WO2012099217A1

WO2012099217A1 - 電気自動車充電装置、電気自動車充電方法、プログラムおよび記録媒体

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Publication number: WO2012099217A1
Application number: PCT/JP2012/051121
Authority: WO
Inventors: 佐藤　克彦
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2012-07-26
Also published as: EP2667478A1; US20130278214A1; JP2012152035A

Abstract

　電気自動車充電装置（１）の制御装置（１４）は、動力用蓄電池（４１）の非充電時に、ＡＣ－ＤＣ変換装置（１１）および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置（１２）を介して入力される交流電源（１７）からの電力により充電電力供給用蓄電池（１３）が充電され、動力用蓄電池（４１）の充電時に、ＡＣ－ＤＣ変換装置（１１）を介して出力される交流電源（１７）からの電力、および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置（１２）を介して出力される、充電電力供給用蓄電池（１３）から放電された電力により動力用蓄電池（４１）が充電されるように制御する。

Description

電気自動車充電装置、電気自動車充電方法、プログラムおよび記録媒体

　本発明は電気自動車の蓄電池を充電する電気自動車充電装置、電気自動車充電方法、プログラムおよび記録媒体に関するものである。

　近年、動力源として内燃機関に代えてモータを使用する電気自動車が開発されている。電気自動車は、電源として蓄電池を使用し、蓄電池からの電力供給によりモータを駆動して走行する。このため、内燃機関と比較して、エネルギー費用が安価、エネルギー効率が高い、騒音が極めて少ない、走行時に排気ガスを出さないなど、多数の利点を有している。

　電気自動車の蓄電池は、例えば一般家庭において、電力会社から供給される例えば１００Ｖあるいは２００Ｖなどの商用電源を利用して充電することができる。この場合、通常商用電源の交流電圧を直接電気自動車に供給し、電気自動車の中に搭載されたＡＣ－ＤＣコンバータにて直流電圧に変換し、その直流電圧を電気自動車の蓄電池に供給して充電する。

　一方、電気自動車の蓄電池は、電気自動車を駆動するモータに電力を供給するため、大容量のものとなっている。そのため、一般家庭において電力会社から供給される商用電源の電力では、電気自動車の蓄電池を充電するには非常に時間がかかってしまう。そこで、工場や店舗、事務所などの公共の施設に電気自動車の充電装置を設置すれば、この充電装置でＡＣ－ＤＣコンバータにて直流電圧に変換し、その直流電圧を電気自動車の蓄電池に供給して充電することができる。このとき、電気自動車の蓄電池を急速充電により短時間に充電するためには、電気自動車充電装置として、電力会社から大電力を受電するための受電設備と、大電流を出力できる大容量の電力変換装置が必要となる。この場合には、電気自動車充電装置が高コストのものとなる。

　そこで、例えば特許文献１には、電気自動車の動力源用のバッテリーとは別に、充電電力供給用のバッテリーを設け、そのバッテリーから供給する電力によって動力源用のバッテリーを充電する構成が提案されている。具体的には、特許文献１では、交流電源からの電力を充電装置を介して充電電力供給用のバッテリーに供給し、充電電力供給用のバッテリーを充電している。また、充電電力供給用のバッテリーからの電力を急速充電装置を介して動力源用のバッテリーに供給し、動力源用のバッテリーを充電している。

　同様に、特許文献２には、充電装置が設備用蓄電池を備え、この設備用蓄電池から供給する電力によって電気自動車の蓄電池を充電する構成が提案されている。具体的には、特許文献２では、充電装置において、交流電源からの電力を整流器により整流した後、充電器を介して設備用蓄電池に供給し、設備用蓄電池を充電している。また、電気自動車の蓄電池を充電する際には、設備用蓄電池の電力を上記充電器を介して電気自動車の蓄電池に供給し、蓄電池を充電している。

