WO2023162123A1 - 充電設備用の切替装置 - Google Patents

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相国 王
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Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a switching device for charging equipment.
  • a multi-output charging facility consists of multiple power sources for supplying DC power to electric vehicles, multiple charging stations for connecting electric vehicles, and connections between multiple power sources and multiple charging stations. and a switching device for selectively switching the In such a multi-output type charging facility, the output of one power supply can be power-shared with a plurality of charging stations, and the usage efficiency of the facility can be improved.
  • a switching device has a plurality of switching elements, and selectively switches output destinations of a plurality of power supplies by switching the plurality of switching elements.
  • a plurality of switching elements of the switching device must withstand the rated output of the power supply. Therefore, it is necessary to use parts that can withstand high voltage and large current for the plurality of switching elements.
  • the number of switching elements required is the number of charging stations multiplied by the number of power supplies. However, switching elements that can handle high voltages and large currents are more expensive than low voltage switching elements. , is one of the factors that increase the equipment cost of charging equipment.
  • the switching device used in the charging equipment should be able to appropriately switch the output destination while suppressing the increase in equipment costs.
  • the embodiment of the present invention provides a switching device for charging equipment that can appropriately switch output destinations while suppressing an increase in equipment costs.
  • a charging facility including a plurality of power sources for supplying DC power corresponding to an electric vehicle and a plurality of charging stations used for connection with the electric vehicle.
  • a switching device for a charging facility that selectively switches connection between each of the plurality of power sources and each of the plurality of charging stations, wherein the switching device connects each of the plurality of power sources and each of the plurality of charging stations.
  • the switching unit includes a plurality of first switching elements provided corresponding to each of the plurality of power supplies and , provided between each of the plurality of first switching elements and each of the plurality of charging stations, and supplying DC power supplied from the plurality of power sources via the plurality of first switching elements to the plurality of charging stations; and a plurality of second switching elements capable of selectively supplying power to each of the stands, wherein the rated voltage of the plurality of first switching elements is equal to or higher than the rated voltage of the corresponding power supply among the plurality of power supplies.
  • the control unit controls switching of each of the plurality of first switching elements and the plurality of second switching elements; By controlling, switching of connection by the switching unit is controlled, and when power is supplied from a predetermined power source among the plurality of power sources to a predetermined charging station among the plurality of charging stations, the predetermined power source is controlled.
  • a switching device for a charging facility is provided for switching a switching element from an open state to a closed state.
  • a switching device for charging equipment that can appropriately switch output destinations while suppressing an increase in equipment costs.
  • FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams schematically showing an example of the operation of the switching device according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram that schematically represents a charging facility according to an embodiment.
  • the charging facility 2 includes multiple power supplies 4 , multiple charging stations 6 , and a switching device 10 .
  • the plurality of power sources 4 are power sources for supplying DC power compatible with electric vehicles. More specifically, the plurality of power supplies 4 supply DC power according to the power storage device mounted on the electric vehicle.
  • Electric vehicle storage devices include, for example, storage batteries and capacitors.
  • the electrical storage device may be any device capable of storing DC power.
  • the plurality of power supplies 4 are, for example, AC/DC converters.
  • the plurality of power supplies 4, for example, are connected to an AC power system, convert AC power supplied from the power system into DC power according to the storage device of the electric vehicle, and supply the converted DC power to the electric vehicle.
  • the plurality of power sources 4 may be, for example, DC/DC converters.
  • the plurality of power supplies 4 are connected to an AC power system via a common AC/DC converter, for example, and convert the DC power supplied from the AC/DC converter into another DC power corresponding to the storage device of the electric vehicle. Alternatively, the DC power after conversion may be supplied to an electric vehicle.
  • the rated voltage of the plurality of power supplies 4 is, for example, equal to or higher than the total voltage of the power storage device of the electric vehicle.
  • the total voltage of the electric storage device of the electric vehicle is, for example, about 400V.
  • the rated voltage of the plurality of power supplies 4 is set to 400V or higher. Note that the rated voltages of the plurality of power supplies 4 do not necessarily have to be the same.
  • the configuration of the plurality of power sources 4 is not limited to the above, and may be any configuration that can supply DC power corresponding to the power storage device of the electric vehicle and appropriately charge the power storage device of the electric vehicle.
  • a plurality of charging stations 6 are used for connection with electric vehicles.
  • the charging equipment 2 is connected to the electric vehicle through one of the plurality of charging stations 6. As shown in FIG. Therefore, the charging equipment 2 can charge the number of electric vehicles corresponding to the number of the charging stations 6 .
  • the charging stand 6 is, in other words, a charging plug detachably connected to a charging socket provided in the electric vehicle.
  • the number of charging stations 6 may be the same as or different from the number of power supplies 4 .
  • the number of power sources 4 and the number of charging stations 6 may be arbitrary.
  • the switching device 10 selectively switches connection between each of the plurality of power sources 4 and each of the plurality of charging stations 6 .
  • the switching device 10 enables the output of each of the plurality of power sources 4 to be selectively supplied to each of the plurality of charging stations 6 .
  • the charging facility 2 distributes and supplies the output of one power supply 4 to multiple charging stations 6, enabling power sharing to simultaneously charge multiple electric vehicles. Further, in the charging equipment 2, the output of each of the plurality of power sources 4 is supplied to the charging station 6 connected to the electric vehicle, regardless of which of the plurality of charging stations 6 the electric vehicle is connected to. It is possible to improve the utilization efficiency of the plurality of power sources 4 .
  • the switching device 10 includes a switching section 12 and a control section 14 .
  • the switching unit 12 switches connection between each of the plurality of power sources 4 and each of the plurality of charging stations 6 .
