| 【発明の名称】 |
バッテリ式電動車両用バッテリ充電装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】寺本 貴之
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| 【要約】 |
【課題】バッテリ充電装置専用の制御手段を設けなくてもバッテリの充電状態を適切に制御できるよう構成されたバッテリ式電動車両用バッテリ充電装置を提供すること。
【解決手段】バッテリ３０に供給される電流電圧を変動させるスイッチング素子１４の動作条件は駆動回路１５によって変更されるが、駆動回路１５には、スピードメータ用ディスプレイ４２の表示制御等を行うためのディスプレイコントローラ４０が接続されており、駆動回路１５の動作がディスプレイコントローラ４０からの制御信号により制御されるよう構成されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 バッテリ式電動車両のバッテリを充電するためバッテリ式電動車両に装備されたバッテリ充電装置であって、外部電源に接続されることで、該外部電源から前記バッテリにバッテリ充電用の電流電圧を供給する充電手段と、前記バッテリの充電状態を検出する検出手段と、前記検出手段による検出値を用いて前記充電手段による前記バッテリの充電条件の変更を行う充電条件変更手段と、当該バッテリ式電動車両におけるバッテリ充電装置以外の他の機器の制御を行う制御手段であって、前記充電条件変更手段の動作をも制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするバッテリ式電動車両用バッテリ充電装置。
【請求項２】 前記制御手段は、当該バッテリ式電動車両におけるスピードメータ用ディスプレイを、前記他の機器として制御するものであることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ式電動車両用バッテリ充電装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気式フォークリフト等の産業車両等、バッテリによる電力を駆動源とするバッテリ式電動車両に装備されるバッテリ式電動車両用バッテリ充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、この種のバッテリ式電動車両に搭載されるバッテリ充電装置としては、スイッチング素子等を用いてバッテリ式電動車両内のバッテリと外部電源との間の電気的な接続の維持／切断を繰り返すことにより、バッテリに供給される電流電圧を変化させて、バッテリの充電状態の適切な制御を行うものが知られている。
【０００３】そして、このような制御を行うバッテリ充電装置には、バッテリに流れ込む電流、バッテリ電圧、外気温度等の検出を行うための各種のセンサに加え、これらのセンサによる検出結果を用いて上記のスイッチング素子等の充電条件変更手段の動作が適切なものとなるよう制御する当該バッテリ充電装置専用の制御手段（コントローラ）が装備されている。制御手段は、一般的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータを中心として構成された制御装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来のバッテリ式電動車両には、バッテリ充電装置の他にも、車両駆動用のモータや、車両操作時に運転者等が見るスピードメータ用ディスプレイ等の種々の機器が備えられている。そして、これらの機器の夫々には、これらの機器の動作を制御するための制御手段が個別に設けられている。
【０００５】従って、従来のように、バッテリ充電装置に当該バッテリ充電装置専用の制御手段を設けることは、バッテリ式電動車両に対して更に重複して制御手段を設けることになることから、経済的でないという問題があった。本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、バッテリ充電装置専用の制御手段を設けなくてもバッテリの充電状態を適切に制御できるよう構成されたバッテリ式電動車両用バッテリ充電装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】かかる目的を達成するために、請求項１に記載のバッテリ式電動車両用バッテリ充電装置は、バッテリ式電動車両のバッテリを充電するためバッテリ式電動車両に装備されたバッテリ充電装置であって、外部電源に接続されることで、該外部電源から前記バッテリにバッテリ充電用の電流電圧を供給する充電手段と、前記バッテリの充電状態を検出する検出手段と、前記検出手段による検出値を用いて前記充電手段による前記バッテリの充電条件の変更を行う充電条件変更手段と、当該バッテリ式電動車両におけるバッテリ充電装置以外の他の機器の制御を行う制御手段であって、前記充電条件変更手段の動作をも制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】このように構成された本発明のバッテリ式電動車両用バッテリ充電装置によれば、充電条件変更手段の動作が、バッテリ充電装置専用の制御手段ではないもののバッテリ式電動車両に搭載されたバッテリ充電装置以外の他の機器の制御を行う制御手段によって制御される。
