(57)【要約】    【課題】  電動バイクなどで走行中にバッテリが電圧不足となったときに家庭用の電源設備を利用して容易にバッテリを充電できるようにした充電装置を提供する。  【解決手段】  充電装置は充電器（２００）と表示器（１００）とで構成する。充電器は、家庭用商用電源（１０）を電源として用い、制御回路（２０４）によってバッテリの充電電圧を検知して充放電回路（２０３）の充電・放電を制御してバッテリを充電し放電させる。充電器は瞬間過電流の発生時に瞬間過電流遮断回路（２０５）によって充放電回路とバッテリとの間の回路を開成する。表示器は電流と電圧とから電力使用量を求め、電力使用量に対応する電気料金を演算するとともに、バッテリ電圧による電動車両の走行可能距離を演算し、表示手段（１１１）に電気料金と走行可能距離を表示させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気車両用バッテリ（２０）を充電する際の、電力使用量に対応する電気料金を表示する表示器において、
商用電源（２０）から整流回路（２０１）に流れる電流を検出する電流検出手段（１１２）と、
商用電源（１０）から整流回路（２０１）に印加される電圧を検出する電圧検出手段（１１３）と、
検出された電流と電圧とから電力使用量を求める乗算回路（１０９）と、
上記求められた電力使用量に対応する電気料金を演算するとともに、バッテリ電圧による電動車両の走行可能距離を演算する演算回路（１１０）と、
電気料金及び走行可能距離を表示する表示手段（１１１）と、
から構成されていることを特徴とする電動車両用バッテリの充電料金表示器。
【請求項２】
電動車両のバッテリ（２０）を充電する充電器（２００）と、バッテリ充電時の電力使用量に応じた電気料金を表示する表示器（１００）とを備え、
上記充電器（２００）が、
家庭用商用電源（１０）を電源として交流電圧を整流する整流回路（２０１）と、整流された直流電圧を上記バッテリ（２０）に印加して充電する一方、上記バッテリ（２０）の過充電時に放電させる充放電回路（２０３）と、上記バッテリ（２０）の充電電圧を検知して上記充放電回路（２０３）の充電・放電を制御する制御回路（２０４）と、瞬間過電流の発生時に上記充放電回路（２０３）とバッテリ（２０）との間の回路を開成する瞬間過電流遮断回路（２０５）とから構成され、
上記表示器（１００）が、
商用電源（２０）から整流回路（２０１）に流れる電流を検出する電流検出手段（１１２）と、商用電源（２０）から整流回路（２０１）に印加される電圧を検出する電圧検出手段（１１３）と、検出された電流と電圧とから電力使用量を求める乗算回路（１０９）と、求めた電力使用量に対応する電気料金を演算するとともに、バッテリ電圧による電動車両の走行可能距離を演算する演算回路（１１０）と、電気料金と走行可能距離を表示する表示手段（１１１）とから構成されている、
ことを特徴とする電動車両用バッテリの充電装置。
【請求項３】
上記電流検出手段（１１２）が、上記整流回路（２０１）の一方の入力端に直列に接続された電流センシング抵抗（１０５）と、２つの入力端に上記電流センシング抵抗（１０５）の両端が接続された第１のオペアンプ（１０７）とから構成され、
上記電圧検出手段（１１３）が、上記整流回路（２０１）の２つの入力端の間に接続された電圧センシング抵抗（１０６）と、２つの入力端に上記電圧センシング抵抗（１０６）の両端が接続された第２のオペアンプ（１０８）とから構成されている請求項２記載の電動車両用バッテリの充電装置。
【請求項４】
上記表示器（１００）は、硬貨紙幣投入口（１１８，１１９）と、投入された硬貨又は紙幣を計数する計数手段（１０４）と、商用電源（１０）と整流回路（２０１）との間に接続されたスイッチング手段（１０２）と、該スイッチング手段（１０２）を開閉する開閉回路（１０３）とをさらに備え、
