JP2012191843A

JP2012191843A - 電気自動車に充電する方法及びシステム

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Publication number: JP2012191843A
Application number: JP2012051111A
Authority: JP
Inventors: Vukojevic Aleksandar; アレキサンダー・ヴコジェヴィック; Christopher Boot John; ジョン・クリストファー・ブート
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2012-10-04
Also published as: US20120229082A1; CA2769945A1; CN102684251A; US8680812B2; BR102012004550A2; EP2497678A3; EP2497678A2; AU2012201373A1; CN102684251B; EP2497678B1

Abstract

【課題】電気自動車の充電を制御することを容易にする電気自動車充電システムを提供する。
【解決手段】電気自動車充電システム２０は、配電用変圧器６２に結合し、配電用変圧器６２から電力を受け取るように構成された、複数の電気自動車充電装置３０を含む。電気自動車充電システム２０は、複数の電気自動車充電装置３０の動作を制御するように構成された中央処理装置３２も含む。
【選択図】図１

Description

本明細書に記述する実施形態は、概略的には、電気自動車に関し、より具体的には、電気自動車に充電する方法及びシステムに関する。

従来の燃焼エンジン自動車の使用に関する燃料コストの増加を踏まえ、また大気汚染を含む環境問題の増大を踏まえて、電気自動車の使用が増加している。その結果、エネルギー需要は、バッテリを充電するのに使用する電気エネルギー、又はそうした自動車に使用する他のエネルギー貯蔵装置の形において増加する可能性が高い。通常、電気自動車所有者は、自動車充電に２つの選択肢を有する。電気自動車は、アメリカ合衆国の例では、約１５〜２０アンペアにおける１２０ボルトの交流（ＶＡＣ）を供給する、標準的な住宅用電気コンセントに結合することができる。住宅は、例えば電気自動車充電ステーションの形の、電力グリッドへの大電力接続部を含むこともできる。電気自動車充電ステーションは、例えば、約３０〜３２アンペアにおける２４０ＶＡＣを供給することができる。自動車充電ステーションが供給する大電力により、標準的な電気コンセントが供給するものよりも、電気自動車にとってより迅速な充電サイクルが可能になる。

充電ステーションを通して電気自動車に取り込まれる大電力は、配電用変圧器などの電力グリッド要素に対する負担も増大させる。配電用変圧器は、配電システムの１次電圧を消費者に供給する使用電圧まで低減する。通常、配電用変圧器は、約７〜１０戸の住宅に供給する。配電用変圧器は、電気自動車充電に起因する需要量の増大により、より大きな犠牲が出る可能性がある（すなわち、電力グリッド要素の使用寿命が低減する可能性がある）。電気自動車の予想される使用が、電力グリッド要素に対する負担の増大に加わる。例えば、個々の使用予定は、様々であるが、通常の車道の使用及び交通の流れに示されるように、大多数の運転手は、夕方に事業所から住宅に戻る。大多数の電気自動車所有者は、彼らの事業所から彼らの住宅に戻ると直ちに、彼らの電気自動車に充電することを望むことが予想される。２４０ＶＡＣ及び約３０〜３２アンペアで充電される電気自動車は、他のどの住宅用電気的負荷よりも大きい個々の住宅用電気的負荷をもたらす可能性がある。さらに、単一の配電用変圧器により供給される複数の住宅が、自動車充電ステーションを含むとき、電気自動車の充電がもたらす電力需要量により、配電用変圧器が過負荷となり、次に、配電用変圧器のライフサイクルを低減する。

米国特許出願公開第２０１０／０２８０６７５号明細書

一態様では、電気自動車充電システムを提供する。電気自動車充電システムは、配電用変圧器に結合し、配電用変圧器から電力を受け取るように構成された、複数の電気自動車充電装置を含む。電気自動車充電システムは、複数の電気自動車充電装置の動作を制御するように構成された中央処理装置も含む。

別の態様では、配電用変圧器に結合する電気自動車充電装置を使用して電気自動車の充電を制御する方法を提供する。本方法は、配電用変圧器に対する電気的負荷を特定し、電気自動車充電装置への電力の供給を原因として、配電用変圧器に対する電気的負荷が配電用変圧器の所定の公称負荷定格を上回らないとき、電気自動車充電装置に電力充電信号を供給することを含む。

電気自動車充電システムを含む配電システムの概略図である。図１に示す電気自動車充電システムを制御する例示的な方法のフローチャートである。図１に示す電気自動車充電システム内に含むことができる処理装置の例示的な実施形態のブロック図である。図１に示す配電用変圧器に対する例示的なレベルの負荷のグラフである。

本明細書に記述する方法及びシステムは、例示的な実施形態、即ち電気自動車充電システムを制御する方法及びシステムに適用するものとして記述する。しかし、本開示は、工業、商業、及び住宅用の用途における配電に一般的に適用することを企図する。

