JP2017189047A - 可搬型充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動車両に搭載される車両側バッテリに対する充電や自己のバッテリへの充電が効果的に行われる可搬型充電装置が要望されている。【解決手段】可搬型充電装置２００は、充電装置側バッテリ３と、外部電源８からの給電によって充電装置側バッテリ３を非急速充電する第２充電制御部３２と、充電装置側バッテリ３からの給電によって電動車両１００に搭載されている車両側バッテリ４を急速充電する第１充電制御部３１とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、電動車両に搭載される車両側バッテリを充電する可搬型充電装置に関する。

バッテリを搭載し、電動モータを駆動源とする電動車両は、排気ガスがなく、騒音が少ないという利点があるが、バッテリ切れが生じて立ち往生した場合、従来のガソリンエンジン車両のようにガソリンを運んできて復活させるようなわけにはいかず、車両を最寄りの充電ステーションまでレッカー車で牽引しなれればならない。また、長時間の駆動を可能にするため、大型のバッテリを搭載すれば、車体重量と車体スペースの増加という問題が生じる。特に車体重量の増加は、車体の強度アップの必要や燃費の悪化といった不都合をもたらす。

そこで、このような問題を抑制するため、補助バッテリと充電器とを搭載した被牽引車であり、電動車両によって牽引される電気自動車用補助バッテリ装置が、例えば、特許文献１により提案されている。この補助バッテリ装置は、電動車両に牽引されるように連結アームと、電動車両のバッテリと充電器とを接続する連結ケーブルを備えている。電動車両のバッテリが切れた際には、当該バッテリと補助バッテリを連結ケーブルによって接続し、電動車両のバッテリを充電することができる。

特開２０１０−２００３９３号公報

特許文献１による補助バッテリ装置は、電動車両のバッテリ切れが生じた際には、直ぐに充電を行うことができる。しかしながら、特許文献１では、補助バッテリ装置に備えられている補助バッテリの充電に関する詳しい記載がなく、補助バッテリ装置に搭載されたバッテリの充電と、電動車両のバッテリの充電との両者を効果的に行うことは意図されていない。
このことから、電動車両に搭載される車両側バッテリに対する充電や自己のバッテリへの充電が効果的に行われる可搬型充電装置が要望されている。

本発明による、電動車両に搭載される車両側バッテリを充電する可搬型充電装置は、充電装置側バッテリと、外部電源からの給電によって前記充電装置側バッテリを非急速充電する第１充電制御部と、前記充電装置側バッテリからの給電によって前記車両側バッテリを急速充電する第２充電制御部とを備えている。

鉛電池やリチウムバッテリなどの繰り返し充放電可能なバッテリに対する急速充電は、非急速充電（充電速度が急速充電に比べて２倍から数倍程度遅い）より高い電圧を取り扱うことなり、充電のための充電制御系に負担がかかる。上述の構成によれば、バッテリ切れとなった電動車両の車両側バッテリに対しては、緊急を要するので、第２充電制御部を介して急速充電が行われる。しかしながら、充電装置側バッテリへの充電は、夜間など、電動車両が稼働していない時に行うことになり、それほどの緊急性がないことから、非急速充電タイプの第１充電制御部を介して行われる。その結果、緊急性と充電制御負担との両者のバランスを考慮した、充電装置側バッテリの充放電が実現する。

可搬型充電装置は、車両側バッテリへの充電時、及び自己の充電装置側バッテリへの充電時には、それぞれの充電に適した位置に、移動させる必要がある。その際の人手による移動を助けるため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記可搬型充電装置は、車輪付きフレームを備えている。

この可搬型充電装置は、電動車両の走行に帯同する必要があるので、電動車両に積み込まれるか、あるいは電動車両に牽引されると好都合である。電動車両に積み込む場合、電動車両の積載荷重が増加するだけでなく積み込みスペースも必要となる。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記車輪付きフレームは、前記電動車両によって牽引可能な被牽引車体として構成される。これにより、可搬型充電装置積み込みスペースもなくなり、電動車両に対する負担も軽減される。

