JP2016100920A - 充電スタンドおよび給電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の利用者が滞りなく利用できる充電スタンドおよび給電システムを提供する。【解決手段】この充電スタンドは、給電対象に設けられたバッテリを充電のために給電対象に接続される給電プラグと、給電対象への電力の供給を制御する制御部と、利用者の個人認証を行う認証部と、を備え、給電プラグと給電対象との接続が意図せず解除されないように、給電プラグと給電対象との接続がロックされるようになっている。充電スタンドは、さらにバッテリのフル充電を検出する充電完了検出部を備えている。制御部は、第1利用者が所有する給電対象である第1給電対象と給電プラグとの接続がロックされた状態において、バッテリがフル充電であることが検出されることと、第1利用者とは別の第2利用者の個人認証が成立することと、を条件に、第1利用者による個人認証が成立せずとも、ロックを解除する。【選択図】図2

Description

本発明は、バッテリへ電力を供給して充電を行うための充電スタンド、および、その充電スタンドを含む給電システムに関する。
プラグインハイブリッド車(PHEV)や電気自動車(EV)が普及しつつある。PHEVやEVの利用者は、自宅に設けられた給電装置で車両のバッテリに充電が可能である。
集合住宅や公共施設の場合、共同で利用できる給電装置が設けられている。利用者は、給電プラグを車両に接続してバッテリの充電を行う。このような給電装置には、特許文献1に記載のように、給電プラグが不正に取り外されないような仕組みを備えることが好ましい。例えば、特許文献1に記載の給電プラグロック装置は、操作者との間の個人認証と認証成立を条件に、給電プラグの取り外しを許可する。
特開2011−238536号公報
ところで、集合住宅や公共施設においては、各車両に専用の給電装置を用意することは困難であるから、複数の利用者が一つの給電装置を共同で利用することが考えられる。例えば特許文献1に記載の給電プラグロック装置では、個人認証が成立しないと給電プラグを取り外すことができない。このため、給電プラグロック装置が使用中だった場合に次の利用者が充電を行うことができない。
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、複数の利用者が滞りなく利用できる充電スタンド、および、その充電スタンドを含む給電システムを提供することを目的とする。
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
上記目的を達成するために、本発明は、給電対象(10)に設けられたバッテリ(11)を充電のために給電対象に接続される給電プラグ(21)と、給電対象への電力の供給を制御する制御部(26)と、利用者の個人認証を行う認証部(22)と、を備え、給電プラグと給電対象との接続が意図せず解除されないように、給電プラグと給電対象との接続がロックされる充電スタンドであって、さらに、バッテリのフル充電を検出する充電完了検出部(25)を備え、制御部は、第1利用者が所有する給電対象である第1給電対象と給電プラグとの接続がロックされた状態において、充電完了検出部によってバッテリがフル充電であることが検出されることと、認証部によって第1利用者とは別の第2利用者の個人認証が成立することと、を条件に、第1利用者による個人認証が成立せずとも、ロックを解除することを特徴としている。
これによれば、第1給電対象のバッテリの充電が完了していれば、第2利用者は、第1利用者の個人認証の有無に関わりなくロックを解除することができる。すなわち、第1利用者が第1給電対象のもとに戻らなくても、第2利用者は、自身の所有する給電対象の充電を開始することができる。したがって、複数の利用者が滞りなく充電を行うことができる。
第1実施形態に係る給電システムの概略構成を示す図である。 給電システムの詳細構成を示すブロック図である。 給電システムの制御シーケンスを示す図である。 給電システムの制御フローを示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。
(第1実施形態)
最初に、図1を参照して、本実施形態に係る給電システムの概略構成について説明する。
本実施形態では、プラグインハイブリッド車(PHEV)あるいは電気自動車(EV)を給電対象とする給電システムについて説明する。
