(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行モータに給電する高圧の主バッテリ、
車載の補機に給電する低圧の補機バッテリ、
前記補機バッテリにより電源電圧を給電されて前記主バッテリをモニタしつつその充放電を制御する電池コントローラ、及び、
商用電源電力を高圧直流電力に変換して前記主バッテリに給電する高圧出力部を有する直流電源、
を備え、
前記直流電源は、
前記商用電源電力を低圧直流電力に変換し、前記直流電源による前記主バッテリの充電時に前記補機バッテリから前記電池コントローラへの電源電圧印加に優先して前記電池コントローラに電源電圧を印加する低圧出力部を有する電気自動車の充電装置変換装置において、
前記補機バッテリと前記電池コントローラの電源入力端子との間に前記電源電圧の印加可能に介設されるダイオードと、前記直流電源の前記低圧出力部と前記電池コントローラの電源入力端子との間に前記電源電圧の印加可能に介設されるのダイオードとを備え、
前記直流電源の前記低圧出力部は、前記電池コントローラの許容範囲で前記補機バッテリより高い電源電圧を前記電池コントローラに出力することを特徴とする電気自動車用電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の電気自動車用電源装置において、
前記主バッテリを空冷するための冷却ファンを駆動するファンモータを有し、
前記ファンモータは、前記直流電源の高圧出力部による前記主バッテリの充電時に前記低圧出力部から給電され、かつ、前記低圧出力部から前記ファンモータへの給電開始時に前記補機バッテリから前記ファンモータへ給電されることを特徴とする電気自動車用電源装置。
【請求項３】
請求項１記載の電気自動車用電源装置において、
前記主バッテリを空冷するための冷却ファンを駆動するファンモータを有し、
前記ファンモータは、前記直流電源の高圧出力部による前記主バッテリの充電時に前記低圧出力部から給電され、
前記補機バッテリは前記スイッチング手段を通じて前記ファンモータへ給電し、
前記電池コントローラは、前記補機バッテリをモニタして、前記補機バッテリの電圧低下時に前記スイッチ手段をオンして前記低圧出力部により前記補機バッテリを充電させる制御を行うことを特徴とする電気自動車用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車において、走行モ−タ給電用の高圧の主バッテリの他に、制御装置や車載補機を駆動するための低圧の補機バッテリを設ける２バッテリ式電源構成が知られている。主バッテリは車載のエンジンや商用電源により充電されるが、車載のエンジンを用いるハイブリッド電気自動車でも場合によって商用電源により充電される。
【０００３】
２バッテリ式電源構成の電気自動車における商用電源による充電方式を図２を参照して説明する。
１は走行モータ（図示せず）に給電する高圧（２８８Ｖ）の主バッテリ、２は車載の補機たとえば電池冷却ファン駆動用のファンモータＭなどに給電する低圧（１２Ｖ）の補機バッテリ、３は補機バッテリ２により電源電圧を給電されて主バッテリ１をモニタしつつその充放電を制御する電池ＥＣＵ（電池コントローラ）、４は商用電源電力を高圧直流電力に変換して主バッテリ１に給電する高圧出力部４１を有する直流電源装置、５は主バッテリ１から給電されて補機バッテリ２を充電するDC−DCコンバータ、６は補機バッテリ２からファンモータＭへの給電を開閉するリレー、７は高圧出力部１１から主バッテリ１への給電を開閉するリレーである。
【０００４】
通常は車外に設けられる直流電源装置４の高圧出力部４１はリレー７を通じて主バッテリ１に給電し、主バッテリ１はDC−DCコンバータ５を通じて補機バッテリ２に給電する。補機バッテリ２はリレー６を通じてファンモータＭに給電し、イグニッションスイッチＩＧを通じて電池ＥＣＵ３に電源電圧を印加する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の２バッテリ式電源構成の電気自動車では、たとえば直流電源装置４により主バッテリ１の均等充電を行う際など、長時間にわたって補機バッテリ２から電池ＥＣＵ３へ電源電力を供給せねばならないため、補機バッテリ２の消耗により電池ＥＣＵ３の電源電圧が低下してその動作が不安定となる可能性が生じた。また、補機バッテリ２から電池ＥＣＵ３への給電を開閉するイグニッションスイッチなどのスイッチ手段を誤って落とすことにより電池ＥＣＵ３が落ちてしまう可能性もあった。上述した主バッテリ１の充電動作では、過去の充電履歴を参考に充電電流を制御することもあるので、このような電池ＥＣＵ３の瞬停は主バッテリ１の充電状態の推定を狂わせて高価な主バッテリ１の過充電などを招く可能性も生じる。
【０００６】
もちろん、補機バッテリ２の消耗を電池ＥＣＵ３にて検出してDC−DCコンバータ５を駆動して補機バッテリ２の充電を行うことも可能であるが、このようにすると電池ＥＣＵ３の電源電圧が急に変化したり、主バッテリ１の充電電流が急に変化したりするので、制御が複雑となり、更にDC−DCコンバータからの給電は、商用電源電力を高圧の直流電力に変換し、更に、この高圧の直流電力を低圧の直流電力に転換するという複雑な電力変換を必要とするので、電力ロスが大きかった.
