JPH0946917A - 電気自動車の充電装置 - Google Patents

電気自動車の充電装置

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JPH0946917A
JPH0946917A JP7198448A JP19844895A JPH0946917A JP H0946917 A JPH0946917 A JP H0946917A JP 7198448 A JP7198448 A JP 7198448A JP 19844895 A JP19844895 A JP 19844895A JP H0946917 A JPH0946917 A JP H0946917A
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battery
charge
electric vehicle
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  • Secondary Cells (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気自動車のバッテリーを完全に充電する。 【解決手段】 電気自動車10のバッテリー11を充電
する充電装置に、バッテリー11の内部温度を検出する
温度検出手段11aと、充電禁止温度とそれよりも低い
充電開始許可温度とを有し、温度検出手段11aの検出
温度が充電開始許可温度以下の場合に充電を開始すると
ともに、充電開始後に温度検出手段11aの検出温度が
充電禁止温度を越えた場合に充電を停止する制御手段1
4,24とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電気自動車のバッテ
リーを充電する充電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電気自動車の普及にともなって、車載バ
ッテリーを充電するための充電器を備えた充電ステーシ
ョンが設置されている。図6に示すように、充電ステー
ションの充電器1には充電ケーブル2が取付けられてお
り、充電ケーブル2の先端のコネクター3を電気自動車
4のコネクター5に接続して車載バッテリー6の充電が
行なわれる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、バッテリー
を充電する時にはバッテリーの内部温度が徐々に上昇す
る。一般に、バッテリーの内部温度が高過ぎると過大な
充電電流が流れ、その結果さらに電解液温度が上昇して
ついには極板の損傷を招く。そこで、従来の電気自動車
の充電装置では、バッテリーの内部温度が所定温度以上
になったら充電を禁止している。ここで、所定温度すな
わち充電禁止温度を60℃とすると、図7に示す曲線
ように、充電開始時刻t=0でバッテリーの内部温度が
60℃以下であれば充電が開始される。しかし、充電中
に内部温度が充電禁止温度60℃を越えると(t=t
1)、充電が中断されバッテリーは充電不足となる。
【0004】充電中のバッテリーの内部温度上昇を考慮
して充電禁止温度を50℃に下げても、図7に示す曲線
のように、充電開始時刻t=0で内部温度が禁止温度
50℃以下であれば充電は開始されるが、充電中に内部
温度が50℃を越えると(t=t2)充電が中断され
る。この場合、曲線のように充電開始時刻t=0で内
部温度が充電禁止温度50℃を越えていると充電は開始
されないので、充電中の内部温度上昇を考慮して充電禁
止温度を下げると充電を完了できる確率が少なくなる。
特に、バッテリーの各セル電圧のばらつきを低減するた
めに行なわれる均等充電では、普通充電に比べて充電時
間が長いので内部温度上昇値が大きく、充電中に内部温
度が充電禁止温度に達して充電が中断される確率は高く
なる。
【0005】本発明の目的は、電気自動車のバッテリー
を完全に充電することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、電気自動車のバッテリーを充電
する充電装置に適用され、前記バッテリーの内部温度を
検出する温度検出手段と、充電禁止温度とそれよりも低
い充電開始許可温度とを有し、前記温度検出手段の検出
温度が前記充電開始許可温度以下の場合に充電を開始す
