JP2515092B2 - ２次側がダクト空気冷却された自動車バッテリ充電変成器 - Google Patents
２次側がダクト空気冷却された自動車バッテリ充電変成器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２次側部分がダクト空
気冷却された自動車バッテリ充電変成器に関する。自動
車のバッテリの充電において、変成器の１次側部分を含
む誘導型充電結合器は自動車の変成器２次部分を含む誘
導型充電受け部に挿入され、自動車のバッテリを充電す
る。１次誘導型充電結合器は、性能を高めるために変成
器の２次側部分を冷却するためにダクトに冷却空気を供
給する。
気冷却された自動車バッテリ充電変成器に関する。自動
車のバッテリの充電において、変成器の１次側部分を含
む誘導型充電結合器は自動車の変成器２次部分を含む誘
導型充電受け部に挿入され、自動車のバッテリを充電す
る。１次誘導型充電結合器は、性能を高めるために変成
器の２次側部分を冷却するためにダクトに冷却空気を供
給する。
【０００２】
【従来の技術】大気汚染を少なくするために、現在、電
気自動車が注目されている。これらの電気自動車は再充
電可能なバッテリを有する。バッテリの電力は自動車を
駆動するために使用され、またその他の必要な電力を与
えるために使用される。このような自動車の設計は積載
負荷、性能、充電間の距離、加速度、速度の間で慎重に
バランスさせなければならない。これらの基準の組合わ
せがどうであっても、周期的なバッテリの再充電が必要
とされ、従って自動車がさらに別の経路を採らなければ
ならない場合も生じる。十分に大きなバッテリの場合に
は相当量の電力で再充電する必要がある。自動車が利用
できない時間が最小にされるべきであるので、高速度の
充電が所望される。通常のプラグが使用されたならば、
プラグは高電力に適していなければならず、これは電力
供給システムの部品との接触部と近接するオペレ−タそ
の他の人に危険をもたらす。
気自動車が注目されている。これらの電気自動車は再充
電可能なバッテリを有する。バッテリの電力は自動車を
駆動するために使用され、またその他の必要な電力を与
えるために使用される。このような自動車の設計は積載
負荷、性能、充電間の距離、加速度、速度の間で慎重に
バランスさせなければならない。これらの基準の組合わ
せがどうであっても、周期的なバッテリの再充電が必要
とされ、従って自動車がさらに別の経路を採らなければ
ならない場合も生じる。十分に大きなバッテリの場合に
は相当量の電力で再充電する必要がある。自動車が利用
できない時間が最小にされるべきであるので、高速度の
充電が所望される。通常のプラグが使用されたならば、
プラグは高電力に適していなければならず、これは電力
供給システムの部品との接触部と近接するオペレ−タそ
の他の人に危険をもたらす。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、直接の電気伝
導を必要としない充電ステーションと自動車との間の結
合を行うことが望ましく、磁気結合が望ましい。本発明
によると誘導型充電結合器は手作業で処理され、自動車
の適切な誘導型充電受け部のスロットに挿入される。誘
導型充電結合器は１次変成器と適切な磁気コアとを備え
ている。誘導型充電受け部は磁気コアの残りの部分およ
び変成器２次巻線を備えている。変成器の２次側は適切
な電気装置により充電用のバッテリに接続されている。
導を必要としない充電ステーションと自動車との間の結
合を行うことが望ましく、磁気結合が望ましい。本発明
によると誘導型充電結合器は手作業で処理され、自動車
の適切な誘導型充電受け部のスロットに挿入される。誘
導型充電結合器は１次変成器と適切な磁気コアとを備え
ている。誘導型充電受け部は磁気コアの残りの部分およ
び変成器２次巻線を備えている。変成器の２次側は適切
な電気装置により充電用のバッテリに接続されている。
【０００４】周波数は通常の電力ラインの周波数よりも
非常に高いことが好ましく、高速度の充電では１０キロ
ワット以上である。その結果結合システムに損失が存在
