JP2016015876A - 急速充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電源プラグを備えた急速充電装置の稼働率を高めることができる急速充電装置を提供する。
【解決手段】
急速充電装置１は、直流電源部７と、電源制御部９と、指令発生部１１と、通信部１３とが収納された急速充電装置本体３と、電力供給切換回路１５と、複数の電源プラグ１７とを備えたプラグ分割ユニット５とから構成されている。指令発生部１１は、２以上の電源プラグ１７が２以上のプラグイン型車両１９のプラグインコネクタ２１にそれぞれ接続されているときには、予め定めた選択規則に従って１つの電源プラグ１７を選択する選択指令を発生し、その後、蓄電器２３を満充電状態まで充電せずに、満充電状態よりも少ない所定の充電状態まで蓄電器２３を急速充電するように制御指令を発生する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、プラグイン型車両に搭載された蓄電器を急速充電するための急速充電装置に関するものである。

近年、ガソリンを燃料として動力を発生する内燃機関によって走行する従来型の車両に対して、二酸化炭素等の温室効果ガスの排出量の少ない、電動モータを用いて走行する車両（例えば、電気自動車、プラグイン・ハイブリッド自動車、電気二輪車等）が普及しつつある。

電動モータを用いて走行する車両は、搭載している二次電池等の蓄電器に蓄えた電気をエネルギ源とするものであるため、充電装置を用いて、搭載された蓄電器を充電する必要がある。しかしながら、蓄電器の充電は、ガソリンの給油に比べて、時間がかかるという欠点が存在する。そこで、特開２０１１−２４３３４号公報（特許文献１）に開示されているように、充電装置に対して複数の電源プラグを設けて、複数台のプラグイン型車両のプラグインコネクタにそれぞれ電源プラグを接続可能な状態を作り、１台の車両の蓄電装置の充電が終了すると、予め定めた順番で次の車両の蓄電装置の充電を自動で開始できるようにしたものがある。この充電装置によれば、電源プラグをプラグインコネクタに接続しておけば、車両から離れて買い物や飲食をしていても充電が自動で行われるので、充電が完了するまでの時間を有効に利用できるという印象を利用者に抱かせて、充電装置の利用率を高めることが可能になる。

特開２０１１−２４３３４号公報

特許文献１のように複数の電源プラグを設けるだけでは、充電時間が短くならなければ、充電装置の稼働率を高めることはできない。最近では、充電時間を短縮するために、従来の充電装置よりも出力電力を大きくした急速充電装置の開発が望まれている。急速充電装置でも特許文献１の技術を適用することは有効である。しかしながら特許文献１の技術を急速充電装置に適用してもそのことだけで、稼働率を高めることはできない。

また、特に、２つの電源プラグを有する急速充電装置を効率的に運用するためには、並んで配置された駐車スペースの間に急速充電装置を配置することになる。２つの電源プラグを有する急速充電装置は、このような位置に設置されることを前提として、設置面積が小さなものが望まれている。その上で、急速充電装置には、操作のしやすさ、及び、わかりやすさが要求される。

また、稼働率を高めるためには、保守・点検が容易であることも必要であり、小型でありながら保守・点検が容易な急速充電装置が望まれている。

本発明の目的は、複数の電源プラグを備えた急速充電装置の稼働率を高めることができる急速充電装置を提供することにある。

上記目的に加えて、本発明の他の目的は、特に２つの電源プラグを有する急速充電装置において、小型で省スペースでありながら、保守・点検が容易な急速充電装置を提供することにある。

上記目的に加えて、本発明のさらに他の目的は、特に２つの電源プラグを有する急速充電装置において、小型で省スペースでありながら、電源プラグの引き回しがしやすく、また、電源プラグが充電中であるか否かがわかりやすい急速充電装置を提供することにある。

本発明の急速充電装置は、直流電源部と、直流電源部を制御指令に応じて制御する電源制御部と、プラグイン型車両のプラグインコネクタに接続されて、電源制御部によって制御された直流電源部から出力される直流電力を複数のプラグイン型車両の蓄電器にそれぞれ供給する複数の電源プラグと、少なくともプラグイン型車両との間で通信を行って蓄電器の蓄電情報を入手する通信部と、通信部から入手した蓄電情報に基づいて選択指令及び選択終了指令と制御指令とを出力する指令発生部と、選択指令に応じて選択された電源プラグに直流電力を供給し、選択終了指令により電源プラグへの直流電力の供給を停止する電力供給切換回路とを備えている。

指令発生部は、２以上の電源プラグが２以上のプラグイン型車両のプラグインコネクタにそれぞれ接続されているときには、予め定めた選択規則に従って１つの電源プラグを選択する選択指令を発生し、その後、蓄電器を満充電状態まで充電せずに、満充電状態よりも少ない所定の充電状態まで蓄電器を急速充電するように制御指令を発生する。このように指令発生部を構成することにより、２以上のプラグイン型車両の蓄電器を、満充電状態までは充電しないが、必要とされる充電量まで短時間で充電することが可能となるため、急速充電装置の稼働率を上げることができる。また、２以上のプラグイン型車両に対応するために急速充電装置の台数を増やす必要がないため、電力の契約量の変更や、受電設備の変更が不要であり、既存の１台用の急速充電装置の置き換えが容易である。

指令発生部を、充電状態が所定の充電状態に達すると選択終了指令を出力し、その後選択規則に従って再度１つの電源プラグに直流電力を供給することを選択する選択指令を電力供給切換回路に出力するように構成してもよい。このように指令発生部を構成すれば、充電中のプラグイン型車両の充電が終了した時点で、次に充電するプラグイン型車両の蓄電器を選択するため、１台のプラグイン型車両の充電が終わる前に、他の電源プラグに接続されている車両が変わってしまった場合でも、適切な選択を行うことができる。なお、選択規則は任意であり、例えば、電源プラグにプラグイン型車両が接続された順に決定したり、蓄電器の残存容量が多いものを優先したり、指定されている充電量が少ないものを優先することができる。

