JP2001119804A

JP2001119804A - 電動車両用電源システム

Info

Publication number: JP2001119804A
Application number: JP29985199A
Authority: JP
Inventors: Jiyunji Terada; 潤史寺田; Toshiaki Yamada; 稔明山田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】電池の劣化状態を把握し、電池の劣化状況を
正確に判定することのできる電動車両用電源システムを
提供する。【解決手段】充電式電池１０２と、該電池の残存容量
を含む電池状態を管理する電池管理装置１０５とを備え
た電動車両用電源システム２１において、リフレッシュ
放電時に、リフレッシュ放電前の走行時放電容量とリフ
レッシュ放電によるリフレッシュ時放電容量との和に基
づいて上記電池のリフレッシュ出し切り実力容量を求め
る実力容量確定手段及び該電池の求められた実力容量と
初期容量とを比較して該電池の劣化度合いを求める電池
劣化度判定手段として機能する電池管理制御部１１７を
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電動自転車，電
動車椅子，電動スクータ等にエネルギ源として使用され
るＮｉ−Ｃｄ，Ｎｉ−ＭＨ等の充電式電池の劣化度合い
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。

【０００２】

【従来の技術】電池の劣化度合いを判定しようとした場
合、電池の現時点での放電可能容量（実力容量）の初期
容量からの減少度合いや内部抵抗の上昇度合い（Ｉ−Ｖ
特性）から判定する方法が考えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが電池の内部抵
抗は電池の状態、例えば電池温度，充放電状態，活性度
等により大幅に変動するため、一般ユーザーが使用して
いる状況でかつ安定した状態で電池の内部抵抗を測定す
ることは非常に困難である。一方、放電可能容量により
電池の劣化を判断するようにした場合にはどの時点で電
池の放電容量を測定するかが問題となる。

【０００４】本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされ
たもので、電池の劣化状態を把握し、電池の劣化状況を
正確に判定することの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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、充電
式電池と、該電池の残存容量を含む電池状態を管理する
電池管理装置とを備えた電動車両用電源システムにおい
て、リフレッシュ放電時に、リフレッシュ放電前の走行
時放電容量とリフレッシュ放電によるリフレッシュ時放
電容量との和に基づいて上記電池のリフレッシュ出し切
り実力容量を求める実力容量確定手段と、該電池の求め
られた実力容量と初期容量とを比較して該電池の劣化度
合いを求める電池劣化度判定手段とを備えたことをこと
を特徴としている。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１において、上
記実力容量確定手段は、パルス波形をなす放電電流によ
り行なわれたリフレッシュ放電におけるリフレッシュ時
放電容量と上記走行時放電容量との和に基づいて上記電
池のリフレッシュ出し切り実力容量を求めることを特徴
としている。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１又は２におい
て、上記実力容量確定手段は、前回の充電後に走行する
ことなくリフレッシュ放電がなされた場合には、リフレ
ッシュ時放電容量のみからリフレッシュ出し切り実力容
量を求めることを特徴としている。

【０００８】請求項４の発明は、充電式電池と、該電池
の残存容量を含む電池状態を管理する電池管理装置とを
備えた電動車両用電源システムにおいて、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により上記電池の走行出し
切り実力容量を求める実力容量確定手段と、該電池の求
められた走行出し切り実力容量と初期容量とを比較して
電池の劣化度合いを求める電池劣化度判定手段とを備え
たことを特徴としている。

【０００９】請求項５の発明は、請求項４において、上
記実力容量確定手段は、走行時の放電停止電圧値を上記
実力容量判定電圧値として走行出し切り実力容量を求め
ることを特徴としている。

【００１０】請求項６の発明は、請求項１ないし５の何
れかにおいて、上記電池劣化度判定手段は、放電前の充
電が正常に完了していることを劣化度判定条件の１つと
して電池の劣化度合いを求めることを特徴としている。

【００１１】請求項７の発明は、請求項１ないし６の何
れかにおいて、上記電池劣化度判定手段は、自己放電容
量が所定値以下であることを劣化度判定条件の１つとし
て電池の劣化度合いを求めることを特徴としている。

【００１２】請求項８の発明は、請求項１ないし７の何
れかにおいて、上記電池劣化度判定手段は、リフレッシ
ュ出し切り実力容量又は走行出し切り実力容量を求める
時点における電池温度が所定の範囲内であることを劣化
度判定条件の１つとして電池の劣化度合いを求めること
を特徴としている。

【００１３】請求項９の発明は、請求項１ないし８の何
れかにおいて、上記電池劣化度判定手段は、前回のリフ
レッシュ放電完了からの充放電回数が所定値以下である
ことを劣化度判定条件の１つとして電池の劣化度合いを
求めることを特徴としている。

