JP2016046981A - 充電装置、及び充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】充電設備の利用者に配慮して課金を行うこと。【解決手段】充電制御部は、車両に引き込まれている充電電流とタイマの計時を監視し、その監視結果をもとに課金を開始させるかを判断する。具体的に言えば、ステップＳ１５において充電制御部は、所定電流Ａ１以上の充電電流が所定時間Ｔ１、継続して供給されている場合、ステップＳ１６へ移行して課金を開始させる。【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載された蓄電池の充電を行う充電装置、及び充電システムに関する。

ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの電動式の車両に搭載された蓄電地の充電を行う充電設備は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１３−９１４３４号公報

ところで、電動式の車両の普及に伴い、上記した充電設備も有料化へ移行していくことが考えられ、どのような方法を用いて課金するかを検討する必要がある。例えば、課金方法としては、充電に使用した電力に応じた従量課金、充電設備の利用時間に応じた従量課金、充電一回に対する定額課金など、様々な方法が考えられる。したがって、充電設備の有料化に際しては、様々な課金方法が考えられる中で、充電設備の利用者が納得できる仕組みを構築する必要がある。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、充電設備の利用者に配慮して課金を行い得る充電装置、及び充電システムを提供することにある。

上記課題を解決する充電装置は、車両に搭載された蓄電池の充電を行い、ＣＰＬＴ信号を発生するＣＰＬＴ信号発生器と、充電を制御する充電制御部と、を備え、前記充電制御部は、前記車両が受電可能な状態であること示す前記ＣＰＬＴ信号の電圧を検出したことを、課金を開始させる契機とする。

また、上記課題を解決する充電システムは、車両に搭載された蓄電池の充電を行う充電装置と、充電を制御する充電制御装置と、ＣＰＬＴ信号を発生するＣＰＬＴ信号発生器と、を備え、前記充電制御装置は、前記車両が受電可能な状態であること示す前記ＣＰＬＴ信号の電圧を検出したことを、課金を開始させる契機とする。

上記充電装置及び充電システムによれば、ＣＰＬＴ信号の電圧をもとに車両が受電可能な状態であるかを検出し、その検出を契機に課金を開始させる。このため、充電を行っていないにも拘わらず課金が開始してしまうことを抑制できる。したがって、充電設備の利用者に配慮して課金を行うことができる。

上記充電装置又は上記充電システムにおいて、前記充電制御部又は前記充電制御装置は、前記車両が受電可能な状態であること示す前記ＣＰＬＴ信号の電圧を検出したことに加えて、前記車両に供給されている充電電流が所定電流以上であることを、課金を開始させる契機としても良い。上記充電装置及び充電システムによれば、充電を行っている状態であるかを判断して課金するので、適切なタイミングで課金を開始させることができる。

上記充電装置又は上記充電システムにおいて、前記充電制御部又は前記充電制御装置は、前記車両が受電可能な状態であること示す前記ＣＰＬＴ信号の電圧を検出したことに加えて、その検出状態が所定時間継続することを、課金を開始させる契機としても良い。上記充電装置及び充電システムによれば、充電を行っている状態であるかを判断して課金するので、適切なタイミングで課金を開始させることができる。

上記課題を解決する充電装置は、車両に搭載された蓄電池の充電を行い、充電を制御する充電制御部を備え、前記充電制御部は、所定電流以上の充電電流が所定時間継続して前記車両に供給されていることを、課金を開始させる契機とする。

上記課題を解決する充電システムは、車両に搭載された蓄電池の充電を行う充電装置と、充電を制御する充電制御装置と、を備え、前記充電制御装置は、所定電流以上の充電電流が所定時間継続して前記車両に供給されていることを、課金を開始させる契機とする。

上記充電装置及び充電システムによれば、充電電流と時間をもとに車両が充電を行っている状態であるか検出し、その検出を契機に課金を開始させる。このため、充電を行っていないにも拘わらず課金が開始してしまうことを抑制できる。したがって、充電設備の利用者に配慮して課金を行うことができる。

上記充電装置において、課金していないことを報知する報知手段をさらに備えても良い。この構成によれば、課金していないことを報知するので、充電設備の利用者に安心感を与えることができる。

本発明によれば、充電設備の利用者に配慮して課金を行うことができる。

充電装置の構成を示すブロック図。 ＣＰＬＴ信号の電圧の変化特性を示すタイミングチャート。 課金を開始させるまでの処理を示すフローチャート。 充電システムの構成を示すブロック図。

