つぎに、この発明の実施の形態について� ��図面を用いて詳しく説明する。

 (実施の形態1)
 図1ないし図9は、本発明の実施の形態1を示� ��ている。図2において、符号1は商用の交流� �源を示しており、交流電源1としては、例え� ��三相交流電源が用いられている。交流電源1 からの電力は、電力線2を介して建屋3内に供� ��されている。建屋3内には、急速充電用電力 供給装置10を構成する電力供給手段としての� ��流器11と、給電制御手段12と、第一の蓄電手 段15と、他の機器類が配置されている。整流� ��11の入力側は、建屋3内の電力線2に接続され ている。整流器11は、電力線2からの三相交流 電力を所定の電圧値に調整した後、直流電力 に変換する機能を有している。整流器11の出� ��側には、給電制御手段12を介して第一の蓄� �手段15が接続されている。給電制御手段12は� ��後述するように開閉手段30からの信号S7に基 づき整流器11から出力される直流電力の第一� ��蓄電手段15への供給を停止する機能を有し� �いる。

 第一の蓄電手段15は、整流器11からの直流 電力を貯蔵する機能を有する。第一の蓄電手 段15は、直流電力を貯蔵できるものであれば� ��のような種類のものであってもよいが、本� ��施の形態においては、蓄電池と電気二重層� ��ャパシタの少なくともいずれか一つから構� ��されている。第一の蓄電手段15は、例えば� �数のセルを直列に接続した制御弁式鉛蓄電� �のみから構成してもよいし、蓄電池と二重� �キャパシタとを併用した構成であってもよ� �。また、第一の蓄電手段15は、大容量の二重 層キャパシタのみから構成してもよい。さら に蓄電池は、高価ではあるが大容量のリチウ ムイオン電池から構成してもよい。整流器11� ��、第一の蓄電手段15を充電するためのもの� �あり、第一の蓄電手段15の充電特性を考慮し た充電機能を有している。本実施の態様では 、第一の蓄電手段15の開放電圧は、例えばDC35 0V程度となっているが、セルの増減により開� ��電圧を変えることができる。

 図2に示すように、第一の蓄電手段15は、� ��ラス端子板17とマイナス端子板18とを有して いる。プラス端子板17とマイナス端子板18は� �給電制御手段12を介して整流器11の出力側に� ��続されている。建屋3には、充電回路20の一� ��を構成するプラス共通端子板13およびマイ� �ス共通端子板14が設けられている。プラス共 通端子板13およびマイナス共通端子板14は、� �一の蓄電手段15からの直流電力を建屋3の外� �配置された複数の充電スタンド21に供給する ためのものである。プラス共通端子板13およ� ��マイナス共通端子板14は、充電回路20を介し て充電スタンド21の開閉手段30と接続されて� �る。ここで、充電回路20とは、第一の蓄電手 段15からの純粋直流電力を後述する車両50ま� �供給するための電気回路を意味する。図1に� ��すように、本実施の形態においては、同時� ��複数の車両の充電を行うことから、プラス� ��通端子板13およびマイナス共通端子板14には 、複数の充電回路20が並列に接続されている� ��建屋3内には、年間を通じて室内の温度をほ ぼ一定に保つ空調機16が設けられており、年� ��を通じて室内温度をほぼ一定に保つことで� ��一の蓄電手段15の寿命を高めるようにして� �る。

 図2において、充電スタンド21は、建屋3の 近くの充電ステーション内に設けられている 。充電ステーションには、複数の充電スタン ド21が設けられており、各充電スタンド21に� �、充電回路20を介して第一の蓄電手段15から� ��流電力が供給されるようになっている。充� ��スタンド21は、側面部に操作部22と表示部26� ��有している。操作部22には、充電カード読� �器23と、充電開始スイッチ24と、充電強制停� ��スイッチ25が設けられている。表示部26には 、充電量表示計27と、充電電流表示計28と、� �電料金表示計29が設けられている。充電スタ ンド21に収納された開閉手段30には、充電回� �20の一部を構成する充電ケーブル35が接続さ� ��ている。充電ケーブル35は、充電以外の時� �充電スタンド21の側面に保持されており、充 電時には移動体としての車両50側に延びるよ� ��になっている。充電ケーブル35の先端部に� �、車両50の充電コネクタ65と接続可能な充電� ��ラグ36が設けられている。

 図3は、充電時における充電スタンド21と� ��両50との接続関係を示している。充電ケー� �ル35の充電プラグ36は、車両50の充電コネク� �65に接続されている。第一の蓄電手段15から� ��純粋直流電力は、充電回路20の途中に設け� �れた開閉手段30を介して車両50に供給される� ��うになっている。開閉手段30は、充電スタ� �ド21の操作部22からの信号または車両50から� �信号により開閉動作し、第一の蓄電手段15か らの純粋直流電力の車両50への供給または停� ��を行う機能を有している。開閉手段30から� �純粋直流電力は、充電回路20を介して車両50� ��供給されるようになっている。

