JP2011139575A - Battery charger - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a portable battery charger that quickly charges a battery of a battery-driven electric vehicle which has run out of energy. <P>SOLUTION: The battery charger includes: a plurality of internal batteries, a charging circuit for connecting the internal batteries in parallel and charging the batteries, and an output circuit for connecting the internal batteries in series and charging an external battery. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、走行中にエネルギー切れを起こした電池式電気自動車のバッテリーを急速に充電することができるバッテリー充電装置に関する。   The present invention relates to a battery charger that can rapidly charge a battery of a battery-powered electric vehicle that has run out of energy during traveling, for example.

近年、動力源としてバッテリーとモーターを用いる電気自動車（電池式電気自動車）が、ＣＯ2やＮＯｘの排出がなく環境負荷が小さいことから、クリーンエネルギー自動車として注目を受けている。 In recent years, an electric vehicle using a battery and a motor as a power source (battery-type electric vehicle) has received attention as a clean energy vehicle because it does not emit CO 2 or NOx and has a small environmental load.

電池式電気自動車は、一般的に、ニッケル水素充電池やリチウムイオン充電池などのバッテリーを外部電力を用いて充電し、バッテリーに充電された電気エネルギーを用いてモーターを駆動させることによって、動力を得るように構成されている。   Generally, a battery-powered electric vehicle charges a battery such as a nickel metal hydride rechargeable battery or a lithium ion rechargeable battery using external power, and drives a motor using electric energy charged in the battery. Configured to get.

しかしながら、電池式電気自動車の走行距離は、バッテリーの容量に依存するため、特に、小容量のバッテリー（２０ｋＷ程度までのバッテリー）が採用された電池式電気自動車では、数十kmから１００km程度しか走行することができない。   However, since the travel distance of a battery-powered electric vehicle depends on the capacity of the battery, in particular, a battery-powered electric vehicle employing a small-capacity battery (battery up to about 20 kW) travels only about several tens to 100 km. Can not do it.

また、バッテリーは日々の使用によって劣化し、一般的な残容量計では、バッテリーの残容量を正確に測定できない場合があり、残容量計の表示ではバッテリーの容量が残っていても、実際にはモーターを駆動するだけのエネルギーが残っていないということが生じえる。   In addition, the battery deteriorates with daily use, and there are cases where the remaining capacity of the battery cannot be accurately measured with a general remaining capacity meter, even if the capacity of the battery remains on the display of the remaining capacity meter, actually It can happen that there is not enough energy left to drive the motor.

このため、長距離走行の最中に、バッテリーが突然エネルギー切れを起こし、自動車を動かせなくなってしまうことが懸念される。
このような場合、電池式電気自動車のバッテリーを急速充電可能な高出力の充電装置を、自動車が緊急停車している位置まで運搬する必要があるが、一般的に、急速充電可能な高出力の充電装置は、大型で、かつ、外部からの安定的な高圧受電を必要としていた。 For this reason, there is a concern that the battery suddenly runs out of energy during long-distance driving and the automobile cannot be moved.
In such a case, it is necessary to transport a high-power charging device that can quickly charge the battery of a battery-powered electric vehicle to a position where the vehicle is in an emergency stop. The charging device is large and requires stable high-voltage power reception from the outside.

本発明はこのような現状に鑑み、エネルギー切れを起こした電池式電気自動車のバッテリーを急速に充電することができ、また、容易に運搬することもできるバッテリー充電装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a battery charger that can rapidly charge a battery of an electric battery that has run out of energy and can be easily transported. .

本発明は、前述したような従来技術における課題および目的を達成するために発明されたものであって、本発明のバッテリー充電回路は、外部バッテリーを充電するためのバッテリー充電装置であって、
前記バッテリー充電装置は、
複数の内部バッテリーと、
前記内部バッテリーを並列に接続して充電を行うための充電回路と、
前記内部バッテリーを直列に接続して外部バッテリーの充電を行うための出力回路と、
を備えていることを特徴とする。 The present invention has been invented to achieve the above-described problems and objects in the prior art, and the battery charging circuit of the present invention is a battery charging device for charging an external battery,
The battery charger is
Multiple internal batteries,
A charging circuit for performing charging by connecting the internal batteries in parallel;
An output circuit for connecting the internal battery in series and charging the external battery;
It is characterized by having.