るとともに、充電開始後に前記温度検出手段の検出温度
が前記充電禁止温度を越えた場合に充電を停止する制御
手段とを備える。充電禁止温度とそれよりも低い充電開
始許可温度とを設定し、バッテリーの内部温度が充電開
始許可温度以下の場合に充電を開始するとともに、充電
開始後にバッテリーの内部温度が充電禁止温度を超えた
場合に充電を停止する。請求項2の電気自動車の充電装
置は、前記充電開始許可温度を普通充電と均等充電でそ
れぞれ別個に設定し、均等充電の開始許可温度を普通充
電の開始許可温度よりも低くしたものである。請求項3
の電気自動車の充電装置は、前記制御手段によって、均
等充電を行なう時に、前記温度検出手段の検出温度が前
記均等充電の開始許可温度よりも高く且つ前記普通充電
の開始許可温度以下の場合は、均等充電を行なわず普通
充電を行なうようにしたものである。請求項4の電気自
動車の充電装置は、前記バッテリーを冷却する冷却手段
を備え、前記制御手段によって、前記温度検出手段の検
出温度が前記充電開始許可温度を越えた場合は前記冷却
手段により前記バッテリーを冷却するようにしたもので
ある。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は一実施形態の構成を示すブ
ロック図である。図は、バッテリーを充電するために電
気自動車10と充電ステーションの充電器20とをケー
ブル25により接続した状態を示す。電気自動車10に
はバッテリー11が搭載されており、走行時にはバッテ
リー11の充電電力が開閉器12と不図示のインバータ
ーを介して走行用モーター13へ供給される。バッテリ
ーコントローラー14は、マイクロコンピューターとそ
の周辺部品、駆動回路などを備え、バッテリー11の充
電を制御する。電気自動車10にはまた、各種の電装品
に制御電源を供給する補助バッテリー15と、充電中イ
ンターロックリレー16と、電気自動車10の走行を制
御する走行用コントローラー17が搭載されている。バ
ッテリー11にはその内部温度を検出するためのサーミ
スタ11aが設置されており、検出された内部温度はバ
ッテリーコントローラー14へ送られる。
【0008】充電ステーションに設置される充電器20
は、外部から供給される交流電力を整流して直流電力を
出力する高圧電源21と、充電電流を開閉するための開
閉器22と、充電電圧vと充電電流iを検出するセンサ
ー23と、充電を制御する充電器コントローラー24を
備えている。また、充電器20にはケーブル25が取付
けられており、充電時にケーブル先端のコネクター26
が電気自動車10のコネクター18に接続される。
【0009】ケーブル25には、2本の電力線30,3
1と6本の制御線32〜36が含まれている。なお、制
御線の中でグランドラインの図示を省略する。電力線3
0,31は、充電器20から電気自動車10のバッテリ
ー11へ充電電力を供給するための電力線であり、大き
な充電電流を流すために大きな断面積を有している。制
御線32はコネクター18,26の接続状態を検出する
ための制御線であり、充電器20側がグランドに接続さ
れ、電気自動車10側がインターロックリレー16のコ
イル16cに接続される。また、制御線33〜36は、
電気自動車10のバッテリーコントローラー14と充電
器20のコントローラー24との間で各種制御信号を伝
送するための制御線である。制御線33は充電器20か
ら電気自動車10へ充電準備指令を伝送する制御線であ
り、制御線34は電気自動車10から充電器20へ充電
開始許可および充電停止指令を伝送する制御線である。
制御線35,36は、電気自動車10のバッテリーコン
トローラー14と充電器20の充電器コントローラー2
4との間で、予め定められた通信フォーマットにしたが
って種々の充電に関する情報の授受を行なう通信線であ
る。
【0010】電気自動車10のインターロックリレーコ
イル16cは、補助バッテリー15から給電され、コネ
クター18、26および制御線32を介して充電器20
側でグランドに接続される。したがって、充電器側コネ
クター26が電気自動車側コネクター18に完全に接続
されている状態では、補助バッテリー15からコイル1
6cに励磁電流が流れ、インターロックリレー16が作
動してそのa接点16aが閉路するとともに、b接点1
