JPH05276603A

JPH05276603A - 蓄電池の残量検出装置および充電装置

Info

Publication number: JPH05276603A
Application number: JP4068940A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Miyake; 博之三宅; Tadashi Shibuya; 忠士渋谷; Hideaki Horie; 英明堀江
Original assignee: Meidensha Corp; Nissan Motor Co Ltd; Hokuto Denko Corp
Current assignee: Meidensha Corp; Nissan Motor Co Ltd; Hokuto Denko Corp
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】【構成】電流検出器３により検出される充放電電流か
ら掛算器７により充放電量を求める。充放電量を加減算
器９により残量メモリ８の内容に加減算することで残存
容量を求める。このとき充放電電流が定格電流以上の場
合、固有特性メモリ４に格納された蓄電池１固有の容量
低減特性に基づいて換算器５により充放電電流を修正す
る。【効果】大電流時の容量の損失を考慮した精度の高い
残量検出が可能となる。特に電気自動車の蓄電池のよう
に、充放電電流が予測不可能に変動する蓄電池につい
て、正確な残量検出が可能となる。容量低減特性の適正
化が容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば電気自動車
等に搭載される蓄電池の管理技術に係わり、特に蓄電池
（二次電池）の残存残量の簡便かつ正確な検出を可能と
するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車はモータを原動機とし、モー
タの電源として２次電池（蓄電池）を搭載する。このた
め内燃機関自動車とは異なり、ガソリン等の燃料を給油
する代わりに、搭載した蓄電池を充電する必要がある。
この電気自動車を普及させるには、充電設備の充実など
メンテナンス面を強化することが重要である。このよう
な見地から現在、たとえばスタンド形充電器その他の充
電関連技術の研究・改良が進められている。

【０００３】蓄電池に適切な充電を行うためには、蓄電
池の残量をいかに正確に把握するかが要点となる。この
ため、たとえば実開平３−３４６０１号に記載されるよ
うに、走行時や充電時でレベルを変えて蓄電池の端子電
圧を表示することにより、蓄電池の残量を把握しやすく
する工夫がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、蓄電池は充放
電電流が大きいと容量の低減（損失）が生じ、この容量
低減特性は蓄電池の種類によって異なる。特に電気自動
車の原動機電源として使用される蓄電池の場合、急加速
時には大電流を放電するため損失が大きくなり、しかも
急加速の頻度等は運転者の癖などの環境的な要因で左右
される。また充電についても、普通充電方式だけでなく
急速充電方式で充電される場合も考慮しなければならな
い。このような理由から、放電量や充電量を計測して
も、それらの値から実容量変化量を検出するのは困難で
あった。

【０００５】ここで特開平３−１７９６６号には、蓄電
池の履歴等のデータを時系列的に記録しておき、このデ
ータを蓄電池の管理に利用することが記載されている。
しかしながら前述のように蓄電池の実容量変化量の変動
要因は多岐にわたり、残存容量の推論には煩瑣な演算を
伴いがちである。スタンド形充電器への適用等を考慮す
ると、残存容量等を簡便かつ正確に推論するための演算
手法を確立することが実用上の要点となる。

【０００６】この発明は、このような問題点に鑑み、ス
タンド形充電器などの電気自動車の充電技術において、
蓄電池の残量を簡便かつ正確に把握するものを提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
の目的を達成するために、次の要素を備えた蓄電池の残
量検出装置を提供するものである。

【０００８】（１）蓄電池の充放電電流を検出する電流
検出部。

【０００９】（２）充放電電流に対する蓄電池の容量低
減率を記憶する容量低減率記憶部。

【００１０】（３）この容量低減率に基づいて充放電電
流を修正する充放電電流修正部。

【００１１】（４）修正後の充放電電流から充放電量を
求める充放電量演算部。

【００１２】（５）蓄電池の容量を記憶する蓄電池容量
記憶部。

【００１３】（６）蓄電池の容量に充放電量を加減算す
る充放電量加減算部。

【００１４】また請求項２の発明では、電動機を原動機
とする電気自動車に前記電動機の電源として搭載される
蓄電池を充電対象とし、電源電力を変換して直流を出力
する充電器とこの充電器を制御する充電器運転回路部と
を備えた充電装置において、次の手段を講じたものであ
る。

