(57)【要約】  ラック型の電源装置は、複数の電池パック１を脱着自在にラック本体２に装着している。電池パック１は、複数の素電池１１からなるバッテリ１０を外装ケース１２に収納して、外装ケース１２の背面に表出して正負の出力端子１３を設けている。ラック本体２は、各電池パック１を収納する複数の収納スペース２０を備え、各収納スペース２０の内面であって、出力端子１３と対向する対向面２２に、出力端子１３が嵌着状態で電気接続される入力端子２３を備えている。ラック本体２は、対向面２２の裏面側において、入力端子２３を所定の接続状態に配線している。ラック型の電源装置は、電池パック１がラック本体２の収納スペース２０に案内されて、出力端子１３が入力端子２３に接続される状態で、複数の電池パック１を所定の接続状態に接続している。このようにすることで、複数の電池パックをラック本体の定位置に収納しながら、接続を能率良く、しかも安全に行う。
2012132134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池パック(1)と、これらの電池パック(1)を脱着自在に装着するラック本体(2)とからなるラック型の電源装置であって、
前記電池パック(1)は、互いに直列及び／又は並列に接続されてなる複数の素電池(11)からなるバッテリ(10)と、このバッテリ(10)を収納してなる外装ケース(12)と、この外装ケース(12)の背面に表出して設けられて、前記バッテリ(10)の出力側に接続されてなる正負の出力端子(13)とを備えており、
前記ラック本体(2)は、各々の電池パック(1)を定位置に収納する複数の収納スペース(20)を備えており、各々の収納スペース(20)の内面であって、前記電池パック(1)に設けた正負の出力端子(13)と対向する対向面(22)に、前記出力端子(13)が嵌着状態で電気接続される入力端子(23)を備えると共に、前記入力端子(23)は前記対向面(22)の裏面側において、直列及び／又は並列に配線されており、
前記電池パック(1)が前記ラック本体(2)の収納スペース(20)に案内されて、前記出力端子(13)が前記入力端子(23)に接続される状態で、複数の電池パック(1)が直列及び／又は並列に接続されることを特徴とするラック型の電源装置。
【請求項２】
前記電池パック(1)の出力端子(13)と前記ラック本体(2)の入力端子(23)が、脱着コネクタ(3)を介して脱着自在に接続される請求項１に記載されるラック型の電源装置。
【請求項３】
前記電池パック(1)は、前記複数の素電池(11)の状態を検出して監視する電子回路(30)と、前記電子回路(30)をオンオフに制御するシャットダウン回路(31)と、前記電池パック(1)が前記ラック本体(2)の定位置に装着されたことを検出する装着検出端子(14)を備えており、
前記ラック本体(2)は、前記電池パック(1)が定位置に装着された状態で前記装着検出端子(14)に接続される連結端子(24)を備えており、
前記シャットダウン回路(31)が、前記装着検出端子(14)と前記連結端子(24)の接続状態において、前記電子回路(30)をオン状態とし、前記装着検出端子(14)と前記連結端子(24)の非接続状態において、前記電子回路(30)をオフ状態とする請求項１または２に記載されるラック型の電源装置。
【請求項４】
前記装着検出端子(14)が一対の接触端子(14A)を備えると共に、前記連結端子(24)が一対の接触端子(14A)を短絡するショート回路(25)で、前記シャットダウン回路(31)が、一対の接触端子(14A)の短絡を検出して前記電子回路(30)をオンに制御する請求項３に記載されるラック型の電源装置。
【請求項５】
前記ラック本体(2)が、互いに接続された複数の電池パック(1)の充放電を制御する電源コントローラ(5)を備えており、この電源コントローラ(5)が、前記電池パック(1)から入力される電力を遮断するメインスイッチ(51)と、このメインスイッチ(51)をオンオフに制御する制御回路(50)とを備えており、
前記制御回路(50)が、電池パック(1)の接続状態を判定してメインスイッチ(51)をオンオフに制御する請求項１に記載されるラック型の電源装置。
【請求項６】
前記ラック本体(2)が、前記電池パック(1)の接続状態を検出するメイン脱着検出端子(46)を備えると共に、前記電池パック(1)が、前記メイン脱着検出端子(46)に接続されるメイン接続端子(16)を備えており、
前記メイン脱着検出端子(46)と前記メイン接続端子(16)は、前記電池パック(1)が前記ラック本体(2)に装着されるタイミングにおいて、前記出力端子(13)と前記入力端子(23)が接続された後に、互いに接続される構造としており、
前記制御回路(50)が、いずれかの前記メイン脱着検出端子(46)と前記メイン接続端子(16)の非接続状態において、前記メインスイッチ(51)をオフ状態とし、全ての前記メイン脱着検出端子(46)と前記メイン接続端子(16)の接続状態において、前記メインスイッチ(51)をオン状態とする請求項５に記載されるラック型の電源装置。
【請求項７】
前記ラック本体(2)が、前記電池パック(1)の接続状態を検出するメイン脱着検出端子(46)とサブ脱着検出端子(47)を備えると共に、前記電池パック(1)が、前記メイン脱着検出端子(46)に接続されるメイン接続端子(16)と前記サブ脱着検出端子(47)に接続されるサブ接続端子(17)とを備えており、
前記メイン脱着検出端子(46)と前記メイン接続端子(16)は、前記電池パックが前記ラック本体(2)に装着されるタイミングにおいて、前記出力端子(13)と前記入力端子(23)が接続された後に、互いに接続される構造としており
さらに、前記サブ脱着検出端子(47)と前記サブ接続端子(17)は、前記電池パック(1)が前記ラック本体(2)に装着されるタイミングにおいて、前記出力端子(13)と前記入力端子(23)が接続される前に、互いに接続される構造としており、
前記制御回路(50)が、前記サブ脱着検出端子(47)と前記サブ接続端子(17)が接続状態であって、かつ前記メイン脱着検出端子(46)と前記メイン接続端子(16)の非接続状態において、前記メインスイッチ(51)をオフ状態とし、前記サブ脱着検出端子(47)と前記サブ接続端子(17)が接続状態であって、かつ前記メイン脱着検出端子(46)と前記メイン接続端子(16)の接続状態において、前記メインスイッチ(51)をオン状態とする請求項５に記載されるラック型の電源装置。
【請求項８】
ラック本体(2)に脱着自在にセットされる外装ケース(12)と、この外装ケース(12)に収納してなる互いに直列及び／又は並列に接続してなる複数の素電池(11)からなるバッテリ(10)と、このバッテリ(10)の出力を前記ラック本体(2)に接続する脱着コネクタ(3)とを備え、
前記脱着コネクタ(3)が、前記外装ケース(12)に固定してなる第１コネクタ(3A)と、前記第１コネクタ(3A)が脱着自在に連結されて、前記ラック本体(2)に固定してなる第２コネクタ(3B)とを備え、
前記第１コネクタ(3A)は、前記外装ケース(12)の背面に固定されると共に、前記バッテリ(10)に接続してなる出力端子(13)を備え、さらに、前記第２コネクタ(3B)は、前記出力端子(13)が接続されて、前記ラック本体(2)側で前記バッテリ(10)を直列又は並列に接続する入力端子(23)を備え、
前記外装ケース(12)が前記ラック本体(2)にセットされる状態で、前記第１コネクタ(3A)が前記第２コネクタ(3B)に連結されて、前記バッテリ(10)が前記入力端子(23)に接続されるようにしてなる脱着コネクタを備える電池パック。
【請求項９】
前記複数の素電池(11)の状態を検出して監視する電子回路(30)と、前記電子回路(30)をオンオフに制御するシャットダウン回路(31)を備えており、さらに、前記第１コネクタ(3A)が、前記外装ケース(12)が前記ラック本体(2)の定位置に装着されたことを検出する装着検出端子(14)を備えると共に、前記第２コネクタ(3B)が、前記装着検出端子(14)に接続される連結端子(24)を備えており、
前記シャットダウン回路(31)が、前記装着検出端子(14)と前記連結端子(24)の接続状態において、前記電子回路(30)をオン状態とし、前記装着検出端子(14)と前記連結端子(24)の非接続状態において、前記電子回路(30)をオフ状態とする請求項８に記載される脱着コネクタを備える電池パック。
【請求項１０】
前記装着検出端子(14)が一対の接触端子(14A)を備えると共に、前記連結端子(24)が一対の接触端子(14A)を短絡するショート回路(25)で、前記シャットダウン回路(31)が、一対の接触端子(14A)の短絡を検出して前記電子回路(30)をオンに制御する請求項９に記載される脱着コネクタを備える電池パック。
【請求項１１】
前記第２コネクタ(3B)が、前記第１コネクタ(3A)の接続状態を検出するメイン脱着検出端子(46)を備えると共に、前記第１コネクタ(3A)が、このメイン脱着検出端子(46)に接続されるメイン接続端子(16)を備えており、
前記メイン脱着検出端子(46)と前記メイン接続端子(16)は、前記外装ケース(12)が前記ラック本体(2)に装着されるタイミングにおいて、前記出力端子(13)と前記入力端子(23)が接続された後に、互いに接続される構造としており、
前記メイン脱着検出端子(46)と前記メイン接続端子(16)の接続状態を検出して、前記外装ケース(12)と前記ラック本体(2)との装着状態を検出する請求項８ないし１０のいずれかに記載される脱着コネクタを備える電池パック。
【請求項１２】
