JP2020182330A

JP2020182330A - 車両充電装置

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Publication number: JP2020182330A
Application number: JP2019084360A
Authority: JP
Inventors: 靖幸三谷; Yasuyuki Mitani
Original assignee: Kawamura Electric Inc
Current assignee: Kawamura Electric Inc
Priority date: 2019-04-25
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2020-11-05
Anticipated expiration: 2039-04-25
Also published as: JP7308069B2

Abstract

【課題】充電量に閾値を設けて、商用電力からの受電電力を制限するデマンド制御が実施されも、閾値に達していない車両の充電を優先して実施し、閾値に達するまでの時間を短くできる電気自動車充電装置を提供する。【解決手段】車両４を充電するための複数の充電器２と、充電器２の充電電流を一括制御する充電制御部３とを有し、充電制御部３は充電する車両４に優先順位を設定するために車両４毎に設けた充電量の閾値を記憶し、充電量が閾値に達していない車両４の充電を、閾値以上に充電が進んでいる車両４より優先する充電制御を実施し、且つ商用電力からの受電電力情報を電力量計１０から入手して、受電電力のデマンド値が設定された基準値を超えないよう充電制御を個々の車両４に対して実施する。【選択図】図１

Description

本発明は車両充電装置に関し、詳しくは店舗等に設置されて同時に複数の電気自動車を充電可能な車両充電装置に関する。

電気自動車等の車両を複数同時に充電可能とする充電装置には、充電する車両に対して優先順位を設けて、優先順位の高い車両ほど充電電流を大きくする制御を実施するものがある。例えば、特許文献１の車両充電システムでは、車両の現在の充電量と車両内の蓄電池の電池容量を基に優先順位を設定して制御され、且つ全体の電力量がピーク電力量（予め設定された電力量の数値、或いはデマンド値）を超えないように制御して充電が実施された。

ここでデマンド値について説明する。電気料金の基本料金には、過去１年間(当月と前１１ヶ月)のデマンド値（３０分毎の平均使用電力の１ヶ月間最大値）の最大値（最大デマンド値）が適用されるため、１ヶ月のうちで一度でも過去１１ヶ月のデマンド値より大きなデマンド値が計測されると、その値を基準に以降一年間の電気料金の基本料金が決定されることになる。つまり、電気料金の削減には、デマンド値を抑えて契約電力を下げるデマンド制御を行うことが有効になる。

特開２０１３−１６２５５５号公報

上記特許文献１の技術は、電池容量に合わせて優先順位が設定されるため、多くの充電電力を必要とする車両ほど優先順位を高く設定して大きな電流で充電でき、効率の良い充電を実施できた。また、ピーク電力量を超えないように全体の電流を制限するため、電気料金の上昇を抑制できた。
しかしながら、ある程度充電された車は満充電に至らなくても十分な距離を走行できるため、その後は充電電流を抑制しても、利用者に不都合となる問題は発生し難い。そして、こうして削減した電力を充電が開始されたばかりの充電量の少ない車両の充電に回せば、デマンド制御中であっても所定の充電量までの時間を短縮でき利便性が良い。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、充電量に閾値を設けて、商用電力からの受電電力を制限するデマンド制御が実施されも、閾値に達していない車両の充電を優先して実施し、閾値に達するまでの時間を短くできる電気自動車充電装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明にかかる車両充電装置は、車両を充電するための複数の充電器と、充電器の充電電流を一括制御する充電制御部とを有し、充電制御部は、充電する車両に優先順位を設定するために車両毎に設けた充電量の閾値を記憶して、充電量が閾値に達していない車両の充電を、閾値以上に充電が進んでいる車両より優先する充電制御を実施し、且つ商用電力からの受電電力情報を電力量計から入手して、受電電力のデマンド値が設定された基準値を超えないよう個々の車両に対して充電制御を実施することを特徴とする。
この構成によれば、商用電力の受電電力を制限するデマンド制御が実施されも、充電量が閾値に達していない車両は優先的に充電される。よって、ある程度の距離を走行できる閾値までの充電時間を短くでき、全体の電流が制限される状況でも利用者が感じるストレスを軽減できる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、充電制御部は、受電電力が基準値を超えると予想された場合、閾値に達した車両から充電電流を削減する制御を行うことを特徴とする。
この構成によれば、閾値に達していない車両は電流削減制御の影響を受け難く、閾値までの充電が優先される。