図1に示すように、この給電システム100は、給電対象たる車両10と、車両10への給電を担う充電スタンド20と、充電スタンド20の稼働状況を管理する管理センター30とを備えている。利用者は、管理者に対してユーザー登録するなどして、この給電システム100を利用するようになっている。
充電スタンド20は、車両10へ電力を伝達するための給電プラグ21を有している。また、車両10は、後の詳述するインレット部12を有している。車両10への給電は、給電プラグ21がインレット部12に接続されることによって行われる。
管理センター30は、利用者からの給電の要求を受けてユーザーID等の登録情報を充電スタンド20に出力するようになっている。充電スタンド20は、利用者の提示する登録情報と、管理センター30から入力される登録情報とを照合する。すなわち、個人認証を行う。照合の結果、利用者が正規の登録者であることが認証されれば、充電スタンド20は、車両10に対して給電を可能にする。
次に、図2を参照して、給電対象たる車両10と充電スタンド20の詳しい構成について説明する。なお、第1車両10Aと第2車両10Bのいずれも、以下説明する要素を少なくとも含んでいるものとし、車両10として一括して説明する。
車両10は、充電されるべきバッテリ11と、給電プラグ21が接続されるインレット部12と、バッテリ11の監視および充電の動作を制御する充電監視部13と、を有している。
バッテリ11は、一般的に知られた二次電池であり、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池などを採用することができる。
インレット部12は、給電プラグ21の接続先である。インレット部12は給電プラグ21の接続を検知する検知センサ14と給電プラグ21の意図しない取り外しを防止するためのロック機構15を有している。
充電監視部13は、バッテリ11の充電状態を監視し、充電に関する動作を制御する電子制御装置である。充電監視部13は、検知センサ14が給電プラグ21のインレット部12への接続されたことを検知すると、バッテリ11の残容量に基づいて充電量を調整したうえで、給電プラグ21とバッテリ11とを電気的に接続してバッテリ11の充電を開始させる。また、充電監視部13は、ロック機構15を制御して、給電プラグ21とインレット部12との接続をロックする。すなわち、給電プラグ21が車両10から意図せず取り外されないようにする。
充電スタンド20は、給電プラグ21と、利用者の個人認証を行う認証部22と、充電スタンド20の状態を利用者に表示する表示部23と、電源40から給電プラグ21への電流の供給をオンオフするスイッチ24と、バッテリ11の充電の完了を検出する充電完了検出部25と、認証部22、表示部23およびスイッチ24を制御する制御部26と、を有している。
給電プラグ21は、インレット部12に差し込むように構成されており、電源40からの電流は、給電プラグ21およびインレット部12を介してバッテリ11へ供給される。給電プラグ21は、インレット部12に形成されたロック機構15に嵌合して固定される固定部を有しており、給電プラグ21とインレット部12との接続がロックされた状態では、インレット部12から取り外せないようになっている。
認証部22は、車両10を所有する利用者の個人認証を行う。認証部22には、車両10または利用者から出力されたユーザーID等の登録情報が入力される。認証部22は、入力された登録情報と、予め管理センター30に登録された登録情報と、を照合する。すなわち、個人認証を行う。
表示部23は、充電スタンド20の状態や、接続された車両10の状態を利用者に向けて表示する。表示する内容としては、例えば、充電スタンド20の使用可否や車両10におけるバッテリ11の充電状態、給電プラグ21とインレット部12との接続のロック状態、あるいは利用料金などである。
スイッチ24は、電源40から給電プラグ21への電流の供給をオンオフする。認証部22によって個人認証が成立すればオン状態となり、給電プラグ21が未接続、あるいは個人認証が不成立の場合にはオフ状態となる。なお、スイッチ24は必ずしも必要ではない。スイッチ24が形成されず、電流が電源40から給電プラグ21へ常時供給されているような構成でも良い。その場合、車両10側において、バッテリ11とインレット部12との間の電気的接続をオンオフしてバッテリ11への電流の供給が制御される。
充電完了検出部25は、無線あるいは給電プラグ21を介した有線によって、バッテリ11のフル充電が完了したことを検出する。バッテリ11の充電状態は、例えば、バッテリ11を監視する充電監視部13へ情報を要求して得ることができる。なお、その他別の方法でバッテリ11の充電状態を検出しても良い。
