JP2012016163A - 電動車両における放電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリが蓄えることができる電力量の算出精度を向上させる電動車両の放電制御装置を提供する。
【解決手段】電動二輪車の放電制御装置１００は、メインバッテリ１８と、メインバッテリ１８から供給される電力に基づいて駆動するモータ１６と、モータ１６以外の負荷であって、メインバッテリ１８からの電力を消費する灯火器と、メインバッテリ１８の残存容量を判定するＢＭＵ１０４と、モータ１６及び前記灯火器に電力を供給するために、メインバッテリ１８の放電制御を行うＢＭＵ１０４及び制御部１１４とを備え、ＢＭＵ１０４及び制御部１１４は、残存容量が零になる値よりも高い閾値なるまではメインバッテリ１８の放電を許可し、外部の診断機からメインバッテリ１８の劣化状態を診断するための指示を受けた場合は、残存容量が零に至るまでメインバッテリ１８の放電を行い、その後満充電になるまで充電させて充電可能容量を判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動車両に搭載されるバッテリの放電制御を行う電動車両における
放電制御装置に関する。

電動車両のバッテリ劣化を抑制するために、下記に示す特許文献１には、バッテリの電圧がモジュール電圧下限値よりも高い下限監視値まで低下したか否かを判定し、該下限監視値まで低下し、その後所定時間が経過したときは、バッテリの放電に対して制限を加える技術思想が開示されている。これにより、バッテリの過放電を防ぐことができる。

特開２００９−２５４０３８号公報

しかしながら、上記特許文献１では、過放電を防ぐことはできるが、バッテリが蓄えることができる電力量を正確に判断することはできない。つまり、使用によりバッテリは劣化していき、この劣化に伴いバッテリが蓄えることができる電力量も低下してしまうので電力量を正確に判断することはできない。

そこで、本発明は、係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリが蓄えることができる電力量の算出精度を向上させる電動車両における放電制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、バッテリ（１８）と、
前記バッテリ（１８）から供給される電力に基づいて駆動するモータ（１６）と、前記モータ（１６）以外の負荷であって、前記バッテリ（１８）からの電力を消費する放電負荷（５８、７６、８０、８２、１１８）と、前記バッテリ（１８）の残存容量を判定するバッテリ容量判定手段（１０４）と、前記モータ（１６）及び前記放電負荷（５８、７６、８０、８２、１１８）に電力を供給するために、前記バッテリ（１８）の放電制御を行う制御手段（１０４、１１４）と、を備えた電動車両（１０）における放電制御装置（１００）において、前記制御手段（１０４、１１４）は、通常モード時は、前記残存容量が零になる値よりも高い閾値なるまでは前記バッテリ（１８）の放電を許可し、外部の診断機（１５０）から前記バッテリ（１８）の劣化状態を診断するための指示を受けた場合は、通常モードからサービスモードに切り替えて、前記残存容量が零に至るまで前記バッテリ（１８）の放電を行行い、その後満充電になるまで充電させて充電可能容量を判定することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電動車両（１０）における放電制御装置（１００）において、前記放電負荷（５８、７６、８０、８２、１１８）は、テールライト（５８）、ヘッドライト（７６）等に代表される灯火器であることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の電動車両（１０）における放電制御装置（１００）において、前記制御手段（１０４、１１４）は、前記残存容量が零になるまで前記バッテリ（１８）を放電させる場合は、前記モータ（１６）が回転しないように前記モータ（１６）に電力を供給することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の電動車両（１０）における放電制御装置（１００）において、前記制御手段（１０４、１１４）は、前記通常モードを実行する制御プログラムと前記サービスモードを実行する制御プログラムとを有し、前記診断機（１５０）からの劣化状態を診断するための指示により実行する制御プログラムを切り替えることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の電動車両（１０）における放電制御装置（１００）において、前記診断機（１５０）には、前記残存容量、セル電圧、及びセル温度が表示されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、バッテリの残存容量が零になる値よりも高い閾値になるまではバッテリの放電を許可し、外部の診断機からバッテリの劣化状態を診断するための指示を受けた場合は、バッテリの残存容量が零に至るまでバッテリの放電を行うようにしたので、バッテリの過放電による劣化を防止することができるとともに、バッテリが蓄えることができる電力（充電可能容量）の算出精度を向上させることが可能となり、電動車両のユーザが走行可能距離を想定した走行が可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、放電負荷は、テールライト、ヘッドライト等に代表される灯火器なので、電動車両に備わっている灯火器を利用してバッテリの放電を行うため、特別な部品を用意しなくても、効率よくバッテリの放電を行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、バッテリの残存容量が零になるまでバッテリを放電させる場合は、モータが回転しないようにモータに電力を供給するので、電動車両が発進することなく、バッテリの放電を迅速に行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、予め２つの制御プログラムを制御手段に内蔵することにより、コストを低減させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、診断機には、残存容量、セル電圧、及びセル温度が表示されるので、バッテリの交換時期を正しく判断することができる。

電力供給装置（放電制御装置）を搭載した電動二輪車の左側面図である。 電力供給装置のシステム構成を示すブロック図である。 診断機の概略外観図である。 診断機の電気的な構成を示す図である。 ＰＤＵの制御部の動作を示すフローチャートである。 サービスモード放電制御の動作を示すフローチャートである。 メインバッテリの充電動作を示すフローチャートである。 メインバッテリの充電可能容量を示す図である。 メインバッテリが満充電されたときの、表示部によるメインバッテリのバッテリ残量の表示例を示す図である。

