JPH03216968A - 電気自動車用亜鉛臭素電池完全放電時の補機電池充電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、完全放電動作中における亜鉛臭素電池の電圧
により補機雷池を充電する電気自動車用亜鉛臭素電池完
全放電時の補機電池充電制御装置に関する。

［従来の技術］ 臭素を正極活物質、亜鉛を負極活物質とする亜鉛臭素電
池は、貯蔵・取扱いの容品さ、高エネルギー密度等の利
点から、電気自動車の駆動源として有効である。また、
この亜鉛臭素電池の一般的な構成としては、例えば特開
昭５７−１９９１６７号公報に開示されているものがあ
る。

亜鉛臭素電池においては、充電時には負極上に電解液か
ら亜鉛が析出し、放電時には亜鉛析出層が酸化して亜鉛
イオンとして電解液に溶解する。

このような充放電動作が繰り返されると、電極表面上に
おける亜鉛の電析状態が乱れ、セバレータ膜の破損、電
解液の劣化等、電池寿命の短縮につながる事態が生じる
。

そこで、従来から、非使用状態で亜鉛臭素電池の完全放
電を行って、析出亜鉛を消費し尽くすことで、電池寿命
の短縮を防止していた。

第６図には、亜鉛臭素電池１０が示されており、この亜
鉛臭素電池１０は、図示しないメインコンタクタ及びイ
ンバータを介してモータに接続されることにより、電力
を倶給してモータを駆動する。

さらに、この図においては、放電スイッチ１２の操作に
より開閉される放電抵抗リレー１４、及び放電抵抗リレ
ー１４が閉じられるに伴い亜鉛臭素電池１０に接続され
る放電抵抗１６が示されている。

また、この図においては、電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１．８と、ＥＣＵ１８により開閉されるポンプモータリ
レ−２０と、ポンプモータリレ−２０が閉じられている
ときに亜鉛臭素電池１０の電解液を循環させるボンプモ
ータ２２と、が示されている。

ボンブモータ２２には、自動車の電気的補機駆動用の補
機電池２４が接続されている。すなわち、ボンブモータ
２２の駆動電力は補機電池２４がら供給される。

亜鉛臭索電池１０には、亜鉛臭素電池１ｏの電圧ＶＢを
変換出力するＤＣ−ＤＣコンバータ２６が接続され、こ
のＤＣ−ＤＣコンバータ２６の出力端には、補機電池２
４が接続されている。

また、放電スイッチ１２及びＤＣ−ＤＣコンバータ２６
は、ＥＣＵ１８に接続されている。ＥＣＵ１８には、補
機電池２４から動作電力が供給されている。

この装置において、亜鉛臭素電池１ｏを完全放電させよ
うとする場合、メインコンタクタがオフの状態でまず放
電スイッチ１２をオンする。

すると、放電抵抗リレー１４が閉じられ、亜鉛臭素電池
１０が放電抵抗１６に接続される。同時に、放電スイッ
チ１２のオンに応じてＥＣＵ１８は指令を発し、ボンブ
モータリレ−２０が閉じられ、補機電池２４の電圧によ
りボンブモータ２２が動作して、亜鉛臭素電池１０の電
解液が循環される。

この結果、亜鉛臭素電池１０の電圧■８は放電抵抗１６
に供給され、亜鉛臭素電池１０の完全放電動作が実行さ
れる。

同時に、ＥＣＵ１８はＤＣ−ＤＣコンバータ２６に指令
を発し、亜鉛臭素電池１０の電圧ＶＢを変換する動作を
開始させる。すなわち、亜鉛臭素電池１０の電圧■８は
、放電抵抗１６に供給されると共に、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ２６により電圧変換されて、捕機電池２４を充電す
ることとなる。

第７図には、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６の構成が示され
ている。

この図に示されるＤＣ−ＤＣコンバータ２６は、亜鉛臭
素電池１０に入力リレー２８を介して接続される直流交
流変換部３０、直流交流変換部３０の出力を変圧するト
ランス３２、及びトランス３２の出力を整流して補機電
池２４に供給する整流部３４を含んでいる。また、ＤＣ
−ＤＣコンバータ２６は、補機電池２４の電圧により直
流交流変換部３０を駆動する電源制御部３６を含み、こ
の電源制御部３６はＥＣＵ１８に接続されている。