本明細書に記述する方法及びシステムは、電気自動車の充電を制御することを容易にする。配電グリッドは、その１次電圧を、消費者に供給する使用電圧まで低減する配電用変圧器を含む。通常、配電用変圧器は、約７〜１０戸の住宅に供給する。電気自動車充電システムは、配電用変圧器に結合し、複数の電気自動車の充電、及び複数の電気自動車に充電用の電力を供給する順序を制御する。電気自動車の充電を制御することにより、上回ると配電用変圧器のライフサイクルを低減させる公称負荷定格未満に、配電用変圧器に対する負荷を維持することが容易になる。さらに、電気自動車の充電を制御することは、電力会社が課す電気料金率、及び自動車を充電する時間のどちらも含む充電選択肢を消費者に供給する。充電選択肢は、配電用変圧器に対する負荷が配電用変圧器の公称負荷定格を上回っても、消費者が支払う割増電気料金率と引き換えの電力の電気自動車への供給を含むことができる。

本明細書に記述する方法及びシステムの技術的な効果は、（ａ）配電用変圧器に対する電気的負荷を特定すること、及び（ｂ）電気自動車充電装置への電力の供給を原因として、配電用変圧器に対する負荷が配電用変圧器の所定の公称負荷定格を上回らないとき、電気自動車充電装置に電力充電信号を供給することの少なくとも１つを含む。

図１は、電気自動車充電システム２０を含む配電システム１０の概略図である。例示的な実施形態では、電気自動車充電システム２０は、複数の電気自動車充電装置３０及び中央処理装置３２を含む。例示的な実施形態では、複数の電気自動車充電装置３０は、第１の電気自動車充電装置４０、第２の電気自動車充電装置４２、第３の電気自動車充電装置４４、及び第４の電気自動車充電装置４６を含む。電気自動車充電システム２０は、本明細書では４つの電気自動車充電装置を含むように記述しているが、システム２０が本明細書に記述するように機能することを可能にする任意の数の電気自動車充電装置を含むことができる。さらに、装置４０、４２、４４、及び４６は、本明細書では電気自動車充電装置と呼ぶが、電気自動車充電ステーション（ＥＶＣＳ）と呼ぶこともできる。

例示的な実施形態では、第１のＥＶＣＳ４０は、第１の場所５０に配置され、第２のＥＶＣＳ４２は、第２の場所５２に配置され、第３のＥＶＣＳ４４は、第３の場所５４に配置され、第４のＥＶＣＳ４６は、第４の場所５６に配置される。場所５０、５２、５４、及び５６は、別個の住宅として図１に示す一方、限定しないが、家及び／若しくはガレージを含む住宅建築物、駐車場、ガレージ、及び／若しくは駐車用建築物を含む商業用建築物、駐車場、ガレージ、駐車用建築物、及び／若しくは路上駐車場所を含む公共の場所、又は電気自動車充電を行うことができる他のどんなタイプの場所も含む、任意の場所とすることができる。

例示的な実施形態では、配電線６０は、配電用変圧器６２に電気を供給する。配電用変圧器６２は、配電線６０が供給する電圧を消費者が使用する電圧レベルまで降圧する。配電用変圧器６２は、柱上変圧器として示しているが、変電所内に組み込まれる地上変圧器、又はシステム２０が本明細書に記述するように機能することを可能にする他の任意のタイプの配電用変圧器とすることができる。例示的な実施形態では、配電用変圧器６２は、単相変圧器であるが、他の実施形態では、配電用変圧器６２は、３相を含むこともできる。通常、配電用変圧器６２は、容量が５キロボルトアンペア（ｋＶＡ）から１５０ｋＶＡまでの範囲にある。より具体的には、配電用変圧器６２は、約７〜１０戸の居住場所に電力を供給することができる電力レベルである、１５ｋＶＡ〜２５ｋＶＡの容量を有することができる。例えば、２４０／１２０ボルト（Ｖ）分相システムでは、配電用変圧器６２は、第１の導線７０が中性となり（即ち、接地され）、第２の導線７２及び第３の導線７４が第１の導線７０に対して「ホット」となるように、センタタップした２４０Ｖ２次巻線（図１に示さず）を含むことができる。第１の導線７０と第２の導線７２との間の接続により１２０Ｖをもたらし、第１の導線７０と第３の導線７４との間の接続により１２０Ｖをもたらし、第２の導線７２と第３の導線７４との間の接続により２４０Ｖを供給する。システム２０は、本明細書では２４０／１２０ボルト分相システムとして記述するが、４１６Ｙ／２４０システム、又はシステム２０が本明細書に記述するように機能することを可能にする他の任意の配電システム内に含むことができる。

例示的な実施形態では、電気自動車を２つの電力レベルで充電することができる。第１の電力レベルは、通常の電気コンセントによりもたらされ、１２０Ｖにおける約１２アンペアの負荷（即ち、第１の導線７０及び第２の導線７２に結合する負荷、又は第１の導線７０及び第３の導線７４に結合する負荷）に対応する。第２の電力レベルは、例えばＥＶＣＳ４０によりもたらされ、２４０Ｖにおける約３２アンペアの負荷（即ち、第２の導線７２及び第３の導線７４に結合する負荷）に対応する。第２の電力レベルで電気自動車を充電することにより、第１の電力レベルで充電するよりも電気自動車を極めて迅速に充電することが可能になる。しかし、第２の電力レベルで電気自動車を充電するとき、電気自動車は、配電用変圧器６２から電力を取り込む個々の住宅の最大負荷となる可能性がある。例えば、第２の電力レベルで単一の電気自動車を充電することは、約７．２キロワット（ｋＷ）の負荷を意味する。従って、配電用変圧器６２に結合する複数のＥＶＣＳにより、配電用変圧器６２は、所定の公称負荷定格（ｋＶＡ_NOM）及び／又は所定の最大負荷定格（ｋＶＡ_UL）を上回ることが可能になる。これらの所定の負荷定格を上回ることにより、配電用変圧器６２のライフサイクルの低減が起こる可能性がある（即ち、配電用変圧器６２は、より短い使用期間後に交換する必要がある）。

