(57)【要約】【課題】  ユーザの経済的負担を大きくすることなく、劣化しにくく長く利用できるバッテリを提供する。【解決手段】  小型電動車両１２に交換可能に搭載されるバッテリ１１であって、充電容量の上限値が予め定められたバッテリセル２４と、充電容量の上限値以下の、充電を終了する充電容量の設定上限値の情報を書き換え可能なメモリ３３と、を備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
小型電動車両に交換可能に搭載されるバッテリであって、
充電容量の上限値が予め定められたバッテリセルと、
前記充電容量の上限値以下の、充電を終了する充電容量の設定上限値の情報を書き換え可能なメモリと、を備えた、バッテリ。
【請求項２】
前記バッテリは、小型電動車両から取り外して充電可能とされている、請求項１に記載のバッテリ。
【請求項３】
前記バッテリは、充電容量の設定上限値を切り替えるスイッチを備える、請求項１または２に記載のバッテリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型電動車両に搭載されるバッテリに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動二輪車や、人力による駆動力を電動モータで補う電動自転車、あるいは電動車椅子等の小型電動車両に搭載されるバッテリは、大型の電動四輪車に搭載されるバッテリよりも小さい。このため、小型電動車両用のバッテリは、小型電動車両の耐用年数を迎えるよりも早く、その性能が劣化することが多い。そこで、小型電動車両に搭載するバッテリを、交換可能にすることが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６６２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでバッテリは比較的高価であるため、バッテリを交換する際のユーザの経済的負担は大きい。このため市場からはできるだけ性能が劣化しにくいバッテリが望まれている。
【０００５】
そこで本発明は、ユーザの経済的負担を大きくすることなく、劣化しにくく長く利用できるバッテリを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決することのできる本発明のバッテリは、小型電動車両に交換可能に搭載されるバッテリであって、
充電容量の上限値が予め定められたバッテリセルと、
前記充電容量の上限値以下の、充電を終了する充電容量の設定上限値の情報を書き換え可能なメモリと、を備えている。
【０００７】
本発明のバッテリは、小型電動車両から取り外して充電可能とされていても良い。
【０００８】
本発明のバッテリは、充電容量の設定上限値を切り替えるスイッチを備えていても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、予め定められた充電容量の上限値以下の、充電を終了する充電容量の設定上限値の情報を書き換え可能なメモリを設けたことにより、充電容量の上限値より低い設定上限値で充電を終えることができる。これにより、バッテリの性能の劣化を抑え、バッテリを長く使うことができる。
また、この充電容量の設定上限値の情報を書き換え可能なメモリがバッテリに設けられている。このため、既存の小型電動車両のバッテリを交換する際に、このようなバッテリに交換するだけで、長く使えるバッテリを提供できる。したがって、車両に手を加える必要がないので、ユーザの経済的負担が大きくならない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係るバッテリ、バッテリが接続される小型電動車両及び充電器のシステム構成図である。
