JP4694399B2

JP4694399B2 - 電気自動車への緊急充電システム

Info

Publication number: JP4694399B2
Application number: JP2006092793A
Authority: JP
Inventors: 健太郎永廣; 浩清水
Original assignee: 浩清水
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP2007267561A

Description

本発明は、電気自動車の走行中に動力用電池の残存容量が著しく低下するような過放電状態に至る場合でも、その動力用電池への充電を的確に行うことができる電気自動車への緊急充電システムに関するものである。

電気自動車はその動力を電池に依存しているため、その動力用電池の電気容量が低下した場合、容易に充電できることが望ましい。そのため、複数の電力源から充電することが可能な装置として、専用の充電装置のみでなく、充電ケーブルを介して、商用電源から充電することができるものが知られている（下記特許文献１参照）。
特開平１１−２９９００８号公報

しかしながら、上記の従来の充電ケーブルは、商用電源からの充電であるため、自動車専用道路など、商用電源から電力を得ることが困難な場所で充電することができない。例えば、高速道路走行中に動力用電池の残存容量が著しく低下する過放電状態に陥った場合、走行不能になるという問題があった。
かかる事態を回避するために、地域毎に電気自動車用の充電スタンドを配置するなどの案も聞かれるようになっている。

本発明は、従来の問題点を解決するために、走行中における電気自動車の電池の過放電状態に対処し、的確に充電を行うことができる電気自動車への緊急充電システムを提供することを目的とする。
また、過放電状態の電気自動車へ電力を供給する電力供給車の直流電源、或いは他の電気自動車の動力用電池から、それらの電圧に関係なく、給電を受けることができる電気自動車への緊急充電システムを提供することを目的とする。

本発明によれば、上記目的を達成するために、
〔１〕電気自動車への緊急充電システムにおいて、受電側の電気自動車の受電側電池に接続される受電接続口と、給電側の自動車の給電側電源に接続される給電接続口と、前記給電接続口に接続される給電側接続器を有する第１の充電用ケーブルと、この第１の充電用ケーブルに接続されるとともに、給電側電圧検出器と受電側電圧検出器と、前記給電側電圧検出器の検出電圧と前記受電側電圧検出器の検出電圧とを比較して、前記給電側の電圧を前記受電側の電圧より所定値高い電圧に変圧するＤＣ−ＤＣコンバータとを有する制御ボックスと、この制御ボックスに接続されるとともに、前記受電接続口に接続される受電側接続器を有する第２の充電用ケーブルとを備え、前記給電側接続器及び給電接続口の形状と、前記受電側接続器及び受電接続口との形状が互いに異なり、誤接続を防止することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の電気自動車への緊急充電システムにおいて、前記給電路に充電電流量の最大値を制限する電流制限装置を設けたことを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の電気自動車の緊急充電システムにおいて、前記制御ボックスに手動スイッチを具備することを特徴とする。
〔４〕上記〔１〕から〔３〕の何れか１項記載の電気自動車の緊急充電システムにおいて、給電側の自動車が過放電した電気自動車とは別の電気自動車であることを特徴とする。

〔５〕上記〔１〕から〔３〕の何れか１項記載の電気自動車の緊急充電システムにおいて、給電側の自動車が緊急時に対応可能な専用の電力供給自動車であることを特徴とする。

本発明は以下のような効果を奏することができる。
（１）受電側の電気自動車の動力用電池の電圧及び給電側の自動車の直流電源の電圧を測定し、それらの電圧に基づいて、他の直流電源の電圧を、ＤＣ−ＤＣコンバータにより、電気自動車の動力用電池を充電するのに適当な範囲の電圧に、昇圧或いは降圧するので、給電側直流電源の電圧の如何にかかわらず、直流電源から必要な給電を受けることができる。

（２）充電用ケーブルの両端に、電気自動車の給電口に接続できる給電側接続器及び受電側接続器を備えているので、充電用ケーブルを給電側及び受電側の電気自動車に容易に接続することができる。
（３）電力の供給を受ける給電路に、その給電路を遮断及び接続するスイッチ機構を設けているので、スイッチを遮断した状態で充電用ケーブルの必要な接続を行い、その後にスイッチを接続状態にして充電を行い、充電が終了すると、再びスイッチを遮断にして充電用ケーブルを外すことができるので、充電作業を安全に行うことができる。

