JP5863015B2 - 充電設備 - Google Patents

Description

本発明は、移動体に搭載されるバッテリーを充電するための充電設備に関するものである。

最近、電気自動車や移動式の電源装置などの移動体に搭載されるバッテリー（二次電池）を充電するための充電設備が普及しつつあり、この充電設備の適用例として、電気自動車を普及させることを目的とし、自治体などの主導により各地に設置された充電スタンドが挙げられる。この充電スタンドに設けられた充電設備は、電気自動車に搭載された駆動用バッテリーを充電するものである。

ところで、電気自動車の駆動用バッテリーの充電には時間がかかり、急速充電（例えば、出力が４４〜５０ｋＷ程度）であっても、電気自動車１台のバッテリーが充電完了するまでに最大３０分程度必要である。充電完了まで、利用者は充電設備の近くで待たなくてはならないため、充電設備の普及を進めていくためには、充電完了までの利用者の待ち時間を短縮させること、つまり、充電に要する時間（充電時間）を短縮させることが必要不可欠である。特に、複数台の電気自動車のバッテリーが順次充電されるようになっている充電設備では、充電順が２番目以降となる電気自動車について、バッテリーの充電開始までの待ち時間と充電時間とが合わせてかかるため、利用者がかなり待たされる場合がある。

前記充電設備の一例として、特許文献１には、複数台のバッテリー（二次電池）を並行して充電できる充電設備（充電装置）が記載されている。また、特許文献１には、充電設備（充電装置）の出力分配ユニットに、充電用の電力を出力するために複数の直流安定化電源が設けられており、スイッチを切り替えることにより、充電対象である複数の電気自動車に各々搭載されたバッテリーと複数の直流安定化電源との組み合わせを変更できると記載されている（００４５〜００４６段落、図５）。そのため、この構成によると、電気自動車１台のバッテリーを充電する際、１台の直流安定化電源に担当させることもできるし、急速充電を行う場合などに、複数（２台以上）の直流安定化電源に共同して担当させることもできる。

また、特許文献１には、ある電気自動車のバッテリーへの充電が完了して使われていない状態になった直流安定化電源を、スイッチを切り替えることにより、その時点で充電が継続中である他の電気自動車のバッテリーに接続することで、充電を担当する直流安定化電源の台数を増やして前記継続中の充電に必要な時間を短縮させ、複数の電気自動車に各々搭載されたバッテリーへのトータル充電時間を短縮できるとの記載がある（００４７〜００５０段落、図６）。

この特許文献１に記載された充電設備（充電装置）では、各々の直流安定化電源が、他の電気自動車のバッテリーの充電状況には全く関連せず、充電対象とされた電気自動車のバッテリーの充電完了までは、専ら当該電気自動車のバッテリーの充電のためにのみ用いられる。よって、前記のように電気自動車１台のバッテリーの充電を複数（２台以上）の直流安定化電源に共同して担当させた場合、充電開始から充電完了まで、前記複数（２台以上）の直流安定化電源が担当をし続けることになる。

特開２００８−１９９７５２号公報（７、８、１０ページ）

ところが、一般的なバッテリー充電方式である定電流定電圧充電を行う場合においては、初期に一定電流で充電を行い、充電の進行に伴いバッテリー電圧が上昇し、ある電圧に到達した後はバッテリー電圧が一定となるよう充電電流を軽減させながら充電を行うことがある。この際、充電時間の経過に伴い、充電電流は垂下していく。

そのため、１台の電気自動車の充電を複数（２台以上）の直流安定化電源が共同して担当していた場合、途中からは、直流安定化電源の各々により前記のように垂下した充電電流の給電を行うこととなる。しかし、前記現象により垂下した電流であれば、前記よりも少ない台数の直流安定化電源でも能力的には十分足りてしまう。にもかかわらず、１台の電気自動車の充電が終了するまでは、複数の直流安定化電源による充電が継続する。言い換えると、このように充電電流が垂下した状況では、各々の直流安定化電源が能力を十分に発揮しない状況となり、無駄が発生している。

よって、特許文献１に記載された充電設備（充電装置）では、複数台の電気自動車のバッテリーを充電する場合の、複数台の電気自動車が充電完了となるまでのトータル充電時間には、前記のように複数の直流安定化電源を無駄に用いて給電を継続する時間が含まれることとなる。

このことから、特許文献１に記載された充電設備（充電装置）には、複数台の電気自動車に各々搭載されたバッテリーへの充電時間を更に短縮できる余地が残っていると言える。

そこで本発明は、複数台のバッテリーへの充電時間を短縮できる充電設備を提供することを課題とする。

本発明の充電設備は、移動体に搭載されるバッテリーを充電可能な充電設備において、充電用の電力を出力する複数の電力供給部と、前記各電力供給部に対して別個のバッテリーを接続可能な複数の給電配線と、前記各給電配線同士を接続する連結配線と、前記給電配線と連結配線の各々に設けられ、当該各配線の通電をオン・オフする切替スイッチと、前記各切替スイッチの入切を制御するスイッチ制御手段とを備え、前記各電力供給部は、単独でバッテリーを充電可能であり、前記切替スイッチのうち、給電配線に設けられた切替スイッチは、前記連結配線よりも前記バッテリー側に設けられており、前記スイッチ制御手段は、充電対象のバッテリーに対して前記複数の電力供給部から給電を行うとき、当該バッテリーの充電のために必要な電流値が所定の値になった場合に、当該バッテリーへの複数の給電経路のうち一部の給電を停止すべく、前記連結配線に設けられた切替スイッチのうち給電停止に係る切替スイッチを切断し、この切断により給電停止した電力供給部から前記充電対象のバッテリーとは別のバッテリーへの給電を開始すべく、前記給電配線に設けられた切替スイッチのうち給電開始に係る切替スイッチを投入することを特徴としている。

