(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーケースに収納したバッテリーを充電器に接続した状態で充電およびリフレッシュを実施するバッテリー用管理装置であって、前記充電器に放電器を設けるとともに、前記バッテリーケースにバッテリーの残存容量を表示する表示手段を設け、前記放電器と前記表示手段に、スイッチ操作によりバッテリーと充電器の接続状態に応じて放電器と表示手段とを選択的に作動させる接続判定手段を接続し、この接続判定手段を、バッテリーが充電器に接続されている状態でスイッチをオン操作することにより放電器を作動させ、バッテリーが充電器に接続されていない状態でスイッチをオン操作することによって前記表示手段を作動させる構成としたことを特徴とするバッテリー用管理装置。
【請求項２】
請求項１記載のバッテリー用管理装置において、バッテリーケースを充電器に着脱自在に形成し、接続判定手段およびスイッチをバッテリーケースに設けたことを特徴とするバッテリー用管理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リフレッシュが必要なバッテリーを管理するために用いるバッテリー用管理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル・カドミウムバッテリーやニッケル・水素バッテリーなどの正極にニッケル極を採用するバッテリーは、充分な放電深度まで放電せずに充電をするという操作を繰返すとメモリー効果が発生することが知られている。このメモリー効果を解消するためには、バッテリーに放電器を接続し、この放電器でバッテリーを完全放電状態になるように深く放電させる手法を採ることが一般的である。メモリー効果を解消するための完全放電を以下においてリフレッシュという。
【０００３】
リフレッシュを実施するために用いる放電器は、従来では充電器に内蔵させて省スペース化およびバッテリー接続用部品、電源回路の共用化を図ることができるようにしている。放電器を内蔵した充電器は、充電器ケースにリフレッシュと充電とを切換えるためのスイッチを取付け、メモリー効果が生じたときに前記スイッチを操作することによってリフレッシュを実行できるように構成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上述したように充電器に放電器を内蔵させると、リフレッシュと充電とを切換えるために何らかのスイッチが必要になる。また、着脱自在なバッテリーケースにおいてバッテリーの残存容量を表示できるようにすると、残存容量の表示を実施する手段が電力を消費することになるため、電力消費を抑制する目的で何らかのスイッチが必要になる。この結果、目的を達成するために二つのスイッチをもつことになり不経済である。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、部品数の増加を可及的少なく抑えながら、充電・リフレッシュ切替機能と残存容量を表示する機能との両方をもつバッテリー用管理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバッテリー用管理装置は、充電器に放電器を設けるとともに、バッテリーケースにバッテリーの残存容量を表示する表示手段を設け、前記放電器と前記表示手段に、スイッチ操作によりバッテリーと充電器の接続状態に応じて放電器と表示手段とを選択的に作動させる接続判定手段を接続し、バッテリーが充電器に接続されている状態でスイッチをオン操作することにより放電器が作動し、バッテリーが充電器に接続されていない状態でスイッチをオン操作することによって前記表示手段が作動するようにしたものである。
【０００７】
本発明によれば、一つのスイッチで充電・リフレッシュ切替と残存容量の表示とを選択的に実施することができる。
【０００８】
他の発明に係るバッテリー用管理装置は、上述した発明に係るバッテリー用管理装置において、バッテリーケースを充電器に着脱自在に形成し、接続判定手段およびスイッチをバッテリーケースに設けたものである。
【０００９】
本発明によれば、バッテリーケースを充電器から外した状態でバッテリーの残存容量を表示手段で表示させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るバッテリー用管理装置の一実施の形態を図１ないし図６によって詳細に説明する。
図１は充電器にバッテリーを装着した状態を示す正面図、図２は同じく平面図である。図３はバッテリーケースを示す図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は側面図である。図４は本発明に係るバッテリー用管理装置の構成を示すブロック図、図５はＣＰＵの構成を示すブロック図、図６は本発明に係るバッテリー用管理装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【００１１】
