(57)【要約】【課題】充電装置の効率を向上させると共に、設備容量を削減して、エネルギーロスの低減、コスト削減、設置面積削減を図る。【解決手段】外部蓄電池３０への充電が可能な設備用蓄電池１４と、商用電源８を電源とするＡＣ／ＤＣコンバータ１２と、入力電圧を昇圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた急速充電装置１０を用いて外部蓄電池３０を充電する際に、前記設備用蓄電池１４の出力を、絶縁型とした前記ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の一次側と、二次側の接地側配線２１の両方に供給する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部蓄電池への充電が可能な設備用蓄電池と、商用電源を電源とするＡＣ／ＤＣコンバータと、入力電圧を昇圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた急速充電装置を用いて外部蓄電池を充電する際に、
前記設備用蓄電池の出力を、絶縁型とした前記ＤＣ／ＤＣコンバータの一次側と、二次側の接地側配線の両方に供給することを特徴とする急速充電方法。
【請求項２】
外部蓄電池への充電が可能な設備用蓄電池と、商用電源を電源とするＡＣ／ＤＣコンバータと、入力電圧を昇圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた急速充電装置を用いて外部蓄電池を充電する際に、
前記設備用蓄電池の出力電圧に、絶縁型とした前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を加えて、前記外部蓄電池を充電することを特徴とする急速充電方法。
【請求項３】
前記外部蓄電池への供給電圧を、前記設備用蓄電池の電圧と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータによって昇圧された電圧の合計電圧とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の急速充電方法。
【請求項４】
前記外部蓄電池への充電中は、前記商用電源の使用を止めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の急速充電方法。
【請求項５】
前記設備用蓄電池及び／又は前記ＤＣ／ＤＣコンバータに、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力も供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の急速充電方法。
【請求項６】
外部蓄電池への充電が可能な設備用蓄電池と、
商用電源を電源とするＡＣ／ＤＣコンバータと、
入力電圧を昇圧するための、前記設備用蓄電池の出力が、一次側と、二次側の接地側配線の両方に接続されている絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備えたことを特徴とする急速充電装置。
【請求項７】
外部蓄電池への充電が可能な設備用蓄電池と、
商用電源を電源とするＡＣ／ＤＣコンバータと、
入力電圧を昇圧するための、二次側の接地側配線が前記設備用蓄電池に接続されている絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備えたことを特徴とする急速充電装置。
【請求項８】
前記外部蓄電池への供給電圧が、前記設備用蓄電池の電圧と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータによって昇圧された電圧の合計電圧とされていることを特徴とする請求項６又は７に記載の急速充電装置。
【請求項９】
前記外部蓄電池への充電中は、前記商用電源の使用を止めるようにされていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の急速充電装置。
【請求項１０】
前記設備用蓄電池及び／又は前記ＤＣ／ＤＣコンバータに、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力も供給するようにされていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の急速充電装置。
【請求項１１】
外部蓄電池への充電が可能な設備用蓄電池と、
入力電圧を昇圧するための、前記設備用蓄電池の出力が、一次側と、二次側の接地側配線の両方に接続されている絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備えたことを特徴とする急速充電装置。
【請求項１２】
外部蓄電池への充電が可能な設備用蓄電池と、
入力電圧を昇圧するための、二次側の接地側配線が前記設備用蓄電池に接続されている絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備えたことを特徴とする急速充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、急速充電方法及び装置に係り、特に、充電装置側に蓄電池（設備用蓄電池と称する）を設け、電気自動車（Erectric  Vehicle、以下ＥＶ）側に搭載された車載蓄電池等の外部蓄電池に急速充電する際に用いるのに好適な、高い効率及び少ない設備容量で急速充電することが可能な急速充電方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電装置側に電気２重層キャパシタやリチウムイオン蓄電池等の設備用蓄電池を設け、電位差による大電流を用いてＥＶ側に搭載された車載蓄電池等の外部蓄電池に急速充電する技術が考えられている。
