(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記電池の電流値を検出する電流検出手段と、
前記電圧検出手段が検出した電圧値に基づいて前記電池の残量を判定する第１の判定手段と、
前記電流検出手段が検出した電流値の積算値に基づいて前記電池の残量を判定する第２の判定手段と、
前記電池の充電モードを判定する充電モード判定手段と、
前記充電モード判定手段の判定結果に基づいて前記第１の判定手段と前記第２の判定手段とのうちいずれか一方を選択する選択手段と
を具備し、
前記充電モードは、供給電力容量の異なる少なくとも２種類の充電モードを有し、
前記選択手段は、前記充電モード判定手段が、供給電力容量の大きい急速充電モードの終了を判定してから所定時間経過後に前記第１の判定手段を選択し、前記充電モード判定手段が、前記急速充電モードを判定しているときは、前記第２の判定手段を選択する
ことを特徴とする残量検出ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両に搭載される二次電池の残量検出のために好適な残量検出ユニットとに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、２次電池の残量の検出に当たって、現在の電池電流値と閾値との比較結果に応じて電圧法と電流積算法とを切り替える技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２１０７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両は、車両外部の外部電源によって充電可能であると共に、その充電モードも、ＡＣ１００ＶもしくはＡＣ２００Ｖコンセントを用いて小電力容量で充電を実施する所謂「普通充電モード」と、短時間・大電力容量で充電を実施する所謂「急速充電モード」が存在する。
【０００５】
特許文献１の技術によると、これら充電モードの変更について考慮されておらず、例えば電池電圧の変動が長引く場合においても電圧法が採用されることとなり、残量検出の精度が悪化するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、電池の残量を従来よりも高精度に検出することを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載される発明の残量検出ユニットは、電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電池の電流値を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段が検出した電圧値に基づいて前記電池の残量を判定する第１の判定手段と、前記電流検出手段が検出した電流値の積算値に基づいて前記電池の残量を判定する第２の判定手段と、前記電池の充電モードを判定する充電モード判定手段と、前記充電モード判定手段の判定結果に基づいて前記第１の判定手段と前記第２の判定手段とのうちいずれか一方を選択する選択手段とを具備し、前記充電モードは、供給電力容量の異なる少なくとも２種類の充電モードを有し、前記選択手段は、前記充電モード判定手段が、供給電力容量の大きい急速充電モードの終了を判定してから所定時間経過後に前記第１の判定手段を選択し、前記充電モード判定手段が、前記急速充電モードを判定しているときは、前記第２の判定手段を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電池の残量を従来よりも高精度に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電気自動車の構成を示す図。
【図２】図１中の残量検出ユニットのブロック図。
【図３】図２中のＣＰＵのフローチャート。
【図４】電池電流の電流値の変化と使用する残量検出方法の変化との一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお本実施形態は、電動車両の一例としての電気自動車１００に関するものとする。
【００１１】
図１は電気自動車１００の構成を示す図である。なお、電気自動車１００は既存の別の電気自動車が備えるのと同様な多数の要素を備えるが、図１においてはそれらの要素のうちの一部の要素のみを示している。
【００１２】
電気自動車１００は、本体１、前輪２、後輪３、モータ４、減速機５、電池６、インバータ７、給電線８、コンタクタ９，１０、ヒューズ１１、充電プラグ１２、ＥＣＵ（electric control unit）１３および残量検出ユニット１４を含む。
【００１３】
本体１は、車台および車体などを含み、他の各要素を支持するとともに、乗員が搭乗するための空間を形成する。