  • the control unit 14 controls connection switching by the switching unit 12 .
  • the control unit 14 is connected to the plurality of power sources 4 and the plurality of charging stations 6 and communicates with the plurality of power sources 4 and the plurality of charging stations 6 .
  • the control unit 14 communicates with electric vehicles connected to the charging stations 6 via a plurality of charging stations 6 and receives command values of charging currents from the electric vehicles.
  • the control unit 14 transmits a command value to some or all of the plurality of power sources 4 so as to output a direct current corresponding to the received command value, and controls the direct current output from some or all of the plurality of power sources 4.
  • the switching of connection by the switching unit 12 is controlled so as to supply current to the corresponding electric vehicle. As a result, the DC current corresponding to the command value from the electric vehicle is supplied to the corresponding electric vehicle, and the power storage device of the electric vehicle is charged with the desired charging current.
  • the configuration of the control unit 14 is not limited to the above.
  • the control unit 14 does not necessarily have to communicate with the plurality of power sources 4 and the plurality of charging stations 6 .
  • the control unit 14 may communicate with a higher control device and control switching of connection by the switching unit 12 based on an instruction from the higher control device.
  • the charging facility 2 may further include, for example, a control device that comprehensively controls the operations of the plurality of power sources 4, the plurality of charging stations 6, and the switching device 10. That is, the control device may receive the command value from the electric vehicle and transmit the command value to the plurality of power sources 4 .
  • the control unit 14 of the switching device 10 may be provided in, for example, a higher-level control device. In other words, the control unit 14 may be configured to be incorporated in a host control device.
  • the configuration of the control unit 14 may be any configuration that can control at least switching of connection by the switching unit 12 .
  • the switching unit 12 has a plurality of first switching elements 21 and a plurality of second switching elements 22 .
  • the control unit 14 controls switching of connection by the switching unit 12 by controlling switching of each of the plurality of first switching elements 21 and the plurality of second switching elements 22 .
  • the plurality of first switching elements 21 are provided corresponding to each of the plurality of power sources 4 .
  • Each of the plurality of first switching elements 21 is connected to each DC output terminal of each of the plurality of power sources 4 . Therefore, the number of the multiple first switching elements 21 is the same as the number of the multiple power supplies 4 .
  • the rated voltage of the plurality of first switching elements 21 is equal to or higher than the rated voltage of the corresponding power source 4 out of the plurality of power sources 4 .
  • the rated current of the plurality of first switching elements 21 is equal to or higher than the rated current of the corresponding power source 4 among the plurality of power sources 4 .
  • the plurality of first switching elements 21 are, for example, high-voltage/high-current contactors. However, the plurality of first switching elements 21 are not limited to contactors, and may be any switching elements that can handle high voltage and large current of the corresponding power supply 4 .
  • the rated voltage of the power supply 4 is the maximum voltage that the power supply 4 can output during normal operation.
  • the rated current of the power supply 4 is, more specifically, the maximum current that can be output during normal operation of the power supply 4 .
  • the rated voltage of the first switching element 21 is a voltage at which the first switching element 21 can be properly turned on and off, and is a voltage value equal to or higher than the maximum voltage applied to the circuit. More specifically, the rated current of the first switching element 21 is a current that allows the first switching element 21 to operate properly, and is a current value equal to or higher than the maximum energized current.
  • the plurality of second switching elements 22 are provided between each of the plurality of first switching elements 21 and each of the plurality of charging stations 6, and are supplied from the plurality of power sources 4 via the plurality of first switching elements 21. DC power can be selectively supplied to each of a plurality of charging stations 6.
  • N second switching elements 22 are provided between one first switching element 21 and each of the multiple charging stations 6 .
  • power is supplied from one power source 4 through one first switching element 21.
  • DC power can be selectively supplied to each of the plurality of charging stations 6 .
  • the number of the plurality of second switching elements 22 is the number obtained by multiplying the number of the plurality of first switching elements 21 by the number of the plurality of charging stations 6 .
  • the number of the plurality of second switching elements 22 is the number obtained by multiplying the number of the plurality of power sources 4 by the number of the plurality of charging stations 6 .
  • the rated voltage of the plurality of second switching elements 22 can be lower than the rated voltage of the plurality of first switching elements 21 . In other words, the rated voltage of the plurality of second switching elements 22 may be lower than the rated voltage of the corresponding power source 4 among the plurality of power sources 4 .
  • the rated current of the plurality of second switching elements 22 is equal to or higher than the rated current of the corresponding power source 4 among the plurality of power sources 4 .
  • the plurality of second switching elements 22 are, for example, relays for switching between low voltage and high current. However, the plurality of second switching elements 22 are not limited to relays, and have a withstand voltage lower than the rated voltage of the corresponding power supply 4 and can withstand the rated current of the corresponding power supply 4 Any switching Elements are fine.
  • the rated current of the plurality of first switching elements 21 and the plurality of second switching elements 22 must be DC 100 A or more.
  • the rated voltage of the plurality of first switching elements 21 must be DC 400V or more.
  • the rated voltage of the plurality of second switching elements 22 may be DC 30 V or less. In this way, the rated voltage of the plurality of second switching elements 22 can be significantly lower than the rated voltage of the plurality of first switching elements 21, for example.
  • the current-voltage performance of the plurality of first switching elements 21 and the plurality of second switching elements 22 are not limited to the above.
  • the current-voltage performance of the plurality of first switching elements 21 and the plurality of second switching elements 22 may be appropriately determined according to the total voltage of the power storage devices of the electric vehicle, the rated output of the plurality of power supplies 4, and the like.
