JPS6055829A

JPS6055829A - 電気自動車の充電装置

Info

Publication number: JPS6055829A
Application number: JP58162422A
Authority: JP
Inventors: 修多田; 川崎　年一
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; Daihatsu Kogyo KK
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 1983-09-02
Filing date: 1983-09-02
Publication date: 1985-04-01

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】発明の分野この発明は電気自動車の充電装置に関し、特に電気自動
車のバッテリを充電するための車載式の充電装置に関す
る。

発明の背景電気自動車を走行させるためのエネルギ源であるバッテ
リは、たとえば該自動車の走行終了後次の走行に備えて
充電する必要がある。従来の電気自動車の充電装置では
、この充電に際し充電すべき電流Ｑ、を適正に測定する
ことかできづ“、充電不足または過充電のおそれがあっ
た。そして、もし充電不足であれば、次に電気自１車を
走行させたとぎにたとえは所定の距離を走らないという
ことになる。他方過充電を続ければ、バッテリの寿命を
縮めてしまうという欠点がある。

発明の目的この発明は、上記背景に鑑みてなされたものである。こ
の発明の目的は、バッテリの放電電流量を積算し、ぞの
積算値に基づいでバッテリに充電すべき・充電電流量を
計算し、その計算値だけ充電するようにした電気自動車
の充電装置を提供することである。

発明の構成この発明は、■電気自動車の走行に伴なうバッテリの放
電電流量をｔｆＡｎする手段、■積算手段のａ算値に基
づいて、バッテリに充電すべき充電電′ａ量を計算する
手段、■計算手段の結果に従って充電を行なう充電手段
を含む、電気自動車の充電装置である。

発明の効果この発明は、上述のように構成したので、バッテリに充
電すべき充電電流量が、バッテリの放電電流量に基づい
て計算され、常に最も適正な電流量だけ充電を行なうこ
とができる。そして過充電や充電不足の防止を図ること
ができる。

この発明の上述の構成およびその特徴は、図面を参照し
て行なう以下の実施例の説明から一層明らかとなろう。

実施例の説明第１図は本発明の一実施例が適用される充電回路の一例
を示す図である。この充電回路は電気自動車の駆動回路
に兼用されている。まずこの回路の動作について簡単に
説明する。カ行時（電気自動車が走行するとき）は、メ
インスイッチ１がオンし、バッテリ２、メインスイッチ
１、電動機３、平滑用コイル４、チョッパ回路５、バッ
テリ電流検出用シャント６、バッテリ２の回路に電流が
流れる。このときチョッパ回路５によって電動ｎ３０回
転数等が制御される。

一層バツテリ２を充電する場合は、充電器入力端子７に
、たとえばＡ、Ｃ２００Ｖを接続１ノ、充電用コンタク
タ１３を投入する。これによ・）で１次コイル８と２次
コイル（平滑用コイル）４との間の電磁誘導によりバッ
テリ２に電流が充電される。すなわち、正の半サイクル
のときは、２次コイル４、電動機３、ダイオード９、バ
ッテリ２、バッテリ電流検出用シャント６、サイリスク
１０．２次コイル４の回路に電流が流れる。他方負の半
サイクルの場合は、２次コイル４、ダイオード１１、バ
ッテリ２、バッテリ電流検出用シャント６、サイリスタ
１２．２次コイル４の回路に′ｉＪｉ流が１１辷れる。

上記正の半サイクルおよび負の半サイクルの場合におい
て、サイリスタ１０１３よび１２を制御することにより
バッテリ２の充電が制御される。

この発明ｔよ、制御手段によってナイリスタ１０（１５
よび１２を制御し、バッテリ２の放電電流ｍに応じて、
バッテリ２に所定の電流量を充ｍするようにしたもので
ある。

