JPH10285711A

JPH10285711A - 電動車両のバッテリ充電装置

Info

Publication number: JPH10285711A
Application number: JP8160097A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yamada; 淳山田; Shigenori Kinoshita; 繁則木下
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; UD Trucks Corp
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; UD Trucks Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】バッテリに障害を与えずに、最短時間でバッ
テリを完全充電する。【解決手段】直列接続されたｎ個のバッテリＢ₁〜Ｂ
_nにより電動モータ５を駆動して走行する電動車両１の
バッテリ充電装置において、各バッテリＢ_i（１≦ｉ≦
ｎ）の端子間電圧が所定電圧以上になったときに、バッ
テリＢ_iへの充電電流をバイパスすると共に、充電電流
がバイパスされたことを示す信号を出力するバッテリモ
ニタＢＭ_iを並列に接続すると共に、充電電流がバイパ
スされたバッテリＢ_iの個数に基づいてインバータ２を
制御することで、電動車両１の制動時に、電動モータ５
からバッテリＢ_iに供給される充電電流（回生電流）を
制御して、バッテリＢ_iの過充電及び過大な充電電流の
供給を防止する。なお、バッテリモニタＢＭ_iには、バ
ッテリＢ_iの電解液温度に基づいて、充電電流をバッテ
リＢ_iに障害を与えない最大許容充電電流近傍に維持す
る機能を付加してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動車両のバッテ
リ充電装置に関し、特に、バッテリに障害を与えずに、
最短時間でバッテリを完全充電する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動車両に搭載されたバッテリの充電時
間を大幅に短縮する技術として、例えば、特開平６−２
１７４１５号公報に開示されたように、バッテリの電解
液の温度（以下「液温」という）が最高許容温度近傍に
なるように充電電流をフィードバック制御しつつ、バッ
テリに障害を与えない最大充電電流で充電する技術が知
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電動車
両に搭載されるバッテリは、一般に、１０〜３０個程度
のバッテリを直列接続した構成であるので、各バッテリ
間での充電容量や内部抵抗のバラツキを考慮すると、バ
ッテリに障害を与えないようにしながら充電時間を大幅
に短縮するには、最も液温の高いバッテリに合わせて充
電電流を制御しなければならない。この場合には、最も
液温の高いバッテリから充電が完了することとなるの
で、液温の低いバッテリは、同時間では充電が完了しな
いこととなる。かかるバッテリの充電を完了させるため
充電時間を延長すると、充電が完了したバッテリは過充
電されることとなり、バッテリの寿命等を低下させるお
それがある。即ち、従来の充電方法では、バッテリに障
害を与えずに、全てのバッテリを最短時間で完全充電す
ることができなかった。

【０００４】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、バッテリに障害を与えずに、最短時間でバッ
テリを完全充電することができる電動車両のバッテリ充
電装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、直列接続された複数のバッテリにより電動モ
ータを駆動して走行する電動車両において、前記バッテ
リの充電を行うバッテリ充電装置であって、前記バッテ
リに該バッテリを充電するための充電電流を供給する充
電電流供給手段と、前記各バッテリへの充電電流をバイ
パスするバイパス手段と、前記各バッテリの端子間の電
圧を検出する電圧検出手段と、検出された端子間電圧が
所定電圧以上になったときに、前記バイパス手段を作動
する手段と、該バイパス手段の作動状態を検出する作動
状態検出手段と、検出されたバイパス手段の作動状態に
基づき、前記充電電流供給手段からの充電電流を制御す
る充電電流制御手段と、を含んで構成した。

【０００６】このようにすれば、バッテリの端子間電圧
が所定電圧以上になると、バイパス手段が作動してバッ
テリへの充電電流がバイパスされる。即ち、バッテリの
充電状態は、図４に示すように、バッテリの端子間電圧
と密接に関連しているので、所定電圧を適切に設定する
ことで、バッテリの充電完了と同時に充電電流がバッテ
リに供給されなくなり、バッテリの過充電が防止され
る。また、バイパス手段の作動状態、即ち、充電が完了
したバッテリの状態に基づいて、充電電流供給手段から
供給される充電電流が制御されるので、制御内容を適切
に設定することで、充電が完了していないバッテリに過
大な充電電流が供給されることが防止される。従って、
バッテリの過充電及びバッテリへの過大な充電電流の供
給を防止することで、バッテリに障害を与えることな
く、全てのバッテリが完全充電される。