すなわち、亜鉛臭素電池１０の電圧■８がＤＣ−ＤＣコ
ンバータ２６に供給されると、この電圧ｖ８により入力
リレー２８がオンし、直流交流変換部３０に電圧が供給
される。

このとき、補機電池２４により駆動される電源制御部３
０には、ＥＣＵ１８から指令が到来し、電源制御部３６
によって直流交流変換部３０の動作が開始される。

直流交流変換部３０は、入力電圧を交流電圧に変換して
トランス３２に供給し、トランス３２においては所定の
変圧比でこの交流電圧の変圧が行われる。

トランス３２の出力電圧は、整流部３４に供給される。

整流部３４においてはトランス３２の出力電圧の整流が
行われ、整流後の直流電圧で補機電池２４の充電が行わ
れる。

このように、第６図及び第７図の従来例においては、亜
鉛臭Ｘｅｍ池１０の完全放電動作中における電圧により
補ａＩ電池２４を充電しており、電力の利用効率が良好
である。

しかし、このような構成においては完全放電動作の継続
に伴う補機電池２４の過放電という事態が生ずる場合が
ある。

すなわち、完全放電動作の継続に伴い、亜鉛臭素電池１
０の電圧Ｖ８は徐々に低下し、ある時点でＤＣ，ＤＣコ
ンバータ２６の動作可能入力電圧値を下回った場合、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ２６は動作せず、補機雷池２４の充
電が停止する。

この後も亜鉛臭素電池１ｏの完全放電動作を継続すると
、ＥＣＵ１８及びポンブモータ２２に対する電力供給に
より、補機電池２４が放電する。

そして、このような放電の結果、補機電池２４の電圧が
電気自動車の起動に必要とされる電圧を下回ってしまう
と、外部電圧により補機電池２４を充電しないかぎり、
起動不能となる。このため、外部電源の使用を余儀無く
されていた。

このような問題点を解決するために、出願人は先に、亜
鉛臭素電池１０の完全放電動作中の電圧Ｖ８を監視し、
補機電池２４が過放電しない時間範囲で亜鉛臭素電池の
完全放電動作を継続する装置を提案した（特願平１−２
５９５９７）。

第８図には、この出願人の先提案に係る装置の構成が示
されている。

この装置においては、ＥＣＵ１８により亜鉛臭素電池１
０の電圧ｖ８が検出され、この電圧ＶＢがＤＣ−ＤＣコ
ンバータ２６が動作するのに必要な最低の電圧値■８ｒ
と比較される。

ｖ８≧ＶＢｒである場合、亜鉛臭素電池ｌＯの完全放電
動作が継続される。これ以外の場合、すなわちこれ以上
電圧ｖ８が低下すると補機電池２４の放電が開始する状
態にいたると、亜鉛臭素電池１０が完全放電状態に到達
するのに要する時間Ｔエと、捕機電池２４が過放電状態
に至らずに放電を継続できる許容時間Ｔ２と、が比較さ
れる。

そして、これらの時間Ｔ　及びＴ２の打ちいず１ れか短いほうが選択され、選択された時間だけ完全放電
動作が継続される。時間Ｔ２が選択された場合において
は、この時間Ｔ２の経過後に完全放電動作の中途終了を
示す警報が警報回路３８から発せられる。

したがって、第８図の従来例においては、完全放電動作
の進行に伴って亜鉛臭素電池１０の電圧Ｖ８が低下した
場合にも、補機雷池２４が過放電に至ることがなく、電
気自動車の起動が好適に行われる。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来例においては、亜鉛臭素
電池１０の放電状態が完全放電状態に至らないうちに、
完全放電動作が終了してしまう場合がある。このような
完全放電動作の中途終了がたびたび行われると、電池寿
命劣化等の問題が発生してしまう。

本発明は、この様な問題点を解決するためになされたも
のであり、亜鉛臭素電池の放電を完全放電状態に至るま
で実行可能であって、かつ補機電池の過放電が防止され
る電気自動車用亜鉛臭素電池完全放電時の補ｍ電池充電
制御装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータに含まれるトランスが変圧比可変のトラン
スであり、完全放電動作中における亜鉛臭素電池の電圧
を検出してこの電圧が所定基準値以下に低下するに至っ
たときにはトランスの変圧比を段階的に増加させる変圧
比設定回路を含み、完全放電動作中に、放電に伴う亜鉛
臭素電池の電圧低下に応じてトランスの変圧比を増加さ
せ、補機電池の充電を継続することを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、完全放電動作中における亜鉛臭素電
池の電圧が変圧比設定回路により検出される。変圧比設
定回路においては、亜鉛臭素電池の電圧が所定基準値以
下に至ったかどうかが判定され、至ったとされた場合に
はトランスの変圧比を増加させる。

