(57)【要約】【課題】組電池を構成する一部の単電池の特性の劣化が組電池全体の寿命に影響を与えることになるから、単電池、組電池双方の電圧状態を監視して、充放電動作時における単電池の適切な制限制御を行い、特性劣化を抑制することにより寿命の長い電池電源を提供する。【解決手段】電池電源の充放電時に、この電池電源を構成する個々の単電池の電圧（単電池電圧）および組電池の電圧（組電池電圧）をそれぞれ検出する電池電圧検出手段と、この電圧検出手段によって検出された単電池電圧および組電池電圧の双方を監視し、電池電源の充電時は、前記単電池電圧および組電池電圧の双方または何れか一方が予めそれぞれ設定された上限電圧を超えないように前記通常電源からの充電電圧を制限し、電池電源の放電時は、前記単電池電圧および組電池電圧の双方または何れか一方が予めそれぞれ設定された下限電圧を下回らないように負荷への供給電力を制限する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の充電可能な電池素子（単電池）を直列接続して構成された組電池を複数組並列接続して構成された電池電源と、この電池電源の電池を充電する発電装置等で構成された通常電源とを備えるハイブリッド電源により電動機等の負荷を駆動するようにした電気駆動システムにおいて、前記電池電源の充放電時に、この電池電源を構成する個々の電池素子（単電池）の電圧（単電池電圧）および組電池の電圧（組電池電圧）をそれぞれ検出する電池電圧検出手段と、前記電池電圧検出手段によって検出された単電池電圧および組電池電圧の双方を監視し、電池電源の充電時は、前記単電池電圧および組電池電圧の双方または何れか一方が予め設定された単電池および組電池の上限電圧を超えないように前記通常電源から供給する充電電圧を制限し、電池電源の放電時は、前記単電池電圧および組電池電圧の双方または何れか一方が予め設定された単電池および組電池の下限電圧を下回らないように負荷への供給電力を制限するようにしたことを特徴とする電池電源の充放電制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池電源の充放電制御装置において、前記電池電圧検出手段で検出された単電池電圧を、前記組電池における単電池の直列接続数（ｎ）倍して組電池電圧相当の電圧に換算した組電池換算電圧を求める組電池電圧換算手段を設け、前記組電池電圧換算手段により求められた組電池換算電圧および、前記電池電圧検出手段により検出された組電池電圧の双方を監視して制御を行うようにすることを特徴とする電池電源の充放電制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電池電源の充放電制御装置において、前記組電池換算電圧組電池電圧の双方または何れか一方が予め設定された上限電圧、または下限電圧を超過したときは、該当する組電池を給電電路から切離して、これを保護することを特徴とする電池電源の充放電制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の電池電源の充放電制御装置において、前記電池電源を構成する単電池および組電池双方の電池番号、電池電圧、上限電圧または下限電圧に到達日時などの動作状態を記録・表示することを特徴とする電池電源の充放電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、充電可能な電池で構成された電池電源と、この電池電源の電池を充電する発電装置等で構成された通常電源とを備えるハイブリッド電源により電動機等の負荷を駆動する電気駆動システムにおける、前記通常電源により電池電源を充電しながら負荷へ電力を供給して運転するモードおよび通常電源を停止して電池電源のみから負荷へ給電して運転するモードでの電池電源の充放電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電気推進船のようなハイブリッド電源を用いた電気駆動システムにおいては、発電装置で構成された通常電源で電池電源の電池を充電しながら推進電動機や船内補機類へ給電して運転するモードと発電機を停止して電池電源のみから給電して運転するモードとがある。
【０００３】
このような電気駆動システムでは、大容量の電源を必要とするため、ハイブリッド電源の電池電源は、電池素子単体では容量が小さいため、電池素子を多数直並列接続して構成することより大容量化している。
【０００４】
このような電池電源の充放電制御を行う制御回路の従来例を図６に示す（特許文献１参照）。
【０００５】
図６は電気推進船舶の電気駆動システムの構成を示すブロック回路図である。
【０００６】
ハイブリッド電源１は、電池電源２と通常電源３とで構成されている。電池電源２は、大容量の電源とするために、充電可能な例えばリチウムイオン電池等の電池素子ｂ１〜ｂｎを複数（ｎ）個直列に接続して組電池Ｂを構成し、この組電池Ｂ１〜Ｂｍを複数（ｍ）組並列に接続して構成されている。
【０００７】
通常電源３は、例えばディーゼルエンジ等の原動機ＤＥで駆動される交流発電機Ｇとこの発電機の出力の交流電力を直流電力に変換する整流器ＲＥＣとで構成されている。電池電源２および通常電源３はそれぞれハイブリッド電源１の母線にスイッチＳ１およびＳ２を介して並列に接続される。
【０００８】
このように構成されたハイブリッド電源１からスイッチＳ３を介してインバータを構成する電力変換器ＩＮＶとこれによって駆動される交流の推進電動機Ｍを有する推進装置４に給電される。推進電動機Ｍは、ここには図示しない推進プロペラを駆動して船舶を推進する。
【０００９】
通常電源３から電池電源２を充電しながら、推進装置４およびここには図示しないその他の負荷に給電して運転する通常の運転モードにおいては、スイッチＳ１、Ｓ２およびＳ３が投入され、通常電源３から電池電源２および推進装置４に給電される。
【００１０】
