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公開番号2020099171
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200625
出願番号2019077685
出願日20190416
発明の名称急速充電ステーション
出願人東横化学株式会社
代理人特許業務法人田治米国際特許事務所
主分類H02J 7/00 20060101AFI20200529BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】道路網が発達していない地域や、道路網が寸断された地域などにおいても、燃料ガスを用いた発電機による電力を用いて大容量の急速充電を可能とし、例えば、複数台の電気自動車に確実に急速充電をできるようにする。
【解決手段】電動モビリティに急速充電を行う急速充電ステーション1Aが、複数種の燃料ガスが貯蔵される燃料ガス貯蔵部7、複数種の燃料ガスを切り替えて供給し得る内燃力発電機4、内燃力発電機4と燃料ガス貯蔵部7の間に設けられたレギュレータ9、内燃力発電機4から供給された電力を蓄電する蓄電器3、及び、蓄電器3に接続された急速充電器2を有し、燃料ガス貯蔵部7が燃料ガスの移動式ボンベ8を備える。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項1】
電動モビリティに急速充電を行う急速充電ステーションであって、
燃料ガスが移動式ボンベとして貯蔵される燃料ガス貯蔵部、
移動式ボンベに貯蔵された燃料ガスを切り替えて供給し得る内燃力発電機、
内燃力発電機と燃料ガス貯蔵部の間に設けられたレギュレータ、
内燃力発電機から供給された電力を蓄電する蓄電器、及び、
蓄電器に接続された急速充電器を有する急速充電ステーション。
続きを表示(約 310 文字)【請求項2】
燃料ガスが、水素ガス、都市ガス、プロパンガス及びバイオガスから選ばれる請求項1記載の急速充電ステーション。
【請求項3】
移動式ボンベがバンドルである請求項1又は2記載の急速充電ステーション。
【請求項4】
複数の急速充電器と複数の蓄電器を有する請求項1〜3のいずれかに記載の急速充電ステーション。
【請求項5】
移動式ボンベに貯蔵された燃料ガスが切り替えて供給される燃料電池を有する請求項1〜4のいずれかに記載の急速充電ステーション。
【請求項6】
電動モビリティが電気自動車である請求項1〜5のいずれかに記載の急速充電ステーション。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電気自動車(EV)等の電動モビリティへの急速充電を可能とする急速充電ステーションに関する。
続きを表示(約 6,400 文字)【背景技術】
【0002】
環境問題の点から電動モビリティ、特に電気自動車の普及が図られている。電気自動車の普及を促進させるには、電気自動車への追加充電を迅速に行うことを可能とする急速充電施設の普及が必要となる。
【0003】
一方、系統電源により電気自動車一台を80%以上に充電するためは、一般的に、低圧受電設備による100Vの普通充電では十数時間以上が必要となり、200Vの普通充電でも数時間以上が必要となる。50kW以上の高圧受電設備による急速充電では15〜30分程度で充電することができるが、高圧受電設備の設置にはコストがかかる。
【0004】
これに対し、高圧受電設備を新設または増強することなく、受電設備のない山間部などにおいても急速充電を可能とするため、ディーゼルエンジンによるエンジン駆動発電機を急速充電器に接続することが提案されている(特許文献1)。
【0005】
また、系統電源からも、蓄電ユニットに接続した再生可能エネルギー発電ユニットからも、水素ガスを燃料とした燃料電池または内燃機関による水素発電ユニットからも、電気自動車に電力を供給できるようにした電力供給システムが提案されている(特許文献2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
実用新案登録第3195806号公報
