WO2000038944A1

WO2000038944A1 - Systeme d'alimentation electrique pour un vehicule

Info

Publication number: WO2000038944A1
Application number: PCT/JP1999/007418
Authority: WO
Inventors: Junji Terada; Satoshi Yamamoto
Original assignee: Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2000-07-06
Also published as: US6456041B1; CN1291949A; TW553868B; JP4347526B2; EP1059190A1; EP1059190A4; CN1182986C

Description

明細書電動車両用電源システム技術分野

本発明は、例えば電動自転車，電動車椅子. 電動スタータ等にエネルギ源として使用される N i - C d . N i— M H等の充電式電池の現時点での最大容量である実力容量を求めることができるようにした電動車両用電源システムに関する。背景技術

電池の残存容量を管理する場合、電池のサイクルユース（使用期間の長短. 放電状態）による実力容量の変動を把握する必要がある。この実力容量の変動を把握することを容量学習と言い、その方法としては、満充電状態から、ある設定電圧（たとえば放電停止電圧）までの放電容量によって容量変動を学習するのが一般的な方法である。また、放電には、機器側の放電，リフレッシュによる放電. 及びこれらの両放電がある。

ところで、機器側の放電により学習しょうとした場合、電池を放電末期状態まで放電しなければならないが、特に電動車両の様に放電停止まで電池を使用してしまつた時に不都合が起こる機器では、ユーザーが放電末期状態まで放電するといった頻度が大変少なく、ある一定のサイクルで正確に容量を学習していくのは困難である。

また、リフレッシュ放電を使用して実力容量を学習しょうとした時には、定電流，定抵抗等の方式ではコスト，冷却能力の問題から放電電流値を機器（車両）の走行時の放電電流値に比べ大幅に低く設定せざるを得ず、電池の劣化（特に電池の内部抵抗が上昇するような劣化）状態によっては正確な実力容量を学習することは不可能になるという問題がある。例えば電動車両の走行時の電流は 5 A〜 2 7 Aとなるが、上記リフレッシュ電流は 0 . 5 A程度となる。なお、上記冷却能力を大きくすればリフレツシュ電流値を大きくできるのであるが、このようにするとコス卜高となる。本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、実力容量の正確な学習を実施できる電動車両用電源システムを提供することを課題としている。発明の開示

図 1 5のクレーム構成図に示すように、請求項 1の発明は、充電式電池 4 0 0 のサイクル使用した時の現時点での最大容量学習値である実力容量を求めるようにした電動車両用電源システム 4 0 2において、上記充電式電池 4 0 0のリフレッシュ放電を行なう放電手段 4 0 3と、該放電手段 4 0 3によるリフレッシュ放電が、パルス波形をなす部分を含む放電電流により実施されるよう上記放電手段 4 0 3を制御する放電制御手段 4 0 4 と、上記パルス波形電流によるリフレツシュ時放電容量を含む放電容量に基づいて上記電池 4 0 0の実力容量を求める実力容量学習手段 4 0 5とを備えたことを特徴としている。

請求項 2の発明は、請求項 1において、上記実力容量学習手段は、走行による走行時放電容量と上記リフレツシュ時放電容量との和に基づいて上記充電式電池の実力容量を求めることを特徴としている。

請求項 3の発明は、請求項 1又は 2において、リフレッシュ放電がパルス波形をなす部分と定電流をなす部分とからなる放電電流により実施されることを特徴としている。

請求項 4の発明は、請求項 1ないし 3の何れかにおいて、上記放電制御手段 4 0 4は、上記リフレッシュ放電が 2段階に分割され、その 1段目の放電が 2段目の放電に比べて高い電流値のパルス波形で実施され、 2段目の放電が定電流で実施されるよう上記放電手段 4 0 3を制御し、上記実力容量学習手段 4 0 5は、上記】段目の放電の終了時までの放電容量により上記実力容量を求めることを特徴としている。

請求項 5の発明は、請求項 4において、上記放電制御手段 4 0 4は、上記 1段目の放電における平均放電容量（電力）と、上記 2段目の放電における放電容量 (電力）とが略等しくなるよう上記放電手段 4 0 3を制御することを特徴としている。

請求項 6の発明は、請求項 4又は 5において、上記放電制御手段 4 0 4は、電池電圧が所定電圧に達したとき、上記 1段目の放電から 2段目の放電に切り替えることを特徴としている。

請求項 7の発明は、請求項 4ないし 6の何れかにおいて、上記実力容量学習手段 4 0 5は、先回の充電が途中で停止することなく完了している場合及び電池の初期又は先回のリフレツシュ放電からの充放電サイクルが所定回数以内の場合に上記充電式電池の実力容量の学習を行なうことを特徴としている。

請求項 8の発明は、請求項 1ないし 7の何れかにおいて、上記放電手段 4 0 3 にリフレッシュ放電を実行させるリフレッシュ要信号を上記放電制御手段 4 0 4 に入力する外部スィッチ手段 4 0 6を設けたことを特徴としている。図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1実施形態による電動補助自転車の側面図である。

図 2は上記第 1実施形態における電源システムのブロック構成図である。図 3は上記電源システムの変形例を示すブロック構成図である。

図 4は上記電源システムの電池管理装置と充電装置との間で送受信される信号データを説明するための図である。

図 5は上記電源システムの電池管理装置と充電装置との間で送受信される信号データを説明するための図である。

図 6は上記電源システムの電池管理装置と充電装置との間で送受信される信号データを説明するための図である。

図 7は上記充電式電池のリフレツシュ放電時の放電電流の変化を示す特性図である。

図 8は上記充電式電池のリフレツシュ放電時の電池電圧の変化を示す特性図である。

図 9は上記電池管理装置の動作を説明するためのフローチャート図である。図 1 0は上記電池管理装置の動作を説明するためのフローチャート図である。図 1 1は上記充電装置の動作を説明するためのフローチャート図である。

