(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電式電池と、該電池の残存容量を含む電池状態の管理を行なう電池管理装置と、上記充電式電池を充電する充電装置とを備えた電動車両用電源システムにおいて、
上記充電装置は、上記充電式電池のリフレッシュ放電を行なう放電手段と、上記電池管理装置からのリフレッシュ放電要信号に基づいて上記放電手段によるリフレッシュ放電を制御する放電制御手段とを備えており、
上記電池管理装置は、充電開始時の電池温度又は充電終了時の電池温度の少なくとも何れか一方に基づいて充電回数の重み付けを行い、該重み付け充電回数が規定値以上になったときにリフレッシュ放電要信号を出力することを特徴とする電動車両用電源システム。
【請求項２】
請求項１において、上記電池管理装置は、上記電池温度が高いほど上記重み付けを大きくすることを特徴とする電動車両用電源システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記電池管理装置は、上記充電終了後に所定量以上の放電が行われたとき上記充電回数をカウントすることを特徴とする電動車両用電源システム。
【請求項４】
請求項１において、上記充電装置の放電制御手段は、リフレッシュ放電要信号を上記電池管理装置から受信した時にのみ上記放電手段によるリフレッシュ放電を可能とするよう該放電手段を制御することを特徴とする電動車両用電源システム。
【請求項５】
請求項１において、上記放電制御手段は、リフレッシュ放電要信号を上記電池管理装置から受信した時に、その旨を表示手段に表示させることを特徴とする電動車両用電源システム。
【請求項６】
請求項５において、上記放電制御手段は、リフレッシュ放電要信号を上記電池管理装置から受信した旨を表示手段に表示させている場合に、所定時間内にリフレッシュスイッチがオンされた時には上記放電手段によるリフレッシュ放電を行いしかる後に充電を行い、オンされなかった時には充電を行うことを特徴とする電動車両用電源システム。
【請求項７】
請求項５において、上記放電制御手段は、上記リフレッシュ放電要信号を受信した時には上記放電手段によるリフレッシュ放電を開始するとともに表示手段にリフレッシュ放電中である旨を表示させ、リフレッシュキャンセルスイッチがオンされた時にはリフレッシュ放電を停止して充電を行うことを特徴とする電動車両用電源システム。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかにおいて、上記電池管理装置は、該電池管理装置の認識する現在時点での最大電池容量と、ある設定電圧までの放電容量との間に一定量以上の差があった時に、リフレッシュ放電が必要と判断することを特徴とする電動車両用電源システム。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかにおいて、上記電池管理装置は、先回のリフレッシュ放電必要の表示後にリフレッシュ完了までリフレッシュ放電が実施されなかった場合にはリフレッシュ放電が必要と判断することを特徴とする電動車両用電源システム。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかにおいて、車両に搭載される着脱式電池ケースと、車両に搭載され、又は搭載されない充電装置とを備え、上記電池管理装置は上記着脱式電池ケースに内蔵されていることを特徴とする電動車両用電源システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかにおいて、上記充電式電池，上記電池管理装置及び上記充電装置は車両に固定式に搭載（常時搭載）されていることを特徴とする電動車両用電源システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電動自転車，電動車椅子，電動Ｓ／Ｃ等にエネルギー源として使用されるＮｉ−Ｃｄ，Ｎｉ−ＭＨ等の充電式電池の状態の管理を行なう電池管理装置と、上記充電式電池を充電する充電装置とを備えた電動車両用電源システムに関する。
【従来技術】
【０００２】
Ｎｉ−Ｃｄ，Ｎｉ−ＭＨ電池等の正極にＮｉ極を採用する充電式電池において、十分な放電深度まで放電せずに充電を繰り返すと、放電時の電圧特性が低下し、それにともない放電停止電圧となるまでに可能な放電容量が減少するという、いわゆるメモリー効果が発生することが一般に良く知られている。メモリー効果を解消する為には放電器により、電池に一度深い放電（リフレッシュ放電）をさせることが効果的であることが知られている。最近では充電器と放電器を別々に設置する不経済性から、充電器内部に放電器を内蔵し、充電器に取り付けられた何らかの手段（スイッチ等）でユーザーが充電，リフレッシュ放電を選択するのが一般的である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
リフレッシュ放電はメモリー効果を解消するためには大変有効な手段であるが、単セルを複数個接続して構成された組電池においてはそもそも各セルの容量にばらつきがあることからリフレッシュ放電時に過放電状態になるセルが現れることがあり、もしリフレッシュ放電をユーザーの判断で自由に行なうと必要でもないのにリフレッシュ放電がなされ、その結果、リフレッシュ放電の頻度が高くなって組電池の劣化を引き起こすという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、充電式電池をリフレッシュ放電する場合のタイミングを最適化できる電動車両用電源システムを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の開示図１４のクレーム構成図に示すように、請求項１の発明は、充電式電池４００と、該電池４００の残存容量を含む電池状態の管理を行なう電池管理装置４０１と、上記充電式電池４００を充電する充電装置４０２とを備えた電動車両用電源システム４０３において、上記充電装置４０２は、上記充電式電池４００のリフレッシュ放電を行なう放電手段４０４と、上記電池管理装置４０１からのリフレッシュ放電要信号に基づいて上記放電手段４０４によるリフレッシュ放電を制御する放電制御手段４０５とを備えており、