例示的な実施形態では、中央処理装置３２及び複数のＥＶＣＳ３０のそれぞれは、中央処理装置３２と複数のＥＶＣＳ３０のそれぞれとの間の通信を容易にするように構成された通信装置８０を含む。例えば、通信装置８０は、ＥＶＣＳ４０からの識別信号を中央処理装置３２に送信する。識別信号は、中央処理装置３２に対してＥＶＣＳ４０を一意的に識別する。中央処理装置３２は、受信した識別信号に基づいて配電用変圧器６２に結合するいくつかのＥＶＣＳを特定する。通信装置８０は、高周波識別装置（ＲＦＩＤ）、並びに／又はＥＶＣＳ４０、４２、４４、及び４６と中央処理装置３２との間の通信を容易にする他の任意の装置を含むことができる。複数のＥＶＣＳ３０及び中央処理装置３２は、有線及び／又は無線要素を含むネットワーク内に含むことができる。無線要素は、限定しないが、ＬＴＥ、ＥＤＧＥ、及びＧＰＲＳなどの２Ｇ、３Ｇ、及び４Ｇ携帯電話規格、ＩＥＥＥ８０２．１６Ｗｉ−Ｍａｘ、ＩＥＥＥ８０２．１５ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｄ、８０２．１１ｅ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｈ、８０２．１１ｉ、８０２．１１ｊ、及び８０２．１１ｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１規格、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、並びにＺ−Ｗａｖｅ（登録商標）などの独自規格を含む、無線規格を使用するように構成することができる。Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）はWi-Fi Alliance,Inc.of Austin,TXにより展開される認証マークであり、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）はZigBee Alliance,Inc.of San Ramon,CAの登録商標であり、Ｚ−Ｗａｖｅ（登録商標）はSigma Designs,Inc.of Milpitas,CAの登録商標である。

例示的な実施形態では、システム２０は、データを収集し、データを中央処理装置３２に供給するように構成された、少なくとも１つのセンサ８２も含む。中央処理装置３２は、受領したデータに基づいて配電用変圧器６２から現在取り込まれた電気的負荷を特定する。例えば、少なくとも１つのセンサ８２は、配電用変圧器６２に対する電気的負荷を計算することができる値を供給する測定を行う。例示的な実施形態では、センサ８２は、配電用変圧器６２に対する現在の電気的負荷に対応するデータを含む負荷信号を生成する。センサ８２は、中央処理装置３２内に含むことができ、又は中央処理装置３２から分離し、また中央処理装置３２に結合することができる。

例示的な実施形態では、中央処理装置３２は、複数のＥＶＣＳ３０の動作を制御する。例えば、中央処理装置３２は、センサ８２から負荷信号を受領し、第１のＥＶＣＳ４０から充電要求を受領し、第１のＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する現在の負荷が配電用変圧器６２の所定の公称負荷定格を上回らないことが特定されるとき、第１のＥＶＣＳ４０に電力充電信号を供給する。例えば、消費者が電気自動車を第１のＥＶＣＳ４０に結合するとき、第１のＥＶＣＳ４０は、充電要求を生成し、充電要求を中央処理装置３２に送信する。中央処理装置３２は、充電要求を受領すると直ちに、第１のＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する現在の負荷が所定の公称負荷定格を上回るかどうかを特定する。例えば、中央処理装置３２は、現在の電気的負荷と配電用変圧器６２の所定の公称電力定格未満の利用可能な電力とを比較し、第１のＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する現在の負荷が配電用変圧器６２の所定の公称負荷定格を上回るかどうかを特定することができる。

例示的な実施形態では、中央処理装置３２は、第１のＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する現在の負荷が所定の公称負荷定格を上回ることが特定されるとき、現在の電気的負荷と、所定の最大配電用変圧器負荷定格とを比較することもできる。所定の最大配電用変圧器負荷定格は、電力会社が配電用変圧器６２にかけることを許容する最大負荷として電力会社により規定される。典型的な例では、所定の最大負荷定格は、所定の公称負荷定格よりも約１０％高い。さらに、中央処理装置３２は、第１のＥＶＣＳ４０における電気自動車の充電を原因として、配電用変圧器６２に対する現在の電気的負荷が所定の最大配電用変圧器負荷定格を上回るであろうことが特定されるとき、第１のＥＶＣＳ４０への供給を拒否し、第１のＥＶＣＳ４０を充電待行列に配置することができる。

