JP5543195B2

JP5543195B2 - バッテリー充電装置

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Publication number: JP5543195B2
Application number: JP2009297520A
Authority: JP
Inventors: 勝男岡田
Original assignee: OHK RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: OHK RESEARCH INSTITUTE
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2029-12-28
Also published as: JP2011139575A

Description

本発明は、例えば、走行中にエネルギー切れを起こした電池式電気自動車のバッテリーを急速に充電することができるバッテリー充電装置に関する。

近年、動力源としてバッテリーとモーターを用いる電気自動車（電池式電気自動車）が、ＣＯ₂やＮＯｘの排出がなく環境負荷が小さいことから、クリーンエネルギー自動車として注目を受けている。

電池式電気自動車は、一般的に、ニッケル水素充電池やリチウムイオン充電池などのバッテリーを外部電力を用いて充電し、バッテリーに充電された電気エネルギーを用いてモーターを駆動させることによって、動力を得るように構成されている。

しかしながら、電池式電気自動車の走行距離は、バッテリーの容量に依存するため、特に、小容量のバッテリー（２０ｋＷ程度までのバッテリー）が採用された電池式電気自動車では、数十kmから１００km程度しか走行することができない。

また、バッテリーは日々の使用によって劣化し、一般的な残容量計では、バッテリーの残容量を正確に測定できない場合があり、残容量計の表示ではバッテリーの容量が残っていても、実際にはモーターを駆動するだけのエネルギーが残っていないということが生じえる。

このため、長距離走行の最中に、バッテリーが突然エネルギー切れを起こし、自動車を動かせなくなってしまうことが懸念される。
このような場合、電池式電気自動車のバッテリーを急速充電可能な高出力の充電装置を、自動車が緊急停車している位置まで運搬する必要があるが、一般的に、急速充電可能な高出力の充電装置は、大型で、かつ、外部からの安定的な高圧受電を必要としていた。

本発明はこのような現状に鑑み、エネルギー切れを起こした電池式電気自動車のバッテリーを急速に充電することができ、また、容易に運搬することもできるバッテリー充電装置を提供することを目的とする。

本発明は、前述したような従来技術における課題および目的を達成するために発明されたものであって、本発明のバッテリー充電回路は、外部バッテリーを充電するためのバッテリー充電装置であって、
前記バッテリー充電装置は、
複数の内部バッテリーと、
前記内部バッテリーを並列に接続して充電を行うための充電回路と、
前記内部バッテリーを直列に接続して外部バッテリーの充電を行うための出力回路と、
前記外部バッテリーへの充電を制御するための充電制御装置と、
を備え、
前記充電制御装置は、記憶手段を含み、前記外部バッテリーを充電する際に、該充電時の充電特性を前記記憶手段に記憶するように構成されるとともに、
前記充電回路が取り外し可能であって、前記内部バッテリーと前記出力回路とを備えた可搬型バッテリー充電装置とすることが可能なように構成されていることを特徴とする。

また、本発明のバッテリー充電装置は、前記出力回路に、変圧器を備えることを特徴とする。
また、本発明のバッテリー充電装置は、前記出力回路に、インバータ及びコンバータを備えることを特徴とする。

また、本発明のバッテリー充電装置は、外部バッテリーを充電するためのバッテリー充電装置であって、
前記バッテリー充電装置は、
複数の内部バッテリーと、
前記内部バッテリーを並列に接続して充電を行うための充電回路と、
前記内部バッテリーを並列に接続して充電を行うための出力回路と、
前記外部バッテリーへの充電を制御するための充電制御装置と、
を備え、
前記出力回路は、インバータ及び変圧器を備え、
前記充電制御装置は、記憶手段を含み、前記外部バッテリーを充電する際に、該充電時の充電特性を前記記憶手段に記憶するように構成されるとともに、
前記充電回路が取り外し可能であって、前記内部バッテリーと前記出力回路とを備えた可搬型バッテリー充電装置とすることが可能なように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の内部バッテリーを有することによって、内部バッテリーを長時間かけて充電しておくことによって、高出力の出力が得られ、短時間で外部バッテリーの充電をすることができるバッテリー充電装置とすることができる。