図 1 2は上記充電装置の動作を説明するためのフローチャート図である。図 1 3は上記充電装置の動作を説明するためのフローチャート図である _β 図 1 4は本発明の第 2実施形態による電源システムのブロツク構成図である。図 1 5は本発明のブロック構成図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図 1ないし図 1 3は、本発明の第 1実施形態による電動補助自転車用電源システムを説明するための図であり、図 1は上記電源システムのうち充電装置を非車載とし、着脱式電池ケースを車載した電動車両としての電動補助自転車の側面図、図 2は上記電源システムのブロック構成図、図 3は上記電源システムの変形例を示すブロック構成図、図 4〜図 6は上記電源システムの電池管理装置と充電装置との間で送受信される信号データを説明するための図、図 7 , 8は放電による充電式電池の放電電流と電圧との関係を示す特性図、図 9 , 1 0は上記電池管理装置の動作を、図 1 1〜図 1 3は上記充電装置の動作を、それぞれ説明するためのフローチヤ一ト図である。

図において、 1は本実施形態電源システムのうち充電装置 1 1 2を非車載とし、着脱式電池ケース 1 0 0を車載した電動車両としての電動補助自転車であり、これの車体フレーム 2はへッドパイブ 3と、該へッドパイプ 3から車体後方斜め下方に延びるダウンチューブ 4と、該ダウンチューブ 4の後端から上方に略起立して延びるシートチューブ 5と、上記ダウンチューブ 4の後端から後方に略水平に延びる左，右一対のチヱ一ンステ一 6と、該両チヱ一ンステ一 6の後端部と上記シートチューブ 5の上端部とを結合する左，右一対のシートステ一 7と、上記へッドパイプ 3とシートチューブ 5とを接続するトップチューブ 1 1 とを備えている。

上記へッドパイブ 3にはフロントフオーク 8が左右に回動可能に枢支されている。該フロン卜フォーク 8の下端には前輪 9が軸支されており、上端には操向ハンドル 1 0が固着されている。また上記シートチューブ 5の上端にはサドル 1 2 が装着されている。さらに上記チ X—ンステ一 6の後端には後輪（車輪） 1 3が軸支されている。

なお、図示していないが、上記操向ハンドル〗 0の中央には速度メータ等を備えた計器パネル（不図示）が設けられており、このパネル部分に、リフレッシュ放電が必要と判断された時にその旨が表示される表示装置を設けても良い。上記車体フレーム 2の下端部には、クランク軸 1 6の両端突出部に取り付けられたクランクアーム 1 6 aを介してペダル 1 6 bに入力されたペダル踏力（人力 ) と、内蔵する電動モータ I 7からの人力の大きさに比例した補助動力との合力を出力するパワーュニット 1 5が搭載されている。即ち、ペダル踏力の大きさがモータ駆動指令 2 8となる。このパワーュニ.ソト 1 5からの出力はチェーン 3 0 を介して上記後輪 1 3に伝達される。

なお、本実施形態自転車 1は外部からモータ駆動指令 2 8を入力するための自走レバー 1 .4をも備えており、該自走レバ一 1 4を操作することにより、ペダル 1 6 bに入力することなく電動モータ 1 7からの動力のみで走行することも可能となっている。

また上記電動モータ 1 7等の電源となる電池ケース 1 0 0は、上記シートチューブ 5の後面に沿うようにかつ左，右のシートステー 7 . 7に挟まれるように車体に対して着脱自在に配設されている。上記電池ケース 1 0 0は、多数の単電池 1 0 1 を直列に接続してなる電池（充電式電池） 1 0 2を収納しており、また上記電池 1 0 2の温度を検出する温度センサ 1 0 3と、該電池 1 0 2の電流値を測定する電流計 1 0 4 とを備えている。さらにまた、上記電池ケース 1 0 0は、上記電池 1 0 2の管理等を行なう電池管理装置 1 0 5を備えている。

また、上記電池ケース 1 0 0は、車載時にはコネクタ 1 0 7 , 1 0 8によりモ一夕駆動回路 2 2と装着と同時に自動接続され、コネクタ 1 1 0 . 1 1 1により上記電動補助自転車 1の走行制御を行なう走行制御部 1 0 9と通信 I Z F 1 2 0 a . 1 2 0 bを介して自動接続される。

—方、上記電池ケース 1 0 0は、充電時には、車体から取り外された状態で、あるいは車載状態のままでコネクタ 1 1 3 , 1 1 4により非車載で全く独立に構成された充電装置 I 1 2の出力側と接続され、またコネクタ 1 1 5 , 1 1 6により上記充電装置 1 1 2の通信 I / F 1 2 7 . 1 2 0 cを介して接続される。ここで図 Iにおいて、 1 0 0 aは電池ケース 1 0 0に設けられたた充電口であり、ここに上記コネクタ 1 1 3 , 1 1 4. 1 1 5. 1 1 6の電池ケース側端子が配置される。また 1 2 1は上記充電装置 1 1 2の充電プラグであり、この中に上記コネクタ 1 1 3〜 1 1 6の充電装置側端子が配置されており、上記充電口 1 0 0 aに差し込み自在となっている。上記電池ケース 1 0 0と充電装置 1 〖 2とで本実施形態における電源システム 2 1が構成される。なお、上記コネクタ 1 0 7 , 1 0 8と 1 1 3 , 1 1 4、及びコネクタ 1 1 0. 1 1 1 と 1 1 5. 1 1 6は共通にしても良い。

