JP2000253508A - バッテリー電源電気車両の充電回路 - Google Patents
バッテリー電源電気車両の充電回路Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鉛バッテリーを電源とした電気車両における
充電時間を短縮する。 【解決手段】 電源としての鉛バッテリー６０の他に、
充電手段として電気二重層コンデンサ４０を備えてお
り、充電時には、変圧器１０の交流電流を整流部２０に
て整流した直流電流を、降圧チョッパ部３０により、大
電流にして電気二重層コンデンサ４０に充電する。この
ため、充電時間は短くて済む。その後、走行時等におい
て、電気二重層コンデンサ４０の電荷を、昇圧チョッパ
部５０により、鉛バッテリー６０に小電流値として移し
て、鉛バッテリー６０の充電を行う。鉛バッテリー６０
への充電は、走行時等に行うことができ、充電時間とし
て考慮する必要はない。
充電時間を短縮する。 【解決手段】 電源としての鉛バッテリー６０の他に、
充電手段として電気二重層コンデンサ４０を備えてお
り、充電時には、変圧器１０の交流電流を整流部２０に
て整流した直流電流を、降圧チョッパ部３０により、大
電流にして電気二重層コンデンサ４０に充電する。この
ため、充電時間は短くて済む。その後、走行時等におい
て、電気二重層コンデンサ４０の電荷を、昇圧チョッパ
部５０により、鉛バッテリー６０に小電流値として移し
て、鉛バッテリー６０の充電を行う。鉛バッテリー６０
への充電は、走行時等に行うことができ、充電時間とし
て考慮する必要はない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリー電源電
気車両の充電回路に関し、バッテリーとして鉛バッテリ
ーを採用していても、急速充電ができるように工夫した
ものである。
気車両の充電回路に関し、バッテリーとして鉛バッテリ
ーを採用していても、急速充電ができるように工夫した
ものである。
【０００２】
【従来の技術】バッテリーを電源としてモータ駆動によ
り走行するバッテリー電源電気車両では、一般にバッテ
リーとして、サイクル充電が可能な鉛バッテリーを用い
ている。したがって、バッテリー（鉛バッテリー）の能
力としては、予め定められた走行時間に亘って給電可能
な電源として機能できることが求められ、かかる能力を
有するバッテリー（鉛バッテリー）を車両に搭載する必
要がある。このため、バッテリー（鉛バッテリー）の重
量は積載荷重に対して重くなると共に、バッテリー（鉛
バッテリー）の容積は車両スペースに対して大きくな
る。
り走行するバッテリー電源電気車両では、一般にバッテ
リーとして、サイクル充電が可能な鉛バッテリーを用い
ている。したがって、バッテリー（鉛バッテリー）の能
力としては、予め定められた走行時間に亘って給電可能
な電源として機能できることが求められ、かかる能力を
有するバッテリー（鉛バッテリー）を車両に搭載する必
要がある。このため、バッテリー（鉛バッテリー）の重
量は積載荷重に対して重くなると共に、バッテリー（鉛
バッテリー）の容積は車両スペースに対して大きくな
る。
【０００３】一方、一定走行区間毎に充電することによ
り、搭載するバッテリー容量を小さくする走行システム
とすることもできる。このような走行システムでは、１
回当りの走行時間は短いが、頻繁に充電をする必要があ
るため、１回当りの充電時間を短くする必要がある。こ
のように短時間で充電するため、バッテリーとしてアル
カリバッテリーを採用している。
り、搭載するバッテリー容量を小さくする走行システム
とすることもできる。このような走行システムでは、１
回当りの走行時間は短いが、頻繁に充電をする必要があ
るため、１回当りの充電時間を短くする必要がある。こ
のように短時間で充電するため、バッテリーとしてアル
カリバッテリーを採用している。
【０００４】その理由は、アルカリバッテリーでは、放
電電流に対して数倍の値の充電電流により充電すること
が許容されているからであり、このアルカリバッテリー
では、短時間の充電により消費したエネルギーを補充す
ることができるからである。なお、鉛バッテリーでは、
その容量で決定される電流値以内の値の電流により充電
することが決められているため、充電時間は、アルカリ
バッテリーの充電時間に比べて長くなっている。
電電流に対して数倍の値の充電電流により充電すること
が許容されているからであり、このアルカリバッテリー
では、短時間の充電により消費したエネルギーを補充す
ることができるからである。なお、鉛バッテリーでは、
その容量で決定される電流値以内の値の電流により充電
することが決められているため、充電時間は、アルカリ
バッテリーの充電時間に比べて長くなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】バッテリーの充電時間