  • For the plurality of second switching elements 22 it is almost unnecessary to consider the circuit voltage for the rated voltage, and it is possible to select parts only by withstanding the rated current of the corresponding power supply 4 .
  • the plurality of second switching elements 22 includes a contact 22p that opens and closes a high potential (+) side path of the DC power supply path between the corresponding power supply 4 and the corresponding charging station 6, and a low potential (-) side. and a pair of contacts 22p, 22n for opening and closing the path of .
  • the plurality of first switching elements 21 have only one contact that opens and closes the path on the high potential (+) side.
  • FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams schematically showing an example of the operation of the switching device according to the embodiment.
  • 2(a) and 2(b) show the switching device 10 when power is supplied from two power sources 4a and 4b out of the plurality of power sources 4 to one charging station 6a out of the plurality of charging stations 6.
  • An example of the operation of is schematically represented. 2A and 2B, illustration of a part of the switching device 10 is omitted for the sake of convenience.
  • control unit 14 of the switching device 10 controls the plurality of first switching elements 21 and the plurality of second switching elements 21 as shown in FIG. Each element 22 is opened.
  • the control unit 14 When power is supplied from the power sources 4a and 4b to the charging station 6a, the control unit 14 first switches between the second switching element provided between the power source 4a and the charging station 6a, as shown in FIG. 22, and the second switching element 22 provided between the power source 4b and the charging stand 6a are switched from the open state to the on state. More specifically, the control unit 14 is provided between the pair of contacts 22p and 22n of the second switching element 22 provided between the power source 4a and the charging stand 6a, and between the power source 4b and the charging stand 6a. Also, the pair of contacts 22p and 22n of the second switching element 22 are switched from the open state to the closed state.
  • the control unit 14 switches between the first switching element 21 provided between the power supply 4a and the charging stand 6a and the switching element 21 provided between the power supply 4b and the charging stand 6a.
  • the first switching element 21 is switched from the open state to the closed state.
  • the power supply 4a is connected to the charging station 6a via the first switching element 21 and the second switching element 22, and the power supply 4b is connected to the charging station 6a via the first switching element 21 and the second switching element 22. It is connected, and DC power can be supplied from the power sources 4a and 4b to the charging stand 6a.
  • the control unit 14 When stopping the power supply from the power sources 4a and 4b to the charging stand 6a, the control unit 14 switches the first switching element 21 provided between the power source 4a and the charging stand 6a, and the power source 4b and the charging stand 6a.
  • the first switching element 21 provided between and is switched from the on state to the open state. That is, the control unit 14 restores the state shown in FIG. 2(b) to the state shown in FIG. 2(a).
  • the control unit 14 switches the second switching element 22 provided between the power supply 4a and the charging station 6a and the second switching element 22 provided between the power supply 4b and the charging station 6a from the ON state. Switch to open state. More specifically, the control unit 14 is provided between the pair of contacts 22p and 22n of the second switching element 22 provided between the power source 4a and the charging stand 6a, and between the power source 4b and the charging stand 6a. Each of the pair of contacts 22p and 22n of the second switching element 22 is switched from the on state to the open state. That is, the control unit 14 returns the state shown in FIG. 2A to the state shown in FIG.
  • the power supply 4a is disconnected from the charging station 6a by the first switching element 21 and the second switching element 22, and the power supply 4b is disconnected from the charging station 6a by the first switching element 21 and the second switching element 22, thereby switching the power supply 4a. , 4b to the charging station 6a.
  • connection between each of a plurality of power sources 4 and each of a plurality of charging stations 6 can be switched only by a plurality of second switching elements 22 without providing a plurality of first switching elements 21.
  • each of the plurality of second switching elements 22 must be an element capable of handling high voltage and large current, which may increase the equipment cost of the charging equipment.
  • the switching section 12 has multiple first switching elements 21 and multiple second switching elements 22 .
  • the control unit 14 supplies power from a predetermined power source 4 out of the plurality of power sources 4 to a predetermined charge station 6 out of the plurality of charging stations 6.
  • the predetermined power source 4 and the predetermined charging stand 6 are switched.
  • the first switching element 21 provided therebetween is switched from the open state to the closed state.
  • the control unit 14 switches the first switching element 21 provided between the predetermined power source 4 and the predetermined charging stand 6 to After switching from the on state to the open state, the second switching element 22 provided between the predetermined power source 4 and the predetermined charging station 6 is switched from the on state to the open state.
  • the plurality of power supplies It is possible to suppress application of a high voltage of the power storage device of the electric vehicle 4 or the electric vehicle to both ends of the plurality of second switching elements 22 .
  • the high voltages of the plurality of power sources 4 and the power storage devices of the electric vehicle are applied only to both ends of the plurality of first switching elements 21 . Therefore, in the switching device 10, high-voltage, high-current elements need only be applied to the plurality of first switching elements 21, and inexpensive low-voltage, high-current elements are used as the plurality of second switching elements 22. be able to.
  • the number of the plurality of second switching elements 22 is greater than the number of the plurality of first switching elements 21 by the number of the plurality of first switching elements 21 multiplied by the number of the plurality of charging stations 6 .
  • the cost of the second switching element 22 can be reduced to about 1/10 or less of the cost of the first switching element 21, for example. Therefore, even if the number of parts increases by the number of the first switching elements 21, the cost of the switching device 10 as a whole can be suppressed compared to a configuration in which switching is performed only by the plurality of second switching elements 22. can be done. In the switching device 10, for example, as the number of charging stations 6 increases, the effect of suppressing an increase in facility costs can be enhanced.
  • the switching device 10 for charging equipment that can appropriately switch the output destination while suppressing an increase in equipment costs.
