特許 7693257 充電器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-09

(45)【発行日】2025-06-17

(54)【発明の名称】充電器

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20250610BHJP

   B60L 53/00 20190101ALI20250610BHJP

   B60L 53/30 20190101ALI20250610BHJP

   B60L 53/51 20190101ALI20250610BHJP

   B60L 53/53 20190101ALI20250610BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 301E

B60L53/00

B60L53/30

B60L53/51

B60L53/53

H02J7/00 P

H02J7/00 301A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2025033412

(22)【出願日】2025-03-04

(62)【分割の表示】P 2024202888の分割

【原出願日】2024-11-21

【審査請求日】2025-03-12

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】507307651

【氏名又は名称】榊原 和征

(74)【代理人】

【識別番号】100141427

【弁理士】

【氏名又は名称】飯村 重樹

(72)【発明者】

【氏名】榊原 和征

【審査官】滝谷 亮一

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１８８１０４９４（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２６３６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２２０９４７６４９（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２１９７４９５５４（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１１８８７６７７０（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平１１－４０２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１６３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１０９７９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｂ６０Ｌ ５３／００

Ｂ６０Ｌ ５３／３０

Ｂ６０Ｌ ５３／５１

Ｂ６０Ｌ ５３／５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

充電回路と該充電回路を介して充電される二次電池電源との間に設けられる衝撃入力部を備え、
該衝撃入力部に衝撃が入力された際に前記充電回路と前記二次電池電源との間の接続をオープンあるいはショートさせる、
衝撃緩衝体。

【請求項2】

前記充電回路及び前記二次電池電源が、電動車両の二次電池電源を充電する充電器に設けられ、
前記衝撃入力部が前記充電器のハウジングの外表面に設けられる、
請求項１に記載の衝撃緩衝体。

【請求項3】

前記充電回路及び前記二次電池電源が電動車両に設けられ、
前記衝撃入力部が前記電動車両の前記充電回路と前記二次電池電源との間におけるフロントバンパ、リヤバンパ及びサイドドアビームの少なくともいずれかに配置される、
請求項１に記載の衝撃緩衝体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、充電器、特に、電動車両に搭載される二次電池電源を充電する充電器に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、二酸化炭素の排出削減に向けた取り組みの一環として、内燃機関すなわちエンジンで駆動する車両から、電源及びモータで駆動する電気自動車を中心とした電動車両への移行が漸次進められている。

【0003】

特許文献１には、バッテリを利用して走行する電気自動車に搭載される電力供給装置において、高圧バッテリ及び低圧バッテリの残容量がともに許容最低量よりも多い場合にＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータの変換ロスの発生を低減させることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－９０４８６公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、この種の電気自動車は、電気自動車に搭載される二次電池電源が充電器で充電されることによって走行するものであって、走行時には二酸化炭素を排出しないことから、二酸化炭素の排出削減に資するとも考えられる。

【0006】

その一方で、この種の充電器は、既存の電力網から大電力を受給して電気自動車に給電して電源を充電するものであるから、たとえば、電気自動車の今後の更なる普及に伴って、電力網に送電する電力を発電する発電所の発電量が増大することも考えられ、そうであるとすれば、二酸化炭素の排出削減どころか二酸化炭素の排出が増大してしまうことも想定される。

【0007】

このような場合の対策として、充電器に太陽電池を搭載して、再生可能エネルギーとしての太陽光発電の電力を電気自動車に給電して電源を充電することによって、既存の電力網からの電力の受給を回避して二酸化炭素の排出削減を図ることも考えられる。