また、たとえばサービスセンターに直流電源装置４が設置されており、ここに補機バッテリ２および主バッテリ１の両方とも消耗した電気自動車が持ち込まれた場合を考える。この場合の主バッテリ１の充電において、従来では補機バッテリ２が消耗しているために電池ＥＣＵ３が立ち上がらないために、直流電源装置４自体が独立に主バッテリ１の充電を制御しなければならない。しかしながら、主バッテリ１の充電動作に際しては、電池ＥＣＵ３に格納されている主バッテリ１のいままでの充放電履歴や特有の情報を参考に行うことが好ましいにもかかわらず、このように直流電源装置４自体がそれを行う場合には、このようなきめ細かい充電制御ができないという不具合がある。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、電力ロスが少なくかつ簡素な構成により、商用電源を用いた電気自動車の主バッテリの充電動作の信頼性を従来より格段に向上可能な電気自動車用電源装置を提供することをその目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電気自動車用電源装置によれば、商用電源から主バッテリへ給電する直流電源に電池コントローラへ電源電圧を給電可能な低圧出力部が新設される。
更に、低圧出力部は、主バッテリの充電時に際して、補機バッテリから電池コントローラへの電源電圧印加に優先して電池コントローラに電源電圧を印加する。
【０００９】
このようにすれば、主バッテリの均等充電のような長時間の充電時においても、補機バッテリが消耗したり、それにより電池コントローラの動作が不安定となったりすることがない。
また、補機バッテリから電池コントローラへの給電がなんらかの原因で遮断された場合や、直流電源から電池コントローラへの給電がなんらかの原因で遮断された場合でも、電池コントローラをなんら支障無く作動させることができる。
【００１０】
更に、補機バッテリの重度の消耗時でも問題なく電池コントローラによる主バッテリの充電制御を行うことができる。また補機バッテリ充電のために２段階の電力変換を行う必要がないので、主バッテリ充電時における電力使用効率を向上することもできる。
また更に、本発明では、補機バッテリおよび直流電源の低圧出力部はそれぞれ異なるダイオ−ドを通じて電池コントローラの電源端子に給電し、更に低圧出力部の出力電圧を補機バッテリのそれより高く設定している。
このようにすれば、上記で説明した低圧出力部の優先給電を一対のダイオードを追加するという簡単な構成追加のみで実現でき、更に片方からの電源電圧が急に遮断されたり、低下したりした場合でも一瞬の停電も無く電池コントローラへの電源電圧印加を維持することができる。
請求項２記載の構成によれば請求項１記載の電気自動車用電源装置において更に、主バッテリはその充電時の少なくともバッテリ温度が所定値以上の場合において冷却ファンにより空冷される。
【００１１】
本構成では特に、ファンモータは、直流電源の高圧出力部による主バッテリの充電時に低圧出力部から給電され、かつ、低圧出力部からファンモータへの給電開始時に補機バッテリからファンモータへ給電される。
このようにすれば、低圧出力部の出力インピーダンスが高くても、ファンモータの大きな起動時にその大きな起動電流により低圧出力部の出力電圧が大きく降下して電池コントローラへの印加電圧が低下するという不具合を解消することができる。
【００１２】
請求項３記載の構成によれば請求項１記載の電気自動車用電源装置において更に、主バッテリはその充電時の少なくともバッテリ温度が所定値以上の場合において冷却ファンにより空冷され、冷却ファンを駆動するファンモータは、高圧出力部による充電時には低圧出力部により駆動され、車両走行中は補機バッテリにより駆動される。
【００１３】
本構成では特に、高圧出力部におり主バッテリを充電する際に、補機バッテリの電圧が低ければ、補機バッテリからファンモータへ給電する経路のスイッチ手段をオンする。
このようにすれば、上記経路を逆流して低圧出力部により補機バッテリを充電することができ、配線の簡素化を実現することができる。この補機充電は、高圧出力部による主バッテリ充電とはまったく別個に行われるので主バッテリ充電に電位的な影響を与えることがなく、更に、低圧出力部による商用電源から一段回の電力変換により補機バッテリへ給電できるので、電力ロスも少ない。
【００１４】
【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。
なお本発明の電気自動車はエンジンを持たない純電気自動車でもよく、エンジンを併用するハイブリッド自動車でもよい。
【００１５】
【実施例】
本発明の電気自動車用電源装置の一実施例を図面を参照して説明する。
（回路説明）
この電気自動車用電源装置の回路構成を図１を参照して説明する。
１は走行モータ（図示せず）に給電する高圧（２８８Ｖ）の主バッテリ、２は車載の補機たとえば電池冷却ファン駆動用のファンモータＭなどに給電する低圧（１２Ｖ）の補機バッテリ、３は補機バッテリ２により電源電圧を給電されて主バッテリ１をモニタしつつその充放電を制御する電池ＥＣＵ（電池コントローラ）、４は直流電源装置、６は補機バッテリ２からファンモータＭへの給電を開閉するリレー、７は高圧出力部１１から主バッテリ１への給電を開閉するリレーである。
