(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に電力を給電する給電システムであって、
前記移動体が接続される接続手段と、
受電する交流電力を直流電力に変換する電力生成手段と、
前記電力生成手段により生成される電力を充電する充電手段と、
前記電力生成手段から出力される電力と前記充電手段から出力される電力を前記移動体に給電するように前記接続手段に接続される前記移動体と前記電力生成手段と前記充電手段とを接続する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記接続手段に前記移動体が接続されているか否かを判断し、
前記接続手段に前記移動体が接続されていない場合、前記電力生成手段から出力される電力を前記充電手段に充電するように前記電力生成手段と前記充電手段とを接続し、
前記接続手段に前記移動体が接続されている場合、前記電力生成手段から出力される電力と前記充電手段の電力を前記移動体に給電するように前記接続手段に接続される前記移動体と前記電力生成手段と前記充電手段とを接続し、
前記制御手段は、
前記接続手段に前記移動体が接続されていない場合、前記電力生成手段と前記充電手段とを並列に接続し、
前記接続手段に前記移動体が接続されている場合、前記電力生成手段と前記充電手段とを直列に接続し、直列に接続された前記電力生成手段及び前記充電手段を前記移動体と並列に接続する、
ことを特徴とする給電システム。
【請求項２】
移動体に電力を給電する給電システムであって、
前記移動体が接続される接続手段と、
受電する交流電力を直流電力に変換する電力生成手段と、
前記電力生成手段により生成される電力を充電する充電手段と、
前記電力生成手段から出力される電力と前記充電手段から出力される電力を前記移動体に給電するように前記接続手段に接続される前記移動体と前記電力生成手段と前記充電手段とを接続する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記接続手段に前記移動体が接続されているか否かを判断し、
前記接続手段に前記移動体が接続されていない場合、前記電力生成手段から出力される電力を前記充電手段に充電するように前記電力生成手段と前記充電手段とを接続し、
前記接続手段に前記移動体が接続されている場合、前記電力生成手段から出力される電力と前記充電手段の電力を前記移動体に給電するように前記接続手段に接続される前記移動体と前記電力生成手段と前記充電手段とを接続し、
前記充電手段は、直流電力を充電する複数の二次電池を具備し、
前記制御部は、
前記接続手段に前記移動体が接続されていない場合、前記電力生成手段と前記複数の二次電池とを並列に接続し、
前記接続手段に前記移動体が接続されている場合、前記電力生成手段と前記複数の二次電池とを直列に接続し、直列に接続された前記電力生成手段及び前記複数の二次電池を前記移動体と並列に接続する、
ことを特徴とする給電システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記複数の二次電池の中から充電を行う二次電池を選択し、選択した二次電池に対して充電を行うように、前記電力生成手段と前記複数の二次電池とを接続する、
ことを特徴とする請求項２に記載の給電システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記接続手段における電流を検知することにより、前記接続手段に前記移動体が接続されているか否かを判断することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の給電システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記接続手段における電位差を検知することにより、前記接続手段に前記移動体が接続されているか否かを判断することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の給電システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記移動体に給電を開始してから予め設定される時限情報に対応する時間が経過したことを検知する場合、前記移動体に対する給電を終了することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の給電システム。
【請求項７】
