JP2010004679A - Charging system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a charged voltage from being consumed wastefully, and to shorten the charging time by improving the equalization speed of voltage between the respective cells in charging of a battery constituted of many cells. <P>SOLUTION: A charging system includes a main battery 41, in which a plurality of cells 41a are electrically connected at least in series, and which drives an electric motor; a main charger which charges the main battery 41; a sub-battery 42, which drives the electric motor in place of the main battery 41; and a regenerative charger 63 which charges the sub-battery 42, by utilizing excessive voltages obtained when the voltage V in the cells 41a exceeds a predetermined voltage during charging the main battery 41. The regenerative charger 63 is constituted of: regenerative discharge parts 64, each of which is connected between both positive and negative electrodes of the cell 41a, transforms the excess power input therein based on the excessive voltages, and performs power regeneration and discharge toward the sub-battery 42; and a charging control part 65 which controls the power regenerated and discharged by the regenerative discharge part 64 to charge the sub-battery 42. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、建設機械を駆動する駆動源として搭載された電動モータに電力供給するバッテリを充電するための充電システムに関する。   The present invention relates to a charging system for charging, for example, a battery that supplies electric power to an electric motor mounted as a drive source for driving a construction machine.

一般に建設機械の動力源はエンジンが主流であるが、近年、周囲環境を考慮して電動モータを駆動源とした電気駆動式の建設機械が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。このような建設機械には、電動モータに電力を供給するためのバッテリが搭載され、また、電動モータ等の各種電気部品を作動制御する制御装置が設けられる。このような電気駆動式の建設機械においては、バッテリの充電可能容量に応じて作業可能時間が定まるので、1日間の作業が可能な程度の容量のバッテリを搭載し、1日の作業が終わって翌日の作業開始までの間にバッテリの充電を行うような構成が一般的に採用されている。ところが、建設機械の作業内容(作業装置の使用状況や頻度等)に応じて、バッテリの消費電力は大きく変動するため、作業の途中にバッテリの残容量が無くなり、作業を中断せざるを得なくなったり、さらには建設機械の走行移動もできなくなる虞がある。このようなことを避けるために、高容量のバッテリが求められている。   In general, an engine is the main power source for construction machines, but recently, an electrically driven construction machine using an electric motor as a drive source in consideration of the surrounding environment has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Such a construction machine is equipped with a battery for supplying electric power to the electric motor, and is provided with a control device that controls the operation of various electric components such as the electric motor. In such an electrically driven construction machine, the workable time is determined according to the chargeable capacity of the battery, so a battery having a capacity that can work for one day is mounted, and one day of work is finished. A configuration is generally adopted in which the battery is charged before the start of work on the next day. However, since the power consumption of the battery varies greatly depending on the work content of the construction machine (working device usage status, frequency, etc.), the remaining capacity of the battery is lost during the work, and the work must be interrupted. Moreover, there is a risk that the construction machine cannot be moved. In order to avoid this, a battery having a high capacity is demanded.

このような高容量のバッテリとして、例えば、図5に示すように、リチウムイオン二次電池等で構成される多数のセル41aを電気的に直列および並列に接続された構成が一般的に用いられている。このように多数のセル41aで構成されたバッテリ41では、個々のセル41aによって自己放電量が異なる等のために、各セル41aの電圧にバラツキが存在する場合がある。そのため、バッテリ41を充電するときには、各セル41aの電圧が最大許容電圧(以下、最大電圧という)を超過しないように、且つ、各セル41a間の電圧が均等になるように充電制御を行う必要がある。そのため、図中に示す制御手段100のように、あるセル41a間の電圧が最大電圧に到達したときに、そのセル41a間に接続された抵抗101に導通させて電圧を降下させる。すなわち、セル41aで生じた余剰電力を抵抗101で熱に変換して消費する方式が知られている。
特開2004−225355号公報
As such a high-capacity battery, for example, as shown in FIG. 5, a configuration in which a large number of cells 41a composed of lithium ion secondary batteries or the like are electrically connected in series and in parallel is generally used. ing. Thus, in the battery 41 composed of a large number of cells 41a, the voltage of each cell 41a may vary because the self-discharge amount varies depending on the individual cells 41a. Therefore, when charging the battery 41, it is necessary to perform charge control so that the voltage of each cell 41a does not exceed the maximum allowable voltage (hereinafter referred to as the maximum voltage) and the voltage between the cells 41a is equalized. There is. Therefore, like the control means 100 shown in the figure, when the voltage between the cells 41a reaches the maximum voltage, the voltage is lowered by conducting the resistance 101 connected between the cells 41a. That is, a method is known in which surplus power generated in the cell 41a is converted into heat by the resistor 101 and consumed.
JP 2004-225355 A

しかしながら、このように多数のセルで構成されたバッテリの充電時、各セルの電圧が最大電圧を超過しないように、且つ、各セル間の電圧を均等化させるために、各セルで生じた余剰電力を熱で発散する方式では、充電電圧を無駄に消費してしまうという問題がある。また、発散された熱対策のために、冷却ファン等の冷却手段を講じなければならないという問題もある。   However, when charging a battery composed of a large number of cells as described above, the surplus generated in each cell is used so that the voltage of each cell does not exceed the maximum voltage and the voltage between the cells is equalized. The method of dissipating electric power with heat has a problem that the charging voltage is wasted. In addition, there is a problem that cooling means such as a cooling fan must be taken as a countermeasure against the dissipated heat.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、多数のセルで構成されたバッテリの充電において、充電電圧の無駄な消費を防ぐことによる省エネと、各セル間の電圧の均等化速度の向上による充電時間の短縮とを実現することができる充電システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and in charging a battery composed of a large number of cells, energy saving by preventing wasteful consumption of the charging voltage and equalization of the voltage between the cells. It is an object of the present invention to provide a charging system capable of realizing a reduction in charging time by improving speed.

上記目的を達成するために、本発明に係る充電システムは、複数のセルを電気的に少なくとも直列に接続して構成され、電動モータ(例えば、実施形態におけるポンプ用電動モータ33、走行用電動モータ51および旋回用電動モータ52)を駆動するための電力を供給するメインバッテリと、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するとともに、変換された直流電圧を制御して前記メインバッテリを充電する充電制御手段(例えば、実施形態におけるメイン充電器61)と、前記メインバッテリに換えて前記電動モータを駆動するための電力を供給可能なサブバッテリと、前記充電制御手段による前記メインバッテリの充電中に、前記セルに充電されたセル電圧が所定電圧を超過した分の超過電圧を利用して前記サブバッテリを充電する回生充電制御手段(例えば、実施形態における回生充電器63)とを備えて構成される。その上で、前記回生充電制御手段は、前記セルの正負両極間に接続され、前記超過電圧に基づいて入力される余剰電力を変圧するとともに前記サブバッテリに向けて回生放電する回生放電部と、前記回生放電部により回生放電された電力を制御して前記サブバッテリを充電する充電制御部とから構成される。   In order to achieve the above object, a charging system according to the present invention is configured by electrically connecting a plurality of cells at least in series, and includes an electric motor (for example, the pump electric motor 33 and the traveling electric motor in the embodiment). 51 and a main battery that supplies electric power for driving the turning electric motor 52), and converts AC power supplied from an AC power source into DC power, and controls the converted DC voltage to control the main battery. Charge control means for charging (for example, the main charger 61 in the embodiment), a sub-battery capable of supplying electric power for driving the electric motor instead of the main battery, and the main battery by the charge control means During the charging, the sub-battery is obtained by using an excess voltage corresponding to a cell voltage charged in the cell exceeding a predetermined voltage. Regenerative charging control means for charging (e.g., regenerative charger 63 in the embodiment) configured to include a. In addition, the regenerative charge control means is connected between the positive and negative electrodes of the cell, transforms surplus power input based on the excess voltage, and regenerative discharge unit regenerative discharge toward the sub-battery, A charge control unit configured to control the electric power regenerated by the regenerative discharge unit and charge the sub-battery.

