JP2021078310A - 電源ケーブル、及び充電制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、1つのコンセントから、1台、または、カスケード接続された複数台のEV/PHEVの充電を可能にする充電ケーブルに関することが記載されている。
また、各家庭に充電設備を設置し、その充電設備によって、EV/PHEVを充電する場合に、受電電力が増加すると、主幹のブレーカがトリップするおそれがある。このため、電気式給湯器で深夜沸き上げしているような家庭では、EV/PHEVを深夜に充電することができないなどの不具合が生じるため、EV/PHEVが普及しない原因となっていた。
本発明は、前述した点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力を利用して駆動される移動体に対し、その電力を供給するための制御の信頼性を高めることができる電源ケーブル及び充電制御方法を提供することにある。
本発明の一態様の電源ケーブルにおいて、前記管理部は、前記移動体の前記充電電力を抑制するか否かに基づいて、前記受電電流要求を作成する周期を変更する。
本発明の一態様の電源ケーブルにおいて、前記管理部は、前記受電電流値が、第1充電電流閾値より高い場合に、前記受電電流要求を作成する周期を短くする。
本発明の一態様の電源ケーブルにおいて、前記管理部は、前記受電電流値が、第2充電電流閾値より低い場合に、前記受電電流要求を作成する周期を長くする。
本発明の一態様の電源ケーブルにおいて、前記制御部は、前記移動体への充電電力を変更する場合に、前記受電電流値に基づいて、所定の割合で、充電電力値を変更させる。
本発明の一態様の電源ケーブルにおいて、前記制御部は、前記移動体への充電電力を変更する場合に、前記受電電流値に基づいて、所定の値に、充電電力値を変更させる。
本発明の一態様は、給電側に接続するプラグと、移動体を接続可能なコネクタとを備え、前記プラグと前記コネクタとを介して、電力を、前記移動体に供給する電源ケーブルが実行する充電制御方法であって、主幹に流れる電流を監視するスマートメータに前記主幹が供給する電力である受電電流値を要求する信号である受電電流要求を作成するステップと、作成した前記受電電流要求に対して、前記スマートメータが送信した受電電流応答に含まれる受電電流値に基づいて、前記移動体の充電電力を抑制するか否かを判定するステップと、前記スマートメータへ、作成した前記受電電流要求を送信し、送信した前記受電電流要求に対して前記スマートメータが送信した受電電流応答を受信するステップと、前記移動体の充電電力を抑制すると判定した場合に、前記受電電流値に基づいて、充電電流値を導出し、導出した前記充電電流値を示す情報を、通信パスを利用して、前記移動体へ通知するステップと、を有し、通知する前記ステップでは、電流を遮断するアンペアブレーカが、前記主幹に流れる電流を検出してから、検出した前記電流に基づいて前記電流を遮断するまでに要する時間と、前記受電電流要求を送信し、送信した前記受電電流要求に対して前記スマートメータが送信した前記受電電流応答を受信するのに要する時間と、前記充電電流値を示す情報を前記移動体へ送信してから、前記移動体が充電電流を変更するのに要する時間とに基づいて、前記充電電流値を導出するのに要する時間を調整する、充電制御方法である。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
また、本願でいう「XXに基づく」とは、「少なくともXXに基づく」ことを意味し、XXに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「XXに基づく」とは、XXを直接に用いる場合に限定されず、XXに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「XX」は、任意の要素(例えば、任意の情報)である。
(充電システム)
図1は、実施形態に係る充電システムの概要を示す図である。
実施形態の充電システムは、一般的な家Hに設置される。家Hでは、電柱PPと、配電線DLと、スマートメータSMと、分電盤PBとを経由して、ドライヤD、エコキュートEC、電磁調理器IHなどの電化製品に電力が供給される。また、家Hでは、電柱PPと、配電線DLと、スマートメータSMと、分電盤PBと、充電用コンセントCEと、電源ケーブル1とを経由して、電気自動車EVなどの移動体に電力が供給される。分電盤PBには、充電設備PSが含まれる。以下、一例として、電気自動車EVに電力が供給される場合について説明を続ける。
電気自動車EVとは、例えば、蓄電池式EV(Battery Electric Vehicle:BEV)、又は、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)である。電気自動車EVは、蓄電池BT(不図示)を備えており、自車の走行に蓄電池BTの電力を使用する。蓄電池BTは、電気自動車EVに接続された充電設備PS等からの電力を充電することにより電力を蓄える。
このように、充電用コンセントCEと電源ケーブル1とを利用すれば、上記の普通充電の方法で電気自動車EVを充電することができる。
図2は、実施形態に係る充電システムに含まれる電源ケーブルの一例を示すブロック図である。図2に示される例では、スマートメータSMから、アンペアブレーカABを介して、充電用コンセントCEが設けられる。スマートメータSMは、主幹に流れる電流を監視する。
給電側の充電用コンセントCEには、低圧の交流が印加される複数の端子と、接地されている接地端子が設けられている。低圧の公称電圧の実効値は、例えば、100V(ボルト)又は200Vである。なお、この接地端子で、電源ケーブル1の接地端子を接地させてもよい。
電源ケーブル1は、プラグ(第1端子)11と、移動体接続コネクタ(第2端子)12と、コントロールボックス14(以下「CBOX14」と呼ぶ。)とを備える。
移動体接続コネクタ12は、電気自動車EVに着脱可能な形状に形成されており、電気自動車EVに接続される。例えば、移動体接続コネクタ12は、容易に把持できるようにグリップ(不図示)を有する形状に形成されていてもよい。