  • the charging equipment 2 is required to completely disconnect the power source 4 that is not supplying power to the charging stand 6 from the charging stand 6 .
  • the plurality of second switching elements 22 include a contact 22p that opens and closes the high potential (+) side path of the DC power supply path between the corresponding power supply 4 and the corresponding charging stand 6, and a low potential (+) side path.
  • a pair of contacts 22p and 22n for opening and closing the potential ( ⁇ ) side path, and a plurality of first switching elements 21 are provided between the corresponding power source 4 and the plurality of charging stations 6. Only the path on the high potential (+) side of the paths is opened and closed.
  • the power supply 4 that is not supplying power to the charging station 6 can be appropriately disconnected from the charging station 6 by the plurality of second switching elements 22, and the number of contacts of the plurality of expensive first switching elements 21 can be reduced. can be suppressed, and the increase in equipment costs can be suppressed more appropriately.
  • the configurations of the plurality of first switching elements 21 and the plurality of second switching elements 22 are not limited to the above.
  • the plurality of first switching elements 21 includes a contact for opening and closing the high potential (+) side path of the DC power supply path between the corresponding power supply 4 and the plurality of charging stations 6, and a low potential ( ⁇ ) side contact. There may be a pair of contacts for opening and closing the path.
  • the configuration of the plurality of first switching elements 21 and the configuration of the plurality of second switching elements 22 may be any configuration that can appropriately switch the connection between each of the plurality of power sources 4 and each of the plurality of charging stations 6. .

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Abstract

複数の電源のそれぞれと複数の充電スタンドのそれぞれとの接続の切り替えを行う切替部と、切替部による接続の切り替えを制御する制御部と、を備え、切替部は、複数の電源のそれぞれに対応して設けられた複数の第１スイッチング素子と、複数の第１スイッチング素子のそれぞれと複数の充電スタンドのそれぞれとの間に設けられ、複数の電源から複数の第１スイッチング素子を介して供給される直流電力を複数の充電スタンドのそれぞれに選択的に供給できるようにする複数の第２スイッチング素子と、を有し、制御部は、複数の第１スイッチング素子及び複数の第２スイッチング素子のそれぞれのスイッチングを制御することにより、切替部による接続の切り替えを制御する充電設備用の切替装置が提供される。これにより、設備費用の増加を抑制しつつ、出力先を適切に切り替えられる充電設備用の切替装置が提供される。

Description

充電設備用の切替装置
　本発明の実施形態は、充電設備用の切替装置に関する。
　電気自動車に搭載された蓄電デバイスの充電を行う充電設備において、マルチ出力式急速充電器の導入が進められている。マルチ出力式の充電設備は、電気自動車に対応した直流電力の供給を行うための複数の電源と、電気自動車を接続するための複数の充電スタンドと、複数の電源と複数の充電スタンドとの接続を選択的に切り替える切替装置と、を備える。こうしたマルチ出力式の充電設備では、１つの電源の出力を複数の充電スタンドに対してパワーシェアすることができ、設備の利用効率を高めることができる。
　切替装置は、複数のスイッチング素子を有し、複数のスイッチング素子のスイッチングにより、複数の電源の出力先を選択的に切り替える。切替装置の複数のスイッチング素子は、電源の定格出力に耐える必要がある。このため、複数のスイッチング素子には、高電圧・大電流に耐える部品を使用する必要がある。
