JP2010004679A - 充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】多数のセルで構成されたバッテリの充電において、充電電圧の無駄な消費を防ぐこと、各セル間の電圧の均等化速度の向上による充電時間の短縮とを実現する。
【解決手段】複数のセル４１ａを電気的に少なくとも直列に接続して構成され、電動モータを駆動するメインバッテリ４１と、メインバッテリ４１を充電するメイン充電器と、メインバッテリ４１に換えて前記電動モータを駆動するサブバッテリ４２と、メインバッテリ４１の充電中に、セル４１ａの電圧Ｖが所定電圧を超過した分の超過電圧を利用してサブバッテリ４２を充電する回生充電器６３とを備える。回生充電器６３は、セル４１ａの正負両極間に接続され、前記超過電圧に基づいて入力される余剰電力を変圧するとともにサブバッテリ４２に向けて回生放電する回生放電部６４と、回生放電部６４により回生放電された電力を制御してサブバッテリ４２を充電する充電制御部６５とから構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、建設機械を駆動する駆動源として搭載された電動モータに電力供給するバッテリを充電するための充電システムに関する。

一般に建設機械の動力源はエンジンが主流であるが、近年、周囲環境を考慮して電動モータを駆動源とした電気駆動式の建設機械が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。このような建設機械には、電動モータに電力を供給するためのバッテリが搭載され、また、電動モータ等の各種電気部品を作動制御する制御装置が設けられる。このような電気駆動式の建設機械においては、バッテリの充電可能容量に応じて作業可能時間が定まるので、１日間の作業が可能な程度の容量のバッテリを搭載し、１日の作業が終わって翌日の作業開始までの間にバッテリの充電を行うような構成が一般的に採用されている。ところが、建設機械の作業内容（作業装置の使用状況や頻度等）に応じて、バッテリの消費電力は大きく変動するため、作業の途中にバッテリの残容量が無くなり、作業を中断せざるを得なくなったり、さらには建設機械の走行移動もできなくなる虞がある。このようなことを避けるために、高容量のバッテリが求められている。

このような高容量のバッテリとして、例えば、図５に示すように、リチウムイオン二次電池等で構成される多数のセル４１ａを電気的に直列および並列に接続された構成が一般的に用いられている。このように多数のセル４１ａで構成されたバッテリ４１では、個々のセル４１ａによって自己放電量が異なる等のために、各セル４１ａの電圧にバラツキが存在する場合がある。そのため、バッテリ４１を充電するときには、各セル４１ａの電圧が最大許容電圧（以下、最大電圧という）を超過しないように、且つ、各セル４１ａ間の電圧が均等になるように充電制御を行う必要がある。そのため、図中に示す制御手段１００のように、あるセル４１ａ間の電圧が最大電圧に到達したときに、そのセル４１ａ間に接続された抵抗１０１に導通させて電圧を降下させる。すなわち、セル４１ａで生じた余剰電力を抵抗１０１で熱に変換して消費する方式が知られている。
特開２００４−２２５３５５号公報

しかしながら、このように多数のセルで構成されたバッテリの充電時、各セルの電圧が最大電圧を超過しないように、且つ、各セル間の電圧を均等化させるために、各セルで生じた余剰電力を熱で発散する方式では、充電電圧を無駄に消費してしまうという問題がある。また、発散された熱対策のために、冷却ファン等の冷却手段を講じなければならないという問題もある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、多数のセルで構成されたバッテリの充電において、充電電圧の無駄な消費を防ぐことによる省エネと、各セル間の電圧の均等化速度の向上による充電時間の短縮とを実現することができる充電システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る充電システムは、複数のセルを電気的に少なくとも直列に接続して構成され、電動モータ（例えば、実施形態におけるポンプ用電動モータ３３、走行用電動モータ５１および旋回用電動モータ５２）を駆動するための電力を供給するメインバッテリと、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するとともに、変換された直流電圧を制御して前記メインバッテリを充電する充電制御手段（例えば、実施形態におけるメイン充電器６１）と、前記メインバッテリに換えて前記電動モータを駆動するための電力を供給可能なサブバッテリと、前記充電制御手段による前記メインバッテリの充電中に、前記セルに充電されたセル電圧が所定電圧を超過した分の超過電圧を利用して前記サブバッテリを充電する回生充電制御手段（例えば、実施形態における回生充電器６３）とを備えて構成される。その上で、前記回生充電制御手段は、前記セルの正負両極間に接続され、前記超過電圧に基づいて入力される余剰電力を変圧するとともに前記サブバッテリに向けて回生放電する回生放電部と、前記回生放電部により回生放電された電力を制御して前記サブバッテリを充電する充電制御部とから構成される。

