JP2023518490A - 車両バッテリを充電するための充電アダプタ - Google Patents

Abstract

車両バッテリ（１００）を充電するための充電アダプタ（１１０）を述べる。充電アダプタ（１１０）は、支持体（１１５）と、この支持体（１１５）に取り付けられ、充電磁場に反応してＡＣ充電電流を生じさせる充電コイル（１２０）とを有する。さらに、充電アダプタ（１１０）は、支持体（１１５）に取り付けられ、ＡＣ充電電流を基にして整流された充電電流を生成する構成とされた整流器（１２５）を有する。さらに、充電アダプタ（１１０）は、車両バッテリ（１００）のプラス極（１０１）とマイナス極（１０２）に嵌め込まれる形態とされた、支持体（１１５）に取り付けられたプラス接触子（１１１）および支持体（１１５）に取り付けられたマイナス接触子（１１２）を有する。加えて、充電アダプタ（１１０）は、整流された充電電流をプラス接触子（１１１）およびマイナス接触子（１１２）に導く形態とされた配線部（１２１，１２２）を有する。

Description

本発明は、車両バッテリを効率的で正確に且つ便利な方法で充電できるようにする充電アダプタに関する。

車両は、通常、車両の電気消費部を動かすための電気エネルギーを蓄える構成とされた車両バッテリ、特に鉛蓄電池を有している。ここで、車両バッテリ（特に、鉛スタータバッテリ）は、通常、自己放電が比較的早い。このことは、バッテリの比較的長い放電および／または深放電の場合に劣化が早まるという結果を招く可能性がある。このため、車両バッテリ、特に鉛蓄電池は、バッテリの寿命を延ばすためにできるだけ完全に充電する必要がある。

本明細書は、（特に、車両の製造中および／または車両バッテリの保管中に）車両バッテリの効率的で正確且つ便利な充電を可能にする技術的課題を問題にする。

この課題は、独立請求項により解決される。有利な実施形態は、とりわけ、従属請求項に記載されている。独立特許請求項に従属する特許請求項の追加的な特徴部は、独立特許請求項の特徴部が無くても、または、独立特許請求項の特徴部の一部と組み合わされるだけでも、独立特許請求項の全ての特徴部を組み合わせたものから独立した独自の発明を形成することができ、それが独立特許請求項の対象、分割出願の対象または後願の対象になり得ることを指摘しておく。このことは、明細書に記載された技術的教示にも同様に当てはまり、独立特許請求項の特徴部から独立した発明を形成することができる。

一態様により、車両バッテリを充電するための充電アダプタを述べる。充電アダプタは、（自動車）車両用の１２Ｖの車両バッテリ、鉛蓄電池および／またはスタータバッテリを充電する形態にされていてもよい。車両バッテリは、例えば、５０Ａｈ以上の蓄電容量を有していてもよい。充電アダプタは、車両バッテリの上面および／または蓋部に嵌め込む（差し込む）ことができる嵌め込み（差し込み）可能な載積体（キャップ）として形成することができる。このとき、例えば、充電アダプタの接触子は、車両バッテリの上面および／または蓋部に充電アダプタを保持するために、その接触子を車両バッテリの上面および／または蓋部における対応する電極の上に嵌め込むことができるように形成することができる。

充電アダプタは、支持体を有する。支持体は、プレートとして、特に硬質プレートとして形成することができる（プレートは、例えば、車両バッテリの上面および／または蓋部の少なくとも一部または全てを覆う。）。代替的に、支持体は、フィルムとして、特に接着フィルムとして形成することができる（フィルムは、例えば、車両バッテリの上面または蓋部の上に置く若しくは接着することができる。）。支持体を介して充電アダプタの様々な構成要素を一体にまとめることができる。

さらに、充電アダプタは、支持体に取り付けられ、充電磁場に反応してＡＣ充電電流を生じさせる形態とされた充電コイルを有している。充電磁場は、例えば、誘導型の充電器により生じさせることができ、その誘導型の充電器は、通常、充電アダプタの充電コイルと相補的なコイルを備えている。充電磁場は、例えば、充電する場の周波数が３０ｋＨｚから１２０ｋＨｚの範囲の交替場とすることができる。