図１は、本発明のバッテリー充電装置の構成図である。図２は、本発明のバッテリー充電装置の別の実施例の構成図である。

以下、本発明の実施の形態（実施例）を、図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明のバッテリー充電装置の構成図である。
本発明のバッテリー充電装置１０は、複数の内部バッテリー１２と、これらの内部バッテリー１２を並列に接続して、内部バッテリー１２の充電を行うための充電回路１４と、内部バッテリー１２を直列に接続して、充電電流を出力するための出力回路１６とを備えている。

なお、端子Ａと端子Ａ’は電気的に接続された状態となっている。
このように構成することによって、例えば、バッテリー充電装置１０が待機状態（非使用状態）の時に、充電回路１４を介して外部電源から充電を行い、複数の内部バッテリー１２を充電しておき、バッテリー充電装置１０が使用状態の時には、複数の内部バッテリー１２を直列接続とする出力回路１６を介して、外部バッテリー１８の充電を行うことができる。

この待機状態における複数の内部バッテリー１２の充電の際には、内部バッテリー１２を並列状態で接続するように直列スイッチ２６ａをＯＦＦ状態とし、並列スイッチ２６ｂをＯＮ状態となるようにスイッチを切り替え、充電スイッチ２８をＯＮ状態とすることによって、例えば、４８Ｖの充電電圧によってゆっくりと時間をかけて充電をすることができる。

一方で、外部バッテリー１８の充電を行う際には、内部バッテリー１２を直列状態で接続するように並列スイッチ２６ｂをＯＦＦ状態とし、直列スイッチ２６ａをＯＮ状態となるようにスイッチを切り替え、出力スイッチ３０をＯＮ状態とすることによって、内部バッテリー１２の数に応じた電圧、例えば、３００Ｖの充電電圧によって、外部バッテリー１８の急速充電を行うことができる。

このため、例えば、低出力・不安定な外部電源しかない場合であっても、複数の内部バッテリー１４を長時間かけて充電することができるので、高出力の充電電流が必要となる場合であっても、別途、高出力・安定な電源を用意する必要がなく、コストを抑えることができる。

また、本発明のバッテリー充電装置１０では、複数の内部バッテリー１２と外部バッテリー１８との間に、外部バッテリー１８の充電を制御するための、充電制御装置２０を備えるように構成されている。

なお、この充電制御装置２０は、記憶手段２２と演算手段２４から構成されており、記憶手段２２に、外部バッテリー１８に対して固有に決められる識別番号や外部バッテリー１８を充電した際の充電特性などが記憶されている。

このように、記憶手段２２に記憶された外部バッテリー１８の充電特性に基づいて、演算手段２４において外部バッテリー１８の充電制御の最適化を行うことによって、外部バッテリー１８の充電を、より迅速に、かつ、効率よく行うことができる。このため、内部バッテリー１２を満充電した状態であれば、複数の外部バッテリー１８に対して、充電を行うことも可能となる。

さらには、外部バッテリー１８を充電する際には、その充電時の充電特性を記憶手段２２に記憶することによって、外部バッテリー１８を再度充電する際に、さらに最適化された充電制御を行うことができる。

なお、本発明のバッテリー充電装置１０から、外部バッテリー１８に対して充電を行う場合には、複数の内部バッテリー１２と外部バッテリー１８との間に何も介さず、直接的に接続してもよい。

また、複数の内部バッテリー１２と外部バッテリー１８との間に変圧器を介して昇圧したり、インバータを介して充電電流を交流に変換してから外部バッテリー１８の充電を行うように構成してもよい。

図２は、本発明のバッテリー充電装置の別の実施例における構成図である。
この実施例のバッテリー充電装置１０では、複数の内部バッテリー１２と外部バッテリー１８との間の出力回路に、ＤＣ／ＡＣ変換回路３２（インバータ）、変圧器３４、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４（コンバータ）を備えている。さらに、この実施例のバッテリー充電装置１０では、複数の内部バッテリー１２を直列接続させるための回路を設けず、複数の内部バッテリー１２は常に並列接続されている。