急速充電装置と電源プラグをつなぐケーブルの長さの制限や、急速充電装置の周りに駐車できるスペースの制限等により、急速充電装置から直接延びる電源プラグの数を増加させることには限界がある。そこで、本発明の急速充電装置は、通信部及び複数の電源プラグを備えた１以上のプラグステーションを備えるようにして、指令発生部が、１以上のプラグステーションの通信部からも蓄電情報を入手し、複数の電源プラグ及び１以上のプラグステーションの複数の電源プラグの中から１つの電源プラグを選択する選択指令を出力するように構成することが可能である。このように１以上のプラグステーションを設ければ、急速充電装置の台数を増加させることなく、さらに多くのプラグイン型車両を充電可能になる。

本発明の急速充電装置は、直流電源部と、直流電源部を制御する電源制御部と、プラグイン型車両のプラグインコネクタに接続されて、充電用の直流電力を複数のプラグイン型車両の蓄電器にそれぞれ供給する複数の電源プラグと、少なくともプラグイン型車両との間で通信を行って蓄電器の蓄電情報を入手する通信部と、通信部から入手した蓄電情報に基づいて選択指令と選択終了指令と制御指令とを出力する指令発生部と、複数の電源プラグごとに設けられて直流電源部から出力される直流電力を充電用の直流電力に変換する複数の直流変換器と、制御指令に応じて複数の直流変換器を制御する直流変換器制御部と、選択指令に応じて選択された直流変換器に直流電源から出力される直流電力を供給し、選択終了指令により直流変換器への直流電力の供給を停止する電力供給切換回路とを備えるようにすることもできる。

そして、指令発生部は、２以上の電源プラグが２以上のプラグイン型車両のプラグインコネクタにそれぞれ接続されているときには、予め定めた選択規則に従って１つの直流変換器を選択する選択指令を電力供給切換回路に出力し、しかも選択された１台の直流変換器が蓄電器を満充電状態まで充電せずに満充電状態よりも少ない所定の充電状態まで蓄電器を急速充電し、その後急速充電よりも緩やかな緩和充電により蓄電器を満充電状態まで充電することを指令する制御指令を直流変換器制御部に出力し、１台の直流変換器が急速充電から緩和充電に変わると、選択規則に従って再度別の１台の直流変換器を選択する新たな選択指令を電力供給切換回路に出力し且つ別の１台の直流変換器を制御するための新たな制御指令を直流変換器制御部に出力し、１台の直流変換器が緩和充電を完了すると１台の直流変換器への直流電力の供給を停止する選択終了指令を電力供給切換回路に出力するように構成する。このように指令発生部を構成することにより、急速充電が２以上のプラグイン型車両の蓄電器を、満充電状態までは充電しないが、必要とされる充電量まで短時間で充電し、且つ、時間に余裕がある場合には、急速充電後に緩和充電を継続することにより、満充電状態まで充電することも可能になる。そのため、１台の急速充電装置により、１台の急速充電装置の定格出力の範囲内で、２以上のプラグイン型車両を同時期に充電することが可能となり、急速充電装置の稼働率を上げることができる。

本発明は、特に、２つの電源プラグを有する急速充電装置も提供する。２つの電源プラグを有する急速充電装置は、受電部及び直流電源部と、直流電源部を制御指令に応じて制御する電源制御部と、プラグイン型車両のプラグインコネクタに接続されて、電源制御部によって制御された直流電源部から出力される直流電力をプラグイン型車両の蓄電器に供給する２つの電源プラグと、少なくともプラグイン型車両との間で通信を行って蓄電器の蓄電情報を入手する通信部と、通信部から入手した蓄電情報に基づいて選択指令及び選択終了指令と制御指令とを出力する指令発生部と、選択指令に応じて選択された電源プラグに直流電力を供給し、選択終了指令により電源プラグへの直流電力の供給を停止する電力供給切換回路と、表示ディスプレイに少なくとも運転状態を表示する表示装置と、少なくとも、直流電源部、電源制御部、指令発生部及び電力供給切換回路が収納されるハウジングとを備えている。

指令発生部は、上述の例と同様、２つの電源プラグが２台のプラグイン型車両のプラグインコネクタにそれぞれ接続されているときには、予め定めた選択規則に従って１つの電源プラグを選択する選択指令を発生し、その後、蓄電器を満充電状態まで充電せずに、満充電状態よりも少ない所定の充電状態まで蓄電器を急速充電するように制御指令を発生するように構成されている。

ハウジングの内部は、受電部及び直流電源部が収納される下部エリアと電源制御部、指令発生部及び電力供給切換回路が収納される上部エリアとに分けられている。しかもハウジングは、２つの電源プラグがそれぞれ別個に延び出る２つの側方パネルと、表示装置が装着される前方パネルと、前方パネルと対向する背面パネルと、天井パネルとを少なくとも備えており、さらに前方パネルは、保守点検の際に上部エリア内に作業者が手を入れることを許容する構造を有している。そして、上部エリアには、少なくとも電力供給切換回路を含む第１のユニットと、少なくとも電源制御部及び指令発生部を含む第２のユニットと、少なくとも指令発生部及び表示装置を制御する組込コンピュータを含む第３のユニットとが、背面側から順番に第１のユニット、第２のユニット、第３のユニットが並ぶように収納されている。

このように第１〜第３のユニットを上部エリアに収納することにより、限られたスペース内に効率的に各部材を配置することができ、側方パネルから延び出る２つの電源プラグを有する急速充電装置を小型に構成することが可能になる。また、前方パネルに対向する第３のユニットに、保守・点検が必要になる組込コンピュータを備えるようにしたため、前方パネル側から保守・点検サイクルの短い第３のユニットに含まれる部品の保守・点検を容易に行うことができる。

