JP2018033314A - 電気自動車及び充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池に十分な電力が充電されていなくても、充電器から電気自動車への給電を継続することができるようにする。
【解決手段】蓄電池と、前記蓄電池とは異なる１以上の電力源と、前記蓄電池及び前記電力源から供給される電力を管理する電力管理装置と、を備えた充電システムによって、前記蓄電池及び前記電力源から供給される電力を充電装置により充電される電気自動車であって、前記電気自動車に搭載されたコンピュータは、前記電力管理装置により算出された前記蓄電池及び前記電力源から供給され得る電力の総和以下の値を示す電力データを、前記充電装置が供給可能出力を示す供給可能出力データとして、受信し、その後に、前記電気自動車に搭載されたコンピュータは充電に必要な電流値を示す電流値データを送信し、前記電気自動車に搭載された電力需給制御部は、前記電流値データによって示される電流値による電力を、充電装置から需給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車及び充電装置に関する。

電気自動車への電力の供給方法は、様々なものがある。大別すると、どの程度の電力を供給するか、どこで交流から直流に変換するか、車両への電力供給の際の物理的なインタフェースをどうするかといった視点による区分がある。

電気自動車は、通常は夜間等に車庫で充電することが主流と想定されており、この際は、普通充電が一般的である。方式が分かれるのは、充電スタンドのような、街中で一時的に充電する際である。この場合、充電時間をガソリン車のガソリン給油時間並みの数分にするためには、５０ｋＷ以上の電力の供給が必要である。

例えば、高圧受電設備が設けられた充電スタンドでは、充電器から電気自動車へ５０ｋＷ以上の電力を供給することができる。しかしながら、高圧受電設備は、設置コストや運用コストが高くなってしまうという問題がある。

そこで、低圧受電設備と蓄電池が設けられた充電スタンドでは、低圧受電設備で受電した電力を蓄電池に充電しておき、蓄電池に蓄電された電力を放電して、高圧受電設備に頼らずして、充電器から電気自動車へ５０ｋＷ以上の電力を供給することができる（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、蓄電池は、低圧受電設備で受電した電力によって充電する場合、十分な電力が充電されるまでに時間が掛かってしまう。

特許第３２１１３２３号公報

ところで、充電器は、電気自動車に給電するにあたり、先ず、充電器の定格出力を電気自動車に通知する。これに対して、車両に搭載されたコンピュータは、充電器の定格出力で給電し得る充電に必要な電流値を充電器に通知する。これに対して、充電器は、車両指示値に等しい直流電流を供給する。

上述した受電設備と蓄電池が設けられた充電スタンドの充電器は、充電器の定格出力を電気自動車に通知することとなるが、蓄電池に十分な電力が充電されていない場合であって、当該蓄電池の出力と受電設備の定格出力を加味しても電気自動車の指示値を満たさない場合、電気自動車のコンピュータは、充電器からの充電を中止させるべく制御することとなる。

このような問題は特に、普及が容易であると想定される低圧受電設備と蓄電池が設けられた充電スタンドでは、多く発生し得ることとなり、また、今後電気自動車の普及が活発になる状況を想定すると、前述の課題は受電設備の定格出力に拘らず、重要なものとなる。

