JP2013051780A - 車両用充電システムおよび車両用充電ケーブル - Google Patents

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Abstract

【課題】コンセントを利用した車両充電において、充電電流や充電時間、夜間電力使用の有無等の充電条件を設定可能とする。
【解決手段】車載充電ケーブル101のコンセントプラグ107内または近傍にRFIDチップ&アンテナ112が設置される。充電設備102のコンセント106内または近傍にコンセントプラグ107がコンセント106に挿入されたときにRFIDチップ&アンテナ112から送信されるRFID情報を受信するRFID読取部111が設置される。制御部110は、RFID読取部111を介してRFIDチップ&アンテナ112からのRFID情報の受信の有無およびRFID情報の照合を行い、充電設備102の給電状態および車載充電ケーブル101に対応する充電条件を制御する。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両用充電システムおよび車両用充電ケーブルに関する。
近年、プラグインハイブリット車、EV車(エレクトリックビークル:電気自動車)が急速に発展しており(以下「EV車等」または単に「車両」と呼ぶ)、車の充電を行う充電スタンドや家庭用充電器等の充電ステーションの普及が見込まれる。充電ステーションからの充電を制御するための車両用充電システムにおいては、充電ステーションから車両内のバッテリへの充電を制御するための充電器が車載充電器として車両に搭載されたシステムが一般的である。
このような車両の利用者は、充電ステーションに設置された充電スタンドやコンセント、一戸建て家屋の車庫に設置されたコンセント、集合住宅の駐車場に設置されたコンセントなどを利用して、車両の蓄電池の充電を行うことになる。充電スタンドを利用する場合、利用者は、充電スタンドに付属している充電ケーブルを車両の充電口に挿入して充電を行う。また、コンセントを利用する場合には、利用者は、必要十分な規格を有する充電ケーブルを用意して使用する。
しかし、車両用のコンセントとして開放した場所において、許可されていない車両や電気自動車以外の電動工作物に、電力が盗用されてしまうおそれがある。
また、コンセントタイプの車両充電システムにおいて、従来は、どの車両の充電ケーブルが接続されたがわからないため、充電時の電流や充電時間、あるいは夜間電力使用の有無等が把握できず、例えば充電電流が最大となる充電システムを用意する必要がある。
このような課題に対して、コンセント部分に設置されたRFIDタグまたはICタグを使用して、給電の開始を制御する従来技術が知られている(例えば特許文献1または2)。しかしながら、このような従来技術では、単に給電開始の有無を制御できるだけで、充電時の電流や充電時間、あるいは夜間電力使用の有無等のきめ細かな制御を行うことができないという問題点を有していた。
特開2010−142096号公報 特開2010−158135号公報
本発明は、コンセントを利用した車両充電において、充電電流や充電時間、夜間電力使用の有無等の充電条件を設定可能とすることを目的とする。
本発明は、充電ケーブルによって車両と充電設備を接続して車両の充電を行う車両用充電システムであって、充電ケーブルのコンセントプラグ内または近傍に設置されるRFIDチップおよび前記RFIDチップの情報を送信するアンテナと、充電設備のコンセント内または近傍に設置されコンセントプラグがコンセントに挿入されたときにアンテナから送信されるRFIDチップの情報を受信するRFID読取部と、RFID読取部を介して受信したRFIDチップの情報の照合を行い、充電設備の給電状態および充電ケーブルに対応する充電条件を制御する制御部とを含む。
本発明によれば、コンセントを利用した車両充電において、充電電流や充電時間、夜間電力使用の有無等の充電条件が設定可能となる。
実施形態のシステム構成図である。 コンセントプラグおよびコンセントの構成例を示す図である。 充電設備の構成例を示す図である。 実施形態のフローチャート(その1)である。 実施形態のフローチャート(その2)である。 実施形態の通信シーケンス例を示す図である。 RFIDのIDパターン例を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施形態のシステム構成図である。
車両103は、車載充電ケーブル101を介して、家庭用電源または集合住宅電源などの配電盤104に接続された充電設備102に接続されて、充電が行われる。
このとき、車載充電ケーブル101と充電設備102は、車載充電ケーブル101側のコンセントプラグ107を充電設備102側のコンセント106に挿入することにより、接続される。また、車載充電ケーブル101は、その車載充電ケーブル101内の車両接続プラグ109を使って車両103に接続される。
