JP4390935B2

JP4390935B2 - 電動車両の電池状態表示装置

Info

Publication number: JP4390935B2
Application number: JP30292499A
Authority: JP
Inventors: 聡山本
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2019-10-25
Also published as: JP2001126775A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、充電式電池の現時点での容量（残容量）等の電池状態を表示する電動車両の電池状態表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、充電式電池を備えた電動車両には、電池の残容量を表示することにより走行可能距離を推定でき、また充電状態を確認できるようにした電池状態表示装置を備えているものがある。この電池状態の表示装置は、走行中にも表示可能で、かつ電池を車体に搭載したままで行う車載充電及び車体から取り外して行う非車載充電の何れにおいても表示可能とするため電池ボックス上に配設する場合が多い。
【０００３】
また走行中に乗り手が電池残容量を確認可能できること、及び上記車載充電時に電池容量を確認できることを目的としてハンドル近くのみに表示装置を配設したものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところがハンドル近くのみに表示装置を備えた場合、走行中における電池残容量の確認及び車載充電時の電池容量の確認は可能であるものの、電池を車体から取り外して充電する場合に電池容量を確認できない。一方、電池ボックス側に表示装置が配設されている場合で、該電池ボックスがサドル下に搭載されている場合には、走行中に電池残容量を確認することはできない。また電池ボックスが前籠等付近に搭載されている場合でも、走行中に確認するには走行しながらのスイッチ操作を必要とすることから電池状態確認操作が煩雑である。
【０００５】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、走行中でもまた電池を取り外して充電している場合でも容易確実に電池状態を確認できる電動車両の電池状態表示装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、充電式電池の電池状態を表示する電動車両の電池状態表示装置において、電池ボックスに上記充電式電池の電池状態を表示するボックス側表示装置を配設し、該ボックス側表示装置は、充電時には、表示ボタンを押さずとも上記充電式電池の充電率を常時表示し、走行中には、表示ボタンを押した時にのみ上記充電式電池の残容量を表示し、操向ハンドルもしくはその近傍に上記充電式電池の電池状態を表示する車体側表示装置を配設し、該車体側表示装置は、走行中には上記充電式電池の残容量を常時表示することを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、ボックス側表示装置は車体側表示装置より多段階に表示可能に構成されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記ボックス側表示装置は、ＬＥＤの点灯数により放電時には残存率を、充電時には充電率を表示するようになっており、かつ同じＬＥＤの点灯数に対して充電率設定値が残存率設定値より大きく設定されていることを特徴としている。
【０００９】
【発明の作用効果】
請求項１の発明では、電池ボックスに、充電時には、表示ボタンを押さずとも上記充電式電池の充電率を常時表示し、走行中には、表示ボタンを押した時にのみ上記充電式電池の残容量を表示するボックス側表示装置を設けるとともに、操向ハンドルもしくはその近傍に走行中には上記充電式電池の残容量を常時表示する車体側表示装置を設けたので、ボックス側表示装置により、充電時にはボタン操作をすることなく充電の進行度合いを確実に判断でき、また走行中には車体側表示装置により現時点での残容量を常時容易に確認できる。さらに、ボックス側表示位置では、走行中には押しボタンを押さない限り残容量を表示しないので、節電効果が得られる。
【００１０】
請求項２の発明では、ボックス側表示装置を車体側表示装置より多段階表示可能としたので、ボックス側表示装置により、上記車載状態での充電時，非車載状態での充電時において充電の進行度合いをより一層きめ細かに精度良く判断できる。一方、車体側表示装置は、表示段階数を少なくしている分、小型化することができ、操向ハンドル部分にも無理なく配設でき、走行中に現時点での大まかな残存容量を容易に確認できる。
【００１１】
