JP2010146568A - 車両用電力計測システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車載システムを備える電気自動車など、移動する電気負荷に送られた電力量を計測して、電気自動車に送られた電力量に基づいて、そのような電気自動車のユーザ、或いは、ユーザ又は電気自動車に関連付けられた口座に請求を行う。
【解決手段】電気自動車用の電力メータ２１０を開示する。メータ２１０は、少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置２０２と、自動車の外部から充電電力を受け取るよう構成された管路とに接続されている。メータ２１０は、充電取引の許可を求める要求を車両充電スタンド２０８に送信して、要求２１２に対する承認又は否認のいずれかを示す応答２１４を、車両充電スタンドから受け取るよう構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、概して、移動する電気負荷の充電、特に電気自動車への送電量を計測して、電気自動車への送電量に基づいて請求金額及び収入金額を確認することに関する。

電気自動車及びハイブリッド電気自動車の普及が進んでいることに伴って、そのような自動車への電気エネルギーの送出量を正確に管理する必要性が高まっている。更に、そのような自動車の使用の増加によって、エネルギー供給者が、収入を確認する必要性も生じている。少なくとも一部の既知の送電システムでは、顧客の敷地で電力量の計測が行われる。例えば、一部の既知のシステムは、電気料金請求会社と顧客の敷地に設けられた電力計測及び制御装置との間で購入情報を伝達するために、カードに貼り付けられた符号化磁気ストリップを使用する。制御装置内のクレジットメータが、顧客の敷地で消費された電力量に伴う金額を差し引く。そのようなシステムの一部は、顧客口座の事前購入金額が使い果たされると、同様の符号化磁気ストリップを含む緊急連絡先カードが使用されることもある。しかし、そのようなシステムでは、基本的に、車載システムを備えた特定の電気負荷への送電量を計測することができないので、電気自動車には不向きである。

少なくとも一部の既知の送電システムでは、電気使用量の移動計測を行うことができる。例えば、そのようなシステムの一部では、電力網で作業が実施されている間に送られた電力を、移動メータシステム（ＭＭＳ）を使用して測定し、移動メータシステムは、ＭＭＳ上の指定端子に接続された変電所変圧器の２次側導線及びニュートラル線を介して、高電圧の入力を受け取る。ＭＭＳは次に、計測機器を使用して入力を変圧して、外部計測キャビネットにより計測可能且つアクセス可能な電流及び電圧を供給する。しかし、そのような移動システムでは、車載システムを備える電気自動車への送電量を測定することができない。

更に、少なくとも一部の既知のシステムでは、電気消費量の遠隔監視を行うことができる。例えば、そのようなシステムの一部は、電気メータに接続された通信装置と現地に設置されたコントローラとの間の無線通信により、遠隔監視を行うことができる。具体的には、通信装置は、無線通信網を介して、計測された電力量に関連付けられたデータを接続された電気メータから受け取り、現地に設置されたコントローラに送信するメッセージを作成する。しかし、そのようなシステムは、現場での電力計測に用いられるものであって、車載システムを備える電気自動車など、一部の移動電気負荷の送電量を測定するものではない。

米国特許第４、５３２、４１８号 米国特許出願公開第２００７／０１２６３９５Ａ１号 米国特許出願公開第２００９／０１４４１５０Ａ１号

従って、車載システムを備える電気自動車など、移動する電気負荷に送られた電力量を計測して、電気自動車に送られた電力量に基づいて、そのような電気自動車のユーザ、或いは、ユーザ又は電気自動車に関連付けられた口座に請求を行うシステム及び方法が求められている。

本発明の一実施形態において、電気自動車用の電力メータを開示する。この電力メータは、少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置と充電電力を外部から自動車に受け取るよう構成された管路とに接続されている。メータは更に、充電取引の許可を求める要求を車両充電スタンドに送信して、その要求に対する承認又は否認のいずれかを示す応答を車両充電スタンドから受け取るように構成されている。

本発明の別の実施形態において、電気自動車用のエネルギー貯蔵装置の充電に使用される充電電力を計測するシステムを開示する。このシステムは、自動車の外部から充電電力を受け取るよう構成された管路と、少なくともそのエネルギー貯蔵装置及び管路に接続された電力メータとを備える。電力メータは、充電取引の許可を求める要求を車両充電スタンドに送信して、その要求に対して承認又は否認の少なくともいずれかを示す応答を車両充電スタンドから受け取るよう構成されている。

