(57)【要約】【課題】  電気自動車その他被充電装置への充電装置等の大電力負荷を含む負荷を、低コストで普及可能にする。【解決手段】  電力系統２から給電された電力を貯蔵する、電池本体１３ａ及び電池管理装置１３ｂを有する蓄電池１３と、電力系統２から蓄電池１３への給電及び蓄電池１３に貯蔵された電力により動作する負荷としての急速充電器２０への給電を制御する制御手段としての管理装置１４、切換スイッチ１６及びパワーコンディショナ１１とを備えた、給電装置１。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統から給電された電力を貯蔵する蓄電素子と、
前記電力系統から前記蓄電素子への給電及び前記蓄電素子に貯蔵された電力により動作する負荷への給電を制御する制御手段とを備えた、
給電装置。
【請求項２】
前記電力系統は、２００Ｖ以下の低圧配電網である、
請求項１に記載の給電装置。
【請求項３】
前記負荷は、１００ＫＷ以下の大電力負荷である、
請求項１又は２に記載の給電装置。
【請求項４】
前記大電力負荷は、被充電装置に対して充電を行う充電装置である、
請求項３に記載の給電装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記充電装置と通信を行い、
前記充電装置から取得した情報を用いて制御動作を行う、
請求項４に記載の給電装置。
【請求項６】
前記充電装置から取得した前記情報とは、前記充電装置の動作履歴に関する情報、又は前記充電装置が測定した前記給電装置から給電された電力の電流値若しくは電圧値を含むものである、
請求項５に記載の給電装置。
【請求項７】
前記充電装置から取得した前記情報とは、前記充電装置固有の識別子を含むものである、
請求項５又は６に記載の給電装置。
【請求項８】
前記充電装置は、前記被充電装置と通信を行い、前記被充電装置に関する情報を取得するものであり、
前記制御手段が前記充電装置から取得した前記情報は、前記被充電装置に関する情報を含むものである、
請求項５から７のいずれかに記載の給電装置。
【請求項９】
前記被充電装置に関する情報とは、前記被充電装置の動作履歴に関する情報、又は前記被充電装置が測定した、前記充電装置から給電された電力の電流値若しくは電圧値を含むものである、
請求項８に記載の給電装置。
【請求項１０】
前記被充電装置に関する情報とは、前記被充電装置の固有の識別子を含むものである、
請求項８又は９に記載の給電装置。
【請求項１１】
前記被充電装置は電気自動車であって、
前記充電装置から取得した情報又は前記被充電装置に関する情報とは、チャデモ規格に準拠した情報である、
請求項８から１０のいずれかに記載の給電装置。
【請求項１２】
発電手段を備え、
前記制御手段は、前記発電手段から前記蓄電素子又は前記電力系統への給電を更に制御する、
請求項１から１１のいずれかに記載の給電装置。
【請求項１３】
前記電力系統、前記蓄電素子又は前記発電手段の少なくともいずれか一つから給電され、外部負荷に給電を行う補助給電部を備えた、
請求項１から１２のいずれかに記載の給電装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記補助給電部と前記電力系統、前記蓄電素子又は前記直流発電手段とを接続する回線に通信信号を重畳することにより、外部との通信を行う、
請求項１３に記載の給電装置。
【請求項１５】
前記電力系統は単相３線式である、
請求項１から１４のいずれかに記載の給電装置。
【請求項１６】
電力系統から給電された電力を貯蔵する蓄電素子と、前記電力系統から前記蓄電素子への給電及び前記蓄電素子に貯蔵された電力の給電を制御する制御手段とを有する給電装置から給電を受けて動作する、被充電装置に対して充電を行う充電装置であって、
前記給電装置及び／又は前記被充電装置と通信する通信手段を備え、
前記通信手段は、前記制御手段の動作に用いられる、自らの情報及び／又は前記被充電装置の情報を前記給電装置に送信する、
充電装置。
【請求項１７】
電力系統から給電された電力を貯蔵する蓄電素子と、前記電力系統から前記蓄電素子への給電及び前記蓄電素子に貯蔵された電力の給電を制御する制御手段とを有する給電装置と、
給電装置から給電を受けて動作する、被充電装置に対して充電を行う充電装置とを備え、
前記充電装置は、前記給電装置及び／又は前記被充電装置と通信する通信手段を有し、
前記給電装置の制御手段は、前記充電装置の前記通信手段から取得した、前記充電装置の情報及び／又は前記被充電装置の情報を用いて、制御動作を行う、
充電システム。
【請求項１８】
発電手段と、
外部の電力系統又は前記発電手段から給電された電力を貯蔵する蓄電素子と、（ａ）前記発電手段から前記蓄電素子への給電、（ｂ）前記電力系統から前記蓄電素子への給電、（ｃ）前記蓄電素子に貯蔵された電力により動作する負荷への給電、（ｄ）前記発電手段から前記電力系統への給電、を制御する制御手段とを有する給電装置と、
前記負荷としての、前記給電装置からの給電により動作し、被充電装置に充電を行う充電装置とを備えた、
充電システム。
【請求項１９】
電力系統から給電された電力を貯蔵する蓄電素子と、前記電力系統から前記蓄電素子への給電及び前記蓄電素子に貯蔵された電力の給電を制御する制御手段とを備えた給電装置であって、前記制御手段は、前記蓄電素子に貯蔵された電力を受けて動作する、被充電装置に対して充電を行う充電装置から取得した、前記充電装置の情報及び／又は前記被充電装置の情報を用いて制御動作を行う給電装置の、
前記制御手段としてコンピュータを動作させるプログラム。
【請求項２０】
発電手段と、外部の電力系統又は前記発電手段から給電された電力を貯蔵する蓄電素子と、（ａ）前記発電手段から前記蓄電素子への給電、（ｂ）前記電力系統から前記蓄電素子への給電、及び（ｃ）前記蓄電素子に貯蔵された電力により動作する負荷への給電、及び（ｄ）前記発電手段から前記電力系統への給電、を制御する制御手段とを有する給電装置と、前記負荷としての、前記給電装置からの給電により動作し、被充電装置に充電を行う充電装置とを備えた充電システムの、
