JP2015507914A

JP2015507914A - 電気自動車のバッテリーを充電する方法、システムおよび充電器

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Publication number: JP2015507914A
Application number: JP2014550235A
Authority: JP
Inventors: ロベルス、イグベルト・ウォーテル・ヨクフム; ベッハ、ラ; ベッハ、ラルス・ペテル; ボーマン、クリーン; ウグル、アリ; ディルクセ、マルティーン・ハルボ; バン・デ・ベールドンク、マルクス
Original assignee: ABB BV
Current assignee: ABB BV
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2015-03-12
Also published as: WO2013100764A1; NL2008058C2; TW201342772A; EP2798694A1; CN104160546A; US20150165917A1

Abstract

本発明は、電気自動車のバッテリーを充電する方法、充電制御装置、充電器、および充電システムに関連する。ａ）電気自動車が接続されている各ポートに対して優先度を決定することと、ｂ）第１の優先度を有するポートに最大利用可能電力バジェットを割り当てることと、ｃ）第１の優先度を有するポートにおいて、充電セッションを実行することと、ｄ）優先ポートから自動車に送り出される実際の電力を監視することと、ｅ）自動車に送り出された実際の電力に依存して、優先ポートの電力バジェットの値を調節することと、ｆ）２番目に高い優先度を有するポートに、残っている電力バジェットを割り当てることと、ｇ）電力バジェットが、予め定められたしきい値を超えている場合に、残っている電力バジェットが割り当てられたポートにおいて、充電セッションを開始または再開することと、ｈ）ｅ−ｈのステップを繰り返すこととを含んでいる。【選択図】図１

Description

従来技術

本発明は、チャデモ（登録商標）プロトコルにしたがって電気自動車のバッテリーを充電する方法、充電制御装置、充電器および充電システムに関連する。電気自動車の充電プロセスは、時間消費プロセスである。この理由により、急速−充電器は、例えば都市エリアの中のような、さまざまな充電地点において利用可能である。

ＷＯ２０１１／１３４８６１は、遠隔地において共通電力グリッドに結合されている複数の再充電可能電気自動車を具備する分散電源システムを開示している。ディスパッチ制御装置は、充電優先度と再充電可能電力ユニットの充電電流特性とを調整するように構成されている。公報は、チャデモプロトコルに関連しておらず、さらに、自動車に送り出された実際の電力に依存して、優先ポートの割り当てられた電力バジェットの値を調節することにさえ関連していない。その代わりに公報は、ターゲット充電レベルを達成するための充電時間および特性の連続的な計算に基づいている。充電は、受け取った電力の測定に基づいて、電力バジェットが空になるまでではなく、ターゲット充電レベルを満たすまで実行される。

ＥＰ０３１４１５５は、優先パラメータによって決定される順序でバッテリーを充電することを開示している。この公報も、チャデモプロトコルに関連しておらず、自動車に送り出された実際の電力に依存して、優先ポートの割り当てられた電力バジェットの値を調節することにも関連しておらず、バッテリーは自動車中に位置していない。

これらの急速−充電器を配置するときに生じる困難なことは、利用可能な電力接続の電力定格である。このキャパシティは、急速−充電器中の、利用可能な電力ケーブル、ヒューズ、分配変圧器の電力定格、または、動作電力モジュールの数および定格のような、さまざまな局所要因によって制限されることがある。電力定格は、いくつかのケースでは、ピークシェービングシステム、スマート−グリッドシステム、または、いわゆる負荷管理システムによっても、動的に制限されることがある。急速に−充電することは、適度な時間内に一定の量の電荷を送るために、より高い電力を要求する。自動車が急速充電器において充電されるとき、電力接続から取り出される電力は、第２の、または、それ以上の自動車バッテリーを同時に充電するために十分な電力が残っていない状態かもしれない。

しかしながら、限られた電力キャパシティが利用可能で、第２の車を充電するのを開始したいときに、より少ない電力で、第２の自動車の充電セッションを開始することは可能である。第１の自動車および第２の自動車に送り出される電力の合計は、利用可能なキャパシティを超えないように管理されるべきである。

多くの急速充電システムにおいて、機能する方法は２つのフェーズからなる。充電セッションのパラメータが交渉される初期設定フェーズ、および、実際の充電セッションである。充電セッションの間、自動車はマスター制御装置としてアクトすることができる。自動車は、充電電流制御の設定値を一定の時間間隔で充電器に送信する。充電器は設定値に対応する電流を出力する。自動車からの設定値が変化した場合には、充電器は新しい値にしたがった出力電流に変える。

充電セッションが実行される電力は、充電器と自動車との間、または、その上のバッテリー管理システムとの間の通信によって決定される。この通信は、充電器と、バッテリー管理システムとに対する特定のプロトコル上で起こる。例えば、よく知られているチャデモプロトコルである。これらのプロトコルのうちのいくつかの特性は、充電セッションに対する充電電力について交渉をできるようにすることであるが、それは前もって、すなわち充電開始前だけである。一度セッションが開始してしまうと、予め定められた電力レートで継続する。例えば、チャデモプロトコルにしたがうと、充電電流の設定ポイントのような充電のための制御パラメータは、自動車から充電器へのみ送信される。しかしながらこれは、既に開始している充電セッションの間に、いったんより多くの電力が利用可能になる（例えば第１の自動車が完全に充電され、これ以上の電力を必要としない）と、第２の自動車の充電は、利用可能な最大電力よりも少ない電力で継続されるという不利益になってしまい、結果として、より長い充電時間になる。この問題を解決することが本発明の目的である。