【０００７】請求項２記載の発明は、前記バイパス手段
を作動する手段を、前記各バッテリの電解液の温度を検
出する温度検出手段と、検出された温度の上昇に伴っ
て、該バッテリへの充電電流をバイパスするタイミング
を遅延させる温度補正手段と、を含んで構成した。この
ようにすれば、バッテリの電解液の温度上昇に伴って、
バッテリへの充電電流をバイパスするタイミングが遅延
する。即ち、バッテリに障害を与えずに供給し得る最大
充電電流は、図３に示すように、バッテリの電解液の温
度が高い程大きくなるので、充電電流をバイパスするタ
イミングを遅延することで、バッテリに供給される充電
電流が増大する。従って、遅延特性を適切に設定するこ
とで、バッテリを常に最大許容充電電流近傍で充電する
ことができ、充電時間の短縮が図られる。

【０００８】請求項３記載の発明は、前記温度補正手段
を、検出された温度が所定温度未満のときに、温度上昇
に伴って前記バッテリへの充電電流をバイパスするバイ
パス電流を減少させ、検出された温度が所定温度以上の
ときに、温度上昇に伴って前記バイパス電流を増加させ
る温度特性補正手段を備える構成とした。このようにす
れば、バッテリの電解液の温度が所定温度以下のときに
は、温度上昇に伴ってバイパス電流が減少するので、バ
ッテリの充電が促進される。また、バッテリの電解液の
温度が所定温度以上になると、温度上昇に伴ってバイパ
ス電流が増加するので、バッテリの温度上昇が抑制さ
れ、過度な温度上昇によるバッテリの障害が防止され
る。

【０００９】請求項４記載の発明は、前記充電電流制御
手段を、作動している前記バイパス手段の個数を加算
し、加算結果に基づいて前記充電電流供給手段からの充
電電流を減少させる構成とした。このようにすれば、作
動しているバイパス手段の合計個数、即ち、充電が完了
したバッテリの合計個数に基づいて、バッテリへ供給さ
れる充電電流が減少するので、充電が完了していないバ
ッテリへの過大な充電電流の供給が防止され、バッテリ
の障害が防止される。

【００１０】請求項５記載の発明は、前記充電電流供給
手段を、前記電動車両の制動時に、該電動車両の車輪と
共に回転する電動モータにより発電される充電電流を供
給する構成とした。このようにすれば、電動車両の運動
エネルギーが電動モータによって電気エネルギーに変換
され、この電気エネルギーによってバッテリの充電が行
われる。従って、既存の機器を利用して運動エネルギー
の回生が行われるので、コストアップを極力抑制しつ
つ、バッテリの消耗が抑制される。

【００１１】請求項６記載の発明は、エンジンと、該エ
ンジンによって駆動される発電機と、該発電機から供給
される充電電流に基づいて前記バッテリへの充電電流の
制限を行う充電電流制限手段と、を含み、前記充電電流
供給手段を、前記電動モータからの充電電流と前記発電
機からの充電電流を供給する構成とした。このようにす
れば、電動モータからの充電電流に加え、発電機からも
充電電流が供給されるので、バッテリの充電設備がない
場所においても電動車両を使用することができる。ま
た、例えば、電動車両の急加速中に発電機が最大能力で
作動していても、発電機から供給される充電電流に基づ
いてバッテリへの充電電流が制限されるので、バッテリ
への過大な充電電流の供給が防止され、バッテリの障害
が防止される。

【００１２】請求項７記載の発明は、前記充電電流供給
手段を、前記電動車両の外部に設置された外部充電器に
よって充電電流を供給する構成とした。このようにすれ
ば、電動車両の保管中であっても、バッテリへ障害を与
えることなく、外部充電器によって全てのバッテリが完
全充電される。従って、電動車両の走行可能距離を伸ば
すことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図１は、本発明に係る電動車両のバ
ッテリ充電装置の第１実施形態を示すシステム構成図で
ある。本実施形態における電動車両（以下「車両」とい
う）１は、直列接続されたｎ個のバッテリＢ₁〜Ｂ
_nと、バッテリＢ₁〜Ｂ_nから供給される直流電流を交
流電流に変換するインバータ２と、車両１の駆動輪３を
ディファレンシャルギヤ４を介して駆動する交流モータ
５と、車両の制動を行うべく各車輪に取り付けられる電
子制御ブレーキ６と、電子制御ブレーキ６の制動力制御
を行うブレーキコントローラ７と、アクセル信号，車速
信号及びブレーキ信号に基づいて車両１の各種制御を行
う車両コントローラ８と、車両コントローラ８からの信
号に基づいてインバータ２及びブレーキコントローラ７
の制御を行うインバータ・ブレーキ制御回路９と、を含
んで構成される。

