蓄電池充電システム
【課題】 エネルギー効率の良い電気自動車用の蓄電池充電システムを提供する。
【解決手段】 電気自動車３００のバッテリ３０１を充電する充電システムにおいて、受変電設備１００内に混触防止板をＢ種接地とした電気自動車充電用のトランス１０２’を設け、高電圧（４００Ｖ級）に変換し二次側を非接地出力する。従来、充電装置２００内に存在した昇圧用トランス２０１を省くことが可能となり、これによる電力損失を無くすことができる。
【解決手段】 電気自動車３００のバッテリ３０１を充電する充電システムにおいて、受変電設備１００内に混触防止板をＢ種接地とした電気自動車充電用のトランス１０２’を設け、高電圧（４００Ｖ級）に変換し二次側を非接地出力する。従来、充電装置２００内に存在した昇圧用トランス２０１を省くことが可能となり、これによる電力損失を無くすことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、受変電設備、充電装置及び充電システムに関し、特に乗用電気自動車またはフォークリフト用電気自動車に等に使用される蓄電池を充電するための受変電設備、充電装置及び充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車用の充電装置を配備する需要家では、大電力を使用するため、受変電設備に一般負荷向けのトランスとは別に、電気自動車充電用のトランスを配置し、３相交流２１０Ｖの電源を電気自動車用充電装置に供給して電気自動車の蓄電池を充電している（特許文献１参照）。即ち、その一例として図３に示すように、受変電設備１００においては、一般負荷用トランス１０１の他に電気自動車充電用トランス１０２を配置し、この電気自動車充電用トランス１０２と電気自動車用の充電装置２００とを電気的に接続し二次側を接地としている。この充電装置２００には、絶縁トランス２０１，整流部２０２，及びコンバータ２０３が備えられ、これらは電気的に接続されている。この事例では、絶縁トランス２０１にて２００Ｖ級から４００Ｖ級へと昇圧される。電気自動車３００のバッテリ（蓄電池）３０１を充電する際には、バッテリ３００を充電装置２００のコンバータ２０３に接続するとともに、充電装置２００内の昇圧用絶縁トランス２０１と受変電設備１００内の電気自動車用トランス１０２とを接続して充電が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３０１０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この蓄電池充電システムにおいては、受変電設備１００内の電気自動車用トランス１０２では、高圧側と低圧側が混触した場合に低圧側の電路に高電圧が印可され、焼損や故障などの事故防止や安全性の観点から二次側を接地している。したがって、電気自動車用トランス１０２の二次側と充電装置２００との接続部分において、充電装置２００側での感電を防止するために、絶縁トランス２０１を設け、電気自動車用トランス１０２の二次側と絶縁する必要があった。
また、この絶縁トランス２０１を用いて電圧を昇圧する必要があり、上述の問題と併せて電力の損失が問題となっていた。例えば、受変電設備１００において、３相６６００Ｖから３相２００Ｖ級に変換するためのトランス１０２が内蔵され、自動車用充電装置２００には、３相２００Ｖ級から３相４００Ｖ級の昇圧用絶縁トランス２０１及びコンバータ（ＡＣ／ＤＣ＋ＤＣ／ＤＣ）２０３が内蔵されており、一旦３相２００Ｖに低下させた電圧を再び上昇させることで１〜３％程度の電力損失があった。
【０００５】
本発明では、エネルギー効率の良い電気自動車用の蓄電池充電システム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】
本発明の蓄電池充電システムは、受変電設備（１００）内に一般配電用トランスとは別に電気自動車充電専用のトランス（１０２’）を備え、この電気自動車充電専用のトランス（１０２’）は、一般配電用トランス（１０１）が給電する電圧と同等又はそれ以上の給電電圧、例えば２００Ｖ級又は４００Ｖ級で非接地にて出力する。ここで、この電気自動車充電専用のトランス（１０２’）は、混触防止板をＢ種接地とする。
【０００７】
また、充電装置（２００’）には、前記電気自動車充電専用のトランス（１０２）で出力された電力を整流する整流部（２０２）と、非絶縁にてＤＣ／ＤＣ変換するためのコンバータ（２０３）を備える。
【０００８】