前記給電装置の前記制御手段としてコンピュータを動作させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車等の被充電装置に対して充電を行う充電装置その他の大電力負荷に給電する給電装置、給電装置から給電を受ける充電装置、及びこれらを利用した充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車が実用化段階に入り、利用者が電気自動車に搭載される蓄電池に直接充電を行うための設備としての充電装置の開発もなされている。充電装置においては、本来の充電機能の向上のみならず、従来のガソリンスタンド同様に公衆の利用に供する場合を想定した各種の技術が提案されている。
【０００３】
そのような技術の一例として、特許文献１においては、商用電力系統からの給電を受け、電気自動車用に直流に整流且つ降圧された電圧を供給する充電装置が開示されている（特許文献１の図１、段落（０００２）、（００１２）等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１―１７７００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術においては、以下のような問題があった。
【０００６】
すなわち、従来の充電装置において用いられる電力系統は、業務用を主用途とする高圧配電網又は特別高圧配電網で構成されており、これら電力系統から供給される電流を電気自動車の充電に好適とするため降圧且つ整流するための整流器は高価なものが必要となり、結果として、充電装置のコストを増大させることとなっていた。
【０００７】
又、高圧配電網以上の高圧電流を扱う電力系統は、電気自動車が使用される市街地、住宅地等にまで広く整備されているとは言えず、これは充電装置の設置の障害となっている。
【０００８】
このように、従来の技術による充電装置は、高コストであり普及が困難であるという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、低コストで普及可能な、充電装置のような大電力負荷を含む負荷の使用に適した給電装置、及びそれに適応した充電装置、給電システム等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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、
電力系統から給電された電力を貯蔵する蓄電素子と、
前記電力系統から前記蓄電素子への給電及び前記蓄電素子に貯蔵された電力により動作する負荷への給電を制御する制御手段とを備えた、給電装置である。
【００１１】
又、本発明の第２の側面は、
前記電力系統は、２００Ｖ以下の低圧配電網である、
本発明の第１の側面の給電装置である。
【００１２】
又、本発明の第３の側面は、
前記負荷は、１００ＫＷ以下の大電力負荷である、
本発明の第１又は第２の側面の給電装置である。
【００１３】
又、本発明の第４の側面は、
前記大電力負荷は、被充電装置に対して充電を行う充電装置である、
本発明の第３の側面の給電装置である。
【００１４】
又、本発明の第５の側面は、
前記制御手段は、前記充電装置と通信を行い、
前記充電装置から取得した情報を用いて制御動作を行う、
本発明の第４の側面の給電装置である。
【００１５】
又、本発明の第６の側面は、
前記充電装置から取得した前記情報とは、前記充電装置の動作履歴に関する情報、又は前記充電装置が測定した前記給電装置から給電された電力の電流値若しくは電圧値を含むものである、
本発明の第５の側面の給電装置である。
【００１６】
又、本発明の第７の側面は、
前記充電装置から取得した前記情報とは、前記充電装置固有の識別子を含むものである、
本発明の第５又は第６の側面の給電装置である。
【００１７】
又、本発明の第８の側面は、
前記充電装置は、前記被充電装置と通信を行い、前記被充電装置に関する情報を取得するものであり、
前記制御手段が前記充電装置から取得した前記情報は、前記被充電装置に関する情報を含むものである、
本発明の第５から第７のいずれかの側面の給電装置である。
【００１８】
又、本発明の第９の側面は、
前記被充電装置に関する情報とは、前記被充電装置の動作履歴に関する情報、又は前記被充電装置が測定した、前記充電装置から給電された電力の電流値若しくは電圧値を含むものである、
本発明の第８の側面の給電装置である。
【００１９】
又、本発明の第１０の側面は、
前記被充電装置に関する情報とは、前記被充電装置の固有の識別子を含むものである、
本発明の第８又は第９の側面の給電装置である。
【００２０】
又、本発明の第１１の側面は、
前記被充電装置は電気自動車であって、
前記充電装置から取得した情報又は前記被充電装置に関する情報とは、チャデモ規格に準拠した情報である、
本発明の第８から第１０のいずれかの側面の給電装置である。
【００２１】
又、本発明の第１２の側面は、
発電手段を備え、
前記制御手段は、前記発電手段から前記蓄電素子又は前記電力系統への給電を更に制御する、
本発明の第１から第１１のいずれかの側面の給電装置である。
【００２２】
又、本発明の第１３の側面は、
前記電力系統、前記蓄電素子又は前記直流発電手段の少なくともいずれか一つから給電され、外部負荷に給電を行う補助給電部を備えた、
本発明の第１から第１２のいずれかの側面の給電装置である。
【００２３】
又、本発明の第１４の側面は、
前記制御手段は、前記補助給電部と前記電力系統、前記蓄電素子又は前記直流発電手段とを接続する回線に通信信号を重畳することにより、外部との通信を行う、
本発明の第１３の側面の給電装置である。
【００２４】
又、本発明の第１５の側面は、
前記電力系統は単相３線式である、
本発明の第１から第１４のいずれかの側面の給電装置である。
【００２５】
又、本発明の第１６の側面は、
電力系統から給電された電力を貯蔵する蓄電素子と、前記電力系統から前記蓄電素子への給電及び前記蓄電素子に貯蔵された電力の給電を制御する制御手段とを有する給電装置から給電を受けて動作する、被充電装置に対して充電を行う充電装置であって、
前記給電装置及び／又は前記被充電装置と通信する通信手段を備え、
