JP2010220401A - 電動車両用充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】車載充電器に電力を供給する電力供給側の能力に応じて車載充電器側で充電時の最大電流容量を決定できるようにし、電力供給側の能力を最大限に生かして充電時間を短縮することができる電動車両用充電システムを提供する。
【解決手段】電動車両用充電コンセント３と車載充電器８、バッテリー６およびコンセントプラグ７とを備えた、電動車両用充電システムにおいて、充電コンセント３側に許容電流容量などの情報の提供装置４を設けるとともに、車載充電器８側に情報提供装置４による情報読み取り装置１０と読み取った情報に応じて充電時の最大電流容量などの充電条件を変更する制御装置１１とを設けている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動車両に搭載されたバッテリー（二次電池）に車載充電器で充電するための電動車両用充電システムに関する。

現在、電動バイクなどの電動車両は、電圧１００Ｖの商用電源により一般家庭で充電が行われている。一般家庭では、通常、最大で１５Ａまでの電流が使用できるが、他の電気製品との関係で、この種の電動車両への充電には、最大電流容量が８Ａ程度に制限されている。また、こうした電流容量の制限は、車載充電器側に設けられた充電用電流容量制御器によって行われている。

上記の電動車両用充電システムに関する先行技術として、電気自動車の電池充電器でその充電速度を最大とするため、電力供給側の電気特性を電池充電器に知らせるアダプタ(コンセントプラグ）が提案されている。このアダプタは、既知の電気特性の、特定の電力供給にのみ適合するようにした電池充電器へ電気的に接続する接続装置からなる（たとえば、特許文献1参照）。

特開平7−7860号公報(段落0005，0006および図２）

従来の電動車両用充電システムでは、上記したように車載充電器側で充電に使用される最大電流容量が制限されている。したがって、電動車両の普及に伴って、今後、電動車両の充電のための専用の電力供給コンセントや同電力供給コンセントを備えた充電施設（電力供給スタンド）が各所に設置され、使用可能な最大許容電流容量が１５Ａあるいはそれ以上に増大するとしても、電動車両側の車載充電器で使用可能な最大電流容量を判断することができず、また充電時の電流容量が制限されているから、その能力を最大限に生かすことができない。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、車載充電器に電力を供給する電力供給側の能力に応じて充電器側で充電時の最大電流容量を決定できるようにし、電力供給側の能力を最大限に生かして充電時間を短縮することができる電動車両用充電システムを提供することを目的としている。なお、電動車両には、電気自動車、プラグインハイブリッドカー、電動アシスト付き自転車、電動車いす、電動バイク、電動フォークリフト、シニアカー（電気三輪車）、ゴルフカートなどがある。

上記の目的を達成するために本発明に係る電動車両用充電システムは、電動車両用充電コンセントと、車載充電器、バッテリーおよびコンセントプラグとを備えた、電動車両用充電システムにおいて、前記充電コンセント側に許容電流容量などの情報提供装置を設けるとともに、前記車載充電器側に前記情報提供装置による情報読み取り装置と読み取った情報に応じて充電時の最大電流容量などの充電条件を変更する制御装置とを設けたことを特徴とする。

上記の構成を有する本発明に係る電動車両用充電システムによれば、充電コンセント側から充電に際して供給可能な、たとえば許容電流容量を車載充電器側へ情報として提供し、車載充電器側でその提供された許容電流容量値を読み取る。そして、制御装置は車載充電器側で設定されている充電電流容量値を、読み取った前記許容電流容量値と比較し、仮にその許容電流容量値よりも充電電流容量値が低い場合には、前記許容電流容量値を最大の充電電流許容値として車載充電器を制御する。この結果、充電に使用される電流容量が増大して充電時間が短縮される。

請求項２に記載のように、前記情報提供装置は情報として最大許容可能な電流容量値を提供する一方、前記車載充電器は前記情報読み取り装置により読み取った前記電流容量値に基いて前記バッテリーに充電することができる。

