急速充電装置
【課題】平均消費電力を下げて、電力供給を受ける電力会社との契約を小規模化できる急速充電装置を提供する。
【解決手段】コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３を充電する際に、商用電源２０の交流電力から設備用蓄電池３の充電に必要な直流電力が生成されるように第１直流電源器３２を制御し、その直流電力を第１直流電源器３２から設備用蓄電池３に供給させ、負荷である動力用蓄電池２１が接続されたときには、交流電源の交流電力から所定の直流電力が生成されるように第２直流電源器３３を制御し、その所定の直流電力を設備用蓄電池３からの直流電力に加算して動力用蓄電池２１の充電に必要な直流電力を生成し、第２直流電源器３３から動力用蓄電池２１に供給させる。
【解決手段】コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３を充電する際に、商用電源２０の交流電力から設備用蓄電池３の充電に必要な直流電力が生成されるように第１直流電源器３２を制御し、その直流電力を第１直流電源器３２から設備用蓄電池３に供給させ、負荷である動力用蓄電池２１が接続されたときには、交流電源の交流電力から所定の直流電力が生成されるように第２直流電源器３３を制御し、その所定の直流電力を設備用蓄電池３からの直流電力に加算して動力用蓄電池２１の充電に必要な直流電力を生成し、第２直流電源器３３から動力用蓄電池２１に供給させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電気自動車に搭載された動力用蓄電池を充電する急速充電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油資源の枯渇や地球温暖化の対策として、電気エネルギーを駆動源とする電気自動車が市場に普及してきているが、電気自動車に対しても、通常の自動車給油と同等時間で充電できる急速充電装置が求められている。
従来、急速充電できる装置として、例えば、大容量の設備用蓄電池を用意し、電気自動車への充電休止時に、その蓄電池を低電流で長時間をかけて充電しておき、電気自動車の蓄電池を充電するときには設備用蓄電池から大電流を放電する充電装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２０７６６８号公報（第４，５頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、現在発表されている電気自動車の動力用蓄電池に対する急速充電装置の仕様としては、直流４００Ｖ、電流１００Ａクラスの急速充電装置が想定され、それに伴って商用電源ラインからの電源供給も回路効率９０％として、出力４０ｋＷのとき、入力電力は４４ｋＷを超えることが想定される。これを満足する電力の供給を受けるために、電力会社との契約が大規模となる課題があった。
【０００５】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、急速充電装置の平均消費電力を下げて、電力供給を受ける電力会社との契約を小規模化し、さらに、効率を上げて電力損失を低減すると共に、コストを下げて一般普及の実現可能な急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】
【０００６】
本発明に係る急速充電装置は、設備用蓄電池と、交流電源の交流電力をそれぞれ直流に変換する第１及び第２直流電源器と、設備用蓄電池を充電する際に、交流電源の交流電力から設備用蓄電池の充電に必要な直流電力が生成されるように第１直流電源器を制御し、その直流電力を第１直流電源器から設備用蓄電池に供給させるコントローラーとを備え、コントローラーは、負荷である動力用蓄電池が接続されたときには、交流電源の交流電力から所定の直流電力が生成されるように第２直流電源器を制御し、その所定の直流電力を設備用蓄電池からの直流電力に加算して動力用蓄電池の充電に必要な直流電力を生成し、第２直流電源器から動力用蓄電池に供給させるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明においては、設備用蓄電池を充電する際に、交流電源の交流電力から設備用蓄電池の充電に必要な直流電力が生成されるように第１直流電源器を制御し、その直流電力を第１直流電源器から設備用蓄電池に供給させる。また、負荷である動力用蓄電池が接続されたときには、交流電源の交流電力から所定の直流電力が生成されるように第２直流電源器を制御し、その所定の直流電力を設備用蓄電池からの直流電力に加算して動力用蓄電池の充電に必要な直流電力を生成し、第２直流電源器から動力用蓄電池に供給させる。これにより、設備用蓄電池からの出力分、第２直流電源器からの出力は少なくて済み、そのため、第２直流電源器の回路規模を小さくでき、急速充電装置の製作コストを低く抑えることができる。
【０００８】
また、急速充電装置の設備用蓄電池から動力用蓄電池に充電される電力の損失は極めて少なくなり、急速充電装置の動作による損失は、第２直流電源器の負担する電力が少ない分、動力用蓄電池への充電時の電力損失は少なくなり、その結果、急速充電装置全体の電力効率が向上する。
【０００９】
さらに、動力用蓄電池への充電休止時に、設備用蓄電池を充電して直流電力を蓄えておくようにしているので、動力用蓄電池への充電時に急速充電装置が消費する直流電力は、設備用蓄電池の出力分少ないことから、電力消費のピークを低く抑えることになり、電力会社との契約も小規模で済み、経費を節減できると同時に、電力系統線に与える変動を小さくすることができることから、近い将来、電気自動車用の急速充電器が交流電源として多数の電力系統に接続された際にも電力系統へ与える不安定要因を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態５に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。
図中に示す急速充電装置１は、例えば交流２００Ｖの商用電源２０と接続される直流電源器２と、例えば３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積可能な設備用蓄電池３（２次電池）と、設備用蓄電池３に電力を蓄積する際には接点Ａに、動力用蓄電池２１を充電する際には接点Ｂに切り換えられる第１切換スイッチ４と、設備用蓄電池３の直流電力を動力用蓄電池２１に供給する際には接点Ｂに、設備用蓄電池３に直流電力を蓄積する際には接点Ａに切り換えられる第２切換スイッチ５と、一端が第１切換スイッチ４の接点Ｂ側に接続され、他端が設備用蓄電池３の正極側に接続された常開の第３切換スイッチ６と、設備用蓄電池３への充電、又は動力用蓄電池２１への電力供給を行うときに直流電源器２、第１及び第２切換スイッチ４、５をそれぞれ制御し、商用電源２０が停電などにより受電が遮断されたときには第３切換スイッチ６を閉じるコントローラＣ１とを備えている。
【００１２】
動力用蓄電池２１は、例えばリチウムイオン電池からなり、電気自動車の駆動源の電源として使用されている。その動力用蓄電池２１には、例えば充電電圧４００Ｖ、電流１００Ａの容量の必要な蓄電池が使用されているものとする。また、第１及び第２切換スイッチ４，５には、直流４００Ｖ、電流１００Ａを満足するものが使用されている。
【００１３】
前述の直流電源器２は、例えば出力電力１０ｋＷの容量を有し、設備用蓄電池３を充電する際には、商用電源２０の交流電力を直流に変換し、その出力から設備用蓄電池３の充電に必要な例えば直流３００Ｖ、電流３３Ａ（直流電力）を生成して設備用蓄電池３を充電する。また、直流電源器２は、動力用蓄電池２１を充電する際には、その交流電力を直流に変換し、その出力から例えば直流１００Ｖ、電流１００Ａ（所定の直流電力１０ｋＷ）を生成するように構成されている。
【００１４】
前述のコントローラーＣ１は、例えば、電気自動車に搭載された電子制御ユニットからのＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、設備用蓄電池３及び直流電源器２を直列に接続し、動力用蓄電池２１への充電を行う。また、コントローラーＣ１は、動力用蓄電池が接続されていないことを、ＣＡＮ通信が受信されていないこと等により判定したときには、動力用蓄電池２１への充電休止として、直流電源器２と設備用蓄電池３を接続し、設備用蓄電池３への充電を行う。この場合、直流電源器２の電力負担は、設備用蓄電池３が無い場合に比べて小さくできる。
【００１５】
また、コントローラーＣ１は、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに動力用蓄電池２１が接続されたときには、設備用蓄電池３を使用することなく、直接、直流電源機２から動力用蓄電池２１への充電を行う。この場合は、充電速度が前述の場合よりも遅くなるが、充電動作は継続可能である。
【００１６】
また、コントローラーＣ１は、商用電源２０が停電等により受電されなかった場合には、直流電源器２を切り離して設備用蓄電池３のみから直流電力を取り出す。この場合、電圧は設備用蓄電池３の充電状態により変動するため、一定電圧を取り出すことはできないが、災害時の非常用照明等に緊急用途として電力を供給することができる。
【００１７】
次に、実施の形態１の急速充電装置の動作について図１を用いて説明する。
コントローラーＣ１は、本装置１に負荷となる動力用蓄電池が接続されていないことを、ＣＡＮ通信が受信されていないこと等により判定した場合には、図１（ａ）に示すように、第１切換スイッチ４を接点Ａに切り換えて直流電源器２と設備用蓄電池３とを接続すると共に、第２切換スイッチ５を接点Ａに切り換えてグランドと接続する。そして、コントローラーＣ１は、設備用蓄電池３に直流電力が蓄積されるように直流電源器２を制御する。
【００１８】
この時、直流電源器２は、設備用蓄電池３が満充電の状態、例えば３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積されるまでは充電が行われるように、商用電源２０の交流電力を直流に変換し、その出力から例えば直流３００Ｖ、電流３３Ａを生成し、第１切換スイッチ４を介して設備用蓄電池３に供給する。なお、この設備用蓄電池３への充電制御に関しては、定電圧定電流方式等、設備用蓄電池３の電力充電量と蓄電池の特性に合わせた充電方法を採用することとし、その設定値等の制御はコントローラーＣ１により行われる。
【００１９】
コントローラーＣ１は、前述のＣＡＮ通信の受信等の方法により設備用蓄電池３への電力蓄積が終了したと判定したときには、第１切換スイッチ４を接点Ｎ（ニュートラル）に切り換えてオフ状態にし、前述のＣＡＮ通信等の受信により動力用蓄電池が接続されたことを判定するまで待機する。
【００２０】
コントローラーＣ１は、ＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、同図（ｂ）に示すように、第１切換スイッチ４を接点Ｂに切り換えて直流電源器２と電気自動車の動力用蓄電池２１とを接続すると共に、第２切換スイッチ５を接点Ｂに切り換えて設備用蓄電池３と直流電源器２とを接続する。そして、コントローラーＣ１は、本装置１から動力用蓄電池２１に充電が行われるように直流電源器２を制御する。
【００２１】
この時、直流電源器２は、設備用蓄電池３から３０ｋＷの直流電力（電圧３００Ｖ、電流１００Ａ）を取り込んで、不足分の１０ｋＷの直流電力（電圧１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して、その１０ｋＷの直流電力を前記３０ｋＷに加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給する。動力用蓄電池２１を充電しているときに、図１（ｂ）に示すように、直流電源器２と設備用蓄電池３は直列に接続されているため、電圧が加算される。前述の例では、加算後の電圧は４００Ｖとなる。また、直流電源器２の電力負担（必要出力容量）は、設備用蓄電池３が無い場合の４０ｋＷに比べて１／４となる。
なお、前述の例では、動力用蓄電池２１への充電電力として４０ｋＷを一例として説明したが、ＣＡＮ通信等を経由した電気自動車等、動力用蓄電池２１からの要求に応じた電圧、電流にて充電を行うようにしても良い。
【００２２】
また、コントローラーＣ１は、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに、前述のＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第１切換スイッチ４を接点Ｂ側に切り換え、第２切換スイッチ５を接点Ａ側に切り換えて接続する。そして、コントローラーＣ１は、商用電源２０の交流電力から例えば電圧４００Ｖ、電流２５Ａの直流電力が生成されるように直流電源器２を制御する。実際に発生させる電圧もしくは電流は動力用蓄電池２１がＣＡＮ通信等を経由して要求する数値に合わせ、直流電源器２の容量（１０ｋＷ）を最大値として発生する。この場合、設備用蓄電池３と直流電源器２を直列に接続して動力用蓄電池２１を充電する場合に比べ、発生できる電力が小さいために充電速度は遅くなるが、動力用蓄電池２１への充電動作を停止することなく、継続して充電することが可能となる。
【００２３】
次に、例えば停電等により商用電源２０の交流電圧（２００Ｖ）が所定値以下となった場合の動作について説明する。
コントローラーＣ１は、前述のごとく交流電圧が所定値以下になったときには、常開の第３切換スイッチ６を閉じると共に、第１切換スイッチ４を接点Ｎ、第２切換スイッチ５を接点Ａに切り換える。この時、直流電源器２は動作することなく、設備用蓄電池３から直流電力が負荷側に供給される。この場合、出力電圧はその時点で設備用蓄電池３に蓄積された電荷量に依存して決まるため、出力電圧にある程度の変動が許容される負荷にのみ電力供給が可能となることから、災害発生時の非常用照明等に利用することが可能である。商用電源２０が事故等で停電している場合にコントローラーＣ１を動作させる電源としては、コントローラーＣ１に内蔵されたバッテリー、もしくは設備用蓄電池３からの電力を利用する。
【００２４】
以上のように実施の形態１においては、動力用蓄電池２１への充電休止時には、直流電源器２から例えば直流３００Ｖ、電流３３Ａを出力して設備用蓄電池３に直流電力を蓄積する。また、動力用蓄電池２１が接続されたときには、直流電源器２が設備用蓄電池３から３０ｋＷの直流電力を取り込んで、不足分の１０ｋＷの直流電力を商用電源２０の交流電力から生成して、その３０ｋＷの直流電力に加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給するようにしている。
【００２５】
これにより、設備用蓄電池３からの出力分、直流電源器２からの出力が少なくて済み、そのため、直流電源器２の回路規模を小さくでき、急速充電装置１の製作コストを低く抑えることができる。例えば、前記の数値例のように設備用蓄電池３の電力を必要電力の３／４と設定したときに、直流電源器２の出力電力は必要電力の１／４で済み、その消費電力も約１／４となる。従って、直流電源器２の回路規模も約１／４にでき、急速充電装置１の製作コストも同様に下げることが可能となる。
【００２６】
