JP2014220906A - 車両充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】単純な時分割制御に比べて、電力供給回路の開閉動作回数を低減することができ、かつ、車両のタイプに関わりなく、平等に充電制御を行うことができる技術を提供する。
【解決手段】複数台の車両が各々接続される車両充電システムであって、接続された車両に対して許容される許容電力情報を送信する許容電力情報設定手段と、車両が前記許容電力情報設定手段から送信される許容電力情報に応答して充電電力を変動させる制御対応車両か、あるいは、前記許容電力情報に応答せず充電電力を変動させない制御非対応車両判定する車種判定手段と、前記車種判定手段による新規車両の接続検出を受けて車両充電システムの最大使用電力と比較し、充電抑制の要否を判定する抑制判定手段と、前記抑制判定手段による要判定を受けて充電抑制を行う充電抑制手段を備え、充電抑制対象とする全車両の充電電力を、充電抑制が行われる各単位時間内で、均等とする制御を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数台の車両を同時に充電する充電システムに関するものである。

電気自動車やハイブリッドカーの普及に伴い、マンションや事業所等において、複数台の車両を同時に充電可能な充電システムへの需要が高まっている。

複数台の電気自動車を同時に充電可能な充電システムでは、充電対象となる車両数や車種等によって、電気使用量が随時変動する。
そこで、使用電力量が契約電力を超過する危険を回避するために、充電システム全体における最大使用電力（以下、閾値という。閾値＜契約電力）を予め設定し、その許容範囲内で充電が行われるよう充電制御を行う技術が開示されている（特許文献１、２等）。

充電制御上の車種は、制御対応車両と制御非対応車両に区別される。制御対応車両とは、車両が充電制御回路を備えている車両（モード２型の車両）で、充電開始に先立って充電制御信号（以下、ＣＰＬＴ信号）の授受が行われ、かつ車両充電装置側から送信される許容電力情報に応答して充電電力を変動させる車両をいう。制御非対応車両とは、車両が充電制御回路を備えていていない車両（モード１型の車両）、または充電制御回路を備えていているが、車両充電装置側から送信される許容電力情報に応答せず充電電力を変動させない車両をいう。例えば、特許文献１には、車両の種類に関わりなく、車両への電力供給を、時間で区切りながら交互に行う、いわゆる時分割方式の充電制御技術が開示されている。しかし、特許文献１記載の技術では、電力供給回路の開閉動作を頻繁に行う必要があり、前記開閉動作の物理的な誤動作や、前記開閉動作に伴うノイズ等に起因した誤動作が生じる可能性があるという問題があった。

これに対し、特許文献２は、上記車両の内、制御対応車両を優先して充電制御を行う技術であり、前記の問題は回避可能であるが、制御非対応車両のユーザーに不都合であるという問題があった。

特開平５−３３６６７３号公報 特開２０１１−１２５１７８号公報

本発明の目的は前記問題を解決し、単純な時分割制御に比べて、電力供給回路の開閉動作回数を低減することができ、かつ、充電制御上の車種に関わりなく、平等に充電制御を行うことができる技術を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明の車両充電システムは、複数台の車両が各々接続される複数の車両充電装置の電力供給を制御する車両充電システムであって、車両充電装置に接続された車両に対して、許容される許容電力情報を送信する許容電力情報設定手段と、車両が前記許容電力情報設定手段から送信される許容電力情報に応答して、充電電力を変動させる制御対応車両か、あるいは、前記許容電力情報に応答せず、充電電力を変動させない制御非対応車両かを判定する車種判定手段と、前記車種判定手段による新規車両の接続検出を受けて車両充電システムの最大使用電力と比較し、該新規車両および既接続車両への充電抑制の要否を判定する抑制判定手段と、前記抑制判定手段による要判定を受けて、前記新規車両および既接続車両への充電抑制を行う充電抑制手段を備え、前記充電抑制手段では、充電抑制対象とする全車両の充電電力を、充電抑制が行われる各単位時間内で、均等とする制御を行うことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両充電システムにおいて、前記充電抑制手段は、前記制御対応車両に対しては、充電電流を抑制しつつ電力供給を連続的に行う充電電流抑制制御を行い、前記制御非対応車両に対しては、電力の供給時間を制限する時分割制御を行うことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の車両充電システムにおいて、前記充電抑制が行われる各単位時間の満了ごとに、充電抑制の継続の要否を判定する継続判定手段と、前記継続判定手段による否判定を受けて、前記新規車両および既接続車両への充電抑制を解除する充電抑制解除手段を備えることを特徴とするものである。