プラグ11にはケーブルLN1が接続されており、移動体接続コネクタ12にはケーブルLN2が接続されている。プラグ11と移動体接続コネクタ12とは、ケーブルLN1とケーブルLN2とケーブルLN3とを介して接続される。ケーブルLN1は、各プラグ11の接地端子に接続される接地線を含む。ケーブルLN2は、各移動体接続コネクタ12の接地端子に接続される接地線を含む。
なお、プラグ11とCBOX14とを一体化することにより、ケーブルLN1を省略することができ、CBOX14と移動体接続コネクタ12とを一体化することにより、ケーブルLN2を省略することができる。
プラグ11は、交流供給源に、電源ケーブル1を電気的に接続するための1組の端子(第1端子)と、接地端子とを備える。
プラグ11(第1端子)から移動体接続コネクタ12(第2端子)までの間に、計量部141と、漏電遮断器(RCD(Residual Current Device))142と、開閉器143と、が設けられている。
計量部141は、電力量、充電回数、充電時間を計量する計量器である。以下の説明では、計量部141が電力量を計測する場合について説明するが、これに制限されない。例えば、計量部141は、所謂スマートメータであってもよい。実施形態の計量部141は、電力量を検出する検出部と、検出した電力量を通知する通信制御部と、通信制御部の制御により通信する通信部とを備える。例えば、計量部141は、その通信部により、CBOX14のPLC変調部1441と通信する。
開閉器143は、制御部147の制御により導通状態が設定される。例えば、開閉器143は、導通状態にある場合には、移動体接続コネクタ12に接続されている電気自動車EVに対する電力の供給を可能とし、遮断状態にある場合にはその電力の供給を制限する。
実施形態におけるCBOX14内のより具体的な構成について例示する。
例えば、図2に示すように、計量部141と、漏電遮断器142と、開閉器143とは、プラグ11側から、プラグ11から移動体接続コネクタ12に向かう方向に沿って順に直列になるように接続されている。つまり、計量部141は、漏電遮断器142よりプラグ11側に設けられており、電源ケーブル1から電気自動車EVに供給する電力と、電力を供給するために電源ケーブル1が消費する電力とを計量する。
CBOX14内に引き込まれたケーブルLN1は、漏電遮断器142の一端に接続され、漏電遮断器142の他端には、ケーブルLN3の一端が接続される。ケーブルLN3の他端には、開閉器143の一端が接続され、開閉器143の他端にケーブルLN2が接続される。
計量部141は、電源ケーブル1が電気自動車EVに供給する電力を計量する。
このような電源ケーブル1は、プラグ11と移動体接続コネクタ12とを介して、電気自動車EVに電力を供給する。電気自動車EVに供給される電力は、電気自動車EVにおいて、電気自動車EVの蓄電部BTに駆動用の電力として充電される。
CBOX14は、通信部144と、設定部145と、入力部146と、制御部147と、電源部148とを備える。
通信部144は、PLC変調部1441と、通信IF部1444とを備える。
PLC変調部1441は、制御部147からの制御により、ケーブルLN1等を媒体として利用して、ケーブルLN1等に接続される計量部141などの機器との間で、電力線搬送通信(PLC通信)方式により通信する。このPLC通信方式は、既知の一般的な方式を選択してよい。
PLC変調部1441は、移動体接続コネクタ12を介して自電源ケーブル1と電気的に接続される電気自動車EVとの間で、PLC通信を利用して通信する。
通信IF部1444は、無線通信を利用して通信する。通信IF部1444は、スマートメータSMなどの電源ケーブル1の外部装置に接続され、その外部装置と通信する。通信IF部1444と外部装置との接続は、無線LAN、近接無線通信、携帯通信網、Wi−SUN(Wireless Smart Utility Network)などの無線通信を利用してもよく、有線通信を利用してもよい。本実施形態では、通信IF部1444と、スマートメータSMとが無線通信を行う場合について説明を続ける。具体的には、通信IF部1444と、スマートメータSMとが、Wi−SUNのBルート接続を行う場合について説明を続ける。通信IF1444は、制御部147が出力した受電電流要求を、スマートメータSMへ送信する。ここで、受電電流要求は、主幹が供給する電力である受電電流値を要求する信号である。通信IF1444は、送信した受電電流要求に対して、スマートメータSMが送信した受電電流応答を受信する。通信IF1444は、受信した受電電流応答を、管理部1475へ出力する。
以下の説明において、PLC通信による通信パスを第1通信パスと呼び、無線通信による通信パスを第2通信パスと呼ぶことがある。
入力部146は、設定部145に対するユーザの操作を検出して、検出した操作に関する情報を制御部147に提供する。入力部146は、例えば、設定部145の表示面に設けられたタッチパネルとして構成されていてもよい。入力部146がユーザの操作から取得する情報には、電気自動車EVへの充電電力を抑制する場合に、抑制する充電電力量に関する情報などが含まれる。
制御部147は、SW制御部1471と、CPLT(Control Pilot)部1472と、電力量制御部1474と、管理部1475とを備える。
SW制御部1471は、開閉器143の導通状態を制御する。例えば、SW制御部1471は、開閉器143を導通状態にすることにより、電気自動車EVに対して電力の供給を可能にする。
CPLT部1472は、電気自動車EVと通信する。CPLT部1472による通信インタフェース仕様は、例えば、IEC61851−24に準じたものとしてもよい。この場合、CPLT部1472と電気自動車EVとの通信は、移動体接続コネクタ12に設けられた端子を介して行われる。例えば、CPLT部1472は、CPLT信号を利用した通信により、CPLT部1472の通信相手である電気自動車EVの状態を制御するための情報を、電気自動車EVに送信する。具体的には、CPLT部1472は、充電電流値を示す情報を、電気自動車EVに送信する。