一方で、亜鉛臭素電池の電圧低下が生じ、すなわちＤＣ
−ＤＣコンバータの入力電圧が低下すると、トランスの
出力電圧も低下する。このとき、変圧比設定回路により
トランスの変圧比が増加されると、ＤＣ−ＤＣコンバー
タの入力電圧低下にもかかわらず、トランスの出力電圧
が階段的に上昇する。

従って、補機雷池の過放電を伴うこと無く、亜鉛臭素電
池の完全放電が実行される。

［実施例コ 以下、本発明の好適な実施例について図面に基づき説明
する。なお、第６図乃至第８図に示される従来例と同様
の構成には同一の符号を付し説明を省略する。

第１図には、本発明の一実施例に係る電気自動車用亜鉛
臭素電池完全放電時の捕機電池充電制御装置の構成が示
されている。

この図においては、放電抵抗１６の両端の電圧を監視し
てＤＣ−ＤＣコンバータ４０の変圧比を設定する変圧比
設定回路４２が示されている。

第２図及び第３図には、それぞれ変圧比設定回路４２及
びＤＣ−ＤＣコンバータ４０の構成が示されている。

第２図において、変圧比設定回路４２は、放電抵抗１６
の両端の電圧、すなわち亜鉛臭素電池１０の電圧ＶＢを
検出する検出部４４と、検出部４４の出力を所定の基準
値Ｖ　　　と比較する比較ｒｅｆ 部４６と、を含んでいる。

一方、第３図において、直流交流変換部３０の出力電圧
を変圧して整流部３４に供給するトランス４８は、変圧
比可変のトランスである。

すなわち、トランス４８においては、一次巻線５０及び
一次巻線５２が並列に接続されている。

一次巻線５２は、一次巻線５０より巻数が大であり従っ
て変圧比が小である。一次巻線５０及び５２の一端には
、それぞれスイッチ５４及び５６が接続されている。ス
イッチ５４及び５６は、変圧比設定回路４２によって逆
相で連動開閉されるスイッチである。

スイッチ５４及び５６の切り替えに係る構成は、より詳
細には第４図に示されるような構成である。

すなわち、スイッチ５４及び５６は、それぞれ駆動コイ
ル５８が変圧比設定回路４２の指令によって励磁される
ことにより、開閉される。

また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６のトランス４８におい
て、一次巻線としては予め比較的変圧比が小さい一次巻
線５２が選択され、直流交流変換部３０の出力端に接続
される。

この実施例により、亜鉛臭素電池１０の完全放電動作を
行う場合、従来と同様に完全放電動作の進行に伴って亜
鉛臭素電池１０の電圧ＶＢが低下する。

亜鉛臭素電池１０の電圧■８は、変圧比設定回路４２に
より監視される。すなわち、電圧■８は検出部４４によ
って検出され、比較部４６において基準値Ｖ　　　と比
較される。この比較の結果、ｒｅｆ ■　≦■　　　となった場合、比較部４６からＤＢ　　
ｒｅｆ ｔ，−ＤＣコンバータ２６に変圧比増加に係る指令か発
せられる。

この指令がＤＣ−ＤＣコンバータ２６に［１−給される
と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６のトランス４８において
は変圧比が増加する。すなわち、変圧比設定回路４２か
ら供給された指令により、トランス４８のスイッチ５４
及び５６は切り替えられ、直流交流変換部３０の出力端
にはより変圧比の高い一次巻線５０が接続されることに
なる。