充電コイルは、フラットコイルを有し、特にはフラットコイルである。充電コイルの一つ又は複数の巻線はここで、充電アダプタの支持体に平行（および／または車両バッテリの上面および／または蓋部に平行）に配設することができる。特に、充電コイルは、充電磁場を生じさせる形態とされた誘導型の充電器を車両バッテリの充電のために支持体上に置くことができる（その結果、充電コイルにＡＣ充電電流が誘起される）ように支持体に配設することができる。代替的または付加的に、充電コイルは、誘導型の充電器を支持体上に置いたときに、誘導型の充電器のコイルと充電コイルとの間の結合係数が最大であるように支持体に配設することができる。こうして、便利でエネルギー効率の高い車両バッテリの充電プロセスを可能にすることができる。

充電アダプタは、支持体に取り付けられ、ＡＣ充電電流を基にして整流された充電電流を生成する構成とされた整流器（例えば、スイッチ式の整流器および／またはダイオード式の整流器）を有している。さらに、充電アダプタは、充電バッテリの充電プロセス中に（車両バッテリの上に充電アダプタが嵌め込まれているとき）、充電電流および／または（車両バッテリにおける）充電電圧を設定、特に（それぞれの目標値に）調節するように構成されている充電コントローラを有している。こうして、特に信頼できる充電バッテリの充電プロセスを可能にすることができる。

その上、充電アダプタは、（電気を通すように充電アダプタを車両バッテリにつなげるために）車両バッテリのプラス極とマイナス極に嵌め込むことができる形態とされた、支持体に取り付けられたプラス接触子および支持体に取り付けられたマイナス接触子を有している。接触子と電極は、互いに相補的に形成することができる。

充電アダプタは、整流された充電電流をプラス接触子およびマイナス接触子に導く形態とされた配線部も有している。整流器において作られた整流済みの充電電流は、次に、配線部および接触子を介して、充電される車両バッテリの電極に導くことができる。ここで、配線部の少なくとも一つは、安全装置、特にヒューズを備えることができる。こうして、特に安全な充電プロセスを可能にすることができる。

このように、車両バッテリを充電するために車両バッテリの上に置くことができる充電アダプタを述べることで、信頼性が高く便利な充電プロセスを可能にすることができる。

充電装置のプラス接触子および／またはマイナス接触子は、スライド可能に支持体に配設することができる。換言すれば、プラス接触子および／またはマイナス接触子は、プラス接触子とマイナス接触子の間の距離が変更可能であるように支持体に配設することができる。特に、プラス接触子および／またはマイナス接触子は、レール上をスライド可能に支持体に配設することができる。従って、充電アダプタは、接触子同士の距離および／または接触子の位置同士の距離を変更することができるように形成することができる。こうして、充電アダプタは、様々なタイプの車両バッテリに便利に適合させることができる。

充電アダプタは、表示部（特にディスプレイ）を有することができる。さらに、充電アダプタは、車両バッテリの温度に関するデータ、充電電流に関するデータおよび／またはバッテリ電圧に関するデータを取得する構成とされた制御ユニットを有することができる。データは、充電アダプタの一つまたは複数のセンサ（例えば、電流センサ、電圧センサおよび／または温度センサ）を介して提供することができる。さらに、制御ユニットは、取得したデータを表示部により表示する構成とすることができる。こうして、ユーザは、特に信頼できる便利な方法で充電プロセスを監視することができる。

充電アダプタは、通信ユニットを有することができ、この通信ユニットは、（充電対象の）車両バッテリに関するデータおよび／または車両バッテリの充電プロセスに関するデータを通信接続を介して、特に、無線通信接続を介して送信する構成とされている。特に、車両バッテリの温度に関するデータ、充電電流に関するデータおよび／またはバッテリ電圧に関するデータを通信接続を介して送信することができる。こうして、充電プロセスの利便性を高めることができる。特に、充電プロセスを遠隔監視することを可能にすることができる。

