JP2020162395A - 直流給電電動移動体管理システム及び直流給電電動移動体管理方法 - Google Patents

直流給電電動移動体管理システム及び直流給電電動移動体管理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】地域内の直流の給電スポットを利用することができる直流給電電動移動体充電システムを提供する。【解決手段】直流給電電動移動体管理システム１００は、管理されたエリアにおいて、所定電圧を有する直流電源母線ＤＬと、直流電源母線ＤＬから受電して、電動移動体Ｖに直流電力を供給する接続部ＪＬを有する接続装置７０と、を備え、接続部ＪＬに電動移動体Ｖが物理的接続されたときに、電動移動体Ｖに付与されている電動移動体識別情報を取得して、電動移動体識別情報に基づき、電動移動体Ｖが給電対象電動移動体か否かを判定し、給電対象電動移動体と判定されたときに、接続装置７０は直流電源母線ＤＬと電動移動体Ｖとを電気的接続し、電動移動体Ｖの蓄電可能容量に到達するまで、又は、電動移動体Ｖが接続部ＪＬから解列されるまで、接続部ＪＬから電動移動体Ｖに直流電力を供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、直流給電電動移動体充電システム及び直流給電電動移動体管理方法に関する。
ある地域の既設の風力発電設備については、ＦＩＴ（再生可能エネルギーの固定価格買取制度）の契約で定められた２０年間の電力系統への売電期間がまもなく終了する。売電期間終了後の風力発電設備の運用が望まれていた。
化石燃料価格の高騰、環境への配慮、地球温暖化防止などを背景に、大容量の蓄電池を搭載したプラグインハイブリッド電動車両、ピュア電動車両が注目され、その市場が急激に拡大している。この傾向がさらに加速するものと予測されている。
特開２０１６−１０３９７１号公報
しかしながら、電動車両は、所定の位置に配設する、長い充電時間を必要とする普通充電タイプか、短い充電時間で充電可能な急速充電タイプの給電設備を必要とする。特許文献１には、急速充電装置を連系して充電容量を確保することが提案されている。既存の充電装置は、基本的に交流の商用電力系統から充電装置を介して電力供給を受けている。従って、充電環境を改善しようとすると、これらの商用電力系統に充電設備を新たに設置することを要し、大きなコスト負担となっている。
他方、既存の風力発電設備の有効活用を図るため、地域内での自家消費型への電力供給に切り替えて運用することが望まれていた。さらに、地域内には、太陽光発電設備、自家発電設備等が存在している。このため、発明者らは、既存の電動車両の充電方式に限定せず、地域内の発電設備を有効利用した電動移動体の充電方式及びその構成を検討した。
本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、地域内の直流の給電スポットを利用することができる直流給電電動移動体管理システム及び直流給電電動移動体管理方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明の直流給電電動移動体管理システムは、管理されたエリアにおいて、所定電圧を有する直流電源母線と、直流電源母線から受電して、電動移動体に直流電力を供給する接続部を有する接続装置と、を備え、接続部に電動移動体が物理的接続されたときに、電動移動体に付与されている電動移動体識別情報を取得して、電動移動体識別情報に基づき、電動移動体が給電対象電動移動体か否かを判定し、給電対象電動移動体と判定されたときに、接続装置は直流電源母線と電動移動体とを電気的接続し、電動移動体の蓄電可能容量に到達するまで、又は、電動移動体が接続部から解列されるまで、接続部から電動移動体に直流電力を供給することを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。
本発明によれば、電動移動体は、地域内の直流の給電スポットを利用することができる。
本実施形態に係る管理エリアの直流給電電動移動体管理システムの構成を示す図である。 本実施形態に係る電動移動体の構成を示す図である。 本実施形態に係る管理装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る記憶部の固定情報の一例を示す図である。 本実施形態に係る記憶部の変動情報の一例を示す図である。 本実施形態に係る管理装置の課金処理の例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る選択装置及び電気的絶縁装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る管理装置の通常充電モードの処理を示すフローチャートである。 本実施形態に係る管理装置の急速充電モードの処理を示すフローチャートである。 本実施形態に係る電圧補償装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る歩道に設置された太陽光パネルの例を示す図である。 本実施形態に係る接続部の配置構成例を示す図である。 本実施形態に係る接続装置の回路構成例を示す図である。 本実施形態に係る管理エリアの給電スポットの他の構成を示す図である。
