JPH1179063A - ２次電池の充放電寿命判定・制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２次電池の充放電の寿命限界を簡便に検出し
て警告する。 【解決手段】 電池ユニット２０の端子電圧を電圧計２
３により検出することにより充放電を検出して、充放電
回数検出記憶部３１に充放電回数を記憶すると共に、充
放電回数を警報表示部４０に表示する。充放電回数比較
制御回路３２では、検出した充放電回数と、予め設定し
た充放電寿命回数とを比較し、その差がゼロになったら
警報表示部４０により警告を発生させると共に、電池主
回路遮断操作回路３４により電池主回路遮断スイッチ２
４を開路させ、電池ユニット２０の放電路を遮断させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２次電池の充放電
寿命判定・制御装置に関し、例えば、人力と電動モータ
の併用駆動ができる電動アシスト駆動自転車に搭載して
いる２次電池の寿命限界を簡便に検出して、寿命限界に
近づいていることを使用者に警告することができるよう
に工夫したものである。

【０００２】

【従来の技術】電動アシスト駆動自転車は、人力と電動
モータの併用駆動ができる自転車であり、電源として２
次電池が搭載されている。このような電動アシスト駆動
自転車に使用する２次電池の充放電の実態を監視し、電
池の使用時間を延ばしたり、充電時期を判定したり、深
放電を防止する手段等は、従来から種々提案されてい
る。

【０００３】また、２次電池はある限界以上まで放電さ
せると、２次電池が早期に劣化して寿命が短くなること
が知られている。このため電動アシスト駆動自転車等の
制御装置においては、電動アシスト用２次電池の電圧が
所定の値まで低下した時にはモータへの給電を停止する
ように構成している。

【０００４】このように、従来では、２次電池の充放電
の状態そのものを監視する手段は種々提案されている
が、繰り返し使用した２次電池が劣化し、その充電能
力、電池容量が尽きて限界に近づいたことを知らせる簡
便な手段は提案されていなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】２次電池（Ｎｉ−Ｃｄ
電池等）が充放電を繰り返すとき、その電池の種類によ
り、充放電サイクル数（充放電回数）には実用上の限界
寿命（充放電寿命回数）がある。２次電池の充放電回数
がこの限界寿命（充放電寿命回数）に近づくと、充電保
持時間をいくら長くしても充分な電池容量に戻らなくな
り、放電時間が短くなる。このため、電動アシスト駆動
自転車に搭載している２次電池の寿命（充放電回数）が
限界に近づいている場合には、電動アシスト駆動自転車
を運転している途中において、２次電池の寿命が突然に
尽きてしまうことがあり、運転途中で電動アシスト駆動
ができなくなることがあり、不便を感ずることになる。

【０００６】従来では電池の放電時間が短くなったこと
を使用者が察知し、電池交換を行っているが、この電池
容量の減少は徐々に起こり、電池容量が尽きるときは急
速に電池容量が低下するため、寿命判定の時期が図り難
く、交換電池の準備が間に合わなくなる場合が多く生ず
る。

【０００７】また、２次電池は放電により電圧が低下し
ても、その後放置しておくと、電圧がある程度回復し、
アシスト駆動を再起動することが可能になる。しかし、
このような再起動を数回おこなうと、２次電圧が深放電
してしまい、２次電池が予期する充放電寿命回数よりも
早期の劣化を起こす。

【０００８】本発明は、上記従来技術に鑑み、２次電池
の劣化を早めに予見し、電池取替えの準備ができるよう
に、簡便に２次電池の寿命を判定して警告を発すること
のできる２次電池の充放電寿命判定・制御装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、２次電池の端子電圧を検出する電圧検出手
段と、この電圧検出手段により検出した検出電圧を基に
２次電池の充放電を検出して充放電回数を記憶する充放
電回数検出記憶手段と、警告を発する警告手段と、２次
電池から負荷への放電路を遮断する放電遮断手段と、２
次電池の種類により決められている充放電寿命回数が設
定されると共に前記充放電回数検出記憶回路に記憶され
ている充放電回数が充放電寿命回数に達したときに前記
放電遮断手段により放電路を遮断させると共に前記警告
手段により警告を発生させるよう制御する制御手段とを
有することを特徴とする。

【００１０】また本発明の構成は、２次電池の充電時に
規定の充電電流値とその電流が流れる時間との積により
充電容量を算定し、充電容量が規定充電容量に達しない
ときに、前記放電遮断手段により放電路を遮断させると
共に前記警告手段により警告を発生させるよう制御する
寿命判定手段を更に設けていることを特徴とする。

