JPH10170616A - 車両用二次電池の残量確認方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 車両走行前等のモータ停止時の電池初期残量
を正確に検出できる電動車両用二次電池の残量確認方法
を提供する。 【解決手段】 車両駆動用モータの電源用二次電池２９
と、この電源をオンオフするメインスイッチ２２と、前
記二次電池の残量に応じた表示を行なう表示ランプ２３
とを備えた車両の二次電池残量確認方法において、前記
モータの停止状態からメインスイッチをオンとしたとき
に、前記モータに微小電流を流し、この微小電流の通電
状態で該二次電池の電圧を測定し、この検出電圧に基づ
いて該二次電池の残量を算出し、この残量に応じて前記
表示ランプを点灯制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用二次電池の残
量確認方法に関し、特にニッケル・カドミウム電池等の
アルカリ系二次電池を搭載した電動補助自転車の始動前
の電池初期残量の確認方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動補助自転車等の電動車両において
は、モータ駆動用の電源電池として充電式のニッケル・
カドミウム蓄電池からなる二次電池が用いられている。
このような電動車両においては、走行中にこの電池の残
量（残り容量）を確認するために、パイロットランプが
設けられ、コントローラ内の検出回路で電池の電圧を検
出し、これに基づいて残り残量（容量）を算出し、パイ
ロットランプを点灯あるいは点滅して警告表示を行なっ
ている。この場合、電池の電圧は、車両の走行中でモー
タに負荷がかかって負荷電流が流れている状態で検出さ
れ、この検出電圧から、予め作成した負荷電流に対応し
た電圧のデータベースのマップを用いて電池残量を算出
している。

【０００３】一方、このように車両走行中に電池の残量
を確認するだけでなく、走行前あるいは走行終了後に電
池残量を確認したい場合がある。このような場合、前述
のコントローラ内の検出回路で電池電圧を検出し、これ
に基づいて残り残量を算出することは可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ニッケ
ル・カドミウム電池等のアルカリ系電池の特性上、残量
と電圧の関係が、前述のように負荷電流が流れていると
きには精度よく算出できるが、負荷電流が流れていない
オープン電圧状態では精度よく算出することができな
い。これは、ニッケル・カドミウム電池の場合、オープ
ン電圧の特性が、電池の残量とは無関係に、電池の使用
開始直後に若干落ちその後は、寿命に近づくまでほぼ一
定の電圧を保ち、寿命に達すると急激に電圧が低下する
ためである。すなわち、オープン電圧は、電池の残量と
は無関係に、使用期間中ほぼ一定であって、使用時間に
伴う変化が小さく、オープン電圧を検出しても、その値
から残り残量を正確に算出することはできない。

【０００５】本発明は上記の点を考慮してなされたもの
であって、車両走行前等のモータ停止時の電池初期残量
を正確に検出できる電動車両用二次電池の残量確認方法
の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、車両駆動用モータの電源用二次電池
と、この電源をオンオフするメインスイッチと、前記二
次電池の残量に応じた表示を行なう表示ランプとを備え
た車両の二次電池残量確認方法において、前記モータの
停止状態からメインスイッチをオンとしたときに、前記
モータに微小電流を流し、この微小電流の通電状態で該
二次電池の電圧を測定し、この検出電圧に基づいて該二
次電池の残量を算出し、この残量に応じて前記表示ラン
プを点灯制御することを特徴とする車両用二次電池の残
量確認方法を提供する。

【０００７】この構成によれば、モータ停止時のオープ
ン電圧によらず、微小電流を流した状態で電圧を検出す
るため、正確な残量が検出でき、走行前の初期残量（容
量）を計測してこれを残量に応じて表示ランプに表示す
ることができる。この場合、微小電流は、車両が走行し
たり振動することのない程度の小さい電流とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】好ましい実施の形態においては、
前記二次電池の残量算出中に、前記表示ランプにより、
残量表示パターンと異なる特定の点灯パターンで電池残
量確認中の表示を行なうことを特徴としている。

【０００９】この構成によれば、初期容量確認中は、表
示ランプを特定パターンで点灯させて（例えば、３つの
ＬＥＤを順番に繰り返し点滅させて）、使用者に電池残
量確認中であることを認知させることができる。この表
示パターンは、残量表示パターンと異なる特別のパター
ンであるため、使用者は残量表示と誤認することはな
く、使用者が「残量が充分ある」あるいは「最初は残量
があったのにすぐになくなる」などと誤認するおそれが
なくなる。また、この初期残量確認中の表示ランプ点灯
により、ランプが正常に動作するかどうかが確認され
る。