請求項３の発明は、請求項２に記載の構成において、充電制御部は、閾値に達した車両のグループの中で充電を開始してからの充電量の多い順に優先順位を割り振り、その中で最も優先順位の低い車両から順に充電電流を削減することを特徴とする。
この構成によれば、閾値に達した車両の中で最も充電量の少ない車両から充電電流が削減されるため、後から充電を開始した車両の充電量が先に充電を開始した車両の充電量を上回る事が無く、充電時間の長い利用者が不満を抱くような事が無い。

請求項４の発明は、請求項２に記載の構成において、充電制御部は、閾値に達した車両のグループの中で充電を開始してからの充電時間の長い順に優先順位を割り振り、その中で最も優先順位の低い車両から順に充電電流を削減することを特徴とする。
この構成によれば、閾値に達した車両の中で最も充電時間の短い車両から充電電流が削減されるため、後から充電を開始した車両の充電量が先に充電を開始した車両の充電量を上回る事が無く、充電時間の長い利用者が不満を抱くような事が無い。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の構成において、充電制御部は、受電電力が基準値を下回っている場合、充電量が閾値未満の車両から充電電流を増加さる制御を行うことを特徴とする。
この構成によれば、受電電力が基準値以下で余力がある場合、まず閾値に達していない車両の充電電流が増加されるため、閾値に至る充電時間を短くでき利便性が良い。

請求項６の発明は、請求項５に記載の構成において、充電制御部は、閾値を下回る車両のグループの中で充電を開始してからの充電量の多い順に優先順位を割り振り、その中で最も優先順位の高い車両から順に充電電流を増加させることを特徴とする。
この構成によれば、充電量が閾値を下回る車両の中で最も充電量の多い車両から充電電流を増加させるため、後から充電を開始した車両の充電量が先に充電を開始した車両の充電量を上回る事が無く、充電時間の長い利用者が不満を抱くような事が無い。

請求項７の発明は、請求項５に記載の構成において、充電制御部は、閾値を下回る車両のグループの中で充電を開始してからの充電時間の長い順に優先順位を割り振り、その中で最も優先順位の高い車両から順に充電電流を増加させることを特徴とする。
この構成によれば、充電量が閾値を下回る車両の中で最も充電時間の長い車両から順に充電電流を増加させるため、後から充電を開始した車両の充電量が先に充電を開始した車両の充電量を上回る事が無く、充電時間の長い利用者が不満を抱くような事が無い。

請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れかに記載の構成において、充電対象車両の蓄電池容量情報、満充電時の走行距離情報、更に蓄電池残量情報を入手する車両情報入手部を有し、充電制御部は、車両情報入手部から入手した情報を基に所定の距離の走行を可能とするための充電量を算出し、当該充電量を閾値とすることを特徴とする。
この構成によれば、閾値は所定の距離の走行を可能とする充電量で設定されるため、例えば帰宅に要する充電量までは優先的に充電される。よって、利用者にとって利便性が良い。

請求項９の発明は、請求項１乃至７の何れかに記載の構成において、充電対象車両の蓄電池容量情報、蓄電池残量情報を入手する車両情報入手部を有し、充電制御部は、車両情報入手部から入手した情報を基に満充電に対して所定の充電率となる充電量を算出し、当該充電量を閾値とすることを特徴とする。
この構成によれば、閾値は所定の充電率で設定されるため、車種による不平等を招くことが無い。

本発明によれば、商用電力の受電電力を制限するデマンド制御が実施されも、充電量が閾値に達していない車両は優先的に充電される。よって、ある程度の距離を走行できる閾値までの充電時間を短くでき、全体の電流が制限される状況でも利用者が感じるストレスを軽減できる。

本発明に係る車両充電装置の一例を示すブロック図である。優先順位を割り振る流れを示すフローチャートである。繰り返し処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る車両充電装置の一例を示すブロック図である。車両充電装置１は、図１に示すように、車両４から延びた充電ケーブルＬ１が接続される複数の充電器２と、スマートメータ（電力量計）１０から受電電力情報を入手して電力の制御信号を各充電器に出力する充電制御部３とを有している。

