JP7038237B2 - 充電スタンド及びその電力割当システムと電力割当方法 - Google Patents

充電スタンド及びその電力割当システムと電力割当方法 Download PDF

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Description

本発明は、充電スタンドに関し、具体的には、充電スタンド及びその電力割当システムと電力割当方法に関する。
従来、高出力の充電スタンドとしては、１つの充電ガン（以下、「シングルガン」とも称する）を配備したり、２つの充電ガン（以下、「ダブルガン」とも称する）を配備したりして、配備された充電ガンが独立して放熱を行う構成である（即ち、１つの充電ガンが１つの放熱モジュールに対応する）。
ところが、実用環境において、充電ガンは殆どの場合「非フル電力」の充電需要状態で使われるいる。そのため、高出力シングルガンシステムは、システムの利用率が高くない。一方、高出力ダブルガンシステムは、ダブルガンがそれぞれ独立して各自の放熱モジュールを利用するため、充電ガンがかさばって重く、充電ガンの放熱モジュールの利用率が低下し、システムの放熱効率が比較的低い。
故に、市場ではシステムの出力効率及び放熱効率を効果的に高めることが可能な充電スタンドが期待されている。
本発明は、複数の充電ガンに１つの放熱モジュールを共有させ、各充電ガンの出力電流を動的に制御することによって、システムの出力効率及び放熱効率を効果的に高めることができる充電スタンド、及びその電力割当システムと電力割当方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、充電スタンドの電力割当システムを提供する。前記充電スタンドは、複数の充電ガン及び１つの放熱モジュールを備え、前記複数の充電ガンは、何れも前記放熱モジュールに接続し、前記放熱モジュールと熱交換することで放熱を行う。前記電力割当システムは、前記複数の充電ガンに電力を供給するために用いられる電力モジュールと、前記電力モジュール及び前記放熱モジュールに接続し、前記複数の充電ガンが同時に充電する際に、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの最大熱損失PchargerMaxに基づき、各充電ガンの出力電流を確定し、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMaxは、任意の1つの前記充電ガンの最大熱損失以上であり、前記複数の充電ガンののうちの各充電ガンの最大熱損失の合計より小さい制御ユニットと、前記電力モジュール及び前記制御ユニットに接続し、前記各充電ガンの出力電流に基づき、前記電力モジュールにより供給された電力を、対応する充電ガンで前記充電ガンに接続する要充電設備に割り当てるための電力割当ユニットとを備えることを特徴とする。
本発明の一好適な実施形態では、前記制御ユニットは、１つの充電ガンで充電するとき、該充電ガンの要求電流に基づき、該充電ガンの出力電流を確定し、そのうち前記要求電流は、該充電ガンの要充電設備の需要電流に対応する。
本発明の一好適な実施形態では、複数の充電ガンで同時に充電するとき、前記制御ユニットは、前記複数の充電ガンの各充電ガンの要求電流、第１電流調整係数閾値Threshold_H、第２電流調整係数閾値Threshold_L、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの抵抗Rcableに基づき、各充電ガンの出力電流を確定し、そのうち前記第１電流調整係数閾値Threshold_Hは、前記第２電流調整係数閾値Threshold_Lより大きい。
本発明の一好適な実施形態では、前記充電スタンドは、１つの充電ガンによる充電から複数の充電ガンによる同時充電へ移行するとき、前記制御ユニットは、充電中の充電ガン及び充電に新たに加わる充電ガンの出力電流を均等に割り当てる又はリアルタイムで割り当てることにより、前記複数の充電ガンにおける各充電ガンの出力電流を初期化する。
本発明の一好適な実施形態では、前記複数の充電ガンは、第１充電ガン及び第２充電ガンを備え、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの最大許容出力電流IavailableMax及び前記抵抗Rcableは、同じであり、前記各充電ガンの最大熱損失PchargerMaxは、下記式を満す。
Figure 0007038237000001
本発明の一好適な実施形態では、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンで同時に充電するとき、前記第１充電ガンの要求電流は、I1requestであり、初期出力電流は、I1available-1であり、その比の値は、Per1であり、前記第２充電ガンの要求電流は、I2requestであり、初期出力電流は、I2available-1であり、その比の値は、Per2であれば、下記式のとおり、
Figure 0007038237000002
そのうちI1available(New)は、前記第１充電ガンの更新後の出力電流であり、I2available(New)は、前記第２充電ガンの更新後の出力電流である。
本発明の一好適な実施形態では、前記充電スタンドは、前記第１充電ガン又は前記第２充電ガンによる充電から前記第１充電ガンと前記第２充電ガンによる同時充電へ移行するとき、前記制御ユニットは、充電中の充電ガン及び充電に新たに加わる充電ガンの出力電流を均等に割り当てることにより、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化する。
本発明の一好適な実施形態では、前記制御ユニットは、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化するに当たって、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの抵抗Rcableに基づき各充電ガンの初期出力電流を確定し、そのうち前記第１充電ガンは、充電中の充電ガンであり、その初期出力電流は、I1available-1であり、前記第２充電ガンは、充電に新たに加わる充電ガンであり、その初期出力電流は、I2available-1であれば、下記式のとおり、