本発明に係る電動車両の放電制御方法を、それを実施する電動車両の放電制御装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１は、電力供給装置（放電制御装置）を搭載した電動二輪車の左側面図である。電動二輪車（電動車両）１０は、ステップフロア１２を有するスクーター型の二輪車である。スイングアーム１４に設けられたモータ１６の回転駆動力で後輪ＷＲを駆動する。モータ１６に電力を供給する高電圧（例えば、７２Ｖ）のメインバッテリ１８は、複数のバッテリセルが直列接続された複数のモジュールを有する。

メインフレーム２０の上端部には、ステアリングステム２２を回転自在に軸支するヘッドパイプ２４が結合されている。ステアリングステム２２には、前輪ＷＦを回転可能に軸支する左右一対のフロントフォーク２６が取付けられている。前輪ＷＦは、ステアリングステム２２の上部に取付けられたアクセルグリップを有するステアリングハンドル２８によって操舵可能とされている。ステアリングハンドル２８には、アクセルグリップの回動角、つまり、アクセル開度を検出するスロットルセンサ３０が設けられている。

メインフレーム２０には、車体後方に延びている左右一対のサイドフレーム３２が連結され、左右一対のサイドフレーム３２には、車体上後方に延びているリアフレーム３４が連結されている。サイドフレーム３２の後部には、スイングアームピボット３６が形成されたピボットプレート３８が取付けられている。スイングアームピボット３６には、車幅方向左側のアームのみで後輪ＷＲを支持する片持ち式のスイングアーム１４の前端部が揺動可能に軸支されている。スイングアーム１４の後端部には、後輪ＷＲが車軸４０によって回転自在に軸支されており、スイングアーム１４の後端部は、リアサスペンション４２によってリアフレーム３４に吊り下げられている。

スイングアーム１４には、メインバッテリ１８から供給される直流電流を交流電流に変換してモータ１６に供給するＰＤＵ（パワードライブユニット）４４が設けられる。ピボットプレート３８には、サイドスタンド４６が設けられ、サイドスタンド４６は、該サイドスタンド４６が所定位置に格納されているときに検出信号を出力するサイドスタンドスイッチ４８を有する。

リアフレーム３４の上には、メインバッテリ１８を充電する充電器（図示略）から延びる充電ケーブル５０の充電プラグ５２を結合することができる充電ソケット５４が設けられる。リアフレーム３４には、さらにリアキャリア５６及びテールライト５８が設けられる。

メインバッテリ１８の前部には、空気導入パイプ６０が連結され、メインバッテリ１８の後部には吸気ファン６２が設けられる。吸気ファン６２によって空気導入パイプ６０からメインバッテリ１８に空気が導入されて車体後方に排出される。これにより、メインバッテリ１８が発生した熱を外気によって冷却することができる。

左右一対のリアフレーム３４の間には、荷室６４が設けられ、この荷室６４から下部に突出している荷室底部６６には、メインバッテリ１８又は前記充電器で充電される低電圧（例えば、１２Ｖ）のサブバッテリ６８が収納される。荷室６４の上には、荷室６４の蓋を兼用する運転者シート７０が設けられ、運転者シート７０には、運転者が着座したときに作動して着座信号を出力するシートスイッチ７２が設けられる。

ヘッドパイプ２４の前部にはブラケット７４が結合され、このブラケット７４の前端部には、ヘッドライト７６が取付けられ、ヘッドライト７６の上方には、ブラケット７４で支持されるフロントキャリア７８が設けられる。また、ステアリングハンドル２８の近傍に車速等の表示を行うメータユニット８０が設けられており、メータユニット８０は、メインバッテリ１８の劣化診断を促すインジケータ８２及びバッテリ残存容量を表示する表示部８４を有する。

図２は、電力供給装置のシステム構成を示すブロック図である。電力供給装置１００は、メインバッテリ１８と、サブバッテリ６８と、ＰＤＵ４４との他に、ＤＣ−ＤＣダウンコンバータ（以下、ダウンコンバータとよぶ）１０２と、メインバッテリ１８内に設けられるマイコンからなるＢＭＵ（バッテリ管理ユニット）１０４とを備える。

メインバッテリ１８は、例えば、２４Ｖのリチウムイオンのバッテリモジュールを３組備え、ＬＳＩやＡＳＩＣ等で構成できるＢＭＵ（バッテリ容量判定手段、制御手段）１０４とともにバッテリパックを形成する。３組のバッテリモジュールは直列に接続されている。メインバッテリ１８は、互いに並列に接続されるコンタクタ１０６と、プリチャージコンタクタ１０８とを備えるリレー装置１１０を介して、パワーラインＬ１、Ｌ２によりインバータ回路１１２の入力側に電気的に接続される。インバータ回路１１２の３相交流出力側は３相交流ラインによってモータ１６に接続される。

パワーラインＬ１、Ｌ２は、ダウンコンバータ１０２の入力側に接続されるとともに、充電ソケット５４に接続される。ダウンコンバータ１０２は、高電圧の入力（例えば、７２ボルトであるメインバッテリ１８の電圧）を、低電圧（例えば、１２Ｖのサブバッテリ６８の充電電圧）に変換して出力する。サブバッテリ６８は、制御部１１４（制御手段）等の電源であり、例えば、１４．３Ｖで充電される。

ダウンコンバータ１０２の出力は、常時系統ラインＬ３に接続され、常時系統ラインＬ３は、サブバッテリ６８、ＢＭＵ１０４、及び制御部１１４に接続される。常時系統ラインＬ３は、メインスイッチ１１６が設けられ、制御部１１４は、メインスイッチ１１６を介してサブバッテリ６８に接続される。