【００１５】（１）電気自動車側に、次の要素を備え
る。

【００１６】ａ）前記蓄電池の放電量を検出する検出
部。

【００１７】ｂ）この検出部の検出出力が供給される記
録部。

【００１８】ｃ）この記録部に装着され、検出部の出力
および充放電回数が書き込まれると共に、あらかじめ前
記電動機の駆動情報が書き込まれたメモリカード。

【００１９】ｄ）記録部に接続され、メモリカードが記
録部に装着されているときにのみ運転始動状態となる運
転始動用スイッチ。

【００２０】（２）電気自動車側および本体側の少なく
とも一方に、メモリカードの記憶内容を読み込んで前記
充電器運転回路部に伝送するカード読込器を備える。

【００２１】（３）充電器運転回路部は、メモリカード
の記憶内容に応じて制御動作を行うものである。

【００２２】

【作用】請求項１の発明では、蓄電池の電流を常時監視
し、この充放電電流から充放電量を求める。蓄電池容量
記憶部には蓄電池の容量が記憶されており、この容量に
充放電量を加減算することで現在の容量を検出する。こ
こで、充放電量を算出するにあたり、当該蓄電池の特性
を考慮した充放電量（厳密にいえば容量変化量）を求め
て正確さを確保することにしている。つまり、搭載され
ている蓄電池の充放電電流に対する容量低減率をあらか
じめ容量低減率記憶部に格納しておき、この容量低減率
に基づいて充放電電流を修正し、修正後の充放電電流を
用いて充放電量を求める。

【００２３】請求項２の発明では、蓄電池の放電量は検
出部で検出されて記録部に送られる。記録部にはメモリ
カードが装着されているので、放電量はメモリカードに
書き込まれていく。メモリカードには駆動情報も予め書
き込まれているので、メモリカードを記録部に装着した
ときだけ運転始動用スイッチがオンとなってその駆動信
号が原動機に供給される。また、メモリカードには放電
量が書き込まれているので、このメモリカードを充電器
運転回路部に読み込ませれば充電器はその放電量に応じ
て蓄電池を充電するようになる。

【００２４】

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。

【００２５】図１は、この発明の一実施例に係る蓄電池
の残量検出装置の概要を示す。１は、電気自動車に搭載
される蓄電池である。分流器２は、蓄電池１の充放電電
流を分流するものである。電流検出器３は、分流された
電流から充放電電流を検出するものである。固有特性メ
モリ４は、当該電気自動車に搭載されている蓄電池１固
有の特性を示すデータを記憶している。換算器５は、電
流検出器３の検出電流が定格を越えた場合、固有特性メ
モリ４のデータに基づく値に換算するものである。６は
時計である。掛算器７は、充放電電流および時間から充
放電量（ＡＨ）を求めるものである。残量メモリ８は、
蓄電池容量の残量（現時点の容量（ＡＨ））を記憶する
ものである。加減算器９は、残量に充放電量を加減算す
るものである。残量表示器１０は、蓄電池の容量を表示
するものである。

【００２６】次に、この装置の動作を説明する。この実
施例では、蓄電池１の電流を常時監視している。電流の
方向は、放電時には実線矢印で示す方向となり、充電時
には破線矢印で示す方向となるので、電流の方向から充
放電のいずれであるかを判別できる。この充放電電流か
ら掛算器７により充放電量を求める。このようにして求
めた充放電量を、残量メモリ８に記憶された残量に加減
算することで、充放電による容量の変化に追従して正確
な残量を検出することができる。検出された残量は、た
とえば運転席から見易い位置に設置された残量表示部１
０により表示される。

【００２７】ここで換算器５は、充放電電流が定格電流
以下の場合は検出電流をそのまま後段に出力するが、充
放電電流が定格電流以上の場合は固有特性メモリ４のデ
ータに基づく値に換算する。図２は、検出電流および換
算値（換算器５の出力）の対応関係を示し、図（Ａ）は
放電電流の換算を示し、図（Ｂ）は充電電流の換算を示
す。放電電流については、たとえば（１）式に基づいて
検出電流Ｉを換算値Ｉ′に換算する。ただし、ηは電流
Ｉにおける容量低減率（％）である。

