JP3281408B2 - 充電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】この発明は例えば電気自動車用に使用する
充電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車は低公害車であるといわれて
いるが、一充電当たりの時間が長くかつ一充電当たりの
走行距離が短いため、現在あまり普及していない。しか
し、近年、電気自動車用のバッテリに改良が加えられて
一回当たりの充電時間が極めて短時間でできるようにな
るとともに一充電当たりの走行距離も長く採れるように
なりつつある。このため、一定の距離毎に電気自動車用
充電スタンドを設置すれば、長い距離の走行が可能とな
る。ところで、バッテリの充電は通常一定電流で充電
後、充電末期では一定電圧で補充電を行い、充電電圧値
が規定値に達すると充電完了と判断する手段を採ってい
る。

【０００３】電気自動車には通常、２次電池（蓄電池）
が搭載される。このため内燃機関自動車とは異なり、ガ
ソリン等を給油するのではなく、搭載した蓄電池を充電
する必要がある。電気自動車を普及させるにはメンテナ
ンス面を強化することが重要であり、たとえば蓄電池の
充電設備を公道に配置し、この充電設備により短時間で
蓄電池を充電できる体制を確立しなければならない。こ
のような見地から現在、充電装置や急速充電方式等の改
良・研究が進められている。

【０００４】図５は、従来の電気自動車用の充電装置の
概略を示す。１は充電装置であり、２は電気自動車であ
る。充電装置１の外部接続端子Ａ，Ｂには、充電ケーブ
ル３が接続されている。この充電ケーブル３を電気自動
車２の外部接続端子Ａ′，Ｂ′に接続することにより、
電気自動車２に搭載された蓄電池４に充電を行う。

【０００５】充電装置１では、交流電源５から遮断器
６，６を介して交流電力を取り込み、整流器７により直
流に変換し、開閉器接点８，８を介して外部接続端子
Ａ，Ｂに出力する。制御装置９は、電流検出器１０ー１
および電圧検出器１０ー２により検出された直流電流お
よび直流電圧に基づいて整流器７を制御し、所定の充電
方式による充電を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したバッテリの充
電において、直列接続されたバッテリの全数が健全な場
合、充電電圧値で充電完了と判断してもよい。しかし、
バッテリの総直列Ｎ個のうち何個（ｎ個）かが故障（短
絡）状態では単電池の最終充電電圧をＶｅとすると、充
電電圧をＶｅ×（Ｎ−ｎ）に下げなければ、単電池当た
りの充電電圧が高くなり、過充電となってしまう問題が
ある。また、バッテリを充電した場合、充電量（電流Ａ
×時間Ｈ）に応じてバッテリ電圧は図２に示すように上
昇する。図２において、バッテリ電圧の上昇値はバッテ
リの種類（型式）に応じて図２のイ，ロ，ハに示す特性
のように変化するため、充電の際にはバッテリの種類を
識別する必要がある。

【０００７】一般に、蓄電池の充電を行う場合、その電
気自動車に搭載されている蓄電池の種類を確認したうえ
で、その種類に適合した条件をもって充電を行う必要が
ある。もしも、蓄電池に適合しない条件をもって誤充電
を行うと蓄電池の破損等の事故発生の原因となる問題が
あった。

【０００８】上記のように充電スタンドの設置により電
気自動車へのバッテリの充電は可能になるが、電気自動
車に搭載するバッテリの種類（鉛蓄電池、ニッケルカド
ミウム電池）やバッテリのセル数などによって充電スタ
ンドの充電装置をバッテリの充電電圧や充電電流に適合
させるために、いくつもの充電装置が必要となる問題が
ある。また、バッテリ充電中のバッテリ温度、液量や内
圧等の充電特性に応じて充電電流を調整せねばならない
問題もある。

【０００９】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、バッテリからなる被充電器の種類の識別を可能と
するとともに充電中にバッテリからなる被充電器の異常
を判断して警報を発生するようにし、また、蓄電地に適
合した充電条件を確実に選定して充電を行えるように
し、かつ、バッテリの種類や充電特性を自動的に判別し
て充電が行えるようにした充電装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の第１発明は上
記の目的を達成するために、被充電器を、充電器により
定電流及び定電圧で充電するものにおいて、外部から入
力される被充電器情報を識別する識別器と、予め各種被
充電器の充電特性が記憶され、前記識別器で識別された
情報に対応した充電特性を持つ被充電器の種類を識別し
て送出するメモリと、このメモリから送出される被充電
器の種類の情報及び前記充電器からの充電電流と電圧の
情報が与えられ、これら情報を制御して前記充電器を制
御する信号を送出する制御信号発生部とを備えるととも
に制御信号発生部がメモリに記憶されている充電特性と
充電器の充電電圧を一定時間間隔で比較し、その比較結
果が予め定めた範囲から逸脱したとき、被充電器に異常
があることを報知するようにしたことを特徴とするもの
である。