上記電池管理装置 1 0 5は、上記温度センサ 1 0 3からの電池温度データ丁と、電流計 1 0 4からの電流値デ一タ I と、電池 1 0 2の電圧データ Vとが入力され、上記充電式電池 1 0 2のリフレツシュ放電の制御等を行なう電池管理 .制御部 1 1 7と所定のデータを記憶する E E PROM 1 0 6を備えており、また、該電池管理 '制御部 1 1 7からの信号に基づいて表示を必要とする時に表示ボタン 1 1 8を押すことにより電池残存容量やリフレッシュお知らせ情報が表示される表示装置 1 1 9と、上記充電装置 1 I 2や走行制御部 1 0 9との通信を行なう通信 I ZF 1 2 0 cや 1 2 0 aとを備えている。なお、上記表示装置 1 1 9は、速度メータ等が設置される車両側の表示パネル部分に設けても良い。

なお、上記 E E P ROM 1 0 6には、上記所定のデータとして、初期もしくは先回のリフレッシュ放電からの充電回数，放電回数. 充放電サイクル数や、上記電池 1 0 2の電池実力容量. 放電時の放電容量や、リフレッシュ放電必要の表示後のリフレツシュ放電の実施の有無等が記憶される。

また上記電池管理 ·制御部 1 1 7は、上記充電式電池 I 0 2の、例えば電池温度，電圧. 残存容量等の電池状態、初期もしくは先回のリフレッシュ放電からの充電回数. 放電回数. 充放電サイクル数. 電池実力容量と放電容量との差. リフレツシュ放電必要表示後のリフレツシュ放電の有無等の電池履歴等に基づいてリフレッシュ放電の要否を判断し、また電池残存容量を上記表示装置 1 1 9に表示させるように機能する。なお、リフレッシュ放電が必要であることを上記表示装置 1 1 9に表示させるようにしてもよい。

さらにまた上記電池管理 ·制御部 1 1 7は、機器による放電、即ち走行時放電容量と後述の】段目の放電の終了時までのリフレッシュ時放電容量とを合計した放電容量により上記充電式電池 1 0 2の現時点での最大の実力容量を求める実力容量学習手段として機能する。

上記充電装置 1 1 2は、プラグ 1 2 3をコンセントに接続することにより供給された交流電源を直流に変換する A C / D Cコンバータ 1 2 4と、該コンバータ 1 2 4の出力の電圧値，電流値を計測する電圧計 1 2 5 . 電流計 1 2 6と、上記充電式電池 1 0 2のリフレッシュ放電を行なう放電器（放電手段） 1 3 5 と、上記電圧計 1 2 5 , 電流計 1 2 6からの計測値や上記通信 I Z F 1 2 7からの所定の信号等が入力される充電ノ放電制御部 1 2 8とを備えている。

また、上記充電装置 1 I 2は、この充電装置 1 1 2と上記電池ケース 1 0 0とが接続されていることを示す接続信号を、上記充電ノ放電制御部 1 2 8に出力する電池接続検知部 1 2 9を備えている。

さらにまた、上記充電装置 1 1 2には、後述する表示装置 1 3 3にリフレツシュ放電が必要な旨が表示されている場合に、ユーザが押すことによつて上記充電 /放電制御部 1 2 8にリフレッシュ放電指令を出力するリフレッシュスィッチ 1 3 1が設けられている。なお、リフレッシュスィッチを図 2に符号 1 3 7で示すように電池ケース 1 0 0側にも設けても良い。

上記 A C / D Cコンバータ 1 2 4の出力は出力制御部 1 3 2を介して上記充電放電制御部 1 2 8により制御される。また表示装置 1 3 3や上記放電器 1 3 5 は上記充電/放電制御部（放電制御手段） 1 2 8により制御される。そして上記表示装置 1 3 3には、充電待機中、充電中、充電完了、充電停止、リフレッシュお知らせ、リフレッシュ中、リフレッシュ終了等の情報が表示される。このうちリフレッシュお知らせを電池ケース 1 0 0側の表示装置 1 1 9にも同時に表示させても良い。

なお、図 3に示すように、電池 1 0 2 ' として、複数の電池 1 0 2 · · 1 0 2 が並列に接続されたものを用いる場合、各電池 1 0 2の温度を検出する複数の温度センサ 1 0 3 · · 1 0 3が設けられ、各センサ 1 0 3 · · 1 0 3の検出値 T 1 • · T nが上記電池管理 ·制御部 1 1 7に入力されるよう構成される。図 3において、図 2と同符号は同一または相当部分を示している。次に、図 4〜図 6に基づいて、上記電動補助自転車 1における電池管理装置 1 0 5と充電装置 1 1 2との間で送受信される信号データについて説明する。なお、図 4〜図 6は、信号データのナンバー（N o ) . 及び該ナンバーの内容を示している。