例示的な実施形態では、第１のＥＶＣＳ４０は、消費者に少なくとも１つの充電選択肢を表示し、消費者から少なくとも１つの選択結果を受領するように構成された、入力／出力装置８６を含む。例えば、入力／出力装置８６は、消費者に充電選択肢を表示し、消費者から選択結果を受領するタッチスクリーンを含むことができる。或いは、入力／出力装置８６は、表示スクリーン及び入力装置、又はシステム２０が本明細書に記述するように機能することを可能にする入力及び出力装置の他の任意の組合せを含むことができる。より具体的には、中央処理装置３２は、第１のＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する現在の負荷が所定の最大配電用変圧器負荷定格を上回らないことが特定されるとき、第１のＥＶＣＳ４０に充電選択肢選択信号を送信することができる。入力／出力装置８６は、充電選択肢選択信号を受領すると直ちに、消費者に充電選択肢を表示する。

消費者が充電選択肢から選択すると、中央処理装置３２は、入力／出力装置８６から、充電遅延信号及び充電即開始信号の少なくとも１つを受領する。この例では、充電選択肢は、本明細書では充電遅延選択と呼ぶ、第１の料金率で電気自動車の充電を開始するのを待つこと、又は本明細書では充電即開始選択と呼ぶ、第２のより高い料金率で直ちに電気自動車を充電することの選択を含む。第１の料金率は、消費者が充電を要求するときに電気に対して通常支払う率とほぼ同様の使用時間率となる可能性がある。第２の料金率は、通常の使用時間率よりも高くなる可能性があり、電力会社は、基本的に、自動車を充電するのに使用する電気に対してより高い率を支払うのと引き換えに、待つことなく彼らの自動車に充電する選択肢を消費者に提供している。第２の料金率は、コストの増加、及び／又は配電用変圧器６２の公称負荷定格を上回る負荷を配電用変圧器６２に印加することに起因する、配電用変圧器６２のライフサイクルの低減により設備が失う価値を補償するように決定することができる。

少なくともいくつかの実施形態では、中央処理装置３２は、第２の料金率（即ち、充電即開始選択に関するエネルギー率）を決定し、入力／出力装置８６に供給される充電選択肢選択信号内の第１の料金率及び第２の料金率の少なくとも１つに対応するデータを含むようにさらに構成される。例えば、第２の料金率は、率情報を含む、設備から受領した信号に少なくとも部分的に基づいて決定することができる。第２の料金率は、中央処理装置３２により格納され、中央処理装置３２によりアクセス可能な表に少なくとも部分的に基づいて決定し、及び／又はシステム２０が本明細書に記述するように機能することを可能にする他の任意の方法で決定することもできる。その際、（１つ又は複数の）料金率は、入力／出力装置８６により表示され、消費者は、一方又は両方の充電選択肢に関する率の追加情報により、彼らの電気自動車をいつ充電すべきかの決定を行うことができる。

図２は、図１に示す電気自動車充電システム２０などの電気自動車充電システムを制御する例示的な方法１０２のフローチャート１００である。例示的な実施形態では、方法１０２は、配電用変圧器６２（図１に示す）に結合する複数のＥＶＣＳ３０（図１に示す）などの、配電用変圧器に結合するＥＶＣＳを登録１０８することを含む。例えば、中央処理装置３２は、複数のＥＶＣＳ３０のそれぞれから識別信号を受領し、配電用変圧器６２に結合する各ＥＶＣＳを登録１０８する。例示的な実施形態では、方法１０２は、充電要求信号を受信１１０することも含む。例えば、中央処理装置３２は、第１のＥＶＣＳ４０から充電要求信号を受信１１０することができる。方法１０２は、配電用変圧器６２に対する現在の電気的負荷（ｋＶＡ_M）を測定１１２することも含む。測定１１２は、中央処理装置３２において、センサ８２（図１に示す）などのセンサからの測定値の受領を含むことができる。方法１０２は、電力充電信号の受領を待つ任意のＥＶＣＳが存在するかどうか（即ち、現在充電待行列に配置された任意のＥＶＣＳが存在するかどうか）を特定１１４することを含むこともできる。

現在充電待行列に配置されたＥＶＣＳが存在しないことを、中央処理装置３２が特定１１４するとき、方法１０２は、ＥＶＣＳへの電力の供給を原因として、配電用変圧器６２が所定の公称負荷定格（ｋＶＡ_NOM）を上回るかどうかを特定１１６することを含む。例えば、中央処理装置３２は、第１のＥＶＣＳ４０から充電要求信号を受領１１０すると直ちに、第１のＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する現在の負荷が所定の公称負荷定格を上回るかどうかを特定１１６する。

例えば、第１のＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する現在の負荷が配電用変圧器６２の所定の公称負荷定格を上回るかどうかを特定１１６するのに、中央処理装置３２は、利用可能な電力（ｋＶＡ_A）を決定する。利用可能な電力は、それを上回るとき、配電用変圧器６２をその所定の公称負荷定格に到達させる電力である。利用可能な電力は、配電用変圧器６２の所定の公称負荷定格（ｋＶＡ_NOM）から現在の電気的負荷（ｋＶＡ_M）を差し引くことにより計算することができる。