上記構成の充電システムにおいて、前記回生放電部は、直列に接続された各々の前記セルに配設されるとともに、他の前記回生放電部と電気的もしくは光学的に接続されて各々の前記セルの充電状況を通信可能であり、各々の前記セルの前記セル電圧のバラツキが所定範囲よりも大きいときには、前記余剰電力を前記回生放電し、前記バラツキが前記所定範囲内のときには、前記余剰電力を放電抵抗により放熱するように構成するのが好ましい。

以上のように構成される本発明に係る充電システムによると、充電中のメインバッテリの各セルで生じた余剰電力が、回生充電制御手段によりサブバッテリの充電に利用されるため、充電電圧の無駄な消費を防ぐことができ、省エネの効果を得ることができる。また、熱対策のために冷却ファン等の冷却手段を講じる必要がなく、システムの小型化が可能である。

なお、回生放電部は、直列に接続された各セルに配設されるとともに、他の回生放電部と電気的もしくは光学的に接続されて各セルの充電状況を通信可能に構成されるのが望ましく、これにより各セルの電圧のバラツキを常に監視しつつ、セル全体の充電を最適化することができる。この場合、前記バラツキが所定範囲よりも大きいときには余剰電力をサブバッテリの充電に利用し、前記バラツキが所定範囲内のときには余剰電力を放電抵抗により放熱するように構成するのが好ましく、これによりセル間の電圧の均等化速度も速くなり充電時間の短縮を実現することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。本発明を適用した一例として、バッテリからの電力を利用して作動する（電気駆動式の）クローラ型のパワーショベル車１を図１に示し、まず、このパワーショベル車１の全体構成について説明する。

パワーショベル車１は、平面視略Ｈ字状の走行台車４（車体）の左右に走行機構３,３を設けて構成される走行装置２と、走行台車４の後部に上下に揺動自在に設けられたブレード９（排土板）と、走行台車４の上部に旋回可能に設けられた旋回体１１（車体）と、旋回体１１の前部に設けられたショベル機構１２（作業装置）と、旋回体１１の上部に立設された運転者搭乗用のオペレータキャビン１５（車体）とから構成されている。

走行装置２を構成する左右一対の走行機構３,３は、走行台車４の左右前部に設けられた駆動用スプロケットホイール５と、走行台車４の左右後部に設けられたアイドラホイール６との間に履帯７を掛け回して構成される。駆動用スプロケットホイール５は、電動モータあるいは油圧モータからなる走行モータにより回転駆動される。

ブレード９は、油圧シリンダからなるブレードシリンダ９ａ（図２を参照）により揺動される。旋回体１１は、電動モータあるいは油圧モータからなる旋回モータにより旋回動される。ショベル機構１２は、旋回体１１の前部に起伏動自在に枢結されたブーム２１と、ブーム２１の先端部にブーム２１の起伏面内で上下に揺動自在に枢結されたアーム２２と、アーム２２の先端部に上下に揺動自在に枢結されたバケット２３とから構成され、ブーム２１は油圧シリンダからなるブームシリンダ２４により起伏動され、アーム２２は油圧シリンダからなるアームシリンダ２５により揺動され、バケット２３は油圧シリンダからなるバケットシリンダ２６により揺動される。なお、本明細書においては、これら油圧シリンダおよび油圧モータを総称して油圧アクチュエータと称する。

