快速充电装置以及移动式充电装置的制作方法
专利名称：快速充电装置以及移动式充电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如对安装在电动汽车上的动力用蓄电池进行充电的快速充电装置，以及在车辆安装快速充电装置而构成的移动式充电装置。
背景技术：
近年来，作为石油资源枯竭、地球温暖化的对策，市场上正在推广将电能作为驱动源的电动汽车，但需要对电动汽车也能够以与通常的汽车加油同等的时间进行充电的快速充电装置。以往，作为能够快速充电的装置，例如有如下充电装置准备大容量的设备用蓄电池，并在对电动汽车的充电停止时，花费很长时间以低电流对该蓄电池进行充电，在对电动汽车的动力用蓄电池进行充电时，从设备用蓄电池放出大电流(例如，参照专利文献I)。 专利文献I:日本特开平5-207668号公报(第4、5页，图I)在前述的以往充电装置中，采用从设备用蓄电池得到大电流的直流电力而对电动汽车的动力用蓄电池进行快速放电的构成，但其控制复杂，快速充电用蓄电池价格高。
发明内容
本发明是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于提供一种使得对电动汽车的动力用蓄电池进行充电时的控制变得容易，并且即使使用快速充电用蓄电池也能够小型化、抑制成本的快速充电装置以及移动式充电装置。本发明的快速充电装置具备蓄电池，其能够进行对作为负载的动力用蓄电池的快速充电；大容量蓄电池，其电容量比蓄电池的电容量大；控制器，其在对动力用蓄电池进行充电时，使蓄电池与大容量蓄电池串联连接，将蓄电池的电力与大容量蓄电池的电力相加来供给给动力用蓄电池。在本发明中，在对动力用蓄电池进行充电时，使蓄电池与大容量蓄电池串联连接，将蓄电池的电力与大容量蓄电池的电力相加来供给给动力用蓄电池，所以对动力用蓄电池进行充电时的控制变得容易。另外，如前述，在对动力用蓄电池进行充电时，将蓄电池的电力与大容量蓄电池的电力相加，所以能够使用电容量小的快速充电用的蓄电池，能够提供抑制成本的快速充电装置。
图I是表示实施方式I的快速充电装置的简要结构的电路图。图2是表示实施方式I的快速充电装置中的大容量蓄电池的充电时的电路图。图3是在实施方式I的快速充电装置中对第I快速充电用蓄电池进行充电时的电路图。图4是在实施方式I的快速充电装置中对第2快速充电用蓄电池进行充电时的电路图。
图5是在实施方式I的快速充电装置中经由缓冲电阻对动力用蓄电池进行充电时的电路图。图6是在实施方式I的快速充电装置中经由DC / DC转换器对动力用蓄电池进行充电时的电路图。图7是在实施方式I的快速充电装置中不经由缓冲电阻以及DC / DC转换器而对动力用蓄电池进行充电时的电路图。图8是在实施方式I的快速充电装置中从第I快速充电用蓄电池切换为第2快速充电用蓄电池来对动力用蓄电池进行充电时的电路图。图9是表示实施方式I的快速充电装置的放电特性的电压以及电流的曲线图。图10是在实施方式I的快速充电装置中从大容量蓄电池对第I快速充电用蓄电池进行充电时的电路图。 图11是在实施方式I的快速充电装置中从大容量蓄电池对第2快速充电用蓄电池进行充电时的电路图。图12是在实施方式2的快速充电装置中对第I快速充电用蓄电池进行充电以及利用第2快速充电用蓄电池与大容量蓄电池对动力用蓄电池进行充电时的电路图。图13是在车辆安装实施方式I的快速充电装置而表示的移动式充电装置的示意图。
具体实施例方式实施方式I.本实施方式主要通过在内置于本装置的蓄电池蓄积廉价的夜间电力而对车辆等进行快速充电。图I是表示实施方式I的快速充电装置的简要结构的电路图。图中所示的快速充电装置10是例如用于对安装在电动汽车的动力用蓄电池20进行快速充电的装置，具备例如与交流200V的商用电源连接的AC / DC转换器11 ;充放电速度快的第I以及第2快速充电用蓄电池12、13 (蓄电池)；电容量比第I以及第2快速充电用蓄电池12、13大，且充放电速度慢的大容量蓄电池14 ;与AC / DC转换器11连接的DC /DC转换器15 ；AC / DC转换器11以及DC / DC转换器15进行控制的控制器16 ;用于切换本装置10内的电流的流动的开关SWf SW8 ;插入在开关SW8与DC / DC转换器15的输出端之间的缓冲电阻Rl ;用于分别测量本装置10内的电压与电流的电压计VfV4以及电流计Af A4。前述的缓冲电阻Rl是用于抑制在对动力用蓄电池20进行充电时因与本装置10的电位差而流动过大的电流的电阻。AC / DC转换器11具备如下功能，即、将交流电压变换为直流，并基于来自控制器16的指示对该输出进行升降压。DC / DC转换器15具有基于来自控制器16的指示对直流电压进行升降压的功能。第I以及第2快速充电用蓄电池12、13和大容量蓄电池14例如使用锂离子电池。第I以及第2快速充电用蓄电池12、13也能够使用充放电速度快的、例如双电荷层电容器。控制器16基于由电压计V114和电流计AfA4测量出的测量信息、和连接电动汽车的动力用蓄电池20时所输入的例如CAN通信，进行各开关SWf SW8的开闭控制。另外，如前述，控制器16进行AC / DC转换器11的电压/电流控制、DC / DC转换器15的电压/电流控制。接下来，使用图疒图11，对如上述构成的快速充电装置10的动作进行说明。首先，使用图2 图4，说明对第I以及第2快速充电用蓄电池12，13和大容量蓄电池14进行充电时的动作。