JP2015029384A - 充電制御装置、およびそれを備えた充電システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】系統電流Isを検出する電流検出部と、充電電流Icをバッテリーに供給する充電ユニット部と、充電電流の最小電流Imin、最大電流Imax、系統電流の使用上限電流Iuをそれぞれ記憶する記憶部と、電流検出部で検出された系統電流と記憶部で記憶された最小電流、最大電流、および使用上限電流とに基づいて充電電流を制御するとともに、電動車両との間で通信を行う充電制御部と、を備え、充電制御部は、充電電流が最小電流と最大電流との間の範囲となるように該充電電流を制御して、制御された充電電流でバッテリーの充電を継続する一方、系統電流が使用上限電流以上であって、かつ、充電電流が最小電流である場合に、バッテリーの充電を一時停止する。
【選択図】図2
Description
この系統電力の系統電流は、宅内に設けられた電流検出部(電流計)で検出される。
また、宅内負荷側へ分電された宅内負荷電力の宅内負荷電流が宅内負荷に流れる。
この充電システムでは、充電制御装置は、電流検出部で検出された系統電流Is’が記憶部(記憶ユニット)で記憶された使用上限電流(ブレーカの落ちる目安となる電流上限値)Iu’以下であるか否かに基づいて、バッテリーの充電を制御する。
なお、説明の簡略化のため、充電電流Ic’は一定値とし、使用上限電流Iu’は、特許文献1で記載された余裕量α(α≧0)を含んでいるものとする。また、宅内負荷電流Ih’は、図7(A)に示すように、Iha’(時間t1’〜時間t3’参照)、Ihb’(時間t3’〜時間t4’参照)、Ihc’(時間t4’〜時間t5’参照)、Ihd’(時間t5’〜時間t6’参照)、Iha’(時間t6’以降参照)と時間変化しているものとする(但し、Iha’<Ihb’<Ihc’<Ihd’)。さらに、使用上限電流Iu’は、Ic’+Ihb’<Iu’<Ic’+Ihc’であるものとする。
また、充電制御装置は、系統電流Is’が使用上限電流Iu’より大きい場合に、充電を停止する(時間t4’〜t7’参照)。充電制御装置は、時間t6’で宅内負荷電流Ih’が減少して、系統電流Is’が再び使用上限電流Iu’以下となると、所定時間(t6’〜t7’)経過後に、バッテリーの充電を再開する(時間t7’以降参照)。
この充電システムでは、宅内負荷電力と充電電力の和である系統電力が、系統電力の使用上限電力に達しないように、充電制御装置(電動車両用充電器)が充電電力を低減することで、充電を比較的長く継続することができる。
この構成によれば、充電制御部が、最小電流Imin≦充電電流Ic≦最大電流Imaxの範囲の充電電流Icでバッテリーの充電を継続し、系統電流Is≧使用上限電流Iu、かつ、充電電流Ic=最小電流Iminである場合のみに、バッテリーの充電を一時停止するので、電動車両のバッテリーの充電が長く継続される。また、充電制御部がバッテリーの充電を一時停止している状態は、充電制御装置とバッテリーとが電気的につながってない状態となるので、充電が継続できない場合のバッテリーの消耗が防止できる。
この構成によれば、充電制御部が、充電電流Icを一定値βまたは一定割合B(一定値γまたは一定割合Γ)だけ増加(減少)させるようになっているので、最小電流Iminと最大電流Imaxとの間の範囲の充電電流Icでバッテリーの充電を安定的に継続することができる。
この構成によれば、充電制御部が、系統電流Is<使用上限電流Iu−余裕値δである場合に、バッテリーの充電を再開するようになっているので、バッテリーの充電再開直後に充電が停止する確率を低くすることができる。
宅内3には、さらに、主ブレーカ4と、電流検出部5と、分岐ブレーカ群6と、宅内負荷7とが設けられている。
ここで、最小電流Iminとは、バッテリー21の充電に割り当てる最小充電電流の値であり、電動車両20の仕様を考慮して予め設定しておく値である。最大電流Imaxとは、充電ユニット部11からバッテリー21へ供給できる最大充電電流の値であり、充電ユニット部11の定格から決まる最大電力(Pmax)を、バッテリー21の上限電圧(Vmax)で除算したもの(Pmax/Vmax)である。なお、この最大電力Pmaxは、記憶部13に予め記憶されている。
最大電流Imaxは、充電制御部14により設定される。使用上限電流Iuは、使用者等が操作パネル部12の操作を行うことにより、主ブレーカ4の定格電流値または契約アンペア値のいずれか小さい方の電流に設定される。
系統電力のうち、電動車両20側へ分電された充電電力は、充電ユニット部11で交流から直流に変換され、充電ケーブル8を経由し、電動車両20のバッテリー21に供給される。
