JPH11122825A - バッテリの充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は上記問題点に鑑みなされたものであ
り、バッテリ充電動作の一時的不良が生じても支障なく
充電可能なバッテリの充電装置を提供すること。 【解決手段】バッテリ充電動作の一時的な充電異常を検
出した場合に充電を一時中断し、この一時的な充電異常
の消滅後に充電を中断時点から再開する。たとえば、エ
ンジン始動モータ及び走行動力発生用の走行モータに給
電する高圧の主バッテリの他に補機ＬＬに給電する低圧
の補機バッテリを持つハイブリッド電気自動車（補機バ
ッテリ式ハイブリッド電気自動車ともいう）において更
に、補機バッテリから主バッテリへエンジンの始動に必
要十分な所定の充電レベルまで主バッテリを充電する充
電手段が増設される。更に、充電動作が一時的に不良と
なっても、待機していればそのまま充電動作の再開が可
能な一時的充電不良状態も存在するので、このような一
時的充電不良状態を永続的なそれと区別し（Ｓ１４０
８、Ｓ１４１０）、この場合には、充電が可能となった
後、充電中断時から充電動作を再開する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリの充電装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関により駆動される発電機からた
とえば３００Ｖの高圧バッテリや走行モ−タへ給電する
従来のハイブリッド電気自動車では、主バッテリから給
電されるエンジン始動用モ−タにより内燃機関が始動さ
れ、この始動用のモ−タとして上記発電機などを用いる
ことができる。

【０００３】特開昭６２ー１７３９０１号公報は、電気
自動車の走行モ−タ−給電用の主バッテリから補機給電
用のＤＣ／ＤＣコンバ−タ（以下、ＤＣ／ＤＣコンバ−
タともいう）を介して補機駆動専用の補機バッテリに給
電することを提案している。このように補機バッテリを
設けることにより、通常、低圧で給電される各種補機と
は独立に、走行モ−タへ高圧を給電できるので、その配
線電力損失の低減や走行モ−タなどの機器小形化などの
効果を実現でき、更に、これら補機へは、主バッテリの
大きな電源電圧変動の影響を受けない安定した電源電圧
を印加できるという利益が生じる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たハイブリッド電気自動車などに用いられるバッテリの
充電装置では、一時的に充電動作が不調となった後、再
び充電可能状態に復帰する場合がある。しかし、従来で
は、バッテリの充電動作が一時的にせよ一度不調となれ
ば、その後の充電動作を完全に停止してしまい、警報す
るなどしているため、充電完了までの時間が長くなるな
どの問題があった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、バッテリ充電動作の一時的不良が生じても支障な
く充電可能なバッテリの充電装置を提供することをその
目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の構成によ
れば、バッテリ充電動作の一時的な充電異常を検出した
場合に充電を一時中断し、この一時的な充電異常の消滅
後に充電を中断時点から再開する。このようにすれば、
従来のように、一時的な充電異常が消滅し、充電可能状
態となった場合に、充電動作を最初からやりなおすとい
うことがなく、充電時間を短縮することができる。

【０００７】請求項２記載の構成によれば、このバッテ
リの充電装置は、ハイブリッド電気自動車における補機
バッテリから主バッテリへのエンジン始動用電力の充電
に用いられる。詳しく説明すれば、エンジン始動モータ
及び走行動力発生用の走行モータに給電する高圧の主バ
ッテリの他に補機に給電する低圧の補機バッテリを持つ
ハイブリッド電気自動車において更に、補機バッテリか
ら主バッテリへエンジンの始に必要十分な所定の充電レ
ベルまで主バッテリを充電する充電手段が増設される。

【０００８】このようにすれば、充電手段の増設のみに
より、主バッテリがたとえ容量不足となっても、主バッ
テリの充電を行うことができるのでエンジンを始動で
き、これにより車両をサービスセンターまで持ち込むこ
とが可能となる。ただ、このような充電装置を用いる場
合、安全上などの理由により充電動作の異常をモニタし
て異常発生時には充電動作を停止し、異常を運転者に知
らせる必要があることは当然である。しかし、このよう
な充電の中断では、その後、再度充電を最初から実行し
なければならないため、エンジン始動可能状態に復帰す
るまでの時間が無駄に長くなってしまうという不具合な
どが派生する。もちろん、どうしても充電を停止する必
要がある場合には、これら不具合にかかわらず、充電を
停止するのは当然である。しかし、充電動作が一時的に
不良となっても、待機していればそのまま充電動作の再
開が可能な一時的充電不良状態も存在する。

