JP6516905B1 - 電気自動車充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】各家庭の充電スタンドの有効活用を図ると共に充電スタンドを利用して電気自動車の充電ネットワークを構築する。【解決手段】商用系統から供給される電力を蓄える蓄電池１２を有し、蓄電池１２内の電力を用いて電気自動車３の車載バッテリー４を充電する複数の充電スタンド１０と、複数の充電スタンド１０と通信可能に構成され、各充電スタンド１０が提供する充電サービスに関する情報を管理する管理サーバ２０と、電気自動車３と共に移動しながら管理サーバ２０から充電サービスに関する情報を受ける移動体通信端末３０とを備え、充電スタンド１０は、特定ユーザの利用に制限するパーソナルモードと一般ユーザの利用を許可する一般開放モードとを切り替え可能に構成されており、管理サーバ２０は、充電スタンド１０が一般開放モードのときに当該充電スタンド１０が提供する充電サービスに関する情報を移動体通信端末３０に提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車を自宅や外出先で充電するための充電システムに関するものである。

近年、電気自動車が徐々に普及しつつある。電気自動車はモーターを使用するので加速がスムーズであり、振動が少なく乗り心地が良いという特長を有している。また走行中に排気ガスを出さないので環境面でも非常に有利である。一方、電気自動車が１回のフル充電で走行可能な距離はガソリン車よりも短く、１００ｋｍ程度であるため、長距離走行するためには途中で何回も充電する必要があり、電気自動車のさらなる普及には充電拠点の普及が急務である。

電気自動車の充電システムに関し、例えば特許文献１には、充電ステーションの位置を特定し、電気自動車を充電ステーションまで案内すると共に、充電ステーションの位置や特徴を判定してデータベースの情報を更新することが可能な充電ステーション情報更新システムが記載されている。また特許文献２には、複数の建物における発電装置によって得られる電力を、建物間を移動する配送車に対して計画的に供給する電力供給システムが開示されている。

また特許文献３には、売電価格を割り引いて充電ステーションへ来訪させるためのインセンティブを与えることが記載されている。特許文献４には、「単価」の情報を含むステーションテーブルが示されており、充電ステーションをナビゲーション表示することが記載されている。また特許文献５は、充電スタンド単価策定システムおよび充電スタンド単価策定方法に関し、利益が最大となるように共通単価を策定することが記載されている。

また特許文献６には、電気自動車のバッテリーを充電するために必要な電力（要求充電電力量Ｐｃ）が電力系統からの電力（最大電力供給量Ｐｐ）を超えている場合に、不足分を充電スタンドの蓄電池からの放電によって充足させることが記載されている。

特開２０１５−３９２８９号公報 特開２０１２−２０８６８６号公報 特開２０１３−４１３２４号公報 特開２０１３−１５６６９５号公報 特開２０１３−１５６６９５号公報 特開２０１４−４５５３６号公報

電気自動車を自宅で充電する場合、家庭用充電スタンドが必要である。家庭用充電スタンドの主な電源は契約アンペア数が低い商用系統であるため、商用系統からの電力だけで電気自動車の車載バッテリーを急速充電することは難しい。充電スタンドに蓄電池を付加し、予め蓄電池に蓄えた電力を一気に放電させることで車載バッテリーの急速充電が可能となる。このことは、商用系統から蓄電池を急速に充電させることができないことを意味し、蓄電池に蓄えた電力を使い切ってから次の急速充電が可能となるまである程度の時間がかかることを意味する。

家庭用充電スタンドを個人的な使用のみならず一般にも広く開放することができれば、充電拠点の普及につながり、電気自動車のさらなる普及に寄与することができる。しかし上記のように、家庭用充電スタンドが車載バッテリーを連続して充電できる回数はせいぜい数回程度であり、１台の家庭用充電スタンドが１日に充電できる回数には限りがある。蓄電池が空になった場合、車載バッテリーを急速充電することはできないため、電気自動車がそのような家庭用充電スタンドに立ち寄ったとしても充電することができず、別の充電スタンドに向かう途中でバッテリー切れとなり、最寄りの充電スタンドまで牽引を余儀なくされるという問題がある。

したがって、本発明の目的は、家庭用充電スタンドを一般にも広く開放して有効活用を図り、これにより充電拠点を普及させることが可能な電気自動車充電システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明による電気自動車充電システムは、商用系統から供給される電力を蓄える蓄電池を有し、前記蓄電池内の電力を用いて電気自動車の車載バッテリーを充電する複数の充電スタンドと、通信ネットワークを介して前記複数の充電スタンドと通信可能に構成され、各充電スタンドが提供する充電サービスに関する情報を管理する管理サーバと、前記通信ネットワークを介して前記管理サーバと通信可能に構成され、電気自動車と共に移動しながら前記管理サーバから前記充電サービスに関する情報を受ける移動体通信端末とを備え、前記充電スタンドは、当該充電スタンドに関連付けられた特定ユーザの利用に制限するパーソナルモードと前記特定ユーザ以外の一般ユーザの利用を許可する一般開放モードとを切り替え可能に構成されており、前記管理サーバは、前記充電スタンドが前記一般開放モードのときに当該充電スタンドが提供する前記充電サービスに関する情報を前記移動体通信端末に提供することを特徴とする。

