JP2001286071A - 電動車両のバッテリ充電装置 - Google Patents
電動車両のバッテリ充電装置Info
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】バッテリ間に容量や内部抵抗のバラツキがあっ
ても、全てのバッテリを過充電を起こすことなく、確実
に規定値に充電する。 【解決手段】直列接続された複数のバッテリ１０からの
電流により駆動される電動モータ１により走行する車両
であって、発電した電流をバッテリ充電電流として供給
するインバータ３，７と、外部電源からの充電電流を各
バッテリ１０に供給するようにバッテリ１０に接続した
コンバータ１８と、各バッテリ１０の充電電圧が規定値
に達したときにバッテリ１０をバイパスして充電電流を
流すように各バッテリ１０にそれぞれ並列接続したバイ
パス回路１７を備える。
ても、全てのバッテリを過充電を起こすことなく、確実
に規定値に充電する。 【解決手段】直列接続された複数のバッテリ１０からの
電流により駆動される電動モータ１により走行する車両
であって、発電した電流をバッテリ充電電流として供給
するインバータ３，７と、外部電源からの充電電流を各
バッテリ１０に供給するようにバッテリ１０に接続した
コンバータ１８と、各バッテリ１０の充電電圧が規定値
に達したときにバッテリ１０をバイパスして充電電流を
流すように各バッテリ１０にそれぞれ並列接続したバイ
パス回路１７を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は例えば電気自動車
など電動車両に用いられるバッテリの充電装置に関する
ものである。
など電動車両に用いられるバッテリの充電装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】一般に電動車両に搭載
されるバッテリは、１０〜３０個のバッテリを直列接続
したものが備えられているため、バッテリの充電を行う
場合は、各バッテリの充電容量や内部抵抗のバラツキな
どを考慮してバッテリに障害を与えないようにしながら
充電を効率よく行うことが必要である。
されるバッテリは、１０〜３０個のバッテリを直列接続
したものが備えられているため、バッテリの充電を行う
場合は、各バッテリの充電容量や内部抵抗のバラツキな
どを考慮してバッテリに障害を与えないようにしながら
充電を効率よく行うことが必要である。
【０００３】例えば、特開平７−１４７７２９号公報に
はバッテリに対する充電電流を制御する技術が開示され
ているが、この場合には各バッテリのバラツキに起因す
る充電量のバラツキを解消できないという問題があっ
た。
はバッテリに対する充電電流を制御する技術が開示され
ているが、この場合には各バッテリのバラツキに起因す
る充電量のバラツキを解消できないという問題があっ
た。
【０００４】また、特開平９−２７１１０２号公報に開
示されている充電均等化回路はバッテリの充電にも応用
できるが、電力の損失が大きいという問題がある。
示されている充電均等化回路はバッテリの充電にも応用
できるが、電力の損失が大きいという問題がある。
【０００５】本発明はバッテリ間に容量や内部抵抗のバ
ラツキがあっても、全てのバッテリを過充電を起こすこ
となく、確実に規定値に充電することのできる充電装置
を提供することを目的とする。
ラツキがあっても、全てのバッテリを過充電を起こすこ
となく、確実に規定値に充電することのできる充電装置
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】第１の発明は、直列接続
された複数のバッテリからの電流により駆動される電動
モータにより走行する車両において、発電した電流をバ
ッテリ充電電流として供給する内部電源と、外部電源か
らの充電電流を前記バッテリに供給するように各バッテ
リに接続したコンバータと、各バッテリの充電電圧が規
定値に達したときにバッテリをバイパスして充電電流を
流すように各バッテリにそれぞれ並列接続したバイパス
回路とを備える。
された複数のバッテリからの電流により駆動される電動
モータにより走行する車両において、発電した電流をバ
