JP5022521B2 - 電気自動車の充電方法および充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気エネルギを受入れる充電ステーションに、電気自動車（電気車両）を接続する構成の電気自動車の充電方法および充電装置に関する。

電気で駆動される車両の数は、近い将来、急激に増大するであろう。電気モータにより駆動される電気自動車が増大すると、これらのエネルギ供給も非常に簡単な方法で行われなくてはならない。この目的のため、有効なインフラストラクチャが設けられなくてはならない。

より詳しくは、電気自動車のエネルギ供給用設備を公共領域に設ける必要がある。現段階で利用できる電気自動車の走行距離は５０km〜約１００kmであることを考慮すると、電気自動車の日常使用地域外でも電気自動車の充電が行えることは必須である。この目的から、公共領域に充電ステーションを設け、供給グリッドによりいつでも電気自動車にエネルギを補給できるようにすべきである。このエネルギ補給可能性は、電気自動車が広く受入れられるための重要な判断基準である。なお、従来の充電ステーションとしては、例えば、特許文献１に示すものがある。

特開平７−７８６０号公報

しかしながら、公共領域に設置される充電ステーションでは、客が、受入れたエネルギの料金を支払うことが確保されなくてはならない。また、客には、電気エネルギを受入れる前に、支払うべき費用に関して知らされることが確保されなくてはならない。一般的な燃料補給方法と同様に、客は、支払うべき費用をバッテリの充電の直前に知るべきである。したがって、例えば、客は、１kw/h当たりの価格を知るべきである。また、バッテリの充電にはかなりの時間が消費される。現段階では、燃料補給に要する時間と同じ最短時間で車両のバッテリを充電することは未だ不可能である。したがって、客にとっては所要充電時間も重要な判断基準である。客は、充電を開始する前に充電に要する時間を知るべきである。

上記理由から、本発明は、使用者に非常に優しい充電インターフェースを与える、電気自動車の充電方法を提供するという目的に基づいている。

本発明によれば、上記目的は、電気自動車（車両）の外部にある充電ステーションに車両が接続されて電気エネルギを受入れ、少なくともバッテリの充電状態および車両の所望の充電時間が車両において決定され、バッテリをフル充電するのに要するエネルギが車両において決定され、少なくとも所要エネルギおよび充電時間に関する情報が、車両により充電ステーションに送信され、受信された情報を用いて、充電ステーションにより複数の種々の電力供給オファーの中から決定された、前記情報に適合した少なくとも１つの電力供給オファーが車両において受信される構成の電気自動車の充電方法により達成される。

バッテリをフル充電するのに要するエネルギの量に加え、ユーザが許容できる充電時間は、充電プロセスにとって重要な基準である。このため、本発明によれば、所要エネルギだけが決定されるのではなく、ユーザが望む充電時間も考慮に入れられている。少なくともこれらの２つのパラメータを用いることにより、充電ステーションで、複数の電力供給オファーの中から種々の電力供給オファーを識別できる。

この目的のため、充電ステーションは、車両から受信した情報を中央ユニットに送信する。中央ユニットでは、例えば所要エネルギおよび所望充電時間に関するこの情報を用いて、マッチングする少なくとも１つの電力供給オファーが決定される。この少なくとも１つの電力供給オファーは、次に、中央ユニットから充電ステーションへと、および充電ステーションから車両へと送信される。次に、車両内では、利用できる電力供給オファーの中から所望の電力供給オファーが選択される。

電力供給オファーは、例えば種々の電流値、種々の電圧値および種々の価格で異ならせることができる。また、電力供給オファーは、異なるエネルギ発生源で構成でき、例えば１つの電力供給オファーは再生可能なエネルギ源から発生される電流で構成し、一方、他の電力供給オファーは慣用のエネルギ源から発生される電流で構成できる。

