JP2008278635A - Battery charging device for electric vehicle and method therefor - Google Patents

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JP2008278635A JP2007119371A JP2007119371A JP2008278635A JP 2008278635 A JP2008278635 A JP 2008278635A JP 2007119371 A JP2007119371 A JP 2007119371A JP 2007119371 A JP2007119371 A JP 2007119371A JP 2008278635 A JP2008278635 A JP 2008278635A
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由騎 冨永
Takuya Miyashita
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery charging device for an electric vehicle which reduces voltage variations among battery cells without preparing a balancer circuit. <P>SOLUTION: This battery charging device for an electric vehicle includes: a battery unit 2 installed on an electric vehicle 1; a battery pack 27 electrically connected to a plurality of battery cells 21 as a secondary battery and built in the battery unit 2; a power supply 31 supplying charging current to the battery pack 27; switching means 22 for switching a circuit to charge current to the battery pack 27 between a series circuit or a parallel circuit; and control means 26, 34 for controlling the operations of the switching means so as to charge the battery pack by electrically connecting the battery pack by the series circuit to supply charging current upon the start of charging and thereafter electrically connecting the battery pack by the parallel circuit to supply charging current. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気自動車を駆動するための電力を蓄えるバッテリ装置を充電するバッテリ充電装置及びバッテリ充電方法に関する。   The present invention relates to a battery charging device and a battery charging method for charging a battery device that stores electric power for driving an electric vehicle.

一般に、電動機の駆動力により走行する車両（即ち、電気自動車）に搭載されるバッテリ装置は、起電力が数ボルト程度の２次電池からなる複数の電池セルをそれぞれ直列に接続することにより、車両を好適に走行させるのに必要な電圧（通常、数百ボルト程度）を得るようになっている（例えば、特許文献１参照）。
ところが、このように複数の電池セルを直列に接続したバッテリ装置において、充放電サイクルを数多く繰り返すと、各電池セル間の温度状態や劣化状況の違い等に起因して各電池セル間の電圧にバラツキが生じやすくなるという課題が生じる。 In general, a battery device mounted on a vehicle (that is, an electric vehicle) that travels by the driving force of an electric motor connects a plurality of battery cells composed of secondary batteries each having an electromotive force of about several volts, thereby connecting the vehicle in series. A voltage (usually about several hundred volts) necessary for driving the vehicle is obtained (see, for example, Patent Document 1).
However, in such a battery device in which a plurality of battery cells are connected in series, if the charge / discharge cycle is repeated many times, the voltage between the battery cells is changed due to the difference in temperature state or deterioration state between the battery cells. There arises a problem that variations tend to occur.

バッテリ装置内の各電池セル間の電圧のバラツキが大きくなると、充電時には、各電池セル中最も電圧の高い電池セルが、充電により許容可能な上限電圧を超えないようにバッテリ装置に充電する電力量を制限する必要がある。
反対に放電時には、各電池セル中最も電圧の低い電池セルが、許容可能な下限電圧を下回ることがないようにバッテリ装置から放電する電力量を制限する必要がある。 When the voltage variation between the battery cells in the battery device increases, the amount of power that is charged in the battery device so that the battery cell with the highest voltage among the battery cells does not exceed the upper limit voltage that can be charged by charging. Need to be restricted.
Conversely, when discharging, it is necessary to limit the amount of power discharged from the battery device so that the battery cell having the lowest voltage among the battery cells does not fall below the allowable lower limit voltage.

このように、バッテリ装置内の各電池セル間の電圧にバラツキが大きくなると、結果的にバッテリ装置の実質的な充電容量が低下してしまう。
このため、従来、電気自動車に搭載されるバッテリ装置には、各電池セル間に電圧差が生じないように、電圧が低い電池セルに対しては充電を行うとともに、電圧が高い電池セルから放電を行う機能を有するバランサ回路が設けられている。そして、バッテリ装置にバランサ回路を設けることによりバッテリ装置内の各電池セル間の電圧を均等化することができ、バッテリ装置の実質的な充電容量が低下を抑制することができる。
特開平８−３４０６４１号公報 As described above, when the voltage between the battery cells in the battery device varies widely, as a result, the substantial charge capacity of the battery device decreases.
For this reason, conventionally, in a battery device mounted on an electric vehicle, a battery cell having a low voltage is charged and discharged from a battery cell having a high voltage so that a voltage difference does not occur between the battery cells. A balancer circuit having a function of performing is provided. And by providing a balancer circuit in a battery apparatus, the voltage between each battery cell in a battery apparatus can be equalized, and the substantial charge capacity of a battery apparatus can suppress a fall.
JP-A-8-340641

しかしながら、バランサ回路は、回路の構成及び制御が複雑であるため、バランサ回路の設置によりコストが増大してしまう。また、バランサ回路の制御誤差等が生じた場合には各電池セル間の電圧を精度良く均等化させることができないという課題もある。
さらに、バランサ回路によってバッテリ装置内の各電池セル間の電圧の均等化を行うためには、バランサ回路を作動させるための電力が必要となり、これらが電気自動車のエネルギ効率の低下の一因となっている。 However, since the balancer circuit has a complicated circuit configuration and control, the installation of the balancer circuit increases the cost. In addition, when a control error or the like of the balancer circuit occurs, there is a problem that the voltage between the battery cells cannot be equalized with high accuracy.
Furthermore, in order to equalize the voltage between the battery cells in the battery device by the balancer circuit, electric power for operating the balancer circuit is required, which contributes to a decrease in energy efficiency of the electric vehicle. ing.

本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、電気自動車に搭載されるバッテリ装置を充電する際に、バランサ回路を設けることなく、各電池セル間の電圧のバラツキを低減できるようにした電気自動車用バッテリ充電装置を提供することを目的とする。   The present invention has been devised in view of such a problem, and when charging a battery device mounted on an electric vehicle, it is possible to reduce variations in voltage between battery cells without providing a balancer circuit. An object is to provide a battery charger for an electric vehicle.

上述の目的を達成するために、本発明の電気自動車用バッテリ充電装置（請求項１）は、電気自動車に搭載されるバッテリ装置と、該バッテリ装置に内蔵され、二次電池である電池セルが複数個電気的に接続される組電池と、該組電池に充電用電流を導通させうる電源と、該組電池に該充電用電流が導通する回路を、直列回路と並列回路とのいずれか一方に切り替える切り替え手段と、充電開始時には、該組電池の電気的接続を該直列回路にして該充電用電流を導通させ、その後、該組電池の電気的接続を該並列回路にして該充電用電流を導通させることで該組電池を充電するように該切り替え手段の作動を制御する制御手段とを有することを特徴としている。   In order to achieve the above-mentioned object, a battery charging device for an electric vehicle according to the present invention (Claim 1) includes a battery device mounted on an electric vehicle, and a battery cell that is built in the battery device and is a secondary battery. A plurality of assembled batteries electrically connected, a power source capable of conducting charging current through the assembled battery, and a circuit through which the charging current is conducted through the assembled battery, either a series circuit or a parallel circuit Switching means for switching to the charging circuit, and at the start of charging, the charging current is made conductive by setting the electrical connection of the assembled battery to the series circuit, and the electrical connection of the assembled battery is then made to be the parallel circuit. And a control means for controlling the operation of the switching means so as to charge the assembled battery by conducting.