以下、充電装置を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、ＥＶやＰＨＶなどの電動式の車両１０は、当該車両１０の原動機となる図示しない電動機（モータ）への供給電力を蓄える蓄電池１１が搭載されている。また、車両１０には、電力変換器１２及び制御回路１３が搭載されている。車両１０の蓄電池１１は、車両用の充電装置１４から供給される電力が電力変換器１２で充電に適した形態に変換され、その変換後の電力によって充電される。

充電装置１４は、各種の判定などの処理を行う充電制御部１７を有し、その充電制御部１７には前記判定に必要な時間を計測するタイマＴＸが内蔵されている。充電装置１４は、所定のデューティ比（パルス幅／パルス周期）のＣＰＬＴ（コントロールパイロット）信号を発生させるＣＰＬＴ信号発生器１８を有する。ＣＰＬＴ信号のデューティ比の初期値は、車両１０の充電時に車両１０と充電装置１４を接続する充電ケーブル１９の種類などによって定められている。

充電ケーブル１９は、充電電路を構成するとともに２本の交流ラインからなる電源ライン２０と、ＣＰＬＴ信号を通信するＣＰＬＴライン２１と、グランドライン２２と、を有する。そして、充電装置１４は、充電ケーブル１９の電源ライン２０に繋がる電源ライン２３と、ＣＰＬＴライン２１に繋がるＣＰＬＴライン２４と、グランドライン２２に繋がるグランドライン２５と、を備えている。充電装置１４の電源ライン２３には、外部電源２６から電力が供給される。外部電源２６には、例えば電力会社が保有する電力系統からの電力が供給される。また、充電装置１４の電源ライン２３には、リレー接点２７を有する開閉器２８が接続されている。開閉器２８は、充電制御部１７によって開閉が制御される。開閉器２８は、開状態のときに電源ライン２３を非通電状態とし、閉状態のときに電源ライン２３を通電状態とする。また、充電装置１４は各種の情報を報知する報知器２９を有し、報知器２９は充電制御部１７に接続されている。また、充電装置１４は、車両１０に供給されている充電電流（又は充電用の電力）を計測することができる。計測には、電流計を用いる。あるいは、電圧が一定であれば、電力計を用いることで電流を計測することができる。電流計は、電源ライン２３に配置されており、その計測結果は充電制御部１７に送信される。

充電装置１４は、ＣＰＬＴ信号の電圧の変化から車両の接続確認などを行う。ＣＰＬＴ信号の電圧は、以下に説明するように変化する。
図２に示すように、ＣＰＬＴ信号の電圧は、充電ケーブル１９を車両１０に接続していない状態で１２Ｖとなるように設計されている。そして、充電装置１４に充電ケーブル１９を介して車両１０が接続された場合には、車両１０に搭載されている制御回路１３の抵抗Ｒ２がＣＰＬＴライン２４上の抵抗Ｒ１と直列に接続される。これにより、電圧は、１２Ｖ→９Ｖに変化する（図２の時点ｔ１）。充電制御部１７は、ＣＰＬＴ信号の電圧が９Ｖになったことを検出すると、車両１０が接続されたことを検知する。

充電制御部１７は、車両１０の接続を確認すると、ＣＰＬＴ信号発生器１８から９Ｖの発振信号（パルス状の信号）を発生させる（図２の時点ｔ２）。これにより、電圧は、９Ｖ発振の状態となる。そして、ＣＰＬＴ信号発生器１８から発生した９ＶのＣＰＬＴ信号は、ＣＰＬＴライン２１を介して車両１０に入力される。すると、車両１０の制御回路１３は、受電許可スイッチ３０をオンする。ここで、蓄電池１１としてリチウムイオン電池が搭載されている場合には、抵抗Ｒ３によってＣＰＬＴ信号の電圧は６Ｖ発振（６Ｖの発振信号）に変化する（図２の時点ｔ３）。このように電圧が９Ｖ→６Ｖに変化すると、充電制御部１７は、車両１０の受電準備が完了したことを検知する。ＣＰＬＴ信号の電圧が６Ｖ発振であることが、車両１０が受電可能な状態であることを示す。また、受電可能な状態とは、車両１０が充電できる状態、つまり充電装置１４から供給される充電電流を引き込むことができる状態である。

そして、充電制御部１７は、車両１０の受電準備が完了すると、開閉器２８の各リレー接点２７をオンして電源ライン２３を通電状態とする。これにより、充電制御部１７は、充電を開始させる（図２の時点ｔ４）。充電が開始されると車両１０の蓄電池１１には、充電装置１４の電源ライン２３及び充電ケーブル１９の電源ライン２０を介して充電電流（又は充電用の電力）が供給される。