本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る管理エリアＡ１の直流給電電動移動体管理システム１００の構成を示す図である。直流給電電動移動体管理システム１００は、特定の管理エリアＡ１に電力を供給する１以上の再生可能エネルギーの風力発電設備である第１発電設備１０と、１以上の再生可能エネルギーの太陽光発電設備である第２発電設備２０と、熱機関を動作させて発電する１以上の第３発電設備３０と、商用電力系統４１の交流系統からの供給設備４０と、第１発電設備１０，第２発電設備２０、第３発電設備３０の余剰電力を蓄電・放電する蓄電設備５０と、直流電源装置の出力部を同一の電力線（直流電源母線ＤＬ）に物理的接続して直流電源母線ＤＬを構成する電源接続装置６０と、電動移動体Ｖを直流電源母線ＤＬに物理的接続する接続装置７０と、管理エリアＡ１への電力供給量を制御する管理装置８０とを含んで構成されている。接続装置７０は、通電用スイッチ７１と接続部ＪＬ（給電スポット）とを含んでいる。
第１発電設備１０は、風力発電機１１からの交流電力を電力変換器１２で所定電圧の直流電力に変換してから直流電源母線ＤＬに接続されている。同様に、第２発電設備２０は、太陽光発電機２１からの直流電力を電力変換器２２で所定電圧の直流電力に変換してから直流電源母線ＤＬに接続されている。第３発電設備３０は、熱機関を動作させて発電する発電機３１の交流電力を電力変換器３２で所定電圧の直流電力に変換してから直流電源母線ＤＬに接続されている。供給設備４０は、商用電力系統４１の交流電力を電力変換器４２で所定電圧の直流電力に変換してから直流電源母線ＤＬに接続されている。蓄電設備５０は、電力蓄電装置５１の直流電力を電力変換器５２で変換してから直流電源母線ＤＬに接続されている。なお、図１においては、供給設備４０は、系統内の電力需要が足りているため直流電源母線ＤＬから遮断されている。
直流給電電動移動体管理システム１００は、さらに、電動移動体Ｖを直流電源母線ＤＬに物理的接続する接続装置７０Ａと、直流電源母線ＤＬと接続装置７０Ａとの間に急速充電用電力変換器６５を備えている。
直流電源母線ＤＬには、接続装置７０，７０Ａを介して、電動移動体Ｖに電力を供給するための１以上の接続部ＪＬ（給電スポット）を有する。電動移動体Ｖは、両端に接続部ＪＣ１，ＪＣ２（図２参照）を有するケーブルＣを介して電力供給を受ける。電動移動体ＶへのケーブルＣが接続されていない状態では、接続装置７０，７０Ａは、遮断されている。なお、接続装置７０の詳細は、図１２、図１３で説明する。
また、直流電源母線ＤＬには、予め定められた位置に電圧低下を補償する電圧補償装置９０を備え、直流電源母線に備えられたすべての接続部ＪＬにおいて所定電圧を供給する。なお、電圧補償装置９０の詳細は、図１０、図１１で説明する。
第３発電設備３０は、例えば、木質ガス化発電機、液化天然ガス発電機、バイオガス発電機、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスエンジン、ケロシンエンジン、ロータリエンジン、ガスタービンによる発電設備等である。木質ガス化発電機は、廃棄する予定の間伐材等を利用して発電するため、直流給電電動移動体管理システム１００において低コスト化が図れるというメリットがある。
第１発電設備１０及び第２発電設備２０の構成は、特に限定されるものではないが、第１発電設備１０及び第２発電設備２０は、再生可能エネルギーを利用した発電機であることが好ましく、第３発電設備３０は、発電コストが安い自家発電機であることが好ましい。
本実施形態では、管理エリア（地域）の既設の風力発電設備がＦＩＴ（再生可能エネルギーの固定価格買取制度）の契約で定められた２０年間の電力系統への売電期間がまもなく終了するため、売電期間終了後の風力発電設備を運用することを図った。風力発電設備、太陽光発電設備の運用を行うことにより、燃料コストを掛けずに地域内へ電力を供給することが可能となる。
また、風力発電設備及び太陽光発電設備における発電量が要求負荷に対して足りなくなった場合に、例えば、木質ガス化発電機において追炊き運転を行って発電出力を上げると共に、電力を追加で供給することができる。
管理装置８０は、接続装置７０を介して電動移動体Ｖが直流電源母線ＤＬに物理的接続されたときに通常充電モードを選択し、電動移動体Ｖに予め付与された電動移動体識別情報を取得して、電動移動体識別情報が直流電源母線ＤＬに電気的接続可能な登録情報と判別したときに電動移動体Ｖに非走行モードを設定し、直流電源母線ＤＬから電動移動体Ｖに必要量の直流電力を供給して電動移動体Ｖに搭載された電力貯蔵装置４（図２参照）を充電し、電動移動体Ｖに必要量の直流電力を供給したときに非走行モードを解除し、直流電源母線ＤＬと電動移動体Ｖとを解列する。
また、管理装置８０は、接続装置７０Ａを介して電動移動体Ｖが急速充電用電力変換器６５に物理的接続されたときに急速充電モードを選択し、電動移動体識別情報を取得して、電動移動体識別情報が急速充電用電力変換器６５に電気的接続可能な登録情報と判別したときに電動移動体Ｖに非走行モードを設定し、急速充電用電力変換器６５を介して、直流電源母線ＤＬから供給するより高圧な大容量の直流電力を電動移動体Ｖに必要量供給して電動移動体Ｖに搭載された電力貯蔵装置４（図２参照）を充電し、電動移動体Ｖに必要量の直流電力を供給したときに非走行モードを解除し、直流電源母線ＤＬと電動移動体Ｖとを解列する。