前記通信手段は、前記制御手段の動作に用いられる、自らの情報及び／又は前記被充電装置の情報を前記給電装置に送信する、
充電装置である。
【００２６】
又、本発明の第１７の側面は、
電力系統から給電された電力を貯蔵する蓄電素子と、前記電力系統から前記蓄電素子への給電及び前記蓄電素子に貯蔵された電力の給電を制御する制御手段とを有する給電装置と、
給電装置から給電を受けて動作する、被充電装置に対して充電を行う充電装置とを備え、
前記充電装置は、前記給電装置及び／又は前記被充電装置と通信する通信手段を有し、
前記給電装置の制御手段は、前記充電装置の前記通信手段から取得した、前記充電装置の情報及び／又は前記被充電装置の情報を用いて、制御動作を行う、
充電システムである。
【００２７】
又、本発明の第１８の側面は、
発電手段と、
外部の電力系統又は前記発電手段から給電された電力を貯蔵する蓄電素子と、（ａ）前記発電手段から前記蓄電素子への給電、（ｂ）前記電力系統から前記蓄電素子への給電、（ｃ）前記蓄電素子に貯蔵された電力により動作する負荷への給電、（ｄ）前記発電手段から前記電力系統への給電、を制御する制御手段とを有する給電装置と、
前記負荷としての、前記給電装置からの給電により動作し、被充電装置に充電を行う充電装置とを備えた、
充電システムである。
【００２８】
又、本発明の第１９の側面は、
電力系統から給電された電力を貯蔵する蓄電素子と、前記電力系統から前記蓄電素子への給電及び前記蓄電素子に貯蔵された電力の給電を制御する制御手段とを備えた給電装置であって、前記制御手段は、前記蓄電素子に貯蔵された電力を受けて動作する、被充電装置に対して充電を行う充電装置から取得した、前記充電装置の情報及び／又は前記被充電装置の情報を用いて制御動作を行う給電装置の、
前記制御手段としてコンピュータを動作させるプログラムである。
【００２９】
又、本発明の第２０の側面は、
発電手段と、外部の電力系統又は前記発電手段から給電された電力を貯蔵する蓄電素子と、（ａ）前記発電手段から前記蓄電素子への給電、（ｂ）前記電力系統から前記蓄電素子への給電、及び（ｃ）前記蓄電素子に貯蔵された電力により動作する負荷への給電、及び（ｄ）前記発電手段から前記電力系統への給電、を制御する制御手段とを有する給電装置と、前記負荷としての、前記給電装置からの給電により動作し、被充電装置に充電を行う充電装置とを備えた充電システムの、
前記給電装置の前記制御手段としてコンピュータを動作させるプログラムである。
【発明の効果】
【００３０】
以上のような本発明によれば、充電装置等の大電力負荷を含む負荷を低コストで普及可能な給電装置、及びそれに適応した充電装置、給電システム等を提供できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の各実施の形態に係る給電システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の各実施の形態に係る給電装置のパワーコンディショナ近傍の構成を示すブロック図
【図３】（ａ）本発明の各実施の形態に係る急速充電器の構成を示すブロック図（ｂ）本発明の各実施の形態に係る被充電装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１に係る給電システムの動作のフローチャートを示す図
【図５】本発明の実施の形態１に係る給電システムの動作のフローチャートを示す図
【図６】本発明の実施の形態２に係る給電システムの動作のフローチャートを示す図
【図７】本発明の実施の形態３に係る給電システムの動作のフローチャートを示す図
【図８】本発明の実施の形態に係る給電システムの他の構成例を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態に係る給電装置のパワーコンディショナ近傍の他の構成例を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態に係る急速充電器の他の構成例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る充電システム１の構成を示すブロック図である。
【００３４】
図１に示すように、本実施の形態１の充電システム１は、事業者による家庭用の商用電力系統である単相３線式の電力系統２、及び太陽電池３が接続された給電装置１０と、給電装置１０に接続して用いられ、被充電装置３０に対し充電を行う急速充電器２０とから構成される。以下、システムを構成する各装置について説明する。
【００３５】
給電装置１０は、パワーコンディショナ１１、受電電力検出部１２、蓄電池１３、管理装置１４及び補助給電部１５から構成される。
【００３６】
パワーコンディショナ１１は、電力系統２又は太陽電池３から電力の供給を受け、これを蓄電池１５に好適となるよう降圧、整流する手段である。受電電力検出部１２は、電力系統２からの電力を受け、電流値、電圧値を検出する手段である。
【００３７】
又、蓄電池１３は、パワーコンディショナ１１から供給される電力により充電され、放電可能な蓄電池であり、例えばリチウムイオン二次電池により実現される。蓄電池１３は、後述する管理装置１４の制御に基づき動作し、電池本体１３ａへの充放電を制御する電池管理装置１３ｂとから構成されている。
【００３８】
又、管理装置１４は、マイクロコンピュータ等により実現される、時刻を計測するタイマ、情報を記憶する記憶装置、通信用Ｉ／Ｆ等を内蔵した手段であり、急速充電器２０と通信を行い、これに基づきパワーコンディショナ１１、蓄電池１３及び補助給電部１５の動作を制御する手段である。
【００３９】
又、補助給電部１５は、パワーコンディショナ１１と電力系統２とを接続する電力経路上に設けられた、外部機器を接続可能な手段である。外部機器が電力系統２と同一規格の電力で動作する場合は、補助給電部１５は、電力系統２の出力をスルーし、又はパワーコンディショナ１１からは変換された出力を受ける手段として、例えば家庭用コンセント又は業務用コンセントとして実現される。又、補助給電部１５は、管理装置１４からの制御によって、パワーコンディショナ１１からの出力又は電力系統２からの出力を択一的に出力する。
