JP5695970B2 - 充放電電源装置 - Google Patents
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Description
本発明は、充電池の充放電電源装置に関するものである。
一般に、リチウムイオン充電池やニッケル水素充電池などの二次電池では、製造後の二次電池の検査や化学反応の活性化などのため、電池の充放電処理が施される。
このような製造後の二次電池の充放電処理では、個別に二次電池を選別する必要のあることから、充電池毎に独立した充放電電源を設け、充放電処理を実行している。
特に、リチウムイオン二次電池では、満充電するために定電流充電だけでなく定電圧充電も実行する必要があり、電池毎に充電電流や充電電圧を制御できる個別充電方式が用いられている。
このような製造後の二次電池の充放電処理では、個別に二次電池を選別する必要のあることから、充電池毎に独立した充放電電源を設け、充放電処理を実行している。
特に、リチウムイオン二次電池では、満充電するために定電流充電だけでなく定電圧充電も実行する必要があり、電池毎に充電電流や充電電圧を制御できる個別充電方式が用いられている。
このような充放電処理を実行する充放電電源としては、従来、図４に示すような充放電電源装置１０１がある。
この充放電電源装置１０１は、複数の充放電可能な電池１０２を収納できる電池トレー１０３と、交流電源１０９からの交流電圧を直流電圧に変換して出力するＡＣ／ＤＣコンバータ１０４と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０４から出力された直流電圧を所望の直流電圧に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ１０５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０５に対して並列に接続され、各電池１０２への充放電を制御する複数の高集積コンバータ１０６とを備え、電池トレー１０３に収納された各電池１０２は、各高集積コンバータ１０６に接続された構成をしている。
この充放電電源装置１０１は、複数の充放電可能な電池１０２を収納できる電池トレー１０３と、交流電源１０９からの交流電圧を直流電圧に変換して出力するＡＣ／ＤＣコンバータ１０４と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０４から出力された直流電圧を所望の直流電圧に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ１０５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０５に対して並列に接続され、各電池１０２への充放電を制御する複数の高集積コンバータ１０６とを備え、電池トレー１０３に収納された各電池１０２は、各高集積コンバータ１０６に接続された構成をしている。
ここで、上記充放電電源装置では、一般に、電池トレーに収納された各電池と各高集積コンバータとがケーブルにより電気的に接続されている（図４のケーブル１０７参照）。
従来、電池トレー内に、電池の充放電回路を高集積化することはスペース的に困難であったため、通常は、コンバータ回路を電池トレー内ではなく電池トレーの外部に設け、電池との接触を行うプローブとをケーブルで接続する必要があった。
しかしながら、このケーブルを介した電池への電力供給においては、ケーブルインピーダンスにより電圧降下が起こるため、当該電圧降下を考慮した電力を交流電源から供給する必要があり、その分交流電源からの出力電力を増大させてしまい、電力的にロスを発生させている。
従来、電池トレー内に、電池の充放電回路を高集積化することはスペース的に困難であったため、通常は、コンバータ回路を電池トレー内ではなく電池トレーの外部に設け、電池との接触を行うプローブとをケーブルで接続する必要があった。
しかしながら、このケーブルを介した電池への電力供給においては、ケーブルインピーダンスにより電圧降下が起こるため、当該電圧降下を考慮した電力を交流電源から供給する必要があり、その分交流電源からの出力電力を増大させてしまい、電力的にロスを発生させている。
なお、特許文献１には、ＤＣ／ＤＣコンバータに接続された、バッテリパック内に４個のリチウムイオンバッテリセルが直列接続して使用され、セル電圧監視回路によりリチウムイオンバッテリのセル電圧異常を判定し、急速充電を停止して、リチウムイオンバッテリの過充電による劣化を防止する回路（特許文献１の図３、４）が記載されているが、この回路は電源の出力端子と電池間のインピーダンスを下げるものではない。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、高集積化の進んだコンバータを使用することを前提に、電源と電池間のインピーダンスを最小にすることができ、出力電力のロスを低減することができる充放電電源装置を提供することにある。