【００１１】第２発明は電源から供給される電力を直流
に変換する直流変換器と、この直流変換器の出力段に接
続された充電ケーブルとを備え、この充電ケーブルを被
充電側に接続して直流変換器の出力を被充電側に出力す
ることにより被充電の蓄電池を充電する装置において、
充電開始前に動作して前記充電ケーブルの電圧を検出す
る電圧検出器と、蓄電池電圧に対応付けて充電条件を格
納する充電条件格納部と、この充電条件格納部を参照し
て前記電圧検出器の検出電圧から充電条件を選定する充
電条件選定部とを備えたことを特徴とする充電装置。

【００１２】

【００１３】

【作用】第１発明は被充電器を充電器に接続し、外部か
ら被充電器情報を入力する。この情報を識別器が識別す
ると、これに対応した充電特性を持つ被充電器の種類の
情報がメモリから選び出される。メモリから選び出され
た情報は制御信号発生部に供給される。この発生部では
充電器からの充電電流と電圧の関係も考慮して制御信号
がコントローラに与えられる。コントローラは制御信号
により充電器を定電流定電圧制御する。また、被充電器
が異常のときには警報を発する。

【００１４】第２発明は、蓄電池電圧に対応付けて充電
条件をあらかじめ設定し、充電条件格納部に格納してお
く。蓄電池を充電するにあたってはまず、充電ケーブル
が被充電側に接続されるが、この際、電圧検出器により
充電ケーブルの電圧を検出することにより、充電ケーブ
ルに印加された蓄電池電圧を認識する。そして充電条件
選定部により、充電条件格納部を参照して蓄電池電圧か
ら充電条件を選定する。選定された充電条件に基づいて
充電を行うことにより、被充電側の有する蓄電池に適合
した充電条件をもって確実に充電を行うことが可能とな
る。

【００１５】

【００１６】

【実施例】以下この発明の第１実施例を図面に基づいて
説明する。図１において、１は充電装置、２はバッテリ
からなる被充電器２１を搭載した電気自動車である。電
気自動車２に搭載された被充電器２１は充電装置１と充
電ケーブル３により接続される。

【００１７】充電装置１は次のように構成されている。
１１はサイリスタからなる充電器で、この充電器１１は
後述のコントローラにより定電流、定電圧制御される。
充電器１１の正負出力端はコネクタ端子１２ａ，１２ｂ
に接続される。１３は充電電流Ｉを検出する検出器で、
この検出器１３で検出された充電電流Ｉは制御信号発生
部１４に供給される。また、制御信号発生部１４には充
電電圧Ｖも供給される。１５はメモリで、このメモリ１
５には各種バッテリからなる被充電器の充電特性や図２
に示した充電容量に対するバッテリ電圧等の充電特性が
バッテリからなる被充電器の種類（型式）別に記憶され
ている。メモリ１５は識別器１６の図示Ａ点から指定さ
れた被充電器情報が入力されるとメモリ１５に予め記憶
されている充電特性の情報と識別器１６の情報から指定
された充電特性を持つ被充電器の種類が選び出される。
この被充電器の種類の情報がメモリ１５から制御信号発
生部１４に与えられる。図Ａ点から与える情報手段とし
てはキーボードや記憶カードを用いて行われる。１７は
コントローラで、このコントローラ１７は制御信号発生
部１４から送出される制御信号で制御される。このコン
トローラ１７の出力は充電器１１に与えられる。１８は
時計で、この時計１８は充電開始後の時間を制御信号発
生部１４に供給する。１９は被充電器２１への充電に異
常があったときに警報を発するブザーである。

【００１８】次に上記実施例の動作を述べる。電気自動
車２の被充電器２１を充電装置１のコネクタ端子１２
ａ，１２ｂに充電ケーブル３を用いて接続した後、被充
電器２１の種類や単電池数等の情報を図示Ａ点から識別
器１６に与える。識別器１６は与えられた情報がメモリ
１５に記憶されている各種被充電器の充電特性に対応す
る場合、メモリ１５からはその充電特性を持つ被充電器
の種類が選び出されて制御信号発生部１４に供給され
る。すなわち、メモリ１５によって被充電器の種類が選
択される。また制御信号発生部１４には充電電圧と充電
電流検出器１３からの充電電流が入力されるので、制御
信号発生部１４はこれら３つの条件から充電器１１の充
電電流Ｉを一定に保つための制御信号を発生するととも
に充電器１１の出力電圧Ｖを一定時間間隔でメモリ１５
の充電特性と比較する動作を行う。これによって得られ
た制御信号はコントローラ１７に与えられて、充電器１
１が定電流，定電圧制御されるとともに後述のように被
充電器の充電異常を判断して警報をブザー１９から発す
る。

