JP2022154295A - 充電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】地面下に収納可能な充電設備の電源を容易に確保することである。【解決手段】可動式の充電スタンド３００を設置する凹部は、街灯４００に隣接する位置に形成されている。充電スタンド３００は、街灯用の電力網４１０の電力線４２０から電力線３３０を引き回して電源を確保する。すなわち、充電スタンド３００は、街灯用の電力網４１０の電源４５０から電力の供給を受ける。【選択図】図１

Description

本開示は、充電設備に関し、特に、地面下に収納可能な充電設備に関する。

車両等に搭載される蓄電装置を充電するための充電設備は、たとえば、駐車場や歩道に設置されるが、設置スペースを占有するため、歩行や車両の走行の妨げになる場合がある。そこで、たとえば、特許第５４７５４０７号公報（特許文献１）に開示された充電用ポールのように、充電設備を地面下に収納させる技術が考案されている。

特許第５４７５４０７号公報

地面下に収納可能な充電設備であれば、市街地等の設置スペースに懸念がある場所にも比較的設置し易い。しかしながら、充電設備を設置するためには、充電設備のための電源を確保するために電力線を新たに配策する作業が必要であり、この作業が容易ではない。地面下に収納可能な充電設備の普及を促進するためには、電源を容易に確保するための対策が望まれる。

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、地面下に収納可能な充電設備の電源を容易に確保することである。

本開示に係る充電設備は、地面に形成された凹部に設置された可動式の充電設備である。この充電設備は、車両の充電口に接続可能な接続機器を含む可動部と、可動部が地面下に収納された状態と、可動部が地面上に露出し、充電口と接続機器との接続が可能な状態との間で可動部を昇降させる昇降装置と、充電設備の外部の機器との通信が可能な通信装置と、外部の機器と通信装置との通信が確立された場合に、可動部を上昇させるように昇降装置を制御する制御装置と、可動部に電力を供給する電源回路とを備える。上記凹部は、街灯付近の地面に形成される。電源回路は、街灯の電源から電力の供給を受ける。

上記構成によれば、街灯付近の地面に凹部が形成され、充電設備が街灯付近に設置される。街灯には、街灯用に確保された電源から電力が供給されている。充電設備を街灯付近に設置することで、街灯の電源から電力線を容易に配策することができる。街灯の電源を活用することで、充電設備の電源を容易に確保することができる。

本開示によれば、地面下に収納可能な充電設備の電源を容易に確保することができる。

電動車両と、可動部が地面下に収納された状態の充電スタンドの構成の一例を示す図である。 電動車両と、可動部が地面上に露出した状態の充電スタンドの構成の一例を示す図である。 充電スタンドの制御装置により実行される処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

以下では、本開示の実施の形態に係る充電設備である充電スタンド３００の構成を一例として説明する。図１は、電動車両２００と、可動部３００ａ（後述）が地面下に収納された状態の充電スタンド３００の構成の一例を示す図である。図２は、電動車両２００と、可動部３００ａが地面上に露出した状態の充電スタンド３００の構成の一例を示す図である。

図１および図２に示すように、充電スタンド３００は、上端の位置が地面と略同じ位置となり、可動部３００ａが地面下に収納された第１状態（図１参照）と、上端が地面上の所定位置まで上昇し、可動部３００ａが露出した第２状態（図２参照）との間で昇降可能に構成される。

充電スタンド３００は、たとえば、円筒形状の筐体を有し、地面に形成される凹部の底面に設置される。地面に形成される凹部は、充電スタンド３００の筐体の外周面と所定の間隙を有するように形成される。凸部の深さは、第１状態の充電スタンド３００の鉛直方向の長さと同程度になるように形成される。

凹部は、歩道や道路等に設置されている街灯４００に隣接する位置に形成されている。凹部は、たとえば、歩道、駐車場または道路脇等に形成されている。街灯４００には、街灯用の電力網４１０から電力が供給されている。具体的には、電力網４１０は、電力線４２０と、電源４５０とを含む。電源４５０は、たとえば、商用電源等によって構成される交流電源である。電力線４２０の一端は、電源４５０と電気的に接続され、電力線４２０の他端は、街灯４００と電気的に接続されている。

充電スタンド３００は、可動部３００ａと、固定部３００ｂとを含む。可動部３００ａの上部には、コネクタ３０２を収納可能な収納スペースが形成される。コネクタ３０２には、ケーブル３０４の一方端が接続される。ケーブル３０４の他方端は、図示しない電線を介して、電源回路３０７に接続されている。