上記課題を解決するための第１の発明に係る充放電電源装置は、複数の充放電可能な電池を収納できる電池トレーと、交流電圧を直流電圧に変換して出力するコンバータと、前記コンバータに対して並列に接続され、前記複数の電池の各々への充放電を１対１で制御する複数の高集積コンバータとを備え、前記複数の高集積コンバータが集まって１つの高集積コンバータ集合体を形成しており、前記高集積コンバータ集合体において各高集積コンバータの電極端子が設けられている側のスペースが前記電池トレーが載置される載置スペースとなっており、前記載置スペースに載置された前記電池トレーに収納された各電池の電極端子が、各高集積コンバータの電極端子に嵌合することで当接して接続されており、前記電池トレーと前記複数の高集積コンバータとが一体化されており、前記複数の高集積コンバータからなる高集積コンバータ集合体が、前記電池トレーから着脱自在であることを特徴とする。
上記の構成によれば、電池トレーと複数の高集積コンバータとが一体化されていることから、従来のように、電池トレーに収納された電池と高集積コンバータとをケーブルにより接続する必要がなくなる。
これにより、電池トレーに収納された電池への電力供給において、ケーブルを使用した場合のようなケーブルインピーダンスによる電圧降下がなく、電源からケーブルインピーダンスによる電圧降下を考慮した電力を供給する必要もないため、出力電力のロスを低減することができる。
また、複数の高集積コンバータ集合体が、電池トレーから着脱自在であることにより、高集積コンバータ集合体の交換を容易に行うことができる。
これにより、電池トレーに収納された電池への電力供給において、ケーブルを使用した場合のようなケーブルインピーダンスによる電圧降下がなく、電源からケーブルインピーダンスによる電圧降下を考慮した電力を供給する必要もないため、出力電力のロスを低減することができる。
また、複数の高集積コンバータ集合体が、電池トレーから着脱自在であることにより、高集積コンバータ集合体の交換を容易に行うことができる。
また、第２の発明は、第１の発明に係る充放電電源装置において、各高集積コンバータと接続される前記電池とは、その接続面の形状、寸法が同一であることを特徴としている。
さらに、第３の発明は、前記複数の高集積コンバータの各々が、前記高集積コンバータ集合体に対し、着脱自在とされ、各高集積コンバータが個々に前記電池トレーから着脱自在であることを特徴としている。
上記の構成によれば、複数の高集積コンバータが、電池トレーから着脱自在であることにより、たとえ複数の高集積コンバータのうち、１以上が故障した場合でも、高集積コンバータの交換を容易に行うことができる。
上記のとおり本発明では、電源と電池間のインピーダンスを最小にすることができ、出力電力のロスを低減することができる充放電電源装置を提供することができる。
（実施形態）
以下、図面を参照しつつ、本願発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る充放電電源装置１の構成図である。図２は、本実施形態に係る充放電電源装置１のブロック図である。図３は、本実施形態に係る電池トレー３を高集積コンバータ集合体２１に装着する時の説明図である。
以下、図面を参照しつつ、本願発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る充放電電源装置１の構成図である。図２は、本実施形態に係る充放電電源装置１のブロック図である。図３は、本実施形態に係る電池トレー３を高集積コンバータ集合体２１に装着する時の説明図である。
（充放電電源装置１のブロック図）
充放電電源装置１は、図２に示すように、交流電源９と、ＡＣ／ＤＣコンバータ４と、ＡＣ／ＤＣコンバータ４に対して並列に接続された複数の高集積コンバータ６と、複数の高集積コンバータ６に制御指令を出力する制御指令器８と、複数の充放電可能な電池２を収納できる電池トレー３とを備えた構成をしており、電池トレー３に収納された各電池２は、各高集積コンバータ６に直接接続されている。
充放電電源装置１は、図２に示すように、交流電源９と、ＡＣ／ＤＣコンバータ４と、ＡＣ／ＤＣコンバータ４に対して並列に接続された複数の高集積コンバータ６と、複数の高集積コンバータ６に制御指令を出力する制御指令器８と、複数の充放電可能な電池２を収納できる電池トレー３とを備えた構成をしており、電池トレー３に収納された各電池２は、各高集積コンバータ６に直接接続されている。
（充放電電源装置１の構成）
より詳細に、充放電電源装置１の構成を、図１を参照して説明する。
