特開 2024-29611 電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024029611

(43)【公開日】2024-03-06

(54)【発明の名称】電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240228BHJP

   H01M 50/296 20210101ALI20240228BHJP

   H05K 5/02 20060101ALI20240228BHJP

   H01M 50/258 20210101ALI20240228BHJP

   H01M 50/269 20210101ALI20240228BHJP

   H01M 50/247 20210101ALN20240228BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 302Z

H02J7/00 302C

H01M50/296

H05K5/02 V

H01M50/258

H01M50/269

H01M50/247

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022131959

(22)【出願日】2022-08-22

(71)【出願人】

【識別番号】503200361

【氏名又は名称】株式会社イチネンアクセス

(74)【代理人】

【識別番号】110002044

【氏名又は名称】弁理士法人ブライタス

(72)【発明者】

【氏名】長船 勝己

(72)【発明者】

【氏名】山本 翔

【テーマコード（参考）】

4E360

5G503

5H040

【Ｆターム（参考）】

4E360AB14

4E360AB17

4E360AB20

4E360EA11

4E360EC05

4E360EC12

4E360ED03

4E360ED17

4E360ED30

4E360FA02

4E360FA12

4E360GA53

4E360GB91

5G503BA02

5G503BA05

5G503BB01

5G503CA10

5G503DA04

5G503DA17

5G503DA18

5G503FA07

5G503GB03

5G503GB06

5H040AS11

5H040AY05

5H040AY14

5H040CC13

5H040CC35

5H040DD07

5H040GG04

(57)【要約】

【課題】生産コストを抑制できる電源装置を提供する。
【解決手段】電源装置１０は、操作ユニット１２、出力ユニット１４およびバッテリーユニット１６を備えている。操作ユニット１２には、操作パネル２２が設けられている。出力ユニット１４には、商用電源に接続可能なプラグが接続されるアウトレット４２が設けられている。出力ユニット１４は、電気的に接続されるように積層可能な複数のバッテリーユニット１６のうちの一つを着脱可能に取り付けることができるように構成されている。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

操作パネルおよびアウトレットが設けられた本体部を有し、
前記本体部は、電気的に接続されるように積層可能な複数のバッテリーユニットのうちの一つを着脱可能に取り付けることができるように構成されている、電源装置。

【請求項2】

前記複数のバッテリーユニットはそれぞれ板状に形成され、
各バッテリーユニットは、前記複数のバッテリーユニットを積層した際に隣り合う他のバッテリーユニットと電気的に接続するためのコネクタを有している、請求項１に記載の電源装置。

【請求項3】

前記本体部は、操作パネルが設けられた第１ケースを有する第１ユニットと、商用電源に接続可能なプラグが接続されるアウトレットが設けられた第２ケースを有する第２ユニットと、を備える、請求項１または２に記載の電源装置。

【請求項4】

前記第２ケースは、前記第１ケースに取り付けられており、
前記バッテリーユニットは、前記第２ケースに着脱可能に取り付けられる、請求項３に記載の電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気機器に電力を供給する電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、屋外において電気機器に電力を供給するために、持ち運び可能な電源装置が利用されている。

【0003】

例えば、特許文献１に記載されたポータブル電源は、筐体と、筐体に取り付け可能なバッテリーとを備えている。筐体の前面には、計器、スイッチおよびソケット等が配置された操作パネルが設けられている。また、筐体の内部には、充電回路、インバータ回路等の電子回路が収納されている。この電子回路によって、バッテリーの充電および商用電源の出力等が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７―２７４５３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ポータブル電源のバッテリーに要求される容量は、ポータブル電源の用途に応じて変わる。例えば、１泊または２泊程度のキャンプにおいて利用することを想定したポータブル電源に比べて、災害時の使用を想定したポータブル電源のバッテリーに要求される容量は大きい。