【００１４】請求項１０の発明は、請求項１ないし９の
何れかにおいて、上記電池の劣化度を、上記リフレッシ
ュ出し切り実力容量又は走行出し切り実力容量と初期容
量とを比較する劣化判定を複数回連続して行った後に確
定することを特徴としている。

【００１５】

【発明の作用効果】請求項１の発明によれば、走行時放
電容量と、これに続いて行われるリフレッシュ時放電容
量との和に基づいて電池のリフレッシュ出し切り実力容
量を求め、該実力容量と初期容量とを比較して電池の劣
化度を判定するようにしたので、放電停止電圧に低下す
るまで走行するいわゆる「出し切り走行」を行わないユ
ーザの場合でも電池の実力容量を正確に求めることがで
き、その結果劣化判定を正確に行うことができる。な
お、上記「リフレッシュ出し切り実力容量」とは、走行
時、放電停止電圧に低下するまで十分電池を放電させな
い（出し切らない）まま走行を終了し、続くリフレッシ
ュ放電で所定の電圧値まで放電させた（出し切った）時
のトータルの放電容量を意味する。従って「出し切り」
とは必ずしも完全に出し切ることに限定されない。

【００１６】請求項２の発明によれば、リフレッシュ放
電をパルス波形をなす放電電流により行なってリフレッ
シュ時放電容量を求め、該リフレッシュ時放電容量と上
記走行時放電容量との和に基づいて上記電池のリフレッ
シュ出し切り実力容量を求めるようにしたので、上記パ
ルス波形電流値を例えば５Ａ程度と車両走行時の電流に
近づけることができ、その結果実力容量を低コストで正
確に学習することができる。ちなみに、リフレッシュ放
電をパルス波形電流で行わなわずに定電流，定抵抗方式
で行った場合にはコスト，冷却能力の問題から放電電流
値を車両走行時の放電電流値より大幅に低く設定せざる
をえず、電池の劣化状態によっては実力容量を正確に求
めることはできない。

【００１７】請求項３の発明によれば、充電後、走行す
ることなく直ちにリフレッシュ放電を行った場合には、
このリフレッシュ時放電容量のみからリフレッシュ出し
切り実力容量を求めるようにしたので、このような場合
であってもリフレッシュ出し切り実力容量を確実に求め
ることができる。

【００１８】請求項４の発明によれば、走行出し切り実
力容量を、走行により電池電圧が実力容量判定電圧値、
例えば請求項５の発明の走行時の放電停止電圧に達する
まで放電した（出し切った）ときの走行時放電容量によ
り求めるようにしたので、ユーザの使用形態に最も近い
形で電池の劣化度判定を実施できる。

【００１９】請求項６の発明では放電前の充電が正常に
完了していることを、請求項７の発明では自己放電容量
が所定値以下であることを、請求項８の発明では電池の
実力容量を求めた時点における電池温度が所定の範囲内
であることを、請求項９の発明によれば前回のリフレッ
シュ放電完了からの充放電回数が所定値以下であること
を、それぞれ劣化度判定条件の１つとしたので、即ち上
記各劣化度判定条件が欠けた場合には劣化度判定を行わ
ないこととしたので、正常な電池を誤って劣化電池と判
定してしまうことがない。

【００２０】請求項１０の発明によれば、劣化判定に当
たって、実力容量と初期容量との比較による劣化判定を
複数回連続で実施した後に劣化度を確定するようにした
ので、この点からも正常な電池を誤って劣化電池と判定
するのを防止できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】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１５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はリフレッ
シュ放電時の放電電流値，電池電圧値の時間経過を示す
特性図、図９, １０，１４，１５は上記電池管理装置の
動作を、図１１〜図１３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ャート図である。

【００２２】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１１２を非車載とし、着脱式電池ケース
１００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はヘッドパイプ３と、該ヘッ
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, 右一対のチェーンス
テー６と、該両チェーンステー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
テー７と、上記ヘッドパイプ３とシートチューブ５とを
接続するトップチューブ１１とを備えている。

【００２３】上記ヘッドパイプ３にはフロントフォーク
８が左右に回動可能に枢支されている。該フロントフォ
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１０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１２が装着されている。さらに
上記チェーンステー６の後端には後輪（車輪）１３が軸
支されている。

【００２４】なお、図示していないが、上記操向ハンド
ル１０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。

【００２５】上記車体フレーム２の下端部には、クラン
ク軸１６の両端突出部に取り付けられたクランクアーム
１６ａを介してペダル１６ｂに入力されたペダル踏力
（人力）と、内蔵する電動モータ１７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ユニッ
ト１５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２８となる。このパワーユニット１５か
らの出力はチェーン３０を介して上記後輪１３に伝達さ
れる。