第３のユニットに保守・点検が必要になる部材を備えるようにすれば、第１〜第３のユニットのそれぞれに配置する部材は任意である。例えば、急速充電装置が直流電源部のノイズを低減する直流リアクトルを含むノイズ低減部を備えている場合には、第１のユニットがノイズ低減部を含むようにしてもよい。第２のユニットは、少なくとも、直流電源部の地絡を監視する直流地絡検出部と、プラグイン型車両と通信部の接続切り換えを行う制御リレーと、電源制御部や指令発生部に電力を供給する直流制御電源とが配置されていてもよい。第３のユニットは、電力供給切換回路に含まれるパワーリレーの切り換えを補助する補助リレーと、組込コンピュータによって制御され、パワーリレー、制御リレー及び補助リレーのオン・オフを実行するＩ／Ｏコントローラとが配置されていてもよい。

このように第１〜第３のユニットを構成すれば、直流リアクトル等の重量物を含む第１のユニットを最下段にし、フレーム構造を利用して、その上に第２、第３のユニットを積み上げてユニット構造体を組み上げることができる。そして、ハウジングの背面パネルを下にして倒した状態で、ユニット構造体を組み込むことで、急速充電装置の組み立て作業が容易になる。また、電源プラグを２つにするための部材のうち、電力供給切換回路に含まれるパワーリレー以外の部材を第３のユニットに配置したため、第３のユニットを省略すれば電源プラグを１つにした単プラグ型の急速充電装置を製造することができ、電源プラグの数が１つのものと２つのものの両方を製造する際の製造コストを抑えることができる。

２つの電源プラグが延び出る位置は、側方パネルの背面パネル寄りの位置であることが好ましい。このように構成することで、側方パネルの前方パネル寄りの位置にスペースを確保することができ、排気用の電動ファンを取り付けることができる。

表示装置による表示は任意であるが、２つの電源プラグを用いて充電を行うため、利用者が充電中の電源プラグを判別しやすい表示をした方がよい。例えば、本発明の急速充電装置は、側方パネルのそれぞれから電源プラグが延び出ている構成であるため、表示ディスプレイは、一方の電源プラグ寄りの第１の表示領域と、他方の電源プラグ寄りの第２の表示領域とを有するようにして、表示装置は、一方の電源プラグを用いて充電を行っている間は、第１の表示領域に、充電中であることを示す充電表示を表示し、且つ、第２の表示領域に、次の充電を予約するための予約表示を表示するように構成されていてもよい。このように表示すれば、表示ディスプレイを見るだけで、直感的に充電中の電源プラグと充電待ち状態の電源プラグが容易に判別できる。

第１の実施の形態の急速充電装置を示す概念図である。 第１の実施の形態の急速充電装置のブロック図である。 第１の実施の形態の急速充電装置による充電制御を示すフローチャートである。 第１の実施の形態の急速充電装置による充電の充電時間と充電量の関係を示すグラフである。 第２の実施の形態の急速充電装置を示す概略図である。 第３の実施の形態の急速充電装置のブロック図である。 第３の実施の形態の急速充電装置による充電制御を示すフローチャートである。 第３の実施の形態の急速充電装置による充電の充電時間と充電量の関係を示すグラフである。 第３の実施の形態の急速充電装置による充電の充電時間と電力値の関係を示すグラフである。 第４の実施の形態の急速充電装置を駐車スペースに設置した状態を示す図である。 第４の実施の形態の急速充電装置の構成を示す概要図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、ハウジングの上部エリアに収納されているユニット構造体を構成する第１〜第３のユニットを示す図である。 表示装置の表示ディスプレイに表示される表示画面の例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の急速充電装置を詳細に説明する。

＜第１の実施の形態＞
［急速充電装置の構成］
図１は、第１の実施の形態の急速充電装置１を示す概念図であり、図２は、そのブロック図である。急速充電装置１は、急速充電装置本体３と、プラグ分割ユニット５とから構成されており、４台分のプラグイン型車両が駐車可能な駐車場の中央部に設置されている。急速充電装置本体３には、直流電源部７と、電源制御部９と、指令発生部１１と、通信部１３とが収納されている。プラグ分割ユニット５は、電力供給切換回路１５を備えており、複数の電源プラグ１７（本実施の形態では、２つ以上の電源プラグの代表例として、具体的には４つの電源プラグ）が延びている。図示していないが、急速充電装置１には、各電源プラグ１７に対応して、充電料金の投入口が設けられており、電源プラグ１７に車両を接続後、充電料金を投入するようになっている。

直流電源部７は、図示しないコンバータ、変圧器及び整流器から構成されており、電源制御部９によって制御され、商用電源から受電した交流電力を直流電力に変換して電力供給切換回路１５に給電するものである。

４つの電源プラグ１７は、２種類の接続線、すなわちＡ接続線とＢ接続線とにより接続されている。具体的には、Ａ接続線により電力供給切換回路１５と接続されており、プラグイン型車両１９のプラグインコネクタ２１に接続されて、電源制御部９によって制御された直流電源部７から出力される直流電力を複数のプラグイン型車両１９の蓄電器２３にそれぞれ供給する。また、４つの電源プラグ１７は、それぞれＢ接続線により通信部１３とも接続されている。通信部１３は、電源プラグ１７に設けられた通信線を通じて、プラグイン型車両１９との間で通信を行って蓄電器２３の蓄電情報を入手する。ここで蓄電情報には、少なくとも蓄電器の電圧、温度等が含まれている。指令発生部１１は、通信部１３から入手した蓄電情報に基づいて選択指令及び選択終了指令と制御指令とを出力する。電力供給切換回路１５は、選択指令に応じて選択された電源プラグ１７に直流電力を供給し、選択終了指令により電源プラグ１７への直流電力の供給を停止する。

プラグイン型車両１９は、電気自動車（ＥＶ）、プラグイン・ハイブリッド自動車、電機二輪車等の電動モータを用いて走行する車両であり、搭載している蓄電器２３を外部電源から給電を受けて充電するタイプの車両である。蓄電器２３は、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池の他、リチウムイオンキャパシタ等の大容量キャパシタでもよい。