充電抑制対象とする全車両の充電電力を、充電抑制が行われる各単位時間内で、均等とする制御を行う本発明によれば、単純な時分割制御に比べて、電力供給回路の開閉動作回数を低減することができ、かつ、車両のタイプに関わりなく、平等に充電制御を行うことができる。

本実施形態の車両充電システムの全体説明図である。 車両充電装置にモード２型の車両を接続した状態のブロック図である。 電力制御部の説明図である。 充電電力制御の説明図である。

本発明は、幹線盤から供給される電力を複数の車両充電装置を介して複数台の車両に対して同時に電力を供給して充電する車両充電システムであって、例えば集合住宅等で使用される場合に最適なものである。
図１には、当該車両充電システムの全体説明図を示している。

図１において、１は幹線盤であって、２ａ〜２ｃは車両充電装置、３ａ〜３ｃは車両を示している。

幹線盤１には、主幹母線４が引き込まれ、該主幹母線４から分岐した分岐線５ａ〜５ｃが、幹線盤１から引き出され、各々、車両充電装置２ａ〜２ｃに引き込まれている。

幹線盤１内には、全負荷電流を測定するＣＴ６を備えている。
ＣＴ６の測定結果は幹線盤１内の電力制御部７に信号線８を介して伝達される。
電力制御部７は後述するように各車両充電装置２ａ〜２ｃへの電力供給を制御するものである。

各車両充電装置２ａ〜２ｃは、車両３ａ〜３ｃへのＣＰＬＴ信号を生成するＣＰＬＴ回路を内蔵する充電制御部９や、充電電路１０の開閉を行うリレー１１の他、充電電路１０を流れる充電電流を計測するＣＴ１２を備えていて、計測された電流は、信号線１３を介して電力制御部７へ伝達される。
充電制御部９は、電力制御部７で許容される接続された車両３に対しての許容電力情報に応じてＣＰＬＴ信号のデューティ比を変調し、許容電力情報設定手段１５によってＣＰＬＴ信号線を介して車両に送信される。デューティ比が大きいほど大きな充電電流が供給可能であることを意味する。
なお、許容電力情報設定手段１５は無線通信で車両に送信されるものであってもよい。

なお、車載電池を備えた車両３には、モード１型とモード２型とが設定されている。
モード１型の車両は、車両側には充電制御回路を有さず、車両充電装置の充電コネクタと接続して、充電開始ボタン２１等の操作によってリレー１１が閉路して電源供給が開始されれば、直ちに充電を開始するタイプのものであり、制御非対応車両である。
一方モード２型の車両は、図２に示すように、車両側にも充電制御回路１４を備えており、車両３側の充電口に車両充電装置２の充電コネクタが接続されると車両充電装置２の充電制御部９からＣＰＬＴ信号を送り、この信号を受けた車両側の充電制御回路は、許可スイッチ２０を閉路してＣＰＬＴ信号の電位を変化させることにより車両の状態を車両充電装置に伝え、これらの信号の交換後に充電を開始するものである。
また、許容電力情報設定手段１５は、ＣＰＬＴ信号のデューティ比を変調することにより、車両３に供給可能な許容電力情報を送信する。
モード２型の車両３には、車両充電装置２側から送信される変調した許容電力情報に応答して、充電電力を変動させる制御対応車両と、前記許容電力情報に応答せず、充電電力を変動させない制御非対応車両とがある。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。