【０００３】
例えば特許文献１には、常時は交流電源から整流器と充電器によって直流電力を得て設備用蓄電池を常時充電しておき、電気自動車等の負荷の二次電池からの充電要求時に蓄電池から該充電器によって直流電力を得ることで負荷の蓄電池を充電するようにして、設備用蓄電池の常時充電によって交流電源側に対する負荷の平滑化を図り、受電設備の小容量化及び送配電設備の効率良い利用を可能とすると共に、設備用蓄電池からは電気自動車等に対する急速充電によって短時間の手軽な充電サービスを得ることができるようにすること、及び、充電器を設備用蓄電池に対する常時充電と該蓄電池から電気自動車等の蓄電池への急速充電との制御に共用できるようにして、装置自体の設備効率を高めることが提案されている。
【０００４】
具体的には、図１に示す如く、商用電源８からの交流（ＡＣ）入力電力は、充電装置本体１０のＡＣ／ＤＣコンバータ１２により直流（ＤＣ）に変換され、一旦設備用蓄電池１４に蓄積される。該設備用蓄電池１４の出力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の一次側に入力される。
【０００５】
負荷に動力用蓄電池３０が接続されると、設備用蓄電池１４から出力される電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６により、動力用蓄電池３０の充電に必要な電圧に昇圧されて出力され、負荷（図では動力用蓄電池３０）を充電する。
【０００６】
図において１８はコントローラであり、負荷となる動力用蓄電池３０は、例えば電気自動車（ＥＶ）である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２０７６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、ＤＣ／ＤＣ１６コンバータは通常、変換効率ηが最大でも９５％程度である。また、設備用蓄電池１４に一旦蓄電することによるエネルギーロスは、蓄電池の種類にもよるが、効率の高いものを用いることにより９８％程度となる。
【０００９】
従って、図１に示す方式では、入力交流電力と、負荷を充電するための電力との比である総合効率η２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の一次側に入力される電力が設備用蓄電池１４のみから供給される場合、次式で示され、約８８．４％となる。
η２０＝０.９５×０.９８×０.９５＝０．８８４    …（１）
【００１０】
すなわち、交流入力から得た電力のうち、（１００−８８．４＝）１１．６％が熱となって消費されてしまう。この総合効率が低いことが課題である。
【００１１】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の容量は、当然ながら負荷を充電する際に必要となる電力を供給できるだけの容量を保有することが必要である。例えば、負荷となる動力用蓄電池３０への出力電力が１００ｋＷであるとすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６への入力電力は１０５．３ｋＷ、設備用蓄電池１４の充放電ロスを考慮して設備用蓄電池１４への入力は１０７．４ｋＷとなる。従って、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２への入力電力は１１３．１ｋＷが必要である。よって、上記数値例では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２で１１３．１ｋＷ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６で１００ｋＷの電力容量が必要となる。
【００１２】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、充電装置の効率を向上させると共に、設備容量を削減できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、外部蓄電池への充電が可能な設備用蓄電池と、商用電源を電源とするＡＣ／ＤＣコンバータと、入力電圧を昇圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた急速充電装置を用いて外部蓄電池を充電する際に、前記設備用蓄電池の出力を、絶縁型とした前記ＤＣ／ＤＣコンバータの一次側と、二次側の接地側配線の両方に供給することにより、前記課題を解決したものである。
【００１４】
本発明は、又、外部蓄電池への充電が可能な設備用蓄電池と、商用電源を電源とするＡＣ／ＤＣコンバータと、入力電圧を昇圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた急速充電装置を用いて外部蓄電池を充電する際に、前記設備用蓄電池の出力電圧に、絶縁型とした前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を加えて、前記外部蓄電池を充電することにより、前記課題を解決したものである。