【０００８】従って、本発明によれば、従来のようにバッテリ充電装置専用の制御手段を設ける場合と同様に充電条件変更手段が制御されることになり、バッテリ充電装置専用の制御手段を設けなくてもバッテリの充電状態が適切に制御されることになる。
【０００９】次に、請求項２に記載のバッテリ式電動車両用バッテリ充電装置は、上記請求項１に記載の構成に加え、前記制御手段は、当該バッテリ式電動車両におけるスピードメータ用ディスプレイを、前記他の機器として制御するものであることを特徴とする。
【００１０】請求項２は、本発明のバッテリ充電装置における制御手段の制御対象たる上記他の機器の具体的態様を示したものであり、当該請求項２では、上記他の機器をスピードメータ用ディスプレイとしている。そして、請求項２に記載の態様によれば、上述の請求項１についての作用効果と同様の作用効果を奏する。
【００１１】尚、制御手段の制御対象たる上記他の機器としては、スピードメータ用ディスプレイ以外のバッテリ式電動車両に搭載された機器であっても良いのは勿論であり、例えば、バッテリ式電動車両駆動用のモータであっても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面と共に説明する。まず、図１は、フォークリフト等の産業車両に代表されるバッテリ式電動車両（図示省略）に装備された、本発明の一実施例としてのバッテリ式電動車両用バッテリ充電装置を、当該バッテリ充電装置の構成要素でない３相交流電源２０、バッテリ３０及びスピードメータ用ディスプレイ４２と共に示した概略的な回路図である。
【００１３】本実施例のバッテリ充電装置は、外部電源としての３相交流電源２０に接続プラグ１１を接続することにより、バッテリ式電動車両に搭載されたバッテリ３０に充電用の電流電圧を供給できるよう構成されている。具体的には、３相交流電源２０より供給された電源は、接続プラグ１１及び漏電ブレーカ１２を介して整流器１３に供給され、整流器１３にて交流から直流に整流された出力電源が、スイッチング素子１４を介してバッテリ３０に供給されるよう構成されている。
【００１４】本実施例のバッテリ充電装置では、スイッチング素子１４のスイッチング動作によって３相交流電源２０とバッテリ３０との間の電気的な接続の維持／切断を繰り返すことにより、バッテリ３０に供給される電流電圧を変化させ得るよう構成されている。
【００１５】スイッチング素子１４の動作条件は、スイッチング素子１４に接続された駆動回路１５によって変更される。つまり、駆動回路１５は、スイッチング素子１４とバッテリ３０との間に配置された電流センサ１６にて検出される電流Ｉ（バッテリ３０に流れ込む電流値Ｉ）と、整流器１３とバッテリ３０とをつなぐ配線中におけるバッテリ３０に並列に接続された配線Ｌ１中に直列に接続された抵抗ｒ１，ｒ２間の接点ｐに接続された配線Ｌ２の電位Ｖpを測定することによりＶpに対応した値として検出されるバッテリ電圧Ｖ（バッテリ３０の端子間電圧値Ｖ）と、に対応したパルス電流をスイッチング素子１４に送出してスイッチング素子１４の動作条件を変化させ、バッテリ３０の充電条件の変更を行う。
【００１６】また、駆動回路１５には、バッテリ式電動車両の運転者が運転時に見るスピードメータ等が表示されるスピードメータ用ディスプレイ４２の表示制御等を行うためのディスプレイコントローラ４０が接続されており、駆動回路１５の動作がディスプレイコントローラ４０からの制御信号により制御されるよう構成されている。
【００１７】即ち、まず、ディスプレイコントローラ４０には、スピードメータ用ディスプレイ４２の他に、バッテリ３０の充電時間を計測するための計時手段としてのトータルタイマー５１及び停止タイマー５２と、外気温度の計測を行うための外気温度計測手段としてのサーミスタ５３とが接続されている。そして、ディスプレイコントローラ４０から駆動回路１５には、これらのタイマー５１，５２及びサーミスタ５３からの出力値に対応した制御信号が送信され、当該制御信号により駆動回路１５（延いてはスイッチング素子１４）の動作が制御される。
