WO2014045666A1 - 電池パックおよび電気自動車 - Google Patents

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contactor
banks
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史之 山根
秋葉　剛史
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a battery pack and an electric vehicle.
  • the battery pack installed in the electric vehicle is required to be charged in a short time.
  • a quick charger has been proposed as a means for realizing this. If it is a quick charger that can be charged at a maximum of 50 kW, an in-vehicle battery pack of about 24 kWh can be charged to nearly full charge in about 30 minutes.
  • Embodiments of the present invention have been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a battery pack and an electric vehicle that can be charged in a short time.
  • the battery pack detects a plurality of battery banks including a plurality of battery cells and connected in parallel to each other, a current flowing through each battery bank, a voltage and a temperature of the plurality of battery cells, and outputs them to the outside A battery management device, a first charge / discharge terminal connected in series with each positive electrode terminal of the plurality of battery banks, a second charge / discharge terminal connected in series with each negative electrode terminal of the plurality of battery banks, and the plurality A plurality of first charging terminals connected to the positive terminals of each of the battery banks, a second charging terminal connected to the negative terminals of each of the plurality of battery banks, the positive terminals of the plurality of battery banks, and the first A first main contactor for switching connection / disconnection between the charge / discharge terminals, a negative terminal of the plurality of battery banks, and a second charge / discharge A second main contactor that switches connection / disconnection between the terminals, a sub-contactor that switches connection between each positive electrode terminal of the plurality of the plurality of
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of the battery pack and the electric vehicle according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of a connection configuration of an interface between the electric vehicle and the charger according to the embodiment.
  • FIG. 3A is a flowchart illustrating an example of the charging method of the electric vehicle and the battery pack according to the embodiment.
  • FIG. 3B is a flowchart illustrating an example of the charging method of the electric vehicle and the battery pack according to the embodiment.
  • FIG. 4A is a flowchart for explaining an example of subroutine A of the flowchart shown in FIG.
  • FIG. 4B is a flowchart for explaining an example of the subroutine A of the flowchart shown in FIG.
  • FIG. 4A is a flowchart for explaining an example of subroutine A of the flowchart shown in FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of subroutine B of the flowchart shown in FIGS. 3A and 3B.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the time lapse of the voltages of the battery banks BT1 to BT3 when the charging current is adjusted according to the internal resistance value.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the battery pack and the electric vehicle according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration example of the battery pack and the electric vehicle of the first embodiment.
  • the electric vehicle of the present embodiment includes a motor M, an inverter INV, a vehicle ECU 10, a charging ECU 30, a battery pack 20, a plurality of charging ports 401 to 403, a power transmission device 50, and driving wheels WL.
  • a motor M an inverter INV
  • a vehicle ECU 10 a charging ECU 30, a battery pack 20, a plurality of charging ports 401 to 403, a power transmission device 50, and driving wheels WL.
  • the inverter INV converts the DC power of the battery pack 20 into three-phase AC power and outputs it to the motor M in accordance with a torque command received from the vehicle ECU (electric control unit) 10.
  • the motor M is, for example, a permanent magnet motor and operates with three-phase AC power output from the inverter INV.
  • the power transmission device 50 is a device that transmits the torque of the motor M to the axle and the drive wheels WL, and includes a reduction gear, a differential gear, and the like.
  • the battery pack 20 includes a plurality of battery banks BT1, BT2, BT3 connected in parallel to each other, battery management devices (BMS: battery management systems) 21A, 21B, 21C, a main contactor 22, sub-contactors 23A to 23C, Precharge sub-contactors 24A to 24C, charging sub-contactors 25A to 25F, first charging / discharging terminal TA1, second charging / discharging terminal TA2, first charging terminal TB1, and second charging terminal TB2 And comprising.
  • the main contactor 22 includes a first main contactor 22A, a second main contactor 22B, and a third main contactor 22C.
  • Each of the plurality of battery banks BT1, BT2, and BT3 includes a plurality of battery cells (not shown), and each includes a positive electrode terminal PT2 and a negative electrode terminal MT2.
  • the plurality of positive terminals PT2 are connected in parallel to each other, and each is connected in series to the positive terminal PT1, and the plurality of negative terminals MT2 are connected in parallel to each other, and each is connected in series to the negative terminal MT1.
  • the plurality of battery cells are, for example, lithium ion secondary batteries, and, for example, several hundred battery cells are connected in series.
  • One battery management device 21A, 21B, 21C is attached to each of the battery banks BT1, BT2, BT3.
  • the battery management devices 21A, 21B, and 21C receive battery cell voltages, charge / discharge currents, and temperatures near the battery cells from the battery banks BT1, BT2, and BT3, and the remaining capacities (SOCs) of the battery banks BT1, BT2, and BT3. : Means (of charge), soundness (SOH: state of health), and means for calculating an internal resistance value (not shown), and also protects the battery cells by monitoring voltage, temperature, etc.
  • the battery management devices 21A, 21B, and 21C send the remaining capacity of the battery banks BT1, BT2, and BT3, the soundness, the voltage of the battery cell, the temperature near the battery cell, the charge / discharge current, and the inside of the battery cell to the vehicle ECU 10 and the charging ECU 30. Notifies the status such as resistance value.
  • the battery management devices 21A, 21B, and 21C communicate with the vehicle ECU 10 and the charging ECU 30 via a communication line based on a CAN (control area network) communication standard.
  • the first charging / discharging terminal TA1 is connected to the positive terminals PT1 of the battery banks BT1 to BT3 via the positive terminal PT1.
  • the second charging / discharging terminal TA2 is connected to the negative terminals MT2 of the battery banks BT1 to BT3 via the negative terminal MT1.
  • the first charging / discharging terminal TA1 and the second charging / discharging terminal TA2 output discharge currents from the plurality of battery banks BT1 to BT3 to the inverter INV, and charge currents (regenerative currents) from the inverter INV to the plurality of batteries. Input to banks BT1 to BT3.
  • the first charging terminal TB1 is connected to the positive terminal PT2 of each of the plurality of battery banks BT1 to BT3.
  • the battery pack 20 has three first charging terminals TB1 corresponding to the three battery banks BT1 to BT3.
  • the second charging terminal TB2 is connected to the negative terminal MT2 of each of the plurality of battery banks BT1 to BT3.
  • the battery pack 20 has one second charging terminal TB2 connected to the negative terminals of all three battery banks BT1 to BT3.
  • the first charging terminal TB1 and the second charging terminal TB2 are provided for inputting charging currents from the chargers CH1 to CH3 connected to the charging ports 401 to 403 to the battery banks BT1 to BT3.
  • the first main contactor 22A switches connection / disconnection between the positive input terminal of the inverter INV and the battery pack 20.
  • the first main contactor 22A switches connection / disconnection between the first charging / discharging terminal TA1 and the positive terminal PT1 of the battery banks BT1 to BT3.
  • the second main contactor 22B is connected in series to a resistor connected in parallel with the first main contactor 22A, and is a main circuit in which the inverter INV and the battery banks BT1 to BT3 are connected, specifically, the positive terminal PT1 and the inverter.
  • a precharge contactor that switches connection / disconnection between a circuit connected to INV and a resistor, and a first main contactor 22A to prevent a large current from flowing to the battery banks BT1, BT2, BT3.
  • the third main contactor 22 ⁇ / b> C switches connection / disconnection between the negative input terminal of the inverter INV and the battery pack 20.
  • the third main contactor 22C switches connection / disconnection between the second charging / discharging terminal TA2 and the negative terminals MT1 of the battery banks BT1 to BT3.
  • the operation of the main contactor 22 is controlled by the vehicle ECU 10.
  • the sub contactors 23A to 23C switch connection / disconnection between the positive terminals PT2 and the first charging / discharging terminals TA1 of the plurality of battery banks BT1 to BT3.
  • the sub contactor 23A switches the connection between the positive terminal PT2 of the battery bank BT1 and the positive input terminal of the inverter INV.
  • the sub contactor 23B switches the connection between the positive terminal PT2 of the battery bank BT2 and the positive input terminal of the inverter INV.
  • the sub contactor 23C switches the connection between the positive terminal PT2 of the battery bank BT3 and the positive input terminal of the inverter INV.
  • the operation of the sub-contactors 23A to 23C is controlled by the vehicle ECU 10 so that the sub-contactors 23A to 23C are connected when the ignition IGN is on and are shut off when the ignition IGN is off.
  • the precharge sub-contactor 24A is a contactor that is connected in series to a resistor connected in parallel with the sub-contactor 23A and switches between connection and disconnection with the main circuit.
  • the sub-contactor 23A is connected in advance.
  • the precharge sub-contactor 24B is a contactor connected in series to a resistor connected in parallel with the sub-contactor 23B and switches connection / disconnection to / from the main circuit.
  • the sub-contactor 23B is connected in advance.
  • the precharge sub-contactor 24C is a contactor connected in series to a resistor connected in parallel with the sub-contactor 23C and switches between connection and disconnection with the main circuit, and prevents a large current from flowing through the battery bank BT3. It is connected prior to the sub-contactor 23C.
  • the operations of the precharge sub contactors 24A to 24C are controlled by the vehicle ECU 10.
  • the charging sub-contactors 25A to 25F are provided between the positive terminals PT2 and the first charging terminals TB1 of the plurality of battery banks BT1 to BT3 and between the negative terminals MT2 and the first terminals of the plurality of battery banks BT1 to BT3. 2 Switching between connection and disconnection with the charging terminal TB2.
  • the charging sub-contactor 25A switches connection / disconnection between the positive terminal PT2 of the battery bank BT1 and the charging port 401.
  • the charging sub-contactor 25B switches connection / disconnection between the negative terminal MT2 of the battery bank BT1 and the charging port 401 and the negative input terminal of the inverter INV.
  • the charging sub-contactor 25C switches connection / disconnection between the positive terminal PT2 of the battery bank BT2 and the charging port 402.
  • the charging sub-contactor 25D switches connection / disconnection between the negative terminal MT2 of the battery bank BT2 and the charging port 402 and the negative input terminal of the inverter INV.
  • the charging sub-contactor 25E switches connection / disconnection between the positive terminal PT2 of the battery bank BT3 and the charging port 403.
  • the charging sub-contactor 25F switches connection / disconnection between the negative terminal MT2 of the battery bank BT3 and the charging port 403 and the negative input terminal of the inverter INV.
  • charging sub-contactors 25A to 25F The operation of the charging sub-contactors 25A to 25F is controlled by the charging ECU 30.
  • charging sub-contactors 25A to 25F are in a state in which electrical connection is cut off.
  • the charging ECU 30 detects whether or not the charging connectors CN1, CN2, and CN3 are connected to the charging ports 401, 402, and 403, and controls charging currents to the battery banks BT1 to BT3 in accordance with a charging control command from the vehicle ECU 10.
  • the charging ECU 30 includes a plurality of CAN interfaces 32A to 32C and analog interfaces 34A to 34C (first interface circuits), and these interface circuits are connected to the chargers on a one-to-one basis.