また、本発明のバッテリー充電装置は、前記出力回路に、変圧器を備えることを特徴とする。
また、本発明のバッテリー充電装置は、前記出力回路に、インバータ及びコンバータを備えることを特徴とする。 In the battery charging device of the present invention, the output circuit includes a transformer.
The battery charging device of the present invention is characterized in that the output circuit includes an inverter and a converter.

また、本発明のバッテリー充電装置は、前記出力回路に、充電制御手段を備えることを特徴とする。
また、本発明のバッテリー充電装置は、外部バッテリーを充電するためのバッテリー充電装置であって、
前記バッテリー充電装置は、
複数の内部バッテリーと、
前記内部バッテリーを並列に接続して充電を行うための充電回路と、
前記内部バッテリーを並列に接続して充電を行うための出力回路と、を備え、
前記出力回路に、インバータ及び変圧器を備えることを特徴とする。 The battery charging device of the present invention is characterized in that the output circuit includes a charge control means.
The battery charging device of the present invention is a battery charging device for charging an external battery,
The battery charger is
Multiple internal batteries,
A charging circuit for performing charging by connecting the internal batteries in parallel;
An output circuit for connecting and charging the internal batteries in parallel,
The output circuit includes an inverter and a transformer.

また、本発明のバッテリー充電装置は、前記バッテリー充電装置は、前記充電回路が取り外し可能であって、前記内部バッテリーと出力回路を備えた可搬型バッテリー充電装置とすることが可能であることを特徴とする。   The battery charging device of the present invention is characterized in that the battery charging device can be a portable battery charging device having the internal battery and an output circuit, the charging circuit being removable. And

本発明によれば、複数の内部バッテリーを有することによって、内部バッテリーを長時間かけて充電しておくことによって、高出力の出力が得られ、短時間で外部バッテリーの充電をすることができるバッテリー充電装置とすることができる。   According to the present invention, by having a plurality of internal batteries, by charging the internal battery over a long period of time, a high output can be obtained and the external battery can be charged in a short time. It can be set as a charging device.

図１は、本発明のバッテリー充電装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a battery charging device of the present invention. 図２は、本発明のバッテリー充電装置の別の実施例の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of another embodiment of the battery charger according to the present invention.

以下、本発明の実施の形態（実施例）を、図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明のバッテリー充電装置の構成図である。
本発明のバッテリー充電装置１０は、複数の内部バッテリー１２と、これらの内部バッテリー１２を並列に接続して、内部バッテリー１２の充電を行うための充電回路１４と、内部バッテリー１２を直列に接続して、充電電流を出力するための出力回路１６とを備えている。 Hereinafter, embodiments (examples) of the present invention will be described in more detail based on the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a battery charging device of the present invention.
The battery charger 10 of the present invention includes a plurality of internal batteries 12, a charging circuit 14 for connecting the internal batteries 12 in parallel and charging the internal battery 12, and an internal battery 12 connected in series. And an output circuit 16 for outputting a charging current.

なお、端子Ａと端子Ａ’は電気的に接続された状態となっている。
このように構成することによって、例えば、バッテリー充電装置１０が待機状態（非使用状態）の時に、充電回路１４を介して外部電源から充電を行い、複数の内部バッテリー１２を充電しておき、バッテリー充電装置１０が使用状態の時には、複数の内部バッテリー１２を直列接続とする出力回路１６を介して、外部バッテリー１８の充電を行うことができる。 The terminal A and the terminal A ′ are in an electrically connected state.
With this configuration, for example, when the battery charging device 10 is in a standby state (non-use state), charging is performed from an external power source via the charging circuit 14, and a plurality of internal batteries 12 are charged. When the charging device 10 is in use, the external battery 18 can be charged via the output circuit 16 having a plurality of internal batteries 12 connected in series.

