JP2013150428A - バッテリーの充電システム、及び、充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーを充電するに際して、受電設備の容量を考慮して効率よく充電する。
【解決手段】
充電システムは、商用系統５０からの交流を直流に変換して駆動用バッテリー４４を充電する複数台の急速充電器２０と、この急速充電器２０と通信可能に構成され、急速充電器２０の動作を制御する集中管理装置１０とを有する。急速充電器２０は、接続された駆動用バッテリー４４に蓄えられた直流電力を交流に変換して放出させる放電部２２ｂを備え、集中管理装置１０は、商用系統５０から受電し得る交流の上限電力が記憶されるメモリー１１ｂを備える。或る駆動用バッテリー４４を充電すると上限電力を超える場合に、別の駆動用バッテリー４４に蓄えられた直流電力を放電部２２ｂによって交流に変換して放出させ、駆動用バッテリー４４の充電に供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリーの充電システム、及び、充電方法に関する。

近年、電気自動車が普及しつつあるが、電気自動車に搭載された駆動用バッテリーは大容量であることから、電気自動車の本格的な普及には充電用の設備の充実が不可欠である。また、災害時に有用なバッテリー駆動の工事用機器や住宅用バッテリーに関しても、充電用の設備の充実が利便性を向上させると考えられる。そして、駐車場や店舗の駐車スペースに急速充電器を設置することで、充電用の設備の充実が図れると考えられる。

複数台の電気自動車を充電するため、特許文献１の装置では、１つのＡＣ／ＤＣ変換整流器に複数の充電口を設け、複数台の電気自動車を同時に充電できるようにしている。また、特許文献２の装置では、予測負荷電力以内で、複数台の充電器を制御している。さらに、特許文献３の装置では、ニューラルネット等の手法を用いて車ＩＤから滞在時間を予測し、充電時間が滞在時間に収まるように充電制御を行っている。

特開平５−３３６６７３号公報 特開２０００−２０９７０７号公報 特開２０１１−８３１６５号公報

既存の駐車場や店舗の駐車スペースに急速充電器や普通充電器を設置する場合、受電設備の容量に制限があり、設置希望の台数を満足できない場合がある。また、充電器合計負荷を一定以内に抑えた需要コントロールをしたいという要望もある。

特許文献１の装置は、ＡＣ／ＤＣ変換整流器の容量範囲内での充電制御となる。このため、受電設備容量は制御上考慮されていない。また、特許文献２の装置では充電完了時間や希望充電量といったユーザーの要望が考慮されていない。さらに、特許文献３の装置では、充電完了時間や受電設備容量について考慮されているものの、時間帯毎の負荷変動については考慮されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動用バッテリーや住宅用バッテリーなどのバッテリーを充電するに際して、受電設備の容量を考慮して効率よく充電することにある。

前述の目的を達成するため、本発明は、商用系統からの交流を直流に変換してバッテリーを充電する複数台の充電器と、前記充電器と通信可能に構成され、前記充電器の動作を制御する充電制御装置とを有する充電システムであって、前記充電器は、接続されたバッテリーに蓄えられた直流電力を前記交流に変換して放出させる放電部を備え、前記充電制御装置は、前記商用系統から受電し得る前記交流の上限値が記憶される上限値記憶部を備え、或るバッテリーに対する充電を行うと前記交流の上限値を超えてしまう場合に、他のバッテリーに蓄えられた直流電力を放出させて前記或るバッテリーの充電に供することを特徴とする。

本発明の充電システムによれば、或るバッテリーの充電時における電力不足を他のバッテリーに蓄えられた直流電力によって補うことができる。このため、受電設備の容量に起因する制約を緩和でき、複数台のバッテリーを効率よく充電することができる。

前述の充電システムにおいて、前記上限値記憶部には、前記交流の上限値が時間帯毎に記憶されていることが好ましい。この構成では、バッテリーの充電に使用可能な交流の上限値が時間帯毎に変化する場合においても、複数台のバッテリーを効率よく充電することができる。

前述の充電システムにおいて、前記充電制御装置が、前記バッテリーに対する希望充電完了時間を記憶する希望充電完了時間記憶部、及び、前記バッテリーに対する希望充電量を記憶する希望充電量記憶部を備え、直流電力を放出させた後の充電によって前記希望充電完了時間内に前記希望充電量まで前記他のバッテリーを充電できる場合に、当該他のバッテリーに蓄えられた直流電力を放出させることが好ましい。この構成では、他のバッテリーが受ける不利益を防止できる。

前述の充電システムにおいて、前記充電器が、前記商用系統からの交流を直流に変換して前記バッテリーに供給する急速充電器である場合には、バッテリーの充電を短時間で終わらせることができる。

前述の充電システムにおいて、前記急速充電器が、前記交流の上限値までの範囲で前記バッテリーへの前記直流の供給量を増加可能である場合には、バッテリーの充電をより短時間で終わらせることができる。

前述の充電システムにおいて、前記充電器が、前記バッテリーに付設され、前記商用系統からの単相交流を直流に変換して前記バッテリーに供給する付設充電器、及び、前記付設充電器と前記単相交流の供給線との間に介在し、前記単相交流の供給及び遮断を制御する普通充電器の組を含む場合には、普通充電の設備を用いて複数台のバッテリーを効率よく充電することができる。

また、本発明は、商用系統からの交流を直流に変換する複数台の充電器を制御することで、前記充電器に接続されたバッテリーを充電する充電方法であって、或る充電器に接続された或るバッテリーの充電を行うと前記商用系統から受電し得る前記交流の上限値を超えてしまう場合に、他の充電器に接続された他のバッテリーに蓄えられた直流電力を、前記他の充電器が備える放電部で前記交流に変換して放出し、当該交流を前記或る充電器による前記或るバッテリーの充電に供することを特徴とする。

本発明によれば、駆動用バッテリーや住宅用蓄電池などのバッテリーを充電システムで充電するに際して、受電設備の容量を考慮して効率よく充電することができる。

第１実施形態に係る充電システムの概略構成を説明する図である。 第１実施形態に係る充電システムの機能ブロック図である。 電気自動車の構成を説明するブロック図である。 第１実施形態に係る充電システムの動作を説明するメインフローチャートである。 図４における充電制御決定処理を説明するフローチャートである。 図５における蓄電アルゴリズム判定処理を説明するフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、第１実施形態の充電制御決定処理で決定される充電制御パターンの具体例を時系列で説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、第１実施形態の充電制御決定処理で決定される充電制御パターンの具体例を時系列で説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、第１実施形態の充電制御決定処理で決定される充電制御パターンの他の具体例を時系列で説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、第１実施形態の充電制御決定処理で決定される充電制御パターンの他の具体例を時系列で説明する図である。 第２実施形態に係る充電システムの概略構成を説明する図である。 第２実施形態に係る充電システムの機能ブロック図である。 第２実施形態に係る充電システムの動作を説明するメインフローチャートである。 図１３における充電制御決定処理を説明するフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、第２実施形態の充電制御決定処理で決定される充電制御パターンの具体例を時系列で説明する図である。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、第２実施形態の充電制御決定処理で決定される充電制御パターンの他の具体例を時系列で説明する図である。

以下、本発明に係る第１実施形態について説明する。図１に示す第１実施形態の充電システムは、電気自動車４０に搭載された駆動用バッテリー４４を充電するためのものであり、例えば、駆動用バッテリー４４を充電する充電スタンドやコンビニエンスストアに設置される。ここで、駆動用バッテリー４４は、電気自動車４０の動力となる直流電力（電気エネルギー）を蓄える部分である。

この充電システムは、集中管理装置１０と、複数台の急速充電器２０と、急速充電器２０以外の負荷（その他負荷）３０とを有している。

集中管理装置１０は、この充電システムにおける制御を担当する装置であり、充電制御装置に相当する。この集中管理装置１０は、各急速充電器２０と通信をして、各急速充電器２０による充電動作を制御する。なお、集中管理装置１０については後で説明する。

急速充電器２０は、電気自動車４０に搭載された駆動用バッテリー４４を充電する装置であり、１つの充電システムに複数台が設置され、増設も可能である。この充電システムでは、１台の急速充電器２０が１台の駆動用バッテリー４４を充電する。便宜上、３台の急速充電器２０を図示しているが、台数は３台に限られるものではない。また、各急速充電器２０は、充電対象の駆動用バッテリー４４を搭載した電気自動車４０との間でも通信をし、各種の情報を交換する。なお、急速充電器２０についても後で説明する。

その他負荷３０は、急速充電器２０を除いた各種の機器が該当する。例えば、エアコンや照明がこの負荷に該当する。また、コンビニエンスストアであれば、冷蔵庫や冷凍庫といった設備もこの負荷に該当する。本実施形態において、集中管理装置１０は、屋内配線に設けた電力センサー５１からの検出信号を取得し、この検出信号のレベルに基づいて各負荷に供給される電力量を認識する。また、集中管理装置１０は、引き込み線や電力量計等に設けた電力センサー５２からの検出信号を取得し、この検出信号のレベルに基づいて商用系統から供給される電力量を認識する。