本発明によれば、各家庭に設置された充電スタンドを利用してＶＰＰ（Virtual Power Plant）を構築することができ、急速充電能力に限りがある家庭用充電スタンドを利用してスマートコミュニティを構築することができる。したがって、充電スタンドの有効活用と充電ネットワークの拡大を図ることができる。

本発明において、前記充電スタンドは、前記商用系統から供給される単相交流１００Ｖ又は２００Ｖの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記蓄電池の充放電動作を制御する充放電コントローラと、前記通信ネットワークに接続され、前記充電サービスに関する情報を送信する通信制御部をさらに有し、前記蓄電池には、前記ＡＣ／ＤＣコンバータから供給される直流電力が蓄えられ、前記充放電コントローラは、前記商用系統の電流制限値を超えないように前記蓄電池の充電動作を制御することが好ましい。これによれば、これによれば、家庭用電源から急速充電できるように蓄電池が付加された急速充電スタンドによる充電ネットワークシステムを提供することができ、蓄電池に蓄えられた電力を利用して電気自動車を急速充電することができる。また家庭用充電スタンドの利用を第三者に開放し、管理サーバを通じて充電スタンドの状態を外部に提供して公開することにより、充電スタンドを広く普及させることができる。

本発明において、前記蓄電池は、前記商用系統から日中よりも安価に提供される夜間電力によってフル充電されることが好ましい。これによれば、低圧配電系統からの電力を充電スタンドに対して安全かつ安価に提供することができる。

本発明において、前記移動体通信端末は、カーナビゲーション機能を有し、前記管理サーバから提供された前記充電サービスに関する情報に基づいて、前記一般開放モードに設定された充電スタンドの位置を地図上にマッピングすると共に、現在位置から前記充電スタンドまでの走行ルートを案内することが好ましい。これによれば、一般開放モードの家庭用充電スタンドをカーナビゲーション装置上で調べることができ、複数の充電スタンドの中から希望の充電スタンドを選択して利用することができる。

本発明において、前記移動体通信端末は、前記一般開放モードに設定された複数の充電スタンドの中から所定の絞り込み条件を満たす充電スタンドのみを前記地図上にマッピングすることが好ましい。これによれば、第三者が利用可能な状態の家庭用充電スタンドを利用する際の利便性を高めることができる。

本発明において、前記移動体通信端末は、現在位置から目的の充電スタンドまでの複数の走行ルートの中から、コスト的に最低のルート又は時間的に最短のルートを、前記充電スタンドの属性情報に基づいて選択することが好ましい。これによれば、充電スタンドを利用する際の利便性を向上させることができる。

本発明において、前記充電サービスに関する情報は、売電単価、売電可能電力量、及び売電スケジュールを含むことが好ましい。これにより、第三者は充電スタンドが一般開放されていることを知ることができ、どの充電スタンドを利用したらよいかを選択することができる。

本発明において、前記充電スタンドは、時間の経過及び前記売電可能電力量に応じて前記売電単価を引き下げることが好ましい。これによれば、充電スタンドを利用するインセンティブを与えることができ、蓄電池に充電されている電力を有効利用することができる。

本発明において、前記充電サービスに関する情報は、各充電スタンドに対する新たな電気自動車の割り込み充電可能な時間帯及び割り込み充電時の売電単価をさらに含むことが好ましい。これによれば、充電を急ぐ必要がないユーザから充電を急ぎたいユーザへ充電予約を譲渡することができ、電気自動車を緊急で充電したいユーザに対する利便性を高めることができる。

本発明において、前記充電スタンドに関連付けられた前記特定ユーザが外出先で所定の充電ステーションを利用して電気自動車を充電したとき、当該充電ステーションは前記管理サーバに対してその旨を通知し、前記管理サーバは、前記電気自動車に関連付けられた前記充電スタンドに対して前記蓄電池内の売電を指示し、前記充電スタンドは前記蓄電池内に蓄えられた電力を逆潮流により売電することが好ましい。これによれば、自分の充電スタンドの電力を自宅以外の場所で充電することができ、電力の有効活用を図ることができる。

本発明において、前記充電スタンドに関連付けられた前記特定ユーザが外出先で所定の充電ステーションを利用して電気自動車を充電する予定があるとき、前記移動体通信端末は前記管理サーバに対してその旨を通知し、前記管理サーバは、前記電気自動車に関連付けられた前記充電スタンドに対して前記蓄電池内の売電を指示し、前記充電スタンドは前記蓄電池内に蓄えられた電力を逆潮流により売電することが好ましい。この場合において、本発明による電気自動車充電システムは太陽光発電装置をさらに備え、前記充電スタンドは、前記蓄電池に蓄えられている電力を売電した後、前記太陽光発電装置から供給される電力を前記蓄電池に蓄えることが好ましい。これによれば、蓄電池内の電力をできるだけ早いうちに売電することができ、太陽光発電装置が発電した電力を蓄電池内に充電することができる。すなわち、蓄電池の空き容量を早めに確保して日中に蓄電池を再充電することができ、これにより充電システムからの電力供給量を増やすことができる。

本発明によれば、家庭用充電スタンドを家庭内での個人的な使用のみならず一般にも広く開放して蓄電池に蓄えられた電力の有効活用とスマートコミュニティの拡大を図ることが可能な電気自動車充電システムを提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態による電気自動車充電システムの構成の概略図である。 図２は、充電スタンド１０の構成の一例を示すブロック図である。 図３は、本実施形態による電気自動車充電システム１の動作を説明するためのフローチャートである。 図４（ａ）〜（ｄ）は、地図画面上の充電スタンド１０の表示形態の一例を示す模式図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態による電気自動車充電システムの概要を説明するための模式図である。 図６は、電気自動車の充電方法の一例を説明するためのフローチャートである。 図７は、電気自動車の充電方法の他の例を説明するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態による電気自動車充電システムの構成の概略図である。