以下、充電制御部１７の制御内容をその作用とともに説明する。
図３に示すように、充電制御部１７は、充電装置１４のユーザ認証を行うと、充電装置１４の利用を許可する（ステップＳ１０）。ユーザ認証は、例えば充電装置１４に備えられているキーボードによる暗証番号の入力や、充電装置１４に備えられている読取装置によるＩＣカード情報の読み取りなどによって行う。ユーザ認証を必要としない場合やユーザ認証の機能を搭載していない場合は、ステップＳ１０の処理を省略することができる。

次に、充電制御部１７は、充電ケーブル１９が車両１０に接続されることに伴ってＣＰＬＴ信号の電圧が１２Ｖ→９Ｖに変化することにより、車両１０が接続されたことを確認する（ステップＳ１１）。

次に、充電制御部１７は、ＣＰＬＴ信号の電圧が６Ｖ発振の状態に変化することにより、車両１０が受電可能な状態になることを把握するとともに、その変化によって車両１０からの充電の要求を受け付ける（ステップＳ１２）。これにより、充電制御部１７は、車両１０に供給する充電電流を設定し、充電を開始させる。この状態で車両１０は、充電ケーブル１９を通じて充電電流を引き込み、その充電電流によって蓄電池１１を充電する。車両１０に引き込まれる充電電流（実電流）は、充電制御部１７が充電を行うに際して許可した充電電流（分配電流）と一致する場合もあれば、一致しない場合もある。つまり、車両１０に引き込まれる充電電流は、車両１０の仕様（例えば、電力変換器１２の変換能力）や充電の進行状態などによって規定される。例えば、充電制御部１７が６Ａを充電電流として使用することを許可していても、車両１０には６Ａ未満の充電電流が引き込まれる場合もある。

次に、充電制御部１７は、タイマＴＸをクリアした後（ステップＳ１３）、タイマＴＸによる計時をスタートさせる（ステップＳ１４）。そして、充電制御部１７は、車両１０に引き込まれている充電電流とタイマＴＸの計時を監視し、その監視結果をもとに課金を開始させるかを判断する。具体的に言えば、ステップＳ１５において充電制御部１７は、所定電流Ａ１以上の充電電流が所定時間Ｔ１、継続して供給されている場合、ステップＳ１６へ移行して課金を開始させる。所定電流Ａ１には、車両１０が引き込むことができると考えられる充電電流の最小値が設定され、例えば１Ａ程度に設定されている。所定時間Ｔ１には、車両１０が充電を開始していると判断できる時間が設定され、例えば１分程度に設定されている。

一方、ステップＳ１５の条件を満たさない場合、充電制御部１７は、ステップＳ１３に戻ってタイマＴＸをクリアした後、ステップＳ１４からの処理を行う。ステップＳ１５の条件を満たさない場合には、例えば、充電装置１４の利用者が充電装置１４の機能である充電開始タイマを設定しており、その設定した時刻ではない時に充電を行うような場合や、何らかの要因によって車両１０が充電電流を引き込まない場合などが考えられる。このため、この実施形態では、ステップＳ１５の条件を満たさない場合、ステップＳ１６へ移行しないことで課金が開始されない。

例えば、課金を開始させる契機をユーザ認証とした場合は、認証後に利用者が所用などによって充電のための操作を行わなかったときでも課金されてしまうことが考えられる。また、前述したように充電開始タイマを設定している場合は、例えば午後１１時を充電開始タイマに設定しているときに昼間に充電を行うと、タイマの作動によって充電が開始されないにも拘わらず、課金されてしまうことが考えられる。このため、この実施形態の充電装置１４では、前述したように図３のステップＳ１５において車両１０が充電を行っている状態であるかを判断することで、適切なタイミングで課金を開始させることが可能である。

また、この実施形態において充電制御部１７は、課金を開始していない時には課金していないことを報知させるように報知器２９を制御する。例えば、報知器２９を液晶ディスプレイとする場合、課金していないときには「課金していません」などのメッセージを表示させる。また、例えば、報知器２９を発光体とする場合、課金していないときには課金していない場合に発光させる発光体を点灯させる。

一方、充電制御部１７は、課金を開始している時には課金していることを報知させるように報知器２９を制御する。例えば、報知器２９を液晶ディスプレイとする場合、課金しているときには「課金中」などのメッセージを表示させる。また、例えば、報知器２９を発光体とする場合、課金しているときには課金している場合に発光させる発光体を点灯させる。