図 4は、上記電池管理装置 1 0 5から充電装置 1 1 2にまとめて送信される充放電制御データを示しており、 I として「リフレッシュお知らせ」が、 2として Γ 1段目リフレッシュ放電電流値 j が、 3 として「 1段目リフレツシュパルス値 J が、 4 として「 1段目リフレツシュ放電停止電圧 j が、 5 として Γ 2段目リフレッシュ放電電流値」が、 6として「 2段目リフレツシュ放電停止電圧」が、 7 として「リフレッシュタイマ一値」が、 8 として「充電開始下限温度」が、 9 として「充電開始上限温度」が含まれている。なお、上記「リフレッシュお知らせ J は、具体的には「有」又は「無」が示され、リフレッシュ放電の要否を知らせる信号として機能する。

図 5は、上記電池管理装置 1 0 5から充電装置 1 1 2にまとめて送信される電池状態データを示しており、 1 として「電池温度（ 1 ) 」が、 2として「電池温度（ 2 ) 」が、 3 として「電池電圧 J が、 4として「現時点での電池残存容量」が、 5として「電池実力容量、即ち、現時点での最大容量学習値」が含まれる。なお、この最大容量学習値とは、充放電を繰り返すうちに電池は次第に劣化し、最大容量も次第に変化（低下）していく中で現在の時点での最大容量値のことである。

また、上記電池温度（ I ) は、図 2に示すように上記充電式電池 1 0 2を 1組備える構成の電池温度を、上記電池温度（ 2 ) は、 2個備える構成の 2組目の電池温度をそれぞれ意味している。また図 3に示すように上記充電式電池 1 0 2を複数組備える場合には、電池温度（ 1 ) 〜（n ) まで含まれる。

図 6は、上記充電装置 1 1 2から電池管理装置 1 0 5にまとめて送信される充電器状態データを示しており、 1 として Γ充放電制御データ要求」が、 2として「電池状態データ要求」が、 3として Γ 1段目リフレッシュ中」が、 4として「 1段目リフレッシュ終了」が、 5として Γ 2段目リフレッシュ中 J が、 6として「 2段目リフレッシュ終了」が、 7として「充電中」が、 8 として「充電待機中 J が、 9として Γ充電完了」が、 1 0として Γ充電停止」が含まれる。なお Γ充電完了」とは 1 0 0 %充電されたことを意味し、「充電停止」とはこれ以上充電を続けると危険である等の理由で充電を止めたことを意味する。

次に、図 7 , 8に基づいて、本実施形態で行われる上記 2段階のリフレッシュ放電について説明する。

図 7に示すように、 1段目の放電は、電流しを通電時間 a . 遮断時間 bのパルス波形で流すことにより実施され、 2段目の放電は、一定電流 I。で所定時間継続される。この場合、上記時間 a , bは、 I 。 - I , X ( a / a + b ) となるように、即ち、上記 I段目， 2段目の放電における消費電力が略等しくなるよう設定される。なお、上記 1段目の放電電流値 I , としては車両走行時のモータによる放電電流値例えば 5 Aが用いられ、上記 2段目の放電電流値 I。としては I , の 1ノ 1 0の大きさの 0 . 5 Aが用いられる。

また、図 8に示すように、上記 1段目の放電において上記電池電圧が所定の放電停止電圧 V 1 まで低下すると上記 2段目の放電に切り替えられ、該 2段目の放電は上記電池電圧が放電停止電圧 V 2に低下するまで行われる。なお、上記電池電圧 V し V 2にはそれぞれ図 4に示す充放電制御データ内の N o 4 「 1段目リフレッシュ放電停止電圧」 . 及び N o 6 「 2段目リフレッシュ放電停止電圧」が用いられる。

次に、図 9〜図 1 3のフローチャート図に基づいて、本電源システム 2 1における電池管理装置 1 0 5及び充電装置 1 1 2の動作を説明する。図 9 , 1 0は上記電池管理装置 1 0 5の動作を、図 1 1〜図 1 3は上記充電装置 1 1 2の動作をそれぞれ示しており、図 9は電池容量学習判定の処理を示している。

1段目リフレツシュ放電において、 1段目停止電圧を検出した時点で容量学習判定の処理を実施する。図 9に示すように、上記充電式電池 1 0 2の充放電の回数を示すサイクルカウンターが 2 0以下で、上記充電式電池 1 0 2の充電が完了しており、自己放電量が所定の設定値以下であれば（ステップ A 1 ~ A 3 ) 、電池実力容量の学習が行なわれる（ステップ A 4 ) 。一方、上記カウンターが 2 0 以下でないか、又は、充電が完了していないか、又は、自己放電量が所定の設定値より大であれば、電池実力容量の学習は見送られてこの処理を終了する。なお、上記ステップ A 3における自己放電量とは、時間の経過により自然に放電する電気量のことである。

次に、図 1 0に基づいて電池管理装置のリフレツシュお知らせ処理動作を説明する。

上記電池管理装置 1 0 5が待機モードであって（ステップ C 1 ) 、後述の接続信号（D 9 ) の割込により、充電器接続信号が検出され（ステップ C 2 ) 、上記充電装置 1 1 2から送信された図 6の N o 1に示す「充放電制御データ要求」信号（D 1 0 ) が受信されると（ステップ C 3 ) 、上記電池管理装置 1 0 5はリフレッシュ放電要否判定を実施し（ステップ C 4 ) 、充放電制御データを作成し（ステップ C 5 ) 、電池管理装置 1 0 5から充電装置 1 1 2に図 4に示す充放電制御データが送信される（ステップ C 6 ) 。

なお、上記ステップ C 4におけるリフレッシュ放電の要否判定は、初期もしくは先回のリフレッシュ放電からの充電回数. 放電回数. 又は充放電サイクル数や、先回のリフレッシュ放電必要の表示後のリフレッシュ放電実行の有無、あるいは放電停止電圧が検出されるまでの放電容量と実力容量との差に基づいて行われる。例えば上記充放電サイクル数が 2 0回以上の場合、及びリフレッシュ放電必要表示後のリフレッシュ放電不実行時にリフレッシュ放電要と判定される。