［急速充電装置による充電制御］
図３は、第１の実施の形態の急速充電装置１による充電制御を示すフローチャートであり、図４は、４台のプラグイン型車両が電源プラグ１７に接続されている場合を想定した充電の充電時間と各車両の蓄電器の充電量の関係を示す図である。急速充電装置１は、プラグイン型車両１９が電源プラグ１７のいずれかに接続されるまで待機状態にある（ステップＳＴ１）。電源プラグ１７にプラグイン型車両１９が接続されると、指令発生部１１は、以下の選択規則に基づいて充電を行う車両を決定する（ステップＳＴ２）。

接続されたプラグイン型車両１９が１台の場合には、当該プラグイン型車両１９を充電対象として決定する。２台以上のプラグイン型車両１９が接続された場合には、予め定めた選択規則に基づいて充電を行う車両を決定する。本実施の形態では、選択規則は電源プラグ１７にプラグイン型車両１９が接続された順に決定されるようになっており、最先に接続が確認された車両が急速充電を行う車両と決定される。急速充電を行う車両が決定されると、指令発生部１１は、料金の支払いまたは料金の支払い意志の確認をした後、その車両が接続されている電源プラグ１７を選択する選択指令を発生し、電力供給切換回路１５からの給電が開始される（ステップＳＴ３）。

なお、充電する車両の選択規則は任意に定めることが可能である。例えば、(1)電源プラグ１７にプラグイン型車両１９が接続された順に仮決定され、料金の支払いが確認されると充電順が確定される、(2)接続されている車両のうち、充電量の多い方や少ない方を優先する、(3)特別料金を支払うことで優先順位を上げる等、任意に選択規則を定めることが可能である。

急速充電装置１による急速充電は、プラグイン型車両１９からの指令により実施される。指令発生部１１は、通信部１３から入手する蓄電器２３の蓄電情報（蓄電器電圧）に基づき、充電容量が満充電状態よりも少ない所定の充電状態になったか否かを監視している（ステップＳＴ４）。本実施の形態では、「所定の充電状態」は、充電容量の８０％以上であり、指令発生部１１は、充電容量が８０％以上になったか否かを監視している。なお、以下の説明では、所定の充電状態を充電容量の８０％以上として説明しているが、所定の充電状態は、任意に設定可能であり、充電容量の８０％以上という数値は一例に過ぎないのはもちろんである。例えば充電容量を７０％，７５％等、８０％よりも低く設定すれば、急速充電完了までの時間が短くなるので、急速充電装置１の稼働率をより上げることが可能である。また、充電容量を８５％，９０％等、８０％よりも高く設定すれば、急速充電による充電容量を増加させることが可能である。

所定の充電状態になったことが検知されると、指令発生部１１は、電力供給切換回路１５に対して、選択終了指令を出力する（ステップＳＴ５）。これにより、１台目のプラグイン型車両１９の充電が完了する。本実施の形態では、さらに他の電源プラグ１７に接続されている車両があるか否かを判定する（ステップＳＴ６）。他の電源プラグ１７に車両が接続されている場合には、ステップＳＴ２に戻って、上述の選択規則に基づいて次に充電を行う車両を決定し、充電されていない車両がなくなるまで、ステップＳＴ２からステップＳＴ６までが繰り返される。

図４は、複数の電源プラグの例として、４つの電源プラグ１７を有する本実施の形態の急速充電装置１に４台のプラグイン型車両１９が接続されていた場合の充電時間と各車両の蓄電器２３の充電量を示している。図４に示すように、１プラグ目の開始点で充電が開始され、充電容量が所定の充電状態として設定されている充電容量の８０％に達したところで１プラグ目の充電が終了し、この直後に２プラグ目の充電が開始されている。同様にして、４プラグ目まで充電が行われる。本実施の形態の充電制御に基づく充電により、１台の急速充電装置１により、４台のプラグイン型車両１９の蓄電器２３を所定の充電状態まで順に効率的に急速充電することが可能となる。

＜第２の実施の形態＞
図５は、第２の実施の形態の急速充電装置を示す概念図である。図５には、図１及び図２に示した実施の形態の部材と同じ部材には、図１及び図２に付した符号の数に１００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。

第２の実施の形態では、急速充電装置１０１に、連携ケーブル１２５で接続された１以上のプラグステーション１２７（具体的には、２台のプラグステーション１２７）が備えられている。各プラグステーション１２７には、通信部１１３及び複数の電源プラグ１１７´（具体的には、４つの電源プラグ）が備えられている。連携ケーブル１２５は、急速充電装置本体１０３の指令発生部１１１と接続された通信線と、電力供給切換回路１１５から延びる給電線が束になって構成されている。プラグステーション１２７のそれぞれは、急速充電装置１０１が設置されている場所とは別の、４台分のプラグイン型車両が駐車可能な駐車場の中央部に設置されている。

第２の実施の形態では、急速充電装置本体１０３内に備えられた指令発生部１１１は、連携ケーブル１２５を介して、１以上のプラグステーション１２７の通信部１１３からも蓄電情報を入手し、複数の電源プラグ１１７及び１以上のプラグステーションの複数の電源プラグ１１７´の中から１つの電源プラグに直流電力を供給することを選択する選択指令を出力するように構成されている。このように複数の電源プラグを備えた１以上のプラグステーションを備えるようにすることにより、１台の急速充電装置１０１でさらに多くのプラグイン型車両１１９を電源プラグ１１７に同時に接続し、蓄電器１２３を順に効率的に急速充電することが可能となる。

＜第３の実施の形態＞
図６乃至図８は、第３の実施の形態の急速充電装置を示す図である。図６は、第３の実施の形態の急速充電装置２０１を示すブロック図であり、図７は、第３の実施の形態の急速充電装置２０１による充電制御を示すフローチャートであり、図８は、４台のプラグイン型車両が電源プラグ２１７に接続されている場合を想定した充電の充電時間と各車両の蓄電器の充電量の関係を示す図である。図６乃至図８には、図１乃至図４に示した実施の形態の部材と同じ部材には、図１乃至図４に付した符号の数に２００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。

