JP6201988B2 - 充電システム、充電システムの制御方法、及び制御プログラム - Google Patents

充電システム、充電システムの制御方法、及び制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は、充電システム、充電システムの制御方法、及び制御プログラムに関し、特に、電気自動車に充電する際の電力損失を最小化する充電システム、充電システムの制御方法、及び制御プログラムに関する。
近年エンジンを搭載せずに電動モータのみで走行する電気自動車が開発されている。この電気自動車は蓄電池を搭載しており、走行により蓄電量が減った場合は、市街地や自宅の車庫等に設置された充電設備を利用して蓄電池を充電する必要がある。
電気自動車を含む蓄電池を充電する際に、充電時間の短縮や電力損失の軽減などの課題がある。これらの課題を解決するため、様々な従来技術が提案されている。
例えば、特許文献１では、充電システム内に別の蓄電池を内蔵し、充電対象の蓄電池を充電する前に、予め内蔵の蓄電池を充電しておき、充電対象の蓄電池を充電する際は、外部電源に加え内蔵の蓄電池の電力も利用して充電対象の蓄電池を大電力で急速に充電する手段が開示されている。内蔵の蓄電池を持っておくことにより、外部電源が小容量であっても大電力の急速充電を可能とする。
また、特許文献２では、電源システム内に蓄電池を内蔵し、負荷へ電力を供給する際に、外部電源を用いるかまたは内蔵の蓄電池を用いるかを、電源システムの電力損失から決定する手段が開示されている。電源システム内に存在するＡＣ／ＤＣコンバータや内蔵の蓄電池の充放電で発生する電力損失を少なくすることで省エネルギーの電力供給を可能とする。これは一般的にＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＤＣコンバータは負荷が重い場合には電力変換効率が高いが、負荷が軽い場合には電力変換効率が低くなってしまうという特性を利用している。
特開２０１１−２５９５７２号公報 特開２０１１−１５１９５２号公報
特許文献１の手段と特許文献２の手段を組み合わせた充電システムを想定する。負荷として電気自動車特有の充電インタフェースを備える充電器を接続し、電気自動車を充電する。電気自動車から要求される電力を供給するように、外部電源に加え内蔵の蓄電池の電力も利用して電気自動車を大電力で急速に充電する。この時充電システム内に存在するＡＣ／ＤＣコンバータや内蔵の蓄電池の充放電で発生するＤＣ／ＤＣコンバータの電力損失を考慮する。そのため、電気自動車の充電開始時に大電力を必要とする場合も、充電終了間際に電力をあまり必要としない場合でも、電力損失を抑制できる可能性がある。
しかし、ＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＤＣコンバータの電力損失を考慮していても、充電器における電力損失までは考慮していないため、充電システム全体で見ると、想定外の電力損失が発生しているおそれがある。
すなわち、ＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＤＣコンバータと充電器は特性がそれぞれ異なるため、従来技術における一般的な想定と、実際に発生する電力損失は逆の場合もあり得る。
実際の充電システムでは、ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、蓄電池、充電器が複数であることもあり、システムがより複雑になることにより、想定外の電力損失が発生する可能性が高まる。
ところで、電気自動車特有の充電インタフェースを備える充電器の消費電力は、一般的にある一定の幅で制御可能である。この充電器にかかる特性は、特許文献１および特許文献２では、着目されていない。
本発明は上記課題を解決するものであり、全体の電力損失を最小にする充電システム、充電システムの制御方法、及び制御プログラムを提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明は、充電器と、ＡＣ/ＤＣコンバータと、ＤＣ/ＤＣコンバータと、蓄電池と、制御装置とを備えた充電システムにおいて、前記制御装置は、前記充電器の必要消費電力を把握する充電器必要消費電力把握部と、該必要消費電力に基づいて充電器の最大消費電力を算出する充電器最大消費電力算出部と、該必要消費電力に基づいて充電器の最小消費電力を算出する充電器最小消費電力算出部と、前記蓄電池の残量を把握する蓄電池残量把握部と、該蓄電池残量に基づいて、前記充電器の消費電力が該充電器最大消費電力と該充電器最小消費電力の間であって、充電システムとして電力損失が最小になるように、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとの動作の組み合わせを決定する動作組み合わせ決定部と、該組み合わせに基づいて、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとを動作させる動作制御部とを有することを特徴とする。
上記課題を解決する本発明は、充電器と、ＡＣ/ＤＣコンバータと、蓄電池と、ＤＣ/ＤＣコンバータと、制御装置とを備えた充電システムの制御方法であって、前記制御装置が、前記充電器の必要消費電力を把握し、該必要消費電力に基づいて充電器の最大消費電力を算出し、該必要消費電力に基づいて充電器の最小消費電力を算出し、前記蓄電池の残量を把握し、該蓄電池残量に基づいて、前記充電器の消費電力が該充電器最大消費電力と該充電器最小消費電力の間であって、充電システムとして電力損失が最小になるように、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとの動作の組み合わせを決定し、該組み合わせに基づいて、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとを動作させることを特徴とする。