管理部1475は、電源ケーブル1の制御状態に関する情報を格納する記憶領域を含む。例えば、電源ケーブル1の制御状態に関する情報には、自電源ケーブルの識別番号、通信により取得した電源ケーブルの識別番号(例えば、CBOX14の識別番号)、充電を許可する電源ケーブルを特定する情報、充電する電源ケーブルの個数等を含む。管理部1475は、収集した各種情報を設定部145に表示させる。
管理部1475は、スマートメータSMと通信することにより、スマートメータSMからの情報を取得する。具体的には、管理部1475は、通信IF部1444に、スマートメータSMとの間で接続処理を行わせる。管理部1475は、通信IF部1444とスマートメータSMとの間で接続処理が行われた後に、受電電流値を要求する信号である受電電流要求を作成し、作成した受電電流要求を、通信IF部1444からスマートメータSMへ送信する。
CBOX14において、通信IF部1444は、スマートメータSMが送信した受電電流応答を受信する。管理部1475は、通信IF部1444が受信した受電電流応答を取得する。管理部1475は、取得した受電電流応答に含まれる受電電流値に基づいて、受電電流値が、受電電流閾値以上であるか否かを判定する。管理部1475は、受電電流値が、受電電流閾値以上であると判定した場合には、充電電力抑制情報を作成し、作成した充電電力抑制情報を、電力量制御部1474へ出力する。管理部1475は、受電電流値が、受電電流閾値未満であると判定した場合には、充電電力を抑制する処理を終了する。
[充電を実施する対象の電気自動車EVの決定]
制御部147は、例えば、電源ケーブル1の移動体接続コネクタ12を介して、電気自動車EVが電気的に接続されており、電気自動車EVとの間で、有線通信を利用する第1通信パスによる通信が確立し、第2通信パスによる通信が確立した場合に、電気自動車EVとの間の電力の授受を許容する電気自動車EVを決定してもよい。例えば、上記の有線通信は、ケーブルLN1などを利用するPLC通信である。このように、充電システムは、通信相手先との間に通信パスを複数持つことにより、それぞれの通信パスを目的に合せて利用できる。
上記の場合、制御部147は、第1通信パスを利用して他の電源ケーブルの識別情報を収集し、収集された識別情報に基づいて、他の電源ケーブルとの間で電力の授受が可能な状態にあることを、第2通信パスを利用して検出してもよい。
制御部147は、自電源ケーブル1との間で電力の授受が可能な状態にある他の電源ケーブルの個数を含めて、電気自動車EVとの間の電力の授受を許容する電源ケーブル1の個数を決定する。制御部147は、決定した個数に基づいて、他の電源ケーブルから、その電源ケーブルに対応する電気自動車EVに供給可能な電力量の指定値を決定してもよい。例えば、制御部147は、電力の授受が可能な状態にある他の電源ケーブルの個数が1個であり、自電源ケーブル1が電力の授受が可能な状態にない場合、電力を供給する対象の電源ケーブル1の総数を1個とする。これに代え、自電源ケーブル1が電力の授受が可能な状態にある場合、電力を供給する対象の電源ケーブル1の総数を2個とする。
その際の係数は、1個の場合の2分の1である0.5にする。また、制御部147が決定した個数がN個である場合、このN個の電源ケーブル1に電力を配分するようにするため、その値は、1個の場合のN分の1である(1/N)にする。
制御部147は、決定した個数に基づいて、自電源ケーブル1に電気的に接続されている電気自動車EVに供給可能な電力量の指定値を決定する。このように係数を決定することにより、制御部147は、決定した個数に対応する係数に基づいて、自電源ケーブル1に電気的に接続されている電気自動車EVに供給可能な電力量の指定値を、均等にできる。
なお、制御部147は、電気自動車EVに供給する電流値が、電気自動車EVに定められている電流の下限値を下まわらないように調整してもよい。
実施形態の充電システムにおいて、各電源ケーブル1から電気自動車EVを充電する電流の値は、上記の通り、充電を実施する電源ケーブル1の個数に基づいて決定されている。所定の充電量を蓄積できた電気自動車EVは、1台ずつ充電を終えて、対応する電源ケーブル1から切り離される。
例えば、充電システムは、電源ケーブル1を利用して充電する電気自動車EVの台数が変化する場合には、制御部147によって充電を一旦中断し、配分する電流値を再設定する。電流値を再設定する際の手順は、上記の電流値を設定する手順と同様の手順に従ってもよい。これにより、電源ケーブル1の系統に接続されている電気自動車EVの台数、つまり、充電を実施する電源ケーブルの個数が増加又は減少しても、対象の電気自動車EVが見直されることから、その台数に影響されることなく、適正な電力で電気自動車EVを充電することができる。
電気自動車EVへの充電電流を制御する手順について、通信IF部1444とスマートメータSMとの間で接続処理から開始し、通信を行う場合と、通信IF1444とスマートメータSMとの間で接続処理が行われている状態で、通信を行う場合とに分けて説明する。
通信IF部1444と通信部スマートメータSMとの間で接続処理から開始し、通信を行う場合について説明する。
図3は、電気自動車EVへの充電電流を制御する手順の例1を示す図である。図3において、上段の図と中段の図と下段の図とは、それぞれ独立して、充電電流の制御が行われた場合について示す。
図3において、上段の図は、スマートメータSMで検出される受電電流を表したものである。図3の上段の図において、横軸は時間であり、縦軸は受電電流値である。図3の上段には、時刻ta1に契約アンペア以上の受電電流値が検出され、時刻ta1から時間Taの間契約アンペア以上の受電電流値が検出され続け、時刻ta1から時間Taが経過した時刻ta2に契約アンペア未満の受電電流値が検出された例が示されている。