するため発熱する。変成器巻線と、磁気コアと、誘導結
合された分離可能な変成器内に含まれる他の電子装置か
ら発生される熱量は５０ワットを越える可能性がある。
内部温度が性能を最大にするために変成器、整流器接合
部あるいは表面接触の温度において使用された材料の臨
界動作範囲を越えないように、変成器全体および整流器
のようなそれに関係した電子装置を冷却することが望ま
しい。冷却は自動車における冷却装置によって実行され
るが、できる限り自動車全体の重量を制限することが望
ましい。したがって、誘導型充電結合器のための冷却方
法を改善することは望ましい。さらに、変成器２次巻線
および関連した磁気コアを効率的に冷却するためにオフ
ボード冷却表面を使用することも効果的である。充電ス
テーションでのオフボード冷却の使用により、冷却空気
が誘電型充電結合器接続部および誘電型充電結合器を通
って供給される。誘導型充電結合器はオンボード変成器
２次誘導型充電受け部に挿入されるとき、変成器の２次
側と、誘導型充電受け部に関係した整流器およびキャパ
シタのような関係した電子装置とにおける内部空気流通
路と直接結合している。この装置は、大きいオフボード
冷却容量をオンボード変成器および電子装置冷却装置と
結合し、それによって冷却容量を大いに増加させる。結
果として、充電変成器はさらに小型で、軽く、効率的
な、信頼性のあるものとなる。このオフボード冷却は変
成器全体および関係した電子装置の温度を減少し、取外
し可能な１次誘導型充電結合器の表面温度を減少する。
非常に高いことが好ましく、高速度の充電では１０キロ
ワット以上である。その結果結合システムに損失が存在
するため発熱する。変成器巻線と、磁気コアと、誘導結
合された分離可能な変成器内に含まれる他の電子装置か
ら発生される熱量は５０ワットを越える可能性がある。
内部温度が性能を最大にするために変成器、整流器接合
部あるいは表面接触の温度において使用された材料の臨
界動作範囲を越えないように、変成器全体および整流器
のようなそれに関係した電子装置を冷却することが望ま
しい。冷却は自動車における冷却装置によって実行され
るが、できる限り自動車全体の重量を制限することが望
ましい。したがって、誘導型充電結合器のための冷却方
法を改善することは望ましい。さらに、変成器２次巻線
および関連した磁気コアを効率的に冷却するためにオフ
ボード冷却表面を使用することも効果的である。充電ス
テーションでのオフボード冷却の使用により、冷却空気
が誘電型充電結合器接続部および誘電型充電結合器を通
って供給される。誘導型充電結合器はオンボード変成器
２次誘導型充電受け部に挿入されるとき、変成器の２次
側と、誘導型充電受け部に関係した整流器およびキャパ
シタのような関係した電子装置とにおける内部空気流通
路と直接結合している。この装置は、大きいオフボード
冷却容量をオンボード変成器および電子装置冷却装置と
結合し、それによって冷却容量を大いに増加させる。結
果として、充電変成器はさらに小型で、軽く、効率的
な、信頼性のあるものとなる。このオフボード冷却は変
成器全体および関係した電子装置の温度を減少し、取外
し可能な１次誘導型充電結合器の表面温度を減少する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明を理解しやすくす
るため、要約して説明すると、本発明は、誘導型充電結
合器が、変成器２次巻線が冷却されるように自動車の変
成器２次巻線で誘導型充電結合器および誘導型充電受け
部においてダクト冷却流体と共に、オフボード電源およ
びオフボード冷却供給源に接続されることを特徴とす
る。
るため、要約して説明すると、本発明は、誘導型充電結
合器が、変成器２次巻線が冷却されるように自動車の変
成器２次巻線で誘導型充電結合器および誘導型充電受け
部においてダクト冷却流体と共に、オフボード電源およ
びオフボード冷却供給源に接続されることを特徴とす
る。
【０００６】すなわち、本発明を使用する自動車バッテ
リ充電用システムは、分離可能な冷却された１次側を具
備する変成器を備え、この１次誘導型充電結合器は固定
電源から給電され、磁気回路と電気的２次回路を付勢す