（４）電力の供給を受ける充電路に、充電電流の最大値を制限する電流制限装置を設けているので、充電電流が過大になることがない。
（５）別の電気自動車の動力用電池から給電を受けるようにしているので、自電気自動車の動力用電池が過放電状態に陥った場合にも、別の電気自動車の動力用電池から充電用ケーブルを介して容易に給電を受けることができる。

（６）緊急時に対応可能な専用の電力供給自動車から給電を受けるようにしているので、自電気自動車の動力用電池が過放電状態に陥った場合にも、電力供給自動車から充電用ケーブルを介して容易に給電を受けることができる。

電気自動車への緊急充電システムにおいて、受電側の電気自動車の受電側電池に接続される受電接続口と、給電側の自動車の給電電源に接続される給電接続口と、前記給電接続口に接続される給電側接続器を有する第１の充電用ケーブルと、この第１の充電用ケーブルに接続されるとともに、給電側電圧検出器と受電側電圧検出器と、前記給電側電圧検出器の検出電圧と前記受電側電圧検出器の検出電圧とを比較して、前記給電側の電圧を前記受電側の電圧より所定値高い電圧に変圧するＤＣ−ＤＣコンバータとを有する制御ボックスと、この制御ボックスに接続されるとともに、前記受電接続口に接続される受電側接続器を有する第２の充電用ケーブルとを備え、前記給電側接続器及び給電接続口の形状と、前記受電側接続器及び受電接続口との形状が互いに異なり、誤接続を防止することにより、過放電状態にある電気自動車への必要な電力の受電が可能になる。

以下、本発明の実施態様について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例を示す電気自動車から別の電気自動車への緊急充電システムの模式図、図２はその緊急充電システムのブロック図である。
この図において、１は受電側の電気自動車であり、ここでは、動力用電池の残存容量が著しく低下した過放電状態にある。２は受電側の動力用電池、３はこの受電側動力用電池２に接続され、受電側の電気自動車１の表面に配置される受電接続口、４は給電側の電気自動車であり、ここでは、動力用電池は十分な残存容量を有している充電状態にある。５は給電側の動力用電池、６はこの給電側の動力用電池５に接続され、給電側の電気自動車４の表面に配置される給電接続口である。なお、上記した受電接続口３及び給電接続口６にはキャップ（図示なし）を配置して防水・防湿効果を高めることが望ましい。

一方、１１は給電接続口６に接続される給電側接続器１２を有する第１の充電用ケーブル、２０は制御ボックスであり、この制御ボックス２０は給電側電圧検出器２１、コントローラ２２、受電側電圧検出器２３、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４、電流制限器２５、自動復帰型の手動スイッチ２６を備えている。１３は制御ボックス２０に接続されるとともに、受電側接続器１４を有する第２の充電用ケーブルである。

このように構成したので、受電側の電気自動車１に受電する場合には、電気自動車１に備えられている制御ボックス２０付きの充電用ケーブル１１，１３を取り出して、第２の充電用ケーブル１３の受電側接続器１４を受電接続口３に接続し、更に、第１の充電用ケーブル１１の給電側接続器１２を給電接続口６に接続して、手動スイッチ２６をオンにする。

すると、給電側の動力用電池５から給電接続口６−給電側接続器１２−第１の充電用ケーブル１１−制御ボックス２０−第２の充電用ケーブル１３−受電側接続器１４−受電接続口３−受電側の動力用電池２へと直流電力が供給されて、受電側の電気自動車１の受電側の動力用電池２への充電が行われる。十分な充電が行われると、受電側電圧検出器２３からの出力信号がコントローラ２２へ送られて、コントローラ２２からの復帰信号が自動復帰型の手動スイッチ２６に与えられて手動スイッチ２６は自動的にオフとなる。

この充電完了により、制御ボックス２０付き充電用ケーブル１１，１３の接続を外して、その充電用ケーブルは受電側の電気自動車１に収納する。
上記したように、制御ボックス２０は、給電側の動力用電池５の電圧を検出する給電側電圧検出器２１、受電側の動力用電池２の電圧を検出する受電側電圧検出器２３、及びＤＣ−ＤＣコンバータ２４を備えており、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４は、給電側電圧検知器２１及び受電側電圧検出器２３の電圧を受けるコントローラ２２の信号を受けて、給電側の動力用電池５の電圧が受電側の動力用電池２の電圧に比べて約１０％高い電圧になるよう電圧調整（昇圧又は降圧）を行う。