図１に示すように、電気自動車充電システム１は、各家庭の住宅２Ａ〜２Ｃにそれぞれ設置された複数の充電スタンド１０と、各充電スタンド１０の状態を管理する管理サーバ２０と、電気自動車３と共に移動しながら管理サーバ２０から充電サービスに関する情報の提供を受ける移動体通信端末３０とを備えている。充電スタンド１０は蓄電池１２を有し、蓄電池１２は商用系統５から供給される電力によって充電される。充電スタンド１０は、蓄電池１２に蓄えられている電力を用いて電気自動車３の車載バッテリー４を急速充電する。充電スタンド１０は通信機能を有し、インターネット６０を介して管理サーバ２０と通信することができ、充電スタンド１０のサービス状態は管理サーバ２０に送信される。

また電気自動車充電システム１は、住宅２Ａ〜２Ｃにそれぞれ設置された複数の太陽光発電装置７を備えている。太陽光発電装置７は、太陽光発電パネル８とパワーコンディショナ９とを備え、太陽光発電パネル８が発電した電力はパワーコンディショナ９を介して充電スタンド１０に供給され、これにより充電スタンド１０の蓄電池１２が充電される。また太陽光発電パネル８が発電した電力はパワーコンディショナ９から商用系統５に送ることができ、発電電力を逆潮流により売電することができる。

また電気自動車充電システム１は充電ステーション５０を備えている。充電ステーション５０とは、電気自動車３を連続的に急速充電することが可能な商用充電スタンドのことを言う。家庭用充電スタンド１０と異なり、充電ステーション５０は、電力会社から高圧配電系統の電力を購入して充電サービスを提供する公共又は民間の充電設備であるため、蓄電池１２がなくても急速充電が可能である。ただし、蓄電池１２の実装を妨げるものではなく、電力の安定供給のために蓄電池１２が実装されていてもよいことは言うまでもない。充電ステーション５０は、ガソリンスタンドのように充電専用の施設として提供されるほか、公共の駐車場、大型商業施設の駐車場、コンビニエンスストアの駐車場等に併設されることも多い。

移動体通信端末３０は、例えば車載タイプ又はハンディタイプのカーナビゲーション装置であり、現在位置周辺の地図を表示すると共に、目的地までの走行ルートを案内する。また移動体通信端末３０は、管理サーバ２０から提供される情報に基づいて地図上に充電スタンド１０をマッピングし、目的の充電スタンド１０までの走行ルートを案内する。移動体通信端末３０はカーナビゲーション機能を有するスマートフォンやタブレット端末などの携帯端末であってもよい。

管理サーバ２０は、充電スタンドデータベース２１及びユーザデータベース２２を有しており、充電スタンドデータベース２１は、各充電スタンド１０の「属性情報」（充電スタンドＩＤ、パスワード、住所、ＧＰＳ位置情報、供給可能な最大電力量（蓄電池容量）、管理者に関する情報等）、「動作モード」、「売電単価」、「売電可能電力量」、「充電予約スケジュール」などを管理する。管理サーバ２０や移動体通信端末３０は、「充電予約スケジュール」に基づいて「充電可能時間帯」や「充電待ち時間」を通知することができる。充電スタンドデータベース２１は、充電スタンド１０のみならず充電ステーション５０の基本情報も管理しており、移動体通信端末３０に対して充電ステーション５０の情報を提供することもできる。管理サーバ２０は単一のコンピュータで構成されていてもよく、複数のコンピュータの組み合わせであってもよく、いわゆるブロックチェーンにより構成されていてもよい。

ユーザデータベース２２は、管理サーバ２０にアクセスして充電サービスの提供を受けようとするユーザの個人情報を管理する。ここにいうユーザは、主に電気自動車の運転手である。ユーザの個人情報は電子決済に関する情報を含むことが好ましく、これにより不図示の電子決済システムと連携して充電スタンド利用時の決済を実行することができる。充電スタンド１０の管理者又はその関係者（家族等）のユーザＩＤは充電スタンドＩＤと関連付けられる。ユーザには二種類あり、特定ユーザと一般ユーザとに分けられる。特定ユーザは、充電スタンドに関連付けられたユーザであり、一般ユーザは、特定ユーザに限定されないユーザである。

充電スタンド１０は、商用系統５から供給される交流電力を直流に変換して電気自動車３に供給する。一般家庭の契約アンペア数は４０〜６０アンペア程度と低く、商用系統５からの電力をそのまま供給するだけでは電気自動車３を急速充電することはできないが、蓄電池１２に蓄えた電力を用いることで電気自動車３を急速充電することができる。蓄電池１２の容量は特に限定されず、容量が大きいほど連続充電回数を増やすことができるが、例えば５０ｋＷｈ程度の容量のものを用いることが好ましい。