請求項３の発明では、上記ボックス側表示装置を、残存率を表示する場合と充電率を表示する場合とで同じＬＥＤの点灯数に対して充電率設定値が残存率設定値より大きくなるように構成したので、つまり例えば、全てのＬＥＤが点灯している場合及び１個のＬＥＤが消えている場合、残存率設定値はそれぞれ１００〜８０％，〜６５％であるのに対し、充電率設定値はそれぞれ１００〜９０％，〜８０％としたので、これにより確実な充電を促進できる。即ち、充電率設定値を残存率設定値と同じく１００〜８０％，〜６５％とした場合、８０％程度の充電で全てのＬＥＤが点灯することとから、使用者が満充電されたと判断して充電を停止する可能性があり、極端な場合には６５％程度で充電を停止する恐れがある。しかし、充電率設定値を１００〜９０％，〜８０％とした場合には、９０％の充電を、極端な場合でも８０％の充電を確保できる。
【００１２】
【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７は、本発明の一実施形態による電動車両の電池状態表示装置を説明するための図であり、図１は上記表示装置を備えた電動車両としての電動補助自転車の側面図、図２は上記表示装置を有する電源装置のブロック構成図、図３はボックス側表示装置の表示パネルを示す模式図、図４は上記ボックス側表示装置の残存率表示モードを説明するための図、図５は上記ボックス側表示装置の充電率表示モードを説明するための図、図６は車体側表示装置の表示パネルを示す模式図、図７は上記ボックス側，車体側表示装置の表示内容を示す模式図である。
【００１３】
図において、１は本実施形態表示装置を備えた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とを接続する水平チューブ１１とを備えている。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
また上記電動モータ１７等の電源となる電池ボックス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。上記電池ボックス１００は、多数の単電池１０１を直列に接続してなる充電式電池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、上記電池ボックス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。
【００１８】
また、上記電池ボックス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。
【００１９】
一方、上記電池ボックス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。
【００２０】
図１において、１００ａは電池ボックス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。上記電池ボックス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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
ここで、上記電池管理・制御部１１７は、上記充電式電池１０２の残存容量の実力容量や初期容量に対する割合である相対残存率や絶対残存率を演算する残存率演算手段として機能し、また上記演算された残存率，及び後述する充電率の何れかを上記表示装置１１９に表示させる表示制御手段として機能する。
【００２４】
上記電池管理・制御部１１７には、これからの信号や表示ボタン１３８に基づいて上記残存率が３秒間だけ表示され、又充電時には表示ボタン１３８を押さずとも常時充電率が表示されるボックス側表示装置１１９が接続されている。図３に示すように、上記ボックス側表示装置１１９の表示パネルは、７個のＬＥＤ１４０ａ〜１４０ｇからなる残存率，充電率等の表示部１１９ａと、１個のＬＥＤ１４０ｈからなるお知らせ表示部１１９ｂとを備えている。
【００２５】
図４，図５に示すように、上記ＬＥＤ１４０ａ〜１４０ｇは、電池１０２の残存率又は充電率を表示し、また上記ＬＥＤ１４０ｈは、電池交換が必要であること又はリフレッシュ放電が必要であることを表示する。
【００２６】
ここで上記充電式電池１０２の実力容量（メモリ効果，経年変化等を考慮した状態で満充電したときの最大容量）を例えば４．５ＡＨとすれば、相対残存率とは、上記充電式電池１０２の現時点での残存容量（例えば４ＡＨ）の上記４．５ＡＨに対する割合（約８９％）を意味する。
【００２７】
また充電率とは、充電中における充電済容量の上記初期容量又は実力容量に対する割合であり、実力容量が例えば４．５ＡＨである場合、現時点での充電済容量が３ＡＨであれば約６７％ということになる。
【００２８】