  • the charging ECU 30 includes CAN interface circuits 32A, 32B, and 32C, analog interface circuits 34A, 34B, and 34C, a CAN interface circuit (second interface circuit) 36, a contactor drive circuit 38, and an MPU (micro processing unit) 39. It is equipped with.
  • the CAN interface circuits 32A, 32B, and 32C are connected to the chargers CH1, CH2, and CH3 and the chargers CH1, CH2, and CH3 via the charging ports 401, 402, and 403 and the charging connectors CN1, CN2, and CN3. Communicates the charging current command value, etc.
  • the analog interface circuits 34A, 34B, and 34C communicate charging start, charging prohibition control signals, and the like via the charging ports 401, 402, and 403 and the charging connectors CN1, CN2, and CN3, respectively.
  • the CAN interface circuit 36 communicates with each of the battery management devices 21A, 21B, and 21C and the vehicle ECU 10.
  • the CAN interface circuit 36 receives information such as the voltage, temperature, charge / discharge current, and remaining capacity of the battery cells included in each of the battery banks BT1, BT2, and BT3 from the battery management devices 21A, 21B, and 21C.
  • the CAN interface circuit 36 transmits information such as charging start and charging stop to the vehicle ECU 10 and receives a control signal for prohibiting charging from the vehicle ECU.
  • the contactor driving circuit 38 drives and controls the charging sub-contactor 25 that switches connection / disconnection between the battery banks BT1, BT2, BT3 and the charging ports 401, 402, 403.
  • the MPU 39 controls the operation of the contactor driving circuit 38 based on information received from each interface circuit, and outputs control signals such as charging start and stop, and a charging current command value.
  • the vehicle ECU 10 includes a main CPU (central processing unit) as a computing means, a memory, a digital interface (not shown), and an analog interface (not shown).
  • the vehicle ECU 10 controls the entire electric vehicle by coordinating various devices mounted on the electric vehicle.
  • the vehicle ECU 10 obtains information on the battery banks BT1, BT2, and BT3 of the battery pack 20 from the battery management devices 21A, 21B, and 21C when the user activates the vehicle for the purpose of starting the electric vehicle. Controls connection / disconnection of the contactor 22, the sub-contactor 23, and the precharge sub-contactor 24.
  • Chargers CH1 to CH3 are connected to the plurality of charging ports 401 to 403, respectively.
  • the chargers CH1 to CH3 are quick chargers corresponding to, for example, a quick charging method based on CHAdeMO (registered trademark), and the charging ports 401 to 403 and the charging connectors CN1 to CN3 correspond to the quick chargers. is doing.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of a connection configuration of an interface between the electric vehicle and the charger according to the present embodiment.
  • the chargers CH1 to CH3 and the interface of the electric vehicle are connected on a one-to-one basis.
  • FIG. 2 shows a state where the charging port 401 and the charging connector CN1 are connected, the chargers CH2 to CH3 and the analog interface circuits 34B to 34C connected to the charging ports 402 to 403 via the charging connectors CN2 to CN3. Is the same configuration.
  • the charging analog lines connected between the charger CH1 and the analog interface circuit 34A are the first charging start signal line L1, the second charging start signal line L2, the connector connection confirmation signal L3, and the charge permission prohibition signal line L4. And have.
  • the analog interface circuit 34A of the charging ECU 30 includes a first insulation switch 342, a second insulation switch 344, a third insulation switch 346, and a switch 348.
  • the first insulation switch 342 is, for example, a photocoupler, and the anode side (collector side) is connected to the power supply (12V) of the charger CH1 through the first charge start signal line L1 via the charge start button of the charger CH1. At the same time, the cathode side (emitter side) is grounded.
  • the second insulation switch 344 is, for example, a photocoupler, and the anode side (collector side) is connected to the power source (12V) of the charger CH1 through the first charge start signal line L1 via the charge start button of the charger CH1. At the same time, the cathode side (emitter side) is connected to the second charge start signal line L2. The 2 charging start signal line L2 is grounded via the contactor on relay CO of the charger CH1.
  • the third insulation switch 346 is, for example, a photocoupler.
  • the anode side (collector side) is connected to an in-vehicle power source (for example, a 12V lead storage battery), and the cathode side (emitter side) is connected to the connector connection confirmation signal line L3. ing.
  • the connector connection confirmation signal line L3 is grounded in the charger CH1.
  • the switch 348 is, for example, a transistor, and the collector is connected to the charge permission prohibition signal line L4.
  • the charge permission prohibition signal line L4 is electrically connected to the power supply (12V) via the photocoupler PC of the charger CH.
  • the emitter of the switch 348 is grounded.
  • the base potential of the switch 348 is controlled by the MPU 39.
  • the charger CH1 includes a power source (12V), a charge start button ST, a contactor on relay CO, and a photocoupler PC.
  • the charge start button ST switches the connection between the power source (12V) of the charger CH1 and the anodes of the first insulation switch 342 and the second insulation switch 344.
  • connection state of the precharge sub-contactors 25A and 25B is switched by the potential difference between the first charge start signal line L1 and the second charge start signal line L2 and the contactor drive circuit 38 being conducted.
  • the contactor drive circuit 38 is switched between connection and release by the MPU 39.
  • the power source (12V) of the charger CH1 and the first insulation switch 342 are connected, and the first insulation switch 342 is connected (ON).
  • the MPU 39 of the charging ECU 30 detects that there is a charge start request from the user (detects a charge start signal) when the first insulation switch 342 is connected.
  • the contactor on relay CO when the contactor on relay CO is connected, the power source (12V) of the charger CH1 and the second insulation switch 344 are connected, the second insulation switch 344 is connected (ON), and charging starts with the second charge start signal L2. A signal is supplied. Connection and release of the contactor on relay CO are controlled by the charger CH1 based on a control signal output from the MPU 39 of the charging ECU 30.
  • the charger CH1 connects the contactor on relay CO
  • the first charging start signal line L1 and the second charging start signal line L2 are grounded, and the charging sub-contactors 25A and 25B are connected.
  • the MPU 39 of the charging ECU 30 determines whether the number of the connected first insulation switches 342 and the number of the connected third insulation switches 346 are the same, and if it is determined that they are the same, In-vehicle battery information (maximum voltage, battery bank capacity, maximum charging time, etc.) is transmitted to the chargers CH1 to CH3. If the MPU 39 determines that the number of connected first insulation switches 342 and the number of connected third insulation switches 346 are not the same, the MPU 39 waits for a certain period of time and then performs a charging error with respect to the chargers CH1 to CH3 by CAN communication. While transmitting a signal, it notifies a user that it is a charge error via vehicle ECU10.
  • FIG. 3A and FIG. 3B are flowcharts for explaining an example of a method for charging the electric vehicle and the battery pack according to the embodiment.
  • the user connects the connectors CN1 to CN3 of the chargers CH1 to CH3 on a one-to-one basis to the plurality of charging ports 401 to 403 on the vehicle side (step ST1).
  • the third insulation switch 346 (shown in FIG. 2) of the analog interface circuits 34A to 34C of the charging ECU 30 is connected and the electric vehicle is activated (step ST2).
  • the MPU 39 of the charging ECU 30 detects the connection state of the third insulation switch 346 (shown in FIG. 2), and detects the number of charging connectors CN1 to CN3 connected to the electric vehicle (step ST3).
  • the charging start button ST of the chargers CH1 to CH3 When the user presses the charging start button ST of the chargers CH1 to CH3, the first insulation switch 342 (shown in FIG. 2) is connected, and the MPU 39 of the charging ECU 30 detects that a charging start request is received from the user (step ST4). ).
  • the MPU 39 of the charging ECU 30 determines whether or not the number of connected first insulation switches 342 and the number of connected third insulation switches 346 are the same (step ST5). If they are the same, the MPU 39 determines whether or not the number of connected first insulation switches 342 is 1 (step ST6). In step ST5, if the number of connected first insulation switches 342 and the number of connected third insulation switches 346 are not the same even after a predetermined time has elapsed, the processing in step ST8 below is performed. Similarly to the above, transmission of a charge error signal and notification to the user via the vehicle ECU 30 may be performed.
  • the MPU 39 executes a subroutine A shown in FIGS. 4A and 4B.
  • the MPU 39 further determines whether or not the number of connected first insulation switches 342 is the same as the number of battery banks BT1 to BT3 of the electric vehicle (step SAT7). ).
  • the MPU 39 sends vehicle battery information (maximum voltage, bank battery capacity, maximum charge) to the chargers CH1 to CH3 via CAN communication. Time etc.) is transmitted (step ST9).
  • the MPU 39 transmits a charging error signal to the chargers CH1 to CH3 and notifies the user of a charging error via the vehicle ECU 10 to perform the processing.
  • the process ends (step ST8).
  • the chargers CH1 to CH3 determine whether the battery banks BT1 to BT3 are compatible with the chargers CH1 to CH3 based on the received in-vehicle battery information (step ST10).
  • step ST11 If the battery banks BT1 to BT3 are not compatible with the chargers CH1 to CH3, the chargers CH1 to CH3 send a charging error signal to the charging ECU 30 via CAN communication, and charge errors to the user via the vehicle ECU 10 And the process ends (step ST11).
  • the chargers CH1 to CH3 send information (maximum voltage, maximum current, etc.) of the chargers CH1 to CH3 to the charging ECU 30 through CAN communication. Transmit (step ST12).
  • the MPU 39 of the charging ECU determines whether the chargers CH1 to CH3 are compatible with the battery banks BT1 to BT3 based on the received information of the chargers CH1 to CH3 (step ST13).
  • the MPU 39 connects the switch 348 (shown in FIG. 2), and transmits a charge permission signal to the charger CHn corresponding to the battery bang BTn (step ST16).
  • the charger CHn that has received the charging permission signal locks the charging connector CNn (step ST17).
  • the MPU 39 determines whether or not the insulation state between the battery bank BTn and the main circuit is healthy (step ST18).
  • the chargers CH1 to CH3 that have detected the charging permission signal lock the charging connectors CN1 to CN3, and perform an insulation confirmation test (short circuit, ground fault, etc.) of the main circuit to check whether the soundness of the main circuit is secured. .
  • the MPU 39 determines whether n is the total number of battery banks BT1 to BT3 (step ST20). If n is not the total number of battery banks BT1 to BT3, 1 is added to n and steps ST16 to ST20 are executed again (step ST21).
  • n is the total number of battery banks BT1 to BT3
  • the chargers CH1 to CH3 connect (ON) the contactor on relay CO based on the control signal from the MPU 39, and the chargers CH1 to CH3 and the battery banks BT1 to BT3 Are connected (ON), and the battery banks BT1 to BT3 are connected to the main circuits of the chargers CH1 to CH3 (step ST22).
  • the MPU 39 charges the battery banks BT1 to BT3 according to a subroutine B described later.
  • the MPU 39 turns off the switch 348 and stops the charging permission signal to the chargers CH1 to CH3 (step ST24).
