JP2022159763A - 充電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】大量の降水時に水没を抑制する。
【解決手段】充電設備は、降水した水を貯留する貯留部５００と、貯留部５００に貯留された水の重みによって生じる力を充電スタンド３００の下部に作用させて、充電スタンド３００を上昇させる上昇装置４００とを備える。上昇装置４００は、充電スタンド３００の下部に設けられる第１ピストンと、貯留部５００の下部に設けられる第２ピストン４０８と、第１ピストンの下面と第２ピストン４０８の下面との間で圧力伝達に用いられる媒体とを含む。可動部３００ａの上部には、充電スタンド３００の動作に関する電気機器が集約して設けられる。
【選択図】図３

Description

本開示は、車載の蓄電装置を充電する可動式の充電設備の構成に関する。

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、車両等の外部の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。そのため、充電設備を可動式とし、たとえば、地面下に収納させる技術が公知である。

たとえば、特開２０１１－１０９８０７号公報（特許文献１）には、地面から立ち上がった状態になることができるとともに、地面下に収納された状態になるよう昇降可能に設置される充電用ポールが開示される。

特開２０１１－１０９８０７号公報

上述のような昇降可能な可動式の充電設備においては、地面下に収納された状態であると、台風やゲリラ豪雨などの大雨により地面下に水が大量に入り込み、水没する虞がある。

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、大量の降水時に水没を抑制する充電設備を提供することである。

本開示のある局面に係る充電設備は、車両に搭載された蓄電装置の充電が可能な可動式の充電設備である。この充電設備は、蓄電装置と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第１状態と、可動部が地面上に露出し、蓄電装置と接続機器との接続が可能な第２状態との間で可動部を昇降させる昇降装置とを含む充電スタンドと、降水した水を貯留する貯留部と、貯留部に貯留された水の重みによって生じる力を用いて充電スタンドを上昇させる上昇装置とを備える。上昇装置は、上部に充電スタンドが設置される第１ピストンと、上部に貯留部が設置される第２ピストンとを含む。第２ピストンは、貯留部に貯留された水の重みによって生じる力により移動する。第１ピストンは、第２ピストンの移動に伴い上昇する。

このようにすると、台風やゲリラ豪雨などの大雨により貯留部に大量の水が入り込む場合には、貯留部に貯留された水の重みによって第２ピストンを移動させて、第１ピストンを上昇させることができる。そのため、充電スタンドが水没することを抑制することができる。

本開示によると、大量の降水時に水没を抑制する充電設備を提供することができる。

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と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との構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係る充電設備の構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係る充電設備の動作の一例を示す図である。

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に含まれる充電スタンド３００の構成の一例について説明する。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の側壁３１０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、深さが第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。

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、他方端が商用電源等の交流電源（図示せず）に接続されるケーブル３０４の一方端が接続される。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し、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、昇降装置３０６の動作を制御する制御装置３０８とを含む。

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。

制御装置３０８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等によって構成されるメモリと、外部の機器の通信可能な通信部（いずれも図示せず）とを含む。制御装置３０８は、メモリに記憶された情報や、通信部を経由して受信した情報や、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）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ＣＰＵ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。

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、充電スタンド３００の上昇要求があるという条件とを含む。上昇要求は、たとえば、管理サーバ、携帯端末、あるいは、他の充電スタンド３００から制御装置３０８の通信部において受信してもよい。

あるいは、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の下降要求があるという条件とを含む。下降要求は、たとえば、管理サーバ、携帯端末、あるいは、他の充電スタンド３００から制御装置３０８の通信部において受信してもよい。

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の構成は、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く、たとえば、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、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。

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、電動車両２００の図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit)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。あるいは、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。このとき、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。

なお、充電スタンド３００が第１状態である場合には、ユーザは、携帯端末を用いて充電スタンド３００に上昇要求を送信したり、管理サーバを経由して充電スタンド３００に上昇要求を送信したりする。充電スタンド３００の制御装置３０８は、上昇要求を受けることによって第２状態になるように昇降装置３０６を制御する。