この待機状態における複数の内部バッテリー１２の充電の際には、内部バッテリー１２を並列状態で接続するように直列スイッチ２６ａをＯＦＦ状態とし、並列スイッチ２６ｂをＯＮ状態となるようにスイッチを切り替え、充電スイッチ２８をＯＮ状態とすることによって、例えば、４８Ｖの充電電圧によってゆっくりと時間をかけて充電をすることができる。   When charging the plurality of internal batteries 12 in the standby state, the series switch 26a is turned off so that the internal batteries 12 are connected in parallel, and the parallel switch 26b is switched to turn on and charged. By setting the switch 28 to the ON state, for example, charging can be performed slowly over time with a charging voltage of 48V.

一方で、外部バッテリー１８の充電を行う際には、内部バッテリー１２を直列状態で接続するように並列スイッチ２６ｂをＯＦＦ状態とし、直列スイッチ２６ａをＯＮ状態となるようにスイッチを切り替え、出力スイッチ３０をＯＮ状態とすることによって、内部バッテリー１２の数に応じた電圧、例えば、３００Ｖの充電電圧によって、外部バッテリー１８の急速充電を行うことができる。   On the other hand, when charging the external battery 18, the parallel switch 26b is turned off so that the internal battery 12 is connected in series, and the switch is switched so that the series switch 26a is turned on. Is turned on, the external battery 18 can be rapidly charged with a voltage corresponding to the number of the internal batteries 12, for example, a charging voltage of 300V.

このため、例えば、低出力・不安定な外部電源しかない場合であっても、複数の内部バッテリー１４を長時間かけて充電することができるので、高出力の充電電流が必要となる場合であっても、別途、高出力・安定な電源を用意する必要がなく、コストを抑えることができる。   For this reason, for example, even when there is only a low output and unstable external power supply, a plurality of internal batteries 14 can be charged over a long period of time, and thus a high output charging current is required. However, it is not necessary to prepare a high output and stable power supply separately, and the cost can be reduced.

また、本発明のバッテリー充電装置１０では、複数の内部バッテリー１２と外部バッテリー１８との間に、外部バッテリー１８の充電を制御するための、充電制御装置２０を備えるように構成されている。   In addition, the battery charging device 10 of the present invention is configured to include a charge control device 20 for controlling charging of the external battery 18 between the plurality of internal batteries 12 and the external battery 18.

なお、この充電制御装置２０は、記憶手段２２と演算手段２４から構成されており、記憶手段２２に、外部バッテリー１８に対して固有に決められる識別番号や外部バッテリー１８を充電した際の充電特性などが記憶されている。   The charging control device 20 includes a storage unit 22 and a calculation unit 24. The storage unit 22 has an identification number uniquely determined for the external battery 18 and charging characteristics when the external battery 18 is charged. Etc. are stored.

このように、記憶手段２２に記憶された外部バッテリー１８の充電特性に基づいて、演算手段２４において外部バッテリー１８の充電制御の最適化を行うことによって、外部バッテリー１８の充電を、より迅速に、かつ、効率よく行うことができる。このため、内部バッテリー１２を満充電した状態であれば、複数の外部バッテリー１８に対して、充電を行うことも可能となる。   As described above, the calculation unit 24 optimizes the charging control of the external battery 18 based on the charging characteristics of the external battery 18 stored in the storage unit 22, thereby charging the external battery 18 more quickly. And it can carry out efficiently. For this reason, as long as the internal battery 12 is fully charged, it is possible to charge the plurality of external batteries 18.

さらには、外部バッテリー１８を充電する際には、その充電時の充電特性を記憶手段２２に記憶することによって、外部バッテリー１８を再度充電する際に、さらに最適化された充電制御を行うことができる。   Furthermore, when the external battery 18 is charged, the charge characteristic at the time of charging is stored in the storage means 22, so that further optimized charge control can be performed when the external battery 18 is charged again. it can.