サブバッテリ６８には、メインスイッチ１１６を介してメインスイッチ系統ラインＬ４に接続され、メインスイッチ系統ラインＬ４には、テールライト５８やヘッドライト７６等に代表される灯火器、インジケータ８２、表示部８４、及び一般電装機器１１８が接続される。メインスイッチ系統ラインＬ４には、オートパワーオフリレー１２０が設けられる。インジケータ８２、表示部８４、灯火器、及び一般電装機器１１８等を総称して放電負荷と呼ぶ。制御部１１４は、図示しないメモリ（記憶部）等を有する情報処理装置（コンピュータ）である。

ヘッドライト７６は、制御部１１４内に設けられるスイッチング素子１２２を介して接地される。制御部１１４には、モータ１６の回転角度を検出するアングルセンサ１２４、スロットルセンサ３０、シートスイッチ７２、及びサイドスタンドスイッチ４８が接続される。

ＢＭＵ１０４と制御部１１４との間には、ＣＡＮ通信ライン１２６が設けられる。また、ＢＭＵ１０４と、リレー装置１１０のコンタクタ１０６及びプリチャージコンタクタ１０８との間には信号線１２８、１３０がそれぞれ設けられ、ＢＭＵ１０４は、信号線１２８、１３０を介してコンタクタ１０６及びプリチャージコンタクタ１０８に開閉指令を出力する。

充電器１３２は、充電ソケット５４に接続される充電プラグ５２と、商用交流電源に接続される電源プラグ１３４とを有する。充電器１３２は、補助電源電圧（例えば、１２Ｖ）を生成可能であり、この補助電源用のラインＬ６がＢＭＵ１０４及び制御部１１４間を制御する制御系統ラインＬ５に接続される。

また、メインバッテリ１８には、バッテリセルの温度を検出する温度センサと、メインバッテリ１８のバッテリセル又はバッテリモジュールの電圧、若しくはメインバッテリ１８全体の電圧を検出する電圧センサ、メインバッテリ１８に流れる電流を検出する電流センサ等が設けられている。ＢＭＵ１０４は、温度センサが検出した温度データ（メインバッテリ１８の温度データ）、電圧センサが検出した電圧データ（メインバッテリ１８の電圧データ）、電流センサが検出した電流データ（メインバッテリ１８の電流データ）に基づいて、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（state of charge）を判定する。ＢＭＵ１０４は、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣを周期的に判定する。残存容量ＳＯＣの判定は、周知技術なので説明を割愛する。ＢＭＵ１０４は、判定したメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ、メインバッテリ１８の温度データ、電圧データ、電流データ等を制御部１１４に送信する。ＢＭＵ１０４は、メインバッテリ１８の充電時に、メインバッテリ１８に流れた電流量を用いて、メインバッテリ１８に充電された電力量を算出する。

メインバッテリ１８は、充電回数、放電回数、過放電の回数、過充電の回数、メインバッテリ１８の温度等により劣化する。つまり、メインバッテリ１８が蓄えることが可能な電力量（充電可能容量）は、メインバッテリ１８の劣化に伴って減少していき、また、メインバッテリ１８の温度に応じて変動する。ここで、充電可能容量とは、現在のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが０％から１００％となるまでにメインバッテリ１８に充電することができる電力量を意味する。

したがって、メインバッテリ１８を満充電しても、電動二輪車１０が走行できる距離、時間等は、メインバッテリ１８の劣化度合い及びメインバッテリ１８の温度によって変わってくる。劣化度合い、及びメインバッテリ１８の温度にかかわらずメインバッテリ１８が満充電された場合には、判定されるメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣは１００％となるので、残存容量ＳＯＣが同じであってもメインバッテリ１８の充電可能容量は、劣化状態等に応じて異なることに留意されたい。

電力供給装置１００の充電ソケット５４には、充電器１３２の他に、図３に示す診断機１５０から延びるケーブル１５２の診断プラグ１５４が接続可能である。また、診断機１５０は、商用交流電源に接続される電源プラグ１５６と、メインバッテリ１８の状態を表示するための表示部１５８とを有する。ケーブル１５２には、ＣＡＮ通信ラインが設けられている。診断機１５０は、サービスステーションや、電動二輪車１０を販売するディーラー等に設置されている。なお、本実施の形態では、診断機１５０と電動二輪車１０との間の接続に充電コネクタを用いる例に説明したが、充電コネクタに変えて専用のコネクタを用いてもよい。また、診断機１５０と電動二輪車１０との間の通信も、ＣＡＮ通信に限らず専用の通信プロトコルを用いてもよい。

図４は、診断機の電気的な構成を示す図である。診断機１５０は、表示部１５８の他に、制御部１６０を備える。電力供給装置１００には、制御部１１４と充電ソケット５４とを繋ぐ図示しないＣＡＮ通信ラインが設けられており、診断機１５０の診断プラグ１５４を充電ソケット５４に接続させることで、制御部１１４と充電ソケット５４とを繋ぐＣＡＮ通信ラインと、ケーブル１５２に設けられたＣＡＮ通信ラインとが接続される。これにより、制御部１６０と制御部１１４とがＣＡＮ通信を行うことができる。診断プラグ１５４には図示しない機械的又は電気的な接続検出センサが設けられ、該接続検出センサは、診断プラグ１５４が充電ソケット５４に接続されると、接続信号を制御部１６０に出力する。制御部１６０は、診断プラグ１５４が充電ソケット５４に接続されると、メインバッテリ１８の劣化状態を診断するための指令をＣＡＮ通信により制御部１１４に出力する。接続検出センサとしては、例えば、電圧センサ、マイクロスイッチ、光学センサ等を用いることができる。