【００１４】
前輪２は、図１における奥行方向に並ぶ２つを有し、回転自在に本体１に支持されている。
【００１５】
後輪３は、図１における奥行方向に並ぶ２つを有し、回転自在に本体１に支持されている。
【００１６】
前輪２および後輪３は、電気自動車１００の通常の使用状態においてはそれぞれ接地し、本体１を支持するとともに、回転して本体１を移動させる。
【００１７】
モータ４は、インバータ７から供給される交流電力で動作し、出力軸を回転する。
【００１８】
減速機５は、モータ４の出力軸に連結されており、当該出力軸の回転を減速して後輪３に伝達する。
【００１９】
電池６は、多数のバッテリセル６ａが直列に接続されて構成される。電池６は、高電圧の直流電圧を発生する。電池６は、外部からの電力供給により充電可能である。つまり電池６は、二次電池である。
【００２０】
インバータ７は、電池６が発生する直流電圧を交流電圧に変換する。インバータ７は、交流電圧をモータ４に印加することにより、モータ４に交流電力を供給する。インバータ７は、ＥＣＵ１３の制御の下に、発生する交流電圧の電圧値を変更できる。
【００２１】
給電線８は、電池６が発生する直流電圧をインバータ７に印加する。
【００２２】
コンタクタ９は、電池６の正極と給電線８との間に介挿されている。コンタクタ９は、ＥＣＵ１３の制御の下に電池６の正極と給電線８との電気的接続をオン／オフする。
【００２３】
コンタクタ１０は、電池６の負極と給電線８との間に介挿されている。コンタクタ１０は、ＥＣＵ１３の制御の下に電池６の負極と給電線８との電気的接続をオン／オフする。
【００２４】
ヒューズ１１は、２つのバッテリセル６ａの間に介挿されている。ヒューズ１１は、定格以上の過大な電流によって溶断し、電池６からインバータ７への給電を遮断する。
【００２５】
充電プラグ１２は、２つのバッテリセル６ａの間に介挿されており、外部電源（図示せず）からの電力供給を受けるための充電ケーブル（図示せず）が必要に応じて接続できる。充電プラグ１２は、充電ケーブルが接続されていないときには、２つのバッテリセル６ａを直列に接続し、充電ケーブルが接続されているときには、充電ケーブルを介して供給される電力を電池６に与える。
【００２６】
尚、図１では充電プラグ１２は一つしか図示しておらず、普通充電モードと急速充電モードなど複数の充電モードに対応することとしているが、それぞれの充電モードに対応する充電プラグを複数設けてもよい。
【００２７】
また、充電プラグ１２の位置も２つのバッテリセル６ａの間に介挿することに限定されず、車載充電器を介して充電プラグ１２とバッテリセル６ａを接続し、外部電源からの電力供給を充電ケーブルを介して受けるよう、公知技術の範囲で変更しても良い。
【００２８】
ＥＣＵ１３は、インバータ７およびコンタクタ９，１０などの一部の制御対象要素の動作を制御する。
【００２９】
残量検出ユニット１４は、電池６に対してインバータ７と並列に接続されている。残量検出ユニット１４は、電池６の残量を検出する。残量検出ユニット１４は、検出した残量を表す残量情報をＥＣＵ１３に送信する。
【００３０】
図２は残量検出ユニット１４のブロック図である。なお、図２に示される要素のうちで図１に示されるのと同一の要素には同一の符号を付して示している。
【００３１】
残量検出ユニット１４は、電圧検出回路１４ａ、電流検出回路１４ｂ、ＣＰＵ（central processing unit）１４ｃ、ＲＯＭ（read-only memory）１４ｄ、ＲＡＭ（random-access memory）１４ｅおよびインタフェースユニット（Ｉ／Ｆ）１４ｆ，１４ｇを含む。そしてこれらの各要素のうちのＣＰＵ１４ｃ、ＲＯＭ１４ｄ、ＲＡＭ１４ｅおよびインタフェースユニット１４ｆ，１４ｇは、バス１４ｈにそれぞれ接続されている。
【００３２】
電圧検出回路１４ａは、電池６の正負の両極の間の電圧、すなわち電池電圧を検出する。電圧検出回路１４ａは、検出した電池電圧を表した電圧情報を出力する。
【００３３】
電流検出回路１４ｂは、電流変化により発生した磁界変化を測定し、電流値に変換する電流センサを有し、この電流センサに基づいて電池電流を検出する。電流検出回路１４ｂは、検出した電池電流を表した電流情報を出力する。
【００３４】
ＣＰＵ１４ｃは、ＲＯＭ１４ｄおよびＲＡＭ１４ｅに記憶されたオペレーティングシステムおよびアプリケーションプログラムに基づいて、ＥＣＵ１３の制御対象となる各要素の動作を制御するための情報処理を行う。ＣＰＵ１４ｃは、後述する処理を実行することで、第１および第２の判定手段、充電モード判定手段および選択手段として機能する。
【００３５】
