JP5268085B2 - バッテリの容量管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリの状態に応じて実力容量を求めることのできるバッテリの容量管理装置に関する。

従来から、ゴルフカート等の電動車両の中には、バッテリを充電する際に、その充電量が所定の演算により求めた実力容量（満充電時の容量）になるように制御するバッテリの容量管理装置を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。このバッテリの容量管理装置（電池管理装置）は電動自転車の電動車両用電源システムに備わったもので、電池の状態にもとづいて充電停止条件を変更する機能を有している。そして、このバッテリの容量管理装置では、車両走行により電池電圧が予め設定された実力容量判定電圧値に達するまでに放電した走行時放電容量、リフレッシュ放電時に電池電圧が設定電圧値に達するまでに放電したリフレッシュ時放電容量または前述した走行時放電容量とリフレッシュ時放電容量との合計値を実力容量とし、この実力容量に基づいて充電停止条件を変更するようにしている。
特開２００１−１２８３８５号公報

しかしながら、前述した従来のバッテリの容量管理装置では、実力容量判定電圧値や設定電圧値がバッテリの劣化の程度に拘わらず一定であるため、バッテリの劣化の程度によっては算出により求められた実力容量の値が正確でないおそれがある。また、電動車両の中にはゴルフカートのように、平地や上り坂を走行する際にはバッテリは放電するが、下り坂を走行する際にはエネルギーが回生されてバッテリが充電されるものもある。このようにバッテリが放電充電を繰り返しながら走行するゴルフカートに、前述した従来のバッテリの容量管理装置を用いた場合にも適正な実力容量を求めることは難しい。

本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、バッテリの状態に応じて実力容量を変更することにより適正な実力容量を求めることのできるバッテリの容量管理装置を提供することである。

前述した目的を達成するため、本発明に係るバッテリの容量管理装置の構成上の特徴は、バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、バッテリからの放電電流を検出する電流検出手段と、バッテリの実力容量までの充電が終了してから、時間経過にしたがってバッテリの放電量を算出する放電量算出手段と、バッテリの残存容量が予め設定した設定値に達したときのバッテリの端子電圧とバッテリの放電電流との関係を示すマップデータが予め記憶された記憶手段と、放電量算出手段によって算出されるバッテリの放電量であって、バッテリの実力容量までの充電が終了してから、電圧検出手段により検出されるバッテリの端子電圧が前記電流検出手段により検出される電流値に対応するマップデータの電圧値に達するまでのバッテリの放電量に基づいて、バッテリの実力容量を算出して、この算出した実力容量を新たな実力容量として更新する実力容量算出手段と、実力容量算出手段により算出された実力容量に基づいてバッテリの劣化の程度を判定するバッテリ劣化判定手段とを備え、さらに、記憶手段は、バッテリの劣化の程度に応じた端子電圧と放電電流との関係を示すマップデータを記憶し、放電量算出手段は、バッテリ劣化判定手段により判定されたバッテリの劣化の程度に対応するマップデータに基づいてバッテリの放電量を算出することにある。

本発明に係るバッテリの容量管理装置では、バッテリの端子電圧だけでなく、放電電流も加味して、バッテリの残存容量が予め設定した設定値に達したときのバッテリの端子電圧とバッテリの放電電流との関係を示すマップデータを予め作成し、これを記憶手段に記憶させている。そして、実力容量まで充電されたバッテリの端子電圧が電流値に対応するマップデータの電圧値に達するまでの放電量に基づいてバッテリの新たな実力容量を算出してこの算出された新たな実力容量を実力容量として更新するようにしている。

これによると、バッテリの負荷変動による電圧の変動に対応してバッテリの実力容量を精度よく求めることができる。また、この場合、実力容量算出手段によって実力容量を算出する際に、バッテリの実力容量までの充電が終了してからバッテリの端子電圧が電流検出手段により検出される電流値に対応するマップデータの電圧値に達するまでの放電量に加えて、放電量算出手段が算出するバッテリの実力容量までの充電が終了してから再度充電するまでの間のバッテリの放電量も加味することが好ましい。

また、本発明に係るバッテリの容量管理装置によると、新品の状態のバッテリが使用経過に応じて劣化していっても、その劣化に応じてバッテリの実力容量を精度よく求めることができる。

また、本発明に係るバッテリの容量管理装置のさらに他の構成上の特徴は、バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、バッテリからの放電電流を検出する電流検出手段と、バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、バッテリの実力容量までの充電が終了してから、時間経過にしたがってバッテリの放電量を算出する放電量算出手段と、バッテリの残存容量が予め設定した設定値に達したときのバッテリの端子電圧とバッテリの放電電流とバッテリの温度との関係を示すマップデータが予め記憶された記憶手段と、放電量算出手段によって算出されるバッテリの放電量であって、バッテリの実力容量までの充電が終了してから、電圧検出手段により検出されるバッテリの端子電圧が電流検出手段により検出される電流値とバッテリ温度検出手段によって検出されるバッテリ温度とに対応するマップデータの電圧値に達するまでのバッテリの放電量に基づいて、バッテリの実力容量を算出して、この算出された実力容量を新たな実力容量として更新する実力容量算出手段とを備えたことにある。