すなわち、接続部ＪＬに電動移動体Ｖが物理的接続されたときに、電動移動体Ｖに付与されている電動移動体識別情報を取得して、電動移動体識別情報に基づき、電動移動体が給電対象電動移動体か否かを判定し、給電対象電動移動体と判定されたときに、接続装置７０、７０Ａは、直流電源母線ＤＬと電動移動体Ｖとを電気的接続し、電動移動体Ｖの蓄電可能容量に到達するまで、又は、電動移動体が接続部ＪＬから解列されるまで、接続部ＪＬから電動移動体Ｖに直流電力を供給する。
図２は、本実施形態に係る電動移動体Ｖの構成を示す図である。電動移動体Ｖは、電力を供給して駆動用電動装置５を回転駆動させて走行する電動移動体である。電動移動体Ｖは、外部から直流電力を受電する第１の受電接続部Ｊ１と、第１の受電接続部Ｊ１から直流電力を受給して交流電力に変換する第１の電力変換器１と、電力を貯蔵し、駆動用電動装置５を回転駆動するのに必要な電力を供給する電力貯蔵装置４と、電力貯蔵装置４の直流電力を交流電力に変換する第２の電力変換器２と、第２の電力変換器２と第１の電力変換器１及び駆動用電動装置５との中間位置に配設され、第２の電力変換器２に第１の電力変換器１、又は、駆動用電動装置５、の何れかを選択して接続する選択装置３と、選択装置３と第１の電力変換器１との間に配設されている電気的絶縁装置６（図７参照）と、第１の電力変換器１、第２の電力変換器２等を制御する制御装置７とを含んで構成されている。また、電動移動体Ｖは、電力貯蔵装置４に直結する第２の受電接続部Ｊ２を有している。
選択装置３は、電動移動体Ｖが走行時に、駆動用電動装置５を選択して第２の電力変換器２を介して電力貯蔵装置４に接続し、電動移動体Ｖが非走行時に第１の電力変換器１を選択して、第２の電力変換器２を介して電力貯蔵装置４に接続する。
また、選択装置３は、電動移動体Ｖが走行時に、駆動用電動装置５を選択して、電力貯蔵装置４から出力される直流電力を第２の電力変換器２により交流電力に変換して駆動用電動装置５に供給し、電動移動体Ｖが非走行時に、第１の電力変換器１を選択して、準備された直流電力供給装置（本実施形態では、直流給電電動移動体管理システム１００）から受給する直流電力を第１の電力変換器１により変換した交流電力を第２の電力変換器２に供給して直流電力に変換し、電力貯蔵装置４に供給して充電する。
図２の構成をさらに詳細に説明する。電動移動体Ｖは、外部から直流電力を受給する第１の受電接続部Ｊ１と、第１の受電接続部Ｊ１から第１の接続部Ｊ１１を介して受給する、直流電力を交流電力に変換する第１の電力変換器１と、電動移動体Ｖを走行させる駆動用電動装置５を回転駆動する駆動用電力を発生させる電力貯蔵装置４と、電力貯蔵装置４から第１の接続部Ｊ２１を介して、電力貯蔵装置４から供給される直流電力を交流電力に変換する第２の電力変換器２と、第２の電力変換器２の第２の接続部Ｊ２２に、電気的絶縁装置６を介して第１の電力変換器１の第２の接続部Ｊ１２、又は、駆動用電動装置５の接続部Ｊ５、の何れかを選択して接続する選択装置３と、を含んでいる。
電動移動体Ｖは、非走行モードのときに、第１の受電接続部Ｊ１が接続装置７０（第１の接続装置）を介して直流電源母線ＤＬに物理的接続されると、電動移動体識別情報を管理装置８０に送信するとともに、第１の受電接続部Ｊ１と直流電源母線ＤＬとの間で電気的接続が成立してから解列するまでの間、第１の受電接続部Ｊ１を介して直流電源母線ＤＬから受電した直流電力を第１の電力変換器１により交流電力に変換して、第２の電力変換器２に供給し、直流電力に変換して電力貯蔵装置４に供給して充電する。
また、電動移動体Ｖは、非走行モードのときに、第２の受電接続部Ｊ２が接続装置７０Ａ（第２の接続装置）を介して急速充電用電力変換器６５に物理的接続された場合、電動移動体識別情報を管理装置８０に送信するとともに、第２の受電接続部Ｊ２と急速充電用電力変換器６５との間で電気的接続が成立してから解列するまでの間、第２の受電接続部Ｊ２を介して急速充電用電力変換器６５から受電した直流電力を電力貯蔵装置４に供給して充電する。
電動移動体Ｖは、非走行モードが解除されたときに、電力貯蔵装置４から出力される直流電力を第２の電力変換器２に供給して交流電力に変換し、駆動用電動装置５に供給して走行モードに移行する。
また、電動移動体Ｖは、回生ブレーキ装置（図示せず）を備え、走行モードにおいて、電力貯蔵装置４の出力が抑制されたときに、駆動用電動装置５により生じた電力を第２の電力変換器２を介して電力貯蔵装置４に供給して電力貯蔵装置４に充電するとよい。
図３は、本実施形態に係る管理装置８０の構成を示す図である。管理装置８０は、処理部８１、記憶部８２、入力部８３、表示部８４、通信部８５を有する。処理部８１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）であり、接続装置７０，７０Ａを制御する接続装置制御部８１１、電動移動体Ｖの充電のための必要給電時間を算出する電動移動体の必要給電時間算出部８１２、単位時間あたりの必要容量に基づき電源を選択するため電源接続装置６０を制御する電源接続装置制御部８１３、電動移動体Ｖへの課金情報を作成する課金算出部８１４、電動移動体Ｖの移動経路パターン情報を作成する移動経路パターン作成部８１５等を有する。
記憶部８２には、電動移動体Ｖの管理情報である電動移動体管理情報８２１（図４参照）、接続部ＪＬの管理情報である接続部管理情報８２２（図４参照）、通常充電モードと急速充電モードのモード別の単価情報であるモード別単価情報８２３（図４参照）、電動移動体Ｖの充電状態を示す電動移動体充電情報８２６（図５参照）、直流電源の管理情報である直流電源管理情報８２７、電動移動体Ｖの移動経路パターン情報８２８等が記憶されている。