以上の構成によれば、受変電設備１００内に電気自動車充電用のトランス１０２’を設け、電圧変換（２００Ｖ級又は４００Ｖ級）し非接地出力としたので、従来、充電装置（２００）内に存在した昇圧用トランス２０１を省くことが可能となり、これによる電力損失を無くすことが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、エネルギー効率の良い電気自動車用の蓄電池充電システム、即ち、省スペース、省エネルギー、省施工な電気自動車用の蓄電池充電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に基づく第１の実施の形態の蓄電池充電システムの構成図である。
【図２】本発明に基づく別例の蓄電池充電システムの構成図である。
【図３】従来の実施形態の蓄電池充電システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の蓄電池充電システムについて、図を参照し詳細に説明する。図１は、本発明に基づく第１の実施の形態の蓄電池充電システムの構成図である。なお、従来例で示した図２と同等の構成要素には同一の符号を付している。
【００１２】
図１に示すように、この充電システムは、受変電設備１００において、電気自動車充電用トランスとして、３相ＡＣ４００Ｖ級（例えば３８０Ｖ〜４４０Ｖ）の専用の絶縁トランス１０２’を設けている。ここで、絶縁トランス１０２’は、混触防止板をＢ種接地としている。なお、二次巻線側は非接地としている。
【００１３】
充電装置２００’には、整流部２０２，及びコンバータ２０３が備えられ、これらは電気的に接続されている。電気自動車３００のバッテリ（蓄電池）３０１を充電する際には、
受変電設備１００内の絶縁トランス１０２’と充電装置２００’（内の整流部）を接続されるとともに、電気自動車３００のバッテリ３０１を充電装置２００’のコンバータ２０３’に接続する。そして、充電装置２００’において、電気自動車３００のバッテリに適した電圧・電流に制御され充電が行われる。
【００１４】
即ち、本実施形態では、受変電設備１００で受電した３相６６００Vを受変電設備１００の絶縁トランス１０２’にてＡＣ３相４００Ｖ級に変換し、電気自動車３００用の専用電源として出力する。なお、このトランスは非接地にてこの出力が充電装置２００’に供給される。したがって、充電器２００’は、従来存在していた充電器２００（図２参照）内のトランス２０１を省くことが可能となる。また、安全を考慮して、充電器の出力は片線を接地してもよい。
【００１５】
（第１の実施の形態の作用・効果）
次に第1の実施形態によって把握される作用・効果を以下に列記する。
（１）受変電設備１００内に電気自動車充電用のトランス１０２’を設け、高電圧（４００Ｖ級）に変換し非接地出力したので、従来、充電装置２００内に存在した昇圧用トランス２０１を省くことが可能となり、これによる電力損失を無くすことが可能となる。また、充電装置の小型化が可能となり、省スペースで設置が可能となる。
【００１６】
（２）受変電設備１００内の電気自動車充電用のトランス１０２’の配電電圧を４００Ｖ級としたので、従来と比較して通電電流値が少なくなり、受変電設備１００と充電装置２００’とを接続する電気配線を細くすることができる。ひいては、施工性が向上するとともに、配線材料費を安価に抑えることができる。
【００１７】
（３）受変電設備１００と充電装置２００’とを接続する電気配線を従来の配線を従来通り、太い配線を流用する場合には、配電線の電力損失を少なくできる。
【００１８】
（別例等）
なお、本発明は、第１の実施形態に限定されるものではなく、様々な別形態の実施が可能である。
・ 前記実施形態においては、電気自動車用のトランス１０２’の配電電圧を４００Ｖ級としたが、これに限定されるものではなく、２００Ｖ級（例えば１９０Ｖ〜２３０Ｖ）としてもよいし、その中間的な電圧状態に保っても良い。日本国内では、一般配電用トランスが給電する電圧を２００Ｖ級とすることが多いが、それと同等又はそれ以上の給電電圧を出力することにしてもよい。例えば、４００Ｖ級以下の電圧とした場合（図２参照）には、充電装置２００’のコンバータ２０３’’において電圧を昇降圧させる昇降圧手段を設ける（例えば昇降圧タイプのチョッパー方式を有する昇降圧型コンバータ２０３’’とする）ことも可能である。
・ 前記実施形態において、電気自動車用の蓄電池充電システムとしたが、これに限定する必要はなく、例えば、家庭や各施設における補助用バックアップ電源の充電に利用することも可能である。
【００１９】
（付記）
前記実施形態から把握される技術的思想を以下に列挙する。
（ア） 受変電設備及び電気自動車用充電装置を備える充電システムにおいて、
前記受変電設備内に一般配電用トランスとは別に電気自動車充電専用のトランスを備え、
当該電気自動車充電専用のトランスは、混触防止板をＢ種接地とし、前記トランスの二次巻線側を非接地にして前記トランスの一次巻線側とを絶縁状態にするとともに、
一般配電用トランスが給電する電圧と同等又はそれ以上の給電電圧を出力し、この出力を前記電気自動車用充電装置に供給する、