充電アダプタの制御ユニットは、プラス接触子とマイナス接触子の間の設定距離に関する距離情報を取得する構成とすることができる。さらに、制御ユニットは、充電アダプタが取り付けられているか嵌め込まれているかの少なくともいずれかとされた車両バッテリの充電プロセスを距離情報に応じて操作する構成とすることができる。こうして、様々なタイプの車両バッテリのための充電プロセスを、信頼性が高く便利な方法で可能にすることができる。

さらに他の態様により、本明細書において述べた充電アダプタを有する（道路）自動車（特に、乗用車または商用車またはバス）を述べる。

さらに他の態様により、充電される多数の車両バッテリおよび対応する数の充電アダプタのための載置面を有する充電ラック（Ｌａｄｅｒｅｇａｌ）を述べる。さらに、充電ラックには、一つ又は複数の誘導型の充電器を配設することができる。

本明細書で述べる装置およびシステムは、単独で用いることができるだけでなく、本明細書で述べる他の装置およびシステムとの組み合わせによっても用いることができることに留意されたい。さらに、本書面で述べる装置およびシステムの任意の態様は、多様な仕方で互いに組み合わせることができる。特に、請求項の特徴部は、多様な仕方で互いに組み合わせることができる。

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。

充電アダプタを付けた例示的な車両バッテリを示す図である。 例示的な充電アダプタを示す図である。

冒頭で説明したように、本明細書は、車両バッテリの効率的で便利な充電を可能にすることを問題とする。これに関連して、図１ａは、例示的な車両バッテリ１００、特に鉛蓄電池および／またはスタータバッテリおよび／または１２Ｖバッテリを示す。バッテリ１００は、プラス極１０１とマイナス極１０２を有し、それらは通常、バッテリ１００のケーシング１０５の上面に配設されている。電極１０１，１０２は、通常、車両の電気系統の導電線に接続される。

さらに、図１ａは、支持体１１５を備えた例示的な充電アダプタ１１０を示す。支持体１１５には、バッテリ１００のプラス極１０１に（導電的に）接続される形態とされたプラス接触子１１１が配設され（特に取り付けられ）ている。さらに、支持体には、バッテリのマイナス極１０２に（導電的に）接続される形態とされたマイナス接触子１１２が配設され（特に取り付けられ）ている。特に、充電アダプタ１１０は、接触子１１１，１１２を対応する電極１０１，１０２の上に嵌め込むことができ、それにより、充電アダプタ１１０がバッテリ１００上に保持されるように形成されていてもよい。

接触子１１１，１１２の少なくとも一つは、スライド可能、例えば、レール１１６に沿ってスライド可能に支持体１１０に取り付けられていてもよい。こうして、様々な寸法のバッテリ１１０および／または様々なタイプのバッテリ１１０に充電アダプタ１１０を適合させることを可能にすることができる。

図１ｂに示すように、充電アダプタ１１０は、誘導型のエネルギー伝送用に形成されている充電コイル１２０を有している。充電コイル１２０は、充電アダプタ１１０の支持体１１５に平たく配設することができる。充電コイル１２０は、充電磁場に反応して（交流）電流を生じさせる形態とすることができる。誘導電流は、整流器１２５を通じて車両バッテリ１１０を充電するための（整流された）充電電流に変換することができる。整流された充電電流は、配線部１２１，１２２を介して接触子１１１，１１２へと、そして、車両バッテリ１１０へと導くことができる。

従って、充電アダプタ１１０は、充電コイル１２０を介して充電器１５０から電気エネルギーを受け取り、車両バッテリ１１０を充電するために接触子１１１，１１２に引き渡す形態とすることができる。

そこで、バッテリ１００（鉛蓄電池、リチウムイオン電池等）を充電するための充電アダプタ１１０を述べるが、この充電アダプタは、例えば、バッテリ１００上に載置するための嵌め込み可能な載積体（キャップ）として形成されている。この充電アダプタ１１０により、充電器１５０から車両バッテリ１００への誘導型のエネルギー伝送が可能になる。