日本国公開特許公報「特開平６－２５３４６１号公報（１９９４年９月９日公開）」日本国公開特許公報「特開平５－２０７６６８号公報（１９９３年８月３１日公開）」

　上記のように、特許文献１，２の構成では、電気自動車の蓄電池の充電を、電気自動車充電装置が備える充電電力供給用の蓄電池からの供給電力にて行っているため、大容量の交流からの受電設備が不要となっている。しかしながら、充電電力供給用の蓄電池のみからの電力により電気自動車の蓄電池を充電しているため、電力変換装置における電力損失が大きくなるという問題点を有している。

　すなわち、充電器を介して蓄電池に電力を供給する場合には、充電器において電力損失が発生する。特許文献１，２の構成では、いずれも、交流電源からの電力を充電器、例えばＡＣ－ＤＣコンバータもしくはＤＣ－ＤＣコンバータを介して充電電力供給用の蓄電池に供給している。また、充電電力供給用の蓄電池からの電力を充電器、例えばＤＣ－ＤＣコンバータを介して電気自動車の蓄電池に供給している。したがって、電気自動車の蓄電池に供給される電力は複数回の電力損失を受けており、そのような電力のみによって電気自動車の蓄電池を充電する上記従来の構成は、電力効率が低いものとなっている。

　したがって、本発明は、大容量の受電設備が不要な構成において、電気自動車の蓄電池を充電する場合の電力効率を改善することができる電気自動車充電装置、電気自動車充電方法、プログラムおよび記録媒体の提供を目的としている。

　上記の課題を解決するために、本発明の電気自動車充電装置は、電気自動車に搭載された動力用蓄電池を充電する電気自動車充電装置において、交流電源からの交流電力を直流電力に変換して出力するＡＣ－ＤＣ変換装置と、充電電力供給用蓄電池と、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置の出力側と前記充電電力供給用蓄電池との間に設けられた双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置と、前記動力用蓄電池の非充電時には、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を介して入力される前記交流電源からの電力により、前記充電電力供給用蓄電池が充電される一方、前記動力用蓄電池の充電時には、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置を介して出力される前記交流電源からの電力、および前記双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を介して出力される、前記充電電力供給用蓄電池から放電された電力により、前記動力用蓄電池が充電されるように、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置および前記双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を制御する制御装置とを備えている構成である。

　上記の構成によれば、動力用蓄電池の非充電時には、ＡＣ－ＤＣ変換装置および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を介して入力される交流電源からの電力により、充電電力供給用蓄電池が充電される。一方、動力用蓄電池の充電時には、ＡＣ－ＤＣ変換装置を介して出力される交流電源からの電力、および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を介して出力される、充電電力供給用蓄電池から放電された電力により、動力用蓄電池が充電される。

　したがって、動力用蓄電池の非充電時において、交流電源からの電力により充電電力供給用蓄電池を予め充電しておき、動力用蓄電池の充電時には、交流電源からの電力および充電電力供給用蓄電池から放電された電力により、動力用蓄電池を充電することができる。これにより、大容量の電力設備を備えることなく、動力用蓄電池の急速充電が可能となる。

　また、動力用蓄電池の充電時において、充電電力供給用蓄電池の放電により動力用蓄電池に供給される電力は、ＡＣ－ＤＣ変換装置および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を経ることにより、複数回の電力損失を受けている。一方、交流電源からの電力は、ＡＣ－ＤＣ変換装置を経ることにより１回の電力損失を受けているだけである。したがって、交流電源からの電力および充電電力供給用蓄電池の放電による電力により動力用蓄電池を充電する本願発明の構成では、電力損失が少なく、動力用蓄電池を充電する場合の電力効率を改善することができる。

　本発明の構成によれば、動力用蓄電池の非充電時において、交流電源からの電力により充電電力供給用蓄電池を予め充電しておき、動力用蓄電池の充電時には、交流電源からの電力および充電電力供給用蓄電池から放電された電力により、動力用蓄電池を充電することができる。これにより、大容量の受電設備を備えることなく、動力用蓄電池の急速充電が可能となる。

