JPH0488801A - 電動車両の残存走行距離計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気自動車等の電動車両における残存走行可
能距離を表示する装置に係り、特に電動車両の主電池の
残存容量を計算して、残存走行可能距離をディジタル表
示する電動車両の残存走行距離計に関するものである。

［従来の技術〕 電動車両の残存走行距離を表示するために、主電池の残
存容量を知る方法としては、大別して、次の各種のもの
が従来知られている。

■、比重検出方式 電解液中に挿入したセンサの浮力から求めた電解液の比
重や、電解液の屈折率から残存容量を推定するものであ
る。

■、電圧電流検出方式 電池電圧と電流とを検出し、電池の電圧・電流の垂下特
性が放電進行に伴って大きくなることを利用して、残存
容量を推定するものであって、■の比重検出方式に比べ
て、電池に専用のセンサを必要とない点において優れて
いる。

■、電流積算方式 車両使用前にセットしておいた初期値（充電完了時にフ
ルセントする）から、負荷電流の積算値を減じてゆくこ
とによって、残存容量を推定するものである。、■の電
圧電流検出方式に比べて、温度による影響が少なくなり
、精度が向上する。

■、開放電圧検出方式 電池の無負荷開放電圧が残存容量によって変化すること
を利用したものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の残存容量推定方式は、それぞれ次のよう
な問題点を有している。

■、比重検出方式 比較的精度はよいが、電池に対して専用のセンサを必要
とすることと、走行中における電解液の液面変動のため
に、走行中の表示が困難である等の問題がある。

■、電圧電流検出方式 温度変化に弱く、また電流検出用シャントを必要とする
ため、構造的に大きくなる。さらに搭載する電池の定格
容量ごとに調整が必要であるという問題がある。

■、電流積算方式 負荷電流の変動が大きい場合には、補正が必要になるこ
とと、初期値をどのようにセットするかについて問題が
あり、またシャント抵抗を必要とする。

■、開放電圧検出方式 連続運転する車両等の場合は、無負荷になる機会が少な
いため、不適当である。

このように従来知られている電池の残存容量推定方式は
、それぞれ問題点を有しており、電動車両の残存可能走
行距離を表示する目的には使用できないという問題があ
った。

（発明の目的〕 本発明は、このような従来技術の課題を解決しようとす
るものであって、電池の残存容量を正確に知ることがで
き、従って電動車両の残存走行距離計を実現できるよう
にした電動車両の残存走行距離計を提供することを目的
としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、電池の理論起電圧（開路電圧）値Ｅ
０と電池電圧（放電電圧）Ｅｍとの差電圧を求める手段
と、該差電圧を所定時間ごとに積算して積算値を求める
手段と、所定放電条件のときの残存容量ごとの前記差電
圧の積算値の設定値を記憶する手段と、該記憶されてい
る差電圧積算値の設定値と前記測定された差電圧積算値
とを比較して測定時点での残存容量を求める手段と、車
両の走行開始からの走行距離を求める手段とを備えてい
る。そして、所定残存容量までの走行距離を基準として
測定時点までの残存容量から残存走行可能距離を求める
手段とを設ける、という構成をとっている。

これによって前述した目的を達成しようとするものであ
る。

〔作　用〕

本発明では、まず、電池の理論起電圧値Ｅ０と電池電圧
ＥＩＩとの差電圧を求め、この差電圧を所定時間ごとに
積算して積算値を求める。一方、所定放電条件のときの
残存容量ごとの理論起電圧値Ｅ０と電池電圧Ｅ、との差
電圧の積算値を予め求めて記憶しておく。そして、記憶
されている差電圧積算値の設定値と測定された差電圧積
算値とを比較して測定時点での残存容量を求め、車両の
走行開始からの走行距離を求めて、所定残存容量までの
走行距離を基準として測定時点までの残存容量から残存
走行可能距離を求めるので、比重検出方式のように専用
のセンサを必要と廿ず、電圧電流検出方式や電流積算方
式のように電流検出用シャントを必要としないので、構
造的に小型化できるとともに、走行中の使用が可能とな
る。

