JP2013066372A - 車両用充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両用充電システムにおいて、デマンド契約を想定した電力制御を可能とする車両用充電システムを提供する。
【解決手段】電力制御部１０７は、電流計１０３および電流測定部２０２の測定結果に基づいて、現在の積算単位Ｔｘの期間における各充電スタンド１０５の使用電力量の積算値を単位積算電力量ＰＩとして算出する。電力制御部１０７は、現在の積算単位Ｔｘの期間の単位積算電力量ＰＩが電力使用契約に対応する単位積算電力量の上限値である基準単位積算電力量Ｐｔｘに達しているか否かを判定する。電力制御部１０７は、ＰＩ＝Ｐｔｘと判定した場合に、各充電スタンド１０５内の電力遮断部２０５に対して電力供給の停止を通知し、現在の積算単位Ｔｘの期間の終了後に、電力供給の再開を通知する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用充電システムに関する。

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。

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に電源ケーブルによって車両を接続して、車両の蓄電池の充電を行う。
ここで、充電ステーションの運営者は、効率的な経営を行うために、充電スタンドを複数台設置する。運営者は、規定容量の電力契約を電力事業者と結んで充電ステーションを運営し、充電スタンドに電力を供給する受電設備には主幹ブレーカが設置され、各充電スタンドにもそれぞれブレーカが設置される。

このようなケースにおいて、複数の車両がそれぞれ充電スタンドに接続されて充電される場合には、各車両の充電における電力使用量の合計が主幹ブレーカに設定された契約電力量を上回らないようにしなければならない。電力使用量の合計が契約電力量を上回ると、充電ステーションの主幹ブレーカが落ちてしまい、利用者や運営者に大きな影響を及ぼす。

ここで、電力の使用契約には、ブレーカ契約とデマンド契約があり、大口顧客はデマンド契約が一般的である。この契約は、例えば過去１年間の間の例えば３０分単位で積算された電力使用量（単位積算電力量）のうち最も大きい単位積算電力量（以下、「基準単位積算電力量」）を基準に契約料を決定する方式である。３０分単位で１回でも単位積算電力量が現在の契約に対応する基準単位積算電力量を上回ると、１キロワットあたり例えば１０００円を基準に契約料がアップする。充電ステーションの運営者は、電力の使用契約としてデマンド契約をする場合が多いと想定される。従って、このような契約下では、複数の車両がそれぞれ充電スタンドに接続されて充電される場合に、各車両の充電における単位積算電力量の合計が現在の契約に対応する基準単位積算電力量を上回らないようにしないと、契約料がアップしてしまうという課題を有していた。

また、充電ステーションにおける各充電スタンドへの車両の接続状況は時々刻々と変化するため、充電ステーション全体の電力使用量を予め予測して制御することが難しいという問題点も有していた。

車両の充電における電力使用量を制御する従来技術として、外部電源から供給される分電盤を有し、複数の車両に対して一定の電流量を超えない範囲で同時に充電を行うように制御し、充電量検出通電による各車両ごとに検出される電流センサによる電流量に基づいて、車両の充電量の判定等の制御を行うようにした車両用充電システムが知られている（例えば特許文献１に記載の技術）。

また、他の従来技術として、複数の電気車の駆動用バッテリを充電する充電手段と充電制御手段とを備えており、バッテリ状態に応じて充電時間を求め、この充電時間とあらかじめ設定された所定充電完了時刻とに基づいて充電開始時刻を求め、その充電開始時刻にバッテリの充電を開始するようにしたことにより、各バッテリを充電する際に各電力消費量（算出値）のピークが集中しないようにすると共に、各充電手段の電力消費量の総和が供給電力を越える場合には、各充電手段の電力消費量を低下させてそれらの総和が供給力以下となるように各充電手段を制御する充電システムが知られている（例えば特許文献２に記載の技術）。

しかし、上述のいずれの従来技術も、デマンド契約を想定した電力制御を行うことはできなかった。

特開２０１１−７８２０５号公報 特開平８−１１６６２６号公報

本発明は、デマンド契約を想定した電力制御を可能とする車両用充電システムの提供を目的とする。

本発明は、 系統電力を主幹ブレーカを介して各充電スタンドに対応する各充電スタンドブレーカに分電し、該各充電スタンドブレーカから前記各充電スタンドに電力を供給することにより、前記各充電スタンドに電気的に接続される車両内の蓄電池の充電を行う車両用充電システムである。

そして、本発明の一態様は、各充電スタンドブレーカにおける電流値を測定する電流測定部と、電流測定部の測定結果に基づいて、現在の積算単位の期間における各充電スタンドの使用電力量の積算値を単位積算電力量として算出する単位積算電力量算出部と、現在の積算単位の期間における単位積算電力量が電力使用契約に対応する単位積算電力量の上限値である基準単位積算電力量に達しているか否かを判定する単位積算電力量判定部と、現在の積算単位の期間において、単位積算電力量が前記基準単位積算電力量に達していると判定した場合に、各充電スタンドに対して電力供給の停止を通知し、現在の積算単位の期間の経過後に、各充電スタンドに対して電力供給の再開を通知する電力供給制御部とを備える。