  • the chargers CH1 to CH3 turn off the charging start button ST and the contactor relay CO.
  • the MPU 39 shuts off the charging sub-contactors 25A to 25F via the contactor driving circuit 38 (step ST25).
  • the chargers CH1 to CH3 unlock the charging connectors CN1 to CN3 (step ST26), and the user disconnects the charging connectors CN1 to CN3 from the charging ports 401 to 403 (step ST27).
  • Subroutine A is an example of a method of charging a plurality of battery banks BT1 to BT3 with one or more connected chargers when the number of chargers connected to the electric vehicle is smaller than the total number of battery banks. .
  • a case where only charger CH1 is connected will be described.
  • the MPU 39 requests the vehicle ECU 10 to connect the sub contactors 23A to 23C of the battery banks BT1 to BT3 via the CAN interface circuit 36 (step STA1).
  • the vehicle ECU 10 When the vehicle ECU 10 receives the connection request for the sub-contactors 23A to 23C, the vehicle ECU 10 receives the voltages of the battery banks BT1 to BT3 through the CAN communication from the battery management devices 21A to 21C (step STA2).
  • the vehicle ECU 10 compares the received voltages of the battery banks BT1 to BT3, and determines whether or not the potential difference between the battery banks BT1 to BT3 is equal to or less than a predetermined value (step STA3). In the present embodiment, it is determined whether or not the potential difference between the battery banks BT1 to BT3 is 1 V or less, for example.
  • the vehicle ECU 10 connects the precharge sub contactors 24A to 24C (step STA4).
  • the vehicle ECU 10 acquires the value of the current flowing through the battery banks BT1 to BT3 from the battery management devices 21A to 21C (step STA5).
  • the vehicle ECU 10 determines whether or not the current value acquired from the battery management devices 21A to 21C is equal to or less than a predetermined value (step STA6). In the present embodiment, the vehicle ECU 10 determines whether or not the current value acquired from the battery management devices 21A to 21C is, for example, 10 mA or less.
  • step STA6 The vehicle ECU 10 repeats step STA6 until the current value acquired from the battery management devices 21A to 21C becomes 10 mA or less, and when the current value acquired from the battery management devices 21A to 21C becomes 10 A or less, the precharge sub-contactor 24A. .About.24C are cut off (step STA7).
  • step STA3 When the potential difference between battery banks BT1 to BT3 is 1V or less in step STA3, and after the end of step STA, vehicle ECU 10 connects sub contactors 23A to 23C of battery banks BT1 to BT3 and sub contactor 23A. ⁇ 23C is connected to charge ECU 30 (step STA8).
  • the chargers CH1 and MPU 39 determine whether or not the battery banks BT1 to BT3 and the charger CH1 are compatible with each other based on the in-vehicle battery information and the charger information, and whether the soundness is ensured. Judgment is made (step STA9).
  • step STA10 If the chargers CH1 and MPU 39 determine that the battery banks BT1 to BT3 and the charger CH1 are not compatible with each other or that the soundness is not ensured, the charger CH1 and the MPU 39 give a charging error to the user via the vehicle ECU 10. Notification is made (step STA10).
  • the charger CH1 connects the contactor relay CO, and the MPU 39 connects the contactor drive circuit 38 to connect the charging sub-contactors 25A to 25F (step STA11).
  • the MPU 39 sends the maximum output current to the charger CH1 as a current command value. (Step STA12).
  • Charger CH1 starts charging according to the received current command value.
  • the MPU 39 receives the voltage of the battery cells in the battery banks BT1 to BT3 from the battery management devices 21A to 21C, and monitors whether the voltage of the battery cell has reached the charge end voltage (step STA13).
  • the MPU 39 turns off the switch 348 and stops the charge permission signal to the charger CH1 (step STA14).
  • the charger CH1 releases the connection between the charging start button ST and the contactor relay CO, and disconnects the charging sub-contactors 25A to 25F (step STA15).
  • step STA16 the charger CH1 unlocks the charging connector CN1 (step STA16).
  • step STA17 the vehicle ECU 10 shuts off the sub contactors 23A to 23C of the battery banks BT1 to BT3 (step STA17).
  • step STA18 the user disconnects the charging connector CN1 from the charging ports 401 to 403, and charging is completed.
  • the subroutine A In the above description of the subroutine A, the case where only the charger CH1 is connected to the charging connector CN1 has been described. However, the same operation is performed when only one of the other chargers CH2 and CH3 is connected. Further, the number of chargers connected to the charging connectors CN1 to CN3 in the subroutine A does not have to be one. Even if two or more of the chargers CH1 to CH3 are connected, the battery banks BT1 to BT3 are operated in the same manner. It is possible to charge.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of subroutine B of the flowchart shown in FIGS. 3A and 3B.
  • This control is for eliminating the voltage imbalance between the battery banks depending on the variation in the internal resistance of each battery cell when charging is completed.
  • the battery management devices 21A to 21C measure the voltage (cell voltage V1 before charging) of all the battery cells in the battery banks BT1 to BT3 before starting charging, and store all of them in the memories of the battery management devices 21A to 21C. Save battery cell voltage. After the storage of the voltages of all the battery cells is completed, the battery management devices 21A to 21C transmit a charging start permission signal to the charging ECU 30 through CAN communication (step STB1).
  • the MPU 39 of the charging ECU that has received the charging start permission signal transmits a charging current command to each of the chargers CH1 to CH3.
  • the charging current command is set to 2C with the goal of completing charging in about 30 minutes (step STB3).
  • the MPU 39 notifies the chargers CH1 to CH3 to connect the contactor relay CO, and connects the charging sub-contactors 25A to 25F.
  • Chargers CH1 to CH3 start charging according to the received current command value.
  • the battery management devices 21A to 21C store, in a memory or the like, all the battery cell voltages (cell voltage V2 after the start of charging) measured after a charging current flows and the current I flowing to the battery banks BT1 to BT3. (Step STB3).
  • the battery management devices 21A to 21C calculate internal resistance values for all battery cells by the following calculation (step STB4).
  • Internal resistance value R (cell voltage V1 after charging starts ⁇ cell voltage V1 before charging) / I
  • the battery management devices 21A to 21C transmit the maximum value of the internal resistance value R of the battery cell to the charging ECU 30 in each of the battery banks BT1 to BT3 (step STB5).
  • the ratio is calculated, and it is determined whether or not the absolute value of the difference from the ratio of the internal resistance value R as a reference is a predetermined value or less (step STB6).
  • the maximum value of the internal resistance value R of all battery cells in the battery bank BT1 is R1
  • the maximum value of the internal resistance value R of all battery cells in the battery bank BT2 is R2
  • the case where the maximum value of the resistance value R is R3 and R1 ⁇ R2 ⁇ R3 will be described.
  • the MPU 39 uses the internal resistance value R1 as a reference (100 [%]), and the ratio of the other internal resistance values R2 and R3 to the internal resistance value R1 (R2 / R1 ⁇ 100 [%], R3 / R1 ⁇ 100). [%]). Subsequently, it is determined whether or not the absolute value of the difference between the calculated ratio and the reference value (100 [%]) is 1 [%] or less.
  • the MPU 39 does not change the current command value. Therefore, the battery is charged at 2C until any one of the battery cells reaches the charge end voltage (step ST7).
  • the MPU 39 monitors the SOC (state of charge) [%] of the battery banks BT1 to BT3, and the SOC [%] of the battery banks BT1 to BT3. Is determined to reach a predetermined value (for example, 90%) (step ST8). At this time, the MPU 39 calculates SOC [%] from the voltage of the battery cell received from the battery management devices 21A to 21C, for example. Note that the SOC [%] monitored by the MPU 39 at this time is a ratio when the target charge capacity of the battery banks BT1 to BT3 is 100 [%], and is a value when the fully charged charge capacity is 100 [%]. It is not limited to. The MPU 39 may monitor the voltages of the battery banks BT1 to BT3 to determine whether or not the voltage has reached a predetermined value.
  • the MPU 39 sets the charge current command value when the battery bank is near the end of charging (for example, about SOC 90%) to the ratio of the previously calculated internal resistance value. Calculate accordingly.
  • the charging current command values for the battery banks BT1 to BT3 are calculated, and the calculated charging current command values are transmitted to the corresponding chargers CH1 to CH3 (step STB9).
  • each of the battery banks BT1 to BT3 is charged until reaching the charge end voltage (step ST22), and charging is completed according to the flow shown in FIGS. 3A and 3B.
  • the charging time of the battery mounted on the electric vehicle is shortened by charging with the chargers CH1 to CH3 corresponding to each of the plurality of battery banks BT1 to BT3 connected in parallel to the main circuit. I can do it.
  • the charging is completed by adjusting the charging current command value according to the internal resistance value R of the battery cell. In this case, the potential difference between the battery banks BT1 to BT3 can be reduced.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a time lapse of the voltage of the battery banks BT1 to BT3 when the charging current is adjusted according to the internal resistance value.
  • the voltages of the battery banks BT1 to BT3 drop by a value obtained by multiplying the internal resistance R and the charging current I. Therefore, if the battery banks BT1 to BT3 are charged with the same charging current when the internal resistances of the battery banks BT1 to BT3 are different, a potential difference between the battery banks BT1 to BT3 after charging may occur.
  • the potential difference generated between the battery banks BT1 to BT3 after charging is reduced, and it is possible to avoid a large current from flowing through the battery banks BT1 to BT3 when the battery banks BT1 to BT3 are connected in parallel. Further, it is not necessary to reduce the potential difference by precharging after charging, and the charging time can be further shortened.
  • the capacity of the charger when the capacity of the charger is increased according to the capacity of the battery mounted on the electric vehicle, the weight and size of the connector and the cable increase, which may cause deterioration of user operability, and increase the capacity. In some cases, it may be necessary to introduce an integrated charger. However, according to this embodiment, even when the capacity of the battery is increased, charging can be completed in a short time by using a plurality of conventional chargers.
  • the battery pack and electric vehicle of the second embodiment will be described below with reference to the drawings.
  • the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the rated voltage of the on-vehicle battery is equal to or higher than the maximum voltage (for example, 500 V) of the charger.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the battery pack and the electric vehicle according to the second embodiment.
  • the battery banks BT1 to BT3 are connected in parallel to the main circuit.
  • the battery banks BT1 to BT3 are connected in series to the main circuit.
  • the first main contactor 22A switches the connection between the first charge / discharge terminal TA1 and the positive terminal PT2 of the battery bank BT3.
  • Third main contactor 22C switches connection between second charge / discharge terminal TA2 and negative terminal MT2 of battery bank BT1. That is, in the present embodiment, the positive terminals PT1 of the plurality of battery banks BT1 to BT3 are common to the positive terminal PT2 of the battery bank BT3, and the negative terminals MT2 of the plurality of battery banks BT1 to BT3 are the negative terminals MT2 of the battery bank BT1. And in common.