図3において、中段の図は、アンペアブレーカABが契約アンペア値を超える電流を検出してから、電気の供給を自動で止めるまでの時間を表したものである。図3の中段の図において、横軸は時間である。アンペアブレーカABは、主幹に流れる電流を検出する。図3の中段には、アンペアブレーカABは、時刻tb1に契約アンペア以上の受電電流値を検出した場合に、トリップするまでのタイマーをオンにし、オンにしたタイマーが満了する時刻tb1から時間Tbが経過した時刻tb2にトリップする例が示されている。アンペアブレーカABが、契約アンペア以上の受電電流値を検出してから、トリップするまでの時間Tbの一例は、30[sec]である。
図3の下段の図において、横軸は時間である。図3の下段において、Tc1、Tc2、Tc3、およびTc4を、それぞれ、以下に示す。
Tc1(時刻tc1から時刻tc2)は、制御部147が、通信IF部1444に、スマートメータSMとの間で接続処理をさせるのに要する時間である。制御部147において、管理部1475は、スマートメータSMに、受電電流を要求するための初期設定を行う。管理部1475は、通信IF部1444に、スマートメータSMとの間で接続処理を行わせる。管理部1475は、スマートメータSMが動作しているチャネルを検索するため、通信IF部1444に、PairingIDにBルート認証IDの最後8文字を指定したアクティブスキャンを行わせる。管理部1475は、アクティブスキャンに応答したスマートメータSMのチャネルを、通信IF部1444に設定することで、スマートメータSMとの接続を行う。管理部1475は、スマートメータSMとの間の接続が完了した後に、スマートメータSMのチャネルを保存する。
Tc3(時刻tc3から時刻tc4)は、制御部147が、受電電流値が、受電電流閾値以上であるか否かを判定し、判定した結果に基づいて、充電電力抑制情報を作成するのに要する時間と、充電電力抑制情報に基づいて充電電力値を導出するのに要する時間と、導出した充電電力値に基づいて充電電流値を導出するのに要する時間との和である。この時間は、CBOX14において、CPLT変更処理などの処理時間に相当し、本実施形態では、最大4[sec]と仮定する。
Tc4(時刻tc4から時刻tc5)は、制御部147が、導出した充電電流値に基づいて、CPLT信号を利用した通信により、電気自動車EVの状態を制御するための情報を、電気自動車EVに送信するのに要する時間と、電気自動車EVが、電気自動車EVの状態を制御するための情報に基づいて、状態を制御するのに要する時間との和である。CPLT変更処理から、車両の充電電流変更までの時間は、IEC61851−1によると最大10[sec]であるため、本実施形態では、10[sec]と仮定する。
また、Tc<Tbに設定することによって、仮に、tc1>tb1である場合には、tc5<tb2となるように、Tc3とを調整することによって、アンペアブレーカABがトリップする前に、電気自動車EVが、電気自動車EVの状態を制御するため、アンペアブレーカABがトリップするのを防止できる。Tc1と、Tc2と、Tc4とは、規定されているため、調整が難しいため、Tc3を調整する。
図4は、電気自動車EVへの充電電流を制御する手順の例2を示す図である。図4において、上段の図と中段の図と下段の図とは、それぞれ独立して、充電電流の制御が行われた場合について示す。
図4において、上段の図は、スマートメータSMで検出される受電電流を表したものであり、図3の上段の図と同様である。
図4において、中段の図は、アンペアブレーカが契約アンペア値を超える電流を検出してから、電気の供給を自動で止めるまでの時間を表したものであり、図3の中段の図と同様である。
図4の下段の図において、横軸は時間である。図4の下段において、T1d1、T1d2、およびT1d3を、それぞれ、以下に示す。
T1d1(時刻t1d1から時刻t1d2)は、制御部147が、通信IF部1444に、スマートメータSMへ、受電電流要求を送信させるのに要する時間と、制御部147が、通信IF部1444に、スマートメータSMが送信した受電電流応答を受信させるのに要する時間との和である。制御部147が、通信IF部1444に、スマートメータSMへ、受電電流要求を送信させるのに要する時間と、制御部147が、通信IF部1444に、スマートメータSMが送信した受電電流応答を受信させるのに要する時間との和T1d1の一例は、「HEMS−スマートメータBルート運用ガイドライン4.0」によると32[msec]である。このため、本実施形態では、T1d1を、1[sec]と仮定する。
T1d2(時刻t1d2から時刻t1d3)は、制御部147が、受電電流値が、受電電流閾値以上であるか否かを判定し、判定した結果に基づいて、充電電力抑制情報を作成するのに要する時間と、充電電力抑制情報に基づいて充電電力値を導出するのに要する時間と、導出した充電電力値に基づいて充電電流値を導出するのに要する時間との和である。
T1d3(時刻t1d3から時刻t1d4)は、制御部147が、導出した充電電流値に基づいて、CPLT信号を利用した通信により、電気自動車EVの状態を制御するための情報を、電気自動車EVに送信するのに要する時間と、電気自動車EVが、電気自動車EVの状態を制御するための情報に基づいて、状態を制御するのに要する時間との和である。
T2d1(時刻t2d1から時刻t2d2)は、T1d1と同様であり、制御部147が、通信IF部1444に、スマートメータSMへ、受電電流要求を送信させるのに要する時間と、制御部147が、通信IF部1444に、スマートメータSMが送信した受電電流応答を受信させるのに要する時間との和である。制御部147が、通信IF部1444に、スマートメータSMへ、受電電流要求を送信させるのに要する時間と、制御部147が、通信IF部1444に、スマートメータSMが送信した受電電流応答を受信させるのに要する時間との和T1d1の一例は、「HEMS−スマートメータBルート運用ガイドライン4.0」によると32[msec]である。このため、本実施形態では、T2d1を、1[sec]と仮定する。
T2d2(時刻t2d2から時刻t2d3)は、T1d2と同様であり、制御部147が、受電電流値が、受電電流閾値以上であるか否かを判定し、判定した結果に基づいて、充電電力抑制情報を作成するのに要する時間と、充電電力抑制情報に基づいて充電電力値を導出するのに要する時間と、導出した充電電力値に基づいて充電電流値を導出するのに要する時間との和である。
