JP7141928B2

JP7141928B2 - 充電システム

Info

Publication number: JP7141928B2
Application number: JP2018221325A
Authority: JP
Inventors: 禎浩丸山; 正悟稲森
Original assignee: Nitto Kogyo Corp
Current assignee: Nitto Kogyo Corp
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2022-09-26
Anticipated expiration: 2038-11-27
Also published as: JP2020089096A

Description

本発明は、充電システムに関するものである。

ハイブリッドカーや電気自動車の普及によって、従業員が電気自動車などで通勤する機会が増加するため、通勤で消費する電力を事業者側から提供することが想定される。特許文献１には、このような場合に対応する技術として、通勤距離から充電時間や充電電力量を換算し、通勤用の電力として提供することが記載されている。

特開２０１２－２４９５０５号公報

ところで、通勤用の電力など、電力を電気車両の充電用として提供することが前もって予定されている場合であっても、バッテリの空き容量や電気設備の状況によって、本来提供されるべき量の電力を提供できないおそれがある。

本件の発明者は、この点について鋭意検討することにより、解決を試みた。本発明の目的は、電気車両への充電用として予定されている電力を過不足なく提供できるようにすることである。

上記課題を解決するため、電気車両を充電する充電装置と、充電装置の使用者情報を記憶するサーバと、が通信する充電システムであって、使用者情報を用いて特定される一定期間における利用予定充電量と、前記一定期間中に充電装置で利用された実充電量と、に差がある場合に、当該差を繰越充電量として算出する充電システムとする。

また、利用予定充電量が、充電装置で算出されたバッテリの空き容量より多いことを、電気車両へ充電する前に把握できる場合に、利用予定充電量と、充電装置で算出されたバッテリの空き容量の差を繰越充電量とする構成とすることが好ましい。

また、繰越充電量が算出された場合に、利用予定充電量に繰越充電量を加算し、当該加算後の充電量を新たな利用予定充電量とすることが好ましい。

本発明では、電気車両への充電用として予定されている電力を過不足なく提供することが可能となる。

実施形態の充電システムを表した図である。但し、サーバは事務所や工場と通信できるように接続されている。充電システムのサーバと充電装置の構成例を示した図である。バッテリの空き容量が少ない場合における、繰越例を示した図である。但し、斜線を付した部分がバッテリ残量を表しており、間隔をあけて黒色のドットを付している部分が、利用予定充電量と一致した実充電量を表しており、間隔を狭めて黒色のドットを付している部分が、利用予定充電量より少なめの実充電量を表しており、バッテリ容量を表す横線よりも上側に飛び出している格子状の網掛けの部分が繰越充電量を表しており、バッテリ容量を表す横線の下側にある黒色のベースに白色のドットを付している部分が、繰り越された充電量を表している。提供側の事情により提供容量が一時的に少ない場合における、繰越例を示した図である。但し、斜線を付した部分がバッテリ残量を表しており、間隔をあけて黒色のドットを付している部分が、利用予定充電量と一致した実充電量を表しており、間隔を狭めて黒色のドットを付している部分が、利用予定充電量より少なめの実充電量を表しており、格子状の網掛けの部分が繰越充電量を表しており、黒色のベースに白色のドットを付している部分が、繰り越された充電量を表している。充電作業を終了するまでの流れを示したフロー図である。充電前にバッテリの空き容量を把握若しくは推定できる場合における、充電作業を終了するまでの流れを示したフロー図である。

以下に発明を実施するための形態を示す。図１乃至図４に示されていることから理解されるように、本実施形態の充電システム１は、電気車両８０を充電する充電装置１０と、充電装置１０の使用者に関する使用者情報を記憶するサーバ３０と、が通信するものである。また、この充電システム１は、使用者情報を用いて特定される一定期間における「利用予定充電量」と、前記一定期間中に充電装置１０で利用された「実充電量」と、に差がある場合に、当該差を繰越充電量として算出するものである。このため、電気車両８０への充電用として予定されている電力を過不足なく提供することが可能となる。