第２図は、上記第１図の回路を制御゛する制御手段の構
成ブロック図である。

第２図において、制御手段は種々の演算、制御を実行す
るＣＰＬＩ２１、ＣＩ−’Ｕ２１の動作ブト１グラムを
格納するＲ　ＯＭ　２２、ＣＰＵ２１の演算データＡｂ
所定の入力データ等を一時記憶するＲ　Ａ　Ｍ２Ｓを含
む、ＣＰＩＪ２１には入力用インターフ１イス２４を弁
して、少なくとも次の信号が与えられ１いる。■リアル
タイムクロック２５からの信号。この信号は、後述ツる
ように、電気自ｗＪ卓のｆｉ　１．ｔ　１間の測定や、
現在時刻を知るのに用いられる。■入力キー２６からの
信号。この信号には、たとえば次に電気自動中の使用開
始をりる時刻等を表わＪ信号が含まれる。■充電コンゼ
ント接続信号。これは、上述した充電器の入力端子７に
交流電諒を接続したことを知らせる信号である。■パラ
テリ電沫およびバッテリ電圧を表わす信号。

これら各信号は、Ａ／Ｄコンバータ２７でディジタル信
号に変Ｍｊ！されて与えられる。■過温度検知信＠。こ
の信号は、バッテリ２（第１図）の潤度が充電のため上
昇し過ぎたときに与えられる。

ＣＰ　ｔＪ　２１には上述の各信号が入力され、ＣＰ（
）２１はこれら各信号に基づい−Ｃ所定の演綽、制御デ
ータを出力する。すなわち、ＣＰＩＪ　２１からは、出
力用インターフエイス２８を介しで、次の信号が出力さ
れる。■残存容量計に与える信号。

この信号はバッテリの充電状態を示′１Ｊ残存容堡計（
図示せず）に与える信号である。■サイリスタ１０およ
び１２の制御信号、このイム号によってバッテリ２の充
電電流量や充電時間等が制御ルされる。

■充電用コンタクタ投入信号。この信号１こよつ（、充
電コンタクタ１３が投入され、充電か開始される。■デ
ィスプレイ出力信号。この信号は、各種時間表示用デー
タ、＠充電表示用データ等をデ・Ｃスプレィ３２にうえ
る悟っである。■６よび■の信号は、出力用インターフ
ェイス２８からディジタル信号で出力されるため、Ｄ　
、／’　Ａコンパ−９２９によってアナログ信号（二″
ｇ′、換され−Ｃ出力される。

なお、この実施例では、ＣＰｔＪ　２１を電気自動車の
カ行を制御するためのＣＰＵと兼用したので、ＣＰＬＪ
２１は通常はカ行時制御用インターフェイス３０を介し
て入出力される信号に基づきチョッパ回路５（第１図）
の制御その仙カ行に必要な制御等を行なう。ぞして、割
込みパルス発生器３゛１から割込みパルスが入力された
とき、上記入力用インターフェイス２４から入力される
各データに基づいて、この発明の特徴であるバッテリ２
の充電制御を行なうのである。

なお、バッテリ充電装置のために、別にＣＰＵを設けて
制御動作を行なわせることももちろんできる。

第３図は、電気自動車（図示せず）の走行に伴なうバッ
テリ２（第１図）の放電電流を算定するサブルーチンを
示すフロー図である。第４図は放電電流■の算定のため
の計算方法を説明４−るための図℃ある。第４図に示す
ように、この実施例（−は放電に伴なうバッテリ電流量
の変化を１時間軸」と「バッテリ電流」とで凹まれる面
積としてめ−Ｃいる。

第３図および第４図を参照して、第２図に示す制御手段
が放電電流を算定する動作について説明する。第２図に
示す制御手段における放電電流算定フローは、前述のよ
うに、カ行時の制御プログラムの中で割込み処理プログ
ラムとして実行される。すなわち、割込みパルス発生器
３１から割込み信号が時間Ｔ１ごとにＣＰＵ２１に与え
られる。

