JP6685603B2

JP6685603B2 - 車両充電システム

Info

Publication number: JP6685603B2
Application number: JP2016138545A
Authority: JP
Inventors: 佳則相川; 利幸浅野
Original assignee: Nitto Kogyo Corp
Current assignee: Nitto Kogyo Corp
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2036-07-13
Also published as: JP2018011422A

Description

本発明は、車両が接続される充電装置の電力供給を制御する車両充電システムに関するものである。

複数台の電気自動車を同時に充電可能な車両充電システムにおいては、充電対象となる車両数や車種等によって使用電力量が随時変動する。ここで図１のように、複数設置された充電装置１は分電盤２から電力供給されており、また充電装置１以外のその他電気機器３等も、同一の分電盤２から電力供給されている。そのため、充電システムによる使用電力量が、契約電力や分電盤２内の主幹ブレーカ４容量、充電装置１内の図示しないブレーカ容量等を超過しないよう、充電開始に先立って車両と充電装置との間で通信を行い、車両側で充電電力を変動させて既定の電流値（設定電流値）を超えることがないよう制御を行うものとしている（特許文献１）。

しかしながら、前記の制御を行う機能を備えていない制御非対応車両も存在する。

このため、前記のような制御非対応車両が充電装置１に接続された場合、車両に設定電流値を超えた充電電流が流れてしまい、結果、分電盤２内の主幹ブレーカ４や充電装置１内のブレーカ等が遮断されてしまう問題があった。なお、主幹ブレーカ４が遮断されてしまうと、分電盤２に接続された充電システムとは無関係の電気機器３等への電力供給まで停止してしまう不都合がある。

特開２０１４−２２９０６号公報

本発明の目的は前記した従来の問題点を解決し、車両に設定電流値を超える充電電流が流れた場合でも、主幹ブレーカや充電装置内のブレーカ等を遮断することなく充電を停止させ、充電装置の継続使用を可能とする車両充電システムを提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明は、車両が接続される充電装置の電力供給を制御する車両充電システムにおいて、前記充電装置は、充電電流の閾値を設定する設定部と、充電電流が閾値に達した後から車両への電力供給を停止するまでの猶予時間を閾値に応じて設けるとともに、前記猶予時間のカウントを行う調整部と、前記猶予時間の経過時に、充電電流がその猶予時間に対応した閾値以上であるとき、車両への電力供給を停止する制御部とを備えたことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両充電システムにおいて、前記設定部は、複数の閾値を設定するものとし、前記調整部は、これら複数の閾値のうち、高い方の閾値における猶予時間を低い方の閾値における猶予時間よりも短く設定するとともに、各猶予時間をそれぞれ個別にカウントすることを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の車両充電システムにおいて、前記調整部は、猶予時間内に充電電流が閾値未満となった時、当該閾値に対応する猶予時間のカウントをリセットすることを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の車両充電システムにおいて、前記設定部は、前記充電装置に電力を供給するブレーカの定格に応じて前記閾値を設定することを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の車両充電システムにおいて、前記設定部は、充電電流の計測を行う計測部の計測上限値を前記閾値として設定することを特徴とするものである。

請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の車両充電システムにおいて、前記充電装置は、ブレーカ内部またはその周囲の温度を計測する温度計側部を備え、前記調整部は、この温度計側部による計測値に応じて、各閾値の猶予時間を変更することを特徴とするものである。

本発明に係る車両充電システムは、充電電流の閾値を設定する設定部と、充電電流が閾値に達した後から車両への電力供給を停止するまでの猶予時間を閾値に応じて設けるとともに、前記猶予時間のカウントを行う調整部と、猶予時間の経過時に、充電電流がその猶予時間に対応した閾値以上であるとき、車両への電力供給を停止する制御部とを充電装置に備えたものである。したがって、車両に既定の電流値（設定電流値）を超える充電電流が流れた場合でも、主幹ブレーカや充電装置内のブレーカ等を遮断する前に充電を停止させることができ、これにより充電装置自体は継続して使用できるものとなる。また、このように猶予時間を閾値に応じてそれぞれ設けることで、充電開始時に一時的に過渡電流が流れたとしても、充電を停止させることなく継続して充電を行うことができるものとなる。