手動スイッチ２６は、コントローラ２２からの出力信号を受けて、自動的にオフとする復帰型スイッチである。充電用ケーブル１１，１３を電気自動車１の受電接続口３及び給電側の電気自動車４の給電接続口６に接続する際には手動スイッチ２６をオフの状態で行い、制御ボックス２０付き充電用ケーブル１１，１３を接続した後、手動スイッチ２６をオンにして充電を行う。

また、必要な充電が終わり、制御ボックス２０付き充電ケーブル１１，１３を外すときには、手動スイッチ２６は既にオフになっているので、そのまま外すことができる。
また、電流制限器２５は給電側の動力用電池５から受電側の動力用電池２に流れる充電電流の最大値を制限することができる。したがって、充電時に過電流が流れることを防止することができる。

本発明の緊急充電システムにおけるＤＣ−ＤＣコンバータ２４は、図３に示すように公知のものであってもよい。
すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４は、図３に示すように構成することができる。ここで、３１はサイリスタなどのスイッチング素子であり、このスイッチング素子３１は、コントローラ２２内のスイッチ開閉信号発生器３２の信号を受けてＯＮ、ＯＦＦされる。３３はダイオード、３４はコイル、３５はコンデンサであり、スイッチング素子３１のＯＮ、ＯＦＦ割合及び周波数を変更することにより、入力電圧に対する出力電圧及び電流量を所定の値に設定することができる。なお、スイッチ開閉信号発生器３２はコントローラ２２に接続され、スイッチ開閉信号を調整することができるように構成されている。

また、ＤＣ−ＤＣコンバータは上記した構成に限定されるものではなく、入力電圧に対する出力電圧を所定の値に昇圧及び降圧できるものであれば良い。
このように、電気自動車が走行中に、動力用電池の残存容量が著しく低下するような過放電状態に至る場合でも、近くに位置する別の電気自動車からの受電が可能となり、電気自動車の動力不足という問題を解決することができる。つまり、電気自動車の利用者同士が互いに協力しあって、その電気自動車の利便性を高めることができる。

図４は本発明の第２実施例を示す電気自動車への専用の電力供給自動車からの緊急充電システムの模式図である。
この実施例では、給電側には専用の電力供給自動車４１を用いる。この専用の電力供給自動車４１は大容量直流電源４２を備えており、この大容量直流電源４２に接続される給電接続口４３が電力供給自動車４１の表面に配置される。なお、上記した給電接続口４３にはキャップ（図示なし）を配置して防水・防湿効果を高めることが望ましい。

この給電接続口４３には、上記したように、給電側接続器１２−第１の充電用ケーブル１１−制御ボックス２０−第２の充電用ケーブル１３−受電側接続器１４−受電接続口３−受電側の動力用電池２へと直流電力が供給されて、受電側の電気自動車１の受電側の動力用電池２の充電が行われる。
このように、過放電状態にある電気自動車１は、専用の電力供給自動車４１に連絡をとることにより、専用の電力供給自動車４１を招集して、充電を依頼することができる。

電気自動車の普及のためには、電気自動車の緊急充電が隘路となっていたが、専用の電力供給自動車の普及により、機動的な緊急充電が可能となり、電気自動車の普及に資するところが大である。
図５は本発明の電気自動車への緊急充電システムにおける、給電接続口と給電側接続器の構造を示す図であり、図５（ａ−１）は給電接続口の正面図、図５（ａ−２）は図５（ａ−１）のＡ−Ａ線断面図、図５（ａ−３）は給電側接続器の正面図、図５（ａ−４）は図５（ａ−３）のＢ−Ｂ線断面図である。図６は本発明の電気自動車への緊急充電システムにおける、受電接続口と受電側接続器の構造を示す図であり、図６（ａ−１）は受電接続口の正面図、図６（ａ−２）は図６（ａ−１）のＡ−Ａ線断面図、図６（ａ−３）は受電側接続器の正面図、図６（ａ−４）は図６（ａ−３）のＢ−Ｂ線断面図である。

まず、図５（ａ−１），図５（ａ−２）に示すように、給電側における給電接続口５１にはクリップ電極５２が配置される受口（差し込み口）５３が形成される。その上下には受口（空間）５４が形成されている。この給電接続口５１が給電側の自動車の表面に配置されている。
一方、図５（ａ−３），図５（ａ−４）に示すように、給電側接続器６１には上記受口（差し込み口）５３に挿入されて接続される突起状電極６２が配置され、その上下に受口（空間）５４に嵌合される突起部材６３が配置されている。

