特開 2024-79997 充電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024079997

(43)【公開日】2024-06-13

(54)【発明の名称】充電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/16 20060101AFI20240606BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20240606BHJP

【ＦＩ】

H02J7/16 A

H02J7/04 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022192792

(22)【出願日】2022-12-01

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】村上 太朗

【テーマコード（参考）】

5G060

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G060AA05

5G060CA04

5G060CA10

5G060CA16

5G060DB01

5G060DB03

5G503AA07

5G503BA01

5G503BB01

5G503CA01

5G503CB11

5G503CB13

(57)【要約】

【課題】想定される温度環境下の充電池部に対して、常に適切な電流値の充電電流を出力する充電システムを得る。
【解決手段】充電システム１００は充電制御回路５を有する。充電制御回路５内において、電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２に基づき、充電池部６における許容交流電流値ＡＩ１が決定され、選択定格電流値Ｉ４６に基づき、発電側指令電流値ＡＩ２が得られる。選択定格電流値Ｉ４６は短時間定格電流値Ｉ４４及び連続定格電流値Ｉ４５のうち一方の電流値である。充電制御回路５内において、許容交流電流値ＡＩ１及び発電側指令電流値ＡＩ２のうち小さい方が決定充電電流値ＤＣＩとして選択される。充電制御回路５は、充電池部６に出力される充電電流が決定充電電流値ＤＣＩとなるように、電力発電部８０の発電動作を制御するための充電電流指令値Ｃ５を出力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

充電が可能な充電池部と、
前記充電池部の温度を検出して検出電池温度を得る電池用温度センサと、
発電動作を実行し、前記発電動作によって得られる発電電力に基づく充電電流を前記充電池部に出力する電力発電部と、
前記検出電池温度を受け、前記電力発電部の前記発電動作を制御する充電制御回路とを備え、
前記充電制御回路は、
前記検出電池温度に基づき、前記充電池部における許容充電電流値を算出する許容充電電流値算出回路と、
前記発電動作における選択定格電流値に基づき、発電側指令電流値を出力する発電側電流指令値出力回路とを含み、前記選択定格電流値は、連続定格電流値及び前記連続定格電流値を超える短時間定格電流値のうち一方の電流値であり、
前記充電制御回路は、
前記許容充電電流値及び前記発電側指令電流値のうち小さい方を決定充電電流値として決定する充電電流値決定回路をさらに含み、
前記充電制御回路は、前記充電池部に出力される前記充電電流が前記決定充電電流値となるように前記電力発電部の前記発電動作を制御する、
充電システム。

【請求項2】

請求項１記載の充電システムであって、
前記電力発電部の発電電流を検出する発電側電流センサをさらに備え、
前記発電側電流指令値出力回路は、
前記発電電流の電流２乗時間積を計算し、前記電流２乗時間積である累積結果が、累積許容値を超えた場合に累積超過を指示する許容値比較信号を出力する累積値判定回路をさらに含み、
前記充電池部への充電動作の開始時において、前記短時間定格電流値を前記選択定格電流値とし、
前記許容値比較信号が前記累積超過を指示したとき、前記連続定格電流値を前記選択定格電流値とする、
充電システム。

【請求項3】

請求項２記載の充電システムであって、
前記充電池部を加熱する加熱動作を実行するヒータと、
前記充電池部を冷却する冷却動作を実行する冷却装置とをさらに備え、
前記充電池部における前記許容充電電流値は、充電ピーク温度のとき最大値となり、前記充電ピーク温度以下の第１の温度区間において前記許容充電電流値は上昇し、前記充電ピーク温度以上の第２の温度区間において前記許容充電電流値は下降する温度特性を有し、
前記充電制御回路は、
前記検出電池温度が加熱基準温度以下のとき、前記ヒータに前記加熱動作を実行させる加熱制御動作と、前記検出電池温度が冷却基準温度以上のとき、前記冷却装置に前記冷却動作を実行させる冷却制御動作とをさらに行い、
前記加熱基準温度は前記充電ピーク温度よりも低く、前記冷却基準温度は前記充電ピーク温度よりも高い、
充電システム。

【請求項4】

請求項３記載の充電システムであって、
前記充電池部は複数の電池セルを含み、
前記電池用温度センサは複数の電池用温度センサを含み、前記検出電池温度は前記複数の電池用温度センサで検出される複数の検出電池温度を含み、
前記加熱制御動作は、前記複数の検出電池温度の最小値が前記加熱基準温度以下のとき、前記ヒータに前記加熱動作を実行させる動作であり、
前記冷却制御動作は、前記複数の検出電池温度の最大値が前記冷却基準温度以上のとき、前記冷却装置に前記冷却動作を実行させる動作である、
充電システム。

【請求項5】

請求項４記載の充電システムであって、
前記加熱基準温度は第１の加熱基準温度及び第２の加熱基準温度を含み、前記第２の加熱基準温度は前記第１の加熱基準温度より高く、
前記選択定格電流値が前記連続定格電流値のとき、前記加熱基準温度は前記第１の加熱基準温度に設定され、
前記選択定格電流値が前記短時間定格電流値のとき、前記加熱基準温度は前記第２の加熱基準温度に設定される、
充電システム。

【請求項6】

請求項３から請求項５のうち、いずれか１項に記載の充電システムであって、
前記電力発電部の発電電力によって、前記ヒータの前記加熱動作及び前記冷却装置の前記冷却動作が実行され、
前記充電システムは、
前記ヒータへの供給電流を検出してヒータ電流を得るヒータ用電流センサと、
前記冷却装置への供給電流を検出して冷却装置電流を得る冷却装置用電流センサとさらに備え、
前記充電制御回路は、
前記ヒータ電流及び前記冷却装置電流をさらに受け、
前記ヒータの前記加熱動作の実行期間中において、前記発電側指令電流値は、前記選択定格電流値から前記ヒータ電流の電流値を差し引いた電流値となり、
前記冷却装置の前記冷却動作の実行期間中において、前記発電側指令電流値は、前記選択定格電流値から前記冷却装置電流の電流値を差し引いた電流値となる、
充電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、充電池部に対して充電を行うことができる充電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

充電池は、多くの電気機器及び電気装置などに使用されている。また、充電池に対する高速充電が要求されており、充電池に対する高速充電を可能とする先行文献として、例えば特許文献１で開示された高速充電システムが存在する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－１２３３３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１で開示された従来の高速充電システムでは、充電池部への高速充電を目的として一時的に大きな値の充電電流で充電池部を充電する制御方法を採用している。

【0005】

一般的に、充電池部を構成する電池セルは低温時には内部抵抗が大きくなり充電効率が低下する傾向があり、また、充電値部は、電池温度に基づき許容充電電流値が変化する特性を有している。

【0006】

従来の高速充電システムは、充電池部の電池温度を考慮していないため、許容充電電流値を超える充電電流を充電値部に出力してしまう恐れがあるという問題点があった。

【0007】

本開示は上記問題点を解決するためになされたもので、想定される温度環境下の充電池部に対して、常に適切な電流値の充電電流を充電値部に出力する充電システムを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示に係る充電システムは、充電が可能な充電池部と、前記充電池部の温度を検出して検出電池温度を得る電池用温度センサと、発電動作を実行し、前記発電動作によって得られる発電電力に基づく充電電流を前記充電池部に出力する電力発電部と、前記検出電池温度を受け、前記電力発電部の前記発電動作を制御する充電制御回路とを備え、前記充電制御回路は、前記検出電池温度に基づき、前記充電池部における許容充電電流値を算出する許容充電電流値算出回路と、前記発電動作における選択定格電流値に基づき、発電側指令電流値を出力する発電側電流指令値出力回路とを含み、前記選択定格電流値は、連続定格電流値及び前記連続定格電流値を超える短時間定格電流値のうち一方の電流値であり、前記充電制御回路は、前記許容充電電流値及び前記発電側指令電流値のうち小さい方を決定充電電流値として決定する充電電流値決定回路をさらに含み、前記充電制御回路は、前記充電池部に出力される前記充電電流が前記決定充電電流値となるように前記電力発電部の前記発電動作を制御する。

【発明の効果】

【0009】

本開示の充電システムにおける充電制御回路は、充電池部に出力される充電電流が決定充電電流値となるように電力発電部の発電動作を制御している。決定充電電流値は、検出電池温度に基づき算出された許容充電電流値を超えることはない。

【0010】

したがって、本開示の充電システムは、充電池部の検出電池温度の変化を考慮することにより、想定される温度環境下の充電池部に対して、常に適切な決定充電電流値の充電電流を出力することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の実施の形態である充電システムの構成を示すブロック図である。

【図2】図１で示した電力発電部における連続定格及び短時間定格を説明するための説明図である。

【図3】図１で示した充電池部における許容充電電流の電池温度変化を示すグラフである。

【図4】図１で示した充電池部内の電池セルの内部抵抗の電池温度変化を示すグラフである。

【図5】図１で示した充電制御回路の内部構成を示すブロック図（その１）である。

【図6】図１で示した充電制御回路の内部構成を示すブロック図（その２）である。

【図7】実施の形態の充電システムの充電動作の実行中における電池温度の経時変化を示すグラフである。

【図8】上記充電動作の実行中における３つの開閉器の開閉状態を示すグラフである。

【図9】上記充電動作の実行中における最終充電電流値の経時変化を示すグラフである。

【図10】上記充電動作の実行中における充電電流及び発電機出力電流の経時変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（全体構成）
図１は本開示の実施の形態である充電システム１００の構成を示すブロック図である。

【0013】

同図に示すように、充電システム１００は、電力発電部８０、充電制御回路５、充電池部６、ヒータ７、冷却装置８、温度センサ６１及び６２、開閉器ＳＷ１～ＳＷ３、電流センサＩＳ２～ＩＳ４、電圧センサＶＳ１及びＶＳ２、配線Ｌ２ａ及びＬ２ｂ、配線Ｌ３及びＬ４、並びに抵抗Ｒ１及びＲ２を主要構成要素として含んでいる。

