JP5994435B2 - 給電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されている直流電源と接続されて直流電流を交流電流に変換して、接続機器に供給する電力供給装置の給電制御装置に関する。

車両となるハイブリッドカーあるいは電気自動車には、高電圧の直流電源となるバッテリーが搭載されている。これら車両の直流電源を交流電流に変換し、交流電源で作動する機器を接続するための電力供給装置が知られている。例えば、シガーソケットを介して直流電源を受けて交流電源に変換する、いわゆるＤＣ／ＡＣインバータが知られている。一般にはＤＣ/ＡＣインバータには、電源のオン／オフスイッチと、電流変換部と、機器のプラグを差し込むための単数あるいは複数のコンセントを備えていて、コンセントを介して機器に交流電流を給電している。
特許文献１には、車両の直流電源を建物用の電源として用いる電源システムが提案されている。この電源システムでは、車両のバッテリー残量が所定値よりも小さくなると、建物への給電を停止するように構成されている。

特開２００９−２７８７７６号公報

従来のＤＣ/ＡＣインバータでは、接続した機器の電力消費量がインバータの出力容量を超えた場合や、バッテリィーの電圧が所定値以下になると、強制的にインバータの電源をオフにするため、コンセントに差し込まれたすべての機器が使用できなくなってしまい、不便である。
特許文献１においては、車両のバッテリー残量が所定値よりも小さくなると、建物への給電を停止してしまうので、車両のバッテリーを効率的に使用するという観点では改善の余地がある。
本発明は、車両に搭載された電源の直流電流を交流電流に変換して機器に供給する電力供給装置を、より効率よく使用して利便性の向上を図ることを、その目的とする。

本発明は、電気自動車の充電コネクタに接続された電源ケーブルを介して車両側から送電された電力を直流から交流に変換すると共に降圧する電力変換部と、直流から交流への変換および降圧された電力を外部に出力する複数の電力出力部とを備えた電力供給装置を制御する給電制御装置であって、各電力出力部に接続される機器に対する給電を維持する優先順位を設定する設定手段と、機器の使用電力量の合計が、電力供給装置の給電可能電力量を超えた場合には、設定手段で設定された優先順位のうち、少なくとも最も優先順位の低い機器が接続された電力出力部への給電を停止する給電制御手段と、給電制御手段によって給電停止がなされることを報知する報知手段と、電停止とされる電力出力部を使用者に識別可能とする識別手段とを有し、識別手段は、給電制御手段によって給電停止とされる電力出力部に接続された機器の電力消費量に応じて、報知手段による報知方法を変更することを特徴としている。

本発明によれば、各電力出力部に接続される機器に対する給電を維持する優先順位を設定する設定手段と、機器の使用電力量の合計が、電力供給装置の給電可能電力量を超えた場合には、設定手段で設定された優先順位のうち、少なくとも最も優先順位の低い機器が接続された電力出力部への給電を停止する給電制御手段と、給電制御手段によって給電停止がなされることを報知する報知手段と、給電停止とされる電力出力部を使用者に識別可能とする識別手段とを有するので、各電力出力部に接続された機器を使用することができるので利便性が高まるとともに、車両からの電力供給も停止しないので、車両側の直流電源を効率的に使用することができるとともに、装置使用者に対して事前に電力供給が停止される電力出力部を知らせることができ、使用者の利便性を高めることができる。

本発明に係る電力供給装置の給電制御装置の概略構成を示すブロック図。 給電制御装置の制御内容の一形態を示すフローチャート。 設定手段を備えた電力供給装置の給電制御装置の概略構成を示すブロック図。

以下、図面を用いて本発明に係る実施の形態について説明する。
図１に符号１で示す電力供給装置は、直流電源となる補機用バッテリー２１とＥＶ駆動用バッテリー２２とを備えた車両２０の急速充電コネクタ２３に接続可能な接続プラグ２４が設けられた電源ケーブル２５を介して車両２０と接続されることで、車両２０側から送電されるように構成されている。本形態において、車両２０は図示しない走行用の駆動モータをＥＶ駆動用バッテリー２２で駆動して走行する電気自動車である。車両２０としては、電気自動車に限定されるものではなく、エンジンと走行用の駆動モータを備えたプラグインハイブリッドカーであってもよい。