【００１４】インバータ・ブレーキ制御回路９は、イン
バータ２を制御することによって、車両１が交流モータ
５の動力で走行する力行時には、交流モータ５に供給さ
れる電流を制御する力行制御を行い、車両１の制動時に
は、交流モータ５で発生した電流によってバッテリＢ₁
〜Ｂ_nの充電を行う回生制御を行う。また、バッテリＢ
₁〜Ｂ_nの充電制御を行う構成として、バッテリＢ₁〜
Ｂ_nには、各バッテリの端子間電圧を監視し、端子間電
圧が所定値以上になると、バッテリへの充電電流をバイ
パスすると共に、バッテリの充電が完了したことを示す
信号（以下「充電完了信号」という）を出力するバッテ
リモニタＢＭ₁〜ＢＭ _nが並列に接続されている。バッ
テリモニタＢＭ₁〜ＢＭ_nには、各バッテリの液温Ｔを
検出するサーミスタ等の温度センサ（温度検出手段）Ｔ
Ｈ₁〜ＴＨ_nが備えられており、バッテリモニタＢＭ₁
〜ＢＭ_nは、検出された液温Ｔに基づいてバッテリＢ₁
〜Ｂ_nの充電電流が許容充電電流近傍になるように制御
を行う。なお、バッテリモニタＢＭ₁〜ＢＭ_nは、電圧
検出手段，バイパス手段，バイパス手段を作動する手
段，作動状態検出手段及び温度補正手段として作用す
る。

【００１５】さらに、バッテリモニタＢＭ₁〜ＢＭ_nか
らの充電完了信号を加算することで、充電が完了したバ
ッテリの個数を演算する加算回路１０が備えられ、車両
１の制動時に、その演算結果に基づいてインバータ・ブ
レーキ制御回路９が、インバータ２の回生制御を行って
バッテリＢ₁〜Ｂ_nへの充電電流の制御を行う。なお、
インバータ・ブレーキ制御回路９及び加算回路１０は、
車両１の力行制御及び回生制御を行う電源コントローラ
１１として機能する。また、以上説明しなかった符号１
２は、図示しないイグニッションスイッチのＯＮに連動
して作動するコンタクタである。さらに、上記構成にお
いては、交流モータ５が充電電流供給手段として作用
し、インバータ・ブレーキ制御回路９及びインバータ２
が充電電流制御手段として作用する。

【００１６】図２は、バッテリモニタＢＭ₁〜ＢＭ_nの
具体的な構成を示す電気回路図であって、任意のバッテ
リモニタＢＭ_i及びＢＭ_i-1（但し、ｉ＝２〜ｎ−１）
を示す。なお、バッテリモニタＢＭ_iとＢＭ_i-1とは同
一構成であるので、以下の説明では、バッテリモニタＢ
Ｍ_iについてのみ説明し、バッテリモニタＢＭ_i-1につ
いての説明は省略する。

【００１７】バッテリモニタＢＭ_iは、バッテリＢ_iの
端子間電圧Ｖ_iを分圧する抵抗Ｒ_1i，Ｒ_2iと、基準電圧
Ｖ_refを規定する電源Ｖ_refiと、抵抗Ｒ_2iによって分圧
された電圧Ｖ_2iと基準電圧Ｖ_refとを比較してＶ_2i≧Ｖ
_refとなったとき、信号を出力するオペアンプＵ_1iと、
オペアンプＵ_1iからの出力に基づき充電電流をバイパス
するトランジスタＱ_iと、トランジスタＱ_iのコレクタ
側に接続される抵抗Ｒ _3i，Ｒ_4iと、抵抗Ｒ_3iの両端の電
圧を比較してトランジスタＱ_iが充電電流をバイパスし
たことを検出し、検出信号を加算回路１０（図１参照）
に出力するアイソレーションアンプＵ_2iと、回路を保護
するためのダイオードＣＲ_iと、を含んで構成される。
また、抵抗Ｒ_2iの両端には、バッテリＢ_iの液温Ｔ_iを
検出する温度センサＴＨ_iが接続されている。

【００１８】ここで、温度センサＴＨ_iは、液温Ｔ_iの
上昇に従ってその抵抗値が小さくなる負の温度係数を有
するものである。また、アイソレーションアンプＵ
_2iは、バッテリＢ_iの端子間電圧Ｖ_iが加算回路１０に
印加されないようにするものである。さらに、ダイオー
ドＣＲ_iは、何らかの原因でバッテリＢ_iに逆電圧が印
加された場合に、バッテリモニタＢＭ_iを保護するため
のものである。

