JP4111641B2

JP4111641B2 - Electric vehicle power supply system

Info

Publication number: JP4111641B2
Application number: JP30169499A
Authority: JP
Inventors: 一宏林; 潤史寺田; 稔明山田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2019-10-22
Also published as: JP2001128368A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば電動自転車，電動車椅子，電動スクータ等にエネルギ源として採用されるＮｉ−Ｃｄ，Ｎｉ−ＭＨ等の充電式電池を備えた電動車両用電源システムに関し、特に深放電した電池の場合でも確実に充電できるようにした充電方式の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記充電式電池を充電する充電装置では、電池の放電深度に関わらず固定的に設定された充電電流値でもって充電を行い、また充電停止については−ΔＶ, ｄＴ／ｄｔ, Ｔｃｏ等の停止制御手法を単独または複数併用して採用するのが一般的である。なお上記−ΔＶは電池の最大電圧からの低下電圧値を、上記ｄＴ／ｄｔは充電時間に対する電池温度の変化率を、上記Ｔｃｏは電池の充電停止温度をそれぞれ示しており、各値に基づいて充電停止が行なわれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが不活性になってしまうほど深放電した電池を充電する場合、急激に電池温度が上昇したり、充電初期において電池電圧が一度降下したりする傾向がある。そのため充電深度が浅いうちに上記温度変化率ｄＴ／ｄｔを誤検出したり、充電初期に上記電圧低下−ΔＶを誤検出したりする場合がある。そのため十分な充電容量が得られないといった問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、放電深度の深い電池の場合でも充電停止条件を誤検出することがなく、所定の充電容量を確保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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、充電式電池と、該充電式電池を充電する充電手段と、該充電手段に充電電流値，充電継続時間，及び充電停止条件非検出時間を含む充電制御信号を出力する充電指令手段とを備えた電動車両用電源システムにおいて、上記充電指令手段は、所定の充電電流値，充電継続時間及び充電停止条件非検出時間を予め設定しておき、充電開始時の電池電圧が、放電停止電圧より高い場合には、上記設定された充電電流値，充電継続時間及び充電停止条件非検出時間をそのまま充電制御信号として上記充電手段に出力し、充電開始時の電池電圧が、上記放電停止電圧より低く、かつ該放電停止電圧よりも低い深放電電圧より高い場合には、上記設定された充電電流値，充電継続時間をそのまま充電制御信号とするとともに、上記充電停止条件非検出時間を延長した充電停止条件非検出時間を充電制御信号として上記充電手段に出力し、充電開始時の電池電圧が、上記深放電電圧より低い場合には、上記充電停止条件非検出時間の延長に加えて、上記設定された充電電流値よりも低い充電電流値、及び上記設定された充電継続時間より長い充電継続時間を充電制御信号として上記充電手段に出力することを特徴としている。
【０００９】
【発明の作用効果】
請求項１の発明によれば、充電開始時の電池電圧が放電停止温度より高い場合は、予め設定した充電電流値，充電継続時間，充電停止条件非検出時間をそのまま充電手段に出力し、放電停止電圧より低く深放電電圧より高い場合は、まず充電停止条件非検出時間を延長するようにしたので、放電が進んだ電池の場合の急激な電圧上昇，急激な温度上昇を防止でき、充電停止条件としての電圧降下−ΔＶ，温度上昇率ｄＴ／ｄｔを誤検出し難くなり、これらの誤検出による充電の早期停止を防止でき、深放電電池の場合でも所要の充電容量を確保できる。
【００１０】
また、充電開始時の電池電圧が深放電電圧より低い場合は、充電電流値を小さく制御するとともに、充電継続時間を長く制御したので、充電時間オーバーによる充電停止を防止でき、深放電電池の場合でも所要の充電容量を確保できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図１０は、本発明の一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〜図５は上記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６，図７は充電電圧，電池温度の時間経過による変化特性を示す図、図８，図９，図１０は充電電流値決定フロー，充電準備フロー，充電動作フローを示す図である。
【００１３】
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を備え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。
【００１４】
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。
【００１５】
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を設けても良い。
【００１６】
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（人力）と、内蔵する電動モータ１７からの人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ーユニット１５が搭載されている。即ち、ペダル踏力の大きさがモータ駆動指令２８となる。上記パワーユニット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。
【００１７】
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。
【００１８】
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電池（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と、所定のデータを記憶するＥＥＰＲＯＭ１０６とを備えている。このＥＥＰＲＯＭ１０６には、上記所定のデータとして、充電式電池の充電中の残存容量, 温度等が記憶される
【００１９】
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、コネクタ１１０, １１１により上記電動補助自転車１の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。
【００２０】
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上記コネクタ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、コネクタ１１５, １１６により上記充電装置１１２の通信Ｉ／Ｆ１２７，１２０ｃを介して接続される。
【００２１】
ここで図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、該充電口１００ａ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。
【００２２】
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上記ＥＥＰＲＯＭ１０６とを備えている。また、上記電池管理装置１０５は、上記電池管理・制御部１１７からの信号に基づいて、表示を必要とするときに表示ボタン１１８を押すことにより電池残存容量やリフレッシュ情報，実力容量等が表示される表示装置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とを備えている。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, 又は上記充電装置１１２側に設けても良い。
【００２３】
そして、上記電池管理・制御部１１７は、上記電池１０２を充電するにあたり、充電開始時の電池電圧、即ち放電深度に基づいて充電条件を変更する充電指令手段として機能する。具体的には充電開始時の電池電圧が小なる場合の充電電流値を電池電圧が大なる場合の充電電流値より小さく制御し、また電池電圧が小なる場合の充電継続時間を電池電圧が大なる場合の充電継続時間より長く制御し、さらに電池電圧が小なる場合の充電開始時における充電終了条件非検出時間を電池電圧が大なる場合の充電終了条件非検出時間より長く制御する。
【００２４】
