安全で合理的な駐車場用普通充電スタンド

【課題】公共の充電施設で、充電用ケーブルの接続、脱着が安全に行え、さらに充電費用を課金することができる、経済的で安全性が非常に高く、かつ車室に入庫した車両にのみ電力を供給できるような充電スタンドを提供する。
【解決手段】時間貸し駐車場の充電スタンドは、コンセントへの電力の供給をオン、オフする電磁開閉器、ロック装置の動作と連動して電磁開閉器を動作させるリレー装置２５、給電状況を表示する表示装置、およびコンセントというパーツで構成し、車が車室に入庫したあと、一定時間後に動作する車両のロック装置の動作に連動して電磁開閉器をオンすることにより自動的にコンセントへの給電を行い、車室から退出する際には駐車料金の支払いによって作動する車両のロック装置の解除に連動して電磁開閉器をオフし、コンセントへの給電を停止させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気を動力とする自動車（ＥＶおよびＰＨＶ）の充電が可能な時間貸し駐車場むきの充電スタンドに関する。

【背景技術】
【０００２】
従来の自動車は、主に化石燃料を使った内燃機関を動力源としている。近年の中国や、開発途上国におけるモータリゼーションの急速な進行や、経済の発展に伴い、エネルギーの消費は急増し、炭酸ガスの増加など地球環境の悪化が大きな社会課題になっているほか、化石燃料の枯渇が現実味を帯び、内燃機関を動力とする従来型の自動車の将来が危惧される時代となってきた。一方２次電池の技術開発が進み、化石燃料の使用を減らすハイブリッド自動車や電気自動車が主役になる時代がやってきた。従来のガソリン等を燃料とした内燃機関を動力とする自動車は、各所に設置されたガソリンスタンドなどで短時間に燃料の補給が可能であるが、電気自動車は、ガソリン車などがガソリンスタンドで簡単に燃料を補給するように短時間で充電することができない。したがって、充電に時間がかかる電気自動車の充電場所としては、比較的長時間車を止めておく駐車場がもっとも適しており、駐車場に充電スタンドを設置することは、従来のガソリンスタンドに変わるインフラとして大きな意義がある。
【０００３】
特に、駐車場に複数の車室を設け、車室への出入りを検知して車の退出を制御するロック装置を作動させ、駐車時間による駐車料金を支払ったのちにロック装置を解除するコインパーキング場は、原理的に充電料金の課金が可能であり、電気自動車の充電場所としても最適といえる。それらの場所に設置する充電スタンドとしては、利用者にとっては安全で使いやすいシンプルのものが良く、設置する業者の側にとってもシンプルで故障しにくく導入しやすい経済性を持ったものであることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願2009-242422
【特許文献２】特願2009-138062
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】http://www.meti.go.jp/policy/automobile/evphv/what/charge/index.html
【非特許文献２】http://www.e-cha.biz/index.html
【非特許文献３】http://www.kawamura.co.jp/products/evcompo/index.php
【０００６】
２００Ｖや１００Ｖで充電する普通充電スタンドについては、すでに多くの製品が発表されている。これらの中には、非特許文献１に示されているように単に１００Ｖや２００Ｖのコンセントだけを備えた最も簡単な充電スタンドでＥＶ充電用のプラグをコンセントに差し込むとすぐ充電ができるタイプ、非特許文献２にあるようにＥＶと充電スタンド間をケーブルで接続したあと充電開始ボタン（スィッチ）を押して充電を始めるタイプ、あるいは夜間の安価な電力で充電を始められるようにタイマースィッチの動作で充電を始めるタイプ、特願2009-242422や非特許文献３にあるように、キーを持った人だけが充電できるキー操作タイプ、特願2009-138062にあるように利用者をカードで認識した後給電するタイプなどがある。しかし、商業用に充電スタンドを設置する事業者においては、充電した際の電気料金はガソリン自動車のガソリン代の数分の一と安価なため、充電スタンドの設置費用が高いと投資資金の回収は困難である。また、ＥＶの普及を促進する国の政策としては、市中に設置する充電スタンドの数を増やすことが何よりも優先される。

