(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車に搭載した複数のバッテリーに充電を行う装置であって、設備側から供給する一次電力と電気自動車側で受給した二次電力とを比較判定するシステム制御手段を備えたことを特徴とする電気自動車の充電装置。
【請求項２】
設備側に、電源からの一次電力を検出し且つその検出信号をシステム制御手段に入力する一次電力検出器を備えると共に、電気自動車側に、バッテリーへの二次電力を検出する二次電力検出器と、二次電力検出器による検出信号を出力する出力側コネクタを備え、システム制御手段に、出力側コネクタに対して着脱自在であり且つ出力側コネクタから二次電力検出器による検出信号を入力する入力側コネクタを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の充電装置。
【請求項３】
個々のバッテリーに対して充電電圧を検出する電圧センサを備え、システム制御手段が、電圧センサの検出信号に基づいて算出した電圧上昇率と所定の基準電圧上昇率とを比較判定する機能を有する手段であることを特徴とする請求項２に記載の電気自動車の充電装置。
【請求項４】
個々のバッテリーに対してバッテリーの温度を検出する温度センサを備え、システム制御手段が、温度センサの検出温度と所定の基準温度とを比較判定する機能を有する手段であることを特徴とする請求項２または３に記載の電気自動車の充電装置。
【請求項５】
個々のバッテリーに対して充電終了により閉じる過充電防止用のバイパス制御回路を備え、システム制御手段が、バイパス制御回路の動作信号に基づいて算出した充電開始からバイパス制御回路の作動に至るまでの時間と所定の基準時間とを比較判定する機能を有する手段であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の電気自動車の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車に搭載した複数のバッテリーに充電を行うのに用いる電気自動車の充電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電気自動車の充電装置としては、設備側に、電源からの電流を高周波の交流に変換する充電器と、電力供給用のプラグを備えると共に、電気自動車側に、電力受給用の充電ポートと、交流を直流に変換する変圧整流器を備え、これらの機器を介して設備側から電気自動車に搭載したバッテリー（二次電池）に充電を行うものがある。
【０００３】
また、電気自動車には多数（例えば乗用車タイプで９６個）のバッテリーが搭載されており、これらのバッテリーには充放電性能に多少のばらつきがある。そこで、充放電性能のばらつきの対応策として、個々のバッテリーに充電終了とともに閉じるバイパス制御回路を設け、これにより過充電を防止すると共に、バイパス制御回路の動作信号に基づいて充電電流の制御を行うようにしたものがあった。このようなバイパス制御回路を用いた技術は、例えば特開平７−２５５１３３号公報に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記したような従来の電気自動車の充電装置にあっては、充電が良好に行われるように制御することは可能になるが、充電中の状態を検出する手段をもたないことから、電気自動車の生産やメンテナンスを行ううえで、充電装置自体の充電性能を評価することができないという問題があり、このような問題を解決することが課題となっていた。