図２は、充電スタンド１０の構成の一例を示すブロック図である。

図２に示すように、充電スタンド１０は、商用系統５から供給される単相交流１００Ｖ又は２００Ｖの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ１１と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１又は太陽光発電装置７から供給される直流電力を蓄える蓄電池１２と、蓄電池１２の充放電動作を制御する充放電コントローラ１３と、充電スタンド１０を電気自動車３に接続するための給電プラグ１４と、充電スタンド１０の入力部及び表示部を構成するタッチパネルディスプレイ１５と、インターネット６０を介して管理サーバ２０と通信可能な通信制御部１６と、様々なデータ処理を行うデータ処理部１７とを備えている。

以上の構成を有する充電スタンド１０は、商用系統５から供給される交流電力を直流に変換して蓄電池１２に蓄えることができ、また直流電力を電気自動車３に供給して車載バッテリー４を充電することができる。特に、蓄電池１２に蓄えられている電力を電気自動車３に供給することにより、車載バッテリー４を急速充電することができる。蓄電池１２は、商用系統５から日中よりも安価に提供される夜間電力を用いてフル充電されることが好ましい。これによれば、安価な電力を用いて電気自動車３を充電することができる。また充放電コントローラ１３は、家庭内の電力使用量が商用系統５の契約アンペア数を超えないように蓄電池１２の充電電流を所定の電流制限値以下（例えば２Ａ以下）に制御するので、商用系統５からの限られた電力を有効活用することができ、電気自動車３を急速、安全かつ安価に充電することができる。

充電スタンド１０が急速充電できる電力量には限りがあり、急速充電が行われる度に充電スタンド１０の充電能力は大きく低下する。一方、大型車の車載バッテリー４の容量は大きいが、小型車の車載バッテリー４の容量は小さく、充電スタンド１０に求められる充電能力は電気自動車３によって異なるが、充電スタンド１０の現在の充電能力が電気自動車３の要求する電力量を下回る場合には、せっかく充電スタンド１０に立ち寄っても必要な充電を行うことができない。

そこで本実施形態では、充電スタンド１０の現在及び将来の充電能力を管理サーバ２０に適時登録しておき、管理サーバ２０は、移動体通信端末３０からの要求に応えて充電スタンド１０の位置情報と現在の充電能力を提供する。また現時点で充電能力がない充電スタンド１０の情報は提供しないことにより、そのような充電スタンド１０が誤って選択されてしまう事態を回避してシステムの利便性及び安全性を向上させることができる。

図３は、本実施形態による電気自動車充電システム１の動作を説明するためのフローチャートである。

図３に示すように、まず各住宅２Ａ〜２Ｃの充電スタンド１０の蓄電池１２は夜間電力によってフル充電される（ステップＳ１１）。充電スタンド１０に電気自動車３が接続されている場合には電気自動車３も一緒に充電されるため、翌朝には蓄電池１２と車載バッテリー４の両方がフル充電の状態である。したがって、電気自動車３に乗って出かけて帰宅するまでは、充電スタンド１０の蓄電池１２内の電力が消費されることがないため非常にもったいない。

そこで充電スタンド１０を広く一般に開放して蓄電池１２内の電力の有効活用を図る。このように、各家庭の充電スタンド１０が一般に開放されると充電設備の数が大幅に増え、充電設備のカバーエリアも広がるので、充電設備を一気に普及させることができ、これにより電気自動車３の利便性をさらに高めることができる。

充電スタンド１０を一般に開放する場合、その動作モードをパーソナルモードから一般開放モードに切り替える（ステップＳ１２）。パーソナルモードとは、充電スタンド１０の一般利用を禁止するモードであり、一般開放モードとは、充電スタンド１０の一般利用を許可するモードである。この切り替え操作は、充電スタンド１０の管理者が、充電スタンド１０のタッチパネルディスプレイ１５（入力部）を操作するか、あるいはパソコンやスマートフォンなどから遠隔操作することにより行うことができる。あるいはタイマー操作によって自動的に切り替わってもよい。

こうして一般開放モードに切り替えられた充電スタンド１０は、管理サーバ２０に対して一般開放モードである旨を通知し、さらに蓄電池１２の残量等の充電サービスに必要な情報を定期的に通知する（ステップＳ１３）。充電スタンド１０が管理サーバ２０に対して定期的に通知する情報としては、「売電単価」、「売電可能電力量」、「充電可能時間帯」などを挙げることができる。

一般開放モードに切り替えられた充電スタンド１０からの通知を受信した管理サーバ２０は、充電スタンド１０を一般開放モードに設定した後、移動体通信端末からのリクエストに応答して当該充電スタンド１０の情報を公開する（ステップＳ１４）。これにより、家庭用充電スタンド１０を開放していることを第三者に広く知らせることができ、第三者は当該充電スタンド１０が利用可能であることを管理サーバ２０経由で知ることができる。

電気自動車３を充電したい場合、電気自動車３の運転手である一般ユーザは、移動体通信端末３０から管理サーバ２０にアクセスして充電スタンド１０及び充電ステーションの情報を取得することにより、電気自動車３を充電可能な現在位置周辺あるいは目的地周辺の充電スタンド１０を検索する（ステップＳ１５）。このとき、管理サーバ２０から充電スタンド１０の情報が提供され、移動体通信端末３０の地図画面又は検索結果一覧画面には、公共又は民間の充電ステーション５０のみならず、一般ユーザの充電を許可している家庭用充電スタンド１０も表示される（ステップＳ１６）。したがって、一般ユーザは、一般に開放された個人の充電スタンド１０にアクセスして電気自動車３を充電することが可能となる。

