JP2012175873A

JP2012175873A - 車両用充電装置

Info

Publication number: JP2012175873A
Application number: JP2011037831A
Authority: JP
Inventors: Toshihisa Teraide; 敏久寺出; Kiyoshi Hayashi; 清志林; Koichi Nakamura; 康一中村
Original assignee: RB Controls Co Ltd
Current assignee: RB Controls Co Ltd
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】例えば１２ボルトのバッテリ２を補助充電することのできる太陽電池１であれば、充電中は出力電圧は１６ボルト以下であるが、バッテリ２が満充電状態になったり、バッテリ２が取り外されて、電流値が減少すると出力電圧は４０ボルト程度まで上昇する。すると、１２ボルトのバッテリ２によって作動するように設計されている電装装置７に４０ボルト程度の高電圧が印加されることになり、電装装置７が破損するおそれが生じる。
【解決手段】太陽電池とバッテリとの間に介設したスイッチ３が、バッテリが充電用コードに接続され、かつバッテリの電圧が満充電された状態での電圧より低く、さらに太陽電池の出力電圧がバッテリの充電のために設定された所定の充電電圧より低い場合に、オンするようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載された充電式のバッテリの充電を太陽電池によって補助する車両用充電装置に関する。

エンジンを駆動用の動力とする車両では、エンジンをスタートさせる際にセルモータを電力により駆動する必要がある。また、エンジンのコントロールを行う制御装置やライト、オーディオ装置、その他の電装装置を作動させるためにも電力を必要とする。そのため、車両には充電式のバッテリが搭載されている。そして、エンジンが作動している状態ではエンジンにより発電機を駆動し、電装装置の作動用の電力を発生させると共にバッテリの充電を行っている。

このように、バッテリの充電のためにエンジンの出力の一部を使用するため、エンジンの燃料の一部が充電に用いられている。そこで、エンジンの燃料の消費量を軽減するために、車両に太陽電池を搭載して、太陽電池が発電する電力によってバッテリの充電を補助するようにしたものが各種知られている。

例えば、バッテリに対して発電機と太陽電池とを並列に接続し、発電機と太陽電池との双方でバッテリを充電できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開２０００−２５３５０４号公報（図１）特開２００８−１７２９５９号公報（図１，図２）

例えばバッテリの出力電圧が１２ボルトの場合、バッテリに充電する場合には外部から１６ボルト程度の電圧を印加する必要がある。一方、太陽電池の出力特性は消費電流が低下するに従って出力電圧が急激に上昇する。

バッテリに対して１６ボルト程度の電圧で充電に必要な電流を出力できる太陽電池であれば、電流が減少すると、出力電圧は４０ボルト程度まで上昇する。そのため、例えばバッテリが満充電され、太陽電池からバッテリへ流れ込む電流が減少したり、あるいはバッテリを交換等のため取り外すことにより太陽電池の負荷が減少すると、太陽電池の出力電圧は上述のように４０ボルト程度まで上昇する。

バッテリには電装装置が接続されているので、太陽電池の出力電圧が４０ボルト程度まで上昇すると、その高電圧がそのまま電装装置に印加され、電装装置が破損するおそれが生じる。

なお、電装装置自体の許容電圧を上げた、太陽電池により補助充電される車両専用のものを開発すれば上述の不具合は解消されるものの、これまでの電装装置の他に新たな電装装置を開発することはコスト面等の理由から現実的ではない。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、太陽電池によってバッテリを補助充電しても電装装置が破損するおそれのない車両用充電装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明による車両用充電装置は、車両に搭載された電装機器の電源として機能する充電式のバッテリを、太陽電池から供給される電力で補助充電する車両用充電装置において、太陽電池とバッテリとの間にスイッチを介設し、このスイッチがオンの状態で太陽電池からの電力でバッテリが充電されるように構成すると共に、バッテリが充電用コードに接続され、かつバッテリの電圧が満充電された状態での電圧より低く、さらに太陽電池の出力電圧がバッテリの充電のために設定された所定の充電電圧より低い場合に、上記スイッチをオンするようにしたことを特徴とする。

自動車用のバッテリは４年程度で交換する必要が生じる。交換の場合にはバッテリの電極からコードを外し、交換した新しいバッテリの電極にコードを接続し直す必要がある。その際に、コードを電極にプラスマイナスを逆に接続すると、上記スイッチ類が破損するおそれがある。そこで、バッテリの極性が逆に誤接続された場合に、車両用充電装置に対して逆電圧が印加されることを防止するダイオードを設けておくことが望ましい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、太陽電池と太陽電池との間にスイッチを設け、電装装置に高電圧が印加される状態ではスイッチをオフにして、太陽電池からの高電圧が電装装置に印加されないようにした。