  • the sub contactor 23A switches the electrical connection between the positive terminal PT2 of the battery bank BT1 and the negative terminal MT2 of the battery bank BT2.
  • Sub contactor 23B switches the electrical connection between positive terminal PT2 of battery bank BT2 and negative terminal MT2 of battery bank BT3.
  • the sub contactor 23C switches the electrical connection between the positive terminal PT2 of the battery bank BT3 and the main circuit.
  • the electrical connection between the negative terminal MT2 of the battery bank BT1 and the main circuit is switched by the charging sub-contactor 25B.
  • the charging sub-contactors 25A to 25F switch the electrical connection between the positive terminals PT2 and negative terminals MT2 of the battery banks BT1 to BT3 and the charging ports 401 to 403.
  • the battery pack 20 is connected to the three first charging terminals TB1 connected to the positive terminals PT2 of the three battery banks BT1 to BT3 and the negative terminals MT2 of the three battery banks BT1 to BT3.
  • the charging time of the battery mounted on the electric vehicle can be shortened by charging with (1).
  • the capacity of the charger when the capacity of the charger is increased according to the capacity of the battery mounted on the electric vehicle, the weight and size of the connector and the cable increase, which may cause deterioration of user operability, and increase the capacity. In some cases, it may be necessary to introduce an integrated charger. However, according to this embodiment, even when the capacity of the battery is increased, charging can be completed in a short time by using a plurality of conventional chargers.

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Abstract

　複数のバッテリバンク（ＢＴ）と、各バッテリバンク（ＢＴ）に流れる電流、複数のバッテリセルの電圧および温度を検出するＢＭＵ（２１）と、バッテリバンク（ＢＴ）の正極端子と接続する端子（ＴＡ１）と、バッテリバンク（ＢＴ１～ＢＴ３）の負極端子と接続する端子（ＴＡ２）と、各バッテリバンク（ＢＴ）の正極端子と接続する複数の端子（ＴＢ１）と、各バッテリバンク（ＢＴ）の負極端子と接続する端子（ＴＢ２）と、バッテリバンク（ＢＴ）の正極端子と端子（ＴＡ１）と及びバッテリバンク（ＢＴ）の負極端子と端子（ＴＡ２）との接続を切り換えるコンタクタ（２２）と、各バッテリバンク（ＢＴ）の正極端子と端子（ＴＡ１）との接続を切り換えるコンタクタ（２３Ａ～２３Ｃ）と、各バッテリバンク（ＢＴ）の正極端子と端子（ＴＢ１）と及び各バッテリバンク（ＢＴ）の負極端子と端子（ＴＢ２）との接続を切り換えるコンタクタ（２５Ａ～２５Ｆ）と、を備える。

Description

電池パックおよび電気自動車
　本発明の実施形態は、電池パックおよび電気自動車に関する。
　近年、ＣＯ２排出削減による地球温暖化防止に対する意識の高まりに伴い、電気自動車の市場投入が活発化しており、従来の普通乗用車や自動２輪車に加え、バスやトラックなどの大型車両の電動化が検討されている。
　電気自動車に搭載した電池パックは短時間で充電を完了することが求められている。これを実現するものとして、従来、急速充電器が提案されている。最大５０ｋＷで充電可能な急速充電器であれば、２４ｋＷｈ程度の車載電池パックであれば約３０分で満充電近くまで充電可能である。
特開２００８－２７８６３５号公報
　しかし、大型車両では走行に必要なエネルギーが普通乗用車よりも大きくなるため、必然的に搭載する電池パックの容量が大きくなる。このような大容量の車載電池パックを充電する際、従来の急速充電器を用いた場合、最大出力電力、電流の制約から、短時間で充電することが困難である。たとえば５０ｋＷｈの電池パックを搭載した場合、上記急速充電器による充電に約１時間を要する。
　バスやトラックなどの大型車両は、所定の循環スケジュールに従って走行するように使用されることがあるが、搭載した電池パックの充電に長時間を要する場合、従来の循環スケジュールに沿って走行と走行の合間に電池パックを十分充電することが困難となる。この場合、従来の循環スケジュールを実現にはより多くの大型車両を使用する必要があり、運用効率が低下する。
　本発明の実施形態は、上記事情を鑑みて成されたものであって、短時間で充電可能な電池パックおよび電動自動車を提供することを目的とする。
　実施形態によれば、電池パックは、複数のバッテリセルを含み互いに並列に接続する複数のバッテリバンクと、各バッテリバンクに流れる電流、前記複数のバッテリセルの電圧および温度を検出して外部へ出力する電池管理装置と、前記複数のバッテリバンクの正極端子それぞれと直列接続する第１充放電用端子と、前記複数のバッテリバンクの負極端子それぞれと直列接続する第２充放電用端子と、前記複数のバッテリバンクそれぞれの正極端子と接続する複数の第１充電用端子と、前記複数のバッテリバンクそれぞれの負極端子と接続する第２充電用端子と、前記複数のバッテリバンクの正極端子と前記第１充放電用端子との間の接続・遮断を切り換える第１のメインコンタクタと、前記複数のバッテリバンクの負極端子と第２充放電用端子との間の接続・遮断を切り換える第２のメインコンタクタと、前記複数のバッテリバンクのそれぞれの正極端子と前記第１充放電用端子との接続を切り換えるサブコンタクタと、前記複数のバッテリバンクのそれぞれの正極端子と前記第１充電用端子との間の接続・遮断を切り換える第１の充電用サブコンタクタと、前記複数のバッテリバンクのそれぞれの負極端子と前記第２充電用端子との間の接続を切り換える第２の充電用サブコンタクタとを備える。
図１は、実施形態の電池パック及び電気自動車の一構成例を概略的に示すブロック図である。 図２は、実施形態の電気自動車と充電器との間のインタフェースの接続構成の一例を概略的に示す図である。 図３Ａは、実施形態の電気自動車および電池パックの充電方法の一例を説明するフローチャートである。 図３Ｂは、実施形態の電気自動車および電池パックの充電方法の一例を説明するフローチャートである。 図４Ａは、図２に示すフローチャートのサブルーチンＡの一例を説明するためのフローチャートである。 図４Ｂは、図２に示すフローチャートのサブルーチンＡの一例を説明するためのフローチャートである。 図５は、図３Ａおよび図３Ｂに示すフローチャートのサブルーチンＢの一例を示すフローチャートである。 図６は、内部抵抗値に応じて充電電流を調整したときのバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の電圧の時間経過の一例を示す図である。 図７は、第２実施形態の電池パックおよび電気自動車の一構成例を概略的に示す図である。
　以下、実施形態の電池パックおよび電気自動車について、図面を参照して説明する。　　図１は、第１実施形態の電池パックおよび電気自動車の一構成例を概略的に示すブロック図である。
　本実施形態の電気自動車は、モータＭと、インバータＩＮＶと、車両ＥＣＵ１０と、充電ＥＣＵ３０と、電池パック２０と、複数の充電ポート４０１～４０３と、動力伝達装置５０と、駆動輪ＷＬと、を有している。
　インバータＩＮＶは、車両ＥＣＵ（electric control unit）１０から受信したトルク指令に従って、電池パック２０の直流電力を三相交流電力に変換してモータＭへ出力する。
　モータＭは例えば永久磁石時電動機であり、インバータＩＮＶから出力された三相交流電力により動作する。
　動力伝達装置５０は、モータＭのトルクを車軸および駆動輪ＷＬに伝える装置であり、減速ギアやデファレンシャルギア等を含む。
　電池パック２０は、互いに並列接続された複数のバッテリバンクＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３と、電池管理装置（ＢＭＳ：battery management system）２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃと、メインコンタクタ２２と、サブコンタクタ２３Ａ～２３Ｃと、プリチャージサブコンタクタ２４Ａ～２４Ｃと、充電用サブコンタクタ２５Ａ～２５Ｆと、第１充放電用端子ＴＡ１と、第２充放電用端子ＴＡ２と、第１充電用端子ＴＢ１と、第２充電用端子ＴＢ２と、を備える。なお、メインコンタクタ２２は、第１メインコンタクタ２２Ａと、第２メインコンタクタ２２Ｂと、第３メインコンタクタ２２Ｃとから構成されている。
　複数のバッテリバンクＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３のそれぞれは、複数のバッテリセル（図示せず）を備え、夫々が正極端子ＰＴ２と負極端子ＭＴ２とを備えている。複数の正極端子ＰＴ２は互いに並列接続されるとともに、それぞれが正極端子ＰＴ１に直列接続され、また、複数の負極端子ＭＴ２は互いに並列接続されるとともに、それぞれが負極端子ＭＴ１に直列接続されている。各バッテリバンクＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３において、複数のバッテリセルは例えばリチウムイオン二次電池であって、例えば、数百個のバッテリセルが直列接続される。
　電池管理装置２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、バッテリバンクＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３のそれぞれに１つ取り付けられている。電池管理装置２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、バッテリバンクＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３からバッテリセルの電圧、充放電電流、および、バッテリセル近傍の温度を受信し、バッテリバンクＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３の残容量（ＳＯＣ：state of charge）や健全度（ＳＯＨ：state of health）や内部抵抗値を演算する手段（図示せず）を備えるとともに、電圧、温度等を監視してバッテリセルの保護を行う。