このように、電気自動車３の運転手は、移動体通信端末３０から管理サーバ２０にアクセスして充電スタンド１０の情報を取得することにより、最寄りの充電スタンド１０を検索することができる。移動体通信端末３０は、車載バッテリー４の残量から走行可能距離を割り出し、移動体通信端末３０の現在位置情報及び走行可能距離に基づいて、電気自動車３の走行可能範囲内に存在する充電スタンド１０を絞り込むことができる。また充電可能時間帯のデータを受信した移動体通信端末３０は、充電希望時刻との差を「充電待ち時間」として算出することができる。

充電スタンド１０の絞り込みは、各充電スタンド１０の売電可能電力量と電気自動車３の車載バッテリー４の残量を考慮して行われることが好ましい。また蓄電池１２の売電可能電力量と電気自動車３の車載バッテリー４の残量とを比較し、電気自動車３に対する充電電力が足りない充電スタンド１０については検索対象から除外するか、あるいは充電能力がどのくらい足りないかを併せて表示する。電気自動車３の運転手は、こうして絞り込まれた複数の充電スタンド１０の中から適切な充電スタンド１０を選択することができる。さらに現在位置から目的の充電スタンド１０までの複数の走行ルートの中から、コスト的に最低のルート又は時間的に最短のルートを、充電スタンド１０の属性情報に基づいて選択することができる。

電気自動車３の運転手が充電スタンド１０の一つを目的地（或いは経由地）として選択すると、現在位置から充電スタンド１０までの到着予定時刻が算出され、充電スタンド１０の予約処理が行われる（ステップＳ１７）。上記のように、家庭用充電スタンド１０の連続充電回数には限りがあり、本人が到着するまでの間に他人が当該充電スタンド１０を使用することによって本人が充電できなくなる事態を回避するためである。

充電スタンド１０の検索は、各充電スタンド１０の充電予約スケジュール及び各充電スタンド１０への到着予定時刻を考慮して行われることが好ましい。充電スタンド１０の利用が既に予約されている場合には、せっかく現地に到着しても充電スタンド１０を利用することができないからである。

各充電スタンド１０の「売電単価」は当該充電スタンド１０の管理者が自由に設定することができ、売電単価は管理サーバ２０に登録される。そのため、電気自動車３の運転手は、売電単価に基づいて充電スタンド１０を選択することができる。例えば、ある充電スタンド１０は現在位置から遠いが売電単価は安く、別の充電スタンド１０は現在位置から近いが売電単価は高い場合に、どちらを優先するかを運転手が決定することができる。

充電スタンド１０は、日中の時間の経過及び「売電可能電力量」に応じて「売電単価」を引き下げてもよい。すなわち、売電単価を徐々にディスカウントしてもよい。これにより、当該充電スタンド１０を利用することに対するインセンディブを高めることができ、一般開放モードに設定された充電スタンド１０が誰にも利用されることなく一日を終えてしまう事態を回避することができる。

管理サーバ２０から移動体通信端末３０に提供される充電サービスに関する情報には、各充電スタンド１０に対する新たな電気自動車３の割り込み充電可能な時間帯及び割り込み充電時の売電単価が含まれていてもよい。これによれば、充電を急ぐ必要がないユーザから充電を急ぎたいユーザへ充電予約を譲渡することができ、電気自動車を緊急で充電したいユーザに対する利便性を高めることができる。

その後、電気自動車３が予約した充電スタンド１０の設置場所に到着し、充電スタンド１０を利用して電気自動車３の充電が行われる（ステップＳ１８）と、充電結果及び蓄電池１２の残量が管理サーバ２０に通知される。その後、管理サーバ２０は決済処理を行い（ステップＳ１９）、決済結果は移動体通信端末３０に通知される。

充電スタンド１０は、日中に充電動作が行われて蓄電池１２内の電力が消費された場合に、太陽光発電装置７が発電した電力によって充電される。そのため、日中であれば蓄電池１２の残量を徐々に回復させることができ、充電スタンド１０の１日当たりの売電可能電力量を増やすことができる。こうして徐々に回復する蓄電池１２の残量（売電可能電力量）は、定期的に管理サーバ２０に通知される。

充電動作を終えた充電スタンド１０は、蓄電池１２の残量が閾値以下（例えば１０％以下）となった場合には、一般開放モードを終了する旨を通知する（ステップＳ２０Ｎ、Ｓ２１）。これにより、管理サーバ２０は当該充電スタンド１０を非公開にするので、一般ユーザは当該充電スタンド１０を見つけ出すことができなくなる。こうして一般開放モードを終えた充電スタンド１０は夜間電力によって再びフル充電される（ステップＳ１１）。また、蓄電池１２の残量が閾値以上であり、充電サービスの提供を継続できる場合、充電スタンド１０は一般開放モードを継続する（ステップＳ２０Ｙ、Ｓ１３〜Ｓ１９）。

なお本実施形態は、商用系統５からの日中の電力で蓄電池１２を充電することを妨げるものではない。例えば、比較的高い売電単価で売電できる需要がある場合には、蓄電池１２の回復をさらに早めて充電サービスを再開することができ、１日当たりの売電可能電力量をさらに増やすことができる。

図４（ａ）〜（ｄ）は、地図画面上の充電スタンド１０の表示形態の一例を示す模式図である。

図４（ａ）に示すように、移動体通信端末３０の地図画面上には、自動車のアイコンで示す現在位置周辺に多数の充電スタンド１０及び充電ステーション５０が表示される。図中の破線で示された充電スタンド１０ｘ_１，１０ｘ_２はすでに予約されており、直近の利用はできないことを示している。