【００２６】なお、本実施形態自転車１は外部からモー
タ駆動指令２８を入力するための自走レバー１４をも備
えており、該自走レバー１４を操作することにより、ペ
ダル１６ｂに入力することなく電動モータ１７からの動
力のみで走行することも可能となっている。

【００２７】また上記電動モータ１７等の電源となる電
池ケース１００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１００は、多数の単電池１０１を直列に接続してな
る電池（充電式電池）１０２を収納しており、また上記
電池１０２の温度を検出する温度センサ１０３と、該電
池１０２の電流値を測定する電流計１０４とを備えてい
る。さらにまた、上記電池ケース１００は、上記電池１
０２の管理等を行なう電池管理装置１０５を備えてい
る。

【００２８】また、上記電池ケース１００は、車載時に
はコネクタ１０７, １０８によりモータ駆動回路２２と
装着と同時に自動接続され、またコネクタ１１０, １１
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１０９と通信Ｉ／Ｆ１２０ａ，１２０ｂを介して
自動接続される。

【００２９】一方、上記電池ケース１００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１１３，１１４により非車載で全く独立
に構成された充電装置１１２の出力側と接続され、また
コネクタ１１５, １１６により上記充電装置１１２の通
信Ｉ／Ｆ１２７，１２０ｃを介して接続される。ここで
図１において、１００ａは電池ケース１００に設けられ
たた充電口であり、ここに上記コネクタ１１３，１１
４，１１５，１１６の電池ケース側端子が配置される。
また１２１は上記充電装置１１２の充電プラグであり、
この中に上記コネクタ１１３〜１１６の充電装置側端子
が配置されており、上記充電口１００ａに差し込み自在
となっている。上記電池ケース１００と充電装置１１２
とで本実施形態における電源システム２１が構成され
る。なお、上記コネクタ１０７，１０８と１１３，１１
４、及びコネクタ１１０，１１１と１１５，１１６は共
通にしても良い。

【００３０】上記電池管理装置１０５は、上記温度セン
サ１０３からの電池温度データＴと、電流計１０４から
の電流値データＩと、電池１０２の電圧データＶとが入
力され、上記充電式電池１０２のリフレッシュ放電の制
御等を行なう電池管理・制御部１１７と所定のデータを
記憶するＥＥＰＲＯＭ１０６を備えており、また、該電
池管理・制御部１１７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１１８を押すことにより、電池残
存容量，リフレッシュ情報，実力容量，劣化確定等が表
示される表示装置１１９と、上記充電装置１１２や走行
制御部１０９との通信を行なう通信Ｉ／Ｆ１２０ｃや１
２０ａとを備えている。なお、上記表示装置１１９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。

【００３１】なお、上記ＥＥＰＲＯＭ１０６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１０２の初期容量，電池実力容量，走行時放電
容量，リフレッシュ時放電容量，リフレッシュ表示後の
リフレッシュ放電の実施の有無等が記憶される。

【００３２】また上記電池管理・制御部１１７は、上記
充電式電池１０２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，リフレッシュ表示後のリフレッ
シュ放電の実施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、また前述のように電池残存容
量等を上記表示装置１１９に表示させるように機能す
る。

【００３３】さらにまた上記電池管理・制御部１１７
は、リフレッシュ放電時に、リフレッシュ放電前の走行
時放電容量とリフレッシュ放電によるリフレッシュ時放
電容量との和に基づいて電池１０２のリフレッシュ出し
切り実力容量を求める実力容量確定手段として、あるい
は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、例えば放電停止電圧に低下するまでに放電した走
行時放電容量により電池１０２の走行出し切り実力容量
を求める実力容量確定手段として機能し、さらに該電池
１０２の求められた実力容量と初期容量とを比較して該
電池１０２の劣化度合いを求める電池劣化度判定手段と
しても機能する。

【００３４】上記リフレッシュ時放電容量としては、後
述の２段階リフレッシュ放電における１段目の放電の終
了までの放電容量が用いられる。

【００３５】また上記電池１０２の劣化度は、以下の劣
化度判定条件を満足している場合にのみ求められ、これ
により正常な電池を誤って劣化電池と判定するのを防止
している。即ち、放電前の充電が正常に完了しているこ
と、つまり充電途中に発生した何らかの理由により所定
の充電完了判定がなされる前に充電が停止されていない
こと、（例えばｄＴ／ｄｔ，−ΔＶ，主充電＋補充電に
よる停止は完了判定とされ、絶対温度停止やタイマー停
止等は充電停止判定とされる）計測された自己放電容量
が所定値以下であること、リフレッシュ出し切り実力容
量又は走行出し切り実力容量を求める時点における電池
温度が所定の範囲内であること、前回のリフレッシュ放
電完了からの充放電回数が所定値以下であることを劣化
度判定条件としており、該劣化度判定条件が１つでも欠
けた場合にはリフレッシュ出し切り又は、走行出し切り
実力容量の確定が見送られ、その結果、劣化度の判定は
見送られる。また上記劣化度は、上記実力容量と初期容
量との比較による劣化判定を複数回連続して行った上で
確定される。