 図4は、開閉手段30の詳細を示している。� ��閉手段30は、開閉器31と開閉制御部32を有し� ��いる。開閉器31は、第一の蓄電手段15から供 給される純粋直流電力の供給または停止を行 う開閉機能を有しており、半導体素子または 電磁接触器から構成されている。開閉器31は� ��開閉制御部32からの信号S21に基づき開閉動� �するようになっている。開閉器31の出力側に は、電力センサ34が設けられている。電力セ� ��サ34は、開閉器31の出力側の直流電力の電圧 および電流を検出する機能を有している。開 閉制御部32には、電力センサ34から信号S6が入 力されるようになっている。また、開閉制御 部32には、充電カード読取器23からの信号S1と 、充電開始スイッチ24からの信号S2と、充電� �制停止スイッチ25からの信号S3が入力可能と� ��っている。さらに、開閉制御部32には、車� �50の充電制御手段80からの信号S4、S5、S20が入 力可能となっている。開閉制御部32は、入力� ��れた各信号に基づき必要に応じて給電制御� ��段12へ給電停止信号S7を出力する機能を有し ている。すなわち、開閉制御部32は、入力さ� ��た信号に基づき車両50が充電中であると判� �した際は、給電制御手段12へ給電信号S7を出� ��し、第一の蓄電手段15への直流電力の供給� �停止させる機能を有している。開閉制御部32 からは、充電スタンド21の表示部26へ信号S8、 S9、S10が出力されるようになっている。信号S 8は、充電開始からの充電量(供給電力量)を充 電量表示計27に表示させるため信号であり、� ��号S9は、開閉器31から車両50側に流れる充電� ��流を充電電流表示計28表示させるための信� �である。信号S10は、充電開始から充電終了� �でに車両50へ供給された電力量に相当する電 力料金を充電料金表示計29に表示させるため� ��信号である。なお、開閉器31は、便宜上設� �たものであり、開閉器31がなくとも、充電回 路20があれば車両50の急速充電は可能である� �

 図3に示すように、車両50には充電制御手� ��80の他に種々の機器が搭載されている。車� �50に供給された純粋直流電力は、充電制御手 段80により所定の電圧および電流に制御され� ��後、第二の蓄電手段85に供給されるように� �っている。第二の蓄電手段85は、直流電力を 貯蔵できる機能を有すればどのような種類の ものであってもよいが、本実施の形態におい ては、蓄電池と電気二重層キャパシタとリチ ウムイオンキャパシタの少なくともいずれか 一つから構成されている。本実施の形態にお いては、第二の蓄電手段85は、例えば多数の� ��ルが直列に接続されたリチウムイオン電池� ��みから構成されるが、蓄電池と二重層キャ� ��シタまたはリチウムイオンキャパシタとを� ��用した構成であってもよい。第二の蓄電手� ��85に貯蔵された直流電力は、コントローラ86 を介して走行モーター87に供給可能となって� ��り、車両50は走行モーター87を駆動源として 走行可能となっている。車両50には、充電系� ��における発熱部を冷却するための冷却ユニ� ��ト60が搭載されている。

 図5は、充電制御手段80の詳細を示してい� ��。充電制御手段80は、パワー制御部81と充電 情報処理部84を有している。パワー制御部81� �、充電制御ユニット82と温度制御ユニット83� ��ら構成されている。充電制御ユニット82は� �開閉手段30からの純粋直流電力を第二の蓄電 手段85に適合した充電電圧および充電電流に� ��御する急速充電制御機能を有している。充� ��制御ユニット82は、直流チョッパ回路(昇圧� ��ョッパ回路と降圧チョッパ回路を併用した� ��流チョッパ回路)および電流制御回路を有し ている。充電制御ユニット82は、充電情報処� ��部84からの制御信号S22に基づき第一の蓄電� �段15から供給される純粋直流電力をチョッパ 制御し、第二の蓄電手段85を最適充電電圧で� ��電する機能を有している。充電制御ユニッ� ��82から第二の蓄電手段15に出力される電圧お よび電流は出力センサ76により測定されてお� ��、出力センサ76からの信号S16は充電情報処� �部84に入力されている。リチウムイオン電池 の充電については、とくに充電電圧に対して 高い制御精度が必要となるため、充電制御手 段80ではこれを考慮した高精度の充電制御が� ��われるようになっている。充電制御ユニッ� ��82は、昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回� �を併用した直流チョッパ回路を有している� �で、車両50の充電時に第一の蓄電手段15の電� ��が徐々に低下しても、第一の蓄電手段15か� �の電圧を充電制御ユニット82の直流チョッパ 回路により制御することにより、第二の蓄電 手段85を最適電圧で充電することができる。� ��たがって、急速充電時における第一の蓄電� ��段15の出力電圧変化は、第二の蓄電手段85の 充電に影響しない。このように、充電情報処 理部84には、検出される第二の蓄電手段85の� �池電圧、充電電流に基づき第二の蓄電手段85 に対して最適な充電制御を行うための充電プ ログラムが予め入力されている。

 図5に示すように、充電制御手段80の充電� ��報処理部84には、多数の信号が入力され出� �される。図4の開閉器31の入力側に設けられ� �電圧測定センサ33は、第一の蓄電手段15の出� ��電圧を測定する機能を有しており、充電開� ��時には電圧測定センサ33からの信号S12が充� �情報制御処理部84に入力される。第一の蓄電 手段15の出力電圧(開放電圧)が所定範囲にあ� �場合は、充電情報処理部84から車両50の急速� ��電が可能である旨の信号S5が開閉手段30の開 閉制御部32出力される。

 図3に示すように、車両50には、ロックセ� ��サ71と、運転起動確認センサ72と、パーキン グブレーキセンサ73と、充電量表示計74と、� �電終了アラーム75が設けられている。ロック センサ71は、充電プラグ36が車両50の充電コネ クタ65に接続されたことを確認する機能を有� ��ている。充電開始前には、ロックセンサ71� �らの信号S11が充電情報制御処理部84に入力さ れる。運転起動確認センサ72は、車両50の起� �を確認する機能を有している。充電開始前� �は、運転起動確認センサ72からの信号S13が充 電情報制御処理部84に入力される。パーキン� ��ブレーキセンサ73は、充電時に車両50が移動 しないようにパーキングブレーキが動作して いることを確認する機能を有している。充電 開始前には、パーキングブレーキセンサ73か� ��の信号S14が充電情報制御処理部84に入力さ� �る。充電量表示計74は、第二の蓄電手段85の� ��存電力量を表示する機能を有している。充� ��中は、充電情報制御処理部84から信号S18が� �電量表示計74に出力される。