特許第6005503号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1には、ディーゼルエンジンによる発電機を駆動させるための軽油を、該発電機にどのように蓄えておくかについては記載されておらず、たとえば、災害時などにおいて道路網が寸断され、ガソリンスタンドでディーゼルエンジン発電機に軽油を供給することができない場合には急速充電器も機能しなくなる。
【0008】
また、特許文献2の電力供給システムによれば、災害時に系統電源からの電力供給が途絶えた場合でも、蓄電ユニットを備えた再生可能エネルギー発電ユニット、又は水素発電ユニットからの電力が使用できるとされている。しかしながら、蓄電ユニットを備えていても、この蓄電ユニットは再生可能エネルギーによる電力を蓄電するものであるため、系統電源が途絶えた場合に再生可能エネルギーが引き続き供給されたとしても複数台の電気自動車に同時に急速充電を安定して行えるようにすることは困難である。また、水素発電ユニットへ外部から水素を供給する手段はタンクローリーやパイプラインとされているので、水素発電ユニットへ水素ガスを供給できる地域が限定的となる。そのため、災害時でなくても、地域によっては水素発電ユニットで使用する水素を十分に確保できないことが懸念される。
【0009】
これに対し、本発明は、道路網が発達していない地域や、災害などで道路網が寸断された地域などにおいても、燃料ガスを用いた発電機による電力を用いて大容量の急速充電を可能とし、例えば、複数台の電気自動車に確実に急速充電をできるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者は、電動モビリティに急速充電を行う急速充電ステーションに内燃力発電機を備えるにあたり、内燃力発電機で使用できる燃料ガスの種類にフレキシビリティを持たせ、かつ、内燃力発電機で使用する燃料ガスを移動式ボンベとして貯蔵し、内燃力発電機から供給される電力を蓄電器に蓄電することにより上述の課題を達成できることを想到し、本発明を完成させた。
【0011】
即ち、本発明は、電動モビリティに急速充電を行う急速充電ステーションであって、
複数種の燃料ガスが貯蔵される燃料ガス貯蔵部、
複数種の燃料ガスを切り替えて供給し得る内燃力発電機、
内燃力発電機と燃料ガス貯蔵部の間に設けられたレギュレータ、
内燃力発電機から供給された電力を蓄電する蓄電器、及び、
蓄電器に接続された急速充電器を有し、
燃料ガス貯蔵部が燃料ガスの移動式ボンベを備える急速充電ステーションを提供する。
【発明の効果】
【0012】
本発明の急速充電ステーションは、複数種の燃料ガスを切り替えて供給し得る内燃力発電機を有し、内燃力発電機を駆動する燃料ガスにフレキシビリティがあるので、特定の燃料ガスを内燃力発電機に供給できない場合でも他の燃料ガスによって内燃力発電機を駆動させることが可能となる。
【0013】
また、内燃力発電機を駆動する燃料ガスが移動式ボンベにより貯蔵されるので、急速充電ステーションに所望量の燃料ガスを簡便に備蓄することができ、かつ道路網が発達していない地域や災害などで道路網が寸断された地域などにおいても燃料ガスを急速充電ステーションに補充することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1Aは、実施例の急速充電ステーションの概略構成図である。
図1Bは、実施例の急速充電ステーションの変形態様の概略構成図である。
図1Cは、実施例の急速充電ステーションの変形態様の概略構成図である。
図2は、実施例の急速充電ステーションにおいて、内燃力発電機に燃料ガスを供給するバンドルタイプの移動式ボンベの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一または同等の構成要素を表している。
【0016】
(全体構成)
図1は、本発明の一実施例の急速充電ステーション1Aの概略構成図である。この急速充電ステーション1Aは、電気自動車に急速充電を行う急速充電器2を備え、EVステーションとして機能する。急速充電器2は複数備えられており、各急速充電器2には蓄電器3が接続されている。
【0017】