〔実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図面に従って説明する。

第１図ないし第２図において、符号１はバッテリ開路電
圧のメモリを示し、符号２はバッテリ電圧測定センサを
示す。また、符号３はマイコンを示し、符号３Ａはマイ
コン演算部を示す。この第１図ないし第２図に示す実施
例は、電池の理論起電圧値Ｅ０と電池電圧Ｅ、との差電
圧を求める差電圧演算手段３゜、と、該差電圧を所定時
間ごとに積算して積算値を求める差電圧積算手段３゜２
と、所定放電条件のときの残存容量ごとの差電圧の積算
値の設定値を記憶する差電圧積算値定値メモリ４と、該
記憶されている差電圧積算値の設定値とこれとは別に測
定された差電圧積算値とを比較して測定時点での残存容
量を求める残存容量演算手段３゜３と、車両の走行開始
からの走行距離を求める走行距離計測手段５と、所定残
存容量までの走行距離を基準として測定時点までの残存
容量から残存走行可能距離を求める残存走行可能距離演
算手段３゜４を備えている。この内、差電圧演算手段３
゜１と、差電圧積算手段３゜２と、残存容量演算手段３
゜３と、残存走行可能距離演算手段３゜４とによりマイ
コン演算部３Ａが構成されている。

これを更に詳述すると、第２図において、温度検出用サ
ーミスタ６からの電池電解液の温度（Ｔ、）検出信号６
ａは、信号増幅器７を経てアナログディジタル（Ａ／Ｄ
）コンバータ９に入力され、また主電池に装備されたバ
ッテリ電圧測定センサ２からの主電池電圧（Ｅ、）信号
２ａは信号増幅器８を経てアナログディジタル（Ａ／Ｄ
）コンバータ９に入力されて、それぞれディジタル信号
に変換されたのち、マイコン３に読み込まれる。また車
両のスピードを検出するスピードセンサ１０からのスピ
ード信号は、パルス修正回路１１を経てマイコン３に読
み込まれる。また、符号５はリセット信号、符号１２は
ＬＣＤ　（液晶）モジュール、符号１３はセレクトスイ
ッチである。

本実施例における電池残存容量の計算は、次のようにし
て行われる。

電動車両の走行中に、主電池は、電池の物理的状態、放
電条件等によって、放電できる容量が変化する。

第３図は、電池電圧の変化の一例を示したちのである。

この第３図において、Ｅｏは理論起電圧値すなわち開路
電圧を示している。これに対して電池の放電中における
電圧（放電電圧）Ｅｍは放電電流に応じて低下し、電圧
差Δ■を生じる。従って、電圧差Δ■を求めることによ
って、逆に放電電流を求めることができる。

第４図は、残存容量と開路電圧Ｅ０との関係を示したも
のである。

この第４図において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは電池の残存
容量が９０％、８０％、７０％、６０％。

５０％の場合に対する開路電圧Ｅ０の値を示したもので
ある。鉛蓄電池の場合、開路電圧Ｅ０は残存容量に対し
て、第４図にみられるように、直線的な関係になる。

第５図は、残存容量と電池電圧との関係を示したもので
ある。

この第５図において、Ａは開路電圧Ｅ０を示し、Ｂは放
電電圧Ｅｍを示している。

図中、ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’、ｅ’は、残存容量が９
０％、８０％、７０％、６０％、５０％の場合に対する
、残存容量の１０％の減少に対応する放電時間の経過ご
との、電圧差を示している。

そこで、各残存容量に対応する放電量を次のように定義
する。

■、。＝ａ。

■、。＝ａ　’　＋ｂ　’ ■、。＝ａ’＋ｂ’＋ｃ’ Ｖ、、ｏ＝ａ　’　＋ｂ　’　＋ｃ　’　＋ｄ　’Ｖ、
、＝ａ’＋ｂ’＋ｃ’＋ｄ’＋ｅ’ここで、■、。、■
、。、■、。、■、。＋Ｖ％。は放電電圧と放電時間と
を組み合わせたものであって、第４図に示された開路電
圧Ｅ０と残存容量との関係を示すａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを
マイコンに記憶させた値と、電圧差Δ■を例えば１〔秒
〕ごとにマイコンで積算した値とから求められるもので
あり、規定の放電条件における放電実験等によって予め
求めて、これをマイコンに記憶させておく。