上記電池管理装置は、充電開始時の電池温度又は充電終了時の電池温度の少なくとも何れか一方に基づいて充電回数の重み付けを行い、該重み付け充電回数が規定値以上になったときにリフレッシュ放電要信号を出力することを特徴としている。
請求項２の発明は、請求項１において、上記電池管理装置は、上記電池温度が高いほど上記重み付けを大きくすることを特徴としている。
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記電池管理装置は、上記充電終了後に所定量以上の放電が行われたとき上記充電回数をカウントすることを特徴としている。
請求項４の発明は、請求項１において、上記充電装置の放電制御手段は、リフレッシュ放電要信号を上記電池管理装置から受信した時にのみ上記放電手段によるリフレッシュ放電を可能とするよう該放電手段を制御することを特徴としている。
【０００６】
請求項５の発明は、請求項１において、上記放電制御手段は、リフレッシュ放電要信号を上記電池管理装置から受信した時に、その旨を表示手段に表示させることを特徴としている。
【０００７】
請求項６の発明は、請求項５において、上記放電制御手段は、リフレッシュ放電要信号を上記電池管理装置から受信した旨を表示手段に表示させている場合に、所定時間内にリフレッシュスイッチがオンされた時には上記放電手段によるリフレッシュ放電を行いしかる後に充電を行い、オンされなかった時には充電を行うことを特徴としている。
【０００８】
請求項７の発明は、請求項５において、上記放電制御手段は、上記リフレッシュ放電要信号を受信した時には上記放電手段によるリフレッシュ放電を開始するとともに表示手段にリフレッシュ放電中である旨を表示させ、リフレッシュキャンセルスイッチがオンされた時にはリフレッシュ放電を停止して充電を行うことを特徴としている。
【０００９】
請求項８の発明は、請求項１〜７の何れかにおいて、上記電池管理装置は、該電池管理装置の認識する現在時点での最大電池容量と、ある設定電圧までの放電容量との間に一定量以上の差があった時に、リフレッシュ放電が必要と判断することを特徴としている。
【００１０】
請求項９の発明は、請求項１〜８の何れかにおいて、上記電池管理装置は、先回のリフレッシュ放電必要の表示後にリフレッシュ完了までリフレッシュ放電が実施されなかった場合にはリフレッシュ放電が必要と判断することを特徴としている。
【００１１】
請求項１０の発明は、請求項１〜９の何れかにおいて、車両に搭載される着脱式電池ケースと、車両に搭載され、又は搭載されない充電装置とを備え、上記電池管理装置は上記着脱式電池ケースに内蔵されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項１１の発明は、請求項１〜１０の何れかにおいて、上記充電式電池，上記電池管理装置及び上記充電装置は車両に固定式に搭載（常時搭載）されていることを特徴としている。
【発明の実施の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１ないし図１２は、本発明の第１実施形態による電動補助自転車用電源システムを説明するための図であり、図１は上記電源システムのうち充電装置を非車載とし、着脱式電池ケースを車載した電動車両としての電動補助自転車の側面図、図２は上記電源システムのブロック構成図、図３は上記電源システムの変形例を示すブロック構成図、図４〜図６は上記電源システムの電池管理装置と充電装置との間で送受信される信号データを説明するための図、図７〜図９は上記電池管理装置の動作を、図１０〜図１２は上記充電装置の動作を、それぞれ説明するためのフローチャート図である。
【００１５】
図において、１は本実施形態電源システムのうち充電装置１１２を非車載とし、着脱式電池ケース１００を車載した電動車両としての電動補助自転車であり、これの車体フレーム２はヘッドパイプ３と、該ヘッドパイプ３から車体後方斜め下方に延びるダウンチューブ４と、該ダウンチューブ４の後端から上方に略起立して延びるシートチューブ５と、上記ダウンチューブ４の後端から後方に略水平に延びる左，右一対のチェーンステー６と、該両チェーンステー６の後端部と上記シートチューブ５の上端部とを結合する左，右一対のシートステー７と、上記ヘッドパイプ３とシートチューブ５とを接続するトップチューブ１１とを備えている。
【００１６】
上記ヘッドパイプ３にはフロントフォーク８が左右に回動可能に枢支されている。該フロントフォーク８の下端には前輪９が軸支されており、上端には操向ハンドル１０が固着されている。また上記シートチューブ５の上端にはサドル１２が装着されている。さらに上記チェーンステー６の後端には後輪（車輪）１３が軸支されている。
【００１７】
なお、図示していないが、上記操向ハンドル１０の中央には速度メータ等を備えた計器パネル（不図示）が設けられており、このパネル部分に、リフレッシュ放電が必要と判断された時にその旨が表示される表示装置（表示手段）を設けてもよい。
【００１８】
上記車体フレーム２の下端部には、クランク軸１６の両端突出部に取り付けられたクランクアーム１６ａを介してペダル１６ｂに入力されたペダル踏力（入力）と、内蔵する電動モータ１７からの入力の大きさに比例した補助動力との合力を出力するパワ−ユニット１５が搭載されている。すなわちペダル踏力の大きさがモータ駆動指令２８となる。このパワーユニット１５からの出力はチェーン３０を介して上記後輪１３に伝達される。
【００１９】
なお、本実施形態自転車１は外部からモータ駆動指令２８を入力するための自走レバー１４をも備えており、該自走レバー１４を操作することにより、ペダル１６ｂに入力することなく電動モータ１７からの動力のみで走行することも可能となっている。
【００２０】