ッテリ充電電流として供給する内部電源と、外部電源か
らの充電電流を前記バッテリに供給するように各バッテ
リに接続したコンバータと、各バッテリの充電電圧が規
定値に達したときにバッテリをバイパスして充電電流を
流すように各バッテリにそれぞれ並列接続したバイパス
回路とを備える。
【０００７】第２の発明は、第１の発明において、前記
内部電源が前記電動モータが回生した交流電流を直流に
変換してバッテリ充電電流とするインバータである。
内部電源が前記電動モータが回生した交流電流を直流に
変換してバッテリ充電電流とするインバータである。
【０００８】第３の発明は、第１の発明において、前記
内部電源がエンジンにより駆動されるジェネレータから
の交流電流を直流に変換してバッテリ充電電流とするイ
ンバータである。
内部電源がエンジンにより駆動されるジェネレータから
の交流電流を直流に変換してバッテリ充電電流とするイ
ンバータである。
【０００９】
【作用、効果】第１の発明では、内部電源あるいは外部
電源によりバッテリを充電するときに各バッテリに接続
したバイパス回路により、各バッテリの充電電圧が規定
値に達するとそれ以上は充電電流がバイパスして流れ、
このため各バッテリの容量や内部抵抗にバラツキがあっ
たとしても、各バッテリを過充電に陥ることなく、正確
に規定値まで充電できる。このため、バッテリの寿命を
悪化させることなく、かつ全体として効率のよい充電が
行える。
電源によりバッテリを充電するときに各バッテリに接続
したバイパス回路により、各バッテリの充電電圧が規定
値に達するとそれ以上は充電電流がバイパスして流れ、
このため各バッテリの容量や内部抵抗にバラツキがあっ
たとしても、各バッテリを過充電に陥ることなく、正確
に規定値まで充電できる。このため、バッテリの寿命を
悪化させることなく、かつ全体として効率のよい充電が
行える。
【００１０】第２、第３の発明では、内部電源としての
モータ回生電流や、ジェネレータからの発電電流により
バッテリを充電することができる。
モータ回生電流や、ジェネレータからの発電電流により
バッテリを充電することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１２】図１において、車両は交流の電動モータ１
により車輪２が駆動され、モータ１にはバッテリ１０か
らの電流がインバータ３を介して供給される。インバー
タ３はバッテリ１０からの直流を交流に変換してモータ
１に供給し、またモータ１が回生運転しているときは、
発生した交流を直流に変換してバッテリ１０を充電す
る。
により車輪２が駆動され、モータ１にはバッテリ１０か
らの電流がインバータ３を介して供給される。インバー
タ３はバッテリ１０からの直流を交流に変換してモータ
１に供給し、またモータ１が回生運転しているときは、
発生した交流を直流に変換してバッテリ１０を充電す
る。
【００１３】車両コントローラ１１にはアクセル開度信
号、車速信号、ブレーキ信号など運転状態を代表する信
号が入力し、これらに基づいて車両をモータ１で走行さ
せる力行時には電源コントローラ１２を介してインバー
タ３を制御し、バッテリ１０からの電流でモータ１を駆
動し、また車両の減速時や制動時にはモータ１を回生運
転し、発電した電流でインバータ３を介してバッテリ１
０を充電し、また、制動時にはブレーキコントローラ１
４により図示しない電子制御ブレーキを作動させ、回生
による不足分の制動力を補う。
号、車速信号、ブレーキ信号など運転状態を代表する信
号が入力し、これらに基づいて車両をモータ１で走行さ
せる力行時には電源コントローラ１２を介してインバー
タ３を制御し、バッテリ１０からの電流でモータ１を駆
動し、また車両の減速時や制動時にはモータ１を回生運
転し、発電した電流でインバータ３を介してバッテリ１
０を充電し、また、制動時にはブレーキコントローラ１
４により図示しない電子制御ブレーキを作動させ、回生
による不足分の制動力を補う。
【００１４】バッテリ１０は複数のバッテリＢ１〜Ｂｎ
が直列接続され、コンタクタ１５を介してインバータ３
に接続している。各バッテリＢ１〜Ｂｎには、それぞれ
並列的にバイパス回路１７が設けられる。バイパス回路