本発明は、少なくとも充電装置１０とそれを管理するサーバ３０を備えている。また、実施形態の充電装置１０は、認証部１１、充電制御部１２、通信部１３を備えている。この充電装置１０に備えられた認証部１１は、使用者がサーバ３０に事前に登録された者であることを確認するために用いられる部分であり、充電装置１０の利用の可否を確認するために、使用者が操作を行う部分である。この認証部１１は、認証情報を備えたカードやモバイル機器が認証部１１にかざされることで、認証を行ってもよいし、カメラなどの外部センサーデバイスが、車のナンバープレートや、使用者の顔や指紋、声帯を認識することで、認証を行ってもよい。なお、従業員駐車場に用いられる充電装置１０の場合は、従業員に付与される社員証（社員カード）が認証部１１にかざされると、認証を行うようにすることが好ましい。このようにすれば、従業員駐車場の運用管理が容易となる。

また、充電装置１０に備えられた充電制御部１２は、充電を開始するように制御する部分である。より詳しくは、認証部１１によって、充電装置１０の使用が許可され、充電コネクタが電気車両８０に接続されたことを検知した後、充電を開始するように制御する部分である。実施形態の充電制御部１２は、指定された充電時間又は充電電力量の充電が完了した後に充電を停止するように制御する。また、充電中に充電装置１０の異常や、充電コネクタの脱落などを検知した場合にも充電を停止するように制御する。

充電装置１０に備えられた通信部１３は、認証情報が記憶されたサーバ３０との間で通信を行うために用いられる。使用者が認証部１１に対して、認証作業を行った場合、充電装置１０の通信部１３とサーバ３０の通信部３１との間で通信が行われる。その後、サーバ３０の記憶部３２で記憶された認証情報と充電装置１０から送られてきた情報が照合される。照合の結果、充電装置１０から送られてきた情報が認証情報と一致した場合に、充電装置１０の使用を許可する信号が、サーバ３０の通信部３１から充電装置１０の通信部１３に送信される。

実施形態のサーバ３０は、充電装置１０を管理するとともに、事務所９１や工場９２などの設備の電力を管理しており、設備での電力の使用量に応じて充電装置１０を介して電気車両８０へ供給する電力を調整することができる。このサーバ３０は、認証を行うために必要な認証情報を記憶しており、充電装置１０の通信部１３から送られてきた情報と、サーバ３０で記憶された認証情報とを照合することができる。

従業員駐車場に充電システム１が用いられる場合、認証情報は従業員の人事情報と連携することが好ましい。人事記録とは、従業員に付与された社員番号、従業員の自宅から会社（工場９２など）までの通勤距離、給与支払などに使用する銀行口座情報など、事業者が有する従業員の個人情報である。従業員に付与される社員証（社員カード）を認証作業に利用することによって、充電装置１０の使用者と人事記録との紐付けを容易に行うことができる。

従業員駐車場に充電システム１が用いられる場合、従業員の通勤距離や通勤車両などの情報から、従業員に通勤用として提供される電力などを「利用予定充電量」として決定するようにすれば良い。この「利用予定充電量」は、使用者情報を用いて特定されるものである。例えば、「通勤距離１０ｋｍの場合には、「Ｘ時間の充電時間」や「ＹkWhの充電電力量」」のように通勤距離に応じて充電時間や充電電力量を提供するように決定してもよい。また、通勤車両の燃費などを加味して決定してもよい。なお、本実施形態では、「通勤費として決定された「充電時間」で充電される電力量」や「通勤費として決定された充電電力量」のいずれも「利用予定充電量」として扱われる。

実施形態のサーバ３０には、利用予定充電量算出部３３を備えている。この利用予定充電量算出部３３は、通勤費として、ある期間内に従業員が利用することができる充電電力を「利用予定充電量」として算出する。この算出には、従業員の通勤距離や通勤車両を加味することが好ましい。なお、ある期間とは、１日、１ヶ月、１年などであればよいが、「利用予定充電量」は、１日あたりの「利用予定充電量」や１年あたりの「利用予定充電量」などに限定されるものではない。

