JPH08140271A - バッテリの充放電監視装置 - Google Patents

バッテリの充放電監視装置

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JPH08140271A
JPH08140271A JP6275201A JP27520194A JPH08140271A JP H08140271 A JPH08140271 A JP H08140271A JP 6275201 A JP6275201 A JP 6275201A JP 27520194 A JP27520194 A JP 27520194A JP H08140271 A JPH08140271 A JP H08140271A
Authority
JP
Japan
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battery
charging
amount
discharging
charging current
Prior art date
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Pending
Application number
JP6275201A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuo Suganuma
泰夫 菅沼
Toshiyasu Terui
敏泰 照井
Shoichiro Miyata
彰一郎 宮田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Yamaha Motor Co Ltd filed Critical Yamaha Motor Co Ltd
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Publication of JPH08140271A publication Critical patent/JPH08140271A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

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  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動自転車におけるバッテリの過放電を防止
する。 【構成】充電電流がダイオード21を介してバッテリ2
2に供給されると、ダイオード21の順方向電圧降下が
CPU31によって測定される。この順方向電圧降下に
よって充電器出力電流Iin が算出され、この充電器出
力電流Iin が時間に対して積分されることによってバ
ッテリ22の充電量が求められる。次に、バッテリ22
が放電すると、CPU31によって放電量が監視され、
放電量が充電量の所定割合に達すると警告表示が行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電動自転車に用いて
好適なバッテリの充放電監視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、人力と電動とを併用して走行
する自転車(電動自転車)が知られている。この自転車
においては、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、ペダルに印加されるトルクが検
出され、運転者の動作を補うように、モーターによって
車輪にトルクが付加される。従って、運転者がペダルを
踏む速度に応じて自転車は走行するが、運転者がペダル
を踏む力は軽減される。
【0003】ところで、電動自転車においては、制御回
路によってバッテリの出力電圧が随時監視され、この出
力電圧が所定値以下になると警告表示が行われるととも
にバッテリの放電が停止される。すなわち、出力電圧に
基づいて、バッテリの残存容量は低下したか否かが判定
され、低下した場合にはバッテリの過放電が防止され
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した技術
においては、バッテリの放電電流が小さい場合は、放電
量(積算電流)が大きい場合であっても出力電圧の低下
は小さい。このため、長時間に渡って小電流の放電が行
われると、バッテリが過放電状態になるという問題があ
った。また、出力電圧が低下したことによりバッテリの
放電を停止したとしても、放電を停止したことにより出
力電圧が再び上昇する。このため、再びバッテリを放電
させることが可能になり、バッテリが過放電状態になる
という問題もあった。
【0005】さらに、バッテリが充電される際に、その
既定容量より少ない量の充電が行われる可能性がある。
例えば、バッテリが「10Ah」の定格容量を有してい
たとしても、「5Ah」だけ充電される場合も考えられ
る。かかる場合においても、出力電圧はフル充電された
場合と同様に上昇するため、充電量に応じた放電量の制
限を行うことができず、バッテリが過放電状態になると
いう問題もあった。
【0006】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できるバッ
テリの充放電監視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】上記課題を解決するため
請求項1記載の構成にあっては、バッテリの充電電流を
測定する充電電流測定手段と、この充電電流に基づいて
前記バッテリの充電量を算出する充電量算出手段と、こ