入力部８３は、キーボードやマウス等のコンピュータに指示を入力するための装置であり、プログラム起動等の指示を入力する。表示部８４は、ディスプレイ等であり、管理装置８０による処理の実行状況や実行結果等を表示する。通信部８５は、ネットワーク等を介して、他の装置と各種データやコマンドを交換する。
図４は、本実施形態に係る記憶部８２の固定情報の一例を示す図である。固定情報には、電動移動体管理情報８２１、接続部管理情報８２２、モード別単価情報８２３がある。電動移動体管理情報８２１には、電動移動体管理ＩＤ（電動移動体識別情報）、前記電動移動体識別情報が有効か否かを示す有効可否情報、電動移動体Ｖの電力貯蔵装置４の最大貯蔵量、通常充電モードを許可するか否かを示す通常充電モード可否情報、急速充電モードを許可するか否かを示す急速充電モード可否情報、電動移動体Ｖの所有者情報、その所有者の連絡先等が含まれる。
接続部管理情報８２２には、接続部ＪＬの接続部管理ＩＤ（接続部識別情報）、接続部ＪＬから給電される接続モード種別、接続部ＪＬの設置位置情報（緯度と経度との情報）、設置位置の住所情報、設置日、管理者、連絡先等が含まれる。
モード別単価情報８２３には、時間帯毎（第１時間、第２時間、第３時間）の単位時間単価等が含まれる。例えば、第１時間は、８：００〜１０：００、１４：００〜１８：００であり、第２時間は、１０：００〜１４：００、第３時間は、１８：００〜８：００である。夜間の第３時間は、単価を安くするなど、発電設備の発電実績を考慮して時間帯別の料金が決められている。また、急速充電モードは、通常充電モードより高い料金となる。
図５は、本実施形態に係る記憶部８２の変動情報の一例を示す図である。変動情報には、電動移動体充電情報８２６がある。電動移動体充電情報８２６には、電動移動体管理ＩＤ（電動移動体識別情報）、電動移動体Ｖが接続された日時、接続された接続部管理ＩＤ、接続許可された電動移動体Ｖの現在の電力貯蔵量、通常充電モードか急速充電モードかの接続モード種別、電動移動体の必要給電時間算出部８１２で算出された必要給電時間（＝（最大貯蔵量−現在貯蔵量）／単位時間当たりの給電量）、電動移動体Ｖが解列された日時、解列までに給電した給電時間等が含まれる。
管理装置８０は、電動移動体Ｖが接続部ＪＬに電気的接続されて直流電源母線ＤＬから電動移動体Ｖに直流電力の供給を開始したときに、年月日と時刻とを示す給電開始日時刻情報を接続部識別情報（接続部管理ＩＤ）と電動移動体識別情報（電動移動体管理ＩＤ）とに対応付けて管理し、さらに電気的接続が解列されて対応付けが解除されたときの年月日と時刻とを示す給電終了日時刻情報を接続部識別情報と前記電動移動体識別情報とに対応付けて管理する。これにより、各電動移動体Ｖへの給電状況を把握することができる。
管理装置８０は、給電終了日時刻情報から給電開始日時刻情報を減算して給電時間を算出し、電動移動体識別情報に対応付けた単価情報に給電時間を乗算して電動移動体Ｖに課金するための課金情報を算出する。これにより、電動移動体Ｖの所有者に料金を請求することができる。
管理装置８０は、接続部識別情報と、電動移動体識別情報と、単価情報と、を固定情報として記憶部８２に記憶して管理し（図４参照）、給電開始日時刻情報と、給電終了日時刻情報と、給電時間と、課金情報と、を変動情報（図５参照、図６参照）として記憶部８２に記憶して管理する。これにより、管理装置８０が記憶する各情報を、固定情報、変動情報として管理することができる。
接続部ＪＬは、直流電源母線ＤＬの予め定められた接続部設置位置で直流電源母線ＤＬに物理的接続され、管理装置８０は、接続部設置位置に対応する住所情報を紐づけて記憶部８２に記憶する。これにより、接続部ＪＬの管理およびメンテナンスを含めた保守作業が容易となる。
管理装置８０は、電動移動体識別情報ごとに、直流電源母線ＤＬに電気的接続をしたときの接続部ＪＬの住所情報を、給電開始日時刻情報に紐づけて時系列で移動経路パターン情報８２８として記憶し、電動移動体Ｖが新たに接続部ＪＬを介して直流電源母線ＤＬに電気的接続されたときに移動経路パターン情報８２８を更新するとよい。これにより、電動移動体Ｖごとに、使用者の充電位置を把握することができる。
図６は、本実施形態に係る管理装置の課金処理の例を示すフローチャートである。適宜図１〜図５を参照する。処理部８１の課金算出部８１４は、電動移動体管理ＩＤを取得し（ステップＳ６１）、課金対象月を取得する（ステップＳ６２）。処理部８１は、ステップＳ６１で取得した電動移動体管理ＩＤに対し、電動移動体充電情報８２６を参照して接続部ＪＬに接続が有るか否かを判定する（ステップＳ６３）。接続があった場合（ステップＳ６３，Ｙｅｓ）、接続日時の給電時間を取得し（ステップＳ６４）、接続日時の接続モードを取得し（ステップＳ６５）、給電時間にモード別単価情報８２３に基づき単位時間単価情報を乗算して課金情報を算出する（ステップＳ６６）。そして、処理部８１は、接続日時の課金情報を、記憶部８２に記憶し（ステップＳ６７）、全ての接続日時の処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ６８）。全ての接続日時の処理が終了していない場合（ステップＳ６８，Ｎｏ）、ステップＳ６４に戻り、次の接続日時についてステップＳ６４〜ステップＳ６８を繰り返す。