本発明の実施の形態の電気自動車充電装置を備えた電気自動車充電システムの構成を示すブロック図である。図１に示した双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置が一つの双方向ＤＣ－ＤＣ変換回路を備えている例を示す回路図である。図１に示した双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置が二つの片方向ＤＣ－ＤＣ変換回路を備えている例を示す回路図である。図１に示した電気自動車充電装置が充電電力供給用蓄電池を充電する場合の状態を示すブロック図である。図１に示した電気自動車充電装置が動力用蓄電池を充電する場合の状態を示すブロック図である。電気自動車の充電を図１に示した電気自動車充電装置にて行っている状態を示す説明図である。図１に示した電気自動車充電装置の動作示すフローチャートである。

　本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図６は、電気自動車３１の充電を電気自動車充電装置１にて行っている状態を示す説明図である。電気自動車３１の充電を行う際には、電気自動車充電装置１が備える給電ケーブル２が電気自動車３１に接続される。給電ケーブル２は、電気自動車充電装置１からの電力を電気自動車３１に伝える電力ケーブルとしての機能、および電気自動車充電装置１と電気自動車３１との通信のための通信ケーブルとしての機能を有している。

　図１は、本発明の実施の形態の電気自動車充電装置１を備えた電気自動車充電システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、電気自動車充電システムは、電気自動車充電装置１および電気自動車側システム３を備えている。

　電気自動車充電装置１は、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１、双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２、充電電力供給用蓄電池１３、制御装置１４、表示装置１５および入力装置１６を備えている。電気自動車側システム３は、電気自動車３１に搭載され、動力用蓄電池４１および電池残量測定部４２を備えている。

　電気自動車充電装置１において、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１の入力側には、商用の交流電源１７から交流電圧が供給される。この交流電圧のＡＣ－ＤＣ変換装置１１への供給は、例えば電気自動車充電装置１のプラグが交流電源１７用のコンセントに接続されることにより行われる。

　ＡＣ－ＤＣ変換装置１１は、交流電源１７からの交流電圧を動力用蓄電池４１の充電に適した直流電圧に変換して出力する。例えば、動力用蓄電池４１の電池電圧が３００Ｖであった場合、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１の出力電圧設定値は、動力用蓄電池４１を充電するために、３００Ｖよりも若干高い電圧となる。

　ＡＣ－ＤＣ変換装置１１の出力側には、双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２の一方の入出力側および給電ケーブル２が接続されている。双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２は、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１からの出力電圧を充電電力供給用蓄電池１３の充電に適した電圧に変換して充電電力供給用蓄電池１３に供給する。また、充電電力供給用蓄電池１３からの出力電圧を動力用蓄電池４１の充電に適した電圧に変換して給電ケーブル２に供給する。

　例えば、充電電力供給用蓄電池１３の電池電圧を３５０Ｖとした場合、充電電力供給用蓄電池１３を充電する場合の双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２の出力電圧の設定値は、３５０Ｖよりも若干高い電圧となる。一方、充電電力供給用蓄電池１３からの放電により動力用蓄電池４１を充電する場合の双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２の出力電圧の設定値は、３００Ｖよりも若干高い電圧となる。

　双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２の具体例を図２および図３に示す。図２は、双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２が備える双方向ＤＣ－ＤＣ変換回路の一例を示す回路図である。図３は、双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２が備える双方向ＤＣ－ＤＣ変換回路の他の例を示す回路図である。

　すなわち、双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２は、図２に示すように、一つの双方向ＤＣ－ＤＣ変換回路を備えた構成であってもよい。また、双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２は、図３に示すように、二つの片方向ＤＣ－ＤＣ変換回路からなる双方向ＤＣ－ＤＣ変換回路を備えた構成であってもよい。図３の回路において、二つの片方向ＤＣ－ＤＣ変換回路は、並列に接続され、出力方向が互いに逆方向となっている。