これらの図において、符号１はこの実施の形態によるバッテリー用管理装置を示す。このバッテリー用管理装置１は、バッテリーケース２と充電器３とから構成し、バッテリー４（図４，５参照）の充電や放電を管理する構成を採っている。バッテリーケース２は、電動自転車や電動車椅子などの電動車両に装填して使用するもので、バッテリー４および後述するＣＰＵ５を収納し、充電器３および電動車両のバッテリー接続部（図示せず）に対して着脱自在になるように形成している。なお、バッテリー４は、ニッケル・水素バッテリーのセルを直列に複数接続することによって構成している。
【００１２】
また、バッテリーケース２は、図３に示すように上端部に把手２ａを一体に形成するとともに、この把手２ａの下側で上方を指向する上部に、バッテリー４の残存容量を表示するＬＥＤ６と、残量表示あるいはリフレッシュを実施するためのスイッチ７とを有するスイッチ付き表示装置８を取付けている。前記ＬＥＤ６が本発明に係る表示手段を構成している。
【００１３】
さらに、バッテリーケース２の下部には、充電器３あるいは電動車両のバッテリー接続部に嵌合する嵌合部２ｂを形成し、この嵌合部２ｂに端子９〜１２を設けている。前記嵌合部２ｂには、充電器３あるいは電動車両のバッテリー接続部に係止する係止片（図示せず）を収納している。この係止片は、前記把手２ａに設けた解除ボタン２ｃを押下げることによって係止状態を解除できるようにしている。
【００１４】
前記充電器３のケース３ａには、電源スイッチ１３と、ＬＥＤ１４〜１６を取付けている。ＬＥＤ１４は電源オンの状態で点灯し、ＬＥＤ１５は充電状態で点灯し、ＬＥＤ１６はリフレッシュ中に点灯する。なお、ＬＥＤ１５はバッテリー温度が充電可能温度に低下するまで充電を待機しているときに点滅する。
【００１５】
バッテリーケース２内および充電器ケース３ａ内の構成を図４および図５に示す。これらの図に示すように前記バッテリー４は、正極および負極に前記端子９，１０を接続している。これらの端子９，１０は充電時に充電器３に接続し、放電時に電動車両側のモータ制御部１７に接続する。また、これらの端子９，１０は、バッテリーケース２を充電器３あるいは電動車両に装着することによって相手側の接点に接触して導通する構造のものを使用している。前記モータ制御部１７に接続した表示装置１８は、走行時にバッテリー５の残存容量を表示するためのもので、電動車両の車体の運転者が見易い位置に配置している。
【００１６】
前記バッテリー４の近傍に設けた符号１９で示すものは、バッテリー４の温度を検出するためのサーミスタである。符号２０は充放電時にバッテリー４に流れる電流を検出するための電流検出手段を示し、２１はバッテリー４の端子間電圧を検出するための電圧検出手段を示す。
【００１７】
前記ＣＰＵ５は、図５に示すように、通信インターフェイス２２および前記端子１１，１２を介して充電器３あるいは電動車両のモータ制御部１７に接続するようにしている。前記端子１１，１２も前記端子９，１０と同様に接触式のものを使用している。
【００１８】
ＣＰＵ５は、図５に示すように、バッテリー４の残存容量を求めるための残存容量演算手段２３と、バッテリー４の温度を検出するための温度検出手段２４と、充電器３の出力を設定するための充電器制御手段２５と、充電を停止させるための充電停止手段２６と、バッテリー４のリフレッシュを実施するための放電制御手段２７と、充電器３の接続の有無を判定するための接続判定手段２８と、最長充電時間を求めるための充電時間演算手段２９などから構成している。なお、このＣＰＵ５は、バッテリー４に電源回路３０を介して接続し、バッテリー４から給電されるようにしている。
【００１９】
前記残存容量演算手段２３は、前記電流検出手段２０が検出した電流の積算値、すなわち充電時および放電時に流れた電流加算・減算の総和からバッテリー４の残存容量を求める構成を採っている。なお、求めた残存容量は、図示してないメモリに記憶させている。また、この残存容量演算手段２３は、後述する接続判定手段２８によりバッテリーケース２が充電器３に装着されていないと判定された状態で前記スイッチ付き表示装置８のスイッチ７をオン操作することによって、残存容量信号をスイッチ付き表示装置８に送出するようにしている。スイッチ付き表示装置８は、前記残存容量信号の入力によってＬＥＤ６を点灯させる。ＬＥＤ６は、図２および図３（ａ）に示すように複数設けてあり、前記残存容量に応じて点灯するＬＥＤ６の数を増減させる。また、スイッチ付き表示装置８は、前記スイッチ７をオン操作してから一定時間だけＬＥＤ６が点灯するように構成している。
【００２０】
前記温度検出手段２４は、前記サーミスタ１９の出力に基づいてバッテリー４の温度を検出する構成を採っている。
充電器制御手段２５は、前記残存容量演算手段２３が求めたバッテリー４の残存容量と、前記温度検出手段２４が求めたバッテリー温度とに基づいて充電器３の出力を設定し、前記通信インターフェイス２２を介して充電指示信号を充電器３に送出する構成を採っている。この実施の形態では、充電器３の出力を充電電流とし、マップによって設定している。
【００２１】