次に、ＰＤＵの制御部の動作を図５のフローチャートにしたがって説明する。なお、ＰＤＵ４４の制御部１１４は、通常モードを実行する制御プログラムと、サービスモードを実行する制御プログラムとを有する。

メインスイッチ１１６がオンにされると、ＰＤＵ４４の制御部１１４は、メインバッテリ１８の劣化状態を診断するための指示が診断機１５０から送られてきたか否かを判断する（ステップＳ１）。メインスイッチ１１６がオンにされると、メインスイッチ系統ラインＬ４にサブバッテリ６８の電圧が印加され、メインスイッチ１１６を介してサブバッテリ６８からの電力がオートパワーオフ（セーブ）リレー１２０に供給されたのち、一般電装機器１１８、インジケータ８２、表示部８４、テールライト５８、ヘッドライト７６およびＢＭＵ１０４に供給される。そして、ＢＭＵ１０４は、プリチャージコンタクタ１０８を一旦オンさせた後オフさせ、その後コンタクタ１０６をオンさせ、また、制御部１１４は、ダウンコンバータ１０２を作動させる。

ステップＳ１で、診断機１５０からメインバッテリ１８の劣化状態を診断するための指示が送られて来ていないと判断すると、制御部１１４は、通常モードの制御プログラムを起動することで、通常モードに設定する（ステップＳ２）。制御部１１４は、通常モードに設定すると、ＢＭＵ１０４から周期的に送られてくるメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが０％より高い閾値（例えば、２０％）になるまでは、メインバッテリ１８の放電を許可する。つまり、制御部１１４は、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが閾値になるまでは、モータ１６及び放電負荷へのメインバッテリ１８の供給を許可する。一方、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが閾値より低くなるとメインバッテリ１８の放電を禁止する。具体的には、制御部１１４は、ＢＭＵ１０４にコンタクタ制御信号を送ることで、コンタクタ１０６をオフにするとともに、インバータ回路１１２のＰＷＭ制御を停止する。もっとも、コンタクタ１０６をオフさせずに、インバータ回路１１２のＰＷＭ制御のみを停止させてもよい。また、制御部１１４は、ダウンコンバータ１０２の駆動を終了するとともに、所定時間経過後（例えば、１０分後）にオートパワーオフリレー１２０をオフにする。これにより、メインバッテリ１８のモータ１６への電力の供給、及びメインバッテリ１８の放電負荷への電力の供給が禁止され、メインバッテリ１８の放電が禁止される。このように、通常モード時においては、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが閾値より低くなると、それ以上メインバッテリ１８を放電させないので、通常モードでは、メインバッテリ１８に蓄えられた電力量から閾値を減算した電力量が使用される。本実施の形態においては、このメインバッテリ１８に蓄えられた電力量から閾値を減算した電力量をバッテリ残量と呼ぶ。メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（１００％）から閾値を減算した電力量を使用可能電力量と呼ぶ。つまり、使用可能電力量とは、メインバッテリ１８の充電状態に関わらず、メインバッテリ１８が放電することができる能力、つまり、充電されたならば放電することができる最大の電力量を示す。

通常モード時に、スロットルセンサ３０の開操作が行われると、シートスイッチ７２及びサイドスタンドスイッチ４８がオンになっていることを前提にして、つまり、運転者が運転者シート７０に着座して、サイドスタンド４６が格納位置に上げられていることを条件に、制御部１１４は、インバータ回路１１２をＰＷＭ制御してモータ１６に電力を供給させる。

インバータ回路１１２を構成するスイッチング素子の切替タイミングは、アングルセンサ１２４によるモータ１６の回転角度に応じて決定される。制御部１１４は、アングルセンサ１２４で検知された回転角度を使用して、制御部１１４は車速を算出することができる。したがって、アングルセンサ１２４は、モータ１６で駆動される車両の車速検出センサとしても機能する。ＰＷＭ制御におけるデューティ比は、スロットルセンサ３０が検出した開度にしたがって行われる。

また、制御部１１４は、スロットルセンサ３０の検出開度が所定値よりも小さくなるか、シートスイッチ７２及びサイドスタンドスイッチ４８の少なくとも一方がオフになると制御部１１４はインバータ回路１１２に指示するデューティ比をゼロにしてモータ１６の駆動を停止する。なお、このようなインヒビタ制御は、始動時にのみ行われ、電動二輪車１０の走行中に、仮にシートスイッチ７２による着座が検知されなかったとしても、インヒビタ制御は行われないようにしてもよい。

図５のフローチャートに戻り、ステップＳ１で、メインバッテリ１８の劣化状態を診断するための指示が診断機１５０から送られて来たと判断すると、制御部１１４は、サービスモードの制御プログラムを起動させることで、サービスモードに設定する（ステップＳ３）。上述したように、診断機１５０は、サービスステーション等に設けられており、運転者は、メインバッテリ１８の劣化状態を診断したい場合には、電動二輪車１０をサービスステーション等まで持っていく。サービスステーション等において電動二輪車１０のメインスイッチ１１６を一旦オフにする。その後、サービスステーション等の作業者が、充電ソケット５４に診断プラグ１５４を接続し、メインスイッチ１１６をオンにさせると、診断機１５０の制御部１６０は、電力供給装置１００の制御部１１４にメインバッテリ１８の劣化状態を診断するための指示信号を出力する。