配電盤104からの電力は、充電設備102内の電力遮断部105およびコンセント106、車載充電ケーブル101内のコンセントプラグ107、ケーブル、CCID(Charging Circuit Interrupt Device)108等、および車両接続プラグ109を介して、車両103に供給される。CCIDボックス108は、充電ケーブル101毎に規格が定まっている充電電流値を、コントロールパイロット(CPLT)信号と呼ばれるパルス信号によって、車両103内の特には図示しない充電器に通知するための制御回路ボックスである。これにより、車両103内の充電器は、充電ケーブルの規格に応じた充電電流を設定して充電を行う。なお、CCIDボックス108はCPLTの通信機能のほかに、漏電検出、異常時に車両103と充電設備102を切り離す機能等を備える。
本実施形態ではさらに、車載充電ケーブル101のコンセントプラグ107内にRFIDチップ&アンテナ112を備え、充電設備102のコンセント106内にRFID読取部111を備える。図2は、コンセントプラグ107とコンセント106の構成例を示す図、図3は、充電設備102の構成例を示す図である。図2に示されるように、コンセントプラグ107内にRFIDチップ&アンテナ112が埋め込まれ、コンセント106内にRFID読取部111が埋め込まれている。図2のRFIDチップ&アンテナ112は、図3に示されるように、コンセントプラグ107がコンセント106に挿入されるところから、RFID読取部111で読取可能な可読範囲303内に配置されている。
車載充電ケーブル101は、車両103に搭載されており、車両103から取り出してコンセントプラグ107側を充電設備102のコンセント106に挿す。図2に示されるように、コンセントプラグ107の電源電極201およびアース電極202がそれぞれ、コンセント106の電源コンセント203およびアースコンセント204に挿入される。コンセントプラグ107がコンセント106に挿入されると、RFIDチップ&アンテナ112が、図3に示されるRFID読取部111の可読範囲303に入る。この結果、RFID読取部111は、RFIDチップ&アンテナ112内のRFIDのIDパターン(後述する図7参照)を読み取る。図3に示されるように、例えばRFID読取部111と一体で配置されている制御部110は、RFID読取部111が読取ったRFIDのIDパターンを認証し、車種を判定する。制御部110にはあらかじめ、充電設備102の許容電流、対応車種、充電時間、深夜電力使用の有無、優先情報などが記憶されており、認証時に登録情報と照合する。照合の結果給電を許可する場合、図3または図1において、充電設備102内の制御部110は、電力遮断部105を動かして、ケーブル302を介してコンセント106からコンセントプラグ107に給電する。このとき、許容電流、対応車種、充電時間、深夜電力使用の有無、優先情報などに基づいて、給電状態を制御する。
コンセント106からコンセントプラグ107への給電中は、制御部110は、一定時間間隔でRFIDのIDパターンの読取り及び照合を行い、一定期間読取り及び照合ができなくなった場合、制御部110は、電力遮断部105を動かして、コンセント106への給電を停止する。
図4および図5は、制御部110が実行する制御動作を示すフローチャート、図6は、その制御動作による通信シーケンス例を示す図である。このフローチャートは、制御部110が内蔵する特には図示しないCPU(中央演算処理装置)が特には図示しないメモリに記憶された制御プログラムを実行する動作として実現される。
以下、図4および図5のフローチャートに沿って、図6の通信シーケンス例を用いながら、制御部110の制御動作の詳細について説明する。
まず、充電設備102の稼働開始後、制御部110は、電力遮断部105を遮断させる(図4のステップS401)。その後、制御部110は、RFID読取部111に対し、ポーリングを実行させ(図4のステップS402)、一定時間タイマ待ちし(図4のステップS403)、レスポンスが有ったか否かを判定し(図4のステップS404)、レスポンスが無ければステップS404の判定がNOとなってステップS402に戻るという動作を繰り返し実行させる。コンセントプラグ107がコンセント106に挿入されていない状態では、上記繰返し動作により、図6のシーケンスS601での電力遮断部105の遮断の後、シーケンスS602のポーリングの繰返し状態が維持される。
その後、コンセントプラグ107がコンセント106に挿入されて、コンセントプラグ107内のRFIDチップ&アンテナ112がコンセント106内のRFID読取部111の可読範囲303(図3)に入る。すなわち、図6の状態Aである。この結果、コンセント106内のRFID読取部111からのポーリングに応答して、コンセントプラグ107内のRFIDチップ&アンテナ112からレスポンスが返り、それがRFID読取部111で読み取られて制御部110で認識される。これにより、図4のステップS404の判定がYESとなる。