本発明は、電気自動車のバッテリーを充電する方法を提案し、ａ）電気自動車が接続されている各ポートに対して優先度を決定することと、ｂ）第１の優先度を有するポートに最大利用可能電力バジェットを割り当てることと、ｃ）第１の優先度を有するポートにおいて充電セッションを実行することと、ｄ）優先ポートから自動車に送り出される実際の電力を監視することと、ｅ）自動車に送り出された実際の電力に依存して、優先ポートの電力バジェットの値を調節することと、ｆ）２番目に高い優先度を有するポートに、残っている電力バジェットを割り当てることと、ｇ）電力バジェットが、予め定められたしきい値を超えている場合に、残っている電力バジェットが割り当てられているポートにおいて、充電セッションを開始または再開することと、ｈ）ｅ−ｈのステップを繰り返すこととを含む。

本発明にしたがった方法は、充電セッションが開始し、充電セッション開始後に充電器によって電力レベルの変更ができない通信プロトコルにしたがって交渉された電力レベルにおいて充電セッションが継続され、結果として必要以上に長い充電時間につながる技術の状態の不利益を取り除く。

セッションの間、これらのプロトコルは電力レベルを変更できないため、利用可能な電力が増加し、自動車によって要求されている電力により近づいたときに、充電器は、進行中の充電セッションを停止する。いったん充電セッションが停止すると、充電器は、電気自動車をアンロックすることなく新たなセッションを開始することができる。新たなセッションに対して、プロトコルは、より適切に選択される新たな値を交渉できるようになる。

要求されている電力は、さまざまな理由により、充電器において利用可能でないかもしれない。充電器は、グリッドまたはグリッド接続（または変電所）が最大電力を有する、グリッドのような電源に接続されているかもしれず、あるいは、充電器は、複数の２次電力交換ポートを有していて、そのうちのいくつかには自動車のバッテリーを充電するために既に自動車が結合されているかもしれない。そのような自動車は、ある時間の間、一定の電力消費を有するかもしれないが、特に、充電の状態にほとんど達しているときは、要求されている電力はすでに減少しているかもしれない。その時から、別の自動車に対する利用可能な電力が増加する。

本発明の好ましい実施形態は、以下のように実現される。自動車は充電システムに接続され、自動車と充電器との間で通信がセットアップされている。充電器は、各ポートに対する優先度と、電力交換ポートに接続されている自動車があるか否かとに依存して、電力バジェットを割り振る。

電力バジェットは、ソフトウェアによって計算された仮想値であり、ソフトウェアアプリケーション中に保持されるか、または、メモリのようなデジタル記憶媒体の内部に記憶される。ある充電ポートにおける、最大に送り届けることができる電流は、ターゲット電圧と割り振られた電力バジェットとに基づいて充電器によって計算され、最大電流は自動車に通信される。自動車は、その要求している電流を通信し始める。その結果、充電器は、予め定められた時間、および、予め定められた範囲内で、自動車により要求されている電流を送り出す。送り出された電流は、充電器によって連続的に監視され、実際に送り届けられた値に依存して、電力バジェットの値は増加または減少される。同時に第２の自動車が同じの充電器に接続されている場合には、第１のポート上での電力需要が減少したことにより利用可能な電力バジェットは、第２のポートに割り振られる。第２のポートにおける充電は、割り振られた残りの（すなわち、より少ない）電力バジェットで開始する。第１の電力交換ポートにおいて自由になる電力バジェットは、第２の電力交換ポートに継続的に割り振られる。第２のポートにおいて割り振られた電力バジェットが、ある予め定められたレベルを超えた場合に、第２の交換ポートにおける充電セッションは停止し、第２のポートにおいて、より速い充電を可能にする、より高い充電電力レートで再開する。

それゆえに、本発明にしたがう方法は、−要求されている電力が充電器において利用可能でない限り−時間間隔の後に再び利用可能な電力を繰り返し決定し、時間間隔の後に充電器において、より多くの電力が利用可能な場合に、充電セッションを停止し、より多くの電力で新たなセッションを開始することをさらに含んでもよい。

この方法で利用可能な電力を監視することにより、自動車により要求されている電力と利用可能な電力との間の差が少なく維持されているために、充電時間はさらに減少する。間隔は、充電セッションを停止して、新たなセッションを開始することが有用になるように選択されることになる。充電セッションを開始することは、通常少し時間がかかる。たとえば約３０秒である。この時間は一般的に、絶縁監視や、システム中の電気的なパスの補正動作のチェックのような、何らかの安全チェックを実施するために使用される。方法は、利用可能な電力と実際の充電セッションの電力レベルとの間の差に対して、しきい値を考慮することを含んでもよい。差がわずかなときに、セッションを停止して、新たなセッションを開始することは無意味である。差が十分であるときには、セッションを停止し、再開してもよい。

さらに、増加する電力の利用可能性のような利用可能な電力の傾向が監視されてもよく、さらなる展開を予期または待つように決めてもよい。

自動車によって電力需要を決定することは、自動車と充電器との間の通信チャネルを確立することと、自動車のバッテリー管理システムと充電器の通信手段との間の通信チャネルを通しての通信によって、要求されている電力を交渉することとを含んでいてもよい。

たいていの電気自動車は、充電器と通信するように構成されているバッテリー管理システムを装備している。この通信に普通使用されているプロトコルは、チャデモプロトコルである。したがって、本発明にしたがう方法は、チャデモプロトコルにしたがって充電することまたは通信することを含む、電力需要を決定することおよび／または充電セッションを実施することにも関連する。