この充電システムでは、集中管理装置１０が急速充電器２０を介して電気自動車４０と通信し、必要な情報を電気自動車４０から取得するように構成されている。このため、図２に示すように、集中管理装置１０は管理側制御部１１を、急速充電器２０は充電側制御部２１を、電気自動車４０は車両側制御部４１をそれぞれ有しており、管理側制御部１１と充電側制御部２１、及び、充電側制御部２１と車両側制御部４１とが通信可能な状態で接続されることにより、情報の送受信が行われるようになっている。なお、図２の太線は電源の供給線を示し、細線はデータや信号の通信線を示している。

次に、集中管理装置１０について説明する。図２に示すように、集中管理装置１０は、管理側制御部１１と入力表示器１２とを有している。管理側制御部１１は、集中管理装置１０における制御の中心となる部分であり、ＣＰＵ１１ａ及びメモリー１１ｂを有している。この管理側制御部１１では、ＣＰＵ１１ａがメモリー１１ｂに記憶された制御プログラムを実行することで各種の制御動作が実現される。例えば、各急速充電器２０に対する充電制御が実現される。また、メモリー１１ｂには、各急速充電器２０に対する充電制御を行う際に必要となる各種の情報が記憶される。

例えば、メモリー１１ｂには、各急速充電器２０での充電用として商用系統５０から受電し得る交流の上限値が時間帯毎に記憶される。交流の上限値として上限電力を用いた場合、この上限電力は、契約電力からその他負荷３０で消費される電力（実績に基づく予測値）を減算することで算出できる。そして、時間帯とは、制御の単位となる時間を意味し、システムの管理者によって任意の時間幅に定めることができる。例えば、正時毎の１時間や３０分間隔に定めることができる。なお、交流の上限値は電力に限らず、電流の上限値であってもよい。このような交流の上限値を記憶するメモリー１１ｂは、商用系統５０から受電し得る交流の上限値が記憶される上限値記憶部に相当する。

また、メモリー１１ｂには、ユーザーが希望する駆動用バッテリー４４への完了時間を示す希望充電完了時間が記憶されたり、ユーザーが希望する駆動用バッテリー４４への充電量を示す希望充電量が記憶されたりする。このため、メモリー１１ｂは、希望充電完了時間を記憶する希望充電完了時間記憶部、及び、希望充電量を記憶する希望充電量記憶部に相当する。

さらに、メモリー１１ｂには、急速充電器２０や電気自動車４０から取得された各種の情報も記憶される。例えば、交流（ＡＣ）から直流（ＤＣ）に変換する際における急速充電器２０毎の変換効率の情報、急速充電器２０毎の優先順位の情報、及び、駆動用バッテリー４４についての総容量、残容量、出力電圧（充電電圧）の情報なども記憶される。

次に、入力表示器１２について説明する。入力表示器１２は、集中管理装置１０におけるユーザーインタフェースを提供する部分であり、図２に示すように、ユーザーの指示を入力するための入力部１２ａと、各種の表示を行う表示部１２ｂとを有している。本実施形態の入力表示器１２は、タッチパネル式の液晶表示装置によって構成されている。この装置では、タッチパネルが入力部１２ａに相当し、液晶表示装置が表示部１２ｂに相当する。なお、入力表示器１２に関し、他の種類の装置を用いてもよい。そして、入力表示器１２を介して入力されるユーザーの指示としては、例えば希望充電完了時間の情報や希望充電量の情報がある。これらの情報は、前述したように、管理側制御部１１のメモリー１１ｂに記憶される。

次に、急速充電器２０について説明する。急速充電器２０は、駆動用バッテリー４４を充電するための直流の充電電力を供給することを主たる機能とする。本実施形態の急速充電器２０は、この機能に加えて駆動用バッテリー４４に蓄えられた直流電力を、商用系統５０の交流と同種の交流に変換して放出させる機能も有している。

図２に示すように、急速充電器２０は、充電側制御部２１、及び、充放電部２２を有している。充電側制御部２１は、急速充電器２０における制御の中心となる部分であり、ＣＰＵ２１ａ及びメモリー２１ｂを有している。この充電側制御部２１でも、ＣＰＵ２１ａがメモリー２１ｂに記憶された制御プログラムを実行することで各種の制御動作、例えば駆動用バッテリー４４に対する充電制御が実現される。また、メモリー２１ｂは、制御動作を行う際に必要となる各種の情報が記憶される。例えば、集中管理装置１０から送信された使用可能な最大充電電流値の情報、電気自動車４０から送信された要求電流値の情報、及び、駆動用バッテリー４４に対する残り充電時間の情報が記憶される。

充放電部２２は、駆動用バッテリー４４に対する急速充電や駆動用バッテリー４４からの放電を制御する部分であり、充電部２２ａ及び放電部２２ｂを有している。

充電部２２ａは、商用系統５０から供給された交流を、駆動用バッテリー４４の急速充電に適した直流に変換して出力する部分である。例えば、三相２００Ｖや単相２００Ｖの交流を３００Ｖ〜４００Ｖの直流に変換して出力する。そして、出力された直流は駆動用バッテリー４４の充電に供される。放電部２２ｂは、駆動用バッテリー４４に蓄えられた直流電力を、商用系統５０と同種の交流に変換して出力する部分である。例えば、駆動用バッテリー４４に蓄えられた３００Ｖ〜４００Ｖの直流電力を、三相２００Ｖや単相２００Ｖの交流に変換して出力する。そして、出力された交流は、他の急速充電器２０による他の駆動用バッテリー４４の充電に供される。

これらの充電部２２ａ及び放電部２２ｂは、充電側制御部２１によって動作が制御される。例えば、駆動用バッテリー４４に対する充電時には充電部２２ａによる充電動作が有効とされ、放電時には放電部２２ｂによる放電動作が有効とされる。そして、充電側制御部２１は、管理側制御部１１からの指令に従って充電部２２ａによる充電動作と放電部２２ｂによる放電動作を制御する。

次に、電気自動車４０について説明する。図３に示すように、電気自動車４０は、車両側制御部４１と、普通充電インレット４２Ａと、急速充電インレット４２Ｂと、車載充電器４３と、駆動用バッテリー４４と、補機用バッテリー４５と、インバーター４６と、駆動モーター４７と、トランスミッション４８とを有している。なお、図３の太線は電源の供給線を示し、細線はデータや信号の通信線を示している。

車両側制御部４１は、電気自動車４０における制御の中心となる部分であり、図２に示すように、ＣＰＵ４１ａ及びメモリー４１ｂを有している。管理側制御部１１や充電側制御部２１と同様に、ＣＰＵ４１ａがメモリー４１ｂに記憶された制御プログラムを実行することで各種の制御動作が実現される。また、メモリー４１ｂには制御動作を行う際に必要となる各種の情報が記憶される。

普通充電インレット４２Ａは普通充電器６０の充電プラグＰＬＧ（図１１参照）が接続される部分であり、急速充電インレット４２Ｂは急速充電器２０の充電プラグＰＬＧ（図１参照）が接続される部分である。これらの充電インレット４２Ａ，４２Ｂに関し、普通充電インレット４２Ａは普通充電器６０からの単相交流がケーブルＣＢを通じて供給されるのに対し、急速充電インレット４２Ｂは急速充電器２０からの直流がケーブルＣＢを通じて供給される点で相違している。本実施形態において、急速充電インレット４２Ｂは、駆動用バッテリー４４の放電時に急速充電器２０へ向けて直流を流すように構成されている。

加えて、普通充電インレット４２Ａは、車両側制御部４１と通信線を介して接続されていないのに対し、急速充電インレット４２Ｂは、車両側制御部４１と通信線を介して接続されている。これにより、充電プラグＰＬＧやケーブルＣＢを介して、車両側制御部４１と充電側制御部２１とが通信可能な状態で接続されている。

車載充電器４３には、駆動用バッテリー４４及び補機用バッテリー４５が接続されている。そして、車載充電器４３は、供給された単相交流によって、これらの駆動用バッテリー４４及び補機用バッテリー４５を充電する。この車載充電器４３は、駆動用バッテリー４４に付設された付設充電器に相当する。なお、駆動用バッテリー４４は、駆動モーター４７を動作させるための直流電力を蓄える部分である。補機用バッテリー４５は、車両側制御部４１等の計器類を動作させるための直流電力を蓄える部分である。

各バッテリー４４，４５への充電時において、車載充電器４３は、充電電圧の調整や充電終了といった充電に関する制御も行う。なお、駆動用バッテリー４４と補機用バッテリー４５とは、蓄える直流電力の電圧が異なっている。このため、車載充電器４３には、ＤＣ／ＤＣコンバーター回路が設けられており（図示せず）、適した電圧で充電が行えるように構成されている。

インバーター４６は、駆動用バッテリー４４に蓄えられた直流電力から交流電力を生成する電力変換装置である。このインバーター４６からは、車両側制御部４１からの制御信号に応じて周波数が調整された交流電力が出力される。そして、インバーター４６で生成された交流電力は、駆動モーター４７に供給される。従って、駆動モーター４７の回転数は、車両側制御部４１からの制御信号に応じて制御される。

駆動モーター４７は、タイヤＴＲを回転させる駆動源となる部分である。すなわち、駆動モーター４７の回転軸は、トランスミッション４８に接続されており、駆動モーター４７からの回転力は、適宜減速されて車軸ＤＦに伝達されている。車軸ＤＦの端部にはタイヤＴＲが取り付けられているため、駆動モーター４７の回転によってタイヤＴＲが回転する。

