JP2023167654A - 車両充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＡＣ／ＤＣコンバータを使用する事無く省スペースで直流電力を車両に供給できる車両充電システムを提供する。【解決手段】 高圧３相電力２を低圧多相電力に変換する多相変圧器１１と、変換された低圧多相電力を直流変換する全波整流回路１２と、全波整流回路１２で生成された直流電力を、車両５の充電に適した電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ３１と、充電対象の車両５に接続される給電コネクタ４を介して、車両と通信してＤＣ／ＤＣコンバータを制御する充電制御部３２とを備えた。【選択図】 図１

Description

本発明は車両充電システムに関し、詳しくは高圧受電した交流電力から車両充電のための直流電力を生成して車両に供給する車両充電システムに関する。

従来の車両充電システムは、キュービクル等の高圧受電設備により受電した高圧電力を低圧に変換し、変換した低圧の交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータを使用して直流に変換し、更にＤＣ／ＤＣコンバータ（直流／直流電力変換装置）により、好ましい電圧に変換して車両に供給した（例えば、特許文献１参照）。
一方で、高圧電力から直流電力を生成するに際し、高圧を低圧変換する際に、リップルの小さい直流電力を生成するために、多相の電力を生成する整流用多相変圧器がある。例えば特許文献２では、多相変圧器を使用して高圧３相電力から低圧の１２相交流電圧を生成し、ＡＣ／ＤＣコンバータを使用せず全波整流回路を使用して直流電力を生成している。

特開２０２１－７８２３５号公報 特開２０２２－１１０８８号公報

従来の車両充電システムは、上述したように高圧受電電力から車両充電のための直流電力を得るためにはＡＣ／ＤＣコンバータを必要とした。そのため、キュービクル等の高圧受電設備に加えて、充電コネクタを備えた充電スタンド等に直流電力を供給する電力盤に、ＡＣ／ＤＣコンバータを収容する必要があり、広い設置スペースを必要としていた。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、ＡＣ／ＤＣコンバータを使用する事無く省スペースで直流電力を車両に供給できる車両充電システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、高圧３相電力を低圧直流電力に変換して、充電対象の車両に電力を供給する車両充電システムであって、高圧３相電力を低圧多相電力に変換する多相変圧器と、変換された低圧多相電力を直流変換する全波整流回路と、全波整流回路で生成された直流電力を、車両充電に適した電圧に変換する直流／直流電力変換装置と、充電対象の車両に接続される給電コネクタを介して、車両と通信して直流／直流電力変換装置を制御する充電制御部とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、高圧３相電力から低圧交流を生成するのに多相変圧器を使用するため、全波整流回路で直流電力を生成でき、従来のようにＡＣ／ＤＣコンバータを使用しなくて済む。よって、システム全体を省スペースで設置できる。
また、車両と通信する充電制御部を備えることで、車両の蓄電状況に応じた充電制御を実施でき、効果的な急速充電を実施できる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、蓄電池装置及び太陽光発電装置のうちの少なくとも一方の分散電源を具備し、分散電源の電力が直流／直流電力変換装置に入力され、給電コネクタからは、入力された複数の電源による電力が出力されることを特徴とする。
この構成によれば、車両充電のための電力は、高圧３相電力だけで無く蓄電池或いは太陽光発電装置からの電力も加えられるため、高圧３相電力の使用を削減できる。

本発明によれば、高圧３相電力から低圧交流を生成するのに多相変圧器を使用するため、全波整流回路で直流電力を生成でき、従来のようにＡＣ／ＤＣコンバータを使用しなくて済む。よって、システム全体を省スペースで設置できる。
また、車両と通信する充電制御部を備えることで、車両の蓄電状況に応じた充電制御を実施でき、効果的な急速充電を実施できる。

本発明に係る車両充電システムの一例を示す構成図である。 車両充電システムの他の例を示す構成図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る車両充電システムの一例を示す構成図であり、１は高圧３相電力２を直流に変換する高圧受電設備、３は急速充電器、４は充電対象の車両５が接続される給電コネクタである。ここでは、受電電力である高圧３相電力２のみで車両５を充電するシステムを示し、給電コネクタ４を２器備えて、同時に２台の車両５を充電できるシステムを示している。

高圧受電設備１は、高圧カットアウト、リアクトル等を備えているが、ここでは発明の要部である低圧の多相電力を生成する多相変圧器１１と、全波整流回路１２とを備えた電力変換装置１ａのみ示している。
多相変圧器１１により、６６００Ｖの高圧３相電力が例えば２００Ｖの低圧１２相電力に変換され、この多相電力が全波整流回路１２により直流に変換されて出力される。この多相変圧器１１は、例えば上述した特許文献２の変圧器が使用でき、この場合２次側で１２相の交流電圧が生成される。そして、この交流電圧が全波整流回路１２で直流に変換される。こうして、電力変換装置１ａにより直流電力が生成される。

