CN103138331A - 充电控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种充电控制装置。在从多个分支电路并行供电的情况下也防止由过负载电流引起的主开闭器跳闸。控制部根据由电流测量部测量的每个远程控制继电器的电流值，经由远程控制继电器驱动部对各远程控制继电器进行远程控制，使得流过各分支电路(分支开闭器)的电流值不超过上限值。而且，控制部对远程控制继电器进行远程控制使得每个分支开闭器的电流值不超过上限值，由此，即使在从多个分支电路(分支开闭器)并行供电的情况下也能够防止由过负载电流引起的主开闭器跳闸。

Description

充电控制装置
技术领域
本发明涉及一种对装载于电动汽车等车辆的蓄电池的充电进行控制的充电控制装置。
背景技术
近年来装载了蓄电池和电动机的电动汽车、插电式混合动力汽车等车辆正在普及。并且，在集体住宅、办公室等处对很多车辆同时充电，因此有可能与其它负载设备合起来的功耗超过规定值而导致配电盘的主干断路器跳闸。
对此，在日本国专利公开2009-136109号公报所述的以往例中进行如下控制：检测各车辆和外部电源结合时的蓄电装置的蓄电状态，对多台车辆的各车辆检测预想功耗量以及使用开始时刻，并且根据检测出的蓄电状态和预想功耗量来计算所需的充电电力量，根据所需充电量和使用开始时刻来决定关于各车辆的充电时间和充电电力量的充电安排表，并根据充电安排表来对装载于车辆的蓄电装置进行充电。
另外，在上述所记载的以往例中，在配电盘中分支的分支电路的一个与充电控制装置相连接。然而，在向已有的集体住宅新引入电动汽车用的充电设备的情况下，通常难以确保充电设备专用的分支电路，因此需要从多个分支电路并行地向充电设备进行供电。
然而，在上述所记载的以往例中没有考虑从配电盘的多个分支电路并行供电，在这种情况下难以防止由过负载电流引起的主干断路器(主开闭器)跳闸。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种在从多个分支电路并行供电的情况下也能够防止由过负载电流引起的主开闭器跳闸的充电控制装置。
本发明的充电控制装置的特征在于，具备：多个开关元件，其用于对包含在配电盘中分支出的多个分支电路的多个充电路径分别进行开闭；多个电流测量单元，其分别测量经由上述开关元件提供给车辆的电流；存储单元，其存储有上述分支电路与上述开关元件的对应关系；以及控制单元，其使上述开关元件开闭以使由上述电流测量单元测量的电流值不超过规定的上限值。
在该充电控制装置中，优选还具备多个分支电流测量单元，该多个分支电流测量单元对流过多个上述分支电路的电流分别进行测量，上述控制单元使上述开关元件开闭以使由上述分支电流测量单元测量的电流值不超过规定的分支电流上限值。
在该充电控制装置中，优选还具备多个分支开闭器，该多个分支开闭器的一次侧与上述分支电路连接，二次侧与多个上述开关元件连接。
在该充电控制装置中，优选还具备输入电力测量单元，该输入电力测量单元测量向上述配电盘的输入电力，上述存储单元存储有上述输入电力的上限值以及针对多个上述分支电路的优先顺序，上述控制单元根据上述输入电力测量单元的测量值与上述输入电力的上限值之差求出能够同时充电的车辆台数，并从插入于上述优先顺序高的充电路径的上述开关元件起按顺序闭合开关元件。
在该充电控制装置中，优选还具备输入电力测量单元，该输入电力测量单元测量向上述配电盘的输入电力，上述存储单元存储有上述输入电力的上限值以及针对多个上述开关元件的优先顺序，上述控制单元根据上述输入电力测量单元的测量值与上述输入电力的上限值之差求出能够同时充电的车辆台数，并从上述优先顺序高的上述开关元件起按顺序闭合开关元件。
在该充电控制装置中，优选还具备优先顺序变更单元，该优先顺序变更单元动态地变更存储于上述存储单元的上述优先顺序。
在该充电控制装置中，优选还具备显示单元，该显示单元显示多个上述充电路径中通过上述控制单元而上述开关元件闭合的上述充电路径。
本发明的充电控制装置具有在从多个分支电路并行供电的情况下也能够防止由过负载电流引起的主开闭器跳闸这种效果。
附图说明
进一步详细地记述本发明的优选实施方式。与以下的详细记述以及附图关联起来能更好地理解本发明的其它的特征以及优点。
图1A是包含本发明所涉及的充电控制装置的充电系统的系统结构图。