次に、この充電システムにおける動作について説明する。図４は、この充電システムによる電気自動車４０の充電制御を説明するメインフローチャートである。なお、図４のフローチャート、及び、後述する図５のフローチャートにおいて、「ＱＣ」と記載されているが、これは急速充電器２０を意味している。

この充電システムでは、充電動作を行う急速充電器２０の選択の有無を判定する（Ｓ１）。すなわち、管理側制御部１１は、ユーザーによって入力部１２ａに対する充電器の選択動作がなされたか否かを判断する。例えば、選択可能な急速充電器２０のボタン画像が表示部１２ｂに表示され、これらのボタン画像がタッチされた場合に、管理側制御部１１は、タッチされた急速充電器２０が選択されたことを認識する。

急速充電器２０が選択されたならば、管理側制御部１１は、充電対象の電気自動車４０について車両情報を取り込む（Ｓ２）。ここで、車両情報とは、駆動用バッテリー４４についての総容量の情報、残容量の情報、出力電圧の情報などである。管理側制御部１１は、取得した各情報をメモリー１１ｂに記憶する。

車両情報が取得されたならば、管理側制御部１１は、ユーザーの希望する希望充電量、及び、ユーザーの希望する希望充電完了時間の入力を待つ（Ｓ３，Ｓ４）。ここでは、選択可能な希望充電量や希望充電完了時間のボタン画像が表示部１２ｂに表示され、これらのボタン画像がタッチされた場合に、管理側制御部１１は、タッチされた希望充電量や希望充電完了時間が選択されたことを認識する。例えば、希望充電量に関して、駆動用バッテリー４４の残容量が５０％程度であった場合、希望充電量として、「６０％以上」及び「８０％以上」といったボタン画像が表示される。また、希望充電完了時間に関して、「１．５時間」及び「２時間」といったといったボタン画像が表示される。

次に、管理側制御部１１は、充電制御の内容を決定する（Ｓ５）。本実施形態では、時間帯毎の上限電力を用いて制御内容を決定する。このため、先の処理で取得された希望充電量及び希望充電完了時間の情報から、管理側制御部１１は、充電対象の駆動用バッテリー４４を希望充電時間で充電するために必要な最小電力を取得し、各駆動用バッテリー４４について取得された最小電力を時間帯毎に合計する。そして、管理側制御部１１は、最小電力の合計値を商用系統５０から受電し得る上限電力と比較し、最小電力の合計値が各時間帯の上限電力以下になるように、充電制御パターンを決定する。

この際、管理側制御部１１は、或る駆動用バッテリー４４に対する充電を行うと商用系統５０から受電し得る上限電力を超えてしまう場合に、他の駆動用バッテリー４４に蓄えられた直流電力を放出させて或る駆動用バッテリー４４の充電に供するように、充電制御パターンを決定する。このような充電制御パターンを選定することで、受電設備の容量を考慮した効率のよい充電制御を実現できる。例えば、充電完了まで時間的余裕のある駆動用バッテリー４４について充電を先送りできるので、設備の使用率を平準化することができる。また、充電用の交流が不足しがちな時間帯での制約を緩和できる。なお、この充電制御の決定処理については、後で詳しく説明する。

充電制御の内容を決定したならば、管理側制御部１１は、決定結果の通知処理を行う（Ｓ６）。この通知処理では、充電完了までの予想時間を表示部１２ｂに表示させる。また、ユーザーによる充電要望を達成することはできない場合には、その旨が表示される。通知処理が行われたならば、充電処理が行われる（Ｓ７）。この充電処理において、管理側制御部１１は、対象となる急速充電器２０の充電側制御部２１に充電制御パターンの情報を送信する。また、充電側制御部２１は、受信した充電制御パターンに従って駆動用バッテリー４４の充電を行う。

ここで、充電制御パターンとしては、その時間帯における最大充電電流値を示す情報が用いられる。各急速充電器２０では、現時間帯での最大充電電流値を最大値として、電気自動車４０からの要求電流値に従った量の充電電流を駆動用バッテリー４４に流し込む。このため、充電側制御部２１は、管理側制御部１１から送信された現時間帯の最大充電電流値、及び、車両側制御部４１から送信された要求電流値をメモリー２１ｂに記憶し、最大充電電流値と要求電流値とを比較して少ない方の電流で駆動用バッテリー４４を充電する。

この充電処理は、全ての駆動用バッテリー４４の充電が終了するまで継続して行われる（Ｓ８）。そして、新たな急速充電器２０が選択されるまでは、決定された充電制御パターンで充電を行う（Ｓ９）。一方、新たな急速充電器２０が追加で選択された場合には、ステップＳ２に戻って車両情報の取り込み以降の処理を繰り返し行う。なお、全ての駆動用バッテリー４４の充電が終了した場合には（Ｓ８）、ステップＳ１に戻って急速充電器２０が選択されるまで待機する。

次に、図５のフローチャートを参照して、管理側制御部１１による充電制御決定処理（Ｓ５）の詳細について説明する。

この充電制御決定処理では、まず最優先の急速充電器２０が選択される（Ｓ１１）。本実施形態では、前述の選択処理（Ｓ１）で最も早く選択された急速充電器２０を、最優先の急速充電器２０として選択する。なお、２番目以降の優先順位も選択の早い順に定められる。すなわち、追加の急速充電器２０の判断処理（Ｓ９）で追加された順に高い優先順位に設定される。これらの優先順位の情報は、管理側制御部１１が有するメモリー１１ｂに記憶される。

次に、選択された急速充電器２０に関して予想総充電量が算出される（Ｓ１２）。本実施形態において、この予想総充電量は、次式（１）によって算出される。

予想総充電量＝バッテリー総容量×希望充電量(％)−バッテリー残容量 …（１）

予想総充電量が算出されたならば、希望充電完了時間に対応する最小充電電流値が算出される（Ｓ１３）。この最小充電電流値は、希望充電完了時間で充電を完了するために必要とされる充電電流値の最小値を意味し、次式（２）によって算出される。なお、式（２）において、出力電圧値は、駆動用バッテリー４４に対する充電電圧の値であり、管理側制御部１１のメモリー１１ｂから読み出される。

最小充電電流値＝予想総充電量÷(出力電圧値×希望充電完了時間) …（２）

次に、最小充電電流値に対応する一次側の最小充電電力、すなわち充電時に商用系統５０から連続的に供給される電力の最小値が算出される（Ｓ１４）。この最小充電電力は、次式（３）によって算出される。便宜上、以下の説明では、最小充電電流値に対応する一次側の充電電力のことを一次側最小充電電力という。

一次側最小充電電力＝最小充電電流値×出力電圧値÷ＡＣ／ＤＣ変換効率 …（３）

次に、算出した一次側最小充電電力を、充電が予定されている時間帯（充電予定時間帯）に仮設定する（Ｓ１５）。ここで、仮設定とは、一次側最小充電電力を充電予定時間帯に積算することを意味する。例えば、１番目の急速充電器２０であれば、それまでの電力が０Ｗであるので、充電予定時間帯に亘って一次側最小充電電力が仮設定される。また、２番目の急速充電器２０の場合には、１番目の急速充電器２０と２番目の急速充電器２０とがともに充電される時間帯において、１番目の急速充電器２０の一次側最小充電電力に、２番目の急速充電器２０の一次側最小充電電力が加算される。また、２番目の急速充電器２０のみが充電される時間帯については、２番目の急速充電器２０の一次側最小充電電力が仮設定される。

次に、仮設定した一次側最小充電電力が全ての時間帯に亘って制約条件を超過しているか否かの判断が行われる（Ｓ１６）。この判断は、仮設定した一次側最小充電電力と商用系統５０から受電し得る上限電力とを時間帯毎に比較することで行われる。そして、仮設定した一次側最小充電電力が、全ての時間帯に亘って上限電力を超える場合に制約条件を超過していると判断され、少なくとも一部の時間帯で超過していなければ制約条件を超過していないと判断される。

制約条件を超過していると判断された場合には、充電要望を達成することはできないとして（Ｓ１７）、充電制御決定処理からメインフローチャートに復帰する。この場合、結果通知処理（Ｓ６）において、充電要望は達成できない旨がユーザーに通知される。そして、設定された条件の下で、希望充電完了時間以降についても継続して充電が行われることになる。

一方、制約条件を超過していないと判断された場合には、全ての時間帯で制約条件を満足しているか否かが判断される（Ｓ１８）。ここで、一部の時間帯で制約条件を超過していると判断された場合には、蓄電アルゴリズムの判定処理が行われる（Ｓ１９）。この判定処理では、或る駆動用バッテリー４４に対する充電を行うと上限電力を超えてしまう場合に、他の駆動用バッテリー４４に蓄えられた直流電力を放出させて或る駆動用バッテリー４４の充電に供するように、充電制御パターンが定められる。なお、この判定処理については後で詳しく説明する。

ステップＳ１８で全ての時間帯で制約条件を満足していると判断された場合には、その充電制御パターンが当該急速充電器２０の充電パターンとして仮決定される。次に、全ての急速充電器２０について駆動用バッテリー４４の充電制御パターンが仮決定されたか否かが判断される（Ｓ２０）。まだ充電制御パターンが仮決定されていない急速充電器２０があった場合には、それらの中で優先順位の最も高い急速充電器２０を選択し（Ｓ２１）、ステップＳ１２以下の処理を繰り返し行う。一方、全ての急速充電器２０について充電制御パターンが仮決定された場合には、その充電制御パターンで決定させてメインフローチャートに復帰する。