【００４０】
次に図２は、給電装置１０におけるパワーコンディショナ１１の構成、及びパワーコンディショナ１１の近傍の構成を示すブロック図である。図２に示すように、パワーコンディショナ１１は、双方向型のＤＣ−ＤＣコンバータ１１１、切換スイッチ１１２、双方向型のＡＣ−ＤＣコンバータ１１３、双方向型のＤＣ−ＤＣコンバータ１１４、及び制御手段１１５から構成される。
【００４１】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１は、太陽電池３から供給される直流電力を変圧する手段であり、切換スイッチ１１２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１３及びＤＣ−ＤＣコンバータ１１４間の電力経路の導通を切換える手段である。
【００４２】
又、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１３は電力系統２から供給される交流電力と太陽電池３又は蓄電池１５から供給される直流電力との変換及び昇降圧を行う手段である。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１又はＡＣ−ＤＣコンバータ１１３と蓄電池１５との間を流れる直流電力を変圧する手段である。
【００４３】
又、制御手段１１５は、管理装置１４からの制御に基づき上述した各コンバータ及び切換スイッチの動作を制御する手段である。更に、制御手段１１５は切換スイッチ１６の動作制御も行う。ここで切換スイッチ１６は、パワーコンディショナ１１、蓄電池１３、及び給電装置１０の電力出力の電力経路上に設けられ、上記各部間の導通を切換える手段である。
【００４４】
次に図３（ａ）は、急速充電器２０の構成を示すブロック図である。
【００４５】
図３（ａ）に示すように、急速充電器２０は、計測装置２０１、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０２、通信Ｉ／Ｆ２０３、管理装置２０４及び記憶装置２０５から構成される。
【００４６】
計測装置２０１は、パワーコンディショナ１１から供給される直流電力の電流値、電圧値を計測する手段であり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０２は、パワーコンディショナ１１から供給される直流電力の電圧を、被充電装置３０との通信に基づき昇降する手段である。
【００４７】
又、通信Ｉ／Ｆ２０３はパワーコンディショナ１１及び被充電装置３０と所定のプロトコルを用いて通信を行うためのインタフェースである。
【００４８】
又、管理装置２０４は、マイクロコンピュータにより実現され、計測装置２０１、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０２及び通信Ｉ／Ｆ２０３を介して取得した情報を処理し、急速充電器２０の動作を管理する手段であり、記憶装置２０５は、半導体メモリ、磁気記録媒体等により実現される、管理装置２０４が処理する情報を記憶する手段である。
【００４９】
次に図３（ｂ）は、被充電装置３０の構成を示すブロック図である。
【００５０】
図３（ｂ）に示すように、被充電装置３０は、蓄電池３０１、通信Ｉ／Ｆ３０２、管理装置３０３及び記憶装置３０４から構成される。
【００５１】
蓄電池３０１は被充電装置３０の電源であり、図示しない装置の動作部分に電力を供給する。又、蓄電池３０１は、蓄電池１３と同様、電池本体３０１ａ及び電池本体３０１ａへの充放電を制御するための電池管理装置３０１ｂから構成される。
【００５２】
又、通信Ｉ／Ｆ３０２は急速充電器２０と共通のプロトコルを用いて通信を行うためのインタフェースであり、管理装置３０３は、マイクロコンピュータにより実現され、電池管理装置３０１ｂ及び通信Ｉ／Ｆ３０２を介して取得した情報を処理し、被充電装置３０の充電に関する動作を管理する手段であり、記憶装置３０４は、半導体メモリ、磁気記録媒体等により実現される、管理装置３０３が処理する情報を記憶する手段である。
【００５３】
なお、被充電装置３０としては、電気自動車、プラグインハイブリッド車、電気二輪車、船舶、電車など、二次電池や電気化学キャパシタ等の充放電可能な蓄電素子を電源として搭載し、これにより動作する任意の機器を用いることができる。
【００５４】
特に被充電装置３０として電気自動車を用いる場合、給電装置１０の出力電圧は直流３００〜３６０Ｖ程度が好適である。ただし必要に応じて４００Ｖなどとすることもできる。同様に、電気自動車を使用対象とする場合、急速充電器２０の出力電圧は急速充電器の出力電圧は直流５０〜５００Ｖ程度が好適である。ただしこちらも必要に応じて直流６００Ｖや８００Ｖの出力としてもよい。
【００５５】
なお、上記図１〜３において、電力系統２、太陽電池３、給電装置１０、急速充電器２０及び被充電装置３０間の電力経路は実線にて示し、給電装置１０、急速充電器２０及び被充電装置３０内外の通信、制御等の信号経路は破線に示した。また、各系統において周知、慣用される継電器、遮断器等の構成は省略して示した。
【００５６】
以上の説明において、給電装置１０は本発明の給電装置に相当し、急速充電器２０は本発明の大電力負荷又は充電装置に相当し、被充電装置３０は本発明の被充電装置に相当し、給電装置１０と急速充電器２０とを組合せてなる充電システム１は本発明の充電システムに相当する。
【００５７】
又、給電装置１０において、蓄電池１３は本発明の蓄電素子に相当し、管理装置１４、切換スイッチ１６及びパワーコンディショナ１１は本発明の制御手段に相当する。電力系統２は本発明の低圧配電網に相当し、太陽電池３は本発明の直流発電手段に相当し、補助給電部１５は本発明の補助給電部に相当する。更に、急速充電器２０において、通信Ｉ／Ｆ２０３及び管理装置２０４は本発明の通信手段に相当する。
【００５８】
このような構成を有する本発明の実施の形態１の充電システム１は、低圧配電網である電力系統２からの給電により充電され、急速充電器２０へ給電を行う給電装置１を備えたことを特徴としている。
【００５９】