を短時間で充電するには、先に述べたアルカリバッテリ
ーを採用しているが、アルカリバッテリーは鉛バッテリ
ーに比べて、コストが１０数倍となる。また、アルカリ
バッテリーは、適正に使用するためには温度管理をしな
くてはならず、具体的には４０°Ｃ以下にして取り扱わ
なくてはならない。したがって、アルカリバッテリーの
各セルの温度を充電中に管理するためには、センサー及
びコントローラが必要であり、そのため装置コストが高
くなってしまう。
を短時間で充電するには、先に述べたアルカリバッテリ
ーを採用しているが、アルカリバッテリーは鉛バッテリ
ーに比べて、コストが１０数倍となる。また、アルカリ
バッテリーは、適正に使用するためには温度管理をしな
くてはならず、具体的には４０°Ｃ以下にして取り扱わ
なくてはならない。したがって、アルカリバッテリーの
各セルの温度を充電中に管理するためには、センサー及
びコントローラが必要であり、そのため装置コストが高
くなってしまう。
【０００６】本発明は、上記従来技術に鑑み、バッテリ
ー電源電気車両のバッテリーとして鉛バッテリーを採用
していても、急速充電をすることができる、バッテリー
電源電気車両の充電回路を提供することを目的とする。
ー電源電気車両のバッテリーとして鉛バッテリーを採用
していても、急速充電をすることができる、バッテリー
電源電気車両の充電回路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、交流電流を直流電流として出力する整流部
と、電気二重層コンデンサと、充電された電流を駆動装
置に供給する鉛バッテリーと、前記整流部の電流を前記
電気二重層コンデンサに充電する降圧チョッパ部と、前
記電気二重層コンデンサに充電された電流を前記鉛バッ
テリーに充電する昇圧チョッパ部とでなることを特徴と
する。
明の構成は、交流電流を直流電流として出力する整流部
と、電気二重層コンデンサと、充電された電流を駆動装
置に供給する鉛バッテリーと、前記整流部の電流を前記
電気二重層コンデンサに充電する降圧チョッパ部と、前
記電気二重層コンデンサに充電された電流を前記鉛バッ
テリーに充電する昇圧チョッパ部とでなることを特徴と
する。
【０００８】また本発明の構成は、交流電流を直流電流
として出力する整流部と、電気二重層コンデンサと、充
電された電流を駆動装置に供給する鉛バッテリーと、第
１のスイッチング素子と、第１の直流リアクトルと、第
１のダイオードとを有しており、第１のスイッチング素
子が導通状態になると、前記整流部の電流が第１のスイ
ッチング素子と第１の直流リアクトルを流れて前記電気
二重層コンデンサに充電され、前記電気二重層コンデン
サに流入する電流の電流値が目標上限コンデンサ電流値
に達すると第１のスイッチング素子が遮断状態にされ
て、第１の直流リアクトルと前記電気二重層コンデンサ
と第１のダイオードとでなる閉回路に環流電流を流し、
この環流電流の電流値が目標下限コンデンサ電流値にな
ると第１のスイッチング素子が再び導通状態となる動作
が繰り返され、しかも、第１のスイッチング素子の導通
・遮断動作は、前記電気二重層コンデンサの充電電圧の
電圧値が目標コンデンサ電圧値になるまで行われる降圧
チョッパ部と、第２のスイッチング素子と、第２の直流
リアクトルと、第２のダイオードとを有しており、第２
のスイッチング素子が導通状態になると、前記電気二重
層コンデンサに充電された電流がこの電気二重層コンデ
ンサと第２の直流リアクトルと第２のスイッチング素子
とでなる閉回路に環流し、この環流する電流の電流値が
目標バッテリー電流値になると第２のスイッチング素子
が遮断状態にされて、前記電気二重層コンデンサに充電
された電圧と第２の直流リアクトルの電磁エネルギーに
より生じた電圧とによる電流が第２のダイオードを介し
て前記バッテリーに充電されるとともに、一旦遮断状態
となった第２のスイッチング素子は前回に導通状態にな
った時点から一定時間経過すると再び導通状態となる動
作が繰り返される昇圧チョッパ部とでなることを特徴と
する。
として出力する整流部と、電気二重層コンデンサと、充
電された電流を駆動装置に供給する鉛バッテリーと、第
１のスイッチング素子と、第１の直流リアクトルと、第
１のダイオードとを有しており、第１のスイッチング素
子が導通状態になると、前記整流部の電流が第１のスイ
ッチング素子と第１の直流リアクトルを流れて前記電気
二重層コンデンサに充電され、前記電気二重層コンデン
サに流入する電流の電流値が目標上限コンデンサ電流値
に達すると第１のスイッチング素子が遮断状態にされ
て、第１の直流リアクトルと前記電気二重層コンデンサ
と第１のダイオードとでなる閉回路に環流電流を流し、
この環流電流の電流値が目標下限コンデンサ電流値にな