若控制器16例如利用自己的计时器功能来检测到电费便宜的夜间的时间，则通过测量端子电压等的方法来检测大容量蓄电池14的余量是否是满充电。在判定为不是满充电的情况下，如图2中粗线所示，控制器16将AC / DC转换器11与大容量蓄电池14连接，接下来，对AC / DC转换器11进行控制(电压)来对大容量蓄电池14进行充电。该情况下，利用恒压恒流方式等适合使用于大容量蓄电池14的电池的方法进行充电。通过控制器16进行符合电池的余量的充电控制。大容量蓄电池14的容量大，所以花费例如一晚等较长的时间进行充电。若对大容量蓄电池14的充电结束，则接下来，控制器16同样对第I快速充电用蓄电池12的充电余量进行测量，并在判定为不是满充电的情况下，通过以下的方法进行充 电。如图3中粗线所示，控制器16将AC / DC转换器11与第I快速充电用蓄电池12连接，之后，对AC / DC转换器11进行控制，以便以适合于第I快速充电用蓄电池12的电压、电流进行充电。对第I快速充电用蓄电池12的充电与对大容量蓄电池14的充电相比以较短的时间，例如数分钟至一个小时左右结束。若对第I快速充电用蓄电池12的充电结束，则控制器16同样判定第2快速充电用蓄电池13的余量，在判定为需要充电的情况下，如图4中粗线所示，通过开关SW6的切换而将AC / DC转换器11的输出端与第2快速充电用蓄电池13连接，进行第2快速充电用蓄电池13的充电。接下来，使用图5 图9，说明对动力用蓄电池20进行充电时的动作。若控制器16在对第I以及第2快速充电用蓄电池12、13和大容量蓄电池14的充电结束之后，检测出来自电动汽车的CAN通信的接收，则判定为本装置10与电动汽车的动力用蓄电池20已连接。而且，控制器16读入该CAN通信所包含的动力用蓄电池20所需的电力(电压、电流)，进入充电。首先，如图5中粗线所示，控制器16使第I快速充电用蓄电池12与大容量蓄电池14串联连接，并且使开关SW8与缓冲电阻Rl侧连接，进行对动力用蓄电池20的充电。此处，在将大容量蓄电池14的电压设为VI，将第I快速充电用蓄电池12的电压设为V2 (< VI)时，如图9 (a)所示，Vl + V2的电压被供给给动力用蓄电池20，伴随着充电的进行，电压缓缓降低。该情况下，仅从2台蓄电池对动力用蓄电池20进行充电，所以能够进行效率高、稳定的充电动作。另外，因大容量蓄电池14和第I快速充电用蓄电池12的相加电压与动力用蓄电池20的电压较大地不同等的理由，不能够经由缓冲电阻Rl进行充电的情况下，如图6所示，控制器16使开关SW8与DC / DC转换器15的输入侧连接，并使大容量蓄电池14和第I快速充电用蓄电池12的相加电压输入至DC / DC转换器15。而且，控制器16以成为动力用蓄电池20的充电所需的电流或者电压的方式对DC / DC转换器15进行控制，而对动力用蓄电池20进行充电。即使在这样的情况下，使第I快速充电用蓄电池12与大容量蓄电池14串联连接，所以用于对动力用蓄电池20进行充电的DC / DC转换器15中的电压调整是较小的电压即可，所以DC / DC转换器15中的损失变小。另外，根据动力用蓄电池20的特性以及电压、大容量蓄电池14以及第I或第2快速充电用蓄电池的电压状况，如图7所示，控制器16使开关SW8与DC / DC转换器15的输出侧连接，不经由缓冲电阻Rl以及DC / DC转换器15而直接进行动力用蓄电池20的充电。在反复进行对动力用蓄电池20的充电时，若第I快速充电用蓄电池12的电力变为充电所需的电力以下，换句话说，该蓄电池12的电压V2伴随着时间t的经过而例如几乎变为零，则如图8中粗线所示，控制器16从大容量蓄电池14断开第I快速充电用蓄电池12，并且使作为下一个蓄电池的第2快速充电用蓄电池13与大容量蓄电池14串联连接。而且，控制器16将大容量蓄电池14的电压Vl与第2快速充电用蓄电池13的电压V3相加，与前述的使用第I快速充电用蓄电池12的情况相同地进行对动力用蓄电池20的充电。
该情况下，也与图5 图7相同，根据因第I或者第2快速充电用蓄电池12、13与大容量蓄电池14的连接引起的与动力用蓄电池20的电压差、动力用蓄电池20的特性等，切换开关SW8，能够进行缓冲电阻Rl的连接、DC / DC转换器15的连接、直接连接的选择。图9 Ca)表示该情况下的充电电压的时间变化。伴随着第I快速充电用电池12的电压降低，充电电压暂时降低，但切换为第2快速充电用蓄电池13的电压V3，从而电压再度上升，再开始充电。在图9 (a冲，以第2快速充电用蓄电池13的电压V3是V3< Vl的情况为例进行表示。并且，控制器16在反复进行对动力用蓄电池20的充电时，与上述相同，在检测出第2快速充电用蓄电池13的电压V3伴随着时间t的经过而几乎变为零的情况下，使开关SffUSW5断开，并且使开关SW6断开(N)，使开关SW3、SW4接通(未图示电流路径)。接着，控制器16对DC / DC转换器15进行控制，以使大容量蓄电池14的电压Vl经由DC / DC转换器15直接供给给动力用蓄电池20。该情况下，如图9 (a)所示，大容量蓄电池14的电压Vl几乎为恒定，经由DC / DC转换器15供给至动力用蓄电池20。该充电时的电流i如图9 (b)所示。换句话说，至第I以及第2快速充电用蓄电池12、13的电容量几乎变为零的期间，使用第I快速充电用蓄电池12与大容量蓄电池14或者第2快速充电用蓄电池13与大容量蓄电池14来进行对动力用蓄电池20的充电。