JP2011229324A - 充電装置および充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充電が完了する時間を充電装置側で求め、利用者に通知する充電装置および充電方法を提供する。
【解決手段】車種情報とバッテリ容量情報を記録する記録部と、利用者が充電する車両に関する車両情報と残量情報を取得する入力部と、車両に接続する充電用のケーブルにセンサを設け、センサの出力する電流値と充電電圧値を用いて電力値を求める計測部と、車両情報と一致する車種情報に関連するバッテリ容量情報を取得して、バッテリ容量情報、残量情報と電力値を用いて、充電の完了予定時間を求める演算部と、充電完了時間を出力する出力部と、を備える充電装置である。
【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリに充電する充電装置および充電方法に関する。

近年、外部電源から充電したバッテリで動くモータとエンジンを備えたプラグインハイブリッド（ＰＨＶ）車や、充電したバッテリを用いて動く電気自動車（ＥＶ）などが普及し、充電装置が車両に搭載されているバッテリを充電するのに要する時間を、利用者に通知する技術が求められている。

しかしながら、例えば、交流電流を用いて充電をする普通充電の場合、急速充電をする場合と異なり車両側から充電状態（ＳＯＣ）が得られない。そのため、充電装置側で現在のバッテリの残量が分からないため、充電が完了する時間を利用者は知ることができない。

関連する技術として、例えば、充電装置の利用効率を向上させることができ、かつ、初期コストおよび運用コストを抑えることができる電動車両の充電システムが知られている。その充電システムによれば、電動車両のバッテリに電力を供給する電力供給手段と、充電指示情報を入力可能とする情報入力手段と、情報表示手段、および利用者から料金を回収する料金回収手段を有する充電端末機と、記憶装置と演算装置を備えている。そして、情報入力手段から入力された充電指示情報を記憶し、充電開始予定時間、充電終了予定時間および充電料金を含む充電予約情報を計算し、電力供給手段の使用可能時間を設定する。

また、例えば電動車両のバッテリ充電による電力不足を防ぐ充電システムが知られている。その充電システムによれば、電動車両駆動用バッテリを充電する充電器と、バッテリのバッテリ状態に応じて充電器を制御する制御手段とを備える。制御手段は、バッテリ状態に応じて充電時間を算出する第１の演算手段と、バッテリの所定充電完了時刻および第１の演算手段により算出された充電時間とに基づいてバッテリの充電開始時刻を算出する第２の演算手段と、第２の演算手段により算出された充電開始時刻に充電器による充電を開始する開始手段とを具備している。

特開２０１０−２８９１３号公報 特開平８−１１１９０９号公報

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、充電が完了する時間を充電装置側で求め、利用者に通知する充電装置および充電方法を提供することを目的とする。

実施の態様の充電装置は、記録部、入力部、計測部、演算部、出力部を備えている。
記録部は、車両各々に関連付けている車種情報と上記車種情報に関連付けている車種各々のバッテリ容量情報を記録する。入力部は、利用者が充電する車両に関する車両情報と残量情報を取得する。計測部は、上記車両に接続する充電用のケーブルにセンサを設け、上記センサの出力する電流値と充電電圧値を用いて電力値を求める。演算部は、上記車両情報と一致する上記車種情報に関連する上記バッテリ容量情報を取得して、上記バッテリ容量情報、上記残量情報と上記電力値を用いて、充電の完了予定時間を求める。出力部は、上記充電完了時間を出力する。