【００１６】
直流電源装置４は、商用電源電力を高圧（約２９０Ｖ）の直流電力に変換して主バッテリ１に給電する高圧出力部４１と、商用電源電力を低圧（約１４Ｖ）の直流電力に変換して補機バッテリ２に給電する低圧出力部４２とを有する。これら高圧出力部４１および低圧出力部４２はDC−DCコンバータとして周知であるので、その詳細説明は省略する。
【００１７】
電池ＥＣＵ３はマイコン装置３１と、マイコン装置３１に電源電圧を印加する電源回路３２と、低圧出力部４２から電源回路３２に達する高位電源端子３２０への給電経路に設けられるダイオ−ド３３と、補機バッテリ２からイグニッションスイッチＩＧを通じて電源回路３２の高位電源端子３２０に達する給電経路に設けられるダイオ−ド３４とからなる。マイコン装置３１は、主バッテリ１や補機バッテリ２の電圧などをモニタし、それに基づいてリレー６、７を開閉制御する。なお、この実施例では、コストダウンおよび車載重量の低減のために、本発明でいう直流電源をなす直流電源装置４のみが地上（サービスステーション）側に固定され、その他の回路や装置は電気自動車に搭載される。もちろん、直流電源装置４を電気自動車に常時搭載してもよいことは当然である。
【００１８】
（充電動作説明）
以下、この装置における特徴動作である直流電源装置４による主バッテリ１の充電動作について以下に説明する。
まず、高圧出力部４１の両端をリレー７を通じて主バッテリ１の両端に接続し、低圧出力部４２の両端を電池ＥＣＵ３の接地ラインおよびダイオ−ド３３のアノードに接続する。更に低圧出力部４２の高位出力ラインを直流モータであるファンモータＭの高位電源入力端に接続する。また、イグニッションスイッチＩＧをオンし、電池ＥＣＵ３を起動する。
【００１９】
次に、直流電源装置４のコネクタを商用電源に接続すると、受電完了信号が電池ＥＣＵ３に送られ、電池ＥＣＵ３は、リレー６をオンするとともに、直流電源装置４に高圧出力部４１および低圧出力部４２からの高圧出力および低圧出力の送出を指令する。これにより、高圧出力部４１により主バッテリ１が充電され、ファンモータＭが起動され、電池ＥＣＵ３は低圧出力部４２から電源電圧を給電される。なお、低圧出力部４２の出力電圧は約１４Ｖであり、補機バッテリ２の満充電電圧より少し高く設定されている。
【００２０】
ファンモータＭには大きな起動電流が流れ、ファンモータＭの高位電源入力端の電圧は低下するが、このファンモータＭの高位電源入力端の電圧が低下すると、リレー６を通じて補機バッテリ２からファンモータＭへ給電されるために、低圧出力部４２の出力電圧の低下は抑止される。更に、この実施例では、電池ＥＣＵ３は補機バッテリ２と低圧出力部４２との両方から給電されるので、低圧出力部４２の電圧低下の影響によりマイコン装置３１の電源電圧が低位するのを良好に防止することができる。
【００２１】
電池ＥＣＵ３は、ファンモータＭの起動終了後、遮断されるが、電池ＥＣＵ３は補機バッテリ２の容量をモニタし、それが所定値以下に低下したらリレー６をオンして低圧出力部４２により補機バッテリ２を充電し、補機バッテリ２の容量が所定値以上に回復したらリレー６をオフして低圧出力部４２による補機バッテリ２の充電を停止する。
【００２２】
その後、主バッテリ１の端子電圧が一定電圧に達したら、リレー７を遮断して充電動作を終了する。
（変形態様１）
上記実施例では、リレー６は、ファンモータＭの起動時と補機バッテリ２の電圧低下時のみオンしたが、高圧出力部４１による主バッテリ１の充電期間中は常時オンしてもよい。このようにすれば、補機バッテリ２も充電することができる。ただし、この場合には、補機バッテリ２が過充電とならないように、低圧出力部４２の出力電圧はファンモータＭの作動状態において、その高位電源入力端の電圧がほぼ補機バッテリ２の満充電電圧に等しいレベルとする必要がある。
（変形態様２）
上記実施例ではリレー６はファンモータＭの起動時と補機バッテリ２の電圧低下時のみオンし、上記変形態様ではリレー６は高圧出力部４１による主バッテリ１の充電期間中は常時オンしたが、この実施例では、リレー６はファンモータＭの起動時にオンし、その後、補機バッテリ２の充電状態が所定レベルに達した場合にオフする。このようにすれば、低圧出力部４２の出力電圧は変形態様１の場合よりも更に高く設定することができ、補機バッテリ２も充電でき、簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の電気自動車用電源装置の一実施例を示すブロック回路図である。
【図２】従来の電気自動車用電源装置を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
１は主バッテリ、２は補機バッテリ、３は電池コントローラ（電池ＥＣＵ）、４は直流電源装置（直流電源）、６はリレー（スイッチング手段）。
【図１】
0003707650.tif 000002
【図２】
0003707650.tif 000003