JP2016111904A - 充電効率が高められた充電システム並びに充電装置及び電力貯蔵設備 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の蓄電池を同時にかつ効率よく充電しかつ操作上の簡便さをもたらす充電効率が高められた充電システムの提供を目的とする。【解決手段】充電効率が高められた充電システムは、各々複数の接続点を有する２つのコネクタを有し、これらのコネクタは、複数の充電器と複数の蓄電池との間に接続される。これら充電器は複数組の第一接続配線を経由して上記コネクタのうちの１つに接続される。他方のコネクタは複数組の第二接続配線を経由して蓄電池に接続されている。充電器の出力端子並びに蓄電池の正端子及び負端子はそれぞれこれらのコネクタに接続されている。このため、充電器は電力入力ポートを経由して電力を受け取り、充電器により変換された電力をコネクタのシングルポート接続によって一対一で蓄電池へと出力する。【選択図】図１

Description

本発明は充電システムに関し、より具体的には、充電効率が高められた充電システム、並びにこの充電システムに用いられる充電装置及び電力貯蔵設備に関する。

二次電池は、従来の充電システムに最も広く応用されてきた。この二次電池は繰り返し充電して使用することができ、そのため操作が簡便であり、経済的利益に関する限りでは満足できるものである。図３を参照すると、従来の直列接続型蓄電池充電システムは、交流（ＡＣ）直流（ＤＣ）変換回路４０と、交流主電源４１と、直列接続された電池セットとからなる。

交流直流変換回路４０は、交流入力端子セット及び直流出力端子セットを備える。交流直流変換回路４０のこの交流入力端子セットは、交流主電力を受け取るために交流主電源４１に接続されている。交流直流変換回路４０は、交流主電力を直流電力へと変換する。交流直流変換回路４０の上記直流出力端子セットは、直列接続された電池セットの２つの端部に電気的に接続されている。この電池セットは、第一電池４２、第二電池４３、第三電池４４及び第四電池４５を有する。第一電池４２の負極は第二電池４３の正極に接続されており、第二電池４３の負極は第三電池４４の正極に接続されており、第三電池４４の負極は第四電池４５の正極に接続されており、これにより上記直列接続された電池セットが構成されている。第一電池４２の正極及び第四電池４５の負端子は、交流直流変換回路４０の上記直流出力端子セットに電気的に接続されており、これによって変換された直流電力がすべての電池４２〜４５を同時に充電できる。しかしながら、このような従来の直列接続型蓄電池充電システムは、充電の過程で充電現象のバランスの悪さを生じることが多く、とりわけ容易に第一電池４２の過充電が生じる。計画充電及び逐次充電を行うことができないという問題、及び不均一充電、過充電、過放電などの他の問題を克服することはほとんどできない。

台湾実用新案登録第Ｍ４８４１９３号、考案の名称「蓄電池ユニット本体を充電するための充電セット」（以下、先行技術ともいう）に開示されるように、この充電セットは蓄電池と充電器とからなる。蓄電池は電池本体と、その電池本体の内部に装着される複数の電池ユニットとを備える。内部の電池ユニットが外部の充電器に接続されるために、電池本体には、電池本体の側壁を貫通して孔が形成されている。充電器は、電池本体の側壁にある孔を通して各電池ユニットに電気的に接続され各電池ユニットに電力を供給する電力出力ユニットを有する。

上述の従来技術からわかるように、充電を行うために直列接続型蓄電池充電システムが直列接続方式で配列されていることを考慮すれば、電池セットへの充電のバランスが悪く、過充電及び過放電が容易に起こり得るし、計画充電、逐次充電及び均一充電を実施することもできない。他方で、先行技術は充電器の電力出力ユニットを経由して電力をすべての電池ユニットに分配して、当該直列接続型蓄電池充電システムの第一電池４２における過充電の問題が生じるのを防止している。しかしながら、この充電器は、依然として充電の際の低電圧、高電圧又は電圧の不安定性といった問題を抱えており、このような低電圧、高電圧又は電圧の不安定性は電池の損傷を招きやすく、かつ充電性能に影響を及ぼす。

台湾実用新案登録第Ｍ４８４１９３号明細書

本発明は、充電装置の中にある複数の充電器が電力貯蔵設備の複数の蓄電池を一対一で同時に充電し、かつより高い充電効率を求めてそれらの蓄電池の均一充電を維持する充電効率が高められた充電システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、当該充電システムは充電装置と電力貯蔵設備とを備える。