充電器において利用可能な電力は、電源によってまたはグリッド接続のような接続によって決定されてもよい。グリッド接続は、ローカル変電所における接続であってもよく、それは例えば５０ｋＷのような電力制限を有する。充電器の電力変換器は、理論的にはより高いレートで充電することが可能であるが、グリッドへの接続はボトルネックを形成する。グリッド接続は必要とされている電力を送り出すこともできるが、電力変換器の電力キャパシティが十分でない、そのようなケースでは、電力変換器はボトルネックを形成する。

要求されている電力が、電力接続の電力定格を下回っているものの、充電器において利用可能な電力が、同じの充電器または同じの電源に結合されている、別の自動車による影響を受けることも、このケースとなるかもしれない。例えば、グリッド接続の電力定格が５０ｋＷで、電力変換器が複数の２次電力交換ポートを有するときに、第１の電力交換ポートに結合されている自動車は、充電器において残っている電力が第２の自動車の需要を下回るような電力量を要求するかもしれない。

さらに、複数の充電器の所有者がグリッドの所有者と総電力消費の契約を結んでいるときに、別の状況が生じる。このケースでは、第１の充電器における電力消費は、第２の充電器において利用可能な電力に制限を課すかもしれない。それに加えて、充電器は、直接に、または、例えば中央サーバによって形成されてもよい制御装置を介して、他の充電器と通信する通信手段を含んでいてもよい。

単一の充電器または複数の充電器が、通信手段またはサーバネットワークを介して、充電器に対する経時的な電力制限を動的に割り振る、スマート−グリッドまたは負荷管理システムに結合されている状態が生じるかもしれない。これは、局所電気供給接続の最大キャパシティとは異なる動的値でもよい。本発明にしたがう方法は、この動的制限を、電力バジェットを決定するための入力値としてとして使用することがある。

本発明は、電気自動車のバッテリーに対する充電器にさらに関連し、グリッドのような電源と電力を交換する１次電力交換ポートと、自動車と電力を交換する少なくとも１つの２次電力交換ポートと、１次電力交換ポートと少なくとも１つの２次電力交換ポートとの間で電力を変換する電力変換器と、自動車のバッテリー管理システムと通信する通信手段とを備え、充電器は、充電されることになる自動車の電力需要を決定するようにと、利用可能な電力を決定するようにと、要求されている電力が利用可能である場合に、要求されている電力を自動車に送り出す充電セッションを実施するようにと、要求されている電力が利用可能でない場合に、自動車に利用可能な電力を送り出す充電セッションを開始して、時間間隔の後に再び利用可能な電力を決定するようにと、時間間隔の後により多くの電力が利用可能な場合に、充電セッションを停止して、より多くの電力で新たなセッションを開始するように、構成されている。

実施形態中で、割り振られる電力バジェットを経時的に変更するために、予測アルゴリズムを使用することができる。例えば、ある自動車のプロフィールは、以前の充電セッションに基づいて充電の中央データベースに記憶される。交渉の間に受信した充電パラメータに依存して、将来の電力バジェットを変更するために使用できる充電プロフィールを取り出すことができる。

充電器はさらに、要求されている電力が利用可能でない限り、時間間隔の後に再び利用可能な電力を繰り返し決定し、時間間隔の後により多くの電力が利用可能な場合には、充電セッションを停止して、より多くの電力で新たなセッションを開始するように構成されていてもよい。

利用可能な電力の決定は、１次電力交換ポートにおいて利用可能な電力と、同じの充電器または同じの電源に結合されている別の充電器における、第２の２次電力交換ポートにおいて交換された電力との間の差を計算することをここで含んでいてもよい。本発明は、上記で説明したような少なくとも１つの充電器を含んでいる、電気自動車のバッテリーを充電するシステムにさらに関連する。

この発明中で説明している充電器は、充電の進行をユーザに知らせるある種のユーザインターフェースを有していてもよい。このユーザインターフェースが、すべての停止および開始シーケンスを示す場合、ユーザは混乱するかもしれない。開始することと、停止することと、電力レベルを変更することは、システムの技術的パラメータであり、必ずしもユーザに説明すべきではない。したがって、ユーザインターフェースは、停止および開始イベントの量にかかわらず、１セッションとして１つの車に充電することを表すように構成してもよい。ユーザは停止と開始に気づかず、彼の車の充電の全体的な進行を知るだけであろう。

充電器がある種の支払いシステムにリンクされるときに、類似した問題が表れるかもしれない。これは例えば、クレジットカード端末、オンライン支払システム、電話またはテキストメッセージを介した支払、あるいは、加入者管理システムかもしれない。このケースにおいて、それぞれ個々の停止−開始シーケンスが別のセッションとして見られるのは望ましくない。これは、支払システムに、１つの単一の充電セッションに対する多くの異なる支払またはインボイスを生成させるかもしれず、これは、ユーザおよびおそらく充電ステーションのオペレータも混乱させ、たいていより高い管理コストにつながるだろう。しかしながらこの問題は、ユーザインターフェースと類似した事項で取り組むことができるだろう。充電システムおよびそのソフトウェアは、セッションの間の停止および開始の量にかかわらず、１つの車に対する充電セッションを１つのセッションとして見なすだろう。ＩＴシステムは１つのセッションとしてそれを表し、そのように支払方法を通知するだろう。

実施形態において、充電プロフィールは、以前の充電セッションから記憶された測定データに基づいて予測される。ある自動車タイプ、モデル、または、ユーザＩＤに対して予測がされる。充電プロフィール予測は、充電セッションを再開することが効果的であるか否かを決定するために使用することができる。なぜなら、結局は、充電セッションを再開する理由は、電気自動車の充電時間をより短くすることだからである。