オペレータキャビン１５は、上下前後左右が囲まれた矩形箱状に形成されており、内部にオペレータが着座するためのオペレータシート１６と、走行装置２やショベル機構１２等の作動操作を行うための操作装置１７とが設けられている。

このパワーショベル車１においては、油圧アクチュエータに作動油を供給するためのポンプ、走行装置２（走行機構３，３）および旋回体１１が、電動モータにより駆動される。以下、図２を参照して油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ユニット３０と、このポンプ用電動モータ３３、走行用電動モータ５１および旋回用電動モータ５２に電力を供給する電源システム４０とについて説明する。なお、図２では、電気的または光学的信号回路を実線で示し、油圧回路を点線で示している。

油圧ユニット３０は、作動油を溜めるタンク３１、ポンプ用電動モータ３３により駆動されて所定油圧・流量の作動油を吐出する油圧ポンプ３２、油圧ポンプ３２から吐出される作動油を操作装置１７の操作に応じた供給方向および供給量で各油圧アクチュエータ（ブレードシリンダ９ａ、ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５およびバケットシリンダ２６）に供給する制御を行うコントロールバルブ３４、およびコントロールバルブ３４からタンク３１に戻る作動油の流れを受けて回転駆動されて発電を行う作動油発電機３５から構成されている。作動油発電機３５は、例えば、コントロールバルブ３４からタンク３１への戻り油路内に配設された回転羽根と、この回転羽根の回転力を受けて回転される発電器とから構成される。

電源システム４０は、リチウムイオン電池や有機ラジカル電池等の二次電池で構成されるメインバッテリ４１と、鉛蓄電池等の二次電池で構成されるサブバッテリ４２と、メインバッテリ４１もしくはサブバッテリ４２からの直流電力を任意の周波数の交流電力に交換し、この交流電力をポンプ用電動モータ３３、走行用電動モータ５１および旋回用電動モータ５２に供給する出力制御装置４３と、メインバッテリ４１もしくはサブバッテリ４４を出力制御装置４３に選択的に接続する接続切換器４４とから構成される。なお、これら油圧ユニット３０および電源システム４０は、旋回体１１上にカバー部材５０に覆われて配置されている。

メインバッテリ４１は、複数のセル４１ａ,４１ａ,…を電気的に直列および並列に接続して構成されており（図５を参照）、上述のようにポンプ用電動モータ３３、走行用電動モータ５１および旋回用電動モータ５２の電源として機能し、高定格電圧で高容量に設定されている。なお、本実施形態のメインバッテリ４１では、最大許容電圧（満充電時のセル電圧であり、以下、最大電圧という）DC4.2Ｖのセル４１ａが並列に複数接続されてなる並列セル群４１Ａが、直列に80列接続されて構成されており、定格電圧DC4.2Ｖ×80列＝DC336Ｖに設定されている。サブバッテリ４２は、接続切換器４４により出力制御装置４３に接続されたときに、ポンプ用電動モータ３３、走行用電動モータ５１および旋回用電動モータ５２を駆動させることができる定格電圧および容量が設定されているが、後述するその使用目的から低定格電圧（例えば、定格電圧DC15Ｖ）および低容量に設定されている。

ポンプ用電動モータ３３は、ＩＰＭモータ（永久磁石同期型モータ）等の交流モータからなる。そのため、出力制御装置４３で交換された任意の周波数の交流電力をポンプ用電動モータ３３に印加することにより、ポンプ用電動モータ３３の出力トルクを制御して所定油圧を油圧ポンプ３２から供給させることができる。このとき電力供給は、通常はメインバッテリ４１により行われるが、接続切換器４４によりサブバッテリ４２を出力制御装置４３に接続することによって、サブバッテリ４２からの電力供給によりポンプ用電動モータ３３を駆動することもできるようになっている。同様に、サブバッテリ４２からの電力供給により走行用電動モータ５１および旋回用電動モータ５２を駆動することもできるようになっている。