T2d3(時刻t2d3から時刻t2d4)は、T1d3と同様であり、制御部147が、導出した充電電流値に基づいて、CPLT信号を利用した通信により、電気自動車EVの状態を制御するための情報を、電気自動車EVに送信するのに要する時間と、電気自動車EVが、電気自動車EVの状態を制御するための情報に基づいて、状態を制御するのに要する時間との和である。
また、Tc<Tbに設定することによって、仮に、t1d1>tb1である場合には、t1d4<tb2となるように、T1d2を調整できる。アンペアブレーカABがトリップする前に、電気自動車EVが、電気自動車EVの状態を制御できるため、アンペアブレーカABがトリップするのを防止できる。T1d1と、T1d3とは、規定されているため、調整が難しいため、T1d2を調整する。
図5は、実施形態に係る充電システムの動作の一例を示すシーケンスチャートである。図5に示される例では、電気自動車EVが、電源ケーブル1を介して、充電用コンセントCEに接続され、充電が開始された後の動作について説明する。図5に示される例では、通信IF部1444とスマートメータSMとの間で接続処理から開始し、通信を行う場合について説明する。
(ステップS1)
CBOX14において、管理部1475は、スマートメータSMに、受電電流を要求するための初期設定を行う。
(ステップS2)
CBOX14において、管理部1475は、通信IF部1444に、スマートメータSMとの間で接続処理を行わせる。管理部1475は、スマートメータSMが動作しているチャネルを検索するため、通信IF部1444に、PairingIDにBルート認証IDの最後8文字を指定したアクティブスキャンを行わせる。管理部1475は、アクティブスキャンに応答したスマートメータSMのチャネルを、通信IF部1444に設定することで、スマートメータSMとの接続を行う。管理部1475は、スマートメータSMとの間の接続が完了した後に、スマートメータSMのチャネルを保存する。
(ステップS3)
CBOX14において、管理部1475は、受電電流要求を作成し、作成した受電電流要求を、通信IF部1444へ出力する。
(ステップS4)
CBOX14において、通信IF部1444は、管理部1475が出力した受電電流要求を取得し、取得した受電電流要求を、スマートメータSMへ送信する。
スマートメータSMは、電源ケーブル1が送信した受電電流要求を受信し、受信した受電電流要求に基づいて、受電電流を検出する。スマートメータSMは、検出した受電電流値を示す情報を含む受電電流応答を作成する。
(ステップS6)
スマートメータSMは、作成した受電電流応答を、CBOX14へ送信する。
(ステップS7)
CBOX14において、通信IF部1444は、スマートメータSMが送信した受電電流応答を受信する。管理部1475は、通信IF部1444が受信した受電電流応答を取得する。管理部1475は、取得した受電電流応答に含まれる受電電流を示す情報に基づいて、受電電流値が、受電電流閾値以上であるか否かを判定する。ここでは、受電電流値が、受電電流閾値以上である場合について説明を続ける。
(ステップS8)
CBOX14において、管理部1475は、充電電力抑制情報を作成し、作成した充電電力抑制情報を、電力量制御部1474に出力する。電力量制御部1474は、管理部1475が出力した充電電力抑制情報を取得し、取得した充電電力抑制情報に基づいて、充電電力の抑制を開始する。電力量制御部1474は、充電電力抑制情報に基づいて、充電電流値を示す情報を作成する。
(ステップS9)
CBOX14において、電力量制御部1474は、作成した充電電流値を示す情報を、CPLT部1472へ出力する。CPLT部1472は、電力量制御部1474が出力した充電電流値を示す情報を取得し、取得した充電電流値を示す情報を、電気自動車EVへ送信する。
前述した実施形態では、スマートメータSMと、アンペアブレーカABとが別々の装置である場合について説明したが、この例に限られない。例えば、スマートメータSMに、アンペアブレーカABが内蔵されていてもよい。
(充電システム)
実施形態の変形例1に係る充電システムの概要は、図1を適用できる。ただし、電源ケーブル1の代わりに電源ケーブル1aを備える。
図6は、実施形態の変形例1に係る充電システムに含まれる電源ケーブルの一例を示すブロック図である。
第2の実施形態の電源ケーブル1aは、実施形態の電源ケーブル1と比較して、CBOX14の代わりにCBOX14aを備え、制御部147の代わりに制御部147aを備え、管理部1475の代わりに管理部1475aを備える点で異なる。
電気自動車EVへの充電電流を制御する手順について説明する。通信IF部1444とスマートメータSMとの間で接続処理から開始し、通信を行う場合については、実施形態を適用できる。通信IF1444とスマートメータSMとの間で接続処理が行われている状態で、通信を行う場合について説明する。
図7は、実施形態の変形例1に係る電源ケーブルが電気自動車への充電電流を制御する手順の一例を示す図である。図7において、上段の図と中段の図と下段の図とは、それぞれ独立して、充電電流の制御が行われた場合について示す。
図7において、上段の図は、スマートメータSMで検出される受電電流を表したものであり、図3の上段の図と同様である。図7において、中段の図は、アンペアブレーカが契約アンペア値を超える電流を検出してから、電気の供給を自動で止めるまでの時間を表したものであり、図3の中段の図と同様である。
また、下段の図には、制御部147aが、時刻t1e4に、電気自動車EVへの充電電流を制御する処理が完了した後の時刻t2e1から時間T2e(<Tb)が経過した時刻t2e3に、電気自動車EVへの充電電流を制御する処理が完了する例が示される。また、下段の図には、制御部147aが、時刻t2e3に、電気自動車EVへの充電電流を制御する処理が完了した後の時刻t3e1から時間T3e(<Tb)が経過した時刻t3e3に、電気自動車EVへの充電電流を制御する処理が完了する例が示される。ここで、T1で表される時刻t1e1から時刻t2e1は、T2で表される時刻t2e1から時刻t3e1よりも短い。