次に、図６のフローチャートを参照して、管理側制御部１１による蓄電アルゴリズム判定処理（Ｓ１９）の詳細について説明する。

この蓄電アルゴリズム判定処理では、まず受電設備に余力のない時間帯が選択され、その時間帯において充電停止や抑制を回避するために必要な電力が算出される（Ｓ３１）。この処理では、受電設備に余力のない時間帯として、仮設定した一次側最小充電電力（積算値）が上限電力を超えている時間帯が選択される。そして、仮設定した一次側最小充電電力と上限値との差が充電停止や抑制を回避するために必要な電力として算出される。なお、受電設備に余力のない時間帯の情報、及び、充電停止や抑制を回避するために必要な電力の情報はメモリー１１ｂに記憶される。

次に、蓄電車両（直流電力の放出対象となる電気自動車４０）を特定する処理を行う（Ｓ３２）。この特定処理では、希望充電条件を充足する電気自動車４０のうち、充電余力があり、充電完了時間に余裕のあるものを蓄電車両として特定する。すなわち、直流電力を放出させた後に充電を行うことによって、希望充電完了時間内に希望充電量まで駆動用バッテリー４４を充電できる電気自動車４０を蓄電車両として特定する。

この特定処理は、メモリー１１ｂに記憶された時間帯毎の上限電力の情報、希望充電完了時間（残り充電時間）の情報、希望充電量の情報、判断時点における残容量の情報などを管理側制御部１１のＣＰＵ１１ａが読み出し、希望充電完了時間内に希望充電量まで駆動用バッテリー４４を充電できるかを判断することで行われる。

蓄電車両を特定したならば、不足分の電力量と蓄電可能な電力量の比較を行う（Ｓ３３）。ここでは、不足分の電力量として、余力のない時間に充電停止や抑制を回避するために必要な電力を乗じた値が算出される。また、蓄電可能な電力量として、余力のある時間に蓄電可能な電力を乗じた値が算出される。そして、不足分の電力量と蓄電可能な電力量とを比較する。

この比較処理にて、不足分の電力量が蓄電可能な電力量以下と判定された場合には、充電用の電力に余力のある時間帯（一次側最小充電電力が上限電力よりも小さい時間帯）に、蓄電車両が有する駆動用バッテリー４４へ余剰の充電を行う充電制御パターンを設定する（Ｓ３４）。続いて、蓄電車両が有する駆動用バッテリー４４へ蓄電した電力量を、充電用の電力に余力のない時間帯に放出する充電制御パターンを設定する（Ｓ３５）。これにより、蓄電アルゴリズム処理を終了し、充電制御決定処理へ復帰する。

一方、上記の比較処理にて、不足分の電力量が蓄電可能な電力量よりも大きいと判定された場合には、充電要望が達成されない可能性があることを示す通知データが生成される（Ｓ３６）。この通知データは通知処理（Ｓ６）で参照され、充電要望は達成できない旨がユーザーに通知される。そして、充電用の電力に余力のある時間帯に、全ての余力を蓄電車両が有する駆動用バッテリー４４への充電に使用する充電制御パターンが設定される（Ｓ３７）。さらに、蓄電車両が有する駆動用バッテリー４４へ蓄電した電力量を、充電用の電力に余力のない時間帯に放出する充電制御パターンが設定され（Ｓ３５）、充電制御決定処理へ復帰する。

このような蓄電アルゴリズム判定処理を行うことで、或る駆動用バッテリー４４の充電時における電力不足を他の駆動用バッテリー４４に蓄えられた直流電力によって補うことができる。このため、受電設備の容量に起因する制約を緩和でき、複数台の駆動用バッテリー４４を効率よく充電することができる。

次に、前述した充電制御決定処理（Ｓ５）について、具体例を挙げて詳しく説明する。図７及び図８は第１具体例を説明する図であり、図９及び図１０は第２具体例を説明する図である。これらの図において、横軸が時間であり、縦軸が電力である。

まず第１具体例について説明する。この具体例は、蓄電車両（充電余力があって時間的にも余裕がある電気自動車４０）の駆動用バッテリー４４（便宜上駆動用バッテリー４４Ａという）の充電が完了している状態で、別の電気自動車４０の駆動用バッテリー４４（便宜上駆動用バッテリー４４Ｂという）を充電する場合を示している。なお、図１において、駆動用バッテリー４４Ａ，４４Ｂがかっこ書きで示されている。同様に、蓄電車両が接続されている急速充電器２０が急速充電器２０Ａとして、別の電気自動車４０が接続されている急速充電器２０が急速充電器２０Ｂとして、かっこ書きで示されている。

そして、急速充電器２０Ａに関し、充電開始時に設定された希望充電完了時間が８Ｔ（Ｔは任意の単位時間）であり、充電開始時の設定に基づく必要充電量（バッテリー総容量×希望充電量−バッテリー残容量）がＰＸ１〔ｋＷｈ〕であり、充電開始時から現時点（別の電気自動車４０の充電が選択された時間）までの経過時間が４Ｔであり、現時点までの充電量がＰＸ１〔ｋＷｈ〕であるとする。また、急速充電器２０Ｂに関し、希望充電完了時間が３Ｔであり、必要充電量がＰＸ２〔ｋＷｈ〕であり、現時点での経過時間が０Ｔであり、現時点までの充電量が０〔ｋＷｈ〕であるとする。

さらに、図７（ａ）に示すように、現時点をｔ０とする、充電に使用可能な商用系統５０からの上限電力〔ｋＷ〕は、時間帯毎に電力Ｐ１〜Ｐ６と定められている。すなわち、時刻ｔ０からｔ１までの時間Ｔでは電力Ｐ１に定められ、時刻ｔ１からｔ２までの時間Ｔでは電力Ｐ２に定められている。以下同様に、時間Ｔ毎に電力Ｐ３〜Ｐ６と定められている。そして、電力Ｐ１，Ｐ６は同じ値であって最も低い値に定められている。また、電力Ｐ２は最も高い値に定められ、電力Ｐ３は電力Ｐ１よりも若干高い値に定められている。さらに、電力Ｐ４，Ｐ５は同じ値であって電力Ｐ２と電力Ｐ３のほぼ中間の値に定められている。

この具体例では、現時点（時刻ｔ０）で急速充電器２０Ａによる駆動用バッテリー４４Ａの充電が完了しているため、急速充電器２０Ｂによる駆動用バッテリー４４Ｂへの充電制御パターンが設定される。従って、まずは駆動用バッテリー４４Ｂに対する必要充電量が予想総充電量として算出される（Ｓ１２）。次に、希望充電時間に対する最小充電電流値が算出され（Ｓ１３）、最小充電電流値に対応する一次側最小充電電力が算出される（Ｓ１４）。そして、算出された一次側最小充電電力が仮設定される（Ｓ１５）。

図７（ｂ）は、算出された一次側最小充電電力が仮設定された状態を説明する図である。同図において、ハッチングで示す矩形状の領域が必要充電量ＰＸ２に相当する。そして、この必要充電量ＰＸ２を充電時間３Ｔに割り振った際の電力が、一次側最小充電電力ｐａに相当する。

この図から、一次側最小充電電力ｐａは電力Ｐ４，Ｐ５とほぼ同じであり、時間帯（ｔ０−ｔ１）、及び、時間帯（ｔ２−ｔ３）の間で、上限電力Ｐ１，Ｐ３を超えていることが判る。そして、図７（ｃ）に示すように、超過分を充電電力に余裕のある時間帯（ｔ１−ｔ２）に移し、この時間帯の充電電力を上限電力Ｐ２まで引き上げても、依然として時間帯（ｔ０−ｔ１）での充電電力ｐｂ、及び、時間帯（ｔ２−ｔ３）の充電電力ｐｃは、上限電力Ｐ１，Ｐ３を越えている。このため、全時間帯で制約の超過はしていないが満足もしていないと判定され（Ｓ１６，Ｓ１８）、蓄電アルゴリズム判定処理（Ｓ１９）に移行する。

蓄電アルゴリズム判定処理では、余力のない時間帯として、時間帯（ｔ０−ｔ１）と時間帯（ｔ２−ｔ３）が選択され、これらの時間帯で必要とされる充電電力として、電力（ｐｂ−Ｐ１）と電力（ｐｃ−Ｐ３）が算出される（Ｓ３１）。そして、急速充電器２０Ａに接続された電気自動車４０Ａが蓄電車両となり得るかが判定される（Ｓ３２）。この電気自動車４０Ａは、時刻ｔ４までに充電を完了すればよいため、余力があるとして蓄電車両と判定される。

そして、不足分の電力量が蓄電可能な電力量よりも大きいか否かが判定される（Ｓ３３）。この例では、不足分の電力量〔（ｐｂ−Ｐ１）×Ｔ＋（ｐｃ−Ｐ３）×Ｔ〕が、蓄電可能な電力量（Ｐ４×Ｔ）よりも小さい。このため、駆動用バッテリー４４Ｂへの希望充電条件を満たすと判断される（Ｓ３３でＹ）。

この判断に基づき、余力のある時間帯（ｔ３−ｔ４）に駆動用バッテリー４４Ａへ充電する充電制御パターンが設定される（Ｓ３４）。例えば、図８（ａ）に示すように、不足分の電力量ＰＸ１´を時間帯（ｔ３−ｔ４）で充電するための最低一次側電力ｐｄが算出され、図８（ｂ）に示すように、この電力量ＰＸ１´を上限電力Ｐ４で充電する充電制御パターンが設定される。