上記構成の充電システムにおいて、前記回生放電部は、直列に接続された各々の前記セルに配設されるとともに、他の前記回生放電部と電気的もしくは光学的に接続されて各々の前記セルの充電状況を通信可能であり、各々の前記セルの前記セル電圧のバラツキが所定範囲よりも大きいときには、前記余剰電力を前記回生放電し、前記バラツキが前記所定範囲内のときには、前記余剰電力を放電抵抗により放熱するように構成するのが好ましい。   In the charging system having the above-described configuration, the regenerative discharge unit is disposed in each of the cells connected in series, and is electrically or optically connected to the other regenerative discharge unit to The charging status can be communicated, and when the variation of the cell voltage of each of the cells is larger than a predetermined range, the surplus power is regeneratively discharged, and when the variation is within the predetermined range, the surplus power is discharged. It is preferable to configure so that heat is dissipated by resistance.

以上のように構成される本発明に係る充電システムによると、充電中のメインバッテリの各セルで生じた余剰電力が、回生充電制御手段によりサブバッテリの充電に利用されるため、充電電圧の無駄な消費を防ぐことができ、省エネの効果を得ることができる。また、熱対策のために冷却ファン等の冷却手段を講じる必要がなく、システムの小型化が可能である。   According to the charging system according to the present invention configured as described above, the surplus power generated in each cell of the main battery being charged is used for charging the sub-battery by the regenerative charging control means, so that the charging voltage is wasted. Unnecessary consumption can be prevented, and an energy saving effect can be obtained. In addition, it is not necessary to provide cooling means such as a cooling fan as a countermeasure against heat, and the system can be miniaturized.

なお、回生放電部は、直列に接続された各セルに配設されるとともに、他の回生放電部と電気的もしくは光学的に接続されて各セルの充電状況を通信可能に構成されるのが望ましく、これにより各セルの電圧のバラツキを常に監視しつつ、セル全体の充電を最適化することができる。この場合、前記バラツキが所定範囲よりも大きいときには余剰電力をサブバッテリの充電に利用し、前記バラツキが所定範囲内のときには余剰電力を放電抵抗により放熱するように構成するのが好ましく、これによりセル間の電圧の均等化速度も速くなり充電時間の短縮を実現することができる。   The regenerative discharge unit is arranged in each cell connected in series, and is configured to be electrically or optically connected to other regenerative discharge units so that the charging status of each cell can be communicated. Desirably, this makes it possible to optimize charging of the entire cell while constantly monitoring variations in the voltage of each cell. In this case, it is preferable that the surplus power is used for charging the sub-battery when the variation is larger than a predetermined range, and that the surplus power is dissipated by the discharge resistor when the variation is within the predetermined range. The voltage equalization speed in between is also increased, and the charging time can be shortened.

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。本発明を適用した一例として、バッテリからの電力を利用して作動する(電気駆動式の)クローラ型のパワーショベル車1を図1に示し、まず、このパワーショベル車1の全体構成について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As an example to which the present invention is applied, FIG. 1 shows a crawler-type power shovel 1 that operates using electric power from a battery. First, the overall configuration of the power shovel 1 will be described. .

パワーショベル車1は、平面視略H字状の走行台車4(車体)の左右に走行機構3,3を設けて構成される走行装置2と、走行台車4の後部に上下に揺動自在に設けられたブレード9(排土板)と、走行台車4の上部に旋回可能に設けられた旋回体11(車体)と、旋回体11の前部に設けられたショベル機構12(作業装置)と、旋回体11の上部に立設された運転者搭乗用のオペレータキャビン15(車体)とから構成されている。   The excavator vehicle 1 includes a traveling device 2 configured by providing traveling mechanisms 3 and 3 on the right and left of a substantially H-shaped traveling cart 4 (vehicle body) in a plan view, and a swinging portion that can swing up and down at the rear portion of the traveling cart 4. A blade 9 (earth-discharging plate) provided, a revolving body 11 (vehicle body) provided on the upper portion of the traveling carriage 4 so as to be able to turn, and a shovel mechanism 12 (working device) provided at a front portion of the revolving body 11 The driver cabin 15 is an operator cabin 15 (vehicle body) for standing on the upper part of the revolving body 11.

走行装置2を構成する左右一対の走行機構3,3は、走行台車4の左右前部に設けられた駆動用スプロケットホイール5と、走行台車4の左右後部に設けられたアイドラホイール6との間に履帯7を掛け回して構成される。駆動用スプロケットホイール5は、電動モータあるいは油圧モータからなる走行モータにより回転駆動される。   A pair of left and right traveling mechanisms 3, 3 constituting the traveling device 2 is provided between a driving sprocket wheel 5 provided at the left and right front part of the traveling carriage 4 and an idler wheel 6 provided at the left and right rear parts of the traveling carriage 4. It is constructed by crawling around the crawler belt 7. The driving sprocket wheel 5 is rotationally driven by a traveling motor made up of an electric motor or a hydraulic motor.

ブレード9は、油圧シリンダからなるブレードシリンダ9a(図2を参照)により揺動される。旋回体11は、電動モータあるいは油圧モータからなる旋回モータにより旋回動される。ショベル機構12は、旋回体11の前部に起伏動自在に枢結されたブーム21と、ブーム21の先端部にブーム21の起伏面内で上下に揺動自在に枢結されたアーム22と、アーム22の先端部に上下に揺動自在に枢結されたバケット23とから構成され、ブーム21は油圧シリンダからなるブームシリンダ24により起伏動され、アーム22は油圧シリンダからなるアームシリンダ25により揺動され、バケット23は油圧シリンダからなるバケットシリンダ26により揺動される。なお、本明細書においては、これら油圧シリンダおよび油圧モータを総称して油圧アクチュエータと称する。   The blade 9 is swung by a blade cylinder 9a (see FIG. 2) formed of a hydraulic cylinder. The turning body 11 is turned by a turning motor composed of an electric motor or a hydraulic motor. The shovel mechanism 12 includes a boom 21 pivotably connected to the front portion of the swing body 11, and an arm 22 pivotally connected to the tip of the boom 21 so as to swing up and down within the undulating surface of the boom 21. And a bucket 23 pivotally connected to the tip of the arm 22 so as to swing up and down. The boom 21 is raised and lowered by a boom cylinder 24 made of a hydraulic cylinder, and the arm 22 is moved by an arm cylinder 25 made of a hydraulic cylinder. The bucket 23 is swung by a bucket cylinder 26 made of a hydraulic cylinder. In this specification, these hydraulic cylinders and hydraulic motors are collectively referred to as hydraulic actuators.