次いで、制御部１１４は、サービスモードの制御プログラムにしたがって、メインバッテリ１８を放電させるサービスモード放電制御を実行し（ステップＳ４）、メインバッテリ１８の放電後に、メインバッテリ１８を満充電にするサービスモード充電制御を実行する（ステップＳ５）。なお、このとき、診断機１５０の電源プラグ１５６は、図示しない商用交流電源であるＡＣ１００Ｖコンセントに接続されている。

なお、制御部１１４は充電回数又は電動二輪車１０の走行距離を記憶し、前回のサービス放電制御から所定回数充電された場合、前回のサービス放電制御からの走行距離が所定距離を越えた場合は、制御部１１４は、メインバッテリ１８の劣化診断を行うことを促すため、インジケータ８２を点灯又は点滅させる。メインバッテリ１８が所定回数充電された場合又は電動二輪車１０が所定距離を走行した場合は、メインバッテリ１８が前回のサービス放電制御時より更に劣化していると考えられるからである。

次に、サービスモード放電制御の動作を図６のフローチャートにしたがって説明する。サービスモードに設定されると、ＰＤＵ４４の制御部１１４は、ＣＡＮ通信によりＢＭＵ１０４から、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ、メインバッテリ１８の電圧データ、メインバッテリ１８の電流データ、及びメインバッテリ１８の温度の取得を開始する（ステップＳ１１）。

次いで、制御部１１４は、ＣＡＮ通信により該取得したメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ、メインバッテリ１８の電圧データ、メインバッテリ１８の電流データ、及びメインバッテリ１８の温度の診断機１５０への出力を開始する（ステップＳ１２）。診断機１５０の制御部１６０は、該送られてきたメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ、メインバッテリ１８の電圧データ（セル電圧、モジュール電圧、又はメインバッテリ１８全体の電圧）、メインバッテリ１８の電流データ、及びメインバッテリ１８の温度を表示部１５８に表示させる。これにより、運転者又は作業者は、メインバッテリ１８の状態を知ることができ、メインバッテリ１８の交換時期を正しく判断することができる。

次いで、制御部１１４は、コンタクタ１０６及びプリチャージコンタクタ１０８をオンにする（ステップＳ１３）。詳しくは、制御部１１４は、コンタクタ制御信号をＢＭＵ１０４にＣＡＮ通信によって送信し、ＢＭＵ１０４は、送信されたコンタクタ制御信号に応答して、プリチャージコンタクタ１０８を一旦オンにした後オフにさせ、その後コンタクタ１０６をオンにする。なお、既にコンタクタ１０６がオンになっている場合は、制御部１１４は、ステップＳ１３の動作を行わない。

次いで、制御部１１４は、起動信号をダウンコンバータ１０２に入力してダウンコンバータ１０２を起動させるとともに、オートパワーオフリレー１２０をオンにさせて、ダウンコンバータ１０２によって降圧された電圧を、放電負荷に印加させる（ステップＳ１４）。これにより、メインバッテリ１８の電力を放電負荷により放電させることができる。また、比較的消費電力の大きいテールライト５８及びヘッドライト７６を点灯させることで、メインバッテリ１８の電力を効率的に放電させることできる。なお、既に、ダウンコンバータ１０２が起動され、ダウンコンバータ１０２によって降圧された電圧が放電負荷に印加されている場合は、制御部１１４は、ステップＳ１４の動作を行わない。

次いで、制御部１１４は、インバータ回路１１２をＰＷＭ制御することで、メインバッテリ１８の電力をモータ１６に供給させる（ステップＳ１５）。これにより、メインバッテリ１８の電力を放電させることができる。このとき、制御部１１４は、モータ１６が回転してしまうと、電動二輪車１０のタイヤが回転して電動二輪車１０が発進してしまうので、モータ１６が回転しないようにモータ１６に電力を供給する。例えば、モータ１６を欠相運転させることで（ＵＶＷの３相のうち、何れかの相への電流を遮断させることで）モータを回転せずに、メインバッテリ１８の電力を消費させることができる。なお、サービスステーション側で、タイヤが回転しても電動二輪車１０が発進しないような装置を備える場合は、モータ１６を回転させてもよい。

次いで、制御部１１４は、現在のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが０％であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６で、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが０％でないと判断された場合はステップＳ１４に戻り、上記した動作を繰り返す。一方で、ステップＳ１６で、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが０％になったと判断すると、制御部１１４は、メインバッテリ１８の放電を終了させる（ステップＳ１７）。具体的には、制御部１１４は、ＢＭＵ１０４にコンタクタ制御信号を送ることで、コンタクタ１０６をオフにするともに、インバータ回路１１２のＰＷＭ制御を終了する。また、制御部１１４は、ダウンコンバータ１０２の駆動を終了させるとともに、オートパワーオフリレー１２０をオフにする。そして、運転手又は作業者は、サービス放電制御が終了するとメインスイッチ１１６をオフにして、メインバッテリ１８の充電動作に移行する。

なお、環境温度が１０℃未満だと、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣの判定に誤差が生じてしまうので、サービスモード放電制御時の環境温度は１０℃以上であることが好ましい。