また上記電動モータ１７等の電源となる電池ケース１００は上記シートチューブ５の後面に沿うように、かつ左，右のシートステー７，７に挟まれるように車体に対して着脱自在に配設されている。上記電池ケース１００は、多数の単電池１０１を直列に接続してなる充電式電池１０２を収納しており、また上記電池１０２の温度を検出する温度センサ１０３と、該電池１０２の電流値を測定する電流計１０４とを備えている。さらにまた、上記電池ケース１００は、上記電池１０２の管理等を行なう電池管理装置１０５を備えている。
【００２１】
また、上記電池ケース１００は、車載時にはコネクタ１０７，１０８によりモータ駆動回路２２と装着と同時に自動接続され、またコネクタ１１０，１１１により上記電動補助自転車１０走行制御を行なう走行制御部１０９と通信Ｉ／Ｆ１２０ａ，１２０ｂを介して自動接続される。
【００２２】
一方、上記電池ケース１００は、充電時には、車体から取り外された状態で、あるいは車載状態のままでコネクタ１１３，１１４により非車載で全く独立に構成された充電装置１１２の出力側と接続され、またコネクタ１１５，１１６により上記充電装置１１２に通信Ｉ／Ｆ１２７，１２０ｃを介して接続される。
【００２３】
図１において、１００ａは電池ケース１００に設けられた充電口であり、ここに上記コネクタ１１３，１１４，１１５，１１６の電池ケース側端子が配置される。また１２１は充電装置１１２の充電プラグであり、この中に上記コネクタ１１３〜１１６の充電装置側端子が配置されており、上記充電口１００ａに差し込み自在となっている。上記電池ケース１００と充電装置１１２とで本実施形態における電源システム２１が構成される。なお、上記コネクタ１０７，１０８と１１３，１１４、及びコネクタ１１０，１１１と１１５，１１６は共通にしても良い。
【００２４】
上記電池管理装置１０５は、上記温度センサ１０３からの電池温度データＴと、電流計１０４からの電流値データＩと、電池１０２の電圧データＶとが入力され、上記充電式電池１０２のリフレッシュ放電の制御等を行なう電池管理・制御部１１７と所定のデータを記憶するＥＥＰＲＯＭ１０６を備えており、また、該電池管理・制御部１１７からの信号に基づいて、表示を必要とする時に表示ボタン１１８を押すことにより電池残存容量やリフレッシュお知らせ情報が表示される表示装置（表示手段）１１９と、上記充電装置１１２や走行制御部１０９との通信を行なう通信Ｉ／Ｆ１２０ｃや１２０ａを備えている。なお、上記表示装置１１９は、速度メータ等が設置される車両側の表示パネル部分に設けても良い。
【００２５】
なお、上記ＥＥＰＲＯＭ１０６には、上記所定のデータとして、初期もしくは先回のリフレッシュ放電からの充電回数，放電回数，充放電サイクル数や、上記電池１０２の電池実力容量，放電時の放電容量や、リフレッシュ放電必要の表示後のリフレッシュ放電の実施の有無等が記憶されるそして、上記電池管理・制御部１１７は、上記充電式電池１０２の、例えば電池温度，電圧，残存容量等の電池状態、初期もしくは先回のリフレッシュ放電からの充電回数，放電回数，充放電サイクル数、電池実力容量と放電容量との差，リフレッシュ放電必要表示後のリフレッシュ放電の有無等の電池履歴等に基づいてリフレッシュ放電の要否を判断し、また、電池残存容量を上記表示装置１１９に表示させるように機能する。なお、リフレッシュ放電が必要であることを上記表示装置１１９に表示させるようにしてもよい。
【００２６】
上記充電装置１１２には、コンセントに接続されると、交流電源を該充電装置１１２に供給するプラグ１２３が設けられている。この充電装置１１２は、上記プラグ１２３から供給された交流電源を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ１２４と、該コンバータ１２４の出力の電圧値，電流値を計測する電圧計１２５，電流計１２６と、上記充電式電池１０２のリフレッシュ放電を行なう放電器（放電手段）１３５と、上記電圧計１２５，電流計１２６からの計測値や上記通信Ｉ／Ｆ１２７からの所定の信号等が入力される充電／放電制御部１２８とを備えている。
【００２７】
また、上記充電装置１１２は、この充電装置１１２と上記電池ケース１００とが接続されていることを示す接続信号を、上記充電／放電制御部１２８に出力する電池接続検知部１２９を備えている。
【００２８】
さらにまた、上記充電装置１１２には、後述する表示装置１３３にリフレッシュ放電が必要な旨が表示されている場合に、ユーザーが押すことによって上記充電／放電制御部１２８にリフレッシュ放電指示信号を出力するリフレッシュスイッチ１３１が設けられている。なお、リフレッシュスイッチを図２に符号１３７で示すように電池ケース１００側にも設けてもよい。
【００２９】
上記ＡＣ／ＤＣコンバータ１２４の出力は出力制御部１３２を介して上記充電／放電制御部１２８により制御される。また、上記表示装置（表示手段）１３３や上記放電器１３５は上記充電／放電制御部（放電制御手段）１２８により制御される。表示装置１３３には、充電待機中，充電中，充電完了，充電停止，リフレッシュお知らせ，リフレッシュ中，リフレッシュ終了等の情報が表示される。このうちリフレッシュお知らせを電池ケース１００側の表示装置１１９にも同時に表示させてもよい。
【００３０】
なお、図３に示すように、電池１０２′として、複数の電池１０２・・１０２が並列に接続されたものを用いる場合、各電池１０２の温度を検出する複数の温度センサ１０３・・１０３が設けられ、各センサ１０３・・１０３の検出値Ｔ１・・Ｔｎが上記電池管理・制御部１１７に入力されるよう構成される。図３において、図２と同符号は同一または相当部分を示している。
【００３１】
次に、図４〜図６に基づいて、上記電動補助自転車１における電池管理装置１０５と充電装置１１２との間で送受信される信号データについて説明する。なお、図４〜図６は、信号データのナンバー（Ｎｏ），及び該ナンバーの内容を示している。
【００３２】
図４は、上記電池管理装置１０５から充電装置１１２にまとめて送信される充放電制御データを示しており、１として「リフレッシュお知らせ」が、２として「リフレッシュ放電電流値」が、３として「リフレッシュ放電停止電圧」が、４として「リフレッシュタイマー値」が、５として「充電開始下限温度」が、６として「充電開始上限温度」が含まれている。なお、上記「リフレッシュお知らせ」は、具体的には「有」又は「無」が示され、リフレッシュ放電の要否を知らせる信号として機能する。