上述のような昇降可能な可動式の充電スタンド３００においては、地面下に収納された状態であると、台風やゲリラ豪雨などの大雨により地面下に水が大量に入り込み、水没する虞がある。

そこで、本実施の形態に係る充電設備は、上述した充電スタンド３００に加えて、降水した水を貯留する貯留部５００と、貯留部に貯留された水の重みによって生じる力を用いて充電スタンド３００を上昇させる上昇装置とをさらに備えるものとする。図３は、本実施の形態に係る充電設備１００の構成の一例を示す図である。

図３に示すように、本実施の形態に係る充電設備１００は、上述した充電スタンド３００に加えて、上昇装置４００と、貯留部５００とをさらに備える。上昇装置４００は、上部に充電スタンド３００が設置される第１ピストン４０２と、上部に貯留部５００が設置される第２ピストン４０８とを含むものとする。また、第２ピストン４０８は、貯留部５００に貯留された水の重みによって生じる力により移動し、第１ピストン４０２は、第２ピストン４０８の移動に伴い上昇するものとする。

このようにすると、台風やゲリラ豪雨などの大雨により貯留部５００に大量の水が入り込む場合には、貯留部５００に貯留された水の重みによって第２ピストン４０８を移動させて、第１ピストン４０２を上昇させることができるため、充電スタンド３００の水没を抑制することができる。

以下、本実施の形態における上昇装置４００の具体的な構成の一例について詳細に説明する。

上昇装置４００は、上述の第１ピストン４０２および上述の第２ピストン４０８に加えて、第１ピストン４０２を上下方向に摺動可能に形成される第１シリンダ４１０と、第２ピストン４０８を上下方向に摺動可能に形成される第２シリンダ４１２と、第１シリンダ４１０と第２シリンダ４１２との間を連結する連結管４０４と、第１ピストン４０２の下面と第２ピストン４０８の下面との間で圧力伝達に用いられる、水、作動油あるいはガス等の媒体（以下、圧力伝達媒体と記載する）とをさらに含む。

第１シリンダ４１０は、充電スタンド３００を収納する凹部の側壁３１０と、第１ピストン４０２の初期位置（図３に示す位置）から側壁３１０を下方向に延長して形成される部分とを含む。そのため、第１ピストン４０２は、充電スタンド３００を収納する凹部の水平断面と略同じ形状を有している。また、第１ピストン４０２の上面によって充電スタンド３００を収納する凹部の底面が形成されている。

第１ピストン４０２の外周部分と第１シリンダ４１０の内周部分との間には、たとえば、シール等が設けられる。さらに、第２ピストン４０８の外周部分と第２シリンダ４１２の内周部分との間には、たとえば、シール等が設けられる。

これにより、第１ピストン４０２よりも下方における第１シリンダ４１０内が密閉されるため、圧力伝達媒体が第１ピストン４０２よりも上部の凹部内に流出することが抑制される。さらに、第２ピストン４０８よりも下方における第２シリンダ４１２内が密閉されるため、圧力伝達媒体が第２ピストン４０８よりも上部の貯留部５００内に流出することが抑制されるとともに、貯留部５００内の水が第２ピストン４０８よりも下方に流出することが抑制される。

さらに、貯留部５００内において水が貯留していない状態において、充電スタンド３００を第１状態で維持するため、第１ピストン４０２が初期位置よりも下方に移動しないように、たとえば、第１シリンダ４１０には、ストッパー（図示せず）等が設けられる。

貯留部５００は、たとえば、地下に設置された雨水貯留槽として設置され、地面に形成された第１開口部５０４と連通状態になっている。さらに、貯留部５００の側壁には、枝管５０２の一方端が接続されている。枝管５０２の他方端は、地面に形成された第２開口部５０６と連通状態になっている。そのため、たとえば、降水により地面に貯まった水は、第１開口部５０４および第２開口部５０６に流通し、これらの開口部から貯留部５００に流入し、貯留部５００において貯留される。貯留部５００は、第１ピストン４０２を所定位置（たとえば、地面の位置）まで上昇可能な重量の水が貯留可能な容積を有する。