充電アダプタ１１０は、バッテリ製造の終わりにおよび／またはバッテリ１００の保管中に（充電器１５０を電気的に接触させることなく）バッテリ１００を充電するために用いることができる。代替的または付加的に、充電アダプタ１１０は、（例えば、車両販売店における）倉庫でバッテリ１００を充電するために用いることができる。このとき、充電アダプタ１１０は、様々なバッテリ１００を充電するために用いることができる。充電アダプタ１１０は、必要に応じて輸送プロセス中にバッテリ１００を充電するためにも使用することができる。

充電アダプタ１１０は、ダイオード結合および／または整流器１２５を備えた平坦なコイル載積体として形成されていてもよい。この場合、載積体は、バッテリ１００の蓋部１０６の大きさを有することができる。充電アダプタ１１０は、充電プロセス、特に充電電流を調節するために、充電コントローラ１２６を有することができる。充電アダプタ１１０の支持体１１５は、必要に応じてバッテリ１００の蓋部１０６上に接着することができる可撓性のフィルムとして（例えば、バッテリの種類の識別札として）形成されていてもよい。

図１ｂに示すように、整流器１１５と接触子１１１，１１２の間の導体トラック１２１，１２２は、安全装置（ヒューズ）１２７として形成されていてもよい。こうして、充電プロセス時の短絡を高い信頼性で防止することができる。

接触子１１１，１１２の距離は、可変または変更可能に形成されていてもよい。こうして、充電アダプタ１１０は、様々なバッテリの大きさに合わせることができる。接触子１１１，１１２の距離はここで、バッテリの大きさの目安を与える。例えば、充電アダプタ１１０の制御ユニット１３０は、接触子１１１，１１２の設定距離を取得する形態とされていてよい。そうすると、バッテリ１００の充電プロセスは、接触子１１１，１１２の設定距離に応じて実行することができる。

充電アダプタ１１０は、バッテリ１００の蓋部１０６の全体を覆うのではなく、バッテリ１００の電極１０１，１０２の周りの領域だけを覆うのに用いるバッテリ電極カバーとして形成されていてもよい。こうして、特にコンパクトな充電アダプタ１１０を提供することができる。

充電アダプタ１１０は、表示部１２８を有し、この表示部が、例えば、バッテリ１００の温度、充電電流および／またはバッテリ電圧を表示する形態とされている。さらに、充電プロセス（例えば、充電電流、バッテリ電圧および／または温度）に関するデータは、記憶ユニット（不図示）に保存しおよび／または無線データ通信ユニット１２９を介して伝送することができる。こうして、例えば、充電プロセスの品質を監視しおよび／または検証することができる。

複数の車両バッテリ１００を充電するために、（電力仕様に応じた一つ又は複数の充電アダプタ１１０に対してそれぞれ一つの送信コイルを備えた）複数の誘導型エネルギー受け渡し装置１５０を備えた充電ラックが提供されてもよい。その場合、車両バッテリ１００は、充電アダプタ１１０とともに充電ラックに設置され、必要に応じて充電することができる。

本明細書で述べた充電アダプタ１１０により、車両バッテリ１００の効率的で正確な充電を可能にすることができる。こうして、低い充電状態および／または深い放電を避けることができるので、車両バッテリ１００の寿命を延ばすことができる。製造、輸送および／または保管時のバッテリ１００の取り扱いを簡素化することができる。必要があれば、輸送中の一つ又は複数のバッテリ１００の充電（例えば、商用車または列車での環境発電（エネルギーハーベスティング）など）を可能にすることができる。さらに、信頼性が高く効率的なバッテリ１００の（特に保管状態における）監視を可能にすることができる。

本発明は、示された実施例に限定されない。特に、明細書および図面は、提案した方法、装置およびシステムの原理を例示的に分かり易く示すことだけを意図していることに留意すべきである。

Claims (12)

