JP2004221521A - 電動車両の充電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】環境にクリーンであり、電動車両２０の質量を軽量化できる充電システムを提供する。
【解決手段】電動車両２０の走行コースに、第一の太陽電池８ａを用いて鉛蓄電池１ａ（第一の蓄電池）を充電する充電ステーション３０を設置する。そして、充電ステーション３０は、太陽電池８ａ及び鉛蓄電池１ａの出力を、インバータ７および充電器５を用いて、電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂ（第二の蓄電池）を充電する。ここで、鉛蓄電池１ｂへの充電条件は、鉛蓄電池１ａ又は鉛蓄電池１ｂの放電量や、太陽光線の強さ等に応じて自動的に調整する。さらに、電動車両２０に第二の太陽電池８ｂを搭載して、第二の太陽電池８ｂから鉛蓄電池１ｂを充電する。
【選択図】 図１
【解決手段】電動車両２０の走行コースに、第一の太陽電池８ａを用いて鉛蓄電池１ａ（第一の蓄電池）を充電する充電ステーション３０を設置する。そして、充電ステーション３０は、太陽電池８ａ及び鉛蓄電池１ａの出力を、インバータ７および充電器５を用いて、電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂ（第二の蓄電池）を充電する。ここで、鉛蓄電池１ｂへの充電条件は、鉛蓄電池１ａ又は鉛蓄電池１ｂの放電量や、太陽光線の強さ等に応じて自動的に調整する。さらに、電動車両２０に第二の太陽電池８ｂを搭載して、第二の太陽電池８ｂから鉛蓄電池１ｂを充電する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池で発電した電力を用いて、電動車両に搭載されている蓄電池の充電をするための電動車両の充電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な電動車両は、電源として鉛蓄電池などの蓄電池を搭載しており、深夜の安価な余剰電力で蓄電池に充電しておき、昼間に該蓄電池を放電させて電動車両を動かしている。
【０００３】
ここで、ゴルフカートなどの電動車両の種類にかかわらず、走行距離を長くするためには電動車両の軽量化が重要視されている。そこで、電動車両を軽量化するためには、図４に示すように車両本体には蓄電池、例えば鉛蓄電池１ｂのみを搭載しておき、車両の外部に設置した充電器５によって、鉛蓄電池１ｂを充電する方式が一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
そして、昼間にゴルフコースを回ったゴルフカートなどの電動車両２０は、夜間にはカート倉庫に収納される。そして、商用電源６から交流電力を充電器５によって直流電力に変換して鉛蓄電池１ｂを充電するものである。なお、電動車両２０に使用する蓄電池としては、鉛蓄電池１ｂ以外にもニッケル水素電池やリチウムイオン電池などが現在使用されている。
【０００５】
ここで夜間の充電時において、電動車両２０のコントローラ１０は、リレー２ａを充電器５側に接続する。そして、充電器５は、充電時の鉛蓄電池１ｂの電圧、充電時間及び電流検出器４で測定された充電電流値などを用いて、適正な充電制御を行うものである。一方、昼間は、電動車両２０のコントローラ１０は、リレー２ａをモータ３側に接続して、鉛蓄電池１ｂを電源にしてゴルフコースを回るものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−０１７００６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電動車両２０は環境にクリーンではあるものの、ガソリンエンジンなどの内燃機関を用いた車両に比べて、走行距離が短いという欠点がある。この原因の一つは電動車両２０に使用される蓄電池のエネルギー密度が、内燃機関に使用されているガソリン等に比べて低いためである。そこで、電動式ゴルフカートなどでは、あらかじめ一日の走行が充分可能な容量の蓄電池を搭載しておき、夜間には満充電状態まで充電して使用する必要があった。
【０００８】
さらに、一般的に電動車両は、使用する蓄電池の質量が重いために、車両全体の質量が重くなり、その結果、蓄電池の質量に耐えるような車体構造の設計が必要となることや、ゴルフコースのフェアウエイに乗り入れると芝生を痛めるという欠点もあった。加えて、電動車両の質量が重くなると、その質量に反比例するように走行距離も短くなるという欠点も認められている。したがって、電動車両の走行距離を長くするには、単により多くの蓄電池を車両に搭載すればよいという手段は用いられない。
【０００９】
本発明は、上記した課題を解決するものであり、環境にクリーンであり、従来に比べて小形の蓄電池の使用ができ、且つ、電動車両全体の質量を軽くすることができる充電システムを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電動車両の走行コースの決められた場所に、あらかじめ太陽電池と第一の蓄電池で構成される充電ステーションを設置しておき、その場所に到着した電動車両は、車体に搭載している第二の蓄電池を充電するものある。加えて、第二の蓄電池の充電に際しては、第一の蓄電池や第二の蓄電池の放電状況及び太陽光線などの状況に応じて適切な充電をすることを特徴としている。加えて、電動車両に搭載した第二の太陽電池によっても、車体に搭載している第二の蓄電池を充電するものである。
【００１１】
