JP5594454B2 - 複数電池充電装置 - Google Patents

Description

本発明は充電装置に関し、特に電気自動車の電池の充電装置に関する。

従来、複数の電池を充電する充電装置として、下記の特許文献１などが知られている。この特許文献１に記載されている充電方法は、あらかじめ蓄電器に交流電源から作られる直流電力を蓄めておき、電気自動車の電池に充電するときに、その蓄電器の電力を供給する手段を備えておくことにより、複数の電気自動車の充電を可能にしている。
特開２００６−２０４３８

上記の従来の充電装置は、電気自動車１台当たりの充電電流が大きく、かつ複数台の充電が同時におきる一方、充電時間を１日２４時間あたりでみたときの割合が低いことから、電力消費の平準化を行うために蓄電器を有効に活用している。

蓄電器の放電時間が蓄電時間より短いので、交流電源から作られる直流電力は充電のときに必要となる直流電力より小さく、交流から直流に交換するＡＣＤＣコンバータの最大電力は小さくてよい。更に、複数の電気自動車に充電電流を供給できるようにするために１台が蓄電器を独占しないようにする手段が付加されている。

しかしながら、上記の充電装置の蓄電器は大きい容量を必要とするので、充電装置の容積、重量、コストのいずれも大きくなるという問題点がある。しかし、一方、複数台の電気自動車の電池を蓄電器の助けを借りずに充電をしようとすると、その充電電流が電気自動車の要求に見合った充電装置を複数台用意しなければならず、この場合も容積、重量、コストのいずれも大きくなる。

そこで本発明は、蓄電器を使用せずに、かつ充電装置の規模を大きくすることなく、複数の電池の充電を行うことができる手段を提供することを目的としている。

本発明の複数電池充電装置は、電池と定電流電源と電池が要求する充電電流と定電流電源が出力できる最大電流の情報を交換できる通信手段を持つ制御回路からなる複数の充電装置において、共用定電流電源とその共用定電流電源を複数の定電流電源のどれか１つに並列接続させるリレーと複数の制御回路の信号を処理してそのリレーをオンオフさせる駆動回路から構成されている。

電気自動車の充電電流は最初は１００〜２００Ａでスタートするが、その期間は充電時間全体の１０〜３０％を占めるだけで、それを過ぎると初期電流の５０〜７０％に下がり、更に５０％以下に下がる。初期電流の５０％以下になっている時間は充電時間全体の５０％以上を占めるケースが多い。従って第１の定電流電源と第２の定電流電源と共用定電流電源が仮に各々５０Ａの最大出力電流の能力を持っていれば、初期充電電流として１００Ａを要求する電気自動車を１回の充電時間の半分の時間を空けて交互に充電しても１００Ａの能力を持つ単独充電装置２台分とほぼ同じ働きをする。すなわち、本発明の複数電池充電装置は定電流電源の能力が合計１５０Ａでも、１００Ａの能力を持つ２台の充電装置と充電時間の点で同等の効果を発揮するので経済効果が大きい。また、電力の平準化にも効果がある。

図１は請求項１発明の実施の形態を示す例である。

図において、第１の電池１ａがコネクタ１０１ａを介して第１の定電流電源２ａに接続されている。また、図中３ａと４ａは互いに情報を交換して充電を制御する第１の制御回路の各々電池側と定電流電源側である。これらが第１の充電装置を構成している。第２の充電装置も図に示すように同様な構成である。

図において、共用定電流電源６はリレー１０ａ、１１ａ、１０ｂ、１１ｂを介して第１の定電流電源２ａか第２の定電流電源２ｂのいずれかに並列接続される。リレー１０ａ、１１ａ、１０ｂ、１１ｂはリレー駆動回路５によって駆動されるが、リレー１０ａと１１ａがオン状態のときはリレー１０ｂと１１ｂはオンにならない。また、逆にリレー１０ｂと１１ｂがオンのときはリレー１０ａと１１ａはオンにならない。

図において、第１の電池１ａが第２の電池１ｂより先に接続されると、第１の制御回路の定電流電源側４ａは第１の定電流電源２ａの最大出力電流に共用定電流電源６の最大出力電流を加えた値を出力可能な電流として第１の制御回路の電池側３ａに伝える。第１の電池１ａからはその出力可能な電流を上限とする値が要求される。要求された値が第１の定電流電源２ａの最大出力電流より大きいときは共用定電流電源６を第１の定電流電源２ａに並列に接続させるリレー１０ａと１１ａをオンして充電を開始する。

続いて、第２の電池１ｂがコネクタ１０１ｂを介して接続されると、第２の制御回路の定電流電源側４ｂは共用定電流回路６が使用中であるのを知り、第２の定電流電源２ｂの最大出力電流を出力可能な電流として第２の制御回路の電池側３ｂに伝える。第２の電池１ｂからはその出力可能な電流を上限とする値が要求されるので第２の定電流電源２ｂだけで充電を開始する。

第１の電池１ａの充電が進み、第１の制御回路の電池側３ａを介して要求される充電電流が第１の定電流電源２ａの最大出力電流を下まわると、リレー１０ａと１１ａをオフして、共用定電流電源６を解放する。

第２の制御回路の定電流電源側４ｂは共用定電流電源６が解放されたことを知り、第２の制御回路の電池側３ｂに出力可能電流の変更を伝える。第２の電池１ｂからはその変更された電流を上限とする値が要求されるので、要求された値が第２の定電流電源２ｂの最大出力電流より大きいときは、共用定電流電源６を第２の定電流電源２ｂに並列に接続させるリレー１０ｂと１１ｂをオンして充電を続ける。