より詳細に、充放電電源装置１の構成を、図１を参照して説明する。
ＡＣ／ＤＣコンバータ４は、交流電源９からの交流電圧を直流電圧に変換して直流電力として出力する。
制御指令器８は、予め設定された充電情報および放電情報に基づき、各高集積コンバータ６に制御指令を出す。
ここで、充電情報とは、ＡＣ／ＤＣコンバータ４から供給された直流電力を、適正に電池２に充電するための充電電圧および充電電流の適正値に関する情報である。
また、放電情報とは、電池トレー３に収納された電池２から放電される電力を、適正に放電するための放電電圧および放電電流の適正値に関する情報である。
ここで、充電情報とは、ＡＣ／ＤＣコンバータ４から供給された直流電力を、適正に電池２に充電するための充電電圧および充電電流の適正値に関する情報である。
また、放電情報とは、電池トレー３に収納された電池２から放電される電力を、適正に放電するための放電電圧および放電電流の適正値に関する情報である。
高集積コンバータ６は、電圧センシング６ｃを備えている。そして、図３に示すように、複数の高集積コンバータ６が集まって１つの高集積コンバータ集合体２１を形成している。
高集積コンバータ６は、制御指令器８から制御指令された充電情報および電圧センシング６ｃで検出した電圧に基づき、ＡＣ／ＤＣコンバータ４から供給された直流電力を、電池２を充電するために適正な充電電圧および充電電流に変換し、電池トレー３に収納された電池２に出力する。
高集積コンバータ６は、制御指令器８から制御指令された充電情報および電圧センシング６ｃで検出した電圧に基づき、ＡＣ／ＤＣコンバータ４から供給された直流電力を、電池２を充電するために適正な充電電圧および充電電流に変換し、電池トレー３に収納された電池２に出力する。
また、高集積コンバータ６は、制御指令器８から制御指令された放電情報および電圧センシング６ｃで検出した電圧に基づき、電池トレー３に収納された電池２から放電される電力を、適正な放電電圧および放電電流に変換する。
なお、適正な放電電圧および放電電流に変換された電力は、図示しない負荷に供給されて消費される。
なお、適正な放電電圧および放電電流に変換された電力は、図示しない負荷に供給されて消費される。
また、高集積コンバータ集合体２１は、図３に示すように、後述する電池トレー３が載置される載置スペース２１ａを有している。
また、高集積コンバータ集合体２１の載置スペース２１ａ側には、図３に示すように、後述する電池トレー３から張り出した外部端子（＋）３ａ、（−）３ｂと各高集積コンバータ６との接続を可能とする端子（＋）６ａ、（−）６ｂが複数設けられている。
なお、各高集積コンバータ６には、図示しないが、ＡＣ／ＤＣコンバータ４からの電気的接続を可能とする端子も設けられており、ＡＣ／ＤＣコンバータ４と各高集積コンバータ６とは電気的に接続される。
また、高集積コンバータ集合体２１の載置スペース２１ａ側には、図３に示すように、後述する電池トレー３から張り出した外部端子（＋）３ａ、（−）３ｂと各高集積コンバータ６との接続を可能とする端子（＋）６ａ、（−）６ｂが複数設けられている。
なお、各高集積コンバータ６には、図示しないが、ＡＣ／ＤＣコンバータ４からの電気的接続を可能とする端子も設けられており、ＡＣ／ＤＣコンバータ４と各高集積コンバータ６とは電気的に接続される。
電池トレー３は、図３に示すように、複数の電池２を収納可能である。
電池トレー３は、例えば、箱状の筐体でもよいし、アルミニウム等を用いたラミネートフィルムを被覆したものでもよい。
なお、充放電可能な電池２としては、リチウムイオン充電池やニッケル水素充電池が挙げられる。
電池トレー３は、例えば、箱状の筐体でもよいし、アルミニウム等を用いたラミネートフィルムを被覆したものでもよい。
なお、充放電可能な電池２としては、リチウムイオン充電池やニッケル水素充電池が挙げられる。
また、電池トレー３には、図３に示すように、２つの外部端子（＋）３ａ、（−）３ｂを一組とする端子部が複数組み込まれており、各高集積コンバータ６には、図３に示すように、２つの接続端子、すなわち、（＋）端子６ａと、（−）端子６ｂとを一組とする端子部が、内方に凹むように設けられている。
これにより、図３に示すように、電池トレー３が高集積コンバータ集合体２１の載置スペース２１ａに載置された場合に、電池トレー３から張り出した外部端子３ａ（＋）、３ｂ（−）がそれぞれ高集積コンバータ集合体２１の各高集積コンバータ６に設けられた端子（＋）６ａ、（−）６ｂに対して直接接触することで接続可能とされている。
すなわち、電池トレー３が高集積コンバータ集合体２１に装着された場合、電池トレー３に収納された各電池２は、各高集積コンバータ６に直接接続され、電池トレー３と各高集積コンバータ６とが一体化された状態となる。