前記制御手段は、予め設定される電力量を前記移動体に給電したことを検知する場合、前記移動体に対する給電を終了することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の給電システム。
【請求項８】
前記充電手段に流れる電流を制御する電流制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の給電システム。
【請求項９】
前記充電手段は、出力する電圧を昇降圧する電圧昇降手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の給電システム。
【請求項１０】
前記電力生成手段は、出力する直流電流を制御する電流制御手段を具備することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の給電システム。
【請求項１１】
前記電力生成手段は、
交流電力を生成する電源手段と、
直流電力を交流電力に変換する変換手段と、
を具備し、
前記電力生成手段は、前記充電手段または前記移動体が備える二次電池から出力される直流電力を前記変換手段により交流電力に変換し、交流電力を前記電源手段に供給する、
ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の給電システム。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記移動体のエネルギー効率及び移動距離に基づいて電力量を算出し、前記算出した電力量を記憶し、記憶している電力量に基づいて前記移動体に給電する電力量を制御することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、二次電池を備える移動体の給電を行う給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池の技術開発に伴い、大容量化が進んでいる。大容量を有する二次電池は、例えば、電気車、電気バス、及び電気自動車などの移動体に搭載される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、電力を受電し、受電した電力を蓄える事ができる二次電池を備える電気車両が記載されている。この電気車両は、二次電池の充放電を制御することにより、モータを駆動する。このように、二次電池によりモータを駆動することができる電気車両は、架線などの存在しない区間であっても走行することが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４８５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、二次電池は、容量に応じて充電に要する時間が長くなる。即ち、二次電池が大容量である場合、充電に時間がかかるという問題がある。
【０００６】
二次電池に流す電流を大きくすることにより、大容量の二次電池に短い時間で充電することが可能になる。即ち、二次電池の電流の許容量内で最大の電流を二次電池に流すことにより、二次電池に電力を急速に充電することが出来る。
【０００７】
しかし、二次電池を急速に充電する給電システムは、大型、高コストになるという問題がある。また、上記の給電システムは、電力系統に対する負担が大きくなる。この為、近隣に、電力系統に関する影響を与える可能性があるという問題がある。また、給電システムの待機時間が長くなるため、稼働率が低くなる。
【０００８】
そこで、本発明の一形態における目的は、小型、且つ低コストで、移動体が備える二次電池に急速充電することができる給電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る給電システムは、移動体に電力を給電する給電システムであって、前記移動体が接続される接続手段と、受電する交流電力を直流電力に変換する電力生成手段と、前記電力生成手段により生成される電力を充電する充電手段と、前記電力生成手段から出力される電力と前記充電手段から出力される電力を前記移動体に給電するように前記接続手段に接続される前記移動体と前記電力生成手段と前記充電手段とを接続する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記接続手段に前記移動体が接続されているか否かを判断し、前記接続手段に前記移動体が接続されていない場合、前記電力生成手段から出力される電力を前記充電手段に充電するように前記電力生成手段と前記充電手段とを接続し、前記接続手段に