　複数のスイッチング素子の個数は、充電スタンドの個数に電源の個数を乗じた個数が必要となる。しかしながら、高電圧・大電流に対応可能なスイッチング素子は、低電圧のスイッチング素子などと比べて高額であり、複数のスイッチング素子のそれぞれを高電圧・大電流に対応可能なスイッチング素子とすることは、充電設備の設備費用の増加の要因の一つとなっている。
　また、電気自動車においては、利便性を高めるため、電気自動車に搭載される蓄電デバイスの大容量化や高電圧化が進められており、これにともなって充電設備の高出力化も進められている。さらには、充電スタンドの個数も増加の傾向にある。このため、切替装置のスイッチング素子においては、今後益々の耐圧性能の上昇や数の増加が見込まれ、これによる充電設備の設備費用の増加が懸念される。
　このため、充電設備に用いられる切替装置においては、設備費用の増加を抑制しつつ、出力先を適切に切り替えられるようにすることが望まれる。
特開２０１５－８２８６７号公報
　本発明の実施形態は、設備費用の増加を抑制しつつ、出力先を適切に切り替えられる充電設備用の切替装置を提供する。
　本発明の実施形態によれば、電気自動車に対応した直流電力の供給を行うための複数の電源と、前記電気自動車との接続に用いられる複数の充電スタンドと、を備えた充電設備に用いられ、前記複数の電源のそれぞれと前記複数の充電スタンドのそれぞれとの接続を選択的に切り替える充電設備用の切替装置であって、前記複数の電源のそれぞれと前記複数の充電スタンドのそれぞれとの接続の切り替えを行う切替部と、前記切替部による接続の切り替えを制御する制御部と、を備え、前記切替部は、前記複数の電源のそれぞれに対応して設けられた複数の第１スイッチング素子と、前記複数の第１スイッチング素子のそれぞれと前記複数の充電スタンドのそれぞれとの間に設けられ、前記複数の電源から前記複数の第１スイッチング素子を介して供給される直流電力を前記複数の充電スタンドのそれぞれに選択的に供給できるようにする複数の第２スイッチング素子と、を有し、前記複数の第１スイッチング素子の定格電圧は、前記複数の電源のうちの対応する電源の定格電圧以上であり、前記複数の第１スイッチング素子の定格電流は、前記対応する電源の定格電流以上であり、前記複数の第２スイッチング素子の定格電圧は、前記複数の第１スイッチング素子の定格電圧よりも低く、前記複数の第２スイッチング素子の定格電流は、前記対応する電源の定格電流以上であり、前記制御部は、前記複数の第１スイッチング素子及び前記複数の第２スイッチング素子のそれぞれのスイッチングを制御することにより、前記切替部による接続の切り替えを制御し、前記複数の電源のうちの所定の電源から前記複数の充電スタンドのうちの所定の充電スタンドに電力を供給する場合に、前記所定の電源と前記所定の充電スタンドとの間に設けられた前記第２スイッチング素子を開放状態から投入状態に切り替えた後に、前記所定の電源と前記所定の充電スタンドとの間に設けられた前記第１スイッチング素子を開放状態から投入状態に切り替える充電設備用の切替装置が提供される。
　本発明の実施形態によれば、設備費用の増加を抑制しつつ、出力先を適切に切り替えられる充電設備用の切替装置が提供される。
実施形態に係る充電設備を模式的に表すブロック図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施形態に係る切替装置の動作の一例を模式的に表す説明図である。
　以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
　なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
　なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
　図１は、実施形態に係る充電設備を模式的に表すブロック図である。
　図１に表したように、充電設備２は、複数の電源４と、複数の充電スタンド６と、切替装置１０と、を備える。
　複数の電源４は、電気自動車に対応した直流電力の供給を行うための電源である。複数の電源４は、より詳しくは、電気自動車に搭載された蓄電デバイスに応じた直流電力の供給を行う。電気自動車の蓄電デバイスは、例えば、蓄電池やコンデンサなどである。蓄電デバイスは、直流電力を蓄積可能な任意のデバイスでよい。
　複数の電源４は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータである。複数の電源４は、例えば、交流の電力系統に接続され、電力系統から供給された交流電力を電気自動車の蓄電デバイスに応じた直流電力に変換し、変換後の直流電力を電気自動車に供給する。複数の電源４は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータなどでもよい。複数の電源４は、例えば、共通のＡＣ／ＤＣコンバータを介して交流の電力系統に接続され、ＡＣ／ＤＣコンバータから供給された直流電力を電気自動車の蓄電デバイスに応じた別の直流電力に変換し、変換後の直流電力を電気自動車に供給する構成などでもよい。
　複数の電源４の定格電圧は、例えば、電気自動車の蓄電デバイスの総電圧以上である。電気自動車の蓄電デバイスの総電圧は、例えば、４００Ｖ程度である。この場合、複数の電源４の定格電圧は、４００Ｖ以上に設定される。なお、複数の電源４の定格電圧は、必ずしも同じでなくてもよい。複数の電源４の構成は、上記に限ることなく、電気自動車の蓄電デバイスに応じた直流電力を供給し、電気自動車の蓄電デバイスを適切に充電することができる任意の構成でよい。
　複数の充電スタンド６は、電気自動車との接続に用いられる。充電設備２は、複数の充電スタンド６のいずれかを介して電気自動車と接続される。従って、充電設備２では、充電スタンド６の個数に応じた台数の電気自動車の充電を行うことができる。充電スタンド６は、換言すれば、電気自動車に設けられた充電用ソケットに着脱可能に接続される充電プラグである。なお、充電スタンド６の個数は、電源４の個数と同じでもよいし、異なってもよい。電源４の個数及び充電スタンド６の個数は、任意の個数でよい。
