JPH0722998Y2 - 電動車両の充電制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、電動車両の充電制御装置に関する。

（従来の技術） 電力をエネルギー源とするいわゆる電動車は、無公害、
低騒音である特長から特に、室内作業用途に適している
が、バッテリの充電に相当の時間を要するといった欠点
も併せもっている。したがって、バッテリの充電開始か
ら完了までの比較的に長い時間、オペレータ等の立会い
を要求することは非現実的であり、一般に、車体と商用
電源とのケーブル接続、充電開始のスイッチ操作といっ
た初期操作の後は、オペレータが不在でも充電完了がな
されるようにした電動車両の充電制御装置が車体に備え
られている。

第２図は、従来の電動車両の充電制御装置の一例を示す
構成図である。

第２図において、１は電動車両の充電制御装置であり、
電動車両の充電制御装置１は、充電回路100および充電
制御回路200を有している。以下、各回路毎に構成を説
明する。

充電回路100 101a〜101cは必要に応じて商用電源（３相交流）が印加
される入力端子、102は主回路用リレー、102a〜102cは
主回路用リレー接点、103a〜103cはサーマルリレー、10
3dは手動操作も可能なトリップ接点（過電流発生時にオ
フとなる接点）としてのサーマルリレー接点、104は３
相交流を降圧するトランス、105は全波整流器を構成す
るダイオード群、106はバッテリ、107はバッテリ106の
端子電圧からＨレベルに相当する直流電圧＋Ｖを作る電
源回路、C_K1は後述のコントロールリレーK₁の接点（以
下、コントロール接点）である。

充電制御回路200 一方、充電制御回路200は、充電制御部200aと充電不良
警告手段としての警報部200bとを備えた充電制御部200a
は、充電開始後、バッテリ106の端子電圧が所定の電
圧、例えば、バッテリ106のセル電圧を2Vとするとおよ
そ2.4Vに相当するいわゆる転極点電圧に至ったときに、
出力信号S₁をＨレベルにして出力する比較器201と、S₁
を所定の時間T₁遅延させてS₂として出力するオンデレィ
タイマ202と、S₂の立上りでセットされ、セット時トラ
ンジスタTr₁を駆動して充電完了表示ランプI₁を点灯す
るフリップフロップ203と、充電を開始させるとき（若
しくは強制的に充電を終了させるとき）にオペレータに
よって操作され、操作時、Ｈレベルの信号S₄を発生する
押釦スイッチ（充電開始スイッチ）204と、フリップフ
ロップ205と、フリップフロップ205のＱ出力（以下S₅）
がＨレベルのときにS₄がＨレベルに立上るとフリップフ
ロップ205をセット状態（Ｑ＝Ｈ、＝Ｌ）にするアン
ドゲート206と、S₂、S₄および後述の故障状態信号S_ALM
の何れか１つでもＨレベルに立上ると、アンドゲート20
7を介してフリップフロップ205をリセット状態（Ｑ＝
Ｈ、＝Ｌ）にするオアゲート208と、フリップフロッ
プ205のＱ出力（S₅）がＨレベルのときにコントロール
リレーK₁を励磁して上述のコントロール接点C_K1をオン
させ、充電回路100による充電動作を開始させるドライ
ブトランジスタTr₂と、S₁がＨレベルのとき、すなわ
ち、バッテリ106の端子電圧が転極点電圧に到達したと
きに充電終期表示ランプI₃を点灯させるトランジスタTr
₃と、S₅がＨレベルでS₁がＬレベルかつ後述のS_ALMがＨ
レベルのとき、すなわち、充電開始後でバッテリ端子電
圧が転極点電圧以下かつ故障が検出されていなとき、ト
ランジスタTr₄を駆動して充電初期表示ランプI₄を点灯
させる３入力アンド／ナンドゲート209と、を備えて構
成されている。

また、警報部200bは、フリップフロップ205がセット状
態になってから、すなわち、S₅がＨレベルになって充電
が開始されてから、バッテリ106の端子電圧が転極点電
圧を超えて完全に充電されるまでの時間に相当する所定
の時間T₂後に、終了信号S₆をＨレベルにするオンデレィ
タイマ210と、S₆の立上りによってセット状態にされて
Ｑ出力（以下、このＱ出力を故障信号S_ALMという）をＨ
レベルにするフリップフロップ211と、フリップフロッ
プ211のS_ALM＝Ｈレベルを受けて故障表示ランプI₅を点
灯させるトランジスタTr₅と、を備えている。