るため変成器に挿入される。
リ充電用システムは、分離可能な冷却された１次側を具
備する変成器を備え、この１次誘導型充電結合器は固定
電源から給電され、磁気回路と電気的２次回路を付勢す
るため変成器に挿入される。
【０００７】本発明の別の特徴は、分離可能な部分が変
成器の２次側へ冷却流体を放出し、別の冷却が自動車に
必要とされるように自動車から離れた供給源から冷却流
体を供給する分離可能な部分を含む自動車から分離可能
な部分を有している変成器を含む自動車バッテリ充電シ
ステムを提供することである。
成器の２次側へ冷却流体を放出し、別の冷却が自動車に
必要とされるように自動車から離れた供給源から冷却流
体を供給する分離可能な部分を含む自動車から分離可能
な部分を有している変成器を含む自動車バッテリ充電シ
ステムを提供することである。
【０００８】本発明のさらに別の特徴は、自動車上のバ
ッテリの充電用の自動車に取付けられた部分、および自
動車から離れた電源から分離可能であり、電力が供給さ
れる別の部分とを有する分離可能な変成器にある。冷却
流体は、取付けられた部分の電気特性を改善し、温度を
減少させるように自動車に取付けられた部分を冷却する
ために分離可能な部分に供給される。
ッテリの充電用の自動車に取付けられた部分、および自
動車から離れた電源から分離可能であり、電力が供給さ
れる別の部分とを有する分離可能な変成器にある。冷却
流体は、取付けられた部分の電気特性を改善し、温度を
減少させるように自動車に取付けられた部分を冷却する
ために分離可能な部分に供給される。
【０００９】本発明のさらに別の特徴は、分離可能な自
動車バッテリ充電変成器にあり、その一部分は自動車上
に残り、別の部分は電源に恒久的に接続されるようにそ
こから分離可能である。分離可能な部分は、自動車に恒
久的に取付けられた部分を冷却する冷却流体を放出す
る。
動車バッテリ充電変成器にあり、その一部分は自動車上
に残り、別の部分は電源に恒久的に接続されるようにそ
こから分離可能である。分離可能な部分は、自動車に恒
久的に取付けられた部分を冷却する冷却流体を放出す
る。
【００１０】
【実施例】本発明のその他の目的と利点は添付図面を参
照にした以下の説明と、特許請求の範囲により明白にな
るであろう。図示の実施例において、自動車10は２〜３
人用で、小型貨物の運搬用に構成された自動車である。
これは駆動輪に接続されたモータを駆動するバッテリを
搭載している。適当な電気および機械制御が自動車の速
度および方向を制御するために設けられている。搭載さ
れたバッテリは周期的に再充電されなければならない。
本発明によるシステムでは充電電力は自動車10が自動車
の所有者が休息中、勤務中または、買い物中であるとき
の駐車位置の近くに位置している固定電源12から供給さ
れる。図示の実施例では、自動車10は自動車の所有者の
家の近くの道路14に駐車されている。
照にした以下の説明と、特許請求の範囲により明白にな
るであろう。図示の実施例において、自動車10は２〜３
人用で、小型貨物の運搬用に構成された自動車である。
これは駆動輪に接続されたモータを駆動するバッテリを
搭載している。適当な電気および機械制御が自動車の速
度および方向を制御するために設けられている。搭載さ
れたバッテリは周期的に再充電されなければならない。
本発明によるシステムでは充電電力は自動車10が自動車
の所有者が休息中、勤務中または、買い物中であるとき
の駐車位置の近くに位置している固定電源12から供給さ
れる。図示の実施例では、自動車10は自動車の所有者の
家の近くの道路14に駐車されている。
【００１１】本発明により、自動車は直接的なプラグ挿
入接続により電源12から直接電力を与えられるのではな
く、充電接続は誘導型である。変成器は電源12から電力
を受け、電力を磁気結合を経て自動車の変成器の２次巻
線に転送するように設計されている。２次巻線は自動車
のバッテリを充電するために電気装置を通して適切に接
続されている。電源周波数は変成器パラメータを含む全
ての電源パラメータと関連して選択される。誘導型充電
結合器16は図１では自動車10にプラグとして挿入されて