【００１８】尚、ディスプレイコントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータを中心として構成された制御装置であるが、駆動回路１５は、このようなマイクロコンピュータが装備されない電子回路として構成されている。即ち、ディスプレイコントローラ４０においては、当該ディスプレイコントローラ４０に入力される入力信号を用いたＣＰＵによる演算処理等を通じて、外部に出力される制御信号が生成されるが、駆動回路１５においては、当該駆動回路１５に入力される入力信号を用いた電子回路（コンパレータ等の回路）による処理（換言すれば、演算処理を伴わない処理）を行うことによってスイッチング素子１４へのパルス電流等が生成される。また、後述のフローチャートを用いての説明でも明らかにするように、トータルタイマー５１は、バッテリ３０の最大充電時間を計測するためのタイマーであり、停止タイマー５２は、バッテリ充電の初期段階で行う初期定電流充電より定電圧充電に移行した時点からバッテリ充電を停止するまでの時間の計測を行うためのタイマーである。
【００１９】次に、上記のように構成された本実施例のバッテリ充電装置における駆動回路１５及びディスプレイコントローラ４０の動作について、図２に示すフローチャートに沿って説明する。まず、ディスプレイコントローラ４０側では、図１にて図示を省略した、バッテリ充電を開始するための充電開始指示用ボタンが押された際に、充電開始信号を駆動回路１５に送信する充電開始信号送信処理（Ｓ１００；Ｓはステップを表す）を実行する。
【００２０】一方、駆動回路１５は、接続プラグ１１が３相交流電源２０に接続された際に、図１に図示しない別系統の配線経路にて３相交流電源２０に接続され、通電されるよう構成されている。つまり、駆動回路１５は、接続プラグ１１が３相交流電源２０に接続されていない状態では動作用の電源が得られないため動作しないが（Ｓ２００：ＮＯ）、接続プラグ１１が３相交流電源２０に接続されると動作用の電源を３相交流電源２０から得て動作可能な状態となる（Ｓ２００：ＹＥＳ）。
【００２１】そして、駆動回路１５は、動作可能な状態になった際にディスプレイコントローラ４０側から充電開始信号が送信されてくるのを待ち、充電開始信号が受信されると、予め設定された電流値である０．２Ｃ（５時間率公称容量）を、バッテリ充電の初期段階においてバッテリ３０に流れ込ませる定電流値（初期定電流値）として設定する（Ｓ２１０）。
【００２２】次に、ディスプレイコントローラ４０側では、サーミスタ５３での検出結果を受信することにより外気温度を検出する（Ｓ１１０）。そして、ディスプレイコントローラ４０では、検出された外気温度値を用いて当該外気温度値に対応するバッテリ３０の転極点電圧を示す転極点電圧設定信号を生成し、駆動回路１５側に送信する（Ｓ１２０）。
【００２３】具体的には、まず、本実施例では、３種類の異なる値としてのバッテリ３０の転極点電圧値ＶH，ＶM，ＶL（ＶH＞ＶM＞ＶL）を、３区分の外気温度値ｔの範囲■ｔ＜ｔl，■ｔl＜ｔ＜ｔm，■ｔh＜ｔ（但し、ｔl＜ｔm＜ｔh）の夫々に対応するものとしてテーブル化した上で予めディスプレイコントローラ４０内のＲＯＭ等に記憶させている。そして、Ｓ１２０では、Ｓ１１０の処理にて検出された外気温度ｔが上記■の条件を満たすものである場合には、ＶHを転極点電圧とし、これに対応した転極点電圧設定信号を駆動回路１５側に送信し、外気温度ｔが上記■の条件を満たすものである場合には、ＶMを転極点電圧とし、これに対応した転極点電圧設定信号を駆動回路１５側に送信し、外気温度ｔが上記■の条件を満たすものである場合には、ＶLを転極点電圧とし、これに対応した転極点電圧設定信号を駆動回路１５側に送信する。
【００２４】尚、実際のところ、バッテリ３０の転極点電圧は、外気温度に依存して変化するものではない。本実施例で外気温度に応じて異なる電圧値を転極点電圧とするのは、外気温度以外の充電条件を同じにしてバッテリ充電を行うと、外気温度が低い程、短い時間で転極点電圧に達してしまい、転極点電圧に達した時点で充電を終了した際等においては、外気温度が低い程、充電不足となってしまうからである。つまり、本実施例では、外気温度が低い程、転極点電圧を便宜上高い値に設定し、後述のように転極点電圧に達するまで実行される初期定電流充電（後述のＳ２３０）の時間を長くすることでバッテリ３０が充電不足となることを防止するのである。
【００２５】そして、上記のようにディスプレイコントローラ４０側から送信された転極点電圧設定信号が駆動回路１５にて受信されると、駆動回路１５側では、受信した転極点電圧設定信号に対応した転極点電圧（ＶH，ＶM，ＶLのうちのいずれか）を転極点電圧値として設定する（Ｓ２２０）。