図４（ｂ）に示すように、各充電スタンド１０のいずれか（ここでは充電スタンド１０ｙ）を選択した場合には、売電単価や現在の充電可能電力量等の詳細情報を画面上に表示することができ、或いは音声で案内することもできる。また図４（ｂ）において、充電スタンド１０ｘ_１は、他人の電気自動車３の充電が完了して一般開放モードに復帰したことを示しており、充電スタンド１０ｘ_２は、予約状態が継続していることを示している。

図４（ｃ）に示すように、充電スタンド１０の一つ（ここでは充電スタンド１０ｙ）を目的地に設定すると、充電スタンド１０の予約処理が開始され、予約が完了した充電スタンド１０ｙは他の充電スタンド１０と異なる強調表示状態に変化する。また図４（ｃ）において、充電スタンド１０ｘ_２は地図上から消滅しているが、これは一般開放モードが終了して検索対象から除外されたことを示している。

その後、図４（ｄ）に示すように、予約先の充電スタンド１０ｙに到着して電気自動車３の充電が完了すると、その表示状態が強調表示から通常表示に戻り、さらに蓄電池１２の残量によっては一般開放モードが終了し、図４（ｃ）の充電スタンド１０ｘ_２と同様に非表示状態に変化する。なお図４（ｄ）では、太陽光発電装置７からの電力等によって充電スタンド１０ｘ_２の蓄電池１２が充電されることにより復活し、パーソナルモードから一般開放モードに再び切り替わっている。

例えば、夜間電力によって充電スタンド１０の蓄電池１２がフル充電された後、電気自動車３の充電に利用されることがない場合には、蓄電池１２内の電力がほとんど使用されることなく次の夜を迎え、夜間電力を利用して充電スタンド１０の蓄電池１２を再び安い電気料金で充電できるようになる。すなわち、充電スタンド１０の蓄電池１２に蓄えられた電力はほとんど消費されることがなく、非常にもったいない。

しかしながら、第三者に充電スタンド１０を利用してもらうことにより、充電スタンド１０に蓄えた電力を有効活用することができる。また一般ユーザにとっては、外出先での充電スタンド１０の選択の幅が広がり、最寄りの充電スタンド１０で電気自動車３を充電することが可能となる。特に、電気自動車３の現在位置の近くに家庭用充電スタンド１０が一般開放されている場合には、充電のために遠方に出向く必要がないので、電気自動車３を効率よく充電することができる。

以上説明したように、本実施形態による電気自動車充電システム１は、各家庭に設けられ、商用系統から供給される電力を蓄える蓄電池１２を有する複数の充電スタンド１０と、通信ネットワークを介して複数の充電スタンド１０と通信可能に構成され、各充電スタンド１０から提供される充電サービスに関する情報を管理する管理サーバ２０と、電気自動車３と共に移動しながら管理サーバ２０から充電サービスに関する情報の提供を受ける移動体通信端末３０を備え、各充電スタンド１０は一般開放モードにおいて充電サービスに関する情報を管理サーバ２０に通知するので、移動体通信端末３０は各充電スタンド１０の充電サービスに関する情報を取得することができる。したがって、家庭用充電スタンド１０を家庭内での使用のみならず一般にも広く開放して蓄電池１２に蓄えられた電力の有効活用とスマートコミュニティの拡大を図ることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について詳細に説明する。上述したように、充電スタンド１０の管理者は、日中は電気自動車３に乗って外出することが多いため、充電スタンド１０の蓄電池１２に蓄えた電力を消費する機会はほとんどない。すなわち、夜間電力を利用して蓄えた電力は、あまり使用されることなく次の夜を迎えることになる。また太陽光発電システムを導入している場合には、日中に発電した太陽光発電電力を充電スタンド１０の蓄電池１２に蓄えることができない。また充電スタンド１０を一般に開放する場合であっても、充電スタンド１０が設置されている場所によっては一般ユーザに利用されにくく、せっかく開放しても利用されることなく一日が終わることも考えられる。できれば自分で蓄えた電力は自分で消費することが望ましい。そこで本実施形態は、電気自動車３をあたかも自宅で充電しているかのように外出先で充電することが可能な充電システムを提供するものである。

図５は、本発明の第２の実施の形態による電気自動車充電システムの概要を説明するための模式図である。また、図６は、電気自動車の充電方法の一例を説明するためのフローチャートである。

図５及び図６に示すように、自宅の充電スタンド１０の蓄電池１２には商用系統５からの夜間電力（または太陽光発電装置７からの電力）が蓄えられているものとする。すなわち、蓄電池１２及び電気自動車３は夜間電力等の安価な電力によってフル充電されている（ステップＳ３１）。充電スタンド１０の管理者であり電気自動車３の運転手でもあるユーザが日中に電気自動車３に乗って外出し、外出先で充電が必要となった場合には、例えばコンビニエンスストアの駐車場に設置されている充電ステーション５０などの所定の充電ステーション５０を利用して電気自動車３を充電する（ステップＳ３２）。