图1B是表示本发明所涉及的充电控制装置的实施方式1的框图。
图2是包含本发明所涉及的充电控制装置的实施方式2的充电系统的系统结构图。
图3是包含本发明所涉及的充电控制装置的实施方式3的充电系统的系统结构图。
图4是包含本发明所涉及的充电控制装置的实施方式4的充电系统的系统结构图。
具体实施方式
(实施方式1)
在图1A中示出包含本实施方式的充电控制装置1的充电系统的系统结构。该充电系统是用于在集体住宅、办公室等建筑物处对分别装载于多台车辆(电动汽车、插电式混合动力汽车等)的蓄电池(未图示)进行充电的系统。
在建筑物中被商用的交流电力系统(以下简称为电力系统)提供交流电力的灯线4连接在配电盘2的主开闭器20的一次侧，在主开闭器20的二次侧分支连接有多个分支开闭器2li(i=1，2，…，n-1，n)。此外，以下将具备主开闭器20以及分支开闭器2li的配电盘2称为主配电盘2。
而且，在主配电盘2的下游侧设置副配电盘3，充电控制装置1被设置于副配电盘3。副配电盘3具备一次侧与主配电盘2的不同的多个(在图示例中为三个)分支开闭器2li的二次侧分别连接的多个(在图示例中为三个)分支开闭器30i(i=1，2，3)。在此，在各分支开闭器30i的二次侧经由相当于开关元件的远程控制继电器RRij(j=1，2，3，4)分别分支连接有多个充电插座(未图示)。充电插座是指连接用于对车辆进行充电的充电线缆的专用插座。但是，开关元件不限于远程控制继电器，也可以是能够通过远程控制来进行电路开闭的其它种类的开闭器(例如远程控制断路器等)。
如图1B所示，充电控制装置1具备控制部10、电流测量部11、远程控制继电器驱动部12、存储部13、电流传感器CTij(在图1B中未图示)、远程控制继电器RRij(在图1B中未图示)等。电流传感器CTij分别设置于各远程控制继电器RRij的负载侧(充电插座侧)。电流测量部11使用电流传感器CTij分别测量经由远程控制继电器RRij提供给充电插座(车辆)的电流(充电电流)的大小(电流值)，从模拟值变换为数字值(电流值数据)并输出到控制部10。在本实施方式中，电流测量部11和多个电流传感器CTij相当于电流测量单元。此外，在控制部10中，使从电流测量部11接受到的每个远程控制继电器RRij的电流值按时间序列存储到存储部13。存储部13由快闪存储器等电可改写的非易失性半导体存储器构成，除了电流测量部11的电流值数据之外，还存储有副配电盘3的各分支电路(分支开闭器30i)与远程控制继电器RRij的对应关系(连接关系)、副配电盘3的每个分支电路的电流值上限值等。在本实施方式中，存储部13相当于存储单元。此外，将副配电盘3的每个分支电路的电流值上限值设定为被副配电盘3的各分支电路(分支开闭器30i)连接于二次侧的主配电盘2的分支开闭器2li的额定电流值或者额定电流值的80%的值等。
控制部10通过经由远程控制继电器驱动部12对各远程控制继电器RRij进行远程控制，来分别开闭向各充电插座的充电路径以接通、切断对各车辆的充电。远程控制继电器驱动部12通过根据来自控制部10的指令向各远程控制继电器RRij输出控制信号，来断开以及闭合各远程控制继电器RRij。此外，控制部10由CPU(中央运算处理装置)、存储器等硬件以及用于进行各种处理的软件(程序)构成。在本实施方式中，控制部10和远程控制继电器驱动部12相当于控制单元。
进一步详细地说明控制部10的控制动作。控制部10根据由电流测量部11测量的每个远程控制继电器RRij的电流值，经由远程控制继电器驱动部12对各远程控制继电器RRij进行远程控制，使得流过各分支电路(分支开闭器30i)的电流值不超过上限值。例如，当将副配电盘3的三个分支电路(分支开闭器301、302、303)各自的电流值上限值设定为40安培、将对一台车辆进行充电时的电流值假定为15安培时，针对每个分支电路，如果最多为两台车辆，则能够同时进行充电。因此，控制部10仅使分支连接于一个分支电路的四个远程控制继电器RRij同时闭合最多两个，因此能够避免分支连接于一个分支电路的三个以上的远程控制继电器RRij同时闭合而分支开闭器30i跳闸。而且，控制部10对远程控制继电器RRij进行远程控制使得每个分支开闭器30i的电流值不超过上限值，由此，即使在从多个分支电路(分支开闭器211、212、213)并行供电的情况下也能够防止由过负载电流引起的主开闭器20跳闸。