前記構成によると、スイッチ制御手段が、充電対象のバッテリーへの複数の給電経路のうち一部の給電を停止すべく、連結配線に設けられた切替スイッチのうち給電停止に係る切替スイッチを切断し、この切断により給電停止した電力供給部から前記充電対象のバッテリーとは別のバッテリーへの給電を開始すべく、給電配線に設けられた切替スイッチのうち給電開始に係る切替スイッチを投入することから、充電対象のバッテリーへの給電を、台数を減少させた電力供給部で継続し、給電停止した電力供給部を、別のバッテリーへの給電に振り向けることができる。そのため、複数の電力供給部の能力を各々無駄なく発揮させて充電を行うことができる。

なお、前記の「移動体」としては、例えば電気自動車が挙げられるが、これに限られず、バッテリーを搭載しており、移動可能とされた手段全般が該当する。なお、前記電気自動車の概念には、駆動力の少なくとも一部を電動機が受け持つ自動車全般を含むものであって（四輪車に限らない）、いわゆる「ハイブリッド自動車」も含む。また、充電対象のバッテリーは必ずしも電動機の駆動用途に限られず、それ以外の用途のバッテリーも含む。また、前記の「搭載される」とは、現に移動体に搭載された状態に限らず、未だ搭載されていないが、搭載可能な構成を有している単体のバッテリーも含む。

また、前記給電配線による各電力供給部とバッテリーとの接続は、当然ながら、ケーブルを介して間接的に接続される態様も含んでいる。

そして、本発明の充電設備は、前記充電対象のバッテリーに対する複数の給電経路が、給電配線のみを通る主経路と、給電配線及び連結配線を通る一つ以上の副経路とから構成され、前記スイッチ制御手段は、前記副経路のうち少なくとも一つに属する連結配線上にある切替スイッチを切断し、この切断により給電停止した副経路に属する給電配線上にある切替スイッチを投入することが好ましい。

前記好ましい構成によると、給電配線と連結配線の各々に切替スイッチを一つずつ設ければ給電経路の切り替えができるため、電気回路の構成を単純にできる。

そして、本発明の充電設備は、前記切替スイッチの切断前に、前記給電停止を行う給電経路に属する電力供給部の出力を減少させることで、当該給電経路を通る電流を減少させる電流制御手段を備えたものとすることが好ましい。

前記好ましい構成によると、切替スイッチの切断前に、前記給電停止を行う給電経路に属する電力供給部の出力を減少させるため、通過電流が小さい状態で切替スイッチを切断できることから、切断の際の安全性が高まる。

そして、前記電流制御手段は、前記給電停止を行う給電経路に属する電力供給部の出力を減少させると共に、前記給電停止を行わない給電経路に属する電力供給部の出力を増大させるものとすることが好ましい。

前記好ましい構成によると、各電力供給部の出力を同時に調整することができるため、効率良く電力供給部の切り替えができる。

本発明によると、複数の電力供給部の能力を各々無駄なく発揮させて充電できるため、複数台のバッテリーへの充電時間を短縮できる。

本発明の一実施形態であって、主本体部と操作部とを一体としたものであり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図である。 本発明の他の実施形態であって、主本体部と操作部とを別体としたもののうち操作部を示しており、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図である。 （Ａ）（Ｂ）共、本発明の更に他の実施形態に係る充電設備の充電の進行状況を示す概略図である。 （Ａ）（Ｂ）共、同充電設備の、図３に示す状態に引き続いた充電の進行状況を示す概略図である。 （Ａ）〜（Ｃ）共、同充電設備の、図４に示す状態に引き続いた充電の進行状況を示す概略図である。 （Ａ）は図３〜５に示した実施形態に係る充電設備の、電気自動車毎の充電の進行状況を時間経過で示した概略図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の充電設備について充電モードを変更して充電を行った場合の、電気自動車毎の充電の進行状況を時間経過で示した概略図である。

以下、本発明につき実施形態を取り上げて、図面とともに説明を行う。

なお、下記の説明で用いている、「電気的に接続する」との語句の意味は、ケーブル２がバッテリーに直接接続されたものに限られず、ケーブル２とバッテリーとの間に、例えば、移動体内の電気配線を介して接続された場合も含む。

以下の各実施形態の充電設備は、電気自動車に搭載された駆動用のバッテリーを短時間で充電できる急速充電設備として用いられるものである。なお、この充電設備は、利用者が充電モードを選択することにより、選択された充電モードに応じた充電速度で充電できる。つまり、急速充電（例えば、出力が４４〜５０ｋＷ程度）に限らず、中速充電（例えば、出力が１０〜３０ｋＷ程度）を行うこともできる。この充電設備は、図１に示すように、充電を行うための本体部１と、この本体部１から延び、本体部１とバッテリーとを電気的に接続できるケーブル２とを備える。そして本体部１は、バッテリーの充電に適するように電力を調整する主本体部１１と、主本体部１１を操作するための操作部１２とを備える。主本体部１１と操作部１２は、図１に示すように物理的に結合することで一体とされていても良いし（更には、一つのケーシングに両者が設けられる等、完全に一体とされていても良い）、図２に示すように物理的に分離され、別体とされていても良い。なお、図２では操作部１２のみを図示している。

主本体部１１は、「電源盤」とも呼ばれ、電力供給部３１、管理用電子回路などを備えている（電力供給部３１以外は図示しない）。電力供給部３１（図３〜図５参照）は、外部から取り入れた電力（例えば商用交流電力）を電気自動車に搭載されたバッテリーの充電に適する直流電力に変換し、ケーブル２を介してバッテリーに送電するための部分であって、例えば、整流器、変圧器、インバータなどを備える。そして、この主本体部１１には、複数のバッテリーに同時に充電することができるように、電力供給部３１が複数設けられている。図３〜図５には、出力２５ｋＷの電力供給部３１が２台設けられたものを示している。１台のバッテリーに対し、この電力供給部３１は、１台からの給電で最大出力２５ｋＷの中速充電が可能であり、２台からの給電で最大出力５０ｋＷの急速充電が可能である。