この時、充放電制御回路５が、電池電源２の充電状態に応じて発電機Ｇの出力を制御する。充電制御部５は、定電圧で充電を行うために発電機Ｇの出力電圧が一定電圧になるように発電機Ｇを制御する定電圧充電制御手段ＡＶＲ、定電流で充電を行うために電池電源の充電電流ＩＢが一定になるように発電機Ｇを制御する定電流充電制御手段ＡＣＲおよび、定電力で充電を行うために電池電源２の充電電力ＰＢが一定になるように発電機Ｇを制御する定電力充電制御手段ＡＰＲを備えている。
【００１１】
定電圧充電制御手段ＡＶＲは、充電電圧設定器２０に設定された充電電圧設定値ＶＢｓと電圧検出器９によって検出した電池電源２の端子（出力）電圧ＶＢｉとを比較して両者の偏差を求め、電圧調節演算器３６によりこの偏差をゼロにする発電機Ｇに対する電圧指令ＶＧｓを演算により求める。
【００１２】
定電流充電制御手段ＡＣＲは、同様に、充電電流設定器２１に設定されて充電電流設定値ＩＢｓと電池電源の電流検出器８によって検出された充電電流検出値ＩＢｉとを比較して両者の偏差を求め、電流調節演算器３７によりこの偏差をゼロにする発電機Ｇに対する電圧指令値ＶＧｓを演算により求める。
【００１３】
さらに、定電力充電制御手段ＡＰＲは、充電電力設定器２２に設定されて充電電力設定値ＰＢｓと、電力演算器２５によって電圧検出器９で検出されて電池電源電圧検出値ＶＢｉと電流検出器８によって検出された充電電流検出値ＩＢｉとを乗算して求めた電池電源の充電電力検出値ＰＢｉとを比較して両者の偏差を求め、電力調節演算器３８によりこの偏差をゼロにする発電機Ｇに対する電圧指令値ＶＧｓを演算により求める。
【００１４】
定電圧充電制御手段ＡＶＲ、定電流充電制御手段ＡＣＲおよび定電力充電制御手段ＡＰＲで演算により求められた電圧指令ＶＧｓは、充電モード切換器３９によって選択して発電機Ｇの界磁ＦＬＧを制御する励磁調整装置ＦＬＣに与えられる。
【００１５】
励磁調整装置ＦＬＣは、電圧調節器４８において、各充電制御手段から与えられた電圧指令ＶＧｓと電圧検出器１０で検出された整流器ＲＥＣの出力電圧の検出値ＶＧｉとを比較して、両者の偏差がゼロになる発電機Ｇへの電流指令値ＩＧｓを演算して、電流調節器５０に与える。電流調節器５０においては、電流指令値ＩＧｓと電流検出器１１で検出された発電機出力電流ＩＧｉとを比較して、両者の偏差がゼロになる発電機の界磁ＧＦへの界磁電流指令値Ｉｆｓを演算して界磁制御装置５１へ与える。
【００１６】
界磁制御装置５１は、界磁ＧＦへ供給する界磁電流ＩｆＧを界磁電流指令値Ｉｆｓに対応した電流に制御する。これによって電圧検出器１０によって検出される発電機Ｇの出力電圧ＶＧｉが、前記各充電制御手段から与えられた電圧指令値ＶＧｓになるように調節さ
れ、電池の充電を最適制御することができる。
【００１７】
しかし、このような従来の充放電制御装置では、電池電源を構成する個々の電池素子（単電池ともいう）の充電電圧を監視することはしていないため、定電流充電モードや、定電力充電モードで充電を行った場合、電池素子の特性のバラツキによって組電池を構成する電池素子によっては充電電圧が規定された上限値を超過して過充電状態となることが予想される。また、組電池は多数の電池素子（単電池）を直並列接続して構成されているから、電池電源の充放電によって組電池中の一部の単電池が、充電不足、過充電、過放電状態となることも予想される。
【００１８】
さらに、複数組の組電池を並列接続して構成した電池電源において、組電池を過充電および過放電から保護するために、組電池電圧が上限値または下限値を超過したとき、この組電池を電池電源から切離して保護することも既に行われている（特許文献２参照）。
【００１９】
さらにまた、特許文献３では、電池電源から負荷へ給電中に組電池の電圧が下限値を超過しようとするときは、負荷を制限して、組電池電圧が下限値以下に低下しないようにして電池電源の組電池を保護することも行われている。
【００２０】
しかし、これらの従来装置おいても、電池電源を構成する組電池中の個々の電池素子、すなわち単電池の過充電や、過放電を保護することは行われていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２０１２‐０５０２９４号公報
【特許文献２】特開２００５‐１６８２５９号公報
【特許文献３】特開２００８‐０６７５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
前記のように電気駆動システムのハイブリッド電源の電池電源は、リチウムイオン電池等の充電可能な電池素子を多数直並列接続して大容量化が図られている。また、特にリチウムイオン電池の場合は、過充電、過放電によって急速に特性の劣化が進行し、寿命が短くなることが知られている。このため、リチウムイオン電池で構成した電池電源の充電動作のときは、単電池およびこれを複数直並列接続して構成した組電池の双方の電池電圧が規定の上限値を超過しないようにして過充電および過電圧を防止し、また、放電動作のときは単電池、組電池双方の電池電圧が規定の下限値より低下しないようにして過放電および電圧低下を防止するようにすれば、充放電動作における単電池の特性劣化の進行が抑制され、電池電源の寿命を延ばすことができる。
【００２３】
この発明は、前記にかんがみて、特に、組電池を構成する一部の単電池の特性の劣化が組電池全体の寿命に影響を与えることになるから、単電池、組電池双方の電圧状態を監視して、充放電動作時における単電池の適切な制限制御を行い、特性劣化を抑制することにより寿命の長い電池電源を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記の課題を解決するために、この発明は、複数の充電可能な電池素子（単電池）を直列接続して構成された組電池を複数組並列接続して構成された電池電源と、この電池電源の電池を充電する発電装置等で構成された通常電源とを備えるハイブリッド電源により電動機等の負荷を駆動するようにした電気駆動システムにおいて、前記電池電源の充放電時に、この電池電源を構成する個々の電池素子（単電池）の電圧（単電池電圧）および組電池の電圧（組電池電圧）をそれぞれ検出する電池電圧検出手段と、前記電池電圧検出手段によって検出された単電池電圧および組電池電圧の双方を監視し、電池電源の充電時は、前記単電池電圧および組電池電圧の双方または何れか一方が予め設定された単電池および組電池の上限電圧を超えないように前記通常電源から供給する充電電圧を制限し、電池電源の放電時は、前記単電池電圧および組電池電圧の双方または何れか一方が予め設定された単電池および組電池の下限電圧を下回らないように負荷への供給電力を制限するようにしたことを特徴とする。
