JP3840057B2

JP3840057B2 - 充電装置

Info

Publication number: JP3840057B2
Application number: JP2001054885A
Authority: JP
Inventors: 幸彦岡村; 猛司大森; 英彦藤川; 健二阪本; 誠祐雄谷
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd; Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: JP2002262474A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された充電式の電池を充電する充電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電気自動車に搭載された充電式の電池を充電する充電装置として、特開平３−１２４２０１号公報に開示されたものが知られている。この公報に開示された充電装置は、車両に設けられた補機の駆動電力を供給する補機用電池を充電するためのものであって、電気自動車のキースイッチがオフされて電気自動車が停止している際に、車両を走行させる主電動機の駆動電力を供給するメイン電池を電源として、補機用電池を充電するように構成されている。ここにおいて、補機用電池としてはメイン電池よりも容量の小さなものが用いられている。
【０００３】
上記公報に記載の充電装置は、メイン電池の電圧を交流に変換するインバータ部（ＤＣ／ＡＣ変換部）、インバータ部の出力を変圧するトランス部、トランス部の出力を整流して補機用電池へ供給する整流部からなるＤＣ−ＤＣコンバータと、補機用電池の両端電圧を検出して基準電圧以下である期間であって且つキースイッチがオフされている期間に補機用電池が充電されるようにＤＣ−ＤＣコンバータを制御するＤＣ−ＤＣコンバータ制御部とで構成されている。
【０００４】
なお、電気自動車としては一般道路で使用されるものだけでなく、例えばゴルフ場内で使用される所謂カートが提供されており、カートには自動走行を可能としたものも提供されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動走行が可能なカートにおいてドラムブレーキなどの機械式のブレーキを採用したものがあるが、この種のカートではブレーキ用電動機の駆動電力を補機用電池から供給するようにしているのが一般的である。
【０００６】
しかしながら、上記従来構成の充電装置は、電気自動車のキースイッチがオフされて電気自動車が停止している際にのみ補機用電池を充電するものであるから、メイン電池に十分な残量があっても補機用電池の残量が少なくなりすぎてブレーキ用電動機を駆動できないという事態が発生する恐れがあり、安全性を確保できないという不具合があった。そこで、補機用電池の容量を大きくすることも考えられるが、補機用電池の容量を大きくすると、電気自動車の重量が大きくなって消費電力が多くなるので、メイン電池の消耗が速くなってしまうという不具合があった。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、電気自動車の軽量化を図れるとともに安全性を高めることができる充電装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、車両を走行させる主電動機の駆動電力を供給する充電式のメイン電池と、メイン電池よりも小容量であって少なくとも車両に設けられたブレーキ用電動機の駆動電力を供給する充電式の補機用電池とを具備した車両に搭載されメイン電池および補機用電池を充電する充電装置であって、メイン電池から補機用電池への充電経路を開閉する開閉手段と、車両の走行中にメイン電池から補機用電池へ充電されるように開閉手段を制御する充電制御手段と、交流電源を交流−直流変換してメイン電池へ充電電流を供給するＡＣ／ＤＣ変換部と、ＡＣ／ＤＣ変換部の出力を降圧して補機用電池へ充電電流を供給するＤＣ／ＤＣ変換部とを備え、開閉手段は、メイン電池から主電動機への給電路に挿入された第１のスイッチ要素と、ＤＣ／ＤＣ変換部から補機用電池への給電路に挿入された第２のスイッチ要素とからなり、充電制御手段は、車両の停止中は第１のスイッチ要素をオフしてメイン電池から補機用電池への充電を停止させ、車両の走行中に第１のスイッチ要素および第２のスイッチ要素をオンしてメイン電池から補機用電池へ充電させることを特徴とする。この構成によれば、少なくともブレーキ用電動機の駆動電力を供給する補機用電池は車両の走行中にメイン電池から充電されるので、補機用電池として比較的容量の小さなものを用いても補機用電池の残量が少なくなりすぎるのを抑制できるから、容量の小さな補機用電池を用いることで電気自動車の軽量化を図れ、また、メイン電池の残量が少なくなってもブレーキ用電動機を駆動するのに必要な電源を確保できるから、確実にブレーキ用電動機を駆動することができ、電気自動車の安全性を高めることが可能になる。
【０００９】