また、直流電源器２の容量が小さくなった分、直流電源器２が待機している状態での待機電力は小さくなり、その分充電時の電力損失は少なくなり、その結果、急速充電装置１全体の損失を低減できる。
【００２７】
さらに、動力用蓄電池２１への充電休止時に、設備用蓄電池３を充電して直流電力を蓄えておくようにしているので、動力用蓄電池２１への充電時に急速充電装置１が消費する電力は、設備用蓄電池３の出力分少ないことから、電力消費のピークを低く抑えることになる。例えば電力ピークは、前述した如く約１／４となり、電力会社との契約も小規模で済み、経費の節減を図ることができると共に、電力系統に与える不安定要因を低減することができる。
【００２８】
また、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに負荷となる動力用蓄電池２１が接続されたときには、直流電源器２から１０ｋＷの直流電力を出力させるようにしているので、充電速度は遅くなるものの、直流電源器２からの直流電力のみで動力用蓄電池２１への充電を行うことができる。また、商用電源２０の交流電圧が所定値以下になったときには、第３切換スイッチ６を閉じて設備用蓄電池３から直流電力を出力させるようにしているので、商用電源の停電時には、本装置を用いて災害時の非常用照明等への電力供給を可能としている。
【００２９】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１と同様の部分には同じ符号を付している。
実施の形態２の急速充電装置１１は、実施の形態１と同様の直流電源器２及び設備用蓄電池３と、第１及び第２切換スイッチ４，５と、常開の第３切換スイッチ６と、コントローラーＣ１とを備えている。第１切換スイッチ４は、設備用蓄電池３の正極と接続され、接点Ａが第２切換スイッチ５の接点Ｂと接続されていると共に、直流電源器２の出力端と接続され、接点Ｂが本装置１１の出力端と接続されている。第２切換スイッチ５は、設備用蓄電池３の負極と接続され、接点Ａがグランドと接続され、接点Ｂが第１切換スイッチ４の接点Ａと接続されていると共に、直流電源器２の出力端と接続されている。
【００３０】
これにより、電気自動車等の動力用蓄電池２１への充電休止時には、直流電源器２とグランドとの間に設備用蓄電池３が挿入された回路となり、電気自動車の動力用蓄電池２１への充電時には、直流電源器２と動力用蓄電池２１との間に設備用蓄電池３が挿入された回路、即ち、直流電源器２と設備用蓄電池３とが直列に接続された状態となる。前述の第３切換スイッチ６は、実施の形態１と同様に、一端が第１切換スイッチ４の接点Ｂ側に接続され、他端が設備用蓄電池３の正極側に接続されている。
【００３１】
前述のコントローラーＣ１は、実施の形態１と同様に、設備用蓄電池３を充電する際には、図２（ａ）に示すように第１及び第２切換スイッチ４，５を接続して、例えば充電電力１０ｋＷの容量を有する直流電源器２を制御し、直流３００Ｖ、電流３３Ａを例えば３０ｋＷｈの容量を有する設備用蓄電池３に供給する。また、コントローラーＣ１は、動力用蓄電池２１を充電する際には、第１及び第２切換スイッチ４，５を同図（ｂ）に示すように切り換えて直流電源器２と設備用蓄電池３を直列に接続し、設備用蓄電池３に蓄積した直流電力から３０ｋＷの電力を出力させ、かつ、直流電源器２を制御する。この時、直流電源器２は、不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して、その３０ｋＷの直流電力を１０ｋＷの直流電力に加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給する。
【００３２】
この場合も直流電源器２の電力負担は、設備用蓄電池３への充電時では直流電源器２の要求される電力（４０ｋＷ）の１／４となり、動力用蓄電池２１への充電時では共に１／４となっており、直流電源器２が１／４と小さくなる。第１及び第２切換スイッチ４，５には、実施の形態１と同様に、直流４００Ｖ、電流１００Ａを満足するものが使用されている。
【００３３】
実施の形態２における急速充電装置の動作については、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
なお、交流電圧が所定値以下となったときには、コントローラーＣ１により、第３切換スイッチ６が閉じられると同時に、第１切換スイッチ４が接点Ａ、第２切換スイッチ５が接点Ｎに切り換えられる。この場合、設備用蓄電池３が切り離された状態で直流電源器２から動力用蓄電池２１へ充電が行われる。
【００３４】
以上のように実施の形態２においては、動力用蓄電池２１への充電休止時には、直流電源器２から直流３００Ｖ、電流３３Ａを出力して設備用蓄電池３に直流電力を蓄積する。また、動力用蓄電池２１が接続されたときには、設備用蓄電池３からの３０ｋＷの直流電力を、直流電源器２により生成された不足分の１０ｋＷの直流電力に加算して、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給するようにしている。
【００３５】
これにより、実施の形態１と同様に、設備用蓄電池３からの出力分、直流電源器２からの出力は少なくて済み、直流電源器２の回路規模を小さくでき、急速充電装置１１の製作コストを低く抑えることができる。例えば、前記の数値例のように設備用蓄電池３の電力を必要電力の３／４と設定したときに、直流電源器２の出力電力は必要電力の１／４で済み、その消費電力も約１／４となる。従って、直流電源器２の回路規模も約１／４でき、急速充電装置１１の製作コストも同様に下げることが可能となる。
【００３６】
また、直流電源器２の容量が小さくなった分、直流電源器２が待機している状態での待機電力は小さくなり、その分充電時の電力損失は少なくなり、その結果、急速充電装置１１全体の損失を低減できる。
【００３７】
さらに、動力用蓄電池２１への充電休止時に、設備用蓄電池３を充電して直流電力を蓄えておくようにしているので、動力用蓄電池２１への充電時に急速充電装置１１が消費する電力は、設備用蓄電池３の出力分少ないことから、電力消費のピークを低く抑えることになる。例えば電力ピークは、前述した如く約１／４となり、電力会社との契約も小規模で済み、経費の節減を図ることができる。
【００３８】
また、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに負荷となる動力用蓄電池２１が接続されたときには、直流電源器２から１０ｋＷの直流電力を出力させるようにしているので、充電速度は遅くなるものの、直流電源器２からの直流電力のみで動力用蓄電池２１への充電を行うことができる。
【００３９】
また、商用電源２０の交流電圧が停電等により所定値以下になったときに、第３切換スイッチ６を閉じて設備用蓄電池３から直流電力を出力させるようにしているので、本装置１１を非常用電源として非常用照明等に給電することが可能になる。
【００４０】
また、実施の形態２においては、直流電源器２の出力端のうち、低圧側を常に接地することが可能である。このため、実施の形態２では、直流電源器２が装置構造上、絶縁耐力に制限があるような場合でも、実施の形態１の急速充電装置１と同等の効果を得ることができる。
【００４１】
実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１と同様の部分には同じ符号を付している。
実施の形態３の急速充電装置３１は、商用電源２０と接続される第１直流電源器３２及び第２直流電源器３３と、実施の形態１と同様に例えば３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積可能な設備用蓄電池３と、一端が第２直流電源器３３の出力側に接続され、他端が第１直流電源器３２の出力側に接続された常開の第３切換スイッチ６と、一端が設備用蓄電池３に接続され、他端が第１直流電源器３２の出力側に接続され、常時閉となっている第４切換スイッチ７と、後述するコントローラーＣ２とで構成されている。
【００４２】
第１直流電源器３２は、例えば、設備用蓄電池３の充電用で、充電電力１０ｋＷの容量を有している。この第１直流電源器３２は、設備用蓄電池３を充電する際には、商用電源２０の交流電圧２００Ｖを直流に変換し、その出力から設備用蓄電池３の充電に必要な例えば直流３００Ｖ、電流３３Ａ（直流電力）を生成して設備用蓄電池３に供給する。
【００４３】
第２直流電源器３３は、例えば、電気自動車に搭載された動力用蓄電池２１の充電用で、充電電力１０ｋＷの容量を有している。この第２直流電源器３３は、動力用蓄電池２１を充電する際には、設備用蓄電池３に蓄積された直流電力から３０ｋＷ（３００Ｖ、１００Ａ）の直流電力を取り込んで、その３０ｋＷに不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給する。
【００４４】
前述のコントローラーＣ２は、例えば、電気自動車に搭載された電子制御ユニットからのＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第２直流電源器３３により商用電源２０の交流電力を取り込ませて直流電力に変換させ、設備用蓄電池３の直流電力と直列に接続して、その出力を動力用蓄電池２１に供給するように制御する。コントローラーＣ２は、ＣＡＮ通信の受信等の方法により充電終了と判定したときには、第２直流電源器３３の制御を停止して充電動作を終了させる。また、コントローラーＣ２は、前述のＣＡＮ通信が受信されていないときには、第１直流電源器３２により商用電源２０の交流電力を取り込ませて直流電力に変換させ、その直流電力を設備用蓄電池３に充電させるように制御する。コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３に必要な直流電力量（３０ｋＷｈ）が蓄積されたときには、第１直流電源器３２の制御を停止させて設備用蓄電池３への充電動作を終了させる。
【００４５】
また、コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに、前述のＣＡＮ通信等の受信の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、設備用蓄電池３から直流電力が出力されないように第４切換スイッチ７を開とし、次いで、第１直流電源器３２及び第２直流電源器３３の両方が同時に動力用蓄電池２１への充電動作を行うように制御する。コントローラーＣ２による設備用蓄電池３の残量がほぼ空か否かの判定は、前述したように、設備用蓄電池３の正極側に接続された電流検出手段及び電圧検出手段の検出値に基づいている。
【００４６】
また、コントローラーＣ２は、商用電源２０の交流電圧が所定値以下になったときに、第３切換スイッチ６を閉じて設備用蓄電池３を非常用電源として使用する。コントローラーＣ２による交流電圧が所定値以下になったか否かの判定は、前述したように、商用電源２０の入力側に接続された不足電圧継電器からの信号に基づいている。
【００４７】
前述した第１直流電源器３２の電力負担は、動力用蓄電池２１の要求される直流電力（４０ｋＷ）の１／４となり、第２直流電源器３３の電力負担は、第１直流電源器３２と同様に１／４となっており、第１及び第２直流電源器３１、３２の回路規模は共に１／４と小さくなっている。
【００４８】
次に、実施の形態３の急速充電装置の動作について図３を用いて説明する。先ず、本装置３１の出力側に動力用蓄電池２１が接続されていない状態を説明する。
コントローラーＣ２は、前述のＣＡＮ通信が受信されていないときには、本装置３１の出力側に電気自動車の動力用蓄電池２１が接続されていないと判定して、第１直流電源器３２が設備用蓄電池３への充電動作を行うように制御すると共に、第２直流電源器３３が動力用蓄電池２１への充電動作を行わないように制御する。なお、コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３が満充電（３０ｋＷｈ）の場合には、後述する制御動作を行うことなく待機する。コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３が満充電でないときには、設備用蓄電池３に３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積されるように、第１直流電源器３２を制御する。この時、第１直流電源器３２は、商用電源２０の交流電力を取り込んで直流に変換し、その出力から直流３００Ｖ、電流３３Ａを生成して設備用蓄電池３に供給する。
【００４９】
コントローラーＣ２は、待機中あるいは設備用蓄電池３への充電中に、ＣＡＮ通信の受信等の方法により電気自動車の動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第２直流電源器３３が動力用蓄電池２１への充電動作を行うように制御する。この時、コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３への充電中であった場合には、第１直流電源器３２の充電動作を停止して、商用電源２０からの交流電圧の取り込みを中止させ、設備用蓄電池３への充電を停止させる。一方、第２直流電源器３３は、コントローラーＣ２からの制御により、設備用蓄電池３に蓄積された直流電力から３０ｋＷ（直流３００Ｖ、電流１００Ａ）の直流電力を取り込んで、その３０ｋＷに不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷ（直流４００Ｖ、電流１００Ａ）の直流電力を動力用蓄電池２１に供給する。この場合も、前述したように、前記の電圧値、電流値は一例であり、動力用蓄電池からの要求に合わせた特性で充電を行うように第２直流電源器３３がコントローラーＣ３によって制御される。
【００５０】
また、コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３の直流電力量の残量が低下し、設備用蓄電池３のみでは動力用蓄電池２１への充電が十分に行えない状態を検知しているときに、前述のＣＡＮ通信の受信等の方法により電気自動車の動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第１直流電源器３２と同時に第２直流電源器３３を動作させる。そして、コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３の直流電力に第１直流電源器３２の直流電力を合わせ、かつ、第２直流電源器３３と直列に接続して、設備用蓄電池３の残量の不足分を第１及び第２直流電源器３２、３２で補うように直流電力の出力制御し、動力用蓄電池２１への充電を継続する。
【００５１】
また、コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに、前述のＣＡＮ通信等の受信等の方法により電気自動車の動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第４切換スイッチ７を開き、次いで、第１直流電源器３２及び第２直流電源器３３の両方が同時に動力用蓄電池２１への充電動作を行うように制御する。この時、コントローラーＣ２は、第１直流電源器３２から例えば直流３００Ｖ、電流３３Ａ、第２直流電源器３３から例えば直流１００Ｖ、電流３３Ａが発生するように制御する。なお、常閉の第４切替スイッチ７が開となることで、第１直流電源器３２からの直流電力が設備用蓄電池７に流入しない。この結果、動力用蓄電池２１には、直流４００Ｖ、電流３３Ａの直流電力で充電が実施され、設備用蓄電池３の残量がある場合に比べて充電速度は遅くなるものの、継続して充電が可能となる。