【００１９】なお、図中の符号Ｒｂ_iは、バッテリＢ_i
の内部抵抗である。次に、かかる構成からなるバッテリ
モニタＢＭ_iの作用について説明する。バッテリＢ_iの
充電を開始した直後は、バッテリＢ_iの端子間電圧Ｖ_i
は小さく、抵抗Ｒ_2iによって分圧された電圧（以下「分
圧電圧」という）Ｖ_2iは、基準電圧Ｖ_refよりも小さい
ため、トランジスタＱ_iが作動しない。従って、充電電
流ｉはバイパスされず、充電電流ｉによってバッテリＢ
_iの充電が行われる。

【００２０】バッテリＢ_iの充電の進行に伴って、バッ
テリＢ_iの端子間電圧Ｖ_iは徐々に大きくなり、分圧電
圧Ｖ_2iも徐々に大きくなる。そして、分圧電圧Ｖ_2iが基
準電圧Ｖ_ref以上になると、オペアンプＵ_1iからトラン
ジスタＱ_iに信号が出力される。すると、トランジスタ
Ｑ_iが作動し、充電電流ｉがバイパスされる。この際、
抵抗Ｒ_3iに電流が流れるため、抵抗Ｒ_3iの両端に電圧差
が生じ、これを検出したアイソレーションアンプＵ
_2iが、充電完了信号を加算回路１０に出力する。

【００２１】要するに、バッテリモニタＢＭ_iは、バッ
テリＢ_iの端子間電圧Ｖ_iが所定電圧以上になったと
き、充電電流をバイパスしてバッテリＢ_iの充電が行わ
れないようにすると共に、充電完了信号を出力する。以
上説明した機能の他に、バッテリモニタＢＭ_iは、バッ
テリＢ_iの液温Ｔ_iに基づく温度補正を行っている。

【００２２】即ち、図３に示すように、バッテリＢ_iに
障害を与えない最大充電電流ｉ_maxは、充電状態（完全
充電状態を１００％としたときの充電状態をいう。以下
同様）ＳＯＣが同一の場合には、液温Ｔ_iが高いほど大
きくなる。従って、バッテリＢ_iの液温Ｔ_iに基づきそ
の抵抗値が変化する温度センサＴＨ_iにより、分圧電圧
Ｖ_2iを変化させて、トランジスタＱ_iが充電電流ｉをバ
イパスするタイミングを変更する。具体的には、バッテ
リＢ_iの液温Ｔ_iが上昇すると、温度センサＴＨ_iの抵
抗値が小さくなるので、抵抗Ｒ_2iと温度センサＴＨ_iと
の合成抵抗が小さくなる。従って、オペアンプＵ_1iに出
力される分圧電圧Ｖ_2iも小さくなり、分圧電圧Ｖ_2iが基
準電圧Ｖ_ref以上になるバッテリＢ_iの端子間電圧Ｖ_i
が大きくなる。

【００２３】なお、充電電流をバイパスさせる基準電圧
Ｖ_refは、図４に示すように、充電状態ＳＯＣが１００
％に近づくとバッテリＢ_iの端子間電圧Ｖ_iが急増する
ことを考慮して、液温Ｔ_iが高温時であって、かつ、充
電状態が１００％付近の許容最大電流に基づき設定す
る。次に、インバータ・ブレーキ制御回路９及び加算回
路１０からなる電源コントローラ１１について説明す
る。

【００２４】加算回路１０は、バッテリモニタＢＭ₁〜
ＢＭ_nから出力された充電完了信号に基づき、バッテリ
モニタＢＭ₁〜ＢＭ_nの内いくつが充電電流をバイパス
しているかを演算し、その結果をインバータ・ブレーキ
制御回路９に出力する。インバータ・ブレーキ制御回路
９は、加算回路１０からの出力信号と、車両コントロー
ラ８からのアクセル信号，車速信号及びブレーキ信号に
基づき、インバータ２の力行制御，回生制御、及び、ブ
レーキコントローラ７を介しての電子制御ブレーキ６の
制御を行う。

【００２５】ここで、車両コントローラ８から交流モー
タ５を力行運転する指令が出ているときには、インバー
タ・ブレーキ制御回路９は、加算回路１０からの出力信
号は使用せず、交流モータ５の力行制御のみを行う。一
方、車両コントローラ８から交流モータ５を回生運転す
る指令が出ているときには、加算回路１０からの出力信
号に基づき、インバータ２の回生電流を制御する。回生
電流が小さく交流モータ５による制動力が不足し、車両
１の制動力が不足する場合には、ブレーキコントローラ
７に制動力を増加するように指令を出す。従って、回生
運転時においても、所定の制動力を発揮することができ
る。