　充電電力供給用蓄電池１３は、動力用蓄電池４１の非充電時において、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２を介して入力される交流電源１７からの電力により充電される。また、充電電力供給用蓄電池１３に充電された電力は、動力用蓄電池４１の充電時に放電され、双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２を介して給電ケーブル２に供給される。

　制御装置１４は、電気自動車充電装置１のＡＣ－ＤＣ変換装置１１および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２の動作を制御する。具体的には、制御装置１４は、動力用蓄電池４１の非充電時において、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２を動作させ、交流電源１７から供給される電力により、充電電力供給用蓄電池１３が充電されるように制御する。

　図４は、図１に示した電気自動車充電装置１が充電電力供給用蓄電池１３を充電する場合の状態を示すブロック図である。図４に示すように、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１の能力を２ｋＷとした場合、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２での電力損失を無視すると、充電電力供給用蓄電池１３は２ｋＷの電力により充電される。充電電力供給用蓄電池１３の総電力容量を１５ｋＷｈとした場合、単純計算では、充電電力供給用蓄電池１３は空の状態から満充電となるまで７．５時間かかる。

　また、制御装置１４は、充電電力供給用蓄電池１３の充電状態を監視し、充電電力供給用蓄電池１３の過充電および過放電を防止するように、充電電力供給用蓄電池１３に対する充電、および充電電力供給用蓄電池１３からの放電を制御している。例えば、充電電力供給用蓄電池１３の残電力量が満充電に対する１００％（上限値）であれば、充電電力供給用蓄電池１３の過充電を防止するために、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２を停止させる。また、例えば、充電電力供給用蓄電池１３の残電力量が満充電に対する２０％（下限値）以下であれば、充電電力供給用蓄電池１３の過放電を防止するために、双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２を停止させる。

　なお、充電電力供給用蓄電池１３の残電力量の測定は、例えば充電電力供給用蓄電池１３の電圧を測定することにより求めることができる。あるいは充電電力供給用蓄電池１３に流入する電流の積算値と流出する電流の積算値との差から求めることができる。

　また、制御装置１４は、動力用蓄電池４１の充電時において、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２を動作させ、交流電源１７から供給される電力および充電電力供給用蓄電池１３から放電される電力により動力用蓄電池４１が充電されるように制御する。

　図５は、図１に示した電気自動車充電装置１が動力用蓄電池４１を充電する場合の状態を示すブロック図である。図５に示すように、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１の能力を２ｋＷとし、双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２の能力を６ｋＷとした場合、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２での電力損失を無視すると、動力用蓄電池４１は８ｋＷの電力により充電される。動力用蓄電池４１の総電力容量を１６ｋＷｈとした場合、単純計算では、動力用蓄電池４１は空の状態から満充電まで２時間となる。

　また、制御装置１４は、電池残量測定部４２からの情報によって動力用蓄電池４１の充電状態を監視し、動力用蓄電池４１の過充電を防止するように、動力用蓄電池４１に対する充電を制御している。具体的には、動力用蓄電池４１の残電力量が満充電に対する１００％（上限値）であれば、動力用蓄電池４１の過充電を防止するために、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１および充電電力供給用蓄電池１３を停止させる。

　なお、電池残量測定部４２による動力用蓄電池４１の残電力量の測定は、充電電力供給用蓄電池１３の場合と同様、例えば動力用蓄電池４１の電圧を測定することにより求めることができる。あるいは、動力用蓄電池４１に流入する電流の積算値と流出する電流の積算値との差から求めることができる。

　表示装置１５は、制御装置１４に制御され、各種情報を表示する。入力装置１６は、ユーザの操作により、制御装置１４に対して各種設定を行うためのものである。

　上記の構成において、本実施の形態の電気自動車充電装置１の動作について以下に説明する。図７は電気自動車充電装置１の動作示すフローチャートである。

　電気自動車３１の充電を行う際には、ユーザにより給電ケーブル２が電気自動車３１に接続される。これにより、電気自動車充電装置１から電気自動車３１の動力用蓄電池４１への電力供給、および電気自動車充電装置１と電気自動車側システム３との通信が可能となる。

