JP2021136720A - 外部給電システム及び外部給電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電動移動体を外部給電用途に用いる場合に利便性の高い、外部給電システム及び外部給電方法を提供する。【解決手段】外部給電システム１は、電力供給装置１１１、１１２と、通信ユニット１２と、第１制御部１３とを備える電動移動体１０と、通信ユニットと通信可能な携帯端末２０と、通信ユニット及び携帯端末と通信可能なサーバ装置４０と、を備える。携帯端末は、通信ユニット又はサーバ装置に認証情報を送信することで、被給電体の給電を依頼する。【選択図】図１

Description

本発明は、外部給電システム及び外部給電方法に関する。

従来、電気自動車等の電動移動体に搭載されたバッテリの充電を行う際に、充電電力量に応じて電力料金の課金を行うシステムが知られている。電動移動体のバッテリの充電は、一般家庭や各種事業者が設置した充電設備を用いて行われる。例えば、電動移動体のバッテリの充電終了後、電力料金の課金を行うため、課金サーバと電動移動体との間で相互認証が行われる（特許文献１参照）。

特開２０１５−０４９８５１号公報

ところで、電動移動体に搭載されるバッテリ等の電力供給装置は、例えば家庭内や業務用の電源として使用できる十分な電気容量を有している。このため、電動移動体を乗り物としてだけでなく、外部給電を行うため、コミュニティ内で共有して用いたいというニーズがある。電動移動体を外部給電用途に用いる場合に、従来の技術では最適な共有方法が提案されておらず、例えば電動移動体の鍵の貸し借り等の運用方法では管理が難しいという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、電動移動体を外部給電用途に用いる場合に利便性の高い、外部給電システム及び外部給電方法を提案することを目的とする。

（１） 本発明は、電力供給装置と、通信ユニットと、第１制御部と、を備える電動移動体と、前記通信ユニットと通信可能な携帯端末と、前記通信ユニット及び前記携帯端末と通信可能なサーバ装置と、を備え、前記携帯端末は、前記通信ユニット又は前記サーバ装置に認証情報を送信することで、被給電体の給電を依頼する、外部給電システムに関する。

（１）の発明によれば、電動移動体を外部給電用途に用いる場合に利便性の高い、外部給電システムを提供できる。

（２） 前記電力供給装置から電力を受電し、前記被給電体に電力を給電する給電設備を更に備え、前記給電設備は、変換器と、第２制御部と、を有し、前記第１制御部又は第２制御部は、前記被給電体の給電完了時に、前記通信ユニット又は前記サーバ装置に給電情報を送信し、前記通信ユニット又は前記サーバ装置のうち少なくともいずれかは、前記認証情報及び前記給電情報を記憶する記憶部を有する、（１）に記載の外部給電システム。

（２）の発明によれば、電動移動体を外部給電用途に用いる場合の給電情報を管理できるため、外部給電システムの利便性を更に向上できる。

（３） 前記給電設備は、少なくとも１つのバッテリを更に備え、前記第２制御部は、前記通信ユニットから、車載情報及びバッテリ制御情報を受信し、前記被給電体は、前記バッテリを介して給電される、（２）に記載の外部給電システム。

（３）の発明によれば、外部給電が行われる際に、バッテリを介して外部給電が行われるため、外部給電が行われる際に、電動移動体と給電設備とが電気的に接続されている必要が無い。また、被給電体の急速充電等を行う場合であっても、電動移動体の搭載バッテリ等の電力供給装置の劣化を抑制できる。

（４） 前記第１制御部又は前記サーバ装置は、前記認証情報を取得すると、予め登録されたユーザ登録情報との照合を行い、前記第１制御部は、前記照合の結果に基づいて、前記電力供給装置に給電許可信号を送信すると共に、前記電動移動体の走行駆動装置の動作を禁止する制御を行う、（１）〜（３）のいずれかに記載の外部給電システム。