【００２６】図５は、本発明に係る電動車両のバッテリ
充電装置の第２実施形態を示すシステム構成図である。
本実施形態は、いわゆるハイブリッド電動車両に本発明
に係るバッテリ充電装置を適用したものである。なお、
先の第１実施形態（図１参照）と同一構成には同一符号
を付し、その説明は省略することとする。ハイブリッド
電動車両２０は、回生運転時以外でも、エンジン２１の
出力を駆動源とした交流発電機（充電電流供給手段）２
２を作動させて、交流発電機２２からの交流電流をイン
バータ２３によって直流電流に変換し、この直流電流に
よって交流モータ５の駆動及びバッテリＢ₁〜Ｂ_nの充
電を行うことができる。従って、インバータ２３からの
直流電流をバッテリＢ₁〜Ｂ_nに供給制御する充電電流
制御手段として、ダイオード２４，トランジスタ２５及
びゲートドライブ回路２６が備えられている。なお、か
かる構成においては、電源コントローラ２７は、加算回
路１０，インバータ・ブレーキ制御回路９及びゲートド
ライブ回路２６から構成されている。

【００２７】ゲートドライブ回路２６は、インバータ・
ブレーキ制御回路９からの信号に基づき、トランジスタ
２５のベースへの供給電流をデューティ制御する。トラ
ンジスタ２５は、ゲートドライブ回路２６からの供給電
流に基づいて、インバータ２３からの直流電流を、バッ
テリＢ₁〜Ｂ_nへ分岐させる。なお、ダイオード２４
は、トランジスタ２５の非作動時に、インバータ２３か
らの直流電流がバッテリＢ₁〜Ｂ_nへ供給されないよう
にするものである。

【００２８】次に、図１及び図５で示した電動車両のバ
ッテリ充電装置の制御内容を、図６及び図７に示すフロ
ーチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、
イグニッションスイッチのＯＮと同時に実行が開始され
る電源コントローラ１１或いは２７の制御を示し、両者
で共通して使用され得るものである。ステップ１（図で
は「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、変数の初期化
等の各種初期化を行う。

【００２９】ステップ２では、インバータ・ブレーキ制
御回路９がインバータ２に回生指令を出しているか否か
を判断し、回生指令を出しているときには（Ｙｅｓ）、
ステップ３へと進み、回生指令を出していないときには
（Ｎｏ）、ステップ２の処理を繰り返す。ステップ３で
は、バッテリの特定を行うループカウンタｉ及び充電が
完了したバッテリの個数を示す変数ｊの初期化を行う。
具体的には、ループカウンタｉ＝１（１つ目のバッテリ
Ｂ₁）、変数ｊ＝０（充電が完了したバッテリなし）と
する。

【００３０】ステップ４では、バッテリＢ_iが充電を完
了したか否かを、バッテリモニタＢＭ_iからの充電完了
信号に基づき判断し、充電が完了していたら（Ｙｅ
ｓ）、ステップ５において変数ｊのインクリメントを行
い、充電が完了していなければ（Ｎｏ）、ステップ６へ
と進む。ステップ６では、ループカウンタｉのインクリ
メントを行う。

【００３１】ステップ７では、ループカウンタｉがバッ
テリの個数ｎより大きくなったか否か（ｉ＞ｎ）を判断
し、ｉ＞ｎ（Ｙｅｓ）であれば、ステップ８へと進み、
ｉ≦（Ｎｏ）であれば、ステップ４へと戻る。ここで、
ステップ３〜ステップ７の処理は、加算回路１０で行わ
れる処理であり、バッテリＢ₁〜Ｂ_nの内いくつのバッ
テリが充電完了しているかを調べるものである。

【００３２】ステップ８では、ハイブリッド電動車両で
あるか否かを判断し、ハイブリッド電動車両であれば
（Ｙｅｓ）、ステップ９へと進み、ハイブリッド電動車
両でなければ（Ｎｏ）、ステップ１０へと進む。ステッ
プ９では、実際に回生モード中か否かを判断し、回生モ
ード中であれば（Ｙｅｓ）、ステップ１０へと進み、回
生モード中でなければ（Ｎｏ）、ステップ１５へと進
む。