　図７に示すように、電気自動車充電装置１の電源がＯＮにされると（Ｓ１１）、制御装置１４は、給電ケーブル２が電気自動車３１に接続されているかどうかを判定する（Ｓ１２）。

　Ｓ１２の判定において、給電ケーブル２が電気自動車３１に接続されていれば、上記のように、電気自動車側システム３との通信が可能になる。したがって、制御装置１４は、電気自動車側システム３と通信可能であれば、給電ケーブル２が電気自動車３１に接続されていると判定する。一方、制御装置１４は、電気自動車側システム３と通信不能であれば、給電ケーブル２が電気自動車３１に接続されていないと判定する。

　Ｓ１２の判定の結果、給電ケーブル２が電気自動車３１に接続されていなければ、制御装置１４は、充電電力供給用蓄電池１３の充電が可能か否かを判定する（Ｓ１３）。

　Ｓ１３の判定を行うために、制御装置１４は充電電力供給用蓄電池１３の残電力量を測定する。そして、例えば、充電電力供給用蓄電池１３の残電力量が満充電に対して１００％（上限値）であれば、充電不可と判定する。一方、充電電力供給用蓄電池１３の残電力量が満充電に対して１００％（上限値）未満であれば充電可能と判定する。

　Ｓ１３の判定の結果、充電電力供給用蓄電池１３の充電が不可であれば、制御装置１４は、さらに充電電力供給用蓄電池１３の充電中かどうかを判定する（Ｓ１４）。この判定の結果、充電電力供給用蓄電池１３の充電中でなければ、制御装置１４は、電源がＯＦＦにされたかどうかを判定し（Ｓ１５）、電源がＯＦＦにされると処理を終了する。一方、Ｓ１５において、電源がＯＦＦにされなければ、Ｓ１２に戻り、Ｓ１２以降の処理を繰り返す。

　また、Ｓ１４の判定の結果、充電電力供給用蓄電池１３の充電中であれば、充電電力供給用蓄電池１３の充電を終了し（Ｓ１７）、Ｓ１５に進む。Ｓ１５では、電源がＯＦＦにされたかどうかを判定し、電源がＯＦＦにされると処理を終了する。一方、電源がＯＦＦにされなければ、Ｓ１２に戻り、Ｓ１２以降の処理を繰り返す。

　また、Ｓ１３の判定の結果、充電電力供給用蓄電池１３は充電が可能であれば、制御装置１４は、充電電力供給用蓄電池１３の充電を開始させ（Ｓ１６）、Ｓ１２の処理に戻る。

　Ｓ１６の処理における電気自動車充電装置１の動作状態は図４に示すものとなる。Ｓ１６の処理では、制御装置１４に制御されてＡＣ－ＤＣ変換装置１１および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２が動作する。この場合、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１は、交流電源１７からの交流電圧を動力用蓄電池４１の充電に適した直流電圧に変換して出力する。また、双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２は、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１からの出力電圧（直流電圧）を充電電力供給用蓄電池１３の充電に適した直流電圧に変換して充電電力供給用蓄電池１３に供給する。これにより、交流電源１７から供給される電力を使用して充電電力供給用蓄電池１３が充電される。

　また、Ｓ１２の判定の結果、給電ケーブル２が電気自動車３１に接続されていれば、制御装置１４は、入力装置１６からのユーザによる動力用蓄電池４１に対しての充電実行の指示の有無を判定する（Ｓ１８）。この判定において、入力装置１６からのユーザによる動力用蓄電池４１に対しての充電実行の指示がなければ、Ｓ１５に進む。

　一方、Ｓ１８の判定において、入力装置１６からのユーザによる動力用蓄電池４１に対しての充電実行の指示があれば、さらに動力用蓄電池４１は充電が可能か否かを判定する（Ｓ１９）。

