JP2013013208A

JP2013013208A - 充電器

Info

Publication number: JP2013013208A
Application number: JP2011143630A
Authority: JP
Inventors: Masaya Akiba; 真也秋葉
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-17

Abstract

【課題】回路構成を簡略化して小型化及び低コスト化を図り、設置場所の自由度を増大させると共に、蓄電装置の急速充電を支障なく行えるようにした充電器を提供する。
【解決手段】電力変換器から出力される直流電力により充電ケーブルを介して蓄電装置を充電する充電器において、充電ケーブル３４１，３４２と分岐ケーブル３１１，３１２とが出力側に接続された電力変換器３１０，３２０を備え、充電ケーブル３４２に取り付けられて蓄電装置２２２に接続される充電コネクタ３５２を他の電力変換器３１０の分岐ケーブル３１１に接続することにより、１台の蓄電装置２２１の入力側に、充電ケーブル３４１，３４２を介して電力変換器３１０，３２０を並列に接続可能とし、蓄電装置２２１を急速充電する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載された二次電池等の蓄電装置を充電するための充電器に関するものである。

電気自動車に搭載されている蓄電装置の電力は車両の走行により消費されるため、蓄電装置を外部から充電することが必要である。
この場合、商用電源を用いて蓄電装置を充電するには、交流電力を直流電力に変換する電力変換器が必要になるが、充電に要する時間は電力変換器の容量に依存する。このため、蓄電装置を短時間で急速充電するには電力変換器の容量が大きくなり、結果的に電力変換器が大型化して重量も重くなる。
従って、例えば容量が数十[ｋＷ]程度の蓄電装置に対しては、比較的小容量の電力変換器を内蔵した充電器を用い、ある程度の時間をかけて充電を行うか、あるいは導入コストは高くなり設置面積は広くなってしまうが、大容量の電力変換器を内蔵した急速充電器により短時間で充電を行っている。

ここで、特許文献１には、複数台の電力変換器（直流安定化電源回路）とその出力側の接続を切り替えるスイッチとを内蔵し、開閉されるスイッチの組み合わせにより、複数台の蓄電装置を同時に充電可能とし、また、複数台の電力変換器を並列接続して充電容量を増加可能とした電気自動車用の地上充電器が記載されている。更に、この特許文献１には、インターネットなどの情報通信システムにアクセスして情報サービスを利用可能とした地上充電器が記載されている。

図５，図６は、特許文献１に係る地上充電器の概略的な構成及び使用状態を示す図である。
図５において、地上充電器１００には、電力変換器１１０，１２０、スイッチ１３１，１３２，１３３、充電ケーブル１４１，１４２、充電コネクタ１５１，１５２及び充電コネクタホルダ１６１，１６２が設けられている。一方、電気自動車の車両２１１，２１２には、充電するべき蓄電装置２２１，２２２及び車両用コネクタ２３１，２３２が搭載されている。ここで、充電コネクタホルダ１６１，１６２は、非充電時に充電コネクタ１５１，１５２をそれぞれ保持するためのものである。
なお、電力変換器１１０，１２０は外部の交流電源（商用電源）に接続されており、交流電力を直流電力に変換して出力するように構成されている。

いま、地上充電器１００により２台の車両２１１，２１２の蓄電装置２２１，２２２を充電する場合には、コネクタ１５１，２３１同士、コネクタ１５２，２３２同士をそれぞれ接続し、スイッチ１３３をオフ状態としてスイッチ１３１，１３２をオンする。
これにより、電力変換器１１０，１２０から出力される直流電力により、充電ケーブル１４１，１４２を介して蓄電装置２２１，２２２をそれぞれ充電することができる。

また、図６に示すように、コネクタ１５１，２３１同士を接続すると共に、充電ケーブル１４２の充電コネクタ１５２を充電コネクタホルダ１６２によって保持し、スイッチ１３２をオフしてスイッチ１３１，１３３をオンすれば、２台の電力変換器１１０，１２０により充電ケーブル１４１を介して蓄電装置２２１を充電することができる。
すなわち、２台の電力変換器１１０，１２０を用いて、１台の蓄電装置２２１を短時間にて急速充電することが可能になる。

特開２００８−１９９７５２号公報（段落[００２４]〜[００４３]、図１，図４等）

特許文献１に記載された従来技術では、図５、図６から明らかなごとく、充電対象である蓄電装置の数に応じて配線を変更するために、地上充電器１００内に複数のスイッチ１３１，１３２，１３３を備えなくてはならず、部品数が多くなってコスト高になるという問題があった。
また、地上充電器１００が大型化するので、電気自動車の輸送用船舶や小規模施設、コンビニエンスストアの駐車場のように様々な理由で充電器の設置スペースが限られる場合は、地上充電器１００を設置できないこともあり、その結果、蓄電装置の急速充電が不可能になる等の問題もあった。