電源回路３０７は、可動部３００ａ（より特定的には、ケーブル３０４）に電力を供給するように構成される。電源回路３０７には、電力線３３０が電気的に接続されている。電力線３３０は、街灯の電力網４１０に電気的に接続されている。本実施の形態においては、電力線３３０は、電力線４２０に電気的に接続されている。すなわち、電源回路３０７（充電スタンド３００）は、電源４５０から電力の供給を受ける。

凹部を街灯４００に隣接する位置に形成することにより、充電スタンド３００を街灯４００に隣接する位置に設置することができる。このような位置に充電スタンド３００を設置することにより、街灯４００の電源４５０から電力線３３０を容易に配策することができる。街灯４００の電源４５０を活用することで、充電スタンド３００の電源を容易に確保することができる。なお、充電スタンド３００は、街灯４００に隣接する位置に設置されることに限られるものではなく、街灯４００付近に設置されればよい。街灯４００付近とは、たとえば、電源４５０から所定の作業工数で電力線３３０を配策することができる範囲であってよい。

ケーブル３０４は、たとえば、カール部を有する形状的な伸縮部あるいは巻き取り構造を有する構造的な伸縮部を有する。ケーブル３０４は、コネクタ３０２が持ち出された場合には、駐車スペースに駐車された電動車両２００のインレット２２０まで伸縮可能に構成される。

固定部３００ｂは、地面に形成される凹部の底面に固定される。なお、固定部３００ｂは、地面に形成される凹部内のいずれかに固定されればよく、特に凹部の底面に固定されることに限定されるものではない。

固定部３００ｂは、可動部３００ａを上下方向に昇降する昇降装置３０６と、上述の電源回路３０７と、昇降装置３０６の動作を制御する制御装置３０８と、移動量センサ３１２とを含む。

昇降装置３０６は、可動部３００ａを昇降させるアクチュエータを含む。昇降装置３０６は、たとえば、可動部３００ａに固定されたラックギヤに噛み合わされたピニオンギヤを電動アクチュエータを用いて回転させることにより可動部３００ａを昇降させる、ラックピニオン式の機構を有していてもよいし、ピストンに接続されるロッドを可動部３００ａに固定して、固定部３００ｂに固定されるシリンダ本体に供給される油圧を増減することにより可動部３００ａを昇降させる、油圧シリンダを用いた機構を有していてもよいし、可動部３００ａと固定部３００ｂとの間で磁力による反発力を発生させて可動部３００ａを昇降させる機構を有していてもよい。

昇降装置３０６は、たとえば、ストッパ機構等により可動部３００ａが第１状態に相当する位置を超えて下降しないように構成され、また、第２状態に相当する位置を超えて上昇しないように構成される。

移動量センサ３１２は、可動部３００ａの移動量を検出する。移動量センサ３１２は、たとえば、昇降装置３０６による可動部３００ａの昇降量を可動部３００ａの移動量として検出する。移動量センサ３１２は、検出した可動部３００ａの移動量を示す信号を制御装置３０８に送信する。移動量センサ３１２は、たとえば、アクチュエータの作動量などの昇降量に相当する状態量を検出し、制御装置３０８は、検出された状態量から昇降量を取得してもよい。

制御装置３０８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０８ａと、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等によって構成されるメモリ３０８ｂと、外部の機器と通信可能な通信部３０８ｃとを含む。制御装置３０８は、メモリ３０８ｂに記憶された情報、通信部３０８ｃを経由して受信した情報、移動量センサ３１２から取得した情報、および／または、その他図示しないセンサ類から取得した情報等に基づいて充電スタンド３００に設けられる電気機器（たとえば、昇降装置３０６および電源回路３０７）を制御する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理をＣＰＵ３００ａによって実行する構成に限られず、専用ハードウェア（電子回路）で構築する構成とすることも可能である。

通信部３０８ｃは、充電スタンド３００の外部の機器と各種情報等を通信可能に構成される。本実施の形態においては、通信部３０８ｃは、電動車両２００の通信装置２０４（後述）と通信可能に構成される。また、通信部３０８ｃは、電動車両２００のユーザが所有する通信機器１００（後述）と通信可能に構成される。本実施の形態においては、通信部３０８ｃは、電動車両２００の通信装置２０４および通信機器１００の各々と、近距離通信が可能に構成される。通信部３０８ｃと、通信装置２０４および通信機器１００との近距離通信には、たとえばBluetooth（登録商標）やＷｉ-Ｆｉ（登録商標）等の無線通信方式が用いられる。さらに、通信部３０８ｃは、たとえば、充電スタンド３００を管理する管理サーバ（図示せず）と通信可能に構成されてもよい。また、通信部３０８ｃは、たとえば、他の充電スタンドと通信可能に構成されてもよい。

