(57)【要約】【課題】電力会社との契約電力量の範囲内で移動体用蓄電池を充電する充電システムを提供する。【解決手段】充電システム１は、電気自動車に設けられた車用蓄電池１０９に電力を供給する充電システムであって、太陽光を利用して発電する太陽電池モジュール２と、太陽電池モジュール２から電力を蓄電する蓄電池１０２と、系統、太陽電池モジュール２および蓄電池１０２から車用蓄電池１０９に対し、それぞれ異なる電流量で電力を供給する低速充電器１０３、中速充電器１０４、高速充電器１０５と、系統、太陽電池モジュール２および蓄電池１０２と、各充電器との接続を切り替える切替部１０８とを備える。【選択図】図２
2012090382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に設けられた移動体用蓄電池に電力を供給する充電装置であって、
自然エネルギーを利用して発電する発電機と、
前記発電機から電力を蓄電する蓄電池と、
前記移動体用蓄電池に対し、それぞれ異なる電流量で電力を供給する複数の充電器と、
系統、前記発電機および前記蓄電池の少なくとも１つと、前記複数の各充電器のうちの
少なくとも１つとの接続を切り替える切替部とを
備えることを特徴とする充電システム。
【請求項２】
前記蓄電池は、系統からも電力を蓄電することを特徴とする請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
系統、前記発電機および前記蓄電池の状態から、利用する前記充電器を決定する判定部をさらに備え、
前記切替部は、系統、前記発電機および前記蓄電池を、前記判定部によって決定された前記充電器に接続することを特徴とする請求項１または２に記載の充電システム。
【請求項４】
前記判定部は、前記移動体用蓄電池へ充電している間、系統からの電力購入量を検出しており、電力購入量が所定の閾値を超えたと判断した場合に、前記切替部に対し、接続されている前記蓄電池よりも電流量の低い前記充電器に切り替えるように指示を送ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の充電システム。
【請求項５】
前記発電機は太陽電池であり、床面に立てられた支持体に支持された屋根体上に設けられており、
前記蓄電池、前記充電器および前記切替部は、前記支持体に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然エネルギーから発電した電力を利用して、電気自動車やプラグイン・ハイブリッド車等の移動体への充電を行う充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に配慮した車として、電力を利用して駆動する、電気自動車やハイブリッド車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）が知られている。
【０００３】
ハイブリッド車は、従来の内燃機関に加え、車用蓄電池および電動機を車両走行用の動力源として搭載している。近年、ハイブリッド車において、車外の電源（家庭用電源等）を用いて車用蓄電池を充電する、いわゆるプラグイン・ハイブリッド車が注目されている。
【０００４】
電気自動車やハイブリッド車において、さらに環境に配慮するために、車外の電源として太陽電池により発電された電力を用いることが考えられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電気自動車やハイブリッド車において、太陽電池により発電された電力を用いて車用蓄電池を充電する場合であっても、太陽電池の出力が低下したときは系統からの電力で補われる。そのため、太陽電池の出力が低下した場合、所定期間内における系統からの電力購入量が急増してしまう可能性がある。系統からの電力購入量が、電力会社との契約電力量を超えてしまうと、その後の電気料金が高くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力会社との契約電力量の範囲内で移動体用蓄電池を充電する充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】