【００２５】
この発明においては、前記電池電圧検出手段で検出された単電池電圧を、前記組電池における単電池の直列接続数（ｎ）倍して組電池電圧相当の電圧に換算した組電池換算電圧を求める組電池電圧換算手段を設け、前記組電池電圧換算手段により求められた組電池換算電圧および、前記電池電圧検出手段により検出された組電池電圧の双方を監視して制御を行うようにすることができる。
【００２６】
また、この発明においては、前記組電池換算電圧と組電池電圧の双方または何れか一方が予め設定された上限電圧、または下限電圧を超過したときは、該当する組電池を給電電路から切離して、これを保護することができる。
【００２７】
さらに、この発明においては前記電池電源を構成する単電池および組電池双方の電池番号、電池電圧、上限電圧または下限電圧に到達日時などの動作状態を記録・表示できるようにするのがよい。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、複数の電池素子（単電池）を直列接続して構成した組電池を複数組並列接続して構成した電池電源の組電池の電圧だけでなく、組電池を構成する個々の電池素子（単電池）の電圧を検出し、組電池電圧、または単電池電圧あるいはこの単電池電圧を組電池相当電圧に換算した組電池換算電圧が予め設定した上限電圧または下限電圧を超過しないように充電電圧または放電電力を制限するようにしているので、組電池だけでなく単電池の過充電および過放電を抑制することができるので、電池電源の寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の充放電制御装置の実施例の基本構成を示すブロック回路構成図。
【図２】この発明の充電動作の説明に用いる充電特性図。
【図３】この発明における電池電源の充電動作の説明に用いる組電池の個々の電池素子(単電池)の電圧変化を示す図。
【図４】この発明における電池電源の放電動作の説明に用いる組電池の個々の電池素子(単電池)の電圧変化を示す図。
【図５】この発明の充放電制御装置の応用例の構成を示すブロック回路構成図。
【図６】従来の充放電制御装置の構成を示すブロック回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
この発明の実施の形態を図に示す実施例について説明する。
【実施例１】
【００３１】
図1にこの発明の実施例１による充放電制御装置の基本的な回路構成を示す。
【００３２】
この図1のこの発明の電池電源の充放電制御装置は、基本的には、図６に示した従来装置と同じ構成を有するので、同一の構成要素は同一の符号で示し、説明を省略する。
【００３３】
この発明による充電制御装置は、従来装置とは、電池電源を構成する個々の電池素子（単電池）および組電池の両方の電圧を監視制御する電池電圧監視制御部８０を設けた点が相違する。
【００３４】
この電池電圧監視制御部８０には、電池電源２の組電池Ｂを構成する直列接続された複数（ｎ）の電池素子（単電池）ｂ１〜ｂｎのそれぞれの端子から、それぞれの電圧を検出する単電池電圧検出器６３が設けられている。この単電池電圧検出器６３は、クロックパルス発生器６０の発生するクロックパルスＣＰに同期して組電池を構成する複数の単電池を順次走査選択して、個々の単電池ｂｎの電圧Ｖｂｎを検出する。
【００３５】
電池電源２の組電池Ｂの電圧ＶＢは、これと並列に接続された電圧検出器９により検出される。
【００３６】
単電池電圧検出器６３により検出された単電池電圧Ｖｂｎは、電圧判別部６４で、単電池上限電圧設定器６１および単電池下限電圧設定器６２に設定された単電池の上限電圧ＶｂＵおよび下限電圧ＶｂＬとの大小関係が比較判別される。電圧判別部６４の上限判定部６４Ｕは、単電池電圧Ｖｂｎが設定された単電池電圧上限値ＶｂＵ以上（Ｖｂｎ≧ＶｂＵ）のときに、比較した単電池電圧Ｖｂｎをそのまま保持電圧ＶｂＵｎとして出力し、電圧保持部６５の上限保持部６５Ｕに保持する。電圧判別部６４の下限判定部６４Ｌは、単電池電圧Ｖｂｎが設定された単電池電圧下限値ＶｂＬ以下（Ｖｂｎ≦ＶｂＬ）のときに、単電池電圧Ｖｂｎをそのまま保持電圧ＶｂＬｎとして出力し、電圧保持部６５の下限保持部６５Ｌに保持する。
【００３７】
同様に、電圧検出器９で検出された組電池電圧ＶＢｉは、電圧判別部７１で、組電池上限電圧設定器３５および組電池下限電圧設定器３６に設定された組電池電圧の上限電圧ＶＧＵおよび下限電圧ＶＧＬとの大小関係が比較判別される。電圧判別部７１の上限判定部７１Ｕは、組電池電圧ＶＢｉが設定された組電池上限電圧ＶＧＵ以上（ＶＢｉ≧ＶＧＵ）のときに、比較した組電池電圧ＶＢｉをそのまま保持電圧ＶＧＵｇとして出力し、電圧保持部７０の上限保持部７０Ｕに保持する。電圧判別部７１の下限判定部７１Ｌは、組電池電圧ＶＢｉが、設定された組電池下限電圧ＶＧＬ以下（ＶＢｉ≦ＶＧＬ）のときに、組電池電圧ＶＢｉをそのまま保持電圧ＶＧＬｇとして出力し、電圧保持部７０の下限保持部７０Ｌに保持する。
【００３８】
単電池の上限設定器６１および下限設定器６２に設置された上限電圧ＶｂＵおよび下限値ＶｂＬ、ならびに電圧保持部６４の上限保持部６４Ｕおよび下限保持部６４Ｌに保持された単電池電圧の上限保持電圧ＶｂＵｎおよび下限保持電圧ＶｂＬｎは、それぞれ、組電池換算部６６で組電池電圧相当の電圧に換算される。
【００３９】
