JP5461508B2 - 複数台の普通充電器に対応する充電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数台の普通充電器の充電動作を集中制御する充電制御装置に関する。

近年、電気自動車が普及しつつあるが、電気自動車の本格的な普及には充電設備の充実が不可欠である。また、災害時に有用なバッテリー駆動の工事用機器や住宅用蓄電池に関しても、充電設備の充実が利便性を向上させると考えられる。そして、駐車場や店舗の駐車スペースに普通充電器等を設置することで、充電設備の充実が図れると考えられる。

複数台の電気自動車を充電するため、特許文献１の装置では、１つのＡＣ／ＤＣ変換整流器に複数の充電口を設け、複数台の電気自動車を同時に充電できるようにしている。また、特許文献２の装置では、予測負荷電力以内で、複数台の充電器を制御している。さらに、特許文献３の装置では、ニューラルネット等の手法を用いて車ＩＤから滞在時間を予測し、充電時間が滞在時間に収まるように充電制御を行っている。

特開平５−３３６６７３号公報 特開２０００−２０９７０７号公報 特開２０１１−８３１６５号公報

既存の駐車場や店舗の駐車スペースに普通充電器を設置する場合、受電設備の容量に制限があり、設置希望の台数を満足できない場合がある。また、充電器合計負荷を一定以内に抑えた需要コントロールをしたいという要望もある。

特許文献１の装置は、ＡＣ／ＤＣ変換整流器の容量範囲内での充電制御となる。このため、受電設備容量は制御上考慮されていない。また、特許文献２の装置では充電完了時間や希望充電量といったユーザーの要望が考慮されていない。さらに、特許文献３の装置では、充電完了時間や受電設備容量について考慮されているものの、時間帯毎の負荷変動については考慮されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、時間帯毎の負荷変動を考慮した効率のよい充電制御を実現することにある。

前述の目的を達成するため、本発明は、蓄電池に付設された付設充電器に単相交流を供給することで前記蓄電池を充電させる複数の普通充電器と通信し、前記複数の普通充電器による充電動作を制御する充電制御装置であって、商用系統から複数の前記普通充電器へ流れ込み可能な上限電流値を、時間帯毎に記憶する上限電流値記憶部と、前記付設充電器に供給する前記単相交流の個別電流値を、前記普通充電器毎に記憶する個別電流値記憶部と、前記蓄電池に対する希望充電量を記憶する希望充電量記憶部と、前記個別電流値と前記希望充電量とから、繰り返しなされる単位充電動作における１回分の単位充電時間、及び、予想充電完了時間を取得する単位充電条件取得部と、前記蓄電池に対する１回の前記単位充電動作で前記付設充電器に供給される前記個別電流値の合計を時系列で求め、対応する時間帯の前記上限電流値と比較し、前記個別電流値の合計が前記上限電流値以下の場合に、前記普通充電器からの前記単相交流の供給を許可する充電許可部とを有することを特徴とする。

本発明の充電制御装置によれば、時間帯毎の上限電流値が上限電流値記憶部に記憶されており、蓄電池に対する１回の単位充電動作で付設充電器に供給する単相交流の個別電流値を取得し、個別電流値の合計を時系列で求め、対応する時間帯の上限電流値と比較し、充電の許否（単相交流の供給／非供給）を定めているので、時間帯毎の負荷変動を考慮した効率のよい充電制御を実現できる。

前述の充電制御装置において、複数の前記普通充電器から充電の要求があった場合に、前記普通充電器毎の優先順位を記憶する優先順位記憶部を有し、前記充電許可部は、前記優先順位記憶部に記憶された優先順位の高い順に前記個別電流値を積算し、合計電流値が前記上限電流値を超えた際の最後の前記普通充電器を待機状態にするとともに、それより前の前記普通充電器について前記単相交流の供給を許可するように構成した場合には、優先順位の高い普通充電器によって蓄電池が優先的に充電されるので、ユーザーの要望を反映させた充電制御が実現できる。

前述の充電制御装置において、前記蓄電池に対する前記単位充電動作の実行回数を、前記普通充電器毎に記憶する単位充電回数記憶部を有し、前記充電許可部は、前記実行回数が相対的に少ない蓄電池と相対的に多い蓄電池が混在する場合に、前記実行回数が相対的に少ない蓄電池が、前記実行回数が相対的に多い蓄電池よりも優先して充電されるように、前記優先順位を変更するようにした場合には、特定の蓄電池が連続して充電されてしまう不具合を抑制できる。

前述の充電制御装置において、前記蓄電池に対する充電処理の希望完了時間を記憶する希望完了時間記憶部を有し、前記優先順位が、前記予想充電完了時間の前記希望完了時間に対する比率が大きいほど高く定められている場合には、充電制御パターンをユーザーの希望に近付けることができる。

本発明によれば、複数台の普通充電器の充電動作を集中制御する際に、時間帯毎の負荷変動を考慮した効率のよい制御を実現することができる。

充電システムの概略を説明する図である。 充電システムの機能ブロック図である。 （ａ）は管理側制御部の構成を説明するブロック図、（ｂ）は管理側制御部のメモリーを説明する概念図である。 入力表示器の表示例を説明する図であり、普通充電器の選択画面を示す。 入力表示器の表示例を説明する図であり、（ａ）は車両メーカーの選択画面を、（ｂ）は車名の選択画面をそれぞれ示す。 入力表示器の表示例を説明する図であり、（ａ）は電池残存容量の選択画面を、（ｂ）は希望充電量の選択画面をそれぞれ示す。 入力表示器の表示例を説明する図であり、（ａ）は希望充電完了時間の選択画面を、（ｂ）は充電完了予定時間の表示画面をそれぞれ示す。 （ａ）は充電側制御部の構成を説明するブロック図、（ｂ）は充電側制御部のメモリーを説明する概念図である。 電気自動車の構成を説明するブロック図である。 充電システムのメインフローチャートである。 充電制御決定処理を説明するフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、充電制御決定処理で決定される充電制御パターンの具体例を時系列で説明する図である。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、充電制御決定処理で決定される充電制御パターンの具体例を時系列で説明する図である。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、充電制御決定処理で決定される充電制御パターンの具体例を時系列で説明する図である。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、充電制御決定処理で決定される充電制御パターンの具体例を時系列で説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態の充電システムは、電気自動車に搭載された二次電池を充電するためのものであり、例えば、電気自動車用の充電スタンドやコンビニエンスストアに設置される。

