KR20130006427A

KR20130006427A - 급속 충전 장치

Info

Publication number: KR20130006427A
Application number: KR1020127018856A
Authority: KR
Inventors: 히로후미 이시카와; 아츠시 타무라; 타카히로 시마무라; 마사토 이마이즈미; 타카시 이마이
Original assignee: 제이에프이 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-08
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2013-01-16
Also published as: JP2012039864A; EP2523301A1; US20130020983A1; JP4954335B2; JP4932049B2; CN102771030A; JP2011200104A; WO2011083873A1

Abstract

평균 소비 전력을 내리고, 전력 공급을 받는 전력회사와의 계약을 소규모화할 수 있는 급속 충전 장치를 제공한다. 컨트롤러(C1)는, 설비용 축전지(3)를 충전할 때에, 상용 전원(20)의 교류 전력으로부터 설비용 축전지(3)의 충전에 필요한 직류 전력이 생성되도록 직류 전원기(2)를 제어하고, 그 직류 전력을 직류 전원기(2)로부터 설비용 축전지(3)로 공급시켜, 부하인 동력용 축전지(21)가 접속되었을 때에는, 직류 전원기(2)와 설비용 축전지(3)의 직렬 회로를 형성시켜, 상용 전원(20)의 교류 전력으로부터 소정의 직류 전력이 생성되도록 직류 전원기(2)를 제어하고, 그 소정의 직류 전력을 설비용 축전지(3)로부터의 직류 전력에 가산하여 동력용 축전지(21)의 충전에 필요한 직류 전력을 생성하고, 동력용 축전지(21)에 공급시킨다.

Description

급속 충전 장치{RAPID CHARGER}

본 발명은, 예를 들면 전기 자동차에 탑재된 동력용 축전지를 충전하는 급속 충전 장치에 관한 것이다.

근년(近年), 석유 자원의 고갈이나 지구 온난화의 대책으로서, 전기 에너지를 구동원으로 하는 전기 자동차가 시장에 보급되어 오고 있지만, 전기 자동차에 대해서도, 통상의 자동차 급유와 동등한 시간으로 충전할 수 있는 급속 충전 장치가 요구되고 있다.

종래, 급속 충전할 수 있는 장치로서, 예를 들면, 대용량의 설비용 축전지를 준비하고, 전기 자동차로의 충전 중지시에, 그 축전지를 저전류로 장시간에 걸쳐 충전해 놓고, 전기 자동차의 축전지를 충전할 때에는 설비용 축전지로부터 대전류를 방전하는 충전 장치가 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

[특허 문헌 1] 일본 특개평 5－207668호 공보(제4, 5페이지, 도 1)

그런데, 현재 발표되어 있는 전기 자동차의 동력용 축전지에 대한 급속 충전 장치의 사양으로서는, 직류 400V, 전류 100A 클래스의 급속 충전 장치가 상정(想定)되고, 그것에 따라 상용 전원 라인으로부터의 전원 공급도 회로 효율 90%로서, 출력 40kW의 경우, 입력 전력은 44kW를 넘는 것이 상정된다. 이것을 만족하는 전력의 공급을 받기 위해서, 전력회사와의 계약이 대규모가 되는 과제가 있었다.

본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위한 것으로, 급속 충전 장치의 평균 소비 전력을 낮추고, 전력 공급을 받는 전력회사와의 계약을 소규모화하고, 또한, 효율을 높여 전력 손실을 저감시킴과 동시에, 코스트를 낮춰 일반보급의 실현이 가능한 급속 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 급속 충전 장치는, 설비용 축전지와, 교류 전원의 교류 전력을 직류로 변환하는 직류 전원기와, 설비용 축전지를 충전할 때에, 교류 전원의 교류 전력으로부터 설비용 축전지의 충전에 필요한 직류 전력이 생성되도록 직류 전원기를 제어하고, 그 직류 전력을 직류 전원기로부터 설비용 축전지에 공급시키는 컨트롤러를 구비하며, 컨트롤러는, 부하(負荷)인 동력용 축전지가 접속되었을 때에는, 직류 전원기와 설비용 축전지와의 직렬 회로를 형성시켜, 교류 전원의 교류 전력으로부터 소정의 직류 전력이 생성되도록 직류 전원기를 제어하고, 그 소정의 직류 전력을 설비용 축전지로부터의 직류 전력에 가산, 혹은 설비용 축전지로부터의 직류 전력을 그 소정의 직류 전력에 가산하여 동력용 축전지의 충전에 필요한 직류 전력을 생성하고, 동력용 축전지에 공급시킨다.

본 발명에 있어서는, 설비용 축전지를 충전할 때에, 교류 전원의 교류 전력으로부터 설비용 축전지의 충전에 필요한 직류 전력이 생성되도록 직류 전원기를 제어하고, 그 직류 전력을 직류 전원기로부터 설비용 축전지에 공급시킨다. 또한, 부하인 동력용 축전지가 접속되었을 때에는, 직류 전원기와 설비용 축전지와의 직렬 회로를 형성시켜, 교류 전원의 교류 전력으로부터 소정의 직류 전력이 생성되도록 직류 전원기를 제어하고, 그 소정의 직류 전력을 설비용 축전지로부터의 직류 전력에 가산, 혹은 설비용 축전지로부터의 직류 전력을 그 소정의 직류 전력에 가산하여 동력용 축전지의 충전에 필요한 직류 전력을 생성하고, 동력용 축전지에 공급시킨다. 이것에 의해, 설비용 축전지로부터의 출력만큼, 직류 전원기로부터의 출력은 적게 되고, 그 때문에, 직류 전원기의 회로 규모를 작게 할 수 있어, 급속 충전 장치의 제작비를 낮출 수 있다.

또한, 급속 충전 장치의 설비용 축전지로부터 동력용 축전지에 충전되는 전력의 손실은 지극히 적게 되어, 급속 충전 장치의 동작에 의한 손실은, 직류 전원기가 부담하는 전력이 적은 만큼, 동력용 축전지로의 충전시의 전력 손실은 적게 되고, 그 결과, 급속 충전 장치 전체의 전력 효율이 향상된다.

또한, 동력용 축전지로의 충전 중지시에, 설비용 축전지를 충전하여 직류 전력을 축적해 두도록 하고 있으므로, 동력용 축전지로의 충전시에 급속 충전 장치가 소비하는 직류 전력은, 설비용 축전지의 출력만큼 적은 것이므로, 전력 소비의 피크를 낮추게 되고, 전력회사와의 계약도 소규모로 되어, 경비를 절감할 수 있는 것과 동시에, 전력 계통선에 주는 변동을 작게 할 수 있는 것이므로, 가까운 장래, 전기 자동차용의 급속 충전기가 교류 전원으로서 다수의 전력 계통에 접속되었을 때에도 전력 계통에 주는 불안정 요인을 삭감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 급속 충전 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1(a)는 전력 축적시, 도 1(b)는 충전 동작시를 각각 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 2에 관한 급속 충전 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 2(a)는 전력 축적시, 도 2(b)는 충전 동작시를 각각 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 3에 관한 급속 충전 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 4에 관한 급속 충전 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 5에 관한 급속 충전 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.

실시 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 급속 충전 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 중에 나타내는 급속 충전 장치(1)는, 예를 들면 교류 200V의 상용 전원(20)과 접속되는 직류 전원기(2)와, 예를 들면 30kWh의 직류 전력량이 축적 가능한 설비용 축전지(3)(2차 전지)와, 설비용 축전지(3)에 전력을 축적할 때에는 접점 A로, 동력용 축전지(21)를 충전할 때에는 접점 B로 전환되는 제1 전환 스위치(4)와, 설비용 축전지(3)의 직류 전력을 동력용 축전지(21)로 공급할 때에는 접점 B로, 설비용 축전지(3)에 직류 전력을 축적할 때에는 접점 A로 전환되는 제2 전환 스위치(5)와, 일단이 제1 전환 스위치(4)의 접점 B측에 접속되고, 타단이 설비용 축전지(3)의 양극(정극; 正極) 측에 접속된 상시 열림(常開)의 제3 전환 스위치(6)와, 설비용 축전지(3)로의 충전, 또는 동력용 축전지(21)로의 전력 공급을 행할 때에 직류 전원기(2), 제1 및 제2 전환 스위치(4, 5)를 각각 제어하고, 상용 전원(20)이 정전 등에 의해 수전(受電)이 차단되었을 때에는 제3 전환 스위치(6)를 닫는 컨트롤러(C1)를 구비하고 있다.

동력용 축전지(21)는, 예를 들면 리튬 이온 전지로 이루어지고, 전기 자동차 구동원(驅動源)의 전원으로서 사용되고 있다. 그 동력용 축전지(21)에는, 예를 들면 충전 전압 400V, 전류 100A의 용량이 필요한 축전지가 사용되고 있는 것으로 한다. 또한, 제1 및 제2 전환 스위치(4, 5)에는, 직류 400V, 전류 100A를 만족하는 것이 사용되고 있다.

전술한 직류 전원기(2)는, 예를 들면 출력 전력 10kW의 용량을 가지고, 설비용 축전지(3)를 충전할 때에는, 상용 전원(20)의 교류 전력을 직류로 변환하고, 그 출력으로부터 설비용 축전지(3)의 충전에 필요한 예를 들면 직류 300V, 전류 33A(직류 전력)를 생성하여 설비용 축전지(3)를 충전한다. 또한, 직류 전원기(2)는, 동력용 축전지(21)를 충전할 때에는, 그 교류 전력을 직류로 변환하고, 그 출력으로부터 예를 들면 직류 100V, 전류 100A(소정의 직류 전력 10kW)를 생성하도록 구성되어 있다.

전술한 컨트롤러(C1)는, 예를 들면, 전기 자동차에 탑재된 전자 제어 유닛으로부터의 CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 동력용 축전지(21)가 접속되었다고 판정했을 때에는, 설비용 축전지(3) 및 직류 전원기(2)를 직렬로 접속하고, 동력용 축전지(21)로의 충전을 행한다. 또한, 컨트롤러(C1)는, 동력용 축전지가 접속되어 있지 않은 것을, CAN 통신이 수신되어 있지 않은 것 등에 의해 판정했을 때에는, 동력용 축전지(21)로의 충전 중지로서, 직류 전원기(2)와 설비용 축전지(3)를 접속하고, 설비용 축전지(3)로의 충전을 행한다. 이 경우, 직류 전원기(2)의 전력 부담은, 설비용 축전지(3)가 없는 경우에 비해 작게 할 수 있다.