以下、本発明の実施の形態１の充電システム１の動作を説明するとともに、これにより本発明の給電装置及び充電装置の一実施の形態の動作について説明を行う。
【００６０】
給電装置１０においては、管理装置１４が、内蔵されたタイマの時刻を参照することにより時間帯毎に異なる動作を行う。
【００６１】
はじめに、図４のフローチャートを参照して昼間時の動作を説明する。給電装置１０が動作を開始すると、管理装置１４は、ステップ１０１として、電力系統２から給電装置１０の電力供給の状態をチェックし、健全な給電がなされているかどうかを判断する（ステップ１０２）。具体的には、受電電力検出部１２が検出する電圧値、電流値を取得し、記憶装置に記憶された基準値と比較し、所定量を超えた変位が認められた場合、健全でないと判断する。
【００６２】
ステップ１０２において電力系統２が健全であると判断された場合は、ステップ１０３へ移行して、管理装置１４は蓄電池１３の電池管理装置１３ｂと通信して、電池本体１３ａの充電量を取得し、ステップ１０５として、充電装置２０が急速充電を実行可能なだけの充電量に達しているかどうかをチェックする。
【００６３】
一方、停電等で給電が途絶するなどの原因で所定量を超えた変位が生じ、健全でないと判断された場合はステップ１０４へ移行して、管理装置１４は、パワーコンディショナ１１と通信を行い、太陽電池３が発電した直流電力を蓄電池１３に充電する。具体的には、図２に示す制御手段１１５が、管理装置１４からの命令を受けて、切換スイッチ１１２及び１６を切換え、太陽電池３と蓄電池１３との間に電力経路を形成する。
【００６４】
太陽電池３により発電された電力はＤＣ−ＤＣコンバータ１１１及び１１４を経由することにより蓄電池１３に好適な電圧に変圧された後、電池本体１３ａに充電される。なお、天候不順等により太陽電池３が十分な発電ができない場合は、管理装置１４は、電池管理装置１３ｂにより検出される充電量が微少となることによりこれを検知し、給電装置１０を待機状態におく。
【００６５】
次に、ステップ１０５において急速充電動作が実行可能と判断された場合は、管理装置１４は更に電池本体１３ａが満充電であるかどうかをチェックし、ステップ１０８にて満充電であると判断された場合は、パワーコンディショナ１１と通信を行い、太陽電池３が発電した電力系統２へ逆潮流させる。
【００６６】
具体的には、図２に示す制御手段１１５が、管理装置１４からの命令を受けて、切換スイッチ１１２及び１６を切換え、太陽電池３と電力系統２との間に電力経路を形成する。太陽電池３により発電された電力はＤＣ−ＤＣコンバータ１１１及びＡＣ−ＤＣコンバータ１１３を経由することにより交流電力に変換された後、電力系統２へ送電される。なお、満充電でないと判断された場合は、太陽電池３による蓄電池１３への充電を継続する。
【００６７】
一方、ステップ１０５において急速充電動作が実行可能ではないと判断された場合は、管理装置１４はパワーコンディショナ１１と通信を行い、太陽電池３が発電した直流電力に加えて、電力系統２から受電した電力を蓄電池１３に充電する。具体的には、図２に示す制御手段１１５が、管理装置１４からの命令を受けて、切換スイッチ１１２を太陽電池３及び蓄電池１３と接続させ、蓄電池１３との間に電力経路を形成する。
【００６８】
上記のステップ１０６以降の各ステップ内又はステップ間において、急速充電器２０は被充電装置３０に対して充電を行うことが可能である。
【００６９】
次に、図５のフローチャートを参照して夜間時の動作を説明する。
【００７０】
管理装置１４は、ステップ２０１として、蓄電池１３の電池管理装置１３ｂと通信し、電池本体１３ａの充電量を取得し、ステップ２０２に移行して、被充電装置３０への急速充電が可能かどうかをチェックする。なお、チェックの手順は上記ステップ１０４と同様にして行われる。
【００７１】
急速充電が可能な場合は、ステップ２０９へ移行し、急速充電器２０への電力供給が常時可能な状態で待機する。
【００７２】
一方、急速充電が不可能な場合は、ステップ２０３へ移行し、管理装置１４は、上記ステップ１０１と同様の手順により電力系統２の電力供給の状態をチェックし、健全かどうかを判断する（ステップ２０４）。
【００７３】
ステップ２０４において電力系統２が健全であると判断された場合は、ステップ２０５へ移行して、管理装置１４は、電力系統２から受電した電力を蓄電池１３に充電する。具体的には、図２に示す制御手段１１５が、管理装置１４からの命令を受けて切換スイッチ１１２及び１６を切換え、電力系統２と蓄電池１３との間に電力経路を形成する。
【００７４】
一方、電力系統２が健全でないと判断された場合は、その旨を外部に通報し、給電装置１０の動作自体を終了する、又は管理装置１４以外の動作を停止して待機する。
【００７５】
以下、ステップ２０７、２０８をループする動作を行い、急速充電器２０が充電動作可能になるまでの蓄電池１３への充電動作を継続し、動作可能になった場合、ステップ２０９へ移行し、急速充電器２０への電力供給が常時可能な状態で待機する。
【００７６】
以上のように、本発明の実施の形態１による充電システム１によれば、家庭用の交流電力供給源として広く整備されている低圧配電網である電力系統２からの給電により充電される充電池１３を有する給電装置１を備えた構成としたことにより、電気自動車等の充電に用いられる急速充電器２０のような大電力を要する負荷において高価な整流器やコンバータを省略することができる。蓄電値１３の大容量化に要するコストは整流器等のコストに比して小さいため、給電装置１及び急速充電器２０のコストを抑えることが可能となる。
【００７７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２による充電システムは、給電装置１０の管理装置１４が、急速充電器２０から取得した情報に基づき、給電装置１０の各部の動作を制御することを特徴とするものである。
【００７８】
本実施の形態２による充電システムの構成は、実施の形態１と同様であり、したがって説明においては図１〜３を再度参照する。
【００７９】
実施の形態１にて説明したように、急速充電器２０は、給電装置１０により急速充電動作が可能であると判断された時点（図４のステップ１０６）以降の任意で被充電装置３０に対して充電を行うことができる。