【００３６】なお、本実施形態では、上記劣化度の確
定，見送りは、具体的には上記判定条件が欠けた場合に
はリフレッシュ出し切り実力容量又は走行出し切り実力
容量の確定が見送られ、その結果劣化度の判定がなされ
ない、といった方式が採用されている。

【００３７】上記充電装置１１２は、プラグ１２３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ＡＣ／ＤＣコンバータ１２４と、該コンバ
ータ１２４の出力の電圧値, 電流値を計測する電圧計１
２５, 電流計１２６と、上記充電式電池１０２のリフレ
ッシュ放電を行なう放電器（放電手段）１３５と、上記
電圧計１２５, 電流計１２６からの計測値や上記通信Ｉ
／Ｆ１２７からの所定の信号等が入力される充電／放電
制御部１２８とを備えている。

【００３８】また、上記充電装置１１２は、この充電装
置１１２と上記電池ケース１００とが接続されているこ
とを示す接続信号を、上記充電／放電制御部１２８に出
力する電池接続検知部１２９を備えている。

【００３９】さらにまた、上記充電装置１１２には、後
述する表示装置１３３にリフレッシュ中の表示がされ
て、リフレッシュ放電が開始された時、これをキャンセ
ルして充電モードに移行させる充電リフレッシュ解除ス
イッチ１３１が設けられている。

【００４０】上記ＡＣ／ＤＣコンバータ１２４の出力は
出力制御部１３２を介して上記充電／放電制御部１２８
により制御される。また表示装置１３３や上記放電器１
３５は上記充電／放電制御部（放電制御手段）１２８に
より制御される。そして上記表示装置１３３には、充電
待機中、充電中、充電完了、充電停止、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。

【００４１】なお、図３に示すように、電池１０２´と
して、複数の電池１０２・・１０２が並列に接続された
ものを用いる場合、各電池１０２の温度を検出する複数
の温度センサ１０３・・１０３が設けられ、各センサ１
０３・・１０３の検出値Ｔ１・・Ｔｎが上記電池管理・
制御部１１７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。

【００４２】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１０５と充電装置１１
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（Ｎｏ），
及び該ナンバーの内容を示している。

【００４３】図４は、上記電池管理装置１０５から充電
装置１１２にまとめて送信される充放電制御データを示
しており、１として「リフレッシュ放電実行要求」が、
２として「１段目リフレッシュ放電電流値」が、３とし
て「１段目リフレッシュパルス値」が、４として「１段
目リフレッシュ放電停止電圧」が、５として「２段目リ
フレッシュ放電電流値」が、６として「２段目リフレッ
シュ放電停止電圧」が、７として「リフレッシュタイマ
ー値」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
フレッシュ放電実行要求」は、具体的には「有」又は
「無」が示され、リフレッシュ放電実行か否かを知らせ
る信号として機能する。

【００４４】図５は、上記電池管理装置１０５から充電
装置１１２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」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。具
体的には後述するように、リフレッシュ放電前の走行時
放電容量と、リフレッシュ放電によるリフレッシュ時放
電容量との和に基づいて求められる。リフレッシュ出し
切り実力容量と、走行中に電池電圧が放電停止電圧に低
下するまでに放電した走行時放電容量より求められる走
行出し切り実力容量の２つが含まれる。

【００４５】また、上記電池温度（１）は、図２に示す
ように上記充電式電池１０２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１０２を複数組備える場合には、電
池温度（１）〜（ｎ）まで含まれる。

【００４６】図６は、上記充電装置１１２から電池管理
装置１０５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「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「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「２段目リフレッシュ中」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」が、９として「充電完了」
が、１０として「充電停止」が含まれる。なお「充電完
了」とは１００％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。

【００４７】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Ｉ₁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Ｉ₀で所定時間継続
される。この場合、上記時間ａ, ｂは、Ｉ₀＝Ｉ₁×ａ
／（ａ＋ｂ）となるように、即ち、上記１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Ｉ₁としては車両走
行時のモータによる放電電流値、例えば５Ａが用いら
れ、上記２段目の放電電流値Ｉ₀としてはＩ₁の１／１
０の大きさの０. ５Ａが用いられる。

【００４８】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Ｖ１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Ｖ２に低下するま
で行われる。なお、上記電池電圧Ｖ１，Ｖ２にはそれぞ
れ図４に示す充放電制御データ内のＮｏ４「１段目リフ
レッシュ放電停止電圧」，及びＮｏ６「２段目リフレッ
シュ放電停止電圧」が用いられる。

