JP2022135474A - 電源連結装置 - Google Patents

Abstract

【課題】連結ボックスを備える電源連結装置を提供する。【解決手段】バッテリパック３と発電機１とを接続する連結ボックス２を備え、この連結ボックス２は、前記バッテリパック３に接続される第１接続部と、前記発電機１に接続される第２接続部と、商用電源および第２接続部を接続する第１回路５７と、停電検出時に第１接続部および第２接続部を接続する第２回路と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、連結ボックスを備える電源連結装置に関する。

従来、発電機にバッテリパック、及び商用電源を接続し、エンジンで発電機を駆動させて発電し、必要に応じてバッテリパックまたは商用電源により出力をアシストする発電システムが提案される。
また、停電時に商用電源からバッテリ電源に切り替える無停電電源装置（ＵＰＳ）が知られる（例えば、特許文献１）。

特開２０１３－３９０１３号公報

しかしながら、従来の構成では、発電機に無停電電源装置（ＵＰＳ）を採用する場合、ＵＰＳのセットアップを行うのは一般ユーザでは困難であり、サービスマンが必要になり、手間とコストが掛かった。
そこで、本発明の目的は、上述した課題を解消し、発電機にＵＰＳを簡単に結合できる電源連結装置を提供することにある。

本発明は、バッテリパックと発電機とを接続する連結ボックスを備え、前記連結ボックスは、前記バッテリパックに接続される第１接続部と、前記発電機に接続される第２接続部と、商用電源および前記第２接続部を接続する第１回路と、停電検出時に前記第１接続部および前記第２接続部を接続する第２回路と、を備える、ことを特徴とする電源連結装置である。

本発明によれば、バッテリパックと発電機とを接続する連結ボックスを備え、連結ボックスの第１接続部をバッテリパックに接続し、連結ボックスの第２接続部を発電機に接続するだけで、発電機にＵＰＳを簡単に結合できる。

本発明の実施形態に係る発電システムを示す図である。 発電システムの回路構成を示す図である。 バッテリパックと連結ボックスとの結合構造を示す断面図である。 図３のＩＶの範囲を示す図である。 フック部材を示す連結ボックスの横断面図である。 発電機と連結ボックスの結合構造を示す断面図である。

以下、本発明の一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、ハイブリッド型の発電装置１００の構成を示す図である。
発電装置１００は、電源連結装置の一例に対応する。
この発電装置１００は、発電機１と、バッテリパック３と、これらを結合する連結ボックス２と、を備える。

図２は、発電装置１００の回路構成を示す図である。
発電機１は、エンジン５０と、オルタネータである発電部６９と、インバータ５１と、ＡＣ出力コンセント５２と、中継接続ソケットとして機能する後述の雌型端子２２と、制御ＥＣＵ５３とを備える。ＡＣ出力コンセント５２には、商用電源９０の停電時に接続したい負荷が接続される。また、インバータ５１と雌型端子２２とは、信号線６４によって接続される。
バッテリパック３は、バッテリ５４と、インバータ５５と、ＡＣ出力コンセント５６と、中継接続ソケットとして機能する後述の雌型端子８とを備える。インバータ５５と雌型端子８とは、信号線６５によって接続される。

連結ボックス２は、バッテリパック３の雌型端子８に接続される雄型端子である第１接続部（以下、第１端子）４と、発電機１の雌型端子２２に接続される雄型端子である第２接続部（以下、第２端子）５と、を備える。第１端子４と第２端子５とは、信号線６６によって互いに接続される。
連結ボックス２は、商用電源９０、及び第２端子５を接続する第１回路５７を備える。第１回路５７は、商用入力インレット６１に接続された給電コード６２を介して、商用電源９０に接続される。６３は、第１回路５７の電圧を計測する電圧計である。

連結ボックス２は、停電時に、商用電源９０、及び第２端子５の接続から、第１端子４、及び第２端子５の接続に切り替える第２回路５８を備える。第２回路５８は、所謂無停電電源装置（ＵＰＳ）を構成する。
第２回路５８は、切替えリレー６０と、停電／復電検出回路６７を備える。停電／復電検出回路６７は第１端子４と第２端子５の間で、信号線６６に接続される。停電／復電検出回路６７は、電圧計６３に接続され、この電圧計６３の計測値を取得することで、商用電源９０の停電、及び復電を検知する。

