JP2020150769A

JP2020150769A - 充電制御装置

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Publication number: JP2020150769A
Application number: JP2019048706A
Authority: JP
Inventors: 小川　誠; Makoto Ogawa; 誠小川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2020-09-17
Anticipated expiration: 2039-03-15
Also published as: EP3709478A1; US20200295590A1; JP7161964B2; US11239687B2; EP3709478B1

Abstract

【課題】太陽光発電装置の発電量に応じてバッテリを充電可能な技術を提供すること。【解決手段】太陽光発電装置が発電した電力により、バッテリを充電可能な充電制御装置であって、前記バッテリに供給する電力の大きさに関わる制御値を設定する設定手段と、前記バッテリに供給されている実供給電力に関わる情報を取得する取得手段と、を備え、前記設定手段は、前記制御値として予め定めた初期値を設定した後、前記取得手段が取得した前記情報に基づいて、前記制御値を増減する。【選択図】図２

Description

本発明は充電制御装置に関する。

バッテリを充電する際の供給電力として、太陽光発電装置が発電した電力を利用する技術が提案されている。例えば、特許第６２４２００６号公報には、太陽光発電装置が発電した電力と、系統電力とにより、車載バッテリを充電可能な装置が開示されている。

特許第６２４２００６号公報

太陽光発電装置による発電量は、天候等に左右され、不安定であると共に、発電電力を負荷で消費させなければ、その発電量の大きさを特定しづらい。停電等によって、系統電力からの供給電力が無く、太陽光発電装置の発電電力によってバッテリを充電する際、バッテリ側の充電電力に関する制御内容に対して、太陽光発電装置の発電量が著しく小さかった場合、システムがダウンする場合がある。

本発明の目的は、太陽光発電装置の発電量に応じてバッテリを充電可能な技術を提供することにある。

本発明によれば、
太陽光発電装置が発電した電力により、バッテリを充電可能な充電制御装置であって、
前記バッテリに供給する電力の大きさに関わる制御値を設定する設定手段と、
前記バッテリに供給されている実供給電力に関わる情報を取得する取得手段と、を備え、
前記設定手段は、
前記制御値として予め定めた初期値を設定した後、前記取得手段が取得した前記情報に基づいて、前記制御値を増減する、
ことを特徴とする充電制御装置が提供される。

本発明によれば、太陽光発電装置の発電量に応じてバッテリを充電可能な技術を提供することができる。

実施形態に係る充電制御装置のブロック図。図１の充電制御装置の制御部が実行する処理例を示すフローチャート。図１の充電制御装置の制御部が実行する処理例を示すフローチャート。別の実施形態に係る充電制御装置のブロック図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る充電制御装置１のブロック図である。同図は、充電制御装置１が車両Ｖの車載バッテリ１０を充電する例を示している。車両Ｖは、例えば、電動車両（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）であり、バッテリ１０は例えばリチウムイオンバッテリである。

充電制御装置１は、例えば、家庭に設置される電力管理装置を構成するが、充電ステーションにおける商用電力管理装置を構成するものであってもよい。充電制御装置１には、電力会社等の電力供給設備である電力系統１００からの交流電力が供給される電力線２を含む。

電力線２には、家電製品などの負荷１０２が接続可能であり、電力線２の交流電力が負荷１０２に供給される。また、電力線２にはリレー７を介して外部ケーブル８が接続されている。外部ケーブル８は車両Ｖに着脱自在に接続可能な送電ケーブルである。外部ケーブル８は交流電力を送電する電力線８ａと通信線８ｂとを含み、リレー７は電力線２と電力線８ａとを断続する。

充電制御装置１には太陽光発電装置１０１が接続されている。太陽光発電装置１０１は、太陽電池パネルを備え、直流電力を発電する。充電制御装置１は、ＤＣ／ＡＣコンバータ５を備える。ＤＣ／ＡＣコンバータ５は、太陽光発電装置１０１が発電した直流電力を交流電力に変換して電力線２へ出力する。

