(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設備蓄電池と、
商用系統電源から交流電力を取り込んで、この交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、
受電端子が前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力端子に接続されており、受電した直流電力の電圧を制御して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
スイッチ切替動作をすることにより、設備蓄電池充電モードでは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力された直流電力を、前記設備蓄電池に送り、車載バッテリ充電モードでは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力された直流電力を、電気自動車の車載バッテリに送ることを目的とするスイッチと、
アノードが前記設備蓄電池に電気的に接続され、カソードが前記ＡＣ／ＤＣコンバータの前記出力端子及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記受電端子に電気的に接続されたダイオードと、
を有することを特徴とする電気自動車用充電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車用充電設備について、電気自動車用充電設備に備える蓄電池の容量低減と部品故障率の低減ができるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー制約の高まりや地球温暖化対策の観点から、エネルギー効率が高くＣＯ2排出量が少ない電気自動車が注目されている。電気自動車には、駆動源となるモータと、電源となる車載バッテリと、モータ制御装置等が備えられている。電気自動車は、モータ制御装置により、モータに供給する電力を制御することによって走行する。
このような電気自動車の車載バッテリは、外部電力で充電することが必要であるため、充電設備を必要とする。
【０００３】
充電設備は、交流の商用系統電源から交流電力を取り込み、この交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を電気自動車の車載バッテリに給電して充電を行う。
【０００４】
充電器としては、一般家庭用電源と同じ交流電源（単相１００Ｖ、あるいは単相２００Ｖ）を用いて長時間（例えば約７〜２１時間）をかけて充電する普通充電器と、高い電力（例えば３０〜５０ｋＷ）を用いて短時間（例えば約１５〜３０分）で充電をする急速充電器とがある。
【０００５】
普通充電器では、低容量の受電契約でも設置できるが、充電に時間を要する。
一方、急速充電器では、大容量の受電契約が必要であるが、短時間で充電ができる。
【０００６】
電気自動車の普及に伴い、短時間での充電ニーズに対応するため、急速充電器のインフラを整える必要があると考えられる。
そこで、商用系統電源側に対する負荷の平準化を図りながら、急速充電することができる急速充電設備が開発され、特許出願がされている。
【０００７】
ここで、図２を参照して、商用系統電源側に対する負荷の平準化を図りながら急速充電をすることができる、先に出願されている従来の急速充電設備の一例を説明する。
【０００８】
図２に示す電気自動車用充電設備１０は、電気自動車１に搭載されている車載バッテリ２を急速充電する充電設備である。
この電気自動車用充電設備１０は、整流器１１と、スイッチ１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、スイッチ１４と、設備蓄電池１５を主要部材として有している。
【０００９】
電気自動車用充電設備１０の整流器１１は、交流の商用系統電源３から交流電力を取り込み、取り込んだ交流電力を直流電力に変換して出力する。
【００１０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、設備蓄電池１５の充電をする設備蓄電池充電モードでは、入力される直流電力の電圧を、設備蓄電池１５を充電するのに適した電圧に変換して直流電力を出力し、一方、車載バッテリ２の充電をする車載バッテリ充電モードでは、入力される直流電力の電圧を、車載バッテリ２を充電するのに適した電圧に変換して直流電力を出力する。
【００１１】
スイッチ１２及びスイッチ１４は、制御装置（図示省略）の制御に基づき、設備蓄電池充電モードでは、図２において実線で示す状態のスイッチング状態に投入され、一方、車載バッテリ充電モードでは、図２において点線で示すスイッチング状態に投入される。
【００１２】
設備蓄電池充電モードでは、スイッチ１２及びスイッチ１４が、図２において実線で示すスイッチング状態に投入される。
そして整流器１１から出力されスイッチ１２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１３に送られた直流電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３により、設備蓄電池１５の充電に適した直流電圧に変換される。この直流電圧の電力が、スイッチ１４を介して設備蓄電池１５に供給されて、設備蓄電池１５の充電をすることができる。
【００１３】
電気自動車用充電設備１０は、商用系統電源３からの買電力（受電電力）を抑えて設備蓄電池１５の充電をするため、この電気自動車用充電設備１０は、商用系統電源３に対して低負荷な設備となり、負荷の平準化を図ることができる。特に、電気需要の少ない深夜等において、設備蓄電池１５の充電をするようにしておけば、更に負荷の平準化を促す設備になる。
【００１４】
電気自動車用充電設備１０と電気自動車１との間で通信が行われて、車載バッテリ充電モードになったときには、スイッチ１２及びスイッチ１４が、図２において点線で示す状態のスイッチング状態に投入される。更に出力端子１６に接続された充電ケーブル１７が、電気自動車１の車載バッテリ２に電気的に接続される。