【００８０】
このとき、急速充電器２０と被充電装置３０との間では、それぞれの電池管理装置２０４、３０３との間で通信を確立した後に、充電が行われる。
【００８１】
次に、充電が開始されると、急速充電器２０においては、計測装置２０１が給電装置１０から供給される直流電流の電圧値及び電流値をモニタし、管理装置２０４へ逐次送信する。管理装置２０４は、給電装置１０の管理装置１４の要求又は予め定めた所定のタイミングで、取得した電圧値及び電流値を給電装置１０へ送信する。
【００８２】
以下、給電装置１０側の動作を、図６のフローチャートを参照して説明を行う。
【００８３】
給電装置１０では、ステップ３０１として、管理装置１４が、急速充電器２０から送信された電圧値及び電流値を取得すると、自らが内蔵する記憶装置に記憶された、定格値としての電圧値及び電流値と比較し、給電装置１０が給電する電力と急速充電器２０が受電する電力との差分が一定量以下に抑えられた安定範囲内にあるかどうかをチェックする（ステップ３０２）。
【００８４】
ステップ３０２において測定値が安定範囲内にあると判断された場合は、ステップ３０３へ移行して、給電動作を継続する。
【００８５】
一方、測定値が安定範囲内にないと判断された場合は、ステップ３０４へ移行して、管理装置１４は蓄電池１３の電池管理装置１３ｂと通信して、電池管理装置１３ｂがモニタする、放電中の電池本体１３ａの電圧値及び電流値を取得する。そして、ステップ３０２と同様、定格値との比較を行い、給電装置１０が給電する実際の電力と給電装置１０の理想値との差分が安定範囲内にあるかどうかをチェックする。（ステップ３０５）。
【００８６】
ステップ３０５の結果、測定値が安定範囲内にあると判断された場合は、管理装置１４は、蓄電池１３は安定動作しており、急速充電池２０を含めた給電装置１０の下流側に異常が生じたと判定して、給電動作を中止する（ステップ３０６）。
【００８７】
又、測定値が安定範囲内に無いと判断された場合は、蓄電池１３に異常が生じたと判定して、管理装置１４は給電動作を中止する（ステップ３０６）。
【００８８】
以上のように、本発明の実施の形態２による充電システム１によれば、急速充電器２０から情報を取得し、これに基づき給電装置１０の動作を制御するようにしている。
【００８９】
これにより、給電先の動作状態を監視しながら給電装置１０を制御することにより、より信頼性の高い充電システムを提供することが可能となる。
【００９０】
又、急速充電器２０の情報を参照することにより、システムの電力供給に異常が生じた場合、当該異常の原因が給電装置１０側なのか急速充電器２０側にあるのかを切り分けることができ、システムの不具合に迅速に対応することが可能となる。
【００９１】
なお、上記の説明においては、急速充電器２０から取得する情報に基づいて、蓄電池１３の放電動作を制御するものとしたが、パワーコンディショナ１１の動作を制御するようにしてもよい。これは特に、蓄電池１３が充電と放電とを同時に行っている場合の制御において有効である。
【００９２】
又、取得する情報は、給電装置１０から給電される電力の実測値であるとしたが、被充電装置３０への充電回数等、急速充電器２０の動作履歴であってもよい。この場合、上記電力の実測値と組み合わせることで、急速充電器２０の動作状態を間接的に確認することができ、例えば、急速充電器２０の点検時期を容易に知ることができる。
【００９３】
更に、取得する情報は、急速充電器２０の固有の情報であって、同種、同一機能の複数の充電装置２０から一つの充電装置を他と識別可能とするような識別子であってもよい。このような識別子は急速充電器２０の製造者が製品に割り当てる製造番号や、使用者が設定するＩＤとして実現することができる。この場合、給電装置１０に複数の急速充電器２０が接続される場合に、それらを個別に管理することが可能となる。
【００９４】
又、上記の説明においては、本実施の形態の動作は、実施の形態１の昼間時における動作中に実行されるものとしたが、夜間時における動作中に実行されるものとしてもよい。
【００９５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態２による充電システムは、給電装置１０の管理装置１４が、急速充電器２０から取得した情報と急速充電器２０が被充電装置３０から取得した情報とに基づき、給電装置１０の動作を制御することを特徴とするものである。
【００９６】
本実施の形態３による充電システムの構成は、実施の形態１と同様であり、したがって説明においては図１〜３を再度参照し、その動作は、図７のフローチャートを参照して説明を行う。
【００９７】
実施の形態２の場合と同様、急速充電器２０が図４のステップ１０６以降の任意の時点で被充電装置３０に対して充電を開始すると、急速充電器２０においては、計測装置２０１が給電装置１０から供給される直流電流の電圧値及び電流値をモニタし、管理装置２０４へ逐次送信する。管理装置２０４は、給電装置１０の管理装置１４の要求又は予め定めた所定のタイミングで、取得した電圧値及び電流値を給電装置１０へ送信する。
【００９８】
更に、急速充電器２０と被充電装置３０との間では、それぞれの電池管理装置２０４、３０３との間で通信を確立した後に、充電が行われる。充電中においても急速充電器２０と被充電装置３０の間は情報の授受がなされ、急速充電器２０は、被充電装置３０において電池管理装置３０１ｂがモニタする電池本体３０１ａへ充電される直流電力の電圧値及び電流値を取得し、これを自らの測定値と併せて記憶手段２０５に保持しておく。
【００９９】
給電装置１０では、ステップ４０１〜４０３として、実施の形態２のステップ３０１〜３０３と同様の動作を行う。すなわち、管理装置１４は、急速充電器２０から送信された測定値を取得すると、これらを自らに記憶された定格値と比較し、給電装置１０の給電電力と急速充電器２０の受電電力との差分が安定範囲内にあるかどうかをチェックする。測定値が安定範囲内にあると判断された場合は、給電動作を継続する。
【０１００】