管理用電子回路は、前記電力供給部３１及び操作部１２との連携をなすために信号の処理などをなす部分である。具体的には、電気自動車から送信されたバッテリー蓄電量などの情報を処理し、前記情報に対応した電力を送るための指示を出したり、操作部１２からの充電開始及び停止指示により電力供給部３１を操作したり、操作部１２のディスプレイ１２１ａ１に充電状況を表示する指示を出したりする。

前記の他、主本体部１１には、落雷に対する保護回路など、必要に応じて種々の機能を有する手段を設けることができる。

操作部１２は、主本体部１１より少なくとも上下方向の寸法が小さく形成されたものであって、主本体部１１に一体（図１参照）あるいは別体（図２参照）で設けられており、充電の操作を行うための部分である。なお、図２に示した別体タイプの操作部１２は、「充電スタンド」とも呼ばれる（「背景技術」欄の「充電スタンド」とは異なる）。この操作部１２は、充電設備の利用者により主本体部１１の操作を行うための操作部本体１２１と、操作部本体１２１に設けられたケーブル支持部１２２からなっており、主本体部１１と操作部１２が図２に示す実施形態のように別体とされる場合は、操作部本体１２１を設置面Ｇに設置するためのスタンド１２３が用いられる。

この操作部１２には、操作部本体１２１に、ディスプレイ１２１ａ１、充電スタートボタン１２１ａ２、充電ストップボタン１２１ａ３、非常停止ボタン１２１ａ４の各々からなる操作盤１２１ａ、及び、コネクタ収納部１２１ｂが設けられている。操作盤１２１ａは操作部本体１２１の正面側に、コネクタ収納部１２１ｂは同側面側に設けられている。非常停止ボタン１２１ａ４は火災発生時などに充電設備を緊急停止させるためのものであり、主本体部１１の正面側にも非常停止ボタン１１ａが設けられている。

各図に示す実施形態では、ディスプレイ１２１ａ１と、充電スタートボタン１２１ａ２及び充電ストップボタン１２１ａ３を別々に設けている。このディスプレイ１２１ａ１はタッチパネルとされている。よって、充電スタートボタン１２１ａ２及び充電ストップボタン１２１ａ３を設けずにディスプレイ１２１ａ１に利用者がタッチすることで充電の操作をすることも可能である。

また、各図に示す実施形態では、コネクタ収納部１２１ｂが操作部本体１２１に設けられているが、これに限られず、例えば、図２に示す実施形態における「充電スタンド」のスタンド１２３に設けられたものであっても良い。

本体部１が、主本体部１１と操作部１２とを備えたものとすることにより、充電作業を行う利用者がバッテリーを充電する操作に必要な最小限の機能を有する手段のみを操作部１２に設けておき、その他の手段は主本体部１１に設けておけば良いので、操作部１２をコンパクトに構成することができ、従来の主本体部と操作部が完全に一体とされていた充電設備に比べて配置の自由度が高く有利である。

充電設備の設置場所が基本的には屋外であることから、操作部１２は防水構造とされている。操作部１２の外形は、平面視においては、背面側が面取された略正方形状であり、側面視においては、正面側が幅狭とされた台形状である。よって、操作部１２の上面１２１ｃは、正面側へ下がる斜面とされている。よって、例えば雨水などが上面１２１ｃに溜まらない。この操作部１２の形状は、各図に示すものに限られるものではなく、例えば円筒状としたり、上面１２１ｃを三角屋根状としたりするなど、種々の形状で実施できる。

この操作部１２は、例えばボルト止めなどの種々の手段により物理的に結合させることで、主本体部１１に対して一体にできる。例えば、図１に示す実施形態のように、主本体部１１の側面と操作部１２の側面が接するようにしたり、主本体部１１の側面と操作部１２の背面が接するようにしたりできるが、これに限らず、本体部１１と操作部１２の各々に物理的に結合させる手段を設けることで、種々の態様で一体にできる。なお、このように一体とする際には、利用者の手が届く位置、より詳しくは、立った状態の利用者でも車椅子に乗った状態の利用者でも手が届く位置に操作部１２の操作盤１２１ａを設け、かつ、操作部本体１２１を操作部１２の設置面Ｇから所定の距離を置いて設けることで、操作部本体１２１の下方に空間Ｓ１を形成することが望ましい。

なお、前記「操作部１２の設置面Ｇ」とは、図１に示す実施形態のように、主本体部１１と操作部１２を一体とした場合では、主本体部１１が設置された面（基礎の上面など）のことを指し、図２に示す実施形態のように、操作部１２を主本体部１１に対して別体とした場合では、操作部１２自体が設置された面のことを指す。

操作部１２が主本体部１１と別体で設けられた場合は、図２に示すように、操作部１２の下面１２１ｄから突出するようにしてスタンド１２３が設けられる。このスタンド１２３はパイプ材から形成されており、下端部が拡大されて設置部１２３ａとされ、この設置部１２３ａを設置面Ｇに埋め込んだり、アンカーボルトを用いたりすることにより、操作部１２を設置面Ｇに固定することができる。なお、操作部１２を別体とした場合は、当然ながら、電力供給用及び通信用のケーブルを用いて、主本体部１１と操作部１２を電気的に接続する必要がある。また、上記一体の場合と同様に、利用者の手が届く位置、より詳しくは、立った状態の利用者でも車椅子に乗った状態の利用者でも手が届く位置に操作部１２の操作盤１２１ａを設け、かつ、操作部本体１２１を操作部１２の設置面Ｇから所定の距離を置いて設けることで、操作部本体１２１の下方に空間Ｓ１を形成することが望ましい。