ると第１のスイッチング素子が再び導通状態となる動作
が繰り返され、しかも、第１のスイッチング素子の導通
・遮断動作は、前記電気二重層コンデンサの充電電圧の
電圧値が目標コンデンサ電圧値になるまで行われる降圧
チョッパ部と、第２のスイッチング素子と、第２の直流
リアクトルと、第２のダイオードとを有しており、第２
のスイッチング素子が導通状態になると、前記電気二重
層コンデンサに充電された電流がこの電気二重層コンデ
ンサと第２の直流リアクトルと第２のスイッチング素子
とでなる閉回路に環流し、この環流する電流の電流値が
目標バッテリー電流値になると第２のスイッチング素子
が遮断状態にされて、前記電気二重層コンデンサに充電
された電圧と第２の直流リアクトルの電磁エネルギーに
より生じた電圧とによる電流が第２のダイオードを介し
て前記バッテリーに充電されるとともに、一旦遮断状態
となった第２のスイッチング素子は前回に導通状態にな
った時点から一定時間経過すると再び導通状態となる動
作が繰り返される昇圧チョッパ部とでなることを特徴と
する。
【０００９】また本発明の構成は、前記バッテリーの充
電電圧の電圧値が目標バッテリー電圧値に等しくなった
後は、前記目標バッテリー電流値は補充バッテリー電流
値にまで小さくされることを特徴とする。
電電圧の電圧値が目標バッテリー電圧値に等しくなった
後は、前記目標バッテリー電流値は補充バッテリー電流
値にまで小さくされることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態にか
かるバッテリー電源電気車両の充電回路を、図１を参照
しつつ詳細に説明する。
かるバッテリー電源電気車両の充電回路を、図１を参照
しつつ詳細に説明する。
【００１１】図１に示すように、このバッテリー電源電
気車両の充電回路は、変圧器１０と、整流部２０と、降
圧チョッパ部３０と、電気二重層コンデンサ４０と、昇
圧チョッパ部５０と、鉛バッテリー６０と、駆動装置７
０とで構成されている。
気車両の充電回路は、変圧器１０と、整流部２０と、降
圧チョッパ部３０と、電気二重層コンデンサ４０と、昇
圧チョッパ部５０と、鉛バッテリー６０と、駆動装置７
０とで構成されている。
【００１２】変圧器１０は、商用交流電流が入力され、
鉛バッテリー６０を充電するのに適切な電圧値に変圧し
た交流電流を出力する。
鉛バッテリー６０を充電するのに適切な電圧値に変圧し
た交流電流を出力する。
【００１３】整流部２０は、ダイオードＤ２１，Ｄ２
２，Ｄ２３，Ｄ２４により形成したダイオードブリッジ
全波整流回路と、平滑コンデンサＣ２１とで構成されて
いる。この整流部２０は、変圧器１０の交流電流を直流
電流に整流して出力する。
２，Ｄ２３，Ｄ２４により形成したダイオードブリッジ
全波整流回路と、平滑コンデンサＣ２１とで構成されて
いる。この整流部２０は、変圧器１０の交流電流を直流
電流に整流して出力する。
【００１４】降圧チョッパ部３０は、第１のスイッチン
グ素子ＴＲ１と、第１の直流リアクトルＬ１と、第１の
ダイオードＤ１とで構成されている。スイッチング素子
ＴＲ１としては、ＩＧＢＴやパワートランジスタやＦＥ
Ｔなどを用いることができる。詳細動作は後述するが、
この降圧チョッパ部３０は、整流部２０から出力された
直流電流を、電気二重層コンデンサ４０に充電する動作
を行う。
グ素子ＴＲ１と、第１の直流リアクトルＬ１と、第１の
ダイオードＤ１とで構成されている。スイッチング素子
ＴＲ１としては、ＩＧＢＴやパワートランジスタやＦＥ
Ｔなどを用いることができる。詳細動作は後述するが、
この降圧チョッパ部３０は、整流部２０から出力された
直流電流を、電気二重層コンデンサ４０に充電する動作
を行う。
【００１５】電気二重層コンデンサ４０は、電解質中の
アニオン（陰イオン），カチオン（陽イオン）をそれぞ
れ正極，負極に物理吸着させて分極性電極に電気を蓄え
るという原理で動作するコンデンサであり、アルミニウ
ム電解コンデンサに代表される電極間に誘電体を有する
コンデンサに比べて、体積あたりの容量が３００〜１０
００倍大きい大容量コンデンサである。この電気二重層
コンデンサ４０は、大電流により充電することができ、
充電時間は短い。
アニオン（陰イオン），カチオン（陽イオン）をそれぞ
れ正極，負極に物理吸着させて分極性電極に電気を蓄え
るという原理で動作するコンデンサであり、アルミニウ
ム電解コンデンサに代表される電極間に誘電体を有する
コンデンサに比べて、体積あたりの容量が３００〜１０
００倍大きい大容量コンデンサである。この電気二重層
コンデンサ４０は、大電流により充電することができ、
充電時間は短い。
【００１６】更に説明すると、電気二重層コンデンサ４
０の充電電流・放電電流の電流値の制限は、内部インピ