急速充電ステーション1Aは電力源として内燃力発電機4を有しており、内燃力発電機4は、そこに複数種の燃料ガスが切り替えられて供給されても発電可能となっている。一方、急速充電ステーション1Aには、必要に応じて燃料電池5を設けても良く、また、急速充電ステーション1Aの設置場所が系統電源から電力を受電できる場合には、系統電源6から蓄電器3に電力を蓄電できるように、系統電源との接続部を設けておくことが好ましい。
【0018】
(内燃力発電機)
本発明の急速充電ステーション1Aは内燃力発電機4を備えている。内燃力発電機4は、環境負荷は燃料電池よりも大きいが、低価格で設置することができる。また、内燃力発電機4で使用する燃料ガスは、燃料電池5で使用する燃料ガスほど高純度であることが不要である。したがって、急速充電ステーションを普及させ、それにより電気自動車等の電動モビリティの普及を支えるためには、急速充電ステーションの電力源として内燃力発電機4を使用することが好ましい。
【0019】
内燃力発電機4としては、ロータリーエンジン、レシプロエンジン、ガスタービン等を挙げることができる。中でも、多様な燃料ガスに対応させやすい点からはロータリーエンジンが好ましく、また、高い発電量を得る点からはレシプロエンジンが好ましい。
【0020】
内燃力発電機4の発電量としては、例えば出力が3〜100kWあればよく、より好ましくは3〜200kWである。
内燃力発電機4には複数種の燃料ガスを切り替えて供給することが可能となっている。
【0021】
(燃料ガス)
内燃力発電器4に供給される燃料ガスとしては、例えば、オフサイト水素ガス等の水素ガス、都市ガス、プロパンガス、バイオガスなどを挙げることができ、水素ガスは、高圧水素ボンベとして備えてもよく、水素吸蔵合金として備えてもよい。
【0022】
これらの燃料ガスは移動式ボンベにより燃料ガス貯蔵部7に備えられる。ここで、移動式ボンベとは移動可能な高圧ガス容器をいい、個々の高圧ガス容器ごとに移動可能であってもよく、複数の高圧ガス容器が束ねられて共通のバルブで開閉するバンドルであってもよい。燃料ガスを移動式ボンベとして備えることにより、急速充電ステーション1Aに所望量の燃料ガスを簡便に備蓄することができる。燃料ガスごとに複数個の移動式ボンベを備蓄してもよい。水素の移動式ボンベとしては、高圧ガス保安法に抵触しない水素吸蔵合金が好ましい。このような水素吸蔵合金としては、例えば(株)日本製鋼所の水素吸蔵合金を使用することができる。
【0023】
また、移動式ボンベ自体は容易に搬送できる。したがって、移動式ボンベ内の燃料ガスが空になった場合には、空の移動式ボンベと満充填されている移動式ボンベとを入れ替えることにより、タンクローリー等の特殊車両がなくても、パイプラインが設置されていなくても、燃料ガス貯蔵部7に容易に燃料ガスを補充することができる。特に、移動式ボンベとしてバンドルを使用すると、燃料ガスの貯蔵や、搬送をより簡便に行うことができる。
【0024】
急速充電ステーション1Aでは、上述の燃料ガスの2種以上を切り替えて使用できるようにしておくことが好ましい。災害時等においては、燃料ガスの種類によって補充可能または不能となることが懸念されるが、複数種の燃料ガスを切り替えて使用できるようにすることにより、補充可能な燃料ガスを用いて急速充電ステーションを稼働させることができる。
【0025】
一方、内燃力発電機4では燃料ガスの種類により最適な流量が異なる。そこで、複数種の燃料ガスを共通の内燃力発電機4で使用できるようにするため、図2に示すように、各燃料ガスの移動式ボンベ8と内燃力発電機4との間に該内燃力発電機4への燃料ガスの流量を調整するレギュレータ9を設けることが好ましい。
【0026】
また、図2に示すように、各燃料ガスの移動式ボンベ8としてボンベバンドルを設けた場合、ボンベバンドルとレギュレータ9の間には、切替弁10を設け、ボンベバンドル8内の燃料ガスの圧力を圧力計11で常時監視できるようにすることが好ましい。これにより、内燃力発電機4に燃料ガスを供給しているボンベバンドル8の圧力計11で測定された圧力が所定の圧力を下回ったら、他の待機中のボンベバンドル8から内燃力発電機4へ燃料ガスが供給されるように切替弁10を切り替えることができる。なお、圧力計11は無線操作で常時観察できるようにすることが好ましく、切替弁10における切替操作は、圧力計11で計測された圧力に基づいて自動で制御できるようにすることが好ましい。
