二次電池の充電システム及び充電方法
【課題】
電気自動車などで使用する充電容量の大きな二次電池に充電する場合、充電初期に発生する過大な電流を抑制し、二次電池の異常発熱を防止し、充電装置の電流容量を小さくすると共に、充電装置の電力会社との契約費用を軽減する。
【解決手段】
充電初期は、充電装置内に設けた二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段から出力電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータを介して充電電流を供給し、一定量または一定時間供給後、商用電源に切換て充電を行う。
電気自動車などで使用する充電容量の大きな二次電池に充電する場合、充電初期に発生する過大な電流を抑制し、二次電池の異常発熱を防止し、充電装置の電流容量を小さくすると共に、充電装置の電力会社との契約費用を軽減する。
【解決手段】
充電初期は、充電装置内に設けた二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段から出力電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータを介して充電電流を供給し、一定量または一定時間供給後、商用電源に切換て充電を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繰り返し充放電可能な二次電池の充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
充電装置４により、繰り返し充放電が可能な二次電池２に充電を行う場合、充電初期に過大な電流が流れ、充電装置４はこの電流に見合った電力会社との契約が必要となる。
二次電池２への充電初期には過大な電流は流れるが、時間と共に減少しほぼ定電流が、充電が完了するまで流れる(図３)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２００７−２６７５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
繰り返し充放電が可能な電気自動車１などで使用する充電容量の大きいリチウムイオン電池などの二次電池２に充電を行う場合、充電初期には定常的な充電電流の２倍程度の過大な電流が充電初期に通電され、リチウムイオン電池などの二次電池２が異常発熱する可能性がある。
【０００５】
また、短時間に充電するためには、それに見合った電流容量を持つ充電装置４を準備する必要がある。その場合、電力会社との契約は充電装置４に一時的に通電される過大な電流値で定まってしまう。
【０００６】
本発明は、充電初期における商用電源から供給される過大な電流を抑制することで、充電装置４の電流容量を小さくでき、電力会社との契約費用を抑制した二次電池２の充電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
繰り返し充放電が可能で、充電容量の大きいリチウムイオン電池などの二次電池２に充電を行う場合、充電初期に過大な電流が流れる。一時的に過大電流が流れた後の電流は減少しほぼ定電流となる。
【０００８】
充電装置４を商用電源に接続して充電する場合に、充電初期に発生する商用電源から供給される一時的な過大電流を抑えるため、繰り返し充放電可能な二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５を充電装置４内に組み込む。
充電初期には充電装置４内に組み込んだ二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５から、コンバータ７、変圧器８およびインバータ９から構成されるＤＣ／ＤＣコンバータ６を経由して、二次電池２の充電に必要な電圧に調整した後充電を開始する。充電装置４内の二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５からの電流は、蓄電手段５の容量により定まる一定の値より大きくならないので過大電流による二次電池２の異常発熱を防ぐ事が出来る。
具体的には、スイッチ１３は接続のない中間位置に、スイッチ１４はaの位置にして、二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５からの電流をＤＣ／ＤＣコンバータ６で適当な電圧に調整して充電する。
電流計測手段１５により計測された、二次電池２へ充電された積算電力量が、充電装置４内に組み込んだ二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５の充電容量に対して予め決められた値となったとき、または充電電流の値が所定の値になったとき、或いは、充電開始から一定時間が超過したとき、電流計測手段１５により充電装置４内のスイッチ１３、１４をaからbの商用電源側に切換て、コンバータ１２の出力をコンデンサ１１で平滑した後引き続きＤＣ／ＤＣコンバータ６にて、二次電池２の充電に必要な電圧に調整して引き続き充電を行う。
【発明の効果】
【０００９】
繰り返し充放電が可能な二次電池に充電する場合に、商用電源から供給される過大な充電電流を抑え、充電電流を低減することで、電力会社との契約費用の削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例を示す充電接続図である。
【図２】本発明の充電システム図である。
【図３】充電時の通電電流の変化を示す電流変化図である。
【図４】従来の充電接続図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