この与えられた割込み信号に基づいて、ＣＰＵ　２１は
Ｔ１時間ごとに放電電流の算定処理プログラムを実行す
る。

まず、割込み信号が入力されたとき、その信号に応答し
て、ＣＰＵ２１はバッテリ電流ＩＢｎを読込む。たとえ
ば、第４図においてバッテリ電流ＩＢ、を読込む。そし
てＩＢ、を読込んだときから短時間へを後に再びバッテ
リ電流ＩＢ（ｎ＋１）を読込む。たとえばＩ　８　ｚを
読込む。時間Δ［はごく短詩間Ｃあり、この時間Δｔに
おけるバッテリ電流の変化ＩＢ、→ｌＢ２はほぼ直線的
に変化しているものと考えられる。それゆえこれらＩＢ
ｎ、Ｔ１３（ｎ＋１）、Δｔ−に基づいて、ｆｌｉ電’
Ｒ流量を表わす面積Ｓｎ　（たとえば面積Ｓ、（第４図
参照）〉を次式に従って計算する。

Ｓｎ　＝　［（ＩＢｎ　＋ＩＢ　（ｎ　＋Ｉ　）　）Δ
ｔ］／２ざらに請求めた面積３　ｎを△ｆｆ１（Ａ＝１
”’ｔ／△１ンし、時間下１間の電流量をめる（ステ・
ンプ８５）。そして割込み信号の入力ことに、すなわち
時間１゛１ごとに算定された放圧電流浄、Ｓ＋ｎ（＝Ａ
Ｓ１１）はＲＡＭ２３にｇｉ粋記憶されるとともに、そ
れに基づいて残存容量が計算され、残存６　Ｗｊ　ｊｔ
ｌ（図示せず）に出力される（ステラフ３６．３７）。

割込みパルス発生器３１（第２図）からの割込みイき号
は、電気自動車のキースイッチがオフになったことによ
＆’）　ｉＦｂ作を停止し、そのとぎリアルタイムクロ
ック２５から入力される時間、寸なわち放電終了時間を
ＦでＡＭ２３に記憶でる。そし−（次に説明する充電制
御ルーチンに進むことになる。

第５図は、第２図に示ず制御］・段の充電制御動作を説
明するためのフロー図である。第２図４３よび第５図を
主として参照して、この制御手段による充電制御動作に
ついて説明する。

充電制御ルーチンが開始すると、充電端子７（第１図）
に交流電源が接続されるのを待ち、充電端子７に交流電
源が接続されたとき、ＣＰＵ２１はリアルタイムクロッ
ク２５から現在時刻を読取る。そして充電開始スイッチ
（図示せず）がオンされるのを待つ（ステップＳ１１〜
Ｓ１３）。

充電開始スイッチがオンされると、ＣＰＵ２１はバッテ
リ２を一度充電したか否かを判別する。

すなわち電気自動車が走行後バッテリ２を充電したか否
かの判別をする。バッテリを一度充電していた場合は、
その前回の充電終了時刻を読取る（ステップＳ１８）。

この時刻は、後述するようにＲＡＭ２３に記憶されてい
る。そして読取った時刻から、一度充電した後現在まで
の時間である放置時間が、たとえば２４０時間より長い
か否かを判別する。電気自動車のバッテリは、一般に１
日（２４時間）放置すると約１％自然放電すると言われ
でいる。それゆえ２４０時間放置すればバッテリは約１
０％放電することになる。この実施例では放置時間が２
４０時間を越え、バッテリの自然放電が１０％を越えた
とき、充電をするようにしている（ステップＳ１９）。

放置時間が２４０時間より短い場合は、表示手段（図示
せず）に満充電を表示し（ステップＳ２０）、このルー
チンの最初に戻る。

ステップＳ１４において、電気自動車を走行後バッテリ
２を一度も充電していない場合には、次のステップＳ１
５で、放置時間が１２０時間以上か否かを判別する。す
なわち前回電気自動車を使用した後今回の充電時間まで
の電気自動車の放置時間が１２０時間以上か否かを判別
する。放置時間が１２０時間以上のときは、ＲＡＭ２３
に記憶された放電電流量をＣＰＵ２１が読取り、その放
電電流利用を放置時間に基づいて補正する。すなわち放
置時間２４時間について１％自然放電があったものとし
て放電電流量Ｓｍ（第３図参照）の補正を行なう（ステ
ップＳ１６，Ｓ２７）。このように、この実施例では電
気自動車の走行に伴なう放電電流量に加えて、放置時間
が所定の時間より長い場合、その放置時間の間の自然放
電電流量を補正しているので、放電電流量をより正確に
把握することかできるという利点を有する。