図１に示すように、この充電システムは、集中管理装置１０と、複数台の普通充電器２０と、普通充電器２０以外の負荷（その他負荷３０）とを有している。

集中管理装置１０は、この充電システムにおける制御を担当する装置であり、充電制御装置に相当する。この集中管理装置１０は、各普通充電器２０と通信をして、各普通充電器２０による充電動作を制御する。なお、集中管理装置１０については後で説明する。

普通充電器２０は、電気自動車４０に搭載された車載充電器４３（図９を参照）を通じて駆動用バッテリー４４を充電する装置であり、１つのシステムに複数台が設置され、増設も可能である。このシステムでは、１台の普通充電器２０が１台のバッテリーを充電する。便宜上、３台の普通充電器２０を図示しているが、台数は３台に限られるものではない。なお、普通充電器２０についても後で説明する。

その他負荷３０は、普通充電器２０を除いた各種の機器が該当する。例えば、エアコンや照明がこの負荷に該当する。また、コンビニエンスストアであれば、冷蔵庫や冷凍庫といった設備もこの負荷に該当する。本実施形態において、集中管理装置１０は、屋内配線に設けた電力センサー５１からの検出信号を取得し、この検出信号のレベルに基づいて各負荷に供給される電力量を認識する。また、集中管理装置１０は、引き込み線に設けた電力センサー５２からの検出信号を取得し、この検出信号のレベルに基づいて商用系統５０から供給される電力量を認識する。

この充電システムでは、集中管理装置１０が普通充電器２０と通信し、車載充電器４３に供給される単相交流の供給時間を設定する。そして、電気自動車４０では、車載充電器４３に供給された単相交流を高圧の直流に変換し、駆動用バッテリー４４を充電する。このため、図２に示すように、集中管理装置１０は管理側制御部１１を、普通充電器２０は充電側制御部２１を、電気自動車４０は車両側制御部４１をそれぞれ有しており、管理側制御部１１と充電側制御部２１とが通信可能な状態で接続され、車載充電器４３と駆動用バッテリー４４のそれぞれは車両側制御部４１によって制御可能な状態で接続されている。なお、図２の太線は電源の供給線を示し、細線はデータや信号の通信線を示している。

次に、集中管理装置１０について説明する。図２に示すように、集中管理装置１０は、管理側制御部１１と入力表示器１２とを有している。管理側制御部１１は、集中管理装置１０における制御の中心となる部分であり、図３（ａ）に示すように、ＣＰＵ１３及びメモリー１４を有する制御部本体１５と、通信用インタフェース１６とを有している。

制御部本体１５では、ＣＰＵ１３がメモリー１４に記憶されたプログラムを実行することで、各種の制御動作が実現される。例えば、各普通充電器２０から電気自動車４０（車載充電器４３）への単相交流の供給制御が実現される。通信用インタフェース１６は、集中管理装置１０における通信を制御する。すなわち、各普通充電器２０との間でなされる通信を制御する。

メモリー１４の一部領域は、図３（ｂ）に示すように、プログラム記憶領域、識別情報記憶領域、契約電力値記憶領域、時間帯別上限電流値記憶領域、設定間隔記憶領域、車種データベース、ＡＣ／ＤＣ変換効率記憶領域、総容量記憶領域、充電電圧値記憶領域、充電電流値記憶領域、残存容量記憶領域、希望充電量記憶領域、希望完了時間記憶領域、充電緊急度記憶領域、優先順位記憶領域、単位充電時間記憶領域、切換時点記憶領域、単位充電回数カウンタ、制御パターン記憶領域として用いられている。

プログラム記憶領域には、ＣＰＵ１３によって読み出されて実行されるプログラムが記憶されている。

識別情報記憶領域には、集中管理装置１０と通信可能な電気機器について、その電気機器を示す識別情報が記憶されている。本実施形態では、各普通充電器２０について、それぞれの普通充電器２０を示す固有の識別情報が記憶されている。従って、集中管理装置１０は、受信した情報に含まれる識別情報を、識別情報記憶領域に記憶された識別情報と照合することで、受信した情報が何れの普通充電器２０から送信されたものかを認識できる。

契約電力値記憶領域には、充電システムを所有する需要家との契約内容に応じた契約電力値が記憶される。集中管理装置１０は、この最大電力値を超えないように各普通充電器２０の制御を行う。

時間帯別上限電流値記憶領域には、各普通充電器２０で充電に使用できる電流値（一次側である商用系統５０の電流値）の合計上限値が時間帯毎に記憶される。ここで、電流値の合計上限値は、契約電力量からその他負荷３０で消費される電力量（実績に基づく予測値）を減算し、商用系統５０の電圧で除することで算出できる。また、時間帯とは、制御の単位となる時間を意味し、システムの管理者によって任意の時間幅に定めることができる。例えば、正時毎の１時間や３０分間隔に定めることができる。そして、この時間帯の情報は、設定間隔として設定間隔記憶領域に記憶される。

車種データベースには、市販されている電気自動車４０の車種毎に、車載充電器４３のＡＣ／ＤＣ変換効率、搭載されている駆動用バッテリー４４の総充電容量、及び、普通充電器２０を通じて車載充電器４３に供給する商用系統５０の充電電流値（個別電流値）といった車両情報が記憶されている。

ＡＣ／ＤＣ変換効率記憶領域には、単相交流（ＡＣ）から直流（ＤＣ）に変換する際における車載充電器４３毎の変換効率が記憶されている。集中管理装置１０は、この変換効率の情報を、充電完了時間の予想値を取得する際に使用する。この変換効率に関し、車種毎の差が小さい場合には、標準値を記憶させてもよい。なお、標準値を記憶させた場合、車種データベースからはＡＣ／ＤＣ変換効率の項目が除かれる。