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、充電中においてその充電性能を評価することができ、これにより電気自動車の生産やメンテナンスに貢献することができる電気自動車の充電装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる電気自動車の充電装置は、請求項１として、電気自動車に搭載した複数のバッテリーに充電を行う装置であって、設備側から供給する一次電力と電気自動車側で受給した二次電力とを比較判定するシステム制御手段を備えた構成とし、請求項２として、設備側に、電源からの一次電力を検出し且つその検出信号をシステム制御手段に入力する一次電力検出器を備えると共に、電気自動車側に、バッテリーへの二次電力を検出する二次電力検出器と、二次電力検出器による検出信号を出力する出力側コネクタを備え、システム制御手段に、出力側コネクタに対して着脱自在であり且つ出力側コネクタから二次電力検出器による検出信号を入力する入力側コネクタを備えた構成とし、請求項３として、個々のバッテリーに対して充電電圧を検出する電圧センサを備え、システム制御手段が、電圧センサの検出信号に基づいて算出した電圧上昇率と所定の基準電圧上昇率とを比較判定する機能を有する手段である構成とし、請求項４として、個々のバッテリーに対してバッテリーの温度を検出する温度センサを備え、システム制御手段が、温度センサの検出温度と所定の基準温度とを比較判定する機能を有する手段である構成とし、請求項５として、個々のバッテリーに対して充電終了により閉じる過充電防止用のバイパス制御回路を備え、システム制御手段が、バイパス制御回路の動作信号に基づいて算出した充電開始からバイパス制御回路の作動に至るまでの時間と所定の基準時間とを比較判定する機能を有する手段である構成としており、上記の構成を課題を解決するための手段としている。
【０００７】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる電気自動車の充電装置では、設備側から供給する一次電力と電気自動車側で受給した二次電力とをシステム制御手段で比較判定することにより、システム制御手段において充電装置自体の充電効率を評価し得ることとなる。
【０００８】
本発明の請求項２に係わる電気自動車の充電装置では、システム制御手段において、設備側から供給する一次電力を一次電力検出器の検出信号として入力すると共に、電気自動車側で受給した二次電力を二次電力検出器の検出信号として出力側および入力側のコネクタを介して入力し、同システム制御手段において一次電力と二次電力とを比較判定する。これにより、システム制御手段において充電装置自体の充電効率を定量的に評価し得ることとなる。
【０００９】
本発明の請求項３に係わる電気自動車の充電装置では、個々のバッテリーに対して設けた電圧センサの検出信号をシステム制御手段に入力し、システム制御手段において、電圧センサの検出信号に基づいて算出した電圧上昇率と所定の基準電圧上昇率とを比較判定することにより、正常な電圧上昇率で充電が行われているかを個々のバッテリーについて評価し得ると共に、内部抵抗等により電圧上昇率が異常となった不具合バッテリーを特定し得ることとなる。
【００１０】
本発明の請求項４に係わる電気自動車の充電装置では、個々のバッテリーに対して設けた温度センサの検出信号をシステム制御手段に入力し、システム制御手段において、温度センサの検出温度と所定の基準温度とを比較判定することにより、正常な温度で充電が行われているかを個々のバッテリーについて評価し得ると共に、内部抵抗等により異常発熱を生じた不具合バッテリーを特定し得ることとなる。
【００１１】
本発明の請求項５に係わる電気自動車の充電装置では、個々のバッテリーに対して設けたバイパス制御回路の動作信号をシステム制御手段に入力し、システム制御手段において、バイパス制御回路の動作信号に基づいて算出した充電開始からバイパス制御回路の作動に至るまでの時間と所定の基準時間とを比較判定することにより、現状の充電時間の整合性を個々のバッテリーについて評価し得ると共に、その充電時間によって異常の発生や充電性能が劣化した不具合バッテリーを特定し得ることとなる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる電気自動車の充電装置によれば、設備側から供給する一次電力と電気自動車側で受給した二次電力とを比較判定するシステム制御手段を採用したことにより、充電中において充電装置自体の充電性能とくに充電効率の検査を定量的に実施することができ、これにより電気自動車の生産やメンテナンスにおける充電時の管理性を著しく高めることができ、ひいては電気自動車側の装置の品質保証に貢献することができる。