【0006】

ところで、バッテリーの寸法は、通常、バッテリー容量が大きくなると大きくなる。このため、バッテリーを収容するポータブル電源の筐体も、バッテリーの容量に応じて設計する必要がある。この場合、バッテリー容量に応じてポータブル電源の設計変更を行う必要がある。これにより、生産設備の共通化およびポータブル電源の大量生産が難しくなるとともに、在庫管理が難しくなる。その結果、ポータブル電源の生産コストの低減が難しくなる。

【0007】

そこで、本発明は、生産コストを抑制できる電源装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、下記の電源装置を要旨とする。

【0009】

（１）操作パネルおよびアウトレットが設けられた本体部を有し、
前記本体部は、電気的に接続されるように積層可能な複数のバッテリーユニットのうちの一つを着脱可能に取り付けることができるように構成されている、電源装置。

【0010】

（２）前記複数のバッテリーユニットはそれぞれ板状に形成され、
各バッテリーユニットは、前記複数のバッテリーユニットを積層した際に隣り合う他のバッテリーユニットと電気的に接続するためのコネクタを有している、上記（１）に記載の電源装置。

【0011】

（３）前記本体部は、操作パネルが設けられた第１ケースを有する第１ユニットと、商用電源に接続可能なプラグが接続されるアウトレットが設けられた第２ケースを有する第２ユニットと、を備える、上記（１）または（２）に記載の電源装置。

【0012】

（４）前記第２ケースは、前記第１ケースに取り付けられており、
前記バッテリーユニットは、前記第２ケースに着脱可能に取り付けられる、上記（３）に記載の電源装置。

【0013】

（５）上記（３）または（４）に記載の電源装置において、前記第１ユニットは、前記第１ケースに収容されかつ前記バッテリーユニットから供給される直流電圧を交流電圧に変換して前記アウトレットへ出力するＤＣ／ＡＣインバータを有してもよい。

【0014】

（６）上記（３）または（４）に記載の電源装置において、前記第２ユニットは、前記第２ケースに収容されかつ前記バッテリーユニットから供給される直流電圧を交流電圧に変換して前記アウトレットへ出力するＤＣ／ＡＣインバータを有してもよい。

【0015】

（７）上記（５）または（６）に記載の電源装置において、前記第１ユニットは、前記第１ケースに設けられるＵＳＢポートと、前記第１ケースに収容されかつ前記バッテリーユニットから供給される直流電圧を降圧して前記ＵＳＢポートへ出力するＤＣ／ＤＣコンバータとを有してもよい。

【0016】

（８）上記（５）または（６）に記載の電源装置において、前記第２ユニットは、前記第２ケースに設けられるＵＳＢポートを有し、前記第１ユニットは、前記第１ケースに収容されかつ前記バッテリーユニットから供給される直流電圧を降圧して前記ＵＳＢポートへ出力するＤＣ／ＤＣコンバータを有してもよい。

【0017】

（８）上記（５）または（６）に記載の電源装置において、前記第２ユニットは、前記第２ケースに設けられるＵＳＢポートと、前記第２ケースに収容されかつ前記バッテリーユニットから供給される直流電圧を降圧して前記ＵＳＢポートへ出力するＤＣ／ＤＣコンバータとを有してもよい。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、電源装置の生産コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る電源装置を示す外観斜視図である。

【図2】図２は、図１の電源装置の分解斜視図である。

【図3】図３は、電源装置の変形例を示す図である。

【図4】図４は、電源装置の機能ブロックを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の一実施形態に係る電源装置について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電源装置を示す外観斜視図であり、図２は、図１の電源装置の分解斜視図である。

【0021】

図１および図２に示すように、本実施形態に係る電源装置１０は、操作ユニット１２、出力ユニット１４および複数のバッテリーユニット１６を有する。本実施形態では、操作ユニット１２および出力ユニット１４が本体部１１を構成する。また、操作ユニット１２が第１ユニットに対応し、出力ユニット１４が第２ユニットに対応する。