切替えリレー６０は、復電時に図２の位置にあり、切替えリレー６０により商用電源９０が、第２端子５及びＡＣ出力コンセント５９に接続される。第２回路５８が停電を検出すると、切替えリレー６０が切り替わり、第２端子５及びＡＣ出力コンセント５９に、バッテリパック３が接続される。なお、ＡＣ出力コンセント５９には適宜の負荷（不図示）が接続される。第２回路５８は、復電時に、第１端子４、及び第２端子５の接続を遮断し、第１回路５７を接続する。

この発電装置１００では、エンジン５０で発電機１を駆動して発電電力を出力すると共に、商用電源９０による出力アシスト、及びバッテリパック３による出力アシストが可能になる。また、エンジン５０を停止した状態でも、商用電源９０、または、バッテリパック３による出力アシストが可能になる。
また、第２回路５８を備えるため、商用電源９０が停電した状態でも、バッテリパック３による出力アシストが可能になる。
例えば、発電部６９は、バッテリパック３から、連結ボックス２を介して供給される電力により、エンジン５０のスタータモータとして駆動することが可能であり、これによりエンジン５０を始動することができる。

発電装置１００の運転モードとしては、発電機１とバッテリパック３との両方から電力が供給可能な並列運転や、基本的にエンジン５０が優先で出力され、過負荷時には、バッテリパック３で出力アシストする負荷アシスト運転がある。また、発電装置１００の他の運転モードとしては、負荷量に応じてバッテリパック３のみの出力、発電機１のみの出力、あるいはバッテリパック３と発電機１との両方からの出力、といった３つの出力方法を切り替えるレンジエクステンダ運転がある。発電装置１００では、このような各種の運転モードが自動選択される。本実施の形態では、これらの運転の選択は、信号線６４、６５、６６を介した発電機１とバッテリパック３との通信に基づいて実施される。すなわち、連結ボックス２は、発電機１と、バッテリパック３とを通信可能に連結する。

図１に示すように、バッテリパック３は、ケース６を備え、ケース６の側面部６Ａには、横方向に延びるガイド部材１５が形成される。ガイド部材１５は、連結ボックス２の上下を位置決めする。また、ケース６の側面部６Ａには、溝状の係合部６Ｂが設けられる。

連結ボックス２は、発電機１とバッテリパック３との間に配置される。連結ボックス２は、一側面２Ａにバッテリパック３に接続される第１端子４を備え、他側面２Ｂには、発電機１に接続される第２端子５を備える。他側面２Ｂは、連結ボックス２における一側面２Ａと反対側の面である。
連結ボックス２の他側面２Ｃには、バッテリパック３に係合するフック部材１６が取付けられる。フック部材１６は、バッテリパック３の係合部６Ｂと係合自在であり、バッテリパック３と、連結ボックス２とを結合する。

図３は、バッテリパック３と連結ボックス２との結合構造を示す断面図である。
図４は、図３のＩＶの範囲を示す図である。
図３に示すように、バッテリパック３におけるケース６の側面部６Ａには、凹部７が形成される。図４に示すように、凹部７には、専用コンセントとしての雌型端子８が配置され、雌型端子８は、２本のビス９により凹部７に固定される。
連結ボックス２は、ケース１０を備える。ケース１０の一側面２Ａには、バッテリパック３の雌型端子８に接続される第１端子（雄型端子）４が固定される。第１端子４は、２本のビス１２により一側面２Ａに固定される。第１端子４の外周部には、ゴム製のシール部材１３が嵌合し、シール部材１３は、バッテリパック３の側面部６Ａと、連結ボックス２の一側面２Ａとの間を密封してシールする。

図５は、フック部材１６を示す連結ボックス２の横断面図である。
図３に示すように、バッテリパック３と連結ボックス２との連結時には、バッテリパック３のケース６と、連結ボックス２のケース１０との間に緩衝材１７を介在させた状態で、ガイド部材１５の上に連結ボックス２を載せる。そして、連結ボックス２のバッテリパック３に対する上下位置を位置決めして、第１端子４と雌型端子８とを連結させる。
次いで、図５に示すように、フック部材１６を回転させ、バッテリパック３の係合部６Ｂに引っ掛けることで、バッテリパック３と連結ボックス２とを連結させる。１６Ａは、コイルスプリングであり、フック部材１６を連結ボックス２側に付勢する。

図６は、連結ボックス２と発電機１との結合構造を示す図である。
発電機１は、ケース２０を備え、ケース２０の側面部２０Ａには凹部２１が形成される。凹部２１には、専用コンセントとしての雌型端子２２が配置され、雌型端子２２は、２本のビス２３により凹部２１に固定される。

