JP4259659B2

JP4259659B2 - Electric vehicle power supply system

Info

Publication number: JP4259659B2
Application number: JP00501599A
Authority: JP
Inventors: 潤史寺田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1999-01-12
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2019-01-12
Also published as: JP2000209701A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、充電式電池の電池状態の管理を行なう電池管理装置と、上記充電式電池を充電する充電装置とを備えた電動車両用電源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
充電式電池を充電する充電装置は、該電池の温度が、固定的に設定された充電開始温度範囲の上限温度と下限温度（以下では充電開始温度範囲の上限を充電開始上限温度下限を充電開始下限温度と表現する）との範囲内にあれば、自動的に充電を一定の充電電流値で開始するようにしたものが一般的である。
【０００３】
また、充電停止については−ΔＶ, ｄＴ／ｄｔ, Ｔｃｏの停止制御手法を単独または複数併用して制御するのが一般的である。上記−ΔＶは充電時の電池の最大電圧からの低下電圧値を、上記ｄＴ／ｄｔは充電時間に対する電池温度の変化率を、上記Ｔｃｏは電池の充電停止温度をそれぞれ示しており、各値に基づいて充電停止制御が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、Ｎｉ−ＭＨ電池は充電反応が発熱反応であることから、環境温度が高い場合等に、充電開始上限温度付近から充電を始めると、充電開始後すぐに充電開始上限温度を越してしまうという問題がある。なお、上記充電開始上限温度とＴｃｏ値は電池の寿命性能を確保するために極力低く設定される。
【０００５】
このような場合に、使用者が充電が完了していない電池を一旦充電器から切り離したり、充電器のＡＣコードを抜いてしまった後、充電を完了させるために再度充電器に電池を接続した場合には、先回の充電にて電池にダメージを与えない様に充電開始温度範囲内で充電を開始したにもかかわらず、電池温度が充電開始上限温度以下に低下するまで充電は温度待機となり、充電を再開できない。よって、充電に多大な時間を要してしまう。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、充電式電池を充電器から一旦切り離し、再度充電器に接続して充電した場合に待機することがなく、充電時間が長くなることのない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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
図１６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４００と、該電池４００の温度を含む電池状態の管理を行なう電池管理装置４０１と、上記充電式電池４００を充電する充電装置４０２とを備えた電動車両用電源システム４０３において、上記電池管理装置４０１は、上記充電装置４０２に充電の開始の情報を送信する開始情報送信手段４０４を備えており、上記充電装置４０２は上記充電式電池４００の充電を行なう充電手段４０５と、上記電池管理装置４０１からの上記開始情報により通電の開始条件を可変設定する充電制御手段４０６とを備え、上記開始情報送信手段４０４は、所定の電池状態が検出されたとき、充電開始温度範囲の上限温度を初期設定充電開始下限値から充電停止温度（Ｔｃｏ）の範囲内で再設定し、上記充電装置４０２に送信することを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、上記開始情報送信手段４０４は、先回の充電が正常に完了していない時、先回の充電器との接続状態において充電電流が流れている時、上記電池に先回の充電器接続から放電履歴がない時の少なくとも何れかの場合に、充電開始温度範囲の上限温度を再設定することを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記充電式電池４００が単電池４０７を複数直列に接続してなる組電池４０８を複数並列に接続して構成されており、上記開始情報送信手段４０４は、最も温度の高い組電池４０８の電池状態に応じて充電開始温度範囲の上限温度を設定することを特徴としている。
【００１２】
【発明の作用効果】
請求項１の発明に係る電動車両用電源システムによれば、電池状態又は充電開始情報に基づいて充電開始条件を可変設定するようにしたので、例えば環境温度が高いときに充電が完了していない電池を一旦充電器から切り離し、再度充電器に接続した場合には、充電開始上限温度を高温側、好ましくは再充電開始時の電池温度に再設定することができることから、電池温度が充電開始上限温度に低下するまで待機することなく直ちに充電を開始でき、もって充電に要する時間を待機時間の分だけ減少することができる。
【００１３】
また、所定の電池状態が検出されたとき、充電開始上限温度を初期設定上限温度から充電停止温度（Ｔｃｏ）の範囲内で再設定するようにしたので、例えば所定の電池状態としての環境温度が高いときに充電未完了の電池を再充電する場合、２度目の充電開始上限温度を１度目の充電開始上限温度より高く設定できることから、上記従来例では発生していた再充電開始までの待機時間を減少又は無くすことができ、充電に要する時間を減少することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、先回の充電が正常に完了していない時、先回の充電状態において充電電流が流れている時、つまり先回実際に充電が行われた時、上記電池に放電履歴がない時の少なくとも何れかの場合に充電開始上限温度を再設定するようにしたので、電池温度が上昇している場合であっても再充電開始までの待機時間を減少又は抑制できる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、充電式電池４００が、複数の組電池４０８を並列に接続してなるものである場合に、最も温度の高い組電池の電池状態に応じて充電開始上限温度を設定するようにしたので、充電開始上限温度を充電式電池全体でみた場合の最も高い電池温度付近に設定でき、従って複数の組電池を備えた場合であっても再充電開始までの待機時間を減少又は抑制できる。
【００１６】
【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１２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は充電時間の経過に伴う電池温度及び電池電圧との変化を示す特性図、図８, ９, １３, １４は上記電池管理装置の動作を、図１０〜図１２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。
【００１７】
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を非車載とし、着脱式電池ケースを備え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。
【００１８】
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。
【００１９】
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（表示手段）を設けてもよい。
【００２０】
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。すなわち、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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を介して接続されている。
【００２４】
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に通信Ｉ／Ｆ１２７，１２０ｃを介して接続される。図１において１００ａは電池ケース１００に設けられた充電口であり、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。
【００２５】
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ＥＥＰＲＭ１０６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やリフレッシュお知らせ情報が表示される表示装置（表示手段）１１９と、上記充電装置１１２との通信を行なう通信Ｉ／Ｆ１２０ｃ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。
【００２６】
また上記電池管理・制御部１１７は、上記充電装置１１２に充電の開始条件を設定するのに必要となる開始情報を送信する開始情報送信手段として機能している。
【００２７】
なお、ＥＥＰＲＯＭ１０６には、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ッシュ放電の実施の有無等が記憶される。
【００２８】
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る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。
【００２９】
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。
【００３０】
さらにまた、上記充電装置１１２には、後述する表示装置１３３にリフレッシュ放電が必要な旨が表示されている場合に、ユーザーが押すことによって上記充電／放電制御部１２８にリフレッシュ放電指示信号を出力するリフレッシュスイッチ１３１が設けられている。なお、リフレッシュスイッチを図２に符号１３７で示すように電池ケース１００側にも設けてもよい。