また、交流電源を交流−直流変換してメイン電池へ充電電流を供給するＡＣ／ＤＣ変換部と、ＡＣ／ＤＣ変換部の出力を降圧して補機用電池へ充電電流を供給するＤＣ／ＤＣ変換部とを備え、開閉手段は、メイン電池から主電動機への給電路に挿入された第１のスイッチ要素と、ＤＣ／ＤＣ変換部から補機用電池への給電路に挿入された第２のスイッチ要素とからなり、充電制御手段は、車両の停止中は第１のスイッチ要素をオフしてメイン電池から補機用電池への充電を停止させ、車両の走行中に第１のスイッチ要素および第２のスイッチ要素をオンしてメイン電池から補機用電池へ充電させるので、充電制御手段により第１のスイッチ要素および第２のスイッチ要素を制御するだけで走行中のみメイン電池から補機用電池へ充電することができるから、回路構成を簡単にすることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記第１のスイッチ要素と上記主電動機との間であってかつ上記充電経路上に上記メイン電池の出力電圧を平滑化する大容量の平滑コンデンサを備え、上記充電制御手段は、上記第１のスイッチ要素をオフさせてから所定の遅延時間だけ平滑コンデンサの電荷を上記ＤＣ／ＤＣ変換部へ供給させた後に上記第２のスイッチ要素をオフさせることを特徴とする。この構成によれば、上記第１のスイッチ要素をオフさせた後も所定の遅延時間が経過するまでの間は平滑コンデンサの電荷が上記第２のスイッチ要素を介して上記補機用電池の充電に利用されるから、平滑コンデンサの電荷を短時間で放電させることができるとともに、平滑コンデンサに蓄積されている電荷を有効に利用することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、上記ＡＣ／ＤＣ変換部が上記充電制御手段から与えられる電流指令値に応じて出力電流を調節可能であって、上記ＡＣ／ＤＣ変換部から上記メイン電池へ流れる充電電流を検出する充電電流検出手段と、上記メイン電池の電圧を検出する電圧検出手段と、外部へ異常を報知する報知手段とを備え、上記充電制御手段は、上記メイン電池への充電開始時に上記ＡＣ／ＤＣ変換部へ与える電流指令値を段階的に増加させ電圧検出手段による検出電圧が規定電圧になると電流指令値を段階的に減少させる機能と、充電電流検出手段による検出充電電流値が電流指令値よりも大きいときに報知手段により異常を報知させる機能とを有することを特徴とする。この構成によれば、電流指令値や充電電流の値が正常でないなどの異常がある場合、早期に異常を外部へ報知することができる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、上記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力電流を検出する第１の出力電流検出手段と、上記ＤＣ／ＤＣ変換部の出力電流を検出する第２の出力電流検出手段とを備え、上記充電電流検出手段は、第１の出力電流検出手段による第１の検出出力電流値から第２の出力電流検出手段による第２の検出出力電流値を減算した値を検出充電電流値とすることを特徴とする。この構成によれば、第１の出力電流検出手段および第２の出力電流検出手段としてそれぞれ電流センサを用いればよく、充電電流検出手段としては電流センサを用いる必要がないので、電流センサの数を少なくすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態では、本発明に係る充電装置を備えた電気自動車を例示する。
【００１４】
まず、本実施形態では電気自動車の基本構成について図３を参照しながら説明し、その後、本実施形態の要旨である構成について図１および図２を参照しながら説明する。
【００１５】
本実施形態における電気自動車は、例えばゴルフ場において所定のコースなどを走行するために使用される電気自動車（「カート」、「ゴルフカー」などと呼ばれている）であって、ゴルフ場内の所定の誘導経路に沿う自動走行と乗員の手動操作による手動走行が可能となるように構成されている。
【００１６】
図３に示す電気自動車は、直流電力の供給を受けて駆動輪である後輪３ａ，３ｂを駆動して車両を走行させる主電動機たるメインモータ１並びにメインモータ１の電源として充電して繰り返し使用できるメインバッテリ（以下、メイン電池と称す）２が車両に搭載されており、メインモータ１から供給される駆動力を後輪３ａ，３ｂに伝達するためのトランスミッション４、操舵輪である前輪３ｃ，３ｄを操舵するためのハンドル５、メインモータ１などを制御するコントローラ１１、車速を変えるためのアクセルペダル７、車両に制動力を加えるためのブレーキペダル８とドラムブレーキ９、車両の前後進を切り換えるためのシフトレバー１０、自動走行のためのステアリングモータ１３、ブレーキモータ１６、電磁ブレーキ１８、充電して繰り返し使用されコントローラ１１やステアリングモータ１３やブレーキモータ１６などに駆動電力を供給する補機用バッテリ（以下、補機電池と称す）６、メイン電池２並びに補機電池６を充電する充電器２８とが設けられている。ここにおいて、充電器２８は、外部の交流電源６０（図１参照）を電源としてメイン電池２並びに補機電池６を充電するものである。なお、本実施形態では、補機電池６が補機用電池を構成している。
【００１７】