【００１０】さらに好ましい実施の形態においては、前
記モータの駆動状態では、前記微小電流を流すことな
く、モータの負荷電流を算出し、この負荷電流およびこ
のときの二次電池の検出電圧に基づいて該二次電池の残
量を算出し、この残量に応じて前記表示ランプを点灯制
御することを特徴としている。

【００１１】この構成によれば、車両走行中のモータ駆
動時には、モータへの負荷電流を算出してこの負荷電流
とこのときの電池電圧に基づいて走行時の正確な電池残
量を算出し、前述の初期残量と併せて常に正確な電池残
量を計測しこれを表示することができる。

【００１２】さらに好ましい実施の形態においては、前
記二次電池は、電動補助自転車に搭載されたニッケル・
カドミウム電池であることを特徴としている。

【００１３】このように、本発明を電動補助自転車の電
池であるニッケル・カドミウム電池の残量確認方法とし
て用いることにより、電動補助自転車の使用前あるいは
使用後の電池残量が正確に確認できるため、必要に応じ
て充電等を行なうことができ、使用性が高められる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明に係る電動補助自転車の側面
図である。この電動補助自転車１は、ハンドル２のステ
アリング軸３を保持するヘッドパイプ４と、このヘッド
パイプ４に対し後方下向きに接合するメインパイプ（図
示しない）を備え、このメインパイプはフレームカバー
５で覆われている。車両中央部のメインパイプの後端部
には合力ユニット６が備る。この合力ユニット６は、ペ
ダル７からの踏力とモータ８の補助動力を融合してチェ
ーン１３を介して後輪１４を駆動するものである。サド
ル１１の下側には電池収納部９が形成され、内部に着脱
可能な電池ボックス２８が収納される。ペダルクランク
軸を含む合力機構部１２の後方にはコントローラ１０が
備る。コントローラ１０は、ペダルクランク軸周辺に設
けた車速センサーおよび踏力センサー（いづれも図示し
ない）の検出信号に基づきモータ８を駆動制御する。

【００１５】ヘッドパイプ４とメインパイプとの接合部
のメインパイプ上には、走行中に運転者から見やすい位
置に、スイッチカバー１７で覆われたスイッチボックス
（図示しない）が備る。このスイッチボックスはモータ
８とコントローラ１０への電池からの電力供給をオンオ
フするメインスイッチ（図示しない）を含み、さらに電
池残量表示用の複数（例えば３個）のＬＥＤを含んでい
る。このスイッチボックスはコントローラ１０に接続さ
れる。コントローラ１０は、後述のように、メインスイ
ッチの操作およびコントローラ内の電圧検出回路（図示
しない）等に基づいて電池残量を算出し、これをＬＥＤ
により表示する。

【００１６】図２は、図１の電動補助自転車に適用され
るパッテリー残量検出回路のブロック図である。スイッ
チボックス２１内にメインスイッチ２２が装着され、３
つの電池残量表示用ＬＥＤ２３が備る。このスイッチボ
ックス２１は、ＬＥＤに接続する３本のラインと、例え
ば（＋）側をＬＥＤと共通にした２本のメインスイッチ
用ラインの合計５本のラインを介してコントローラ１０
に接続される。コントローラ１０にはさらに、モータ
８、車速センサー２５、踏力センサー２６および電池ボ
ックス２８内に収容された電池２９が接続される。この
コントローラ１０内には、後述のように、電池２９の残
量を算出してこれをＬＥＤに表示するための演算処理プ
ログラムからなる演算処理回路およびこの電池残量演算
を行なうために必要なデータベースからなるマップや微
弱電流を出力する回路および電池電圧検出回路等を備え
ている。