【0022】

図１および図２に示すように、操作ユニット１２は、箱状（中空直方体状）のケース２０および把手２１を有する。本実施形態では、ケース２０が第１ケースに対応する。把手２１は、ケース２０に固定されている。ケース２０の前面には、操作パネル２２が設けられている。操作パネル２２には、電源装置１０を操作するための入力装置が設けられている。本実施形態では、操作パネル２２には、入力装置としての電源ボタン２２ａおよび複数（本実施形態では、４つ）の操作ボタン２２ｂに加えて、表示画面２２ｃおよび入力端子２２ｄが設けられている。なお、詳細な説明は省略するが、表示画面２２ｃがタッチパネルによって構成されていてもよい。この場合、表示画面２２ｃが、操作ボタン２２ｂの機能を果たしてもよい。

【0023】

電源ボタン２２ａは、電源装置１０の電源のオンオフを切り替えるためにユーザによって操作される。表示画面２２ｃには、バッテリーユニット１６のバッテリー残量および電源装置１０の稼働状況等、電源装置１０の状態に関する情報が表示される。複数の操作ボタン２２ｂは、電源装置１０のモード（給電モード、充電モード等）の切り替え、表示画面２２ｃの表示内容の切り替え等を行うためにユーザによって操作される。入力端子２２ｄは、外部装置（ＡＣアダプター、ソーラーパネル等）の出力端子を接続可能に構成されている。本実施形態では、入力端子２２ｄには、例えば、外部装置から直流電圧が供給される。

【0024】

出力ユニット１４は、箱状（中空直方体状）のケース４０を有する。本実施形態では、ケース４０が第２ケースに対応する。ケース４０の前面には、複数（本実施形態では、３つ）のアウトレット（コンセント）４２および複数（本実施形態では、２つ）のＵＳＢポート４４が設けられている。アウトレット４２は、商用電源に接続可能なプラグ（商用電源を利用する電気機器のプラグ）が接続可能に構成される。

【0025】

ケース４０は、操作ユニット１２のケース２０に取り付けられている。本実施形態では、ケース４０は、ケース２０に着脱可能に取り付けられている。例えば、ケース２０の下部に１以上の第１係止部を設け、ケース４０の上部に上記第１係止部に対して着脱可能に係止できる１以上の第２係止部を設け、第１係止部と第２係止部とを互いに係止させることによって、ケース２０にケース４０を取り外し可能に固定してもよい。

【0026】

複数のバッテリーユニット１６は、電気的に互いに接続されるように積層可能に構成されている。本体部１１は、複数のバッテリーユニット１６のうちの一つを着脱可能に取り付けることができるように構成されている。本実施形態では、積層された複数のバッテリーユニット１６のうち、最上部のバッテリーユニット１６が、出力ユニット１４に着脱可能に取り付けられている。

【0027】

本実施形態では、複数のバッテリーユニット１６はそれぞれ板状に形成され、厚み方向に積層可能に構成されている。各バッテリーユニット１６は、互いに着脱可能に構成されている。詳細は後述するが、各バッテリーユニット１６は、バッテリーユニット１６と本体部１１とを電気的に接続するためのコネクタを有している。また、各バッテリーユニット１６は、複数のバッテリーユニット１６を積層した際に隣り合うバッテリーユニット１６同士を電気的に接続するためのコネクタを有している。

【0028】

本実施形態では、バッテリーユニット１６は、箱状（中空直方体状）のケース６０を有する。ケース６０内には、複数のバッテリーを含むバッテリーモジュール６２（後述の図４参照）が収容されている。

【0029】

ケース６０は、出力ユニット１４のケース４０に着脱可能に取り付けられている。なお、本実施形態では、各バッテリーユニット１６のケース６０は、他のバッテリーユニット１６のケース６０に対しても着脱可能に取り付けられるように構成されている。例えば、各バッテリーユニット１６のケース６０の上部および下部にそれぞれ１以上の係止部を設け、一のバッテリーユニット１６の係止部と他のバッテリーユニット１６の係止部とを互いに係止させることによって、バッテリーユニット１６同士を取り外し可能に固定してもよい。本実施形態では、複数のバッテリーユニット１６を積層して固定できるように、各ケース６０に係止部が設けられている。