【００３３】ステップ１０では、インバータ２からの回
生電流は最大充電電流以下か否かを判断し、回生電流≦
最大充電電流（Ｙｅｓ）であれば、ステップ１１へと進
み、回生電流＞最大充電電流（Ｎｏ）であれば、ステッ
プ１２においてインバータ２へ回生電流を減少させるよ
うに指令を出力する。ステップ１１では、回生ブレーキ
力、即ち、交流モータ５によって発生し得る制動力が、
車両コントローラ８から出力されるブレーキ信号等に基
づいて判断される要求ブレーキ力より小さいか否かを判
断し、回生ブレーキ力＜要求ブレーキ力（Ｙｅｓ）であ
れば、ステップ１３へと進み、回生ブレーキ力≧要求ブ
レーキ力（Ｎｏ）であれば、ステップ２へと戻る。

【００３４】ステップ１３では、要求ブレーキ力に対し
て回生ブレーキ力が不足しているので、ブレーキ力の不
足分を電子制御ブレーキ６で補い、車両のブレーキ力を
確保するため、ブレーキコントローラ７にブレーキ作動
指令を出力する。ステップ１４では、走行が終了したか
否かを判断し、走行が終了したときは（Ｙｅｓ）、本ル
ーチンの処理を終了し、走行が継続しているときは（Ｎ
ｏ）、ステップ２へと戻る。

【００３５】ステップ１５〜ステップ１９は、ハイブリ
ッド電動車両が回生モード中でないとき、即ち、力行中
或いは停車中の制御内容を示したものである。ステップ
１５では、バッテリＢ₁〜Ｂ_nの充電のために発電が必
要か否かを判断し、発電が必要であれば（Ｙｅｓ）、ス
テップ１６へと進み、発電が必要でなければ（Ｎｏ）、
ステップ１４へと進む。

【００３６】ステップ１６では、発電機２２の発電電流
が、加算回路１０の出力に基づいて演算される要求電流
より大きいか否かを判断し、発電電流＞要求電流（Ｙｅ
ｓ）であれば、ステップ１７へと進み、発電電流≦要求
電流（Ｎｏ）であれば、ステップ１４へと進む。ステッ
プ１７では、発電電流が要求電流より大きいので、ゲー
トドライブ回路２６に、トランジスタ２５へ供給する電
流のデューティ比を小さくしてバッテリＢ₁〜Ｂ_nへの
充電電流を減少させるように指令を出力する。

【００３７】ステップ１８では、車両を走行させるため
の交流モータ５が要求するモータ要求電流に対して、発
電機２２の発電電流が過大か否かを判断し、発電電流が
過大であれば（Ｙｅｓ；発電電流＞モータ要求電流）、
ステップ１９へと進み、発電電流が過大でなければ（Ｎ
ｏ；発電電流≦モータ要求電流）、ステップ１６へと戻
る。

【００３８】以上説明したステップ１〜ステップ１９に
おける処理を要約すると、先ず、電源コントローラ１１
或いは２７は、回生制御指令を出しているときに（ステ
ップ２）、充電が完了したバッテリの個数を調べる（ス
テップ３〜ステップ７）。次に、ハイブリッド電動車両
でない場合には（ステップ８）、回生電流がバッテリＢ
₁〜Ｂ_nの最大充電電流以下になるようにインバータ２
を制御しつつ（ステップ１０及びステップ１２）、車両
の制動力が不足しないように必要に応じて電子制御ブレ
ーキ６の作動制御を行う（ステップ１１及びステップ１
３）。一方、ハイブリッド電動車両である場合には（ス
テップ８）、回生モード中（ステップ９）においては、
ステップ１０〜ステップ１３の処理を行い、回生モード
中でなく、かつ、発電が必要であれば（ステップ９及び
ステップ１５）、バッテリＢ₁〜Ｂ_nへの充電電流の制
限を行うと共に（ステップ１６及びステップ１７）、発
電電流の制御を行う（ステップ１８及びステップ１
９）。

【００３９】従って、ハイブリッド電動車両であるか否
かに関わらず同一の制御内容でかかる制御が行われるの
で、車両の制御回路の開発コストを低減することができ
る。また、バッテリＢ₁〜Ｂ_nへの充電電流が必要最小
限となるので、バッテリの損傷を防止することができ
る。さらに、車両の力行のための発電制御が行われるの
で、発電のための燃料の消費を極力抑制することがで
き、燃費の向上及び地球環境への影響を極力抑制するこ
とができる。