另外，在第I以及第2快速充电用蓄电池12、13都没有余量的情况下，能够仅使用大容量蓄电池14来供给动力用蓄电池20所需的电流，继续进行充电。接下来，使用图10以及图11，说明在第I以及第2快速充电用蓄电池12、13都没有余量，且未连接动力用蓄电池20的情况下，从大容量蓄电池20对第I以及第2快速充电用蓄电池12、13进行辅助充电的情况下的动作。若对动力用蓄电池20的充电结束,贝U控制器16利用以下的方法,使用大容量蓄电池14的电力来进行第I以及第2快速充电用蓄电池12、13的充电。首先，如图10中粗线所示，控制器16使开关SW8与DC / DC转换器15的输出侧连接，并经由DC / DC转换器15使大容量蓄电池14与第I快速充电用蓄电池12连接。而且，控制器16对DC / DC转换器15进行控制，以使以适当的电流、电压从大容量蓄电池14供给第I快速充电用蓄电池12的充电所需的电力(电压、电流)。若通过该控制而使第I快速充电用蓄电池12成为满充电状态，则如图11中粗线所示，控制器16将与大容量蓄电池14的连接切换为第2快速充电用蓄电池13，对DC / DC转换器15进行控制，以使从大容量蓄电池14供给第2快速充电用蓄电池13的充电所需的电力(电压、电流)。由此，能够再度实施图5 图8所说明的充电动作。这是因为第I以及第2快速充电用蓄电池12、13的电容量比大容量蓄电池14的电容量小。在反复图5 图11所示的充放电的期间，大容量蓄电池14的电容量降低到规定量时，控制器16利用图2所示的方法进行对大容量蓄电池14的充电。在白天的时间段成为这样的状态的情况下，不使用夜间电力而进行充电，准备对动力用蓄电池20的充电。如以上所述，在实施方式I中，在对电动汽车的动力用蓄电池20进行充电时，使大容量蓄电池14与第I快速充电用蓄电池12串联连接来对动力用蓄电池20进行充电。因该充电而使得第I快速充电用蓄电池12的电容量几乎变为零时，使大容量蓄电池14与第2快速充电用蓄电池13串联连接来对动力用蓄电池20进行充电。并且，在第2快速充电用 蓄电池13的电容量几乎变为零时，仅从大容量蓄电池14对动力用蓄电池20进行充电。由此，对电动汽车的动力用蓄电池20进行充电时的控制变得容易，同时能够进行减少电力损失的、高效的充电。另外，如前述，在对动力用蓄电池20进行充电时，将第I快速充电用蓄电池12的电力与大容量蓄电池14的电力相加，所以能够使用电容量较小的快速充电用蓄电池，能够提供抑制成本的快速充电装置10。实施方式2.接下来，使用图12，对实施方式2进行说明。图12是在实施方式2的快速充电装置中对第I快速充电用蓄电池进行充电以及利用第2快速充电用蓄电池与大容量蓄电池对动力用蓄电池进行充电时的电路图。在前述的实施方式I中，主要对向大容量蓄电池20积蓄夜间的电力而动作的快速充电装置10进行了说明。可是，存在如下的课题在第I快速充电用蓄电池12的余量几乎变为零的情况下，使第2快速充电用蓄电池13与大容量蓄电池20串联连接而能够继续进行对动力用蓄电池20的充电，但能够进行余量变为零的第I快速充电用蓄电池12的辅助充电只是未连接动力用蓄电池20的期间。于是，在实施方式2中，在第I快速充电用蓄电池12的余量几乎变为零的情况下，使第2快速充电用蓄电池13与大容量蓄电池20串联连接来实施对动力用蓄电池20的充电，同时使用AC / DC转换器11进行对第I快速充电用蓄电池12的辅助充电。在实施方式I中，如图I所示，都用开关SW6来切换第I以及第2快速充电用蓄电池12、13和AC / DC转换器11的连接的切换，和DC / DC转换器15的连接的切换，但在实施方式2中，如图12所示，构成为将该部分分别以2个切换开关SW6、SW6-1进行切换。由此，例如如图8所示，在实施方式I中，第I快速充电用蓄电池12的余量几乎为零，使用第2快速充电用蓄电池13和大容量蓄电池20进行对动力用蓄电池20的快速充电的情况下，第I快速充电用蓄电池12不得不保持余量几乎零的状态待机，但如图12所示，使用第2快速充电用蓄电池13和大容量蓄电池20来进行对动力用蓄电池20的快速充电的期间，通过切换开关SW6-1的切换而使AC / DC转换器11与第I快速充电用蓄电池12串联连接，从AC / DC转换器11对第I快速充电用蓄电池12进行辅助充电。另外，反之，在第2快速充电用蓄电池13的余量几乎是零的状态时，在本装置10连接有动力用蓄电池20的情况下，能够使用第I快速充电用蓄电池12与大容量蓄电池20来进行对动力用蓄电池20的快速充电，并且进行从AC / DC转换器11对第2快速充电用蓄电池13的辅助充电。该情况下并不是使用夜间的电力，而使用白天的电力，但各快速充电用蓄电池12、13的容量较小，所以充电电力量与大容量蓄电池14相比是少量，因此即使使用白天的电力进行充电也能够防止电费的高涨。在实施方式2中，也同样能够实施实施方式I中图2 图8所示的各动作。这样，在实施方式2中，在第I快速充电用蓄电池12的余量几乎变为零的情况下，使用第2快速充电用蓄电池13和大容量蓄电池14来进行对动力用蓄电池20的快速充电，同时能够使用AC / DC转换器11进行对I快速充电用蓄电池12的辅助充电，所以进而能够连续地进行对动力用蓄电池20的充电。此外，在实施方式1、2中，叙述了使用2台快速充电用蓄电池的情况，但也可以使用I台或者3台以上的快速充电用蓄电池。另外，作为第I以及第2快速充电用蓄电池12、 13，也可以组合使用电容量、特性不同的快速充电用蓄电池。