［急速充電装置の構成］
第３の実施の形態の急速充電装置２０１では、電源制御部２０９は、指令発生部２１１とは独立して直流電源部を制御して直流電力を出力するように構成されている。また、各電源プラグ２１７ごとに直流電源部２０７から出力される直流電力を充電用の直流電力に変換する直流変換器（例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ）２２９と、指令発生部２１１から出力される制御指令に応じて直流変換器を制御する直流変換器制御部２３１がさらに設けられている。各直流変換器２２９と、直流変換器制御部２３１は、Ｃ接続線により接続されている。電力供給切換回路２１５は、選択指令に応じて選択された直流変換器に直流電源から出力される直流電力を供給し、選択終了指令により直流変換器への直流電力の供給を停止する。

［急速充電装置による充電制御］
第３の実施の形態では、第１の実施の形態とステップＳＴ２０５以降の制御が異なる。急速充電装置２０１では、所定の充電状態になったことが確認されると、指令発生部２１１は、急速充電よりも緩やかな緩和充電により蓄電器２２３を満充電状態まで充電することを指令する制御指令を直流変換器制御部２３１に出力し、プラグイン型車両２１９からの指令により緩和充電を開始する（ステップＳＴ２０６）。その後、さらに他の電源プラグ２１７に接続されている車両があるか否かを判定する（ステップＳＴ２０７）。他の電源プラグ２１７に車両が接続されている場合には、指令発生部２１１は、ステップＳＴ２０２に戻って、第１の実施の形態と同様の方法で急速充電を行う車両を決定する（ステップＳＴ２０２）。急速充電を行う車両が決定されると、再度別の１台の直流変換器２２９を選択する新たな選択指令を電力供給切換回路２１５に出力し、且つ、その直流変換器２２９を制御するための新たな制御指令を直流変換器制御部２３１に出力し、直流変換器２２９からの給電が開始される（ステップＳＴ２０３）。このようにして、充電されていない車両がなくなるまで、ステップＳＴ２０２からステップＳＴ２０７までが繰り返される。なお、直流電源部２０７からの直流電力の一部が緩和充電に使用されている際の急速充電は、１台のみを急速充電している場合よりも電力量が少なくなるため、所定の充電状態に至るまでの充電時間は、１台のみを充電している場合に比べると延びることになる。

緩和充電が行われている蓄電器２２３については、蓄電情報から充電満了状態であることが検知されると、指令発生部２１１から、電力供給切換回路２１５に対して、直流変換器２２９への直流電力の供給を停止する選択終了指令が出力される（ステップＳＴ２０８）。

図８は、複数の電源プラグの例として、４つの電源プラグ２１７を有する第３の実施の形態の急速充電装置２０１に４台のプラグイン型車両２１９が接続されていた場合の充電時間と各車両の蓄電器２２３の充電量を示している。また、図９は、同条件の際の、充電時間と各電源プラグから出力される電力値の関係を示している。図８に示すように、１プラグ目の開始点で充電が開始され、充電容量が所定の充電状態として設定されている８０％に達したところで１プラグ目の充電が緩和充電に切り替わり、この直後に２プラグ目の急速充電が開始されている。２プラグ目の急速充電の間も１プラグ目では緩和充電が行われている。２プラグ目の充電容量が所定の充電状態として設定されている８０％に達したところで２プラグ目の充電も緩和充電に切り替わり、直後に３プラグ目の急速充電が開始している。３プラグ目の急速充電の間は、１プラグ目及び２プラグ目で緩和充電が行われている。同様にして、４プラグ目まで充電が行われる。

このようにして、第３の実施の形態では、１台の急速充電装置２０１により、４台のプラグイン型車両２１９の蓄電器２２３を順に効率的に急速充電するだけでなく、急速充電後に満充電まで充電を行う緩和充電に切り替える制御を行えるようにして、満充電状態まで充電することを可能にしている。

なお、図９に示すように、１プラグ目の電力値は、急速充電開始後、急速充電終了時まで減少しているのに対して、２プラグ目の電力値は、急速充電開始直後から上昇してから減少に転じて急速充電が終了している。これは、２プラグ目の急速充電開始時点では、１プラグ目の緩和充電が行われており、１プラグ目に対する出力が低下するにしたがい、その余力分を２プラグ目の方に振り分けるように制御しているため、２プラグ目の方の電力値が上昇するためである。３プラグ目、４プラグ目についても同様である。このように、充電が進むことによって生じる余力分を、定格出力の範囲内で他の電源プラグへの充電に振り分けるように制御することにより、出力全体を無駄なく利用し、複数の電源プラグ２１７に接続されている複数のプラグイン型車両２１９の蓄電器２２３のそれぞれの充電時間を短縮し、また、複数のプラグイン型車両２１９の蓄電器２２３全体としての充電時間も短縮することが可能である。

なお利用者の選択により、急速充電だけで充電を終了し、緩和充電を実施しないような制御を行うようにしてもよいのは勿論である。

＜第４の実施の形態＞
［２つの電源プラグを有する急速充電装置の構成］
図１０乃至図１３は、第４の実施の形態の急速充電装置を示す図である。第４の実施の形態は、本発明を、特に、２つの電源プラグを有する急速充電装置に適用した例を示している。図１０は、駐車スペースに設置された２つの電源プラグを有する急速充電装置を示す図であり、図１１は、２つの電源プラグを有する急速充電装置の構成を示す内部を透視した状態で示した概要図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図である。なお、図１１（Ａ）（Ｂ）では、説明の便宜上、各機器を接続しているケーブル類の図示は省略してある。図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、ハウジングの上部エリアに収納されているユニット構造体を構成する第１〜第３のユニットを示す図である。図１３は、表示装置の表示ディスプレイに表示される表示画面の例を示す図である。図１０乃至図１３には、図１乃至図４に示した実施の形態の部材と同じ部材には、図１乃至図４に付した符号の数に３００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。