この充電装置は電力入力ポートと、複数の充電器と、第一コネクタとを有する。

電力入力ポートは電源端子に接続されている。

各充電器は、電力出力端子と、上記電力入力ポートに接続される電力入力端子とを有する。

第一コネクタは、複数組の第一接続配線を経由して上記複数の充電器の電力出力端子に接続される複数の第一接続点を有する。

上記電力貯蔵設備は電池セットと第二コネクタとを有する。

上記電池セットは、複数の蓄電池を有し、各蓄電池は正端子及び負端子を有する。

上記第二コネクタは、複数組の第二接続配線を経由して上記複数の蓄電池の対応する正端子及び負端子に接続されている複数の第二接続点を有する。

上記第一コネクタはシングルポート接続によって電力貯蔵設備に電気的に接続されており、これにより上記電力貯蔵設備が変換された電力を上記複数の充電器から同時に受け取り、上記第一コネクタの複数の第一接続点はポイントツーポイント接続によって上記第二コネクタの複数の第二接続点に接続されており、これにより上記複数の充電器がそれぞれ一対一で上記電力貯蔵設備の複数の蓄電池を充電する。

当該充電システムによれば、充電装置は複数の充電器を有し、電力貯蔵設備も対応する数の蓄電池を有し、充電装置の第一コネクタ及び電力貯蔵設備の第二コネクタは電気的に接続されている。ユーザがこの充電装置を用いて当該電力貯蔵設備を充電しようとし、電源端子からの電力が電力入力ポートを経由してその充電装置によって受け取られる場合、これら複数の充電器は、受け取った電力を供給電力へと変換する。さらに、これら複数の充電器は、複数組の第一接続配線を経由して第一コネクタの複数の第一接続点に接続されており、第二コネクタの複数の第二接続点は、複数組の第二接続配線を経由して複数の蓄電池に接続されている。これら第一コネクタ及び第二コネクタの接続点は、ポイントツーポイント接続によって電気的に相互接続されており、これによって各充電器から供給される電力を対応する蓄電池のみに送ることができ、複数の蓄電池を高充電効率で同時に充電するという目的が達せられる。さらに、第一コネクタ及び第二コネクタをシングルポート接続によって接続することができるため、操作上の簡便さも確保することができる。

本発明に係る充電効率が高められた充電システムの第一実施形態の回路ブロック図である。 本発明に係る充電効率が高められた充電システムの第二実施形態の回路ブロック図である。 従来の直列接続型蓄電池充電システムの回路ブロック図である。

図１を参照すると、本発明に係る充電効率が高められた充電システムの第一実施形態は、充電装置と、電力貯蔵設備と、電源端子３０とを備える。

この充電装置は、電力入力ポート１１と、複数の充電器１２と、第一コネクタ１３と、複数組の第一接続配線１４とを有する。電力入力ポート１１は電源端子３０に接続されている。各充電器１２は電力入力端子及び電力出力端子を有する。複数の充電器１２の電力入力端子は電力入力ポート１１に電気的に接続されており、これにより各充電器１２が電力入力端子のうちの１つを経由して電源端子３０から電力を受け取って、受け取った電力を出力用の別の電力へと変換する。

第一コネクタ１３は複数の第一接続点を有し、この複数の第一接続点は、それぞれ、複数組の第一接続配線１４を経由して複数の充電器１２の電力出力端子に接続されている。各組の第一接続配線１４は第一端及び第二端を有する。各組の第一接続配線１４の第一端は第一コネクタ１３の対応する第一接続点に接続されており、各組の第一接続配線１４の第二端は対応する充電器１２の電力出力端子に接続されている。本実施形態では、第一コネクタ１３は複数の電気接続部材をさらに有する。各電気接続部材には対応する第一接続点が形成されており、この対応する第一接続点は、複数組の第一接続配線１４のうちの１つを経由して対応する充電器１２の電力出力端子に電気的に接続されている。第一コネクタ１３の各電気接続部材は、形状が丸いか又は方形の金属ピン又は金属端子であってもよく、これにより第一コネクタ１３は多ピンコネクタとなる。