このような構成において、まず、オペレータによって押
釦スイッチ204が押圧操作されると、S₄がＨレベルに立
上り、フリップフロップ203およびフリップフロップ211
がリセットされる。そして、上記S₄はアンドゲート20
6、207の夫々の入力一端に加えられる。今、フリップフ
ロップ205がリセット状態にあれば、フリップフロップ2
05のはＨレベルであり、したがって、アンドゲート20
6の出力がＨレベルとなってフリップフロップ205はセッ
ト状態にされる。これによりK₁が励磁され、充電回路10
0のコントロール接点C_K1がオンとなって主回路用リレー
102が励磁される結果、主回路用リレー接点102a〜102c
がオンしてトランス104に交流電源が加えられ、ダイオ
ード群105で全波整流された直流電圧によりバッテリ106
が充電される。なお、このとき、I₄のみが点灯して充電
初期を表示している。

そして、充電が進んでバッテリ106の端子電圧が所定の
電圧（転極点電圧）至ると、比較器201からS₁（Ｈレベ
ル）が出力され、I₄が消灯し、代わってI₃が点灯して充
電終期に入ったことを表示する。

さらに、所定の時間T₁に相当する時間が経過すると、オ
ンデレィタイマ202からS₂（Ｈレベル）が出力され、I₁
が点灯して充電完了を表示するとともに、S₂（Ｈレベ
ル）はオアゲート208を介してアンドゲート207の一端に
加えられ、このとき、フリップフロップ205はリセット
状態にあってS₅はＨレベルであるから、アンドゲート20
7の出力がＨレベルとなってフリップフロップ205がリセ
ットされ、K₁は非励磁にされる。このため、充電回路10
0のコントロール接点C_K1がオフとなってバッテリ106へ
の充電電圧の供給が断たれる。

このように、押釦スイッチ204を押した後は、バッテリ1
06の端子電圧が転極点電圧を超えてから所定の時間T₁を
経過後に、自動的にバッテリ106への充電完了まで立会
う必要がなく、管理の面で好ましいものとなる。

なお、バッテリ106が完全充電するに必要な適当な充電
時間よりも大きな所定の時間T₂を超えてもなお、バッテ
リ106の充電が完了しない場合には故障表示ランプI₅を
点灯させて充電状態の異常を表示させるようにしてい
る。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の電動車両の充電制御装
置にあっては、所定の時間T₂を超えてもなお、実際の充
電動作が完了しない場合にのみI₅を点灯して異常を表示
させる構成となっていたため、例えば、過放電のバッテ
リ106を使用することによって起きるサーマルリレー103
a〜103cのトリップ動作、あるいは手動によるトリップ
試験動作などによって、サーマルリレー接点103dがオフ
になったときのように、バッテリ106に充電電圧が加え
られなくなった場合では、何らこの状態を表示するすべ
はなく、あたかも正常時の如く充電初期表示ランプI₄が
点灯される結果、オペレータは充電動作が正しく開始さ
れたものと誤認し、その場を離れてしまうといった問題
点があった。

（考案の目的） そこで、本考案は、充電の初期にバッテリの端子電圧が
変化しない場合には、直ちに、充電不良を表示できるよ
うにし、もって、オペレータに正しい充電開始情報を与
えることを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本考案による電動車両の充電制御装置は、上記目的達成
のため、商用電源が印加される入力端子とバッテリとの
間に、少なくとも、充電開始スイッチの操作に応答して
オンとなる主回路用リレーの接点と、過電流発生時に該
主回路用リレーを遮断するサーマルリレーとを直列に接
続し、前記主回路用リレーのオン／オフをコントロール
することにより、前記バッテリの充電動作を制御するよ
うにした電動車両の充電制御装置において、前記充電開
始スイッチの操作時点からの経過時間を計測する計測手
段と、前記バッテリの端子電圧を検出してその微分値を
出力する検出手段と、前記計測手段による計測時間が所
定時間を経過しても検出手段から微分値が出力されない
とき、充電不良を警告するための信号を出力する信号出
力手段と、を備えたことを特徴とするものである。

