JP2016167923A - 給電アダプタ - Google Patents

Abstract

【課題】複数のバッテリ電源２から負荷へ長時間の給電を行える給電アダプタ１を提供する。【解決手段】給電アダプタ１は、バッテリ電源２が各々接続される複数のバッテリ電源接続ポート２１と、負荷に接続される給電用コンセント２２と、を有する。リレー３１を含む切換部３０は、制御部３３によって所定の切換時間毎に切り換えられ、複数のバッテリ電源２から順次負荷に給電する。電圧検出部３２によって各バッテリ電源２の電圧が検出され、所定の電圧が発生していない系統のバッテリ電源２はスキップする。【選択図】図５

Description

この発明は、複数のバッテリ電源から負荷へ順次給電を行うようにした給電アダプタに関する。

電源からの電力を負荷となる電気機器に給電するために、例えば特許文献１に見られるように、入力側のポートと出力側のポートとを備えた何らかの給電アダプタが設けられることがある。

このような給電アダプタは、一般に、一入力一出力の構成となっている。

また、商用電源の壁面のコンセントに接続されるいわゆるテーブルタップのような複数の出力側コンセントを備えた器具も知られているが、入力側は一系統であり、複数の出力側コンセントが並列に接続されているに過ぎない。

特開２００８−２２００５０号公報

電源として商用電源ではなく容量に制限のあるバッテリ電源を用いる場合、長時間の給電を行うには、複数のバッテリ電源を用意する必要がある。そして、これら複数のバッテリ電源を負荷に接続し直して、複数のバッテリ電源から順次給電を行う必要があり、手間が掛かる不具合がある。

この発明に係る給電アダプタは、複数のバッテリ電源が各々接続される複数のバッテリ電源接続ポートと、給電用コンセントと、がケースに設けられているとともに、上記バッテリ電源接続ポートに接続されている複数のバッテリ電源の電力を上記給電用コンセントに所定の順序に従って順次給電する構成となっている。

上記の給電アダプタによれば、予め複数のバッテリ電源を給電アダプタに接続しておけば、給電用コンセントを介して負荷に長時間の給電を行うことができ、バッテリ電源を接続し直すような手間が不要となる。

この発明に係る給電アダプタの使用状態を示す説明図。 給電アダプタの前面側からの斜視図。 給電アダプタの後面側からの斜視図。 ハンドルでもってバッテリケースからぶら下げた状態を示す（ａ）側面図および（ｂ）背面図。 給電アダプタの回路構成を示す回路説明図。 切換制御のメインルーチンを示すフローチャート。 各入力系統の監視制御の詳細を示すフローチャート。 切換時間算出処理のルーチンを示すフローチャート。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、この発明に係る給電アダプタ１の使用態様の一例として、給電アダプタ１を介して複数（例えば４個）のポータブル型バッテリ電源２から負荷３へ給電を行っている状態を示した説明図である。

バッテリ電源２は、例えば、移動が容易なように底部にキャスタ１１を有するバッテリケース１２の内部に、電池、好ましくは繰り返し充放電が可能な二次電池、が収容されたものであり、例えば、交流１００Ｖとして出力するように、バッテリケース１２の内部に図示せぬインバータ回路を備えている。さらに、このインバータ回路の制御やバッテリ温度の監視等のためにコントローラを具備しており、一定時間使用（つまり負荷への給電）しない場合にシステムを休止させるスリープ機能を有している。

バッテリケース１２の背面には、移動時にのみ上方へ引き出して用いる伸縮式ハンドル１３が設けられている（図４参照）。この伸縮式ハンドルは、一対の縦棒１３ａを上端の横棒１３ｂが連結した構成であり、縦棒１３ａがバッテリケース１２から例えば２段階に伸縮し、不使用時には横棒１３ｂがバッテリケース１２の上端面にほぼ揃った高さ位置となるように格納可能となっている。

給電アダプタ１は、入力側となる複数のバッテリ電源接続ポート２１を有し、複数のバッテリ電源２は、それぞれ電源ケーブル４を介して各バッテリ電源接続ポート２１に接続されている。給電アダプタ１は、また出力側となる給電用コンセント２２を有し、出力ケーブル５を介して負荷３に接続されている。そして、給電アダプタ１は、バッテリ電源接続ポート２１に接続されている複数のバッテリ電源２を所定の順序に従って順次切り換えて、給電用コンセント２２つまり負荷３に継続的に給電する。給電用コンセント２２からは、例えば交流１００Ｖが出力される。図示例では、負荷３として、二次電池１６を搭載した電気自動車１５が接続されており、図１は、例えば野外で複数のバッテリ電源２を用いて二次電池１６の充電を行っている状態を示している。勿論、負荷３としては、電気自動車１５に限られず、一般の家電製品など種々のものを接続することが可能である。なお、図示例では、給電アダプタ１が単一の給電用コンセント２２を備えているが、複数の家電製品等に同時に給電できるように給電用コンセント２２を複数設けることも可能である。