【０００７】
本発明の充電システムは、上記課題を解決するために、移動体に設けられた移動体用蓄電池に電力を供給する充電システムであって、自然エネルギーを利用して発電する発電機と、発電機から電力を蓄電する蓄電池と、系統、発電機および蓄電池から移動体用蓄電池に対し、それぞれ異なる電流量で電力を供給する複数の充電器と、系統、発電機および蓄電池と、各充電器との接続を切り替える切替部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の充電システムにより、電力会社との契約電力量の範囲内で移動体用蓄電池を充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】充電システムの概略図である。
【図２】充電システムの斜視図である。
【図３】充電システムを地上側から見た底面図である。
【図４】充電システムの正面図である。
【図５】充電システムの駐車スペースを示す平面図である。
【図６】充電装置の構成を示すブロック図である。
【図７】充電装置の充電制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。
【００１１】
（充電システム１の構造）
図１は、本実施形態の充電システム１の概略図である。充電システム１は、太陽電池モジュール２により発電した電力を利用して、電気自動車Ｃ（電気自動車や、ハイブリッド車等を含む）に電力を供給する充電スタンドである。充電システム１には、複数台の電気自動車Ｃが駐車できる駐車スペースと、電気自動車Ｃの車用蓄電池１０９に電力を供給するための急速充電用コネクタおよび中速充電用プラグ１１０と、低速充電用コンセント１１２が設けられている。電気自動車Ｃは、駐車スペースに駐車し、充電プラグ１１０を車の充電口に接続することにより車用蓄電池１０９を充電することができる。ユーザーは、ニーズに合わせて、低速コンセント、中速、急速充電用プラグを選択して電気自動車Cに接続する。以下、充電システム１の具体的な構成について説明する。
【００１２】
図２は、充電システム１の斜視図である。充電システム１は、地面(床面)１００に立てられた６本の支持ポール１０が、円形の屋根体１１を支持している。屋根体１１上には、複数の太陽電池モジュール２が設けられている。
【００１３】
支持ポール１０は、地面(床面)１００から垂直に立ち上がる柱部１０ａと、この柱部１０ａから上部に向かって広がるアーチ部１０ｂとからなる。６本の柱部１０ａで囲まれる中央の幹部４には、太陽電池モジュール２により発電された電力を蓄電するとともに、電気自動車Ｃの車用蓄電池１０９に電力を供給する充電装置１０１が収容されている。アーチ部１０ｂの地面１００と面する側には、ＬＥＤ照明３が取り付けられている。
【００１４】
図３は、充電システム１を地上側から見た底面図である。図４は、充電システム１の正面図である。
【００１５】
屋根体１１は、円形の外枠１１ａと、格子状に外枠１１ａに連設された支持枠１１ｂとを有する。屋根体１１は、太陽光ができるだけ太陽電池モジュール２の受光面に垂直方向から入射できるように所定の角度に傾けられて支持ポール１０に支持されている。屋根体１１の傾きは、例えば、南向きに２０度〜４０度の角度であることが好ましい。
【００１６】
充電システム１で用いられる太陽電池モジュール２は、複数の太陽電池モジュール２が直列または並列に接続され、幹部４の充電装置１０１に接続されている。太陽電池モジュール２は、電気的に接続された複数の太陽電池からなり、所定の電力を出力する。太陽電池としては、単結晶シリコンや多結晶シリコンを用いた結晶系太陽電池、非晶質シリコンや微結晶シリコンを用いた薄膜太陽電池や、その他化合物太陽電池等種々の太陽電池が用いられる。
【００１７】