なお、本発明のバッテリー充電装置１０から、外部バッテリー１８に対して充電を行う場合には、複数の内部バッテリー１２と外部バッテリー１８との間に何も介さず、直接的に接続してもよい。   In addition, when charging the external battery 18 from the battery charging device 10 of the present invention, nothing may be connected between the plurality of internal batteries 12 and the external battery 18, and the external battery 18 may be directly connected. .

また、複数の内部バッテリー１２と外部バッテリー１８との間に変圧器を介して昇圧したり、インバータを介して充電電流を交流に変換してから外部バッテリー１８の充電を行うように構成してもよい。   Alternatively, the voltage may be boosted via a transformer between the plurality of internal batteries 12 and the external battery 18, or the external battery 18 may be charged after the charging current is converted to alternating current via an inverter. Good.

図２は、本発明のバッテリー充電装置の別の実施例における構成図である。
この実施例のバッテリー充電装置１０では、複数の内部バッテリー１２と外部バッテリー１８との間の出力回路に、ＤＣ／ＡＣ変換回路３２（インバータ）、変圧器３４、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４（コンバータ）を備えている。さらに、この実施例のバッテリー充電装置１０では、複数の内部バッテリー１２を直列接続させるための回路を設けず、複数の内部バッテリー１２は常に並列接続されている。 FIG. 2 is a configuration diagram of another embodiment of the battery charging device of the present invention.
In the battery charger 10 of this embodiment, a DC / AC conversion circuit 32 (inverter), a transformer 34, and an AC / DC conversion circuit 34 (converter) are provided as output circuits between the plurality of internal batteries 12 and the external battery 18. It has. Furthermore, in the battery charger 10 of this embodiment, a circuit for connecting the plurality of internal batteries 12 in series is not provided, and the plurality of internal batteries 12 are always connected in parallel.

この実施例のバッテリー充電装置１０では、変圧器３４によって、出力回路１６から出力される電圧を、外部バッテリー１８を急速充電するために必要となる出力電圧、例えば、３００Ｖの出力電圧まで昇圧することによって、外部バッテリー１８の急速充電を可能としている。   In the battery charging apparatus 10 of this embodiment, the voltage output from the output circuit 16 is boosted by the transformer 34 to an output voltage necessary for rapidly charging the external battery 18, for example, an output voltage of 300V. Thus, the external battery 18 can be rapidly charged.

このように構成することによって、複数の内部バッテリー１２に蓄積されたエネルギーを効率的に使用することができ、複数の内部バッテリー１２に蓄積されたエネルギーのほぼ全てを外部バッテリー１８の充電のために用いることができる。   With this configuration, the energy stored in the plurality of internal batteries 12 can be used efficiently, and almost all of the energy stored in the plurality of internal batteries 12 is used for charging the external battery 18. Can be used.

また、本発明のバッテリー充電装置１０は、複数の内部バッテリー１２と、充電回路１４を取り外すことができる。このように構成することによって、例えば、走行中にエネルギー切れを起こした電池式電気自動車の充電をする場合であっても、複数の内部バッテリー１２と、出力回路１６のみを備え、比較的小型・軽量な、可搬型バッテリー充電装置とすることができる。   Moreover, the battery charging device 10 of the present invention can remove the plurality of internal batteries 12 and the charging circuit 14. By configuring in this way, for example, even when charging a battery-powered electric vehicle that has run out of energy during traveling, it has only a plurality of internal batteries 12 and an output circuit 16, and is relatively small. A lightweight, portable battery charger can be obtained.

このように、可搬型バッテリー充電装置とした場合であっても、複数の内部バッテリー１２を直列に接続した状態で、外部バッテリー１８の充電を行うように、出力回路１６が構成されているため、高出力で外部バッテリー１８を充電することができ、短時間で、外部バッテリー１８を使用可能な状態まで充電することができる。   Thus, even when the portable battery charging device is used, the output circuit 16 is configured to charge the external battery 18 in a state where the plurality of internal batteries 12 are connected in series. The external battery 18 can be charged with high output, and the external battery 18 can be charged to a usable state in a short time.