【0014】

電力発電部８０は、発動機（ＥＧ）１、発電機２、整流器３、及び励磁制御装置４、冷媒温度センサ１５、配線Ｌ１及び電流センサＩＳ１を主要構成要素として含んでいる。

【0015】

充電池部６は充電可能な複数の電池セルを内部に有している。充電池部６に対し温度センサ６１及び６２が設けられる。各々が電池用温度センサである温度センサ６１及び６２により検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２が検出される。温度センサ６１及び６２のうち、一方は可能なかぎり最も高温になりやすい電池セルを測定対象とし、他方は可能なかぎり最も低温になりやすい電池セルを測定対象とすることが望ましい。また、温度センサは２つに限らず“３”を超える多数設けてもよい。

【0016】

発電機２に冷媒温度センサ１５が設けられる。発電側温度センサである冷媒温度センサ１５により発電機２を冷却する冷媒の温度である検出冷媒温度ＴＳ１が検出される。

【0017】

冷媒温度センサ１５は、発電機２に配設されている発電側温度センサである。なお、発電機２が冷媒用配管を有する場合、発電機２外の冷媒用配管部分に冷媒温度センサ１５を設けても良い。

【0018】

上述したように、電力発電部８０は、原動機１（ＥＧ１）、発電機２、整流器３及び励磁制御装置４を含んで構成される。原動機１は機械的エネルギーを回転軸やギア等を通じ、発電機２の回転子に伝達する様に構成される。原動機１として例えば内燃機関がある。原動機１として、蒸気タービン、ガスタービン、水車、または風車等であってもよい。

【0019】

電力発電部８０は、発電機２にて発電動作を実行し、この発電動作によって得られる発電電力に基づく充電電流Ｉ６を充電池部６に対し出力する。

【0020】

発電機２は、機械エネルギーから電気エネルギーへの変換を利用して、交流電力を起こす発電動作を実行する。ここで、発電機２の発電電圧は、励磁制御装置４における励磁電流を調整することにより、変化する。

【0021】

励磁制御装置４は、充電制御回路５からの充電電流指令値Ｃ５に基づき励磁電流を出力することにより、発電機２の発電動作によって得られる出力電圧を制御することができる。発電機２と整流器３とは配線Ｌ１を介して接続され、発電機２の発電動作によって得られる交流電力の発電電流は配線Ｌ１を介して整流器３に伝達される。

【0022】

整流器３は、発電機２から出力される交流電力を直流電力に変換する。整流器３は、電力配線となる配線Ｌ２ａ及びＬ２ｂを介して充電池部６に接続されている。したがって、整流器３は、変換後の直流電力に含まれる電流を充電電流として、充電池部６に対し出力する。この際、整流器３のアノードが接続される配線Ｌ２ｂが負側となり、整流器３のカソードが接続される配線Ｌ２ａが正側となる。

【0023】

本実施の形態の充電システム１００は補助回路としてヒータ７及び冷却装置８を有している。ヒータ７及び冷却装置８は充電池部６の近くに配置される。ヒータ７は充電池部６に対し加熱動作を行い、冷却装置８は充電池部６に対し冷却動作を行う。ヒータ７による加熱動作及び冷却装置８による冷却動作は充電制御回路５の制御下で行われる。

【0024】

各々が電池用温度センサである温度センサ６１及び６２は、充電池部６と比較してヒータ７の加熱動作及び冷却装置８の冷却動作の影響を受けないように、ヒータ７及び冷却装置８から所定距離隔てた位置に設けられる。

【0025】

配線Ｌ２ａ及びＬ２ｂ間に抵抗Ｒ１及びＲ２が直列に接続され、抵抗Ｒ１及びＲ２間のノードＮ１が基準電位である接地電位に設定される。また、配線Ｌ２ａ上に開閉器ＳＷ１が設けられており、開閉器ＳＷ１が「閉状態」（ＯＮ状態）になると配線Ｌ２ａに充電電流が流れ、開閉器ＳＷ１が「開状態」（ＯＦＦ状態）になると配線Ｌ２ａに充電電流は流れない。

【0026】

開閉器ＳＷ１を基準として整流器３側の配線Ｌ２ａ及びＬ２ｂ間に電圧センサＶＳ１が設けられる。電圧センサＶＳ１より直流出力電圧Ｖ２が検出される。開閉器ＳＷ１を基準として充電池部６側の配線Ｌ２ａ及びＬ２ｂ間に電圧センサＶＳ２が設けられる。電圧センサＶＳ２より充電池部６の充電電圧Ｖ６が検出される。さらに、開閉器ＳＷ１を基準として充電池部６側の配線Ｌ２ａに電流センサＩＳ２が設けられる。電流センサＩＳ２により充電電流Ｉ６が検出される。

【0027】

配線Ｌ１に発電側電流センサである電流センサＩＳ１が設けられ、電流センサＩＳ１より、発電電流となる発電機出力電流Ｉ２が検出される。

【0028】

配線Ｌ１は開閉器ＳＷ２を介して配線Ｌ３に接続される。したがって、開閉器ＳＷ２が「閉状態」になると配線Ｌ１と配線Ｌ３とが電気的に接続され、開閉器ＳＷ２が「開状態」になると配線Ｌ１と配線Ｌ３とが電気的に遮断される。

【0029】

配線Ｌ３を流れる電流が冷却装置８の冷却装置が冷却動作を実行するための電流となる。配線Ｌ３に電流センサＩＳ３が設けられ、電流センサＩＳ３により冷却装置電流Ｉ８が検出される。電流センサＩＳ３が冷却装置用電流センサとなる。

【0030】

すなわち、電力発電部８０の発電電力に基づく供給電流が冷却装置８に供給されることにより、冷却装置８は冷却動作を実行することができる。

【0031】

配線Ｌ１は開閉器ＳＷ３を介して配線Ｌ４に接続される。したがって、開閉器ＳＷ３が「閉状態」になると配線Ｌ１と配線Ｌ４とが電気的に接続され、開閉器ＳＷ３が「開状態」になると配線Ｌ１と配線Ｌ４とが電気的に遮断される。

【0032】

配線Ｌ４を流れる電流はヒータ７が加熱動作を実行するための電流となる。配線Ｌ４に電流センサＩＳ４が設けられ、電流センサＩＳ４によりヒータ電流Ｉ７が検出される。電流センサＩＳ４がヒータ用電流センサとなる。

【0033】

すなわち、電力発電部８０の発電電力に基づく供給電流がヒータ７に供給されることにより、ヒータ７は加熱動作を実行することができる。

【0034】

電力発電部８０に対する発電動作の使用態様として、連続定格範囲内での使用と、連続定格を超える範囲での短期間使用とがある。すなわち、電力発電部８０は、通常充電モードでは、連続定格の範囲内での運転を行い、高速充電モードでは、連続定格を超える範囲での運転を行う。具体的には、高速充電モード時には、連続定格を超え、短時間定格の範囲内での運転を行う。

【0035】

ここで、電力発電部８０を連続的に使用し続けることを前提とした定格が、連続定格である。これに対して、電力発電部８０を短時間（例えば、３０分や１時間）だけ使用することを前提とした定格が、短時間定格である。

【0036】

連続定格の範囲内で電力発電部８０を使用した場合には、電力発電部８０を比較的長時間に亘り使用し続けることができる。一方、短時間定格の範囲内で電力発電部８０を使用した場合には、想定される短時間なら異常なく電力発電部８０の使用が可能となる。

【0037】

図２は、電力発電部８０の性能つまり、電力発電部８０における連続定格及び短時間定格を説明するための説明図である。

【0038】

図２における、電圧Ｖ１００以下電圧Ｖ２００以上の範囲において、充電池部６が使用される。したがって、充電池部６に対して、発電・出力電圧が電圧Ｖ１００以下電圧Ｖ２００以上の範囲において、電力発電部８０が使用される。

【0039】

図２における実線が、連続定格特性を示しており、当該実線より左側の範囲以内おいて、電力発電部８０を異常なく長時間連続的使用することができる。また、図２における一点鎖線が、短時間定格特性を示しており、前記実線から一点鎖線までの範囲おいて、電力発電部８０を指定された短時間だけ異常なく使用することができる。

【0040】

図２に示すように、連続定格特性を示す実線は、電圧と電流との積が一定の電力Ｗ１となるように変化する。また、短時間定格特性を示す一点鎖線は、電圧と電流との積が一定の電力Ｗ２となるように変化する。

【0041】

充電制御回路５は図示しない上位装置より充電指令Ｃ１を受け、発電側温度センサである冷媒温度センサ１５より検出冷媒温度ＴＳ１を受け、各々が電池用温度センサである温度センサ６１及び６２より検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２を受ける。充電制御回路５はさらに、電圧センサＶＳ１より直流出力電圧Ｖ２を受け、電圧センサＶＳ２より充電電圧Ｖ６を受ける。

【0042】

充電制御回路５は、さらに、発電側電流センサである電流センサＩＳ１より発電電流である発電機出力電流Ｉ２を受け、電流センサＩＳ２より充電電流Ｉ６を受け、冷却装置用電流センサである電流センサＩＳ３より冷却装置電流Ｉ８を受け、ヒータ用電流センサである電流センサＩＳ４よりヒータ電流Ｉ７を受ける。

【0043】

そして、充電制御回路５は、励磁制御装置４に充電電流指令値Ｃ５を出力し、開閉器ＳＷ１～ＳＷ３に開閉器操作信号Ｓ１～Ｓ３を出力する。さらに、上位装置に充電完了信号Ｓ５を出力する。なお、上位装置として例えば、充電システム１００の操作監視盤が考えられる。

【0044】

充電制御回路５は、ＰＬＣ（programmable Logic Controller）等で構成されており、充電電流指令値Ｃ５を電力発電部８０の励磁制御装置４に付与することにより、電力発電部８０から出力される充電電流の制御を行う。すなわち、充電制御回路５は、充電電流指令値Ｃ５を付与して、励磁制御装置４による励磁電流を制御することにより、電力発電部８０から出力される発電電流を変化させる。その結果、充電池部６に対する充電電流Ｉ６も変化する。