充電制御装置１は制御部３を備える。制御部３は、ＣＰＵに代表されるプロセッサ、半導体メモリ等の記憶デバイス、外部デバイスとの入出力インタフェース及び通信インタフェース等を含む。記憶デバイスにはプロセッサが実行するプログラムやプロセッサが処理に使用するデータ等が格納される。

制御部３は、ＤＣ／ＡＣコンバータ５、リレー７を制御する。また、制御部３はセンサ４及びセンサ６の検知結果を取得する。センサ４は電力線２の電力に関する物理量を検知するセンサであり、本実施形態の場合、交流電圧を計測するセンサである。センサ６は太陽光発電装置１０１が発電する電力に関する物理量を検知するセンサであり、本実施形態の場合、太陽光発電装置１０１が発電した直流電圧を計測する。制御部３には通信線８ｂが接続されており、外部ケーブル８が車両Ｖに接続されている場合、制御部３は、車両Ｖの充電ＥＣＵ１１と通信可能である。

車両Ｖは、バッテリ１０に関連する構成として、充電ＥＣＵ１１、充電器１２及びセンサ１３を備える。充電ＥＣＵ１１は、ＣＰＵに代表されるプロセッサ、半導体メモリ等の記憶デバイス、外部デバイスとの入出力インタフェース及び通信インタフェース等を含む。記憶デバイスにはプロセッサが実行するプログラムやプロセッサが処理に使用するデータ等が格納される。充電ＥＣＵ１１は充電器１２を制御する。また、充電ＥＣＵ１１はセンサの検知結果を取得する。センサ１３は、充電器１２からバッテリ１０に供給される直流電流を計測するセンサである。

充電器１２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２ａと電流制御回路１２ｂとを含む。ＡＣ／ＤＣコンバータ１２ａは、外部ケーブル８を介して充電制御装置１から供給される交流電力を直流電力に変換する。電流制御回路１２ｂは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２ａから出力される直流電流を制御してバッテリ１０に供給する回路であり、例えば、ＰＷＭ制御によりバッテリ１０への充電電流を制御する。

＜処理例＞
図２は制御部３が実行する処理例を示すフローチャートである。図示の例は、外部ケーブル８が車両Ｖに接続された状態において、ユーザ或いは充電ＥＣＵ１１からバッテリ１０の充電要求があった場合に、制御部３が実行する処理の例を示している。

Ｓ１で制御部３はセンサ４の検知結果に基づいて、電力系統１００に停電が発生しているか否かを判定する。例えば、センサ４により電力線２の電力系統電圧がなくなったことが検知された場合（日本国内であれば交流電圧が２００Ｖを下回っている場合）に、停電であると判定する。

制御部３が停電でないと判定した場合は、Ｓ１２へ進み、通常充電処理を実行する。Ｓ１２で制御部２は、リレー７で電力線２と電力線８ａを接続して電力系統１００からの電力を利用してバッテリ１０を充電する処理を行う。バッテリ１０の充電電流は充電ＥＣＵ１１が電流制御回路１２ｂを制御することにより調節され、例えば、充電開始時では１５Ａに制御される。

制御部３が停電であると判定した場合は、Ｓ２へ進む。Ｓ２で制御部３はセンサ６の検知結果に基づいて、太陽光発電装置１０１がバッテリ１０の充電が可能な発電を行っているか否かを判定する。例えば、センサ６により検知された太陽光発電装置１０１の出力電圧（直流）が１７０Ｖ以上であれば、充電可能であると判定する。

制御部３が充電可能と判定した場合は、Ｓ３へ進み、充電不能と判定した場合はＳ１３へ進む。Ｓ１３で制御部３は充電不能に関する処理を行う。例えば、制御部３はユーザに対して充電不能であることを報知する。或いは、制御部３は充電ＥＣＵ１１に充電不能であることを通知する。