また、例えば異なる価格設定モデルを提示することもできる。したがって、第１価格設定モデルでは、例えば５Ａの最大電流および２３０Ｖの最大電圧で車両を充電できる。第２価格設定モデルでは、例えば１０Ａの最大電流および３６０Ｖの最大電圧を提示できる。また、価格設定モデルは、利用できる最大電流に関してのみ異ならせることもできる。更に、第１価格設定モデルにより、フルタイムの間最大電流を利用することができ、一方、第２価格設定モデルにより、日負荷曲線にしたがって最大電流を提示することもできる。このことは、例えば、夜間では、昼間すなわちピーク負荷時間中より大きい電流を利用できることを意味する。日負荷曲線に応じて、種々の時点で異なる電流値が提示される。電気自動車のユーザは、上記様々なモデルから１つを選択できるように、ユーザのユーティリティプロバイダに対し、種々の価格設定モデルを予約できる。

種々の価格設定モデルは、ユーティリティプロバイダのグリッド内で種々の容量を必要とするので、価格も異なる。例えば安価な価格設定モデルによれば、ピーク負荷時間で小さい電流を受入れ、かつ低い消費時間内は大きい電流を受入れることができる。しかしながら、ユーザが、いつでも最短充電時間を実現することを望むならば、いつでも最大電圧で最大電流を供給する価格設定モデルを考えることができ、これにより、より短い可能時間内に必要エネルギを供給できる。

バッテリのフル充電に要するエネルギのみが車両により決定されるだけでなく、所望の充電時間も決定されるため、対応する電力供給オファーも、充電ステーション例えば中央ユニットの補助により決定されかつ車両に送信される。種々の電力供給オファーが車両において受信される。車両と充電ステーションとの間の通信は、例えばＴＣＰ／ＩＰプロトコルを介して行うことができる。

電力供給オファーは、例えば符号化されたフォーマットで送信できる。したがって、例えば、車両の受信機ユニットは、種々の電力供給オファーの予め記憶されたパラメータを有することができる。この場合には、充電ステーションは、決定された電力供給オファーに基準を送信するだけでよく、車両では、前記基準から、この電力供給オファーのパラメータが識別できる。例えば、電力供給オファーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを車両に記憶させることができる。充電ステーションが、所望の充電時間内に必要エネルギを供給するのに電力供給オファーＡ、Ｄで充分であることを決定した場合には、例えば電力供給オファーＡ、Ｄのみが車両に送信される。ユーザがこれらの電力供給オファーの１つを選択した場合には、これらの基準に基づいて、車両では、どのような大きさの電流および電圧が種々の電力供給オファーにより提示されているか、およびいかなる長さの充電時間を望んでいるかが決定される。また、この電力供給オファーに対するエネルギ価格が電力供給オファーと共に記憶される。

また、好みの充電を車両に記憶させることもできる。例えば、車両のユーザは、彼が２つの特定の電力供給オファーを好むことを表示できる。ユーザが好んだ電力供給オファーの１つが、充電ステーションにより利用できる電力供給オファーの中にある場合には、この電力供給オファーが自動的に選択される。

所要エネルギおよび所望充電時間に関する情報に加えて、車両識別を送信することもできる。車両識別により、充電ステーションは、それぞれ、ユーザが予約したまたは対応車両についての価格設定モデルを識別できる。この場合、充電ステーションは、ユーザが予約した価格設定モデルの中から可能な価格設定モデルを選択できる。また、ユーザが予約した価格設定モデルは車両に記憶しておいて、充電ステーションに送信することもできる。この情報を用いて、充電ステーションは電力供給オファーを決定できる。

この場合、ユーザの充電の好みを中央ユニットに記憶させておくこともできる。ユーザおよび／または車両の識別が中央ユニットに知られている場合には、ユーザの充電の好みは、中央ユニットで識別される。充電の好みは、例えば客の価格設定モデルと関連させることもできる。かくして、ある客は、例えば慣用的に供給される電流を受けることのみの資格を客に与える価格設定モデルを選択するかもしれないが、別の客は、再生可能なエネルギから発生される電流の供給を保証する価格設定モデルを選択するかもしれない。この充電の好みは、電力供給オファーを選択するときに考慮に入れることができる。

充電ステーションは、例えば車両識別を送信するときに、通信プロトコルにより中央コントロールセンタと通信して、車両識別に基づいてユーザにより予約された価格設定モデルを検索できる。この場合、充電ステーションは、充電プロセスが要求されると、最初に、コントロールセンタから利用できる電力供給オファーを尋ねる。充電ステーションにより受信された利用可能な電力供給オファーに基づいて、充電ステーションは、次に、対応する電力供給オファーを車両に送信する。