또한, 컨트롤러(C1)는, 설비용 축전지(3)의 잔량이 거의 없을 때에 동력용 축전지(21)가 접속되었을 경우에는, 설비용 축전지(3)를 사용하는 일 없이, 직접, 직류 전원기(2)로부터 동력용 축전지(21)로의 충전을 행한다. 이 경우는, 충전 속도가 전술한 경우보다 늦어지지만, 충전 동작은 계속 가능하다.

또한, 컨트롤러(C1)는, 상용 전원(20)이 정전 등에 의해 수전되지 않았던 경우에는, 직류 전원기(2)를 분리하고 설비용 축전지(3)만으로부터 직류 전력을 출력한다. 이 경우, 전압은 설비용 축전지(3)의 충전 상태에 의해 변동하기 때문에, 일정 전압을 출력할 수 없지만, 재해시의 비상용 조명 등에 긴급 용도로서 전력을 공급할 수 있다.

다음으로, 실시 형태 1의 급속 충전 장치의 동작에 대해 도 1을 이용하여 설명한다.

컨트롤러(C1)는, 본 장치(1)에 부하(負荷)로 되는 동력용 축전지가 접속되어 있지 않은 것을, CAN 통신이 수신되어 있지 않은 것 등에 의해 판정했을 경우에는, 도 1(a)에 나타내듯이, 제1 전환 스위치(4)를 접점 A로 전환하여 직류 전원기(2)와 설비용 축전지(3)를 접속함과 동시에, 제2 전환 스위치(5)를 접점 A로 전환하여 그라운드와 접속한다. 그리고, 컨트롤러(C1)는, 설비용 축전지(3)에 직류 전력이 축적되도록 직류 전원기(2)를 제어한다.

이 때, 직류 전원기(2)는, 설비용 축전지(3)가 만충전 상태, 예를 들면 30kWh의 직류 전력량이 축적될 때까지는 충전을 하도록, 상용 전원(20)의 교류 전력을 직류로 변환하고, 그 출력으로부터 예를 들면 직류 300V, 전류 33A를 생성하고, 제1 전환 스위치(4)를 통하여 설비용 축전지(3)에 공급한다. 또한 이 설비용 축전지(3)로의 충전 제어에 관해서는, 정전압 정전류 방식 등, 설비용 축전지(3)의 전력 충전량과 축전지의 특성에 맞춘 충전 방법을 채용하는 것으로 하여, 그 설정치 등의 제어는 컨트롤러(C1)에 의해 행해진다.

컨트롤러(C1)는, 전술한 CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 설비용 축전지(3)로의 전력 축적이 종료됐다고 판정했을 때에는, 제1 전환 스위치(4)를 접점 N(중립)으로 전환하여 오프 상태로 하고, 전술한 CAN 통신 등의 수신에 의해 동력용 축전지가 접속된 것을 판정할 때까지 대기한다.

컨트롤러(C1)는, CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 동력용 축전지(21)가 접속되었다고 판정했을 때에는, 도 1(b)에 나타내듯이, 제1 전환 스위치(4)를 접점 B로 전환하여 직류 전원기(2)와 전기 자동차의 동력용 축전지(21)를 접속함과 동시에, 제2 전환 스위치(5)를 접점 B로 전환하여 설비용 축전지(3)와 직류 전원기(2)를 접속한다. 그리고, 컨트롤러(C1)는, 본 장치(1)로부터 동력용 축전지(21)에 충전이 행해지도록 직류 전원기(2)를 제어한다.

이 때, 직류 전원기(2)는, 설비용 축전지(3)로부터 30kW의 직류 전력(전압 300V, 전류 100A)을 입력받고, 부족분(不足分)의 10kW의 직류 전력(전압 100V, 전류 100A)을 상용 전원(20)의 교류 전력으로부터 생성하고, 그 10kW의 직류 전력을 상기 30kW에 가산하여, 40kW의 직류 전력을 동력용 축전지(21)에 공급한다. 동력용 축전지(21)를 충전하고 있을 때, 도 1(b)에 나타내듯이, 직류 전원기(2)와 설비용 축전지(3)는 직렬로 접속되어 있기 때문에, 전압이 가산된다. 전술한 예에서는, 가산 후의 전압은 400V가 된다. 또한, 직류 전원기(2)의 전력 부담(필요 출력 용량)은, 설비용 축전지(3)가 없는 경우의 40kW에 비해 1/4이 된다.

또한, 전술한 예에서는, 동력용 축전지(21)로의 충전 전력으로서 40kW를 일례로서 설명했지만, CAN 통신 등을 경유한 전기 자동차 등, 동력용 축전지(21)로부터의 요구에 따른 전압, 전류에서 충전을 행하도록 해도 좋다.

또한, 컨트롤러(C1)는, 설비용 축전지(3)의 잔량이 거의 없을 때에, 전술한 CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 동력용 축전지(21)가 접속되었다고 판정했을 경우에는, 제1 전환 스위치(4)를 접점 B측으로 전환하고, 제2 전환 스위치(5)를 접점 A측으로 전환하여 접속한다. 그리고, 컨트롤러(C1)는, 상용 전원(20)의 교류 전력으로부터 예를 들면 전압 400V, 전류 25A의 직류 전력이 생성되도록 직류 전원기(2)를 제어한다. 실제로 발생시키는 전압 또는 전류는 동력용 축전지(21)가 CAN 통신 등을 경유하여 요구하는 수치로 맞추고, 직류 전원기(2)의 용량(10kW)을 최대치로서 발생한다. 이 경우, 설비용 축전지(3)와 직류 전원기(2)를 직렬로 접속하여 동력용 축전지(21)를 충전하는 경우에 비해, 발생가능한 전력이 작기 때문에 충전 속도는 늦어지지만, 동력용 축전지(21)로의 충전 동작을 정지하는 일 없이, 계속해서 충전하는 것이 가능해진다.

다음으로, 예를 들면 정전 등에 의해 상용 전원(20)의 교류 전압(200V)이 소정치 이하가 되었을 경우의 동작에 대해 설명한다.

컨트롤러(C1)는, 전술한 바와 같이, 교류 전압이 소정치 이하가 되었을 때에는, 상시 열림(常開)의 제3 전환 스위치(6)를 닫음과 동시에, 제1 전환 스위치(4)를 접점 N, 제2 전환 스위치(5)를 접점 A로 전환한다. 이 때, 직류 전원기(2)가 동작하는 일 없이, 설비용 축전지(3)로부터 직류 전력이 부하 측에 공급된다. 이 경우, 출력전압은 그 시점에서 설비용 축전지(3)로 축적된 전하량에 의존하여 정해지기 때문에, 출력전압에 어느 정도의 변동이 허용되는 부하에게만 전력 공급이 가능해지는 것부터, 재해 발생시의 비상용 조명 등에 이용하는 것이 가능하다. 상용 전원(20)이 사고 등으로 정전되어 있는 경우에 컨트롤러(C1)를 동작시키는 전원으로서는, 컨트롤러(C1)에 내장된 배터리, 혹은 설비용 축전지(3)로부터의 전력을 이용한다.

이상과 같이 실시 형태 1에 있어서는, 동력용 축전지(21)로의 충전 중지시에는, 직류 전원기(2)로부터 예를 들면 직류 300V, 전류 33A를 출력하여 설비용 축전지(3)에 직류 전력을 축적한다. 또한, 동력용 축전지(21)가 접속되었을 때에는, 직류 전원기(2)가 설비용 축전지(3)로부터 30kW의 직류 전력을 입력받고, 부족분의 10kW의 직류 전력을 상용 전원(20)의 교류 전력으로부터 생성하고, 그 30kW의 직류 전력에 가산하여, 40kW의 직류 전력을 동력용 축전지(21)로 공급하도록 하고 있다.

이것에 의해, 설비용 축전지(3)로부터의 출력만큼, 직류 전원기(2)로부터의 출력이 적게 되고, 그 때문에, 직류 전원기(2)의 회로 규모를 작게 할 수 있어, 급속 충전 장치(1)의 제작비를 낮출 수 있다. 예를 들면, 상기의 수치(數値) 예와 같이 설비용 축전지(3)의 전력을 필요 전력의 3/4으로 설정했을 때에, 직류 전원기(2)의 출력 전력은 필요 전력의 1/4로 되고, 그 소비 전력도 약 1/4이 된다. 따라서, 직류 전원기(2)의 회로 규모도 약 1/4로 할 수 있어, 급속 충전 장치(1)의 제작비도 동일하게 줄이는 것이 가능해진다.

또한, 직류 전원기(2)의 용량이 작아진 만큼, 직류 전원기(2)가 대기하고 있는 상태에서의 대기 전력은 작아져, 그 만큼 충전시의 전력 손실은 적게 되어, 그 결과, 급속 충전 장치(1) 전체의 손실을 저감할 수 있다.

또한, 동력용 축전지(21)로의 충전 중지시에, 설비용 축전지(3)를 충전하여 직류 전력을 축적해 두도록 하고 있으므로, 동력용 축전지(21)로의 충전시에 급속 충전 장치(1)가 소비하는 전력은, 설비용 축전지(3)의 출력만큼 적기 때문에, 전력 소비의 피크를 낮추게 된다. 예를 들면 전력 피크는, 전술한 바와 같이 약 1/4이 되어, 전력회사와의 계약도 소규모로 되고, 경비의 절감을 도모할 수 있음과 동시에, 전력 계통에 주는 불안정 요인을 저감할 수 있다.