本発明の他の態様は、各充電スタンドブレーカにおける電流値を測定する電流測定部と、電流測定部の測定結果に基づいて、各充電スタンドの使用電力量の合計値の瞬時値を瞬時電力として算出する瞬時電力算出部と、主幹ブレーカの電力容量から瞬時電力を減算することにより使用可能電力の瞬時値を算出する使用可能電力算出部と、いずれかの充電スタンドから車両の認証通知があるか否かを判定し、認証通知があったときに、認証通知に対応する充電スタンドに電力を供給している充電スタンドブレーカの電力容量を使用電力量予測値として抽出する使用電力量予測部と、使用可能電力が使用電力量予測値よりも小さいか否かを判定する使用可能電力判定部と、使用可能電力が使用電力量予測値以上である場合には、認証通知に対応する充電スタンドに充電許可を通知し、使用可能電力が前記使用電力量予測値よりも小さい場合には、現在充電中の充電スタンドに対して充電電流の低減を電流指示値として通知する充電スタンド制御部とを備える。

本発明によれば、デマンド契約を想定した電力制御を可能とする車両用充電システムを提供することが可能となる。

充電ステーションにおけるピーク電力制御システムの第１の実施形態の構成図（その１）である。 充電ステーションにおけるピーク電力制御システムの第１の実施形態の構成図（その２）である。 実施形態の電力制御方式の説明図である。 平均電力制御のフローチャートである。 平均電力制御のシーケンス図である。 予測電力制御のフローチャートである。 予測電力制御のシーケンス図である。 充電ステーションにおけるピーク電力制御システムの第２の実施形態の構成図（その１）である。 充電ステーションにおけるピーク電力制御システムの第２の実施形態の構成図（その２）である。 本発明の第２の実施形態による非接触充電方式における充電スタンド１０５側の給電装置１００４と車両１０６側の充電装置１００３の関係を説明する図である。 本発明の第２の実施形態による各充電スタンド１０５ごとに設置される給電装置１００４と車両１０６側の充電装置１００３（図１０）のシステム構成を示す図である。

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、充電ステーションにおけるピーク電力制御システムの第１の実施形態の構成図である。

系統電力１０１が引き込まれた電源電圧Ｖは、主幹ブレーカ１０２（ＢＫ０）に入力する。主幹ブレーカ１０２が許容できる電力設定値を、例えばＰＢ０とする。
主幹ブレーカ１０２を通った電力は、例えば＃１、＃２、＃３の３台の充電スタンド１０５にそれぞれ対応するＢＫ１、ＢＫ２、ＢＫ３の３個のブレーカ１０４に分電される。各ブレーカ１０４が許容できる電力値をそれぞれ、例えばＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３とする。

このとき、各ブレーカ１０４に分電される電力の電流が、後述する図２の２０２とともに電流測定部を構成するＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３の３個の電流計１０３により測定される。

ＢＫ１、ＢＫ２、ＢＫ３のブレーカ１０４に分電された各電力は、それぞれ＃１、＃２、＃３の３台の充電スタンド１０５に供給される。各充電スタンド１０５は、各々に充電ケーブル１０８によって各車両１０６が接続された場合に、各車両１０６に充電陽の電力を供給する。

各車両１０６は、それぞれが内蔵する充電器によって、それぞれが内蔵する走行モータ用の蓄電池およびその他電気・電子機器制御用の蓄電池を充電する。
各充電スタンド１０５に各充電ケーブル１０８によって接続された各車両１０６からの認証要求に基づいて、各車両１０６から受信した認証情報を電力制御部１０７に通知する。電力制御部１０７は、充電ステーション全体の現在の電力の使用状況に基づいて、受信した認証情報に対して認証を行い、対応する充電スタンド１０５に充電許可を出す。このとき同時に、電力制御部１０７は、ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３からの各電流計１０３の電流値を測定することにより、各充電ステーションが利用可能な電流量を算出し、各充電スタンド１０５に対して電流制御を行う。

図２は、充電ステーションにおけるピーク電力制御システムの第１の実施形態のより詳細な構成図である。図１の構成図の場合と同じ機能を有する部分には、同じ番号を付してある。

充電スタンド１０５は、認証部２０３、電力制御部２０４、電力遮断部２０５を備える。また、車両１０６は、充電制御部２０６と蓄電池２０７を備える。これらの構成は、例えば＃１、＃２、＃３の各充電スタンド１０５で共通である。

電力遮断部２０５は、受電設備２０１内の系統電力１０１から主幹ブレーカ１０２（ＢＫ０）および各ブレーカ１０４を介して分電される電力を受電し、その通電と遮断を制御する。

充電スタンド１０５内の認証部２０３は、車両１０６が接続されたときに、車両１０６から取得した認証情報を、電力制御部２０４に通知する。電力制御部１０７は、充電ステーション全体の現在の電力の使用状況に基づいて、受信した認証情報に対して認証を行い、対応する充電スタンド１０５内の認証部２０３に充電許可を出す。