前記移動体が接続されている場合、前記電力生成手段から出力される電力と前記充電手段の電力を前記移動体に給電するように前記接続手段に接続される前記移動体と前記電力生成手段と前記充電手段とを接続し、前記制御手段は、前記接続手段に前記移動体が接続されていない場合、前記電力生成手段と前記充電手段とを並列に接続し、前記接続手段に前記移動体が接続されている場合、と前記電力生成手段と前記充電手段とを直列に接続し、直列に接続された前記電力生成手段及び前記充電手段を前記移動体と並列に接続する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の一形態によれば、小型、且つ低コストで、移動体が備える二次電池に急速充電することができる給電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る給電システムの構成例について説明する為の説明図である。
【図２】図２は、図１に示す給電システムの他の構成例について説明する為の説明図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係る給電システムの構成例について説明する為の説明図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施形態に係る給電システムの構成例について説明する為の説明図である。
【図５】図５は、本発明の第４の実施形態に係る給電システムの構成例について説明する為の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る給電システムについて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る給電システムの構成例について説明する為の説明図である。  
給電システム２０は、電力系統１、受電用遮断器２、整流器３、充電用遮断器４及び５、放電用遮断器６、限流リアクトル７、二次電池８、給電用遮断器９、及びき電線１０などを備える。
【００１４】
また、き電線１０に接続される移動体１１は、受電装置１２、電流制御要素１３、及び二次電池１４を備える。
【００１５】
電力系統１は、交流電力を供給する。受電用遮断器２は、電力系統１と整流器３との間に接続される。電力系統１の電力は、受電用遮断器２を介して整流器３に供給される。
【００１６】
整流器３は、交流電力を直流電力に整流する。即ち、電力系統１及び整流器３は、直流電力を生成する電力生成手段として機能する。電力系統１は、交流電力を生成する電源として機能する。また、整流器３は、交流電力を直流電力に変換する変換手段として機能する。
【００１７】
整流器３の出力側には、充電用遮断器４、充電用遮断器５、放電用遮断器６、及び限流リアクトル７が接続される。またさらに、二次電池８が充電用遮断器５と限流リアクトル７との間に接続される。二次電池８は、電力を充電することが出来る充電手段である。
【００１８】
さらに、整流器３の出力側には、給電用遮断器９が接続される。給電用遮断器９は、き電線１０に接続される。き電線１０は、移動体１１が接続される接続手段である。き電線１０は、移動体１１の受電装置１２と接続することが出来る。即ち、き電線１０は、移動体１１に電力を給電する給電スポットとして機能する。
【００１９】
例えば、電車、または電気バスなどの移動体１１は、受電装置１２によりき電線１０から受電した電力を二次電池１４に給電する。電流制御要素１３は、二次電池１４の仕様に合わせて受電装置１２によりき電線１０から受電した電力を制御する。
【００２０】
また、給電システム２０は、上記の各遮断機を切り替える制御を行う制御部２１をさらに備える。制御部２１は、給電システム２０内の各部の動作及び接続を制御する制御手段である。
【００２１】
例えば、き電線１０に受電装置１２が接続されていない場合、即ち、移動体１１が給電スポットに存在しない場合、制御部２１は、充電モードに移行する。
【００２２】
制御部２１は、充電モードに移行する場合、充電用遮断器４及び充電用遮断器５を投入する。さらに、制御部２１は、放電用遮断器６及び給電用遮断器９を開放する。この場合、整流器３と限流リアクトル７と二次電池８とが直列に接続される。これにより、給電システム２０は、二次電池８に充電を行う。
【００２３】
また、例えば、き電線１０に受電装置１２が接続されている場合、即ち、移動体１１が給電スポットに存在する場合、制御部２１は、給電モードに移行する。
【００２４】