２次電池としてはリチウムイオン電池が好ましい。また２次電池の充電手法は、充電初期には比較的大きい電流による定電流を導通して電流を行い、充電後期には徐々に充電用電流を漸減させて、充電する２次電池の電圧が略一定となるように充電を行う定電流定電圧充電により行うことが好ましい。
該組電池を導通する電流値を検出する電流センサを有し、該制御手段は、該直列回路で充電開始後、該電流センサにより検出された電流値が第１の所定値よりも小さくなると、該切り替え手段の作動を制御して該導通回路を該並列回路に切り替えることが好ましい（請求項２）。 As the secondary battery, a lithium ion battery is preferable. In addition, the charging method of the secondary battery is such that a constant current with a relatively large current is conducted at the initial stage of charging and current is supplied, and in the latter stage of charging, the charging current is gradually reduced so that the voltage of the secondary battery to be charged is It is preferable to carry out charging by constant current and constant voltage charging so as to be substantially constant.
A current sensor for detecting a current value for conducting the assembled battery, and the control means, after the start of charging in the series circuit, when the current value detected by the current sensor is smaller than a first predetermined value; It is preferable to switch the conduction circuit to the parallel circuit by controlling the operation of the switching means.

また、該第１の所定値は、該電源が該組電池に対して供給可能な最大の電流値を該組電池を構成する該電池セルの数量で割った値以下となるように設定されていることが好ましい（請求項３）。
また、該組電池を該直列回路で充電を開始してから該導通回路が該並列回路に切り替えられるまでの時間を設定するスイッチ時期設定手段を有し、該制御手段は、充電開始後、該スイッチ時期設定手段により設定された時間が経過すると、該切り替え手段の作動を制御して該導通回路を該並列回路に切り替えることが好ましい（請求項４）。 In addition, the first predetermined value is set to be equal to or less than a value obtained by dividing the maximum current value that the power supply can supply to the assembled battery by the number of the battery cells constituting the assembled battery. (Claim 3).
In addition, it has switch timing setting means for setting a time from the start of charging the assembled battery in the series circuit until the conduction circuit is switched to the parallel circuit, the control means after the start of charging, When the time set by the switch timing setting means elapses, it is preferable to switch the conduction circuit to the parallel circuit by controlling the operation of the switching means.

該充電用電流の値を検出する電源電流センサと、該電源電流センサにより検出された該充電用電流の値が第２の所定値よりも小さくなると、該充電用電流の供給を停止する電源制御装置とを有していることが好ましい（請求項５）。
また、本発明の電気自動車用バッテリ充電方法（請求項６）は、二次電池である複数の電池セルにより構成され、電気自動車に搭載されるバッテリ装置を充電するバッテリ充電方法であって、充電開始時には、電源から供給される充電用電流を上記の複数の電池セルに直列に導通させる直列充電ステップと、該直列充電ステップの後、該充電用電流を上記の複数の電池セルにそれぞれ並列に導通させる並列充電ステップとを有していることを特徴としている。 A power supply current sensor for detecting the value of the charging current, and a power supply control for stopping the supply of the charging current when the value of the charging current detected by the power supply current sensor is smaller than a second predetermined value It is preferable to have a device (claim 5).
Moreover, the battery charging method for an electric vehicle according to the present invention (Claim 6) is a battery charging method for charging a battery device that is constituted by a plurality of battery cells that are secondary batteries and is mounted on the electric vehicle, At the start, a series charging step for conducting a charging current supplied from a power source in series with the plurality of battery cells, and after the series charging step, the charging current is respectively connected to the plurality of battery cells in parallel. And a parallel charging step for conducting.

本発明の電気自動車用バッテリ充電装置（請求項１）及びバッテリ充電方法（請求項６）によれば、充電初期は、直列回路に充電用電流が導通されることにより、各電池セルが大電流を急速に充電することができ、その後、並列回路に充電用電流を導通させることにより各電池セルに同一の電圧が印可されることとなり、バランサ回路を別に設けることなく、シンプルな構成により電池セル間の電圧のバラツキを精度良く低減することができる。   According to the battery charger for an electric vehicle (Claim 1) and the battery charging method (Claim 6) of the present invention, at the initial stage of charging, the charging current is conducted to the series circuit so that each battery cell has a large current. Can be quickly charged, and then the same voltage is applied to each battery cell by conducting a charging current through the parallel circuit, and the battery cell can be configured with a simple configuration without providing a separate balancer circuit. It is possible to reduce the voltage variation between them with high accuracy.

これにより、バランサ回路を作動させるための電力も不要となるためエネルギ効率を向上させることができる。
本発明の電気自動車用バッテリ充電装置（請求項２）によれば、例えば、定電流定電圧充電を行う際には、充電前半は、定電流充電が行われるため直列回路を導通する電流値は略一定であるが、複数の電池セルのうちいずれか１つが所定電圧値に達した後の充電後半には、定電圧充電が行われ直列回路を導通する電流値は徐々に低下するように制御される。 Thereby, since the electric power for operating a balancer circuit becomes unnecessary, energy efficiency can be improved.
According to the battery charger for an electric vehicle of the present invention (Claim 2), for example, when performing constant-current / constant-voltage charging, the constant current charging is performed in the first half of charging, so that the current value for conducting the series circuit is Although it is substantially constant, in the latter half of charging after any one of a plurality of battery cells reaches a predetermined voltage value, control is performed so that constant voltage charging is performed and the current value for conducting the series circuit gradually decreases. Is done.

この低下した電流値が第１の所定値よりも小さくなった場合に並列回路に充電用電流を導通させることにより、充電末期付近まで直列回路に充電用電流を導通することができ、できるだけ各電池セルを速やかに充電することができる。また、並列回路に充電用電流を導通させることにより、バランサ回路を別に設けることなく、電池セル間の電圧のバラツキを低減することができる。   When the decreased current value becomes smaller than the first predetermined value, the charging current is made to conduct to the parallel circuit, so that the charging current can be made to conduct to the series circuit until near the end of charging. The cell can be charged quickly. In addition, by making the charging current conductive in the parallel circuit, it is possible to reduce the voltage variation between the battery cells without providing a separate balancer circuit.

本発明の電気自動車用バッテリ充電装置（請求項３）によれば、並列回路に充電用電流を導通させることに起因して充電速度が低下することがないため、速やかにバッテリの充電を完了することができる。
即ち、充電手法として定電流定電圧充電を行う際には、充電前半など、組電池に十分な電流が導通されている状態において、組電池の電気的接続を直列回路から並列回路に切り替えると、該電源からの供給電流値に対して各電池セルに供給される電流の値は該電源からの供給電流値を電池セルの個数で除算した値にまで低下してしまう。これにより、各電池セルの充電速度が低下することになる。 According to the battery charger for an electric vehicle of the present invention (Claim 3), the charging speed does not decrease due to conduction of the charging current to the parallel circuit, so that the battery charging is completed promptly. be able to.
That is, when performing constant-current constant-voltage charging as a charging method, when the electrical connection of the assembled battery is switched from a series circuit to a parallel circuit in a state where sufficient current is conducted to the assembled battery, such as the first half of charging, The value of the current supplied to each battery cell with respect to the supply current value from the power supply is reduced to a value obtained by dividing the supply current value from the power supply by the number of battery cells. Thereby, the charging speed of each battery cell will fall.

そこで、組電池を導通する電流値が、電源が組電池に対して供給可能な最大の電流値を電池セルの数量で割った値以下となってから、組電池の電気的接続を直列回路から並列回路に切り替えることにより、各電池セルに導通する電流の値が減少することがなく、充電速度が低下することなく速やかにバッテリの充電を完了することができる。
本発明の電気自動車用バッテリ充電装置（請求項４）によれば、充電開始から直列回路に充電用電流を導通する時間を適宜設定することにより、状況に応じて最適なバッテリ充電を行うことができる。即ち、充電開始から直列回路に充電用電流を導通する時間を長く設定すれば、その分だけバッテリの充電時間を短縮することができる。一方、充電開始から直列回路に充電用電流を導通する時間を短く設定すれば、各電池セル間の電圧のバラツキをより精度よく低減することができるとともに、充電時に各電池セルで発生する熱を低減することができ、長期的にバッテリ装置の高寿命化を図ることができる。 Therefore, after the current value for conducting the assembled battery is equal to or less than the maximum current value that the power supply can supply to the assembled battery divided by the number of battery cells, the electrical connection of the assembled battery is connected from the series circuit. By switching to the parallel circuit, the value of the current conducted to each battery cell does not decrease, and charging of the battery can be completed quickly without a decrease in charging speed.
According to the battery charger for an electric vehicle of the present invention (Claim 4), the battery can be optimally charged depending on the situation by appropriately setting the time for conducting the charging current to the series circuit from the start of charging. it can. That is, if the time for conducting the charging current to the series circuit from the start of charging is set longer, the battery charging time can be shortened accordingly. On the other hand, if the time for conducting the charging current to the series circuit from the start of charging is set short, the variation in voltage between the battery cells can be reduced more accurately and the heat generated in each battery cell during charging can be reduced. The battery life can be extended over a long period of time.