ステップＳ６８において、全ての接続日時の処理が終了した場合（ステップＳ６８，Ｙｅｓ）、処理部８１は、課金対象月の合計値を算出し（ステップＳ６９）、課金対象月の合計値を請求額として記憶部８２に記憶し（ステップＳ７０）、請求書を発行し（ステップＳ７１）、一連の処理を終了する。なお、ステップＳ６３において、課金対象月に接続部ＪＬに接続がない場合（ステップＳ６３，Ｎｏ）、処理を終了する。
これにより、電動移動体管理ＩＤの所有者に対し、各電動移動体管理ＩＤについて給電時間、接続モードに基づき、月ごとに料金を請求することができる。なお、図６においては、月ごとで説明したが、日ごと、週ごとに課金情報を算出し料金を請求してもよい。
図７は、本実施形態に係る選択装置３及び電気的絶縁装置６の構成を示す図である。適宜図２を参照する。選択装置３は、３相の切替装置である。受電状態のときは、切替スイッチ３ｕ，３ｖ，３ｗは、第２の電力変換器２と電気的絶縁装置６を介して第１の電力変換器１とが接続されており（実線参照）、受電状態でないときは、切替スイッチ３ｕ，３ｖ，３ｗは、第２の電力変換器２と駆動用電動装置５とが接続されている（破線参照）。
従来の自動車用急速充電規格であるＣＨＡｄｅＭＯ規格（登録商標）では、系統電源（商用電源）と電気自動車との間を絶縁することが義務付けられている。これと類似形態とするため、第１の電力変換器１と第２の電力変換器２との間に電気的絶縁装置６を配置している。電気的絶縁装置６は、例えば、絶縁電圧変圧器である。
即ち、選択装置３と第１の電力変換器１の第２の接続部Ｊ１２との中間位置に、第１の電力変換器１の第２の接続部Ｊ１２と第２の電力変換器２の第２の接続部Ｊ２２とが接続されたときに、第１の電力変換器１と第２の電力変換器２とを電気的に絶縁する電気的絶縁装置６を配設している。
図８は、本実施形態に係る管理装置８０の通常充電モードの処理を示すフローチャートである。適宜図１〜図３を参照する。処理部８１は、第１の接続装置（接続装置７０）の接続を検知したか否かを判定する（ステップＳ８１）。処理部８１は、第１の接続装置の接続を検知した場合（ステップＳ８１，Ｙｅｓ）、通常充電モードを選択し（ステップＳ８２）、ステップＳ８３に進み、第１の接続装置の接続を検知しない場合（ステップＳ８１，Ｎｏ）、ステップＳ８１に戻る。
ステップＳ８３において、処理部８１は、接続された電動移動体Ｖから電動移動体管理ＩＤ（電動移動体識別情報）を取得し、電動移動体管理情報８２１を参照して、登録情報と合致するか否かを判定する（ステップＳ８４）。登録情報と合致する場合（ステップＳ８４，Ｙｅｓ）、ステップＳ８５に進み、合致しない場合（ステップＳ８４，Ｎｏ）、電動移動体Ｖに登録されていない旨を通知し、ステップＳ８１に戻る。
ステップＳ８５において、処理部８１は、非走行モードに設定し、充電に必要な必要量を算出し、充電を開始する（ステップＳ８６）。充電を開始後、電動移動体Ｖからの解列指令信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ８７）、解列指令信号を受信しない場合（ステップＳ８７，Ｎｏ）、ステップＳ８８に進み、解列指令信号を受信した場合（ステップＳ８７，Ｙｅｓ）、ステップＳ８９に進む。
ステップＳ８８において、処理部８１は、電動移動体Ｖの最大貯蔵量に到達したか否かを判定し、最大貯蔵量に到達した場合（ステップＳ８８，Ｙｅｓ）、ステップＳ８９に進み、最大貯蔵量に到達していない場合（ステップＳ８８，Ｎｏ）、ステップＳ８７に戻る。ステップＳ８９において、処理部８１は、充電を終了し、非走行モードを解除する。そして、処理部８１は、第１の接続装置（接続装置７０）を遮断し（ステップＳ８Ｅ）、一連の処理を終了する。
図９は、本実施形態に係る管理装置８０の急速充電モードの処理を示すフローチャートである。適宜図１〜図３を参照する。処理部８１は、第２の接続装置（接続装置７０Ａ）の接続を検知したか否かを判定する（ステップＳ９１）。処理部８１は、第２の接続装置の接続を検知した場合（ステップＳ９１，Ｙｅｓ）、急速充電モードを選択し（ステップＳ９２）、ステップＳ９３に進み、第２の接続装置の接続を検知しない場合（ステップＳ９１，Ｎｏ）、ステップＳ９１に戻る。
ステップＳ９３において、処理部８１は、接続された電動移動体Ｖから電動移動体管理ＩＤ（電動移動体識別情報）を取得し、電動移動体管理情報８２１を参照して、登録情報と合致するか否かを判定する（ステップＳ９４）。登録情報と合致する場合（ステップＳ９４，Ｙｅｓ）、ステップＳ９５に進み、合致しない場合（ステップＳ９４，Ｎｏ）、電動移動体Ｖに登録されていない旨を通知し、ステップＳ９１に戻る。
ステップＳ９５において、処理部８１は、非走行モードに設定し、充電に必要な必要量を算出し、充電を開始する（ステップＳ９６）。充電を開始後、電動移動体Ｖからの解列指令信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ９７）、解列指令信号を受信しない場合（ステップＳ９７，Ｎｏ）、ステップＳ９８に進み、解列指令信号を受信した場合（ステップＳ９７，Ｙｅｓ）、ステップＳ９９に進む。
ステップＳ９８において、処理部８１は、電動移動体Ｖの最大貯蔵量に到達したか否かを判定し、最大貯蔵量に到達した場合（ステップＳ９８，Ｙｅｓ）、ステップＳ９９に進み、最大貯蔵量に到達していない場合（ステップＳ９８，Ｎｏ）、ステップＳ９７に戻る。ステップＳ９９において、処理部８１は、充電を終了し、非走行モードを解除する。そして、処理部８１は、第２の接続装置（接続装置７０Ａ）を遮断し（ステップＳ９Ｅ）、一連の処理を終了する。