6bが開路する。これによって、充電器側コネクター2
6と電気自動車側コネクター18とが完全な接続状態に
ある旨の制御信号がバッテリーコントローラー14へ入
力されるとともに、開閉器コイル12cの励磁回路が開
路される。つまり、充電中は、バッテリー11と走行用
モーター13との間に接続された開閉器12が開路さ
れ、バッテリー11から走行用モーター13への電力供
給が遮断される。
【0011】図2は、充電器コントローラー24の充電
制御プログラムを示すフローチャートである。また、図
3、図4はバッテリーコントローラー14の充電制御プ
ログラムを示すフローチャートである。これらのフロー
チャートにより、電気自動車10と充電器20の充電動
作を説明する。充電器コントローラー24のマイクロコ
ンピューターは、充電器20の不図示のメインスイッチ
が投入されると図2に示す充電制御プログラムの実行を
開始する。一方、電気自動車10側では、走行用コント
ローラー17によりすべての走行システムが停止された
状態で、充電器側コネクター26が電気自動車側コネク
ター18に接続され、インターロックリレー16が作動
してa接点16aが閉路すると、バッテリーコントロー
ラー14のマイクロコンピューターは図3、図4に示す
充電制御プログラムの実行を開始する。なお、この時同
時にインターロックリレー16のb接点16bが開路す
るので、開閉器コイル12cの励磁回路が強制的に遮断
され、万一、走行用コントローラー17から開閉器コイ
ル12cの励磁信号が出力されても開閉器12が投入さ
れることはない。これによって、充電器側コネクター2
6が電気自動車側コネクター18に接続された状態で
は、バッテリー11からモーター13への電力供給が遮
断されるので、充電中に電気自動車10が誤って発進す
るようなことはない。
【0012】図2のステップ1において、充電器コント
ローラー24は、充電準備指令を制御線33を介してバ
ッテリーコントローラー14へ出力する。バッテリーコ
ントローラー14は、図3のステップ21で充電器コン
トローラー24から充電準備指令を受信したか否かを確
認し、充電準備指令を受信したらステップ22で電気自
動車10側の充電システムを起動させる。なお、ステッ
プ30において所定時間待っても充電器コントローラー
24から充電準備指令が受信されない場合はステップ2
9へ進み、アラームを出してすべての処理を中止する。
次に図3のステップ23で、バッテリーコントローラー
14は、電気自動車10側の充電準備の完了とバッテリ
ー11の種類、定格などのバッテリー情報を制御線3
5,36を介して充電器コントローラー24へ送信す
る。図2のステップ2で、充電器コントローラー24
は、バッテリーコントローラー14から充電準備の完了
とバッテリー情報を受信したか否かを確認し、受信した
らステップ3で充電器20の出力電圧、充電電流などの
充電器情報を制御線35,36を介してバッテリーコン
トローラー14へ送信する。なお、ステップ10におい
て所定時間待ってもバッテリーコントローラー14から
電気自動車10の充電準備完了とバッテリー情報が受信
されない場合はステップ11へ進み、アラームを出して
すべての処理を中止する。図3のステップ24で、バッ
テリーコントローラー14は、充電器コントローラー2
4から充電器情報を受信したか否かを確認し、受信した
らステップ25以降の充電処理を開始する。なお、ステ
ップ31において所定時間待っても充電器コントローラ
ー24から充電器情報が受信されない場合はステップ2
9へ進み、アラームを出してすべての処理を中止する。
【0013】図3のステップ25において、バッテリー
コントローラー14は普通充電を行なうか、またはバッ
テリー11の各セル電圧のばらつきを低減するために均
等充電を行なうかを判断する。この実施形態では、普通
充電回数をカウントする不図示のカウンターのカウント
値が例えば21に達したら均等充電を行なう。すなわ
ち、普通充電を20回行なったら次回は均等充電を行な
う。普通充電の場合はステップ26へ進み、サーミスタ
11aにより普通充電を開始する前のバッテリー温度T
IFを検出する。続くステップ27で、バッテリー温度T
IFと普通充電開始許可温度TAFとを比較し、バッテリー
温度TIFが普通充電開始許可温度TAF以下であれば図4
のステップ41へ進んで普通充電の開始処理を行なう。