本実施形態では、各充電器１２の電力出力端子は第一電力端子（正極）及び第二電力端子（負極）を有し、２つの最外充電器１２のうちの一方の充電器の第一電力端子は第一コネクタ１３の２つの最外第一接続点のうちの一方に接続され、他方の最外充電器１２の第二電力端子は第一コネクタ１３の他方の最外第一接続点に接続され、かつ残りの各充電器１２にある第二電力端子及びその次の充電器１２の第一電力端子は結合され第一共通端子を構成し、対応する組の第一接続配線１４を経由して第一コネクタ１３の残りの第一接続点のうちの１つに接続される。それゆえ、第一コネクタ１３の使用によって複数の充電器１２の複数の電力出力端子を集中することができ、複数の充電器１２によって発生された電力を上記電力貯蔵設備に供給することができる。

図１をさらに参照すると、上記電力貯蔵設備は、充電装置から出力された変換された電力を受け取る。上記電力貯蔵設備は、第二コネクタ２１と、直列接続された電池セット２２と、複数組の第二接続配線２３とを有する。第二コネクタ２１は、第一コネクタ１３に適合しており、複数組の第二接続配線２３を経由して電池セット２２に接続される複数の第二接続点を有する。各組の第二接続配線２３は、第一端及び第二端を有する。各組の第二接続配線２３の第一端は第二コネクタ２１の対応する第二接続点に接続されており、各組の第二接続配線２３の第二端は電池セット２２のうちの１つに接続されている。本実施形態では、第二コネクタ２１は、第一コネクタ１３の電気接続部材と適合する複数の電気接続部材をさらに有する。第二コネクタ２１の各電気接続部材には、対応する第二接続点が形成されており、この対応する第二接続点は、複数組の第二接続配線２３のうちの１つを経由して第一コネクタの対応する電気接続部材の第一接続点に電気的に接続されている。第二コネクタ２１の各電気接続部材は、形状が丸いか又は方形の金属ピン又は金属端子であってもよく、これにより第二コネクタ２１は多ピンコネクタとなる。

電池セット２２は正端子及び負端子を有し、かつ互いに直列接続される複数の蓄電池２２１を有する。電池セット２２の正端子及び負端子はそれぞれ２つの対応する組の第二接続配線２３を経由して第二コネクタ２１の２つの対応する第二接続点に接続されており、これにより、変換された電力を各充電器１２から受け取る。なお、電池セット２２の正端子は、電池セット２２の先頭の蓄電池２２１の正端子を表し、電池セット２２の負端子は電池セット２２の末尾の蓄電池２２１の負端子を表す。本実施形態では、第二共通端子は電池セット２２の各２つの隣接する蓄電池２２１の間に接続されており、かつ残りの組の第二接続配線２３のうちの１つを経由して第二コネクタ２１の残りの第二接続点のうちの対応する１つに接続されている。第二コネクタ２１は第一コネクタ１３と適合しているため、第二コネクタ２１の第二接続点は、それぞれ第一コネクタ１３の第一接続点に接続されており、これによって電池セット２２の第二共通端子は、それぞれ複数の充電器１２の第一共通端子に接続されている。

図２を参照すると、本発明に係る充電効率が高められた充電システムの第二実施形態は、上記充電装置が充電用電力出力ポート１５をさらに有し、上記電力貯蔵設備が貯蔵用電力入力ポート２４をさらに有する点で上記の実施形態とは異なる。

この充電装置の充電用電力出力ポート１５は、複数の充電器１２に対応する複数の電力入力端子と、第一コネクタ１３に対応する複数の電力出力端子とを有する。充電用電力出力ポート１５の複数の電力入力端子は、対応する組の第一接続配線１４を経由して複数の充電器１２の対応する電力出力端子に接続されている。充電用電力出力ポート１５の複数の電力出力端子は、それぞれ第一コネクタ１３の複数の第一接続点に接続され、これにより、複数の充電器１２からの変換された電力が第一コネクタを経由して電力貯蔵設備へと出力される。

電力貯蔵設備の貯蔵用電力入力ポート２４は、第二コネクタ２１に対応する複数の電力入力端子と、電池セット２２に対応する複数の電力出力端子とを有する。貯蔵用電力入力ポート２４の複数の電力入力端子は、それぞれ第二コネクタ２１の複数の第二接続点に接続されている。貯蔵用電力入力ポート２４の複数の電力出力端子は、それぞれ複数の蓄電池２２１の対応する正端子、負端子及び第二共通端子に接続されている。第一コネクタ１３の複数の第一接続点及び第二コネクタ２１の第二接続点は、ポイントツーポイント接続又はシングルポート接続の方式によって互いに電気的に接続されており、これによって複数の充電器からもたらされるそれぞれ変換された電力を一対一で複数の蓄電池２２１に充電することができ、当該電力貯蔵設備にある電池セット２２の複数の蓄電池２２１がそれぞれの変換された電力を同時に受け取ることができる。