制御部２１は、給電モードに移行する場合、充電用遮断器４及び充電用遮断器５を開放する。さらに、制御部２１は、放電用遮断器６及び給電用遮断器９を投入する。この場合、整流器３と限流リアクトル７と二次電池８と移動体１１とが直列に接続される。即ち、整流器３の電力と二次電池８の電力とを合わせた電力が移動体１１に給電される。この結果、移動体１１は、大きな電力を受電することが出来る。
【００２５】
また、制御部２１は、給電システム２０およびき電線１０において地絡・短絡事故が発生する場合、充電用遮断器４、放電用遮断器６、または給電用遮断器９をトリップさせる。上記したように、回路に電流の急増を抑制する限流リアクトル７が接続されている為、給電システム２０は、給電システム２０及び移動体１１を保護することができる。
【００２６】
なお、制御部２１は、図示しないセンサなどを用いて給電スポットに移動体１１が存在するか否かを判定する。しかし、給電スポットに移動体１１が存在するか否かを判定する為の構成は、この構成に限定されない。例えば、給電用遮断器９を常に投入し、制御部２１により給電用遮断器９に電流が流れたか否かを判定することにより、給電スポットに移動体１１が存在するか否かを判定する構成であってもよい。
【００２７】
給電用遮断器９を常に投入する状態において、移動体１１が給電スポットに存在する場合、電流が給電用遮断器９を流れる。即ち、制御部２１は、給電用遮断器９に電流が流れる場合、給電スポットに移動体１１が存在すると判定する。この場合、制御部２１は、給電モードに移行する。
【００２８】
また、給電用遮断器９を常に投入する状態において、移動体１１が給電スポットに存在しない場合、給電用遮断器９を流れる電流は存在しない。即ち、制御部２１は、給電用遮断器９に電流が流れない場合、給電スポットに移動体１１が存在しないと判定する。この場合、制御部２１は、充電モードに移行する。
【００２９】
また、移動体１１は、給電スポットに到着する場合、電流制御要素１３により微小量の充電動作を行う。これにより、給電システム２０は、確実、且つ安全に充電モードから給電モードに移行することができる。
【００３０】
また、移動体１１の電流制御要素１３は、受電装置１２により受電する電圧を検知することにより、給電システム２０のモードが充電モードから給電モードに切り替わることを検知する。
【００３１】
給電システム２０のモードが充電モードから給電モードに切り替わることを検知する場合、電流制御要素１３は、充電量を予め設定される値に制御する。即ち、電流制御要素１３は、二次電池１４に充電を行うのに適した電流量に制御する。
【００３２】
また、例えば、制御部２１は、給電用遮断器９を常に開放し、給電用遮断器９の両端子間の電位差に基づいて給電スポットに移動体１１が存在するか否かを判定する構成であってもよい。
【００３３】
給電用遮断器９を常に開放する状態において、移動体１１が給電スポットに存在する場合の給電用遮断器９の両端子間の電位差は、移動体１１が給電スポットに存在しない場合の給電用遮断器９の両端子間の電位差より小さい。制御部２１は、電位差に予め閾値を設定することにより、給電スポットに移動体１１が存在するか否かを判定する。
【００３４】
即ち、制御部２１は、給電用遮断器９の両端子間の電位差が閾値より小さい場合、給電スポットに移動体１１が存在すると判定する。この場合、制御部２１は、給電モードに移行する。
【００３５】
また、制御部２１は、給電用遮断器９の両端子間の電位差が閾値より大きい場合、給電スポットに移動体１１が存在しないと判定する。この場合、制御部２１は、充電モードに移行する。
【００３６】
またさらに、制御部２１は、給電用遮断器９を常に投入し、き電線１０とアースとの電位差に基づいて給電スポットに移動体１１が存在するか否かを判定する構成であってもよい。
【００３７】
給電用遮断器９を常に投入する状態において、移動体１１が給電スポットに存在する場合のき電線１０とアースとの電位差は、移動体１１が給電スポットに存在しない場合のき電線１０とアースとの電位差より大きい。制御部２１は、電位差に予め閾値を設定することにより、給電スポットに移動体１１が存在するか否かを判定する。
【００３８】
即ち、制御部２１は、き電線１０とアースとの電位差が閾値より大きい場合、給電スポットに移動体１１が存在すると判定する。この場合、制御部２１は、給電モードに移行する。
【００３９】
また、制御部２１は、き電線１０とアースとの電位差が閾値より小さい場合、給電スポットに移動体１１が存在しないと判定する。この場合、制御部２１は、充電モードに移行する。
【００４０】