Figure 0007038237000003
本発明の一好適な実施形態では、前記充電スタンドは、前記第１充電ガン又は前記第２充電ガンによる充電から前記第１充電ガンと前記第２充電ガンによる同時充電へ移行するとき、前記制御ユニットは、充電中の充電ガンの出力電流及び充電に新たに加わる充電ガンの出力電流をリアルタイムで割り当てることにより、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化する。
本発明の一好適な実施形態では、前記制御ユニットは、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化するに当たって、充電中の充電ガンの要求電流及び既存出力電流、前記第１電流調整係数閾値Threshold_H、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの抵抗Rcableに基づき、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの初期出力電流を確定し、そのうち前記第１充電ガンは、充電中の充電ガンであり、その既存出力電流は、I1available-0であり、その要求電流は、I1requestであり、前記第１充電ガンの要求電流I1requestと既存出力電流I1available-0の比の値は、Per0であり、前記第１充電ガンの初期出力電流は、I1available-1であり、前記第２充電ガンは、充電に新たに加わる充電ガンであり、その初期出力電流は、I2available-1であれば、下記式のとおり、
Figure 0007038237000004
さらに、本発明は、充電スタンドの電力割当方法を提供し、前記充電スタンドは、複数の充電ガン及び１つの放熱モジュールを備え、前記複数の充電ガンは前記放熱モジュールに接続されて熱交換することで放熱を行い、前記電力割当方法は、複数の充電ガンで同時に充電するとき、１つの制御ユニットは、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び前記複数の充電ガンにおける各充電ガンの最大熱損失PchargerMaxに基づき各充電ガンの出力電流を確定し、そのうち前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMaxは、任意の１つの前記充電ガンの最大熱損失以上であり、前記複数の充電ガンにおける各充電ガンの最大熱損失の合計より小さいことと、電力割当ユニットは、前記各充電ガンの出力電流に基づき、電力モジュールにより供給された電力を、対応する充電ガンで前記充電ガンに接続する要充電設備に割り当てることとを含むことを特徴とする。
本発明のもう１つの実施形態では、前記電力割当方法は、１つの充電ガンで充電するとき、前記制御ユニットは、該充電ガンの要求電流に基づき該充電ガンの出力電流を確定し、そのうち前記要求電流は、該充電ガンの要充電設備の需要電流に対応することを更に含む。
本発明のもう１つの実施形態では、複数の充電ガンで同時に充電するとき、前記制御ユニットは、前記複数の充電ガンの各充電ガンの要求電流、第１電流調整係数閾値Threshold_H、第２電流調整係数閾値Threshold_L、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの抵抗Rcableに基づき、各充電ガンの出力電流を確定し、そのうち前記第１電流調整係数閾値Threshold_Hは、前記第２電流調整係数閾値Threshold_Lより大きい。
本発明のもう１つの実施形態では、前記充電スタンドは、１つの充電ガンによる充電から複数の充電ガンによる充電へ移行するとき、前記制御ユニットは、充電中の充電ガン及び充電に新たに加わる充電ガンの出力電流を均等に割り当てる又はリアルタイムで割り当てることにより、前記複数の充電ガンにおける各充電ガンの出力電流を初期化する。
本発明のもう１つの実施形態では、前記複数の充電ガンは、第１充電ガン及び第２充電ガンを備え、前記第１充電ガン及び第２充電ガンの最大許容出力電流IavailableMax及び前記抵抗Rcableは、何れも同じであり、前記各充電ガンの最大熱損失PchargerMaxは、下記式を満たす。
Figure 0007038237000005
本発明のもう１つの実施形態では、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンで同時に充電するとき、前記第１充電ガンの要求電流は、I1requestであり、初期出力電流は、I1available-1であり、その比の値は、Per1であり、前記第２充電ガンの要求電流は、充電ガンであり、初期出力電流は、I2available-1であり、その比の値は、Per2であれば、下記式のとおり、
Figure 0007038237000006
そのうちI1available(New)は、前記第１充電ガンの更新後の出力電流であり、I2available(New)は、前記第２充電ガンの更新後の出力電流である。
本発明のもう１つの実施形態に係る電力割当方法は、前記充電スタンドが前記第１充電ガン又は前記第２充電ガンによる充電から前記第１充電ガンと前記第２充電ガンによる同時充電へ移行するとき、前記制御ユニットが充電中の充電ガン及び充電に新たに加わる充電ガンの出力電流を均等に割り当てることにより、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化することを更に含む。