この実施例のバッテリー充電装置１０では、変圧器３４によって、出力回路１６から出力される電圧を、外部バッテリー１８を急速充電するために必要となる出力電圧、例えば、３００Ｖの出力電圧まで昇圧することによって、外部バッテリー１８の急速充電を可能としている。

このように構成することによって、複数の内部バッテリー１２に蓄積されたエネルギーを効率的に使用することができ、複数の内部バッテリー１２に蓄積されたエネルギーのほぼ全てを外部バッテリー１８の充電のために用いることができる。

また、本発明のバッテリー充電装置１０は、複数の内部バッテリー１２と、充電回路１４を取り外すことができる。このように構成することによって、例えば、走行中にエネルギー切れを起こした電池式電気自動車の充電をする場合であっても、複数の内部バッテリー１２と、出力回路１６のみを備え、比較的小型・軽量な、可搬型バッテリー充電装置とすることができる。

このように、可搬型バッテリー充電装置とした場合であっても、複数の内部バッテリー１２を直列に接続した状態で、外部バッテリー１８の充電を行うように、出力回路１６が構成されているため、高出力で外部バッテリー１８を充電することができ、短時間で、外部バッテリー１８を使用可能な状態まで充電することができる。

なお、本発明のバッテリー充電装置１０では、充電対象である外部バッテリー１８は、電池式電気自動車で用いられる高価なバッテリー（例えば、リチウムイオンバッテリーなど）を想定しており、また、バッテリー充電装置１０の複数の内部バッテリー１２は、比較的安価なバッテリー（例えば、鉛蓄電池など）を想定している。

このように、複数の内部バッテリー１２として、比較的安価なバッテリーを用いることによって、バッテリー充電装置１０の製造コスト、維持コストを低減させることができ、低コストのバッテリー充電装置１０を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１０バッテリー充電装置
１２内部バッテリー
１４充電回路
１６出力回路
１８外部バッテリー
２０充電制御手段
２２記憶手段
２４演算手段
２６ａ直列スイッチ
２６ｂ並列スイッチ
２８充電スイッチ
３０出力スイッチ
３２ＤＣ／ＡＣ変換回路
３４変圧器
３６ＡＣ／ＤＣ変換回路

Claims

外部バッテリーを充電するためのバッテリー充電装置であって、
前記バッテリー充電装置は、
複数の内部バッテリーと、
前記内部バッテリーを並列に接続して充電を行うための充電回路と、
前記内部バッテリーを直列に接続して外部バッテリーの充電を行うための出力回路と、
前記外部バッテリーへの充電を制御するための充電制御装置と、
を備え、
前記充電制御装置は、記憶手段を含み、前記外部バッテリーを充電する際に、該充電時の充電特性を前記記憶手段に記憶するように構成されるとともに、
前記充電回路が取り外し可能であって、前記内部バッテリーと前記出力回路とを備えた可搬型バッテリー充電装置とすることが可能なように構成されていることを特徴とするバッテリー充電装置。
前記出力回路に、変圧器を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー充電装置。
前記出力回路に、インバータ及びコンバータを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリー充電装置。
外部バッテリーを充電するためのバッテリー充電装置であって、
前記バッテリー充電装置は、
複数の内部バッテリーと、
前記内部バッテリーを並列に接続して充電を行うための充電回路と、
前記内部バッテリーを並列に接続して充電を行うための出力回路と、
前記外部バッテリーへの充電を制御するための充電制御装置と、
を備え、
前記出力回路は、インバータ及び変圧器を備え、
前記充電制御装置は、記憶手段を含み、前記外部バッテリーを充電する際に、該充電時の充電特性を前記記憶手段に記憶するように構成されるとともに、
前記充電回路が取り外し可能であって、前記内部バッテリーと前記出力回路とを備えた可搬型バッテリー充電装置とすることが可能なように構成されていることを特徴とするバッテリー充電装置。