走行用電動モータ５１および旋回用電動モータ５２は、モータジェネレータから構成されており、出力制御装置４３を介してメインバッテリ４１（もしくはサブバッテリ４２）からの電力供給を受けて駆動されるが、走行装置２による減速走行時にはその減速力を受けて走行用電動モータ５１が発電機として作用し、その発電電力が後述するサブ充電器６２を介してサブバッテリ４２に出力されてこれを充電する。同様に、旋回体１１の減速旋回時にはその減速力を受けて旋回用電動モータ５２が発電機として作用し、その発電電力がサブ充電器６２を介してサブバッテリ４２に出力されてこれを充電する。なお、図２において、作動油発電機３５、走行用電動モータ５１および旋回用電動モータ５２を、説明を分かり易くするため２箇所に示しているが、実際にはこれらは同一のものである。

次に、メインバッテリ４１およびサブバッテリ４２を充電するための充電システム６０について、図３を併用して説明する。充電システム６０は、商用電源に接続されるコネクタ６１ａを有し、このコネクタ６１ａを商用電源に接続してここからの交流電力を受けてメインバッテリ４１を充電するメイン充電器６１と、作動油発電機３５、走行用電動モータ５１および旋回用電動モータ５２から出力される発電電力を受けてサブバッテリ４２を充電するサブ充電器６２と、メイン充電器６１によって充電中のメインバッテリ４１における各セル４１ａ（各並列セル群４１Ａ）で生じた余剰電力を利用してサブバッテリ４２を充電する回生充電器６３とから構成される。ここで、「余剰電力」とは、各セル４１ａのセル電圧Ｖが最大電圧DC4.2Ｖを超過した分の超過電圧ｖ（図４(ａ）を参照)に基づく電力をいう。

メイン充電器６１は、コネクタ６１ａを介して商用電源に接続可能で、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するとともに、この直流電圧（供給電圧）をメインバッテリ４１に充電できるように制御する充電制御部（図示せず）を備えて構成されている。サブ充電器６２は、作動油発電機３５、走行用電動モータ５１および旋回用電動モータ５２から出力される発電電力によりサブバッテリ４２を充電する制御を行うものであり、これによりサブバッテリ４２はパワーショベル車１が作動している間において断続的に充電されるようになっている。なお、サブバッテリ４２が満充電状態になると、これを監視しているサブ充電器６２は、作動油発電機３５、走行用電動モータ５１および旋回用電動モータ５２から出力される発電電力をメインバッテリ４１に供給し、メインバッテリ４１を充電する構成になっている。

回生充電器６３は、図３に示すように、メイン充電器６１によって充電中のメインバッテリ４１の各並列セル群４１Ａ（各セル４１ａ）において生じた余剰電力をサブバッテリ４２に向けて放電する回生放電部６４と、回生放電部６４からの出力電圧をサブバッテリ４２に充電できるように制御する充電制御部６５とから構成される。なお、回生放電部６４は各並列セル群４１Ａにそれぞれ設けられており（並列セル群４１Ａと同数の回生放電部６４が設けられており）、本実施形態のメインバッテリ４１では、上述のように並列セル群４１ａが直列に80列接続されているため、回生充電器６３は、計80個の回生放電部６４を有して構成されている。

回生放電部６４は、整流用のダイオードＤ、セル４１ａ（並列セル群４１Ａ）で生じた超過電圧ｖ分の電力（余剰電圧）を変圧（昇圧）するスイッチングトランスＴの入力側である一次巻線Ｔａ、および電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等で構成された第１スイッチング素子Ｓ１が、並列セル群４１Ａ内の１つのセル４１ａの正負両極間に接続された閉回路中に直列に接続されて構成され、スイッチングトランスＴの出力側である二次巻線Ｔｂが、互いに並列に設けられたダイオードブリッジＤＢおよび電解コンデンサＣを介して充電制御部６５に接続されている。また、放電抵抗Ｒおよび第１スイッチング素子Ｓ１と同様にＦＥＴ等で構成された第２スイッチング素子Ｓ２が、ダイオードＤ、スイッチングトランスＴ（一次巻線Ｔａ）および第１スイッチング素子Ｓ１と並列に接続されている。