の充電量を記憶する不揮発性記憶手段と、前記バッテリ
の放電量を監視し、この放電量と前記充電量とが所定の
関係になった場合に警告表示を行う警告手段とを具備す
ることを特徴とする。また、請求項2記載の構成によれ
ば、請求項1記載のバッテリの充放電監視装置におい
て、前記バッテリを収納するバッテリボックスを具備
し、前記充電電流測定手段は、前記充電電流を前記バッ
テリに供給するとともに該充電電流の方向に対して順方
向に接続されたダイオードと、このダイオードの電圧降
下を測定する電圧降下測定手段と、この電圧降下に基づ
いて前記充電電流を求める算出手段とを具備し、前記不
揮発性記憶手段は、前記バッテリボックスの内部に収容
されたものであることを特徴とする。また、請求項3記
載の構成によれば、バッテリの充電電圧を測定する充電
電圧測定手段と、この充電電圧に基づいて前記バッテリ
の充電電流の概算値を求める充電電流予測手段と、この
概算値に基づいて前記バッテリの充電量を算出する充電
量算出手段と、この充電量を記憶する不揮発性記憶手段
と、前記バッテリの放電量を監視し、この放電量と前記
充電量とが所定の関係になった場合に警告表示を行う警
告手段とを具備することを特徴とする。
【0008】
【作用】請求項1記載の構成にあっては、充電電流測定
手段が充電電流を測定し、充電量算出手段が充電量を測
定すると、不揮発性記憶手段はこの充電量を記憶する。
そして、警告手段は放電量と充電量とが所定の関係にな
った場合に警告表示を行う。
【0009】さらに、請求項2記載の構成によれば、該
充電電流の方向に対して順方向に接続されたダイオード
によってバッテリが保護される。算出手段は、このダイ
オードの順方向電圧降下によって充電電流を求める。ま
た、不揮発性記憶手段はバッテリボックス内に収容され
ているから、バッテリボックスが交換された場合におい
ても、警告手段は交換後のバッテリの充電量を読み出す
ことが可能になる。
【0010】また、請求項3記載の構成によれば、充電
電圧測定手段がバッテリの充電電圧を測定し、これに基
づいて充電電流予測手段が充電電流の概算値を測定し、
充電量算出手段が充電量を測定すると、不揮発性記憶手
段はこの充電量を記憶する。そして、警告手段は放電量
と充電量とが所定の関係になった場合に警告表示を行
う。
【0011】
【実施例】以下、図1を参照してこの発明の一実施例に
ついて説明する。図において2は電動自転車に装備され
るバッテリボックスであり、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。このダイオード2
1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したもので
ある。1は充電器であり、電動自転車とは別体に設けら
れ、商用電源によって直流電流を生成し、コネクタ4を
介してバッテリ22を充電する。
【0012】3は電動自転車のコントローラであり、そ
の内部に設けられたCPU31は、所定の制御プログラ
ムに基づいて電動自転車の制御を行う。32はCPU3
1に内蔵されたメモリであり、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RA
Mとから構成されている。6は不揮発性のメモリ(バッ
クアップ付きRAMまたはEEPROM)であり、CP
U31の制御の下、バッテリ22の充電量を記憶する
(詳細は後述する)。
【0013】また、33,34はインターフェース回路
であり、各々バッテリ端子電圧VBと充電器出力電圧Vi
n とをデジタル値に変換し、CPU31に供給する。両
電圧の差は、ダイオード21の順方向電圧降下に等し
い。一般的にダイオードの順方向電圧降下は電流に対し
て指数関数的に変化するから、ダイオード21の特性を
予め求めておくと、上記電圧降下に基づいて充電器出力
電流Iin を得ることができる。
【0014】ここで、充電器1の充電特性を図4に示
す。図において、充電器1は、最初に出力電流Iin を
一定値(例えば「1.5A」)に保持したままバッテリ
22を充電する。これにより、充電器出力電圧Vin
は、徐々に増大する。次に、充電器出力電圧Vin が所
定値Vth に達すると、充電器1は充電器出力電圧Vin
を該所定値Vth に保持したまま所定時間T2 だけバッ
テリ22を充電する。この期間中においては、充電器出
力電流Iin は時間の経過とともに減少する。そして、
所定時間T2 が経過すると、充電器1は充電器出力電流
Iin を一定値(例えば「0.15A」)に保持し、所
定時間T3 だけバッテリ22を充電する。
【0015】次に、本実施例の動作を説明する。まず、
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。メモリ32は、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。さて、充電器1
は図4に示す充電特性に基づいてバッテリ22を充電
し、図示の全期間(T1〜T3)の充電が完了すると、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。
【0016】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2
2の充電量をメモリ6に書込む。その後、コネクタ4が
外され、電動自転車が走行すると、バッテリ22が放電
されモータ(図示せず)が駆動される。CPU31は、
モータ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6