本発明の第１の態様に係る電気自動車は、蓄電池と、低圧受電設備と、前記蓄電池及び前記低圧受電設備から供給される電力を管理する電力管理装置と、を備えた充電システムによって、前記蓄電池及び前記低圧受電設備から供給される電力を充電装置により充電される電気自動車であって、前記電気自動車はコンピュータを搭載し、前記コンピュータは、前記蓄電池と、前記低圧受電設備の定格出力から電力負荷に給電される電力を差し引いた電力とによる電力データに基づき、前記電力管理装置により算出された前記充電装置の供給可能出力を示す供給可能出力データを前記充電装置から受信し、受信した前記供給可能出力データによって示される前記充電装置の供給可能出力内であって、且つ、充電に必要な電流値を示す電流値データを前記充電装置に送信し、前記電流値データによって示される電流値による電力を、前記充電装置から受給する。
また、本発明の第２の態様に係る充電装置は、蓄電池と、低圧受電設備と、前記蓄電池及び前記低圧受電設備から供給される電力を管理する電力管理装置と、を備えた充電システムの充電装置であって、前記充電装置はコンピュータを搭載し、前記コンピュータは、前記蓄電池と、前記低圧受電設備の定格出力から電力負荷に給電される電力を差し引いた電力とによる電力データに基づき、前記電力管理装置により算出された前記充電装置の供給可能出力を示す供給可能出力データを前記電気自動車へ送信し、送信した前記供給可能出力データによって示される前記充電装置の供給可能出力内であって、且つ、充電に必要な電流値を示す電流値データを前記電気自動車から受信し、前記電流値データによって示される電流値による電力を、前記電気自動車に充電させる。
その他の態様に係る電気自動車は、蓄電池と、前記蓄電池とは異なる１以上の電力源と、前記蓄電池及び前記電力源から供給される電力を管理する電力管理装置と、を備えた充電システムによって、前記蓄電池及び前記電力源から供給される電力を充電装置により充電される電気自動車である。そして、前記電気自動車に搭載されたコンピュータは、前記電力管理装置により算出された前記蓄電池及び前記電力源から供給され得る電力の総和以下の値を示す電力データを、前記充電装置が供給可能出力を示す供給可能出力データとして、受信し、その後に、前記電気自動車に搭載されたコンピュータは充電に必要な電流値を示す電流値データを送信し、前記電気自動車に搭載された電力需給制御部は、前記電流値データによって示される電流値による電力を、充電装置から需給する。

また、その他の態様によれば、前記電気自動車に搭載されたコンピュータは、前記電力源から供給され得る電力の総和が所定の電力以上の場合、当該所定の電力の値を示す電力データを受信する。

また、その他の態様によれば、前記電気自動車に搭載されたコンピュータは、前記電流値データに基づいて、電力管理装置を介して供給される電力を需給すべく電気回路を制御する電力需給制御部を更に有する。

また、その他の態様に係る制御方法は、蓄電池、及び前記蓄電池とは異なる１以上の電力源から供給される電力を受電する電気自動車の受電装置を制御する制御方法である。そして、前記制御方法は、前記電力源から供給される電力を管理する電力管理装置から送信された、１以上の前記電力源から供給され得る電力の総和以下の値を示す電力データを受信する電力データ量受信段階と、前記電気自動車に搭載されたコンピュータが充電に必要な電流値を示す電流値データを前記電力管理装置に送信する前に、前記電力管理装置から受信した電力データを、当該充電装置の供給可能出力を示す供給可能出力データとして、前記電気自動車に搭載されたコンピュータが受信するデータ受信段階と、前記供給可能出力データ送信段階において送信された供給可能出力データによって示される前記充電装置の供給可能出力内であって、且つ、充電に必要な電流値を示す電流値データを、前記電気自動車に搭載されたコンピュータが前記電力管理装置に送信する電流値データ送信段階とを含む。

また、その他の態様に係る車載モジュールは、蓄電池と、前記蓄電池とは異なる１以上の電力源と、前記蓄電池及び前記電力源から供給される電力を管理する電力管理装置と、を備えた充電システムによって、前記蓄電池及び前記電力源から供給される電力を充電装置により充電される電気自動車に搭載された車載モジュールである。そして、前記電気自動車に搭載された車載モジュールは、前記電力管理装置により算出された前記蓄電池及び前記電力源から供給され得る電力の総和以下の値を示す電力データを、前記充電装置が供給可能出力を示す供給可能出力データとして、受信し、その後に、前記電気自動車に搭載された車載モジュールは充電に必要な電流値を示す電流値データを送信し、前記電気自動車に搭載された車載モジュールは、前記電流値データによって示される電流値による電力を、充電装置から受給する。

また、その他の態様によれば、前記電気自動車に搭載された車載モジュールは、前記電力源から供給され得る電力の総和が所定の電力以上の場合、当該所定の電力の値を示す電力データを受信する。