【００５２】
コントローラーＣ２は、動力用蓄電池２１への充電が終了した場合には、各直流電源器３２、３３の充電動作を停止すると共に、第４の切替スイッチ７を再び閉とする。また、コントローラーＣ２は、動力用蓄電池２１を充電しているときに商用電源２０の交流電圧が所定値以下になったときには、常開の第３切換スイッチ６を閉じて、前記と同様に設備用蓄電池３を非常用電源とする。
【００５３】
以上のように実施の形態３においては、動力用蓄電池２１への充電休止時には、第１直流電源器３２から直流３００Ｖ、電流３３Ａを出力して設備用蓄電池３に直流電力を蓄積する。また、動力用蓄電池２１が接続されたときには、第２直流電源器３３が、設備用蓄電池３から３０ｋＷの直流電力を取り込んで、その３０ｋＷの直流電力に不足分の１０ｋＷの直流電力を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給するようにしている。
【００５４】
これにより、設備用蓄電池３からの出力分、第２直流電源器３３からの出力が少なくて済み、第２直流電源器３３の回路規模を小さくできる。例えば、設備用蓄電池３の電力を必要電力の３／４と設定したときに、第２直流電源器３３の出力電力は必要電力の１／４で済み、その消費電力も約１／４となる。従って、第２直流電源器３３の回路規模も約１／４となる。
【００５５】
また、第２直流電源器３３の容量が小さくなった分、第２直流電源器３３が待機している状態での待機電力は小さくなり、その分充電時の電力損失は少なくなり、その結果、急速充電装置３１全体の電力効率が向上する。
【００５６】
また、動力用蓄電池２１への充電休止時に、第１直流電源器３２が設備用蓄電池３を充電して直流電力を蓄えておくようにしているので、動力用蓄電池２１への充電時に急速充電装置３１が消費する電力は、設備用蓄電池３の出力分少ないことから、電力消費のピークを低く抑えることになる。例えば電力ピークは、前述した如く約１／４となり、電力会社との契約も小規模で済み、経費の節減ができると同時に商用電源への変動を抑えることが可能である。
【００５７】
さらに、実施の形態３においては、動力用蓄電池２１への充電休止時に、第１直流電源器３２が設備用蓄電池３を充電し、動力用蓄電池２１が接続されたときには、第２直流電源器３３が設備用蓄電池３から出力される３０ｋＷの直流電力に不足分の１０ｋＷの直流電力を加算する構成であるため、実施の形態１，２の急速充電装置１，１１に必要であった、回路構成を切り替えるための第１及び第２切換スイッチ４，５が不要となり、急速充電装置３１の回路構成を簡素化できる。
【００５８】
また、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに負荷となる動力用蓄電池２１が接続されたときには、第１直流電源器３２と第２直流電源器３３の両方から直流電力を出力させるようにしているので、充電速度は遅くなるものの、動力用蓄電池２１への充電を行うことができる。また、商用電源２０の交流電圧が所定値以下になったときに、第３切換スイッチ６を閉じて設備用蓄電池３から直流電力を出力させるようにしているので、設備用蓄電池３を非常用電源として非常用照明等に給電することが可能になる。
【００５９】
また、実施の形態３においては、上記に加え、以下に示す２点の特徴がある。
【００６０】
（１）実施の形態１、２では、直流電源器２は例えば直流３００Ｖ、電流３３Ａの出力を持つ動作と、例えば直流１００Ｖ、電流１００Ａの出力を持つ動作の２通りの動作が必要であった。どちらも出力電力は１０ＫＷで等しいが、現実に電圧、電流の動作範囲の広い直流電源器２を製作することは費用面から困難な場合がある。一方、実施の形態３では、第１及び第２直流電源器３２，３３は、おのおのの電圧、電流の範囲が限られており、その分安価に製作できる可能性がある。
【００６１】
（２）実施の形態１、２では、万一、設備用蓄電池３の残容量が著しく少ない状態で動力用蓄電池２１を充電したい要望がある場合、前述した例では直流４００Ｖ、電流２５Ａの電力を発生することができたのに対し、実施の形態３では２台の直流電源器３２、３３を同時に動作させることにより直流４００Ｖ、電流３３Ａの電力を発生させ、実施の形態１、２に比べ急速に動力用蓄電池２１への充電が可能であるという利点がある。
【００６２】
また、実施の形態１，２及び３では、急速充電装置１，１１，３１に１個の設備用蓄電池３を設けたことを述べたが、その設備用蓄電池３を複数備えた急速充電装置１，１１，３１でもよい。その場合、設備用蓄電池３に１個あるいは２個以上の設備用蓄電池３を並列に接続する。これにより、設備用蓄電池３を充電する期間と動力用蓄電池２１を充電する期間の選択の自由度が増すため、より多くの電気自動車を効率良く充電できる。
【００６３】
実施の形態４．
ここで、前述した実施の形態３の急速充電装置３１に複数の設備用蓄電池を設けて使用した場合の実施の形態について図４を用いて説明する。
図４は本発明の実施の形態４に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。なお、実施の形態３と同様の部分には同じ符号を付している。
実施の形態４の急速充電装置４１は、例えば交流２００Ｖの商用電源２０と接続される第１及び第２直流電源器３２，３３と、実施の形態３と同様に例えば３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積可能な第１及び第２設備用蓄電池３，４４と、第１及び第２切換スイッチ４２，４３と、常開の第３切換スイッチ６と、常開の第５切換スイッチ８と、コントローラーＣ３とで構成されている。なお、コントローラーＣ３の制御機能については、急速充電装置４１の動作を説明するときに詳述する。
【００６４】
第１及び第２直流電源器３２，３３は、実施の形態３と同様に、充電電力１０ｋＷの容量を有し、第１直流電源器３２を第１及び第２設備用蓄電池３，４４の充電用として、第２直流電源器３３を電気自動車の動力用蓄電池２１の充電用として使用している。第１直流電源器３２は、第１設備用蓄電池３あるいは第２設備用蓄電池４４を充電する際、実施の形態３と同様に、商用電源２０の交流電力を受け取って直流電力に変換し、その直流電力により第１設備用蓄電池３あるいは第２設備用蓄電池４４を充電する。また、第２直流電源器３３は、第１設備用蓄電池３あるいは第２設備用蓄電池４４に蓄積された直流電力と直列に接続し電圧を加算することにより動力用蓄電池２１への充電を行う。
【００６５】
第１切換スイッチ４２は、第１設備用蓄電池３の正極と接続され、接点Ａが第２直流電源器３３と接続されていると共に、第２切換スイッチ４３の接点Ｂと接続されている。また、第１切換スイッチ４２の接点Ｂは第１直流電源器３２の出力端と接続されている。第２切換スイッチ４３は、第２設備用蓄電池４４の正極と接続され、接点Ａが第１直流電源器３２の出力端と接続され、接点Ｂが第２直流電源器３３と接続されている。第３切換スイッチ６は、一端が第２直流電源器３３の出力側に接続され、他端が例えば第２設備用蓄電池４４の正極側に接続されている。前述の第１及び第２切換スイッチ４２，４３と第３切換スイッチ６は、コントローラーＣ３からの制御に基づいて回路の接続を切り換えるように構成されている。第５切換スイッチ８は、第１切換スイッチ４２の接点Ａと接点Ｂの間に接続されて常時開となっており、コントローラーＣ３からの制御に基づいて回路の接続を切り換えるように構成されている。なお、第３切換スイッチ６の他端を第２設備用蓄電池４４の正極側に接続したことを述べたが、その第３切換スイッチ６の他端を第２設備用蓄電池４４に代えて第１設備用蓄電池３の正極側に接続しても良い。
【００６６】
次に、実施の形態４の急速充電装置の動作について図４を用いて説明する。なお、第１設備用蓄電池３には動力用蓄電池２１を充電するのに必要な直流電力量が蓄積され、第２設備用蓄電池４４には動力用蓄電池２１を充電するのに必要な直流電力量が蓄積されていない場合を例として説明する。
コントローラーＣ３は、例えば、電気自動車に搭載された電子制御ユニットからのＣＡＮ通信が受信されていないとき、図中に示すように第１及び第２切換スイッチ４２，４３を共に接点Ａ側に接続する。次いで、コントローラーＣ３は、第１直流電源器３２により商用電源２０の交流電力を直流に変換させて、その直流電力を第２設備用蓄電池４４に供給させ、例えば３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積されるように充電動作を行わせる。この時、第１直流電源器３２は、商用電源２０の交流電力を直流に変換し、その出力から例えば直流３００Ｖ、電流３３Ａを生成して第２設備用蓄電池４４に供給する。コントローラーＣ３は、第２設備用蓄電池４４への充電終了を検知したときには、第１直流電源器３２の充電動作を停止する。この停止により、商用電源２０との接続及び第２設備用蓄電池４４との接続が遮断され充電を終了する。
【００６７】
前記と逆に、第１設備用蓄電池３には動力用蓄電池２１を充電するのに必要な直流電力量が蓄積されておらず、第２設備用蓄電池４４には動力用蓄電池２１を充電するのに必要な直流電力量が蓄積されている場合にも、コントローラーＣ３は、第１及び第２切換スイッチ４２，４３を共に接点Ｂ側に接続し、第２設備用蓄電池４４に対して同様の充電動作を実施する。両方の設備用蓄電池３、４４が共に十分な電荷量を蓄積していない場合には、前記の動作を繰り返し、第１及び第２設備用蓄電池３、４４を順次に充電する。
【００６８】
次に、第１設備用蓄電池３及び第２設備用蓄電池４４が共に十分な直流電力量を蓄積している場合を例として、本装置４１に負荷となる動力用蓄電池２１が接続された場合の動作を説明する。
コントローラーＣ３は、電気自動車の電子制御ユニットからのＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第２直流電源器３３により商用電源２０の交流電力を取り込ませて直流電力に変換させ、第１設備用蓄電池３の直流電力と直列に接続して、その出力（例えば４０ｋＷの直流電力）を動力用蓄電池２１に供給するように制御する。この時、第２直流電源器３３は、その制御により、第１設備用蓄電池３に蓄積された直流電力から３０ｋＷの直流電力を取り込んで、不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給する。一方、コントローラーＣ３は、動力用蓄電池２１への充電終了をＣＡＮ通信等の方法により検知したときには、第２直流電源器３３の充電動作を停止する。この停止により、商用電源２０との接続及び第１設備用蓄電池３との接続が遮断される。
【００６９】
コントローラーＣ３は、第１設備用蓄電池３の使用による動力用蓄電池２１への充電を繰り返し実施するうちに、第１設備用蓄電池３に蓄積された直流電力量が所定容量以下まで低下したことを検知すると、第１及び第２切換スイッチ４２，４３を共に接点Ａから接点Ｂ側に切り換えて接続する。次いで、コントローラーＣ３は、第１直流電源器３２を動作させて商用電源２０より交流電力を取り込ませ、第１設備用蓄電池３に３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積されるように、第１直流電源器３２を制御する。この時、第１直流電源器３２は、その制御により、商用電源２０の交流電力を直流に変換し、その出力から直流３００Ｖ、電流３３Ａを生成して第１設備用蓄電池３に供給する。
【００７０】
コントローラーＣ３は、第１設備用蓄電池３の充電中に、ＣＡＮ通信の受信等の方法により本装置４１の出力側に動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第２直流電源器３３を動作させて商用電源２０より交流電力を取り込ませ、直流出力が十分な直流電力量を持つ第２設備用蓄電池４４と直列に接続されるようにする。そして、コントローラーＣ３は、４０ｋＷの直流電力が動力用蓄電池２１に出力されるように、第２直流電源器３３を制御する。この時、第２直流電源器３３は、その制御により、第２設備用蓄電池４４に蓄積された直流電力から３０ｋＷの直流電力を取り込んで、不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給する。一方、コントローラーＣ３は、動力用蓄電池２１への充電終了をＣＡＮ通信の受信等の方法により検知したときには、第２直流電源器３３の動作を停止し、動力用蓄電池２１への充電動作を停止させる。
【００７１】
つまり、第１及び第２設備用蓄電池３，４４のうち、第１設備用蓄電池３を動力用蓄電池２１の充電に使用する場合、第１及び第２切換スイッチ４２，４３を接点Ａ側に切り換えて接続する。これにより、第１設備用蓄電池３は、第２直流電源器３３と直列に接続され、動力用蓄電池２１の充電に使用される。この場合、第２設備用蓄電池４４は第１直流電源器３２により充電される。逆に、第２設備用蓄電池４４を動力用蓄電池２１の充電に使用する場合には、第１及び第２切換スイッチ４２，４３を接点Ａから接点Ｂ側に切り換えて接続することにより、第２設備用蓄電池４４と第２直流電源器３３とが直列に接続されて動力用蓄電池２１の充電に用いられ、同時に第１設備用蓄電池３は第１直流電源器３２により充電される。
【００７２】
このように、動力用蓄電池２１の充電を行うと同時に、使用していない方の設備用蓄電池の充電を行うことができる。そのため、連続的に電気自動車の動力用蓄電池２１の充電を行うことが可能となり、多くの電気自動車を効率良く充電できる。
【００７３】
さらに、実施の形態４において、例えば第１設備用蓄電池３及び第２設備用蓄電池４４のどちらも動力用蓄電池２１を充電するのに必要な直流電力量を保有しているときに、前述のＣＡＮ通信の受信等の方法により本装置４１の出力側に動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、前述のように、コントローラーＣ３は、第１及び第２切換スイッチ４２、４３を共に接点Ａに接続し、第１設備用蓄電池３から本装置４１に接続された動力用蓄電池２１への充電を行う。
【００７４】
この状態において、第１設備用蓄電池３の蓄電電力量が動力用蓄電池２１への充電とともに減少し、もし、動力用蓄電池２１の充電が終了する前に第１設備用蓄電池３の保有電力量が充電に必要な電力以下に減少した場合には、コントローラーＣ３がこのことを検知し、第１及び第２切換スイッチ４２、４３を接点Ａから接点Ｂ側に切り換える。これにより、引き続き第２設備用蓄電池４４を用いて動力用蓄電池２１の充電を継続して行うことが可能である。上記は、第２設備用蓄電池４４を用いて動力用蓄電池２１を充電中に残電力量が不足し、第１設備用蓄電池３が十分な直流電力量を保有している場合も同様に第１及び第２切換スイッチ４２、４３を接点Ｂから接点Ａ側に切り換えることにより可能である。
このように、実施の形態４においては、設備用蓄電池の残量不足による装置の運用停止を避けることが可能であるという点でさらに効率的な装置の運用が可能である。
【００７５】
次に、第１及び第２設備用蓄電池３、４４の直流電力量の残量がともにほぼ空のときに、前述のＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定した場合に第１と第２直流電源器３２、３３を同時に用いて動力用蓄電池２１への充電を行う動作を説明する。