上記のように充電装置を用いることにより、充電が完了する予定時間を充電装置側で求めることができるとともに、充電が完了する予定時間に利用者に通知することができる。

実施の態様は、バッテリの充電が完了する時間を充電装置側で求めることができ、かつ利用者に通知することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１の一実施例を示すシステム図である。 図２は、実施形態１の充電装置と充電コントローラの関係の一実施例を示す図である。 図３は、実施形態１の制御部の一実施例を示す図である。 図４は、実施形態１の制御部の動作の一実施例を示す図である。 図５は、実施形態１の記録部に記録されるテーブルのデータ構造の一実施例を示す図である。 図６は、実施形態１の残量入力方法の一実施例を示す図である。 図７は、実施形態２の制御部の動作の一実施例を示す図である。 図８は、実施形態２の記録部に記録されるテーブルのデータ構造の一実施例を示す図である。 図９は、実施形態３の制御部の動作の一実施例を示す図である。 図１０は、実施形態３の記録部に記録されるテーブルのデータ構造の一実施例を示す図である。 図１１は、出力方法の一実施例を示す図である。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
実施形態１について説明する。
図１は、実施形態１の一実施例を示す図である。図１は充電装置１から車両２のバッテリ７へ充電コントローラ８を介して充電することを示す図である。図１に示す例では、充電装置１に接続されたケーブル３を介して、ケーブル３に接続されたプラグ４を車両２の充電口に利用者が接続する。

充電装置１は、車両２のバッテリ７を充電するための装置であり、外部電力源から充電に必要な電力を受電する。受電した電力は、充電装置１に設けられた後述する制御部２１などにより制御され、車両２のバッテリ７に供給される。外部電力源から充電される電力は、例えば、電力会社から供給される電力であってもよいし、自宅などの発電設備を利用して発電した電力でもよい。充電方法は、ＡＣ１００ＶもしくはＡＣ２００Ｖなどを用いる普通充電であってもよいし、非接触充電などであってもよい。ただし、本実施の形態における充電装置１は、車両２側から充電状態（ＳＯＣ）を取得する必要はない。また、充電装置１は、充電する際に利用者が必要な情報を入力する後述する入力部５と、利用者に充電に関する情報を提供するための後述する出力部６を備えている。また、充電装置１は、屋外または屋内に設置され、店舗に設けられた駐車場、専用駐車場などに設けられてもよい。

入力部５は、利用者が当該装置の操作を行うために用いる。例えば、入力部５はキーボード、タッチパネルなどである。また、入力部５は、車両の種類に関する車両情報、バッテリの残量に関する残量情報を受け付ける。

出力部６は、利用者に充電完了予定時間を出力する。また、出力部６は、例えば、液晶モニタやディスプレイ装置やプリンタなどである。
車両２はプラグインハイブリッド車や電気自動車である。また、車両２は後述するバッテリ７と充電コントローラ８を備えている。充電コントローラ８は、バッテリ７を充電する際に、電力量を制御する。

図２は、実施形態１の充電装置１と充電コントローラ８の関係の一実施例を示す図である。
充電装置１は、制御部２１、後述する計測部２２、センサ２３、スイッチ２４を備えている。制御部２１は、入力部５、出力部６、計測部２２、スイッチ２４を制御する。制御部２１は、バッテリ７を充電するときスイッチ２４をオンさせて電力を供給し、充電しないときはスイッチ２４をオフさせて電力を供給しないように、スイッチ２４を制御する。なお、制御部２１の機能は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）やプログラマブルなデバイス（Field Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）、Programmable Logic Device（ＰＬＤ）など）を用いて実現してもよい。

計測部２２は、センサ２３が計測した電流値と電圧値に基づいて求めた電力値を制御部２１に転送する。なお、計測部２２は、予め設定された間隔で制御部２１から計測の指示を受信して、センサ２３から計測結果を取得する。電圧値は、電力計を用いて計測してもよいし、予め記録部に記録しておいてもよい。

センサ２３は計測部２２に接続されており、ケーブル３の電流を計測して、計測部２２に計測した結果を転送する。ここで、センサ２３は例えば電流センサや電流計などである。

スイッチ２４は、外部電力源２５とプラグ４との間に設けられ、制御部２１により外部電力源２５とプラグ４間の導通と遮断を行う切り替え制御が行われる。
充電コントローラ８は、整流部２６、スイッチ２７、バッテリ残量検出部２８、制御部２９などを備えている。