上記充電装置１１２は、プラグ１２３をコンセントに接続することにより供給された交流電源を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ（充電手段）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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、図２に示すように、上記リフレッシュスイッチ１３１と同じ機能を有するリフレッシュスイッチ１３７を電池ケース１００側にも設けてもよい。
【００２７】
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、表示装置１３３や上記放電器１３５は上記充電／放電制御部１２８により制御される。そして上記表示装置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側の表示装置１１９にも同時に表示させるようにしても良い。
【００２８】
次に、図３〜図５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３〜図５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。
【００２９】
図３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「リフレッシュ放電実行要求」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、７として「充電停止条件非検出時間」が、８として「充電電流値」が、９として「充電継続時間」が、含まれている。なお、上記「リフレッシュ放電実行要求」は、具体的には「有」又は「無」が示され、リフレッシュ放電実行か否かを知らせる信号として機能する。
【００３０】
ここで上記充電装置１１２が充電電流値５．０Ａの標準型のものである場合、上記充電電流値Ｉ，充電継続時間Ｔとして、充電開始時の電池電圧が１０Ｖ以上のときには２．０Ａ（Ｉｏ）とＴｏが、１０Ｖ未満のときには１．６Ａ（Ｉ１）とＴ１が送信される。また上記充電停止条件非検出時間ｔとして、上記充電開始時の電池電圧が２０Ｖ以上，２０Ｖ未満のときにはｔｏとｔ１が送信される。
【００３１】
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電池状態データを示しており、１として「充電電流値（検出値）」が、２として「電池温度（１）」が、３として「電池温度（２）」が、４として「電池電圧」が、５として「現時点での電池残存容量」が、６として「電池実力容量、即ち現時点での容量学習値」が含まれている。なお、この容量学習値とは、充放電等を繰り返すうちに電池は次第に劣化しし、最大容量も次第に変化（低下）していく中で現時点での学習した容量値のことである。
【００３２】
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、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。
【００３３】
図５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」６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。なお、「充電完了」とは１００％充電されたことを意味し、「充電停止」とは充電容量が１００％に達していないにも関わらずこれ以上充電を続けると危険である等の理由により充電を止めたことを意味している。
【００３４】
図６，図７は上記充電装置１１２として、標準型充電器を採用して充電した場合における電池電圧，電池温度等の充電経過時間に伴う変化を説明するための特性図である。なお、上記充電器の場合、電池電圧が所定の電流切換電圧値Ｖｈに達すると充電電流値が２．０Ａから自動的に１．６Ａに切り換わるようになっている。
【００３５】
図６（ａ）は充電時の電池電圧の変化を示す。同図（ａ）において、曲線Ａは電池電圧が１０Ｖ未満まで極端に深放電したＮｉ−Ｃｄ電池を充電電流値２．０Ａで充電した場合の電池電圧−経過時間特性を示し、曲線ＢはＡと同じ電池を充電開始時から充電電流値１．６Ａで充電した場合の特性を示す。なお、曲線Ａの場合、電池電圧が上記電流切換電圧値Ｖｈに達した時点で充電電流値が１．６Ａに切り換わった状態を示している。
【００３６】
また曲線Ｃは電池電圧２０ボルト未満まで中程度に深放電したＮｉ−Ｃｄ電池を充電電流値２．０Ａで充電した場合の特性を示す。一方、曲線Ｎは通常の放電停止電圧付近まで放電した正常な電池を充電電流値２．０Ａで充電した場合の特性を示す。
【００３７】
また図６（ｂ）は充電時の電池温度の変化を示す。同図（ｂ）において、曲線Ｃは電池電圧２０ボルト未満まで中程度に深放電したＮｉ−ＭＨ電池を充電電流値２．０Ａで充電した場合の温度上昇特性を示し、曲線Ｎは通常の放電停止電圧付近まで放電した正常なＮｉ−ＭＨ電池を充電電流値２．０Ａで充電した場合の温度上昇特性を示す。
【００３８】
また図７は充電電流値と充電継続時間との関係を説明するための図であり、図中曲線Ｄ，Ｅはそれぞれは電流値２．０Ａ，１．６Ａで充電した場合の電池電圧の充電時間の経過に伴う変化を示す。曲線Ｄ（２．０Ａ充電）の場合は充電継続時間（トータルタイマ）はＴｏであるのに対し、曲線Ｅ（１．６Ａ）の場合は充電継続時間（トータルタイマ）はＴ１に設定される。
【００３９】
本実施形態では、充電開始時の電池電圧が１０Ｖ未満の場合には、充電電流値は充電開始当初から１．６Ａとされ、充電継続時間（トータルタイマ）はＴｏからＴ１に延長される。また充電開始時の電池電圧が２０Ｖ未満の場合には充電停止条件非検出時間はｔｏからｔ１に延長される。
【００４０】
次に図８〜図１０のフローチャート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８は上記電池管理装置１０５の動作を、図９，図１０は上記充電装置１１２の動作をそれぞれ示している
【００４１】
まず、図８に基づいて電池管理装置における充電電流値の決定処理動作を説明する。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５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判定を実施する（ステップＣ４）。
【００４２】
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。
【００４３】
そして充電開始時の電池電圧判定、つまり走行放電時の放電深度の判定が行われ、該電池電圧が放電停止電圧（２０Ｖ）未満の場合でさらに深放電電圧（１０Ｖ）未満の場合には、充電電流値は通常のＩｏからＩ１に下げられるとともに、充電継続時間（トータルタイマ）は通常のＴｏからＴ１に延長され、さらに充電停止条件非検出時間は通常のｔｏからｔ１に延長される（ステップＣ４−１〜Ｃ４−４）。
【００４４】
具体的には、上記充電電流値Ｉ，及び充電継続時間Ｔは、充電開始時電池電圧が放電停止電圧（２０Ｖ）以上の場合はそれぞれＩｏ＝２．０Ａ，Ｔｏ＝２３０分（Ｎｉ／Ｃｄ）であるのに対し、充電開始電池電圧が深放電電圧（１０Ｖ）未満の場合はそれぞれＩ１＝１．６Ａ，Ｔ１＝２９０分（Ｎｉ／Ｃｄ）に変更される。また上記充電停止条件非検出時間ｔについては、充電開始時電池電圧が放電停止電圧( ２０Ｖ）以上の場合はｔｏ＝５分であるのに対し、充電開始時電池電圧が放電停止電圧( ２０Ｖ）未満の場合はｔ１＝４０分に変更される。
【００４５】
そして上記充電電流値Ｉ，充電継続時間Ｔ，充電停止条件非検出時間ｔ等に関する充放電制御データが作成され（ステップＣ５）、電池管理装置１０５から充電装置１１２に送信される（ステップＣ６）。なお、ステップＣ４−１において、充電開始時電圧が２０Ｖ以上である場合には充電電流値，充電継続時間，充電停止非検出時間を変更することなくそのままステップＣ５に移行し、またステップＣ４−１，Ｃ４−２において充電開始時電圧が２０Ｖ未満かつ１０Ｖ以上と判断された場合、充電電流値，充電継続時間を変更することなく充電停止条件非検出時間の延長のみを行ってステップＣ５に移行する。
【００４６】
次に、図５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）、電池温度, 電圧, 電流が計測される（ステップＣ９）。そして、電池の残存容量が計算されて（ステップＣ１０）、図４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）。
【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Ｃ１３）、上記「充電器状態データ」から充電完了信号が検出されると（ステップＣ１４）、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Ｃ１５）、異常表示２として上記表示装置１３３に交互点滅表示が行われる（ステップＣ１６）。
【００４９】
次に、図９に基づいて充電準備段階にある上記充電装置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。）
【００５０】