また、その他の態様によれば、前記電気自動車に搭載された車載モジュールは、前記電流値データに基づいて、電力管理装置を介して供給される電力を需給すべく電気回路を制御する電力需給制御部を更に有する。

以上の説明から明らかなように、この発明は、蓄電池に十分な電力が充電されていなくても、充電器から電気自動車への給電を継続することができる。

一実施形態に係る充電システム１００の利用環境の一例を示す図である。 パワーコンディショナー１１０のコンピュータのブロック構成の一例を示す図である。 充電器１６０のコンピュータのブロック構成の一例を示す図である。 パワーコンディショナー１１０のコンピュータ、充電器１６０のコンピュータ、及び電気自動車のコンピュータの動作シーケンスの一例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、一実施形態に係る充電システム１００の利用環境の一例を示す。充電システム１００は、電気自動車を充電するためのシステムである。

充電システム１００は、パワーコンディショナー１１０、低圧受電設備１２０、蓄電池１３０、モジュール１４０、複数の電力計１５０ａ、ｂ（以下、電力計１５０と総称する。）、及び充電器１６０を備える。パワーコンディショナー１１０は、低圧受電設備１２０、蓄電池１３０、モジュール１４０、及び充電器１６０とそれぞれ電気的に接続されている。また、パワーコンディショナー１１０は、各電力計１５０、及び充電器１６０とそれぞれ通信接続されている。なおまた、パワーコンディショナー１１０は、この発明における「電力管理装置」の一例であってよい。また、低圧受電設備１２０、及び蓄電池１３０は、それぞれこの発明における「電力源」の一例であってよい。また、充電器１６０は、この発明における「充電装置」の一例であってよい。

パワーコンディショナー１１０は、低圧受電設備１２０、蓄電池１３０、及びモジュール１４０から供給される電力を管理する装置である。より具体的に説明すると、パワーコンディショナー１１０は、電気回路、及びコンピュータを備えている。パワーコンディショナー１１０の電気回路は、低圧受電設備１２０が受電した電気を、蓄電池１３０に充電したり、充電器１６０に供給したりすることができるように変換する。また、パワーコンディショナー１１０の電気回路は、蓄電池１３０が放電した電気を、充電器１６０に供給できるように変換する。また、パワーコンディショナー１１０の電気回路は、モジュール１４０が発電した電気を、蓄電池１３０に充電したり、充電器１６０に供給したりすることができるように変換する。パワーコンディショナー１１０のコンピュータは、各電力計１５０によって測定された電力の値に基づいて、電気自動車のコンピュータに通知すべき充電器１６０の供給可能出力となる電力を算出する。そして、パワーコンディショナー１１０のコンピュータは、その電力の値を示すデータを、充電器１６０のコンピュータへ送信する。

低圧受電設備１２０は、５０ｋＷ未満の電力を受電するための設備である。より具体的に説明すると、低圧受電設備１２０から出力される電力は、パワーコンディショナー１１０を介して蓄電池１３０の充電に供給されたり、充電器１６０に供給されたりする。また、低圧受電設備１２０から出力される電力は、充電システム１００を構成する機器以外の電力負荷２００にも供給される。

蓄電池１３０は、化学的にエネルギーを蓄積するもので、何度も充電、放電を繰り返すことができる電池である。より具体的に説明すると、蓄電池１３０には、パワーコンディショナー１１０を介して低圧受電設備１２０、又はモジュール１４０から供給される電力が充電される。また、蓄電池１３０から放電される電力は、パワーコンディショナー１１０を介して充電器１６０に供給される。

モジュール１４０は、光を電力に変換する複数のセルを繋いでパッケージ化し、電気を集電するための装置である。より具体的に説明すると、モジュール１４０から出力される電力は、パワーコンディショナー１１０を介して蓄電池１３０の充電に供給される。

