(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池(1)の残存容量を検出する演算回路(2)と、この演算回路(2)で演算された電池(1)の残存容量を表示する表示器(8)と、電池(1)の温度を検出する温度センサー(11)とを備え、
表示器(8)が、縦軸に電池(1)の残存容量を示し、横軸に温度を示して、電池(1)の実質残存容量を面積で２次元に表示する電池の残存容量を表示する装置。
【請求項２】
表示器(8)が電池温度によって表示色を変化させる請求項１に記載される電池の残存容量を表示する装置。
【請求項３】
電池(1)の残存容量を検出する演算回路(2)と、この演算回路(2)で演算された電池(1)の残存容量を表示する表示器(8)と、電池(1)の温度を検出する温度センサー(11)とを備え、
表示器(8)が、縦軸に電池(1)の残存容量を示し、横軸に温度を示して、電池温度によって実際に使用できる使用可能領域(V)を常時表示し、
使用可能領域(V)に重ねて、電池(1)の温度を示す横軸の位置において縦軸方向の高さにて電池(1)の残存容量を表示し、残存容量と使用可能領域(V)が重ねて表示される領域が実質残存容量を示す電池の残存容量を表示する装置。
【請求項４】
使用可能領域(V)と残存容量を異なる色で表示する請求項３に記載される電池の残存容量を表示する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、モーターで走行する自動車、いわゆる電気自動車に使用される電池の残存容量を表示する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気自動車は、電池の残存容量を、燃料計と同じように指針で表示し、あるいは、液晶等のモニタに棒グラフで表示している。ガソリン等の燃料は、温度によって発生できるエネルギーがほとんど変化しない。しかしながら、電池は、残存容量が同じであっても、モーターを駆動できるエネルギー、すなわち出力電力は大幅に変化する。このため、ドライバーが残存容量を見ても、実際に放電できる残存容量、すなわち実質残存容量は必ずしも表示される残存容量に一致しない。
【０００３】
電池は、温度が相当に低下し、あるいは上昇するにしたがって、実質残存容量は相当に低下する。たとえば、ニッケル−水素電池においては、電池温度が５０℃以上になると、実質残存容量は数十％低下する。さらに、電池温度が−２０℃と極めて低くなると、実質残存容量は数分の１に減少する。自動車は、極めて寒い環境から極めて高温な環境で使用される。このため、使用される外的環境が変化しても、実質残存容量を正確にドライバーに表示することが大切である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
温度で補正して、残存容量を表示することもできる。しかしながら、この方式では、電池の残存容量が少ないのか、あるいは電池の温度が低く、あるいは高いために実質残存容量が少なくなっているのか識別ができない。このため、使用者に正確に実質残存容量を表示できない欠点がある。
【０００５】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電池の残存容量と実質残存容量の両方を正確に表示できる電池の残存容量を表示する装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載している電池の残存容量を表示する装置は、電池１の残存容量を検出する演算回路２と、電池１の温度を検出する温度センサー１１と、演算回路２で演算された残存容量を表示する表示器８とを備える。表示器８は、電池１の残存容量と温度を２次元に表示する。この表示器８は、縦軸に残存容量を、横軸に温度を表示して、実質残存容量を面積で表示する。
【０００７】
表示器８は、電池温度によって実質残存容量を表示する部分の表示色を変化させることにより、よりわかりやすく使用者に実質残存容量を表示できる。
【００１１】
本発明の残存容量を表示する装置は、演算回路２と温度センサー１１に加えて、電池１の残存容量を表示する表示器８とを備える。表示器８は電池温度によって実際に使用できる使用可能領域Ｖを常時表示する。使用可能領域Ｖに重ねて、電池１の温度を示す横軸の位置において縦軸方向の高さにて電池１の残存容量を表示し、残存容量と使用可能領域Ｖが重ねて表示される領域が実質残存容量を示す。この装置は、使用可能領域Ｖと残存容量を異なる色で表示して、明確に実質残存容量を表示できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池の残存容量を表示する装置を例示するものであって、本発明は表示装置を以下のものに特定しない。
【００１３】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１４】
図１に示す電池の残存容量を表示する装置は、自動車を走行させる電池の残存容量を表示する。この図の表示装置は、エンジン９とモーター３の両方で車輪を駆動するハイブリッドカー、あるいは、エンジンを備えていないで電池のみで走行する自動車等の電気自動車の残存容量を表示するのに適している。電気自動車が、電池の残存容量によって走行状態や走行できる距離が変化するからである。