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ＬＥＤ１３３が点灯されて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）。
【００５１】
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５に示す「充放電制御データ要求」信号の送信が開始され（ステップＤ１０）、上記ステップＣ６で送信された上記充放電制御データが正常に受信された場合（ステップＤ１１）は、上記充電電流値Ｉ，充電停止条件非検出時間ｔ，及び上記充電継続時間Ｔの内容がチェックされ（ステップＤ１６）、続いてリフレッシュ放電の要否が判断され、リフレッシュ不要の場合には充電モードに移行し（ステップＤ１８）、リフレッシュ必要の場合にはリフレッシュ放電モードに移行する（ステップＤ１９）。
【００５２】
なお、上記ステップＤ１１において、上記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が表示装置１３３に表示され（ステップＤ１３）、この処理が終了する。
【００５３】
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が表示装置１３３に表示され（ステップＤ１５）、この処理が終了する。
【００５４】
次に、図９に基づいて上記充電装置１１２の充電動作を説明する。
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から上記電池管理装置１０５に図５に示す「充放電制御データ要求，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）。そして上記電池管理装置１０５から送信された図３に示す充放電制御データ及び図４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開始下限温度と充電開始上限温度との間の充電開始温度かどうか等の充電条件が判定され（ステップＦ４）、該充電開始温度でない時は充電は待機され（ステップＦ５）、上記表示装置１３３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。
【００５５】
上記ステップＦ４において電池温度が充電開始温度と判定されると、上記充電電流値Ｉ，充電条件非検出時間ｔ，及び充電継続時間（トータルタイマ）Ｔに基づいて充電が開始され（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る（ステップＦ８）。そしてこの充電装置１１２から上記電池管理装置１０５に図５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４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る（ステップＦ１１）。
【００５６】
上記ステップＦ１１において電池状態データより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、図５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（ステップＦ１５）、この処理が終了となる。
【００５７】
また、上記ステップＦ３，Ｆ１０において、上記電池管理装置１０５からの電池状態データが正常に受信されないときは、通信異常として（ステップＦ１６）、異常表示２が表示装置１３３に表示され（ステップＦ１７）、この処理が終了する。
【００５８】
上記ステップＦ１１において充電終了と判定されない時は、充電電流のデータが変更されたかどうかが判断され（ステップＦ１８）、変更されていればトータルタイマーが再設定され（ステップＦ１９）、充電電流が変更されて上記ステップＦ９に処理が戻る（ステップＦ２０）。なお、上記ステップＦ１８において充電電流データが変更されていない時は充電電流を変更することなく上記ステップＦ９に処理が戻る。
【００５９】
このように本実施形態では、充電開始時の電池電圧が１０Ｖ未満と極端に低い場合は充電電流値を充電開始から１．６Ａと低く設定したので、図６（ａ）に破線で示す電池電圧曲線Ｂから明らかなように、充電初期において電池電圧が電流切換電圧Ｖｈまで上昇するのを防止できる。ちなみに、従来技術では、充電電流値２．０Ａの標準充電装置を使用して上記電池電圧１０Ｖ未満の深放電電池を充電した場合、内部抵抗が大きいことから、図６（ａ）に実線で示す電池電圧曲線Ａから明らかなように、充電初期において電池電圧が急激に上昇して充電電流切換電圧Ｖｈに達し、充電電流値が１．６Ｖに切り換えられ、電池電圧が大きく低下する問題があった。
【００６０】
そして充電開始時電圧が２０Ｖ未満の場合には、充電停止条件非検出時間を通常のｔｏからｔ１に延長したので、放電深度が深い電池の充電初期における急激な温度上昇による温度上昇率ｄＴ／ｄｔの誤検出、及び充電初期における最大電圧からの電圧降下−ΔＶの誤検出を防止でき、早期の充電停止を防止して所要の充電容量を確保できる。
【００６１】
また、充電開始時の電池電圧が１０Ｖ未満の場合には、充電電流値を上記１．６Ａに下げるとともに、充電継続時間（トータルタイマ）を通常のＴｏからＴ１に延長したので、充電継続時間オーバーによる充電停止を防止でき、所要の充電容量を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一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４】上記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充電時の電池電圧，電池温度の時間経過特性図である。
【図７】上記電源システムの充電時の電池電圧の時間経過特性図である。
【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。
【符号の説明】
２１電源システム
１０２充電式電池
１１２充電装置（充電手段）
１１７電池管理・制御部（充電指令手段）
Ｉ１電池電圧が小なる場合の充電電流値
Ｉｏ電池電圧が大なる場合の充電電流値
Ｔ１電池電圧が小なる場合の充電継続時間
Ｔｏ電池電圧が大なる場合の充電継続時間
ｔ１電池電圧が小なる場合の充電停止条件非検出時間
ｔｏ電池電圧が大なる場合の充電停止条件非検出時間[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a power supply system for an electric vehicle including a rechargeable battery such as Ni-Cd or Ni-MH, which is used as an energy source in, for example, an electric bicycle, an electric wheelchair, an electric scooter, and the like. However, it relates to the improvement of the charging method that can be charged reliably.
[0002]
[Prior art]
In the charging device for charging the rechargeable battery, charging is performed with a fixed charging current value regardless of the discharge depth of the battery, and stop control of −ΔV, dT / dt, Tco, etc. is performed for the charge stop. Generally, the methods are employed singly or in combination. The −ΔV indicates a voltage drop from the maximum voltage of the battery, the dT / dt indicates the rate of change of the battery temperature with respect to the charging time, and the Tco indicates the charge stop temperature of the battery. Charging is stopped.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when charging a battery that has been so deeply discharged that it becomes inactive, the battery temperature tends to rise rapidly, or the battery voltage tends to drop once in the initial stage of charging. Therefore, the temperature change rate dT / dt may be erroneously detected while the charging depth is shallow, or the voltage drop −ΔV may be erroneously detected in the initial stage of charging. Therefore, there is a problem that a sufficient charging capacity cannot be obtained.