このようにすれば、充電コンセント側で許容される最大の電流容量の範囲内でバッテリーに充電することができる。

請求項３に記載のように、前記情報提供装置が、非接触式ＩＣチップ、接触式ＩＣチップ、バーコード、ＱＲコードのいずれかであればよい。

このように、ＩＣチップやバーコード、ＱＲコードで情報を提供するようにすれば、提供可能な情報量が増え、車載充電器側できめ細かい設定が可能になる。また、接触式ＩＣチップを使用すれば、ＩＣチップが外部に露出しないので、耐久性に優れる。一方、接触式ＩＣチップを使用すれば、情報読み取り装置の構造を簡素化できる。さらに、バーコードやＱＲコードを使用すれば、ノイズの影響を受けなくなるので、確実に情報を提供できるうえに、前記充電コンセント側の設備費用が低減される。

請求項４に記載のように、前記充電コンセント側に前記情報提供装置を着脱可能に設けることができる。

このようにすれば、既に設置されている既存の充電コンセントに対して前記情報提供装置を取り付けることができ、本発明の電動車両用充電システムを適用できる。

請求項５に記載のように、前記情報提供装置に電力線搬送通信機器を使用し、高周波発信にて作成した電気信号からなる前記情報を電力線を用いて前記車載充電器へ搬送することができる。

このようにすれば、充電コンセントやコンセントプラグに情報の提供や読み取りのための特別な機器を外部に露出して取り付けなくても、電力線（電源コードを含む）を通じて車載充電器側へ情報（高周波の電気信号）を提供することができ、交流電源の電力供給と合わせて情報の提供が行える。特に充電コンセントにコンセントプラグが差し込まれた状態で、情報提供装置と情報読み取り装置とが接続された状態になるので、両装置の接続の確認が不要で取り扱いが容易で操作しやすい。

請求項６に記載のように、情報提供装置は、最大許容可能な電流容量に対し、それぞれ決められたパターンの信号のみを発信することができる。
このようにすると、情報提供装置の構成やプログラムを簡素化できる。

請求項７に記載のように、情報読み取り装置を、車載側に設けられた携帯電話の情報インターフェースと、情報インターフェースに接続された携帯電話からなる構成とできる。

このようにすると、携帯電話の情報読み取り機能を使うことができるので、システムを安価に構成することができる。

上記のように本発明に係る電動車両用充電システムには、つぎのような優れた効果がある。

・電力供給（充電コンセント）側から車載充電器側へ供給できる最大電流容量などの情報を提供し、車載充電器側では読み取った情報に応じて制御装置が電流容量などを最大限充電に使用できるように変更するから、充電に使用可能な電流容量などが増大して充電時間が短縮される。

本発明の実施例に係る電動車両用充電システムを概略的に示す説明図である。 図１の電動車両用充電システムの構成図である。 （ａ）は家庭用商用電源のブレーカを備えた電源供給回路図の一例であり、（ｂ）は本願発明の他の実施例に係る給電スタンド２の電気回路図である。

以下、本発明に係る電動車両用充電システムについて実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１および図２に示すように、本実施例の電動車両用充電システム１は地上に垂直に立てて設置される充電スタンド２を備え、この充電スタンド２の正面において上部に、電動車両専用の充電コンセント３が設けられている。この充電コンセント３には、そのすぐ上に情報提供装置４が設けられている。本実施例では、情報として充電コンセント３から供給される交流電源(商用電源）の、許容可能な最大の電流容量が提供される。

一方、電動車両５にはバッテリー(二次電池）６が搭載されており、バッテリー６には、充電コンセント３に用いられるコンセントプラグ７が途中に充電器８を介在させた電源コード９により接続されている。本実施例では、バッテリー６にニッケル水素電池を使用している。また、コンセントプラグ７上に情報読み取り機（情報読み取り装置）１０が装着され、この情報読み取り機１０は制御装置１１を介して車載充電器８に接続されている。車載充電器８は、交流電源を整流素子により整流して直流電源に変換する整流回路と、その直流電源を半導体素子を通してバッテリー６に供給する充電回路とから構成されている。制御装置１１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータにより構成されている。なお、バッテリー６にはニッケル水素電池のほか、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池などが使用される。