　切替装置１０は、複数の電源４のそれぞれと複数の充電スタンド６のそれぞれとの接続を選択的に切り替える。換言すれば、切替装置１０は、複数の電源４のそれぞれの出力を複数の充電スタンド６のそれぞれに対して選択的に供給できるようにする。
　これにより、充電設備２は、１つの電源４の出力を複数の充電スタンド６に分配して供給し、複数台の電気自動車を同時に充電するパワーシェアリングを可能にする。また、充電設備２では、複数の充電スタンド６のうちのどの充電スタンド６に電気自動車が接続された場合でも、複数の電源４のそれぞれの出力を電気自動車と接続された充電スタンド６に供給することができ、複数の電源４の利用効率を高めることができる。
　切替装置１０は、切替部１２と、制御部１４と、を備える。切替部１２は、複数の電源４のそれぞれと複数の充電スタンド６のそれぞれとの接続の切り替えを行う。制御部１４は、切替部１２による接続の切り替えを制御する。
　制御部１４は、複数の電源４及び複数の充電スタンド６と接続され、複数の電源４及び複数の充電スタンド６と通信を行う。制御部１４は、複数の充電スタンド６を介して充電スタンド６に接続された電気自動車と通信を行い、電気自動車から充電電流の指令値を受信する。制御部１４は、受信した指令値に応じた直流電流を出力するように複数の電源４の一部又は全部に指令値を送信するとともに、複数の電源４の一部又は全部から出力された直流電流を対応する電気自動車に供給するように、切替部１２による接続の切り替えを制御する。これにより、電気自動車からの指令値に応じた直流電流が、対応する電気自動車に供給され、電気自動車の蓄電デバイスが、所望の充電電流で充電される。
　なお、制御部１４の構成は、上記に限定されるものではない。制御部１４は、必ずしも複数の電源４及び複数の充電スタンド６と通信を行わなくてもよい。制御部１４は、例えば、上位の制御装置と通信を行い、上位の制御装置からの指示に基づいて、切替部１２による接続の切り替えを制御してもよい。
　充電設備２は、例えば、複数の電源４、複数の充電スタンド６、及び切替装置１０のそれぞれの動作を統括的に制御する制御装置をさらに備えてもよい。すなわち、電気自動車からの指令値の受信及び複数の電源４への指令値の送信は、制御装置で行ってもよい。また、切替装置１０の制御部１４は、例えば、上位の制御装置に設けてもよい。換言すれば、制御部１４は、上位の制御装置に組み込んだ構成としてもよい。制御部１４の構成は、少なくとも切替部１２による接続の切り替えを制御可能な任意の構成でよい。
　切替部１２は、複数の第１スイッチング素子２１と、複数の第２スイッチング素子２２と、を有する。制御部１４は、複数の第１スイッチング素子２１及び複数の第２スイッチング素子２２のそれぞれのスイッチングを制御することにより、切替部１２による接続の切り替えを制御する。
　複数の第１スイッチング素子２１は、複数の電源４のそれぞれに対応して設けられる。複数の第１スイッチング素子２１のそれぞれは、複数の電源４のそれぞれの直流出力端子に接続される。従って、複数の第１スイッチング素子２１の個数は、複数の電源４の個数と同じである。
　複数の第１スイッチング素子２１の定格電圧は、複数の電源４のうちの対応する電源４の定格電圧以上である。複数の第１スイッチング素子２１の定格電流は、複数の電源４のうちの対応する電源４の定格電流以上である。複数の第１スイッチング素子２１は、例えば、高電圧・大電流のコンタクタである。但し、複数の第１スイッチング素子２１は、コンタクタに限ることなく、対応する電源４の高電圧・大電流に対応可能な任意のスイッチング素子でよい。
　電源４の定格電圧とは、より詳しくは、電源４の通常の動作において出力され得る最大の電圧である。電源４の定格電流とは、より詳しくは、電源４の通常の動作において出力され得る最大の電流である。第１スイッチング素子２１の定格電圧とは、より詳しくは、第１スイッチング素子２１が適切にＯＮ－ＯＦＦ動作し得る電圧で、回路印加電圧の最大電圧以上の電圧値である。第１スイッチング素子２１の定格電流とは、より詳しくは、第１スイッチング素子２１が適切に動作し得る電流で、最大通電電流以上の電流値である。
　複数の第２スイッチング素子２２は、複数の第１スイッチング素子２１のそれぞれと複数の充電スタンド６のそれぞれとの間に設けられ、複数の電源４から複数の第１スイッチング素子２１を介して供給される直流電力を複数の充電スタンド６のそれぞれに選択的に供給できるようにする。
　複数の充電スタンド６の個数をＮ個とする時、１つの第１スイッチング素子２１と複数の充電スタンド６のそれぞれとの間に、Ｎ個の第２スイッチング素子２２が設けられる。これにより、Ｎ個の第２スイッチング素子２２のそれぞれの投入状態（オン状態）及び開放状態（オフ状態）を切り替えることによって、１つの電源４から１つの第１スイッチング素子２１を介して供給される直流電力を複数の充電スタンド６のそれぞれに選択的に供給することができる。
　従って、複数の第２スイッチング素子２２の個数は、複数の第１スイッチング素子２１の個数に複数の充電スタンド６の個数を乗じた数となる。換言すれば、複数の第２スイッチング素子２２の個数は、複数の電源４の個数に複数の充電スタンド６の個数を乗じた数となる。但し、接続回路の組合せを減らすことで、第２スイッチング素子２２の個数を減らすことも可能である。
　複数の第２スイッチング素子２２の定格電圧は、複数の第１スイッチング素子２１の定格電圧よりも低い物を使用することができる。換言すれば、複数の第２スイッチング素子２２の定格電圧は、複数の電源４のうちの対応する電源４の定格電圧よりも低くて良い。複数の第２スイッチング素子２２の定格電流は、複数の電源４のうちの対応する電源４の定格電流以上である。複数の第２スイッチング素子２２は、例えば、低電圧・大電流開閉用のリレーである。但し、複数の第２スイッチング素子２２は、リレーに限ることなく、対応する電源４の定格電圧よりも低い耐電圧を有し、かつ対応する電源４の定格電流に耐えることが可能な任意のスイッチング素子でよい。