前記第２コネクタ(3B)が、前記第１コネクタ(3A)の接続状態を検出するメイン脱着検出端子(46)とサブ脱着検出端子(47)を備えると共に、前記第１コネクタ(3A)が、前記メイン脱着検出端子(46)に接続されるメイン接続端子(16)と前記サブ脱着検出端子(47)に接続されるサブ接続端子(17)とを備えており、
前記メイン脱着検出端子(46)と前記メイン接続端子(16)は、前記外装ケース(12)が前記ラック本体(2)に装着されるタイミングにおいて、前記出力端子(13)と前記入力端子(23)が接続された後に、互いに接続される構造としており
さらに、前記サブ脱着検出端子(47)と前記サブ接続端子(17)は、前記外装ケース(12)が前記ラック本体(2)に装着されるタイミングにおいて、前記出力端子(13)と前記入力端子(23)が接続される前・BR>ノ、互いに接続される構造としており、
前記メイン脱着検出端子(46)と前記メイン接続端子(16)の接続状態と、前記サブ脱着検出端子(47)と前記サブ接続端子(17)の接続状態を検出して、前記外装ケース(12)と前記ラック本体(2)との装着状態を検出する請求項８ないし１０のいずれかに記載される脱着コネクタを備える電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電可能な複数の素電池を備える複数の電池パックをラックに収納してなるラック型の電源装置と、ラックに脱着自在に装着される脱着コネクタを備える電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
商用電源の深夜電力や太陽光発電で電池を充電し、この電池の電力を電源として使用する電源装置は、家庭内や工場等で使用されて電気料金を低減でき、また、各種電気設備のバックアップ用の電源として便利に使用できる。この種の電源装置は、容量を大きくするために、充電可能な多数の素電池を備えている。多数の素電池は、直列に接続して出力電圧を高くでき、また、並列に接続して出力電流を大きくできる。さらに、多数の素電池を効率よく接続するために、この種の電源装置では、所定数の素電池を所定の配列で接続してなる複数の電池パックを直列や並列に接続している。【０００３】
複数の電池パックを備える電源装置として、箱形の電池パックをラックに整列して収納する構造が開発されている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】２００４−２１３９６５号公報
【特許文献２】２００７−４２３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この構造の電源装置は、複数の素電池を内蔵してなる電池パックを整列しながらラックに収納し、ラックの側面において各電池パックの出力端子を直列に接続して所望の出力を取り出している。また、他の構造の電源装置にあっては、ラックに複数の電池パックを収納し、ラックの背面側において出力端子を直列に接続して所望の出力を取り出すものもある。【０００６】
これらの電源装置は、複数の電池パックを直列に接続することで出力電圧を高くできる。ただ、直列に接続される電池パックの数が多くなるほど出力電圧が高くなるため、これらの配線が危険になる問題点がある。例えば、出力電圧が数十Ｖの電池パックを複数個直列に接続する電源装置においては、電源装置全体の出力電圧が数百Ｖと極めて高くなるため、作業者が作業中に感電すると極めて危険である。とくに、ラックの背面側において複数の電池パックの出力端子を接続する作業は、電源装置が設置される現場において、複数の電池パックをラックに収納した後に配線を行う必要があるため、ラックの背面側である暗くて狭い場所での作業になることが多く、作業の能率を低下させるだけでなく、安全性を低下させる要因ともなっている。【０００７】
ところで、多数の素電池を内蔵してなる電池パックは、これらの電池の状態を管理するために、電池の電圧や残容量、電池温度等の種々の電池情報を検出して処理する電子回路を備えている。これらの電子回路を備える電池パックは、この電子回路を起動するために、内蔵する素電池の電力を使用する。このため、電池パックは、これらの電子回路が常時動作状態にあると、電池パックを本体機器に接続しない状態においても、電子回路が無駄に電力を消費して、電池の残容量が減少する。このため、電池パックを本体機器にセットして使用するとき、使用時間が短くなる欠点がある。【０００８】
このような無駄な電力消費を防止するために、電池パックが使用されない状態では回路への電力供給を停止して無駄な電力消費を防止するシャットダウン回路を備える電源装置が開発されている。（特許文献２参照）
この電源装置では、電池パックが使用されない状態では、シャットダウン回路が回路への電力供給を停止して無駄な電力消費を防止している。また、電池パックが接続されると、このことを検出してシャットダウン回路をオフにして回路への電力供給を開始するようにしている。【０００９】
ただ、この電源装置は、装着される本体機器に接続される信号端子の電圧を検出して本体機器との脱着を検出するので、電池パックの信号端子を本体機器の信号端子に接続する必要がある。このため、複数の電池パックをラックに収納する電源装置においては、各電池パックの信号端子を個別にラック側のコントローラ等に接続する必要があり、この作業に手間がかかり、作業能率が低下させる欠点がある。作業時間が長くなると、さらに、作業の安全性が低下する。【００１０】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、充電できる複数の素電池を内蔵してなる複数の電池パックをラック本体の定位置に整列状態で収納しながら、複数の電池パックの接続を能率良く、しかも安全に行うことができるラック型の電源装置と脱着コネクタを備える電池パックを提供することにある。
さらに、本発明の他の大切な目的は、極めて簡単な回路構成としながら、ラック本体への脱着を確実に検出して、電池の無駄な消費を低減できるラック型の電源装置と脱着コネクタを備える電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１１】
本発明のラック型の電源装置は、複数の電池パック１と、これらの電池パック１を脱着自在に装着するラック本体２とからなる。電池パック１は、互いに直列及び／又は並列に接続されてなる複数の素電池１１からなるバッテリ１０と、このバッテリ１０を収納してなる外装ケース１２と、この外装ケース１２の背面に表出して設けられて、バッテリ１０の出力側に接続されてなる正負の出力端子１３とを備えている。ラック本体２は、各々の電池パック１を定位置に収納する複数の収納スペース２０を備えており、各々の収納スペース２０の内面であって、電池パック１に設けた正負の出力端子１３と対向する対向面２２に、出力端子１３が嵌着状態で電気接続される入力端子２３を備えている。さらに、ラック本体２は、これらの入力端子２３を、対向面２２の裏面側において、直列及び／又は並列に配線している。ラック型の電源装置は、電池パック１がラック本体２の収納スペース２０に案内されて、出力端子１３が入力端子２３に接続される状態で、複数の電池パック１を直列及び／又は並列に接続している。
【００１２】
以上のラック型の電源装置は、充電できる複数の素電池を内蔵してなる複数の電池パックをラック本体の定位置に整列状態で収納しながら、複数の電池パックの接続を能率良く、しかも安全に行うことができる。それは、以上の電源装置が、ラック本体に設けた複数の収納スペースの内部の対向面に、電池パックの正負の出力端子が嵌着状態で電気接続される入力端子を備えており、これらの入力端子を、対向面の裏面側において、直列及び／又は並列に配線しているからである。この電源装置は、従来のように、ラック本体に電池パックを収納した後に、ラック本体の背面側において配線を施すのではなく、背面側において、予め入力端子を所定の接続状態に配線してなるラック本体に電池パックを収納し、出力端子を入力端子に接続することで複数の電池パックを直列及び／又は並列に接続するので、複数の電池パックの接続を能率良く、しかも安全に行うことができる。とくに、出力電圧が極めて高くなる電源装置の配線作業や電池パックの交換作業、メンテナンス等においても、作業者が作業中に感電する等の危険性を確実に回避できる。
【００１３】
本発明のラック型の電源装置は、電池パック１の出力端子１３とラック本体２の入力端子２３を、脱着コネクタ３を介して脱着自在に接続することができる。
以上の電源装置は、電池パックの脱着時において、脱着コネクタを脱着させて、極めて簡単に出力端子と入力端子とを脱着できる。また、脱着コネクタを介して脱着することで、出力端子と入力端子とを正確に位置決めしながら接続できる特徴もある。
【００１４】
本発明のラック型の電源装置は、電池パック１が、複数の素電池１１の状態を検出して監視する電子回路３０と、この電子回路３０をオンオフに制御するシャットダウン回路３１と、電池パック１がラック本体２の定位置に装着されたことを検出する装着検出端子１４を備えて、ラック本体２が、電池パック１が定位置に装着された状態で装着検出端子１４に接続される連結端子２４を備えることができる。この電源装置は、シャットダウン回路３１が、装着検出端子１４と連結端子２４の接続状態において、電子回路３０をオン状態とし、装着検出端子１４と前記連結端子２４の非接続状態において、電子回路３０をオフ状態とすることができる。
以上の電源装置は、電池パックのラック本体への装着を確実に検出して、電池パックがラック本体に装着されない状態における電池の無駄な消費を有効に防止できる特徴がある。それは、この電源装置が、装着検出端子と連結端子の接続状態で、電池パックの装着状態を検出すると共に、電池パックがラック本体に装着されない状態においては、シャットダウン回路で内蔵する電子回路をオフに制御するからである。