【００１７】図３は、上記図２の電池残量検出回路によ
る電池初期残量の検出表示処理のシーケンスを示すフロ
ーチャートである。まず電動補助自転車の使用者（運転
者）によりメインスイッチがオンにされる（ステップＳ
１）。続いて、自転車が走行中であるかどうかが車速セ
ンサーおよび踏力センサーの検出データに基づいて判別
される（ステップＳ２）。この場合、走行中とは車速が
ある値をもち、かつ踏力が検出された状態（一般の電動
車両であればアクセル手段が駆動された状態）である。
また、走行中でない場合とは、車速がゼロの場合および
惰性運転時等の踏力が検出されない状態、すなわち、モ
ータへの負荷がゼロの状態である。走行中でない場合に
は、ステップＳ３に進み、初期残量を検出するためのタ
イマをスタートさせる。タイマ時間は例えば１秒とす
る。すなわち、メインスイッチにより電源が投入された
後、このタイマ時間の間に、モータ駆動が開始される前
の電池の初期残量を以下のように検出する。

【００１８】なお、タイマスタートと同時に３個のＬＥ
Ｄを所定のパターン、例えば順番に点滅させることによ
り、初期容量確認中であるかを使用者に知らせる。ま
た、この動作をさせることにより、ＬＥＤが正常でるこ
とも同時に確認できる。

【００１９】タイマがスタートすると、まずコントロー
ラ内回路からモータに対し微小電流を出力する（ステッ
プＳ４）。この微小電流は、車両が走行しない程度ある
いは振動を起こさない程度の電流、例えば０．５Ａ程度
とする。次に、この微小電流を通電した状態で、電池電
圧を検出する（ステップＳ５）。続いて、ステップＳ６
において、この検出電圧に基づいて、予めコントローラ
内に備えた電圧と残量のマップを用いて電池の残量を算
出する。このようにモータ停止時にモータに対し強制的
に電流を流した状態で電圧を検出することにより、この
検出電圧により正確な電池残量を算出することができ
る。この電池残量算出ルーチンは、タイマ時間（例えば
１秒）の間繰り返される。この場合、モータへの通電直
後には電圧が不安定であるため、このタイマ時間内に得
られた電池残量演算値のうち、最大値または最小値、あ
るいは中間値または平均値、あるいはタイマ終了時に一
番近い最後のデータを電池初期残量の演算結果として出
力するようにプログラムを作成しておく。

【００２０】タイマ時間（１秒）が経過すると（ステッ
プＳ７でＹＥＳ）、前述のようにして得られたモータ駆
動開始前の電池初期残量の演算処理結果に基づき、コン
トローラが電池残量に応じて３個のＬＥＤを適宜選択し
て点灯あるいは点滅させて残量をスイッチボックスに表
示する（ステップＳ１１）。次に、ステップＳ１２にお
いて、電池残量が少ない場合に放電を打切るかどうかが
判別される。走行ができない程度に電池残量が不足して
いる場合には、電池からモータへの電源供給ラインの遮
断、メインスイッチ回路オフ、パイロットランプの消灯
等の終了動作を行なう（ステップＳ１４）。

【００２１】一方、ステップＳ１２で電池残量が充分に
ある場合には、放電を継続し、通常運転の動作プログラ
ムにしたがってモータを駆動する（ステップＳ１３）。
すなわち、車速センサおよび踏力センサの検出結果に基
づき、モータにより補助すべきトルクを算出し、これに
基づいてモータに駆動電流を流して補助動力走行を行な
う。この通常運転中に、検出した踏力値に基づき、予め
メモリに格納したデータベースからモータに対する負荷
電流を算出する（ステップＳ８）。続いて、この負荷電
流が流れている状態で電池電圧を検出する（ステップＳ
９）。続いて、この検出電圧に基づいて、予め作成しメ
モリに格納した負荷電流と電池電圧に応じた電池残量の
マップを用いて、走行中の電池残量を算出する（ステッ
プＳ１０）。算出された電池残量は、ステップＳ１１に
おいて、前述の初期残量と同様にスイッチボックスのＬ
ＥＤにより表示される。また、電池残量が所定値を越え
て少なくなった場合には、電池からの放電を打切り（ス
テップＳ１２）、前述と同様に補助動力モータの終了動
作を行なう（ステップＳ１４）。電池残量が充分残って
いる場合には、前述の通常の運転動作を繰り返す（ステ
ップＳ１３）。

【００２２】一方、前記ステップＳ２で、メインスイッ
チをオンにしたときに車両が走行中である場合、例え
ば、電動補助自転車をモータを用いないで通常の踏力自
転車としてペダルによる踏力走行している途中で、メイ
ンスイッチをオンにして補助動力を使用する場合等に
は、負荷電流が流れているので、前述の初期残量の算出
ルーチンを行なうことなく、そのまま通常運転動作（ス
テップＳ８〜Ｓ１３）を繰り返し行なう。