【０００９】このような一時的充電不良状態の発生時に
は、一時充電を中断しておき、再度充電が可能な状態と
なったら、充電動作を中断した段階から行うことが、充
電作業時間の短縮の点で最も有効である。本構成は、上
記認識に基づきなされたものであって、一時的充電異常
を検出中は充電を一時中断し、一時的充電異常の消滅後
に充電を中断時点から再開するので、充電作業時間の短
縮により、速やかにエンジンを起動できるという効果を
奏することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施態様を以下の
実施例を参照して説明する。なお、エンジン始動モータ
は走行モータと別に配設されてもよく、走行モータがそ
れを兼ねてもよい。本発明でいう充電動作における一時
的充電異常には、たとえば補機バッテリ電圧の一時的な
低下がある。このような補機バッテリ電圧の一時的な低
下としては、たとえば、補機バッテリに、通常のエンジ
ン駆動式自動車のバッテリを充電線で並列に結び、エン
ジン駆動式自動車のエンジンを始動させて、エンジン駆
動式自動車の発電機からこの補機バッテリへジャンピン
グ充電を行った場合、このエンジン駆動式自動車の補機
負荷変動（たとえばヘッドランプなどのオン、オフ時）
などにおいて補機バッテリの電源電圧が一時的に低下す
ること場合があげられる。

【００１１】

【実施例】本発明のバッテリの充電装置の一実施例を図
面を参照して説明する。 （回路構成）この実施例のハイブリッド電気自動車の回
路を図１に示すブロック図により説明する。

【００１２】高圧の主バッテリ１は、リレ−２を介し
て、走行モータ内蔵の走行動力回路を含む高圧負荷ＨＬ
に給電している。低圧の補機バッテリ３は、低圧負荷Ｌ
Ｌに給電するとともに、リレー４を通じて及び直接にＤ
Ｃ−ＤＣコンバ−タ５の低圧入力端に給電している。Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバ−タ５の高圧出力端は、リレー６を通じ
て主バッテリ１に給電している。

【００１３】リレ−６は、制御装置７により制御され、
リレー４は、ＤＣ−ＤＣコンバ−タ５に内蔵される後述
のコントローラ５０により制御されている。９はＤＣ−
ＤＣコンバ−タ５を起動するスタートスイッチであり、
１０はブザー、１１は充電表示ＬＥＤ、１２は警報表示
ＬＥＤであり、これらはＤＣ−ＤＣコンバ−タ５により
制御されている。

【００１４】次に、ＤＣ−ＤＣコンバ−タ５の内部構成
及び基本動作を図２を参照して説明する。ＤＣ−ＤＣコ
ンバ−タ５は、コントローラ５０、ＭＯＳＦＥＴ５１、
５２、トランス５３、全波整流器５４、リアクトル５
５、コンデンサ５６、電流センサ５７からなる。

【００１５】次に、ＤＣ−ＤＣコンバ−タ５の充電動作
を説明する。コントローラ５０がＭＯＳＦＥＴ５１、５
２、を周期的かつ交互に断続することによりトランス５
３に交番磁束が形成され、二次コイルに交流電圧が誘起
され、この交流電圧は全波整流器５４で整流され、リア
クトル５５及びコンデンサ５６からなる平滑回路で平滑
されてリレー６を通じて主バッテリ１を充電する。充電
電流は電流センサ５７により検出され、コントロ−ラ５
０に充電電流信号として送信される。コントローラ５０
は充電電流が所定のレベルになるようにＭＯＳＦＥＴ５
１、５２をオン、オフする。

