JP2003259508A - 電気自動車用の電源装置 - Google Patents

電気自動車用の電源装置

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JP2003259508A
JP2003259508A JP2002050338A JP2002050338A JP2003259508A JP 2003259508 A JP2003259508 A JP 2003259508A JP 2002050338 A JP2002050338 A JP 2002050338A JP 2002050338 A JP2002050338 A JP 2002050338A JP 2003259508 A JP2003259508 A JP 2003259508A
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Shoichi Toya
正一 遠矢
Kunio Tanaka
邦穂 田中
Toru Mizuta
徹 水田
Hiroyuki Tatsumi
宏之 巽
Masato Takami
正人 高見
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、駆動電池２の残存容量を正
確に演算し、駆動電池２を構成する二次電池の容量の差
を解消し、更に、駆動電池２のメモリ効果や自己放電を
最適に解消し、更には、低温状態においての出力低下を
防止するものである。 【構成】 本発明における電気自動車用の電源装置は、
走行用のモータを駆動する駆動電池及びこの駆動電池の
充放電を制御すると共に駆動電池の残存容量を演算する
電池制御回路とを備えるバッテリシステムと、自動車の
電装品を駆動する電装用電池とを備える。更に、駆動電
池と電装用電池との間の充電を制御する充電回路は、自
動車の停止状態において、電装用電池の電力で駆動電池
を所定状態まで充電すると共に、電池制御回路は、駆動
電池の残存容量の値を所定容量に補正し、その後、駆動
電池で電装用電池を充電して、駆動電池の残存容量を所
定値とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気自動車用の電源
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車の１つであるハイブリッド自
動車は、エンジンとモータで車輪を駆動して走行する。
モータを駆動するための電源として、多数の二次電池
（ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池やリチウ
ムイオン二次電池など）を直列に接続した電池モジュー
ルから構成される駆動電池を搭載している。この駆動電
池は、エンジンで駆動される、あるいは、回生ブレーキ
として自動車を停止させるときの慣性力で駆動される発
電機を用いて充電される。
【０００３】駆動電池においては、長寿命、高信頼性お
よび安全性が要求される。このため、通常は、各々の二
次電池の過充電および過放電を防止するため、充電量と
放電量を適宜に制御して、駆動電池の残存容量が所定の
範囲（例えば、４０〜６０％）となるようにしている。
【０００４】こうした駆動電池において、駆動電池の残
存容量が所定の範囲になるように充放電を制御しなけれ
ばならず、このためには、駆動電池の残存容量を正確に
演算しなければならない。
【０００５】また、駆動電池は、多数の二次電池を直列
に接続した構造であるため、各二次電池間の容量に差が
生じると、一部の電池が過充電されたり、過放電された
りする弊害が生じる恐れがある。
【０００６】更に、一般的に、二次電池からなる駆動電
池には、メモリ効果や自己放電が生じ、更には、低温状
態においての出力低下が発生する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、こうした欠
点を有効に解決することを目的としてなされたものであ
り、本発明の第１の目的は、駆動電池の残存容量を正確
に演算することにある。
【０００８】本発明の第２の目的は、駆動電池の容量の
差を適宜に解消することにある。
【０００９】更に、本発明の目的は、駆動電池のメモリ
