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特許7580572電気自動車（ＥＶ）高速充電ステーション及びシステム

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-31

(45)【発行日】2024-11-11

(54)【発明の名称】電気自動車（ＥＶ）高速充電ステーション及びシステム

(51)【国際特許分類】

H02J 7/34 20060101AFI20241101BHJP

H02J 7/00 20060101ALI20241101BHJP

H02J 7/35 20060101ALI20241101BHJP

H02J 3/32 20060101ALI20241101BHJP

H02J 3/38 20060101ALI20241101BHJP

【ＦＩ】

H02J7/34 B

H02J7/00 P

H02J7/35 K

H02J3/32

H02J3/38 130

H02J3/38 160

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023506528

(86)(22)【出願日】2021-08-03

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-29

(86)【国際出願番号】 US2021044321

(87)【国際公開番号】W WO2022031689

(87)【国際公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-04-05

(31)【優先権主張番号】16/984,817

(32)【優先日】2020-08-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】517284935

【氏名又は名称】ザ・ノコ・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】ＴｈｅＮｏｃｏＣｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀義之

(72)【発明者】

【氏名】スタンフィールド，ジェイムズリチャード

【審査官】栗栖正和

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２０－５１２８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１４０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００３７１２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－０９７８２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ７／３４

Ｈ０２Ｊ７／００

Ｈ０２Ｊ７／３５

Ｈ０２Ｊ３／３２

Ｈ０２Ｊ３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気自動車（ＥＶ）を充電するための電気自動車（ＥＶ）充電ステーションであって、前記ＥＶ充電ステーションは、
電源と、
前記電源から電力を受け取る電気設備と、
前記電気設備から電力を受け取る一次電気リザーバと、
前記一次電気リザーバから電力を受け取る二次電気リザーバと、
前記二次電気リザーバから電力を受け取る三次電気リザーバと、
前記三次電気リザーバから電力を受け取る第１のＥＶ充電器と
を備える、ＥＶ充電ステーション。

【請求項2】

電気自動車（ＥＶ）を充電するための電気自動車（ＥＶ）充電ステーションであって、前記ＥＶ充電ステーションは、
少なくとも１つの電源と、
前記少なくとも１つの電源から電力を受け取る複数の電気設備と、
前記複数の電気設備からそれぞれ電力を受け取る複数の一次電気リザーバと、
第１の一次電気リザーバからそれぞれ電力を受け取る複数の二次電気リザーバと、
前記複数の二次電気リザーバからそれぞれ電力を受け取る複数の三次電気リザーバと、
前記複数の三次電気リザーバからそれぞれ電力を受け取る複数のＥＶ充電器と
を備える、ＥＶ充電ステーション。

【請求項3】

前記電気設備は複数の電気設備であり、前記一次電気リザーバは、前記複数の電気設備からそれぞれ電力を受け取る複数の一次電気リザーバであり、前記二次電気リザーバは、前記複数の一次電気リザーバからそれぞれ電力を受け取る複数の二次電気リザーバであり、前記三次電気リザーバは、前記複数の二次電気リザーバからそれぞれ電力を受け取る複数の三次電気リザーバであり、前記ＥＶ充電器は、前記複数の三次電気リザーバからそれぞれ電力を受け取る複数のＥＶ充電器である、請求項１に記載のＥＶ充電ステーション。

【請求項4】

前記電気設備からＡＣ電力を受け取って前記ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備える、請求項１に記載のＥＶ充電ステーション。

【請求項5】

前記ＡＣ－ＤＣ電力変換器からＤＣ電力を受け取って、前記ＤＣ電力を、前記一次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第１のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備える、請求項４に記載のＥＶ充電ステーション。

【請求項6】

前記一次電気リザーバからＤＣ電力を受け取って、前記ＤＣ電力を、前記二次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第２のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備える、請求項５に記載のＥＶ充電ステーション。

【請求項7】

前記二次電気リザーバからＤＣ電力を受け取って、前記ＤＣ電力を、前記三次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第３のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備える、請求項６に記載のＥＶ充電ステーション。

【請求項8】

前記三次電気リザーバからＤＣ電力を受け取って、前記ＤＣ電力を、前記ＥＶ充電器にＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第３のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備える、請求項６に記載のＥＶ充電ステーション。

【請求項9】

前記一次電気リザーバはフロー電池を備える、請求項１に記載のＥＶ充電ステーション。

【請求項10】

前記一次電気リザーバはリチウムイオン電池を備える、請求項１に記載のＥＶ充電ステーション。

【請求項11】

前記一次電気リザーバは蓄電キャパシタを備える、請求項１に記載のＥＶ充電ステーション。

【請求項12】

前記ＥＶ充電ステーションは、前記電源、前記一次電気リザーバ、第２の電気リザーバ、及び／又は前記三次電気リザーバから前記ＥＶを充電するための電力を選択的又は同時に供給するように構成されている、請求項１に記載のＥＶ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、例えば電気自動車（ＥＶ）のハイスピード充電のための、高速又はハイスピード電気自動車充電ステーション及びシステムを対象とする。高速又はハイスピード電気自動車ステーション及びシステムは、電気自動車のハイスピード充電及び燃料動力車の燃料充填の両方を提供するように構成され得る。

【背景技術】

【0002】

電気自動車（ＥＶ）は、クリーンエミッション、静かな運転、及び低メンテナンスに強い関心を集めて世界中で使用が拡大している。バッテリ技術の進歩は、車両速度ならびに走行距離の向上を支援してきた。バッテリ充電は、この成長を支援するのに役立ち、（例えば、ＣｈｅｖｒｏｌｅｔＶｏｌｔ又はＴｅｓｌａＭｏｄｅｌＳなどの）大型ＥＶバッテリの完全充電に２時間という短い充電時間を提供するように改善されてきた。充電時間を改善するための動きは、バッテリ製造業者に技術を改善させ、彼らのバッテリに「高速充電」機能を提供させた。目標は、ＥＶ車がガソリン車に燃料補給するのとほぼ同じ時間（例えば、１０～１５分）で充電できるようにすることである。

【0003】

充電中の各（又は複数の）車両に公共電力網から必要とされる大量のＡＣ電力のため、大型車両バッテリの高速充電に問題が発生する。例えば、ＣｈｅｖｒｏｌｅｔＶｏｌｔなどの普通サイズのセダンは、目標充電時間を達成するために、充電プロセス中に３５０ＫＷもの電力を必要とする可能性がある。この電力要件は、同時に充電している数台の車両の分だけ乗じると、充電場所に巨大なＡＣ電源（大きな産業負荷に続いてＡＣ／ＤＣ変換をサポートするための公共電力網インフラストラクチャなど）を必要とする。このタイプのＡＣ電源は、ほとんどの場所で利用することができない。充電中の電力サージもまた、特定の場所における電力要件を予測する電力会社の能力に関する問題を引き起こす。この特定の問題に加えて、充電ステーションの場所がまばらである。ＥＶ充電ポンプは、ＥＶ市場を成長させるために、ガソリンスタンドで利用可能でなければならない。