いる状態で示され、図２では拡大した断面図で示されて
おり、ケーブル18により固定電源12に接続されている。
ケーブル18は電気接続部を含んでいる。図２および３に
見られるように、誘導型充電結合器16は、フェライトの
ように磁性体であり、変成器の磁気回路の一部分である
コア20を含む。磁気回路の平衡は、変成器２次巻線に関
連して自動車中に存在する。１次巻線22は、誘電体容器
24中においてコア20を取巻いている。
入接続により電源12から直接電力を与えられるのではな
く、充電接続は誘導型である。変成器は電源12から電力
を受け、電力を磁気結合を経て自動車の変成器の２次巻
線に転送するように設計されている。２次巻線は自動車
のバッテリを充電するために電気装置を通して適切に接
続されている。電源周波数は変成器パラメータを含む全
ての電源パラメータと関連して選択される。誘導型充電
結合器16は図１では自動車10にプラグとして挿入されて
いる状態で示され、図２では拡大した断面図で示されて
おり、ケーブル18により固定電源12に接続されている。
ケーブル18は電気接続部を含んでいる。図２および３に
見られるように、誘導型充電結合器16は、フェライトの
ように磁性体であり、変成器の磁気回路の一部分である
コア20を含む。磁気回路の平衡は、変成器２次巻線に関
連して自動車中に存在する。１次巻線22は、誘電体容器
24中においてコア20を取巻いている。
【００１２】誘導型充電結合器16はハンドル26を含み、
自動車の誘導型充電受け部ポートに手動で挿入されるこ
とができる。ハンドル26は、図３に見られるようにケー
ブル18を受ける。電気ケーブルに加えて、ケーブル18
は、空気のような大気中に放出されることができる冷却
流体用の冷却流体通路を含む。冷却流体は圧力が加えら
れ、周囲の温度より下に冷却されることが好ましい。こ
れは通常、電力にも重量にも制限のない電源12において
達成されることができる。流体は、図２に見られるよう
に誘導型充電結合器におけるハンドルおよび流体通路28
中に供給される。冷却流体は、コア20および１次巻線22
を冷却する誘導型充電結合器中の通路を通過する。いず
れにしても、それは、誘導型充電結合器を通る通路の終
りに、図２に見られるように誘導型充電結合器出口30お
よび32から放出される。
自動車の誘導型充電受け部ポートに手動で挿入されるこ
とができる。ハンドル26は、図３に見られるようにケー
ブル18を受ける。電気ケーブルに加えて、ケーブル18
は、空気のような大気中に放出されることができる冷却
流体用の冷却流体通路を含む。冷却流体は圧力が加えら
れ、周囲の温度より下に冷却されることが好ましい。こ
れは通常、電力にも重量にも制限のない電源12において
達成されることができる。流体は、図２に見られるよう
に誘導型充電結合器におけるハンドルおよび流体通路28
中に供給される。冷却流体は、コア20および１次巻線22
を冷却する誘導型充電結合器中の通路を通過する。いず
れにしても、それは、誘導型充電結合器を通る通路の終
りに、図２に見られるように誘導型充電結合器出口30お
よび32から放出される。
【００１３】導電型充電結合器における変成器１次巻線
に磁気結合される変成器の２次側は、コア20に面し、磁
気回路の一部分であるコア34および36を含む。コア34お
よび36は、磁性材料から成る。誘導型充電受け部におい
て、２次巻線38および40はコア34および36を取囲み、１
次巻線22に接して位置する。冷却プレート42および44
は、その上にフィン46および48を支持する。フィンは、
その上部および下部で開口する。側面の周囲に、フィン
は２次巻線に直接隣接して冷却流体を誘導する。
に磁気結合される変成器の２次側は、コア20に面し、磁
気回路の一部分であるコア34および36を含む。コア34お
よび36は、磁性材料から成る。誘導型充電受け部におい
て、２次巻線38および40はコア34および36を取囲み、１
次巻線22に接して位置する。冷却プレート42および44
は、その上にフィン46および48を支持する。フィンは、
その上部および下部で開口する。側面の周囲に、フィン