次の図を参照して、本発明をより詳細に説明する。
図１は、複数の出力を有する１つのモジュールを充電器が具備している本発明の実施形態を示している。図２は、充電器が複数の電力モジュールを具備している本発明の実施形態を示している。図３は、充電制御装置中で実現される方法のフローダイヤグラムを示している。図４は、充電器の異なるポート上の、充電セッションのプロットを示している。図５ａは、２つの充電器が同じの電源に接続されている充電システムを示している。図５ｂは、２つの充電器が同じの電源に接続されている充電システムを示している。図６ａは、両方の充電器を管理し、両方の充電器に電力バジェットを割り当てる中央サーバがあるということだけが異なる、図５中と正に同じ状況を示している。図６ｂは、両方の充電器を管理し、両方の充電器に電力バジェットを割り当てる中央サーバがあるということだけが異なる、図５中と正に同じ状況を示している。図７は、住宅７２または動的電力需要を有する他の何らかの負荷にも電力を送り出す電源１１に充電器が接続されている状況を示している。図８は、電力モジュールの可能性あるアーキテクチャの１つが与えられている実施形態を示している。図９は、ＨＭＩ上の対応するスクリーンとともに、充電セッションのプロットを示している。

発明の詳細な説明

図１は、複数の出力を有する１つのモジュールを充電器が具備している、本発明の実施形態を示している。充電器は、複数の自動車を同時にまたはシーケンシャルに充電する、複数の電力交換ポートを具備している。グリッドからのＡＣ電力は、電力モジュールによってＤＣ電力に変換される。電力モジュールは、同時に電気自動車にサービスできる複数の電力出力を有する。電流設定値のような充電制御コマンドは、充電セッションの間、自動車からのみ受信され、自動車によって要求されている電流は、予め定められた時間内に自動車に送り出されなければならない。あるケースでは、充電器において、より多くの電力が利用可能である。そのケースでは、充電セッションの間、電流レベルを増加させるために、充電器はイニシアティブをとることができない。充電器は、充電セッション前の初期設定フェーズ中で、電力レベルを通信できるだけである。したがって、電力交換ポート上の充電セッションは、より高い電流レベルで自動車を充電するために、充電器によって停止および再開される。充電制御装置は、電流レベルを増加させ、同時に複数の電気自動車を充電するように、請求項１にしたがって動作する。

図２は、充電器が複数の電力モジュールを具備している、本発明の実施形態を示している。ポート上のＤＣ電力レベルを増加させるために、電力モジュールは、スイッチングマトリックスにより、ある電力交換ポートに接続されている。電力交換ポート上の電力レベルの増加は、離散ステップ中にすることができるが、連続的にすることもできる。

図３は、充電制御装置中で実現される方法のフローダイヤグラムを示している。

［Ｓ３１］電気自動車が接続されている各ポートに対して優先度が決定される。優先度がポートに割り当てられる前に、ユーザは開始ボタンを押さなければならない。最初に到着した自動車に、１番高い優先度が与えられる。

［Ｓ３２］最大利用可能電力バジェットを第１の優先度を有する自動車に割り当てる。

［Ｓ３３］第１の優先度を有するポートに、充電セッションが適用される。このことは次のステップを含んでいる。

［Ｓ４１］電気自動車からターゲット電圧を受信する。
［Ｓ４２］割り当てられた電力バジェットと自動車からのターゲット電圧とに基づいて、電流バジェットが決定される。
［Ｓ４３］電流バジェットが電気自動車に送信される。
［Ｓ４４］自動車は、電流値要求を充電器に送信するのを開始し、要求されている電流は、電力バジェットよりも少ない。

［Ｓ３４］電気自動車に送り出される実際の電力は、充電器によって監視されている。自動車が、ポート上に割り当てられている電力バジェットよりも実質的に少ない電力を要求した場合に、電力バジェットは減少する。

［Ｓ３５］ある電力交換ポート上で電力バジェットが減少すると、２番目に高い優先度を有するポートに割り当てられる、自由な電力バジェットを与えることになる。

［Ｓ３６］残っている電力バジェットが、２番目に高い優先度を有するポートに割り当てられる。

［Ｓ３７、Ｓ３８］電力バジェットが、予め定められたしきい値を超えている場合に、残っている電力バジェットが割り当てられているポートにおいて、充電セッションを開始または再開し、そうでなければＳ３４に戻る。Ｓ３４〜Ｓ３７のステップは、すべての自動車が充電されるまで繰り返される。

図４は、充電器の異なるポート上での充電セッションのプロットを示している。ポート１において、自動車が第１の自動車として接続されている。ポートによって送り出すことができる最大電力が、電力バジェットとしてポートに割り当てられる。自動車は、割り当てられた電力バジェットより少ない電力を要求するのを開始し、電力が充電器によって送り出される。プロット中に見られるように、割り当てられた電力バジェットは、点線によって示されている。実線は、電気自動車に送り出された実際の電力を示している。第１の部分中では、自動車のバッテリーは定電流によって充電され、自動車に送り出される電力は多かれ少なかれ一定である。ある点において、バッテリーがほぼ充電されると、定電流が終りになる。これが終ると、定電圧充電が適用され、自動車に送り出される電力は減少する。自動車に送り出される実際の電力が減少することから、電力バジェットも減少し、自由になった電力バジェットは、次の優先ポートであるポート２に割り当てられる。ポート２の電力バジェットは連続的に増加し、あるときに第１のしきい値４１を超えると、充電セッションを開始するために開始信号が電気自動車に通信される。自動車は、一定電力レベルで充電を開始し、同時に、ポート２に対する電力バジェットは、別のしきいレベル４２が電力バジェットによって横断されるまで増加し続ける。進行中の充電セッションがあるため、充電器から自動車に、セッションを停止させるための停止コマンドが通信される。さらに別の電力しきい値４３をポートが超えた後に、新たな電力バジェットが自動車に通信され、自動車は、電力バジェットよりも少ない電力レベルを要求するのを開始し、このとき、新たな電力レベルで新たな充電セッションが再開される。ポート２上の電力バジェットはこれ以上増加しない。ポート２上の充電セッションも、その電力バジェットを減少させ、残っている電力バジェットはポート３に割り当てられる。ポート３上の電力バジェットは絶え間なく増加し、あるときにしきい値を超えると、新たな電力バジェットで充電セッションが開始する。