操作部１２は、１台の主本体部１１に対して複数を電気的に接続することが可能である。そのため、複数のバッテリーに同時に接続できる。そして、前記のように主本体部１１に電力供給部３１が複数設けられていることから、複数のバッテリーに同時に充電できる。つまり、２台以上の電気自動車のバッテリーに各々ケーブル２…２を接続した場合、電力供給部３１の能力に応じた台数の電気自動車に搭載されたバッテリーにまず充電を開始するものとし、前記充電の進行状況に応じて電力供給部３１の能力に余裕が生じた時点で、並行して（重複して）他の電気自動車に搭載されたバッテリーの充電が始まるようにされている。この同時充電に関する具体的な説明は後述する。

また、前記のように電力供給部３１の能力に応じて順次充電を行っていくため、充電待ちとなる電気自動車のバッテリーについては充電予約がなされた状態となり、前記のように電力供給部３１の能力に余裕が生じた時点で、前記の充電予約がなされた順で順次充電が始まるようにされている。よって、利用者は、他の電気自動車のバッテリーの充電完了をその場で待つ必要がなく、自分の電気自動車に備えられた充電用端子にケーブル２を接続して、充電予約をしてから充電終了までの間に、例えば買い物などをすることで待ち時間を有効に活用することができる。また、１台の主本体部１１で複数の電気自動車に対応可能であるため、充電設備のシステム全体のコストを低減できる。

前記のような、１台の主本体部１１に対する複数の操作部１２…１２の電気的な接続は、操作部１２が主本体部１１と別体で設けられた場合に限らず、一体の場合でも可能である。なお、図１に示す実施形態では、１台の主本体部１１に対して最大４台の操作部１２を一体で取り付け可能な構造とされている。

ここで、操作部１２が主本体部１１と別体で設けられた場合は、例えば、駐車場にこの充電設備を設置しようとする際において、操作部１２のみを駐車スペースに設置し、邪魔にならない場所に主本体部１１を設置することができる。よって、スペースの有効利用ができ、スペースの余裕がない狭い駐車場にも問題なく充電設備を設置できる。また、主本体部１１には変圧（降圧）前の商用電力が導入されるため危険であるので、利用者から主本体部１１を離して設置することにより、利用者にとって安全な環境とできる。

操作部１２が主本体部１１に対して一体に設けられた場合であっても別体で設けられた場合であっても、本体部１のうち、少なくとも操作部本体１２１の下方に空間Ｓ１が存在する。このように空間Ｓ１が存在することにより、利用者が例えば車椅子に乗った者であっても、操作部のすぐ近くまで近づいて作業することができて利用者の作業性が良好となる。よって、この充電設備は、最近のユニバーサルデザインの要求に応えることができるものである。

本体部１（より具体的には操作部１２の操作部本体１２１）からケーブル２が突出している。このケーブル２としては、複数の心線（電線）がまとめて被覆されたキャプタイヤケーブルが用いられる。

ケーブル２の先端には、電気自動車に備えられた充電用端子に接続することによってバッテリーに電気的に接続するための、周知の構造であるコネクタ２１が設けられている。コネクタ２１には、ロック手段としてのロックレバー２１ａが設けられている。このロックレバー２１ａは、コネクタ２１を電気自動車に備えられた充電用端子に挿した後にコネクタ２１を電気的な接続状態としてその状態をロック（固定）するために用いられる。

そして、このケーブル２には、バッテリー充電のための電力を主本体部１１から送るための電力ケーブルと共に、通信ケーブルも設けられている。通信ケーブルは、電気自動車から送信される、例えばバッテリー蓄電量や充電異常発生などの情報を本体部１の側へと送るものである。前記の情報を本体部１（主本体部１１）で処理することで、前記情報に対応した電力で本体部１（主本体部１１）から電気自動車のバッテリーへと電力を供給したり、充電を停止したりできる。

そして、本体部１には、ケーブル２を支持するケーブル支持部１２２が設けられている。各図に示す実施形態では、このケーブル支持部１２２は操作部本体１２１と一体で設けられており、内部にケーブル２の一部が配置されている。

ケーブル支持部１２２は、本体部１から延び、基端に対し先端が上方に位置する第１支持部１２２ａと、前記ケーブル２を吊り下げるものであり、前記第１支持部１２２ａの先端に基端が接続され、基端に対し先端が外方に位置する第２支持部１２２ｂとを備えている。

第２支持部１２２ｂは、第１支持部１２２ａの延長方向を中心とする径方向（第１支持部１２２ａから遠ざかる水平方向）であって、かつ、斜め上方に延びるように形成されている。各図に示す実施形態では、斜め上方に、直線状に延びるように形成されたベース部１２２ｂ１と、このベース部１２２ｂ１の上方に半円形状に形成されたアーチ部１２２ｂ２とが組み合わされており、これらが第１支持部１２２ａに対して固定されている。この構成により、第２支持部１２２ｂが強度を保ちながらケーブル２を支持できる。アーチ部１２２ｂ２の曲率は、ケーブル２あるいはケーブル２の心線の剛性を考慮して、これらに無理なストレスがかからないように決定される。第１支持部１２２ａに対する第２支持部１２２ｂの固定は、充電設備の設置場所に最も適する位置関係でなされる。より具体的には、第１支持部１２２ａに対する第２支持部１２２ｂの周方向の角度を設定して固定される。