 充電終了アラーム75は、第二の蓄電手段85 が満充電に到達したことを運転者88に知らせ� ��機能を有する。充電時には、第二の蓄電手� ��85へ流れる充電電流が電流センサ76によって 測定され、電流センサ76からの信号S16に基づ� ��第二の蓄電手段85が満充電に到達したか否� �が充電情報処理部84によって判断される。第 二の蓄電手段85が満充電に到達していると判� ��された場合は、充電情報制御処理部84から� �号S19が充電終了アラーム75に出力される。充 電終了アラーム75は、無線により運転者88が� �有する携帯電話機89に充電が終了した旨を通 報する機能を有する。充電中に車両50に充電� ��能に異常が確認された場合は、充電情報制� ��処理部84から信号S20が開閉手段30の開閉制御 部20に出力され、開閉器31の遮断動作により� �両50の充電が中止される。充電終了した旨の 通報は、携帯電話機89に限られず車両専用の� ��信手段等によって行う構成としてもよい。

 図6は、車両50の充電系統を冷却するため� ��冷却ユニット60の構成を示している。冷却� �ニット60は、電子冷却素子61と、モーター62� �、ファン63を有している。ファン63は、モー� ��ー62によって回転駆動され、電子冷却素子61 の冷却面にむけて送風するようになっている 。電子冷却素子61は、ペルチェ効果を利用し� ��ものであり、第一の蓄電手段15からの直流� �力で動作する。車両50の充電系統における発 熱しやすい部位には、第一の温度センサ77お� ��び第二の温度センサ78が設けられている。� �一の温度センサ77は、第二の蓄電手段85の温� ��を検出する機能を有する。第二の温度セン� ��78は、パワー制御部81の温度を検出する機能 を有する。第一の温度センサ77および第二の� ��度センサ78からの信号S15は、充電情報処理� �84に入力されている。充電情報処理部84は、� ��両50の充電系統の特定箇所の温度が所定値� �りも上昇した場合は、温度制御ユニット83に 信号S17を出力するようになっている。温度制 御ユニット83は、充電情報処理部84からの信� �S17に基づき、開閉手段30からの直流電力を冷 却ユニット60に供給するようになっている。

 パワー制御部81は、急速充電時に第一の� �電手段15から供給される大電力を制御するこ とから、半導体素子の温度が上昇する可能性 がある。また、第二の蓄電手段85を構成する� ��チウムイオン電池は、収納スペースとの関� ��で密集した状態で収納されることから、急� ��充電時には温度が上昇する可能性がある。� ��のため、パワー制御部81および第二の蓄電� �段85は、急速充電により温度が所定値よりも 上昇した際は、冷却ユニット60からの冷風に� ��り強制冷却される。特に高温となりやすい� ��ワー制御部81の半導体素子の冷却能力を高� �るためには、電子冷却素子61をパワー制御部 81に直に取付ける構造を採用してもよい。な� ��、本実施の態様では、電子冷却素子61を用� �た冷却構造を採用しているが、第一の蓄電� �段15から供給される電力を利用するものであ れば、電子冷却素子61に限られず、ラジエー� ��と電動ファンを組み合わせた冷却構造であ� ��てもよいし、熱交換器によって強制冷却さ� ��た空気を利用する冷却構造であってもよい� ��

 本発明の急速充電用電力供給装置10で充� �可能な車両は、原動機としてモーターを使� �するものであり、車両の概念には、図1の乗� ��車タイプの車両50の他に、スポーツカー51と 、バス52と、トラック53が含まれる。さらに� �急速充電対象の車両には、これ以外に搬送� �、鉄道車両、路面電車、モノレール、建設� �両、フォークリフト等も含まれる。車両の� �類により第二の蓄電手段のセル個数、容量� �が異なることから、スポーツカー51では車両 50と異なる第二の蓄電手段85aが搭載されてい� ��。バス52には第二の蓄電手段85bが搭載され� �おり、トラック53には第二の蓄電手段85cが搭 載されている。スポーツカー51は、第二の蓄� ��手段85aに適合した充電制御機能を有してお� ��、バス52は、第二の蓄電手段85bに適合した� �電制御機能を有している。同様に、トラッ� �53は第二の蓄電手段85cに適合した充電制御機 能を有している。

 つぎに、実施の形態1における移動体の急 速充電方法について説明する。図7は、給電� �御手段12おける制御の動作手順を示している 。図7において、ステップ151では、移動体と� �ての車両50からの充電要求があるか否か判断 される。ステップ151にて車両50からの充電要� ��があると判断された場合は、ステップ152に� ��み、開閉手段30から信号S7が給電制御手段12� ��出力され、整流器11からの直流電力の第一� �蓄電手段15への供給が停止される。ステップ 151にて車両50からの充電要求がないと判断さ� ��た場合は、ステップ153に進み、整流器11か� �の直流電力の第一の蓄電手段15への供給が継 続される。整流器11からの直流電力の第一の� ��電手段15への供給が停止された状態では、� �一の蓄電手段15からのみの直流電力による車 両50の充電が可能となる。