（４）の発明によれば、電動移動体の外部給電が行われる際には、走行駆動装置の動作が禁止されるため、安全性を確保でき、かつ電動移動体の不正使用を防止できる。

（５） また、本発明は、ユーザ情報を電動移動体の通信ユニット又はサーバ装置に登録する登録ステップと、携帯端末から前記通信ユニット又は前記サーバ装置に認証情報を送信して被給電体の給電を依頼する給電依頼ステップと、前記認証情報とユーザ登録情報とを照合する照合ステップと、電動移動体の電力供給装置に給電許可信号を送信する給電許可ステップと、被給電体に給電を行う給電ステップと、前記被給電体への給電終了時に、前記通信ユニットに給電情報を送信する給電情報送信ステップと、を備える、外部給電方法に関する。

（５）の発明によれば、電動移動体を外部給電用途に用いる場合に利便性の高い、外部給電方法を提供できる。

（６） 前記給電許可ステップの前又は同時に前記電動移動体の走行駆動装置に走行禁止信号を送信する走行禁止信号送信ステップを更に備える、（５）に記載の外部給電方法。

（６）の発明によれば、電動移動体により外部給電が行われる際の安全性を確保でき、かつ電動移動体の不正使用を防止できる外部給電方法を提供できる。

第１実施形態の外部給電システム１の機能構成を示す図である。 第２実施形態の外部給電システム１ａの機能構成を示す図である。 本実施形態の外部給電方法の流れを示すフロー図である。

以下、図面を参照し、本発明の外部給電システム及び外部給電システムの実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
（外部給電システム）
図１は、本実施形態の外部給電システム１の機能構成の一例を示す図である。外部給電システム１は、電動移動体１０と、携帯端末２０と、給電設備３０と、サーバ装置４０と、を備える。外部給電システム１により、被給電体５０に対して給電が行われる。図１中、実線矢印は電気の流れを示し、破線矢印は情報の流れを示す。

電動移動体１０は、電力によって走行する、例えば電気自動車又はハイブリッド電気自動車である。電動移動体１０は、電力供給装置としての搭載バッテリ１１１及び１１２と、通信ユニット１２と、第１制御部１３と、走行駆動装置１４と、を備える。電動移動体１０は、搭載バッテリ１１１及び１１２に蓄電された電力が走行駆動装置１４に供給されることで駆動され、走行する。

搭載バッテリ１１１及び１１２は、繰り返し充放電が可能なリチウムイオン電池等の二次電池である。搭載バッテリ１１１は、走行駆動用のバッテリであり、例えば３００Ｖ〜４００Ｖの電圧を有する。搭載バッテリ１１２は、補器類用のバッテリであり、例えば１２Ｖの電圧を有する。搭載バッテリ１１１及び１１２は、走行駆動装置１３に給電可能であると共に、給電設備３０を介し、被給電体５０に給電可能である。搭載バッテリ１１１に蓄電された電力は、変換器により降圧され、搭載バッテリ１１２に供給される。

通信ユニット１２は、例えば車載用のテレマティクス通信ユニット（ＴＣＵ）であり、第１制御部１３、携帯端末２０、サーバ装置４０、及び第２制御部との間で通信可能に構成される。通信ユニット１２を介し、被給電体５０への給電を希望する外部給電システム１のユーザ（以下、単に「ユーザ」と記載する場合がある）の登録情報及び認証情報がサーバ装置４０と第１制御部１３との間で連携される。同様に、搭載バッテリ１１１及び１１２から給電設備３０への給電情報、搭載バッテリ１１１及び１１２と、バッテリ３３１及び３３２の状態等に関して、第１制御部と第２制御部との間で連携される。

第１制御部１３は、例えば車載用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）であり、搭載バッテリ１１１及び１１２を制御するバッテリ制御ＥＣＵ、走行駆動装置１４を制御するモータＥＣＵ、エンジンＥＣＵ等を含む。第１制御部１３は、通信ユニット１２、搭載バッテリ１１１及び１１２、走行駆動装置１４等との間でＣＡＮ通信等により通信可能である。第１制御部１３は、上記以外に第２制御部から送信される、給電情報を記憶できる記憶部を有していてもよい。上記記憶部は、例えばハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶媒体を備えて構成される。