そこで、本発明の解決課題は、回路構成を簡略化して小型化及び低コスト化を図り、設置場所の自由度を増大させると共に、蓄電装置の急速充電を支障なく行えるようにした充電器を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、電力変換器から出力される直流電力により充電ケーブルを介して蓄電装置を充電する充電器において、
前記充電ケーブルとこの充電ケーブルから分岐した分岐ケーブルとが出力側に接続された電力変換器を複数台備え、前記充電ケーブルに取り付けられて蓄電装置に接続される充電コネクタを他の電力変換器の前記分岐ケーブルの接続端部に接続可能とし、１台の蓄電装置の入力側に前記充電ケーブルを介して複数台の電力変換器を並列に接続可能としたものである。

請求項２に記載した発明は、電力変換器から出力される直流電力により充電ケーブルを介して蓄電装置を充電する充電器において、
前記充電ケーブルとこの充電ケーブルから分岐した分岐ケーブルとが出力側に接続された１台の電力変換器を備え、前記充電ケーブルに取り付けられて蓄電装置に接続される充電コネクタを他の充電器の前記分岐ケーブルの接続端部に接続可能とし、１台の蓄電装置の入力側に前記充電ケーブルを介して複数台の充電器を並列に接続可能としたものである。

請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載した充電器において、外部との間の情報通信機能を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、充電器内に複数のスイッチを備えなくても充電ケーブルの接続を変更するだけで、電力変換器と蓄電装置とを一対一に対応させた通常の充電動作と、複数台の電力変換器を１台の蓄電装置の入力側に並列接続した急速充電動作とを実現することができ、充電器の回路構成を簡略化して小型化することが可能である。これにより、充電器の設置スペースが小さくなり、設置場所の自由度が増えるという効果がある。
また、インターネット等を利用して外部との間で情報通信を可能にすれば、車両側から充電の可否の確認や、地上充電器側で並列接続による充電の可否を判断することができ、無駄な待ち時間の解消等、利便性の向上にも寄与するものである。

本発明の第１実施形態に係る地上充電器の構成及び使用状態を示す図である。本発明の第１実施形態に係る地上充電器の概略的な構成及び使用状態を示す図である。本発明の第１実施形態に係る地上充電器の概略的な構成及び使用状態を示す図である。本発明の第１実施形態に係る地上充電器の概略的な構成及び使用状態を示す図である。特許文献１に係る地上充電器の概略的な構成及び使用状態を示す図である。特許文献１に係る地上充電器の概略的な構成及び使用状態を示す図である。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る電気自動車用地上充電器の概略的な構成及び使用状態を示したものである。
図１において、電気自動車用地上充電器３００は、２台の電力変換器３１０，３２０と、その直流出力端子に接続された充電ケーブル３４１，３４２と、各ケーブル３４１，３４２からそれぞれ分岐した分岐ケーブル３１１，３１２と、これらの分岐ケーブル３１１，３１２の先端にそれぞれ接続された接続端部としての充電コネクタホルダ３６１，３６２と、を備えている。

ここで、電力変換器３１０，３２０は、外部から供給される交流電力を蓄電装置の充電に必要な直流電力に変換して出力する機能を有する。この種の電力変換器の構成及び動作は周知であるため、詳述を省略する。
前記同様に、２１１，２１２は電気自動車の車両、２２１，２２２は二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置、２３１，２３２は車両用コネクタである。

充電コネクタホルダ３６１，３６２は、本来的に、充電ケーブル３４１，３４２の先端の充電コネクタ３５１，３５２の不使用時（非充電時）に、これらの充電コネクタ３５１，３５２をそれぞれ保持する機能を有する。そして、付随的な機能として、後述する図２に示す如く、一方の充電コネクタホルダ３６１に他方の充電コネクタ３５２を接続、保持した状態で、充電ケーブル３４２から充電コネクタ３５２、充電コネクタホルダ３６１、分岐ケーブル３１１、充電ケーブル３４１の経路で電路を形成し、同様に、他方の充電コネクタホルダ３６２に一方の充電コネクタ３５１を保持した状態で充電ケーブル３４１から充電コネクタ３５１、充電コネクタホルダ３６２、分岐ケーブル３１２、充電ケーブル３４２の経路で電路を形成することにより、蓄電装置２２１または２２２の入力側に電力変換器３１０，３２０を並列接続する機能を備えている。

この実施形態の動作を説明すると、２台の電気自動車の充電が必要な場合は、図１に示すように、各変換器３１０，３２０の充電ケーブル３４１，３４２の充電コネクタ３５１，３５２を車両２１１，２１２の車両用コネクタ２３１，２３２にそれぞれ接続し、電力変換器３１０により蓄電装置２２１を、電力変換器３２０により蓄電装置２２２を、それぞれ一対一に対応させて充電する。

また、例えば車両２１１の蓄電装置２２１を急速充電する場合には、図２に示すように、電力変換器３１０の充電ケーブル３４１の充電コネクタ３５１を車両用コネクタ２３１に接続した状態で、電力変換器３２０の充電ケーブル３４２の充電コネクタ３５２を充電コネクタホルダ３６１に接続する。
これにより、蓄電装置２２１の入力側に各変換器３１０，３２０が並列接続されることになるので、１台の電力変換器３１０を用いる場合に比べて短時間で蓄電装置２２１を充電することができる。