 図8および図9は、移動体の急速充電方法� �おける充電開始から充電終了までの動作手� �を示している。車両50が充電ステーションに 到着すると、空いている充電スタンド21の近� ��に車両50は停車する。充電を開始する前に� �、車両50の運転スイッチ(図示略)がオフとさ� ��、パーキングブレーキ(図示略)の動作によ� �車両50は停車位置に固定される。その後、ス テップ161に示すように、充電スタンド21のカ� ��ド読取器23に充電カード(図示略)が挿入され る。充電カードは、現金と同じ機能を有し、 カード読取器23に充電カードを挿入すること� ��車両50の充電開始が可能となる。つぎに、� �テップ162に進み、充電スタンド21に保持され ている充電ケーブル35が取外され、充電ケー� ��ル35の先端部の充電プラグ36が車両50の充電� ��ネクタ65に装着される。充電プラグ36の装着 は、充電プラグ36を充電コネクタ65に押し込� �ことにより行われる。充電プラグ36に完全に 装着されたことは、充電回路20が車両50に接� �されたことを意味する。充電プラグ36の装着 は、車両50側のロックセンサ71により確認さ� �る。

 充電プラグ36の装着が完了すると、ステ� �プ163に進み、充電スタンド21の充電開始スイ ッチ24がオンとされる。つぎに、ステップ164� ��進み、整流器11から第一の蓄電手段15への電 力供給が停止される。この状態では、整流器 11と第一の蓄電手段15が電気的に切り離され� �ことになり、第一の蓄電手段15のみからの電 力供給による車両50の充電が可能となる。第� ��の蓄電手段15への電力供給が停止されると� �ステップ165に進み、車両50の充電開始条件が 全て確認されたか否かが判断される。すなわ ち、ステップ165においては、各ロックセンサ 71からの信号S11と、電圧測定センサ33からの� �号S12と、運転起動確認センサ72からの信号S13 と、パーキングブレーキセンサ73からの信号S 14が入力されているか否か判断される。ステ� ��プ165において、充電開始条件確認が完了し� ��と判断された場合は、ステップ166に進み、� ��電回路20の開閉器31がオンとされ、ステップ 167で車両50の充電が開始される。

 つぎに、車両50の充電が開始されると、� �9のステップ168に進み、充電系統の温度が上� ��しているか否か判断される。ステップ168で� ��電系統の温度が所定値よりも上昇している� ��判断された場合は、ステップ169に進み、冷� ��ユニット60によるパワー制御部81および第二 の蓄電手段85の冷却が行われる。ステップ168� ��おいて、充電系統の温度が正常であると判� ��された場合は、ステップ170に進み、充電系� ��の充電制御機能等に異常があるか否か判断� ��れる。ステップ170で充電制御機能等に異常� ��あると判断された場合は、ステップ174に進� ��で開閉器31がオフとされ、充電が中止され� �。ステップ170において、充電制御機能等に� �常がないと判断された場合は、ステップ171� �進む。ステップ171において、車両50の充電を 強制的に終了させたい場合は、ステップ178に 進み、充電強制停止スイッチ25がオンとされ� ��。充電強制停止スイッチ25をオンにすると� �ステップ174に進んで開閉器31がオフとされ、 充電が中止される。充電の強制終了は、充電 のための時間等が限られている場合に有効で あり、充電スタンド21の表示部26に表示され� �充電電流値を参考に充電停止のタイミング� �選択することができる。なお、本実施の形� �では、充電系統の温度上昇を検知してから� �却ユニット60を動作させる構成としているが 、充電系統の冷却が自然放熱のみで不十分で ある場合は、充電開始前または充電開始と同 時に冷却ユニット60を動作させる構成として� ��よい。

 ステップ171において、車両50の充電を終� �させる必要がない場合は、ステップ172に進� �、充電が継続される。ステップ173では、第� �の蓄電手段85が満充電に到達したか否か判断 される。この判断は、第二の蓄電手段85にお� ��る充電電流の測定値に基づき判断される。� ��なわち、第二の蓄電手段85が満充電に到達� �たか否かは、電流センサ76からの信号S16に基 づき充電情報処理部84によって判断される。� ��テップ173において、第二の蓄電手段85が満� �電に到達したと判断された場合は、ステッ� �174に進んで開閉器31がオフとされ、充電が終 了される。つぎに、充電プラグ36が車両50の� �電コネクタ65から取外される。充電が終了し た状態では、充電スタンド21の表示部26に、� �電電力量および充電料金が表示される。そ� �後、ステップ177に進み、充電スタンド21のカ ード読取器23に挿入されている充電カード(図 示略)には充電料金等が電気的に書き込まれ� �銀行等への電気料金の支払い手続きがオン� �インで行われる。その後、カード読取器23か らの充電カードの取出しが行われる。

 このように、第一の蓄電手段15に貯蔵さ� �ている大電力をそのまま第二の蓄電手段85の 充電に利用しているので、短時間での車両50� ��充電が可能となる。すなわち、第一の蓄電� ��段15は、車両50の第二の蓄電手段85の電力貯� ��能力に対して例えば数百倍の大電力を貯蔵� ��ることが可能であり、第一の蓄電手段15と� �両50との間には充電制御機能等は介在してい ないので、第一の蓄電手段15に貯蔵された大� ��力を車両50側に直送でき、図1に示すように� ��大規模な変電設備を必要とすることなく、� ��数車両の同時急速充電が可能となる。