図５ａは、２つの複数ポート充電器が同じ電源に接続されている充電システムを示している。複数の電力交換ポート間で電力バジェットを分配することに加えて、複数の充電器間でも電力バジェットを分配しなければならない。充電ポートが同じ充電器のパーツではなく、個々の充電器も電力バジェットを交渉するために互いに通信するという違いはあるが、図１および図２と同じ方法で充電器は動作する。この通信はワイヤードまたはワイヤレスの手段によってなされる。割り当ての決定は、２つの充電器の間の交渉によってすることができるが、充電器のうちの１つがマスターコンフィギュレーションとなり、もう１つがスレーブコンフィギュレーションとなることも可能である。単一ポート充電器を、同じ電源接続へ接続することも可能であり、電力は充電器の間でのみ分配される（図５ｂ）。

図６ａは、両方の充電器を管理し、両方の充電器に電力バジェットを割り当てる中央サーバがあるということだけが異なる、図５と正に同じ状況を示している。充電器が電源に接続されていないが、充電器は累積して電力レベルを超えることはできないという契約があるケース中で、同じ構成が使用される。したがって、すべての充電器と通信できる中央サーバが必要とされる。

図６ｂは、充電器のグループの電力を制限するために、中央サーバが別のシステムからコマンドを受信することができる設定を示している。この制限は経時的に異なる値になってもよい。この典型的な例は、公益会社によって制御される需要−応答アプリケーションであるが、他の何らかの動的電力管理システムまたは動的値付けシステムのような他の可能性も存在する。中央サーバは、各瞬間に対する最大値を受信し、システムに接続されている複数の充電器の電力バジェットを調節することによって、この制限ダウンストリームを実現する。このシステム中の充電器は、単一の二次電力交換ポートまたは複数の二次電力交換ポートまたはその２つの組み合わせ、を装備したタイプとすることができる。

図７は、住宅７２または動的電力需要を有する他の何らかの負荷にも電力を送り出す、電源１１に充電器が接続されている状況を示している。住宅の電力需要は既知ではない可変であり、それゆえに測定する必要がある。住宅の電力消費は、充電器全体に対する総電力バジェットが決定される前に、電力測定デバイス７１によって測定される。

図８は、電力モジュールの可能性あるアーキテクチャの１つが与えられている実施形態を示している。変換器は、電源のＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換し、インバータによって、変換されたＤＣ電圧をＡＣ電圧にステップアップする。ＡＣ電圧は、変圧器に加えられ、その後、整流器によってＤＣ電圧に変換される。本明細書中では取り扱われないであろう他の構成も電力モジュールに対して可能である。

図９は、ＨＭＩ上の対応するスクリーンとともに、充電セッションのプロットを示している。電気自動車が既に充電ポート上で充電している充電ステーションに電気自動車が到着する。新たに到着した自動車は充電器に接続され、充電器のタッチスクリーンディスプレイ上の開始ボタンが押される（９１）。利用可能な電力バジェットがない、または、電力バジェットの量が少な過ぎて有効な充電セッションを開始できないことから、自動車は電力バジェットを待たなくてはならない（９２）。ある瞬間、ポートに対して割り振られた電力バジェットがあるしきい値を超えると、電力レベルで充電を開始できる。ポートに対する電力バジェットは増加し続け、第２の電力バジェットがしきい値を超えると、充電はより高い電力レベルで再開する（９３）。ポートに対する電力バジェットは、充電器に対する最大利用可能電力バジェットに達するまで依然として増加し、充電は最大電力レベルで再開する（９４）。充電は進行するが、自動車により要求される実際の電力が減少すると、直ちに電力バジェットは調節され、残っているバジェットは別のポートに割り振られる。自動車が完全に充電されると、充電は完了する（９５）。この例は、開始シーケンスと停止シーケンスとを有する複数の充電セッションが、１つの単一の充電セッションとして、システムのユーザに、どのように表されることができるかを説明している。