[0004]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides an electric vehicle power supply system capable of ensuring a predetermined charge capacity without erroneously detecting a charge stop condition even in the case of a battery having a deep discharge depth. It is an issue.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a rechargeable battery, a charging means for charging the rechargeable battery , and a charging command means for outputting a charging control signal including a charging current value, a charging duration time, and a charging stop condition non-detection time to the charging means. In the power supply system for an electric vehicle, the charge command means presets a predetermined charge current value, a charge continuation time, and a charge stop condition non-detection time, and the battery voltage at the start of charge is discharged If the voltage is higher than the voltage, the set charging current value, the charging duration time and the charging stop condition non-detection time are directly output to the charging means as a charge control signal, and the battery voltage at the start of charging is the discharge stop voltage. If it is lower and higher than the deep discharge voltage lower than the discharge stop voltage, the set charge current value and charge duration are used as they are as the charge control signal, and the charge stop condition The charge stop condition non-detection time obtained by extending the detection time is output to the charging means as a charge control signal, and if the battery voltage at the start of charging is lower than the deep discharge voltage, the charge stop condition non-detection time is extended. In addition, a charging current value lower than the set charging current value and a charging duration longer than the set charging duration are output to the charging means as a charge control signal .
[0009]
[Effects of the invention]
According to the first aspect of the present invention, when the battery voltage at the start of charging is higher than the discharge stop temperature, the preset charging current value, the charge duration time, and the charge stop condition non-detection time are output to the charging means as they are. When it is lower than the stop voltage and higher than the deep discharge voltage, the charge stop condition non-detection time is first extended, so that sudden voltage rise and rapid temperature rise in the case of a battery that has advanced discharge can be prevented, and charge stop It becomes difficult to erroneously detect the voltage drop −ΔV and the temperature increase rate dT / dt as conditions, and early stoppage of charging due to these erroneous detections can be prevented, and a required charge capacity can be secured even in the case of a deep discharge battery.
[0010]
In addition, when the battery voltage at the start of charging is lower than the deep discharge voltage, the charging current value is controlled to be small and the charging duration is controlled to be long. But the required charge capacity can be secured.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIGS. 1 to 10 are views for explaining a power supply system for a battery-assisted bicycle according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a side view of the battery-assisted bicycle as the above-mentioned electric vehicle, and FIG. 3 to 5 are diagrams for explaining signal data transmitted and received between the battery management device and the charging device, and FIGS. 6 and 7 show changes in charging voltage and battery temperature over time. FIG. 8, FIG. 9, and FIG. 10 are diagrams showing a charging current value determination flow, a charging preparation flow, and a charging operation flow.