オペレータキャビン15は、上下前後左右が囲まれた矩形箱状に形成されており、内部にオペレータが着座するためのオペレータシート16と、走行装置2やショベル機構12等の作動操作を行うための操作装置17とが設けられている。   The operator cabin 15 is formed in a rectangular box shape that is surrounded by the top, bottom, front, back, left and right, and an operator seat 16 for an operator to sit inside, and an operation for operating the traveling device 2 and the shovel mechanism 12 and the like. A device 17 is provided.

このパワーショベル車1においては、油圧アクチュエータに作動油を供給するためのポンプ、走行装置2(走行機構3,3)および旋回体11が、電動モータにより駆動される。以下、図2を参照して油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ユニット30と、このポンプ用電動モータ33、走行用電動モータ51および旋回用電動モータ52に電力を供給する電源システム40とについて説明する。なお、図2では、電気的または光学的信号回路を実線で示し、油圧回路を点線で示している。   In this power shovel 1, a pump for supplying hydraulic oil to a hydraulic actuator, a traveling device 2 (traveling mechanisms 3 and 3), and a turning body 11 are driven by an electric motor. The hydraulic unit 30 that supplies hydraulic oil to the hydraulic actuator and the power supply system 40 that supplies electric power to the pump electric motor 33, the traveling electric motor 51, and the turning electric motor 52 will be described below with reference to FIG. To do. In FIG. 2, the electrical or optical signal circuit is indicated by a solid line, and the hydraulic circuit is indicated by a dotted line.

油圧ユニット30は、作動油を溜めるタンク31、ポンプ用電動モータ33により駆動されて所定油圧・流量の作動油を吐出する油圧ポンプ32、油圧ポンプ32から吐出される作動油を操作装置17の操作に応じた供給方向および供給量で各油圧アクチュエータ(ブレードシリンダ9a、ブームシリンダ24、アームシリンダ25およびバケットシリンダ26)に供給する制御を行うコントロールバルブ34、およびコントロールバルブ34からタンク31に戻る作動油の流れを受けて回転駆動されて発電を行う作動油発電機35から構成されている。作動油発電機35は、例えば、コントロールバルブ34からタンク31への戻り油路内に配設された回転羽根と、この回転羽根の回転力を受けて回転される発電器とから構成される。   The hydraulic unit 30 includes a tank 31 that stores hydraulic oil, a hydraulic pump 32 that is driven by a pump electric motor 33 to discharge hydraulic oil at a predetermined hydraulic pressure and flow rate, and the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 32 is operated by the operating device 17. Control valve 34 for performing control to supply each hydraulic actuator (blade cylinder 9a, boom cylinder 24, arm cylinder 25, and bucket cylinder 26) with a supply direction and supply amount according to the pressure, and hydraulic oil returning from the control valve 34 to the tank 31 It is comprised from the hydraulic oil generator 35 which receives the flow of this and is rotationally driven and produces electric power. The hydraulic oil generator 35 includes, for example, a rotating blade disposed in a return oil passage from the control valve 34 to the tank 31 and a generator that is rotated by receiving the rotational force of the rotating blade.

電源システム40は、リチウムイオン電池や有機ラジカル電池等の二次電池で構成されるメインバッテリ41と、鉛蓄電池等の二次電池で構成されるサブバッテリ42と、メインバッテリ41もしくはサブバッテリ42からの直流電力を任意の周波数の交流電力に交換し、この交流電力をポンプ用電動モータ33、走行用電動モータ51および旋回用電動モータ52に供給する出力制御装置43と、メインバッテリ41もしくはサブバッテリ44を出力制御装置43に選択的に接続する接続切換器44とから構成される。なお、これら油圧ユニット30および電源システム40は、旋回体11上にカバー部材50に覆われて配置されている。   The power supply system 40 includes a main battery 41 configured by a secondary battery such as a lithium ion battery or an organic radical battery, a sub battery 42 configured by a secondary battery such as a lead storage battery, and the main battery 41 or the sub battery 42. Output control device 43 that supplies the AC power to the pump electric motor 33, the traveling electric motor 51, and the turning electric motor 52, and the main battery 41 or sub battery. And a connection switching unit 44 that selectively connects the output control unit 44 to the output control unit 43. The hydraulic unit 30 and the power supply system 40 are disposed on the revolving unit 11 so as to be covered with the cover member 50.

メインバッテリ41は、複数のセル41a,41a,…を電気的に直列および並列に接続して構成されており(図5を参照)、上述のようにポンプ用電動モータ33、走行用電動モータ51および旋回用電動モータ52の電源として機能し、高定格電圧で高容量に設定されている。なお、本実施形態のメインバッテリ41では、最大許容電圧(満充電時のセル電圧であり、以下、最大電圧という)DC4.2Vのセル41aが並列に複数接続されてなる並列セル群41Aが、直列に80列接続されて構成されており、定格電圧DC4.2V×80列=DC336Vに設定されている。サブバッテリ42は、接続切換器44により出力制御装置43に接続されたときに、ポンプ用電動モータ33、走行用電動モータ51および旋回用電動モータ52を駆動させることができる定格電圧および容量が設定されているが、後述するその使用目的から低定格電圧(例えば、定格電圧DC15V)および低容量に設定されている。   The main battery 41 is configured by electrically connecting a plurality of cells 41a, 41a,... In series and in parallel (see FIG. 5), and as described above, the pump electric motor 33 and the travel electric motor 51. It functions as a power source for the electric motor 52 for turning, and is set to a high capacity at a high rated voltage. In the main battery 41 of the present embodiment, a parallel cell group 41A in which a plurality of cells 4.2a having a maximum allowable voltage (a cell voltage at full charge, hereinafter referred to as a maximum voltage) DC4.2V is connected in parallel is provided. 80 columns are connected in series, and the rated voltage is set to DC4.2V × 80 columns = DC336V. When the sub-battery 42 is connected to the output control device 43 by the connection switcher 44, the rated voltage and capacity capable of driving the pump electric motor 33, the traveling electric motor 51, and the turning electric motor 52 are set. However, it is set to a low rated voltage (for example, rated voltage DC15V) and a low capacity for the purpose of use to be described later.