T1e1(時刻t1e1から時刻t1e2)は、制御部147aが、通信IF部1444に、スマートメータSMへ、受電電流要求を送信させるのに要する時間と、制御部147aが、通信IF部1444に、スマートメータSMが送信した受電電流応答を受信させるのに要する時間との和である。制御部147aが、通信IF部1444に、スマートメータSMへ、受電電流要求を送信させるのに要する時間と、制御部147aが、通信IF部1444に、スマートメータSMが送信した受電電流応答を受信させるのに要する時間との和T1e1の一例は、「HEMS−スマートメータBルート運用ガイドライン4.0」によると32[msec]である。このため、実施形態の変形例1では、T1e1を、1[sec]と仮定する。
T1e2(時刻t1e2から時刻t1e3)は、制御部147aが、受電電流値が、受電電流閾値以上であるか否かを判定し、判定した結果に基づいて、充電電力抑制情報を作成するのに要する時間と、充電電力抑制情報に基づいて充電電力値を導出するのに要する時間と、導出した充電電力値に基づいて充電電流値を導出するのに要する時間との和である。
T1e3(時刻t1e3から時刻t1e4)は、制御部147aが、導出した充電電流値に基づいて、CPLT信号を利用した通信により、電気自動車EVの状態を制御するための情報を、電気自動車EVに送信するのに要する時間と、電気自動車EVが、電気自動車EVの状態を制御するための情報に基づいて、状態を制御するのに要する時間との和である。制御部147aは、受電電流値が受電電流閾値以上であると判定した場合に、受電電流要求を作成する周期を短い周期T1へ変更する。
T2e1(時刻t2e1から時刻t2e2)は、T1e1と同様であり、制御部147aが、通信IF部1444に、スマートメータSMへ、受電電流要求を送信させるのに要する時間と、制御部147aが、通信IF部1444に、スマートメータSMが送信した受電電流応答を受信させるのに要する時間との和である。制御部147aが、通信IF部1444に、スマートメータSMへ、受電電流要求を送信させるのに要する時間と、制御部147aが、通信IF部1444に、スマートメータSMが送信した受電電流応答を受信させるのに要する時間との和T2e1の一例は、「HEMS−スマートメータBルート運用ガイドライン4.0」によると32[msec]である。このため、実施形態の変形例1では、T2e1を、1[sec]と仮定する。
T2e2(時刻t2e2から時刻t2e3)は、制御部147aが、受電電流値が受電電流閾値以上であるか否かを判定するのに要する時間である。ここでは、制御部147aは、受電電流値が受電電流未満であると判定する。制御部147aは、受電電流値が受電電流閾値未満であると判定した場合に、受電電流要求を作成する周期を長い周期T2へ変更する。
T3e1(時刻t3e1から時刻t3e2)は、T1e1と、T2e1と同様であり、制御部147aが、通信IF部1444に、スマートメータSMへ、受電電流要求を送信させるのに要する時間と、制御部147aが、通信IF部1444に、スマートメータSMが送信した受電電流応答を受信させるのに要する時間との和である。制御部147aが、通信IF部1444に、スマートメータSMへ、受電電流要求を送信させるのに要する時間と、制御部147aが、通信IF部1444に、スマートメータSMが送信した受電電流応答を受信させるのに要する時間との和T3e1の一例は、「HEMS−スマートメータBルート運用ガイドライン4.0」によると32[msec]である。このため、実施形態の変形例1では、T3e1を、1[sec]と仮定する。
T3e2(時刻t3e2から時刻t3e3)は、T2e2と同様であり、制御部147aが、受電電流値が受電電流閾値以上であるか否かを判定するのに要する時間である。ここでは、制御部147aは、受電電流値が受電電流未満であると判定する。制御部147aは、受電電流値が受電電流閾値未満であると判定した場合に、受電電流要求を作成する周期を長い周期T2へ変更する。ここでは、制御部147aは、受電電流要求を作成する周期を周期T2に設定しているため、その設定を維持する。
また、T1<Tbに設定することによって、仮に、t1e1>tb1である場合には、t1d4<tb2となるように、T1e2とを調整できる。アンペアブレーカABがトリップする前に、電気自動車EVが、電気自動車EVの状態を制御できるため、アンペアブレーカABがトリップするのを防止できる。T1e1と、T1e3とは、規定されているため、調整が難しいため、T1e2を調整する。
また、T2<Tbに設定することによって、仮に、t2e1≦tb1である場合には、アンペアブレーカABがトリップする前に、電気自動車EVが、電気自動車EVの状態を制御できるため、アンペアブレーカABがトリップするのを防止できる。
また、T2<Tbに設定することによって、仮に、t2e1>tb1である場合には、t2d3<tb2となるように、T2e2とを調整できる。アンペアブレーカABがトリップする前に、電気自動車EVが、電気自動車EVの状態を制御できるため、アンペアブレーカABがトリップするのを防止できる。T2e1は、規定されているため、調整が難しいため、T2e2を調整する。
図8は、実施形態の変形例1に係る充電システムの動作の一例を示すシーケンスチャートである。図8に示される例では、電気自動車EVが、充電用コンセントCEに接続され、充電が開始された後の動作について説明する。
ステップS11からステップS14は、図5を参照して説明したステップS3からステップS6を適用できるため、ここでの説明は省略する。
(ステップS15)
CBOX14aにおいて、通信IF部1444は、スマートメータSMが送信した受電電流応答を受信する。管理部1475aは、通信IF部1444が受信した受電電流応答を取得する。管理部1475aは、取得した受電電流応答に含まれる受電電流を示す情報に基づいて、受電電流値が、受電電流閾値以上であるか否かを判定する。
(ステップS16)