【００３１】
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、上記表示装置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。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１００側の表示装置１１９にも同時に表示させてもよい。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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「リフレッシュお知らせ」が、２として「リフレッシュ放電電流値」が、３として「リフレッシュ放電停止電圧」が、４として「リフレッシュタイマー値」が、５として「充電開始下限温度」が、６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」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。
【００３５】
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「電池実力容量すなわち現時点での最大容量学習値」が含まれている。なお、この最大容量学習値とは、充放電等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。
【００３６】
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組備える構成の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。
【００３７】
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「リフレッシュ中」が、４として「リフレッシュ終了」が、５として「充電中」が、６として「充電待機中」が、７として「充電完了」が、８として「充電停止」が含まれる。「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なので充電をやめることを意味する。
【００３８】
図７は充電の進行に伴う電池電圧，電池温度の変化を示す。
本電源システム２１では、電池温度が初期設定充電開始上限温度（例えば４０℃）以下の場合に充電を開始可能となっている。充電が開始されると、電池温度, 電池電圧はそれぞれ特性線ａ, ｂで示すように充電時間の経過とともに上昇し、電池温度が充電停止温度に達すると充電容量が不十分であっても充電は停止される。
【００３９】
そして、例えば時間ｔ２の時点で一旦充電が停止され、この充電停止が使用者の誤操作等であって、充電停止後直ちに充電を再開する操作が行なわれた場合、該充電再開時の電池温度に充電開始上限温度が再設定される。その結果、待機時間は発生せず、再充電が直ちに行なわれる。ちなみに、従来例装置のように、充電開始上限温度が初期設定値に固定されてい場合には、上記充電再開時の時間ｔ２から、電池温度が上記初期設定値（４０℃）に低下する時間ｔ３までは再充電が行なわれず、待機時間となる（特性線ｃ参照）。
【００４０】
なお、上記再設定される充電開始上限温度は、初期設定充電開始上限温度（例えば４０℃）又はこれにより低い温度から充電停止温度の範囲内において設定可能である。
【００４１】
次に、図８〜図１４のフローチャート図に基づいて、本電源装置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８, ９は上記電池管理装置１０５の動作を、図１０〜図１２は上記充電装置１１２の動作を、図１３, １４は図３の複数組の組電池を備える場合の上記電池管理装置１０５の動作を、それぞれ示しており、図８は充電開始上限温度の設定動作を、図１３は充電開始温度判定処理を、図１４は充電終了判定処理を、それぞれ示している。
【００４２】
図８に示すように、電池管理装置１０５に充電装置１１２が接続されたことを示す信号が、電池管理装置１０５で受信されると（ステップＡ１）、放電履歴として車両のメインスイッチのオンにより変化する車両接続フラグの判定が行なわれる（ステップＡ２）。
【００４３】
上記放電履歴があれば、充電開始上限温度が初期設定値（４０℃）に設定され（ステップＡ３）、該設定に応じて図４の充放電制御データが作成されて（ステップＡ４）、この処理が終了する。また、上記放電履歴がなければ、先回の充電による充電量の有無つまり実際に充電が開始された形跡があるか否かが判定され（ステップＡ５）、先回の充電量が無い場合は（ステップＡ６）、上記ステップＡ３に処理が移行して上記初期設定値（４０℃）に応じた充放電制御データが作成される（ステップＡ４）。
【００４４】
上記ステップＡ５において先回の充電量が有りと判断されると、充電が完了したか否かが判定され（ステップＡ６）、充電完了の場合にはステップＡ３，Ａ４の処理が行われる。そして放電履歴が無く、先回の充電量があり、かつ充電が完了していない場合には、充電開始上限温度が再設定され（ステップＡ７）、該再設定された充電開始上限温度に応じた充放電制御データが作成され（ステップＡ４）、この処理が終了する。なお、図３に示すように、複数組の組電池を備える場合、最も温度の高い組電池の電池状態に応じて充電開始上限温度が設定される。
【００４５】
なお、充電開始上限温度の再設定は、ステップＡ２，Ａ５，Ａ６の３つの条件が全て満足された場合に限定されるものではなく、これらの少なくとも１つによって再設定を行うようにしても良いし、またこれら以外の条件でもって充電開始上限温度を再設定しても良い。
【００４６】
次に、図９に基づいて電池管理装置のリフレッシュお知らせ処理動作を説明する。
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）。
【００４７】
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２０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。
【００４８】
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）。
【００４９】
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）、該充電装置１１２からの図６の充電器状態データとしてリフレッシュ放電終了信号が受信されると、上記サイクルカウンターが０にクリアされて（ステップＣ１４，Ｃ１５）、上記ステップＣ７に処理が移行する。なお、上記リフレッシュ放電の終了は、上記電池１０２の電圧データＶ等に基づいて充電装置１１２側で判断される。
【００５０】
上記ステップＣ９において図６の充電器状態データ内の信号からリフレッシュ中ではない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Ｃ１６）、電池の残存容量が計算されて（ステップＣ１７）、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Ｃ１８）。
【００５１】
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Ｃ１９）、図６の「充電器状態データ」からの充電完了信号が検出されると（ステップＣ２０）、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Ｃ１９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。
【００５２】
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Ｃ２１）、異常表示２の処理が行なわれ（ステップＣ２２）、上記表示装置１３３の表示手段に交互点滅等の所定の表示が行なわれる。
【００５３】
次に、図１０に基づいて充電準備段階である上記充電装置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ＡＣ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。）
【００５４】
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）。
【００５５】
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Ａ１，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」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へ移行する。
【００５６】
また、上記ステップＤ１１において、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の処理が行なわれ（ステップＤ１３）、この処理が終了する。
【００５７】
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の処理が行なわれ（ステップＤ１５）、この処理が終了する。
【００５８】
次に、図１１に基づいて上記充電装置１１２のリフレッシュ放電モードの動作を説明する。
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Ｃ２４で作成された図４に示す充放電制御データに「リフレッシュお知らせ」信号が含まれていれば（ステップＥ２）、表示装置１３３を構成する例えばＬＥＤが一定時間点滅してリフレッシュ放電操作が必要であることを示す（リフレッシュお知らせ表示）とともに（ステップＥ３）、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Ｅ４）。なお、上記ステップＥ２において、充放電制御データに上記「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。
【００５９】