【発明の概要】

【0004】

ほとんどの場所で十分な電力を提供するために、大型の「電気リザーバ」又は「バッテリリザーバ」又は「エネルギーリザーバ」又は「電力リザーバ」を使用して制御された均等な方法で電力を貯蔵しなければならない。するとこの電気リザーバは、電気自動車を充電するための主要な充電エネルギー源として使用することができる。「リザーバ」要件をサポートするためのバッテリ技術が既に存在する。フロー電池、リチウムイオン電池、蓄電キャパシタ（例えば、ウルトラキャパシタ）及び／又は燃料電池を含むいくつかの異なる電力貯蔵技術を使用することができる。フライホイールエネルギー貯蔵などの他の電気機械技術も使用することができる。電気リザーバは、ガソリンスタンドで燃料（例えば、ガソリン、ディーゼル）を貯蔵するために現在使用されているのと同様の方法で地中に配置することができ、又はこれは地上に配置することもできる。

【0005】

電気リザーバは、通常のガソリンスタンドに既に存在する電力を使用して充電（例えば、均等な方法で常に充電）することができる。この方法を使用することで、電力会社は使用電力量を予測し、電力サージを回避することができる。例えば、電気リザーバは、連続的に、断続的に、可変電流、可変充電率で、又はプログラムされた方法で、電源（例えば、（１つ又は複数の）既存の電源、（１つ又は複数の）新しい電源、電力網、（１つ又は複数の）送電線、配電システム、発電所、発電機、燃料式発電機、ソーラーパネル、風力発電機）から充電することができる。

【0006】

電気リザーバに貯蔵されたエネルギーは、電気自動車を充電するための電源として使用することができる。ＥＶを充電するために必要な電力の適切な変換を行うために、通常のガスポンプと非常に類似した（物理的サイズ及び形態の）充電ポンプを使用することができる。ＥＶ用の電源はＤＣバッテリであり、電気リザーバはＤＣ電気リザーバ（例えば、ＤＣフロー電池、ＤＣリチウムイオン電池）であり得るので、必要な電力変換は、単純に直流又はＤＣ－ＤＣ変換であってもよく、今日のほとんどのバッテリ充電器で使用されるＡＣ－ＤＣ変換による電力損失を回避することができる。

【0007】

充電ステーションのオペレータは、ガソリンの顧客と同様の方法で彼らのＥＶに充電するために顧客に課金することができる。彼らは、リザーバを充電しておくためのコストに関して電力会社と協働することができるほか、リザーバ及びＥＶ充電器又はＥＶポンプ（例えば、充電器又はコンセント）を追加／サポートするためのコストを償却することができる。オペレータは、必要な利益を積み上げ、それに応じてＥＶ客に課金することができる。これにより、ほとんどの場所にとって非実用的であろう追加の送電塔、電力線、変電所などの産業規模の電力網インフラストラクチャを提供する必要がある電力会社の負担がなくなる。

【0008】

リザーバアプローチを使用することで、（１つ又は複数の）ＥＶの高速充電を提供するために、単にＥＶポンプ（例えば、燃料補給ＥＶポンプ）又は複数のポンプを追加することによって通常のガソリンスタンドを変換することができる。この高速充電により、（１つ又は複数の）ＥＶは、ガソリン燃料車両が今日行っているように全国を容易に移動することができるようになり、（１つ又は複数の）ＥＶをより主流にさせる。

【0009】

本明細書に記載される主題は、燃料車に燃料補給するため及び／又は電気自動車を充電するためのステーションを対象とする。

【0010】

本明細書に記載される主題は、充電ステーションを対象とする。

【0011】

本明細書に記載される主題は、電気／燃料ステーションを対象とする。

【0012】

本明細書に記載される主題は、ガスポンプ及び電気ポンプ又はＥＶ充電器の両方を備える、又はこれらからなる改良されたガソリンスタンドを対象とする。

【0013】

本明細書に記載される主題は、少なくとも１つの燃料ポンプ及び少なくとも１つの電気ポンプ又はＥＶ充電器を備える、又はこれらからなる充電／燃料ステーションを対象とする。

【0014】

【0015】

本明細書に記載される主題は、少なくとも１つの燃料ポンプ及び少なくとも１つの電気ポンプ又は充電器を備える、又はこれらからなる充電／燃料ステーションであって、少なくとも１つの燃料ポンプは少なくとも１つの電気ポンプ又は充電器から所定距離だけ離間している、充電／燃料ステーションを対象とする。

【0016】

本明細書に記載される主題は、少なくとも１つの燃料ポンプ及び少なくとも１つの電気ポンプ又は充電器を備える、又はこれらからなる充電／燃料ステーションであって、少なくとも１つの燃料ポンプ及び少なくとも１つの電気ポンプ又は充電器は単一のユニット内に設けられる、充電／燃料ステーションを対象とする。

【0017】

本明細書に記載される主題は、少なくとも１つの燃料ポンプ及び少なくとも１つの電気ポンプ又は充電器を備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションであって、少なくとも１つの燃料ポンプ及び少なくとも１つの電気ポンプ又は充電器は別々のユニットである、燃料／電気ステーションを対象とする。

【0018】

本明細書に記載される主題は、複数の燃料ポンプ及び複数の電気ポンプ又はＥＶ充電器を備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションを対象とする。

【0019】

本明細書に記載される主題は、複数の燃料ポンプ及び複数の電気ポンプ又は充電器を備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションであって、燃料ポンプは少なくとも１つの列に配置され、電気ポンプ又は充電器は少なくとも１つの別の列に配置される、燃料／電気ステーションを対象とする。

【0020】

本明細書に記載される主題は、少なくとも１つの電気リザーバを備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションを対象とする。

【0021】

本明細書に記載される主題は、複数の電気リザーバを備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションを対象とする。

【0022】

本明細書に記載される主題は、少なくとも１つのオンサイト電気リザーバを備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションを対象とする。

【0023】

本明細書に記載される主題は、地上レベルよりも下に位置する少なくとも１つの電気リザーバを備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションを対象とする。

【0024】

本明細書に記載される主題は、地上レベルよりも下に位置する複数の電気リザーバを備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションを対象とする。

【0025】

本明細書に記載される主題は、地上レベルよりも上に位置する少なくとも１つの電気リザーバを備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションを対象とする。

【0026】

本明細書に記載される主題は、地上レベルよりも上に位置する複数の電気リザーバを備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションを対象とする。

【0027】

本明細書に記載される主題は、少なくとも１つの電気リザーバを備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションを対象とする。