【図２】バッテリへの充電動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係るバッテリの実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るバッテリ、バッテリが接続される小型電動車両及び充電器のシステム構成図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態に係るバッテリ１１は、小型電動車両としての車両１２と接続され、車両１２へ電力を供給する。また、バッテリ１１は充電器１３によって充電される。また、本実施形態のバッテリ１１は、電動二輪車や、人力による駆動力を電動モータで補う電動自転車、あるいは電動車椅子等の小型電動車両に交換可能に搭載される。
【００１３】
車両１２は、バッテリ１１からの電力により駆動されるモータ６３と、モータ６３を駆動するモータ駆動回路６１と、モータ駆動回路６１へ制御指令を送信するモータ駆動指令部６２を有している。モータ駆動指令部６２は、例えば、アクセルの開度等に応じてモータ駆動回路６１へ駆動指令信号を送信する。これにより、モータ駆動回路６１は、駆動指令信号に基づいてバッテリ１１からの電力をモータ６３へ出力し、モータ６３を駆動させて車両１２を走行させる。
【００１４】
この車両１２は、モータ駆動回路６１に繋がる電源ラインＬｖ及び通信ラインＬｃｖを備えている。電源ラインＬｖはバッテリ１１の電源ラインＬｂに接続される。また、通信ラインＬｃｖはバッテリ１１の通信インターフェース５２に接続される。電源ラインＬｂと電源ラインＬｖが互いに接続されると、モータ６３へバッテリ１１からの電力供給が可能となる。また、通信ラインＬｃｖと通信インターフェース５２とが接続されることで、バッテリ１１と車両１２との通信が可能となる。
【００１５】
充電器１３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ７０、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１及び充電器制御部７２を備えている。ＡＣ／ＤＣコンバータ７０には、図示せぬ外部電源に接続可能なプラグ７４が設けられている。
【００１６】
ＡＣ／ＤＣコンバータ７０及びＤＣ／ＤＣコンバータ７１には、電源ラインＬｃが接続されている。この電源ラインＬｃには、電圧検出部７５及び電流検出部７６が設けられている。これらの電圧検出部７５及び電流検出部７６は、電源ラインＬｃを流れる充電電圧及び充電電流を検出する。検出された充電電圧および充電電流は、充電器制御部７２へ送信される。
【００１７】
充電器制御部７２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１へ出力制御信号を送信し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ７１は、充電器制御部７２からの出力制御信号に基づいて、所定の充電電圧または充電電流で電源ラインＬｃへ電力を供給する。
【００１８】
充電器１３には、表示ドライバ７７、表示部７８及び通信インターフェース７９が設けられている。表示ドライバ７７及び通信インターフェース７９は、充電器制御部７２に接続されている。通信インターフェース７９は、バッテリ１１に接続された際に、バッテリ１１との通信を可能とする。
【００１９】
表示部７８は表示ドライバ７７に接続されている。充電器制御部７２からの表示信号が表示ドライバ７７を介して表示部７８に入力される。表示部７８には、ＬＥＤランプを採用することができ、例えばＬＥＤランプの点灯／非点灯によって充電中および充電完了といった充電状態を表示することができる。
【００２０】
充電器１３の電源ラインＬｃがバッテリ１１の電源ラインＬｂに接続されると、充電器１３からのバッテリ１１への電力供給が可能となる。また、充電器１３の通信インターフェース７９がバッテリ１１の通信インターフェース５３に接続されると、充電器１３とバッテリ１１との通信が可能となる。
【００２１】
本実施形態に係るバッテリ１１は、車両１２に交換可能に搭載されている。このバッテリ１１は、複数のバッテリセル２４、遮断回路２２及びバッテリＣＰＵ２３を備えている。なお、このバッテリＣＰＵ２３は、いわゆるバッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）としての機能を有するものである。
【００２２】