１７はバッテリＢ１〜Ｂｎの充電電圧を比較し、これが
規定電圧（満充電）に達すると内部のトランジスタがＯ
Ｎとなり、バイパス回路１７が短絡し、バッテリＢ１〜
Ｂｎをバイパスして充電電流を流し、バッテリＢ１〜Ｂ
ｎの過充電を防止する。
が直列接続され、コンタクタ１５を介してインバータ３
に接続している。各バッテリＢ１〜Ｂｎには、それぞれ
並列的にバイパス回路１７が設けられる。バイパス回路
１７はバッテリＢ１〜Ｂｎの充電電圧を比較し、これが
規定電圧（満充電）に達すると内部のトランジスタがＯ
Ｎとなり、バイパス回路１７が短絡し、バッテリＢ１〜
Ｂｎをバイパスして充電電流を流し、バッテリＢ１〜Ｂ
ｎの過充電を防止する。
【００１５】これらバイパス回路１７と同じく各バッテ
リＢ１〜Ｂｎには、コンバータ１８がそれぞれ並列接続
される。各コンバータ１８は外部の商用電源（定電圧定
電流電源）と接続可能となっていて、コンバータ１８を
介して外部電源によりバッテリ１０を充電することがで
きるようになっている。
リＢ１〜Ｂｎには、コンバータ１８がそれぞれ並列接続
される。各コンバータ１８は外部の商用電源（定電圧定
電流電源）と接続可能となっていて、コンバータ１８を
介して外部電源によりバッテリ１０を充電することがで
きるようになっている。
【００１６】したがって、バッテリ１０は車両の走行時
に、モータ１が回生運転しているときは、内部電源とし
てのインバータ３により充電され、また車両停止時に外
部電源からコンバータ１８を介して充電されるが、これ
らいずれの充電時にもバイパス回路１７が機能し、各バ
ッテリＢ１〜Ｂｎが過充電となることのないように調整
することが可能で、かつ各バイパス回路１７のバイパス
動作時に、すなわち満充電状態では電源コントローラ１
２に出力し、これに基づいて電源コントローラ１２が充
電電流を制御する。
に、モータ１が回生運転しているときは、内部電源とし
てのインバータ３により充電され、また車両停止時に外
部電源からコンバータ１８を介して充電されるが、これ
らいずれの充電時にもバイパス回路１７が機能し、各バ
ッテリＢ１〜Ｂｎが過充電となることのないように調整
することが可能で、かつ各バイパス回路１７のバイパス
動作時に、すなわち満充電状態では電源コントローラ１
２に出力し、これに基づいて電源コントローラ１２が充
電電流を制御する。
【００１７】なお、図の例では、本発明をハイブリッド
車両（シリーズハイブリッド）に適用する場合について
も示してあり、点線の中がこれを表し、エンジン５によ
りジェネレータ６を駆動し、この発電電流をインバータ
７で直流に変換し、バッテリ１０を充電する。インバー
タ７の発電量についても、前記電源コントローラ１２に
より制御され、走行中にバッテリ充電状態が規定値によ
りも低下したときにエンジン１を駆動し、ジェネレータ
６による発電を行い、満充電となればエンジン５を停止
させる。なお、ジェネレータ６はエンジン５を始動する
ときには始動モータとしても機能する。
車両（シリーズハイブリッド）に適用する場合について
も示してあり、点線の中がこれを表し、エンジン５によ
りジェネレータ６を駆動し、この発電電流をインバータ
７で直流に変換し、バッテリ１０を充電する。インバー
タ７の発電量についても、前記電源コントローラ１２に
より制御され、走行中にバッテリ充電状態が規定値によ
りも低下したときにエンジン１を駆動し、ジェネレータ
６による発電を行い、満充電となればエンジン５を停止
させる。なお、ジェネレータ６はエンジン５を始動する
ときには始動モータとしても機能する。
【００１８】次に、前記したバッテリ充電動作につい
て、図２のフローチャートにより詳しく説明する。
て、図２のフローチャートにより詳しく説明する。
【００１９】ステップ１では変数の初期化など各種の初
期化を行い、ステップ２で電源コントローラが回生（発
電）指令を出力しているかどうかの判断を行う。なお、
ハイブリッド（ＨＥＶ）車両の場合にはジェネレータが
充電用の発電を行っているかどうかの判断も含まれる。
期化を行い、ステップ２で電源コントローラが回生（発
電）指令を出力しているかどうかの判断を行う。なお、
ハイブリッド（ＨＥＶ）車両の場合にはジェネレータが