なお、貯留部５００には、たとえば、第１ピストン４０２を所定位置まで上昇可能な重量の水が貯留されると、それ以上の水が貯留しないように排水する排水溝が設けられてもよい。あるいは、第１ピストン４０２が所定位置まで上昇したときに第２ピストン４０８の位置がそれ以上に下方に移動しないように、たとえば、第２シリンダ４１２には、ストッパ等が設けられてもよい。

第１ピストン４０２の下面と第２ピストン４０８の下面との間における第１シリンダ４１０と第２シリンダ４１２と連結管４０４とには、上述したとおり圧力伝達媒体が充填されている。そのため、貯留部５００に貯留される水の重みにより第２ピストン４０８に対して下方向の力が作用すると、パスカルの原理により第２ピストン４０８の下面から圧力伝達媒体を介して第１ピストン４０２の下面に圧力が伝達し、第１ピストン４０２に上方向の力が作用することとなる。

なお、第２ピストン４０８の下面の面積は、第１ピストン４０２の下面の面積や想定される大雨時に第１ピストン４０２を地面まで上昇可能に設定される。

以上のような構造に基づく本実施の形態における充電設備１００の動作の一例について図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態に係る充電設備１００の動作の一例を示す図である。

たとえば、充電設備１００の貯留部５００に水が貯留されていない場合を想定する。この場合、上昇装置４００における第１ピストン４０２は、図３に示す初期位置（または図４の第１シリンダ４１０内の破線枠の位置）となる。このような状態で、第１開口部５０４および第２開口部５０６の位置を含む地域において台風やゲリラ豪雨等により大雨が降ると、地面に降水した大量の水は、図４に示すように、第１開口部５０４および第２開口部５０６に流入する。第１開口部５０４に流入した水は、貯留部５００内に貯留される。また、第２開口部５０６に流入した水は、枝管５０２を流通して貯留部５００に貯留される。

降水が継続すると、貯留部５００に貯留される水の量が増加し、貯留部５００内の水の重みが増していく。そのため、貯留部５００内の水の重みによって第２ピストン４０８が初期位置（図４の貯留部５００内の破線枠）から下方向に押し下げられる。第２ピストン４０８が押し下げられることによって第２ピストン４０８の下面への圧力が増し、連結管４０４内の圧力伝達媒体を経由して第１シリンダ４１０内の第１ピストン４０２の下面への圧力が増加する。第１ピストン４０２の下面への圧力による力が第１ピストン４０２の重量と充電スタンド３００の重量との和を上回ると、第１ピストン４０２が上方に押し上げられる。第１ピストン４０２が上昇することによって第１状態の充電スタンド３００の位置が上昇していく。

そして、貯留部５００内に貯留される水の量が増加するほど、第１ピストン４０２の位置が上昇していく。第１ピストン４０２は、図４に示すように、地面の位置まで上昇し、その後、地面の位置で維持される。そのため、充電スタンド３００が地面下で水没することが抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る充電設備１００によると、台風やゲリラ豪雨などの大雨により貯留部５００に大量の水が入り込む場合には、貯留部５００に貯留された水の重みによって第２ピストン４０８を下方に移動させて、第１ピストン４０２を上昇させることができる。そのため、充電スタンド３００が地面下で水没することを抑制することができる。さらに、水の重みを利用して機械的に充電スタンド３００を上昇させることができるため、停電等によって昇降装置３０６による可動部３００ａの昇降を行なうことができない場合でも、充電スタンド３００を上昇させて、水没を抑制することができる。したがって、大量の降水時に水没を抑制する充電設備を提供することができる。

以下、変形例について記載する。
上述の実施の形態では、充電スタンド３００には、交流電源が接続されるものとして説明したが、充電スタンド３００には、直流電源が接続されてもよい。この場合において、電動車両２００は、たとえば、充電器２１２を省略した構成であってもよい。