そして、電動車両の走行による電圧差Δ■を測定し、マ
イコンによって、放電状態、放電条件等を補正して、Ｖ
　＊ａ、　　Ｖ　ｇｏ、　　Ｖ　ｔｏ、　　Ｖ　ｂｏ、
　　Ｖ　ｓｏ　ト比較することによって、残存容量を計
算する。

第６図は、残存容量算出のルーチンを示したものである
。

図中、Ｅｌは主電池電圧（放電電圧）である。

Ｅｏは理論起電圧・（開路電圧）値であって、鉛蓄電池
の場合、残存容量と理論起電圧値Ｅ０とは、はぼ直線的
な関係がある。また■盈は電圧差Δ■、の積電値、Ｖｑ
ｏ、　Ｖｓｏ、　’／’＋ｏ、　Ｖ２Ｏ，Ｖｓｏハ各放
電状態の設定値である。

第６図の容量算出ルーチンは、例えばＩ　Ｃ秒〕ごとに
行われる。

このようにして電池の残存容量を求めたのち、次に、ス
ピードメータ内の走行距離センサの回転数から、電動車
両の走行開始からの実走行距離をマイコンで積算記憶し
、各放電率の定数から残存走行距離を求めて、ディジタ
ル表示する。

第７図はディジタル残存走行距離計の具体的構成例を示
すブロック図である。

このディジタル残存走行距離計は、電気自動車等の走行
開始から、走行距離および電池電圧をマイコンに記憶さ
せておき、その時点での電池の残存容量に見合う走行可
能距離を計算してディジタル表示するものであって、運
転者に対して以後の走行可能距離を知らせることを目的
としている。

第７図に示されるように、ディジタル残存走行距離計２
１は、８ビツトマイコンによる距離表示部２２および電
池の容量検出演算部２３と、ＬＣＤからなる残存走行距
離のディジタル表示部２４と、電圧（Ｅ、）と液温（Ｔ
、）と残存走行距離（Ｋｍ）の選択スイッチ２５とから
なっており、これに対して、スピードメータの回転数（
ＲＰＭ）２６と、主電池の電圧Ｅｌ（Ｖ）２７と、電解
液温Ｔｌ（”Ｃ）２８とが、外部から読み込まれる。

第８図は、ディジタル残存走行距離計の動作を説明した
ものである。

図中、残存容量９０％〜８０％までの表示は、ｒＡ）７
／１−　（Ｂ−Ａ）Ｊの残存走行距離を表示し、残存容
量８０％〜７０％までの表示は、ｒＢ＊６／２−　（Ｃ
−Ｂ）Ｊの残存走行距離を表示し、残存容量７０％〜６
０％までの表示は、ｒＣ＊５／３−　（Ｄ−Ｃ）Ｊの残
存走行距離を表示し、残存容量６０％〜５０％までの表
示は、ｒ］：１４／４−　（Ｅ−Ｄ）Ｊの残存走行距離
を表示し、残存容量５０％〜２０％までの表示は、ｒＥ
＊３１５−　（Ｆ−Ｅ）Ｊの残存走行距離を表示し、残
゛存容量２０％以下の表示は残存走行距離Ｏｋｍを基本
とすることが示されている。

ただし、ここで、Ａは走行開始からの残存容量９０％ま
での走行距離を示し、Ｂは走行開始からの残存容量８０
％までの走行距離を示し、Ｃは走行開始からの残存容量
７０％までの走行距離を示し、Ｄは走行開始からの残存
容量６０％までの走行距離を示し、Ｅは走行開始からの
残存容量５０％までの走行距離を示し、Ｆは走行開始か
らの残存容量２０％までの走行距離を示している。

同図に示すように、ディジタル表示は、１０％。

２０％、３０％、４０％、５０％　の各放電状態で補正
を行って、精度を向上させている。この補正には、電池
電解液温度補正を含んでいる。

電気自動車等の走行距離は、スピードメータ内のフレキ
シブルシャフトの回転数から検出し、距離表示部２２の
マイコンのメモリに記憶させ、容量検出演算部２３から
の出力によって、走行開始からの走行距離を基準として
、走行可能な距離をディジタル表示するようになってい
る。各容量での換算乗数の設定は、電池寿命および安全
性を考慮して、放電深度８０％までの走行で距離がＯに
なるように設定している。