【００４９】ここで本実施形態では、上記１段目の放電
において、放電開始から、電圧値が１段目リフレッシュ
停止電圧Ｖ１に低下するまでに放電した電池容量がリフ
レッシュ時放電容量として採用され、このリフレッシュ
時放電容量と走行時放電容量との合計により電池１０２
のリフレッシュ出し切り実力容量が求められる。

【００５０】次に、図９〜図１５のフローチャート図に
基づいて、本電源システム２１における電池管理装置１
０５及び充電装置１１２の動作を説明する。図９, １
０，１４，１５は上記電池管理装置１０５の動作を、図
１１〜図１３は上記充電装置１１２の動作をそれぞれ示
しており、図９は走行出し切り実力容量確定フロー及び
リフレッシュ出し切り実力容量確定フローを示してい
る。

【００５１】まず、図１０に基づいて電池管理装置のリ
フレッシュ処理を説明する。上記電池管理装置１０５が
待機モードであって（ステップＣ１）、後述の接続信号
（Ｄ９）の割込により、充電器接続信号が検出され（ス
テップＣ２）、上記充電装置１１２から送信された図６
のＮｏ１に示す「充放電制御データ要求」信号（Ｄ１
０）が受信されると（ステップＣ３）、上記電池管理装
置１０５はリフレッシュ放電要否判定を実施し（ステッ
プＣ４）、充放電制御データを作成し（ステップＣ
５）、電池管理装置１０５から充電装置１１２に図４に
示す充放電制御データが送信される（ステップＣ６）。

【００５２】なお、上記ステップＣ４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「リフレッシュ中」表示後のリフレッシュ
放電実行の有無に基づいて行われる。例えば上記充放電
サイクル数が２０回以上の場合、及び先回の「リフレッ
シュ中」表示後にリフレッシュ解除スイッチ１３１がオ
ンされるなどしてリフレッシュ放電が最後まで完了しな
かった時にリフレッシュ放電要と判定される。

【００５３】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Ｃ７）、この信号が正常に受
信されると（ステップＣ８）、充電器状態データ内に
「リフレッシュ中」の信号が含まれているか否かが判定
され（ステップＣ９）、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Ｃ１０）、電池
の残存容量が計算され（ステップＣ１１）、図５に示す
電池状態データが上記充電装置１１２に送信される（ス
テップＣ１２）。

【００５４】そして、上記電池管理装置１０５に上記充
電装置１１２が接続されており（ステップＣ１３）、現
在のリフレッシュ放電が２段目ではなく（ステップＣ１
４）、１段目のリフレッシュ放電が終了すると（ステッ
プＣ１５）、リフレッシュ放電前の走行時放電容量と１
段目リフレッシュ放電によるリフレッシュ時放電容量と
のトータルの放電容量が、リフレッシュ出し切り実力容
量として仮に採用される（ステップＣ１６）。この仮の
リフレッシュ出し切り実力容量はさらにステップＣ６内
で図９（ｂ）に示すように確定され、上記ステップＣ７
に処理が戻る。

【００５５】リフレッシュ出し切り実力容量は、図９
（ｂ）に示すように、上記サイクルカウンターが２０以
下で、上記充電式電池１０２の前回の充電が正常に完了
しており、自己放電量が所定の設定値以下であり、かつ
上記１段目の放電終了時の電池温度が所定の範囲内にあ
ればリフレッシュ出し切り実力容量として確定される
（ステップＡ１′〜Ａ５′）。なお、上記ステップＡ
１′〜Ａ４′の判定条件が１つでも欠けた場合にはリフ
レッシュ出し切り実力容量の確定は見送られる（ステッ
プＡ６′）

【００５６】上記図１０，図９（ｂ）で確定されたリフ
レッシュ出し切り実力容量か上記図１４，図９（ａ）で
確定された走行出し切り実力容量のいずれかが電池の実
力容量となる。

【００５７】上記ステップＣ１４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Ｃ１７）、上記サイクルカウンター
がクリアされて（ステップＣ１８）、上記ステップＣ７
に処理が戻る。なお、上記ステップＣ１７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Ｃ７
に処理が戻る。

【００５８】上記ステップＣ９においてリフレッシュ放
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Ｃ１９）、電池の残存容量が
計算されて（ステップＣ２０）、図５に示す電池状態デ
ータが充電装置１１２に送信される（ステップＣ２
１）。

【００５９】そして、この電池管理装置１０５に上記充
電装置１１２が接続されており（ステップＣ２２）、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Ｃ２３）、上記ステップＣ１の待機モード
に処理が移行する。なお、上記ステップＣ１３，ステッ
プＣ２２において、この電池管理装置１０５と上記充電
装置１１２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。