【０００７】
この観点に立てば、充電スタンドは極力安価であること、しかし安価であっても利用者の安全を確保できるものでなければならない。然るに安価にするためにコンセントだけの充電スタンドを、コインパーキング場などに設置した場合、コンセントには常時電圧が印加されており、充電スタンドを利用する際には荷電状態にある電源とＥＶ充電用のケーブルとコンセントを直接つなぐことになるため、雨天時などに漏電や感電の危険がある。

【０００８】
一方、充電開始ボタンを押して充電を開始し、充電終了時に停止ボタンを押す方式の充電スタンドでは、人手によるボタンスィッチの操作が必要であるので、ボタンの押し間違いや押し忘れで充電ミスをする恐れや、荷電状態のコンセントと充電ケーブルを着脱する場合があるなど安全性にも課題がある。

【０００９】
さらに、正規の駐車スペースに車両を止めずに充電を行うなど盗電ともいえる不正行為が起きる可能性もある。さらに、キー操作や認証カードで充電操作を行う充電スタンドでは、キーの紛失や故障による使用不能なケースが考えられ、利便性に問題があるほか、充電スタンドが高価になる欠点もある。

【００１０】
安全性や利便性の問題の他には、充電料金の徴収ができるかどうかといった問題がある。すなわち、時間貸し駐車場に充電スタンドを設置する場合、事業者は通常の駐車料金に加えて、充電電気料、充電施設利用料、充電サービス料などの形で充電サービス対する対価を利用者に請求できることが望まれる。

【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＥＶ充電用のスタンドは、ＥＶと充電スタンドのコンセント間をケーブルで電気的に接続することにより充電を開始するが、充電用ケーブルのプラグを充電スタンドのコンセントに接続する際に、コンセントに電気が来ていると、電気火花が発生し接続プラグを損傷する心配や、降雨時には感電の心配がある。また、充電後充電スタンドとＥＶとの接続を外す場合、すなわち充電用プラグをコンセントから抜くときにも、接続時と同様な問題がある。本発明の目的は、充電電力の供給が、時間貸し駐車場における車両のロック装置の動作に連動して自動的に行われるようにすることによって、ＥＶと充電スタンドとの接続や切り離しが無電圧のもとで行われ、感電や接続プラグの損傷などの恐れのない安全な充電スタンドを提供すること、およびボタンの押し忘れや誤操作、紛失しやすいキー操作など人の操作によることなく、車室に入庫した車両にのみ自動的に安全に電力が供給される合理的な充電スタンドを提供することにある。

【課題を解決するための手段】
【００１２】
安全で合理的な時間貸し駐車場用の充電スタンドを最小のコストで製造するために、充電スタンドはコンセントへの電力の供給をオン、オフする電磁開閉器、ロック装置の動作と連動して電磁開閉器を動作させるリレー装置、給電状況を表示する表示装置、およびコンセントという最小のパーツで構成し、車が車室に入庫したあと、一定時間後に動作する車両のロック装置の動作に連動して電磁開閉器をオンすることにより自動的にコンセントへの給電を行い、車室から退出する際には駐車料金の支払いによって作動する車両のロック装置の解除に連動して電磁開閉器をオフし、コンセントへの給電を停止させるようにした。

【００１３】
また、車両のロック装置に連動してコンセントに電力を供給する電磁開閉器をオンオフさせるため、ロック装置を動作させるモータへの直流２４Ｖのプラス、マイナスによって作動するラッチリレーを設け、ロック装置の動作時には確実に電磁開閉器をオンし、ロック装置の解除の時には確実に電磁開閉器をオフするようにして充電作業の安全性を高めた。

【００１４】
さらに、電磁開閉器のオンオフは、精算機からロック装置の動作開始のために送られる信号によってオンし、ロック装置の解除信号により電磁開閉器をオフすることができる。以上により、コンセントと充電ケーブルのプラグを接続する際には、コンセントには電力が供給されていないので、安全に接続作業ができる。また、充電ボタン等を操作することなく、正規に車室に入庫した車両にのみ、自動的に充電用の電力が供給される。

