JP2011117157A

JP2011117157A - 電気自動車の充電制御方法

Info

Publication number: JP2011117157A
Application number: JP2009274135A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Shimamura; 隆宏島村; Takashi Noto; 隆能登; Satoru Saito; 覚斎藤; Masato Imaizumi; 正人今泉
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-16

Abstract

【課題】立体駐車場全般において、新たな電気設備を設置することなく、既存の電気設備を利用して効率よく電気自動車の充電を行うことができる電気自動車の充電制御方法を提供する。
【解決手段】電気自動車を充電するに際して、立体駐車場１の車格納機構が停止中は、立体駐車場１の電源容量を最大限使用可能にして電気自動車に充電を行い（パターン（Ｂ））、立体駐車場１に入出庫する別車のために車格納機構が動作中のときは、車格納機構の動作に支障をきたさない少量の電力での充電（パターン（Ｃ））に切り替えるようにする。
【選択図】図５

Description

この発明は、広くは電気自動車の充電に関し、特に電気自動車用の充電装置を備えた立体駐車場における電気自動車の充電制御方法に関する。

現在、地球温暖化に対する世界的な取り組みが進められている。原因の一つとされる炭酸ガス排出量の削減のため、ＣＯ_２排出量の１／４を占める運輸関連では、これまでのガソリン車、ディーゼル車に変わって、ＣＯ_２排出量が少ないエコカーの開発を進めている。

中でも、走行中にＣＯ_２を排出しない電気自動車が注目を浴びている。電気自動車はこれまでの自動車のガソリンエンジンに変わって、蓄電池と電気モータを搭載し、これを駆動源として走行するものである。

ここで言う電気自動車とは、蓄電池と電動モータを搭載し、蓄電池に蓄えた電力により電動モータを駆動させ走行するタイプの自動車を指しており、電動モータのみを搭載したいわゆる電気自動車、ガソリンやディーゼルエンジンと電動モータを併用するいわゆるプラグインハイブリッド自動車などを含んでいる。

しかし、上記の電気自動車が社会的に普及するためには現在、多くの課題があると言われている。そのうち、価格と並ぶ大きな課題が充電インフラの整備である。

これは電池の仕様制約により、電気自動車の一充電後の走行距離が限られているため、充電がたびたび必要となることを意味している。

このため、電力会社や電気自動車メーカーでは充電装置の設置計画を進めている。設置場所として第一に挙げられるのが駐車場である。駐車場の形態は自走式、機械式、地上、地下、平置き、立体など多岐にわたっている。中でも空間有効利用の観点から、都心部で設置数が増加する立体駐車場への電気自動車充電装置の設置については、例えば特許文献１や特許文献２等に記載されている。

ただし、立体駐車場への電気自動車用充電装置の設置に当たっては、新規に立体駐車場を設置する場合には充電装置分の電源容量を見込んだ設備を作ればよいが、既存の立体駐車場に充電装置を付加する場合には電源容量の制約を受けることになる。
すなわち、新規に追加した電気自動車用充電装置に要する電力を賄うために、契約電力を大きくすることは経費の増加につながる。また、契約電力を増加せずに充電装置を追加設置し、万一契約電力を超えて電気を使用した場合には契約違反となり多額の費用が請求される。いずれにしろ、電気自動車用充電装置の追加設置に起因する電力使用量増大により駐車場の電気料金が増加し、駐車場経営に影響するものとなる。
当然、電気自動車用充電装置を後から駐車場に追加設置する場合についての課題は、最初から設置する場合にも適用でき、電気自動車用充電装置を設置しない場合と同じ契約電力で済めばこれにこしたことはないことは言うまでもない。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、立体駐車場全般において、新たな電気設備を設置あるいは契約電力を増大することなく、既存の電気設備を利用して効率よく電気自動車の充電を行うことができる電気自動車の充電制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］立体駐車場にて電気自動車を充電するに際して、立体駐車場の車格納機構が停止中は、立体駐車場の電源容量を最大限使用可能にして電気自動車に充電を行い、立体駐車場に入出庫する別車のために車格納機構が動作中のときは、車格納機構の動作に支障をきたさない少量の電力での充電に切り替えることを特徴とする電気自動車の充電制御方法。

