充电装置的制作方法

1.本发明涉及一种利用太阳能电池发出的电力对蓄电器进行充电的充电装置。


背景技术：

2.近年来，提出了利用太阳能电池发出的电力对蓄电器进行充电的各种太阳能电池充电系统。例如，在专利文献1中记载了一种具备向行驶用电动机供给电力的主蓄电池、太阳能电池、以及对太阳能电池发出的电力进行升压的升压转换器，并通过升压转换器对太阳能电池发出的电力进行升压，由此对主蓄电池进行充电的技术。
3.现有技术文献
4.专利文献1：日本特开2014
‑
217167号公报


技术实现要素：

5.发明要解决的课题
6.太阳能电池的输出电压有时比蓄电池的输出电压低。在这样的情况下，如专利文献1那样，为了利用太阳能电池发出的电力对蓄电池进行充电，需要进行升压。但是，当增大该升压时的升压比时，升压时的电力损耗会增大。另一方面，当降低蓄电池的输出电压时，能够减小利用太阳能电池发出的电力对蓄电池进行充电时的升压比，从而能够降低升压时的电力损耗。但是，当降低蓄电池的输出电压时，难以从蓄电池输出所需的电力。因此，在现有技术中，在确保来自蓄电池的电力输出的同时，利用太阳能电池发出的电力效率良好地对蓄电池进行充电这一点上，存在改进空间。
7.本发明提供一种充电装置，其能够确保来自蓄电池的电力输出，同时能够利用太阳能电池发出的电力效率良好地对蓄电池进行充电。
8.用于解决课题的方案
9.本发明为一种充电装置，其在搭载蓄电池的车辆中对所述蓄电池进行充电，所述蓄电池串联连接有多个单体，其中，
10.所述多个单体构成包含至少一个单体的多个单体单元，
11.所述充电装置具备：
12.太阳能电池；以及
13.充电电路，其能够对所述多个单体单元中的各单体单元选择性地供给所述太阳能电池发出的电力，
14.在所述充电电路中设置有电力调整部，
15.所述电力调整部在所述太阳能电池与所述各单体单元之间调整所述太阳能电池发出的电力，并将调整后的所述电力向所述各单体单元供给。
16.发明效果
17.根据本发明的充电装置，能够确保来自蓄电池的电力输出，同时能够利用太阳能电池发出的电力效率良好地对蓄电池进行充电。
附图说明
18.图1是示出了本发明第一实施方式的充电装置的框图。
19.图2是示出了由单个单体的单体单元构成的蓄电池的框图。
20.图3是示出了本发明第二实施方式的充电装置的框图。
21.附图标记说明
22.1、1a：充电装置
23.2：太阳能电池
24.3：副电力电路(充电电路)
25.4：控制部
26.100：主电力电路
27.101、101a：蓄电池
28.103：驱动用马达(电动机)
29.ce：蓄电池单体
30.cun、cuam：蓄电池单体单元
31.wan、waam：电力调整部。
具体实施方式
32.以下，基于附图对本发明的充电装置的各实施方式进行说明。
33.【第一实施方式】
34.参照图1和图2对本发明第一实施方式的充电装置进行说明。
35.如图1以及图2所示，第一实施方式的充电装置1具备太阳能电池2、副电力电路3(充电电路的一例)、以及控制部4。充电装置1是利用太阳能电池2发出的电力对后述的蓄电池101进行充电的装置。充电装置1例如搭载在将太阳能电池2设置于车顶、发动机罩等的ev(electric vehicle：电动机动车)等车辆上。
36.蓄电池101与主电力电路100连接，并且是用于驱动设置于主电力电路100中的车辆的驱动用马达103(电动机的一例)的蓄电池。蓄电池101是以多个蓄电池单体单元cun(n＝1至n)串联电连接的方式将相邻的蓄电池单体单元的端子彼此连接而构成的。在第一实施方式中，各蓄电池单体单元cun由单个的蓄电池单体ce构成(参照图2)。蓄电池101例如构成为将多个蓄电池单体(蓄电池单体单元)和多个绝缘板交替层叠而成的单体层叠体。蓄电池101例如是将镍氢电池、锂离子电池等具有几[v]程度的输出电压的各种蓄电池单体连接一百个至几百个程度而形成的、输出电压为几百[v]程度的高输出蓄电池。本实施方式的蓄电池101构成为3[v]左右的蓄电池单体(蓄电池单体单元)连接100个左右，输出电压为300[v]左右。各蓄电池单体单元cun的输出电压(充电电压)由蓄电池传感器(未示出)检测并向控制部4送出。
