JP2016039757A - 充電車両用接地システム - Google Patents

Abstract

【課題】充電車両や充電器に落雷があった場合でも、雷サージに起因する過電流・過電圧による影響を低減させる充電車両用接地システムを提供する。【解決手段】充電器１１から充電ケーブル１１ａを介して充電される充電車両１００を接地するための充電車両用接地システムにおいて、大地２００に敷設された接地電極１２と、 停車中の充電車両１００と電気的に接続される車止め１４，リフト板１６ａ，導体１８、または導電性の建築構造物等からなる接続体と、を備え、接地電極１２と前記接続体とを電気的に接続する。また、充電器１１を接地電極１２に接続することにより、充電器１１と前記接続体に接続された充電車両１００とを、接地電極１２を介して等電位に保つ。【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車（ＥＶ）等の車両や充電器を落雷から保護するための充電車両用接地システムに関する。

電気自動車やプラグインハイブリッドカーのように、電気を主なエネルギー源とする自動車の普及を図るには、これらの車両（以下、充電車両という）に搭載された蓄電池を充電する充電施設が不可欠である。
この充電施設としては、例えば、ショッピングセンター、既存のガソリンスタンド、高速道路のサービスエリア、各種公共施設等に設置される充電ステーションが検討されており、これらの充電ステーションにおいて、急速充電器により比較的短時間で充電することが想定されている。

図５は、従来の充電ステーションの説明図である。この充電ステーションは、一般的には、コンクリートの基礎である大地２００の表面に構築されている。
充電ステーションには、急速充電器である充電器３０１が設けられており、充電ケーブル３０１ａの充電プラグが、停車した充電車両１００の充電口に接続され、充電が行われる。

この充電ステーションでは、落雷対策が施されており、充電器３０１は、Ｃ種接地工事により、充電器用接地線３０３を介して接地電極３０２に接続されている。これにより、仮に充電器３０１に落雷があったとしても、充電器用接地線３０３及び接地電極３０２を介して、雷サージ電流が大地２００に流れるようになっている。

図５に示したように充電器を接地する従来技術は、特許文献１（特開２０１１−２１０８１０号公報）に開示されている。
この特許文献１では、充電器に相当する充電スタンドが、ビル内に設置された各種センサの親機と共に設置されている。

一方、電気自動車等の充電車両ではなくガソリン自動車用の給油施設において、車両を接地する技術が、例えば特許文献２（特開２００８−１３７４６３号公報）に開示されている。この特許文献２では、可動式車止め部材に接地部材が設けられ、この接地部材が車両の後輪と接触して接地されるようになっている。

特開２０１１−２１０８１０号公報（図１） 特開２００８−１３７４６３号公報（図１）

図５に示した充電ステーションでは、充電器３０１が接地されており、充電車両１００の急速充電中に充電器３０１に落雷した場合でも、接地線３０３及び接地電極３０２により雷サージ電流を大地２００に逃がして充電器３０１の損傷を回避することができる。
しかしながら、通常、充電車両１００は非接地である。このため、充電車両１００に落雷した場合には、充電車両１００から充電ケーブル３０１ａを介して充電器３０１側に雷サージ電流が流れ、あるいは、雷サージ電流が充電車両１００から大地２００に直接流れることにより、充電車両１００内の電気・電子機器やタイヤ等を損傷するおそれがある。

更に、充電器３０１に落雷した際にその接地電位が上昇すると、充電器３０１と充電車両１００との間の電位差が大きくなり、この電位差による過電流が充電ケーブル３０１ａを介して充電車両１００に流入し、充電車両１００を損傷することがある。このような事態は、充電車両１００への落雷時に、充電車両１００側の接地電位の上昇による過電流が充電ケーブル３０１ａを介して充電器３０１側に流入する場合にも起こり得るものである。

上述した落雷時の被害は、特許文献１のように、単に充電器を接地したシステムでは回避することができない。
また、特許文献２に記載された車両の接地技術は、静電気により発生した火花がガソリンに引火するのを防止するためのものであり、雷サージによる車両や充電器の被害を想定したものではない。