【００１５】
図１は、ハイブリッドカーである電気自動車の電池の残存容量を表示する装置を示す。この図の表示装置は、走行用のモーター３を駆動する電池１と、この電池１の残存容量を演算すると共に、電池１の充放電を制御し、さらに、電池１を強制冷却するファン４を制御する演算回路２と、演算回路２に接続されて電池１の残存容量を表示する表示器８と、演算回路２に制御されてファン４の回転を制御するファンコントローラ５と、ファンコントローラ５にファン４を回転させるための電力を供給するダウンコンバータ６と、電池１をモーター３に接続するインバータ７とを備える。
【００１６】
演算回路２は、電池１が過充電や過放電にならないように電池１の充電と放電を制御する。電池１は、走行用のモーター３を回転させて放電し、エンジン９で回転される発電機１０で充電される。また、電池は、自動車が回生ブレーキをかけるときに、発電機に併用されるモーターや、専用の発電機でも充電される。演算回路２は、電池１が完全に放電されると放電を停止して過放電を防止し、また、満充電になると充電を停止して過充電を防止する。演算回路２は、電池１の残存容量を演算して、充放電を制御する。
【００１７】
演算回路２は、電池１の充電電流と放電電流から残存容量を検出する。充電電流の積算値に充電効率をかけると充電容量が計算される。残存容量は、充電容量から放電容量を減算して計算される。放電容量は放電電流を積算して計算される。
【００１８】
さらに、演算回路２は、電池１の残存容量を補正してより正確に残存容量を計算できる。残存容量の補正は、電池１を満充電したときに、残存容量を１００％に修正し、あるいは、電池１を完全に放電したときに残存容量を０％に修正する。電池１が満充電されたことは、充電している電池１の電圧や電池温度で検出できる。電池１が完全に放電されたことは、電池電圧で検出できる。
【００１９】
温度センサー１１は、電池１の表面に接触されて、電池温度を検出する。電池１に直接接触される温度センサー１１は、最も正確に電池温度を検出できる。ただし、本発明の表示装置は、電池の表面に直接に温度センサーを接触させないで、電池に接近する位置に配設して電池温度を検出することもできる。温度センサー１１は、サーミスター等の半導体感温素子、あるいは、ＰＴＣ等の温度によって電気抵抗が変化する素子が使用できる。
【００２０】
温度センサー１１からの信号は、演算回路２に入力される。演算回路２は、温度センサー１１から入力される電池温度を残存容量と共に表示する信号を表示器８に出力する。表示器８が残存容量と電池温度とを表示する状態を図２〜図６に示す。
【００２１】
図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す表示器は、縦軸に電池の残存容量を表示し、横軸に温度を表示して、電池の実質残存容量を面積で２次元に表示する。この表示器は、電池の温度が相当に低下すると、実質残存容量が小さくなることを面積で明確に表示する。この図に示す表示器は、（ａ）と（ｃ）に示すように、温度が２０℃のときに比較して、０℃のときには実質残存容量が半分に減少することをわかりやすく表示する。電池は、電極や電解液の材質によって、温度に対する実質残存容量が変化する特性が変化する。図２の表示は、電池の温度特性に一致するように、横軸の温度を決定する。
【００２２】
さらに、図２に示す表示器は、電池温度によって表示色を変化して、よりわかりやすく実質残存容量を表示できる。たとえば、この図において、ハッチングで示す領域を青、ドットで示す領域を緑、クロスハッチングで示す領域を黄色、無地の領域を赤に着色して実質残存容量を表示する。
【００２３】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の表示器は、電池の残存容量を縦軸に表示する。この表示器は、電池の残存容量が大きくなると、容器に水を満たすように、レベルを上昇させる。したがって、電池の残存容量が多くなると、表示部分の面積が広くなって長くなる。さらに、この図の表示器は、電池の温度によって表示部分の色を変化させる。たとえば、電池温度が常温のときは表示部分をオレンジ色に着色し、温度が少し低くなると黄色に、さらに低くなると青色に着色して残存容量を表示する。この表示器は、実質残存容量を色で識別する。
【００２４】
さらに、図４（ａ）、（ｂ）に示す表示器は、図３の表示器と同じように、実質残存容量を縦軸に示すものであるが、電池温度によって満充電状態の面積を変化させる。電池温度が相当に低くなると、満充電容量が少なくなるので、図に示すように、満充電容量を示す領域を小さくして、この満充電容量の内部に残存容量を表示する。残存容量は満充電容量に対する割合として、縦軸に表示する。
【００２５】
さらに、この図に示す表示器は、残存容量を示す表示部分の色を電池温度で変化させて、より明確に実質残存容量を表示する。たとえば、常温では表示部分を黄色に着色して、低温では青色に着色する。この表示器８は、色と面積の両方で実質残存容量をよりわかりやすく表示する。
【００２６】