上記課題を解決する本発明は、充電器と、ＡＣ/ＤＣコンバータと、蓄電池と、ＤＣ/ＤＣコンバータと、制御装置とを備えた充電システムを制御する制御プログラムであって、前記充電器の必要消費電力を把握する充電器必要消費電力把握処理と、該必要消費電力に基づいて充電器の最大消費電力を算出する充電器最大消費電力算出処理と、該必要消費電力に基づいて充電器の最小消費電力を算出する充電器最小消費電力算出処理と、前記蓄電池の残量を把握する蓄電池残量把握処理と、該蓄電池残量に基づいて、前記充電器の消費電力が該充電器最大消費電力と該充電器最小消費電力の間であって、充電システムとして電力損失が最小になるように、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとの動作の組み合わせを決定する動作組み合わせ決定処理と、該組み合わせに基づいて、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとを動作させる動作制御処理とを前記制御装置に実行させることを特徴とする。
本発明によれば、充電システム全体の電力損失を最小にできる。
充電システムの概略構成図 電力制御装置の概略構成および機能ブロック図 データベースのデータ構造 テーブル構造 電力制御装置の処理内容を示すフローチャート 電力制御装置の概略構成および機能ブロック図（変形例） 電力制御装置の概略構成および機能ブロック図（変形例）
〜概要〜
本発明は、充電器と、ＡＣ/ＤＣコンバータと、ＤＣ/ＤＣコンバータと、蓄電池と、制御装置とを備えた充電システムにおいて、前記制御装置は、前記充電器の必要消費電力を把握する充電器必要消費電力把握部と、該必要消費電力に基づいて充電器の最大消費電力を算出する充電器最大消費電力算出部と、該必要消費電力に基づいて充電器の最小消費電力を算出する充電器最小消費電力算出部と、前記蓄電池の残量を把握する蓄電池残量把握部と、該蓄電池残量に基づいて、前記充電器の消費電力が該充電器最大消費電力と該充電器最小消費電力の間であって、充電システムとして電力損失が最小になるように、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとの動作の組み合わせを決定する動作組み合わせ決定部と、該組み合わせに基づいて、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとを動作させる動作制御部とを有することを特徴とする。
本発明は、充電器の消費電力を、最大消費電力と最小消費電力の間（最小、最大を含む）で調整できることに着目している。したがって、多数の候補の中から、最適な動作な組み合わせを決定できる。動作な組み合わせには、充電器の電力損失も考慮されている。これにより、充電システム全体の電力損失を最小にできる。
本発明において、より好ましくは、前記制御装置は、該組み合わせに係る集合を記憶する組み合わせ記憶部を更に有し、前記動作組み合わせ決定部は、該組み合わせに係る集合を参照して、動作の組み合わせを決定する。
充電器は、電気自動車特有の充電インタフェースを備える。このような充電器の消費電力は、最大消費電力と最小消費電力の間の一定の範囲内で安定しているため、予め、動作の組み合わせに係る集合を例えばテーブルとして作成し、記憶しておくことができる。これにより、容易に、充電システムとして電力損失が最小になるような動作の組み合わせを決定できる。
本発明において、より好ましくは、前記制御装置は、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとの動作結果による実測値を把握する実測値把握部を更に有し、前記組み合わせ記憶部は、該実測値に基づいて、該組み合わせに係る集合を書き換える。
実測値を反映させることにより、制御の信頼性が向上する。
本発明において、より好ましくは、前記動作組み合わせ決定部は、前記蓄電池からの充放電を定格電力より抑制するように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる該組み合わせを決定する。
次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
〜構成〜
図１は、本発明の実施形態に係る充電システム１００の概略構成図である。充電システム１００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０と、蓄電池１３０と、電力制御装置１４０と、充電器１５０と、を備える。図示では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０と、蓄電池１３０と、充電器１５０とは、各１つであるが、複数であってもよい。
ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、交流を直流に変換する。外部の交流電源から受けた電力を直流線に流す際、電力制御装置１４０から設定された電力を流すように動作する。この電力設定は電力制御装置１４０から通知される。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は、直流を別の電圧の直流に変換する。蓄電池１３０が放電する電力を直流線に流す際、電力制御装置１４０から設定された電力を流すように動作する。また、蓄電池１３０が充電する電力を直流線から受ける際、電力制御装置１４０から設定された電力を受けるように動作する。この電力設定は電力制御装置１４０から通知される。さらにＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は、蓄電池１３０の残量を電力制御装置１４０に通知する。
