JP2013055861A - 車両充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】設備費用の増加を抑制しつつ、利用者に対して公平な課金を行うこと。
【解決手段】車両充電システムＫは、電流制御部１８により充電を行う際の充電電流指令値を設定する。車両１０の充電制御部１２は、設定された充電電流指令値にしたがって蓄電池１１の充電を行う。そして、車両充電システムＫの料金演算部２２は、電流制御部１８により設定された充電電流指令値と充電時間をもとに、充電料金を演算する。これにより、実際の充電量を計測しなくても充電料金を算出することができるとともに、充電量に見合った充電料金を利用者に課金することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される蓄電池を充電するための車両充電システムに関する。

ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両に搭載された蓄電池を充電するための車両充電システムとして、例えば特許文献１の充電装置が知られている。特許文献１の充電装置は、充電する電力量及び充電時間に基づいて充電料金を算出し、利用者に課金するものである。

特開２００４−１５９４１４号公報

上記充電装置のように充電された電力量をもとに利用者に課金する場合は、実際に充電された電力量を計測するための電力量計などが必要となり、システムのコストアップに繋がる。一方、充電時間のみで利用者に課金する場合は、車両側の充電仕様（能力）や設備側の負荷状況などにより、同じ充電時間であっても充電量が異なる場合が生じ、利用者に対して公平な課金が行われるとは言い難い。

以下、充電時間をもとに課金する場合の具体例を図４にしたがって説明する。
図４（ａ）に示す最大充電電力量Ｐａの車両Ａと、図４（ｂ）に示す最大充電電力量Ｐｂの車両Ｂが同じ充電時間Ｔｘの間、充電した場合、車両Ａ，Ｂに搭載された蓄電池への充電量は、最大充電電力量が大きい車両Ａの方が車両Ｂに比して大きくなる。しかしながら、このような場合に充電時間をもとに充電料金を算出すると、車両Ａと車両Ｂの充電時間が同じ時間であるため、各利用者に対して同一料金が課金されることになる。また、図４（ｃ）に示すように、最大充電電力量Ｐｂの車両Ｂの充電中に設備側の制御によって充電電流指令値が変動した場合、充電時間Ｔｘの間における充電量は、充電時間Ｔｘの間、最大充電電力量Ｐｂで充電が行われていた場合に比して小さくなる。しかしながら、このような場合であっても、充電時間をもとに充電料金を算出すると、利用者に対して同一料金が課金されることになる。以上のように図４に示す具体例に基づく説明から、充電時間のみに基づく課金は公平であるとは言い難い。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、設備費用の増加を抑制しつつ、利用者に対して公平な課金を行う車両充電システムを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両に搭載される蓄電池の充電を行う車両充電システムであって、前記蓄電池に充電する電力を供給する供給部と、前記蓄電池に充電を行う際の充電電流指令値を指示する指示部と、前記充電電流指令値と充電時間をもとに充電料金を演算する料金演算部と、を備えたことを要旨とする。

これによれば、車両充電システムは、充電電流指令値と充電時間をもとに料金演算部が演算した充電料金を利用者に課金する。充電対象となる車両では、充電電流指令値にしたがって蓄電池の充電を行う。このため、蓄電池は、充電電流指令値にしたがって充電が行われることになるので、蓄電池の充電量は充電電流指令値と充電時間から算出することが可能である。つまり、蓄電池への実際の充電量を直接計測することなく、充電電流指令値と充電時間から充電量を算出することができる。したがって、充電料金を充電量に応じて課金しようとする場合であっても、充電量を実際に計測するための機器（電力量計など）をシステムに備える必要がなく、設備費用の増加を抑制できる。また、充電料金を充電量に応じて課金するから、利用者に対して公平な課金を行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両充電システムにおいて、システム全体の使用電流量を計測する電流計測部を備え、前記指示部は、前記電流計測部の計測結果からシステム全体で使用可能な範囲内で前記充電電流指令値を決定し、指示することを要旨とする。

これによれば、充電電流指令値は、システム全体で使用可能な範囲内で決定されることになる。したがって、車両充電システムとして、システム全体の負荷状況に応じて効率良く充電を行うための充電電流指令値を決定することができる。そして、充電の効率化を図ることで、利用者の待ち時間などの短縮に貢献できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両充電システムにおいて、充電対象の車両が、指示した充電電流指令値で充電可能か否かを判別する車両判別部を備え、前記指示部は、前記車両判別部の判別結果をもとに前記充電電流指令値を決定し、指示することを要旨とする。