ーダンスにより規制される。電気二重層コンデンサ４０
の内部インピーダンスは小さいので、その充・放電電流
の電流値は、鉛バッテリーの充・放電電流の電流値に比
べて、極めて大きい。具体例で説明すると、電気二重層
コンデンサ４０は、その容量が１７００Ｆ、、その充電
電圧が２．５Ｖ、その内部抵抗が５ｍΩである場合に
は、充電許容電流は５００Ａ（＝２．５Ｖ／５ｍΩ）と
極めて大きい。
０の充電電流・放電電流の電流値の制限は、内部インピ
ーダンスにより規制される。電気二重層コンデンサ４０
の内部インピーダンスは小さいので、その充・放電電流
の電流値は、鉛バッテリーの充・放電電流の電流値に比
べて、極めて大きい。具体例で説明すると、電気二重層
コンデンサ４０は、その容量が１７００Ｆ、、その充電
電圧が２．５Ｖ、その内部抵抗が５ｍΩである場合に
は、充電許容電流は５００Ａ（＝２．５Ｖ／５ｍΩ）と
極めて大きい。
【００１７】昇圧チョッパ部５０は、第２のスイッチン
グ素子ＴＲ２と、第２の直流リアクトルＬ２と、第２の
ダイオードＤ２とで構成されている。スイッチング素子
ＴＲ２としては、ＩＧＢＴやパワートランジスタやＦＥ
Ｔなどを用いることができる。詳細動作は後述するが、
この昇圧チョッパ部５０は、電気二重層コンデンサ４０
に充電された電流を、小さな電流値にして鉛バッテリー
６０に充電する動作を行う。
グ素子ＴＲ２と、第２の直流リアクトルＬ２と、第２の
ダイオードＤ２とで構成されている。スイッチング素子
ＴＲ２としては、ＩＧＢＴやパワートランジスタやＦＥ
Ｔなどを用いることができる。詳細動作は後述するが、
この昇圧チョッパ部５０は、電気二重層コンデンサ４０
に充電された電流を、小さな電流値にして鉛バッテリー
６０に充電する動作を行う。
【００１８】鉛バッテリー６０は、充電された電流を駆
動装置７０に供給する。駆動装置７０は電気モータやイ
ンバータ等を内蔵しており、供給された電流により電気
モータが駆動して、電気車両が走行する。
動装置７０に供給する。駆動装置７０は電気モータやイ
ンバータ等を内蔵しており、供給された電流により電気
モータが駆動して、電気車両が走行する。
【００１９】ここで、充電動作について詳細に説明す
る。バッテリー電源電気車両は、鉛バッテリー６０の充
電量が低下してくると、充電ステーション等に戻ってき
て充電操作がおこなわれる。
る。バッテリー電源電気車両は、鉛バッテリー６０の充
電量が低下してくると、充電ステーション等に戻ってき
て充電操作がおこなわれる。
【００２０】即ち、まず変圧器１０を商用電源に接続す
る。そうすると、変圧器１０から出力された交流電流
は、整流部２０にて整流されて直流電流となる。
る。そうすると、変圧器１０から出力された交流電流
は、整流部２０にて整流されて直流電流となる。
【００２１】降圧チョッパ３０のスイッチング素子ＴＲ
１が導通状態になると、整流部２０からの電流ｉ１が、
スイッチング素子ＴＲ１と直流リアクトルＬ１を流れて
電気二重層コンデンサ４０に充電される。このとき、整
流部２０の出力電圧（コンデンサＣ２１の両端電圧）を
Ｅ２０、直流リアクトルＬ１のリアクタンスをＬ１、時
間をｔとすると、電流ｉ１は（Ｅ２０／Ｌ１）×ｔの割
合で電流値が上昇していく。
１が導通状態になると、整流部２０からの電流ｉ１が、
スイッチング素子ＴＲ１と直流リアクトルＬ１を流れて
電気二重層コンデンサ４０に充電される。このとき、整
流部２０の出力電圧（コンデンサＣ２１の両端電圧）を
Ｅ２０、直流リアクトルＬ１のリアクタンスをＬ１、時
間をｔとすると、電流ｉ１は（Ｅ２０／Ｌ１）×ｔの割
合で電流値が上昇していく。
【００２２】電流ｉ１の電流値が上昇してきて、予め決
めた目標上限コンデンサ電流値ＩＣ１に達すると、スイ
ッチング素子ＴＲ１が遮断状態となる。なお、目標上限
コンデンサ電流値ＩＣ１は、電気二重層コンデンサ４０
の特性によって決定される大きな値である。
めた目標上限コンデンサ電流値ＩＣ１に達すると、スイ
ッチング素子ＴＲ１が遮断状態となる。なお、目標上限
コンデンサ電流値ＩＣ１は、電気二重層コンデンサ４０
の特性によって決定される大きな値である。
【００２３】スイッチング素子ＴＲ１が遮断状態になる
と、直流リアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギーに
より、直流リアクトルＬ１と電気二重層コンデンサ４０
とダイオードＤ１とでなる閉回路に、環流電流ｉ２が流
れる。この環流電流ｉ２の電流値は、前記閉回路（Ｌ１
→４０→Ｄ１→Ｌ１）の内部抵抗により減衰していく。
と、直流リアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギーに
より、直流リアクトルＬ１と電気二重層コンデンサ４０
とダイオードＤ１とでなる閉回路に、環流電流ｉ２が流