【0027】
一方、流量が燃料ガスの種類に応じて自動調整されるようにする場合には、図1Bに示すように、複数種の燃料ガスに対して一つのレギュレータ9を設けても良い。
【0028】
また、燃料ガスとしては、風力、太陽光などを使用して発電した再生可能エネルギー13で水を電気分解することにより水素ガスを発生させ、これを内燃力発電機4に供給してもよい。また、都市ガスの配管網が整備されている地域では、移動式ボンベに加えて、都市ガスの配管との接続バルブを設けてもよい。
【0029】
(燃料電池)
燃料電池5で電力を得ると、内燃力発電機4で電力を得る場合に比して環境負荷を小さくすることができる。燃料電池5にも複数種の燃料ガスを切り替えて供給することができる。しかしながら、燃料電池5は内燃力発電機4に比して導入コストが高く、寿命が短く、燃料電池で燃料ガスとして使用する水素ガスは、内燃力発電機4で使用する水素ガスに比して高純度であることが必要とされる。そのため、本発明において、燃料電池5は必要に応じて設けられる。
【0030】
燃料電池5に供給する水素ガスとしては、上述の都市ガス、プロパンガス、又はバイオガスを、改質器12に通すことにより得られるオンサイト水素ガスを使用することができ、必要に応じて精製処理を行う。この場合、改質器12としては、公知のオンサイト型水素ステーションで使用されているものを使用することができ、例えば、三菱化工機(株)の水蒸気改質水素製造装置を使用することができる。また、燃料電池5に供給する水素ガスとして、再生可能エネルギーを用いて水を電気分解することにより得た水素ガスを用いても良く、オフサイト水素ガスを用いても良い。
【0031】
(系統電源)
系統電源6としては、高圧引込、低圧引込のいずれによってもよく、受電設備のないところでは、系統電源6を使用することは必ずしも必要ではない。ただし、既存設備として受電設備のあるところでは、その受電設備を使用し、蓄電器3に電力を蓄電することが好ましい。特に、高圧受電設備のあるところでは、充填時間を短縮するためにA/D変換器を介して系統電源6と蓄電器3とを接続することが好ましい。
【0032】
(再生可能エネルギー)
本発明においては、電力源として再生可能エネルギー13を使用し、それを蓄電器3に蓄電してもよい。再生可能エネルギー13としては、風力発電、太陽光発電等によるものを挙げることができる。
【0033】
ただし、再生可能エネルギー13の発電量は一定せず、大がかりな設備が必要となるため、本発明において再生可能エネルギーは既存設備を利用できる場合に使用することが好ましい。
【0034】
(蓄電器)
蓄電器3としてはリチウムイオン蓄電器、鉛蓄電器、ナトリウム硫黄蓄電池、全固体電池、リチウム空気電池、フライホイールなどを使用することができる。複数台の電気自動車等の電動モビリティに対して急速充電を可能とする点から、蓄電器3としては大容量のものを設けることが好ましく、例えば10〜200kWh、より好ましくは150〜200kWhの蓄電器を設けることができる。また、同様の点から蓄電器3は複数個を設けることが好ましく、例えば、図1Aに示したように、複数の急速充電器2のそれぞれに蓄電器3を接続する。一方、充電器3の充電容量が十分に大きい場合には、図1Cに示すように、複数の急速充電器2に対して一つの蓄電器3を接続してもよい。
【0035】
以上、本発明の実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明の急速充電ステーションは、複数種の燃料ガスを切り替えて供給し得る内燃力発電機と、内燃力発電機の燃料ガスが移動式ボンベとして備えられている種々の態様を包含する。
【符号の説明】
【0036】
1A、1B、1C 急速充電ステーション
2 急速充電器
3 蓄電器
4 内燃力発電機
5 燃料電池
6 系統電源
7 燃料ガス貯蔵部
8 移動式ボンベ、ボンベバンドル
9 レギュレータ
10 切替弁
11 圧力計(P)
12 改質器
13 再生可能エネルギー

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