さらに図５（ａ）、（ｂ）に示す表示器は、満充電容量を示す領域を温度で変化させると共に、残存容量の表示部分に隣接して、電池温度を示す温度計１２を配設している。この表示器は、温度計１２と実質残存容量を示す表示部分の両方で、電池の温度と実質残存容量の両方をわかりやすく表示する。
【００２７】
さらに図６（ａ）、（ｂ）の表示器は、電池の残存容量を指針１３で表示する。指針１３で示される領域は、放電できる放電可能領域Ｘと、放電できない非放電領域Ｚをレベルラインで区画して表示している。図の表示器は、指針１３で示す領域を、レベルラインで３つの領域に区画している。放電可能領域Ｘと非放電領域Ｚとの間に中間放電領域Ｙを設けて３つの領域に区画している。中間放電領域Ｙは、好ましくは放電させないことが望ましいが、放電はできる領域である。この表示器は、電池温度によってレベルラインの位置を変化させる。すなわち、電池温度が低くなると（ｂ）に示すように、レベルラインを上昇させて、放電可能領域Ｘを少なく、すなわち、実質残存容量を少なく表示する。
【００２８】
さらに、この非放電領域Ｚは、放電可能領域Ｘと非放電領域Ｚとを異なる色で表示することにより、より明確にわかりやすく実質残存容量を表示できる。
【００２９】
図７（ａ）、（ｂ）の表示器は、電池温度によって変化する使用可能領域Ｖと残存容量の両方を表示している。この図は、横軸に温度を、縦軸に電池の容量を示している。使用可能領域Ｖはハッチングで示し、残存容量はハッチング部分に重ねて縦に延長して示している。電池の使用可能領域Ｖは、ハッチングで示すように、温度が高くても低くて減少する。したがって、使用可能領域Ｖは、常温の中間で高く、温度が低くあるいは高くなる両側で低くなっている。この使用可能領域Ｖに重ねて、電池の残存容量を表示しており、残存容量と使用可能領域Ｖが重ねて表示される領域が実質残存容量である。残存容量は、電池の温度を示す横軸の位置に、残存容量を示す高さに表示される。
【００３０】
図７（ａ）は、電池の温度が常温であるときの残存容量を示している。したがつて、残存容量は常温位置に表示される。残存容量の高さは、使用可能領域Ｖよりも低いので、残存容量の全ての放電できる、いいかえると、残存容量は実質残存容量と同じになる。電池の温度が低くなると、図７（ｂ）で示すように、温度が低い位置に残存容量が表示される。残存容量は使用可能領域Ｖよりも高いが、使用可能領域Ｖよりも高く突出している部分は、実際には放電できない領域である。したがって、実質残存容量は、残存容量によらず使用可能領域Ｖで制限され、残存容量と使用可能領域Ｖとが重なっている部分が実質残存容量を表示する。
【００３１】
図７に示す表示器は、使用可能領域Ｖと残存容量とを異なる色で表示して、明確にわかりやすく表示できる。たとえば、使用可能領域Ｖを薄い空色で示し、残存容量の使用可能領域Ｖとラップする部分を濃い空色で示し、残存容量の使用可能領域Ｖとラップしない部分、すなわち放電できない部分を赤色で表示する。
【００３２】
以上のように、残存容量や実質残存容量をカラーで表示する表示器は、フルカラーの液晶ディスプレイ、あるいは、赤、青、緑に発光するＬＥＤを縦横格子状に並べてなるカラーのＬＥＤディスプレイである。演算回路２は、残存容量と温度を演算して、図２〜図７の表示をする信号を表示器８に出力する。
【００３３】
さらに、演算回路２は、電池温度が設定温度よりも高くなると、ファンコントローラ５を制御してファン４を回転させて電池を冷却する。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の電池の残存容量を表示する装置は、電池の残存容量と実質残存容量の両方を正確に表示できる特長がある。それは、本発明の装置が、残存容量と温度の両方を判りやすい状態で表示しているからである。とくに、本発明の請求項１の装置は、電池の実質残存容量を面積で２次元に表示することにより、極めてわかりやすい状態で実質残存容量を表示できる特長がある。また、本発明の装置は、電池温度によって実際に使用できる使用可能領域を表示するので、残存容量と実質残存容量とをより明確に表示できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の電池の残存容量を表示する装置のブロック線図
【図２】残存容量と電池温度を表示する表示器の一例を示す図
【図３】残存容量と電池温度を表示する表示器の他の一例を示す図
【図４】残存容量と電池温度を表示する表示器の他の一例を示す図
【図５】残存容量と電池温度を表示する表示器の他の一例を示す図
【図６】残存容量と電池温度を表示する表示器の他の一例を示す図
【図７】残存容量と電池温度を表示する表示器の他の一例を示す図
【符号の説明】
１…電池
２…演算回路
３…モーター
４…ファン
５…ファンコントローラ
６…ダウンコンバータ
７…インバータ
８…表示器
９…エンジン
１０…発電機
１１…温度センサー
１２…温度計
１３…指針
Ｘ…放電可能領域
Ｙ…中間放電領域
Ｚ…非放電領域
Ｖ…使用可能領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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