したがって、この実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）ＣＰＬＴ信号の電圧をもとに課金を開始させるので、充電が行われていないにも拘わらず課金が開始されてしまうことを抑制できる。したがって、充電設備の利用者に配慮して課金を行うことができる。

（２）また、ＣＰＬＴ信号の電圧に加え、充電電流や時間をもとに課金を開始させるので、適切なタイミングで課金を開始させることができる。
（３）課金していないことを報知するので、充電設備の利用者に安心感を与えることができる。

（４）上記（１），（２）の効果により、利用者の利便性を図った充電装置１４を提供することができる。
（第２の実施形態）
以下、充電システムを具体化した一実施形態を図４にしたがって説明する。

図４に示すように、充電システム３２は、充電装置１４と充電制御装置としての外部コントローラ３３と、を有する。充電装置１４と外部コントローラ３３は、情報を双方向に通信可能に接続されている。なお、通信形態は、有線形態及び無線形態の何れでも良い。

この実施形態において外部コントローラ３３は、タイマＴＸを有するとともに、車両１０に引き込まれている充電電流の値を特定可能な情報、並びにＣＰＬＴ信号の状態（電圧）を特定可能な情報を、充電装置１４を通じて受信している。そして、外部コントローラ３３は、第１の実施形態で説明した充電制御部１７と同様の処理を行う。

具体的に言えば、外部コントローラ３３は、図３のステップＳ１３〜Ｓ１６の処理を行い、車両１０に引き込まれている充電電流とタイマＴＸの計時を監視し、その監視結果をもとに課金を開始させるかを判断する。そして、外部コントローラ３３は、所定電流Ａ１以上の充電電流が所定時間Ｔ１、継続して供給されている場合、課金を開始させる指示を充電装置１４の充電制御部１７に行う。これにより、課金が開始される。

したがって、この実施形態では、第１の実施形態の効果（１）〜（３）に加えて、以下の効果を得ることができる。
（５）外部コントローラ３３にて課金を開始させるタイミングを判定するので、充電装置１４の構成を簡素化できる。そして、利用者の利便性を図った充電システム３２を提供することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 第１，２の実施形態において課金の契機を、ＣＰＬＴ信号の電圧のみとしても良い。具体的に言えば、車両１０が受電可能な状態であることを示すＣＰＬＴ信号の電圧を検出したことを契機として課金を開始させても良い。この場合も、第１，第２の実施形態と同様に、車両１０が充電を行っている状態であるかを判断しているので、適切なタイミングで課金を開始させることが可能である。

○ 第１，第２の実施形態において課金の契機を、車両１０が受電可能な状態であることを示すＣＰＬＴ信号の電圧を検出したことと、車両１０に供給されている充電電流が所定電流Ａ１以上であること、としても良い。この場合も、第１，第２の実施形態と同様に、車両１０が充電を行っている状態であるかを判断しているので、適切なタイミングで課金を開始させることが可能である。

○ 第１，第２の実施形態において課金の契機を、車両１０が受電可能な状態であることを示すＣＰＬＴ信号の電圧を検出したことと、その検出状態が所定時間継続すること、としても良い。この場合も、第１，第２の実施形態と同様に、車両１０が充電を行っている状態であるかを判断しているので、適切なタイミングで課金を開始させることが可能である。

○ 第１，第２の実施形態において課金の契機を、車両１０が受電可能な状態であることを示すＣＰＬＴ信号の電圧を検出したことと、その検出状態が所定時間継続することと、車両１０に供給されている充電電流が所定電流Ａ１以上であること、としても良い。この場合も、第１，第２の実施形態と同様に、車両１０が充電を行っている状態であるかを判断しているので、適切なタイミングで課金を開始させることが可能である。

○ 第１，第２の実施形態において課金の契機を、所定電流Ａ１以上の充電電流が所定時間Ｔ１継続して車両１０に供給されていることとしても良い。この場合も、第１，第２の実施形態と同様に、車両１０が充電を行っている状態であるかを判断しているので、適切なタイミングで課金を開始させることが可能である。また、この場合は、ＣＰＬＴ信号の電圧を条件に加えずに、課金を開始させることができるとともに、車両１０の仕様に依存しない制御を実現できる。

○ 第１の実施形態の充電装置１４を複数台有する充電システムに具体化しても良い。
○ 第２の実施形態の充電システム３２において、複数台の充電装置１４を有し、これらの充電装置１４を外部コントローラ３３が制御するようにしても良い。