前記マップは、充電電流をバッテリー４の残存容量と充電開始時のバッテリー温度とに割付けて形成し、バッテリー温度が予め定めた温度より高いときににはバッテリー温度が高いほどかつ残存容量が少ないほど充電電流が小さくなるようにしている。
【００２２】
充電停止手段２６は、この実施の形態では定電流充電時に充電終期に起こる特有の現象を検出したときに通信インターフェイス２２を介して充電器３に充電停止信号を送出する構成を採っている。充電終期に起こる特有の現象とは、充電終期にバッテリー電圧が低下する現象と、バッテリー温度の上昇率が著しく高くなる現象である。電圧低下は電圧検出手段２１に接続した電圧低下量演算手段３１が検出し、温度上昇率は温度上昇率演算手段３２が求めるようにしている。
【００２３】
接続判定手段２８は、充電器３に接続判定用の信号を送出し、バッテリーケース２が充電器３に接続されているか否かを判定する構成を採っている。充電器３から接続確認を示す信号が返信されたときに充電器３に接続していると判定する。なお、充電器３の出力電圧を検出することによって接続の有無を判定することもできる。
また、この接続判定手段２８は、前記接続確認を実施することにより、ＣＰＵ５と充電器３との間の信号伝送手段の異常の有無も判定することができるようにしている。
【００２４】
充電時間演算手段２９は、前記残存容量演算手段２３が求めた残存容量と、充電器制御手段２５が設定した充電電流とに基づいて充電可能な最長充電時間（以下、これをトータルタイマー値という）を求め、このトータルタイマー値を充電制御信号として前記充電指示信号とともに充電器３に送出する構成を採っている。この実施の形態では充電時間演算手段２９と充電器３とで各々充電時間を計時するようにしている。すなわち、充電時間演算手段２９は、充電開始後の経過時間がトータルタイマー値を越えたときに充電停止信号を充電器３に送出する構成を採り、充電器３は、充電開始からの経過時間がこのトータルタイマー値を越えたときにバッテリーケース２から充電停止信号が送出されなくても自己停止するようにしている。詳述すると、トータルタイマー値が充電制御信号として前記充電指示信号とともに充電器３に送出されることにより、充電器３においても充電開始からの経過時間を計時し、トータルタイマー値を越えたときにバッテリーケース２から充電停止信号が送出されていなくても充電器３は自己停止する。この構成を採ることにより、充電中に何らかの通信などの異常が発生した場合でも安全に充電を停止することができる。前記経過時間はタイマー３３および後述する充電器３側のタイマー４２が計時する。また、トータルタイマー値は下記の（１）式によって求める。
｛（バッテリー容量−残存容量）／充電電流｝×定数・・・（１）
ここで、バッテリー容量は、ＥＥＰＲＯＭ３４に記録した値を用いる。
【００２５】
放電制御手段２７は、バッテリーケース２が充電器３に装着されている状態で前記スイッチ付き表示装置８のスイッチ７をオン操作することによって充電器３にリフレッシュ開始信号を送出する構成を採っている。バッテリーケース２が充電器３に接続されているか否かの判定は、前記接続判定手段２８が実施する。
リフレッシュは、充電器３でバッテリー４を放電させることによって実施する。また、この放電制御手段２７は、リフレッシュ時にバッテリー４の端子間電圧が予め定めたリフレッシュ終了値に達したときにリフレッシュ停止信号を充電器３に送出する。
【００２６】
充電器３は、図４に示すように、コンセントプラグ３５から給電される交流電源をＡＣ／ＤＣコンバータ３６で直流に変換し、充電電流として前記端子９，１０に供給する構成を採っている。また、この充電器３は、前記ＣＰＵ５が設定した充電電流を流すために受信手段３７と、比較・演算手段３８と、出力制御手段３９などを有し、さらに、バッテリー４のリフレッシュを実施するために放電器４０ち、この放電器４０を制御するための放電制御手段４１とを有している。
【００２７】
受信手段３５は、端子１１，１２を介してＣＰＵ５からの信号を受信したりＣＰＵ５へ信号を発信するために設けてあり、充電指示信号や充電停止信号を受信してこれらの信号を比較・演算手段３８に送出する構成を採っている。また、充電開始後の経過時間（充電時間）をタイマー４２で計時し、ＣＰＵ５から送出されたトータルタイマー値を充電時間が越えたときに比較・演算手段３８に充電停止信号を送出するようにしている。
【００２８】
さらに、この受信手段３７は、ＣＰＵ５が送出した接続判定用の信号を受信したときに、接続確認を示す信号あるいは正常であることを示す信号をＣＰＵ５に送出する返信手段４３を有している。
【００２９】
さらにまた、この受信手段３７は、ＣＰＵ５が送出したリフレッシュ開始信号やリフレッシュ停止信号を受信したときには、この信号を放電制御手段４１に送出するようにしている。バッテリー４のリフレッシュは、放電制御手段４１が放電器４０に放電開始信号を送出することによって開始し、放電停止信号を送出することによって終了する。なお、リフレッシュ時には、受信手段３７が比較・演算手段３８に充電停止信号を送出するようにしている。
図４において受信手段３７に接続した符号４４で示すものは、充電時、リフレッシュ時あるいは待機時に前記ＬＥＤ１４〜１６を点灯させるためのＬＥＤドライバである。