蓄電可能なバッテリセル２４は、例えば、リチウムイオンセルやニッケル水素セルなどを採用することができる。このバッテリセル２４は、その両極が電源ラインＬｂに接続されている。
【００２３】
遮断回路２２は、電源ラインＬｂに設けられている。非充電状態では、この遮断回路２２によってバッテリセル２４と充電器１３との接続が遮断され、充電時のみ接続の遮断が解除される。
【００２４】
また、バッテリ１１の電源ラインＬｂには、電圧検出部２５及び電流検出部２６が設けられている。電圧検出部２５はバッテリセル２４の電圧を検出する。また、電流検出部２６は電源ラインＬｂを流れる電流を検出する。これらの電圧検出部２５及び電流検出部２６の検出信号は、それぞれバッテリＣＰＵ２３へ送信される。
【００２５】
バッテリＣＰＵ２３は、バッテリセル２４の充放電を制御する。このバッテリＣＰＵ２３は、情報記憶部３１および充電制御部３２を備えている。この充電制御部３２には、書換可能なメモリ３３が設けられている。メモリ３３には、バッテリセル２４への充電を停止するときのバッテリセル２４の電圧（設定上限電圧）が書き込まれる。
【００２６】
情報記憶部３１は、例えば、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）から構成される。情報記憶部３１は、第一の設定上限電圧Ｖ１及び第二の設定上限電圧Ｖ２が記憶された上限値記憶部４１と、容量情報記憶部４２と、履歴記憶部４３と、を有している。これら上限値記憶部４１、容量情報記憶部４２、履歴記憶部４３に記憶された情報は、充電制御部３２によって読み出し可能とされている。
【００２７】
容量情報記憶部４２は、バッテリセル２４の予め定められた充電容量の上限値まで充電した時の充電電圧が記憶されている。例えばバッテリセル２４としてリチウムイオンセルを用いた場合には、この予め定められた充電容量の上限値まで充電した時の充電電圧は４．２Ｖである。また、履歴記憶部４３は、バッテリセル２４の充放電の履歴が記憶されている。
【００２８】
上限値記憶部４１に記憶される第一の設定上限電圧Ｖ１及び第二の設定上限電圧Ｖ２は、バッテリセル２４を充電容量の上限まで充電した場合の上限値以下の値である。例えば、バッテリセル２４としてリチウムイオンセルを採用した場合には、第一の設定上限電圧Ｖ１を４．２Ｖ、第二の設定上限電圧Ｖ２を３．８Ｖとすることができる。
【００２９】
バッテリＣＰＵ２３は、充電時に、メモリ３３に書き込まれた設定上限電圧に基づいて充電動作を停止する。具体的には、電圧検出部２５からの出力が、メモリ３３の設定上限電圧と等しくなった場合に、遮断回路２２へ遮断信号を送信し、バッテリセル２４への充電を停止する。つまり、バッテリセル２４は、メモリ３３に書き込まれた設定上限電圧までしか充電されない。
【００３０】
充電制御部３２には、切替スイッチ４５が接続されている。この切替スイッチ４５によって、メモリ３３に入力されていた値を、上限値記憶部４１に記憶された第一の設定上限電圧Ｖ１または第二の設定上限電圧Ｖ２のいずれか一方の値に書き換えることができる。つまり、切替スイッチ４５によって、バッテリセル２４を第一の設定上限電圧Ｖ１まで充電するか、あるいは第二の設定上限電圧Ｖ２まで充電するかを選択することができる。
【００３１】
バッテリ１１には、表示装置５１、通信インターフェース５２，５３が設けられている。これらの表示装置５１、通信インターフェース５２，５３は、バッテリＣＰＵ２３に接続されている。表示装置５１には、バッテリＣＰＵ２３からの表示信号が送信され、バッテリセル２４の充電状態等が表示される。通信インターフェース５２は、車両１２に接続された際に、車両１２との通信を可能とする。また、通信インターフェース５３は、充電器１３に接続された際に、充電器１３との通信を可能とする。
【００３２】
次に、本実施形態に係るバッテリ１１への充電動作について、図２に示すフローチャートに沿って説明する。
【００３３】
充電器１３が外部電源およびバッテリ１１と接続されると、バッテリ１１への充電が可能となる。まず、バッテリＣＰＵ２３の充電制御部３２は、切替スイッチ４５からの信号を読み込み、設定上限電圧として第一の設定上限電圧Ｖ１が設定されているか、第二の設定上限電圧Ｖ２が設定されているかを判定する（ステップＳ０１）。