［２］立体駐車場にて電気自動車を充電するに際して、立体駐車場の車格納機構が停止中は、立体駐車場の電源容量を最大限使用可能にして電気自動車に充電を行い、立体駐車場に入出庫する別車のために車格納機構が動作中のときは、充電を一時停止し、車格納機構が停止後に再び充電を開始することを特徴とする電気自動車の充電制御方法。

［３］立体駐車場にて電気自動車を充電するに際して、電気自動車を充電中に、立体駐車場に入出庫する別車のために車格納機構が動作する場合、その動作開始信号を受けて、まず電気自動車の充電用の電力量を、ゼロも含むある一定量に制御し、その制御が完了した後、車格納機構に通電を開始し、一方、車格納機構が駆動から停止に切り替わる場合、その動作停止信号を受けた後、電気自動車の充電用の電力量を、ゼロを含むある一定量から増加させることを特徴とする電気自動車の充電制御方法。

［４］電気自動車を充電するための充電ユニットを複数ユニット設置していることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の電気自動車の充電制御方法。

［５］電気自動車を充電するための充電ユニットが充電速度を変更できるようになっていることを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載の電気自動車の充電制御方法。

本発明によれば、立体駐車場に電気自動車充電装置を付加する場合、既存駐車場への追加設置、新規駐車場建設の場合にかかわらず、従来設備の電源容量あるいは契約電力を増やすことなく、効率的に電気自動車を充電することが可能となる。したがって、各地に設置される立体駐車場への本発明の普及により、駐車場経営に影響を及ぼすことなく電気自動車の走行可能距離が伸びることになり、電気自動車の利用範囲が拡大される効果を有する。

本発明の実施形態１における立体駐車場の斜視図である。本発明の実施形態１におけるパレットの平面図である。本発明の実施形態１における図２の断面図である。本発明の実施形態１におけるパレットとパレット受けの関係を示す斜視図である。本発明の実施形態１における電力制御パターンの一例を示す図である。本発明の実施形態２における機器構成を示す図である。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

［実施形態１］
図１〜４は本発明の実施形態１が適用された立体駐車場の概念図である。ここでは、エレベータ方式のパレット式立体駐車場（例えば、特許文献１参照）へ適用した場合を示している。

図１〜図４において、１はエレベータ方式のパレット式立体駐車場を示し、当該立体駐車場１に電気自動車用充電設備２を設けると共に、当該立体駐車場１の棟内パレット受け３に支持されるパレット４には、電気自動車用充電設備２に接続されてパレット受け３に取り付けられた給電側コネクタ５が自動的に接続されるパレット用コネクタ６と、当該パレット用コネクタ６に給電ケーブル７を介して接続される車側コネクタ８とを設けている。なお、図中９はガイドレール、１０はワイヤロープ、１１は操作盤、１２は搬送機構を示す。

ここで説明の都合上、パレット１台に対応する電気自動車用充電設備２〜ワイヤロープ１０までの装置を充電ユニット３０と呼ぶことにする。

ドライバーは立体駐車場１の塔内に入庫する際、呼び出されたパレット４についている車側コネクタ８を自分の電気自動車に接続し、塔外へ退出する。その後、電気自動車の載ったパレット４の格納作業をスタートさせると、パレット４は塔内のパレット受け３へ自動的に格納される。このときパレット受け３がパレット用コネクタ６に自動的に接続され、電気自動車の充電が開始される。なお、パレット４はそのすべてを電気自動車用とすることも、またそのいくつかを選択して電気自動車用とすることも可能である。

ドライバーは電気自動車を入庫する際、操作盤１１にて車両情報を入力し、この情報により各電気自動車の蓄電池特性に合わせた充電制御をすることが可能となる。

次に、この実施形態１における入庫時の電源容量制御（充電制御）について図５を用いて説明する。ここで、図５は図１〜４に示した立体駐車場１における電気自動車充電ユニット３０（電気自動車用充電設備２）の電力制御パターンである。

通常、電気自動車の充電設備を備えない従来の立体駐車場では、電源容量の８０〜９０％はリフト及び駐車トレイの移動に用いられ、入出庫口の扉の開閉、操作盤制御、照明などに残りの１０〜２０％が用いられることが一般的である。