本発明の電気自動車用バッテリ充電装置（請求項５）によれば、バッテリ装置が満充電であることを検知することにより、各電池セルが過剰に充電されることによる破損等の不具合を回避することができる。   According to the battery charger for an electric vehicle of the present invention (Claim 5), by detecting that the battery device is fully charged, problems such as damage caused by excessive charging of each battery cell are avoided. be able to.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１〜図６は、いずれも本発明の一実施形態に係る電気自動車用バッテリ充電装置及び方法を説明するためのものであって、図１はバッテリ装置及び電源装置の構造を模式的に示す図、図２は、バッテリ装置を搭載する電気自動車の概略構成を示す模式図、図３は直列接続時におけるバッテリ装置及び電源装置の構造を模式的に示す図、図４は並列接続時におけるバッテリ装置及び電源装置の構造を模式的に示す図、図５はバッテリ装置の充電手順を示すフローチャート、図６はバッテリ装置の充電率に対する充電用電流の電流値を示すグラフである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 6 are all for explaining a battery charging apparatus and method for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 schematically shows the structure of the battery apparatus and the power supply apparatus. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric vehicle equipped with a battery device, FIG. 3 is a diagram schematically showing structures of a battery device and a power supply device in series connection, and FIG. 4 is a battery in parallel connection. FIG. 5 is a flowchart schematically showing the charging procedure of the battery device, and FIG. 6 is a graph showing the current value of the charging current with respect to the charging rate of the battery device.

図２に示すように、車両（電気自動車）１は、バッテリ装置２及び走行駆動用モータ（電動機）３を有している。
走行駆動用モータ３は、車両１のリヤアクスル上に設けられ、導線ケーブル４及び図示しないモータコントロールユニットを介してバッテリ装置２と電気的に接続されている。
そして、車両１の走行時には、バッテリ装置２から走行要求に応じた電力が供給されることにより、走行駆動用モータ３が駆動されこの駆動力により車両１が走行するようになっている。また、車両１の回生制動時には走行駆動用モータ３により回生電力が発電され、この回生電力をバッテリ装置２に充電しうるようになっている。 As shown in FIG. 2, the vehicle (electric vehicle) 1 includes a battery device 2 and a travel drive motor (electric motor) 3.
The travel drive motor 3 is provided on the rear axle of the vehicle 1 and is electrically connected to the battery device 2 via a lead wire cable 4 and a motor control unit (not shown).
When the vehicle 1 travels, power corresponding to the travel request is supplied from the battery device 2 to drive the travel drive motor 3 so that the vehicle 1 travels with this driving force. Further, at the time of regenerative braking of the vehicle 1, regenerative power is generated by the travel drive motor 3, and the regenerative power can be charged in the battery device 2.

車両１の外部には、電源装置６が設置されており、電源装置６と車両１内のバッテリ装置２の図示しない接続端子に導線ケーブル７を接続することにより、電源装置６とバッテリ装置２とが電気的に接続されるようになっている。
次に、図１を参照して、バッテリ装置２及び電源装置６の詳細な構成について説明する。 A power supply device 6 is installed outside the vehicle 1, and the power supply device 6 and the battery device 2 are connected by connecting a lead wire cable 7 to a connection terminal (not shown) of the power supply device 6 and the battery device 2 in the vehicle 1. Are electrically connected.
Next, detailed configurations of the battery device 2 and the power supply device 6 will be described with reference to FIG.

図１に示すように、電源装置６は電力供給装置（電源）３１，電流センサ３２及び入力装置３３を有して構成されている。
入力装置３３には、電源装置６のオンオフスイッチの他、充電開始指令，スイッチ電流値（第１の所定値）Ｉ0，充電完了電流値（第２の所定値）Ｉｅ等バッテリ装置２の充電にかかる指令及び各種設定を入力できるようになっている。 As shown in FIG. 1, the power supply device 6 includes a power supply device (power supply) 31, a current sensor 32, and an input device 33.
In addition to the on / off switch of the power supply device 6, the input device 33 charges the battery device 2 such as a charge start command, a switch current value (first predetermined value) I 0 , a charge completion current value (second predetermined value) Ie. It is possible to input commands and various settings.

また、電力供給装置３１には、コンピュータ等の演算装置により構成される電源制御装置（制御手段）３４が内蔵されている。そして、入力装置３３に入力された入力情報は電力供給装置３１の電源制御装置３４に送られるようになっている。なお、スイッチ電流値Ｉ0，充電完了電流値Ｉｅの詳細な説明については後述する。
電力供給装置３１は、バッテリ装置２を充電するための充電用電流を出力できるように構成されており、充電用電流の出力は電源制御装置３４によって制御されるようになっている。 The power supply device 31 has a built-in power supply control device (control means) 34 constituted by a computing device such as a computer. The input information input to the input device 33 is sent to the power control device 34 of the power supply device 31. A detailed description of the switch current value I 0 and the charging completion current value Ie will be described later.
The power supply device 31 is configured to output a charging current for charging the battery device 2, and the output of the charging current is controlled by the power supply control device 34.

電流センサ３２は、導線ケーブル７を導通する電流値を検出するように構成されており、電流センサ３２が検出した電流値Ｉｒ（これは、電力供給装置３１から出力される充電用電流の電流値に等しいため、以下充電用電流値Ｉｒという）は電源制御装置３４に入力されるようになっている。なお、導線ケーブル７は後述する直列回路及び並列回路の一部を形成しており、電流センサ３２は後述する組電池２７を導通する電流値を検出しうるようになっている。つまり、電流センサ３２は、組電池２７の電流値を検出する電流センサと充電用電流の電流値を検出する電源電流センサとを兼ねている。   The current sensor 32 is configured to detect a current value that conducts the conducting wire 7, and a current value Ir detected by the current sensor 32 (this is a current value of a charging current output from the power supply device 31. Therefore, the charging current value Ir) is input to the power supply controller 34. The conducting wire cable 7 forms part of a series circuit and a parallel circuit described later, and the current sensor 32 can detect a current value for conducting a battery pack 27 described later. That is, the current sensor 32 serves as both a current sensor that detects the current value of the assembled battery 27 and a power supply current sensor that detects the current value of the charging current.

一方、バッテリ装置２は、複数の電池セル２１を電気的に接続した組電池２７と、組電池２７の各電池セル２１の電気的接続を切り替える複数のスイッチ（切り替え手段）２２とバッテリ制御装置（制御手段）２６とを有して構成されている。
なお、図１では図面を簡略化するために電池セル２１及びスイッチ２２の個数を大幅に減らして図示しているが、実際には、電池セル２１及びスイッチ２２は、バッテリ装置２の内部に百個程度配設されている。なお、ここでは電池セル２１が百個配設されている。 On the other hand, the battery device 2 includes an assembled battery 27 in which a plurality of battery cells 21 are electrically connected, a plurality of switches (switching means) 22 for switching the electrical connection of each battery cell 21 of the assembled battery 27, and a battery control device ( Control means) 26.
In FIG. 1, in order to simplify the drawing, the number of the battery cells 21 and the switches 22 is greatly reduced, but in actuality, the battery cells 21 and the switches 22 are not included in the battery device 2. About one is arranged. Here, hundred battery cells 21 are arranged.

