JP2022135474A - 電源連結装置 - Google Patents
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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)。
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)。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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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