本発明のまた別の態様において、車両充電スタンドからのエネルギー貯蔵装置を充電するための充電電力を計測する方法を開示する。この方法は、充電取引の許可を求める要求を車両充電スタンドに送信することと、その要求に対する承認又は否認のいずれかを示す応答を車両充電スタンドから受け取ることとを含む。

電気自動車に使用される電力計測システムを例示するブロック図である。 電気自動車に接続されたエネルギー貯蔵装置への充電電力の計測に使用されるシステムを例示するブロック図である。 車両充電スタンドから電気自動車に接続されたエネルギー貯蔵装置への充電電力の計測に使用される方法を例示するフローチャートである。 電気自動車を充電するために、ユーザが例示的な充電電力計測システム及び電力会社取引システムと通信している状態を示す図である。

本明細書に、最良の態様を含めた実施形態を例示する。これにより、当業者は、本発明に係る装置又はシステムを作製すること、並びに、これらに付随する方法を実施することができる。本発明の特許可能な範囲は、添付の特許請求の範囲に記載されており、特許請求の範囲には、当業者に想起可能なその他様々な実施形態も含まれるものとする。かかるその他の実施形態は、特許請求の範囲に記載の文言と相違ない構成要素を有する限り、或いは、特許請求の範囲に記載の文言と本質的に同等の構成要素を有する限り、本発明の実施形態として認められる。

一部の実施形態において、「電気自動車」という用語は、電気だけを使用する完全電気自動車など、推進に使用される１つ又は複数の電気モータを備える任意の自動車と、自動車を推進するために外部電源によって充電されたバッテリと組み合わせたエンジン、又はエンジン及び発電機を使用するプラグインハイブリッド電気自動車を含む。加えて、「電気自動車」は、当業者には既知であって、本明細書に記載するような機能を実行することができるという条件で、本発明を適用可能な任意の適当な自動車を含む。

本明細書において「メータ」という用語は、広義においてプロセッサ、コンピュータ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、特定用途向け集積回路、ワット、バール、ボルト及びアンペアなどの電力量の測定に使用される装置であって、瞬間的に又は一定時間にわたって分量を記録するための装置、及び当業者には既知であって、本明細書に記載したように使用可能な本発明を適用可能な任意の他のプログラマブル回路を意味する。

本明細書に記載の方法、システム、及びメータの動作として、充電取引の許可を求める要求を車両充電スタンドに送信すること、その要求に対して承認又は否認のいずれかを示す応答を車両充電スタンドから受け取ること、車両充電スタンドからメータを介してエネルギー貯蔵装置に送られた充電電力量を測定すること、請求金額を決定するために車両充電スタンドに測定値を送信すること、ならびに、メータを少なくとも１つの視覚表示装置に動作可能に接続して、測定値を人間が理解できるように少なくとも１つの視覚表示装置に出力することの少なくとも１つが含まれる。

図１は、電気自動車１０４に使用される電力メータシステム１００を例示するブロック図である。例示の実施形態において、電力メータ１００は、少なくともエネルギー貯蔵装置１０２と、車両充電スタンド１０６などの電気自動車１０４の外部の供給源から充電電力を受け取るための管路１０８とに接続されている。例示の実施形態において、車両充電スタンド１０６から、１台又は複数台の電気自動車１０４に充電電力が送られる。本発明の態様によれば、電力メータ１００は、充電取引の許可を求める要求１１０を車両充電スタンド１０６に送信して、要求１１０に対して承認又は否認のいずれかを示す応答１１２を受け取る。実施形態によっては、要求１１０は、電気自動車１０４に埋め込まれた、電力メータ１００からアクセス可能な固有の車両識別番号１１４を含んでよい。

別の実施形態では、要求１１０に対する応答１１２の承認を受け取った後、充電電力が電力メータ１００を通してエネルギー貯蔵装置１０２に送られ、電力メータ１００は、車両充電スタンド１０６から受け取った充電電力量を測定する。電力メータ１００は、請求金額を決定するために車両充電スタンドに測定値を送信する。例示の実施形態では、電力メータ１００は、電気自動車１０４及び／又は車両充電スタンド１０６のいずれかにある少なくとも１つの視覚表示装置に接続されており、電力メータ１００から、ユーザが視認できる態様で充電電力の測定値が視覚表示装置に出力される。

