JP7014145B2 - 充電装置 - Google Patents

Description

本発明は充電装置に関する。より具体的には、電動車両のバッテリへの充電を行う充電装置に関する。

例えば、特許文献１には、単一の電源から電力を分配して、複数の車両に同時に充電できる充電システムにおいて、複数の車両に同時に充電を行なう場合、例えば、車両の充電量に応じて電力分配を決定することが記載されている。

特表２０１４－５２７３９３号公報

電動車両の大容量のバッテリに高速充電を行うような場合、バッテリ温度が急上昇しやすい。バッテリ温度が急上昇して許容範囲を超えた場合、電池保護等のため充電制限がかかり、急速充電ができなくなる場合がある。この点、特許文献１に記載の技術では、充電量に応じて充電ポートへの電力分配が決定されるが、その充電による充電ポートとプラグとの接点温度上昇を考慮したものではない。特許文献１の技術によれば、充電量が高い場合に高電圧が割り当てられて充電が行なわれるが、この場合、接点温度が過上昇し、充電制限により充電不能な状態となる虞がある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、接点温度の上昇を抑えるように車両を割り当てるように改良された充電装置に関するものである。

本発明の充電装置は、電源に電力供給路を介して接続された複数の充電ポートと、制御装置と、を備える。制御装置は、充電待ちの電動車両に、使用する充電ポートを案内する機能を有している。更に、制御装置は、充電待ちの電動車両が複数あり、かつ、充電ポートに複数の空きがある場合に、以下の通りに、電動車両それぞれに案内する充電ポートを決定するように構成されている。即ち、充電待ちの電動車両それぞれに充電が行われた場合における、電動車両それぞれの充電口と充電ポートとの連結部の温度の上昇量を、電気車両それぞれについて推定する。そして、推定された上昇量が小さい電動車両は、上昇量が大きい電動車両に比べて、現在の温度が高い充電ポートに配車されるようにする。

本発明によれば、充電量に応じて充電口と充電ポートとの接点の温度の上昇が高いと予想される車両には、現在の温度が低い充電プラグを割り当てられる。従って、接点温度の過上昇によって充電制限がかかるのを抑制することができ、効率的に複数の車両へ迅速に充電を行うことができる。

本発明の実施の形態１における配車制御のルーチンをフローチャートに示した図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。

本発明の充電装置は、電動車両のバッテリへの充電を行う充電ステーションに適用される。ここで電動車両とは、バッテリを電源として駆動する走行用モータを備えた電気車両、及び、いわゆるプラグインタイプのハイブリッド車両を総称する。但し、以下、本実施の形態では、電動車両を単に「車両」と称することとする。

充電ステーションには、１または２以上の外部電源を有する１または２以上のスタンドが設置されている。各スタンドには、各スタンドが有する外部電源に、電力供給路を介して電気的に接続された１または２以上の充電ポートが備えられている。これらいずれかの充電ポートを、車両が有する充電口に接続することで、車両のバッテリに高速充電が行われる。

また、充電ステーションは、車両への充電及び車両への充電ポートへの案内等を制御する制御装置を有する。制御装置は、少なくとも１のＣＰＵとメモリを有する。本実施の形態における制御装置には、温度センサが電気的に接続され、温度センサから、各充電ポートの接点温度の計測値が入力される。ここで、接点温度は、各充電ポートの、充電時に車両の充電口と連結される部分の温度である。

また、制御装置は、例えば既存のネットワーク等を介して、充電する車両に関する情報を取得する機能を有している。取得する情報には、車両のバッテリの容量、現状の充電状態（以下「ＳＯＣ」とも称する。ＳＯＣは「State of Charge」の略）、要求される充電量（以下「要求充電量」とも称する）、バッテリの温度等が含まれる。

本実施の形態において制御装置が実行する制御には、配車制御が含まれる。この配車制御には、充電ステーションに充電待ちの車両が複数あり、複数の充電ポートに空きがある場合において、どの車両をどの充電ポートに配車するかを決定する制御が含まれている。以下、この配車制御について具体的に説明する。