【００１１】また本発明の構成は、２次電池の放電時に
放電電流値とその電流が流れる時間との積により放電容
量を算定し、放電容量が規定放電容量に達しないとき
に、前記放電遮断手段により放電路を遮断させると共に
前記警告手段により警告を発生させるよう制御する寿命
判定手段を更に設けていることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態にかか
る２次電池の充放電寿命判定・制御装置を図面に基づき
詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態にかかる２
次電池の充放電寿命判定・制御装置を備えた電動アシス
ト駆動自転車を示す側面図であり、図２は２次電池の充
放電寿命判定・制御装置の制御回路を示すブロック図、
図３は２次電池の充放電寿命判定・制御装置の制御プロ
グラムの一例を示すフローチャートである。

【００１３】図１に示す電動アシスト駆動自転車１で
は、人力によりペダルクランク２を回せば、チエンスプ
ロケット３が回り、チエン４を介して従動チエンスプロ
ケット５が回され、後輪６を回転駆動する。ペダルクラ
ンク２による駆動トルクが一定値以上になったときに
は、駆動ユニット１０のモータが回転し減速した動力を
チエンスプロケット３に伝達して人力をアシストする。
駆動ユニット１０は自転車のフレーム７に取り付けら
れ、電池ユニット２０に蓄積された電力量により駆動さ
れる。

【００１４】更に、この電動アシスト駆動自転車１に
は、演算記憶装置３０及び警報表示部４０等が搭載され
ている。警報表示部４０は、２次電池の充放電のサイク
ル回数（充放電回数）を表示し、寿命が限界に近づいた
とき、即ち、充放電回数が充放電寿命回数に近づいたと
きに警報を発し、警告灯を点灯するものである。

【００１５】この電動アシスト駆動自転車１には、電池
ユニット２０や演算記憶部３０や警報表示部（警告手
段）４０や他の計測部材等を構成要素とした、２次電池
の充放電寿命判定・制御装置１００が取付けられてお
り、その詳細を、図２を参照して説明する。

【００１６】２次電池の充放電寿命判定・制御装置１０
０の構成を、図２のブロック図により説明する。同図に
示すように、電池ユニット２０は、２次電池（バッテ
リ）２０ａを複数直列接続して構成されている。電流計
２１は、充電端子ＴＣを介してバッテリユニット２０に
充電をしているときの充電電流値を検出し、電流計２２
は、バッテリユニット２０から放電端子ＴＤを介して負
荷（駆動ユニット１０）に放電をしているときの放電電
流値を検出する。また電池ユニット２０の端子電圧は、
電圧計２３により検出されている。更に、電池ユニット
２０から負荷への放電路には、電池主回路遮断スイッチ
（放電遮断手段）２４が介装されており、この電池主回
路遮断スイッチ２４が開路することにより放電路が遮断
される。

【００１７】演算記憶手段３０の充放電回数検出記憶部
３１は、電圧計２３により検出した検出電圧や電流計２
１，２２により検出した検出電流を基に、電池ユニット
２０の充放電を検出する。具体的には、例えばＮｉ−Ｃ
ｄ電池では、充電末期に電池電圧が降下するのでこの降
下分を検出して充電の完了を認識し、放電においては、
電池の放電終止電圧（公称電圧の９０％程度）を検出し
て放電の完了を認識する。そして、充放電回数検出記憶
部３１は、検出した充放電回数をカウントして記憶す
る。

【００１８】充放電回数検出記憶部３１にカウント・記
憶された充放電回数は、警報表示部４０に表示される。
なお、充放電回数検出記憶部３１にカウント・記憶され
た充放電回数は、電池ユニット（２次電池）２０を交換
するときに、リセットされてゼロに戻る。

【００１９】充放電回数比較制御回路３２には、充電回
数指定部３３により、電池ユニット２０（２次電池２０
ａ）の種類により決められている充放電寿命回数が設定
される。そして、充放電回数比較制御回路３２は、設定
された充放電寿命回数から、充放電回数検出記憶部３１
に記憶されている充放電回数を減じ、その差が特定数
（指定値）になったとき、警告信号を警報表示部４０に
送って電池交換の警告灯を点灯表示させる。さらに、前
記差がゼロとなったときに寿命信号を警報表示部４０に
送って電池寿命の警告灯を点灯表示させると共に、警告
を発生させる。

【００２０】また、設定された充放電寿命回数と、充放
電回数検出記憶部３１に記憶されている充放電回数との
差がゼロになったときには、充放電回数比較制御回路３
２は、電池主回路遮断操作回路３４に寿命信号を送る。
電池主回路遮断操作回路３４は、寿命信号を受けると、
電池主回路遮断スイッチ２４を開路させ、電池主回路の
放電路を遮断する。