この結果、制御部110は、RFID読取部111からIDリクエストを送信させる。これを受信したRFIDチップ&アンテナ112は、チップ内に記憶しているIDパターン(後述する図7参照)を、IDレスポンスとしてRFID読取部111に返信する。すなわち、図6のシーケンスS603の状態となる。制御部110は、RFID読取部111からIDリクエストを送信させた後(図4のステップS405)、一定時間内にIDレスポンスが有ったか否かを判定する(図4のステップS406)。レスポンスが無くてステップS406の判定がNOならば、制御部110は、N1回(「N1」は所定の自然数)だけ、IDリクエストの送信を繰り返す(図4のステップS406→S407の判定がNO→S405)。N1回繰り返してもIDレスポンスが無ければ、ポーリング状態に戻る(図4のステップS407の判定がYES→S402)。
IDレスポンスが有ってステップS406の判定がYESになると、制御部110は、RFIDチップ&アンテナ112から受信したIDパターンを、制御部110の内部に記憶している登録情報と照合する。
照合が失敗しステップS408の判定がNOならば、制御部110は、N2回(「N2」は所定の自然数)だけ、IDリクエストの送信とIDレスポンスの受信、受信したIDパターンの照合を繰り返す(図4のステップS408の判定がNO→S409の判定がNO→S405)。N2回繰り返してもIDパターンの照合に成功しなければ、電力遮断部105が通電状態である場合(後述する図5のステップS507からの遷移の場合)は遮断した後、ポーリング状態に戻る(ステップS409の判定がYES→S401)。
照合が成功してステップS408の判定がYESならば、制御部110は、IDパターンの内容に基づいて、充電設備102に充電条件を設定し、電力遮断部105を通電状態にする(図4のステップS410)。すなわち、図6のシーケンスS603から、S604、S605と遷移する。充電条件の詳細については、後述する。
上述のようにして、充電設備102から車両103(図1参照)への給電が開始された後、制御部110は、RFID読取部111に対して、一定のタイマ時間間隔で(図5のステップS501)、IDリクエストを送信させる(図5のステップS502)。そして、制御部110は、RFID読取部111に対して、RFIDチップ&アンテナ112からのIDレスポンスの受信を監視させる(図5のステップS503)。制御部110は、IDレスポンスが受信されてステップS503の判定がYESの間、以上のステップS501→S502→S503→S501の動作を、繰り返し実行する。すなわち、図6のシーケンスS606の状態である。
コンセントプラグ107が何らかの原因でコンセント106から引き抜かれると(図6の状態B)、IDレスポンスが受信されなくなってステップS503の判定がNOとなる。その後、制御部110は、RFID読取部111に、N3回(「N3」は所定の自然数)だけ、IDリクエストの送信と、IDレスポンスの監視をリトライさせる(図5のステップS503→S504の判定がNO→S502)。すなわち、図6のシーケンスS607の状態である。
N3回繰り返してもIDレスポンスが受信できなければ(図5のステップS504の判定がYES)、制御部110は再び、RFID読取部111に、一定タイマ時間毎のポーリングとレスポンスの監視を行わせる(図5のステップS505→S506→S507)。この動作がN4回(「N4」は所定の自然数)繰り返される(図5のステップS507の判定がNO→S508の判定がNO→S505)。すなわち、図6のシーケンスS608の状態である。
上記ポーリング動作の間に、コンセントプラグ107内のRFIDチップ&アンテナ112からのレスポンスが再びあると、ステップS507の判定がYESとなって、図4のステップS405に戻り、再び、IDパターンの受信と照合が行われ、照合に成功すれば電力遮断部105での通電が継続される(図4のステップS405→SS406→S408→S410)。
上記ポーリング動作がN4回繰り返されてステップS508の判定がYESとなると、制御部110は、図4のステップS401の処理に戻って、電力遮断部105を遮断状態にし、ポーリング状態に戻る。すなわち、図6のシーケンスS609→S610の状態である。
以上のようにして本実施形態では、コンセント106内のRFID読取部111および制御部110が、コンセントプラグ107内のRFIDチップ&アンテナ112からのRFIDチップの情報(IDパターン)の受信に基づいて、IDパターンの照合を行い、給電の通電および遮断を制御する。このときに、単に通電を制御するだけではなく、コンセントプラグ107がコンセント106から引き抜かれたことを検知して、給電の遮断も行うことができる。さらに、通電と遮断の制御だけではなく、図4のステップS410の処理において、車載充電ケーブル101側から取得したIDパターンに基づいて、充電条件も設定することができる。この動作について、更に詳細に説明する。