另外，在实施方式1、2中，除了商用电源之外，也能够设置辅助电源(太阳光发电、太阳热发电、风力发电、地热发电等)，与本装置10内的第I以及第2快速充电用蓄电池12、13并联连接，从而进行供电。由此，能够使来自商用电源的接受电量减少。该情况下，在风力发电等、产生交流电的设备的情况下，变换为直流后，供给给各蓄电池12、13，在太阳光发电等、产生直流电的设备的情况下，变换电压后，供给给各蓄电池12、13。另外，在实施方式1、2中，作为快速充电装置10的电源，采用了商用电源，但并不限于此，也可以是自家发电设备等、只要是产生交流电力的电源装置即可。实施方式3.图13是在车辆安装实施方式I的快速充电装置而表示的移动式充电装置的示意图。如图13所示，实施方式3的移动式充电装置是将实施方式I所说明的快速充电装置10安装在车辆30的装置。本快速充电装置10在对动力用蓄电池20进行充电时不需要交流电力的输入，所以在接收到来自在路上用光动力用蓄电池20而无法移动的电动汽车21的联络的情况下，前述的车辆30前往现场，在路上使快速充电用连接器17与电动汽车21侧的连接器22连接而在短时间内对电动汽车21的动力用蓄电池20进行充电。该移动式充电装置能够预先安装到车上充电而待机，所以能够短时间内进行使路上无法移动的电动汽车21紧急避难地向较近的供电所移动，或者回到自家所需的电力充电。符号说明10···快速充电装置，11···Α〇/ DC转换器，12···第I快速充电用蓄电池，13···第2快速充电用蓄电池，14···大容量蓄电池，15 "DC / DC转换器，16···控制器，17···快速充电用连接器，20···动力用蓄电池，21···电动汽车，22···连接器，30···车辆。
权利要求
1.一种快速充电装置，其特征在于，具备 蓄电池，其能够进行对作为负载的动力用蓄电池的快速充电； 大容量蓄电池，其电容量比所述蓄电池的电容量大； 控制器，其在对动力用蓄电池进行充电时，使所述蓄电池与所述大容量蓄电池串联连接，将所述蓄电池的电力与所述大容量蓄电池的电力相加来供给给动力用蓄电池。
2.根据权利要求I所述的快速充电装置，其特征在于， 具备与动力用蓄电池连接的DC / DC转换器， 所述控制器对所述DC / DC转换器进行控制，以便在利用进行相加而得到的电力对动力用蓄电池进行充电时，如果所述蓄电池的电力变为充电所需的电力以下，则仅使所述大容量蓄电池的电力经由所述DC / DC转换器供给给动力用蓄电池。
3.根据权利要求I或者2所述的快速充电装置，其特征在于， 具备多个所述蓄电池， 在因对动力用蓄电池的充电而使得与所述大容量蓄电池串联连接的蓄电池的电力变为充电所需的电力以下时，所述控制器使下一个蓄电池与所述大容量蓄电池串联连接。
4.根据权利要求I 3中的任一项所述的快速充电装置，其特征在于， 具备与交流电源连接的AC / DC转换器， 所述控制器对所述AC / DC转换器进行控制，以便在使下一个蓄电池与所述大容量蓄电池串联连接来进行对动力用蓄电池的充电时，使成为充电所需的电力以下的蓄电池与AC / DC转换器连接，向该蓄电池供给电力。
5.根据权利要求2 4中的任一项所述的快速充电装置，其特征在于， 所述控制器对所述DC / DC转换器进行控制，以便在对动力用蓄电池的充电停止时，使所述大容量蓄电池的电力经由所述DC / DC转换器充电给所述蓄电池。
6.根据权利要求I 5中的任一项所述的快速充电装置，其特征在于， 具备与动力用蓄电池连接的过大电流抑制用的缓冲电阻， 在利用进行相加而得到的电力对动力用蓄电池进行充电时，所述控制器使该电力经由所述缓冲电阻来供给给动力用蓄电池。
7.根据权利要求2 6中的任一项所述的快速充电装置，其特征在于， 所述控制器对所述DC / DC转换器进行控制，以便在利用进行相加而得到的电力对动力用蓄电池进行充电时，使该电力经由所述DC / DC转换器供给给动力用蓄电池。
8.根据权利要求4 7中的任一项所述的快速充电装置，其特征在于， 所述控制器对所述AC / DC转换器进行控制，以便在对动力用蓄电池的充电停止时，从所述AC / DC转换器向所述大容量蓄电池充电。
9.根据权利要求4 8中的任一项所述的快速充电装置，其特征在于， 所述控制器对所述AC / DC转换器进行控制，以便在对动力用蓄电池的充电停止时，从所述AC / DC转换器向所述蓄电池充电。
10.一种移动式充电装置，其特征在于， 车辆中具备权利要求I 9中的任一项所述的快速充电装置。
全文摘要
本发明提供一种使得对电动汽车的动力用蓄电池进行充电时的控制变得容易，并且即使使用快速充电用蓄电池也能够小型化、抑制成本的快速充电装置。快速充电装置具备第1以及第2快速充电用蓄电池，其能够进行对动力用蓄电池快速充电；大容量蓄电池，其电容量比第1以及第2快速充电用蓄电池的电容量大；控制器，其在对动力用蓄电池进行充电时，使上述第1快速充电用蓄电池与大容量蓄电池串联连接，将第1快速充电用蓄电池的电力与大容量蓄电池的电力相加来输出，在第1快速充电用蓄电池的电容量几乎变为零的状态时，使第2快速充电用蓄电池与大容量蓄电池串联连接，将第2快速充电用蓄电池的电力与大容量蓄电池的电力相加来输出。
文档编号H01M10/44GK102782976SQ20118001013
公开日2012年11月14日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年2月19日
发明者今井尊史, 今泉正人, 岛村隆宏, 田村敦, 石川洋史 申请人:Jfe(杰富意)工程技术株式会社