【００３３】
図５は、上記電池管理装置１０５から充電装置１１２にまとめて送信される電池状態データを示しており、１として「電池温度（１）」が、２として「電池温度（２）」が、３として「電池電圧」が、４として「現時点での電池残存容量」が、５として「電池実力容量すなわち現時点での最大容量学習値」が含まれている。なお、この最大容量学習値とは、充放電等をくり返すうちに電池は次第に劣化し、最大容量も次第に変化（低下）していく中で現在の時点での最大容量値のことである。
【００３４】
また、上記電池温度（１）は、図２に示すように上記充電式電池１０２を１組備える構成の電池温度を、上記電池温度（２）は、２組備える構成の２組目の電池温度を、それぞれ意味している。また、図３に示すように上記充電式電池１０２を複数組備える場合には、電池温度（１）〜（ｎ）まで含まれる。
【００３５】
図６は、上記充電装置１１２から電池管理装置１０５にまとめて送信される充電器状態データを示しており、１として「充放電制御データ要求」が、２として「電池状態データ要求」が、３として「リフレッシュ中」が、４として「リフレッシュ終了」が、５として「充電中」が、６として「充電待機中」が、７として「充電完了」が、８として「充電停止」が含まれる。
【００３６】
次に、図７〜図１２のフローチャート図に基づいて、本電源システム２１における電池管理装置１０５及び充電装置１１２の動作を説明する。図７〜図９は上記電池管理装置１０５の動作を、図１０〜図１２は上記充電装置１１２の動作をそれぞれ示しており、図７はリフレッシュお知らせ判定の処理を、図８は放電量誤差判定の処理を、図９はリフレッシュお知らせの処理をそれぞれ示している。
【００３７】
図７に示すように、電池管理装置１０５に充電装置１１２が接続されたことを示す信号（Ｄ９）が電池管理装置１０５で受信されると（ステップＡ１）、まず放電履歴の有無を判断すべく、電池管理装置１０５のＥＥＰＲＯＭに記憶され、車両のメインスイッチのオンにより変化する車両接続（放電）履歴の有無の判定が行なわれる（ステップＡ２）。上記車両接続履歴があれば、放電の履歴有りとして充放電の回数を計測するサイクルカウンターの内容が＋１され（ステップＡ３）、車両接続履歴がなければ直ちに放電量誤差の検出処理（図８参照）における放電量誤差の有無判定が行なわれる（ステップＡ４）。
【００３８】
上記放電量誤差がなく、上記サイクルカウンターが２０以上であれば、充電式電池のリフレッシュ放電が必要である旨を上記表示装置１３３の表示手段に表示する処理を行なう「リフレッシュお知らせ」が「有り」とされ（ステップＡ６）、上記図４に示す充放電制御データ「１」が作成される（ステップＡ７）。また、上記ステップＡ５において、サイクルカウンターが２０以上でなければ上記「リフレッシュお知らせ」が「無し」とされ（ステップＡ８）、上記ステップＡ７の処理が行なわれる。
【００３９】
上記ステップＡ４の放電量誤差判定は、図８に示すように行われる。
【００４０】
上記電池管理装置１０５に充電装置１１２が接続されており（ステップＢ１）、上記電池管理装置１０５に前回の放電の際、ある設定電圧たとえば放電停止電圧が検出された履歴が記憶されていると（ステップＢ２）、同様に電池管理装置１０５に記憶されている放電停止電圧が検出されるまでの放電容量と上記充電電池の劣化で変動する実力容量とが比較され（ステップＢ３）、両者の差が所定値以上であれば（ステップＢ４）、誤差有りと判定される（ステップＢ５）。なお、放電停止電圧が検出されないか又は両者の差が所定値以上でない場合は誤差無しと判定される（ステップＢ６）。
【００４１】
次に、図９に基づいて電池管理装置のリフレッシュお知らせ処理動作を説明する。
【００４２】
上記電池管理装置１０５が待機モードであって（ステップＣ１）、後述の接続信号（Ｄ９）の割込により、充電器接続信号が検出され（ステップＣ２）、上記充電装置１１２から送信された図６のＮｏ１に示す「充放電制御データ要求」信号（Ｄ１０）が受信されると（ステップＣ３）、上記電池管理装置１０５は、リフレッシュ放電要否の判定を実施し（ステップＣ４）、充放電制御データを作成し（ステップＣ５）、電池管理装置１０５から上記充電装置１１２に図４に示す充放電制御データが送信される（ステップＣ６）。
【００４３】
なお、上記ステップＣ４におけるリフレッシュ放電の要否判定は、初期もしくは先回のリフレッシュ放電からの充電回数，放電回数，又は充放電サイクル数や、先回のリフレッシュ放電必要の表示後のリフレッシュ放電実行の有無、あるいは放電停止電圧が検出されるまでの放電容量と実力容量との差に基づいて行われる。例えば上記充放電サイクル数が２０回以上の場合、及びリフレッシュ放電必要表示後のリフレッシュ放電不実行時にリフレッシュ放電要と判定される。
【００４４】
次に、図６の「充電器状態データ」信号の受信が待機され（ステップＣ７）、この信号が正常に受信されると（ステップＣ８）、充電器状態データ内にリフレッシュ放電中の信号が含まれているか否か判定され（ステップＣ９）、リフレッシュ中であれば電池温度，電圧，電流が計測され（ステップＣ１０）、電池の残存容量が計算されて（ステップＣ１１）、図５に示す電池状態データが上記充電装置１１２に送信される（ステップＣ１２）。
【００４５】
そして、上記電池管理装置１０５に上記充電装置１１２が接続されており（ステップＣ１３）、該充電装置１１２からの図６の充電器状態データとしてリフレッシュ放電終了信号が受信されると、上記サイクルカウンターが０にクリアされて（ステップＣ１４，Ｃ１５）、上記ステップＣ７に処理が移行する。なお、上記リフレッシュ放電の終了は、上記電池１０２の電圧データＶ等に基づいて充電装置１１２側で判断される。
【００４６】