ＥＶ駆動用バッテリー２２は直流３３０Ｖの電流を供給する高電圧ユニットとして構成され、補機用バッテリー２１は直流１２Ｖの電流を供給する低電圧ユニットとして構成されたものである。車両２０は、ＥＶ駆動用バッテリー２２と急速充電コネクタ２３とが急速充電コンタクタ２６を介して直流３３０Ｖが流れる配線３０で接続されている。急速充電コネクタ２３と急速充電コンタクタ２６とは、制御手段となるＥＶ−ＥＣＵ２７と信号線３１，３２を介して接続されていて、ＥＶ−ＥＣＵ２７の制御下におかれている。ＥＶ−ＥＣＵ２７は、補機用バッテリー２１と直流１２Ｖの電流が流れる配線３３で接続されていて、補機用バッテリー２１から電力を供給されることで、起動して各部を制御する。急速充電コネクタ２３と急速充電コンタクタ２６とは、直流１２Ｖの電流が流れる配線３４で接続されている。

電力供給装置１は、そのケーシング内に充電式電源となる内蔵バッテリー２と、内蔵バッテリー２を充電するための内臓充電器３を備えていて、作業者が持ち運びできる可搬式とされている。電力供給装置１は、電力変換部となるＤＣ／ＡＣインバータ４、インターフェース５、複数のコンタクタ６、７、給電停止がなされることを報知する報知手段となる発生装置としてのスピーカ７と電力供給装置１の動作状態を表示するインジケータとしての通電ランプ８，９を備えている。内蔵バッテリー２は、直流１２Ｖの電流を供給するものであり、配線３６，３７を介して内蔵充電器３とインターフェース５とに接続されている。内蔵バッテリー２は、内蔵充電器３によって充電可能とされている。ＤＣ／ＡＣインバータ４は、車両２０側から送電された直流３３０Ｖの電力を交流（ＡＣ）１００Ｖの電力に変換すると共に降圧する機能を備えた周知のものである。

内臓充電器３とＤＣ／ＡＣインバータ４には、接続プラグ２４が設けられた電源ケーブル２５が、直流３３０Ｖが流れる配線３５を介して接続されている。ＤＣ／ＡＣインバータ４とコンタクタ５，６は、交流１００Ｖが流れる配線３８，３９で接続されている。

コンタクタ５，６には、ＤＣ／ＡＣインバータ４により直流から交流への変換および降圧された電力を外部に出力する複数の電力出力部となるコンセント１０，１１が接続されている。コンセント１０，１１には、信号線３９，４０を介して電流計測手段となる電流計測器１２，１３が接続されている。電流計測器１２，１３は、コンセント１０，１１に差し込まれる交流１００Ｖで作動する機器で使用される消費電力量を計測するものである。通電ランプ８，９は、コンセント１０，１１毎に設けられていて、コンセント１０，１１に対して給電されているか否かを点灯により作業者に知らせるものである。

インターフェース５は、信号線４１を介して接続プラグ２４と双方向通信可能に接続されていて、接続プラグ２４を介してして車両２０側のＥＶ−ＥＣＵ２７と通信可能とされている。ＤＣ／ＡＣインバータ４とインターフェース５とは信号線４２を介して双方向通信可能に接続されている。

スピーカ７と通電ランプ８，９は、信号線４３，４４，４５を介してインターフェース５と接続されていて、インターフェース５を介して送信される駆動信号を受けることで、それぞれ作動するように構成されている。電流計測器１２，１３は、信号線４６，４７を介してインターフェース５と接続されている。インターフェース５は電流計測器１２，１３の計測結果を車両２０のＥＶ−ＥＣＵ２７に信号線４１を介して送信する機能を備えている。