総容量記憶領域及び充電電流値記憶領域はいずれも、駆動用バッテリー４４の充電に関する情報を、充電を行う普通充電器２０に対応付けて記憶する部分である。すなわち、後述する車種選択処理（Ｓ２，図１０）で選択された車種に対応する車両情報が車両データベースから読み出され、総容量記憶領域には総充電容量が記憶され、充電電流値記憶領域には車載充電器４３へ供給する商用系統５０の充電電流値（一次側の電流値）が記憶される。また、充電電圧値記憶領域には、商用系統５０における単相交流の電圧値（一次側の電圧値）が記憶される。この充電電圧値は、車載充電器４３によらない値として、各普通充電器２０にて共通に用いられる。

残存容量記憶領域には、充電対象の電気自動車４０が有する駆動用バッテリー４４について、残存する充電容量（残存容量）が記憶される。この情報は、ユーザーによる入力表示器１２への操作によって取得（本実施形態ではパーセント単位で取得）され、駆動用バッテリー４４に対する充電条件を定める際にＣＰＵ１３によって参照される。

希望充電量記憶領域、及び、希望完了時間記憶領域は、電気自動車４０のユーザーからの充電に関する要求を、充電を行う普通充電器２０に対応付けて記憶する部分である。すなわち、希望充電量記憶領域には、ユーザーが希望する充電量の情報（例えば全体容量の○○％以上）が、希望完了時間記憶領域には、ユーザーが希望する充電完了時間の情報（例えば△時間以内）が、それぞれ充電を行う普通充電器２０の識別情報とともに記憶される。これらの情報もまた、ユーザーによる入力表示器１２への操作によって取得され、駆動用バッテリー４４に対する充電条件を定める際にＣＰＵ１３によって参照される。

充電緊急度記憶領域は、充電の優先度を定めるための指標である充電緊急度を記憶する部分である。この充電緊急度は、予想された充電完了時間（予想完了時間）とユーザーが希望する希望完了時間との比率に基づいて定められる。例えば、予想完了時間を希望完了時間で除して得られた比率が大きいほど（希望完了時間よりも長時間を要するものほど）充電緊急度が高いとしている。この充電緊急度もまた、充電を行う普通充電器２０の識別情報とともに記憶される。

優先順位記憶領域は、充電動作を行う普通充電器２０についての優先順位を記憶する部分である。本実施形態では、充電緊急度の高い普通充電器２０ほど高い優先順位を付している。この優先順位の情報もまた、充電を行う普通充電器２０の識別情報とともに記憶される。

単位充電時間記憶領域は、単位充電動作における１回分（巡回充電動作における１サイクル分）に相当する単位充電時間を記憶する部分である。この充電システムでは、ユーザー間の平等の観点から、１回の単位充電動作で充電される電力量を等しくしている。この電力量を等しくしたことから、１回の単位充電動作に要する時間は、車載充電器４３へ供給する充電電流値に応じて定まることになる。そこで、この単位充電時間記憶領域には、単位充電動作における１回分の充電時間を単位充電時間とし、充電を行う普通充電器２０の識別情報とともに記憶させている。

切換時点記憶領域は、充電制御パターンにおける制御の切換時点（後述する断面）が記憶されている。この切換時点としては、普通充電器２０毎の充電開始時点、充電終了時点がある。また、合計上限値を規定する時間帯同士の境界も切換時点に該当する。単位充電回数カウンタには、単位充電の実行回数が充電を行う普通充電器２０の識別情報とともに記憶される。なお、単位充電回数カウンタは、充電制御パターンを決定する処理において用いられる。

制御パターン記憶領域には、充電制御決定処理で決定された充電制御パターンが記憶される。この充電制御パターンは、制御の切換時点（断面）、動作対象の普通充電器、及び、動作時間が組になったものである。充電処理を行う際、管理側制御部１１は、制御パターン記憶領域に記憶された充電制御パターンを読み出して、動作対象の普通充電器２０に対して必要な情報を送信する。

次に、入力表示器１２について説明する。入力表示器１２は、集中管理装置１０におけるユーザーインタフェースを提供する部分であり、図２に示すように、ユーザーの指示を入力するための入力部１２ａと、各種の表示を行う表示部１２ｂとを有している。本実施形態の入力表示器１２は、タッチパネル式の液晶表示装置によって構成されている。この装置では、タッチパネルが入力部１２ａに相当し、液晶表示部が表示部１２ｂに相当する。なお、入力表示器１２に関し、他の種類の装置を用いてもよい。

この入力表示器１２は、電気自動車４０のユーザーによる普通充電器２０の選択、車名等の入力、駆動用バッテリー４４の残存容量（電池残量）の入力、希望充電量の入力、及び、希望充電完了時間の入力などを行う際に利用される。普通充電器２０の選択に際しては、例えば図４に示すように、使用する普通充電器２０の番号やＯＫの文字がボタン画像で表示される。車名等の入力に際しては、例えば図５（ａ）に示すように、まずメーカー名（Ａ〜Ｈ）とＯＫの文字がボタン画像で表示される。そして、メーカー名が選択されると、選択されたメーカーの車名などがボタン画像で表示される。例えばメーカー名として「Ａ」が選択された場合、図５（ｂ）に示すように、選択されたメーカーの車名「ａ１」〜「ａ８」が表示される。

残存容量の入力に際しては、例えば図６（ａ）に示すように、駆動用バッテリー４４の残存容量が水準毎にボタン画像で表示される。希望充電量の入力に際しては、例えば図６（ｂ）に示すように、駆動用バッテリー４４に対する充電量（全体充電容量に対する比率）などがボタン画像で表示される。希望充電完了時間の入力に際しては、例えば図７（ａ）に示すように、希望充電完了時間などがボタン画像で表示される。また、図７（ｂ）に示すように、入力表示器１２では、充電完了の予定時刻も表示される。

表示画像の内容は管理側制御部１１によって定められる。本実施形態では、選択可能な項目と選択不可の項目とで表示態様を異ならせている。例えば、選択可能な項目についてはランプが点灯している感じのボタン画像を表示し、選択不可の項目についてはランプが消灯している感じのボタン画像を表示している。