図２は請求項２発明の実施の形態を示す例である。

図において、複数電池充電装置は３つの電池１ａ、１ｂ、１ｃと各々に電流を供給する３つの定電流電源２ａ、２ｂ、２ｃと２つの共用定電流電源６、７を備えており、各共用定電流電源は定電流電源の任意の１つに所定のリレーを介して並列接続になることができる。

図において、第１の電池１ａがコネクタ１０１ａを介して他の電池より先に接続されると、第１の制御回路の定電流電源側４ａは定電流電源２ａの最大出力電流に共用定電流電源６及び７の最大電流を加えた値を出力可能な電流として第１の制御回路の電池側３ａに伝える。第１の電池１ａからはその出力可能な電流値を上限とする値が要求される。要求された値が第１の定電流電源２ａの最大出力電流と共用定電流電源６、７のいずれか１つの最大出力電流の合計値より大きいときは、共用定電流電源６と７を定電流電源２ａに並列に接続させるリレー１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａをオンして充電を開始する。

第１の電池１ａにつづいて第２の電池１ｂがコネクタ１０１ｂを介して接続されると第２の制御回路の定電流電源側４ｂは共用定電流電源６、７のいずれも使用中であることを知り、第２の定電流電源２ｂの最大出力電流を出力可能な電流として第２の制御回路の３ｂに伝える。第２の電池１ｂからはその出力可能な電流値を上限とする値が要求されるが、要求された値で充電を開始する。

続いて第３の電池１ｃがコネクタ１０１ｃを介して接続されると上と同様に第３の定電流電源２ｃだけで充電を開始する。

第１の電池１ａの充電が進み、要求電流が第１の定電流電源２ａと共用定電流電源６の合計の値以下になるとリレー１２ａと１３ａがオフになり、共用定電流電源７は解放される。

第２の制御回路の定電流電源側４ｂは共用定電流電源７が解放されたことを知り、出力可能な電流を変更して第２の制御回路の電池側３ｂに伝える。第２の電池１ｂからは変更された出力可能な電流値を上限とする値が要求される。その値が第２の定電流電源２ｂの最大出力電流より大きいときは、共用定電流電源７を第２の定電流電源２ｂに並列に接続させるリレー１２ｂと１３ｂがオンして、要求された電流値で充電を続ける。

更に、第１の電池１ａの充電が進み、共用定電流電源６を解放すると、上記と同様なプロセスを経て、共用定電流電源６は第２の定電流電源２ｂに並列接続される。

第２の電池１ｂの充電が進み、共用定電流電源６、７が順次解放されると、それらは上記と同様のプロセスを経て第３の定電流電源２ｃに順次並列接続される。

共用定電流電源６、７の接続先の優先順位は電池が接続された順番になっている。第１の電池の充電が終了したのちに、別の電池が第１の電池の位置に接続されたときに、第２第３の電池が充電中であればその電池の優先順位は最も低くなる。

図２の実施例において、残存率のほぼ等しい３つの電池を第１から第３の電池の位置に順次接続したときの充電電流の波形の例を図３に示す。

第１の電池はｔ１で接続されて共用定電流電源２台の出力電流を加えた値で充電が開始され、ｔ１’で終了する。第２の電池はｔ２で接続され第２の定電流電源のみの出力電流で充電が開始され、第１の電池の充電電流が減るのに従って、共用定電流電源の電流も加えた出力電流で充電が行われｔ２’で終了する。第３の電池はｔ３で接続され第３の定電流電源のみの出力電流で充電が開始され、第２の電池の充電電流が減るのに従って共用定電流電源の電流も加えた出力電流で充電が行われｔ３’で終了する。

上に述べた実施の形態は本発明の１例であり、例えば、電池、定電流電源、共用定電流電源の台数と優先順位の決め方等の変更は可能である。

請求項１記載の複数電池充電装置に係る実施を示す回路ブロック図である。 請求項２記載の複数電池充電装置に係る実施を示す回路ブロック図である。 図２において３つの電池を適当な時間をおいて順次接続したときの充電電流の変化の例を示す波形図である。

１ａ、１ｂ、１ｃ 電池
２ａ、２ｂ、２ｃ 定電流電源
３ａ、３ｂ、３ｃ 制御回路電池側
４ａ、４ｂ、４ｃ 制御回路定電流電源側
５ リレー駆動回路
６、７ 共用定電流電源
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ リレー
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ リレー
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ リレー
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ リレー
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ コネクタ

Claims (2)

1. 第１の電池と前記第１の電池に電流を供給する第１の定電流電源と前記第１の電池が要求する充電電流値と前記第１の定電流電源が出力できる電流値にかかわる情報を交換できる通信手段を持つ第１の制御回路を備えた第１の充電装置と、第２の電池と前記第２の電池に電流を供給する第２の定電流電源と前記第２の電池が要求する充電電流値と前記第２の定電流電源が出力できる電流値にかかわる情報を交換できる通信手段を持つ第２の制御回路を備えた第２の充電装置からなる複数電池充電装置において、共用定電流電源と前記共用定電流電源を前記第１の定電流電源かまたは前記第２の定電流電源のどちらか一方に並列に接続するリレーと前記第１の制御回路と前記第２の制御回路の信号を処理して前記リレーをオンオフする駆動回路を付加したことを特徴とする複数電池充電装置。
2. 電池と前記電池に電流を供給する定電流電源と前記電池が要求する充電電流値と前記定電流電源が出力できる電流値にかかわる情報を交換する通信手段を持つ制御回路を備えた３つ以上の充電装置からなる複数電池充電装置において、１つ以上の共用定電流電源と前記共用定電流電源の各々を前記複数電池充電装置の中の任意の１つの定電流電源に並列接続するリレーと前記制御回路の信号を処理して前記リレーをオンオフする駆動回路を付加したことを特徴とする複数電池充電装置。

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