第１制御部１３は、通信ユニット１２から受信した認証情報又は認証結果に基づき、搭載バッテリ１１１及び１１２に対して給電許可信号を送信する。上記以外に、第１制御部１３は、通信ユニット１２から取得したユーザ登録情報に基づくユーザ登録、ユーザから給電依頼が行われた際のユーザ照合等を実行可能であってもよい。更に、給電が終了した際の給電情報を、通信ユニット１２を介してサーバ装置４０に送信してもよい。

走行駆動装置１４は、電動移動体１０の走行用モータを備える。走行駆動装置１４は、第１制御部１３のモータＥＣＵにより制御され、走行用モータに与える駆動力が制御される。なお、電動移動体１０がハイブリッド電動自動車である場合、走行駆動装置はエンジンを含んでいてもよい。この場合、上記エンジンは第１制御部１３のエンジンＥＣＵにより制御される。

携帯端末２０は、例えばユーザが所有する携帯端末である。携帯端末２０は、インターネット等のネットワークを介してサーバ装置４０と通信可能である。また、携帯端末２０は、近距離無線通信等により、通信ユニット１２と通信可能であってもよい。ユーザは、携帯端末２０を介してサーバ装置４０又は通信ユニット１２に登録情報を送信し、ユーザ登録を行う。その後、ユーザは、被給電体５０への給電を依頼する際に、携帯端末２０を介してサーバ装置４０又は通信ユニット１２に認証情報を送信する。上記携帯端末２０としては、特に制限されず、スマートフォンやタブレットコンピュータ等の公知の携帯端末を用いることができる。

給電設備３０は、搭載バッテリ１１１及び１１２から電力を受電し、被給電体５０に電力を給電する。給電設備３０は、第２制御部と、変換器と、を備える。給電設備３０は、上記に加えてバッテリを有していてもよい。本実施形態において、給電設備３０は、３つの給電設備３１、３２及び３３からなる。

給電設備３１は、第２制御部３１１と、変換器３２１と、バッテリ３３１と、を備える。給電設備３１は、上記以外に例えば先端に充電コネクタが設けられた充電ケーブルを備え、例えば被給電体５０としての電気自動車に給電可能である。給電設備３１は、上記電気自動車を急速充電可能であってもよい。

第２制御部３１１は、通信ユニット１２と例えば近距離無線通信等により通信可能であり、通信ユニット１２との間で車載情報、変換器制御情報、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）情報、搭載バッテリ１１１の劣化情報等を送受信する。第２制御部３１１は、上記によりバッテリ３３１の状態を監視し、第１制御部１３との間で連携する。例えば、第２制御部３１１は、被給電体５０への給電中にバッテリ３３１の電流値や温度等の異常を検知した場合、フェール判定を行い、給電を停止する制御を行う。上記以外に、第２制御部３１１は、給電が終了した際に給電情報を通信ユニット１２に対して送信する。

変換器３２１は、ＤＣ−ＤＣ変換器であり、搭載バッテリ１１１から受電した直流電圧を直流のまま降圧する。変換器３２１により、搭載バッテリ１１１から給電される電力が降圧され、バッテリ３３１に供給されて蓄電される。

バッテリ３３１は、例えば２００Ｖの電圧を有し、搭載バッテリ１１１から給電される電力を蓄電する。給電設備３１がバッテリ３３１を有することで、例えば電気自動車等の被給電体５０を急速充電する場合に、搭載バッテリ１１１に過剰な負担を与えずに急速充電できる。バッテリ３３１は、例えば車載用の搭載バッテリ等の使用済バッテリが再利用されたリユースバッテリであることが好ましい。これにより、バッテリ３３１を急速充電に使用する頻度が高い場合に、バッテリ３３１の交換コストを低減できる。

給電設備３２は、給電設備３１の有するバッテリ３３１とは異なる電圧である、例えば１００Ｖの電圧を有するバッテリ３３２を有する。バッテリ３３２は、例えば被給電体５０としてのドローン、自走式ロボット等のロボットに給電できる。バッテリ３３２には、変換器３２３が接続される。変換器３２３は、ＤＣ−ＡＣ変換器であり、バッテリ３３２の直流電圧を交流電圧に変換して、被給電体５０としての例えば家庭用電源に対して給電できる。