次に、ステップＳ２１で充電は１０回目か否かの判別が
される。充電が１０回目以外のときは、ステップＳ２２
．Ｓ２３が実行れ、充電が１０回目であれば、ステップ
Ｓ２４．Ｓ２５が実行される。より具体的には、充電が
１０回目以外のときは、ＣＰＵ２１は充電回数をＲＡＭ
２３内に加算して記憶し、続いて充電すべき充電電流量
をＣとして、Ｃ＝Ｓｍ×１．２を決定する。すなわち１
０回目以外の普通の充電の場合は、「充電電流量」を「
放電電流量」×１２０％に決定する。

一方充電が１０回目ごとには、充電回数をリセットし（
ステップＳ２４）、上記普通充電とは異なる充電電流量
Ｃ′をＣ′＝Ｓｍ×１．４と決定する。すなわち、１０
回目の充電の度ごとに補充電として「充電電流量」は「
放電電流量×１４０％」と決定する。

このように、充電をたとえば１０回目ごとに増量して補
充電するようにすればバッテリ２の寿命が延びるという
利点を有する。

なお、このような補充電は１０回目ごとに限らず、他の
回数であってもよい。

次にバッテリ２の充電を直ちに開始するか否かを判別し
、直ちに充電しない場合は、次に述べるように次に電気
自動車の使用を開始する時刻直前に充電が終了するよう
に充電開始時刻を決定する。

すなわち、ステップＳ２７で、ユーザは電気自動車を次
に使用する使用開始時刻を入力キー２６（第２図）から
入力する。次いでＣＰＵ２１は充電すべき充電電流量か
ら充電時間を計算し、入力された使用開始時刻から充電
開始時刻を計算して設定する。なお、充電電流量と充電
時間との関係は、たとえばＲＯＭのデータテーブルに書
込まれており、それに基づいて計算が行なわれる（ステ
ップＳ２８）。

ＣＰＵ２１は所定の時間ΔＴ単位で充電開始時刻になっ
たか否かを判別し、充電開始時刻になったら、充電用コ
ンタクタ１３を投入して充電を開始する（ステップＳ２
９〜Ｓ３１）。

充電中の充電電流量の算出は、既に説明した放′ｉ８電
流傾の算出と同様の要領で行なわれる。すなわち、成る
所定時刻における充Ｗｆｆｉ流ｆＪｚ　Ｊ　ｎとその時
刻から６１時間後の充電電流ｆｆ１ｌ（＋＋＋１）で囲
まれる面積をめる。この計算は、次式に従って行なわれ
る。

Ｓｎ’−（（ｌｎ＋Ｉ　（ｎ＋１））Δビ）　、、’　
２そしてめた面積Ｓ’　ｎを３’　ＩＩ　＝３’　ｎ　
＋Ｓ’（＋１−１）として順次積算し、全充電電流量を
積篩して、ＲＡ　Ｍに記憶する。なお、充電電流量の算
出は、放電電流量の算出のように、１１時間のうちΔを
時間の放電電流量（面積ｓｎ）を測定し、測定している
。イれゆえ充電電流検出の時間間隔Δ［′は、放′Ｆｉ
電流検出の場合Δｔよりも相対的に長くとる方が、ＣＰ
Ｕ２１の制御動作が簡ｎ２１化されて便利である。

ステップ８３８では、充電中のバッテリ２の液温を検知
し、液温が非常に高くなれば、充電を停止する（ステッ
プ５３９）。

さらにガツシング電圧（充電が進んで水素ガスが発生す
るような電圧ンか否かを判別し、バッテリ２の電圧が予
め設定したガツシング電圧１ｙ、上←＝なれば、ＣＰ　
ｔＪ　２１　ハサイリスタ１０．　１２　（第１図）を
制御して、充電電流を制限する。１すなわち末期電流を
制限する（ステップ３４０，８４１＞。そして充電電流
ｕｓｎ　’が定められた充電電流量Ｃに達したときは、
充電用コンタクタ１３の投入を解除して充電を終了し、
充電終了時刻を１（ＡＭ２３に記憶して動作は終了する
。なお、この充電終了時刻は、たとえばステップ８１８
において活用される、。