【００３０】
比較・演算手段３８は、前記受信手段３７が送出した充電指示信号から目標とする充電電流を求め、ＡＣ／ＤＣコンバータ３６の下流側に設けた電流検出手段４５と電圧検出手段４６の出力に基づいて充電電流が目標充電電流と一致するように出力制御手段３９にフィードバック制御を実施するように構成している。なお、前記出力制御手段３９は、比較・演算手段３８が送出した制御信号によってＡＣ／ＤＣコンバータ３６の出力を制御する。
【００３１】
上述したように構成したバッテリー用管理装置１は、充電器３にバッテリーケース２を装着し、コンセントプラグ３５を商用電源に接続するとともに電源スイッチ１４をオン操作することによって、バッテリー４の温度および残存容量に応じた充電電流をもってバッテリー４を充電する。
【００３２】
また、バッテリーケース２を充電器３に接続した状態でバッテリーケース２のスイッチ７をオン操作すると、図６のフローチャートのステップＳ１〜ステップＳ２に示すように、接続判定用の信号が充電器３から送出されているか否かをＣＰＵ３の接続判定手段２９が判定する。この場合は、信号有りと判定し、ステップＳ３に進み、ＣＰＵ３の放電制御手段２７が充電器３にリフレッシュ開始信号を送出する。
【００３３】
充電器３は、リフレッシュ開始信号を受信することによってステップＳ４に示すようにリフレッシュを開始する。リフレッシュは、バッテリー４の端子間電圧が予め定めたリフレッシュ終了値に達するまで実施する。リフレッシュ終了値までバッテリー電圧が低下した後、ステップＳ５からステップＳ６へ進み、ＣＰＵ５の充電器制御手段２５が充電電流を設定して充電を開始する。
【００３４】
一方、バッテリーケース２を充電器３に装着していない状態でスイッチ付き表示装置８のスイッチ７をオン操作すると、ステップＳ２からステップＳ７へ進み、残存容量演算手段２３がメモリに記憶させていた残存容量データを読込む。そして、ステップＳ８〜ステップＳ９に示すように、スイッチ付き表示装置８のＬＥＤ６が前記残存容量に対応する数だけ一定時間点灯する。
【００３５】
したがって、上述したように構成したバッテリー用管理装置１によれば、一つのスイッチ７で充電・リフレッシュ切替と残存容量の表示とを選択的に実施できるから、前記二つの機能を実施するためにそれぞれスイッチを設ける場合に較べて部品数を削減することができる。
【００３６】
また、バッテリーケース２を充電器３に着脱自在に形成し、接続判定手段２８およびスイッチ７をバッテリーケース２に設けたため、バッテリーケース２を充電器３から外した状態でバッテリー４の残存容量をＬＥＤ６によって表示させることができる。このため、残存容量を確認した後、バッテリー４の充電、リフレッシュの選択を行うことができる。
【００３７】
なお、上述した実施の形態では、接続判定手段２８をバッテリーケース２に設けた例を示したが、これは充電器３に設けてもよい。また、バッテリー４もニッケル・水素バッテリーに限定されることはなく、リフレッシュが必要なバッテリーであればどのようなものでも使用できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るバッテリー用管理装置は、一つのスイッチで充電・リフレッシュ切替と残存容量の表示とを選択的に実施することができるから、前記二つの機能を実施するためにそれぞれスイッチを設ける場合に較べて部品数を削減することができる。
したがって、部品数の増加を可及的少なく抑えながら、リフレッシュ機能と残存容量を表示する機能との両方をもつバッテリー用管理装置を提供することができる。
【００３９】
接続判定手段およびスイッチをバッテリーケースに設ける他の発明によれば、バッテリーケースを充電器から外した状態でバッテリーの残存容量を表示手段によって表示させることができる。このため、残存容量を確認しながら充電、放電、リフレッシュを選択することができるから、バッテリーの充・放電管理が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  充電器にバッテリーを装着した状態を示す正面図である。
【図２】  充電器にバッテリーを装着した状態を示す平面図である。
【図３】  バッテリーケースを示す図である。
【図４】  本発明に係るバッテリー用管理装置の構成を示すブロック図である。
【図５】  ＣＰＵの構成を示すブロック図である。
【図６】  本発明に係るバッテリー用管理装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…バッテリー用管理装置、２…バッテリーケース、３…充電器、４…バッテリー、６…ＬＥＤ、７…スイッチ、８…スイッチ付き表示装置、２８…接続判定手段、４０…放電器。
【図１】
0003734940.tif 000002
【図２】
0003734940.tif 000003
【図３】
0003734940.tif 000004
【図４】
0003734940.tif 000005
【図５】
0003734940.tif 000006
【図６】
0003734940.tif 000007