図２および図３は、一実施例の給電アダプタ１の外形状を示している。この実施例の給電アダプタ１は、ユーザによる持ち運びが可能な可搬式のものであって、図示するように、ケース２０は、矩形の箱形をなす基本形状を有し、かつ下端の背面側の一側部が矩形の凹部２４として後退した逆Ｌ字形をなしている。つまり、ケース２０の背面２０ａから後退した側壁面２４ａおよび天井面２４ｂによって凹部２４が構成されている。電源ケーブル４の先端のプラグ４ａが接続されるバッテリ電源接続ポート２１は、凹部２４の側壁面２４ａもしくは天井面２４ｂのいずれか一方あるいは双方に配置されている。図示例では、天井面２４ｂに４個のバッテリ電源接続ポート２１が一列に並んで配置されており、側壁面２４ａには、給電を行うか否かを切り換えるためのメインスイッチ２５が配置されている。

上記のようにケース２０下部に窪んだ凹部２４を設け、その側壁面２４ａもしくは天井面２４ｂにバッテリ電源接続ポート２１を配置することにより、例えば野外で使用する場合に、バッテリ電源２からのプラグ４ａが差し込まれるバッテリ電源接続ポート２１が上方から覆われた形となるため、雨が直接に当たることがない。また、給電アダプタ１を床面上に置いた状態でも、プラグ４ａから延びる電源ケーブル４が邪魔とならず、例えば、ケース２０の背面２０ａを何らかの壁部に近付けて配置することも可能となる。

ケース２０の前面２０ｂには、出力側となる給電用コンセント２２が設けられている。この給電用コンセント２２は、ケース２０の前面２０ｂから部分的に突出して形成されており、この突出部分の下面に、出力ケーブル５先端のプラグ（図示せず）が差し込まれる挿入口（図示せず）が配置されている。このように下面側にプラグの挿入口を設けることで、やはり雨が直接に当たることがない。

またケース２０の背面２０ａの上端部には、ユーザが給電アダプタ１の持ち運びを行うためのハンドル２６が取り付けられている。このハンドル２６は、ケース２０の背面２０ａから該背面２０ａと直交する方向に沿って突出した一対の取付部２６ａと、これら取付部２６ａを互いに連結する横棒２６ｂと、を備えている。このハンドル２６は、ケース２０の背面２０ａとの間に生じる矩形の空隙２７が、バッテリ電源２の伸縮式ハンドル１３の横断面形状よりも僅かに大きなものとなるように、その寸法が設定されている。つまり、上記のハンドル２６は、ユーザが手で握って給電アダプタ１の持ち運びに利用できることに加えて、図４（ａ），（ｂ）に示すように、バッテリ電源２の伸縮式ハンドル１３に引っ掛けて給電アダプタ１をぶら下げるために利用することが可能である。これにより、例えば野外で図示するような伸縮式ハンドル１３を具備するバッテリ電源２と組み合わせて用いる場合に、給電アダプタ１の設置場所を容易に確保でき、地面に置いた場合に懸念される汚れ等の問題を回避できる。

次に、図５は、給電アダプタ１内部の回路構成を示している。図示例の給電アダプタ１は、バッテリ電源２側から入力される交流１００Ｖの電流を、周波数や電圧等を変更することなく給電用コンセント２２へ出力するものであり、ｎ個（例えば４個）の入力系統に対応した複数のリレー３１を含む切換部３０と、各入力系統の電圧を検出する電圧検出部３２と、上記切換部３０の各リレー３１を切換制御する制御部３３と、を備えている。電圧検出部３２の検出信号は制御部３３に入力され、各バッテリ電源接続ポート２１にバッテリ電源２が接続されているか否か、より詳しくは、負荷３に給電可能な残容量を有するバッテリ電源２が接続されているか否か、が判定される。制御部３３は、後述するように残容量が残っていないバッテリ電源２はスキップするが、基本的には、時間ベースでバッテリ電源２の切換を行い、所定の順序に従って複数のバッテリ電源２から順次給電を行う。なお、図５の例では、給電用コンセント２２側における出力電圧を検出するために、出力側電圧検出部３４をさらに備えている。

