(57)【要約】【課題】    各需要家の電源設備容量に負担を掛けずに充電を可能とすることにある。【解決手段】  被高速充電電池３を高速充電する高速充電装置において、高速充電電池２１と、需要家の電源設備１に接続され、当該電源設備の交流電力を直流電力に変換し前記高速充電電池への充電を低電流で充電制御する充電制御部２２と、高速充電電池に蓄電された電力を、所要の充電電流で制御しつつ前記被高速充電電池３へ充電させる充電電流制御部２４とを備えた高速充電装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各需要家に設置される電源設備の電力を被高速充電電池へ充電する高速充電装置において、
高速充電電池と、前記電源設備の交流電力を直流電力に変換し前記高速充電電池に対して充電を制御する充電制御部と、この充電制御部によって前記高速充電電池に蓄電された電力を、前記被高速充電電池に対して所要の充電電流で高速にて充電制御する充電電流制御部とを備えたことを特徴とする高速充電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高速充電装置において、
前記被高速充電電池の温度を監視する温度監視部を設け、当該被高速充電電池の充電時の温度上昇を監視し、異常温度時に前記充電電流制御部に充電停止を通知することを特徴とする高速充電装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の高速充電装置において、
前記充電制御部は、前記電源設備の電力を前記高速充電電池へ充電する際、低電流で充電を制御し、
前記充電電流制御部は、前記高速充電電池に蓄電された電力を前記被高速充電電池へ充電する際、前記高速充電電池への充電時よりも高電流で高速にて充電制御を行うことを特徴とする高速充電装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の高速充電装置において、
前記充電制御部は、前記高速充電電池の充電状態を監視する機能および当該高速充電電池の温度を監視する温度監視機能を有し、前記高速充電電池が所要の充電率、所定の温度を超えたときに充電を停止させることを特徴とする高速充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、需要家の電源設備を利用して被高速充電電池へ充電する高速充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電電池は多くの電子機器や回転動力源などに使用されている。充電電池は、携帯電話，携帯情報端末，ノート型ＰＣなどを駆動するための小容量電池や電動補助自転車や電気自動車などに使用する大容量電池などに分けられるが、その他様々な充電電池が市販されている。
【０００３】
ところで、近年、急速充電が可能な電池が開発されている。急速充電電池は、比較的短い時間に電池容量の６０％以上まで充電可能であり、外出先を含めて充電設備があれば、殆ど待つことなく迅速に充電が可能である（特許文献１）。
【０００４】
また、大電流で超急速充電が可能な新型の充電電池も開発されている。この充電電池は、ナノ粒子材料技術を電極に適用して電解液の分解を抑制し、イオンをスムーズに電極内部に吸蔵できる新電極を開発し、１分間に電池容量の８０％まで充電することができるキャパシタ並みの急速充電性能と、リチウムイオン電池の特徴である体積エネルギー密度の高さとを併せ持つ充電電池である（非特許文献１）。  
以下、特許文献１および非特許文献１に記載された急速充電電池を新電池と呼ぶ。
【０００５】
さらに、公衆の場所で急速充電電池を充電する急速充電電池用充電システムが提案されている。この急速充電電池用充電システムは、急速充電電池用の充電装置、急速充電電池の充電状態および劣化状態を測定し表示する測定表示装置を備えた充電処理装置と、充電料金を徴収する料金徴収装置を備えた充電情報センターが通信網で接続され、急速充電電池の充電状態及び劣化状態を表示し監視する構成である（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−３３５１６７号公報
【特許文献２】特開２００４−０７９３１６号公報
【非特許文献１】東芝プレスリリース、２００５．３．２９発表、［平成１９年９月１２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｏｓｈｉｂａ．ｃｏ．ｊｐ／ａｂａ０ｕｔ／ｐｒｅｓｓ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のような新電池は、大電流急速充電が可能な特徴を持っており、充電電流が定格容量の６０倍（充電レート：６０Ｃ）で急速充電することが可能である。
【０００７】