【0045】

また、充電制御回路５は、電圧センサＶＳ２からの充電電圧Ｖ６を監視することができる。さらに、充電制御回路５は、電圧センサＶＳ１からの直流出力電圧Ｖ２を監視することができる。

【0046】

加えて、充電制御回路５は、電流センサＩＳ２からの充電電流Ｉ６を監視することができる。また、充電制御回路５は冷媒温度センサ１５からの検出冷媒温度ＴＳ１と、温度センサ６１及び６２からの検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２を監視することができる。

【0047】

なお、充電制御回路５内における構成及び動作については後述する。

【0048】

充電池部６は、各々が充電可能な複数の電池セルにより構成されている。電力発電部８０から出力される発電電力に基づく充電電流を受けることにより、充電池部６は充電される。また、図１には図示が省略されているが、充電池部６には負荷が接続されている。充電池部６は、当該負荷に対して充電電力を出力（放電）することにより、負荷を電気駆動させている。

【0049】

このような構成の本実施の形態の充電システム１００において、発電機２を含む電力発電部８０は、発電動作を実行する。この発電動作によって得られる発電電力（直流出力電圧Ｖ２を含む）に基づく充電電流Ｉ６が充電池部６に対して出力される。

【0050】

（充電池部６の許容充電電流ＩｃＬ）
図３は充電池部６における許容充電電流ＩｃＬの電池温度変化を模式的に示すグラフである。同図に示すように、許容充電電流ＩｃＬは電池温度Ｔによって変化する。すなわち、許容充電電流ＩｃＬは電池温度Ｔを引数とした関数ＩｃＬ（Ｔ）で表される。充電池部６の関数ＩｃＬ（Ｔ）は実験あるいは理論的に求めることができる。

【0051】

図３に示すように、充電池部６における許容充電電流ＩｃＬは、電池温度Ｔ５のとき最大値の許容充電電流値ＩｃＬＴ５となる。以下、本説明では許容充電電流ＩｃＬが最大となる蓄電池部６の温度を充電ピーク温度と称する。関数ＩｃＬ（Ｔ）は、充電ピーク温度である電池温度Ｔ５以下の第１の温度区間（Ｔ１～Ｔ５）において許容充電電流ＩｃＬは上昇し、電池温度Ｔ５以上の第２の温度区間（Ｔ５～Ｔ８）において許容充電電流ＩｃＬは下降する温度特性を有している。なお、電池温度Ｔ１以下の区間及び電池温度Ｔ８以上の区間では関数ＩｃＬ（Ｔ）は“０”となる。

【0052】

なお、ここで電池温度Ｔ１は電池温度Ｔ２より低く、電池温度Ｔ２は電池温度Ｔ３より低く、電池温度Ｔ３は電池温度Ｔ４より低く、電池温度Ｔ４は電池温度Ｔ５より低く、電池温度Ｔ５は電池温度Ｔ６より低く、電池温度Ｔ６は電池温度Ｔ７より低い。

【0053】

上述した第１の温度区間（Ｔ１～Ｔ５）において電池温度Ｔ２の際の充電池部６の許容充電電流ＩｃＬは許容充電電流値ＩｃＬＴ２となる。同様に、電池温度Ｔ３及び電池温度Ｔ４の際の充電池部６の許容充電電流ＩｃＬは許容充電電流値ＩｃＬＴ３及び許容充電電流値ＩｃＬＴ４となる。許容充電電流値ＩｃＬＴ２～ＩｃＬＴ５は、｛ＩｃＬＴ２＜ＩｃＬＴ３＜ＩｃＬＴ４＜ＩｃＬＴ５｝の大小関係を有している。

【0054】

上述した第２の温度区間（Ｔ５～Ｔ８）において電池温度Ｔ６の際の充電池部６の許容充電電流ＩｃＬは許容充電電流値ＩｃＬＴ６となる。同様に、電池温度Ｔ７の際の充電池部６の許容充電電流ＩｃＬは許容充電電流値ＩｃＬＴ７となる。許容充電電流値ＩｃＬＴ５～ＩｃＬＴ７は、｛ＩｃＬＴ５＞ＩｃＬＴ６＞ＩｃＬＴ７｝の大小関係を有している。

【0055】

また、本実施の形態では、直流連続定格電流値ＤＩ４５は許容充電電流値ＩｃＬＴ２より大きく、許容充電電流値ＩｃＬＴ３や許容充電電流値ＩｃＬＴ７より小さい電流値としている。なお、発電機２の連続定格電流値Ｉ４５を直流換算した電流値が直流連続定格電流値ＤＩ４５となる。

【0056】

電池温度Ｔ１以下で充電池部６を充電すると、充電池部６は急速に劣化してＳＯＣ(State Of Charge)が低下する。このため、電池温度Ｔ１以下は充電禁止温度区間となる。同様な理由で、電池温度Ｔ８以上も充電禁止温度区間となる。

【0057】

また、電池温度Ｔ１～Ｔ２の区間も充電池部６に対する充電は行わない。その理由として、以下の第１及び第２の理由等が考えられる。

【0058】

第１の理由は、電池温度Ｔ１とのマージンをとるため、温度計測ばらつきや測定誤差等を原因として電池温度Ｔ１で誤って充電池部６の充電が行われるのを防止するためである。

【0059】

第２の理由は、発電機２の連続定格電流値より極端に小さい電流値（例えば、直流連続定格電流値ＤＩ４５の０．１％）に設定するための発電機２を含む電力発電部８０の制御が困難となり、電力発電部８０に対する電流制御の精度を考慮して、制御可能な電流値で充電を行う必要があるためである。

【0060】

電池温度Ｔ１～Ｔ２区間と同様な理由で、電池温度Ｔ７～Ｔ８の区間も充電池部６に対する充電は行わない。したがって、電池温度Ｔ２～Ｔ７区間が充電池部６に対する充電可能区間に設定される。

【0061】

そして、電池温度Ｔ２～Ｔ３の区間を通常充電モード時におけるヒータ７の加熱動作区間とし、電池温度Ｔ２～Ｔ４の区間を高速充電モード時におけるヒータ７の加熱動作区間としている。

【0062】

ヒータ７は発電機２を含む電力発電部８０から電力を得ているため、ヒータ７に加熱動作を実行させる分、充電池部６への充電電流が減少することになる。このため、ヒータ７は使わない方が望ましい。しかし、ヒータ７に加熱動作を実行させない場合、関数ＩｃＬ（Ｔ）の温度特性の観点から、直流連続定格電流値ＤＩ４５に余裕があるにもかかわらず、許容充電電流ＩｃＬを下回る必要性から充電電流を意図的に小さくする必要がある。このように、発電機２の許容出力電流やヒータ７の消費電流と関数ＩｃＬ（Ｔ）の温度特性とのトレードオフを考慮して、ヒータ７の加熱動作区間が設定される。

【0063】

なお、高速充電モード時における加熱動作区間の上限温度を電池温度Ｔ４（＞Ｔ３）に設定しているのは、直流短時間定格電流値ＤＩ４４は直流連続定格電流値ＤＩ４５より大きく電流量に余裕があることから、充電完了までの時間を早めるため、より早期に最大値の許容充電電流値ＩｃＬＴ５に到達させることを優先したためである。なお、発電機２の短時間定格電流値Ｉ４４を直流換算した電流値が直流短時間定格電流値ＤＩ４４となる。

【0064】

さらに、電池温度Ｔ６～Ｔ７の区間を冷却装置８の冷却動作区間としている。冷却動作区間を設定する理由として以下の第１～第４の理由が考えられる。

【0065】

第１の理由は、許容充電電流ＩｃＬが許容充電電流値ＩｃＬＴ５付近の大きな電流値となる温度環境下で充電池部６を充電することにより、充電電流を大きくして早期に充電池部６への充電を行うためである。

【0066】

第２の理由は、電池温度Ｔ６を超える高温度領域で充電池部６を充電すると充電池部６内の電池セルの寿命が短くなるため、高温度領域での充電池部６の充電を可能な限り回避するためである。

【0067】

第３の理由は、電池温度Ｔ５と電池温度Ｔ６との差が小さいと、充電池部６内の複数の電池セル間の温度アンバランスのために、冷却装置８の冷却動作が必要以上に行われる結果、充電池部６の電池温度が電池温度Ｔ５より大きく低下してしまい、許容充電電流値ＩｃＬＴ５付近で充電池部６に対する充電が行えない可能性があるからである。

【0068】

第４の理由は、並列に接続される複数の電池セル間で、温度差に伴う抵抗差が生じ、複数の電池セル間の電流アンバランスが助長され、複数の電池セル間における温度差拡大現象と抵抗差拡大現象とが繰り返す悪循環を防止するためである。

【0069】

電力損失は電流の２乗に比例するため、上述した複数の電池セル間の電流のアンバランスは好ましくない。なお、一般に充電池部６は並列に接続された複数の電池セルから構成される。

【0070】

（電池セルの内部抵抗Ｒｂ）
図４は電池セルの内部抵抗Ｒｂの電池温度変化を模式的に示すグラフである。すなわち、図４は充電池部６内の複数の電池セルそれぞれの内部抵抗Ｒｂの電池温度変化を示している。同図に示すように、電池セルの内部抵抗Ｒｂは電池温度Ｔによって変化する。したがって、内部抵抗Ｒｂは電池温度Ｔを引数とした関数Ｒｂ（Ｔ）で表される。

【0071】

図４に示すように、電池セルの内部抵抗Ｒｂは電池温度Ｔが高くなるに従い低くなる温度特性を有している。電池セルの内部抵抗Ｒｂは電池温度Ｔ１の時に内部抵抗値ＲｂＴ１を示し、電池温度Ｔ２の時に内部抵抗値ＲｂＴ２を示し、電池温度Ｔ３の時に内部抵抗値ＲｂＴ４を示し、電池温度Ｔ４の時に内部抵抗値ＲｂＴ４を示す。さらに、電池セルの内部抵抗Ｒｂは電池温度Ｔ５の時に内部抵抗値ＲｂＴ５を示し、電池温度Ｔ６の時に内部抵抗値ＲｂＴ６を示し、電池温度Ｔ７の時に内部抵抗値ＲｂＴ７を示す。