【００２６】次に、駆動回路１５は、スイッチング素子１４へのパルス電流の送出を開始して、電流センサ１６にて検出される電流ＩがＳ２１０で設定した０．２Ｃの一定電流となるようにしてバッテリ３０を充電させる初期定電流充電を開始する（Ｓ２３０）。また、このようにバッテリ３０の充電が開始された際には、駆動回路１５側からディスプレイコントローラ４０側にバッテリ充電が開始された旨を伝える充電開始信号が送信される。
【００２７】そして、ディスプレイコントローラ４０側で充電開始信号が受信されると、ディスプレイコントローラ４０は、トータルタイマー５１による計時を開始させ、充電を開始してからの経過時間の計測を行う（Ｓ１３０）。続いて、ディスプレイコントローラ４０は、トータルタイマー５１にて検出される経過時間が、バッテリ充電を継続する最大限の時間としてディスプレイコントローラ４０内のＲＯＭ等に記憶されたトータルタイマー設定時間（例えば、１０時間）に達したか否かの判断を行う（Ｓ１４０）。尚、トータルタイマー設定時間は、バッテリ３０の過充電等による事故、不具合を防止するため当該設定時間を経過した際には強制的にバッテリ充電を終了させるため設定するものである。
【００２８】そして、トータルタイマー５１にて検出される経過時間がトータルタイマー設定時間に達していない場合（Ｓ１４０：ＮＯ）、ディスプレイコントローラ４０は、バッテリ電圧ＶがＳ１２０にて送信した転極点電圧設定信号に対応する転極点電圧に達した旨を伝える転極点信号が駆動回路１５側から送信されてきたか否かの判断を行う（Ｓ１５０）。
【００２９】つまり、まず、駆動回路１５側のＳ２３０の処理にてバッテリ充電が開始されると、駆動回路１５側で配線Ｌ２の電位Ｖpに対応する電位として検出されるバッテリ電圧Ｖは徐々に上昇する。駆動回路１５では、このバッテリ電圧ＶがＳ２２０にて設定した転極点電圧値に達したか否かの判定がされる（Ｓ２４０）。駆動回路１５では、転極点電圧値に達していないと判定された場合（Ｓ２４０：ＮＯ）は初期定電流充電（Ｓ２３０）の状態を維持しつつ当該判定処理（Ｓ２４０）を繰り返し行うが、転極点電圧値に達したと判定された時点（Ｓ２４０：ＹＥＳ）では、ディスプレイコントローラ４０側に転極点信号を送信すると共に後述の定電圧充電処理（Ｓ２５０）を開始する。ディスプレイコントローラ４０側では、Ｓ１５０にて転極点信号が受信されない場合（Ｓ１５０：ＮＯ）は、Ｓ１４０に再び移行するが、転極点信号が受信された場合（Ｓ１５０：ＹＥＳ）は、停止タイマー５２による計時を開始させる（Ｓ１６０）。
【００３０】Ｓ２４０にて転極点電圧値に達したとの判定がされ（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、上述の初期定電流充電（Ｓ２３０）から定電圧充電（Ｓ２５０）に移行した際、駆動回路１５においては、バッテリ３０に印加される電圧ＶがＳ２２０にて設定した転極点電圧に保持されるようスイッチング素子１４へのパルス電流の特性を変化させて、バッテリ３０の定電圧充電が実行される。このとき、ディスプレイコントローラ４０側では、停止タイマー５２での計時が開始され、定電圧充電処理（Ｓ２５０）が開始されてからの経過時間の計測が行われる（Ｓ１６０）。
【００３１】このように定電圧充電を行った際には、バッテリ３０に流れ込む電流Ｉ（電流センサ１６にて検出される電流Ｉ）が、充電の進行と共に次第に減少していく。このとき、駆動回路１５では、この電流Ｉが予め設定された終期定電流充電移行電流（例えば、０．０５Ｃ）にまで減少したか否かの判定がされる（Ｓ２６０）。駆動回路１５では、終期定電流充電移行電流にまで減少していないと判定された場合（Ｓ２６０：ＮＯ）は、定電圧充電（Ｓ２５０）の状態を維持しつつ当該判定処理（Ｓ２６０）を繰り返し行うが、終期定電流充電移行電流にまで減少したと判定された場合（Ｓ２６０：ＹＥＳ）は、バッテリ３０に流れ込む電流Ｉが終期定電流充電移行電流に維持されるようスイッチング素子１４へのパルス電流の特性を変化させて、バッテリ３０の終期定電流充電を行う（Ｓ２７０）。
【００３２】一方、ディスプレイコントローラ４０側では、Ｓ１６０にて停止タイマー５２による計時を開始してからの時間が、駆動回路１５側での定電圧充電（Ｓ２５０）から終期定電流充電（Ｓ２７０）までの処理を行うのに十分な時間として予め設定された停止タイマー設定時間（例えば、３時間）に達したか否かの判断を行う（Ｓ１７０）。
【００３３】そして、ディスプレイコントローラ４０では、停止タイマー５２にて検出される経過時間が停止タイマー設定時間に達していないと判断した場合（Ｓ１７０：ＮＯ）は、停止タイマー５２による経過時間の計時を継続させつつ当該判断処理（Ｓ１７０）を繰り返し行うが、停止タイマー５２にて検出される経過時間が停止タイマー設定時間に達したと判断した場合（Ｓ１７０：ＹＥＳ）は、バッテリ充電を停止させるための充電停止設定信号を駆動回路１５側に送信する（Ｓ１８０）。
