CN101627518A - 充电装置 - Google Patents

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electric
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足立和之
村上慎治
和田好广
柴田裕之
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Kyushu Electric Power Co Inc
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Abstract

本发明提供一种能够对电动汽车及移动用电源等使用目的不同的多台二次电池同时并行地进行充电,并且地上的设置空间不会较大占有的充电装置。在直流电源部(22)具备多个直流稳压电源电路,为了能够个别地供给与从各个直流稳压电源电路所分别要求的供给电力相应的输出,而基于来自二次电池的信息和被设定输入的来自设定部的信息,从多个直流稳压电源电路之中选择一个或者多个直流稳压电源电路,通过调整所选择的直流稳压电源电路至将要充电的二次电池进行供给的电力的供给线路构成以及所选择的直流稳压电源电路的输出,就可以构成个别的线路而对多台二次电池并行地进行充电,并且还可以个别地调整对各个二次电池供给的电力量。

Description

充电装置技术领域本发明涉及能够对多台二次电池同时供给与各个二次电池的要求 相应的电力的充电装置。背景技术由于搭载了汽油发动机或柴油发动机的汽车因所排出的废气中的C02、 NOx、黑烟、有害粒子状物质而污染环境,所以为了环境保护 人们期待不排放废气的电动汽车的实用化。电动汽车上所搭载的二次 电池一般被称之为大型二次电池,可列举出铅二次电池、镍氢二次电 池、锂离子二次电池等,为了使以电动汽车为首的电力设备类普及, 这些二次电池的小型化、轻量化、大容量化等的开发就成为当务之急。 目前,作为最期待将来性的技术可列举出锂离子二次电池。另一方面,将这些二次电池作为电源的电力设备类,二次电池的 蓄电量因使用而降低,所以就需要充电。作为使这些二次电池普及的 另 一课题还有充电时间较长之类的缺点,使充电时间变短的技术也平 行地着手开发。JEVS(财团)日本电动汽车协会将以最大50kw输出进 行充电时在30分钟以内充电完成的情况定义为快速充电,与二次电池 同样地有关充电设备的要求也高度化,使快速充电等能够容易地充电 的设备充实的技术的开发亦成为重要的课题。目前,作为二次电池的充电装置提出了诸如以下的技术。图8是以往的充电装置之框图。交流电力从变压器6被供给到充电装置18,并整流成直流电力后 对二次电池进行充电。由于一般的充电装置接受交流商用电力,所以 就成为具备对交流进行整流的整流电路、提高电压的高频变压器、将 交流变成直流的高频逆变器、对直流进行整流的整流电路的构成。这一构成依照接受的电力而变更,但通常将整流成适合于二次电池充电 的直流电力的电路称之为直流稳压电源电路。图8所示的充电装置由于来自直流稳压电源电路的输出只有一 处,所以只能够对1台二次电池进行充电,能够对多台二次电池并行 充电的充电装置亦得以提案。例如,在专利文献l中记载有用深夜电力时间带的电力对多台电 动汽车上所搭载的二次电池进行充电的充电控制装置。其中记载这一 充电控制装置具备:测定上述二次电池各自的放电量的放电量测定部 件;根据上述放电量来决定充电时间的充电时间决定部件;由上述充 电时间决定部件所决定的上述二次电池的充电时间之中,设定充电时 间带以使充电时间最长的上述二次电池在深夜电力时间带的开始时刻 开始充电、且充电时间最短的上述二次电池在深夜电力时间带的结束 时刻结束充电的充电时间带设定部件。另外,在专利文献2中作为用一个充电装置对多个电动汽车上所 搭载的二次电池同时进行充电的充电装置,记载有:在搭栽二次电池的汽车的主体上避开接受电力的受电口和二次电池而设置对下一电动 汽车供给电力的馈电口 ,并用它们对车内所搭载的二次电池进行充电。 将一侧受馈电口连接到馈电装置上,并且将另 一侧受馈电口连接到其 他电动汽车上同时进行两电动汽车上所搭栽的二次电池的充电。