ケーブル２は前記アーチ部１２２ｂ２の内部に配置される。第２支持部１２２ｂにおいてケーブル２は半円形状となるため、ケーブル２に折り曲げによるストレスがかかりにくく、ケーブル２を構成する心線（電線）が断線してしまう可能性を低減できる。ベース部１２２ｂ１は、アーチ部１２２ｂ２に配置されたケーブルの重量を受ける部分であって、下方側の面には夜間などに点灯する照明部１２２ｂ１１が設けられている。

操作部本体１２１に対してケーブル支持部１２２は固定されているが、これに限らず、操作部本体１２１に対してケーブル支持部１２２を回動可能な構造としても良いし、第１支持部１２２ａに対して第２支持部１２２ｂを回動可能な構造としても良い。また、第１支持部１２２ａあるいは第２支持部１２２ｂを伸縮可能な構造としても良い。

次に、図３〜５を参照しつつ、充電の進行について説明する。図３〜５の実施形態は、充電のための要素が２系統設けられたものである。つまり、１台の主本体部１１に２台の電力供給部３１，３１が設けられており、これに対応して、２台の操作部１２，１２が設けられている。理解を容易にするために、以下の説明及び図３〜５上には、一方系統に属する要素に付した引用符号の末尾に「（１）」を、他方系統に属する要素に付した引用符号の末尾に「（２）」を付して区別する。

この実施形態の充電設備における主本体部１１には、２台の電気自動車ＥＶ（１），ＥＶ（２）にそれぞれ搭載されたバッテリーへ給電するための複数の電力供給部３１（１），３１（２）と、前記各電力供給部と各バッテリーとを接続できる複数の給電配線３２（１），３２（２）が設けられている。言い換えると、これら複数の給電配線３２（１），３２（２）は、電力供給部３１の台数と同数のバッテリーに対して各電力供給部３１を一対一で接続可能なものである。

そして、前記各給電配線３２（１），３２（２）同士を接続し、前記２台の電力供給部３１（１），３１（２）から１台の電気自動車ＥＶ（１）あるいはＥＶ（２）のバッテリーへの給電を可能とする連結配線３３が設けられている。この実施形態の連結配線３３は、図示のように、２本の給電配線３２（１），３２（２）の間に１本設けられているが、給電配線３２が３本以上設けられる場合は、各給電配線３２…３２を接続するように複数の連結配線３３…３３が設けられる。

このように連結配線３３が設けられたことにより、各電力供給部からバッテリーへの給電経路は、図３（Ａ）に示す給電（電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーへの給電）の状況を例にとると、給電配線３２（１）のみを通る主経路Ｅ１と、他方系統の給電配線３２（２）、連結配線３３、一方系統の給電配線３２（１）の各々を通る副経路Ｅ２とから構成される。なお、３台以上の電力供給部３１…３１から１台の電気自動車のバッテリーに給電がなされる場合では、複数の副経路が存在することになる。

そして、前記給電配線３２（１），３２（２）と連結配線３３の各々に設けられ、当該各配線の通電をオン・オフする切替スイッチ３４ａ（１），３４ａ（２），３４ｂと、前記切替スイッチの入切を制御するスイッチ制御手段３５とが設けられている。給電配線３２（１），３２（２）上の切替スイッチ３４ａ（１），３４ａ（２）は、給電配線３２（１），３２（２）と連結配線３３の接続箇所よりもバッテリー側に設けられている。よって、図３（Ａ）に示す給電の状況での、主経路Ｅ１の通電は切替スイッチ３４ａ（１）によりオン・オフされ、副経路Ｅ２の通電は二つの切替スイッチ３４ａ（１），３４ｂによりオン・オフされる。

このスイッチ制御手段３５は、２台の電力供給部３１（１），３１（２）から１台の電気自動車ＥＶ（１）あるいはＥＶ（２）のバッテリーへの給電を行う際に、充電の進行に伴い充電電流が垂下し、電流検知手段３６（１），３６（２）によって検知された、充電中における各電力供給部３１（１），３１（２）から各電気自動車ＥＶ（１），ＥＶ（２）のバッテリーへの電流値が所定の値に低下したことを判定し、それ以降に、前記連結配線３３の切替スイッチ３４ｂを切断し、電力供給部３１（１），３１（２）のうち１台からの給電に切り替えるものである。ただし、この実施形態では、スイッチ制御手段３５が切替スイッチ３４ｂを切断する前に、電流制御手段３７が下記のように動作するものとされている。

なお、この実施形態では、前記電流値及び切替スイッチの切断・投入状況の判定をスイッチ制御手段３５が行うものとして説明しているが、スイッチ制御手段３５と独立した判定手段が設けられていても良い（下記の電流制御手段３７についても同様である）。

電流検知手段３６（１），３６（２）は、各給電配線３２（１），３２（２）の途中に設けられている。前記「所定の値」とは、１台の電気自動車ＥＶ（１）あるいはＥＶ（２）に搭載されたバッテリーの充電のために必要な（垂下後の）電流値であり、かつ、減少した１台の電力供給部３１（１）あるいは３１（２）が、有する出力の範囲内で前記１台の電気自動車ＥＶ（１）あるいはＥＶ（２）に搭載されたバッテリーに給電可能となる時点の電流値である。

より一般的な書き方をすると、前記「所定の値」とは、充電対象のバッテリーの充電のために必要な電流値であり、かつ、減少した台数の電力供給部３１が、当該台数の電力供給部３１が有する総出力の範囲内で前記一つのバッテリーに給電可能となる時点の電流値である。ただし、これは給電を切り替えるための目安に過ぎず、充電のために必要な電流値が、減少した台数の電力供給部３１が有する総出力の範囲を超えている場合でも給電の切り替えを行うことは可能である。ただしその場合には、前記総出力の範囲内で切り替えた場合に比べると、減少した台数の電力供給部３１による充電時間が長くかかる。このことから、前記「所定の値」の近傍で切り替えを行うことが望ましい。