本発明のもう１つの実施形態では、前記制御ユニットは、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化するに当たって、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び前記各充電ガンの抵抗Rcableに基づき各充電ガンの初期出力電流を確定し、そのうち前記第１充電ガンは、充電中の充電ガンであり、その初期出力電流は、I1available-1であり、前記第２充電ガンは、充電に新たに加わる充電ガンであり、その初期出力電流は、I2available-1であれば、下記式のとおり、
Figure 0007038237000007
本発明のもう１つの実施形態に係る前記電力割当方法は、前記充電スタンドが前記第１充電ガン又は前記第２充電ガンによる充電から前記第１充電ガンと前記第２充電ガンによる同時充電へ移行するとき、前記制御ユニットが充電中の充電ガンの出力電流及び充電に新たに加わる充電ガンの出力電流をリアルタイムで割り当てることにより、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化することを更に含む。
本発明のもう１つの実施形態では、前記制御ユニットは、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化するに当たって、充電中の充電ガンの要求電流及び既存出力電流、前記第１電流調整係数閾値Threshold_H、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの抵抗Rcableに基づき、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの初期出力電流を確定し、そのうち前記第１充電ガンは、充電中の充電ガンであり、その既存出力電流は、I1available-0であり、その要求電流は、I1requestであり、前記第１充電ガンの要求電流I1requestと前記既存出力電流I1available-0の比の値は、Per0であり、前記第１充電ガンの初期出力電流は、I1available-1であり、前記第２充電ガンは、充電に新たに加わる充電ガンであり、その初期出力電流は、I2available-1であれば、下記式のとおり、
Figure 0007038237000008
さらに、本発明は、複数の充電ガン及び１つの放熱モジュールを備える充電スタンドを提供し、前記複数の充電ガンは、前記放熱モジュールに接続されて熱交換することで放熱を行い、前記充電スタンドは、上記電力割当システムを有することを特徴とする。
本発明は、複数の充電ガンに１つの放熱モジュールを共用させ、各充電ガンの出力電流を動的に制御することにより、放熱モジュールを最大程度で利用することができるので、システムの出力効率及び放熱効率をそれぞれ効果的に高めることができる。また、本発明の詳細と技術効果については、以下で説明する実施形態によってもより深く理解することができる。
本発明の１つの好ましい実施形態の、ダブルガンを備える充電スタンド及びその電力割当システムの構造模式図である。 本発明によるダブルガンを備える充電スタンドの放熱モジュールの最大放熱量PlossMaxとダブルガンの出力電流の間の動的変化模式図である。 本発明によるダブルガンを備える充電スタンドの、シングルガンモードからダブルガンモードに移行する際のダブルガンの出力電流が均等に分配される方法で初期化を行うフローチャート模式図である。 本発明によるダブルガンを備える充電スタンドの、シングルガンモードからダブルガンモードに移行する際のダブルガンの出力電流がリアルタイムで分配される方法で初期化を行うフローチャート模式図である。 本発明の充電スタンドの電力割当方法のフローチャート模式図である。
以下、図面を挙げて本発明の実施形態を詳細に説明する。当業者であれば本発明の宗旨と範囲から逸脱しない前提で本発明に対して種々の変更や変更を加えることができ、これらの変更や変形も本発明の範囲内であることをよく理解できる。そのうち、以下の図例と説明は、本発明を例示したに過ぎず、本発明を制限するものではない点にも留意されたく、図面において同様又は類似の構造については同じ符号を付与し、重複説明を省略する。
ここで説明した及び/又は図示する要素/構成部分等を紹介した際には、用語「１つ」、「一」、「該」、「前記」及び「少なくとも１つ」は、1つ又は複数の要素/構成部分等が存在していることを表す。用語「包含」、「包括」及び「有する」は、オープン式の包括の意味を表し、挙げられた要素/構成部分等以外、他の要素/構成部分等も存在しても良いことを意味する。実施形態では、図面における１つの部材と他の１つの部材の相対的な関係を説明するために、「上」又は「下」のような相対的な用語を用いる場合がある。図示する装置を反転させて上下を逆さまにすると、「上」側にあると説明した部材が「下」側の部材になることを理解すべきである。また、特許請求の範囲における用語「第一」、「第二」等は、標記のみとして用いられており、そのオブジェクトに対する数字での制限ではない。
図１は、本発明の一好適な実施形態に係るダブルガンを備える充電スタンド１００及びその電力割当システム１０の構造を示す。そのうち、充電スタンド１００は、２つの充電ガン３０を備え、すなわち第１充電ガン３１（図において充電ガン１）及び第２充電ガン３２（図において充電ガン２）を備え、これら充電ガン３０は、１つの放熱モジュール２０に接続されて熱交換することで放熱を行う。前記放熱モジュール２０は、例えば、液冷放熱モジュールであっても良い。図１において２つの充電ガン３０しか示されていないが、他の実施形態では、前記充電スタンド１００は、他の数の充電ガンを含んでも良く、例えば、３つ又はもっと多いであるが、これらは、本発明を制限しないことが理解されたい。