また、電気自動車には、ゴルフ場内のコースなどにおいて誘導経路に沿って埋設された誘導線を検出する誘導線センサ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ、コースなどにおいて誘導経路に沿って所定間隔毎で埋設された定点を検出する定点センサ２０、何らかの障害物によるバンパの押圧を検出するバンパスイッチ２１、前後の電気自動車との追突を防止するために所定の電波を送信する追突防止センサ送信機２２ｂ並びに他の電気自動車の追突防止センサ送信機２２ｂから送信された電波を受信する追突防止センサ受信機２２ａ、車両の前方に存在する障害物を検出する障害物センサ２３などの各種センサ群、自動制動と手動制動とを切り換えるための切換機構２４、電気自動車を遠隔操作するためのリモコン送信器２５からのリモコン信号を受信してコントローラ１１へリモコン信号に応じた信号を出力するリモコン受信器２６、追突防止センサ受信機２２ａ並びに追突防止センサ送信機２２ｂを駆動制御して追突の恐れがあると判断したときにコントローラ１１に対して追突防止信号を出力する追突防止コントローラ２７などが設けられている。
【００１８】
ところで、コントローラ１１はＣＰＵやメモリ、入出力のインタフェース等で構成される制御回路部４８を有し、制御回路部４８にて所定の制御プログラムを実行することで後述する速度制御を行う。また、コントローラ１１は、上述のステアリングモータ１３へ駆動電流を供給するステアリングドライバ１２を備えている。ステアリングドライバ１２は、自動走行時にコントローラ１１から出力される操舵指示信号に応じた駆動電流をステアリングモータ１３に供給するものであって、ステアリングモータ１３の回転はギヤ２９，３０を介してステアリング軸３１に伝達され、ステアリング軸３１が回動することによって所望のステアリング操作がなされる。なお、自動走行時には、コントローラ１１からの信号によってクラッチモータリレー３２ａを介してクラッチモータ３２ｂが駆動されてステアリングクラッチ３２がオフされ、ハンドル５はステアリング軸３１から切り離されて手動によるステアリング操作が不能となる。
【００１９】
また、コントローラ１１には、アクセルペダル７の操作をアクセルスイッチ３４によって検知した検知信号や、アクセルペダル７の踏み込み度合をアクセルポテンショメータ３５によって検出した検出信号なども入力される。
【００２０】
さらに、コントローラ１１は、自動走行時にコントローラ１１から出力される制御指示信号に応じた駆動電流をブレーキモータ１６に供給するブレーキモータ出力部１５を備えており、ブレーキモータ１６によりギヤ３７および切換機構２４を介して後輪３ａ，３ｂ及び前輪３ｃ，３ｄの各々に設けられたドラムブレーキ９を駆動して車両に制動力を加える。なお、本実施形態の電気自動車では、自動走行時においても上記ブレーキペダル８が切換機構２４を介してドラムブレーキ９に接続されており、ブレーキペダル８の踏み込み操作による制動も可能である。但し、ブレーキペダル８の踏み込み操作はフットブレーキスイッチ３８によって検出され、その検出信号はコントローラ１１に入力される。
【００２１】
上述の電磁ブレーキ１８は、コントローラ１１によってオン／オフ制御され、メインモータ１の回転をトランスミッション４に伝達する回動軸（図示せず）にスプライン嵌合されたディスク１８ａと、回動軸と非接触で、かつディスク１８ａに対向するようトランスミッション４の外壁等に固定された固定盤１８ｂとで構成されている。ディスク１８ａは、回動軸にスプライン嵌合されていることから、回動軸と一体となって回転する一方、回動軸の軸方向に移動可能となっている。また、固定盤１８ｂは、ディスク１８ａを吸引する磁界を発生する永久磁石と、この永久磁石の磁界を打ち消すようコントローラ１１によって励磁される電磁石とで構成されている。すなわち、電磁ブレーキ１８は、走行中において電磁石に対する励磁がオンとされ、この磁界によって永久磁石の磁界が打ち消されることによりディスク１８ａに対する吸引力が無くなり、結果的に回動軸に対し制動がかからない状態（開放状態）となる。一方、電磁石に対する励磁がオフとされると、ディスク１８ａが永久磁石の磁力によって固定盤１８ｂに吸着され、回動軸に対し制動がかかる状態（ロック状態）となる。
【００２２】
また、上述の誘導線センサ１９ａ〜１９ｃは、車両の前端部に水平方向に回動自在に取り付けられたＴ字状アーム３９の中央と左右に地面と対向するように配置され、ゴルフ場のコースに沿って埋設され且つ交流電圧が印加された誘導線（図示せず）を磁気的に検出し、誘導線との距離に応じた検出信号を出力するものであって、誘導線センサ１９ａ〜１９ｃの出力信号は、誘導線センサ用アンプ１４にて増幅されてコントローラ１１の制御回路部４８へ入力される。一方、コントローラ１１の制御回路部４８は誘導線センサ１９ａ〜１９ｃからの検出信号に基づいて車両位置の誘導線からの偏差量を算出し、この偏差量を「０」とするような操舵指示信号をステアリングドライバ１２に対して出力することによって車両を誘導線に沿って自動走行させる。
【００２３】