図９は、ＨＭＩ上の対応するスクリーンとともに、充電セッションのプロットを示している。電気自動車が既に充電ポート上で充電している充電ステーションに電気自動車が到着する。新たに到着した自動車は充電器に接続され、充電器のタッチスクリーンディスプレイ上の開始ボタンが押される（９１）。利用可能な電力バジェットがない、または、電力バジェットの量が少な過ぎて有効な充電セッションを開始できないことから、自動車は電力バジェットを待たなくてはならない（９２）。ある瞬間、ポートに対して割り振られた電力バジェットがあるしきい値を超えると、電力レベルで充電を開始できる。ポートに対する電力バジェットは増加し続け、第２の電力バジェットがしきい値を超えると、充電はより高い電力レベルで再開する（９３）。ポートに対する電力バジェットは、充電器に対する最大利用可能電力バジェットに達するまで依然として増加し、充電は最大電力レベルで再開する（９４）。充電は進行するが、自動車により要求される実際の電力が減少すると、直ちに電力バジェットは調節され、残っているバジェットは別のポートに割り振られる。自動車が完全に充電されると、充電は完了する（９５）。この例は、開始シーケンスと停止シーケンスとを有する複数の充電セッションが、１つの単一の充電セッションとして、システムのユーザに、どのように表されることができるかを説明している。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］チャデモプロトコルにしたがって、電気自動車のバッテリーを充電する方法において、
ａ）電気自動車が接続されている各ポートに対して優先度を決定することと、
ｂ）第１の優先度を有するポートに最大利用可能電力バジェットを割り当てることと、
ｃ）前記第１の優先度を有するポートにおいて、充電セッションを実行することと、
ｄ）前記優先ポートから前記自動車に送り出される実際の電力を監視することと、
ｅ）前記自動車に送り出された実際の電力に依存して、前記優先ポートの、割り当てられた電力バジェットの値を調節することと、
ｆ）次の優先度を有するポートに、残っている電力バジェットを割り当てることと、
ｇ）前記電力バジェットが、予め定められたしきい値を超えている場合に、
−前記残っている電力バジェットが割り当てられた前記ポートにおいて、充電セッションを開始または再開することと、
ｈ）ｅ−ｈのステップを繰り返すこととを含む方法。
［２］充電セッションは、
−前記電気自動車から、ターゲット電圧を受け取ることと、
−前記割り当てられた電力バジェットと前記自動車から受け取ったターゲット電圧とに少なくとも基づいて、電流バジェットを計算することと、
−前記電流バジェットを前記電気自動車に送信することと、
−充電が完了するまで、前記電気自動車によって要求されている電流を送り出すこととを含み、
前記要求されている電流は、前記電流バジェットと等しいまたは前記電流バジェットより少ない［１］記載の方法。
［３］前記電力バジェットは、
ｐ）動作電力モジュールの数、
ｑ）グリッド接続ヒュージング、
ｒ）分配変圧器の定格、
ｓ）同じ接続に接続されている他の負荷、
ｔ）充電システム中に統合されている局所エネルギー蓄電池、
ｕ）需要応答システム、
ｖ）任意の他の動的電力管理システム、
ｗ）または、ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖの任意の組み合わせ、によって決定される［１］記載の方法。
［４］チャデモプロトコルにしたがって、電気自動車のバッテリーを充電する充電制御装置において、
ａ）電気自動車が接続されている各ポートに対して優先度を決定するようにと、
ｂ）第１の優先度を有するポートに最大利用可能電力バジェットを割り当てるようにと、
ｃ）前記第１の優先度を有するポートにおいて、充電セッションを適用するようにと、
ｄ）前記優先ポートから前記自動車に送り出される実際の電力を監視するようにと、
ｅ）前記自動車に送り出された実際の電力に依存して、前記優先ポートの、前記電力バジェットを調節するようにと、
ｆ）次の優先度のポートに、残っている電力バジェットを割り当てるようにと、
ｇ）前記電力バジェットが、予め定められたしきい値を超えている場合に、
−前記残っている電力バジェットが割り当てられた前記ポートにおいて、充電セッションを開始または再開するようにと、
ｈ）ｅ−ｈのステップを繰り返すように構成されている充電制御装置。
［５］チャデモプロトコルにしたがって、複数の電気自動車を同時に充電する充電器において、
充電セッションの間、前記充電器はスレーブコンフィギュレーション中にあり、前記電気自動車は、マスターコンフィギュレーション中にあり、
−グリッドのような電源と電力を交換する１次電力交換ポートと、
−自動車と電力を交換する複数の２次電力交換ポートと、
−前記１次電力交換ポートと前記複数の２次電力交換ポートとの間で電力を変換する少なくとも１つの電力変換器と、