【００１６】次に、マイコン内蔵のコントローラ５０及
び制御装置７による制御動作を図３〜図５のフローチャ
ートを参照して説明する。まず、制御装置７の制御動作
を図３により説明する。キ−スイッチのオンによりル−
チンが起動され、図示しないマイコン内蔵のエンジンコ
ントロ−ルユニットも起動され、それぞれ初期設定がな
される。この時、リレ−２、４、６は全て開いている。

【００１７】次に、主バッテリ１の容量不足によるエン
ジン起動不能状態を判別し（ｓ１００）、不能状態でな
ければ、エンジンコントロ−ルユニットとともに走行制
御ル−チン（Ｓ１０１）に進んで、エンジン起動、走行
制御を行う。この制御についてはもはや周知であり、か
つ、この実施例の要旨でもないので説明を省略する。エ
ンジン起動不能状態の判別は、次の各方法のどれかを用
いて行うことができる。

【００１８】一つの方法は、実際に走行モータまたはス
タ−タモ−タに給電してエンジンを起動し、その結果で
判別することである。この方法は確実に判別できるが、
主バッテリ１の容量（残留蓄電量）を減少させるととも
に、エンジン始動動作を行うまで対策を講じることがで
きないという不利をもつ。他の方法は、ＥＣＵ７が主バ
ッテリ１の容量を算出し、この算出容量とエンジン始動
に要するＡＨ（アンペアアワ−）とを比較してそれを判
別することである。バッテリの容量（残留蓄電量）算出
はそれに流出、流入する電流の積算値を算出するなどの
方法が周知であるが、それ自体はこの実施例の要旨では
ないので詳細説明は省略する。

【００１９】一方、エンジン起動不能状態であれば、補
機バッテリ３から主バッテリ１への充電を行うように、
警報ランプ１３を点灯して、運転者の注意を喚起する。
運転者が警報ランプ１３に気付いて、スタ−トスイッチ
９をオンすると、図４〜図５に示すコントローラ５０の
ル−チンが起動される。以下、このル−チンを説明す
る。

【００２０】まず、スタ−トスイッチ９がｔ１時間以上
オンされたかどうかを判別し（ｓ１０８）、スタ−トス
イッチ９がｔ１時間以上オンされて初めて、スタ−トス
イッチ９がなんらかの物体の接触などによる誤動ではな
く、確実に運転者により押されたものであると判定して
充電可能を表示するＬＥＤ１１を点灯する（ｓ１１
０）。

【００２１】５０１は補機バッテリ３から電源電圧を給
電される定電圧回路、５０２はマイコン、５０３は低圧
側リレーの駆動コイル、５０４は定電圧回路５０１の低
位電源端と接地間に介設されるエミッタ接地のトランジ
スタ、５０５は低圧側リレーの駆動コイル５０３の低位
端と接地間に介設されるエミッタ接地のトランジスタで
ある。

【００２２】スタ−トスイッチ９を押すと、定電圧回路
５０１が作動してマイコン５０２に電源電圧を給電し、
マイコン５０２が立ち上がる。次に、充電動作を始める
に当たってキ−スイッチがオフされているかどうかを再
確認し（ｓ１１２）、なんらかの理由でまだオフされて
いなければ、Ｓ１４８へジャンプし、オフされていれ
ば、トランジスタ５０５をオンしてリレー４を閉じ、Ｍ
ＯＳＦＥＴ５１、５２からなるインバ−タ回路に給電を
開始し（ｓ１１４）、制御装置７へそのオンを指令す
る。

【００２３】制御装置７の回路構成を図７のブロック回
路図を参照して説明する。７１は補機バッテリ３から電
源電圧を給電される定電圧回路、７２はマイコン、７３
は定電圧回路７１の低位電源端と接地間に介設されるエ
ミッタ接地のトランジスタ、７４はトランジスタ７３と
並列接続されて、コントローラ５０により制御されるエ
ミッタ接地のトランジスタである。７５はトランジスタ
７３、７４と並列接続されて、キ−スイッチのオンによ
り作動するエミッタ接地のトランジスタである。