技术领域：
本发明涉及例如对安装在电动汽车上的动力用蓄电池进行充电的快速充电装置，以及在车辆安装快速充电装置而构成的移动式充电装置。
背景技术：
近年来，作为石油资源枯竭、地球温暖化的对策，市场上正在推广将电能作为驱动源的电动汽车，但需要对电动汽车也能够以与通常的汽车加油同等的时间进行充电的快速充电装置。以往，作为能够快速充电的装置，例如有如下充电装置准备大容量的设备用蓄电池，并在对电动汽车的充电停止时，花费很长时间以低电流对该蓄电池进行充电，在对电动汽车的动力用蓄电池进行充电时，从设备用蓄电池放出大电流(例如，参照专利文献I)。 专利文献I:日本特开平5-207668号公报(第4、5页，图I)在前述的以往充电装置中，采用从设备用蓄电池得到大电流的直流电力而对电动汽车的动力用蓄电池进行快速放电的构成，但其控制复杂，快速充电用蓄电池价格高。
发明内容
本发明是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于提供一种使得对电动汽车的动力用蓄电池进行充电时的控制变得容易，并且即使使用快速充电用蓄电池也能够小型化、抑制成本的快速充电装置以及移动式充电装置。本发明的快速充电装置具备蓄电池，其能够进行对作为负载的动力用蓄电池的快速充电；大容量蓄电池，其电容量比蓄电池的电容量大；控制器，其在对动力用蓄电池进行充电时，使蓄电池与大容量蓄电池串联连接，将蓄电池的电力与大容量蓄电池的电力相加来供给给动力用蓄电池。在本发明中，在对动力用蓄电池进行充电时，使蓄电池与大容量蓄电池串联连接，将蓄电池的电力与大容量蓄电池的电力相加来供给给动力用蓄电池，所以对动力用蓄电池进行充电时的控制变得容易。另外，如前述，在对动力用蓄电池进行充电时，将蓄电池的电力与大容量蓄电池的电力相加，所以能够使用电容量小的快速充电用的蓄电池，能够提供抑制成本的快速充电装置。
图I是表示实施方式I的快速充电装置的简要结构的电路图。图2是表示实施方式I的快速充电装置中的大容量蓄电池的充电时的电路图。图3是在实施方式I的快速充电装置中对第I快速充电用蓄电池进行充电时的电路图。图4是在实施方式I的快速充电装置中对第2快速充电用蓄电池进行充电时的电路图。
图5是在实施方式I的快速充电装置中经由缓冲电阻对动力用蓄电池进行充电时的电路图。图6是在实施方式I的快速充电装置中经由DC / DC转换器对动力用蓄电池进行充电时的电路图。图7是在实施方式I的快速充电装置中不经由缓冲电阻以及DC / DC转换器而对动力用蓄电池进行充电时的电路图。图8是在实施方式I的快速充电装置中从第I快速充电用蓄电池切换为第2快速充电用蓄电池来对动力用蓄电池进行充电时的电路图。图9是表示实施方式I的快速充电装置的放电特性的电压以及电流的曲线图。图10是在实施方式I的快速充电装置中从大容量蓄电池对第I快速充电用蓄电池进行充电时的电路图。 图11是在实施方式I的快速充电装置中从大容量蓄电池对第2快速充电用蓄电池进行充电时的电路图。图12是在实施方式2的快速充电装置中对第I快速充电用蓄电池进行充电以及利用第2快速充电用蓄电池与大容量蓄电池对动力用蓄电池进行充电时的电路图。图13是在车辆安装实施方式I的快速充电装置而表示的移动式充电装置的示意图。
具体实施例方式实施方式I.本实施方式主要通过在内置于本装置的蓄电池蓄积廉价的夜间电力而对车辆等进行快速充电。图I是表示实施方式I的快速充电装置的简要结构的电路图。图中所示的快速充电装置10是例如用于对安装在电动汽车的动力用蓄电池20进行快速充电的装置，具备例如与交流200V的商用电源连接的AC / DC转换器11 ;充放电速度快的第I以及第2快速充电用蓄电池12、13 (蓄电池)；电容量比第I以及第2快速充电用蓄电池12、13大，且充放电速度慢的大容量蓄电池14 ;与AC / DC转换器11连接的DC /DC转换器15 ；AC / DC转换器11以及DC / DC转换器15进行控制的控制器16 ;用于切换本装置10内的电流的流动的开关SWf SW8 ;插入在开关SW8与DC / DC转换器15的输出端之间的缓冲电阻Rl ;用于分别测量本装置10内的电压与电流的电压计VfV4以及电流计Af A4。前述的缓冲电阻Rl是用于抑制在对动力用蓄电池20进行充电时因与本装置10的电位差而流动过大的电流的电阻。AC / DC转换器11具备如下功能，即、将交流电压变换为直流，并基于来自控制器16的指示对该输出进行升降压。DC / DC转换器15具有基于来自控制器16的指示对直流电压进行升降压的功能。第I以及第2快速充电用蓄电池12、13和大容量蓄电池14例如使用锂离子电池。第I以及第2快速充电用蓄电池12、13也能够使用充放电速度快的、例如双电荷层电容器。控制器16基于由电压计V114和电流计AfA4测量出的测量信息、和连接电动汽车的动力用蓄电池20时所输入的例如CAN通信，进行各开关SWf SW8的开闭控制。另外，如前述，控制器16进行AC / DC转换器11的电压/电流控制、DC / DC转换器15的电压/电流控制。接下来，使用图疒图11，对如上述构成的快速充电装置10的动作进行说明。首先，使用图2 图4，说明对第I以及第2快速充电用蓄电池12，13和大容量蓄电池14进行充电时的动作。若控制器16例如利用自己的计时器功能来检测到电费便宜的夜间的时间，则通过测量端子电压等的方法来检测大容量蓄电池14的余量是否是满充电。