制御装置３０８は、たとえば、上昇制御の実行条件が成立する場合に、充電スタンド３００が第１状態から第２状態に切り替わるように昇降装置３０６における上昇制御を実行する。上昇制御の実行条件は、たとえば、充電スタンド３００が第１状態であるという条件と、通信部３０８ｃと外部の機器（通信機器１００または電動車両２００）との通信が確立したという条件とを含む。

また、制御装置３０８は、たとえば、下降制御の実行条件が成立する場合に、充電スタンド３００が第２状態から第１状態に切り替わるように昇降装置３０６における下降制御を実行する。下降制御の実行条件は、たとえば、充電スタンド３００が第２状態であるという条件と、充電スタンド３００の下降要求を受信したという条件とを含む。下降要求は、たとえば、通信機器１００または電動車両２００から受信してもよい。あるいは、下降要求は、管理サーバから受信してもよい。なお、下降要求を受信するという条件に代えて、電動車両２００（具体的には、後述のバッテリ２１４）の充電が完了したという条件を採用してもよい。充電の完了とは、たとえば、コネクタ３０２と電動車両２００のインレット２２０との接続が解除され、コネクタ３０２が所定の位置に戻されたことであってもよい。

図１および図２には、充電スタンド３００によって充電が可能な駐車スペースに駐車される電動車両２００の構成の一例がさらに示されている。図１および図２に示すように、電動車両２００は、たとえば、プラグインハイブリッド自動車および電気自動車などの蓄電装置を搭載した車両が含まれる。なお、電動車両２００は、充電スタンド３００から電力供給を受けることが可能な構成を有していればよく、特に上述のように列挙した車両に限定されるものではない。たとえば、電動車両２００は、外部給電用の蓄電装置を搭載した車両であってもよい。

電動車両２００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit)２０２と、通信装置２０４と、充電器２１２と、バッテリ２１４と、インバータ２１６と、モータジェネレータ２１８と、インレット２２０とを含む。

ＥＣＵ２０２は、ＣＰＵと、ＲＯＭやＲＡＭ等によって構成されるメモリとを含む。ＥＣＵ２０２は、メモリに記憶された情報や、図示しないセンサ類から取得した情報に基づいて電動車両２００に設けられる電気機器（たとえば、充電器２１２およびインバータ２１６）を制御する。

通信装置２０４は、各種通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）を含んで構成される。通信装置２０４は、充電スタンド３００（通信部３０８ｃ）と通信可能に構成される。本実施の形態においては、通信装置２０４は、充電スタンド３００の通信部３０８ｃと近距離通信が可能に構成される。通信装置２０４は、通信部３０８ｃと通信が可能な距離において、認証や情報交換等の処理を含む第１の処理を実行して通信部３０８ｃとの通信を確立する。第１の処理は、たとえば、電動車両２００の車室内に設けられたタッチ操作可能な表示画面に対する操作によって実行されてもよい。あるいは、第１の処理は、通信装置２０４と通信部３０８ｃとの距離が所定距離未満になった場合（すなわち、電動車両２００が充電スタンド３００と通信可能な通信可能範囲まで近づいた場合）に実行されてもよい。また、通信装置２０４は、ユーザの通信機器１００と通信可能に構成されてもよい。

充電器２１２は、インレット２２０から交流電力が供給される場合に、供給された交流電力を直流電力に変換してバッテリ２１４に供給する。充電器２１２が動作することによってバッテリ２１４が充電される。充電器２１２は、たとえば、ＥＣＵ２０２からの制御信号により制御される。

バッテリ２１４は、たとえば、再充電可能に構成された電力貯蔵要素であり、代表的には、ニッケル水素電池あるいは液体または固体の電解質を含むリチウムイオン電池等の二次電池が適用される。なお、バッテリ２１４は、電力を貯蔵できる蓄電装置であればよく、たとえば、バッテリ２１４に代えて大容量のキャパシタが用いられてもよい。

インバータ２１６は、たとえば、バッテリ２１４の直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ２１８に供給する。また、インバータ２１６は、たとえば、モータジェネレータ２１８からの交流電力（回生電力）を直流電力に変換してバッテリ２１４に供給して、バッテリ２１４を充電する。