【００１３】
本発明の請求項２に係わる電気自動車の充電装置によれば、設備側に設けたシステム制御手段で一次電力と二次電力とを比較判定することにより、請求項１と同様に、充電中において充電装置自体の充電性能とくに充電効率の検査を定量的に実施することができ、充電時の管理性向上や装置の品質保証への貢献を実現することができるほか、互いに着脱自在な出力側および入力側のコネクタの採用により、設備側と電気自動車側の接続をきわめて簡単に行うことができ、電気自動車の生産やメンテナンスにおける充電時の作業性向上に貢献することができると共に、設備側の装置としては一般の給電所への設置にも充分対応し得るものとなる。
【００１４】
本発明の請求項３に係わる電気自動車の充電装置によれば、請求項２と同様の効果を得ることができるうえに、個々のバッテリーに対して設けた電圧センサと、電圧センサの検出信号に基づいて算出した電圧上昇率と所定の基準電圧上昇率とを比較判定するシステム制御手段を採用したことにより、個々のバッテリーの充放電性能や内部抵抗のばらつき等を評価することができると共に、内部抵抗等により電圧上昇率が異常となった不具合バッテリーを特定することができ、これによりバッテリーの交換作業の大幅な時間短縮や工数低減などを実現することができ、さらに、電気自動車の生産においてはバッテリーの充電性能等の品質保証にも貢献することができる。
【００１５】
本発明の請求項４に係わる電気自動車の充電装置によれば、請求項２および３と同様の効果を得ることができるうえに、個々のバッテリーに対して設けた温度センサと、温度センサの検出温度と所定の基準温度とを比較判定するシステム制御手段を採用したことにより、温度に基づいて充電中の個々のバッテリーの状態を評価することができ、これにより内部抵抗等により異常発熱を生じた不具合バッテリーを特定することができ、さらに、請求項３に記載の電圧センサと組合わせれば、充電時のバッテリー状態の評価および不具合バッテリーの特定をより確実なものにすることができる。
【００１６】
本発明の請求項５に係わる電気自動車の充電装置によれば、請求項２〜４と同様の効果を得ることができるうえに、個々のバッテリーに対して設けたバイパス制御回路と、バイパス制御回路の動作信号に基づいて算出した充電開始からバイパス制御回路の作動に至るまでの時間と所定の基準時間とを比較判定するシステム制御手段を採用したことにより、充電時間に基づいてとくに充電終末付近の個々のバッテリーの状態を評価することができ、これにより異常の発生や充電性能が劣化した不具合バッテリーを特定することができ、さらに、請求項３に記載の電圧センサや請求項４に記載の温度センサと組合わせれば、充電時のバッテリー状態の評価および不具合バッテリーの特定をより一層確実なものにすることができる。
【００１７】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明に係わる電気自動車の充電装置の一実施例を説明する。
【００１８】
図１（ａ）に示す電気自動車ＥＶの充電装置は、設備側に、電源１と、電源１からの一次電力を検出する一次電力検出器１１と、電源１から一次電力検出器１１を経て入力した一次電力（供給電力）を高周波の交流に変換する充電器２と、コンピュータであるシステム制御手段３を備えている。この実施例では、生産ラインを経て完成した電気自動車ＥＶに充電を行う場合として、設備側に車種情報入力装置４を備えている。
【００１９】
充電器２には、先端に給電プラグ５を備えた給電ケーブル６が設けてある。また、一次電力検出器１１で検出した一次電力の検出信号および車種情報入力装置４からの車種情報は、いずれもシステム制御手段３に入力される。
【００２０】
電気自動車ＥＶは、フロア部分に設けたバッテリーフレーム７内に、複数（例えば乗用車タイプで９６個）のバッテリー８を搭載している。これらのバッテリー８は例えばリチウムイオン電池である。また、バッテリーフレーム７の後部には、フレーム内の熱を放出するためのファン９が設けてある。