上記表示器（１００）の演算回路（１１０）は、電力使用量が投入金額に達したときに上記開閉回路（１０３）を制御して上記スイッチング手段（１０２）を開成させるようになっている請求項２記載の電動車両用バッテリの充電装置。
【請求項５】
上記表示器（１００）の演算回路（１１０）は、上記バッテリ（２０）の充電電圧又は上記求めた電力使用量から電動車両の走行可能距離を演算するようになっている請求項２記載の電動車両用バッテリの充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動車両用バッテリの充電料金表示器及び電動車両用バッテリの充電装置に関し、例えば電動バイクで走行中にバッテリが電圧不足となったときに家庭用の電源設備を利用して容易にバッテリを充電できるようにした装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、温室効果ガスの削減が世界的に求められ、電気自動車や電動バイクなどの電動車両が注目され実用化される傾向にある。この電気自動車や電動バイクはリチウムイオン電池やリチウムポリマー電池などのバッテリを搭載し、バッテリの放電によって車載モータに通電して走行するというものであり、ＣＯ2ガスを全く排出しない。
【０００３】
しかし、電気自動車や電動バイクはバッテリの充電能力に起因して１回の充電による走行距離に限界があり、電気自動車で９０〜１６０Ｋｍ、電動バイクで１０〜９０Ｋｍが走行可能距離とされ、ガソリン車両に比較して走行可能距離が短く、走行限界に近づいたときにはバッテリを充電する必要がある（特許文献１）。
【０００４】
最近、実用的な電気自動車や電動バイクが開発され、温室効果ガスの削減に効果があることから、その普及を図るために充電インフラの整備が求められ、ガソリンスタンドなどに充電スタンドが併設されつつある。
【０００５】
なお、従来より、個々の電気機器や電子機器の電力使用量や電気料金を求めて表示することが行われている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２９６８７３号公報
【特許文献２】特開２００９−１４６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるに、電動バイクは１回の充電で走行できる距離が電気自動車のそれに比較して短いものが多く、走行中にバッテリの電圧不足が起こったときに近くに充電スタンドがないと、走行不能になることが懸念される。
【０００８】
本発明はかかる状況においてなされたもので、電動バイクなどで走行中にバッテリが電圧不足となったときに家庭用の電源設備を利用して容易にバッテリを充電できるようにした電動車両用バッテリの充電装置及び充電料金表示器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明に係る電動車両用バッテリの充電料金表示器は、電気車両用バッテリを充電する際の、電力使用量に対応する電気料金を表示する表示器において、商用電源から整流回路に流れる電流を検出する電流検出手段と、商用電源から整流回路に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、検出された電流と電圧とから電力使用量を求める乗算回路と、上記求められた電力使用量に対応する電気料金を演算するとともに、バッテリ電圧による電動車両の走行可能距離を演算する演算回路と、電気料金及び走行可能距離を表示する表示手段と、から構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る電動車両用バッテリの充電装置は、電動車両のバッテリを充電する充電器と、バッテリ充電時の電力使用量に応じた電気料金を表示する表示器とを備え、上記充電器が、家庭用商用電源を電源として交流電圧を整流する整流回路と、整流された直流電圧を上記バッテリに与えて充電する一方、上記バッテリの過充電時に放電させる充放電回路と、上記バッテリの充電電圧を検知して上記充放電回路の充電・放電を制御する制御回路と、瞬間