電容量積算手段２１により放電容量の積算が行なわれ、蓄電池６の積算放電容量を記憶する。
続いて充電器９を接続して充電を行うものとする（ステップｅ）。ステップｆで、放電深度算出手段２２により放電容量積算手段２１から得られる蓄電池６の積算放電容量と蓄電池６の公称容量との割合である放電深度を算出し、ステップｇで放電深度がレンジＲ１；３０％以下か否かの判断を行ない、レンジＲ１；３０％以下の場合には、ステップｈでレンジＲ１に対しては充電回数Ｎ１に１回を加算する。
この充電回数が２０回になるまで（ステップｉ）ステップｋに移行して充電を行い、完了後充電器９をはずして（ステップｌ）放電する（ステップｂ）というような放充電のサイクルを繰り返し、充電回数が２０回になると、ステップｊでリフレッシュ放電を実行する。リフレッシュ放電終了後ステップｐで放電し、完了後充電器９をはずして（ステップｑ）、ステップａへ移行し、ステップｂから前記した作動を行なう。
ステップｇで放電深度がレンジＲ１；３０％以下か否かの判断を行ない、３０％以上の場合には、ステップｍへ移行し、レンジＲ２；５０％以下か否かの判断を行なう。レンジＲ２；５０％以下の場合には、ステップｎでレンジＲ２に対しては充電回数Ｎ２に１回を加算する。
ステップｏで充電回数が５０回になるまでステップｋに移行して充電を行い、完了後充電器９をはずして（ステップｌ）放電する（ステップｂ）という充放電サイクルを繰り返し、充電回数が５０回になると、ステップｊへ移行してリフレッシュ放電を実行する。リフレッシュ放電終了後、ステップｐで充電し、完了後充電器９をはずして（ステップｑ）、ステップａへ移行し、ステップｂから前記した作動を行なう。
また、ステップｍでレンジＲ２；５０％以下か否かの判断を行ない、５０％以上の場合には、ステップｒでレンジＲ３に対しては充電回数Ｎ３に１回を加算する。
ステップｓで充電回数が８０回になるまでステップｋに移行して充電を行い、完了後充電器９をはずして（ステップｌ）放電する（ステップｂ）という充放電サイクルを繰り返し、充電回数が８０回になると、ステップｊへ移行してリフレッシュ放電を実行する。リフレッシュ放電終了後ステップｐで充電し、完了後充電器９をはずして（ステップｑ）、ステップａへ移行し、ステップｂから前記した作動を行なう。
このように、充電のたびに、その時の放電深度の値が属するレンジの充電回数Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３のどれかとしてカウントされ、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３のどれかがリフレッシュ放電を実行すべき充電回数に達した時点でリフレッシュ放電が実行される。このリフレッシュ放電により蓄電池６のメモリ効果の影響は低減される。リフレッシュ放電後、充電が行われるとＮ１，Ｎ２，Ｎ３のカウント数はすべて再度０回にリセットされ、新たにカウントを開始し、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３のカウント数が、それぞれのリフレッシュ放電を実行すべき充電回数に最初に達した時リフレッシュ放電が実行される。
以上の実施の形態は、自動でリフレッシュ放電を実行しているが、警告が出たら手動でリフレッシュ放電を選択してもよい。また、この実施の形態では、電動車両の走行を停止して放電が終了するたびに、ステップｄで放電容量の積算が行なわれ、蓄電池６の積算放電容量を記憶し、続いて充電器９を接続してはじめてステップｆで蓄電池６の積算放電容量と蓄電池６の公称容量との割合である放電深度を算出するようにしているが、放電終了のたびに蓄電池６の積算放電容量を記憶し、さらに蓄電池６の積算放電容量と蓄電池６の公称容量との割合である放電深度までを算出して記憶しておき、その後充電器９が接続されたらすぐ、ステップｇの放電深度がレンジＲ１；３０％以下か否かの判断を行なうようにしてもよい。
産業上の利用可能性
以上のように、蓄電池の劣化監視方法及びその装置は、例えば電動補助自転車のような電動車両に搭載され、放電深度を複数にレンジ分けすると共に、各レンジごとにリフレッシュ放電をすべき充電回数を設定し、いずれかのレンジの充電回数が設定値に達したらリフレッシュ放電を実行するので、リフレッシュ放電実行の効果を最も効率的に作用させることができる適切な時期にリフレッシュ放電を自動的にあるいは手動で実行でき、有効かつ効率的にメモリ効果の影響を低減することができる。

Claims (4)

1. 蓄電池の放電容量の公称容量に対する割合を表す放電深度を複数のレンジに区分し、前記各レンジに対してリフレッシュ放電を実行すべき充電回数を設定しておき、充電から次の充電までの間の放電容量を積算して放電深度を求め、充電時にこの放電深度の値に応じて、該当するレンジの充電回数のカウント数を積算することを繰り返し、各レンジのいずれかの充電回数がリフレッシュ放電を実行すべき回数に達した時に自動的に又は手動でリフレッシュ放電を実行することを特徴とする蓄電池のメモリ効果低減方法。
2. 請求項１記載の蓄電池のメモリ効果低減方法において、前記リフレッシュ放電を実行すべき回数に達した時にリフレッシュ放電を実行する警告を行なうことを特徴とする蓄電池のメモリ効果低減方法。
3. 蓄電池の放電容量の公称容量に対する割合を表す放電深度を複数のレンジに区分し、前記各レンジに対してリフレッシュ放電を実行すべき充電回数を設定するリフレッシュ放電設定手段と、充電から次の充電までの間の放電容量を積算する放電容量積算手段と、前記蓄電池の積算放電容量と公称容量とから放電深度を算出する放電深度算出手段と、充電時にこの放電深度の値に応じて該当するレンジの充電回数のカウント数を積算することを繰り返す充電回数カウント手段と、各レンジのいずれかの充電回数がリフレッシュ放電を実行すべき回数に達した時に自動的に又は手動でリフレッシュ放電を実行するリフレッシュ放電実行判断手段と、を備えることを特徴とする蓄電池のメモリ効果低減装置。
4. 請求項３記載の蓄電池のメモリ効果低減装置において、前記リフレッシュ放電を実行すべき回数に達した時にリフレッシュ放電を実行する警告を行なう警告手段を備えることを特徴とする蓄電池のメモリ効果低減装置。

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