1. 車両バッテリ（１００）を充電するための充電アダプタ（１１０）であって、
   支持体（１１５）と、
   支持体（１１５）に取り付けられ、充電磁場に反応してＡＣ充電電流を生じさせる形態とされた充電コイル（１２０）と、
   支持体（１１５）に取り付けられ、ＡＣ充電電流を基にして整流された充電電流を生成する構成とされた整流器（１２５）と、
   車両バッテリ（１００）のプラス極（１０１）とマイナス極（１０２）に嵌め込まれる形態とされた、支持体（１１５）に取り付けられたプラス接触子（１１１）および支持体（１１５）に取り付けられたマイナス接触子（１１２）と、
   整流された充電電流をプラス接触子（１１１）およびマイナス接触子（１１２）に導く形態とされた配線部（１２１，１２２）と、
   を有する充電アダプタ（１１０）。
2. 請求項１に記載の充電アダプタ（１１０）であって、車両バッテリ（１００）の蓋部（１０６）に嵌め込むことができる嵌め込み可能な載積体として形成された充電アダプタ（１１０）。
3. 支持体（１１５）がフィルムとして形成され、特に接着フィルムとして形成されている請求項１または２に記載の充電アダプタ（１１０）
4. 支持体（１１５）がプレートとして、特に硬質プレートとして形成されている請求項１または２に記載の充電アダプタ（１１０）。
5. プラス接触子（１１１）および／またはマイナス接触子（１１２）は、スライド可能に支持体（１１５）に配設され、および／または、
   プラス接触子（１１１）および／またはマイナス接触子（１１２）は、プラス接触子（１１１）とマイナス接触子（１１２）の間の距離が変更可能であるように支持体（１１５）に配設され、および／または、
   プラス接触子（１１１）および／またはマイナス接触子（１１２）は、レール（１１６）上をスライド可能に支持体（１１５）に配設されている
   請求項１から４のいずれか一項に記載の充電アダプタ（１１０）。
6. 充電コイル（１２０）は、フラットコイルを有し、特にはフラットコイルであり、および／または、
   充電コイル（１２０）は、充電磁場を生じさせる形態とされた誘導型の充電器（１５０）を車両バッテリ（１００）の充電のために支持体（１１５）上に置くことができるように支持体（１１５）に配設されている、および／または
   充電コイル（１２０）は、誘導型の充電器（１５０）を支持体（１１５）上に置いたときに、誘導型の充電器（１５０）のコイルと充電コイル（１２０）との間の結合係数が最大であるように支持体（１１５）に配設されている
   請求項１から５のいずれか一項に記載の充電アダプタ（１１０）。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の充電アダプタ（１１０）であって、
   表示部（１２８）を有し、
   車両バッテリ（１００）の温度に関するデータ、充電電流に関するデータおよび／またはバッテリ電圧に関するデータを取得し、
   表示部（１２８）により表示する
   構成とされた制御ユニット（１３０）を有する
   充電アダプタ（１１０）。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の充電アダプタ（１１０）であって、
   車両バッテリ（１００）の充電プロセス中に、充電電流および／または充電電圧を設定、特に調節する構成とされている充電コントローラ（１２６）を有している充電アダプタ（１１０）。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の充電アダプタ（１１０）であって、
   通信ユニット（１２９）を有し、当該通信ユニットは、車両バッテリ（１００）に関するデータおよび／または車両バッテリ（１００）の充電プロセスに関するデータを通信接続を介して、特に、無線通信接続を介して送信する構成とされている充電アダプタ（１１０）。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の充電アダプタ（１１０）であって、
    制御ユニット（１３０）を有し、当該制御ユニットは、
    プラス接触子（１１１）とマイナス接触子（１１２）の間の設定距離に関する距離情報を取得し、
    充電アダプタ（１１０）が取り付けられている車両バッテリ（１００）の充電プロセスを距離情報に応じて操作する
    構成とされている充電アダプタ（１１０）。
11. 配線部（１２１，１２２）の少なくとも一つは、安全装置（１２７）、特にヒューズを備えている請求項１から１０のいずれか一項に記載の充電アダプタ（１１０）。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の充電アダプタ（１１０）であって、
    １２Ｖの車両バッテリ（１００）を充電する構成とされ、および／または、
    鉛蓄電池（１００）を充電する構成とされ、および／または、
    スタータバッテリ（１００）を充電する構成とされた
    充電アダプタ（１１０）。

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