これによれば、充電電流指令値は、車両の充電仕様をもとに決定されることになる。したがって、車両充電システムとして、車両の充電仕様に応じて効率良く充電を行うための充電電流指令値を決定することができる。すなわち、システム全体で使用可能な電流を無駄なく負荷設備に割り当てることができ、利用者の待ち時間などの短縮に貢献できる。

本発明によれば、設備費用の増加を抑制しつつ、利用者に対して公平な課金を行うことができる。

車両充電システムの構成を示すブロック図。 （ａ），（ｂ）は、充電料金の算出方法を説明するための説明図。 車両充電システムの動作を説明するためのフローチャート。 （ａ）〜（ｃ）は、充電時間に基づく充電料金の算出方法を説明するための説明図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、ＥＶやＰＨＶなどの車両１０には、当該車両１０の原動機となる図示しない電動機（モータ）への供給電力を蓄える蓄電池１１が搭載されている。また、車両１０には、蓄電池１１への充電を制御する充電制御部１２も搭載されている。充電制御部１２は、コントローラ及びＡＣ／ＤＣコンバータによって構成される。そして、車両１０に搭載された蓄電池１１は、車両充電システムＫから供給される電力によって充電可能とされている。また、車両１０には、蓄電池１１の充電を行う際に、車両充電システムＫから送信される情報の受信部、及び充電制御部１２から車両充電システムＫに送信される情報の送信部となる通信部１３も搭載されている。

以下、車両充電システムＫの具体的な構成を図１にしたがって説明する。
車両充電システムＫは、電力系統から送電される電力を受電する受電設備１４と、受電設備１４に接続されるとともに、車両１０の充電時に充電ケーブルを介して車両１０に接続される充電スタンド１５から構成されている。充電スタンド１５は、車両１０の蓄電池１１に充電する電力を供給する供給部となる。また、受電設備１４には、その受電設備１４から電力が供給される負荷設備が接続されている。負荷設備とは、充電スタンド１５や、車両充電システムＫの設置箇所に配設されている照明器具など、受電設備１４によって電力が供給される対象物である。なお、図１には、説明の便宜上、受電設備１４に接続される１台の充電スタンド１５を図示し、その他の負荷設備については図示を省略している。

受電設備１４には、システム全体の使用電流量を計測する電流計測部１６と、電力系統から受電した電力を充電スタンド１５に供給する電力供給部１７と、が設けられている。また、受電設備１４には、車両１０の蓄電池１１に充電を行う際の充電電流指令値を指示する指示部としての電流制御部１８と、充電対象の車両１０が、指示した充電電流指令値で充電可能か否かを判別する車両判別部１９が設けられている。また、受電設備１４には、車両充電システムＫから送信される情報の送信部、及び充電スタンド１５から送信される情報の受信部となる通信部２０が設けられている。

本実施形態の電流制御部１８は、電流計測部１６の計測結果と車両判別部１９の判別結果をもとに、充電時の充電電流指令値を指示（制御）する。具体的に言えば、電流制御部１８は、システム全体で使用可能な範囲内、すなわち車両充電システムＫの設置者と電力系統を持つ電力会社との間の需給契約上の電流量を超えない範囲内で、充電電流指令値を決定する。また、電流制御部１８は、充電電流指令値を決定する際、受電設備１４に接続される他の負荷設備の使用電流量と、充電対象となる車両１０の充電仕様（能力）を考慮して、充電電流指令値を決定する。つまり、電流制御部１８は、他の負荷設備の使用電流量を把握して充電電流指令値を決定することで、車両１０の充電時に需給契約上の電流量を超えないように制御する。また、電流制御部１８は、車両１０の充電仕様を考慮して充電電流指令値を決定することで、充電対象となる車両１０に搭載されたＡＣ／ＤＣコンバータの変換能力を超えてしまう必要以上の電流量を割り当てないように制御する。必要以上の電流量を割り当てることは、受電設備１４に他の充電ステンドが接続されている場合において、他の充電スタンドで充電を行う際に割り当てる電流量が減少してしまう虞が生じる。そして、電流制御部１８は、決定した充電電流指令値を通信部２０により、充電スタンド１５の通信部２１を介して車両１０の充電制御部１２に指示する。

また、車両充電システムＫには、充電を行った利用者に課金するための充電料金を演算する料金演算部２２が設けられている。料金演算部２２には、車両充電システムＫの設置者により、充電の時間単価が設定される。そして、本実施形態の料金演算部２２は、電流制御部１８が指示する充電電流指令値と充電時間をもとに充電料金を演算する。以下、本実施形態の充電料金の算出方法を、図２（ａ），（ｂ）に図示した具体例にしたがって説明する。なお、図（ａ），（ｂ）に図示する符号「Ｐ」は、単位時間あたりの充電量を示す。また、本実施形態において料金演算部２２は、充電開始から充電終了までの充電時間を計測する。充電開始及び充電終了は、充電スタンド１５から送信された情報に基づき判断する。