 本発明では、車両50が充電制御手段80を有 しているので、車両50は第一の蓄電手段15か� �供給される純粋直流電力を第二の蓄電手段85 の充電に最適な電圧および電流に制御するこ とができる。すなわち、充電制御機能は、第 二の蓄電手段85の寿命等に非常に影響するも� ��であり、充電制御手段80を車両50に搭載させ ることにより、第二の蓄電手段85の充電特性� ��充電制御機能とをマッチングさせる設計が� ��能となる。これにより、第二の蓄電手段85� �期待通りの性能を発揮することができ、車� �50の性能を高めることができる。また、純粋 直流電力という高品質な電力を車両50に供給� ��ることは、高品質の電力が供給されること� ��前提として車両50の電気制御回路を設計す� �ことができる。したがって、急速充電にお� �て車両50に供給される直流電力については、 リップル、ノイズ、サージをほとんど考慮す る必要がなく、車両50の電気制御回路の設計� ��容易になるとともに、車両50の電気制御機� �の信頼性を高めることができる。

 上記は、車両50のみの充電手順について� �明しているが、図1に示すように、複数の車� ��を同時充電した場合は、第二の蓄電手段85� �85a、85b、85cの容量または充電量が異なるた� �、各車両が満充電に到達する時間はそれぞ� �異なってくる。充電開始当初は、車両50の充 電電流I1となり、スポーツカー51の充電電流� �I2となる。同様に、バス52の充電電流はI3と� �り、トラック53の充電電流はI4となる。各車� ��の充電が継続して行われると、充電電流は� ��電開始当初に比べて著しく低下し、満充電� ��近くなると充電電流はほとんど流れなくな� ��。そして、第二の蓄電手段85a、85b、85cが満� ��電に到達した際は、各開閉手段30から信号S7 がそれぞれ給電制御手段12に出力され、各車� ��の充電が自動的に停止される。

 なお、冷却ユニット60は、本実施の態様� �は充電系統の冷却に用いられているが、電� �冷却素子61は、冷却面だけでなく発熱面も有 しているので、車両50内の温度を調整する機� ��も有する。したがって、冷却ユニット60は� �充電系統の冷却だけでなく、車両50内の空調 装置としても利用することが可能である。電 子冷却素子61を用いた冷却ユニット60を空調� �置としても使用すれば、従来の空調装置の� �うに冷媒としてのフロンガス等が不要とな� �、地球環境改善の観点からも望ましい。

 (実施の形態2)
 図10および図11は、本発明の実施の形態2を� �しており、急速充電用電力供給装置10に第一 の蓄電手段15の残存容量(残存電力量)を検知� �る機能を持たせている。本実施の形態2が実� ��の形態1と異なるところは、第一の蓄電手段 15の残存容量を検知する機能および第一の蓄� ��手段15の充電時間帯であり、その他の部分� �構成は実施の形態1に準じるので、準じる部� ��に同一の符号を付すことにより準じる部分� ��説明を省略する。後述する他の実施の形態� ��同様とする。

 図10において、第一の蓄電手段15の出力側 には、第一の電力量センサ91が設けられてい� ��。第一の電力量センサ91は、第一の蓄電手� �15から出力される電力量を計測する機能を有 している。第一の蓄電手段15の入力側には、� ��二の電力量センサ92が設けられている。第� �の電力量センサ92は、第一の蓄電手段15に入� ��される電力量を計測する機能を有している� ��第一の電力量センサ91からの信号S31および� �二の電力量センサ92からの信号S32は、容量判 定手段93に入力されている。容量判定手段93� �、信号S31と信号S32に基づく情報から第一の� �電手段15の残存容量を算出する機能を有して いる。容量判定手段93から判定情報は、給電� ��御手段12に入力されるようになっている。

 図11は、本実施の態様における給電制御� �段12の制御動作手順を示している。ステップ 181では、給電制御手段12内のタイマ機能に基� ��き夜間帯であるか否か判断される。ここで� ��間帯とは、例えば前日の21時から翌日の6時� ��での時間帯を意味する。ステップ181で夜間� ��でないと判断された場合は、ステップ185に� ��み、第一の蓄電手段15への電力供給が停止� �れる。ステップ181において、夜間帯である� �判断された場合は、ステップ182に進み、車� �50からの充電要求があるか否か判断される。 ステップ182にて車両50からの充電要求がない� ��判断された場合は、ステップ183に進み、整� ��器11からの直流電力が第一の蓄電手段15に供 給され、整流器11からの直流電力による第一� ��蓄電手段15の充電が継続される。ステップ18 2において、車両50からの充電要求があると判 断された場合は、ステップ184に進み、容量判 定手段93により第一の蓄電手段15に貯蔵され� �いる電力量が十分であるか否か判断される� �ステップ184において、第一の蓄電手段15が十 分な電力量を貯蔵していると判断した場合は 、ステップ185において整流器11から第一の蓄� ��手段15への電力供給が停止され、車両50の急 速充電が可能となる。ステップ184において、 第一の蓄電手段15が十分な電力量を貯蔵して� ��ないと判断した場合は、ステップ183に進み� ��整流器11からの電力供給による第一の蓄電� �段15の充電が継続される。

 このように構成された実施の態様2におい ては、夜間帯のみ第一の蓄電手段15の電力供� ��を行うことにより、安価な夜間電力を第一� ��蓄電手段15に貯蔵することができる。この� �一の蓄電手段15に貯蔵された夜間電力を昼間 の時間帯において車両50の急速充電に使用す� ��ことで、電力負荷の平準化を図ることがで� ��る。なお、第一の蓄電手段15の電力貯蔵能� �が比較的小さい場合は、夜間帯は第一の蓄� �手段15のみへ電力を供給し、夜間帯における 車両の急速充電を不可とする構成としてもよ い。これとは反対に、第一の蓄電手段15の電� ��貯蔵能力に余裕を持たせれば、急速充電が� ��時可能になるとともに、第一の蓄電手段15� �貯蔵された夜間電力の一部をインバータ等� �介して昼間の時間帯に商用電源系統に供給� �ることも可能となる。