本実施形態において、充電スタンド１００は、電力割当システム１０を更に備え、該電力割当システム１０は、例えば、電力モジュール１１、制御ユニット１２及び電力割当ユニット１３を備える。そのうち、電力モジュール１１は、２つの充電ガン３０に電力を提供するために用いられる。制御ユニット１２は、電力モジュール１１及び放熱モジュール２０にそれぞれ接続され、２つの充電ガン３０で同時に充電するとき、放熱モジュール２０の最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの最大熱損失PchargerMaxに基づき各充電ガンの出力電流を確定し、そのうち放熱モジュール２０の最大放熱量PlossMaxは、任意の１つの充電ガンの熱損失以上であり、かつ２つの充電ガン３０の最大熱損失の合計より小さい。電力割当ユニット１３は、電力モジュール１１及び制御ユニット１２にそれぞれ接続され、各充電ガンの出力電流に基づき電力モジュール１１からの電力をそれに対応する充電ガン３０を介して該充電ガンに接続する要充電設備（図示せず）に割り当てる。
好ましくは、制御ユニット１２は、例えば、電力モジュール１１に通信可能に接続され、かつ電力割当ユニット１３、放熱モジュール２０にそれぞれ制御可能に接続される。要充電設備としては、例えば電気自動車であるが、これらに制限されない。
好ましくは、制御ユニット１２は、１つの充電ガンで充電するとき、該充電ガンの要求電流に基づき該充電ガンの出力電流を確定し、そのうち充電ガンの要求電流は、該充電ガンに接続する要充電設備の需要電流に対応する。
好ましくは、充電スタンド１００が１つの充電ガンによる充電から２つの充電ガン３０による同時充電へ移行するとき、制御ユニット１２は、充電中の充電ガン及び充電に新たに加わる充電ガンの出力電流を均等に割り当てる又はリアルタイムで割り当てる（後に詳述する）ことにより、２つの充電ガン３０における各充電ガンの出力電流をそれぞれ初期化する。
本発明において、充電スタンド１００の充電ガン３０（ケーブルとプラグを含む）は、長さが一定である場合、その抵抗値は、温度の影響を受ける一定値Ｒである。
例えば、図１に示すダブルガンを備える充電スタンド１００（「ダブルガン充電システム」とも称する）を例とする場合、常温（Ｔ０）でのダブルガンの抵抗値は、それぞれR1T0及びR2T0である。システムが一段階の充電を終えると、ケーブルの温度がＴ１に上昇し、このときダブルガンの抵抗値はそれぞれR1T1及びR2T1となり、下記式を満たす。
Figure 0007038237000009
そのうちαT1は、０より大きい値である。本発明のように放熱能力を有する充電ガンシステムの場合、制御アルゴリズムによって厳密に制御されているため、システムが最大の出力能力で常時作動するよう確保することができる。
図１に示すダブルガンを備える充電スタンド１００を例として挙げると、放熱モジュール２０の最大放熱量をPlossMaxとし、第１充電ガン３１及び第２充電ガン３２の抵抗をそれぞれR1cable及びR2cableとし、第１充電ガン３１及び第２充電ガン３２の最大許容出力電流をそれぞれI1availableMax及びI2availableMaxとし、充電ガンの最大熱損失をPchargerMaxとするとき、第１充電ガン３１の最大熱損失は、下記式のとおり、
Figure 0007038237000010
第２充電ガン３２の最大熱損失は、下記式のとおり、
Figure 0007038237000011
図１に示す本発明のシステムは、下記式を満たす。
Figure 0007038237000012
上記式（３）は、放熱モジュール２０の最大放熱量がダブルガンのうち任意の１つの充電ガンの最大熱損失以上であり、且つ各ダブルガンの最大熱損失の合計より小さいことを意味する。
図１に示すダブルガン充電システムにおける第１充電ガン３１及び第２充電ガン３２の規格が同じである場合、R1cable＝R2cable及びI1availableMax=I2availableMaxを満し、そのうち充電ガンの抵抗をRcableとし、充電ガンの最大許容出力電流をIavailableMaxとするとき、システムの上記式（３）は、下記式（４）に簡略化される。
Figure 0007038237000013
また、ダブルガンの各最大許容出力電流IavailableMaxと抵抗Rcableが同じである場合、各充電ガンの最大熱損失PchargerMaxは、下記式を満たす。
Figure 0007038237000014
一方、図１に示すダブルガン充電システムを用いて充電する場合、ダブルガンの出力電流I1available及びI2availableは、動的変化を示し、且つダブルガンの出力電流I1available及びI2availableは、下記関係を満たす。
Figure 0007038237000015
図２は、上記式（７）の関係関数、すなわち放熱モジュールの最大放熱量PlossMaxと、ダブルガンの出力電流I1available及びI2availableとの動的変化を示す。図２に示すように、数値が図に示す座標にあるとき、ダブルガン充電システムの出力電流が最大となる。このとき、ダブルガンの出力電流I1available及びI2availableは、下記式を満たす。
Figure 0007038237000016
本実施形態において、図１に示すダブルガン充電システムが１つの充電ガンによる充電（シングルガンモード）から２つの充電ガンによる同時充電（即ち、ダブルガンモード）へ移行すると、制御ユニット１２は、さらに充電中の充電ガン及び充電に新たに加わる充電ガンの出力電流を均等に割り当てる又はリアルタイムで割り当てることにより、２つの充電ガンの出力電流を初期化することができる。初期化が終わると、ダブルガン充電システムは、２つの充電ガンを用いて安定に同時充電を行うことができる。
図３は、図1に示すダブルガン充電システムがシングルガンモードからダブルガンモードへ移行するとき、ダブルガンの出力電流を均等に割り当てることにより初期化するプロセスを示し、そのうち第１充電ガン３１が充電中の充電ガンに該当し、第２充電ガン３２が充電に新たに加わる充電ガンに該当する。
図３において、充電ガン１（即ち、第１充電ガン３１）の要求電流をI1requestとし、初期出力電流をI1available-1とし、その比の値をPer1とするとき、下記式のとおり、
Figure 0007038237000017
充電ガン２（即ち、第２充電ガン３２）の要求電流をI2requestとし、初期出力電流をI2available-1とし、その比の値をPer2とするとき、下記式のとおり、
Figure 0007038237000018