【００１５】
本発明のラック型の電源装置は、装着検出端子１４が一対の接触端子１４Ａを備え、連結端子２４が、一対の接触端子１４Ａを短絡するショート回路２５で、シャットダウン回路３１が、一対の接触端子１４Ａの短絡を検出して電子回路３０をオンに制御することができる。
以上の電源装置は、極めて簡単な回路構成としながら、装着検出端子と連結端子の接続状態を確実に検出できる。
【００１６】
本発明のラック型の電源装置は、ラック本体２が、互いに接続された複数の電池パック１の充放電を制御する電源コントローラを備えて、この電源コントローラが、電池パック１から入力される電力を遮断するメインスイッチ５１と、このメインスイッチ５１をオンオフに制御する制御回路５０とを備え、制御回路５０が、電池パック１の接続状態を判定してメインスイッチ５１をオンオフに制御することができる。
以上のラック型の電源装置は、接続された複数の電池パックの充放電を制御する電源コントローラが、電池パックの接続状態を判定してメインスイッチをオンオフに制御するので、電池パックの脱着時におけるアークの発生を確実に防止できる。
【００１７】
本発明のラック型の電源装置は、ラック本体２が、電池パック１の接続状態を検出するメイン脱着検出端子４６を備えると共に、電池パック１が、このメイン脱着検出端子４６に接続されるメイン接続端子１６を備えることができる。メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６は、電池パック１がラック本体２に装着されるタイミングにおいて、出力端子１３と入力端子２３が接続された後に、互いに接続される構造とすることができる。さらに、電源装置は、制御回路５０が、いずれかのメイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６の非接続状態において、メインスイッチ５１をオフ状態とし、全てのメイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６の接続状態において、メインスイッチ５１をオン状態とすることができる。
以上のラック型の電源装置は、電池パックがラック本体に装着されるタイミングにおいて、出力端子と入力端子が接続された後に、接続されるメイン脱着検出端子とメイン接続端子を介して電池パックの接続状態を検出してメインスイッチをオン状態とするので、電池パックの脱着時におけるアークの発生を確実に防止しながら、より安全に電池パックを脱着できる。
【００１８】
本発明のラック型の電源装置は、ラック本体２が、電池パック１の装着状態を検出するメイン脱着検出端子４６とサブ脱着検出端子４７を備えると共に、電池パック１が、メイン脱着検出端子４６に接続されるメイン接続端子１６とサブ脱着検出端子４７に接続されるサブ接続端子１７を備えることができる。メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６は、電池パック１がラック本体２に装着されるタイミングにおいて、出力端子１３と入力端子２３が接続された後に、互いに接続される構造とし、さらに、サブ脱着検出端子４７とサブ接続端子１７は、電池パック１がラック本体２に装着されるタイミングにおいて、出力端子１３と入力端子２３が接続される前に、互いに接続される構造とすることができる。さらに、電源装置は、制御回路５０が、サブ脱着検出端子４７とサブ接続端子１７が接続状態であって、かつメイン脱着検出端子４６と前記メイン接続端子１６の非接続状態において、メインスイッチ５１をオフ状態とし、サブ脱着検出端子４７とサブ接続端子１７が接続状態であって、かつメイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６の接続状態において、メインスイッチ５１をオン状態とすることができる。
【００１９】
以上のラック型の電源装置は、電池パックがラック本体に装着されるタイミングにおいて、出力端子と入力端子が接続された後に、接続されるメイン脱着検出端子とメイン接続端子と、出力端子と入力端子が接続される前に、接続されるサブ脱着検出端子とサブ接続端子を介して電池パックの接続状態を検出してメインスイッチをオンオフに制御するので、電池パックの接続状態をより正確に検出できる。このため、電池の脱着時におけるアークの発生をより確実に防止して、高い信頼性を実現できる。また、この電源装置は、出力端子と入力端子が接続される前後において、確実にメインスイッチをオフ状態にできるので、複数の電池パックを種々の接続状態に接続する電源装置においても、電池パックの脱着時におけるアークの発生を確実に防止できる。
【００２０】
本発明の脱着コネクタを備える電池パックは、ラック本体２に脱着自在にセットされる外装ケース１２と、この外装ケース１２に収納してなる互いに直列及び／又は並列に接続してなる複数の素電池１１からなるバッテリ１０と、このバッテリ１０の出力をラック本体２に接続する脱着コネクタ３とを備えている。脱着コネクタ３は、外装ケース１２に固定してなる第１コネクタ３Ａと、第１コネクタ３Ａが脱着自在に連結されて、ラック本体２に固定してなる第２コネクタ３Ｂとを備えている。第１コネクタ３Ａは、外装ケース１２の背面に固定されると共に、バッテリ１０に接続してなる出力端子１３を備えている。第２コネクタ３Ｂは、出力端子１３が接続されて、ラック本体２側でバッテリ１０を直列又は並列に接続する入力端子２３を備えている。電池パックは、外装ケース１２がラック本体２にセットされる状態で、第１コネクタ３Ａが第２コネクタ３Ｂに連結されて、バッテリ１０を入力端子２３に接続している。
【００２１】
以上の脱着コネクタを備える電池パックは、ラック本体の定位置に、能率良く、しかも安全に装着できる特徴がある。それは、以上の電池パックが、外装ケースに固定してなる第１コネクタと、ラック本体に固定してなる第２コネクタとからなる脱着コネクタを介して、脱着自在にラック本体にセットされるからである。さらに、この脱着コネクタは、第１コネクタが出力端子を備えると共に、第２コネクタが出力端子が接続されて、ラック本体側でバッテリを直列又は並列に接続する入力端子を備えているので、電池パックの脱着時において、極めて簡単に出力端子と入力端子とを正確に位置決めしながら接続できる。さらに、第２コネクタの入力端子は、ラック本体側でバッテリを直列又は並列に接続する構造としているので、予め入力端子を配線してなるラック本体に電池パックをセットして、出力端子を入力端子に安全に接続できる。
【００２２】
本発明の脱着コネクタを備える電池パックは、複数の素電池１１の状態を検出して監視する電子回路３０と、この電子回路３０をオンオフに制御するシャットダウン回路３１を備えて、さらに、第１コネクタ３Ａは、外装ケース１２がラック本体２の定位置に装着されたことを検出する装着検出端子１４を備え、第２コネクタ３Ｂが、装着検出端子１４に接続される連結端子２４を備えることができる。この電池パックは、シャットダウン回路３１が、装着検出端子１４と連結端子２４の接続状態において、電子回路３０をオン状態とし、装着検出端子１４と連結端子２４の非接続状態において、電子回路３０をオフ状態とすることができる。
以上の電池パックは、ラック本体への装着を確実に検出して、ラック本体に装着されない状態における電池の無駄な消費を有効に防止できる特徴がある。それは、この電池パックが、装着検出端子と連結端子の接続状態で、電池パックの装着状態を検出すると共に、電池パックがラック本体に装着されない状態においては、シャットダウン回路で内蔵する電子回路をオフに制御するからである。
【００２３】
本発明の脱着コネクタを備える電池パックは、装着検出端子１４が一対の接触端子１４Ａを備え、連結端子２４が一対の接触端子１４Ａを短絡するショート回路２５で、シャットダウン回路３１が、一対の接触端子１４Ａの短絡を検出して電子回路３０をオンに制御することができる。
以上の電池パックは、極めて簡単な回路構成としながら、装着検出端子と連結端子の接続状態を確実に検出できる。
【００２４】
本発明の脱着コネクタを備える電池パックは、第２コネクタ３Ｂが、第１コネクタ３Ａの接続状態を検出するメイン脱着検出端子４６を備えると共に、第１コネクタ３Ａが、このメイン脱着検出端子４６に接続されるメイン接続端子１６を備えることができる。メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６は、外装ケース１２がラック本体２に装着されるタイミングにおいて、出力端子１３と入力端子２３が接続された後に、互いに接続される構造とすることができる。この電池パックは、メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６の接続状態を検出して、外装ケース１２とラック本体２との装着状態を検出することができる。
以上の電池パックは、ラック本体に装着されるタイミングにおいて、出力端子と入力端子が接続された後に、接続されるメイン脱着検出端子とメイン接続端子を脱着コネクタに設けているので、メイン脱着検出端子とメイン接続端子の接続状態を検出して、外装ケースとラック本体との装着状態を検出できる。
【００２５】