　Ｓ１９の判定を行うために、制御装置１４は電気自動車側システム３の電池残量測定部４２から動力用蓄電池４１の残電力量を示す情報を取得する。そして、取得した情報に基づき、例えば、動力用蓄電池４１の残電力量が満充電に対して１００％（上限値）であれば、充電不可と判定する。一方、動力用蓄電池４１の残電力量が満充電に対して１００％（上限値）未満であれば充電可能と判定する。

　Ｓ１９の判定の結果、動力用蓄電池４１の充電が不可であれば、さらに、動力用蓄電池４１が充電中であるか否かを判定する（Ｓ２５）。Ｓ２５の判定の結果、動力用蓄電池４１が充電中でなければ、Ｓ１５の処理に進む。一方、Ｓ２５の判定の結果、動力用蓄電池４１が充電中であれば、動力用蓄電池４１の充電を終了し（Ｓ２６）、その後、Ｓ１５の処理に進む。なお、動力用蓄電池４１の充電を終了する場合、制御装置１４は、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２の動作を停止させる。

　また、Ｓ１９の判定の結果、動力用蓄電池４１は充電可能であれば、制御装置１４は、充電電力供給用蓄電池１３は充電中かどうかを判定する（Ｓ２０）。

　Ｓ２０の判定の結果、充電電力供給用蓄電池１３が充電中でなければ、Ｓ２２に進む。一方、Ｓ２０の判定の結果、充電電力供給用蓄電池１３が充電中であれば、充電電力供給用蓄電池１３の充電を終了して（Ｓ２１）、Ｓ２２に進み、動力用蓄電池４１の充電を開始させる（Ｓ２２）。

　Ｓ２２の処理における電気自動車充電装置１の動作状態は図５に示すものとなる。Ｓ２２の処理では、制御装置１４に制御されてＡＣ－ＤＣ変換装置１１および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２が動作する。この場合、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１は、交流電源１７からの交流電圧を動力用蓄電池４１の充電に適した直流電圧に変換して出力する。また、充電電力供給用蓄電池１３からは放電が行われ、双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２は、充電電力供給用蓄電池１３からの出力電圧（直流電圧）を動力用蓄電池４１の充電に適した直流電圧に変換して出力する。したがって、給電ケーブル２から電気自動車３１の動力用蓄電池４１に供給される電力は、交流電源１７をＡＣ－ＤＣ変換装置１１により直流電圧に変換された電力と、充電電力供給用蓄電池１３から放電され、双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２から出力される電力とを合計したものとなる。

　制御装置１４は、Ｓ２２での動力用蓄電池４１の充電開始後に、充電電力供給用蓄電池１３の状態を監視しており、充電電力供給用蓄電池１３の残電力量に基づいて、充電電力供給用蓄電池１３は放電可能かどうかを判定する（Ｓ２３）。

　Ｓ２３の判定において、制御装置１４は、例えば、充電電力供給用蓄電池１３の残電力量が満充電に対して２０％（下限値）以下であれば放電不可と判定する。一方、充電電力供給用蓄電池１３の残電力量が満充電に対して２０％（下限値）を超えていれば放電可能と判定する。

　Ｓ２３での判定の結果、充電電力供給用蓄電池１３は放電可能と判定すると、制御装置１４は、Ｓ１９の処理に戻りＳ１９以下の処理を繰り返す。一方、Ｓ２３での判定の結果、充電電力供給用蓄電池１３は放電不可と判定すると、制御装置１４は、充電電力供給用蓄電池１３の放電を終了し（Ｓ２４）、Ｓ１９の処理に戻りＳ１９以下の処理を繰り返す。

　なお、充電電力供給用蓄電池１３の放電を終了する場合、制御装置１４は双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２の動作を停止させる。この場合、動力用蓄電池４１に対する充電は、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１からの出力のみによって行われる。