さらに上述の実施の形態では、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。

さらに上述の実施の形態では、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。

さらに上述の実施の形態では、貯留部５００は、１箇所に設けられる場合を一例として説明したが、２箇所以上に設けられるものであってもよい。

さらに上述の実施の形態では、上昇装置４００による上昇対象の充電スタンド３００が１つである場合を一例として説明したが、２つ以上の充電スタンド３００を大量の降水時に上昇装置４００を用いて上昇させるようにしてもよい。

さらに、上述の実施の形態では、第２ピストン４０８の直上に水が貯留される構成を一例として説明したが、たとえば、上部が開いた容器が貯留部として第２ピストン４０８の上面に設置され、容器内に水が貯留される構成としてもよい。

さらに上述の実施の形態では、第１開口部および第２開口部は、常時開口している状態を一例として説明したが、大雨の発生時に、第１開口部および第２開口部を開口状態にするような駆動装置等を設けるようにしてもよい。大雨の発生の有無は、たとえば、降水量を検出するセンサ等用いればよい。

さらに上述の実施の形態では、貯留部５００には、他方端が第２開口部に接続された枝管５０２に接続される構成を一例として説明したが、貯留部５００には、複数の枝管が接続されるようにしてもよいし、あるいは、１つの枝管５０２に地面に形成された複数の開口部が接続されるようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態では、第１シリンダ４１０と連結管４０４と第２シリンダ４１２とにおいて圧力伝達媒体が充填されるものとして説明したが、たとえば、降水により第１開口部５０４や第２開口部５０６から流入する水を圧力伝達媒体として第１シリンダ４１０と連結管４０４と第２シリンダ４１２との中に注水する構成を有していてもよい。

さらに上述の実施の形態では、充電スタンド３００は、たとえば、昇降装置３０６および制御装置３０８等の充電スタンド３００の動作に関する機器を含むものとして説明したが、たとえば、第１状態における充電スタンド３００において充電スタンド３００の上部（たとえば、図１および図２に示すように鉛直方向の中央よりも上部）に当該機器を集約して設けられるようにしてもよい。

このようにすると、第１ピストン４０２が地面まで上昇するまでの間において第１ピストン４０２よりも上側の空間に水が入り込んでも充電スタンド３００の動作に関する機器が水没することを抑制することができる。

さらに上述の実施の形態では、充電設備１００は、大量の降水によって充電スタンド３００を上昇させる上昇装置４００を含むものとして説明したが、雨が止むなどして水没の虞がなくなった場合に、貯留部５００内の水を排水する排水装置が設けられてもよい。このようにすると、大量の降水前と同様に充電スタンド３００の利用が可能になる。

さらに上述の実施の形態では、上昇装置４００は、第１ピストン４０２を地面まで上昇するものとして説明したが、充電スタンド３００の水没が抑制されればよく、たとえば、地面下の所定位置まで第１ピストン４０２を上昇させるものであってもよい。

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 充電設備、２００ 電動車両、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、３０８ 制御装置、３１０ 側壁、４００ 上昇装置、４０２ 第１ピストン、４０４ 連結管、４０８ 第２ピストン、４１０ 第１シリンダ、４１２ 第２シリンダ、５００ 貯留部、５０２ 枝管、５０４ 第１開口部、５０６ 第２開口部。

Claims (1)

1. 車両に搭載された蓄電装置の充電が可能な可動式の充電設備であって、
   前記蓄電装置と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第１状態と、前記可動部が地面上に露出し、前記蓄電装置と前記接続機器との接続が可能な第２状態との間で前記可動部を昇降させる昇降装置とを含む充電スタンドと、
   降水した水を貯留する貯留部と、
   前記貯留部に貯留された水の重みによって生じる力を用いて前記充電スタンドを上昇させる上昇装置とを備え、
   前記上昇装置は、上部に前記充電スタンドが設置される第１ピストンと、上部に前記貯留部が設置される第２ピストンとを含み、
   前記第２ピストンは、前記貯留部に貯留された水の重みによって生じる力により移動し、
   前記第１ピストンは、前記第２ピストンの移動に伴い上昇する、充電設備。

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