充電用の発電を行っているかどうかの判断も含まれる。
【００２０】回生指令が出されているときは、ステップ
３〜８に進んで各バッテリの充電状態を順次判断する。
３〜８に進んで各バッテリの充電状態を順次判断する。
【００２１】すなわち、ステップ３ではバッテリの特定
を行うループカウンタをｉ＝１として、ステップ４では
バイパス回路（ｉ）での充電電圧を規定値と比較し、こ
の比較結果からステップ５で満充電かどうかの判断を行
う。バイパス回路（ｉ）は接続されているバッテリが満
充電のときは、ステップ６で電源コントローラに満充電
信号（ｉ）を出力し、ステップ７でループカウンタ値を
インクリメントし、ｉ＝ｉ＋１とする。そしてステップ
８でカウンタ値ｉがｎ＜ｉかどうか判断し、バッテリ個
数に相当するｎ個よりも小さいときは、ステップ４に戻
り、上記したバッテリの満充電かどうかの判定動作を全
てのバッテリに対して完了するまで繰り返す。
を行うループカウンタをｉ＝１として、ステップ４では
バイパス回路（ｉ）での充電電圧を規定値と比較し、こ
の比較結果からステップ５で満充電かどうかの判断を行
う。バイパス回路（ｉ）は接続されているバッテリが満
充電のときは、ステップ６で電源コントローラに満充電
信号（ｉ）を出力し、ステップ７でループカウンタ値を
インクリメントし、ｉ＝ｉ＋１とする。そしてステップ
８でカウンタ値ｉがｎ＜ｉかどうか判断し、バッテリ個
数に相当するｎ個よりも小さいときは、ステップ４に戻
り、上記したバッテリの満充電かどうかの判定動作を全
てのバッテリに対して完了するまで繰り返す。
【００２２】このようにして全てのバッテリが満充電に
なったら、ステップ９に進んでハイブリッド電動車両で
あるかどうか判断し、ハイブリッド車両であるならば、
ステップ１０において回生モードかどうかの判断を行
い、回生モードのときはステップ１１に進み、発電量を
制御する。なお、ハイブリッド車両でないときもステッ
プ１１に移行する。
なったら、ステップ９に進んでハイブリッド電動車両で
あるかどうか判断し、ハイブリッド車両であるならば、
ステップ１０において回生モードかどうかの判断を行
い、回生モードのときはステップ１１に進み、発電量を
制御する。なお、ハイブリッド車両でないときもステッ
プ１１に移行する。
【００２３】ステップ１１ではモータ回生電流が最大充
電電流以下であるかどうか判断し、最大電流以下でない
ときは、ステップ１３に進んでインバータに回生電流の
減少を指示し、バッテリ充電電流が過大になることを防
ぐ。
電電流以下であるかどうか判断し、最大電流以下でない
ときは、ステップ１３に進んでインバータに回生電流の
減少を指示し、バッテリ充電電流が過大になることを防
ぐ。
【００２４】これに対して最大充電電流以下のときは、
ステップ１２において回生ブレーキ力が要求ブレーキ力
よりも小さいかどうか判断する。もし小さいときは要求
ブレーキ力に対する不足分をブレーキコントローラに出
力し、ブレーキ力を増大させるが、要求ブレーキ力より
も大きいときは、そのままステップ２に戻る。
ステップ１２において回生ブレーキ力が要求ブレーキ力
よりも小さいかどうか判断する。もし小さいときは要求
ブレーキ力に対する不足分をブレーキコントローラに出
力し、ブレーキ力を増大させるが、要求ブレーキ力より
も大きいときは、そのままステップ２に戻る。
【００２５】一方、ステップ１０で回生モードでないと
きは、車両が力行走行か停車中であると判断され、ステ
ップ１６に移行する。ステップ１６では発電の必要があ
るかどうか判断し、必要有りのときは、ステップ１７で
ジェネレータの出力電流が最大充電電流以下であるかど
うか判断する。最大充電電流以下でないときは、ステッ
プ１８でモータ要求電力に対して発電電力が過大かどう
か判断し、過大のときはステップ１９でジェネレータに
よる発電電力を減少させてからステップ１８に戻り、ま
たステップ１８で過大でないときはステップ１７に戻
る。
きは、車両が力行走行か停車中であると判断され、ステ
ップ１６に移行する。ステップ１６では発電の必要があ
るかどうか判断し、必要有りのときは、ステップ１７で
ジェネレータの出力電流が最大充電電流以下であるかど
うか判断する。最大充電電流以下でないときは、ステッ