太陽電池モジュール２は、電気的に接続された複数の太陽電池が、ガラス、透光性プラスチックのような透光性を有する表面部材と、耐侯性フィルム又はガラス、透光性プラスチックのような透光性を有する部材からなる裏面部材との間に、耐候性、耐湿性に優れた耐候性樹脂剤であるＥＶＡ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅ、エチレン酢酸ビニル）等の透光性を有する封止用樹脂剤からなる封止材により封止されて構成されている。本実施形態では、裏面部材も透光性部材で構成されており、表裏からの光が入射される両面入射型の太陽電池モジュール２を用いている。
【００１８】
図５は、充電システム１の駐車スペースを示す平面図である。充電システム１では、柱部１０ａの幹部４の周囲に、電気自動車４台分の駐車スペース５が設けられている。各駐車スペース５の地面１００には、駐車スペース５を区切る区画線５１と、駐車番号とが記載されている。幹部４に設けられた充電装置１０１には、各駐車スペース５に対して伸びる充電プラグ１１０が設置されている。また、各駐車スペース５は、アーチ部１０ｂに設けられたＬＥＤ照明３により照射される。これにより、夜間であっても問題なく充電作業を行うことができる。
【００１９】
（充電装置１０１の構成）
次に、充電装置１０１の構成について、図６を参照して説明する。図６は、充電装置１０１の構成を示すブロック図である。
【００２０】
充電装置１０１は、蓄電池１０２と、低速充電器１０３と、中速充電器１０４と、高速充電器１０５と、制御部１０６とから構成されている。充電装置１０１は、太陽電池モジュール２および系統に接続されている。また、充電装置１０１は、ＬＥＤ照明３にも接続されている（図示せず）。
【００２１】
蓄電池１０２は、太陽電池モジュール２により発電された電力を蓄電する。蓄電池１０２としては、例えば、ニッケル−水素蓄電池やリチウムイオン二次電池等が用いられる。蓄電池１０２は、太陽電池モジュール２により発電された電力のうち、車用充電池１０９を充電していない間の電力や、車用充電池１０９の充電中であっても充電に用いられない電力を蓄電する。
【００２２】
低速充電器１０３、中速充電器１０４および高速充電器１０５は、太陽電池モジュール２により発電した電力、蓄電池１０２に蓄電された電力および系統からの電力の少なくともいずれか１つを、それぞれ異なる充電電力量で車用蓄電池１０９に供給する。例えば、低速充電器１０３は、充電電力量が約２．３ｋＷであり、車用蓄電池１０９を約７時間で充電することができる。中速充電器１０４は、充電電力量が約２３ｋＷであり、車用蓄電池１０９を約６０分で充電することができる。高速充電器１０５は、充電電力量が約５５ｋＷであり、車用蓄電池１０９を約３０分で充電することができる。
【００２３】
制御部１０６は、充電装置１０１の動作を制御するものであり、判定部１０７と、切替部１０８とからなる。判定部１０７は、太陽電池モジュール２の発電量、蓄電池１０２の蓄電量および系統の電力購入量を定期的に検出する。切替部１０８は、判定部１０７の検出結果に基づき、太陽電池モジュール２、蓄電池１０２および系統を、各充電器に接続する。
【００２４】
また、制御部１０６は、駐車スペース５に電気自動車Ｃが駐車されたことをセンサ等により検知した場合は、ＬＥＤ照明３に電力を供給する。
【００２５】
（充電装置１０１による充電制御）
次に、充電装置１０１による充電制御について、図７を参照して説明する。図７は、充電装置１０１の制御方法を示すフローチャートである。
【００２６】
まず、ユーザが使用する充電器を決定し、相当するプラグもしくはコンセントを電気自動車Cに接続する。
【００２７】
車用蓄電池１０９への電力供給は、まず太陽電池モジュール２から優先的に行われる（Ｓ４）。判定部１０７は、太陽電池モジュール２の発電量を定期的に検出しており、その発電量が接続されている充電器の規定電力量に達しているかどうかを判断する（Ｓ５）。発電量が規定電力量に達していないと判断した場合（Ｓ５でＮｏ）は、蓄電池１０２からも車用蓄電池１０９に電力を供給する（Ｓ６）。発電量が規定電力量に達している場合（Ｓ５でＹｅｓ）は、太陽電池モジュール２から電力を供給し続ける。
【００２８】