そこで、本発明の解決課題は、充電車両や充電器への落雷に起因する過電流・過電圧から充電車両及び充電器の損傷を防止するようにした充電車両用接地システム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に係る発明は、充電器から充電ケーブルを介して充電される充電車両を接地するための充電車両用接地システムにおいて、
大地に敷設された接地電極と、停車中の前記充電車両と電気的に接続される接続体と、を備え、前記接地電極と前記接続体とを電気的に接続したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載した充電車両用接地システムにおいて、前記充電器を前記接地電極に接続することにより、前記充電器と、前記接続体に電気的に接続された前記充電車両とを、前記接地電極を解して等電位に保つことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載した充電車両用接地システムにおいて、前記接地電極が、メッシュ状電極、板状電極、棒状電極またはワイヤ状電極であることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載した充電車両用接地システムにおいて、前記接続体が、導電性を有する車止め、導電性を有するリフト板、または、導電性を有する板状部材，棒状部材，線状部材、あるいは、導電性を有する建築構造物であることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載した充電車両用接地システムにおいて、前記充電車両を覆う導電性の屋根と、前記屋根を支持する導電性の支柱と、を備え、前記支柱と前記接地電極とを電気的に接続したことを特徴とする。

本発明によれば、充電車両や充電器への落雷に起因する過電流・過電圧を大地に逃がして充電車両や充電器の損傷を防止することができる。特に、充電車両と充電器とをメッシュ状電極等の接地電極によって等電位化することにより、充電ケーブルを介して過電流が流れるのを防止し、充電器及び充電車両を一層確実に保護することができる。

本発明の第１形態に係る充電車両用接地システムの構成図である。 本発明の第２形態に係る充電車両用接地システムの構成図である。 本発明の第３形態に係る充電車両用接地システムの構成図である。 本発明の第４形態に係る充電車両用接地システムの構成図である。 従来の充電ステーションの説明図である。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示す構成図であり、充電ステーションにおける充電車両用接地システム１の全体的な構成を示している。

図１において、大地２００の表面に設置された充電器１１には、図示されていない電力系統から充電用電力が供給されている。この充電器１１に備えられた充電ケーブル１１ａは、車両停止位置に停車した充電車両１００の充電口に接続され、充電車両１００内の蓄電池を充電するようになっている。
なお、充電車両１００の充電口の配置は、図示例に何ら限定されないことは言うまでもない。

また、車両停止位置には、充電車両１００のタイヤに接触する車止め１４が配置されている。この車止め１４は、請求項における接続体に相当しており、金属や導電性ゴムなどの導電性材料によって形成されている。

充電器１１及び充電車両１００の直下の大地２００には、広範囲にわたって接地電極１２が埋設されている。接地電極１２としては、メッシュ状電極、板状電極、棒状電極、または、ワイヤ状電極など、各種の形態の電極を用いることができる。例えば、コンクリート基礎のメッシュ状の配筋を接地材料としてコンクリートを打設すれば、大地２００と一体化されたメッシュ状電極を容易かつ低コストにて施工することが可能である。

接地電極１２と充電器１１とは充電器用接地線１３により、接地電極１２と車止め１４とは車止め用接地線１５により、それぞれ接続されている。
なお、接地電極１２は、充電ステーションに設置される他の各種機器の接地にも使用することができる。

上記のように構成された充電車両用接地システム１において、充電車両１００の充電中に充電器１１に落雷した場合、雷サージ電流は充電器用接地線１３及び接地電極１２を介して大地２００に流れる。また、充電車両１００に落雷した場合には、車体とほぼ導通状態にある車止め１４を介して、雷サージ電流が車止め用接地線１５及び接地電極１２から大地２００に流れる。
このため、充電器１１の内部機器や充電車両１００内の電気・電子機器、タイヤ等が雷サージ電流により損傷するのを防止することができる。

