電動車両用電源システム

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【発明の名称】	電動車両用電源システム
【発明者】	【氏名】寺田潤史【氏名】山田稔明
【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。

【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。

【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１０２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, １１１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１１３，１１４，１１５，１１６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１１３，１１４、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１２０ａ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１２５, 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１３５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１０３・・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１１２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１／１０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１０５及び充電装置１１２の動作を説明する。図９, １０，１４，１５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（Ｄ１０）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Ｃ５）、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Ｃ１４）、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Ａ１′～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Ｃ２１）。
【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Ｃ１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Ｃ２５）。
【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１００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１３３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Ｄ６）。
【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Ｄ１０）、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１３３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１１２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１１２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Ｅ１２）、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Ｅ１５）、上記リフレッシュ表示が消灯され（ステップＥ１６）、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Ｅ１７）、リフレッシュ放電が終了され（ステップＥ１８）、後述の充電モードに移行する。なお、ステップＥ１５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, Ｅ２２）、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Ｉ₁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１１２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１１２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Ｆ５）、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Ｆ９）。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～Ｆ１１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×２ｈ）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，Ｈ２）、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Ｈ４～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。

【出願人】	【識別番号】００００１００７６【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社
【出願日】	平成１１年１０月２１日（１９９９．１０．２１）
【代理人】	【識別番号】１０００８７６１９【弁理士】【氏名又は名称】下市努
【公開番号】	特開２００１－１１９８０４（Ｐ２００１－１１９８０４Ａ）
【公開日】	平成１３年４月２７日（２００１．４．２７）
【出願番号】	特願平１１－２９９８５１