サービスモード充電制御の動作を図７のフローチャートにしたがって説明する。サービスモードでメインバッテリ１８を放電させると、電動二輪車１０の運転者又は作業者は、充電ソケット５４から診断機１５０の診断プラグ１５４を取り外し、充電器１３２の充電プラグ５２を充電ソケット５４に接続させる。このとき、充電器１３２の電源プラグ１３４は、図示しない商用交流電源であるＡＣ１００Ｖ／２００Ｖコンセントに接続されている。

充電ソケット５４に充電プラグ５２が接続されると、充電器１３２から補助電源用のラインＬ６を介して制御系統ラインＬ５に補助電源電圧が印加される。補助電源電圧は、制御系統ラインＬ５を介して制御部１１４及びＢＭＵ１０４に印加され、制御部１１４は、補助電源電圧が印加されると、コンタクタ１０６及びプリチャージコンタクタ１０８をオンにする（ステップＳ２１）。詳しくは、制御部１１４は、コンタクタ制御信号をＢＭＵ１０４にＣＡＮ通信（専用の通信プロトコルでもよい。）によって送信し、ＢＭＵ１０４は、送信されたコンタクタ制御信号に応答してプリチャージコンタクタ１０８を一旦オンにした後オフにし、その後コンタクタ１０６をオンにする。これにより、充電器１３２からパワーラインＬ１、Ｌ２を介して電流が供給され、メインバッテリ１８は充電される。このとき、制御部１１４は、起動信号をダウンコンバータ１０２に入力してダウンコンバータ１０２を起動させて、降圧された電圧を常時系統ラインＬ３に印加させてもよい。常時系統ラインＬ３に降圧された電圧が印加されると、サブバッテリ６８が充電される。なお、ＢＭＵ１０４は、起動するとメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣの判定を開始する。

次いで、制御部１１４は、ＢＭＵ１０４が判定したメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが１００％であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２で、ＢＭＵ１０４が判定したメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが１００％でないと判断すると、１００％になるまでステップＳ２２に留まり、残存容量ＳＯＣが１００％であると判断すると、制御部１１４は、充電を終了させる（ステップＳ２３）。具体的には、制御部１１４は、ＢＭＵ１０４にコンタクタ制御信号を送ることで、コンタクタ１０６をオフにする。また、制御部１１４は、ダウンコンバータ１０２が起動している場合は、ダウンコンバータ１０２の駆動を終了させる。

次いで、ＢＭＵ１０４は、残存容量ＳＯＣが０％から１００％までにメインバッテリ１８に流れた電流量を用いて充電された電力量を算出（判定）し、制御部１１４は、ＢＭＵ１０４が算出した電力量を取得する（ステップＳ２４）。この電力量が、現在のメインバッテリ１８の充電可能容量となる。

次いで、制御部１１４は、取得した充電可能容量を制御部１１４の前記した記憶部に記憶させる（ステップＳ２５）。なお、前記記憶部には、初期（出荷時）のメインバッテリ１８の充電可能容量も記憶されている。制御部１１４は、初期のメインバッテリの充電可能容量と該記憶したメインバッテリ１８の充電可能容量とを比較することで、メインバッテリ１８の劣化状態を判定してもよい。

なお、環境温度が１０℃未満だと、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣの判定に誤差が生じてしまうので、メインバッテリ１８の充電時の環境温度は１０℃以上であることが好ましい。

このように、通常モード時の場合（電力供給装置１００と診断機１５０とが接続されていない場合、つまり、電動二輪車１０を使用する場合）は、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが０％より高い閾値となるまで放電を許可し、残存容量ＳＯＣが閾値より低くなると、放電を禁止するので、メインバッテリ１８の過放電を防止することができ、メインバッテリ１８の劣化を抑制させることができる。

一方で、サービスモード時の場合は、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが０％になるまで放電させるので、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが０％の状態から、メインバッテリ１８を充電させることができる。残存容量ＳＯＣが０％から１００％になるまでに充電された電力量がメインバッテリ１８の充電可能容量となるので、充電した電力量を求めることで、制御部１１４は、現在のメインバッテリ１８の劣化状態、充電可能容量を判定することができる。例えば、図８に示すように、初期のメインバッテリ１８の充電可能容量が、例えば、１０であるのに対し、劣化後１のメインバッテリ１８の充電可能容量が９．５である場合は、初期に比べ充電可能容量が０．５割だけ減少し、その分だけメインバッテリ１８が劣化している。劣化後２のメインバッテリ１８の充電可能容量が９である場合は、初期に比べ充電可能容量が１割減少し、その分だけメインバッテリ１８が劣化している。

また、劣化後３のメインバッテリ１８の充電可能容量が７である場合は、初期に比べ充電可能容量が３割減少し、劣化後４のメインバッテリの充電可能容量が５である場合、初期に比べ充電可能容量が５割減少している。この減少した分だけメインバッテリ１８が劣化していることになる。このように、制御部１１４は、前記した記憶部に記憶されている初期のメインバッテリ１８の充電可能容量と現在のメインバッテリ１８の充電可能容量とから劣化状態を求めることができる。

メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが０％の状態でない場合に、例えば、残存容量ＳＯＣが４０％の場合に、メインバッテリ１８を満充電にさせても、メインバッテリ１８の充電可能容量を正確に知ることはできない。詳しく説明するならば、例えば、残存容量ＳＯＣが４０％の場合に、メインバッテリ１８を満充電にさせた場合、制御部１１４は、充電した電力量を求めることはできるが、メインバッテリ１８に既に蓄えられていた電力量を求めることはできないので、充電可能容量を求めることはできない。その理由としては、メインバッテリ１８の劣化に応じて、充電可能容量は変動するので、例えば、残存容量ＳＯＣが４０％であっても、メインバッテリ１８の劣化状態に応じて、メインバッテリ１８に蓄えられている電力量は異なる。したがって、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣを０％にさせてから、メインバッテリ１８を満充電にさせることで、メインバッテリ１８の劣化状態、及び充電可能容量を知ることができる。