【0030】

本実施形態では、複数のバッテリーユニット１６が積層されることによって、複数のバッテリーモジュール６２が電気的に接続される。これにより、電源装置１０のバッテリー容量を増加させることができる。なお、詳細な説明は省略するが、バッテリーユニット１６は、電源装置１０から取り外した状態において、図示しない充電器を用いて充電できるように構成されている。

【0031】

以上のように、本実施形態に係る電源装置１０では、本体部１１は、電気的に接続されるように積層可能な複数のバッテリーユニット１６のうちの一つを着脱可能に取り付けることができるように構成されている。このため、本実施形態に係る電源装置１０では、本体部１１に取り付けるバッテリーユニット１６の数を増減することによって、電源装置１０のバッテリー容量を調整することができる。言い換えると、共通の本体部１１および共通のバッテリーユニット１６を用いて、異なるバッテリー容量の電源装置１０を構成することができる。

【0032】

この場合、電源装置１０のバッテリー容量にかかわらず、共通の生産設備を用いて本体部１１を製造することができる。また、共通の生産設備を用いて製造したバッテリーユニット１６を用いて、電源装置１０のバッテリー容量を調整することができる。これにより、本体部１１およびバッテリーユニット１６の大量生産が可能になり、本体部１１およびバッテリーユニット１６の在庫管理が容易になる。その結果、電源装置の生産コストを低減できる。なお、本体部１１に取り付けられる複数のバッテリーユニット１６のバッテリー容量は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。

【0033】

なお、電気機器に設けられるプラグの形状は国ごとに異なるので、プラグが接続されるアウトレットの形状も、電源装置が利用される国ごとに変更する必要がある。この点について、本実施形態に係る電源装置１０では、操作パネル２２が設けられた操作ユニット１２およびアウトレット４２が設けられた出力ユニット１４を連結することによって、本体部１１が構成される。言い換えると、別個に製造された操作ユニット１２および出力ユニット１４を組み合わせることによって、本体部１１を製造することができる。この場合、電源装置１０を販売する国に応じて出力ユニット１４の設計変更（アウトレットの形状変更）を行う必要は生じるが、操作ユニット１２およびバッテリーユニット１６の設計変更を行う必要はない。

【0034】

図３は、上述のアウトレット４２とは異なる形状のアウトレット４２ａが設けられた電源装置１０ａを示す図である。図３に示す電源装置１０ａが図１および図２に示す電源装置１０と異なるのは、出力ユニット１４の代わりに出力ユニット１４ａが設けられている点である。また、出力ユニット１４ａが上述の出力ユニット１４と異なるのは、アウトレット４２の代わりに、アウトレット４２とは異なる形状のアウトレット４２ａが設けられている点である。

【0035】

図３に示す電源装置１０ａを製造する場合、上述の電源装置１０の操作ユニット１２およびバッテリーユニット１６と同じ構成の操作ユニット１２およびバッテリーユニット１６を用いることができる。言い換えると、電源装置１０のうち、出力ユニット１４を出力ユニット１４ａに置き換えることによって、電源装置１０ａを製造することができる。

【0036】

このように、本実施形態では、各国において共通の操作ユニット１２およびバッテリーユニット１６を用いることができる。これにより、共通の生産設備を用いて、各国の電源装置の操作ユニット１２を製造することができる。バッテリーユニット１６についても同様である。この場合、操作ユニット１２およびバッテリーユニット１６の大量生産が可能になり、操作ユニット１２およびバッテリーユニット１６の在庫管理が容易になる。その結果、電源装置の生産コストを十分に低減できる。

【0037】

続いて、本実施形態に係る電源装置１０についてより具体的に説明する。図４は、電源装置１０の機能ブロックを示す概略図である。なお、図４においては、図面が煩雑になることを避けるために、操作ユニット１２、出力ユニット１４、およびバッテリーユニット１６内の配線を簡略化して示している。