上記ステップＣ９において図６の充電器状態データ内の信号からリフレッシュ中ではないと判定された場合は、電池温度，電圧，電流が計測され（ステップＣ１６）、電池の残存容量が計算されて（ステップＣ１７）、図５に示す電池状態データが充電装置１１２に送信される（ステップＣ１８）。
【００４７】
そして、この電池管理装置１０５に上記充電装置１１２が接続されており（ステップＣ１９）、図６の「充電器状態データ」からの充電完了信号が検出されると（ステップＣ２０）、上記ステップＣ１の待機モードに処理が移行する。なお、上記ステップＣ１３，ステップＣ１９において、この電池管理装置１０５と上記充電装置１１２との接続が検出されない時も上記ステップＣ１の待機モードに処理が移行する。
【００４８】
また、上記ステップＣ８において、「充電器状態データ」信号が正常に受信されない時は、通信異常として（ステップＣ２１）、異常表示２の処理が行なわれ（ステップＣ２２）、上記表示装置１３３の表示手段に交互点滅等の所定の表示が行なわれる。
【００４９】
次に、図１０に基づいて充電準備段階である上記充電装置１１２のＡＣプラグ接続後の動作を説明する。上記充電装置１１２のＡＣプラグ１２３がコンセントに接続されると（ステップＤ１）、上記電池ケース１００の接続検知が待機される（ステップＤ２。）
上記接続が検知され（ステップＤ２）、充電式電池１０２の電圧Ｖが２０Ｖ未満であることが検出されると（ステップＤ３）、充電電流０．５Ａによる予備充電が開始され（ステップＤ４）、上記表示装置１３３に充電中であることが表示され（ステップＤ５）、タイマーがオンされて充電時間が計測される（ステップＤ６）。
【００５０】
そして、上記充電式電池１０２の電圧Ｖが２０Ｖ以上になると（ステップＤ７）、上記充電出力が停止され（ステップＤ８）、この充電装置１１２から上記電池管理装置１０５に、上記ステップＡ１，Ｃ２で受信される充電器接続信号が送信され（ステップＤ９）、また、上記ステップＣ３で受信される図６に示す「充放電制御データ要求」の送信が開始され（ステップＤ１０）、上記ステップＣ６で送信された充放電制御データが正常に受信されれば（ステップＤ１１）、後述のリフレッシュ放電モードへ移行する。
【００５１】
また、上記ステップＤ１１において、充放電制御データが正常に受信されない時は、通信異常として（ステップＤ１２）、異常表示２の処理が行なわれ（ステップＤ１３）、この処理が終了する。
【００５２】
また、上記ステップＤ７において上記電圧が２０Ｖ以上ではない状態が６０分継続されると（ステップＤ１４）、異常表示１の処理が行なわれ（ステップＤ１５）、この処理が終了する。
【００５３】
次に、図１１に基づいて上記充電装置１１２のリフレッシュ放電モードの動作を説明する。
【００５４】
上記充電装置１１２がリフレッシュ放電モードであって（ステップＥ１）、上記ステップＣ５で作成された図４に示す充放電制御データに「リフレッシュお知らせ」信号が含まれていれば（ステップＥ２）、表示装置１３３を構成する例えばＬＥＤが一定時間点滅してリフレッシュ放電操作が必要であることを示す（リフレッシュお知らせ表示）とともに（ステップＥ３）、タイマーがオンされて経過時間の計測が開始される（ステップＥ４）。なお、上記ステップＥ２において、充放電制御データに上記「リフレッシュお知らせ」信号が含まれていない場合は後述の充電モードへ処理が移行する。
【００５５】
上記ステップＥ４の計測開始から所定時間内に、上記リフレッシュスイッチ１３１がオンされない時は、タイムオーバーとして（ステップＥ５，Ｅ６）、上記ＬＥＤ１３３の点滅が消灯され（ステップＥ７）、後述の充電モードに移行する。これによって急いでいる場合などにリフレッシュ放電を省略し、充電時間を短縮できる。
【００５６】
上記ステップＥ５において、所定時間内に上記リフレッシュスイッチ１３１がオンされると、上記ＬＥＤ１３３の点滅が停止されて点灯となり（ステップＥ８）、この充電装置１１２から上記電池管理装置１０５に、上記ステップＣ８で受信された図６に示す「充放電制御データ要求」信号を含む充電器状態データが送信開始されて（ステップＥ９）、上記充電式電池１０２のリフレッシュ放電が開始される（ステップＥ１０）。
【００５７】
そして、上記ステップＣ１２にて送信された図５に示す電池状態データが正常に受信され（ステップＥ１１）、該データ内容に基づいてリフレッシュ放電を終了する判定がされれば（ステップＥ１２）、充電器状態データとしてリフレッシュ終了（図６Ｎｏ４）を送信し（ステップＥ１３）、上記ＬＥＤ１３３が消灯され（ステップＥ１４）、上記ステップＥ９において送信開始された「充電器状態データ」の送信が停止されて（ステップＥ１５）、リフレッシュ放電が終了され（ステップＥ１６）、後述の充電モードに移行する。
【００５８】
なお、上記ステップＥ１１において、上記電池状態データが正常に受信されない時は、通信異常として（ステップＥ１７）、異常表示２の処理が行なわれ（ステップＥ１８）、この処理が終了する。また上記ステップＥ１２においてリフレッシュ放電を終了する判定がなされないときはリフレッシュ中（図６Ｎｏ３）を送信する（ステップＥ１３′）。
【００５９】
次に、図１２に基づいて上記充電装置１１２の充電モードの動作を説明する。
【００６０】
この充電装置１１２が充電モードに移行すると（ステップＦ１）、該充電装置１１２から電池管理装置１０５に図６に示す「電池状態データ要求」信号を含む充電器状態データが送信開始される（ステップＦ２）。上記ステップＣ１８にて上記電池管理装置１０５から送信された図５に示す電池状態データが正常に受信されると（ステップＦ３）、この電池状態データ内の電池温度が充放電制御データ内に設定されている充電温度範囲にて充電開始温度内かどうか判定され（ステップＦ４）、該充電開始温度内でない時は充電は待機され（ステップＦ５）、上記ＬＥＤ１３３が充電待機表示として点滅されて（ステップＦ６）、上記ステップＦ３に処理が移行する。
【００６１】