図7は、コンセント106内のRFID読取部111および制御部110が、コンセントプラグ107内のRFIDチップ&アンテナ112から取得するRFIDのIDパターン例を示す図である。
図7に示されるように、IDパターンは例えば、固有ID501、メーカコード502、車両カテゴリ503、車両コード504、充電種類505、個別領域506を有する。固有ID501は、コンセント製造時に登録する8バイトのユニークコードである。メーカコード502は、車載充電ケーブル101を搭載する車両のメーカを示す4バイトコードである。車両カテゴリ503は、EV(電気自動車)、PHV(プラグインハイブリッド車)等の充電に関する車種カテゴリを示す4バイトコードである。車両コード504は、車載充電ケーブル101を搭載する車種を表す4バイトコードである。充電種類505は、AC100V(ボルト)/200V入力、3.2KW(キロワット)充電などの充電方式を表す4バイトコードである。個別領域506は、車両103のメーカ、車載充電ケーブル101のメーカなどが任意に決める8バイトコード領域である。
本実施形態では、図4のステップS410において、制御部110が、RFID読取部111を介してRFIDチップ&アンテナ112から取得した例えば図7のフォーマットを有するIDコードを受信することにより、例えば次のような充電条件の設定を行うことが可能となる。
<実施例1>:個別領域506に充電開始時間情報を入れる。
これにより、深夜電力専用ケーブルを設定でき、深夜以外の時間には強制的にコンセント通電できなくすることで、電気代を安くすることが可能となる。
<実施例2>:個別領域506に優先情報を入れる。
車載充電ケーブル101ごとに優先順位を付け、各コンセント106と連携通信させると、同時利用の際の優先順位を付けることが可能となる。
<実施例3>:個別領域506に通電可能時間を入れる。
充電設備102を貸し出す場合、通電時間の制限情報を入れると、1回利用ごとの通電時間を制限できる。
<実施例4>:固有ID501、メーカコード502、車両カテゴリ503、車両コード504、充電種類505を照合する。
車両103に付属した車載充電ケーブル101の種類を判定することが可能となり、接続される車両103の充電電流を予測することが可能となるため、接続される車両103の要求スペックに合わない充電設備102での充電行為を防ぐことが可能となる。また、充電設備102の所有者が認めた車両103(に搭載された車載充電ケーブル101)以外の充電行為を防いだり、車両以外の電動工作物による電力使用を防ぐことが可能となり、盗電防止に役立つ。
以上のようにして、本実施形態では、コンセントプラグ107がコンセント106に挿入されたときに、きめ細かな充電条件を設定することが可能となる。
上述した実施形態では、電力遮断部105は、充電設備102内に内蔵される構成が開示されているが(図3参照)、電力遮断部105は必ずしも充電設備102内になくてもよい。例えば、図1の配電盤104内にある遮断器が、充電設備102から配電盤104への通信により制御されるような構成が採用されてもよい。
コンセント106は、一戸建て家屋や集合住宅の車庫に設けられるほか、充電ステーションに簡易充電器として設備されてもよい。
また、上述の実施形態では、コンセント106は充電設備102に設置され、コンセントプラグ107は車載充電ケーブル101に設置されているが、車載充電ケーブル101でなくてもよい。すなわち例えば、充電設備102に付属する充電ケーブル側にコンセント106が設置され、車両103にコンセントプラグ107が設置されてもよい。この場合、車両103のコンセントプラグ107が充電設備102から伸ばした充電ケーブルのコンセント106に挿入されて使用される。
以上説明したようにして、本実施形態によれば、充電ケーブルのコンセント接続において、車両に付属した充電ケーブルの種類を判定することが可能となり、接続車両の充電電流を予測することが可能となるため、接続車両の要求スペックに合わない充電設備での充電行為を防ぐことが可能となる。
また、充電ケーブルのコンセント接続において、充電設備の所有者が認めた車両または車両に搭載された充電ケーブル以外の充電行為を防いだり、車両以外の電動工作物による電力使用を防ぐことが可能となり、盗電の防止が可能となる。
さらに、充電ケーブルのコンセント接続において、深夜電力の使用の有無、複数コンセントの同時利用の際の優先順位の制御、1回利用毎の充電設備の通電時間の制御等が可能となる。
101 車載充電ケーブル
102 充電設備
103 車両
104 配電盤
105 電力遮断部
106 コンセント