効果や自己放電を最適に解消し、更には、低温状態にお
いての出力低下を防止することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の電気自動車用の
電源装置は、走行用のモータを駆動する駆動電池及びこ
の駆動電池の充放電を制御すると共に駆動電池の残存容
量を演算する電池制御回路とを備えるバッテリシステム
と、自動車の電装品を駆動する電装用電池とを備える。
【００１１】第１の発明は、駆動電池と電装用電池との
間の充電を制御する充電回路を備えており、充電回路
は、自動車の停止状態において、電装用電池の電力で駆
動電池を所定状態まで充電すると共に、電池制御回路
は、駆動電池の残存容量の値を所定容量に補正し、その
後、駆動電池で電装用電池を充電して、駆動電池の残存
容量を所定値とすることを特徴とする。
【００１２】第２の発明は、駆動電池と電装用電池との
間の充電を制御する充電回路を備えており、充電回路
は、自動車の停止状態において、電装用電池の電力で駆
動電池を低レート充電して、駆動電池の残存容量の差を
少なくし、その後、駆動電池で電装用電池を充電して、
駆動電池の残存容量を所定値とすることを特徴とする。
【００１３】第３の発明は、駆動電池と電装用電池との
間の充電を制御する充電回路を備えており、充電回路
は、自動車の停止状態において、駆動電池の電力を電装
用電池に放電して、駆動電池のメモリ効果を除去し、そ
の後、電装用電池で駆動電池を充電して、駆動電池の残
存容量を所定値とすることを特徴とする。
【００１４】第４の発明は、駆動電池と電装用電池との
間の充電を制御する充電回路を備えており、充電回路
は、自動車の停止状態において、駆動電池の残存容量が
所定値以下の場合に電装用電池で駆動電池を充電するこ
とを特徴とする。
【００１５】第５の発明は、駆動電池と電装用電池との
間の充電を制御する充電回路と、駆動電池の温度を検出
する温度検出回路とを備えており、駆動電池の温度が所
定値より低いと、充電回路は電装用電池で駆動電池を充
電することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。
【００１７】図１に示す電気自動車用の電源装置は、走
行用のモータ３を駆動する駆動電池２を備えるバッテリ
システム１と、バッテリシステム１に内蔵される駆動電
池２の出力をモータ３に供給するインバータ４と、自動
車の電装品を駆動するための電装用電池５とを備える。
【００１８】バッテリシステム１は、駆動電池２と、こ
の駆動電池２の過充電や過放電を防止しながら充放電さ
せると共に駆動電池２の残存容量を演算する電池制御回
路６と、駆動電池２と電装用電池５との間の充電を制御
する充電回路７と、駆動電池２の冷却ファン１０とを備
えている。
【００１９】駆動電池２は、多数の二次電池をモジュー
ル化して直列に接続している。二次電池は、ニッケルカ
ドミウム電池、ニッケル水素電池またはリチウムイオン
二次電池などからなる。
【００２０】電池制御回路６は、駆動電池２の電圧と、
駆動電池２に流れる電流と、駆動電池２の温度とを検出
する。複数の二次電池を直接接続している駆動電池２
は、各々の二次電池の電圧を検出し、あるいは、複数の
二次電池を直接に接続した電池モジュール毎に電圧を検
出しても良い。駆動電池２に流れる電流の検出は、電池
と直列に接続している電流検出抵抗（図示せず）に発生
する電圧を検出して行なう。充電電流と放電電流の区別
は、電流検出抵抗に発生する電圧の向きにより行なう。
駆動電池２の温度は、温度センサで検出される。温度セ
ンサは、各々の電池に近接して配され、あるいは各電池
モジュール毎に近接して配される。
【００２１】電池制御回路６は、充電電流及び放電電流
に基づいて、駆動電池２の残存容量を演算する。残存容
量の演算は、駆動電池２を構成する電池モジュール毎に
行なわれる。充電容量は、充電電流の積算値と充電効率
とを用いて演算される。放電容量は、放電電流の積算値
で演算される。また、放電容量は、駆動電池２の自己放
電も考慮して演算される。電池制御回路６は、自動車の
コントロールユニット１１により制御され、通常動作に
おいて、駆動電池２の残存容量が設定範囲（例えば、４
０〜６０％）となるように、駆動電池２の充放電を制御
する。