【００４０】図８〜図１１は、バッテリモニタＢＭ_iの
制御精度を向上した他の実施形態を示している。即ち、
図８において、バッテリセンサＢＭ_iは、温度センサＴ
Ｈ_iとオペアンプＵ_1iとの間に、温度特性補正手段とし
ての温度特性補正回路３０を介装した構成となってい
る。温度特性補正回路３０は、図９に示すように、液温
が所定温度に到達するまでは、液温の上昇と共にトラン
ジスタＱ_iへの供給電流を徐々に減少させることでバイ
パス電流を減少させ、液温が所定温度に到達した後は、
液温の上昇と共にトランジスタＱ_iへの供給電流を徐々
に増大させることでバイパス電流を増大させて、バッテ
リＢ_iの保護を行う。

【００４１】温度特性補正回路３０は、種々の回路によ
って実現される。その一実施形態として、図１０に示す
デジタル方式温度特性補正回路、及び、図１１に示すア
ナログ方式温度補正回路について説明する。図１０にお
いて、デジタル方式の温度特性補正回路３０は、基準電
圧Ｖ_refが印加される抵抗Ｒ₁₀₀と、温度センサＴＨ_i
と抵抗Ｒ₁₀₀との合成抵抗値Ｒをデジタル値に変換する
Ａ／ＤコンバータＵ₁₀₀と、変換された合成抵抗値Ｒ基
づいて補正した抵抗値Ｒ’を検索するテーブルを記憶し
たＲＯＭＵ₁₀₁と、検索された抵抗値Ｒ’をアナログ値
に変換するＤ／ＡコンバータＵ₁₀₂と、を含んで構成さ
れる。

【００４２】図１１において、アナログ方式の温度特性
補正回路３０は、基準電圧Ｖ_refが印加される抵抗Ｒ₅₀
と、温度センサＴＨ_iに接続される抵抗Ｒ₅₁と、抵抗Ｒ
₅₁によって電圧降下された電圧とアース電圧とを比較す
るオペアンプＵ₃と、オペアンプＵ₃の入力側と出力側
とを接続する抵抗Ｒ₅₂と、オペアンプＵ₃の入力側に接
続されたダイオードＣＲ₅₁〜ＣＲ₅₂と、基準電圧Ｖ_ref
とオペアンプＵ₃の出力側とを接続すると共に、途中に
ダイオードＣＲ₅₁〜ＣＲ₅₃の出力が夫々接続される抵抗
Ｒ₅₃〜Ｒ₅₈と、を含んで構成される。

【００４３】かかる構成からなる温度特性補正回路３０
によれば、図９に示すような温度特性が得られる。な
お、図１０及び図１１は、温度特性補正回路３０の単な
る一実施形態を示したものにすぎず、如何なる回路構成
によって実現してもよい。図１２は、本発明に係る電動
車両のバッテリ充電装置の第３実施形態を示すシステム
構成図である。本実施形態は、車両外部に設置された充
電電流供給手段としての外部充電器４０からバッテリＢ
Ｍ₁〜ＢＭ_nに充電を行うものである。なお、先の第１
及び第２実施形態（図１及び図５参照）と同一構成には
同一符号を付し、その説明は省略することとする。

【００４４】電源コントローラ４１を構成する外部充電
器４０は、加算回路１０からの信号、即ち、バッテリＢ
Ｍ₁〜ＢＭ_nの内いくつが充電完了しているかを示す信
号に基づいて、出力する充電電流の制御を行う。具体的
には、充電が完了したバッテリの個数の増加に伴い、充
電電流を徐々に減少させてバッテリＢＭ₁〜ＢＭ_nへの
過大な電流供給を制限する。

【００４５】従って、かかる制御を行うことによって、
先の第１及び第２実施形態と同様な効果を得ることがで
きる。なお、以上説明した第１〜第３実施形態では、バ
ッテリモニタＢＭ₁〜ＢＭ_n及び温度特性補正回路３０
は、電気回路より構成されているが、例えば、マイクロ
コンピュータを内蔵するＥＣＵ（電子制御装置）によっ
て、ソフトウエア的に制御するように構成することも可
能である。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、バッテリの過充電及びバッテリへの過大な
充電電流の供給が防止され、バッテリに障害を与えるこ
となく、全てのバッテリを完全充電することができる。
請求項２記載の発明によれば、バッテリを常に最大許容
充電電流近傍で充電することができ、充電時間の短縮を
図ることができる。

【００４７】請求項３記載の発明によれば、バッテリの
電解液の過度な温度上昇を抑制してバッテリの障害を防
止しつつ、バッテリの充電を促進することができる。請
求項４記載の発明によれば、充電が完了していないバッ
テリへの過大な充電電流の供給が防止され、バッテリの
障害を防止することができる。請求項５記載の発明によ
れば、コストアップを極力抑制しつつ、バッテリの消耗
を抑制することができる。