例示的な実施形態では、特定１１６は、利用可能な電力（ｋＶＡ_A）と、ＥＶＣＳ４０に取り込まれる通常の電力との比較を含む。利用可能な電力（ｋＶＡ_A）がＥＶＣＳ４０に取り込まれる通常の電力よりも大きいことを、中央処理装置３２が特定１１６するとき、ＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２が所定の公称負荷定格（ｋＶＡ_NOM）を上回らないことが特定される。利用可能な電力（ｋＶＡ_A）がＥＶＣＳ４０に取り込まれる通常の電力よりも小さいことを、中央処理装置３２が特定１１６するとき、ＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２が所定の公称負荷定格（ｋＶＡ_NOM）を上回ることが特定される。利用可能な電力（ｋＶＡ_A）がＥＶＣＳ４０に取り込まれる通常の電力と等しくなるとき、中央処理装置３２は、ＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する現在の電気的負荷（ｋＶＡ_M）が所定の公称負荷定格（ｋＶＡ_NOM）を上回る、又は上回らないことを特定１１６するようにプログラムすることができる。特定の例では、ＥＶＣＳ４０は、自動車に充電するのに使用する７．２ｋＷの電力を取り込むことができる。ｋＶＡ_MがｋＶＡ_NOM−７．２ｋＷよりも小さいとき、ＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する現在の負荷が所定の公称負荷定格を上回らないことが特定される。

第１のＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する負荷が所定の公称負荷定格（ｋＶＡ_NOM）を上回らない（即ち、利用可能な電力（ｋＶＡ_A）がＥＶＣＳ４０に取り込まれる通常の電力よりも大きいか、又は等しい）ことを、中央処理装置３２が特定１１６するとき、方法１０２は、第１のＥＶＣＳ４０の第１の利用可能な充電スロットに割当て１１８を行うことと、第１のエネルギー率（例えば、消費者に電気代を通常課金する使用時間エネルギー率）で電気代を消費者に課金することとを含む。第１のＥＶＣＳ４０の第１の利用可能な充電スロットへの割当て１１８は、第１のＥＶＣＳ４０への電力充電信号の供給を含む。

第１のＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２が所定の公称負荷定格（ｋＶＡ_NOM）を上回ることを、中央処理装置３２が特定１１６するとき、方法１０２は、第１のＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する負荷が所定の最大配電用変圧器負荷定格（ｋＶＡ_UL）を上回るどうかを特定１３０することも含む。上述のように、所定の最大配電用変圧器負荷定格（ｋＶＡ_UL）は、電力会社により規定される。例示的な実施形態では、中央処理装置３２は、配電用変圧器６２に対する現在の電気的負荷（ｋＶＡ_M）が、配電用変圧器６２の最大負荷定格（ｋＶＡ_UL）からＥＶＣＳ４０に取り込まれる通常の電力（例えば、７．２ｋＷ）を差し引いた差よりも小さいかどうかを特定１３０する。さらに、充電待行列に配置された少なくとも１つのＥＶＣＳが存在することを、中央処理装置３２が特定１１４するとき、中央処理装置３２は、充電待行列に配置された少なくとも１つのＥＶＣＳへの電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する負荷が所定の最大配電用変圧器負荷定格（ｋＶＡ_UL）を上回るかどうかも特定１３０する。

第１のＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する負荷が所定の最大配電用変圧器負荷定格（ｋＶＡ_UL）を上回ることを、中央処理装置３２が特定１３０するとき、方法１０２は、第１のＥＶＣＳ４０への供給を拒否１３２することと、第１のＥＶＣＳ４０を充電待行列に配置することとを含む。或いは、第１のＥＶＣＳ４０が既に充電待行列に配置されているとき、方法１０２は、第１のＥＶＣＳ４０への供給を拒否１３２することと、第１のＥＶＣＳ４０の充電待行列への配置を維持することとを含む。第１のＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する負荷が所定の最大配電用変圧器負荷定格（ｋＶＡ_UL）を上回らないレベルに、配電用変圧器６２に対する現在の電気的負荷（ｋＶＡ_M）が達するまで、第１のＥＶＣＳ４０は、依然として充電待行列に配置されている。

第１のＥＶＣＳ４０への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する負荷が所定の最大配電用変圧器負荷定格（ｋＶＡ_UL）を上回らないことを、中央処理装置３２が特定１３０するとき、方法１０２は、例えば、入力／出力装置８６（図１に示す）などのディスプレーに充電選択肢選択信号を供給することにより、消費者に充電選択肢を供給１３４することを含む。入力／出力装置８６は、消費者に充電選択肢を供給する。充電選択肢は、消費者に充電即開始選択及び充電遅延選択の選択肢を与えることができる。ＥＶＣＳ４０、より具体的には、入力／出力装置８６は、充電即開始選択又は充電遅延選択のいずれかの選択結果に対応する、消費者からの入力を受領することができる。ＥＶＣＳ４０は、充電即開始選択結果を受領すると直ちに充電即開始信号を生成し、又は充電遅延選択結果を受領すると直ちに充電遅延信号を生成し、中央処理装置３２に充電即開始信号又は充電遅延信号を送信する。

消費者が充電即開始選択を選択するとき、電気自動車の充電は、中央処理装置３２が充電即開始信号を受領する時刻に開始し、消費者は、使用時間率よりも高く課金される。消費者が充電遅延選択を選択するとき、ＥＶＣＳ４０における電気自動車の充電を原因として、配電用変圧器６２に対する現在の負荷が公称負荷定格を上回らないであろうレベルまで、配電用変圧器６２に対する現在の負荷が低下した後、電気自動車の充電が開始する。消費者が充電遅延選択を選択するとき、方法１０２は、配電用変圧器６２に対する現在の負荷が低下するまで、第１のＥＶＣＳ４０への供給を遅延１３８させることを含む。遅延後、中央処理装置３２は、第１のＥＶＣＳ４０に電力充電信号を送信１４０し、消費者は、通常の使用時間率を課金される。或いは、消費者が充電即開始選択を選択するとき、方法１０２は、充電即開始信号を受領すると直ちに、第１のＥＶＣＳ４０に電力充電信号を供給１４２することを含む。