モータジェネレータ２１８は、インバータ２１６からの電力供給を受けて駆動輪２２２に回転力を与える。駆動輪２２２は、モータジェネレータ２１８によって与えられた回転力によって回転し、電動車両２００を走行させる。

インレット２２０は、電動車両２００の外装部分にリッド等のカバー（図示せず）とともに設けられる。インレット２２０は、外部の充電設備（たとえば、充電スタンド３００）から充電電力の供給を受ける受電部である。インレット２２０は、充電スタンド３００のコネクタ３０２が取り付け可能な形状を有する。インレット２２０およびコネクタ３０２の双方には接点が内蔵されており、インレット２２０にコネクタ３０２が取り付けられると接点同士が接触して、インレット２２０とコネクタ３０２とが電気的に接続される。これにより、電動車両２００のバッテリ２１４は、充電スタンド３００から供給される電力を用いた充電が可能な状態になる。

通信機器１００は、電動車両２００のユーザが所有する携帯端末である。通信機器１００としては、スマートフォン、タブレット端末、または、ウェアラブルデバイス（たとえば、スマートウォッチ）を採用することができる。

通信機器１００は、充電スタンド３００（通信部３０８ｃ）と通信可能に構成される。通信機器１００には所定のアプリケーションソフトウェア（以下、単に「アプリ」とも称する）がインストールされている。通信機器１００は、電動車両２００のユーザによって携帯され、上記アプリを通じて充電スタンド３００と情報のやり取りを行なうことができる。ユーザは、たとえば通信機器１００のタッチパネルディスプレイを通じて、上記アプリを操作できる。

たとえば、ユーザが、通信機器１００のアプリを立ち上げ、ユーザ認証を成功させると、通信機器１００が表示部１１０にホーム画面（図示せず）を表示する。たとえば、ユーザは、当該ホーム画面に対する操作によって、複数の充電設備の中から充電スタンド３００を選択し、充電スタンド３００との間で情報交換等の処理を含む第２の処理を実行させ、通信機器１００と充電スタンド３００の通信部３０８ｃとの通信を確立させることができる。あるいは、第２の処理は、通信機器１００と通信部３０８ｃとの距離が所定距離未満になった場合（すなわち、通信機器１００が充電スタンド３００と通信可能な通信可能範囲まで近づいた場合）に実行されてもよい。また、通信機器１００は、電動車両２００の通信装置２０４と通信可能に構成されてもよい。

充電スタンド３００の通信部３０８ｃが、通信機器１００または電動車両２００の通信装置２０４と通信を確立すると、充電スタンド３００の制御装置３０８は、昇降装置３０６を制御して、充電スタンド３００を第１状態から第２状態に移行させる。これによって、充電スタンド３００が地面から露出した状態になる。ユーザは、露出した可動部３００ａからコネクタ３０２を取り出し、電動車両２００のインレット２２０に接続して、バッテリ２１４を充電することができる。

＜充電スタンドの制御装置で実行される処理＞
図３は、充電スタンド３００の制御装置３０８により実行される処理の一例を示すフローチャートである。図３のフローチャートに示される処理は、充電スタンド３００が第１状態になった際に、制御装置３０８により実行される。図３に示すフローチャートの各ステップ（以下ステップを「Ｓ」と略す）は、制御装置３０８によるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部が制御装置３０８内に作製されたハードウェア（電子回路）によって実現されてもよい。

Ｓ１において、制御装置３０８は、外部の機器（通信機器１００または電動車両２００）との通信が確立したか否かを判断する。具体的には、制御装置３０８は、通信部３０８ｃと通信機器１００との通信、および、通信部３０８ｃと通信装置２０４との通信のいずれかが確立したか否かを判断する。外部の機器との通信が確立していない場合（Ｓ１においてＮＯ）、制御装置３０８は、外部の機器との通信が確立されるのを待つ。外部の機器との通信が確立した場合（Ｓ１においてＹＥＳ）、制御装置３０８は、処理をＳ３に進める。

Ｓ３において、制御装置３０８は、上昇制御を実行する。制御装置３０８は、可動部３００ａが第２状態に相当する位置まで上昇するように昇降装置３０６を制御する。制御装置３０８は、充電スタンド３００を第１状態から第２状態に移行させ、この処理を終了させる。