【0008】

しかし、電気自動車に搭載される二次電池電源を充電するためには、太陽電池による電力の出力では不十分であり、電気自動車に搭載される電源を充電することができるように出力性能を向上させるためには、出力性能に応じた面積を有する太陽電池を搭載する必要があるところ、このような太陽電池を搭載することに伴う寸法の増大及びコストの増加が懸念される。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、寸法あるいは規模の増大やコストの増加を招くことなく、電気自動車を含む電動車両に搭載される二次電池電源を充電することができる、再生可能エネルギーを用いた充電器を提供することを課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するための本発明に係る充電器は、地表面に立設されるハウジングと、ハウジングの外表面に設けられて水平方向に第１受光面が配置された第１太陽電池パネルと、第１太陽電池パネルの上部に隣接してハウジングの上部に設けられてハウジングの水平方向の仮想面と第２受光面とのなす角が鈍角となるように第２受光面が配置された第２太陽電池パネルと、第２太陽電池パネル及び第１太陽電池パネルで発電した電力が充電回路を介して充電される、ハウジングの下部に内蔵される二次電池電源と、を備えるものである。

【0011】

これによれば、第１太陽電池パネル及び第２太陽電池パネルを具備することから、小規模かつ少数の太陽電池パネルを配備することによって、日の出から日没までの日照時の太陽光を長時間に亘って効率的に受光することができる。

【0012】

したがって、たとえば、太陽光発電による発電量を増大させて電動車両の充電量に対応できるように、車庫の屋根部分の一面に広がる多数の太陽電池パネルを導入したり、充電器を設営するために広大な敷地に大規模かつ多数の太陽電池パネルを導入したりする必要がないことから、寸法あるいは規模の増大やコストの増加を招くことなく、電気自動車を含む電動車両に搭載される二次電池電源を充電することができる充電器を得ることができる。

【0013】

上記目的を達成するための本発明に係る充電器は、地表面に立設されるハウジングと、ハウジングの上部に設けられてハウジングの水平方向の仮想面と受光面とのなす角が鈍角となるように受光面が配置された太陽電池パネルと、太陽電池パネルで発電した電力が充電回路を介して充電される、ハウジングの下部に内蔵される二次電池電源と、を備え、太陽電池パネルは、受光面が日照時の太陽光を任意の時間に亘って継続して受光可能な寸法に形成されるものである。

【0014】

この充電器は、充電回路と二次電池電源との間においてハウジングの外表面に設けられる衝撃入力部を有して衝撃入力部に衝撃が入力された際に充電回路と二次電池電源との間の接続をオープンあるいはショートさせる衝撃緩衝体を備えるものである。

【発明の効果】

【0015】

この発明によれば、寸法あるいは規模の増大やコストの増加を招くことなく、電動車両に搭載される二次電池電源を充電することができる充電器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施の形態に係る充電器の構成の概略を説明する図である。

【図2】同じく、本実施の形態に係る充電器の構成を説明する概略断面図である。

【図3】同じく、本実施の形態に係る充電器に装着される衝撃緩衝体の構成の概略を説明する図である。

【図4】同じく、本実施の形態に係る充電器の作動の概略を説明するブロック図である。

【図5】同じく、本実施の形態に係る充電器の作動の概略を説明するブロック図である。

【図6】同じく、本実施の形態に係る充電器の作動の概略を説明するブロック図である。

【図7】本発明の第２実施の形態に係る充電器の構成の概略を説明する図である。

【図8】本発明の他の実施の形態に係る充電器の構成の概略を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、図１～図８に基づいて、本発明の実施の形態に係る充電器について説明する。

【0018】

（第１実施の形態）
まず、図１～図６に基づいて、第１実施の形態に係る充電器について説明する。

【0019】

図１は、本実施の形態に係る充電器の構成の概略を説明する図であり、図２は、充電器の構成を説明する概略断面図である。図示のように、充電器１０は、ハウジング２０、第１太陽電池パネル３０、第２太陽電池パネル４０、ＤＣＤＣコンバータ回路５０、充電ケーブル６０、配線７０、二次電池電源８０及び衝撃緩衝体９０を主要構成として備える。

【0020】

ハウジング２０は、本実施の形態では、たとえば比較的薄い金属板で上部２０Ａ及び下部２０Ｂを有する直方体状に形成され、上部２０Ａ側の頂面部２０ａが傾斜して形成され、下部２０Ｂ側の台座２０ｂを介して地表面に立設される。