コントローラーＣ３は、第１直流電源器３２と第２直流電源器３３に動作させると共に、常開の第５切替スイッチ８を閉、第１及び第２切換スイッチ４２、４３を接点Ｎ（ニュートラル）の位置に切り換えるように制御を行う。これにより、各設備用蓄電池３、４４を切り離し、第１直流電源器３２と第２直流電源器３３を直列に接続して動力用蓄電池２１に充電を行う。この場合、実施の形態３と同様に、第１直流電源器３２からは例えば電圧３００Ｖ、電流３３Ａ、第２直流電源器３３からは例えば電圧１００Ｖ、電流３３Ａを発生させることができる。一方、コントローラーＣ３は、動力用蓄電池２１を充電しているときに商用電源２０の交流電圧が所定値以下になったときには、常開の第３切換スイッチ６を閉じて、例えば第２設備用蓄電池４４から災害時の非常用照明等に電力を供給することにより本装置４１を非常用電源とすることができる。
【００７６】
また、実施の形態４においては、実施の形態３と同様に、（１）第１及び第２直流電源器３２，３３は、おのおのの電圧、電流の範囲が限られており、その分安価に製作できる可能性があることと、（２）第１及び第２設備用蓄電池３，４４が共に残量が空に近い状態でも２台の直流電源器３２、３３を直列に接続することにより上記例では電圧４００Ｖ、電流３３Ａの直流電力により動力用蓄電池２１を充電できるという利点がある。
【００７７】
なお、実施の形態４では、一例として２個の設備用蓄電池３，４４を用いる場合を説明したが、設備用蓄電池を３個以上使用しても同様に実施が可能であり、より多くの電気自動車を効率良く充電できる。
【００７８】
実施の形態５．
実施の形態３，４では、急速充電装置３１，４１に動力用蓄電池２１の充電用として１個の直流電源器３３を設けたことを述べたが、実施の形態５は、動力用蓄電池２１の充電用として複数の直流電源器を設けたものである。
図５は本発明の実施の形態５に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。なお、実施の形態３と同様の部分には同じ符号を付している。
【００７９】
実施の形態５の急速充電装置５１は、商用電源２０と接続される第１直流電源器３２と、第１直流電源器３２と同様に商用電源２０にそれぞれ接続される例えば４個の第２直流電源器３３，３４，３５，３６と、第１直流電源器３２及び第２直流電源器３３，３４，３５，３６にそれぞれ接続され、実施の形態３と同様に３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積可能な設備用蓄電池３と、一端が例えば第２直流電源器３６の出力側に接続され、他端が第１直流電源器３２の出力側に接続された常開の第３切換スイッチ６と、一端が第１直流電源器３２の出力側に接続され、他端が設備用蓄電池３の正極側に接続された常閉の第４切換スイッチ７と、コントローラーＣ４とで構成されている。なお、コントローラーＣ４の制御機能については、急速充電装置５１の操作を説明するときに詳述する。
【００８０】
第１直流電源器３２及び第２直流電源器３３，３４，３５，３６は、実施の形態３と同様に、例えば充電電力１０ｋＷの容量を有し、第１直流電源器３２を設備用蓄電池３の充電用として、４個の第２直流電源器３３，３４，３５，３６を電気自動車の動力用蓄電池２１（複数）の充電用として使用している。第１直流電源器３２は、設備用蓄電池３を充電する際、実施の形態３と同様に、商用電源２０の交流電力を直流に変換し、その出力から直流３００Ｖ、電流３３Ａを生成して充電する。第１直流電源器３２による設備用蓄電池３への充電は、動力用蓄電池２１への充電の休止時に行われる。
【００８１】
また、第２直流電源器３３，３４，３５，３６は、動力用蓄電池２１を充電する際、設備用蓄電池３に蓄積された直流電力から３０ｋＷ（３００Ｖ、１００Ａ）の直流電力に、それぞれ不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷの直流電力を本装置５１の出力側にそれぞれ接続された動力用蓄電池２１に供給する。つまり、４台の電気自動車を同時に充電することができる。
【００８２】
次に、実施の形態４の急速充電装置の動作について図５を用いて説明する。
まず、コントローラーＣ４は、設備用蓄電池３に充電を実施する必要があると判定した場合、第１直流電源器３２を動作させ、例えば電圧３００Ｖ、電流３３Ａにて設備用蓄電池３の充電を行わせる。次に、コントローラーＣ４は、例えば電気自動車の電子制御ユニットからのＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第１直流電源器３２の動作を停止して設備用蓄電池３への充電を停止させると共に、ＣＡＮ通信の受信から何れの第２直流電源器３３〜３６の出力側に動力用蓄電池２１が接続されたかどうかを判定する。
【００８３】
例えば、コントローラーＣ４は、第２直流電源器３３と第２直流電源器３４とに順次に動力用蓄電池２１が接続されたことを検知したときには、２個の第２直流電源器３３、３４に動作を開始させることにより、商用電源２０より交流電力を取り込み、各動力用蓄電池２１に必要な電力例えば４０ｋＷが供給されるように各第２直流電源装置を制御する。この時、第２直流電源器３３、３４は、それぞれ第１設備用蓄電池３に蓄積された直流電力から３０ｋＷの直流電力を取り込んで、不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷの直流電力をそれぞれの動力用蓄電池２１に供給する。
【００８４】
一方、コントローラーＣ４は、第２直流電源器３３、３４から各動力用蓄電池２１に充電が行われているときに、残りの２個の第２直流電源器３５、３６の出力側に動力用蓄電池２１が接続されたことをＣＡＮ通信の受信等の方法により検知したときには、前記と同様にさらに第２直流電源器３５、３６に動作させることにより、商用電源２０から交流電力を取り込み、接続された各動力用蓄電池２１に必要な直流電力が供給されるように制御を行う。この時、第２直流電源器３５、３６は、第１設備用蓄電池３に蓄積された直流電力から３０ｋＷの直流電力を取り込んで、不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給する。また、コントローラーＣ４は、４個の第２直流電源器３３〜３６から各動力用蓄電池２１に充電が行われているときに、例えば第２直流電源器３３による動力用蓄電池２１への充電終了をＣＡＮ通信の受信等の方法により検知したときには、第２直流電源器３３の動作を停止して動力用蓄電池２１への充電を停止させ、商用電源２０からの交流電力の取り込み、設備用蓄電池３との接続を終了させる。
【００８５】
また、コントローラーＣ４は、設備用蓄電池３の直流電力量の残量がほぼ空のときに、前述のＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、動力用蓄電池２１が接続された例えば第２直流電源器３３に動作を行わせ商用電源２０より交流電力を取り込ませると同時に、常閉の第４切換スイッチ７を開とする。次いで、コントローラーＣ４は、第１直流電源器３２を動作させて第１及び第２直流電源器３２、３６を直列に接続して、動力用蓄電池２１に充電を行わせる。そして、コントローラーＣ４は、第１直流電源器３２からの直流電力が設備用蓄電池３に流入しないように第４切換スイッチ７を開とする。
【００８６】
この時、例えば第１直流電源器３２から電圧３００Ｖ、電流３３Ａの直流電力を発生させ、同時に第２直流電源器３３より電圧１００Ｖ、電流３３Ａの直流電力を発生させ、これらを直列に接続することにより電圧４００Ｖ、電流３３Ａの直流電力が動力用蓄電池２１に供給される。コントローラーＣ４は、動力用蓄電池２１への充電終了を判定した場合には、第２直流電源３２の動作を停止させ、商用電源２０からの交流電力の取り込みを中止させて動力用蓄電池２１への充電動作を停止する。また、コントローラーＣ４は、第４切換スイッチ７を閉として第１直流電源器３２から設備用蓄電池３への充電動作を実施させる。さらに、コントローラーＣ４は、本装置１が待機中に、商用電源２０の交流電圧が所定値以下になったときには、常開の第３切換スイッチ６を閉じて設備用蓄電池３を非常用電源とする。
【００８７】
以上のように実施の形態５においては、複数の電気自動車等を同時に接続して充電することが可能となる。その場合、設備用蓄電池３及び切換スイッチ等の設備が１台分で済むことから、装置全体を複数準備することに比べて装置全体を小型化にでき、費用も削減できる。
また、実施の形態５においては、複数の電気自動車を同時に充電する場合を想定していることから、搭載する設備用蓄電池３の容量は必要に応じて増加させることも可能である。
【００８８】
また、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに負荷となる動力用蓄電池２１が接続されたときには、動力用蓄電池２１が接続された第２直流電源器から１０ｋＷの直流電力を出力させるようにしているので、充電速度は遅くなるものの、第２直流電源器からの直流電力のみで動力用蓄電池２１への充電を行うことができる。
また、商用電源２０の交流電圧が所定値以下になったときに、第３切換スイッチ６を閉じて設備用蓄電池３から直流電力を出力させるようにしているので、設備用蓄電池３を非常用電源として非常用照明等に給電することが可能になる。
【００８９】
なお、実施の形態５では実施の形態３を基に説明したが、実施の形態１，２の急速充電装置１、１１に複数の直流電源器２を設置して、複数の動力用蓄電池２１を同時に充電できるようにすることも可能である。例えば図１においては、複数の直流電源器２を設置し、各直流電源器２毎に第１切換スイッチ４を介して設備用蓄電池３と本装置１の出力端が接続されるようにし、さらに、各直流電源器２毎に第２切換スイッチ５を介して設備用蓄電池３と接続されるようにする。
【００９０】
また、実施の形態１〜５では、コントローラーにより、直流電源器（第１及び第２直流電源器）や切換スイッチを制御するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば直流電源器に内蔵された制御回路に上記のコントローラーと同じ制御機能を持たせるようにしても良い。また、設備用蓄電池の容量を３０ｋＷｈとして説明したが、これに限定されるものではない。
【００９１】
また、実施形態１〜５において、商用電源２０とは別に補助電源（太陽光発電、太陽熱発電、風力発電、地熱発電など）を設け、本装置内の設備用蓄電池に並列に接続することにより給電することも可能である。これにより、商用電源２０からの受電量を軽減することが可能となる。この場合、風力発電等、交流を発電する設備の場合には直流に変換後に設備用蓄電池に供給し、太陽光発電等、直流を発電する設備の場合には電圧を変換した後設備用蓄電池に供給する。
【００９２】
また、実施の形態１〜５では、急速充電装置１，１１，３１，４１，５１を電気自動車に適用したことを述べたが、これに限定されるものではない。例えば、ロボットに適用してもよいし、無人搬送車の電源装置として用いてもよい。その場合、ロボットや無人搬送車に内蔵されている設備用蓄電池の充電特性に適した直流電源器や設備用蓄電池が使用されることは言うまでもない。同様に、設備用蓄電池及び動力用蓄電池の容量として一例を説明に用いたが、他の容量の電池を用いること、あるいはリチウムイオン電池に限らず、他のあらゆる種類の電池を用いることも可能である。
【００９３】
実施の形態１〜５では、設備用蓄電池３、４４及び動力用蓄電池２１への充電において、電圧値、電流値を例として示したが、蓄電池への充電は一定電圧、電流で行われるものではなく、例えば定電圧定電流方式等で示されるような、蓄電池の特性に合わせた充電方法を用いることが一般的に必要である。これらの充電特性の制御は、設備用蓄電池３、４４については各コントローラーＣ１〜Ｃ４により、蓄電池への充電電流、端子電圧等を計測することにより自動的に最適な動作が実施されるものとする。また、動力用蓄電池２１については、電気自動車等動力用蓄電池の装置仕様に従うが、動力用蓄電池側から充電電圧・電流値を指定する仕様である場合にはそれに従う。
【００９４】
実施の形態１〜５では、急速充電装置の電源として商用電源２０としたが、これに限定されるものではなく、自家発電設備等、交流電力を発電する電源装置であれば何れでも良い。
【符号の説明】
【００９５】
１，１１，３１，４１，５１ 急速充電装置、２ 直流電源器、３ 設備用蓄電池（第１設備用蓄電池）、４，４２ 第１切換スイッチ、５，４３ 第２切換スイッチ、６ 第３切換スイッチ、７ 第４切換スイッチ、８ 第５切換スイッチ、２０ 商用電源、２１ 電気自動車の動力用蓄電池、３２ 第１直流電源器、３３，３４，３５，３６ 第２直流電源器、４４ 第２設備用蓄電池。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電気自動車に搭載された動力用蓄電池を充電する急速充電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油資源の枯渇や地球温暖化の対策として、電気エネルギーを駆動源とする電気自動車が市場に普及してきているが、電気自動車に対しても、通常の自動車給油と同等時間で充電できる急速充電装置が求められている。
従来、急速充電できる装置として、例えば、大容量の設備用蓄電池を用意し、電気自動車への充電休止時に、その蓄電池を低電流で長時間をかけて充電しておき、電気自動車の蓄電池を充電するときには設備用蓄電池から大電流を放電する充電装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２０７６６８号公報（第４，５頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、現在発表されている電気自動車の動力用蓄電池に対する急速充電装置の仕様としては、直流４００Ｖ、電流１００Ａクラスの急速充電装置が想定され、それに伴って商用電源ラインからの電源供給も回路効率９０％として、出力４０ｋＷのとき、入力電力は４４ｋＷを超えることが想定される。これを満足する電力の供給を受けるために、電力会社との契約が大規模となる課題があった。
【０００５】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、急速充電装置の平均消費電力を下げて、電力供給を受ける電力会社との契約を小規模化し、さらに、効率を上げて電力損失を低減すると共に、コストを下げて一般普及の実現可能な急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】
【０００６】