この実施形態では、図5に示すように、普通充電開始許
可温度TAFを50℃とする。バッテリー温度TIFが普通
充電開始許可温度TAFよりも高い場合はステップ28へ
進んで充電を禁止し、ステップ29でアラームを出して
すべての処理を中止する。
【0014】均等充電の場合は、ステップ32で、サー
ミスタ11aにより均等充電を開始する前のバッテリー
温度TIKを検出する。続くステップ33で、バッテリー
温度TIKと均等充電開始許可温度TAKとを比較し、バッ
テリー温度TIKが均等充電開始許可温度TAK以下であれ
ば図4のステップ47へ進んで均等充電の開始処理を行
なう。この実施形態では、図5に示すように、均等充電
開始許可温度TAKを40℃とする。上述したように、均
等充電は普通充電よりも充電時間が長いのでバッテリー
11の内部温度上昇値が大きく、充電中に内部温度が充
電禁止温度に達して充電停止する確率が高くなる。した
がって、均等充電開始許可温度TAKを普通充電開始許可
温度TAFよりも低い値とする。また、この実施形態では
バッテリー11の許容内部温度60℃を充電禁止温度T
Bとする。バッテリー温度TIKが均等充電開始許可温度
TAKよりも高い場合はステップ26へ進み、均等充電を
行なわず上述した普通充電の処理を行なう。すなわち、
バッテリーの内部温度が均等充電開始許可温度TAKより
も高く、且つ普通充電開始許可温度TAF以下の場合は、
均等充電を行わず普通充電を行い、均等充電は次回以降
の充電時に行う。
【0015】図4のステップ41において、バッテリー
コントローラー14は制御線34を介して充電器コント
ローラー24へ普通充電開始許可を送信し、続くステッ
プ42で、普通充電時間を管理する普通充電タイマーを
スタートさせる。図2のステップ4で、充電器コントロ
ーラー24は、バッテリーコントローラー14から普通
充電開始許可を受信したか否かを確認し、普通充電開始
許可を受信したらステップ5へ進み、開閉器22を閉路
して高圧電源21から電力線30,31を介してバッテ
リー11へ充電電力を送電し、普通充電を開始する。普
通充電を開始した後のステップ6で、普通充電タイマー
をスタートさせる。この普通充電タイマーは電気自動車
10側の普通充電タイマーの動作をバックアップするた
めのものである。
【0016】図4のステップ43で、バッテリーコント
ローラー14は、サーミスタ11aにより普通充電中の
バッテリー11の内部温度TCFを検出し、続くステップ
44で検出温度TCFを図5に示す充電禁止温度TBと比
較する。普通充電中のバッテリー温度TCFが充電禁止温
度TBよりも高い場合はステップ46へ進み、制御線3
4を介して充電器コントローラー24へ充電停止指令を
送信する。一方、普通充電中のバッテリー温度TCFが充
電禁止温度TB以下の場合はステップ45へ進み、普通
充電タイマーがタイムアップして普通充電時間が終了し
たか否かを確認する。普通充電時間が終了してバッテリ
ー11の普通充電が完了した場合はステップ46へ進
み、充電器コントローラー24へ充電停止指令を送信す
る。一方、普通充電時間が終了していない場合はステッ
プ43へ戻って普通充電を続ける。図2のステップ7に
おいて、充電器コントローラー24は、バッテリーコン
トローラー14から充電停止指令を受信したか否かを確
認し、充電停止指令を受信したらステップ9へ進み、開
閉器22を開路してバッテリー11への充電電力の送電
を停止する。一方、充電停止指令を受信していない場合
はステップ8へ進み、バックアップ用の普通充電タイマ
ーがタイムアップして普通充電時間が終了したか否かを
確認し、普通充電時間が終了したらステップ9へ進んで
上述したように充電を停止し、普通充電時間が終了して
いなければステップ7へ戻って上記処理を繰り返す。
【0017】図4のステップ47において、バッテリー
コントローラー14は、充電器コントローラー24へ制
御線34を介して均等充電開始許可を送信し、続くステ
ップ48で、均等充電時間を管理する均等充電タイマー
をスタートさせる。図2のステップ12で、充電器コン
トローラー24は、バッテリーコントローラー14から
均等充電開始許可を受信したか否かを確認し、均等充電
開始許可を受信したらステップ13へ進み、開閉器22
を閉路して高圧電源21から電力線30,31を介して