急速充電器３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、ＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）のプロトコルを備えた充電制御部３２を備えている。充電制御部３２は、給電コネクタ４を介して車両５と通信して充電電流を設定する。充電制御部３２により、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１が出力する電圧即ち給電コネクタ４から出力される電圧が制御されて、車両５の充電が行われる。

このように、高圧３相電力２から低圧交流を生成するのに多相変圧器１１を使用するため、多相交流から成る低圧電力が生成され、全波整流回路１２でリップルの小さい直流電力を生成できる。よって、従来のようにＡＣ／ＤＣコンバータを使用しなくて済み、システム全体を省スペースで設置できる。
また、車両５と通信する充電制御部３２を備えることで、車両５の蓄電状況に応じた充電制御を実施でき、効果的な充電を実施できる。
尚、高圧受電設備１と急速充電器３とを別体としているが、両者を一体としても良い。一体とすることで、両者の間を接続する電力ケーブルが必要無くなる。

図２は車両充電システムの他の形態を示す構成図であり、上記図１とは高圧３相電力だけでなく、分散電源も車両充電に使用する構成を示している。図２において、６は太陽光発電装置、７は蓄電池装置、８は電力を統合して急速充電器３へ送出する直流分電盤である。尚、上記図１と共通する構成要素には同一の符号を付与し、説明を省略する。また、急速充電器３を１台としているが、複数台であっても良い。

太陽光発電装置６は、太陽電池パネル６ａと太陽電池パネル６ａが出力する電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータ６ｂとを有している。蓄電池装置７は、蓄電池７ａと蓄電池７ａが出力する電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータ７ｂとを有している。
尚、蓄電池７ａは、高圧受電設備１が出力する直流電力或いは太陽光発電装置６の発電電力により充電される。

直流分電盤８は、接続された個々の電路を開閉する開閉器（図示せず）を備えて、供給された電力を集電して急速充電器３へ送出する。

尚、太陽光発電装置６のＤＣ／ＤＣコンバータ６ｂと、蓄電池装置７のＤＣ／ＤＣコンバータ７ｂとは互いに連携制御し、例えば太陽光発電電力が急速充電器３が要求する電力の全てを供給可能な場合は、蓄電池装置７からの供給が停止され、太陽光発電装置６の電力が急速充電器３に供給されるよう制御される。また、太陽光発電電力の供給が高圧受電設備の電力より優先されて急速充電器３へ供給されるよう構成されており、太陽光発電電力が車両充電を賄えるような状況では、高圧３相電力２の供給も停止或いは削減される（詳述せず）。

このように、車両充電のための電力は、高圧３相電力２だけで無く太陽光発電装置６或いは蓄電池装置７からの電力も加えられるため、高圧３相電力２の使用を削減できる。

尚、給電コネクタ４の数（急速充電器の数）は任意であり、高圧受電設備１の容量、分散電源の規模により増減される。
また、車両５を充電する電源として、高圧３相電力２に加えて太陽光発電装置６、蓄電池装置７を示しているが、分散電源は風力発電装置であっても良いし燃料電池発電装置であっても良い。更に、直流分電盤８には急速充電器３に加えて電力を消費する負荷が更に接続されてもよい。
更に上記実施形態では、複数の電源を直流分電盤８で集電して車両充電のための電力を生成しているが、直流分電盤８を直流マイクログリッドで構成しても良い。

１・・高圧受電設備、１ａ・・電力変換装置、２・・高圧３相電力、３・・急速充電器、４・・給電コネクタ、５・・車両、６・・太陽光発電装置、７・・蓄電池装置、８・・直流分電盤、１１・・多相変圧器、１２・・全波整流回路、３１・・ＤＣ／ＤＣコンバータ（直流／直流電力変換装置）、３２・・充電制御部。

Claims (2)

1. 高圧３相電力を低圧直流電力に変換して、充電対象の車両に電力を供給する車両充電システムであって、
   高圧３相電力を低圧多相電力に変換する多相変圧器と、
   変換された前記低圧多相電力を直流変換する全波整流回路と、
   前記全波整流回路で生成された直流電力を、車両充電に適した電圧に変換する直流／直流電力変換装置と、
   充電対象の車両に接続される給電コネクタを介して、前記車両と通信して前記直流／直流電力変換装置を制御する充電制御部とを備えたことを特徴とする車両充電システム。
2. 蓄電池装置及び太陽光発電装置のうちの少なくとも一方の分散電源を具備し、
   前記分散電源の電力が前記直流／直流電力変換装置に入力され、
   前記給電コネクタからは、入力された複数の電源による電力が出力されることを特徴とする請求項1記載の車両充電システム。

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