この第１実施形態において、地上充電器３００に内蔵される電力変換器の数は２台に限定されるものではなく、設置スペースが許せば、３台以上の電力変換器を内蔵して同数の蓄電装置に対する個別充電を可能にしてもよい。この場合も、個々の電力変換器に附属する複数の分岐ケーブル及び充電コネクタホルダを用いて、複数台の電力変換器を単一の蓄電装置の入力側に並列接続して急速充電を行うことができる。

次に、図３及び図４は、本発明の第２実施形態に係る電気自動車用地上充電器の概略的な構成及び使用状態を示している。この実施形態は、電気自動車用地上充電器が１台の電力変換器を有する場合のものである。
すなわち、地上充電器３００Ａは、電力変換器３１０、充電ケーブル３４１、充電コネクタ３５１、分岐ケーブル３１１及び充電コネクタホルダ３６１を備え、これと同様に地上充電器３００Ｂも、電力変換器３２０、充電ケーブル３４２、充電コネクタ３５２、分岐ケーブル３１２及び充電コネクタホルダ３６２を備えている。
上記各要素の機能は、第１実施形態と同様である。

この第２実施形態において、地上充電器３００Ａ，３００Ｂにより蓄電装置２２１，２２２を一対一に対応させて充電する場合には、図３に示すような接続状態とすればよい。また、２台の地上充電器３００Ａ，３００Ｂにより蓄電装置２２１を急速充電する場合には、図４に示すように、実質的に第１実施形態の図２と同様な接続状態とすればよい。

なお、上述した各実施形態においては、地上充電器３００，３００Ａ，３００Ｂにインターネット等の接続環境を備え、外部との間で情報通信を可能にすることが望ましい。すなわち、第１，第２実施形態における電力変換器３１０，３２０（充電器３００Ａ，３００Ｂ）と車両２１１，２１２とを充電管理用のサイトを介して相互に通信可能にすることにより、例えば、走行中の車両から複数台の電力変換器または充電器の使用状況を知ることができ、１台の電力変換器を用いた通常の充電の可否や、複数台の電力変換器を用いた急速充電の可否を確認したり、充電器の使用予約等を行うことができる。
また、例えば、充電したい車両が地上充電器３００，３００Ａ，３００Ｂに近づいているときに、別の車両に先に各変換器３１０，３２０を並列接続して並列充電してしまうと、充電したい車両が地上充電器３００，３００Ａ，３００Ｂに到着してもすぐには充電できなくなってしまうことがある。
インターネット等を利用して外部との間で情報通信を可能にし、得られた情報に基づいて地上充電器３００，３００Ａ，３００Ｂ側で並列接続による充電の可否を判断することにより、充電予約をした車両が近づいているときには並列充電を許可しないようにすることも可能である。
これにより、充電のための無駄な待ち時間を解消して利便性を高めることが可能である。

本発明に係る充電器は、工場やディーラー、展示場のように複数台の自動車を製造、展示、販売、保管、修理する場所や、駐車場、停留所、港、倉庫等の地上だけでなく、車両の輸送を目的とする船舶、鉄道車両、運搬車両（トラックやレッカー車）、航空機等の移動体にも設置することができる。

２１１，２１２：車両
２２１，２２２：蓄電装置
２３１，２３２：車両用コネクタ
３００，３００Ａ，３００Ｂ：電気自動車用地上充電器
３１０，３２０：電力変換器
３１１，３１２：分岐ケーブル
３４１，３４２：充電ケーブル
３５１，３５２：充電コネクタ
３６１，３６２：充電コネクタホルダ

Claims

電力変換器から出力される直流電力により充電ケーブルを介して蓄電装置を充電する充電器において、
前記充電ケーブルとこの充電ケーブルから分岐した分岐ケーブルとが出力側に接続された電力変換器を複数台備え、前記充電ケーブルに取り付けられて蓄電装置に接続される充電コネクタを他の電力変換器の前記分岐ケーブルの接続端部に接続可能とし、１台の蓄電装置の入力側に前記充電ケーブルを介して複数台の電力変換器を並列に接続可能としたことを特徴とする充電器。
電力変換器から出力される直流電力により充電ケーブルを介して蓄電装置を充電する充電器において、
前記充電ケーブルとこの充電ケーブルから分岐した分岐ケーブルとが出力側に接続された１台の電力変換器を備え、前記充電ケーブルに取り付けられて蓄電装置に接続される充電コネクタを他の充電器の前記分岐ケーブルの接続端部に接続可能とし、１台の蓄電装置の入力側に前記充電ケーブルを介して複数台の充電器を並列に接続可能としたことを特徴とする充電器。
請求項１または２に記載した充電器において、
外部との間の情報通信機能を備えたことを特徴とする充電器。