充電器２は、充電制御部３からの制御信号を受けて、充電電流を増減する回路（図示せず）を備えている。
充電制御部３は、スマートメータ１０に通信線Ｌ２を介して接続される計測部３１、デマンド値、後述する基準値及び閾値等を記憶する記憶部３２、各充電器２への充電電流を決定すると共に充電制御部３の各部を制御する充電制御部ＣＰＵ３４、個々の充電器２と通信する複数の通信部３５等を備えている。

尚、ＥＶは充電器に接続された車両４の１つである電気自動車（Electric Vehicle）、５は高圧を低圧に変換する降圧変圧器、６は三相電力供給される空調機等の負荷、７は単相１００／２００Ｖが供給される照明等の負荷を示している。充電器２には単相２００Ｖの電力が供給される。

このように構成された車両充電装置の充電制御は、以下のように実施される。まず、充電電流を割り振る優先順位が設定される。
図２は充電する車両４の優先順位を割り振る流れを示し、図２を参照して説明する。充電制御部ＣＰＵ３４は、充電器２に車両４が接続されて（車両４の充電プラグが接続されて）、充電開始操作が成されると、既定値の電流で充電が開始される。同時に、既に充電制御を実施している他の車両４と合わせて、優先順位の割り振りが行われる。
まず、充電量が閾値未満の車両４の数（未達成数：ｎ）を把握（Ｓ１）し、次に閾値以上の充電が成されている車両４の数（達成数：ｍ）を把握（Ｓ２）する。
尚、充電制御部ＣＰＵ３４は、個々の車両４に対する充電を開始してからの充電量を、充電電流と充電時間により把握し、この値と閾値とを比較し判断する。

次に、未達成数ｎに含まれる車両４を充電量の多い順に並べて、１番目からｎ番目と順位付けして割り振り（Ｓ３）、更に達成数ｍに含まれる車両４を充電量の多い順に並べて、ｎ＋１番目からｎ＋ｍ番目まで順位付けして割り振る（Ｓ４）。こうして１番目からｎ＋ｍ番まで順番付けが成され、１〜ｎ番目の車両４の中では１番目の車両４の充電量が最も多く、ｎ番目の車両４が最も少ない。また、ｎ＋１〜ｎ＋ｍ番目の車両４の中ではｎ＋１番目の車両４の充電量が最も多く、ｎ＋ｍ番目の車両４の充電量が最も少ない順となる。このように優先順位を割り振った後、電流の増減制御に進む。

図３は、順番付けされた個々の車両４に対する電流の増減制御の流れを示すフローチャートを示し、このフローを参照して制御を説明する。この制御は充電制御部３が一括して実施され、デマンド値或いは基準値に対して現在の受電電力がどうかで制御は大きく変化する。
尚、基準値とは、最大デマンド値より例えば１０％小さい電力値であり、最大デマンド値を削減して契約料金を削減するために需要家が設定する数値を示すものである。

以下、制御の判断基準が基準値である場合を説明する。優先順位の割り振り（Ｓ１１）情報を受けて、まず逸脱情報が０に等しい場合（Ｓ１２で左へ進む）、即ち現在の受電電力が基準値にほぼ等しい場合は、何れの車両４の充電電流も変更せず終了し、最初のステップであるＳ１１に戻り、優先順位の割り振りが行われる。
但し、逸脱情報は次式の式１のように定義された値である。
逸脱情報＝現在の受電電力−基準値・・・（式１）

次に逸脱情報が正の値の場合（Ｓ１２で下へ進む）、即ち受電電力が基準値を超えている場合は、電流を削減する制御が実施される。尚、正確には、現在の受電電力から３０分間の平均電力を計算して予想した場合、基準値を超える可能性があると判断した場合、電流を削減する制御が実施される。
具体的に、オーバーする電流値（逸脱値）を次の式２で算出（Ｓ１３）し、閾値に達して且つ充電量の最も少ない車両４から順に充電電流の削減制御（Ｓ１４）が実施される。
逸脱値＝逸脱情報／電圧・・・（式２）