○ 第１の実施形態の充電装置１４、及び第２の実施形態の充電システム３２は、公共施設（教育機関、公民館など）、商業施設（宿泊施設、ショッピング施設、充電ステーションなど）又は家庭用の設備として具体化しても良い。

○ 第２の実施形態においてタイマＴＸは充電制御部１７に内蔵されていても良い。この場合、充電制御部１７は、タイマＴＸの計時結果を特定できる情報を外部コントローラ３３に送信する。

○ 所定電流Ａ１の値や、所定時間Ｔ１の値は、任意に変更することができる。
○ 報知器２９の報知形態を変更しても良い。例えば、表示、又は発光でも良いし、あるいは音声でも良い。

○ 充電装置１４は、充電ケーブル１９を車両１０に機械的に接続して充電を行う構成に具体化したが、充電ケーブル１９を使用せずに、車両と充電部（地上側設備）を電気的に接続して充電を行う非接触式の充電装置に具体化しても良い。非接触式の充電装置では、車両に取り付けられた受電側コイルと、充電ステーションなどの床に埋設された地上側設備の送電側コイルと、を整合させるようにして電気車両を停車させる。このとき、受電側コイルと送電側コイルは、離間して非接触の状態とされる。この状態において非接触式の充電装置は、車両と充電部が通電可能な状態で接続される。そして、非接触式の充電システムでは、送電側コイルからの電力を受電側コイルで受電することにより、電気車両の蓄電池に充電が行われる。このような非接触式の充電装置の方式には、共鳴方式や電磁誘導方式がある。

以下、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を追記する。
（イ）車両に搭載された蓄電池の充電を行う充電装置において、ＣＰＬＴ信号を発生するＣＰＬＴ信号発生器と、充電を制御する充電制御部と、を備え、充電制御部は、車両が受電可能な状態であること示すＣＰＬＴ信号の電圧を検出することと、所定電流以上の充電電流が所定時間継続して車両に供給されていることを、課金を開始させる契機とする。

１０…車両、１１…蓄電池、１４…充電装置、１８…ＣＰＬＴ信号発生器、１７…充電制御部、２９…報知器、３２…充電システム、３３…外部コントローラ。

Claims (9)

1. 車両に搭載された蓄電池の充電を行う充電装置において、
   ＣＰＬＴ信号を発生するＣＰＬＴ信号発生器と、
   充電を制御する充電制御部と、を備え、
   前記充電制御部は、前記車両が受電可能な状態であること示す前記ＣＰＬＴ信号の電圧を検出したことを、課金を開始させる契機とする充電装置。
2. 前記充電制御部は、前記車両が受電可能な状態であること示す前記ＣＰＬＴ信号の電圧を検出したことに加えて、前記車両に供給されている充電電流が所定電流以上であることを、課金を開始させる契機とする請求項１に記載の充電装置。
3. 前記充電制御部は、前記車両が受電可能な状態であること示す前記ＣＰＬＴ信号の電圧を検出したことに加えて、その検出状態が所定時間継続することを、課金を開始させる契機とする請求項１又は請求項２に記載の充電装置。
4. 車両に搭載された蓄電池の充電を行う充電装置において、
   充電を制御する充電制御部を備え、
   前記充電制御部は、所定電流以上の充電電流が所定時間継続して前記車両に供給されていることを、課金を開始させる契機とする充電装置。
5. 課金していないことを報知する報知手段をさらに備えた請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の充電装置。
6. 車両に搭載された蓄電池の充電を行う充電装置と、
   充電を制御する充電制御装置と、
   ＣＰＬＴ信号を発生するＣＰＬＴ信号発生器と、を備え、
   前記充電制御装置は、前記車両が受電可能な状態であること示す前記ＣＰＬＴ信号の電圧を検出したことを、課金を開始させる契機とする充電システム。
7. 前記充電制御装置は、前記車両が受電可能な状態であること示す前記ＣＰＬＴ信号の電圧を検出したことに加えて、前記車両に供給されている充電電流が所定電流以上であることを、課金を開始させる契機とする請求項６に記載の充電システム。
8. 前記充電制御装置は、前記車両が受電可能な状態であること示す前記ＣＰＬＴ信号の電圧を検出したことに加えて、その検出状態が所定時間継続することを、課金を開始させる契機とする請求項６又は請求項７に記載の充電システム。
9. 車両に搭載された蓄電池の充電を行う充電装置と、
   充電を制御する充電制御装置と、を備え、
   前記充電制御装置は、所定電流以上の充電電流が所定時間継続して前記車両に供給されていることを、課金を開始させる契機とする充電システム。