なお、この実施例では充電終了時刻が、次にユーザが当
該電気自動車を使用覆る直前になるようにしたので、特
に冬期においでは、バッテリの液温が上昇Ｌ／ており、
１充電に伴なう走行式ｒ１の増加が図れるという利点を
有する。

なお、充電制御等を行なうＣＰＵ２１は、電気自動車の
キースイッチのオニ’　／”オフ、充電スイッチのオン
／オフとは無関係に常時通電しているものとジる。

この実施例では、必要充電電流Ｍより充電時間を計算し
て設定している（第５図（ステップ８２８）が、その際
［充電電流量ｊと「バッテリがガツシング電圧に達する
時間」の関係もＲＯＭ２２（第２図）のデ゛−タテ−プ
ルに格納しておくことにより、バッテリの寿命測定をす
ることもできる。

すなわち、「充電電流量−バッテリのガツシング電圧に
達する時間」には、一般に第６図に示す関係がある。つ
まりバッテリが正常な場合は、所定の充電電流がとバッ
テリがガツシング電圧に達する時間とは比例関係（第６
図においてす、ｃで示′９）にある。それゆえバッテリ
の充電開始後非常に短い時間でバッテリがガツシング電
圧に達する場合（第６図においてａで示す）には、バッ
テリ寿命が尽きたと判断することができる。そしてこの
バッテリ寿命が尽きた旨を表示手段（図示せず）に表示
することにより、バッテリの交換時期を的確に知ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が適用される電気自動車のカ行、充電
のための主回路を示す図である。第２図はこの発明の一寅施例の制御回路系ブロック図で
ある。第３図は第２図に丞５１′１ｌｔｌｌ−回路が放電ｔも
ｆＸｆ　ｆｆｌを痺定する動作を説明するためのノー−
図である。第４図は放電電流量の計算方法を説明するための図であ
る。第５図は第２図に承り制御手段の充電制御１ｌｌＩ￥を
説明するためのフロー図である。第６図はバッテリ１■す定を説明するための図である。図においで２はバッテリ、４は充電器の２次コイル、７
は充電器の入力端子、８は充電器の１次コイル、１０．
１２は充電電流量を制−するためのサイリスタ、１３は
充電用コンタクタ、２１．・は放Ｎ電流量の積算、充電
電流量の計算等を行なう中枢となるＣＰＵ、２２はＣＰ
Ｕの動１ヤプログラム等を格納するＲＯＭ、２３はｆ−
夕を一時記憶するためのＲＡ　Ｍを承り−０

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　電気臼ｗＪ車のバッテリを充電するための車載
式充電装置であって、電気自動車の走行に伴なう前記バッテリの放電電流層を
積算する放電電流量積算手段、前記積算手段の積算値に
基づいて、前記バッテリに充電すべき充Ｎ電流囲を計算
する手段、おＪζび前記計算手段の結果に従って前記バッテリに充電を行な
う充電手段を含む、電気自動車の充電装置。
（２）　前記放電電流量積算手段は、さらに前記電気自
動車が、放置されている間の時間を測定する手段を含み
、それによって自然放電による放電電流分をめて前記放
ｆｆｉ電流量積算値を補正する手段を含む、特許請求の
範囲第１項記載の電気自動車の充電装置。
（３）　前記充電手段は、前記電気自動車の使用を開始
する時刻に応答し、該使用開始時刻直前に充電が完了す
るように充電開始時刻を決定し、その充電開始時刻に充
電を開始する信号を出力する手段を含む、特許請求の範
囲第１　ＪＪｍまたは第２項に記載の電気自動車の充ｆ
ｆｉ装置。
（４）　前記計算手段は、前記積算値に所定の係数を乗
じて前記充電電流量を計算し、前記所定の係数は、予め
定められた充電回数ごどに相対的に高い係数が乗じられ
るようにした、特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
ずれかに記載の電気自動車の充電装置。