は２次巻線に直接隣接して冷却流体を誘導する。
【００１４】２次側容器50は２次巻線を取囲み、誘導型
充電結合器が挿入される自動車における誘導型充電受け
部ポート52まで上方に延長する。その位置において、２
次側容器は、導電型充電結合器出口30および32から出る
空気を受けて制御する。下方開口部のみが、フィンの間
の冷却プレート42および44に隣接する。底部では、フィ
ンおよび２次側容器は、空気が冷却流体出口54の外部に
放出されるように開口部を有する。
充電結合器が挿入される自動車における誘導型充電受け
部ポート52まで上方に延長する。その位置において、２
次側容器は、導電型充電結合器出口30および32から出る
空気を受けて制御する。下方開口部のみが、フィンの間
の冷却プレート42および44に隣接する。底部では、フィ
ンおよび２次側容器は、空気が冷却流体出口54の外部に
放出されるように開口部を有する。
【００１５】電子装置容器56は２次側容器50に直接固定
され、冷却流体出口54から出る冷却流体を受ける。電子
装置容器56は、自動車10の動力供給および制御に効果的
な様々な電子装置を支持する。もちろん、整流器は２次
巻線の交流出力を整流するために必要であり、自動車の
バッテリの充電のための電圧を調節する。したがって、
整流器58および60は、図２に特に示されている。これら
の整流器は、冷却流体中においてフィン62および64を支
持する。さらに電子装置66もまた、これらの冷却流体に
おいてフィンを支持する。電子装置66は制御された電子
装置あるいは付加的な整流器構造等である。放出される
冷却流68および70はシステムから排出され、自動車から
出ることが好ましい。排出ファンは、所望の流出速度を
供給する必要がある場合にこの流れに適用される。この
ようにして、高エネルギ転送中に変成器２次巻線および
磁界通路に関して適切に導かれる自動車外部からの空気
は、高い冷却流体の流量および冷却された（必要なら
ば）冷却用空気の有効性のために高い冷却容量を供給す
る。臨界値より低く変成器部品の温度を保つための変成
器における温度の制限に加えて、誘導型充電結合器の温
度を制限することも重要であるので、その制限が充電期
間の終りに撤回されるとき、誘電型充電結合器の表面温
度は使用者に危険でないように十分に低い。好ましくは
空気である放出される冷却流体は電子装置を冷却する。
され、冷却流体出口54から出る冷却流体を受ける。電子
装置容器56は、自動車10の動力供給および制御に効果的
な様々な電子装置を支持する。もちろん、整流器は２次
巻線の交流出力を整流するために必要であり、自動車の
バッテリの充電のための電圧を調節する。したがって、
整流器58および60は、図２に特に示されている。これら
の整流器は、冷却流体中においてフィン62および64を支
持する。さらに電子装置66もまた、これらの冷却流体に
おいてフィンを支持する。電子装置66は制御された電子
装置あるいは付加的な整流器構造等である。放出される
冷却流68および70はシステムから排出され、自動車から
出ることが好ましい。排出ファンは、所望の流出速度を
供給する必要がある場合にこの流れに適用される。この
ようにして、高エネルギ転送中に変成器２次巻線および
磁界通路に関して適切に導かれる自動車外部からの空気
は、高い冷却流体の流量および冷却された（必要なら
ば）冷却用空気の有効性のために高い冷却容量を供給す
る。臨界値より低く変成器部品の温度を保つための変成
器における温度の制限に加えて、誘導型充電結合器の温
度を制限することも重要であるので、その制限が充電期
間の終りに撤回されるとき、誘電型充電結合器の表面温
度は使用者に危険でないように十分に低い。好ましくは
空気である放出される冷却流体は電子装置を冷却する。
【００１６】以上、本発明は現在最良と考えられている
形態の実施例について説明されているが、本発明の技術
的範囲を逸脱することなく当業者により種々の変形、変
更、実施態様が明白に認識されるであろう。従って、本
発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載によってのみ
定められる。