上記ステップＥ４の計測開始から所定時間内に、上記リフレッシュスイッチ１３１がオンされない時は、タイムオーバーとして（ステップＥ５, Ｅ６）、上記ＬＥＤ１３３の点滅が消灯され（ステップＥ７）、後述の充電モードに移行する。これによって急いでいる場合などにリフレッシュ放電を省略し、充電時間を短縮できる。
【００６０】
上記ステップＥ５において、所定時間内に上記リフレッシュスイッチ１３１がオンされると、上記ＬＥＤ１３３の点滅が停止されて点灯となり（ステップＥ８）、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Ｃ８で受信された図６に示す「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て（ステップＥ９）、上記充電式電池１０２のリフレッシュ放電が開始される（ステップＥ１０）。
【００６１】
そして、上記ステップＣ１２にて送信された図５に示す電池状態データが正常に受信され（ステップＥ１１）、該データ内容に基づいてリフレッシュ放電を終了する判定がされれば（ステップＥ１２）、充電器状態データとしてリフレッシュ終了（図６Ｎｏ４）を送信し（ステップＥ１３）、上記ＬＥＤ１３３が消灯され（ステップＥ１４）、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」の送信が停止されて（ステップＥ１５）、リフレッシュ放電が終了され（ステップＥ１６）、後述の充電モードに移行する。
【００６２】
なお、上記ステップＥ１１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Ｅ１７）、異常表示２の処理が行なわれ（ステップＥ１８）、この処理が終了する。また上記ステップＥ１２においてリフレッシュ放電を終了する判定がなされないときはリフレッシュ中（図６Ｎｏ３）を送信する（ステップＥ１３′）。
【００６３】
次に、図１２に基づいて上記充電装置１１２の充電モードの動作を説明する。
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Ｃ１８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温度範囲にて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ＬＥＤ１３３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。
【００６４】
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、充電が開始される（ステップＦ７）。この電池温度が充電開始温度内か否かの判定において、上述の図８における充電開始上限温度の設定処理によって設定された初期設定値か又は再設定値が基準となる。
【００６５】
充電開始後、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Ｃ１２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。
【００６６】
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Ｃ２０にて受信された図６に示すＮｏ７の「充電完了」信号, 又はＮｏ８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。
【００６７】
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の処理が行なわれ（ステップＦ１７，Ｆ１９）、この処理が終了する。
【００６８】
次に、図１３に基づいて、図３に示す複数の組電池１０２・・１０２を並列に接続した充電式電池１０２´の場合の充電開始温度判定処理を説明する。なお、図１３では、組電池１０２を２組、温度センサ１０３を２つ備える場合を示している。
【００６９】
１つの組電池１０２の電池温度１が充電開始温度の範囲内になければ（ステップＧ１）、充電が待機され（ステップＧ２）、充電待機がＬＥＤの点灯等により表示される（ステップＧ３）。上記電池温度１が充電開始温度の範囲内に入ると、残りの組電池１０２の電池温度２の判定が行なわれる（ステップＧ４）。そして２つの組電池の電池温度が何れも充電開始温度の範囲内に入ると充電が開始される（ステップＧ５）。なお、上記充電開始温度の範囲内か否かの判定において、上述の図８における充電開始上限温度の設定処理によって設定された初期設定値か又は再設定値が基準となる。
【００７０】
次に、図１４に基づいて、図３に示す複数の組電池１０２・・・１０２を並列に接続した充電式電池１０２´の場合の充電終了判定処理を説明する。なお、図１４では、組電池１０２を２組、温度センサ１０３を２つ備える場合を示している。
【００７１】
２つの温度センサ１０３, １０３の検出値Ｔ１，Ｔ２の何れかが５０℃より大きいか（ステップＨ１, Ｈ２）、又は上記温度センサ１０３, １０３の検出値の増加率 dT1/dT, dT2/dT の何れかが１℃/minより大きいか（ステップＨ３, Ｈ４）、又は電池電圧の減少−ΔＶが検出されたか（ステップＨ５）、又は充電上限電圧が検出されたか（ステップＨ６）、又はトータルタイマによりタイムオーバーが検出されたか（ステップＨ７）、の何れかの場合に充電が終了される（ステップＨ８）。
【００７２】
このように本実施形態では、電池管理装置１０５からの制御信号に基づいて充電装置１１２にて充電条件を設定して充電するようにしたので、充電開始上限温度を初期設定値以外の値を用いることができ、環境温度に応じて充電開始上限温度を再設定することができる。
【００７３】
また、充電開始上限温度を、初期設定充電開始上限温度から充電停止温度（Ｔｃｏ）の範囲内で再設定して充電するようにしたので、環境温度が高いときに充電未完了の電池を再充電する場合に、２度目の充電開始上限温度を１度目より高く、好ましく再充電開始時の電池温度に再設定でき、これにより温度待機となることを回避することができ、もって充電に要する時間を減少することができる。
【００７４】
また、上記ステップＡ２, Ａ５, Ａ６に示すように、放電履歴がなく、先回の充電が、充電量が有ることから実質的に開始され、かつ完了しなっかった場合には、充電開始上限温度を再設定するようにしたので、再充電を行う場合には、電池の寿命に悪影響を及ぼすことなく充電開始上限温度を初期設定値より高く設定でき、再充電開始時の温度待機を無くすか又は減少でき、充電に要する時間を減少できる。
【００７５】
また、図３に示すように複数の組電池１０２を備える場合に、最も温度の高い組電池の電池状態に応じて充電開始上限温度を設定するようにしたので、充電開始上限温度を充電式電池全体でみた場合の最も高い電池温度付近に設定でき、従って複数の組電池を備えた場合であっても再充電開始までの待機時間を減少又は抑制できる。
【００７６】
なお、上記第１実施形態では、電源システム２１が電池ケース１００と充電装置１１２とを別体とし、充電装置１１２を非車載、電池ケース１００を着脱式に車載した場合を示したが、充電装置１１２と電池ケース１００とを分離可能にユニット化し、このユニットを車体に着脱自在としてもよい。いずれの場合も充電装置１１２と電池ケース１００とはコネクタで接続することとなるが、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、充電式電池と充電装置を車体に固定式に搭載（常時搭載）とし、充電時には単にプラグをコンセントに接続するだけとしても良い。
【００７７】
図１５は充電式電池と充電装置とを車体に固定式に搭載（常時搭載）した、例えば電動スクータのような場合の第２実施形態を示す。本第２実施形態の電源システム２００は、多数の単電池１０１を直列接続してなる電池１０２を備えた電池部２１２と、該電池１０２を充電する充電部２１４と、該充電部２１４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（ＥＣＵ）２１５と、モータ１７の回転を制御する駆動部２１６とを備えている。
【００７８】
上記制御部２１５は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２４の出力側に接続された電流計１２６, 電圧計１２５からの各計測値や上記リフレッシュスイッチ１３１からの放電指令が入力され、出力制御部１３２，放電器１３５を制御する充電／放電制御部１２８と、上記電池１０２の電圧値Ｖ, 温度センサ１０３からの温度検出値Ｔ, 電流計１０４からのバッテリ電流値Ｉが入力される電池管理・制御部１１７とを有する。また、上記駆動部２１６は、外部からの駆動指令２８、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２２を制御する走行制御部１０９を備えている。
【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実施形態によ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】充電時間と電池温度，及び電池電圧との関係を示す特性図である。
【図８】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】本発明の第２実施形態による電源シツテムのブロック構成図である。
【図１６】本発明のクレーム構成図である。
【符号の説明】
１電動車両
２１電源システム
１０１単電池
１０２充電式電池, 組電池
１０２´ 充電式電池
１０５電池管理装置
１１２充電装置
１１７電池管理・制御部（開始情報送信手段）
１２４ＡＣ／ＤＣコンバータ（充電手段）
１２８充電／放電制御部（充電制御手段）
２００電源システム
２１０組電池, 充電式電池
２１４充電装置
２１５制御部（電池管理装置）[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a power supply system for an electric vehicle including a battery management device that manages a battery state of a rechargeable battery and a charging device that charges the rechargeable battery.