【００２１】
上記の電気自動車ＥＶ側には、給電プラグ５が着脱される非接触式の充電ポート１０と、充電ポート１０を経て入力した交流電源を直流に変換する変圧整流器１３と、変圧整流器１３からバッテリー８への二次電力（受給電力）を検出する二次電力検出器１２と、バッテリー８への充電過程において設備側に充電電流の制御指令を送るバッテリーコントローラ１４と、このバッテリーコントローラ１４を介して二次電力検出器１２による検出信号を車外に出力する出力側コネクタ１５を備えている。
【００２２】
この出力側コネクタ１５に対して、設備側のシステム制御手段３には、入力用ケーブル１６を介して入力側コネクタ１７が設けてある。この入力側コネクタ１７は出力側コネクタ１５に着脱自在である。
【００２３】
また、電気自動車ＥＶ側では、個々のバッテリー８に対して、充電電圧を検出する電圧センサ１８と、温度を検出する温度センサ１９と、図１（ｂ）に概略を示す過充電防止用のバイパス制御回路２０を備えている。電圧センサ１８および温度センサ１９は、例えば図１（ａ）に一部を示すようにバッテリー８に取付けてある。
【００２４】
バイパス制御回路２０は、図１（ｂ）に示すように、直列に配置した各バッテリー８に対してスイッチＳＷを備えている。各スイッチＳＷは、充電時においては図の如く開いており、並列のバッテリー８の充電終了により閉じる。これにより、充電終了のバッテリー８に対して回避する回路を形成し、バッテリー８が過充電となるのを防止する。なお、バイパス制御回路２０のスイッチＳＷ部分は、バッテリーコントローラ１４内に設けることができる。
【００２５】
そして、電気自動車ＥＶ側では、バッテリーコントローラ１４および出力側コネクタ１５を介して、電圧センサ１８および温度センサ１９の検出信号を車外に出力可能にすると共に、同出力側コネクタ１５を介して、バイパス制御回路２０の動作信号を車外に出力可能にしている。
【００２６】
上記の各検出信号および動作信号は、出力側コネクタ１５に装着した入力側コネクタ１７を介して設備側のシステム制御手段３に入力される。システム制御手段３は、設備側から供給する一次電力つまり一次電力検出器１１から入力した検出信号と、電気自動車ＥＶ側で受給した二次電力つまり二次電力検出器１２から入力した検出信号とを比較判定する機能を有しており、さらに、電圧センサ１８の検出信号に基づいて算出した電圧上昇率と所定の基準電圧上昇率とを比較判定する機能と、温度センサ１９の検出温度と所定の基準温度とを比較判定する機能と、バイパス制御回路２０の動作信号に基づいて算出した充電開始からバイパス制御回路の作動に至るまでの時間と所定の基準時間とを比較判定する機能を有している。
【００２７】
次に、上記構成を備えた電気自動車ＥＶの充電装置の作用を説明する。
【００２８】
電気自動車ＥＶのバッテリー８に充電を行うには、充電ポート１０に給電プラグ５を接続すると共に、出力側コネクタ１５に入力側コネクタ１７を接続したのち、電源１からの電力供給を開始すればよく、作業としてはきわめて簡単に行うことができる。そして、充電開始により、一次電力検出器１１、充電器２、給電ケーブル６、給電プラグ５、充電ポート１０、変圧整流器１３および二次電力検出器１２を介して、バッテリー８に対する充電が開始される。
【００２９】
この充電中において、システム制御手段３には、車種情報入力装置４からの車種情報に加えて、一次および二次の電力検出器１１，１２、各センサ１８，１９、ならびにバイパス制御回路２０からの各信号が入力され、同システム制御手段３において、図２および図３のフローチャートに示す処理を行う。
【００３０】
すなわち、図２に示すように、ステップＳ１として処理を開始すると、まずステップＳ２において車種情報入力装置４から車種情報を取得し、ステップＳ３において対象車両が電気自動車ＥＶであるか否かを判定する。これは、自動車の生産ラインの搬出側に当該充電装置の設備側を設置した場合、生産ラインでは電気自動車ＥＶ以外の車両の製造も行われることが有り得るためである。したがって、対象車両が電気自動車ＥＶではない場合（Ｎｏ）にはステップＳ４において処理を終了する。
【００３１】