ポンプ用電動モータ33は、IPMモータ(永久磁石同期型モータ)等の交流モータからなる。そのため、出力制御装置43で交換された任意の周波数の交流電力をポンプ用電動モータ33に印加することにより、ポンプ用電動モータ33の出力トルクを制御して所定油圧を油圧ポンプ32から供給させることができる。このとき電力供給は、通常はメインバッテリ41により行われるが、接続切換器44によりサブバッテリ42を出力制御装置43に接続することによって、サブバッテリ42からの電力供給によりポンプ用電動モータ33を駆動することもできるようになっている。同様に、サブバッテリ42からの電力供給により走行用電動モータ51および旋回用電動モータ52を駆動することもできるようになっている。   The electric motor 33 for pumps consists of AC motors, such as an IPM motor (permanent magnet synchronous motor). Therefore, by applying AC power having an arbitrary frequency exchanged by the output control device 43 to the pump electric motor 33, the output torque of the pump electric motor 33 is controlled and the predetermined hydraulic pressure is supplied from the hydraulic pump 32. Can do. At this time, the power supply is normally performed by the main battery 41, but the pump electric motor 33 is driven by the power supply from the sub-battery 42 by connecting the sub-battery 42 to the output control device 43 by the connection switch 44. You can also do it. Similarly, the traveling electric motor 51 and the turning electric motor 52 can be driven by supplying electric power from the sub-battery 42.

走行用電動モータ51および旋回用電動モータ52は、モータジェネレータから構成されており、出力制御装置43を介してメインバッテリ41(もしくはサブバッテリ42)からの電力供給を受けて駆動されるが、走行装置2による減速走行時にはその減速力を受けて走行用電動モータ51が発電機として作用し、その発電電力が後述するサブ充電器62を介してサブバッテリ42に出力されてこれを充電する。同様に、旋回体11の減速旋回時にはその減速力を受けて旋回用電動モータ52が発電機として作用し、その発電電力がサブ充電器62を介してサブバッテリ42に出力されてこれを充電する。なお、図2において、作動油発電機35、走行用電動モータ51および旋回用電動モータ52を、説明を分かり易くするため2箇所に示しているが、実際にはこれらは同一のものである。   The traveling electric motor 51 and the turning electric motor 52 are composed of a motor generator, and are driven by power supply from the main battery 41 (or the sub battery 42) via the output control device 43. At the time of decelerating traveling by the device 2, the traveling electric motor 51 acts as a generator by receiving the deceleration force, and the generated power is output to the sub-battery 42 via the sub-charger 62 described later and charged. Similarly, when the turning body 11 decelerates and turns, the turning electric motor 52 acts as a generator in response to the deceleration force, and the generated electric power is output to the sub-battery 42 via the sub-charger 62 to charge it. . In FIG. 2, the hydraulic oil generator 35, the traveling electric motor 51, and the turning electric motor 52 are shown in two places for easy understanding of the explanation, but these are actually the same.

次に、メインバッテリ41およびサブバッテリ42を充電するための充電システム60について、図3を併用して説明する。充電システム60は、商用電源に接続されるコネクタ61aを有し、このコネクタ61aを商用電源に接続してここからの交流電力を受けてメインバッテリ41を充電するメイン充電器61と、作動油発電機35、走行用電動モータ51および旋回用電動モータ52から出力される発電電力を受けてサブバッテリ42を充電するサブ充電器62と、メイン充電器61によって充電中のメインバッテリ41における各セル41a(各並列セル群41A)で生じた余剰電力を利用してサブバッテリ42を充電する回生充電器63とから構成される。ここで、「余剰電力」とは、各セル41aのセル電圧Vが最大電圧DC4.2Vを超過した分の超過電圧v(図4(a)を参照)に基づく電力をいう。   Next, a charging system 60 for charging the main battery 41 and the sub battery 42 will be described with reference to FIG. The charging system 60 includes a connector 61a connected to a commercial power source. The main charger 61 that connects the connector 61a to the commercial power source and receives AC power from the connector 61a to charge the main battery 41; and hydraulic oil power generation The sub-charger 62 that charges the sub-battery 42 by receiving the generated power output from the machine 35, the electric motor 51 for traveling, and the electric motor 52 for turning, and each cell 41a in the main battery 41 that is being charged by the main charger 61. It comprises a regenerative charger 63 that charges the sub-battery 42 using surplus power generated in each parallel cell group 41A. Here, “surplus power” refers to power based on the excess voltage v (see FIG. 4A) corresponding to the cell voltage V of each cell 41a exceeding the maximum voltage DC4.2V.

メイン充電器61は、コネクタ61aを介して商用電源に接続可能で、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するとともに、この直流電圧(供給電圧)をメインバッテリ41に充電できるように制御する充電制御部(図示せず)を備えて構成されている。サブ充電器62は、作動油発電機35、走行用電動モータ51および旋回用電動モータ52から出力される発電電力によりサブバッテリ42を充電する制御を行うものであり、これによりサブバッテリ42はパワーショベル車1が作動している間において断続的に充電されるようになっている。なお、サブバッテリ42が満充電状態になると、これを監視しているサブ充電器62は、作動油発電機35、走行用電動モータ51および旋回用電動モータ52から出力される発電電力をメインバッテリ41に供給し、メインバッテリ41を充電する構成になっている。   The main charger 61 can be connected to a commercial power source via the connector 61a, converts AC power supplied from the commercial power source into DC power, and charges the DC voltage (supply voltage) to the main battery 41. A charge control unit (not shown) for control is provided. The sub-charger 62 performs control for charging the sub-battery 42 with the generated power output from the hydraulic oil generator 35, the traveling electric motor 51, and the turning electric motor 52, whereby the sub-battery 42 is powered. The excavator vehicle 1 is intermittently charged while operating. When the sub-battery 42 is fully charged, the sub-charger 62 that monitors the sub-battery 42 uses the generated power output from the hydraulic oil generator 35, the traveling electric motor 51, and the turning electric motor 52 as the main battery. 41, and the main battery 41 is charged.

回生充電器63は、図3に示すように、メイン充電器61によって充電中のメインバッテリ41の各並列セル群41A(各セル41a)において生じた余剰電力をサブバッテリ42に向けて放電する回生放電部64と、回生放電部64からの出力電圧をサブバッテリ42に充電できるように制御する充電制御部65とから構成される。なお、回生放電部64は各並列セル群41Aにそれぞれ設けられており(並列セル群41Aと同数の回生放電部64が設けられており)、本実施形態のメインバッテリ41では、上述のように並列セル群41aが直列に80列接続されているため、回生充電器63は、計80個の回生放電部64を有して構成されている。   As shown in FIG. 3, the regenerative charger 63 regenerates the surplus power generated in each parallel cell group 41 </ b> A (each cell 41 a) of the main battery 41 being charged by the main charger 61 toward the sub battery 42. It is comprised from the discharge part 64 and the charge control part 65 which controls so that the output voltage from the regenerative discharge part 64 can charge the sub-battery 42. The regenerative discharge unit 64 is provided in each parallel cell group 41A (the same number of regenerative discharge units 64 as the parallel cell group 41A are provided). In the main battery 41 of the present embodiment, as described above. Since the parallel cell groups 41a are connected in 80 columns in series, the regenerative charger 63 includes a total of 80 regenerative discharge units 64.