図１は、制御装置が実行する配車制御のルーチンをフローチャートで示した図である。図１のルーチンは、一定の制御間隔で繰り返し実行されるルーチンである。図１のルーチンではまず、ステップＳ２において、車両が充電ステーションに到着したか否かが確認される。ステップＳ２で車両の到着がないと判別された場合には、今回の処理はこのまま終了する。

ステップＳ２において車両の到着があったと判別された場合、次に、ステップＳ４に進み、充電ステーションの現在の状況が取得される。即ち、充電ポートの空き数及び空いている充電ポートの現在の温度等の情報が取得される。

次に、ステップＳ６に進み、現在の充電ポートの空き数が１以上であるか、即ち、現在、充電ポートに空きがあるか否かが判別される。ステップＳ６において充電ポートの空き数が１以上ではないと判別された場合、即ち、充電ポートに空きがない場合には、このまま今回の処理は終了する。この場合、車両は、従来の充電ポートへの配車ルールに従って、別途設定されている配車制御のルーチンによって、充電ポートへの配車が決定される。具体的には、例えば、車両の到着順に、空いた充電ポートに順次配車する等の処理が行われる。

一方、ステップＳ６において、充電ポートの空き数が１以上であると判別された場合には、次に、ステップＳ８に進み、現在の充電待ち車両の台数が２以上であるか否かが判別される。ステップＳ８において、現在の充電待ち車両の台数が２以上ではないと判別された場合、即ち、充電待ち車両の台数が１台であれば、次にステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、空いている充電ポートの中から接点温度が最も低い充電ポートが選択される。なお、空いている充電ポートが１つであれば、その充電ポートが選択される。選択された充電ポートは、例えば、ステーションにおける案内板等への表示、音声による通知、あるいは、充電車両内への表示や音声による通知等、その充電ステーションごとに設定された表示方法に従って設定され、これにより充電待ち車両は、選択された充電ポートに案内される。また、表示や音声による案内に替えて、選択された充電ポートまで車両を自動で移動させるものであってもよい。その後、今回の処理は一旦終了する。

一方、ステップＳ８において、充電待ち車両の台数が２以上あると判別された場合、即ち、複数の充電待ち車両がある場合、次に、ステップＳ１２に進み、全ての充電待ち車両について、車両ごとに充電時の発熱量が算出される。充電時の発熱量（Ｊ）は、充電ポートと車両の充電口との接点の単位時間当たりの発熱量（Ｗ）に、充電時間（sec）を乗じることで算出される。充電時間は、車両に必要な充電量に応じた時間である。充電量は、現在のＳＯＣと、要求充電量とから算出することができる。要求充電量は、例えば、満充電となる充電量またはそれに近い充電量としてもよいし、車両の目的地までの走行に必要な電力量に応じた充電量としてもよい。

次に、ステップＳ１４に進み、接点温度の上昇量ΔＴが算出される。接点温度の上昇量ΔＴの算出に際しては、まず、各充電待ち車両について、バッテリの温度に応じた熱容量が算出される。そして、ステップＳ１２で算出された各充電待ち車両の発熱量を、算出された熱容量で除算することで、接点温度ΔＴが算出される。

次に、ステップＳ１６に進み、ステップＳ１２で算出された接点温度の上昇量ΔＴが最も小さい車両が、空いている充電ポートの中で、最も温度が高い充電ポートに案内される。充電ポートへの案内方法は、上述したステップＳ１０の処理の場合と同様である。なお、ステップＳ１６の処理の結果、１台の車両が１つの充電ポートに案内されるため、現在の充電待ち車両の台数と、充電ポートの空き数が１つずつ減少することになる。

次に、ステップＳ１８に進み、現在の充電待ち車両の台数が２以上であるか否かが判別される。ステップＳ１８において、現在の充電待ち車両の台数が２以上ではない、即ち、現在の充電待ち車両の台数が１台である場合には、ステップＳ１０に進み、最も低温の充電ポートに案内される。ステップＳ１０の処理は、上述した通りである。