本発明に係るバッテリの容量管理装置では、バッテリの端子電圧だけでなく、放電電流およびバッテリの温度も加味して、バッテリの残存容量が予め設定した設定値に達したときのバッテリの端子電圧とバッテリの放電電流とバッテリの温度との関係を示すマップデータを予め作成し、これを記憶手段に記憶させている。そして、実力容量まで充電されたバッテリの端子電圧が電流値とバッテリ温度とに対応するマップデータの電圧値に達するまでの放電量に基づいてバッテリの新たな実力容量を算出してこの算出された新たな実力容量を実力容量として更新するようにしている。

これによると、バッテリの負荷変動による電圧の変動に対応してバッテリの実力容量をより一層精度よく求めることができる。また、これによると、温度変化にも対応して精度のよいバッテリの実力容量を求めることができる。また、この場合も、実力容量算出手段によって実量容量を算出する際に、バッテリの実力容量までの充電が終了してからバッテリの端子電圧が電流検出手段により検出される電流値に対応するマップデータの電圧値に達するまでの放電量に加えて、放電量算出手段が算出するバッテリの実力容量までの充電が終了してから再度充電するまでの間のバッテリの放電量も加味することが好ましい。

また、本発明に係るバッテリの容量管理装置のさらに他の構成上の特徴は、記憶手段は、バッテリの劣化の程度に応じた端子電圧と放電電流とバッテリ温度との関係を示すマップデータを記憶し、実力容量算出手段により算出された実力容量に基づいてバッテリの劣化の程度を判定するバッテリ劣化判定手段を設け、放電量算出手段は、バッテリ劣化判定手段により判定されたバッテリの劣化の程度に対応するマップデータに基づいてバッテリの放電量を算出することにある。

これによると、新品の状態のバッテリが使用経過に応じて劣化していっても、その劣化に応じてバッテリの実力容量をより一層精度よく求めることができる。また、これによると、温度変化にも対応して精度のよいバッテリの実力容量を求めることができる。

また、本発明に係るバッテリの容量管理装置のさらに他の構成上の特徴は、実力容量算出手段により算出された実力容量と放電量算出手段により時間経過にしたがって算出された放電量とに基づいて、時間経過にしたがったバッテリの残存容量を算出する残存容量算出手段と、残存容量算出手段により時間経過にしたがって算出されたバッテリの残存容量に相当する情報を表示する表示手段とをさらに設けたことにある。これによると、バッテリの正確な残存容量を容易に把握できる。この場合の表示装置としては、ＬＥＤ等を用いた視覚で確認できる装置や警告音を発する聴覚で確認できる装置等を用いることができる。

また、本発明に係るバッテリの容量管理装置のさらに他の構成上の特徴は、バッテリの容量管理装置がゴルフカートに設けられたものであることにある。これによると、放電や充電を繰り返しながら走行して電圧の変動が大きくなるゴルフカートのバッテリにおいてより精度のよい実力容量を求めることができる。また、ゴルフカートにおいては、日中の使用によりバッテリが放電し夜間の不使用時にバッテリの充電が行われるといったように規則的に放電と充電とが行われる。このため、本発明に係るバッテリの容量管理装置をゴルフカートに設けることにより、バッテリの状態を常時管理できるとともに適正な充電をその都度行うことができるためバッテリの容量管理装置をより好ましい状態で使用することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて詳しく説明する。図１は、同実施形態に係るバッテリの容量管理装置２０（図２参照）を備えたゴルフカート１０を示している。このゴルフカート１０は、車体１１の下部における前部の左右両側にそれぞれ設けられた一対の前輪ＦＷ（一方しか図示せず）と、車体１１の下部における後部の左右両側にそれぞれ設けられた一対の後輪ＲＷ（一方しか図示せず）とを備えている。また、車体１１の内部中央の前後に、それぞれ二人用の前部シート１２ａと三人用の後部シート１２ｂとが並んで設けられている。そして、車体１１の前部における前部シート１２ａの運転席の前側にハンドル１３がステアリング軸１４を介して設けられている。

また、車体１１の上部に、車体１１の四隅に設けられた支持枠１５を介して屋根部１６が設けられている。そして、車体１１の前端下部にバンパ１７ａが取り付けられ、車体１１の後部を構成するカウル１１ａの後端下部にバンパ１７ｂが取り付けられている。このゴルフカート１０は、手動運転または自動運転が可能になっており、手動運転する場合には、前部シート１２ａに座った運転者がハンドル１３を回転操作することにより前部の両前輪ＦＷが左右に向きを変更して、ゴルフカート１０は左旋回したり右旋回したりしながら進行方向を変えて走行する。