すなわち、請求項１の発明は、電動車両の走行コースに、太陽電池と第一の蓄電池で構成される充電ステーションを設置しておき、該充電ステーションによって前記電動車両に搭載した第二の蓄電池を充電する電動車両の充電システムであって、前記充電ステーションは、前記第二の蓄電池の放電状況又は前記第一の蓄電池の放電状況の少なくとも一方より判断して、前記第二の蓄電池の充電をすることを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記充電ステーションは、太陽電池及び第一の蓄電池の出力を、インバータおよび充電器を用いて第二の蓄電池を充電することを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１記載の発明において、前記充電ステーションは、太陽電池及び第一の蓄電池の出力を、スイッチング回路、コイルおよび電解コンデンサを用いて第二の蓄電池を充電することを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記第二の蓄電池は、前記電動車両に搭載した第二の太陽電池によっても充電することを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明は、電動車両の走行コースに、太陽電池と第一の蓄電池で構成される充電ステーションを設置しておき、該充電ステーションによって前記電動車両に搭載した第二の蓄電池を充電する電動車両の充電システムであって、
前記充電ステーションは、前記第二の蓄電池の放電状況又は前記第一の蓄電池の放電状況の少なくとも一方、及び、前記太陽電池の発電状況より判断して、前記第二の蓄電池の充電をすることを特徴としている。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項５記載の発明において、前記充電ステーションは、太陽電池及び第一の蓄電池の出力を、インバータおよび充電器を用いて第二の蓄電池を充電することを特徴としている。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項５記載の発明において、前記充電ステーションは、太陽電池及び第一の蓄電池の出力を、スイッチング回路、コイルおよび電解コンデンサを用いて第二の蓄電池を充電することを特徴としている。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項６又は７記載の発明において、前記第二の蓄電池は、前記電動車両に搭載した第二の太陽電池によっても充電することを特徴としている。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項１〜８記載の発明において、前記第二の蓄電池は、夜間に一定量の充電をしておくことを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、電動車両の走行コースの決められた場所に、あらかじめ太陽電池と第一の蓄電池で構成される充電ステーションを設置しておき、その場所で車両に搭載した第二の蓄電池を充電するものである。本発明を用いると、それぞれの充電ステーションで車両に搭載した蓄電池を補充電して走行できるために、従来に比べて小形の蓄電池を搭載していても、一定の走行コースを充電不足になることもなく走行することができる。本発明に係わる電動車両の充電システムについて、電動車両としてゴルフカートを用いた実施例について以下において詳細に説明する。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１を示す充電システムのブロック図である。通常のゴルフコースには、アスファルトなどで舗装されたゴルフフカート用の走行コースが設置されており、走行コースの複数箇所には太陽電池８ａを用いた充電ステーション３０を設けるようにした。
【００２２】
図１に示されるように充電ステーション３０は、主に太陽電池８ａ、ダイオード９、鉛蓄電池１ａ、インバータ７及び充電器５で構成されている。すなわち、太陽電池８ａで発電された電力は、逆流防止を目的とするダイオード９を通した後に、第一の蓄電池として鉛蓄電池１ａに充電される。ここで、太陽電池８ａからは２００Ｖ程度の電圧が供給され、鉛蓄電池１ａとしては２Ｖの鉛蓄電池を１００個程度直列に接続したものが用いられるのが一般的である。
【００２３】
なお、図３に示す太陽電池８ａの出力特性図から明らかなように、太陽電池８ａは特定の電圧値（図３において、Ｖｍａｘと表示した。）と電流値（図３において、Ｉｍａｘと表示した。）で、最大の出力値（図３において、Ｐｍａｘと表示した。）を得ることができる。そこで、太陽光線に応じて、太陽電池８ａで発電された電力を、図示されていないコイルを利用するスイッチング回路等を用いて昇圧または降圧した後に、鉛蓄電池１ａに充電することによって充電効率を高めることができる。
【００２４】
充電ステーション３０に到着した電動車両２０は、図１に示されるように、例えば、ソケット１５などを用いて充電ステーション３０と電気的に接続される。そして電動車両２０のコントローラ１０は、リレー２ａを充電器５側に切り替える。この状態では、モータ３には電力が供給されず、電動車両２０が動くことはない。
【００２５】
充電ステーション３０は、電動車両２０との接続を確認し、太陽電池８ａ及び鉛蓄電池１ａから供給される直流電力をインバータ７で交流に変換した後に、充電器５で直流に変換して電動車両２０に搭載した第二の蓄電池として鉛蓄電池１ｂを充電するようにした。
【００２６】
ここで、充電ステーション３０の電力で、電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂを充電するには電圧変換をする必要がある。すなわち、太陽電池８ａの出力は２００Ｖ系が多く用いられているのに対して、ゴルフカートなどの比較的低速で走行する電動車両２０には、４８Ｖ〜９６Ｖ程度の鉛蓄電池１ｂが使用されているためである。そこで、約２００Ｖの電圧を、インバータ７で交流に変換した後に、充電器５で再び直流に変換して電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂを充電するようにした。