在判定为不是满充电的情况下，如图2中粗线所示，控制器16将AC / DC转换器11与大容量蓄电池14连接，接下来，对AC / DC转换器11进行控制(电压)来对大容量蓄电池14进行充电。该情况下，利用恒压恒流方式等适合使用于大容量蓄电池14的电池的方法进行充电。通过控制器16进行符合电池的余量的充电控制。大容量蓄电池14的容量大，所以花费例如一晚等较长的时间进行充电。若对大容量蓄电池14的充电结束，则接下来，控制器16同样对第I快速充电用蓄电池12的充电余量进行测量，并在判定为不是满充电的情况下，通过以下的方法进行充 电。如图3中粗线所示，控制器16将AC / DC转换器11与第I快速充电用蓄电池12连接，之后，对AC / DC转换器11进行控制，以便以适合于第I快速充电用蓄电池12的电压、电流进行充电。对第I快速充电用蓄电池12的充电与对大容量蓄电池14的充电相比以较短的时间，例如数分钟至一个小时左右结束。若对第I快速充电用蓄电池12的充电结束，则控制器16同样判定第2快速充电用蓄电池13的余量，在判定为需要充电的情况下，如图4中粗线所示，通过开关SW6的切换而将AC / DC转换器11的输出端与第2快速充电用蓄电池13连接，进行第2快速充电用蓄电池13的充电。接下来，使用图5 图9，说明对动力用蓄电池20进行充电时的动作。若控制器16在对第I以及第2快速充电用蓄电池12、13和大容量蓄电池14的充电结束之后，检测出来自电动汽车的CAN通信的接收，则判定为本装置10与电动汽车的动力用蓄电池20已连接。而且，控制器16读入该CAN通信所包含的动力用蓄电池20所需的电力(电压、电流)，进入充电。首先，如图5中粗线所示，控制器16使第I快速充电用蓄电池12与大容量蓄电池14串联连接，并且使开关SW8与缓冲电阻Rl侧连接，进行对动力用蓄电池20的充电。此处，在将大容量蓄电池14的电压设为VI，将第I快速充电用蓄电池12的电压设为V2 (< VI)时，如图9 (a)所示，Vl + V2的电压被供给给动力用蓄电池20，伴随着充电的进行，电压缓缓降低。该情况下，仅从2台蓄电池对动力用蓄电池20进行充电，所以能够进行效率高、稳定的充电动作。另外，因大容量蓄电池14和第I快速充电用蓄电池12的相加电压与动力用蓄电池20的电压较大地不同等的理由，不能够经由缓冲电阻Rl进行充电的情况下，如图6所示，控制器16使开关SW8与DC / DC转换器15的输入侧连接，并使大容量蓄电池14和第I快速充电用蓄电池12的相加电压输入至DC / DC转换器15。而且，控制器16以成为动力用蓄电池20的充电所需的电流或者电压的方式对DC / DC转换器15进行控制，而对动力用蓄电池20进行充电。即使在这样的情况下，使第I快速充电用蓄电池12与大容量蓄电池14串联连接，所以用于对动力用蓄电池20进行充电的DC / DC转换器15中的电压调整是较小的电压即可，所以DC / DC转换器15中的损失变小。另外，根据动力用蓄电池20的特性以及电压、大容量蓄电池14以及第I或第2快速充电用蓄电池的电压状况，如图7所示，控制器16使开关SW8与DC / DC转换器15的输出侧连接，不经由缓冲电阻Rl以及DC / DC转换器15而直接进行动力用蓄电池20的充电。在反复进行对动力用蓄电池20的充电时，若第I快速充电用蓄电池12的电力变为充电所需的电力以下，换句话说，该蓄电池12的电压V2伴随着时间t的经过而例如几乎变为零，则如图8中粗线所示，控制器16从大容量蓄电池14断开第I快速充电用蓄电池12，并且使作为下一个蓄电池的第2快速充电用蓄电池13与大容量蓄电池14串联连接。而且，控制器16将大容量蓄电池14的电压Vl与第2快速充电用蓄电池13的电压V3相加，与前述的使用第I快速充电用蓄电池12的情况相同地进行对动力用蓄电池20的充电。
该情况下，也与图5 图7相同，根据因第I或者第2快速充电用蓄电池12、13与大容量蓄电池14的连接引起的与动力用蓄电池20的电压差、动力用蓄电池20的特性等，切换开关SW8，能够进行缓冲电阻Rl的连接、DC / DC转换器15的连接、直接连接的选择。图9 Ca)表示该情况下的充电电压的时间变化。伴随着第I快速充电用电池12的电压降低，充电电压暂时降低，但切换为第2快速充电用蓄电池13的电压V3，从而电压再度上升，再开始充电。在图9 (a冲，以第2快速充电用蓄电池13的电压V3是V3< Vl的情况为例进行表示。并且，控制器16在反复进行对动力用蓄电池20的充电时，与上述相同，在检测出第2快速充电用蓄电池13的电压V3伴随着时间t的经过而几乎变为零的情况下，使开关SffUSW5断开，并且使开关SW6断开(N)，使开关SW3、SW4接通(未图示电流路径)。接着，控制器16对DC / DC转换器15进行控制，以使大容量蓄电池14的电压Vl经由DC / DC转换器15直接供给给动力用蓄电池20。该情况下，如图9 (a)所示，大容量蓄电池14的电压Vl几乎为恒定，经由DC / DC转换器15供给至动力用蓄电池20。该充电时的电流i如图9 (b)所示。换句话说，至第I以及第2快速充电用蓄电池12、13的电容量几乎变为零的期间，使用第I快速充电用蓄电池12与大容量蓄电池14或者第2快速充电用蓄电池13与大容量蓄电池14来进行对动力用蓄电池20的充电。另外，在第I以及第2快速充电用蓄电池12、13都没有余量的情况下，能够仅使用大容量蓄电池14来供给动力用蓄电池20所需的电流，继续进行充电。