この換算は、換算部６６Ｕｓ、６６Ｕｄ、６６Ｌｓ、６６Ｌｄのそれぞれで、次のとおり、単電池の電圧値を組電池における単電池の直列接続個数（ｎ）倍することにより行われる。
（１）設定上限電圧の換算部６６Ｕｓ
組電池換算設定上限電圧ＶｂＵＢ  ＝  単電池設定上限電圧ＶｂＵ  ×  単電池の直列接続個数ｎ
（２）保持上限電圧の換算部６６Ｕｄ
組電池換算保持上限電圧ＶｂＵ１  ＝  単電池保持電圧ＶｂＵｎ  ×  単電池の直列接続個数ｎ
（３）設定下限電圧の換算部６６Ｌｓ
組電池換算設定下限電圧ＶｂＬＭ  ＝  単電池設定下限電圧ＶｂＬ  ×  単電池の直列接続個数ｎ
（４）保持下限電圧の換算部６６Ｌｄ
組電池換算保持下限電圧ＶｂＬ１  ＝  単電池保持電圧ＶｂＬｎ  ×  単電池の直列接続個数ｎ
このようにして求められた単電池電圧の組電池換算保持上限電圧ＶｂＵ１および組電池換算保持下限電圧ＶｂＬ１は、電圧判別部６８および６９において、それぞれ電圧保持部７０から出力される組電池上限保持電圧ＶＢＵ２および組電池下限保持電圧ＶＢＬ２と大小関係が比較判別される。電圧判別部６８は、ＶｂＵ１＞ＶＢＵ２と換算電圧が大きくなったとき判別出力ｂｎＵを発生し、電圧判別部６９は、ＶｂＬ１＜ＶＢＬ２と換算電圧が小さくなったとき判別出力ＭｎＤを発生する。
【００４０】
電圧判別部６８の判別出力ｂｎＵは、制限演算部４４に電圧制限指令として与えられ、電圧判別部６９の判別出力ＭｎＤは、推進装置４の速度を制御する速度制御部１４に速度制限指令として与えられる。制限演算部４４は、電圧判別部６８から判別出力ｂｎＵを受け取ると、組電池換算部６６の設定上限電圧の換算部６６Ｕｓから受け取った組電池換算設定上限電圧ＶｂＵＢを充放電制御部５の励磁調整装置ＦＬＣの発電機電圧指令回路に挿入された指令制限器ＶＧＬ２に発電機電圧指令ＶＧｓの上限を規定する制限値として与える。
【００４１】
電圧判別部６４および７１には、設定器６１、６２、３５、３６から与えられる上、下限設定値の５％および１０％超過を検出する機能も備え、単電池および組電池の検出電圧が、上、下限設定値をそれぞれ１０％以上超過する状態となったら、電圧異常の警報出力ＶｂＡＬ１およびＶｂＡＬ２を発生する。
【００４２】
監視制御部７８は、前記の電圧異常の警報出力ＶｂＡＬ１およびＶｂＡＬ２や、電圧判別部６８,６９の判別出力ｂｎＵ，ＭｎＤ等を受け取って電池電源を構成する単電池および組電池双方の電池番号、電池電圧、上限電圧または下限電圧に到達時間などの動作状態および警報等を記録・表示し、操作員の運転状態監視に供するものである。
【００４３】
次に、このように構成されたこの発明の装置の動作を説明する。
［充電動作］
従来装置と同様に、充電モード切換器３９により定充電モードが選択される。ここでは定電流充電モードでの充電動作を、図２に基づいて説明する。この図２においては、単電池と組電池の充電特性を同じ特性線で表示できるように単電池電圧Ｖｂｎと組電池電圧ＶＢｉを定格電圧に対する％電圧で示し、組電池電圧を（）を付けて表示している。
【００４４】
図２に示すように、充電電流ＩＢｉを、１段目（ｔ０〜ｔ１時点）ではＩＢ１、第２段目（ｔ１〜ｔ２時点）ではＩＢ２、第３段目（ｔ２点〜ｔ３時点）ではＩＢ３へと充電の進行に伴って充電電流を段階的に低下させて充電を行い、組電池電圧ＶＢｉがｔ３時点でＶＢｉｄ１に上昇した条件で第４段目の充電へ移行する。この最終充電領域の第４段目では、充電電流を微小電流ＩＢ４にして電池を満充電まで充電する。
【００４５】
組電池の全ての電池素子（単電池）の特性劣化が少なく、特性線Ａのような充電特性を示す場合には、時間経過とともに電池電圧はＶＢｉｄ２から上昇して、ｔ７時点で単電池の終止電圧ＶｂＵ，組電池の終止電圧ＶＢＵ２（＝ＶＧＵ）に至って満充電になる。
【００４６】
単電池に特性劣化やバラツキが生じ、特性線Ｂのように特性が僅かに劣化した場合には、ｔ５時点で上限電圧ＶｂＵを通過してｔ７時点ではＶｂｉＯＶ１まで上昇する。
【００４７】
組電池電圧がＶＢＵ２＝ＶＧＵ、単電池電圧がＶｂＵ１＝ＶｂＵを超過しようとする場合は、超過しないように発電機Ｇに電圧制限動作を加えて、充電電流を点線で示すＩＢ５のように制限する。
【００４８】
さらに、組電池電圧ＶＢＵ２が例えば組電池上限設定電圧ＶＧＵの１０％超過となるＶＧＵ＋δ２の上限超過保護レベルＶＢｉＯＶに達したとき、また、単電池電圧ＶｂＵ１が例えば単電池上限設定電圧ＶｂＵの１０％超過となるＶｂＵ＋δ２の上限超過保護レベルＶＢｉＯＶに達したときは、この時点（ｔ６）で充電を停止するなどして電池の保護を行う。
【００４９】
なお、単電池電圧が上限値、下限値を超過したことを組電池の端子電圧から検出することは困難である。なぜなら、組電池を構成する一部の単電池の電圧変化は組電池電圧に比して微小であり、また、単電池の特性バラツキによって単電池電圧にバラツキが発生するからである。このため、単電池の電圧を個々に検出して充電時は発電機の電圧制限制御を行って過充電を防止する必要がある。
【００５０】
さらに、単電池の特性劣化が進行してＣ特性線のよう大幅に特性が劣化した場合は、上記説明と同様に単電池電圧の組電池換算電圧ＶｂＵ１および組電池電圧ＶＢＵ２が上限設定電圧ＶＧＵを超えないように発電機の電圧制限制御を行っても、ｔ４時点で上限値の１０％超過となるＶＧＵ＋δ２を超過する電圧まで上昇するので、ここで充電停止などの保護を行う。
【００５１】
このような充電動作時の電池電圧監視制御部８０の動作を、図３を参照して説明する。
【００５２】
図３は、充電動作中の組電池を構成する複数（ｎ）個直列接続された電池素子（単電池）ｂ１〜ｂｎの個々の検出電圧の変化を時系列的に示したものである。
【００５３】
図１に示す単電池電圧検出器６３は、クロックパルス発生器６０から与えられるクロックパルスＣＰに同期して、図３におけるｔ１時点で単電池ｂ１の電圧Ｖｂ１、ｔ２時点で、単電池ｂ２の電圧Ｖｂ２、ｔ３時点で単電池ｂ３の電圧Ｖｂ３、・・・ｔｎ‐１時点で単電池ｂｎ‐１の電圧Ｖｂｎ−１、ｔｎ時点で、単電池ｂｎの電圧Ｖｂｎというように単電池ｂ１〜ｂｎを順次走査選択して各単電池の電圧Ｖｂｎを検出する。検出した単電池電圧Ｖｂｎは電圧判別部６４に出力する。電圧判別部６４は、その都度設定された上限電圧ＶｂＵと比較してＶｂｎ≧ＶｂＵのときに、そのときの単電池電圧を判別出力ＶｂＵｎとして出力する。