この結果、直流交流変換部３０から出力された電圧は、
一次巻線５２を用いた場合よりも高い電圧としてトラン
ス４８から出力されることになる。

すなわち、亜鉛臭素電池１０の電圧ｖ８が低下して基準
値Ｖ　　　以下となったとき、トランスｒｅｆ ４８からの出力される電圧は階段的に上昇する。

従って、一次巻線５０及び５２の巻数と変圧比設定回路
４２の基準値Ｖ　　　を適当な値に設定ｒｅｆ して、捕機電池２４の充電が継続されるよう整流部３４
から電圧を出力すれば、補機電池２４の過放電が生じる
こと無く、亜鉛臭素電池１０の放電が完全放電状態に至
るまで実行可能となる。

第５図には、本発明の第２実施例に係る装置の構成が示
されており、特にトランス４８の一次側の構成が示され
ている。

この実施例においては、トランス４８は中間タップを有
する一次巻線６０を有している。また、一次巻線６０の
一端と中間タップとの間の巻線６０ｂを開放／短絡する
スイッチ６２が設けられ、スイッチ６２を開閉する駆動
コイル５８が設けられている。

この実施例においては、亜鉛臭素電池１０の完全放電動
作開始時にはスイッチ６２が開かれている。このとき、
変圧に寄与する巻線は６０ａ及び６０ｂの直列接続に係
る巻線、すなわち一次巻線６０の全体である。

第１図乃至第４図の実施例と同様に、変圧比設定回路４
２から変圧比増加に係る指令が（ｊｔ給されると、駆動
コイル５８が励磁され、スイッチ６２が閉じられる。こ
れにより、一次巻線６０の一部６０ｂの両端が短絡し、
変圧に寄与する巻線は、一次巻線６０の一部６０ａとな
る。従って、スイッチ６２が閉じられる前に比べ、トラ
ンス４８の変圧比は増加する。

このため、この実施例においても、第１図乃至第４図の
実施例と同様の効果を得る事ができる。

なお、以上の各実施例においては、トランス４８の変圧
比が２段の場合のみを述べたが、皮圧比が３段以上、例
えばトランス４８の一次巻線の巻数が３段以上に切替可
能であり、変圧比設定回路４２における基準値を段数に
応じた個数設定しても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、電気自動車の起
動不能につながる補機電池の過放電が生じること無く、
亜鉛臭素電池の完全放電を実行することができ、電池寿
命が好適に確保される。また、亜鉛臭素電池の電圧によ
り変圧比を設定するため、補機電池の充電状態にかかわ
らず、正確に変圧比を設定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る電気自動屯用亜鉛臭
素電池完全放電時の補機電池充７１ｉ制御装置の構成図
、 第２図は、この実施例における変圧比設定回路の構成図
、 第３図は、この実施例におけるＤＣ−ＤＣコンバータの
構成図、 第４図は、この実施例における一次巻線切り替えに係る
スイッチ構成図、 第５図は、本発明の他の実施例に係る電気自動車用亜鉛
臭素電池完全放電時の補機電池充電制御装置の構成図、 第６図は、従来の電気自動車用亜鉛臭素電池完全放電時
の捕機電池充電制御装置の一例の構成図、第７図は、こ
の従来例におけるＤＣ−ＤＣコンバータの構成図、 第８図は、従来の電気自動車用亜鉛臭素電池完全放電時
の補機電池充電制御装置の他の一例の構成図である。 １０　・・・　亜鉛臭素電池 ２４　・・・　補機電池 ３０　・・　直流交流変換部 ３４　・・・　整流部 ４０　・・　ＤＣ，−ＤＣコンバータ ４２　・・・　変圧比設定回路 ４８　・・・　トランス ５０５２．６０　　・・　一次巻線 Ｖｒｅｆ 基準値

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　完全放電動作中における亜鉛臭素電池の電圧を交流電
   圧に変換出力する直流交流変換部と、直流交流変換部か
   ら出力される交流電圧を変圧する変圧比可変のトランス
   と、トランスの出力電圧を整流してこの電圧により補機
   電池を充電する整流部と、を含むＤＣ−ＤＣコンバータ
   と、 完全放電動作中における亜鉛臭素電池の電圧を検出し、
   この電圧が所定基準値以下に低下するに至ったときには
   、トランスの変圧比を段階的に増加させる変圧比設定回
   路と、 を有し、 完全放電動作中に、放電に伴う亜鉛臭素電池の電圧低下
   に応じてトランスの変圧比を増加させ、補機電池の充電
   を継続することを特徴とする電気自動車用亜鉛臭素電池
   完全放電時の補機電池充電制御装置。