ことを特徴とする蓄電池充電システム。
【００２０】
（イ） 前記技術的思想（ア）であって、
前記電気自動車充電専用のトランスにて前記受変電設備で受電した電圧を２００Ｖ級又は４００Ｖ級電圧として出力する蓄電池充電システム。
【００２１】
（ウ） 前記技術的思想（ア）または（イ）であって、
前記電気自動車用充電装置内には、前記電気自動車充電専用のトランスで出力された電力を非絶縁にてＤＣ／ＤＣ変換するためのコンバータを備える蓄電池充電システム。
【００２２】
（エ） 前記技術的思想（ア）〜（ウ）のいずれか１つてあって、
前記蓄電池充電システムにおいて、受変電設備と電気自動車用充電装置とを一体型で構成する蓄電池充電システム。
【符号の説明】
【００２３】
１００…受変電設備、１０２…電気自動車充電用専用トランス、２００，２００’…充電装置、２０１…整流部、２０３，２０３’，２０３’’…コンバータ、３００…電気自動車、３０１…バッテリ（蓄電池）。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、受変電設備、充電装置及び充電システムに関し、特に乗用電気自動車またはフォークリフト用電気自動車に等に使用される蓄電池を充電するための受変電設備、充電装置及び充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車用の充電装置を配備する需要家では、大電力を使用するため、受変電設備に一般負荷向けのトランスとは別に、電気自動車充電用のトランスを配置し、３相交流２１０Ｖの電源を電気自動車用充電装置に供給して電気自動車の蓄電池を充電している（特許文献１参照）。即ち、その一例として図３に示すように、受変電設備１００においては、一般負荷用トランス１０１の他に電気自動車充電用トランス１０２を配置し、この電気自動車充電用トランス１０２と電気自動車用の充電装置２００とを電気的に接続し二次側を接地としている。この充電装置２００には、絶縁トランス２０１，整流部２０２，及びコンバータ２０３が備えられ、これらは電気的に接続されている。この事例では、絶縁トランス２０１にて２００Ｖ級から４００Ｖ級へと昇圧される。電気自動車３００のバッテリ（蓄電池）３０１を充電する際には、バッテリ３００を充電装置２００のコンバータ２０３に接続するとともに、充電装置２００内の昇圧用絶縁トランス２０１と受変電設備１００内の電気自動車用トランス１０２とを接続して充電が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３０１０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この蓄電池充電システムにおいては、受変電設備１００内の電気自動車用トランス１０２では、高圧側と低圧側が混触した場合に低圧側の電路に高電圧が印可され、焼損や故障などの事故防止や安全性の観点から二次側を接地している。したがって、電気自動車用トランス１０２の二次側と充電装置２００との接続部分において、充電装置２００側での感電を防止するために、絶縁トランス２０１を設け、電気自動車用トランス１０２の二次側と絶縁する必要があった。
また、この絶縁トランス２０１を用いて電圧を昇圧する必要があり、上述の問題と併せて電力の損失が問題となっていた。例えば、受変電設備１００において、３相６６００Ｖから３相２００Ｖ級に変換するためのトランス１０２が内蔵され、自動車用充電装置２００には、３相２００Ｖ級から３相４００Ｖ級の昇圧用絶縁トランス２０１及びコンバータ（ＡＣ／ＤＣ＋ＤＣ／ＤＣ）２０３が内蔵されており、一旦３相２００Ｖに低下させた電圧を再び上昇させることで１〜３％程度の電力損失があった。
【０００５】
本発明では、エネルギー効率の良い電気自動車用の蓄電池充電システム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】
本発明の蓄電池充電システムは、受変電設備（１００）内に一般配電用トランスとは別に電気自動車充電専用のトランス（１０２’）を備え、この電気自動車充電専用のトランス（１０２’）は、一般配電用トランス（１０１）が給電する電圧と同等又はそれ以上の給電電圧、例えば２００Ｖ級又は４００Ｖ級で非接地にて出力する。ここで、この電気自動車充電専用のトランス（１０２’）は、混触防止板をＢ種接地とする。
【０００７】
また、充電装置（２００’）には、前記電気自動車充電専用のトランス（１０２）で出力された電力を整流する整流部（２０２）と、非絶縁にてＤＣ／ＤＣ変換するためのコンバータ（２０３）を備える。
【０００８】