本発明の脱着コネクタを備える電池パックは、第２コネクタ３Ｂが、第１コネクタ３Ａの接続状態を検出するメイン脱着検出端子４６とサブ脱着検出端子４７を備えると共に、第１コネクタ３Ａが、メイン脱着検出端子４６に接続されるメイン接続端子１６とサブ脱着検出端子４７に接続されるサブ接続端子１７とを備えることができる。メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６は、外装ケース１２がラック本体２に装着されるタイミングにおいて、出力端子１３と入力端子２３が接続された後に、互いに接続される構造とし、サブ脱着検出端子４７とサブ接続端子１７は、外装ケース１２がラック本体２に装着されるタイミングにおいて、出力端子１３と入力端子２３が接続される前に、互いに接続される構造とすることができる。この電池パックは、メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６の接続状態と、サブ脱着検出端子４７とサブ接続端子１７の接続状態を検出して、外装ケース１２とラック本体２との装着状態を検出することができる。
以上の電池パックは、ラック本体に装着されるタイミングにおいて、出力端子と入力端子が接続された後に、接続されるメイン脱着検出端子とメイン接続端子と、出力端子と入力端子が接続される前に、接続されるサブ脱着検出端子とサブ接続端子を脱着コネクタに設けているので、メイン脱着検出端子とメイン接続端子の接続状態に加えて、サブ脱着検出端子とサブ接続端子の接続状態を検出して、外装ケースとラック本体との装着状態をより正確に検出して、ラック本体への脱着時の安全性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例にかかるラック型の電源装置の斜視図である。
【図２】図１に示すラック型の電源装置の背面斜視図である。
【図３】図１に示すラック型の電源装置の垂直断面図である。
【図４】図１に示すラック型の電源装置のブロック回路図である。
【図５】本発明の一実施例にかかる電池パックのブロック回路図である。
【図６】脱着コネクタの一例を示す概略分解断面図である。
【図７】図６に示す脱着コネクタの連結構造を示す概略断面図である。
【図８】本発明の他の実施例にかかるラック型の電源装置のブロック回路図である。
【図９】本発明の他の実施例にかかるラック型の電源装置のブロック回路図である。
【図１０】図９に示すラック型の電源装置の脱着コネクタを示す概略分解断面図である。
【図１１】本発明の他の実施例にかかるラック型の電源装置の脱着コネクタを示す概略分解断面図である。
【図１２】図１１に示す脱着コネクタの連結構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのラック型の電源装置及び脱着コネクタを備える電池パックを例示するものであって、本発明はラック型の電源装置及び脱着コネクタを備える電池パックを以下のものに特定しない。とくに、本明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、及び「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記しているが、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。
【００２８】
本発明のラック型の電源装置は、載置型の蓄電用設備として利用でき、例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用やサーバー用のバックアップ電源などにも利用できる。
【００２９】
図１ないし図４に示すラック型の電源装置は、ラック本体２に複数の電池パック１を脱着自在にセットしている。複数の電池パック１は、ラック本体２に所定の間隔で設けた収納スペース２０に収納されて、ラック本体２の定位置に整列して配置している。
【００３０】
電池パック１は、互いに直列及び／又は並列に接続されてなる複数の素電池１１からなるバッテリ１０と、このバッテリ１０を収納してなる外装ケース１２と、この外装ケース１２の背面に表出して設けられて、バッテリ１０の出力側に接続されてなる正負の出力端子１３とを備えている。
【００３１】
バッテリ１０は、複数の素電池１１を、直列と並列に接続して、出力電圧を数十Ｖとしている。この素電池１１は、リチウムイオン二次電池である。素電池１１をリチウムイオン二次電池とするバッテリ１０は、容積と重量に対する出力を大きくできる。ただ、素電池には、リチウムイオン電池に代わって、リチウムポリマー電池やニッケル水素電池も使用できる。したがって、本発明は、素電池をリチウムイオン電池に特定せず、素電池には、充電できる全ての電池を使用できる。さらに、図のバッテリ１０は、温度検出のための温度センサ３９を設けている。温度センサは、素電池ごとに設けることも、特定の位置にある素電池のみの監視としてもよい。
【００３２】
外装ケース１２は、全体の形状を厚さのある箱形としており、複数の素電池１１からなるバッテリ１０を収納している。外装ケース１２は、絶縁性に優れた材質、例えば、樹脂製としている。この外装ケース１２は、ラック本体２の収納スペース２０に収納される形状と大きさに成形している。さらに、図の電池パック１は、ラック本体２の収納スペース２０に、所定の深さまで挿入できるように、外装ケース１２の両側に突出して、位置決め鍔部１９を設けている。この電池パック１は、ラック本体２の収納スペース２０に収納する状態で、位置決め鍔部１９をラック本体２の開口縁に当接させて定位置に配置される。この電池パック１は、止ネジ等の連結具を介して位置決め鍔部１９をラック本体２の開口縁に固定することができる。
【００３３】
正負の出力端子１３は、外装ケース１２の背面に表出して配置している。正負の出力端子１３は、外装ケース１２の内部において、バッテリ１の正負の出力に接続している。この出力端子１３は、図５に示すように、ラック本体２の収納スペース２０に電池パック１が挿入される状態で、収納スペース２０の奥部に設けた入力端子２３に接続される。出力端子１３と入力端子２３は、互いに嵌着構造で電気接続できる構造としている。出力端子１３と入力端子２３の連結構造の一例を図６と図７の概略断面図に示す。出力端子１３は、円柱状の挿入部１３Ａを有しており、入力端子２３は、この挿入部１３Ａを嵌入する円筒状の接続リング部２３Ａを備えている。出力端子１３の挿入部１３Ａは、入力端子２３の接続リング部２３Ａに挿入されて、挿入部１３Ａの外周面が接続リング部２３Ａの内周面に接触して互いに電気接続される。ただ、出力端子と入力端子は、必ずしも以上の形状には特定せず、互いに脱着自在に連結されて低抵抗な状態で接続される他の構造とすることができる。
【００３４】
さらに、電池パック１は、複数の素電池１１の状態を検出して監視するマイコンを含む電子回路３０を備えている。この電子回路３０は、複数の素電池１１の温度や電圧、充放電の電流等の電池情報を検出する各種回路や、これらの電池情報から電池の満充電や残容量を検出、演算する回路、あるいは、電池が正常であるかどうかを監視する保護回路等を備えている。
【００３５】
ラック本体２は、複数の電池パック１を収納する複数の収納スペース２０を備えている。図のラック本体２は、収納スペース２０を上下に複数段に設けて、各段に電池パック１を収納するようにしている。図１ないし図３のラック本体２は、水平方向に延長された収納スペース２０を上下に１０段設けており、各収納スペース２０に電池パック１を水平姿勢で収納しながら整列できる構造としている。ただ、ラック本体は、上下に延長された収納スペースを左右方向に複数列に設けて、各収納スペースに電池パックを垂直姿勢で並べて収納することもできる。さらに、ラック本体は、左右方向に複数列に設けた収納スペースを、上下方向に複数段に設けることもできる。
【００３６】
図１のラック本体２は、両側に設けた側壁２６の間に、複数列の支持プレート２７を所定の間隔で設けて、ラック本体２の内部を複数の収納スペース２０に区画している。このラック本体２は、収納スペース２０の内形を電池パック１の外形に沿う形状と大きさとして、各々の電池パック１を収納スペース２０の定位置に正確に配置できるようにしている。このラック本体２は、両側に位置する側壁２６の内面と支持プレート２７の上面に沿って電池パック１を挿入して、電池パック１を位置決めしながら挿入できる。ただ、ラック本体は、収納スペースにガイドリブやガイドレールを設けて、電池パックをガイドしながら挿入することもできる。
【００３７】
図のラック本体２は、板状の側壁２６と支持プレート２７とを組み合わせて複数段の棚状の収納スペース２０を設けているが、ラック本体は、必ずしも側壁と支持プレートを板状とする必要はない。図示しないが、ラック本体は、複数の支柱と梁とを組み合わせた骨組み構造として、前後方向や左右方向に設けた梁で電池パックを支持することもできる。さらに、このラック本体は、側壁や支持プレートを格子や網材とすることも、あるいは省略することもできる。この構造のラック本体は、通気性を向上して電池パックを効率よく冷却できる。
【００３８】
さらに、ラック本体２は、収納スペース２０の内面であって、収納スペース２０に収納される電池パック１の背面と対向する対向面２２に、入力端子２３を配置している。ラック本体２は、図３と図５に示すように、収納スペース２０の奥部に接続プレート２１を配置しており、この接続プレート２１の内面を対向面２２として入力端子２３を配置している。収納スペース２０の奥部に配置される接続プレート２１は、図示しないが、連結具等を介して脱着自在にラック本体２の背面側に固定することができる。この接続プレート２１は、ラック本体２から簡単に取り外してメンテナンスできる。
【００３９】