【００２２】また、電池制御回路６は、駆動電池２の電
圧と残存容量と関係を示すテーブルを予め記憶してお
り、電池制御回路６が演算する駆動電池２の残存容量を
補正できるようにしている。例えば、充電中の駆動電池
２の電圧がピーク値に達すると、電池制御回路６は、駆
動電池２の残存容量を９０％に設定する。
【００２３】更に、電池制御回路６は、充電回路７を制
御して、電装用電池５で駆動電池２を充電し、駆動電池
２で電装用電池５を充電する。駆動電池２の残存容量が
設定値より少なくなって、駆動電池２でモータ３を回転
させてエンジン８を始動できなくなるとき、または、本
発明に基づいて駆動電池２の残存容量の補正や、各種制
御を行なうとき、電池制御回路６は、充電回路７でもっ
て、電装用電池５で駆動電池２を充電し、逆に、駆動電
池２で電装用電池５を充電する。
【００２４】充電回路７は、電装用電池５と駆動電池２
との間での充電ができるように電圧を変換する。駆動電
池２は電装用電池５より電圧が高いため、電装用電池５
で駆動電池２を充電するときは、電装用電池５の電圧を
昇圧し、駆動電池２で電装用電池５を充電するときは、
駆動電池２の電圧を降圧する。
【００２５】冷却ファン１０は、駆動用電池２の温度が
異常に高くなったときに、駆動電池２に冷却風を送風し
て冷却する。従って、冷却ファン１０の駆動は、電池制
御回路６により制御される。冷却ファン１０は、電装用
電池５から電力が供給されるが、駆動電池２で駆動して
も良い。
【００２６】インバータ４は、駆動電池２の直流電力を
三相交流に変換し、駆動電池２でモータ３を駆動する。
また、インバータ４は、発電機９の出力を駆動電池２の
充電電圧の直流に変換して、発電機９の出力で駆動電池
２を充電する。従って、インバータ４は、駆動電池２と
モータ３との間に接続され、更に、発電機９と駆動電池
２との間にも接続される。
【００２７】電装用電池５は、１２Ｖの鉛電池である
が、これに限定されず、２４Ｖとするものや、鉛電池以
外の二次電池も使用することができる。
【００２８】本発明は、駆動電池２の残存容量を正確に
演算できるよう、適宜に残存容量を補正し、駆動電池２
を構成する二次電池の容量の差を解消し、更に、駆動電
池２のメモリ効果や自己放電を最適に解消し、更には、
低温状態においての出力低下を防止するものであるが、
これらは、いずれにおいても、自動車の停止状態、即
ち、イグニッションキーがオフの状態の時に行なわれ
る。
【００２９】まず、駆動電池２の残存容量の補正動作に
ついて、説明する。
【００３０】斯かる補正動作は、所定期間毎に、または
駆動電池２の残存容量の演算値が実際の容量と大きく異
なった場合に行なわれる。自動車の運転動作時、電池制
御回路６は、前述のように、駆動電池２の残存容量が設
定範囲（例えば、４０〜６０％）となるように、駆動電
池２の充放電を制御するが、補正動作を行うこととなっ
た場合、電池制御回路６は、駆動電池２の残存容量の上
限が７０〜８０％となるように、充放電を制御する。
【００３１】その後、自動車が停止状態（即ち、イグニ
ッションキーがオフの状態）となると、電池制御回路６
は、充電回路７を制御して、電装用電池５で駆動電池２
を充電する。この充電は定電力（例えば、２ｋW）で行
なわれる。
【００３２】定電力による充電において、駆動電池２の
電池電圧がピーク値に達したとき、電池制御回路６は、
駆動電池２の残存容量を９０％に補正する。これによ
り、駆動電池２の残存容量は、正確な値となる。
【００３３】その後、電池制御回路６は、充電回路７を
制御して、駆動電池２で電装用電池５を充電（言い換え
れば、駆動電池２を放電）し、駆動電池２の残存容量が
設定範囲（４０〜６０％）となるようにする。
【００３４】このように、残存容量の補正動作は、自動
車の停止状態により行なわれるため、駆動電池２の状態
を正確に検出することができ、より正確な残存容量の演
算を行うことができる。
【００３５】次に、駆動電池２を構成する二次電池間の
容量差を解消する動作について、説明する。
【００３６】斯かる解消動作は、所定期間毎に、または
駆動電池２を構成する二次電池（または電池モジュー
ル）の容量の差が大きくなった場合に行なわれる。容量
差の解消を行う場合にも、電池制御回路６は、駆動電池
２の残存容量の上限が７０〜８０％となるように、充放