また、回生放電部６４は、並列セル群４１Ａを構成するセル４１ａのセル電圧Ｖを監視するとともに、そのセル電圧Ｖに応じて制御信号（例えば、パルス信号）を出力し、第１スイッチング素子Ｓ１および第２スイッチング素子Ｓ２の断続制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）を行う過電圧制御部６６を備えて構成される。なお、過電圧制御部６６は、図３中の一点鎖線矢印で示すように電気的もしくは光学的信号によって、各回生放電部６４,６４,…における他の過電圧制御部６６,６６,…と各並列セル群４１Ａ（セル４１ａ）の充電状況（セル電圧Ｖ）を通信可能に構成されている。

以上のように構成されたパワーショベル車１の作動について以下に説明する。パワーショベル車１は、オペレータキャビン１５内のオペレータシート１６に着座したオペレータが操作装置１７を操作することによりその作動を行わせる。具体的には、中央部前方において床面から起立して設けられた２本の操作装置１７が走行機構３,３を作動させるための走行操作レバーを構成し、オペレータシート１６の左右に設けられた左右一対の操作装置１７がショベル機構１２の操作を行うための作業操作レバーを構成する。

このため、走行操作レバー（操作装置１７）を操作すれば、その操作信号に基づいて出力制御装置４３で交換された任意の周波数の交流電力を走行用電動モータ５１に供給することにより、走行用電動モータ５１の出力トルクを制御し、左右の走行機構３,３を駆動させてパワーショベル車１を走行させる制御が行われる。なお、このようにしてパワーショベル車１を走行させる制御を行っている場合において、これを減速走行させるときには、走行用電動モータ５１によりエネルギー回生を行わせて減速トルクを発生させる。このようにして発電された電力はサブ充電器６２を介してサブバッテリ４２に供給されてこれを充電する。なお、このとき、操作に応じて出力制御装置４３によりポンプ用電動モータ３３への電力供給制御が行われ、このモータ３３により油圧ポンプ３２が駆動されて、作動油圧がコントロールバルブ３４に供給されている。

一方、作業操作レバー（操作装置１７）を操作すれば、その操作信号に基づいてコントロールバルブ３４の作動が制御され、ブレードシリンダ９ａ、ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５、およびバケットシリンダ２６への作動油圧供給制御が行われ、ショベル機構１２の作動が行われる。また、操作信号に基づいて出力制御装置４３により旋回用電動モータ５２への電力供給制御が行われ、旋回体１１の旋回作動が行われる。このとき、旋回を停止させるときに旋回用電動モータ５２によりエネルギー回生を行わせて旋回を減速させるとともに、このようにして発電された電力はサブ充電器６２を介してサブバッテリ４２に供給されてこれを充電する。このときにおいても、操作に応じて出力制御装置４３によりポンプ用電動モータ３３への電力供給制御が行われ、このモータ３３により油圧ポンプ３２が駆動されて、作動油圧がコントロールバルブ３４に供給されている。

このようにしてパワーショベル車１の走行およびショベル機構１２のよる作業が行われるとメインバッテリ４１の電力が消費するため、その残容量が少なくなると、コネクタ６１ａを商用電源に接続して商用電源からの電力をメイン充電器６１を介してメインバッテリ４１に供給してその充電が行われる。このとき、メインバッテリ４１における各並列セル群４１Ａのセル電圧Ｖにはバラツキがある場合があり、この場合に充電していくと、図４(ａ）に示すように、ある並列セル群４１Ａでは、セル電圧Ｖが上記最大電圧Ｖmax（4.2Ｖ）に到達し、その後、最大電圧Ｖmaxを超過した分の超過電圧ｖが生じた過充電状態となる。

ここで、各並列セル群４１Ａのセル電圧Ｖのバラツキが所定範囲（例えば、0.05Ｖ）よりも大きい場合、最大電圧Ｖmaxに到達した並列セル群４１Ａでは、セル電圧Ｖが最大電圧Ｖmaxを超過すると(超過電圧ｖが生じると）、この超過電圧ｖ分の電力（余剰電力）は回生放電部６４および充電制御部６５を介してサブバッテリ４２に向けて放電される。すなわち、並列セル群４１Ａで生じた余剰電力は、回生充電器６３によってサブバッテリ４２の充電に利用される（これを回生放電という）。