別の実施形態では、電力メータ１００は、エネルギー貯蔵装置１０２をフル充電するために必要な充電電力量を示す値を受け取るために、蓄電量コントローラ１１６及び／又は電気モータコントローラ１１８のいずれかに接続されている。電力メータ１００は次に、要求１１０によって、特定量の充電電力を求める要求を送信する。特定量の充電電力を要求することによって、充電プロセスの開始前に、電気自動車１０４の充電に伴う正確な費用をユーザに知らせることができる。更に、そのような要求により、車両充電スタンド１０６は、充電プロセスの開始前に費用の前払いを要求することができる。代替的に、電力メータ１００は、データ記憶装置（図１に示さず）に電気自動車１０４のエネルギー使用データの履歴４２４を保存してもよい。

図２は、電気自動車２０４に接続されたエネルギー貯蔵装置２０２への充電電力量を計測するためのシステム２００を例示するブロック図である。システム２００は、車両充電スタンド２０８などの電気自動車２０４の外部の供給源から充電電力を受け取る管路２０６を備える。例示の実施形態において、車両充電スタンド２０８は、１台又は複数台の電気自動車２０４に電気的及び／又は通信面で接続されている。電力メータ２１０は、充電取引の許可を求める要求２１２を車両充電スタンド２０８に送信して、要求２１２に対する応答２１４を受け取るために、エネルギー貯蔵装置２０２及び／又は管路２０６のいずれかに接続されている。応答２１２は、ＡＳＤＦ要求２１２に対する承認又は否認のいずれかを示すものである。一部の実施形態では、要求２１２は、電気自動車２０４に埋め込まれた、電力メータ２１０からアクセス可能な固有車両識別番号２１６を含む。例示の実施形態では、システム２００は、電力メータ２１０を、適合可能なその他の装置に通信接続しやすくする通信装置２１８も含む。

例示の実施形態では、要求２１２に対する応答２１４の承認を受け取った後、電力メータ２１０は、車両充電スタンドから受け取って電力メータ２１０を介してエネルギー貯蔵装置２０２に送られた充電電力量を測定する。更に、電力メータ２１０は、請求金額を決定するために車両充電スタンド２０８に測定値を送信する。例示の実施形態では、電力メータ２１０は、車両充電スタンド２０８及び／又は電気自動車２０４のいずれかにある少なくとも１つの視覚表示装置に接続されており、電力メータ２１０は、測定した充電電力を視認可能な態様で少なくとも１つの視覚表示装置に出力する。代替的に、測定値をデータ記憶装置（図２に示さず）に保存してもよい。

別の実施形態では、電力メータ２１０は、エネルギー貯蔵装置２０２をフル充電するために必要な充電電力量を示す値を受け取るために、蓄電量コントローラ２２０及び／又は電気モータコントローラ２２２のいずれかに通信接続されている。更に別の実施形態では、要求２１２には、フル充電するための電力量の要求も含む。この要求により、車両充電スタンド２０８は、充電プロセスに伴う正確な費用を、電気自動車内の電力メータ２１０に通知することができる。その結果、車両充電スタンド２０８は、充電プロセスの開始前に充電電力の要求量について前払いを要求することができる。

図３は、車両充電スタンドから受け取って、図２のような、電気自動車に接続されたエネルギー貯蔵装置を充電するための充電電力の計測に適用される方法３００を例示するフローチャートである。本方法は、充電取引の許可を求める要求を車両充電スタンドに送信するステップ３０２と、その要求に対して承認又は否認のいずれかを示す応答を受け取るステップ３０４とを含む。更に、本方法は、車両充電スタンドから受け取って電力メータを通してエネルギー貯蔵装置に送られた充電電力量を測定するステップ３０６を含む。測定値はその後、ステップ３０８で、請求金額を決定するために車両充電スタンドに送信され、ステップ３１０で視認可能な態様で少なくとも１つの視覚表示装置に出力される。

例示の実施形態において、送信ステップ３０２は、固有車両識別子を車両充電スタンドに送信することも含む。例示の実施形態において、固有車両識別子は、ステップ３０２で送信された要求を車両充電スタンドが許可するために、車両充電スタンドによって使用される。代替的に、固有車両識別子を、電気自動車の製造者が予め決定してもよい。また、固有車両識別子を、充電電力供給者顧客番号、プリペイド記憶値顧客番号、クレジット精算番号、標準自動車登録番号（ＶＩＮ）、及び／又は本明細書に記載したように使用できる、当業者に既知の本発明に適用可能な任意の適宜の識別番号の１つ又は複数を示す。別の実施形態では、固有車両識別子への不法アクセスを防止するために、固有車両識別子を、電気自動車のユーザによって認証された時にのみ、ステップ３０２で送信されるようにしてもよい。更に別の実施形態では、充電取引の許可を求める要求ごとに、新しい固有車両識別子を作成してもよい。