また上記表示パネルの一端部には表示スイッチ１３８が配設されており、該スイッチ１３８の押圧時間に応じて図４，及びその他の表示モードとなる。例えば上記押しボタンスイッチ１３８を極短時間押して離すと上記相対残存率を３秒間だけ示す相対残存率表示モード（図４）となり、そのまま押し続けて５秒経過すると上記絶対残存率を示す絶対表示モード（図５）に変わり、手を離すと１０秒絶対表示が行われる。手を離さずに押し続けると絶対率表示が５秒行われた後、充放電サイクル回数表示モード（図７）に変わり、手を離すと表示は停止される。また充電中は、押しボタンスイッチ１３８を押圧するしないに係わらず充電率を示す充電率表示モード（図５）となり、常時表示されている。なお、図４における操作マーク１３９は上記スイッチ１３８が押されたことをそれぞれ示している。
【００２９】
上記充電装置１１２には、コンセントに接続されると、交流電源を該充電装置１１２に供給するプラグ１２３が設けられている。この充電装置１１２は、上記プラグ１２３から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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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（表示手段）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。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。
【００３３】
そして本実施形態の電動補助自転車１の操向ハンドル１０部分には車体側表示装置１４１が配設されている。この車体側表示装置１４１の表示パネル１４１ａには、図６に示すように、３つのＬＥＤ１４２ａ〜１４２ｃと、１つの表示ボタン１４３を備えており、該車体側表示装置１４１は上記電池管理・制御部１１７に接続されている。この電池管理・制御部１１７は、上記充電式電池１０２の残存容量の実力容量に対する割合である残存率を演算し、該演算した残存率を上記車体側表示装置１４１に常時（メインＳＷＯＮのとき）表示させる表示制御手段として機能する。
【００３４】
以下本実施形態表示装置における動作及び作用効果を説明する。
本実施形態では、ボックス側表示装置１１９と車体側表示装置１４１とを備えており、図７に示すように、ボックス側表示装置１１９では、バッテリ残存率あるいはバッテリ充電率を１００％から０％までを九段階に分けてきめ細かく表示するのに対し、車体側表示装置１４１では、五段階に分けて表示するようにしている。
【００３５】
まず、ボックス側表示装置１１９は、通常走行時には、図４に示す相対残存率表示モードとなっている。そしてこのボックス側表示装置１１９のＬＥＤ１４０ａ・・・１４０ｇは、その点灯数により残存率が、１００〜８０％・・・２５〜１５％であることを示している。なお、ＬＥＤ１４０ｇは、残存率が１５％未満になると点滅開始し、さらに減少すると点滅ピッチが早くなる。
【００３６】
上記残存率表示モードにおいて、上記表示ボタン１３８を押圧していない状態では上記ＬＥＤは何れも点灯も点滅もしない（図４（ａ））。上記表示ボタン１３８を極短時間（１秒以下）押圧すると、電池管理・制御部１１７が相対残存率を求め、該残存率がボックス側表示装置１１９に表示される。
【００３７】
この場合、上記残存率が、例えば１００〜８０％であればＬＥＤ１４０ａ〜１４０ｇが全て点灯し、満充電状態であることが示され（図４（ｂ））、残存率が少ないほど点灯するＬＥＤの数が少なくなり、残存率が２５〜１５％であればＬＥＤ１４０ｇのみが点灯し、残存率が１５％未満になるとＬＥＤ１４０ｇが点滅し始め、残存率がさらに減少するほど点滅ピッチが早くなる（図４（ｃ））。このようにＬＥＤ１４０ｇの点滅により使用者は電池１０２の充電が必要なことを知ることとなる。
【００３８】
また上記電池管理・制御部１１７が、上記電池１０２の充放電サイクル回数が所定値以上となった場合、あるいは放電終止電圧までに実際に放電された電気容量が所定値以下となったことからリフレッシュ放電が必要と判断した場合には、ＬＥＤ１４０ｈの点滅によりリフレッシュ放電が必要である旨の表示が行われる（図４（ｄ））。さらにまた電池１０２が寿命により交換すべき時期になった場合にはＬＥＤ１４０ｈが点灯する（図４（ｅ））。
【００３９】
上記充電率表示モードでは上記表示ボタン１３８を押圧するしないに係わらず常時充電率が表示される。この場合、該充電率が、例えば１００〜９０％であればＬＥＤ１４０ａ〜１４０ｇが全て点灯し、満充電状態であることが示され（図５（ａ））、充電率が少ないほど点灯するＬＥＤの数が少ない。また充電率が２５〜１５％であればＬＥＤ１４０ｇのみが点灯し、充電率が１５％未満の場合はＬＥＤ１４０ｇが点滅し始め、該充電率がさらに少ないほど点滅速度が早くなる（図５（ｂ））。