有利な実施形態によれば、適合した電力供給オファーの１つが車両により選択されること、および選択された電力供給オファーに関する情報が充電ステーションに送信されることが提案される。適合した電力供給オファーが車両において受信された後、これらの電力供給オファーは、選択のためにユーザに提示される。これは、例えば、電力供給オファーを車両のディスプレイスクリーン上に表示することにより行われる。次に、ユーザは、所望の電力供給オファーを選択できる。選択された電力供給オファーは、次に充電ステーションに送信される。この目的のため、電力供給オファーのパラメータまたは電力供給オファーの基準を、車両から充電ステーションに送信することもできる。この通信も、ＴＣＰ／ＩＰを介して行うことができる。

車両と充電ステーションとの間の通信は、無線、例えば無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線、ＧＳＭ、ＵＭＴＳ等により行うことができる。有線による通信も可能であり、例えば充電ケーブルを介して行うことができる。

有利な一実施形態によれば、残余の充電時間は、適合した電力供給オファーが車両において受信された後に、車両により計算される。決定された充電時間は、電力供給オファーと一緒にディスプレイ上でユーザに提示される。これにより、ユーザは、彼が望むならば、例えばより長い充電プロセス（長い充電プロセスでは受入れるエネルギが安価になる）を受入れることを決定できる。充電時間の計算は、例えばおおよその充電時間を決定することにより行われる。見積もられた充電時間は、例えば測定したパラメータに基づいて決定される。例えば大気温度、バッテリ温度等の測定パラメータは変化するので、充電時間は、充電の実際の終時とは異なる。

ユーザが車両において電力供給オファーを選択した後、この情報は充電ステーションに送信される。充電ステーションがこの情報を受信した後、選択された電力供給オファーに対応する電力が、充電ステーションにより充電ケーブル上で利用できるようになる。この目的から、充電ステーションは、対応する電力供給オファーを中央ユニットからリクエストできる。かくして、選択された電力供給オファーが充電ステーションにおいて受信された後に、充電プロセスが開始される。

有利な一実施形態によれば、充電ステーションが、選択された電力供給オファーに基づいて、残余の充電時間を計算することが提案される。これにより、残余の充電時間は、例えば充電ステーションにおいて表示できる。残余の充電時間はまた、充電ケーブルを介して車両と通信される。充電ステーションと車両との間の異なる通信も可能である。充電時間の計算は、例えば見積もられた充電時間で決定できる。測定パラメータに基づいて、予測充電時間を決定できる。これは、充電時間の実際の終時と異なることがある。

有利な一実施形態によれば、適合した電力供給オファーは車両において表示されることが提案される。この目的のため、平らなスクリーンディスプレイ、例えば液晶ディスプレイを使用できる。また、電力供給オファーをタッチ感応スクリーン上に表示することもできる。

電力供給オファーは、ユーザが電力供給オファーを特に簡単に選択できるように、ユーザインターフェースを介して選択可能な態様で表示される。

他の本発明は、電気自動車（車両）の外部にある充電ステーションに車両を電気的に接続して電気エネルギを受入れる充電手段と、少なくともバッテリの充電状態および所望の充電時間を車両において検出する検出手段と、バッテリをフル充電するための所要エネルギを車両において決定するための計算手段と、少なくとも所要エネルギおよび充電時間に関する情報を車両により充電ステーションに送信する通信手段とを有し、該通信手段は、受信した情報を用いて、充電ステーションにより複数の種々の電力供給オファーの中から決定された、前記情報に適合した少なくとも１つの電力供給オファーを車両において受信できる構成の電気自動車の充電プロセスをモニタリングする装置である。

他の本発明は、電気自動車（車両）の外部にあり電気エネルギを供給する充電ステーションが車両に接続される構成の電気自動車の充電方法であって、少なくとも、車両のバッテリをフル充電するのに必要なエネルギおよび充電時間に関する情報が充電ステーションに受信され、前記情報に適合する少なくとも１つの決定された電力供給オファーが、受信された情報に基づいて種々の電力供給オファーの中から選択され、決定された電力供給オファーが充電ステーションにより車両に送信される構成の電気自動車の充電方法である。