また、電力制御部１０７は、電流測定部２０２を介してＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３の各電流計１０３の電流を測定する。これにより、充電スタンド１０５における現在の電力使用量を算出して、充電スタンド１０５に接続された車両１０６が利用可能な電力量を決定し、どの電力量に対応する電流指示値を充電スタンド１０５内の電力制御部２０４に通知する。

充電スタンド１０５内の電力制御部２０４は、例えば電圧が±１２Ｖ、周波数１ｋＨｚ、デューティ比が電流指示値に応じて固定されるコントロールパイロット（ＣＰＬＴ）信号と呼ばれる信号によって、充電許可と電流指示値を、車両１０６内の充電制御部２０６に通知する。なお、ＣＰＬＴ信号ではなく、電力線通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）方式により、充電許可と電流指示値が車両１０６内の充電制御部２０６に通知されてもよい。この場合、電力遮断部１０５と充電制御部２０６の間に電力制御部２０４が配置される。車両１０６内の充電制御部２０６は、充電スタンド１０５内の電力制御部２０４から通知された電流指示値に対応する電流量で充電スタンド１０５からの電力を受け取り、内蔵する蓄電池２０７を充電する。

電力制御部１０７は、後述する平均電力制御に基づいて、各充電スタンド１０５から各車両１０６への電力供給を一時的に停止する必要が生じたときには、各充電スタンド１０５内の電力遮断部２０５に対して、電力供給停止情報を通知する。この結果、各充電スタンド１０５内の電力遮断部２０５は、それぞれに各充電ケーブル１０８によって接続される各車両１０６への電力供給を一時的に遮断し、所定時間経過後に、電力供給を再開する。

また、電力制御部１０７は、後述する予測電力制御に基づいて、各充電スタンド１０５から各車両への各電力供給における各電流値を低減する必要が生じたときには、各充電スタンド１０５内の電力制御部２０４に対して、電流低減情報を電流指示値として通知する。この結果、各充電スタンド１０５内の電力制御部２０４は、それぞれに各充電ケーブル１０８によって接続される各車両１０６内の各充電制御部２０６に対して、低減された電流値に対応するＣＰＬＴ信号を送信する。これにより、各車両１０６内の充電制御部２０６は、低減された電流値になるように充電電力を制御する。

図３は、図１または図２の電力制御部１０７が行う電力制御方式の説明図である。電力制御部１０７は、単位積算電力量算出部、単位積算電力量判定部、および電力供給制御部の機能を有し、平均電力制御と予測電力制御という２つの電力制御を実施する。

図３において、ＰＢ０は、図１または図２の主幹ブレーカ１０２が許容できる電力設定値を示している。積算単位Ｔｘは、電力制御を行う時間単位であり、例えば３０分である。I、II、IIIはそれぞれ、図１または図２の＃１、＃２、＃３の各充電スタンド１０５における電力使用量を模式的に示すものである。各車両１０６の充電における電力使用量の瞬時的な合計値は、この主幹ブレーカの電力設定値ＰＢ０を超えてはいけない。合計がＰＢ０を超えると、主幹ブレーカ１０２が遮断されて充電ステーション全体の電力供給が停止する。

まず、平均電力制御について説明する。
平均電力制御を行う際には、外部から予め電力制御部１０７に、主幹ブレーカ１０２ ＢＫ０の電力設定値ＰＢ０と、ピーク電力設定値ＰＰ１と、積算単位Ｔｘが設定される。ピーク電力設定値ＰＰ１は、現在の電力使用契約（デマンド契約）を決定する基準となる単位積算電力量（以下これを「基準単位積算電力量」と呼ぶ）を算出するためのピーク電力設定値である。

基準単位積算電力量をＰｔｘとすれば、Ｐｔｘは、次式の計算式で示される演算処理により算出される。
Ｐｔｘ＝ＰＰ１×Ｔｘ ・・・（１）
例えば過去１年間の間の例えば３０分単位で積算された単位積算電力量のうち最も大きい単位積算電力量が基準単位積算電力量Ｐｔｘとされ、その基準単位積算電力量Ｐｔｘに基づいて電力使用契約の契約料が決定される。

電力制御部１０７は、積算単位Ｔｘごとに、図１または図２のＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３の各電流計１０３の各電流値を電流測定部２０２（図２）を使って測定することにより、現在の積算単位Ｔｘの期間における単位積算電力量ＰＩを算出する。ここで、電力制御部１０７は、単位積算電力量算出部として動作する。そして、電力制御部１０７は、積算単位Ｔｘの各期間ごとに、現在の単位積算電力量ＰＩが基準単位積算電力量Ｐｔｘに達しているか否かを監視する。すなわち、図３（ａ）における１つの積算単位Ｔｘの期間内での各充電スタンド１０５での電力使用量の合計値ＰＩ＝I＋II＋IIIが、前述した（１）式に対応する演算処理で算出される基準単位積算電力量Ｐｔｘに達しているか否かを判定する。ここで、電力制御部１０７は、単位積算電力量判定部として動作する。