CBOX14aにおいて、管理部1475aは、受電電流値が、受電電流閾値以上である場合に、充電電力抑制情報を作成し、作成した充電電力抑制情報を、電力量制御部1474に出力する。電力量制御部1474は、管理部1475aが出力した充電電力抑制情報を取得し、取得した充電電力抑制情報に基づいて、充電電力の抑制を開始する。電力量制御部1474は、充電電力抑制情報に基づいて、充電電流値を示す情報を作成する。
(ステップS17)
CBOX14aにおいて、電力量制御部1474は、作成した充電電流値を示す情報を、CPLT部1472へ出力する。CPLT部1472は、電力量制御部1474が出力した充電電流値を示す情報を取得し、取得した充電電流値を示す情報を、電気自動車EVへ送信する。
(ステップS18)
CBOX14aにおいて、管理部1475aは、受電電流値が、受電電流閾値以上であると判定した場合に、受電電流要求を作成する周期T0を、周期T0よりも短い周期である周期T1へ変更する。管理部1475aは、受電電流値が、受電電流閾値未満であると判定した場合に、受電電流要求を作成する周期T0を、周期T0よりも長い周期である周期T2へ変更する。その後、ステップS11へ移行する。
前述した実施形態の変形例1では、管理部1475aが、受電電流値が受電電流閾値未満であると判定した場合に、受電電流要求を作成する周期T0を、周期T0よりも長い周期である周期T2へ変更する場合について説明したが、この例に限られない。例えば、受電電流値が受電電流閾値未満であり、且つその受電電流値が、受電電流要求を作成する周期を変更するための第2充電電流閾値(<充電電流閾値)より低い場合に、受電電流要求を作成する周期を長くしてもよい。また、複数の第2充電電流閾値を設定し、設定した複数の第2充電電流閾値の各々に基づいて、管理部1475aは、受電電流要求を作成する周期を段階的に長く変更してもよい。
さらに、電源ケーブル1aにおいて、管理部1475aは、受電電流値が、第1充電電流閾値より高い場合に、受電電流要求を作成する周期を短くする。このように構成することによって、受電電流値が高い場合に、短い周期で受電電流要求を送信できるため、受電電流の変化に対応できる。
さらに、電源ケーブル1aにおいて、管理部1475aは、受電電流値が、第2充電電流閾値より低い場合に、受電電流要求を作成する周期を長くする。このように構成することによって、受電電流値が低い場合に、長い周期で受電電流要求を送信できるため、受電電流要求を送信する回数を減少させることができる。
(充電システム)
実施形態の変形例2に係る充電システムの概要は、図1を適用できる。ただし、電源ケーブル1の代わりに電源ケーブル1bを備える。
図9は、実施形態の変形例2に係る充電システムに含まれる電源ケーブルとスマートメータとの一例を示すブロック図である。
実施形態の変形例2に係る電源ケーブル1bは、実施形態の電源ケーブル1と比較して、CBOX14の代わりにCBOX14bを備え、制御部147の代わりに制御部147bを備え、管理部1475の代わりに管理部1475bを備え、電力量制御部1474の代わりに電力量制御部1474bを備える点で異なる。
電力量制御部1474bは、電力量制御部1474を適用できる、ただし、電力量制御部1474bは、管理部1475bが出力した充電電力抑制情報と受電電力促進情報とのいずれかを取得した場合に、以下の処理を行う。電力量制御部1474bは、充電電流抑制情報を取得した場合に、取得した充電電力抑制情報に基づいて、電気自動車EVの充電電力を抑制させる方向へ変更させる。具体的には、電力量制御部1474bは、電気自動車EVの充電電力を抑制させる場合に、現状の充電電力の1/2、1/3などの所定の割合に基づいて充電電力を抑制させる方向に変更してもよいし、6A、0Aなどの所定の値へ充電電力を抑制させる方向に変更してもよい。また、電力量制御部1474bは、充電電流促進情報を取得した場合に、取得した充電電力促進情報に基づいて、電気自動車EVの充電電力を促進させる方向へ変更させる。具体的には、電力量制御部1474bは、電気自動車EVの充電電力を促進させる場合に、現状の充電電力の2倍、3倍などの所定の割合に基づいて充電電力を抑制させる方向に変更してもよいし、6A、12A、18Aなどの所定の値へ充電電力を抑制させる方向に変更してもよい。
[電気自動車EVへの充電電流を制御する手順]
電気自動車EVへの充電電流を制御する手順については、図3、図4を参照して説明した実施形態を適用できる。
図10は、実施形態の変形例2の充電システムの動作の一例を示すシーケンスチャートである。図10に示される例では、電気自動車EVが、充電用コンセントCEに接続され、充電が開始された後の動作について説明する。
ステップS21からステップS24は、図5を参照して説明したステップS3からステップS6を適用できるため、ここでの説明は省略する。
(ステップS25)
CBOX14bにおいて、通信IF部1444は、スマートメータSMが送信した受電電流応答を受信する。管理部1475bは、通信IF部1444が受信した受電電流応答を取得する。管理部1475bは、取得した受電電流応答に含まれる受電電流を示す情報に基づいて、受電電流値が、受電電流閾値以上であるか否かを判定する。
(ステップS26)
CBOX14bにおいて、管理部1475bは、受電電流値が、受電電流閾値以上である場合に、充電電力抑制情報を作成し、作成した充電電力抑制情報を、電力量制御部1474bに出力する。電力量制御部1474bは、管理部1475bが出力した充電電力抑制情報を取得し、取得した充電電力抑制情報に基づいて、充電電力の抑制を開始する。電力量制御部1474bは、充電電力抑制情報に基づいて、充電電流値を示す情報を作成する。
(ステップS27)
CBOX14bにおいて、管理部1475bは、受電電流値が、受電電流閾値未満である場合に、充電電力促進情報を作成し、作成した充電電力促進情報を、電力量制御部1474bに出力する。電力量制御部1474bは、管理部1475bが出力した充電電力促進情報を取得し、取得した充電電力促進情報に基づいて、充電電力の促進を開始する。電力量制御部1474bは、充電電力促進情報に基づいて、充電電流値を示す情報を作成する。
(ステップS28)