第１電流調整係数閾値をThreshold_Hとし、例えばThreshold_H=0.95とすることができ、第２電流調整係数閾値をThreshold_Lとし、例えばThreshold_L=0.80とすることができる。
第２充電ガン３２が充電に新たに加わると、システムは、シングルモードからダブルモードへ移行し、この際にまず第１充電ガン３１及び第２充電ガン３２それぞれの出力電流を初期化する必要がある。例えば、制御ユニット１２は、第１充電ガン３１及び第２充電ガン３２のそれぞれの出力電流を初期化するに当たって、放熱モジュール２０の最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの抵抗Rcableに基づき各充電ガンの初期出力電流を確定することができ、そのうち第１充電ガン３１の初期出力電流をI1available-1とし、第２充電ガン３２の初期出力電流をI2available-1とするとき、下記式のとおり、
Figure 0007038237000019
よって、ダブルガンの出力電流を均等に割り当てる。
初期化した後、制御ユニット１２は、２つの充電ガン３０における各充電ガンの要求電流、第１電流調整係数閾値Threshold_H、第２電流調整係数閾値Threshold_L、放熱モジュール２０の最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの抵抗Rcableに基づき各充電ガンの出力電流を確定することができ、そのうち第１電流調整係数閾値Threshold_Hは、第２電流調整係数閾値Threshold_Lより大きく、よって、確定された出力電流に基づき、２つの充電ガン３０における対応する充電ガンを用いて該充電ガンに接続する要充電設備に対して同時に充電を行うことができる。
より具体的には、第１充電ガン３１及び第２充電ガン３２を用いて同時に充電し、第１充電ガン３１の要求電流をI1requestとし、初期出力電流をI1available-1とし、その日の値をPer1とし、且つ第２充電ガン３２の要求電流をI2requestとし、初期出力電流をI2available-1とし、その比の値をPer2とするとき、下記式のとおり、
Figure 0007038237000020
また、Per1=0又はPer2=0である場合、システムは、ダブルガンモードから脱出する。
図４は、図1に示すダブルガン充電システムがシングルガンモードからダブルガンモードへ移行するとき、ダブルガンの出力電流をリアルタイムで割り当てることにより初期化するプロセスを示し、図４の設定によると、第１充電ガン３１が充電中の充電ガンであり、第２充電ガン３２が充電に新たに加わる充電ガンであり、かつ第２充電ガン３２の出力電流を第１充電ガン３１の出力電流の値に基づいてリアルタイムで割り当てる。
図４において、充電ガン１（即ち、第１充電ガン３１）の既存出力電流をI1available-0とし、初期出力電流をI1available-1とし、要求電流をI1requestとし、要求電流I1requestと既存出力電流I1available-0の比の値をPer0とするとき、下記式のとおり、
Figure 0007038237000021
要求電流I1requestと初期出力電流I1available-1の比の値をPer1とするとき、すなわち、下記式のとおり、
Figure 0007038237000022
充電ガン２（即ち、第２充電ガン３２）の要求電流をI2requestとし、初期出力電流をI2available-1とし、その比の値をPer2とするとき、すわなち、下記式のとおり、
Figure 0007038237000023
第１電流調整係数閾値をThreshold_Hとし、例えば、Threshold_H＝0.95とすることができる。第２電流調整係数閾値をThreshold_Lとし、例えば、Threshold_L=0.85とすることができる。
第２充電ガン３２が充電に新たに加わると、システムは、シングルモードからダブルモードに移り、この際にまず第１充電ガン３１及び第２充電ガン３２それぞれの出力電流を初期化する必要がある。例えば、制御ユニット１２は、第１充電ガン３１及び第２充電ガン３２の出力電流を初期化するに当たって、充電中の第１充電ガン３１の要求電流I1request及び既存出力電流I1available-0、第１電流調整係数閾値Threshold_H、放熱モジュール２０の最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの抵抗Rcableに基づき第１充電ガン３１及び第２充電ガン３２の初期出力電流をそれぞれ確定することができる。ここで、第１充電ガン３１の初期出力電流をI1available-1とし、第２充電ガン３２の初期出力電流をI2available-1とするとき、下記式のとおり、
Figure 0007038237000024
初期化した後、制御ユニット１２は、２つの充電ガン３０における各充電ガンの要求電流、第１電流調整係数閾値Threshold_H、第２電流調整係数閾値Threshold_L、放熱モジュール２０の最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの抵抗Rcableに基づき各充電ガンの出力電流を確定し、そのうち第１電流調整係数閾値Threshold_Hは、第２電流調整係数閾値Threshold_Lより大きく、よって、確定された出力電流に基づき、２つの充電ガン３０のうち対応する充電ガンを用いて該充電ガンに接続する要充電設備に対して同時に充電を行うことができる。
より具体的には、第１充電ガン３１と第２充電ガン３２で同時に充電し、第１充電ガン３１の要求電流をI1requestとし、初期出力電流をI1available-1でとし、その比の値をPer1とし、かつ第２充電ガン３２の要求電流をI2requestとし、初期出力電流をI2available-1とし、その比の値をPer2とするとき、下記式のとおり、
Figure 0007038237000025