【００５４】
判別出力ＶｂＵｎは電圧保持部６５の上限保持部６５Ｕに保持される。保持部６５Ｕに保持された単電池電圧ＶｂＵｎは、組電池換算部６６で、組電池における単電池直列接続個数ｎ倍して組電池電圧相当の電圧ＶｂＵ１に換算される。組電池換算部６６で求められた組電池換算電圧ＶｂＵ１は、電圧判別部６８に加えられ、ここで、電圧保持部７０Ｕから加えられる組電池判定電圧ＶＢＵ２と大小関係が比較判別され、ＶｂＵ１＞ＶＢＵ２のときに、判別出力ｂｎＵを制限演算部４４に出力する。
【００５５】
ここで、組電池上限電圧ＶＢＵ２と単電池電圧をｎ倍して求めた組電池換算上限電圧ＶｂＵ１とを比較すると、組電池換算下限電圧ＶｂＵ１は組電池中の一部の電圧の上昇した単電池電圧を組電池に換算した電圧であるから、単電池換算上限電圧信号ＶｂＵ１の方が組電池電圧そのものである組電池上限電圧ＶＢＵ２より高く（ＶｂＵ１＞ＶＢＵ２）なる。
【００５６】
したがって、電圧判別部６８は大抵の場合、組電池換算上限電圧ＶｂＵ１を選択して電圧限指令ｂｎＵとして制限演算部４４に与える。
【００５７】
制限演算部４４は単電池電圧が制限電圧ＶｂＵに一致する発電機指令電圧に対する制限値ＶｂＵＢを指令制限器ＶＧＬ２に与えて発電機の電圧制限制御を行う。これによって、発電機Ｇの出力電圧が、単電池電圧Ｖｂｎが単電池上限設定電圧ＶｂＵに一致するような電圧に制限される。
【００５８】
図３において、単電池ｂｎの電圧Ｖｂｎが単電池設定上限電圧ＶｂＵより小さくなるＴ１周期のｔ1〜ｔ2時点間およびｔ2〜ｔ3時点間は何も制御することなく通過するが、単電池電圧Ｖｂ３が単電池上限設定電圧ＶｂＵと一致し、Ｖｂｎ≧ＶｂＵとなるｔ３〜ｔ４時点間では電圧判別部６４が判別出力ＶｂＵｎを出力し、電圧保持部６５Ｕに保持１として保持され、組電池換算部６６で、組電池相当電圧ＶｂＵ１に換算されるなどして、前記したような発電機Ｇの出力電圧制限制御が行われ、単電池ｂ３の電圧Ｖｂ３が設定された上限電圧ＶｂＵを超えないようにされる。
【００５９】
Ｔ１周期のｔｎ−１〜ｔｎ時点間で単電池ｂｎ−１の電圧Ｖｂｎ−１が、上限電圧ＶｂＵに達したことを電圧判別部６４が判別して判別出力ＶｂＵｎを電圧保持部６５に与えるので、電圧保持部６４は、保持１をリセットして保持電圧を保持２に更新する。この電圧保持部６４から新しい保持電圧ＶｂＵｎが出力されると前記と同様に発電機Ｇの電圧制限制御が行われる。
【００６０】
Ｔ１周期のｔｎ〜Ｔ２周期のｔ１時点間の単電池ｂｎの電圧Ｖｂｎは、Ｖｂｎ＜ＶｂＵであるのでこの期間はそのまま通過される。Ｔ２周期のｔ１〜ｔ２時点間およびｔ２〜ｔ３時点間では、単電池電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２は、何れも上限設定電圧ＶｂＵより小さいので、これらの期間はそのまま通過される。Ｔ２周期のｔ３〜ｔ４時点間において電圧判別６４が単電池ｂ３の電圧Ｖｂ３が上限設定電圧ＶｂＵより５％程度高いＶｂＵ＋δ1に達することを判別すると、クロックパルス発生器６０にクロックパルス停止信号Ｓｔを出力してクロックパルス発生器６０の動作を一時停止するとともに、単電池電圧検出器６３の走査選択操作の一時停止、電圧保持部６５,７０の動作の一時停止、および保持電圧ＶｂＵｎのリセットを行う。
【００６１】
単電池ｂ３の電圧Ｖｂ３は、電圧判別部６４⇒電圧保持部６５⇒組電池換算部６６⇒電圧判別部６８⇒指令制限部４４⇒指令制限器ＶＧＬ２に順次加わり、単電池ｂ３の組電池換算電圧ＶｂＵ３が組電池換算上限電圧ＶｂＵＢに一致する制限信号ＢｎＵ１Ｇで、励磁調整装置ＦＬＣに充電制御手段から与えられる発電機電圧指令ＶＧｓを制限して発電機Ｇの電圧をこの制限信号ＢｎＵ１Ｇに制限する制御を行う。
【００６２】
このとき、単電池電圧Ｖｂ３は制限電圧ＶｂＵ＋δ1上昇しているので、制限演算部４４は、電圧判別部６８から＋δ1分を打ち消すための判別出力ｂｎＵを受けることにより制限信号ＢｎＵ１Ｇ（＝ＶｂＵ−δ１）を出力し、指令制限器ＶＧＬ２に与える。単電池ｂ３の電圧Ｖｂ３が上限電圧ＶｂＵに一致するように演算した発電機電圧制限指令信号ＢｎＵ１Ｇは一旦、Ｔ２周期のｔ３点でＢｎＵ１Ｇ＝ＶｂＵ−δ１に低下されて、ｔ４点に向かって徐々にＢｎＵ１Ｇ＝ＶｂＵまで上昇され、Ｔ２周期のｔ４点に至る。
【００６３】
この制限信号に追従して、発電機電圧はＴ２周期のｔ３点から徐々に低下してｔ４点に到って単電池ｂ３の電圧Ｖｂ３は、上限設定電圧ＶｂＵに一致する。
【００６４】
単電池電圧Ｖｂ３がＶｂＵと一致するまで低下すると電圧判別部６４が一致を検出してクロックパルス停止信号Ｓｔをオフにしてクロックパルスパル発生器６０の動作を再開させるとともに、判別出力ＶｂＵｎを出力して電圧保持部６５Ｕに、これまで保持されていた保持２をリセットして新に保持３をセットする。この保持電圧ＶｂＵｎが、組電池換算部６６⇒電圧判別部６６⇒制限演算部４４⇒指令制限器ＶＧＬ２を介して単電池ｂ３の電圧Ｖｂ３が上限設定電圧ＶｂＵを超えないように発電機Ｇの電圧制限制御を行う。
【００６５】
このように、単電池電圧Ｖｂｎ＜上限設定電圧ＶｂＵであれば制限制御を通過し、Ｖｂｎ≧ＶｂＵであれば、検出の都度毎に電圧保持を更新することによって、発電機Ｇへの電圧指令ＶＧｓを制限指令値ＢｎＵＧに制限して発電機の電圧制限制御を行って単電池電圧Ｖｂｎが上限設定電圧ＶｂＵを超えないようにする。
【００６６】
単電池電圧Ｖｂ３がＴ３周期のｔ３点におけるように上限電圧ＶｂＵの１０％以上超過のＶｂＵ+δ２に上昇したとき、または、Ｔ４周期のｔ１点におけるように単電池ｂ１の電圧Ｖｂ１が上限電圧ＶｂＵより１０％を超える低下を生じ、ＶｂＵ−γになったことを電圧判別部６４が検出すると、単電池電圧の過剰な電圧上昇、過剰な電圧低下として警報信号ＶｂＡＬ１を発生して監視制御部７８へ送る。