　電池管理装置２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、車両ＥＣＵ１０および充電ＥＣＵ３０へ、バッテリバンクＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３の残容量、健全度、バッテリセルの電圧、バッテリセル近傍の温度、充放電電流、バッテリセルの内部抵抗値などの状態を通知する。本実施形態では、電池管理装置２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃと車両ＥＣＵ１０及び充電ＥＣＵ３０とは、ＣＡＮ（control area network）通信規格に基づく通信ラインを介して通信する。
　第１充放電用端子ＴＡ１は、正極端子ＰＴ１を介してバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の正極端子ＰＴ１に接続されている。第２充放電用端子ＴＡ２は、負極端子ＭＴ１を介してバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の負極端子ＭＴ２に接続されている。第１充放電用端子ＴＡ１および第２充放電用端子ＴＡ２は、複数のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３からの放電電流をインバータＩＮＶへ出力するとともに、インバータＩＮＶからの充電電流（回生電流）を複数のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３へ入力する。
　第１充電用端子ＴＢ１は、複数のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３それぞれの正極端子ＰＴ２と接続する。本実施形態では電池パック２０は３つのバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の夫々に対応する３つの第１充電用端子ＴＢ１を有する。第２充電用端子ＴＢ２は、複数のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３それぞれの負極端子ＭＴ２と接続する。本実施形態では電池パック２０は３つのバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３全ての負極端子と接続する１つの第２充電用端子ＴＢ２を有する。第１充電用端子ＴＢ１および第２充電用端子ＴＢ２は、充電ポート４０１～４０３に接続した充電器ＣＨ１～ＣＨ３からの充電電流をバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３へ入力させるために設けられている。
　第１メインコンタクタ２２Ａは、インバータＩＮＶの正極側の入力端子と電池パック２０との接続・遮断を切り換える。換言すると、第１メインコンタクタ２２Ａは、第１充放電用端子ＴＡ１とバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の正極端子ＰＴ１との接続・遮断を切り換える。第２メインコンタクタ２２Ｂは、第１メインコンタクタ２２Ａと並列接続された抵抗器に対して直列接続され、インバータＩＮＶとバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３とを接続した主回路、具体的には正極端子ＰＴ１とインバータＩＮＶとの間に接続した回路およと抵抗器との接続・遮断を切り替えるプリチャージコンタクタであって、バッテリバンクＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３へ大きな電流が流れることを防止するために第１メインコンタクタ２２Ａに先立って接続される。第３メインコンタクタ２２Ｃは、インバータＩＮＶの負極側の入力端子と電池パック２０との接続・遮断を切り換える。換言すると、第３メインコンタクタ２２Ｃは、第２充放電用端子ＴＡ２とバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の負極端子ＭＴ１との接続・遮断を切り換える。メインコンタクタ２２の動作は車両ＥＣＵ１０によって制御される。
　サブコンタクタ２３Ａ～２３Ｃは、複数のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のそれぞれの正極端子ＰＴ２と第１充放電用端子ＴＡ１との接続・遮断を切り換える。換言すると、サブコンタクタ２３Ａは、バッテリバンクＢＴ１の正極端子ＰＴ２とインバータＩＮＶの正極側の入力端子との接続を切り換える。サブコンタクタ２３Ｂは、バッテリバンクＢＴ２の正極端子ＰＴ２とインバータＩＮＶの正極側の入力端子との接続を切り換える。サブコンタクタ２３Ｃは、バッテリバンクＢＴ３の正極端子ＰＴ２とインバータＩＮＶの正極側の入力端子との接続を切り換える。
　サブコンタクタ２３Ａ～２３ＣはイグニッションＩＧＮがオンとなっているときには接続され、イグニッションＩＧＮがオフとなっているときには遮断されるように車両ＥＣＵ１０により動作を制御される。
　プリチャージサブコンタクタ２４Ａは、サブコンタクタ２３Ａと並列接続された抵抗器に直列接続され、主回路との接続・遮断を切り換えるコンタクタであって、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３それぞれが電気的に接続された際にバッテリバンクＢＴ１に大きな電流が流れることを防止するためにサブコンタクタ２３Ａに先立って接続される。プリチャージサブコンタクタ２４Ｂは、サブコンタクタ２３Ｂと並列接続された抵抗器に直列接続され、主回路との接続・遮断を切り換えるコンタクタであって、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３それぞれが電気的に接続された際にバッテリバンクＢＴ２に大きな電流が流れることを防止するためにサブコンタクタ２３Ｂに先立って接続される。プリチャージサブコンタクタ２４Ｃは、サブコンタクタ２３Ｃと並列接続された抵抗器に直列接続され、主回路との接続・遮断を切り換えるコンタクタであって、バッテリバンクＢＴ３に大きな電流が流れることを防止するためにサブコンタクタ２３Ｃに先立って接続される。プリチャージサブコンタクタ２４Ａ～２４Ｃの動作は、車両ＥＣＵ１０により制御される。
　充電用サブコンタクタ２５Ａ～２５Ｆは、複数のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のそれぞれの正極端子ＰＴ２と第１充電用端子ＴＢ１との間、および、複数のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のそれぞれの負極端子ＭＴ２と第２充電用端子ＴＢ２との間の接続・遮断を切り換える。
　換言すると、充電用サブコンタクタ２５Ａは、バッテリバンクＢＴ１の正極端子ＰＴ２と充電ポート４０１との接続・遮断を切り換える。充電用サブコンタクタ２５Ｂは、バッテリバンクＢＴ１の負極端子ＭＴ２と充電ポート４０１およびインバータＩＮＶの負極側の入力端子との接続・遮断を切り換える。
　充電用サブコンタクタ２５Ｃは、バッテリバンクＢＴ２の正極端子ＰＴ２と充電ポート４０２との接続・遮断を切り換える。充電用サブコンタクタ２５Ｄは、バッテリバンクＢＴ２の負極端子ＭＴ２と充電ポート４０２およびインバータＩＮＶの負極側の入力端子との接続・遮断を切り換える。
　充電用サブコンタクタ２５Ｅは、バッテリバンクＢＴ３の正極端子ＰＴ２と充電ポート４０３との接続・遮断を切り換える。充電用サブコンタクタ２５Ｆは、バッテリバンクＢＴ３の負極端子ＭＴ２と充電ポート４０３およびインバータＩＮＶの負極側の入力端子との接続・遮断を切り換える。
　充電用サブコンタクタ２５Ａ～２５Ｆの動作は充電ＥＣＵ３０により制御される。なお、電気自動車のイグニッションがオフの時には、充電用サブコンタクタ２５Ａ～２５Ｆは電気的接続を遮断した状態となる。
　充電ＥＣＵ３０は、充電ポート４０１、４０２、４０３に充電コネクタＣＮ１、ＣＮ２、ＣＮ３が接続されたか否か検出するとともに、車両ＥＣＵ１０からの充電制御指令に従ってバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３への充電電流を制御する。
　充電ＥＣＵ３０は、ＣＡＮインタフェース３２Ａ～３２Ｃとアナログインタフェース３４Ａ～３４Ｃ（第１インタフェース回路）とを複数備え、これらのインタフェース回路は充電器と１対１で接続している。充電ＥＣＵ３０は、ＣＡＮインタフェース回路３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃと、アナログインタフェース回路３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃと、ＣＡＮインタフェース回路（第２インタフェース回路）３６と、コンタクタ駆動回路３８と、ＭＰＵ（micro processing unit）３９と、を備えている。
　ＣＡＮインタフェース回路３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃは、夫々の充電ポート４０１、４０２、４０３および充電コネクタＣＮ１、ＣＮ２、ＣＮ３を介して、充電器ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３と、充電器ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３の情報や充電電流の指令値等を通信する。
　アナログインタフェース回路３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃは、夫々の充電ポート４０１、４０２、４０３および充電コネクタＣＮ１、ＣＮ２、ＣＮ３を介して、充電開始や充電禁止の制御信号等を通信する。
　ＣＡＮインタフェース回路３６は、電池管理装置２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの夫々および車両ＥＣＵ１０と通信する。ＣＡＮインタフェース回路３６は、電池管理装置２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃから各バッテリバンクＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３に含まれるバッテリセルの電圧、温度、充放電電流、残容量等の情報を受信する。またＣＡＮインタフェース回路３６は、車両ＥＣＵ１０へ充電開始及び充電停止などの情報を車両ＥＣＵ１０へ送信するとともに、車両ＥＣＵから充電禁止の制御信号等を受信する。
　コンタクタ駆動回路３８は、バッテリバンクＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３と充電ポート４０１、４０２、４０３との接続・遮断を切り換える充電用サブコンタクタ２５を駆動制御する。
　ＭＰＵ３９は、各インタフェース回路から受信する情報に基づいて、コンタクタ駆動回路３８の動作を制御するとともに、充電開始及び停止および充電電流指令値等の制御信号を出力する。
　車両ＥＣＵ１０は、演算手段としてのメインＣＰＵ（central processing unit）と、メモリと、デジタルインタフェース（図示せず）と、アナログインタフェース（図示せず）とを備える。車両ＥＣＵ１０は、電気自動車に搭載された様々な機器を協調させて、電気自動車全体を制御する。車両ＥＣＵ１０は、ユーザが電気自動車の発進を目的として起動させた際、電池パック２０の各バッテリバンクＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３の情報を電池管理装置２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃより取得し、後述するようにメインコンタクタ２２、サブコンタクタ２３、プリチャージサブコンタクタ２４の接続・遮断を制御する。
　複数の充電ポート４０１～４０３にはそれぞれ充電器ＣＨ１～ＣＨ３が接続される。本実施形態では、充電器ＣＨ１～ＣＨ３はたとえばＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）に準拠した急速充電方法に対応する急速充電器であって、充電ポート４０１～４０３および充電コネクタＣＮ１～ＣＮ３は急速充電器に対応している。
　図２は、本実施形態の電気自動車と充電器との間のインタフェースの接続構成の一例を概略的に示す図である。本実施形態では、充電器ＣＨ１～ＣＨ３と電気自動車のインタフェースとは１対１で接続する。図２では、充電ポート４０１と充電コネクタＣＮ１とが接続した状態を示しているが、充電ポート４０２～４０３と充電コネクタＣＮ２～ＣＮ３を介して接続する充電器ＣＨ２～ＣＨ３およびアナログインタフェース回路３４Ｂ～３４Ｃも同様の構成である。