また、上述の定点センサ２０は、地面と対向するよう車両の所定位置に取り付けられており、ゴルフ場のコース等に所定間隔を置いて埋設された複数の永久磁石からなる定点を磁気的に検出し、その並びのパターンに対応した検出信号を出力するものであって、定点センサ２０の検出信号は、定点センサ用アンプ１７にて増幅されてコントローラ１１の制御回路部４８へ入力される。要するに、定点センサ２０は、車両の停止／発進、加速等の速度制御を行うための情報をコントローラ１１に提供するものである。
【００２４】
追突防止センサ受信機２２ａは、車両の前端部に設けられており、前方を走行する電気自動車の追突防止センサ送信機２２ｂから送信される電波を受信し、追突防止コントローラ２７では追突防止センサ受信機２２ａで受信した電波の強度に応じた検出信号をコントローラ１１へ出力する。コントローラ１１は、追突防止コントローラ２７からの検出信号に基づき、前方車両との距離が所定の第１の設定値以下であるか否かを判断し、第１の設定値以下であると判断した場合には、追突を防止すべく車両を停止させる。
【００２５】
障害物センサ２３は、車両の前端部の左右２箇所にそれぞれ設けられた光反射型の赤外線センサであり、車両前方に存在する障害物（人、動物等の生物を含む）との距離に応じた検出信号を出力する（但し、この検出信号のレベルは障害物との距離が短くなるにつれて大きくなる）。コントローラ１１は、各々の障害物センサ２３の出力をそれぞれ第２及び第３の設定値（但し、第２の設定値＜第３の設定値）と比較し、何れか一方のセンサ出力（障害物との距離）が第２の設定値以上である場合には車両を減速させ、第３の設定値以上である場合には車両を停止させるので、障害物との接触が回避される。
【００２６】
バンパスイッチ２１は、フロントバンパと車両本体との隙間の左右２箇所に設けられ、通常時はオフ状態となっているが、フロントバンパが何らかの障害物によって押圧されるとオン状態になる。コントローラ１１は何れかのバンパスイッチ２１がオン状態になると車両を停止させる。
【００２７】
さらに、車両の走行状態を検出するセンサ群として、トランスミッション４には車速を検出するためのエンコーダからなる２つの車速センサ４１，４２、ギヤ３７にはドラムブレーキ９および制動力伝達経路を含むブレーキ系のストロークが大きくなったためにブレーキモータ１６の回転角が一定値に達した否かを検出するブレーキリミットスイッチ４４がそれぞれ設けられており、これらの検出信号はコントローラ１１に入力される。なお、車速センサを２つ設けているのは、コントローラ１１にて２つの車速センサ信号の位相差で走行方向を検出するためである。
【００２８】
また、シフトレバー１０の近傍には、シフトレバー１０の操作位置（前進位置及び後進位置）を検出する前進検出スイッチ４５および後進検出スイッチ４６が設けられるとともに、後進時に警報を発するための警報ブザー４７が設けられており、前進検出スイッチ４５並びに後進検出スイッチ４６の検出信号がコントローラ１１に入力されるようになっている。
【００２９】
ところで、本実施形態における電気自動車の運転席の近傍には操作盤４０が設置されており、この操作盤４０には、メイン電池２からメインモータ１への給電経路に挿入されたメインリレー３６をオン／オフするためのメインスイッチ４０ａの他、手動走行と自動走行の切換を指示する自動／手動切換スイッチ４０ｂ、発進と停止を指示する発進／停止スイッチ４０ｃなどの各種スイッチ、警告表示などを行う警告灯４０ｄや走行状態などの各種情報が表示される表示灯４０ｅ並びにメイン電池２の残容量を表示する残量計４０ｆが設けられている。しかして、操作盤４０の自動／手動切換スイッチ４０ｂにて自動走行が選択されると、コントローラ１１は車両の走行モードを手動走行から自動走行に切り換え、後述するような自動走行のための制御を行う。
【００３０】
また、上述のリモコン送信器２５は操作盤４０の発進／停止スイッチ４０ｃと同様の機能を有しており、リモコン送信器２５から無線信号で送信される発進／停止の指示を上述のリモコン受信器２６で受信してコントローラ１１に送ることにより、電気自動車の遠隔操作が可能となっている。
【００３１】
さらに、本実施形態における電気自動車には、車両故障やメイン電池２の残容量不足等によって車両が自力走行不能となった場合のために牽引スイッチ４９が設けてあり、コントローラ１１は、牽引スイッチ４９がオンされると電磁ブレーキ１８に通電して電磁ブレーキ１８を開放状態とするので、他の電気自動車などによって牽引が可能になる。
【００３２】
次に、本実施形態における電気自動車の動作について簡単に説明する。
【００３３】
本実施形態における電気自動車では、メインスイッチ４０ａがオンされると、コントローラ１１の制御回路部４８が所定の制御プログラムを実行し、自動／手動切換スイッチ４０ｂが「自動走行」と「手動走行」の何れに切り換えられているかを判断する。仮に自動／手動切換スイッチ４０ｂが自動走行に切り換えられているとすると、制御回路部４８は自動走行用のルーチンを実行して、以下の自動走行制御を行う。
【００３４】