[0037]
太阳能电池2将太阳能转换为电能。太阳能电池2具备接收太阳光而发电的太阳能电池单体，并且例如形成为面板状。太阳能电池单体由光电二极管等构成。太阳能电池单体为了得到所需的电压而将多个太阳能电池单体串联连接，构成为太阳能电池单体串。而且，也可以是，太阳能电池单体为了得到所需的输出而将多个太阳能电池单体串串联或并联连接，构成为太阳能电池单体阵列。太阳能电池2设置有多个，各太阳能电池2相互并联连接。
在本实施方式中，设置有20个左右的太阳能电池2，各太阳能电池2的输出电压为24[v]左右。
[0038]
副电力电路3设置在太阳能电池2与蓄电池101之间。副电力电路3是用于利用太阳能电池2发出的电力对蓄电池101进行充电的充电电路。副电力电路3构成为能够对构成蓄电池101的多个蓄电池单体单元cun(n＝1至n)的各蓄电池单体单元cun选择性地供给太阳能电池2的电力。副电力电路3具有电压传感器31、电流传感器32以及电力调整部wan(n＝1至n)。
[0039]
电压传感器31检测从太阳能电池2向电力调整部wan输出的电压v。检测出的电压v的电压信息向控制部4送出。电流传感器32检测从太阳能电池2流向电力调整部wan的电流a。检测出的电流a的电流信息向控制部4送出。
[0040]
电力调整部wan根据蓄电池单体单元cun的充电状态调整由太阳能电池2发出的电力，并将调整后的电力向蓄电池单体单元cun供给。电力调整部wan由带最大功率点跟踪(mppt：maximum power point tracking)的dc/dc转换器构成。
[0041]
电力调整部wan(n＝1至n)分别设置于构成蓄电池101的蓄电池单体单元cun(n＝1至n)。电力调整部wan设置有与蓄电池单体单元cun相同的数量，各电力调整部wan的输出端子分别与各蓄电池单体单元cun的两端部连接。即，电力调整部wa1与蓄电池单体单元cu1连接，电力调整部wa2与蓄电池单体单元cu2连接，电力调整部wan与蓄电池单体单元cun连接。电力调整部wa1将由太阳能电池2发出的电力向蓄电池单体单元cu1供给，电力调整部wa2将由太阳能电池2发出的电力向蓄电池单体单元cu2供给，电力调整部wan将由太阳能电池2发出的电力向蓄电池单体单元cun供给。各电力调整部和各蓄电池单体单元的组合，例如电力调整部wa1和蓄电池单体单元cu1的组合、电力调整部wa2和蓄电池单体单元cu2的组合、以及电力调整部wan和蓄电池单体单元cun的组合是相互独立的结构。由此，各电力调整部wan彼此以相互绝缘的状态设置。
[0042]
通过mppt功能，电力调整部wan以使太阳能电池2的输出电力最大化的方式控制电力调整部wan的电压。即，电力调整部wan以向蓄电池单体单元cun输出的电力追随最佳动作点的方式调整从太阳能电池2输出的电力。
[0043]
另外，电力调整部wan通过基于dc/dc转换器的电压平衡功能，将从太阳能电池2输出的电压调整为蓄电池单体单元cun侧所需的规定电压。在本实施方式中，电力调整部wan将从太阳能电池2输出的电压降到3[v]左右。降压dc/dc转换器由开关元件和二极管等构成。
[0044]
控制部4控制电力调整部wan的动作。构成蓄电池101的各蓄电池单体单元cun的蓄电池传感器以及各电力调整部wan等与控制部4电连接。控制部4基于由各蓄电池单体单元cun的蓄电池传感器检测出的各蓄电池单体单元cun的输出电压(充电电压)，以使各蓄电池单体单元彼此的电压相等的方式控制与各蓄电池单体单元cun对应的电力调整部wan。例如，控制部4计算全部蓄电池单体单元cun的平均充电量，并检测充电量比计算出的平均充电量少的蓄电池单体单元cun。控制部4以向检测出的充电量少的蓄电池单体单元cun优先供给太阳能电池2的电力的方式选择性地控制与该蓄电池单体单元cun对应的电力调整部wan。