【0028】

本明細書に記載される主題は、複数の電気リザーバを備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションを対象とする。

【0029】

本明細書に記載される主題は、少なくとも１つのオンサイト電気リザーバを備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションを対象とする。

【0030】

本明細書に記載される主題は、複数のオンサイト電気リザーバを備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションを対象とする。

【0031】

【0032】

【0033】

【0034】

【0035】

本明細書に記載される主題は、地上レベルよりも下に位置する少なくとも１つの燃料タンク及び少なくとも１つの電気リザーバを備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションを対象とする。

【0036】

本明細書に記載される主題は、地上レベルよりも下に位置する複数の燃料タンク及び複数の電気リザーバを備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションを対象とする。

【0037】

本明細書に記載される主題は、地上レベルよりも下に位置する少なくとも１つのガスタンク及び少なくとも１つの電気リザーバを備える、又はこれらからなる燃料／電気ステーションであって、少なくとも１つのガスタンク及び少なくとも１つの電気リザーバは少なくとも所定距離だけ離間している、燃料／電気ステーションを対象とする。

【0038】

【0039】

【0040】

本明細書に記載される主題は、電気自動車（ＥＶ）を充電するための電気自動車（ＥＶ）充電ステーションであって、ＥＶ充電ステーションは、少なくとも１つの電源と、少なくとも１つの電源から電力を受け取る複数の電気設備と、複数の電気設備からそれぞれ電力を受け取る複数の一次電気リザーバと、第１の一次電気リザーバからそれぞれ電力を受け取る複数の二次電気リザーバと、複数の二次電気リザーバからそれぞれ電力を受け取る複数のＥＶ充電器とを備える、又はこれらからなる、電気自動車（ＥＶ）充電ステーションを対象とする。

【0041】

【0042】

本明細書に記載される主題は、電気自動車（ＥＶ）を充電するための電気自動車（ＥＶ）充電ステーションであって、ＥＶ充電ステーションは、電源と、電源から電力を受け取る電気設備と、電気設備から電力を受け取る一次電気リザーバと、一次電気リザーバから電力を受け取る二次電気リザーバと、二次電気リザーバから電力を受け取る第１のＥＶ充電器とを備え、又はこれらからなり、電気設備は複数の電気設備であり、一次電気リザーバは複数の電気設備からそれぞれ電力を受け取る複数の一次電気リザーバであり、二次電気リザーバは複数の一次電気リザーバからそれぞれ電力を受け取る複数の二次電気リザーバであり、ＥＶ充電器は複数の二次電気リザーバからそれぞれ電力を受け取る複数のＥＶ充電器である、電気自動車（ＥＶ）充電ステーションを対象とする。

【0043】

本明細書に記載される主題は、電気自動車（ＥＶ）を充電するための電気自動車（ＥＶ）充電ステーションであって、ＥＶ充電ステーションは、電源と、電源から電力を受け取る電気設備と、電気設備から電力を受け取る一次電気リザーバと、一次電気リザーバから電力を受け取る二次電気リザーバと、二次電気リザーバから電力を受け取る三次電気リザーバと、三次電気リザーバから電力を受け取る第１のＥＶ充電器とを備え、又はこれらからなり、電気設備は複数の電気設備であり、一次電気リザーバは複数の電気設備からそれぞれ電力を受け取る複数の一次電気リザーバであり、二次電気リザーバは複数の電気一次電気リザーバからそれぞれ電力を受け取る複数の二次電気リザーバであり、三次電気リザーバは複数の二次電気リザーバからそれぞれ電力を受け取る複数の三次電気リザーバであり、ＥＶ充電器は複数の三次電気リザーバからそれぞれ電力を受け取る複数のＥＶ充電器である、電気自動車（ＥＶ）充電ステーションを対象とする。

【0044】

【0045】

【0046】

【0047】

本明細書に記載される主題は、電気自動車（ＥＶ）を充電するための電気自動車（ＥＶ）充電ステーションであって、ＥＶ充電ステーションは、電源と、電源から電力を受け取る電気設備と、電気設備から電力を受け取る一次電気リザーバと、一次電気リザーバから電力を受け取る二次電気リザーバと、二次電気リザーバから電力を受け取る第１のＥＶ充電器とを備え、又はこれらからなり、電気設備からＡＣ電力を受け取ってＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、ＡＣ－ＤＣ変換器からＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力を一次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第１のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、一次電気リザーバからＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力を二次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第２のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、二次電気リザーバからＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力をＥＶ充電器にＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第３のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備える、電気自動車（ＥＶ）充電ステーションを対象とする。

【0048】

本明細書に記載される主題は、電気自動車（ＥＶ）を充電するための電気自動車（ＥＶ）充電ステーションであって、ＥＶ充電ステーションは、電源と、電源から電力を受け取る電気設備と、電気設備から電力を受け取る一次電気リザーバと、一次電気リザーバから電力を受け取る二次電気リザーバと、二次電気リザーバから電力を受け取る第１のＥＶ充電器とを備え、又はこれらからなり、電気設備からＡＣ電力を受け取ってＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、ＡＣ－ＤＣ変換器からＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力を一次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第１のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、一次電気リザーバからＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力を二次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第２のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、二次電気リザーバからＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力をＥＶ充電器にＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第３のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、ＥＶ充電器は、ＤＣ電力をＥＶにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換するための第４のＤＣ－ＤＣ電力変換器を備える、電気自動車（ＥＶ）充電ステーションを対象とする。

【0049】

【0050】

【0051】

【0052】

本明細書に記載される主題は、電気自動車（ＥＶ）を充電するための電気自動車（ＥＶ）充電ステーションであって、ＥＶ充電ステーションは、電源と、電源から電力を受け取る電気設備と、電気設備から電力を受け取る一次電気リザーバと、一次電気リザーバから電力を受け取る二次電気リザーバと、二次電気リザーバから電力を受け取る三次電気リザーバと、三次電気リザーバから電力を受け取る第１のＥＶ充電器とを備え、又はこれらからなり、電気設備からＡＣ電力を受け取ってＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、ＡＣ－ＤＣ変換器からＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力を一次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第１のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、一次電気リザーバからＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力を二次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第２のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、二次電気リザーバからＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力を三次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第３のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備える、電気自動車（ＥＶ）充電ステーションを対象とする。

【0053】

本明細書に記載される主題は、電気自動車（ＥＶ）を充電するための電気自動車（ＥＶ）充電ステーションであって、ＥＶ充電ステーションは、電源と、電源から電力を受け取る電気設備と、電気設備から電力を受け取る一次電気リザーバと、一次電気リザーバから電力を受け取る二次電気リザーバと、二次電気リザーバから電力を受け取る三次電気リザーバと、三次電気リザーバから電力を受け取る第１のＥＶ充電器とを備え、又はこれらからなり、電気設備からＡＣ電力を受け取ってＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、ＡＣ－ＤＣ変換器からＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力を一次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第１のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、一次電気リザーバからＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力を二次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第２のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、二次電気リザーバからＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力を三次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第３のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、三次電気リザーバからＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力をＥＶ充電器にＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第３のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備える、電気自動車（ＥＶ）充電ステーションを対象とする。