プ１８でモータ要求電力に対して発電電力が過大かどう
か判断し、過大のときはステップ１９でジェネレータに
よる発電電力を減少させてからステップ１８に戻り、ま
たステップ１８で過大でないときはステップ１７に戻
る。
【００２６】これらにより、走行中においてモータが回
生モードにある場合で、かつ発電要求があるときは、発
電電流が最大充電電流以下のときはそのまま発電を継続
し、これに対して最大充電電流よりも大きいときは、モ
ータ要求電力によって発電電力の過大分を消費できると
きはそのまま発電するが、消費できないときは発電電力
を減少させて、発電電力が必要以上に大きくなることを
防ぐ。
生モードにある場合で、かつ発電要求があるときは、発
電電流が最大充電電流以下のときはそのまま発電を継続
し、これに対して最大充電電流よりも大きいときは、モ
ータ要求電力によって発電電力の過大分を消費できると
きはそのまま発電するが、消費できないときは発電電力
を減少させて、発電電力が必要以上に大きくなることを
防ぐ。
【００２７】以上の動作はステップ１５において、走行
が終了するまで継続されるのであり、走行終了により動
作が終わる。
が終了するまで継続されるのであり、走行終了により動
作が終わる。
【００２８】バッテリ１０は車両の走行時に、モータ１
が回生運転しているときは、インバータ３（内部電源）
により充電され、あるいはジェネレータ６によりインバ
ータ７を介して充電され、このときバイパス回路１７が
各バッテリＢ１〜Ｂｎが過充電となることのないよう
に、つまりバッテリ充電電圧が規定値に達したならば、
そのバッテリＢ１〜Ｂｎをバイパスして電流を流し、過
充電を防ぎつつ、バッテリＢ１〜Ｂｎを規定値まで充電
することを可能とする。
が回生運転しているときは、インバータ３（内部電源）
により充電され、あるいはジェネレータ６によりインバ
ータ７を介して充電され、このときバイパス回路１７が
各バッテリＢ１〜Ｂｎが過充電となることのないよう
に、つまりバッテリ充電電圧が規定値に達したならば、
そのバッテリＢ１〜Ｂｎをバイパスして電流を流し、過
充電を防ぎつつ、バッテリＢ１〜Ｂｎを規定値まで充電
することを可能とする。
【００２９】したがってバッテリＢ１〜Ｂｎの実容量や
内部抵抗にバラツキがあったとしても、過充電を起こす
ことなく、効率よく充電することができ、バッテリ１０
の寿命を低下させることもない。
内部抵抗にバラツキがあったとしても、過充電を起こす
ことなく、効率よく充電することができ、バッテリ１０
の寿命を低下させることもない。
【００３０】そしてこのことは、車両の停止時において
外部電源（１００〜２５０Ｖ）によりコンバータ１８を
介してバッテリ１０を充電するときにも、同じようにし
て機能し、各バッテリＢ１〜Ｂｎに接続したコンバータ
１８からの充電電圧が規定値を超えると、バイパス回路
１７が短絡してバッテリＢ１〜Ｂｎをバイパスして電流
を流し、バッテリ過充電状態になることを確実に防止す
る。
外部電源（１００〜２５０Ｖ）によりコンバータ１８を
介してバッテリ１０を充電するときにも、同じようにし
て機能し、各バッテリＢ１〜Ｂｎに接続したコンバータ
１８からの充電電圧が規定値を超えると、バイパス回路
１７が短絡してバッテリＢ１〜Ｂｎをバイパスして電流
を流し、バッテリ過充電状態になることを確実に防止す
る。
【００３１】本発明は上記の実施の形態に限定されず
に、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がな
しうることは明白である。
に、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がな
しうることは明白である。
【図１】本発明の構成を示す回路構成図である。
【図２】その制御動作を示すフローチャートである。
１ モータ ３ インバータ ６ ジェネレータ ７ インバータ １０ バッテリ １１ 車両コントローラ １２ 電源コントローラ １７ バイパス回路 １８ コンバータ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G003 AA01 AA07 BA03 CA11 CC04 CC08 DA07 FA06 GB06 GC05 5H030 AA03 AS08 AS18 BB01 BB10 FF43 5H115 PG04 PI16 PI24 PI29 PO09 PO17 PU08 PU26 PV02 PV09 PV23 QE08 QE10 QI04 QI12 QI15 SE06 SJ12 SJ13 TB01 TR19 TU16