電を制御する。
【００３７】その後、自動車が停止状態（即ち、イグニ
ッションキーがオフの状態）となると、電池制御回路６
は、充電回路７を制御して、電装用電池５で駆動電池２
を充電する。この充電は駆動電池２を低レート（例え
ば、０．１〜０．５Ｃ）の定電流充電により行なわれ
る。
【００３８】この充電において、駆動電池２の電池電圧
がピーク値に達したとき、または駆動電池２の電池電圧
が所定値に達したとき、あるいは所定時間が経過したと
き、電池制御回路６は、駆動電池２の充電を終了する。
これにより、駆動電池２の容量の差が解消される。
【００３９】その後、電池制御回路６は、充電回路７を
制御して、駆動電池２で電装用電池５を充電（言い換え
れば、駆動電池２を放電）し、駆動電池２の残存容量が
設定範囲（４０〜６０％）となるようにする。
【００４０】次に、駆動電池２のメモリ効果を解消する
動作について、説明する。
【００４１】斯かる解消動作は、所定期間毎に、または
駆動電池２を構成する二次電池にメモリ効果が生じたと
判断された場合に行なわれる。この場合、電池制御回路
６は、駆動電池２の残存容量の下限が２０〜３０％とな
るように、充放電を制御する。
【００４２】その後、自動車が停止状態（即ち、イグニ
ッションキーがオフの状態）となると、電池制御回路６
は、充電回路７を制御して、駆動電池２で電装用電池５
を充電、言い換えれば、駆動電池２を放電する。
【００４３】この放電において、駆動電池２の残存容量
が１０〜１５％に達したとき、電池制御回路６は、駆動
電池２の放電を終了する。これにより、駆動電池２のメ
モリ効果が解消される。
【００４４】その後、電池制御回路６は、充電回路７を
制御して、電装用電池５で駆動電池２を充電し、駆動電
池２の残存容量が設定範囲（４０〜６０％）となるよう
にする。
【００４５】更に、電池制御回路６は、自動車の停止状
態において、駆動電池２の電池電圧または残存容量を監
視している。そして、駆動電池２の電池電圧が所定電圧
以下になったとき、または駆動電池２の自己放電容量が
所定量以上になったとき、充電回路７を制御して、電装
用電池５で駆動電池２を充電し、駆動電池２の残存容量
が設定範囲（４０〜６０％）となるようにする。
【００４６】更には、電池制御回路６は、自動車の停止
状態において、駆動電池２の電池温度を監視している。
そして、駆動電池２の電池温度が所定温度以下の場合、
充電回路７を制御して、電装用電池５で駆動電池２を充
電し、駆動電池２の電池温度を上昇させる。これによ
り、駆動電池２の放電特性が向上し、所定の出力で放電
することができるようになる。
【００４７】駆動電池２の電池温度が、所定温度まで上
昇すると、電池制御回路６は、充電回路７を制御して、
駆動電池２で電装用電池５を充電（言い換えれば、駆動
電池２を放電）し、駆動電池２の残存容量が設定範囲
（４０〜６０％）となるようにする。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、駆動電池の残存容量を
常に正確な値にすることができ、駆動電池の容量の差を
適宜に解消することができる。
【００４９】更に、駆動電池のメモリ効果や自己放電を
最適に解消し、更には、低温状態においての出力低下を
防止することができる。
【００５０】そして、本発明によれば、これら動作は、
自動車の停止状態において自動的に行なわれるため、正
確に行うことができる。
【００５１】更に、駆動電池の補正や各社悪影響の解消
動作を行った場合でも、駆動電池の状態を所定状態とす
るので、自動車の運転動作に何らの悪影響も与えること
がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる電気自動車の電源装置
を示すブロック図
【符号の説明】