蓄電池１３０は、リチウムイオン電池等の二次電池である。
充電器１５０は、電気自動車特有の充電インタフェースを備える充電器であって、電気自動車と充電に関する情報を送受信するとともに、電力も供給する。電気自動車と送受信する情報として、例えば、電気自動車の必要電力、必要電力量、希望充電時間などがある。また電気自動車を充電する人間とのインタフェースも備え、例えば、認証情報、課金情報、などの情報をやりとりする。電気的にはＤＣ／ＤＣコンバータ１２０と等価である。充電システム１００内部の直流線から受けた電力を電気自動車に流す際、電力制御装置１４０から設定された電力を流すように動作する。この電力設定は電力制御装置１４０から通知される。さらに充電器１５０は、必要電力を電力制御装置１４０に通知する。
電力制御装置１４０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０と、充電器１５０と、情報線を介して通信する。通信内容は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０と、充電器１５０と、に対する電力設定である。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０から、蓄電池１３０の残量を受信する。また、充電器１５０から必要電力等を受信する。図１では図示していないが電力制御装置１４０にも電源が接続される。
図２は、電力制御装置１４０の概略構成と機能ブロック図である。電力制御装置１４０は、ネットワークインタフェースとコンピュータ部とを有する。ネットワークインタフェースは、電力制御装置１４０と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０，ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０，充電器１５０と間の通信をおこなう。コンピュータ部は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＯＳなどで構成されたコンピュータの主要部であり、充電器必要消費電力把握部１４１と、充電器最大消費電力算出部１４２と、充電器最小消費電力算出部１４３と、蓄電池残量把握部１４４と、動作組み合わせ決定部１４５と、データベース１４６と、動作制御部１４７と、実測値把握部１４８とを有する。
本実施形態では、充電器１５０の消費電力を、最大消費電力と最小消費電力の間（最小、最大を含む）で調整できることに着目している。
充電器必要消費電力把握部１４１は、充電器１５０からの情報に基づき、充電器１５０の必要消費電力を把握する。
充電器最大消費電力算出部１４２は、充電器必要消費電力に基づき、充電器１５０の最大消費電力を算出する。例えば、電気自動車が要求する電力の最大値に応じて充電器１５０の最大消費電力を算出する。
充電器最小消費電力算出部１４３は、充電器必要消費電力に基づき、充電器１５０の最小消費電力を算出する。電気自動車の充電においては、電気自動車からの要求に関係なく、充電器１５０の必要消費電力を下げることができる場合がある。どのくらい下げられるかは、例えば、充電器１５０の最小電力や電気自動車の車種毎に決まる（変形例にて詳述）。
なお、電気自動車特有の充電インタフェースを備える充電器１５０の消費電力は、最大消費電力と最小消費電力の間の一定の範囲内で安定しているため、予め、データベース（後述）を作成することができる。
蓄電池残量把握部１４４は、蓄電池１３０から直接、または蓄電池１３０からＤＣ／ＤＣコンバータ１２０を介して、蓄電池１３０の残量を取得して把握する。
動作組み合わせ決定部１４５は、蓄電池残量に基づいて、充電器１５０の消費電力が充電器最大消費電力と充電器最小消費電力の間（最小、最大を含む）であって、充電システム１００として電力損失が最小（変換効率が最大）になるように、充電器１５０とＡＣ/ＤＣコンバータ１１０とＤＣ/ＤＣコンバータ１２０との動作の組み合わせを決定する。
データベース１４６は、蓄電池残量及び充電器消費電力毎に、充電器１５０とＡＣ/ＤＣコンバータ１１０とＤＣ/ＤＣコンバータ１２０との動作の組み合わせの集合をテーブルとして記憶している。
図３は、データベース１４６のデータ構造にかかる概念図である。なお、説明の便宜のため、簡略化してある。
図示の例では、充電器消費電力１０，１５，２０，２５，３０，３５ｋＷの各ケース毎に分類されている。更に、各ケースにおいて、蓄電池残量０，２０，４０，６０，８０，１００％の各ケース毎にテーブルが作成されている。
更に、気温等の外部要因によってＡＣ／ＤＣコンバータ１１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０、充電器１５０の特性が変わる場合は、外部要因の数値毎にテーブルを作成してもよい。
動作組み合わせ決定部１４５は、充電器消費電力が充電器最大消費電力と充電器最小消費電力の間（最小、最大を含む）にある各ケースをデータベース１４６から選定し、更に、各ケース毎に蓄電池残量に対応するテーブルを選定する。例えば、最大充電器消費電力が３０ｋＷ、最小充電器消費電力が２０ｋＷと算出されたとすると、充電器消費電力２０，２５，３０ｋＷの３ケースを選定し、蓄電池残量８０％である場合、３ケース毎に蓄電池残量８０％に対応するテーブルを選定する。すなわち、３つのテーブルが選定される。
図４は、テーブル構造にかかる概念図である。なお、説明の便宜のため、簡略化してある。