また、通常モードにおいて使用される閾値は、メインバッテリ１８の劣化状態に応じて変動させてもよい。この閾値を変動させることで、メインバッテリ１８の劣化が進んでも使用可能電力量を一定にすることが可能となる。サービスモードにおいて、現在のメインバッテリ１８の充電可能容量を判定したときに閾値を変動させる。

図８は、メインバッテリの劣化状態に応じた閾値の一例を示す図である。図８に示すように、初期のメインバッテリ１８時には、閾値を、例えば、２０％（初期のメインバッテリの残存容量ＳＯＣ（２０％）の電力量に相当）とすると、初期のメインバッテリ１８の使用可能電力量は、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（１００％）−閾値（初期のメインバッテリの残存容量ＳＯＣ（２０％）の電力量に相当）＝初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（８０％）となる。

メインバッテリ１８が図８に示す劣化後１の場合には、閾値を初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（１５％）に相当する電力量とすることで、劣化後１の使用可能電力量を、初期のメインバッテリ１８の使用可能電力量と同じにすることができる。つまり、劣化後１のメインバッテリ１８は、初期のメインバッテリ１８の充電可能容量が０．５割減少したものであるので、劣化後１のメインバッテリ１８の充電可能容量は、初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（９５％）と同じ電力量である。したがって、劣化後１の使用可能電力量は、初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（９５％）−閾値（初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（１５％）に相当する電力量）＝初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（８０％）となり、初期のメインバッテリ１８の使用可能電力量と同じとなる。

メインバッテリ１８が図８に示す劣化後２（劣化後１より劣化がさらに進んでいる）の場合は、閾値を初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（１０％）に相当する電力量とすることで、劣化後２の使用可能電力量を、初期のメインバッテリ１８の使用可能電力量と同じにすることができる。つまり、劣化後２のメインバッテリは、初期のメインバッテリ１８の充電可能容量が１割減少したものであるので、劣化後２のメインバッテリ１８の充電可能容量は、初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（９０％）と同じ電力量である。したがって、劣化後２の使用可能電力量は、初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（９０％）−閾値（初期のメインバッテリの残存容量ＳＯＣ（１０％）に相当する電力量）＝初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（８０％）となり、初期のメインバッテリ１８の使用可能電力量と同じになる。

このように、メインバッテリ１８の使用により、メインバッテリ１８が劣化した場合であっても、メインバッテリ１８の劣化に応じて閾値を下げるので、使用可能電力量を略同じにすることができる。

また、メインバッテリ１８の劣化に応じて閾値を下げていくと、メインバッテリ１８の劣化状態によっては、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが０％以下となるまで放電させてしまう可能性がある（過放電となる可能性がある）。したがって、閾値の下限を設けておき、それ以上閾値は下げないようにしてもよい。本実施の形態では、閾値の下限値を、初期のメインバッテリ１８の残存容量（１０％）に相当する電力量とする。

メインバッテリ１８が図８に示す劣化後３（劣化後２によりさらに劣化が進んでいる）の場合は、閾値を下限値である初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（１０％）に相当する電力量とする。この場合は、劣化後３は、初期のメインバッテリ１８の充電可能容量が３割減少したものであるので、劣化後３のメインバッテリ１８の充電可能容量は、初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（７０％）と同じ電力量である。したがって、劣化後３の使用可能電力量は、初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（７０％）−閾値（初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（１０％）に相当する電力量）＝初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（６０％）となり、初期のメインバッテリ１８の使用可能電力量に比べ２．５割減少している。

メインバッテリ１８が図８に示す劣化後４（劣化後３よりさらに劣化が進んだ状態）の場合は、閾値を下限値である初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（１０％）に相当する電力量とする。この場合は、劣化後４は、初期のメインバッテリ１８の充電可能容量が５割減少したものであるので、劣化後４のメインバッテリ１８の充電可能容量は、初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（５０％）と同じ電力量である。したがって、劣化後４の使用可能電力量は、初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（５０％）−閾値（初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（１０％）に相当する電力量）＝初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（４０％）となり、初期のメインバッテリ１８の使用可能電力量に比べ５割減少している。

制御部１１４は、現在のメインバッテリ１８のバッテリ残量を表示させる場合は、初期のメインバッテリ１８の使用可能電力量を１００％とし、現在のメインバッテリ１８に蓄えられている電力量から閾値を減算した電力量が初期のメインバッテリの使用可能電力量１００％に対してどのくらいあるかを表示させてもよい。

図９は、メインバッテリが満充電されたときの、表示部によるメインバッテリのバッテリ残量の表示例を示す図である。表示部８４は、横一列に並んだ５つの発光素子２００を有し、５つの発光素子２００がバッテリ残量を示すメモリとして機能する。発光素子２００は５つあるので、各発光素子２００は、初期のメインバッテリ１８の使用可能電力量の２０％分に相当する電力量を表す。初期のメインバッテリ１８が満充電されたときには（初期のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが１００％のときには）、バッテリ残量は１００％なので、５つの発光素子２００を全て点灯させる。