ステップＳ３において対象車両が電気自動車ＥＶである場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ５において充電を開始する。充電開始後は、ステップＳ６において一次電力検出器１１による一次電力Ｐｉを検出し、ステップＳ７において二次電力検出器１２による二次電力Ｐｏを検出する。さらに、ステップＳ８において、各電圧センサ１８によるバッテリー電圧Ｖ１，Ｖ２…Ｖｉを検出し、ステップＳ９において、各温度センサ１９によるバッテリー温度Ｔ１，Ｔ２…Ｔｉを検出し、ステップＳ１０において、各バイパス制御回路２０による動作信号Ｂ１，Ｂ２…Ｂｉを検出する。
【００３２】
そして、ステップＳ１１において、一次電力Ｐｉと二次電力Ｐｏとを比較して充電効率ηｅ（ηｅ＝Ｐｏ／Ｐｉ）を算出し、ステップＳ１２において、充電効率ηｅと予め設定した充電効率のしきい値ηｏとを比較し、充電効率ηｅがしきい値ηｏ以下である場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１３において、フラグＦ１＝１を設定し、充電効率ηｅがしきい値ηｏ超えている場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１４において、フラグＦ１＝０と設定する。
【００３３】
次に、図３に示すように、ステップＳ１５において、各バッテリー８の電圧上昇率ΔＶ１，ΔＶ２…ΔＶｉを算出する。これらの電圧上昇率ΔＶ１，ΔＶ２…ΔＶｉは、ある時点での電圧と、タイマーで設定した一定時間経過後の電圧とを比較することにより算出する。
【００３４】
そして、ステップＳ１６において、各電圧上昇率ΔＶ１，ΔＶ２…ΔＶｉと予め設定した基準電圧上昇率のしきい値ΔＶｏとを比較し、いずれかの電圧上昇率ΔＶ１，ΔＶ２…ΔＶｉがしきい値ΔＶｏ以下である場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１７において、該当するバッテリー８を特定してフラグＦｖｉ＝１（フラグＦｂ１，Ｆｂ２…Ｆｂｉ）を設定し、全ての電圧上昇率ΔＶ１，ΔＶ２…ΔＶｉがしきい値ΔＶｏを超えている場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１８においてフラグＦｖｉ＝０と設定する。なお、基準電圧上昇率のしきい値ΔＶｏは、二次電力検出器１２の検出信号を用いて設定することも可能である。
【００３５】
次に、ステップＳＳ１９において、各バッテリー８の温度Ｔ１，Ｔ２…Ｔｉと予め設定した基準温度のしきい値Ｔｏとを比較し、いずれかの温度Ｔ１，Ｔ２…Ｔｉがしきい値Ｔｏ以上である場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２０において、該当するバッテリー８を特定してフラグＦｔｉ＝１（フラグＦｃ１，Ｆｃ２…Ｆｃｉ）を設定し、全ての温度Ｔ１，Ｔ２…Ｔｉがしきい値Ｔｏ未満である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２１においてフラグＦｔｉ＝０と設定する。
【００３６】
次に、ステップＳ２２において、一次電力検出器１１からの検出信号を充電開始と認識して各バイパス制御回路２０の監視を行い、全てのバイパス制御回路２０から動作信号が入力されたのち、ステップＳ２３において、充電開始から各バイパス制御回路２０の作動に至るまでの動作時間Ｔｐ１，Ｔｐ２…Ｔｐｉを取得し、ステップＳ２４において、バイパス制御回路２０の平均動作時間Ｔｐａを算出し、ステップＳ２５において、予め設定した動作時間のばらつきのしきい値±ＴｐΔを用いて基準時間Ｔｐａ±ＴｐΔを設定すると共に、この基準時間Ｔｐａ±ＴｐΔと各バイパス制御回路２０の動作時間Ｔｐ１，Ｔｐ２…Ｔｐｉとを比較する。
【００３７】