【专利文献1】特开平10-80071号公报【专利文献2】特开平10-117444号公才艮发明内容在图8所示的充电装置中因到电动汽车为止的充电输出为l条故 只能充电1台,所以在多个车辆到来的情况下,后面到来的电动汽车 尽管充电量较少仍要发生较长的等待时间。另外, 一般认为需要30kW 以上的大容量直流电源装置以便对电动汽车上所搭载的锂离子电池等 二次电池进行快速充电,充电装置就变为大型,总重量也在300kg以 上。另外,用于充电装置设置的用地占有较大,而且设置成本也较高,所以还有在地价较高的环境及狹窄的空间无法设置的现状。以专利文献1的方法进行多台充电时的电力供给线路的构成仅仅 是采用来自直流电源部的电力供给为1处,将多个二次电池并联连接 起来的线路,充电量较多的二次电池的充电被优先开始,充电量较少 的二次电池直至已优先开始充电的二次电池的剩余充电量变得相等为 止才开始被推后了的后充电。另外,从第1台的充电被开始起顺次开 始充电,在成为多台充电的状态下,对各个二次电池的输出就是将来 自直流电源部的电力供给量均等地得以分配。进而,充电的结束时刻 依赖于充电时间最长的充电时间。除此以外,由于是利用深夜电力, 所以在白天无法作为充电装置充分地发挥功能。除需要大容量直流电 源装置外,还需要用于测定电动汽车的放电量以调整设定充电时间带 的部件等,所设置的充电装置变得大型。另外,在专利文献2的充电装置中,不仅需要在电动汽车的车体 上设置受电口和馈电口,而且进行多台充电时的电力供给线路的构成 与专利文献l同样,因需要大容量直流电源装置而使充电装置变得大 型,进而,由于将余量不同的多台电动汽车连接起来进行充电,所以 就有充电时间变得较长,充电短时间的余量较少的电动汽车也必须为 了馈电而等待直到所有的电动汽车的充电完成之类的缺点。因而,本发明就是提供一种通过对多台二次电池并行进行充电, 并且可以个别地调整对各个二次电池的供给电力,可以不依赖于平行 进行充电的二次电池地进行独立充电的充电装置。另外,还提供一种 可以不用使直流电源部的直流稳压电源电路大容量化而进行快速充 电,地上的设置空间不会较大占有的充电装置。本发明所提供的具有对多台二次电池供给各自要求的电力的连接 部的充电装置,其特征在于,包括:获得来自被各个连接的二次电池 的信息的通信部件;对各个充电条件进行设定输入的输入部;具有接 受来自外部的电力并供给可以充电的直流电力的多个直流稳压电源电 路的直流电源部;以及基于来自上述通信部件的信息和来自上述输入 部的信息,来控制向各个二次电池供给电力的直流稳压电源电路的选定、供给电力的输出调整以及供给电力的线路的构成的控制部。在直流电源部上具备多个直流稳压电源电路,为了能够用个别的 线路供给与从各个直流稳压电源电路所分别要求的供给电力相应的输 出,基于来自二次电池的信息和被设定输入的信息,从多个直流稳压 电源电路之中选择可以进行电力供给的直流稳压电源电路,通过调整 所选择的直流稳压电源电路和至各个二次电池进行供给的电力的供给 线路构成以及所选择的直流稳压电源电路的输出,就可以构成个别的 线路而对多台二次电池并行进行充电,并且还可以个别地调整对各个 二次电池供给的电力量。此外,具有如下特征:在多台联结起来的铅二次电池、镍氢二次 电池、锂离子二次电池等二次电池、例如移动用电源及电动汽车等的 二次电池上搭载有对各自的信息进行管理的过充电防止电路等CPU, 虽然每个装置通信方式不同,但只要是保有一般的双方向通信、例如 RS-232C、 CAN、无线LAN、 PLC等现有的通信装置,就可以仅仅通 过连接而简单地获得二次电池的信息,即便是充电电压及通信部件不 同的二次电池也可同时连接,能够实施与各个二次电池的要求相应的 充电。本发明作为与二次电池的充电有关的基础配备,通过具备多个直 流电源部的直流稳压电源电路,可以使线路的构成独立,可以个别地 调整对各个二次电池的供给电力,所以能够对电动汽车、移动用电源 等使用目的不同的多台二次电池同时进行平行充电,且能够不依赖于 充电装置侧的条件地进行快速充电等与预先任意输入的充电方法相应 的充电。能够个别地调整与并行充电的二次电池的个数、条件相称的直流 稳压电源电路的个数、输出。能够不需要大容量的直流稳压电源电路而使各个直流稳压电源电 路维持最佳的效率输出。在可以对各个二次电池的每一个进行快速充电的基础上,还可以 进行多台快速充电,能够谋求充电效率的效率化、充电时间的效率化、设置成本的效率化。