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.太阳能电池的发电容易受到例如天气等的影响，有时输出电压变得不稳定。对将太阳能电池发出的电力进行变换的转换器的控制将向蓄电池充电的充电电压控制为目标电压，但是当太阳能电池的输出电压变得不稳定时，向蓄电池充电的充电电压也容易变得不稳定。当充电电压不稳定时，向蓄电池充电的充电控制将变得不稳定，充电效率降低。也能够通过扩大转换器的控制范围来使向蓄电池充电的电压稳定，但是在这种情况下，由于转换器的电力损耗增大，因此难以提高充电效率。在专利文献1中记载的太阳能电池充电系统中，关于这方面的对策并不充分，且关于对蓄电池的高效充电存在改进空间。
7.本发明提供一种充电装置，其能够稳定从太阳能电池向蓄电池供给的电压，并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.所述充电电路具备：
15.第一电力调整部，其将所述太阳能电池发出的电力调整为第一电力，并将所述调整后的所述第一电力进行输出，
16.第二电力调整部，其将所述第一电力调整部输出的所述第一电力进一步调整为第二电力，并将所述进一步调整后的所述第二电力向所述各单体单元供给，以及
17.蓄电部，其设置在所述第一电力调整部和所述第二电力调整部之间，且能够积蓄
从所述第一电力调整部输出的所述第一电力。
18.发明效果
19.根据本发明的充电装置，能够稳定从太阳能电池向蓄电池供给的电压，并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
20.图1是示出了本发明的一实施方式的充电装置的框图。
21.附图标记说明
22.1：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
26.50：缓冲蓄电池(蓄电部)
27.100：主电力电路
28.101：蓄电池
29.103：驱动用马达(电动机)
30.ce：蓄电池单体
31.cun：蓄电池单体单元
32.wam：第一电力调整部
33.wbn：第二电力调整部。
具体实施方式
34.以下，将基于附图对本发明充电装置的一实施方式进行说明。
35.如图1所示，本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。本实施方式中各蓄电池单体单元cun由例如单个的蓄电池单体ce构成。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，并联连接1至8个太阳能电池2形成一组太阳能电池单元20，这种太阳能电池单元20设置有30个左右。各太阳能电池2的输出电压构成为48[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包括：第一电力调整部wam(m＝1至m)、第二电力调整部wbn(n＝1至n)、电压传感器31、33、电流传感器32、34、以及缓冲蓄电池50(蓄电部的一例)。
[0039]
第一电力调整部wam将由太阳能电池2发出的电力调整为第一电力，并将调整后的第一电力向第二电力调整部wbn输出。具体来说，第一电力调整部wam，例如，由带最大功率点跟踪(mppt：maximum power point tracking)的dc/dc转换器构成。此外，第一电力调整部wam按每个太阳能电池单元20设置，并且各第一电力调整部wam分别并联连接。各第一电力调整部wam的输出端子与第二电力调整部wbn的输入端子连接。
[0040]
通过mppt功能，第一电力调整部wam以使太阳能电池2的输出电力最大化的方式控制第一电力调整部wam的电压。即，第一电力调整部wam以向第二电力调整部wbn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。此外，第一电力调整部wam将从太阳能电池2输出的电压调整为第二电力调整部wbn所需的规定电压。在本实施方式中，第一电力调整部wam将从太阳能电池2输出的电压(48[v]左右)降到24[v]左右。dc/dc转换器由开关元件和二极管等构成。
[0041]
第二电力调整部wbn根据蓄电池单体单元cun的充电状态将第一电力调整部wam输出的第一电力调整为第二电力，并将调整后的第二电力向蓄电池单体单元cun供给。
[0042]
具体来说，第二电力调整部wbn由dc/dc转换器构成。并且，第二电力调整部wbn(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)。此外，第二电力调整部wbn设置有与蓄电池单体单元cun相同的数量，各第二电力调整部wbn的输出端子分别与各电蓄电池单体单元cun的两端部连接。
[0043]
即，第二电力调整部wb1与蓄电池单体单元cu1连接，第二电力调整部wb2与蓄电池单体单元cu2连接，第二电力调整部wbn与蓄电池单体单元cun连接。第二电力调整部wb1将由太阳能电池2发出的电力向蓄电池单体单元cu1供给，第二电力调整部wb2将由太阳能电池2发出的电力向蓄电池单体单元cu2供给，第二电力调整部wbn将由太阳能电池2发出的电力向蓄电池单体单元cun供给。各第二电力调整部和各蓄电池单体单元的组合，例如第二电力调整部wb1和蓄电池单体单元cu1的组合、第二电力调整部wb2和蓄电池单体单元cu2的组合、以及第二电力调整部wbn和蓄电池单体单元cun的组合是相互独立的结构。由此，各第二电力调整部wbn彼此以相互绝缘的状态设置。
[0044]
第二电力调整部wbn将从第一电力调整部wam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，第二电力调整部wbn将从第一电力调整部wam输出的电压(24[v]左右)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。
[0045]
电压传感器31检测从太阳能电池2向第一电力调整部wam输出的电压。检测出的电
压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流向第一电力调整部wam的电流。检测出的电流的电流信息向控制部4送出。电压传感器33检测从第一电力调整部wam向第二电力调整部wbn输出的电压。检测出的电压的电压信息向控制部4送出。电流传感器34检测从第一电力调整部wam流向第二电力调整部wbn的电流。检测出的电流的电流信息向控制部4送出。
[0046]