そしてこの実施形態では、前記連結配線３３の切替スイッチ３４ｂを切断する前に給電停止を行う給電経路に属する（台数減少の対象とする）電力供給部３１（２）からの出力を減少させる（一例としてＰＷＭデューティを絞る）ことで、当該切替スイッチを通る電流を減少させる電流制御手段３７が設けられている。

この電流制御手段３７は、前記のスイッチ制御手段３５が動作する前に動作する。詳しくは、充電の進行に伴い充電電流が垂下し、電流検知手段３６（１），３６（２）によって検知された、充電中における各電力供給部３１（１），３１（２）から各電気自動車ＥＶ（１），ＥＶ（２）のバッテリーへの電流値が所定の値に低下した以降であり、スイッチ制御手段３５が前記連結配線３３の切替スイッチ３４ｂを切断する前に、電流制御手段３７が電力供給部３１（２）の出力を減少させるものである。これにより、通過電流が小さい状態で切替スイッチ３４ｂを切断できることから、切断の際の安全性が高い。

なお、この電流制御手段３７は、前記のように給電停止を行う給電経路である副経路Ｅ２に属する（台数減少の対象とする）電力供給部３１（２）の出力を減少させると共に、図４（Ａ）に示すように、給電停止を行わない給電経路である主経路Ｅ１に属する（台数減少の対象外である）電力供給部３１（１）の出力を増大させる（一例としてＰＷＭデューティを広げる）ものとすることが望ましい。

以下、この実施形態における充電の手順を、図示した順に説明する。なお、図中の破線の太さは電流値の大きさに対応している。

図３（Ａ）は、操作部１２（１）にケーブル２（１）を介して１台目の電気自動車ＥＶ（１）に備えられた充電用端子を、操作部１２（２）にケーブル２（２）を介して２台目の電気自動車ＥＶ（２）に備えられた充電用端子をそれぞれ接続し、１台目の電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーに給電を開始した状態を示している。この時点では、２台目の電気自動車ＥＶ（２）のバッテリーには給電がされておらず、充電予約がなされた状態となっている。

まず、太い矢印付破線で図示した二つの給電経路にて、１台目の電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーに対して２台の電力供給部３１（１），３１（２）が充電を担当する（急速充電）。そのため、切替スイッチ３４ａ（１），３４ｂが投入されている。その一方で、切替スイッチ３４ａ（２）は切断されている。給電経路は、一方系統の電力供給部３１（１）からの給電で給電配線３２（１）のみを通る主経路Ｅ１と、他方系統の電力供給部３１（２）からの給電で他方系統の給電配線３２（２）、連結配線３３、一方系統の給電配線３２（１）の各々を通る副経路Ｅ２とから構成される。

充電を開始してから時間が経過すると、図３（Ｂ）に細い矢印付破線で示したように、充電電流が垂下していく。このように充電電流が垂下していくと、それまで充電（急速充電）のために２台の電力供給部３１（１），３１（２）が必要であったものが、主経路Ｅ１に属する一方系統の電力供給部３１（１）のみで十分足りる状況となる。そこで、以下のように、他方系統の電力供給部３１（２）から副経路Ｅ２への給電を停止し、一方系統の電力供給部３１（１）から主経路Ｅ１への給電のみで１台目の電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーの充電を行い、充電に用いる電力供給部３１の台数を減少させる。

以下、詳しく述べる。副経路Ｅ２への給電停止の前に、電流検知手段３６（１），３６（２）によって検知された電流が所定の値に低下したことを電流制御手段３７が判定する。この判定により、電流制御手段３７が、給電を停止する予定の電力供給部３１（２）の出力を減少させ（図４（Ａ）参照）、切断しようとする切替スイッチ３４ｂ（連結配線３３上）を通る電流を減少させる。こうすることで、下記のように切替スイッチ３４ｂを切断する際における安全性が高まる。

前記に加え、前記の判定（電流制御手段３７による、電流検知手段３６（１），３６（２）によって検知された電流が所定の値に低下したことの判定）により、電流制御手段３７が、給電を継続する予定の電力供給部３１（１）の出力を増大させる（図４（Ａ）参照）。これは、図３（Ｂ）に示す主経路Ｅ１と副経路Ｅ２の各充電電流の和が、図４（Ｂ）に示すように副経路Ｅ２の給電が停止した後も主経路Ｅ１のみで確保できるようにすることを目的としてなされる。こうすることで、切替スイッチ３４ｂを切断する前後で、主経路Ｅ１による１台目の電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーへの給電量が減らないようにできるため、２台の電力供給部３１（１），３１（２）で給電し続ける場合に比べて充電時間が延びることがなく、効率良く電力供給部の台数減少をできる。そして、給電を継続する予定の電力供給部３１（１）の能力を有効に利用できる。

このように、電力供給部３１（２）の出力を減少させたことと、電力供給部３１（１）の出力を増大させたこととをスイッチ制御手段３５が判定すると、図４（Ｂ）に示すように、スイッチ制御手段３５により給電停止に係る切替スイッチ３４ｂ（連結配線３３上）が切断されて副経路Ｅ２の給電が停止される。

そして、切替スイッチ３４ｂが切断されたことをスイッチ制御手段３５が判定した後、図５（Ａ）に示すように、スイッチ制御手段３５により給電開始に係る切替スイッチ３４ａ（２）（他方系統の給電配線３２（２）上）が投入され、新たな給電経路（新たな主経路Ｅ３）の給電が開始される。この時点で、他方系統の電力供給部３１（２）から２台目の電気自動車ＥＶ（２）のバッテリーへの給電が開始される（中速充電）。この時点では、一方系統の電力供給部３１（１）から１台目の電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーへの給電も継続中である。つまり、２台の電気自動車ＥＶ（１），ＥＶ（２）の各バッテリーに同時充電がなされる。