そこで、この実施形態１における立体駐車場１では、電気自動車を充電するに際して、立体駐車場１の車格納機構（パレット４、搬送機構１２等）が停止中は、立体駐車場１の電源容量を最大限使用可能にして電気自動車に充電を行い、立体駐車場１に入出庫する別車のために車格納機構（パレット４、搬送機構１２等）が動作中のときは、車格納機構（パレット４、搬送機構１２等）の動作に支障をきたさない少量の電力での充電に切り替えるようにしている。

すなわち、図５に示すように、電気自動車の入庫前には、電気自動車充電ユニット３０（電気自動車用充電設備２）の電力量はパターン（Ａ）となるが、電気自動車の入庫後はパターン（Ｂ）となり、電源容量を最大限使って電気自動車の充電を行う。

次に、別の車が入庫あるいは出庫する場合には、電気自動車充電ユニット３０（電気自動車用充電設備２）の電力量を一時的に小さくしてパターン（Ｃ）とする。これにより、立体駐車場１の車格納機構は通常通りの動作を行うことができる。

そして、別の車の入出庫が終了すると、電気自動車充電ユニット３０（電気自動車用充電設備２）の電力量は再びパターン（Ｂ）となる。

このような電気自動車用充電設備２の電力制御（充電制御）により、既存立体駐車場の電源容量を大きくすることなく、電気自動車の充電と、自動車の入出庫を共に行うことができる。

なお、場合によっては、立体駐車場１に入出庫する別車のために車格納機構が動作中のときは、充電を一時停止するようにしてもよい。すなわち、パターン（Ｃ）＝０とする。

言い換えれば、この実施形態１においては、立体駐車場１にて電気自動車を充電するに際して、電気自動車を充電中に、立体駐車場１に入出庫する別車のために車格納機構が動作する場合、その動作開始信号を受けて、まず電気自動車の充電用の電力量をゼロも含むある一定量（パターン（Ｃ））に制御し、その制御が完了した後、車格納機構に通電を開始し、一方、車格納機構が駆動から停止に切り替わる場合、その動作停止信号を受けた後、電気自動車の充電用の電力量を、ゼロを含むある一定量（パターン（Ｃ））から最大利用可能電力量（パターン（Ｂ））に増加させる。

なお、電気自動車を充電する電源として、１００Ｖ／２００Ｖの交流電源を用いる場合、入出庫する別車にために車格納機構が動作する際に、その動作によって、電気自動車を充電する１００Ｖ／２００Ｖの交流電圧および電流値が設定値から変動しないようにする制御装置を設けるようにしてもよい。

また、電気自動車を充電する電源として、４００〜５００Ｖの直流電源を用いる場合、入出庫する別車にために車格納機構が動作する際に、その動作によって、電気自動車を充電する４００〜５００Ｖの直流電源からの出力が設定値から変動しないようにする制御装置を設けるようにしてもよい。

このようにして、この実施形態１によれば、立体駐車場に電気自動車充電装置を付加する場合、従来設備の電源容量を増やすことなく、効率的に電気自動車を充電することが可能となる。

［実施形態２］
上記の実施形態１では、充電ユニット３０（電気自動車用設備２〜ワイヤロープ１０）を１ユニット設置しているが、この実施形態２は、充電ユニット３０を複数ユニット設置した場合の充電制御方法である。

すなわち、複数の充電ユニット３０を有する立体駐車場において、各充電ユニット３０の電力量（使用電力量）を制御することにより、複数の充電ユニット３０の合計電力量（合計使用電力量）が、立体駐車場全体の電源容量（契約電力量）を超えないように制御するものである。

この実施形態２における機器構成を図６に示す。なお、ここでは、簡単化のために、充電ユニット３０は第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂの２ユニットとしている。そして、第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂは、充電速度が可変になっており、高速充電モード（Ｈモードとする）と低速充電モード（Ｌモードとする）を有しているものとする。