【0072】

そして、内部抵抗値ＲｂＴ１～ＲｂＴ７間において、｛ＲｂＴ１＞ＲｂＴ２＞ＲｂＴ３＞ＲｂＴ４＞ＲｂＴ５＞ＲｂＴ６＞ＲｂＴ７｝の大小関係を有する。

【0073】

このように、電池セルの内部抵抗Ｒｂの抵抗値は温度上昇と共に減少する温度特性を有しており、充電池部６は並列に接続された複数の電池セルにより構成されるのが一般的であるため、複数の電池セル間に温度差が生じると抵抗差が生じることがわかる。

【0074】

すなわち、複数の電池セルのうち局所的に一部の電池セル（以下、「電池セルＸ」と略記する）の電池温度が上昇すると、電池セルＸの内部抵抗Ｒｂが低下する結果、電池セルＸを流れる電流量が増加する。電流増加に伴い電池セルＸの電池温度がさらに上昇する。以降、電池セルＸに関し、内部抵抗Ｒｂの低下、電流量の増加、及び温度上昇が循環することにより、電池セルＸを含む複数の電池セル間で電流アンバランスが増大する。

【0075】

本開示の充電システム１００では、電池温度Ｔ７以上では充電池部６に対する充電を行わないため、上述した電流アンバランスを必要最小限に抑制することができる。

【0076】

（充電制御回路５）
図５及び図６は充電制御回路５の内部構成を示すブロック図である。図５及び図６は切断線ＬＣで分割されており、図５は切断線ＬＣより上方の回路構成を示し、図６は切断線ＬＣより下方の回路構成を示している。以下、図５及び図６を参照して、充電制御回路５の構成及び動作について説明する。

【0077】

平均値演算回路１１、最大値選択回路１２及び最小値選択回路１３はそれぞれ検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２を受ける。

【0078】

平均値演算回路１１は検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２を演算して平均値を求め、平均値を示す平均値信号Ｓ１１を出力する。最大値選択回路１２は検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２間の最大値を選択し、最大値である電池温度最大値Ｔmaxを示す最大値信号Ｓ１２を出力する。最小値選択回路１３は検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２間の最小値を選択し、最小値である電池温度最小値Ｔminを示す最小値信号Ｓ１３を出力する。

【0079】

充電量判定回路１０は外部より充電電圧Ｖ６及び充電電流Ｉ６を受け、内部の平均値演算回路１１より平均値信号Ｓ１１を受ける。充電量判定回路１０は充電電圧Ｖ６が充電判定電圧に達する満充電時に充電完了と判定し“Ｈ”の充電完了信号Ｓ５を出力する。充電量判定回路１０は充電完了を判定しない場合は“Ｌ”の充電完了信号Ｓ５を出力する。充電完了信号Ｓ５は外部の上位装置に向けて出力される。

【0080】

充電量判定回路１０は、平均値信号Ｓ１１で示す電池温度の平均値に基づき充電判定電圧を増減させることができる。また、充電量判定回路１０は、充電電圧Ｖ６に代えて充電電流Ｉ６の積分値（充電電荷量）に基づき、充電完了の有無を判定することができる。

【0081】

コンパレータ群２０はコンパレータ２２～２６を含んで構成される。コンパレータ２２は最大値信号Ｓ１２を受け、最大値信号Ｓ１２が示す電池温度最大値Ｔmaxと電池温度Ｔ７とを比較し、｛Ｔmax＞Ｔ７｝の場合に“Ｈ”、｛Ｔmax≦Ｔ７｝の場合に“Ｌ”の比較結果信号Ｓ２２を出力する。コンパレータ２２が最大値信号Ｓ１２を受ける理由は、充電池部６内の少なくとも一つの電池セルが電池温度Ｔ７を超えた場合、何らかの異常が発生した可能性が高いため、充電システム１００の拡大故障を防止するためである。

【0082】

コンパレータ２３は最小値信号Ｓ１３を受け、最小値信号Ｓ１３が示す電池温度最小値Ｔminと電池温度Ｔ２とを比較し、｛Ｔmin＜Ｔ２｝の場合に“Ｈ”、｛Ｔmin≧Ｔ２｝の場合に“Ｌ”の比較結果信号Ｓ２３を出力する。

【0083】

コンパレータ２４は最大値信号Ｓ１２を受け、最大値信号Ｓ１２が示す電池温度最大値Ｔmaxと電池温度Ｔ６とを比較し、｛Ｔmax＞Ｔ６｝の場合に“Ｈ”、｛Ｔmax≦Ｔ６｝の場合に“Ｌ”の比較結果信号Ｓ２４を出力する。コンパレータ２４が最大値信号Ｓ１２を受ける理由は、充電池部６内の少なくとも一つの電池セルが電池温度Ｔ６に達すると、許容充電電流ＩｃＬが許容充電電流値ＩｃＬＴ５より下がることを考慮したことによる。したがって、比較結果信号Ｓ２４が“Ｈ”になると、直ちに冷却装置８に冷却動作を実行させ、充電池部６の電池温度Ｔを下げて許容充電電流ＩｃＬを許容充電電流値ＩｃＬＴ５に近づけることができる。

【0084】

コンパレータ２５は最小値信号Ｓ１３を受け、最小値信号Ｓ１３が示す電池温度最小値Ｔminと電池温度Ｔ３とを比較し、｛Ｔmin＜Ｔ３｝の場合に“Ｈ”、｛Ｔmin≧Ｔ３｝の場合に“Ｌ”の比較結果信号Ｓ２５を出力する。

【0085】

コンパレータ２６は最小値信号Ｓ１３を受け、最小値信号Ｓ１３が示す電池温度最小値Ｔminと電池温度Ｔ４とを比較し、｛Ｔmin＜Ｔ４｝の場合に“Ｈ”、｛Ｔmin≧Ｔ４｝の場合に“Ｌ”の比較結果信号Ｓ２６を出力する。

【0086】

ＮＯＴゲートＧ１は、充電完了信号Ｓ５を受け、充電完了信号Ｓ５のＮＯＴ演算結果を“Ｈ”，“Ｌ”で示す論理信号ＳＧ１を出力する。なお、ＮＯＴ演算とは論理値（“Ｈ”，“Ｌ”）を論理的に反転させる演算である。

【0087】

ＯＲゲートＧ２は、比較結果信号Ｓ２２及びＳ２３を受け、比較結果信号Ｓ２２及びＳ２３のＯＲ演算結果をＨ”，“Ｌ”で示す論理信号ＳＧ２を出力する。なお、ＯＲ演算とは複数の入力信号の論理和を得る演算である。

【0088】

ＮＯＴゲートＧ３は、論理信号ＳＧ２を受け、論理信号ＳＧ２のＮＯＴ演算結果を“Ｈ”，“Ｌ”で示す論理信号ＳＧ３を出力する。

【0089】

ＡＮＤゲートＧ４は、論理信号ＳＧ１、論理信号ＳＧ３及び充電指令Ｃ１を受ける。充電指令Ｃ１は“Ｈ”／“Ｌ”で充電指令の有効／無効を指示している。ＡＮＤゲートＧ４は、論理信号ＳＧ１、論理信号ＳＧ３及び充電指令Ｃ１のＡＮＤ演算結果を“Ｈ”，“Ｌ”で示す開閉器操作信号Ｓ１を外部の開閉器ＳＷ１に出力する。なお、ＡＮＤ演算とは複数の入力信号の論理積を得る演算である。

【0090】

ＡＮＤゲートＧ４から出力される開閉器操作信号Ｓ１は“Ｈ”で開閉器ＳＷ１に対する「閉状態」（ＯＮ状態）を示し、“Ｌ”で開閉器ＳＷ１に対する「開状態」（ＯＦＦ状態）を示している。

【0091】

開閉器操作信号Ｓ１が“Ｈ”となるのは、論理信号ＳＧ１が“Ｈ”で充電未完了を指示し、論理信号ＳＧ３が“Ｈ”で電池温度Ｔが｛Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ７｝であることを指示し、充電指令Ｃ１が“Ｈ”で充電指令が有効なことを指示する場合である。

【0092】

“Ｈ”の開閉器操作信号Ｓ１が開閉器ＳＷ１に出力されると、開閉器ＳＷ１は「閉状態」となる。開閉器ＳＷ１が「閉状態」になると、電力発電部８０と充電池部６とが電気的に接続されるため、充電池部６に対する充電動作が実行される。

【0093】

一方、“Ｌ”の開閉器操作信号Ｓ１を受けて開閉器ＳＷ１が「開状態」となる場合、電力発電部８０と充電池部６とが電気的に接続遮断されるため、充電池部６に対する充電動作は実行されない。

【0094】

ＡＮＤゲートＧ５は論理信号ＳＧ１及び充電指令Ｃ１を受け、論理信号ＳＧ１及び充電指令Ｃ１のＡＮＤ演算結果を“Ｈ”，“Ｌ”で示す論理信号ＳＧ５を出力する。

【0095】

ＡＮＤゲートＧ６は比較結果信号Ｓ２４及び充電指令Ｃ１を受け、比較結果信号Ｓ２４及び充電指令Ｃ１のＡＮＤ演算結果を“Ｈ”，“Ｌ”で示す開閉器操作信号Ｓ２を外部の開閉器ＳＷ２に出力する。

【0096】

開閉器操作信号Ｓ２が“Ｈ”となるのは、比較結果信号Ｓ２４が“Ｈ”で電池温度が電池温度Ｔ６より高いことを指示し、充電指令Ｃ１が“Ｈ”で充電指令が有効であることを指示する場合である。