【００２８】Ｉ′＝｛１００／（１００−η）｝・Ｉ …（１）１例を挙げると、容量１００ＡＨの蓄電池を１００Ａの
電流（１時間率）で放電したときに容量が実際には６０
ＡＨに減少する場合はη＝４０であるので、１００Ａ→
１６７Ａの換算が行われる。すなわち１００ＡＨの蓄電
池を１００Ａで３０分放電したときを考えると、固有特
性メモリによる換算を行わない場合は１００Ａ×０．５
Ｈ＝５０ＡＨの放電量と計算されるが、固有特性メモリ
による換算を行った場合は１６７Ａ×０．５Ｈ＝８３．
５ＡＨの放電量と計算される。

【００２９】同様に充電電流については、たとえば
（２）式に基づいて検出電流Ｉを換算値Ｉ′に換算す
る。

【００３０】Ｉ′＝｛（１００−η）／１００｝・Ｉ …（２）１例を挙げると、容量１００ＡＨの蓄電池を４００Ａの
電流（１／４時間率）で充電したときに実際の充電量が
６０ＡＨとなる場合はη＝４０であるので、４００Ａ→
２４０Ａの換算が行われる。１００ＡＨの蓄電池を４０
０Ａで１５分充電したときを考えると、固有特性メモリ
による換算を行わない場合は４００Ａ×０．２５Ｈ＝１
００ＡＨの充電量と計算されるが、固有特性メモリによ
る換算を行った場合は２４０Ａ×０．２５Ｈ＝６０ＡＨ
の充電量と計算される。

【００３１】これらの換算値を用いて放電量または充電
量を演算すれば、放電量に容量の損失分を上乗せした容
量減少量または充電量から損失分を差し引いた実容量増
加量を得ることができ、残存容量の真値により近い計算
結果が求まる。しかも換算に使用する関数の適正化は、
容量低減率ηを設定変更することで容易に行うことがで
きる。

【００３２】次に、この発明の他の実施例を説明する。
図２において、１１はスタンド形の充電装置で、この充
電装置１１はサイリスタから構成される充電器１２と、
この充電器１２から出力される充電電流と電圧を制御す
るコントローラ１３と、後述するメモリカードの内容を
読み取るカード読み取り器１４と、このカード読み取り
器１４で読み取った内容が供給され、充電器１２をその
内容に応じて運転させる充電器運転回路部１５とから構
成される。

【００３３】１６は電気自動車で、この電気自動車１６
の概略構成は次のようになっている。１７は充電量を検
出する検出部であり、前記実施例における充電量演算機
能により構築されたものである。この検出部３から得ら
れた蓄電池１の放電量はカード式記録器１７に供給され
る。この記録器１８には図示しないメモリカードが装着
され、このメモリカードには前記バッテリ放電量が記録
器１８を介して書き込まれる。

【００３４】メモリカードには予め、後述する駆動装置
のオン信号が書き込まれているとともに、バッテリの形
式や充電電流，電圧が書き込まれている。１９は運転開
始用スイッチ（キースイッチ）で、このスイッチ１９は
カード式記録器１８に接続される。スイッチ１９はカー
ド式記録器１８にメモリカードが装着されていないとき
はオン信号が駆動装置２０に供給されないように構成さ
れている。すなわち、メモリカードがカード式記録器１
８に装着されない限り、電気自動車１６は発進すること
はない。２１はメモリカードの読み取り器で、この読み
取り器２１にメモリカードが装着されると、図示しない
機構により蓄電池１への充電が完了したとき、充電装置
１１と電気自動車１６間に接続される充電用ケーブル２
２を取り外さないと、メモリカードが読み取り器２１か
ら取り出すことができないように構成されている。

【００３５】充電用ケーブル２２は充電電流が流れる一
対の線２２ａ，２２ｂの他にカード読み取り器２１で読
み取った放電量の内容を充電装置１１の充電器運転回路
部１５に送る制御線２２ｃが設けられている。