또한, 설비용 축전지(3)의 잔량이 거의 없을 때에 부하(負荷)로 되는 동력용 축전지(21)가 접속되었을 경우에는, 직류 전원기(2)로부터 10kW의 직류 전력을 출력시키도록 하고 있으므로, 충전 속도는 늦어지지만, 직류 전원기(2)로부터의 직류 전력만으로 동력용 축전지(21)로의 충전을 행할 수 있다. 또한, 상용 전원(20)의 교류 전압이 소정치 이하가 되었을 때에는, 제3 전환 스위치(6)를 닫아 설비용 축전지(3)로부터 직류 전력을 출력시키도록 하고 있으므로, 상용 전원의 정전시에는, 본 장치를 이용하여 재해시의 비상용 조명 등에의 전력 공급을 가능하게 하고 있다.

실시 형태 2.

도 2는 본 발명의 실시 형태 2에 관한 급속 충전 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다. 또한 실시 형태 1과 같은 부분에는 같은 부호를 부여하고 있다.

실시 형태 2의 급속 충전 장치(11)는, 실시 형태 1과 같은 직류 전원기(2) 및 설비용 축전지(3)와, 제1 및 제2 전환 스위치(4, 5)와, 상시 열림의 제3 전환 스위치(6)와, 컨트롤러(C1)를 구비하고 있다. 제1 전환 스위치(4)는, 설비용 축전지(3)의 양극(정극; 正極)과 접속되고, 접점 A가 제2 전환 스위치(5)의 접점 B와 접속되고 있음과 동시에, 직류 전원기(2)의 출력단과 접속되고, 접점 B가 본 장치(11)의 출력단과 접속되어 있다. 제2 전환 스위치(5)는, 설비용 축전지(3)의 음극(부극; 負極)과 접속되고, 접점 A가 그라운드와 접속되며, 접점 B가 제1 전환 스위치(4)의 접점 A와 접속되고 있음과 동시에, 직류 전원기(2)의 출력단과 접속되어 있다.

이것에 의해, 전기 자동차 등의 동력용 축전지(21)로의 충전 중지시에는, 직류 전원기(2)와 그라운드의 사이에 설비용 축전지(3)가 삽입된 회로로 되고, 전기 자동차의 동력용 축전지(21)로의 충전시에는, 직류 전원기(2)와 동력용 축전지(21)의 사이에 설비용 축전지(3)가 삽입된 회로, 즉, 직류 전원기(2)와 설비용 축전지(3)가 직렬로 접속된 상태가 된다. 전술한 제3 전환 스위치(6)는, 실시 형태 1과 같이, 일단이 제1 전환 스위치(4)의 접점 B측에 접속되고, 타단이 설비용 축전지(3)의 양극 측에 접속되어 있다.

전술한 컨트롤러(C1)는, 실시 형태 1과 같이, 설비용 축전지(3)를 충전할 때에는, 도 2(a)에 나타내듯이 제1 및 제2 전환 스위치(4, 5)를 접속하고, 예를 들면 충전 전력 10kW의 용량을 가지는 직류 전원기(2)를 제어하고, 직류 300V, 전류 33A를 예를 들면 30kWh의 용량을 가지는 설비용 축전지(3)에 공급한다. 또한, 컨트롤러(C1)는, 동력용 축전지(21)를 충전할 때에는, 제1 및 제2 전환 스위치(4, 5)를 도 2(b)에 나타내듯이 전환하여 직류 전원기(2)와 설비용 축전지(3)를 직렬로 접속하고, 설비용 축전지(3)에 축적한 직류 전력으로부터 30kW의 전력을 출력시키고, 또한, 직류 전원기(2)를 제어한다. 이 때, 직류 전원기(2)는, 부족분의 10kW의 직류 전력(직류 100V, 전류 100A)을 상용 전원(20)의 교류 전력으로부터 생성하고, 그 30kW의 직류 전력을 10kW의 직류 전력에 가산하여, 40kW의 직류 전력을 동력용 축전지(21)에 공급한다.

이 경우도 직류 전원기(2)의 전력 부담은, 설비용 축전지(3)로의 충전시에는 직류 전원기(2)의 요구되는 전력(40kW)의 1/4이 되고, 동력용 축전지(21)로의 충전시에는 모두 1/4로 되고 있어, 직류 전원기(2)가 1/4로 작아진다. 제1 및 제2 전환 스위치(4, 5)에는, 실시 형태 1과 같이, 직류 400V, 전류 100A를 만족하는 것이 사용되고 있다.

실시 형태 2에 있어서의 급속 충전 장치의 동작에 대해서는, 실시 형태 1과 같기 때문에 설명을 생략한다.

또한, 교류 전압이 소정치 이하가 되었을 때에는, 컨트롤러(C1)에 의해, 제3 전환 스위치(6)가 닫혀지는 것과 동시에, 제1 전환 스위치(4)가 접점 A, 제2 전환 스위치(5)가 접점 N으로 전환된다. 이 경우, 설비용 축전지(3)가 분리된 상태에서 직류 전원기(2)로부터 동력용 축전지(21)에 충전이 행해진다.

이상과 같이 실시 형태 2에 있어서는, 동력용 축전지(21)로의 충전 중지시에는, 직류 전원기(2)로부터 직류 300V, 전류 33A를 출력하여 설비용 축전지(3)에 직류 전력을 축적한다. 또한, 동력용 축전지(21)가 접속되었을 때에는, 설비용 축전지(3)로부터의 30kW의 직류 전력을, 직류 전원기(2)에 의해 생성된 부족분의 10kW의 직류 전력에 가산하여, 40kW의 직류 전력을 동력용 축전지(21)에 공급하도록 하고 있다.

이것에 의해, 실시 형태 1과 같이, 설비용 축전지(3)로부터의 출력만큼, 직류 전원기(2)로부터의 출력은 적게 되고, 직류 전원기(2)의 회로 규모를 작게 할 수 있어, 급속 충전 장치(11)의 제작비를 낮출 수 있다. 예를 들면, 상기의 수치 예와 같이 설비용 축전지(3)의 전력을 필요 전력의 3/4으로 설정했을 때에, 직류 전원기(2)의 출력 전력은 필요 전력의 1/4로 되고, 그 소비 전력도 약 1/4로 된다. 따라서, 직류 전원기(2)의 회로 규모도 약 1/4이 가능하고, 급속 충전 장치(11)의 제작비도 동일하게 내리는 것이 가능해진다.

또한, 직류 전원기(2)의 용량이 작아진 만큼, 직류 전원기(2)가 대기하고 있는 상태에서의 대기 전력은 작아지고, 그 만큼 충전시의 전력 손실은 적게 되어, 그 결과, 급속 충전 장치(11) 전체의 손실을 저감할 수 있다.

또한, 동력용 축전지(21)로의 충전 중지시에, 설비용 축전지(3)를 충전하여 직류 전력을 축적해 두도록 하고 있으므로, 동력용 축전지(21)로의 충전시에 급속 충전 장치(11)가 소비하는 전력은, 설비용 축전지(3)의 출력만큼 적은 것으로부터, 전력 소비의 피크를 낮추게 된다. 예를 들면 전력 피크는, 전술한 바와 같이, 약 1/4이 되어, 전력회사와의 계약도 소규모로 되고, 경비의 절감을 도모할 수 있다.

또한, 설비용 축전지(3)의 잔량이 거의 없을 때에 부하로 되는 동력용 축전지(21)가 접속되었을 때에는, 직류 전원기(2)로부터 10kW의 직류 전력을 출력시키도록 하고 있으므로, 충전 속도는 늦어지지만, 직류 전원기(2)로부터의 직류 전력만으로 동력용 축전지(21)로의 충전을 행할 수 있다.

또한, 상용 전원(20)의 교류 전압이 정전 등에 의해 소정치 이하가 되었을 때에, 제3 전환 스위치(6)를 닫아 설비용 축전지(3)로부터 직류 전력을 출력시키도록 하고 있으므로, 본 장치(11)를 비상용 전원으로서 비상용 조명 등에 급전하는 것이 가능하게 된다.

또한, 실시 형태 2에 있어서는, 직류 전원기(2)의 출력단 가운데, 저압측을 항상 접지하는 것이 가능하다. 이 때문에, 실시 형태 2에서는, 직류 전원기(2)가 장치 구조상, 절연 내력에 제한이 있는 경우에도, 실시 형태 1의 급속 충전 장치(1)와 동등한 효과를 얻을 수 있다.

실시 형태 3.

도 3은 본 발명의 실시 형태 3에 관한 급속 충전 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다. 또한 실시 형태 1과 같은 부분에는 같은 부호를 부여하고 있다.

실시 형태 3의 급속 충전 장치(31)는, 상용 전원(20)과 접속되는 제1 직류 전원기(32) 및 제2 직류 전원기(33)와, 실시 형태 1과 같이 예를 들면 30kWh의 직류전력량이 축적 가능한 설비용 축전지(3)와, 일단이 제2 직류 전원기(33)의 출력 측에 접속되고, 타단이 제1 직류 전원기(32)의 출력 측에 접속된 상시 열림의 제3 전환 스위치(6)와, 일단이 설비용 축전지(3)에 접속되고, 타단이 제1 직류 전원기(32)의 출력 측에 접속되어, 상시 닫힘(閉)으로 되어 있는 제4 전환 스위치(7)와, 후술하는 컨트롤러(C2)로 구성되어 있다.

제1 직류 전원기(32)는, 예를 들면, 설비용 축전지(3)의 충전용으로, 충전 전력 10kW의 용량을 가지고 있다. 이 제1 직류 전원기(32)는, 설비용 축전지(3)를 충전할 때에는, 상용 전원(20)의 교류 전압 200V를 직류로 변환하고, 그 출력으로부터 설비용 축전지(3)의 충전에 필요한 예를 들면 직류 300V, 전류 33A(직류 전력)를 생성하여 설비용 축전지(3)로 공급한다.

제2 직류 전원기(33)는, 예를 들면, 전기 자동차에 탑재된 동력용 축전지(21)의 충전용으로, 충전 전력 10kW의 용량을 가지고 있다. 이 제2 직류 전원기(33)는, 동력용 축전지(21)를 충전할 때에는, 설비용 축전지(3)에 축적된 직류 전력으로부터 30kW(300V, 100A)의 직류 전력을 입력받고, 그 30kW에 부족분의 10kW의 직류 전력(직류 100V, 전류 100A)을 상용 전원(20)의 교류 전력으로부터 생성하여 가산하고, 40kW의 직류 전력을 동력용 축전지(21)에 공급한다.