　充電器ＣＨ１とアナログインタフェース回路３４Ａとの間に接続した充電アナログラインは、第１充電開始信号ラインＬ１と、第２充電開始信号ラインＬ２と、コネクタ接続確認信号Ｌ３と、充電許可禁止信号ラインＬ４と、を有している。
　充電ＥＣＵ３０のアナログインタフェース回路３４Ａは、第１絶縁スイッチ３４２と、第２絶縁スイッチ３４４と、第３絶縁スイッチ３４６と、スイッチ３４８と、を備える。
　第１絶縁スイッチ３４２は例えばフォトカプラであって、アノード側（コレクタ側）が充電器ＣＨ１の充電スタートボタンを介して、第１充電開始信号ラインＬ１により充電器ＣＨ１の電源（１２Ｖ）と接続するとともに、カソード側（エミッタ側）が接地している。
　第２絶縁スイッチ３４４は例えばフォトカプラであって、アノード側（コレクタ側）が充電器ＣＨ１の充電スタートボタンを介して、第１充電開始信号ラインＬ１により充電器ＣＨ１の電源（１２Ｖ）と接続するとともに、カソード側（エミッタ側）が第２充電開始信号ラインＬ２に接続している。２充電開始信号ラインＬ２は充電器ＣＨ１のコンタクタオンリレーＣＯを介して接地している。
　第３絶縁スイッチ３４６は例えばフォトカプラであって、アノード側（コレクタ側）が車載電源（例えば１２Ｖの鉛蓄電池）と接続するとともに、カソード側（エミッタ側）がコネクタ接続確認信号ラインＬ３に接続している。コネクタ接続確認信号ラインＬ３は充電器ＣＨ１において接地している。
　スイッチ３４８は例えばトランジスタであって、コレクタは充電許可禁止信号ラインＬ４に接続している。充電許可禁止信号ラインＬ４は、充電器ＣＨのフォトカプラＰＣを介して電源（１２Ｖ）と電気的に接続している。スイッチ３４８のエミッタは接地している。スイッチ３４８のベース電位はＭＰＵ３９により制御される。
　充電器ＣＨ１は、電源（１２Ｖ）と、充電スタートボタンＳＴと、コンタクタオンリレーＣＯと、フォトカプラＰＣと、を備えている。
　充電スタートボタンＳＴは、充電器ＣＨ１の電源（１２Ｖ）と、第１絶縁スイッチ３４２および第２絶縁スイッチ３４４のアノードとの間の接続を切り換える。
　プリチャージサブコンタクタ２５Ａ、２５Ｂは、第１充電開始信号ラインＬ１と第２充電開始信号ラインＬ２の間の電位差、および、コンタクタ駆動回路３８が導通することにより、接続状態が切り換わる。コンタクタ駆動回路３８は、ＭＰＵ３９により接続および解除が切り替わる。
　ユーザが充電スタートボタンＳＴを押すと、充電器ＣＨ１の電源（１２Ｖ）と第１絶縁スイッチ３４２とが接続し、第１絶縁スイッチ３４２が接続（ＯＮ）する。充電ＥＣＵ３０のＭＰＵ３９は、第１絶縁スイッチ３４２が接続したことにより、ユーザから充電開始要求があったことを検出する（充電開始信号を検出する）。
　さらに、コンタクタオンリレーＣＯが接続すると、充電器ＣＨ１の電源（１２Ｖ）と第２絶縁スイッチ３４４とが接続し、第２絶縁スイッチ３４４が接続（ＯＮ）し、第２充電開始信号Ｌ２に充電開始信号が供給される。コンタクタオンリレーＣＯの接続および解除は、充電ＥＣＵ３０のＭＰＵ３９から出力された制御信号に基づいて充電器ＣＨ１が制御する。
　充電器ＣＨ１がコンタクタオンリレーＣＯを接続すると、第１充電開始信号ラインＬ１と第２充電開始信号ラインＬ２とは接地し、充電用サブコンタクタ２５Ａ、２５Ｂとが接続する。
　ここで、充電ＥＣＵ３０のＭＰＵ３９は接続した第１絶縁スイッチ３４２の数と接続した第３絶縁スイッチ３４６の数とが同じかどうかを判断し、同じであると判断した場合、ＭＰＵ３９はＣＡＮ通信にて充電器ＣＨ１～ＣＨ３側へ車載バッテリ情報（最大電圧、バッテリバンクの容量、最大充電時間など）を送信する。続した第１絶縁スイッチ３４２の数と接続した第３絶縁スイッチ３４６の数とが同じでないと判断した場合、ＭＰＵ３９は一定の時間待ったのち、ＣＡＮ通信にて充電器ＣＨ１～ＣＨ３に対して充電エラー信号を送信するとともに、車両ＥＣＵ１０を介してユーザに対して充電エラーであることを通知する。
　図３Ａおよび図３Ｂは、実施形態の電気自動車および電池パックの充電方法の一例を説明するフローチャートである。
　まず、ユーザが車両側の複数の充電ポート４０１～４０３に充電器ＣＨ１～ＣＨ３のコネクタＣＮ１～ＣＮ３を１対１で接続する（ステップＳＴ１）。
　充電コネクタＣＮ１～ＣＮ３が接続されると、充電ＥＣＵ３０のアナログインタフェース回路３４Ａ～３４Ｃの第３絶縁スイッチ３４６（図２に示す）が接続し、電気自動車が起動する（ステップＳＴ２）。
　また、充電ＥＣＵ３０のＭＰＵ３９は、第３絶縁スイッチ３４６（図２に示す）の接続状態を検出し、電気自動車に接続された充電コネクタＣＮ１～ＣＮ３の数を検出する（ステップＳＴ３）。
　ユーザが充電器ＣＨ１～ＣＨ３の充電スタートボタンＳＴを押すと第１絶縁スイッチ３４２（図２に示す）が接続し、充電ＥＣＵ３０のＭＰＵ３９はユーザから充電開始要求があったことを検出する（ステップＳＴ４）。
　ここで、充電ＥＣＵ３０のＭＰＵ３９は、接続した第１絶縁スイッチ３４２の数と接続した第３絶縁スイッチ３４６の数とが同じかどうかを判断する（ステップＳＴ５）。同じである場合は、ＭＰＵ３９は、接続した第１絶縁スイッチ３４２の数が１であるか否かを判断する（ステップＳＴ６）。なお、ステップＳＴ５にて、あらかじめ決められた時間が経過しても接続した第１絶縁スイッチ３４２の数と接続した第３絶縁スイッチ３４６の数とが同じにならない場合は、以下のステップＳＴ８の処理と同様に充電エラー信号の送信と車両ＥＣＵ３０を介したユーザへの通知を行うとしても良い。
　接続した第１絶縁スイッチ３４２の数が１である場合、ＭＰＵ３９は、図４Ａおよび図４Ｂに示すサブルーチンＡを実行する。
　接続した第１絶縁スイッチ３４２の数が１でない場合、ＭＰＵ３９は、接続した第１絶縁スイッチ３４２の数が、電気自動車のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の数と同じか否かを更に判断する（ステップＳＡＴ７）。
　接続した第１絶縁スイッチ３４２の数とバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の数とが同じである場合、ＭＰＵ３９はＣＡＮ通信にて充電器ＣＨ１～ＣＨ３へ車載バッテリ情報（最大電圧、バンクのバッテリ容量、最大充電時間など）を送信する（ステップＳＴ９）。
　同じでない場合は、一定の時間待ったのち、ＭＰＵ３９は充電器ＣＨ１～ＣＨ３に対して充電エラー信号を送信するとともに、車両ＥＣＵ１０を介してユーザに対して充電エラーであることを通知して、処理を終了する（ステップＳＴ８）。
　充電器ＣＨ１～ＣＨ３は、受信した車載バッテリ情報を基に、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３が充電器ＣＨ１～ＣＨ３に適合しているか判断する（ステップＳＴ１０）。
　バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３が充電器ＣＨ１～ＣＨ３に適合していない場合は、充電器ＣＨ１～ＣＨ３はＣＡＮ通信にて充電ＥＣＵ３０に対して充電エラー信号を送信し、車両ＥＣＵ１０を介してユーザに充電エラーを通知して処理を終了する（ステップＳＴ１１）。
　バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３が充電器ＣＨ１～ＣＨ３に適合している場合は、充電器ＣＨ１～ＣＨ３はＣＡＮ通信にて充電器ＣＨ１～ＣＨ３の情報（最大電圧、最大電流など）を充電ＥＣＵ３０に対して送信する（ステップＳＴ１２）。
　充電ＥＣＵのＭＰＵ３９は、受信した充電器ＣＨ１～ＣＨ３の情報を基に、充電器ＣＨ１～ＣＨ３にバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３に適合しているか判断する（ステップＳＴ１３）。
　充電器ＣＨ１～ＣＨ３にバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３が適合していない場合は、ＭＰＵ３９は、ＣＡＮ通信にて充電器ＣＨ１～ＣＨ３に対して充電エラー信号を送信し、車両ＥＣＵ１０を介してユーザに充電エラーを通知して処理を終了する（ステップＳＴ１４）。　
　続いて、ＭＰＵ３９は、ｎ＝１とする（ステップＳＴ１５）。
　次に、ＭＰＵ３９がスイッチ３４８（図２に示す）を接続し、バッテリバングＢＴｎに対応した充電器ＣＨｎに対して充電許可信号を送信する（ステップＳＴ１６）。
　次に、充電許可信号を受信した充電器ＣＨｎは、充電コネクタＣＮｎをロックする（ステップＳＴ１７）。
　続いて、ＭＰＵ３９は、バッテリバンクＢＴｎと主回路との絶縁状態が健全であるか否か判断する（ステップＳＴ１８）。充電許可信号を検出した充電器ＣＨ１～ＣＨ３は充電コネクタＣＮ１～ＣＮ３をロックし、主回路の絶縁確認試験（短絡、地絡など）を実施して主回路の健全性が担保されているか確認する。なお、上記充電許可信号送信から絶縁確認試験の流れは、絶縁確認の誤検出を防止するため、充電器１台毎に行うことが望ましい。
　続いて、ＭＰＵ３９は、ｎがバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の総数であるか否か判断する（ステップＳＴ２０）。ｎがバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の総数でない場合には、ｎに１を加えて、ステップＳＴ１６からステップＳＴ２０を再度実行する（ステップＳＴ２１）。
　ｎがバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の総数である場合、ＭＰＵ３９からの制御信号に基づいて充電器ＣＨ１～ＣＨ３がコンタクタオンリレーＣＯを接続（ＯＮ）し、充電器ＣＨ１～ＣＨ３とバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３とを接続する充電用サブコンタクタ２５Ａ～２５Ｆを接続（ＯＮ）し、各バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３と充電器ＣＨ１～ＣＨ３の主回路とを接続する（ステップＳＴ２２）。
　続いて、ＭＰＵ３９は、後述するサブルーチンＢに従ってバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の充電を行う。
　ＭＰＵ３９は、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３が充電終止電圧に到達したら（ステップＳＴ２３）、ＭＰＵ３９はスイッチ３４８をオフして、充電器ＣＨ１～ＣＨ３へ充電許可信号を停止する（ステップＳＴ２４）。
　充電許可信号が停止すると、充電器ＣＨ１～ＣＨ３は、充電スタートボタンＳＴとコンタクタリレーＣＯとをオフさせる。また、このときＭＰＵ３９は、コンタクタ駆動回路３８を介して充電用サブコンタクタ２５Ａ～２５Ｆを遮断させる（ステップＳＴ２５）。
　続いて、充電器ＣＨ１～ＣＨ３は、充電コネクタＣＮ１～ＣＮ３のロックを解除し（ステップＳＴ２６）、ユーザが充電コネクタＣＮ１～ＣＮ３を充電ポート４０１～４０３から外す（ステップＳＴ２７）。
　図４Ａおよび図４Ｂは、図３Ａおよび図３Ｂに示すフローチャートのサブルーチンＡの一例を説明するためのフローチャートである。サブルーチンＡは、電気車両に接続された充電器の数がバッテリバンクの総数よりも少ないときに、接続された１又は複数の充電器により複数のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３を充電する方法の一例である。ここでは、例えば充電器ＣＨ１のみが接続された場合について説明する。
　まず、ＭＰＵ３９は、ＣＡＮインタフェース回路３６を介して、車両ＥＣＵ１０に対して各バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のサブコンタクタ２３Ａ～２３Ｃを接続するように要求する（ステップＳＴＡ１）。
　車両ＥＣＵ１０は、サブコンタクタ２３Ａ～２３Ｃの接続要求を受信すると、電池管理装置２１Ａ～２１ＣからＣＡＮ通信にて、各バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の電圧を受信する（ステップＳＴＡ２）。