【００１９】前記被充電器２１の単電池数に故障がない
場合には、被充電器２１への充電が確実に行われるが、
もし単電池に故障があって、被充電器２１の直列数が不
足すると、定格容量に相当する時間定電流充電を行って
も電圧Ｖが上昇してこない。制御信号発生部１４は充電
器１１の充電電圧Ｖとメモリ１５に記憶されている充電
特性である電圧値との比較を一定時間間隔で行う。この
比較の結果差が生じると、単電池に何個かの故障があっ
たことになる。上記のような差が発生して制御信号発生
部１４が被充電器２１に異常があると判断してブザー１
９を鳴動させて警報を発する。なお、被充電器の温度に
よって充電容量に対する被充電器電圧特性を補正する機
能を付加してもよい。

【００２０】図３は、この発明の第２実施例を示す概略
的な結線図、図３において、従来と同じまたは相当する
部分には、同一の符号を付して説明を省略する。この実
施例では、整流器７の出力段に抵抗３１，３１が直列に
接続され、さらに抵抗３１，３１と並列に開閉器接点３
２，３２が接続されている。各種の開閉器は励磁コイル
１４により駆動される。また制御装置９には、整流器７
の制御機能や各種開閉器（励磁コイル）の制御機能等の
他に、あらかじめ設定された所定の充電条件を格納する
機能や、充電開始前に充電条件を選定する機能が構成さ
れている。これらの機能を整流器制御部９−１、励磁コ
イル制御部９−２、充電条件メモリ９−３、充電条件選
定部９−４として図示する。

【００２１】充電の際、まず充電ケーブル３が電気自動
車２の外部接続端子Ａ′，Ｂ′に接続される。この状態
で蓄電池電圧の認識が行われる。すなわち励磁コイル制
御部９−２が励磁コイル１４を制御して開閉器接点８，
８をＯＮ、開閉器接点３２，３２をＯＦＦとする。これ
により蓄電池４→抵抗３１→電圧検出器１０ー２→抵抗
３１→蓄電池４のループが形成され、電圧検出器１０ー
２の両端に蓄電池電圧が印加される。

【００２２】ここで、充電条件メモリ９−３には、蓄電
池電圧１００Ｖ系の場合は充電電圧１２４Ｖといったよ
うに、蓄電池電圧に対応付けて、充電電圧や充電電流な
どの充電条件が格納されている。充電条件選定部９−４
は電圧検出器１０ー２の検出電圧を読み込んで、たとえ
ば１００Ｖ系の蓄電池であるか２００Ｖ系の蓄電池であ
るかというように、蓄電池の型を判別する。そして、充
電条件メモリ９−３を参照し、上記の判別結果から充電
条件を選定する。

【００２３】この後、励磁コイル制御部９−２が開閉器
接点３２，３２をＯＮして抵抗３１，３１の両端を短絡
させたうえで、選定された充電条件に基づいて整流器制
御部９−１が整流器７を動作させて充電が行われる。

【００２４】図４は、この発明の第３実施例を示す概略
的な結線図で、図４において、１は例えば道路に一定の
距離をおいて設置される充電装置で、この充電装置１は
次のように構成されている。４１はサイリスタからなる
充電器で、この充電器４１はしゃ断器４２ａ，４２ｂを
介して図示しない交流電源に接続される。充電器４１の
出力端は電磁接触器４３ａ，４３ｂを介して出力コネク
タ端子４４ａ，４４ｂに接続される。

【００２５】４５は出力コネクタ端子４４ａ，４４ｂに
直流分カット用のコンデンサ１５１を介して接続される
受信装置で、この受信装置４５は後述する電気自動車に
設置された送信装置からの信号を受信したとき、その受
信信号に応じた情報を基本メモリ４６から選択する。基
本メモリ４６で選択した情報に基づいて充電状態判定回
路４７を駆動する。充電状態判定回路４７には分流器４
８から充電電流値が入力されるとともに充電器４１から
充電電圧値が入力される。

【００２６】４９は充電器４１を制御するためのコント
ローラで、このコントローラ４９は充電状態判定回路４
７の出力で基本メモリ４６が選択した情報に基づいて充
電器４１を制御する。なお、１５２は車両情報収集回路
で、この回路１５２はバッテリの充電に関係ない電気自
動車の情報（例えば、電気自動車が運転中に収集した走
行距離、最高速度、運転時間等）を収集する。