전술한 컨트롤러(C2)는, 예를 들면, 전기 자동차에 탑재된 전자 제어 유닛으로부터의 CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 동력용 축전지(21)가 접속되었다고 판정됐을 때에는, 제2 직류 전원기(33)에 의해 상용 전원(20)의 교류 전력을 입력받아 직류 전력으로 변환시키고, 설비용 축전지(3)의 직류 전력과 직렬로 접속하여, 그 출력을 동력용 축전지(21)에 공급하도록 제어한다. 컨트롤러(C2)는, CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 충전 종료로 판정됐을 때에는, 제2 직류 전원기(33)의 제어를 정지하여 충전 동작을 종료시킨다. 또한, 컨트롤러(C2)는, 전술한 CAN 통신이 수신되어 있지 않을 때에는, 제1 직류 전원기(32)에 의해 상용 전원(20)의 교류 전력을 입력받아 직류 전력으로 변환시키고, 그 직류 전력을 설비용 축전지(3)에 충전시키도록 제어한다. 컨트롤러(C2)는, 설비용 축전지(3)에 필요한 직류 전력량(30kWh)이 축적되었을 때에는, 제1 직류 전원기(32)의 제어를 정지시켜 설비용 축전지(3)로의 충전 동작을 종료시킨다.

또한, 컨트롤러(C2)는, 설비용 축전지(3)의 잔량이 거의 없을 때에, 전술한 CAN 통신 등의 수신 방법에 의해 동력용 축전지(21)가 접속되었다고 판정했을 경우에는, 설비용 축전지(3)로부터 직류 전력이 출력되지 않게 제4 전환 스위치(7)를 열림(開)으로 하고, 다음으로, 제1 직류 전원기(32) 및 제2 직류 전원기(33)의 양쪽 모두가 동시에 동력용 축전지(21)로의 충전 동작을 행하도록 제어한다. 컨트롤러(C2)에 의한 설비용 축전지(3)의 잔량이 거의 없는지 아닌지의 판정은, 전술한 바와 같이, 설비용 축전지(3)의 양극 측에 접속된 전류 검출 수단 및 전압 검출 수단의 검출치에 근거하고 있다.

또한, 컨트롤러(C2)는, 상용 전원(20)의 교류 전압이 소정치 이하가 되었을 때에, 제3 전환 스위치(6)를 닫아 설비용 축전지(3)를 비상용 전원으로서 사용한다. 컨트롤러(C2)에 의한 교류 전압이 소정치 이하가 됐는지 안됐는지의 판정은, 전술한 바와 같이, 상용 전원(20)의 입력 측에 접속된 부족 전압 계전기로부터의 신호에 근거하고 있다.

전술한 제1 직류 전원기(32)의 전력 부담은, 동력용 축전지(21)의 요구되는 직류 전력(40kW)의 1/4로 되고, 제2 직류 전원기(33)의 전력 부담은, 제1 직류 전원기(32)와 같이 1/4로 되고 있어, 제1 및 제2 직류 전원기(31, 32)의 회로 규모는 모두 1/4로 작아지고 있다.

다음으로, 실시 형태 3의 급속 충전 장치의 동작에 대해 도 3을 이용하여 설명한다. 먼저, 본 장치(31)의 출력 측에 동력용 축전지(21)가 접속되어 있지 않은 상태를 설명한다.

컨트롤러(C2)는, 전술한 CAN 통신이 수신되어 있지 않을 때에는, 본 장치(31)의 출력 측에 전기 자동차의 동력용 축전지(21)가 접속되어 있지 않다고 판정하고, 제1 직류 전원기(32)가 설비용 축전지(3)로의 충전 동작을 행하도록 제어함과 동시에, 제2 직류 전원기(33)가 동력용 축전지(21)로의 충전 동작을 행하지 않도록 제어한다. 또한 컨트롤러(C2)는, 설비용 축전지(3)가 만충전(30kWh)일 경우에는, 후술하는 제어 동작을 행하는 일 없이 대기한다. 컨트롤러(C2)는, 설비용 축전지(3)가 만충전이 아닐 경우에는, 설비용 축전지(3)에 30kWh의 직류 전력량이 축적되도록, 제1 직류 전원기(32)를 제어한다. 이 때, 제1 직류 전원기(32)는, 상용 전원(20)의 교류 전력을 입력받아 직류로 변환하고, 그 출력으로부터 직류 300V, 전류 33A를 생성하여 설비용 축전지(3)로 공급한다.

컨트롤러(C2)는, 대기중 혹은 설비용 축전지(3)로의 충전 중에, CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 전기 자동차의 동력용 축전지(21)가 접속되었다고 판정했을 때에는, 제2 직류 전원기(33)가 동력용 축전지(21)로의 충전 동작을 행하도록 제어한다. 이 때, 컨트롤러(C2)는, 설비용 축전지(3)로의 충전 중에 있는 경우에는, 제1 직류 전원기(32)의 충전 동작을 정지하여, 상용 전원(20)으로부터의 교류 전압의 입력을 중지시키고, 설비용 축전지(3)로의 충전을 정지시킨다. 한편, 제2 직류 전원기(33)는, 컨트롤러(C2)로부터의 제어에 의해, 설비용 축전지(3)에 축적된 직류 전력으로부터 30kW(직류 300V, 전류 100A)의 직류 전력을 입력받고, 그 30kW에 부족분의 10kW의 직류 전력(직류 100V, 전류 100A)을 상용 전원(20)의 교류 전력으로부터 생성하여 가산하고, 40kW(직류 400V, 전류 100A)의 직류 전력을 동력용 축전지(21)에 공급한다. 이 경우도, 전술한 바와 같이, 상기 전압치, 전류치는 일례이며, 동력용 축전지로부터의 요구에 맞춘 특성으로 충전을 행하도록 제2 직류 전원기(33)가 컨트롤러(C3)에 의해서 제어된다.

또한, 컨트롤러(C2)는, 설비용 축전지(3)의 직류 전력량의 잔량이 저하하고, 설비용 축전지(3)만으로는 동력용 축전지(21)로의 충전이 충분히 행할 수 없는 상태를 검지하고 있을 때, 전술한 CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 전기 자동차의 동력용 축전지(21)가 접속되었다고 판정했을 때에는, 제1 직류 전원기(32)와 동시에 제2 직류 전원기(33)를 동작시킨다. 그리고, 컨트롤러(C2)는, 설비용 축전지(3)의 직류 전력에 제1 직류 전원기(32)의 직류 전력을 합하고, 또한, 제2 직류 전원기(33)와 직렬로 접속하여, 설비용 축전지(3)의 잔량의 부족분을 제1 및 제2 직류전원기(32, 32)로 보충하도록 직류 전력의 출력 제어를 하여, 동력용 축전지(21)로의 충전을 계속한다.

또한, 컨트롤러(C2)는, 설비용 축전지(3)의 잔량이 거의 없을 때에, 전술한 CAN 통신 등의 수신 등의 방법에 의해 전기 자동차의 동력용 축전지(21)가 접속되었다고 판정했을 때에는, 제4 전환 스위치(7)를 열고, 그 다음으로, 제1 직류 전원기(32) 및 제2 직류 전원기(33)의 양쪽 모두가 동시에 동력용 축전지(21)로의 충전 동작을 행하도록 제어한다. 이 때, 컨트롤러(C2)는, 제1 직류 전원기(32)로부터 예를 들면 직류 300V, 전류 33A, 제2 직류 전원기(33)로부터 예를 들면 직류 100V, 전류 33A가 발생하도록 제어한다. 또한 상시 닫힘(常閉)의 제4 전환 스위치(7)가 열림(開)이 되는 것으로, 제1 직류 전원기(32)로부터의 직류 전력이 설비용 축전지(7)에 유입되지 않는다. 이 결과, 동력용 축전지(21)에는, 직류 400V, 전류 33A의 직류 전력으로 충전이 실시되고, 설비용 축전지(3)의 잔량이 있는 경우에 비해 충전 속도는 늦어지지만, 계속해서 충전이 가능하게 된다.

컨트롤러(C2)는, 동력용 축전지(21)로의 충전이 종료했을 경우에는, 각 직류 전원기(32, 33)의 충전 동작을 정지함과 동시에, 제4 전환 스위치(7)를 다시 닫힘(閉)으로 한다. 또한, 컨트롤러(C2)는, 동력용 축전지(21)를 충전하고 있을 때 상용 전원(20)의 교류 전압이 소정치 이하가 되었을 때에는, 상시 열림의 제3 전환 스위치(6)를 닫고, 상기와 같이 설비용 축전지(3)를 비상용 전원으로 한다.

이상과 같이 실시 형태 3에 있어서는, 동력용 축전지(21)로의 충전 중지시에는, 제1 직류 전원기(32)로부터 직류 300V, 전류 33A를 출력하여, 설비용 축전지(3)에 직류 전력을 축적한다. 또한, 동력용 축전지(21)가 접속되었을 때에는, 제2 직류 전원기(33)가, 설비용 축전지(3)로부터 30kW의 직류 전력을 입력받고, 그 30kW의 직류 전력에 부족분의 10kW의 직류 전력을 상용 전원(20)의 교류 전력으로부터 생성하여 가산하고, 40kW의 직류 전력을 동력용 축전지(21)에 공급하도록 하고 있다.

이것에 의해, 설비용 축전지(3)로부터의 출력만큼, 제2 직류 전원기(33)로부터의 출력이 적게 되고, 제2 직류 전원기(33)의 회로 규모를 작게 할 수 있다. 예를 들면, 설비용 축전지(3)의 전력을 필요 전력의 3/4으로 설정했을 때에, 제2 직류 전원기(33)의 출력 전력은 필요 전력의 1/4로 되고, 그 소비 전력도 약 1/4로 된다. 따라서, 제2 직류 전원기(33)의 회로 규모도 약 1/4로 된다.

또한, 제2 직류 전원기(33)의 용량이 작아진 만큼, 제2 직류 전원기(33)가 대기하고 있는 상태에서의 대기 전력은 작아지고, 그 만큼 충전시의 전력 손실은 적게 되어, 그 결과, 급속 충전 장치(31) 전체의 전력 효율이 향상한다.