[0013]
In the figure, reference numeral 1 denotes a battery-assisted bicycle as an electric vehicle having a charging device 112 that is not mounted on a vehicle and having a detachable battery case 100 in the power supply system of the present embodiment. A down tube 4 extending obliquely downward from the head pipe 3 toward the rear of the vehicle body, a seat tube 5 extending substantially upward from the rear end of the down tube 4, and a left extending substantially horizontally rearward from the rear end of the down tube 4 , A pair of right and left chain stays 6, a pair of left and right seat stays 7 that connect the rear ends of the chain stays 6 and the upper end of the seat tube 5, and the head pipe 3 and the seat tube 5. The top tube 11 to be connected is provided.
[0014]
A front fork 8 is pivotally supported on the head pipe 3 so as to be rotatable left and right. A front wheel 9 is pivotally supported at the lower end of the front fork 8, and a steering handle 10 is fixed to the upper end. A saddle 12 is mounted on the upper end of the seat tube 5. Further, a rear wheel (wheel) 13 is pivotally supported at the rear end of the chain stay 6.
[0015]
Although not shown, an instrument panel (not shown) provided with a speed meter or the like is provided in the center of the steering handle 10, and when it is determined that a refresh discharge is necessary, You may provide the display apparatus which displays that.
[0016]
At the lower end of the vehicle body frame 2, the pedal depression force (human power) input to the pedal 16 b via the crank arm 16 a attached to the both end protrusions of the crankshaft 16 and the large amount of human power from the built-in electric motor 17. A power unit 15 that outputs a resultant force with auxiliary power proportional to the height is mounted. That is, the magnitude of the pedal depression force becomes the motor drive command 28. The output from the power unit 15 is transmitted to the rear wheel 13 through the chain 30.
[0017]
The bicycle 1 of the present embodiment also includes a self-propelled lever 14 for inputting a motor drive command 28 from the outside. By operating the self-propelled lever 14, the electric motor 17 is not input to the pedal 16b. It is also possible to run with only the power from.
[0018]
A battery case 100 serving as a power source for the electric motor 17 and the like is detachably attached to the vehicle body along the rear surface of the seat tube 5 and sandwiched between the left and right seat stays 7 and 7. ing. The battery case 100 houses a battery (rechargeable battery) 102 formed by connecting a large number of single cells 101 in series, a temperature sensor 103 for detecting the temperature of the battery 102, and the current of the battery 102. And an ammeter 104 for measuring the value. The battery case 100 further includes a battery management device 105 that manages the battery 102 and the like, and an EEPROM 106 that stores predetermined data. The EEPROM 106 stores the remaining capacity, temperature, etc. during charging of the rechargeable battery as the predetermined data.
In addition, when the battery case 100 is mounted on a vehicle, the battery case 100 is automatically connected to the motor drive circuit 22 through the connectors 107 and 108 at the same time as being mounted, and the connectors 110 and 111 communicate with the travel control unit 109 that controls the travel of the battery-assisted bicycle 1. Automatic connection is established via F120a and 120b.
[0020]
On the other hand, the battery case 100 is connected to the output side of the charging device 112 that is completely separated from the vehicle body by the connectors 113 and 114 while being removed from the vehicle body during charging or in an in-vehicle state. 115 and 116 are connected via the communication I / F 127 and 120c of the charging device 112.
[0021]
In FIG. 1, reference numeral 100a denotes a charging port provided in the battery case 100, and the battery case side terminals of the connectors 113, 114, 115, and 116 are arranged in the charging port 100a. Reference numeral 121 denotes a charging plug of the charging device 112, in which charging device side terminals of the connectors 113 to 116 are disposed, and can be freely inserted into the charging port 100a. The battery case 100 and the charging device 112 constitute the power supply system 21 in the present embodiment.
[0022]
The battery management device 105 receives battery temperature data T from the temperature sensor 103, current value data I from the ammeter 104, and voltage data V of the battery 102, and performs refresh discharge of the rechargeable battery 102. A battery management / control unit 117 that performs control and the like, and the EEPROM 106 that stores predetermined data are provided. The battery management device 105 displays the remaining battery capacity, refresh information, actual capacity, etc. by pressing the display button 118 when display is required based on the signal from the battery management / control unit 117. Display device 119 and communication I / Fs 120c and 120a for communicating with the charging device 112 and the traveling control unit 109. The display device 119 may be provided on a display panel portion on the vehicle side where a speed meter or the like is installed, or on the charging device 112 side.
[0023]
The battery management / control unit 117 functions as a charge command unit that changes the charging condition based on the battery voltage at the start of charging, that is, the depth of discharge, when charging the battery 102. Specifically, the charging current value when the battery voltage at the start of charging is small is controlled to be smaller than the charging current value when the battery voltage is large, and the charging duration when the battery voltage is small is large. The charging end condition non-detection time at the start of charging when the battery voltage decreases is controlled to be longer than the charging end condition non-detection time when the battery voltage increases.
[0024]
The charging device 112 measures an AC / DC converter (charging means) 124 that converts AC power supplied by connecting a plug 123 to an outlet into direct current, and an output voltage value and current value of the converter 124. A voltmeter 125, ammeter 126, a discharger 135 that performs refresh discharge of the rechargeable battery 102, measurement values from the voltmeter 125, ammeter 126, predetermined signals from the communication I / F 127, and the like are input. The charge / discharge control unit 128 is provided.
[0025]
The charging device 112 includes a battery connection detection unit 129 that outputs a connection signal indicating that the charging device 112 and the battery case 100 are connected to the charging / discharging control unit 128.