図６は、上記制御部３３において実行される切換制御のメインルーチンを示すフローチャートである。初めにステップ１において図８のルーチンで別途設定される切換時間を読み込む。次に、ステップ２において、第１の入力系統（図中では系統１等と略記する）の検出電圧を読み込み、ステップ３において、所定の閾値以上の電圧が第１の入力系統に発生しているか否か判定する。閾値以上の電圧が発生していれば、ステップ４へ進み、第１の入力系統の監視制御を行う。このステップ４では、後述するように、第１の入力系統に接続されているバッテリ電源２が使用される。

第１の入力系統の電圧が０もしくは閾値未満である場合には、ステップ５へ進み、次の第２の入力系統の検出電圧を読み込んだ後、ステップ６において、所定の閾値以上の電圧が第２の入力系統に発生しているか否か判定する。閾値以上の電圧が発生していれば、ステップ７へ進み、第２の入力系統の監視制御を行う。このステップ７では、第２の入力系統に接続されているバッテリ電源２が使用される。

第２の入力系統の電圧が０もしくは閾値未満である場合には、さらに第３の入力系統について同様の処理を行い、これを、ステップ８〜１０で示す最後の入力系統（ｎ番目の入力系統）まで繰り返す。

図７のフローチャートは、ステップ４，７，１０等の各入力系統の監視制御の詳細を示す。この処理は各入力系統で実質的に変わりがないので、フローチャートでは、系統番号をＸとして示している。以下では、ステップ４における第１の入力系統を例にとって説明する。この監視制御が開始すると、まずステップ１１において、第１の入力系統のリレー３１をＯＮとする。これにより、第１の入力系統に接続されているバッテリ電源２から負荷３への給電が開始される。同時にステップ１２において、タイマをスタートする。

次に、ステップ１３において第１の入力系統からの入力電圧が所定の閾値以上であるか否か、さらにはステップ１４において出力側の電圧が所定の閾値以上であるか否か、をそれぞれ判定する。つまり、ステップ１３，１４では給電中の電圧をそれぞれ監視する。なお、ステップ３，６，９，１３，１４等の電圧判定における電圧閾値は必ずしも同じ値である必要はなく、それぞれ適宜に設定される。ステップ１３，１４において電圧の低下ないし不足が検出されたときは、ステップ１８へ進む。ステップ１８では、第１の入力系統のリレー３１をＯＦＦとし、前述したメインルーチンに戻る。

またステップ１５において、図８のルーチンで別途設定される切換時間を読み込み、ステップ１６において、タイマの値がこの切換時間に達したか否かを判定する。このステップ１６で切換時間に達したと判定されるまでは、ステップ１３〜１６の処理を繰り返し行い、第１の入力系統に接続されているバッテリ電源２からの給電を継続する。

タイマの値が切換時間に達したら、ステップ１６からステップ１７へ進み、他の入力系統が所定の閾値以上の電圧を有しているか判定する。いずれかの入力系統の電圧が閾値以上であれば、ステップ１７からステップ１８へ進み、第１の入力系統のリレー３１をＯＦＦとして、前述したメインルーチンに戻る。仮に、次の第２の入力系統にバッテリ電源２が接続されていて、かつ当該バッテリ電源２の電圧が十分であれば、ステップ７の第２の入力系統の監視制御が開始されることとなり、図７に示すフローチャートに従って、第２の入力系統のバッテリ電源２からの給電が行われる。また、仮に、第２の入力系統に接続されているバッテリ電源２の残容量が０であり、第３の入力系統に接続されているバッテリ電源２が未だ残容量を有している場合には、前述したステップ５，６によって第２の入力系統がスキップされ、第３の入力系統に接続されているバッテリ電源２からの給電に移行する。一部のバッテリ電源接続ポート２１にバッテリ電源２が接続されていない場合も同様である。

一方、ステップ１７において、閾値以上の電圧を有する入力系統が他に一つも存在しない場合には、ステップ１７の判定結果がＮＯとなり、ステップ１９へ進んで、タイマを再スタートする。つまり、ステップ１７でＮＯとなるのは、第１の入力系統のバッテリ電源２は未だ残容量を有するものの、他には残容量を有する有効なバッテリ電源２が存在しない状況であるので、タイマを再スタートさせることで、当該第１の入力系統のバッテリ電源２からの給電を継続する。

図８は、メインルーチンと並行して微小演算サイクル毎に実行される切換時間算出処理のルーチンを示している。最初にステップ２１において、バッテリ電源接続ポート２１に接続されているバッテリ電源２の個数を確認する。これは、メインルーチンで説明したのと同様に、各バッテリ電源接続ポート２１に閾値以上の電圧が発生しているか否かによって判定される。次に、ステップ２２において、接続されているバッテリ電源２の個数（より詳しくは残容量を有するバッテリ電源２の個数）が変化したか否かを判定する。個数変化は、例えば、バッテリ電源接続ポート２１からのバッテリ電源２の取り外しや新たなバッテリ電源２の追加、あるいは既に接続されているバッテリ電源２の残容量の低下などによって生じる。個数の変化がなければ、そのままルーチンを終了し、その時点に設定されている切換時間を保持する。ステップ２２において個数が変化していたら、ステップ２３へ進み、新たに切換時間を算出し、設定されている切換時間を更新する。具体的には、バッテリ電源２のスリープ機能に設定されているスリープ時間を、そのときのバッテリ電源２の個数で除して、切換時間とする。なお、制御開始後の初回は、そのときの個数から切換時間を初期設定する。