過電流の発生時に上記充放電回路とバッテリとの間の回路を開成する瞬間過電流遮断回路とから構成され、上記表示器が、商用電源から整流回路に流れる電流を検出する電流検出手段と、商用電源から整流回路に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、検出された電流と電圧とから電力使用量を求める乗算回路と、求めた電力使用量に対応する電気料金を演算するとともに、バッテリ電圧による電動車両の走行可能距離を演算する演算回路と、電気料金と走行可能距離を表示する表示手段から構成されている、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明の特徴の１つは家庭用の商用電源を利用し、充電器によって電動車両のバッテリを充電し、バッテリ充電時の電力使用量に応じた電気料金及びバッテリ電圧による走行可能距離を表示器に表示するようにした点にある。
【００１２】
これにより、電動車両の運転者が近くの家庭の電源設備を借用する際に、充電に使用した電気料金がすぐに分かるので、運転者も気兼ねなく電源設備を使わせてもらうことができ、電源設備の所有者も安心して電源設備を使用させることができる。また、充電による電動車両の走行可能距離も表示されるので、例えば近くの充電スタンドまでの走行に必要な充電時間がすぐに分かる。
【００１３】
その結果、公共充電設備である充電スタンドが近くにない場合にも電動車両が走行不能に陥る心配がなく、走行距離の短い電動車両、例えば電動バイクを安心して利用できるので、その普及が期待される。
【００１４】
電動車両の走行可能距離は例えば走行可能距離をバッテリ充電電圧に対応してマッピングしておき、充電時のバッテリ電圧を検知して走行可能距離を演算するようにしてもよく、又走行可能距離を電力使用量に対応してマッピングしておき、電気料金を演算する際に求めた電力使用量から走行可能距離を求めるようにしてもよい。
【００１５】
ここで、充電器は、家庭用商用電源を電源として交流電圧を整流する整流回路と、整流された直流電圧をバッテリに与えて充電する一方、バッテリの過充電時に放電させる充放電回路と、バッテリの充電電圧を検知して充放電回路の充電・放電を制御する制御回路と、瞬間過電流の発生時に充放電回路とバッテリとの間の回路を開成する瞬間過電流遮断回路とから構成されることができる。
【００１６】
ところで、何らかの原因で突入電流などの瞬間過電流が発生すると、バッテリの電子部品が損傷を受けるおそれがあるが、本発明では瞬間過電流の発生時に、瞬間過電流遮断回路によって充放電回路とバッテリとの間の回路を開成するようにしているので、バッテリの電子部品が損傷を受けるおそれを少なくすることができる。
【００１７】
また、表示器は、商用電源から整流回路に流れる電流を検出する電流検出手段と、商用電源から整流回路に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、検出された電流と電圧とから電力使用量を求める乗算回路と、求めた電力使用量に対応する電気料金を演算するとともに、バッテリ電圧による電動車両の走行可能距離を演算する演算回路と、電気料金と走行可能距離を表示する表示手段とから構成されることができる。
【００１８】
電流検出手段は、例えば整流回路の一方の入力端に直列に接続された電流センシング抵抗と、２つの入力端に電流センシング抵抗の両端が接続された第１のオペアンプとから構成されることができ、電圧検出手段は、整流回路の２つの入力端の間に接続された電圧センシング抵抗と、２つの入力端に電圧センシング抵抗の両端が接続された第２のオペアンプとから構成されることができる。
【００１９】
本発明に係る充電装置は他人の家庭の電源設備を借用する場合にその効果が大きいが、道路沿いのコンビニエンスストアやスパーマーケットなどの店舗の電源設備を利用するバッテリ充電設備として設置しておくと、電動バイクや電気自動車の更なる普及が期待できる。この場合、硬貨や紙幣の投入によって電力料金を支払えるようにするのがコンビニエンスストアなどの店舗の関係者にとっても設備の管理上便利である。