制御部２９は、ＣＰＵやプログラマブルデバイスとメモリなどを備え、充電コントローラ８の各部を制御するとともに、充電開始指令によりスイッチ２７の制御を開始する。バッテリ残量検出部２８は、バッテリ７の電圧などからバッテリ残量を算出し、バッテリ残量を用いて車両のフロントパネルなどにバッテリ残量を表示する。なお、バッテリ残量検出部２８の機能は制御部２１に設けてもよい。整流部２６は、例えば、外部電力源２５から供給される交流をバッテリが必要な直流電力に変換してバッテリ７に供給する。スイッチ２７は、プラグ４とバッテリ７との間に設けられ、制御部２９によりプラグ４とバッテリ７間の導通と遮断を行う切り替え制御が行われる。

充電装置１の動作について説明する。
図３は、実施形態１の制御部２１の一実施例を示す図である。制御部２１は、演算部３１、記録部３２を備えている。演算部３１について図４を用いて説明する。記録部３２について図５を用いて説明する。図４は、実施形態１の演算部３１の動作の一実施例を示す図である。図５は、実施形態１の記録部３２に記録されるテーブルのデータ構造の一実施例を示す図である。

ステップＳ１では、演算部３１が入力部５から利用者により入力された車種およびバッテリ残量に関する情報を取得する。例えば、利用者が入力部５から車両と現在のバッテリの残量「４０」（４０％）を入力すると、図５の記録部３２のテーブル５１に示すように「車両」に「車両Ａ」が記録され、「残量」に「４０％」が記録される。図５のテーブル５１の例では、「車両」には車両を識別するための識別子が記録され、本例では「車両Ａ」が記録されている。なお、車両の名称を記録してもよい。「残量」には、利用者が車両のフロントパネルなどに表示されているバッテリの残量を参照して、入力部５から入力した残量が記録される。本例では、残量を車両のフロントパネルなどのバッテリ残量表示に基づいて、総充電量に対する残量の割合をパーセントで入力する。

また、べつの方法として、入力部５が残量情報を取得するとき、車両側のバッテリ残量表示に対応する表示を入力部５に表示する。そして、利用者に車両側のバッテリ残量表示に表示している状態相当になるように、入力部５に表示しているバッテリ残量表示を操作することを促す。次に、車両側のバッテリ残量表示の状態相当の入力が完了しているとき、バッテリ容量に対する残量の割合を求めて、演算部３１に出力する。例えば、フロントパネルに図６に示すようなバッテリ残量表示部６１があり、バッテリ残量表示部６１には２０個の目盛り６２を備え、充電量が満充電のとき全ての目盛り６２が、斜線で埋められる。図６の場合には現在の残量（斜線部分）が８個の目盛りで埋められているので、残量が総充電量に対してまだ４０％あることが分かるので、利用者は４０％を入力部５から入力する。

また、出力部６に図６に示すような、フロントパネルに表示されたバッテリ残量表示部６１相当のバッテリ残量表示部６３を表示する。そして、利用者にバッテリ残量表示部６１に現在示されている残量（斜線部分）と同じバッテリ残量表示部６３の目盛り６４を、指６５などで選ぶことで、総充電量に対する残量の割合を求めてもよい。なお、残量の入力は本実施例に限定されるものではなく、バッテリ残量表示部６１相当の残量を入力できるものであればよい。

ステップＳ２では、演算部３１が充電開始指令を取得する。充電開始指令は、例えば、車両２にプラグ４が接続されたことを制御部２１が検知したときに生成される。なお、演算部３１が充電開始指令を取得すると、スイッチ２４もオンしてバッテリ７への充電が開始される。