【００３４】また、ディスプレイコントローラ４０では、トータルタイマー５１にて検出される経過時間がトータルタイマー設定時間に達したと判断した場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）も、上記充電停止設定信号を駆動回路１５側に送信する（Ｓ１８０）。充電停止設定信号が駆動回路１５側にて受信されると、駆動回路１５では、スイッチング素子１４へのパルス電流の送出を停止してバッテリ充電を停止させると共に、バッテリ充電が停止した旨を知らせる充電停止確認信号をディスプレイコントローラ４０側に送出し（Ｓ２８０）、駆動回路１５側でのバッテリ充電に伴う処理が終了される。
【００３５】また、このとき、ディスプレイコントローラ４０では、充電停止確認信号を受信することにより、バッテリ充電の停止を確認し（Ｓ１９０）、ディスプレイコントローラ４０側でのバッテリ充電に伴う処理も終了される。尚、図２に示すフローチャートにおいては、駆動回路１５側でバッテリ充電を停止させる処理（Ｓ２８０）が、Ｓ２７０の後の処理として記載されているが、このＳ２８０の処理は、トータルタイマー設定時間や停止タイマー設定時間が経過して充電停止設定信号が駆動回路１５側で受信された際にはいつでも行われる処理であり、図２に示す如くＳ２７０の後に行われるとは限らないものである。
【００３６】以上説明したように、本実施例のバッテリ充電装置は、駆動回路１５（延いては、スイッチング素子１４）の動作を制御する専用の制御装置を備えていないものの、バッテリ式電動車両に搭載されたバッテリ充電装置と異なる他の機器であるスピードメータ用ディスプレイ４２制御用のディスプレイコントローラ４０からの制御信号によって、駆動回路１５の動作が適切に制御されるよう構成されている。
【００３７】即ち、本実施例のバッテリ充電装置によれば、従来のようにバッテリ充電装置専用の制御装置を設けなくても、バッテリ３０の充電状態が適切に制御できる。尚、本実施例においては、３相交流電源２０とバッテリ３０とを接続する回路構成（接続プラグ１１、漏電ブレーカ１２、整流器１３を含んだ回路構成）が本発明の充電手段に相当する。また、抵抗ｒ１，ｒ２を含んだ配線Ｌ１、配線Ｌ１との接点ｐを有する配線Ｌ２を含んだバッテリ電圧Ｖ検出用の機構と、電流センサ１６とが本発明の検出手段に相当し、駆動回路１５とスイッチング素子１４との組合せが本発明の充電条件変更手段に相当し、ディスプレイコントローラ４０が本発明の制御手段に相当する。
【００３８】以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施例においては、駆動回路１５の動作が、スピードメータ用ディスプレイ４２制御用のディスプレイコントローラ４０からの制御信号によって制御されるよう構成したが、スピードメータ用ディスプレイ４２以外のバッテリ式電動車両に搭載された機器（例えば、バッテリ式電動車両駆動用のモータ）を制御するための制御装置からの制御信号によって、駆動回路１５の動作が制御されるよう構成しても良い。そして、この場合も上記実施例と同様の効果が得られることとなる。
【００３９】また、上記実施例において図２のフローチャートで説明したバッテリ充電に伴う処理によって実行される通常の充電を行うよりも短い時間でバッテリ充電を完了する急速充電ができるよう構成しても良い。具体的には、通常のバッテリ充電を開始するための充電開始指示用ボタンの他に急速充電を開始するための急速充電指示用ボタンを設け、当該急速充電指示用ボタンが押された際には、上述の初期定電流値、トータルタイマー設定時間、停止タイマー設定時間等を急速充電用の適正な値に変更した上で図２のフローチャートと同様の処理が実行されるよう構成すれば良い。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１８３２２２
【氏名又は名称】住友ナコ マテリアル ハンドリング株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１２月１３日（２０００．１２．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８２５００
【弁理士】
【氏名又は名称】足立 勉 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１８６１１３（Ｐ２００２−１８６１１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年６月２８日（２００２．６．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３７８８６４（Ｐ２０００−３７８８６４） |
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