次に、図 6の「充電器状態データ」信号の受信が待機され（ステップ C 7 ) 、この信号が正常に受信されると（ステップ C 8 ) 、充電器状態データ内にリフレッシュ放電中の信号が含まれているか否かが判定され（ステップ C 9 ) 、リフレッシュ中であれば、電池温度，電圧，電流が計測され（ステップ C 1 0 ) 、電池の残存容量が計算され（ステップ C 1 1 ) 、図 5に示す電池状態データが上記充電装置 1 1 2に送信される（ステップ C 1 2 ) 。

そして、上記電池管理装置 1 0 5に上記充電装置 1 1 2が接続されており（ステツプ C 1 3 ) 、現在のリフレツシュ放電が 2段目ではなく（ステップ C 1 4 ) 、 1段目のリフレッシュ放電が終了すると（ステップ C 1 5 ) 、電池実力容量の学習が行なわれ（ステップ C 1 6 ) 、上記ステップ C 7に処理が戻る。上記ステッブ C 1 6では、機器による放電、即ち走行時放電容量と上記 1段目の放電の終了時までのリフレツシュ時放電容量との合計の放電容量により電池の現時点での最大容量学習値である実力容量が求められる。、

上記ステップ C 1 4において現在のリフレッシュ放電が 2段目であって、この 2段目の放電が終了した時は（ステップ C 1 7 ) 、上記サイクルカウンタ一がクリアされて（ステップ C 1 8 ) 、上記ステップ C 7に処理が戻る。なお、上記ステツプ C 1 7において 2段目の放電が終了していない時は直ちに上記ステップ C 7に処理が戻る。

上記ステップ C 9においてリフレツシュ放電中以外であると判定された場合は、電池温度，電圧，電流が計測され（ステップ C 1 9 ) 、電池の残存容量が計算されて（ステップ C 2 0 ) 、図 5に示す電池状態データが充電装置 1 1 2に送信される（ステップ C 2 1 ) 。

そして、この電池管理装置 1 0 5に上記充電装置 1 1 2が接続されており（ステツプ C 2 2 ) 、上記「充電器状態データ」から充電完了信号が検出されると（ステップ C 2 3 ) 、上記ステップ C 1の待機モードに処理が移行する。なお、上記ステップ C 1 3 . ステップ C 2 2において、この電池管理装置 1 0 5と上記充電装置 1 1 2との接続が検出されない時も上記ステップ C 1の待機モードに処理が移行する。

また、上記ステップ C 8において、「充電器状態データ」信号が正常に受信されない時は、通信異常として（ステップ C 2 4 ) 、異常表示 2として上記表示装置 1 3 3に交互点滅表示が行なわれる（ステップ C 2 5 ) 。

次に、図 1 1に基づいて充電準備段階にある上記充電装置 1 1 2の A Cプラグ接続後の動作を説明する。上記充電装置 1 1 2のプラグ 1 3がコンセントに接続されると（ステップ D 1 ) 、上記電池ケース 1 0 0の接続検知が待機される（ステップ D 2 ) 。

上記接続が検知され（ステップ D 2 ) 、充電式電池 1 0 2の電圧 Vが 2 0 V未満であることが検出されると（ステップ D 3 ) 、充電電流 0 . 5 Aによる予備充電が開始され（ステップ D 4 ) 、上記表示装置 1 3 3に充電中であることが表示され（ステップ D 5 ) 、タイマ一がオンされて充電時間が計測される（ステップ D 6 ) 。

そして、上記充電式電池 1 0 2の電圧 Vが 2 0 V以上になると（ステップ D 7 ) 、上記充電出力が停止され（ステップ D 8 ) 、この充電装置 1 1 2から上記電池管理装置 1 0 5に、上記ステップ C 2で受信される充電器接続信号が送信され (ステップ D 9 ) 、また、上記ステップ C 3で受信される図 6に示す「充放電制御データ要求」信号の送信が開始され（ステップ D 1 0 ) 、上記ステップ C 6で送信された上記充放電制御データが正常に受信されれば（ステップ D 1 1 ) 、後述のリフレツシュ放電モードに移行する。

また、上記ステップ D 〖〖において、上記充放電制御データが正常に受信されない時は、通信異常として（ステップ D 1 2 ) 、異常表示 2が表示装置 1 3 3に表示され（ステップ D 1 3 ) 、この処理が終了する。

また、上記ステップ D 7において上記電圧が 2 0 V以上ではない状態が 6 0分継続されると（ステップ D 1 4 ) 、異常表示 1が表示装置 1 3 3に表示され（ステツブ D 1 5 ) 、この処理が終了する。

次に、図 1 2に基づいて上記充電装置 1 1 2のリフレッシュ放電処理動作を説明する。

上記充電装置 1 1 2がリフレツシュ放電モードであって（ステップ E 1 ) 、上記ステップ C 5で作成された充放電制御データに「リフレッシュお知らせ j 信号が含まれていれば（ステップ E 2 ) 、上記表示装置 1 3 3を構成する例えば L E Dが一定時間点滅してリフレツシュ放電操作が必要であることを示すリフレツシュお知らせ表示が行われるとともに（ステップ E 3 ) 、タイマーがオンされて経過時間の計測が開始される（ステップ E 4 ) 。なお、上記ステップ E 2において、上記「リフレッシュお知らせ」信号が含まれていない場合は、後述の充電モードへ処理が移行する。