バッテリー11へ充電電力を送電し、均等充電を開始す
る。均等充電を開始した後のステップ14で、均等充電
タイマーをスタートさせる。この均等充電タイマーは電
気自動車10側の均等充電タイマーの動作をバックアッ
プするためのものである。
【0018】図4のステップ49で、バッテリーコント
ローラー14は、サーミスタ11aにより均等充電中の
バッテリー11の内部温度TCKを検出し、続くステップ
50で検出温度TCKを充電禁止温度TBと比較する。均
等充電中のバッテリー温度TCKが充電禁止温度TBより
も高い場合はステップ46へ進み、制御線34を介して
充電器コントローラー24へ充電停止指令を送信する。
一方、均等充電中のバッテリー温度TCKが充電禁止温度
TB以下の場合はステップ51へ進み、均等充電タイマ
ーがタイムアップして均等充電時間が終了したか否かを
確認する。均等充電時間が終了してバッテリー11の均
等充電が完了した場合はステップ46へ進み、充電器コ
ントローラー24へ充電停止指令を送信する。一方、均
等充電時間が終了していない場合はステップ49へ戻っ
て均等充電を続ける。図2のステップ15において、充
電器コントローラー24は、バッテリーコントローラー
14から充電停止指令を受信したか否かを確認し、充電
停止指令を受信したらステップ9へ進み、開閉器22を
開路してバッテリー11への充電電力の送電を停止す
る。一方、充電停止指令を受信していない場合はステッ
プ16へ進み、バックアップ用の均等充電タイマーがタ
イムアップして均等充電時間が終了したか否かを確認
し、均等充電時間が終了したらステップ9へ進んで上述
したように充電を停止し、均等充電が終了していなけれ
ばステップ15へ戻って上記処理を繰り返す。
【0019】このように、充電禁止温度TBとそれより
も低い充電開始許可温度TAF,TAKとを設定し、バッテ
リーの内部温度が充電開始許可温度TAF,TAK以下の場
合に充電を開始するとともに(図3のS27→S41と
S33→S47)、充電開始後にバッテリーの内部温度
が充電禁止温度TBを越えた場合に充電を停止するよう
にした(図4のS44→S46とS50→S46)。バ
ッテリーの内部温度が普通充電開始許可温度50℃以下
にある場合には、図5に示す曲線のように、普通充電
を開始し、内部温度が充電禁止温度60℃に達する前の
時刻t=t3で普通充電時間が終了し、バッテリーの普
通充電が完了する。また、バッテリーの内部温度が均等
充電開始許可温度40℃以下にある場合には、図5に示
す曲線のように、均等充電を開始し、内部温度が充電
禁止温度60℃に達する前の時刻t=t4で均等充電時
間が終了し、バッテリーの均等充電が完了する。すなわ
ち、充電開始許可温度と充電禁止温度とを設定し、これ
らの温度と検出されたバッテリーの内部温度とに基づい
て電気自動車のバッテリーの充電を制御するようにした
ので、最適なパターンで充電が行なわれ、電気自動車の
バッテリーが完全に充電される確率が高くなる。また、
充電開始許可温度を普通充電と均等充電とでそれぞれ別
個に設定し、均等充電の開始許可温度TAKを普通充電の
開始許可温度TAFよりも低くしたので、均等充電途中で
バッテリーの内部温度が充電禁止温度に達して充電が中
断される確率が低下する。さらに、均等充電を行なう時
に、バッテリーの内部温度が均等充電開始許可温度TAK
よりも高く、且つ、普通充電開始許可温度TAF以下の場
合は、均等充電を行なわず普通充電を行なうようにした
ので(図3のS33→S26→S27→S41)、均等
充電が次回以降に行なわれ、均等充電が完全に行なわれ
る確率が高くなる。
【0020】なお、上述した実施形態ではバッテリーの
内部温度が普通充電開始許可温度TAFよりも高い場合は
充電を禁止し、アラームを出してすべの処理を中止する
ようにしたが、バッテリーの内部温度が普通充電開始許
可温度TAFよりも高い場合はバッテリーの冷却ファンを
作動し、バッテリーを強制冷却するとともに、所定時間
後にふたたびバッテリーの内部温度を検出して普通充電
開始許可温度TAFと比較するようにしてもよい。
【0021】以上の実施形態の構成において、サーミス
タ11aが温度検出手段を、バッテリーコントローラー
14および充電器コントローラー24が制御手段をそれ
ぞれ構成する。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、充