接下来，使用图10以及图11，说明在第I以及第2快速充电用蓄电池12、13都没有余量，且未连接动力用蓄电池20的情况下，从大容量蓄电池20对第I以及第2快速充电用蓄电池12、13进行辅助充电的情况下的动作。若对动力用蓄电池20的充电结束,贝U控制器16利用以下的方法,使用大容量蓄电池14的电力来进行第I以及第2快速充电用蓄电池12、13的充电。首先，如图10中粗线所示，控制器16使开关SW8与DC / DC转换器15的输出侧连接，并经由DC / DC转换器15使大容量蓄电池14与第I快速充电用蓄电池12连接。而且，控制器16对DC / DC转换器15进行控制，以使以适当的电流、电压从大容量蓄电池14供给第I快速充电用蓄电池12的充电所需的电力(电压、电流)。若通过该控制而使第I快速充电用蓄电池12成为满充电状态，则如图11中粗线所示，控制器16将与大容量蓄电池14的连接切换为第2快速充电用蓄电池13，对DC / DC转换器15进行控制，以使从大容量蓄电池14供给第2快速充电用蓄电池13的充电所需的电力(电压、电流)。由此，能够再度实施图5 图8所说明的充电动作。这是因为第I以及第2快速充电用蓄电池12、13的电容量比大容量蓄电池14的电容量小。在反复图5 图11所示的充放电的期间，大容量蓄电池14的电容量降低到规定量时，控制器16利用图2所示的方法进行对大容量蓄电池14的充电。在白天的时间段成为这样的状态的情况下，不使用夜间电力而进行充电，准备对动力用蓄电池20的充电。如以上所述，在实施方式I中，在对电动汽车的动力用蓄电池20进行充电时，使大容量蓄电池14与第I快速充电用蓄电池12串联连接来对动力用蓄电池20进行充电。因该充电而使得第I快速充电用蓄电池12的电容量几乎变为零时，使大容量蓄电池14与第2快速充电用蓄电池13串联连接来对动力用蓄电池20进行充电。并且，在第2快速充电用 蓄电池13的电容量几乎变为零时，仅从大容量蓄电池14对动力用蓄电池20进行充电。由此，对电动汽车的动力用蓄电池20进行充电时的控制变得容易，同时能够进行减少电力损失的、高效的充电。另外，如前述，在对动力用蓄电池20进行充电时，将第I快速充电用蓄电池12的电力与大容量蓄电池14的电力相加，所以能够使用电容量较小的快速充电用蓄电池，能够提供抑制成本的快速充电装置10。实施方式2.接下来，使用图12，对实施方式2进行说明。图12是在实施方式2的快速充电装置中对第I快速充电用蓄电池进行充电以及利用第2快速充电用蓄电池与大容量蓄电池对动力用蓄电池进行充电时的电路图。在前述的实施方式I中，主要对向大容量蓄电池20积蓄夜间的电力而动作的快速充电装置10进行了说明。可是，存在如下的课题在第I快速充电用蓄电池12的余量几乎变为零的情况下，使第2快速充电用蓄电池13与大容量蓄电池20串联连接而能够继续进行对动力用蓄电池20的充电，但能够进行余量变为零的第I快速充电用蓄电池12的辅助充电只是未连接动力用蓄电池20的期间。于是，在实施方式2中，在第I快速充电用蓄电池12的余量几乎变为零的情况下，使第2快速充电用蓄电池13与大容量蓄电池20串联连接来实施对动力用蓄电池20的充电，同时使用AC / DC转换器11进行对第I快速充电用蓄电池12的辅助充电。在实施方式I中，如图I所示，都用开关SW6来切换第I以及第2快速充电用蓄电池12、13和AC / DC转换器11的连接的切换，和DC / DC转换器15的连接的切换，但在实施方式2中，如图12所示，构成为将该部分分别以2个切换开关SW6、SW6-1进行切换。由此，例如如图8所示，在实施方式I中，第I快速充电用蓄电池12的余量几乎为零，使用第2快速充电用蓄电池13和大容量蓄电池20进行对动力用蓄电池20的快速充电的情况下，第I快速充电用蓄电池12不得不保持余量几乎零的状态待机，但如图12所示，使用第2快速充电用蓄电池13和大容量蓄电池20来进行对动力用蓄电池20的快速充电的期间，通过切换开关SW6-1的切换而使AC / DC转换器11与第I快速充电用蓄电池12串联连接，从AC / DC转换器11对第I快速充电用蓄电池12进行辅助充电。另外，反之，在第2快速充电用蓄电池13的余量几乎是零的状态时，在本装置10连接有动力用蓄电池20的情况下，能够使用第I快速充电用蓄电池12与大容量蓄电池20来进行对动力用蓄电池20的快速充电，并且进行从AC / DC转换器11对第2快速充电用蓄电池13的辅助充电。该情况下并不是使用夜间的电力，而使用白天的电力，但各快速充电用蓄电池12、13的容量较小，所以充电电力量与大容量蓄电池14相比是少量，因此即使使用白天的电力进行充电也能够防止电费的高涨。在实施方式2中，也同样能够实施实施方式I中图2 图8所示的各动作。这样，在实施方式2中，在第I快速充电用蓄电池12的余量几乎变为零的情况下，使用第2快速充电用蓄电池13和大容量蓄电池14来进行对动力用蓄电池20的快速充电，同时能够使用AC / DC转换器11进行对I快速充电用蓄电池12的辅助充电，所以进而能够连续地进行对动力用蓄电池20的充电。此外，在实施方式1、2中，叙述了使用2台快速充电用蓄电池的情况，但也可以使用I台或者3台以上的快速充电用蓄电池。另外，作为第I以及第2快速充电用蓄电池12、 13，也可以组合使用电容量、特性不同的快速充电用蓄电池。另外，在实施方式1、2中，除了商用电源之外，也能够设置辅助电源(太阳光发电、太阳热发电、风力发电、地热发电等)，与本装置10内的第I以及第2快速充电用蓄电池12、13并联连接，从而进行供电。