JP2005287118A - 電動車両用の蓄電池の過充電防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 夜間には充電器によって蓄電池1に充電をし、昼間は太陽電池8からの電力によって蓄電池1に補充電をする電動車両用の過充電防止装置を提供する。
【解決手段】 電動車両用の蓄電池1を、夜間は充電器5によって充電をし、昼間は太陽電池8からの電力によって補充電をする。そして、昼間の補充電時の蓄電池1の電圧が基準電源14からの電圧を超えた場合には、保護リレー7をＯＦＦにし、太陽電池8からの電力を遮断して補充電を終了する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽電池で発電した電力を用いて電動車両用の蓄電池の補充電をする場合における過充電防止装置に関するものである。

一般的な電動車両は、電源として鉛蓄電池などの蓄電池を搭載しており、深夜の安価な余剰電力で蓄電池に充電をしておき、昼間に該蓄電池を放電させて電動車両を動かしている。

ここで、ゴルフカートなどの電動車両の種類にかかわらず、走行距離を長くするためには車両の軽量化が重要視されている。そこで、電動車両を軽量化するためには、図３に示すように車両本体には蓄電池1、例えば鉛蓄電池などを搭載しておき、車両の外部に設置した充電器5によって、蓄電池1を充電する方式が一般的である（例えば、特許文献１参照。）。

そして、昼間にゴルフコースを回ったゴルフカートなどの電動車両20は、夜間にはカート倉庫に収納される。そして、商用電源6から交流電力を充電器5によって直流電力に変換して蓄電池1を充電するものである。なお、電動車両20に使用する蓄電池としては、鉛蓄電池以外にもニッケル水素電池やリチウムイオン電池などが現在使用されている。

ここで夜間の充電時において、電動車両20のコントローラ10は、リレー2aを充電器5側に接続する。そして、充電器5は、充電時の蓄電池1の電圧、充電時間及び電流検出器4で測定された充電電流値などを用いて、適正な充電制御を行うものである。一方、昼間は、電動車両20のコントローラ10は、リレー2aをモータ3側に接続して、蓄電池1を電源にしてゴルフコースなどを回るものである。

しかしながら、電動車両に搭載されている蓄電池1のみでゴルフコースを回るには、大きな容量（Ａｈ）の蓄電池1が必要となり、その結果、電動車両の質量が重くなるという問題点がある。また、電動車両の質量が重くなると、ゴルフコースの芝生を痛めるという問題点もある。したがって、小形軽量の蓄電池1が要求されている。

そこで、夜間は従来どうりの商用電源6を用いた充電をするとともに、電動車両の屋根に太陽電池を搭載しておき、昼間は太陽電池の発電によって蓄電池1に補充電をしながらゴルフコースを回る方式が検討されている（例えば、特許文献２参照。）。そして、使用する蓄電池1として、軽量で高容量なリチウムイオン電池の使用も検討されている。

特開２００２−０１７００６ 特願２００３−１５２１７０

しかしながら、上述したように、電動車両に搭載する蓄電池1として、小形軽量で高容量なリチウムイオン電池を使用し、昼間は太陽電池を用いて補充電をする方式は、夏場などの太陽光線が強い時期では、過充電となる場合が認められた。特に、リチウムイオン電池に過充電をすると、安全性の面から問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、蓄電池1を小形軽量化するとともに、夏場などの太陽光線が強い時期においても、太陽電池からの充電電流によって過充電されることがないようにするものである。

本発明に係わる電動車両の過充電防止装置は、昼間の太陽電池からの充電時における蓄電池の電圧を測定し、該蓄電池の電圧が一定の電圧を超えた場合には、充電を停止させることによって、過充電を防止することを特徴とするものである。

すなわち、請求項１の発明は、夜間は充電器によって蓄電池に充電をし、昼間は太陽電池からの電力によって前記蓄電池に補充電をする電動車両用の蓄電池の過充電防止装置において、前記電動車両用の蓄電池の電圧が一定の電圧を超えた場合には、前記補充電を終了することを特徴としている。

請求項２の発明は、夜間は充電器によって蓄電池に充電をし、昼間は太陽電池からの電力によって前記蓄電池に補充電をする電動車両用の蓄電池の過充電防止装置において、
前記電動車両用の蓄電池の電圧が基準電源からの電圧を超えた場合には、前記補充電を終了することを特徴としている。

本発明に係わる電動車両用の蓄電池の過充電防止装置を用いると、蓄電池として小形軽量なリチウムイオン電池を使用した場合でも適正な補充電が可能となり、過充電を防止することができる。さらに、電動車両全体の質量を軽量化することができるため、ゴルフコースの芝生を痛めるという問題点も解決できる。

以下に本発明の実施の形態を図１〜３に基づいて説明する。上述したように、ゴルフカートなどの電動車両の軽量化をすることが重要である。そこで、図３に示すように車両本体には蓄電池1、例えば直列接続されたリチウムイオン電池のみを搭載しておき、車両の外部に設置した図示されていない充電器とソケット15とを接続することによって、夜間に商用電源6を用いて蓄電池1を充電する方式を用いた。