管理装置８０は、同一の電動移動体識別情報に対して、第１の接続装置（接続装置７０）により電気的接続が確立している間は第２の接続装置（接続装置７０Ａ）による電気的接続を設定せず、第２の接続装置により電気的接続が確立している間は第１の接続装置による電気的接続を設定しない。これにより、同一の電動移動体識別情報における電動移動体Ｖに対し、通常充電モードと急速充電モードとの重複する充電モードの設定を回避することができる。
以上説明したように、管理装置８０は、電動移動体識別情報に対応する電力貯蔵装置４の最大貯蔵量を紐付けて予め記憶部８２に記憶し、非走行モードのときに、最大貯蔵量と、電動移動体Ｖから取得した電力貯蔵装置４の現在貯蔵量と、の差分を算出して必要量、又は必要量を単位時間当たりの充電容量で除算した給電時間を設定することができる。
管理装置８０は、非走行モードが設定された電動移動体Ｖに設定した必要量の合計値を算出し、必要量の合計値に応じて直流電源母線ＤＬに物理的接続された直流電源装置の中から必要なものを選択して直流電源母線ＤＬに電気的接続するとよい。これにより、合計必要量が増加したときに、直流電源からの供給を増加することができ、合計必要量が減少したときに、直流電源からの供給を減少することができる。
図１０は、本実施形態に係る電圧補償装置９０の構成を示す図である。電圧補償装置９０は、設置する位置の周辺地形状況に応じて、形状と設置方法等を定める太陽光発電設備である。電圧補償装置９０は、太陽光パネル９１、電力変換器９２、制御装置９３を含んで構成されている。太陽光パネル９１で発電された直流電力は、電力変換器９２で所定の電圧に変換され、直流電源母線ＤＬに供給されている。制御装置９３は、直流電源母線ＤＬの電圧値を監視し、所定電圧を維持するように電力変換器９２の出力を制御する。
図１１は、本実施形態に係る歩道に設置された太陽光パネル９１の例を示す図である。直流電源母線ＤＬが、町中の地下に敷設される際は、太陽光パネル９１を地上部の歩道等に敷設するとよい。これにより、電圧降下のある箇所に適切に、電圧補償装置９０を配置することができる。
図１２は、本実施形態に係る接続部ＪＬの配置構成例を示す図である。直流電源母線ＤＬは、防食加工が施された被覆部材に覆われて、地上から所定深度の地下部に埋設され、接続部ＪＬは、直流電源母線ＤＬの予め定められた接続部設置位置で直流電源母線ＤＬに物理的接続され、接続部設置位置において地上部に配設された支柱７８に、地上から所定高さ位置に下向きに配設されて、使用時及び不使用時にワンタッチロック機能を有するカバー７５を備える。
図１３は、本実施形態に係る接続装置７０の回路構成例を示す図である。図１３においては、直流２線式を例に説明する。直流電源母線ＤＬは、母線ＤＬ＋と母線ＤＬ−とで構成されている。接続装置７０は、通電用スイッチ７１、接続部ＪＬ、異常検知用スイッチ７２、直流電流検知器７３を含んで構成されている。接続装置７０は、母線ＤＬ＋から通電用スイッチ７１を介して接続部ＪＬの一端に接続され、接続ＪＬの他端から母線ＤＬ−に接続されている。また、通電用スイッチ７１と接続部ＪＬとの途中から分岐され一端が異常検知用スイッチ７２に接続され、異常検知用スイッチ７２の他端から、直流電流検知器７３を介して母線ＤＬ−に接続されている。
管理装置８０は、電動移動体Ｖが物理的接続されていない接続部ＪＬに対し、異常検知用スイッチ７２を閉状態にするとともに、電動移動体Ｖが電気的接続された状態として通電用スイッチ７１を閉状態にすると、異常検知用信号としての電流を異常検知用スイッチ７２及び直流電流検知器７３に流し、直流電流検知器７３の異常検知用信号の導通状態により異常を検知する異常検知モードを有する。
管理装置８０は、異常検知モードをくり返し、電動移動体Ｖが物理的接続されていない、すべての接続部ＪＬに対して行うとよい。これにより、接続装置７０について異常があるか否かを検査することができる。
なお、図１３においては、直流電源母線ＤＬを直流２線式で説明したが、直流３線式でも同様に行える。
本実施形態の電動移動体Ｖは、ケーブルＣを介して、比較的低圧（例えば、ＤＣ２００Ｖ）の直流電源母線ＤＬから受電し、ＤＣ−ＡＣコンバータ（ＤＣ−ＡＣインバータともいう）としての第１の電力変換器１で交流電力に変換し、ＡＣ−ＤＣコンバータとしての第２の電力変換器２で高圧（例えば、ＤＣ３６０〜４００Ｖ）の直流電力に変換して電力貯蔵装置４に充電できる。従来、地域に比較的高価な急速充電装置を配置する必要があったが、本願発明では、電動移動体Ｖに第１の電力変換器１（ＤＣ−ＡＣコンバータ）及び選択装置３を配置することにより、急速ではないが、充電可能となる。また、地域内に給電スポットである接続部ＪＬ（図１参照）を多数設けてあれば、どこの接続部ＪＬからも、電動移動体Ｖに充電可能となる。急速充電が必要なときは、接続装置７０Ａ、急速充電用電力変換器６５を介して、充電可能である。
（変形例）
図１に示す実施形態では、直流電源母線ＤＬは単一の場合について示したが、これに限定されるわけではない。直流電源母線ＤＬが分岐して、管理エリアに配置されていてもよい。
図１４は、本実施形態に係る管理エリアＡ２の給電スポットの他の構成を示す図である。図１４には、管理エリアＡ２において給電スポットを分岐直流母線に多数設けた構成を示す。管理エリアＡ２には、直流電源母線ＤＬから分岐直流母線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３，…，ＤＬＮが分岐されている。各分岐直流母線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３，…，ＤＬＮには、複数の接続部ＪＬがある。また、各分岐直流母線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３，…，ＤＬＮの途中には、電圧補償装置９０が配置されている。電動移動体Ｖは、どこの接続部ＪＬ（給電スポット）から随時充電可能となる。