【００２７】
本発明に係わるインバータ７及び充電器５は、鉛蓄電池１ａ（第一の蓄電池）や鉛蓄電池１ｂ（第二の蓄電池）の放電状況、太陽電池の発電状況等に応じて、鉛蓄電池１ｂへの充電条件を変更できるようにした。例えば、充電ステーション３０が、鉛蓄電池１ｂの放電が進んでおり、現在の充電量では次の充電ステーション３０まで電動車両２０を走行できないと判断した場合には、鉛蓄電池１ｂへの充電を自動的に最優先にするようにした。そして、このような場合には、上記した太陽電池８ａの出力（図３）と鉛蓄電池１ａの充電量を考慮しながら、可能な限り最大の電流値で鉛蓄電池１ｂに充電するようにした。
【００２８】
ここで、図１に示されるように、インバータ７と充電器５とが直列に接続されているため、インバータ７への入力電圧が多少変動した場合でも出力電圧の調整が可能であり、充電器５からは大電流で安定して電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂを充電することができる。
【００２９】
一方、充電ステーション３０が、鉛蓄電池１ｂは充分に充電された状態にあり、次の充電ステーション３０まで電動車両２０を充分走行できる一方で、鉛蓄電池１ａの放電が進んでいると判断した場合には鉛蓄電池１ｂへの充電を制限し、鉛蓄電池１ａへの充電を優先するようにした。上記したのと同様の理由で、インバータ７と充電器５とが直列に接続されているため、インバータ７への入力電圧が多少変動した場合でも、電動車両２０に搭載している鉛蓄電池１ｂへの充電電流を安定して制限することができる（図１）。
【００３０】
加えて、太陽光線が強い夏場においては、太陽光線が弱い冬場に比べて、短時間で鉛蓄電池１ａへの充電ができるために、鉛蓄電池１ａへの充電を制限するとともに、電動車両２０に搭載している鉛蓄電池１ｂへの充電を最優先とするようにできる。
【００３１】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２を示す充電システムのブロック図であり、本発明の実施例１と同様に、ゴルフカートの走行コースの複数箇所に充電ステーション３０を設けるようにした。
【００３２】
図２に示されるように充電ステーション３０は、太陽電池８ａ、ダイオード９、第一の蓄電池として鉛蓄電池１ｂ、チョッパ方式を用いたスイッチング回路１３、コイル１２、電解コンデンサ１１及びスイッチング制御回路１３で構成されている。すなわち、太陽電池８ａで発電された電力は、逆流防止を目的とするダイオード９を通した後に鉛蓄電池１ａに充電される。
【００３３】
充電ステーション３０に到着した電動車両２０は、図２に示されるように、例えば、ソケット１５などを用いて充電ステーション３０と電気的に接続される。そして電動車両２０のコントローラ１０は、リレー２ａを充電器５側に切り替える。この状態では、モータ３には電力が供給されず、電動車両２０が動くことはない。
【００３４】
充電ステーション３０は、電動車両２０との接続を確認した後に、太陽電池８ａ及び鉛蓄電池１ａから供給される直流電力をスイッチング回路１３で矩形波状に変換した後に、コイル１２及び電解コンデンサ１１を用いて直流に変換し、電動車両２０に搭載した第二の蓄電池として鉛蓄電池１ｂを充電するようにした。
【００３５】
なお、実施例２（図２）では、実施例１（図１）と異なり、インバータ７や充電器５を用いないで、スイッチング回路１３で電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂを充電しており、充電ステーション３０の回路構成が簡単にできるために、設備コストを低減させることができる。
【００３６】
ここで、充電ステーション３０の鉛蓄電池１ａの電力で、電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂを充電するには電圧変換をする必要がある。本実施例１でも説明したように、太陽電池８ａの出力は２００Ｖ系が多く用いられているのに対して、ゴルフカートなどの比較的低速で走行する電動車両２０には、４８Ｖ〜９６Ｖ程度の鉛蓄電池１ｂが使用されている。そこで、約２００Ｖの電圧を、スイッチング回路１３で矩形波に変換し、コイル１２及び電解コンデンサ１１を用いて直流に変換した後に、電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂを充電するようにした。
【００３７】
ここで、スイッチング制御回路１４は、鉛蓄電池１ａ（第一の蓄電池）や鉛蓄電池１ｂ（第二の蓄電池）の放電状況や太陽光線等に応じて、鉛蓄電池１ｂへの充電条件を変更できるようにした。例えば、鉛蓄電池１ｂの放電が進んでおり、現在の充電量では次の充電ステーションまで電動車両２０を走行できないと判断した場合には、自動的に鉛蓄電池１ｂへの充電を最優先にするようにした。そして、このような場合には、上記した太陽電池８ａの出力（図３）と鉛蓄電池の出力を考慮しながら、可能な限り最大の電流値で鉛蓄電池１ｂに充電するように、通常の手法でスイッチング回路１３から出力されるパルス数やパルス幅を制御するようにした。
【００３８】
一方、鉛蓄電池１ｂは充分に充電された状態にあり、次の充電ステーションまで電動車両２０を充分走行できる一方で、鉛蓄電池１ａの放電が進んでいると判断した場合には鉛蓄電池１ｂへの充電を制限し、鉛蓄電池１ａへの充電を優先するようにした。なお、太陽光線が強い夏場においては、太陽光線が弱い冬場に比べて、短時間で鉛蓄電池１ａへの充電ができるために、車両に搭載している鉛蓄電池１ｂへの充電を最優先とするようにした。
【００３９】
（実施例３）