また、Per1=0又はPer2=0である場合、システムは、ダブルガンモードから離脱する。
以下、図１に示すダブルガンシステムを例として本発明の充電スタンドの応用例を詳しく説明する。
応用例１：シングルガンでの充電
要充電設備（例えば、電気自動車）の要求電流Irequestがシングルガンの最大許容出力電流IavailableMax以下である場合（即ち、Irequest<IavailableMax）、充電ガンの実際出力電流は、Iavailable=Irequestである。
応用例２：ダブルガンによる同時充電
第１充電ガン３１及び第２充電ガン３２で同時に充電し、前記第１充電ガン３１の要求電流をI1requestとし、初期出力電流をI1available-1とし、その比の値をPer1とし、かつ前記第２充電ガン３２の要求電流をI2requestとし、初期出力電流をI2available-1とし、その比の値をPer2とするとき、下記式のとおり、
Figure 0007038237000026
応用例３：シングルガンによる充電からダブルガンによる同時充電へ
本応用例は、１つの動的なプロセスであり、そのうち（１）シングルガンで充電する際の作動原理は、応用例１の場合と同じく、ダブルガンで同時に充電する際の作動原理は、応用例２の場合と同じであり、（２）移行状態では、仮に第２充電ガン３２（第１充電ガン３１が充電に新たに加わる場合も同様）が充電に新たに加わる充電ガンである場合、その要求電流はI2requestであり、システムは、下記２つの方法によって初期化することができ、及び３）ダブルガンで安定して同時に充電するとき、その作動原理は、応用例２の場合を参考することができる。
方法１（均等に割り当てる方法、図３）：第１充電ガン３１の初期出力電流をI1available-1とし、第２充電ガン３２の初期出力電流をI2available-1とするとき、下記式のとおり、
Figure 0007038237000027
方法２（リアルタイムで割り当てる方法、図４）：第１充電ガン３１の既存出力電流をI1available-0とし、初期出力電流をI1available-1とし、要求電流をI1requestとして且つ下記式のとおり、
Figure 0007038237000028
応用例４：ダブルガンによる充電からシングルガンでの充電へ移行する
本応用例は、１つの動的なプロセスであり、そのうち（１）ダブルガンで同時に充電するとき、その作動原理は応用例２ノ場合と同じく、シングルガンで充電するとき、その作動原理は応用例１の場合と同じであり、（２）移行状態では、仮に第２充電ガン３２（第１充電ガン３１が充電完了である場合も同様）が充電完了であると、第１充電ガン３１の出力電流は、I1available=I1requestである。
以上において、図1に示すダブルガンシステムを例として本発明の充電スタンド及びその電力割当方法を説明したが、上述の作動原理及び電力割当方法は３つ以上の充電ガンを備える充電スタンドにも何ら支障なく適用することができ、ここでは重複説明を省略する。
図１、図５に示すように、本発明の電力割当方法５００は、下記ステップＳ５１～ステップＳ５２を含むことができる。
ステップＳ５１では、複数の充電ガンが同時に充電するとき、制御ユニットは、放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの最大熱損失PchargerMaxに基づき、各充電ガンの出力電流を確定し、そのうち放熱モジュールの最大放熱量PlossMaxは、任意の１つの充電ガンの最大熱損失以上であり、複数の充電ガンにおける各充電ガンの最大熱損失の合計より小さい。
ステップＳ５２では、電力割当ユニットは、各充電ガンの出力電流に基づき、電力モジュールにより供給される電力を、対応する充電ガンにより該充電ガンに接続する要充電設備に割り当てる。
前記電力割当方法５００は、１つの充電ガンで充電するとき、制御ユニット１２が該充電ガンの要求電流に基づき該充電ガンの出力電流を確定することを更に含み、そのうち前記要求電流は、該充電ガンの要充電設備の要求電流に対応することが好ましい。
複数の充電ガン３０が同時に充電するとき、制御ユニット１２は、複数の充電ガン３０における各充電ガンの要求電流、第１電流調整係数閾値Threshold_H、第２電流調整係数閾値Threshold_L、放熱モジュール２０の最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの抵抗Rcableに基づき各充電ガンの出力電流を確定し、そのうち第１電流調整係数閾値Threshold_Hが第２電流調整係数閾値Threshold_Lより大きいことが好ましい。
充電スタンド１００は、１つの充電ガンによる充電から複数の充電ガンによる同時充電へ移行するとき、制御ユニット１２が充電中の充電ガン及び充電に新たに加わる充電ガンの出力電流を均等に割り当てる又はリアルタイムで割り当てることにより、複数の充電ガンにおける各充電ガンの出力電流をそれぞれ初期化することが好ましい。
本発明は、充電スタンドにおける複数の充電ガンの出力電流をそれぞれ自在に調整することにより、最高効率で液冷放熱モジュールを利用して放熱を行うことができるため、システムの出力効率及び放熱効率を効果的に高めることができる。
以上において本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は、これらの実施形態に制限されず、本発明の宗旨と思想を越えない範囲で種々の変更や変形を加えてもよく、これらは変更や変形も本発明の範囲に含まれることを留意されたい。
１０ 電力割当システム、
１１ 電力モジュール、
１２ 制御ユニット、
１３ 電力割当ユニット、
２０ 放熱モジュール、
３０ 充電ガン、
３１ 第１充電ガン
３２ 第２充電ガン、
１００ 充電スタンド。

Claims (21)

  1. 複数の充電ガン及び１つの放熱モジュールを備え、前記複数の充電ガンが前記放熱モジュールにそれぞれ接続されて熱交換することで放熱を行う電力割当システムであって、
    前記複数の充電ガンに電力を供給する電力モジュールと、