そして、コンセントプラグ７が充電コンセント３に差し込まれた状態で、コンセントプラグ７側の情報読み取り機１０が充電コンセント３側の情報提供装置４に対向して接近あるいは接触する。本実施例では、情報提供装置４として、情報の記録をするためにＩＣチップ（集積回路）を組み込んだＩＣカードを用いている。ＩＣタグも基本構成はＩＣカードと共通している。ＩＣカードには、接触式と、非接触式と、接触式と非接触式の両方の通信を持ち合わせたデュアルインターフェースカードがある。非接触式ＩＣカードを用いる場合、そこに組み込まれたＩＣチップ４に、充電コンセント３から供給可能な最大の電流容量が情報として入力されており、コンセントプラグ７が充電コンセント３に差し込まれると、情報読み取り機１０としてのリーダーがＩＣチップに記録されている許容電流容量を読み取る。こうして読み取られた許容電力容量の値が制御装置１１に送られると、制御装置１１は車載充電器８の充電回路に設定されている充電電流容量を読み取り機１０で読み取られた許容電流容量と比較し、異なっていれば充電電流容量を読み取られた許容電流容量に変更されるように車載充電器８の充電回路を制御する。

具体的な制御の例として、定電流充電の充電電流量を引き上げる方法や、定電圧充電の充電電圧を引き上げる方法が考えられる。続いて、充電作業を開始する旨の指令信号が出され、充電コンセント３から給電可能な許容電流容量にてバッテリー６への充電が開始されることになる。したがって、従来の電流容量の上限が一定でバッテリー６への充電が行われる電動車両用充電システムと違って、充電コンセント３側の許容電流容量に基づいて充電が行われる本例の電動車両用充電システム１では、充電時間が短縮されることになる。

一方、非接触式ＩＣカードに代えて接触式ＩＣカード４が用いられている場合は、コンセントプラグ７が充電コンセント３に差し込まれると、情報読み取り機１０としてのリーダーにＩＣカード４の一部が挿入され，ＩＣチップに接触した状態でそこに記憶されている情報が読み取られるが、その他の作動態様については非接触式の場合と共通しているので、説明を省略する。なお、いずれのＩＣカードを用いる場合も、組み込まれているＩＣチップに最大の充電電流容量の値を記憶させておけばよいので、充電電流容量が変更されたときには、簡単に書き換えることができる。

また、別の実施例では、情報提供装置４としてバーコードを用いることができ、この場合には、コンセントプラグ７が充電コンセント３に差し込まれると、情報読み取り機１０から照明光がバーコード４に照射され、そこに表示されている許容電流容量を読み取り機１０が読み取る。こうして読み取られた許容電力容量の値が制御装置１１に送られると、制御装置１１は車載充電器８の充電回路に設定されている充電電流容量を読み取り機１０で読み取られた許容電流容量と比較し、異なっていれば充電電流容量を読み取られた許容電流容量に変更されるように車載充電器８の充電回路を制御するなど、その他の作動については共通している。なお、充電コンセント３から給電される交流電源は、電圧が１００Ｖのほか、２００Ｖの場合があり、また電流についても１５Ａのほか、２０Ａの場合もある。

ところで、上記実施例１の電動車両用充電システム１について、電動車両５に搭載されたバッテリー６に家庭用交流電源で充電する場合の使用態様を図１〜図３（ａ）に基づいて説明する。図３（ａ）は家庭用交流電源の一例を示すものである。

図３（ａ）に示すように、電圧１００Ｖの交流電源３０にブレーカ３１・３２が並列に接続され、ブレーカ３１には複数の給電コンセント３’が並列に分岐されて接続されている。一方、ブレーカ３２には一つの給電コンセント３”だけが接続されている。使用者は電動車両５のバッテリー６に充電する場合、いずれかの空きの給電コンセント３’か３”を使用することになる。たとえば給電コンセント３'を使用する場合に他の給電コンセント３'が使用されていると、ブレーカ３１・３２はそれぞれ電流容量が１５Ａを超えると落ちて遮断されるので、１５Ａ以下、たとえば７Ａあるいは８Ａの電流までしか使用できない。一方、給電コンセント３”は一つだけであるから，電流容量は１５Ａまで使用できる。しかし、給電コンセント３”を使用してバッテリー６に充電する場合であっても、電流容量が何Ａまで許容されるかの情報を提供する装置４を給電コンセント３”は備えていないので、コンセントプラグ７側の情報読み取り機１０では情報を読み取ることができない。