１ バッテリーシステム ２ 駆動電池 ５ 電装用電池 ６ 電池制御回路 ７ 充電回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水田 徹 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 巽 宏之 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 高見 正人 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 AA07 BA01 CA01 CA11 CB01 CC02 DA07 EA05 FA06 GB06 GC05 5H030 AS08 BB01 FF41 FF42 FF43 FF44 5H115 PA08 PA11 PG04 PI16 PO01 PU01 PV09 SE06 TI01 TI02 TR19 TU17

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 走行用のモータを駆動する駆動電池及び
    この駆動電池の充放電を制御すると共に駆動電池の残存
    容量を演算する電池制御回路とを備えるバッテリシステ
    ムと、自動車の電装品を駆動する電装用電池とを備える
    電気自動車用の電源装置において、駆動電池と電装用電
    池との間の充電を制御する充電回路を備えており、充電
    回路は、自動車の停止状態において、電装用電池の電力
    で駆動電池を所定状態まで充電すると共に、電池制御回
    路は、駆動電池の残存容量の値を所定容量に補正し、そ
    の後、駆動電池で電装用電池を充電して、駆動電池の残
    存容量を所定値とすることを特徴とする電気自動車用の
    電源装置。
  2. 【請求項２】 走行用のモータを駆動する複数の駆動電
    池及びこの駆動電池の充放電を制御すると共に駆動電池
    の残存容量を演算する電池制御回路とを備えるバッテリ
    システムと、自動車の電装品を駆動する電装用電池とを
    備える電気自動車用の電源装置において、駆動電池と電
    装用電池との間の充電を制御する充電回路を備えてお
    り、充電回路は、自動車の停止状態において、電装用電
    池の電力で駆動電池を低レート充電して、駆動電池の残
    存容量の差を少なくし、その後、駆動電池で電装用電池
    を充電して、駆動電池の残存容量を所定値とすることを
    特徴とする電気自動車用の電源装置。
  3. 【請求項３】 走行用のモータを駆動する複数の駆動電
    池及びこの駆動電池の充放電を制御すると共に駆動電池
    の残存容量を演算する電池制御回路とを備えるバッテリ
    システムと、自動車の電装品を駆動する電装用電池とを
    備える電気自動車用の電源装置において、駆動電池と電
    装用電池との間の充電を制御する充電回路を備えてお
    り、充電回路は、自動車の停止状態において、駆動電池
    の電力を電装用電池に放電して、駆動電池のメモリ効果
    を除去し、その後、電装用電池で駆動電池を充電して、
    駆動電池の残存容量を所定値とすることを特徴とする電
    気自動車用の電源装置。
  4. 【請求項４】 走行用のモータを駆動する複数の駆動電
    池及びこの駆動電池の充放電を制御すると共に駆動電池
    の残存容量を演算する電池制御回路とを備えるバッテリ
    システムと、自動車の電装品を駆動する電装用電池とを
    備える電気自動車用の電源装置において、駆動電池と電
    装用電池との間の充電を制御する充電回路を備えてお
    り、充電回路は、自動車の停止状態において、駆動電池
    の残存容量が所定値以下となった場合に電装用電池で駆
    動電池を充電することを特徴とする電気自動車用の電源
    装置。
  5. 【請求項５】 走行用のモータを駆動する複数の駆動電
    池及びこの駆動電池の充放電を制御すると共に駆動電池
    の残存容量を演算する電池制御回路とを備えるバッテリ
    システムと、駆動電池の出力を前記モータに供給するイ
    ンバータと、自動車の電装品を駆動する電装用電池とを
    備える電気自動車用の電源装置において、駆動電池と電
    装用電池との間の充電を制御する充電回路と、駆動電池
    の温度を検出する温度検出回路とを備えており、駆動電
    池の温度が所定値より低いと、充電回路は電装用電池で
    駆動電池を充電することを特徴とする電気自動車用の電
    源装置。
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