Ｓ３〜Ｓ１０で制御部３は、太陽光発電装置１０１のみを電力供給源としてバッテリ１０を充電する処理を実行する。太陽光発電装置１０１による発電量は、天候等に左右され、不安定である。また、実際に発電電力を負荷で消費させなければ、その発電量の大きさを特定しづらい。Ｓ１１の通常充電処理と同様の制御によりバッテリ１０を充電すると、太陽光発電装置１０１の発電量が著しく小さかった場合、システムがダウンする場合がある。そこで、本実施形態では、太陽光発電装置１０１の発電量に応じてバッテリ１０に供給する電力を制御する。これにより、システムのダウンを回避しつつ、バッテリ１０を充電することができる。

Ｓ３で制御部３はバッテリに供給する電力の大きさに関わる制御値の初期値を設定する。本実施形態の場合、制御値は充電ＥＣＵ１１に対する充電電流の指示値であり、かつ、電流制御値である。初期値は、仮に太陽光発電装置１０１の発電量が、初期値の充電電流を供給するに足りない場合であってもシステムのダウンを生じさせないように予め定められた値であり、通常充電処理（Ｓ１２）における初期充電電流よりも小さな値とされる（例えば、２Ａ）。初期値は、充電ＥＣＵ１１に対する充電電流の指示値の最小値であってもよい。

Ｓ４で制御部３はＳ３で設定した制御値（初期値）を通信線８ｂを介して充電ＥＣＵ１１へ送信し、充電ＥＣＵ１１は制御値を受信する。Ｓ５で制御部３はバッテリ１０の充電を開始する処理を行う。ここで制御部３は、リレー７を制御して電力線２と電力線８ａとを接続して、ＤＣ／ＡＣコンバータ５により電力線２へ供給される太陽光発電装置１０１が発電した電力を充電装置１２へ供給可能とする。また、制御部３は通信線８ｂを介して充電ＥＣＵ１１へ充電開始を指示する。充電ＥＣＵ１１は、受信した制御値で示される電流値でバッテリ１０に電力が供給されるよう、充電器１２を制御する。

Ｓ６で制御部３は判定時間が経過したかを判定する。判定時間は別ルーチンのソフトウエアタイマにより計時することができ、その計時開始はＳ５の充電開始及び後述するＳ９の制御値の送信時である。判定時間は、設定した制御値（Ｓ３、後述するＳ８）によるバッテリ１０の充電状態が定常状態に至る時間を考慮して予め設定され、例えば、５〜１０秒の範囲内の時間である。制御部３が判定時間を経過したと判定した場合はＳ７へ進み、経過していないと判定した場合はＳ１０へ進む。

Ｓ７で制御部３はバッテリ１０に供給されている実供給電力に関わる情報を取得する。本実施形態の場合、バッテリ１０に供給されている実充電電流を示す情報を、通信により充電ＥＣＵ１１から取得する。より具体的には、制御部３は、通信により充電ＥＣＵ１１に対してセンサ１３の検知結果の取得と送信を要求する。この要求に応答して充電ＥＣＵ１１はセンサ１３の検知結果を、制御部３へ送信する。受信した検知結果により、制御部３はバッテリ１０に供給されている実充電電流を認識する。

Ｓ８で制御部３は、Ｓ７で取得した情報に基づいて、Ｓ３で初期値を設定した制御値を更新する。図３はＳ８の処理例を示すフローチャートである。Ｓ２１で制御部３は、現在の制御値とＳ７で取得した実電流値との差分（ここでは差分＝実電流値−制御値）を演算する。Ｓ２２で制御部３は、Ｓ２１で演算した差分が、０とみなせる範囲内（例えば、±０．０５Ａ）であるか否かを判定し、０とみなせる場合はＳ２４へ進み、そうでない場合はＳ２３へ進む。

Ｓ２４では、太陽光発電装置１０１の発電量が、設定制御値に係る充電電流以上の充電電流を供給可能な余力があるとみなし、制御部３は充電電流を増加する。具体的には、現制御値に所定の値α（例えば２Ａ）を加算した値を更新後の制御値とする。

Ｓ２３で制御部３は、Ｓ２１で演算した差分が、やや小さい値の範囲内（例えば、−０．０５Ａ〜−０．３Ａ）であるか否かを判定し、小さい値の範囲内である場合はＳ２５へ進む。そうでない場合（差分が、更に小さい範囲（＜−０．３Ａ）に属する場合）は、Ｓ２６へ進む。