ステップＳ３では、演算部３１が記録部３２から電力値を取得する。図５に示す例では、入力された「車両Ａ」に関連付けられている「バッテリ情報」である「１６ｋＷｈ」を取得する。テーブル５２は、記録部３２に記録され「車種」「バッテリ情報」を有している。「車種」には、車両を識別するための識別子が記録され、本例では「車両Ａ」「車両Ｂ」記録されている。「バッテリ情報」には、車両に対応するバッテリの情報が記録され、本例ではバッテリの情報として、各「車両Ａ」「車両Ｂ」各々に対応するバッテリの満充電時のバッテリ容量「１６ｋＷｈ」「３ｋＷｈ」が記録されている。

ステップＳ４で演算部３１は、演算部３１が充電完了予定時間を求める。例えば、演算は式１を用いて求める。
充電完了予定時間＝バッテリ容量×（１−残量／１００）／電力値 （式１）
例えば、バッテリ容量が１６ｋＷｈであり、残量が４０％であり、電力値が２．８ｋＷであるとき、充電完了予定時間は３．４ｈとなる。

ステップＳ５では、演算部３１が出力部６に、演算した結果である充電完了予定時間を出力部６に表示するために通知する。図５に示す例では、入力された「車両Ａ」に関連付けて、記録部３２のテーブル５３に記録される。テーブル５３は、「完了予定時間」を有している。「完了予定時間」には、充電完了予定時間が記録され、本例では「３．４ｈ」が記録されている。

本例では、充電をステップＳ２で開始しているが、必ずしもこのタイミングで充電を開始する必要はない。例えば、充電を開始していいかを利用者に問い合わせた後、充電をしてもいい事を示す回答を、入力部５を介して取得してから充電を開始してもよい。

上記のように処理することにより、バッテリの充電が完了する時間を充電装置側から利用者に通知することができる。また、車両側から充電状態を取得する必要がなくなる。
実施形態２について説明する。

図７は、実施形態２の制御部２１の動作の一実施例を示す図である。図８は、実施形態２の記録部３２に記録されるテーブルのデータ構造の一実施例を示す図である。
ステップＳ７１では、ステップＳ１同様に、演算部３１が車種と残量に関する情報を取得する。

ステップＳ７２では、ステップＳ２同様に、演算部３１が充電開始指令を取得する。
ステップＳ７３では、ステップＳ３同様に、演算部３１が計測部２２から電力値に関する情報を取得する。

ステップＳ７４では、まず演算部３１が充電完了予定時間を求める。例えば、演算は式１を用いて求める。例えば、バッテリ容量が１６ｋＷｈであり、残量が４０％であり、電力値が２．８ｋＷであるとき、充電完了予定時間は３．４ｈとなる。残量はテーブル８１の「残量」から取得する。バッテリ容量はテーブル８２の「バッテリ情報」から取得する。

次に、予め記録されている充電完了予定時間に対応する駐車料金を、求めた充電完了予定時間に基づいて決定する。例えば、１時間までが５００円であり、２時間までが１０００円であり。３時間までが１５００円であり、４時間まで２０００円である場合、本例の充電完了予定時間は３．４ｈであるので２０００円を記録部３２のテーブル８３に記録する。図８のテーブル８３では、「駐車時間」「駐車料金」を有している。「駐車時間」には、・・・「１．０ｈ」「２．０ｈ」「３．０ｈ」「４．０ｈ」・・・、「駐車料金」は、・・・「５００円」「１０００円」「２０００円」「３０００円」・・・が記録されている。

ステップＳ７５では、演算部３１が出力部６に、演算した結果である充電完了予定時間を出力部６に表示するために通知する。図８に示す例では、入力された「車両Ａ」に関連付けて、記録部３２のテーブル８４に記録される。テーブル８４は、「完了予定時間」「駐車料金」を有している。「完了予定時間」には、充電完了予定時間が記録され、本例では「３．４ｈ」が記録されている。「駐車料金」には、充電完了予定時間に対応する駐車時間が記録され、本例では充電完了予定時間が３．４ｈであるので、テーブル８３を参照して「２０００円」が「駐車料金」に記録されている。なお、本例では「完了予定時間」「駐車料金」を記録しているが、いずれかひとつを記録するだけでもよい。