図４の表示例では、選択可能な充電器Ａ及び充電器Ｂについて点灯状態のボタン画像で表示され、選択済みの充電器Ｃについて消灯状態のボタン画像で表示されている。これにより、充電器Ｃは対象外であることをユーザーに対して視覚で通知できる。また、図６（ｂ）は、駆動用バッテリー４４の残存充電容量として４０％程度が選択された場合を示している。この場合、希望充電量２０％以上及び４０％以上のボタン画像は、残存充電容量以下の充電容量であることから選択不可の態様で表示される。一方、希望充電量６０％以上及び８０％以上のボタン画像は、残存充電容量よりも多いことから選択可能な態様で表示される。また、図７（ａ）でも、３水準のボタン画像が選択可能な態様で表示され、２水準のボタン画像が選択可能な態様で表示されている。

そして、選択可能なボタン画像がユーザーによってタッチされると、タッチ操作が入力部１２ａ（タッチパネル）で検知される。そして、検知情報（例えばタッチ位置の座標）が管理側制御部１１へ出力される。管理側制御部１１では、検知情報に基づいてユーザーの選択内容を認識する。図４の表示例において、充電器Ａのボタン画像がタッチされ、かつ、ＯＫのボタン画像がタッチされた場合に、充電器Ａのボタン画像について座標情報が入力表示器１２から管理側制御部１１に送信される。管理側制御部１１では、受信した座標情報に基づいて充電器Ａが選択されたことを認識する。

次に、普通充電器２０について説明する。普通充電器２０は、駆動用バッテリー４４に付設された車載充電器４３（付設充電器）に単相交流を供給することで駆動用バッテリー４４を充電させる装置であり、例えば図２に示すように、充電側制御部２１、及び、開閉器２２を有している。

充電側制御部２１は、普通充電器２０における制御の中心となる部分であり、図８（ａ）に示すように、ＣＰＵ２３及びメモリー２４を有する制御部本体２５と、通信用インタフェース２６とを有している。これらの制御部本体２５及び通信用インタフェース２６は、管理側制御部１１で説明したものと同様に構成されている。

開閉器２２は、単相交流の供給制御を行う部分である。この開閉器２２は充電側制御部２１によって開閉動作が制御され、単位充電動作に対応する単位充電時間に亘って閉状態になり、単相交流を車載充電器４３に供給する。そして、単位充電時間の経過によって開閉器２２が開状態に復帰される。なお、充電側制御部２１は、管理側制御部１１からの動作指示信号に基づいて、開閉器２２の開閉動作を制御する。

次に制御部本体２５のメモリー２４について説明する。図８（ｂ）に示すように、メモリー２４の一部領域は、プログラム記憶領域、及び、識別情報記憶領域として用いられている。そして、プログラム記憶領域には、ＣＰＵ２３によって読み出されて実行されるプログラムが記憶され、識別情報記憶領域には、その普通充電器２０を示す固有の識別情報が記憶されている。

次に、電気自動車４０について説明する。図９に示すように、電気自動車４０は、車両側制御部４１と、普通充電インレット４２Ａと、急速充電インレット４２Ｂと、車載充電器４３と、駆動用バッテリー４４と、補機用バッテリー４５と、インバーター４６と、駆動モーター４７と、トランスミッション４８とを有している。なお、図９の太線は電源の供給線を示し、細線はデータや信号の通信線を示している。

車両側制御部４１は、電気自動車４０における制御の中心となる部分であり、ＣＰＵ及びメモリーを有する制御部本体と、通信用インタフェースとを有している（何れも図示せず）。これらの制御部本体及び通信用インタフェースは、管理側制御部等で説明したものと同様に構成されている。

普通充電インレット４２Ａは普通充電器２０の充電プラグＰＬＧが接続される部分であり、急速充電インレット４２Ｂは急速充電器の充電プラグ（図示せず）が接続される部分である。これらの充電インレット４２Ａ，４２Ｂに関し、普通充電インレット４２Ａは普通充電器２０からの単相交流が供給されるのに対し、急速充電インレット４２Ｂは急速充電器（図示せず）からの直流が供給される点で相違している。また、普通充電インレット４２Ａは、車両側制御部４１と通信線を介して接続されていないのに対し、急速充電インレット４２Ｂは、車両側制御部４１と通信線を介して接続されている点でも相違（図示せず）している。

車載充電器４３には、駆動用バッテリー４４及び補機用バッテリー４５が接続されている。そして、車載充電器４３は、供給された単相交流によって、これらの駆動用バッテリー４４及び補機用バッテリー４５を充電する。このため、車載充電器４３は、駆動用バッテリー４４に付設された付設充電器に相当する。なお、駆動用バッテリー４４は、駆動モーター４７を動作させるための直流電力を蓄える部分である。補機用バッテリー４５は、車両側制御部４１等の計器類を動作させるための直流電力を蓄える部分である。

各バッテリー４４，４５への充電時において、車載充電器４３は、充電電圧の調整や充電終了といった充電に関する制御も行う。なお、駆動用バッテリー４４と補機用バッテリー４５とは、蓄える直流電力の電圧が異なっている。このため、車載充電器４３には、ＤＣ／ＤＣコンバーター回路が設けられており（図示せず）、適した電圧で充電が行えるように構成されている。

インバーター４６は、駆動用バッテリー４４に蓄えられた直流電力から交流電力を生成する電力変換装置である。このインバーター４６は、車両側制御部４１からの制御信号に応じて、周波数が調整された交流電力が出力される。そして、インバーター４６で生成された交流電力は、駆動モーター４７に供給される。従って、駆動モーター４７の回転数は、車両側制御部４１からの制御信号に応じて制御される。

駆動モーター４７は、タイヤＴＲを回転させる駆動源となる部分である。すなわち、駆動モーター４７の回転軸は、トランスミッション４８に接続されており、駆動モーター４７からの回転力は、適宜減速されて車軸に伝達されている。車軸ＤＦの端部にはタイヤＴＲが取り付けられているため、駆動モーター４７の回転によってタイヤＴＲが回転する。