[0002]
[Prior art]
A charging device for charging a rechargeable battery has an upper limit temperature and a lower limit temperature of a fixed charge start temperature range (hereinafter, the upper limit of the charge start temperature range is referred to as a charge start upper limit temperature lower limit). In general, the charging is automatically started at a constant charging current value if it is within the range of the lower limit temperature.
[0003]
Further, the charge stop is generally controlled by using a stop control method of −ΔV, dT / dt, and Tco singly or in combination. The above -ΔV indicates the voltage drop from the maximum voltage of the battery during charging, dT / dt indicates the rate of change of the battery temperature with respect to the charging time, and Tco indicates the charging stop temperature of the battery. Based on this, charge stop control is performed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, Ni-MH batteries have an exothermic charge reaction, so if the ambient temperature is high, etc., starting charging from around the charging start upper limit temperature, the charging start upper limit temperature will be exceeded immediately after starting charging. There's a problem. The charging start upper limit temperature and the Tco value are set as low as possible in order to ensure the battery life performance.
[0005]
In such a case, the user once disconnected the battery that has not been fully charged, or disconnected the AC cord from the charger, and then connected the battery to the charger again to complete the charging. In such a case, charging will be on standby until the battery temperature falls below the upper charging start temperature, even though charging has started within the charging start temperature range so as not to damage the battery in the previous charge. Can't resume charging. Therefore, a lot of time is required for charging.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and when the rechargeable battery is once disconnected from the charger and connected to the charger again to charge the battery, there is no standby and the charging time does not increase. It is an object to provide a vehicle power supply system.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  As shown in the claim configuration diagram of FIG. 16, the invention of claim 1In the electric vehicle power supply system 403 including a rechargeable battery 400, a battery management device 401 that manages a battery state including the temperature of the battery 400, and a charging device 402 that charges the rechargeable battery 400, the battery The management device 401 includes a start information transmission unit 404 that transmits information about the start of charging to the charging device 402. The charging device 402 includes a charging unit 405 that charges the rechargeable battery 400, and the battery management. Charging control means 406 for variably setting the start condition of energization according to the start information from the device 401, and the start information transmitting means 404 sets the upper limit temperature of the charge start temperature range when a predetermined battery state is detected. It is characterized in that it is reset within the range of the charge stop temperature (Tco) from the initial set charge start lower limit value and transmitted to the charging device 402. .
[0010]
  Claim2The invention of claim1In the above, the start information transmission means 404 is connected to the battery when the last charge is not normally completed, or when the charging current is flowing in the connection state with the previous charger. In this case, the upper limit temperature of the charging start temperature range is reset at least in any case when there is no discharge history.
[0011]
  Claim3The invention of claim1Or2The rechargeable battery 400 is configured by connecting a plurality of battery packs 408 formed by connecting a plurality of single cells 407 in series, and the start information transmitting means 404 includes the battery pack 408 having the highest temperature. The upper limit temperature of the charging start temperature range is set according to the battery state.
[0012]
[Effects of the invention]
  Claim1'sAccording to the power supply system for an electric vehicle according to the invention, since the charge start condition is variably set based on the battery state or the charge start information, for example, a battery that has not been fully charged is temporarily charged when the environmental temperature is high. When the battery is disconnected from the charger and connected to the charger again, the charging start upper limit temperature can be reset to the high temperature side, preferably the battery temperature at the start of recharging, so that the battery temperature falls to the charging start upper limit temperature. Charging can be started immediately without waiting until the time required for charging can be reduced by the waiting time.
[0013]
  AlsoWhen the predetermined battery state is detected, the charge start upper limit temperature is reset within the range of the charge stop temperature (Tco) from the initial set upper limit temperature. For example, the environmental temperature as the predetermined battery state is high Sometimes when recharging a battery that has not been fully charged, the second charge start upper limit temperature can be set higher than the first charge start upper limit temperature. It can be reduced or eliminated, and the time required for charging can be reduced.
[0014]
  Claim2According to the invention, when the last charge is not normally completed, when the charge current flows in the last charge state, that is, when the last charge is actually performed, the discharge history is stored in the battery. Since the charge start upper limit temperature is reset at least in any case when there is no battery, the standby time until the start of recharge can be reduced or suppressed even when the battery temperature is rising.
[0015]
  Claim3According to the invention, when the rechargeable battery 400 is formed by connecting a plurality of assembled batteries 408 in parallel, the charging start upper limit temperature is set according to the battery state of the assembled battery having the highest temperature. As a result, the upper limit temperature for starting charging can be set around the highest battery temperature of the entire rechargeable battery, and therefore the waiting time until the start of recharging is reduced or suppressed even when multiple assembled batteries are provided. it can.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIGS. 1 to 12 are views for explaining a power-assisted bicycle power supply system according to the first embodiment of the present invention. FIG. FIG. 2 is a block diagram of the power supply system, FIG. 3 is a block diagram showing a modification of the power supply system, and FIGS. 4 to 6 are batteries of the power supply system. 7 is a diagram for explaining signal data transmitted and received between the management device and the charging device, FIG. 7 is a characteristic diagram showing changes in battery temperature and battery voltage as the charging time elapses, and FIGS. 14 is a flowchart for explaining the operation of the battery management device, and FIGS. 10 to 12 are flowcharts for explaining the operation of the charging device.