電気自動車３の充電が完了すると、充電ステーション５０から管理サーバ２０にその旨が通知される（ステップＳ３３）。この通知を受け取った管理サーバ２０は、充電スタンド１０に対して、自宅の充電スタンド１０の蓄電池１２に蓄えられている電力を売電するように指示する（ステップＳ３４）。この指示を受けた充電スタンド１０は、充電される電力量とほぼ等しい電力量を逆潮流により売電する（ステップＳ３５）。この電力は充電ステーション５０を運営している電力会社に買い取られ、電気自動車３の充電にかかった電力料金と相殺されて決済処理が完了する（ステップＳ３６）。なお買電価格と売電価格が１：１の等価でない場合には、充電した電力量よりも大きな電力量が逆潮流により売電され、充電ステーション５０の利用手数料分を加味した電力量が逆潮流により売電される。

以上のように、電気自動車３の充電とほぼ同時期に蓄電池１２に蓄えられている電力が充電スタンド１０の電力会社に売電されることで、あたかも自宅の電力を利用しているかのように外出先で電気自動車３を充電することができる。なお充電スタンド１０の利用手数料は別途決済してもよい。

外出先での充電予定時刻が夕方になる場合、午前中の早いうちに充電予約を入れておけば、電気自動車３の充電完了時（又は充電開始時）ではなく充電予約時に蓄電池１２内の電力を先行して売電することも可能である。

図７は、電気自動車の充電方法の他の例を説明するためのフローチャートである。

図７に示すように、蓄電池１２及び電気自動車３が夜間電力等によってフル充電されている点は同様である（ステップＳ４１）。その後、充電スタンド１０の管理者は、移動体通信端末３０等から管理サーバ２０にアクセスして充電予約を実施する（ステップＳ４２）。なお充電予約の際に充電ステーション５０を具体的に特定する必要はなく、当日に充電を実施する旨を予約すればよい。

充電予約が完了すると、管理サーバ２０は、管理者の充電スタンド１０に対して自宅の充電スタンド１０の蓄電池１２に蓄えられている電力を売電するように指示する（ステップＳ４３）。この指示を受けた充電スタンド１０は、所定の電力量を逆潮流により売電する（ステップＳ４４）。この電力は充電ステーション５０を運営している電力会社に買い取られる。このとき売電される電力量は、後に充電される車載バッテリーに充電可能な最大電力量とすればよい。このように、本実施形態においては、蓄電池１２の空き容量が早めに確保されるので、太陽光発電によって発電された電力の多くを蓄電池１２に蓄えることが可能となる。

その後、電気自動車３に乗って遠方に外出し、途中で電気自動車３の充電が必要となったとき、充電ステーション５０を利用して充電する（ステップＳ４５）。

電気自動車３の充電が完了すると、充電ステーション５０から管理サーバ２０にその旨が通知される。この通知を受け取った管理サーバ２０は、最終的な充電電力量に基づいて決済処理を実施する。なお売電電力量と実際の充電電力量との差分は、充電スタンド１０の利用手数料に充てられると共に、デポジットポイントとして貯留される。

家族全員が外出して自宅に誰もいない日中は家庭内電力消費がほとんどないので、夜間に蓄電池１２をフル充電した場合、日中に多量の太陽光発電が発生しても蓄電池１２に充電される電力量はわずかであり、ほとんどは逆潮流によって既定の電力会社への売電に回されるだけである。できれば、自分で電力を消費したい。本実施形態によれば、外出先で電気自動車３を充電する際に当該電気自動車３の充電にかかった分だけ自宅の蓄電池１２内の電力を売電することができる。また、太陽光発電で発電した電力を空き容量が発生した蓄電池１２に蓄えることができる。

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、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においては、充電スタンド１０として家庭用充電スタンドを例に挙げたが、本発明は家庭用充電スタンドに限定されるものではなく、契約アンペア数が低いため蓄電池なしでは急速充電が難しい低圧配電系統を主電源とする充電スタンド１０であれば、商用目的の充電スタンドに適用してもよい。

１ 電気自動車充電システム
３ 電気自動車
４ 車載バッテリー
５ 商用系統
７ 太陽光発電装置
８ 太陽光発電パネル
９ パワーコンディショナ
１０，１０ｘ_１，１０ｘ_２，１０ｙ 充電スタンド（家庭用充電スタンド）
１１ コンバータ
１２ 蓄電池
１３ 充放電コントローラ
１４ 給電プラグ
１５ タッチパネルディスプレイ
１６ 通信制御部
１７ データ処理部
２０ 管理サーバ
２１ 充電スタンドデータベース
２２ ユーザデータベース
３０ 移動体通信端末
５０ 充電ステーション
６０ インターネット

Claims (16)