図５は、本発明の実施例３を示す充電システムのブロック図であり、本発明の実施例１の内容に加えて、電動車両２０の屋根に太陽電池８ｂ（第二の太陽電池）のパネルを搭載して鉛蓄電池１ｂを直接充電するものである。そして、鉛蓄電池１ｂの電圧をコントローラ１０で監視して、鉛蓄電池１ｂの電圧が一定電圧以上になった場合には、リレー２ｂを切離して充電を停止するようにした。
【００４０】
電動車両２０の屋根に太陽電池８ｂのパネルを搭載して鉛蓄電池１ｂを充電することによって、さらに小形の鉛蓄電池１ｂ（第二の蓄電池）を利用することができる。
【００４１】
（実施例４）
図６は、本発明の実施例３を示す充電システムのブロック図であり、本発明の実施例２の内容に加えて、電動車両２０の屋根に太陽電池８ｂ（第二の太陽電池）のパネルを搭載して鉛蓄電池１ｂを直接充電するものである。そして、鉛蓄電池１ｂの電圧をコントローラ１０で監視して、鉛蓄電池１ｂの電圧が一定電圧以上になった場合には、リレー２ｂを切離して充電を停止するようにした。
【００４２】
電動車両２０の屋根に太陽電池８ｂのパネルを搭載して鉛蓄電池１ｂを充電することによって、さらに小形の鉛蓄電池１ｂ（第二の蓄電池）を利用することができる。
【００４３】
実施例１〜４において説明したように、本発明に係わる充電システムを用いると、従来に比べて小形の鉛蓄電池１ｂ（第二の蓄電池）を利用できるために、電動車両の質量を軽量化することができる。したがって、車体構造の設計が容易になることや、ゴルフコースのフェアウエイに乗り入れても芝生を痛めることもない。加えて、昼間は環境にクリーンな太陽電池８ａを用いて鉛蓄電池１ａ（第一の蓄電池）を補充電しながら電動車両２０を運転することができる。
【００４４】
なお、上記した本発明の実施例１〜４の充電ステーション３０としては、ゴルフプレーヤが比較的長時間にわたって滞在するスタート地点や、ティーショットの位置などが好ましい。例えば、充電ステーション３０で５分程度の補充電をした電動車両２０は、充電ステーション３０との電気的な接続を切り離した後に、コントローラ１０によってリレー２ａをモータ３側に接続してゴルフコースを回ることができる。
【００４５】
ここで、充電ステーション３０と電動車両２０との接続は、上記したソケット１５の代わりに、例えば特開２０００−１３３５３７号公報などで開示されている非接触式のカプラ等を用いて充電することもできる。この方式を用いると、上記したようなソケット１５を用いた場合に比べて、充電ステーション３０と電動車両２０との電気的な接続や切離し作業を容易にすることができる。
【００４６】
また、本発明の実施の態様としては、従来から使用されている夜間電力の利用と上記した本発明の実施例１又は２とを組み合わせて実施をすることもできる。すなわち、夜間に電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂに一定量の充電をしておき、昼間にゴルフコースを回りながら、上記した本発明の実施例１又は２による補充電をする方式である。特に、夜間に一定量の充電をしておくことによって、太陽光による鉛蓄電池１ａの充電が不十分な早朝から、ゴルフカートを運転することができる。
【００４７】
なお、この方式を用いると、電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂをさらに小型化することができるために、車両質量のさらなる軽量化を図ることができること、各充電ステーション３０における設備を小型化できるとともに充電時間を短くできる。加えて、太陽光線が強い夏場には、夜間の深夜電力による充電量を減少させて、昼間の充電ステーション３０からの充電を優先させて、電力料金を節約することもできる。
【００４８】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係わる充電システムは、電動車両の走行路に太陽電池からの電力を第一の蓄電池に充電した充電ステーションを設けておき、各充電ステーションで電動車両に搭載した第二の蓄電池を放電量等に応じて適切な補充電をしながら運転をするものである。加えて、電動車両に搭載した第二の太陽電池によっても、車体に搭載している第二の蓄電池を充電するものである。
【００４９】
したがって、電動車両全体の質量を軽くすることができるとともに、昼間は環境にクリーンな太陽電池を用いて第一の蓄電池を充電することができるために工業上優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係わる電動車両の充電システムのブロック図である。
【図２】実施例２に係わる電動車両の充電システムのブロック図である。
【図３】太陽電池の出力特性図である。
【図４】従来の電動車両の充電システムのブロック図である。
【図５】実施例３に係わる電動車両の充電システムのブロック図である。
【図６】実施例４に係わる電動車両の充電システムのブロック図である。
【符号の説明】
１ａ：鉛蓄電池（第一の蓄電池）、１ｂ：鉛蓄電池（第二の蓄電池）、
２ａ：リレー（第一のリレー）、２ｂ：リレー（第二のリレー）、３：モータ、
４：電流検出器、５：充電器、６：商用電源、７：インバータ、
８ａ：太陽電池（第一の太陽電池）、８ｂ：太陽電池（第二の太陽電池）、
９：ダイオード、１０：コントローラ、１１：電解コンデンサ、１２：コイル、
１３：スイッチング回路、１４：スイッチング制御回路、１５：ソケット、
２０：電動車両、３０：充電ステーション
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池で発電した電力を用いて、電動車両に搭載されている蓄電池の充電をするための電動車両の充電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な電動車両は、電源として鉛蓄電池などの蓄電池を搭載しており、深夜の安価な余剰電力で蓄電池に充電しておき、昼間に該蓄電池を放電させて電動車両を動かしている。