回生放電部64は、整流用のダイオードD、セル41a(並列セル群41A)で生じた超過電圧v分の電力(余剰電圧)を変圧(昇圧)するスイッチングトランスTの入力側である一次巻線Ta、および電界効果トランジスタ(FET)等で構成された第1スイッチング素子S1が、並列セル群41A内の1つのセル41aの正負両極間に接続された閉回路中に直列に接続されて構成され、スイッチングトランスTの出力側である二次巻線Tbが、互いに並列に設けられたダイオードブリッジDBおよび電解コンデンサCを介して充電制御部65に接続されている。また、放電抵抗Rおよび第1スイッチング素子S1と同様にFET等で構成された第2スイッチング素子S2が、ダイオードD、スイッチングトランスT(一次巻線Ta)および第1スイッチング素子S1と並列に接続されている。   The regenerative discharge unit 64 is a primary winding on the input side of the switching transformer T that transforms (boosts) power (surplus voltage) for the excess voltage v generated in the diode D for rectification and the cell 41a (parallel cell group 41A). The first switching element S1 composed of Ta, a field effect transistor (FET), and the like is configured to be connected in series in a closed circuit connected between the positive and negative electrodes of one cell 41a in the parallel cell group 41A. The secondary winding Tb on the output side of the switching transformer T is connected to the charging control unit 65 via a diode bridge DB and an electrolytic capacitor C provided in parallel with each other. Similarly to the discharge resistor R and the first switching element S1, a second switching element S2 configured by an FET or the like is connected in parallel with the diode D, the switching transformer T (primary winding Ta) and the first switching element S1. ing.

また、回生放電部64は、並列セル群41Aを構成するセル41aのセル電圧Vを監視するとともに、そのセル電圧Vに応じて制御信号(例えば、パルス信号)を出力し、第1スイッチング素子S1および第2スイッチング素子S2の断続制御(ON/OFF制御)を行う過電圧制御部66を備えて構成される。なお、過電圧制御部66は、図3中の一点鎖線矢印で示すように電気的もしくは光学的信号によって、各回生放電部64,64,…における他の過電圧制御部66,66,…と各並列セル群41A(セル41a)の充電状況(セル電圧V)を通信可能に構成されている。   The regenerative discharge unit 64 monitors the cell voltage V of the cells 41a constituting the parallel cell group 41A, and outputs a control signal (for example, a pulse signal) according to the cell voltage V, so that the first switching element S1 And the overvoltage control part 66 which performs intermittent control (ON / OFF control) of 2nd switching element S2 is comprised. The overvoltage control unit 66 is arranged in parallel with the other overvoltage control units 66, 66,... In each regenerative discharge unit 64, 64,... By an electrical or optical signal as indicated by a one-dot chain line arrow in FIG. The charging state (cell voltage V) of the cell group 41A (cell 41a) is configured to be communicable.

以上のように構成されたパワーショベル車1の作動について以下に説明する。パワーショベル車1は、オペレータキャビン15内のオペレータシート16に着座したオペレータが操作装置17を操作することによりその作動を行わせる。具体的には、中央部前方において床面から起立して設けられた2本の操作装置17が走行機構3,3を作動させるための走行操作レバーを構成し、オペレータシート16の左右に設けられた左右一対の操作装置17がショベル機構12の操作を行うための作業操作レバーを構成する。   The operation of the power shovel 1 configured as described above will be described below. The power shovel 1 is operated when an operator seated on an operator seat 16 in an operator cabin 15 operates an operating device 17. Specifically, the two operation devices 17 provided upright from the floor in front of the central portion constitute a travel operation lever for operating the travel mechanisms 3, 3 and are provided on the left and right sides of the operator seat 16. The pair of left and right operating devices 17 constitute a work operating lever for operating the shovel mechanism 12.

このため、走行操作レバー(操作装置17)を操作すれば、その操作信号に基づいて出力制御装置43で交換された任意の周波数の交流電力を走行用電動モータ51に供給することにより、走行用電動モータ51の出力トルクを制御し、左右の走行機構3,3を駆動させてパワーショベル車1を走行させる制御が行われる。なお、このようにしてパワーショベル車1を走行させる制御を行っている場合において、これを減速走行させるときには、走行用電動モータ51によりエネルギー回生を行わせて減速トルクを発生させる。このようにして発電された電力はサブ充電器62を介してサブバッテリ42に供給されてこれを充電する。なお、このとき、操作に応じて出力制御装置43によりポンプ用電動モータ33への電力供給制御が行われ、このモータ33により油圧ポンプ32が駆動されて、作動油圧がコントロールバルブ34に供給されている。   For this reason, when the travel operation lever (operation device 17) is operated, AC power having an arbitrary frequency exchanged by the output control device 43 is supplied to the travel electric motor 51 based on the operation signal, thereby The output torque of the electric motor 51 is controlled, and the left and right traveling mechanisms 3 and 3 are driven to control the excavator vehicle 1 to travel. In the case where the control for running the power shovel vehicle 1 is performed in this way, when the vehicle is decelerated, energy regeneration is performed by the electric motor for traveling 51 to generate deceleration torque. The electric power generated in this way is supplied to the sub-battery 42 via the sub-charger 62 to charge it. At this time, power supply control to the pump electric motor 33 is performed by the output control device 43 according to the operation, and the hydraulic pump 32 is driven by the motor 33 so that the operating hydraulic pressure is supplied to the control valve 34. Yes.

一方、作業操作レバー(操作装置17)を操作すれば、その操作信号に基づいてコントロールバルブ34の作動が制御され、ブレードシリンダ9a、ブームシリンダ24、アームシリンダ25、およびバケットシリンダ26への作動油圧供給制御が行われ、ショベル機構12の作動が行われる。また、操作信号に基づいて出力制御装置43により旋回用電動モータ52への電力供給制御が行われ、旋回体11の旋回作動が行われる。このとき、旋回を停止させるときに旋回用電動モータ52によりエネルギー回生を行わせて旋回を減速させるとともに、このようにして発電された電力はサブ充電器62を介してサブバッテリ42に供給されてこれを充電する。このときにおいても、操作に応じて出力制御装置43によりポンプ用電動モータ33への電力供給制御が行われ、このモータ33により油圧ポンプ32が駆動されて、作動油圧がコントロールバルブ34に供給されている。   On the other hand, when the work operation lever (operation device 17) is operated, the operation of the control valve 34 is controlled based on the operation signal, and the hydraulic pressure applied to the blade cylinder 9a, the boom cylinder 24, the arm cylinder 25, and the bucket cylinder 26. Supply control is performed and the shovel mechanism 12 is actuated. Further, the output control device 43 performs power supply control to the turning electric motor 52 based on the operation signal, and the turning operation of the turning body 11 is performed. At this time, when turning is stopped, energy is regenerated by the turning electric motor 52 to decelerate the turning, and the electric power generated in this way is supplied to the sub battery 42 via the sub charger 62. Charge this. Also at this time, the power control to the pump electric motor 33 is performed by the output control device 43 according to the operation, and the hydraulic pump 32 is driven by the motor 33 and the hydraulic pressure is supplied to the control valve 34. Yes.