形態の実施例について説明されているが、本発明の技術
的範囲を逸脱することなく当業者により種々の変形、変
更、実施態様が明白に認識されるであろう。従って、本
発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載によってのみ
定められる。
【図１】静止したバッテリ充電電源に接続されている電
気的に動力が供給された自動車の斜視図。
気的に動力が供給された自動車の斜視図。
【図２】整流器を含んでいる関係した電子装置容器を通
過する冷却流体通路を示している１次誘導型充電結合器
および２次変成器誘導型充電受け部構造を通る断面図。
過する冷却流体通路を示している１次誘導型充電結合器
および２次変成器誘導型充電受け部構造を通る断面図。
【図３】流体流通路を示す図２に示された構造の分解斜
視図。
視図。
フロントページの続き (72)発明者 ウイリアム・クオン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91803、アルハンブラ、エッジウッド・ ドライブ 1641 (72)発明者 ジョン・ティー・ホール アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91364、ウッドランド・ヒルズ、アンバ ー・ドライブ 21831
Claims (5)
- 【請求項１】 １次巻線および磁性材料から構成され、
誘導型充電結合器上に取付けられている変成器１次側部
分と、前記誘導型充電結合器に冷却流体を供給する手段
と、 前記誘導型充電結合器を取外し可能に受ける誘導型充電
受け部に隣接した２次変成器巻線および関係した磁性材
料を有する変成器２次側部分と、この変成器２次側部分
に隣接した冷却流体通路を定める壁と、および前記変成
器２次巻線に隣接した前記冷却流体通路を通って前記１
次側部分から前記２次巻線に冷却流体を導くダクトとを
具備していることを特徴とする流体冷却変成器。 - 【請求項２】 第１および第２の変成器２次巻線を具備
し、前記壁が前記第１および第２の変成器２次巻線にそ
れぞれ隣接した第１および第２の冷却流体通路を定め、
前記第１および第２の２次巻線が前記誘導型充電結合器
を取外し可能に受ける前記受け部の両側に配置されてい
る請求項１記載の流体冷却変成器。 - 【請求項３】 柔軟なケーブルが前記変成器の１次側部
分に電力を供給するために前記誘導型充電結合器に接続
され、柔軟な冷却流体ホースが前記誘導型充電結合器に
冷却流体を供給するために前記誘導型充電結合器に接続
されている請求項２記載の流体冷却変成器。 - 【請求項４】 変成器２次巻線およびこの変成器２次巻
線と関係した磁気コアを含み誘導型充電受け部を構成し
ている変成器２次側部分と、前記２次巻線に隣接した冷
却ガス通路を定める壁と、 変成器１次電気巻線および磁気コア材料を有しており、
柔軟な接続手段を備えている誘導型充電結合器とを具備
し、 この誘導型充電結合器は前記誘導型充電受け部中に挿入
されることができるように構成され、前記変成器１次巻
線はこの１次巻線と前記２次巻線との間の電力の伝達の
ために前記誘導型充電結合器と前記変成器２次巻線との
間の磁気結合を生成するように前記変成器２次巻線に隣
接して位置され、 さらに、前記誘導型充電結合器に接続された冷却ガスソ
ースを具備し、 前記誘導型充電結合器は冷却ガス出口を有し、この誘導
型充電結合器の冷却ガス出口は前記変成器２次巻線を冷
却するために前記変成器２次巻線に隣接した前記冷却ガ
ス通路に冷却ガスを供給するように構成されていること
を特徴とするガス冷却変成器。 - 【請求項５】 容器が前記変成器の２次側部分に結合
し、前記容器が前記誘導型充電結合器から前記２次巻線
に隣接した前記冷却ガス通路に冷却ガスを導くダクトと
して作用するように前記誘電型充電結合器上の前記冷却
ガスを受ける請求項４記載のガス冷却変成器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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