【００２１】放電容量算定記憶部３５は、２次電池２０
の放電時に、放電電流値と放電電流が流れる時間との積
を算出して放電容量を算定して記憶する。なお、放電容
量算定記憶部３５にて算定・記憶された放電容量は、充
電と放電の切替えの度にリセットされる。

【００２２】放電容量比較制御回路３６には、放電容量
指定部３７により、電池ユニット２０（２次電池２０
ａ）の種類により決められている下限の放電容量が設定
される。そして、放電容量比較制御回路３６は、放電容
量算定記憶部３５に記憶されている放電容量が、設定さ
れた下限放電容量より小さくなったときには、電池主回
路遮断操作回路３４に寿命信号を送る。電池主回路遮断
操作回路３４は、寿命信号を受けると、電池主回路遮断
スイッチ２４を開路させ、電池主回路の放電路を遮断す
る。このとき警報表示部４０は、放電容量比較制御回路
３６から寿命信号を受けて、警報を発すると同時に電池
寿命の警告灯を点灯する。なお、放電容量指定部３７が
指定する放電容量下限値は２次電池の容量が急速に衰え
る前のレベルとする。

【００２３】この演算記憶部３０の制御回路及び警報、
警告灯の電源は２次電池を利用し、図示略の定電圧装置
により一定の電圧に保たれる。また充放電回数指定部３
３及び放電容量指定部３７に記憶された設定データは、
回路に内蔵の不揮発性メモリまたはバックアップ電池に
よって消えずに保持される。

【００２４】次に、図２のブロック図と、図３の制御プ
ログラムにより、本発明の実施の形態にかかる２次電池
の充放電寿命判定・制御装置の動作状況を説明する。

【００２５】電動アシスト駆動自転車１の主動力は人力
による足踏みペダルであり、電動アシスト駆動は、動力
負荷がある程度大きくなったとき補助的に使用される。
自転車は積載可能重量が小さいため、電池ユニット２０
（２次電池２０ａ）を沢山積むことができないので、そ
の容量は充分とは言えず、充電の頻度はかなり多くなら
ざるを得ない。

【００２６】このプログラムは充電から始まる。まず、
充電時に電池ユニット２０（２次電池２０ａ）の端子電
圧を電圧計２３で検出し、充電が飽和して電圧が供給電
源電圧に等しくなったとき、充電は完了し、充放電回数
検出記憶部３１は充電回数（充放電回数）に＋１を記録
し（カウント数を１だけカウントアップし）、警報表示
部４０の表示に１を加える（ステップ１〜ステップ
３）。

【００２７】充電回数（充放電回数）が指定値を越えた
とき、警報表示部４０の電池交換警告灯を点灯する（ス
テップ４，５）。充電回数（充放電回数）が充放電寿命
回数を越えたとき（ステップ６）、警報表示部４０の警
報を鳴らし、電池寿命警告灯を点灯すると同時に、電池
主回路遮断スイッチ２４において、電池主回路を遮断す
る（ステップ７，８）。

【００２８】充電回数（充放電回数）が充放電寿命回数
を越えないときは、放電可能であり、充電完了後放電に
切り替え、電動アシスト駆動で自転車を運転する（ステ
ップ９，１０）。

【００２９】放電中に電圧計２３で検出した電圧が実用
最低値以下となったとき、それ以上の過放電は２次電池
２０ａの寿命に悪影響があるので、電動アシスト駆動
（放電）を中止する（ステップ１１，１２）。

【００３０】放電を終えたとき、電池ユニット２０の放
電容量（放電電流値×放電時間）が規定の下限放電容量
を下回った場合は、警報表示部４０の警報を鳴らし、電
池寿命の警告灯を点灯し、同時に、電池主回路遮断スイ
ッチ２４を作動し、電池主回路を遮断する（ステップ１
３，ステップ７，８）。 この状態においては電池ユニ
ット２０（２次電池２０ａ）を交換しなければならない
（ステップ１４）。

【００３１】なお、上記実施の形態では、電池ユニット
２０（２次電池２０ａ）の放電時に放電電流値と放電電
流が流れる時間との積により放電容量を算定し、放電容
量が規定放電容量に達しないときに、電池主回路遮断ス
イッチ２４により放電路を遮断させると共に警報表示部
４０により警告を発生させるよう制御していたが、電池
ユニット２０（２次電池２０ａ）の充電時に規定の充電
電流値（例えば本来の充電モードである０．５CmA 以上
の電流値）と充電電流が流れる時間との積により充電容
量を算定し、充電容量が規定充電容量に達しないとき
に、電池主回路遮断スイッチ２４により放電路を遮断さ
せると共に警報表示部４０により警告を発生させるよう
制御するようにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上実施の形態と共に具体的に説明した
ように、本発明では、２次電池の端子電圧を検出する電
圧検出手段と、この電圧検出手段により検出した検出電
圧を基に２次電池の充放電を検出して充放電回数を記憶
する充放電回数検出記憶手段と、警告を発する警告手段
と、２次電池から負荷への放電路を遮断する放電遮断手
段と、２次電池の種類により決められている充放電寿命
回数が設定されると共に前記充放電回数検出記憶回路に
記憶されている充放電回数が充放電寿命回数に達したと
きに前記放電遮断手段により放電路を遮断させると共に
前記警告手段により警告を発生させるよう制御する制御
手段とを有する構成とした。