【００２４】この時点（Ｓ１１６）において、キ−スイ
ッチはオフしており、トランジスタ７５はオフし、マイ
コン７２はオフしている。コントローラ５０がトランジ
スタ７４をオンすると、定電圧回路７１が作動してマイ
コン７２に電源電圧を給電し、マイコン７２が起動す
る。マイコン７２は起動すると、リレー６を閉じ、リレ
−２を開く。

【００２５】Ｓ１１８では、起動した制御装置７から充
電許可を示す信号が入力されているかどうかを調べる。
ここで、充電許可を示す信号とは、あらかじめ制御装置
７が記憶する上述したエンジン起動不能状態（ここで
は、主バッテリ１の端子電圧の所定レベル（エンジン起
動可能レベル）以下への低下状態）を指定するものとす
る。

【００２６】Ｓ１１８において、エンジン起動不能状態
を検出しなければ（充電許可を示す信号が入力されてい
なければ）Ｓ１４４へ進み、入力されていれば、後述す
るカウント値Ｎｐ、Ｔｐを０にリセットしてから（Ｓ１
１９）、Ｓ１２０へ進んで上述した充電動作を行う。こ
の充電動作により、主バッテリ１にエンジンを始動する
に必要十分なエネルギ−を充電する。具体的には、充電
開始から所定の時間ｔ２が経過するまで電流センサ５７
でモニタしながら定電流充電を実施し、電流センサ５７
で検出した電流の積分値がエンジン始動可能な所定のし
きい値を超えればすなわち充電開始から上記所定時間ｔ
２が経過すれば（Ｓ１２２）、充電動作が正常に完了し
たものとして上記充電動作を停止し（Ｓ１２４）、制御
装置７へリレー６を開くように指令し（ｓ１２６）、リ
レー４を開き（ｓ１２８）、ブザ−１０を間欠奏鳴し
（Ｓ１３０）、緑ランプ１１を点滅させて（Ｓ１３
２）、充電完了を報知する。

【００２７】次に、ブザ−１０を間欠奏鳴から時間ｔ３
が経過すれば（Ｓ１３４）、ブザ−１０を間欠奏鳴を停
止し、コントローラ５０の電源をオフして（Ｓ１３
８）、これによりル−チンは自動的に終了する。この電
源をオフする動作について図６を参照して更に説明す
る。ｓ１３８は具体的には、マイコン５０２がトランジ
スタ５０４をオフする動作を意味する。これにより、定
電圧回路５０１がオフし、定電圧回路５０１からマイコ
ン５０２への電源電圧の給電が遮断され、マイコン５０
２がオフする。

【００２８】このようにすることにより、充電完了後の
コントローラ５０のｄｃ電力消費を回避し、それによる
補機バッテリ３の容量低下を回避することができる。ま
た、Ｓ１２２にて充電動作を時間ｔ２だけ行っている最
中は、ＤＣ−ＤＣコンバ−タ５の上記充電動作の異常を
モニタしてそれに対応する異常処理サブル−チンが実行
され（ｓ１４０）、異常のレベルに応じてＳ１４４また
はＳ１２０へ分岐する。

【００２９】Ｓ１４４ではリレー６を開き、リレー４を
開き（ｓ１４６）、ブザ−１０を連続吹鳴し（ｓ１４
８）、警報用のＬＥＤ１２を点灯し（ｓ１５０）、充電
可能（充電中を含む）表示用のＬＥＤ１１を消灯し（Ｓ
１５２）、異常発生を警報する。その後、ブザ−１０の
連続吹鳴開始から所定時間ｔ３だけ待機して（ｓ１５
４）、ブザ−１０を停止し、自己電源を落として（ｓ１
３８）、ル−チンを終了する。

【００３０】以下、図８を参照して、上記異常処理サブ
ル−チン（ｓ１４０）について更に詳細に説明する。ま
ず、補機バッテリ３の電圧Ｖｐを調べて、それが所定の
最低しきい値Ｖｔｈを超えるかどうかを調べ（Ｓ１４０
０）、超えれば正常であると判定して、異常発生回数Ｎ
ｐをカウントするカウンタを０にリセットしてＳ１２０
に戻り、以下であれば異常発生と判定して、異常発生回
数Ｎｐに１を加えて充電動作を中断し、同時に異常継続
時間Ｔｐをカウントするタイマをスタ−トさせる（Ｓ１
４０６）。