以上の電源装置は、電池パック１をラック本体２の収納スペース２０に案内して、脱着自在に装着する。電源装置は、電池パック１をラック本体２に脱着自在にセットするために、脱着式の脱着コネクタ３を介して出力端子１３と入力端子２３とを接続している。図６と図７に示す脱着コネクタ３は、電池パック１の背面に固定される第１コネクタ３Ａと、ラック本体２に設けられた接続プレート２１に固定される第２コネクタ３Ｂとで構成している。第１コネクタ３Ａと第２コネクタ３Ｂは、互いに挿抜可能であって、互いに対向する位置に配置している。第１コネクタ３Ａは、両端部に正負の出力端子１３を内蔵しており、第２コネクタ３Ｂは、両端部に出力端子１３が接続される入力端子２３を内蔵している。第１コネクタ３Ａと第２コネクタ３Ｂは、互いに嵌合する形状をしており、第１コネクタ３Ａが入力コネクタ３Ｂに嵌合状態で連結されて、出力端子１３と入力端子２３が電気接続される。この電源装置は、電池パック１の脱着時において、脱着コネクタ３を脱着させて、極めて簡単に出力端子１３と入力端子２３とを脱着できる。これにより、電池パック１の接続、交換作業を迅速かつ安全にできる。さらに、脱着コネクタ３を嵌合構造とすることで、出力端子１３と入力端子２３とを正確に位置決めしながら接続できる特徴もある。
【００４０】
さらに、接続プレート２１に配置される入力端子２３は、後端の接続部２３Ｂを接続プレート２１の裏面側に表出させている。図６と図７に示す入力端子２３は、脱着コネクタ３の第２コネクタ３Ｂに内蔵されている。したがって、この第２コネクタ３Ｂは、接続プレート２１に貫通させる状態で固定して、入力端子２３の接触リング部２３Ａを接続プレート２１の対向面２２側に表出させると共に、入力端子２３の後端の接続部２３Ｂを接続プレート２１の裏面側に表出させている。接続プレート２１の裏面側に表出する入力端子２３の後端接続部２３Ｂは、図２に示すように、接続リード２９を介して直列又は並列に接続している。図の接続リード２９は、金属線からなるケーブルとしている。ただ、接続リードは金属板とすることもできる。
【００４１】
図２と図４に示す電源装置は、ラック本体２に装着される全ての電池パック１の出力が直列に接続されるように接続リード２９を配線している。具体的には、上下に隣接して装着される電池パック１の異なる極性の出力端子１３が接続される入力端子２３同士を数珠繋ぎに接続リード２９で接続している。さらに、上下の両端に配置される電池パック１に接続される接続リード２９の終端は、ラック本体２の下部に配置される電源コントローラ５に入力している。図に示す電源装置は、１０個の電池パック１の出力を直列に接続している。この電源装置は、各電池パック１の出力電圧を約５０Ｖとして、電源装置全体の出力電圧を約５００Ｖとしている。ただ、電源装置は、各電池パックの出力電圧を３０Ｖ〜６０Ｖとし、これらの電池パックを４個〜１４個直列接続して、電源装置全体の出力電圧を２００Ｖ〜８００Ｖとすることもできる。以上のように、複数の電池パック１を全て直列に接続する電源装置は出力電圧を極めて高くできる。
【００４２】
ただ、接続リードの配線は、必ずしも全ての電池パックを直列に接続する配線には特定しない。接続リードは、装着される複数の電池パックの出力を所定の接続状態で出力できるように配線される。たとえば、電源装置は、複数の電池パックを直列と並列に接続することもできる。この電源装置は、出力電圧を高くしながら、放電電流を大きくできる。図８に示す電源装置は、複数の電池パック１を直列に接続して直列ユニット９とし、これらの直列ユニット９を並列に接続して電源コントローラ５に入力している。この電源装置は、特定の電池パック１に接続される入力端子２３を接続リード２９で直列に接続して直列ユニット９とし、さらに、直列ユニット９の両端に接続される接続リード２９を並列に接続して電源コントローラ５に入力している。さらに、電源装置は、図示しないが、複数の電池パックを並列に接続して並列ユニットとし、これらの並列ユニットを直列に接続して電源コントローラに入力することもできる。これらの電源装置は、要求される出力電圧と充放電電流に応じて直列と並列とに接続する電池パックの数を決定する。
【００４３】
以上の電源装置は、電池パック１を装着する前工程として、ラック本体２の背面側において、入力端子２３の後端の接続部２３Ｂを、接続リード２９で直列及び／又は並列に配線する。この配線作業は、ラック本体２の製造工程で行い、あるいは電源装置が設置される現場で行うことができる。このため、入力端子２３の配線を能率良く、しかも安全に行うことができる。複数の入力端子２３が接続リード２９で直列及び／又は並列に配線されたラック本体２は、現場に設置されて、ラック本体２の各収納スペース２０に電池パック１が装着される。電池パック１がラック本体２に装着された状態で、ラック本体２の内部において、電池パック１の出力端子１３は、入力端子２３に接続される。
【００４４】
さらに、図５に示す電池パック１は、ラック本体２に装着されない状態で電力を消費しないようにするために、内蔵する電子回路３０をオンオフするシャットダウン回路３１を備えている。電池パック１に内蔵される電子回路３０は、所定の周期で電池情報を検出しながら電池を監視するので、電池パック１がラック本体２に装着されない状態であっても、この電子回路３０がオン状態にあると、バッテリ１０の電力が無駄に消費される。この電池パック１は、ラック本体２に装着されない状態では、シャットダウン回路３１が電子回路３０をオフ状態にし、電池パック１がラック本体２の定位置に装着されたことを検出すると、シャットダウン回路３１が電子回路３０をオン状態として、バッテリ１０が消費されるのを防止する。
【００４５】
さらに、電池パック１は、ラック本体２の定位置に装着されたことを検出するために、装着検出端子１４を備えている。また、ラック本体２は、電池パック１が定位置に装着された状態で装着検出端子１４に接続される連結端子２４を備えている。装着検出端子１４と連結端子２４は、着脱式のサブコネクタ４を介して脱着自在に接続される。図のサブコネクタ４は、脱着コネクタ３の第１コネクタ３Ａに配置される電池側コネクタ４Ａと、脱着コネクタ３の第２コネクタ３Ｂに配置される本体側コネクタ４Ｂとからなる。図６と図７に示す電池側コネクタ４Ａと本体側コネクタ４Ｂは、互いに挿抜可能であって、脱着コネクタ３の中央部に位置して、互いに対向する位置に配置している。電池側コネクタ４Ａは、一対の接触端子１４Ａからなる装着検出端子１４を内蔵している。本体側コネクタ４Ｂは、一対のコネクタ端子２４Ａからなる連結端子２４を内蔵している。電池側コネクタ４Ａと本体側コネクタ４Ｂは、互いに嵌合する形状をしており、電池側コネクタ４Ａと本体側コネクタ４Ｂが嵌合状態で連結されて、一対の接触端子１４Ａが一対のコネクタ端子２４Ａに接続される。このサブコネクタ４は、電池パック１の装着時において、脱着コネクタ３の第１コネクタ３Ａと第２コネクタ３Ｂが連結されると、電池側コネクタ４Ａと本体側コネクタ４Ｂが互いに連結される。また、電池パック１の取り外し時において、第１コネクタ３Ａと第２コネクタ３Ｂとが分離されると、電池側コネクタ４Ａと本体側コネクタ４Ｂが互いに分離される。
【００４６】
さらに、図６と図７に示す装着検出端子１４と連結端子２４は、出力端子１３と入力端子２３が所定の長さ接触するまで接触しないように配置している。脱着コネクタ３とサブコネクタ４は、図７に示すように、電池パック１が定位置に装着された状態における出力端子１３と入力端子２３の接触部分の長さ（ｄ１）を、装着検出端子１４と連結端子２４の接触部分の長さ（ｄ２）よりも長くして、出力端子１３と入力端子２３が所定の長さ接触した後に、装着検出端子１４と連結端子２４とが接触するようにしている。この装着検出端子１４と連結端子２４は、電池パック１がラック本体２に装着されるタイミングにおいて、出力端子１３と入力端子２３が所定の長さ接触する状態になると、接触状態となって出力端子１３と入力端子２３が接続状態にあることを検出する。したがって、電池パックは、装着検出端子１４と連結端子２４との接触状態を検出して、電池パック１がラック本体２の定位置に装着されたかどうかを検出する。
【００４７】
また、この装着検出端子１４と連結端子２４は、電池パック１がラック本体２から取り外されると非接続状態になる。したがって、電池パック１は、装着検出端子１４と連結端子２４の非接続状態を検出して、電池パック１がラック本体２から取り外された状態にあることを検出する。さらに、電池パックは、装着検出端子と連結端子とが非接続状態であって、かつ、バッテリに充放電電流が流れていないことを電子回路が検出する状態で、電池パックがラック本体から取り外された状態にあると判定することもできる。
【００４８】
シャットダウン回路３１は、装着検出端子１４と連結端子２４の接続状態を検出して、電池パック１とラック本体２の脱着状態を検出する。図に示す装着検出端子１４は、一対の接触端子１４Ａを備えており、一方の接触端子１４Ａをプルアップ抵抗３２を介してバ・BR>Bテリ１０の正極側の出力ライン３３に接続し、他方の接触端子１４Ａを検出ライン３４を介してシャットダウン回路３１に入力している。連結端子２４は、一対のコネクタ端子２４Ａを連結するショート回路２５としている。すなわち、連結端子２４は、一対のコネクタ端子２４Ａの後端を互いに接続してショート回路２５としている。この電池パック１は、装着検出端子１４に連結端子２４が接続されると、一対の接触端子１４Ａがショート回路２５で短絡されて、検出ライン３４を介してシャットダウン回路３１に入力される電圧が変化する。装着検出端子１４と連結端子２４が接続されると、シャットダウン回路３１の検出ライン３４がプルアップ抵抗３２を介して電源ライン３１に接続されるからである。このため、電池パック１がラック本体２の定位置に装着されると、シャットダウン回路３１に入力される電圧が高くなって”Ｈｉｇｈ”となる。また、電池パック１がラック本体２から外されると、装着検出端子１４と連結端子２４が非接続状態となって、シャットダウン回路３１の検出ライン３４には電圧が印可されなくなって”Ｌｏｗ”となる。検出ライン３４がプルアップ抵抗３２で電源ライン３３に接続されなくなるからである。