各電池セル２１を構成する２次電池としては、単位質量当たりの充電容量が優れているという点からリチウムイオン電池が用いられている。
各スイッチ２２は、切替用端子２３，直列側端子２４及び並列側端子２５とから構成されており、切替用端子２３により直列側端子２４及び並列側端子２５との電気的接続が切り替えられるようになっている。 As the secondary battery constituting each battery cell 21, a lithium ion battery is used because of its excellent charge capacity per unit mass.
Each switch 22 includes a switching terminal 23, a series side terminal 24, and a parallel side terminal 25, and the electrical connection between the series side terminal 24 and the parallel side terminal 25 is switched by the switching terminal 23. It has become.

そして、図３に示すように、各スイッチ２２の切替用端子２３がいずれも直列側端子２４に接続された場合（以下、直列接続という）には、電力供給装置３１と各電池セル２１とがそれぞれ電気的に直列に接続された直列回路が形成されるようになっている。なお、図３では、理解容易のために直列回路部分（充電用電流が導通しうる導線）を太線で図示している。   As shown in FIG. 3, when all the switching terminals 23 of each switch 22 are connected to the series side terminal 24 (hereinafter referred to as series connection), the power supply device 31 and each battery cell 21 are connected to each other. A series circuit that is electrically connected in series is formed. In FIG. 3, for easy understanding, a series circuit portion (a conducting wire through which a charging current can be conducted) is shown by a bold line.

また、図４に示すように、各スイッチ２２の切替用端子２３がいずれも並列側端子２５に接続された場合（以下、並列接続という）には、電力供給装置３１に対して各電池セル２１がそれぞれ電気的に並列に接続された並列回路が形成されるようになっている。なお、図４では、理解容易のために並列回路部分（充電用電流が導通しうる導線）を太線で図示している。   As shown in FIG. 4, when all the switching terminals 23 of each switch 22 are connected to the parallel terminal 25 (hereinafter referred to as parallel connection), each battery cell 21 is connected to the power supply device 31. Are connected in parallel to each other. In FIG. 4, for easy understanding, the parallel circuit portion (the conducting wire through which the charging current can be conducted) is indicated by a bold line.

そして、各スイッチ２２の切替動作は、電源制御装置３４からの入力信号に基づいて、バッテリ制御装置２６によって制御されるようになっている。
なお、バッテリ２内には各電池セル２１毎の電圧を検知する図示しない複数の電圧センサが配設されており、バッテリ制御装置２６は、各電池セル２１うち最も電圧が高い電池セル２１（以下最高セルという）の電圧が、電池セル２１の適正電圧の上限値近傍となるように予め設定されたＶmaxに達した場合にはその旨の信号を電源制御装置３４に入力するようになっている。 The switching operation of each switch 22 is controlled by the battery control device 26 based on an input signal from the power supply control device 34.
Note that a plurality of voltage sensors (not shown) that detect the voltage of each battery cell 21 are disposed in the battery 2, and the battery control device 26 is a battery cell 21 (hereinafter referred to as the battery cell 21 having the highest voltage). When the voltage of the highest cell) reaches V max set in advance so as to be close to the upper limit value of the appropriate voltage of the battery cell 21, a signal to that effect is input to the power supply controller 34. Yes.

ここで、各スイッチ２２の切替動作についてより具体的に説明すると、電源制御装置３４は、入力装置３３から充電開始の指令情報を受信すると、各スイッチ２２を直列接続とする旨の信号をバッテリ制御装置２６に発するように構成されている。
電源制御装置３４は、図６に示すように充電前半には、定電流（初期電流値Ｉｍ）にてバッテリ２に充電用電流を供与して充電を行い（定電流充電）、充電開始から時点Ｔ以降は充電用電流値Ｉｒを徐々に低下（漸減）させるように設定されている。 Here, the switching operation of each switch 22 will be described more specifically. When the power supply control device 34 receives the charging start command information from the input device 33, a battery control signal is sent to the switch 22 in series connection. It is configured to emit to the device 26.
As shown in FIG. 6, in the first half of charging, the power supply controller 34 supplies the battery 2 with a charging current at a constant current (initial current value Im) for charging (constant current charging). After T, the charging current value Ir is set to gradually decrease (decrease).

なお、この時点Ｔは、最高セル２１の電圧がＶmaxに達した旨の信号が電源制御装置３４に入力された時点となるように設定されている。
即ち、時点Ｔ以降は、最高セル２１の電圧がＶmax近傍となるようにバッテリ２に充電用電流を徐々に低減させて充電を行うように設定されている（定電圧充電）。
この、定電圧充電についてより詳細に説明すると、電池セル２１に充電用電流が導通している場合には、各電池セル２１の内部抵抗と充電用電流との関係からオームの法則に従って、各電池セル２１の端子間に電位差が生じる。 The time T is set to be the time when a signal indicating that the voltage of the highest cell 21 has reached V max is input to the power supply controller 34.
That is, after time T, the battery 2 is set to be charged by gradually reducing the charging current so that the voltage of the highest cell 21 is in the vicinity of V max (constant voltage charging).
This constant voltage charging will be described in more detail. When a charging current is conducted to the battery cell 21, each battery is in accordance with Ohm's law from the relationship between the internal resistance of each battery cell 21 and the charging current. A potential difference is generated between the terminals of the cell 21.

つまり、充電時における最高セルの電圧の検知結果は、非充電時における電圧よりも大きくなる。
即ち、充電時に最高セル２１の電圧がＶmaxに達したとしても、実際には最高セル２１はさらに充電するだけの余裕がある状態である。
ただし、電池セル２１の電圧が過度に上昇すると電池セル２１の破損等の原因となりうる。このため、充電装置制御装置３４は、最高セル２１の電圧の検出値ＶｃがＶmax近傍で略一定となるように、充電用電流値Ｉｒを徐々に低下（漸減）させるような充電制御（即ち、定電圧充電）を行うように設定されている。 That is, the detection result of the voltage of the highest cell at the time of charging is larger than the voltage at the time of non-charging.
In other words, even if the voltage of the highest cell 21 reaches V max during charging, the highest cell 21 is actually in a state where there is room for further charging.
However, when the voltage of the battery cell 21 rises excessively, the battery cell 21 may be damaged. For this reason, the charging device control device 34 gradually decreases (gradually decreases) the charging current value Ir so that the detected value Vc of the voltage of the highest cell 21 becomes substantially constant in the vicinity of V max (that is, gradually decreases). , Constant voltage charging).

そして、電源制御装置３４は、充電開始後、電流センサ３２から入力される充電用電流値Ｉｒがスイッチ電流値Ｉ0よりも小さくなると、各スイッチ２２を直列接続から並列接続に切り替える旨の信号をバッテリ制御装置２６に発信するように構成されている。
つまり、スイッチ電流値Ｉ0は、各スイッチ２２を直列接続から並列接続に切り替えるための閾値となる電流値である。 Then, after the start of charging, when the charging current value Ir input from the current sensor 32 becomes smaller than the switch current value I 0 , the power supply control device 34 gives a signal to switch each switch 22 from serial connection to parallel connection. It is configured to transmit to the battery control device 26.
That is, the switch current value I 0 is a current value serving as a threshold value for switching each switch 22 from series connection to parallel connection.