Claims (3)
- 【請求項１】直列接続された複数のバッテリからの電流
により駆動される電動モータにより走行する電動車両に
おいて、 発電した電流をバッテリ充電電流として供給する内部電
源と、 外部電源からの充電電流を前記バッテリに供給するよう
に各バッテリに接続したコンバータと、 各バッテリの充電電圧が規定値に達したときにバッテリ
をバイパスして充電電流を流すように各バッテリにそれ
ぞれ並列接続したバイパス回路とを備えることを特徴と
する電動車両のバッテリ充電装置。 - 【請求項２】前記内部電源が前記電動モータが回生した
交流電流を直流に変換してバッテリ充電電流とするイン
バータである請求項１に記載の電動車両のバッテリ充電
装置。 - 【請求項３】前記内部電源がエンジンにより駆動される
ジェネレータからの交流電流を直流に変換してバッテリ
充電電流とするインバータである請求項１に記載の電動
車両のバッテリ充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000099189A JP2001286071A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 電動車両のバッテリ充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000099189A JP2001286071A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 電動車両のバッテリ充電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001286071A true JP2001286071A (ja) | 2001-10-12 |
Family
ID=18613572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000099189A Pending JP2001286071A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 電動車両のバッテリ充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001286071A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007257968A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Hitachi Ltd | 捲回電池を用いた車載電源システム |
| US8896155B2 (en) | 2006-03-03 | 2014-11-25 | Lenovo Innovations Limited (Hong Kong) | Electric power supply system |
-
2000
- 2000-03-31 JP JP2000099189A patent/JP2001286071A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8896155B2 (en) | 2006-03-03 | 2014-11-25 | Lenovo Innovations Limited (Hong Kong) | Electric power supply system |
| JP2007257968A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Hitachi Ltd | 捲回電池を用いた車載電源システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040727 |