【００６７】
監視制御部７８は警報信号ＶｂＡＬ１を受信すると警報を発するとともに、スイッチＳ１を遮断して電池電源の充電を停止させるか、または、発電機の充電動作を停止させるなどの保護制御を行う。
【００６８】
また、単電池電圧Ｖｂｎが上限電圧ＶｂＵに達する毎に電圧判別部６４は判別出力信号ＶｂＵｎを出力して電圧保持部６５の保持電圧を保持１⇒保持２⇒保持３⇒保持４と更新し、電圧判別部６８の判別出力ｂｎＵと電圧判別部６４の電池番号を示す信号Ｓｎにより、監視制御部７８は、単電池番号ｂ１・・・ｂｎ、単電池電圧Ｖｂｎ、上限電圧到達時間などの動作進行状態データの記録・表示を行う。この監視制御装置７８に表示された動作状態を示すデータは、操作員によって監視される。
【００６９】
以上は単電池の保護動作を説明したが、組電池電圧の保護動作について次に説明する。
【００７０】
組電池電圧ＶＧの上限電圧ＶＧＵは上限電圧設定器３５に設定し、また、下限電圧はＶＧＬは下限電圧設定器３６に設定する。
【００７１】
組電池Ｂの充電を多段定電流での定電流充電モードで行った場合、充電電流ＩＢｉおよび充電電圧ＶＢｉは図２に示すように変化する。図２では、単電池の特性も同時に示す関係で組電池に関する値は（）で表示している。
【００７２】
図２のｔ３点から第４段目の終止充電動作を開始すると組電池電圧はＶＢｉｄ２からＶＢＵ２（＝ＶＧＵ）に向かって上昇する。
【００７３】
組電池を構成する単電池の特性のバラツキが少なく、特性劣化の小さい時の充電特性を特性線Ａで、使用時間、充放電サイクルなどによって特性劣化が僅かに進行したときの充電特性を特性線Ｂで、さらに、特性劣化がかなり進行した時の充電特性を特性線Ｃで示している。
【００７４】
組電池Ｂの充電特性が特性線Ａで示す特性であれば、充電完了のｔ７点では、組電池電圧はＶＢＵ２（＝上限電圧ＶＧＵ）に至る。
【００７５】
組電池Ｂの充電特性が特性線Ｂで示すような特性の場合、電池電圧ＶＢｉはｔ７に至る前のｔ６点で上限設定電圧ＶＢＵ２＝ＶＧＵに達し、さらにｔ７点まで充電を継続すれば、組電池電圧ＶＢｉはＶＢｉＯＶ１に達して過充電状態になる。
【００７６】
そこで、組電池電圧ＶＢｉが上限電圧設定器３５に設定した上限設定電圧ＶＧＵに達したことを電圧判別部７１が検出して判別出力ＶＧＵｇを出力して電圧保持部７０Ｕに与え、ここに保持する。電圧保持部７０Ｕは保持した判別出力ＶＧＵｇを組電池保持電圧ＶＢＵ２として電圧判別部６８に与える。電圧判別部６８は組電池換算部６６から与えられる組電池換算保持電圧ＶｂＵ１と比較して、ＶｂＵ１＜ＶＢＵ２であれば、判別出力ｂｎＵを発生し、制限演算部４４に与える。この時、制限演算部４４は、上限電圧設定器３５から与えられる組電池上限電圧ＶＧＵを制限電圧として選択して、指令制限器ＶＧＬ２に与え、発電機への電圧指令ＶＧｓをこの制限電圧に制限して発電機Ｇの電圧制限制御を行う。これにより、発電機Ｇの出力電圧ＶＧ、組電池Ｂの電圧ＶＢｉが上限電圧ＶＧＵを超えないように制御され、組電池Ｂの過充電が抑止される。
【００７７】
この動作は組電池電圧が上限電圧に達して単電池電圧は上限電圧に達していない場合の動作で、もし、組電池換算保持電圧ＶｂＵ１と組電池保持電圧ＶＢＵ２を同時に検出した場合には単電池電圧検出ＶｂＵ１を優先選択して前記の発電機の電圧制限制御を行う。
【００７８】
また、電圧判別部７１は、組電池電圧ＶＢｉが上限電圧ＶＧＵの１０％超過のＶＧＵ＋δ２を超えることを検出すると、警報信号ＶｂＡＬ２を発生し、監視制御部７８に与える。監視制御部７８はこの警報信号ＶｂＡＬ２の表示、記録を行うとともに警報を発し、組電池スイッチＳ１をオフにして組電池をハイブリッド電源の給電母線から切離して組電池の充電を停止するか、または、発電機を停止して組電池の充電を停止する。
【００７９】
組電池が特性線Ｃの特性で充電されるときも、組電池電圧ＶＢｉは、特性線Ｂの特性で充電されるときと同様にｔ４点で、ＶＢｉＯＶを通過し、さらに充電が継続されるとｔ７点でＶＢｉＯＶ２に達する。
【００８０】
組電池電圧ＶＢｉが上限電圧ＶＢＵ２＝ＶＧＵを５％程度超過したＶＧＵ＋δ１に達したときは、前記と同様、電圧判別部７１は電圧ＶＢｉと上限電圧ＶＧＵとを比較して判別出力ＶＧＵｇを発生し、電圧保持部７０で保持する。電圧保持部７０は、組電池保持電圧ＶＢＵ２を出力して電圧判別部６８で、組電池換算保持電圧ＶｂＵ１と比較して、ＶＢＵ２＞ＶｂＵ１のとき、判別出力ｂｎＵを発生し、制限演算部４４に与えると、ＶＧＵ−δ１に対応する制限指令ＢｎＵＧを指令制限器ＶＧＬ２に与えて、前記の単電池電圧に基づく制御と同様の発電機Ｇの電圧制限制御を行う。
【００８１】
なお、上限電圧設定３５に設定した上限設定電圧ＶＧＵを制限指令として加えられた指令制限器ＶＧＬ１は、発電機の電圧制御を手動操作を行った場合の発電機の電圧制限要素として作用する。
【００８２】
組電池電圧ＶＢｉが上限電圧ＶＧＵをその１０％以上超過したＶＧＵ＋δ２に上昇したとき、または、下限設定電圧ＶＧＬをその１０％以上低下したＶＧＬ−γに低下したときは、電圧判別７１がこれを検出して警報信号ＶｂＡＬ２を監視制御部７８に出力する。監視制御部７８は、組電池の動作状態の表示、記録を行うとともに、警報を発し、異常状態であれば組電池スイッチＳ１をオフにしてハイブリッド電源の給電母線から切離して組電池の保護を行うか、または、発電機を停止して充電を停止して組電池の保護を行う。
［放電動作］
電池電源２のみからの電力で推進装置４を駆動する、電池電源２の放電動作について図４を参照して説明する。
【００８３】
図４は、放電動作中の組電池を構成する複数（ｎ）個直列接続された電池素子（単電池）ｂ１〜ｂｎの個々の検出電圧の変化を時系列的に示したものである。
【００８４】