電力計１５０は、電力を積算し計量する電気計器である。より具体的に説明すると、電力計１５０ａは、低圧受電設備１２０から電力負荷２００に供給される電力を計量する。そして、電力計１５０ａは、計量した電力の値を示す計量データを、パワーコンディショナー１１０のコンピュータへ送信する。電力計１５０ｂは、蓄電池１３０に充電される電力、及び蓄電池１３０から放電される電力を計量する。そして、電力計１５０ｂは、計量した電力の値を示す計量データを、パワーコンディショナー１１０のコンピュータへ送信する。

充電器１６０は、パワーコンディショナー１１０を介して、低圧受電設備１２０、又は蓄電池１３０から供給される電力を、電気自動車に充電させる装置である。より具体的に説明すると、充電器１６０は、電気回路、及びコンピュータを備えている。充電器１６０の電気回路は、充電器１６０と電気自動車とが電気的に接続された場合に、パワーコンディショナー１１０を介して、低圧受電設備１２０、又は蓄電池１３０から供給される電力を、電気自動車の蓄電池に供給する。充電器１６０のコンピュータは、電力の値を示すデータをパワーコンディショナー１１０から受信すると、そのデータを、充電器１６０の供給可能出力を示す供給可能出力データとして、電気自動車の充電時に、電気自動車のコンピュータへ送信する。

図２は、パワーコンディショナー１１０のコンピュータのブロック構成の一例を示す。パワーコンディショナー１１０のコンピュータは、計量データ受信部１１１、給電可能量算出部１１２、蓄電量算出部１１３、電力算出部１１４、及び電力データ送信部１１５を有する。以下、各構成要素の機能及び動作を説明する。

計量データ受信部１１１は、計量された電力の値を示す計量データを、各電力計１５０から受信する。

給電可能量算出部１１２は、低圧受電設備１２０から供給可能な電力を算出する。

蓄電量算出部１１３は、蓄電池１３０の蓄電量を算出する。

電力算出部１１４は、低圧受電設備１２０、及び蓄電池１３０から充電器１６０に供給され得る電力の総和を算出する。

電力データ送信部１１５は、電力算出部１１４が算出した電力の値を示す電力データを、充電器１６０のコンピュータへ送信する。より具体的に説明すると、電力データ送信部１１５は、低圧受電設備１２０、及び蓄電池１３０から供給され得る電力の総和が所定の電力以上の場合、その所定の電力の値を示す電力データを送信する。

図３は、充電器１６０のコンピュータのブロック構成の一例を示す。充電器１６０のコンピュータは、電力データ受信部１６１、供給可能出力データ送信部１６２、電流値データ受信部１６３、及び電力供給制御部１６４を有する。以下、各構成要素の機能及び動作を説明する。

電力データ受信部１６１は、パワーコンディショナー１１０のコンピュータから送信された電力データを受信する。

供給可能出力データ送信部１６２は、電力データ受信部１６１が受信した電力データを、充電器１６０の供給可能出力を示す供給可能出力データとして、電気自動車の蓄電池の充電時に、電気自動車に搭載されたコンピュータへ送信する。

電流値データ受信部１６３は、充電に必要な電流値を示す電流値データを、電気自動車のコンピュータから受信する。

電力供給制御部１６４は、パワーコンディショナー１１０を介して供給される電力を、電気自動車の蓄電池に供給させるべく、充電器１６０の電気回路を制御する。

図４は、パワーコンディショナー１１０のコンピュータ、充電器１６０のコンピュータ、及び電気自動車のコンピュータの動作シーケンスの一例を示す。この動作シーケンスは、電気自動車の蓄電池への充電が開始されるまでの動作を示すものである。なおまた、この操作シーケンスの説明は、図１から図３を共に参照する。