[0017]
In the figure, reference numeral 1 denotes a battery-assisted bicycle as an electric vehicle in which a charging device is not mounted in the power supply system of the present embodiment and is provided with a detachable battery case. 3, a down tube 4 that extends obliquely downward from the rear of the vehicle body, a seat tube 5 that extends substantially upward from the rear end of the down tube 4, and a left, right that extends substantially horizontally rearward from the rear end of the down tube 4. A pair of chain stays 6, a pair of left and right seat stays 7 that join the rear ends of both chain stays 6 and the upper end of the seat tube 5, and the head pipe 3 and the seat tube 5 are connected. The top tube 11 is provided.
[0018]
A front fork 8 is pivotally supported on the head pipe 3 so as to be rotatable left and right. A front wheel 9 is pivotally supported at the lower end of the front fork 8, and a steering handle 10 is fixed to the upper end. A saddle 12 is mounted on the upper end of the seat tube 5. Further, a rear wheel (wheel) 13 is pivotally supported at the rear end of the chain stay 6.
[0019]
Although not shown, an instrument panel (not shown) provided with a speed meter or the like is provided in the center of the steering handle 10, and when it is determined that a refresh discharge is necessary, You may provide the display apparatus (display means) which displays that.
[0020]
At the lower end of the vehicle body frame 2, the pedal depression force (human power) input to the pedal 16 b via the crank arm 16 a attached to the both ends projecting portion of the crankshaft 16 and the large amount of human power from the built-in electric motor 17. A power unit 15 that outputs a resultant force with auxiliary power proportional to the height is mounted. That is, the magnitude of the pedal depression force becomes the motor drive command 28. The output from the power unit 15 is transmitted to the rear wheel 13 through the chain 30.
[0021]
The bicycle 1 of the present embodiment also includes a self-propelled lever 14 for inputting a motor drive command 28 from the outside. By operating the self-propelled lever 14, the electric motor 17 is not input to the pedal 16b. It is also possible to run with only the power from.
[0022]
A battery case 100 serving as a power source for the electric motor 17 and the like is detachably attached to the vehicle body along the rear surface of the seat tube 5 and sandwiched between the left and right seat stays 7 and 7. ing. The battery case 100 houses a battery (rechargeable battery) 102 formed by connecting a large number of single cells 101 in series, a temperature sensor 103 for detecting the temperature of the battery 102, and the current of the battery 102. And an ammeter 104 for measuring the value. Furthermore, the battery case 100 includes a battery management device 105 that manages the battery 102 and the like.
[0023]
The battery case 100 is connected to the motor drive circuit 22 through connectors 107 and 108 when mounted on the vehicle, and is connected to a travel control unit 109 that controls the travel of the battery-assisted bicycle 1 through connectors 110 and 111 and communication I / Fs 120a and 120b. Connected through.
[0024]
On the other hand, when charging, the battery case 100 is connected to the output side of the charging device 112 that is completely detached from the vehicle by the connectors 113 and 114 while being detached from the vehicle body or in a vehicle-mounted state. Connectors 115 and 116 are connected to the charging device 112 via communication I / F 127 and 120c. In FIG. 1, reference numeral 100a denotes a charging port provided in the battery case 100, where the battery case side terminals of the connectors 113, 114, 115, 116 are arranged. Reference numeral 121 denotes a charging plug of the charging device 112, in which charging device side terminals of the connectors 113 to 116 are disposed, and can be freely inserted into the charging port 100a. The battery case 100 and the charging device 112 constitute the power supply system 21 in the present embodiment. The connectors 107, 108 and 113, 114 and the connectors 110, 111, 115 and 116 may be common.
[0025]
The battery management device 105 receives battery temperature data T from the temperature sensor 103, current value data I from the ammeter 104, and voltage data V of the battery 102, and performs refresh discharge of the rechargeable battery 102. A battery management / control unit 117 that performs control and the like and an EEPRM 106 that stores predetermined data are provided, and a display button 118 is pressed when display is required based on a signal from the battery management / control unit 117. Accordingly, a display device (display means) 119 for displaying the remaining battery capacity and refresh notification information, and a communication I / F 120c for performing communication with the charging device 112 are provided. In addition, you may provide the said display apparatus 119 in the display panel part by the side of the vehicle in which a speedometer etc. are installed.
[0026]
In addition, the battery management / control unit 117 functions as a start information transmission unit that transmits start information necessary for setting a charging start condition to the charging device 112.
[0027]
The EEPROM 106 has predetermined data as the number of charges from the initial or previous refresh discharge, the number of discharges, the number of charge / discharge cycles, the battery capacity of the battery 102, the discharge capacity at the time of discharge, and the need for refresh discharge. The presence / absence of the refresh discharge after the display is stored.
[0028]
The charging device 112 includes an AC / DC converter 124 that converts AC power supplied by connecting a plug 123 to an outlet into direct current, and a voltmeter 125 that measures the voltage value and current value of the output of the converter 124. An ammeter 126, a discharger (discharge means) 135 for performing a refresh discharge of the rechargeable battery 102, a measured value from the voltmeter 125, the ammeter 126, a predetermined signal from the communication I / F 127, and the like are input. The charge / discharge control unit 128 is provided.
[0029]
The charging device 112 includes a battery connection detection unit 129 that outputs a connection signal indicating that the charging device 112 and the battery case 100 are connected to the charging / discharging control unit 128.
[0030]
Furthermore, when the display device 133 described later indicates that a refresh discharge is necessary, the charging device 112 outputs a refresh discharge instruction signal to the charge / discharge control unit 128 when pressed by the user. A refresh switch 131 is provided. A refresh switch may also be provided on the battery case 100 side as indicated by reference numeral 137 in FIG.
[0031]
The output of the AC / DC converter 124 is controlled by the charge / discharge control unit 128 via the output control unit 132. The display device 133 and the discharger 135 are controlled by the charge / discharge control unit (discharge control means) 128. The display device 133 displays information such as waiting for charging, charging, charging completion, charging stop, refresh notification, refreshing, refresh end, and the like. Of these, the refresh notification may be displayed on the display device 119 on the battery case 100 side at the same time.
[0032]
As shown in FIG. 3, when a battery 102 ′ having a plurality of batteries 102, 102 connected in parallel is used, a plurality of temperature sensors 103, 103 for detecting the temperature of each battery 102 are provided. The detection values T 1... Tn of the sensors 103... 103 are input to the battery management / control unit 117. 3, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding parts.
[0033]
Next, signal data transmitted and received between the battery management device 105 and the charging device 112 in the battery-assisted bicycle 1 will be described with reference to FIGS. 4 to 6 show the number (No) of the signal data and the contents of the number.
[0034]
FIG. 4 shows the charge / discharge control data collectively transmitted from the battery management device 105 to the charging device 112. “Refresh notification” as 1, “Refresh discharge current value” as 2, “Refresh” as “3” “Discharge stop voltage” includes 4 as “refresh timer value”, 5 includes “charge start lower limit temperature”, and 6 includes “charge start upper limit temperature”. The “refresh notification” is specifically “present” or “not present”, and functions as a signal notifying whether or not the refresh discharge is necessary.