充電ステーションは、受信した情報に基づいて、中央ユニットから利用できる電力供給オファーを尋ねることができる。また、中央ユニットは、車両識別を用いてユーザの充電の好みを決定でき、かつ充電の好みに基づいておよび充電状態および所望の充電時間に基づいて、複数のオファーの中から少なくとも１つの電力供給オファーを決定できる。

他の本発明は、電気エネルギを供給すべく電気自動車（車両）に接続でき、車両の外部にある充電ステーションと、少なくとも、バッテリをフル充電するのに車両に必要なエネルギおよび充電時間に関する情報を受信するための、充電ステーションに配置された受信装置と、中央ユニットと通信し、車両から受信した情報を中央ユニットに送信し、種々の電力供給オファーの中から受信した情報に適合される少なくとも１つの電力供給オファーを中央ユニットから受信するための、充電ステーションに配置された通信装置と、前記少なくとも１つの決定された電力供給オファーを車両に送信するための、充電ステーションに配置された送信装置とを有する構成の電気自動車の充電装置である。

以下、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
電気自動車の充電をモニタリングする装置の一例示形態を示す図面である。 一例示フローチャートを示す図面である。

図１は、バッテリ４および電気モータ６を備えた車両（自動車）２を示す。また図１は、充電ステーション８、通信ネットワーク１０、電力供給グリッド１２並びにコントロールセンタ（中央ユニット）１４を示している。

車両２には、バッテリ４の充電を制御するチャージャ１６が、バッテリ４に配置されている。チャージャ１６は、電気コネクタボックス１８に接続されている。車両２は、電気コネクタボックス１８により、充電ケーブル２０を介して、車両２の外部にある充電ステーション８のコネクタボックス２２に接続され、これにより電力供給グリッド１２から電気エネルギを受入れることができる。

また、車両２には測定装置２４が設けられており、該測定装置２４はバッテリ４およびチャージャ１６に電気的に接続されている。測定装置２４は、バッテリ４の充電状態（state of charge：ＳＯＣ）を検出できる。測定装置２４は中央コントロールユニット２６に接続されている。更に、中央コントロールユニット２６は通信ユニット２８に接続されている。また、中央コントロールユニット２６は、タッチ感応ディスプレイ３０に接続されている。

次に、図２のフローチャートにしたがって、所望の電力供給オファーの決定プロセスおよび車両充電プロセスを説明する。

第１ステップ３０では、車両２が、充電ケーブル２０により、コネクタボックス１８、２２を介して充電ステーション８に電気的に接続される。この電気的接続は、中央コントロールユニット２６により検出される。次のステップ３２では、中央コントロールユニット２６がユーザ識別および／または車両識別を生成し、該ユーザ識別および／または車両識別は、充電ケーブル２０上で通信ユニット２８により変調される。対応する識別データが、充電ステーション８に受信されかつ通信ネットワーク１０を介してコントロールセンタ１４に送信される。コントロールセンタ１４では、識別データに基づいて、ユーザにより予約された１組の好みの充電が決定される。これらの好みの充電は、種々の価格モデルに対応できる。

次に、ステップ３６において、バッテリの充電状態が、車両２の測定装置２４により検出される。また、ユーザは、タッチ感応ディスプレイ３０を介して所望の充電時間を入力できる。これにより、ユーザは、例えば充電プロセスをどれほどの長さで行うかを指定できる。ユーザはまた、充電を行うべき時間を指定できる。これは、６時間〜２２時間の間で充電を行うべきことを指定することによりユーザが行うことができる。

ステップ３８では、中央コントロールユニット２６が、測定装置２４からバッテリの充電状態を受けかつタッチ感応ディスプレイ３０から所望充電を受ける。所望充電時間並びに充電状態に基づいて、中央コントロールユニット２６は、所望の充電時間内にバッテリをフル充電するのに要するエネルギの量を決定する。この目的から、中央コントロールユニット２６は、例えば、所望の充電時間内にチャージャ１６によりバッテリ４をフル充電するのに要する電力を計算できる。