図１における単電池電圧検出器６３は、クロックパルス発生器６０のクロックパルスＣＰに同期して、単電池ｂ１〜ｂｎを順次走査選択して、図５におけるｔ１時点で単電池ｂ１の電圧Ｖｂ１、ｔ２時点で、単電池ｂ２の電圧Ｖｂ２、ｔ３時点で単電池ｂ３の電圧Ｖｂ３、・・・ｔｎ‐１時点で単電池ｂｎ‐１の電圧Ｖｂｎ−１、ｔｎ時点で、単電池ｂｎの電圧Ｖｂｎを検出する。検出した単電池電圧Ｖｂｎは電圧判別部６４の下限判別部６４Ｌに出力する。電圧判別部６４の下限判別部６４Ｌは、その都度下限設定電圧ＶｂＬと比較してＶｂｎ≦ＶｂＬのときに、その単電池電圧Ｖｂｎを判別出力ＶｂＬｎとして出力する。
【００８５】
判別出力ＶｂＬｎは電圧保持部６５の保持部６５Ｌに単電池下限電圧として保持される。保持部６５Ｌに保持された単電池下限電圧ＶｂＬｎは、組電池換算部６６の換算部６５Ｌｄで、組電池における単電池直列接続個数（ｎ）倍して組電池電圧相当の電圧に換算した組電池換算下限電圧ＶｂＬ１（＝ＶｂＬｎ×ｎ）が求められる。組電池換算部６６で求められた組電池換算下限電圧ＶｂＬ１は、電圧判別部６９に加えられる。
【００８６】
一方、組電池電圧ＶＢｉを検出する電圧検出器９により検出された組電池電圧ＶＢｉは、電圧判別７１の下限電圧判別部７１Ｌに与えられる。電圧判別部７１Ｌは組電池電圧ＶＢｉを組電池下限電圧設定器３６に設定された組電池下限電圧ＶＧＬと比較してＶＧＬ以下となるＶＢｉを検出すると、その組電池電圧ＶＢｉを判別出力ＶＧＬｇとして出力し、これを電圧保持部７０の下限保持部７０Ｌに与える。電圧保持部７０ＬはクロックパルスＣＰと同期して判別出力ＶＧＬｇを保持して、これを組電池下限電圧ＶＢＬ２として電圧判別部６９に加える。
【００８７】
電圧判別部６９は前記の組電池換算下限電圧ＶｂＬ１とこの組電池下限電圧ＶＢＬ２とを比較して低い方の電圧を選択して速度制限指令ＭｎＤ（ＶｂＬ１またはＶＢＬ２）として出力する。
【００８８】
ここで、組電池下限電圧ＶＢＬ２と単電池電圧をｎ倍して求めた組電池換算下限電圧ＶｂＬ１とを比較すると、組電池換算下限電圧ＶｂＬ１は組電池中の一部の低下した単電池電圧を組電池に換算した電圧であるから、組電池換算下限電圧ＶｂＬ１の方が組電池電圧そのものである組電池下限電圧ＶＢＬ２より低い電圧（ＶｂＬ１＜ＶＢＬ２）となる。
【００８９】
したがって、電圧判別部６９は大抵の場合、組電池換算下限電圧ＶｂＬ１を選択して速度制限指令ＭｎＤとして推進装置４の速度制御部１４に与える。
【００９０】
また、組電池換算部６６から、単電池電圧設定下限電圧ＶｂＬを下限換算部６６Ｌｓで単電池直列個数ｎ倍して求めた組電池換算設定下限電圧ＶｂＬＭを速度制御部１４に与える。
【００９１】
速度制御部１４は速度制限指令ＭｎＤを受け取ると、これが組電池または単電池電圧が組電池換算設定下限電圧ＶｂＬＭより低下しないように電力変換器ＩＮＶの出力を低下させて推進電動機Ｍの回転速度を減速させる。
【００９２】
図４において、単電池ｂｎの電圧Ｖｂｎが単電池設定下限電圧ＶｂＬより大となるＴ１周期のｔ１〜ｔ２時点間およびｔ２〜ｔ３時点間は何も制御することなく通過するが、単電池ｂ３の電圧Ｖｂ３が単電池設定下限電圧ＶｂＬと一致し、Ｖｂｎ≧ＶｂＬとなるｔ３〜ｔ４時点間では電圧判別部６４の下限判定部６４Ｌが判別出力ＶｂＬｎを出力し、下限電圧保持部６５Ｌに保持１として保持され、組電池換算部６６の下限換算部６６Ｌで、組電池電圧相当した下限電圧ＶｂＬ１に換算し、これを電圧判定部６９で、電圧保持部７０Ｌ保持された組電池下限電圧ＶＢＬ２と大小関係を比較判別される。電圧判定部６９で、ＶｂＬ１＜ＶＢＬ２が判別されると、速度制限指令Ｍｎｄが、発生され、前記したような推進装置４の速度制限制御が行われ、単電池ｂ３の電圧Ｖｂ３が下限設定電圧ＶｂＬ以下に低下しないようにされる。
【００９３】
ｔｎ−１〜ｔｎ時点間およびＴ１周期のｔｎ〜Ｔ２周期のｔ１時点間では、単電池ｂｎ−１およびｂｎの電圧Ｖｂｎ−１およびＶｂｎが下限設定電圧ＶｂＬより大きいので、これらの期間はそのまま何も制御しないで通過する。さらに、Ｔ２周期のｔ１〜ｔ２時点間で、ＶｂＬと等しい単電池ｂ１の電圧Ｖｂ１が検出されると、電圧判別部６４Ｌが単電池電圧Ｖｂ１を判別出力ＶｂＬｎとして出力するので、電圧保持部６５Ｌの保持が保持２に更新される。電圧保持部６５Ｌに保持された保持電圧ＶｂＬｎを、組電池換算部６６Ｌｄにより組電池電圧相当電圧に換算した組電池換算下限電圧ＶｂＬ１が電圧判別部６９で判別されて速度制限指令ＭｎＤが速度制御部１４に出力され、推進装置４の速度制限制御が行われる。
【００９４】
Ｔ２周期のｔ２〜ｔ３時点間では、単電池ｂ２の電圧Ｖｂ２がＶｂＬより大きくいので、この期間は何も制御しないで通過する。ｔ３点において単電池ｂ３の電圧Ｖｂ３が下限設定電圧ＶｂＬよりその５％程度低いＶｂＬ−δ１まで低下したことが検出されると、電圧判別部６４Ｌは、これを判別して、クロックパルス停止信号Ｓｔを出力してクロックパルス発生器６０および単電池電圧検出器６３の動作の一時停止、並びに電圧保持部６６Ｌおよび７０Ｌの保持リセットを行う。
【００９５】
このとき、単電池ｂ３の電圧Ｖｂ３は電圧判別部６４Ｌの判別出力ＶｂＬｎは電圧保持部６５Ｌに保持され、単電池換算部６６Ｌｄで、単電池換算下限電圧ＶｂＬ１に変換され、さらにこれが電圧判別部７０Ｌで判別されて速度制限指令ＭｎＤが発生され、速度制御部１４に与えられ、そして組電池電圧に換算した組電池換算下限電圧ＶｂＬＭが速度制御部１４に与えられる。
【００９６】
速度制御部１４は速度制限指令ＭｎＤが下限設定電圧ＶｂＬＭに一致するように推進電動機Ｍの回転速度を減速制御して、図４のように単電池ｂ３電圧Ｖｂ３はＶｂＬ−δ１からＴ２周期のｔ４時点に向かって上昇し、ｔ４時点でＶｂＬに一致する。
【００９７】
一致したことを電圧判別部６４Ｌが検出し判別出力ＶｂＬｎを出力し、電圧保持部６５Ｌの保持を保持３に更新し、引き続き前記と同様の電動機速度制限制御を行う。
【００９８】