以上の構成によれば、受変電設備１００内に電気自動車充電用のトランス１０２’を設け、電圧変換（２００Ｖ級又は４００Ｖ級）し非接地出力としたので、従来、充電装置（２００）内に存在した昇圧用トランス２０１を省くことが可能となり、これによる電力損失を無くすことが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、エネルギー効率の良い電気自動車用の蓄電池充電システム、即ち、省スペース、省エネルギー、省施工な電気自動車用の蓄電池充電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に基づく第１の実施の形態の蓄電池充電システムの構成図である。
【図２】本発明に基づく別例の蓄電池充電システムの構成図である。
【図３】従来の実施形態の蓄電池充電システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の蓄電池充電システムについて、図を参照し詳細に説明する。図１は、本発明に基づく第１の実施の形態の蓄電池充電システムの構成図である。なお、従来例で示した図２と同等の構成要素には同一の符号を付している。
【００１２】
図１に示すように、この充電システムは、受変電設備１００において、電気自動車充電用トランスとして、３相ＡＣ４００Ｖ級（例えば３８０Ｖ〜４４０Ｖ）の専用の絶縁トランス１０２’を設けている。ここで、絶縁トランス１０２’は、混触防止板をＢ種接地としている。なお、二次巻線側は非接地としている。
【００１３】
充電装置２００’には、整流部２０２，及びコンバータ２０３が備えられ、これらは電気的に接続されている。電気自動車３００のバッテリ（蓄電池）３０１を充電する際には、
受変電設備１００内の絶縁トランス１０２’と充電装置２００’（内の整流部）を接続されるとともに、電気自動車３００のバッテリ３０１を充電装置２００’のコンバータ２０３’に接続する。そして、充電装置２００’において、電気自動車３００のバッテリに適した電圧・電流に制御され充電が行われる。
【００１４】
即ち、本実施形態では、受変電設備１００で受電した３相６６００Vを受変電設備１００の絶縁トランス１０２’にてＡＣ３相４００Ｖ級に変換し、電気自動車３００用の専用電源として出力する。なお、このトランスは非接地にてこの出力が充電装置２００’に供給される。したがって、充電器２００’は、従来存在していた充電器２００（図２参照）内のトランス２０１を省くことが可能となる。また、安全を考慮して、充電器の出力は片線を接地してもよい。
【００１５】
（第１の実施の形態の作用・効果）
次に第1の実施形態によって把握される作用・効果を以下に列記する。
（１）受変電設備１００内に電気自動車充電用のトランス１０２’を設け、高電圧（４００Ｖ級）に変換し非接地出力したので、従来、充電装置２００内に存在した昇圧用トランス２０１を省くことが可能となり、これによる電力損失を無くすことが可能となる。また、充電装置の小型化が可能となり、省スペースで設置が可能となる。
【００１６】
（２）受変電設備１００内の電気自動車充電用のトランス１０２’の配電電圧を４００Ｖ級としたので、従来と比較して通電電流値が少なくなり、受変電設備１００と充電装置２００’とを接続する電気配線を細くすることができる。ひいては、施工性が向上するとともに、配線材料費を安価に抑えることができる。
【００１７】
（３）受変電設備１００と充電装置２００’とを接続する電気配線を従来の配線を従来通り、太い配線を流用する場合には、配電線の電力損失を少なくできる。
【００１８】
（別例等）
なお、本発明は、第１の実施形態に限定されるものではなく、様々な別形態の実施が可能である。
・ 前記実施形態においては、電気自動車用のトランス１０２’の配電電圧を４００Ｖ級としたが、これに限定されるものではなく、２００Ｖ級（例えば１９０Ｖ〜２３０Ｖ）としてもよいし、その中間的な電圧状態に保っても良い。日本国内では、一般配電用トランスが給電する電圧を２００Ｖ級とすることが多いが、それと同等又はそれ以上の給電電圧を出力することにしてもよい。例えば、４００Ｖ級以下の電圧とした場合（図２参照）には、充電装置２００’のコンバータ２０３’’において電圧を昇降圧させる昇降圧手段を設ける（例えば昇降圧タイプのチョッパー方式を有する昇降圧型コンバータ２０３’’とする）ことも可能である。
・ 前記実施形態において、電気自動車用の蓄電池充電システムとしたが、これに限定する必要はなく、例えば、家庭や各施設における補助用バックアップ電源の充電に利用することも可能である。
【００１９】
（付記）
前記実施形態から把握される技術的思想を以下に列挙する。
（ア） 受変電設備及び電気自動車用充電装置を備える充電システムにおいて、
前記受変電設備内に一般配電用トランスとは別に電気自動車充電専用のトランスを備え、
当該電気自動車充電専用のトランスは、混触防止板をＢ種接地とし、前記トランスの二次巻線側を非接地にして前記トランスの一次巻線側とを絶縁状態にするとともに、