このようにしてパワーショベル車1の走行およびショベル機構12のよる作業が行われるとメインバッテリ41の電力が消費するため、その残容量が少なくなると、コネクタ61aを商用電源に接続して商用電源からの電力をメイン充電器61を介してメインバッテリ41に供給してその充電が行われる。このとき、メインバッテリ41における各並列セル群41Aのセル電圧Vにはバラツキがある場合があり、この場合に充電していくと、図4(a)に示すように、ある並列セル群41Aでは、セル電圧Vが上記最大電圧Vmax(4.2V)に到達し、その後、最大電圧Vmaxを超過した分の超過電圧vが生じた過充電状態となる。   When the excavator 1 travels and the work by the excavator mechanism 12 is performed in this way, the power of the main battery 41 is consumed. Therefore, when the remaining capacity is reduced, the connector 61a is connected to the commercial power source and is connected to the commercial power source. Is supplied to the main battery 41 via the main charger 61 to be charged. At this time, the cell voltage V of each parallel cell group 41A in the main battery 41 may vary, and when charging is performed in this case, as shown in FIG. 4A, in a certain parallel cell group 41A, Then, the cell voltage V reaches the maximum voltage Vmax (4.2 V), and thereafter, an overcharge state occurs in which an excess voltage v corresponding to the maximum voltage Vmax is generated.

ここで、各並列セル群41Aのセル電圧Vのバラツキが所定範囲(例えば、0.05V)よりも大きい場合、最大電圧Vmaxに到達した並列セル群41Aでは、セル電圧Vが最大電圧Vmaxを超過すると(超過電圧vが生じると)、この超過電圧v分の電力(余剰電力)は回生放電部64および充電制御部65を介してサブバッテリ42に向けて放電される。すなわち、並列セル群41Aで生じた余剰電力は、回生充電器63によってサブバッテリ42の充電に利用される(これを回生放電という)。   Here, when the variation of the cell voltage V of each parallel cell group 41A is larger than a predetermined range (for example, 0.05V), in the parallel cell group 41A that has reached the maximum voltage Vmax, the cell voltage V exceeds the maximum voltage Vmax. When the excess voltage v is generated, the power for the excess voltage v (surplus power) is discharged toward the sub-battery 42 via the regenerative discharge unit 64 and the charge control unit 65. That is, the surplus power generated in the parallel cell group 41A is used for charging the sub-battery 42 by the regenerative charger 63 (this is called regenerative discharge).

具体的に、回生放電部64では、セル電圧Vが最大電圧Vmaxを超過すると(超過電圧vが生じると)、このセル電圧Vを監視している過電圧制御部66が第1スイッチング素子S1に制御信号(パルス信号)を出力して断続動作させる。この第1スイッチング素子S1の断続動作により、並列セル群41Aで生じた余剰電力分の電流が整流用のダイオードDおよびスイッチングトランスTの一次巻線Taに導通される。このとき、スイッチングトランスTでは、並列セル群41Aから入力された余剰電力を交流にして昇圧し、昇圧した余剰電力を二次巻線Tbから出力する。そして、スイッチングトランスTの二次巻線Tbから出力された余剰電力(交流電力)は、ダイオードブリッジDBで全波整流されて直流電力に再変換され、さらに電解コンデンサCによって平滑されて充電制御部65に入力される。   Specifically, in the regenerative discharge unit 64, when the cell voltage V exceeds the maximum voltage Vmax (when the excess voltage v is generated), the overvoltage control unit 66 that monitors the cell voltage V controls the first switching element S1. A signal (pulse signal) is output to cause intermittent operation. By the intermittent operation of the first switching element S1, a current corresponding to the surplus power generated in the parallel cell group 41A is conducted to the rectifying diode D and the primary winding Ta of the switching transformer T. At this time, in the switching transformer T, the surplus power input from the parallel cell group 41A is boosted using alternating current, and the boosted surplus power is output from the secondary winding Tb. The surplus power (AC power) output from the secondary winding Tb of the switching transformer T is full-wave rectified by the diode bridge DB, reconverted to DC power, and further smoothed by the electrolytic capacitor C to be charged. 65 is input.

充電制御部65では、上記のように各回生放電部64を介して各並列セル群41Aから出力される余剰電力が合流して入力され、このようにして入力された余剰電力を制御してサブバッテリ42に供給し、これを充電する。なお、過電圧制御部66は、並列セル群41Aのセル電圧Vを監視しているとともに、他の過電圧制御部66,66,…と各並列セル群41Aの充電状況を通信可能であり、これにより各並列セル群41Aのセル電圧Vのバラツキも監視している。   In the charge control unit 65, the surplus power output from each parallel cell group 41A is joined and input via each regenerative discharge unit 64 as described above, and the surplus power input in this way is controlled to The battery 42 is supplied and charged. The overvoltage control unit 66 can monitor the cell voltage V of the parallel cell group 41A and can communicate the charging status of each parallel cell group 41A with the other overvoltage control units 66, 66,. The variation of the cell voltage V of each parallel cell group 41A is also monitored.

充電中のメインバッテリ41において、上述のように過充電状態の並列セル群41Aでは回生放電を行うことにより、図4(b)に示すように、各並列セル群41Aのセル電圧Vのバラツキが次第に減少し、セル電圧Vのバラツキが所定範囲(例えば、0.05V)内となり安定する。このようにセル電圧Vのバラツキが所定範囲内の場合、最大電圧Vmaxに到達した並列セル群41Aでは、セル電圧Vが最大電圧Vmaxを超過すると(超過電圧vが生じると)、この超過電圧v分の電力(余剰電力)は、サブバッテリ42への回生放電に切り換えて、回生放電部64において消費される。   In the main battery 41 being charged, by performing regenerative discharge in the overcharged parallel cell group 41A as described above, as shown in FIG. 4B, the variation in the cell voltage V of each parallel cell group 41A varies. The voltage gradually decreases, and the variation in the cell voltage V becomes within a predetermined range (for example, 0.05 V) and becomes stable. Thus, when the variation of the cell voltage V is within the predetermined range, in the parallel cell group 41A that has reached the maximum voltage Vmax, when the cell voltage V exceeds the maximum voltage Vmax (when the excess voltage v occurs), the excess voltage v The amount of power (surplus power) is switched to regenerative discharge to the sub-battery 42 and consumed in the regenerative discharge unit 64.