その結果、携帯電話に使用する充電電池のように、電池容量が５００ｍＡｈ程度の小容量電池を、充電レート２０Ｃで充電（３分で満充電）しようとした場合、充電電流が１０Ａになる。また、これら電子機器に使用される小容量電池（リチウムイオン電池）の電圧は、通常、３．７Ｖである為、充電に必要な電源容量は３７Ｗ程度であり、電源設備には大きな負担とならない。
【０００８】
しかし、ハイブリッド電気自動車用の電池のように、対称とする２００Ｖ−２５Ａｈの新電池を充電レート２Ｃ（３０分）で充電しようとした場合、充電電流は５０Ａ必要となり、また、充電に必要な電源容量が１０，０００Ｗ以上必要となることから、電源設備には大きな負担となる。
【０００９】
また、前述した急速充電電池用充電システムは、比較的大きなスペースおよび大きな電源設備容量を持つショッピングセンターや駅のような場所では大きな電源設備を保有していることから比較的負担が少ないが、コンビニエンスストアやレストランのような電源設備容量が小さい需要家の場合にはそれ相当の電源容量を持つ電源設備を備える必要があり、大きな負担となる。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、需要家に設置される電源設備に負担を掛けずに充電でき、かつ、被高速充電電池に対して高速充電可能な高速充電装置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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、各需要家に設置される電源設備の電力を被高速充電電池へ充電する高速充電装置であって、高速充電電池と、前記電源設備の交流電力を直流電力に変換し前記高速充電電池に対して充電を制御する充電制御部と、この充電制御部によって前記高速充電電池に蓄電された電力を、前記被高速充電電池に対して所要の充電電流で高速にて充電制御する充電電流制御部とを備えた構成である。
【００１２】
また、本発明は、上記発明の構成に新たに、被高速充電電池の温度を監視する温度監視部を設け、当該被高速充電電池の充電時の温度上昇を監視し、異常温度時に前記充電電流制御部に充電停止を通知する構成であってもよい。
【００１３】
なお、前記充電制御部としては、需要家の電源設備から前記高速充電電池への充電時、低電流で充電制御し、また、前記充電電流制御部としては、前記高速充電電池から前記被高速充電電池への充電時、前記高速充電電池への充電時よりも高電流で高速充電制御を行うものである。
【００１４】
また、本発明は、前記充電制御部としては、前記高速充電電池の充電状態を監視する機能および当該高速充電電池の温度を監視する温度監視機能を有し、前記高速充電電池が所定の充電率、所定の温度を超えたときに充電を停止させる構成である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、各需要家の電源設備に負担を掛けずに充電し、かつ、被高速充電電池に対して高速充電可能とする高速充電装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。  
図１は本発明に係る高速充電装置の一実施の形態を適用した高速充電システムの構成図である。  
この高速充電システムは、各需要家に設置される電源設備である電源部１と、電源設備に負担を掛けずに高速充電を実現する本発明の要部となる高速充電装置２と、この高速充電装置２の蓄電電力に基づいて高電流で高速的に充電を受ける前述した新電池に相当する被高速充電電池３とで構成される。
【００１７】
電源部１としては、需要家（設置先）を特定するものでなく、外出先でも気軽に利用可能な電力設備を備える場所であればよく、例えばショッピングセンター，駅、コンビニエンスストア，レストラン，遊園地その他種々の施設に設置される電源部であればよい。一般家庭（１００Ｖ，１５００Ｗ）に設置される電源部であってもよい。
【００１８】
高速充電装置２は、高速充電電池２１と、充電制御部２２と、温度監視部２３と、充電電流制御部２４と、表示・設定部２５とで構成される。
【００１９】
高速充電電池２１は、前述した新電池に相当するものであって、充電時には需要家に設置される電源設備である電源部１に負担を掛けない状態，つまり充電電源容量を抑制しつつ充電し、かつ、被高速充電電池３に対しては高電流で短時間に充電可能（急速放電可能）な電池である。
【００２０】
充電制御部２２はＡＣ−ＤＣコンバータ、電圧監視部および温度監視部が設けられている。ＡＣ−ＤＣコンバータは、スイッチング素子で構成され、電源部１の交流電力を直流に変換して高速充電電池２１に蓄電させる機能を持っている。電圧監視部は、高速充電電池２１の蓄電状態を監視して所定の充電率８０％ないし９０％または満充電となったとき、スイッチング素子をＯＦＦさせる機能を有する。温度監視部は、充電時に常時または例えば所定周期ごとに高速充電電池２１の温度を監視し、予め定める温度以上となったとき、高速充電電池２１の例えば内部短絡などで異常発熱を起していると判断し、同様にスイッチング素子をＯＦＦさせる機能を有する。