ａ）電気自動車が接続されている各ポートに対して優先度を決定するようにと、
ｂ）第１の優先度を有するポートに最大利用可能電力バジェットを割り当てるようにと、
ｃ）前記第１の優先度を有するポートにおいて、充電セッションを適用するようにと、
ｄ）前記優先ポートから前記自動車に送り出される実際の電力を監視するようにと、
ｅ）前記自動車に送り出された実際の電力に依存して、前記優先ポートの、前記電力バジェットを調節するようにと、
ｆ）次の優先度のポートに、残っている電力バジェットを割り当てるようにと、
ｇ）前記電力バジェットが、予め定められたしきい値を超えている場合に、
−前記残っている電力バジェットが割り当てられた前記ポートにおいて、充電セッションを開始または再開するようにと、
ｈ）ｅ−ｈのステップを繰り返すように構成されている充電制御装置とを具備し、
前記電源および／または前記１次電力交換ポートは、電力定格によって制限され、
各２次電力交換ポートは、電力定格によって制限され、
前記少なくとも電力変換器は、電力定格によって制限され、
−前記２次電力交換ポートの定格の合計は、
−前記電源、および／または
−ソフトウェア中で実現されている前記電源に関連する制限、
−１次電力交換ポート、および／または
−少なくとも１つの電力変換器、の前記電力定格を超える充電器。
［６］チャデモプロトコルにしたがって、複数の電気自動車を同時に充電する少なくとも２つの充電器を具備する充電システムにおいて、
充電セッションの間、前記充電器はスレーブコンフィギュレーション中にあり、前記電気自動車は、マスターコンフィギュレーション中にあり、
−各充電器は、グリッドのような電源と電力を交換する１次電力交換ポートを有し、前記電源および／または１次電力交換ポートは、電力定格によって制限され、
−各充電器は、自動車と電力を交換する２次電力交換ポートを有し、前記２次電力交換ポートは、電力定格によって制限され、
−各充電器は、前記１次電力交換ポートと複数の２次電力交換ポートとの間で電力を変換する少なくとも１つの電力変換器を有し、前記少なくとも電力変換器は、電力定格によって制限され、
−前記少なくとも２つの充電器の前記１次電力ポートは同じ電源に接続され、
−前記２次電力交換ポートの定格の合計は、
−前記電源、および／または
−ソフトウェア中で実現されている前記電源に関連する制限、
の前記電力定格を超え、
ａ）電気自動車が接続されている各ポートに対して優先度を決定するようにと、
ｂ）第１の優先度を有するポートに最大利用可能電力バジェットを割り当てるようにと、
ｃ）前記第１の優先度を有するポートにおいて、充電セッションを適用するようにと、
ｄ）前記優先ポートから前記自動車に送り出される実際の電力を監視するようにと、
ｅ）前記自動車に送り出された実際の電力に依存して、前記優先ポートの、前記電力バジェットを調節するようにと、
ｆ）次の優先度のポートに、残っている電力バジェットを割り当てるようにと、
ｇ）前記電力バジェットが、予め定められたしきい値を超えている場合に、
−前記残っている電力バジェットが割り当てられた前記ポートにおいて、充電セッションを開始または再開するようにと、
ｈ）ｅ−ｈのステップを繰り返すように構成されている充電制御装置を具備する充電システム。
［７］別の充電器または制御装置と通信する通信手段を具備する［１］〜［６］に記載の充電器。
［８］別の充電器の電力交換を制御するように構成されている［１］〜［７］に記載の充電器。
［９］制御装置または別の充電器によって制御されるように構成されている［５］または［６］記載の充電器。
［１０］前記自動車と前記充電器との間で実行される複数の充電セッションは、前記システムのユーザに１つのセッションとして表される［１］〜［９］に記載の充電器。
［１１］前記自動車と前記充電器との間で実行される複数の充電セッションは、支払アプリケーションに１つのセッションとして表される［１］〜［１０］に記載の充電器。
［１２］チャデモプロトコルにしたがって複数の電気自動車を同時に充電する充電システムにおいて、
−制御装置によって制御されるように構成されている、［５］記載の少なくとも１つの充電器または［６］記載の充電システムと、
−グリッドまたはユーティリティのオペレータ、需要−応答システム、スマートグリッドシステム、あるいは動的電力管理システムから、電力バジェットを受け取り、前記受け取った電力バジェットにしたがって前記少なくとも１つの充電器または充電システムを制御するように構成されている、前記少なくとも１つの充電器または充電システムを制御する制御装置を具備する充電システム。
［１３］充電セッションを開始する、または、停止するおよび開始する決定は、
−前記自動車に送り出される前記実際の電力中で観測された傾向と、
−充電セッションの履歴データに基づいた充電プロフィール予測と、にさらに基づいている［１］〜［１２］に記載の方法。