【0054】

本明細書に記載される主題は、電気自動車（ＥＶ）を充電するための電気自動車（ＥＶ）充電ステーションであって、ＥＶ充電ステーションは、電源と、電源から電力を受け取る電気設備と、電気設備から電力を受け取る一次電気リザーバと、一次電気リザーバから電力を受け取る二次電気リザーバと、二次電気リザーバから電力を受け取る三次電気リザーバと、三次電気リザーバから電力を受け取る第１のＥＶ充電器とを備え、又はこれらからなり、電気設備からＡＣ電力を受け取ってＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、ＡＣ－ＤＣ変換器からＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力を一次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第１のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、一次電気リザーバからＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力を二次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第２のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、二次電気リザーバからＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力を三次電気リザーバにＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第３のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、三次電気リザーバからＤＣ電力を受け取ってＤＣ電力をＥＶ充電器にＤＣ電力を供給するためのＤＣ電力に変換する第３のＤＣ－ＤＣ電力変換器をさらに備え、ＥＶ充電器は、ＤＣ電力をＥＶに供給するためのＤＣ電力に変換するための第５のＤＣ－ＤＣ電力変換器を備える、電気自動車（ＥＶ）充電ステーションを対象とする。

【0055】

【0056】

【0057】

【0058】

【0059】

【0060】

【0061】

【0062】

本明細書に記載される主題は、電気自動車（ＥＶ）を充電するための電気自動車（ＥＶ）充電ステーションであって、ＥＶ充電ステーションは、電源と、電源から電力を受け取る電気設備と、電気設備から電力を受け取る一次電気リザーバと、一次電気リザーバから電力を受け取る二次電気リザーバと、二次電気リザーバから電力を受け取る三次電気リザーバと、三次電気リザーバから電力を受け取る第１のＥＶ充電器とを備え、又はこれらからなり、ＥＶ充電ステーションは、電源、一次電気リザーバ、及び／又は二次電気リザーバからＥＶを充電するための電力を選択的又は同時に供給するように構成されている、電気自動車（ＥＶ）充電ステーションを対象とする。

【0063】

本明細書に記載される主題は、電気自動車（ＥＶ）を充電するための電気自動車（ＥＶ）充電ステーションであって、ＥＶ充電ステーションは、電源と、電源から電力を受け取る電気設備と、電気設備から電力を受け取る一次電気リザーバと、一次電気リザーバから電力を受け取る二次電気リザーバと、二次電気リザーバから電力を受け取る三次電気リザーバと、三次電気リザーバから電力を受け取る第１のＥＶ充電器とを備え、又はこれらからなり、ＥＶ充電ステーションは、電源、一次電気リザーバ、第２の電気リザーバ、及び／又は三次電気リザーバからＥＶを充電するための電力を選択的又は同時に供給するように構成されている、電気自動車（ＥＶ）充電ステーションを対象とする。

【図面の簡単な説明】

【0064】

【図1】本発明による燃料／電気ステーションの線図。

【図2】図１に示される燃料／電気ステーションの別の線図。

【図3】図１に示される燃料／電気ステーションの構造及び配置の線図。

【図4】燃料／電気ステーション、例えば図１に示される燃料／電気ステーションとともに使用するための、又は例えば遠隔地の区画で使用するための可搬式燃料／電気ステーションの、構造及び配置の線図。

【図5】図１～図３に示される燃料／電気ステーションで使用するためのフロー電池の線図。

【図6】電気リザーバ（例えば、フロー電池、リチウムイオン電池、蓄電キャパシタ、燃料電池）から燃料／電気ポンプ（例えば、ＥＶポンプ、ＥＶ充電器、及び／又は燃料ポンプ）への電力の流れを示すフローチャート。

【図7】本発明による燃料／電気ポンプの側面図。

【図8】電源及び電気リザーバからのＥＶの充電の電力共有を示す線図。

【図9】燃料／電気ポンプの電気リザーバ及び／又はリチウムイオン電池からのＥＶの充電の電力共有を示す線図。

【図10】電気リザーバ（例えば、フロー電池、リチウムイオン電池、蓄電キャパシタ、燃料電池）から燃料ポンプ及びＥＶ充電器を備える燃料／電気ポンプへの電力の流れを示すフローチャート。

【図11】燃料ポンプ及びＥＶ充電器を備える本発明による燃料／電気ポンプの側面図。

【図12】電源（例えば、電力網）及び電気リザーバからのＥＶの充電の電力共有を示す線図。

【図13】燃料／電気ポンプの電気リザーバ及びリチウムイオン電池からのＥＶの充電の電力共有を示す線図。

【図14-1】複数の（例えば、４つの）モジュール式電力サブユニットを備える燃料／電気ステーションを示す線図。

【図14-2】複数の（例えば、４つの）モジュール式電力サブユニットを備える燃料／電気ステーションを示す線図。

【図15】追加の電気リザーバで拡張された図１に示される燃料／電気ステーションの線図。

【図16】電気リザーバ（例えば、フロー電池、リチウムイオン電池、蓄電キャパシタ、燃料電池）から燃料／電気ポンプ（例えば、ＥＶポンプ、ＥＶ充電器、及び／又は燃料ポンプ）の二次電気リザーバ（例えば、バッテリ、リチウムイオン電池、蓄電キャパシタ、燃料電池）へ、そして三次電気リザーバ（例えば、バッテリ、リチウムイオン電池、蓄電キャパシタ、燃料電池）への電力の流れを示すフローチャート。

【図17】充電中の電気自動車と通信するための、本発明による燃料／電気ステーションのための通信システムのブロック図。

【図18】図１６に示される通信システムの通信インターフェースの図。

【発明を実施するための形態】

【0065】

本発明による燃料／電気ステーション１０（例えばガソリン／電気ステーション）が、図１及び図２に示されている。燃料／電気ステーション１０は、燃料（例えばガス、ディーゼル、プロパン、液体プロパン、水素）を分注し、かつ電気自動車（ＥＶ）を充電するように構築、配置、及び設計されている。