制御部26は、給電プラグ21からの電流の供給を制御している。制御部26は、車両10から充電の要求を受信すると、認証部22に対して、車両10または車両10の利用者の個人認証を実行させる。そして、個人認証が成立した場合において、スイッチ24をオン状態に制御して電源40から給電プラグ21へ通電する。
また、制御部26は、給電プラグ21の取り外しに際して、給電プラグ21とインレット部12との接続のロックの解除を車両10に対して要求する。本実施形態では特に、利用者の個人認証の成立と、充電完了検出部25によってバッテリ11の充電完了が検出されたことを条件にロックの解除を要求する。この要求を受けて、充電監視部13は、ロック機構15を制御してインレット部12と給電プラグ21のロックを解除するようになっている。
次に、図1〜図4を参照して、本実施形態に係る充電スタンド20を含む給電システム100の動作フローおよび作用効果について説明する。
図3は、給電システム100の制御シーケンスを示している。図4は、車両10および充電スタンド20の動作フローを示している。なお、図4に示すフローチャートは、図3における時刻t5以降の動作フローを示している。
本実施形態では、図1に示すように、駐車スペース等において、1台の充電スタンド20に対して複数台の車両10が割り当てられた状況を想定して説明する。より具体的には、第1利用者が、駐車スペースに第1給電対象としての第1車両10Aを駐車後、給電プラグ21を第1車両10Aに接続して充電を開始し、その後、第2利用者が、第1車両10Aとは別の第2車両10Bを駐車スペースに駐車して充電を行おうとする状況を想定する。なお、特許請求の範囲における利用者とは、本実施形態における第1利用者および第2利用者を指している。
まず、図3に示す時刻t1において、第1利用者が第1車両10Aを駐車スペースに駐車する。そして、第1利用者は、充電スタンド20に対して個人認証の要求を行う。個人認証の要求方法としては、例えば、専用のカードを充電スタンド20に設けられたカードリーダーにかざしたり、手動でユーザーID等の登録情報を入力したり、といった方法が考えられる。また、別の方法として、検知センサ14が給電プラグ21のインレット部12への接続されたことを検知した際に、充電監視部13が、予め登録した登録情報を無線あるいは給電プラグ21を介した有線で認証部22に出力するように構成してもよい。なお、ここでは、給電プラグ21のインレット部12への挿入前に個人認証が実行される例として説明する。
充電スタンド20における認証部22は、入力された登録情報と、予め管理センター30に登録された登録情報と、を照合する。個人認証が成立すると、例えば、表示部23を介して認証が成立した旨を通知する。一方、個人認証が成立しない場合には、スイッチ24はオフ状態となり、給電プラグ21をインレット部12に挿入しても充電を開始することができない。
次いで、時刻t2において、第1利用者は給電プラグ21を第1車両10Aのインレット部12に挿入する。第1車両10Aにおける検知センサ14は、給電プラグ21の挿入を検知して充電監視部13にその旨を通知する。
次いで、時刻t3において、第1車両10Aの充電監視部13は、検知センサ14による給電プラグ21の挿入をトリガーとして、ロック機構15に対して給電プラグ21とインレット部12との接続をロックするように指示する。ロック機構15は、給電プラグ21とインレット部12とをロックして、給電プラグ21の取り外しができない状態にする。そして、充電スタンド20における制御部26は、スイッチ24をオン状態に遷移させ、電源40から給電プラグ21を介してバッテリ11に電力を供給する。また、制御部26は、表示部23に対して、充電スタンド使用中、等の表示をさせ、利用者に対して充電スタンド20が使用中である旨を報せるようにする。バッテリ11の充電中において、充電監視部13はバッテリ11の充電状態を監視しており、充電状態に応じてバッテリ11に供給される電圧や電流を制御する。
次いで、時刻t4において、バッテリ11がフル充電になると、第1車両10Aにおける充電監視部13は、インレット部12とバッテリ11との間の電気的接続を切断するなどして充電を停止する。充電監視部13は、充電スタンド20における充電完了検出部25からの要求、あるいは能動的に充電完了検出部25に対して、バッテリ11の充電が完了した旨を通知する。これにより、充電完了検出部25は、バッテリ11がフル充電であることを検出する。
時刻t5以降は、図3のシーケンスに加えて図4に示すフローチャートも参照して説明する。