れる。この環流電流ｉ２の電流値は、前記閉回路（Ｌ１
→４０→Ｄ１→Ｌ１）の内部抵抗により減衰していく。
【００２４】そして、環流電流ｉ２の電流値が、予め設
定した目標下限コンデンサ電流値ＩＣ２に達すると、ス
イッチング素子ＴＲ１が再び導通状態となる。スイッチ
ング素子ＴＲ１が導通状態になると、再び電流ｉ１が流
れる。
定した目標下限コンデンサ電流値ＩＣ２に達すると、ス
イッチング素子ＴＲ１が再び導通状態となる。スイッチ
ング素子ＴＲ１が導通状態になると、再び電流ｉ１が流
れる。
【００２５】このようにして、スイッチング素子ＴＲ１
が導通・遮断動作を繰り返して、電流ｉ１，ｉ２が流れ
ることにより、電気二重層コンデンサ４０は充電されて
いく。電気二重層コンデンサ４０の充電電圧が、予め設
定した目標コンデンサ電圧値ＶＣ０になったら、スイッ
チング素子ＴＲ１の動作を停止すると共に、変圧器１０
を商用電源から切り離す。
が導通・遮断動作を繰り返して、電流ｉ１，ｉ２が流れ
ることにより、電気二重層コンデンサ４０は充電されて
いく。電気二重層コンデンサ４０の充電電圧が、予め設
定した目標コンデンサ電圧値ＶＣ０になったら、スイッ
チング素子ＴＲ１の動作を停止すると共に、変圧器１０
を商用電源から切り離す。
【００２６】かくして、充電ステーション等での充電操
作は終了する。このとき、電流ｉ１，ｉ２の電流値は、
電気二重層コンデンサ４０の内部抵抗で決められる電流
値まで許容されるので、大電流値とすることができる。
この結果、電気二重層コンデンサ４０への充電は短時間
で終了する。つまり、充電ステーション等での充電操作
は短時間で終了する。
作は終了する。このとき、電流ｉ１，ｉ２の電流値は、
電気二重層コンデンサ４０の内部抵抗で決められる電流
値まで許容されるので、大電流値とすることができる。
この結果、電気二重層コンデンサ４０への充電は短時間
で終了する。つまり、充電ステーション等での充電操作
は短時間で終了する。
【００２７】具体的には、充電ステーション等での（電
気二重層コンデンサ４０への）充電時間Ｔは次式で表さ
れる。 Ｔ＝（ＶＣ０／ｉ１）×Ｃ４０ 但し、ＶＣ０・・・目標コンデンサ電圧値 Ｃ４０・・・電気二重層コンデンサの静電容量
気二重層コンデンサ４０への）充電時間Ｔは次式で表さ
れる。 Ｔ＝（ＶＣ０／ｉ１）×Ｃ４０ 但し、ＶＣ０・・・目標コンデンサ電圧値 Ｃ４０・・・電気二重層コンデンサの静電容量
【００２８】また、電気二重層コンデンサ４０には大電
流により充電ができるため、電気二重層コンデンサ４０
への印加電圧が過大にならないように注意するだけでよ
く、制御動作設計は簡単にできる。
流により充電ができるため、電気二重層コンデンサ４０
への印加電圧が過大にならないように注意するだけでよ
く、制御動作設計は簡単にできる。
【００２９】電気二重層コンデンサ４０への充電が完了
したら、バッテリー電源電気車両は、充電ステーション
等から離れて、走行可能状態となる。このように、走行
可能状態時（実際に走行をしている時でもよい）におい
て、昇圧チョッパ部５０を動作させ、電気二重層コンデ
ンサ４０に充電された電荷を、鉛バッテリー６０に移し
て、バッテリー６０の充電をする。
したら、バッテリー電源電気車両は、充電ステーション
等から離れて、走行可能状態となる。このように、走行
可能状態時（実際に走行をしている時でもよい）におい
て、昇圧チョッパ部５０を動作させ、電気二重層コンデ
ンサ４０に充電された電荷を、鉛バッテリー６０に移し
て、バッテリー６０の充電をする。
【００３０】ここで、昇圧チョッパ部５０の動作を説明
する。スイッチング素子ＴＲ２が導通状態になると、電
気二重層コンデンサ４０と直流リアクトルＬ２とスイッ
チング素子ＴＲ２とでなる閉回路に、充電状態となって
いる電気二重層コンデンサ４０から出力された電流ｉ３
が環流する。このとき、電気二重層コンデンサ４０の充
電電圧をＶ４０、直流リアクトルＬ２のリアクタンスを
Ｌ２、時間をｔとすると、電流ｉ３は（Ｖ４０／Ｌ２）
×ｔの割合で電流値が上昇していく。
する。スイッチング素子ＴＲ２が導通状態になると、電
気二重層コンデンサ４０と直流リアクトルＬ２とスイッ
チング素子ＴＲ２とでなる閉回路に、充電状態となって
いる電気二重層コンデンサ４０から出力された電流ｉ３
が環流する。このとき、電気二重層コンデンサ４０の充
電電圧をＶ４０、直流リアクトルＬ２のリアクタンスを
Ｌ２、時間をｔとすると、電流ｉ３は（Ｖ４０／Ｌ２）
×ｔの割合で電流値が上昇していく。
【００３１】電流ｉ３の電流値が上昇してきて、予め決
めた目標バッテリー電流値ＩＢＯになると、スイッチン
グ素子ＴＲ２が遮断状態となる。なお、目標バッテリー
電流値ＩＢＯは、鉛バッテリー６０の特性によって決定
される小さな値である。
めた目標バッテリー電流値ＩＢＯになると、スイッチン