【００６０】また、上記ステップＣ８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Ｃ２４）、異常表示２として上記表
示装置１３３に交互点滅表示が行なわれる（ステップＣ
２５）。

【００６１】次に、図１１に基づいて充電準備段階にあ
る上記充電装置１１２のＡＣプラグ接続後の動作を説明
する。上記充電装置１１２のプラグ１２３がコンセント
に接続されると（ステップＤ１）、上記電池ケース１０
０の接続検知が待機される（ステップＤ２）。

【００６２】上記接続が検知され（ステップＤ２）、充
電式電池１０２の電圧Ｖが２０Ｖ未満であることが検出
されると（ステップＤ３）、充電電流０. ５Ａによる予
備充電が開始され（ステップＤ４）、上記表示装置１３
３に充電中であることが表示され（ステップＤ５）、タ
イマーがオンされて充電時間が計測される（ステップＤ
６）。

【００６３】そして、上記充電式電池１０２の電圧Ｖが
２０Ｖ以上になると（ステップＤ７）、上記充電出力が
停止され（ステップＤ８）、この充電装置１１２から上
記電池管理装置１０５に、上記ステップＣ２で受信され
る充電器接続信号が送信され（ステップＤ９）、また、
上記ステップＣ３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Ｄ１
０）、上記ステップＣ６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Ｄ１１）、後述の
リフレッシュ放電モードに移行する。

【００６４】また、上記ステップＤ１１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Ｄ１２）、異常表示２が表示装置１３
３に表示され（ステップＤ１３）、この処理が終了す
る。

【００６５】また、上記ステップＤ７において上記電圧
が２０Ｖ以上ではない状態が６０分継続されると（ステ
ップＤ１４）、異常表示１が表示装置１３３に表示され
（ステップＤ１５）、この処理が終了する。

【００６６】次に、図１２に基づいて上記充電装置１１
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１１２がリフレッシュ放電モードであって（ステップ
Ｅ１）、上記ステップＣ５で作成された充放電制御デー
タに「リフレッシュ放電実行要求」信号が含まれていれ
ば（ステップＥ２）、上記表示装置１３３を構成する例
えばＬＥＤが点灯してリフレッシュ中であることを示す
リフレッシュ表示が行われるとともに、この充電装置１
１２から上記電池管理装置１０５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Ｅ９）、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Ｅ１０）。

【００６７】そして、上記ステップＣ１２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Ｅ１１）、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Ｅ１
２）、２段目のリフレッシュ放電が開始される（ステッ
プＥ１３）。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Ｖ１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。

【００６８】ここで上記１段目リフレッシュ放電の開始
から上記２段目リフレッシュ放電への切り替えまでの放
電容量がリフレッシュ出し切り実力容量を求めるための
リフレッシュ時放電容量として採用される。なお、２段
目放電終了までの放電容量をリフレッシュ出し切り実力
容量を求めるためのリフレッシュ時放電容量として採用
することも可能である。また、ステップＥ１２で１段目
のリフレッシュ放電を終了する判定がなされない場合
で、リフレッシュ解除スイッチがオンされない場合（ス
テップＥ１２′）にはステップＥ１１，１２の処理が繰
り返される

【００６９】次に、上記ステップＣ１２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
Ｅ１４）、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Ｅ１
５）、上記リフレッシュ表示が消灯され（ステップＥ１
６）、上記ステップＥ９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Ｅ１
７）、リフレッシュ放電が終了され（ステップＥ１
８）、後述の充電モードに移行する。なお、ステップＥ
１５で２段目のリフレッシュ放電を終了する判定がなさ
れない場合で、リフレッシュ解除スイッチがオンされな
い場合（ステップＥ１５′）にはステップＥ１４，１５
の処理が繰り返される

【００７０】また、上記ステップＥ１１, Ｅ１４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Ｅ１９, Ｅ２１）、異常表示２
が表示装置１３３に表示され（ステップＥ２０, Ｅ２
２）、この処理が終了する。

【００７１】上記ステップＥ１０, Ｅ１３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Ｉ₀に比べて高い電
流値Ｉ ₁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
１段目リフレッシュ放電停止電圧に達した時に行われ
る。

【００７２】次に、図１３に基づいて上記充電装置１１
２の充電処理動作を説明する。この充電装置１１２が充
電モードに移行すると（ステップＦ１）、該充電装置１
１２から電池管理装置１０５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Ｆ２）。上記ステップＣ２１にて上記電池
管理装置１０５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Ｆ３）、この電池状
態データ内の電池温度が充放電制御データ内に設定され
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Ｆ４）、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１３３のＬＥＤが充電待機表示とし
て点滅されて（ステップＦ６）、上記ステップＦ３に処
理が移行する。