但し、車両１台あたり最大の削減量は、現在の電流値から所定の最小電流値を引いた値か、算出した逸脱値のうちの小さい方とする（Ｓ１５）。例えば、逸脱値が１０アンペアで、現在の電流値から所定の最小電流値を引いた値が５アンペアであれば、５アンペアが選択され、最も充電量の多いｎ＋ｍ番目の車両４の充電電流を５アンペア削減する制御が実施される。こうして、閾値に達した中で最も充電量の少ない車両４は充電電流削減の最優先対象となる。換言すれば、充電の優先度が最下位となる。

そして、逸脱値から削減した電流値を引いた電流値を新たな逸脱値とし（Ｓ１６）、逸脱値が０に成るまで或いは全ての充電車両４に対してＳ１４からＳ１７のステップを繰り返し、設定された順番の車両順に制御を実施する。こうして、新たに設定された充電電流値が通信部３５から個々の充電器２に通知（Ｓ２３）され、このＳ１１からＳ２３の制御が所定の時間間隔で繰り返されて充電電流が制御される。
このように、閾値に達した車両４の中で最も充電量の少ない車両４から充電電流が削減されるため、後から充電を開始した車両４の充電量が先に充電を開始した車両４の充電量を上回る事が無く、充電時間の長い利用者が不満を抱くような事が無い。

一方、逸脱情報が負の場合、即ち受電電力が基準値に達していない場合は、充電電流を増やす制御が実施される。
具体的に、増やせる電流値（余裕値）を次式の式３で算出（Ｓ１８）し、閾値に満たない車両４の内、充電量の最も多い車両４から少ない車両４の順に充電電流を増加させる（Ｓ１９）。
余裕値＝−逸脱情報／電圧・・・（式３）

但し、車両１台あたり最大の増加量は、所定の充電最大電流値から現在の電流値を引いた値か算出した余裕値のうちの小さい方とする（Ｓ２０）。例えば、充電最大電流値から現在の電流値を引いた値が５アンペアで、余裕値が１０アンペアであれば、５アンペアが選択されて最も充電量の少ない１番目の車両４の充電電流を５アンペア増やす制御が実施される。
こうして、閾値に達していない車両４の中で最も充電量の多い車両４が、充電電流増加の最優先対象となり、電流増が実施される。

そして、余裕値から増加させた電流値を引いた電流値を新たな余裕値とし（Ｓ２１）、余裕値が０になるまで或いは全ての充電車両４に対してＳ１８からＳ２２のステップを繰り返し、設定された順番の車両順に制御を実施する。こうして、新たに設定された充電電流値が個々の充電器２に通知（Ｓ２３）され、充電が制御される。
このように、充電量が閾値を下回る車両４の中で最も充電量の多い車両４から充電電流を増加させるため、後から充電を開始した車両４の充電量が先に充電を開始した車両４の充電量を上回る事が無く、充電時間の長い利用者が不満を抱くような事が無い。

ここで閾値を説明する。閾値は走行可能距離や車両４に搭載された蓄電池の充電率で設定され、充電制御部ＣＰＵ３４の制御により車両４毎に設定される。
所定距離の走行を可能とする充電量で設定される場合、充電制御部ＣＰＵ３４の制御により、充電器２に接続された図示しない充電プラグを介して車両４から必要な情報を入手する。例えば蓄電池容量情報、満充電時の走行距離情報、さらに蓄電池残量情報を入手して、これらの情報を基に例えば５０ｋｍ走行するのに必要な充電量を算出し、その充電量から蓄電池残量を削減した値を閾値とする。
また、蓄電池の充電率で設定される場合、車両４の蓄電池容量情報、蓄電池残量情報を入手して、一律満充電の例えば２０％の充電量を確保するのに新たに必要な充電量を算出して閾値とする。
尚、閾値の算出に必要な車両情報は、車両から直接入手せずに、車両情報が蓄積されたサーバをクラウド上に配置し、車両充電装置１にそのサーバとの通信機能を設けて入手しても良い。