グ素子ＴＲ２が遮断状態となる。なお、目標バッテリー
電流値ＩＢＯは、鉛バッテリー６０の特性によって決定
される小さな値である。
【００３２】スイッチング素子ＴＲ２が遮断状態になる
と、電気二重層コンデンサ４０に充電された電圧と、直
流リアクトルＬ２の電磁エネルギーにより生じた電圧と
が加わり、これにより、電流ｉ４がダイオードＤ２を介
して鉛バッテリー６０に充電される。
と、電気二重層コンデンサ４０に充電された電圧と、直
流リアクトルＬ２の電磁エネルギーにより生じた電圧と
が加わり、これにより、電流ｉ４がダイオードＤ２を介
して鉛バッテリー６０に充電される。
【００３３】一旦遮断状態となったスイッチング素子Ｔ
Ｒ２は、前回に導通状態になった時点から一定時間経過
すると、再び導通状態となり、これにより再び電流ｉ３
が流れる。このように、スイッチング素子ＴＲ２を導通
状態にすることにより電流ｉ３を流し、スイッチング素
子ＴＲ２を遮断状態にすることにより電流ｉ４を流す動
作を繰り返していくことにより、鉛バッテリー６０への
充電が行われる。
Ｒ２は、前回に導通状態になった時点から一定時間経過
すると、再び導通状態となり、これにより再び電流ｉ３
が流れる。このように、スイッチング素子ＴＲ２を導通
状態にすることにより電流ｉ３を流し、スイッチング素
子ＴＲ２を遮断状態にすることにより電流ｉ４を流す動
作を繰り返していくことにより、鉛バッテリー６０への
充電が行われる。
【００３４】このとき、電流ｉ４の電流値は、目標バッ
テリー電流値ＩＢＯにより規制されるため、鉛バッテリ
ー６０に対してダメージを与えることなく最適な電流値
にて充電をすることができる。
テリー電流値ＩＢＯにより規制されるため、鉛バッテリ
ー６０に対してダメージを与えることなく最適な電流値
にて充電をすることができる。
【００３５】上述したように、スイッチング素子ＴＲ２
の導通開始は、一定周期で（一定時間毎に）行われ、ス
イッチング素子ＴＲ２の遮断開始は、電流ｉ３の電流値
が目標バッテリー電流値ＩＢＯになると行われる。
の導通開始は、一定周期で（一定時間毎に）行われ、ス
イッチング素子ＴＲ２の遮断開始は、電流ｉ３の電流値
が目標バッテリー電流値ＩＢＯになると行われる。
【００３６】鉛バッテリー６０の充電電圧の電圧値が、
予め設定した目標バッテリー電圧値ＶＢＯに達した後
は、目標バッテリー電流値ＩＢＯを、補充バッテリー電
流値ＩＢＨにまで下げて、鉛バッテリー６０への充電動
作を継続する。このため、車両走行により鉛バッテリー
６０から放電された電荷は、直ちに、電気二重層コンデ
ンサ４０に蓄えた電荷により充電される。なお、補充バ
ッテリー電流値ＩＢＨは、目標バッテリー電流値ＩＢＯ
に比べて、大幅に小さい値としている。
予め設定した目標バッテリー電圧値ＶＢＯに達した後
は、目標バッテリー電流値ＩＢＯを、補充バッテリー電
流値ＩＢＨにまで下げて、鉛バッテリー６０への充電動
作を継続する。このため、車両走行により鉛バッテリー
６０から放電された電荷は、直ちに、電気二重層コンデ
ンサ４０に蓄えた電荷により充電される。なお、補充バ
ッテリー電流値ＩＢＨは、目標バッテリー電流値ＩＢＯ
に比べて、大幅に小さい値としている。
【００３７】なお、鉛バッテリー６０の充電電圧値が、
目標バッテリー電圧値ＶＢＯよりも小さくなったら、補
充バッテリー電流値ＩＢＨを目標バッテリー電流値ＩＢ
Ｏに戻して、鉛バッテリー６０への充電をする。
目標バッテリー電圧値ＶＢＯよりも小さくなったら、補
充バッテリー電流値ＩＢＨを目標バッテリー電流値ＩＢ
Ｏに戻して、鉛バッテリー６０への充電をする。
【００３８】
【発明の効果】以上実施の形態と共に具体的に説明した
ように、本発明によれば、充電ステーション等での充電
作業時には、降圧チョッパを用いて大電流にて電気二重
層コンデンサにのみ充電をしているため、充電ステーシ
ョン等での充電作業時間は短時間となる。そして、電気
二重層コンデンサへの充電作業が完了してから、昇圧チ
ョッパを用いて、電気二重層コンデンサの電荷を鉛バッ
テリーに移動して鉛バッテリーを充電しているため、鉛
バッテリーへの充電は走行中であっても行うことができ
る。つまり、鉛バッテリーへの充電は、充電ステーショ
ン等で行う必要はなく、充電作業時間（充電ステーショ
ン等において停止して充電を行う充電時間）は短時間と
なる。
ように、本発明によれば、充電ステーション等での充電
作業時には、降圧チョッパを用いて大電流にて電気二重
層コンデンサにのみ充電をしているため、充電ステーシ
ョン等での充電作業時間は短時間となる。そして、電気
二重層コンデンサへの充電作業が完了してから、昇圧チ
ョッパを用いて、電気二重層コンデンサの電荷を鉛バッ
テリーに移動して鉛バッテリーを充電しているため、鉛
バッテリーへの充電は走行中であっても行うことができ