電力制御部１０７は、積算単位Ｔｘの各期間ごとに、現在の単位積算電力量ＰＩが基準単位積算電力量Ｐｔｘに達したと判定した場合には、図２の各充電スタンド１０５内の電力遮断部２０５に対して、電力供給の停止を通知する。これにより、その積算単位Ｔｘの期間で、各充電スタンド１０５から各車両１０６への電力供給が停止される。現在の積算単位Ｔｘの期間が終了したら、電力制御部１０７は、各充電スタンド１０５内の電力遮断部２０５に対して、電力供給の再開を通知する。これにより、各車両への電力供給が再開される。ここで、電力制御部１０７は、電力供給制御部として動作する。

以上のようにして、本実施形態による平均電力制御により、電力制御部１０７は、積算単位Ｔｘの各期間ごとに、現在の単位積算電力量ＰＩが基準単位積算電力量Ｐｔｘを超えないような制御が行われる。この結果、充電スタンド１０５での積算単位Ｔｘの各期間ごとの電力使用量は、現在のデマンド契約を決定している基準単位積算電力量Ｐｔｘを超えることはなくなる。これにより、次回の契約更新時に、現在のデマンド契約の契約料がアップしてしまうことを防止することが可能となる。

次に、予測電力制御について説明する。
予測電力制御を行う際には、外部から電力制御部１０７に予め、主幹ブレーカ１０２ ＢＫ０の電力設定値ＰＢ０と、各充電スタンド１０５に対応するブレーカ１０４ ＢＫ１、ＢＫ２、ＢＫ３の各電力設定値ＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３が設定される。

電力制御部１０７は、図１または図２のＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３からの各電流計１０３の電流値を電流測定部２０２（図２）を使って測定することにより、瞬時電力ＰＩ２を常に算出している。ここで、電力制御部１０７は、瞬時電力算出部として動作する。例えばいま、図３（ｂ）において、＃１と＃２の充電スタンド１０５が充電中であるとすれば、ＰＩ２＝I＋IIである。そして、電力制御部１０７は、次式の計算式に対応する演算処理により、主幹ブレーカ１０２の電力設定値ＰＢ０から瞬時電力ＰＩ２を減算することにより、使用可能電力Ｐｘを常に算出している。

Ｐｘ＝ＰＢ０−ＰＩ２・・・（２）
ここで、電力制御部１０７は、使用可能電力算出部として動作する。
そして、電力制御部１０７は、いずれかの充電スタンド１０５内の認証部２０３（図２参照）から、認証要求が発生したか否かを監視し、認証要求が発生した時点で、その充電スタンド１０５に対応するブレーカ１０４の電力設定値（以下これを「ＰＢＮ」と呼ぶ）を、使用電力量予測値として抽出する。ここで、電力制御部１０７は、使用電力量予測部として動作する。そして、現時点での使用可能電力Ｐｘが新たに認証されてこれから利用開始が予測される充電スタンド１０５の電力設定値ＰＢＮよりも小さいか否かを判定する。ここで、電力制御部１０７は、使用可能電力判定部として動作する。例えばいま、図３（ｂ）において、＃１と＃２の充電スタンド１０５が充電中で、＃３の充電スタンド１０５が新たに認証されたとする。この場合、
Ｐｘ＜ＰＢＮ＝ＰＢ３・・・（３）
であるか否かが判定される。

使用可能電力ＰｘがＰＢＮ＝ＰＢ３以上であって（３）式が成立しない場合には、ＰＢＮ＝ＰＢ３を新たに加えても、充電ステーション全体における瞬時電力の合計値は主幹ブレーカ１０２の電力設定値ＰＢ０を超えないため、図２の電力制御部１０７は、新たに利用開始すると予測される＃３の充電スタンド１０５内の認証部２０３に対して充電許可を通知する。これにより、＃３の充電スタンド１０５は、それに接続された車両１０６に対して充電の動作を開始する。

使用可能電力ＰｘがＰＢＮ＝ＰＢ３より小さく（３）式が成立する場合には、ＰＢＮ＝ＰＢ３を新たに加えると、充電ステーション全体における瞬時電力の合計値は主幹ブレーカ１０２の電力設定値ＰＢ０を超えてしまう。この場合には、図２の電力制御部１０７は＃１と＃２の各充電スタンド１０５内の電力制御部２０４に、電流低減情報として電流指示値を通知する。これにより、各充電スタンド１０５内の電力制御部２０４は、それぞれに接続されている車両１０６内の充電制御部２０６に、低減された電流指示値を通知する。ここで、電力制御部１０７は、充電スタンド制御部として動作する。この結果、各車両１０６において、充電電流が低減される。

その後、電力制御部１０７は、新たに瞬時電力ＰＩ２を測定して前述した（２）式により使用可能電力Ｐｘを算出する。そして、これから利用開始が予測される充電スタンド１０５の電力設定値ＰＢＮに対して、前述した（３）式を判定する。