　例えば、電気自動車の蓄電デバイスの最大充電電圧・電流が４００Ｖ・１００Ａである場合、複数の第１スイッチング素子２１及び複数の第２スイッチング素子２２の定格電流は、直流１００Ａ以上が必要である。複数の第１スイッチング素子２１の定格電圧は、直流４００Ｖ以上が必要である。複数の第２スイッチング素子２２の定格電圧は、直流３０Ｖ以下でも構わない。このように、複数の第２スイッチング素子２２の定格電圧は、例えば、複数の第１スイッチング素子２１の定格電圧に比べ大幅に小さくできる。
　但し、複数の第１スイッチング素子２１及び複数の第２スイッチング素子２２の電流電圧性能は、上記に限定されるものではない。複数の第１スイッチング素子２１及び複数の第２スイッチング素子２２の電流電圧性能は、電気自動車の蓄電デバイスの総電圧や複数の電源４の定格出力などに応じて適宜決定すればよい。複数の第２スイッチング素子２２は、定格電圧は殆ど回路電圧を考慮する必要は無く、対応する電源４の定格電流に耐えることのみで部品選択が可能である。
　複数の第２スイッチング素子２２は、対応する電源４と対応する充電スタンド６との間の直流電源経路のうちの高電位（＋）側の経路を開閉する接点２２ｐと、低電位（－）側の経路を開閉する接点２２ｎと、の一対の接点２２ｐ、２２ｎを有する。
　一方、複数の第１スイッチング素子２１は、高電位（＋）側の経路を開閉する１つの接点のみを有する。
　図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施形態に係る切替装置の動作の一例を模式的に表す説明図である。
　図２（ａ）及び図２（ｂ）は、複数の電源４のうちの２つの電源４ａ、４ｂから複数の充電スタンド６のうちの１つの充電スタンド６ａに電力を供給する場合の切替装置１０の動作の一例を模式的に表している。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、便宜的に切替装置１０の一部の図示を省略している。
　複数の充電スタンド６のいずれにも電力の供給を行っていない状態においては、切替装置１０の制御部１４は、図１に表したように、複数の第１スイッチング素子２１及び複数の第２スイッチング素子２２のそれぞれを開放状態とする。
　電源４ａ、４ｂから充電スタンド６ａに電力を供給する場合、制御部１４は、図２（ａ）に表したように、まず、電源４ａと充電スタンド６ａとの間に設けられた第２スイッチング素子２２、及び電源４ｂと充電スタンド６ａとの間に設けられた第２スイッチング素子２２を開放状態から投入状態に切り替える。制御部１４は、より詳しくは、電源４ａと充電スタンド６ａとの間に設けられた第２スイッチング素子２２の一対の接点２２ｐ、２２ｎのそれぞれ、及び電源４ｂと充電スタンド６ａとの間に設けられた第２スイッチング素子２２の一対の接点２２ｐ、２２ｎのそれぞれを開放状態から投入状態に切り替える。
　この後、制御部１４は、図２（ｂ）に表したように、電源４ａと充電スタンド６ａとの間に設けられた第１スイッチング素子２１、及び電源４ｂと充電スタンド６ａとの間に設けられた第１スイッチング素子２１を開放状態から投入状態に切り替える。
　これにより、電源４ａが第１スイッチング素子２１及び第２スイッチング素子２２を介して充電スタンド６ａと接続されるとともに、電源４ｂが第１スイッチング素子２１及び第２スイッチング素子２２を介して充電スタンド６ａと接続され、電源４ａ、４ｂから充電スタンド６ａへの直流電力の供給が可能となる。
　制御部１４は、電源４ａ、４ｂから充電スタンド６ａへの電力供給を停止する場合には、電源４ａと充電スタンド６ａとの間に設けられた第１スイッチング素子２１、及び電源４ｂと充電スタンド６ａとの間に設けられた第１スイッチング素子２１を投入状態から開放状態に切り替える。すなわち、制御部１４は、図２（ｂ）に表した状態から図２（ａ）に表した状態に戻す。
　この後、制御部１４は、電源４ａと充電スタンド６ａとの間に設けられた第２スイッチング素子２２、及び電源４ｂと充電スタンド６ａとの間に設けられた第２スイッチング素子２２を投入状態から開放状態に切り替える。制御部１４は、より詳しくは、電源４ａと充電スタンド６ａとの間に設けられた第２スイッチング素子２２の一対の接点２２ｐ、２２ｎのそれぞれ、及び電源４ｂと充電スタンド６ａとの間に設けられた第２スイッチング素子２２の一対の接点２２ｐ、２２ｎのそれぞれを投入状態から開放状態に切り替える。すなわち、制御部１４は、図２（ａ）に表した状態から図１に表した状態に戻す。
　これにより、電源４ａが第１スイッチング素子２１及び第２スイッチング素子２２によって充電スタンド６ａから切り離されるとともに、電源４ｂが第１スイッチング素子２１及び第２スイッチング素子２２によって充電スタンド６ａから切り離され、電源４ａ、４ｂから充電スタンド６ａへの電力供給を停止した状態となる。
　充電設備に用いられる切替装置において、複数の第１スイッチング素子２１を設けることなく、複数の第２スイッチング素子２２のみで複数の電源４のそれぞれと複数の充電スタンド６のそれぞれとの接続の切り替えを行う構成がある。この場合、複数の第２スイッチング素子２２のそれぞれを高電圧・大電流に対応可能な素子としなければならず、充電設備の設備費用の増加の要因となってしまう可能性がある。
　これに対し、本実施形態に係る切替装置１０では、切替部１２が、複数の第１スイッチング素子２１と、複数の第２スイッチング素子２２と、を有する。図２（ａ）及び図２（ｂ）に関して説明したように、制御部１４は、複数の電源４のうちの所定の電源４から複数の充電スタンド６のうちの所定の充電スタンド６に電力を供給する場合に、所定の電源４と所定の充電スタンド６との間に設けられた第２スイッチング素子２２を開放状態から投入状態に切り替えた後に、所定の電源４と所定の充電スタンド６との間に設けられた第１スイッチング素子２１を開放状態から投入状態に切り替える。そして、制御部１４は、所定の電源４から所定の充電スタンド６への電力供給を停止する場合に、所定の電源４と所定の充電スタンド６との間に設けられた第１スイッチング素子２１を投入状態から開放状態に切り替えた後に、所定の電源４と所定の充電スタンド６との間に設けられた第２スイッチング素子２２を投入状態から開放状態に切り替える。