ここで、特許文献１に記載された充電設備（充電装置）においては、充電が完了するまでは、直流安定化電源（本願の電力供給部に相当する）の切り替えがなされていなかったため、各々の直流安定化電源が能力を十分に発揮していない無駄な状況が発生していた。

これに対して、図３〜５に示した実施形態では、１台目の電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーへの充電がまだ完了していない段階で、スイッチ制御手段３５が切替スイッチ３４ｂを切り替えて、１台目の電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーの充電に用いる電力供給部３１の台数を２台（３１（１）及び３１（２））から１台（３１（１））に変更している。こうすることで、外れた方の電力供給部３１（２）を２台目の電気自動車ＥＶ（２）のバッテリーの充電に振り向けて、２台の電気自動車ＥＶ（１），ＥＶ（２）の各バッテリーに同時充電を行うことができ、各電力供給部３１（１），３１（２）の能力をそれぞれ有効に利用できる。そして、前記特許文献１のような能力を十分に発揮していない無駄な状況を発生させることが少なくなるため、結果として２台の電気自動車ＥＶ（１），ＥＶ（２）の各バッテリーに対するトータル充電時間を短縮できる。

次に、電流検知手段３６（１）によって検知された電流値を基にスイッチ制御手段３５が１台目の電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーの充電が完了したと判定すると、図５（Ｂ）に示すように、スイッチ制御手段３５により切替スイッチ３４ａ（１）（一方系統の給電配線３２（１）上）が切断され、主経路Ｅ１の給電が停止される。この実施形態では充電率８０％で充電を完了することとしており、この充電率８０％に応じた電流値を電流検知手段３６（１）が検知する。

そして、切替スイッチ３４ａ（１）が切断されたことをスイッチ制御手段３５が判定した後、スイッチ制御手段３５により切替スイッチ３４ｂ（連結配線３３上）が投入され、新たな給電経路（新たな副経路Ｅ４）の給電が開始される。この時点以降、図５（Ｃ）に太い矢印付破線で示したように、２台目の電気自動車ＥＶ（２）のバッテリーに対して２台の電力供給部３１（１），３１（２）が給電して充電が行われる（急速充電）。

前記一連の流れにより、２台の電気自動車ＥＶ（１），ＥＶ（２）の各バッテリーに充電が行われる。このように、図３〜５に示した実施形態では、各電力供給部３１（１），３１（２）の能力を最大限に発揮させつつ、２台の電気自動車ＥＶ（１），ＥＶ（２）の各バッテリーを一部重複して充電できるため、１台目の電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーの充電を開始してから２台目の電気自動車ＥＶ（２）のバッテリーが充電完了するまでのトータル充電時間を短縮できる。

図６（Ａ）に、図３〜５に示した実施形態の、電気自動車ＥＶ（１），ＥＶ（２）毎の充電の進行状況を、時間経過を横軸方向として示す。図示の区間Ａ１−１では、１台目の電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーが最大出力５０ｋＷで急速充電される（図３（Ａ）〜図４（Ａ）に対応）。そして、これに対応する区間Ａ２−１では、２台目の電気自動車ＥＶ（２）のバッテリーが充電予約されている。

図６（Ａ）の区間Ａ１−２では、１台目の電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーが最大出力２５ｋＷで中速充電され、充電が完了する（図４（Ｂ）〜図５（Ｂ）に対応）。そして、これに対応する区間Ａ２−２では、２台目の電気自動車ＥＶ（２）のバッテリーも最大出力２５ｋＷで中速充電される（図５（Ａ）〜（Ｂ）に対応）。

図６（Ａ）の区間Ａ２−３では、２台目の電気自動車ＥＶ（２）のバッテリーが最大出力５０ｋＷで急速充電され、充電が完了する（図５（Ｃ）に対応）。

図６（Ａ）を見れば明確に理解できるように、この実施形態では、各電力供給部３１（１），３１（２）の能力をそれぞれ有効に利用して同時充電がなされる。そのため、電気自動車２台分のバッテリーの充電時間の短縮が可能である。

図６（Ｂ）は、充電モードを変更して充電を行った場合における、電気自動車ＥＶ（１），ＥＶ（２）毎の充電の進行状況を時間経過で示したものである。

図６（Ｂ）の区間Ｂ１−１、Ｂ１−２、Ｂ２−１は、図６（Ａ）で示した区間Ａ１−１、Ａ１−２、Ａ２−１と同じである。図６（Ｂ）の実施形態では、区間Ｂ２−２の途中で１台目の電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーが充電完了しても、２台目の電気自動車ＥＶ（２）のバッテリーの最大出力２５ｋＷでの中速充電がそのまま継続し、そのまま区間Ｂ２−３に至り充電が完了するものである。このように、２台目の電気自動車ＥＶ（２）の利用者に時間的な余裕がある場合、あるいは、急速充電によるバッテリーの負担を抑えたい場合など、利用者が充電モードとして「中速」を選択した際には、急速充電がなされず、このような充電がなされる。このような充電の仕方であっても、区間Ｂ１−１からＢ１−２へ移行する際に電力供給部３１のうち１台を２台目の電気自動車ＥＶ（２）のバッテリーの充電に振り向けるため、区間Ｂ１−２と区間Ｂ２−２とで２台の電気自動車ＥＶ（１），ＥＶ（２）の各バッテリーに同時充電できることから、同時充電を行わない場合に比べるとトータル充電時間を短縮できる。