各充電スタンド１０５での電流低減の結果、使用可能電力ＰｘがＰＢＮ＝ＰＢ３以上となって（３）式が成立しなくなった場合には、ＰＢＮ＝ＰＢ３を新たに加えても、充電ステーション全体における瞬時電力の合計値は主幹ブレーカ１０２の電力設定値ＰＢ０を超えない状態になる。この時点で、図２の電力制御部１０７は、新たに利用開始すると予測される＃３の充電スタンド１０５内の認証部２０３に対して充電許可を通知する。これにより、＃３の充電スタンド１０５は、それに接続された車両１０６に対して充電の動作を開始することが可能となる。

以上のようにして、本実施形態による予測電力制御により、新たに認証されてこれから利用開始が予測される充電スタンド１０５での利用電力量が予測され、それに基づいて各充電スタンド１０５での電力使用量が制御される。これにより、充電ステーションにおいて時々刻々と変化する各充電スタンド１０５への車両の接続状況に応じて、充電ステーション全体の電力使用量を予め予測し、それが主幹ブレーカ１０２の電力設定値を超えないように制御することが可能となる。

図４および図５は、図３（ａ）で説明した平均電力制御のフローチャートおよびシーケンス図である。図４と図５とで、同じ処理に対応する部分には、同じステップ番号が付与されている。以下の説明では、随時図１または図２の第１の実施形態の構成を参照するものとする。図４のフローチャートの制御処理は、電力制御部１０７、充電スタンド１０５内の電力制御部２０４、車両１０６内の充電制御部２０６を構成する特には図示しない各ＣＰＵ（中央演算処理装置）が、特には図示しない各メモリに記憶された各制御プログラムを実行する動作として実現される。

まず、外部から予め、主幹ブレーカ１０２ ＢＫ０の電力設定値ＰＢ０と、ピーク電力設定値ＰＰ１と、積算単位Ｔｘが設定される（図３および図４のステップＳ４０１）。
次に、前述した（１）式に基づいて、基準単位積算電力量Ｐｔｘが算出される（図３および図４のステップＳ４０２）。

次に、現在の積算単位Ｔｘの期間内で、ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３の各電流計１０３の電流値が電流測定部２０２を使って測定され積算されることにより、現在の積算単位Ｔｘの期間の単位積算電力量ＰＩが算出される（図３および図４のステップＳ４０３）。

次に、現在の積算単位Ｔｘの期間において、ステップＳ４０３で現在の単位積算電力量ＰＩが基準単位積算電力量Ｐｔｘに達しているか否かが判定される（図３のステップＳ４０４）。

ＰＩがＰｔｘに達しておらずステップＳ４０４の判定がＮＯならば、ステップＳ４０３に戻って、単位積算電力量ＰＩの算出と、ＰＩ＝Ｐｔｘの判定処理が繰り返し実行される（ステップＳ４０４→Ｓ４０３）。

ＰＩがＰｔｘに達しステップＳ４０４の判定がＹＥＳになると（図４のステップＳ４０４）、各充電スタンド１０５内の電力遮断部２０５に対して、電力供給停止情報が通知される（図３および図４のステップＳ４０５）。

この結果、現在の積算単位Ｔｘの期間で、各充電スタンド１０５の電力遮断部２０５から各車両１０６への充電が休止される（図３および図４のステップＳ４０６）。
次に、現在の積算単位Ｔｘの期間が終了したら、各充電スタンド１０５内の電力遮断部２０５に対して、充電再開が通知される（図３および図４のステップＳ４０７）。この結果、各充電スタンド１０５の電力遮断部２０５から各車両１０６への充電が再開される。

その後、ステップＳ４０３に戻って、単位積算電力量ＰＩの算出と、ＰＩ＝Ｐｔｘの判定処理に戻る（ステップＳ４０７→Ｓ４０３）。
以上の制御動作により、本実施形態による平均電力制御が実現される。

図６および図７は、図３（ｂ）で説明した予測電力制御のフローチャートおよびシーケンス図である。図６と図７とで、同じ処理に対応する部分には、同じステップ番号が付与されている。以下の説明では、随時図１または図２の第１の実施形態の構成を参照するものとする。図６のフローチャートの制御処理は、図４の場合と同様に、電力制御部１０７を構成する特には図示しないＣＰＵ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。

まず、外部から予め電力制御部１０７に対して、主幹ブレーカ１０２ ＢＫ０の電力設定値ＰＢ０と、ＢＫ１、ＢＫ２、ＢＫ３の各ブレーカ１０４の電力設定値ＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３が設定される（図６および図７のステップＳ６０１）。

次に、電力制御部１０７で、ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３の各電流計１０３の電流値が電流測定部２０２を使って測定されることにより、各充電スタンド１０５の使用電力の合計値として、瞬時電力ＰＩ２が算出される（図６および図７のステップＳ６０２）。

次に、電力制御部１０７で、（２）式の計算式に対応する演算処理により、主幹ブレーカ１０２の電力設定値ＰＢ０から瞬時電力ＰＩ２が減算されることにより、使用可能電力Ｐｘが算出される（図６および図７のステップ６０３）。