充電器１６０に対して電気自動車が接続されていない場合、蓄電池１３０は、低圧受電設備１２０、又はモジュール１４０から供給される電力によって充電される。より具体的に説明すると、モジュール１４０から太陽光発電された電力が出力されている場合、蓄電池１３０は、モジュール１４０からパワーコンディショナー１１０を介して供給される電力により充電される。一方、モジュール１４０から太陽光発電された電力が出力されていない場合、蓄電池１３０は、低圧受電設備１２０からパワーコンディショナー１１０を介して供給される電力により充電される。その際、電力計１５０ｂは、蓄電池１３０に充電される電力を計量している。そして、充電が終了した場合、又は充電が中断した場合、電力計１５０ｂは、充電された電力の値を示す計量データを、パワーコンディショナー１１０へ送信する。また、電力計１５０ｂは、蓄電池１３０から放電される電力も計量する。そして、放電が終了した場合、又は放電が中断した場合、電力計１５０ｂは、放電された電力の値を示す計量データを、パワーコンディショナー１１０へ送信する。

パワーコンディショナー１１０の計量データ受信部１１１は、電力計１５０ｂから送信された計量データを受信すると（Ｓ１０１）、その計量データを、蓄電量算出部１１３へ送る。

一方、低圧受電設備１２０により受電した電力は、充電システム１００を構成する機器以外の電力負荷２００にも供給されている。電力計１５０ａは、低圧受電設備１２０から電力負荷２００に供給される電力を計量する。そして、電力計１５０ａは、低圧受電設備１２０から電力負荷２００に供給されている電力の値を示す計量データを、パワーコンディショナー１１０へ送信する。

パワーコンディショナー１１０の計量データ受信部１１１は、電力計１５０ａから送信された計量データを受信すると（Ｓ１０１）、その計量データを、給電可能量算出部１１２へ送る。

そして、充電器１６０に対して電気自動車が接続されると、パワーコンディショナー１１０の給電可能量算出部１１２は、計量データ受信部１１１から送られた計量データによって示される電力の値に基づいて、低圧受電設備１２０から給電され得る電力を算出する（Ｓ１０２）。例えば、低圧受電設備１２０の出力が定格であるとすると、低圧受電設備１２０から充電器１６０に給電され得る電力は、低圧受電設備１２０から電力負荷２００に給電されている電力を定格出力から差し引いた値とする。そして、給電可能量算出部１１２は、算出した電力の値を示すデータを、電力算出部１１４へ送る。

一方、パワーコンディショナー１１０の蓄電量算出部１１３は、計量データ受信部１１１から送られた計量データを受け取ると、その計量データによって示される電力の値に基づいて、蓄電池１３０の蓄電量を算出する（Ｓ１１２）。例えば、蓄電量１３０の蓄電量は、充電された電力の積算値から、放電された電力の積算値を差し引いた値とする。そして、蓄電量算出部１１３は、算出した蓄電量の値を示すデータを、電力算出部１１４へ送る。

パワーコンディショナー１１０の電力算出部１１４は、給電可能量算出部１１２から送られたデータと、蓄電量算出部１１３から送られたデータとをそれぞれ受け取ると、これらのデータによって示される低圧受電設備１２０から給電され得る電力の値と、蓄電池１３０の蓄電量の値の総和の電力を算出する（Ｓ１０４）。そして、電力算出部１１４は、算出した電力を示す電力データを、電力データ送信部１１５へ送る。

パワーコンディショナー１１０の電力データ送信部１１５は、電力算出部１１４から送られた電力データを受け取ると、その電力データを、充電器１６０へ送信する（Ｓ１０５）。その際、例えば、充電器１６０と電気自動車との間の充電に関する規格上の問題等で充電器１６０の最大定格出力が決まっているような場合、電力データ送信部１１５は、電力算出部１１４から受け取った電力データによって示される電力の値が最大定格出力の値よりも大きければ、その最大定格出力の値を示す電力データを、充電器１６０へ送信するようにしてもよい。

充電器１６０の電力データ受信部１６１は、パワーコンディショナー１１０のコンピュータから送信された電力データを受信すると、その電力データを、供給可能出力データ送信部１６２へ送る。

充電器１６０の供給可能出力データ送信部１６２は、電力データ受信部１６１から送られた電力データを受け取ると、その電力データを、充電器１６０の供給可能出力を示す供給可能出力データとして、電気自動車のコンピュータへ送信する（Ｓ１０６）。