図示左は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０，ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０，充電器１５０の個々の変換効率に関わる電力損失を損失レベル（無次元）として表したものである。例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０において２０ｋＷ放電する場合の損失レベルは２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０において１０ｋＷ充電する場合の損失レベルは４、である。
なお、説明の便宜のため、変換効率に関わる電力損失として損失レベルを用いたが、電力損失のパーセント表示でもよいし、変換効率の逆数でもよい。
図示右は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０，ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０，充電器１５０の動作の組み合わせの集合を表したテーブルである。充電システム１００全体としての損失レベル（無次元）として表している。例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０で放電する電力が３０ｋＷ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０で充電する電力が１０ｋＷの場合、充電器１５０で消費できる電力は２０ｋＷ（＝３０−１０）となり、その損失レベルは８である。
充電システム１００全体としての損失レベル（無次元）は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０，ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０，充電器１５０の個々の損失レベルに基づいて算出される。例えば、上記の例では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０で放電電力３０ｋＷの場合、損失レベル１であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０で充電電力１０ｋＷの場合、損失レベル４であり、充電器１５０の消費電力２０ｋＷの場合、損失レベル３であり、充電システム１００全体の損失レベルは８（＝１＋４＋３）となる。
なお、説明の便宜のため、図３および図４において、離散値の間隔が荒くなっているが、なるべく離散値の間隔が細かいほうが、より正確な制御が可能になる。また、離散値を用いたテーブルでなく、連続値を用いたマップでもよい。
動作組み合わせ決定部１４５は、選定したテーブルの中から、充電システム１００として損失レベルが最小になるように、充電器１５０とＡＣ/ＤＣコンバータ１１０とＤＣ/ＤＣコンバータ１２０との動作の組み合わせを決定する。
動作制御部１４７は、動作組み合わせ決定部１４５が決定した組み合わせに基づいて、充電器１５０とＡＣ/ＤＣコンバータ１１０と前記ＤＣ/ＤＣコンバータ１２０とを動作させる。例えば、動作組み合わせ決定部１４５が、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の放電電力３０ｋＷ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の充放電電力０ｋＷ、充電器１５０の消費電力３０ｋＷ（＝３０±０）の組み合わせにおける損失レベル２が最小であると決定した場合、動作制御部１４７は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に電力３０ｋＷを放電するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０に充放電しないように、充電器１５０に電力３０ｋＷを消費するように、動作させる。
実測値把握部１４８は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０，ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０，充電器１５０から変換効率に関わる電力損失の実測値を取得し把握する。更に、実測の電力損失を損失レベル（無次元）として、データベース１４６を更新する。
〜動作〜
図５は、電力制御装置１４０の処理内容を示すフローチャートである。フローチャートの各処理は、コンピュータ部に格納されているプログラムを実行することにより、実現する。フローチャートを用いて、充電システム１００の動作について説明する。
電力制御装置１４０は、初期状態としてアイドルである（Ｓ１００）。アイドル状態から、定期的に、充電器１５０の必要消費電力を把握する（Ｓ１１０）。充電器１５０は電力制御装置１４０へ必要消費電力を通知する。この通知は充電器１５０から能動的に行なうものでもよいし、電力制御装置１４０からの通信を契機としてもよい。
次いで、必要消費電力に基づいて充電器１５０の最大消費電力および最小消費電力を算出する（Ｓ１２０）。
一方、蓄電池１３０の残量を把握する（Ｓ１３０）。蓄電池１３０は、直接またはＤＣ／ＤＣコンバータ１２０を介して蓄電池残量を電力制御装置１４０へ通知する。この通知は蓄電池１３０またはＤＣ／ＤＣコンバータ１２０から能動的に行なうものでもよいし、電力制御装置１４０からの通信を契機としてもよい。
充電器１５０の最大消費電力、最小消費電力および蓄電池１３０の残量を把握したのち、データベース１４６にアクセスする（Ｓ１４０）。