系統電流Is<使用上限電流Iuである場合(S2でNo)に、充電制御部14は、充電ユニット部11に指示を行い、図3(A1)および(A2)に示すように、充電電流Icを一定値βまたは一定割合Bだけ増やす(S3)。なお、一定値βまたは一定割合Bは、例えば最大電流Imax(または充電電流Ic)の5%の値または割合とされる。
充電電流Ic<最大電流Imaxである場合(S4でNo)に、充電制御部14は、充電電流Icを変化させることなく、ステップS14へ移行する。また、充電電流Ic≧最大電流Imaxである場合(S4でYes)に、充電制御部14は、図3(B1)および(B2)に示すように、充電電流Icを最大電流Imaxとし(S5)、ステップS14へ移行する。
充電電流Ic≠最小電流Iminである場合(S6でNo)に、充電制御部14は、充電ユニット部11に指示を行い、図4(A1)および(A2)に示すように、充電電流Icを一定値γまたは一定割合Γだけ減らす(S7)。なお、一定値γまたは一定割合Γは、例えば最大電流Imax(または充電電流Ic)の5%の値または割合とされる。ここでは、γ(Γ)は、β(B)と同じ値としている。
充電電流Ic>最小電流Iminである場合(S8でNo)に、充電制御部14は、充電電流Icを変化させることなく、ステップS14へ移行する。また、充電電流Ic≦最小電流Iminである場合(S8でYes)に、充電制御部14は、図4(B1)および(B2)に示すように、充電電流Icを最小電流Iminとし(S9)、ステップS14へ移行する。
図5(A3)に示すように、系統電流Is<使用上限電流Iu−余裕値δとなった場合(S12でYes)、充電制御部14は、電動車両20との間で通信を行い、充電を再開し(S13)、ステップS14へ移行する。
系統電流Is≧使用上限電流Iu−余裕値δである場合(S12でNo)、充電制御部14は、系統電流Is<使用上限電流Iu−余裕値δとなるまで、ステップS11、S12を繰りかえす。すなわち、充電制御部14は、S12でNoである場合、所定時間τだけ待機した後、再度判定を行う。所定時間経過しないと、宅内負荷電流Ihが低下せず、充電が開始できないと考えられるからである。
バッテリー21の充電が完了していない場合(S14でNo)に、充電制御部14は、ステップS2に移行する。
バッテリー21の充電が完了した場合(S14でYes)に、充電制御部14は、充電制御処理を終了する。
これにより、充電システム1によるバッテリー21の充電が完了する。
なお、宅内負荷電流Ihは、図6(A)に示すように、Iha(時間t1〜時間t3参照)、Ihb(時間t3〜時間t4参照)、Ihc(時間t4〜時間t5参照)、Ihd(時間t5〜時間t6参照)、Iha(時間t6以降参照)と時間変化し(但し、Iha<Ihb<Ihc<Ihd)、図7(A)に示したものと同じものである。また、使用上限電流Iuは、Ic+Ihb<Iu<Ic+Ihcであり、図7(C)に示したものと同じである。
このように、時間t1〜時間t3にかけて、充電制御装置10は、充電電流Ic(Ic2)でバッテリー21の充電を継続している。
時間t3では、系統電流Is=Ic2+Ihb>Iuになるため、充電制御装置10は、充電電流Icを減少させる一方、減少した系統電流Is<Iuとなった場合には、充電電流Icを増加させる。これにより、時間t3で、系統電流Isが使用上限電流Iuに等しくなる(図2のS2〜S9およびS14でNo)。このとき、充電電流Ic、最小電流Iminおよび最大電流Imaxは、Imin<Ic<Imaxとなっている。
なお、時間t3〜時間t4において、系統電流Isが一時的に使用上限電流Iuを超えることが起こったとしても、その電流ピークの高さは極めて小さく、また、この時間幅は極めて短いため、主ブレーカ4等が落ちることはない。
図6では、簡単のため電流がステップ状に変化するよう描かれているが、実際には、所定の傾きをもって増減する。
このように、時間t3〜時間t4にかけて、充電制御装置10は、時間t2〜t3の場合よりも小さな充電電流Ic(Ic3)でバッテリー21の充電を継続している。
時間t4では、系統電流Is=Ic3+Ihc>Iuになるため、充電制御装置10は、充電電流Icを減少させる一方、減少した系統電流Is<Iuとなった場合には、充電電流Icを増加させる。これにより、時間t3の場合と同様に、時間t4で、系統電流Isが使用上限電流Iuに等しくなる(図2のS2〜S9およびS14でNo)。なお、時間t4〜時間t5において、系統電流Isが一時的に使用上限電流Iuを超えることが起こったとしても、その電流ピークの高さは極めて小さく、また、この時間幅は極めて短いため、主ブレーカ4等が落ちることはない。