次に、この充電システムにおける動作について説明する。図１０は、この充電システムによる電気自動車４０の充電動作を説明するメインフローチャートである。なお、図１０のフローチャート、及び、後述する図１１のフローチャートにおいて、「ＮＣ」と記載されているが、これは普通充電器２０を意味している。

この充電システムでは、最初に充電動作を行う普通充電器２０の選択の有無を判定する（Ｓ１）。すなわち、管理側制御部１１は、ユーザーによって入力部１２ａに対する充電器の選択動作がなされたか否かを判断する。図４の例では、選択可能な充電器Ａ又は充電器Ｂのボタン画像がタッチされ、その後にＯＫのボタン画像がタッチされた場合に、管理側制御部１１は、タッチされた普通充電器２０が選択されたことを認識する。

普通充電器２０が選択されたならば、管理側制御部１１は、充電対象の電気自動車４０に関し、車種をユーザーに選択させる（Ｓ２）。例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、メーカー名と車名の組み合わせから車種を選択させる。車種が選択されたならば、管理側制御部１１は、選択された車種の車両情報を車種データベースから呼び出し、対応する記憶領域に記憶させる。例えば、駆動用バッテリー４４の総充電容量や車載充電器４３へ供給する充電電流値の情報が呼び出され、それぞれの情報を記憶する記憶領域に記憶される。

車両情報を取り込んだならば、管理側制御部１１は、残存容量、希望充電量、及び、希望充電完了時間の入力を待つ（Ｓ３−Ｓ５）。

図６（ａ）の例では、選択可能な５水準（０％，２０％程度，４０％程度，６０％程度，８０％程度）の残存容量を示すボタン画像が表示されているので、任意の１つのボタン画像がタッチされ、その後にＯＫのボタン画像がタッチされた場合に、管理側制御部１１は、タッチされた残存容量が選択されたことを認識する。

図６（ｂ）の例では、５水準のうち選択可能な３水準（６０％以上，８０％以上，１００％）の希望充電量を示すボタン画像が表示されているので、任意の１つのボタン画像がタッチされ、その後にＯＫのボタン画像がタッチされた場合に、管理側制御部１１は、タッチされた希望充電量が選択されたことを認識する。

図７（ａ）の例でも、５水準のうち選択可能な３水準（４時間以内，８時間以内，１２時間以内）の希望充電完了時間を示すボタン画像が表示されているので、任意の１つのボタン画像がタッチされ、その後にＯＫのボタン画像がタッチされた場合に、管理側制御部１１は、タッチされた希望充電完了時間が選択されたことを認識する。

次に、管理側制御部１１は、充電制御の内容を決定する（Ｓ６）。この決定処理において、管理側制御部１１は、単位充電条件取得部として機能し、車載充電器４３毎の充電電流値（普通充電器２０毎の個別電流値）と希望充電量とから、単位充電量の充電に必要な単位充電時間、及び、予想充電完了時間を取得する。また、管理側制御部１１は、充電制御パターン決定部として機能し、駆動用バッテリー４４に対する１回の単位充電動作で商用系統５０から普通充電器２０へ流れ込む単位電流値の合計を時系列で求め、対応する時間帯の上限電流値と比較し、単位電流値の合計が上限電流値以下の場合に、普通充電器２０からの単相交流の供給が許可されるように、充電制御の内容を決定する。決定された充電制御の内容は、充電制御パターンとしてメモリー１４の制御パターン記憶領域に記憶される。なお、この充電制御の決定処理については、後で詳しく説明する。

充電制御の内容を決定したならば、管理側制御部１１は、決定結果の通知処理を行う（Ｓ７）。この通知処理では、充電完了までの予想時間を表示部１２ｂに表示させる。また、ユーザーによる充電要望を達成することはできない場合には、その旨を表示する。図７（ｂ）の表示例では、６時間３０分後に充電が完了する予定の旨を入力表示器１２（表示部１２ｂ）に表示させている。また、充電中の注意事項についても入力表示器１２に表示させている。

通知処理が行われたならば、充電処理が行われる（Ｓ８）。この充電処理において、管理側制御部１１は充電許可部として機能し、ステップＳ６で決定された充電制御パターンに則って、動作対象となる普通充電器２０（充電側制御部２１）に対し、開閉器２２を動作させるための指示情報などを送信する。普通充電器２０は受信した指示情報に基づき、単位充電時間に亘って開閉器２２を閉状態にすることで、単相交流を車載充電器４３へ供給する。そして、車載充電器４３は、単相交流が供給されている期間に亘って駆動用バッテリー４４の充電を行う。

充電処理において、この充電システムでは、後述する具体例のように、単位充電量の充電動作（単位充電動作）が各駆動用バッテリー４４に対して繰り返し行われるように、普通充電器２０を制御する。すなわち、普通充電器２０の開閉器２２を単位充電量に対応する単位充電時間に亘って閉状態にすることで、車載充電器４３による駆動用バッテリー４４の充電を繰り返し行わせている。このため、管理側制御部１１は、充電制御パターンにおける制御の切換時点（断面）が到来する毎に、動作対象となる普通充電器２０に対して、開閉器２２用の動作指示情報を送信する。

この充電処理は、全ての駆動用バッテリー４４の充電が終了するまで継続して行われる（Ｓ９）。そして、新たな普通充電器２０が選択されるまでは、決定された充電制御パターンで充電を行う（Ｓ１０）。一方、新たな普通充電器２０が追加で選択された場合には、ステップＳ２に戻って車両情報の取り込み以降の処理を繰り返し行う。この場合、充電途中の駆動用バッテリー４４については、既に充電が行われた分を差し引いた形での処理が行われる。なお、全ての駆動用バッテリー４４の充電が終了した場合には（Ｓ８）、ステップＳ１に戻って普通充電器２０が選択されるまで待機する。

次に、図１１のフローチャートを参照して、管理側制御部１１による充電制御決定処理の詳細について説明する。

この充電制御決定処理では、対象の普通充電器２０のうち、識別番号が最も若いものを選択する（Ｓ１１）。ここで、識別番号がアルファベットで構成されている場合にはアルファベット順の最も若いものが選択され、識別番号が順序数で構成されている場合には最も小さな数字が付されたものが選択される。