【0097】

“Ｈ”の開閉器操作信号Ｓ２が開閉器ＳＷ２に出力されると、開閉器ＳＷ２は「閉状態」となる。開閉器ＳＷ２が「閉状態」になると、電力発電部８０と冷却装置８とが電気的に接続されるため、冷却装置８は冷却動作を実行することができる。一方、開閉器ＳＷ２が「開状態」の場合、電力発電部８０と冷却装置８とが電気的に接続遮断されるため、冷却装置８が冷却動作を実行することはない。

【0098】

このように、充電制御回路５は、ＡＮＤゲートＧ６から開閉器操作信号Ｓ２を出力することにより、充電池部６の電池温度Ｔが冷却基準温度となる電池温度Ｔ６以上のとき、冷却装置８に冷却動作を実行させる冷却制御動作を実行している。冷却基準温度である電池温度Ｔ６は充電ピーク温度である電池温度Ｔ５よりも高い。

【0099】

また、充電システム１００は、複数の電池用温度センサである温度センサ６１及び６２を有しており、温度センサ６１及び６２で検出される検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２が複数の検出電池温度となる。なお、図１では電池用温度センサは２つであるが、２つに限定されるものではなく、２つ以上の電池用温度センサを設けてもよい。

【0100】

充電制御回路５による冷却装置８の冷却制御動作は、検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２の最大値である電池温度最大値Ｔmaxが冷却基準温度（電池温度Ｔ６）以上のとき、冷却装置８に冷却動作を実行させる動作となる。

【0101】

ＡＮＤゲートＧ９は比較結果信号Ｓ２６及び比較結果信号Ｓ２１を受ける。比較結果信号Ｓ２１は“Ｈ”で高速充電モードを示し、“Ｌ”で通常充電モードを示している。ＡＮＤゲートＧ９は比較結果信号Ｓ２６及び比較結果信号Ｓ２１のＡＮＤ演算結果を“Ｈ”，“Ｌ”で示す論理信号ＳＧ９を出力する。

【0102】

ＯＲゲートＧ７は比較結果信号Ｓ２５及び論理信号ＳＧ９を受け、比較結果信号Ｓ２５及び論理信号ＳＧ９のＯＲ演算結果を“Ｈ”，“Ｌ”で示す論理信号ＳＧ７を出力する。

【0103】

ＡＮＤゲートＧ８は論理信号ＳＧ７及び充電指令Ｃ１を受け、論理信号ＳＧ７及び充電指令Ｃ１のＡＮＤ演算結果を“Ｈ”，“Ｌ”で示す開閉器操作信号Ｓ３を外部の開閉器ＳＷ３に出力する。

【0104】

開閉器操作信号Ｓ３が“Ｈ”となるのは、論理信号ＳＧ７“Ｈ”で電池温度が電池温度Ｔ３より低い、あるいは高速充電モードで電池温度Ｔ４より電池温度が低いことを指示し、充電指令Ｃ１が“Ｈ”で充電指令が有効であることを指示する場合である。

【0105】

“Ｈ”の開閉器操作信号Ｓ３が開閉器ＳＷ３に出力されると、開閉器ＳＷ３が「閉状態」となる。開閉器ＳＷ３が「閉状態」になると、電力発電部８０とヒータ７とが電気的に接続されるため、ヒータ７は加熱動作を実行することができる。一方、開閉器ＳＷ３が「開状態」の場合、電力発電部８０とヒータ７とが電気的に接続遮断されるため、ヒータ７が加熱動作を実行することはない。

【0106】

このように、充電制御回路５は、ＡＮＤゲートＧ８から開閉器操作信号Ｓ３を出力することにより、充電池部６の電池温度Ｔが加熱基準温度となる電池温度Ｔ３または電池温度Ｔ４以下のとき、ヒータ７に加熱動作を実行させる加熱制御動作を実行している。加熱基準温度である電池温度Ｔ３及び電池温度Ｔ４は充電ピーク温度である電池温度Ｔ５よりも低い。

【0107】

充電制御回路５によるヒータ７の加熱制御動作は、検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２の最小値である電池温度最小値Ｔminが加熱基準温度（電池温度Ｔ３または電池温度Ｔ４）以下のとき、ヒータ７に加熱動作を実行させる動作となる。

【0108】

上記加熱基準温度は第１の加熱基準温度である電池温度Ｔ３と第２の加熱基準温度である電池温度Ｔ４とを含んでいる。電池温度Ｔ４は電池温度Ｔ３よりも高い温度である。

【0109】

充電制御回路５は、選択定格電流値Ｉ４６が連続定格電流値Ｉ４５となる通常充電モードのとき、加熱基準温度として第１の加熱基準温度である電池温度Ｔ３を設定する。また、充電制御回路５は、選択定格電流値Ｉ４６が短時間定格電流値Ｉ４４となる高速充電モードのとき、加熱基準温度として第２の加熱基準温度である電池温度Ｔ４に設定する。

【0110】

許容充電電流演算回路３１（ＩｃＬ（Ｔ）演算３１）は最大値信号Ｓ１２を受け、最大値信号Ｓ１２が示す電池温度最大値Ｔmaxを引数として、図３で示した関数ＩｃＬ（Ｔ）を適用して、許容充電電流値ＩＸを出力する。

【0111】

許容充電電流演算回路３２（ＩｃＬ（Ｔ）演算３２）は最小値信号Ｓ１３を受け、最小値信号Ｓ１３が示す電池温度最小値Ｔminを引数として、図３で示した関数ＩｃＬ（Ｔ）を適用して、許容充電電流値ＩＺを出力する。

【0112】

最小値選択回路３３は許容充電電流値ＩＸ及びＩＺを受け、許容充電電流値ＩＸ及びＩＺのうち最小値となる許容充電電流最小値Ｉminを出力する。

【0113】

換算回路３４は許容充電電流最小値Ｉminを受け、許容充電電流最小値Ｉminを３相交流電流値に換算した電流値を許容交流電流値ＡＩ１として出力する。許容交流電流値ＡＩ１が最終的に決定される許容充電電流値となる。

【0114】

上述した最大値選択回路１２、最小値選択回路１３、許容充電電流演算回路３１、許容充電電流演算回路３２、最小値選択回路３３及び換算回路３４を含んで許容充電電流値算出回路が構成される。

【0115】

上記許容充電電流値算出回路は、検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２に基づき、充電池部６における３相交流値換算の許容交流電流値ＡＩ１を許容充電電流値として算出している。

【0116】

（充電制御回路５内の発電側電流指令値出力回路４０）
以下、図６を参照して、発電側電流指令値出力回路４０の構成及び動作について説明する。なお、発電側電流指令値出力回路４０内で扱う電流値は３相交流電流値である。

【0117】

短時間定格電流設定回路４４は予め設定された短時間定格電流値Ｉ４４を選択スイッチ４６の入力端子Ａに出力する。

【0118】

短時間定格電流値Ｉ４４は、たとえば図２に例示するグラフを利用して、電力発電部８０の連続定格電流値を超える値が選定される。例えば、電力発電部８０の使用発電範囲（Ｖ１００～Ｖ２００）において、電流値Ｉ２００を超える値を、短時間定格電流値Ｉ４４として選定したとする。この場合には、短時間定格電流値Ｉ４４は、上記使用発電範囲（Ｖ１００～Ｖ２００）において必ず、電力発電部８０の連続定格電流値を超える値となる。

【0119】

電流値Ｉ２００を超える値の選定として、ユーザは、たとえば図２を参照して、使用発電範囲（Ｖ１００～Ｖ２００）における最大の短時間定格電流である電流値Ｉ１００を、短時間定格電流値Ｉ４４として選定しても良い。または、当該電流値Ｉ１００を超える電流値を、短時間定格電流値Ｉ４４として選定することも可能である。この場合、使用可能時間が短くなるのは言うまでもない。高速充電の観点からは、大きな値の短時間定格電流値Ｉ４４を選定することが望ましい。

【0120】

一方、連続定格電流演算回路４５は検出冷媒温度ＴＳ１を受け、検出冷媒温度ＴＳ１に基づき演算処理を行って連続定格電流値Ｉ４５を算出し、連続定格電流値Ｉ４５を連続定格電流演算回路４５の入力端子Ｂに出力する。

【0121】

連続定格電流演算回路４５は以下のようにして連続定格電流値Ｉ４５を得る。発電機２が基準温度ＴＲ１の際における累積許容値を基準連続定格電流値Ｉ４５（０）とすると、連続定格電流値Ｉ４５は以下の式(1)により算出される。

【0122】

Ｉ４５＝Ｉ４５（０）－Ｋ１×（ＴＳ１―ＴＲ１）…(1)
なお、「Ｋ１」は比例乗数(正の値)となる。

【0123】

式(1)に示すように、検出冷媒温度ＴＳ１が高いほど連続定格電流値Ｉ４５は小さくなり、検出冷媒温度ＴＳ１が低いほど連続定格電流値Ｉ４５は大きくなる。なお、発電機２の冷媒の温度変化が無視できる場合や、回路の単純化のために、連続定格電流値Ｉ４５を式(1)ではなく固定値としてもよい。

【0124】

連続定格電流値Ｉ４５として、図２に例示するグラフにおける電力発電部８０の連続定格電流値以内となる値が該当する。例えば、電力発電部８０の使用発電範囲（Ｖ１００～Ｖ２００）において、電流値Ｉ３００以下の値を、連続定格電流値Ｉ４５として算出したとする。この場合には、連続定格電流値Ｉ４５は、上記使用発電範囲（Ｖ１００～Ｖ２００）において必ず、電力発電部８０の連続定格電流値以内の値となる。なお、充電の高速化の観点からは、より大きな値の連続定格電流値Ｉ４５を算出することが望ましい。

【0125】

また、発電側電流指令値出力回路４０は内部に電流２乗時間積演算回路４２を有している。

【0126】

電流２乗時間積演算回路４２は内部に２乗演算回路５５（２乗演算５５）及び積分演算回路５６を有している。２乗演算回路５５は電流センサＩＳ１で検出された発電機出力電流Ｉ２を受け、発電機出力電流Ｉ２の２乗値を求めその出力ＩＩ２を積分演算回路５６に出力する。