【００３３】また本発明では、２次電池の充電時に規定
の充電電流値とその電流が流れる時間との積により充電
容量を算定し、充電容量が規定充電容量に達しないとき
に、前記放電遮断手段により放電路を遮断させると共に
前記警告手段により警告を発生させるよう制御する寿命
判定手段を更に設ける構成とした。

【００３４】また本発明では、２次電池の放電時に放電
電流値とその電流が流れる時間との積により放電容量を
算定し、放電容量が規定放電容量に達しないときに、前
記放電遮断手段により放電路を遮断させると共に前記警
告手段により警告を発生させるよう制御する寿命判定手
段を更に設ける構成とした。

【００３５】自転車の積載可能な重量は少ないため、２
次電池を沢山積むことができず、その容量は充分とは言
えないので、使用の条件によっては、充電の頻度はかな
り多くならざるを得ない。しかし２次電池の寿命はある
日突然に尽きることが多く、このようなときは、急にア
シスト駆動が無くなって不便を強いられることとなる
が、本発明の２次電池の充放電寿命判定・制御装置によ
り電池交換の警告を発することができる。

【００３６】また、この２次電池の充放電寿命判定・制
御装置は、充放電毎の充電電流と充電時間の積、又は放
電電流と放電時間との積を算出して電池の容量を知るこ
とができ、使用の下限を下回ったとき電池交換の警報を
発する。

【００３７】上記の状況においては、最終的には放電電
路を遮断し、使用不可とする。また、予め電池の準備を
促し、電池の有効な利用と確実な電池交換・回収を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる２次電池の充放電
寿命判定・制御装置を備えた電動アシスト駆動自転車を
示す側面図。

【図２】本発明の実施の形態にかかる２次電池の充放電
寿命判定・制御装置を示すブロック図。

【図３】本発明の実施の形態にかかる２次電池の充放電
寿命判定・制御装置の制御プログラムを示すフロー図。

【符号の説明】

１ 電動アシスト駆動自転車 １０ 駆動ユニット ２０ 電池ユニット ２０ａ ２次電池 ２１，２２ 電流計 ２３ 電圧計 ２４ 電池主回路遮断スイッチ ３０ 演算記憶部 ３１ 充放電回数検出記憶部 ３２ 充放電回数比較制御回路 ３３ 充放電回数指定部 ３４ 電池主回路遮断操作回路 ３５ 放電容量算定記憶部 ３６ 放電容量比較制御回路 ３７ 放電容量指定部 ４０ 警報表示部 １００ ２次電池の充放電寿命判定・制御装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次電池の端子電圧を検出する電圧検出
   手段と、この電圧検出手段により検出した検出電圧を基
   に２次電池の充放電を検出して充放電回数を記憶する充
   放電回数検出記憶手段と、警告を発する警告手段と、２
   次電池から負荷への放電路を遮断する放電遮断手段と、
   ２次電池の種類により決められている充放電寿命回数が
   設定されると共に前記充放電回数検出記憶回路に記憶さ
   れている充放電回数が充放電寿命回数に達したときに前
   記放電遮断手段により放電路を遮断させると共に前記警
   告手段により警告を発生させるよう制御する制御手段と
   を有することを特徴とする２次電池の充放電寿命判定・
   制御装置。
2. 【請求項２】 ２次電池の充電時に規定の充電電流値と
   その電流が流れる時間との積により充電容量を算定し、
   充電容量が規定充電容量に達しないときに、前記放電遮
   断手段により放電路を遮断させると共に前記警告手段に
   より警告を発生させるよう制御する寿命判定手段を更に
   設けていることを特徴とする請求項１の２次電池の充放
   電寿命判定・制御装置。
3. 【請求項３】 ２次電池の放電時に放電電流値とその電
   流が流れる時間との積により放電容量を算定し、放電容
   量が規定放電容量に達しないときに、前記放電遮断手段
   により放電路を遮断させると共に前記警告手段により警
   告を発生させるよう制御する寿命判定手段を更に設けて
   いることを特徴とする請求項１の２次電池の充放電寿命
   判定・制御装置。