【0066】

燃料／電気ステーション１０は、複数の燃料／電気ポンプ１２（例えばガソリンポンプ）を備える。燃料／電気ポンプ１２は各々、ＥＶを充電するための電気自動車充電器又はＥＶ充電器、及び燃料タイプ車両に燃料（例えばガソリン、ディーゼル、ガス、プロパン、液体プロパン、水素）を補給するための燃料ポンプを備える。燃料／電気ポンプ１２は各々、例えば燃料／電気ポンプ１２の（１つ又は複数の）ハウジング又はコンパートメント内に、ＥＶを充電するための電気コンポーネント（例えばＥＶ充電器、ＤＣ－ＤＣ変換器、バッテリ、リチウムイオン電池、蓄電キャパシタ、燃料電池）、及び例えば内燃機関を有する従来の燃料タイプ車両に燃料補給するための電気コンポーネント（例えば燃料ポンプ、燃料計、燃料フィルタ、電気制御）などの電気コンポーネントを備えることができる。燃料／電気ポンプ１２は、例えば、ハウジング、コンパートメント、及び電気コンポーネントから熱を除去するために、冷却機器（例えばファン、冷凍機、冷却循環システム）を含むことができる。

【0067】

燃料／電気ポンプ１２は、各列に３つの燃料／電気ポンプ１２が２列で図１に示されている。しかしながら、より多くの又は少ない燃料／電気ポンプ１２を列内に提供することができ、あるいはより多くの又は少ない列が存在することができる。

【0068】

図７に示されるように、燃料／電気ポンプ１２は各々、ディスプレイ１４と、ＥＶのフックアップ及び充電のために構成された電気コネクタ１６Ｂを有する充電ケーブル１６Ａと、ガスノズル１８Ｂが取り付けられたガスホース１８ＡとＤＣ－ＤＣ変換器６０と、電流リミッタ６１と、内部リチウムイオン電池１９（例えばバッテリ、複数のバッテリ、蓄電キャパシタ、燃料電池）とを有する。あるいは、燃料／電気ポンプ１２は、ＥＶを充電するようにのみ構成された電気ポンプ（すなわち、「充電専用」ポンプ）として構築又は構成することができ、もしくは燃料を圧送するようにのみ構成された燃料ポンプ（すなわち、「燃料充填専用」ポンプ）として構築又は構成することができる。燃料ポンプ（例えばガソリンポンプ）は、燃料／電気ステーション１０の敷地上の様々な配置及び／又は場所でＥＶ充電器を備える、又はこれらからなる電気ポンプから離間することができる。

【0069】

ここでも、図示される燃料／電気ポンプ１２は、ガスの圧送及びＥＶ充電の両方のためのコンポーネント又は部品を備える。例えば、燃料／電気ポンプ１２は、リチウムイオン電池１９、蓄電キャパシタ、燃料電池、リチウムイオン電池１９によって電気自動車（ＥＶ）に供給される電圧及び電流を制御するように構成された電子コントローラ、燃料ポンプコンポーネント、及び／又は安全電子機器（例えば、全ての分注の停止、ＥＶ充電の停止、燃料圧送の停止、ハロン消火システムの始動、電気火花の抑制、動作ロックアウト検出、及び「燃料充填専用」充填モード又は「充電専用」充電モードのための制御）を備えることができる。

【0070】

ここでも、図１及び図２に示される配置は、図示される燃料／電気ポンプ１２の列を、安全上の理由のために（例えば、電気機器の近傍の燃料蒸気及び潜在的な電気火花を防止するために）物理的に離間して分離した「燃料充填専用」ポンプの１つ以上の列及び「充電専用」「充電専用」に置き換えて変更することができる。しかしながら、燃料／電気ポンプ１２は、電気火花抑制、高レベルの電気接地、冗長電気接地、別々のガス及び電気的動作のための別個のコンパートメント又は閉じ込め構造、通気又は空気もしくはガス（例えば窒素）循環ポンプ、ファン、及び／又は同じ燃料／電気ポンプ１２内のガス及び電気的動作の両方を可能にする冷凍機を提供するように構成又は設計することができる。ここでも、燃料／電気ポンプ１２は、例えば、ガス動作モードの後に通気又は循環ポンプに残りの燃料又は燃料蒸気を全て大気に除去させるために動作の間に休止時間を伴って、一度に１つの動作モードのみを許容するように構成又は設計することができる。

【0071】

燃料／電気ステーション１０は、個々の燃料ライン２４（すなわち燃料分配配置及びシステム）に接続されて供給する主燃料供給ライン２２を介して個々の燃料／電気ポンプ１２に接続された地中燃料貯蔵タンク２０を備える。燃料／電気ステーション１０は、個々の電線３０（すなわち配電配置及びシステム）に接続されて供給する主電力線２８を介して個々の燃料／電気ポンプ１２に接続された地中電気リザーバ２６をさらに備える。燃料／電気ステーション１０は、車両に燃料を充填するのと同様の時間枠で、電気自動車のハイスピード充電を提供すると期待される（例えば、５分から１５分で電気自動車（ＥＶ）を充電するように構成される）。

【0072】

図１及び図２に示される燃料／電気ステーション１０の代替として、より大きい、及び／又はピーク需要を満たすために、燃料／電気ステーション１０に複数の燃料タンク２０及び／又は複数の電気リザーバ２６を設けることができる。例えば、燃料／電気ステーションは、各々が電気リザーバ及び複数の燃料／電気ポンプ１２を備える複数の電力サブユニットを備え、又はこれらからなることができる。

【0073】

電気リザーバ２６は、大量の電力を貯蔵するように構成された装置又はデバイスであり得る。例えば、電気リザーバ２６は、バッテリ、フロー電池、リチウムイオン電池、リチウムイオン電池アレイ（例えば積層されたバッテリ）、蓄電キャパシタ（例えばウルトラキャパシタ）、及び／又は燃料電池であり得る。例えば、電気リザーバ２６は、（例えば、燃料／電気ポンプ１２に隣接して位置し、燃料／電気ポンプの内部に位置し、ＥＶを高速充電するように構成された）大型フロー電池又は複数のリチウムイオン電池であり得る。電気リザーバ２６は、毎時間、毎日、毎週、毎月、及び毎年のスケジュールで充電すべきＥＶの予測数に基づく需要に対応するように設計、構成、及びサイズ決めすることができる。

【0074】

電気リザーバ２６には、例えばストア３６内に位置する、電気設備３４（例えば電気設備パネル）に接続された地中の電力線３２を介して電力が供給される。高電力設備ライン３８は、電源４０（例えば電力網、発電所、送電線、（１つ又は複数の）送電所、（１つ又は複数の）発電機、（１つ又は複数の）燃料発電機、（１つ又は複数の）ソーラーパネル、（１つ又は複数の）風力発電機）から電力を供給する。電源４０からの入力電力を計測するために、（例えばストア３６の側に位置する）電力計３５を設けることができる。

【0075】

さらに、電力線３２を介した電気リザーバ２６の充電を制御するために、電力線３２に電子コントローラ４１を設けることができる。例えば、電子コントローラ４１は、電気リザーバ２６のコンポーネント又は部品もしくは（例えば、燃料／電気ステーション１０の敷地内に位置する）別個のコンポーネント又は部品であり得る。例えば、電子コントローラ４１は、プログラマブル電子コントローラであり得る。