なお、本発明のバッテリー充電装置１０では、充電対象である外部バッテリー１８は、電池式電気自動車で用いられる高価なバッテリー（例えば、リチウムイオンバッテリーなど）を想定しており、また、バッテリー充電装置１０の複数の内部バッテリー１２は、比較的安価なバッテリー（例えば、鉛蓄電池など）を想定している。   In the battery charger 10 of the present invention, the external battery 18 to be charged is assumed to be an expensive battery (for example, a lithium ion battery) used in a battery-powered electric vehicle, and the battery charger 10 The plurality of internal batteries 12 are assumed to be relatively inexpensive batteries (for example, lead storage batteries).

このように、複数の内部バッテリー１２として、比較的安価なバッテリーを用いることによって、バッテリー充電装置１０の製造コスト、維持コストを低減させることができ、低コストのバッテリー充電装置１０を提供することができる。   As described above, by using relatively inexpensive batteries as the plurality of internal batteries 12, the manufacturing cost and the maintenance cost of the battery charging device 10 can be reduced, and the low-cost battery charging device 10 can be provided. it can.

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

１０ バッテリー充電装置
１２ 内部バッテリー
１４ 充電回路
１６ 出力回路
１８ 外部バッテリー
２０ 充電制御手段
２２ 記憶手段
２４ 演算手段
２６ａ 直列スイッチ
２６ｂ 並列スイッチ
２８ 充電スイッチ
３０ 出力スイッチ
３２ ＤＣ／ＡＣ変換回路
３４ 変圧器
３６ ＡＣ／ＤＣ変換回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Battery charger 12 Internal battery 14 Charging circuit 16 Output circuit 18 External battery 20 Charging control means 22 Storage means 24 Calculation means 26a Series switch 26b Parallel switch 28 Charge switch 30 Output switch 32 DC / AC conversion circuit 34 Transformer 36 AC / DC conversion circuit

Claims (6)

外部バッテリーを充電するためのバッテリー充電装置であって、
前記バッテリー充電装置は、
複数の内部バッテリーと、
前記内部バッテリーを並列に接続して充電を行うための充電回路と、
前記内部バッテリーを直列に接続して外部バッテリーの充電を行うための出力回路と、
を備えていることを特徴とするバッテリー充電装置。 A battery charger for charging an external battery,
The battery charger is
Multiple internal batteries,
A charging circuit for performing charging by connecting the internal batteries in parallel;
An output circuit for connecting the internal battery in series and charging the external battery;
A battery charger characterized by comprising: 前記出力回路に、変圧器を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー充電装置。   The battery charging device according to claim 1, wherein the output circuit includes a transformer. 前記出力回路に、インバータ及びコンバータを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリー充電装置。   The battery charging device according to claim 1, wherein the output circuit includes an inverter and a converter. 前記出力回路に、充電制御手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のバッテリー充電装置。   The battery charging apparatus according to claim 1, wherein the output circuit includes a charge control unit. 外部バッテリーを充電するためのバッテリー充電装置であって、
前記バッテリー充電装置は、
複数の内部バッテリーと、
前記内部バッテリーを並列に接続して充電を行うための充電回路と、
前記内部バッテリーを並列に接続して充電を行うための出力回路と、を備え、
前記出力回路に、インバータ及び変圧器を備えることを特徴とするバッテリー充電装置。 A battery charger for charging an external battery,
The battery charger is
Multiple internal batteries,
A charging circuit for performing charging by connecting the internal batteries in parallel;
An output circuit for connecting and charging the internal batteries in parallel,
A battery charging device comprising an inverter and a transformer in the output circuit. 前記バッテリー充電装置は、前記充電回路が取り外し可能であって、前記内部バッテリーと出力回路を備えた可搬型バッテリー充電装置とすることが可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のバッテリー充電装置。   6. The battery charging apparatus according to claim 1, wherein the charging circuit is removable, and the portable battery charging apparatus including the internal battery and an output circuit can be used. The battery charger described in 1.
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