本発明の一実施の形態の構成を示す図

図１を参照して、１は図示しない乗用車の後部窓の上部若しくは屋根面に取り付けられた太陽電池である。この太陽電池１は太陽光線等の光を受講して電力を発生する。バッテリ２は図示しない発電機によって通常は充電されるが、昼間など太陽電池１が発電する状態では太陽電池１が発電する電力によって補助的に充電されるものである。

太陽電池１とバッテリ２との間にはスイッチ３が配設されている。このスイッチ３がオン状態であれば太陽電池１からの電力がバッテリ２に供給され、オフの状態では太陽電池１の発電する電力はバッテリ２には供給されない。

スイッチ３はアンド回路４によってＯＮにされるものであり、アンド回路４に入力される３つの条件がすべてそろった状態でのみスイッチ３がＯＮになるように構成されている。この３つの条件とは、コンパレータ５１，５２の出力が共にハイであり、かつバッテリ有無判定回路６の出力がハイの状態である。バッテリ有無判定回路６はバッテリ２が接続されている状態で出力がハイになり、バッテリ２が取り外されている状態では出力はローになる。

コンパレータ５１，５２は共に電源回路５から主力される電力で作動するものであり、さらに電源回路５の出力電圧からシャントレギュレータで基準電圧を生成し、太陽電池１の出力電圧が本実施の形態では１６ボルト以下の場合にコンパレータ５１の出力がハイになるようにした。従って、太陽電池１の出力電圧が１６ボルトを超えればコンパレータ５１の出力はローになり、スイッチ３はオフになる。

また、コンパレータ５２はバッテリ２の出力電圧を元にシャントレギュレータで生成される基準電圧とバッテリ２の出力電圧とを比較して、本実施の形態ではバッテリ２の電圧が１６ボルト以下の場合にコンパレータ５２の出力がＯＮとなるようにした。従って、バッテリ２が満充填された状態などで出力電圧が１６ボルトを超えると、スイッチ３はオフになる。

バッテリ２には自動車の各種作動制御を行う制御装置やオーディオ装置等の電装装置７が接続されている。なお、８１は電流の逆流防止のための逆流防止用ダイオードであり、８２はバッテリ２が逆接続された場合に逆電圧が各要素に印加されることを防止するための逆電圧防止用ダイオードである。

上記構成で、バッテリ２が放電して充電を必要としている状態で太陽電池１が太陽光を受光すると、太陽電池１の電力はバッテリ２に供給されてバッテリ２を補助充電する。その際、太陽電池１にはバッテリ２という負荷が接続され電流が消費されることになるので、太陽電池１の出力電圧は１６ボルト以下になる。バッテリ２の端子間電圧も１６ボルトを下回っている。従って、スイッチ３はオン状態を保持し、太陽電池１によってバッテリ２は充電し続けられることになる。

バッテリ２の充電が進み満充電に近づくと、バッテリ２の端子間で夏が１６ボルトを超える。あるいは、太陽電池１の出力電流が減少することによって太陽電池１の出力電圧が上昇し１６ボルトを超える。いずれか一方が１６ボルトを超えた時点でスイッチ３はオフになり、太陽電池１の出力電圧は一気に４０ボルト程度まで上昇する。そのため、スイッチ３はオフ状態を継続する。

また、バッテリ２を交換するため取り外すと、バッテリ有無判定回路６は太陽電池１からの電力によってバッテリ２が接続されているものと判断し続けるが、太陽電池１の出力電圧が１６ボルトを超えた時点で須知委３はオフになる。

太陽電池１１がフル発電状態でスイッチ３がオフになると、上述のように太陽電池１の出力電圧は４０ボルト程度まで上昇するので、新たなバッテリが接続されてもスイッチ３はオフのまま保持される。太陽が陰ったり、日陰に入ることにより太陽電池１の出力で夏が１６ボルト以下に下がると再びスイッチ３がＯＮになる。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

１太陽電池
２バッテリ
３スイッチ

Claims

車両に搭載された電装機器の電源として機能する充電式のバッテリを、太陽電池から供給される電力で補助充電する車両用充電装置において、太陽電池とバッテリとの間にスイッチを介設し、このスイッチがオンの状態で太陽電池からの電力でバッテリが充電されるように構成すると共に、バッテリが充電用コードに接続され、かつバッテリの電圧が満充電された状態での電圧より低く、さらに太陽電池の出力電圧がバッテリの充電のために設定された所定の充電電圧より低い場合に、上記スイッチをオンするようにしたことを特徴とする車両用充電装置。
バッテリの極性が逆に誤接続された場合に、車両用充電装置に対して逆電圧が印加されることを防止するダイオードを設けたことを特徴とする請求項１に記載の車両用充電装置。