[0045]
主电力电路100与蓄电池101连接，且具备电力变换部102和驱动用马达103。蓄电
池101的结构和功能如上所述。电力变换部102将从蓄电池101输出的直流电流变换为交流电流(例如三相电流)并将电流向驱动用马达103供给。驱动用马达103是作为用于驱动车辆的驱动源发挥功能的马达。
[0046]
这样，蓄电池101将多个由单个蓄电池单体ce构成的蓄电池单体单元cun(n＝1至n)串联连接而构成。根据该构成，能够确保蓄电池101的高输出。而且，在太阳能电池2与各蓄电池单体单元cun之间，分别设置有与各蓄电池单体单元cun(n＝1至n)对应的电力调整部wan(n＝1至n)。根据该构成，在利用太阳能电池2发出的电力对蓄电池101进行充电时，能够以蓄电池单体单元cun为单位进行充电，因此能够降低对蓄电池101进行充电时所需的充电电压。因此，即使太阳能电池2的输出电压降低，也能够在不对太阳能电池2的输出电压进行大幅升压的情况下对蓄电池101进行充电。即，能够抑制在利用太阳能电池2发出的电力对蓄电池101进行充电时的电力损耗，能够利用太阳能电池2发出的电力效率良好地对蓄电池101进行充电。
[0047]
另外，各电力调整部wan能够将太阳能电池2的输出电压控制为各蓄电池单体单元cun所需的电压，并对各蓄电池单体单元cun选择性地供给太阳能电池2的电力。因此，能够利用太阳能电池2发出的电力效率良好地对蓄电池101进行充电。
[0048]
另外，能够通过电力调整部wan的mppt功能，以使太阳能电池2发出的电力成为最大的方式实施控制，因此能够使太阳能电池2发出的电力量增加。
[0049]
另外，以各电力调整部wan和各蓄电池单体单元cun分别成为一组且相互独立的方式，设置有与蓄电池单体单元cun相同数量的电力调整部wan。由此，各电力调整部wan彼此构成为相互绝缘的状态。因此，即使由于某些原因任意的电力调整部wan的功能发生故障，发生了电力从蓄电池101向太阳能电池2逆流的情况下，也能够对太阳能电池2仅施加与发生故障的电力调整部wan连接的蓄电池单体单元cun所对应的量的电压。在本实施方式中，各蓄电池单体单元cun的输出电压为低电压(例如，3[v]左右)，因此能够抑制为向太阳能电池2仅施加该3[v]左右的电压。
[0050]
另外，控制部4能够以使各蓄电池单体单元cun彼此的输出电压(充电电压)大致相等的方式控制与各蓄电池单体单元cun对应的电力调整部wan。因此，能够抑制因各蓄电池单体单元cun的充电电压不均而导致的蓄电池101的输出降低。
[0051]
另外，蓄电池101与主电力电路100连接，该主电力电路100具备驱动车辆的驱动用马达103、以及向该驱动用马达103供给该蓄电池101的电力的电力变换部102，因此能够通过蓄电池101的电力来驱动车辆的驱动用马达103。
[0052]
【第二实施方式】
[0053]
参照图1及图3对本发明的第二实施方式的充电装置1a进行说明。此外，在以下的说明中，对与第一实施方式的充电装置1相同的构成要素标注相同的附图标记并省略或简化其说明。在第一实施方式的充电装置1中，构成蓄电池101的各蓄电池单体单元cun由单个的蓄电池单体ce形成，与此相对，在第二实施方式的充电装置1a中，构成蓄电池101a的各蓄电池单体单元cuam(m＝1至m)由多个蓄电池单体ce层叠而一体化的蓄电池模块形成。
[0054]
如图3所示，电力调整部waam(m＝1至m)分别设置于构成蓄电池101a的蓄电池单体单元cuam(m＝1至m)。电力调整部waam与蓄电池单体单元cuam设置有相同的数量，并且各电力调整部waam的输出端子分别与各蓄电池单体单元cun的两端部连接。即，电力调整部waa1