Ｓ２５では、太陽光発電装置１０１の発電量が、設定制御値に係る充電電流を供給するのに過不足なしとみなし、制御部３は現在の制御値を維持する。

Ｓ２６では、太陽光発電装置１０１の発電量が、設定制御値に係る充電電流を供給するのに不足しているとみなし、制御部３は充電電流を減少する。具体的には、現制御値に所定の値β（例えば１Ａ）を減算した値を更新後の制御値とする。以上により、設定値が更新される。なお、Ｓ２４のαとＳ２６のβとは同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

図２に戻り、Ｓ９で制御部３は、Ｓ８で設定した制御値を通信線８ｂを介して充電ＥＣＵ１１へ送信する。充電ＥＣＵ１１は制御値を受信し、受信した制御値で示される電流値でバッテリ１０に電力が供給されるよう、充電器１２を制御する。

Ｓ１０で制御部３は、充電の終了条件が成立したか否かを判定する。充電の終了条件は、例えば、ユーザが充電終了を指示した場合、満充電となったことが充電ＥＣＵ１１から通知された場合、Ｓ８で設定された制御値が最小値に至った状態で、Ｓ２１で演算された差分が発電量不足を示す場合、等を挙げることができる。制御部３が終了条件が成立したと判定した場合はＳ１１へ進み、成立していないと判定した場合はＳ６へ戻って同様の処理を繰り返す。

Ｓ１１で制御部３は充電終了に関する処理を行う。ここでは制御部３は充電ＥＣＵ１１に充電終了を指示し、また、リレー７により電力線２と電力線８ａとの接続を断つ。

以上により処理が終了する。Ｓ６〜Ｓ９の処理が繰り返されることにより、設定制御値が太陽光発電装置１０１の発電量に応じて増減され、すなわち、充電電流が増減される。これにより、システムダウンを回避しつつ、バッテリ１０の充電を行うことができる。なお、充電の進行に伴って、充電ＥＣＵ１１が、充電電流を設定制御値よりも減少させる制御を行ってもよく、この場合、充電ＥＣＵ１１が当該制御内容を制御部３へ通知し、制御部３は設定制御値を維持するか、或いは、減少してもよい。

＜他の実施形態＞
上記実施形態では、車両Ｖに備えられた充電器１２を利用してバッテリ１０を充電したが、充電制御装置１が充電器を備えていてもよい。図４は、その一例を示すブロック図である。図４の実施形態に係る充電制御装置１は、充電器１２に相当する充電器１２’と、センサ１３に相当するセンサ１３’とを備え、配線８’を介してバッテリ１０’を充電する構成である。充電器１２’の制御は制御部３が行う。バッテリ１０’の充電に関する図４の実施形態における制御部３の処理は、基本的に図３、図４に示したものと同様であるが、Ｓ４、Ｓ９の制御値の送信処理が、充電器１２’に対する制御の実行に代わり、また、Ｓ７の情報の取得はセンサ１３’からその検知結果を直接取得することになる。

また、上記実施形態では、電力系統１００から給電可能な装置として、充電制御装置１を説明したが、電力系統１００から給電がなく、専ら太陽光発電装置１０１のみを電力供給源とする装置として充電制御装置１を構成してもよい。この場合、バッテリの充電時には、図３のＳ２〜Ｓ１１の処理が行われる構成であってもよい。

＜実施形態のまとめ＞
上記実施形態は、以下の実施形態を少なくとも開示する。

１．上記実施形態の充電制御装置(例えば1)は、
太陽光発電装置(例えば101)が発電した電力により、バッテリ(例えば10,10')を充電可能な充電制御装置であって、
前記バッテリに供給する電力の大きさに関わる制御値を設定する設定手段(例えば3,S3,S8)と、
前記バッテリに供給されている実供給電力に関わる情報を取得する取得手段(例えば3,S7)と、を備え、
前記設定手段は、
前記制御値として予め定めた初期値を設定した後、前記取得手段が取得した前記情報に基づいて、前記制御値を増減する。
この実施形態によれば、前記バッテリに対する電力の実供給状況を監視しつつ、前記制御値を増減することにより、前記太陽光発電装置の発電量に応じて前記バッテリを充電可能な技術を提供することができる。