一例として、個々のバッテリ電源２のスリープ時間が４０分で個数が４個であれば、切換時間は１０分となる。従って、前述した図７のステップ１５，１６の処理により、第１の入力系統から第４の入力系統まで１０分間隔で順に切り換えられていくこととなり、例えば第４の入力系統に接続されているバッテリ電源２についても、スリープ時間に達する前に給電が開始されるため、スリープ状態とならない。そのため、スリープ状態を解除するためのリセット操作は不要である。

なお、図８の処理においては、電圧が発生しているか否か（つまり残容量があるか否か）に拘わらず単純にプラグ４ａが接続されているバッテリ電源２の個数を検出するようにしてもよい。

また、上記の切換時間は、この切換時間の間に１個のバッテリ電源２から負荷３に給電される給電電力が、各バッテリ電源２の最大容量（劣化がなく、かつフル充電されているときの容量）よりも小さなものとなるように設定されており、仮に各バッテリ電源２がフル充電されていたとすると、１個のバッテリ電源２の容量が複数回に分けて消費される。つまり、仮に４個のバッテリ電源２がフル充電されていたとすると、第１の入力系統のバッテリ電源２から、第２、第３、第４の入力系統のバッテリ電源２と順に使用された後、再び第１の入力系統のバッテリ電源２が使用されるのであり、第１〜第４の入力系統の使用を１サイクルとすれば、複数サイクルに亘って給電が行われる。このように複数回に分けて各バッテリ電源２を利用することで、複数のバッテリ電源２がほぼ均等に使用されることとなり、特定のバッテリ電源２（例えばいつも第１の入力系統に接続されるバッテリ電源２）のみが早期に劣化することを抑制できる。換言すれば、どのバッテリ電源２をどのバッテリ電源接続ポート２１に接続すべきかをユーザが考える必要がない。なお、このように複数サイクルに亘って給電が行われる中で、いずれかのバッテリ電源２が放電し終われば、前述したように、当該バッテリ電源２はスキップされ、残りのバッテリ電源２でもって給電が継続される。従って、給電中のバッテリ電源接続ポート２１へのバッテリ電源２の抜き差しは不要である。

１…給電アダプタ
２…バッテリ電源
３…負荷
２０…ケース
２１…バッテリ電源接続ポート
２２…給電用コンセント
２４…凹部
２６…ハンドル
３０…切換部
３２…電圧検出部
３３…制御部

Claims (7)

1. 複数のバッテリ電源が各々接続される複数のバッテリ電源接続ポートと、給電用コンセントと、がケースに設けられているとともに、
   上記バッテリ電源接続ポートに接続されている複数のバッテリ電源の電力を上記給電用コンセントに所定の順序に従って順次給電する、給電アダプタ。
2. 複数のバッテリ電源の電力を、所定時間毎に切り換えて上記給電用コンセントに給電する、請求項１に記載の給電アダプタ。
3. バッテリ電源が有するスリープ時間に到達する前に各々のバッテリ電源からの給電が行われるように、バッテリ電源接続ポートに接続されたバッテリ電源の数に応じて、上記所定時間が可変的に設定される、請求項２に記載の給電アダプタ。
4. 上記バッテリ電源接続ポートに接続されたバッテリ電源の電圧を検出する電圧検出手段を有し、
   所定の電圧が発生していないバッテリ電源接続ポートはスキップする、請求項１〜３のいずれかに記載の給電アダプタ。
5. 上記ケースは、ハンドルを備えている、請求項１〜４のいずれかに記載の給電アダプタ。
6. 上記ケースは、下端の一側部が凹部として後退した逆Ｌ字形をなしており、上記凹部における側壁面もしくは天井面に上記バッテリ電源接続ポートが配置されている、請求項１〜５のいずれかに記載の給電アダプタ。
7. 複数のバッテリ電源接続ポートに接続された複数のバッテリ電源の各々の容量が複数回に分けて消費されるように、各バッテリ電源からの１回の給電電力が１個のバッテリ電源の最大容量よりも小さく設定されている、請求項１〜４のいずれかに記載の給電アダプタ。

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