    前記電力モジュール及び前記放熱モジュールに接続され、前記複数の充電ガンが同時に充電するとき、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの最大熱損失PchargerMaxに基づき各充電ガンの出力電流を確定する制御ユニットと、
    前記電力モジュール及び前記制御ユニットに接続され、前記各充電ガンの出力電流に基づき前記電力モジュールから供給される電力を、対応する充電ガンを介して該充電ガンに接続する要充電設備に割り当てる電力割当ユニットと、を備え、
    前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMaxは、任意の1つの前記充電ガンの最大熱損失以上であり、前記複数の充電ガンにおける各充電ガンの最大熱損失の合計より小さいことを特徴とする、充電スタンドの電力割当システム。
  2. 前記制御ユニットは、１つの充電ガンで充電するとき、該充電ガンの要求電流に基づき該充電ガンの出力電流を確定し、前記要求電流は、該充電ガンの要充電設備の需要電流に対応する、請求項１に記載の電力割当システム。
  3. 前記制御ユニットは、複数の充電ガンで同時充電を実行するに当たって、前記複数の充電ガンの各充電ガンの要求電流、第１電流調整係数閾値Threshold_H、第２電流調整係数閾値Threshold_L、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの抵抗Rcableに基づき、各充電ガンの出力電流を確定し、
    前記第１電流調整係数閾値Threshold_Hは、前記第２電流調整係数閾値Threshold_Lより大きい、請求項１に記載の電力割当システム。
  4. 前記制御ユニットは、前記充電スタンドが１つの充電ガンによる充電から複数の充電ガンによる同時充電へ移行するとき、充電中の充電ガン及び充電に新たに加わる充電ガンの出力電流を均等に割り当て又はリアルタイムで割り当てることにより、前記複数の充電ガンにおける各充電ガンの出力電流をそれぞれ初期化する、請求項１に記載の電力割当システム。
  5. 前記複数の充電ガンは、第１充電ガン及び第２充電ガンを備え、前記第１充電ガンと前記第２充電ガンの最大許容出力電流IavailableMax及び前記抵抗Rcableが同じく、前記各充電ガンの最大熱損失PchargerMaxは、下記式を満たす、請求項３に記載の電力割当システム。
    Figure 0007038237000029
  6. 前記第１充電ガンと前記第２充電ガンで同時に充電を行い、前記第１充電ガンの要求電流をI1requestとし、初期出力電流をI1available-1とし、その比をPer1とし、かつ前記第２充電ガンの要求電流をI2requestとし、初期出力電流をI2available-1とし、その比をPer2とするとき、下記式のとおり、
    Figure 0007038237000030
    請求項５に記載の電力割当システム。
  7. 前記制御ユニットは、前記充電スタンドが前記第１充電ガン又は前記第２充電ガンによる充電から前記第１充電ガンと前記第２充電ガンによる同時充電へ移行するとき、充電中の充電ガン及び充電に新たに加わる充電ガンの出力電流を均等に割り当てることにより、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化する、請求項６に記載の電力割当システム。
  8. 前記制御ユニットは、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化するに当たって、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの抵抗Rcableに基づき各充電ガンの初期出力電流を確定し、
    そのうち、前記第１充電ガンを充電中の充電ガンとし、その初期出力電流をI1available-1とし、かつ前記第２充電ガンを充電に新たに加わる充電ガンとし、その初期出力電流をI2available-1とするとき、下記式を満たす、請求項７に記載の電力割当システム。
    Figure 0007038237000031
  9. 前記制御ユニットは、前記充電スタンドが前記第１充電ガン又は前記第２充電ガンによる充電から前記第１充電ガンと前記第２充電ガンによる同時充電へ移行するとき、充電中の充電ガンの出力電流及び充電に新たに加わる電ガンの出力電流をリアルタイムで割り当てることにより、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化する、請求項６に記載の電力割当システム。
  10. 前記制御ユニットは、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化するに当たって、充電中の充電ガンの要求電流及び既存出力電流、前記第１電流調整係数閾値Threshold_H、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの抵抗Rcableに基づき、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの初期出力電流を確定し、
    そのうち、前記第１充電ガンを充電中の充電ガンとし、その既存出力電流をI1available-0とし、その要求電流をI1requestとし、前記第１充電ガンの要求電流I1requestと既存出力電流I1available-0の比の値をPer0とし、前記第１充電ガンの初期出力電流をI1available-1とし、かつ前記第２充電ガンを充電に新たに加わる充電ガンとし、その初期出力電流をI2available-1とするとき、下記式のとおり、
    Figure 0007038237000032
    請求項９に記載の電力割当システム。
  11. 複数の充電ガン及び１つの放熱モジュールを備え、前記複数の充電ガンが前記放熱モジュールにそれぞれ接続されて熱交換することで放熱を行う電力割当方法であって、