本発明に係る急速充電装置は、設備用蓄電池と、交流電源の交流電力をそれぞれ直流に変換する第１及び第２直流電源器と、設備用蓄電池を充電する際に、交流電源の交流電力から設備用蓄電池の充電に必要な直流電力が生成されるように第１直流電源器を制御し、その直流電力を第１直流電源器から設備用蓄電池に供給させるコントローラーとを備え、コントローラーは、負荷である動力用蓄電池が接続されたときには、交流電源の交流電力から所定の直流電力が生成されるように第２直流電源器を制御し、その所定の直流電力を設備用蓄電池からの直流電力に加算して動力用蓄電池の充電に必要な直流電力を生成し、第２直流電源器から動力用蓄電池に供給させるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明においては、設備用蓄電池を充電する際に、交流電源の交流電力から設備用蓄電池の充電に必要な直流電力が生成されるように第１直流電源器を制御し、その直流電力を第１直流電源器から設備用蓄電池に供給させる。また、負荷である動力用蓄電池が接続されたときには、交流電源の交流電力から所定の直流電力が生成されるように第２直流電源器を制御し、その所定の直流電力を設備用蓄電池からの直流電力に加算して動力用蓄電池の充電に必要な直流電力を生成し、第２直流電源器から動力用蓄電池に供給させる。これにより、設備用蓄電池からの出力分、第２直流電源器からの出力は少なくて済み、そのため、第２直流電源器の回路規模を小さくでき、急速充電装置の製作コストを低く抑えることができる。
【０００８】
また、急速充電装置の設備用蓄電池から動力用蓄電池に充電される電力の損失は極めて少なくなり、急速充電装置の動作による損失は、第２直流電源器の負担する電力が少ない分、動力用蓄電池への充電時の電力損失は少なくなり、その結果、急速充電装置全体の電力効率が向上する。
【０００９】
さらに、動力用蓄電池への充電休止時に、設備用蓄電池を充電して直流電力を蓄えておくようにしているので、動力用蓄電池への充電時に急速充電装置が消費する直流電力は、設備用蓄電池の出力分少ないことから、電力消費のピークを低く抑えることになり、電力会社との契約も小規模で済み、経費を節減できると同時に、電力系統線に与える変動を小さくすることができることから、近い将来、電気自動車用の急速充電器が交流電源として多数の電力系統に接続された際にも電力系統へ与える不安定要因を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態５に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。
図中に示す急速充電装置１は、例えば交流２００Ｖの商用電源２０と接続される直流電源器２と、例えば３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積可能な設備用蓄電池３（２次電池）と、設備用蓄電池３に電力を蓄積する際には接点Ａに、動力用蓄電池２１を充電する際には接点Ｂに切り換えられる第１切換スイッチ４と、設備用蓄電池３の直流電力を動力用蓄電池２１に供給する際には接点Ｂに、設備用蓄電池３に直流電力を蓄積する際には接点Ａに切り換えられる第２切換スイッチ５と、一端が第１切換スイッチ４の接点Ｂ側に接続され、他端が設備用蓄電池３の正極側に接続された常開の第３切換スイッチ６と、設備用蓄電池３への充電、又は動力用蓄電池２１への電力供給を行うときに直流電源器２、第１及び第２切換スイッチ４、５をそれぞれ制御し、商用電源２０が停電などにより受電が遮断されたときには第３切換スイッチ６を閉じるコントローラＣ１とを備えている。
【００１２】
動力用蓄電池２１は、例えばリチウムイオン電池からなり、電気自動車の駆動源の電源として使用されている。その動力用蓄電池２１には、例えば充電電圧４００Ｖ、電流１００Ａの容量の必要な蓄電池が使用されているものとする。また、第１及び第２切換スイッチ４，５には、直流４００Ｖ、電流１００Ａを満足するものが使用されている。
【００１３】
前述の直流電源器２は、例えば出力電力１０ｋＷの容量を有し、設備用蓄電池３を充電する際には、商用電源２０の交流電力を直流に変換し、その出力から設備用蓄電池３の充電に必要な例えば直流３００Ｖ、電流３３Ａ（直流電力）を生成して設備用蓄電池３を充電する。また、直流電源器２は、動力用蓄電池２１を充電する際には、その交流電力を直流に変換し、その出力から例えば直流１００Ｖ、電流１００Ａ（所定の直流電力１０ｋＷ）を生成するように構成されている。
【００１４】
前述のコントローラーＣ１は、例えば、電気自動車に搭載された電子制御ユニットからのＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、設備用蓄電池３及び直流電源器２を直列に接続し、動力用蓄電池２１への充電を行う。また、コントローラーＣ１は、動力用蓄電池が接続されていないことを、ＣＡＮ通信が受信されていないこと等により判定したときには、動力用蓄電池２１への充電休止として、直流電源器２と設備用蓄電池３を接続し、設備用蓄電池３への充電を行う。この場合、直流電源器２の電力負担は、設備用蓄電池３が無い場合に比べて小さくできる。
【００１５】
また、コントローラーＣ１は、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに動力用蓄電池２１が接続されたときには、設備用蓄電池３を使用することなく、直接、直流電源機２から動力用蓄電池２１への充電を行う。この場合は、充電速度が前述の場合よりも遅くなるが、充電動作は継続可能である。
【００１６】
また、コントローラーＣ１は、商用電源２０が停電等により受電されなかった場合には、直流電源器２を切り離して設備用蓄電池３のみから直流電力を取り出す。この場合、電圧は設備用蓄電池３の充電状態により変動するため、一定電圧を取り出すことはできないが、災害時の非常用照明等に緊急用途として電力を供給することができる。
【００１７】
次に、実施の形態１の急速充電装置の動作について図１を用いて説明する。
コントローラーＣ１は、本装置１に負荷となる動力用蓄電池が接続されていないことを、ＣＡＮ通信が受信されていないこと等により判定した場合には、図１（ａ）に示すように、第１切換スイッチ４を接点Ａに切り換えて直流電源器２と設備用蓄電池３とを接続すると共に、第２切換スイッチ５を接点Ａに切り換えてグランドと接続する。そして、コントローラーＣ１は、設備用蓄電池３に直流電力が蓄積されるように直流電源器２を制御する。
【００１８】
この時、直流電源器２は、設備用蓄電池３が満充電の状態、例えば３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積されるまでは充電が行われるように、商用電源２０の交流電力を直流に変換し、その出力から例えば直流３００Ｖ、電流３３Ａを生成し、第１切換スイッチ４を介して設備用蓄電池３に供給する。なお、この設備用蓄電池３への充電制御に関しては、定電圧定電流方式等、設備用蓄電池３の電力充電量と蓄電池の特性に合わせた充電方法を採用することとし、その設定値等の制御はコントローラーＣ１により行われる。
【００１９】
コントローラーＣ１は、前述のＣＡＮ通信の受信等の方法により設備用蓄電池３への電力蓄積が終了したと判定したときには、第１切換スイッチ４を接点Ｎ（ニュートラル）に切り換えてオフ状態にし、前述のＣＡＮ通信等の受信により動力用蓄電池が接続されたことを判定するまで待機する。
【００２０】
コントローラーＣ１は、ＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、同図（ｂ）に示すように、第１切換スイッチ４を接点Ｂに切り換えて直流電源器２と電気自動車の動力用蓄電池２１とを接続すると共に、第２切換スイッチ５を接点Ｂに切り換えて設備用蓄電池３と直流電源器２とを接続する。そして、コントローラーＣ１は、本装置１から動力用蓄電池２１に充電が行われるように直流電源器２を制御する。
【００２１】
この時、直流電源器２は、設備用蓄電池３から３０ｋＷの直流電力（電圧３００Ｖ、電流１００Ａ）を取り込んで、不足分の１０ｋＷの直流電力（電圧１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して、その１０ｋＷの直流電力を前記３０ｋＷに加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給する。動力用蓄電池２１を充電しているときに、図１（ｂ）に示すように、直流電源器２と設備用蓄電池３は直列に接続されているため、電圧が加算される。前述の例では、加算後の電圧は４００Ｖとなる。また、直流電源器２の電力負担（必要出力容量）は、設備用蓄電池３が無い場合の４０ｋＷに比べて１／４となる。
なお、前述の例では、動力用蓄電池２１への充電電力として４０ｋＷを一例として説明したが、ＣＡＮ通信等を経由した電気自動車等、動力用蓄電池２１からの要求に応じた電圧、電流にて充電を行うようにしても良い。
【００２２】
また、コントローラーＣ１は、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに、前述のＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第１切換スイッチ４を接点Ｂ側に切り換え、第２切換スイッチ５を接点Ａ側に切り換えて接続する。そして、コントローラーＣ１は、商用電源２０の交流電力から例えば電圧４００Ｖ、電流２５Ａの直流電力が生成されるように直流電源器２を制御する。実際に発生させる電圧もしくは電流は動力用蓄電池２１がＣＡＮ通信等を経由して要求する数値に合わせ、直流電源器２の容量（１０ｋＷ）を最大値として発生する。この場合、設備用蓄電池３と直流電源器２を直列に接続して動力用蓄電池２１を充電する場合に比べ、発生できる電力が小さいために充電速度は遅くなるが、動力用蓄電池２１への充電動作を停止することなく、継続して充電することが可能となる。
【００２３】
次に、例えば停電等により商用電源２０の交流電圧（２００Ｖ）が所定値以下となった場合の動作について説明する。
コントローラーＣ１は、前述のごとく交流電圧が所定値以下になったときには、常開の第３切換スイッチ６を閉じると共に、第１切換スイッチ４を接点Ｎ、第２切換スイッチ５を接点Ａに切り換える。この時、直流電源器２は動作することなく、設備用蓄電池３から直流電力が負荷側に供給される。この場合、出力電圧はその時点で設備用蓄電池３に蓄積された電荷量に依存して決まるため、出力電圧にある程度の変動が許容される負荷にのみ電力供給が可能となることから、災害発生時の非常用照明等に利用することが可能である。商用電源２０が事故等で停電している場合にコントローラーＣ１を動作させる電源としては、コントローラーＣ１に内蔵されたバッテリー、もしくは設備用蓄電池３からの電力を利用する。
【００２４】
以上のように実施の形態１においては、動力用蓄電池２１への充電休止時には、直流電源器２から例えば直流３００Ｖ、電流３３Ａを出力して設備用蓄電池３に直流電力を蓄積する。また、動力用蓄電池２１が接続されたときには、直流電源器２が設備用蓄電池３から３０ｋＷの直流電力を取り込んで、不足分の１０ｋＷの直流電力を商用電源２０の交流電力から生成して、その３０ｋＷの直流電力に加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給するようにしている。
【００２５】
これにより、設備用蓄電池３からの出力分、直流電源器２からの出力が少なくて済み、そのため、直流電源器２の回路規模を小さくでき、急速充電装置１の製作コストを低く抑えることができる。例えば、前記の数値例のように設備用蓄電池３の電力を必要電力の３／４と設定したときに、直流電源器２の出力電力は必要電力の１／４で済み、その消費電力も約１／４となる。従って、直流電源器２の回路規模も約１／４にでき、急速充電装置１の製作コストも同様に下げることが可能となる。
【００２６】
また、直流電源器２の容量が小さくなった分、直流電源器２が待機している状態での待機電力は小さくなり、その分充電時の電力損失は少なくなり、その結果、急速充電装置１全体の損失を低減できる。
【００２７】
さらに、動力用蓄電池２１への充電休止時に、設備用蓄電池３を充電して直流電力を蓄えておくようにしているので、動力用蓄電池２１への充電時に急速充電装置１が消費する電力は、設備用蓄電池３の出力分少ないことから、電力消費のピークを低く抑えることになる。例えば電力ピークは、前述した如く約１／４となり、電力会社との契約も小規模で済み、経費の節減を図ることができると共に、電力系統に与える不安定要因を低減することができる。
【００２８】
また、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに負荷となる動力用蓄電池２１が接続されたときには、直流電源器２から１０ｋＷの直流電力を出力させるようにしているので、充電速度は遅くなるものの、直流電源器２からの直流電力のみで動力用蓄電池２１への充電を行うことができる。また、商用電源２０の交流電圧が所定値以下になったときには、第３切換スイッチ６を閉じて設備用蓄電池３から直流電力を出力させるようにしているので、商用電源の停電時には、本装置を用いて災害時の非常用照明等への電力供給を可能としている。
【００２９】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１と同様の部分には同じ符号を付している。
実施の形態２の急速充電装置１１は、実施の形態１と同様の直流電源器２及び設備用蓄電池３と、第１及び第２切換スイッチ４，５と、常開の第３切換スイッチ６と、コントローラーＣ１とを備えている。第１切換スイッチ４は、設備用蓄電池３の正極と接続され、接点Ａが第２切換スイッチ５の接点Ｂと接続されていると共に、直流電源器２の出力端と接続され、接点Ｂが本装置１１の出力端と接続されている。第２切換スイッチ５は、設備用蓄電池３の負極と接続され、接点Ａがグランドと接続され、接点Ｂが第１切換スイッチ４の接点Ａと接続されていると共に、直流電源器２の出力端と接続されている。
【００３０】
これにより、電気自動車等の動力用蓄電池２１への充電休止時には、直流電源器２とグランドとの間に設備用蓄電池３が挿入された回路となり、電気自動車の動力用蓄電池２１への充電時には、直流電源器２と動力用蓄電池２１との間に設備用蓄電池３が挿入された回路、即ち、直流電源器２と設備用蓄電池３とが直列に接続された状態となる。前述の第３切換スイッチ６は、実施の形態１と同様に、一端が第１切換スイッチ４の接点Ｂ側に接続され、他端が設備用蓄電池３の正極側に接続されている。
【００３１】
前述のコントローラーＣ１は、実施の形態１と同様に、設備用蓄電池３を充電する際には、図２（ａ）に示すように第１及び第２切換スイッチ４，５を接続して、例えば充電電力１０ｋＷの容量を有する直流電源器２を制御し、直流３００Ｖ、電流３３Ａを例えば３０ｋＷｈの容量を有する設備用蓄電池３に供給する。また、コントローラーＣ１は、動力用蓄電池２１を充電する際には、第１及び第２切換スイッチ４，５を同図（ｂ）に示すように切り換えて直流電源器２と設備用蓄電池３を直列に接続し、設備用蓄電池３に蓄積した直流電力から３０ｋＷの電力を出力させ、かつ、直流電源器２を制御する。この時、直流電源器２は、不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して、その３０ｋＷの直流電力を１０ｋＷの直流電力に加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給する。
【００３２】
この場合も直流電源器２の電力負担は、設備用蓄電池３への充電時では直流電源器２の要求される電力（４０ｋＷ）の１／４となり、動力用蓄電池２１への充電時では共に１／４となっており、直流電源器２が１／４と小さくなる。第１及び第２切換スイッチ４，５には、実施の形態１と同様に、直流４００Ｖ、電流１００Ａを満足するものが使用されている。
【００３３】
実施の形態２における急速充電装置の動作については、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