ＲＯＭ１４ｄは、上記のオペレーティングシステムを記憶する。ＲＯＭ１４ｄは、上記のアプリケーションプログラムを記憶する場合もある。またＲＯＭ１４ｄは、ＣＰＵ１４ｃが各種の処理を行う上で参照するデータを記憶する。なお、ＣＰＵ１４ｃが各種の処理を行う上で参照するデータの全てまたは一部は、ＲＡＭ１４ｅが記憶しても良い。また、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read-only memory）を残量検出ユニット１４に備えて、このＥＥＰＲＯＭがＣＰＵ１４ｃが各種の処理を行う上で参照するデータの全てまたは一部を記憶しても良い。
【００３６】
ＲＡＭ１４ｅは、ＣＰＵ１４ｃが各種の処理を行う上で一時的に使用するデータを記憶しておく、いわゆるワークエリアとして利用される。ＲＡＭ１４ｅは、上記のアプリケーションプログラムを記憶する場合がある。
【００３７】
なお、上記のアプリケーションプログラムは、上記のＥＥＰＲＯＭが記憶しても良い。
【００３８】
ＲＯＭ１４ｄ、ＲＡＭ１４ｅまたはＥＥＰＲＯＭに記憶されるアプリケーションプログラムには、後述する処理に関して記述した制御プログラムを含む。この制御プログラムがＲＡＭ１４ｅまたはＥＥＰＲＯＭに記憶される場合、ＥＣＵ１３、ＥＣＵ１３を含んだユニット、あるいは電気自動車１００の譲渡は、一般的に上記の制御プログラムがＲＡＭ１４ｅまたはＥＥＰＲＯＭに記憶された状態にて行われる。しかし、ＥＣＵ１３、ＥＣＵ１３を含んだユニット、あるいは電気自動車１００が上記の制御プログラムがＲＡＭ１４ｅまたはＥＥＰＲＯＭに記憶されない状態で譲渡されるとともに、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリなどのようなリムーバブルな記録媒体に記録して、あるいはネットワークを介して上記の制御プログラムが譲渡され、この制御プログラムがＲＡＭ１４ｅまたはＥＥＰＲＯＭに書き込まれても良い。
【００３９】
インタフェースユニット１４ｆは、電圧検出回路１４ａおよび電流検出回路１４ｂを物理的に接続する。インタフェースユニット１４ｆは、電圧検出回路１４ａが出力する電圧情報と電流検出回路１４ｂが出力する電流情報とを、ＣＰＵ１４ｃからの指示の下に取り込んで、ＣＰＵ１４ｃに渡す。
【００４０】
インタフェースユニット１４ｇは、ＥＣＵ１３を物理的に接続する。インタフェースユニット１４ｇは、ＣＰＵ１４ｃのからの指示の下に、電池６の残量を表した残量情報をＥＣＵ１３に向けて送信する。
【００４１】
次に以上のように構成された電気自動車１００の動作について説明する。なお、電気自動車１００は既存の別の電動車が備えるのと同様な様々な機能を備えるが、それらの機能に関する動作は既存の別の電動車と同様であるので、その詳細な説明は省略する。そして以下においては、残量検出ユニット１４の動作に関して詳細に説明する。
【００４２】
ＣＰＵ１４ｃは、第１および第２の判定処理を並列的に実行する。第１の判定処理においてＣＰＵ１４ｃは、電圧検出回路１４ａが出力する電圧情報をインタフェースユニット１４ｆを介して定期的に取得して、この電圧情報が表す電池電圧に基づいて周知の電圧法によって電池６の残量を判定する。また第２の判定処理においてＣＰＵ１４ｃは、電流検出回路１４ｂが出力する電流情報をインタフェースユニット１４ｆを介して定期的に取得して、この電流情報が表す電池電流に基づいて周知の電流積算法によって電池６の残量を判定する。
【００４３】
ＣＰＵ１４ｃは上記の第１および第２の判定処理とは別に、図３に示す処理を実行する。なお、ＣＰＵ１４ｃは図３に示す処理を、予め定められた実行タイミング毎に繰り返し実行する。実行タイミングは例えば、一定の時間間隔毎のタイミングである。
【００４４】
ステップＳａ１においてＣＰＵ１４ｃは、電圧検出回路１４ａが出力する電圧情報、及び電流検出回路１４ｂが出力する電流情報を取得する。
【００４５】
ステップＳａ２においてＣＰＵ１４ｃは、充電モードが「急速充電モード」であるか否かを判定する。そしてここでＹＥＳ（「急速充電モード」）と判定したならばＣＰＵ１４ｃは、ステップＳａ３へと進む。
【００４６】
ステップＳａ３においてＣＰＵ１４ｃは、急速充電が終了したか否かを確認する。そしてここでＹＥＳと判定したならばＣＰＵ１４ｃは、ステップＳａ４へ進む。
【００４７】
ステップＳａ４においてＣＰＵ１４ｃは、タイマを起動する。そしてこののちにＣＰＵ１４ｃは、ステップＳａ５へ進む。
【００４８】
一方、ステップＳａ２でＮＯ（「急速充電モード  否」）と判定した場合にＣＰＵ１４ｃは、ステップＳａ７へ進む。
【００４９】
また、ステップＳａ３でＮＯ（「急速充電継続」）と判定した場合にＣＰＵ１４ｃは、ステップＳａ９へ進む。
【００５０】
ステップＳａ５においてＣＰＵ１４ｃは、タイマがタイムアップしたか否かを確認する。そしてここで所定時間Ｔの経過を意味するタイムアップが行われたとしてＹＥＳと判定したならば、ＣＰＵ１４ｃはステップＳａ６へ進む。