107 コンセントプラグ
108 ケーブル、CCID等
109 車両接続プラグ
110 制御部
111 RFID読取部
112 RFIDチップ&アンテナ
201 電源電極
202 アース電極
203 電源コンセント
204 アースコンセント
301 コンセントケース
302 ケーブル
303可読範囲
501 固有ID
502 メーカコード
503 車両カテゴリ
504 車両コード
505 充電種類
506 個別領域

Claims (9)

  1. 充電ケーブルによって車両と充電設備を接続して該車両の充電を行う車両用充電システムであって、
    前記充電ケーブルのコンセントプラグ内または近傍に設置されるRFIDチップおよび前記RFIDチップの情報を送信するアンテナと、
    前記充電設備のコンセント内または近傍に設置され前記コンセントプラグが前記コンセントに挿入されたときに前記アンテナから送信される前記RFIDチップの情報を受信するRFID読取部と、
    前記RFID読取部を介して受信した前記RFIDチップの情報の照合を行い、前記充電設備の給電状態および前記充電ケーブルに対応する充電条件を制御する制御部と、
    を含むことを特徴とする車両用充電システム。
  2. 前記制御部110は、前記RFID読取部が前記RFIDチップの情報を受信し、前記RFIDチップの情報の照合に成功したときに、前記充電設備に電力を給電させる電力遮断部を通電状態にし、前記RFID読取部が前記RFIDチップの情報を受信できない状態が所定期間続いたときまたは前記RFIDチップの情報の照合に失敗したときに、前記電力遮断部を遮断状態する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両用充電システム。
  3. 前記制御部は、前記RFIDチップの情報のIDパターンの個別領域に設定された充電開始時間情報に基づいて、深夜電力の使用の有無を決定する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両用充電システム。
  4. 前記制御部は、前記RFIDチップの情報のIDパターンの個別領域に設定された優先情報に基づいて、複数設置された前記コンセントの同時利用の優先順位を制御する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両用充電システム。
  5. 前記制御部は、前記RFIDチップの情報のIDパターンの個別領域に設定された通電可能時間情報に基づいて、前記充電設備の通電利用時間を制御する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両用充電システム。
  6. 前記制御部は、前記RFIDチップの情報のIDパターンの固有ID、メーカコード、車両カテゴリ、車両コード、または充電種類のいずれか1つ以上のコードを照合することにより、前記車両の充電電流を予測する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両用充電システム。
  7. 前記制御部は、前記RFIDチップの情報のIDパターンの固有ID、メーカコード、車両カテゴリ、車両コード、または充電種類のいずれか1つ以上のコードを照合する、
    ことを特徴とする請求項2に記載の車両用充電システム。
  8. 車両と充電設備を接続して該車両の充電を行う車両用充電ケーブルであって、
    前記充電ケーブルのコンセントプラグ内または近傍に設置されるRFIDチップおよび前記RFIDチップの情報を送信するアンテナを含み、
    前記充電設備のコンセント内または近傍に設置され前記コンセントプラグが前記コンセントに挿入されたときに前記アンテナから送信される前記RFIDチップの情報を受信するRFID読取部を介して受信した前記RFIDチップの情報の照合を行い、前記充電設備の給電状態および前記充電ケーブルに対応する充電条件が制御される、
    ことを特徴とする車両用充電ケーブル。
  9. 充電設備に付属する充電ケーブルによって車両を接続して該車両の充電を行う車両用充電システムであって、
    前記車両のコンセントプラグ内または近傍に設置されるRFIDチップおよび前記RFIDチップの情報を送信するアンテナと、
    前記充電ケーブルのコンセント内または近傍に設置され前記コンセントプラグが前記コンセントに挿入されたときに前記アンテナから送信される前記RFIDチップの情報を受信するRFID読取部と、
    前記RFID読取部を介して受信した前記RFIDチップの情報の照合を行い、前記充電設備の給電状態および前記車両に対応する充電条件を制御する制御部と、
    を含むことを特徴とする車両用充電システム。
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