【００１５】
ここで、前記外部蓄電池への供給電圧を、前記設備用蓄電池の電圧と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータによって昇圧された電圧の合計電圧とすることができる。
【００１６】
又、前記外部蓄電池への充電中は、前記商用電源の使用を止めることができる。
【００１７】
又、前記設備用蓄電池及び／又は前記ＤＣ／ＤＣコンバータに、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力も供給することができる。
【００１８】
本発明は、又、外部蓄電池への充電が可能な設備用蓄電池と、商用電源を電源とするＡＣ／ＤＣコンバータと、入力電圧を昇圧するための、前記設備用蓄電池の出力が、一次側と、二次側の接地側配線の両方に接続されている絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えたことを特徴とする急速充電装置を提供するものである。
【００１９】
又、外部蓄電池への充電が可能な設備用蓄電池と、商用電源を電源とするＡＣ／ＤＣコンバータと、入力電圧を昇圧するための、二次側の接地側配線が前記設備用蓄電池に接続されている絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えたことを特徴とする急速充電装置を提供するものである。
【００２０】
又、外部蓄電池への充電が可能な設備用蓄電池と、入力電圧を昇圧するための、前記設備用蓄電池の出力が、一次側と、二次側の接地側配線の両方に接続されている絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えたことを特徴とする急速充電装置を提供するものである。
【００２１】
又、外部蓄電池への充電が可能な設備用蓄電池と、入力電圧を昇圧するための、二次側の接地側配線が前記設備用蓄電池に接続されている絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えたことを特徴とする急速充電装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、充電装置の効率を向上させることができるとともに、設備容量を削減できることから、エネルギーロスの低減、コスト削減、設置面積削減等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の急速充電装置の一例の構成を示すブロック図
【図２】本発明に係る急速充電装置の基本的な構成を示すブロック図
【図３】本発明で用いることが可能な絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの一例の構成を示す回路図
【図４】本発明に係る急速充電装置の具体的な構成例を示すブロック図
【図５】同じく動力用蓄電池接続前の状態を示すブロック図
【図６】同じく充電装置とＥＶ間でＣＡＮ通信を行なっている状態を示す図
【図７】同じく動力用蓄電池接続後の状態を示すブロック図
【図８】同じくＤＣ／ＤＣコンバータをオフとした状態を示すブロック図
【図９】同じくＤＣ／ＤＣコンバータ一次側の流入電力がＡＣ／ＡＣコンバータのみから供給される場合を示すブロック図
【図１０】同じくＤＣ／ＤＣコンバータ一次側の流入電力が設備用蓄電池のみから供給される場合を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２５】
本実施形態の基本構成を図２に示す。図１と同様の装置において、絶縁型とされたＤＣ／ＤＣコンバータ２０の二次側の接地側配線２１がアースではなく、設備用蓄電池１４に接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、絶縁型、すなわち、入力側と出力側の接地端子が絶縁されているものを用いる。その他の構成は図１と同じである。
【００２６】
絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ２０の回路例を図３に示す。図３では、絶縁トランス２０Ａの一次側に直流電源を接続し、ゲート制御されるトランジスタ２０Ｂによるスイッチで電流のオンオフを行う。絶縁トランス２０Ａの二次側には誘導起電力が発生し、ダイオード２０Ｃとキャパシタ２０Ｄにより整流されて出力される。出力電圧をセンサー２０Ｅにより検出して、トランジスタ２０Ｂの駆動波形を制御することにより、出力電圧を所望の電圧に制御する。絶縁トランス２０Ａを用いることにより、ＤＣ入力とＤＣ出力のグランドレベルを変更可能であることから、絶縁型と呼ばれている。図３に示したのは絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの一例であり、絶縁型であれば他の方式でも構わない。
【００２７】
以下、本実施形態の制御方法を説明する。
【００２８】
図４に、制御系統も含む本実施形態全体の構成を示す。図４において、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ２０、スイッチＳ１等の制御はコントローラ１８により行う。Ｖ１は、設備用蓄電池１４の電圧をモニタして残量を把握するための電圧計である。
【００２９】
（１）動力用蓄電池３０が接続されていない場合