駆動用バッテリー４４Ａへの充電制御パターンが設定されたならば、駆動用バッテリー４４Ａに蓄えられた直流電力を、放電部２２ｂを通じて放出することで駆動用バッテリー４４Ｂへの充電に供する充電制御パターンが設定される（Ｓ３５）。例えば、図８（ｃ）に示すように、時間帯（ｔ０−ｔ１）及び時間帯（ｔ２−ｔ３）において、駆動用バッテリー４４Ａを電源とする駆動用バッテリー４４Ｂの充電量ＰＸ２´が設定される。

このような充電制御パターンを設定することにより、充電処理（Ｓ７）では、時間帯（ｔ０−ｔ１）と時間帯（ｔ２−ｔ３）において、駆動用バッテリー４４Ａに蓄えられた直流電力が放電部２２ｂで交流に変換され、商用系統５０からの交流と共に急速充電器２０Ｂへ供給される。このため、駆動用バッテリー４４Ｂの充電を時刻ｔ３までに完了させることができる。また、駆動用バッテリー４４Ａについては、時刻ｔ３ａまでに充電が完了されるので、希望充電完了時間内に充電を完了させることができる。

次に第２具体例について説明する。この具体例は、蓄電車両の駆動用バッテリー４４Ａが充電途中の状態で、別の電気自動車４０の駆動用バッテリー４４Ｂの充電を開始する場合を示している。なお、第２具体例の説明において、第１具体例と同じものについては、説明を省略する。

第２具体例では、急速充電器２０Ａの充電開始時に設定された希望充電完了時間が８Ｔであり、充電開始時の設定に基づく必要充電量がＰＸ１〔ｋＷｈ〕であり、充電開始時から現時点までの経過時間が３Ｔであり、現時点までの充電量が０．８ＰＸ１〔ｋＷｈ〕であるとする。また、急速充電器２０Ｂに関し、希望充電完了時間が３Ｔであり、必要充電量がＰＸ２〔ｋＷｈ〕であり、現時点での経過時間が０Ｔであり、現時点までの充電量が０〔ｋＷｈ〕であるとする。

この具体例では、現時点で駆動用バッテリー４４Ａの充電が途中であるため、急速充電器２０Ａについても充電制御パターンが組み直される。従って、駆動用バッテリー４４Ａに対する必要充電量が予想総充電量として算出される（Ｓ１２）。次に、希望充電時間に対する最小充電電流値が算出され（Ｓ１３）、最小充電電流値に対応する一次側最小充電電力が算出される（Ｓ１４）。そして、算出された一次側最小充電電力が仮設定される（Ｓ１５）。

前述の条件から駆動用バッテリー４４Ａの充電には最大で５Ｔ分の時間を使用できる。このため、図９（ａ）に示すように、充電量ＰＸ１ａ（＝０．２ＰＸ１）が時間帯（ｔ０−ｔ５）に亘って仮設定される（Ｓ１１−Ｓ１５）。これに伴い、一次側の最低充電電力として電力ｐｅが設定される。仮設定された充電制御パターンは、全時間帯に亘って上限電力の制約を満たすので、次順である急速充電器２０Ｂについて充電制御パターンが仮設定される（Ｓ２１，Ｓ１２−１５）。

図９（ｂ）に示すように、充電量ＰＸ２が時間帯（ｔ０−ｔ３）に亘って仮設定されることで、時間帯（ｔ０−ｔ１）及び時間帯（ｔ２−ｔ３）における必要電力（ｐｅ＋ｐｆ）が上限電力Ｐ１，Ｐ３を超える。そこで、図９（ｃ）に示すように、充電電力に余裕のある時間帯（ｔ１−ｔ２）の充電電力を上限電力Ｐ２まで引き上げ、時間帯（ｔ０−ｔ１）及び時間帯（ｔ２−ｔ３）の充電電力を引き下げるように、充電制御パターンの変更がなされる。

しかしながら、依然として時刻ｔ０−ｔ１での充電電力ｐｇ、及び、時刻ｔ２−ｔ３の充電電力ｐｈは、上限電力Ｐ１，Ｐ３を越えている。このため、図１０（ａ）に示すように、時間帯（ｔ０−ｔ１）及び時間帯（ｔ２−ｔ３）における急速充電器２０Ａの充電量を時間帯（ｔ３−ｔ４）に移す。それでもなお、時刻ｔ０−ｔ１での充電電力ｐｉ、及び、時刻ｔ２−ｔ３の充電電力ｐｊは、上限電力Ｐ１，Ｐ３を越えている。そこで、蓄電アルゴリズム判定処理（Ｓ１９）に移行する。

蓄電アルゴリズム判定処理では、余力のない時間帯として、時間帯（ｔ０−ｔ１）と時間帯（ｔ２−ｔ３）が選択され、これらの時間帯で必要とされる充電電力として、電力（ｐｉ−Ｐ１）と電力（ｐｊ−Ｐ３）が算出される（Ｓ３１）。そして、急速充電器２０Ａに接続された電気自動車４０Ａが蓄電車両となり得るかが判定される（Ｓ３２）。この電気自動車４０Ａは、時刻ｔ５までに充電を完了すればよいので、蓄電車両と判定される。

そして、不足分の電力量が蓄電可能な電力量よりも大きいか否かが判定される（Ｓ３３）。この例では、不足分の電力量〔（ｐｉ−Ｐ１）×Ｔ＋（ｐｊ−Ｐ３）×Ｔ〕が、蓄電可能な電力量〔（Ｐ４−ｐｋ）×Ｔ＋（Ｐ５−ｐｋ）×Ｔ〕よりも小さい。このため、駆動用バッテリー４４Ｂへの希望充電条件を満たすと判断される（Ｓ３３でＹ）。

この判断に基づき、余力のある時間帯（ｔ３−ｔ５）に駆動用バッテリー４４Ａへ充電する充電制御パターンが設定される（Ｓ３４）。例えば、図１０（ｂ）に示すように、不足分の電力量ＰＸ１´を時間帯（ｔ３−ｔ５）で充電するための最低一次側電力が算出され、図１０（ｃ）に示すように、この電力量ＰＸ１´と充電量ＰＸ１ａを上限電力Ｐ４，Ｐ５で充電する充電制御パターンが設定される。さらに、駆動用バッテリー４４Ａに蓄えられた直流電力を、放電部２２ｂを通じて放出することで駆動用バッテリー４４Ｂへの充電に供する充電制御パターンも設定される（Ｓ３５）。この例では、時間帯（ｔ０−ｔ１）及び時間帯（ｔ２−ｔ３）において、駆動用バッテリー４４Ａを電源とする駆動用バッテリー４４Ｂの充電量ＰＸ２´が設定される。

このような充電制御パターンを設定することにより、充電処理（Ｓ７）では、時間帯（ｔ０−ｔ１）と時間帯（ｔ２−ｔ３）において、駆動用バッテリー４４Ａに蓄えられた直流電力が放電部２２ｂで交流に変換され、商用系統５０からの交流と共に急速充電器２０Ｂへ供給される。このため、駆動用バッテリー４４Ｂの充電を時刻ｔ３までに完了させることができる。また、駆動用バッテリー４４Ａについては、時刻ｔ４ａまでに充電が完了するので、希望充電完了時間内に充電を完了させることができる。

以上説明したように、本実施形態の充電システムは、商用系統５０からの交流を直流に変換して駆動用バッテリー４４を充電する複数台の急速充電器２０と、この急速充電器２０と通信可能に構成され、急速充電器２０の動作を制御する集中管理装置１０とを有している。また、急速充電器２０は、接続された駆動用バッテリー４４に蓄えられた直流電力を交流に変換して放出させる放電部２２ｂを備えており、集中管理装置１０は、商用系統５０から受電し得る交流の上限電力が記憶されるメモリー１１ｂを備えている。

そして、急速充電器２０Ｂに接続された駆動用バッテリー４４Ｂに対する充電を行うと上限電力を超えてしまう場合に、急速充電器２０Ａに接続された駆動用バッテリー４４Ａに蓄えられた直流電力を放電部２２ｂによって交流に変換して放出させ、駆動用バッテリー４４Ｂの充電に供するようにしている。これにより、駆動用バッテリー４４Ｂの充電時における電力不足を駆動用バッテリー４４Ａに蓄えられた直流電力によって補うことができる。その結果、受電設備の容量に起因する制約を緩和でき、複数台の駆動用バッテリー４４Ａ，４４Ｂを効率よく充電することができる。また、急速充電器２０を用いているので、駆動用バッテリー４４に対する充電を短時間で終わらせることができる。

そして、メモリー１１ｂには、交流の上限電力が時間帯毎に記憶されているので、駆動用バッテリー４４の充電に使用可能な上限電力が時間帯毎に変化する場合においても、複数台の駆動用バッテリー４４を効率よく充電することができる。

また、メモリー１１ｂには、駆動用バッテリー４４に対する希望充電完了時間と駆動用バッテリー４４に対する希望充電量とが記憶されており、直流電力を放出させた後の充電によって希望充電完了時間内に希望充電量まで、その駆動用バッテリー４４を充電できる場合に、当該駆動用バッテリー４４に蓄えられた直流電力を放出させるようにしているので、充電完了が希望充電完了時間よりも遅れてしまう不利益を防止できる。