1. 商用系統から供給される電力を蓄える蓄電池を有し、前記蓄電池内の電力を用いて電気自動車の車載バッテリーを充電する複数の充電スタンドと、
   電気自動車の車載バッテリーを連続的に急速充電することが可能な商用充電スタンドである充電ステーションと、
   通信ネットワークを介して前記複数の充電スタンド及び前記充電ステーションと通信可能に構成され、充電サービスに関する情報を管理する管理サーバと、
   前記通信ネットワークを介して前記管理サーバと通信可能に構成され、電気自動車と共に移動しながら前記管理サーバから前記充電サービスに関する情報を受ける移動体通信端末とを備え、
   前記充電スタンドに関連付けられた特定ユーザが外出先で前記充電ステーションを利用して電気自動車を充電したとき、当該充電ステーションは前記管理サーバに対してその旨を通知し、
   前記管理サーバは、前記電気自動車に関連付けられた前記充電スタンドに対して前記蓄電池内の電力の売電を指示し、
   前記充電スタンドは前記蓄電池に蓄えられている電力を逆潮流により売電することを特徴とする電気自動車充電システム。
2. 前記充電スタンドが売電する電力量は、前記充電ステーションの利用手数料分を加味した前記電気自動車への充電電力量よりも大きな電力量である、請求項１に記載の電気自動車充電システム。
3. 前記充電スタンドに関連付けられた前記特定ユーザが外出先で前記充電ステーションを利用して電気自動車を充電する予定があるとき、前記移動体通信端末は前記管理サーバに対してその旨を通知し、
   前記管理サーバは、前記電気自動車に関連付けられた前記充電スタンドに対して前記蓄電池内の電力の売電を指示し、
   前記充電スタンドは前記蓄電池に蓄えられている電力を逆潮流により売電する、請求項１又は２に記載の電気自動車充電システム。
4. 太陽光発電装置をさらに備え、
   前記充電スタンドは、前記蓄電池に蓄えられている電力を売電した後、前記太陽光発電装置から供給される電力を前記蓄電池に蓄える、請求項３に記載の電気自動車充電システム。
5. 前記充電スタンドは、当該充電スタンドに関連付けられた特定ユーザの利用に制限するパーソナルモードと前記特定ユーザ以外の一般ユーザの利用を許可する一般開放モードとを切り替え可能に構成されており、
   前記管理サーバは、前記充電スタンドが前記一般開放モードのときに当該充電スタンドが提供する前記充電サービスに関する情報を前記移動体通信端末に提供する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気自動車充電システム。
6. 前記充電スタンドは、
   前記商用系統から供給される単相交流１００Ｖ又は２００Ｖの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、
   前記蓄電池の充放電動作を制御する充放電コントローラと、
   前記通信ネットワークに接続され、前記充電サービスに関する情報を送信する通信制御部をさらに有し、
   前記蓄電池には、前記ＡＣ／ＤＣコンバータから供給される直流電力が蓄えられ、
   前記充放電コントローラは、前記商用系統の電流制限値を超えないように前記蓄電池の充電動作を制御する、請求項５に記載の電気自動車充電システム。
7. 前記蓄電池は、前記商用系統から日中よりも安価に提供される夜間電力によってフル充電される、請求項５又は６に記載の電気自動車充電システム。
8. 前記移動体通信端末は、カーナビゲーション機能を有し、前記管理サーバから提供された前記充電サービスに関する情報に基づいて、前記一般開放モードに設定された充電スタンドの位置を地図上にマッピングすると共に、現在位置から前記充電スタンドまでの走行ルートを案内する、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の電気自動車充電システム。
9. 前記移動体通信端末は、前記一般開放モードに設定された複数の充電スタンドの中から所定の絞り込み条件を満たす充電スタンドのみを前記地図上にマッピングする、請求項８に記載の電気自動車充電システム。
10. 前記移動体通信端末は、現在位置から目的の充電スタンドまでの複数の走行ルートの中から、コスト的に最低のルート又は時間的に最短のルートを、前記充電スタンドの属性情報に基づいて選択する、請求項８又は９に記載の電気自動車充電システム。
11. 前記充電サービスに関する情報は、売電単価、売電可能電力量、及び売電スケジュールを含む、請求項５乃至１０のいずれかに記載の電気自動車充電システム。
12. 前記充電スタンドは、時間の経過及び前記売電可能電力量に応じて前記売電単価を引き下げる、請求項１１に記載の電気自動車充電システム。
13. 前記充電サービスに関する情報は、各充電スタンドに対する新たな電気自動車の割り込み充電可能な時間帯及び割り込み充電時の売電単価をさらに含む、請求項１１又は１２に記載の電気自動車充電システム。
14. 商用系統から供給される電力を蓄える蓄電池を有し、前記蓄電池内の電力を用いて電気自動車の車載バッテリーを充電する複数の充電スタンドと、
    電気自動車の車載バッテリーを連続的に急速充電することが可能な商用充電スタンドである充電ステーションと、
    通信ネットワークを介して前記複数の充電スタンド及び前記充電ステーションと通信可能に構成され、充電サービスに関する情報を管理する管理サーバと、
    前記通信ネットワークを介して前記管理サーバと通信可能に構成され、電気自動車と共に移動しながら前記管理サーバから前記充電サービスに関する情報を受ける移動体通信端末とを備え、
    前記充電スタンドに関連付けられた特定ユーザが外出先で前記充電ステーションを利用して電気自動車を充電する予定があるとき、前記移動体通信端末は前記管理サーバに対してその旨を通知し、
    前記管理サーバは、前記電気自動車に関連付けられた前記充電スタンドに対して前記蓄電池内の電力の売電を指示し、
    前記充電スタンドは前記蓄電池に蓄えられている電力を逆潮流により売電することを特徴とする電気自動車充電システム。
15. 太陽光発電装置をさらに備え、
    前記充電スタンドは、前記蓄電池に蓄えられている電力を売電した後、前記太陽光発電装置から供給される電力を前記蓄電池に蓄える、請求項１４に記載の電気自動車充電システム。
16. 前記充電ステーションから前記電気自動車の充電完了通知を受け取った前記管理サーバは、前記蓄電池の売電電力量と前記電気自動車の充電電力量との差分に基づいて決済処理を実施する、請求項１４又は１５に記載の電気自動車充電システム。

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