本形態において、電力供給装置１は、交流１００Ｖを出力するコンセント１０，１１を２つ設けられたものとして説明するが、コンセントの数は２つに限定されるものではない。

本形態では、コンセント１０，１１に接続される交流１００Ｖで作動する各種機器の使用電力量が、電力供給装置１の給電可能電力量（ＤＣ／ＡＣインバータ４の変換効力であり定格出力）を超えた場合には、コンセント１０，１１のうち、少なくとも最も優先順位の低い給電先となるコンセントへの給電を停止する給電制御手段と、給電停止とされるコンセントを使用者に識別可能とする識別手段とを有している。本形態において、給電制御手段はＥＶ−ＥＣＵ２７を用いている。識別手段は、給電を停止するコンセントに接続された機器の電力消費量に応じて、スピーカ７による音または音声の発する時間、音量または音色の種類を変えるものであり、本形態ではＥＶ−ＥＣＵ２７がその機能を備えている。

給電制御手段となるＥＶ−ＥＣＵ２７は、各コンセントに接続される機器の使用電力量が、電力供給装置１の給電可能電力量（定格出力）を超えた場合には、少なくとも予め設定された優先順位が最も低いコンセントへの給電を停止する機能を備えている。本形態において、コンセント１０，１１の優先順位とは、給電を維持する優先順位のことであり、ＥＶ−ＥＣＵ２７（設定手段）で予め設定されている。本形態ではコンセント１０の優先順位が、コンセント１１よりも高く設定されており、コンセント１１から電力供給が断たれるように構成されている。

本形態において、給電制御装置６０は、電力供給装置１とＥＶ−ＥＣＵ２７で構成される。本形態では給電制御手段、識別手段として車両２０側に設けたＥＶ−ＥＣＵ２７を用いるようにしたが、電力供給装置１が給電制御手段と識別手段を備えた形態であってもよい。

このような構成の給電制御装置６０による制御内容について図２に示すフローチャートを用いて説明する。なお、本形態では、コンセント１０，１１には既にＡＣ１００Ｖで作動する機器のプラグが差し込まれているとともに、接続プラグ２４が車両２０の急速充電コネクタ２３と接続されているものとする。

給電制御装置６０は、図示しない起動スイッチが操作されると、ステップＳ１において、ＤＣ／ＡＣインバータ４で車両２０のＥＶ駆動用バッテリー２２の直流電流を交流１００Ｖに変更して昇圧してコンセント１０，１１に供給する。このときコンセント１０，１１には既に機器が接続されているので給電運転中となる。

ステップＳ２では、コンセント１０，１１に接続された機器の使用電力が定格出力を超えたか否かを判断する。定格出力とは、安定して長時間給電運転可能な出力であり、予めＥＶ−ＥＣＵ２７に設定されているものとする。機器の使用電力は、図１の電流測定器１２，１３の計測結果から得る。

ステップＳ２において、使用電力が定格出力を超えている場合には、ステップＳ３に進んで優先順位の低いコンセント１１への電力供給を停止する報知動作を開始する。また、ここでは図示しないタイマーにより報知時間を計測する。これは過渡的な定格出力のオーバーによる電力供給の停止を防止するためである。報知動作とは、例えばスピーカ７によるアラーム音や、音声アナウンス、あるいは通電ランプ９を点滅させることにより、使用者にコンセント１１に接続されている機器（電化製品）を操作して消費電力を低下させることを促すことである。

この報知動作としては、音声アナウンスと通電ランプ９の点滅により電力供給を停止するコンセントを作業者に知らせる機能も備えている。音声アナウンスの例としては、「使用電力が超過しています。使用電力を低下させてください。まもなくコンセント１１の電力供給を停止します。」の音声アナウンスをスピーカ７から流すことが挙げられる。あるいは、電力供給を停止するまでの時間をアラーム音の間隔で伝えるようにしてもよい。アラーム音の例としては、鳴り始めで電力供給が止まるまでの時間があるときには、「ピーピーピー・・」と間隔が長く、電力供給が止まるときには「ピピピピピ・・」と間隔を狭くする。

また、給電停止とされるコンセントに接続された機器の消費電力量に応じて、報知手段による報知方法が変更する。例えば、給電を停止するコンセント１０，１１に接続された機器の電力消費量に応じて、スピーカ７による音または音声の発する時間、音量または音色の種類を変更したり、通電ランプ９の点滅の仕方、ランプの色などを変更したりする。具体的には、給電停止とされるコンセントに接続された機器の消費電力量が大きいほど、報知音（音声アナウンス、アラーム音）の大きさを大きくしたり、通電ランプの報知動作を強調したりする。また、給電停止とされるコンセントに接続された機器の消費電力量が大きいほど、報知音や通電ランプの報知動作を開始するタイミングを早めて報知時間を長くするようにしてもよい。