まず、充電器消費電力が、最大消費電力と最小消費電力の間にある各ケースをデータベース１４６から選定する。さらに、各ケース毎に蓄電池残量に対応するテーブルを選定する。選定したテーブルの中から、充電システム１００として損失レベルが最小になるように、充電器１５０とＡＣ/ＤＣコンバータ１１０とＤＣ/ＤＣコンバータ１２０との動作の組み合わせを決定する（Ｓ１５０）。
決定した動作の組み合わせをＡＣ／ＤＣコンバータ１１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０、充電器１５０に通知し、各電力機器１１０，１２０，１５０は通知された電力となるように動作する（Ｓ１６０）。
ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０、充電器１５０は動作するとともに、変換効率に関わる電力損失の実測値を電力制御装置１４０に通知し、電力制御装置１４０は実測値を把握する（Ｓ１７０）。更に、実測の電力損失を損失レベルとして、データベース１４６を更新する（Ｓ１８０）。
一連の処理を行うと、アイドル状態に戻る（Ｓ１００）。
〜効果〜
従来技術においては、充電器消費電力が大きい程、損失レベルが小さくなり、充電器消費電力が小さい程、損失レベルが大きくなるという一般的な特性を前提とした制御を行っていた。しかし、充電器１５０の電力損失を考慮していないため、充電システム１００全体で見ると、想定外の電力損失が発生しているおそれがあった。すなわち、最適な制御でないおそれがあった。
本実施形態では、充電器１５０の電力損失を考慮して、充電システム１００全体として損失レベルが最小になるように、各電力機器１１０，１２０，１５０の動作の組み合わせを決定する。これにより、充電システム１００全体として損失レベルが最小になるような最適な制御ができる。
たとえば、充電器消費電力を最大消費電力より下げた方が、充電システム１００全体の損失レベルが下がる組み合わせがある場合は、当該動作の組み合わせを決定する。
また、従来技術においては、定格電力により蓄電池を充放電する制御を行っていた。すなわち、充電するか否か、放電するか否かの制御を行っていた。これにより、想定外の電力損失が発生しているおそれがあった。
本実施形態では、蓄電池１３０を定格電力より抑制して放電した方が、充電システム１００全体の損失レベルが下がる組み合わせがある場合は、当該動作の組み合わせを決定する。
たとえば、蓄電池１３０の残量が４０％の場合でも、放電をやめるのでなく、放電を抑制しながら継続した方が、充電システム１００全体の損失レベルが下がる可能性がある。
また、蓄電池１３０を定格電力より抑制して充電した方が、充電システム１００全体の損失レベルが下がる組み合わせがある場合は、当該動作の組み合わせを決定する。
たとえば、蓄電池１３０の残量が８０％の場合でも、充電をやめるのでなく、充電を抑制しながら継続した方が、充電システム１００全体の損失レベルが下がる可能性がある。
このように、各電力機器１１０，１２０，１３０，１５０の特性を考慮したテーブルに基づき動作の組み合わせを決定することで、充電システム１００全体として損失レベルが最小になるような最適な制御ができる。
本実施形態は、充電器１５０の最大消費電力と最小消費電力を算定することを特徴としている。最大消費電力と最小消費電力との間は、一定範囲内で安定している。これにより、予め、テーブルを記憶するデータベースを作成することができる。
本実施形態は、充電器１５０の消費電力を、最大消費電力と最小消費電力の間（最小、最大を含む）で調整できることを特徴としている。これにより、複数のテーブルを選択し、多数の候補の中から、最適な動作な組み合わせを決定できる。
本実施形態は、損失レベルの実測値を把握し、データベース１４６を書き換えることを特徴としている。これにより、データベース１４６は常に最新の情報に更新され、制御の信頼性が向上する。
〜変形例〜
本願発明は上記実施形態に限定されず、本願発明の技術思想の範囲で種々の変形が可能である。変形の一例について説明する。
１．一般に、電気自動車を希望時間内に充電できなければ実用に耐えられない。充電器１５０は、充電インタフェースであり、電気自動車から必要電力量を取得するとともに、人間とのインタフェースでもあり、希望充電時間を取得する。
充電器必要消費電力把握部１４１は、必要電力量および希望充電時間に基づき必要消費電力を把握する。
充電器最小消費電力算出部１４３は、希望充電時間を考慮して、充電器必要消費電力に基づき、充電器１５０の最小消費電力を算出する。
その他の構成及び動作は、上記実施形態と同じである。
これにより、電気自動車の充電時間を希望する充電時間内に収めつつ、充電システム１００全体として損失レベルが最小になるような最適な制御ができる。
２．上記実施形態における、実測値把握部１４８およびフローチャートのＳ１７０，Ｓ１８０の処理は必須ではない。これらの構成及び処理がない場合、制御の信頼性向上の効果は得られないが、その他の効果は得ることができる。図６は、変形例に係る電力制御装置１４０の概略構成と機能ブロック図である。
３．従来技術では、定格電力により蓄電池を充放電する定格制御を行っているのに対し、本実施形態では、場合によって、定格電力より抑制した電力により蓄電池を充放電する抑制制御を行っている。一方、定格制御モードと抑制制御モードの両方の制御ができるように、電力制御装置１４０はモード切替部１４９を有していてもよい。図７は、変形例に係る電力制御装置１４０の概略構成と機能ブロック図である。
４．本実施形態では、電気自動車を充電する充電システムについて説明したが、充電器１５０の最大消費電力と最小消費電力との範囲が、一定範囲内で安定していれば、充電対象は限定されない。たとえば、電動ロボットなどが考えられる。