「利用予定充電量」は、充電装置１０を利用し、電気車両８０を充電することによって、減少するものとすれば良い。本実施形態では、「利用予定充電量」から１日分の「充電量」を算出する。例えば、１ヶ月あたり（実働日数２０日を想定）の「利用予定充電量」をＸ時間とした場合、１日あたりＸ／２０時間の「充電量」を使用可能として、過不足なく従業員に提供する。

実施形態の充電装置１０には、充電制御部１２が充電を開始してから、充電を終了するまでの実際の充電量（以下、「実充電量」）を計測する実充電量計測部１４を備えている。実充電量計測部１４の計測方法としては、実際の充電量の瞬時値を積算することで充電電力量を算出してもよいし、充電開始から終了までの時間と、最大電流値とを演算したものなどとしてもよい。また、これらの例にこだわる必要は無く、如何なる方法でもよい。

サーバ３０で求められた「利用予定充電量」と、充電装置１０で演算された「実充電量」と、をサーバ３０に設けられた充電量比較部３４で比較した結果、「利用予定充電量」と「実充電量」とが一致した場合は、通勤費を過不足なく従業員に提供することとなるが、電気車両８０のバッテリ残量や、他の設備の使用状況によって、「利用予定充電量」と「実充電量」とが一致しない場合がある。

例えば、図３に示すｄ＋２日目のように、バッテリ残量が多い場合、つまりバッテリの空き容量が少ない場合には、「実充電量」は「利用予定充電量」より小さくなる場合があり、この場合、提供すべき通勤用の電力などが不足することとなる。

一方、本発明は、使用者情報を用いて特定される一定期間における「利用予定充電量」と、この一定期間中に充電装置１０で利用された「実充電量」に差がある場合に、当該差を繰越充電量とするものである。このため、そのような場合には、繰越充電量算出部３５で、「利用予定充電量」と「実充電量」との差を「繰越充電量」（＝「利用予定充電量」－「実充電量」）として算出し、「繰越充電量」を次回充電時に繰り越すようにする。つまりは、次回分については、特定される一定期間における利用予定充電量に繰越充電量を加算したものを新たな利用予定充電量とする。このように、繰越充電量が算出された場合に、利用予定充電量に繰越充電量を加算し、当該加算後の充電量を新たな利用予定充電量とすることで、不足なく通勤費を提供することができる。なお、ある期間の終了時に「繰越充電量」がある場合には、次の期間（翌日や翌月、翌年など）に繰り越すこととしてもよいし、「繰越充電量」から換算した料金やポイントなどを従業員に提供することで、「繰越充電量」をリセットするようにしてもよい。

次に、繰越充電量を算出するまでの流れについて、具体例を用いて説明する。ここでは、通勤車両である電気車両８０の「バッテリ容量」をＭ（＝Ａ＋Ｂ）、「充電開始時におけるバッテリ残量」をＡ、「充電開始時におけるバッテリ空き容量」をＢ、「充電終了時のバッテリ残量」をＣとする。また、通勤距離に応じて決定された充電量から決定された１日分の「利用予定充電量」をＸ、その日に充電された「実充電量」をＹ、その日に充電できず次の日に繰り越された「繰越充電量」をＺ（＝Ｘ－Ｙ）とする。「充電量」は、１ヶ月や１年分で提供された充電量を等分するなどで分割された１日分の「利用予定充電量」であってもよいし、１日分の通勤費として決められた「利用予定充電量」であってもよい。

なお、充電開始時にバッテリの空き容量が把握できる場合もあれば、できない場合もある。充電開始時にバッテリの空き容量が把握できない場合には、「利用予定充電量」の充電ができる想定の下に、充電が開始される。充電しようとする電気車両８０から車両用充電装置１０へ電気車両８０のバッテリの空き容量に関連する情報が提供された場合」が考えられるが、そのような場合に限る必要は無い。例えば、電気車両８０の充電時間や充電量に関するデータを認証情報に紐付けてサーバ３０の記憶部３２に記憶させておき、そのデータを解析することで電気車両８０のバッテリの空き容量を推定できる場合も、バッテリの空き容量が把握できる場合としてもよい。