【００３４】
ここで、切替スイッチ４５で第一の設定上限電圧Ｖ１が選択されている場合には（ステップＳ０１：Ｙｅｓ）、充電制御部３２はメモリ３３に第一の設定上限電圧Ｖ１として例えば４．２Ｖを書き込む（ステップＳ０２）。これに対して、切替スイッチ４５で第二の設定上限電圧Ｖ２が選択されている場合には（ステップＳ０１：Ｎｏ）、充電制御部３２はメモリ３３に第二の設定上限電圧Ｖ２として３．８Ｖを書き込む（ステップＳ０３）。このようにして、充電時の充電を停止する上限電圧である設定上限電圧がメモリ３３に書き込まれる。
【００３５】
次に、バッテリＣＰＵ２３は、遮断回路２２による充電器１３とバッテリセル２４との接続の遮断を解除し、バッテリセル２４の充電を開始する。このとき、バッテリセル制御部２３は、メモリ３３に記憶された設定上限電圧と、電圧検出部２５から入力されるバッテリセル２４の電圧とを比較し、バッテリセル２４の電圧が設定上限電圧となるまで充電する。
【００３６】
バッテリＣＰＵ２３は、バッテリセル２４の電圧が設定上限電圧未満の場合には充電を継続する（ステップＳ０４：Ｎｏ）。バッテリセル２４の電圧が設定上限電圧に到達したら（ステップＳ０４：Ｙｅｓ）、バッテリＣＰＵ２３は遮断回路２２を動作させ、バッテリセル２４と充電器１３とを遮断して充電を停止する（ステップＳ０５）。このようにして、本実施形態に係るバッテリ１１によれば、バッテリセル２４に予め定められた充電容量の上限値に対して、この上限値以下の設定上限値にて充電を終了することができる。
【００３７】
このように、本実施形態に係るバッテリ１１には、予め定められた充電容量の上限値と同じまたは上限値より小さい、充電を終了する充電容量の設定上限値の情報を書き換え可能なメモリ３３が設けられている。これにより、設定上限値として予め定められた充電容量の上限値より低い設定上限値（第二設定充電電圧Ｖ２）を選択することにより、バッテリセル２４本来の充電容量の上限値よりも低い充電容量で充電を終えることができる。一般に、バッテリセルを本来の予め定められた充電容量の上限値いっぱいまで充電した場合、バッテリ容量などの性能が劣化しやすい。これに対して、本実施形態に係るバッテリ１１によれば、上限値まで充電しないで充電を終了することを選択できるため、バッテリ１１の性能が劣化しにくいように使うことができる。
【００３８】
また、通常は第二の設定上限電圧Ｖ２である３．８Ｖで充電し、性能が劣化しにくい状態でバッテリ１１を使用し、一方で、特に通常より長距離移動することが想定される場合には、第一の設定上限電圧Ｖ１である４．２Ｖで充電し、走行可能距離を大きくする、といった使い分けをすることが簡単にできる。したがって、ユーザのその時の要望に応じて、性能劣化防止を優先させたり、走行距離を大きくして利便性を高める、といった使い方を提供することができる。
【００３９】
また、この充電容量の設定上限値の情報を書き換え可能なメモリ３３がバッテリ１１に設けられているため、既存の小型電動車両等の車両のバッテリを交換する際に、このようなバッテリ１１に交換するだけで、小型電動車両に手を加えることなく長く使えるバッテリ１１を備えた車両１２とすることができる。したがって、新規に小型電動車両を購入するユーザにとってはもちろん、既存の小型電動車両を所有するユーザの経済的負担も抑えることができる。
【００４０】
また、既存のバッテリは、一般的に、バッテリセルの充放電状態を監視するバッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）を備えている。そこで本実施形態に係るバッテリ１１は、このＢＭＳの機能を有するバッテリＣＰＵ２３にメモリ３３を追加するという簡単な手法で、性能が劣化しにくいバッテリ１１を提供できる。つまり、低コストで性能が劣化しにくいバッテリ１１を提供することができる。
【００４１】
また、本実施形態に係るバッテリ１１は車両１２に着脱可能に搭載されている。これにより、バッテリ１１を車両１２から取り外してバッテリ１１の充電をバッテリ１１と充電器１３のみで行っても、性能が劣化しにくい設定上限値でバッテリ１１を充電することができる。つまり、車両や充電器に設定上限値の情報を持たせなくても良い。なお、バッテリ１１は、車両１２に搭載したまま充電をしてもよい。