ステップＳ４では、報知開始から設定時間経過したか否かを判断する。この設定時間も予めＥＶ−ＥＣＵ２７に設定されているものとする。なお、この設定時間は、使用電力が定格出力を超過した場合、超過した出力に応じて複数設定されているものとする。超過した出力は、コンセント１１での使用電力と定格出力の差分で求めることができ、ステップＳ２の段階でこの差分を算出し、差分に応じた設定時間をＥＶ−ＥＣＵ２７から読み出せばよい。

ステップＳ４において、報知開始から設定時間経過した場合には、ステップＳ５においてコンセント１１への電力供給を停止するとともに、スピーカ７や通電ランプ９による報知動作を停止する。

ステップＳ６では、他のコンセント１０に接続された機器の使用電力が定格出力を超えたか否かを判断し、定格出力を超えている場合には、ステップＳ７において、ステップＳ３と同様に、コンセント１０への電力供給を停止する報知動作を開始するとともに、図示しないタイマーにより報知時間を計測する。ここでの報知動作とは、例えばスピーカ７によるアラーム音や、音声アナウンス、あるいは通電ランプ８を点滅させることにより、使用者にコンセント１０に接続されている機器（電化製品）を操作して消費電力を低下させることを促す。

ステップＳ８では報知開始から設定時間経過したか否かを判断し、報知開始から設定時間経過した場合には、ステップＳ９においてコンセント１０への電力供給を停止するとともに、スピーカ７や通電ランプ８による報知動作を停止する。

なお、電力供給装置１の出力が出力能力の限界である限界出力に達したときは、電力供給装置１に設けられた図示しないブレーカが作動することによって電力供給装置１内の回路が遮断され、報知することなく直ちに全てのコンセントに対する電力供給が停止される。

このように、複数のコンセント１０，１１を備えた電力供給装置１において、通電を維持すための優先順位をコンセント１０，１１に設定し、コンセント１０，１１での消費電力が電力供給装置１の定格出力を超えた場合には、優先順位の低いコンセント１１に対する電力供給を停止するので、コンセント１０に接続された機器を使用することができ、利便性が高まるとともに、車両２０からの電力供給も停止しないので、車両２０のＥＶ用バッテリー２２を効率的に使用することができる。

また、警告音や音声アナウンスを発するスピーカ７やコンセント１０，１１ごとに設けた通電ランプ８，９を備えているので、使用者にコンセント１０、１１に接続されている機器（電化製品）を操作して消費電力を低下させることを促すことができる。このため、コンセント１０，１１への電力供給停止を事前に防止することができるとともに、電力供給停止を受けたコンセントを知らせることができ、故障による電力供給停止なのか、消費電力超過による電力供給停止なのかを、使用者が視覚的、聴覚的に容易に判断することができる。

給電を停止するコンセント１０，１１に接続された機器の電力消費量に応じて、スピーカ７による音または音声の発する時間、音量または音色の種類を変更したり、通電ランプ９の点滅の仕方、ランプの色などを変更することで、どの機器に対する電力停止がなされるのかを使用者がより聴覚的・視覚的に判断することができる。具体的には、給電停止とされるコンセントに接続された機器の消費電力量が大きいほど、報知音（音声アナウンス、アラーム音）の大きさを大きくしたり、通電ランプの報知動作を強調したりし、また報知音や通電ランプの報知動作を開始するタイミングを早めて報知時間を長くするようにしたので、給電停止とされる機器の電力消費量が大きいほど、使用者への注意を促すことが可能となり、どの機器に対する電力停止がなされるのかの判断をより容易にする。

すべてのコンセント１０，１１での電力消費量が定格出力を超える場合には、外部給電装置となる車両２０から電力供給装置１への全電力供給を停止することで、車両２０側での無駄な電力消費を低減することができる。