[0026]
Furthermore, when the display unit 133 (to be described later) indicates that refresh discharge is necessary, the charging device 112 outputs a refresh discharge instruction signal to the charge / discharge control unit 128 when pressed by the user. A refresh switch 131 is provided. As shown in FIG. 2, a refresh switch 137 having the same function as the refresh switch 131 may be provided on the battery case 100 side.
[0027]
The output of the AC / DC converter 124 is controlled by the charge / discharge control unit 128 via the output control unit 132. The display device 133 and the discharger 135 are controlled by the charge / discharge control unit 128. The display device 133 displays information such as waiting for charging, charging, charging completion, charging stop, refresh notification, refreshing, refresh end, and the like. Of these, the refresh notification may be displayed on the display device 119 on the battery case side at the same time.
[0028]
Next, signal data transmitted and received between the battery management device 105 and the charging device 112 in the battery-assisted bicycle 1 will be described with reference to FIGS. 3 to 5 show the number (No) of signal data and the contents of the number.
[0029]
FIG. 3 shows the charge / discharge control data collectively transmitted from the battery management device 105 to the charging device 112, where “refresh discharge execution request” is 1 and “refresh discharge current value” is 3 “Refresh discharge stop voltage” is 4, “Refresh timer value” is 5, “Charge start lower limit temperature” is 6, “Charge start upper limit temperature” is 6, “Charge stop condition non-detection time” is 7, "Charging current value" is included as 9, and "Charging duration" is included as 9. The “refresh discharge execution request” specifically indicates “present” or “not present” and functions as a signal notifying whether or not the refresh discharge is being executed.
[0030]
Here, when the charging device 112 is of a standard type with a charging current value of 5.0 A, the charging current value I and the charging duration T are 2.0 A (Io) when the battery voltage at the start of charging is 10 V or more. ) And To are less than 10V, 1.6A (I1) and T1 are transmitted. Further, as the charge stop condition non-detection time t, to and t1 are transmitted when the battery voltage at the start of the charge is 20 V or more and less than 20 V.
[0031]
FIG. 4 shows battery state data collectively transmitted from the battery management device 105 to the charging device 112, where “charging current value (detected value)” is 1 and “battery temperature (1)” is 2. 3 includes “battery temperature (2)”, 4 includes “battery voltage”, 5 includes “current battery remaining capacity”, and 6 includes “battery capacity, that is, current capacity learning value”. ing. The capacity learning value is a capacity value learned at the present time as the battery gradually deteriorates and the maximum capacity gradually changes (decreases) while charging and discharging are repeated.
[0032]
Further, as shown in FIG. 2, the battery temperature (1) is a battery temperature of a configuration including one set of the rechargeable battery 102, and the battery temperature (2) is a second set of battery temperatures of a configuration including two sets. Each means. Further, when a plurality of rechargeable batteries 102 are provided, battery temperatures (1) to (n) are included.
[0033]
FIG. 5 shows charger status data collectively transmitted from the charging device 112 to the battery management device 105, where “charge / discharge control data request” 6 is 1 and “battery status data request” is 2. 3 includes “refreshing”, 4 includes “refreshing end”, 5 includes “charging”, 6 includes “charging standby”, 7 includes “charging complete”, and 8 includes “charging stop”. . “Charging completed” means 100% charged. “Charging stopped” means that it is dangerous to continue charging even though the charging capacity has not reached 100%. This means that charging has stopped.
[0034]
FIG. 6 and FIG. 7 are characteristic diagrams for explaining changes in the battery voltage, battery temperature, and the like with the elapsed charging time when charging is performed using a standard charger as the charging device 112. In the case of the above charger, when the battery voltage reaches a predetermined current switching voltage value Vh, the charging current value is automatically switched from 2.0 A to 1.6 A.
[0035]
FIG. 6A shows the change in battery voltage during charging. In FIG. 9A, a curve A shows a battery voltage-elapsed time characteristic when a Ni-Cd battery that is extremely deeply discharged to a battery voltage of less than 10 V is charged at a charging current value of 2.0 A, and a curve B shows A The characteristic at the time of charging with the charging current value 1.6A from the time of a charge start to the same battery is shown. In the case of curve A, the charging current value is switched to 1.6 A when the battery voltage reaches the current switching voltage value Vh.
[0036]
Curve C shows the characteristics when a Ni-Cd battery that has been deeply discharged to a battery voltage of less than 20 volts is charged at a charging current value of 2.0 A. On the other hand, curve N shows the characteristics when a normal battery discharged to near the normal discharge stop voltage is charged at a charging current value of 2.0A.
[0037]
FIG. 6B shows changes in battery temperature during charging. In FIG. 2B, curve C shows the temperature rise characteristic when a Ni-MH battery that has been deeply discharged moderately to a battery voltage of less than 20 volts is charged at a charging current value of 2.0 A, and curve N shows normal discharge. The temperature rise characteristic at the time of charging the normal Ni-MH battery discharged to near stop voltage with the charging current value 2.0A is shown.
[0038]
FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the charging current value and the charging duration. In the figure, curves D and E are the battery voltage charges when charging is performed at current values of 2.0 A and 1.6 A, respectively. Shows the change over time. In the case of curve D (2.0 A charge), the charge duration (total timer) is To, whereas in the case of curve E (1.6 A), the charge duration (total timer) is set to T1.
[0039]
In this embodiment, when the battery voltage at the start of charging is less than 10 V, the charging current value is 1.6 A from the beginning of charging, and the charging duration (total timer) is extended from To to T1. When the battery voltage at the start of charging is less than 20V, the charging stop condition non-detection time is extended from to to t1.