制御回路部４８はシフトレバー１０が前進位置に操作されているか否か、すなわち、前進スイッチ４５からオン状態を示す検出信号が入力されているか否かを判断し、前進スイッチ４５がオン状態でなければ車両の停止状態を維持し、前進スイッチ４５がオン状態であれば、操作盤４０あるいはリモコン送信器２５から発進指示があったか否かを判断する。ここで、操作盤４０の発進／停止スイッチ４０ｃあるいはリモコン送信器２５の発進／停止スイッチ（図示せず）が操作されて発進指示がなされると、制御回路部４８がクラッチモータリレー３２ａをオン・オフしてステアリングクラッチ３２がオフする位置にクラッチモータ３２ｂを停止して、ハンドル５をステアリング軸３１から切り離す。したがって、ハンドル５の操作による手動操舵が不能になるとともに、自動操舵に伴うハンドル５の回動が防止される。
【００３５】
そして、制御回路部４８はメインリレー３６をオンしてメイン電池２からの給電経路を閉成するとともに、メインモータ１の界磁巻線及び電機子巻線（図示せず）に電圧を印加するメインモータ出力部５０を制御してメインモータ１を起動する。メインモータ１の起動後、制御回路部４８が電磁ブレーキ１８に通電して開放状態とすることで駆動輪である後輪３ａ，３ｂが回動して車両が前方へ走行する。走行開始後は、制御回路部４８が車速センサ４２の車速検出値などの各種センサ出力に基づいてメインモータ出力部５０、ブレーキモータ出力部１５並びに電磁ブレーキ１８を制御し、車両の速度制御を行う。また、走行開始後、制御回路部４８では誘導線センサ１９ａ〜１９ｃからの検出信号に基づいて車両位置の誘導線からの偏差量を算出し、この偏差量を「０」とするような操舵指示信号をステアリングドライバ１２に対して出力し、ステアリングドライバ１２を介してステアリングモータ１３を駆動することで操舵制御を行う。このような速度制御と操舵制御とにより自動走行が行われる。
【００３６】
一方、自動／手動切換スイッチ４０ｂが手動走行に切り換えられている場合、制御回路部４８が手動走行用のルーチンを実行し、クラッチモータリレー３２ａをオン・オフしてステアリングクラッチ３２がオンする位置にクラッチモータ３２ｂを停止して、ハンドル５がステアリング軸３１と接続されてハンドル５の操作による手動操舵が可能になる。そして、アクセルスイッチ３４並びにアクセルポテンショメータ３５によって検出されるアクセルペダル７の踏み込み量に応じて、制御回路部４８がメインモータ１への通電を制御して車両の速度制御を行う。なお、手動走行中にアクセルペダル７から足を離せば（すなわちアクセルペダル７の踏み込み量をゼロにすれば）、メインモータ１に回生電流が流れて制動（回生制動）がかかる。
【００３７】
以下、本発明にかかる充電装置に関わる部分について図１を参照しながら説明する。なお、図１は図３の要部を示した図であり、本実施形態の要旨にとくに影響しない部分については図示を省略してある。
【００３８】
上述の充電器２８は、図１に示すように、外部電源である交流電源６０の交流出力を交流−直流変換してメイン電池２へ充電電流を供給するＡＣ／ＤＣ変換部６１と、ＡＣ／ＤＣ変換部６１から出力される直流電圧Ｖmainを所定の直流電圧Ｖsub（Ｖmian＞Ｖsub）に降圧して補機電池６へ充電電流を供給するＤＣ／ＤＣ変換部６２とを備えている。ここにおいて、充電器２８は、ＡＣ／ＤＣ変換部６１とメイン電池２との間にメイン電池２からＡＣ／ＤＣ変換部６１への逆流を防止する逆流防止用のダイオードＤ１が挿入され、ＤＣ／ＤＣ変換部６２と補機電池６との間に制御回路部４８によりオン／オフ制御される補機リレー６３が挿入されている。なお、制御回路部４８は、補機電池６から制御用電力が供給される。
【００３９】
また、コントローラ１１のメインモータ出力部５０とメインリレー３６との間には平滑コンデンサからなる平滑回路５１が挿入されており、メイン電池２の電圧を平滑回路５１にて平滑化した電圧がメインモータ出力部５０へ供給されるようになっている。また、平滑回路５１の出力端はＤＣ／ＤＣ変換部６２の入力端に接続されており、平滑回路５１にて平滑化した電圧をＤＣ／ＤＣ変換部６２へ供給可能としてある。平滑回路５１とＤＣ／ＤＣ変換部６２との間、ＡＣ／ＤＣ変換部６１との間には、平滑回路５１からＡＣ／ＤＣ変換部６１への逆流を防止する逆流防止用のダイオードＤ２，Ｄ３がそれぞれ挿入されている。平滑回路５１の平滑コンデンサは大容量の電解コンデンサにより構成されている。
【００４０】
なお、本実施形態では、メイン電池２からメインモータ１への給電路に挿入されたメインリレー３６が第１のスイッチ要素を構成し、ＤＣ／ＤＣ変換部６２から補機電池６への給電路に挿入された補機リレー６３が第２のスイッチ要素を構成し、メインリレー３６と補機リレー６３とでメイン電池２から補機電池６への充電経路を開閉する開閉手段を構成している。
【００４１】