内の充電量とを比較し、放電量が充電量の所定値倍(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。さらにバッテリ22が放電され、放電量が充電量
を超えると、バッテリ22の放電が強制的に停止され
る。
【0017】このように、本実施例にあっては、バッテ
リ22の実際の充電量と放電量とに基づいて警告表示あ
るいは放電停止が行われるから、バッテリ22の過放電
を未然に防止することができ、正確な残容量警告を行う
ことも可能になる。
【0018】なお、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。 図2に示すように、メモリ6をバッテリボックス2の
内部に設け、CPU31はコネクタ5を介してメモリ6
に充電量を書込むように構成してもよい。これは、バッ
テリ22を充電するために数時間を要することから、バ
ッテリボックス2を複数用意して交互に使用することも
考えられるためである。すなわち、本変形例において
は、各バッテリの充電量を各バッテリボックス毎に保持
することができ、他のバッテリの充電量を誤って用いる
ことを未然に防止できる。また、図3に示すように、メ
モリ6を充電器1に内蔵させてもよい。
【0019】上記実施例においては、CPU31はダ
イオード21の電圧降下に基づいて充電器出力電流Iin
を求めたが、以下のようにして概算の充電量を求めて
もよい。すなわち、まず、充電器出力電圧Vin が所定
値Vth に達するまでの時間T1、充電器出力電圧Vin
が所定値Vth に保持されている時間T2 、充電器出力
電圧Vin が再び上昇した後充電が終了するまでの所定
時間T3 を求める。次に、時間T1 およびT3 における
充電器出力電流Iin は既定値(上記実施例では、「1
5A」および「0.15A」)であるから、これらの期
間における充電量は正確に求めることができる。
【0020】また、時間T2 における充電量は、直線近
似すると、「(15−0.15)T2/2」になる。以上
により、全充電量は、下式によって近似できる。 全充電量Q≒1.5T1+(15−0.15)T2/2+0.15T3 ……式(1) なお、式(1)において、右辺第2項を指数関数または適
当な積分式で表現すると、一層正確な充電量を求めるこ
とができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のバッテ
リの充放電監視装置によれば、バッテリの実際の充電量
と放電量とに基づいて警告表示が行われるから、バッテ
リの過放電を有効に防止できる。
【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】 一実施例の変形例の要部の構成を示すブロッ
ク図である。
【図3】 一実施例の他の変形例の要部の構成を示すブ
ロック図である。
【図4】 充電器1の充放電特性を示す図である。
【符号の説明】
2 バッテリボックス 6 メモリ(不揮発性記憶手段) 21 ダイオード 31 CPU(充電量算出手段、警告手段、算出手段、
充電電流予測手段) 33,34 インターフェース回路(充電電流測定手
段、充電電圧測定手段)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリの充電電流を測定する充電電流
    測定手段と、 この充電電流に基づいて前記バッテリの充電量を算出す
    る充電量算出手段と、 この充電量を記憶する不揮発性記憶手段と、 前記バッテリの放電量を監視し、この放電量と前記充電
    量とが所定の関係になった場合に警告表示を行う警告手
    段とを具備することを特徴とするバッテリの充放電監視
    装置。
  2. 【請求項2】 前記バッテリを収納するバッテリボック
    スを具備し、 前記充電電流測定手段は、前記充電電流を前記バッテリ
    に供給するとともに該充電電流の方向に対して順方向に
    接続されたダイオードと、このダイオードの電圧降下を
    測定する電圧降下測定手段と、この電圧降下に基づいて
    前記充電電流を求める算出手段とを具備し、 前記不揮発性記憶手段は、前記バッテリボックスの内部
    に収容されたものであることを特徴とする請求項1記載
    のバッテリの充放電監視装置。
  3. 【請求項3】 バッテリの充電電圧を測定する充電電圧
    測定手段と、 この充電電圧に基づいて前記バッテリの充電電流の概算
    値を求める充電電流予測手段と、 この概算値に基づいて前記バッテリの充電量を算出する
    充電量算出手段と、 この充電量を記憶する不揮発性記憶手段と、 前記バッテリの放電量を監視し、この放電量と前記充電
    量とが所定の関係になった場合に警告表示を行う警告手
    段とを具備することを特徴とするバッテリの充放電監視
    装置。
JP6275201A 1994-11-09 1994-11-09 バッテリの充放電監視装置 Pending JPH08140271A (ja)

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JP (1) JPH08140271A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018152285A (ja) * 2017-03-14 2018-09-27 株式会社東芝 蓄電池パック
WO2021238319A1 (zh) * 2020-05-28 2021-12-02 珠海格力电器股份有限公司 储能运行控制方法和装置、空调和网络设备

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