【0127】

積分演算回路５６は入力信号である電流Ｉ２の２乗値ＩＩ２を例えば数値積分し、累積結果ΣＩＩ２を得る、数値積分としては、演算周期を「Δｔ」とすると積分回路演算回路５６は２乗演算回路５５の出力に、演算周期Δｔ毎に「Δｔ」を乗算し、その値を累積加算する。なお、単純な積の加算ではなく、台形公式による数値積分でもよい。積分演算回路５６は充電指令Ｃ１が“Ｌ”から“Ｈ”になった時刻を起点として、２乗演算回路５５から２乗値ＩＩ２を受ける毎に、２乗値ＩＩ２を積算（累積加算）して累積結果ΣＩＩ２を得る。このようにして、電流２乗時間積演算回路４２は発電機２の出力電流の電流２乗時間積である累積結果ΣＩＩ２を演算する。この累積結果ΣＩＩ２がコンパレータ２１に出力される。

【0128】

コンパレータ２１は累積結果ΣＩＩ２と累積許容値ＲΣとを比較し、比較結果に基づき比較結果信号Ｓ２１を出力する。比較結果信号Ｓ２１は｛ΣＩＩ２≦ＲΣ｝の場合は“Ｈ”となり、｛ΣＩＩ２＞ＲΣ｝の場合は“Ｌ”となる。

【0129】

このように、電流２乗時間積演算回路４２とコンパレータ２１により累積値判定回路を構成している。上記累積値判定回路は、所定時間Δｔ間隔で発電電流である発電機出力電流Ｉ２の電流２乗時間積を計算し、電流２乗時間積の累積値である累積結果ΣＩＩ２が、累積許容値ＲΣを超えた場合に累積超過（“Ｌ”）を指示する比較結果信号Ｓ２１を出力している。比較結果信号Ｓ２１が許容値比較信号となる。

【0130】

コンパレータ２１から出力される比較結果信号Ｓ２１は選択スイッチ４６の制御端子Ｃに出力され、かつ、ＡＮＤゲートＧ９の入力信号として出力される。

【0131】

コンパレータ２１が用いる累積許容値ＲΣは、許容値演算回路４３から出力される設定許容値信号Ｓ４３によって示される。

【0132】

許容値演算回路４３は検出冷媒温度ＴＳ１を受け、検出冷媒温度ＴＳ１に基づき累積許容値ＲΣを求め、求めた累積許容値ＲΣを示す設定許容値信号Ｓ４３をコンパレータ２１に出力する。

【0133】

許容値演算回路４３は以下のようにして累積許容値ＲΣを得る。発電機２が基準温度ＴＲ２の際における基準累積許容値ＲΣ（０）とすると、累積許容値ＲΣは以下の式(2)により算出される。

【0134】

ＲΣ＝ＲΣ（０）－Ｋ２×（ＴＳ１―ＴＲ２）…(2)
なお、「Ｋ２」は比例乗数(正の値)となる。

【0135】

式(2)に示すように、検出冷媒温度ＴＳ１が高いほど累積許容値ＲΣは小さくなり、検出冷媒温度ＴＳ１が低いほど累積許容値ＲΣは大きくなる。基準累積許容値ＲΣ（０）は発電機２の電流２乗時間積耐量から決まる値である。なお、発電機の冷媒の温度変化が無視できる場合や、回路の単純化のために、累積許容値ＲΣを式(2)ではなく固定値としてもよい。

【0136】

２乗値ＩＩ２の累積結果ΣＩＩ２が累積許容値ＲΣに達するまでは、発電機２に発熱による異常が生じることなく、電力発電部８０の使用が可能となる。

【0137】

選択スイッチ４６は制御端子Ｃが受ける比較結果信号Ｓ２１が“Ｈ”の時、入力端子Ａを出力端子Ｄに接続して、選択定格電流値Ｉ４６として短時間定格電流値Ｉ４４を出力する。すなわち、選択スイッチ４６は、比較結果信号Ｓ２１が“Ｈ”の時、高速充電モードに設定する。

【0138】

選択スイッチ４６は制御端子Ｃが受ける比較結果信号Ｓ２１が“Ｌ”の時、入力端子Ｂを出力端子Ｄに接続して、選択定格電流値Ｉ４６として連続定格電流値Ｉ４５を出力する。すなわち、選択スイッチ４６は、比較結果信号Ｓ２１が“Ｌ”の時、通常充電モードに設定する。

【0139】

このように、発電側電流指令値出力回路４０は、コンパレータ２１の比較結果信号Ｓ２１が“Ｌ”（累積超過）を指示したとき、連続定格電流値Ｉ４５を選択定格電流値Ｉ４６に設定している。

【0140】

加算部４９はヒータ電流Ｉ７及び冷却装置電流Ｉ８を受け、ヒータ電流Ｉ７の電流値と冷却装置電流Ｉ８の電流値との加算結果を補助回路電流値Ｉ４９として出力する。

【0141】

減算部４８は選択定格電流値Ｉ４６及び補助回路電流値Ｉ４９を受け、選択定格電流値Ｉ４６から補助回路電流値Ｉ４９を差し引いた電流値を発電側指令電流値ＡＩ２として出出力する。

【0142】

上述したように、発電側電流指令値出力回路４０は、電力発電部８０の発電動作における選択定格電流値Ｉ４６に基づき、発電側指令電流値ＡＩ２を出力している。そして、選択定格電流値Ｉ４６は、連続定格電流値Ｉ４５及び短時間定格電流値Ｉ４４のうち一方の電流値となる。

【0143】

補助回路電流値Ｉ４９は、ヒータ７の加熱動作の実行期間中は、ヒータ電流Ｉ７の電流値となり、冷却装置８の冷却動作の実行期間中は冷却装置電流Ｉ８の電流値となる。なお、ヒータ７の加熱動作と冷却装置８の冷却動作とが同時に実行されることはない。

【0144】

したがって、ヒータ７の加熱動作の実行期間中において、発電側指令電流値ＡＩ２は、選択定格電流値Ｉ４６からヒータ電流Ｉ７の電流値を差し引いた電流値となる。また、冷却装置８の冷却動作の実行期間中において、発電側指令電流値ＡＩ２は、選択定格電流値Ｉ４６から冷却装置電流Ｉ８の電流値を差し引いた電流値となる。

【0145】

発電側電流指令値出力回路４０はさらに高速充電回復回路４１を有している。高速充電回復回路４１はＮＯＴゲートＧ１１、タイマ回路５１、時間判定回路５２及びワンショット回路５３を主要構成要素として含んでいる。以下、高速充電回復回路４１の構成及び動作について説明する。

【0146】

ＮＯＴゲートＧ１１は比較結果信号Ｓ２１を受け、比較結果信号Ｓ２１のＮＯＴ演算結果を示す論理信号ＳＧ１１を出力する。

【0147】

タイマ回路５１（タイマ５１）は論理信号ＳＧ１１の“Ｌ”から“Ｈ”への立ち上がりをトリガとして時間をカウントしてカウント時間ＣＴ５１を時間判定回路５２に出力する。

【0148】

時間判定回路５２はカウント時間ＣＴ５１と想定冷却期間Ｔｏとを比較し、カウント時間ＣＴ５１が想定冷却期間Ｔｏを超えるとワンショット回路５３を駆動して、ワンショット回路５３から出力する高速充電再開信号Ｓ４１に“Ｈ”のワンショットパルスを発生させる。

【0149】

一方、高速充電回復回路４１外のワンショット回路４７は充電指令Ｃ１を受け、充電指令Ｃ１の“Ｌ”から“Ｈ”への立ち上がり時に、出力信号である充電開始信号Ｓ４７に“Ｈ”のワンショットパルスを発生させる。

【0150】

ＯＲゲートＧ１０は高速充電再開信号Ｓ４１及び充電開始信号Ｓ４７を受け、高速充電再開信号Ｓ４１及び充電開始信号Ｓ４７のＯＲ演算結果を論理信号ＳＧ１０として出力する。

【0151】

積分演算回路５６は論理信号ＳＧ１０を受け、論理信号ＳＧ１０が“Ｈ”のとき、累積結果ΣＩＩ２を“０”にリセットする。論理信号ＳＧ１０が“Ｈ”となるのは、高速充電再開信号Ｓ４１及び充電開始信号Ｓ４７のうち少なくとも一つに“Ｈ”のワンショットパルスが発生した場合である。

【0152】

したがって、“Ｈ”の充電開始信号Ｓ４７によって充電開始が指示された場合と、“Ｈ”の高速充電再開信号Ｓ４１によって高速充電の再開が指示された場合に、積分演算回路５６の累積結果ΣＩＩ２が“０”にリセットされる。

【0153】

累積結果ΣＩＩ２がリセットされると、コンパレータ２１から出力される比較結果信号Ｓ２１は“Ｈ”となるため、選択定格電流値Ｉ４６として短時間定格電流値Ｉ４４が選択される。

【0154】

図５に戻って、充電電流値決定回路である最小値選択回路３５は許容交流電流値ＡＩ１及び発電側指令電流値ＡＩ２を受け、許容交流電流値ＡＩ１及び発電側指令電流値ＡＩ２のうち最小値となる電流値を決定充電電流値ＤＣＩとして出力する。

【0155】

このように、最小値選択回路３５は、許容交流電流値ＡＩ１及び発電側指令電流値ＡＩ２のうち小さい方を決定充電電流値ＤＣＩとして決定する充電電流値決定回路として機能する。

【0156】

選択スイッチ３６は入力端子Ａに決定充電電流値ＤＣＩを受け、入力端子Ｂに“０”を受け、制御端子Ｃに論理信号ＳＧ５を受ける。選択スイッチ３６は論理信号ＳＧ５が“Ｈ”の場合に入力端子Ａを出力端子Ｄに接続し、論理信号ＳＧ５が“Ｌ”の場合に入力端子Ｂを出力端子Ｄに接続する。