管理エリアＡ２が、所定の市町村であれば、電力ケーブルで分岐直流母線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３，…，ＤＬＮ等を配置すれば、予め登録された電動移動体Ｖは、充電装置場所まで移動せずに、近い接続部ＪＬ（給電スポット）から充電可能となる。また、電動移動体Ｖは、充電容量が少なくなった場合においても、近くの接続部ＪＬから充電可能となる。
また、管理エリアＡ２が、生産工場とすると、各生産工場内に電力ケーブルで分岐直流母線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３，…，ＤＬＮ等を配置するとよい。図１に示す実施形態では、電動移動体Ｖとして、電気自動車等を図示したが、これに限定されない。電動移動体Ｖとして、工場内に配置されたバッテリー式のフォークリフト等であってもよい。
また、第３発電設備３０は、元々廃棄することとなる地域内の間伐材等を利用した木質ガス化発電機であれば、輸入品である天然ガスや石油を燃料とする発電機に比べ、輸送コスト等を考慮すればコストパフォーマンスにすぐれたものであることはいうまでもない。
本実施形態に係る直流給電電動移動体管理システム１００によれば、燃料コストが不要となる既設の再生可能エネルギー発電機（例えば、風力発電機）によって、優先的に管理エリアへと電力を供給し、電力が不足する場合に、燃料を要する他の発電機（例えば、木質ガス化発電機）によって、追加的に管理エリアへと電力を供給することができる。これにより、コストを抑えつつ、電動移動体Ｖ等に安定した電力を供給することできる。
１ 第１の電力変換器
２ 第２の電力変換器
３ 選択装置
３ｕ，３ｖ，３ｗ 切替スイッチ
４ 電力貯蔵装置
５ 駆動用電動装置
６ 電気的絶縁装置
７ 制御装置
１０ 第１発電設備
１１ 風力発電機
１２，２２，３２，４２，５２，９２ 電力変換器
２０ 第２発電設備
２１ 太陽光発電機
３０ 第３発電設備
３１ 発電機
４０ 供給設備
４１ 商用電力系統
５０ 蓄電設備
５１ 電力蓄電装置
６０ 電源接続装置
６５ 急速充電用電力変換器
７０ 接続装置
７１ 通電用スイッチ
７２ 異常検知用スイッチ
７３ 直流電流検知器
７５ カバー
８０ 管理装置
８１ 処理部
８１１ 接続装置制御部
８１２ 電動移動体の必要給電時間算出部
８１３ 電源接続装置制御部
８１４ 課金算出部
８１５ 移動経路パターン作成部
８２ 記憶部
８２１ 電動移動体管理情報
８２２ 接続部管理情報
８２３ モード別単価情報
８２６ 電動移動体充電情報
８２７ 直流電源管理情報
８２８ 移動経路パターン情報
８３ 入力部
８４ 表示部
８５ 通信部
９０ 電圧補償装置
９１ 太陽光パネル
９３ 制御装置
１００ 直流給電電動移動体管理システム
Ａ１，Ａ２，Ａ３ 管理エリア
Ｃ ケーブル
ＤＬ 直流電源母線
ＤＬ＋，ＤＬ− 母線
ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３，ＤＬＮ 分岐直流母線
Ｊ１ 第１の受電接続部
Ｊ２ 第２の受電接続部
Ｊ１１，Ｊ２１ 第１の接続部
Ｊ１２，Ｊ２２ 第２の接続部
Ｊ５ 接続部
ＪＣ１，ＪＣ２ 接続部
ＪＬ 接続部（給電スポット）
Ｖ 電動移動体
前記目的を達成するため、本発明の直流給電電動移動体管理システムは、管理されたエリアにおいて、所定の直流電圧を出力する電力変換器を出力部に備えた自然エネルギを利用する発電設備の出力、所定の直流電圧を出力する電力変換器を出力部に備えた内燃力発電設備の出力、所定の直流電圧を出力する電力変換器を出力部に備えた蓄電池の出力、及び、商用電力系統からの所用電源に所定の直流電圧を出力する電力変換器を備えた電源設備の出力、の組合せにより構成する所定電圧の直流電力を供給する直流電源母線と、通電用スイッチと接続部とから構成し、通電用スイッチをオンしたときに直流電源母線から直流電力を受電して接続部に供給し、接続部と電動移動体に配された受電接続部とを接続する給電用ケーブルを介して電動移動体に直流電力を供給する複数の接続装置と、を備え、接続部に電動移動体が給電用ケーブルにより物理的接続されたときに、電動移動体に付与されている電動移動体識別情報を取得して、電動移動体識別情報に基づき、電動移動体が給電対象電動移動体か否かを判定し、給電対象電動移動体と判定されたときに、接続装置は直流電源母線と電動移動体とを電気的接続し、電動移動体の蓄電可能容量に到達するまで、又は、電動移動体が接続部から解列されるまで、接続部から電動移動体に直流電力を供給することを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。

Claims (13)

  1. 管理されたエリアにおいて、所定電圧を有する直流電源母線と、
    前記直流電源母線から受電して、電動移動体に直流電力を供給する接続部を有する接続装置と、を備え、