図１０に示すように、２つの電源プラグを有する急速充電装置３０１は、並んで配置された駐車スペースＰＳ１，ＰＳ２の間に配置することが想定されている。プラグイン型車両のプラグインコネクタ３２１を急速充電装置３０１に向けて駐車スペースＰＳ１，ＰＳ２に駐車することで、１台の急速充電装置３０１で２台のプラグイン型車両の充電が可能である。

図１１（Ａ）は、２つの電源プラグを有する急速充電装置３０１の正面図であり、（Ｂ）は右側面図である。急速充電装置３０１は、ハウジング３３３を備えている。ハウジング３３３は、前方パネル３３５と、背面パネル３３７と、２つの側方パネル３３９，３４１と、天井パネル３４３と、図示しない底板とを有した直方体形状を有している。なお底板は、無い場合もある。前方パネル３３５は、開閉扉構造になっており、内部の保守・点検の際に、開閉が可能に構成されている。前方パネル３３５には、表示装置３４５を構成する表示ディスプレイ３４７を備えている。また、表示ディスプレイ３４７の下方には、利用者が操作する充電開始ボタン３４９ａ及び停止ボタン３４９ｂを備えている。側方パネル３３９からは接続部３１４Ａを介して給電ケーブル３１６Ａを有する第１の電源プラグ３１７Ａが、側方パネル３４１からは接続部３１４Ｂを介して給電ケーブル３１６Ｂを有する第２の電源プラグ３１７Ｂが延び出ている。充電を行っていない待機状態では、第１の電源プラグ３１７Ａは側方パネル３３９に設けられたプラグホルダ３１８Ａに、第２の電源プラグ３１７は側方パネル３４１に設けられたプラグホルダ３１８Ｂに保持されている。なお、接続部３１４Ａ及び３１４Ｂ、並びに、プラグホルダ３１８Ａ及び３１８Ｂは、側方パネル３３９，３４１に取り外し可能に固定されているため、メンテナンスが必要な場合には、取り外して交換が可能に構成されている。

ハウジング３３３の内部は、仕切板３５１によって、上部エリア３５３と、下部エリア３５５とに分けられている。下部エリア３５５には、直流電源部３０７を構成する受電部３５７と、電源部３５９が収納されている。受電部３５７は、商用電源から交流電力を受電し変圧して電源部３５９へ送り、電源部３５９は、受電部３５７から送られてきた交流電力を直流電力に変換する。なお、図１１においては、受電部３５７及び電源部３５９はブロックとして示してあるが、実際には、フレーム部材に複数の部品が実装された構造を有するものである。

上部エリア３５３には、第１〜第３のユニット３６１，３６３，３６５に実装された、電源制御部３０９、指令発生部３１１及び電力供給切換回路３１５が収納されている。より具体的には、図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１のユニット３６１には、電力供給切換回路３１５を構成するパワーリレー３１５Ａと、直流電源部３０７のノイズを低減するノイズ低減部３６７（直流リアクトル３６７Ａ及びノイズフィルタ３６７Ｂ）と、指令発生部３１１を過電流から保護する過電流保護部３６８が配置されている。第２のユニット３６３には、電源制御部３０９の機能も果たす指令発生部３１１と、直流電源部３０７の地絡を監視する直流地絡検出部３６９と、プラグイン型車両と通信部の接続切り換えを行う制御リレー３７１と、指令発生部３１１に電力を供給する直流制御電源３７３とが配置されている。第３のユニット３６５には、指令発生部３１１及び表示装置３４５を制御する組込コンピュータ３７５と、パワーリレー３１５Ａの切り換えを補助する補助リレー３１５Ｂと、組込コンピュータ３７５によって制御され、パワーリレー３１５Ａ、制御リレー３７１及び補助リレー３１５Ｂのオン・オフを実行するＩ／Ｏコントローラ３７７とが配置されている。その上で、第１〜第３のユニット３６１，３６３，３６５は、フレーム部材３７９に実装され、ユニット構造体３８１が構成されており、急速充電装置３０１の背面側から順番に第１のユニット３６１、第２のユニット３６３、第３のユニット３６５が並ぶように収納されている。すなわち、上部エリア３５３に収納した状態で、組込コンピュータ３７５が配置された第３のユニット３６５が前面パネル３３５と対向する位置に配置されているため、保守・点検が容易になっている。また、パワーリレー３１５Ａの配置位置が背面パネル３３７寄りの位置になるため、図１１（Ｂ）に示すように、第１の電源プラグ３１７Ａ及び第２の電源プラグ３１７Ｂが延び出る位置（接続部３１４Ａ及び接続部３１４Ｂの位置）は、側方パネル３３９，３４１の背面パネル３３７寄りの位置になる。そのため、側方パネル３３９の前方パネル３３５寄りの位置にスペースが確保でき、排気用の電動ファン３８３を取り付けることが可能になっている。

ユニット構造体３８１の構成は、急速充電装置３０１の組み立ての際にも有利なものである。すなわち、第１のユニット３６１に配置した直流リアクトルを含むノイズ低減部３６７やパワーリレー３１５Ａは、他の部材に比べて重量の重い部材であるため、ハウジング３３３の背面パネル３３７を下にして倒した状態で、第１のユニット３６１を最下段にしてフレーム部材３７９を利用してその上に第２及び第３のユニット３６３，３６５を組み上げて、ユニット構造体３８１を上部エリア３５３に組み込むようにすることができる。そのため、フレーム部材３７９は必要以上に高い強度のものを使用する必要がなく、軽量なフレーム部材３７９を用いることができ、また、急速充電装置の組み立て作業が容易になる。

［表示装置の表示］
本実施の形態の表示装置３４５の表示ディスプレイ３４７は、タッチパネル式の液晶ディスプレイであり、第１の電源プラグ３１７Ａ寄りの表示領域３４７Ａと、第２の電源プラグ３１７Ｂ寄りの表示領域３４７Ｂとを有している。なお、図１３において表示ディスプレイ３４７に記載した破線は表示領域３４７Ａ，３４７Ｂの説明の便宜上記載したものであり、実際の表示ディスプレイ３４７には表示されていない。