〜付記〜
上記実施形態の一部または全部は、以下の付記の様にも記載されうるが、以下に限定されない。
本発明は、充電器１５０と、ＡＣ/ＤＣコンバータ１１０と、ＤＣ/ＤＣコンバータ１２０と、蓄電池１３０と、制御装置１４０とを備えた充電システムであって、前記制御装置１４０は、前記充電器の必要消費電力を把握する充電器必要消費電力把握部１４１と、該必要消費電力に基づいて充電器の最大消費電力を算出する充電器最大消費電力算出部１４２と、該必要消費電力に基づいて充電器の最小消費電力を算出する充電器最小消費電力算出部１４３と、前記蓄電池の残量を把握する蓄電池残量把握部１４４と、該蓄電池残量に基づいて、前記充電器の消費電力が該充電器最大消費電力と該充電器最小消費電力の間であって、充電システムとして電力損失が最小になるように、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとの動作の組み合わせを決定する動作組み合わせ決定部１４５と、該組み合わせに基づいて、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとを動作させる動作制御部１４７とを有する。
本発明の充電システムにおいて、さらに好ましくは、前記制御装置１４０は、該組み合わせに係る集合を記憶する組み合わせ記憶部１４６を更に有し、前記動作組み合わせ決定部１４５は、該組み合わせに係る集合を参照して、動作の組み合わせを決定する。
本発明の充電システムにおいて、さらに好ましくは、前記制御装置１４０は、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとの動作結果による実測値を把握する実測値把握部１４８を更に有し、前記組み合わせ記憶部１４６は、該実測値に基づいて、該組み合わせに係る集合を書き換える。
本発明の充電システムにおいて、さらに好ましくは、前記制御装置１４０は、前記蓄電池の充放電を定格電力にて行うように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる定格制御モードと、前記蓄電池の充放電を定格電力より抑制して行うように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる抑制制御モードとを切り替えるモード切替部１４９を有する。
本発明の充電システムにおいて、さらに好ましくは、前記動作組み合わせ決定部１４５は、前記蓄電池からの放電を定格電力より抑制するように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる該組み合わせを決定する。
本発明の充電システムにおいて、さらに好ましくは、前記動作組み合わせ決定部１４５は、前記蓄電池への充電を定格電力より抑制するように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる該組み合わせを決定する。
本発明の充電システムにおいて、さらに好ましくは、前記充電器必要消費電力把握部１４１は、前記充電器の必要電力量と希望充電時間に基づいて、必要消費電力を把握する。
本発明は、充電器１５０と、ＡＣ/ＤＣコンバータ１１０と、蓄電池１３０と、ＤＣ/ＤＣコンバータ１２０と、制御装置１４０とを備えた充電システムの制御方法であって、前記制御装置１４０が、前記充電器の必要消費電力を把握し（Ｓ１１０)、該必要消費電力に基づいて充電器の最大消費電力を算出し、該必要消費電力に基づいて充電器の最小消費電力を算出し（Ｓ１２０)、前記蓄電池の残量を把握し（Ｓ１３０)、該蓄電池残量に基づいて、前記充電器の消費電力が該充電器最大消費電力と該充電器最小消費電力の間であって、充電システムとして電力損失が最小になるように、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとの動作の組み合わせを決定し（Ｓ１５０)、該組み合わせに基づいて、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとを動作させる（Ｓ１６０)。
本発明の充電システムの制御方法において、さらに好ましくは、該組み合わせに係る集合を記憶する組み合わせ記憶部１４６を参照して（Ｓ１４０)、該組み合わせに係る集合を動作の組み合わせを決定する（Ｓ１５０)。
本発明の充電システムの制御方法において、さらに好ましくは、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとの動作結果による実測値を把握し（Ｓ１７０)、該実測値に基づいて、該組み合わせに係る集合を書き換える（Ｓ１８０)。
本発明の充電システムの制御方法において、さらに好ましくは、前記蓄電池の充放電を定格電力にて行うように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる定格制御モードと、前記蓄電池の充放電を定格電力より抑制して行うように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる抑制制御モードとを切り替える。
本発明の充電システムの制御方法において、さらに好ましくは、前記蓄電池からの放電を定格電力より抑制するように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる該組み合わせを決定する（Ｓ１５０)。
本発明の充電システムの制御方法において、さらに好ましくは、前記蓄電池への充電を定格電力より抑制するように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる該組み合わせを決定する（Ｓ１５０)。