进而,即便在发生了起因于直流稳压电源电路的故障的情况下, 也能够将别的直流稳压电源电路作为备份来使用,除此以外还可以分 割直流电源部进行远距离操作,由于将直流电源部配置在杆上、地下 部、或者别的用地上等仅仅在充电区域设置针对二次电池的连接部和 输入设定的操作装置即可,所以能够有效地使用充电区域。其结果, 在对电动汽车上所搭载的二次电池进行充电的情况下,即便是设置空 间狭窄的场所只要具有停靠多台电动汽车的空间,就可以设置能够有 效地使用充电时间等能够并行充电的充电装置。除此以外,通过使充电操作装置持有能够访问信息通信系统的功 能,用户还可利用卡进行费用支付,除此以外还可以在充电中的等待 时间利用因特网等的信息通信,能够提供信息服务这样就能够谋求等 待时间的有效化等、能够使作为服务站的设备有效地充实。附图说明图l是表示本发明的充电装置之动作的框图。图2是表示能够利用本发明的充电装置的二次电池的例子的图。 图3是表示本发明的电动汽车用充电装置之概略的整体图。 图4是本发明的电动汽车用充电装置的杆上直流电源部和充电操 作装置之框图。图5是表示就本发明的充电装置的输出分配方式将3台电动汽车 连接到充电操作装置上的例子的框图。图6是表示本发明的输出分配方式和以往的方式之比较事例的图。图7是表示本发明的充电操作装置以及操作画面的图。 图8是以往的充电装置之框图。 【附图标记说明】l:直流电源部,2:杆,3:充电操作装置,4:充电用馈电电缆,5:电 线杆,6:变压器,7:馈电电缆,8:输出分配单元,9:开关,IO:选择开关,ll:开闭开关,12:操作箱,13:支柱;14:插座口, 15:触摸面板, 16:卡读取装置,17:紧急停止按钮,18:充电装置,19:通信部件,20: 输入部,21:控制部,22:直流电源部。具体实施方式就本发明的实施例一边参照附图 一边进行说明。 【实施例1】图l是表示本发明的充电装置之动作的框图,图2是表示能够利 用本发明的充电装置的二次电池例子的图。二次电池(a) ~ (n)通过连接部(l) ~ (n)与充电装置连接起来,并通 过通信部件19与控制部21连接起来,借助于各个二次电池(a)〜(n) 上所搭栽的CPU保有的二次电池信息发送电池电压(V)、电池温度 (°C)、输入容许电力值(W)等。作为二次电池,例如有^f吏用电压为350V前后额定容量10 ~ 25KWh左右的电动汽车用电源;使用电压为100 ~ 200V额定容量5 ~ MKWh左右的移动用电源装置;使用电压为10〜15V的个人计算机、 便携式电话等小型电子设备的便携式电源,另外对于使用电压为 100 ~ 200V额定容量1 ~ 5KWh左右的电源装置还有家庭用紧急电源、 土木建筑作业、电力工程作业等工程电源。充电器用户利用输入部20选择与需求相符合的充电模式等输入 信息并指示充电开始。据此,在控制部21进行基于由通信部件19所 获得的二次电池信息和输入部20的输入信息的运算,从直流电源部 22上所设置的多个待机中的直流稳压电源电路(I) ~ (X)之中选择最适 合的直流稳压电源电路,并决定从所选择的直流稳压电源电路到将要 充电的二次电池的电力供给电路之构成以及供给电力的电压(V)和输 出(kw),并对直流电源部22发出充电指令。在直流电源部22接受来自控制部21的充电指令,在选择了利用 交流电力或者直流电力进行受电的直流稳压电源电路中调整成与充电 指令相称的电力,并且进行从所选择的直流稳压电源电路到将要充电的二次电池的电力供给电路的构成,开始充电。二次电池依照各自的剩余容量及充电模式而充电,选择直流稳压电源电路(I)(IIXIII)三个直流稳压电源电路对二次电池(a)进行快速充 电。另外,二次电池(b)选择两个直流稳压电源电路(IV)(V)进行充电。 此时,由于构成最佳的组合,所以能够提高充电装置的工作效率。在 根据运算结果需要快速充电时能够选择多个直流稳压电源电路开始充 电。二次电池(a) ~ (n)的充电一完成,二次电池(a) ~ (n)就借助于二次 电池信息来发送充电完成,控制部21通过通信部件19获得该信息, 对直流电源部22指示该充电的停止指令。