上記ステップＦ４において電池温度が充電開始温度内と判定されると、充電が開始され（ステップＦ７）、トータルタイマーによる経過時間の計測が開始されて（ステップＦ８）、この充電装置１１２から上記電池管理装置１０５に図６に示す「電池状態データ要求」信号を含む充電器状態データが送信される（ステップＦ９）。上記ステップＣ１２にて上記電池管理装置１０５から送信された図５に示す電池状態データが正常に受信されれば（ステップＦ１０）、充電の終了判定が行なわれ（ステップＦ１１）、充電終了と判定されない時は上記ステップＦ９に処理が戻り、上記ステップＦ９〜Ｆ１１が繰り返される。
【００６２】
上記受信された電池状態データよりステップＦ１１において充電終了と判定された時は、この充電装置１１２から上記電池管理装置１０５に、上記ステップＣ２０にて受信された図６に示すＮｏ７の「充電完了」信号，又はＮｏ８の「充電停止」信号の何れかを含む充電器状態データが送信されるとともに（ステップＦ１２）、補充電タイマーによる経過時間の計測が開始され（ステップＦ１３）、補充電（例えば０．５Ａ×２ｈ）が開始され（ステップＦ１４）、所定時間を経過すると補充電が停止されて、この処理が終了となる。
【００６３】
また、上記ステップＦ３又はＦ１０において、上記電池管理装置１０５からの図５に示す電池状態データが正常に受信されないと、通信異常として（ステップＦ１６，Ｆ１８）、異常表示２の処理が行なわれ（ステップＦ１７，Ｆ１９）、この処理が終了する。
【００６４】
このように本実施形態では、上記電池管理装置１０５により、充電式電池１０２の状態に応じてリフレッシュ放電の要否を判断し、必要と判断したときには上記充電装置１１２の放電器１３５を制御する充電／放電制御部１２８に、通信Ｉ／Ｆ１２７を介してリフレッシュお知らせ情報を電池管理装置１０５から送信し、リフレッシュお知らせを表示装置１３３に表示するとともに、表示から所定時間内に使用者がリフレッシュスイッチを押してリフレッシュ放電を選択した場合にリフレッシュ放電を実施するようにした。すなわち、リフレッシュお知らせ表示で使用者にリフレッシュの必要性を伝える点、およびお知らせ表示がない状態でいくら使用者がリフレッシュスイッチを押してもリフレッシュ放電がなされない点で使用者によるリフレッシュ放電の要否判断を実質的に不要にしながら、リフレッシュ放電の実施タイミングを最適化でき、リフレッシュ放電の頻度が高くなって電池が劣化するのを防止することができる。また、リフレッシュお知らせ表示がなされても、リフレッシュスイッチを押さなければ充電モードへ移行するので急いで充電したい場合は便利である。
【００６５】
ここで、リフレッシュ放電の要否判断については、初期もしくは先回のリフレッシュ放電からの充電回数，放電回数，又は充放電サイクル数が所定値以上の時、及び電池実力容量と、ある設定電圧までの放電容量との間に一定量以上の誤差があった時に、リフレッシュ放電が必要と判断するようにしたので、リフレッシュ放電の頻度が高過ぎることによる電池の劣化を防止することができる。また、先回のリフレッシュ放電必要の表示後にリフレッシュ放電がされなかった時にもリフレッシュ放電が必要と判断するようにしたのでリフレッシュ放電の頻度が低過ぎることによるメモリ効果によって走行可能距離が低下するのを防止できる。
【００６６】
なお、上記第１実施形態では、電源システム２１が電池ケース１００と充電装置１１２とを別体とし、充電装置１１２を非車載、電池ケース１００を着脱式に車載した場合を示したが、充電装置１１２と電池ケース１００とを分離可能にユニット化し、このユニットを車体に着脱自在としてもよい。いずれの場合も充電装置１１２と電池ケース１００とはコネクタで接続することになるが、本発明の電源システムは電池ケースと充電装置とを完全一体化して、車体に対し着脱自在としても良い。また、充電式電池と充電装置を車体に固定式に搭載（常時搭載）とし、充電時には単にプラグをコンセントに接続するだけとしてもよい。
【００６７】
図１３は充電式電池と充電装置を車体に固定式に搭載（常時搭載）した、例えば電動スクータのような場合の第２実施形態を示す。本第２実施形態の電源システム２００は、多数の単電池１０１を直列接続してなる電池１０２を備えた電池部２１２と、該電池１０２を充電する充電部２１４と、該充電部２１４による充電制御、及びリフレッシュ放電の制御を行なう制御部（ＥＣＵ）２１５とを備えている。
【００６８】
上記制御部２１５は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２４の出力側に接続された電流計１２６，電圧計１２５からの各許測値や上記リフレッシュスイッチ１３１からの放電指令が入力され、出力制御部１３２，放電器１３５を制御する充電／放電制御部１２８と、上記電池１０２の電圧値Ｖ，温度センサ１０３からの温度検出値Ｔ，電流計１０４からのバッテリ電流値Ｉが入力される電池管理・制御部１１７とを有する。また、外部からの駆動指令２８、例えばスロットルグリップからの指令が入力され、上記モータ駆動回路２２を制御する走行制御部１０９とを備えている。
【００６９】
図１５〜図１７は本発明の第３実施形態を説明するためのフローチャートである。本第３実施形態は、図２の電池管理装置１０５によるリフレッシュ放電の要否判断における例である。即ち、前回のリフレッシュ放電からの充電回数に基づいてリフレッシュ放電の要否判断を行う場合に、充電開始時，又は充電終了時の電池温度によって充電回数に重み付けを行うようにした例である。
【００７０】
本第３実施形態は、具体的には、「充電回数」を「充放電サイクル」でカウント、すなわち充電終了後に所定量以上の放電が行われたときはじめて充電回数をカウントしており、そのカウントの際、充電開始時又は充電終了時の電池温度が所定値、例えば２０℃を超える場合には、１回の充電回数（充放電サイクル）を１．５回あるいは２回とカウントし、該カウント値が所定値、例えば２０回以上になるとリフレッシュ放電要と判断し、充電器に設けられた表示装置にリフレッシュ中の表示をし、自動的にリフレッシュ放電を行うように構成されている。
【００７１】
上記充電開始時の電池温度に基づく重み付けは、その電池の特性上、充電が発熱反応であり、充電によりバッテリ温度が上昇し、充電終了時の温度が周囲温度にあまり左右されない、例えばＮｉ−ＭＨ電池に好適である。一方上記充電終了時の電池温度に基づく重み付けは、その電池の特性上、充電が吸熱反応であり、充電により電池温度が上昇することのない、例えばＮｉ−Ｃｄ電池に好適である。