制御部２１は、移動体１１の二次電池１４の充電が完了する場合、給電システム２０を給電モードから充電モードに戻す。即ち、制御部２１は、移動体１１の二次電池１４の充電量が予め設定される充電量に達する場合、または、移動体１１が給電スポットを離れる場合、給電システム２０を給電モードから充電モードに戻す。
【００４１】
移動体１１の電流制御要素１３は、二次電池１４に対する充電を停止する場合、二次電池１４に流れる電流の減衰、及び遮断を行う。例えば、給電システム２０の制御部２１は、給電用遮断器９に流れる電流を検知する。制御部２１は、検知した電流値が予め設定される値より小さくなる場合、給電システム２０を給電モードから充電モードに戻す。
【００４２】
また、例えば、制御部２１は、時間に応じてモードを切り替える構成であってもよい。制御部２１は、予め設定される時限情報を有する。時限情報は、例えば時刻、または充電モードから給電モードに切り替えてからの経過時間に対応する。
【００４３】
時刻に基づいて制御を行う場合、制御部２１は、予め設定される時刻において給電システム２０を給電モードから充電モードに戻す。また、経過時間に基づいて制御を行う場合、制御部２１は、充電モードから給電モードに切り替えてからの経過時間をカウントする。制御部２１は、カウントした時間が予め設定される時間を超える場合、給電システム２０を給電モードから充電モードに戻す。
【００４４】
また、制御部２１は、予め設定される電力量を移動体１１に給電した場合にモードを切り替える構成であってもよい。例えば、給電システム２０がある経路に複数設置される場合、制御部２１は、移動体１１のエネルギー効率、給電スポット間の距離などに基づいて、移動体１１が次の給電スポットに移動する為に要する電力量を予め算出する。
【００４５】
給電システム２０制御部２１は、移動体１１が次の給電スポットに到達する為に必要な電力量を記憶する。さらに、制御部２１は、記憶している電力量に応じて給電モードと充電モードとを切り替えることにより、二次電池８に充電する電力量を制御する。これにより、移動体１１の二次電池１４に充電する電力量を適量に保つことができる。
【００４６】
また、制御部２１は、二次電池８に通常と同様に充電を行い、記憶している電力量に応じて給電モードと充電モードとを切り替えることにより、移動体１１に給電する電力量を制御する構成であってもよい。
【００４７】
即ち、制御部２１は、記憶している電力量を移動体１１に給電したと判断した場合、給電システム２０を給電モードから充電モードに戻す。この処理を、各給電スポットにおいて行うことにより、効率良く移動体１１の二次電池１４に充電をすることができる。
【００４８】
上記した構成によると、電源系統１の容量を抑えることができる為、小型、且つ低コストを実現することが出来る。例えば、図１に示す構成において、電力系統１の電圧を２１０Ｖであると仮定する場合、整流器３の出力電圧および二次電池８の充電電圧は、それぞれ２８０Ｖである。即ち、この構成によると、移動体１１に対して５６０Ｖの電圧を給電することができる。これにより、移動体１１の二次電池１４は、５６０Ｖの電力を充電することが出来る。
【００４９】
二次電池８が給電システム２０内に存在しない場合、同じ電力を移動体１１に与えるためには、電力系統１の電圧をより大きくする必要がある。電力系統１の電圧を大きくする場合、コスト及び設置容量が嵩む。しかし、上記したように、二次電池８を接続することにより、電圧の低い電力系統１を用いて高電圧を移動体１１に給電することができる。この結果、小型、且つ低コストで、移動体の二次電池に急速充電することができる給電システムを提供することができる。
【００５０】
なお、充電用遮断器４、充電用遮断器５、放電用遮断器６、限流リアクトル７、及び二次電池８を１組の二次電池システムとする場合、給電システム２０は、上記の実施形態では、１組の整流器３と、１組の二次電池システムとを備える構成として説明した。しかし、給電システム２０は、上記の構成に限定されない。給電システム２０は、１組の整流器３と、複数組の二次電池システムとを備える構成であってもよい。
【００５１】
図２は、図１に示す給電システムの他の構成例について説明する為の説明図である。図２に示す例によると、給電システム２０は、２組の二次電池システムを備える。
【００５２】
制御部２１は、給電システム２０を充電モードに移行する場合、２組の二次電池システムの充電用遮断器４及び充電用遮断器５をそれぞれ投入する。さらに、制御部２１は、２組の二次電池システムの放電用遮断器６と、給電用遮断器９とを開放する。この場合、整流器３に対して２つの二次電池８が並列に接続される。給電システム２０は、各二次電池８に充電を行う。