【００４９】
シャットダウン回路３１は、検出ライン３４に入力される電圧が高くなって、電池パック１がラック本体２に接続されたことを検出すると、電子回路３０をオン状態に制御する。図の電池パック１は、バッテリ１０の電圧を安定化して電子回路３０に供給するレギュレータ回路３５を備えており、このレギュレータ回路３５とバッテリ１０の出力ライン３３との間にシャットダウン回路３１を接続している。したがって、このシャットダウン回路３１は、電池パック１がラック本体２に接続されたことを検出すると、バッテリ１０の出力ライン３３をレギュレータ回路３５に接続してレギュレータ回路３５を動作状態とし、動作状態となったレギュレータ回路３５から電子回路３０に電力を供給して電子回路３０を起動する。レギュレータ回路３５は、バッテリ１０の電圧を安定化させて電子回路３０を駆動する電力を供給する。したがって、レギュレータ回路３５を備える電池パック１は、バッテリ１０の電圧が変化しても、電子回路３０に電圧変化の少ない電源電圧を供給して、電子回路３０を安定に動作できる。ただ、電池パックは、必ずしもレギュレータ回路を必要とせず、バッテリの電力をレギュレータ回路を介することなく供給することもできる。
【００５０】
さらに、シャットダウン回路３１は、電池パック１がラック本体２から外されたことを検出すると、電子回路３０にオフ信号を出力する。オフ信号が入力された電子回路３０は、データ退避等の終了処理を行った後、シャットダウンしてオフ状態となる。電子回路３０が終了処理を行ってオフ状態となると、シャットダウン回路３１は、バッテリ１０からレギュレータ回路３５への電力供給を遮断して、レギュレータ回路３５の動作を停止する。この状態で、電子回路３０は、レギュレータ回路３５から電力が供給されなくなってオフ状態に保持される。
【００５１】
以上のシャットダウン回路３１は、電子回路３０へ電力を供給するレギュレータ回路３５をオンオフに制御して電子回路３０のオンオフ状態を制御している。ただ、シャットダウン回路は、必ずしも電子回路への電力供給を制御して電子回路をオンオフに制御する必要はない。シャットダウン回路は、電池パックがラック本体に装着されたことを検出すると、電子回路にオン信号を出力して電子回路を起動し、電池パックがラック本体から取り外されたことを検出すると、電子回路にオフ信号を出力して電子回路をシャットダウンすることもできる。
【００５２】
以上のようにして、シャットダウン回路３１は、装着検出端子１４と連結端子２４との接続状態から電池パック１の装着状態を検出して、電子回路３０をオン状態とオフ状態とに制御する。
【００５３】
さらに、図１ないし図４、図８及び図９の電源装置は、互いに接続された複数の電池パック１の充放電を制御する電源コントローラ５を備えている。電源コントローラ５は、直列及び／又は並列に接続された複数の電池パック１の終端の接続リード２９が接続されており、これらの電池パック１の放電と、電池パック１に内蔵される素電池１１の充電とを制御している。図１ないし図３の電源装置は、電源コントローラ５を、ラック本体２の下部にセットしている。ただ、電源コントローラは、ラック本体の上部に設けることも、中間に設けることもできる。
【００５４】
さらに、電源コントローラ５は、電池パック１から入力される電力を遮断するメインスイッチ５１と、このメインスイッチ５１をオンオフに制御する制御回路５０とを備えている。複数の電池パック１を接続してなる電源装置は、電池パック１の出力を負荷側に接続した状態で電池パック１が脱着されると、出力端子１３と入力端子２３との間でアークが生じるおそれがある。とくに、複数の電池パック１を直列に接続してなる電源装置は、電源コントローラ５の入力側の電圧が数百Ｖと高電圧になるため、これらの電池パック１から負荷に電力が供給される状態で電池パック１が外され、あるいは、電源コントローラ５の入力ライン５７が負荷側に接続された状態で電池パック１が装着されると危険である。このため、電源コントローラ５は、入力側の入力ライン５７にメインスイッチ５１を設けて、このメインスイッチ５１のオンオフを制御回路５０で制御している。ここで、このメインスイッチ５１には、高耐圧のスイッチが使用される。
【００５５】
制御回路５０は、全ての電池パック１がラック本体２の定位置に接続された状態で、メインスイッチ５１をオンとして、これらの電池パック１を充放電できる状態とする。また、制御回路５０は、任意の電池パック１が脱着されるタイミングにおいて、メインスイッチ５１をオフに切り換えて、脱着される電池パック１の出力端子１３と入力端子２３の着脱時におけるアークの発生を防止する。
【００５６】
さらに、制御回路５０は、電池パック１の脱着状態を判定してメインスイッチ５１をオンオフに制御することができる。図９の電源装置は、任意の電池パック１が脱着されるタイミングにあることを検出するために、図１０に示すように、ラック本体２が、電池パック１の接続状態を検出するメイン脱着検出端子４６を備えると共に、電池パック１が、このメイン脱着検出端子４６に接続されるメイン接続端子１６を備えている。メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６は、着脱式のサブコネクタ６を介して脱着自在に接続される。図１０のサブコネクタ６は、脱着コネクタ３の第１コネクタ３Ａに配置される電池側コネクタ６Ａと、脱着コネクタ３の第２コネクタ３Ｂに配置される本体側コネクタ６Ｂとで構成している。図に示す電池側コネクタ６Ａと本体側コネクタ６Ｂは、互いに挿抜可能であって、出力端子１３と入力端子２３の間に位置して、互いに対向する位置に配置している。本体側コネクタ６Ｂは、一対のコネクタ端子４６Ａからなるメイン脱着検出端子４６を内蔵している。電池側コネクタ６Ａは、一対の接触端子１６Ａからなるメイン接続端子１６を内蔵している。電池側コネクタ６Ａと本体側コネクタ６Ｂは、互いに嵌合する形状をしており、電池側コネクタ６Ａと本体側コネクタ６Ｂが嵌合状態で連結されて、一対の接触端子１６Ａが一対のコネクタ端子４６Ａに接続される。このサブコネクタ６も、電池パック１の脱着時において、脱着コネクタ３の第１コネクタ３Ａと第２コネクタ３Ｂが連結されると、電池側コネクタ６Ａと本体側コネクタ６Ｂが互いに連結され、第１コネクタ３Ａと第２コネクタ３Ｂとが分離されると、電池側コネクタ６Ａと本体側コネクタ６Ｂが互いに分離される。
【００５７】
制御回路５０は、メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６の接続状態を検出して、電池パック１とラック本体２の脱着状態を検出する。図１０に示すメイン脱着検出端子４６は、一対のコネクタ端子４６Ａを備えており、一方のコネクタ端子４６Ａをプルアップ抵抗４２を介して電源４３に接続し、他方のコネクタ端子４６Ａを検出ライン４４を介して制御回路５０に入力している。メイン接続端子１６は、一対の接触端子１６Ａを連結するショート回路３６としている。この構造は、メイン脱着検出端子４６にメイン接続端子１６が接続されると、一対のコネクタ端子４６Ａがショート回路３６で短絡されて、検出ライン４４を介して制御回路５０に入力される電圧が変化する。メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６が接続されると、検出ライン４４がプルアップ抵抗４２を介して電源４３に接続されるからである。このため、制御回路５０は、検出ライン４４から入力される電圧が高くなって”Ｈｉｇｈ”となると、メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６が接続状態であると判定し、検出ライン４４から入力される電圧が低くなって”Ｌｏｗ”となると、メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６が非接続状態であると判定する。
【００５８】
さらに、図１０に示すメイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６は、電池パック１がラック本体２に装着されるタイミングにおいて、出力端子１３と入力端子２３が接続された後に、互いに接続される構造としている。すなわち、図の脱着コネクタ３とサブコネクタ６は、前述のサブコネクタ４と同様に、電池パック１が定位置に装着された状態におけるメイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６の接触部分の長さを、出力端子１３と入力端子２３の接触部分の長さよりも短くして、出力端子１３と入力端子２３が所定の長さ接触した後に、メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６とが接触するようにしている。このメイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６は、電池パック１がラック本体２に装着されるタイミングにおいて、出力端子１３と入力端子２３が所定の長さ接触する状態になると、接触状態となって出力端子１３と入力端子２３が接続状態にあることを検出する。したがって、制御回路５０は、メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６との接触状態を検出して、電池パック１がラック本体２に装着されたかどうかを検出する。
【００５９】