一般配電用トランスが給電する電圧と同等又はそれ以上の給電電圧を出力し、この出力を前記電気自動車用充電装置に供給する、
ことを特徴とする蓄電池充電システム。
【００２０】
（イ） 前記技術的思想（ア）であって、
前記電気自動車充電専用のトランスにて前記受変電設備で受電した電圧を２００Ｖ級又は４００Ｖ級電圧として出力する蓄電池充電システム。
【００２１】
（ウ） 前記技術的思想（ア）または（イ）であって、
前記電気自動車用充電装置内には、前記電気自動車充電専用のトランスで出力された電力を非絶縁にてＤＣ／ＤＣ変換するためのコンバータを備える蓄電池充電システム。
【００２２】
（エ） 前記技術的思想（ア）〜（ウ）のいずれか１つてあって、
前記蓄電池充電システムにおいて、受変電設備と電気自動車用充電装置とを一体型で構成する蓄電池充電システム。
【符号の説明】
【００２３】
１００…受変電設備、１０２…電気自動車充電用専用トランス、２００，２００’…充電装置、２０１…整流部、２０３，２０３’，２０３’’…コンバータ、３００…電気自動車、３０１…バッテリ（蓄電池）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受変電設備及び電気自動車用充電装置を備える充電システムにおいて、
前記受変電設備内に一般配電用トランスとは別に電気自動車充電専用のトランスを備え、
当該電気自動車充電専用のトランスは、混触防止板をＢ種接地とし、前記トランスの二次巻線側を非接地にして前記トランスの一次巻線側とを絶縁状態にするとともに、
一般配電用トランスが給電する電圧と同等又はそれ以上の給電電圧を出力し、この出力を前記電気自動車用充電装置に供給する、
ことを特徴とする蓄電池充電システム。
【請求項２】
前記電気自動車充電専用のトランスにて前記受変電設備で受電した電圧を２００Ｖ級又は４００Ｖ級電圧として出力することを特徴とする請求項１に記載の蓄電池充電システム。
【請求項３】
前記電気自動車用充電装置内には、前記電気自動車充電専用のトランスで出力された電力を非絶縁にてＤＣ／ＤＣ変換するためのコンバータを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電池充電システム。
【請求項４】
前記蓄電池充電システムにおいて、受変電設備と電気自動車用充電装置とを一体型で構成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の蓄電池充電システム。
【請求項１】
受変電設備及び電気自動車用充電装置を備える充電システムにおいて、
前記受変電設備内に一般配電用トランスとは別に電気自動車充電専用のトランスを備え、
当該電気自動車充電専用のトランスは、混触防止板をＢ種接地とし、前記トランスの二次巻線側を非接地にして前記トランスの一次巻線側とを絶縁状態にするとともに、
一般配電用トランスが給電する電圧と同等又はそれ以上の給電電圧を出力し、この出力を前記電気自動車用充電装置に供給する、
ことを特徴とする蓄電池充電システム。
【請求項２】
前記電気自動車充電専用のトランスにて前記受変電設備で受電した電圧を２００Ｖ級又は４００Ｖ級電圧として出力することを特徴とする請求項１に記載の蓄電池充電システム。
【請求項３】
前記電気自動車用充電装置内には、前記電気自動車充電専用のトランスで出力された電力を非絶縁にてＤＣ／ＤＣ変換するためのコンバータを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電池充電システム。
【請求項４】
前記蓄電池充電システムにおいて、受変電設備と電気自動車用充電装置とを一体型で構成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の蓄電池充電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１７７００３（Ｐ２０１１−１７７００３Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６６６２０（Ｐ２０１０−１６６６２０）
【出願日】平成２２年７月２６日（２０１０．７．２６）
【出願人】（０００１４４５４４）レシップホールディングス株式会社 (179)
【出願人】（０００１２４５９１）河村電器産業株式会社 (857)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２６日（２０１０．７．２６）
【出願人】（０００１４４５４４）レシップホールディングス株式会社 (179)
【出願人】（０００１２４５９１）河村電器産業株式会社 (857)
【Ｆターム（参考）】
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