【００２１】
温度監視部２３は、被高速充電電池３への充電時の温度を監視し、前述同様に所定の温度以上となり、例えば被高速充電電池３の内部短絡などで異常発熱を起していると判断したとき、充電電流制御部２４に通知する。
【００２２】
充電電流制御部２４は、スイッチング素子で構成され、被高速充電電池３の内部抵抗を測定することで当該被高速充電電池３の蓄電容量を予測することにより、適切な充電電流に制御する機能と、温度監視部２３から所定の温度以上の監視温度又は所定の温度以上となったことの通知を受けたとき、充電制御を停止する機能とを備えている。
【００２３】
表示・設定部２５は、入力部（図示せず）から入力される電源部１からの低電流設定値や被高速充電電池３への高電流設定値を表示するとともに、各充電時の電流値を取り込んで表示し、必要に応じて各高速充電電池２１，３の温度監視結果を表示する機能を有する。
【００２４】
被高速充電電池３は、高速充電電池２１と同様の特徴を持った電池，つまり前述した新電池に相当する電池であり、例えば電気自動車（ハイブリッドを含む）に搭載される電池等である。
【００２５】
次に、以上のように構成された高速充電装置の作用について説明する。なお、説明の便宜上、一般家庭に設置されている例えば１５００Ｗの電源部１に高速充電装置２を接続した例について述べる。
【００２６】
高速充電装置２に内蔵される高速充電電池２１は、前述したように新電池に相当する電池であり、大電流で短時間に充電および放電可能な特徴を併せ持っている。
【００２７】
そこで、高速充電装置２の充電制御部２２は、予め電源部１から例えば低電流の充電制御で高速充電電池２１に充電を実施する。
【００２８】
具体的に説明すると、高速充電電池２１へ充電する場合、需要家である例えば一般家庭に設置される電源部（電源設備）１に負担を掛けない充電レート、例えばハイブリッド電気自動車用の電池に相当する充電電池を２台内蔵させた場合、２００Ｖ−２５Ａｈ×２台の電池を、０．１２５Ｃの充電ルート（６Ａで８時間）で充電すれば、充電電源容量としては、  
２５Ａｈ×０．１２５Ｃ×２台×２００Ｖ＝１，２５０Ｗ
に抑えることができる。これは、一般家庭の電源設備の電源容量１５００Ｗよりも十分に小さな電力設備容量である。これにより、電源設備に負担を掛けずに充電を済ませることができる。
【００２９】
一方、高速充電電池２１に蓄電された電力を被高速充電電池３へ充電する場合、充電電流制御部２４は、高電流（例えば電池容量の数１０倍の電流容量、又は被高速充電電池３の電池容量に依存）で高速的に充電制御すると共に、被高速充電電池３の内部抵抗を測定することで当該被高速充電電池３の蓄電容量を予測し、短時間に被高速充電電池３に対して充電を完了させる。これにより、外出先を含めて一般家庭の電源部１を用いて、殆ど待つことなく迅速に充電が可能となる
ところで、高速充電電池を備えない一般の充電装置４について、図２を参照しつつ検討する。
【００３０】
充電装置４には高速充電電池２１が内蔵されていないことから、電源部１から被高速充電電池３へ充電する場合、充電電流制御部２４の充電電流がそのまま電源設備である電源部１の負担となる。その結果、充電レート２Ｃ（３０分）で充電する場合、  
２５Ａｈ×２Ｃ×２００Ｖ＝１０，０００Ｗ
の容量負担となる。このことは、以上のような１０，０００Ｗ以上の電力容量を持つ電源設備を用意する必要があり、電源設備を設置する場合には大きな負担となる。よって、被高速充電電池３を搭載した電気自動車の普及にも大きな影響を与えることになる。
【００３１】
通常、電気自動車に搭載される充電電池は、走行中に充放電を繰り返す為、充電電池の深放電率が８０％以上になることは殆どなく、仮に深放電率が５０％程度で充電した場合には充電レート２Ｃで充電しても１５分で満充電できる計算となる。
【００３２】
従って、以上のような実施の形態によれば、高速充電電池２１を備えた高速充電装置２を実現することにより、一般の需要家の電源設備でも手軽に利用して充電でき、さらに、被高速充電電池３に対して高速的に充電でき、利用者にとって非常に有用な高速充電装置を提供できる。
【００３３】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る高速充電装置の一実施の形態を備えた充電システムの構成図。
【図２】高速充電電池を備えていない一般の充電装置を示す構成図。
【符号の説明】
【００３５】
１…電源部、２…高速充電装置、３…被高速充電電池、２１…高速充電電池、２２…充電制御部、２３…温度監視部、２４…充電電流制御部、２５…表示・設定部。
【図１】
2009077550.tif 000003
【図２】
2009077550.tif 000004