また、このメイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６は、電池パック１がラック本体２から取り外されるタイミングにおいては、出力端子１３と入力端子２３よりも先に非接続状態となる。したがって、制御回路５０は、出力端子１３と入力端子２３が非接続状態となる前に、メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６の非接続状態を検出して、電池パック１がラック本体２から取り外される状態にあることを検出する。
【００６０】
この制御回路５０は、全てのメイン脱着検出端子４６がメイン接続端子１６と接続状態にあることを検出すると、メインレー５１をオン状態とする。制御回路５０は、全て入力端子２３に電池パック１の出力端子１３が接続されたことを検出するまではメインスイッチ５１をオン状態としない。これにより、電池パック１の装着時におけるアークの発生を確実に防止できる。さらに、制御回路５０は、いずれかのメイン脱着検出端子４６がメイン接続端子１６と非接続状態にあることを検出すると、いずれかの入力端子２３に電池パック１が装着されていない状態、あるいは、いずれかの入力端子２３から電池パック１が取り外される状態にあると判定してメインスイッチ５１をオフ状態とする。これにより、電池パック１の取り外し時におけるアークの発生を確実に防止できる。
【００６１】
以上の電源装置は、電池パック１の装着時においては、電池パック１の出力端子１３がラック本体２側の入力端子２３に接続された後に、電池パック１が装着されたことを検出し、電池パック１の取り外し時においては、電池パック１の出力端子１３とラック本体２側の入力端子２３が非接続状態となる前に、電池パック１が取り外される状態にあることを検出している。さらに、電源装置は、以上の構造に加えて、電池パックの装着時においては、電池パックの出力端子がラック本体側の入力端子に接続される前に、電池パックが装着される状態にあることを検出し、電池パックの取り外し時においては、電池パックの出力端子とラック本体側の入力端子が非接続状態となった後に、電池パックが完全に取り外されたことを検出することもできる。この電源装置は、電池パックとラック本体との連結部を図１１と図１２に示す構造として実現できる。
【００６２】
この電源装置は、図１１と図１２に示すように、ラック本体２が、電池パック１の装着状態を検出するメイン脱着検出端子４６とサブ脱着検出端子４７を備えると共に、電池パック１が、メイン脱着検出端子４６に接続されるメイン接続端子１６とサブ脱着検出端子４７に接続されるサブ接続端子１７を備えている。メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６は、着脱式のサブコネクタ６を介して脱着自在に接続され、サブ脱着検出端子４７とサブ接続端子１７は、着脱式のサブコネクタ７を介して脱着自在に接続する。図１０のサブコネクタ６、７は、脱着コネクタ３の第１コネクタ３Ａに配置される電池側コネクタ６Ａ、７Ａと、脱着コネクタ３の第２コネクタ３Ｂに配置される本体側コネクタ６Ｂ、７Ｂとで構成している。図に示す電池側コネクタ６Ａ、７Ａと本体側コネクタ６Ｂ、７Ｂは、互いに挿抜可能であって、出力端子１３と入力端子２３の間に位置して、互いに対向する位置に配置している。本体側コネクタ６Ｂは、一対のコネクタ端子４６Ａからなるメイン脱着検出端子４６を内蔵しており、電池側コネクタ６Ａは、一対の接触端子１６Ａからなるメイン接続端子１６を内蔵している。また、本体側コネクタ７Ｂは、一対のコネクタ端子４７Ａからなるサブ脱着検出端子４７を内蔵しており、電池側コネクタ７Ａは、一対の接触端子１７Ａからなるサブ接続端子１７を内蔵している。これらの電池側コネクタ６Ａ、７Ａと本体側コネクタ６Ｂ、７Ｂは、互いに嵌合する形状をしており、電池側コネクタ６Ａ、７Ａと本体側コネクタ６Ｂ、７Ｂが嵌合状態で連結されて、一対の接触端子１６Ａ、１７Ａが一対のコネクタ端子４６Ａ、４７Ａに接続される。これらのサブコネクタ６、７も、電池パック１の脱着時において、脱着コネクタ３の第１コネクタ３Ａと第２コネクタ３Ｂが連結されると、電池側コネクタ６Ａ、７Ａと本体側コネクタ６Ｂ、７Ｂが互いに連結され、第１コネクタ３Ａと第２コネクタ３Ｂとが分離されると、電池側コネクタ６Ａ、７Ａと本体側コネクタ６Ｂ７Ｂが互いに分離される。
【００６３】
制御回路５０は、メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６の接続状態と、サブ脱着検出端子４７とサブ接続端子１７の接続状態とを検出して、電池パック１とラック本体２の脱着状態を検出する。図１１と図１２に示すメイン脱着検出端子４６とサブ検出端子４７は、一方のコネクタ端子４６Ａ、４７Ａをプルアップ抵抗４２を介して電源４３に接続し、他方のコネクタ端子４６Ａ、４７Ａを検出ライン４４を介して制御回路５０に入力している。メイン接続端子１６とサブ接続回路１７は、一対の接触端子１６Ａ、１７Ａを連結するショート回路３６、３７としている。これらの構造は、メイン脱着検出端子４６にメイン接続端子１６が接続されると、一対のコネクタ端子４６Ａがショート回路３６で短絡されて、検出ライン４４を介して制御回路５０に入力される電圧が変化する。また、サブ脱着検出端子４７にサブ接続端子１７が接続されると、一対のコネクタ端子４７Ａがショート回路３７で短絡されて、検出ライン４４を介して制御回路５０に入力される電圧が変化する。このため、制御回路５０は、各々の検出ライン４４から入力される電圧の”Ｈｉｇｈ”と”Ｌｏｗ”とを識別することで、メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６の接続状態と、サブ脱着検出端子４７とサブ接続端子１７の接続状態とを判別できる。
【００６４】
さらに、図１１と図１２に示すメイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６は、電池パック１がラック本体２に装着されるタイミングにおいて、出力端子１３と入力端子２３が接続された後に、互いに接続される構造としている。また、サブ脱着検出端子４７とサブ接続端子１７は、電池パック１がラック本体２に装着されるタイミングにおいて、出力端子１３と入力端子２３が接続される前に、互いに接続される構造としている。すなわち、脱着コネクタ３及びサブコネクタ６、７は、図１２に示すように、電池パック１が定位置に装着された状態におけるメイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６の接触部分の長さ（ｄ３）を、出力端子１３と入力端子２３の接触部分の長さ（ｄ１）よりも短くすると共に、サブ脱着検出端子４７とサブ接続端子１７の接触部分の長さ（ｄ４）を、出力端子１３と入力端子２３の接触部分の長さ（ｄ１）よりも長くしている。
【００６５】
この構造により、この電源装置は、電池パック１がラック本体２に装着されるタイミングにおいて、出力端子１３が入力端子２３に接続されるのに先だって、サブ脱着検出端子４７とサブ接続端子１７が接続状態となり、その後、出力端子１３と入力端子２３が接続状態となった後、メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６が接続状態となる。反対に、電池パック１をラック本体２から取り外すタイミングにおいては、出力端子１３と入力端子２３が非接続状態となるのに先だって、メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６が非接続状態となり、その後、出力端子１３と入力端子２３が非接続状態となった後、サブ脱着検出端子４７とサブ接続端子１７が非接続状態となる。
【００６６】
したがって、制御回路５０は、非接触状態にあるサブ脱着検出端子４７とサブ接続端子１７が接続状態になることを検出すると、電池パック１がラック本体２に装着されるタイミングにあると判定して、メインスイッチ５１をオフ状態とする。さらに、その後、非接触状態にあるメイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６が接続状態になることを検出すると、電池パック１がラック本体２の定位置に装着されたと判定して、メインスイッチ５１をオン状態とする。これにより、電池パック１の装着時におけるアークの発生を確実に防止できる。
【００６７】
また、制御回路５０は、接触状態にあるメイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６が非接続状態になることを検出すると、電池パック１がラック本体２から取り外されるタイミングにあると判定して、メインスイッチ５１をオフ状態とする。さらに、その後、接触状態にあるサブ脱着検出端子４７とサブ接続端子１７が非接続状態になることを検出すると、電池パック１がラック本体２から取り外されたと判定して、メインスイッチ５１をオン状態とし、またはオフ状態に保持する。これにより、電池パック１の取り外し時におけるアークの発生を確実に防止できる。
【００６８】
ここで、全ての電池パック１を直列に接続する電源装置においては、制御回路５０は、全てのメイン脱着検出端子４６がメイン接続端子１６と接続状態にあることを検出すると、メインレー５１をオン状態とする。この電源装置は、全ての入力端子２３に電池パック１の出力端子１３が接続されたことを検出するまではメインスイッチ５１をオン状態としない。また、この電源装置は、いずれかのサブ脱着検出端子４７がサブ接続端子１７と非接続状態にあることを検出すると、いずれかの入力端子２３に電池パック１が装着されていない状態にあると判定してメインスイッチ５１をオフ状態とする。
【００６９】