時刻t5において、第2利用者が第2車両10Bを駐車スペースに駐車する。そして、第2利用者は、第2車両10Bのバッテリ11の充電を行うべく充電スタンド20に対して個人認証の要求を行う。
給電システム100は、図4に示すステップS1を実行する。ステップS1は、認証部22が外部からの個人認証の有無を判断するステップである。個人認証の要求が無ければ給電システム100は、本制御フローを終了する。ここで説明する例では、上記したように、第2利用者による個人認証の要求が有るから、ステップS2に進む。
ステップS2は、認証部22が個人認証の成立を判断するステップである。認証部22は、第2利用者または第2車両10Bから入力された登録情報と、管理センター30に登録された登録情報とを照合する。第2利用者の個人認証が成立すればステップS3に進み、成立しなければ本制御フローを終了する。
ステップS3は、制御部26が、第1車両10Aの充電が完了しているか否かを判断するステップである。時刻t4の時点で、充電完了検出部25が充電監視部13から、第1車両10Aの充電が完了している旨の通知を受けていれば、ステップS3はYes判定となりステップS4に進む。該通知を受けていない場合には第1車両10Aは充電を継続中であるから、本制御フローは終了する。
なお、ステップS3において、制御部26が充電完了検出部25に対して、第1車両10Aのバッテリ11の充電状態を問い合わせるよう改めて指示するように構成すると良い。第1車両10Aの充電監視部13は、充電完了検出部25の要求に応じてバッテリ11の充電状態を出力する。ここで、バッテリ11がフル充電の状態であれば、充電監視部13は制御部26に対して充電完了信号を出力する。充電スタンド20の制御部26は、時刻t4において充電完了の通知を受信した上で、改めて充電完了信号を受信したことを以って第1車両10Aの充電が完了したと判断する。すなわち、ステップS3がYes判定となる。
このように構成すれば、充電スタンド20側が把握する第1車両10Aの充電状態、および、第1車両10A自身が把握する充電状態、の二重で充電完了のチェックを行うことができる。このような構成の給電システム100は、例えば、時刻t4から比較的長時間の後に時刻t5に至った場合、すなわち、第1車両10Aが充電完了通知を充電スタンド20に出力した後に、第2利用者が個人認証の要求するまでに長時間が経過していた場合に有効である。このような場合は、充電完了の通知後にバッテリ11の放電が進んでいることが考えられ、時刻t5の時点で、再び充電が継続している場合がある。ステップS3において、第1車両10Aに対して改めてバッテリ11の充電状態を問い合わせることにより、第1車両10Aが確実にフル充電であるか否かを判断することができる。
また、ステップS3においてYes判定であれば、表示部23に、充電が完了しています、や、充電スタンド使用可、等の表示をさせることが好ましい。これによれば、利用者は、充電スタンド20が利用可能か否かを判断し易い。
なお、ステップS1からステップS3までが図3に示す時刻t5に相当する。
ステップS3においてYes判定であればステップS4に進む。ステップS4は、制御部26が、第1車両10Aの充電監視部13に対して、インレット部12と給電プラグ21との間のロックを解除、すなわちアンロックするように要求するステップである。
次いで、充電監視部13はステップS5を実行する。ステップS5は、充電監視部13が、充電スタンド20の制御部26の要求に応じてロック機構15を制御し、インレット部12と給電プラグ21との間のロックを解除するステップである。
本実施形態では、ステップS2における第2利用者の個人認証の成立に加えて、ステップS3において第1車両10Aのバッテリ11の充電が完了していることを条件に、第1利用者の個人認証を要することなく、アンロックが実行される。すなわち、第1利用者が第1車両10Aのもとに戻らなくても、第2利用者は、自身の所有する第2車両10Bの充電を開始することができる。したがって、複数の利用者が滞りなく充電を行うことができる。
次いで、充電スタンド20の制御部26はステップS6を実行する。ステップS6は、制御部26が、インレット部12と給電プラグ21との間のロックを解除が確実に実行されたか否かを確認するステップである。
何らかの理由でアンロックが成されていない場合にはステップS9に進む。ステップS9は、制御部26が、はじめてステップS4のアンロック要求が実行されてからステップS9に至るまでの累積時間と、予め設定された制限時間とを比較するステップである。ステップS9の実行が上記制限時間以内であれば、ステップS9はNo判定となり、再びステップS4に戻って制御部26がロックの解除を試みる。一方、ステップS9の実行が上記制限時間を超過して実行された場合、タイムアウトとなって本制御フローは終了される。