様々な代替実施形態において、送信３０２、受信３０４、送信３０８及び出力３１０の１つ又は複数が、無線通信方法及び／又は有線通信方法で、例えば無線高忠実度伝送、広帯域架空送電線、ＲＦＩＤ及び／又は本明細書に記載したように使用できる、当業者に既知の本発明を適用可能な任意の適宜の通信方法で通信される。また別の実施形態では、少なくとも１つの視覚表示装置への出力３１０の態様としては、車両充電スタンドに設置された表示装置、電気自動車に搭載された表示装置及び車両充電スタンドの作業者が見ることができる表示装置の１つ又は複数の使用を含む。

図４は、ユーザ４０２が充電電力を計測するためのシステム４４０と、電気自動車４０６に充電するために電力会社の取引システム４０４と通信している状態を示す。例示の実施形態において、システム４００は、接続されたエネルギー貯蔵装置４１０から送られる充電電力量を測定するための電力メータ４０８と、電気自動車４０６の外部の供給源から充電電力を受け取る管路４１２とを含む。電力メータ４０８は、充電取引の許可を求める要求を車両充電スタンド４１４に送信して、要求の承認又は否認のいずれかを示す応答を車両充電スタンド４１４から受け取る。更に、例示の実施形態では、システム４００は、例えばエネルギー貯蔵装置４１０の充電及び放電を管理するための少なくとも１つの蓄電量コントローラ４１６に動作可能に接続されている。また、例示の実施形態では、システム４００は、電気自動車４０６内の電気モータ（図示せず）への電力出力の管理、及び例えば再生ブレーキプロセス中に電気モータが発生する電力を管理するための電気モータコントローラ４１８に接続されている。

例示の実施形態において、システム４００は、システム４００の少なくとも一部を、適合可能なその他の装置、例えば電力会社の取引システム４０４に通信接続された通信装置４２０を備える。固有車両識別子４２２が、許可を求める要求で車両充電スタンド４１４に送られる。例示の実施形態において、電力会社の料金請求システム４０４により、固有車両識別子４２２に基づいて充電取引を許可し、充電取引についてユーザ４０２に料金請求し易くなる。更に別の実施形態では、電力メータ４０８は、車両充電スタンド４１４から受け取ってエネルギー貯蔵装置４１０に送られた充電電力量を、電力メータ４０８により測定して、請求金額を決定するためにその測定値を車両充電スタンド４１４に送信する。

代替的に、電力メータ４０８は、電気自動車４０６の電力使用から電力使用量データをデータ履歴記憶装置４２６に保存してもよい。更に別の実施形態では、電力メータ４０８は、エネルギー貯蔵装置４１０をフル充電するために必要な充電電力量を示す値を受け取り、フル充電するための充電電力量の要求を、許可を求める要求に含む。別の実施形態では、電力メータ４０８は、電気自動車４０６及び／又は車両充電スタンド４１４に設置された少なくとも１つの視覚表示装置に接続されており、電力メータ４０８は、測定した充電電力情報を、視認可能な態様で１つの視覚表示装置に出力する。

以上、自動車用途向けの電力メータの実施形態を例示し、詳細に説明した。本発明は、本明細書に記載の特定の実施形態に制限されることはない。例えばメータは、電気とエンジンとの動力の組み合わせにより走行するハイブリッド車にも適用可能であり、本明細書に記載した方法及びシステムへの適用に制限されない。例示の実施形態を、その他多くの蓄電用途と組み合わせて利用することができる。

明らかなように、以上の詳細な説明には、様々な修正及び改変を加えることができ、かかる実施形態も本質的に本発明の範囲に含まれる。本明細書に記載の説明及び添付図面は、本発明の特許請求の範囲を制限するものではなく、あくまでも本発明を説明するために例示されたものである。

