| 【発明の名称】 |
電動車両用電池管理装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】寺田 潤史
【住所又は居所】静岡県磐田市新貝２５００番地ヤマハ発動機株式会社内
【氏名】近藤 敏郎
【住所又は居所】静岡県磐田市新貝２５００番地ヤマハ発動機株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 駆動電源として複数のセルを直列及び並列に接続して構成される充電可能なバッテリを備える電動車両の前記バッテリを管理する装置であって、前記バッテリに流れる電流を電流検出手段によって検出することによって該バッテリの残存容量を求める電動車両用電池管理装置において、前記電流検出手段を前記バッテリのセル端子と並列に接続された接続点の間に配置したことを特徴とする電動車両用電池管理装置。
【請求項２】 前記電流検出手段以外に前記バッテリの温度を検出する温度検出手段を設け、該温度検出手段によって検出されたバッテリの温度に基づいて該バッテリの残存容量を補正することを特徴とする請求項１記載の電動車両用電池管理装置。
【請求項３】 前記電流検出手段以外に前記バッテリの温度を検出する温度検出手段とバッテリの電圧を検出する電圧検出手段を設け、該温度検出手段と電圧検出手段によって検出されたバッテリの温度と電圧に基づいて該バッテリの残存容量を補正することを特徴とする請求項１記載の電動車両用電池管理装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動電源として複数のセルを直列及び並列に接続して構成される充電可能なバッテリを管理するための電動車両用電池管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電動車椅子、電動自転車、電動スクータ等の電動車両には駆動源として充電可能なバッテリが使用されるが、このバッテリは複数のセルを直列及び並列に接続して構成されている。
【０００３】ところで、この種のバッテリには、その残存容量を演算して表示する電池管理装置が設けられており、電池管理装置においては、電流検出手段を通過する電流の方向によって充電か放電かを判断してバッテリの残存容量を検出電流の積算によって求めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来はバッテリの残存容量の演算においては、バッテリモジュールの端部でシステム全体に流れる電流（充電又は放電電流）の全てが検出されていたため、特に放電電流が大きな電動車両用バッテリの残存容量の演算に際しては、大電流を検出することができる電流検出手段が必要となり、コストアップを招くとともに、シャント（抵抗）を使用した場合の接続用コネクタ等の信頼性確保に問題があった。
【０００５】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、電流検出手段を小容量化してコストダウンを図ることができるとともに、接点部に高信頼性を確保することができる電動車両用電池管理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、駆動電源として複数のセルを直列及び並列に接続して構成される充電可能なバッテリを備える電動車両の前記バッテリを管理する装置であって、前記バッテリに流れる電流を電流検出手段によって検出することによって該バッテリの残存容量を求める電動車両用電池管理装置において、前記電流検出手段を前記バッテリのセル端子と並列に接続された接続点の間に配置したことを特徴とする。
【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記電流検出手段以外に前記バッテリの温度を検出する温度検出手段を設け、該温度検出手段によって検出されたバッテリの温度に基づいて該バッテリの残存容量を補正することを特徴とする。
【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記電流検出手段以外に前記バッテリの温度を検出する温度検出手段とバッテリの電圧を検出する電圧検出手段を設け、該温度検出手段と電圧検出手段によって検出されたバッテリの温度と電圧に基づいて該バッテリの残存容量を補正することを特徴とする。
【０００９】従って、請求項１記載の発明によれば、電流検出手段をバッテリのセル端子と並列に接続された接続点の間に配置したため、該電流検出手段にはバッテリに流れる電流の（１／並列接続数）の値の小さな電流が流れるため、電流検出手段としては大電流を検出することができる大容量のものは不要となる。この結果、電流検出手段を小容量化して装置全体のコストダウンを図ることができる。又、シャントを使用した場合でも、配線接続部に流れる電流は（１／並列接続数）の値に抑えられるため、接点部に高い信頼性を確保することができる。