更に、充電器１１または充電車両１００に落雷した際に、落雷地点の直下の接地電位が上昇したとしても、充電器１１と充電車両１００とは、各接地線１３，１５、接地電極１２、車止め１４を介して等電位化されているため、充電器１１と充電車両１００との間に電位差が発生することはない。従って、充電ケーブル１１ａを介して充電器１１と充電車両１００との間に過電流が流れるおそれはなく、充電器１１及び充電車両１００を落雷事故から一層確実に保護することができる。
なお、導電性の車止め１４は、充電車両１００に帯電した静電気を大地２００に逃がす効果もある。

次に、本発明の第２実施形態について、図２を参照しつつ説明する。第１実施形態と同一の機能を有するものについては同一の参照符号を付して説明を省略し、以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図２において、本実施形態の充電車両用接地システム２は、充電器１１、接地電極１２、充電器用接地線１３、車止め１４、リフト板１６ａを有するリフト１６、リフト板用接地線１７を備えている。第１実施形態と比較すると、図１における車止め用接地線１５を除去し、代わりにリフト１６及びリフト板用接地線１７を設けた点が相違している。なお、車止め１４を導電性材料により形成し、この車止め１４を第１実施形態と同様に接地電極１２に接続しても良い。

リフト１６は、モータの回転力によりリフト板１６ａの端部を回転させ、リフト板１６ａを起倒させるものである。このリフト板１６ａは、請求項における接続体に相当しており、金属や導電性ゴムなどの導電性材料によって形成されている。
例えば、充電車両１００への充電時にリフト板１６ａを起こして先端部分を上昇させると、その先端部分が充電車両１００の車体底部やタイヤ等に接触し、充電車両１００と電気的に接続された状態となる。
なお、リフト１６としては、モータ以外の駆動手段（例えば、空圧や油圧で作動するシリンダなど）によりリフト板１６ａを上下に昇降させ、その上昇時に充電車両１００と電気的に接続されるような機構であっても良い。

上記のリフト１６は、充電車両１００の車高やタイヤの径に差があってもリフト板１６ａを充電車両１００に確実に接触させることができ、特に、リフト板１６ａを比較的柔らかい導電性ゴムにより形成すれば、充電車両１００に傷を付けるおそれもない。
充電車両１００への充電が終了したら、リフト板１６ａを倒すことにより充電車両１００の後輪に対する規制を解除する。

リフト板１６ａは、リフト板用接地線１７を介して接地電極１２に接続されており、第１実施形態における車止め１４と同様の機能を果たしている。
このため、充電器１１または充電車両１００に落雷したとしても、雷サージ電流が充電器用接地線１３を介して、または、リフト板１６ａからリフト板用接地線１７を介して、接地電極１２経由で大地２００に流れる。これにより、充電器１１の内部機器や充電車両１００内の電気・電子機器、タイヤ等が雷サージ電流により損傷するのを防止することができる。

更に、落雷地点の直下の接地電位が上昇したとしても、充電器１１と充電車両１００とは、各接地線１３，１７、接地電極１２、リフト板１６ａを介して等電位化されている。よって、充電ケーブル１１ａを介して充電器１１と充電車両１００との間に過電流が流れるおそれがないため、充電器１１及び充電車両１００を雷害から確実に保護することができる。

次いで、本発明の第３実施形態について、図３を参照しつつ説明する。
この実施形態の充電車両用接地システム３は、第２実施形態におけるリフト１６及びリフト板用接地線１７に代えて、導体１８及び導体用接地線１９を備えている。
導体１８は、請求項における接続体に相当し、金属や導電性ゴムなどの導電性材料からなる板状の部材であり、コンクリート地面である大地２００に固定されている。この導体１８の端部表面には、車止め１４が配置されている。
なお、タイヤが滑らないように、導体１８の表面には孔や凹凸を設けることが望ましい。また、導体１８は、板状部材のほか、棒状部材，線状部材であっても良い。

この第３実施形態では、導体１８が、第１実施形態における車止め１４や第２実施形態におけるリフト板１６ａと同様の機能を果たしている。
すなわち、充電器１１または充電車両１００への落雷時には、雷サージ電流が充電器用接地線１３を介して、または、導体１８から導体用接地線１９を介して、接地電極１２経由で大地２００に流れるので、充電器１１の内部機器や充電車両１００内の電気・電子機器、タイヤ等の損傷を防止することができる。
また、充電器１１と充電車両１００とは、各接地線１３，１９、接地電極１２、導体１８を介して等電位化されているため、充電ケーブル１１ａを介して充電器１１と充電車両１００との間に過電流が流れるおそれもない。