[0035]
FIG. 5 shows battery state data collectively transmitted from the battery management device 105 to the charging device 112, where “battery temperature (1)” is 1 and “battery temperature (2)” is 3 as 3. As “battery voltage”, 4 as “battery remaining capacity at the present time”, and 5 as “battery capacity, that is, current maximum capacity learning value”. Note that the maximum capacity learning value is the maximum capacity value at the current time point while the battery gradually deteriorates and the maximum capacity gradually changes (decreases) while charging and discharging are repeated.
[0036]
Further, as shown in FIG. 2, the battery temperature (1) is a battery temperature of a configuration including one set of the rechargeable battery 102, and the battery temperature (2) is a second set of battery temperatures of a configuration including two sets. , Respectively. Further, as shown in FIG. 3, when a plurality of sets of the rechargeable batteries 102 are provided, the battery temperatures (1) to (n) are included.
[0037]
FIG. 6 shows charger status data transmitted from the charging device 112 to the battery management device 105 in a batch, where “charge / discharge control data request” is 1 and “battery status data request” is 2; “Refreshing” as 4, “Refreshing completed” as 5, “Charging” as 5, “Charging waiting” as 6, “Charging completed” as 7, and “Charging stopped” as 8. “Charging completed” means 100% charged. “Charging stopped” means stopping charging because it is dangerous to continue charging further.
[0038]
FIG. 7 shows changes in battery voltage and battery temperature as charging progresses.
In the power supply system 21, charging can be started when the battery temperature is equal to or lower than an initial setting charging start upper limit temperature (for example, 40 ° C.). When charging is started, the battery temperature and battery voltage increase with the lapse of charging time as shown by characteristic lines a and b, respectively. Is stopped.
[0039]
For example, when the charging is temporarily stopped at time t2 and this charging stop is an erroneous operation of the user or the like and an operation for restarting charging is performed immediately after the charging is stopped, the battery temperature at the time of restarting charging is set. The charging start upper limit temperature is reset. As a result, no standby time occurs and recharging is performed immediately. Incidentally, when the charge start upper limit temperature is fixed to the initial set value as in the conventional apparatus, the time t3 when the battery temperature decreases to the initial set value (40 ° C.) from the time t2 at the time of resuming the charge. Until this time, recharging is not performed, and a standby time is reached (see characteristic line c).
[0040]
The charge start upper limit temperature to be reset can be set within the range of the initial charge start upper limit temperature (for example, 40 ° C.) or a temperature lower than this to the charge stop temperature.
[0041]
Next, operations of the battery management device 105 and the charging device 112 in the power supply device 21 will be described based on the flowcharts of FIGS. FIGS. 8 and 9 show the operation of the battery management device 105, FIGS. 10 to 12 show the operation of the charging device 112, and FIGS. 13 and 14 show the battery management device 105 in the case of including a plurality of sets of assembled batteries of FIG. FIG. 8 shows an operation for setting the charge start upper limit temperature, FIG. 13 shows a charge start temperature determination process, and FIG. 14 shows a charge end determination process.
[0042]
As shown in FIG. 8, when a signal indicating that the charging device 112 is connected to the battery management device 105 is received by the battery management device 105 (step A <b> 1), the discharge history is changed by turning on the main switch of the vehicle. The vehicle connection flag to be determined is determined (step A2).
[0043]
If the discharge history exists, the charge start upper limit temperature is set to the initial set value (40 ° C.) (step A3), and the charge / discharge control data of FIG. 4 is created according to the setting (step A4). Ends. If there is no discharge history, it is determined whether or not there is a charge amount from the previous charge, that is, whether or not there is an evidence that the charge has actually started (step A5). In step A6), the process proceeds to step A3, and charge / discharge control data corresponding to the initial set value (40 ° C.) is created (step A4).
[0044]
If it is determined in step A5 that the previous charge amount is present, it is determined whether or not the charging is completed (step A6). If the charging is completed, the processes of steps A3 and A4 are performed. If there is no discharge history, there is a previous charge amount, and charging is not completed, the charge start upper limit temperature is reset (step A7), and the charge start upper limit temperature is set according to the reset charge start upper limit temperature. Charge / discharge control data is created (step A4), and this process ends. As shown in FIG. 3, when a plurality of sets of assembled batteries are provided, the charging start upper limit temperature is set according to the battery state of the assembled battery having the highest temperature.
[0045]
The resetting of the charging start upper limit temperature is not limited to the case where all the three conditions of steps A2, A5, and A6 are satisfied, and the resetting may be performed by at least one of them. In addition, the charging start upper limit temperature may be reset under other conditions.
[0046]
Next, the refresh notification processing operation of the battery management device will be described based on FIG.
The battery management device 105 is in the standby mode (step C1), and a charger connection signal is detected by interruption of a connection signal (D9), which will be described later (step C2). When the “charge / discharge control data request” signal (D10) shown in No. 1 is received (step C3), the battery management device 105 performs a refresh discharge necessity determination (step C4) and creates charge / discharge control data. Then, the charge / discharge control data shown in FIG. 4 is transmitted from the battery management device 105 to the charging device 112 (step C6).
[0047]
Whether or not the refresh discharge is necessary in step C4 is determined by executing the number of times of charge, the number of discharges, or the number of charge / discharge cycles from the initial or previous refresh discharge or the execution of the refresh discharge after the display indicating the need for the previous refresh discharge. It is performed based on the presence / absence or the difference between the discharge capacity and the capacity until the discharge stop voltage is detected. For example, when the number of charge / discharge cycles is 20 or more, and when the refresh discharge is not performed after the display indicating that the refresh discharge is necessary, it is determined that the refresh discharge is necessary.
[0048]
Next, reception of the “charger state data” signal in FIG. 6 is waited (step C7). When this signal is normally received (step C8), a signal during refresh discharge is included in the charger state data. (Step C9), and if refreshing, the battery temperature, voltage and current are measured (step C10), the remaining capacity of the battery is calculated (step C11), and the battery shown in FIG. The status data is transmitted to the charging device 112 (step C12).
[0049]
Then, when the charging device 112 is connected to the battery management device 105 (step C13), and the refresh discharge end signal is received as the charger state data of FIG. Cleared to 0 (steps C14 and C15), the process proceeds to step C7. The end of the refresh discharge is determined on the charging device 112 side based on the voltage data V of the battery 102 or the like.