蓄電池１０２からも電力を供給する場合、判定部１０７は、太陽電池モジュール２の発電量の検出に加え、蓄電池１０２の蓄電量も定期的に検出する。判定部１０７は、太陽電池モジュール２の発電量と蓄電池１０２の蓄電量との合計電力量が、接続されている充電器の規定電力量に達しているかどうかを判断する（Ｓ７）。合計電力量が規定電力量に達していないと判断した場合（Ｓ７でＮｏ）は、系統からも電力を購入し、車用蓄電池１０９に電力を供給する（Ｓ８）。
【００２９】
合計電力量が規定電力量に達している場合（Ｓ７でＹｅｓ）は、判定部１０７は、太陽電池モジュール２の発電量だけで充電器の規定電力量に達しているかどうかを判断する（Ｓ９）。発電量が規定電力量に達していない場合（Ｓ９でＮｏ）は、Ｓ６に戻り、太陽電池モジュール２および蓄電池１０２から車用蓄電池９に電力を供給する。発電量が規定電力量に達している場合（Ｓ９でＹｅｓ）は、Ｓ４に戻り、太陽電池モジュール２だけから車用蓄電池９に電力を供給する。
【００３０】
系統から電力を購入する場合、判定部１０７は、定期的に電力購入量を検出し、電力購入量と所定の閾値とを比較する（Ｓ１０）。なお、所定の閾値とは、電力会社との契約電力量を基準にして設定されており、図示しない記憶部に記憶されている。系統からの電力購入量が所定の閾値を超えたと判断した場合（Ｓ１０でＹｅｓ）には、表示部１１５に警告を表示し、ユーザーに充電器の切り換えを促す（Ｓ１３）。ユーザーが充電器の切り換えを選択して充電器を切り替えたのち、Ｓ４にもどり充電が完了するまで処理を繰り返す。
【００３１】
なお、接続されていた充電器が低速充電器１０３でありかつ所定の閾値を超えた場合、低速充電器１０３の充電電力量を抑制して充電するか、または充電を一時的に止めてもよい。
【００３２】
電力購入量が所定の閾値を超えないと判断した場合（Ｓ１０でＮｏ）は、判定部１０７は、太陽電池モジュール２の発電量と蓄電池１０２の蓄電量との合計電力量だけで充電器の規定電力量に達しているかどうかを判断する（Ｓ１２）。合計電力量が規定電力量に達していない場合（Ｓ１２でＮｏ）は、Ｓ８に戻り、太陽電池モジュール２、蓄電池１０２および系統から車用蓄電池９に電力を供給する。合計電力量が規定電力量に達している場合（Ｓ１２でＹｅｓ）は、Ｓ９に戻り、判定部１０７は、太陽電池モジュール２の発電量だけで充電器の規定電力量に達しているかどうかを判断する（Ｓ９）。
【００３３】
なお、充電装置１０１は、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ１０を所定時間毎に定期的に行っており、太陽電池モジュール２の発電量、蓄電池１０２の蓄電量および系統からの電力購入量に応じて、最適な制御を行っている。
【００３４】
（作用効果）
充電システム１は、以下の作用効果を有する。
【００３５】
（１）判定部１０７は、車用蓄電池１０９へ充電している間、系統からの電力購入量を検出しており、Ｓ１０において電力購入量が所定の閾値を超えたと判断した場合に、切替部１０８に対し、接続されている蓄電池１０２よりも充電電流量の低い充電器に切り替えるようにユーザーに促す。所定の閾値は、上述したように、電力会社との契約電力量を基準として設定されている。これにより、車用蓄電池１０９の充電において、系統からの電力購入量が電力会社との契約電力量を超えてしまいそうになった場合、ユーザーに充電電力量のより低い充電器に接続の切り替えを促すことができる。単位時間当たりに必要とされる電力量が低下するため、電力購入量が契約電力量を超えることを防止することが可能である。その結果、電気料金が上がることを防止することができる。
【００３６】
（２）判定部１０７は、Ｓ５、Ｓ７における判断を所定時間毎に定期的に行っている。これにより、時間経過により太陽電池モジュール２の発電量が減少した場合には、蓄電池１０２に蓄電された電力や系統から購入した電力により、充電器の規定電力量を補うことができる。また、時間経過により太陽電池モジュール２の発電量が増加した場合には、太陽電池モジュール２の発電量だけで車用蓄電池１０９に電力を供給するように接続を切り替えることができる。このように、基本的には太陽電池モジュール２から車用蓄電池１０９に電力を供給しつつ、太陽電池モジュール２の発電量が足りなくなった場合には、蓄電池１０２および系統の電力で充電器の規定電力量を補うことが可能である。