【００５３】
また、制御部２１は、給電システム２０を給電モードに移行する場合、２組の二次電池システムの充電用遮断器４及び充電用遮断器５をそれぞれ開放する。さらに、制御部２１は、２組の二次電池システムの放電用遮断器６と、給電用遮断器９とを投入する。この場合、整流器３と２つの二次電池８と移動体１１とが直列に接続される。即ち、整流器３の電力と２つの二次電池８の電力とを合わせた電力が移動体１１に給電される。この結果、移動体１１は、より大きな電力を受電することが出来る。
【００５４】
上記の構成により、例えば、移動体１１の二次電池１４の定格電圧が、電力系統１の整流電圧の２倍以上であっても、給電を行うことができる。
【００５５】
また、この場合、制御部２１は、各充電用遮断器４及び５を切り替えることにより、特定の二次電池８にのみ充電を行うことができる。これにより、例えば、制御部２１は、まず第１の二次電池８に充電を行い、第１の二次電池８の充電が完了した後に、第２の二次電池８に充電を行うことができる。この結果、給電システム２０は、各二次電池の充電量を柔軟に制御することができる。
【００５６】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る給電システムの構成例について説明する為の説明図である。第１の実施形態と同様の構成には、同じ参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５７】
図３に示す給電システム２０は、充電用遮断器４の代わりに半導体スイッチ１５、放電用遮断器６の代わりに半導体スイッチ１６を備える点が第１の実施形態と異なる。
【００５８】
半導体スイッチ１５、及び半導体スイッチ１６は、例えば、Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＩＧＢＴ）などの自己消孤能力を持つスイッチにより構成される。半導体スイッチ１５、及び半導体スイッチ１６は、二次電池８に流れる電流を制御する電流制御手段として機能する。
【００５９】
制御部２１は、給電システム２０が充電モードである場合、充電用遮断器５を投入する。また、制御部２１は、半導体スイッチ１５および１６のオンオフ時間の比率を調整することにより、限流リアクトル７に流れる電流を調整し、二次電池８に充電する充電量を制御する。
【００６０】
また、制御部２１は、給電システム２０が給電モードである場合、充電用遮断器５を開放し、給電用遮断器９を投入する。また、制御部２１は、半導体スイッチ１５を常時オフに制御する。さらに、制御部２１は、半導体スイッチ１６を常時オンに制御する。これにより、整流器３と二次電池８と限流リアクトル７と移動体１１とが直列に接続される。即ち、整流器３の電力と二次電池８の電力とを合わせた電力が移動体１１に給電される。
【００６１】
上記の構成によると、給電システム２０は、二次電池８の充放電量を確実に制御することができる。これにより、給電システム２０は、二次電池８の残量の管理を容易に行う事ができる。
【００６２】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る給電システムの構成例について説明する為の説明図である。第１の実施形態と同様の構成には、同じ参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６３】
図４に示す給電システム２０は、限流リアクトル７と充電用遮断器４と放電用遮断器６との間に接続される半導体スイッチ１５、限流リアクトル７と充電用遮断器５と半導体スイッチ１５との間に接続される半導体スイッチ１６、及び、充電用遮断器５に並列に接続される昇圧用フィルタコンデンサ１７を備える点が第１の実施形態と異なる。昇圧用フィルタコンデンサ１７は、移動体１１に給電する電圧を昇降圧することができる電圧昇降手段である。
【００６４】
例えば、充電用遮断器４、放電用遮断器６、半導体スイッチ１５、半導体スイッチ１６、限流リアクトル７、及び昇圧用フィルタコンデンサ１７などにより、移動体１１に給電する電圧を昇圧する昇圧回路が構成される。
【００６５】
給電システム２０が充電モードである場合、制御部２１は、充電用遮断器４および充電用遮断器５を投入する。また、制御部２１は、半導体スイッチ１５および１６のオンオフ時間の比率を調整することにより、限流リアクトル７に流れる電流を調整し、二次電池８に充電する充電量を制御する。
【００６６】