図８に示す劣化後１のメインバッテリ１８が満充電にされたときには（劣化後１のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが１００％の場合は）、劣化後１のメインバッテリ１８のバッテリ残量は、初期のメインバッテリ１８の使用可能電力量と同じなので、全ての発光素子２００を全て点灯させる。

また、図８に示す劣化後２のメインバッテリ１８が満充電されたときには（劣化後２のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが１００％の場合は）、劣化後２のメインバッテリ１８のバッテリ残量は、初期のメインバッテリ１８の使用可能電力量と同じなので、全ての発光素子２００を全て点灯させる。

図８に示す劣化後３のメインバッテリ１８が満充電されたときには（劣化後３のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが１００％の場合は）、劣化後３のメインバッテリ１８のバッテリ残量は、初期のメインバッテリ１８の使用可能電力量を２．５割減少したものであるので、制御部１１４は、例えば、一番左の発光素子２００から４番目の発光素子２００までを点灯し、一番右の発光素子２００を点灯させないことで、劣化後３のメインバッテリ１８のバッテリ残量を表示する。つまり、減少した２．５割分の電力量分に相当する発光素子２００を点灯させない。これにより、ユーザは、現在使用できる電力量がどのくらいメインバッテリ１８に蓄えられているか認識することができる。

図８に示す劣化後４のメインバッテリ１８が満充電されたときは（劣化後４のメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが１００％の場合は）、劣化後４のバッテリ残量は、初期のメインバッテリ１８の使用可能電力量を５割減少したものであるので、制御部１１４は、一番左の発光素子２００から３番目の発光素子２００まで点灯させ、一番右及び右から２番目の発光素子２００を点灯させないことで劣化後４のメインバッテリ１８のバッテリ残量を表示する。つまり減少した５割分の電力量に相当する発光素子２００を点灯させない。この場合、発光素子２００の点滅が、初期のメインバッテリ１８の使用可能電力量の１０％に相当する電力量を表す場合には、左から３番目の発光素子２００を点滅させることで、劣化後４のメインバッテリ１８のバッテリ残量を表示する。これにより、ユーザは、現在使用できる電力量がどのくらいメインバッテリ１８に蓄えられているか認識することができる。

メインバッテリ１８を満充電した後に、電動二輪車１０を運転することでメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣが減少した場合は、制御部１１４は、それに応じて発光素子２００を点灯させる。

このように、初期のメインバッテリ１８の使用可能電力量を１００％として、メインバッテリ１８に蓄えられている電力量から閾値を減算した電力量を表示させるので、現在のメインバッテリ１８のバッテリ残量を簡単に知ることができる。

以上、本発明について好適な実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、特許請求の範囲に記載された括弧書きの符号は、本発明の理解の容易化のために添付図面中の符号に倣って付したものであり、本発明がその符号をつけた要素に限定して解釈されるものではない。

１０…電動二輪車 １６…モータ
１８…バッテリ ５８…テールライト
７６…ヘッドライト ８２…インジケータ
８４、１５８…表示部 １００…放電制御装置
１１４、１６０…制御部 １１８…一般電装機器
１３２…充電器 １５０…診断機

Claims (5)

1. バッテリ（１８）と、
   前記バッテリ（１８）から供給される電力に基づいて駆動するモータ（１６）と、
   前記モータ（１６）以外の負荷であって、前記バッテリ（１８）からの電力を消費する放電負荷（５８、７６、８０、８２、１１８）と、
   前記バッテリ（１８）の残存容量を判定するバッテリ容量判定手段（１０４）と、
   前記モータ（１６）及び前記放電負荷（５８、７６、８０、８２、１１８）に電力を供給するために、前記バッテリ（１８）の放電制御を行う制御手段（１０４、１１４）と、
   を備えた電動車両（１０）における放電制御装置（１００）において、
   前記制御手段（１０４、１１４）は、
   通常モード時は、前記残存容量が零になる値よりも高い閾値なるまでは前記バッテリ（１８）の放電を許可し、
   外部の診断機（１５０）から前記バッテリ（１８）の劣化状態を診断するための指示を受けた場合は、通常モードからサービスモードに切り替えて、前記残存容量が零に至るまで前記バッテリ（１８）の放電を行い、その後満充電になるまで充電させて充電可能容量を判定する
   ことを特徴とする電動車両（１０）における放電制御装置（１００）。
2. 請求項１に記載の電動車両（１０）における放電制御装置（１００）において、
   前記放電負荷（５８、７６、８０、８２、１１８）は、テールライト（５８）、ヘッドライト（７６）等に代表される灯火器である
   ことを特徴とする電動車両（１０）における放電制御装置（１００）。
3. 請求項１又は２に記載の電動車両（１０）における放電制御装置（１００）において、
   前記制御手段（１０４、１１４）は、前記残存容量が零になるまで前記バッテリ（１８）を放電させる場合は、前記モータ（１６）が回転しないように前記モータ（１６）に電力を供給する
   ことを特徴とする電動車両（１０）における放電制御装置（１００）。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の電動車両（１０）における放電制御装置（１００）において、
   前記制御手段（１０４、１１４）は、前記通常モードを実行する制御プログラムと前記サービスモードを実行する制御プログラムとを有し、前記診断機（１５０）からの劣化状態を診断するための指示により実行する制御プログラムを切り替える
   ことを特徴とする電動車両（１０）における放電制御装置（１００）。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の電動車両（１０）における放電制御装置（１００）において、
   前記診断機（１５０）には、前記残存容量、セル電圧、及びセル温度が表示される
   ことを特徴とする電動車両（１０）における放電制御装置（１００）。

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