【００３７】
（３）判定部１０７は、Ｓ９において、太陽電池モジュール２の発電量と蓄電池１０２の蓄電量との合計電力量が充電器の規定電力量に達している場合、太陽電池モジュール２の発電量だけで充電器の規定電力量に達しているかどうかを判断する。このように、Ｓ９において、Ｓ５で判断した「太陽電池モジュール２の発電量が充電器の規定電力量に達しているかどうか」について再度判断することにより、時間経過により太陽電池モジュール２の発電量が増えた場合は、太陽電池モジュール２のみからの電力供給に切り替えることができ、蓄電池１０２の蓄電量の低下を防止することが可能である。
【００３８】
（４）上記（３）と同様に、判定部１０７は、Ｓ１２において、電力購入量が所定の閾値を超えないと判断した場合は、太陽電池モジュール２の発電量と蓄電池１０２の蓄電量との合計電力量が充電器の規定電力量に達しているかどうかを判断する。このように、Ｓ１２において、Ｓ７で判断した「太陽電池モジュール２の発電量と蓄電池１０２の蓄電量との合計電力量が充電器の規定電力量に達しているかどうか」について再度判断することにより、時間経過により太陽電池モジュール２の発電量が増えた場合は、太陽電池モジュール２および蓄電池１０２または太陽電池モジュール２のみからの電力供給に切り替えることができ、系統からの電力購入量の増加や蓄電池１０２の蓄電量の低下を防止することが可能である。
【００３９】
（変形例）
本発明の充電システムは、以下の変形例にも適用することが可能である。
【００４０】
（１）充電システム１では、太陽電池モジュール２のみから蓄電池１０２に充電を行っているが、系統からも蓄電池１０２に充電する構成であってもよい。この場合、電気料金の安い夜間に蓄電池１０２を充電しておくことができ、太陽電池モジュール２のみから充電する場合よりも、蓄電池２に十分な電力を蓄電しておくことができる。そのため、昼間に太陽電池モジュール２の出力が下がった場合に、蓄電池１０２から電力を安定して供給することができる。
【００４１】
（２）充電システム１は、電気自動車の車用蓄電池１０９を充電するためのものであるが、電動アシスト自転車や電気バイク等の移動体の移動体用蓄電池を充電するものにも好適に用いることができる。
【００４２】
（３）充電システム１は、ＬＥＤ照明３および車用蓄電池１０９のみに電力を供給しているが、本発明はこれに限られない。例えば、本発明の充電システムをコンビニエンスストア等に適用した場合は、冷蔵庫や照明のような種々の機器にも電力を供給する必要がある。この場合、制御部１０６は、冷蔵庫や照明等の機器に供給される電力量を監視しながら、車用蓄電池１０９に電力を供給し、所定の閾値を超えないように制御する。
【００４３】
（４）充電システム１の各充電器は、太陽電池モジュール２、蓄電池１０２および系統の全てから電力供給を受けることができるように構成されているが、本発明はこれに限られない。充電器としては、太陽電池モジュール２および蓄電池１０２または系統のみから電力供給を受ける構成のものを含んでいてもよく、充電システム全体として太陽電池モジュール２、蓄電池１０２および系統を用いていればよい。例えば、低速充電器１０３を太陽電池モジュール２および蓄電池１０２から電力供給を受ける構成とし、中速充電器１０４および高速充電器１０５は系統のみから電力供給を受ける構成としてもよい。
【００４４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４５】
１      充電システム
２      太陽電池モジュール
１０    支持ポール
１１    屋根体
１００  地面
１０１  充電装置
１０２  蓄電池
１０３  低速充電器
１０４  中速充電器
１０５  高速充電器
１０６  制御部
１０７  判定部
１０８  切替部
【図１】
2012090382.tif 000003
【図２】
2012090382.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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