【発明の効果】
【００１５】
時間貸し駐車場に設置しる電気を動力として利用する自動車（ＥＶ）用の１００Ｖないし２００Ｖ級のコンセントタイプの普通充電スタンドにおいて、ＥＶ充電用の電力の供給と停止は、車両の退出を制御するロック装置の作動と連動して自動的に行われるので、利用者が充電開始や停止などの操作をする必要がなく、また正規に駐車した車両にのみ、電力が供給されるので、不正な充電を防止できる。

【００１６】
コンセントへの電力の供給はロック装置の動作に連動しているので、ロック装置が動作するまでの待機時間内はコンセントには電圧がなく、充電用ケーブルのコンセントへの接続を感電などの危険がない安全な方法で行うことができる。また、充電終了後は精算機で料金を支払うとロック装置が解除され、同時にコンセントへの電圧印加もなくなるので、コンセントからケーブルを外す作業も感電などの危険がなく、安全に行うことができる。

【００１７】
また、単なるコンセント型の充電スタンドに比べると、本発明の充電スタンドでは、車両が車室に入っていない間は、コンセントには電力が供給されていないので、長時間の電圧印加によってコンセントの絶縁性能が劣化するのも抑制される。

【００１８】
ボタン操作や認証カードなどで、充電の開始や停止を行う充電スタンドに比べて、ボタンスィッチの誤操作、押し忘れ、いたずらなどの操作で充電ができなかったり、中断されたりする心配がないうえ、安価な充電スタンドを提供できるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】は、本発明の充電スタンドの概要を示す図である。
【図２】は、充電スタンドの操作面を示す図である。
【図３】は、本発明のコンセントへの給電回路図である。
【図４】は、本発明の給電制御回路図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の安全性が高く一つのスタンドで２台のＥＶを充電できる充電スタンドの電気回路の概要を示すものである。１００Ｖまたは２００Ｖの電源１から供給される電気は、分電盤２内の主スィッチ３、漏電スィッチ４，６を経て二つに分かれ、配線５，７により充電スタンド８に入り、電磁開閉器９，１２を経てコンセント１０，１３から、ＥＶ充電用のケーブルへ出力される。１１は支柱である。電磁開閉器９，１２は、後述するように車両が車室に入っていないときにはオフになっているが、車室に車両が入庫すると一定時間後にオンし、出庫時には駐車料金や充電料金の支払いと同時にオフする。

【００２１】
図２は、充電スタンドのコンセント取り付け面を示すもので、１５，１８は図示しない分電盤から当該充電スタンドに電力が来ていることを示す表示灯であり、分電盤内の主スィッチと各回路への漏電スィッチのオンにより、点灯する。１６，１９は耐候性のコンセント口、１７，２０はコンセントに電力が供給されているときに点灯する表示灯である。

【００２２】
図３は、本発明の充電スタンドへ、電力を供給する回路の図である。図示しない分電盤から配線されているＡＣ２００Ｖ回路には、充電スタンドまで電力が供給されていることを示す表示装置２１と、電磁開閉器２３とコンセント２４の直列回路が接続されている。また、コンセントには、電磁開閉器２３がオンになった時に点灯する表示装置２２が接続されている。

【００２３】
図４の中央の丸く表示されている部品２５はラッチリレーを示すもので、Ｔ１からＴ１１は内部回路につながる端子である。このラッチリレー２５は、端子Ｔ１，Ｔ１１間のＴ１側にプラスの直流電圧が一瞬でも印加されると端子Ｔ３，Ｔ５間と端子Ｔ７，Ｔ９間が接続状態になり、また端子Ｔ２，Ｔ１０間では、Ｔ２側にプラスの直流電圧が一瞬でも印加されると端子Ｔ４，Ｔ５間と端子Ｔ７，Ｔ８間が接続状態になるような機能がある。端子Ｔ３，Ｔ５は、それぞれＡＣ２００Ｖの端子Ｒ、および電磁開閉器２３の励磁コイルＭＳＣ２６の一端に接続され、他端はＡＣ２００Ｖの端子Ｓに接続されている。このため、Ｔ１，Ｔ１１間にＴ１側がプラスの電圧が印加されたときに、電磁開閉器の励磁コイルが励磁され、充電スタンドの当該電磁開閉器がオンし、コンセントに電力を供給できる。また、Ｔ２，Ｔ１０間にＴ２側がプラスの電圧が印加されると、電磁開閉器の励磁が解け、当該電磁開閉器はオフする。