【0076】

加えて、図１及び図３に示されるように、電力線３２を介して入力ＡＣ電力を電気リザーバ２６の充電のためのＤＣ電力に変換するために、電力線３２にＡＣ／ＤＣ変換器４３を設けることができる。例えば、ＡＣ／ＤＣ変換器４３は、電気リザーバ２６のコンポーネント又は部品もしくは（例えば、燃料／電気ステーション１０の敷地内に位置する）別個のコンポーネント又は部品であり得る。

【0077】

電気リザーバ２６は、様々な方法で充電することができる。例えば、電気リザーバ２６は連続的に充電され、断続的に充電され、可変的に充電され、要求に応じて充電され、及び／又はプログラム又はアルゴリズムにしたがって充電される。例えば、充電戦略は、毎日のスケジュールを通して予測された数の電気自動車を充電するための需要を満たしながら、需要を低減又は最小化するように（例えば電源４０のピーク需要を回避して）電気リザーバ２６を充電することであり得る。プログラム又はアルゴリズムは、将来の需要の予測を更新及び改善するために、一年、季節（例えば、夏、秋、冬、及び春）、ならびに休暇を通して各特定の日の所与の時間における要求の量に関するデータを学習及び記憶するように構成することができる。

【0078】

電気リザーバ２６の充電は、均一の又は変化する速度で電気リザーバ２６を連続的に充電することを伴うことができる。あるいは、電気リザーバ２６は、固定速度で断続的に充電することができ、及び／又は異なる期間に異なる速度で充電することができる。いずれにせよ、意図するところは、電源４０のピーク電力需要を最小化しながら、燃料／電気ステーション１０においてＥＶを充電するためのピーク需要を常に満たすのに十分な電力可用性を提供するように、燃料／電気ステーション１０を構築及び配置することである。

【0079】

燃料／電気ステーション１０は図１～図３に示されており、及び／又は図４に示されるように、別の動作（例えば、別の場所、例えば遠隔地に位置する区画）に電力ユニット１２６、２２６を取り付けることができる。図示される電力ユニット１２６、２２６は、充電のみを提供するように構築及び配置されている。しかしながら、ユニット１２６、２２６は、従来の燃料タイプ車両のための燃料補給又はＥＶのための充電の両方を提供するように改造することができる。電力ユニット１２６、２２６は、例えば、燃料／電気ステーション１０の配電盤３４に接続され、これによって電力供給されることが可能である。

【0080】

可搬型の電力ユニット１２６、２２６は、可搬式電力ユニットであり得る。例えば、２０フィートの移動式貯蔵コンテナには１つの充電専用ポンプ１２を取り付けることができ、４０フィートの移動式貯蔵コンテナには２つの充電専用ポンプ１２を取り付けることができる。可搬式電力ユニット１２６、２２６は、現場（例えば、新しいステーションの場所、ローカルステーションの場所、遠隔ステーションの場所）輸送し、動作を開始するために接続することができる。可搬型の電力ユニット１２６、２２６は、一時的な動作、遠隔動作を提供し、高額な、再利用可能な、又は再配置可能な動作を提供するのに、特に有用であり得る。

【0081】

図１～図３に示される電気リザーバ２６は、例えば、図５に示されるフロー電池５０であり得る。具体的には、フロー電池５０は、図１～図３に示される燃料／電気ステーション１０内の電気リザーバ２６又は図３に示される可搬型の電力ユニット１２６及び２２６として使用するように構築、構成、及び又は設計することができる。

【0082】

フロー電池５０は、例えば、循環ポンプを有するＡＱＤＳ／ＡＱＤＳＨ電解質貯蔵タンクと、プロトン交換膜によって分離された１対の離間した多孔質炭素電極とともに別の循環ポンプを有するＨＢｒ／Ｂｒ２電解質貯蔵タンクとを備える。フロー電池５０は、給電ケーブル３２（電源）、及び電源を供給するために燃料／電気ポンプ１２につながる主電源ケーブル２２に接続される。

【0083】

図６に示されるように、少なくとも１つのＤＣ－ＤＣ変換器６０は、電気リザーバ２６から電力を受け取り、燃料／電気ポンプ１２に電力を供給することができる。変換器６０は、電気リザーバ２６のコンポーネント又は部品、及び／又は燃料／電気ポンプ１２のコンポーネント又は部品であり得る。

【0084】

フロー電池
ここでも、電気リザーバ２６は、１つ以上のフロー電池５０であり得る。レドックスフロー電池セルスタックの開回路電圧は、他のバッテリと同様に、直列のスタック数に正比例する。

【0085】

ＥＶバッテリを充電するために、フロー電池５０によって供給される電圧は、ＥＶバッテリを充電する必要があるレベル（例えば、充電プロセス中のいくつかの異なる中間レベルを想定してもよい）に調整可能でなければならない。フロー電池に続く、適切な感知及びフィードバック機構を有する適切に設計されたＤＣ－ＤＣ変換器６０（例えば、図７に示されるように、燃料／電気ポンプ１２に収容されている）は、ＥＶバッテリを充電するために所望の電圧を提供する。例えば、ＴｅｓｌａＭｏｄｅｌＳは、およそ３５０Ｖｄｃのバッテリ電圧を有する。

【0086】

電気リザーバ２６（例えばフロー電池５０）自体から利用可能な電圧は、その構成（すなわち、スタック内のセル数、直列のスタック数）に依存する。例えば、各スタックに４０個のセルを有する３つのセルスタックを含む、２００９年に設置されたバナジウムフロー電池を用いて以下を実証した。スタックは直列に電気的に接続され、これにより、約１６５Ｖの電位を与える（ＲｉｓｏＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＲｅｐｏｒｔ、Ｒｉｓｏ－Ｒ－１７５３（ＥＮ）、２０１１年２月、デンマーク工科大学）。

【0087】

この電圧は、より多くのセルスタックを直列に追加することによって増加させることができる。電圧を所望の充電レベルに増加させるもう１つの方法は、燃料／電気ポンプ１２に存在するＤＣ－ＤＣ変換器６０内のパワーエレクトロニクス昇圧変換器を使用することである。所望の充電電圧に到達するためのトポロジの選択は、各オプションの経済性及び各オプションが必要とする物理的空間（不動産）に依存する。

【0088】

ＤＣ－ＤＣ変換器６０の出力電圧は、充電されているＥＶモデルに依存し、これは大きく異なるバッテリ電圧又は充電ポートのフォームファクタを有する場合がある。ＤＣ－ＤＣ変換器パワーエレクトロニクスは、特定の範囲のバッテリ電圧に対して必要な電圧レベルを提供することができると考えられる。ＥＶバッテリ電圧要件が、単一のＤＣ－ＤＣ変換器６０設計が提供できる要件を越えているか、又は全く異なる充電ポートのフォームファクタである場合には、同じ電気リザーバ２６（例えばフロー電池５０）とインターフェースする、異なるポンプタイプ２１２を提供する必要がある。