次に、電力制御部１０７で、いずれかの充電スタンド１０５内の認証部２０３から、認証要求が発生したか否かが判定される（図６のステップＳ６０４）。
認証要求が発生しておらずステップＳ６０４の判定がＮＯならば、ステップＳ６０２に戻って、電力制御部１０７で、瞬時電力ＰＩ２と使用可能電力Ｐｘ（ステップＳ６０３）の算出が繰り返される。

認証要求が発生しステップＳ６０４の判定がＹＥＳになると（図６参照）、電力制御部１０７で、その充電スタンド１０５に対応するブレーカ１０４の電力設定値ＰＢＮが抽出される（図６および図７のステップＳ６０５）。

次に、電力制御部１０７で、ステップＳ６０３で算出された現時点での使用可能電力Ｐｘが新たに認証されてこれから利用開始が予測される充電スタンド１０５の電力設定値ＰＢＮよりも小さいか否かが判定される（図６のステップＳ６０６）。すなわち、前述した（３）式が判定される。

例えばいま、＃Ｍの充電スタンド１０５が充電中で、＃Ｎの充電スタンド１０５が新たに認証されたとする。使用可能電力ＰｘがＰＢＮより小さくステップＳ６０６の判定がＹＥＳになったとする。この場合、ＰＢＮを新たに加えると、充電ステーション全体における瞬時電力の合計値は主幹ブレーカ１０２の電力設定値ＰＢ０を超えてしまう。この場合には、電力制御部１０７から、充電中である＃Ｍ（複数であってもよい）の充電スタンド１０５内の電力制御部２０４に、電流低減情報として電流指示値が通知される（図６および図７のステップＳ６０７）。

これにより、＃Ｍの充電スタンド１０５内の電力制御部２０４で、通知された電流指示値がＣＰＬＴ信号のパルス値に変換される（図６および図７のステップＳ６０８）。
そして、このパルス値が、＃Ｍの充電スタンド１０５内の電力制御部２０４から、その充電スタンド１０５に接続される車両１０６内の充電制御部２０６に通知される（図６および図７のステップＳ６０９）。

この結果、＃Ｍの充電スタンド１０５に接続される車両１０６内の充電制御部２０６で、充電電流の値が変更（低減）される（図６および図７のステップＳ６１０）。このようにして、各車両１０６において充電に使用される電力が低減される。

その後、図６のステップＳ６０２に戻り、電力制御部１０７で、新たに瞬時電力ＰＩ２が測定され（ステップＳ６０２）、使用可能電力Ｐｘが算出される（ステップＳ６０３）。

各充電スタンド１０５での電流低減の結果、使用可能電力ＰｘがＰＢＮ以上となってステップＳ６０６の判定がＮＯになったとする（図６および図７のステップＳ６０５、Ｓ６０６。この場合、ＰＢＮを新たに加えても、充電ステーション全体における瞬時電力の合計値は主幹ブレーカ１０２の電力設定値ＰＢ０を超えない状態になる。この結果、電力制御部１０７で、新たに利用開始すると予測される＃Ｎの充電スタンド１０５内の認証部２０３に対して、充電許可が送信される（図６および図７のステップＳ６１１）。これにより、＃Ｎの充電スタンド１０５は、それに接続された車両１０６に対して充電の動作を開始することが可能となる。

以上のようにして、本実施形態による予測電力制御が実現される。
図８は、充電ステーションにおけるピーク電力制御システムの第２の実施形態の構成図である。また、図９は、充電ステーションにおけるピーク電力制御システムの第２の実施形態のより詳細な構成図である。

図８および図９の第２の実施形態の構成において、図１および図２の第１の実施形態の構成と同じ機能を有する部分には同じ番号を付してある。図８および図９の第２の実施形態の構成が図１および図２の第１の実施形態の構成と異なる部分は次の点である。まず、各充電スタンド１０５から各車両１０６への充電が、第１の実施形態では各充電ケーブル１０８を介して有線により行われるのに対して、第２の実施形態では各非接触充電８０１を介して非接触で行われる。また、各充電スタンド１０５内の電力制御部２０４とそれぞれに接続される各車両１０６内の充電制御部２０６との通信が、無線通信により行われる。

図１０は、本発明の第２の実施形態による非接触充電方式における充電スタンド１０５側の給電装置１００４と車両１０６側の充電装置１００３の関係を説明する図である。充電スタンド１０５内の給電制御部１００１と給電部１００２は給電装置１００４を構成する。給電部１００２は、それに対応する充電スタンド１０５の設置エリアの駐車スペースの地面下に設置される。給電制御部１００１は、上記駐車スペース脇の充電スタンド１０５筐体内に設置される。車両１０６は、図８または図９の例えば＃１〜＃３のいずれかの充電スタンド１０５の設置エリアに進入して給電部１００２の上に停車する。この結果、給電制御部１００１が車両の進入を検知することによって、非接触充電を開始する。給電装置１００４内の地面下に設置さている給電部１００２を構成するコイルと、車両１０６内の充電装置１００３に備えられるコイルは、それぞれが近接することにより、共鳴方式または電磁誘導の原理に基づいて電力信号を伝送し、車両１０６内の蓄電池２０７（図９参照）に充電を行う。