　上記のように、複数の第１スイッチング素子２１及び複数の第２スイッチング素子２２を設けるとともに、複数の第１スイッチング素子２１及び複数の第２スイッチング素子２２のスイッチングを制御することにより、複数の電源４や電気自動車の蓄電デバイスの高い電圧が、複数の第２スイッチング素子２２の両端に印加されてしまうことを抑制することができる。
　本実施形態に係る切替装置１０では、複数の電源４や電気自動車の蓄電デバイスの高い電圧は、複数の第１スイッチング素子２１の両端にのみ印加される。従って、切替装置１０では、複数の第１スイッチング素子２１にのみ高電圧・大電流の素子を適用すればよく、複数の第２スイッチング素子２２には、安価な低電圧・大電流の素子を用いることができる。
　複数の第２スイッチング素子２２の個数は、複数の第１スイッチング素子２１の個数に複数の充電スタンド６の個数を乗じた分だけ、複数の第１スイッチング素子２１の個数よりも多くなる。一方で、第２スイッチング素子２２の費用は、例えば、第１スイッチング素子２１の費用の１／１０以下程度に抑えることができる。このため、複数の第２スイッチング素子２２のみで切り替えを行う構成と比べて、複数の第１スイッチング素子２１の分だけ部品点数が増加したとしても、切替装置１０全体における費用の増加を抑制することができる。切替装置１０では、例えば、充電スタンド６の数が増えるほど、設備費用の増加の抑制効果を高めることができる。
　以上、説明したように、本実施形態によれば、設備費用の増加を抑制しつつ、出力先を適切に切り替えられる充電設備用の切替装置１０を提供することができる。
　また、充電設備２では、充電スタンド６への電力供給を行っていない電源４を充電スタンド６から完全に切り離すことが求められている。
　切替装置１０では、複数の第２スイッチング素子２２が、対応する電源４と対応する充電スタンド６との間の直流電源経路のうちの高電位（＋）側の経路を開閉する接点２２ｐと、低電位（－）側の経路を開閉する接点２２ｎと、の一対の接点２２ｐ、２２ｎを有し、複数の第１スイッチング素子２１は、対応する電源４と複数の充電スタンド６との間の直流電源経路のうちの高電位（＋）側の経路のみを開閉する。
　これにより、充電スタンド６への電力供給を行っていない電源４を複数の第２スイッチング素子２２によって充電スタンド６から適切に切り離すことができるとともに、高価な複数の第１スイッチング素子２１の接点の数を抑制し、設備費用の増加をより適切に抑制することができる。
　なお、複数の第１スイッチング素子２１及び複数の第２スイッチング素子２２の構成は、上記に限定されるものではない。複数の第１スイッチング素子２１は、対応する電源４と複数の充電スタンド６との間の直流電源経路のうちの高電位（＋）側の経路を開閉する接点と、低電位（－）側の経路を開閉する接点と、の一対の接点を有してもよい。
　複数の第１スイッチング素子２１の構成及び複数の第２スイッチング素子２２の構成は、複数の電源４のそれぞれと複数の充電スタンド６のそれぞれとの接続を適切に切り替えることができる任意の構成でよい。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　２…充電設備、　４…電源、　６…充電スタンド、　１０…切替装置、　１２…切替部、　１４…制御部、　２１…第１スイッチング素子、　２２…第２スイッチング素子

Claims (3)

  1. 　電気自動車に対応した直流電力の供給を行うための複数の電源と、前記電気自動車との接続に用いられる複数の充電スタンドと、を備えた充電設備に用いられ、前記複数の電源のそれぞれと前記複数の充電スタンドのそれぞれとの接続を選択的に切り替える充電設備用の切替装置であって、
    　前記複数の電源のそれぞれと前記複数の充電スタンドのそれぞれとの接続の切り替えを行う切替部と、
    　前記切替部による接続の切り替えを制御する制御部と、
    　を備え、
    　前記切替部は、
    　　前記複数の電源のそれぞれに対応して設けられた複数の第１スイッチング素子と、
    　　前記複数の第１スイッチング素子のそれぞれと前記複数の充電スタンドのそれぞれとの間に設けられ、前記複数の電源から前記複数の第１スイッチング素子を介して供給される直流電力を前記複数の充電スタンドのそれぞれに選択的に供給できるようにする複数の第２スイッチング素子と、
    　を有し、
    　前記複数の第１スイッチング素子の定格電圧は、前記複数の電源のうちの対応する電源の定格電圧以上であり、
    　前記複数の第１スイッチング素子の定格電流は、前記対応する電源の定格電流以上であり、
    　前記複数の第２スイッチング素子の定格電圧は、前記複数の第１スイッチング素子の定格電圧よりも低く、
    　前記複数の第２スイッチング素子の定格電流は、前記対応する電源の定格電流以上であり、
    　前記制御部は、前記複数の第１スイッチング素子及び前記複数の第２スイッチング素子のそれぞれのスイッチングを制御することにより、前記切替部による接続の切り替えを制御し、前記複数の電源のうちの所定の電源から前記複数の充電スタンドのうちの所定の充電スタンドに電力を供給する場合に、前記所定の電源と前記所定の充電スタンドとの間に設けられた前記第２スイッチング素子を開放状態から投入状態に切り替えた後に、前記所定の電源と前記所定の充電スタンドとの間に設けられた前記第１スイッチング素子を開放状態から投入状態に切り替える充電設備用の切替装置。
  2. 　前記制御部は、前記所定の電源から前記所定の充電スタンドへの電力供給を停止する場合に、前記所定の電源と前記所定の充電スタンドとの間に設けられた前記第１スイッチング素子を投入状態から開放状態に切り替えた後に、前記所定の電源と前記所定の充電スタンドとの間に設けられた前記第２スイッチング素子を投入状態から開放状態に切り替える請求項１記載の充電設備用の切替装置。
  3. 　前記複数の電源と前記複数の充電スタンドとの間の直流電源経路は、高電位側の経路と、低電位側の経路と、を有し、
    　前記複数の第２スイッチング素子は、前記高電位側の経路を開閉する接点と、前記低電位側の経路を開閉する接点と、の一対の接点を有し、
    　前記複数の第１スイッチング素子は、前記高電位側の経路のみを開閉する請求項１記載の充電設備用の切替装置。
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