此外，也可以代替存储于存储部13，由控制部10读入装载于分支开闭器30i、远程控制继电器RRij的双列直插式开关的值，根据该值设定各分支电路与远程控制继电器RRij的对应关系、电流值上限值。
(实施方式2)
在图2中示出包含本实施方式的充电控制装置1的充电系统的系统结构图。其中，本实施方式的充电控制装置1的结构基本与实施方式1共通，因此对于共通的结构要素附加相同的附图标记并适当省略图示以及说明。
本实施方式的特征点在于：在与副配电盘3连接的主配电盘2的三个分支开闭器211~213的一次侧设置电流传感器CTk(k=1，2，3)，控制部10对远程控制继电器RRij进行远程控制使得各电流传感器CTk的测量值(分支电流值)不超过上限值。
在实施方式1中，如图1所示那样将主配电盘2的多个分支电路(分支开闭器2li)区分为与副配电盘3连接的分支电路(例如分支开闭器211、212、213)和与副配电盘3以外的共用部负载连接的分支电路(例如分支开闭器21n-1、21n)。因此，充电控制装置1的控制部10只要对远程控制继电器RRij进行远程控制使得流过远程控制继电器RRij的电流值不超过上限值即可。
与此相对，本实施方式中的充电系统如图2所示那样主配电盘2的多个分支电路(分支开闭器2li)能够与副配电盘3和共用部负载双方连接(例如分支开闭器211、212)，从一个分支电路同时向副配电盘3和共用部负载进行供电。因此，当如实施方式1那样控制部10只根据流过副配电盘3的分支电路(远程控制继电器RRij)的电流值来对远程控制继电器RRij进行远程控制时，有可能由于共用部负载的功耗增加而主配电盘2的主开闭器20、分支开闭器2li跳闸。
因此，在本实施方式中，如图2所示那样在与副配电盘3连接的三个分支开闭器211~213的一次侧设置有电流传感器C T1、CT2、CT3。在本实施方式中，电流传感器C T1、CT2、CT3相当于分支电流测量单元。并且，控制部10对远程控制继电器RRij进行远程控制使得各分支开闭器211~213的电流值(分支电流值)不超过分支电流上限值，由此防止主配电盘2的主开闭器20、分支开闭器2li跳闸。其中，在灯线4是单相三线、向车辆的供电是单相200伏特、向共用部负载的供电是单相100伏特的情况下，希望不仅测量电流，还测量电压以及功率，但是在本实施方式中为了使说明简单而设为只测量电流。
控制部10经由远程控制继电器驱动部12对各远程控制继电器RRij进行远程控制，使得由电流测量部11测量的主配电盘2的每个分支开闭器211~213的分支电流值不超过上限值。例如，将主配电盘2的三个分支开闭器211~213各自的分支电流值上限值(分支上限值)设定为60安培，将对一台车辆进行充电时的电流值假定为15安培。该分支上限值与副配电盘3的每个分支开闭器30i的上限值以及主配电盘2的各分支开闭器211~213和副配电盘3的各分支开闭器301~303的对应关系(连接关系)一起存储到存储部13。
于是，在与分支开闭器2li连接的共用部负载的消耗电流为0~30安培时，针对每个分支开闭器2li，能够同时对最多两台车辆进行充电，在共用部负载的消耗电流为31~45安培时，只能对一台车辆进行充电。并且，在共用部负载的消耗电流为46安培以上时，无法从该分支开闭器2li向车辆进行充电。因此，如果控制部10对远程控制继电器RRij进行远程控制使得分支电流值(共用部负载的消耗电流和车辆的充电电流的合计值)不超过上限值(60安培)，则能够避免由于共用部负载的功耗增加而主配电盘2的主开闭器20、分支开闭器2li跳闸。
此外，也可以代替存储于存储部13，由控制部10读入装载于分支开闭器2li的双列直插式开关的值，根据该值来设定主配电盘2的各分支电路与副配电盘3的各分支电路的对应关系、分支电流值上限值。
(实施方式3)
在图3中示出包含本实施方式的充电控制装置1的充电系统的系统结构图。其中，本实施方式的充电控制装置1的结构基本与实施方式2共通，因此对于共通的结构要素附加相同的附图标记并适当省略图示以及说明。
本实施方式与实施方式2的不同点在于：没有在副配电盘3的分支电路中插入分支开闭器30i，在主配电盘2的分支开闭器211~213的二次侧直接分支连接有多个(在图示例中为四个)远程控制继电器RRij。因而，在充电控制装置1的存储部13中，代替主配电盘2的各分支开闭器211~213与副配电盘3的各分支开闭器301~303的对应关系(连接关系)，而存储有主配电盘2的各分支开闭器211~213与副配电盘3的各远程控制继电器RRij的对应关系(连接关系)。