또한, 동력용 축전지(21)로의 충전 중지시에, 제1 직류 전원기(32)가 설비용 축전지(3)를 충전하여 직류 전력을 축적해 두도록 하고 있으므로, 동력용 축전지(21)로의 충전시에 급속 충전 장치(31)가 소비하는 전력은, 설비용 축전지(3)의 출력만큼 적은 것으로부터, 전력 소비의 피크를 낮추게 된다. 예를 들면 전력 피크는, 전술한 바와 같이 약 1/4로 되어, 전력회사와의 계약도 소규모로 되고, 경비의 절감이 가능함과 동시에 상용 전원에의 변동을 억제하는 것이 가능하다.

또한, 실시 형태 3에 있어서는, 동력용 축전지(21)로의 충전 중지시에, 제1 직류 전원기(32)가 설비용 축전지(3)를 충전하고, 동력용 축전지(21)가 접속되었을 때에는, 제2 직류 전원기(33)가 설비용 축전지(3)로부터 출력되는 30kW의 직류 전력에 부족분의 10kW의 직류 전력을 가산하는 구성이므로, 실시 형태 1, 2의 급속 충전 장치(1, 11)에 필요한, 회로 구성을 전환하기 위한 제1 및 제2 전환 스위치(4, 5)가 불필요해 지고, 급속 충전 장치(31)의 회로 구성을 간소화할 수 있다.

또한, 설비용 축전지(3)의 잔량이 거의 없을 때에 부하로 되는 동력용 축전지(21)가 접속되었을 때에는, 제1 직류 전원기(32)와 제2 직류 전원기(33)의 양쪽 모두로부터 직류 전력을 출력시키도록 하고 있으므로, 충전 속도는 늦어지지만, 동력용 축전지(21)로의 충전을 행할 수 있다. 또한, 상용 전원(20)의 교류 전압이 소정치 이하가 되었을 때에, 제3 전환 스위치(6)를 닫아 설비용 축전지(3)로부터 직류 전력을 출력시키도록 하고 있으므로, 설비용 축전지(3)를 비상용 전원으로서 비상용 조명 등에 급전하는 것이 가능하게 된다.

또한, 실시 형태 3에 있어서는, 상기에 더하여, 이하에 나타내는 2점의 특징이 있다.

(1) 실시 형태 1, 2에서는, 직류 전원기(2)는 예를 들면 직류 300V, 전류 33A의 출력을 가지는 동작과, 예를 들면 직류 100V, 전류 100A의 출력을 가지는 동작의 2가지의 동작이 필요했다. 어느 쪽이나 출력 전력은 10kW로 동일하지만, 현실적으로 전압, 전류의 동작 범위가 넓은 직류 전원기(2)를 제작하는 것은 비용면에서 곤란한 경우가 있다. 한편, 실시 형태 3에서는, 제1 및 제2 직류 전원기(32, 33)는, 각각의 전압, 전류의 범위가 한정되어 있어, 그 만큼 염가로 제작할 수 있는 가능성이 있다.

(2) 실시 형태 1, 2에서는, 만일, 설비용 축전지(3)의 잔용량이 현저하게 적은 상태에서 동력용 축전지(21)를 충전하고 싶은 요망(要望)이 있는 경우, 전술한 예에서는 직류 400V, 전류 25A의 전력을 발생할 수 있던 것에 대하여, 실시 형태 3에서는 2대의 직류 전원기(32, 33)를 동시에 동작시키는 것에 의해 직류 400V, 전류 33A의 전력을 발생시켜, 실시 형태 1, 2에 비해 급속히 동력용 축전지(21)로의 충전이 가능하다는 이점이 있다.

또한, 실시 형태 1, 2 및 3에서는, 급속 충전 장치(1, 11, 31)에 1개의 설비용 축전지(3)를 설치한 것을 설명했지만, 그 설비용 축전지(3)를 복수 구비한 급속 충전 장치(1, 11, 31)여도 좋다. 그 경우, 설비용 축전지(3)에 1개 혹은 2개 이상의 설비용 축전지(3)를 병렬로 접속한다. 이것에 의해, 설비용 축전지(3)를 충전하는 기간과 동력용 축전지(21)를 충전하는 기간의 선택의 자유도가 증가하기 때문에, 보다 많은 전기 자동차를 효율 좋게 충전할 수 있다.

실시 형태 4.

여기서, 전술한 실시 형태 3의 급속 충전 장치(31)에 복수의 설비용 축전지를 설치하여 사용한 경우의 실시 형태에 대해 도 4를 이용하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 형태 4에 관한 급속 충전 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다. 또한 실시 형태 3과 같은 부분에는 같은 부호를 부여하고 있다.

실시 형태 4의 급속 충전 장치(41)는, 예를 들면 교류 200V의 상용 전원(20)과 접속되는 제1 및 제2 직류 전원기(32, 33)와, 실시 형태 3과 같이 예를 들면 30kWh의 직류 전력량이 축적 가능한 제1 및 제2 설비용 축전지(3, 44)와, 제1 및 제2 전환 스위치(42, 43)와, 상시 열림의 제3 전환 스위치(6)와, 상시 열림의 제5 전환 스위치(8)와, 컨트롤러(C3)로 구성되어 있다. 또한 컨트롤러(C3)의 제어 기능에 대해서는, 급속 충전 장치(41)의 동작을 설명할 경우에 상술한다.

제1 및 제2 직류 전원기(32, 33)는, 실시 형태 3과 같이, 충전 전력 10kW의 용량을 가지고, 제1 직류 전원기(32)를 제1 및 제2 설비용 축전지(3, 44)의 충전용으로서, 제2 직류 전원기(33)를 전기 자동차의 동력용 축전지(21)의 충전용으로서 사용하고 있다. 제1 직류 전원기(32)는, 제1 설비용 축전지(3) 혹은 제2 설비용 축전지(44)를 충전할 때, 실시 형태 3과 같이, 상용 전원(20)의 교류 전력을 받아 직류 전력으로 변환하여, 그 직류 전력에 의해 제1 설비용 축전지(3) 혹은 제2 설비용 축전지(44)를 충전한다. 또한, 제2 직류 전원기(33)는, 제1 설비용 축전지(3) 혹은 제2 설비용 축전지(44)에 축적된 직류 전력과 직렬로 접속하여 전압을 가산하는 것에 의해 동력용 축전지(21)로의 충전을 행한다.

제1 전환 스위치(42)는, 제1 설비용 축전지(3)의 양극과 접속되고, 접점 A가 제2 직류 전원기(33)과 접속되고 있음과 동시에, 제2 전환 스위치(43)의 접점 B와 접속되고 있다. 또한, 제1 전환 스위치(42)의 접점 B는 제1 직류 전원기(32)의 출력단과 접속되고 있다. 제2 전환 스위치(43)는, 제2 설비용 축전지(44)의 양극과 접속되고, 접점 A가 제1 직류 전원기(32)의 출력단과 접속되며, 접점 B가 제2 직류 전원기(33)와 접속되어 있다. 제3 전환 스위치(6)는, 일단이 제2 직류 전원기(33)의 출력 측에 접속되고, 타단이 예를 들면 제2 설비용 축전지(44)의 양극 측에 접속되고 있다. 전술한 제1 및 제2 전환 스위치(42, 43)와 제3 전환 스위치(6)는, 컨트롤러(C3)로부터의 제어에 근거하여 회로의 접속을 전환하도록 구성되어 있다. 제5 전환 스위치(8)는, 제1 전환 스위치(42)의 접점 A와 접점 B의 사이에 접속되어 상시 열림(開)으로 되어 있고, 컨트롤러(C3)로부터의 제어에 근거하여 회로의 접속을 전환하도록 구성되어 있다. 또한, 제3 전환 스위치(6)의 타단을 제2 설비용 축전지(44)의 양극 측에 접속한 것을 설명했지만, 그 제3 전환 스위치(6)의 타단을 제2 설비용 축전지(44) 대신해 제1 설비용 축전지(3)의 양극 측에 접속해도 좋다.

다음으로, 실시 형태 4의 급속 충전 장치의 동작에 대해 도 4를 이용하여 설명한다. 또한 제1 설비용 축전지(3)에는 동력용 축전지(21)를 충전하는데 필요한 직류 전력량이 축적되고, 제2 설비용 축전지(44)에는 동력용 축전지(21)를 충전하는데 필요한 직류 전력량이 축적되어 있지 않은 경우를 예로서 설명한다.

컨트롤러(C3)는, 예를 들면, 전기 자동차에 탑재된 전자 제어 유닛으로부터의 CAN 통신이 수신되어 있지 않을 때, 도 중에 나타내는 바와 같이 제1 및 제2 전환 스위치(42, 43)를 모두 접점 A측에 접속한다. 그 다음으로, 컨트롤러(C3)는, 제1 직류 전원기(32)에 의해 상용 전원(20)의 교류 전력을 직류로 변환시키고, 그 직류 전력을 제2 설비용 축전지(44)에 공급시켜, 예를 들면 30kWh의 직류 전력량이 축적되도록 충전 동작을 행하게 한다. 이 때, 제1 직류 전원기(32)는, 상용 전원(20)의 교류 전력을 직류로 변환하고, 그 출력으로부터 예를 들면 직류 300V, 전류 33A를 생성하여 제2 설비용 축전지(44)에 공급한다. 컨트롤러(C3)는, 제2 설비용 축전지(44)로의 충전 종료를 검지했을 때에는, 제1 직류 전원기(32)의 충전 동작을 정지한다. 이 정지에 의해, 상용 전원(20)과의 접속 및 제2 설비용 축전지(44)와의 접속이 차단되어 충전을 종료한다.

상기와 반대로, 제1 설비용 축전지(3)에는 동력용 축전지(21)를 충전하는데 필요한 직류 전력량이 축적되지 않고, 제2 설비용 축전지(44)에는 동력용 축전지(21)를 충전하는데 필요한 직류 전력량이 축적되고 있는 경우에도, 컨트롤러(C3)는, 제1 및 제2 전환 스위치(42, 43)를 모두 접점 B측에 접속하고, 제2 설비용 축전지(44)에 대해서 동일한 충전 동작을 실시한다. 양쪽 모두의 설비용 축전지(3, 44)가 모두 충분한 전하량을 축적하고 있지 않은 경우에는, 상기의 동작을 반복하고, 제1 및 제2 설비용 축전지(3, 44)를 차례차례 충전한다.