（作用） 本考案では、充電が開始されると、この充電開始に伴う
バッテリの電圧変化が端子電圧の微分値として検出さ
れ、仮に、所定の時間を経過してもなお電圧変化が検出
されない場合には、充電動作が不良である旨の警報が発
せられる。なお、上記の所定の時間は、交流回路や整流
回路を含む充電回路の動作遅れに相当する時間であり、
通常は数ｍ秒程度である。したがって、例えば、交流回
路等でトリップ動作が生起した場合には、実際の充電が
開始されないことから、バッテリの端子電圧に変化が起
きず、直ちに（正確には数ms後）警報が発せられオペレ
ータによってそのトリップ動作に伴う異常が視認され、
必要な処置を行わせることができる。

（実施例） 以下、本考案を図面に基づいて説明する。

第１図は本考案に係る電動車両の充電制御装置の一実施
例を示す図である。なお、第２図と同一の構成部分には
第２図と同一の符号を付し、その説明を省略する。

第１図において、前述の従来例と相違する構成部分を一
点鎖線で囲んで示す。すなわち、一点鎖線で囲んだＡ部
は、従来からの警報部200bに新たに追加したものであ
り、その構成は、バッテリ106の端子電圧を微分してそ
の変化分を抽出し、充電開始に伴ってパルス的に急激に
上昇変化する信号S₇を生成するコンデンサC₁および抵抗
R₁からなる微分回路212と、S₅のＨレベルへの立上りす
なわち充電開始から所定時間T₄までＨレベルを持続し、
その後、Ｌレベルとなる信号S₉を出力するワンショット
タイマ214と、S₉のＨレベルへの立上りでセットされる
フリップフロップ215と、S₄若しくはS₇の何れか一方が
Ｈレベルに立上るときにフリップフロップ215をリセッ
トするオアゲート216と、S₉がＬレベルに変化したとき
にフリップフロップ215がセット状態（Ｑ出力がＨレベ
ル）にあれば、Ｈレベルの信号S₁₀を出力するアンド／
ナンドゲート217と、S₆若しくはS₁₀の何れか一方がＨレ
ベルに立上るとフリップフロップ211っをセットするオ
アゲート218と、を備えて構成されている。

なお、上記ワンショットタイマ214の所定時間T₄は、充
電開始からバッテリ106の端子電圧が上昇変化するまで
の時間、具体的には、押釦スイッチ204を押してから充
電回路100のコントロール接点C_K1および主回路用リレー
接点102a〜102cがオンしてバッテリ106の端子に充電電
圧が印加されるまでの遅れ時間Tdよりも若干長めの時間
に設定されるもので、したがって、上記ワンショットタ
イマ214は押釦スイッチ（充電開始スイッチ）204の操作
時点からの経過時間を計測する計測手段として機能す
る。また、上記微分回路212はバッテリの初期電圧変化
を検出する検出手段として機能し、さらに、フリップフ
ロップ215、オアゲート216およびアンド／ナンドゲート
217は、所定時間T₄が経過してもバッテリ106の初期電圧
変化（すなわち微分値）が検出されないときランプI₅を
点灯させる信号S₁₀を出力する信号出力手段として機能
する。

次に、作用を説明する。

本考案は、例えばトリップ動作によってバッテリ106が
充電されない場合の故障表示を行うことに特徴があり、
以下、この特徴について説明する。

まず、押釦スイッチ204を押してコントロールリレーK₁
を動作させ、コントロール接点C_K1をオンさせると、サ
ーマルリレー103a〜103cを介してバッテリ106に充電電
流が流れ込む。このとき、例えばバッテリ106が過放電
状態であれば、上記充電電流が極めて大（過電流状態）
となってサーマルリレー接点103dがオフとなりトリップ
動作が生起される。

一方、フリップフロップ215はS₉の立上り、すなわち、
フリップフロップ205からのS₅の立上りタイミングでセ
ットされており、このセット状態はリセット入力が立上
るまで持続される。