上記ステツブ E 4の計測開始から所定時間内に、上記リフレッシュスィッチ 1 3 1がオンされない時は、タイムオーバーとして（ステップ E 5 , E 6 ) 、上記リフレッシュお知らせ表示が消灯され（ステップ E 7 ) 、後述の充電モードに移行する。これによつて急いでいる場合等にはリフレツシュ放電を省略して充電時間を短縮できる。

上記ステップ E 5において、所定時間内に上記リフレッシュスィッチ 1 3 1がオンされると、リフレッシュお知らせ表示が点灯に変わり（ステップ E 8 ) 、この充電装置 1 1 2から上記電池管理装置 1 0 5に「充放電制御データ要求」信号を含む充電器状態データが送信開始され（ステップ E 9 ) 、上記充電式電池の 1 段目のリフレッシュ放電が開始される（ステップ E 1 0 ) 。

そして、上記ステップ C 1 2にて送信される図 5に示す電池状態データが正常に受信され（ステップ E 1 1 ) 、該データ内容に基づいて 1段目のリフレッシュ放電を終了する判定がなされれば（ステップ E 1 2 ) 、 2段目のリフレッシュ放電が開始される（ステップ E 1 3 ) 。上記 1段目のリフレッシュ放電は、電池電圧が 1段目放電停止電圧 V 1に達した時に、上記 1段目の放電から 2段目の放電に切り替えられる。

次に、上記ステップ C 1 2にて送信される図 5に示す電池状態データが正常に受信され（ステップ E 1 ) . 該データ内容に基づいて 2段目のリフレッシュ放電を終了する判定がなされれば（ステップ E 1 5 ) 、上記リフレッシュお知らせ表示が消灯され（ステップ E 1 6 ) 、上記ステップ E 9において送信開始された「充電器状態データ」信号の送信が停止されて（ステップ E 1 7 ) 、リフレツシュ放電が終了され（ステップ E 1 8 ) 、後述の充電モードに移行する。なお、ステツブ E 1 5で 2段目のリフレッシュ放電を終了する判定がなされていない場合は、ステップ E 1 4 . E 1 5の処理が繰り返えされる。

また、上記ステップ E 1 1 , E 1 4において、上記電池状態データが正常に受信されない時は、通信異常として（ステップ E 1 9 , E 2 1 ) 、異常表示 2が表示装置 1 3 3に表示され（ステップ E 2 0 , E 2 2 ) 、この処理が終了する。上記ステップ E 1 0 , E 1 3における 2段階のリフレッシュ放電では、上記図 7 , 8に示すように、 1段目の放電は 2段目の電流値 I。に比べて高い電流値 I , のパルス波形で行われ、 2段目は定電流，又は定抵抗で行われる。そして、上記 1段目と 2段目との放電における消費電力が略等しくなるよう行なわれ、さらにまた、上記 1段目と 2段目との切り替えは電池電圧が I段目リフレッシュ放電停止電圧に達した時に行われる。

次に、図 1 3に基づいて上記充電装置 1 1 2の充電処理動作を説明する。

この充電装置 1 1 2が充電モードに移行すると（ステップ F 1 ) 、該充電装置 1 1 2から電池管理装置 1 0 5に図 6に示す「電池状態データ要求」信号を含む充電器状態データが送信開始される（ステップ F 2) 。上記ステップ C 2 1にて上記電池管理装置 1 0 5から送信される図 5に示す電池状態データが正常に受信されると（ステップ F 3) 、この電池状態データ内の電池温度が充放電制御デ一タ内に設定されている充電開始下限温度と充電開始上限温度との間の充電開始温度内かどうか判定され（ステップ F 4 ) 、該充電開始温度内でない時は充電は待機され（ステップ F 5) 、上記表示装置 1 3 3の L EDが充電待機表示として点滅されて（ステップ F 6 ) 、上記ステップ F 3に処理が移行する。

上記ステップ F 4において電池温度が充電開始温度内と判定されると、充電が開始され（ステップ F 7) 、トータルタイマーによる経過時間の計測が開始され

(ステップ F 8) 、この充電装置 1 1 2から上記電池管理装置 1 0 5に図 6に示す Γ電池状態データ要求」信号を含む充電器状態データが送信される（ステップ F 9) 。上記ステップ C 2 1にて上記電池管理装置 1 0 5から送信された図 5に示す電池状態データが正常に受信されれば（ステップ F 1 0 ) 、充電の終了判定が行なわれ（ステップ F 1 1 ) 、充電終了と判定されない時は上記ステップ F 9 に処理が戻り、上記ステップ F 9〜F 1 1が繰り返される。

上記受信された電池状態データよりステップ F 1 Iにおいて充電終了と判定された時は、この充電装置 1 1 2から上記電池管理装置 1 0 5に、上記ステップ C 2 3にて受信される図 6に示す N 0 9の「充電完了」信号，又は N 0 1 0の「充電停止」信号の何れかを含む充電器状態データが送信されるとともに（ステップ F 1 2 ) 、補充電タイマ一による経過時間の計測が開始され（ステップ F I 3 ) 、補充電（例えば 0. 5 Ax 2 h) が開始され（ステップ F 1 4 ) 、所定時間を経過すると補充電が停止されて、この処理が終了となる。