【０００３】
ここで、ゴルフカートなどの電動車両の種類にかかわらず、走行距離を長くするためには電動車両の軽量化が重要視されている。そこで、電動車両を軽量化するためには、図４に示すように車両本体には蓄電池、例えば鉛蓄電池１ｂのみを搭載しておき、車両の外部に設置した充電器５によって、鉛蓄電池１ｂを充電する方式が一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
そして、昼間にゴルフコースを回ったゴルフカートなどの電動車両２０は、夜間にはカート倉庫に収納される。そして、商用電源６から交流電力を充電器５によって直流電力に変換して鉛蓄電池１ｂを充電するものである。なお、電動車両２０に使用する蓄電池としては、鉛蓄電池１ｂ以外にもニッケル水素電池やリチウムイオン電池などが現在使用されている。
【０００５】
ここで夜間の充電時において、電動車両２０のコントローラ１０は、リレー２ａを充電器５側に接続する。そして、充電器５は、充電時の鉛蓄電池１ｂの電圧、充電時間及び電流検出器４で測定された充電電流値などを用いて、適正な充電制御を行うものである。一方、昼間は、電動車両２０のコントローラ１０は、リレー２ａをモータ３側に接続して、鉛蓄電池１ｂを電源にしてゴルフコースを回るものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−０１７００６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電動車両２０は環境にクリーンではあるものの、ガソリンエンジンなどの内燃機関を用いた車両に比べて、走行距離が短いという欠点がある。この原因の一つは電動車両２０に使用される蓄電池のエネルギー密度が、内燃機関に使用されているガソリン等に比べて低いためである。そこで、電動式ゴルフカートなどでは、あらかじめ一日の走行が充分可能な容量の蓄電池を搭載しておき、夜間には満充電状態まで充電して使用する必要があった。
【０００８】
さらに、一般的に電動車両は、使用する蓄電池の質量が重いために、車両全体の質量が重くなり、その結果、蓄電池の質量に耐えるような車体構造の設計が必要となることや、ゴルフコースのフェアウエイに乗り入れると芝生を痛めるという欠点もあった。加えて、電動車両の質量が重くなると、その質量に反比例するように走行距離も短くなるという欠点も認められている。したがって、電動車両の走行距離を長くするには、単により多くの蓄電池を車両に搭載すればよいという手段は用いられない。
【０００９】
本発明は、上記した課題を解決するものであり、環境にクリーンであり、従来に比べて小形の蓄電池の使用ができ、且つ、電動車両全体の質量を軽くすることができる充電システムを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電動車両の走行コースの決められた場所に、あらかじめ太陽電池と第一の蓄電池で構成される充電ステーションを設置しておき、その場所に到着した電動車両は、車体に搭載している第二の蓄電池を充電するものある。加えて、第二の蓄電池の充電に際しては、第一の蓄電池や第二の蓄電池の放電状況及び太陽光線などの状況に応じて適切な充電をすることを特徴としている。加えて、電動車両に搭載した第二の太陽電池によっても、車体に搭載している第二の蓄電池を充電するものである。
【００１１】
すなわち、請求項１の発明は、電動車両の走行コースに、太陽電池と第一の蓄電池で構成される充電ステーションを設置しておき、該充電ステーションによって前記電動車両に搭載した第二の蓄電池を充電する電動車両の充電システムであって、前記充電ステーションは、前記第二の蓄電池の放電状況又は前記第一の蓄電池の放電状況の少なくとも一方より判断して、前記第二の蓄電池の充電をすることを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記充電ステーションは、太陽電池及び第一の蓄電池の出力を、インバータおよび充電器を用いて第二の蓄電池を充電することを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１記載の発明において、前記充電ステーションは、太陽電池及び第一の蓄電池の出力を、スイッチング回路、コイルおよび電解コンデンサを用いて第二の蓄電池を充電することを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記第二の蓄電池は、前記電動車両に搭載した第二の太陽電池によっても充電することを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明は、電動車両の走行コースに、太陽電池と第一の蓄電池で構成される充電ステーションを設置しておき、該充電ステーションによって前記電動車両に搭載した第二の蓄電池を充電する電動車両の充電システムであって、