立体駐車場全体の契約電力量から、立体駐車場の車格納機構（パレット４、搬送機構１２等）の動力に必要な電力量を差し引いた残りが、第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂとで使用できる電力量であり、これは常に変動する。したがって、車格納機構（パレット４、搬送機構１２等）を制御する車格納機構制御装置２１からこの数値（充電ユニット使用可能電力量通知信号Ｐ）が出力され、充電ユニット制御装置３１に入力される。充電ユニット制御装置３１は、第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂに対して、使用する合計電力量が使用可能電力量Ｐを超えることなく、最大効率で充電できるよう、第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂのそれぞれの充電モードを切り替えて充電制御を行う。

次に、この実施形態２における充電制御の内容を説明する。

車格納機構制御装置２１においては、立体駐車場全体の契約電力量から、車格納機構２０が使用する電力量を差し引く計算を行い、その差分が第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂとで使用できる電力量Ｐであるとして、充電ユニット制御装置３１に伝送する。なお、差分の計算は、車格納機構２０の実際の使用電力量の引き算をする方法と、車格納機構制御装置２１に対する動作指示内容に基づいてあらかじめ決められた方法で推定する方法の両方が考えられる。あらかじめ決められた方法とは、例えば車格納機構２０の動作モードごとに電力使用量のテーブルを保有してテーブルを参照する等がある。

そして、充電ユニット使用可能電力量Ｐが伝送された充電ユニット制御装置３１は、以下のようにして充電制御を行う。

まず、第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂともに電気自動車が接続されている場合は、充電ユニット制御装置３１は使用可能電力量Ｐの大きさレベル（ここでは、１〜５の５段階）により、表１に示すように第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂのそれぞれの充電モードを切り替える。

すなわち、使用可能電力量Ｐが十分大きい場合（レベル１の場合）、第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂの両方がＨモードとなる。次に、使用可能電力量Ｐがレベル２になった場合は、第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂのどちらか一方をＨモード、他方をＬモードとする。どちらの充電ユニットをＬモードにするかは、充電の進捗状況により、充電進捗率の大きなものをＬモードに切り替える。さらに使用可能電力量Ｐが小さくなってレベル３になると、第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂの両者ともＬモードとする。そして、使用可能電力量Ｐがレベル４になると、第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂのどちらか一方をＯｆｆすなわち充電停止とする。この場合も充電進捗率の大きな充電ユニットをＯｆｆとする。最後に、使用可能電力量Ｐがレベル５になると、充電ユニットが利用できる電力がないため、第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂの両者ともＯｆｆとする。

ちなみに、使用可能電力量Ｐのレベルと実際の電力量の数値は、充電ユニットの特性に合わせて決定する。

次に、第１充電ユニット３０Ａのみ電気自動車が接続されている場合は、充電ユニット制御装置３１は使用可能電力量Ｐの大きさレベル（ここでは、１〜３の３段階）により、表２に示すように第１充電ユニット３０Ａの充電モードを切り替える。

なお、ここでの使用可能電力量Ｐのレベル１〜３は、前述の使用可能電力量Ｐのレベル１〜５とは異なる数値であり、充電ユニットが１ユニットの場合の適切なレベルにより決定する。

なお、第２充電ユニット３０Ｂのみ電気自動車が接続されている場合は、上記の第１充電ユニット３０Ａに替えて第２充電ユニット３０Ｂの充電モードを同様に切り替えればよい。

ちなみに、この充電制御は、前述の実施形態１のように充電ユニット３０が１ユニットしかない場合にも適用することができる。

そして、充電ユニット３０Ａ、３０Ｂが高速充電モードと低速充電モードを持たない場合には、さらに簡単になるが、考え方は同じである。表３にこの場合の充電制御方法を示す。

表３に示すように、この場合は、使用可能電力量Ｐのレベル（ここでは、１〜３の３段階）により、第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０ＢのＯｎ、Ｏｆｆを制御するが、レベル２の場合には第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂのいずれか一方をＯｆｆとする。

以上の説明は、充電ユニット３０Ａ、３０ＢがＨモードとＬモード、２段階の充電モードを持つ場合と、Ｏｎ、Ｏｆｆの切り替えの場合について行ったが、充電ユニット３０Ａ、３０Ｂがさらに複数のレベル（多段階）の充電モードを保有する場合についても、同様に、使用可能電力量Ｐのレベルに応じてそれぞれの充電ユニット３０Ａ、３０Ｂの充電モードを選択する表を作成することにより実施可能である。