本実施例１に係る電動車両用充電システム１では、情報読み取り機１０により情報を読み取れないときには安全のために、制御装置１１が充電用の電流容量を８Ａに自動的に制限する制御を行うようにしている。そこで、給電コンセント３”を使用して充電する場合においても、最大電流容量８Ａで充電されることになるから、充電に必要な時間が延長される。したがって、給電コンセント３'を使用して充電を行う場合と充電時間は同じになる。

図３（ｂ）は情報提供装置４および情報読み取り機１０の情報提供方式が異なる実施例を示すもので、本実施例では高周波を用いた電力線搬送通信手段によって給電コンセント３側の許容電力容量などの情報を充電器８に提供するようにしている。すなわち、図３に示すように、交流電源３０にブレーカ１２を介して充電コンセント３が接続され、電力線により電力が供給されるが、ブレーカ１２と給電コンセント３との間の電力線にフィルター回路１３が設けられ、フィルター回路１３と充電コンセント３との間の電力線（電源コード）に沿って高周波信号発信装置１４と情報発信器１５が併設されている。情報発信器１５は情報提供装置４として作用する一方、高周波発信装置１４は情報発信器１５にて付与された情報を高周波信号に変換し、電磁的結合により電力線に当該情報を伝送する。なお、フィルター回路１３はかかる高周波信号が系統に流れるのを阻止する役割を果たしている。本実施例において情報提供装置４を構成するもので、本実施例の場合にも、充電コンセント３から供給可能な許容電流容量を情報として発信する。この情報の発信による情報の遺漏とノイズを遮断するために、ブレーカ１２側にフィルター回路１３が設けられている。高周波信号発信装置１４により高周波の電気信号として発信された情報は、電力線を通信回線として給電コンセント３を経由し、コンセントプラグ７を通して電源コード９から充電器８へ送信される。車載充電器８側には情報発信器１５から発信された高周波信号からなる情報信号を取り出すフィルター（図示せず）を備えた情報読み取り装置１０が設けられており、充電コンセント３側で供給可能な許容電流容量を情報として読み取ることができる。こうして読み取られた許容電流容量に基づいて制御装置１１がバッテリー６に充電する際の電流容量を決定し、最短時間で充電作業を行うのは上記実施例１と共通する。

なお、許容電流容量の読み取りは充電開始前の１回に限らず、充電中も一定時間おきに情報を確認し、許容電流容量が変更されていれば、そのつど充電で使用する最大電流量を変更するようにしても良い。

特に電力線搬送通信では信号の内容を容易に変更できるため、例えば１つのブレーカの下に２つの充電コンセントがあり、電動車両の充電が１つのコンセントのみで行われているときは許容電流容量を１５Aとし、２つめのコンセントでも充電が開始されたタイミングで許容電流容量を８Aにするといったようなきめ細かい制御が可能となる。また、上記の信号は、HD-PLC規格、UPA規格の少なくともどちらかに準拠できる。

他の実施例

上記の実施例１では、バーコードを用いて光学的に情報を提供するようにし、上記実施例２では、高周波を用いて電気的に情報を提供しているが、機械的に情報を提供し、かつ読み取るようにすることができる。たとえば、充電コンセント３側から供給される交流電源の許容電流容量が８Ａと１５Ａの２種類の場合には、図示は省略するが、情報提供装置４を凹状部または凸状部の嵌合部を設け、充電コンセント３に差し込むコンセントプラグ７側の情報読み取り装置１０をその嵌合部に対応し、突出量が２段階に変化する突起部を備えた装置にて構成する。そして、コンセントプラグ７が充電コンセント３に差し込まれた状態で情報読み取り装置１０側の突起部が情報提供装置４側の嵌合部に当接され、凹状部では突起部が突出した状態に保たれるのに対し、凸状部では突起部が凸状部に当たることでバネに抗して押し込まれ、突出量が小さくなる。この構成により突起部の突出量が変化することで、車載充電器８側で充電される際の電流容量が決定されるようにすることができる。つまり、突起部が突出した状態では８Ａ、押し込まれて引っ込んだ状態では１５Ａとする。さらに、凸状部を２段にして突起部が２段階に引っ込むようにすれば、許容電流容量をたとえば８Ａ、１５Ａ、２０Ａの３段階にすることができる。