また、急速充電器２０は、上限電力に達するまでの範囲で、駆動用バッテリー４４への直流の供給量を増加可能であるので、駆動用バッテリー４４に対する充電を短時間で終わらせることができる。

以下、本発明に係る第２実施形態について説明する。第２実施形態の充電システムもまた、電気自動車４０に搭載された駆動用バッテリー４４を充電するためのものである。図１１に示すように、この充電システムは、集中管理装置１０と、複数台の普通充電器６０と、普通充電器６０以外の負荷（その他負荷３０）とを有している。

なお、第２実施形態の充電システムに関し、第１実施形態の充電システムとの相違は、主に、急速充電器２０に代えて普通充電器６０が用いられている点、及び、車載放電器４９（図１２を参照）が電気自動車４０に搭載されている点にある。このため、これらの相違点を中心に、充電システムの構成を説明する。

普通充電器６０は、電気自動車４０に搭載された車載充電器４３（図３，図１２を参照）を通じて駆動用バッテリー４４を充電する装置であり、１つのシステムに複数台が設置され、増設も可能である。このシステムでは、１台の普通充電器６０が１台の駆動用バッテリー４４を充電する。便宜上、３台の普通充電器６０を図示しているが、台数は３台に限られるものではない。

この普通充電器６０は、例えば図１２に示すように、充電側制御部６１、及び、開閉器６２を有している。

充電側制御部６１は、普通充電器６０における制御の中心となる部分であり、ＣＰＵ６１ａ及びメモリー６１ｂを有している。この充電側制御部６１でも、ＣＰＵ６１ａがメモリー６１ｂに記憶された制御プログラムを実行することで各種の制御動作、例えば駆動用バッテリー４４に対する充電制御が実現される。また、メモリー６１ｂは、制御動作を行う際に必要となる各種の情報が記憶される。また、充電側制御部６１は、車両側制御部４１と通信可能に構成されており、充電制御に必要な電気自動車４０に関する各種情報、例えば駆動用バッテリー４４についての総容量、残容量、出力電圧（充電電圧）の情報などが取得される。さらに、電気自動車４０に対する指令も出力することができる。

これに伴い、電気自動車４０が有する車両側制御部４１にも充電側制御部６１との通信を実現するための通信機能が付与されている。なお、車両側制御部４１と充電側制御部６１との通信には、無線送受信機などの各種の通信手段を用いることができる。

開閉器６２は、単相交流の供給制御を行う部分である。この開閉器６２は充電側制御部６１によって開閉動作が制御され、充電時間に亘って閉状態になり、供給線を通じて商用系統５０から供給された単相交流を車載充電器４３に供給する。また、接続された電気自動車４０が蓄電車両に定められた場合には、駆動用バッテリー４４の放電時にも閉状態となる。この場合には、後述する車載放電器４９からの単相交流を、供給線を通じて放出させる。なお、充電側制御部６１は、管理側制御部１１からの動作指示信号に基づいて、開閉器６２の開閉動作を制御する。

次に、電気自動車４０について説明する。第２実施形態の電気自動車４０は、第１実施形態の電気自動車４０と基本的な構成は同じであるが、車載放電器４９を備えている点で相違している。この車載放電器４９は、駆動用バッテリー４４と普通充電インレット４２Ａとの間に、車載充電器４３と並列に設けられている。この車載放電器４９は、車載充電器４３と同様に車両側制御部４１によって動作が制御され、動作時にあっては駆動用バッテリー４４に蓄えられた直流電力を単相交流に変換して放出させる。

車載放電器４９から放出された単相交流は、充電プラグＰＬＧやケーブルＣＢを通じて普通充電器６０へ向けて流れる。このとき、開閉器６２が閉状態にあれば、単相交流は商用系統５０からの単相交流と合流し、別の普通充電器６０等による別の駆動用バッテリー４４の充電に供される。

次に、この充電システムにおける動作について説明する。図１３は、この充電システムによる電気自動車４０の充電制御を説明するメインフローチャートである。なお、図１３のフローチャート、及び、後述する図１４のフローチャートにおいて、「ＮＣ」と記載されているが、これは普通充電器６０を意味している。

この充電システムでは、充電動作を行う普通充電器６０の選択の有無を判定する（Ｓ４１）。すなわち、管理側制御部１１は、ユーザーによって入力部１２ａに対する充電器の選択動作がなされたか否かを判断する。普通充電器６０が選択されたならば、管理側制御部１１は、充電側制御部６１を介して電気自動車４０の車両側制御部４１と通信をし、充電制御に必要な車両情報を取り込む（Ｓ４２）。車両情報が取得されたならば、管理側制御部１１は、ユーザーの希望する希望充電量、及び、ユーザーの希望する希望充電完了時間の入力を待つ（Ｓ４３，Ｓ４４）。なお、ここまでの処理は第１実施形態におけるステップＳ１〜Ｓ４と同様である。

次に、管理側制御部１１は、充電制御の内容を決定する（Ｓ４５）。第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、時間帯毎の上限電力を用いて制御内容を決定する。この第２実施形態では、普通充電器６０が有する開閉器６２の開閉制御によって充電量を制御する。そして、第１実施形態と同様に、或る駆動用バッテリー４４に対する充電を行うと商用系統５０から受電し得る上限電力を超えてしまう場合に、他の駆動用バッテリー４４に蓄えられた直流電力を放出させて或る駆動用バッテリー４４の充電に供するように、充電制御パターンを決定する。なお、この充電制御の決定処理については、後で詳しく説明する。

充電制御の内容を決定したならば、管理側制御部１１は、決定結果の通知処理を行う（Ｓ４６）。この通知処理は、第１実施形態と同様の処理である。通知処理が行われたならば、充電処理が行われる（Ｓ４７）。この充電処理において、管理側制御部１１は、対象となる普通充電器６０の充電側制御部６１に充電制御パターンの情報を送信する。また、充電側制御部６１は、受信した充電制御パターンに従って駆動用バッテリー４４の充電を行う。ここで、充電制御パターンとしては、開閉器６２の開閉状態を時系列で示す開閉情報が用いられる。

また、電気自動車４０の車両側制御部４１に対しては、車載充電器４３による充電動作であるのか車載放電器４９による放電動作であるのかを示す充放電選択情報が、充電側制御部６１を通じて送信される。そして、車両側制御部４１は、充電動作が指定された場合には、車載充電器４３を動作させて駆動用バッテリー４４に対する充電を行う。一方、放電動作が指定された場合には、車載放電器４９を動作させて駆動用バッテリー４４から直流電力を放出させ、単相交流に変換して出力する。

この充電処理は、全ての駆動用バッテリー４４の充電が終了するまで継続して行われる（Ｓ４８）。そして、新たな普通充電器６０が選択されるまでは、決定された充電制御パターンで充電を行う（Ｓ４９）。一方、新たな普通充電器６０が追加で選択された場合には、ステップＳ４２に戻って車両情報の取り込み以降の処理を繰り返し行う。なお、全ての駆動用バッテリー４４の充電が終了した場合には（Ｓ４８）、ステップＳ４１に戻って普通充電器６０が選択されるまで待機する。

次に、図１４のフローチャートを参照して、管理側制御部１１による充電制御決定処理（Ｓ４５）の詳細について説明する。

この充電制御決定処理では、対象の普通充電器６０のうち、識別番号が最も若いものを選択する（Ｓ５１）。ここで、普通充電器６０に付された識別番号がアルファベットで構成されている場合にはアルファベット順の最も若いものが選択され、識別番号が順序数で構成されている場合には最も小さな数字が付されたものが選択される。

次に、選択された普通充電器６０に関して予想総充電量が算出される（Ｓ５２）。本実施形態において、この予想総充電量は、前述した式（１）によって算出される。

予想総充電量が算出されたならば、一次側の充電電力が算出される（Ｓ５３）。本実施形態において、この充電電力は、次式（４）によって算出される。なお、式（４）において、充電電流は、車載充電器４３に供給する単相交流の電流値であり、入力電圧は、車載充電器４３に入力される単相交流の電圧値である。

充電電力＝充電電流×入力電圧×力率 …（４）

一次側の充電電力が算出されたならば、充電完了予想時間が算出される（Ｓ５４）。本実施形態において、この充電完了予想時間は、次式（５）によって算出される。なお、式（５）において、ＡＣ／ＤＣ変換効率は車載充電器４３における変換効率である。このため、この処理では管理側制御部１１のメモリー１１ｂから車載充電器４３の変換効率が読み出される。

充電完了予想時間＝予想総充電量÷ＡＣ／ＤＣ変換効率÷充電電力 …（５）

充電完了予想時間が算出されたならば、ステップＳ５２からＳ５４までの各算出処理が、対象となる全ての普通充電器６０に対して行われたか否かが判断される（Ｓ５５）。ここで、算出処理が行われていない普通充電器６０があった場合には、次に識別情報の若い普通充電器６０が選択され（Ｓ５６）、この普通充電器６０に対する各算出処理（Ｓ５２−Ｓ５４）が行われる。