具体的に、回生放電部64では、セル電圧Vが最大電圧Vmaxを超過すると、過電圧制御部66が第2スイッチング素子S2に制御信号を出力してON状態とする。なお、このとき第1スイッチング素子S1には制御信号は出力されない(第1スイッチング素子S1は断続動作しない)。第2スイッチング素子S2がON状態となることにより、並列セル群41Aで生じた余剰電力分の電流が放電抵抗Rに導通され、この余剰電力が放電抵抗Rで熱に変換して消費される。   Specifically, in the regenerative discharge unit 64, when the cell voltage V exceeds the maximum voltage Vmax, the overvoltage control unit 66 outputs a control signal to the second switching element S2 to be turned on. At this time, no control signal is output to the first switching element S1 (the first switching element S1 is not intermittently operated). When the second switching element S2 is turned on, a current corresponding to surplus power generated in the parallel cell group 41A is conducted to the discharge resistor R, and this surplus power is converted into heat by the discharge resistor R and consumed.

このようにしてメインバッテリ41は、各並列セル群41Aのセル電圧Vのバラツキが所定範囲内となり安定した状態で、さらに商用電源からの電力をメイン充電器61を介して供給され、各並列セル群41Aのセル電圧Vの総電圧が、定格電圧DC336V(DC4.2V×80列)に到達したら、メイン充電器61による充電が終了される。   In this way, the main battery 41 is supplied with power from the commercial power supply via the main charger 61 in a state where the variation in the cell voltage V of each parallel cell group 41A is within a predetermined range and is stable. When the total voltage of the cell voltages V of the group 41A reaches the rated voltage DC336V (DC4.2V × 80 columns), the charging by the main charger 61 is terminated.

なお、パワーショベル車1の走行およびショベル機構12による作業によりメインバッテリ41の電力が消費されてその残容量が小さくなったときには、接続切換器44によりサブバッテリ42を出力制御装置43に接続し、サブバッテリ42の電力を出力制御装置43により制御して走行用電動モータ51に供給してこれを駆動させることも可能である。この結果、メインバッテリ41の残容量が無くなった場合にはサブバッテリ42の電力を用いて走行用電動モータ51を制御し、左右の走行機構3,3を駆動してパワーショベル車1を充電設備(商用電源)のあるところまで走行させ、この充電設備によりメインバッテリ41の充電を行うという対処が可能である。サブバッテリ42は、このような役割を果たすものであるため、前述のようにその容量はメインバッテリ41に比べて小さなものになっている。   When the power of the main battery 41 is consumed by the traveling of the power shovel 1 and work by the shovel mechanism 12 and the remaining capacity is reduced, the sub battery 42 is connected to the output control device 43 by the connection switch 44, It is also possible to control the electric power of the sub-battery 42 by the output control device 43 and supply it to the traveling electric motor 51 to drive it. As a result, when the remaining capacity of the main battery 41 is exhausted, the electric motor 51 for traveling is controlled using the electric power of the sub-battery 42, the left and right traveling mechanisms 3, 3 are driven, and the power shovel vehicle 1 is charged. It is possible to cope with the vehicle running to a certain point (commercial power source) and charging the main battery 41 with this charging facility. Since the sub-battery 42 plays such a role, its capacity is smaller than that of the main battery 41 as described above.

以上のように構成される充電システム60によると、充電中のメインバッテリ41の各セル41a(並列セル群41A)で生じた余剰電力が、回生充電器63によりサブバッテリ42の充電に利用されるため、商用電源からメイン充電器61を介して供給される充電電圧の無駄な消費を防ぐことができ、省エネの効果を得ることができる。また、熱対策のために冷却ファン等の冷却手段を講じる必要がなく、システムの小型化が可能である。   According to the charging system 60 configured as described above, surplus power generated in each cell 41a (parallel cell group 41A) of the main battery 41 being charged is used for charging the sub battery 42 by the regenerative charger 63. Therefore, useless consumption of the charging voltage supplied from the commercial power supply via the main charger 61 can be prevented, and an energy saving effect can be obtained. In addition, it is not necessary to provide cooling means such as a cooling fan as a countermeasure against heat, and the system can be miniaturized.

また、回生放電部64が各並列セル群41Aにそれぞれ設けられており、回生放電部64を構成する過電圧制御部66が、他の過電圧制御部66,66,…と電気的もしくは光学的に接続されて各セル41a(並列セル群41A)の充電状況を通信可能に構成されている。これにより各セル41aのセル電圧Vのバラツキを常に監視しつつ、セル41a全体の充電を最適化することができる。さらに、セル電圧Vのバラツキが所定範囲よりも大きいときには、上記余剰電力をサブバッテリ42の充電に利用し、セル電圧Vのバラツキが所定範囲内のときには、上記余剰電力を放電抵抗Rにより放熱するように構成されている。これにより各セル41a間のセル電圧Vの均等化速度も速くなり充電時間の短縮を実現することができる。   Moreover, the regenerative discharge part 64 is provided in each parallel cell group 41A, respectively, and the overvoltage control part 66 which comprises the regenerative discharge part 64 is electrically or optically connected with the other overvoltage control parts 66, 66, .... Thus, the charging status of each cell 41a (parallel cell group 41A) can be communicated. As a result, it is possible to optimize charging of the entire cell 41a while constantly monitoring variations in the cell voltage V of each cell 41a. Further, when the variation of the cell voltage V is larger than the predetermined range, the surplus power is used for charging the sub-battery 42, and when the variation of the cell voltage V is within the predetermined range, the surplus power is radiated by the discharge resistor R. It is configured as follows. As a result, the equalization speed of the cell voltage V between the cells 41a is increased, and the charging time can be shortened.

なお、本発明に係る充電システムは、上述の実施形態において説明したような建設機械に搭載されたバッテリを充電する場合に限られるものではなく、多数のセルで構成されたバッテリを充電するための充電システムとして種々用いることが可能である。   Note that the charging system according to the present invention is not limited to charging a battery mounted on a construction machine as described in the above embodiment, but for charging a battery composed of a large number of cells. Various charging systems can be used.

本発明に係る充電システムが搭載されるパワーショベル車の斜視図である。1 is a perspective view of a power shovel vehicle equipped with a charging system according to the present invention. 上記パワーショベル車の油圧ユニット、電源システムおよび充電システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the hydraulic unit of the said power shovel vehicle, a power supply system, and a charging system. 上記充電システムの回生充電器の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the regenerative charger of the said charging system. 上記充電システムにより充電中のメインバッテリを構成する各並列セル群のセル電圧を示した図であり、(a)はセル電圧のバラツキが所定範囲よりも大きい場合の図であり、(b)はセル電圧のバラツキが所定範囲内の場合の図である。It is the figure which showed the cell voltage of each parallel cell group which comprises the main battery currently charged by the said charging system, (a) is a figure in case the variation in cell voltage is larger than a predetermined range, (b) is It is a figure in case the variation of a cell voltage is in a predetermined range. 従来の充電システムの主要部の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the principal part of the conventional charging system.