上記実施形態が運転のために応用される方法を説明するために、上記記載で示された上記充電装置と、電力貯蔵設備と、電源端子３０とを備える充電効率が高められた充電システムが準備される。この充電装置は複数の充電器１２と、第一コネクタ１３と、複数組の第一接続配線１４とを有する。上記電力貯蔵設備は、第二コネクタ２１と、直列接続された電池セット２２と、複数組の第二接続配線２３とを有する。各充電器１２は交流直流変換器を有する。電源端子３０が主電力に接続され、交流電力が与えられると、その交流電力は充電器１２の対応する電力入力端子を経由して各充電器１２に入力される。この交流直流変換器は、その交流電力を直流電力へと変換し、この直流電力は、対応する組の第一接続配線１４を経由して、充電器１２の電力出力端子を介して第一コネクタ１３へと出力される。この充電装置は、第一コネクタ１３を経由して電力貯蔵設備の第二コネクタに電気的に接続されている。この直流電力は、第一コネクタ１３及び第一コネクタ１３に接続される第二コネクタ２１を経由して電力貯蔵設備に移される。

実際の実施の際には、複数の充電器１２の数及び複数の蓄電池２２１の数は４の倍数であってもよく、複数の充電器１２及び複数の蓄電池２２１が同数存在する。例えば、電力貯蔵設備の電池セット２２が１６個の直列接続された蓄電池２２１を有しかつ複数の蓄電池２２１の充電電圧が３．６Ｖであるとすれば、充電装置も仕様が３．６Ｖ及び１０Ａである１６個の充電器１２を備える。充電器の仕様は蓄電池２２１の仕様に応じて変わってもよい。２つの最外充電器１２のうちの一方にある第一電力端子（正極）と、他方の最外充電器１２の第二電力端子（負極）と、対応する充電器１２の残りの各第二電力端子をその対応する充電器１２の次の充電器１２の第一電力端子と共通に接続することにより形成される第一共通端子とは、それぞれ第一コネクタ１３の第一接続点に接続されている。このため、１７組の第一接続配線が必要とされ、これらは第一コネクタ１３が有する１７個のピンを用いて第一コネクタ１３に接続される。第一コネクタと適合するために、電力貯蔵設備の第二コネクタ２１も１７個のピンを有する。第二コネクタ２１は１７組の第二接続配線２３を経由して電池セット２２にさらに接続されている。上記の回路構造によれば、変換された直流電力は、それぞれ一対一で複数の蓄電池２２１を充電するために複数の蓄電池２２１に分配することができ、過充電及び低電圧、高電圧又は直流充電電圧の不安定性といった問題を回避することができる。複数の蓄電池２２１が上記記載に従って充電されると、充電効率を高めることができるだけでなく、第一コネクタ１３、複数組の第一接続配線１４、第二コネクタ２１及び複数組の第二接続配線２３を接続する方法もかなり容易かつ便利になり、これにより操作上の簡便さがさらに高まる。

１１ 電力入力ポート
１２ 充電器
１３ 第一コネクタ
１４ 第一接続配線
１５ 充電用電力出力ポート
２１ 第二コネクタ
２２ 電池
２３ 第二接続配線
２４ 貯蔵用電力入力ポート
３０ 電源端子
４０ 交流直流変換回路
４１ 主電源
４２ 第一電池
４３ 第二電池
４４ 第三電池
４５ 第四電池
２２１ 蓄電池

Claims (10)