　続いて、車両ＥＣＵ１０は、受信したバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の電圧を比較して、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３間の電位差が所定値以下であるか否か判断する（ステップＳＴＡ３）。なお、本実施形態では、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３間の電位差が例えば１Ｖ以下か否かを判断する。
　バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３間の電位差が１Ｖよりも大きい場合、車両ＥＣＵ１０は、プリチャージサブコンタクタ２４Ａ～２４Ｃを接続させる（ステップＳＴＡ４）。
　続いて、車両ＥＣＵ１０は、電池管理装置２１Ａ～２１Ｃから、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３に流れる電流の値を取得する（ステップＳＴＡ５）。
　車両ＥＣＵ１０は、電池管理装置２１Ａ～２１Ｃから取得した電流の値が所定値以下か否か判断する（ステップＳＴＡ６）。本実施形態では、車両ＥＣＵ１０は電池管理装置２１Ａ～２１Ｃから取得した電流の値が例えば１０ｍＡ以下か否か判断する。
　車両ＥＣＵ１０は、電池管理装置２１Ａ～２１Ｃから取得した電流の値が１０ｍＡ以下になるまでステップＳＴＡ６を繰り返し、電池管理装置２１Ａ～２１Ｃから取得した電流の値が１０Ａ以下となったらプリチャージサブコンタクタ２４Ａ～２４Ｃを遮断する（ステップＳＴＡ７）。
　ステップＳＴＡ３でバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３間の電位差が１Ｖ以下であった場合、および、ステップＳＴＡ終了後に、車両ＥＣＵ１０はバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の各々のサブコンタクタ２３Ａ～２３Ｃを接続するとともに、サブコンタクタ２３Ａ～２３Ｃを接続したことを充電ＥＣＵ３０へ通知する（ステップＳＴＡ８）。
　続いて、充電器ＣＨ１およびＭＰＵ３９は、車載電池情報や充電器情報に基づいてバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３と充電器ＣＨ１とが互いに適合しているか否か、ならびに、健全性が担保されているか否か判断する（ステップＳＴＡ９）。
　充電器ＣＨ１およびＭＰＵ３９は、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３と充電器ＣＨ１とが互いに適合していない、あるいは、健全性が担保されていないと判断した場合には、車両ＥＣＵ１０を介してユーザへ充電エラーを通知する（ステップＳＴＡ１０）。
　続いて、充電器ＣＨ１がコンタクタリレーＣＯを接続し、ＭＰＵ３９がコンコンタクタ駆動回路３８を接続して充電用サブコンタクタ２５Ａ～２５Ｆを接続する（ステップＳＴＡ１１）。
　充電器ＣＨ１およびＭＰＵ３９は、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３と充電器ＣＨ１とが互いに適合し、健全性が担保されていると判断した場合には、ＭＰＵ３９は、充電器ＣＨ１へ最大出力電流を電流指令値として送信する（ステップＳＴＡ１２）。
　充電器ＣＨ１は受信した電流指令値に従って充電を開始する。ＭＰＵ３９は、電池管理装置２１Ａ～２１ＣからバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のバッテリセルの電圧を受信し、バッテリセルの電圧が充電終止電圧となったか監視する（ステップＳＴＡ１３）。
　バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のバッテリセルのいずれかが充電終止電圧に到達すると、ＭＰＵ３９は、スイッチ３４８をオフし、充電器ＣＨ１への充電許可信号を停止する（ステップＳＴＡ１４）。
　充電許可信号が停止すると、充電器ＣＨ１が充電スタートボタンＳＴとコンタクタリレーＣＯとの接続を解除して、充電用サブコンタクタ２５Ａ～２５Ｆを遮断する（ステップＳＴＡ１５）。
　続いて、充電器ＣＨ１は、充電コネクタＣＮ１のロックを解除する（ステップＳＴＡ１６）。
　次に、車両ＥＣＵ１０がバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の各々のサブコンタクタ２３Ａ～２３Ｃを遮断する（ステップＳＴＡ１７）。
　最後に、ユーザが充電コネクタＣＮ１を充電ポート４０１～４０３から外して、充電が完了する（ステップＳＴＡ１８）。
　なお、上記のサブルーチンＡの説明では充電器ＣＨ１のみが充電コネクタＣＮ１に接続された場合について説明したが、他の充電器ＣＨ２、ＣＨ３がそれぞれ１つだけ接続された場合も同様の動作となる。また、サブルーチンＡにおいて充電コネクタＣＮ１～ＣＮ３に接続される充電器の数は１つでなくても良く、充電器ＣＨ１～ＣＨ３の２以上が接続されても同様の動作でバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３を充電することが可能である。
　図５は、図３Ａおよび図３Ｂに示すフローチャートのサブルーチンＢの一例を示すフローチャートである。ここで、充電ＥＣＵ３０から充電器ＣＨ１～ＣＨ３に対する充電電流指令の決定方法の一例について説明する。この制御は充電完了時の各バッテリセルの内部抵抗のばらつきに依存した、各バッテリバンク間の電圧不均衡を解消するためのものである。
　まず、電池管理装置２１Ａ～２１Ｃは、充電開始前に、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の全バッテリセルの電圧（充電前のセル電圧Ｖ１）を計測して、電池管理装置２１Ａ～２１Ｃのメモリ等に全てのバッテリセルの電圧を保存する。全てのバッテリセルの電圧の保存が終了した後、電池管理装置２１Ａ～２１ＣはＣＡＮ通信にて充電ＥＣＵ３０に充電開始許可信号を送信する（ステップＳＴＢ１）。
　充電開始許可信号を受信した充電ＥＣＵのＭＰＵ３９は、充電器ＣＨ１～ＣＨ３のそれぞれに対して、充電電流指令を送信する。本実施形態では、例えば３０分程度での充電を完了することを目標とし、充電電流指令を２Ｃとする（ステップＳＴＢ３）。
　続いて、ＭＰＵ３９は、コンタクタリレーＣＯを接続するように充電器ＣＨ１～ＣＨ３へ通知し、充電用サブコンタクタ２５Ａ～２５Ｆを接続する。充電器ＣＨ１～ＣＨ３は受信した電流指令値に従って充電を開始する。
　電池管理装置２１Ａ～２１Ｃは、充電電流が流れて所定時間経過後に計測した全てのバッテリセル電圧（充電開始後のセル電圧Ｖ２）およびバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３に流れた電流Ｉをメモリ等に保存する（ステップＳＴＢ３）。
　続いて、電池管理装置２１Ａ～２１Ｃは、すべてのバッテリセルについて、下記演算により内部抵抗値を算出する（ステップＳＴＢ４）。　
　内部抵抗値Ｒ＝（充電開始後のセル電圧Ｖ２－充電前のセル電圧Ｖ１）／Ｉ
　続いて、電池管理装置２１Ａ～２１Ｃは、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のそれぞれにおいてバッテリセルの内部抵抗値Ｒの最大値を充電ＥＣＵ３０へ送信する（ステップＳＴＢ５）。
　バッテリセルの内部抵抗値Ｒの最大値を受信した充電ＥＣＵ３０のＭＰＵ３９は、受信したバッテリセルの内部抵抗値Ｒのうちの最小値を基準（＝１００［％］）としてその他の内部抵抗値Ｒの比率を算出し、基準とした内部抵抗値Ｒの比率との差の絶対値が所定値以下か否か判断する（ステップＳＴＢ６）。
　例えば、バッテリバンクＢＴ１の全てのバッテリセルの内部抵抗値Ｒの最大値をＲ１、バッテリバンクＢＴ２の全てのバッテリセルの内部抵抗値Ｒの最大値をＲ２、バッテリバンクＢＴ３の全てのバッテリセルの内部抵抗値Ｒの最大値をＲ３とし、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３である場合について説明する。
　この場合、ＭＰＵ３９は、内部抵抗値Ｒ１を基準（１００［％］）とし、内部抵抗値Ｒ１に対するその他の内部抵抗値Ｒ２、Ｒ３の比率（Ｒ２／Ｒ１×１００［％］、Ｒ３／Ｒ１×１００［％］）を算出する。続いて、算出した比率と、基準値（１００［％］）との差の絶対値が１［％］以下か否か判断する。
　絶対値の差が１［％］以下であった場合、ＭＰＵ３９は電流指令値を変更しない。従って、いずれかのバッテリセルが充電終止電圧となるまで２Ｃで充電を行う（ステップＳＴ７）。
　絶対値の差が１［％］より大きかった場合、ＭＰＵ３９は、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のＳＯＣ（充電状態：state of charge）［％］を監視して、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のＳＯＣ［％］が所定値（例えば９０％）に達したか否か判断する（ステップＳＴ８）。このとき、ＭＰＵ３９は、例えば、電池管理装置２１Ａ～２１Ｃから受信したバッテリセルの電圧からＳＯＣ［％］を算出する。なお、このときＭＰＵ３９が監視するＳＯＣ［％］は、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の目標充電容量を１００［％］としたときの割合であって、満充電の充電容量を１００［％］とした値に限定されるものではない。また、ＭＰＵ３９は、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の電圧を監視して、電圧が所定値に達したか否か判断してもよい。
　バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のＳＯＣが所定値に達したら、ＭＰＵ３９は、バッテリバンクが充電終止近く（たとえばＳＯＣ９０％程度）に達したときの充電電流指令値を、先に算出した内部抵抗値の比率に応じて算出する。
　たとえばＲｍｉｎ（内部抵抗値Ｒの最小値）：Ｒ１＝１：１の場合、バッテリバンクＢＴ１への充電電流指令値はＩ×（１／１）とする。
　たとえばＲｍｉｎ（内部抵抗値Ｒの最小値）：Ｒ２＝１：１．０１５の場合、バッテリバンクＢＴ２への充電電流指令値はＩ×（１／１．０１５）とする。
　たとえばＲｍｉｎ（内部抵抗値Ｒの最小値）：Ｒ３＝１：１．０１８の場合、バッテリバンクＢＴ３への充電電流指令値はＩ×（１／１．０１８）とする。
　上記のように、各バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３についての充電電流指令値を算出し、対応する充電器ＣＨ１～ＣＨ３へ算出した充電電流指令値を送信する（ステップＳＴＢ９）。
　その後、各バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３を充電終止電圧となるまで充電し（ステップＳＴ２２）、図３Ａおよび図３Ｂに示すフローに従って充電が完了する。
　上記のように、主回路に対して並列に接続される複数のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のそれぞれに対応する充電器ＣＨ１～ＣＨ３により充電することにより、電気自動車に搭載したバッテリの充電時間を短縮することが出来る。
　さらに、上記のようにバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のそれぞれを対応する充電器ＣＨ１～ＣＨ３により充電する際に、バッテリセルの内部抵抗値Ｒに応じて充電電流指令値を調整することにより、充電が完了した際のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３間の電位差を小さくすることができる。
　図６は、内部抵抗値に応じて充電電流を調整したときのバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の電圧の時間経過の一例を示す図である。