 (実施の形態3)
 図12は、本発明の実施の形態3を示しており� ��移動体としての船舶の急速充電に適用した� ��合を示している。図12に示すように、旅客� �100の第二の蓄電手段85dと、電動ボート101の� �二の蓄電手段85eと、カーフェリー102の第二� �蓄電手段85fと、深海用潜水艇103の第二の蓄� �手段85gには、第一の蓄電手段15に並列に接続 された各充電回路20から充電用の電力が供給� ��能となっている。地球環境改善の観点から� ��、電気動力で推進する船舶の利用促進が望� ��れる。船舶の原動機としては、例えば高性� ��な高温超伝導モーターを採用するのが望ま� ��い。本実施の態様では、第一の蓄電手段15� �ら供給される純粋直流電力については、船� �毎に充電制御がなされることから、各第二� �蓄電手段85d、85e、85f、85gは最適な充電電圧� �よび充電電流に制御され、各種船舶の同時� �速充電が可能となる。

 (実施の形態4)
 図13は、本発明の実施の形態4を示しており� ��移動体としての航空機の急速充電に適用し� ��場合を示している。図13に示すように、双� �機(垂直離着陸機・VTOL機を含む)110の第二の� �電手段85hと、単発機111の第二の蓄電手段85i� �、ヘリコプター112の第二の蓄電手段85jと、� �行船113の第二の蓄電手段85kには、第一の蓄� �手段15に並列に接続された各充電回路20から� ��電用の電力が供給可能となっている。地球� ��境改善の観点から航空機についても、電気� ��力で推進する機体の利用促進が望まれる。� ��航空機は、第二の蓄電手段からの電力によ� ��プロペラまたはロータブレードを回転駆動� ��せて飛行する。本実施の態様では、第一の� ��電手段15から供給される純粋直流電力につ� �ては、航空機毎に充電制御がなされること� �ら、各第二の蓄電手段85h、85i、85j、85kは最� �な充電電圧および充電電流に制御され、各� �航空機の同時急速充電が可能となる。

 (実施の形態5)
 図14は、本発明の実施の形態5を示しており� ��燃料電池からの電力を利用した移動体の急� ��充電システムを示している。図14において� �符号4は化石燃料を示しており、化石燃料4は 給油所の地下タンクに貯留されている。地下 タンク内の化石燃料4は地上側に設けられた� �質器5に供給されるようになっている。改質� ��5は、供給された化石燃料4を水素6に改質す� ��機能を有している。改質器5からの水素6は� �燃料電池120に供給されるようになっている� �燃料電池120は、供給された水素6と空気中の� ��素より直流電力を発電する機能を有する。� ��料電池120としては、例えば発電効率の高い� ��体酸化物形燃料電池が用いられている。ま� ��、燃料電池120による発電効率を高めるため� ��燃料電池120で生じる熱の一部は、例えば熱� ��交換素子(ゼーベック素子)又はスターリン� �エンジンなどを介して直流電力に変換され� �ようになっている。化石燃料4を貯留する地� ��タンクは、給油所の既存の地下タンクを利� ��することにより、設備投資コストを低減す� ��ことができる。

 燃料電池120から出力される直流電力は、� ��電制御手段12またはインバータ121に供給可� �となっている。燃料電池120の出力側には、� �替スイッチ122が設けられており、切替スイ� �チ122の切替動作により、燃料電池120からの� �流電力は給電制御手段12またはインバータ121 のいずれかに供給されるようになっている。 インバータ121は、燃料電池120からの直流電力 を交流電力に変換する機能を有している。イ ンバータ121より変換された交流電力は、商用 電源系統に供給されるようになっている。切 替スイッチ122は、昼間の時間帯は燃料電池120 からの直流電力をインバータ121のみに供給す るように設定されている。これにより、燃料 電池120から第一の蓄電手段15への電力供給は� ��間帯のみに行われる。第一の蓄電手段15は� �夜間帯に燃料電池120からの直流電力を貯蔵� �、昼間の時間帯にのみ車両50等の充電を行う 。

 燃料電池120へ供給される水素6は、改質器 5からのみでなく、水素を運搬できるタンク� �ーリ車等の水素供給手段7によっても供給可� ��である。急速充電用電力供給装置10が設け� �れている給油所においては、改質器5からの� ��素6は、燃料電池54aを搭載した燃料電池車54� ��供給可能となっている。また、化石燃料4は 、エンジン55aが搭載された車両55に供給可能� ��なっている。したがって、改質器5および燃 料電池120を採用することにより、車両50の急� ��充電だけでなく燃料電池車54および一般車� �55への燃料供給ができ、一つの給油所で多様 なエネルギーの供給が可能となる。

 このように構成された実施の態様5におい ては、電力供給手段は燃料電池120から構成さ れているので、商用電力が供給されていない 地域であっても発電が可能となり、充電ステ ーションの建設が容易となる。また、燃料電 池120からの直流電力は、商用電源系統に供給 できるので、クリーンな電力を特定地域に供 給する分散発電が可能となる。さらに、夜間 帯に第一の蓄電手段15に貯蔵された電力は、� ��両50の急速充電として昼間の時間帯に使用� �れるので、電力負荷の平準化が図れる。そ� �て、燃料電池120は、化石燃料を改質して得� �れる水素を燃料としているので、化石燃料� �適度な需要を確保しつつ、電気自動車社会� �移行することができる。