【００３６】次に上記実施例の動作を述べる。充電器１
１と電気自動車１６とを充電用ケーブル２２で接続して
蓄電池１への充電が可能となるようにする。次に、カー
ド式記録器１８に装着されている図示しないメモリカー
ドを引き抜いて図示矢印Ｂからカード読み取り器２１に
そのカードを装着する。このカード読み取り器２１は装
着されたメモリカードの内容（バッテリ放電量）を読み
取り、制御線２２ｃを介して充電装置１１の充電器運転
回路部１５に前記内容を供給する。充電器運転回路部１
５は入力されたメモリカードの内容に応じてコントロー
ラ１３を制御する。コントローラ１３は充電器１２を制
御し、充電器１２から出力される充電電流と電圧を蓄電
池１へ供給する。この充電はメモリカードに書き込まれ
た内容に応じて行われる。

【００３７】上記実施例では電気自動車１６側にメモリ
カードの読み取り器２１が設けられている場合である
が、このカード読み取り器２１が電気自動車１６側に取
り付けられていないときには、充電装置１１のカード読
み取り器１４に図示矢印Ａ方向からメモリカードを装着
することにより、上記と同様な充電動作を行うことがで
きる。また、メモリカードには充放電回数が予め書き込
まれているので、充電時にその回数を読み取ることによ
り、バッテリの寿命を推定することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る蓄
電池の残量検出装置によれば、あらかじめ蓄電池の充放
電時における容量低減特性を記憶しておき、この特性に
基づいて充放電電流を修正したうえで充放電量を求める
こととしているので、充放電電流が大きく変動しても、
大電流時の損失を考慮して残量を正確に検出することが
可能となる。したがって充放電電流の予測が困難な電気
自動車の蓄電池等であっても正確な残量検出が可能とな
り、充電の要否を正確に判断できるようになる等の利点
がある。

【００３９】以上述べたように、この発明によれば、電
気自動車のバッテリへ充電中は電気自動車が発進できな
いようにして充電中の安全性を高めるとともに、バッテ
リの放電量に応じて充電できるようにし、かつバッテリ
の寿命の推定ができるようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る蓄電池の残量検出装
置の概要を示すブロック図。

【図２】検出電流の換算を示すグラフ。

【図３】この発明の他の実施例に係る充電装置の概要を
示すブロック図。

【符号の説明】

１…蓄電池、２…分流器、３…電流検出器、４…固有特
性メモリ、５…換算器、７…掛算器、８…加減算器、９
…残量メモリ、１０…残量表示部、１１…充電装置、１
２…充電器、１３…コントローラ、１４…カード読み取
り器、１５…充電器運転回路部、１６…電気自動車、１
７…検出部、１８…カード式記録器、１９…運転始動用
スイッチ、２０…駆動装置、２１…カード読み取り器、
２２…充電用ケーブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渋谷忠士東京都品川区大崎２丁目１番17号株式会社明電舎内 (72)発明者堀江英明神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蓄電池の充放電電流を検出する電流検出
部と、充放電電流に対する蓄電池の容量変化特性を記憶
する特性記憶部と、この容量変化特性に基づいて充放電
電流を修正する充放電電流修正部と、修正後の充放電電
流から充放電量を求める充放電量演算部と、蓄電池の容
量を記憶する蓄電池容量記憶部と、蓄電池の容量に充放
電量を加減算する充放電量加減算部とを備えたことを特
徴とする蓄電池の残量検出装置。
【請求項２】電動機を原動機とする電気自動車に前記
電動機の電源として搭載される蓄電池を充電対象とし、
電源電力を変換して直流を出力する充電器とこの充電器
を制御する充電器運転回路部とを備えた装置において、電気自動車側に、前記蓄電池の放電量を検出する検出部
と、この検出部の検出出力が供給される記録部と、この
記録部に装着され前記検出部の出力および充放電回数が
書き込まれると共にあらかじめ前記電動機の駆動情報が
書き込まれたメモリカードと、前記記録部に接続され前
記メモリカードが記録部に装着されているときにのみ運
転始動状態となる運転始動用スイッチとを備え、電気自動車側および本体側の少なくとも一方に、前記メ
モリカードの記憶内容を読み込んで前記充電器運転回路
部に伝送するカード読込器を備え、前記充電器運転回路部は、前記メモリカードの記憶内容
に応じて制御動作を行うものであることを特徴とする充
電装置。