【００３１】次に、今回の充電動作中に生じた異常発生
回数Ｎｐが所定の最大許容しきい値Ｎｔｈを超過したか
どうかを調べ（Ｓ１４０８）、超過したら最早充電継続
不能であると判定してＳ１４２へ進み、そうでなけれ
ば、もう少しこの充電中断を継続して、この異常（ここ
では補機バッテリ電圧低下）が一時的なものであるかど
うか見守る必要がある（充電回復可能性あり）と判定し
て、Ｓ１４１０へ進む。

【００３２】Ｓ１４１０では、今回の異常継続時間Ｔｐ
が所定の最大許容時間Ｔｔｈを超過したかどうかを調
べ、超過すれば最早充電継続不能であると判定してＳ１
４４へ進み、そうでなければ、もう少しこの充電中断を
継続して、この異常（ここでは補機バッテリ電圧低下）
が一時的なものであるかどうか見守る必要がある（充電
回復可能性あり）と判定して、Ｓ１４１２にて補機バッ
テリ３の電圧Ｖｐが所定の最低しきい値Ｖｔｈを超える
かどうかを調べ、超えれば正常に復帰したと判定して、
タイマを０にリセットしてＳ１２０に戻り、そうでなけ
ればＳ１４１０に戻る。

【００３３】すなわち、この実施例では１回の充電動作
中において、異常発生回数がＮｔｈを超える場合、また
は、１回の異常継続時間がＴｔｈを超える場合にのみ、
充電継続は好ましくないと判定して充電を停止して警報
を発するが、それ以外の短期または小回数の異常発生に
際しては、充電動作を一時中断して回復を待つ制御を行
うので、充電停止後に、環境が充電可能状態に回復した
にもかかわらず、充電ができず、警報が鳴り続けるとい
う不具合を解消して、安全性を確保しつつ使い勝手に優
れた充電装置を実現することができる。

【００３４】尚、この実施例では、正常復帰時にタイマ
を０にリセットしているが、別のタイマ−を更に一つ設
け、そのタイマ−は正常復帰時にもリセットしないで、
異常時間のト−タルの時間を積算し、そのト−タル時間
がある一定時間以上の場合を異常と判定するようにして
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のバッテリの充電装置の一実施例を示
すブロック回路図である。

【図２】図１のＤＣ−ＤＣコンバ−タ５の回路図であ
る。

【図３】図１ＥＣＵ７の動作を示すフロ−チャ−トであ
る。

【図４】図２のコントローラ５０の動作を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図５】図２のコントローラ５０の動作を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図６】図２のコントローラ５０の回路図である。

【図７】図１のＥＣＵ７の回路図である。

【図８】異常処理サブル−チン（Ｓ１４０）を示すフロ
−チャ−トである。

【符号の説明】

１は主バッテリ（高圧バッテリ）、３は補機バッテリ、
５はＤＣーＤＣコンバータ（充電手段）、５１、５２は
インバータ回路、５４は整流回路、５０はコントローラ
（制御手段、一時的充電異常検出手段）、４はリレ−
（その接点）、９はスタ−トスイッチ（手動スタートス
イッチ）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バッテリ、前記バッテリを充電する充電手
   段と、一時的充電異常を検出する一時的充電異常検出手
   段とを備え、前記充電手段は、前記一時的充電異常の検
   出時に前記充電を一時中断し、前記一時的充電異常の消
   滅後に前記充電を前記中断時点から再開することを特徴
   とするバッテリの充電装置。
2. 【請求項２】低圧で作動する補機に給電する補機バッテ
   リを備えるハイブリッド電気自動車に用いられ、 前記バッテリは、エンジン始動モータ及び／または走行
   動力発生用の走行モータに給電する高圧の主バッテリか
   らなり、 前記充電手段は、前記補機バッテリの電力により前記エ
   ンジンの始動に必要十分な所定の充電レベルまで前記主
   バッテリを充電するものである請求項１記載のバッテリ
   の充電装置。