すなわち、電池トレー３が高集積コンバータ集合体２１に装着された場合、電池トレー３に収納された各電池２は、各高集積コンバータ６に直接接続され、電池トレー３と各高集積コンバータ６とが一体化された状態となる。
（動作）
次に、充放電電源装置１を用いた充放電試験時の動作について説明する。
次に、充放電電源装置１を用いた充放電試験時の動作について説明する。
まず、上記のように構成された充放電電源装置１において、図３に示すように、電池トレー３に複数の電池２を収納する。
その後、図３に示すように、高集積コンバータ集合体２１上に電池トレー３を載置して、電池トレー３から張り出した各外部端子（＋）３ａ、（−）３ｂと高集積コンバータ６の各端子（＋）６ａ、（−）６ｂとを直接接触（凹凸嵌合）させることにより接続する。このとき、高集積コンバータ６の各端子（＋）６ａ、（−）６ｂには、電池トレー３の各外部端子（＋）３ａ、（−）３ｂと接触可能なプローブピン（図示しない）が取り付けられており、プローブピンによる弾性力が付与される結果、各外部端子（＋）３ａ、（−）３ｂと高集積コンバータ６の各端子（＋）６ａ、（−）６ｂとの接触が十分なものとなる。
また、高集積コンバータ６と、接続される電池２とはその接続面の形状、寸法が同一となるように配列されている。
これにより、電池トレー３と高集積コンバータ集合体２１に設けられた各高集積コンバータ６とは一体化された状態となる。
その後、図３に示すように、高集積コンバータ集合体２１上に電池トレー３を載置して、電池トレー３から張り出した各外部端子（＋）３ａ、（−）３ｂと高集積コンバータ６の各端子（＋）６ａ、（−）６ｂとを直接接触（凹凸嵌合）させることにより接続する。このとき、高集積コンバータ６の各端子（＋）６ａ、（−）６ｂには、電池トレー３の各外部端子（＋）３ａ、（−）３ｂと接触可能なプローブピン（図示しない）が取り付けられており、プローブピンによる弾性力が付与される結果、各外部端子（＋）３ａ、（−）３ｂと高集積コンバータ６の各端子（＋）６ａ、（−）６ｂとの接触が十分なものとなる。
また、高集積コンバータ６と、接続される電池２とはその接続面の形状、寸法が同一となるように配列されている。
これにより、電池トレー３と高集積コンバータ集合体２１に設けられた各高集積コンバータ６とは一体化された状態となる。
そして、交流電源９からの交流電圧をＡＣ／ＤＣコンバータ４で直流電圧に変換して直流電力として各高集積コンバータ６に出力する。
次いで、高集積コンバータ６は、制御指令器８から制御指令された充電情報および電圧センシング６ｃで検出した電圧に基づき、ＡＣ／ＤＣコンバータ４から出力された直流電力を、各電池２を充電するために適正な充電電圧および充電電流に変換し、電池トレー３に収納された電池２に出力する。
これにより、各電池２に充電がなされる。
これにより、各電池２に充電がなされる。
その後、各電池２の充放電試験が完了したら、高集積コンバータ集合体２１に装着されている電池トレー３を載置スペース２１ａから脱離して、電池トレー３から電池２を取り出すことになる。
上記の構成によれば、電池トレー３と複数の高集積コンバータ６が集合した高集積コンバータ集合体２１とが一体化されていることから、従来のように、電池トレー３に収納された電池２と高集積コンバータ６とをケーブルにより接続する必要がなくなる。
これにより、電池トレー３に収納された電池２への電力供給において、ケーブルを使用した場合のようなケーブルインピーダンスによる電圧降下がなく、交流電源９からケーブルインピーダンスによる電圧降下を考慮した電力を供給する必要もないため、出力電力のロスを低減することができる。
これにより、電池トレー３に収納された電池２への電力供給において、ケーブルを使用した場合のようなケーブルインピーダンスによる電圧降下がなく、交流電源９からケーブルインピーダンスによる電圧降下を考慮した電力を供給する必要もないため、出力電力のロスを低減することができる。
また、複数の高集積コンバータ６が集合した高集積コンバータ集合体２１が、電池トレー３とは着脱自在であることにより、たとえ、高集積コンバータ集合体２１に設けられた高集積コンバータ６が故障した場合でも、高集積コンバータ６の交換を容易に行うことができる。
なお、上記実施例の図３では、角形、一方向端子引出型のリチウム電池を一例として挙げたが、円筒形、双方向端子引出型の電池も使用することもでき、その形態は限定されるものではない。
なお、上記実施例の図３では、角形、一方向端子引出型のリチウム電池を一例として挙げたが、円筒形、双方向端子引出型の電池も使用することもでき、その形態は限定されるものではない。
（変形例）
上記実施形態では、複数の高集積コンバータ６を設けた高集積コンバータ集合体２１が、電池トレー３から着脱自在である場合を説明したが、更に、各高集積コンバータ６が、高集積コンバータ集合体２１から着脱自在であってもよい。