【００７２】
充電開始時の電池温度を重視した重み付けを行う場合を示す図１５において、充電電流が流れたか否かの判断により充電が開始されたと判断されると、その充電開始時の電池温度が読み込まれて記憶され（ステップＧ１，Ｇ２）、充電中の各種の処理（例えば容量計算等）が行われる（ステップＧ３）。
【００７３】
そして充電容量の特性カーブ等に基づいて補充電も含む充電が終了したか否かが判断され（ステップＧ４）、充電終了と判断されると、その後の走行等による放電容量が計算され、該放電容量が所定値以上になると、１回の充放電サイクルが完了したと判断され、上記記憶された充電開始時の温度と重み付けテーブルとに基づいて重み付け後の充電回数のカウント値が計算される（ステップＧ５〜Ｇ７）。具体的には、充電開始時の電池温度Ｔ（℃）が、Ｔ≦２０、２０＜Ｔ≦３０、Ｔ＞３０である場合には、１回の充電回数（充放電サイクル）がそれぞれ１．０回、１．５回、２．０回とカウントされる。なお、上記重み付けにおける電池温度，カウント値等は、電池の特性に基づいて適宜設定される。
【００７４】
充電終了時の電池温度を重視した重み付けを行う場合を示す図１６において、充電電流が流れたか否かの判断により充電が開始されたと判断されると、充電中の各種の処理（例えば容量計算等）が行われ（ステップＨ１，Ｈ２）、充電容量の特性カーブ等に基づいて充電が終了したか否かが判断される（ステップＨ３）。
【００７５】
そして充電終了と判断されると、充電終了時の電池温度が読み込まれて記憶され（ステップＨ４）、続いて放電容量が計算され、該放電容量が所定値以上になると、１回の充放電サイクルが完了したと判断され、上記記憶された充電終了時の温度と重み付けテーブルとに基づいて重み付けした充電回数のカウント値が計算される（ステップＨ５〜Ｈ７）。なお、充電終了時の電池温度に基づく重み付けテーブルとして、例えば上記充電開始時の電池温度に基づく重み付けテーブルを兼用できる。勿論、充電開始時温度重視と終了時温度重視とで別の重み付けテーブルを採用しても良い。
【００７６】
電池管理装置内で行われるリフレッシュ放電要否判断のフローを示す図１７において、上記重み付けされた充電回数のカウント値がリフレッシュ放電を行うべく設定された規定値以上か否かが判断され（ステップＩ１）、規定値に達していない場合には充電実行モードに移行し（ステップＩ１３）、規定値以上になると、リフレッシュフラグが立てられる（ステップＩ１，Ｉ２）。続いて電池が充電器に接続された場合に、充電器側から充放電制御データの要求があると、充放電制御データ（リフレッシュ放電要信号）が作成されて充電器側に送信される（ステップＩ３〜Ｉ６）。
【００７７】
なお、充電器側では、上記リフレッシュ放電要信号を受信すると、自動的にリフレッシュ放電を実行するとともにリフレッシュ放電中である旨の表示を行なう。
【００７８】
そして充電器状態データを正常受信すると（ステップＩ７）、各種の処理・計算（電池容量，電圧，温度計測等）が行われ、続いて充電器から電池状態データの要求がある場合には、要求された電池状態データが電池管理装置１０５から送信される（ステップＩ８〜Ｉ９）。そしてリフレッシュキャンセルスイッチからの入力によりリフレッシュ放電が人為的にキャンセルされた場合には充電実行モードに移行し（ステップＩ１０，Ｉ１３）、キャンセルされない場合にはリフレッシュ終了信号が送信されるとリフレッシュカウンタをクリアして充電実行モードに移行する（ステップＩ１０〜Ｉ１２）。
【００７９】
このように本第３実施形態では、リフレッシュ要否判断にあたり、充電開始時の電池温度又は充電終了時の電池温度に基づいて充電回数の重み付けを行い、該重み付けされた充電回数が規定値以上になったときにリフレッシュ放電が必要と判断するようにしたので、電池温度が高い状態での充放電サイクルではメモリー効果の度合いが温度の低い場合に対し大きいという電池特性に効率よく対応したリフレッシュ要否判断が可能となり、より一層確実にメモリー効果の発生を防止できる。
【００８０】
また、上記充電終了後に所定量以上の放電が行われたときに初めて上記充電回数をカウントするようにしたので、実際に放電していない電池を繰り返し充電した場合にリフレッシュ放電が必要と判断されることを防止でき、過度のリフレッシュ放電による電池性能の低下を防止できる。
【発明の作用効果】
【００８１】
請求項１の発明に係る電動車両用電源システム４０３によれば、充電式電池４００のリフレッシュ放電を行なう放電手段４０４を電池管理装置４０１からのリフレッシュ放電要信号に基づいて制御するようにしたので、リフレッシュ放電を最適タイミングで実施することができ、リフレッシュ放電の過多による電池劣化，過少によるメモリ効果に起因する航続距離低下を防止できる。
【００８２】
また、充電開始時の電池温度又は充電終了時の電池温度の少なくとも何れか一方に基づいて充電回数の重み付けを行い、請求項２の発明では、上記電池温度が高いほど上記重み付けを大きくし、上記重み付け充電回数が規定値以上になったときにリフレッシュ放電が必要と判断するようにしたので、電池温度が高い状態での充放電サイクルではメモリー効果の度合いが温度の低い場合に対し大きいという電池特性に効率よく対応したリフレッシュ要否判断が可能となり、より一層確実にメモリー効果の発生を防止できる。
【００８３】
請求項３の発明によれば、上記充電の後に放電が行われたとき上記充電回数をカウントするようにしたので、実際に放電していない電池を繰り返し充電した場合にリフレッシュ放電が必要と判断されることを防止でき、過度のリフレッシュ放電による電池性能の低下を防止できる。
【００８４】
請求項４の発明によれば、充電装置４０２が電池管理装置４０１からリフレッシュ放電要信号を受信した時にのみ、放電手段４０４によりリフレッシュ放電を可能としたので、リフレッシュ放電の頻度が高くなり過ぎて電池の劣化を引き起こす問題を回避することができる。