一方、測定値が安定範囲内にないと判断された場合は、ステップ４０４へ移行して、管理装置１４は、急速充電器２０から取得した情報から、被充電装置３０に関する情報として、電池管理装置３０１が測定した電池本体３０１ａへ充電される直流電力の測定値を抽出する。抽出した測定値は、管理装置１４が内蔵する記憶装置に記憶された、定格値としての蓄電池３０１の電圧値及び電流値と比較される。なお、被充電装置３０に関する情報としての測定値は、ステップ４０４にて初めて被充電装置３０から取得されるようにしてもよい。
【０１０１】
これにより、管理装置１４は、急速充電器２０から被充電装置３０が給電される電力と急速充電器２０が受電する電力との差分が一定量以下に抑えられた安定範囲内にあるかどうかをチェックする（ステップ４０５）。
【０１０２】
ステップ４０５の結果、安定範囲にあると判断された場合は、ステップ４０６に移行し、急速充電器２０を含めた給電装置１０の下流側に異常が生じたと判定して、管理装置１４は給電動作を中止する（ステップ４０７）。
【０１０３】
又、測定値が安定範囲内に無いと判断された場合は、被充電装置３０に異常が生じたと判定してステップ４０８に移行し、管理装置１４は急速充電器２０にその旨を通知する（ステップ４０９）。管理装置１４から通知を受けた急速充電器２０は、被充電装置３０に対する充電動作を中止する、又は急速充電器２０が更に被充電装置３０に当該通知を受け渡すことにより、被充電装置３０側からの制御により充電を中止させる。
【０１０４】
以上のように、本発明の実施の形態２による充電システム１によれば、急速充電器２０及び急速充電器２０から充電される被充電機器３０の情報を取得し、これらに基づき給電装置１０の動作を制御するようにしている。他の部品に比して経時変化の影響を受けやすい蓄電池を有する二つの装置の双方の状態を監視しながら充電動作を制御することで、より信頼性の高い充電システムを提供することが可能となる。
【０１０５】
又、急速充電器２０を介して被充電機器３０の情報を参照することにより、システムの電力供給に異常が生じた場合、当該異常の原因が給電装置１０側なのか被充電機器３０側にあるのかを切り分けることができ、不具合時の点検を迅速、容易に行うことが可能となる。
【０１０６】
なお、上記の説明においては、急速充電器２０及び被充電機器３０から取得する情報に基づいて、蓄電池１３の放電動作を制御するものとしたが、パワーコンディショナ１１の動作を制御するようにしてもよい。これは特に、蓄電池１３が充電と放電とを同時に行っている場合の制御において有効である。
【０１０７】
又、取得する情報は、給電装置１０から給電される電力の実測値であるとしたが、被充電装置３０の充電回数等の急速充電器２０の動作履歴、更には被充電装置３０内の電池３０１の温度や、充放電量の積算値その他、蓄電池の性能を示す諸量を選択的に含んでもよい。この場合、上記電力の実測値と組み合わせることで、急速充電器２０の動作状態を間接的に確認することができ、したがって点検時期を容易に知ることができる。
【０１０８】
更に、取得する情報は、被充電装置３０固有の情報であって、同種、同一機能の複数の被充電装置３０から一つの被充電装置を他と識別可能とするような識別子であってもよい。この場合、給電装置１０に複数の急速充電器２０が接続される場合又は急速充電器２０が複数の被充電装置３０を接続可能な構成を有する場合等の、給電装置１０が複数の被充電装置３０へ給電する場合に、それら被充電装置を個別に管理することが可能となる。
【０１０９】
特に、被充電装置３０として電気自動車やプラグインハイブリッド車を用いた場合は、固有の情報として、車台番号やナンバープレートに記載された登録番号を利用することで、集中的な管理が可能となる。又、被充電装置３０固有の情報として、蓄電池３０１を同定する識別子を電池管理装置３０１ｂに記憶させるようにしてもよい。
【０１１０】
更に、特に被充電機器３０が電気自動車である場合は、急速充電器２０及び被充電機器３０に併せて、給電装置１０の通信プロトコルをチャデモ規格に適合させることにより、上記の制御をより簡便に実現することが可能となる。又、本実施の形態の動作は、実施の形態１の昼間時における動作中に実行されるものとしたが、実施の形態２と同様、夜間時における動作中に実行されるものとしてもよい。更に、実施の形態２と組み合わせて動作するようにしてもよい。
【０１１１】
以上説明したように、本発明の各実施の形態によれば、電気自動車用の充電器のような大電力負荷を含む負荷への給電をより低コストに行うことができ、普及容易な給電システムを構築することが可能となる。
【０１１２】
しかしながら、本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではない。
【０１１３】
実施の形態１においては、管理装置１４の昼間と夜間との動作フローの切換は、管理装置に内蔵されるタイマによるものとしたが、太陽電池３の受光量に基づき切換えるようにしてもよい。この場合、昼間と判断される時間をより大きくとることができ、装置の電力消費を抑えることが可能となる。
【０１１４】
又、本発明の補助給電部１５は、補助給電部１５は、電力系統２の出力をスルーし、又はパワーコンディショナ１１からは変換された出力として、例えば家庭用コンセント又は業務用コンセントとして実現されるものとした。これは、非常時の交流電源として利用可能で、電力系統２又は蓄電池３の電力をパワーコンディショナ１１により変換してなる交流１００Ｖの電力を、管理装置１４による制御又は図示しない手動切換により選択的に外部に取り出すものである。
【０１１５】
しかし本発明の補助給電部は、図示しない変換回路を介して、その他の出力に変換された形態で出力してもよい。この場合、使用対象となる機器の定格に応じて、交流１００Ｖの他、交流２００Ｖ、直流１２Ｖ、直流２４Ｖ等、各種の電力を出力可能となる。また、外部機器との接続部分の構成についても、家庭用コンセント又は業務用コンセントの他に、携帯電話やコンピュータ用の接続端子、ソケット、端子台等の形態とすることができる。
【０１１６】
更に、本発明は、補助給電部を急速充電器２０との通信経路として利用するようにしてもよい。
【０１１７】
図８は、本発明の充電システムの他の構成例を示すブロック図である。図８に示す充電システム４は、通信Ｉ／Ｆとしても機能する補助給電部１７を有する給電装置４０を備えたことを特徴とする。