このように、単電池電圧Ｖｂｎ＞単電池下限設定電圧ＶｂＬであれば保持電圧のままとして通過させる。したがって、速度制御部１４は、単電池電圧Ｖｂｎが保持電圧ＶｂＬｎに保たれるように推進電動機Ｍの回転速度を制限する制御を行う。Ｖｂｎ＝ＶｂＬを検出する毎に保持電圧を更新して速度制限指令ＭｎＤによってＶｂｎ＝ＶｂＬに維持されるように推進電動機Ｍの回転速度の制限制御を行い、単電池電圧Ｖｂｎが下限設定電圧ＶｂＬよりもその５％程度低下したＶｂＬ−δ１に低下したときは、電動機Ｍの速度を減速させて速度制限指令ＭｎＤが組電池換算下限電圧ＶｂＬＭに一致するように制御する。
【００９９】
Ｔ４周期のｔ３点において、単電池ｂ３の電圧Ｖｂ３が単電池下限電圧ＶｂＬよりその１０％程度低いＶＢＬ−δ２の電圧以下に低下する。このとき、電圧判別部６４Ｌがこれを検出して警報信号ＶｂＡＬ１を出力して監視制御部７８に与える。
【０１００】
監視制御部７８は警報信号ＶｂＡＬ１により警報を発するとともに、スイッチＳ１をオフにして電池電源２から推進装置４への給電を停止して、電池電源２の電池の放電を停止させるか、または、推進電動機Ｍを停止させるなどの処置をして単電池ｂ３を過放電から保護する。
【０１０１】
なお、監視制御部７８は単電池電圧Ｖｂｎが下限設置電圧ＶｂＬに達する毎に電圧判別部６４Ｌの判別出力ＶｂＬｎによって電圧保持部６５Ｌに保持されたデータを単電池番号を示すデータＳｎとともに、単電池電圧の下限設定電圧到達時間などの動作状態を示すデータと一緒に記録・表示を行い、操作員の運転状態の監視に供する。
【０１０２】
このように電池電源２の放電動作を制御することにより、複数の電池素子（単電池）を直並列接続して構成した電池電源の各電池素子（単電池）に放電動作による過放電による電圧の異常低下が生じると、単電池の電圧が設定された下限電圧以下に低下しないように電動機Ｍ等の負荷への供給電力を制限する制御を行うことにより、個々の電池素子の過剰電圧低下を防止して特性劣化を抑えることができるので、電池全体の寿命を延ばすことができる。
【実施例２】
【０１０３】
図５にこの発明の実施例２を示す。この実施例は、図１に示したこの発明の実施例１における電池電源を構成する組電池を、さらに複数（Ｎ）組並列接続して電池電源２の容量を増大したものである。
【０１０４】
この実施例２におけるハイブリッド電源１の線値電源２は、複数（Ｎ）組の組電池Ｂ１〜ＢＮを並列に接続して構成されている。
【０１０５】
並列接続した各組電池Ｂ１〜ＢＮの電圧ＶＢｉは同値であるから、各組電池の動作状態を電圧で監視することはできない。
【０１０６】
そのため、並列接続の個別組電池の保護は、特許文献２に示すように組電池ごとに検出した組電池電流に基づいて行われている。このため、この実施例２においても、各組電池Ｂ１〜ＢＮのそれぞれに直列に組電池電流検出器ＩＤ１〜ＩＤＮを接続して各組電池の電流ＩＢ１〜ＩＢＮを検出するようにしている。
【０１０７】
実施例２のその他の発電装置３、推進装置４、速度制御部１４、充放電制御部５等の構成は、実施例１と同一であり、充放電制御部５の内部の構成は省略して１つのブロックで示している。
【０１０８】
この実施例２において、電池電源２の並列接続した複数の組電池Ｂ１〜ＢＮを一括して定電流充電モードまたは定電力充電モードで充電するとき、電圧検出器９で検出した電池電圧ＶＢｉが上限設定電圧ＶＧＵに達したときは、充放電制御部５が、電池電圧ＶＢｉが上限電圧設定器３５に設定された組電池上限設定電圧ＶＧＵを超過しないよう発電機Ｇの電圧制限制御を行う。これにより、組電池の過充電が抑制される。
【０１０９】
また、組電池電圧ＶＢｉが上限設定電圧ＶＧＵを大幅に、例えばその１０％以上超過したときは、スイッチＳ１をオフにして、組電池を発電装置３から切離すか、または、発電装置３を停止して電池電源２の電池の充電を停止して、組電池を過充電から保護する。
【０１１０】
充電動作のとき、各組電池Ｂ１〜ＢＮに設けた単電池電圧検出器６３−１〜６３−ｎにより各単電池の電圧Ｖｂｎを検出し、単電池電圧Ｖｂｎの何れかが、上限設定電圧ＶｂＵに達しときは、この単電池電圧Ｖｂｎが上限設定電圧ＶｂＵを超過しないように発電機Ｇの電圧制限制御を行う。これにより、組電池を構成する単電池の過充電が抑制される。
【０１１１】
また、単電池電圧Ｖｂｎが上限設定電圧ＶｂＵを大幅に、例えばその１０％以上超過したときは、その単電池の所属する組電池に接続したスイッチＳ２１〜Ｓ２Ｎをオフして、該当する組電池をハイブリッド電源１の母線Ｐ，Ｎから切離して、単電池を過充電から保護する。
【０１１２】
電池電源２の放電動作、すなわち電池電源２から推進装置４に駆動電流を供給して運転する状態において、電池電源２の電圧ＶＢｉが組電池下限電圧設定器３６に設定された下限設定電圧ＶＧＬに達したときは、組電池電圧ＶＢｉがこの下限設定電圧ＶＧＬより低下しないように速度制御部１４を介して推進装置４への供給電力の制限制御を行い、電動機Ｍの回転速度を減速させて放電電流を減少させる。これにより、電池電源２を構成する組電池Ｂ１〜ＢＮの過放電が抑制される。
【０１１３】
また、組電池を構成する何れかの単電池の電圧Ｖｂｉが、単電池下限電圧設定器６２に設定された下限設定電圧ＶｂＬに達しときは、単電池電圧Ｖｂｉが下限設定電圧ＶｂＬより低下しないように速度制御部１４を介して推進装置４への供給電力の制限制御を行い、電動機回転速度を減速させる。これにより、電池電源２を構成する単電池ｂ１〜ｂＮｎの過放電が抑制される。
【０１１４】
また、単電池電圧Ｖｂｉが単電池下限設定電圧ＶｂＬを大幅に、例えばその１０％以下低下したときは、単電池の所属する組電池のスイッチＳ２１〜Ｓ２Ｎをオフにして、該当する組電池をハイブリッド電源１の母線Ｐ、Ｎからの切離し、単電池の過放電による異常電圧低下から保護する。
【符号の説明】
【０１１５】
１：ハイブリッド電源、２：電池電源、Ｂ、Ｂ１〜ＢＮ：組電池、ｂ１〜ｂＮｎ：電池素子（単電池）、３：通常電源（発電装置）、４：推進装置、５：充放電制御部、１４：速度制御部、７８：監視制御部、８０：電池電圧監視制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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