ところで、コントローラ１１の制御回路部４８は、メインリレー３６および補機リレー６３をオン／オフ制御したり、メインモータ出力部５０にメインモータ１へ供給させる駆動電流を指示したりすることで走行制御、充電制御などを行う部分であって、メインリレー３６および補機リレー６３をオン／オフ制御する充電制御手段（図示せず）を備えている。ここにおいて、充電制御手段は、図２に示すように、外部電源である交流電源６０による充電時には補機リレー６３をオン（閉成）させることで、交流電源６０−ＡＣ／ＤＣ変換部６１−ダイオードＤ１−メイン電池２の経路でメイン電池２を充電させるとともに、交流電源６０−ＡＣ／ＤＣ変換部６１−ダイオードＤ３−補機リレー６３の経路で補機電池６を充電させる。充電が終了して後で車両の停止中はメインリレー３６および補機リレー６３を両方ともオフ（開成）させている。その後、車両の走行中にはメインリレー３６および補機リレー６３が両方ともオンされており、メイン電池２−メインリレー３６−平滑回路５１−メインモータ出力部５０の経路でメインモータ出力部５０へ給電されるとともに、メイン電池２−メインリレー３６−平滑回路５１−ダイオードＤ２−ＤＣ−ＤＣ変換部６２−補機リレー６３−補機電池６の経路で補機電池６が充電される。すなわち、充電制御手段は、車両の走行中にメイン電池２から補機電池６へ充電されるようにメインリレー３６および補機リレー６３を制御している。また、走行状態にある車両が停止状態へ移行する際には、メインリレー３６をオフさせてから所定の遅延時間Ｔ１だけ上記平滑コンデンサの電荷をＤＣ／ＤＣ変換部６２へ供給させた後に補機リレー６３をオフさせる。
【００４２】
なお、本実施形態では、充電器２８、制御回路部４８、平滑回路５１およびメインリレー３６により充電装置を構成している。また、上述のブレーキモータ１６がブレーキ用電動機を構成している。
【００４３】
しかして、本実施形態の充電装置は、メイン電池２から補機電池６への充電経路を開閉する開閉手段と、車両の走行中にメイン電池２から補機電池６へ充電されるように開閉手段を制御する充電制御手段とを備えており、少なくともブレーキ用電動機の駆動電力を供給する補機電池６は車両の走行中にメイン電池２から充電されるので、補機電池６として比較的容量の小さなものを用いても補機電池６の残量が少なくなりすぎるのを抑制できるから、容量の小さな補機電池６を用いることで電気自動車の軽量化を図れる。また、メイン電池２の残量が少なくなってもブレーキ用電動機を駆動するのに必要な電源を確保できるから、確実にブレーキ用電動機を駆動することができ、電気自動車の安全性を高めることが可能になる。また、充電制御手段によりメインリレー３６および補機リレー６３を制御するだけで走行中のみメイン電池２から補機電池６へ充電することができるから、回路構成を簡単にすることができる。しかも、充電制御手段は、車両が走行状態から停止状態へ移行する際にメインリレー３６をオフさせてから所定の遅延時間Ｔ１だけ平滑コンデンサの電荷をＤＣ／ＤＣ変換部６２へ供給させた後に補機リレー６３をオフさせるので、メインリレー３６をオフさせた後も所定の遅延時間Ｔ１が経過するまで間は平滑コンデンサの電荷が補機リレー６３を介して補機電池６の充電に利用されるから、平滑コンデンサの電荷を短時間で放電させることができるとともに、平滑コンデンサに蓄積されている電荷を有効に利用することができる。
【００４４】
（実施形態２）
本実施形態の基本構成は実施形態１と略同じであって、図４に示すように、ＡＣ／ＤＣ変換部６１が制御回路部４８から与えられる充電電流指令値（電流指令値）に従って出力電流を変化させる（つまり、出力電流を調節できる）ように構成されるとともに、ＡＣ／ＤＣ変換部６１の出力電流を検出する第１の出力電流検出手段たる電流センサ６４と、ＤＣ／ＤＣ変換部６２の出力電流を検出する第２の出力電流検出手段たる電流センサ６５とを充電器２８に設けてあり、電流センサ６４による検出出力電流値から電流センサ６５による検出出力電流値を減算した値をＡＣ／ＤＣ変換部６１からメイン電池２へ流れる充電電流値とする充電電流検出手段（図示せず）、メイン電池２の電圧を検出する第１の電圧検出手段（図示せず）、補機電池６の電圧を検出する第２の電圧検出手段（図示せず）を制御回路部４８が備えいている点などが相違する。なお、実施形態１と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４５】
本実施形態における充電制御手段は、図５に示すようにメイン電池２への充電開始時にＡＣ／ＤＣ変換部６１へ与える充電電流指令値を段階的に増加させ上記第１の電圧検出手段による検出電圧が規定電圧ＶrefになるとＡＣ／ＤＣ変換部６１へ与える充電電流指令値を段階的に減少させる機能を有している。ここに、充電制御手段は、充電開始時に充電電流指令値をＩｃ（＝１．５Ａ）→Ｉｂ（＝３Ａ）→Ｉａ（＝８Ａ）の順に増加させてＩａ（＝８Ａ）で維持し、第１の電圧検出手段による検出電圧が規定電圧Ｖrefになると充電電流指令値をＩｂ（＝３Ａ）に減少させ、その後、第１の電圧検出手段による検出電圧がＶrefになると充電電流指令値をＩｃ（＝１．５Ａ）とし、タイマ（図示せず）をスタートさせて所定時間Ｔ２が経過すると充電電流指令値を０として充電を停止させる。
【００４６】
また、充電制御手段は、充電開始後に充電電流検出手段による検出充電電流値が電流指令値よりも大きいときに実施形態１で説明した操作盤４０（図３参照）に設けられている警告灯４０ｄ（図３参照）を点灯させることで異常を報知させる機能とを有している。なお、本実施形態では、上記警告灯４０ｄが異常を報知する報知手段を構成している。
【００４７】