　上記のように、本実施の形態の電気自動車充電装置１では、動力用蓄電池４１の非充電時において、交流電源１７からの電力により充電電力供給用蓄電池１３を予め充電しておくことができる。そして、動力用蓄電池４１には、交流電源１７からの電力および充電電力供給用蓄電池１３から放電された電力により、動力用蓄電池４１を充電することができる。これにより、大容量の電力設備を備えることなく、動力用蓄電池４１の急速充電が可能となっている。

　また、動力用蓄電池４１の充電時において、充電電力供給用蓄電池１３の放電により動力用蓄電池４１に供給される電力は、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２を経ることにより、複数回の電力損失を受けている。一方、交流電源１７からの電力は、ＡＣ－ＤＣ変換装置１１を経ることにより１回の電力損失を受けているだけである。したがって、交流電源１７からの電力および充電電力供給用蓄電池１３の放電による電力により動力用蓄電池４１を充電する電気自動車充電装置１の構成では、電力損失が少なく、動力用蓄電池４１を充電する場合の電力効率を改善することができる。

　また、双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置１２は、単一の双方向ＤＣ－ＤＣ変換回路を備えた構成、あるいは並列接続され、出力方向が互いに逆方向の二つの片方向ＤＣ－ＤＣ変換回路を備えた構成であるから、汎用の回路を備えた装置を用いることができる。

　また、充電電力供給用蓄電池１３の残電力量が上限値以上である場合に、充電電力供給用蓄電池１３に対する充電が停止されるので、充電電力供給用蓄電池１３に対する過充電を防止することができる。この構成は、動力用蓄電池４１に対しても同様である。

　また、充電電力供給用蓄電池１３の残電力量が下限値以下である場合に、充電電力供給用蓄電池１３からの放電が停止されるので、充電電力供給用蓄電池１３が過放電により蓄電池としての機能に支障を来たす事態を防止することができる。

　最後に、電気自動車充電装置１の各ブロック、特に制御装置１４は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。

　すなわち、電気自動車充電装置１は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラム
および各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである電気自動車充電装置１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記電気自動車充電装置１に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

　上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ－ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ－Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

　また、電気自動車充電装置１を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回
線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

　以上のように、本発明の電気自動車充電装置は、電気自動車に搭載された動力用蓄電池を充電する電気自動車充電装置において、交流電源からの交流電力を直流電力に変換して出力するＡＣ－ＤＣ変換装置と、充電電力供給用蓄電池と、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置の出力側と前記充電電力供給用蓄電池との間に設けられた双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置と、前記動力用蓄電池の非充電時には、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を介して入力される前記交流電源からの電力により、前記充電電力供給用蓄電池が充電される一方、前記動力用蓄電池の充電時には、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置を介して出力される前記交流電源からの電力、および前記双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を介して出力される、前記充電電力供給用蓄電池から放電された電力により、前記動力用蓄電池が充電されるように、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置および前記双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を制御する制御装置とを備えている構成である。

　また、本発明の電気自動車充電方法は、電気自動車に搭載された動力用蓄電池を充電する電気自動車充電方法において、交流電源からの交流電力を直流電力に変換して出力するＡＣ－ＤＣ変換装置と、充電電力供給用蓄電池と、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置の出力側と前記充電電力供給用蓄電池との間に設けられた双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置とを使用し、前記動力用蓄電池の非充電時には、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を介して入力される前記交流電源からの電力により、前記充電電力供給用蓄電池を充電する一方、前記動力用蓄電池の充電時には、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置を介して出力される前記交流電源からの電力、および前記双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を介して出力される、前記充電電力供給用蓄電池から放電された電力により、前記動力用蓄電池を充電する構成である。

　上記の電気自動車充電装置において、前記双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置は、単一の双方向ＤＣ－ＤＣ変換回路を備えている構成としてもよい。

　上記の構成によれば、双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置としては、汎用の回路を備えた装置を用いることができる。

　上記の電気自動車充電装置において、双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置は、並列接続され、出力方向が互いに逆方向の二つの片方向ＤＣ－ＤＣ変換回路を備えている構成としてもよい。