ただ、電源装置は、図８に示すように、複数の電池パック１を直列と並列に接続することもある。この電源装置においては、複数の電池パック１を直列に接続してなる複数の電池ユニット９のうち、いずれかの電池ユニット９から電力を供給することもできる。この電源装置においては、いずれかのサブ脱着検出端子４７がサブ接続端子１７と非接続状態にあることを検出する状態、（この場合は、全てのメイン脱着検出端子４６がメイン接続端子１６と接続状態にない。）においても、メインレー５１をオン状態として、いずれかの電池ユニット９から電力を供給することもできる。この電源装置は、いずれかのサブ脱着検出端子４７とサブ接続端子１７が接続状態であって、かつ、メイン脱着検出端子４６とメイン接続端子１６の非接続状態においては、電池パックが装着されるタイミング、または電池パックが取り外されるタイミングにあると判定して、メインスイッチをオフ状態とする。これにより、電池パックの脱着時におけるアークの発生を確実に防止できる。
【００７０】
以上の電源装置は、所定の数の電池パック１がラック本体２に装着された状態で、電源コントローラ５によって充放電が制御される。電源コントローラ５は、図４と図９に示すように、充電用電源６５から供給される電力で電池パック１のバッテリ１０を充電し、充電されたバッテリ１０から放電して、負荷６１に電力を供給する。このため、電源コントローラ５は、充電モードと放電モードを備える。負荷６１と充電用電源６５は、それぞれ、放電スイッチ５３及び充電スイッチ５４を介して電源コントローラ５と接続されている。放電スイッチ５３及び充電スイッチ５４のＯＮ／ＯＦＦは、電源コントローラ５の制御回路５０によって切り替えられる。充電モードにおいては、制御回路５０は充電スイッチ５４をオンに、放電スイッチ５３をオフに切り替えると共に、充放電制御部５２を充電モードに切り換えて、充電用電源６５から電池パック１への充電を許可する。また、充電が完了して満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で、外部からの要求に応じて、制御回路５０は、充電スイッチ５４をオフに、放電スイッチ５３をオンにして放電モードに切り替えると共に、充放電制御部５２を放電モードに切り換えて、電源装置から負荷６１への放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチ５４をオンに、放電スイッチ５３をオンにすると共に、充放電制御部５２を充放電モードに切り換えて、負荷６１への電力供給と、電池パック１への充電を同時に行うこともできる。
【００７１】
図の電源コントローラ５は、出力側を負荷６１に接続している。負荷６１は、出力側電力変換器５５を介して電力を外部機器６２に供給する。出力側電力変換器５５は、電池パック１から供給される直流電力を、交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータ５５Ａである。なお、直流駆動可能な負荷を接続する場合は、ＤＣ／ＡＣインバータに代えてＤＣ／ＤＣコンバータを利用できることはいうまでもない。
【００７２】
さらに、図の電源コントローラ５は、電池パック１を充電する電源として、充電用電源６５を接続している。充電用電源６５は、太陽電池等の発電機６６や商用電源６７である。この発電機６６として、太陽電池パネルや風力発電機、潮力発電機、あるいは地熱発電機等の自然エネルギーを利用した自然エネルギー発電機、あるいは燃料電池、ガス発電機等の発電機が利用できる。図においては、発電機６６として太陽電池パネル６６Ａを使用している。また、このような発電機６６に加え、バックアップ用に商用電源６７を付加することもできる。これによって発電機６６で得られる電力が不足する場合や非常時には、商用電源６７を利用して電池パック１を充電できる。さらに、商用電源６７の深夜電力を利用して電池パック１を充電することもできる。
【００７３】
さらに、充電用電源６５と充放電制御部５２との間には、供給される電力を電池パック１の充電に適した電力に変換する入力側電力変換器５６が設けられる。図４の例では、発電機６６である太陽電池パネル６６Ａと充放電制御部５２との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６Ａが接続される。また、商用電源６７と充放電制御部５２との間には、交流１００Ｖを直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ５６Ｂが接続される。これらの入力側電力変換器５６によって、電池パック１を適切な電力で充電できる。なお、このような入力側電力変換器５６を介した電圧変換等による損失を低減するため、スイッチング素子を用いたパルス充電を利用することも可能であることはいうまでもない。
【００７４】
さらに、以上の電源装置は、電池パック１が、電子回路３０で検出した情報を、ラック本体２の電源コントロール５に出力するための通信手段を備えている。図に示す電池パック１は、外装ケース１２の正面側に、コネクタ部１８を設けており、このコネクタ部１８を介して、電源コントローラ５と通信を行うようにしている。さらに、電子回路３０は、電源コントローラ５からの信号を受けて処理を行うこともできる。例えば、異常信号を電池パック１側で検出して電源コントローラ５に送信し、電源コントローラ５側で電源出力の停止や充電の停止を命令するように構成してもよい。コネクタ部１８の入出力の接続は、例えばＲＳ−４２２、ＲＳ−４２３、ＲＳ−４８５、ＵＳＢ等のシリアル接続、パラレル接続、あるいはＬＡＮ等のネットワークを介して電気的、あるいは磁気的、光学的に接続して通信を行うことができる。図４の例では、コネクタ部１８はケーブル２８として光ファイバを接続可能としている。このように情報伝達に光ファイバを利用することで、電池パック１やその他外部から発生した電磁干渉や高周波ノイズ等を、外部の電源コントローラ５や直列に接続されている別の電池パック１等への影響を与える事態を回避できる。また、この電池パック１は、高電圧の出力端子１３を設けた外装ケース１２の背面とは逆側の面である正面に通信用のコネクタ部１８を配置するので、通信用の信号端子を高電圧の出力端子１３から遠ざけて配置して、出力電流の高周波ノイズによる影響を抑制することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１…電池パック
２…ラック本体
３…脱着コネクタ                      ３Ａ…第１コネクタ
３Ｂ…第２コネクタ
４…サブコネクタ                      ４Ａ…電池側コネクタ
４Ｂ…本体側コネクタ
５…電源コントローラ
６…サブコネクタ                      ６Ａ…電池側コネクタ
６Ｂ…本体側コネクタ
７…サブコネクタ                      ７Ａ…電池側コネクタ
７Ｂ…本体側コネクタ
９…直列ユニット
１０…バッテリ
１１…素電池
１２…外装ケース
１３…出力端子                        １３Ａ…挿入部
１４…装着検出端子                    １４Ａ…接触端子
１６…メイン接続端子                  １６Ａ…接触端子
１７…サブ接続端子                    １７Ａ…接触端子
１８…コネクタ部
１９…位置決め鍔部
２０…収納スペース
２１…接続プレート
２２…対向面
２３…入力端子                        ２３Ａ…接続リング部
２３Ｂ…接続部
２４…連結端子                        ２４Ａ…コネクタ端子
２５…ショート回路
２６…側壁
２７…支持プレート
２８…ケーブル
２９…接続リード
３０…電子回路
３１…シャットダウン回路
３２…プルアップ抵抗
３３…出力ライン
３４…検出ライン
３５…レギュレータ回路
３６…ショート回路
３７…ショート回路
３９…温度センサ
４２…プルアップ抵抗
４３…電源
４４…検出ライン
４６…メイン脱着検出端子              ４６Ａ…コネクタ端子
４７…サブ脱着検出端子                ４７Ａ…コネクタ端子
５０…制御回路
５１…メインスイッチ
５２…充放電制御部
５３…放電スイッチ
５４…充電スイッチ
５５…出力側電力変換器                ５５Ａ…ＤＣ／ＡＣインバータ
５６…入力側電力変換器                ５６Ａ…ＤＣ／ＤＣコンバータ
５６Ｂ…ＡＣ／ＤＣコンバータ
５７…入力ライン
６１…負荷
６２…外部機器
６５…充電用電源
６６…発電機                          ６６Ａ…太陽電池パネル
６７…商用電源
【図１】
2012132134.tif 000003
【図２】
2012132134.tif 000004
【図３】
2012132134.tif 000005
【図４】
2012132134.tif 000006
【図５】
2012132134.tif 000007
【図６】
2012132134.tif 000008
【図７】
2012132134.tif 000009
【図８】
2012132134.tif 000010
【図９】
2012132134.tif 000011
【図１０】
2012132134.tif 000012
【図１１】
2012132134.tif 000013
【図１２】
2012132134.tif 000014
【国際調査報告】
2012132134.tif 000015
2012132134.tif 000016
2012132134.tif 000017
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