また、自動運転する場合には、バッテリの容量管理装置２０が備えるコントローラ３０の制御により、ハンドル１３を支持するステアリング軸１４の下部側と上部側との連結が切り離されるとともに、ステアリング軸１４の下部側に設けられたステアリングモータ（図示せず）が作動して、ステアリング軸１４の下部側部分が回転しその回転に応じて前輪ＦＷは向きを左右に変更する。また、車体１１の前部側におけるハンドル１３の下方にアクセルペダル（図示せず）とブレーキペダル１８とが左右に並んで設けられ、車体１１の後部側には、後輪ＲＷを回転駆動させる駆動モータ１９（図２参照）等が設けられている。

アクセルペダルおよびブレーキペダル１８は、ゴルフカート１０を運転者の操作により走行させる際に、運転者によって操作されるものである。アクセルペダルは、コントローラ３０に接続されており、運転者がアクセルペダルを踏み込むとアクセルペダルの位置（踏込み量）に応じて駆動モータ１９が回転駆動して後輪ＲＷを回転させる。これによって、ゴルフカート１０は加速しながら走行する。また、ゴルフカート１０を自動運転させる場合には、コントローラ３０の制御によって駆動モータ１９を駆動させて後輪ＲＷを回転させる。

また、ブレーキペダル１８は、油圧式ディスクブレーキシステム（図示せず）を介して、前輪ＦＷおよび後輪ＲＷにそれぞれ設けられたディスクブレーキに連結されているとともに、制動モータ（図示せず）を介してコントローラ３０に接続されている。そして、運転者がブレーキペダル１８を踏込むと、ブレーキペダル１８の踏込み量（踏込み力）は、油圧式ディスクブレーキシステムを介してディスクブレーキに伝達され、ディスクブレーキの作動により前輪ＦＷおよび後輪ＲＷの回転駆動が制動される。また、自動運転する場合には、コントローラ３０の制御によって制動モータが駆動することにより、運転者がブレーキペダル１８を踏込んだときと同様に、ディスクブレーキを作動させて前輪ＦＷおよび後輪ＲＷの回転駆動を制動する。

また、このゴルフカート１０に備わったバッテリの容量管理装置２０は、車体１１における後部シート１２ｂの下方（内部）に設置されており、図２に示したように、コントローラ３０の他、鉛蓄電池からなる駆動バッテリ２１、駆動バッテリ２１の温度を検出する本発明のバッテリ温度検出手段としてのバッテリ温度センサ２２、駆動バッテリ２１の残存容量を表示する本発明の表示手段としての残量ＬＥＤ２３、駆動バッテリ２１の残存容量が所定量以下の異常値になったことを表示する異常ＬＥＤ２４および駆動バッテリ２１の残存容量が所定量以下の異常値になったときに警報を発するブザー２５を備えている。駆動バッテリ２１は、駆動モータ１９を作動させるための電力をコントローラ３０のモータ制御部３１を介して駆動モータ１９に供給する。

また、コントローラ３０には、モータ制御部３１の他、駆動バッテリ２１の電圧や電流に基づいて充電量や放電量を算出する充放電量積算部３２、メモリ３３、実力容量演算部３４および残量演算部３５を備えている。充放電量積算部３２は、本発明の電圧検出手段、電流検出手段および放電量算出手段として機能し、駆動バッテリ２１の電圧値および電流値を所定の短時間ごとに検出するとともに充放電量を算出して、その充放電量の値を検出信号として実力容量演算部３４、メモリ３３および残量演算部３５に送信する。すなわち、この充放電量積算部３２は、電圧検出装置、電流検出装置および放電量積算計で構成されている。

メモリ３３は、本発明の記憶手段としての機能を備えたものでＲＯＭとＲＡＭとで構成されている。そして、このメモリ３３は、後述するプログラムおよびマップデータ等を記憶しているとともに、各種のデータを書き換え可能な状態で記憶する。すなわち、ＲＯＭには、図３に示したプログラムや図４および図５に示したマップデータ等が記憶され、ＲＡＭには、充放電量積算部３２、実力容量演算部３４および残量演算部３５から順次送信されてくる各種のデータがそれぞれ新たなデータに書き換えられながら記憶される。実力容量演算部３４は、充放電量積算部３２から送信される電圧値、電流値および充放電量のデータやメモリ３３が記憶するマップデータから駆動バッテリ２１の実力容量を算出する。

残量演算部３５は本発明の残存容量算出手段を構成するもので、充放電量積算部３２から送信される充放電量のデータや実力容量演算部３４から送信される実力容量のデータに基づいて駆動バッテリ２１の残存容量を算出する。また、この残量演算部３５には、駆動バッテリ２１の残存容量が予め設定された最低値以上であるか否かを判定するバッテリ残量不足異常判定部３６が備わっている。