なお、交流電圧が所定値以下となったときには、コントローラーＣ１により、第３切換スイッチ６が閉じられると同時に、第１切換スイッチ４が接点Ａ、第２切換スイッチ５が接点Ｎに切り換えられる。この場合、設備用蓄電池３が切り離された状態で直流電源器２から動力用蓄電池２１へ充電が行われる。
【００３４】
以上のように実施の形態２においては、動力用蓄電池２１への充電休止時には、直流電源器２から直流３００Ｖ、電流３３Ａを出力して設備用蓄電池３に直流電力を蓄積する。また、動力用蓄電池２１が接続されたときには、設備用蓄電池３からの３０ｋＷの直流電力を、直流電源器２により生成された不足分の１０ｋＷの直流電力に加算して、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給するようにしている。
【００３５】
これにより、実施の形態１と同様に、設備用蓄電池３からの出力分、直流電源器２からの出力は少なくて済み、直流電源器２の回路規模を小さくでき、急速充電装置１１の製作コストを低く抑えることができる。例えば、前記の数値例のように設備用蓄電池３の電力を必要電力の３／４と設定したときに、直流電源器２の出力電力は必要電力の１／４で済み、その消費電力も約１／４となる。従って、直流電源器２の回路規模も約１／４でき、急速充電装置１１の製作コストも同様に下げることが可能となる。
【００３６】
また、直流電源器２の容量が小さくなった分、直流電源器２が待機している状態での待機電力は小さくなり、その分充電時の電力損失は少なくなり、その結果、急速充電装置１１全体の損失を低減できる。
【００３７】
さらに、動力用蓄電池２１への充電休止時に、設備用蓄電池３を充電して直流電力を蓄えておくようにしているので、動力用蓄電池２１への充電時に急速充電装置１１が消費する電力は、設備用蓄電池３の出力分少ないことから、電力消費のピークを低く抑えることになる。例えば電力ピークは、前述した如く約１／４となり、電力会社との契約も小規模で済み、経費の節減を図ることができる。
【００３８】
また、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに負荷となる動力用蓄電池２１が接続されたときには、直流電源器２から１０ｋＷの直流電力を出力させるようにしているので、充電速度は遅くなるものの、直流電源器２からの直流電力のみで動力用蓄電池２１への充電を行うことができる。
【００３９】
また、商用電源２０の交流電圧が停電等により所定値以下になったときに、第３切換スイッチ６を閉じて設備用蓄電池３から直流電力を出力させるようにしているので、本装置１１を非常用電源として非常用照明等に給電することが可能になる。
【００４０】
また、実施の形態２においては、直流電源器２の出力端のうち、低圧側を常に接地することが可能である。このため、実施の形態２では、直流電源器２が装置構造上、絶縁耐力に制限があるような場合でも、実施の形態１の急速充電装置１と同等の効果を得ることができる。
【００４１】
実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１と同様の部分には同じ符号を付している。
実施の形態３の急速充電装置３１は、商用電源２０と接続される第１直流電源器３２及び第２直流電源器３３と、実施の形態１と同様に例えば３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積可能な設備用蓄電池３と、一端が第２直流電源器３３の出力側に接続され、他端が第１直流電源器３２の出力側に接続された常開の第３切換スイッチ６と、一端が設備用蓄電池３に接続され、他端が第１直流電源器３２の出力側に接続され、常時閉となっている第４切換スイッチ７と、後述するコントローラーＣ２とで構成されている。
【００４２】
第１直流電源器３２は、例えば、設備用蓄電池３の充電用で、充電電力１０ｋＷの容量を有している。この第１直流電源器３２は、設備用蓄電池３を充電する際には、商用電源２０の交流電圧２００Ｖを直流に変換し、その出力から設備用蓄電池３の充電に必要な例えば直流３００Ｖ、電流３３Ａ（直流電力）を生成して設備用蓄電池３に供給する。
【００４３】
第２直流電源器３３は、例えば、電気自動車に搭載された動力用蓄電池２１の充電用で、充電電力１０ｋＷの容量を有している。この第２直流電源器３３は、動力用蓄電池２１を充電する際には、設備用蓄電池３に蓄積された直流電力から３０ｋＷ（３００Ｖ、１００Ａ）の直流電力を取り込んで、その３０ｋＷに不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給する。
【００４４】
前述のコントローラーＣ２は、例えば、電気自動車に搭載された電子制御ユニットからのＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第２直流電源器３３により商用電源２０の交流電力を取り込ませて直流電力に変換させ、設備用蓄電池３の直流電力と直列に接続して、その出力を動力用蓄電池２１に供給するように制御する。コントローラーＣ２は、ＣＡＮ通信の受信等の方法により充電終了と判定したときには、第２直流電源器３３の制御を停止して充電動作を終了させる。また、コントローラーＣ２は、前述のＣＡＮ通信が受信されていないときには、第１直流電源器３２により商用電源２０の交流電力を取り込ませて直流電力に変換させ、その直流電力を設備用蓄電池３に充電させるように制御する。コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３に必要な直流電力量（３０ｋＷｈ）が蓄積されたときには、第１直流電源器３２の制御を停止させて設備用蓄電池３への充電動作を終了させる。
【００４５】
また、コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに、前述のＣＡＮ通信等の受信の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、設備用蓄電池３から直流電力が出力されないように第４切換スイッチ７を開とし、次いで、第１直流電源器３２及び第２直流電源器３３の両方が同時に動力用蓄電池２１への充電動作を行うように制御する。コントローラーＣ２による設備用蓄電池３の残量がほぼ空か否かの判定は、前述したように、設備用蓄電池３の正極側に接続された電流検出手段及び電圧検出手段の検出値に基づいている。
【００４６】
また、コントローラーＣ２は、商用電源２０の交流電圧が所定値以下になったときに、第３切換スイッチ６を閉じて設備用蓄電池３を非常用電源として使用する。コントローラーＣ２による交流電圧が所定値以下になったか否かの判定は、前述したように、商用電源２０の入力側に接続された不足電圧継電器からの信号に基づいている。
【００４７】
前述した第１直流電源器３２の電力負担は、動力用蓄電池２１の要求される直流電力（４０ｋＷ）の１／４となり、第２直流電源器３３の電力負担は、第１直流電源器３２と同様に１／４となっており、第１及び第２直流電源器３１、３２の回路規模は共に１／４と小さくなっている。
【００４８】
次に、実施の形態３の急速充電装置の動作について図３を用いて説明する。先ず、本装置３１の出力側に動力用蓄電池２１が接続されていない状態を説明する。
コントローラーＣ２は、前述のＣＡＮ通信が受信されていないときには、本装置３１の出力側に電気自動車の動力用蓄電池２１が接続されていないと判定して、第１直流電源器３２が設備用蓄電池３への充電動作を行うように制御すると共に、第２直流電源器３３が動力用蓄電池２１への充電動作を行わないように制御する。なお、コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３が満充電（３０ｋＷｈ）の場合には、後述する制御動作を行うことなく待機する。コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３が満充電でないときには、設備用蓄電池３に３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積されるように、第１直流電源器３２を制御する。この時、第１直流電源器３２は、商用電源２０の交流電力を取り込んで直流に変換し、その出力から直流３００Ｖ、電流３３Ａを生成して設備用蓄電池３に供給する。
【００４９】
コントローラーＣ２は、待機中あるいは設備用蓄電池３への充電中に、ＣＡＮ通信の受信等の方法により電気自動車の動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第２直流電源器３３が動力用蓄電池２１への充電動作を行うように制御する。この時、コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３への充電中であった場合には、第１直流電源器３２の充電動作を停止して、商用電源２０からの交流電圧の取り込みを中止させ、設備用蓄電池３への充電を停止させる。一方、第２直流電源器３３は、コントローラーＣ２からの制御により、設備用蓄電池３に蓄積された直流電力から３０ｋＷ（直流３００Ｖ、電流１００Ａ）の直流電力を取り込んで、その３０ｋＷに不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷ（直流４００Ｖ、電流１００Ａ）の直流電力を動力用蓄電池２１に供給する。この場合も、前述したように、前記の電圧値、電流値は一例であり、動力用蓄電池からの要求に合わせた特性で充電を行うように第２直流電源器３３がコントローラーＣ３によって制御される。
【００５０】
また、コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３の直流電力量の残量が低下し、設備用蓄電池３のみでは動力用蓄電池２１への充電が十分に行えない状態を検知しているときに、前述のＣＡＮ通信の受信等の方法により電気自動車の動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第１直流電源器３２と同時に第２直流電源器３３を動作させる。そして、コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３の直流電力に第１直流電源器３２の直流電力を合わせ、かつ、第２直流電源器３３と直列に接続して、設備用蓄電池３の残量の不足分を第１及び第２直流電源器３２、３２で補うように直流電力の出力制御し、動力用蓄電池２１への充電を継続する。
【００５１】
また、コントローラーＣ２は、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに、前述のＣＡＮ通信等の受信等の方法により電気自動車の動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第４切換スイッチ７を開き、次いで、第１直流電源器３２及び第２直流電源器３３の両方が同時に動力用蓄電池２１への充電動作を行うように制御する。この時、コントローラーＣ２は、第１直流電源器３２から例えば直流３００Ｖ、電流３３Ａ、第２直流電源器３３から例えば直流１００Ｖ、電流３３Ａが発生するように制御する。なお、常閉の第４切替スイッチ７が開となることで、第１直流電源器３２からの直流電力が設備用蓄電池７に流入しない。この結果、動力用蓄電池２１には、直流４００Ｖ、電流３３Ａの直流電力で充電が実施され、設備用蓄電池３の残量がある場合に比べて充電速度は遅くなるものの、継続して充電が可能となる。
【００５２】
コントローラーＣ２は、動力用蓄電池２１への充電が終了した場合には、各直流電源器３２、３３の充電動作を停止すると共に、第４の切替スイッチ７を再び閉とする。また、コントローラーＣ２は、動力用蓄電池２１を充電しているときに商用電源２０の交流電圧が所定値以下になったときには、常開の第３切換スイッチ６を閉じて、前記と同様に設備用蓄電池３を非常用電源とする。
【００５３】
以上のように実施の形態３においては、動力用蓄電池２１への充電休止時には、第１直流電源器３２から直流３００Ｖ、電流３３Ａを出力して設備用蓄電池３に直流電力を蓄積する。また、動力用蓄電池２１が接続されたときには、第２直流電源器３３が、設備用蓄電池３から３０ｋＷの直流電力を取り込んで、その３０ｋＷの直流電力に不足分の１０ｋＷの直流電力を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給するようにしている。
【００５４】
これにより、設備用蓄電池３からの出力分、第２直流電源器３３からの出力が少なくて済み、第２直流電源器３３の回路規模を小さくできる。例えば、設備用蓄電池３の電力を必要電力の３／４と設定したときに、第２直流電源器３３の出力電力は必要電力の１／４で済み、その消費電力も約１／４となる。従って、第２直流電源器３３の回路規模も約１／４となる。
【００５５】
また、第２直流電源器３３の容量が小さくなった分、第２直流電源器３３が待機している状態での待機電力は小さくなり、その分充電時の電力損失は少なくなり、その結果、急速充電装置３１全体の電力効率が向上する。
【００５６】
また、動力用蓄電池２１への充電休止時に、第１直流電源器３２が設備用蓄電池３を充電して直流電力を蓄えておくようにしているので、動力用蓄電池２１への充電時に急速充電装置３１が消費する電力は、設備用蓄電池３の出力分少ないことから、電力消費のピークを低く抑えることになる。例えば電力ピークは、前述した如く約１／４となり、電力会社との契約も小規模で済み、経費の節減ができると同時に商用電源への変動を抑えることが可能である。
【００５７】
さらに、実施の形態３においては、動力用蓄電池２１への充電休止時に、第１直流電源器３２が設備用蓄電池３を充電し、動力用蓄電池２１が接続されたときには、第２直流電源器３３が設備用蓄電池３から出力される３０ｋＷの直流電力に不足分の１０ｋＷの直流電力を加算する構成であるため、実施の形態１，２の急速充電装置１，１１に必要であった、回路構成を切り替えるための第１及び第２切換スイッチ４，５が不要となり、急速充電装置３１の回路構成を簡素化できる。
【００５８】
また、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに負荷となる動力用蓄電池２１が接続されたときには、第１直流電源器３２と第２直流電源器３３の両方から直流電力を出力させるようにしているので、充電速度は遅くなるものの、動力用蓄電池２１への充電を行うことができる。また、商用電源２０の交流電圧が所定値以下になったときに、第３切換スイッチ６を閉じて設備用蓄電池３から直流電力を出力させるようにしているので、設備用蓄電池３を非常用電源として非常用照明等に給電することが可能になる。
【００５９】
また、実施の形態３においては、上記に加え、以下に示す２点の特徴がある。
【００６０】
（１）実施の形態１、２では、直流電源器２は例えば直流３００Ｖ、電流３３Ａの出力を持つ動作と、例えば直流１００Ｖ、電流１００Ａの出力を持つ動作の２通りの動作が必要であった。どちらも出力電力は１０ＫＷで等しいが、現実に電圧、電流の動作範囲の広い直流電源器２を製作することは費用面から困難な場合がある。一方、実施の形態３では、第１及び第２直流電源器３２，３３は、おのおのの電圧、電流の範囲が限られており、その分安価に製作できる可能性がある。
【００６１】