スイッチ電流値Ｉ0は、入力装置３３により設定できるようになっており、入力装置にはスイッチ電流値Ｉ0の設定可能範囲が規定されている。なお、スイッチ電流値Ｉ0の設定可能範囲は、後述する充電完了電流値Ｉｅから最大の電流値Ｉfまでの範囲（Ｉｅ＜Ｉ0＜Ｉf）となるように設定されている。
本実施形態では、スイッチ電流値Ｉ0は、電力供給装置３１がバッテリ２側に組電池に対して供給可能な最大の電流値Ｉfを組電池２７を構成する電池セル２１の数量（ここでは、１００）で割った値Ｉf／１００以下となるように予め設定されている。なお、上述の初期電流値Ｉｍは、最大の電流値Ｉfに略等しくなるように設定されている。 The switch current value I 0 can be set by the input device 33, and a settable range of the switch current value I 0 is defined for the input device. The settable range of the switch current value I 0 is set to be a range from a charge completion current value Ie described later to a maximum current value If (Ie <I 0 <I f ).
In the present embodiment, the switch current value I 0 is the maximum current value If that can be supplied to the battery 2 by the power supply device 31 to the battery 2 side (here, the number of battery cells 21 constituting the battery pack 27 (here, , 100) is set in advance to be equal to or less than a value If / 100. The initial current value Im described above is set to be approximately equal to the maximum current value If .

また、電源制御装置３４は、電流センサ３２から入力される充電用電流値Ｉｒが充電完了電流値Ｉｅ（Ｉｅ＜Ｉ0）よりも小さくなると、電力供給装置３１からの充電用電力の供給を停止させるように設定されている。
つまり、充電完了電流値Ｉｅはバッテリ装置２が満充電に達したか否かを判定するための閾値となる電流値であり、バッテリ装置２の過充電を防止しうる値に設定されている。 Further, when the charging current value Ir input from the current sensor 32 becomes smaller than the charging completion current value Ie (Ie <I 0 ), the power supply control device 34 stops supplying charging power from the power supply device 31. Is set to let
That is, the charging completion current value Ie is a current value that serves as a threshold for determining whether or not the battery device 2 has reached full charge, and is set to a value that can prevent overcharging of the battery device 2.

次に、図５のフローチャートを参照してバッテリ装置２の充電手順について説明する。
まず、バッテリ装置２の充電前の準備として、バッテリ装置２の接続端子に導線ケーブル７を接続して、電源装置６とバッテリ装置２とを電気的に接続する。
そして、ステップＳ１００として、充電作業者が入力装置３３に充電開始の指令情報を入力する。電源制御装置３４は入力装置３３からの電開始の指令情報を受けて、各スイッチ２２を直列接続にする旨の信号を送出し、バッテリ制御装置２６が、バッテリ装置２の各スイッチ２２を直列接続に切り替える。その後、電源制御装置３４の指令信号に基づき電力供給装置（電源）３１の電圧がバッテリ装置２に印可される。これによりバッテリ装置２の各電池セル２１が直列に接続された状態で充電される（直列充電ステップ）。 Next, the charging procedure of the battery device 2 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, as a preparation before charging the battery device 2, the conductor cable 7 is connected to the connection terminal of the battery device 2, and the power supply device 6 and the battery device 2 are electrically connected.
In step S <b> 100, the charging worker inputs charging start command information to the input device 33. The power supply control device 34 receives the power start command information from the input device 33 and sends a signal indicating that the switches 22 are connected in series. The battery control device 26 connects the switches 22 of the battery device 2 in series. Switch to. Thereafter, the voltage of the power supply device (power supply) 31 is applied to the battery device 2 based on the command signal of the power supply control device 34. Thereby, each battery cell 21 of the battery apparatus 2 is charged in a state of being connected in series (series charging step).

次に、ステップＳ１１０に進み、電源制御装置３４により、充電用電流値Ｉｒとスイッチ電流値Ｉ0との大小関係が比較される。そして、充電用電流値Ｉｒがスイッチ電流値Ｉ0以上である場合には、ステップＳ１００に戻り、直列接続の状態での充電が継続される。
一方、充電用電流値Ｉｒがスイッチ電流値Ｉ0よりも小さい場合には、ステップＳ１２０に進み、電力供給装置３１による充電用電流の供給を停止させる。 Then, the process proceeds to step S110, the power supply control unit 34, the magnitude relationship between the charging current value Ir and the switch current I 0 is compared. If the charging current value Ir is equal to or greater than the switch current value I 0 , the process returns to step S100 and charging in the series connection state is continued.
On the other hand, when the charging current value Ir is smaller than the switch current value I 0 , the process proceeds to step S120, and the supply of the charging current by the power supply device 31 is stopped.

続いてステップＳ１３０に進み、各スイッチ２２を直列接続から並列接続に切り替える旨の信号が送出され、バッテリ制御装置２６により、バッテリ装置２の各スイッチ２２が並列接続に切り替えられる。
その後、ステップＳ１４０に進み、電力供給装置３１から充電用電流を出力させる。これにより、バッテリ装置２の各電池セル２１がそれぞれ並列に接続した状態で充電される（並列充電ステップ）。 Then, it progresses to step S130, the signal to switch each switch 22 from serial connection to parallel connection is sent, and each switch 22 of the battery apparatus 2 is switched to parallel connection by the battery control apparatus 26. FIG.
Then, it progresses to step S140 and outputs the electric current for charging from the electric power supply apparatus 31. FIG. Thereby, each battery cell 21 of the battery device 2 is charged in a state of being connected in parallel (parallel charging step).

次に、ステップＳ１５０において、充電用電流値Ｉｒと充電完了電流値Ｉｅとの大小関係が比較される。そして、充電用電流値Ｉｒが充電完了電流値Ｉｅ以上である場合には、ステップＳ１４０に戻り、並列接続の状態での充電が継続される。
一方、充電用電流値Ｉｒが充電完了電流値Ｉｅよりも小さい場合には、ステップＳ１６０に進み、電源制御装置３４はバッテリ装置２が満充電の状態であると判断して、電力供給装置３１による充電用電流の供給を停止させる。これにより、バッテリ装置２の充電が完了する。 Next, in step S150, the magnitude relationship between the charging current value Ir and the charging completion current value Ie is compared. If the charging current value Ir is equal to or greater than the charging completion current value Ie, the process returns to step S140, and charging in the parallel connection state is continued.
On the other hand, if the charging current value Ir is smaller than the charging completion current value Ie, the process proceeds to step S160, where the power supply control device 34 determines that the battery device 2 is fully charged, and the power supply device 31 Stop supplying the charging current. Thereby, the charging of the battery device 2 is completed.

本発明の一実施形態にかかる電気自動車用バッテリ充電装置及び方法はこのように構成されているので、以下のような作用及び効果を奏する。
直列接続の状態で充電が行われる際には、各電池セル２１にそれぞれ等しく充電用電流値Ｉｒの電流が導通される（ステップＳ１００）。
このとき、図６に示すように、充電開始後、バッテリ装置２の充電率が十分に小さい場合には、充電用電流値Ｉｒは、電力供給装置３１がバッテリ装置２に供給可能な最大の電流値である最大電流値Ｉｍとなり、各電池セル２１にはこの最大電流値Ｉｍが等しく供給されるため各電池セル２１は急速に充電される。 Since the battery charger and method for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention are configured in this manner, the following operations and effects are achieved.
When charging is performed in the state of series connection, the current of the charging current value Ir is equally conducted to each battery cell 21 (step S100).
At this time, as shown in FIG. 6, when the charging rate of the battery device 2 is sufficiently small after the start of charging, the charging current value Ir is the maximum current that the power supply device 31 can supply to the battery device 2. The maximum current value Im, which is a value, is supplied to each battery cell 21 equally, so that each battery cell 21 is rapidly charged.