具体的に、回生放電部６４では、セル電圧Ｖが最大電圧Ｖmaxを超過すると（超過電圧ｖが生じると）、このセル電圧Ｖを監視している過電圧制御部６６が第１スイッチング素子Ｓ１に制御信号（パルス信号）を出力して断続動作させる。この第１スイッチング素子Ｓ１の断続動作により、並列セル群４１Ａで生じた余剰電力分の電流が整流用のダイオードＤおよびスイッチングトランスＴの一次巻線Ｔａに導通される。このとき、スイッチングトランスＴでは、並列セル群４１Ａから入力された余剰電力を交流にして昇圧し、昇圧した余剰電力を二次巻線Ｔｂから出力する。そして、スイッチングトランスＴの二次巻線Ｔｂから出力された余剰電力（交流電力）は、ダイオードブリッジＤＢで全波整流されて直流電力に再変換され、さらに電解コンデンサＣによって平滑されて充電制御部６５に入力される。

充電制御部６５では、上記のように各回生放電部６４を介して各並列セル群４１Ａから出力される余剰電力が合流して入力され、このようにして入力された余剰電力を制御してサブバッテリ４２に供給し、これを充電する。なお、過電圧制御部６６は、並列セル群４１Ａのセル電圧Ｖを監視しているとともに、他の過電圧制御部６６,６６,…と各並列セル群４１Ａの充電状況を通信可能であり、これにより各並列セル群４１Ａのセル電圧Ｖのバラツキも監視している。

充電中のメインバッテリ４１において、上述のように過充電状態の並列セル群４１Ａでは回生放電を行うことにより、図４(ｂ）に示すように、各並列セル群４１Ａのセル電圧Ｖのバラツキが次第に減少し、セル電圧Ｖのバラツキが所定範囲（例えば、0.05Ｖ）内となり安定する。このようにセル電圧Ｖのバラツキが所定範囲内の場合、最大電圧Ｖmaxに到達した並列セル群４１Ａでは、セル電圧Ｖが最大電圧Ｖmaxを超過すると(超過電圧ｖが生じると）、この超過電圧ｖ分の電力（余剰電力）は、サブバッテリ４２への回生放電に切り換えて、回生放電部６４において消費される。

具体的に、回生放電部６４では、セル電圧Ｖが最大電圧Ｖmaxを超過すると、過電圧制御部６６が第２スイッチング素子Ｓ２に制御信号を出力してＯＮ状態とする。なお、このとき第１スイッチング素子Ｓ１には制御信号は出力されない（第１スイッチング素子Ｓ１は断続動作しない）。第２スイッチング素子Ｓ２がＯＮ状態となることにより、並列セル群４１Ａで生じた余剰電力分の電流が放電抵抗Ｒに導通され、この余剰電力が放電抵抗Ｒで熱に変換して消費される。

このようにしてメインバッテリ４１は、各並列セル群４１Ａのセル電圧Ｖのバラツキが所定範囲内となり安定した状態で、さらに商用電源からの電力をメイン充電器６１を介して供給され、各並列セル群４１Ａのセル電圧Ｖの総電圧が、定格電圧DC336Ｖ（DC4.2Ｖ×80列）に到達したら、メイン充電器６１による充電が終了される。

なお、パワーショベル車１の走行およびショベル機構１２による作業によりメインバッテリ４１の電力が消費されてその残容量が小さくなったときには、接続切換器４４によりサブバッテリ４２を出力制御装置４３に接続し、サブバッテリ４２の電力を出力制御装置４３により制御して走行用電動モータ５１に供給してこれを駆動させることも可能である。この結果、メインバッテリ４１の残容量が無くなった場合にはサブバッテリ４２の電力を用いて走行用電動モータ５１を制御し、左右の走行機構３,３を駆動してパワーショベル車１を充電設備（商用電源）のあるところまで走行させ、この充電設備によりメインバッテリ４１の充電を行うという対処が可能である。サブバッテリ４２は、このような役割を果たすものであるため、前述のようにその容量はメインバッテリ４１に比べて小さなものになっている。