また、残量ＬＥＤ２３は、ゴルフカート１０の車内におけるステアリング軸１４の近傍の運転者から見え易い位置に設けられており、残量演算部３５によって演算処理されて得られた残存容量を視覚的に表示する。すなわち、この残量ＬＥＤ２３は、４個のＬＥＤからなるランプ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを備えており、残量演算部３５が演算した駆動バッテリ２１の残量値に応じて、順次ランプ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを、点灯、点滅、消灯させる。

この場合、残量値が、駆動バッテリ２１が満充電のときの残存容量に近い値であればランプ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄがすべて点灯する。そして、その状態から残量値が少し小さくなると、ランプ２３ａが点滅し、他のランプ２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは点灯した状態を維持する。さらに、残量値が小さくなると、ランプ２３ａが消灯し、他のランプ２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは点灯した状態を維持する。そして、さらに残量値が小さくなるとランプ２３ｂが点滅するといったように、順次残量値が小さくなるにしたがって、ランプ２３ａからランプ２３ｄに向って、点滅、消灯していく。

また、異常ＬＥＤ２４も、ＬＥＤのランプで構成されゴルフカート１０の車内におけるステアリング軸１４の近傍の運転者から見え易い位置に設けられている。そして、バッテリ残量不足異常判定部３６によって駆動バッテリ２１の残存容量が予め設定された最低値以下であると判定されたときに点滅して、駆動バッテリ２１に充電の必要が生じていることを視覚から知らせる。その際、ブザー２５も警告音を発して駆動バッテリ２１に充電の必要が生じていることを聴覚から知らせる。

また、コントローラ３０は、制御機能を有するＣＰＵ（図示せず）を備えており、このＣＰＵによってバッテリの容量管理装置２０を作動させるための各種の演算処理等が実行される。さらに、メモリ３３には、前述したプログラムやマップの他、ゴルフカート１０を発進、走行および停止させるための各種のプログラムやマップ等のデータも記憶されており、メモリ３３は、ゴルフカート１０の車体１１に設置された車速検出センサ（図示せず）から送信される走行速度の検出信号等の各種のデータを一時的に記憶して、コントローラ３０のＣＰＵは、メモリ３３が記憶するプログラムやマップデータおよび各種の検出データ等に基づいて所定の処理や演算を実行して、モータ制御部３１を介してゴルフカート１０を発進、走行、停止させる。

この構成において、運転者がゴルフカート１０を運転する場合には、運転者は、まず、前部シート１２ａにおけるハンドル１３の後方部分の席に座る。ついで、電源スイッチ等のスイッチ（図示せず）をオン状態にし、アクセルペダルを踏み込む。これによって、駆動モータ１９が作動してゴルフカート１０は走行を開始する。この際、電源スイッチがオン状態になったのちには、残量ＬＥＤ２３に駆動バッテリ２１の残存容量が表示され、運転者は必要に応じて残量ＬＥＤ２３を見ることにより、駆動バッテリ２１の残存容量を把握することができる。

なお、このゴルフカート１０の駆動バッテリ２１は、夜間のゴルフカート１０が使用されない間に充電装置に接続されて充電され、次に使用される日の最初に使用される際には、実力容量（満充電）またはそれに近い残存容量を有している。また、この駆動バッテリ２１の実力容量は、残存容量が所定の値に達する度に更新されてメモリ３３に記憶される。これによって駆動バッテリ２１が使用により徐々に劣化していっても、駆動バッテリ２１の状態に応じた実力容量が設定される。

この場合の残量ＬＥＤ２３の表示および残存容量の算出は、図３に示したフローチャートにしたがって行われる。図３に示したフローチャートのプログラムは、駆動バッテリ２１の充電が完了したのちに、コントローラ３０のＣＰＵによって所定時間ごとに繰り返し実行される。図３に示したフローチャートは、まず、駆動バッテリ２１の充電が完了するとステップ１００でスタートしたのちに、ステップ１０２に進んで、メモリ３３が記憶している前回のプログラム実行の際に求めた残存容量（実力容量）を読み込んで設定する処理が行われる。

ついで、プログラムがステップ１０４に進んで、駆動バッテリ２１の放電が開始されると、プログラムはステップ１０６に進んで充放電量積算部３２が充放電量の積算を開始する。これは、充放電量積算部３２に含まれる放電量積算計が駆動バッテリ２１の充放電電流を順次積算していくことによって算出され、算出された充放電量の値は、一旦メモリ３３に記憶される。また、この駆動バッテリ２１の放電は主としてゴルフカート１０の走行によるものである。