２．上記実施形態では、
前記充電制御装置は、前記太陽光発電装置が発電した電力と、電力系統(例えば100)から供給される電力により、バッテリを充電可能であって、
前記電力系統の停電を判定する判定手段(例えば3,S1)を更に備え、
前記設定手段は、前記判定手段が停電と判定した場合に、前記制御値を設定する。
この実施形態によれば、停電時において前記太陽光発電装置を活用してバッテリを充電することができる。

３．上記実施形態では、
前記バッテリは、車載バッテリ(例えば10)であり、
前記取得手段は、前記バッテリを搭載する車両(例えばV)の制御部(例えば11)から、通信により前記情報を取得し、
前記設定手段は、前記車両の前記制御部に対して、前記制御値による充電を通信により指示する(例えば3,S4,S9)。
この実施形態によれば、前記太陽光発電装置を活用して、前記車両と協働しつつ、前記車載バッテリを充電することができる。

４．上記実施形態では、
前記制御値は、電流制御値であり、
前記情報は、実充電電流値を示す情報である。
この実施形態によれば、太陽光発電装置の発電量に応じて、充電電流を制御することで前記バッテリを充電することができる。

５．上記実施形態では、
前記設定手段は、
前記実充電電流値から前記電流制御値を差し引いた値が、第一の範囲の場合は前記電流制御値を増加し(例えばS22,S24)、
前記電流制御値と前記実充電電流値との差が、前記第一の範囲よりも小さい値の範囲である第二の範囲の場合は前記電流制御値を増減なく維持し(例えばS23,S25)、
前記電流制御値と前記実充電電流値との差が、前記第二の範囲よりも小さい値の範囲である第三の範囲の場合は前記電流制御値を減少する(例えばS23,S26)。
この実施形態によれば、前記太陽光発電装置の発電量に応じて充電電流を増減でき、システムのダウンを回避しつつ、より短時間で前記バッテリを充電することが可能となる。

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

１充電制御装置、３制御部、１０バッテリ、１０１太陽光発電装置

Claims

太陽光発電装置が発電した電力により、バッテリを充電可能な充電制御装置であって、
前記バッテリに供給する電力の大きさに関わる制御値を設定する設定手段と、
前記バッテリに供給されている実供給電力に関わる情報を取得する取得手段と、を備え、
前記設定手段は、
前記制御値として予め定めた初期値を設定した後、前記取得手段が取得した前記情報に基づいて、前記制御値を増減する、
ことを特徴とする充電制御装置。
請求項１に記載の充電制御装置であり、
前記充電制御装置は、前記太陽光発電装置が発電した電力と、電力系統から供給される電力により、バッテリを充電可能であって、
前記電力系統の停電を判定する判定手段を更に備え、
前記設定手段は、前記判定手段が停電と判定した場合に、前記制御値を設定する、
ことを特徴とする充電制御装置。
請求項１又は請求項２に記載の充電制御装置であって、
前記バッテリは、車載バッテリであり、
前記取得手段は、前記バッテリを搭載する車両の制御部から、通信により前記情報を取得し、
前記設定手段は、前記車両の前記制御部に対して、前記制御値による充電を通信により指示する、
ことを特徴とする充電制御装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の充電制御装置であって、
前記制御値は、電流制御値であり、
前記情報は、実充電電流値を示す情報である、
ことを特徴とする充電制御装置。
請求項４に記載の充電制御装置であって、
前記設定手段は、
前記実充電電流値から前記電流制御値を差し引いた値が、第一の範囲の場合は前記電流制御値を増加し、
前記電流制御値と前記実充電電流値との差が、前記第一の範囲よりも小さい値の範囲である第二の範囲の場合は前記電流制御値を増減なく維持し、
前記電流制御値と前記実充電電流値との差が、前記第二の範囲よりも小さい値の範囲である第三の範囲の場合は前記電流制御値を減少する、
ことを特徴とする充電制御装置。