昼間は、電動車両20のコントローラ10は、リレー2aをモータ3側に接続して、蓄電池1を電源にしてゴルフコースを回るものである。ここで、電動車両の屋根には太陽電池8を搭載しておき、昼間は太陽電池8の発電によって蓄電池1に補充電をしながらゴルフコースを回る方式を用いることとした。

すなわち、夜間には充電器5によって蓄電池1を充電し、昼間は太陽電池8で蓄電池1を補充電する方式を併用するようにした。この方式により、従来に比べて容量（Ａｈ）が小さく、小形・軽量の蓄電池1を用いることができるため、電動車両を軽量化することができる。

図１は、本発明の実施例を示す電動車両10の過充電防止装置のブロック図である。なお、図３に相当する、充電器5を用いる夜間の商用電源6による充電に関する部分は省略をしている。ここで、図１に示される過充電防止装置は、昼間に電動車両に搭載した蓄電池1の電圧を監視しながら太陽電池8を用いて補充電をし、その後、蓄電池1の電圧が一定値以上になった場合には、太陽電池8からの充電電流を遮断することによって過充電を防止するものである。

電動車両10のルーフに太陽電池8を搭載しておき、太陽電池8で発電された電力を逆流防止のダイオード9、保護リレー7を介して蓄電池1、例えば、複数個が直列に接続されたリチウムイオン電池に充電する。なお、図２に示す出力特性図から明らかなように、太陽電池8は特定の電圧値（図２においてＶmaxと表示した）と電流値（図２においてＩmaxと表示した）で最大の出力値（図２においてＰmaxと表示した）を得ることができる。そのためには、リチウムイオン電池が満充電になる電圧値（本実施例では、基準電源14の電圧として６５Ｖとした。）よりも高めになるように太陽電池8の最大電圧（オープン電圧）を決める必要がある。本実施例では太陽電池8の最大電圧を８７Ｖに設定した。なお、本実施例では、制御を容易にするために、特別の昇圧や降圧回路を用いていない。

コントローラ2によりモータ3を回転させて電動車両10が走行する際は、リチウムイオン電池からモータ3へ主な電力が供給されるとともに、太陽電池8からの電力もモータ3に供給されて、リチウムイオン電池からの放電量を低減させるようにした。また、電動車両10の停止時には、太陽電池8からの電力は、リチウムイオン電池に供給されて、補充電がされるようにした。

図１において、太陽電池8からの補充電が進むにつれ、リチウムイオン電池の電圧が次第に上昇する。そして、リチウムイオン電池の電圧が一定の電圧、例えば、基準電源14の電圧（６５Ｖ）を超えた場合には、リチウムイオン電池が満充電状態になった時点とした。

そして、コンパレータ4により基準電源14の電圧とリチウムイオン電池の電圧とを比較し、リチウムイオン電池の電圧が基準電源14の電圧（６５Ｖ）を超えた場合には、トランジスタ5を介して、保護リレー6を動作させ、太陽電池8からの電力の供給を遮断して、補充電を終了するようにした。ここで、コンパレータ4にはヒステリシスを持たせることにより、補充電の終了時において保護リレー6が頻繁に動作しないようにした。

この方式を用いることにより、夏場などの太陽光線の強い昼間での補充電時における、リチウムイオン電池の過充電を防止することができる。加えて、夜間には商用電源6を用いて蓄電池1を充電する従来の方式を併用して用いるようにした。

すなわち、夜間には充電器によって充電をし、昼間は太陽電池8で補充電する方式を併用することによって、小形・軽量の蓄電池1を用いることができるため、電動車両の質量を軽量化をすることができる。

したがって、電動車両全体の質量を軽量化することができるため、ゴルフコースの芝生を痛めるという問題点も解決できる。なお、上記した実施例では、蓄電池1として、リチウムイオン電池を用いた例を示したが、鉛蓄電池を用いる場合にも同様の過充電防止装置を使用することができる。

本発明に係わる過充電防止装置は、夜間には充電器によって蓄電池に充電をし、昼間は太陽電池からの電力によって蓄電池に補充電をする電動車両に用いることができる。

本発明に係わる電動車両の過充電防止装置のブロック図である。 太陽電池の出力特性図である。 従来の電動車両の充電装置のブロック図である。

符号の説明

１：蓄電池（リチウムイオン電池）、２：リレー、３：モータ、４：電流検出器、
５：充電器、６：商用電源、７：保護リレー、８：太陽電池、９：ダイオード、
１０：コントローラ、１１：リレードライバ、１２：トランジスタ、
１３：コンパレータ、１４：基準電源、１５：ソケット、２０：電動車両

Claims (2)

1. 夜間は充電器によって蓄電池に充電をし、昼間は太陽電池からの電力によって前記蓄電池に補充電をする電動車両用の蓄電池の過充電防止装置において、
   前記電動車両用の蓄電池の電圧が一定の電圧を超えた場合には、前記補充電を終了することを特徴とする電動車両用の蓄電池の過充電防止装置。
2. 夜間は充電器によって蓄電池に充電をし、昼間は太陽電池からの電力によって前記蓄電池に補充電をする電動車両用の蓄電池の過充電防止装置において、
   前記電動車両用の蓄電池の電圧が基準電源からの電圧を超えた場合には、前記補充電を終了することを特徴とする電動車両用の蓄電池の過充電防止装置。

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