なお、ゴルフカート１０が上り坂を走行したり加速走行する場合には駆動バッテリ２１は放電するが、ゴルフカート１０が下り坂を走行する際等に減速すると回生制御が働いて駆動バッテリ２１は充電される。つぎに、プログラムは、ステップ１０８に進み、残存容量からステップ１０６の処理で求めた充放電量を減算して現在の残存容量を求める処理が行われる。この処理は、残量演算部３５によって実行される。そして、ステップ１１０に進み、残存容量が９０％以上であるか否かの判定が行われる。

この判定は、ステップ１０８の処理で求めた残存容量が初期の残存容量（実力容量）の９０％以上であるか否かを判定することによって行われ、ここで、ステップ１０８の処理で求めた残存容量が９０％以上であれば「ＹＥＳ」と判定して、プログラムはステップ１１２に進む。ステップ１１２では、残量演算部３５の演算結果に基づいて残量ＬＥＤ２３のランプ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄのすべてを点灯させる処理が行われる。ついで、プログラムは、ステップ１４２に進み、バッテリ温度センサ２２が検出する駆動バッテリ２１の温度の値を読み込むとともに、その温度の値に基づいてＩＶ特性ラインを補正する処理が行われる。この処理は、メモリ３３が記憶している図４および図５に示したマップに基づいて行われる。

図４は、駆動バッテリ２１が新品の場合のＩＶ特性（電流−電圧特性）を示しており、図５は、駆動バッテリ２１が使用できる限度近くまで劣化した場合のＩＶ特性を示している。図４および図５において、それぞれ左右方向に延びる軸は電流値、上下方向に延びる軸は電圧値、前後方向に延びる軸はバッテリ温度を示している。そして、図４の領域ａおよび図５の領域ｃはそれぞれ駆動バッテリ２１の残存容量が満充電（実力容量）の場合の関係を示し、図４の領域ｂおよび図５の領域ｄはそれぞれ駆動バッテリ２１の残存容量が満充電時の１０％の場合の関係を示している。すなわち、この駆動バッテリ２１においては、残存容量が満充電時の１０％になったときに充電の必要があるとしている。

また、図４および図５から電流値が大きくなると電圧値が小さくなり、電流値が一定のときにバッテリ温度が上昇すると電圧がやや大きくなっていることがわかる。このため、駆動バッテリ２１が新品で、かつ残存容量が満充電の状態であれば、ゴルフカート１０の走行によって、電流値、電圧値およびバッテリ温度が変動すると、それらの値に応じて、図４の領域ａ上で変動する。そして、ゴルフカート１０の走行により駆動バッテリ２１の残存容量が減少していくと、駆動バッテリ２１のＩＶ特性は、領域ａから領域ｂに向かって変化していく。

ここで、駆動バッテリ２１が新品であるとすると、ステップ１４２では、図４のマップの領域ａと領域ｂとの間におけるバッテリ温度センサ２２が検出する駆動バッテリ２１の温度に対応する領域（縦軸と横軸とに平行する面になる）を選択する処理が行われる。そして、プログラムは、ステップ１４４に進み、駆動バッテリ２１の残存容量が１０％ＩＶラインに達しているか否かを判定する処理が行われる。この判定は、ステップ１４２で求めた領域における充放電量積算部３２が検出する電流値と電圧値とに対応する部分（点）が領域ｂに達しているか否かを検出することにより行われる。

ここで、駆動バッテリ２１の残存容量が１０％ＩＶラインに達していなければ、「ＮＯ」と判定して、プログラムは、ステップ１４６に進む。そして、ステップ１４６において、駆動バッテリ２１はまだ放電中（ゴルフカート１０が走行動作中）であるか否かの判定が行われる。ここで、ゴルフカート１０の走行動作が終了していれば、ステップ１５０に進んで放電が停止する。そして、駆動バッテリ２１は、ゴルフカート１０が使用されない間に充電装置に接続されて前述した実力容量まで充電される。そして、つぎにゴルフカート１０を使用する際に、前述した処理が再度実行される。

また、ゴルフカート１０が走行動作中で、ステップ１４６において「ＹＥＳ」と判定すると、プログラムはステップ１０６に進む。そして、ステップ１０６，１０８で前述した処理を行ったのちに、ステップ１１０において、駆動バッテリ２１の残存容量が９０％以上であるか否かの判定が行われる。ここで、ステップ１０８の処理で求めた残存容量が９０％未満であれば「ＮＯ」と判定して、プログラムはステップ１１４に進み、駆動バッテリ２１の残存容量が９０％よりも小さく８０％以上であるか否かの判定が行われる。そして、駆動バッテリ２１の残存容量が９０％よりも小さく８０％以上であれば「ＹＥＳ」と判定して、ステップ１１６に進む。