【0157】

論理信号ＳＧ５が“Ｈ”となるのは、充電完了信号Ｓ５が充電未完了の“Ｌ”を指示し、かつ、充電指令Ｃ１が“Ｈ”の充電動作の有効を指示する場合である。すなわち、充電動作の実行中において論理信号ＳＧ５は“Ｈ”となる。

【0158】

出力端子Ｄより得られる信号が最終充電電流値ＳＤＣとなる。したがって、充電動作中は最終充電電流値ＳＤＣとして決定充電電流値ＤＣＩが出力される。

【0159】

最終充電電流値ＳＤＣは、加算部３７によって補助回路電流値Ｉ４９が加算され、その出力である発電機電流指令値Ｓ３７が、減算部３８によって発電機出力電流Ｉ２で減算された後、制御電流値Ｉ３８として励磁電流指令値演算回路３９に出力される。制御電流値Ｉ３８は、発電機電流指令値Ｓ３７と発電機電流帰還値Ｉ２との差分となる。

【0160】

励磁電流指令値演算回路３９は、制御電流値Ｉ３８に基づき充電電流指令値Ｃ５を励磁制御装置４に出力する。励磁電流指令値演算回路３９は例えばＰＩ回路として動作するため、充電電流指令値Ｃ５は、制御電流値Ｉ３８に基づき、発電機出力電流Ｉ２が発電機電流指令値Ｓ３７に追従するための指示内容となる。

【0161】

したがって、充電制御回路５は充電電流指令値Ｃ５を励磁制御装置４に出力することにより、充電池部６に出力される充電電流が決定充電電流値ＤＣＩとなるように電力発電部８０の発電動作を制御することができる。

【0162】

（充電システム１００による充電動作）
図７は充電システム１００の充電動作の実行中における電池温度の経時変化を模式的に示すグラフである。図８は充電システム１００の上記充電動作の実行中における３つの開閉器ＳＷ１～ＳＷ３の開閉状態（ＯＮ，ＯＦＦ）を模式的に示すグラフである。図９は上記充電動作の実行中における最終充電電流値ＳＤＣの経時変化を模式的に示すグラフである。図１０は上記充電動作の実行中における充電電流Ｉ６及び発電機出力電流Ｉ２の経時変化を模式的に示すグラフである。

【0163】

以下、図７～図１０を参照しつつ、図１～図６で示した充電システム１００における充電池部６に対する充電動作を説明する。なお、以下の説明において、電池温度最小値Ｔmin及び電池温度最大値Ｔmaxを総称する場合、単に「電池温度Ｔ」と称する。

【0164】

以下で示す充電動作の説明においては、直流短時間定格電流値ＤＩ４４は許容充電電流値ＩｃＬＴ５及び直流補助回路電流値ＤＩ４９それぞれより大きな値に設定されている。なお、補助回路電流値Ｉ４９を直流換算した電流値が直流補助回路電流値ＤＩ４９となる。

【0165】

一方、直流連続定格電流値ＤＩ４５は許容充電電流値ＩｃＬＴ３より小さい値に設定されている。また、ヒータ７及び冷却装置８は定電流負荷とし、ヒータ電流Ｉ７及び冷却装置電流Ｉ８それぞれの電流値は連続定格電流値Ｉ４５よりも小さい値に設定されている。

【0166】

時刻ｔ１以前は、充電指令Ｃ１が充電動作無効の“Ｌ”を指示しており、充電池部６の電池温度Ｔは電池温度Ｔ２と電池温度Ｔ３との間であり、充電池部６内の複数の電池セル間において電池温度のバラツキは生じていない。

【0167】

すなわち、時刻ｔ１は前回の充電や放電から十分時間が経過しているものとしている。また、開閉器ＳＷ１～ＳＷ３は全て「開状態」（ＯＦＦ状態）である。

【0168】

冷却装置用電流センサである電流センサＩＳ３より検出される冷却装置電流Ｉ８の電流値及びヒータ用電流センサである電流センサＩＳ４より検出されるヒータ電流Ｉ７の電流値は共に“０”である。

【0169】

時刻ｔ１において、充電指令Ｃ１が充電動作の有効を指示する“Ｈ”への立ち上がりをトリガとして充電システム１００による充電動作が開始する。

【0170】

充電指令Ｃ１の“Ｈ”立ち上がりによって、充電制御回路５の発電側電流指令値出力回路４０内のワンショット回路４７の充電開始信号Ｓ４７に“Ｈ”のワンショットパルスが発生する。

【0171】

その結果、ＯＲゲートＧ１０から“Ｈ”の論理信号ＳＧ１０が積分演算回路５６に出力されるため、積分演算回路５６は累積結果ΣＩＩ２を“０”にリセットする。

【0172】

したがって、選択スイッチ４６は入力端子Ａに付与される短時間定格電流値Ｉ４４を選択定格電流値Ｉ４６として選択する。すなわち、時刻ｔ１において、高速充電モードとなる。

【0173】

このように、発電側電流指令値出力回路４０は、充電池部６への充電動作の開始時において、短時間定格電流値Ｉ４４を選択定格電流値Ｉ４６としている。すなわち、充電動作の開始時は高速充電モードとなる。

【0174】

一方、充電池部６の電池温度Ｔは電池温度Ｔ４以下であるため、ＡＮＤゲートＧ９の論理信号ＳＧ９が“Ｈ”となり、ＡＮＤゲートＧ８から出力される開閉器操作信号Ｓ３が“Ｈ”となる結果、図８に示すように、開閉器ＳＷ３が「閉状態」（ＯＮ状態）となる。その結果、時刻ｔ１からヒータ７は加熱動作を実行する。

【0175】

図７に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、電池温度Ｔが上昇する。図９及び図１０に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、最終充電電流値ＳＤＣ（決定充電電流値ＤＣＩ）及び発電機出力電流Ｉ２も上昇する。発電機出力電流Ｉ２の一部がヒータ電流Ｉ７となるため、充電電流Ｉ６は発電機出力電流Ｉ２より少し低くなる。

【0176】

時刻ｔ２以降は、電池温度最小値Ｔminが電池温度Ｔ４を超える。すると、論理信号ＳＧ９が“Ｈ”から“Ｌ”となり、開閉器操作信号Ｓ３が“Ｈ”から“Ｌ”となる結果、図８に示すように、開閉器ＳＷ３が「開状態」（ＯＦＦ状態）となる。その結果、ヒータ７は加熱動作を終了する。

【0177】

時刻ｔ３において、電池温度Ｔが電池温度Ｔ５付近となるため、図９及び図１０に示すように、時刻ｔ３において、最終充電電流値ＳＤＣ及び発電機出力電流Ｉ２がほぼ最大値となる。一方、ヒータ電流Ｉ７の電流値が“０”となるため、充電電流Ｉ６は発電機出力電流Ｉ２と電流値が等しくなる。

【0178】

時刻ｔ４において、電池温度最大値Ｔmaxが電池温度Ｔ６を超える。すると、ＡＮＤゲートＧ６の出力である開閉器操作信号Ｓ２が“Ｈ”となる結果、図８に示すように、開閉器ＳＷ２が「閉状態」となる。その結果、冷却装置８は冷却動作を実行する。なお、本説明では、時刻ｔ５にかけて、充電池部６の熱容量あるいは冷却装置８の応答の関係で電池温度Ｔは温度上昇を維持するものとしている。

【0179】

時刻ｔ５において、電池温度Ｔがほぼ最大値となり、時刻ｔ５以降は冷却装置８の冷却動作によって電池温度Ｔは下降する。

【0180】

時刻ｔ６以降は電池温度最大値Ｔmaxが電池温度Ｔ６を下回る。すると、開閉器操作信号Ｓ２が“Ｈ”から“Ｌ”となる結果、図８に示すように、開閉器ＳＷ２が「開状態」となる。その結果、冷却装置８は冷却動作を終了する。なお、時刻ｔ４～ｔ６の期間は、発電機出力電流Ｉ２の一部が冷却装置電流Ｉ８となり、冷却装置電流Ｉ８が消費される分、発電機出力電流Ｉ２と充電電流Ｉ６との間に差分が生じる。

【0181】

その後、時刻ｔ７において電池温度最小値Ｔminが電池温度Ｔ５まで低下し、時刻ｔ８において電池温度最大値Ｔmaxが電池温度Ｔ５まで低下する。

【0182】

図９に示すように、時刻ｔ８以降も最終充電電流値ＳＤＣが比較的大きいため、電池温度Ｔは再び上昇する。

【0183】

時刻ｔ９において、積分演算回路５６の累積結果ΣＩＩ２が累積許容値ＲΣを超える。すると、比較結果信号Ｓ２１が“Ｈ”から“Ｌ”に変化する。したがって、選択スイッチ４６は入力端子Ｂに付与される連続定格電流値Ｉ４５を選択定格電流値Ｉ４６として選択する。

【0184】

すなわち、時刻ｔ９を起点として高速充電モードから通常充電モードに切り替わる。したがって、図９及び図１０に示すように、時刻ｔ９において最終充電電流値ＳＤＣ及び発電機出力電流Ｉ２（充電電流Ｉ６）は急激に低下する。一方、図７に示すように、時刻ｔ９以降は電池温度Ｔも低下する。以上のように、時刻ｔ１から時刻ｔ９までの期間は、充電池部６に設けられた温度センサ６１または温度センサ６２の検出温度（ＴＳ６１またはＴＳ６２）から決定される充電許容電流に従って充電池部６が充電されたこととなる。

【0185】

時刻ｔ１０において、電池温度最小値Ｔminが電池温度Ｔ３を下回ったため、比較結果信号Ｓ２５が“Ｌ”から“Ｈ”となり、ＡＮＤゲートＧ８の出力信号である開閉器操作信号Ｓ３が“Ｌ”から“Ｈ”となる。その結果、図８に示すように、開閉器ＳＷ３が再び「閉状態」となり、ヒータ７は加熱動作を再度実行する。