CBOX14bにおいて、電力量制御部1474bは、作成した充電電流値を示す情報を、CPLT部1472へ出力する。CPLT部1472は、電力量制御部1474bが出力した充電電流値を示す情報を取得し、取得した充電電流値を示す情報を、電気自動車EVへ送信する。その後、ステップS21へ移行する。
前述した実施形態の変形例2では、管理部1475bが、受電電流値が受電電流閾値未満であると判定した場合に、電力量制御部1474bへ、充電電力促進情報を出力する。電力量制御部1474bは、管理部1475bが出力した充電電力促進情報を取得し、取得した充電電力促進情報に基づいて、電気自動車EVの充電電力を促進させる場合について説明したが、この例に限られない。例えば、電力量制御部1474bは、電気自動車EVの充電電力を促進させる場合に、受電電流値に基づいて、所定の割合で、充電電力値を変更してもよいし、所定の値に、充電電力値を変更してもよい。例えば、受電電流値が大きい値から小さい値になるにしたがって、所定の割合を高い値から低い値にしてもよい。また、例えば、受電電流値が大きい値から小さい値になるにしたがって、所定の値を高い値から低い値にしてもよい。
電源ケーブル1bにおいて、制御部147bは、移動体の充電電力を変更する場合に、受電電流値に基づいて、所定の値に、充電電力値を低下させる。このように構成することによって、充電電力値の急激な変化を防止できる。
Claims (7)
- 給電側に接続するプラグと、移動体を接続可能なコネクタとを備え、前記プラグと前記コネクタとを介して、電力を、前記移動体に供給する電源ケーブルであって、
主幹に流れる電流を監視するスマートメータに前記主幹が供給する電力である受電電流値を要求する信号である受電電流要求を作成し、作成した前記受電電流要求に対して、前記スマートメータが送信した受電電流応答に含まれる受電電流値に基づいて、前記移動体の充電電力を抑制するか否かを判定する管理部と、
前記スマートメータへ、前記管理部が作成した前記受電電流要求を送信し、送信した前記受電電流要求に対して前記スマートメータが送信した前記受電電流応答を受信し、前記コネクタを介して自電源ケーブルと電気的に接続される前記移動体との間で、通信パスを利用して通信する通信部と、
前記管理部が前記移動体の充電電力を抑制すると判定した場合に、前記受電電流値に基づいて、充電電流値を導出し、導出した前記充電電流値を、前記通信パスを利用して、前記移動体へ通知する制御部と、
を備え、
電流を遮断するアンペアブレーカが、前記主幹に流れる電流を検出してから、検出した前記電流に基づいて、前記電流を遮断するまでに要する時間と、前記通信部が、前記受電電流要求を送信し、送信した前記受電電流要求に対して前記スマートメータが送信した前記受電電流応答を受信するのに要する時間と、前記制御部が、前記充電電流値を示す情報を前記移動体へ送信してから、前記移動体が、充電電流を変更するのに要する時間とに基づいて、前記制御部は、前記充電電流値を導出するのに要する時間を調整する、電源ケーブル。 - 前記管理部は、前記移動体の前記充電電力を抑制するか否かに基づいて、前記受電電流要求を作成する周期を変更する、請求項1に記載の電源ケーブル。
- 前記管理部は、前記受電電流値が、第1充電電流閾値より高い場合に、前記受電電流要求を作成する周期を短くする、請求項2に記載の電源ケーブル。
- 前記管理部は、前記受電電流値が、第2充電電流閾値より低い場合に、前記受電電流要求を作成する周期を長くする、請求項2又は請求項3に記載の電源ケーブル。
- 前記制御部は、前記移動体への充電電力を変更する場合に、前記受電電流値に基づいて、所定の割合で、充電電力値を変更させる、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電源ケーブル。
- 前記制御部は、前記移動体への充電電力を変更する場合に、前記受電電流値に基づいて、所定の値に、充電電力値を変更させる、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電源ケーブル。
- 給電側に接続するプラグと、移動体を接続可能なコネクタとを備え、前記プラグと前記コネクタとを介して、電力を、前記移動体に供給する電源ケーブルが実行する充電制御方法であって、
主幹に流れる電流を監視するスマートメータに前記主幹が供給する電力である受電電流値を要求する信号である受電電流要求を作成するステップと、
前記スマートメータへ、作成した前記受電電流要求を送信するステップと、
送信した前記受電電流要求に対して前記スマートメータが送信した受電電流応答を受信するステップと、
前記受電電流応答に含まれる受電電流値に基づいて、前記移動体の充電電力を抑制するか否かを判定するステップと、
前記移動体の充電電力を抑制すると判定した場合に、前記受電電流値に基づいて、充電電流値を導出し、導出した前記受電電流値を示す情報を、通信パスを利用して、前記移動体へ通知するステップと、
を有し、
通知する前記ステップでは、電流を遮断するアンペアブレーカが、前記主幹に流れる電流を検出してから、検出した前記電流に基づいて前記電流を遮断するまでに要する時間と、前記受電電流要求を送信し、送信した前記受電電流要求に対して前記スマートメータが送信した前記受電電流応答を受信するのに要する時間と、前記充電電流値を示す情報を前記移動体へ送信してから、充電電流を変更するのに要する時間とに基づいて、前記充電電流値を導出するのに要する時間を調整する、充電制御方法。
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JP2012210132A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Panasonic Corp | 充電制御装置及びそれを用いる充電制御システム |
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JP2012191833A (ja) * | 2011-02-24 | 2012-10-04 | Panasonic Corp | 充電制御装置 |
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