二次電池２への充電の初期においては、充電装置４内に設置された、二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５により充電を行って、充電初期に発生する過大な電流を供給する。充電装置４内に設置された二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５からの供給が減少し、予め設定した電流値、或いは積算電力量が値になったとき、または充電開始から一定時間を経過したとき、充電装置４内のスイッチ１３、１４をコンデンサ側に電流計測手段１５の指示により自動的に切換て、商用電源からコンバータ１２にてＡＣ／ＤＣ変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６にて必要な電圧に調整し充電を開始する。
なお、ここでの電流計測手段１５は、単に電流を計測する機能、或いは積算電力量を計測する機能、または、単に充電が始まってからの時間を記録する機能に加え、それぞれの機能にしたがってスイッチ１３及び１４に入り切りの指示を出す機能を持つものとする。
【実施例】
【００１２】
図１は本発明の実施例を示す接続図であり、図２は本発明の充電システム図、図３は充電時の通電電流変化例を示す電流変化図、図４は従来の実施例を示す接続図である。
繰り返し充放電が可能な電気自動車１などで使用する充電容量の大きいリチウムイオン電池などの二次電池２に充電を行う場合は、充電装置４を使用して高電圧、大電流で短時間で充電を行う方法と家庭用電源などを使用して低電圧、小電流により一晩程度の長時間掛けて充電する方法がある。
後者は二次電池をただちに使用する予定がない場合に、時間を掛けて充電を行うことが可能である。しかし、充電が不十分な二次電池を急遽使用したい場合には、一晩掛けて充電する事はできずそのため、高電圧、大電流で短時間に充電する充電装置４の需要が高まる。
【００１３】
図１に示す本発明による充電方法では、二次電池２と充電装置４をケーブル３で連結して充電に関する信号のやりとりを行う。スイッチ１３を中間位置に、スイッチ１４をバッテリ側に切換えて、二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５からコンバータ７、変圧器８およびインバータ９から構成されるＤＣ／ＤＣコンバータ６を経由して二次電池の充電に必要な電圧に調整した後、充電を開始する。図３に示す通電電流変化のように、充電開始初期の大きい通電電流から徐々に減少し、予め設定した通電電流になったらまたは積算電力量が予め設定された量に達したとき、或いは一定時間の後に、電流計測手段１５の指示により自動的に充電装置４内にあるスイッチ１３、１４をコンデンサ１１側bに切換て、二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５からの二次電池２への充電を停止すると同時に、商用電源に切換、商用電源をコンバータ１２にてＡＣ／ＤＣ変換し、コンデンサ１１で平滑した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ６にて必要な電圧に調整して充電を継続する。
図４に示す従来の接続図では、充電装置４内に二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５が無いため、商用電源を使用してのみの充電となり、充電初期には過大な電流が通電されていた。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明の充電システムは、電気自動車などで使用する充電容量の大きな二次電池に充電する場合、充電初期に発生する過大な電流を抑制し、二次電池の異常発熱を防止し、充電装置の電流容量を小さくすると共に、充電装置の電力会社との契約費用を軽減し、効率的な充電システムを提供する。
【符号の説明】
【００１５】
１ 電気自動車
２ 二次電池
３ ケーブル
４ 充電装置
５ 二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段
６ DC/DCコンバータ
７ コンバータ
８ 変圧器
９ インバータ
１０ 二次電池や電気二重層キャパシタ
１１ コンデンサ
１２ コンバータ
１３ スイッチ
１４ スイッチ
１５ 電流計測手段
１６ スイッチ
１７ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繰り返し充放電可能な二次電池の充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
充電装置４により、繰り返し充放電が可能な二次電池２に充電を行う場合、充電初期に過大な電流が流れ、充電装置４はこの電流に見合った電力会社との契約が必要となる。
二次電池２への充電初期には過大な電流は流れるが、時間と共に減少しほぼ定電流が、充電が完了するまで流れる(図３)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２００７−２６７５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
繰り返し充放電が可能な電気自動車１などで使用する充電容量の大きいリチウムイオン電池などの二次電池２に充電を行う場合、充電初期には定常的な充電電流の２倍程度の過大な電流が充電初期に通電され、リチウムイオン電池などの二次電池２が異常発熱する可能性がある。
【０００５】
また、短時間に充電するためには、それに見合った電流容量を持つ充電装置４を準備する必要がある。その場合、電力会社との契約は充電装置４に一時的に通電される過大な電流値で定まってしまう。
【０００６】
本発明は、充電初期における商用電源から供給される過大な電流を抑制することで、充電装置４の電流容量を小さくでき、電力会社との契約費用を抑制した二次電池２の充電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