本実施形態の車両充電システムは、図３に示すように、電力制御部７に、車種判定手段、抑制判定手段、充電抑制手段、継続判定手段、充電抑制解除手段を備えている。

（車種判定手段）
車種判定手段では、車両充電装置２にて車両３の接続を検出した接続情報及び車種情報を通信線１３を介して受け取り、接続された車両が制御対応車両か、制御非対応車両かを判定する。

具体的には、車両充電装置２に新たに車両３が接続され（以下、新規車両）、車両充電装置２内の充電制御部９が、ＣＰＬＴ信号の所定の電位変化を示した場合、モード２型の車両が接続されたと判定される。
続いて、充電制御部９のＣＰＬＴ回路において、初期値として予め定められたデューティ比のＣＰＬＴ信号を変調させて、車両３ａが、車両充電装置側から送信される許容電力情報に応答して、充電電力を変動させる制御対応車両か、あるいは、前記許容電力情報に応答せず、充電電力を変動させない制御非対応車両かが判定される。

一方、モード１型の車両では、車両用充電装置２に接続してもＣＰＬＴ信号の電位が変化しないが、例えば、車両用充電装置２の閉路操作ボタン２１が押圧された後、充電電路に所定のテスト電圧を印加して、この時に充電電路に流れる充電電流値に基づいて、モード１型の車両の接続検出し、制御非対応車両との車種判定を行うことができる。
なお、前記の閉路操作ボタンの押圧は、作業者による実際のボタン押圧操作の他、課金認証や、充電コネクタの取り外し操作等に連動するものとしてもよい。

このようにして得られた車両検出情報および車種判定情報は、信号線１３を介して電力制御部７の車種判定手段へ伝達される。
なお、車種判定手段は車両充電装置の充電制御部９にあって判定結果を信号線１３を介して電力制御部７に送るものであっても良い。

（抑制判定手段）
抑制判定手段では、前記車種判定手段による新規車両の接続検出を受けて、新規車両および既に接続されている車両（以下、既接続車両）への充電抑制の要否を判定する。

具体的には、充電電流（充電電力）の総和が充電システムの最大使用電力である閾値（Ｍ）を超えた場合に抑制が必要と判定される。

なお、ここで抑制が必要と判定された場合には、後述する充電抑制解除がなされるまで、以降に接続される新規車両への充電は行わない。
例えば、以下の充電制御が行われている最中に、新たにモード２型の車両が接続されても、この車両が接続された車両充電装置に対して、抑制判定手段から充電待機命令（ＣＰＬＴ信号を発振させない）がなされ、充電は開始されない。

（充電抑制手段）
充電抑制手段では、前記抑制判定手段による要判定を受けて、新規車両および既接続車両への充電抑制を行う。

充電抑制は、充電抑制対象とする全車両の充電電力が、充電抑制が行われる各単位時間内で、均等とする制御を行う。
「各単位時間」は、管理者が任意に設定可能であるが、下記の時分割制御対象車両における「頻繁な充電電路の開閉動作」を回避するために、例えば、１時間以上とすることが好ましい。

具体的には、前記の車種判定手段に記憶された車種情報に従って、制御非対応車両に対しては、電力の供給時間を制限する時分割制御を行い、制御対応車両に対しては、充電電流を抑制しつつ電力供給を連続的に行う充電電流抑制制御を行う。

例えば、図４に示すように、制御非対応車両３ａと３ｂが充電中に、制御対応車両が新たに接続され、前記抑制判定手段が充電抑制を必要と判定した場合には、車両３ａと３ｂには時分割制御が行われ、車両３ｃには充電電流抑制制御が行われるが、前記抑制判定手段が充電抑制を必要と判定したときからの単位時間である「Ｔ１」の時間内における充電量（図４の斜線部面積）は、何れも均等となるように制御する。「Ｔ１」は、管理者が任意で定めることができる。