なお、図３〜５の実施形態では、充電開始時に１台の電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーに対し、２台の電力供給部３１（１），３１（２）から給電がなされるもので、途中から、給電を行う電力供給部３１の台数を１台（電力供給部３１（１））に減少させるために、１箇所の切替スイッチ３４ｂを切断するものとされている。もし、３台以上の電力供給部３１…３１から１台の電気自動車のバッテリーに給電がなされる場合では、台数減少の対象外である（給電を継続する）電力供給部３１と充電対象の電気自動車のバッテリーとを接続する給電配線３２に対して直接通電している、複数の連結配線３３…３３上の各切替スイッチ３４ｂ…３４ｂを切断する。この場合、充電に用いる電力供給部３１の台数を３台→２台→１台と順次減少させていくように、各切替スイッチ３４ｂ…３４ｂを順次切断していっても良いし、電力供給部３１の台数を３台→１台と一気に減少させるように、複数の切替スイッチ３４ｂ…３４ｂを同時に切断しても良い。

最後に、この充電設備の操作方法について簡単に説明しておく。まず、利用者がケーブル２のコネクタ２１を操作部本体１２１のコネクタ収納部１２１ｂから取り外し、コネクタ２１を電気自動車に備えられた充電用端子に挿す。そしてコネクタ２１に設けられたロックレバー２１ａを引いてコネクタ２１を通電可能な状態としてその状態を固定する。この固定がなされると、充電のための通電が可能な状態となる。図３〜５の実施形態では、前記説明のように、同時に２台の電気自動車（ＥＶ（１），ＥＶ（２））の各充電用端子にケーブル２を接続できる。

そして、利用者が操作盤１２１ａ上の充電スタートボタン１２１ａ２を押して充電を開始する。充電モード（急速、中速）を選択できるようになっている場合は、タッチパネルであるディスプレイ１２１ａ１を利用者がタッチして充電モードを選択した上で充電を開始する。充電の状況はディスプレイ１２１ａ１に表示される。充電は所定の充電状態になると自動で終了するが、利用者が充電ストップボタン１２１ａ３を押すことで強制的に終了させることもできる。図３〜５の実施形態では、前記説明のように、一方の電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーに対して充電が開始され（図３（Ａ）〜図５（Ａ）参照）、途中から他方の電気自動車ＥＶ（２）のバッテリーに対して充電が開始される（図５（Ａ）〜（Ｃ）参照）。

充電が終了したら、電気自動車の充電用端子からコネクタ２１を取り外し、操作部本体１２１のコネクタ収納部１２１ｂに戻す。

図３〜５の実施形態では、各電力供給部３１（１），３１（２）の能力を最大限に発揮させて、一方の電気自動車ＥＶ（１）のバッテリーと他方の電気自動車ＥＶ（２）のバッテリーとに対して充電できるため、電気自動車複数台の各バッテリーに対する充電時間を従来（例えば特許文献１に係るもの）よりも更に短縮させることができる。そのため、利用者の充電待ち時間を短縮させることができ、充電設備の普及に貢献できる。また、急速充電器は高価であることから、少ない台数の急速充電器を遊ばせることなく使用することができ、経済的にもメリットが大きい。

１ 本体部
１１ 主本体部
１２ 操作部
１２１ 操作部本体
１２１ａ１ ディスプレイ
１２２ ケーブル支持部
２ ケーブル
２１ コネクタ
３１ 電力供給部
３２ 給電配線
３３ 連結配線
３４ａ 切替スイッチ（給電配線）
３４ｂ 切替スイッチ（連結配線）
３５ スイッチ制御手段
３７ 電流制御手段
Ｅ１ 給電経路（主経路）
Ｅ２ 給電経路（副経路）
Ｇ 設置面

Claims (4)

1. 移動体に搭載されるバッテリーを充電可能な充電設備において、
   充電用の電力を出力する複数の電力供給部と、
   前記各電力供給部に対して別個のバッテリーを接続可能な複数の給電配線と、
   前記各給電配線同士を接続する連結配線と、
   前記給電配線と連結配線の各々に設けられ、当該各配線の通電をオン・オフする切替スイッチと、
   前記各切替スイッチの入切を制御するスイッチ制御手段とを備え、
   前記各電力供給部は、単独でバッテリーを充電可能であり、
   前記切替スイッチのうち、給電配線に設けられた切替スイッチは、前記連結配線よりも前記バッテリー側に設けられており、
   前記スイッチ制御手段は、充電対象のバッテリーに対して前記複数の電力供給部から給電を行うとき、当該バッテリーの充電のために必要な電流値が所定の値になった場合に、当該バッテリーへの複数の給電経路のうち一部の給電を停止すべく、前記連結配線に設けられた切替スイッチのうち給電停止に係る切替スイッチを切断し、この切断により給電停止した電力供給部から前記充電対象のバッテリーとは別のバッテリーへの給電を開始すべく、前記給電配線に設けられた切替スイッチのうち給電開始に係る切替スイッチを投入することを特徴とする充電設備。
2. 前記充電対象のバッテリーに対する複数の給電経路が、給電配線のみを通る主経路と、給電配線及び連結配線を通る一つ以上の副経路とから構成され、
   前記スイッチ制御手段は、前記副経路のうち少なくとも一つに属する連結配線上にある切替スイッチを切断し、この切断により給電停止した副経路に属する給電配線上にある切替スイッチを投入することを特徴とする請求項１に記載の充電設備。
3. 前記切替スイッチの切断前に、前記給電停止を行う給電経路に属する電力供給部の出力を減少させることで、当該給電経路を通る電流を減少させる電流制御手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の充電設備。
4. 前記電流制御手段は、前記給電停止を行う給電経路に属する電力供給部の出力を減少させると共に、前記給電停止を行わない給電経路に属する電力供給部の出力を増大させることを特徴とする請求項３に記載の充電設備。