    複数の充電ガンで同時に充電するとき、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び前記複数の充電ガンにおける各充電ガンの最大熱損失PchargerMaxに基づき、制御ユニットを利用して各充電ガンの出力電流を確定し、
    前記各充電ガンの出力電流に基づき、電力割当ユニットを利用して電力モジュールからの電力を、対応する充電ガンを介して該充電ガンに接続する要充電設備に割り当てることを含み、
    そのうち、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMaxは、任意の１つの前記充電ガンの最大熱損失以上であり、前記複数の充電ガンにおける各充電ガンの最大熱損失の合計より小さいことを特徴とする、充電スタンドの電力割当方法。
  12. 前記制御ユニットは、１つの充電ガンで充電するとき、該充電ガンの要求電流に基づき該充電ガンの出力電流を確定し、前記要求電流は、該充電ガンの要充電設備の需要電流に対応する、請求項１１に記載の電力割当方法。
  13. 前記制御ユニットは、複数の充電ガンで同時に充電するとき、前記複数の充電ガンにおける各充電ガンの要求電流、第１電流調整係数閾値Threshold_H、第２電流調整係数閾値Threshold_L、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの抵抗Rcableに基づき各充電ガンの出力電流を確定し、前記第１電流調整係数閾値Threshold_Hは、前記第２電流調整係数閾値Threshold_Lより大きい、請求項１１に記載の電力割当方法。
  14. 前記制御ユニットは、前記充電スタンドが１つの充電ガンによる充電から複数の充電ガンによる同時充電へ移行するとき、充電中の充電ガン及び充電に新たに加わる充電ガンの出力電流を均等に割り当て又はリアルタイムで割り当てることにより、前記複数の充電ガンにおける各充電ガンの出力電流をそれぞれ初期化する、請求項１１に記載の電力割当方法。
  15. 前記複数の充電ガンは、第１充電ガン及び第２充電ガンを備え、前記第１充電ガンと第２充電ガンの最大許容出力電流IavailableMax及び前記抵抗Rcableが同じく、前記各充電ガンの最大熱損失PchargerMaxは下記式を満たす、請求項１３に記載の電力割当方法。
    Figure 0007038237000033
  16. 前記第１充電ガンと前記第２充電ガンで同時に充電し、前記第１充電ガンの要求電流をI1requestとし、初期出力電流をI1available-1とし、その比をPer1とし、かつ前記第２充電ガンの要求電流をI2requestとし、初期出力電流をI2available-1とし、その比をPer2とするとき、下記式のとおり、
    Figure 0007038237000034
    請求項１５に記載の電力割当方法。
  17. 前記制御ユニットは、前記充電スタンドが前記第１充電ガン又は前記第２充電ガンによる充電から前記第１充電ガンと前記第２充電ガンによる同時充電へ移行するとき、充電中の充電ガン及び充電に新たに加わる充電ガンの出力電流を均等に割り当てることにより、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化することを更に含む、請求項１６に記載の電力割当方法。
  18. 前記制御ユニットは、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化するに当たって、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び前記各充電ガンの抵抗Rcableに基づき各充電ガンの初期出力電流を確定し、
    そのうち前記第１充電ガンを充電中の充電ガンとし、その初期出力電流をI1available-1とし、かつ前記第２充電ガンを充電に新たに加わる充電ガンとし、その初期出力電流をI2available-1とするとき、下記式を満たす、請求項１７に記載の電力割当方法。
    Figure 0007038237000035
  19. 前記制御ユニットは、前記充電スタンドが前記第１充電ガン又は前記第２充電ガンによる充電から前記第１充電ガンと前記第２充電ガンによる同時充電へ移行するとき、充電中の充電ガンの出力電流と充電に新たに加わる充電ガンの出力電流をリアルタイムで割り当てることにより、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化することを更に含む、請求項１６に記載の電力割当方法。
  20. 前記制御ユニットは、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの出力電流を初期化するに当たって、充電中の充電ガンの要求電流及び既存出力電流、前記第１電流調整係数閾値Threshold_H、前記放熱モジュールの最大放熱量PlossMax及び各充電ガンの抵抗Rcableに基づき、前記第１充電ガン及び前記第２充電ガンの初期出力電流を確定し、
    そのうち、前記第１充電ガンを充電中の充電ガンとし、その既存出力電流をI1available-0とし、その要求電流をI1requestとし、前記第１充電ガンの要求電流I1requestと前記既存出力電流I1available-0の比をPer0とし、前記第１充電ガンの初期出力電流をI1available-1とし、かつ前記第２充電ガンを充電に新たに加わる充電ガンとし、その初期出力電流をI2available-1とするとき、下記式のとおり、
    Figure 0007038237000036
    請求項１９に記載の電力割当方法。
  21. 複数の充電ガン及び１つの放熱モジュールを備え、前記複数の充電ガンは、前記放熱モジュールに接続されて該放熱モジュールと熱交換することで放熱を行い、かつ請求項１～１０の何れか１項に記載の電力割当システムを有することを特徴とする、充電スタンド。
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