図３は、電気自動車充電システム２０（図１に示す）内、より具体的には中央処理装置３２（図１に示す）内に含むことができる処理装置２００の例示的な実施形態のブロック図である。中央処理装置３２は、方法１０２（図２に示す）に関する動作を行うように構成される。処理装置２００は、システムコントローラ及び／又はスマートデバイスデータ集線装置と呼ぶこともできる。いくつかの実施形態では、処理装置２００は、バス２１０、又は情報を伝達する他の通信装置を含む。（１つ又は複数の）プロセッサ２１２は、限定しないが、例えば、センサ８２（図１に示す）及び／又は入力／出力装置８６（図１に示す）から受領したデータを含む情報を処理するのに、バス２１０に結合する。本明細書で使用するように、用語プロセッサは、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラム可能ロジックコントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向集積回路、及び他のプログラム可能回路を広く指し、これらの用語は、本明細書で互換的に使用する。さらに、（１つ又は複数の）プロセッサ２１２をコンピュータ内に含むことができる。本開示の態様は、本明細書に記述する命令を実行するように構成されるとき、汎用コンピュータを特定目的コンピュータデバイスに変形する。

処理装置２００は、１つ若しくは複数のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２１４、及び／又は他の（１つ若しくは複数の）格納装置２１６を含むこともできる。（１つ又は複数の）ＲＡＭ２１４及び（１つ又は複数の）格納装置２１６は、情報、及び（１つ又は複数の）プロセッサ２１２により実行される命令を格納し、それらを伝達するのにバス２１０に結合する。（１つ若しくは複数の）ＲＡＭ２１４（及び／又は、含まれる場合は、（１つ若しくは複数の）格納装置２１６）は、（１つ又は複数の）プロセッサ２１２による命令の実行中に、一時変数又は他の中間情報を格納するのに使用することもできる。処理装置２００は、１つ若しくは複数のリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）２１８、並びに／又は静的な（即ち変化しない）情報及び命令を格納し、それらを（１つ若しくは複数の）プロセッサ２１２に供給するようにバス２１０に結合する他の静的な格納装置を含むこともできる。例えば、静的な情報は、限定しないが、配電用変圧器の所定の最大負荷定格及び所定の公称負荷定格を含むことができる。実行する命令は、限定しないが、居住者変更及び／又はコンパレータアルゴリズムを含む。連続する命令の実行は、ハードウェア回路及びソフトウェア命令のいずれかの特定の組合せに限定されない。

処理装置２００は、（１つ又は複数の）入力／出力装置２２０に含むこともでき、又はそれらに結合することができる。（１つ又は複数の）入力／出力装置２２０は、処理装置２００に入力データを供給し、及び／若しくは、限定しないが、電力充電信号などの出力を供給する、当技術分野で知られている任意の装置を含むことができ、又はそれに結合することができる。命令は、１つ又は複数の電子的にアクセス可能なメディアへのアクセスを有線又は無線のいずれかで提供する遠隔接続を介して、例えば、磁気ディスク、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）集積回路、ＣＤ−ＲＯＭ、及び／又はＤＶＤを含む格納装置２１６から、ＲＡＭ２１４に供給することができる。いくつかの実施形態では、配線回路は、ソフトウェア命令の代わりに、又はソフトウェア命令と組み合わせて使用することができる。従って、連続する命令の実行は、本明細書に記述しているか、及び／又は示しているにせよ、ハードウェア回路及びソフトウェア命令のいずれかの特定の組合せに限定されない。さらに、例示的な実施形態では、（１つ又は複数の）入力／出力装置２２０は、限定しないが、マウス及びキーボード（どちらも図３に示さず）などのオペレータインタフェース（例えば、ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ））に関するコンピュータ周辺機器、及び／又は入力／出力装置８６（図１に示す）を含むことができる。さらに、例示的な実施形態では、追加の出力チャネルは、例えば、オペレータインタフェースモニタ、及び／又は警報装置（どちらも図３に示さず）を含むことができる。処理装置２００は、それがセンサ８２（図１に示す）などのセンサと通信することを可能にするセンサインタフェース２２２を含むこともできる。センサインタフェース２２２は、アナログ信号を、（１つ又は複数の）プロセッサ２１２により使用することができるデジタル信号に変換する、１つ又は複数のアナログデジタル変換器を含むことができる。