このように、商用電力の受電電力を制限するデマンド制御が実施されも、充電量が閾値に達していない車両４は優先的に充電される。よって、ある程度の距離を走行できるまでの充電時間を短くでき、全体の電流が制限される状況でも利用者が感じるストレスを軽減できる。
また、閾値に達していない車両４は電流削減制御の影響を受け難く、閾値までの充電が優先されるし、受電電力が基準値以下で余力がある場合は、まず閾値に達していない車両４の充電電流が増加されるため、閾値に至る充電時間を短くでき利便性が良い。
加えて、閾値を例えば帰宅するのに十分な距離の走行を可能とする充電量とすれば、帰宅するための充電は優先的に行われるため、利用者にとって利便性が良い。
また、閾値を蓄電池の所定の充電率で設定すれば、車種による不平等を招くことが無い。

尚、上記実施形態では、充電量を基準に優先順位を割り振っているが、充電時間を基準に優先順位を割り振っても良い。その場合、図２のＳ４、Ｓ４の「充電量の多い順に並べ」を「充電時間の長い順に並べ」とすることで実施できる。
そして、この制御によっても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。即ち、充電電流を削減する場合、閾値に達した車両４の中で最も充電時間の短い車両４から充電電流が削減されるため、後から充電を開始した車両４の充電量が先に充電を開始した車両４の充電量を上回る事が無く、充電時間の長い利用者が不満を抱くような事が無い。
また、充電電流を増やす場合、充電量が閾値を下回る車両４の中で最も充電時間の長い車両４から順に充電電流が増加されるため、後から充電を開始した車両４の充電量が先に充電を開始した車両４の充電量を上回る事が無く、充電時間の長い利用者が不満を抱くような事が無い。

１・・車両充電装置、２・・充電器（車両情報入手部）、３・・充電制御部、４・・車両、１０・・電力量計、３１・・計測部、３２・・記憶部（閾値記憶部）、３４・・充電制御部ＣＰＵ、３５・・通信部。

Claims

車両を充電するための複数の充電器と、前記充電器の充電電流を一括制御する充電制御部とを有し、
前記充電制御部は、充電する車両に優先順位を設定するために車両毎に設けた充電量の閾値を記憶して、充電量が前記閾値に達していない車両の充電を、閾値以上に充電が進んでいる車両より優先する充電制御を実施し、
且つ商用電力からの受電電力情報を電力量計から入手して、受電電力のデマンド値が設定された基準値を超えないよう個々の車両に対して充電制御を実施することを特徴とする車両充電装置。
前記充電制御部は、受電電力が前記基準値を超えると予想された場合、前記閾値に達した車両から充電電流を削減する制御を行うことを特徴とする請求項１記載の車両充電装置。
前記充電制御部は、前記閾値に達した車両のグループの中で充電を開始してからの充電量の多い順に優先順位を割り振り、その中で最も優先順位の低い車両から順に充電電流を削減することを特徴とする請求項２記載の車両充電装置。
前記充電制御部は、前記閾値に達した車両のグループの中で充電を開始してからの充電時間の長い順に優先順位を割り振り、その中で最も優先順位の低い車両から順に充電電流を削減することを特徴とする請求項２記載の車両充電装置。
前記充電制御部は、受電電力が基準値を下回っている場合、充電量が前記閾値未満の車両から充電電流を増加さる制御を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の車両充電装置。
前記充電制御部は、前記閾値を下回る車両のグループの中で充電を開始してからの充電量の多い順に優先順位を割り振り、その中で最も優先順位の高い車両から順に充電電流を増加させることを特徴とする請求項５記載の車両充電装置。
前記充電制御部は、前記閾値を下回る車両のグループの中で充電を開始してからの充電時間の長い順に優先順位を割り振り、その中で最も優先順位の高い車両から順に充電電流を増加させることを特徴とする請求項５記載の車両充電装置。
充電対象車両の蓄電池容量情報、満充電時の走行距離情報、更に蓄電池残量情報を入手する車両情報入手部を有し、
前記充電制御部は、前記車両情報入手部から入手した情報を基に所定の距離の走行を可能とするための充電量を算出し、
当該充電量を閾値とすることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の車両充電装置。
充電対象車両の蓄電池容量情報、蓄電池残量情報を入手する車両情報入手部を有し、
前記充電制御部は、前記車両情報入手部から入手した情報を基に満充電に対して所定の充電率となる充電量を算出し、
当該充電量を閾値とすることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の車両充電装置。