る。つまり、鉛バッテリーへの充電は、充電ステーショ
ン等で行う必要はなく、充電作業時間（充電ステーショ
ン等において停止して充電を行う充電時間）は短時間と
なる。
【００３９】また、車両走行中に鉛バッテリーから放電
された電荷は、電気二重層コンデンサに蓄えられた電荷
により直ちに充電されるので、鉛バッテリーの放電率が
小さくなり、鉛バッテリの寿命が伸びる。
された電荷は、電気二重層コンデンサに蓄えられた電荷
により直ちに充電されるので、鉛バッテリーの放電率が
小さくなり、鉛バッテリの寿命が伸びる。
【００４０】更に、電気二重層コンデンサには大電流で
充電をすることができるため、電気二重層コンデンサに
充電するときには、過電圧とならないように注意するだ
けでよく、電流については考慮する必要はなく、充電時
の制御動作設計は簡単にできる。
充電をすることができるため、電気二重層コンデンサに
充電するときには、過電圧とならないように注意するだ
けでよく、電流については考慮する必要はなく、充電時
の制御動作設計は簡単にできる。
【００４１】更に、電気二重層コンデンサの電荷が完全
放電しても、鉛バッテリーに電荷が残るため、電気二重
層コンデンサが完全放電した後も、一定時間に亘り走行
を続けることができる。
放電しても、鉛バッテリーに電荷が残るため、電気二重
層コンデンサが完全放電した後も、一定時間に亘り走行
を続けることができる。
【図１】本発明の実施の形態にかかるバッテリー電源電
気車両の充電回路を示す回路図。
気車両の充電回路を示す回路図。
１０ 変圧器 ２０ 整流部 ３０ 降圧チョッパ部 ４０ 電気二重層コンデンサ ５０ 昇圧チョッパ部 ６０ 鉛バッテリー ７０ 駆動装置
Claims (3)
- 【請求項１】 交流電流を直流電流として出力する整流
部と、電気二重層コンデンサと、充電された電流を駆動
装置に供給する鉛バッテリーと、前記整流部の電流を前
記電気二重層コンデンサに充電する降圧チョッパ部と、
前記電気二重層コンデンサに充電された電流を前記鉛バ
ッテリーに充電する昇圧チョッパ部とでなることを特徴
とするバッテリー電源電気車両の充電回路。 - 【請求項２】 交流電流を直流電流として出力する整流
部と、 電気二重層コンデンサと、 充電された電流を駆動装置に供給する鉛バッテリーと、 第１のスイッチング素子と、第１の直流リアクトルと、
第１のダイオードとを有しており、第１のスイッチング
素子が導通状態になると、前記整流部の電流が第１のス
イッチング素子と第１の直流リアクトルを流れて前記電
気二重層コンデンサに充電され、前記電気二重層コンデ
ンサに流入する電流の電流値が目標上限コンデンサ電流
値に達すると第１のスイッチング素子が遮断状態にされ
て、第１の直流リアクトルと前記電気二重層コンデンサ
と第１のダイオードとでなる閉回路に環流電流を流し、
この環流電流の電流値が目標下限コンデンサ電流値にな
ると第１のスイッチング素子が再び導通状態となる動作
が繰り返され、しかも、第１のスイッチング素子の導通
・遮断動作は、前記電気二重層コンデンサの充電電圧の
電圧値が目標コンデンサ電圧値になるまで行われる降圧
チョッパ部と、 第２のスイッチング素子と、第２の直流リアクトルと、
第２のダイオードとを有しており、第２のスイッチング
素子が導通状態になると、前記電気二重層コンデンサに
充電された電流がこの電気二重層コンデンサと第２の直
流リアクトルと第２のスイッチング素子とでなる閉回路
に環流し、この環流する電流の電流値が目標バッテリー
電流値になると第２のスイッチング素子が遮断状態にさ
れて、前記電気二重層コンデンサに充電された電圧と第
２の直流リアクトルの電磁エネルギーにより生じた電圧
とによる電流が第２のダイオードを介して前記バッテリ
ーに充電されるとともに、一旦遮断状態となった第２の
スイッチング素子は前回に導通状態になった時点から一
定時間経過すると再び導通状態となる動作が繰り返され
る昇圧チョッパ部とでなることを特徴とするバッテリー
電源電気車両の充電回路。 - 【請求項３】 前記バッテリーの充電電圧の電圧値が目
標バッテリー電圧値に等しくなった後は、前記目標バッ
テリー電流値は補充バッテリー電流値にまで小さくされ
ることを特徴とする請求項２のバッテリー電源電気車両