連結ボックス２のケース１０の他側面２Ｂには、開口部２４が形成される。開口部２４には、凹状に形成された伸縮自在なラバー部材２５が取付けられ、ラバー部材２５の奥部には、嵌合部２６が形成される。嵌合部２６には、第２端子（雄型端子）５が嵌合される。第２端子５は、発電機１の雌型端子２２に接続される。

ラバー部材２５の基部２５Ａには、付勢レバー２７が連結される。付勢レバー２７は、軸２８を回転中心として揺動する。軸２８は連結ボックス２のケース１０に支持される。付勢レバー２７の操作端２７Ａは、連結ボックス２のケース１０に形成された貫通部２９を貫通し、ケース１０の外に突出する。

次に、連結ボックス２と、発電機１との結合手順を説明する。
図３～図５に示すように、バッテリパック３と連結ボックス２とを結合させた後、バッテリパック３と一体となる連結ボックス２を、発電機１側に移動させる。そして、図６に示すように、発電機１の雌型端子２２と、連結ボックス２の第２端子５とのそれぞれの軸心を一致させる。
本実施形態では、バッテリパック３と連結ボックス２との結合体が形成され、連結ボックス２には、第２回路５８が内蔵されるため、バッテリパック３と無停電電源装置（ＵＰＳ）とを簡単に結合できる。

次いで、付勢レバー２７の操作端２７Ａを、軸２８を中心にして反時計回りに回動操作する。この操作により、図６の一点鎖線で表した想像線で示すように、ラバー部材２５が発電機１側に付勢されて、ラバー部材２５と一体となった第２端子５が発電機１側に付勢され、連結ボックス２の第２端子５が発電機１の雌型端子２２に接続される。

本実施形態の作用を説明する。
この発電装置１００は、例えば屋外使用時等、商用電源９０が存在しない場合、エンジン５０で発電機１を駆動して発電電力を出力する、または、バッテリパック３に充電された電力を出力する、の２方式で運転される。
また、商用電源９０が存在する場合、図１に示すように、発電装置１００では、連結ボックス２の給電コード６２を商用電源９０に接続して使用できる。
このとき、本発電装置１００は、エンジン５０で発電機１を駆動して発電電力を出力する、または、商用電源９０の電力を出力する、あるいは、バッテリパック３に充電された電力を出力する、の３方式で運転される。

本発電装置１００では、商用電源９０で運転されるとき、停電が発生すると、連結ボックス２に内蔵された第２回路（ＵＰＳ）５８が動作し、商用電源９０からバッテリパック３の電源に切り替えられる。
本実施形態では、バッテリパック３と連結ボックス２を結合するだけで、発電機１と無停電電源装置（ＵＰＳ）とを結合でき、一般ユーザが時間を掛けることなく、発電装置１００のＵＰＳのセットアップを行える。

本実施形態によれば、バッテリパック３と発電機１とを接続する連結ボックス２を備える。この連結ボックス２は、バッテリパック３に接続される第１端子４と、発電機１に接続される第２端子５と、商用電源９０、及び第２端子５を接続する第１回路５７と、停電検出時に第１端子４および第２端子５を接続する第２回路５８と、を備える。

これによれば、本発電装置１００では、連結ボックス２の第１端子４をバッテリパック３に接続し、第２端子５を発電機１に接続するだけの作業で、バッテリパック３と第２回路５８とを簡単に結合できる。また、発電装置１００では、バッテリパック３と連結ボックス２との連結を工具なしで行うことができる。すなわち、連結ボックス２の専用コンセントによって、発電機１とバッテリパック３と第２回路５８とを連結できるため、配線の取り回しがなく、これらの接続が容易になる。

また、本実施形態では、連結ボックス２は、フック部材１６を備える。
これによれば、連結ボックス２の第１端子４をバッテリパック３に接続した後に、フック部材１６を操作することで、バッテリパック３と連結ボックス２とを堅固に固定することができる。

また、本実施形態では、図３に示すように、第１端子４はシール部材１３を介してバッテリパック３に接続される。
これによれば、シール部材１３が、バッテリパック３の側面部６Ａと、連結ボックス２の一側面２Ａとの間を密封してシールするため、例えば雨水の浸入が抑えられ、発電装置１００は、屋外などでの使用に耐えられる。