【００２７】２は被充電装置からなる電気自動車で、こ
の電気自動車２はバッテリからなる被充電器５１と、こ
の被充電器５１に直流分カット用のコンデンサ５２を介
して接続される送信装置５３と、被充電器５１に関する
各種情報（例えばバッテリの型式、温度や放電状態等）
を検出記憶するメモリ５４とから構成されている。被充
電器５１の正負極は被充電装置２に設けられた入力コネ
クタ端子５５ａ，５５ｂに接続されている。

【００２８】３は充電用ケーブルで、このケーブル３は
充電装置１の出力コネクタ端子４４ａ，４４ｂと被充電
装置２の入力コネクタ端子５５ａ，５５ｂ間に接続され
る。

【００２９】次に上記のように構成された実施例の動作
を述べる。電気自動車２と充電装置１とを充電用ケーブ
ル３で接続する。すると、電気自動車２に搭載されてい
るメモリ５４が走行中に図示しないセンサで検出記憶し
た各種情報を送信装置５３によりディジタル信号に変換
する。送信装置５３はこのディジタル信号を充電用ケー
ブル３を介して充電装置１に送信する。充電装置１は送
られて来たディジタル信号を受信装置４５で受信する。

【００３０】受信装置４５は受信したディジタル信号か
ら情報（バッテリの型式や充電特性）を得て、その情報
を基本メモリ４６に与え、基本メモリ４６に予め記憶さ
れているバッテリの種類や充電特性に最適な充電電圧や
充電電流等を選び出す。基本メモリ４６から選び出され
た情報は充電状態判定回路４７に供給される。なお、基
本メモリ４６が所定の情報を選び出すと図示しない制御
回路が動作して電磁接触器４３ａ，４３ｂが閉成され
る。

【００３１】電磁接触器４３ａ，４３ｂが閉成されると
充電器４１は電磁接触器４３ａ，４３ｂと充電用ケーブ
ル３を介して被充電器５１と電気的な接続状態になる。
充電状態判定回路４７は基本メモリ４６からの情報と充
電器４１からの充電電流と電圧値からコントローラ４９
に指令を与える。コントローラ４９は入力された指令に
基づいて充電器４１を制御する。充電器４１は制御指令
に基づいた充電電流と電圧を被充電器５１に供給する。

【００３２】なお、電気自動車の走行中に収集した車両
情報はメモリ５４から送信装置５３を経て受信装置４５
で受信された後、車両情報収集回路１５２に収集され
る。この回路１５２で収集した情報により直流モータの
ブラシの摩耗量等の保守点検に利用する。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
被充電器の種類の識別を可能とするとともに被充電器へ
の充電中に被充電器に異常があると、この異常を検出し
て警報を発生することができる利点がある。また、この
発明によれば、充電開始前に蓄電池電圧を検出し、その
検出結果から充電条件を選定して充電を行うので、被充
電側の蓄電池に適合する充電条件による充電を確実に行
うことが可能となり、人的ミスによる誤充電を回避でき
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す概略的な結線図。

【図２】充電特性図。

【図３】この発明の第２実施例を示す概略的な結線図。

【図４】この発明の第３実施例を示す概略的な結線図。

【図５】従来の充電装置を示す概略的な結線図。

【符号の説明】 １…充電装置、２…電気自動車、３…充電ケーブル、１
１…充電器、１３…充電電流検出器、１４…制御信号発
生部、１５…メモリ、１６…識別器、１７…コントロー
ラ、２１…被充電器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀江 英明 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−307334（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−293936（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−255025（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−139442（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−90930（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被充電器を、充電器により定電流及び定
   電圧で充電するものにおいて、 外部から入力される被充電器情報を識別する識別器と、
   予め各種被充電器の充電特性が記憶され、前記識別器で
   識別された情報に対応した充電特性を持つ被充電器の種
   類を識別して送出するメモリと、このメモリから送出さ
   れる被充電器の種類の情報及び前記充電器からの充電電
   流と電圧の情報が与えられ、これら情報を制御して前記
   充電器を制御する信号を送出する制御信号発生部とを備
   え、 制御信号発生部がメモリに記憶されている充電特性と充
   電器の充電電圧を一定時間間隔で比較し、その比較結果
   が予め定めた範囲から逸脱したとき、被充電器に異常が
   あることを報知するようにしたことを特徴とする充電装
   置。
2. 【請求項２】 電源から供給される電力を直流に変換す
   る直流変換器と、この直流変換器の出力段に接続された
   充電ケーブルとを備え、 この充電ケーブルを被充電側に接続して直流変換器の出
   力を被充電側に出力することにより被充電の蓄電池を充
   電する装置において、充電開始前に動作して前記充電ケ
   ーブルの電圧を検出する電圧検出器と、蓄電池電圧に対
   応付けて充電条件を格納する充電条件格納部と、この充
   電条件格納部を参照して前記電圧検出器の検出電圧から
   充電条件を選定する充電条件選定部とを備えたことを特
   徴とする充電装置。