また、上記ステップ F 3又は F i 0において、上記電池管理装置 1 0 5からの図 5に示す電池状態データが正常に受信されないと、通信異常として（ステップ F 1 6. F 1 8) 、異常表示 2が表示装置 1 3 3に表示され（ステップ F 1 7. F 1 9 ) 、この処理が終了する。

このように本実施形態の電源システム 2 1では、図 7, 8に示すように、 1段目をパルス波形をなす放電電流 I , で放電するようにしたので、放電電流 I , を車両走行時の放電電流、例えば 5 Aに近ずけることができ、必要な冷却能力を增大することなく低コストで実力容量を正確に学習することができる。また、 2段目を走行時放電電流の 1ノ 1 0程度の低電流で放電するようにしたので冷却能力の問題を生じることなくリフレッシュ放電を行なうことができ、メモリ一効果を解消することができる。

また、上記 1段目と 2段目とにおける消費電力を略等しくしたので、 1段目と 2段目との発熱量が略等しくなるため、上記 5 Aで連続放電する時に発生する熱に対する冷却を行なうだけで良く、必要な冷却能力を増大する必要がない分コストを低減できる。

また、上記電池電圧 Vが、図 4に示す充放電制御データ内の 1段目リフレツシュ放電停止電圧に達した時に 1段目と 2段目との放電を切り替えるようにしたので、 1段目の高い放電電流による放電と 2段目の低い放電電流による放電とを確実に切り替えることができる。

また、上記ステップ A 4において、 1段目の放電終了時までのリフレツシュ時放電容量と機器による放電時の放電容量、つまり走行時放電容量との合計に基づいて電池実力容量を学習するようにしたので、この点からも実力容量を正確に学習することができる。

また、上記ステップ Aし A 2において、電池の初期又は先回のリフレッシュ放電からの充放電サイクルが一定回数以内の時や、先回の充電の完了時にのみ、電池実力容量の学習を行なうようにしたので、電池実力容量をより一層正確に学習することができる。

なお、上記第 1実施形態では、電源システム 2 1が電池ケース 1 0 0と充電装置 1 1 2とを別体とし、充電装置 1 1 2を非車載、電池ケース 1 0 0を着脱可能に車載した場合を示したが、上記充電装置 I 1 2と電池ケース 1 0 0とを分離可能にュニット化し、このュニットを車体に着脱可能に搭載しても良い。何れの場合にも充電装置 I 1 2と電池ケース 1 0 0とはコネクタで接続することとなる力《、本発明の電源システムは電池ケースと充電装置とを完全一体化して車体に対し、着脱自在としても良い。また電池ケースと充電装置とを車体に常時搭載しておき、充電時には充電装置側のプラグを電源側のコンセントに差し込むだけとしても良い。図 1 4は電池ケースと充電装置とを車体に常時搭載した、例えば電動スクー夕の場合の第 2実施形態を示し、図し図 2と同一符号は同一又は相当部分を示す。本第 2実施形態の電源システム 2 0 0は、多数の単電池 1 0 1 を直列接続してなる電池 1 0 2を備えた電池部 2 1 2と、該電池 1 0 2を充電する充電部 2 1 4 と、該充電部 2 1 4による充電制御、及びリフレッシュ放電の制御を行なう制御部（E C U ) 2 1 5、モータ 1 7の駆動制御を行う駆動部 2 1 7とを備えている上記制御部 2 1 5は、 A C Z D Cコンバータ 1 2 4の出力側に接続された電流計 1 2 6 , 電圧計 1 2 5からの各計測値や上記リフレッシュスィッチ 1 3 1からの放電指令が入力され、出力制御部 1 3 2 , 放電器 1 3 5を制御する充電/放電制御部 1 2 8と、上記電池 1 0 の電圧値 V , 温度センサ 1 0 3からの温度検出値 T, 電流計 1 0 4からのバッテリ電流値 Iが入力される電池管理 .制御部 1 1 7とを有する。また駆動部 2 1 7は、外部からの駆動指令 2 8、例えばスロットルグリップからの指令が入力され、上記モータ駆動回路 2 2を制御する走行制御部 1 0 9とを備えている。

なお、上記各実施形態では、リフレッシュ放電を 2段階に分割したが、本発明によるリフレッシュ放電は必ずしも 2段階に限定されるものではなく、要は、ノ、' ルス波形電流による放電と、定電流による放電との組み合わせでリフレッシュ放電を行えば良い。

また上記各実施形態では、リフレッシュ要判断条件が満足されたときにリフレッシュお知らせ表示がなされ、この表示がなされている間の所定時間内にユーザがリフレッシュスィッチ 1 3 1 をオンした時にリフレッシュ放電が実行されるようにしたが、請求項 8の実施形態では、上記放電器（放電手段） 1 3 5にリフレッシュ放電を強制的に実行させるリフレツシュ要信号を上記電池管理 ·制御部（放電制御手段） 1 1 7に入力するリフレッシュ強制スィッチ（外部スィッチ手段 ) 1 3 8を設けている（図 2 . 図 3参照）。

上記リフレッシュ強制スィッチ 1 3 8は、乱用を防止するために、比較的長時間（例えば 4 0秒程度）押し続けることにより有効となるように構成されている。このリフレッシュ強制スィツチ 1 3 8が有効に押されると、図 1 0のステップ C 4においてリフレッシュ放電要否判断の如何に関わらずリフレッシュ要と判断され、ステップ C 5 . C 6においてリフレッシュ強制信号を含む充放電制御データが作成され送信される。そして充電装置 1 1 2側ではリフレッシュスイッチ 1 3 1のオンオフの $ひ何に関わらず自動的にリフレッシュ放電が実行される。なお、リフレッシュ放電の内容は上記各実施例と同様とする。