給電設備３３は、バッテリを有さず、第２制御部３１３と、変換器３２４のみを有する。変換器３２４は、ＤＣ−ＤＣ変換機であり、搭載バッテリ１１２から受電した直流電圧を直流のまま降圧する。上記降圧された電力は、被給電体５０としての例えばモバイルＰＣ、携帯端末、アシストスーツ等に対して給電できる。なお、給電設備３２及び３３の上記以外の構成は、給電設備３１と同様である。

サーバ装置４０は、単一又は複数のサーバから構成される分散サーバとして構成される。サーバ装置４０は、上記以外に、クラウドサーバと呼ばれるクラウド環境に作られた分散型の仮想サーバとして構成されていてもよい。サーバ装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成される演算装置と、ハードディスク等の記憶部を備える。サーバ装置４０は、インターネット等のネットワークを介して携帯端末２０及び通信ユニット１２と通信可能である。

サーバ装置４０は、携帯端末２０から送信されるユーザ登録情報に基づきユーザ登録を行い、認証情報を携帯端末２０に送信する。サーバ装置４０は、携帯端末２０を介して認証情報と共にユーザからの給電依頼を受信すると、ユーザ登録情報との照合を行い、照合の結果を通信ユニット１２に送信する。サーバ装置４０は、上記以外に上記認証情報と、通信ユニット１２を介して送信される給電情報とを紐づけて記憶部に記憶してもよい。また、上記給電情報に基づきユーザに対して請求する給電費用を算出可能であってもよい。上記ユーザ登録、照合及び記憶は、第１制御部１３により行われてもよい。

被給電体５０は、ユーザが給電を依頼する対象物であり、給電可能な物品であれば特に制限されない。本実施形態に係る給電装置３０は、複数の電圧を有するバッテリから電力を給電可能であるため、用途に応じた様々な電圧で被給電体５０を給電できる。

（外部給電方法）
次に、第１実施形態に係る外部給電システム１を用いて行う外部給電方法について、図３に示すフロー図を用いて以下説明する。図３に示すように、本実施形態に係る外部給電方法は、登録ステップＳ１と、給電依頼ステップＳ２と、照合ステップＳ３と、給電非許可通知ステップＳ４と、走行禁止信号送信ステップＳ５と、給電許可信号送信ステップＳ６と、給電ステップＳ７と、給電情報送信ステップＳ８と、を備える。

登録ステップＳ１では、外部給電システム１の利用を希望するユーザが、携帯端末２を介してユーザ登録情報を通信ユニット１２又はサーバ装置４０に対して送信する。第１制御部１３又はサーバ装置４０は、受信したユーザ登録情報に基づき、ユーザを特定可能な認証情報を出力する。認証情報は、端末装置２に対して送信され、ユーザは認証情報を取得する。

給電依頼ステップＳ２では、ユーザが携帯端末２０により通信ユニット１２又はサーバ装置４０に対して認証情報を送信して被給電体５０の給電を依頼する。認証情報と共に、被給電体５０に対して所望する給電量、給電電圧等の情報を送信してもよい。

照合ステップＳ３では、第１制御部１３又はサーバ装置４０は、記憶されたユーザ登録情報と受信した認証情報との照合を行う。記憶されたユーザ登録情報と認証情報が合致すると判断された場合、照合の結果を出力し、走行禁止信号送信ステップＳ５に進む。ユーザ登録情報と認証情報が合致しないと判断された場合、照合の結果を出力し、給電非許可通知ステップＳ４に進む。

給電非許可通知ステップＳ４では、第１制御部１３又はサーバ装置４０は、出力された照合の結果に基づき携帯端末２０に対してメッセージの送信等による給電非許可通知を行う。給電非許可通知が行われた後、処理を終了する。