本例では、充電をステップＳ７２で開始しているが、必ずしもこのタイミングで充電を開始する必要はない。例えば、充電を開始していいかを利用者に問い合わせた後、充電をしてもいい事を示す回答を、入力部５を介して取得してから充電を開始してもよい。

上記のように処理することにより、充電完了予定時間を充電装置側で求めて利用者に通知することができ、車両側から充電状態を取得する必要がなくなる。また、有料駐車場などに充電装置１を設置する場合に、バッテリの充電が完了する時間を用いて駐車料金を求めることができる。その結果、利用者に充電に必要な駐車料金を提供することができる。

実施形態３について説明する。
図９は、実施形態３の制御部２１の動作の一実施例を示す図である。図１０は、実施形態３の記録部３２に記録されるテーブルのデータ構造の一実施例を示す図である。

ステップＳ９１では、演算部３１が入力部５から車種、残量と停止条件に関する情報を取得する。停止条件は、例えば、総充電量に対してどれくらいの充電をするかなどの条件である。総充電量に対してどれくらいの充電をするかは、例えば、８０％の充電をするのであれば、入力部５から「８０」入力する。そして、演算部３１は記録部３２のテーブル１０１の「条件」に「８０％」が記録される。

ステップＳ９２では、ステップＳ２同様に、演算部３１が充電開始指令を取得する。
ステップＳ９３では、ステップＳ３同様に、演算部３１が計測部２２から電力値に関する情報を取得する。

ステップＳ９４では、まず演算部３１が充電完了予定時間を求める。例えば、演算は式２を用いて求める。
充電完了予定時間＝バッテリ容量×（（条件−残量）／１００）／電力値 （式２）
例えば、バッテリ容量が１６ｋＷｈであり、残量が４０％であり、条件が８０％であり、電力値が２．８ｋＷであるとき、充電完了予定時間は２．３ｈとなる。条件と残量はテーブル１０１の「残量」から取得する。バッテリ容量はテーブル１０２の「バッテリ情報」から取得する。

ステップＳ９５では、演算部３１が出力部６に、演算した結果である充電完了予定時間を出力部６に表示するために通知する。図１０に示す例では、入力された「車両Ａ」に関連付けて、記録部３２のテーブル１０３に記録される。テーブル１０３は、「完了予定時間」を有している。「完了予定時間」には、充電完了予定時間が記録され、本例では「２．３ｈ」が記録されている。

また、予め記録されている充電完了予定時間に対応する駐車料金を、求めた充電完了予定時間に基づいて決定してもよい。例えば、１時間までが５００円であり、２時間までが１０００円であり。３時間までが１５００円であり、４時間まで２０００円である場合、本例の充電完了予定時間は２．３ｈであるので１５００円を記録部３２に記録する。

上記のように処理することにより、充電完了予定時間を充電装置側で求めて利用者に通知することができ、車両側から充電状態を取得する必要がなくなる。また、有料駐車場などに充電装置１を設置する場合に、バッテリの充電が完了する時間を用いて駐車料金を求めることができる。その結果、利用者に充電に必要な駐車料金を提供することができる。

出力方法について説明する。
図１１は、出力方法の一実施例を示す図である。
図１１は、出力部６に表示される入力内容表示部１１１と演算結果表示部１１２を有している。図１１の例では入力内容表示部１１１には、「車両」「バッテリ容量」「残量」を表示する。例えば、実施形態１の場合であれば、「車両」には車両名を表示する。本例では「車両Ａ」が表示される。「バッテリ容量」には、バッテリ容量が表示される。本例では「１６ｋＷｈ」が表示される。「残量」には、入力した残量が表示される。本例では「４０％」が表示される。表示する情報は記録部３２に記録されている各テーブルから取得する。