【００２４】
図４の上部の２７は、車両のロック装置の動作原理回路を示す。ロック装置は、直流モータＭ２８に接続され、直流２４Ｖのプラスがモータに印加されるとモータ２８が回転し、モータに連動したロック装置が動作する。一方、マイナスが印加されるとモータが逆転してロック装置が解除される。直流電圧の正負の切り替えは精算機の指令により、車室にある端末でスィッチＳＷ２９の接点を中立のｃ点から、ａ点側またはｂ点側に切り替える方法で行われる。

【００２５】
以上で説明した回路全体の動作を説明する。まず、ＥＶが駐車場の車庫に入庫すると、ループコイルなどのセンサが作動し、図示しない精算機が入庫を検知する。その後一定の時間（精算機で設定）経過後、精算機がロック装置の動作指令を当該車室の端末に送る。この信号により、端末内にある図４の直流回路がｃ点からａ点側に切り替わる。これにより、モータが回転し、ロック装置が動作する。またモータへのプラス電圧の印加と同時に、ラッチリレー回路の端子Ｔ１，Ｔ１１間にＴ１側がプラスの電圧が印加されるので、ラッチリレーの端子Ｔ３，Ｔ５間が導通する。これにより、電磁開閉器２３の励磁コイルＭＳＣ２６が励磁されるので、図３の電磁開閉器が閉じて、コンセント２４に電力が供給される。モータが所定位置まで回転すると図示しないリミットスィッチが動作し、直流回路をａ接点からｃ接点に戻す。

【００２６】
次に、ＥＶが充電を終わり駐車場から退出する場合には、精算機で料金を支払うことにより、精算機から当該車室の端末にロック装置解除の指令信号が送られる。これにより、モータ回路にはマイナスの電圧が印加されるように、端末内の切り替えスィッチの接点がｃ点からｂ点に切り替わる。その結果、モータは逆回転してロック装置を解除する。それと同時に、ラッチリレー回路の端子Ｔ２，Ｔ１０間には、Ｔ２側がプラスになるような直流電圧が印加されるので、ラッチリレーの端子Ｔ３，Ｔ５間の導通が切られ、Ｔ４，Ｔ５間の導通に切り替わる。この結果、電磁開閉器２３の励磁コイル２６の励磁が解かれ、電磁開閉器はオフになる。すなわち、コンセント２４への電力の供給が遮断され、コンセントへの給電を示す表示灯も消灯する。ロック装置が所定の位置まで戻ると、リミットスィッチにより、直流回路の接点はｃ点に切り替わり、モータ回路は無電圧になる。なお、図４のラッチリレーの回路は、図１，２に示す２回路の充電スタンドの片方の回路について説明したものである。

【００２７】
本発明の充電スタンドは、以上説明したように車庫に車両が入庫していないときには、充電スタンドまで電気が供給されているけれども、コンセントには給電されていない。車両が車室に入庫すると、精算機からの指令でロック装置が動作するが、同時にラッチリレー回路が動作して、電磁開閉器をオンさせるので、コンセントに電力が供給され、同時に充電中の表示灯が点灯する。しかし、車両が入庫してから、ロック機構を作動させるまでには一定の時間遅れ（たとえば５分）を設けてあるので、この遅れ時間の間はコンセントには給電されておらず、充電中の表示灯も点灯していない。したがってこの間に充電用ケーブルを安全に無電圧のコンセントにつなぐことができる。充電が終わって出庫するときには、精算機で料金を支払うと直ちにロック装置が解除され、同時にコンセントへの給電が停止され。充電中の表示灯が消える。したがって、充電ケーブルをコンセントから外す作業を安全に行うことができる。