所要エネルギすなわち所要電力に関する情報は、ステップ４０において、中央コントロールユニット２６から通信ユニット２８に送信される。次に、通信ユニット２８はこの情報を符号化しかつこれを充電ケーブル２０上で変調する。

ステップ４２では、充電ステーション８が、所要エネルギおよび充電時間に関する情報を車両２から受ける。充電ステーション８または該充電ステーション内に設置された通信ユニットは、それぞれ、これらのデータを中央ユニット１４に送信する。次に、これらのデータに基づいて、利用できる電力供給オファーが中央ユニット１４により決定される。これにより、客の充電の好みが考慮に入れられる。客の充電の好みは、価格モデルとは独立して適宜選択できる。例えば、充電プロセスを既に注文してある場合でも、客は、所要エネルギおよび充電時間に関する情報と一緒に充電ステーション８および中央ユニット１４に送信されている好みの充電を表示できる。したがって、中央ユニット１４は、少なくとも１つの電力供給オファーを決定する。

次に、ステップ３４で、前記少なくとも１つの電力供給オファーが、中央ユニット１４から通信ネットワークを介して、充電ステーション８に送信されかつ該充電ステーション８に一時的に記憶される。

ステップ４４では、決定された電力供給オファーが、充電ステーション８から充電ケーブル２０を介して車両２に送信される。

通信ユニット２８は決定された電力供給オファーを受け、かつ可能な電力供給オファーに関する情報を中央コントロールユニット２６に送る。各電力供給オファーに対応する電力およびエネルギに加え、価格、例えば１kw/h当たりのコストも中央コントロールユニット２６に表示される。中央ユニット１４から充電ステーション８により受信されたデータ記録には、好ましくは全ての情報が含まれかつ該情報は車両２に送信される。これにより、電力供給オファーと一緒に価格パラメータが、充電ケーブル２０を介して充電ステーション８から車両２へと送信され、したがって中央コントロールユニット２６で利用できるようになる。

また、この情報は、例えば、ロックアップテーブル（ここには、特定価格設定パラメータに関連して全ての電力供給オファーが記憶されている）をチェックすることにより獲得できる。

ステップ４６では、利用できる電力供給オファーが、中央コントロールユニット２６およびタッチ感応ディスプレイ３０によりユーザに提示される。ステップ４８では、ユーザが所望の電力供給オファーを選択する。

ステップ５０では、通信ユニット２８が、選択された電力供給オファーを、充電ケーブル２０を介して充電ステーション８に送信する。この送信は、例えば、選択された電力供給オファーに関連するものとすることができる。ステップ５２では、充電ステーション８において、選択された電力供給オファーが、通信ネットワーク１０を介してコントロールセンタ１４に送信される。コントロールセンタ１４は、充電ステーション８に、電力供給オファーに対応するエネルギすなわち電力を、電力供給グリッド１２を介して獲得させる。利用できる電力、より詳しくは利用できる最大電流は、充電ケーブル２０を介して車両２に供給される。ステップ５４では、供給された電力が、バックラッシを充電すべくチャージャ１６で使用される。

充電プロセス中、充電の状態は、測定装置２４により検出されかつ中央コントロールユニット２６を介してタッチ感応ディスプレイ３０上に表示される。また、（見積もられた）残余の充電時間は、中央コントロールユニット２６および測定装置２４によりユーザに表示することができる。

上記方法および装置により、ユーザがその電気自動車を充電するのに、種々の価格設定オファーの選択をすることが可能になる。

２ 車両
４ バッテリ
６ 電気モータ
８ 充電ステーション
１０ 通信ネットワーク
１２ 電力供給グリッド
１４ コントロールセンタ（中央ユニット）
１６ チャージャ
１８、２２ 電気コネクタボックス
２０ 充電ケーブル
２４ 測定装置
２６ 中央コントロールユニット
２８ 通信ユニット
３０ タッチ感応ディスプレイ

Claims (10)