【０１１８】
補助給電部１７は、図９に示すように、実施の形態１の補助給電部１５と同一機能の給電部本体１７ｂと、給電部本体１７ｂを経由した交流電流に高周波信号を重畳する、又は分離する変復調手段１７ａとを備える。
【０１１９】
又、図１０は、充電システム４を構成する急速充電器５０の構成図である。図１０に示すように、急速充電器５０は、交流電力を受付けるためのＡＣ−ＤＣコンバータ５０１と、補助給電部１７に内蔵されたものと同一の機能を有する変復調手段５０２とを備える。なお、ＡＣ−ＤＣコンバータ５０１から変換される直流電力は、管理装置２０４及び記憶装置２０５の動作に用いる程度の低負荷に適合したものである。
【０１２０】
このような構成を備えたことにより、充電システム４は、補助給電部１７に接続される交流電流経路を信号経路として管理装置１４と交流電力の給電により動作可能な外部機器との通信が可能となる。特に、外部機器として、急速充電器５０を用いた場合、通常は電力回線と同一ケーブルに収納される通信回線に不具合が生じた場合でも、給電装置４０の動作制御に必要な情報を補助給電部１７から取得することができ、冗長性を確保して、システムの信頼性を高めることが可能となる。更に、補助給電部１５又は１７は省略した構成としてもよい。
【０１２１】
又、上記の説明においては、給電装置１０には太陽電池３を備えた構成としたが、本発明の発電手段は、太陽光の他、太陽熱、風力他の再生可能エネルギーによって発電可能な手段として実現してもよい。又、内燃機関のような化石燃料により動作する発電機として実現してもよい。さらに交流電力を発生する手段であってもよい。更に、給電装置１０は、太陽電池３を省略し、電力系統２からの給電のみによって動作する構成としてもよい。
【０１２２】
又、上記の説明においては、電力系統２は単相３線式であるとしたが、低圧配電網に分類されるものであれば、三相３線式、三相４線式等他の電気方式であってもよい。なお、「低圧」とは、本発明の場合は２００Ｖ以下とすることが望ましい。ただし、本発明において低圧配電網に用いられる２００Ｖとは、必ずしも理学的、工学的に厳密な値であることが求められるものではなく、電力系統側において安定的に供給される定格値であって電力系統側が提供する電力の他の定格値と明確に区別可能な範囲であれば、実質的に±数十ボルトの幅を持つ場合も含まれるものである。
【０１２３】
又、上記の説明においては、本発明の大容量負荷の一例として、急速充電器２０を例に挙げて説明したが、本発明の大容量負荷は、１００ＫＷ以下の電力で動作するものであれば、電気自動車、電源装置など、他の機器として実現されるものであってもよい。
【０１２４】
又、上記の説明において、蓄電池１３はリチウムイオン二次電池として例示したが、本発明の蓄電素子は、本発明の蓄電素子は、ニッケル水素電池その他各種の二次電池を用いてもよい。さらに電気二重層キャパシタのように、電気を直接電荷として蓄積する方式の素子であってもよい。要するに、電気を繰り返して蓄積、放電可能な素子であれば、その具体的な方式によって限定されるものではない。
【０１２５】
又、本発明は、上述した本発明の充電システムの給電装置、又は給電装置単体の制御手段の全部又は一部の動作をコンピュータの動作として実現するためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムであってもよく、当該プログラムが、コンピュータにより読み取り可能且つ読み取られた当該プログラムがコンピュータと協動して前記動作を実行する記録媒体に記録された態様であってもよい。
【０１２６】
なお、本発明の上記「一部の動作」とは、制御手段が実行する全ての動作の一部の動作を意味し、あるいは、一つの動作における更に一部の動作を意味するものである。
【０１２７】
又、本発明のプログラムの一利用形態は、記録媒体に担持された状態でコンピュータにより読みとられ、当該コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。ここでコンピュータとは、ＣＰＵ等の純然たるハードウェアに限らず、ファームウェアや、ＯＳ、更に周辺機器を含むものであっても良い。又、記録媒体とは、光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディスク、不揮発性メモリその他、本発明のプログラムを、外部からのアクセス可能であって固定的に担持可能な媒体を意味するものである。
【０１２８】
したがって、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。
【０１２９】
要するに、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記各実施の形態に種々の変更を加えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
以上のような本発明は、大電力負荷を含む負荷の使用に好適かつ、低コストで普及可能な効果を有し、給電装置及びそれと協働する大電力負荷としての充電装置等において有用である。
【符号の説明】
【０１３１】
１      充電システム
２      電力系統
３      太陽電池
１０      給電装置
１１      パワーコンディショナ
１２      受電電力検出部
１３      蓄電池
１３ａ      電池本体
１３ｂ      電池管理装置
１４      管理装置
１５      補助給電部
１６      切換スイッチ
２０      急速充電器
３０      被充電機器
【図１】
2013135475.tif 000003
【図２】
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【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】
2013135475.tif 000009
【図８】
2013135475.tif 000010
【図９】
2013135475.tif 000011
【図１０】
2013135475.tif 000012