本発明の充電システムの制御方法において、さらに好ましくは、前記充電器の必要電力量と希望充電時間に基づいて、必要消費電力を把握する（Ｓ１１０)。
本発明は、充電器１５０と、ＡＣ/ＤＣコンバータ１１０と、蓄電池１３０と、ＤＣ/ＤＣコンバータ１２０と、制御装置１４０とを備えた充電システムを制御する制御プログラムであって、前記充電器の必要消費電力を把握する充電器必要消費電力把握処理（Ｓ１１０)と、該必要消費電力に基づいて充電器の最大消費電力を算出する充電器最大消費電力算出処理と、該必要消費電力に基づいて充電器の最小消費電力を算出する充電器最小消費電力算出処理（Ｓ１２０)と、前記蓄電池の残量を把握する蓄電池残量把握処理（Ｓ１３０)と、該蓄電池残量に基づいて、前記充電器の消費電力が該充電器最大消費電力と該充電器最小消費電力の間であって、充電システムとして電力損失が最小になるように、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとの動作の組み合わせを決定する動作組み合わせ決定処理（Ｓ１５０)と、該組み合わせに基づいて、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとを動作させる動作制御処理（Ｓ１６０)とを前記制御装置１４０に実行させる。
本発明の充電システムを制御する制御プログラムにおいて、さらに好ましくは、該組み合わせに係る集合を記憶する組み合わせ記憶部１４６を参照するデータベース参照処理（Ｓ１４０)を実行させ、動作組み合わせ決定処理（Ｓ１５０)とを実行させる。
充電システムを制御する制御プログラムにおいて、さらに好ましくは、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとの動作結果による実測値を把握する実測値把握処理（Ｓ１７０)と、該実測値に基づいて、該組み合わせに係る集合を書き換えるデータベース書換処理（Ｓ１８０)とを実行させる。
充電システムを制御する制御プログラムにおいて、さらに好ましくは、前記蓄電池の充放電を定格電力にて行うように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる定格制御モードと、前記蓄電池の充放電を定格電力より抑制して行うように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる抑制制御モードとを切り替えるモード切替処理を実行させる。
充電システムを制御する制御プログラムの動作組み合わせ決定処理（Ｓ１５０)おいて、さらに好ましくは、前記蓄電池からの放電を定格電力より抑制するように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる該組み合わせを決定する。
充電システムを制御する制御プログラムの動作組み合わせ決定処理（Ｓ１５０)おいて、さらに好ましくは、前記蓄電池への充電を定格電力より抑制するように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる該組み合わせを決定する。
充電システムを制御する制御プログラムの充電器必要消費電力把握処理（Ｓ１１０)おいて、さらに好ましくは、前記充電器の必要電力量と希望充電時間に基づいて、必要消費電力を把握する。
本出願は、２０１２年６月１日に出願された日本出願特願２０１２−１２６２８７号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１００ 充電システム
１１０ ＡＣ／ＤＣコンバータ
１２０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３０ 蓄電池
１４０ 電力制御装置
１４１ 充電器必要消費電力把握部
１４２ 充電器最大消費電力算出部
１４３ 充電器最小消費電力算出部
１４４ 蓄電池残量把握部
１４５ 動作組み合わせ決定部
１４６ データベース
１４７ 動作制御部
１４８ 実測値把握部
１４９ モード切替部
１５０ 充電器

Claims (9)

  1. 外部から供給される交流電力を直流電力へ変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、
    前記ＡＣ／ＤＣコンバータからの前記直流電力を蓄電する蓄電池と、
    前記蓄電池に充電される前記直流電力の電圧又は前記蓄電池から放電される前記直流電力の電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
    前記蓄電池から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して放電される前記直流電力又は前記ＡＣ／ＤＣコンバータから供給される前記直流電力を充電対象へ充電する充電器と、
    制御装置とを備え、
    前記制御装置は、
    前記充電器の必要消費電力を把握する充電器必要消費電力把握部と、
    該必要消費電力に基づいて充電器の最大消費電力を算出する充電器最大消費電力算出部と、
    該必要消費電力に基づいて充電器の最小消費電力を算出する充電器最小消費電力算出部と、
    前記蓄電池の残量を把握する蓄電池残量把握部と、
    該蓄電池残量に基づいて、前記充電器の消費電力が該充電器最大消費電力と該充電器最小消費電力の間であって、充電システムとして電力損失が最小になるように、前記充電器と前記ＡＣ／ＤＣコンバータと前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの動作の組み合わせを決定する動作組み合わせ決定部と、