図４は、配電用変圧器６２（図１に示す）などの配電用変圧器に対する例示的な負荷レベル２５２の時間２５４にわたるグラフ２５０である。図４に示す例では、第１の時刻２６０において、第１の電気自動車は、例えば第１のＥＶＣＳ４０（図１に示す）で電気自動車充電システム２０（図１に示す）に結合する。中央処理装置３２は、第１の自動車の充電を原因として、配電用変圧器６２に対する負荷２５２が配電用変圧器６２の公称負荷定格２６２を上回らないであろうことを特定する。従って、電力充電信号が中央処理装置３２により第１のＥＶＣＳ４０に送信され、第１の自動車の充電が開始する。第２の時刻２７０において、第１の自動車は、配電用変圧器６２から電力を取り込み続け、第２の自動車が、例えば第２のＥＶＣＳ４２（図１に示す）で電気自動車充電システム２０に結合する。中央処理装置３２は、第２の自動車の充電を原因として、配電用変圧器６２に対する負荷２５２が公称負荷定格２６２を上回るであろうが、配電用変圧器６２に対する負荷２５２が配電用変圧器６２の所定の最大負荷定格２７２を上回らないであろうことを特定する。図４に示す例では、消費者は、第２の自動車の充電を直ちに開始することを望み、第２の自動車の充電を直ちに開始するために通常の使用時間率よりも高い率を進んで支払う。従って、消費者は、充電即開始選択肢を選択し、電気充電信号が第２のＥＶＣＳ４２に供給され、電気自動車は充電を開始し、配電用変圧器６２に対する負荷２５２は増大する。

第３の時刻２８０において、第３の電気自動車が、例えば第３のＥＶＣＳ４４（図１に示す）で電気自動車充電システム２０に結合する。中央処理装置３２は、第３の自動車の充電を原因として、配電用変圧器６２に対する負荷２５２が公称負荷定格２６２を上回り、配電用変圧器６２に対する負荷２５２が配電用変圧器６２の所定の最大負荷定格２７２を上回るであろうことを特定する。中央処理装置３２は、負荷２５２が所定の最大負荷定格２７２を上回らないように、第３のＥＶＣＳ４４を充電待行列に配置する。

第４の時刻２８２において、配電用変圧器６２に対する負荷２５２は、第３のＥＶＣＳ４４への電力の供給を原因として、配電用変圧器６２に対する負荷２５２が所定の最大負荷定格２７２を上回らないであろうレベルまで低下する。しかし、負荷２５２は、依然として公称負荷定格２６２を上回っているので、第３のＥＶＣＳ４４は、通常の使用時間率の第１の利用可能なスロットに割り当てられず、むしろ、消費者は充電選択肢を提供される。図４に示す例では、消費者は、第３の自動車の充電を直ちに開始することを望み、第３の自動車の充電を直ちに開始するために通常の使用時間率よりも高い率を進んで支払う。従って、消費者は、充電即開始選択肢を選択し、電気充電信号が第３のＥＶＣＳ４４に供給され、第３の電気自動車の充電中、負荷２５２は増大する。

複数の電気自動車充電装置を含む電気自動車充電システムを制御する例示的な方法及びシステムを本明細書に記述した。より具体的には、本明細書に記述する方法及びシステムは、配電用変圧器に対する現在の電気的負荷と、配電用変圧器の所定の公称電力定格未満の利用可能な電力及び所定の最大配電用変圧器負荷定格の少なくとも１つとの比較に少なくとも部分的に基づいて、配電用変圧器に結合する複数の電気自動車の充電順の決定を容易にする。電気自動車の充電の制御は、配電用変圧器に対する負荷を上限電力未満に維持することを容易にし、配電用変圧器のライフサイクルを最大化する。さらに、本明細書に記述する方法及びシステムは、電力会社により課金される電気料金率、及び自動車を充電する時間を考慮に入れた充電選択肢を消費者に提供する。

本明細書に記述する方法及びシステムは、効率的で経済的な配電を容易にする。方法及びシステムの例示的な実施形態を本明細書に詳細に記述し、及び／又は示した。本方法及びシステムは、本明細書に記述する特定の実施形態に限定されないが、むしろ、各システムの構成要素及び各方法のステップは、本明細書に記述する、他の構成要素及びステップから独立分離して使用することができる。各構成要素及び各方法ステップは、他の構成要素及び／又は方法ステップと組み合わせて使用することもできる。

本明細書に記述し、及び／又は示した方法及び装置の素子／構成要素などを紹介するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「前記（ｓａｉｄ）」は、（１つ又は複数の）素子／（１つ又は複数の）構成要素などの１つ又は複数が存在することを意味するものとする。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包括的なものであり、列挙した（１つ又は複数の）素子／（１つ又は複数の）構成要素など以外の追加の（１つ又は複数の）素子／（１つ又は複数の）構成要素などが存在する可能性があることを意味するものとする。

本記述は、最良の実施形態を含む本発明を開示し、さらに、任意の装置又はシステムを作成及び使用することと、任意の組み込まれた方法を実施することとを含む本発明を当業者が実施することができるように、例を使用した。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲により規定され、当業者が想起する他の例を含むことができる。そうした他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有するとき、又はそれらが特許請求の範囲の文言とわずかな違いを有する均等な構造的要素を含むとき、特許請求の範囲の範囲内にあるものとする。