上記実施形態では、複数の高集積コンバータ６を設けた高集積コンバータ集合体２１が、電池トレー３から着脱自在である場合を説明したが、更に、各高集積コンバータ６が、高集積コンバータ集合体２１から着脱自在であってもよい。
上記の構成によれば、各高集積コンバータ６が、高集積コンバータ集合体２１から着脱自在であることにより、たとえ複数の高集積コンバータ６のうち、１つの高集積コンバータ６が故障した場合でも、高集積コンバータ集合体２１から故障した高集積コンバータ６だけの交換を容易に行うことができる。
以上の詳細な説明では、本発明をより容易に理解できるように、特徴的部分を中心に説明したが、本発明は、以上の詳細な説明に記載する実施形態に限定されず、その他の実施形態にも適用することができ、その適用範囲は可能な限り広く解釈されるべきである。
１ 充放電電源装置
２ 電池
２ａ （＋）極
２ｂ （−）極
３ 電池トレー
３ａ 外部端子（＋）
３ｂ 外部端子（−）
４ ＡＣ／ＤＣコンバータ
６ 高集積コンバータ
６ａ 端子（＋）
６ｂ 端子（−）
６ｃ 電圧センシング
８ 制御指令器
９ 交流電源
２１ 高集積コンバータ集合体
２１ａ 載置スペース
１０１ 充放電電源装置
１０２ 電池
１０３ 電池トレー
１０４ ＡＣ／ＤＣコンバータ
１０５ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０６ 高集積コンバータ
１０７ ケーブル
２ 電池
２ａ （＋）極
２ｂ （−）極
３ 電池トレー
３ａ 外部端子（＋）
３ｂ 外部端子（−）
４ ＡＣ／ＤＣコンバータ
６ 高集積コンバータ
６ａ 端子（＋）
６ｂ 端子（−）
６ｃ 電圧センシング
８ 制御指令器
９ 交流電源
２１ 高集積コンバータ集合体
２１ａ 載置スペース
１０１ 充放電電源装置
１０２ 電池
１０３ 電池トレー
１０４ ＡＣ／ＤＣコンバータ
１０５ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０６ 高集積コンバータ
１０７ ケーブル
Claims (3)
- 複数の充放電可能な電池を収納できる電池トレーと、
交流電圧を直流電圧に変換して出力するコンバータと、
前記コンバータに対して並列に接続され、前記複数の電池の各々への充放電を１対１で制御する複数の高集積コンバータと、
を備え、
前記複数の高集積コンバータが集まって１つの高集積コンバータ集合体を形成しており、
前記高集積コンバータ集合体において各高集積コンバータの電極端子が設けられている側のスペースが前記電池トレーが載置される載置スペースとなっており、
前記載置スペースに載置された前記電池トレーに収納された各電池の電極端子が、各高集積コンバータの電極端子に嵌合することで当接して接続されており、前記電池トレーと前記複数の高集積コンバータとが一体化されており、
前記複数の高集積コンバータからなる高集積コンバータ集合体が、前記電池トレーから着脱自在であることを特徴とする充放電電源装置。 - 各高集積コンバータと接続される前記電池とは、その接続面の形状、寸法が同一であることを特徴とする請求項１に記載の充放電電源装置。
- 前記複数の高集積コンバータの各々が、前記高集積コンバータ集合体に対し、着脱自在とされ、各高集積コンバータが個々に前記電池トレーから着脱自在であることを特徴とする請求項１または２に記載の充放電電源装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011111691A JP5695970B2 (ja) | 2011-05-18 | 2011-05-18 | 充放電電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011111691A JP5695970B2 (ja) | 2011-05-18 | 2011-05-18 | 充放電電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012244742A JP2012244742A (ja) | 2012-12-10 |
| JP5695970B2 true JP5695970B2 (ja) | 2015-04-08 |
Family
ID=47465868
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011111691A Active JP5695970B2 (ja) | 2011-05-18 | 2011-05-18 | 充放電電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5695970B2 (ja) |
Cited By (1)
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