図２（ａ）は、充電開始から充電終了までの充電時間Ｔｘ（＝Ｔ）において、一定の充電電流指令値Ｉで充電される場合を図示する。この例において、充電時間Ｔｘの間に充電される充電量Ｗは、充電時間Ｔと充電電流指令値Ｉの乗算値となる。そして、この例において、充電料金は、充電量Ｗと時間単価の乗算値によって算出される。

図２（ｂ）は、充電開始から充電終了までの充電時間Ｔｘにおいて、充電電流指令値が所定時間毎に変動した状態で充電される場合を図示する。この例において、充電時間Ｔｘの間に充電される充電量Ｗは、所定時間毎の充電量ａ〜ｅの加算値となる。そして、所定時間毎の充電量ａ〜ｅは、充電時間と充電電流指令値の乗算値となる。具体的に言えば、充電量ａは充電時間Ｔ１と充電電流指令値Ｉ１の乗算値となり、充電量ｂは充電時間Ｔ２と充電電流指令値Ｉ２の乗算値となり、充電量ｃは充電時間Ｔ３と充電電流指令値Ｉ３の乗算値となる。また、充電量ｄは充電時間Ｔ４と充電電流指令値Ｉ４の乗算値となり、充電量ｅは充電時間Ｔ５と充電電流指令値Ｉ５の乗算値となる。そして、この例において、充電料金は、充電量Ｗ（＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）と時間単価の乗算値によって算出される。

本実施形態における充電料金の算出方法は、受電設備１４で設定する充電電流指令値にしたがって車両１０の充電制御部１２が充電制御を実行する点に着目している。すなわち、この前提によれば、実際の充電量を計測しなくても、受電設備１４で設定する充電電流指令値と充電時間から、実際の充電量に見合った充電料金を算出することが可能となる。

以下、本実施形態の車両充電システムＫの作用を、図３に示す動作フローにしたがって説明する。
車両充電システムＫは、設置者から充電の時間単価が入力されると、その時間単価を料金演算部２２に設定する（ステップＳ１０）。次に、車両充電システムＫは、充電対象となる車両１０があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において車両充電システムＫは、充電スタンド１５に車両１０が接続されているか否かを、充電スタンド１５から送信される情報（信号）に基づき判定する。そして、車両充電システムＫは、充電対象となる車両１０がない場合、待機状態となってステップＳ１１を繰り返す。

一方、車両充電システムＫは、充電対象となる車両１０がある場合、電流計測部１６により、システム全体の使用電流量からシステム全体の負荷を判別する（ステップＳ１２）。また、車両充電システムＫは、車両判別部１９により、車両１０が、指示した充電電流指令値で充電可能か否かを判別する（ステップＳ１３）。そして、車両充電システムＫは、ステップＳ１２，Ｓ１３の判別結果を電流制御部１８に送信する（ステップＳ１４）。次に、車両充電システムＫは、電流制御部１８により、ステップＳ１２の判別結果とステップＳ１３の判別結果をもとに充電電流指令値を決定し、設定する（ステップＳ１５）。次に、車両充電システムＫは、電流制御部１８で設定した充電電流指令値を、車両１０の充電制御部１２と料金演算部２２にそれぞれ送信する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６で送信された充電電流指令値を受信した車両１０の充電制御部１２は、充電電流指令値をもとに蓄電池１１の充電を行う。

その後、車両１０の充電が完了すると、車両充電システムＫは、料金演算部２２により、充電電流指令値と充電時間をもとに充電料金を演算する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７で演算した充電料金は、利用者に対して課金される。

なお、車両充電システムＫは、電流計測部１６により、常時、システム全体の負荷を判別するとともに、電流制御部１８により、電流計測部１６の計測結果をもとに負荷に応じた充電電流指令値を設定する。すなわち、電流制御部１８は、負荷に応じて充電電流指令値を変更するか否かを判定し、変更する場合には充電電流指令値を都度設定する。この充電電流指令値は、変更される度に充電制御部１２及び料金演算部２２に送信される。

また、料金演算部２２は、充電電流指令値が変更される度に充電電流指令値と充電時間をもとに充電量を演算し、その演算した充電量を車両１０の充電が完了する迄の間、累積記憶する。そして、料金演算部２２は、充電が完了すると、その時点での記憶内容から利用者に課金する充電料金を演算する。

したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）充電電流指令値と充電時間をもとに充電料金を算出し、利用者に課金する。充電対象となる車両１０では、充電電流指令値にしたがって蓄電池１１の充電を行う。このため、蓄電池１１は、充電電流指令値にしたがって充電が行われることになり、その充電量は充電電流指令値と充電時間から算出することが可能である。つまり、蓄電池１１への実際の充電量を直接計測することなく、充電電流指令値と充電時間から充電量を算出することができる。したがって、充電料金を充電量に応じて課金しようとする場合であっても、充電量を実際に計測するための機器（電力量計など）を車両充電システムＫに備える必要がなく、設備費用の増加を抑制できる。また、充電料金を充電量に応じて課金するから、利用者に対して公平な課金を行うことができる。

（２）充電電流指令値を、システム全体で使用可能な範囲内で決定することにより、車両充電システムＫとして、システム全体の負荷状況に応じて効率良く充電を行うための充電電流指令値を決定することができる。そして、充電の効率化を図ることで、利用者の待ち時間などの短縮に貢献できる。

（３）充電電流指令値を、車両１０の充電仕様をもとに決定することにより、車両充電システムＫとして、車両１０の充電仕様に応じて効率良く充電を行うための充電電流指令値を決定することができる。すなわち、システム全体で使用可能な電流を無駄なく負荷設備に割り当てることができ、利用者の待ち時間などの短縮に貢献できる。

（４）充電電流指令値を充電料金の算出パラメータとすることにより、車両充電システムＫの負荷状況などに応じて充電電流指令値を変動させた場合であっても、実際の充電量に見合った充電料金を算出することができる。すなわち、充電電流指令値の増減によって充電時間に長短が生じた場合でも、実際の充電量に見合った充電料金を算出することができる。したがって、利用者に対して公平な課金を行うことができる。

（５）充電電流指令値を充電料金の算出パラメータとすることにより、同じ充電時間の間、充電を行った場合であっても、実際の充電量に見合った充電料金を算出することができる。すなわち、充電電流指令値の大小により、充電量が多い場合には充電料金を高く課金する一方で、充電量が少ない場合には充電料金を安く課金する。したがって、利用者に対して公平な課金を行うことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 料金演算部２２を、受電設備１４側、又は充電スタンド１５側に設けても良い。
○ 電流制御部１８と車両判別部１９を、充電スタンド１５側に設けても良い。

○ 充電時間の計測を電流制御部１８が行い、その計測結果を料金演算部２２に送信しても良い。
○ 電流制御部１８において、電流計測部１６の計測結果のみをもとに充電電流指令値を設定しても良い。すなわち、車両判別部１９を設けない車両充電システムＫを構築しても良い。

次に、上記実施形態、及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）料金演算部は、充電電流指令値と充電時間を乗算して算出される充電量に対して、システム設置者が設定する充電の時間単価を乗算することによって充電料金を算出することを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の車両充電システム。

（ロ）車両に搭載される蓄電池の充電を行う利用者に課金する充電料金を演算する充電料金演算方法であって、前記蓄電池に充電を行う際に前記充電を制御する充電制御部に指示される充電電流指令値と充電時間をもとに充電料金を演算することを特徴とする充電料金演算方法。

１０…車両、１４…受電設備、１５…充電スタンド、１６…電流計測部、１７…電力供給部、１８…電流制御部、１９…車両判別部、２２…料金演算部、Ｉ，Ｉ１〜Ｉ５…充電電流指令値、Ｔ，Ｔｘ，Ｔ１〜Ｔ５…充電時間、Ｋ…車両充電システム。

Claims (3)

1. 車両に搭載される蓄電池の充電を行う車両充電システムであって、
   前記蓄電池に充電する電力を供給する供給部と、
   前記蓄電池に充電を行う際の充電電流指令値を指示する指示部と、
   前記充電電流指令値と充電時間をもとに充電料金を演算する料金演算部と、を備えたことを特徴とする車両充電システム。
2. システム全体の使用電流量を計測する電流計測部を備え、
   前記指示部は、前記電流計測部の計測結果からシステム全体で使用可能な範囲内で前記充電電流指令値を決定し、指示することを特徴とする請求項１に記載の車両充電システム。
3. 充電対象の車両が、指示した充電電流指令値で充電可能か否かを判別する車両判別部を備え、
   前記指示部は、前記車両判別部の判別結果をもとに前記充電電流指令値を決定し、指示することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両充電システム。

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