次に、選択された普通充電器２０に関して予想総充電量が算出される（Ｓ１２）。本実施形態において、この予想総充電量は、次式（１）によって算出される。なお、式（１）において、希望充電量及び電池残存容量は、何れもパーセント単位である。

予想総充電量＝バッテリー総容量×（希望充電量−電池残存容量） … （１）

予想総充電量が算出されたならば、充電完了予想時間が算出される（Ｓ１３）。本実施形態において、この充電完了予想時間は、次式（２）によって算出される。なお、式（２）において、充電電圧値は単相交流の電圧値である。このため、この処理では管理側制御部１１のメモリー１４（充電電圧値記憶領域）から単相交流の電圧値が読み出される。

充電完了予想時間＝予想総充電量÷ＡＣ／ＤＣ変換効率÷力率÷（充電電圧値×充電電流値） … （２）

次に、単位充電時間（一巡回充電間隔）が算出される（Ｓ１４）。本実施形態において、この単位充電時間は、次式（３）によって算出され、１サイクルの巡回充電における充電時間を示す。なお、式（３）において、基準巡回充電時間は、１サイクルの巡回充電において基準となる充電時間であり、充電システムの管理者によって任意の時間に設定できる。また、基準充電電流値は、１サイクルの巡回充電において基準となる充電電流値（車載充電器４３に流れ込む単相交流の電流値）であり、充電システムの管理者によって任意の値に設定できる。これらの基準巡回充電時間及び基準充電電流値は、１サイクルの巡回充電において駆動用バッテリー４４に充電される充電量を平等にするために定められる。

単位充電時間＝基準巡回充電時間×基準充電電流値÷充電電流値 … （３）

次に、充電緊急度が算出される（Ｓ１５）。前述したように、充電緊急度は、充電の優先度を定めるための指標であり、本実施形態では次式（４）によって算出される。すなわち、充電緊急度が大きいほど、ユーザーの希望充電時間よりも長い時間に亘って充電をしなければならないことを意味している。

充電緊急度＝予想完了時間÷希望完了時間 … （４）

充電緊急度を算出したならば、ステップＳ１２からＳ１５までの各算出処理が、全ての普通充電器２０に対して行われたか否かが判断される（Ｓ１６）。ここで、算出処理が行われていない普通充電器２０があった場合には、次に識別情報の若い普通充電器２０が選択され（Ｓ１７）、この普通充電器２０に対する各算出処理（Ｓ１２−Ｓ１５）が行われる。

一方、各算出処理が、全ての普通充電器２０に対して行われた場合には、充電緊急度の高い順に普通充電器２０の優先順位が並べ替えられる（Ｓ１８）。この処理は、ステップＳ１５で算出された充電緊急度に基づいて行われる。

次に、対象断面の設定が行われる（Ｓ１９）。ここで断面とは、充電制御パターンにおける制御の切換時点であり、各普通充電器２０で充電に使用できる電流値の合計上限値を超えているか否かの判断タイミングに相当する。前述したように、この断面としては、普通充電器２０毎の充電開始時点、充電終了時点がある。また、合計上限値を規定する時間帯同士の境界も断面に該当する。従って、充電の開始時点が１番目の断面になる。このため、ステップＳ１８から移行してきた場合には、充電の開始時点（具体例における時刻ｔ０）が対象断面として設定される。

対象断面を設定したならば、対象断面における制約条件を満足するか否かが判断される（Ｓ２０）。ここでは、優先順位（充電緊急度）の高い順に充電電流値が積算される。そして、全ての普通充電器２０についての積算値が、対象断面における上限電流値以下である場合に、制約条件を満足すると判断される。

ここで、制約条件を満足している場合には、その断面における充電制御パターンが決定される（Ｓ２１）。一方、制約条件を満足していない場合には、優先順位の低い普通充電器２０や単位充電回数（巡回充電回数）の多い普通充電器２０を順に待機状態にし（Ｓ２２）、充電電流の積算値を上限電流値以下にすることで、その断面における充電制御パターンが決定される（Ｓ２１）。

この様にして対象断面の充電制御パターンが決定されたならば、全ての対象断面について充電制御パターンが決定されたか否かが判断される（Ｓ２３）。ここで、充電制御パターンが決定されていない断面があった場合には、その断面を対象断面に設定し（Ｓ１９）、前述の処理を繰り返し行う（Ｓ２０〜Ｓ２２）。

この設定処理において、管理側制御部１１は、ある普通充電器２０による１サイクル分の充電（単位充電）の終了時点で、その普通充電器２０を待機状態に設定する。また、単位充電回数が他の普通充電器２０よりも多い普通充電器２０については、その優先順位を一時的に低く設定する。このような設定を行うことで、特定の駆動用バッテリー４４が連続して充電されてしまう不具合を抑制している。なお、この設定処理については、具体例に基づいて説明する。

全ての断面について充電制御パターンが決定されたならば（Ｓ２３）、全ての普通充電器２０について充電要望を満足しているか否かが判断される（Ｓ２４）。ここで、希望する充電量を希望する時間内に充電できる場合、充電要望を満足していると判断される。一方、希望する充電量を充電するに際して希望する時間を超えてしまう場合、充電要望を満足していないと判断される。

そして、充電要望を満足していると判断された場合には、要望達成見込みである旨の報知データが作成される（Ｓ２５）。この報知データはステップＳ７の結果通知で表示される。一方、充電要望を満足していないと判断された場合には、要望不達成である旨の報知データが作成される（Ｓ２６）。この報知データもまたステップＳ７の結果通知で表示される。これらの報知データ作成処理を行ったならば、充電制御決定処理（Ｓ６）を終了し、メインフローチャートに復帰する。

以上の充電制御決定処理について、図１２（ａ）〜図１５（ｄ）の具体例に基づいて詳しく説明する。これらの図において、横軸は時間であり、縦軸は電流値である。また、階段状に描かれている点線は、時間帯毎の合計上限値（普通充電器２０の全体で使用可能な商用系統５０側の電流値）である。この具体例では、時刻ｔ０−ｔ１，時刻ｔ１−ｔ２，時刻ｔ２−ｔ３，時刻ｔ３−ｔ４，時刻ｔ４−からなる５つの時間帯が描かれている。