【0038】

図４に示すように、操作ユニット１２は、制御部３０、ＤＣ／ＡＣインバータ３２およびＤＣ／ＤＣコンバータ３４を有している。制御部３０、ＤＣ／ＡＣインバータ３２およびＤＣ／ＤＣコンバータ３４は、ケース２０（図１参照）に収容されている。また、制御部３０は、操作ボタン２２ｂ、表示画面２２ｃ、ＤＣ／ＡＣインバータ３２およびＤＣ／ＤＣコンバータ３４に電気的に接続されている。

【0039】

本実施形態では、ケース２０（図１参照）にケース４０（図１参照）が取り付けられ、ケース４０にケース６０（図１参照）が取り付けられることによって、ＤＣ／ＡＣインバータ３２が、アウトレット４２およびバッテリーモジュール６２に電気的に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３４が、バッテリーモジュール６２およびＵＳＢポート４４に電気的に接続される。

【0040】

なお、本実施形態では、図１に示すようにケース２０にケース４０が取り付けられることによって、図４に示すように、操作ユニット１２のコネクタ２４と出力ユニット１４のコネクタ４６とが接続される。これにより、操作ユニット１２内の配線と、出力ユニット１４内の配線とが電気的に接続される。図２に示すように、本実施形態では、コネクタ４６は、ケース４０から上方に突出するように設けられている。図示は省略するが、コネクタ２４は、コネクタ４６を嵌め込むことができるように、ケース２０の下面に設けられている。

【0041】

また、図１に示すようにケース４０にケース６０が取り付けられることによって、図４に示すように、出力ユニット１４のコネクタ４８とバッテリーユニット１６のコネクタ６４とが接続される。これにより、出力ユニット１４内の配線と、バッテリーユニット１６内の配線とが電気的に接続される。図２に示すように、本実施形態では、コネクタ６４は、ケース６０から上方に突出するように設けられている。図示は省略するが、コネクタ４８は、コネクタ６４を嵌め込むことができるように、ケース４０の下面に設けられている。

【0042】

また、図１に示すように、バッテリーユニット１６のケース６０に、他のバッテリーユニット１６のケース６０が下側から取り付けられることによって、図４に示すように、上側のバッテリーユニット１６のコネクタ６６と下側のバッテリーユニット１６のコネクタ６４とが接続される。これにより、各バッテリーユニット１６のバッテリーモジュール６２が互いに電気的に接続される。図示は省略するが、コネクタ６６は、コネクタ６４を嵌め込むことができるように、ケース６０（図１参照）の下面に設けられている。

【0043】

なお、図１～図４においては、電源装置が２つのバッテリーユニット１６を備える場合について説明したが、バッテリーユニット１６の数は、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。

【0044】

本実施形態では、制御部３０は、表示画面２２ｃの表示を制御する。また、制御部３０は、ユーザによる操作ボタン２２ｂの操作に応じて、電源装置１０のモード（給電モード、充電モード等）の切り替え、表示画面２２ｃの表示内容の切り替え等を行う。

【0045】

また、本実施形態では、複数のバッテリーユニット１６は、複数のバッテリーモジュール６２の接続状態を、直列接続および並列接続に切り替えることができるように、互いに接続される。複数のバッテリーモジュール６２の接続状態は、制御部３０によって切り替えられる。例えば、制御部３０は、複数のバッテリーユニット１６が設けられているか否か監視する。制御部３０は、電源装置１０に複数のバッテリーユニット１６が設けられている場合には、ユーザによる操作ボタン２２ｂの操作に応じて、複数のバッテリーモジュール６２の接続状態を、直列接続および並列接続のいずれかに設定する。

【0046】

ＤＣ／ＡＣインバータ３２は、バッテリーユニット１６から供給される直流電圧を交流電圧に変換してアウトレット４２へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３４は、バッテリーユニット１６から供給される直流電圧を降圧してＵＳＢポート４４へ出力する。

【0047】

また、本実施形態では、外部装置から入力端子２２ｄに供給された直流電圧は、出力ユニット１４を介して、バッテリーユニット１６のバッテリーモジュール６２のバッテリーに供給される。なお、図示は省略するが、電源装置１０は、入力端子２２ｄに入力された直流電圧をバッテリーモジュール６２における充電に適した電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを備えていてもよい。このＤＣ／ＤＣコンバータは、操作ユニット１２に設けられてもよく、各バッテリーユニット１６に設けられてもよい。