充電装置への電力供給を示す全体図である。本発明の車両充電システムを示す図である。本発明の車両充電システムを示すフロー図である。猶予時間ａ経過時に充電を停止させる場合の説明図である。猶予時間ａ内に閾値ａを下回り、充電を継続する場合の説明図である。猶予時間ａ内に閾値ａを下回り、カウントを停止させた後、猶予時間ａ’経過時に充電を停止させる場合の説明図である。猶予時間ｂ内に閾値ｂを下回り、充電を継続させ、猶予時間ａ経過時に充電を停止させる場合の説明図である。猶予時間ｂ経過時に充電を停止させる場合の説明図である。各閾値を示す図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１のように、複数設置された充電装置１は分電盤２から電力供給されており、また充電装置１以外のその他電気機器３等も、同一の分電盤２から電力供給されている。そのため、充電システムによる使用電力量が、契約電力や分電盤２内の主幹ブレーカ４容量、充電装置１内のブレーカ７容量等を超過しないよう、図２に示すように、充電開始に先立って接続された車両２０と充電装置１との間で通信手段としてＣＰＬＴ信号の授受を行い、車両２０側で充電電力を変動させて既定の電流値（設定電流値）を超えることがないよう制御を行う。このような車両充電システムの構成は従来と同様である。なお、分電盤２内の主幹ブレーカ４並びに分岐ブレーカ５、及び充電装置１内のブレーカ７は何れも充電装置１に電力を供給するものである。

図２には充電装置１の詳細を示す。
前述したＣＰＬＴ制御を行うためのＣＰＬＴ基板６が充電装置１内に設けられており、またこのＣＰＬＴ基板６はブレーカ７から電力供給がなされている。ＣＰＬＴ基板６には、充電電流の閾値を複数記憶し、設定するための設定部８と、充電電流が閾値に達した後から充電（電力供給）を停止するまでの猶予時間を閾値に応じてそれぞれ設けるともに、猶予時間のカウントを行う調整部９と、さらに猶予時間の経過時に、充電電流がその猶予時間に対応した閾値以上であるときに、車両２０への充電を停止する制御部１０とが設けられている。なお、１１は設定部８に接続される設定用スイッチであり、１２は制御部１０からの信号により充電電路を構成する電源線１７の開閉を行うマグネットコンタクタである。また、マグネットコンダクタ１２により電源線１７を開路状態とさせたり、ＣＰＬＴ信号の発振を停止させるなどＣＰＬＴ信号の状態を変化させることで充電を停止することができる。

以上の構成を用いた充電装置１に対して車両２０が接続されることとなるが、本実施形態では、特にＣＰＬＴ制御に対応した充電制御回路を備えていない車両または、充電制御回路を備えているものの、車両２０側で充電電力を変動させることができない車両といった、いわゆる制御非対応車両が接続されるものとする。

図３に示すように、車両２０への充電が開始され（ＳＴ１）、その充電を維持している状態で（ＳＴ２）、充電電流が閾値近くとなったとき（ＳＴ３）には、閾値に達した場合において、調整部９によりその閾値に応じた猶予時間の設定を行うものとする（ＳＴ４）。なお、充電電流が閾値に達しない場合には、充電は継続される。そして猶予時間内に充電電流が閾値未満に戻るか否かの監視がなされ（ＳＴ５）、一度でも閾値を下回れば車両２０への充電は維持される（ＳＴ６）。しかし、猶予時間の経過時に、充電電流が閾値以上である場合には、制御部１０により車両２０への充電が停止される（ＳＴ７）。

以上のような制御を行うことにより、接続された車両２０が制御非対応車両であり、車両２０に設定電流値を超える充電電流が流れた場合でも、図１の主幹ブレーカ４や図２の充電装置１内のブレーカ７等を遮断する前に充電を停止させることができ、これにより充電装置１自体は継続して使用できるものとなると同時に、充電装置１の内部メモリのデータが消失してしまうことを回避することができる。また、猶予時間を閾値に応じてそれぞれ設けることで、充電開始時に一時的に過渡電流が流れたとしても、充電を停止させることなく継続して充電を行うことができるものとなる。

充電電流と猶予時間との関係について、図４のグラフを用いて説明する。
既定の設定電流値ａに対して、設定部８により、その１２５％に相当する電流値（閾値ａ）及びその２００％に相当する電流値（閾値ｂ）が各々設定される。なお、設定電流値ａは図１中の充電装置１の上位の分電盤２内に設けられた一次側ブレーカ（主幹ブレーカ４または分岐ブレーカ５）の定格に応じて割り振られる既定の電流値としている。より詳細には、一次側ブレーカの定格電流値に収まるように各負荷に対して許容電流量を割り振り、充電装置１に割り振られた値に応じて設定電流値ａおよび閾値ａ並びに閾値ｂを定める。そして充電時間の経過に伴い、充電電流が閾値ａに達したとき、調整部９により閾値毎に設定された猶予時間ａのカウントが開始される。ここで、図４のように、猶予時間ａの経過時に充電電流が閾値ａ以上である場合には、制御部１０により車両２０への充電が停止される（図３におけるＳＴ７）。

一方で、図５に示すように、猶予時間ａ内に充電電流が一度でも閾値ａを下回れば、車両２０への充電は継続される（図３におけるＳＴ６）。なお、図６に示すように、猶予時間ａ内に充電電流が閾値ａ未満となった時、調整部９により猶予時間ａのカウントをリセットするものとし、再度充電電流が閾値ａに達したときに、猶予時間ａ’のカウントを新たに開始するものとしている。