以上のように構成される充電システム６０によると、充電中のメインバッテリ４１の各セル４１ａ（並列セル群４１Ａ）で生じた余剰電力が、回生充電器６３によりサブバッテリ４２の充電に利用されるため、商用電源からメイン充電器６１を介して供給される充電電圧の無駄な消費を防ぐことができ、省エネの効果を得ることができる。また、熱対策のために冷却ファン等の冷却手段を講じる必要がなく、システムの小型化が可能である。

また、回生放電部６４が各並列セル群４１Ａにそれぞれ設けられており、回生放電部６４を構成する過電圧制御部６６が、他の過電圧制御部６６,６６,…と電気的もしくは光学的に接続されて各セル４１ａ（並列セル群４１Ａ）の充電状況を通信可能に構成されている。これにより各セル４１ａのセル電圧Ｖのバラツキを常に監視しつつ、セル４１ａ全体の充電を最適化することができる。さらに、セル電圧Ｖのバラツキが所定範囲よりも大きいときには、上記余剰電力をサブバッテリ４２の充電に利用し、セル電圧Ｖのバラツキが所定範囲内のときには、上記余剰電力を放電抵抗Ｒにより放熱するように構成されている。これにより各セル４１ａ間のセル電圧Ｖの均等化速度も速くなり充電時間の短縮を実現することができる。

なお、本発明に係る充電システムは、上述の実施形態において説明したような建設機械に搭載されたバッテリを充電する場合に限られるものではなく、多数のセルで構成されたバッテリを充電するための充電システムとして種々用いることが可能である。

本発明に係る充電システムが搭載されるパワーショベル車の斜視図である。 上記パワーショベル車の油圧ユニット、電源システムおよび充電システムの構成を示すブロック図である。 上記充電システムの回生充電器の構成を示す回路図である。 上記充電システムにより充電中のメインバッテリを構成する各並列セル群のセル電圧を示した図であり、（ａ）はセル電圧のバラツキが所定範囲よりも大きい場合の図であり、（ｂ）はセル電圧のバラツキが所定範囲内の場合の図である。 従来の充電システムの主要部の構成を示す回路図である。

符号の説明

３３ ポンプ用電動モータ（電動モータ）
４１ メインバッテリ
４２ サブバッテリ
４１ａ セル
４１Ａ 並列セル群
５１ 走行用電動モータ（電動モータ）
５２ 旋回用電動モータ（電動モータ）
６０ 充電システム
６１ メイン充電器（充電制御手段）
６３ 回生充電器（回生充電制御手段）
６４ 回生放電部
６５ 充電制御部

Claims (2)

1. 複数のセルを電気的に少なくとも直列に接続して構成され、電動モータを駆動するための電力を供給するメインバッテリと、
   交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するとともに、変換された直流電圧を制御して前記メインバッテリを充電する充電制御手段と、
   前記メインバッテリに換えて前記電動モータを駆動するための電力を供給可能なサブバッテリと、
   前記充電制御手段による前記メインバッテリの充電中に、前記セルに充電されたセル電圧が所定電圧を超過した分の超過電圧を利用して前記サブバッテリを充電する回生充電制御手段とを備え、
   前記回生充電制御手段は、
   前記セルの正負両極間に接続され、前記超過電圧に基づいて入力される余剰電力を変圧するとともに前記サブバッテリに向けて回生放電する回生放電部と、
   前記回生放電部により回生放電された電力を制御して前記サブバッテリを充電する充電制御部とから構成されることを特徴とする充電システム。
2. 前記回生放電部は、直列に接続された各々の前記セルに配設されるとともに、他の前記回生放電部と電気的もしくは光学的に接続されて各々の前記セルの充電状況を通信可能であり、各々の前記セルの前記セル電圧のバラツキが所定範囲よりも大きいときには、前記余剰電力を前記回生放電し、前記バラツキが前記所定範囲内のときには、前記余剰電力を放電抵抗により放熱することを特徴とする請求項１に記載の充電システム。

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