다음으로, 제1 설비용 축전지(3) 및 제2 설비용 축전지(44)가 모두 충분한 직류 전력량을 축적하고 있는 경우를 예로 하여, 본 장치(41)에 부하(負荷)로 되는 동력용 축전지(21)가 접속되었을 경우의 동작을 설명한다.

컨트롤러(C3)는, 전기 자동차의 전자 제어 유닛으로부터의 CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 동력용 축전지(21)가 접속되었다고 판정했을 때에는, 제2 직류 전원기(33)에 의해 상용 전원(20)의 교류 전력을 입력받아 직류 전력으로 변환시키고, 제1 설비용 축전지(3)의 직류 전력과 직렬로 접속하고, 그 출력(예를 들면 40kW의 직류 전력)을 동력용 축전지(21)에 공급하도록 제어한다. 이 때, 제2 직류 전원기(33)는, 그 제어에 의해, 제1 설비용 축전지(3)에 축적된 직류 전력으로부터 30kW의 직류 전력을 입력받아, 부족분의 10kW의 직류 전력(직류 100V, 전류 100A)을 상용 전원(20)의 교류 전력으로부터 생성하여 가산하고, 40kW의 직류 전력을 동력용 축전지(21)로 공급한다. 한편, 컨트롤러(C3)는, 동력용 축전지(21)로의 충전 종료를 CAN 통신 등의 방법에 의해 검지했을 때에는, 제2 직류 전원기(33)의 충전 동작을 정지한다. 이 정지에 의해, 상용 전원(20)과의 접속 및 제1 설비용 축전지(3)와의 접속이 차단된다.

컨트롤러(C3)는, 제1 설비용 축전지(3)의 사용에 의한 동력용 축전지(21)로의 충전을 반복해서 실시하는 중에, 제1 설비용 축전지(3)에 축적된 직류 전력량이 소정 용량 이하까지 저하한 것을 검지하면, 제1 및 제2 전환 스위치(42, 43)를 모두 접점 A로부터 접점 B측으로 전환하여 접속한다. 그 다음으로, 컨트롤러(C3)는, 제1 직류 전원기(32)를 동작시켜 상용 전원(20)에서 교류 전력을 입력받아, 제1 설비용 축전지(3)에 30kWh의 직류 전력량이 축적되도록, 제1 직류 전원기(32)를 제어한다. 이 때, 제1 직류 전원기(32)는, 그 제어에 의해, 상용 전원(20)의 교류 전력을 직류로 변환하고, 그 출력으로부터 직류 300V, 전류 33A를 생성하여 제1 설비용 축전지(3)로 공급한다.

컨트롤러(C3)는, 제1 설비용 축전지(3)의 충전 중에, CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 본 장치(41)의 출력 측에 동력용 축전지(21)가 접속되었다고 판정했을 때에는, 제2 직류 전원기(33)를 동작시켜 상용 전원(20)에서 교류 전력을 입력받고, 직류 출력이 충분한 직류 전력량을 가지는 제2 설비용 축전지(44)와 직렬로 접속되도록 한다. 그리고, 컨트롤러(C3)는, 40kW의 직류 전력이 동력용 축전지(21)에 출력되도록, 제2 직류 전원기(33)를 제어한다. 이 때, 제2 직류 전원기(33)는, 그 제어에 의해, 제2 설비용 축전지(44)에 축적된 직류 전력으로부터 30kW의 직류 전력을 입력받고, 부족분의 10kW의 직류 전력(직류 100V, 전류 100A)을 상용 전원(20)의 교류 전력으로부터 생성하여 가산하고, 40kW의 직류 전력을 동력용 축전지(21)에 공급한다. 한편, 컨트롤러(C3)는, 동력용 축전지(21)로의 충전 종료를 CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 검지했을 때에는, 제2 직류 전원기(33)의 동작을 정지하여, 동력용 축전지(21)로의 충전 동작을 정지시킨다.

즉, 제1 및 제2 설비용 축전지(3, 44) 가운데, 제1 설비용 축전지(3)를 동력용 축전지(21)의 충전에 사용하는 경우, 제1 및 제2 전환 스위치(42, 43)를 접점 A측으로 전환하여 접속한다. 이것에 의해, 제1 설비용 축전지(3)는, 제2 직류 전원기(33)와 직렬로 접속되어, 동력용 축전지(21)의 충전에 사용된다. 이 경우, 제2 설비용 축전지(44)는 제1 직류 전원기(32)에 의해 충전된다. 반대로, 제2 설비용 축전지(44)를 동력용 축전지(21)의 충전에 사용하는 경우에는, 제1 및 제2 전환 스위치(42, 43)를 접점 A로부터 접점 B측으로 전환하여 접속하는 것에 의해, 제2 설비용 축전지(44)와 제2 직류 전원기(33)가 직렬로 접속되어 동력용 축전지(21)의 충전에 이용되고, 동시에 제1 설비용 축전지(3)는 제1 직류 전원기(32)에 의해 충전된다.

이와 같이, 동력용 축전지(21)의 충전을 행하는 것과 동시에, 사용하고 있지 않는 쪽의 설비용 축전지의 충전을 행할 수 있다. 그 때문에, 연속적으로 전기 자동차의 동력용 축전지(21)의 충전을 행하는 것이 가능해져, 많은 전기 자동차를 효율 좋게 충전할 수 있다.

또한, 실시 형태 4에 있어서, 예를 들면 제1 설비용 축전지(3) 및 제2 설비용 축전지(44)의 어느 쪽이나 동력용 축전지(21)를 충전하는데 필요한 직류 전력량을 보유하고 있을 때, 전술한 CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 본 장치(41)의 출력 측에 동력용 축전지(21)가 접속되었다고 판정했을 때에는, 전술한 바와 같이, 컨트롤러(C3)는, 제1 및 제2 전환 스위치(42, 43)를 모두 접점 A에 접속하고, 제1 설비용 축전지(3)로부터 본 장치(41)에 접속된 동력용 축전지(21)로의 충전을 행한다.

이 상태에 있어서, 제1 설비용 축전지(3)의 축전 전력량이 동력용 축전지(21)로의 충전과 함께 감소하고, 만약, 동력용 축전지(21)의 충전이 종료하기 전에 제1 설비용 축전지(3)의 보유 전력량이 충전에 필요한 전력 이하로 감소했을 경우에는, 컨트롤러(C3)가 이것을 검지하고, 제1 및 제2 전환 스위치(42, 43)를 접점 A로부터 접점 B측으로 전환한다. 이것에 의해, 계속해서 제2 설비용 축전지(44)를 이용하여 동력용 축전지(21)의 충전을 계속해서 행하는 것이 가능하다. 상기는, 제2 설비용 축전지(44)를 이용하여 동력용 축전지(21)를 충전 중에 남은 전력량이 부족하고, 제1 설비용 축전지(3)가 충분한 직류 전력량을 보유하고 있는 경우도 동일하게 제1 및 제2 전환 스위치(42, 43)를 접점 B로부터 접점 A측으로 전환하는 것에 의해 가능하다.

이와 같이, 실시 형태 4에 있어서는, 설비용 축전지의 잔량 부족에 의한 장치의 운용 정지를 피하는 것이 가능하다는 점에서 한층 더 효율적인 장치의 운용이 가능하다.

다음으로, 제1 및 제2 설비용 축전지(3, 44)의 직류 전력량의 잔량이 모두 거의 없을 때에, 전술한 CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 동력용 축전지(21)가 접속되었다고 판정했을 경우에 제1 및 제2 직류 전원기(32, 33)를 동시에 이용하여 동력용 축전지(21)로의 충전을 행하는 동작을 설명한다.

컨트롤러(C3)는, 제1 직류 전원기(32)와 제2 직류 전원기(33)로 동작시킴과 동시에, 상시 열림의 제5 전환 스위치(8)를 닫고, 제1 및 제2 전환 스위치(42, 43)를 접점 N(중립)의 위치로 전환하도록 제어를 행한다. 이것에 의해, 각 설비용 축전지(3, 44)를 분리하고, 제1 직류 전원기(32)와 제2 직류 전원기(33)를 직렬로 접속하여 동력용 축전지(21)에 충전을 행한다. 이 경우, 실시 형태 3과 같이, 제1 직류 전원기(32)에서는 예를 들면 전압 300V, 전류 33A, 제2 직류원기(33)에서는 예를 들면 전압 100V, 전류 33A를 발생시킬 수 있다. 한편, 컨트롤러(C3)는, 동력용 축전지(21)를 충전하고 있을 때 상용 전원(20)의 교류 전압이 소정치 이하가 되었을 때에는, 상시 열림의 제3 전환 스위치(6)를 닫고, 예를 들면 제2 설비용 축전지(44)로부터 재해(災害) 시의 비상용 조명 등에 전력을 공급하는 것에 의해 본 장치(41)를 비상용 전원으로 할 수 있다.

또한, 실시 형태 4에 있어서는, 실시 형태 3과 같이, (1) 제1 및 제2 직류 전원기(32, 33)는, 각각의 전압, 전류의 범위가 한정되어 있고, 그 만큼 염가로 제작할 수 있는 가능성이 있는 것과, (2) 제1 및 제2 설비용 축전지(3, 44)가 모두 잔량이 빈 것에 가까운 상태에서도 2대의 직류 전원기(32, 33)를 직렬로 접속하는 것에 의해 상기 예에서는 전압 400V, 전류 33A의 직류 전력에 의해 동력용 축전지(21)를 충전할 수 있다고 하는 이점이 있다.

또한, 실시 형태 4에서는, 일례로서 2개의 설비용 축전지(3, 44)를 이용하는 경우를 설명했지만, 설비용 축전지를 3개 이상 사용해도 동일하게 실시가 가능하고, 보다 많은 전기 자동차를 효율 좋게 충전할 수 있다.

실시 형태 5.

실시 형태 3, 4에서는, 급속 충전 장치(31, 41)에 동력용 축전지(21)의 충전용으로서 1개의 직류 전원기(33)를 설치한 것을 설명했지만, 실시 형태 5는, 동력용 축전지(21)의 충전용으로서 복수의 직류 전원기를 설치한 것이다.