【0089】

いずれのＥＶバッテリも、その製造業者によって推奨される電流レベルで充電される必要があり、これは、ＥＶバッテリを保護し、ＥＶの充電入力ポートに接続するケーブルでの電圧降下を制限するために、最大電流レベルを超えてはならない。ＤＣ－ＤＣ変換器６０における電流制限機能は、その保護を提供する。

【0090】

電気リザーバ２６（例えばフロー電池５０）の出力電圧がＥＶバッテリ電圧よりも高い場合には、ＤＣ－ＤＣ変換器６０は、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴのいずれかのタイプのパワーエレクトロニクススイッチからなる「降圧」タイプとなる。高速充電中に関与する高電流のため、「ゼロ電圧スイッチング」及び同期整流など、低損失スイッチングアプローチを用いてスイッチを動作させることが好ましいだろう。するとＤＣ－ＤＣ変換器６０は、単純に、パワーエレクトロニクススイッチング機構によって生じる電圧リップルを低減するために、「ハーフブリッジ」で配置されたパワーエレクトロニクススイッチ及びこれに続く電流リミッタ６１（例えばＬＣフィルタ）からなる。

【0091】

電気リザーバ２６（例えばフロー電池５０）の出力電圧がＥＶバッテリ電圧よりも低いか又はこれに近い場合には、ＤＣ－ＤＣ変換器６０は、第１の「昇圧」段、続いて「ＤＣリンク」キャパシタ、続いて「降圧」段及びＬＣフィルタを有する。「昇圧」段は、フロー電池から利用可能な電圧をより高い電圧に段階的に上昇させ、これはその後、充電プロセス中に必要とされるＥＶバッテリ電圧にダウンコンバートされる。昇圧段及び降圧段の両方の動作は、変換器の損失を最小限に抑えながら再び行われる。

【0092】

配電盤４０又はケーブル３２に供給するＡＣ電源４０の後に位置するＡＣ－ＤＣ電力変換器４３は、整流器６２段、続いてＤＣ－ＤＣ変換器６４段を組み込むことができる。整流器６２段は、ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するために必要とされる。ＤＣ－ＤＣ変換器６４又は変換器段は、その充電プロセス中に必要とされるように、整流された（ＤＣ）電圧を電気リザーバ２６電圧に変換するために必要とされる。整流器段は典型的に、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴタイプのスイッチを使用して実装される、フルブリッジ「制御整流器」タイプである。整流器段は、事業者によって設定された電力品質要件を満たすために、ＡＣ側で「力率改善」を達成するように制御される。ＤＣ－ＤＣ変換器６４段は、フロー電池電圧が整流電圧よりもそれぞれ低いか又は高いかに応じて、「降圧」タイプ、又は「昇圧」に続く「降圧」タイプであってもよい。ＤＣ－ＤＣ変換器６４段は、パワーエレクトロニクススイッチング機構によって生じる電圧リップルを除去するためのＬＣフィルタ６６を含むことができる。ここでも、パワーエレクトロニクススイッチは、損失を最小化するように動作する必要がある。

【0093】

ＥＶパワーポンプ高エネルギーケーブル
燃料／電気ポンプ１２の高エネルギーケーブル１６Ａ（図７）は、電気自動車を充電するための３５０ＫＷの電力の安全な送達が可能となる。この大きな電力を管理するには、大きな銅ケーブルを使用しなければならない。電力は、電圧と電流との組合せとなる。今日の電気自動車は、３５０～４００ＶＤＣもの高さのバッテリを使用して製造されている。将来、この電圧は、より長い走行距離、ならびにより速い速度をサポートするために、より高くなるだろう。充電電流は、高速充電の成功をもたらすために、４００～５００アンペアになると予想される。

【0094】

充電ケーブルは、必要とされる充電電流を扱うために、００００ＡＷＧ（およそ０．５インチの直径）以上の直径を使用して作製しなければならない。車両へのインターフェースもまた大きな導体でなければならない。必要な電力送達を提供するために、１つの大きなケーブル又は２つのより小さなケーブルを使用することができる。２つのケーブルの利点は、ＥＶパワーポンプとＥＶとの間で扱いやすくすることである。２つのケーブルの接続は、充電プロセスの安全キーとしても使用することができる。より具体的には、ＥＶパワーポンプは、充電プロセスを開始できるようにするために、両方の導体の堅固な接続を検出しなければならない。「電子安全キー／ロック」はまた、ポンプへの接続が、充電準備の整った有効なＥＶであることを保証するために使用される。この安全キーはポンプ安全ソフトウェアの一部であってもよく、ＥＶは、ポンプを有効にするために、有効な応答を提供しなければならない。このようにすると、有効なＥＶが接続されて充電準備が整ったと安全かつ明確に判定しない限り、ポンプはケーブルへの高電力を決してオンにしない。

【0095】

ＥＶパワーポンプとＥＶとの間の導体は、銅又は銀などの高導電性のヘビーゲージ金属で作製されなければならず、低腐食タイプでなければならない。高エネルギーケーブル１６Ａの端部のコネクタは、安全目的のために露出した金属部品を有してはならず、２つのケーブルが使用される場合、ケーブルは、交換可能でなければならないか、又は不適切に挿入もしくは接続され得ないように鍵をかけなければならない。

【0096】

高導電性ケーブル及び接点を使用することで、臨界充電プロセス中の最小限のエネルギー損失を保証する。充電プロセス中に最大エネルギー（すなわち電力×時間）が送達されることが非常に重要である。

【0097】

充電プロセス中に発車しようとする事故、又は地震などの環境事故に対しても保護するために、充電中断安全性もまた提供される。充電プロセス中にＥＶが発車することをできなくするためにＥＶ製造業者が使用することができる抑止信号が、ポンプから提供される。しかし、充電プロセス中にケーブルが誤ってポンプから引き抜かれた場合に備えて、ポンプはこの条件を検出し、外界で利用できないように電力を遮断する。

【0098】

安全目的のために、バッテリリザーバからの電力をオフにするマスタ遮断レバーも提供される。

【0099】

最大電力共有
本発明によるハイスピード電気自動車充電ステーション及びシステムは、図８に示されるように、エネルギーリザーバの充電とＥＶの充電との間の最大電力共有を含むことができる。

【0100】

使用される電気リザーバ２６がレドックスフロー電池５０である場合、出力に電力を送達している間にこれを充電することはできない。これは、ポンプの流れが相応に方向を変化させるからである。この制限のため、実際のＥＶを充電するのを支援するために、通常はレドックスフロー電池を充電するために使用される余剰電力を利用することが可能である。