【００４０】
また、上記電池１０２の充放電サイクル回数が所定値以上となった場合、あるいは実際の放電電気容量が所定値以下となった場合等には、ＬＥＤ１４０ｈの点滅によりリフレッシュ放電が必要である旨の表示が行われる（図５（ｃ））。さらにまた電池１０２が寿命により交換すべき時期になった場合にはＬＥＤ１４０ｈが点灯する（図５（ｄ））。
【００４１】
また上記車体側表示装置１４１では、メインスイッチをオンにすると、表示ボタン１４３を押さない限りＬＥＤ１４２ａ〜１４２ｃにより放電時にはバッテリ相対残存率が常時表示され、充電時には充電率が常時表示される。例えば相対残存率が１００〜６５％、６５〜３５％、３５〜１５％と低下していくと、ＬＥＤの点灯数が３個，２個，１個となり、残存率が１５％未満になるとＬＥＤ１４２ｃが点滅し始め、残存率がさらに減少するほど点滅ピッチが早くなる（図７）。なお、上記表示ボタン１４３を押した場合には、ボックス側表示装置と同様、その押し時間に応えて絶対残存率が表示され車載状態で充電する場合にはこの車体側表示装置１４１においても充電の進行度合いを確認できる。
【００４２】
このように本実施形態では、残存率及び充電率をきめ細かく表示するボックス側表示装置１１９を設けたので、車載状態での充電時にも非車載状態での充電時にも充電の進行度合いをきめ細かに精度良く判断できる。また走行においては残存容量がきめ細かく表示されるので、例えば走行停止時等に残存容量を確認することにより、残存容量をより高い精度で持って知ることができる。
【００４３】
また残存率を大まかに表示する車体側表示装置１４１を操向ハンドル１０部分に設け常時表示するようにしたので、走行中に現時点での大まかな残存容量を容易に確認できる。この場合、ＬＥＤを３個とボックス側に比較して少数にしたので、該車体側表示装置１４１を小型化でき、操向ハンドル部分に容易に配設できる。なお、車載状態での充電においてはこの車体側表示装置１４１においても充電率を確認することができる。
【００４４】
また、保守点検上必要なお知らせ情報、例えば充電が必要であることを示す充電情報、又はリフレッシュ放電が必要であることを示すリフレッシュ放電情報あるいは電池交換が必要であることを示す電池交換情報を知ることができる。
【００４５】
ここで本実施形態では、上記ＬＥＤ１４０ａ〜１４０ｇの表す％を、表示モードに応じて異なる値としている。例えばＬＥＤ１４０ａ，１４０ｂは、残存率表示モードではそれぞれ１００〜８０％，〜６５％であるのに対し、充電率表示モードではそれぞれ１００〜９０％，〜８０％としている。これはより確実な充電が行われるようにするためである。即ち、充電率表示モードにおいても１００〜８０％，〜６５％とした場合、８０％程度の充電で全てのＬＥＤが点灯することとなり、使用者が満充電されたと判断して充電を停止する可能性があり、極端な場合には６５％程度で充電を停止する恐れがあるが、本実施形態のように設定することにより９０％の充電を、極端な場合でも８０％の充電を確保できる。
【００４６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による電池状態表示装置を備えた電動補助自転車の側面図である。
【図２】上記表示装置を有する電源装置のブロック構成図である。
【図３】ボックス側表示装置の表示パネルを示す模式図である。
【図４】上記ボックス側表示装置の残存率表示モードを説明するための図である。
【図５】上記ボックス側表示装置の充電率表示モードを説明するための図である。
【図６】車体側表示装置の表示パネルを示す模式図である。
【図７】上記ボックス側，車体側表示装置の表示内容を示す模式図である。
【符号の説明】
１電動補助自転車
１０操向ハンドル
１００電池ボックス
１０２充電式電池
１１９ボックス側表示装置
１４１車体側表示装置

Claims

充電式電池の電池状態を表示する電動車両の電池状態表示装置において、電池ボックスに上記充電式電池の電池状態を表示するボックス側表示装置を配設し、該ボックス側表示装置は、充電時には、表示ボタンを押さずとも上記充電式電池の充電率を常時表示し、走行中には、表示ボタンを押した時にのみ上記充電式電池の残容量を表示し、操向ハンドルもしくはその近傍に上記充電式電池の電池状態を表示する車体側表示装置を配設し、該車体側表示装置は、走行中には上記充電式電池の残容量を常時表示することを特徴とする電動車両の電池状態表示装置。
請求項１において、ボックス側表示装置は車体側表示装置より多段階に表示可能に構成されていることを特徴とする電動車両の電池状態表示装置。
請求項１又は２において、上記ボックス側表示装置は、ＬＥＤの点灯数により放電時には残存率を、充電時には充電率を表示するようになっており、かつ同じＬＥＤの点灯数に対して充電率設定値が残存率設定値より大きく設定されていることを特徴とする電動車両の電池状態表示装置。