電動車両が、農機や建機などの作業車両の場合、作業車両が作業を行っている間、可搬型充電装置は作業地周辺に放置されることになる。作業車両による作業は、一般には日中で、雨の降らない状況下で行われ、可搬型充電装置は太陽の陽射し晒されることになる。太陽の陽射しは電気エネルギの元になるので、本発明の好適な実施形態の１つでは、太陽電池ユニットと、前記太陽電池ユニットからの給電によって前記充電装置側バッテリを充電する第３充電制御部とが備えられている。この構成により、可搬型充電装置の充電装置側バッテリは、太陽光によって充電されることができ、省エネルギであり、結果的に、電動車両の運用コストが低減する利点が得られる。

可搬型充電装置の充電装置側バッテリは、夜間に充電される機会が多いため、夜間電力料金が割安な商用交流電源を外部電源として利用できるように構成することが好都合である。しかしながら、商用交流電源のない場所で充電する必要ある状況も考慮して、外部電源として自動車用１２Ｖバッテリを利用できるように構成することも好都合である。

本発明による電動車両に搭載される車両側バッテリを充電する可搬型充電装置の実施形態の１つを説明する模式図である。 電動草刈機と可搬型充電装置との間の充放電系統図である。

次に、図面を用いて、本発明による電動車両に搭載される車両側バッテリを充電する可搬型充電装置の実施形態の１つを説明する。図１に示すように、この実施形態では、電動車両は電動草刈機１００であり、可搬型充電装置２００は、この電動草刈機１００によって牽引可能な被牽引車体として構成されている。可搬型充電装置２００は、車輪２１を取り付けた車体フレーム２０を備えている。車体フレーム２０には、ボックス状のハウジング２２が搭載されている。ハウジング２２の内部には、充電装置側バッテリ３が載置されている。ハウジング２２の屋根領域には、太陽電池ユニット７を構成する太陽電池パネル７０が設けられている。台車タイプに構成された可搬型充電装置２００は、牽引連結棒２を介して電動草刈機１００の後部に連結され、電動草刈機１００によって牽引可能である。図１で、二点鎖線で示されているが、遠隔地の草刈り場へ移動するためには、電動草刈機１００と可搬型充電装置２００とがトレーラに積み込まれ、トラックや乗用車で牽引される。

図１に模式的に示されているように、電動草刈機（以下、草刈機と略称する）１００は、左右一対の前輪１１と回転駆動される駆動車輪としての左右一対の後輪１２とによって対地支持された車体１０を備えている。前輪１１と後輪１２との間で、モーアユニット１３が図示されていないリンク機構を介し車体１０から吊り下げられている。モーアユニット１３には、刈刃伝動機構１３１と、この刈刃伝動機構１３１によって回転する刈刃１３２が備えられている。車体１０の機体前後方向中央領域に運転部１６が配置されている。このため、車体１０の機体前後方向中央領域には座席支持体を介して運転座席１６０が配置されている。車体１０の後部領域には、車両側バッテリ４が配置されている。

車体１０の中央部には、左の後輪１２を駆動する左モータ５２と、右の後輪１２を駆動する右モータ５３とが配置されている。左モータ５２と右モータ５３とは、車両側バッテリ４を電力源とし、それぞれ独立に可変速駆動制御される。これにより、左右の後輪１２の両方が同じまたはほぼ同じ速度で前進方向に駆動することで直進前進が作り出され、左右の後輪１２が同じまたはほぼ同じ速度で後進方向に駆動することで直進後進が作り出される。さらに、左右の後輪１２の速度を互いに異ならせることで、車体１０を任意の方向に旋回移動させることができ、例えば、左右の後輪１２のいずれか一方を零速に近い低速にさせ、他方の後輪１２を高速で前進側あるいは後進側に操作することで小回り旋回させることができる。さらに、左右の後輪１２を互いに逆方向に駆動することで、車体１０を左右の後輪１２のほぼ中央部を旋回中心としてスピンターンさせることもできる。左右一対の前輪１１は、キャスタ輪に構成されて縦軸芯周りで向きを自由に変更することができるから、左右の後輪１２の駆動による走行方向に応じて向きが修正されることになる。