【００４８】請求項６記載の発明によれば、バッテリの
充電設備がない場所においても電動車両を使用すること
ができる。また、バッテリへの過大な充電電流の供給が
防止され、バッテリの障害が防止される。請求項７記載
の発明によれば、電動車両の保管中に、バッテリへ障害
を与えずに全てのバッテリが完全充電され、電動車両の
走行可能距離を伸ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示すシステム構成図

【図２】同上のバッテリセンサの一実施形態を示す回
路図

【図３】充電状態と最大許容充電電流との関係を示す
線図

【図４】充電状態とバッテリ端子間電圧との関係を示
す線図

【図５】本発明の第２実施形態を示すシステム構成図

【図６】図１及び図５におけるシステムで使用される
電源コントローラの制御内容を示すフローチャート

【図７】同上

【図８】同上のバッテリセンサの他の実施形態を示す
概略回路図

【図９】同上の温度特性補正回路におけるバッテリ温
度とバイパス電流との関係を示す線図

【図１０】同上の温度特性補正回路の一実施形態を示
すデジタル方式温度特性補正回路

【図１１】同上の温度特性補正回路の他の実施形態を
示すアナログ方式温度特性補正回路

【図１２】本発明の第３実施形態を示すシステム構成
図

【符号の説明】

１電動車両２インバータ５電動モータ９インバータ・ブレーキ制御回路１０加算回路２０ハイブリッド電動車両２１エンジン２２発電機２３コンバータ２４ダイオード２５トランジスタ２６ゲートドライブ回路３０温度特性補正回路４０外部充電器Ｂ₁〜Ｂ_n バッテリＢＭ₁〜ＢＭ_n バッテリモニタＴＨ₁〜ＴＨ_n 温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０２Ｊ 7/10 Ｈ０２Ｊ 7/10 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直列接続された複数のバッテリにより電動
モータを駆動して走行する電動車両において、前記バッ
テリの充電を行うバッテリ充電装置であって、前記バッテリに該バッテリを充電するための充電電流を
供給する充電電流供給手段と、前記各バッテリへの充電
電流をバイパスするバイパス手段と、前記各バッテリの
端子間の電圧を検出する電圧検出手段と、検出された端
子間電圧が所定電圧以上になったときに、前記バイパス
手段を作動する手段と、該バイパス手段の作動状態を検
出する作動状態検出手段と、検出されたバイパス手段の
作動状態に基づき、前記充電電流供給手段からの充電電
流を制御する充電電流制御手段と、を含んで構成された
ことを特徴とする電動車両のバッテリ充電装置。
【請求項２】前記バイパス手段を作動する手段は、前記
各バッテリの電解液の温度を検出する温度検出手段と、
検出された温度の上昇に伴って、該バッテリへの充電電
流をバイパスするタイミングを遅延させる温度補正手段
と、を含んで構成された請求項１記載の電動車両のバッ
テリ充電装置。
【請求項３】前記温度補正手段は、検出された温度が所
定温度未満のときに、温度上昇に伴って前記バッテリへ
の充電電流をバイパスするバイパス電流を減少させ、検
出された温度が所定温度以上のときに、温度上昇に伴っ
て前記バイパス電流を増加させる温度特性補正手段を備
える構成である請求項１又は２に記載の電動車両のバッ
テリ充電装置。
【請求項４】前記充電電流制御手段は、作動している前
記バイパス手段の個数を加算し、加算結果に基づいて前
記充電電流供給手段からの充電電流を減少させる構成で
ある請求項１〜３のいずれか１つに記載の電動車両のバ
ッテリ充電装置。
【請求項５】前記充電電流供給手段は、前記電動車両の
制動時に、該電動車両の車輪と共に回転する電動モータ
により発電される充電電流を供給する構成である請求項
１〜４のいずれか１つに記載の電動車両のバッテリ充電
装置。
【請求項６】エンジンと、該エンジンによって駆動され
る発電機と、該発電機から供給される充電電流に基づい
て前記バッテリへの充電電流の制限を行う充電電流制限
手段と、を含み、前記充電電流供給手段は、前記電動モータからの充電電
流と前記発電機からの充電電流を供給する構成である請
求項５記載の電動車両のバッテリ充電装置。
【請求項７】前記充電電流供給手段は、前記電動車両の
外部に設置された外部充電器によって充電電流を供給す
る構成である請求項１〜４のいずれか１つに記載の電動
車両のバッテリ充電装置。