【0186】

したがって、時刻ｔ１０以降は、発電機出力電流Ｉ２の一部がヒータ電流Ｉ７となり、ヒータ電流Ｉ７が消費される分、発電機出力電流Ｉ２と充電電流Ｉ６との間に差分が生じる。

【0187】

時刻ｔ１１において、充電池部６の充電電圧Ｖ６が充電判定電圧に達する満充電状態となり、充電量判定回路１０から“Ｈ”の充電完了信号Ｓ５が出力されることにより、充電動作が完了する。すなわち、時刻ｔ９以降は充電池部６に設けられた温度センサ６１または温度センサ６２の検出温度から決定される充電許容電流より、発電機２の連続定格から決まる充電電流の方が小さいため、発電機２の連続定格から決まる電流以内の範囲で充電池部６が充電されたこととなる。

【0188】

このように、充電制御回路５の制御下で充電システム１００における充電池部６への充電動作が実行される。

【0189】

なお、時刻ｔ１０から想定冷却期間Ｔｏ経過後の時刻ｔ２０が時刻ｔ１１より早く到達した場合、高速充電回復回路４１の高速充電再開信号Ｓ４１に“Ｈ”のワンショットパルスが発生するため、積分演算回路５６の累積結果ΣＩＩ２が“０”にリセットされる。

【0190】

その結果、比較結果信号Ｓ２１が“Ｌ”から“Ｈ”に変化し、選択スイッチ４６によって短時間定格電流値Ｉ４４が選択定格電流値Ｉ４６として選択される。すなわち、時刻ｔ２０を起点として通常充電モードが再び高速充電モードに切り換えられる。

【0191】

また、時刻ｔ１の充電動作開始時に充電池部６の充電状態が既に８０％程度と比較的高い場合、時刻ｔ９までに充電池部６の充電が完了することも考えられる。この場合は、高速充電モードのみで充電池部６に対する充電動作が完了することになる。

【0192】

上述した想定冷却期間Ｔｏは、累積結果ΣＩＩ２が累積許容値ＲΣに達する使用を行った電力発電部８０が、再度、高速充電モードでの運転が可能な温度まで冷えて、再び短時間定格電流設定回路４４で設定された所定の短時間定格で、許容値演算回路４３で設定された電流２乗時間積での許容値まで運転可能となることが想定される時間である。想定冷却期間Ｔｏは、電力発電部８０の放熱・冷却特性及び電力発電部８０に配設される冷却機構（図１では図示せず）や発電機２の熱容量等を考慮して選定される。

【0193】

なお、タイマ回路５１及び時間判定回路５２に代えて、発電機２の巻線温度や鉄心温度等を直接測定し判定する温度判定回路を用いても良い。上記温度判定回路は、発電機２の巻線温度や鉄心温度が所定の再開可能温度まで低下した場合に、ワンショット回路５３から出力される高速充電再開信号Ｓ４１に“Ｈ”のワンショットパルスを発生させる回路である。

【0194】

（効果）
本実施の形態の充電システム１００における充電制御回路５は、充電池部６に出力される充電電流Ｉ６が決定充電電流値ＤＣＩ（＝最終充電電流値ＳＤＣ）となるように電力発電部８０の発電動作を制御している。最小値選択回路３５によって選択される決定充電電流値ＤＣＩは、電池温度Ｔに基づき算出された許容充電電流値である許容交流電流値ＡＩ１を超えることはない。

【0195】

このため、本実施の形態の充電システム１００は、充電池部６の電池温度Ｔの変化を考慮し、常に決定充電電流値ＤＣＩが許容交流電流値ＡＩ１以下になるように充電池部６に充電電流Ｉ６を出力することができる。

【0196】

その結果、本実施の形態の充電システム１００は、想定される温度環境下の充電池部６に対して、常に適切な決定充電電流値ＤＣＩの充電電流Ｉ６を充電池部６に出力することができる。

【0197】

本実施の形態の充電システム１００において発電側電流指令値出力回路４０は、充電池部６への充電動作開始時において、選択定格電流値Ｉ４６を短時間定格電流値Ｉ４４とする高速充電モードに設定することにより、充電池部６に対して高速に充電することができる。

【0198】

さらに、発電側電流指令値出力回路４０は、許容値比較信号である比較結果信号Ｓ２１が累積超過（“Ｌ”）を指示したとき、高速充電モードから、選択定格電流値Ｉ４６を連続定格電流値Ｉ４５とする通常充電モードに切り換えることにより、電力発電部８０に発熱による異常が生じる現象を回避することができる。

【0199】

本実施の形態の充電システム１００における充電制御回路５は、電池温度Ｔが加熱基準温度（電池温度Ｔ３または電池温度Ｔ４）以下のとき、ヒータ７に加熱動作を実行させることにより、充電池部６の電池温度Ｔを早期に充電ピーク温度である電池温度Ｔ５に向けて上昇させることができる。

【0200】

その結果、本実施の形態の充電システム１００は、早期に許容充電電流ＩｃＬの電流値を高めることができる分、決定充電電流値ＤＣＩを増加させて高速に充電池部６を充電することができる。

【0201】

本実施の形態の充電システム１００における充電制御回路５は、充電池部６の電池温度Ｔが冷却基準温度である電池温度Ｔ６以上のとき、冷却装置８に冷却動作を実行させることにより、電池温度Ｔが冷却基準温度である電池温度Ｔ６を超える現象を抑制することができる。

【0202】

その結果、本実施の形態の充電システム１００は、電池温度Ｔが電池温度Ｔ６を超える時間帯を最小限に抑えて、比較的穏やかな温度環境下で充電池部６を充電することができる。

【0203】

本実施の形態の充電システム１００における充電制御回路５は、複数の電池温度である検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２の最小値が加熱基準温度（電池温度Ｔ３または電池温度Ｔ４）以下のとき、ヒータ７に加熱動作を実行させている。したがって、充電制御回路５は、検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２が全て加熱基準温度に達することを優先して、ヒータ７の加熱動作を制御することができる。

【0204】

本実施の形態の充電システム１００における充電制御回路５は、複数の電池温度である検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２の最大値が冷却基準温度である電池温度Ｔ６以上のとき、冷却装置８に冷却動作を実行させている。したがって、充電制御回路５は、検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２のうち少なくとも一つが電池温度Ｔ６に達することを優先して、冷却装置８の冷却動作を制御することができる。

【0205】

その結果、本実施の形態の充電システム１００は、検出電池温度ＴＳ６１及びＴＳ６２を充電ピーク温度である電池温度Ｔ５の近くで維持させて、充電池部６の許容充電電流ＩｃＬの電流値を高く維持することができる。

【0206】

本実施の形態の充電システム１００の充電制御回路５は、選択定格電流値Ｉ４６が短時間定格電流値Ｉ４４となる高速充電モードのとき、加熱基準温度は第１の加熱基準温度である電池温度Ｔ３より高い第２の加熱基準温度である電池温度Ｔ４に設定している。

【0207】

このため、本実施の形態の充電システム１００は、高速充電モードで充電池部６を高速に充電する際、電池温度Ｔ４に達するまでヒータ７による加熱動作を実行させることにより、充電池部６の許容充電電流ＩｃＬを早期に高くして、より高速に充電池部６を充電することができる。

【0208】

本実施の形態の充電システム１００における充電制御回路５はヒータ７の加熱動作及び冷却装置８の冷却動作を制御し、発電側指令電流値ＡＩ２を以下のように設定している。ヒータ７の加熱動作の実行期間中において、発電側指令電流値ＡＩ２は、選択定格電流値Ｉ４６からヒータ電流Ｉ７の電流値を差し引いた電流値に設定され、冷却装置８の冷却動作の実行期間中において、発電側指令電流値ＡＩ２は、選択定格電流値Ｉ４６から冷却装置電流Ｉ８の電流値を差し引いた電流値に設定される。

【0209】

したがって、本実施の形態の充電システム１００は、電力発電部８０の発電電力によって、ヒータ７の加熱動作及び冷却装置８の冷却動作を実行させ、かつ、充電池部６に対し適切な決定充電電流値ＤＣＩの充電電流Ｉ６を出力することができる。

【0210】

なお、本開示は、その開示の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。なお、本実施の形態ではヒータ７及び冷却装置８の電源を発電機２から供給する構成としたが、ヒータ７及び冷却装置８の電源を発電機２以外から供給する変形構成も考えられる。変形構成の場合、図５及び図６で示す充電制御回路５において、減算部４８、加算部３７及び加算部４９を省略し、発電側指令電流値ＡＩ２の代わりに選択定格電流値Ｉ４６を使用し、発電機電流指令値Ｓ３７の代わりに最終充電電流値ＳＤＣを使用することができる。

【符号の説明】

【0211】

１ 原動機
２ 発電機
３ 整流器
４ 励磁制御装置
５ 充電制御回路
６ 充電池部
７ ヒータ
８ 冷却装置
１０ 充電量判定回路
１１ 平均値演算回路
１２ 最大値選択回路
１３ 最小値選択回路
１５ 冷媒温度センサ
２０ コンパレータ群
２１～２６ コンパレータ
３１，３２ 許容充電電流演算回路
３３，３５ 最小値選択回路
３４ 換算回路
３６，４６ 選択スイッチ
３７，４９ 加算部
３８，４８ 減算部
３９ 励磁電流指令値演算回路
４０ 発電側電流指令値出力回路
４１ 高速充電回復回路
４２ 電流２乗時間積演算回路
４３ 許容値演算回路
４４ 短時間定格電流設定回路
４５ 連続定格電流演算回路
６１，６２ 温度センサ
Ｇ１，Ｇ３ ＮＯＴゲート
Ｇ２，Ｇ７，Ｇ１０ ＯＲゲート
Ｇ４～Ｇ６，Ｇ８，Ｇ９ ＡＮＤゲート
ＩＳ１～ＩＳ４ 電流センサ
ＳＷ１～ＳＷ３ 開閉器
ＶＳ１，ＶＳ２ 電圧センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】