도 5는 본 발명의 실시 형태 5에 관한 급속 충전 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다. 또한, 실시 형태 3과 같은 부분에는 같은 부호를 부여하고 있다.

실시 형태 5의 급속 충전 장치(51)는, 상용 전원(20)과 접속되는 제1 직류 전원기(32)와, 제1 직류 전원기(32)와 같이 상용 전원(20)에 각각 접속되는 예를 들면 4개의 제2 직류 전원기(33, 34, 35, 36)와, 제1 직류 전원기(32) 및 제2 직류 전원기(33, 34, 35, 36)에 각각 접속되고, 실시 형태 3과 같이 30kWh의 직류 전력량이 축적 가능한 설비용 축전지(3)와, 일단이 예를 들면 제2 직류 전원기(36)의 출력 측에 접속되고, 타단이 제1 직류 전원기(32)의 출력 측에 접속된 상시 열림의 제3 전환 스위치(6)와, 일단이 제1 직류 전원기(32)의 출력 측에 접속되고, 타단이 설비용 축전지(3)의 양극 측에 접속된 상시 닫힘의 제4 전환 스위치(7)와, 컨트롤러(C4)로 구성되어 있다. 또한, 컨트롤러(C4)의 제어 기능에 대해서는, 급속 충전 장치(51)의 조작을 설명할 때에 상술한다.

제1 직류 전원기(32) 및 제2 직류 전원기(33, 34, 35, 36)는, 실시 형태 3과 같이, 예를 들면 충전 전력 10kW의 용량을 가지고, 제1 직류 전원기(32)를 설비용 축전지(3)의 충전용으로서, 4개의 제2 직류 전원기(33, 34, 35, 36)를 전기 자동차의 동력용 축전지(21)(복수)의 충전용으로서 사용하고 있다. 제1 직류 전원기(32)는, 설비용 축전지(3)를 충전할 때, 실시 형태 3과 같이, 상용 전원(20)의 교류 전력을 직류로 변환하고, 그 출력으로부터 직류 300V, 전류 33A를 생성하여 충전한다. 제1 직류 전원기(32)에 의한 설비용 축전지(3)로의 충전은, 동력용 축전지(21)로의 충전의 중지(休止)시에 행해진다.

또한, 제2 직류 전원기(33, 34, 35, 36)는, 동력용 축전지(21)를 충전할 때, 설비용 축전지(3)에 축적된 직류 전력으로부터 30kW(300V, 100A)의 직류 전력에, 각각 부족분의 10kW의 직류 전력(직류 100V, 전류 100A)을 상용 전원(20)의 교류 전력으로부터 생성하여 가산하고, 40kW의 직류 전력을 본 장치(51)의 출력 측에 각각 접속된 동력용 축전지(21)에 공급한다. 즉, 4대의 전기 자동차를 동시에 충전할 수 있다.

다음으로, 실시 형태 4의 급속 충전 장치의 동작에 대해 도 5를 이용하여 설명한다. 우선, 컨트롤러(C4)는, 설비용 축전지(3)에 충전을 실시할 필요가 있다고 판정했을 경우, 제1 직류 전원기(32)를 동작시켜, 예를 들면 전압 300V, 전류 33에서 설비용 축전지(3)의 충전을 행하게 한다. 다음으로, 컨트롤러(C4)는, 예를 들면 전기 자동차의 전자 제어 유닛으로부터의 CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 동력용 축전지(21)가 접속되었다고 판정했을 때에는, 제1 직류 전원기(32)의 동작을 정지하여 설비용 축전지(3)로의 충전을 정지시킴과 동시에, CAN 통신의 수신으로부터 어느 제2 직류 전원기(33 ~ 36)의 출력 측에 동력용 축전지(21)가 접속되었는지를 판정한다.

예를 들면, 컨트롤러(C4)는, 제2 직류 전원기(33)와 제2 직류 전원기(34)에 차례차례 동력용 축전지(21)가 접속된 것을 검지했을 때에는, 2개의 제2 직류 전원기(33, 34)에 동작을 개시시킴으로써, 상용 전원(20)에서 교류 전력을 입력받고, 각 동력용 축전지(21)에 필요한 전력 예를 들면 40kW가 공급되도록 각 제2 직류 전원 장치를 제어한다. 이 때, 제2 직류 전원기(33, 34)는, 각각 제1 설비용 축전지(3)에 축적된 직류 전력으로부터 30kW의 직류 전력을 입력받고, 부족분의 10kW의 직류 전력(직류 100V, 전류 100A)을 상용 전원(20)의 교류 전력으로부터 생성하여 가산하고, 40kW의 직류 전력을 각각의 동력용 축전지(21)에 공급한다.

한편, 컨트롤러(C4)는, 제2 직류 전원기(33, 34)로부터 각 동력용 축전지(21)에 충전을 하고 있을 때, 나머지의 2개의 제2 직류 전원기(35, 36)의 출력 측에 동력용 축전지(21)가 접속된 것을 CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 검지했을 경우에는, 상기와 같이 또한 제2 직류 전원기(35, 36)에 동작시키는 것에 의해, 상용 전원(20)으로부터 교류 전력을 입력받고, 접속된 각 동력용 축전지(21)에 필요한 직류 전력이 공급되도록 제어를 행한다. 이 때, 제2 직류 전원기(35, 36)는, 제1 설비용 축전지(3)에 축적된 직류 전력으로부터 30kW의 직류 전력을 입력받고, 부족분의 10kW의 직류 전력(직류 100V, 전류 100A)을 상용 전원(20)의 교류 전력으로부터 생성하여 가산하고, 40kW의 직류 전력을 동력용 축전지(21)에 공급한다. 또한, 컨트롤러(C4)는, 4개의 제2 직류 전원기(33~36)로부터 각 동력용 축전지(21)에 충전을 하고 있을 때, 예를 들면 제2 직류 전원기(33)에 의한 동력용 축전지(21)로의 충전 종료를 CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 검지했을 경우에는, 제2 직류 전원기(33)의 동작을 정지하여 동력용 축전지(21)로의 충전을 정지시키고, 상용 전원(20)으로부터의 교류 전력을 입력받고, 설비용 축전지(3)와의 접속을 종료시킨다.

또한, 컨트롤러(C4)는, 설비용 축전지(3)의 직류 전력량의 잔량이 거의 없을 때에, 전술한 CAN 통신의 수신 등의 방법에 의해 동력용 축전지(21)가 접속되었다고 판정했을 때에는, 동력용 축전지(21)가 접속된 예를 들면 제2 직류 전원기(33)에 동작을 행하게 하여 상용 전원(20)에서 교류 전력을 입력받음과 동시에, 상시 닫힘의 제4 전환 스위치(7)를 열림으로 한다. 그 다음으로, 컨트롤러(C4)는, 제1 직류 전원기(32)를 동작시켜 제1 및 제2 직류 전원기(32, 36)를 직렬로 접속 하고, 동력용 축전지(21)에 충전을 행하게 한다. 그리고, 컨트롤러(C4)는, 제1 직류 전원기(32)로부터의 직류 전력이 설비용 축전지(3)에 유입하지 않게 제4 전환 스위치(7)를 열림으로 한다.

이 때, 예를 들면 제1 직류 전원기(32)로부터 전압 300V, 전류 33A의 직류 전력을 발생시키고, 동시에 제2 직류 전원기(33)에서 전압 100V, 전류 33A의 직류 전력을 발생시키며, 이것들을 직렬로 접속하는 것에 의해 전압 400V, 전류 33A의 직류 전력이 동력용 축전지(21)에 공급된다. 컨트롤러(C4)는, 동력용 축전지(21)로의 충전 종료를 판정했을 경우에는, 제2 직류 전원(32)의 동작을 정지시키고, 상용 전원(20)으로부터의 교류 전력의 입력을 중지시켜 동력용 축전지(21)로의 충전 동작을 정지한다. 또한, 컨트롤러(C4)는, 제4 전환 스위치(7)를 닫힘으로서 제1 직류 전원기(32)로부터 설비용 축전지(3)로의 충전 동작을 실시시킨다. 또한, 컨트롤러(C4)는, 본 장치(1)가 대기 중에, 상용 전원(20)의 교류 전압이 소정치 이하가 되었을 때에는, 상시 열림의 제3 전환 스위치(6)를 닫아 설비용 축전지(3)를 비상용 전원으로 한다.

이상과 같이 실시 형태 5에 있어서는, 복수의 전기 자동차 등을 동시에 접속하여 충전하는 것이 가능하게 된다. 그 경우, 설비용 축전지(3) 및 전환 스위치 등의 설비가 1대분으로 충분하기 때문에, 장치 전체를 복수 준비하는 것과 비교하여 장치 전체를 소형화로 할 수 있고, 비용도 삭감할 수 있다.

또한, 실시 형태 5에 있어서는, 복수의 전기 자동차를 동시에 충전하는 경우를 상정하고 있는 것으로부터, 탑재하는 설비용 축전지(3)의 용량은 필요에 따라서 증가시키는 것도 가능하다.

또한, 설비용 축전지(3)의 잔량이 거의 없을 때에 부하(負荷)로 되는 동력용 축전지(21)가 접속되었을 때에는, 동력용 축전지(21)가 접속된 제2 직류 전원기로부터 10kW의 직류 전력을 출력시키도록 하고 있으므로, 충전 속도는 늦어지지만, 제2 직류 전원기로부터의 직류 전력만으로 동력용 축전지(21)로의 충전을 행할 수 있다.

또한, 상용 전원(20)의 교류 전압이 소정치 이하가 되었을 때에, 제3 전환 스위치(6)를 닫아 설비용 축전지(3)로부터 직류 전력을 출력시키도록 하고 있으므로, 설비용 축전지(3)를 비상용 전원으로서 비상용 조명 등에 급전하는 것이 가능하게 된다.