于是，通过控制部10对远程控制继电器RRij进行远程控制使得分支电流值(共用部负载的消耗电流和车辆的充电电流的合计值)不超过上限值，能够避免由于共用部负载的功耗增加而主配电盘2的主开闭器20、分支开闭器2li跳闸。
此外，也可以代替存储于存储部13，由控制部10读入装载于分支开闭器2li的双列直插式开关的值，根据该值来设定主配电盘2的各分支电路与副配电盘3的各远程控制继电器RRij的对应关系、分支电流值上限值。
(实施方式4)
在图4中示出包含本实施方式的充电控制装置1的充电系统的系统结构图。其中，本实施方式的充电控制装置1的结构基本与实施方式2共通，因此对于共通的结构要素附加相同的附图标记并适当省略图示以及说明。
在实施方式1~3中能够避免由于共用部负载的功耗增加而主配电盘2的主开闭器20、分支开闭器2li跳闸，但是必须增加与电力公司的签约电力的可能性高。
因此，在本实施方式中，具备测量向主配电盘2的输入电力的输入电力测量单元，将输入电力上限值(例如与电力公司的签约电力)、针对多个分支电路(分支开闭器2li)的优先顺序存储于存储部13。并且，控制部10根据输入电力测量单元的测量值与上限值之差求出能够同时充电的车辆台数，从插入于优先顺序高的充电路径的开关元件(远程控制继电器RRij)起按顺序闭合。由此，能够避免向主配电盘2的输入电力超过与电力公司的签约电力。但是，在本实施方式中也可以与实施方式1~3同样地，代替电力测量值而使用电流测量值，输入电力测量单元由测量流过灯线4的电流的电流传感器CT0、或者测量流过各分支开闭器211~21n的电流的电流传感器CT1~CTn来实现。即，可以由电流传感器CT0直接测量向主配电盘2的输入电力(输入电流)，也可以根据由n个电流传感器CT1~CTn测量的分支电流的总和来算出向主配电盘2的输入电力(输入电流)。
在此，当假定与电力公司的签约电力为30kVA时，如果电源电压是200伏特，则电流上限值为150安培。另外，将主配电盘2的分支上限值设定为60安培、将副配电盘3的三个分支电路(分支开闭器301，302，303)各自的电流值上限值设定为40安培，将对一台车辆进行充电时的电流值假定为15安培。而且，对与副配电盘3连接的多个(在图示例中为三个)分支开闭器211~213设定1、2、3的优先顺序。
例如，当设为向主配电盘2的输入电流是100安培时，控制部10求出电流上限值(150安培)与输入电流的测量值(100安培)之差(50安培)，并将该差(余裕量)从优先顺序高的(数值小的)分支开闭器211~213起按顺序进行分配。在连接于优先顺序为1位的分支开闭器211的共用部负载的消耗电流是40安培的情况下，分支上限值的60安培与40安培之差是20安培，因此能够对一台车辆进行充电。另外，在连接于优先顺序为2位的分支开闭器212的共用部负载的消耗电流是20安培的情况下，分支上限值的60安培与20安培之差是40安培，因此能够同时对两台车辆进行充电。并且，当同时对合计三台车辆进行充电时消耗45安培，因此50安培与45安培之差(5安培)成为余裕量。因此，控制部10经由远程控制继电器驱动部12将连接于分支开闭器211的下游侧的四个远程控制继电器RR1j中的一个和连接于分支开闭器212的下游侧的四个远程控制继电器RR2j中的两个闭合来对合计三台车辆进行充电。其中，也可以在车辆充电结束之前，在从充电开始起经过了固定时间的时间点，控制部10将连接于下一优先顺序的分支开闭器213的远程控制继电器RR3j闭合。
如上述那样，根据本实施方式，不增加与电力公司的签约电力就能够防止由过负载电流引起的主开闭器20、分支开闭器2li、30i跳闸。
在此，也可以代替对主配电盘2的分支开闭器2li设定优先顺序而对副配电盘3的各远程控制继电器RRij设定优先顺序，从优先顺序高的远程控制继电器RRij起按顺序闭合。在这种情况下，也可以设为越是能够利用优先顺序高的远程控制继电器RRij的停车场所，将每个月所签约的停车费设定得越高。
另外，优先顺序不需要是固定的，如果控制部10按照规定的规则(例如出库时间早的车辆的顺序等)动态地变更各远程控制继电器RRij的优先顺序，则能够进行与使用者的要求相应的恰当的充电。在这种情况下，控制部10相当于优先顺序变更单元。