一方、各算出処理が、全ての普通充電器６０に対して行われた場合には、対象断面の設定が行われる（Ｓ５７）。ここで断面とは、充電制御パターンにおける制御の切換時点であり、各普通充電器６０で充電に使用できる電力が上限電力を超えているか否かの判断タイミングに相当する。この断面としては、普通充電器６０でなされる単位充電動作の開始時点や終了時点がある。また、上限電力を規定する時間帯同士の境界も断面に該当する。従って、充電の開始時点が１番目の断面になる。このため、ステップＳ５５から移行してきた場合には、充電の開始時点（具体例における時刻ｔ０）が対象断面として設定される。

対象断面を設定したならば、対象断面における制約条件を満足するか否かが判断される（Ｓ５８）。ここでは、優先順位（充電緊急度）の高い順に充電時の個別電力が積算される。そして、全ての普通充電器６０の充電電力の合計が、対象断面における上限電力以下である場合に、制約条件を満足すると判断される。

ここで、制約条件を満足している場合には、その断面における充電制御パターンが決定される（Ｓ５９）。一方、制約条件を満足していない場合には、蓄電アルゴリズム判定が行われる（Ｓ６０）。この処理では、充電を後回しにでき、かつ、不足分を補うために必要な量が充電済の駆動用バッテリー４４が搭載された電気自動車４０を蓄電車両に決定し、優先順位の高い駆動用バッテリー４４の充電が優先されるように、その断面の充電制御パターンが決定される。

対象断面の充電制御パターンが決定されたならば、全ての対象断面について充電制御パターンが決定されたか否かが判断される（Ｓ６１）。ここで、充電制御パターンが決定されていない断面があった場合には、その断面を対象断面に設定し（Ｓ５７）、前述の処理を繰り返し行う（Ｓ５８−Ｓ６０）。

全ての断面について充電制御パターンが決定されたならば（Ｓ６１）、全ての普通充電器６０について充電要望を満足しているか否かが判断される（Ｓ６２）。ここで、希望する充電量を希望する時間内に充電できる場合、充電要望を満足していると判断される。一方、希望する充電量を充電するに際して希望する時間を超えてしまう場合、充電要望を満足していないと判断される。

そして、充電要望を満足していると判断された場合には、要望達成見込みである旨の通知データが作成される（Ｓ６３）。この通知データはステップＳ４６の結果通知で表示される。一方、充電要望を満足していないと判断された場合には、要望不達成である旨の通知データが作成される（Ｓ６４）。この通知データもまたステップＳ４６の結果通知で表示される。これらの通知データ作成処理を行ったならば、充電制御決定処理（Ｓ４５）を終了し、メインフローチャートに復帰する。

以上の充電制御決定処理について、図１５，図１６の具体例に基づいて詳しく説明する。これらの図において、横軸は時間、縦軸は電力であり、第１実施形態で説明した具体例と同様である。

まず、図１５を参照して第１具体例について説明する。この具体例は、蓄電車両となる電気自動車４０の駆動用バッテリー４４Ａの充電が完了している状態で、別の電気自動車４０の駆動用バッテリー４４Ｂを充電する場合を示している。なお、図１１には、駆動用バッテリー４４Ａ，４４Ｂ、及び、対応する普通充電器６０Ａ，６０Ｂをかっこ書きの符号で示している。

そして、普通充電器６０Ａに関し、充電開始時に設定された希望充電完了時間が８Ｔであり、充電開始時の設定に基づく必要充電量がＰＸ１〔ｋＷｈ〕であり、充電開始時から現時点までの経過時間が４Ｔであり、現時点までの充電量がＰＸ１〔ｋＷｈ〕であり、蓄電車両が有する車載充電器４３Ａの充電定格が０．３ＰＸ１／Ｔ〔ｋＷ〕であるとする。また、普通充電器６０Ｂに関し、希望充電完了時間が３Ｔであり、必要充電量がＰＸ２〔ｋＷｈ〕であり、現時点での経過時間が０Ｔであり、現時点までの充電量が０〔ｋＷｈ〕であり、この電気自動車４０Ｂが有する車載充電器４３Ｂの充電定格が０．４ＰＸ２／Ｔ〔ｋＷ〕であるとする。

この具体例では、現時点で普通充電器６０Ａによる駆動用バッテリー４４Ａの充電が完了しているため、普通充電器６０Ｂによる駆動用バッテリー４４Ｂへの充電制御パターンが設定される。従って、まずは、駆動用バッテリー４４Ｂに対する必要充電量が予想総充電量として算出される（Ｓ５２）。次に、一次側の充電電力が算出され（Ｓ５３）、充電完了予想時間が算出される（Ｓ５４）。

次に、対象断面が設定される（Ｓ５７）。これに伴い、駆動用バッテリー４４Ｂに対する充電制御パターンが仮設定される。この時点では、駆動用バッテリー４４Ｂのみが充電されると判定されているため、図１５（ａ）に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ２ａまでの時間２．５Ｔに亘って連続した充電制御パターンが仮設定される。また、車載充電器４３Ｂの充電定格が０．４ＰＸ２／Ｔ〔ｋＷ〕であるため、この充電定格に対応した充電電力ｐａが仮設定される。

そして、対象断面として時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２が設定され、それぞれの断面において制約を満たすか否かが判定される（Ｓ５７，Ｓ５８）。ここで、時間帯（ｔ１−ｔ２）については、上限電力Ｐ２が充電電力ｐａよりも大きいので、制約を満たすと判定される。しかし、時間帯（ｔ０−ｔ１）及び時間帯（ｔ２−ｔ２ａ）については、上限電力Ｐ１，Ｐ３が充電電力ｐａよりも小さいので、制約を満たさないと判定される。これに伴い、蓄電アルゴリズム判定（Ｓ６０）が行われる。

この蓄電アルゴリズム判定では、第１実施形態と同様に蓄電車両として電気自動車４０Ａが特定され、不足分の電力量と蓄電可能な電力量の比較が行われる。そして、不足分の電力量と蓄電可能な電力量とのバランスに応じて充電制御パターンが組み替えられる。

この具体例では、図１５（ｂ）にクロスハッチングの矩形状領域ＰＸ２´で示すように、時間帯（ｔ０−ｔ１）と時間帯（ｔ２−ｔ２ａ）にて、駆動用バッテリー４４Ａに蓄えられた電力を放出させ、駆動用バッテリー４４Ｂの充電に供する充電制御パターンが設定される。さらに、駆動用バッテリー４４Ａから放出させた電力を補うため、図１５（ｃ）に右下ハッチングの矩形状領域ＰＸ１´で示すように、時間帯（ｔ１−ｔ２）と時間帯（ｔ２ａ−ｔ３）にて、駆動用バッテリー４４Ａを充電させる充電制御パターンが設定される。

その結果、駆動用バッテリー４４Ｂについては希望充電完了時間である３Ｔ以内に充電を完了させることができ、駆動用バッテリー４４Ａについても希望充電完了時間である８Ｔ（図１５（ｃ）では時刻４ｔ）以内に充電を完了させることができる。

次に、図１６を参照して第２具体例について説明する。この具体例は、電気自動車４０Ａの駆動用バッテリー４４Ａが充電途中の状態で、電気自動車４０Ｂの駆動用バッテリー４４Ｂの充電を開始する場合を示している。

そして、普通充電器６０Ａに関し、充電開始時に設定された希望充電完了時間が８Ｔであり、充電開始時の設定に基づく必要充電量がＰＸ１〔ｋＷｈ〕であり、充電開始時から現時点までの経過時間が２Ｔであり、現時点までの充電量が０．４ＰＸ１〔ｋＷｈ〕であり、蓄電車両が有する車載充電器４３Ａの充電定格が０．３ＰＸ１／Ｔ〔ｋＷ〕であるとする。また、普通充電器６０Ｂに関し、希望充電完了時間が３Ｔであり、必要充電量がＰＸ２〔ｋＷｈ〕であり、現時点での経過時間が０Ｔであり、現時点までの充電量が０〔ｋＷｈ〕であり、この電気自動車４０Ｂが有する車載充電器４３Ｂの充電定格が０．４ＰＸ２／Ｔ〔ｋＷ〕であるとする。

この場合、時刻ｔ０にて、各普通充電器６０Ａ，６０Ｂによる予想総充電量、一次側の充電電力、及び、充電完了予想時間が算出される（Ｓ５１−Ｓ５６）。その際、充電途中の普通充電器６０Ａについては、充電開始からの経過時間２Ｔが考慮されて予想総充電量等が再計算される。

次に、対象断面が設定されるが（Ｓ５７）、対象断面の設定に際しては、まず充電制御パターンの仮設定が行われる。

この具体例では、優先順位の高い普通充電器６０Ａ（駆動用バッテリー４４Ａ）の充電制御パターンが先に仮設定される。普通充電器６０Ａについての希望充電完了時間は８Ｔであり、時刻ｔ０で２Ｔ分の時間が経過しているので、時刻ｔ６までに充電が完了すればよいと認識される。そして、時刻ｔ０時点での充電量は０．４ＰＸ１であるので、残りの必要充電量は０．６ＰＸ１になる。車載充電器４３Ａの充電定格が０．３ＰＸ１／Ｔ〔ｋＷ〕であるから、必要な充電時間は２Ｔとなる。従って、図１６（ａ）に示すように、時間帯（ｔ０−ｔ２）に亘って連続した充電制御パターンが仮設定される。また、車載充電器４３Ａの充電定格に対応した充電電力ｐａが仮設定される。