【００２８】
本発明の充電スタンドでは、充電用電力のコンセントへの供給はロック装置の作動に連動して自動的に行われる。したがって既存の充電スタンドのように充電開始ボタンや停止ボタンを押したり、キー操作などで充電作業ができるようにした充電スタンドで起きるような誤操作による充電の失敗や荷電中のコンセントからケーブルを外すといった不安全な行為が起きることはなく、きわめて安全で確実な充電作業ができる。

【実施例２】
【００２９】
以上の説明では、ロック装置は、モータで作動するロック装置を例に述べたが、圧縮機の空気圧で作動するロック装置でも原理は同じである。すなわち、空気圧で作動するロック装置のような場合は、空気圧を送るバルブ装置の励磁電圧を電磁開閉器の励磁回路に印加する方法、あるいは、バルブ装置の印加電圧で作動するリレーのａ接点により、電磁開閉器の励磁回路を励磁する回路にしてもよい。

【実施例３】
【００３０】
以上の実施例では、ロック装置を駆動するモータの駆動電圧で作動するラッチリレーで、コンセントに電力を供給する電磁開閉器を動作させたが、精算機から各車室に送信されるロック機構の動作指令信号によって動作するリレー装置で電磁開閉器を動作させてもよい。

【実施例４】
【００３１】
また、図示の例は、1スタンドに２つの回路（コンセント）を搭載した充電スタンドを示したが、回路の数は、１つでも複数でも構わない。また、給電および充電中の表示ランプは、電圧によって点灯するランプでなくとも、液晶やＥＬなどの表示装置であっても差し支えない。

【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、電気を動力とする自動車に対して、時間貸し駐車場で安全に、確実に充電をする設備を提供するものであり、製造業の生産活動を増進するほか、電気自動車に便利で安全な充電システムを提供することから、大いに産業発展に貢献し、ＣＯ２削減など環境改善にも貢献できる。

【符号の説明】
【００３３】
１電源線２分電盤３主スィッチ４漏電スィッチ
５充電スタンドへの配線６漏電スィッチ７充電スタンドへの配線８充電スタンド９電磁開閉器１０コンセント１１支柱
１２電磁開閉器、１３コンセント１４アース
１５表示灯１６コンセント口１７表示灯１８表示灯
１９コンセント口２０表示灯２１表示装置２２表示装置２３電磁開閉器２４コンセント２５ラッチリレー２６励磁コイル
２７モータ駆動回路２８モータ２９切替えスィッチ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間貸し駐車場において、２００Ｖまたは１００Ｖなどの配電用の電力を受電する分電盤内のブレーカおよび漏電ブレーカから、個々の車室に設置した充電スタンドに達する電気配線と、同配線と当該充電スタンドのコンセント間の電気的接続を制御する電磁開閉器と、充電スタンドへの給電状況を表示するランプと、充電スタンドを設置した車室に車両が入庫し、ロック装置が動作するのに連動して、前記電磁開閉器がオンし、駐車料金と充電料金の加算値を支払ってロック装置が解除されるのに連動して、前記電磁開閉器をオフさせるリレー装置と、前記電磁開閉器がオンしている間点灯する充電中の表示ランプより構成される電気自動車用の充電スタンド。

【請求項２】
請求項１の充電スタンドにおいて、ロック装置が直流モータで駆動される装置であることを特徴とする充電スタンド。

【請求項３】
請求項１の充電スタンドにおいて、ロック装置が空気圧で作動する装置であることを特徴とする充電スタンド。

【請求項４】
請求項１の充電スタンドにおいて、ロック装置に連動して電磁開閉器をオン、オフするリレー装置は、ロック装置を動作させるモータの駆動電圧によって作動するラッチリレーであることを特徴とする電気自動車用の充電スタンド。

【請求項５】
請求項１、４の充電スタンドにおいて、充電用の電力を供給する電磁開閉器をオン、オフするリレー装置は、精算機からの指令信号に基づいて動作することを特徴とする電気自動車用の充電スタンド。

【図１】