（２）実施の形態１、２では、万一、設備用蓄電池３の残容量が著しく少ない状態で動力用蓄電池２１を充電したい要望がある場合、前述した例では直流４００Ｖ、電流２５Ａの電力を発生することができたのに対し、実施の形態３では２台の直流電源器３２、３３を同時に動作させることにより直流４００Ｖ、電流３３Ａの電力を発生させ、実施の形態１、２に比べ急速に動力用蓄電池２１への充電が可能であるという利点がある。
【００６２】
また、実施の形態１，２及び３では、急速充電装置１，１１，３１に１個の設備用蓄電池３を設けたことを述べたが、その設備用蓄電池３を複数備えた急速充電装置１，１１，３１でもよい。その場合、設備用蓄電池３に１個あるいは２個以上の設備用蓄電池３を並列に接続する。これにより、設備用蓄電池３を充電する期間と動力用蓄電池２１を充電する期間の選択の自由度が増すため、より多くの電気自動車を効率良く充電できる。
【００６３】
実施の形態４．
ここで、前述した実施の形態３の急速充電装置３１に複数の設備用蓄電池を設けて使用した場合の実施の形態について図４を用いて説明する。
図４は本発明の実施の形態４に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。なお、実施の形態３と同様の部分には同じ符号を付している。
実施の形態４の急速充電装置４１は、例えば交流２００Ｖの商用電源２０と接続される第１及び第２直流電源器３２，３３と、実施の形態３と同様に例えば３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積可能な第１及び第２設備用蓄電池３，４４と、第１及び第２切換スイッチ４２，４３と、常開の第３切換スイッチ６と、常開の第５切換スイッチ８と、コントローラーＣ３とで構成されている。なお、コントローラーＣ３の制御機能については、急速充電装置４１の動作を説明するときに詳述する。
【００６４】
第１及び第２直流電源器３２，３３は、実施の形態３と同様に、充電電力１０ｋＷの容量を有し、第１直流電源器３２を第１及び第２設備用蓄電池３，４４の充電用として、第２直流電源器３３を電気自動車の動力用蓄電池２１の充電用として使用している。第１直流電源器３２は、第１設備用蓄電池３あるいは第２設備用蓄電池４４を充電する際、実施の形態３と同様に、商用電源２０の交流電力を受け取って直流電力に変換し、その直流電力により第１設備用蓄電池３あるいは第２設備用蓄電池４４を充電する。また、第２直流電源器３３は、第１設備用蓄電池３あるいは第２設備用蓄電池４４に蓄積された直流電力と直列に接続し電圧を加算することにより動力用蓄電池２１への充電を行う。
【００６５】
第１切換スイッチ４２は、第１設備用蓄電池３の正極と接続され、接点Ａが第２直流電源器３３と接続されていると共に、第２切換スイッチ４３の接点Ｂと接続されている。また、第１切換スイッチ４２の接点Ｂは第１直流電源器３２の出力端と接続されている。第２切換スイッチ４３は、第２設備用蓄電池４４の正極と接続され、接点Ａが第１直流電源器３２の出力端と接続され、接点Ｂが第２直流電源器３３と接続されている。第３切換スイッチ６は、一端が第２直流電源器３３の出力側に接続され、他端が例えば第２設備用蓄電池４４の正極側に接続されている。前述の第１及び第２切換スイッチ４２，４３と第３切換スイッチ６は、コントローラーＣ３からの制御に基づいて回路の接続を切り換えるように構成されている。第５切換スイッチ８は、第１切換スイッチ４２の接点Ａと接点Ｂの間に接続されて常時開となっており、コントローラーＣ３からの制御に基づいて回路の接続を切り換えるように構成されている。なお、第３切換スイッチ６の他端を第２設備用蓄電池４４の正極側に接続したことを述べたが、その第３切換スイッチ６の他端を第２設備用蓄電池４４に代えて第１設備用蓄電池３の正極側に接続しても良い。
【００６６】
次に、実施の形態４の急速充電装置の動作について図４を用いて説明する。なお、第１設備用蓄電池３には動力用蓄電池２１を充電するのに必要な直流電力量が蓄積され、第２設備用蓄電池４４には動力用蓄電池２１を充電するのに必要な直流電力量が蓄積されていない場合を例として説明する。
コントローラーＣ３は、例えば、電気自動車に搭載された電子制御ユニットからのＣＡＮ通信が受信されていないとき、図中に示すように第１及び第２切換スイッチ４２，４３を共に接点Ａ側に接続する。次いで、コントローラーＣ３は、第１直流電源器３２により商用電源２０の交流電力を直流に変換させて、その直流電力を第２設備用蓄電池４４に供給させ、例えば３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積されるように充電動作を行わせる。この時、第１直流電源器３２は、商用電源２０の交流電力を直流に変換し、その出力から例えば直流３００Ｖ、電流３３Ａを生成して第２設備用蓄電池４４に供給する。コントローラーＣ３は、第２設備用蓄電池４４への充電終了を検知したときには、第１直流電源器３２の充電動作を停止する。この停止により、商用電源２０との接続及び第２設備用蓄電池４４との接続が遮断され充電を終了する。
【００６７】
前記と逆に、第１設備用蓄電池３には動力用蓄電池２１を充電するのに必要な直流電力量が蓄積されておらず、第２設備用蓄電池４４には動力用蓄電池２１を充電するのに必要な直流電力量が蓄積されている場合にも、コントローラーＣ３は、第１及び第２切換スイッチ４２，４３を共に接点Ｂ側に接続し、第２設備用蓄電池４４に対して同様の充電動作を実施する。両方の設備用蓄電池３、４４が共に十分な電荷量を蓄積していない場合には、前記の動作を繰り返し、第１及び第２設備用蓄電池３、４４を順次に充電する。
【００６８】
次に、第１設備用蓄電池３及び第２設備用蓄電池４４が共に十分な直流電力量を蓄積している場合を例として、本装置４１に負荷となる動力用蓄電池２１が接続された場合の動作を説明する。
コントローラーＣ３は、電気自動車の電子制御ユニットからのＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第２直流電源器３３により商用電源２０の交流電力を取り込ませて直流電力に変換させ、第１設備用蓄電池３の直流電力と直列に接続して、その出力（例えば４０ｋＷの直流電力）を動力用蓄電池２１に供給するように制御する。この時、第２直流電源器３３は、その制御により、第１設備用蓄電池３に蓄積された直流電力から３０ｋＷの直流電力を取り込んで、不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給する。一方、コントローラーＣ３は、動力用蓄電池２１への充電終了をＣＡＮ通信等の方法により検知したときには、第２直流電源器３３の充電動作を停止する。この停止により、商用電源２０との接続及び第１設備用蓄電池３との接続が遮断される。
【００６９】
コントローラーＣ３は、第１設備用蓄電池３の使用による動力用蓄電池２１への充電を繰り返し実施するうちに、第１設備用蓄電池３に蓄積された直流電力量が所定容量以下まで低下したことを検知すると、第１及び第２切換スイッチ４２，４３を共に接点Ａから接点Ｂ側に切り換えて接続する。次いで、コントローラーＣ３は、第１直流電源器３２を動作させて商用電源２０より交流電力を取り込ませ、第１設備用蓄電池３に３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積されるように、第１直流電源器３２を制御する。この時、第１直流電源器３２は、その制御により、商用電源２０の交流電力を直流に変換し、その出力から直流３００Ｖ、電流３３Ａを生成して第１設備用蓄電池３に供給する。
【００７０】
コントローラーＣ３は、第１設備用蓄電池３の充電中に、ＣＡＮ通信の受信等の方法により本装置４１の出力側に動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第２直流電源器３３を動作させて商用電源２０より交流電力を取り込ませ、直流出力が十分な直流電力量を持つ第２設備用蓄電池４４と直列に接続されるようにする。そして、コントローラーＣ３は、４０ｋＷの直流電力が動力用蓄電池２１に出力されるように、第２直流電源器３３を制御する。この時、第２直流電源器３３は、その制御により、第２設備用蓄電池４４に蓄積された直流電力から３０ｋＷの直流電力を取り込んで、不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給する。一方、コントローラーＣ３は、動力用蓄電池２１への充電終了をＣＡＮ通信の受信等の方法により検知したときには、第２直流電源器３３の動作を停止し、動力用蓄電池２１への充電動作を停止させる。
【００７１】
つまり、第１及び第２設備用蓄電池３，４４のうち、第１設備用蓄電池３を動力用蓄電池２１の充電に使用する場合、第１及び第２切換スイッチ４２，４３を接点Ａ側に切り換えて接続する。これにより、第１設備用蓄電池３は、第２直流電源器３３と直列に接続され、動力用蓄電池２１の充電に使用される。この場合、第２設備用蓄電池４４は第１直流電源器３２により充電される。逆に、第２設備用蓄電池４４を動力用蓄電池２１の充電に使用する場合には、第１及び第２切換スイッチ４２，４３を接点Ａから接点Ｂ側に切り換えて接続することにより、第２設備用蓄電池４４と第２直流電源器３３とが直列に接続されて動力用蓄電池２１の充電に用いられ、同時に第１設備用蓄電池３は第１直流電源器３２により充電される。
【００７２】
このように、動力用蓄電池２１の充電を行うと同時に、使用していない方の設備用蓄電池の充電を行うことができる。そのため、連続的に電気自動車の動力用蓄電池２１の充電を行うことが可能となり、多くの電気自動車を効率良く充電できる。
【００７３】
さらに、実施の形態４において、例えば第１設備用蓄電池３及び第２設備用蓄電池４４のどちらも動力用蓄電池２１を充電するのに必要な直流電力量を保有しているときに、前述のＣＡＮ通信の受信等の方法により本装置４１の出力側に動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、前述のように、コントローラーＣ３は、第１及び第２切換スイッチ４２、４３を共に接点Ａに接続し、第１設備用蓄電池３から本装置４１に接続された動力用蓄電池２１への充電を行う。
【００７４】
この状態において、第１設備用蓄電池３の蓄電電力量が動力用蓄電池２１への充電とともに減少し、もし、動力用蓄電池２１の充電が終了する前に第１設備用蓄電池３の保有電力量が充電に必要な電力以下に減少した場合には、コントローラーＣ３がこのことを検知し、第１及び第２切換スイッチ４２、４３を接点Ａから接点Ｂ側に切り換える。これにより、引き続き第２設備用蓄電池４４を用いて動力用蓄電池２１の充電を継続して行うことが可能である。上記は、第２設備用蓄電池４４を用いて動力用蓄電池２１を充電中に残電力量が不足し、第１設備用蓄電池３が十分な直流電力量を保有している場合も同様に第１及び第２切換スイッチ４２、４３を接点Ｂから接点Ａ側に切り換えることにより可能である。
このように、実施の形態４においては、設備用蓄電池の残量不足による装置の運用停止を避けることが可能であるという点でさらに効率的な装置の運用が可能である。
【００７５】
次に、第１及び第２設備用蓄電池３、４４の直流電力量の残量がともにほぼ空のときに、前述のＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定した場合に第１と第２直流電源器３２、３３を同時に用いて動力用蓄電池２１への充電を行う動作を説明する。
コントローラーＣ３は、第１直流電源器３２と第２直流電源器３３に動作させると共に、常開の第５切替スイッチ８を閉、第１及び第２切換スイッチ４２、４３を接点Ｎ（ニュートラル）の位置に切り換えるように制御を行う。これにより、各設備用蓄電池３、４４を切り離し、第１直流電源器３２と第２直流電源器３３を直列に接続して動力用蓄電池２１に充電を行う。この場合、実施の形態３と同様に、第１直流電源器３２からは例えば電圧３００Ｖ、電流３３Ａ、第２直流電源器３３からは例えば電圧１００Ｖ、電流３３Ａを発生させることができる。一方、コントローラーＣ３は、動力用蓄電池２１を充電しているときに商用電源２０の交流電圧が所定値以下になったときには、常開の第３切換スイッチ６を閉じて、例えば第２設備用蓄電池４４から災害時の非常用照明等に電力を供給することにより本装置４１を非常用電源とすることができる。
【００７６】
また、実施の形態４においては、実施の形態３と同様に、（１）第１及び第２直流電源器３２，３３は、おのおのの電圧、電流の範囲が限られており、その分安価に製作できる可能性があることと、（２）第１及び第２設備用蓄電池３，４４が共に残量が空に近い状態でも２台の直流電源器３２、３３を直列に接続することにより上記例では電圧４００Ｖ、電流３３Ａの直流電力により動力用蓄電池２１を充電できるという利点がある。
【００７７】
なお、実施の形態４では、一例として２個の設備用蓄電池３，４４を用いる場合を説明したが、設備用蓄電池を３個以上使用しても同様に実施が可能であり、より多くの電気自動車を効率良く充電できる。
【００７８】
実施の形態５．
実施の形態３，４では、急速充電装置３１，４１に動力用蓄電池２１の充電用として１個の直流電源器３３を設けたことを述べたが、実施の形態５は、動力用蓄電池２１の充電用として複数の直流電源器を設けたものである。
図５は本発明の実施の形態５に係る急速充電装置の概略構成を示すブロック図である。なお、実施の形態３と同様の部分には同じ符号を付している。
【００７９】
実施の形態５の急速充電装置５１は、商用電源２０と接続される第１直流電源器３２と、第１直流電源器３２と同様に商用電源２０にそれぞれ接続される例えば４個の第２直流電源器３３，３４，３５，３６と、第１直流電源器３２及び第２直流電源器３３，３４，３５，３６にそれぞれ接続され、実施の形態３と同様に３０ｋＷｈの直流電力量が蓄積可能な設備用蓄電池３と、一端が例えば第２直流電源器３６の出力側に接続され、他端が第１直流電源器３２の出力側に接続された常開の第３切換スイッチ６と、一端が第１直流電源器３２の出力側に接続され、他端が設備用蓄電池３の正極側に接続された常閉の第４切換スイッチ７と、コントローラーＣ４とで構成されている。なお、コントローラーＣ４の制御機能については、急速充電装置５１の操作を説明するときに詳述する。
【００８０】
第１直流電源器３２及び第２直流電源器３３，３４，３５，３６は、実施の形態３と同様に、例えば充電電力１０ｋＷの容量を有し、第１直流電源器３２を設備用蓄電池３の充電用として、４個の第２直流電源器３３，３４，３５，３６を電気自動車の動力用蓄電池２１（複数）の充電用として使用している。第１直流電源器３２は、設備用蓄電池３を充電する際、実施の形態３と同様に、商用電源２０の交流電力を直流に変換し、その出力から直流３００Ｖ、電流３３Ａを生成して充電する。第１直流電源器３２による設備用蓄電池３への充電は、動力用蓄電池２１への充電の休止時に行われる。
【００８１】
また、第２直流電源器３３，３４，３５，３６は、動力用蓄電池２１を充電する際、設備用蓄電池３に蓄積された直流電力から３０ｋＷ（３００Ｖ、１００Ａ）の直流電力に、それぞれ不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷの直流電力を本装置５１の出力側にそれぞれ接続された動力用蓄電池２１に供給する。つまり、４台の電気自動車を同時に充電することができる。
【００８２】
次に、実施の形態４の急速充電装置の動作について図５を用いて説明する。