由此，能够使来自商用电源的接受电量减少。该情况下，在风力发电等、产生交流电的设备的情况下，变换为直流后，供给给各蓄电池12、13，在太阳光发电等、产生直流电的设备的情况下，变换电压后，供给给各蓄电池12、13。另外，在实施方式1、2中，作为快速充电装置10的电源，采用了商用电源，但并不限于此，也可以是自家发电设备等、只要是产生交流电力的电源装置即可。实施方式3.图13是在车辆安装实施方式I的快速充电装置而表示的移动式充电装置的示意图。如图13所示，实施方式3的移动式充电装置是将实施方式I所说明的快速充电装置10安装在车辆30的装置。本快速充电装置10在对动力用蓄电池20进行充电时不需要交流电力的输入，所以在接收到来自在路上用光动力用蓄电池20而无法移动的电动汽车21的联络的情况下，前述的车辆30前往现场，在路上使快速充电用连接器17与电动汽车21侧的连接器22连接而在短时间内对电动汽车21的动力用蓄电池20进行充电。该移动式充电装置能够预先安装到车上充电而待机，所以能够短时间内进行使路上无法移动的电动汽车21紧急避难地向较近的供电所移动，或者回到自家所需的电力充电。符号说明10···快速充电装置，11···Α〇/ DC转换器，12···第I快速充电用蓄电池，13···第2快速充电用蓄电池，14···大容量蓄电池，15 "DC / DC转换器，16···控制器，17···快速充电用连接器，20···动力用蓄电池，21···电动汽车，22···连接器，30···车辆。
权利要求
1.一种快速充电装置，其特征在于，具备 蓄电池，其能够进行对作为负载的动力用蓄电池的快速充电； 大容量蓄电池，其电容量比所述蓄电池的电容量大； 控制器，其在对动力用蓄电池进行充电时，使所述蓄电池与所述大容量蓄电池串联连接，将所述蓄电池的电力与所述大容量蓄电池的电力相加来供给给动力用蓄电池。
2.根据权利要求I所述的快速充电装置，其特征在于， 具备与动力用蓄电池连接的DC / DC转换器， 所述控制器对所述DC / DC转换器进行控制，以便在利用进行相加而得到的电力对动力用蓄电池进行充电时，如果所述蓄电池的电力变为充电所需的电力以下，则仅使所述大容量蓄电池的电力经由所述DC / DC转换器供给给动力用蓄电池。
3.根据权利要求I或者2所述的快速充电装置，其特征在于， 具备多个所述蓄电池， 在因对动力用蓄电池的充电而使得与所述大容量蓄电池串联连接的蓄电池的电力变为充电所需的电力以下时，所述控制器使下一个蓄电池与所述大容量蓄电池串联连接。
4.根据权利要求I 3中的任一项所述的快速充电装置，其特征在于， 具备与交流电源连接的AC / DC转换器， 所述控制器对所述AC / DC转换器进行控制，以便在使下一个蓄电池与所述大容量蓄电池串联连接来进行对动力用蓄电池的充电时，使成为充电所需的电力以下的蓄电池与AC / DC转换器连接，向该蓄电池供给电力。
5.根据权利要求2 4中的任一项所述的快速充电装置，其特征在于， 所述控制器对所述DC / DC转换器进行控制，以便在对动力用蓄电池的充电停止时，使所述大容量蓄电池的电力经由所述DC / DC转换器充电给所述蓄电池。
6.根据权利要求I 5中的任一项所述的快速充电装置，其特征在于， 具备与动力用蓄电池连接的过大电流抑制用的缓冲电阻， 在利用进行相加而得到的电力对动力用蓄电池进行充电时，所述控制器使该电力经由所述缓冲电阻来供给给动力用蓄电池。
7.根据权利要求2 6中的任一项所述的快速充电装置，其特征在于， 所述控制器对所述DC / DC转换器进行控制，以便在利用进行相加而得到的电力对动力用蓄电池进行充电时，使该电力经由所述DC / DC转换器供给给动力用蓄电池。
8.根据权利要求4 7中的任一项所述的快速充电装置，其特征在于， 所述控制器对所述AC / DC转换器进行控制，以便在对动力用蓄电池的充电停止时，从所述AC / DC转换器向所述大容量蓄电池充电。
9.根据权利要求4 8中的任一项所述的快速充电装置，其特征在于， 所述控制器对所述AC / DC转换器进行控制，以便在对动力用蓄电池的充电停止时，从所述AC / DC转换器向所述蓄电池充电。
10.一种移动式充电装置，其特征在于， 车辆中具备权利要求I 9中的任一项所述的快速充电装置。
全文摘要
本发明提供一种使得对电动汽车的动力用蓄电池进行充电时的控制变得容易，并且即使使用快速充电用蓄电池也能够小型化、抑制成本的快速充电装置。快速充电装置具备第1以及第2快速充电用蓄电池，其能够进行对动力用蓄电池快速充电；大容量蓄电池，其电容量比第1以及第2快速充电用蓄电池的电容量大；控制器，其在对动力用蓄电池进行充电时，使上述第1快速充电用蓄电池与大容量蓄电池串联连接，将第1快速充电用蓄电池的电力与大容量蓄电池的电力相加来输出，在第1快速充电用蓄电池的电容量几乎变为零的状态时，使第2快速充电用蓄电池与大容量蓄电池串联连接，将第2快速充电用蓄电池的电力与大容量蓄电池的电力相加来输出。
文档编号H01M10/44GK102782976SQ20118001013
公开日2012年11月14日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年2月19日
发明者今井尊史, 今泉正人, 岛村隆宏, 田村敦, 石川洋史 申请人:Jfe(杰富意)工程技术株式会社
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