１０配電システム
２０電気自動車充電システム
３０複数の電気自動車充電装置
３２中央処理装置
４０第１の電気自動車充電装置
４２第２の電気自動車充電装置
４４第３の電気自動車充電装置
４６第４の電気自動車充電装置
５０第１の場所
５２第２の場所
５４第３の場所
５６第４の場所
６０配電線
６２配電用変圧器
７０第１の導線
７２第２の導線
７４第３の導線
８０通信装置
８２センサ
８６入力／出力装置
８８開閉装置
１００フローチャート
１０２方法
１０８ＥＶＣＳの登録
１１０充電要求信号の受領
１１２現在の電気的負荷の測定
１１４充電信号の受領を待ついくつかのＥＶＣＳが存在するかどうかの特定
１１６第１のＥＶＣＳへの電力の供給を原因として、配電用変圧器に対する現在の負荷が配電用変圧器の所定の公称負荷定格を上回るかどうかの特定
１１８第１のＥＶＣＳの第１の利用可能な充電スロットへの割当て
１３０電力の供給を原因として、配電用変圧器に対する負荷が所定の最大変圧器負荷定格を上回るかどうかの特定
１３２供給の拒否
１３４充電選択肢信号の供給
１３８供給の遅延
１４０電力充電信号の送信
１４２電力充電信号の供給
２００処理装置
２１０バス
２１２（１つ又は複数の）プロセッサ
２１４ＲＡＭ
２１６格納装置
２１８ＲＯＭ
２２０（１つ又は複数の）入力／出力装置
２２２センサインタフェース
２５０グラフ
２５２負荷レベル
２５４時間
２６０第１の時刻
２６２所定の公称負荷定格
２７０第２の時刻
２７２所定の最大負荷
２８０第３の時刻
２８２第４の時刻

Claims

配電用変圧器（６２）に結合し、前記配電用変圧器（６２）から電力を受け取るように構成された、複数の電気自動車充電装置（３０）と、
前記複数の電気自動車充電装置の動作を制御するように構成された、中央処理装置（３２）とを含む、電気自動車充電システム（２０）。
前記複数の電気自動車充電装置（３０）のそれぞれは、前記中央処理装置（３２）に一意的な識別信号を送信するように構成された通信装置（８０）を含む、請求項１記載のシステム。
前記識別信号は、前記複数の電気自動車充電装置（３０）のそれぞれを一意的に識別し、前記中央処理装置（３２）は、受領した識別信号に基づいて前記配電用変圧器（６２）に結合するいくつかの電気自動車充電装置を特定するように構成される、請求項２記載のシステム。
前記中央処理装置（３２）に結合し、前記中央処理装置にデータを供給するように構成された、少なくとも１つのセンサ（８２）をさらに含み、前記中央処理装置は、前記データに基づいて前記配電用変圧器（６２）に対する現在の電気的負荷を特定するように構成される、請求項１記載のシステム。
前記中央処理装置（３２）は、
前記複数の電気自動車充電装置（３０）の第１の電気自動車充電装置（４０）から充電要求を受領し、
前記第１の電気自動車充電装置への電力の供給を原因として、前記配電用変圧器（６２）に対する前記現在の電気的負荷が前記配電用変圧器の所定の公称負荷定格を上回るかどうかを特定し、
前記第１の電気自動車充電装置への電力の供給を原因として、前記配電用変圧器に対する前記現在の電気的負荷が前記配電用変圧器の前記所定の公称負荷定格を上回らないとき、前記第１の電気自動車充電装置に電力充電信号を供給するように構成される、請求項４記載のシステム。
前記中央処理装置（３２）は、前記現在の電気的負荷と、前記配電用変圧器（６２）の前記所定の公称負荷定格未満の利用可能な電力とを比較して、前記第１の電気自動車充電装置（４０）への電力の供給を原因として、前記配電用変圧器に対する前記現在の電気的負荷が前記配電用変圧器の前記所定の公称負荷定格を上回るかどうかを特定するようにさらに構成される、請求項５記載のシステム。
前記中央処理装置（３２）は、前記第１の電気自動車充電装置（４０）への電力の供給を原因として、前記配電用変圧器（６２）に対する前記現在の電気的負荷が前記配電用変圧器の前記所定の公称負荷定格を上回ることが特定されるとき、前記現在の電気的負荷と、所定の最大配電用変圧器負荷定格とを比較するようにさらに構成される、請求項５記載のシステム。
前記中央処理装置（３２）は、
前記第１の電気自動車充電装置（４０）への電力の供給を原因として、前記配電用変圧器（６２）に対する前記現在の負荷が前記所定の最大配電用変圧器負荷定格を上回ることが特定されるとき、前記第１の電気自動車充電装置への供給を拒否し、
前記第１の電気自動車充電装置を待行列に配置するようにさらに構成される、請求項７記載のシステム。
前記第１の電気自動車充電装置（４０）は、消費者に少なくとも１つの充電選択肢を表示し、前記消費者から少なくとも１つの充電選択結果を受領するように構成された入力／出力装置（８６）を含む、請求項７記載のシステム。
前記中央処理装置（３２）は、
前記第１の電気自動車充電装置（４０）への電力の供給を原因として、前記配電用変圧器（６２）に対する前記現在の負荷が前記所定の最大配電用変圧器負荷定格を上回らないことが特定されるとき、前記第１の電気自動車充電装置（４０）に充電選択肢信号を送信し、前記充電選択肢信号を受領すると直ちに、前記入力／出力装置（８６）は、前記消費者に前記少なくとも１つの充電選択肢を表示し、
前記入力／出力装置から、充電遅延選択結果に対応する充電遅延信号、及び充電即開始選択結果に対応する充電即開始信号の少なくとも１つを受領するようにさらに構成される、請求項９記載のシステム。