缓冲蓄电池50连接在第一电力调整部wam和第二电力调整部wbn之间，即，带mppt的dc/dc转换器和充电用(分配用)的dc/dc转换器之间。缓冲蓄电池50连接在第一电力调整部wam的输出端子之间，即，第二电力调整部wbn的输入端子之间。设置缓冲蓄电池50以能够积蓄从第一电力调整部wam输出的电力。缓冲蓄电池50由电容元件(condenser)、电容器(capacitor)、或锂离子电池等构成。此外，缓冲蓄电池50具有例如能够将从第一电力调整部wam输出的电压的变动幅度抑制在规定范围内的蓄电容量。
[0047]
控制部4控制第一电力调整部wam和第二电力调整部wbn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、各第一电力调整部wam、各第二电力调整部wbn、电压传感器31、33、以及电流传感器32、34等与控制部4电连接。控制部4基于例如由电压传感器31、33和电流传感器32、34检测到的电压值和电流值来控制第一电力调整部wam。此外，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到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大致相等的方式控制与各蓄电池单体单元cun对应的第二电力调整部wbn。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对应的第二电力调整部wbn。
[0048]
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。
[0049]
根据这种配置的充电装置1，通过在第一电力调整部wam的输出部与第二电力调整部wbn的输入部之间设置缓冲蓄电池50，能够通过缓冲蓄电池50的电力积蓄来吸收(抑制)从第一电力调整部wam输出的电压的变动。由此，能够稳定从第一电力调整部wam输出的电压，并且能够将该稳定的电压向第二电力调整部wbn供给。因此，能够稳定从太阳能电池2向蓄电池101供给的电压，并且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。另外，由于向第二电力调整部wbn供给稳定的电压，因此第二电力调整部wbn对蓄电池单体单元cun的充电电压的控制稳定，同时能够使第二电力调整部wbn的控制对应区域变窄。由此，能够抑制第二电力调整部wbn的容量，并且能够减小第二电力调整部wbn的成本和尺寸。
[0050]
另外，能够通过第一电力调整部wam的mppt功能，以使太阳能电池2发出的电力最大化的方式实施控制，因此能够使太阳能电池2发出的电力量增加。
[0051]
此外，通过使用电容元件、电容器及锂离子电池中的任意方作为缓冲蓄电池50，能够稳定从第一电力调整部wam输出的电力，并且将该稳定的电压向第二电力调整部wbn供给。
[0052]
另外，蓄电池101与能够将该蓄电池101的电力向驱动车辆的驱动用马达103供给的电力变换部102连接，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。
[0053]
另外，上述实施方式能够适当地进行变形和改进等。
[0054]
例如，在上述实施方式中，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，但是各蓄电池单体单元也可以形成为多个蓄电池单体层叠而一体化的蓄电池模块。由此，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。
[0055]
另外，例如，在上述的实施方式中，对构成蓄电池101的各蓄电池单体单元cun设置一个第二电力调整部wbn，但是也可以对2个以上的n个(其中，n＜n。这里n是构成蓄电池101的所有蓄电池单体单元的数量)蓄电池单体单元设置一个第二电力调整部。
[0056]
在本说明书中至少记载了以下事项。并且，尽管在括号中示出了上述实施方式中的相应组成元件等，但本发明并不限于此。
[0057]
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，
[0058]
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))，
[0059]
所述充电装置具备：
[0060]
太阳能电池(太阳能电池2)；以及
[0061]
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，
[0062]
所述充电电路具有：
[0063]
第一电力调整部(第一电力调整部wam(m＝1至m))，其将所述太阳能电池发出的电力调整为第一电力，并将调整后的所述第一电力进行输出；
[0064]
第二电力调整部(第二电力调整部wbn(n＝1至n))，其将所述第一电力调整部输出的所述第一电力调整为第二电力，并将调整后的所述第二电力向所述各单体单元供给；以及
[0065]
蓄电部(缓冲蓄电池50)，其设置在所述第一电力调整部和所述第二电力调整部之间，且能够积蓄从所述第一电力调整部输出的所述第一电力。
[0066]
根据(1)，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在第一电力调整部和第二电力调整部之间具有能够积蓄从第一电力调整部输出的电力的蓄电部。由此，能够通过蓄电部稳定从第一电力调整部输出的电压，并且能够将该稳定的电压向第二电力调整部供给。因此，可以稳定从太阳能电池向蓄电池供给的电压，并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。
[0067]
(2)根据(1)所述的充电装置，其中，
[0068]
所述第一电力调整部进一步以所述太阳能电池发出的电力成为最大的方式实施控制。
[0069]
根据(2)，所述第一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。
[0070]
(3)根据(1)或(2)所述的充电装置，其中，
[0071]
所述蓄电部至少是电容元件、电容器及锂离子电池中的任意方。
[0072]
根据(3)，通过使用电容元件、电容器及锂离子电池中的任意方作为蓄电部，可以稳定从第一电力调整部输出的电力。
[0073]
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的充电装置，其中，
[0074]
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。
[0075]
根据(4)，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。