続いて、本発明の第４実施形態について、図４を参照しつつ説明する。この実施形態に係る充電車両用接地システム４は、図１に示した第１実施形態に、導電性の屋根２０と、屋根２０を支える導電性の支柱２１と、支柱２１を接地電極１２に接続する支柱用接地線２２と、を備えたものである。
この実施形態では、第１実施形態による作用効果に比べ、屋根２０への落雷時に、雷サージ電流を接地電極１２へ流して雷害を防止することができる。
なお、屋根２０、支柱２１及び支柱用接地線２２は、図２の第２実施形態または図３の第３実施形態に追加して接地してもよい。

上記の各実施形態では、請求項における接続体（充電車両１００や充電器１１を接地電極１２によって等電位化するための接続体）として、車止め１４及び車止め用接地線１５、リフト板１６ａ及びリフト板用接地線１７、導体１８及び導体用接地線１９、支柱２１及び支柱用接地線２２等を例示した。
しかしながら、接続体の種類や形状、構造は、上記の例に何ら限定されるものではない。例えば、図４における車止め１４及び車止め用接地線１５の代わりに、充電車両１００を、接地電極１２に接続された導電性の支柱２１に電気的に接続し、または、前記支柱２１に取り付けられた導電性の屋根２０に電気的に接続しても良い。
すなわち、本発明は、充電車両１００を、導電性を有する各種の建築構造物を介して接地電極１２に接続する場合も包含するものである。なお、これらの建築構造物と充電車両１００との間の電気的接続手段としては、導線や導電性のスペーサ等、各種の導体を用いることができる。
更に、図１〜図４に示した接地電極１２に代えて、例えば図４における導電性の支柱２１の地中埋設部分を接地電極として利用しても良い。

本発明に係る充電車両用接地システムは、ショッピングセンター、既存のガソリンスタンド、高速道路のサービスエリア、各種公共施設に設けられた充電ステーションのほか、マンション等の集合住宅やオフィスビルの駐車場などにも設置可能である。また、急速充電器だけでなく、長時間充電を行う普通充電器を備えた充電車両用接地システムにも適用することができる。

１，２，３，４：充電車両用接地システム
１００：充電車両
２００：大地
１１：充電器
１１ａ：充電ケーブル
１２：接地電極
１３：充電器用接地線
１４：車止め
１５：車止め用接地線
１６：リフト
１６ａ：リフト板
１７：リフト板用接地線
１８：導体
１９：導体用接地線
２０：屋根
２１：支柱
２２：支柱用接地線

Claims (5)

1. 充電器から充電ケーブルを介して充電される充電車両を接地するための充電車両用接地システムにおいて、
   大地に敷設された接地電極と、
   停車中の前記充電車両と電気的に接続される接続体と、
   を備え、
   前記接地電極と前記接続体とを電気的に接続したことを特徴とする充電車両用接地システム。
2. 請求項１に記載した充電車両用接地システムにおいて、
   前記充電器を前記接地電極に接続することにより、
   前記充電器と、前記接続体に電気的に接続された前記充電車両とを、前記接地電極を解して等電位に保つことを特徴とする充電車両用接地システム。
3. 請求項１または２に記載した充電車両用接地システムにおいて、
   前記接地電極が、メッシュ状電極、板状電極、棒状電極またはワイヤ状電極であることを特徴とする充電車両用接地システム。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載した充電車両用接地システムにおいて、
   前記接続体が、導電性を有する車止め、導電性を有するリフト板、または、導電性を有する板状部材，棒状部材，線状部材、あるいは、導電性を有する建築構造物であることを特徴とする充電車両用接地システム。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載した充電車両用接地システムにおいて、
   前記充電車両を覆う導電性の屋根と、前記屋根を支持する導電性の支柱と、を備え、
   前記支柱と前記接地電極とを電気的に接続したことを特徴とする充電車両用接地システム。

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