交流電源６０を利用した充電制御手段による充電処理をまとめると図６に示すようになる。すなわち、充電制御手段は、ＡＣ／ＤＣ変換部６１へ与える充電電流指令値を充電開始時にＩｃ→Ｉｂ→Ｉａの順に段階的に増加させてＩａとし、その後、充電電流検出値が充電電流指令値よりも大きいか否かを判定し、充電電流検出値が充電電流指令値以下である場合には、メイン電池２の電圧が基準電圧Ｖrefに達していないか判定し、メイン電池２の電圧が基準電圧Ｖrefに達すると、充電電流指令値をＩｂに減少させる。その後、充電電流検出値が充電電流指令値よりも大きいか否かを判定し、充電電流検出値以下である場合には、メイン電池２の電圧が基準電圧Ｖrefに達していないか判定し、メイン電池２の電圧が基準電圧Ｖrefに達すると、充電電流指令値をＩｃに減少させる。そして、上記タイマをスタートさせ、タイマがタイムアップするまでは充電電流検出値が充電電流指令値よりも大きいか否かを判定し、タイマがタイムアップする（タイマのスタートから上記所定時間Ｔ２が経過する）と充電電流指令値を０として処理を終了する。また、上述のように充電電流検出値が充電電流指令値よりも大きいか否かを判定したときに、充電電流検出値が充電電流指令値よりも大きい場合には、エラーフラグをセットして処理を終了する。そして、エラーフラグがセットされた場合、充電制御手段は、上記警告灯４０ｄを点灯させることで異常を外部へ報知させる。
【００４８】
ところで、メイン電池２が満充電状態になるとメイン電池２へ充電電流が流れないので、満充電で充電電流が流れないのか異常で充電電流が流れないのか区別することができないが、本実施形態では、図６において充電電流指令値がＩａになる以前にも充電開始直後からメイン電池２への充電電流値と充電電流指令値との比較を行い充電電流値が充電電流指令値よりも大きくなるとエラーフラグをセットして異常を報知させるようにしてあるから、充電電流指令値や充電電流の値が正常でないなどの異常を早期に外部へ報知することができる。なお、本実施形態では、充電電流検出手段が電流センサ６４による検出出力電流値から電流センサ６５による検出出力電流値を減算した値を充電電流検出値として扱うので、ＡＣ／ＤＣ変換部６１とダイオードＤ３との接続点とメイン電池２との間に電流センサを設ける必要がなく、電流センサの数を少なくすることができる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、車両を走行させる主電動機の駆動電力を供給する充電式のメイン電池と、メイン電池よりも小容量であって少なくとも車両に設けられたブレーキ用電動機の駆動電力を供給する充電式の補機用電池とを具備した車両に搭載されメイン電池および補機用電池を充電する充電装置であって、メイン電池から補機用電池への充電経路を開閉する開閉手段と、車両の走行中にメイン電池から補機用電池へ充電されるように開閉手段を制御する充電制御手段とを備えるので、少なくともブレーキ用電動機の駆動電力を供給する補機用電池は車両の走行中にメイン電池から充電されるから、補機用電池として比較的容量の小さなものを用いても補機用電池の残量が少なくなりすぎるのを抑制できるから、容量の小さな補機用電池を用いることで電気自動車の軽量化を図れ、また、メイン電池の残量が少なくなってもブレーキ用電動機を駆動するのに必要な電源を確保できるから、確実にブレーキ用電動機を駆動することができ、電気自動車の安全性を高めることが可能になるという効果がある。
【００５０】
また、請求項１の発明は、交流電源を交流−直流変換してメイン電池へ充電電流を供給するＡＣ／ＤＣ変換部と、ＡＣ／ＤＣ変換部の出力を降圧して補機用電池へ充電電流を供給するＤＣ／ＤＣ変換部とを備え、開閉手段は、メイン電池から主電動機への給電路に挿入された第１のスイッチ要素と、ＤＣ／ＤＣ変換部から補機用電池への給電路に挿入された第２のスイッチ要素とからなり、充電制御手段は、車両の停止中は第１のスイッチ要素をオフしてメイン電池から補機用電池への充電を停止させ、車両の走行中に第１のスイッチ要素および第２のスイッチ要素をオンしてメイン電池から補機用電池へ充電させるので、充電制御手段により第１のスイッチ要素および第２のスイッチ要素を制御するだけで走行中のみメイン電池から補機用電池へ充電することができるから、回路構成を簡単にすることができるという効果がある。
【００５１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記第１のスイッチ要素と上記主電動機との間であってかつ上記充電経路上に上記メイン電池の出力電圧を平滑化する大容量の平滑コンデンサを備え、上記充電制御手段は、上記第１のスイッチ要素をオフさせてから所定の遅延時間だけ平滑コンデンサの電荷を上記ＤＣ／ＤＣ変換部へ供給させた後に上記第２のスイッチ要素をオフさせるので、上記第１のスイッチ要素をオフさせた後も所定の遅延時間が経過するまでの間は平滑コンデンサの電荷が上記第２のスイッチ要素を介して上記補機用電池の充電に利用されるから、平滑コンデンサの電荷を短時間で放電させることができるとともに、平滑コンデンサに蓄積されている電荷を有効に利用することができるという効果がある。