【0101】

この特徴により、充電対象を選択するためのリレースイッチングが可能になる。ポンプにＥＶが内時間の間、レドックス電池を選択して連続的に充電することができる。ＥＶの充電準備が整うとすぐに、システムは、エネルギーリザーバに向かっていた電力をＥＶに送達することによってＥＶに最大充電を提供するように、選択を切り替えることができる。

【0102】

充電器４３’（図８）は、図１に示されるＡＣ－ＤＣ電力変換器４３、ならびに電気リザーバ２６を充電するように充電器４３’を構成するための他の電気コンポーネント又は部品を備えることができることに留意されたい。あるいは、充電４３’は、ＡＣ－電力変換器４３と比較して異なるタイプの充電器であってもよい。

【0103】

このタイプの特徴は、図９に示されるように、燃料／電気ポンプ１２にも同様に適用することができる。電気リザーバ２６からのＤＣ電力は、ＤＣ－ＤＣ変換器６０に向けられる。ＤＣ－ＤＣ変換器６０からのＤＣ－ＤＣ電力は、リチウムイオン電池１９を充電するために選択的に使用することができ、又は燃料／電気ポンプ１２によって充電されているＥＶを充電するために使用することができる。あるいは、ＤＣ－ＤＣ変換器６０及びリチウムイオン電池１９からの電力は、図９に示されるスイッチング配置により、ＥＶを充電するために同時に使用することができる。

【0104】

図８及び図９の特徴は、別々であってもよく、又は燃料／電気ステーション１０に一緒に組み込まれてもよい。

【0105】

燃料／電気ポンプ
燃料／電気ステーション１０は、複数の燃料／電気ポンプ１２を備える。燃料／電気ポンプ１２は、１）ＥＶ充電及び燃料充填の両方のための構成、２）ＥＶ充電のみのための構成、及び３）燃料充填のみのための構成を含む、少なくとも３つの基本モードで構成することができる。

【0106】

燃料／電気ポンプ１２は、図１０～図１３に示されるように、ＥＶ充電器１２Ａを備える。ＥＶ充電器１２Ａは、ＥＶを充電するための電気コンポーネント、例えばＤＣ－ＤＣ変換器を備える。

【0107】

モジュール式電力サブユニット
燃料／電気ステーション１０は、１つ以上のモジュール式電力サブユニットを備える。例えば、燃料／電気ステーション１０は、図１４に示されるように、４つのモジュール式電力サブユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを備える。モジュール式電力サブユニットは、燃料／電気ステーションの充電容量を増加させるために、１つ以上の追加のモジュール式電力サブユニットを燃料／電気ステーション１０に追加又は設置することを可能にするように構成される。例えば、燃料／電気ステーション１０は、１つ以上のモジュール式電力サブユニット（例えば、１つ以上の相互接続された場所に位置する１つ以上の燃料／電気ステーション１０に設置された１つから１００個のモジュール式電力サブユニット２）を備えることができる。例えば、多数の又は一群の電気自動車の充電に対応するために、１つの駐車場又は相互接続された駐車場に多くのモジュール式電力サブユニットを供給することができる。

【0108】

モジュール式電力サブユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄには、１つ以上の電源（例えば、電力網、発電所、発電機、ソーラーパネル、風力発電機、電力貯蔵施設又はデバイスからの１つ以上の電力供給ライン）から電力を供給することができる。例えば、モジュール式電力サブユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄには、同じ電源又は異なる電源である、図１４に示されるような４つの電源４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄから電力を供給することができる。

【0109】

４つのモジュール式電力サブユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄには、図１４に示されるように、別々の電気設備３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄが各々設けられる。

【0110】

例えば、モジュール式電力サブユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、１つ以上の電気リザーバを備え、又はこれらからなる。図１４では、モジュール式電力サブユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄはそれぞれ、電気リザーバ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄを備える。例えば、燃料／電気ポンプ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは各々、リチウムイオン電池１９を備える（図１１）。

【0111】

例えば、モジュール式サブユニットには、燃料／電気ステーション１０の特定のコンポーネント又は部品への電力を調整するために、様々なＡＣ－ＤＣ変換器及びＤＣ－ＤＣ変換器が設けられる。例えば、ＤＣ－ＤＣ変換器は、特定の電気リザーバ向けに充電電力を調整するために、各電気リザーバの上流に設けられる。

【0112】

複数のレベルの電気リザーバ
燃料／電気ステーション１０は、１つ以上の電気リザーバを備える。例えば、燃料／電気ステーション１０は、例えば、図１５及び図１６に示されるように、一次電気リザーバ２６－１及び二次電気リザーバ２６－２を備える。さらなる例として、燃料／電気ステーション１０は、図１５及び図１６に示されるように、一次電気リザーバ２６－１、二次電気リザーバ２６－２、及び三次電気リザーバ２６－３を備える。特定の燃料／電気ポンプ１２への１つ以上の電気リザーバの追加の電力貯蔵容量、電力冗長性、及び電力切り替えを燃料／電気ステーション１０に提供するために、燃料／電気ステーション１０に電気リザーバの（１つ又は複数の）追加の層（例えば、４つ以上）を設けることができる。例えば、特定の燃料／電気ポンプ１２及び使用中の他の全ての燃料／電気ポンプでの充電需要を満たすために、様々な電気リザーバを単独で、又は組み合わせて、特定の燃料／電気ポンプ１２に対してオンにすることができる。各燃料／電気ポンプ１２での需要を監視し、例えば、プログラムされた時間に、又はリアルタイムで各燃料／電気ポンプ１２の需要を満たすように適切な電力を切り替えるために、コンピュータ制御システムが提供される。

【0113】

通信
ＥＶ充電器と車両との間で通信が必要とされる。ＩＥＣ６１８５１－２１、ＩＥＣ６１８５１－２３、ＩＥＣ６１８５１－２４、ＩＳＯ１５１１８、ＰＬＣなど、ＥＶ業界向けの通信規格が既に作成されている。

【0114】

ハードウェア及びソフトウェアは、ＥＶ充電器と車両との間の適切なハンドシェイクを可能にするために、これらの規格の１つ以上をサポートするように統合される。このハードウェア／ソフトウェアは、デジタル通信、ＤＣＥＶ充電ステーションとＥＶとの間で交換されるデジタル符号化された情報、ならびにこれが交換される方法をサポートする。

【0115】

ＤＣ充電の制御のための、ＤＣＥＶ充電ステーション（例えば燃料／電気ステーション１０）と電気自動車との間のデジタル通信は、図１７に示されている。

【0116】

システムＡの概略ブロック図の例が図１８に示されている。充電制御のためのステーションと電気自動車との間のインターフェース回路は、車両とのデジタル通信のために設けられる。

【図1】