 (実施の形態6)
 図15ないし図18は、本発明の実施の形態6を� �しており、再生可能エネルギー(自然エネル� ��ー)により発電された電力を利用した移動体 の急速充電システムを示している。本実施の 態様が対象とする自然エネルギーは、河川で あれば水流であり、海洋であれば海流である 。本実施の形態では水流および海流のいずれ にも適用できるが、ここでは河川の水流を利 用した発電システムの例について説明する。

 図17において、河川201における川岸201bに� ��い水W1の中には、第一の水車202が3機設けら� ��ている。本実施の態様では、第一の水車202� ��してプロペラ式の水車が採用されているが� ��水流によって回転駆動力を得られるもので� ��れば、サボニウス水車やダリウス水車など� ��種類を問わない。第一の水車202は、ポンプ2 03の回転軸に取付けられている。ポンプ203は� ��第一の水車202によって回転駆動される。ポ� ��プ203から吐出される水W1の水量を十分に確� �するため、第一の水車202とポンプ203の間に� �増速機(図示略)を設けるのが望ましい。ポン プ203は、第二の水車204に供給される水の圧力 および流量に基づき、最適な種類およびサイ ズのものが選定される。本実施の形態では、 3機の第一の水車202と3機のポンプ203が設けら� ��ている。各ポンプ203は、河川201の川底に設� ��られた基礎に固定されている。第一の水車2 02は、水中に埋没されるが、設置工事を容易� ��するため、第一の水車202およびポンプ203を� ��上側から支持する構成としてもよい。また� ��各ポンプ203は、図示されない金属フレーム� ��固定して一つのユニット構造とし、各第一� ��水車202と各ポンプ203が水面から上昇できる� ��うに金属フレームを昇降可能な構造とする� ��とが保守点検の観点から望ましい。各ポン� ��203には、地上側に設けられた発電家屋220に� ��かって延びる配管206が接続されている。

 配管206は、吸込み用配管206aと吐出用配管 206bとを有する。各ポンプ203の吸込み用配管20 6aの先端には、フィルタ212が取付けられてい� ��。河川201の水流による第一の水車2の回転に よってポンプ203が駆動されると、河川201の水 W1の一部はフィルタ212を介してポンプ3により 汲み上げられる。ポンプ203によって汲み上げ られた水W1は、吐出用配管206bを介して第二の 水車204側に供給される。ポンプ203の下流側の 吐出用配管206bには、昇圧手段としての圧力� �御弁207が設けられている。この圧力制御弁20 7は、各ポンプ203から吐出された水W1を所定の 圧力まで上昇させる機能を有する。圧力制御 弁207によって制御される水W1の圧力の値は、� ��二の水車204の種類に応じて最適値に設定さ� ��ている。昇圧手段は、圧力制御弁207に限定� ��れず、流路断面積を絞ることにより水W1の� �力を上昇させる調整弁等であってもよい。� �た、昇圧手段は、ポンプ203から吐出される� �W1の脈動を吸収する機能を有する水圧タンク 等に設けるのが望ましい。

 発電家屋220には、第二の水車204、発電機2 05等が配置されている。第二の水車204および� ��電機205は、地上側に設けられた基礎に固定� ��れている。第二の水車204の出力軸には、発� ��機205の回転軸が連結されている。発電機205� ��、第二の水車204の回転駆動力によって回転� ��、交流電力を発生させる。第二の水車204に� ��、調速機208が設けられている。調速機208は� ��発電機205の負荷変動に合わせて第二の水車4 に供給される水量を自動調整する機能を有す る。これにより、発電機205の負荷変動による 第二の水車204および発電機205の回転変動が防 止され、交流電力の周波数は一定に保たれる 。第二の水車204から吐出された水W1は、下流� ��配管206cを介して排出口206dから第一の水車20 2の上流側に戻される。

 第二の水車204は、ダム式または水路式発� ��所等で採用される標準タイプのフランシス� ��車やペルトン水車等から構成されている。� ��電機205は、ダム式または水路式発電所等の� ��力発電所で使用されているものと同様の同� ��発電機から構成されている。第一の水車202� ��よびポンプ203を複数採用したのは、河川201� ��らの多量の水W1を供給し大型の第二の水車20 4を駆動させるためである。すなわち、第一� �水車202およびポンプ203の台数を増加させる� �とにより、ダム式や水路式発電所と同様の� �型の第二の水車204を高速で回転させること� �可能となる。これにより、河川201の水流を� �用する発電であっても、比較的大規模な発� �が可能となるとともに、水中に発電機を設� �する構造に比べて保守性も向上する。また� �第二の水車204および発電機205として一般の� �力発電所で使用される標準タイプのものを� �用することにより、発電装置の投資コスト� �低減することが可能となる。

 従来の水力発電は、水の落差を利用して� ��車を駆動させる方式であり、水の落差がな� ��れば発電ができない。これに対して、本実� ��の形態における発電システムでは、第一の� ��車202によって駆動されるポンプ203と圧力制� ��弁207等の昇圧手段との協働により汲み上げ� ��れた水W1の圧力エネルギーを高めるもので� �り、エネルギー密度を高める手段が従来の� �力発電と異なる。したがって、本実施の形� �の発電システムでは、発電機205を駆動させ� �第二の水車204がポンプ203の水W1の吸込み位置 よりも高い位置にある場合でも発電が可能と なり、水の落差を必要としない。