したがって、給電接続口５１には給電側接続器６１が的確に嵌合し接続される。
次に、図６（ａ−１），図６（ａ−２）に示すように、受電側における受電接続口７１にはクリップ電極７２が配置される受口（差し込み口）７３が形成される。一方、図６（ａ−３），図６（ａ−４）に示すように、受電側接続器８１には上記受口（差し込み口）７３に挿入されて接続される突起状電極８２が配置される。

したがって、受電接続口７１には受電側接続器８１が的確に嵌合し接続される。
ところが、受電接続口７１に誤って給電側接続器６１を接続しようとしても、受電接続口７１には給電接続口５１のように受口（空間）５４が形成されていないので、給電側接続器６１の突起部材６３が支障して、受電接続口７１には給電側接続器６１を接続しようとしても、接続することはできない。

したがって、制御ボックス付き充電用ケーブルの誤接続を確実に防止することができる。
上記したように、本発明によれば、電気自動車の動力用電池の残存容量が少なくなる過放電状態になった場合にも、別の自動車の直流電源から、それらの電圧に関係なく容易に充電を行うことができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の電気自動車への緊急充電システムは、電気自動車の動力用電池の残存容量が少なくなる過放電状態になった場合、的確に動力用電池の充電を受けることができるシステムとして好適である。

本発明の第１実施例を示す電気自動車から別の電気自動車への緊急充電システムの模式図である。本発明の第１実施例を示す電気自動車から別の電気自動車への緊急充電システムのブロック図である。本発明の緊急充電システムにおけるＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示す図である。本発明の第２実施例を示す電気自動車への専用の電力供給自動車からの緊急充電システムの模式図である。本発明の電気自動車への緊急充電システムにおける、給電接続口と給電側接続器の構造を示す図である。本発明の電気自動車への緊急充電システムにおける、受電接続口と受電側接続器の構造を示す図である。

１受電側の電気自動車
２受電側の動力用電池
３，７１受電接続口
４給電側の電気自動車
５給電側の動力用電池
６，４３，５１給電接続口
１１第１の充電用ケーブル
１２，６１，８１給電側接続器
１３第２の充電用ケーブル
１４受電側接続器
２０制御ボックス
２１給電側電圧検出器
２２コントローラ
２３受電側電圧検出器
２４ＤＣ−ＤＣコンバータ
２５電流制限器
２６自動復帰型の手動スイッチ
３１スイッチング素子
３２スイッチ開閉信号発生器
３３ダイオード
３４コイル
３５コンデンサ
４１専用の電力供給自動車
４２大容量直流電源
５２，７２クリップ電極
５３，７３受口（差し込み口）
５４受口（空間）
６２，８２突起状電極
６３突起部材

Claims

（ａ）受電側の電気自動車の受電側電池に接続される受電接続口と、
（ｂ）給電側の自動車の給電側電源に接続される給電接続口と、
（ｃ）前記給電接続口に接続される給電側接続器を有する第１の充電用ケーブルと、
（ｄ）該第１の充電用ケーブルに接続されるとともに、給電側電圧検出器と受電側電圧検出器と、前記給電側電圧検出器の検出電圧と前記受電側電圧検出器の検出電圧とを比較して、前記給電側の電圧を前記受電側の電圧より所定値高い電圧に変圧するＤＣ−ＤＣコンバータとを有する制御ボックスと、
（ｅ）該制御ボックスに接続されるとともに、前記受電接続口に接続される受電側接続器を有する第２の充電用ケーブルとを備え、
（ｆ）前記給電側接続器及び給電接続口の形状と、前記受電側接続器及び受電接続口との形状が互いに異なり、誤接続を防止することを特徴とする電気自動車への緊急充電システム。
請求項１記載の電気自動車への緊急充電システムにおいて、前記給電路に充電電流量の最大値を制限する電流制限装置を設けたことを特徴とする電気自動車への緊急充電システム。
請求項１又は２記載の電気自動車の緊急充電システムにおいて、前記制御ボックスに手動スイッチを具備することを特徴とする電気自動車への緊急充電システム。
請求項１から３の何れか１項記載の電気自動車の緊急充電システムにおいて、給電側の自動車が過放電した電気自動車とは別の電気自動車であることを特徴とする電気自動車への緊急充電システム。
請求項１から３の何れか１項記載の電気自動車の緊急充電システムにおいて、給電側の自動車が緊急時に対応可能な専用の電力供給自動車であることを特徴とする電気自動車への緊急充電システム。