このように、時間t4〜時間t5にかけて、充電制御装置10は、時間t3〜t4の場合よりも小さな充電電流Ic(Ic4)でバッテリー21の充電を継続している。
時間t5では、系統電流Is=Ic4+Ihc>Iuになるため、充電制御装置10は、充電電流Icを減少させるが、充電電流Ic=最小電流Iminとなると、電動車両20との間で通信を行い、バッテリー21の充電を一時停止する(図2のS6でYesおよびS10)。つまり、充電制御装置10は、これ以上減少させられないところまでIcを減少させても、依然として系統電流Is≧Iuとなる場合は、充電を一時停止する。
このように、充電制御装置10は、時間t5〜時間t7にかけて、充電を一時停止し、時間t1以降の場合と同様に、時間t7以降、充電電流Icでバッテリー21の充電を継続する。
また、充電制御部14がバッテリー21の充電を一時停止している状態は、充電制御装置10とバッテリー21とが電気的につながってない状態となるので、充電が継続できない場合のバッテリー21の消耗が防止できる。
2 外部系統
3 宅内
4 主ブレーカ(アンペアブレーカ)
5 電流検出部(電流検出用トランス)
6 分岐ブレーカ群
6c、6h 分岐ブレーカ
7 宅内負荷
8 充電ケーブル
8a 電力伝送線
8b 通信線
10 充電制御装置
11 充電ユニット部
12 操作パネル部
13 記憶部
14 充電制御部
16 コネクタ部
20 電動車両
21 バッテリー
Claims (4)
- 外部系統から宅内へ供給された系統電力のうち、電動車両側へ分電された充電電力を用いて行われる前記電動車両のバッテリーの充電を制御する充電制御装置であって、
前記系統電力の系統電流Isを検出する電流検出部と、
前記充電電力の充電電流Icを前記バッテリーに供給する充電ユニット部と、
前記充電電流Icの最小電流Iminおよび最大電流Imax、ならびに、前記系統電流Isの使用上限電流Iuをそれぞれ記憶する記憶部と、
前記電流検出部で検出された前記系統電流Isと前記記憶部で記憶された前記最小電流Iminおよび前記最大電流Imaxならびに前記使用上限電流Iuとに基づいて前記充電電流Icを制御する充電制御部と、
を備えており、
前記充電制御部は、
前記充電電流Icが前記最小電流Iminと前記最大電流Imaxとの間の範囲となるように該充電電流Icを制御して、前記制御された充電電流Icで前記バッテリーの充電を継続する一方、
前記系統電流Isが前記使用上限電流Iu以上であって、かつ、前記充電電流Icが前記最小電流Iminである場合に、前記バッテリーの充電を一時停止することを特徴とする充電制御装置。 - 前記充電制御部は、
前記系統電流Isが前記使用上限電流Iu未満である場合に、前記充電電流Icを一定値βまたは一定割合Bだけ増加させることによって、
および、
前記系統電流Isが前記使用上限電流Iu以上であって、かつ、前記充電電流Icが前記最小電流Iminより大きい場合に、前記充電電流Icを一定値γまたは一定割合Γだけ減少させることによって、
前記充電電流Icが前記最小電流Iminと前記最大電流Imaxとの間の範囲となるように該充電電流Icを制御することを特徴とする請求項1に記載の充電制御装置。 - 前記充電制御部は、前記バッテリーの充電を一時停止している時に、
前記系統電流Isが前記使用上限電流Iuから余裕値δを減算した値未満である場合に、前記バッテリーの充電を再開することを特徴とする請求項1または2に記載の充電制御装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の充電制御装置と、
前記充電制御装置および前記電動車両間を接続する電力伝送用の充電ケーブルと、を備え、
前記充電制御装置によって制御された前記充電電流Icに基づいて、前記充電ケーブルを介して前記電動車両のバッテリーを充電することを特徴とする充電システム。
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JP2017221031A (ja) * | 2016-06-07 | 2017-12-14 | 株式会社椿本チエイン | 電力制御装置 |
CN112952953A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-06-11 | 阿尔特汽车技术股份有限公司 | 用于电池充电的方法及相应的装置、车辆、设备和介质 |
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