その後、時点Ｔ以降は、電源制御装置３４が充電用電流値Ｉｒを徐々に低減させる。
そして、時点Ｔ以降、充電用電流値Ｉｒの低下が進行して充電用電流値Ｉｒがスイッチ電流値Ｉ0よりも小さくなると、電源制御装置３４は一旦、バッテリ装置２への充電用電流の供給を停止させる（ステップＳ１２０）。
これは、充電用電流を導通させた状態のまま、各スイッチ２２を切り替えると、回路の短絡や過大な突入電流等が生じ、バッテリ充電装置が破損することが考えられるためであり、このような事態を回避するためである。 Thereafter, after time T, the power supply controller 34 gradually reduces the charging current value Ir.
Then, after time T, when the charging current value Ir decreases and the charging current value Ir becomes smaller than the switch current value I 0 , the power supply control device 34 once supplies the charging current to the battery device 2. Is stopped (step S120).
This is because if the switches 22 are switched while the charging current is in a conductive state, a short circuit or an excessive inrush current may occur and the battery charging device may be damaged. This is to avoid the situation.

各スイッチ２２を直列接続から並列接続に切り替えて、再び充電用電流の供給を開始する（ステップＳ１３０，Ｓ１４０）。
そして、並列接続の状態で充電が行われる際には、各電池セル２１にそれぞれ等しい電圧が印可される。このため、未だ満充電に達していない電池セル２１には、比較的大きな電流が導通される一方、ほぼ満充電に達している電池セル２１には、ほとんど電流が導通されることはない。 Each switch 22 is switched from the serial connection to the parallel connection, and the supply of the charging current is started again (steps S130 and S140).
When charging is performed in a parallel connection state, equal voltages are applied to the respective battery cells 21. For this reason, while a relatively large current is conducted to the battery cell 21 that has not yet reached full charge, almost no current is conducted to the battery cell 21 that has reached nearly full charge.

つまり、並列接続の状態で充電が行われる間は、個々の電池セル２１の充電状態に応じて個々の電池セル２１を導通する電流が調整されるため、各電池セル２１間の充電状態のバラツキが均されることになる。
このように、本発明の一実施形態にかかる電気自動車用バッテリ充電装置及び充電方法によれば、充電開始後、バッテリ装置の充電率ＳＯＣが十分に低い状態では、各電池セル２１に等しく大きな電流である最大電流値Ｉｍを供給するので、各電池セル２１を急速に充電することができる。 In other words, while charging is performed in a parallel connection state, the current that conducts each battery cell 21 is adjusted according to the charge state of each battery cell 21, and thus the variation in the charge state between the battery cells 21 is varied. Will be leveled.
As described above, according to the battery charger and the charging method for an electric vehicle according to the embodiment of the present invention, after the start of charging, in the state where the charging rate SOC of the battery device is sufficiently low, the current equal to each battery cell 21 is large. Since the maximum current value Im is supplied, each battery cell 21 can be charged rapidly.

そして、充電末期付近になり、充電用電流値Ｉｒがスイッチ電流値Ｉ0よりも小さくなると、各スイッチ２２を直列接続から並列接続に切り替えて並列回路に充電用電流を導通させるので、各電池セル２１に等しい電圧が印可されることになり、個々の電池セル２１の充電状態に応じて、個々の電池セル２１に導通される電流が調整され、バッテリ装置２内にバランサ回路を別に設けることなく、シンプルな構成で各電池セル２１間の充電状態をより均等にして各電池セル２１間の電圧のバラツキを精度良く低減することができる。 When the charging current value Ir is near the end of charging and the charging current value Ir becomes smaller than the switch current value I 0 , each switch 22 is switched from series connection to parallel connection, and the charging current is conducted to the parallel circuit. A voltage equal to 21 is applied, the current conducted to each battery cell 21 is adjusted according to the state of charge of each battery cell 21, and a separate balancer circuit is not provided in the battery device 2. The state of charge between the battery cells 21 can be made more uniform with a simple configuration, and variations in voltage between the battery cells 21 can be accurately reduced.

また、バランサ回路が不要となるため、バランサ回路を作動させるための電力も不要となり、バッテリ充電装置全体としてのエネルギ効率を向上させることができる。
本実施形態では、スイッチ電流値Ｉ0がＩf／１００以下となるように予め設定されているので、組電池２７の電気的接続を直列回路から並列回路に切り替えても各電池セル２１に導通される電流値が減少することがなく、充電速度が低下することなく速やかにバッテリの充電を完了することができる。 In addition, since the balancer circuit is unnecessary, the power for operating the balancer circuit is also unnecessary, and the energy efficiency of the entire battery charging device can be improved.
In this embodiment, since the switch current value I 0 is set in advance so as to be equal to or less than I f / 100, even if the electrical connection of the assembled battery 27 is switched from the series circuit to the parallel circuit, the battery cell 21 is electrically connected. Therefore, the charging of the battery can be completed promptly without decreasing the current value to be reduced and without decreasing the charging speed.

また、入力装置３３により、スイッチ電流値Ｉ0の値を小さく設定することにより、バッテリ装置２をより早く充電完了させることができる反面、並列接続の状態での充電時間が短くなるため、各電池セル２１間の電圧を均等化するための期間が短くなり、各電池セル２１間の電圧のバラツキを均等化する効果は比較的小さくなる。
反対に、スイッチ電流値Ｉ0の値を大きく設定した場合には、並列接続の状態での充電により各電池セル２１間の電圧を均等化するための時間が長くなるため、各電池セル２１間の電圧を高い精度で均等化することができる。また、並列接続の状態で充電する場合には、個々の電池セル２１を導通する電流値が比較的小さいため、個々の電池セル２１を充電する際に発生する熱量が小さくて済み、長期的には各電池セル２１の寿命の向上につながるという効果が得られる。 In addition, by setting the switch current value I 0 to be small by the input device 33, the battery device 2 can be charged more quickly, but the charging time in the parallel connection state is shortened. The period for equalizing the voltage between the cells 21 is shortened, and the effect of equalizing the voltage variation between the battery cells 21 is relatively small.
On the contrary, when the switch current value I 0 is set to a large value, the time for equalizing the voltage between the battery cells 21 becomes longer due to the charging in the parallel connection state. Can be equalized with high accuracy. In addition, when charging in the state of parallel connection, since the current value for conducting the individual battery cells 21 is relatively small, the amount of heat generated when charging the individual battery cells 21 can be small, and long-term The effect that it leads to the improvement of the lifetime of each battery cell 21 is acquired.

次に、上述の実施形態の変形例について説明する。なお、本変形例においては、充電にかかる手順等を除いては上述の実施形態のものと同様であり、同様の箇所については説明を省略し、同様の部材については同符号を用いて説明する。
本変形例では、充電開始に先立ち、入力装置３３にスイッチ電流値Ｉ0を設定する替わりに、充電開始から各スイッチ２２を直列接続から並列接続に切り替えるまでの時間であるスイッチ時間Ｔ0を設定するようになっている。即ち、ここでは、入力装置３３がスイッチ時期設定手段として機能する。 Next, a modification of the above embodiment will be described. Note that this modification is the same as that of the above-described embodiment except for the charging procedure and the like, the description of the same parts is omitted, and the same members are described using the same reference numerals. .
In this modification, instead of setting the switch current value I 0 in the input device 33 prior to the start of charging, a switch time T 0 that is the time from the start of charging to the time when each switch 22 is switched from series connection to parallel connection is set. It is supposed to be. That is, here, the input device 33 functions as a switch timing setting means.

電源制御装置３４は、充電開始後からスイッチ時間Ｔ0だけ充電時間Ｔｒが経過した場合には、各スイッチ２２を直列接続から並列接続に切り替えるように設定されている。
つまり、ここではスイッチ時間Ｔ0は、各スイッチ２２を直列接続から並列接続に切り替えるための閾値となる時間である。
即ち、スイッチ時間Ｔ0を長く設定することにより、直列接続の状態での充電時間が長くなるため、バッテリ装置２をより早く充電完了させることができる反面、並列接続の状態での充電時間が短くなるため、各電池セル２１間の電圧を均等化するための時間が短くなり、各電池セル２１間の電圧のバラツキを均等化する効果は比較的小さくなる。 The power supply control device 34 is set to switch each switch 22 from a serial connection to a parallel connection when the charging time Tr has elapsed for the switch time T 0 after the start of charging.
That is, here, the switch time T 0 is a threshold time for switching each switch 22 from the serial connection to the parallel connection.
That is, by setting the switch time T 0 to be long, the charging time in the serial connection state becomes long, so that the battery device 2 can be charged earlier, but the charging time in the parallel connection state is short. Therefore, the time for equalizing the voltage between the battery cells 21 is shortened, and the effect of equalizing the voltage variation between the battery cells 21 is relatively small.