与蓄电池单体单元cua1连接，电力调整部waa2与蓄电池单体单元cua2连接，电力调整部waam与蓄电池单体单元cuam连接。各电力调整部与各蓄电池单体单元的组合，例如电力调整部waa1与蓄电池单体单元cua1的组合、电力调整部waa2与蓄电池单体单元cua2的组合、及电力调整部waam与蓄电池单体单元cuam的组合成为相互独立的构成。由此，各电力调整部waam彼此以相互绝缘的状态设置。各电力调整部waam根据蓄电池单体单元cuam的充电状态调整由太阳能电池2发出的电力，并且将调整后的电力向对应的各蓄电池单体单元cuam供给。
[0055]
根据这样的充电装置1a，各蓄电池单体单元cuam构成为多个蓄电池单体ce层叠而成的蓄电池模块，因此能够利用太阳能电池2发出的电力以蓄电池模块为单位进行充电。
[0056]
另外，上述实施方式能够适当地进行变形、改良等。例如，在上述的实施方式中，对构成蓄电池101(101a)的各蓄电池单体单元cun(cuam)设置一个电力调整部wan(waam)，但也可以对2个以上的n(m)个(其中，n＜n(m＜m)。这里，n(m)为构成蓄电池101(蓄电池101a)的所有蓄电池单体单元的数量)蓄电池单体单元设置一个电力调整部。
[0057]
本说明书中至少记载了以下事项。需要说明的是，在括号内，示出了在上述的实施方式中对应的组成要素等，但本发明并不限于此。
[0058]
一种充电装置(充电装置1)，其在搭载蓄电池(蓄电池101)的车辆中对所述蓄电池进行充电，所述蓄电池串联连接有多个单体(蓄电池单体ce)，其中，
[0059]
所述多个单体构成包含至少一个单体的多个单体单元(蓄电池单体单元cun(n＝1至n))，
[0060]
所述充电装置具备：
[0061]
太阳能电池(太阳能电池2)；以及
[0062]
充电电路(副电力电路3)，其能够对所述多个单体单元中的各单体单元选择性地供给所述太阳能电池发出的电力，
[0063]
在所述充电电路中设置有电力调整部(电力调整部wan(n＝1至n))，
[0064]
所述电力调整部在所述太阳能电池与所述各单体单元之间调整所述太阳能电池发出的电力，并将调整后的所述电力向所述各单体单元供给。
[0065]
根据(1)，在能够将太阳能电池发出的电力向各单体单元供给的充电电路中设置有电力调整部，该电力调整部在太阳能电池与各单体单元之间调整太阳能电池发出的电力并将调整后的电力向各单体单元供给。由此，能够在确保多个单体串联连接而成的蓄电池的输出的同时降低利用太阳能电池发出的电力对蓄电池进行充电时所需的充电电压，且能够利用太阳能电池发出的电力效率良好地对蓄电池进行充电。
[0066]
(2)根据(1)所述的充电装置，其中，
[0067]
所述充电装置还具备控制部(控制部4)，所述控制部以所述各单体单元彼此的电压相等的方式控制与所述各单体单元对应的所述电力调整部。
[0068]
根据(2)，具备以各单体单元彼此的电压相等的方式控制与各单体单元对应的电力调整部的控制部，因此能够抑制由各单体单元的电压不均引起的蓄电池输出的降低。
[0069]
(3)根据(1)或(2)所述的充电装置，其中，
[0070]
所述电力调整部以所述太阳能电池发出的电力成为最大的方式实施控制。
[0071]
根据(3)，电力调整部以太阳能电池发出的电力成为最大的方式实施控制，因此能
够使太阳能电池发出的电力增加。
[0072]
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的充电装置，其中，
[0073]
所述各单体单元是层叠有所述多个单体的蓄电池模块。
[0074]
根据(4)，各单体单元是层叠有多个单体的蓄电池模块，因此能够以蓄电池模块为单位进行充电。
[0075]
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的充电装置，其中，
[0076]
所述蓄电池与用于将所述蓄电池的电力向驱动所述车辆的电动机(驱动用马达103)供给的主电力电路(主电力电路100)连接。
[0077]
根据(5)，蓄电池与用于将该蓄电池的电力向驱动车辆的电动机供给的主电力电路连接，因此能够通过蓄电池的电力来驱动电动机。