繰り返し充放電が可能で、充電容量の大きいリチウムイオン電池などの二次電池２に充電を行う場合、充電初期に過大な電流が流れる。一時的に過大電流が流れた後の電流は減少しほぼ定電流となる。
【０００８】
充電装置４を商用電源に接続して充電する場合に、充電初期に発生する商用電源から供給される一時的な過大電流を抑えるため、繰り返し充放電可能な二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５を充電装置４内に組み込む。
充電初期には充電装置４内に組み込んだ二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５から、コンバータ７、変圧器８およびインバータ９から構成されるＤＣ／ＤＣコンバータ６を経由して、二次電池２の充電に必要な電圧に調整した後充電を開始する。充電装置４内の二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５からの電流は、蓄電手段５の容量により定まる一定の値より大きくならないので過大電流による二次電池２の異常発熱を防ぐ事が出来る。
具体的には、スイッチ１３は接続のない中間位置に、スイッチ１４はaの位置にして、二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５からの電流をＤＣ／ＤＣコンバータ６で適当な電圧に調整して充電する。
電流計測手段１５により計測された、二次電池２へ充電された積算電力量が、充電装置４内に組み込んだ二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５の充電容量に対して予め決められた値となったとき、または充電電流の値が所定の値になったとき、或いは、充電開始から一定時間が超過したとき、電流計測手段１５により充電装置４内のスイッチ１３、１４をaからbの商用電源側に切換て、コンバータ１２の出力をコンデンサ１１で平滑した後引き続きＤＣ／ＤＣコンバータ６にて、二次電池２の充電に必要な電圧に調整して引き続き充電を行う。
【発明の効果】
【０００９】
繰り返し充放電が可能な二次電池に充電する場合に、商用電源から供給される過大な充電電流を抑え、充電電流を低減することで、電力会社との契約費用の削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例を示す充電接続図である。
【図２】本発明の充電システム図である。
【図３】充電時の通電電流の変化を示す電流変化図である。
【図４】従来の充電接続図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
二次電池２への充電の初期においては、充電装置４内に設置された、二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５により充電を行って、充電初期に発生する過大な電流を供給する。充電装置４内に設置された二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５からの供給が減少し、予め設定した電流値、或いは積算電力量が値になったとき、または充電開始から一定時間を経過したとき、充電装置４内のスイッチ１３、１４をコンデンサ側に電流計測手段１５の指示により自動的に切換て、商用電源からコンバータ１２にてＡＣ／ＤＣ変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６にて必要な電圧に調整し充電を開始する。
なお、ここでの電流計測手段１５は、単に電流を計測する機能、或いは積算電力量を計測する機能、または、単に充電が始まってからの時間を記録する機能に加え、それぞれの機能にしたがってスイッチ１３及び１４に入り切りの指示を出す機能を持つものとする。
【実施例】
【００１２】
図１は本発明の実施例を示す接続図であり、図２は本発明の充電システム図、図３は充電時の通電電流変化例を示す電流変化図、図４は従来の実施例を示す接続図である。
繰り返し充放電が可能な電気自動車１などで使用する充電容量の大きいリチウムイオン電池などの二次電池２に充電を行う場合は、充電装置４を使用して高電圧、大電流で短時間で充電を行う方法と家庭用電源などを使用して低電圧、小電流により一晩程度の長時間掛けて充電する方法がある。
後者は二次電池をただちに使用する予定がない場合に、時間を掛けて充電を行うことが可能である。しかし、充電が不十分な二次電池を急遽使用したい場合には、一晩掛けて充電する事はできずそのため、高電圧、大電流で短時間に充電する充電装置４の需要が高まる。
【００１３】
図１に示す本発明による充電方法では、二次電池２と充電装置４をケーブル３で連結して充電に関する信号のやりとりを行う。スイッチ１３を中間位置に、スイッチ１４をバッテリ側に切換えて、二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５からコンバータ７、変圧器８およびインバータ９から構成されるＤＣ／ＤＣコンバータ６を経由して二次電池の充電に必要な電圧に調整した後、充電を開始する。図３に示す通電電流変化のように、充電開始初期の大きい通電電流から徐々に減少し、予め設定した通電電流になったらまたは積算電力量が予め設定された量に達したとき、或いは一定時間の後に、電流計測手段１５の指示により自動的に充電装置４内にあるスイッチ１３、１４をコンデンサ１１側bに切換て、二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５からの二次電池２への充電を停止すると同時に、商用電源に切換、商用電源をコンバータ１２にてＡＣ／ＤＣ変換し、コンデンサ１１で平滑した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ６にて必要な電圧に調整して充電を継続する。