符号の説明Explanation of symbols

33 ポンプ用電動モータ(電動モータ)
41 メインバッテリ
42 サブバッテリ
41a セル
41A 並列セル群
51 走行用電動モータ(電動モータ)
52 旋回用電動モータ(電動モータ)
60 充電システム
61 メイン充電器(充電制御手段)
63 回生充電器(回生充電制御手段)
64 回生放電部
65 充電制御部
33 Electric motor for pump (electric motor)
41 Main battery 42 Sub battery 41a Cell 41A Parallel cell group 51 Electric motor for travel (electric motor)
52 Electric motor for turning (electric motor)
60 Charging system 61 Main charger (charging control means)
63 Regenerative charger (regenerative charge control means)
64 regenerative discharge unit 65 charge control unit

Claims (2)

複数のセルを電気的に少なくとも直列に接続して構成され、電動モータを駆動するための電力を供給するメインバッテリと、
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するとともに、変換された直流電圧を制御して前記メインバッテリを充電する充電制御手段と、
前記メインバッテリに換えて前記電動モータを駆動するための電力を供給可能なサブバッテリと、
前記充電制御手段による前記メインバッテリの充電中に、前記セルに充電されたセル電圧が所定電圧を超過した分の超過電圧を利用して前記サブバッテリを充電する回生充電制御手段とを備え、
前記回生充電制御手段は、
前記セルの正負両極間に接続され、前記超過電圧に基づいて入力される余剰電力を変圧するとともに前記サブバッテリに向けて回生放電する回生放電部と、
前記回生放電部により回生放電された電力を制御して前記サブバッテリを充電する充電制御部とから構成されることを特徴とする充電システム。
A main battery configured to electrically connect a plurality of cells at least in series and supplying electric power for driving the electric motor;
Charge power control means for converting the AC power supplied from the AC power source into DC power and charging the main battery by controlling the converted DC voltage;
A sub-battery capable of supplying electric power for driving the electric motor instead of the main battery;
Regenerative charge control means for charging the sub-battery using an excess voltage of a cell voltage charged to the cell exceeding a predetermined voltage during charging of the main battery by the charge control means,
The regenerative charge control means is
A regenerative discharge unit connected between the positive and negative electrodes of the cell and transforming surplus power input based on the excess voltage and regeneratively discharging toward the sub-battery;
A charging system comprising: a charging control unit configured to control electric power regenerated and discharged by the regenerative discharging unit and charge the sub battery.
前記回生放電部は、直列に接続された各々の前記セルに配設されるとともに、他の前記回生放電部と電気的もしくは光学的に接続されて各々の前記セルの充電状況を通信可能であり、各々の前記セルの前記セル電圧のバラツキが所定範囲よりも大きいときには、前記余剰電力を前記回生放電し、前記バラツキが前記所定範囲内のときには、前記余剰電力を放電抵抗により放熱することを特徴とする請求項1に記載の充電システム。   The regenerative discharge unit is disposed in each of the cells connected in series, and can be electrically or optically connected to the other regenerative discharge unit to communicate the charging status of each cell. When the variation of the cell voltage of each of the cells is larger than a predetermined range, the regenerative discharge of the surplus power is performed, and when the variation is within the predetermined range, the surplus power is radiated by a discharge resistor. The charging system according to claim 1.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013034370A (en) * 2011-07-29 2013-02-14 Infineon Technologies Ag Power supply system with charge balancing function
JP2013038928A (en) * 2011-08-08 2013-02-21 Hitachi Constr Mach Co Ltd Electric construction machine
WO2013047973A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 에스케이씨앤씨 주식회사 Power supply device for cell balancing using outer battery cells and cell balancing method thereof
WO2014057724A1 (en) * 2012-10-10 2014-04-17 住友建機株式会社 Shovel and method for controlling shovel
EP2765243A1 (en) * 2013-02-08 2014-08-13 Sumitomo (S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. Shovel and method of controlling shovel
JPWO2013027290A1 (en) * 2011-08-25 2015-03-05 トヨタ自動車株式会社 Vehicle, vehicle control method and control device
US9041345B2 (en) 2012-03-12 2015-05-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system and energy storage system including same
US9466991B2 (en) 2013-04-25 2016-10-11 Industrial Technology Research Institute Matrix charger apparatus and charging method
WO2023158065A1 (en) * 2022-02-17 2023-08-24 울산대학교 산학협력단 System and method for randomly aligning soc of reusable battery

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002135986A (en) * 2000-10-19 2002-05-10 Fuji Heavy Ind Ltd Voltage equalizer device and method
JP2005137090A (en) * 2003-10-29 2005-05-26 Ntt Power & Building Facilities Inc Battery charger
WO2007105462A1 (en) * 2006-02-23 2007-09-20 Takeuchi Mfg. Co., Ltd. Electric drive type service vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002135986A (en) * 2000-10-19 2002-05-10 Fuji Heavy Ind Ltd Voltage equalizer device and method
JP2005137090A (en) * 2003-10-29 2005-05-26 Ntt Power & Building Facilities Inc Battery charger
WO2007105462A1 (en) * 2006-02-23 2007-09-20 Takeuchi Mfg. Co., Ltd. Electric drive type service vehicle

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013034370A (en) * 2011-07-29 2013-02-14 Infineon Technologies Ag Power supply system with charge balancing function
US8947048B2 (en) 2011-07-29 2015-02-03 Infineon Technologies Ag Power supply system with charge balancing
JP2013038928A (en) * 2011-08-08 2013-02-21 Hitachi Constr Mach Co Ltd Electric construction machine
JPWO2013027290A1 (en) * 2011-08-25 2015-03-05 トヨタ自動車株式会社 Vehicle, vehicle control method and control device
US9333863B2 (en) 2011-08-25 2016-05-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle, and control method and control device for vehicle
WO2013047973A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 에스케이씨앤씨 주식회사 Power supply device for cell balancing using outer battery cells and cell balancing method thereof
US9041345B2 (en) 2012-03-12 2015-05-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system and energy storage system including same
WO2014057724A1 (en) * 2012-10-10 2014-04-17 住友建機株式会社 Shovel and method for controlling shovel
JPWO2014057724A1 (en) * 2012-10-10 2016-09-05 住友建機株式会社 Excavator and control method of excavator
US9982416B2 (en) 2012-10-10 2018-05-29 Sumitomo(S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. Shovel and method of controlling shovel
JP2014171379A (en) * 2013-02-08 2014-09-18 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd Shovel and control method of shovel
US9290904B2 (en) 2013-02-08 2016-03-22 Sumitomo(S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. Shovel and method of controlling shovel
EP2765243A1 (en) * 2013-02-08 2014-08-13 Sumitomo (S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. Shovel and method of controlling shovel
US9466991B2 (en) 2013-04-25 2016-10-11 Industrial Technology Research Institute Matrix charger apparatus and charging method
WO2023158065A1 (en) * 2022-02-17 2023-08-24 울산대학교 산학협력단 System and method for randomly aligning soc of reusable battery

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