【００２０】
そこで、表示器には、硬貨紙幣投入口と、投入された硬貨又は紙幣を計数する計数手段と、商用電源と整流回路との間に接続されたスイッチング手段と、該スイッチング手段を開閉する開閉回路とをさらに設け、表示器の演算回路は、電力使用量が投入金額に達したときに開閉回路を制御してスイッチング手段を開成させるように構成するのがよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る電動車両用バッテリの充電装置の好ましい実施形態における充電料金表示器の正面及び底面を示す概略図である。
【図２】上記実施形態における回路構成の１例を示す図である。
【図３】第２の実施形態における充電料金表示器の正面及び底面を示す概略図である。
【図４】上記実施形態における回路構成の１例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１及び図２は本発明に係る電動車両用バッテリの充電装置の好ましい実施形態を示す。図１において、電動車両用バッテリの充電装置は表示器１００と充電器２００とをケースに内蔵して構成されている。表示器１００では図１に示されるように、ケース正面にディスプレイ（表示手段）１１１及び操作ボタン１１４、１１５、１１６、１１７がレイアウトされるとともに、硬貨投入口１１８及び紙幣投入口１１９が設けられている。
【００２３】
操作ボタン１１４は押すことによって電力使用量を表示させ、操作ボタン１１５は押すことによって電気料金を表示させ、操作ボタン１１６は押すことによってバッテリ電圧による電動バイクなどの走行可能距離を表示させることができ、又操作ボタン１１７は押すことによって電力使用量に対する電気料金、バッテリ電圧に対する電動バイクなどの走行可能距離を入力する状態を選択し、押し続けることによって選択した数値を変化させて設定できるようになっている。
【００２４】
また、ケースの背面には家庭用商用電源のコンセントに接続されるプラグ１０１が取付けられ、又ケースの上面（又は底面）にはバッテリ２０からのびる充電用プラグを接続するコンセント２１０が取付けられている。
【００２５】
図２において、商用電源１０のコンセントには充電器２００の整流回路２０１からのびるプラグ１０１が接続され、プラグ１０１の一方の端子（商用電源１０の一方の端子）と整流回路２０１の一方の入力端との間の回路にはリレー接点（スイッチング手段）１０２及び電流センシング抵抗１０５が直列に接続され、リレー接点１０２はリレーコイルを内蔵する開閉回路１０３によって開閉されるようになっており、プラグ１０１の２つの端子（商用電源１０の２つの端子）の間には電圧センシング抵抗１０６が接続されている。
【００２６】
電流センシング抵抗１０５の両端は第１のオペアンプ１０７の２つの入力端に接続されて電流が検出されるようになっており、電圧センシング抵抗１０６の両端は第２のオペアンプ１０８の２つの入力端に接続されて電圧が検出されるようになっており、第１、第２のオペアンプ１０７、１０８の出力は乗算回路１０９に入力され、乗算回路１０９は電流と電圧とから電力使用量を求め、乗算回路１０９の出力は演算回路１１０に入力されるようになっている。
【００２７】
演算回路１１０には電力使用量に対して電気料金がマッピングされるとともに、バッテリ電圧に対して電動バイクの走行可能距離がマッピングされ、操作ボタン１１４〜１１６を適宜操作することによって電力使用量、電気料金及び走行可能距離がディスプレイ１１１に表示され、操作ボタン１１７を操作することによって電力使用量に対する電気料金及び、バッテリ電圧に対する走行可能距離を設定できるようになっている。なお、充電に使用した電力使用量からバッテリの充電電圧を想定できるので、電力使用量に対して走行可能距離をマッピングしておき、走行可能距離をバッテリ電圧ではなく、電力使用量から走行可能距離を求めるようにしてもよい。