以上のように、本実施の形態に係る充電スタンド３００は、街灯４００に隣接する位置に設置される。充電スタンド３００の電源は、街灯用の電力網４１０の電力線４２０から電力線３３０を引き回すことで確保される。すなわち、充電スタンド３００は、街灯用の電力網４１０の電源４５０から電力の供給を受ける。

充電スタンドを新たに設置する際には、充電スタンドのための電源を確保するために電力線を新たに配策する作業が必要であり、この作業が容易ではない。本実施の形態に係る充電スタンド３００によれば、充電スタンド３００が街灯４００に隣接する位置に設置されることにより、既にある街灯用の電力網４１０の電源４５０を充電スタンド３００の電源に用いることができる。よって、地面下に収納可能な充電スタンド３００の電源を容易に確保することができる。

また、本実施の形態に係る充電スタンド３００によれば、通信部３０８ｃが、外部の機器（通信機器１００または電動車両２００）と通信を確立すると、上昇制御が実行されて、充電スタンド３００が第１状態から第２状態に移行される。ユーザは、露出した可動部３００ａからコネクタ３０２を取り出し、電動車両２００のインレット２２０に接続して、バッテリ２１４を充電することができる。ユーザは、自身が所有する外部の機器を用いて充電スタンド３００を第２状態に移行させることができるので、電動車両２００のバッテリ２１４の充電に関するユーザの利便性を向上させることができる。

さらに、外部の機器（通信機器１００または電動車両２００）が充電スタンド３００（通信部３０８ｃ）と通信可能な距離まで近づくと、通信部３０８ｃと外部の機器との通信が確立する構成を採用すれば、通信を確立するためのユーザ操作を省くことができるので、電動車両２００のバッテリ２１４の充電に関するユーザの利便性をさらに向上させることができる。

［変形例］
実施の形態では、コネクタ３０２が可動部３００ａの上部の収納スペースに収納される構成を一例として説明したが、たとえば、可動部３００ａの上部側面には、ソケットが露出して設けられてもよい。このようにすると、ユーザは、別途用意した充電ケーブルを用いて充電スタンド３００のソケットと電動車両２００のインレット２２０とを接続することによって電動車両２００に搭載されたバッテリ２１４を充電することができる。あるいは、可動部３００ａの上部には、電動車両２００の底面に設けられるインレットに接続可能な端子部が設けられる構成であってもよい。このようにすると、電動車両２００を適切な位置に停車させ、充電スタンド３００を第２状態にすることで、可動部３００ａの上部に設けられた端子部がインレットに電気的に接続された状態になる。よって、ユーザが電動車両２００のインレットと充電スタンド３００とを接続する作業をすることなく、電動車両２００に搭載されたバッテリ２１４の充電を行なうことができる。

さらに実施の形態では、充電スタンド３００の筐体は、円筒形状を有する場合を一例として説明したが、特に昇降動作が可能な形状であればよく、特に円筒形状に限定されるものではない。たとえば、充電スタンド３００の筐体は、直方形状を有していてもよい。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を適宜組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態および変形例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 通信機器、１１０ 表示部、２００ 電動車両、２０２ ＥＣＵ、２０４ 通信装置、２１２ 充電器、２１４ バッテリ、２１６ インバータ、２１８ モータジェネレータ、２２０ インレット、２２２ 駆動輪、３００ 充電スタンド、３００ａ 可動部、３００ｂ 固定部、３０２ コネクタ、３０４ ケーブル、３０６ 昇降装置、３０７ 電源回路、３０８ 制御装置、３０８ａ ＣＰＵ、３０８ｂ メモリ、３０８ｃ 通信部、３１２ 移動量センサ、３３０ 電力線、４００ 街灯、４１０ 電力網、４２０ 電力線、４５０ 電源。

Claims (1)

1. 地面に形成された凹部に設置された可動式の充電設備であって、
   車両の充電口に接続可能な接続機器を含む可動部と、
   前記可動部が地面下に収納された状態と、前記可動部が地面上に露出し、前記充電口と前記接続機器との接続が可能な状態との間で前記可動部を昇降させる昇降装置と、
   前記充電設備の外部の機器との通信が可能な通信装置と、
   前記外部の機器と前記通信装置との通信が確立された場合に、前記可動部を上昇させるように前記昇降装置を制御する制御装置と、
   前記可動部に電力を供給する電源回路とを備え、
   前記凹部は、街灯付近の地面に形成されており、
   前記電源回路は、前記街灯の電源から電力の供給を受ける、充電設備。

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