此外,在二次电池上具有充电所需要的固有信息,根据通信部件 各自不同、直流稳压电源电路的整流电路的构成因接受的电力而异等, 通过受电电力、可以充电的二次电池的个数、种类来设定直流稳压电 源电路中的整流电路的构成、容量、条数、或者通信部件、进行充电 的线路的构成部件以及直流稳压电源电路的选择部件,所设置的充电 装置的规模及构成等由设置者根据现有的技术来进行选择并决定。例如,在决定直流稳压电源电路1个的输出时,从6kw〜25kw的 直流稳压电源电路进行选定并设置多个被认为是较为适当,若将快速 充电所需要的最大输出设定为50kw,则只要在选定了 12kw的直流稳 压电源电路时设置4个直流稳压电源电路就能获得大致满意的几个输 出。另外,在此情况下欲设置三处可以充电的连接部时,只要设置12 个12kw的直流稳压电源电路,就获得可以在三处同时进行快速充电 的输出。但是,在不需要在三处同时进行快速充电时,考虑到利用率及成 本方面,只要削减直流稳压电源电路的个数即可。 【实施例2】图3是表示本发明的电动汽车用充电装置之概略的整体图。 电动汽车用充电装置(以下称之为"充电装置")由设立于用地内的 直流电源部设置用的杆2之上所设置的直流电源部1和被设置于地上的充电操作装置3构成。将充电操作装置3的充电用馈电电缆4与电 动汽车的二次电池连接起来进行充电。电力通过架空引入线或者地中 电缆线等馈电电缆7从电线杆5的变压器6或者地中变压器向直流电 源部l进行供给,或者还能够通过太阳光、风力发电设备等蓄电电源 来供给电力。充电用馈电电缆4、馈电电缆7内置有通信线,用户能够利用电 动汽车的通信线、充电用馈电电缆4、馈电电缆7、电线杆上的通信线, 在充电的等待时间连接到因特网或预约的专用线路等上而利用信息通 信系统。经由直流电源部1的输出分配单元8对多个充电操作装置3 分别供给直流电。直流电源部l设置在电源部设置用的杆2之上,所以只要有在用 地的角落等设立电源部设置用杆2的空间即可。从而,就不需要以往 设置在地上因电源部、其附带设备较大而占有的设置空间,与在地上 设置直流电源部相比能够使设置空间大幅降低。其结果,地上设备就 变得紧凑。图4是本发明的电动汽车用充电装置的直流电源部1和充电操作 装置3的框图。在直流电源部1上由变压器6供给交流电力、直流电力。在直流 电源部1上设有:使直流电源发生的多个直流稳压电源电路和指示输 出调整的主从单元以及调整充电输出的输出控制单元、分配针对充电 操作装置的输出的输出分配单元。直流稳压电源电路与图6所示的充 电装置同样地具备整流电路、高频变压器、高频逆变器和整流电路。 输出分配单元能够依照规模而设置多个。充电操作装置3具有触摸面板,根据用户的操作指示从通信单元 通过CPU单元来控制直流电源部1的输出控制单元。输出控制单元对 主从单元进行直流电力的输出指令,从多个直流稳压电源电路的各电 路向车辆的二次电池供给直流电力来进行充电。这样,充电的操作就是由于充电操作装置3和直流电源部1能够以远距离通信的方式进行 对话,所以直流电源部1能够与充电操作装置3离开距离而进行设置。其结果,装置外观就变得小型且紧凑,成为照顾到都市景观、环境的 装置。另外,还能够使触摸面板持有通过通信单元来支付对车辆的二次 电池进行了充电时的充电费用的功能、还能够使装置自身具有安全性 功能。使CPU单元在充电功能以外还持有通过通信单元与通信线连接起来,能够提供因特网等信息服务的功能。充电操作装置3的触摸面板通过识别IC卡或便携式终端而许可 对电动汽车充电。CPU单元接受来自触摸面板的指令,并对杆上直流 电源部1的输出控制单元指示充电开始。此时,CPU单元检测其他所 连接的车辆的充电输出,实施用于进行并行充电的输出运算,并选择 各自车辆能够适当地充电的输出来进行快速充电。图5是表示就本发明的充电装置的输出分配方式将3台电动汽车 连接到充电操作装置上的例子的框图。输出分配单元8经由开关9、选择开关10以及开闭开关11对各 自充电操作装置供给直流电。开关9以及选择开关10、开闭开关11根据开关单元的指令进行 接通/断开,以根椐利用被连接的电动汽车A,B,C的通信所发送来的电 池余量和对直流稳压电源A ~ D的可能输出进行了运算的CPU单元的 指示而成为适当的电路构成。在充电时间的经过中开关单元依照电动 汽车A,B,C的充电容量的变化来切换开关9以及选择开关10,以实施 使充电装置的性能最大限度地得以活用的最佳并行充电。