図７のように、調整部９によって、閾値ｂに対する猶予時間ｂを閾値ａに対する猶予時間ａよりも短く設定するものとしている。より詳細には、設定電流値ａに対する猶予時間は１５０分、閾値ａに対する猶予時間ａは６０秒、閾値ｂに対する猶予時間ｂは８秒等に設定するものとした。すなわち、閾値が高いほど猶予時間が短くなるように設定している。なお、各閾値に対応する各猶予時間は、それぞれ個別にカウントするものとした。図７においては、猶予時間ｂの経過前に充電電流が閾値ｂ未満となったため、充電は継続されるものの、猶予時間ａは猶予時間ｂとは独立して有効であるため、猶予時間ａの経過時に車両２０への充電は停止される。図８は猶予時間ｂの経過時に充電電流が閾値ｂを超えているため、充電を停止することを示すものである。

なお設定部８による閾値の設定はさらに細かく行うこともできる。
前述した設定電流値ａ、閾値ａ、閾値ｂに加え、図９に示すように、充電装置１内のブレーカ７の定格に対応した設定電流値ｂ、さらにこの設定電流値ｂの１２５％に対応する閾値ｃ、２００％に対応する閾値ｄ等を設定することもできる。これにより、充電装置１内のブレーカ７が遮断されることを確実に防止することができる。

さらに、図２中の電流センサ１３を用いて充電電流の計測を行う計測部１４の計測上限値を、図９中の閾値ｅとして設定することもでき、これにより、正確に充電電流値を計測できない場合であっても充電を停止させることができるものとなる。

また、ブレーカ７内部やその周囲の温度が変化することでブレーカ７の遮断特性（遮断までの時間等）が変わってしまうことがある。そこで図２に示すように、充電装置１内に温度計側部１５を設け、その計測値を調整部９に送信するものとしている。そしてその計測値に応じて、調整部９で各閾値の猶予時間を変更するものとしている。これにより、前記のようなブレーカ７の遮断特性の変化に対応することができる。また、温度計側部１５の計測値に応じて、猶予時間ではなく閾値を変更するものとしてもよい。例えば、温度計側部１５の計測値が大きい場合、閾値は設定電流値よりも低い値に変更されることもある。

図２のように、制御部１０による充電の停止を通知する通知部１６を設けるものとして、充電の停止が制御部１０による制御に起因するものであることが確認可能となる。また、この通知部１６は、充電の停止が何れの閾値に対応した猶予時間の経過によるものであるかを通知するものとすることで、充電停止の原因を特定することができる。これにより、車両２０側に充電停止の原因があったか否かを特定することができ、またその他にも、同様のエラーが頻発した場合には、ブレーカ７や計測部１４の変更を検討することもできるものとなる。なお、閾値は必ずしも複数記憶し、設定される必要はなく、１つのみ記憶し、設定されるものであってもよい。

１充電装置
２分電盤
３電気機器
４主幹ブレーカ
５分岐ブレーカ
６ＣＰＬＴ基板
７ブレーカ
８設定部
９調整部
１０制御部
１１設定用スイッチ
１２マグネットコンタクタ
１３電流センサ
１４計測部
１５温度計側部
１６通知部
１７電源線
２０車両

Claims

車両が接続される充電装置の電力供給を制御する車両充電システムにおいて、前記充電装置は、充電電流の閾値を設定する設定部と、充電電流が閾値に達した後から車両への電力供給を停止するまでの猶予時間を閾値に応じて設けるとともに、前記猶予時間のカウントを行う調整部と、前記猶予時間の経過時に、充電電流がその猶予時間に対応した閾値以上であるとき、車両への電力供給を停止する制御部とを備えたことを特徴とする車両充電システム。
前記設定部は、複数の閾値を設定するものとし、前記調整部は、これら複数の閾値のうち、高い方の閾値における猶予時間を低い方の閾値における猶予時間よりも短く設定するとともに、各猶予時間をそれぞれ個別にカウントすることを特徴とする請求項１記載の車両充電システム。
前記調整部は、猶予時間内に充電電流が閾値未満となった時、当該閾値に対応する猶予時間のカウントをリセットすることを特徴とする請求項１または２記載の車両充電システム。
前記設定部は、前記充電装置に電力を供給するブレーカの定格に応じて前記閾値を設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両充電システム。
前記設定部は、充電電流の計測を行う計測部の計測上限値を前記閾値として設定することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の車両充電システム。
前記充電装置は、ブレーカ内部またはその周囲の温度を計測する温度計側部を備え、前記調整部は、この温度計側部による計測値に応じて、各閾値の猶予時間を変更することを特徴とする請求項４または５記載の車両充電システム。