　充電終止電圧（＝開放電圧ＯＣＶ：Open Circuit Voltage＋ＲＩ）まで充電した後、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の電圧は内部抵抗Ｒと充電電流Ｉとを乗じた値だけ降下する。したがって、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の内部抵抗が異なる場合に同じ充電電流でバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３を充電すると、充電後のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３間の電位差が生じることがある。本実施形態では、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のバッテリセルの内部抵抗値に応じて、充電後に降下する電圧が等しくなるように（Ｒ１×Ｉ１＝Ｒ２×Ｉ２＝Ｒ３×Ｉ３となるように）充電電流を調整する。このことにより、充電後のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３間に生じる電位差が小さくなり、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３を並列に接続したときにバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３に大きな電流が流れることを回避することができるとともに、充電後にプリチャージ等により電位差を小さくする必要がなくなり充電時間をより短縮することが出来る。
　また、電気自動車に搭載されたバッテリの容量に応じて、充電器を大容量化すると、コネクタやケーブルなどの重量およびサイズが増加し、ユーザの操作性の悪化を招く恐れがあるとともに、大容量化した充電器の導入コストが必要となる場合がある。しかしながら本実施形態によれば、バッテリの容量が大きくなった場合でも従来の充電器を複数台用いることにより、短い時間で充電を完了することが出来る。
　従って、本実施形態によれば、短時間で充電可能な電池パックおよび電動自動車を提供することが出来る。
　次に、第２実施形態の電池パックおよび電気自動車について図面を参照して以下に説明する。なお以下の説明において上述の第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態の電池パックおよび電気自動車では、車載バッテリの定格電圧が充電器の最大電圧（たとえば５００Ｖ）以上の場合である。
　図７は、第２実施形態の電池パックおよび電気自動車の一構成例を概略的に示す図である。上述の第１実施形態では、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３は主回路に対して並列に接続していたが、本実施形態ではバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３は主回路に対して直列に接続する。
　第１メインコンタクタ２２Ａは、第１充放電端子ＴＡ１とバッテリバンクＢＴ３の正極端子ＰＴ２との接続を切り換える。第３メインコンタクタ２２Ｃは、第２充放電端子ＴＡ２とバッテリバンクＢＴ１の負極端子ＭＴ２との接続を切り換える。すなわち、本実施形態では、複数のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の正極端子ＰＴ１はバッテリバンクＢＴ３の正極端子ＰＴ２と共通であり、複数のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の負極端子ＭＴ２はバッテリバンクＢＴ１の負極端子ＭＴ２と共通である。
　サブコンタクタ２３ＡはバッテリバンクＢＴ１の正極端子ＰＴ２とバッテリバンクＢＴ２の負極端子ＭＴ２との電気的接続を切り換える。サブコンタクタ２３ＢはバッテリバンクＢＴ２の正極端子ＰＴ２とバッテリバンクＢＴ３の負極端子ＭＴ２との電気的接続を切り換える。サブコンタクタ２３ＣはバッテリバンクＢＴ３の正極端子ＰＴ２と、主回路との電気的接続を切り換える。バッテリバンクＢＴ１の負極端子ＭＴ２と主回路との電気的接続は充電用サブコンタクタ２５Ｂにより切り換えられる。
　充電用サブコンタクタ２５Ａ～２５Ｆは、バッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の正極端子ＰＴ２および負極端子ＭＴ２と、充電ポート４０１～４０３との電気的接続を切り換える。
　本実施形態では電池パック２０は、３つのバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のそれぞれの正極端子ＰＴ２と接続する３つの第１充電用端子ＴＢ１と、３つのバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３それぞれの負極端子ＭＴ２と接続する３つの第２充電用端子ＴＢ２とを有する。
　なお、本実施形態ではバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３は互いに直列に接続するため、プリチャージサブコンタクタは不要となる。
　上記以外の構成は上述の第１実施形態の電池パックおよび電気自動車と同様である。
　本実施形態の電池パックおよび電気自動車を充電する動作において、図４Ａおよび図４ＢにおけるステップＳＴＡ３～ステップＳＴＡ７で行うバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のプリチャージは不要であり、図５に示すように内部抵抗値に応じてバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３の充電電流指令値を調整する必要がなくなる。
　本実施形態の電池パックおよび電気自動車によれば、上述の第１実施形態と同様に、主回路に対して並列に接続される複数のバッテリバンクＢＴ１～ＢＴ３のそれぞれに対応する充電器ＣＨ１～ＣＨ３により充電することにより、電気自動車に搭載したバッテリの充電時間を短縮することが出来る。
　また、電気自動車に搭載されたバッテリの容量に応じて、充電器を大容量化すると、コネクタやケーブルなどの重量およびサイズが増加し、ユーザの操作性の悪化を招く恐れがあるとともに、大容量化した充電器の導入コストが必要となる場合がある。しかしながら本実施形態によれば、バッテリの容量が大きくなった場合でも従来の充電器を複数台用いることにより、短い時間で充電を完了することが出来る。
　従って、本実施形態によれば、短時間で充電可能な電池パックおよび電動自動車を提供することが出来る。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (6)

  1. 　複数のバッテリセルを含み互いに並列に接続する複数のバッテリバンクと、
    　各バッテリバンクに流れる電流、前記複数のバッテリセルの電圧および温度を検出して外部へ出力する電池管理装置と、
    　前記複数のバッテリバンクの正極端子それぞれと直列接続する第１充放電用端子と、
    　前記複数のバッテリバンクの負極端子それぞれと直列接続する第２充放電用端子と、
    　前記複数のバッテリバンクそれぞれの正極端子と接続する複数の第１充電用端子と、
    　前記複数のバッテリバンクそれぞれの負極端子と接続する第２充電用端子と、
    　前記複数のバッテリバンクの正極端子と前記第１充放電用端子との間の接続・遮断を切り換える第１のメインコンタクタと、
    　前記複数のバッテリバンクの負極端子と第２充放電用端子との間の接続・遮断を切り換える第２のメインコンタクタと、
    　前記複数のバッテリバンクのそれぞれの正極端子と前記第１充放電用端子との接続を切り換えるサブコンタクタと、
    　前記複数のバッテリバンクのそれぞれの正極端子と前記第１充電用端子との間の接続・遮断を切り換える第１の充電用サブコンタクタと、
    　前記複数のバッテリバンクのそれぞれの負極端子と前記第２充電用端子との間の接続を切り換える第２の充電用サブコンタクタと
    を備えることを特徴とする電池パック。
  2. 　複数のバッテリセルを含み互いに直列に接続する複数のバッテリバンクと、
    　各バッテリバンクに流れる電流、前記複数のバッテリセルの電圧および温度を検出して外部へ出力する電池管理装置と、
    　前記直列に接続された複数のバッテリバンクの一端側のバッテリバンクの正極端子と接続する第１充放電用端子と、
    　前記直列に接続された複数のバッテリバンクの他端側のバッテリバンク負極端子と接続する第２充放電用端子と、
    　前記複数のバッテリバンクそれぞれの正極端子と接続する複数の第１充電用端子と、
    　前記複数のバッテリバンクそれぞれの負極端子と接続する複数の第２充電用端子と、
    　前記一端型のバッテリバンクの正極端子と前記第１充放電用端子との間の接続・遮断を切り換える第１のメインコンタクタと、
    　前記他端側のバッテリバンクの負極端子と第２充放電用端子との間の接続を切り換える第２のメインコンタクタと、
    　前記複数のバッテリバンク間および前記一端側のバッテリバンクの正極端子と前記第１充放電用端子との接続・遮断を切り換えるサブコンタクタと、
    　前記複数のバッテリバンクのそれぞれの正極端子と前記第１充電用端子との間の接続・遮断を切り換える第１の充電用サブコンタクタと、
    　前記複数のバッテリバンクのそれぞれの負極端子と前記第２充電用端子との間の接続・遮断を切り換える第２の充電用サブコンタクタと
    を備えることを特徴とする電池パック。
  3. 　請求項１記載の電池パックと、
    　前記第１充電用端子および前記第２充電用端子と接続した複数の充電ポートと、
    　前記複数の充電ポートを介して前記充電ポートに接続された複数の充電器のぞれぞれと通信を行う複数の第１インタフェース回路と、前記充電用サブコンタクタの動作を制御するコンタクタ駆動回路と、前記電池管理装置と通信を行う第２インタフェース回路と、前記第１インタフェース回路を介して前記複数の充電器と通信を行うとともに前記第２インタフェースを介して前記電池管理装置と通信を行うＭＰＵと、を備えた充電ＥＣＵと、
    　前記第１充放電用端子および前記第２充放電用端子と接続し、前記複数のバッテリバンクから出力された直流電力を交流電力に変換するインバータと、
    　前記インバータから出力された交流電力により駆動されるモータと、
    　前記モータの動力を車軸および駆動輪に伝達する動力伝達装置と、
    　前記メインコンタクタおよび前記サブコンタクタの動作を制御する車両ＥＣＵと、を備え、
    　前記電池管理装置は、前記バッテリセルの電圧から前記バッテリセルの内部抵抗値を算出し、
    　前記ＭＰＵは、前記複数の充電ポートに複数の充電器が接続されたときに、前記充電用サブコンタクタを接続して前記複数のバッテリバンクと前記複数の充電器とを１対１で接続し、前記電池管理装置から受信した前記バッテリセルの内部抵抗値のうち各バッテリバンクにおける最大値の差の絶対値が所定値以上か否か判断し、前記絶対値が所定値以上である場合に前記バッテリバンク毎に充電電流指令値を調整することを特徴とする電気自動車。
  4. 　前記充電ＥＣＵは、前記複数のバッテリバンクそれぞれの複数のバッテリセルの内部抵抗値のうち最大値を比較し、最も小さい内部抵抗値を基準としてその他の内部抵抗の比率を算出し、複数のバッテリバンクのそれぞれの充電状態が所定値に達したときに充電電流指令値に前記比率に応じた係数を乗じて調整した充電電流指令を前記複数の充電器のそれぞれに送信することを特徴とする請求項３記載の電気自動車。
  5. 　請求項２記載の電池パックと、
    　前記第１充電用端子および前記第２充電用端子と接続した複数の充電ポートと、
    　前記複数の充電ポートを介して前記充電ポートに接続された複数の充電器のぞれぞれと通信を行う複数の第１インタフェース回路と、前記充電用サブコンタクタの動作を制御するコンタクタ駆動回路と、前記電池管理装置と通信を行う第２インタフェース回路と、前記第１インタフェース回路を介して前記複数の充電器と通信を行うとともに前記第２インタフェースを介して前記電池管理装置と通信を行うＭＰＵと、を備えた充電ＥＣＵと、　前記複数のバッテリバンクから出力された直流電力を交流電力に変換するインバータと、
    　前記第１充放電用端子および前記第２充放電用端子と接続し、前記インバータから出力された交流電力により駆動されるモータと、
    　前記モータの動力を車軸および駆動輪に伝達する動力伝達装置と、
    　前記メインコンタクタおよび前記サブコンタクタの動作を制御する車両ＥＣＵと、を備えたことを特徴とする電気自動車。
  6. 　前記車両ＥＣＵは、イグニッションのオフ信号を受信したときに前記サブコンタクタの接続を解除することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項記載の電気自動車。
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