第１の実施の形態の図３と同様の充電フローにしたがって、表示装置３４５には、次のように画面表示がなされる。

第４の実施の形態では、急速充電装置３０１は、利用者がプラグイン型車両３１９を第１の電源プラグ３１７Ａまたは第２の電源プラグ３１７Ｂの少なくとも一方に接続するまで待機状態にあり（ステップＳＴ１）、車両が接続されると、表示ディスプレイ３４７には、表示画面Ｄ１が表示される。タッチパネルを使用して接続した電源プラグが選択されると、充電する車両が決定され（ステップＳＴ２）、選択された側の表示領域の表示が強調された表示画面が表示される。例えば、表示画面Ｄ１において「左プラグ」が押された場合、表示領域３４７Ａに強調表示された三角形状の矢印が表示される表示画面Ｄ２に遷移する。表示画面Ｄ１において「右プラグ」が押された場合、表示領域３４７Ｂに強調表示された三角形状の矢印が表示される表示画面Ｄ２´に遷移する。この状態で、充電開始ボタン３４９ａが押し下げられると、充電が開始され（ステップＳＴ３）、充電中は、表示ディスプレイ３４７には、表示画面Ｄ３（または表示画面Ｄ３´）が表示される。表示画面Ｄ３は、第１の電源プラグ３１７Ａの側で充電が行われている状態であり、この場合には、表示領域３４７Ａに充電中であることを示す強調表示された三角形状の矢印が表示され、且つ、表示領域３４７Ｂには、次の充電を予約するための「予約」の文字が表示されている。表示画面Ｄ３´は、第２の電源プラグ３１７Ｂの側で充電が行われている状態であり、この場合には、表示領域３４７Ｂに充電中であることを示す強調表示された三角形状の矢印が表示され、且つ、表示領域３４７Ａには、次の充電を予約するための「予約」の文字が表示されている。

所定の充電状態になったことが検知されると、指令発生部３１１は、電力供給切換回路３１５に対して、選択終了指令を出力する（ステップＳＴ５）。これにより、１台目のプラグイン型車両３１９の充電が完了する。本実施の形態では、表示画面Ｄ３（または表示画面Ｄ３´）において、「予約」が押されていた場合には、ステップＳＴ２に戻る（ステップＳＴ６）。この場合には、充電開始ボタン３４９ａの押し下げを要することなく次の充電が開始され、表示画面は、表示画面Ｄ３と表示画面Ｄ３´の間を遷移することになる。そして、「予約」が押されることなく充電が完了した場合には、全ての充電が完了したと判断され、表示画面には、表示画面Ｄ４が表示され、充電が完了したことが報知される。

なお、第４の実施の形態の急速充電装置においても、第３の実施の形態と同様、急速充電の後に緩和充電を実行するような充電制御を行うように構成してもよいのはもちろんである。

以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で変更が可能であるのは勿論である。

本発明によれば、急速充電装置に複数の電源プラグを備え、２以上のプラグイン型車両の蓄電器を充電する場合に、選択規則に従って１つの電源プラグを選択し、満充電状態よりも少ない充電状態まで急速充電することで、急速充電装置の稼働率を上げることができる。また、特に２つの電源プラグを有する急速充電装置において、小型で省スペースでありながら、保守・点検が容易な急速充電装置を提供するできる。さらに、電源プラグの引き回しがしやすく、また、電源プラグが充電中であるか否かがわかりやすい急速充電装置を提供できる。

１ 急速充電装置
３ 急速充電装置本体
５ プラグ分割ユニット
７ 直流電源部
９ 電源制御部
１１ 指令発生部
１３ 通信部
１５ 電力供給切換回路
１７ 電源プラグ
１９ プラグイン型車両
２１ プラグインコネクタ
２３ 蓄電器

Claims (8)