また、この具体例では、５台の普通充電器２０で充電を行っており、各普通充電器２０による充電量を、符号ＮＣ１〜ＮＣ５を付して示している。ここで、充電量ＮＣ１〜ＮＣ５に関し、優先順位の高い順に符号ＮＣ１，ＮＣ２，ＮＣ３，ＮＣ４，ＮＣ５を付している。また、充電量を示す矩形状図形に関し、面積（充電量）は等しく、縦横比は相違している。これは、各駆動用バッテリー４４を平等に充電する観点から、１サイクルの充電量ＮＣ１〜ＮＣ５を揃えていることによる。

すなわち、各電気自動車４０の車載充電器４３は、それぞれに固有の充電電流値が設定されている。この充電電流値に応じて、矩形状図形における縦軸の大きさ（商用系統５０から普通充電器２０に流れ込む個別電流値）が定まるので、１サイクルの充電量を揃えた場合、充電電流値が相対的に大きいと１サイクルの充電動作（単位充電動作）は相対的に短時間で終了し、充電電流値が相対的に小さいと単位充電動作は相対的に長時間を要する。このため、充電電流値が相対的に大きい車載充電器４３に接続された普通充電器２０では縦長の矩形状図形になり、充電電流値が相対的に小さい車載充電器４３に接続された普通充電器２０では横長の矩形状図形になる。

以下、充電制御パターンの決定手順について説明する。

図１２（ａ）に示すように、まず管理側制御装置は、時刻ｔ０を始点（開始断面）にして優先順位の高い充電量ＮＣ１から順に合計上限値を超えない範囲で充電量を積算する。この例では、時間帯ｔ０−ｔ１の合計上限値が電流値Ｉ１であり、充電量ＮＣ１〜ＮＣ４までを合計した電流値（縦軸の合計）が電流値Ｉ１を超えてしまうため、充電量ＮＣ１〜ＮＣ３までが開始断面における充電対象として決定される。これらの中で１サイクルの充電が最初に終了するものは充電量ＮＣ２である。このため、充電量ＮＣ２の充電完了時刻である時刻ｔ０ａが次の断面に設定される。

次いで図１２（ｂ）に示すように、次断面である時刻ｔ０ａにおける充電制御パターンが決定される。ここでは、待機状態にある充電量ＮＣ２，ＮＣ４，ＮＣ５のうち、単位充電回数が他よりも多い充電量ＮＣ２の優先順位が最下位になり、最も優先順位の高い充電量ＮＣ４の電流値が積算される。そして、充電量ＮＣ１，ＮＣ３，ＮＣ４の積算電流量が電流値Ｉ１よりも低いので、制約条件を満たすと判断される。次いで、充電量ＮＣ２よりも優先順位の高い充電量ＮＣ５も積算されるが、積算電流値が電流値Ｉ１よりも高くなるため、制約条件を満たさないとして待機状態とされる。以上より、充電量ＮＣ１，ＮＣ３，ＮＣ４がこの断面における充電対象として決定される。そして、これらの中で１サイクルの充電が最初に終了するものは充電量ＮＣ１である。このため、充電量ＮＣ１の充電完了時刻である時刻ｔ０ｂが次の断面に設定される。

次いで図１２（ｃ）に示すように、時刻ｔ０ｂにおける充電制御パターンが決定される。ここでは、充電量ＮＣ１，ＮＣ２が待機状態にあるが、両者とも単位充電回数が同じであるので、もともとの優先順位の高い充電量ＮＣ１が積算対象になる。しかし、積算電流値が電流値Ｉ１よりも高いので待機状態が維持される。そして、合計上限値が電流Ｉ２に切り替わる時刻ｔ１が次の断面に設定される。

次いで図１２（ｄ）に示すように、時刻ｔ１における充電制御パターンが決定される。ここでは、時間帯ｔ１−ｔ２の合計上限値が電流値Ｉ２であり、ＮＣ１〜ＮＣ５の積算電流値よりも高いので、全ての充電量ＮＣ〜ＮＣ５が充電対象に設定される。そして、充電量ＮＣ４の充電終了時刻ｔ１ａが次の断面に設定される。

次いで図１３（ａ）に示すように、時刻ｔ１ａにおける充電制御パターンが決定される。この時刻ｔ１ａでは、１サイクルの充電が完了した充電量ＮＣ４が積算されるが、電流値Ｉ２はＮＣ１〜ＮＣ５の積算電流値よりも高いため、充電量ＮＣ４も充電対象に設定される。この場合、充電は継続して行われることになる。そして、充電量ＮＣ３の充電終了時刻ｔ１ｂが次の断面に設定される。

以後は、同様な手順で、断面が到来する毎に充電制御パターンが設定される。要点を説明すると、時間帯ｔ１−ｔ２においては、合計上限値が電流値Ｉ２であり、充電量ＮＣ１〜ＮＣ５の積算電流値よりも高いため、単位充電回数の差に起因して優先順位が入れ代わるが、充電量ＮＣ１〜ＮＣ５の全てが充電対象となる（図１３（ｂ）−図１４（ｂ））。

時刻ｔ１ｇで１サイクルの充電が完了した充電量ＮＣ４は、他のものが充電中であることから引き続き充電対象として選択される。ここで、時間帯ｔ２−ｔ３では合計上限値が電流値Ｉ３に下がるため、充電量ＮＣ４を充電してしまうと、時刻ｔ２以降において制約条件をみたさない。そこで、充電量ＮＣ４については、時刻ｔ１ｇから時刻ｔ２までの時間帯においてのみ充電を行い、時刻ｔ２以降は待機状態にする（図１４（ｃ），（ｄ））。

ところで、充電量ＮＣ４に関し、対応する車載充電器４３の充電電流値が他の車載充電器４３の充電電流値よりも高いことから、他の充電量に比べて単位充電回数が多い。例えば、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの時間帯において、充電量ＮＣ４による単位充電回数は３回に設定されている。これに対し、充電量ＮＣ１，２による単位充電回数は２回に設定され、充電量ＮＣ３，５による単位充電回数は１回に設定されている。