1. 電気自動車（車両）（２）の外部にある充電ステーション（８）に車両を接続して電気エネルギを受入れる段階と、
   少なくともバッテリ（４）の充電状態および所望の充電時間を車両において決定する段階と、
   バッテリ（４）をフル充電するのに要するエネルギを車両において決定する段階と、
   少なくとも所要エネルギおよび充電時間に関する情報を、車両により充電ステーション（８）に送信する段階と、
   受信された情報を用いて、充電ステーション（８）により複数の種々の電力供給オファーの中から決定された、前記情報に適合した種々の電力供給オファーを車両において受信する段階と、
   適合した電力供給オファーの１つを選択する段階と、
   選択された電力供給オファーに関する情報を、車両から充電ステーション（８）に送信する段階とを有することを特徴とする電気自動車の充電方法。
2. 前記適合した電力供給オファーが少なくとも２つの電力供給オファーを含み、該少なくとも２つの電力供給オファーの電流および／または電圧および／または価格は互いに異なることを特徴とする請求項１記載の充電方法。
3. 前記選択された電力オファーに基づいて、残余の充電時間が車両において計算されることを特徴とする請求項１記載の充電方法。
4. 前記充電ステーション（８）は、選択された電力供給オファーに関する情報を受信した後に、充電ケーブルに対応電力を供給することを特徴とする請求項１記載の充電方法。
5. 前記充電ステーション（８）は、選択された電力供給オファーに基づいて、残余の充電時間を計算することを特徴とする請求項１記載の充電方法。
6. 前記適合した電力供給オファーは車両において表示されることを特徴とする請求項１記載の充電方法。
7. 前記適合した電力供給オファーは、ユーザインターフェース（３０）を介して車両において選択できることを特徴とする請求項６記載の充電方法。
8. 電気自動車（車両）（２）の外部にある充電ステーション（８）に車両を電気的に接続して電気エネルギを受入れる充電手段（１６）と、
   少なくともバッテリ（４）の充電状態および所望の充電時間を車両において検出する検出手段（２４）と、
   バッテリ（４）をフル充電するための所要エネルギを車両において決定するための計算手段（２６）と、
   少なくとも所要エネルギおよび充電時間に関する情報を車両により充電ステーション（８）に送信する通信手段（２８）と、
   該通信手段（２８）は、受信した情報を用いて、充電ステーション（８）により複数の種々の電力供給オファーの中から決定された、前記情報に適合した種々の電力供給オファーを車両において受信でき、
   適合した電力供給オファーの１つを車両で選択できる計算手段（２６）と、
   選択された電力供給オファーに関する情報を、車両から充電ステーション（８）に送信できる通信手段（２８）とを更に有することを特徴とする電気自動車の充電装置。
9. 電気自動車（車両）の外部にあり電気エネルギを供給する充電ステーションが車両に接続される構成の電気自動車の充電方法において、
   少なくとも、車両のバッテリをフル充電するのに必要なエネルギおよび充電時間に関する情報が充電ステーションにより受信され、
   該情報に適合する種々の決定された電力供給オファーが、受信された情報に基づいて種々の電力供給オファーの中から選択され、
   決定された電力供給オファーが充電ステーションにより車両に送信され、
   決定された電力供給オファーのうち車両側で選択された電力供給オファーに関する情報が、充電ステーションで受信されることを特徴とする充電方法。
10. 電気エネルギを供給すべく電気自動車（車両）に接続でき、車両の外部にある充電ステーションと、
    少なくとも、バッテリをフル充電するのに車両に必要なエネルギおよび充電時間に関する情報を受信するための、充電ステーションに配置された受信装置と、
    中央ユニットと通信し、車両から受信した情報を中央ユニットに送信し、受信した情報に適合される種々の電力供給オファーの中からの種々の電力供給オファーを中央ユニットから受信するための、充電ステーションに配置された通信装置と、
    前記種々の決定された電力供給オファーを車両に送信するための、充電ステーションに配置された送信装置と、
    決定された電力供給オファーのうち車両側で選択された電力供給オファーに関する情報を受信できる、充電ステーションに配置された受信ユニットとを有することを特徴とする電気自動車の充電装置。

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