まず、コントローラーＣ４は、設備用蓄電池３に充電を実施する必要があると判定した場合、第１直流電源器３２を動作させ、例えば電圧３００Ｖ、電流３３Ａにて設備用蓄電池３の充電を行わせる。次に、コントローラーＣ４は、例えば電気自動車の電子制御ユニットからのＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、第１直流電源器３２の動作を停止して設備用蓄電池３への充電を停止させると共に、ＣＡＮ通信の受信から何れの第２直流電源器３３〜３６の出力側に動力用蓄電池２１が接続されたかどうかを判定する。
【００８３】
例えば、コントローラーＣ４は、第２直流電源器３３と第２直流電源器３４とに順次に動力用蓄電池２１が接続されたことを検知したときには、２個の第２直流電源器３３、３４に動作を開始させることにより、商用電源２０より交流電力を取り込み、各動力用蓄電池２１に必要な電力例えば４０ｋＷが供給されるように各第２直流電源装置を制御する。この時、第２直流電源器３３、３４は、それぞれ第１設備用蓄電池３に蓄積された直流電力から３０ｋＷの直流電力を取り込んで、不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷの直流電力をそれぞれの動力用蓄電池２１に供給する。
【００８４】
一方、コントローラーＣ４は、第２直流電源器３３、３４から各動力用蓄電池２１に充電が行われているときに、残りの２個の第２直流電源器３５、３６の出力側に動力用蓄電池２１が接続されたことをＣＡＮ通信の受信等の方法により検知したときには、前記と同様にさらに第２直流電源器３５、３６に動作させることにより、商用電源２０から交流電力を取り込み、接続された各動力用蓄電池２１に必要な直流電力が供給されるように制御を行う。この時、第２直流電源器３５、３６は、第１設備用蓄電池３に蓄積された直流電力から３０ｋＷの直流電力を取り込んで、不足分の１０ｋＷの直流電力（直流１００Ｖ、電流１００Ａ）を商用電源２０の交流電力から生成して加算し、４０ｋＷの直流電力を動力用蓄電池２１に供給する。また、コントローラーＣ４は、４個の第２直流電源器３３〜３６から各動力用蓄電池２１に充電が行われているときに、例えば第２直流電源器３３による動力用蓄電池２１への充電終了をＣＡＮ通信の受信等の方法により検知したときには、第２直流電源器３３の動作を停止して動力用蓄電池２１への充電を停止させ、商用電源２０からの交流電力の取り込み、設備用蓄電池３との接続を終了させる。
【００８５】
また、コントローラーＣ４は、設備用蓄電池３の直流電力量の残量がほぼ空のときに、前述のＣＡＮ通信の受信等の方法により動力用蓄電池２１が接続されたと判定したときには、動力用蓄電池２１が接続された例えば第２直流電源器３３に動作を行わせ商用電源２０より交流電力を取り込ませると同時に、常閉の第４切換スイッチ７を開とする。次いで、コントローラーＣ４は、第１直流電源器３２を動作させて第１及び第２直流電源器３２、３６を直列に接続して、動力用蓄電池２１に充電を行わせる。そして、コントローラーＣ４は、第１直流電源器３２からの直流電力が設備用蓄電池３に流入しないように第４切換スイッチ７を開とする。
【００８６】
この時、例えば第１直流電源器３２から電圧３００Ｖ、電流３３Ａの直流電力を発生させ、同時に第２直流電源器３３より電圧１００Ｖ、電流３３Ａの直流電力を発生させ、これらを直列に接続することにより電圧４００Ｖ、電流３３Ａの直流電力が動力用蓄電池２１に供給される。コントローラーＣ４は、動力用蓄電池２１への充電終了を判定した場合には、第２直流電源３２の動作を停止させ、商用電源２０からの交流電力の取り込みを中止させて動力用蓄電池２１への充電動作を停止する。また、コントローラーＣ４は、第４切換スイッチ７を閉として第１直流電源器３２から設備用蓄電池３への充電動作を実施させる。さらに、コントローラーＣ４は、本装置１が待機中に、商用電源２０の交流電圧が所定値以下になったときには、常開の第３切換スイッチ６を閉じて設備用蓄電池３を非常用電源とする。
【００８７】
以上のように実施の形態５においては、複数の電気自動車等を同時に接続して充電することが可能となる。その場合、設備用蓄電池３及び切換スイッチ等の設備が１台分で済むことから、装置全体を複数準備することに比べて装置全体を小型化にでき、費用も削減できる。
また、実施の形態５においては、複数の電気自動車を同時に充電する場合を想定していることから、搭載する設備用蓄電池３の容量は必要に応じて増加させることも可能である。
【００８８】
また、設備用蓄電池３の残量がほぼ空のときに負荷となる動力用蓄電池２１が接続されたときには、動力用蓄電池２１が接続された第２直流電源器から１０ｋＷの直流電力を出力させるようにしているので、充電速度は遅くなるものの、第２直流電源器からの直流電力のみで動力用蓄電池２１への充電を行うことができる。
また、商用電源２０の交流電圧が所定値以下になったときに、第３切換スイッチ６を閉じて設備用蓄電池３から直流電力を出力させるようにしているので、設備用蓄電池３を非常用電源として非常用照明等に給電することが可能になる。
【００８９】
なお、実施の形態５では実施の形態３を基に説明したが、実施の形態１，２の急速充電装置１、１１に複数の直流電源器２を設置して、複数の動力用蓄電池２１を同時に充電できるようにすることも可能である。例えば図１においては、複数の直流電源器２を設置し、各直流電源器２毎に第１切換スイッチ４を介して設備用蓄電池３と本装置１の出力端が接続されるようにし、さらに、各直流電源器２毎に第２切換スイッチ５を介して設備用蓄電池３と接続されるようにする。
【００９０】
また、実施の形態１〜５では、コントローラーにより、直流電源器（第１及び第２直流電源器）や切換スイッチを制御するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば直流電源器に内蔵された制御回路に上記のコントローラーと同じ制御機能を持たせるようにしても良い。また、設備用蓄電池の容量を３０ｋＷｈとして説明したが、これに限定されるものではない。
【００９１】
また、実施形態１〜５において、商用電源２０とは別に補助電源（太陽光発電、太陽熱発電、風力発電、地熱発電など）を設け、本装置内の設備用蓄電池に並列に接続することにより給電することも可能である。これにより、商用電源２０からの受電量を軽減することが可能となる。この場合、風力発電等、交流を発電する設備の場合には直流に変換後に設備用蓄電池に供給し、太陽光発電等、直流を発電する設備の場合には電圧を変換した後設備用蓄電池に供給する。
【００９２】
また、実施の形態１〜５では、急速充電装置１，１１，３１，４１，５１を電気自動車に適用したことを述べたが、これに限定されるものではない。例えば、ロボットに適用してもよいし、無人搬送車の電源装置として用いてもよい。その場合、ロボットや無人搬送車に内蔵されている設備用蓄電池の充電特性に適した直流電源器や設備用蓄電池が使用されることは言うまでもない。同様に、設備用蓄電池及び動力用蓄電池の容量として一例を説明に用いたが、他の容量の電池を用いること、あるいはリチウムイオン電池に限らず、他のあらゆる種類の電池を用いることも可能である。
【００９３】
実施の形態１〜５では、設備用蓄電池３、４４及び動力用蓄電池２１への充電において、電圧値、電流値を例として示したが、蓄電池への充電は一定電圧、電流で行われるものではなく、例えば定電圧定電流方式等で示されるような、蓄電池の特性に合わせた充電方法を用いることが一般的に必要である。これらの充電特性の制御は、設備用蓄電池３、４４については各コントローラーＣ１〜Ｃ４により、蓄電池への充電電流、端子電圧等を計測することにより自動的に最適な動作が実施されるものとする。また、動力用蓄電池２１については、電気自動車等動力用蓄電池の装置仕様に従うが、動力用蓄電池側から充電電圧・電流値を指定する仕様である場合にはそれに従う。
【００９４】
実施の形態１〜５では、急速充電装置の電源として商用電源２０としたが、これに限定されるものではなく、自家発電設備等、交流電力を発電する電源装置であれば何れでも良い。
【符号の説明】
【００９５】
１，１１，３１，４１，５１ 急速充電装置、２ 直流電源器、３ 設備用蓄電池（第１設備用蓄電池）、４，４２ 第１切換スイッチ、５，４３ 第２切換スイッチ、６ 第３切換スイッチ、７ 第４切換スイッチ、８ 第５切換スイッチ、２０ 商用電源、２１ 電気自動車の動力用蓄電池、３２ 第１直流電源器、３３，３４，３５，３６ 第２直流電源器、４４ 第２設備用蓄電池。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設備用蓄電池と、
交流電源の交流電力をそれぞれ直流に変換する第１及び第２直流電源器と、
前記設備用蓄電池を充電する際に、交流電源の交流電力から前記設備用蓄電池の充電に必要な直流電力が生成されるように前記第１直流電源器を制御し、その直流電力を前記第１直流電源器から前記設備用蓄電池に供給させるコントローラーとを備え、
前記コントローラーは、負荷である動力用蓄電池が接続されたときには、交流電源の交流電力から所定の直流電力が生成されるように前記第２直流電源器を制御し、その所定の直流電力を前記設備用蓄電池からの直流電力に加算して前記動力用蓄電池の充電に必要な直流電力を生成し、前記第２直流電源器から前記動力用蓄電池に供給させることを特徴とする急速充電装置。
【請求項２】
前記コントローラーは、前記動力用蓄電池の接続を検知していないときに、前記設備用蓄電池に直流電力が供給されるように前記第１直流電源器を制御することを特徴とする請求項１記載の急速充電装置。
【請求項３】
前記第２直流電源器は複数設けられ、
前記コントローラーは、前記動力用蓄電池の接続を検知したときには、前記動力用蓄電池が接続された第２直流電源器に交流電源と前記設備用蓄電池とを接続して、当該第２直流電源器から所定の直流電力が生成されるように制御し、かつ、その所定の直流電力を前記設備用蓄電池からの直流電力に加算することを特徴とする請求項１又は２記載の急速充電装置。
【請求項４】
前記コントローラーは、前記設備用蓄電池の残量がほぼ空のときに、前記動力用蓄電池の接続を検知したときには、交流電源の交流電力から所定の直流電力が生成されるように前記第２直流電源器を制御し、その所定の直流電力を第２直流電源器から前記動力用蓄電池に供給させることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の急速充電装置。
【請求項５】
前記コントローラーは、前記設備用蓄電池の残量がほぼ空のときに、前記動力用蓄電池の接続を検知したときには、交流電源の交流電力から所定の直流電力が生成されるように前記第１直流電源器を制御し、その所定の直流電力を第１直流電源器から前記動力用蓄電池に供給させることを特徴とする請求項４記載の急速充電装置。
【請求項６】
前記設備用蓄電池の正極側と前記第２直流電源器の出力側との間に設けられた常開のスイッチを備え、
前記コントローラーは、交流電源の交流電圧が所定値以下になったときに、前記スイッチを閉じて前記設備用蓄電池を非常用電源とすることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の急速充電装置。
【請求項７】
前記設備用蓄電池に補助電源を並列に接続したことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の急速充電装置。
【請求項１】
設備用蓄電池と、
交流電源の交流電力をそれぞれ直流に変換する第１及び第２直流電源器と、
前記設備用蓄電池を充電する際に、交流電源の交流電力から前記設備用蓄電池の充電に必要な直流電力が生成されるように前記第１直流電源器を制御し、その直流電力を前記第１直流電源器から前記設備用蓄電池に供給させるコントローラーとを備え、
前記コントローラーは、負荷である動力用蓄電池が接続されたときには、交流電源の交流電力から所定の直流電力が生成されるように前記第２直流電源器を制御し、その所定の直流電力を前記設備用蓄電池からの直流電力に加算して前記動力用蓄電池の充電に必要な直流電力を生成し、前記第２直流電源器から前記動力用蓄電池に供給させることを特徴とする急速充電装置。
【請求項２】
前記コントローラーは、前記動力用蓄電池の接続を検知していないときに、前記設備用蓄電池に直流電力が供給されるように前記第１直流電源器を制御することを特徴とする請求項１記載の急速充電装置。
【請求項３】
前記第２直流電源器は複数設けられ、
前記コントローラーは、前記動力用蓄電池の接続を検知したときには、前記動力用蓄電池が接続された第２直流電源器に交流電源と前記設備用蓄電池とを接続して、当該第２直流電源器から所定の直流電力が生成されるように制御し、かつ、その所定の直流電力を前記設備用蓄電池からの直流電力に加算することを特徴とする請求項１又は２記載の急速充電装置。
【請求項４】
前記コントローラーは、前記設備用蓄電池の残量がほぼ空のときに、前記動力用蓄電池の接続を検知したときには、交流電源の交流電力から所定の直流電力が生成されるように前記第２直流電源器を制御し、その所定の直流電力を第２直流電源器から前記動力用蓄電池に供給させることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の急速充電装置。
【請求項５】
前記コントローラーは、前記設備用蓄電池の残量がほぼ空のときに、前記動力用蓄電池の接続を検知したときには、交流電源の交流電力から所定の直流電力が生成されるように前記第１直流電源器を制御し、その所定の直流電力を第１直流電源器から前記動力用蓄電池に供給させることを特徴とする請求項４記載の急速充電装置。
【請求項６】
前記設備用蓄電池の正極側と前記第２直流電源器の出力側との間に設けられた常開のスイッチを備え、
前記コントローラーは、交流電源の交流電圧が所定値以下になったときに、前記スイッチを閉じて前記設備用蓄電池を非常用電源とすることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の急速充電装置。
【請求項７】
前記設備用蓄電池に補助電源を並列に接続したことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の急速充電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−３９８６４（Ｐ２０１２−３９８６４Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１６６７（Ｐ２０１１−２０１６６７）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【分割の表示】特願２０１１−５７３（Ｐ２０１１−５７３）の分割
【原出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【出願人】（５０００９１５２０）株式会社アイケイエス (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【分割の表示】特願２０１１−５７３（Ｐ２０１１−５７３）の分割
【原出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【出願人】（５０００９１５２０）株式会社アイケイエス (7)
【Ｆターム（参考）】
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