給電システム２０が給電モードである場合、制御部２１は、充電用遮断器４および充電用遮断器５を開放する。また、制御部２１は、放電用遮断器６と給電用遮断器９とを投入する。さらに、制御部２１は、半導体スイッチ１５、及び半導体スイッチ１６のオンオフ時間を制御することにより、昇圧用フィルタコンデンサ１７の両端の電圧を制御する。
【００６７】
この構成によると、給電システム２０は、整流器３の電力と、二次電池８の電力と、昇圧用フィルタコンデンサ１７の電力とを合わせた電力を移動体１１に給電することができる。
【００６８】
また、給電システム２０は、昇圧用フィルタコンデンサ１７の両端の電圧を制御することにより、移動体１１に給電する電圧を可変することができる。即ち、給電システム２０は、移動体１１に給電する電圧を、移動体１１の二次電池１４に合わせる事ができる。この場合、移動体１１の電流制御要素１３を省略することが出来る。
【００６９】
なお、図４に示す給電システム２０は、電力系統１または整流器３などに異常が生じる場合であっても移動体１１に電力を給電することができる。給電システム２０は、電力系統１または整流器３が動作しない場合、充電用遮断器４及び放電用遮断器６を投入し、半導体スイッチ１５及び１６をオンオフ動作する。これにより給電システム２０は、二次電池８の電圧を昇圧させる。この結果、給電システム２０は、高電圧の電力を移動体１１に給電することができる。
【００７０】
図５は、本発明の第４の実施形態に係る給電システムの構成例について説明する為の説明図である。第１の実施形態と同様の構成には、同じ参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７１】
図５に示す給電システム２０は、整流器３の代わりに可変整流器１８を備える点が第１の実施形態と異なる。可変整流器１８は、出力する直流電流を制御する電流制御手段として機能する。可変整流器１８は、例えば、サイリスタ整流器、または、自己消孤素子を備えるＰｕｌｓｅ−Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＰＷＭ）整流器などにより構成される。
【００７２】
給電システム２０が充電モードである場合、制御部２１は、充電用遮断器４および充電用遮断器５を投入する。また、制御部２１は、可変整流器１８の出力を調整することにより、限流リアクトル７に流れる電流を調整し、二次電池８に充電する充電量を制御する。
【００７３】
給電システム２０が給電モードである場合、制御部２１は、充電用遮断器４および充電用遮断器５を開放する。また、制御部２１は、放電用遮断器６と給電用遮断器９とを投入する。さらに、制御部２１は、可変整流器１８の出力を制御することにより、移動体１１に給電する電力を制御する。
【００７４】
この構成によると、給電システム２０は、可変整流器１８から出力される電力と、二次電池８の電力とを合わせた電力を移動体１１に給電することができる。
【００７５】
この場合も、給電システム２０は、可変整流器１８の出力を調整することにより移動体１１に給電する電力を制御する事ができる。即ち、給電システム２０は、移動体１１に給電する電圧を、移動体１１の二次電池１４の仕様に合わせる事ができる。この場合、移動体１１の電流制御要素１３を省略することが出来る。
【００７６】
また、可変整流器１８は、回生機能を備えていても良い。可変整流器１８は、受電する直流電力を交流電力に変換する変換手段である。可変整流器１８が回生機能を備える場合、可変整流器１８は、給電システム２０の二次電池８の電力を交流に変換する。
【００７７】
またさらに、可変整流器１８は、移動体１１の二次電池１４の電力を交流に変換することもできる。この結果、例えば、電力系統１において異常が発生した場合であっても、給電システム２０は、電力系統１に接続されている施設に交流電力を供給することが出来る。
【００７８】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００７９】
例えば、二次電池８を２組以上備える構成は、第２乃至第４の実施形態においても実施することが出来る。
【００８０】
また、上記実施形態では、移動体１１に対してき電線１０により電力を給電する構成として説明したがこの構成に限定されない。き電線１０は一例であり、移動体１１の受電装置１２に接続することができる構成であれば、如何なるものであってもよい。
以下に本件出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
移動体に電力を給電する給電システムであって、