[0050]
If it is determined in step C9 that the battery is not being refreshed from the signal in the charger state data of FIG. 6, the battery temperature, voltage, and current are measured (step C16), and the remaining capacity of the battery is calculated (step S16). C17), the battery state data shown in FIG. 5 is transmitted to the charging device 112 (step C18).
[0051]
Then, the charging device 112 is connected to the battery management device 105 (step C19), and when a charging completion signal is detected from the “charger state data” in FIG. 6 (step C20), the charging of the step C1 is performed. Processing shifts to standby mode. In step C13 and step C19, when the connection between the battery management device 105 and the charging device 112 is not detected, the process shifts to the standby mode in step C1.
[0052]
If the “charger state data” signal is not normally received in step C8, the abnormality display 2 is performed (step C22) as a communication abnormality (step C21), and the display means of the display device 133 is displayed. A predetermined display such as alternating blinking is performed.
[0053]
Next, the operation after the AC plug of the charging device 112 in the charge preparation stage will be described with reference to FIG. When AC plug 123 of charging device 112 is connected to an outlet (step D1), detection of connection of battery case 100 is waited (step D2).
[0054]
When the connection is detected (step D2) and it is detected that the voltage V of the rechargeable battery 102 is less than 20V (step D3), precharging with a charging current of 0.5A is started (step D4). The display device 133 displays that charging is in progress (step D5), the timer is turned on, and the charging time is measured (step D6).
[0055]
When the voltage V of the rechargeable battery 102 becomes 20 V or more (step D7), the charging output is stopped (step D8), and the battery management device 105 receives the charge from the charging device 112 at the steps A1 and C2. Is transmitted (step D9), and transmission of the “charge / discharge control data request” shown in FIG. 6 received in step C3 is started (step D10), and is transmitted in step C6. If the charge / discharge control data is normally received (step D11), the process proceeds to a refresh discharge mode described later.
[0056]
In Step D11, when the charge / discharge control data is not normally received, communication abnormality (Step D12) is performed, and abnormality display 2 is performed (Step D13), and this process ends.
[0057]
If the state in which the voltage is not 20 V or more is continued for 60 minutes in step D7 (step D14), the abnormal display 1 process is performed (step D15), and this process ends.
[0058]
Next, the operation in the refresh discharge mode of the charging device 112 will be described with reference to FIG.
If the charging device 112 is in the refresh discharge mode (step E1) and the “refresh notification” signal is included in the charge / discharge control data shown in FIG. 4 created in step C24 (step E2), the display device 133, for example, LED blinks for a certain time to indicate that a refresh discharge operation is necessary (refresh notification display) (step E3), and the timer is turned on to start measuring elapsed time (step E4). . In step E2, if the “refresh notification” signal is not included in the charge / discharge control data, the process proceeds to a charge mode described later.
[0059]
When the refresh switch 131 is not turned on within a predetermined time from the start of the measurement in step E4, the time is over (steps E5 and E6), the LED 133 is turned off (step E7), and the charging mode described later is entered. . This eliminates the refresh discharge when the user is in a hurry, thereby shortening the charging time.
[0060]
In step E5, when the refresh switch 131 is turned on within a predetermined time, the LED 133 stops blinking and lights up (step E8), and the charging device 112 transfers the battery management device 105 to the battery management device 105 in step C8. The charger state data including the received “charge / discharge control data request” signal shown in FIG. 6 is started (step E9), and the refresh discharge of the rechargeable battery 102 is started (step E10).
[0061]
If the battery state data shown in FIG. 5 transmitted in step C12 is normally received (step E11) and it is determined that the refresh discharge is terminated based on the data content (step E12), the charger The refresh end (No. 4 in FIG. 6) is transmitted as the status data (Step E13), the LED 133 is turned off (Step E14), and the transmission of the “charger status data” started at Step E9 is stopped (Step E15). ), The refresh discharge is finished (step E16), and the mode shifts to a charging mode described later.
[0062]
In step E11, when the battery status data is not normally received, a communication abnormality is performed (step E17), an abnormality display 2 process is performed (step E18), and the process ends. If it is not determined in step E12 that the refresh discharge is terminated, a refreshing (No. 3 in FIG. 6) is transmitted (step E13 ′).
[0063]
Next, the operation of the charging device 112 in the charging mode will be described with reference to FIG.
When the charging device 112 shifts to the charging mode (step F1), the charging device 112 starts transmitting the charger status data including the “battery status data request” signal shown in FIG. 6 to the battery management device 105 (step F2). ). When the battery state data shown in FIG. 5 transmitted from the battery management device 105 in step C18 is normally received (step F3), the battery temperature in the battery state data is set in the charge / discharge control data. It is determined whether or not it is within the charging start temperature within the charging temperature range (step F4). When it is not within the charging start temperature, charging is waited (step F5), and the LED 133 is flashed as a charging standby display (step F6). ), The process proceeds to step F3.
[0064]
When it is determined in step F4 that the battery temperature is within the charging start temperature, charging is started (step F7). In determining whether or not the battery temperature is within the charging start temperature, the initial set value or the reset value set by the setting process of the charging start upper limit temperature in FIG. 8 is used as a reference.
[0065]
After the start of charging, measurement of elapsed time by a total timer is started (step F8), and charger status data including the “battery status data request” signal shown in FIG. 6 is transmitted from the charging device 112 to the battery management device 105. (Step F9). If the battery state data shown in FIG. 5 transmitted from the battery management device 105 in step C12 is normally received (step F10), the end of charging is determined (step F11), and the end of charging is not determined. At that time, the process returns to step F9, and steps F9 to F11 are repeated.
[0066]
When it is determined in step F11 that charging has been completed based on the received battery status data, “charging completed” of No. 7 shown in FIG. 6 received in step C20 from the charging device 112 to the battery management device 105. The charger state data including either the signal or the No. 8 “charge stop” signal is transmitted (step F12), and the measurement of the elapsed time by the auxiliary charge timer is started (step F13). .5A × 2h) is started (step F14), and after a predetermined time has elapsed, the auxiliary charging is stopped and this process is terminated.
[0067]
In step F3 or F10, if the battery status data shown in FIG. 5 from the battery management device 105 is not normally received, a communication abnormality (steps F16 and F18) is performed, and an abnormality display 2 process is performed (steps). F17, F19), this process ends.
[0068]
Next, based on FIG. 13, the charging start temperature determination process in the case of the rechargeable battery 102 ′ in which the plurality of assembled batteries 102... 102 shown in FIG. FIG. 13 shows a case where two sets of the assembled battery 102 and two temperature sensors 103 are provided.