この場合、図５に示す如く、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の動作を停止し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２により設備用蓄電池１４を充電する。充電方法は、例えばフローティング充電を行うことができる。動力用蓄電池３０が接続されていないことは、例えばユーザーインタフェース装置（図示省略）から動力用蓄電池が接続されていることを示す信号が出ないことで検出する。あるいは、ＥＶ３２の場合、図６に示す如く、車載用ＬＡＮ（Local  Area  Network）であるＣＡＮ（Controller  Area  Network）を利用したＥＶ３２側とのＣＡＮ通信等により検出できる。
【００３０】
（２）動力用蓄電池３０が接続された場合
ＣＡＮ通信等により動力用蓄電池３０が接続されたことを検出すると、図７に示す如く、スイッチＳ１を閉じることにより充電動作を開始する。充電電流はＣＡＮ通信等により動力用蓄電池３０側から指示がある場合は、その電流値ＩＳになるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を制御する。動力用蓄電池３０側から充電電流の指示がない場合は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力側で充電電流Ａ２を計測した結果に基づき、適切な電流値に設定する。適切な電流値は、外部入力等により設定することができる。
【００３１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、出力側の充電電流Ａ２がＩＳと等しくなる様、出力電圧を制御する。本構成によれば、動力用蓄電池３０とＤＣ／ＤＣコンバータ２０が直列に接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電圧は、設備用蓄電池１４の電圧により常に変化させる必要があるため、ＩＳとＡ２の比較処理は、ある一定周期で実施する。
【００３２】
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の一次側に加える電力を、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧を変化させることにより制御する。ここで、（ａ）設備用蓄電池１４の持つ電力を優先的に使用し、商用電源８からのＡＣ電力使用量を極力少なくする場合、（ｂ）商用電源８からのＡＣ電力を優先的に使用し、設備用蓄電池１４の電力を極力少なくする場合、（ｃ）設備用蓄電池１４を使用せず、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の出力のみを利用して本装置を動作させる場合の３通りがある。これらはユーザーインタフェースにより選択することも可能であるし、あらかじめ設定することも可能である。
【００３３】
例えば、本装置の利用が昼間に限られ、夜間電力による充電を優先して、昼間は交流入力を極力削減したいという場合に、朝の時間帯は上記（ａ）を使用してＡＣ入力からの電力消費を低減し、設備用蓄電池１４の残量が減少した後は上記（ｂ）を使用することにより設備用蓄電池１４の残量を確保しつつ急速充電を可能とするという使い方が考えられる。通常は（ａ）もしくは（ｂ）の動作を用いるが、設備用蓄電池１４の残量が極端に少なくなり、設備用蓄電池１４からＥＶ等動力用蓄電池３０への充電が実施できない場合には（ｃ）の動作を行う。
【００３４】
上記（ａ）の場合、コントローラ１８は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電流Ａ３が十分小さく、設備用蓄電池１４からの出力電流Ａ１が大きくなるよう、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧を低く設定するような制御を行う。
【００３５】
上記（ｂ）の場合、コントローラ１８は、（ａ）と逆に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電流Ａ３が十分大きく、設備用蓄電池１４からの出力電流Ａ１が小さくなるよう、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧を高く設定するような制御を行う。
【００３６】
上記（ｃ）の場合、コントローラ１８は、図８に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の動作を停止させ、該ＤＣ／ＤＣコンバータ２０に内蔵されたスイッチ（図示省略）により該ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の二次側接続を短絡させることにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２からの電力が、該ＤＣ／ＤＣコンバータ２０をバイパスして、直接、動力用蓄電池３０の充電に用いられるよう、制御をおこなう。この場合は設備用蓄電池１４による電力が利用できないため、充電速度はＡＣ／ＤＣコンバータ１２の容量により制限される低い速度となるものの、動力用蓄電池３０の充電は継続できる。
【００３７】