前記充電ステーションは、前記第二の蓄電池の放電状況又は前記第一の蓄電池の放電状況の少なくとも一方、及び、前記太陽電池の発電状況より判断して、前記第二の蓄電池の充電をすることを特徴としている。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項５記載の発明において、前記充電ステーションは、太陽電池及び第一の蓄電池の出力を、インバータおよび充電器を用いて第二の蓄電池を充電することを特徴としている。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項５記載の発明において、前記充電ステーションは、太陽電池及び第一の蓄電池の出力を、スイッチング回路、コイルおよび電解コンデンサを用いて第二の蓄電池を充電することを特徴としている。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項６又は７記載の発明において、前記第二の蓄電池は、前記電動車両に搭載した第二の太陽電池によっても充電することを特徴としている。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項１〜８記載の発明において、前記第二の蓄電池は、夜間に一定量の充電をしておくことを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、電動車両の走行コースの決められた場所に、あらかじめ太陽電池と第一の蓄電池で構成される充電ステーションを設置しておき、その場所で車両に搭載した第二の蓄電池を充電するものである。本発明を用いると、それぞれの充電ステーションで車両に搭載した蓄電池を補充電して走行できるために、従来に比べて小形の蓄電池を搭載していても、一定の走行コースを充電不足になることもなく走行することができる。本発明に係わる電動車両の充電システムについて、電動車両としてゴルフカートを用いた実施例について以下において詳細に説明する。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１を示す充電システムのブロック図である。通常のゴルフコースには、アスファルトなどで舗装されたゴルフフカート用の走行コースが設置されており、走行コースの複数箇所には太陽電池８ａを用いた充電ステーション３０を設けるようにした。
【００２２】
図１に示されるように充電ステーション３０は、主に太陽電池８ａ、ダイオード９、鉛蓄電池１ａ、インバータ７及び充電器５で構成されている。すなわち、太陽電池８ａで発電された電力は、逆流防止を目的とするダイオード９を通した後に、第一の蓄電池として鉛蓄電池１ａに充電される。ここで、太陽電池８ａからは２００Ｖ程度の電圧が供給され、鉛蓄電池１ａとしては２Ｖの鉛蓄電池を１００個程度直列に接続したものが用いられるのが一般的である。
【００２３】
なお、図３に示す太陽電池８ａの出力特性図から明らかなように、太陽電池８ａは特定の電圧値（図３において、Ｖｍａｘと表示した。）と電流値（図３において、Ｉｍａｘと表示した。）で、最大の出力値（図３において、Ｐｍａｘと表示した。）を得ることができる。そこで、太陽光線に応じて、太陽電池８ａで発電された電力を、図示されていないコイルを利用するスイッチング回路等を用いて昇圧または降圧した後に、鉛蓄電池１ａに充電することによって充電効率を高めることができる。
【００２４】
充電ステーション３０に到着した電動車両２０は、図１に示されるように、例えば、ソケット１５などを用いて充電ステーション３０と電気的に接続される。そして電動車両２０のコントローラ１０は、リレー２ａを充電器５側に切り替える。この状態では、モータ３には電力が供給されず、電動車両２０が動くことはない。
【００２５】
充電ステーション３０は、電動車両２０との接続を確認し、太陽電池８ａ及び鉛蓄電池１ａから供給される直流電力をインバータ７で交流に変換した後に、充電器５で直流に変換して電動車両２０に搭載した第二の蓄電池として鉛蓄電池１ｂを充電するようにした。
【００２６】
ここで、充電ステーション３０の電力で、電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂを充電するには電圧変換をする必要がある。すなわち、太陽電池８ａの出力は２００Ｖ系が多く用いられているのに対して、ゴルフカートなどの比較的低速で走行する電動車両２０には、４８Ｖ〜９６Ｖ程度の鉛蓄電池１ｂが使用されているためである。そこで、約２００Ｖの電圧を、インバータ７で交流に変換した後に、充電器５で再び直流に変換して電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂを充電するようにした。
【００２７】
本発明に係わるインバータ７及び充電器５は、鉛蓄電池１ａ（第一の蓄電池）や鉛蓄電池１ｂ（第二の蓄電池）の放電状況、太陽電池の発電状況等に応じて、鉛蓄電池１ｂへの充電条件を変更できるようにした。例えば、充電ステーション３０が、鉛蓄電池１ｂの放電が進んでおり、現在の充電量では次の充電ステーション３０まで電動車両２０を走行できないと判断した場合には、鉛蓄電池１ｂへの充電を自動的に最優先にするようにした。そして、このような場合には、上記した太陽電池８ａの出力（図３）と鉛蓄電池１ａの充電量を考慮しながら、可能な限り最大の電流値で鉛蓄電池１ｂに充電するようにした。
【００２８】
ここで、図１に示されるように、インバータ７と充電器５とが直列に接続されているため、インバータ７への入力電圧が多少変動した場合でも出力電圧の調整が可能であり、充電器５からは大電流で安定して電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂを充電することができる。
【００２９】
一方、充電ステーション３０が、鉛蓄電池１ｂは充分に充電された状態にあり、次の充電ステーション３０まで電動車両２０を充分走行できる一方で、鉛蓄電池１ａの放電が進んでいると判断した場合には鉛蓄電池１ｂへの充電を制限し、鉛蓄電池１ａへの充電を優先するようにした。上記したのと同様の理由で、インバータ７と充電器５とが直列に接続されているため、インバータ７への入力電圧が多少変動した場合でも、電動車両２０に搭載している鉛蓄電池１ｂへの充電電流を安定して制限することができる（図１）。
【００３０】
加えて、太陽光線が強い夏場においては、太陽光線が弱い冬場に比べて、短時間で鉛蓄電池１ａへの充電ができるために、鉛蓄電池１ａへの充電を制限するとともに、電動車両２０に搭載している鉛蓄電池１ｂへの充電を最優先とするようにできる。