図１１は、本発明の第２の実施形態による各充電スタンド１０５（図８または図９）ごとに設置される給電装置１００４と車両１０６側の充電装置１００３（図１０）のシステム構成を示す図である。

図１０の給電装置１００４は、図１１において、給電部１００２と、２０３、２０４、２０５、１１０１、および１１０２の各部分を備える給電制御部１００１とから構成される。

認証部２０３および電力制御部２０４は、図２に示される第１の実施形態の場合と同様に、電力制御部１０７に接続され、第１の実施形態の場合と同様の制御動作を行う。
受電設備２０１からの電力は、電力遮断部２０５によって受電される。電力遮断部２０５は、負荷側の過電流または漏電電流を検出したときに電力経路を遮断する漏電遮断器（ＥＬＢ）としてのブレーカを備えるととともに、電力制御部２０４からの制御により、通電をオンオフするためのリレー（電磁接触器）が設けられている。電力遮断部２０５にて得られた高周波電源は、整合部１１０１にて力率が改善された後、給電部１００２（図１０参照）のコイルに供給される。電力遮断部２０５での変換動作や整合部１１０１での力率改善動作は、電力制御部２０４によって制御される。

電力制御部２０４は、第１の実施形態における制御動作と同様に、例えば充電許可または電流指示値等の充電制御情報を、無線通信部１１０２に通知する。無線通信部１１０２は、車両１０６との間で無線通信される各種充電制御情報の送受信を制御する、例えばマイクロコンピュータである。無線通信部１１０２は、電力制御部２０４から例えば充電許可または電流指示値等の充電制御情報を受け取ると、それを無線通信により、車両１０６に伝送する機能を有する。この無線通信の方式は例えば、米国に本拠を置く業界団体Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）アライアンスによって認定されるＩＥＥＥ８０２．１５．４シリーズ通信規格を利用したＺｉｇＢｅｅ（登録商標）無線通信方式である。または、米国に本拠を置く業界団体Ｗｉ−Ｆｉアライアンスによって認定されるＩＥＥＥ８０２．１１シリーズ通信規格を利用したＷｉＦｉ無線通信方式である。その他、様々な無線通信方式が採用可能である。

次に、車両１０６側の充電装置１００３は、２０６、２０７、および１１０３〜１１０７の各部分を備える。
充電制御部２０６および蓄電池２０７は、図２に示される第１の実施形態の場合と同様の動作を行う。

コイル１１０３は、それを搭載する車両１０６が充電スタンド１０５の給電部１００２上に停車したときに（図１０参照）、給電部１００２から電力信号を受信し、整合部１１０４に出力する。整合部１１０４は、コイル１１０３から入力した電力信号のインピーダンスを整合させて、整流部１１０５に出力する。整流部１１０５は、整合部１１０４から入力した電力信号を整流した後に、検出部１１０６に出力する。検出部１１０６は、電力信号を検出し、バッテリ４１２に出力する。バッテリ４１２は、整流された電力信号に従って充電される。

整合部１１０４でのインピーダンス整合や検出部１１０６での電力信号の検出動作、またはバッテリ４１２での充電制御状態の検出等は、充電制御部２０６によって制御される。

給電装置１００４側から通知される例えば充電許可または電流指示値等の充電制御情報などの充電制御情報は、例えばマイクロコンピュータである無線通信部１１０７にて受信される。無線通信部１１０７は、充電スタンド１０５内の給電装置１００４との間で通信される各種充電制御情報の送受信を制御する。無線通信部１１０７は、受信した例えば充電許容電流値などの充電制御情報を、充電制御部２０６に通知する。充電制御部２０６は、無線通信部１１０７から通知された充電制御情報に基づいて、第１の実施形態の場合と同様の制御動作によって、バッテリ４１２への電力信号の充電動作を制御する。

以上説明した図８〜図１１で示される第２の実施形態の構成によって、充電スタンド１０５から車両１０６への充電方式として非接触充電方式が採用された場合であっても、図１、図２で示される第１の実施形態の構成の場合と同様の制御動作を実現することが可能となる。すなわち、電力制御部１０７、充電スタンド１０５内の電力制御部２０４、車両１０６内の充電制御部２０６が、図４のフローチャートおよび図５のシーケンスで示される図３（ａ）で説明した平均電力制御、または図６のフローチャートおよび図７のシーケンスで示される図３（ｂ）で説明した予測電力制御を実施することが可能となる。

以上説明した第１および第２の実施形態によれば、電力制御部は、積算単位の各期間ごとに、現在の単位積算電力量が基準単位積算電力量を超えないような制御が行うことができ、充電スタンドでの積算単位の各期間ごとの電力使用量は、現在のデマンド契約を決定している基準単位積算電力量を超えないように制御することが可能となる。