ステップS5にて確実にアンロックが成されていれば、ステップS6はYes判定となりステップS7に進む。なお、上記制限時間は、例えば数分が設定される。
ステップS7は、制御部26が、表示部23に対して、インレット部12と給電プラグ21との間のロックが解除されている旨を表示するように指示するステップである。表示部23は、給電プラグの取り外しができます、や、ロック解除中、等の表示をさせて、給電プラグ21が取り外せる旨を利用者に対して明示する。これにより、利用者は、給電プラグ21の取り外しが可能であることを視覚的に認識することができる。
次いで、制御部26はステップS8を実行する。ステップS8は、制御部26が、給電プラグ21とインレット部12との接続が解除されているか、すなわち給電プラグ21がインレット部12から取り外されているか、を判定するステップである。給電プラグ21が第2利用者によって取り外されていればYes判定となり、本制御フローを終了する。
一方、インレット部12と給電プラグ21との間のロックが解除されているにもかかわらず給電プラグ21が取り外されていない場合には、No判定となりステップS10に進む。
ステップS10は、制御部26が、ステップS6においてはじめてYes判定となった時点からステップS10に至るまでの累積時間と、予め設定された制限時間とを比較するステップである。ステップS10の実行が上記制限時間以内であれば、ステップS10はNo判定となり、再びステップS7に戻って利用者による給電プラグ21の取り外しを待つ。一方、ステップS10の実行が上記制限時間を超過して実行された場合、タイムアウトなる。ステップS10においてタイムアウトになるとステップS11に進む。
ステップS11は、制御部26が、充電監視部13に対して、インレット部12と給電プラグ21とを再びロックするよう指示するステップである。充電監視部13は、ロック機構15を制御してインレット部12と給電プラグ21とを再びロックし、本制御フローは終了する。なお、ステップS9と同様、上記制限時間も例えば数分が設定される。給電プラグ21の取り外しに対してタイムアウトを設定しておくことにより、第2利用者が何らかの理由で給電プラグ21の取り外しをしなかった場合でも、再び給電プラグ21と第1車両10Aのインレット部12との接続をロックできる。よって、給電プラグ21の意図しない取り外しを防止でき、防犯性等を向上することができる。
なお、ステップS4からステップS11までが図3に示す時刻t6に相当する。ステップS7の後、第2利用者が第1車両10Aから給電プラグ21を取り外していれば、図3に示す時刻t7において、第2利用者は、第2車両10Bのインレット部12に給電プラグ21を挿入することができる。
(変形例)
上記の実施形態では、インレット部12と給電プラグ21とのロック解除の条件として、第2利用者の個人認証の成立と、第1車両10Aのバッテリ11がフル充電であること、が求められた。これに対して、第1利用者の許可が得られていること、をロック解除の条件に追加しても良い。逆にいえば、第1利用者が給電プラグ21を取り外すことを許可していない場合は、第2利用者の個人認証の成立し、且つ、第1車両10Aのバッテリ11がフル充電であっても、制御部26は充電監視部13に対してアンロックを要求しない。
第1利用者は、予め給電プラグ21の取り外しを許可するか否かを選択して第1車両10Aに指示しておく。給電プラグ21の取り外しが許可されていれば、第1車両10Aは、充電スタンド20の制御部26に対してアンロック許可信号を出力する。制御部26は、第2利用者の個人認証の成立と、第1車両10Aのバッテリ11がフル充電であることと、アンロック許可信号が入力されていること、の3つの条件が満たされた場合に、充電監視部13に対してアンロックの要求を行う。
アンロック許可信号の入力の有無の判定は、図4に示す制御フローのうち、ステップS4より以前のタイミングで実行されれば良い。アンロック許可信号が入力されていなければ、制御フローを終了する。
なお、給電プラグ21の取り外しを許可するか否かの選択は、必ずしも予め行っておかなければならないものではない。例えば、第1利用者が携帯電話やタブレット端末などの携帯情報端末を介して選択しても良い。