[0069]
If the battery temperature 1 of one assembled battery 102 is not within the range of the charging start temperature (step G1), charging is waited (step G2), and charging standby is displayed by turning on the LED (step G3). When the battery temperature 1 falls within the range of the charging start temperature, the battery temperature 2 of the remaining assembled battery 102 is determined (step G4). Then, when both battery temperatures of the two assembled batteries are within the range of the charging start temperature, charging is started (step G5). In the determination as to whether or not the charging start temperature is within the range, the initial setting value or the reset value set by the setting process of the charging start upper limit temperature in FIG. 8 is used as a reference.
[0070]
Next, based on FIG. 14, the charge end determination process in the case of the rechargeable battery 102 ′ in which the plurality of assembled batteries 102... 102 shown in FIG. FIG. 14 shows a case where two battery packs 102 and two temperature sensors 103 are provided.
[0071]
Either of the detection values T1 and T2 of the two temperature sensors 103 and 103 is higher than 50 ° C. (steps H1 and H2), or the increase rate of the detection values of the temperature sensors 103 and 103 is dT1 / dT, dT2 / dT Either one is greater than 1 ° C./min (steps H3, H4), or a decrease in battery voltage −ΔV is detected (step H5), or an upper charging voltage is detected (step H6), or by a total timer Charging is terminated (Step H8) if either time over has been detected (Step H7).
[0072]
As described above, in the present embodiment, charging is performed by setting the charging condition in the charging device 112 based on the control signal from the battery management device 105. Therefore, the charging start upper limit temperature is a value other than the initial setting value. The charging start upper limit temperature can be reset according to the environmental temperature.
[0073]
In addition, the charging start upper limit temperature is reset within the range from the initial setting charging start upper limit temperature to the charging stop temperature (Tco), so that charging is performed. In this case, the upper limit temperature at the start of charging for the second time is higher than that at the first time, and it is preferable to reset the battery temperature at the start of recharging, thereby avoiding the temperature standby, thereby reducing the time required for charging. Can be reduced.
[0074]
Further, as shown in the above steps A2, A5, and A6, when there is no discharge history and the previous charge is substantially started due to the amount of charge and is not completed, the charge start upper limit Since the temperature is reset, when recharging, the upper limit temperature for starting charging can be set higher than the initial setting without adversely affecting the battery life, and the temperature waiting at the start of recharging should be eliminated. Alternatively, the time required for charging can be reduced.
[0075]
In addition, when a plurality of assembled batteries 102 are provided as shown in FIG. 3, the charging start upper limit temperature is set according to the battery state of the assembled battery having the highest temperature. It can be set around the highest battery temperature as a whole, and therefore, even when a plurality of assembled batteries are provided, the standby time until the start of recharging can be reduced or suppressed.
[0076]
In the first embodiment, the power supply system 21 shows the case where the battery case 100 and the charging device 112 are separated, the charging device 112 is mounted in a non-vehicle, and the battery case 100 is mounted in a detachable manner. 112 and the battery case 100 may be separated into units, and this unit may be detachable from the vehicle body. In any case, the charging device 112 and the battery case 100 are connected by a connector. However, the power supply system of the present invention may be made detachable from the vehicle body by completely integrating the battery case and the charging device. Further, the rechargeable battery and the charging device may be fixedly mounted on the vehicle body (always mounted), and the plug may be simply connected to the outlet during charging.
[0077]
FIG. 15 shows a second embodiment in the case of an electric scooter, for example, in which a rechargeable battery and a charging device are fixedly mounted on the vehicle body (always mounted). The power supply system 200 of the second embodiment includes a battery unit 212 including a battery 102 formed by connecting a large number of single cells 101 in series, a charging unit 214 that charges the battery 102, and charging control by the charging unit 214. And a control unit (ECU) 215 that controls refresh discharge and a drive unit 216 that controls the rotation of the motor 17.
[0078]
The control unit 215 receives the measurement values from the ammeter 126 and voltmeter 125 connected to the output side of the AC / DC converter 124 and the discharge command from the refresh switch 131, and outputs the output control unit 132 and the discharger. 135, a battery management / control unit 117 to which the voltage value V of the battery 102, the temperature detection value T from the temperature sensor 103, and the battery current value I from the ammeter 104 are input. Have The drive unit 216 includes a travel control unit 109 that receives a drive command 28 from the outside, for example, a command from a throttle grip, and controls the motor drive circuit 22.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a battery-assisted bicycle according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block configuration diagram of the power supply system according to the first embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing a modification of the power supply system.
FIG. 4 is a diagram for explaining signal data transmitted and received between the battery management device and the charging device of the power supply system.
FIG. 5 is a diagram for explaining signal data transmitted and received between the battery management device and the charging device of the power supply system.
FIG. 6 is a diagram for explaining signal data transmitted and received between the battery management device and the charging device of the power supply system.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between charging time, battery temperature, and battery voltage.
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the battery management apparatus.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the battery management apparatus.
FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation of the charging apparatus.
FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the charging apparatus.
FIG. 12 is a flowchart for explaining the operation of the charging apparatus.
FIG. 13 is a flowchart for explaining the operation of the battery management apparatus.
FIG. 14 is a flowchart for explaining the operation of the battery management apparatus.
FIG. 15 is a block diagram of a power supply system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a block diagram of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Electric vehicle
21 Power supply system
101 cell
102 rechargeable batteries, assembled batteries
102 'rechargeable battery
105 Battery management device
112 Charging device
117 Battery management / control unit (start information transmission means)
124 AC / DC converter (charging means)
128 Charge / Discharge Control Unit (Charge Control Unit)
200 Power system
210 battery pack, rechargeable battery
214 Charging device
215 Control unit (battery management device)

Claims

An electric vehicle power supply system comprising: a rechargeable battery; a battery management device that manages a battery state including a temperature of the battery; and a charging device that charges the rechargeable battery. The battery management device includes the charging device. The charging device includes charging means for charging the rechargeable battery, and variable charging start conditions according to the start information from the battery management device. Charge control means for setting, and when the predetermined battery state is detected, the start information transmitting means sets the upper limit temperature of the charge start temperature range within the range of the charge stop temperature (Tco) from the initial set charge start upper limit temperature. A power system for an electric vehicle , wherein the power is reset and transmitted to the charging device.

In Claim 1, the said start information transmission means is the last charge to the said battery when the last charge is not completed normally, when the charging current is flowing in the connection state with the last charger. A power supply system for an electric vehicle characterized by resetting the upper limit temperature of the charging start temperature range in at least one of cases when there is no discharge history from the battery connection.

3. The rechargeable battery according to claim 1, wherein the rechargeable battery is configured by connecting a plurality of assembled batteries formed by connecting a plurality of single cells in series, and the start information transmitting unit includes the assembled battery having the highest temperature. A power supply system for an electric vehicle, wherein an upper limit temperature of a charge start temperature range is set according to the battery state.