【0021】

第１太陽電池パネル３０は、光起電力効果を用いて、再生可能エネルギーである光エネルギを電力に変換する装置であって、本実施の形態では、ハウジング２０の上部２０Ａ側においてハウジング２０の外表面に設けられて、ハウジング２０の水平方向Ｈに第１受光面３０ａが配置される。

【0022】

第２太陽電池パネル４０は、光起電力効果を用いて、再生可能エネルギーである光エネルギを電力に変換する装置であって、本実施の形態では、第１太陽電池パネル３０の上部（上端）に隣接してハウジング２０の上部２０Ａ側の頂面部２０ａに倣って傾斜して設けられる。

【0023】

具体的には、第２太陽電池パネル４０は、ハウジング２０の水平方向Ｈの仮想面Ｖと第２太陽電池パネル４０の第２受光面４０ａとのなす角が鈍角Ａとなるように第２受光面４０ａが配置されて、ハウジング２０の上部２０Ａ側の頂面部２０ａに設けられる。

【0024】

ＤＣＤＣコンバータ回路５０は、直流電圧を異なる電圧の直流電圧に変換する装置であって、本実施の形態では、図１及び図２では図示しない第１充電回路及び第２充電回路によって構成される充電回路が一体的に構造化されて配置される。

【0025】

これら第１太陽電池パネル３０及び第２太陽電池パネル４０とＤＣＤＣコンバータ回路５０との間におけるハウジング２０には、熱設計の観点からは通気口が設けられることが好ましい。

【0026】

充電ケーブル６０は、本実施の形態では、ＤＣＤＣコンバータ回路５０に接続され、図１及び図２では図示しない先端側に設けられた充電端子が電気自動車に接続されることによって、電気自動車の二次電池電源が充電される。

【0027】

配線７０は、本実施の形態では、ＤＣＤＣコンバータ回路５０と次述する二次電池電源８０との間を接続して、二次電池電源８０の通電状態あるいは遮断状態を切り替える制御を実行する制御信号を伝達するものである。

【0028】

二次電池電源８０は、本実施の形態では、複数のニッケル水素二次電池セルあるいは複数のリチウムイオン二次電池セルが直列あるいは並列に接続された電池セル群によって構成され、第１太陽電池パネル３０及び第２太陽電池パネル４０で発電された電力が、ＤＣＤＣコンバータ回路５０の充電回路を介して充電される。

【0029】

この二次電池電源８０は、本実施の形態では、ハウジング２０の下部２０Ｂにおいてハウジング２０に内蔵されて配置される。

【0030】

衝撃緩衝体９０は、本実施の形態では、ハウジング２０に内蔵される充電回路が一体的に構造化されたＤＣＤＣコンバータ回路５０と二次電池電源８０との間において、直方体状のハウジング２０の外表面の各面にそれぞれ設けられる。

【0031】

衝撃緩衝体９０がハウジング２０の外表面の各面に設けられるＤＣＤＣコンバータ回路５０と二次電池電源８０との間は、本実施の形態では、電動車両のバンパの位置に相当することが想定される。

【0032】

図３は、衝撃緩衝体９０の構成の概略を説明する図である。図示のように、衝撃緩衝体９０は、断面視あるいは端面視で逆コ字状あるいはＵ字状であって比較的薄い金属板で形成された衝撃入力部９１、この衝撃入力部９１の内側において衝撃入力部９１を補剛する複数のリブ９２を有して形成される。

【0033】

このリブ９２には、本実施の形態では、衝撃入力部９１の内側に近接する方向に切り欠かれたスリット９２ａが形成されており、このスリット９２ａに、ハウジング２０に形成された図２において図示しない開口部を介してハウジング２０の外部に露出する配線７０が介在されて、配線７０が部分的に衝撃緩衝体９０に収容される。