    該組み合わせに基づいて、前記充電器と前記ＡＣ／ＤＣコンバータと前記ＤＣ／ＤＣコンバータとを動作させる動作制御部と、
    を有することを特徴とする充電システム。
  2. 前記制御装置は、該組み合わせに係る集合を記憶する組み合わせ記憶部を更に有し、
    前記動作組み合わせ決定部は、該組み合わせに係る集合を参照して、動作の組み合わせを決定する
    ことを特徴とする請求項１記載の充電システム。
  3. 前記制御装置は、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとの動作結果による実測値を把握する実測値把握部を更に有し、
    前記組み合わせ記憶部は、該実測値に基づいて、該組み合わせに係る集合を書き換える
    ことを特徴とする請求項２記載の充電システム。
  4. 前記制御装置は、
    前記蓄電池の充放電を定格電力にて行うように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる定格制御モードと、前記蓄電池の充放電を定格電力より抑制して行うように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる抑制制御モードとを切り替えるモード切替部
    を有することを特徴とする請求項１および２記載の充電システム。
  5. 前記動作組み合わせ決定部は、前記蓄電池からの放電を定格電力より抑制するように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる該組み合わせを決定する
    ことを特徴とする請求項１および２記載の充電システム。
  6. 前記動作組み合わせ決定部は、前記蓄電池への充電を定格電力より抑制するように前記ＡＣ/ＤＣコンバータを動作させる該組み合わせを決定する
    ことを特徴とする請求項１および２記載の充電システム。
  7. 前記充電器必要消費電力把握部は、前記充電器の必要電力量と希望充電時間に基づいて、必要消費電力を把握する
    ことを特徴とする請求項１記載の充電システム。
  8. 外部から供給される交流電力を直流電力へ変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、
    前記ＡＣ／ＤＣコンバータからの前記直流電力を蓄電する蓄電池と、
    前記蓄電池に充電される前記直流電力の電圧又は前記蓄電池から放電される前記直流電力の電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
    前記蓄電池から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して放電される前記直流電力又は前記ＡＣ／ＤＣコンバータから供給される前記直流電力を充電対象へ充電する充電器と、
    制御装置とを備えた充電システムの制御方法であって、
    前記制御装置が、
    前記充電器の必要消費電力を把握し、
    該必要消費電力に基づいて充電器の最大消費電力を算出し、
    該必要消費電力に基づいて充電器の最小消費電力を算出し、
    前記蓄電池の残量を把握し、
    該蓄電池残量に基づいて、前記充電器の消費電力が該充電器最大消費電力と該充電器最小消費電力の間であって、充電システムとして電力損失が最小になるように、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとの動作の組み合わせを決定し、
    該組み合わせに基づいて、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとを動作させる
    ことを特徴とする充電システムの制御方法。
  9. 外部から供給される交流電力を直流電力へ変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、
    前記ＡＣ／ＤＣコンバータからの前記直流電力を蓄電する蓄電池と、
    前記蓄電池に充電される前記直流電力の電圧又は前記蓄電池から放電される前記直流電力の電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
    前記蓄電池から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して放電される前記直流電力又は前記ＡＣ／ＤＣコンバータから供給される前記直流電力を充電対象へ充電する充電器と、
    制御装置とを備えた充電システムを制御する制御プログラムであって、
    前記充電器の必要消費電力を把握する充電器必要消費電力把握処理と、
    該必要消費電力に基づいて充電器の最大消費電力を算出する充電器最大消費電力算出処理と、
    該必要消費電力に基づいて充電器の最小消費電力を算出する充電器最小消費電力算出処理と、
    前記蓄電池の残量を把握する蓄電池残量把握処理と、
    該蓄電池残量に基づいて、前記充電器の消費電力が該充電器最大消費電力と該充電器最小消費電力の間であって、充電システムとして電力損失が最小になるように、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとの動作の組み合わせを決定する動作組み合わせ決定処理と、
    該組み合わせに基づいて、前記充電器と前記ＡＣ/ＤＣコンバータと前記ＤＣ/ＤＣコンバータとを動作させる動作制御処理と
    を前記制御装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。

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