図１１の例では演算結果表示部１１２には、「完了予定時間」「駐車料金」を表示する。例えば、実施形態１の場合であれば、「完了予定時間」には演算した充電完了予定時間を表示する。本例では「３．４ｈ」が表示される。「駐車料金」には、完了予定時間に対する駐車料金が表示される。本例では「２０００円」が表示される。表示する情報は記録部３２に記録されている各テーブルから取得する。

なお、図１１の表示は一例であり、上記説明した表示方法に限らず他の情報を利用者に提示してもよい。
上記のように表示することにより、利用者に充電時間に関する情報を提示することができるため、充電時間が限られている場合などに、充電時間に基づいて充電する容量を決めることができる。また、利用者は所持金に応じて駐車料金を決めることができる。

また、上記実施態様１〜３では充電完了予定時間を現在から何時間で完了するかについて示しているが、充電時間が長い場合などは、充電完了予定日時を表示することが望ましい。例えば、午後１１時から充電して次の日の明け方４時まで充電にかかるとき、「開始２０１０年４月５日２３時」「完了２０１０年４月６日４時」と表示する。

また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

１ 充電装置、
２ 車両、
３ ケーブル、
４ プラグ、
５ 入力部、
６ 出力部、
７ バッテリ、
８ 充電コントローラ、
２１ 制御部、
２２ 計測部、
２３ センサ、
２４ スイッチ、
２５ 外部電力源、
２６ 整流部、
２７ スイッチ、
２８ バッテリ残量検出部、
２９ 制御部、
３１ 演算部、
３２ 記録部、
６１ バッテリ残量表示部、
６３ バッテリ残量表示部、
１１１ 入力内容表示部、
１１２ 演算結果表示部、

Claims (5)

1. 車両各々に関連付けている車種情報と前記車種情報に関連付けている車種各々のバッテリ容量情報を記録する記録部と、
   利用者が充電する車両に関する車両情報とバッテリ残量情報とを取得する入力部と、
   前記車両に接続する充電用のケーブルにセンサを設け、前記センサの出力する電流値と充電電圧値を用いて電力値を求める計測部と、
   前記車両情報と一致する前記車種情報に関連する前記バッテリ容量情報を取得して、取得した前記バッテリ容量情報、前記残量情報と前記電力値を用いて、充電の完了予定時間を求める演算部と、
   前記完了時間を出力する出力部と、
   を備えることを特徴とする充電装置。
2. 前記演算部は、
   前記完了予定時間と前記記録部に予め設定した駐車時間の範囲を比較し、前記完了予定時間が含まれる前記駐車時間の範囲を検出し、検出した前記駐車時間の範囲を用いて前記記録部に予め設定した前記駐車時間の範囲各々に関連付けている駐車料金を取得し、
   前記出力部は、前記駐車料金を出力する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
3. 前記入力部は、
   残量情報を取得するとき、前記車両側のバッテリ残量表示に対応する表示を前記入力部に表示し、利用者に前記車両側のバッテリ残量表示に表示している状態相当になるように、前記入力部に表示しているバッテリ残量表示を操作することを促し、
   前記車両側のバッテリ残量表示の状態相当の入力が完了しているとき、バッテリ容量に対する残量の割合を求めて、前記演算部に出力する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の充電装置。
4. 前記充電装置は前記車両への充電を、普通充電方式を用いて行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の充電装置。
5. 普通充電方式を用いて車両への充電を行う充電方法であって、
   前記車両各々に関連付けている車種情報と前記車種情報に関連付けている車種各々のバッテリ容量情報を記録部に記録し、
   利用者が充電する車両に関する車両情報とバッテリ残量情報を取得し、
   前記車両に接続された充電用のケーブルにセンサを設け、前記センサの出力する電流値と充電電圧値を用いて電力値を求め、
   前記車両情報と一致する前記車種情報に関連する前記バッテリ容量情報を取得して、取得した前記バッテリ容量情報、前記残量情報と前記電力値を用いて、充電の完了予定時間を求め、
   前記完了予定時間を出力部に出力する、
   ことをコンピュータが実行することを特徴とする充電方法。