走行禁止信号送信ステップＳ５では、第１制御部１３は、自ら出力した、又はサーバ装置４０から受信した照合の結果に基づき、走行駆動装置１４に対して走行禁止信号を送信する。これにより、例えば搭載バッテリ１１１から走行駆動装置１４への電力の供給が禁止される。走行禁止信号送信ステップＳ５の後、給電許可信号送信ステップＳ６に進む。なお、走行禁止信号送信ステップＳ５は、給電許可信号送信ステップＳ６と同時に行われてもよい。

給電許可信号送信ステップＳ６では、第１制御部１３は、自ら出力した、又はサーバ装置４０から受信した照合の結果に基づき、搭載バッテリ１１１及び１１２に対して給電許可信号を送信する。これにより、搭載バッテリ１１１及び１１２から給電装置３０又は被給電体５０に対する給電が許可される。給電許可信号送信ステップＳ６の後、給電ステップＳ７に進む。

給電ステップＳ７では、搭載バッテリ１１１及び１１２から直接、又は給電装置３０を介して被給電体５０に対する給電が行われる。給電ステップＳ７において、第１制御部１３並びに第２制御部３１１、３１２及び３１３は、搭載バッテリ１１１及び１１２、並びにバッテリ３３１及び３３２の電流値や温度等の監視を行う。上記第１制御部及び第２制御部は、各バッテリの異常を検知した場合、通信ユニット１２を介して連携しフェール判定を行い、給電を停止する制御を行う。上記以外に、第２制御部３１１、３１２及び３１３は、搭載バッテリ１１１及び１１２のＳＯＣや劣化状態を監視し、バッテリ交換が必要と判定される場合、交換要請情報を通信ユニット１２に対して送信してもよい。給電ステップＳ７による給電が完了した後、給電情報送信ステップＳ８に進む。

給電情報送信ステップＳ８では、第２制御部３１１、３１２及び３１３は、被給電体５０に対する給電が完了した際に、給電された電力量や給電時間等の給電情報を通信ユニット１２に対して送信する。送信された給電情報は、認証情報と紐づいて、第１制御部１３又はサーバ装置４０の記憶部に記憶される。上記以外に、第１制御部１３により、給電情報がサーバ装置４０に対して送信され、サーバ装置４０の記憶部に記憶されてもよい。上記給電情報に基づき、ユーザに請求する給電費用を算出し、携帯端末２に対して給電費用等の情報を送信してもよい。給電情報送信ステップＳ８が行われた後、処理を終了する。

＜第２実施形態＞
（外部給電システム）
次に、図２を参照して、本発明の第２実施形態に係る外部給電システム１ａの構成について説明する。以下の説明において、第１実施形態と共通する箇所については、説明を省略する場合がある。

外部給電システム１ａは、電動移動体１０ａと、携帯端末２０と、給電設備３０ａと、サーバ装置４０と、を備える。

電動移動体１０ａは、電力供給装置としての燃料電池セル１１ａを備える燃料電池車である。電動移動体１０ａは、上記燃料電池セルで発電した電力を電源として動作する走行駆動装置１４を備える。電動移動体１０ａは、上記以外に通信ユニット１２ａ、第１制御部１３ａ、外部給電ユニット１５を備える。

燃料電池セル１１ａは、複数の燃料電池セル１１１ａ、１１２ａ及び１１３ａからなり、それぞれ例えば約２００Ｖの電圧を有する。上記複数の燃料電池セルは、並列して接続される。上記複数の燃料電池セルは、例えば水素ガス等の燃料ガスと、空気等の酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行う。上記発電された電力は、走行駆動装置１４ａ、外部給電ユニット１５に対して給電可能であると共に、給電設備３０ａを介して被給電体５０ａに対して給電可能である。

外部給電ユニット１５は、ＤＣ−ＤＣ変換器又はＤＣ−ＡＣ変換器と、複数の外部給電口ａ、ｂ、ｃを備える。外部給電ユニット１５は、燃料電池セル１１ａで発電された電力を、給電設備３０ａを介さず、直接被給電体５０ａとしての屋外用電源、災害用電源等に給電できる。これにより、給電設備３０ａが設置されていない場所においても被給電体５０ａに対して給電を行えるため、外部給電システム１ａの用途を拡大できる。