このように請求項 8の実施形態では、リフレッシュ強制スィッチ 1 3 8を設け、該スィッチ 1 3 8が有効に押されると、自動的にリフレッシュ放電が実行されるようにしたので、例えばリフレッシュ要判断条件を満足していない時点であつてかつ電池の実力容量を学習する必要のある場合に、リフレッシュ放電を外部から強制的に実行でき、該リフレツシュ放電時の放電容量により実力容量を精度良く学習することができる。産業上の利用可能性

請求項 1の発明に係る電動車両用電源システム 4 0 2によれば、リフレッシュ放電をパルス波形をなす部分を含む放電電流で行い、パルス波形電流によるリフレッシュ時放電容量を含む放電容量に基づいて実力容量を学習し、また請求項 2 の発明では、走行時放電容量とリフレッシュ時放電容量との和によって、また請求項 3の発明では、パルス波形をなす部分と定電流をなす部分とでリフレッシュ放電を行ない、さらにまた請求項 4の発明では、リフレッシュ放電を 2段階に分割し、その 1段目の放電を 2段目の放電に比べて高い電流値のパルス波形で実施し、 2段目の放電を定電流. 又は定抵抗で実施するとともに、上記 1段目の放電の終了時までの放電容量により実力容量を求めるようにしたので、上記充電式電池の実力容量を正確に学習することができる。

また、リフレツシュ放電をパルス波形をなす放電電流で行うようにしたので、冷却能力からの制約が小さくなり、上記パルス電流値を例えば 5 A程度と車両走行時の電流値に近づけることが可能であり、その結果電池の実力容量を低コストで正確に学習することができる。また、 2段目を低電流で放電するようにしたので、冷却能力の問題を生じることなくリフレッシュ放電を行なうことができ、メモリ一効果を解消することができる。請求項 5の発明によれば、 1段目の放電における消費電力と 2段目の放電における消費電力とを略等しくしたので、〗段目と 2段目との発熱量を略等しくでき、 1段目と 2段目とで同じ冷却を用いることができ、能力上のアンバランスが生じることがなく、最小限の冷却能力でのリフレッシュ放電を実現できる。

請求項 6の発明によれば、電池電圧が所定電圧に達したとき、 1段目の放電から 2段目の放電に切り替えるようにしたので、電池の実力容量を正確に学習することができる。

請求項 7の発明によれば、先回の充電が途中で停止することなく完了している場合及び電池の初期又は先回のリフレツシュ放電からの充放電サイクルが所定回数以内の場合にのみ実力容量の学習を行なうようにしたので、電池の実力容量を正確に学習することができる。

請求項 8の発明によれば、外部スィツチ手段によりリフレッシュ要信号を入力することにより必要に応じてリフレツシュ放電を強制的に実行できるようにしたので、例えばリフレツシュ要判断条件を満足していない時点であってかつ電池の実力容量を学習する必要のある場合に、リフレッシュ放電を実行させることができ、該リフレツシュ放電における放電容量により実力容量を精度良く学習することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 充電式電池のサイクル使用した時の現時点での電池の実力容量を求めるようにした電動車両用電源システムにおいて、上記充電式電池のリフレツシュ放電を行なう放電手段と、該放電手段によるリフレッシュ放電が、パルス波形をなす部分を含む放電電流により実施されるよう上記放電手段を制御する放電制御手段と、上記パルス波形電流によるリフレツシュ時放電容量を含む放電容量に基づいて上記充電式電池の実力容量を求める実力容量学習手段とを備えたことを特徴とする電動車両用電源システム。

2 . 請求項 1 において、上記実力容量学習手段は、走行による走行時放電容量と上記リフレッシュ時放電容量との和に基づいて上記充電式電池の実力容量を求めることを特徴とする電動車両用電源システム。

3 . 請求項 1又は 2において、上記リフレッシュ放電がパルス波形をなす部分と定電流をなす部分とからなる放電電流により実施されることを特徴とする電動車両用電源システム。

4 . 請求項 1ないし 3の何れかにおいて、上記放電制御手段は、上記放電手段によるリフレッシュ放電が、 2段階に分割され、その 1段目の放電が 2段目の放電に比べて高い電流値のパルス波形電流で実施され、 2段目の放電が定電流で実施されるよう上記放電手段を制御し、上記実力容量学習手段は、上記 1段目の放電の終了時までの放電容量により上記実力容量を求めることを特徴とする電動車両用電源システム。

5 . 請求項 4において、上記放電制御手段は、上記 1段目の放電における平均放電容量（電力）と、上記 2段目の放電における放電容量（電力）とが略等しくなるよう上記放電手段を制御することを徴とする電動車両用電源システム。

6 . 請求項 4又は 5において、上記放電制御手段は、電池電圧が所定電圧に達したとき、上記 1段目の放電から 2段目の放電に切り替えることを特徴とする電動車両用電源システム。

7 . 請求項 4ないし 6の何れかにおいて、上記実力容量学習手段は、先回の充電が途中で停止することなく完了している場合及び電池の初期又は先回のリフレツシュ放電からの充放電サイクルが所定回数以内の場合に上記電池の実力容量の学習を行なうことを特徴とする電動車両用電源システム。

8 . 請求項 1ないし 7の何れかにおいて、上記放電手段にリフレッシュ放電を実行させるリフレツシュ要信号を上記放電制御手段に入力する外部スィツチ手段を設けたことを特徴とする電動車両用電源システム。