反対に、スイッチ時間Ｔ0を短めに設定すれば、各電池セル２１間の電圧を均等化するための時間が長くなるため、各電池セル２１間の電圧を高い精度で均等化することができる。また、並列接続の状態で充電する場合には、個々の電池セル２１を導通する電流値が比較的小さいため、個々の電池セル２１を充電する際に発生する熱量が小さくて済み、長期的には各電池セル２１の寿命の向上につながる。 On the contrary, if the switch time T 0 is set shorter, the time for equalizing the voltage between the battery cells 21 becomes longer, so that the voltage between the battery cells 21 can be equalized with high accuracy. . In addition, when charging in the state of parallel connection, since the current value for conducting the individual battery cells 21 is relatively small, the amount of heat generated when charging the individual battery cells 21 can be small, and long-term Leads to an improvement in the life of each battery cell 21.

その一方、スイッチ時間Ｔ0を短めに設定した場合、直列接続の状態での充電時間が短くなるため、各電池セル２１に最大電流値Ｉｍの電流を導通させる時間が短くなり、バッテリ装置２を充電完了させるために比較的多くの時間を要する。
このため、スイッチ時間Ｔ0は、各充電作業のニーズに応じて適宜設定されるようにすることが好ましい。 On the other hand, when the switch time T 0 is set short, the charge time in the state of series connection is shortened, so the time for conducting the current of the maximum current value Im to each battery cell 21 is shortened, and the battery device 2 is It takes a relatively long time to complete charging.
For this reason, it is preferable that the switch time T 0 is appropriately set according to the needs of each charging operation.

本発明の変形例にかかる電気自動車用バッテリ充電装置及び方法はこのように構成されているので、その作用について図７に示すフローチャートを用いて説明すると以下のようになる。
まず、ステップＴ１００では、上述のステップＳ１００の内容に加えて電源制御装置３４は電力供給装置３１から充電用電流の出力を開始した時点からの経過時間（充電時間Ｔｒ）を計測する。 Since the battery charger and method for an electric vehicle according to the modification of the present invention are configured as described above, the operation thereof will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.
First, in step T100, in addition to the content of step S100 described above, the power supply control device 34 measures an elapsed time (charging time Tr) from the time when the output of the charging current is started from the power supply device 31.

そして、ステップＴ１１０に進み、電源制御装置３４により、充電時間Ｔｒとスイッチ時間Ｔ0との大小関係が比較される。そして、充電時間Ｔｒがスイッチ時間Ｔ0よりも短い場合には、ステップＴ１００に戻り、直列接続の状態での充電が継続される。
一方、充電時間Ｔｒがスイッチ時間Ｔ0以上となった場合には、ステップＴ１２０に進む。なお、Ｔ１２０〜Ｔ１６０については、図６のＳ１２０〜Ｓ１６０と同様であるのでここでは説明を省略する。 Then, the process proceeds to step T110, the power supply control unit 34, the magnitude relationship between the charge time Tr and switching time T 0 is compared. When the charging time Tr is shorter than the switch time T 0 , the process returns to step T100 and charging in the serial connection state is continued.
On the other hand, if the charging time Tr is equal to or longer than the switch time T 0 , the process proceeds to step T120. Since T120 to T160 are the same as S120 to S160 in FIG.

このように、本発明の変形例にかかる電気自動車用バッテリ充電装置及び方法によれば、上述の実施形態のものと同様に、充電開始からスイッチ時間Ｔ0が経過するまでの間は直列接続の状態での充電を行うので、各電池セル２１に等しく大きな電流を導通することができ、各電池セル２１を比較的急速に充電することができる。
そして、充電開始からスイッチ時間Ｔ0が経過した後は、各スイッチ２２を直列接続から並列接続に切り替えて並列回路に充電用電流を導通させるので、個々の電池セル２１の充電状態に応じて、個々の電池セル２１に導通される電流が調整され、バッテリ装置２内にバランサ回路を別に設けることなく、シンプルな構成により各電池セル２１間の充電状態をより均等にして各電池セル２１間の電圧のバラツキを精度良く低減することができる。 As described above, according to the battery charger and method for an electric vehicle according to the modification of the present invention, in the same manner as in the above-described embodiment, a series connection is performed from the start of charging until the switch time T 0 elapses. Since charging is performed in a state, it is possible to conduct a large current equally to each battery cell 21 and to charge each battery cell 21 relatively quickly.
Then, after the switch time T 0 has elapsed from the start of charging, each switch 22 is switched from the serial connection to the parallel connection and the charging current is conducted to the parallel circuit, so that depending on the charge state of each battery cell 21, The electric current conducted to the individual battery cells 21 is adjusted, and without providing a separate balancer circuit in the battery device 2, the state of charge between the battery cells 21 is made more uniform with a simple configuration and between the battery cells 21. The variation in voltage can be reduced with high accuracy.

また、バランサ回路を設ける必要がないため、バッテリ装置の軽量化及びエネルギ効率の向上という効果を得ることができる。
さらに、スイッチ時間Ｔ0を入力装置３３によって状況に応じて最適な値に適宜設定することができるので作業者のニーズに応じたバッテリ装置２の充電を行うことができる。
即ち、スイッチ時間Ｔ0を長く設定すれば、その分だけバッテリ装置２の充電時間を短縮することができる。一方、スイッチ時間Ｔ0を短く設定すれば、各電池セル２１間の電圧のバラツキをより精度よく均等化ことができるとともに、充電時に各電池セル２１で発生する熱量を低減することができ、各電池セル２１の高寿命化を図ることができる。 In addition, since it is not necessary to provide a balancer circuit, it is possible to obtain the effects of reducing the weight of the battery device and improving the energy efficiency.
Furthermore, since the switch time T 0 can be appropriately set to an optimum value according to the situation by the input device 33, the battery device 2 can be charged according to the needs of the operator.
That is, if the switch time T 0 is set longer, the charging time of the battery device 2 can be shortened accordingly. On the other hand, if the switch time T 0 is set short, the voltage variation between the battery cells 21 can be equalized more accurately, and the amount of heat generated in each battery cell 21 during charging can be reduced. The lifetime of the battery cell 21 can be increased.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、直列接続から並列接続に切り替えるための閾値となる値（スイッチ電流値Ｉ0又はスイッチ時間Ｔ0）を予め設定するようにしているが、最もシンプルには、充電作業者の手動操作によって、充電初期には直列接続の状態での充電を行い、その後並列接続に切り替えて並列接続の状態での充電を行うようにしてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, a value (switch current value I 0 or switch time T 0 ) serving as a threshold for switching from series connection to parallel connection is set in advance. By manual operation by a person, charging in a serial connection state may be performed at the beginning of charging, and then switching to a parallel connection may be performed to perform charging in a parallel connection state.

このときには、上述の実施形態における入力装置に、充電を開始するためのスイッチと、充電用電流を一旦停止させた後直列接続から並列接続に切り替えるためのスイッチとを設けるようにすればよい。
また、上述の実施形態では、電源装置が車両の外部に設置されたものを例として説明したが、本発明は、ハイブリッド電気自動車等、電源装置を車両の内部に搭載したものについても適用することができる。 At this time, the input device in the above-described embodiment may be provided with a switch for starting charging and a switch for switching from serial connection to parallel connection after temporarily stopping the charging current.
In the above-described embodiment, the power supply apparatus is described as an example installed outside the vehicle. However, the present invention is also applicable to a hybrid electric vehicle or the like in which the power supply apparatus is mounted inside the vehicle. Can do.