左モータ５２と右モータ５３とに対する変速操作は、図１に示されている運転座席１６０の両側に配置された左操縦レバー６１と右操縦レバー６２とによって行われる。左操縦レバー６１及び右操縦レバー６２は、前後中立位置に保持されると車体１０は停止状態となり、中立位置から前方に操作することで前進変速が実現し、後方に操作することで後進変速が実現する。左モータ５２と右モータ５３との間にモーアユニット１３の刈刃１３２に動力を与える刈刃モータ５４が配置されている。刈刃モータ５４は出力軸が車体前後方向で前方に延びており、中継軸１３０を介してモーアユニット１３の刈刃伝動機構１３１に動力が伝達される。刈刃モータ５４は、車両側バッテリ４を電力源とする。

図２で模式的に示されているように、可搬型充電装置２００は、第１充電制御部３１と、第２充電制御部３２と、第３充電制御部３３とが備えられている。第１充電制御部３１は、外部電源８からの給電によって充電装置側バッテリ３を充電する。この第１充電制御部３１による充電装置側バッテリ３の充電は、非急速充電、つまり電圧をそれほど上げない普通の充電で行われる。第１充電制御部３１で取り扱う外部電源８として、この実施形態では、少なくとも商用交流電源８１と自動車用１２Ｖバッテリ８２が可能となっている。商用交流電源８１は、家庭に入っている１００Ｖまたは２００Ｖ電源である。この電源を利用して、夜間の割安料金を利用して時間を気にせずに、充電装置側バッテリ３を充電することができる。また、草刈機１００とともに草刈り場に出かけている際に、充電装置側バッテリ３のバッテリ容量が不足した場合の緊急対策として、この可搬型充電装置２００の牽引車やその他の自動車に搭載されている自動車用１２Ｖバッテリ８２を電源として、充電装置側バッテリ３を充電することも可能である。外部電源８と可搬型充電装置２００とは、電源ケーブル８３をそれぞれのコネクタに装着することによって、外部電源８と充電装置側バッテリ３とは、通電可能に接続される。

第２充電制御部３２は、充電装置側バッテリ３から給電される電力を変換し、車両側バッテリ４を充電するために適した電力を車両側バッテリ４に送る。この第２充電制御部３２による車両側バッテリ４の充電は急速充電で行われる。このため、第２充電制御部３２は、充電装置側バッテリ３から給電される電力を高い電圧に変換するＤＣＤＣコンバータを有する。この第２充電制御部３２による車両側バッテリ４は急速充電で行われる。草刈機１００と可搬型充電装置２００とは、電源ケーブル４１をそれぞれのコネクタに装着することによって、充電装置側バッテリ３と車両側バッテリ４とが通電可能に接続される。

第２充電制御部３２は電圧を高くすることにより、車両側バッテリ４を急速充電する。これに対して、第１充電制御部３１は、電圧を高めずに車両側バッテリ４を非急速（通常）充電する。このため、第１充電制御部３１は、第２充電制御部３２のＤＣＤＣコンバータのような高電圧に変換するＤＣＤＣコンバータは不要となる。

第３充電制御部３３は、オプショナルな機能であるが、可搬型充電装置２００に備えられている太陽電池ユニット７からの給電を利用して、充電装置側バッテリ３を充電する。草刈機１００が草刈り作業を行っている間、太陽電池ユニット７による充電を行うことで、エネルギの有効利用が実現する。