[0040]
Next, operations of the battery management device 105 and the charging device 112 in the power supply system 21 will be described based on the flowcharts of FIGS. 8 shows the operation of the battery management device 105, and FIGS. 9 and 10 show the operation of the charging device 112.
First, the determination processing operation of the charging current value in the battery management device will be described based on FIG. The battery management device 105 is in the standby mode (step C1), and a charger connection signal is detected by interruption of a connection signal (D9) described later (step C2) and transmitted from the charging device 112 shown in FIG. When the “charge / discharge control data request” signal (D10) shown in No. 1 is received (step C3), the battery management device 105 performs a refresh discharge necessity determination (step C4).
[0042]
Whether or not the refresh discharge is necessary in step C4 is determined by executing the refresh discharge after the display indicating the number of charges, the number of discharges, or the number of charge / discharge cycles from the initial or previous refresh discharge or the need for the previous refresh discharge. It is performed based on the presence / absence or the difference between the discharge capacity and the capacity until the discharge stop voltage is detected. For example, when the number of charge / discharge cycles is 20 or more, and when the refresh discharge is not performed after the display indicating that the refresh discharge is necessary, it is determined that the refresh discharge is necessary.
[0043]
Then, the battery voltage is determined at the start of charging, that is, the depth of discharge at the time of traveling discharge is determined. If the battery voltage is less than the discharge stop voltage (20V) and further less than the deep discharge voltage (10V), charging is performed. The current value is lowered from normal Io to I1, the charge duration (total timer) is extended from normal To to T1, and the charge stop condition non-detection time is extended from normal to to t1 (step C4). -1 to C4-4).
[0044]
Specifically, the charging current value I and the charging duration time T are respectively Io = 2.0 A and To = 230 minutes (Ni / Cd) when the battery voltage at the start of charging is equal to or higher than the discharge stop voltage (20 V). On the other hand, when the charging start battery voltage is less than the deep discharge voltage (10 V), the voltages are changed to I1 = 1.6 A and T1 = 290 minutes (Ni / Cd), respectively. The charge stop condition non-detection time t is to = 5 minutes when the battery voltage at the start of charge is equal to or higher than the discharge stop voltage (20V), whereas the battery voltage at the start of charge is equal to the discharge stop voltage (20V). If it is less, t1 is changed to 40 minutes.
[0045]
Then, charge / discharge control data relating to the charging current value I, the charge duration time T, the charge stop condition non-detection time t, etc. is created (step C5) and transmitted from the battery management device 105 to the charging device 112 (step C6). In Step C4-1, when the charging start voltage is 20V or more, the process proceeds to Step C5 as it is without changing the charging current value, the charging duration time, and the charging stop non-detection time, and Step C4-1. , C4-2, when it is determined that the charging start voltage is less than 20V and 10V or more, the charging current value and the charging duration time are not changed and only the charging stop condition non-detection time is extended, and the process proceeds to step C5. .
[0046]
Next, reception of the “charger state data” signal of FIG. 5 is waited (step C7), and when this signal is normally received (step C8), the battery temperature, voltage, and current are measured (step C9). ). Then, the remaining capacity of the battery is calculated (step C10), and the battery state data shown in FIG. 4 is transmitted to the charging device 112 (step C12).
[0047]
Then, the charging device 112 is connected to the battery management device 105 (step C13), and when a charging completion signal is detected from the “charger state data” (step C14), the standby mode of the step C1 is entered. Processing shifts. In step C13, when the connection between the battery management device 105 and the charging device 112 is not detected, the process shifts to the standby mode in step C1.
[0048]
In Step C8, when the “charger state data” signal is not normally received, a communication abnormality (Step C15) is performed, and an alternate blinking display is performed on the display device 133 as an abnormality display 2 (Step C16).
[0049]
Next, the operation after the AC plug of the charging device 112 in the charge preparation stage will be described with reference to FIG. When plug 123 of charging device 112 is connected to an outlet (step D1), connection detection of battery case 100 is waited (step D2).
[0050]
When the connection is detected (step D2) and it is detected that the voltage V of the rechargeable battery 102 is less than 20V (step D3), precharging with a charging current of 0.5A is started (step D4). The LED 133 is turned on to indicate that charging is in progress (step D5), the timer is turned on, and the charging time is measured (step D6).
[0051]
When the voltage V of the rechargeable battery 102 becomes 20 V or higher (step D7), the charging output is stopped (step D8), and is received from the charging device 112 to the battery management device 105 in the step C2. The charger connection signal is transmitted (step D9), and the transmission of the “charge / discharge control data request” signal shown in FIG. 5 received in step C3 is started (step D10), and is transmitted in step C6. When the charge / discharge control data is normally received (step D11), the contents of the charge current value I, the charge stop condition non-detection time t, and the charge duration time T are checked (step D16). It is determined whether or not refresh discharge is necessary, and if refresh is not necessary, the mode shifts to the charge mode (step D18). It shifts to the refresh discharge mode (step D19).
[0052]
In step D11, when the charge / discharge control data is not normally received, a communication abnormality (step D12), an abnormality display 2 is displayed on the display device 133 (step D13), and the process ends.
[0053]
Further, when the state in which the voltage is not 20 V or more is continued for 60 minutes in the step D7 (step D14), the abnormality display 1 is displayed on the display device 133 (step D15), and this process is finished.
[0054]
Next, the charging operation of the charging device 112 will be described with reference to FIG.