【００２８】
計数回路１０４は硬貨投入口１１８に投入された硬貨を計数し、紙幣投入口１１９に投入された紙幣を計数して投入金額を演算回路１１０に出力し、演算回路１１０は電力使用量が投入金額に達すると、開閉回路１０３を制御してリレー接点１０２を開成させるようになっており、以上のようにして表示器１００が構成されている。
【００２９】
また、充電器２００の整流回路２０１の２つの出力端の間には平滑コンデンサ２０２が接続され、又整流回路２０１の一方の出力端とコンセントの２０の間の回路には充放電回路２０３及び瞬間過電流遮断回路２０５が接続されている。充放電回路２０３はＦＥＴ２０３Ａとダイオード２０３Ｂの組合せ及びＦＥＴ２０３Ｃとダイオード２０３Ｄの組合せから構成されている。
【００３０】
バッテリ２０の充電電圧は制御回路２０４で検出されており、制御回路２０４はバッテリ２０が満充電に達するまではＦＥＴ２０３Ｃのゲートに電圧を印加してダイオード２０３Ｂ及びＦＥＴ２０３Ｃの経路でバッテリ２０を充電する一方、過充電になるとＦＥＴ２０３Ａのゲートに電圧を印加してダイオード２０３Ｄ及びＦＥＴ２０３Ａの経路でバッテリ２０を放電させるようになっている。
【００３１】
また、瞬間過電流遮断回路２０５はトランジスタ２０５Ａ、２０５Ｂ及び抵抗から構成され、所定の大きさの瞬間過電流が流されたときにトランジスタ２０５ＡがＯＮとなってトランジスタ２０５ＢをＯＦＦし、バッテリ２０への充電経路を遮断するようになっている。
【００３２】
例えば、電動バイクのバッテリ２０を充電する場合、ユーザ、例えば電動バイクの運転者が充電装置のプラグ１０１を家庭用の商用電源１０のコンセントに接続し、充電装置のコンセント２１０に電動バイクのバッテリ２０からのびるプラグを接続する。
【００３３】
次に、硬貨投入口１１８に硬貨を投入するか、紙幣投入口１１９に紙幣を投入すると、計数回路１０３で投入金額が計数され、その信号が演算回路１１０に入力され、演算回路１１０では電力使用量が投入金額に達するまでは開閉回路１０３によってリレー接点１０２を閉成させる。
【００３４】
すると、商用電源１０の交流電圧が整流回路２０１で直流に整流（例えば、全波整流）され、平滑コンデンサ２０２によって平滑化される。他方、制御回路２０４はバッテリ２０の電圧を検知しており、バッテリ２０の電圧が設定値以下のときにはＦＥＴ２０３Ｃのゲートに電圧を加えてＦＥＴ２０３ＣをＯＮとし、ダイオード２０３Ｂ及びＦＥＴ２０３Ｃの経路が閉成され、整流・平滑後の直流電圧がバッテリ２０に与えられ、バッテリ２０が充電される。
【００３５】
バッテリ２０の電圧が設定値を超えて過充電になると、制御回路２０４はＦＥＴ２０３Ｃのゲートへの電圧の印加を停止し、ＦＥＴ２０３Ｂのゲートに電圧を印加してＦＥＴ２０３ＢをＯＮとし、ＦＥＴ２０３Ｂ及びダイオード２０３Ｄの経路が閉成され、バッテリ２０の電圧が放電される。
【００３６】
他方、整流回路２０１に通電される電流は電流センシング抵抗１０５と第１のオペアンプ１０７によって検出され、整流回路２０１に印加される電圧は電圧センシング抵抗１０６と第２のオペアンプ１０８とによって検出され、検出された電流と電圧は乗算回路１０９で乗算されて電力使用量が求められ、演算回路１１０に入力され、電力使用量に対して電気料金が求められ、又バッテリ２０の電圧は制御回路２０４で検知されて演算回路１１０に入力され、バッテリ電圧に対応する電動バイクの走行可能距離が求められる。
【００３７】
このとき、ユーザが操作ボタン１１４を押すとディスプレイ１１１に電力使用量が表示され、操作ボタン１１５を押すとディスプレイ１１１に電気料金が表示され、操作ボタン１１６を押すとディスプレイ１１１にそのときのバッテリ電圧によって電動バイクの走行可能距離が表示される。したがって、ユーザはバッテリ２０の充電中の状態や電気料金、バッテリ２０の電圧によって走行できる距離を知ることができるので、後どれくらい充電を継続すればよいかを簡単に知ることができる。