【００３１】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２を示す充電システムのブロック図であり、本発明の実施例１と同様に、ゴルフカートの走行コースの複数箇所に充電ステーション３０を設けるようにした。
【００３２】
図２に示されるように充電ステーション３０は、太陽電池８ａ、ダイオード９、第一の蓄電池として鉛蓄電池１ｂ、チョッパ方式を用いたスイッチング回路１３、コイル１２、電解コンデンサ１１及びスイッチング制御回路１３で構成されている。すなわち、太陽電池８ａで発電された電力は、逆流防止を目的とするダイオード９を通した後に鉛蓄電池１ａに充電される。
【００３３】
充電ステーション３０に到着した電動車両２０は、図２に示されるように、例えば、ソケット１５などを用いて充電ステーション３０と電気的に接続される。そして電動車両２０のコントローラ１０は、リレー２ａを充電器５側に切り替える。この状態では、モータ３には電力が供給されず、電動車両２０が動くことはない。
【００３４】
充電ステーション３０は、電動車両２０との接続を確認した後に、太陽電池８ａ及び鉛蓄電池１ａから供給される直流電力をスイッチング回路１３で矩形波状に変換した後に、コイル１２及び電解コンデンサ１１を用いて直流に変換し、電動車両２０に搭載した第二の蓄電池として鉛蓄電池１ｂを充電するようにした。
【００３５】
なお、実施例２（図２）では、実施例１（図１）と異なり、インバータ７や充電器５を用いないで、スイッチング回路１３で電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂを充電しており、充電ステーション３０の回路構成が簡単にできるために、設備コストを低減させることができる。
【００３６】
ここで、充電ステーション３０の鉛蓄電池１ａの電力で、電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂを充電するには電圧変換をする必要がある。本実施例１でも説明したように、太陽電池８ａの出力は２００Ｖ系が多く用いられているのに対して、ゴルフカートなどの比較的低速で走行する電動車両２０には、４８Ｖ〜９６Ｖ程度の鉛蓄電池１ｂが使用されている。そこで、約２００Ｖの電圧を、スイッチング回路１３で矩形波に変換し、コイル１２及び電解コンデンサ１１を用いて直流に変換した後に、電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂを充電するようにした。
【００３７】
ここで、スイッチング制御回路１４は、鉛蓄電池１ａ（第一の蓄電池）や鉛蓄電池１ｂ（第二の蓄電池）の放電状況や太陽光線等に応じて、鉛蓄電池１ｂへの充電条件を変更できるようにした。例えば、鉛蓄電池１ｂの放電が進んでおり、現在の充電量では次の充電ステーションまで電動車両２０を走行できないと判断した場合には、自動的に鉛蓄電池１ｂへの充電を最優先にするようにした。そして、このような場合には、上記した太陽電池８ａの出力（図３）と鉛蓄電池の出力を考慮しながら、可能な限り最大の電流値で鉛蓄電池１ｂに充電するように、通常の手法でスイッチング回路１３から出力されるパルス数やパルス幅を制御するようにした。
【００３８】
一方、鉛蓄電池１ｂは充分に充電された状態にあり、次の充電ステーションまで電動車両２０を充分走行できる一方で、鉛蓄電池１ａの放電が進んでいると判断した場合には鉛蓄電池１ｂへの充電を制限し、鉛蓄電池１ａへの充電を優先するようにした。なお、太陽光線が強い夏場においては、太陽光線が弱い冬場に比べて、短時間で鉛蓄電池１ａへの充電ができるために、車両に搭載している鉛蓄電池１ｂへの充電を最優先とするようにした。
【００３９】
（実施例３）
図５は、本発明の実施例３を示す充電システムのブロック図であり、本発明の実施例１の内容に加えて、電動車両２０の屋根に太陽電池８ｂ（第二の太陽電池）のパネルを搭載して鉛蓄電池１ｂを直接充電するものである。そして、鉛蓄電池１ｂの電圧をコントローラ１０で監視して、鉛蓄電池１ｂの電圧が一定電圧以上になった場合には、リレー２ｂを切離して充電を停止するようにした。
【００４０】
電動車両２０の屋根に太陽電池８ｂのパネルを搭載して鉛蓄電池１ｂを充電することによって、さらに小形の鉛蓄電池１ｂ（第二の蓄電池）を利用することができる。
【００４１】
（実施例４）
図６は、本発明の実施例３を示す充電システムのブロック図であり、本発明の実施例２の内容に加えて、電動車両２０の屋根に太陽電池８ｂ（第二の太陽電池）のパネルを搭載して鉛蓄電池１ｂを直接充電するものである。そして、鉛蓄電池１ｂの電圧をコントローラ１０で監視して、鉛蓄電池１ｂの電圧が一定電圧以上になった場合には、リレー２ｂを切離して充電を停止するようにした。
【００４２】
電動車両２０の屋根に太陽電池８ｂのパネルを搭載して鉛蓄電池１ｂを充電することによって、さらに小形の鉛蓄電池１ｂ（第二の蓄電池）を利用することができる。
【００４３】
実施例１〜４において説明したように、本発明に係わる充電システムを用いると、従来に比べて小形の鉛蓄電池１ｂ（第二の蓄電池）を利用できるために、電動車両の質量を軽量化することができる。したがって、車体構造の設計が容易になることや、ゴルフコースのフェアウエイに乗り入れても芝生を痛めることもない。加えて、昼間は環境にクリーンな太陽電池８ａを用いて鉛蓄電池１ａ（第一の蓄電池）を補充電しながら電動車両２０を運転することができる。
【００４４】
なお、上記した本発明の実施例１〜４の充電ステーション３０としては、ゴルフプレーヤが比較的長時間にわたって滞在するスタート地点や、ティーショットの位置などが好ましい。例えば、充電ステーション３０で５分程度の補充電をした電動車両２０は、充電ステーション３０との電気的な接続を切り離した後に、コントローラ１０によってリレー２ａをモータ３側に接続してゴルフコースを回ることができる。