そして、ステップＳ２５において、いずれかの動作時間Ｔｐ１，Ｔｐ２…Ｔｐｉが基準時間Ｔｐａ±ＴｐΔ以上である場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２６において、該当するバッテリー８を特定してフラグＦｐｉ＝１（フラグＦｐ１，Ｆｐ２…Ｆｐｉ）を設定し、全ての動作時間Ｔｐ１，Ｔｐ２…Ｔｐｉが基準時間Ｔｐａ±ＴｐΔ未満である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２７においてフラグＦｐｉ＝０と設定する。
【００３８】
こののち、ステップＳ２８において、再度、一次電力と二次電力とを比較すると共に、先のステップＳ１２、Ｓ１６、Ｓ１９、Ｓ２５で判断した充電効率ηｅ、電圧上昇率ΔＶ１，ΔＶ２…ΔＶｉ、温度Ｔ１，Ｔ２…Ｔｉおよびバイパス制御回路動作時間Ｔｐ１，Ｔｐ２…Ｔｐｉに係わるフラグが全て『０』つまり不具合フラグが全てＯＦＦであるかを判定する。
【００３９】
このステップＳ２８において、いずれかのフラグが『１』つまりＯＮになっている場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２９において不具合の内容及びバッテリーの特定を行い、ステップＳ３０において充電性能またはバッテリー性能の不具合表示（ＮＧ表示）を行い、さらに、ステップＳ３１において不具合バッテリーを表示したのち、ステップＳ３３で処理を終了する。
【００４０】
また、ステップＳ２８で全てのフラグがＯＦＦである場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ３２において充電性能が良好である表示（ＯＫ表示）を行い、ステップＳ３３で処理を終了する。
【００４１】
このように、当該電気自動車ＥＶの充電装置では、システム制御手段３において、設備側から供給する一次電力と電気自動車ＥＶ側で受給した二次電力とを比較判定するので、充電装置自体の充電効率ηｅを定量的に評価し得ることとなり、充電効率ηｅが基準充電効率よりも低下している場合には、装置に不具合が生じていると判断することができる。
【００４２】
しかも、個々のバッテリー８について、電圧上昇率ΔＶ１，ΔＶ２…ΔＶｉを検出することにより、正常な充電が行われているかを判断し、電圧上昇率ΔＶ１，ΔＶ２…ΔＶｉが基準電圧上昇率よりも低下しているバッテリーには、内部抵抗の増大等が生じていると判断することができる。また、個々のバッテリー８について、温度Ｔ１，Ｔ２…Ｔｉを検出することにより、その検出温度Ｔ１，Ｔ２…Ｔｉが基準温度を超えているバッテリー８には、内部抵抗等により異常発熱が生じていると判断することができる。さらに、個々のバッテリー８について、バイパス制御回路２０の動作時間Ｔｐ１，Ｔｐ２…Ｔｐｉを検出し、その動作時間Ｔｐ１，Ｔｐ２…Ｔｐｉが基準時間を超えているバッテリーには、現状の動作時間との整合性に欠けることから劣化が生じていると判断することができる。
【００４３】
そして、当該電気自動車ＥＶの充電装置は、システム制御手段３において、個々のバッテリー８の充放電性能や内部抵抗のばらつき等を評価し得ると共に、どのバッテリー８にどの様な不具合が生じているかを表示することにより、多数のバッテリーの状態を至極簡単に把握することができ、これにより不具合バッテリーの交換などにもきわめて容易に対処し得るものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる電気自動車の充電装置の一実施例を示す説明図（ａ）およびバイパス制御回路の説明図（ｂ）である。
【図２】システム制御手段における処理過程を説明するフローチャートである。
【図３】図２に続いてシステム制御手段における処理過程を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
ＥＶ    電気自動車
１      電源
３      システム制御手段
８      バッテリー
１１    一次電力検出器
１２    二次電力検出器
１５    出力側コネクタ
１７    入力側コネクタ
１８    電圧センサ
１９    温度センサ
２０    バイパス制御回路
【図１】
0003669127.tif 000002
【図２】
0003669127.tif 000003
【図３】
0003669127.tif 000004