【００３８】
また、充電中に突入電流などの瞬間過電流がバッテリ２０に向けて流れようとすると、瞬間過電流遮断回路２０５のトランジスタ２０５ＡがＯＮとなり、トランジスタ２０５ＢがＯＦＦとなってバッテリ２０への回路を瞬間的に遮断するので、バッテリ２０の電子部品が損傷を受けるおそれを少なくすることができる。
【００３９】
図３及び図４は第２の実施形態を示す。本例では表示器１００と充電器２００とが別体に設けられ、表示器１００の底面には充電器２００のプラグを接続するコンセント１２５が設けられ、又表示器１００には硬貨投入口１１８及び紙幣投入口１１９、リレー接点１０２、開閉回路１０３及び計数回路１０４が設けられていない。
【００４０】
電動バイクのバッテリ２０を充電する場合、ユーザが表示器１００のプラグ１０１を家庭用の商用電源１０のコンセントに接続し、表示器１００のコンセント１２５に充電器２００のプラグを接続し、充電器２００のコンセント２１０に電動バイクのバッテリ２０からのびるプラグを接続する。
【００４１】
すると、商用電源１０の交流電圧が整流回路２０１で直流に整流され、平滑コンデンサ２０２によって平滑化される。他方、制御回路２０４はバッテリ２０の電圧を検知しており、バッテリ２０の電圧が設定値以下のときにはＦＥＴ２０３Ｃのゲートに電圧を加えてＦＥＴ２０３ＣをＯＮとし、ダイオード２０３Ｂ及びＦＥＴ２０３Ｃの経路が閉成され、整流・平滑後の直流電圧がバッテリ２０に与えられ、バッテリ２０が充電される。
【００４２】
バッテリ２０の電圧が設定値を超えて過充電になると、制御回路２０４はＦＥＴ２０３Ｃのゲートへの電圧の印加を停止し、ＦＥＴ２０３Ｂのゲートに電圧を印加してＦＥＴ２０３ＢをＯＮとし、ＦＥＴ２０３Ｂ及びダイオード２０３Ｄの経路が閉成され、バッテリ２０の電圧が放電される。
【００４３】
他方、整流回路２０１に通電される電流は電流センシング抵抗１０５と第１のオペアンプ１０７によって検出され、整流回路２０１に印加される電圧は電圧センシング抵抗１０６と第２のオペアンプ１０８とによって検出され、検出された電流と電圧は乗算回路１０９で乗算されて電力使用量が求められ、演算回路１１０に入力され、電力使用量に対して電気料金が求められ、又バッテリ２０の電圧は制御回路２０４で検知されて演算回路１１０に入力され、バッテリ電圧に対応する電動バイクの走行可能距離が求められる。
【００４４】
このとき、ユーザが操作ボタン１１４を押すとディスプレイ１１１に電力使用量が表示され、操作ボタン１１５を押すとディスプレイ１１１に電気料金が表示され、操作ボタン１１６を押すとディスプレイ１１１にそのときのバッテリ電圧によって電動バイクの走行可能距離が表示される。
【００４５】
また、充電中に突入電流などの瞬間過電流がバッテリ２０に向けて流れようとすると、瞬間過電流遮断回路２０５のトランジスタ２０５ＡがＯＮとなり、トランジスタ２０５ＢがＯＦＦとなってバッテリ２０への回路を瞬間的に遮断するので、バッテリ２０の電子部品が損傷を受けるおそれを少なくすることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０      商用電源
２０      バッテリ
１００    表示器
１０２    リレー接点（スイッチング手段）
１０３    開閉回路
１０４    計数回路
１０５    電流センシング抵抗
１０６    電圧センシング抵抗
１０７    第１のオペアンプ
１０８    第２のオペアンプ
１０９    乗算回路
１１０    演算回路
１１１    表示手段
２０１    平滑回路
２０３    充放電回路
２０４    制御回路
２０５    瞬間過電流遮断回路
【図１】
2011244514.tif 000003
【図２】
2011244514.tif 000004
【図３】
2011244514.tif 000005
【図４】
2011244514.tif 000006