【0034】

衝撃緩衝体９０は、本実施の形態では、ハウジング２０の外表面の各面に装着されて設けられる場合を説明したが、ハウジング２０に賦形してハウジング２０と一体化されるように形成してもよい。

【0035】

このような構成を有する充電器１０は、本実施の形態では、屋外あるいは任意の施設に配備されて、電気自動車を含む電動車両に搭載される二次電池電源を充電する用途に主に用いられる。

【0036】

次に、本実施の形態の充電器１０の作動の概略を説明する。図４は、電動車両の二次電池電源を充電していない状態の充電器１０の作動の概略を説明する図である。

【0037】

図示のように、充電器１０は、第１太陽電池パネル３０及び第２太陽電池パネル４０に太陽光が照射されると、第１太陽電池パネル３０及び第２太陽電池パネル４０は照射に応じて発電し、発電に応じてＤＣＤＣコンバータ回路５０に組み込まれた第１充電回路５１に電圧が印加されると、第１充電回路５１が電流Ｉａを出力する。

【0038】

一方、第２充電回路５２は、配線７０を介して励磁コイル部５３に所望の電圧を印加する。電圧が印加されると、励磁コイル部５３は、二次電池電源８０を構成する複数の電池セル群８１を接続するリレー接点８２を接触状態となるように操作する。

【0039】

リレー接点８２が接触状態になると、複数、本実施の形態では４基の電池セル群８１が２並列及び２直列の接続状態となって、第１充電回路５１からの電流Ｉａによって４基の電池セル群８１が充電される。

【0040】

図５は、電動車両の二次電池電源を充電している状態の充電器１０の作動の概略を説明する図である。

【0041】

図示のように、充電器１０は、第１充電回路５１からの電流Ｉａ及び二次電池電源８０から放電される電流Ｉｂを合成した合成電流を所望の直流電流（比較的に大きな電流であることが想定される。）に変換して、第２充電回路５２を介して充電ケーブルの充電端子６１に出力する。

【0042】

充電端子６１に出力された電流は、充電端子６１を介して電動車両に出力されることによって、電動車両の二次電池電源の充電が実行される。

【0043】

図６は、充電器１０に電動車両が衝突した際の充電器１０の作動の概略を説明する図である。

【0044】

電動車両が充電器１０に衝突すると、衝突によって入力される衝撃が、電動車両のバンパの位置に相当する位置に設けられた衝撃緩衝体９０の衝撃入力部９１が変形することによって吸収される。

【0045】

衝撃入力部９１が変形すると、衝撃入力部９１の内側に設けられたリブ９２が変形してリブ９２に形成されたスリット９２ａに介在された配線７０がショートあるいはオープンされる。

【0046】

配線７０がショートあるいはオープンされると、第２充電回路５２から配線７０を介して励磁コイル部５３に所望の電圧が印加されないことから、図示のように、リレー接点８２が非接触状態となるように操作されて、二次電池電源８０の電池セル群８１の直列接続及び並列接続の状態が解除される。

【0047】

このように、第１太陽電池パネル３０及び第２太陽電池パネル４０を具備することから、小規模かつ少数の太陽電池パネルを配備することによって、日の出から日没までの日照時の太陽光を長時間に亘って効率的に受光することができる（第１太陽電池パネル３０では日の出から日中、第２太陽電池パネル４０では日中から日没までの太陽光を受光することが想定される。）。

【0048】

したがって、たとえば、太陽光発電による発電量を増大させて電動車両の充電量に対応できるように、車庫の屋根部分の一面に広がる多数の太陽電池パネルを導入したり、充電器を設営するために広大な敷地に大規模かつ多数の太陽電池パネルを導入したりする必要がないことから、寸法あるいは規模の増大やコストの増加を招くことなく、電気自動車を含む電動車両に搭載される二次電池電源を充電することができる充電器１０を得ることができる。