ステップ１１６では、残量ＬＥＤ２３のランプ２３ａを点滅させランプ２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの点灯を維持させる処理が行われる。ついで、プログラムは、ステップ１４２に進んで前述した処理を駆動バッテリ２１の温度に応じて実行し、駆動バッテリ２１の残存容量が１０％ＩＶラインに達していなければ、ステップ１４６の処理が行われる。そして、ステップ１４６において、ゴルフカート１０が走行動作中で「ＹＥＳ」と判定すると、プログラムは再度ステップ１０６に進んで、以下、ゴルフカート１０が走行動作中を継続し、かつ駆動バッテリ２１の残存容量が１０％ＩＶラインに達するまで、ステップ１０６からステップ１４６の処理を繰り返し実行する。

すなわち、ステップ１１８においては、駆動バッテリ２１の残存容量が８０％未満で７０％以上であるか否かの判定が行われる。そして、駆動バッテリ２１の残存容量が８０％未満で７０％以上であればステップ１２０において、ランプ２３ａを消灯させランプ２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの点灯を維持させる処理が行われ、駆動バッテリ２１の残存容量が８０％以上かまたは７０％未満であれば、ステップ１２２に進む。ステップ１２２においては、駆動バッテリ２１の残存容量が７０％未満で６０％以上であるか否かの判定が行われ、駆動バッテリ２１の残存容量が７０％未満で６０％以上であればステップ１２４において、ランプ２３ａを消灯、ランプ２３ｂを点滅させ、ランプ２３ｃ，２３ｄの点灯を維持させる処理が行われ、駆動バッテリ２１の残存容量が７０％以上かまたは６０％未満であれば、ステップ１２６に進む。

ステップ１２６においては、駆動バッテリ２１の残存容量が６０％未満で５０％以上であるか否かの判定が行われ、駆動バッテリ２１の残存容量が６０％未満で５０％以上であればステップ１２８において、ランプ２３ｂを消灯させ、ランプ２３ｃ，２３ｄの点灯を維持させる処理が行われ、駆動バッテリ２１の残存容量が６０％以上かまたは５０％未満であれば、ステップ１３０に進む。ステップ１３０においては、駆動バッテリ２１の残存容量が５０％未満で４０％以上であるか否かの判定が行われ、駆動バッテリ２１の残存容量が５０％未満で４０％以上であればステップ１３２において、ランプ２３ｃを点滅させ、ランプ２３ｄの点灯を維持させる処理が行われ、駆動バッテリ２１の残存容量が５０％以上かまたは４０％未満であれば、ステップ１３４に進む。

ステップ１３４においては、駆動バッテリ２１の残存容量が４０％未満で３０％以上であるか否かの判定が行われ、駆動バッテリ２１の残存容量が４０％未満で３０％以上であればステップ１３６において、ランプ２３ｃを消灯させ、ランプ２３ｄの点灯を維持させる処理が行われ、駆動バッテリ２１の残存容量が４０％以上かまたは３０％未満であれば、ステップ１３８に進む。そして、ステップ１３８においては、駆動バッテリ２１の残存容量が３０％未満であるか否かの判定が行われ、駆動バッテリ２１の残存容量が３０％未満であればステップ１４０において、ランプ２３ｄを点滅させる処理が行われ、駆動バッテリ２１の残存容量が３０％以上であれば、ステップ１４２に進む。

なお、前述したステップ１１４からステップ１４０の処理において、駆動バッテリ２１の残存容量が設定された各範囲内に入ったときには、残量ＬＥＤ２３の各ランプ２３ａ等の表示状態を変更する処理が行われ、設定された各範囲から外れる場合には、値が小さな方に外れる場合だけでなく大きな方に外れた場合にも、次の小さな範囲が設定されたステップに進むようにしているが、これは、駆動バッテリ２１の残存容量に変動が生じることを考慮したためである。

すなわち、このゴルフカート１０の駆動バッテリ２１は回生制御が行われるようになっており、ゴルフ場の平地や上り坂を走行する際には放電するが下り坂を走行する際には充電するように構成されている。このため、駆動バッテリ２１の残存容量は、ゴルフカート１０の走行に応じて全体としては減少していくが、通路の昇降状態やバッテリ温度等により変動するため、前述したように、設定範囲から大きな方に外れることも生じる。図３に示したプログラムでは、この変動も加味している。

そして、駆動バッテリ２１の残存容量が１０％ＩＶラインに達すると、ステップ１４４において「ＹＥＳ」と判定して、プログラムはステップ１４８に進む。ステップ１４８においては、充放電量積算部３２が積算した積算値から実力容量を算出する処理が実力容量演算部３４によって行われる。ここでは、図４に示したマップ上での計算においては満充電時の残存容量（１００％）から残存容量が１０％になって放電量が９０％になっているため、充放電量積算部３２が積算した実際の放電量の積算値を０．９で除することにより現時点での駆動バッテリ２１の実力容量を算出することができる。そして、求めた実力容量の値を新たな実力容量としてメモリ３３に記憶する。