Claims

チャデモプロトコルにしたがって、電気自動車のバッテリーを充電する方法において、
ａ）電気自動車が接続されている各ポートに対して優先度を決定することと、
ｂ）第１の優先度を有するポートに最大利用可能電力バジェットを割り当てることと、
ｃ）前記第１の優先度を有するポートにおいて、充電セッションを実行することと、
ｄ）前記優先ポートから前記自動車に送り出される実際の電力を監視することと、
ｅ）前記自動車に送り出された実際の電力に依存して、前記優先ポートの、割り当てられた電力バジェットの値を調節することと、
ｆ）次の優先度を有するポートに、残っている電力バジェットを割り当てることと、
ｇ）前記電力バジェットが、予め定められたしきい値を超えている場合に、
−前記残っている電力バジェットが割り当てられた前記ポートにおいて、充電セッションを開始または再開することと、
ｈ）ｅ−ｈのステップを繰り返すこととを含む方法。
充電セッションは、
−前記電気自動車から、ターゲット電圧を受け取ることと、
−前記割り当てられた電力バジェットと前記自動車から受け取ったターゲット電圧とに少なくとも基づいて、電流バジェットを計算することと、
−前記電流バジェットを前記電気自動車に送信することと、
−充電が完了するまで、前記電気自動車によって要求されている電流を送り出すこととを含み、
前記要求されている電流は、前記電流バジェットと等しいまたは前記電流バジェットより少ない請求項１記載の方法。
前記電力バジェットは、
ｐ）動作電力モジュールの数、
ｑ）グリッド接続ヒュージング、
ｒ）分配変圧器の定格、
ｓ）同じ接続に接続されている他の負荷、
ｔ）充電システム中に統合されている局所エネルギー蓄電池、
ｕ）需要応答システム、
ｖ）任意の他の動的電力管理システム、
ｗ）または、ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖの任意の組み合わせ、によって決定される請求項１記載の方法。
チャデモプロトコルにしたがって、電気自動車のバッテリーを充電する充電制御装置において、
ａ）電気自動車が接続されている各ポートに対して優先度を決定するようにと、
ｂ）第１の優先度を有するポートに最大利用可能電力バジェットを割り当てるようにと、
ｃ）前記第１の優先度を有するポートにおいて、充電セッションを適用するようにと、
ｄ）前記優先ポートから前記自動車に送り出される実際の電力を監視するようにと、
ｅ）前記自動車に送り出された実際の電力に依存して、前記優先ポートの、前記電力バジェットを調節するようにと、
ｆ）次の優先度のポートに、残っている電力バジェットを割り当てるようにと、
ｇ）前記電力バジェットが、予め定められたしきい値を超えている場合に、
−前記残っている電力バジェットが割り当てられた前記ポートにおいて、充電セッションを開始または再開するようにと、
ｈ）ｅ−ｈのステップを繰り返すように構成されている充電制御装置。
チャデモプロトコルにしたがって、複数の電気自動車を同時に充電する充電器において、
充電セッションの間、前記充電器はスレーブコンフィギュレーション中にあり、前記電気自動車は、マスターコンフィギュレーション中にあり、
−グリッドのような電源と電力を交換する１次電力交換ポートと、
−自動車と電力を交換する複数の２次電力交換ポートと、
−前記１次電力交換ポートと前記複数の２次電力交換ポートとの間で電力を変換する少なくとも１つの電力変換器と、
ａ）電気自動車が接続されている各ポートに対して優先度を決定するようにと、
ｂ）第１の優先度を有するポートに最大利用可能電力バジェットを割り当てるようにと、
ｃ）前記第１の優先度を有するポートにおいて、充電セッションを適用するようにと、
ｄ）前記優先ポートから前記自動車に送り出される実際の電力を監視するようにと、
ｅ）前記自動車に送り出された実際の電力に依存して、前記優先ポートの、前記電力バジェットを調節するようにと、
ｆ）次の優先度のポートに、残っている電力バジェットを割り当てるようにと、
ｇ）前記電力バジェットが、予め定められたしきい値を超えている場合に、
−前記残っている電力バジェットが割り当てられた前記ポートにおいて、充電セッションを開始または再開するようにと、
ｈ）ｅ−ｈのステップを繰り返すように構成されている充電制御装置とを具備し、
前記電源および／または前記１次電力交換ポートは、電力定格によって制限され、
各２次電力交換ポートは、電力定格によって制限され、
前記少なくとも電力変換器は、電力定格によって制限され、
−前記２次電力交換ポートの定格の合計は、
−前記電源、および／または
−ソフトウェア中で実現されている前記電源に関連する制限、
−１次電力交換ポート、および／または
−少なくとも１つの電力変換器、の前記電力定格を超える充電器。
チャデモプロトコルにしたがって、複数の電気自動車を同時に充電する少なくとも２つの充電器を具備する充電システムにおいて、
充電セッションの間、前記充電器はスレーブコンフィギュレーション中にあり、前記電気自動車は、マスターコンフィギュレーション中にあり、
−各充電器は、グリッドのような電源と電力を交換する１次電力交換ポートを有し、前記電源および／または１次電力交換ポートは、電力定格によって制限され、
−各充電器は、自動車と電力を交換する２次電力交換ポートを有し、前記２次電力交換ポートは、電力定格によって制限され、
−各充電器は、前記１次電力交換ポートと複数の２次電力交換ポートとの間で電力を変換する少なくとも１つの電力変換器を有し、前記少なくとも電力変換器は、電力定格によって制限され、
−前記少なくとも２つの充電器の前記１次電力ポートは同じ電源に接続され、
−前記２次電力交換ポートの定格の合計は、
−前記電源、および／または
−ソフトウェア中で実現されている前記電源に関連する制限、
の前記電力定格を超え、
ａ）電気自動車が接続されている各ポートに対して優先度を決定するようにと、
ｂ）第１の優先度を有するポートに最大利用可能電力バジェットを割り当てるようにと、
ｃ）前記第１の優先度を有するポートにおいて、充電セッションを適用するようにと、
ｄ）前記優先ポートから前記自動車に送り出される実際の電力を監視するようにと、
ｅ）前記自動車に送り出された実際の電力に依存して、前記優先ポートの、前記電力バジェットを調節するようにと、
ｆ）次の優先度のポートに、残っている電力バジェットを割り当てるようにと、
ｇ）前記電力バジェットが、予め定められたしきい値を超えている場合に、
−前記残っている電力バジェットが割り当てられた前記ポートにおいて、充電セッションを開始または再開するようにと、
ｈ）ｅ−ｈのステップを繰り返すように構成されている充電制御装置を具備する充電システム。
別の充電器または制御装置と通信する通信手段を具備する先行する請求項のうちのいずれかに記載の充電器。
別の充電器の電力交換を制御するように構成されている先行する請求項のうちのいずれかに記載の充電器。
制御装置または別の充電器によって制御されるように構成されている請求項５または６記載の充電器。
前記自動車と前記充電器との間で実行される複数の充電セッションは、前記システムのユーザに１つのセッションとして表される先行する請求項のうちのいずれかに記載の充電器。
前記自動車と前記充電器との間で実行される複数の充電セッションは、支払アプリケーションに１つのセッションとして表される先行する請求項のうちのいずれかに記載の充電器。
チャデモプロトコルにしたがって複数の電気自動車を同時に充電する充電システムにおいて、
−制御装置によって制御されるように構成されている、請求項５記載の少なくとも１つの充電器または請求項６記載の充電システムと、
−グリッドまたはユーティリティのオペレータ、需要−応答システム、スマートグリッドシステム、あるいは動的電力管理システムから、電力バジェットを受け取り、前記受け取った電力バジェットにしたがって前記少なくとも１つの充電器または充電システムを制御するように構成されている、前記少なくとも１つの充電器または充電システムを制御する制御装置を具備する充電システム。
充電セッションを開始する、または、停止するおよび開始する決定は、
−前記自動車に送り出される前記実際の電力中で観測された傾向と、
−充電セッションの履歴データに基づいた充電プロフィール予測と、にさらに基づいている先行する請求項のうちのいずれかに記載の方法。