【００７３】上記ステップＦ４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
Ｆ７）、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Ｆ８）、この充電装置１１２から上記電
池管理装置１０５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される（ステップＦ
９）。上記ステップＣ２１にて上記電池管理装置１０５
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Ｆ１０）、充電の終了判定が行なわ
れ（ステップＦ１１）、充電終了と判定されない時は上
記ステップＦ９に処理が戻り、上記ステップＦ９〜Ｆ１
１が繰り返される。

【００７４】上記受信された電池状態データよりステッ
プＦ１１において充電終了と判定された時は、この充電
装置１１２から上記電池管理装置１０５に、上記ステッ
プＣ２３にて受信される図６に示すＮｏ９の「充電完
了」信号, 又はＮｏ１０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
Ｆ１２）、補充電タイマーによる経過時間の計測が開始
され（ステップＦ１３）、補充電（例えば０．５Ａ×２
ｈ）が開始され（ステップＦ１４）、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。

【００７５】また、上記ステップＦ３又はＦ１０におい
て、上記電池管理装置１０５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Ｆ１６，Ｆ１８）、異常表示２が表示装置１３３に
表示され（ステップＦ１７，Ｆ１９）、この処理が終了
する。

【００７６】次に図１４に基づいて電池管理装置１０５
による走行出し切り実力容量確定動作を説明する。この
電池管理装置１０５が待機モードにおいて車両に接続さ
れると該電池管理装置１０５から車両制御データが車両
走行制御部１０９に送信され（ステップＧ１〜Ｇ３）、
電池温度，電圧，電流が計測され、電池残容量が計算さ
れる（Ｇ４〜Ｇ５）。そして電池電圧が走行時放電停止
電圧に低下したことが検出されると（ステップＧ６）、
車両走行制御部１０９へ放電停止信号が出力され（ステ
ップＧ７）上記車両接続時から該放電停止電圧検出時ま
での走行時放電容量が、上記走行出し切り電池実力容量
として仮に採用される（ステップＧ８）。

【００７７】この仮の走行出し切り実力容量はさらにス
テップＧ８内で、図９（ａ）に示すように、上記充電式
電池１０２の充放電サイクルの回数を示すサイクルカウ
ンターが２０以下で、上記充電式電池１０２の前回の充
電が正常に完了しており、自己放電量が所定の設定値以
下であり、さらに上記放電停止時の電池温度が所定の範
囲内にあれば走行出し切り実力容量として確定される
（ステップＡ１〜Ａ５）。なお、上記カウンターが２０
以下でないか、前回の充電が正常に完了していないか、
自己放電量が所定の設定値より大であるか、放電終了時
の電池温度が所定範囲内にないかの何れかに当てはまる
場合には、上記走行出し切り実力容量の確定は見送られ
てこの処理を終了する。なお、上記ステップＡ３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。

【００７８】そして電池１０２の劣化度合いの判定は、
図１５に示すようにして行われる。即ち、実力容量が確
定されたか否か（ステップＨ０）、確定されたとしたら
それはリフレッシュ出し切り実力容量か、それとも走行
出し切り実力容量かが判定され（ステップＨ０´）、上
記確定された実力容量が所定の閾値容量、例えば初期容
量の５０％より小さい場合には（ステップＨ１，Ｈ
２）、劣化カウンタのカウント値が１増加され（ステッ
プＨ３）、該劣化カウント値が設定値（本実施形態の場
合は３）を超えると、劣化確定が行われる（ステップＨ
４〜Ｈ５）。なお上記実力容量が所定の閾値容量より大
きい場合には、劣化カウンタのカウント値はクリアされ
（ステップＨ６）、処理は終了する。また上記ステップ
Ｈ０で実力容量が確定されていなかった場合も処理は終
了する。

【００７９】このように本実施形態の電源システム２１
では、走行時放電容量と、これに続いて行われるリフレ
ッシュ時放電容量との和に基づいて電池のリフレッシュ
出し切り実力容量を求め、該実力容量と初期容量とを比
較して電池の劣化度を判定するようにしたので、放電停
止電圧に低下するまで走行するいわゆる出し切り走行を
行わないユーザの場合でも電池の実力容量を正確に求め
るとこができ、その結果劣化判定を正確に行うことがで
きる。

【００８０】また、走行出し切り実力容量を、走行によ
り放電停止電圧に達するまで放電した（出し切った）と
きの走行時放電容量により求めたので、ユーザの使用形
態に最も近い形で電池の劣化判定を行なうことができ
る。

【００８１】また充放電サイクル数が所定値以下でない
場合、前回の充電が正常に完了していない場合、自己放
電量が設定値以下でない場合、放電終了時の電池温度が
所定範囲にない場合等、走行時放電容量，リフレッシュ
時放電容量ひいては実力容量を正確に測定できないと考
えられる場合には、劣化判定を行わないこととしたの
で、正常な電池を誤って劣化電池と判定してしまうこと
がない。