そこで、管理側制御部１１は、充電量ＮＣ４については、他の充電量１〜３，５よりも優先順位を下げて、他の充電量の充電を優先させる（図１５（ａ）−（ｄ））。具体的には、断面が到来する毎に、管理側制御部１１が単位充電回数カウンタ（図３（ｂ）を参照）の値を参照し、カウント値の少ない充電量については、カウント値の多い充電量よりも優先するように優先順位を変更する。

以上説明したように、本実施形態の充電システムでは、時間帯毎の合計上限値（上限電流値）がメモリー１４に記憶されており、駆動用バッテリー４４の充電に使用する充電電流値（個別電流値）と駆動用バッテリー４４に対する希望充電量とから単位充電量の充電に要する単に充電時間を取得し、駆動用バッテリー４４に対する１回の単位充電動作に必要な単相交流側の単位電流値の合計を時系列で求め、断面毎に合計上限値と比較し、充電の許否（単相交流の供給／非供給）を定めるので、時間帯毎の負荷変動を考慮した効率のよい充電制御を実現できる。

また、この充電システムでは、普通充電器２０毎の優先順位を管理側制御部１１のメモリー１４に記憶させておき、優先順位の高い順に単位電流値を積算し、合計電流値が合計上限値を超えた際の最後の普通充電器２０を待機状態にするとともに、それより前の普通充電器２０について単位充電動作を行わせているので、優先順位の高い普通充電器２０によって駆動用バッテリー４４が優先的に充電され、ユーザーの要望を反映させた充電制御が実現できる。

また、この充電システムにおいて管理側制御部１１は、単位充電回数が相対的に少ない駆動用バッテリー４４と相対的に多い駆動用バッテリー４４が混在する場合に、充電回数が相対的に少ない駆動用バッテリー４４が、充電回数が相対的に多い駆動用バッテリー４４よりも優先して充電されるように、優先順位を変更しているので、特定の駆動用バッテリー４４が連続して充電されてしまう不具合を抑制できる。

また、この充電システムにおいて優先順位は、予想充電完了時間の希望完了時間に対する比率が大きいほど高い順位に定められているので、充電制御パターンをユーザーの希望に近付けることができる。

以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。例えば、次のように構成してもよい。

蓄電池に関し、電気自動車４０に搭載された駆動用バッテリー４４を例に挙げて説明したが、この蓄電池に限定されない。例えば、工事用重機に搭載された動力用蓄電池を充電することができる。また、住宅用蓄電池を充電することもできる。すなわち、これらの蓄電池と同等の蓄電容量を有し、車両で運搬できる大きさであり、かつ、普通充電器２０で充電可能な蓄電池であれば、例示した充電システムによる充電対象となる。

車両情報の入力に関し、前述の実施形態では、車種データベースを設けて、入力表示器１２からの入力に基づいて必要な車両情報を取得していたが、この形態に限定されるものではない。入力表示器１２を通じて必要な項目を個別に入力させるように構成してもよい。また、充電電流値については、規定時間に亘って単相交流を車載充電器４３へ試験的に印加し、その際の電力量を取得することで、その都度求めてもよい。

１０…集中管理装置，１１…管理側制御部，１２…入力表示器，１２ａ…入力部，１２ｂ…表示部，１３…ＣＰＵ，１４…メモリー，１５…制御部本体，１６…通信用インタフェース，２０…普通充電器，２１…充電側制御部，２２…開閉器，２３…ＣＰＵ，２４…メモリー，２５…制御部本体，２６…通信用インタフェース，３０…その他負荷，４０…電気自動車，４１…車両側制御部，４２Ａ…普通充電インレット，４２Ｂ…急速充電インレット，４３…車載充電器，４４…駆動用バッテリー，４５…補機用バッテリー，４６…インバーター，４７…駆動モーター，４８…トランスミッション，５０…商用系統，５１…電力センサー，５２…電力センサー

Claims (4)

1. 蓄電池に付設された付設充電器に単相交流を供給することで前記蓄電池を充電させる複数の普通充電器と通信し、前記複数の普通充電器による充電動作を制御する充電制御装置であって、
   商用系統から複数の前記普通充電器へ流れ込み可能な上限電流値を、時間帯毎に記憶する上限電流値記憶部と、
   前記付設充電器に供給する前記単相交流の個別電流値を、前記普通充電器毎に記憶する個別電流値記憶部と、
   前記蓄電池に対する希望充電量を記憶する希望充電量記憶部と、
   前記個別電流値と前記希望充電量とから、繰り返しなされる単位充電動作における１回分の単位充電時間、及び、予想充電完了時間を取得する単位充電条件取得部と、
   前記蓄電池に対する１回の前記単位充電動作で前記付設充電器に供給される前記個別電流値の合計を時系列で求め、対応する時間帯の前記上限電流値と比較し、前記個別電流値の合計が前記上限電流値以下の場合に、前記普通充電器からの前記単相交流の供給を許可する充電許可部と
   を有することを特徴とする充電制御装置。
2. 複数の前記普通充電器から充電の要求があった場合に、前記普通充電器毎の優先順位を記憶する優先順位記憶部を有し、
   前記充電許可部は、前記優先順位記憶部に記憶された優先順位の高い順に前記個別電流値を積算し、合計電流値が前記上限電流値を超えた際の最後の前記普通充電器を待機状態にするとともに、それより前の前記普通充電器について前記単相交流の供給を許可することを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
3. 前記蓄電池に対する前記単位充電動作の実行回数を、前記普通充電器毎に記憶する単位充電回数記憶部を有し、
   前記充電許可部は、前記実行回数が相対的に少ない蓄電池と相対的に多い蓄電池が混在する場合に、前記実行回数が相対的に少ない蓄電池が、前記実行回数が相対的に多い蓄電池よりも優先して充電されるように、前記優先順位を変更することを特徴とする請求項２に記載の充電制御装置。
4. 前記蓄電池に対する充電処理の希望完了時間を記憶する希望完了時間記憶部を有し、
   前記優先順位は、前記予想充電完了時間の前記希望完了時間に対する比率が大きいほど高く定められることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の充電制御装置。

Images