When the charging device 112 shifts to the charging mode (step F1), the charger status data including the “charge / discharge control data request, battery status data request” signal shown in FIG. Transmission is started (step F2). When the charge / discharge control data shown in FIG. 3 and the battery state data shown in FIG. 4 transmitted from the battery management device 105 are normally received (step F3), the battery temperature in the battery state data is changed to charge / discharge control. Charging conditions such as whether or not the charging start temperature is between the charging start lower limit temperature and the charging start upper limit temperature set in the data are determined (step F4). F5) The display device 133 blinks as a charging standby display (step F6), and the process proceeds to step F3.
[0055]
When it is determined in step F4 that the battery temperature is the charging start temperature, charging is started based on the charging current value I, the charging condition non-detection time t, and the charging duration (total timer) T (step F7). The elapsed time measurement by the total timer is started (step F8). Then, charger state data including the “battery state data request” signal shown in FIG. 5 is transmitted from the charging device 112 to the battery management device 105 (step F9). If the battery state data shown in FIG. 4 transmitted from the battery management device 105 in step C12 is normally received (step F10), the end of charging is determined (step F11).
[0056]
When it is determined in step F11 that the charging is completed based on the battery state data, the charging device 112 sends a “charge complete” signal of No. 7 or a “charge stop” signal of No. 8 to the battery management device 105 in FIG. Charger state data including any of them is transmitted (step F12), the measurement of elapsed time by the auxiliary charging timer is started (step F13), and auxiliary charging (for example, 0.5 A × 2h) is started (step F14). ) When the predetermined time elapses, the auxiliary charging is stopped (step F15), and this process is terminated.
[0057]
In Steps F3 and F10, when the battery status data from the battery management device 105 is not normally received, the abnormality display 2 is displayed on the display device 133 as a communication abnormality (Step F16) (Step F17). This process ends.
[0058]
If it is not determined in step F11 that charging has ended, it is determined whether or not charging current data has been changed (step F18). If changed, the total timer is reset (step F19) and the charging current is changed. Then, the process returns to step F9 (step F20). When the charging current data is not changed in step F18, the process returns to step F9 without changing the charging current.
[0059]
As described above, in this embodiment, when the battery voltage at the start of charging is extremely low as less than 10 V, the charging current value is set as low as 1.6 A from the start of charging . Therefore, the battery voltage indicated by the broken line in FIG. As apparent from the curve B, it is possible to prevent the battery voltage from rising to the current switching voltage Vh in the initial stage of charging. Incidentally, in the conventional technique, when a deep discharge battery having a battery voltage of less than 10 V is charged using a standard charging device having a charging current value of 2.0 A, the internal resistance is large, and therefore, the solid line is shown in FIG. As apparent from the battery voltage curve A, the battery voltage suddenly increased in the initial stage of charging and reached the charging current switching voltage Vh, the charging current value was switched to 1.6 V, and the battery voltage was greatly reduced . .
[0060]
When the voltage at the start of charging is less than 20 V, the charge stop condition non-detection time is extended from normal to to t1, so that the rate of temperature increase dT / dt due to a rapid temperature increase at the beginning of charging of a battery with a deep discharge depth. And erroneous detection of voltage drop -ΔV from the maximum voltage in the initial stage of charging can be prevented, and early charging stop can be prevented to ensure a required charging capacity.
[0061]
When the battery voltage at the start of charging is less than 10V, the charging current value is lowered to 1.6A and the charging duration (total timer) is extended from normal To to T1, so the charging duration exceeds It is possible to prevent the charging from being stopped by, and to secure the required charging capacity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a battery-assisted bicycle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block configuration diagram of a power supply system according to the embodiment.
FIG. 3 is a diagram for explaining signal data transmitted and received between the battery management device and the charging device of the power supply system.
FIG. 4 is a diagram for explaining signal data transmitted and received between the battery management device and the charging device.
FIG. 5 is a diagram for explaining signal data transmitted and received between the battery management device and the charging device.
FIG. 6 is a time-lapse characteristic diagram of battery voltage and battery temperature during charging of the power supply system.
FIG. 7 is a time-lapse characteristic diagram of battery voltage during charging of the power supply system.
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the battery management apparatus.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the charging apparatus.
FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation of the charging apparatus.
[Explanation of symbols]
21 Power supply system 102 Rechargeable battery 112 Charging device (charging means)
117 Battery management / control unit (charging command means)
I1 Charging current value when battery voltage decreases Io Charging current value when battery voltage increases T1 Charging duration time when battery voltage decreases To Charging time duration when battery voltage increases t1 Battery voltage decreases Charge stop condition non-detection time to charge stop condition non-detection time when battery voltage increases

Claims

A rechargeable battery; charging means for charging the rechargeable battery ; and charging command means for outputting a charging control signal including a charging current value, a charging duration time, and a charging stop condition non-detection time to the charging means. In the electric vehicle power supply system,
The charge command means is
Preset a predetermined charging current value, charging duration time and charging stop condition non-detection time,
When the battery voltage at the start of charging is higher than the discharge stop voltage, the set charge current value, the charge duration time and the charge stop condition non-detection time are output to the charging means as they are as a charge control signal,
When the battery voltage at the start of charging is lower than the discharge stop voltage and higher than the deep discharge voltage lower than the discharge stop voltage, the set charge current value and charge duration are directly used as the charge control signal. And, the charge stop condition non-detection time obtained by extending the charge stop condition non-detection time is output to the charging means as a charge control signal,
When the battery voltage at the start of charging is lower than the deep discharge voltage, in addition to the extension of the charging stop condition non-detection time, the charging current value lower than the set charging current value, and the set A power supply system for an electric vehicle, wherein a charging duration longer than the charging duration is output to the charging means as a charging control signal .