【００４５】
ここで、充電ステーション３０と電動車両２０との接続は、上記したソケット１５の代わりに、例えば特開２０００−１３３５３７号公報などで開示されている非接触式のカプラ等を用いて充電することもできる。この方式を用いると、上記したようなソケット１５を用いた場合に比べて、充電ステーション３０と電動車両２０との電気的な接続や切離し作業を容易にすることができる。
【００４６】
また、本発明の実施の態様としては、従来から使用されている夜間電力の利用と上記した本発明の実施例１又は２とを組み合わせて実施をすることもできる。すなわち、夜間に電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂに一定量の充電をしておき、昼間にゴルフコースを回りながら、上記した本発明の実施例１又は２による補充電をする方式である。特に、夜間に一定量の充電をしておくことによって、太陽光による鉛蓄電池１ａの充電が不十分な早朝から、ゴルフカートを運転することができる。
【００４７】
なお、この方式を用いると、電動車両２０に搭載した鉛蓄電池１ｂをさらに小型化することができるために、車両質量のさらなる軽量化を図ることができること、各充電ステーション３０における設備を小型化できるとともに充電時間を短くできる。加えて、太陽光線が強い夏場には、夜間の深夜電力による充電量を減少させて、昼間の充電ステーション３０からの充電を優先させて、電力料金を節約することもできる。
【００４８】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係わる充電システムは、電動車両の走行路に太陽電池からの電力を第一の蓄電池に充電した充電ステーションを設けておき、各充電ステーションで電動車両に搭載した第二の蓄電池を放電量等に応じて適切な補充電をしながら運転をするものである。加えて、電動車両に搭載した第二の太陽電池によっても、車体に搭載している第二の蓄電池を充電するものである。
【００４９】
したがって、電動車両全体の質量を軽くすることができるとともに、昼間は環境にクリーンな太陽電池を用いて第一の蓄電池を充電することができるために工業上優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係わる電動車両の充電システムのブロック図である。
【図２】実施例２に係わる電動車両の充電システムのブロック図である。
【図３】太陽電池の出力特性図である。
【図４】従来の電動車両の充電システムのブロック図である。
【図５】実施例３に係わる電動車両の充電システムのブロック図である。
【図６】実施例４に係わる電動車両の充電システムのブロック図である。
【符号の説明】
１ａ：鉛蓄電池（第一の蓄電池）、１ｂ：鉛蓄電池（第二の蓄電池）、
２ａ：リレー（第一のリレー）、２ｂ：リレー（第二のリレー）、３：モータ、
４：電流検出器、５：充電器、６：商用電源、７：インバータ、
８ａ：太陽電池（第一の太陽電池）、８ｂ：太陽電池（第二の太陽電池）、
９：ダイオード、１０：コントローラ、１１：電解コンデンサ、１２：コイル、
１３：スイッチング回路、１４：スイッチング制御回路、１５：ソケット、
２０：電動車両、３０：充電ステーション
Claims (9)
- 電動車両の走行コースに、第一の太陽電池と第一の蓄電池で構成される充電ステーションを設置しておき、該充電ステーションによって前記電動車両に搭載した第二の蓄電池を充電する電動車両の充電システムであって、前記充電ステーションは、前記第二の蓄電池の放電状況又は前記第一の蓄電池の放電状況の少なくとも一方より判断して、前記第二の蓄電池の充電をすることを特徴とする電動車両の充電システム。
- 前記充電ステーションは、第一の太陽電池及び第一の蓄電池の出力を、インバータおよび充電器を用いて第二の蓄電池を充電することを特徴とする請求項１記載の電動車両の充電システム。
- 前記充電ステーションは、第一の太陽電池及び第一の蓄電池の出力を、スイッチング回路、コイルおよび電解コンデンサを用いて第二の蓄電池を充電することを特徴とする請求項１記載の電動車両の充電システム。
- 前記第二の蓄電池は、前記電動車両に搭載した第二の太陽電池によっても充電することを特徴とする請求項２又は３記載の電動車両の充電システム。
- 電動車両の走行コースに、第一の太陽電池と第一の蓄電池で構成される充電ステーションを設置しておき、該充電ステーションによって前記電動車両に搭載した第二の蓄電池を充電する電動車両の充電システムであって、前記充電ステーションは、前記第二の蓄電池の放電状況又は前記第一の蓄電池の放電状況の少なくとも一方、及び、前記第一の太陽電池の発電状況より判断して、前記第二の蓄電池の充電をすることを特徴とする電動車両の充電システム。
- 前記充電ステーションは、第一の太陽電池及び第一の蓄電池の出力を、インバータおよび充電器を用いて第二の蓄電池を充電することを特徴とする請求項５記載の電動車両の充電システム。
- 前記充電ステーションは、第一の太陽電池及び第一の蓄電池の出力を、スイッチング回路、コイルおよび電解コンデンサを用いて第二の蓄電池を充電することを特徴とする請求項５記載の電動車両の充電システム。
- 前記第二の蓄電池は、前記電動車両に搭載した第二の太陽電池によっても充電することを特徴とする請求項６又は７記載の電動車両の充電システム。
- 前記第二の蓄電池には、夜間に一定量の充電をしておくことを特徴とする請求項１〜８のうち、いずれか１項記載の電動車両の充電システム。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041027 |
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