このようにして、充電器１６０は、蓄電池１３０が満充電ではない場合であっても、蓄電池１３０の蓄電量と、低圧受電設備１２０から供給され得る電力とに応じた電力の値を、充電器１６０の供給可能出力として電気自動車へ通知することができる。

電気自動車のコンピュータは、充電器１６０のコンピュータから送信された供給可能出力データを受信すると、その供給可能出力データによって示される充電器１６０の供給可能出力内、且つ充電に必要な電流値を示す電流値データを、充電器１６０のコンピュータへ送信する（Ｓ１０６）。

充電器１６０の電流値データ受信部１６３は、電気自動車のコンピュータから送信された電流値データを受信すると、その旨を示すデータを、電力供給制御部１６４へ送る。

このようにして、充電器１６０は、ステップＳ１０６の処理において電気自動車へ通知した供給可能出力により供給可能な電流値の要求を電気自動車のコンピュータから受けることができる。

充電器１６０の電力供給制御部１６４は、電流値データ受信部１６３から送られたデータを受け取ると、パワーコンディショナー１１０を介して供給される電力を、電気自動車の蓄電池へ供給させるべく、充電器１６０の電気回路を制御する。

このようにして、電気自動車の蓄電池には、電気自動車のコンピュータから要求された電流値による電力が供給されるため、充電が途中で中断してしまう虞がない。

なお、本実施例では、受電設備として低圧受電設備を用いたが、これに限定されず、例えば高圧受電設備であっても、電気自動車から要求される電流値と充電システムの関係が、上述の低圧受電設備で示した例と同様の環境となる場合についても、当然に適用できることとなる。

以上説明したように、充電システム１００は、蓄電池１３０に十分な電力が充電されていなくても、充電器１６０から電気自動車への給電を継続することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１００ 充電システム
１１０ パワーコンディショナー
１１１ 計量データ受信部
１１２ 給電可能量算出部
１１３ 蓄電量算出部
１１４ 電力算出部
１１５ 電力データ送信部
１２０ 低圧受電設備
１３０ 蓄電池
１４０ モジュール
１５０ 電力計
１６０ 充電器
１６１ 電力データ受信部
１６２ 供給可能出力データ送信部
１６３ 電流値データ受信部
１６４ 電力供給制御部
２００ 電力負荷

Claims (2)

1. 蓄電池と、
   低圧受電設備と、
   前記蓄電池及び前記低圧受電設備から供給される電力を管理する電力管理装置と、
   を備えた充電システムによって、前記蓄電池及び前記低圧受電設備から供給される電力を充電装置により充電される電気自動車であって、
   前記電気自動車はコンピュータを搭載し、
   前記コンピュータは、
   前記蓄電池と、前記低圧受電設備の定格出力から電力負荷に給電される電力を差し引いた電力とによる電力データに基づき、前記電力管理装置により算出された前記充電装置の供給可能出力を示す供給可能出力データを前記充電装置から受信し、
   受信した前記供給可能出力データによって示される前記充電装置の供給可能出力内であって、且つ、充電に必要な電流値を示す電流値データを前記充電装置に送信し、
   前記電流値データによって示される電流値による電力を、前記充電装置から受給する
   ことを特徴とする電気自動車。
2. 蓄電池と、
   低圧受電設備と、
   前記蓄電池及び前記低圧受電設備から供給される電力を管理する電力管理装置と、
   を備えた充電システムの充電装置であって、
   前記充電装置はコンピュータを搭載し、
   前記コンピュータは、
   前記蓄電池と、前記低圧受電設備の定格出力から電力負荷に給電される電力を差し引いた電力とによる電力データに基づき、前記電力管理装置により算出された前記充電装置の供給可能出力を示す供給可能出力データを前記電気自動車へ送信し、
   送信した前記供給可能出力データによって示される前記充電装置の供給可能出力内であって、且つ、充電に必要な電流値を示す電流値データを前記電気自動車から受信し、
   前記電流値データによって示される電流値による電力を、前記電気自動車に充電させる
   充電装置。

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