また、本実施形態では、図６に示すように、第２端子５は、ラバー部材２５に支持されており、付勢レバー２７の操作により、ラバー部材２５と一体に発電機１側に付勢されて発電機１に接続される構成である。
これによれば、第２端子５がラバー部材２５により支持されるため、取り付け位置の調整や発電機１の振動等が吸収される。
また、ラバー部材２５が変位して、第２端子５が上下左右の移動が可能になり、発電機１の雌型端子２２と第２端子５との芯出し、及び発電機１の雌型端子２２と第２端子５の連結が容易になる。

また、ラバー部材２５の基部２５Ａには、付勢レバー２７が連結され、付勢レバー２７の操作端２７Ａが連結ボックス２の外に突出する。
これによれば、付勢レバー２７の操作端２７Ａを回動操作することにより、第２端子５が発電機１側に付勢されるため、連結ボックス２の第２端子５と、発電機１の雌型端子２２との接続が容易になる。

また、本実施形態では、第２回路５８は、停電／復電検出回路６７を備え、商用電源９０の復電検出時には第１端子４、及び第２端子５を遮断し、第１回路５７を接続する。
これによれば、商用電源９０の復電検出時に商用電源９０、及び第２端子５が自動接続される。

上述した実施形態は、本発明の一態様を例示したものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。
図示は省略したが、連結ボックス２に結合されたバッテリパック３に、別の複数台のバッテリパック３を並列、または直列に接続してもよい。例えば、発電機１に対し、ユーザの用途に合わせ、バッテリパック３を何台でも接続してもよい。
また、大出力の発電機１であって、発電機１単体では始動できないとき、何台かのバッテリパック３を並列接続させれば、発電機１が始動可能となる。発電装置１００の運転時は、必要な出力に合わせて、バッテリパック３の接続を切り替えてもよい。

また、何台かのバッテリパック３の内、１台のバッテリパック３のバッテリ残量が少なくなると、そのバッテリパック３が出力モードから充電モードに切り替わり、発電機１の余力電力から少しずつ充電するようにしてもよい。

例えば、災害時などに、図１のハイブリッド型の発電装置１００を適用すれば、必要に応じてガソリンとバッテリ５４の電力を使い分けることで、最適運転モードによる長時間連続運転が可能になる。例えば、発電機１が動いている場合で、実際には定格以下の電力しか使われていない場合、余った電力を充電が必要なバッテリパック３に充電させることで、発電装置１００では、常にバッテリ５４が十分な充電量を有することととなり、不測の事態に対応できる。
また、発電装置１００では、バッテリ５４を動力源とすることで、出力の大きさによってエンジン５０とバッテリ５４とが並列運転を行い、ＣＯ２の排出量が抑制される。バッテリパック３は、低騒音であり、環境に対する負荷低減が図れる。大出力の発電機１に付属のバッテリを設けた場合、当該発電機１は、大きく重くなる。発電装置１００のように、発電機１とバッテリパック３とを連動させることで、発電機１には、付属のバッテリが不要となり、当該発電機１の小型、軽量化を図ることが可能となる。

１ 発電機
２ 連結ボックス
２Ａ 一側面
２Ｂ、２Ｃ 他側面
３ バッテリパック
４ 第１端子（第１接続部）
５ 第２端子（第２接続部）
８、２２ 雌型端子
１３ シール部材
１５ ガイド部材
１６ フック部材
１８ 係合子
２５ ラバー部材
２７ 付勢レバー
２７Ａ 操作端
４９ 接続ケーブル
５７ 第1回路
５８ 第２回路（無停電電源装置）
６７ 停電／復電検出回路
９０ 商用電源
１００ 発電システム（電源連結装置）

Claims (5)

1. バッテリパックと発電機とを接続する連結ボックスを備え、
   前記連結ボックスは、前記バッテリパックに接続される第１接続部と、前記発電機に接続される第２接続部と、商用電源および前記第２接続部を接続する第１回路と、停電検出時に前記第１接続部および前記第２接続部を接続する第２回路と、を備える、
   ことを特徴とする電源連結装置。
2. 前記連結ボックスは、前記連結ボックスに係合するフック部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源連結装置。
3. 前記第１接続部は、シール部材を介して前記バッテリパックに接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源連結装置。
4. 前記第２接続部は、ラバー部材に支持され、付勢レバーの操作により前記ラバー部材と一体に前記発電機側に付勢されて前記発電機に接続されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の電源連結装置。
5. 前記第２回路は、停電／復電検出回路を備え、復電検出時には前記第１接続部および前記第２接続部を遮断し、前記第１回路を接続することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の電源連結装置。

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