また上述の各実施形態によれば、新たに認証されてこれから利用開始が予測される充電スタンドでの利用電力量が予測され、それに基づいて各充電スタンドでの電力使用量が制御される。これにより、充電ステーションにおいて時々刻々と変化する各充電スタンドへの車両の接続状況に応じて、充電ステーション全体の電力使用量を予め予測し、それが主幹ブレーカの電力設定値を超えないように制御することが可能となる。

１０１ 系統電力
１０２ 主幹ブレーカ
１０３ 電流計
１０４ ブレーカ
１０５ 充電スタンド
１０６ 車両
１０７ 電力制御部
２０１ 受電設備
２０２ 電流測定部
２０３ 認証部
２０４ 電力制御部
２０５ 電力遮断部
２０６ 充電制御部
２０７ 蓄電池
８０１ 非接触充電
１００１ 給電制御部
１００２ 給電部
１００３ 充電装置
１００４ 給電装置
１１０１、１１０４ 整合部
１１０２、１１０７ 無線通信部
１１０３ コイル
１１０５ 整流部
１１０６ 検出部

Claims (5)

1. 系統電力を主幹ブレーカを介して各充電スタンドに対応する各充電スタンドブレーカに分電し、該各充電スタンドブレーカから前記各充電スタンドに電力を供給することにより、前記各充電スタンドに電気的に接続される車両内の蓄電池の充電を行う車両用充電システムであって、
   前記各充電スタンドブレーカにおける電流値を測定する電流測定部と、
   前記電流測定部の測定結果に基づいて、現在の積算単位の期間における前記各充電スタンドの使用電力量の積算値を単位積算電力量として算出する単位積算電力量算出部と、
   前記現在の積算単位の期間における単位積算電力量が電力使用契約に対応する前記単位積算電力量の上限値である基準単位積算電力量に達しているか否かを判定する単位積算電力量判定部と、
   前記現在の積算単位の期間において、前記単位積算電力量が前記基準単位積算電力量に達していると判定した場合に、前記各充電スタンドに対して電力供給の停止を通知し、前記現在の積算単位の期間の経過後に、前記各充電スタンドに対して電力供給の再開を通知する電力供給制御部と、
   を含むことを特徴とする車両用充電システム。
2. 前記各充電スタンドは、前記電力供給制御部から前記電力供給の停止と再開の通知に基づいて、自身の充電スタンドに電気的に接続される車両への充電電力の供給の停止と再開を制御する電力遮断部を更に含む、
   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. 系統電力を主幹ブレーカを介して各充電スタンドに対応する各充電スタンドブレーカに分電し、該各充電スタンドブレーカから前記各充電スタンドに電力を供給することにより、前記各充電スタンドに電気的に接続される車両内の蓄電池の充電を行う車両用充電システムであって、
   前記各充電スタンドブレーカにおける電流値を測定する電流測定部と、
   前記電流測定部の測定結果に基づいて、前記各充電スタンドの使用電力量の合計値の瞬時値を瞬時電力として算出する瞬時電力算出部と、
   前記主幹ブレーカの電力容量から前記瞬時電力を減算することにより使用可能電力の瞬時値を算出する使用可能電力算出部と、
   いずれかの充電スタンドから前記車両の認証通知があるか否かを判定し、認証通知があったときに、前記認証通知に対応する充電スタンドに電力を供給している前記充電スタンドブレーカの電力容量を使用電力量予測値として抽出する使用電力量予測部と、
   前記使用可能電力が前記使用電力量予測値よりも小さいか否かを判定する使用可能電力判定部と、
   前記使用可能電力が前記使用電力量予測値以上である場合には、前記認証通知に対応する充電スタンドに充電許可を通知し、前記使用可能電力が前記使用電力量予測値よりも小さい場合には、現在充電中の充電スタンドに対して充電電流の低減を電流指示値として通知する充電スタンド制御部と、
   を含むことを特徴とする車両用充電システム。
4. 前記充電スタンドと前記車両は充電ケーブルによって接続され、
   前記充電スタンドは、前記充電スタンド制御部から前記電流指示値を通知された場合に、自身の充電スタンドに前記充電ケーブルによって接続される車両内の充電制御部に、前記電流指示値に対応するパルスを有するコントロールパイロット信号を送信し、
   前記充電制御部は、前記コントロールパイロット信号によって指示される電流指示値に対応して、自身の車両が前記充電ケーブルによって接続される充電スタンドからの充電電力の電流値を制御する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両用充電システム。
5. 前記充電スタンドは非接触充電によって前記車両に対して充電を行い、
   前記充電スタンドは、前記充電スタンド制御部から前記電流指示値を通知された場合に、自身の充電スタンドに前記非接触充電によって接続される車両内の充電制御部に、無線通信によって前記電流指示値を通知し、
   前記充電制御部は、前記無線通信によって通知される電流指示値に対応して、自身の車両が前記非接触充電によって接続される充電スタンドからの充電電力の電流値を制御する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両用充電システム。
   

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