【００１０】請求項２記載の発明によれば、バッテリの温度に基づいて該バッテリの残存容量を補正するようにしたため、バッテリの残存容量を正確に求めることができる。
【００１１】請求項３記載の発明によれば、バッテリの温度と電圧に基づいて該バッテリの残存容量を補正するようにしたため、バッテリの残存容量をより一層正確に求めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】図１は電動スクータ１の側面図であり、図示の電動スクータ１は、車体前部にヘッドパイプ２を備え、このヘッドパイプ２にはステアリング軸３が回動自在に挿通している。そして、ステアリング軸３の上端にはハンドル４が取り付けられ、同ステアリング軸３の下端にはフロントフォーク５が取り付けられ、該フロントフォーク５の下端には前輪６が回転自在に軸支されている。
【００１４】又、上記ヘッドパイプ２からはダンンチューブ７が車体方向に向かって斜め下方に傾斜して延出しており、該ダウンチューブ７の左右からは左右一対のメインフレーム８が車体後方に向かって延出している。そして、このメインフレーム８の後部に結着された三角状のブラケット９には、駆動源としてのパワーユニット１０がその前端をピボット軸１１にて上下に揺動自在に軸支されており、該パワーユニット１０の後端部はリヤクッション１２を介してメインフレーム８の後端部に支持されている。
【００１５】上記パワーユニット１０は、電動モータ１３及び不図示の減速機構を内蔵しており、その後部から車体内側に向かって水平に延出する出力軸１４には後輪１５が回転自在に支承されている。尚、図１において、１６はシートである。
【００１６】而して、前記電動モータ１３は、前記メインフレーム８の後部に設置されたバッテリ２０を駆動電源として回転駆動され、この電動モータ１３の回転は不図示の減速機構を経て出力軸１４に伝達され、該出力軸１４とこれに取り付けられた後輪１５が回転駆動されて電動スクータ１が走行せしめられる。尚、本実施の形態では、バッテリ２０には充電器３０が一体的に設けられており、バッテリ２０及び充電器３０を車載したまま、充電器３０によってバッテリ２０の充電を行うことができる。
【００１７】次に、本発明に係る電池管理装置を図２に基づいて説明する。尚、図２はバッテリと充電器のシステム構成を示すブロック図である。
【００１８】バッテリ２０は、複数のセル（２次電池）２１ａを直列に接続して成る２組の組電池２１を並列に接続して構成され、そのケース内には、本発明に係る電池管理装置の要部を構成するＣＰＵ２２、表示装置２３等が組み込まれている。尚、ＣＰＵ２２には、電池管理制御部と車両制御部が組み込まれており、これには記憶装置としてＥＥＰＲＯＭ２４が接続されている。
【００１９】而して、上記バッテリ２０は、充電器３０とモータ駆動回路１７に接続されており、モータ駆動回路１７に給電して前記電動モータ１３を駆動するとともに、必要に応じて充電器３０によって充電される。
【００２０】ところで、バッテリ２０には、組電池２１の温度（バッテリ温度）を検出するためのサーミスタ２５と、組電池２１に流れる電流を検出するための電流検出部２６及びバッテリ２０の端子間電圧を検出するための電圧検出部２７が組み込まれており、これらのサーミスタ２５によって検出されたバッテリ温度と電流検出部２６によって検出されたバッテリ電流及び電圧検出部２７によって検出されたバッテリ電圧は前記ＣＰＵ２２の電池管理制御部に入力される。すると、ＣＰＵ２２の電池管理制御部は、検出されたバッテリ電流の積算値（充電又は放電時に流れた電流の加算／減算値）に基づいてバッテリ２０の残存容量を演算によって求め、その結果を表示装置２３に表示するとともに、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶する。
【００２１】ここで、以上のようにバッテリ電流の積算値によって演算されたバッテリ２０の残存容量と実際の残存容量との差はバッテリ温度及びバッテリ電圧に依存するため、ＣＰＵ２２は、検出されたバッテリ温度とバッテリ電圧に基づいてバッテリ残存容量の演算値を補正する（具体的にはバッテリ電流を補正積算する）。この結果、バッテリ２０の残存容量を正確に求められる。尚、本実施の形態では、バッテリ温度とバッテリ温度の双方に基づいてバッテリ残存容量の演算値を補正するようにしたが、バッテリ温度のみに基づいてバッテリ残存容量の演算値を補正するようにしても良い。
【００２２】而して、本実施の形態では、電流検出部２６を並列に接続された一方の組電池２１に直列に接続したため、該電流検出部２６にはバッテリ２０全体に流れる電流の１／２の小さな電流が流れることとなる。このため、電流検出部２６としては大電流を検出することができる大容量のものは不要となり、該電流検出部２６を小容量化して電池管理装置全体のコストダウンを図ることができる。又、シャントを使用した場合でも、配線接続部に流れる電流は１／２に抑えられるため、接点部に高い信頼性を確保することができる。尚、本実施の形態では、組電池２１の並列接続数を２としたため、電流検出部２６に流れる電流はバッテリ２０全体に流れる電流の１／２となるが、並列接続数を３，４，…，ｎ（ｎは正整数）とすれば、電流検出部２６に流れる電流はバッテリ２０全体に流れる電流の１／３，１／４，…，１／ｎと順次小さくなる。