【００４２】
また、本実施形態に係るバッテリ１１によれば、充電を制御する充電制御部３２がバッテリ１１に設けられているため、充電器１３とバッテリ１１とに通電すれば、車両１２に通電しなくても充電が可能である。したがって、充電中に車両１２へ通電することによる電力ロスをなくすことができる。
【００４３】
また、切替スイッチ４５がバッテリ１１に設けられているため、バッテリ１１単体で充電容量の設定上限値を切り替えることができる。これにより、車両１２から取り外してバッテリ１１の充電を単体で行っても、性能が劣化しにくい設定上限値でバッテリ１１を充電することができる。つまり、車両１２や充電器１３に設定上限値の情報の切り替え機能を持たせなくても良い。
【００４４】
なお、上記の実施形態では、切替スイッチ４５をバッテリ１１に設けた例を挙げて説明したが、この切替スイッチ４５は、車両１２または充電器１３に設けられていても良い。また、充電の制御を行う制御回路や情報記憶部３１も、車両１２または充電器１３に設けても良い。
【００４５】
また、本実施形態に係るバッテリ１１は、車両１２へ交換可能に搭載されていればよく、車両１２へ容易に着脱可能に搭載したり、あるいは、車両１２へボルト固定したりしてもよい。
【００４６】
また、上記の実施形態では、充電を終了する設定上限値として充電電圧を用いた場合を挙げて説明したが、本発明はこの例に限られない。例えば、設定上限値としてバッテリセル２４に蓄えられた電気量［Ａｈ］を用いることができる。
【００４７】
この場合は、バッテリ１１の容量情報記憶部４２に記録されている、バッテリセル２４に予め定められている充電容量の上限値（例えば１０Ａｈ）以下の、充電を終了する充電容量の設定上限値（例えば１０Ａｈまたは８Ａｈ）をメモリ３３に書き込むことができる。
【００４８】
これにより、設定上限値として８Ａｈを選択した場合には、充電制御部３２は、履歴記憶部４３の蓄電量とメモリ３３の設定上限値（８Ａｈ）とを比較しながら充電し、バッテリセル２４の蓄電量がメモリ３３の設定上限値に到達したときに充電を終了する。これによっても、充電容量の上限値より小さい設定上限値で充電を行うことが選択的に可能となり、性能が劣化しにくいバッテリ１１を提供することができる。
【００４９】
また、上述した例では、４．２Ｖや３．８Ｖ、あるいは１０Ａｈ、８Ａｈといった具体的な数値をメモリ３３に記憶させた例を挙げて説明したが、本発明はこの例に限られない。例えば、それぞれ性能を劣化させない場合と走行可能距離を長くする場合とを０，１で符号化し、この符号を記憶するといったように、設定上限値に関する情報を書き換え可能なメモリ３３に記憶させても良い。
【００５０】
また、上述した４．２Ｖ、３．８Ｖ、１０Ａｈ、８Ａｈといった数値は単なる例示であって、本発明はこれらの数値に限定されない。
【００５１】
また、上述の実施形態では、設定上限値として第一設定上限値と第二設定上限値のいずれか一方をメモリ３３に書き込む例を挙げて説明したが、本発明はこの例に限られない。設定上限値として、予め定められた充電容量の上限値以下の、２つ以上の複数の設定上限値から、いずれか一つの値を設定上限値としてメモリ３３に書き込んでも良い。
【００５２】
なお、上述の実施形態では充電の開始時に選択された設定上限値で充電する例を挙げて説明したが、本発明はこの例に限られない。例えば、充電途中に切替スイッチ４５を操作して設定上限値を変更し、この設定上限値で充電を終了するように構成してもよい。これにより、バッテリ１１の充電途中でも、バッテリセル２４本来の充電容量の上限値よりも低い設定上限値を選択し、性能が劣化しにくいようにバッテリ１１を充電することができる。
【００５３】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１１：バッテリ、１２：小型電動車両、１３：充電器、２４：バッテリセル、３３：メモリ
【図１】
2013180677.tif 000003
【図２】
2013180677.tif 000004