本発明の一実施形態に係る電気自動車用バッテリ充電装置及び方法を説明するためのものであって、バッテリ装置及び電源装置の構造を模式的に示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure for demonstrating the battery charging device and method for electric vehicles which concern on one Embodiment of this invention, Comprising: The battery apparatus and the structure of a power supply device are shown typically. 本発明の一実施形態に係る電気自動車用バッテリ充電装置及び方法を説明するためのものであって、バッテリ装置を搭載する電気自動車の概略構成を示す模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of an electric vehicle equipped with a battery device, for explaining a battery charging device and method for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る電気自動車用バッテリ充電装置及び方法を説明するためのものであって、直列接続時におけるバッテリ装置及び電源装置の構造を模式的に示す図である。It is a figure for demonstrating the battery charging device and method for electric vehicles which concern on one Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows typically the structure of the battery device and power supply device at the time of series connection. 本発明の一実施形態に係る電気自動車用バッテリ充電装置及び方法を説明するためのものであって、並列接続時におけるバッテリ装置及び電源装置の構造を模式的に示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure for demonstrating the battery charging device and method for electric vehicles which concern on one Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows typically the structure of the battery device and power supply device at the time of parallel connection. 本発明の一実施形態に係る電気自動車用バッテリ充電装置及び方法を説明するためのものであって、バッテリ装置の充電手順を示すフローチャートである。1 is a flowchart illustrating a charging procedure of a battery device for explaining a battery charging device and method for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る電気自動車用バッテリ充電装置及び方法を説明するためのものであって、バッテリ装置の充電率に対する充電用電流の電流値を示すグラフである。It is a graph for demonstrating the battery charging apparatus and method for electric vehicles which concern on one Embodiment of this invention, Comprising: It is a graph which shows the electric current value of the electric current for charging with respect to the charging rate of a battery apparatus. 本発明の実施形態の変形例に係る電気自動車用バッテリ充電装置及び方法を説明するためのものであって、バッテリ装置の充電手順を示すフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the battery charging apparatus and method for electric vehicles which concern on the modification of embodiment of this invention, Comprising: The charging procedure of a battery apparatus is shown.

符号の説明Explanation of symbols

１ 車両（電気自動車）
２ バッテリ装置
３ 走行駆動用モータ（電動機）
４ 導線ケーブル
６ 電源装置
７ 導線ケーブル
２１ 電池セル
２２ スイッチ（切り替え手段）
２３ 切替用端子
２４ 直列側端子
２５ 並列側端子
２６ バッテリ制御装置（制御手段）
２７ 組電池
３１ 電力供給装置（電源）
３２ 電流センサ（電源電流センサ）
３３ 入力装置（スイッチ時期設定手段）
３４ 電源制御装置（制御手段） 1 Vehicle (electric car)
2 Battery device 3 Travel drive motor (electric motor)
4 Conductor cable 6 Power supply 7 Conductor cable 21 Battery cell 22 Switch (switching means)
23 switching terminal 24 series side terminal 25 parallel side terminal 26 battery control device (control means)
27 Battery pack 31 Power supply device (power supply)
32 Current sensor (Power supply current sensor)
33 Input device (switch timing setting means)
34 Power supply control device (control means)

Claims (6)

電気自動車に搭載されるバッテリ装置と、
該バッテリ装置に内蔵され、二次電池である電池セルが複数個電気的に接続される組電池と、
該組電池に充電用電流を導通させうる電源と、
該組電池に該充電用電流が導通する回路を、直列回路と並列回路とのいずれか一方に切り替える切り替え手段と、
充電開始時には、該組電池の電気的接続を該直列回路にして該充電用電流を導通させ、その後、該組電池の電気的接続を該並列回路にして該充電用電流を導通させることで該組電池を充電するように該切り替え手段の作動を制御する制御手段とを有する
ことを特徴とする、電気自動車用バッテリ充電装置。 A battery device mounted on an electric vehicle;
An assembled battery in which a plurality of battery cells, which are built in the battery device and are secondary batteries, are electrically connected;
A power source capable of conducting a charging current to the battery pack;
Switching means for switching the circuit in which the charging current is conducted to the assembled battery to one of a series circuit and a parallel circuit;
At the start of charging, the battery pack is electrically connected to the series circuit to conduct the charging current, and then the battery assembly is electrically connected to the parallel circuit to conduct the charging current. A battery charging device for an electric vehicle, comprising: control means for controlling the operation of the switching means so as to charge the assembled battery. 該組電池を導通する電流値を検出する電流センサを有し、
該制御手段は、該直列回路で充電開始後、該電流センサにより検出された電流値が第１の所定値よりも小さくなると、該切り替え手段の作動を制御して該導通回路を該並列回路に切り替える
ことを特徴とする、請求項１記載の電気自動車用バッテリ充電装置。 A current sensor for detecting a current value for conducting the assembled battery;
When the current value detected by the current sensor becomes smaller than a first predetermined value after charging starts in the series circuit, the control means controls the operation of the switching means to turn the conduction circuit into the parallel circuit. The battery charger for an electric vehicle according to claim 1, wherein the battery charger is switched. 該第１の所定値は、該電源が該組電池に対して供給可能な最大の電流値を該組電池を構成する該電池セルの数量で割った値以下となるように設定されている
ことを特徴とする、請求項２記載の電気自動車用バッテリ充電装置。 The first predetermined value is set to be equal to or less than a value obtained by dividing the maximum current value that the power supply can supply to the assembled battery by the number of battery cells constituting the assembled battery. The battery charger for an electric vehicle according to claim 2, wherein: 該組電池を該直列回路で充電を開始してから該導通回路が該並列回路に切り替えられるまでの時間を設定するスイッチ時期設定手段を有し、
該制御手段は、充電開始後、該スイッチ時期設定手段により設定された時間が経過すると、該切り替え手段の作動を制御して該導通回路を該並列回路に切り替える
ことを特徴とする、請求項１記載の電気自動車用バッテリ充電装置。 Having a switch timing setting means for setting a time from the start of charging the assembled battery in the series circuit until the conduction circuit is switched to the parallel circuit;
The control means controls the operation of the switching means to switch the conduction circuit to the parallel circuit when the time set by the switch timing setting means has elapsed after the start of charging. The battery charger for electric vehicles as described. 該充電用電流の値を検出する電源電流センサと、
該電源電流センサにより検出された該充電用電流の値が第２の所定値よりも小さくなると、該充電用電流の供給を停止する電源制御装置とを有している
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気自動車用バッテリ充電装置。 A power supply current sensor for detecting the value of the charging current;
And a power supply control device for stopping the supply of the charging current when the value of the charging current detected by the power supply current sensor is smaller than a second predetermined value. Item 5. The battery charger for electric vehicles according to any one of Items 1 to 4. 二次電池である複数の電池セルにより構成され、電気自動車に搭載されるバッテリ装置を充電するバッテリ充電方法であって、
充電開始時には、電源から供給される充電用電流を上記の複数の電池セルに直列に導通させる直列充電ステップと、
該直列充電ステップの後、該充電用電流を上記の複数の電池セルにそれぞれ並列に導通させる並列充電ステップとを有している
ことを特徴とする、電気自動車用バッテリ充電方法。 A battery charging method comprising a plurality of battery cells that are secondary batteries and charging a battery device mounted on an electric vehicle,
At the start of charging, a series charging step for conducting a charging current supplied from a power source in series with the plurality of battery cells, and
A battery charging method for an electric vehicle, comprising: a parallel charging step for conducting the charging current to each of the plurality of battery cells in parallel after the serial charging step.
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