另外，在各远程控制继电器RRij的下游侧连接充电插座(未图示)，经由插入连接到充电插座的充电线缆(未图示)来对车辆提供充电电流。即，停在规定的停车场所的车辆经由充电线缆与充电插座连接，通过闭合连接有充电插座的远程控制继电器RRij，能够经由充电线缆对车辆进行充电。在这种情况下，希望充电控制装置1具备显示单元，显示多个充电路径(充电插座)中通过控制部10而远程控制继电器RRij闭合的充电路径(充电插座)。此外，关于充电插座，是以往众所周知的，因此省略详细结构的图示以及说明。
显示单元例如可以是充电插座所具备的通电显示用的发光二极管，也可以是设置在停车场内的液晶面板等。在前者的情况下，当通过控制部10而远程控制继电器RRij闭合来对充电插座进行通电时，通电显示用的发光二极管发光，由此显示能够充电。另外，在后者的情况下，也可以是控制部10求出当前能够充电的车辆的台数并将该台数显示于液晶面板。
于是，通过将能够充电的远程控制继电器RRij(充电插座)显示于显示单元，能够提高对于要对车辆进行充电的使用者的方便性。
记述了本发明的几个优选实施方式，但是在不超出本发明的原来的精神以及范围、即权利要求的前提下，本领域技术人员能够进行各种修正以及变形。

Claims (11)

1.一种充电控制装置，其特征在于，具备：
多个开关元件，其用于对包含在配电盘中分支出的多个分支电路的多个充电路径分别进行开闭；
多个电流测量单元，其分别测量经由上述开关元件提供给车辆的电流；
存储单元，其存储有上述分支电路与上述开关元件的对应关系；以及
控制单元，其使上述开关元件开闭以使由上述电流测量单元测量的电流值不超过规定的上限值。
2.根据权利要求1所述的充电控制装置，其特征在于，
还具备多个分支电流测量单元，该多个分支电流测量单元对流过多个上述分支电路的电流分别进行测量，
上述控制单元使上述开关元件开闭以使由上述分支电流测量单元测量的电流值不超过规定的分支电流上限值。
3.根据权利要求1所述的充电控制装置，其特征在于，
还具备多个分支开闭器，该多个分支开闭器的一次侧与上述分支电路连接，二次侧与多个上述开关元件连接。
4.根据权利要求2所述的充电控制装置，其特征在于，
还具备多个分支开闭器，该多个分支开闭器的一次侧与上述分支电路连接，二次侧与多个上述开关元件连接。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的充电控制装置，其特征在于，
还具备输入电力测量单元，该输入电力测量单元测量向上述配电盘的输入电力，
上述存储单元存储有上述输入电力的上限值以及针对多个上述分支电路的优先顺序，
上述控制单元根据上述输入电力测量单元的测量值与上述输入电力的上限值之差求出能够同时充电的车辆台数，并从插入于上述优先顺序高的充电路径的上述开关元件起按顺序闭合开关元件。
6.根据权利要求1~4中的任一项所述的充电控制装置，其特征在于，
还具备输入电力测量单元，该输入电力测量单元测量向上述配电盘的输入电力，
上述存储单元存储有上述输入电力的上限值以及针对多个上述开关元件的优先顺序，
上述控制单元根据上述输入电力测量单元的测量值与上述输入电力的上限值之差求出能够同时充电的车辆台数，并从上述优先顺序高的上述开关元件起按顺序闭合开关元件。
7.根据权利要求6所述的充电控制装置，其特征在于，
还具备优先顺序变更单元，该优先顺序变更单元动态地变更存储于上述存储单元的上述优先顺序。
8.根据权利要求1~4中的任一项所述的充电控制装置，其特征在于，
还具备显示单元，该显示单元显示多个上述充电路径中通过上述控制单元而上述开关元件闭合的上述充电路径。
9.根据权利要求5所述的充电控制装置，其特征在于，
还具备显示单元，该显示单元显示多个上述充电路径中通过上述控制单元而上述开关元件闭合的上述充电路径。
10.根据权利要求6所述的充电控制装置，其特征在于，
还具备显示单元，该显示单元显示多个上述充电路径中通过上述控制单元而上述开关元件闭合的上述充电路径。
11.根据权利要求7所述的充电控制装置，其特征在于，
还具备显示单元，该显示单元显示多个上述充电路径中通过上述控制单元而上述开关元件闭合的上述充电路径。
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