上記（ａ）の動作を行っている途中で設備用蓄電池１４の残容量が減少した場合、設備用蓄電池１４の残量を残しつつ動力用蓄電池３０の充電を継続して行うために、上記（ｂ）の動作に自動的に切り換える動作を行うようコントローラ１８をプログラムすることも可能である。
【００３８】
あるいは、設備用蓄電池１４の残量に応じて、（ａ）の動作で充電が完了できないことを予測した場合は、あらかじめ（ｂ）の動作を行うようにコントローラ１８のプログラムを設定することも可能である。
【００３９】
これらの動作を行うため、コントローラ１８は設備用蓄電池１４の残量を一定周期で把握する機能を有する必要がある。
【００４０】
なお、コントローラ１８とユーザーインタフェース装置との通信は、コントローラ１８に本機能を含めることも可能であるが、あるいは専用の通信機能を有するモジュールを搭載しても良い。
【００４１】
次に、本実施形態による総合効率の向上効果について検討する。
【００４２】
図２の回路では、設備用蓄電池１４からの出力電力は、２つの経路に分かれる。一つはＤＣ／ＤＣコンバータ２０の一次側に接続され、他方は配線２１によりＤＣ／ＤＣコンバータ２０の二次側に直列に接続される。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の二次側に設備用蓄電池１４が直列に接続されて電圧がかさ上げされているため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電圧は図１に示した従来例の場合に比べて小さくて済む。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が扱う電力は図１に比べて小さくできる。
【００４３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１６と２０の効率が同じとすると、ＤＣ／ＤＣコンバータを通る電力に比例した電力損失が発生するため、図１の場合に比べＤＣ／ＤＣコンバータでの電力ロスが少なくなり、結果的に総合効率ηが向上する。
【００４４】
上記と同様の計算例を以下に示す。
【００４５】
図２の回路構成においては、設備用蓄電池１４の出力の一部がＤＣ／ＤＣコンバータ２０の一次側に、残りが二次側に供給されることになり、その分担割合は、設備用蓄電池１４の残量と、動力用蓄電池３０の残量により連続的に変化する。
【００４６】
最も極端な例として、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の一次側の流入電力がＡＣ／ＤＣコンバータ１２のみから供給される場合（これは、例えばＡＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧を設備用蓄電池１４の電圧に比べて十分高くすることにより実現できる）と、逆にＤＣ／ＤＣコンバータ２０の一次側の流入電力が設備用蓄電池１４のみから供給される場合（上記と逆に設備用蓄電池１４の電圧に比べてＡＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧を十分低くすることにより実現できる）が考えられる。それぞれの場合の等価的な回路図を図９、図１０に示す。
【００４７】
以下に、図９、図１０におけるシステムの総合効率η３０、η４０を計算する。前提条件は上述と同じとする。
【００４８】
まず最初に仮定として、設備用蓄電池１４の電圧は、負荷となる動力用蓄電池３０の電圧の１／２、すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電圧と設備用蓄電池１４の電圧が等しい場合を考える。
【００４９】
図９の場合では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力の効率は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の出力に直接接続されているため、
０．９５×０．９５＝０．９０２５である。
【００５０】
設備用蓄電池１４の出力の効率は０．９５×０．９８＝０．９３１である。
【００５１】
これらを直列に接続した場合の動力用蓄電池３０への総合効率η３０は、これらの電圧が等しいことから、次式のようになる。
η３０＝０．９０２５×０．５＋０．９３１×０．５＝０．９１７    …（２）
【００５２】
一方、図１０の場合を同様に計算する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の二次側出力は設備用蓄電池１４より供給されるので、その効率は
０．９３１×０．９５＝０．８８４５である。
【００５３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の二次側に直列接続された設備用蓄電池１４の効率は０．９３１であるから、総合効率η４０は、次式のようになる。
η４０＝０．８８４５×０．５＋０．９３１×０．５＝０．９０７８    …（３）
【００５４】
すなわち、図９、図１０のいずれの場合でも、前出（１）式で計算した図１の場合の総合効率η２０＝０．８８４を上回ることがわかる。また実際の動作は、図９と図１０の中間の状態となり、その効率はη３０とη４０の間の数値となるため、いずれの場合であっても図１よりも効率が高いことが示される。
【００５５】
上述の例では、設備用蓄電池１４の電圧は、負荷となる動力用蓄電池３０の電圧の１／２と仮定したが、設備用蓄電池１４の電圧が小さくなるほど、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の分担が増すためにシステム全体としての効率が低下する。