在基于开关单元的指令的开关9a〜c、选择开关10、开闭开关 11a〜d的切换示例中,根据图3,例如以直流稳压电源A〜D分别为 15KVA、在电动汽车A为30KVA、在电动汽车B为15KVA、在电动 汽车C为30KVA的例子进行说明。若将充电用馈电电缆4连接到电 动汽车上,二次电池的余量就通过通信发送给充电操作装置。对于电动汽车A接通开关9a,并接通开闭开关lla从直流稳压电 源A以及B以30KVA进行馈电。对于电动汽车B则接通开关9b,并将选择开关IO接通到直流稳压电源C侧从直流稳压电源C以15KVA 进行馈电。对于电动汽车C则接通开关9c,从直流稳压电源D以 15KVA进行馈电。当电动汽车B的充电完成后,就对于充电中的电动汽车断开开关 9b,并断开选择开关IO,将开闭开关llc接通并接通到直流稳压电源 C侧从直流稳压电源C以15KVA进行馈电。这样就能够根据开关单元的指令来切换输出分配单元的各开关的 接通/断开,高效率地进行馈电。图6是表示本发明的输出分配方式和以往的方式之比较事例的图。相对于本发明的输出分配方式是对多台电动汽车进行充电,以往 的方式是如图6所示那样用l条充电输出一台一台地进行充电,假定 电动汽车A在电池余量50%第l位利用快速充电装置,其次电动汽车 B在电池余量80%第2位进行利用,最后是电池余量20%的电动汽车 C第3位进行了利用,来比较以往的方式和输出分配方式。在以往的方式的充电装置中只能1台一台进行充电,所以在多个 电动汽车到来的情况下,将发生等待时间,充电器自身的输出效率也 差。但是,在本发明的输出分配方式下,能够适当地分配充电操作装 置上所连接的车辆的电池余量和充电器自身的充电能力,实现效率最 佳的充电,以谋求总充电时间的缩短。另外,充电装置自身的利用效 率也大幅提高,所以在成本效果上亦有所贡献。图7是表示本发明的充电操作装置以及操作画面的图。图7中,在操作箱12内收納图3的充电操作装置3所示的触摸面 板、通信单元、CPU单元,操作箱12被支柱13所支撑。从支柱13 的下部引出充电用馈电电缆4,在支柱13上设置有不使用时接受充电 用馈电电缆4前端的充电用插头的插座口 14。在操作箱12内配设触 摸面板15、卡读取装置16、紧急停止按钮17等。在充电操作装置3的触摸面板15上显示有使用费结算、用户安全 性、装置维护、因特网、预约*信息、用户服务的菜单。通过选择所显示的菜单,就能够利用充电费用的自动结算及车内因特网.电影院'音乐 会等的预约等来谋求充电等待时间的有效活用。

Claims (4)

1.一种具有对多台二次电池供给各自要求的电力的连接部的充电装置,其特征在于包括: 通信部件,获得来自被各个所连接的二次电池的信息; 输入部,对各个充电条件进行设定输入; 直流电源部,具有接受来自外部的电力并供给可以充电的直流电力的多个直流稳压电源电路;以及 控制部,基于来自上述通信部件的信息和来自上述输入部的信息,来控制向各个二次电池供给电力的直流稳压电源电路的选定、供给电力的输出调整以及供给电力的线路的构成。
2. 按照权利要求l所记载的充电装置,其特征在于: 能够对电动汽车及移动用电源等具有用途、适用电压、电池特性不同的二次电池的装置同时进行充电。
3. —种对搭栽了二次电池的多台电动汽车各自的二次电池并行地 进行充电的电动汽车用充电装置,其特征在于包括:被设置在地上的多个充电操作装置和被设置在配置电动汽车用充 电装置的用地内的直流电源部,充电操作装置具备:经由直流电源部连接到电动汽车的二次电池 上用直流进行充电,并且具有可以与电动汽车进行通信的通信线的充 电用馈电电缆;和借助于通信来控制直流电源部的输出分配的CPU,直流电源部具备:将所供给的交流电力、直流电力变换成适合于 电动汽车的二次电池的、预先所设定的直流的多个直流稳压电源电路; 根据来自充电操作装置的信号对主从单元进行直流电力的输出指令的 输出控制单元;依照将要充电的电动汽车的二次电池的余量来分配针 对充电操作装置的输出的输出分配单元。
4. 按照权利要求3所记载的电动汽车用充电装置,其特征在于:具备将正在充电的电动汽车、充电操作装置、直流电源部进行连 接的通信线,充电操作装置具有能够访问利用了通信线的因特网、费 用结算、馈电安全性等信息通信的功能。
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