図４に示す例では、車両３ａ（充電電力Ａ（固有値））の充電継続時間x（＜Ｔ）と、車両３ｂ（充電電力Ｂ（固有値））の充電継続時間y（＜Ｔ）は、x＋y＝Ｔ１を満足するように制御している。
このとき、配電盤の閾値をＭとすると、車両３ａを充電しているときの車両３ｃに許容される充電電力Ｃ１は、Ｃ１＝Ｍ−Ａ、車両３ｂを充電しているときの車両３ｃに許容される充電電力Ｃ２は、Ｃ２＝Ｍ−Ｂで求められる。
したがって、「Ｔ１」の時間内における充電量が全車両で均等となるように制御する場合、
（Ｂ+Ｃ２）y + （Ａ+Ｃ１）x＝ＭＴ
が成立するように充電継続時間x,yを定めることができる。
すなわち、車両３ｃの充電電流Ｃは、車両３ａが充電しているときはＣ１に、車両３ｂが充電しているときはＣ2に可変させて制御することができる。

このように、充電制御を行うことにより、単純な時分割制御に比べて、電力供給回路の開閉動作回数を低減することができ、かつ、車両のタイプに関わりなく、平等に充電制御を行うことができる。また、モード２車両に対しては車両充電装置による突然の充電停止を回避でき、充電制御回路１４の許可スイッチ２１の開閉動作の回数を低減することができる。

（継続判定手段）
継続判定手段では、前記充電抑制が行われる各単位時間の満了ごとに、充電抑制の継続の要否を判定する。

充電抑制の継続の要否の判定は、前記の抑制判定手段における判定と同様に、充電電流（充電電力）の総和が配電盤の閾値を超えるか否かで判定される。
例えば、当該判定直前の「各単位時間」内に何れかの既接続車両の充電が満了した場合で、充電待機命令を受けている新規車両もない場合には、充電抑制は継続不要となる。

（充電抑制解除手段）
充電抑制解除手段では、前記継続判定手段による否判定を受けて、前記新規車両および既接続車両への充電抑制を解除する。充電抑制の解除とともに、前記の充電待機命令も解除される。また、充電待機命令を受けている新規車両への充電も可能になる。

１ 幹線盤
２ａ〜２ｃ 車両充電装置
３ａ〜３ｃ 車両
４ 主幹母線
５ａ〜５ｃ 分岐線
６ ＣＴ
７ 電力制御部
８ 信号線
９ 充電制御部
１０ 充電電路
１１ リレー
１２ ＣＴ
１３ 信号線
１４ 充電制御回路
１５ 許容電力情報設定手段
２０ 許可スイッチ
２１ 閉路操作ボタン

Claims (3)

1. 複数台の車両が各々接続される複数の車両充電装置の電力供給を制御する車両充電システムであって、
   車両充電装置に接続された車両に対して、許容される許容電力情報を送信する許容電力情報設定手段と、
   車両が前記許容電力情報設定手段から送信される許容電力情報に応答して、充電電力を変動させる制御対応車両か、あるいは、前記許容電力情報に応答せず、充電電力を変動させない制御非対応車両かを判定する車種判定手段と、
   前記車種判定手段による新規車両の接続検出を受けて車両充電システムの最大使用電力と比較し、該新規車両および既接続車両への充電抑制の要否を判定する抑制判定手段と、
   前記抑制判定手段による要判定を受けて、前記新規車両および既接続車両への充電抑制を行う充電抑制手段を備え、
   前記充電抑制手段では、充電抑制対象とする全車両の充電電力を、充電抑制が行われる各単位時間内で、均等とする制御を行うことを特徴とする車両充電システム。
2. 前記充電抑制手段は、
   前記制御対応車両に対しては、充電電流を抑制しつつ電力供給を連続的に行う充電電流抑制制御を行い、
   前記制御非対応車両に対しては、電力の供給時間を制限する時分割制御を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の車両充電システム。
3. 前記充電抑制が行われる各単位時間の満了ごとに、充電抑制の継続の要否を判定する継続判定手段と、
   前記継続判定手段による否判定を受けて、前記新規車両および既接続車両への充電抑制を解除する充電抑制解除手段を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の車両充電システム。

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