【００５６】
以下では、動力用蓄電池３０の電圧に対する設備用蓄電池１４の電圧の比率をＰとして、総合効率ηを計算する。この場合、図１０より、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電圧は（１−Ｐ）と表される。
【００５７】
図９の回路構成の場合の総合効率η３１は、次式のようになる。
η３１＝０．９５×０．９５×（１−Ｐ）＋（０．９５×０．９８）×Ｐ  …（５）
【００５８】
同じく図１０の場合の総合効率η４１は、次式のようになる。
η４１＝０．９５×０．９８×０．９５×（１−Ｐ）＋（０．９５×０．９８）×Ｐ
…（６）
【００５９】
システム全体の総合効率η１１は、設備用蓄電池１４と動力用蓄電池３０の残量により、η３１とη４１の間の数値となる。
【００６０】
ここで、η１１の最小値を求める。η３１とη４１を比較すると必ずη３１＞η４１となるので、最小値はη４１である。
【００６１】
また、η４１の式（６）より、η４１は、Ｐが０に近いほど小さくなる。その最小値はＰ＝０の場合であるが、この場合は設備用蓄電池１４の電圧が０となり、装置が動作しないため、ほぼ０に近い場合がこれに相当すると考えられる。
【００６２】
Ｐがほぼ０と仮定すると、このときの総合効率ηＭＩＮは、次式で示される。
ηＭＩＮ＝０．９５×０．９８×０．９５    …（７）
【００６３】
これは図１の場合の総合効率η２０に等しい。
【００６４】
すなわち、図２の構成をとることにより、設備用蓄電池１４の電圧が０より大きければ、必ず図１の構成に比べてシステム全体の効率は高くなる。
【００６５】
一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の容量は、図２の構成をとることにより、図１に比べて小さなもので済むことが示される。例えば、設備用蓄電池１４の電圧が、負荷となる動力用蓄電池３０電圧の１／２である上述の例では、出力１００ｋＷに対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の容量は、１／２の５０ｋＷとなる。このことは、設備コスト、重量等の削減に効果的である。
【００６６】
次に、図２の構成において、設備用蓄電池１４の電圧設定に関する条件を示す。
【００６７】
設備用蓄電池１４、動力用蓄電池３０ともに電圧は、電池残量により変動する。
【００６８】
設備用蓄電池１４の最大、最小電圧をそれぞれＶＢMax、ＶＢMin、動力用蓄電池３０の最大、最小電圧をそれぞれＶＥMax、ＶＥMinとすると、設備用蓄電池１４の電圧は以下のように設定される。
【００６９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電圧は負にはできないため、
ＶＢMax≦ＶＥMin
である。すなわち、設備用蓄電池１４の電圧ＶＢがいかなる値であっても、動力用蓄電池３０の電圧ＶＥを上回らないことが条件となる。
【００７０】
また、設備用蓄電池１４の電圧ＶＢが小さいほど、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０による昇圧が必要であり、効率低下を招くので、設備用蓄電池１４の電圧ＶＢは、できるだけ動力用蓄電池３０の電圧ＶＥに近いことが望ましい。
【００７１】
以上の検討より、ＶＢMax＝ＶＥMinとなる電圧設定が最も効率的である。
【００７２】
ただし、実際の電池選定に当たっては、全体コスト、電池の入手性等を考慮する必要があることから、ＶＢMax＝ＶＥMinに限定されることはない。上述の検討結果が示すように、図２の回路構成をとる限り、設備用蓄電池１４の電圧ＶＢが０でなければ必ず効率は向上するので、電池電圧の設定は任意となる。
【００７３】
なお、前記の各蓄電池、ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力容量は一例であり、装置の負荷となる外部蓄電池の容量、装置に要求される稼働率などを考慮の上、最適な数値を選定することが可能である。外部蓄電池も、ＥＶ用の車載蓄電池に限定されない。
【００７４】
又、使用態様によっては、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２を外付けとして、急速充電装置１０から省略することも可能である。
【符号の説明】
【００７５】
８…商用電源
１０…急速充電装置
１２…ＡＣ／ＤＣコンバータ
１４…設備用蓄電池
１８…コントローラ
２０…絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ
２１…接地側配線
３０…動力用蓄電池
３２…ＥＶ
【図１】
2012100443.tif 000003
【図２】
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【図３】
2012100443.tif 000005
【図４】
2012100443.tif 000006
【図５】
2012100443.tif 000007
【図６】
2012100443.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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