【００２３】一方、図２に示すように、前記充電器３０は、コンセントプラグ３１から給電される交流電源をＡＣ／ＤＣコンバータ３２によって直流に変換し、この直流電流を充電電流としてバッテリ２０に供給して該バッテリ２０を充電する。
【００２４】具体的には、充電器３０は、バッテリ２０側のＣＰＵ２２に設定された値の充電電流を流すために充電器制御部３３を備えており、該充電器制御部３３は、ＣＰＵ２２からの信号を受信したり、ＣＰＵ２２への信号を発信するためのものであって、充電指示信号や充電停止信号を受信してこれらを出力制御部３４に発信するとともに、充電開始後の経過時間（充電時間）をタイマーで計時し、充電時間がＣＰＵ２２から送出されたトータルタイマー値を超えたときに出力制御部３４に対して充電停止信号を発信する。尚、充電時には、充電器制御部３３に接続された表示ドライバ３５によってＬＥＤ等の表示部３６が点灯される。
【００２５】そして、充電器制御部３３は、ＣＰＵ２２から受信した充電指示信号から目標とする充電電流を求め、ＡＣ／ＤＣコンバータ３２の下流側に接続された電流検出部３７と電圧検出部３８の出力に基づいて充電電流が目標充電電流に一致するように出力制御部３４をフィードバック制御し、出力制御部３４はＡＣ／ＤＣコンバータ３２の出力を制御（ＰＷＭ制御）する。
【００２６】尚、バッテリ２０が車体に対して着脱されるタイプのものである場合の充電器とバッテリボックス及び車両のシステム構成を図３のブロック図に示す。この場合は、バッテリ２０側のＣＰＵ２２は、通信インターフェイス（通信Ｉ／Ｆ）４１及び通信用端子４２，４３を介して充電器に接続されるとともに、通信インターフェイス（通信Ｉ／Ｆ）４４及び通信用端子４５，４６を介してモータ駆動回路１７に接続される。他の構成は図２に示すものと同様である。
【００２７】又、図４に示すように、バッテリ２０の構成において２つのセル（２次電池）２１ａを並列に接続されて構成される複数の組電池２１を直列に接続し、１つの組電池２１の一方のセル（２次電池）２１ａに直列に電流検出部２６を接続しても、前記実施の形態と同様に、電流検出部２６に流れる電流はバッテリ２０全体に流れる電流の１／２となり、前記と同様の効果が得られる。そして、この場合も、並列接続数を３，４，…，ｎ（ｎは正整数）とすれば、電流検出部２６に流れる電流はバッテリ２０全体に流れる電流の１／３，１／４，…，１／ｎと順次小さくなる。
【００２８】ところで、以上は電動スクータに搭載されたバッテリの電池管理装置について説明したが、本発明に係る電池管理装置は電動車椅子、電動自転車、その他任意の電動車両に搭載されるバッテリに対して同様に適用可能であることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明によれば、駆動電源として複数のセルを直列及び並列に接続して構成される充電可能なバッテリを備える電動車両の前記バッテリを管理する装置であって、前記バッテリに流れる電流を電流検出手段によって検出することによって該バッテリの残存容量を求める電動車両用電池管理装置において、前記電流検出手段を前記バッテリのセル端子と並列に接続された接続点の間に配置したため、電流検出手段の小容量化してコストダウンを図ることができるとともに、接点部に高信頼性を確保することができるという効果が得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００１００７６
【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社
【住所又は居所】静岡県磐田市新貝２５００番地
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| 【出願日】 |
平成１３年８月８日（２００１．８．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９２８５３
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 亮一
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| 【公開番号】 |
特開２００３−６１２０２（Ｐ２００３−６１２０２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年２月２８日（２００３．２．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２４１１７４（Ｐ２００１−２４１１７４） |
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