充電装置側バッテリ３と車両側バッテリ４のそれぞれには、充電時または放電時に緊急的に通電を遮断するスイッチなどを含むバッテリ制御部３０と４０が付随している。これらのバッテリ制御部３０と４０は、良く知られた構成であるので、ここでの説明は省略する。

図２に示すように、草刈機１００のコントロールユニット５には、左モータ５２と右モータ５３と刈刃モータ５４の駆動を制御するモータ制御部５０が備えられている。モータ制御部５０は、車両側バッテリ４を電源として、インバータ５１に制御信号を与えることにより、左モータ５２と右モータ５３と刈刃モータ５４を適切な回転数またはトルクで駆動する。コントロールユニット５には、左操縦レバー６１、右操縦レバー６２、刈刃レバー６３の操作変位を検出するセンサからの操作検出信号が入力されており、モータ制御部５０は、これらの操作検出信号に基づいて制御信号を生成して、インバータ５１に送る。

充電装置側バッテリ３のバッテリ容量は、車両側バッテリ４のための、主に緊急避難的に用いられる補助バッテリであるので、車両側バッテリ４のバッテリ容量を超えなくてもよいが、車両側バッテリ４のバッテリ容量の半分程度を有する方が、草刈機１００に草刈り作業をできるだけ中断させないためには、好都合である。

〔別実施の形態〕
（１）上述した実施形態の説明では、第１充電制御部３１と第２充電制御部３２とは、別体に構成されているように記載されたが、少なくとも部分的に共通化して構成されてもよい。さらに、第３充電制御部３３を設ける場合には、第１充電制御部３１と第２充電制御部３２と第３充電制御部３３とが少なくとも部分的に共通化して構成されてもよい。
（２）上述した実施形態では、電動車両として、電動作業車両である電動草刈機が取り上げられたが、田植機やコンバインやトラクタなどの農作業機、バックホウやバケットローダなどの建機、さらには電気乗用車にも本発明の適用対象である。

本発明は、電動車両に搭載される車両側バッテリを充電する可搬型充電装置に適用可能である。

２ ：牽引連結棒
３ ：充電装置側バッテリ
４ ：車両側バッテリ
２０ ：車体フレーム
２１ ：車輪
２２ ：ハウジング
３０ ：バッテリ制御部
３１ ：第１充電制御部
３２ ：第２充電制御部
３３ ：第３充電制御部
４１ ：電源ケーブル
５０ ：モータ制御部
５１ ：インバータ
７ ：太陽電池ユニット
７０ ：太陽電池パネル
８ ：外部電源
８１ ：商用交流電源
８２ ：自動車用１２Ｖバッテリ
８３ ：電源ケーブル
１００ ：電動草刈機（草刈機）
２００ ：可搬型充電装置

Claims (6)

1. 電動車両に搭載される車両側バッテリを充電する可搬型充電装置であって、
   充電装置側バッテリと、
   外部電源からの給電によって前記充電装置側バッテリを非急速充電する第１充電制御部と、
   前記充電装置側バッテリからの給電によって前記車両側バッテリを急速充電する第２充電制御部と、
   を備えた可搬型充電装置。
2. 前記可搬型充電装置は、車輪付きフレームを備えている請求項１に記載の可搬型充電装置。
3. 前記車輪付きフレームは、前記電動車両によって牽引可能な被牽引車体である請求項２に記載の可搬型充電装置。
4. 太陽電池ユニットと、前記太陽電池ユニットからの給電によって前記充電装置側バッテリを充電する第３充電制御部とが備えられている請求項１から３のいずれかに記載の可搬型充電装置。
5. 前記第１充電制御部は、前記外部電源として商用交流電源を利用できる請求項１から４のいずれかに記載の可搬型充電装置。
6. 前記第１充電制御部は、前記外部電源として自動車用１２Ｖバッテリを利用できる請求項１から４のいずれかに記載の可搬型充電装置。

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