そして、設備蓄電池１５から出力されスイッチ１２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１３に送られた直流電力の電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３により、車載バッテリ２を充電するのに適した電圧に変換される。この直流電圧の電力が、出力端子１６及び充電ケーブル１７を介して車載バッテリ２に供給されて、車載バッテリ２の充電をすることができる。
【００１５】
このように、設備蓄電池１５に充電された電力を高出力で放電するため、車載バッテリ２を短時間で急速充電することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平５−２０７６６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで図２に示す従来の電気自動車用充電設備１０で車載バッテリ２を急速充電する場合には、設備蓄電池１５に充電された電力のみで充電をしている。つまり設備蓄電池１５が車載バッテリ２への唯一の電力供給源となる機器であり、連続充電する場合は設備蓄電池１５の蓄電容量に頼らざるを得ないため、設備蓄電池１５としては大容量の蓄電池が必要である。
このように大容量の設備蓄電池１５が必要であるため、電気自動車用充電設備１０の製造コストが高くなっていた。
【００１８】
また、使用回数に伴い故障（劣化に起因する故障等）の確立が上がるスイッチを２つ使用していたため、その分だけ電気自動車用充電設備１０の故障確率を上げていた。
【００１９】
更に、整流器１１から出力されて、最終的に車載バッテリ２に充電される電力について考慮すると、従来の電気自動車用充電設備１０では、電力ロスが多いという問題がある。
即ち、設備蓄電池充電モードでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３での変換動作により電力がロスすると共に設備蓄電池１５での充電動作により電力がロスし、車載バッテリ充電モードでは、設備蓄電池１５での放電動作により電力がロスすると共にＤＣ／ＤＣコンバータ１３での変換動作により電力がロスする。
結局、従来の電気自動車用充電設備１０は、従来の急速充電器と比較し、定置型の設備蓄電池１５の充放電による電力ロスが発生し電気自動車への充電効率が悪かった。
【００２０】
本発明は、上記従来技術に鑑み、蓄電池容量の低減ができ、しかも従来技術と比較して故障率が低く充電効率の高い、電気自動車用充電設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決する本発明の電気自動車用充電設備の構成は、
設備蓄電池と、
商用系統電源から交流電力を取り込んで、この交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、
受電端子が前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力端子に接続されており、受電した直流電力の電圧を制御して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
スイッチ切替動作をすることにより、設備蓄電池充電モードでは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力された直流電力を、前記設備蓄電池に送り、車載バッテリ充電モードでは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力された直流電力を、電気自動車の車載バッテリに送ることを目的としたスイッチと、
アノードが前記設備蓄電池に電気的に接続され、カソードが前記ＡＣ／ＤＣコンバータの前記出力端子及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記受電端子に電気的に接続されたダイオードとを、有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、車載バッテリ充電モードでは、設備蓄電池から出力された直流電力のみならず、ＡＣ／ＤＣコンバータから出力された直流電力も加わって、車載バッテリを充電するため、設備蓄電池の容量を小さくすることができる。
また、従来技術と同容量の設備蓄電池を使用した場合、従来技術では設備蓄電池の放電電力のみで車載バッテリを充電するのに対し、本発明は設備蓄電池と商用系統電源により車載バッテリを充電できるため、車載バッテリを１回充電する際に設備蓄電池から出力される電力量を抑えることができる。この結果、連続して充電することができる電気自動車の台数を、従来技術に比べて増やすことができる。
【００２４】
更に、従来技術に比べて機械的に動作するスイッチの数を減らすことができるため、故障率を低減して信頼性の高い電気自動車用充電設備とすることができる。
【００２５】
また、車載バッテリを充電する際には、設備蓄電池から出力された直流電力に加え、ＡＣ／ＤＣコンバータから出力された直流電力で充電を行うが、ＡＣ／ＤＣコンバータから出力された直流電力は、設備蓄電池を通ることなく、車載バッテリの充電に使用されるため、設備蓄電池での充放電ロスがない。
このため、従来技術と比較して電力ロスが低減し電気自動車への充電効率が向上して省エネルギーになると共に、電気料金の節約ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例に係る電気自動車用充電設備を示す構成図である。
【図２】従来技術に係る電気自動車用充電設備を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例】
【００２８】
図１は、本発明の実施例に係る電気自動車用充電設備２０である。この電気自動車用充電設備２０は、電気自動車１に搭載されている車載バッテリ２を急速充電する充電設備である。
この電気自動車用充電設備２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１と、ダイオード２２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３と、スイッチ２４と、設備蓄電池２５を主要部材として有している。
【００２９】
本実施例に係る電気自動車用充電設備２０は、商用系統電源３からの買電力を抑えるため、低容量の電力で商用系統電源３から受電している。
この電気自動車用充電設備２０のＡＣ／ＤＣコンバータ２１は、交流の商用系統電源３から交流電力を取り込み、取り込んだ交流電力を直流電力に変換して出力する。