1. 電源端子に接続される電力入力ポートと、
   電力出力端子、及び上記電力入力ポートに接続される電力入力端子を有する複数の充電器と、
   複数組の第一接続配線を経由して上記複数の充電器の電力出力端子に接続される複数の第一接続点を有する第一コネクタと
   を備える充電効率が高められた充電システムの充電装置であって、
   上記第一コネクタがシングルポート接続によって電力貯蔵設備に電気的に接続するように構成されており、これにより上記電力貯蔵設備が変換された電力を上記複数の充電器から同時に受け取り可能とされ、上記第一コネクタの複数の第一接続点がポイントツーポイント接続によって第二コネクタの複数の第二接続点に接続可能とされ、これにより上記複数の充電器がそれぞれ一対一で上記電力貯蔵設備の複数の蓄電池を充電可能とされる充電効率が高められた充電システムの充電装置。
2. 上記第一コネクタが複数の電気接続部材を有し、各電気接続部材には上記複数の第一接続点のうちの１つが形成されており、かつ各電気接続部材が金属ピン又は金属端子のいずれかである請求項１に記載の充電装置。
3. 各充電器の電力出力端子が第一電力端子及び第二電力端子を備え、２つの最外充電器のうちの一方にある第一電力端子が上記第一コネクタの２つの最外第一接続点のうちの一方に接続されており、他方の最外充電器の第二電力端子が上記第一コネクタの他方の最外第一接続点に接続され、残りの各充電器の第二電力端子及びその次の充電器の第一電力端子が結合して第一共通端子を構成し、対応する組の第一接続配線を経由して上記第一コネクタの残りの第一接続点のうちの１つに接続される請求項２に記載の充電装置。
4. 上記複数の充電器に対応し、かつ対応する組の第一接続配線を経由して上記複数の充電器の対応する電力出力端子に接続される複数の電力入力端子、及び上記第一コネクタに対応し、かつそれぞれ上記第一コネクタの複数の第一接続点に接続される複数の電力出力端子を有する充電用電力出力ポートをさらに備える請求項１、請求項２又は請求項３に記載の充電装置。
5. 各々が正端子及び負端子を有する複数の蓄電池を有する電池セットと、
   複数組の第二接続配線を経由して上記複数の蓄電池の対応する正端子及び負端子に接続される複数の第二接続点を有する第二コネクタと
   を備える充電効率が高められた充電システムの電力貯蔵設備であって、
   上記第二コネクタがシングルポート接続によって充電装置に電気的に接続するように構成されており、これにより上記電力貯蔵設備の電池セットが変換された電力を上記充電装置の複数の充電器から同時に受け取り可能とされ、上記第二コネクタの複数の第二接続点がポイントツーポイント接続によって上記複数の蓄電池に接続されており、これにより上記複数の蓄電池がそれぞれ一対一で上記充電装置の複数の充電器によって充電可能とされる充電効率が高められた電力貯蔵設備。
6. 上記第二コネクタが複数の電気接続部材を有し、各電気接続部材には上記複数の第二接続点のうちの１つが形成されており、かつ各電気接続部材が金属ピン又は金属端子のうちのいずれかである請求項５に記載の電力貯蔵設備。
7. 上記複数の蓄電池が直列に接続されており、上記電池セットの先頭の蓄電池の正端子及び末尾の蓄電池の負端子が、それぞれ２つの対応する組の第二接続配線を経由して上記第二コネクタの２つの対応する第二接続点に接続されており、第二共通端子が上記電池セットの各２つの隣接する蓄電池の間に接続されており、かつ残りの組の第二接続配線のうちの１つを経由して上記第二コネクタの残りの第二接続点のうちの対応する１つに接続されている請求項６に記載の電力貯蔵設備。
8. 上記第二コネクタに対応し、かつそれぞれ上記第二コネクタの上記複数の第二接続点に接続される複数の電力入力端子、及び上記電池セットに対応し、かつそれぞれ上記複数の蓄電池の対応する正端子、負端子及び第二共通端子に接続される複数の電力出力端子を有する貯蔵用電力入力ポートをさらに備える請求項５、請求項６又は請求項７に記載の電力貯蔵設備。
9. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の充電装置と、
   請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の電力貯蔵設備と
   を備える充電効率が高められた充電システムであって、
   上記第一コネクタがシングルポート接続によって上記電力貯蔵設備に電気的に接続されており、これにより上記電力貯蔵設備が変換された電力を上記複数の充電器から同時に受け取り、上記第一コネクタの複数の第一接続点がポイントツーポイント接続によって上記第二コネクタの複数の第二接続点に接続されており、これにより上記複数の充電器がそれぞれ一対一で上記電力貯蔵設備の複数の蓄電池を充電する充電効率が高められた充電システム。
10. 上記第一コネクタ及び上記第二コネクタが適合しており、上記第一コネクタ及び上記第二コネクタの各々が多ピンコネクタであり、上記複数の充電器の数及び上記複数の蓄電池の数が４の倍数であり、かつ互いに同数である請求項９に記載の充電システム。

Images