上記形態では、報知手段としてスピーカ７と通電ランプ８，９を備えた形態としたが、報知手段としては、これら双方ではなく、何れか一方だけであってもよい。また、使用者に視覚的に報知する報知手段としては、通電ランプ８，９に限られず、電光板等、電力供給装置の動作状態を表示可能なインジケータであればよい。

上記形態では、コンセント１０，１１に対する給電を維持する優先順位を設定手段としてのＥＶ−ＥＣＵ２７で予め設定したが、本発明は、このような形態に限定されるものではなく、例えば図３に示すように、コンセント１０，１１に対する給電を維持する優先順位を予め設定する設定手段となるスイッチ７１，７２をコンセント１０，１１の個数に対応させて同数配置し、インターフェース５と信号線で接続するようにしてもよい。この場合、スイッチ７１はコンセント１０に対応し、スイッチ７２はコンセント１１に対応する。このような対応関係のスイッチ７１，７２を操作すると、操作したスイッチに対応するコンセントへの通電を優先させるように、ＥＶ―ＥＣＵ２７に優先順位が設定されることになる。また、スイッチ以外にも、設定手段として、使用者が入力操作可能な図示しないタッチパネルを設け、タッチパネルへの入力操作により優先順位を設定するようにしてもよい。

このようにスイッチ７１、７２もしくは図示しないタッチパネルなどの設定手段により任意に給電を維持する優先順位を使用者が設定することができるので、使用者の使い勝手をより向上することができる。また、使用者による優先順位の設定が特にない場合には、ＥＶ−ＥＣＵ２７がコンセントに接続された機器の電力消費量に応じて自動的に優先順位を設定するようにしてもよい。

１ 電力供給装置
４ 電力変換部
７ 発生装置（報知手段）
８，９ インジケータ（報知手段）
１０，１１ 複数の電力出力部
２０ 車両
２２ 直流電源
２３ 充電コネクタ
２４ 接続プラグ
２５ 電源ケーブル
２７ 給電制御手段、識別手段
６０ 給電制御装置
７１，７２ 設定手段

Claims (6)

1. 電気自動車の充電コネクタに接続された電源ケーブルを介して前記車両側から送電された電力を直流から交流に変換すると共に降圧する電力変換部と、直流から交流への変換および降圧された電力を外部に出力する複数の電力出力部とを備えた電力供給装置を制御する給電制御装置であって、
   前記各電力出力部に接続される機器に対する給電を維持する優先順位を設定する設定手段と、
   前記機器の使用電力量の合計が、前記電力供給装置の給電可能電力量を超えた場合には、前記設定手段で設定された優先順位のうち、少なくとも最も優先順位の低い機器が接続された電力出力部への給電を停止する給電制御手段と、
   前記給電制御手段によって給電停止がなされることを報知する報知手段と、
   給電停止とされる前記電力出力部を使用者に識別可能とする識別手段とを有し、
   前記識別手段は、前記給電制御手段によって給電停止とされる前記電力出力部に接続された機器の電力消費量に応じて、前記報知手段による報知方法を変更することを特徴とする給電制御装置。
2. 前記設定手段は、前記優先順位を前記電力出力部毎に予め設定しておくことを特徴とする請求項１記載の給電制御装置。
3. 前記報知手段は、報知音を発する発生装置あるいは前記電力供給装置の動作状態を表示するインジケータの少なくとも一方で構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の給電制御装置。
4. 前記識別手段は、前記給電制御手段によって給電停止とされる前記電力出力部毎に前記報知音を変更することを特徴とする請求項３記載の給電制御装置。
5. 前記インジケータは、前記各電力出力部の動作状況を表示しており、
   前記識別手段は、前記給電制御手段によって給電停止とされる前記電力出力部に対応したインジケータを報知動作させることを特徴とする請求項３または４記載の給電制御装置。
6. 前記識別手段は、前記給電制御手段によって給電停止とされる前記電力出力部に接続された機器の電力消費量が大きいほど、前記報知音を大きくするか、或いは前記報知音もしくは前記インジケータの報知動作時間を長くすることを特徴とする請求項３、４又は５記載の給電制御装置。

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