【００５２】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、上記ＡＣ／ＤＣ変換部が上記充電制御手段から与えられる電流指令値に応じて出力電流を調節可能であって、上記ＡＣ／ＤＣ変換部から上記メイン電池へ流れる充電電流を検出する充電電流検出手段と、上記メイン電池の電圧を検出する電圧検出手段と、外部へ異常を報知する報知手段とを備え、上記充電制御手段は、上記メイン電池への充電開始時に上記ＡＣ／ＤＣ変換部へ与える電流指令値を段階的に増加させ電圧検出手段による検出電圧が規定電圧になると電流指令値を段階的に減少させる機能と、充電電流検出手段による検出充電電流値が電流指令値よりも大きいときに報知手段により異常を報知させる機能とを有するので、電流指令値や充電電流の値が正常でないなどの異常がある場合、早期に異常を外部へ報知することができるという効果がある。
【００５３】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、上記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力電流を検出する第１の出力電流検出手段と、上記ＤＣ／ＤＣ変換部の出力電流を検出する第２の出力電流検出手段とを備え、上記充電電流検出手段は、第１の出力電流検出手段による第１の検出出力電流値から第２の出力電流検出手段による第２の検出出力電流値を減算した値を検出充電電流値とするので、第１の出力電流検出手段および第２の出力電流検出手段としてそれぞれ電流センサを用いればよく、充電電流検出手段としては電流センサを用いる必要がないから、電流センサの数を少なくすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示す回路ブロックである。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】同上を備えた電気自動車の構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態２を示す回路ブロック図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【図６】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
１メインモータ
２メイン電池
６補機電池
１１コントローラ
２８充電器
３６メインリレー
４８制御回路部
５０メインモータ出力部
５１平滑回路
６０交流電源
６１ＡＣ／ＤＣ変換部
６２ＤＣ／ＤＣ変換部
６３補機リレー

Claims

車両を走行させる主電動機の駆動電力を供給する充電式のメイン電池と、メイン電池よりも小容量であって少なくとも車両に設けられたブレーキ用電動機の駆動電力を供給する充電式の補機用電池とを具備した車両に搭載されメイン電池および補機用電池を充電する充電装置であって、メイン電池から補機用電池への充電経路を開閉する開閉手段と、車両の走行中にメイン電池から補機用電池へ充電されるように開閉手段を制御する充電制御手段と、交流電源を交流−直流変換してメイン電池へ充電電流を供給するＡＣ／ＤＣ変換部と、ＡＣ／ＤＣ変換部の出力を降圧して補機用電池へ充電電流を供給するＤＣ／ＤＣ変換部とを備え、開閉手段は、メイン電池から主電動機への給電路に挿入された第１のスイッチ要素と、ＤＣ／ＤＣ変換部から補機用電池への給電路に挿入された第２のスイッチ要素とからなり、充電制御手段は、車両の停止中は第１のスイッチ要素をオフしてメイン電池から補機用電池への充電を停止させ、車両の走行中に第１のスイッチ要素および第２のスイッチ要素をオンしてメイン電池から補機用電池へ充電させることを特徴とする充電装置。
上記第１のスイッチ要素と上記主電動機との間であってかつ上記充電経路上に上記メイン電池の出力電圧を平滑化する大容量の平滑コンデンサを備え、上記充電制御手段は、上記第１のスイッチ要素をオフさせてから所定の遅延時間だけ平滑コンデンサの電荷を上記ＤＣ／ＤＣ変換部へ供給させた後に上記第２のスイッチ要素をオフさせることを特徴とする請求項１記載の充電装置。
上記ＡＣ／ＤＣ変換部が上記充電制御手段から与えられる電流指令値に応じて出力電流を調節可能であって、上記ＡＣ／ＤＣ変換部から上記メイン電池へ流れる充電電流を検出する充電電流検出手段と、上記メイン電池の電圧を検出する電圧検出手段と、外部へ異常を報知する報知手段とを備え、上記充電制御手段は、上記メイン電池への充電開始時に上記ＡＣ／ＤＣ変換部へ与える電流指令値を段階的に増加させ電圧検出手段による検出電圧が規定電圧になると電流指令値を段階的に減少させる機能と、充電電流検出手段による検出充電電流値が電流指令値よりも大きいときに報知手段により異常を報知させる機能とを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の充電装置。
上記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力電流を検出する第１の出力電流検出手段と、上記ＤＣ／ＤＣ変換部の出力電流を検出する第２の出力電流検出手段とを備え、上記充電電流検出手段は、第１の出力電流検出手段による第１の検出出力電流値から第２の出力電流検出手段による第２の検出出力電流値を減算した値を検出充電電流値とすることを特徴とする請求項３記載の充電装置。