この場合、まず、第2利用者が充電スタンド20に対して個人認証を実施した際に、第1車両10Aにおける充電監視部13が第1利用者に対してメール等の方法で給電プラグ21の取り外しを許可するか否かの選択を求める。許可する場合、第1利用者は携帯情報端末から第1車両10Aに向けて出力許可信号を送信する。そして、充電監視部13、ひいては第1車両10Aは、出力許可信号を受信したことをトリガーにアンロック許可信号を制御部26に対して出力する。
これによれば、第1利用者は、給電プラグ21の取り外しについて、その都度、許可あるいは不許可を選択することができる。
(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
上記した実施形態ならびに変形例では、給電対象として車両を例に説明したが、給電対象は車両に限定されない。本発明は、充電が必要なあらゆる移動体について適用することができる。例えば、携帯電話やタブレット端末などの携帯情報端末、電動アシスト自転車や電動スクータなどの自動車以外の車両などを給電対象とすることができる。
10・・・給電対象(車両),11・・・バッテリ,12・・・インレット部,13・・・充電監視部,20・・・充電スタンド,21・・・給電プラグ,25・・・充電完了検出部,30・・・管理センター

Claims (8)

  1. 給電対象(10)に設けられたバッテリ(11)を充電のために前記給電対象に接続される給電プラグ(21)と、前記給電対象への電力の供給を制御する制御部(26)と、利用者の個人認証を行う認証部(22)と、を備え、
    前記給電プラグと前記給電対象との接続が意図せず解除されないように、前記給電プラグと前記給電対象との接続がロックされる充電スタンドであって、
    さらに、前記バッテリのフル充電を検出する充電完了検出部(25)を備え、
    前記制御部は、第1利用者が所有する前記給電対象である第1給電対象と前記給電プラグとの接続がロックされた状態において、
    前記充電完了検出部によって前記バッテリがフル充電であることが検出されることと、
    前記認証部によって前記第1利用者とは別の第2利用者の個人認証が成立することと、
    を条件に、前記第1利用者による個人認証が成立せずとも、前記ロックを解除することを特徴とする充電スタンド。
  2. 前記第1給電対象は、前記バッテリのフル充電を検出したことを充電完了信号として前記制御部に出力し、
    前記制御部は、前記第1給電対象から前記充電完了信号を受信することを条件に、前記ロックを解除することを特徴とする請求項1に記載の充電スタンド。
  3. 前記第1給電対象は、前記ロックの解除を許可する場合に、前記ロックの解除を許可するためのアンロック許可信号を出力し、
    前記制御部は、前記第1給電対象から前記アンロック許可信号を受信することを条件に、前記ロックを解除することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の充電スタンド。
  4. 前記アンロック許可信号は、前記第1給電対象が、前記第1利用者の所有する携帯情報端末から送信される出力許可信号を受信することをトリガーに出力されることを特徴とする請求項3に記載の充電スタンド。
  5. 前記ロックが解除されてから所定時間、前記第1給電対象と前記給電プラグとの接続が解除されない場合、第1給電対象と前記給電プラグとの接続を再びロックすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の充電スタンド。
  6. さらに表示部(23)を備え、
    前記制御部は、前記充電完了検出部によって前記バッテリがフル充電であることが検出されることを条件に、前記表示部に充電完了の旨を表示させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の充電スタンド。
  7. さらに表示部(23)を備え、
    前記制御部は、前記ロックが解除されていることを条件に、前記表示部に前記ロックが解除されている旨を表示させることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の充電スタンド。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の充電スタンドと、
    前記給電対象と、
    前記充電スタンドの稼働状況を管理する管理センターと、を備え、
    前記認証部は、予め前記管理センターに登録された情報に基づいて個人認証を行うことを特徴とする給電システム。
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