【0049】

さらに、本実施の形態では、電動車両のバンパの位置に相当する位置であると想定されるＤＣＤＣコンバータ回路５０と二次電池電源８０との間に衝撃緩衝体９０が設けられており、充電器１０に衝撃が入力されると、衝撃入力部９１が衝撃を吸収しつつ、ＤＣＤＣコンバータ回路５０と二次電池電源８０との間を接続する配線７０がショートあるいはオープンされて、二次電池電源８０の電池セル群８１の直列接続及び並列接続の状態が解除される。

【0050】

したがって、充電器１０への衝突による電動車両の破損に起因して、電動車両の金属部品等と充電器１０の二次電池電源８０とが電気的に接続されて漏電する等といった二次的な事故へと発展することを抑制することができる。

【0051】

（第２実施の形態）
次に、図７を用いて、本発明の第２実施の形態の充電器の概略を説明する。

【0052】

なお、図７において、充電器１０と同様の構成には同一の符号を付与することにして、その説明を省略する。

【0053】

図示のように、充電器１００は、単一の太陽電池パネル１１０のみを具備する点において、第１太陽電池パネル３０及び第２太陽電池パネル４０を具備する充電器１０と相違し、その他の構成については充電器１０と同様の構成を具備する。

【0054】

なお、図７において図示していないものの、充電器１００は、ＤＣＤＣコンバータ回路（図示しない）と二次電池電源（図示しない）との間において、直方体状のハウジング２０の外表面の各面に、図１～図３で示した衝撃緩衝体９０を具備するものであってもよい。

【0055】

充電器１００の太陽電池パネル１１０は、その受光面１１０ａが、日の出から日没までの日照時の太陽光を任意の時間に亘って継続して受光可能な寸法、すなわち充電器１０の第１太陽電池パネル３０及び第２太陽電池パネル４０に対して大きな面積となる寸法に形成されており、太陽光を効率的に受光することができる。

【0056】

これによって、充電器１０と同様に、寸法の増大やコストの増加を招くことなく、電気自動車を含む電動車両に搭載される二次電池電源を充電することができる充電器１００を得ることができる。

【0057】

なお、本発明は上記第１実施の形態及び上記第２実施の形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0058】

上記第１実施の形態の第２太陽電池パネル４０及び上記第２実施の形態の太陽電池パネル１１０は、その受光面が平坦状である場合を説明したが、図８で示すように、第２太陽電池パネル４０の第１受光面４０ａ及び太陽電池パネル１１０の受光面１１０ａがいずれも、たとえば、上方に凸となるように湾曲して形成されているものであってもよい。

【0059】

上記各実施の形態では、衝撃緩衝体９０が充電器１０及び充電器１００に設けられるものである場合を説明したが、これに限られるものではなく、たとえば車両のフロントバンパ、リヤバンパあるいはサイドドアビーム等に配置されるように転用されるものであってもよい。

【0060】

この場合において、車両内の二次電池電源における二次電池セル群の直列接続及び並列接続の状態を開放するように車両内の配線をオープンあるいはショートさせるように構成してもよい。

【符号の説明】

【0061】

１０、１００ 充電器
２０ ハウジング
３０ 第１太陽電池パネル
４０ 第２太陽電池パネル
８０ 二次電池電源
９０ 衝撃緩衝体
１１０ 太陽電池パネル

【要約】

【課題】寸法の増大やコストの増加を招くことなく、電気自動車を含む電動車両に搭載される二次電池電源を充電することができる、再生可能エネルギーを用いた充電器を提供する。
【解決手段】地表面に立設されるハウジングと、ハウジングの外表面に設けられて水平方向に第１受光面が配置された第１太陽電池パネルと、第１太陽電池パネルの上部に隣接してハウジングの上部に設けられてハウジングの水平方向の仮想面と第２受光面とのなす角が鈍角となるように第２受光面が配置された第２太陽電池パネルと、第２太陽電池パネル及び第１太陽電池パネルで発電した電力が充電回路を介して充電される、ハウジングの下部に内蔵される二次電池電源と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】