    前記接続部に前記電動移動体が物理的接続されたときに、前記電動移動体に付与されている電動移動体識別情報を取得して、前記電動移動体識別情報に基づき、前記電動移動体が給電対象電動移動体か否かを判定し、給電対象電動移動体と判定されたときに、
    前記接続装置は前記直流電源母線と前記電動移動体とを電気的接続し、前記電動移動体の蓄電可能容量に到達するまで、又は、前記電動移動体が前記接続部から解列されるまで、前記接続部から前記電動移動体に直流電力を供給する
    ことを特徴とする直流給電電動移動体管理システム。
  2. 前記直流電源母線は、予め定められた位置に電圧低下を補償する電圧補償装置を備え、
    前記直流電源母線に備えられたすべての前記接続部において前記所定電圧を供給する
    ことを特徴とする請求項１に記載の直流給電電動移動体管理システム。
  3. 前記電圧補償装置は、太陽光発電設備である
    ことを特徴とする請求項２に記載の直流給電電動移動体管理システム。
  4. 前記直流電源母線は、防食加工が施された被覆部材に覆われて、地上から所定深度の地下部に埋設され、
    前記接続部は、前記直流電源母線の予め定められた接続部設置位置で前記直流電源母線に物理的接続され、前記接続部設置位置において地上部に配設された支柱に、地上から所定高さ位置に下向きに配設されて、不使用時にワンタッチロック機能を有するカバーを備える
    ことを特徴とする請求項１に記載の直流給電電動移動体管理システム。
  5. 前記直流給電電動移動体管理システムは、管理装置を備え、
    前記接続部には、予め接続部識別情報が付与され、
    前記管理装置は、前記電動移動体が前記接続部に電気的接続されて前記直流電源母線から前記電動移動体に直流電力の供給を開始したときに、年月日と時刻とを示す給電開始日時刻情報を前記接続部識別情報と前記電動移動体識別情報とに対応付けて管理し、さらに電気的接続が解列されて対応付けが解除されたときの年月日と時刻とを示す給電終了日時刻情報を前記接続部識別情報と前記電動移動体識別情報とに対応付けて管理する
    ことを特徴とする請求項１に記載の直流給電電動移動体管理システム。
  6. 前記管理装置は、前記給電終了日時刻情報から前記給電開始日時刻情報を減算して給電時間を算出し、前記電動移動体識別情報に対応付けた単価情報に前記給電時間を乗算して前記電動移動体に課金するための課金情報を算出する
    ことを特徴とする請求項５に記載の直流給電電動移動体管理システム。
  7. 前記管理装置は、前記接続部識別情報と、前記電動移動体識別情報と、前記単価情報と、を固定情報として記憶部に記憶して管理し、前記給電開始日時刻情報と、前記給電終了日時刻情報と、前記給電時間と、前記課金情報と、を変動情報として前記記憶部に記憶して管理する
    ことを特徴とする請求項６に記載の直流給電電動移動体管理システム。
  8. 前記接続部は、前記直流電源母線の予め定められた接続部設置位置で前記直流電源母線に物理的接続され、
    前記管理装置は、前記接続部設置位置に対応する住所情報を紐づけて記憶部に記憶する
    ことを特徴とする請求項５に記載の直流給電電動移動体管理システム。
  9. 前記管理装置は、前記電動移動体識別情報ごとに、前記直流電源母線に電気的接続をしたときの前記接続部の前記住所情報を、前記給電開始日時刻情報に紐づけて時系列で移動経路パターン情報として記憶し、前記電動移動体が新たに前記接続部を介して前記直流電源母線に電気的接続されたときに前記移動経路パターン情報を更新する
    ことを特徴とする請求項８に記載の直流給電電動移動体管理システム。
  10. 前記接続装置は、異常検知用スイッチを備え、
    前記管理装置は、前記電動移動体が物理的接続されていない前記接続部の前記異常検知用スイッチを閉状態にするとともに、前記電動移動体が電気的接続された状態として異常検知用信号を前記異常検知用スイッチに流し、前記異常検知用信号の導通状態により異常を検知する異常検知モードを有する
    ことを特徴とする請求項５に記載の直流給電電動移動体管理システム。
  11. 前記管理装置は、前記異常検知モードをくり返し、前記電動移動体が物理的接続されていない、すべての前記接続部に対して行う
    ことを特徴とする請求項１０に記載の直流給電電動移動体管理システム。
  12. 自然エネルギを利用する発電設備、内燃力発電設備、蓄電池、の何れか、又は、その組合せにより前記直流電源母線を構成する
    ことを特徴とする請求項１に記載の直流給電電動移動体管理システム。
  13. 管理されたエリアにおいて、所定電圧を有する直流電源母線と、前記直流電源母線から受電して、電動移動体に直流電力を供給する接続部を有する接続装置と、管理装置とを備えるシステムの直流給電電動移動体管理方法であって、
    前記管理装置は、
    前記接続部に前記電動移動体が物理的接続されたときに、前記電動移動体に付与されている電動移動体識別情報を取得して、前記電動移動体識別情報に基づき、前記電動移動体が給電対象電動移動体か否かを判定し、給電対象電動移動体と判定されたときに、
    前記接続装置によって前記直流電源母線と前記電動移動体とを電気的接続し、前記電動移動体の蓄電可能容量に到達するまで、又は、前記電動移動体が前記接続部から解列されるまで、前記接続部から前記電動移動体に直流電力を供給する
    ことを特徴とする直流給電電動移動体管理方法。
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