또한, 실시 형태 5에서는 실시 형태 3을 근거로 설명했지만, 실시 형태 1, 2의 급속 충전 장치(1, 11)에 복수의 직류 전원기(2)를 설치하여, 복수의 동력용 축전지(21)를 동시에 충전가능하도록 하는 것도 가능하다. 예를 들면 도 1에 있어서는, 복수의 직류 전원기(2)를 설치하고, 각 직류 전원기(2)마다 제1 전환 스위치(4)를 통하여 설비용 축전지(3)와 본 장치(1)의 출력단이 접속되도록 하고, 또한 각 직류 전원기(2)마다 제2 전환 스위치(5)를 통하여 설비용 축전지(3)와 접속되도록 한다.

또한, 실시 형태 1 ~ 5에서는, 컨트롤러에 의해, 직류 전원기(제1 및 제2 직류 전원기)나 전환 스위치를 제어하도록 했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 직류 전원기에 내장된 제어 회로에 상기의 컨트롤러와 같은 제어 기능을 갖게 하도록 해도 좋다. 또한, 설비용 축전지의 용량을 30kWh로서 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 실시 형태 1 ~ 5에 있어서, 상용 전원(20)과는 별도로 보조 전원(태양광 발전, 태양열 발전, 풍력 발전, 지열 발전 등)을 설치하고 본 장치 내의 설비용 축전지에 병렬에 접속하는 것에 의해 급전하는 것도 가능하다. 이것에 의해, 상용 전원(20)으로부터의 수전량을 경감하는 것이 가능해진다. 이 경우, 풍력 발전 등, 교류를 발전하는 설비의 경우에는 직류로 변환 후에 설비용 축전지에 공급하고, 태양광 발전 등, 직류를 발전하는 설비의 경우에는 전압을 변환한 후 설비용 축전지에 공급한다.

또한, 실시 형태 1 ~ 5에서는, 급속 충전 장치(1, 11, 31, 41, 51)를 전기 자동차에 적용한 것을 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 로봇에 적용해도 좋고, 무인 반송차의 전원 장치로서 이용해도 좋다. 그 경우, 로봇이나 무인 반송차에 내장되어 있는 설비용 축전지의 충전 특성에 적절한 직류 전원기나 설비용 축전지가 사용되는 것은 말할 필요도 없다. 동일하게, 설비용 축전지 및 동력용 축전지의 용량으로서 일례를 설명에 이용했지만, 다른 용량의 전지를 이용하는 것, 혹은 리튬 이온 전지에 한정하지 않고, 다른 모든 종류의 전지를 이용하는 것도 가능하다.

실시 형태 1 ~ 5에서는, 설비용 축전지(3, 44) 및 동력용 축전지(21)로의 충전에 있어서, 전압치, 전류치를 예로서 나타냈지만, 축전지로의 충전은 일정 전압, 전류로 행해지는 것이 아니고, 예를 들면 정전압 정전류 방식 등으로 나타낸 바와 같이, 축전지의 특성에 맞춘 충전 방법을 이용하는 것이 일반적으로 필요하다. 이러한 충전 특성의 제어는, 설비용 축전지(3, 44)에 있어서는 각 컨트롤러(C1 ~ C4)에 의해, 축전지로의 충전 전류, 단자 전압 등을 계측하는 것에 의해 자동적으로 최적인 동작이 실시되는 것으로 한다. 또한, 동력용 축전지(21)에 대해서는, 전기 자동차 등 동력용 축전지의 장치 사양에 따르지만, 동력용 축전지측으로부터 충전 전압·전류치를 지정하는 사양인 경우에는 그것에 따른다.

실시 형태 1 ~ 5에서는, 급속 충전 장치의 전원으로서 상용 전원(20)으로 했지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 자가 발전 설비 등, 교류 전력을 발전하는 전원 장치이면 어느 것이라도 좋다.

1, 11, 31, 41, 51 급속 충전 장치, 2 직류 전원기,
3 설비용 축전지(제1 설비용 축전지), 4, 42 제1 전환 스위치,
5, 43 제2 전환 스위치, 6 제3 전환 스위치,
7 제4 전환 스위치, 8 제5 전환 스위치,
20 상용 전원,
21 전기 자동차의 동력용 축전지,
32 제1 직류 전원기,
33, 34, 35, 36 제2 직류 전원기, 44 제2 설비용 축전지

Claims

설비용 축전지와,
교류 전원의 교류 전력을 직류로 변환하는 직류 전원기와,
상기 설비용 축전지를 충전할 때에, 교류 전원의 교류 전력으로부터 상기 설비용 축전지의 충전에 필요한 직류 전력이 생성되도록 상기 직류 전원기를 제어하고, 그 직류 전력을 상기 직류 전원기로부터 상기 설비용 축전지에 공급시키는 컨트롤러를 구비하고,
상기 컨트롤러는, 부하(負荷)인 동력용 축전지가 접속되었을 때에는, 상기 직류 전원기와 상기 설비용 축전지의 직렬 회로를 형성시켜, 교류 전원의 교류 전력으로부터 소정의 직류 전력이 생성되도록 상기 직류 전원기를 제어하고, 그 소정의 직류 전력을 상기 설비용 축전지로부터의 직류 전력에 가산하여 상기 동력용 축전지의 충전에 필요한 직류 전력을 생성하며, 상기 동력용 축전지에 공급시키는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
설비용 축전지와,
교류 전원의 교류 전력을 직류로 변환하는 직류 전원기와,
상기 설비용 축전지를 충전할 때에, 교류 전원의 교류 전력으로부터 상기 설비용 축전지의 충전에 필요한 직류 전력이 생성되도록 상기 직류 전원기를 제어하고, 그 직류 전력을 상기 직류 전원기로부터 상기 설비용 축전지에 공급시키는 컨트롤러를 구비하고,
상기 컨트롤러는, 부하(負荷)인 동력용 축전지가 접속되었을 때에는, 상기 직류 전원기와 상기 설비용 축전지의 직렬 회로를 형성시켜, 교류 전원의 교류 전력으로부터 소정의 직류 전력이 생성되도록 상기 직류 전원기를 제어하고, 상기 설비용 축전지로부터의 직류 전력을 그 소정의 직류 전력에 가산하여 상기 동력용 축전지의 충전에 필요한 직류 전력을 생성하며, 상기 동력용 축전지에 공급시키는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 동력용 축전지의 접속을 검지하고 있지 않을 때에, 상기 설비용 축전지에 직류 전력이 공급되도록 상기 직류 전원기를 제어하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 직류 전원기는 복수 설치되고,
상기 컨트롤러는, 상기 동력용 축전지의 접속을 검지했을 때에는, 상기 동력용 축전지가 접속된 직류 전원기에 교류 전원과 상기 설비용 축전지를 접속하여, 해당 직류 전원기로부터 소정의 직류 전력이 생성되도록 제어하고, 또한, 그 소정의 직류 전력을 상기 설비용 축전지로부터의 직류 전력에 가산하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 설비용 축전지의 잔량이 거의 없을 때에, 상기 동력용 축전지의 접속을 검지했을 경우에는, 교류 전원의 교류 전력으로부터 소정의 직류 전력이 생성되도록 상기 직류 전원기를 제어하고, 그 소정의 직류 전력을 직류 전원기로부터 상기 동력용 축전지에 공급시키는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 설비용 축전지의 양극측과 상기 직류 전원기의 출력측의 사이에 설치된 상시 열림(常開)의 스위치를 구비하고,
상기 컨트롤러는, 교류 전원의 교류 전압이 소정치 이하가 되었을 때에, 상기 스위치를 닫아 상기 설비용 축전지를 비상용 전원으로 하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
설비용 축전지와,
교류 전원의 교류 전력을 각각 직류로 변환하는 제1 및 제2 직류 전원기와,
상기 설비용 축전지를 충전할 때에, 교류 전원의 교류 전력으로부터 상기 설비용 축전지의 충전에 필요한 직류 전력이 생성되도록 상기 제1 직류 전원기를 제어하고, 그 직류 전력을 상기 제1 직류 전원기로부터 상기 설비용 축전지에 공급시키는 컨트롤러를 구비하며,
상기 컨트롤러는, 부하인 동력용 축전지가 접속되었을 때에는, 교류 전원의 교류 전력으로부터 소정의 직류 전력이 생성되도록 상기 제2 직류 전원기를 제어하고, 그 소정의 직류 전력을 상기 설비용 축전지로부터의 직류 전력에 가산하여 상기 동력용 축전지의 충전에 필요한 직류 전력을 생성하고, 상기 제2 직류 전원기로부터 상기 동력용 축전지에 공급시키는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 동력용 축전지의 접속을 검지하고 있지 않을 때에, 상기 설비용 축전지에 직류 전력이 공급되도록 상기 제1 직류 전원기를 제어하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 제2 직류 전원기는 복수 설치되고,
상기 컨트롤러는, 상기 동력용 축전지의 접속을 검지했을 때에는, 상기 동력용 축전지가 접속된 제2 직류 전원기에 교류 전원과 상기 설비용 축전지를 접속하여, 해당 제2 직류 전원기로부터 소정의 직류 전력이 생성되도록 제어하고, 또한, 그 소정의 직류 전력을 상기 설비용 축전지로부터의 직류 전력에 가산하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 설비용 축전지의 잔량이 거의 없을 때에, 상기 동력용 축전지의 접속을 검지했을 경우에는, 교류 전원의 교류 전력으로부터 소정의 직류 전력이 생성되도록 상기 제2 직류 전원기를 제어하고, 그 소정의 직류 전력을 제2 직류 전원기로부터 상기 동력용 축전지로 공급시키는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 설비용 축전지의 잔량이 거의 없을 때에, 상기 동력용 축전지의 접속을 검지했을 경우에는, 교류 전원의 교류 전력으로부터 소정의 직류 전력이 생성되도록 상기 제1 직류 전원기를 제어하고, 그 소정의 직류 전력을 제1 직류 전원기로부터 상기 동력용 축전지로 공급시키는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 설비용 축전지의 양극측과 상기 제2 직류 전원기의 출력측의 사이에 설치된 상시 열림(常開)의 스위치를 구비하고,
상기 컨트롤러는, 교류 전원의 교류 전압이 소정치 이하로 되었을 때에, 상기 스위치를 닫아 상기 설비용 축전지를 비상용 전원으로 하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 설비용 축전지에 보조 전원을 병렬로 접속한 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.