　上記の電気自動車充電装置において、前記制御装置は、前記充電電力供給用蓄電池の残電力量を測定し、前記残電力量が上限値以上である場合に、前記充電電力供給用蓄電池に対する充電が停止されるように、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置および前記双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を制御する構成としてもよい。

　上記の構成によれば、充電電力供給用蓄電池の残電力量が上限値以上である場合に、充電電力供給用蓄電池に対する充電が停止されるので、充電電力供給用蓄電池に対する過充電を防止することができる。

　上記の電気自動車充電装置において、前記制御装置は、前記充電電力供給用蓄電池の残電力量を測定し、前記残電力量が下限値以下である場合に、前記充電電力供給用蓄電池からの放電が停止されるように、前記双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を制御する構成としてもよい。

　上記の構成によれば、充電電力供給用蓄電池の残電力量が下限値以下である場合に、充電電力供給用蓄電池からの放電が停止されるので、充電電力供給用蓄電池が過放電により蓄電池としての機能に支障を来たす事態を防止することができる。

　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

　　１　　　電気自動車充電装置
　　２　　　給電ケーブル
　　３　　　電気自動車側システム
　１１　　　ＡＣ－ＤＣ変換装置
　１２　　　双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置
　１３　　　充電電力供給用蓄電池
　１４　　　制御装置
　１５　　　表示装置
　１６　　　入力装置
　１７　　　交流電源
　３１　　　電気自動車
　４１　　　動力用蓄電池
　４２　　　電池残量測定部

Claims

　電気自動車に搭載された動力用蓄電池を充電する電気自動車充電装置において、
　交流電源からの交流電力を直流電力に変換して出力するＡＣ－ＤＣ変換装置と、
　充電電力供給用蓄電池と、
　前記ＡＣ－ＤＣ変換装置の出力側と前記充電電力供給用蓄電池との間に設けられた双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置と、
　前記動力用蓄電池の非充電時には、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を介して入力される前記交流電源からの電力により、前記充電電力供給用蓄電池が充電される一方、前記動力用蓄電池の充電時には、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置を介して出力される前記交流電源からの電力、および前記双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を介して出力される、前記充電電力供給用蓄電池から放電された電力により、前記動力用蓄電池が充電されるように、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置および前記双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を制御する制御装置とを備えていることを特徴とする電気自動車充電装置。
　前記双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置は、単一の双方向ＤＣ－ＤＣ変換回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車充電装置。
　双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置は、並列接続され、出力方向が互いに逆方向の二つの片方向ＤＣ－ＤＣ変換回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車充電装置。
　前記制御装置は、前記充電電力供給用蓄電池の残電力量を測定し、前記残電力量が上限値以上である場合に、前記充電電力供給用蓄電池に対する充電が停止されるように、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置および前記双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気自動車充電装置。
　前記制御装置は、前記充電電力供給用蓄電池の残電力量を測定し、前記残電力量が下限値以下である場合に、前記充電電力供給用蓄電池からの放電が停止されるように、前記双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気自動車充電装置。
　電気自動車に搭載された動力用蓄電池を充電する電気自動車充電方法において、
　交流電源からの交流電力を直流電力に変換して出力するＡＣ－ＤＣ変換装置と、充電電力供給用蓄電池と、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置の出力側と前記充電電力供給用蓄電池との間に設けられた双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置とを使用し、
　前記動力用蓄電池の非充電時には、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置および双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を介して入力される前記交流電源からの電力により、前記充電電力供給用蓄電池を充電する一方、前記動力用蓄電池の充電時には、前記ＡＣ－ＤＣ変換装置を介して出力される前記交流電源からの電力、および前記双方向ＤＣ－ＤＣ変換装置を介して出力される、前記充電電力供給用蓄電池から放電された電力により、前記動力用蓄電池を充電することを特徴とする電気自動車充電方法。
　請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
　請求項７に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。