給電設備３０ａは、燃料電池セル１１ａで発電された電力を受電し、被給電体５０ａに対して給電する。給電設備３０ａは、本実施形態において、複数の給電設備３１ａ、３２ａ及び３３ａからなる。

給電設備３１ａは、第２制御部３１１ａと、ＤＣ−ＤＣ変換器と、バッテリ３３１ａと、を備える。給電設備３１ａは、燃料電池セル１１ａで発電された電力を直接受電し、バッテリ３３１ａを介して給電設備３２ａ及び３３ａに給電する。給電設備３１ａは、直接被給電体５０ａに対して給電を行わず、給電設備３２ａ及び３３ａを介して被給電体５０ａに給電が行われる。これにより、被給電体５０ａに負荷変動が生じた際、バッテリ３３１ａを負荷変動吸収用に使用できる。従って、産業用電源や家庭用電源等の負荷変動が生じる被給電体５０ａに対して好ましく給電を行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて適宜変更が可能である。

上記実施形態において、電動移動体として電気自動車又はハイブリッド電気自動車及び燃料電池車を例に挙げて説明したが、上記に限定されない。電動移動体は外部への給電が可能であればシステムは限定されない。例えばプラグインハイブリッド自動車やガソリンエンジンにより外部への給電を行うシステムを有する電動移動体であってもよい。

１ 外部給電システム
１０ 電動移動体
１１１、１１２ 電力供給装置
１２ 通信ユニット
１３ 第１制御部
１４ 走行駆動装置
２０ 携帯端末
３０ 給電設備
３１１ 第２制御部
３２１ 変換器
３３１ バッテリ
４０ サーバ装置
５０ 被給電体

Claims (6)

1. 電力供給装置と、通信ユニットと、第１制御部と、を備える電動移動体と、
   前記通信ユニットと通信可能な携帯端末と、
   前記通信ユニット及び前記携帯端末と通信可能なサーバ装置と、を備え、
   前記携帯端末は、前記通信ユニット又は前記サーバ装置に認証情報を送信することで、被給電体の給電を依頼する、外部給電システム。
2. 前記電力供給装置から電力を受電し、前記被給電体に電力を給電する給電設備を更に備え、
   前記給電設備は、変換器と、第２制御部と、を有し、
   前記第１制御部又は前記第２制御部は、前記被給電体の給電完了時に、前記通信ユニット又は前記サーバ装置に給電情報を送信し、
   前記通信ユニット又は前記サーバ装置のうち少なくともいずれかは、前記認証情報及び前記給電情報を記憶する記憶部を有する、請求項１に記載の外部給電システム。
3. 前記給電設備は、少なくとも１つのバッテリを更に備え、
   前記第２制御部は、前記通信ユニットから、車載情報及びバッテリ制御情報を受信し、
   前記被給電体は、前記バッテリを介して給電される、請求項２に記載の外部給電システム。
4. 前記第１制御部又は前記サーバ装置は、前記認証情報を取得すると、予め登録されたユーザ登録情報との照合を行い、
   前記第１制御部は、前記照合の結果に基づいて、前記電力供給装置に給電許可信号を送信すると共に、前記電動移動体の走行駆動装置の動作を禁止する制御を行う、請求項１〜３のいずれかに記載の外部給電システム。
5. ユーザ情報を電動移動体の通信ユニット又はサーバ装置に登録する登録ステップと、
   携帯端末から前記通信ユニット又は前記サーバ装置に認証情報を送信して被給電体の給電を依頼する給電依頼ステップと、
   前記認証情報とユーザ登録情報とを照合する照合ステップと、
   電動移動体の電力供給装置に給電許可信号を送信する給電許可ステップと、
   被給電体に給電を行う給電ステップと、
   前記被給電体への給電終了時に、前記通信ユニットに給電情報を送信する給電情報送信ステップと、を備える、外部給電方法。
6. 前記給電許可ステップの前又は同時に前記電動移動体の走行駆動装置に走行禁止信号を送信する走行禁止信号送信ステップを更に備える、請求項５に記載の外部給電方法。

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