 図17に示すように、第一の水車202の上流� �には、増速堰235が設けられている。この増� �堰235は、川底に固定されている。増速堰235� �、水W1の流れを特定の場所に集中させるもの であれば、コンクリート、石を積んだ構造、 防水膜、鉄製等、種類を問わない。例えば、 鋼矢板を川底に連続して打ち込むことより、 増速堰235は容易に得られる。増速堰235の上流 側の端部235cは、川岸201bから遠く離れた場所� ��位置している。増速堰235の傾斜部235aは、川 岸201aの近くから川を斜めに横断するように� �第一の水車202の近くまで延びている。増速� �235の直線部235bは、第一の水車202の上流近く� ��らポンプ203の下流近くまで、川の流れ方向� ��同じ方向に延びている。増速堰235の上流側� ��おける水の流れは、速度V1となっている。� �一の水車202が位置する場所の水W1の流れは、 増速堰235によって速度V1よりも著しく速めら� ��、速度V2となっている。

 本実施の態様では、増速堰235の頂部は水� ��から露出しているが、水面よりも少し低く� ��ることは可能である。増速堰235の高さは、� ��水時等の水量増加時に、水W1が氾濫しない� �さに設定されている。増水時には、水W1は増 速堰235を超えて下流側に流れる。水の流れが 速い山間部等の場所では、増速堰235は不要で ある。平野部は山間部に比べて水の流れが緩 やかになるが、水W1の流れを集中させる増速� ��235を採用することにより、水W1のエネルギ� �密度を高めて第一の水車202を駆動させるこ� �ができる。

 発電機205によって生じた交流電力は、ス� ��ッチ211を介して需要家または変換器221に供� ��される。変換器221より直流に変換された電� ��は、電力貯蔵手段としてのバッテリー222側� ��供給される。電力の供給先は、負荷の変動� ��応じてスイッチ211により自動的に切替られ� ��。バッテリー222は、電力貯蔵用の制御弁式� ��蓄電池から構成される。バッテリー222の電� ��貯蔵能力は、夜間帯に発電機205によって発� ��される全電力量を貯蔵できるのが望ましい� ��バッテリー222に貯蔵された直流電力は、変� ��機223により交流電力に変換される。コント� ��ーラ225は、負荷の変動に応じてバッテリー2 22に貯蔵された直流電力を変換機223を介して� ��要家に供給すう機能を有する。太陽電池224� ��、コントローラ225に電力を供給する。例え� ��、海外の未開発の地域では、最初は太陽電� ��224からの電力を利用してコントローラ225を� ��作させ、発電を開始する。その後の運用に� ��いては、変換機221を介してコントローラ225� ��電力が供給される。

 図18に示すように、発電機205からの電力� �一部は、例えば水素製造装置226に送られる� �うになっている。水素製造装置226には、水22 7が供給されている。水素製造装置226を河川20 1の近くに設置すれば、河川201からの水227を� �素製造装置226に容易に供給することができ� �。水素製造装置226では、水を発電機205から� �電力を用いて電気分解することにより、水� �228が製造される。例えば、図18の装置を海外 の降水量の多い地域の河川の近くに建設すれ ば、大電力を得ることができる。この大電力 を送電線を介して港の近くに建設された水素 製造装置226に供給すれば、港の近くで大量の 水素を製造することができる。水素製造装置 226によって製造された水素226は液化され、船 などの水素輸送手段229によって海外の需要地 に輸送される。発電機205から生じた電力を液 体水素に変換して船で輸送するのは、海外へ の送電線による送電は電力損失が多く、発電 単価が高くなるからである。

 需要地の港に問う到着した水素228は、例え� ��港の近くに建設された発電所230に供給され� ��。発電所230には、燃料電池231、電力貯蔵用� ��ッテリー232、変換器233が設けられている。� ��型の燃料電池231は、供給された水素228によ� ��て直流電力を発生させる。燃料電池231から� ��力される直流電力の一部は、電力貯蔵用バ� ��テリー232に貯蔵される。燃料電池231からの� ��流電力は、変換器233によって交流電力に変� ��され、需要家に送られる。なお、水素輸送� ��段229として、大容量バッテリー等の蓄電手� ��に貯蔵された電力や水素をエネルギーとす� ��船舶を使用すれば、河川201での発電から発� ��所230での発電に至るまでの工程において、C O ₂ の排出を皆無にすることができる。これによ り、CO ₂ の排出による地球温暖化を抑制することが可 能となる。

 CO ₂ 排出による地球温暖化を抑制するためには、 発電機205によって生じた電力を、モーターで 走行する車両に供給することが望ましい。例 えば、この自然エネルギーにより発電された 電力は、図15に示すように、本発明の急速充� ��用電力供給装置10に供給されている。また� �図18に示すように、自然エネルギーにより発 電された電力で製造された水素28を利用して� ��た電力は、本発明の急速充電用電力供給装� ��10に供給されている。このように、自然エ� �ルギーによって得られた電力を急速充電用� �力供給装置10を利用して車両50の充電に使用� ��れば、CO ₂ の排出量を大幅に低減することが可能となる 。

 以上、この発明の実施の形態1ないし6を� �述してきたが、具体的な構成はこれらの実� �の形態に限られるものではなく、この発明� �要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があ� �ても、この発明に含まれる。例えば急速充� �の対象となる移動体は、車両、船舶、航空� �を含むいわゆる交通機械であり、長距離を� �動するものに限られず、移動範囲が少ない� �設機械やロボット、フォークリフトなどの� �業機械も含まれる。また、電力供給手段と� �ての燃料電池に用いられる化石燃料は、液� �または気体を問わない。さらに、再生可能� �ネルギー(自然エネルギー)で発電される電力 は、水力や海流発電に限られず、風力発電、 太陽光発電、バイオマス発電等も含まれるこ とは勿論である。