電禁止温度とそれよりも低い充電開始許可温度とを設定
し、バッテリーの内部温度が充電開始許可温度以下の場
合に充電を開始するとともに、充電開始後にバッテリー
の内部温度が充電禁止温度を超えた場合に充電を停止す
るようにしたので、最適なパターンで充電が行われ、電
気自動車のバッテリーが完全に充電される確率が高くな
る。また、充電開始許可温度を普通充電と均等充電でそ
れぞれ別個に設定し、均等充電の開始許可温度を普通充
電の開始許可温度よりも低くしたので、均等充電途中で
バッテリーの内部温度が充電禁止温度に達して充電が中
断される確率が低下する。さらに、均等充電を行なう時
にバッテリーの内部温度が均等充電の開始許可温度より
も高く且つ普通充電の開始許可温度以下の場合は、均等
充電を行なわず普通充電を行なうようにしたので、均等
充電が次回以降に行なわれ、均等充電が完全に行なわれ
る確率が高くなる。さらにまた、バッテリーの内部温度
が充電開始許可温度を越えた場合は冷却手段によりバッ
テリーを冷却するようにしたので、バッテリーを早く充
電することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の構成を示す機能ブロック図。
【図2】充電器側の充電制御プログラムを示すフローチ
ャート。
【図3】電気自動車側の充電制御プログラムを示すフロ
ーチャート。
【図4】図3に続く、電気自動車側の充電制御プログラ
ムを示すフローチャート。
【図5】一実施形態の普通充電と均等充電時のバッテリ
ー内部温度を示す図。
【図6】電気自動車の充電システムの概要を示す図。
【図7】従来の充電装置による普通充電と均等充電時の
バッテリーの内部温度を示す図。
【符号の説明】
10 電気自動車 11 バッテリー 11a サーミスタ 12 開閉器 12c コイル 13 モーター 14 バッテリーコントローラー 15 補助バッテリー 16 インターロックリレー 16c コイル 16a 常開接点 16b 常閉接点 17 走行用コントローラー 18 コネクター 20 充電器 21 高圧電源 22 開閉器 22c コイル 23 センサー 24 充電器コントローラー 25 ケーブル 26 コネクター 30,31 電力線 32〜37 制御線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気自動車のバッテリーを充電する充電
    装置において、 前記バッテリーの内部温度を検出する温度検出手段と、 充電禁止温度とそれよりも低い充電開始許可温度とを有
    し、前記温度検出手段の検出温度が前記充電開始許可温
    度以下の場合に充電を開始するとともに、充電開始後に
    前記温度検出手段の検出温度が前記充電禁止温度を越え
    た場合に充電を停止する制御手段とを備えることを特徴
    とする電気自動車の充電装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電気自動車の充電装置
    において、 前記充電開始許可温度を普通充電と均等充電でそれぞれ
    別個に設定し、均等充電の開始許可温度を普通充電の開
    始許可温度よりも低くしたことを特徴とする電気自動車
    の充電装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の電気自動車の充電装置
    において、 前記制御手段は、均等充電を行なう時に、前記温度検出
    手段の検出温度が前記均等充電の開始許可温度よりも高
    く且つ前記普通充電の開始許可温度以下の場合は、均等
    充電を行なわず普通充電を行なうことを特徴とする電気
    自動車の充電装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかの項に記載の電
    気自動車の充電装置において、 前記バッテリーを冷却する冷却手段を備え、 前記制御手段は、前記温度検出手段の検出温度が前記充
    電開始許可温度を越えた場合は前記冷却手段により前記
    バッテリーを冷却することを特徴とする電気自動車の充
    電装置。
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