【００８５】
請求項５の発明によれば、リフレッシュ放電が必要と判断された時にその旨を表示手段４０７に表示させるようにしたので、リフレッシュ時期の判断を使用者に正確に伝えることができ、また、必要な時のみに電池をリフレッシュ放電させることができ、リフレッシュ放電の頻度が高くなって電池の劣化を引き起こす問題を回避することができる。
【００８６】
請求項６の発明によれば、リフレッシュ放電が必要な旨を表示している場合に、所定時間内にリフレッシュスイッチ４０９がオンされた時にはリフレッシュ放電を行ってしかる後に充電を行い、オンされなかった時には充電を行うこととし、また請求項７の発明によれば、リフレッシュ放電要信号を受信した時には自動的にリフレッシュ放電を開始するが、リフレッシュ放電中にリフレッシュキャンセルスイッチがオンされた時にはリフレッシュ放電を停止して充電を行うようにしたので、リフレッシュ放電が必要とされている場合でも急用などで時間的余裕がない場合には、リフレッシュ放電を省略して直ちに充電を開始でき、使用者の要請に細かく対応できる。
【００８７】
請求項８の発明によれば、電池管理装置４０１の認識する現時点での最大電池容量と、ある設定電圧までの放電容量との間に一定量以上の差があった時に、リフレッシュ放電が必要と判断するようにしたので、使用者に判断の手間をかけることなくリフレッシュ時期の判断をより正確に行なうことができ、リフレッシュ放電の頻度が高過ぎて電池の劣化を引き起こす問題を回避することができる。
【００８８】
請求項９の発明によれば、先回のリフレッシュ放電必要の表示後にリフレッシュ完了までリフレッシュ放電が実施されなかった場合に、リフレッシュ放電が必要と判断するようにしたので、リフレッシュ放電が必要と判断されながら全く実行されなかった時、あるいはリフレッシュ放電中にコードが電源から抜かれるなどして、リフレッシュが中途半端になされた時に、リフレッシュ放電が確実に実施されることとなり、リフレッシュ放電の頻度が低過ぎることによりメモリ効果が生じるのを防止できる。
【００８９】
請求項１０の発明によれば、車両搭載型の着脱式電池ケースと、車両搭載型または非搭載型の充電装置とを備え、上記電池管理装置４０１を上記着脱式電池ケースに内蔵したので、車両が変わっても、また充電式電池が変わっても同じ充電装置を使用でき、部品の共用を図ることができる。
【００９０】
また請求項１１の発明によれば、上記充電式電池４００，上記電池管理装置４０１及び上記充電装置４０２は車両に固定式に搭載されているので、充電，放電作業時に電池管理装置と充電装置との接続が不要であり、作業が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の第１実施形態による電動補助自転車の側面図である。
【図２】上記第１実施形態による電源システムのブロック構成図である。
【図３】上記電源システムの変形例を示すブロック構成図である。
【図４】上記電源システムの電池管理装置と充電装置との間で送受信される信号データを説明するための図である。
【図５】上記電源システムの電池管理装置と充電装置との間で送受信される信号データを説明するための図である。
【図６】上記電源システムの電池管理装置と充電装置との間で送受信される信号データを説明するための図である。
【図７】上記電池管理装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図８】上記電池管理装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図９】上記電池管理装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図１０】上記充電装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図１１】上記充電装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図１２】上記充電装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図１３】本発明の第２実施形態による電源システムのブロック構成図である。
【図１４】本発明のクレーム構成図である。
【図１５】本発明の第３実施形態による電池管理装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図１６】上記第３実施形態電池管理装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図１７】上記第３実施形態電池管理装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【符号の説明】
【００９２】
４００  充電式電池
４０１  電池管理装置
４０２  充電装置
４０３  電源システム
４０４  放電手段
４０５  放電制御手段
４０７  表示手段
４０９  リフレッシュスイッチ
【図１】
0003929243.tif 000002
【図２】
0003929243.tif 000003
【図３】
0003929243.tif 000004
【図４】
0003929243.tif 000005
【図５】
0003929243.tif 000006
【図６】
0003929243.tif 000007
【図７】
0003929243.tif 000008
【図８】
0003929243.tif 000009
【図９】
0003929243.tif 000010
【図１０】
0003929243.tif 000011
【図１１】
0003929243.tif 000012
【図１２】
0003929243.tif 000013
【図１３】
0003929243.tif 000014
【図１４】
0003929243.tif 000015
【図１５】
0003929243.tif 000016
【図１６】
0003929243.tif 000017
【図１７】
0003929243.tif 000018