以上に、本発明の電動車両用充電システムに関する複数の実施例について説明したが、下記のように実施することができる。

・上記実施例１の電動車両用充電システム１では、情報提供装置４を給電コンセント３にすぐ上に一体に設けていたが、情報提供装置４を給電コンセント３に対し着脱可能に取り付けるようにすれば、たとえば、図３（ａ）に示す給電コンセント３”のすぐ上に情報提供装置４を取り付けることができる。そして、その情報提供装置４により給電コンセント３”による許容交流容量が１５Ａであることを、充電器８側の情報読み取り機１０に提供して読み取らせることができれば、家庭用交流電源を使用する場合にも１５Ａの電流容量での充電が可能になり、充電時間を短縮できる。

・また、上記実施例１の電動車両用充電システム１では、情報読み取り機１０をコンセントプラグ７に一体に取り付けているが、情報読み取り機１０および情報提供装置４をそれぞれコンセントプラグ７および給電コンセント３から着脱可能に取り外せるようにすれば、充電用電流容量が常に８Ａに制限される従来の充電システムについても、情報提供装置４と情報読み取り機１０とを取り付けることにより本発明を適用できるようになる。

・さらに、上記実施例１の電動車両用充電システム１では、情報提供装置４を給電コンセント３にすぐ上に一体に設けていたが、情報提供装置４の場所はこの位置に限らなくてもよく、例えば、情報提供装置４をコンセントから離れた所に設けておき、それをハンディタイプの情報読み取り機１０で読み取っても良い。

本発明は、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車などのあらゆる電動車両に搭載された二次電池に、充電専用のスタンドはもとより家庭用電源を用いて充電する場合に利用できる。

１ 電動車両用充電システム
２ 充電スタンド
３ 充電コンセント
３’・３”給電コンセント
４ 情報提供装置
５ 電動車両
６ バッテリー(二次電池）
７ コンセントプラグ
８ 車載充電器
９ 電源コード
１０ 情報読み取り機（情報読み取り装置）
１１ 制御装置
１２ ブレーカ
１３ フィルター回路
１４ 高周波信号発信装置
１５ 情報発信器
３０ 交流電源

Claims (7)

1. 電動車両用充電コンセントと、車載充電器、バッテリーおよびコンセントプラグとを備えた、電動車両用充電システムにおいて、
   前記充電コンセント側に許容電流容量などの情報提供装置を設けるとともに、
   前記車載充電器側に前記情報提供装置による情報読み取り装置と読み取った情報に応じて充電時の最大電流容量などの充電条件を変更する制御装置とを設けたことを特徴とする電動車両用充電システム。
2. 前記情報提供装置は情報として最大許容可能な電流容量を提供する一方、前記車載充電器は前記情報読み取り装置により読み取られた前記電流容量に基いて前記バッテリーに充電することを特徴とする請求項１に記載の電動車両用充電システム。
3. 前記情報提供装置が、非接触式ＩＣチップ、接触式ＩＣチップ、バーコード、ＱＲコードのいずれかであることを特徴とする請求項１または２記載の電動車両用充電システム。
4. 前記情報提供装置に電力線搬送通信機器を使用し、高周波発信にて作成した電気信号からなる前記情報を電力線を用いて前記車載充電器へ搬送することを特徴とする請求項１または２記載の電動車両用充電システム。
5. 前記充電コンセント側に前記情報提供装置を着脱可能に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の電動車両用充電システム。
6. 前記情報提供装置は、最大許容可能な電流容量に対し、それぞれ決められたパタンの信号のみを発信することを特徴とする請求項４記載の電動車両用充電システム。
7. 前記情報読み取り装置が、車載側に設けられた携帯電話の情報インターフェースと、情報インターフェースに接続された携帯電話からなる請求項１〜３のいずれか１項記載の電動車両用充電システム。

Images