前記移動体が接続される接続手段と、
受電する交流電力を直流電力に変換する電力生成手段と、
前記電源により生成される電力を充電する充電手段と、
前記電力生成手段から出力される電力と前記充電手段から出力される電力の和の電力を前記移動体に給電するように前記接続手段に接続される前記移動体と前記電力生成手段と前記充電手段とを接続する制御手段と、
を具備することを特徴とする給電システム。
［２］
前記制御手段は、
前記接続手段に前記移動体が接続されているか否かを判断し、
前記接続手段に前記移動体が接続されていない場合、前記電力生成手段から出力される電力を前記充電手段に充電するように前記電力生成手段と前記充電手段とを接続し、
前記接続手段に前記移動体が接続されている場合、前記電力生成手段から出力される電力と前記充電手段の電力の和の電力を前記移動体に給電するように前記接続手段に接続される前記移動体と前記電力生成手段と前記充電手段とを接続する、
ことを特徴とする［１］に記載の給電システム。
［３］
前記制御手段は、
前記接続手段に前記移動体が接続されていない場合、前記電力生成手段と前記充電手段とを直列に接続し、
前記接続手段に前記移動体が接続されている場合、前記接続手段に接続される前記移動体と前記電力生成手段と前記充電手段とを直列に接続する、
ことを特徴とする［２］に記載の給電システム。
［４］
前記制御手段は、前記接続手段における電流を検知することにより、前記接続手段に前記移動体が接続されているか否かを判断することを特徴とする［２］に記載の給電システム。
［５］
前記制御手段は、前記接続手段における電位差を検知することにより、前記接続手段に前記移動体が接続されているか否かを判断することを特徴とする［２］に記載の給電システム。
［６］
前記制御手段は、前記移動体に給電を開始してから予め設定される時限情報に対応する時間が経過したことを検知する場合、前記移動体に対する給電を終了することを特徴とする［２］に記載の給電システム。
［７］
前記制御手段は、予め設定される電力量を前記移動体に給電したことを検知する場合、前記移動体に対する給電を終了することを特徴とする［２］に記載の給電システム。
［８］
前記充電手段に流れる電流を制御する電流制御手段をさらに具備することを特徴とする［２］に記載の給電システム。
［９］
前記充電手段は、出力する電圧を昇降圧する電圧昇降手段をさらに具備することを特徴とする［２］に記載の給電システム。
［１０］
前記電力生成手段は、出力する直流電流を制御する電流制御手段を具備することを特徴とする［２］に記載の給電システム。
［１１］
前記電力生成手段は、
交流電力を生成する電源手段と、
直流電力を交流電力に変換する変換手段と、
を具備し、
前記電力生成手段は、前記充電手段または前記移動体が備える二次電池から出力される直流電力を前記変換手段により交流電力に変換し、交流電力を前記電源手段に供給する、
ことを特徴とする［２］に記載の給電システム。
［１２］
前記充電手段は、直流電力を充電する複数の二次電池を具備し、
前記制御部は、
前記接続手段に前記移動体が接続されていない場合、前記電力生成手段と前記複数の二次電池とを並列に接続し、
前記接続手段に前記移動体が接続されている場合、前記接続手段に接続される前記移動体と前記電力生成手段と前記複数の二次電池とを直列に接続する、
ことを特徴とする［２］に記載の給電システム。
［１３］
前記制御手段は、前記複数の二次電池の中から充電を行う二次電池を選択し、選択した二次電池に対して充電を行うように、前記電力生成手段と前記複数の二次電池とを接続する、
ことを特徴とする［１２］に記載の給電システム。
［１４］
前記制御手段は、前記移動体のエネルギー効率及び移動距離に基づいて電力量を算出し、前記算出した電力量を記憶し、記憶している電力量に基づいて前記移動体に給電する電力量を制御することを特徴とする［２］に記載の給電システム。
【符号の説明】
【００８１】
１…電力系統、２…受電用遮断器、３…整流器、４…充電用遮断器、５…充電用遮断器、６…放電用遮断器、７…限流リアクトル、８…二次電池、９…給電用遮断器、１０…き電線、１１…移動体、１２…受電装置、１３…電流制御要素、１４…二次電池、１５…半導体スイッチ、１６…半導体スイッチ、１７…昇圧用フィルタコンデンサ、１８…可変整流器、２０…給電システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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