図４に示す従来の接続図では、充電装置４内に二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段５が無いため、商用電源を使用してのみの充電となり、充電初期には過大な電流が通電されていた。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明の充電システムは、電気自動車などで使用する充電容量の大きな二次電池に充電する場合、充電初期に発生する過大な電流を抑制し、二次電池の異常発熱を防止し、充電装置の電流容量を小さくすると共に、充電装置の電力会社との契約費用を軽減し、効率的な充電システムを提供する。
【符号の説明】
【００１５】
１ 電気自動車
２ 二次電池
３ ケーブル
４ 充電装置
５ 二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電手段
６ DC/DCコンバータ
７ コンバータ
８ 変圧器
９ インバータ
１０ 二次電池や電気二重層キャパシタ
１１ コンデンサ
１２ コンバータ
１３ スイッチ
１４ スイッチ
１５ 電流計測手段
１６ スイッチ
１７ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰り返し充放電が可能な二次電池を充電するシステムであって、充電電流計測手段と、これにより計測される充電電流が大きい充電の初期段階においては、既に充電されている蓄電手段と、これに接続された蓄電手段の出力電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータにより、二次電池を充電し、充電電力量が予め設定した積算値より大きくなった時以降、または予め設定した充電時間が経過した時以降において、回路を切換る切換手段によって、別の交流商用電源から、直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、この出力の直流を平滑にする平滑手段と、充電に必要な電圧に調整する前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより構成される回路を、切換える前記切換手段を備えて充電することを特徴とする二次電池の充電システム。
【請求項２】
繰り返し充放電が可能な二次電池を充電する方法であって、充電電流を計測し、充電電流が大きい充電の初期には、既に充電されている蓄電手段からの電流を取り出し、ＤＣ／ＤＣコンバータにより必要な電圧に調整した後、充電対象の二次電池を充電し、請求項１の充電電流計測手段により計測された電流値が所定の値より小さくなる初期部以降、または充電電力量が予め決めた値になったとき以降、或いは充電開始から一定の時間が経過した以降の充電には、回路を切換、商用電源からの交流電流を直流電流に変換し、平滑手段により滑らかにし、その直流を必要な電圧に調整した後充電することを特徴とする二次電池の充電方法。
【請求項１】
繰り返し充放電が可能な二次電池を充電するシステムであって、充電電流計測手段と、これにより計測される充電電流が大きい充電の初期段階においては、既に充電されている蓄電手段と、これに接続された蓄電手段の出力電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータにより、二次電池を充電し、充電電力量が予め設定した積算値より大きくなった時以降、または予め設定した充電時間が経過した時以降において、回路を切換る切換手段によって、別の交流商用電源から、直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、この出力の直流を平滑にする平滑手段と、充電に必要な電圧に調整する前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより構成される回路を、切換える前記切換手段を備えて充電することを特徴とする二次電池の充電システム。
【請求項２】
繰り返し充放電が可能な二次電池を充電する方法であって、充電電流を計測し、充電電流が大きい充電の初期には、既に充電されている蓄電手段からの電流を取り出し、ＤＣ／ＤＣコンバータにより必要な電圧に調整した後、充電対象の二次電池を充電し、請求項１の充電電流計測手段により計測された電流値が所定の値より小さくなる初期部以降、または充電電力量が予め決めた値になったとき以降、或いは充電開始から一定の時間が経過した以降の充電には、回路を切換、商用電源からの交流電流を直流電流に変換し、平滑手段により滑らかにし、その直流を必要な電圧に調整した後充電することを特徴とする二次電池の充電方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図３】
【図２】
【図４】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−４４８２（Ｐ２０１１−４４８２Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４３９１９（Ｐ２００９−１４３９１９）
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（０００００２８４２）株式会社高岳製作所 (72)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（０００００２８４２）株式会社高岳製作所 (72)
【Ｆターム（参考）】
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