1. プラグイン型車両に搭載された蓄電器を急速充電するための急速充電装置であって、
   受電部及び直流電源部と、
   前記直流電源部を制御指令に応じて制御する電源制御部と、
   前記プラグイン型車両のプラグインコネクタに接続されて、前記電源制御部によって制御された前記直流電源部から出力される直流電力を前記プラグイン型車両の前記蓄電器に供給する２つの電源プラグと、
   少なくとも前記プラグイン型車両との間で通信を行って前記蓄電器の蓄電情報を入手する通信部と、
   前記通信部から入手した前記蓄電情報に基づいて選択指令及び選択終了指令と前記制御指令とを出力する指令発生部と、
   前記選択指令に応じて選択された前記電源プラグに前記直流電力を供給し、前記選択終了指令により前記電源プラグへの前記直流電力の供給を停止する電力供給切換回路と、
   表示ディスプレイに少なくとも運転状態を表示する表示装置と、
   少なくとも、前記直流電源部、前記電源制御部、前記指令発生部及び前記電力供給切換回路が収納されるハウジングとを備え、
   前記指令発生部は、前記２つの電源プラグが２台の前記プラグイン型車両の前記プラグインコネクタにそれぞれ接続されているときには、予め定めた選択規則に従って１つの前記電源プラグを選択する前記選択指令を発生し、その後、前記蓄電器を満充電状態まで充電せずに、前記満充電状態よりも少ない所定の充電状態まで前記蓄電器を急速充電するように前記制御指令を発生するように構成され、
   前記ハウジングの内部は、前記受電部及び前記直流電源部が収納される下部エリアと前記電源制御部、前記指令発生部及び前記電力供給切換回路が収納される上部エリアとに分けられており、しかも前記ハウジングは前記２つの電源プラグがそれぞれ別個に延び出る２つの側方パネルと、前記表示装置が装着される前方パネルと、前記前方パネルと対向する背面パネルと、天井パネルとを少なくとも備えており、さらに前記前方パネルは、保守点検の際に前記上部エリア内に作業者が手を入れることを許容する構造を有しており、
   前記上部エリアには、少なくとも前記電力供給切換回路を含む第１のユニットと、少なくとも前記電源制御部及び前記指令発生部を含む第２のユニットと、少なくとも前記指令発生部及び前記表示装置を制御する組込コンピュータを含む第３のユニットとが、前記背面側から順番に前記第１のユニット、前記第２のユニット、前記第３のユニットが並ぶように収納されていることを特徴とする急速充電装置。
2. 前記第１のユニットには、前記直流電源部のノイズを低減する直流リアクトルを含むノイズ低減部が含まれており、
   前記第２のユニットには、少なくとも、前記直流電源部の地絡を監視する直流地絡検出部と、前記プラグイン型車両と前記通信部の接続切り換えを行う制御リレーと、前記電源制御部の制御用電力を供給する直流制御電源とが配置されており、
   前記第３のユニットには、前記電力供給切換回路に含まれるパワーリレーの切り換えを補助する補助リレーと、前記組込コンピュータによって制御され、前記パワーリレー、前記制御リレー及び前記補助リレーのオン・オフを実行するＩ／Ｏコントローラとが配置されている請求項１に記載の急速充電装置。
3. 前記２つの電源プラグは、前記側方パネルの前記背面パネル寄りの位置から延び出ており、
   前記側方パネルの前記前方パネル寄りの位置には、排気用の電動ファンが備えられている請求項１または２に記載の急速充電装置。
4. 前記表示装置の前記表示ディスプレイは、前記一方の電源プラグ寄りの第１の表示領域と、前記他方の電源プラグ寄りの第２の表示領域とを有しており、
   前記表示装置は、前記一方の電源プラグを用いて充電を行っている間は、前記第１の表示領域に、充電中であることを示す充電表示を表示し、且つ、前記第２の表示領域に、次の充電を予約するための予約表示を表示する請求項１に記載の急速充電装置。
5. プラグイン型車両に搭載された蓄電器を急速充電するための急速充電装置であって、
   直流電源部と、
   前記直流電源部を制御指令に応じて制御する電源制御部と、
   前記プラグイン型車両のプラグインコネクタに接続されて、前記電源制御部によって制御された前記直流電源部から出力される直流電力を複数の前記プラグイン型車両の前記蓄電器にそれぞれ供給する複数の電源プラグと、
   少なくとも前記プラグイン型車両との間で通信を行って前記蓄電器の蓄電情報を入手する通信部と、
   前記通信部から入手した前記蓄電情報に基づいて選択指令及び選択終了指令と前記制御指令とを出力する指令発生部と、
   前記選択指令に応じて選択された前記電源プラグに前記直流電力を供給し、前記選択終了指令により前記電源プラグへの前記直流電力の供給を停止する電力供給切換回路とを備え、
   前記指令発生部は、２以上の前記電源プラグが２以上の前記プラグイン型車両の前記プラグインコネクタにそれぞれ接続されているときには、予め定めた選択規則に従って１つの前記電源プラグを選択する前記選択指令を発生し、その後、前記蓄電器を満充電状態まで充電せずに、前記満充電状態よりも少ない所定の充電状態まで前記蓄電器を急速充電するように前記制御指令を発生することを特徴とする急速充電装置。
6. 前記指令発生部は、前記充電状態が前記所定の充電状態に達すると前記選択終了指令を出力し、その後前記選択規則に従って再度１つの前記電源プラグに前記直流電力を供給することを選択する前記選択指令を前記電力供給切換回路に出力することを特徴とする請求項１または５に記載の急速充電装置。
7. 前記急速充電装置は、前記通信部及び前記複数の電源プラグを備えた１以上のプラグステーションを備えており、
   前記指令発生部は、前記１以上のプラグステーションの前記通信部からも前記蓄電情報を入手し、前記複数の電源プラグ及び前記１以上のプラグステーションの前記複数の電源プラグの中から１つの前記電源プラグに前記直流電力を供給することを選択する前記選択指令を出力する請求項１または５に記載の急速充電装置。
8. プラグイン型車両に搭載された蓄電器を急速充電するための急速充電装置であって、
   直流電源部と、
   前記直流電源部を制御する電源制御部と、
   前記プラグイン型車両のプラグインコネクタに接続されて、充電用の直流電力を複数の前記プラグイン型車両の前記蓄電器にそれぞれ供給する複数の電源プラグと、
   少なくとも前記プラグイン型車両との間で通信を行って前記蓄電器の蓄電情報を入手する通信部と、
   前記通信部から入手した前記蓄電情報に基づいて選択指令と選択終了指令と制御指令とを出力する指令発生部と、
   複数の電源プラグごとに設けられて前記直流電源部から出力される前記直流電力を前記充電用の直流電力に変換する複数の直流変換器と、
   前記制御指令に応じて前記複数の直流変換器を制御する直流変換器制御部と、
   前記選択指令に応じて選択された前記直流変換器に前記直流電源部から出力される前記直流電力を供給し、前記選択終了指令により前記直流変換器への前記直流電力の供給を停止する電力供給切換回路とを備え、
   前記指令発生部は、２以上の前記電源プラグが２以上の前記プラグイン型車両の前記プラグインコネクタにそれぞれ接続されているときには、予め定めた選択規則に従って１つの前記直流変換器を選択する前記選択指令を前記電力供給切換回路に出力し、しかも選択された１台の前記直流変換器が前記蓄電器を満充電状態まで充電せずに前記満充電状態よりも少ない所定の充電状態まで前記蓄電器を急速充電し、その後前記急速充電よりも緩やかな緩和充電により前記蓄電器を満充電状態まで充電することを指令する前記制御指令を前記直流変換器制御部に出力し、前記１台の前記直流変換器が前記急速充電から前記緩和充電に変わると、前記選択規則に従って再度別の１台の前記直流変換器を選択する新たな選択指令を前記電力供給切換回路に出力し且つ前記別の１台の直流変換器を制御するための新たな前記制御指令を前記直流変換器制御部に出力し、前記１台の直流変換器が前記緩和充電を完了すると前記１台の直流変換器への前記直流電力の供給を停止する前記選択終了指令を前記電力供給切換回路に出力するように構成されていることを特徴とする急速充電装置。

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