電池容量の検出と、残存走行距離の関係は、電池の放電
量１０％（残存容量９０％）での走行距離を基本として
走行表示を行う。その値は、電池寿命を考慮して、電池
容量８０％（残存容量２０％）を使用したときに、Ｏ（
Ｋｍ）となることを基本として算出した値を用いている
。

走行中、電池容量２０％を消費した時点（残存容量８０
％）と、電池容量３０％を消費した時点（残存容量７０
％）と、電池容量４０％を消費した時点（残存容量６０
％）と、電池容量２０％を消費した時点（残存容量８０
％）とで、それぞれ電池容量と走行距離の演算を行い、
残存走行距離の表示値を自動的に修正する。

なお、走行距離のメモリは走行開始前にリセットボタン
を押してリセット信号５ａを入力することよって、メモ
リ値（距離）をすべてクリアして、走行距離Ａ−ＦをＯ
にセットするものとする。

また温度補正は、３０°Ｃを基本とし、容量と温度との
関係として、次式が成り立つものとする。

ここでＣｓｔ：ｔ″Ｃにおける容量（ＡＨ）ｔ：を池温
度　、 Ｃ，３（１：３０℃に換算した容量（ＡＨ）温度補正は
この関係に基づいて行われる。すなわち、温度４０゛Ｃ
で放電１０％の場合の残存走行距離表示はｒｔｏｓ＊　
（Ａ＊７／１）−ＣＢ−Ａ）Ｊとなる。また温度１０゛
Ｃで放電１０％の場合の残存走行距離表示はｒＯ，９＊
　（Ａｊ７／１）−（Ｂ−Ａ）Ｊとなる。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、電動車両の残存
走行距離計において、電池に専用のセンサを必要とせず
、電流検出用シャントを必要としないので、構造的に小
型化できるとともに、走行中の使用が可能となる。さら
に温度による電池容量の検出誤差がないので精度が向上
するとともに、電池の定格容量ごとの調整の必要がなく
、連続運転しても容量の安定した検定が可能である。ま
た、表示をＬＣＤによって行うようにしたので省エネル
ギーを実現できる。

従って本発明を適用することによって、電動車両の効率
的運行および安全性の面からも効果が期待できるととも
に、例えば放電深度８０％で距離表示をＯとすれば電池
の劣化防止も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図は各々本発明の一実施例を示すブロ
ック図、第３図は電池電圧の変化の一例を示す図、第４
図は開路電圧Ｅ０と残存容量との関係を示す図、第５図
は電池電圧と放電時間との関係を示す図、第６図は残存
容量算出のルーチンを示す図、第７図はディジタル残存
走行距離針の具体的構成例を示すブロック図、第８図は
ディジタル残存走行距離計の動作を説明する図である。 ３・・・マイコン、３Ａ・・・マイコン演算部、３゜、
・・・差電圧演算手段、３．２・・・差電圧積算手段、
３．３・・・残存容量演算手段、３゜４・・・残存走行
可能距離演算手段、４・・・差電圧積算設定値メモリ、
５・・・走行距離計測手段、Ｅｏ−・・理論起電圧（開
路電圧）値、Ｅｍ’−一・放電電圧。 第１図 特許出願人　鈴木自動車工業株式会社 代理人　弁理士　　高　橋　　勇 μ〕 鏡４図 （電）也容量と開路電圧） 第５図 区８容量と電池電圧） 調 ９ｆｌυ’／［１ｂＵ　５１Ｊ ２−　（タ短ギ５１慴引） 檜 頃 銚７図 （具体的勇成例）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、電池の理論起電圧値Ｅ＿０と電池電圧Ｅ＿■と
   の差電圧を求める手段と、該差電圧を所定時間ごとに積
   算して積算値を求める手段と、所定放電条件のときの残
   存容量ごとの前記差電圧の積算値の設定値を記憶する手
   段と、 該記憶されている差電圧積算値の設定値と前記測定され
   た差電圧積算値とを比較して測定時点での残存容量を求
   める手段と、車両の走行開始からの走行距離を求める手
   段とを設け、 所定残存容量までの走行距離を基準として測定時点まで
   の残存容量から残存走行可能距離を求める手段を備えた
   ことを特徴とする電動車両の残存走行距離計。