の充電回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11049844A JP2000253508A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | バッテリー電源電気車両の充電回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11049844A JP2000253508A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | バッテリー電源電気車両の充電回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000253508A true JP2000253508A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12842391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11049844A Withdrawn JP2000253508A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | バッテリー電源電気車両の充電回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000253508A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010111381A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-05-20 | Toyota Auto Body Co Ltd | 搬送機 |
| US8183819B2 (en) | 2007-02-19 | 2012-05-22 | Institute For Energy Application Technologies Co., Ltd. | High-speed charging power supply device and high-speed charging power supply method |
| JP2012186947A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Hitachi Ltd | 電力変換装置及び鉄道車両用の電力変換装置 |
| KR101248115B1 (ko) * | 2011-01-31 | 2013-03-27 | 주식회사 에코카 | 전기 오토바이의 에너지 회수 방법 및 장치 |
| KR101261570B1 (ko) * | 2011-01-31 | 2013-05-07 | 주식회사 에코카 | 전기 오토바이의 에너지 회수 방법 및 장치 |
| CN103354380A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-10-16 | 南车株洲电力机车有限公司 | 一种用于储能式轨道交通车辆的地面充电站 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP11049844A patent/JP2000253508A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8183819B2 (en) | 2007-02-19 | 2012-05-22 | Institute For Energy Application Technologies Co., Ltd. | High-speed charging power supply device and high-speed charging power supply method |
| JP2010111381A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-05-20 | Toyota Auto Body Co Ltd | 搬送機 |
| KR101248115B1 (ko) * | 2011-01-31 | 2013-03-27 | 주식회사 에코카 | 전기 오토바이의 에너지 회수 방법 및 장치 |
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| JP2012186947A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Hitachi Ltd | 電力変換装置及び鉄道車両用の電力変換装置 |
| US8963456B2 (en) | 2011-03-07 | 2015-02-24 | Hitachi, Ltd. | Power converter and power converter of rolling stock |
| CN103354380A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-10-16 | 南车株洲电力机车有限公司 | 一种用于储能式轨道交通车辆的地面充电站 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060509 |