そして、プログラムは、ステップ１４６に進み、駆動バッテリ２１がまだ放電中（ゴルフカート１０が走行動作中）であるか否かの判定が行われる。ここで、まだゴルフカート１０が走行動作中で、ステップ１４６において「ＹＥＳ」と判定すると、プログラムはステップ１０６に進み、前述した処理が繰り返される。そして、ゴルフカート１０が所定のコースの走行を終了した時点で、走行を停止させ、駆動バッテリ２１の充電を行う。この場合の充電は、ステップ１４８の処理で求めた実力容量に基づいて行われる。また、駆動バッテリ２１の残存容量が１０％ＩＶラインに達したのちの走行中に、駆動バッテリ２１の残存容量が所定量以下の異常値になると、異常ＬＥＤ２４が点滅し、ブザー２５が警告音を発生する。

また、ステップ１４６において、ゴルフカート１０が走行動作が終了していれば、ステップ１５０に進んで放電が停止する。そして、駆動バッテリ２１は、前述した実力容量まで充電される。また、つぎにゴルフカート１０を使用する日には、前述した処理が再度実行される。そして、このような使用が長期間繰り返し実行される間に、駆動バッテリ２１が劣化すると、コントローラ３０が備えるバッテリ劣化判定部（図示せず）により駆動バッテリ２１が劣化していることを検出することができる。この検出は、コントローラ３０をパソコン等に接続してパソコンを介して行うことができ、所定の期間ごとに定期的に行われる。

このように駆動バッテリ２１が劣化して、例えば、新品のときの実力容量が６０Ａｈであったのに対して、実力容量が２０Ａｈになった場合には、図４に示したマップに代えて、図５に示したマップに基づいて、図３に示したプログラムが実行される。また、実力容量が６０Ａｈと２０Ａｈとの間の値になったときには、一次線形による補間処理を行ってその値を求める。このような場合、駆動バッテリ２１の残存容量が１０％ＩＶラインに達するまでの時間は、新品の場合に比べて短くなるが、残存容量が減少していく状態は前述した新品の場合と略同様になる。このため、その場合の説明は省略する。

以上のように、本実施形態に係るバッテリの容量管理装置２０では、駆動バッテリ２１の電圧、電流および温度に基づいて、駆動バッテリ２１の残存容量が予め設定した設定値に達したときの駆動バッテリ２１の電圧と電流と温度との関係を示すマップデータを予め作成し、これをメモリ３３に記憶させている。そして、実力容量まで充電された駆動バッテリ２１の電圧が電流値とバッテリ温度とに対応するマップデータの電圧値に達するまでの放電量に基づいて駆動バッテリ２１の新たな実力容量を算出してこの算出された新たな実力容量を実力容量として更新するようにしている。

これによると、駆動バッテリ２１の電圧の変動に対応して駆動バッテリ２１の実力容量をより一層精度よく求めることができる。また、これによると、温度変化にも対応して精度のよい駆動バッテリ２１の実力容量を求めることができる。さらに、本実施形態に係るバッテリの容量管理装置２０では、駆動バッテリ２１の劣化の程度を判定するバッテリ劣化判定部を設けて、バッテリ劣化判定部が判定した駆動バッテリ２１の劣化の程度に対応するマップデータに基づいて充放電量積算部３２が放電量を算出するとともに、実力容量演算部３４が放電量に応じて実力容量を算出するようにしている。

このため、新品の状態の駆動バッテリ２１が使用経過に応じて劣化していっても、その劣化に応じて駆動バッテリ２１の実力容量をより一層精度よく求めることができる。また、本実施形態に係るバッテリの容量管理装置２０では、駆動バッテリ２１の残存容量を算出する残量演算部３５を設けるとともに、残量演算部３５が算出した駆動バッテリ２１の残存容量に相当する情報を表示する残量ＬＥＤ２３を設けている。このため、駆動バッテリ２１の正確な残存容量を容易に把握することができる。

また、駆動バッテリ２１の残存容量が所定量以下の異常値以下であることを検出するバッテリ残量不足異常判定部３６を設けるとともに、駆動バッテリ２１の残存容量が所定量以下の異常値になると、点滅する異常ＬＥＤ２４と警告音を発生するブザー２５を設けている。このため、駆動バッテリ２１の残存容量が異常に低下したことを容易に把握することができる。また、本実施形態によると、駆動バッテリ２１の状態を常時管理できるとともに適正な充電をその都度行うことができるゴルフカート１０を得ることができる。

また、本発明に係るバッテリの容量管理装置は、前述した実施形態に限定するものでなく、適宜変更して実施することができる。例えば、前述した実施形態では、マップデータを電圧、電流および温度に基づいて作成しているが、これを電圧と電流だけに基づいて作成することもできる。さらに、前述した実施形態では、駆動バッテリ２１を鉛蓄電池で構成しているが、この駆動バッテリ２１としては、鉛蓄電池の他、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池を用いてもよい。