今、トリップ動作を生起させずにバッテリ106に充電電
流が流れ込まれたとすると、このバッテリ106の端子電
圧は急激に上昇変化し、微分回路212からのS₇はパルス
的に立上るものとなる。したがって、フリップフロップ
215はこのS₇の立上りを受けてリセットされるから、ア
ンド／ナンドゲート217の出力はＬレベルを維持し、故
障表示ランプI₅は点灯されない。しかし、トリップ動作
が生起している場合は、いつまでたっても微分回路212
からのS₇はパルス的に立上らない。このため、S₉がＬレ
ベルになると、アンド／ナンドゲート217の出力はＨレ
ベルとなり、これにより、フリップフロップ211がセッ
トされて故障表示ランプI₅が点灯され、トリップ動作に
伴う充電動作の不良が表示される。

このように、本実施例では、バッテリ106の初期電圧変
化を端子電圧の微分値といて検出する微分回路212と、
押釦スイッチ（充電開始スイッチ）204を押してからバ
ッテリ106の端子電圧が上昇変化するまでの経過時間を
計測するワンショットタイマ214と、同経過時間が所定
時間T₄を過ぎてもバッテリ106の初期電圧変化が検出さ
れないとき、故障表示ランプI₅を点灯させるための信号
S₁₀を出力するフリップフロップ215、オアゲート216お
よびアンド／ナンドゲート217を備えたので、例えば、
過放電バッテリを使用したときのトリップ動作や手動ト
リップ試験動作時の充電不良を速やかに表示させること
ができ、オペレータに充電不良状態を正しく認識させる
ことができる効果が得られ、充電不良時に必要な処置、
例えば、バッテリを交換したり、手動トリップを解除し
たりする等の処置を取らせることができ、電動車両を正
しい充電状態下に置くことができる。したがって、翌日
等に電動車両を使用する際には充電が完了しているの
で、不都合なく所期の用途に供させることができ、電動
車両の管理の面で好ましいものとなる。

なお、上記実施例では、バッテリ106の端子電圧変化を
微分回路212で検出し、この微分回路212の出力をオアゲ
ート216を介してフリップフロップ215のリセット入力に
加えているが、微分回路212とオアゲート216との間に波
形整形回路を介在させてもよい。また、押釦スイッチ20
4の後に波形整形回路を介在させてもよい。これらのよ
うにすると、S₇やS₄が整形されるので、回路動作の信頼
性が向上してより好ましいものとなる。

（効果） 本考案によれば、充電の初期にバッテリの端子電圧が変
化しない場合には、直ちに充電不良を表示することがで
き、例えば、トリップ動作時のようにバッテリに充電電
圧が印加されないような場合でも、オペレータに充電不
良を視認させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る電動車両の充電制御装置の一実施
例を示すその構成図、第２図は従来の電動車両の充電制
御装置を示すその構成図である。 101a〜101c……入力端子、102……主回路用リレー、102
a〜102c……主回路用リレー接点、103a〜103c……サー
マルリレー、106……バッテリ、204……押釦スイッチ
（充電開始スイッチ）、212……微分回路（検出手
段）、214……ワンショットタイマ（計測手段）、215…
…フリップフロップ（信号出力手段）、216……オアゲ
ート、217……アンド／ナンドゲート（信号出力手
段）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】商用電源が印加される入力端子とバッテリ
   との間に、少なくとも、充電開始スイッチの操作に応答
   してオンとなる主回路用リレーの接点と、過電流発生時
   に該主回路用リレーを遮断するサーマルリレーとを直列
   に接続し、 前記主回路用リレーのオン／オフをコントロールするこ
   とにより、前記バッテリの充電動作を制御するようにし
   た電動車両の充電制御装置において、 前記充電開始スイッチの操作時点からの経過時間を計測
   する計測手段と、 前記バッテリの端子電圧を検出してその微分値を出力す
   る検出手段と、 前記計測手段による計測時間が所定時間を経過しても検
   出手段から微分値が出力されないとき、充電不良を警告
   するための信号を出力する信号出力手段と、を備えたこ
   とを特徴とする電動車両の充電制御装置。