【0048】

本実施形態に係る電源装置１０では、制御部３０、ＤＣ／ＡＣインバータ３２およびＤＣ／ＤＣコンバータ３４が操作ユニット１２に設けられているので、出力ユニット１４の構成を簡略化することができる。

【0049】

ここで、上述したように、出力ユニット１４は、電源装置１０を販売する国に応じて設計変更を行う必要がある。このため、各国の電源装置１０において共通化できる操作ユニット１２およびバッテリーユニット１６に比べて、出力ユニット１４の在庫管理は難しい。この点について、本実施形態では、上記のように、出力ユニット１４の構成を簡略化することができるので、出力ユニット１４の生産コストを十分に抑制することができる。したがって、出力ユニット１４の在庫管理が難しい場合でも、電源装置１０の生産コストを十分に抑制することができる。

【0050】

なお、上述の実施形態では、３つのアウトレット４２および２つのＵＳＢポート４４が設けられる場合について説明したが、アウトレット４２およびＵＳＢポート４４の数は上述の例に限定されない。また、ＵＳＢポート４４は設けられなくてもよい。

【0051】

また、上述の実施形態では、ＵＳＢポート４４が出力ユニット１４に設けられているが、ＵＳＢポート４４が操作ユニット１２に設けられてもよい。

【0052】

また、上述の実施形態では、入力端子２２ｄが操作ユニット１２に設けられているが、入力端子２２ｄが出力ユニット１４に設けられてもよい。

【0053】

また、上述の実施形態では、ＤＣ／ＡＣインバータ３２およびＤＣ／ＤＣコンバータ３４が操作ユニット１２に設けられているが、ＤＣ／ＡＣインバータ３２およびＤＣ／ＤＣコンバータ３４のうちの一方または両方が、出力ユニット１４に設けられてもよい。

【0054】

また、上述の実施形態では、操作ユニット１２の下方に出力ユニット１４が設けられ、出力ユニット１４の下方に１または複数のバッテリーユニット１６が設けられる場合について説明したが、操作ユニット、出力ユニットおよびバッテリーユニットの配置は上述の例に限定されない。例えば、操作ユニットの下方に１または複数のバッテリーユニットが設けられ、バッテリーユニットの下方に出力ユニットが設けられてもよい。また、操作ユニットの側方に出力ユニットが設けられてもよく、操作ユニットおよび／または出力ユニットの側方に１または複数のバッテリーユニットが設けられてもよい。これらの場合、操作ユニット、出力ユニットおよびバッテリーユニットにそれぞれ、互いに固定できるように係止部が設けられ、かつ互いに電気的に接続できるようにコネクタが設けられる。

【0055】

また、上述の実施形態では、操作ユニット１２および出力ユニット１４が別個のケース（ケース２０およびケース４０）を有する場合について説明したが、操作ユニット１２および出力ユニット１４の内部機器が一つのケースによって収容されていてもよい。なお、この場合には、アウトレットの形状に応じて本体部の設計変更を行う必要は生じるが、バッテリー容量に応じた設計変更を行う必要はない。したがって、従来の電源装置に比べて生産コストを十分に低減することができる。

【産業上の利用可能性】

【0056】

本発明によれば、電源装置の生産コストを低減することができる。本発明は、持ち運びが可能な種々の電源装置において好適に利用できる。

【符号の説明】

【0057】

１０，１０ａ 電源装置
１１ 本体部
１２ 操作ユニット（第１ユニット）
１４ 出力ユニット（第２ユニット）
１６ バッテリーユニット
２０，４０，６０ ケース
２２ 操作パネル
２４，４６，４８，６４，６６ コネクタ
３０ 制御部
３２ ＤＣ／ＡＣインバータ
３４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
４２，４２ａ アウトレット
４４ ＵＳＢポート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】