１００ 電力メータシステム
１０２ エネルギー貯蔵装置
１０４ 電気自動車
１０６ 車両充電スタンド
１０８ 管路
１１０ 要求
１１２ 応答
１１４ 固有車両識別番号
１１６ 蓄電量コントローラ
１１８ 電気モータコントローラ
２００ システムの一例
２０２ エネルギー貯蔵装置
２０４ 電気自動車
２０６ 管路
２０８ 車両充電スタンド
２１０ 電力メータ
２１２ ＡＳＤＦ要求
２１４ 応答
２１６ 固有車両識別番号
２１８ 通信装置
２２０ 蓄電量コントローラ
２２２ 電気モータコントローラ
３００ 方法の一例
３０２ 許可を求める要求を送信する
３０４ 応答を受け取る
３０６ 受け取った充電電力量を測定する
３０８ 測定値を送信する
３１０ 測定値を視覚表示装置に出力
４００ システムの一例
４０２ ユーザ
４０４ 電力会社の取引システム
４０６ 電気自動車
４０８ 電力メータ
４１０ エネルギー貯蔵装置
４１２ 管路
４１４ 車両充電スタンド
４１６ 蓄電量コントローラ
４１８ 電気モータコントローラ
４２０ 通信装置
４２２ 固有車両識別子
４２４ 電力使用量履歴データ
４２６ データ履歴記憶装置

Claims (10)

1. 少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置（１０２、２０２、４１０）、及び、自動車の外部から充電電力を受け取るように構成された管路に接続された、電気自動車（１０４、４０６）用の電力メータ（２１０）であって、
   充電取引の許可を求める要求を車両充電スタンド（１０６、２０８、４１４）に送信し、該要求（１１０、２１２）に対する承認又は否認のいずれかを示す応答（１１２、２１４）を車両充電スタンドから受け取るよう構成された、電力メータ。
2. 前記車両充電スタンド（１０６、２０８、４１４）と通信接続するよう構成されており、
   許可を求める前記要求は、固有車両識別子（４２２）を含む、請求項１に記載の電力メータ（２１０）。
3. 前記要求（１１０）に対する承認を受け取ると、前記車両充電スタンド（１０６、２０８、４１４）から前記エネルギー貯蔵装置（１０２、２０２、４１０）に該メータを介して送られた充電電力量を測定し、受け取った充電電力量の該測定値を、請求金額を決定するために車両充電スタンドに送信するように構成された、請求項１または２に記載の電力メータ（２１０）。
4. 前記電気自動車（１０４、４０６）及び前記車両充電スタンド（１０６、２０８、４１４）の少なくとも一方に接続された、少なくとも１つの視覚表示装置に接続されており、
   該少なくとも１つの視覚表示装置に、測定された充電電力に関する情報を視認可能な態様で出力するよう構成された、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力メータ（２１０）。
5. 蓄電量コントローラ（４１６）及び電気モータコントローラ（４１８）の少なくとも一方に通信接続されており、
   前記エネルギー貯蔵装置（１０２、２０２、４１０）をフル充電するために必要な充電電力量を示す値を受け取るよう構成された、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力メータ（２１０）。
6. 前記許可を求める要求はそれぞれ、前記エネルギー貯蔵装置（１０２、２０２、４１０）をフル充電するために必要な充電電力量を求める要求（１１０）を含む、請求項５に記載の電力メータ（２１０）。
7. 前記電気自動車（１０４、４０６）のエネルギー使用履歴のデータをデータ記憶装置（１０２、２０２、４１０）に保存するよう構成された、請求項５または６に記載の電力メータ（２１０）。
8. 電気自動車の外部から充電電力を受け取るよう構成された管路（１０８、２０６）と、
   少なくとも前記エネルギー貯蔵装置及び前記管路に接続された電力メータ（２１０）とを備えた、電気自動車（１０４、４０６）用のエネルギー貯蔵装置（１０２、２０２、４１０）への充電電力を計測するシステム（１００）であって、
   充電取引の許可を求める要求を車両充電スタンド（１０６、２０８、４１４）に送信し、該要求に対する承認又は否認のいずれかを示す応答（１１２、２１４）を車両充電スタンドから受け取るよう構成されている、システム。
9. 少なくとも一部を適合可能なその他の装置に通信接続するよう、且つ、前記メータを車両充電スタンド（１０６、２０８、４１４）に通信接続するよう構成された通信装置を備えており、
   前記要求は、固有車両識別子（４２２）を含む、請求項８に記載のシステム（１００）。
10. 前記メータ（２１０）は、前記要求に対する承認を受け取ると、前記車両充電スタンド（１０６、２０８、４１４）から前記エネルギー貯蔵装置（１０２、２０２、４１０）に前記メータを介して送られた充電電力量を測定し、該受け取った充電電力量の測定値を、請求金額を決定するために車両充電スタンドに送信するよう構成された、請求項８または９に記載のシステム（１００）。

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