次に、普通充電器６０Ｂ（駆動用バッテリー４４Ｂ）の充電制御パターンが仮設定される。この普通充電器６０Ｂについての希望充電完了時間は３Ｔであるので、時刻ｔ３までに充電が完了すればよいと認識される。そして、時刻ｔ０時点での必要充電量はＰＸ２〔ｋＷｈ〕であり、車載充電器４３Ｂの充電定格が０．４ＰＸ２／Ｔ〔ｋＷ〕であるから、必要な充電時間は２．５Ｔとなる。従って、図１６（ａ）に示すように、時間帯（ｔ０−ｔ２）では車載充電器４３Ａ，４３Ｂの合計充電定格に対応した充電電力ｐｂが仮設定され、時間帯（ｔ２−ｔ２ａ）では車載充電器４３Ｂの充電定格に対応した充電電力ｐｃが仮設定される。

このようにして充電制御パターンが仮設定されると、対象断面として時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２が設定される。そして、それぞれの断面において制約を満たすか否かが判定される（Ｓ５８）。ここで、時間帯（ｔ１−ｔ２）については、上限電力Ｐ２が充電電力ｐｂよりも大きいので、制約を満たすと判定される。しかし、時間帯（ｔ０−ｔ１）については、上限電力Ｐ１が充電電力ｐｂよりも小さく、時間帯（ｔ２−ｔ２ａ）については、上限電力Ｐ３が充電電力ｐｃよりも小さいので、制約を満たさないと判定される。これに伴い、蓄電アルゴリズム判定（Ｓ６０）が行われる。

蓄電アルゴリズム判定では、上限電力を超えた時間帯について、希望充電完了時間に余裕のある普通充電器６０による充電を他の時間帯に割り振り、上限電力を超えた時間帯における充電電力を下げる。

この例では、図１６（ｂ）に示すように、時間帯（ｔ０−ｔ１）における普通充電器６０Ａによる充電を時間帯（ｔ２ａ−ｔ３ａ）に割り振り、時間帯（ｔ０−ｔ１）の充電電力を充電電力ｐｃまで下げる。この充電電力ｐｃは上限電力Ｐ１よりも低いので、この時間帯における制約は満たされたと判定される。

このように、充電パターンを変更しても、時間帯（ｔ２−ｔ２ａ）については依然として制約を満たさない。そこで、時間帯（ｔ２−ｔ２ａ）での充電電力の不足分（超過電力）を算出し、この不足分を駆動用バッテリー４４Ａから放電された電力で補うように充電制御パターンが再設定される。

この具体例では、図１６（ｃ）にクロスハッチングの矩形状領域で示すように、時間帯（ｔ２−ｔ２ａ）にて、駆動用バッテリー４４Ａに蓄えられた電力を放出させ、駆動用バッテリー４４Ｂの充電に供する充電制御パターンＰＸ２´が設定される。さらに、駆動用バッテリー４４Ａから放出させた電力を補うため、図１６（ｄ）に矩形状領域で示すように、時間帯（ｔ３ａ−ｔ４）にて、駆動用バッテリー４４Ａを充電させる充電制御パターンＰＸ１´が設定される。

その結果、駆動用バッテリー４４Ｂについては希望充電完了時間である３Ｔ以内に充電を完了させることができ、駆動用バッテリー４４Ａについても希望充電完了時間である８Ｔ以内に充電を完了させることができる。

以上説明したように、本実施形態の充電システムは、商用系統５０からの交流を直流に変換して駆動用バッテリー４４を充電する複数台の普通充電器６０及び車載充電器４３の組と、普通充電器６０と通信可能に構成され、普通充電器６０や車載充電器４３の動作を制御する集中管理装置１０とを有している。また、電気自動車４０は、接続された駆動用バッテリー４４に蓄えられた直流電力を交流に変換して放出させる車載放電器４９を備えており、集中管理装置１０は、商用系統５０から受電し得る交流の上限電力が記憶されるメモリー１１ｂを備えている。

そして、駆動用バッテリー４４Ｂに対する充電を行うと上限電力を超えてしまう場合に、駆動用バッテリー４４Ａに蓄えられた直流電力を車載放電器４９で単相交流に変換させ、開閉器６２を通じて単相交流の供給線に放出させて駆動用バッテリー４４Ｂの充電に供するようにしている。これにより、駆動用バッテリー４４Ｂの充電時における電力不足を駆動用バッテリー４４Ａに蓄えられた直流電力によって補うことができる。その結果、受電設備の容量に起因する制約を緩和でき、複数台の駆動用バッテリー４４Ａ，４４Ｂを効率よく充電することができる。

以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。例えば、次のように構成してもよい。

充電対象のバッテリーに関し、電気自動車４０に搭載された駆動用バッテリー４４を例に挙げて説明したが、このバッテリーに限定されない。例えば、工事用重機に搭載された動力用バッテリーを充電する充電システムであってもよい。また、住宅で消費される電力を賄うことのできる住宅用バッテリーを充電する充電システムであってもよい。すなわち、これらのバッテリーと同等の蓄電容量を有し、車両で運搬できる大きさであり、かつ、急速充電器２０や普通充電器６０で充電可能な大容量のバッテリーであれば、この充電システムによる充電対象となる。

交流の上限電力に関し、時間帯毎に設定されるケースを例に挙げて説明したが、上限電力が固定値であってもよい。また、上限電力に代えて上限電流を用いてもよい。なお、上限電流を用いる場合には、各充電器での積算値も電流に変更する。

また、第１実施形態では、複数台の急速充電器２０を用いた充電システムを例示し、第２実施形態では複数台の普通充電器６０及び車載充電器４３の組を用いた充電システムを例示したが、これらの構成に限られるものではない。本発明は、受電設備の制約から充電に使用可能な交流が制限される場合に、余力のあるバッテリーに蓄えられた直流電力を放出させることで、交流の制限を緩和することを要旨とする。このため、急速充電器２０と普通充電器６０及び車載充電器４３の組とが混在した充電システムであってもよい。

１０ 集中管理装置
１１ 管理側制御部
１１ａ ＣＰＵ
１２ 入力表示器
１２ａ 入力部
１２ｂ 表示部
２０ 急速充電器
２１ 充電側制御部
２１ａ ＣＰＵ
２１ｂ メモリー
２２ 充放電部
２２ａ 充電部
２２ｂ 放電部
３０ その他負荷
４０ 電気自動車
４１ 車両側制御部
４１ａ ＣＰＵ
４１ｂ メモリー
４２Ａ 普通充電インレット
４２Ｂ 急速充電インレット
４３ 車載充電器
４４ 駆動用バッテリー
４５ 補機用バッテリー
４６ インバーター
４７ 駆動モーター
４８ トランスミッション
４９ 車載放電器
５０ 商用系統
５１ 電力センサー
５２ 電力センサー
６０ 普通充電器
６１ 充電側制御部
６１ａ ＣＰＵ
６１ｂ メモリー
６２ 開閉器
ＰＬＧ 充電プラグ
ＣＢ ケーブル
ＴＲ タイヤ
ＤＦ 車軸

Claims (7)

1. 商用系統からの交流を直流に変換してバッテリーを充電する複数台の充電器と、前記充電器と通信可能に構成され、前記充電器の動作を制御する充電制御装置とを有する充電システムであって、
   前記充電器は、
   接続されたバッテリーに蓄えられた直流電力を前記交流に変換して放出させる放電部を備え、
   前記充電制御装置は、
   前記商用系統から受電し得る前記交流の上限値が記憶される上限値記憶部を備え、
   或るバッテリーに対する充電を行うと前記交流の上限値を超えてしまう場合に、他のバッテリーに蓄えられた直流電力を放出させて前記或るバッテリーの充電に供することを特徴とする充電システム。
2. 前記上限値記憶部には、前記交流の上限値が時間帯毎に記憶されていることを特徴とする請求項１に記載の充電システム。
3. 前記充電制御装置は、
   前記バッテリーに対する希望充電完了時間を記憶する希望充電完了時間記憶部、及び、前記バッテリーに対する希望充電量を記憶する希望充電量記憶部を備え、
   直流電力を放出させた後の充電によって前記希望充電完了時間内に前記希望充電量まで前記他のバッテリーを充電できる場合に、当該他のバッテリーに蓄えられた直流電力を放出させることを特徴とする請求項１又は２に記載の充電システム。
4. 前記充電器は、前記商用系統からの交流を直流に変換して前記バッテリーに供給する急速充電器であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の充電システム。
5. 前記急速充電器は、前記交流の上限値までの範囲で前記バッテリーへの前記直流の供給量を増加可能であることを特徴とする請求項４に記載の充電システム。
6. 前記充電器は、前記バッテリーに付設され、前記商用系統からの単相交流を直流に変換して前記バッテリーに供給する付設充電器、及び、前記付設充電器と前記単相交流の供給線との間に介在し、前記単相交流の供給及び遮断を制御する普通充電器の組を含むことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の充電システム。
7. 商用系統からの交流を直流に変換する複数台の充電器を制御することで、前記充電器に接続されたバッテリーを充電する充電方法であって、
   或る充電器に接続された或るバッテリーの充電を行うと前記商用系統から受電し得る前記交流の上限値を超えてしまう場合に、他の充電器に接続された他のバッテリーに蓄えられた直流電力を、前記他の充電器が備える放電部で前記交流に変換して放出し、
   当該交流を前記或る充電器による前記或るバッテリーの充電に供することを特徴とする充電方法。

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