さらに、充電ユニット３０Ａ、３０Ｂが連続的に使用電力を設定できる場合には、充電ユニット制御装置３１に組み込む処理を以下の動作とすることにより同様のシステムを構築することが可能である。

充電進捗率の低い電気自動車に接続された充電ユニット（例えば、第１充電ユニット３０Ａ）は最大電力で充電を行う。残った電力を他方の充電ユニット（例えば、第２充電ユニット３０Ｂ）に与える。充電進捗率の低い充電ユニット（例えば、第１充電ユニット３０Ａ）の最大電力よりも使用可能電力量Ｐが小さい場合は使用可能電力量Ｐを全量与え、他方の充電ユニット（例えば、第２充電ユニット３０Ｂ）はＯｆｆとする。これにより、第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂはやがて同じ充電進捗率に達する。以後は、第１充電ユニット３０Ａと第２充電ユニット３０Ｂのそれぞれに使用可能電力量Ｐの半分の電力を与え、充電を進める。

以上の充電制御は、充電ユニット３０が２ユニットの場合で説明したが、充電ユニット３０が３ユニット以上設置された場合も、同様に使用可能電力量Ｐのレベルおよび電気自動車の充電状況に応じて各充電ユニット３０の充電モードを決定することができる。

このようにして、この実施形態２においては、複数の充電ユニット３０を備えた立体駐車場において、電気自動車充電ユニット３０が使用可能な電力量Ｐを充電ユニット制御装置３１に入力し、それぞれの充電ユニット３０（３０Ａ、３０Ｂ）の充電モードを制御することにより、立体駐車場の契約電力量を超えることなく、最大効率で電気自動車の充電を行うことができる。

そして、上述した本発明の実施形態１、２は、パレット式立体駐車場に適用する場合を示したが、これに限ったものではなく電気自動車充電装置を備えた立体駐車場全てに適用可能である。したがって、各地に設置される立体駐車場へ適用することにより、電気自動車の走行可能距離が伸びることになり、電気自動車の利用範囲が拡大される効果を有する。

１：立体駐車場
２：電気自動車用充電設備
３：パレット受け
４：パレット
５：給電側コネクタ
６：パレット側コネクタ
７：給電ケーブル
８：車側コネクタ
９：ガイドレール
１０：ワイヤロープ
１１：操作盤
１２：搬送機構
２０：車格納機構
２１：車格納機構制御装置
３０：充電ユニット
３０Ａ：第１充電ユニット
３０Ｂ：第２充電ユニット
３１：充電ユニット制御装置

特開平１０−０３０３５４号公報特開２００１−３５９２０３号公報特開平０４−２５０２７７号公報

Claims

立体駐車場にて電気自動車を充電するに際して、立体駐車場の車格納機構が停止中は、立体駐車場の電源容量を最大限使用可能にして電気自動車に充電を行い、立体駐車場に入出庫する別車のために車格納機構が動作中のときは、車格納機構の動作に支障をきたさない少量の電力での充電に切り替えることを特徴とする電気自動車の充電制御方法。
立体駐車場にて電気自動車を充電するに際して、立体駐車場の車格納機構が停止中は、立体駐車場の電源容量を最大限使用可能にして電気自動車に充電を行い、立体駐車場に入出庫する別車のために車格納機構が動作中のときは、充電を一時停止し、車格納機構が停止後に再び充電を開始することを特徴とする電気自動車の充電制御方法。
立体駐車場にて電気自動車を充電するに際して、電気自動車を充電中に、立体駐車場に入出庫する別車のために車格納機構が動作する場合、その動作開始信号を受けて、まず電気自動車の充電用の電力量を、ゼロも含むある一定量に制御し、その制御が完了した後、車格納機構に通電を開始し、一方、車格納機構が駆動から停止に切り替わる場合、その動作停止信号を受けた後、電気自動車の充電用の電力量を、ゼロを含むある一定量から増加させることを特徴とする電気自動車の充電制御方法。
電気自動車を充電するための充電ユニットを複数ユニット設置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気自動車の充電制御方法。
電気自動車を充電するための充電ユニットが充電速度を変更できるようになっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電気自動車の充電制御方法。