【００５１】
所定時間Ｔは任意に設定可能であるが、望ましくは電圧が安定するまでの待機時間として設定するのが良い。大電力容量で充電を実施する「急速充電モード」の直後は電圧が不安定となり、その状態で電圧値に基づく所謂「電圧法」により判定した残量を検出しても精度良く検出することが困難となるためである。
【００５２】
ステップＳａ６においてＣＰＵ１４ｃは、タイマを停止する。
【００５３】
ステップＳａ７においてＣＰＵ１４ｃは、フラグをオフとする。こののちにＣＰＵ１４ｃは、ステップＳａ８へ進む。
【００５４】
ステップＳａ８においてＣＰＵ１４ｃは、第１の判定処理により、すなわち電圧法により判定した残量を検出値としてＥＣＵ１３へと送信する。
【００５５】
一方、ステップＳａ５でＮＯと判定した場合にＣＰＵ１４ｃは、ステップＳａ９へ進む。
【００５６】
ステップＳａ９においてＣＰＵ１４ｃは、フラグをオンとする。こののちにＣＰＵ１４ｃは、ステップＳａ１０へ進む。
【００５７】
ステップＳａ１０においてＣＰＵ１４ｃは、第２の判定処理により、すなわち電流積算法により判定した残量を検出値としてＥＣＵ１３へと送信する。
【００５８】
そしてＣＰＵ１４ｃは、ＣＰＵ１４ｃは、残量検出値の送信をもって、図３に示す処理を終了する。
【００５９】
図４は残量検出方法と充電モードとの関係の一例を示す図である。
【００６０】
急速充電モード中は電流積算法を実施し、急速充電終了直後も電流積算法を継続する。
【００６１】
急速充電終了後、所定時間Ｔ（例えば電圧が安定する待機時間）の経過後に残量検出方法を電流積算法から電圧法に切り替える。
【００６２】
その後、車両走行中や普通充電中などは引き続き電圧法により残量検出を行い、次に急速充電を開始したときに、残量検出方法を電圧法から電流積算法に切り替える。
【００６３】
この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。
【００６４】
ハイブリッド自動車、電動二輪車、あるいは電動アシスト自転車などの他の種類の電動車両にも本発明を適用可能である。上述した実施の形態での電気自動車も含めて、このような電動車両においては、航続可能距離や充電タイミングを把握するために、より精度良く車両駆動用の二次電池の残量を検出する必要があるので本発明は好適である。
【００６５】
残量検出ユニット１４を本体１から取り外し可能とし、電動車両から独立したモジュールとして実現することもできる。なお、このような残量検出ユニット１４は、電動車両以外の電気装置において使用することも可能である。そしてこの場合には、一次電池の残量を検出するために使用することも可能である。
【００６６】
この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。  
（１）電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電池の電流値を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段が検出した電圧値に基づいて前記電池の残量を判定する第１の判定手段と、前記電流検出手段が検出した電流値の積算値に基づいて前記電池の残量を判定する第２の判定手段と、前記電池の充電モードを判定する充電モード判定手段と、前記充電モード判定手段の判定結果に基づいて前記第１の判定手段と前記第２の判定手段とのうちいずれか一方を選択する選択手段とを具備する残量検出ユニット。
（２）前記充電モードは、供給電力容量の異なる少なくとも２種類の充電モードを有し、前記選択手段は、前記充電モード判定手段が、供給電力容量の大きい急速充電モードの終了を判定してから所定時間経過後に前記第１の判定手段を選択することを特徴とする（１）に記載の残量検出ユニット。
（３）前記選択手段は、前記充電モード判定手段が、前記急速充電モードを判定しているときは、前記第２の判定手段を選択することを特徴とする（２）に記載の残量検出ユニット。
【符号の説明】
【００６７】
１…本体、２…前輪、３…後輪、４…モータ、５…減速機、６…電池、６ａ…バッテリセル、７…インバータ、８…給電線、９，１０…コンタクタ、１１…ヒューズ、１２…充電プラグ、１３…ＥＣＵ、１４…残量検出ユニット、１４ａ…電圧検出回路、１４ｂ…電流検出回路、１４ｃ…ＣＰＵ、１４ｄ…ＲＯＭ、１４ｅ…ＲＡＭ、１４ｆ，１４ｇ…インタフェースユニット、１４ｈ…バス、１００…電気自動車。
【図１】
0005880232.tif 000002
【図２】
0005880232.tif 000003
【図３】
0005880232.tif 000004
【図４】
0005880232.tif 000005