一方、ステップＳ２０に進み、現在の充電ポートの空き数が１以上であるか否かが判別される。ステップＳ２０に進み、現在の充電ポートに空き数がないと判別された場合には、今回の処理は一旦終了する。

一方、ステップＳ２０において、現在の充電ポートの空き数が１以上であると判別された場合には、次に、処理はステップＳ１６に戻り、現在の充電待ち車両の中で、接点温度の上昇量ΔＴが最小である車両が、最高温度のポートに案内される。充電ポートの空きが１つである場合には、そのポートが案内される。その後、ステップＳ１８及びＳ１０の処理、またはＳ１８及びＳ２０の処理が繰り返し実行される。

以上説明したように、本実施の形態の配車制御によれば、充電による接点温度の上昇量ΔＴが最も小さい車両から順に、接点温度の高い充電ポートに配車される。従って、接点温度の急上昇による充電電力が制限されるのを回避することができ、高速充電を実現することができる。

なお、本実施の形態では、充電待ち車両が複数ある場合に、接点温度の上昇量ΔＴが低い車両が、上昇量ΔＴが高い車両に比べて、より高温の充電ポートに配車する場合について説明した。しかし、本実施の形態の配車制御は、例えば、充電ポートの空き数が充電待ち車両台数以上である場合に限定して実行するようにしてもよい。これにより、先に到着した車両が、どの充電ポートにも案内されない事態を防ぐことができる。

また、例えば、充電ポートまたはスタンドに、水冷又は油冷等の冷却装置がついている場合、その冷却性能を考慮して配車を決定する構成を追加してもよい。具体的には、例えば、十分な冷却性能があると判断される場合、冷却性能を有する充電ポートを、要求充電量が多い、即ち発熱量の大きい車両に割り振るようにするようにすることができる。また、冷却性能が十分でない場合には、ステップＳ１２における発熱量の算出に替えて、発熱量から冷却される熱量分を差し引いた熱量をトータル発熱量として算出し、このトータル発熱量をステップＳ１４の接点温度の上昇量ΔＴの算出に用いるようにしてもよい。

また、既に、接点温度の上昇により充電の制限がかかっている充電ポート、あるいは、すぐに制限がかかることが予想される充電ポートがある場合、その充電ポートは後回しにして、他に空いている充電ポートがなくなった場合に限り、その充電ポートに配車する構成を、本実施の形態の配車制御に追加してもよい。

また、本実施の形態の制御では、先に到着した車両に対する充電ポートへの案内が、後に来た車両よりも遅れる場合がある。従って、例えば、現在の充電ステーションでは、充電待ち車両が多いが、次の充電ステーションに進んだ場合に、各車両における総合的な充電待ち時間が少ないことが予想される場合にのみに限定して実行する構成としてもよい。

また、この配車制御に協力する車両にのみこの配車制御を適用する構成を追加してもよい。この場合、協力しない車両については、例えば、到着順に空き充電ポートへの配車が行われる等、異なる配車ルールに従って配車されるようにする。一方、配車制御に協力する車両に対しては、ポイントを付与するような構成としてもよい。また、この配車制御によるユーザーのデメリットが小さい場合に限り、ユーザーが協力を求める構成を更に追加してもよい。

なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

Claims (1)

1. 電源に電力供給路を介して接続された複数の充電ポートと、
   充電待ちの電動車両に、使用する充電ポートを案内する制御装置と、
   を備える充電装置であって、
   前記制御装置は、
   前記充電待ちの電動車両が複数あり、かつ、前記充電ポートに複数の空きがある場合に、
   前記充電待ちの電動車両それぞれに充電が行われた場合における、前記電動車両それぞれの充電口と前記充電ポートとの連結部の温度の上昇量を推定し、
   前記上昇量が小さい電動車両は、前記上昇量が大きい電動車両に比べて、現在の温度が高い充電ポートに配車されるように、前記電動車両それぞれに案内する充電ポートを決定する、
   ように構成されたことを特徴とする充電装置。

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