鉛蓄電池以外の二次電池を用いる場合には、駆動バッテリ２１の残存容量が１０％ＩＶラインに達していない状態で充電する場合には、リフレッシュ放電を行ったのちに充電を行う。これによって、駆動バッテリ２１にメモリ効果が生じることを防止できる。また、前述した実施形態では、バッテリの容量管理装置２０をゴルフカート１０に設けているが、このバッテリの容量管理装置は、ゴルフカートだけでなく、四輪自動車や、自動二輪車等の種々のバッテリを備えた装置に使用することができる。

本発明の一実施形態に係るバッテリの容量管理装置を備えたゴルフカートを示した側面図である。 バッテリの容量管理装置を示した構成図である。 残量ＬＥＤの表示および実力容量の設定を実施するためのプログラムを示したフローチャートである。 駆動バッテリが新品時のＩＶ特性を示したグラフである。 駆動バッテリが劣化したときのＩＶ特性を示したグラフである。

符号の説明

１０…ゴルフカート、２０…バッテリの容量管理装置、２１…駆動バッテリ、２２…バッテリ温度センサ、２３…残量ＬＥＤ、２５…ブザー、３２…充放電量積算部、３３…メモリ、３４…実力容量演算部、３５…残量演算部。

Claims (5)

1. バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記バッテリからの放電電流を検出する電流検出手段と、
   前記バッテリの実力容量までの充電が終了してから、時間経過にしたがって前記バッテリの放電量を算出する放電量算出手段と、
   前記バッテリの残存容量が予め設定した設定値に達したときのバッテリの端子電圧とバッテリの放電電流との関係を示すマップデータが予め記憶された記憶手段と、
   前記放電量算出手段によって算出される前記バッテリの放電量であって、前記バッテリの実力容量までの充電が終了してから、前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの端子電圧が前記電流検出手段により検出される電流値に対応する前記マップデータの電圧値に達するまでの前記バッテリの放電量に基づいて、前記バッテリの実力容量を算出して、この算出した実力容量を新たな実力容量として更新する実力容量算出手段と、
   前記実力容量算出手段により算出された実力容量に基づいて前記バッテリの劣化の程度を判定するバッテリ劣化判定手段とを備え、
   さらに、前記記憶手段は、前記バッテリの劣化の程度に応じた前記端子電圧と前記放電電流との関係を示すマップデータを記憶し、
   前記放電量算出手段は、前記バッテリ劣化判定手段により判定された前記バッテリの劣化の程度に対応する前記マップデータに基づいて前記バッテリの放電量を算出することを特徴とするバッテリの容量管理装置。
2. バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記バッテリからの放電電流を検出する電流検出手段と、
   前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、
   前記バッテリの実力容量までの充電が終了してから、時間経過にしたがって前記バッテリの放電量を算出する放電量算出手段と、
   前記バッテリの残存容量が予め設定した設定値に達したときのバッテリの端子電圧とバッテリの放電電流とバッテリの温度との関係を示すマップデータが予め記憶された記憶手段と、
   前記放電量算出手段によって算出される前記バッテリの放電量であって、前記バッテリの実力容量までの充電が終了してから、前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの端子電圧が前記電流検出手段により検出される電流値と前記バッテリ温度検出手段によって検出されるバッテリ温度とに対応する前記マップデータの電圧値に達するまでの前記バッテリの放電量に基づいて、前記バッテリの実力容量を算出して、この算出された実力容量を新たな実力容量として更新する実力容量算出手段と
   を備えたことを特徴とするバッテリの容量管理装置。
3. 前記記憶手段は、前記バッテリの劣化の程度に応じた端子電圧と放電電流とバッテリ温度との関係を示すマップデータを記憶し、
   前記実力容量算出手段により算出された実力容量に基づいて前記バッテリの劣化の程度を判定するバッテリ劣化判定手段を設け、
   前記放電量算出手段は、前記バッテリ劣化判定手段により判定された前記バッテリの劣化の程度に対応する前記マップデータに基づいて前記バッテリの放電量を算出する請求項２に記載のバッテリの容量管理装置。
4. 前記実力容量算出手段により算出された実力容量と前記放電量算出手段により時間経過にしたがって算出された放電量とに基づいて、時間経過にしたがったバッテリの残存容量を算出する残存容量算出手段と、
   前記残存容量算出手段により時間経過にしたがって算出された前記バッテリの残存容量に相当する情報を表示する表示手段とをさらに設けた請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載のバッテリの容量管理装置。
5. 前記バッテリの容量管理装置がゴルフカートに設けられたものである請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載のバッテリの容量管理装置。

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