【００２３】なお、前記実施例において、下り坂等の軽
負荷運転中あるいはゆっくりした惰性運転時等にメイン
スイッチをオンにして、走行中ではないと判断された場
合（ステップＳ２）に、前述のように、モータに微小電
流が流される。このような場合には、この微小電流によ
るモータ駆動力により速度が速まる等車両に何等かの影
響を与えることが考えられる。これに対処するため、ブ
レーキ検出スイッチを設け、ブレーキ操作を行なってい
ることが検出された状態でメインスイッチがオンにされ
たときにのみ、前述の初期残量算出のための微小電流を
流すように構成してもよい。

【００２４】図４はこのようなブレーキ動作を考慮した
電池残量検出フローの一例を示す。このフローでは、図
３のフローにおいて、ステップＳ２の走行中かどうかの
判別がＮＯのとき、即ち停止中か惰行運転中のときに、
ブレーキがかかっているかどうかを判別し（ステップＳ
１５）、ブレーキがかかっていなければブレーキがかか
るまで待つ（ステップＳ１６）。ブレーキがかかってい
るときにのみ、タイマをスタートさせて前述の初期容量
の算出を行なう。このような構成によれば、補助動力起
動時の安全性が高められ、しかも前述のように、正確な
電池初期残量が確認できる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、モータ停止時のオープン電圧によらず、停止中のモ
ータに車両動作に影響を与えない程度の微小電流を強制
的に流した状態で電圧を検出するため、この電圧から正
確な電池残量を算出することができる。したがって、走
行前の車両停止中に正確な電池初期残量を計測し、これ
を表示ランプに表示することができる。これにより、従
来のように、電池残量が少ない場合に、オープン電圧で
は残量「有」と表示され、走行後急激に残量が低下して
残量不足となることが防止され、電池残量表示の信頼性
が高められる。また、この場合、１個の表示ランプで単
に電池残量が走行可能な量か否かを表示するだけでな
く、複数の表示ランプを用いて残量に応じた表示を行な
い運転者に残りの走行可能距離を予測させることができ
使用性が高められる。

【００２６】なお、本発明は電動補助自転車に限らず、
モータ駆動による他の電動車両に対し適用可能である。
また、本発明は、ニッケル・カドミウム電池に限らず、
ニッケル・水素電池その他のアルカリ系二次電池に対し
適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用される電動補助自転車の側面
図。

【図２】 本発明に係る電池残量検出回路のブロック
図。

【図３】 図２の検出回路による本発明の電池残量確認
表示方法のフローチャート。

【図４】 図２の検出回路による本発明の電池残量確認
表示方法の別のフローチャート。

【符号の説明】

８：モータ、１０：コントローラ、２１：スイッチボッ
クス、２２：メインスイッチ、２３：ＬＥＤ、２５：車
速センサー、２６：踏力センサー、２８：電池ボック
ス、２９：電池。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両駆動用モータの電源用二次電池と、こ
   の電源をオンオフするメインスイッチと、前記二次電池
   の残量に応じた表示を行なう表示ランプとを備えた車両
   の二次電池残量確認方法において、 前記モータの停止状態からメインスイッチをオンとした
   ときに、前記モータに微小電流を流し、この微小電流の
   通電状態で該二次電池の電圧を測定し、この検出電圧に
   基づいて該二次電池の残量を算出し、この残量に応じて
   前記表示ランプを点灯制御することを特徴とする車両用
   二次電池の残量確認方法。
2. 【請求項２】前記二次電池の残量算出中に、前記表示ラ
   ンプにより、残量表示パターンと異なる特定の点灯パタ
   ーンで電池残量確認中の表示を行なうことを特徴とする
   請求項１に記載の車両用二次電池の残量確認方法。
3. 【請求項３】前記モータの駆動状態では、前記微小電流
   を流すことなく、モータの負荷電流を算出し、この負荷
   電流およびこのときの二次電池の検出電圧に基づいて該
   二次電池の残量を算出し、この残量に応じて前記表示ラ
   ンプを点灯制御することを特徴とする請求項１または２
   に記載の車両用二次電池の残量確認方法。
4. 【請求項４】前記二次電池は、電動補助自転車に搭載さ
   れたニッケル・カドミウム電池であることを特徴とする
   請求項１、２または３に記載の車両用二次電池の残量確
   認方法。