【００８２】また劣化度確定に当たっては、劣化カウン
ト値が設定値以上となることを条件とし、実力容量によ
る劣化判定を複数回連続で実施するようにしたので、こ
の点からも正常な電池を誤って劣化電池と判定するのを
防止できる。

【００８３】さらにまた図７, ８に示すように、１段目
のリフレッシュ放電をパルス波形をなす放電電流Ｉ₁で
放電するようにしたので、放電電流Ｉ₁を車両走行時の
放電電流、例えば５Ａに近づけることができ、必要な冷
却能力を増大することなく低コストで実力容量を正確に
求めることができる。また、２段目を走行時放電電流の
１／１０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、メモリー効果を解消することができる。

【００８４】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０. ５Ａ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。

【００８５】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段目リフレッ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。

【図面の簡単な説明】

【図１】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】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】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】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】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】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】上記充電式電池のリフレッシュ放電時の放電電
流の変化を示す特性図である。

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

【図９】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１０】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１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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。

【符号の説明】２１電源システム１０２充電式電池１０５電池管理装置１１７電池管理・制御部（実力容量確定手段，電池劣
化度判定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G016 CA00 CB12 CB21 CB23 CC01 CC04 CC06 CC13 CC27 CE00 5G003 AA01 BA01 DA07 EA05 EA09 FA06 GC05 5H030 AA06 AS08 BB21 FF41 FF44 5H115 PA14 PG10 PI16 PO14 PU01 PV07 QN03 QN12 TI02 TI05 TI06 TI09 TI10 TR19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】充電式電池と、該電池の残存容量を含む
電池状態を管理する電池管理装置とを備えた電動車両用
電源システムにおいて、リフレッシュ放電時に、リフレ
ッシュ放電前の走行時放電容量とリフレッシュ放電によ
るリフレッシュ時放電容量との和に基づいて上記電池の
リフレッシュ出し切り実力容量を求める実力容量確定手
段と、該電池の求められた実力容量と初期容量とを比較
して該電池の劣化度合いを求める電池劣化度判定手段と
を備えたことをことを特徴とする電動車両用電源システ
ム。
【請求項２】請求項１において、上記実力容量確定手
段は、パルス波形をなす放電電流により行なわれたリフ
レッシュ放電におけるリフレッシュ時放電容量と上記走
行時放電容量との和に基づいて上記電池のリフレッシュ
出し切り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。
【請求項３】請求項１又は２において、上記実力容量
確定手段は、前回の充電後に走行することなくリフレッ
シュ放電がなされた場合には、リフレッシュ時放電容量
のみからリフレッシュ出し切り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。
【請求項４】充電式電池と、該電池の残存容量を含む
電池状態を管理する電池管理装置とを備えた電動車両用
電源システムにおいて、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
時放電容量により上記電池の走行出し切り実力容量を求
める実力容量確定手段と、該電池の求められた走行出し
切り実力容量と初期容量とを比較して電池の劣化度合い
を求める電池劣化度判定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。
【請求項５】請求項４において、上記実力容量確定手
段は、走行時の放電停止電圧値を上記実力容量判定電圧
値として走行出し切り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。
【請求項６】請求項１ないし５の何れかにおいて、上
記電池劣化度判定手段は、放電前の充電が正常に完了し
ていることを劣化度判定条件の１つとして電池の劣化度
合いを求めることを特徴とする電動車両用電源システ
ム。
【請求項７】請求項１ないし６の何れかにおいて、上
記電池劣化度判定手段は、自己放電容量が所定値以下で
あることを劣化度判定条件の１つとして電池の劣化度合
いを求めることを特徴とする電動車両用電源システム。
【請求項８】請求項１ないし７の何れかにおいて、上
記電池劣化度判定手段は、リフレッシュ出し切り実力容
量又は走行出し切り実力容量を求める時点における電池
温度が所定の範囲内であることを劣化度判定条件の１つ
として電池の劣化度合いを求めることを特徴とする電動
車両用電源システム。
【請求項９】請求項１ないし８の何れかにおいて、上
記電池劣化度判定手段は、前回のリフレッシュ放電完了
からの充放電回数が所定値以下であることを劣化度判定
条件の１つとして電池の劣化度合いを求めることを特徴
とする電動車両用電源システム。
【請求項１０】請求項１ないし９の何れかにおいて、
上記電池の劣化度を、上記リフレッシュ出し切り実力容
量又は走行出し切り実力容量と初期容量とを比較する劣
化判定を複数回連続して行った後に確定することを特徴
とする電動車両用電源システム。