【００３０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、その受電端子２３ｉがラインＬ１を介して、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１の出力端子２１ｏに接続されている。
このＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、設備蓄電池２５の充電をする設備蓄電池充電モードでは、受電端子２３ｉから入力される直流電力の電圧を、設備蓄電池２５を充電するのに適した電圧に変換して直流電力を出力し、一方、車載バッテリ２の充電をする車載バッテリ充電モードでは、受電端子２３ｉから入力される直流電力の電圧を、車載バッテリ２を充電するのに適した電圧に変換して直流電力を出力する。
【００３１】
スイッチ２４は、ラインＬ２を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力端子２３ｏに接続されている。
スイッチ２４は、制御装置（図示省略）の制御に基づきスイッチ切替動作をし、設備蓄電池充電モードでは、図１において実線で示すように蓄電用端子２８側に投入され、一方、車載バッテリ充電モードでは、図１において点線で示すように出力端子２６側に投入される。
出力端子２６には充電ケーブル２７が接続されており、この充電ケーブル２７は電気自動車１の車載バッテリ２に電気的に接続される。
蓄電用端子２８は、ラインＬ３を介して、蓄電池２５の入出力端子２５ａに接続されている。
【００３２】
設備蓄電池２５は、その入出力端子２５ａがラインＬ４，Ｌ１を介して、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１の出力端子２１ｏ及びＤＣ／ＤＣコンバータ２３の受電端子２３ｉに接続されている。
ダイオード２２はラインＬ４に接続されている。即ち、ダイオード２２は、そのアノード２２ａが設備蓄電池２５に電気的に接続され、そのカソード２２ｂがＡＣ／ＤＣコンバータ２１の出力端子２１ｏ及びＤＣ／ＤＣコンバータ２３の受電端子２３ｉに電気的に接続されている。
【００３３】
設備蓄電池充電モードでは、スイッチ２４が、図１において実線で示すスイッチング状態、即ち蓄電用端子２８側に投入される。
そしてＡＣ／ＤＣコンバータ２１から出力されラインＬ１を介してＤＣ／ＤＣコンバータ２３に送られた直流電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３により、設備蓄電池２５の充電に適した直流電圧に変換される。この直流電圧の電力が、スイッチ２４及びラインＬ３を介して設備蓄電池２５に供給されて、設備蓄電池２５の充電をすることができる。
【００３４】
電気自動車用充電設備２０は、商用系統電源３からの買電力（受電電力）を抑えて設備蓄電池２５の充電をするため、この電気自動車用充電設備２０は、商用系統電源３に対して低負荷な設備となり、負荷の平準化を図ることができる。特に、電気需要の少ない深夜等において、設備蓄電池２５の充電をするようにしておけば、更に負荷の平準化を促す設備になる。
【００３５】
電気自動車用充電設備２０と電気自動車１との間で通信が行われて、車載バッテリ充電モードになったときには、スイッチ２４が、図１において点線で示す状態のスイッチング状態、即ち出力端子２６側に投入される。更に出力端子２６に接続された充電ケーブル２７が、電気自動車１の車載バッテリ２に電気的に接続される。
【００３６】
そして、設備蓄電池２５から出力されダイオード２２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ２３に送られた直流電力ＰBとＡＣ／ＤＣコンバータ２１から出力された直流電力ＰGの電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３により、車載バッテリ２を充電するのに適した電圧に変換される。この直流電圧の電力が、出力端子２６及び充電ケーブル２７を介して車載バッテリ２に供給されて、車載バッテリ２の充電をすることができる。
【００３７】
このように、車載バッテリ２の充電を、設備蓄電池２５から出力された直流電力ＰBとＡＣ／ＤＣコンバータ２１から出力された直流電力ＰGで行うことができるため、車載バッテリ２を短時間で急速充電することができる。
しかも、設備蓄電池２５から出力された直流電力ＰBのみならず、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１から出力された直流電力ＰGも加わって、車載バッテリ２を充電するため、買電力を抑えることができ、なおかつ従来技術と比較して設備蓄電池２５の容量が小さくても車載バッテリ２の急速充電をすることができる。
【００３８】
また、従来技術と同容量の設備蓄電池２５を使用した場合、従来技術では設備蓄電池の放電電力のみで車載バッテリを充電するのに対し、本発明は設備蓄電池２５と商用系統電源３により車載バッテリ２を充電できるため、車載バッテリ２を１回充電する際に設備蓄電池２５から出力される電力量を抑えることができる。この結果、連続して充電することができる電気自動車の台数を、従来技術に比べて増やすことができる。
【００３９】
また、１つのスイッチ２４のみを備えるため、従来技術に比べて、機械的に動作する部品点数を削減することができると共に、スイッチ切替動作に伴うスイッチ故障率が低減する。
【００４０】
更に、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１から出力された直流電力ＰGは、設備蓄電池２５を通ることなく、車載バッテリ２の充電に使用されるため、直流電力ＰGについては、設備蓄電池２５での充放電ロスがない。
このため、従来技術と比較して電力ロスが低減し電気自動車への充電効率が向上して省エネルギーになると共に、電気料金の節約ができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  電気自動車
２  車載バッテリ
３  商用系統電源
２０  電気自動車用充電設備
２１  ＡＣ／ＤＣコンバータ
２２  ダイオード
２３  ＤＣ／ＤＣコンバータ
２４  スイッチ
２５  設備蓄電池
２６  出力端子
２７  充電ケーブル
２８  蓄電用端子
【図１】
0005936359.tif 000002
【図２】
0005936359.tif 000003