ここで、図３を例にして、利用予定充電量と、実充電量、繰越充電量について、説明する。ここでは、ｄ日目においては、前回に「繰越充電量」はない（Ｚ_d-1＝０）。また、「利用予定充電量」を充電できる状態である。「実充電量」を測定し、「利用予定充電量」と「実充電量」を比較すると、「利用予定充電量」と「実充電量」の値は一致する（Ｘ_d＝Ｙ_d）。このような比較が終了し、充電作業は終了する。

ｄ＋１日目には、ｄ日目と同様、前回に「繰越充電量」はない（Ｚ_d＝０）。また、「利用予定充電量」を充電できる状態である。ただし、「バッテリ容量」一杯まで充電される（Ｍ_d+1＝Ｃ_d+1）。「実充電量」を測定し、「利用予定充電量」と「実充電量」を比較すると、「充電量」と「実充電量」の値は一致する（Ｘ_d+1＝Ｙ_d+1）。このような比較が終了し、充電作業は終了する。

ｄ＋２日目には、前回に「繰越充電量」はない（Ｚ_d+1＝０）。「利用予定充電量」を充電しようとし、充電作業を行った後、「実充電量」を測定すると、「利用予定充電量」と「実充電量」が一致しない（Ｘ_d+2＞Ｙ_d+2）ことが判明。したがって、繰越充電量を算出（Ｚ_d+2＝Ｘ_d+2－Ｙ_d+2）し、充電作業は終了する。この際、「バッテリ容量」一杯まで充電されている（Ｍ_d+2＝Ｃ_d+2）。

ｄ＋３日目には、前回に「繰越充電量」がある（Ｚ_d+2＞０）。このため、「繰越充電量」を「利用予定充電量」に加算する（Ｘ_d+3＝Ｘ_d+3＋Ｚ_d+2）。「利用予定充電量」を充電しようとし、充電作業を行った後、「実充電量」を測定すると、「利用予定充電量」と「実充電量」が一致しない（Ｘ_d+3＞Ｙ_d+3）ことが判明。したがって、繰越充電量を算出（Ｚ_d+3＝Ｘ_d+3－Ｙ_d+3）し、充電作業は終了する。この際、「バッテリ容量」一杯まで充電される（Ｍ_d+3＝Ｃ_d+3）

ｄ＋４日目には、前回に「繰越充電量」がある（Ｚ_d+3＞０）。このため、「繰越充電量」を「利用予定充電量」に加算する（Ｘ_d+4＝Ｘ_d+4＋Ｚ_d+3）。「利用予定充電量」を充電しようとし、充電作業を行った後、「実充電量」を測定すると、「利用予定充電量」と「実充電量」が一致する（Ｘ_d+4＝Ｙ_d+4）した。この場合、そのまま充電作業は終了する。この際、「バッテリ容量」一杯まで充電される（Ｍ_d+4＝Ｃ_d+4）。

次に、電力の供給側の都合により利用予定充電量が制限された場合についての具体例を説明する。ここでは、他の設備の使用状況によって、利用予定充電量が制限された場合についての例である。従業員用駐車場を想定した場合、会社内における電力は、充電装置１０のみに供給されるのではなく、事務所９１や工場９２へも供給される。また、電力の使用量についても上限がある。そのため、工場９２内で稼動する機械設備などに優先的に多くの電力を供給することとなり、充電装置１０を介して電気車両８０に供給される電力量は制限されることが想定される。

このように、事務所９１や工場９２など他の設備の影響で、電気車両８０に供給された「実電力量」が１日の「利用予定充電量」として決定された「充電量」に満たなかった場合には、その差分である「繰越充電量」を算出し、次回の充電に繰り越すように制御する。

ここで、図４を例にして、利用予定充電量と、実充電量、繰越充電量について、説明する。ｅ日目には、前回に「繰越充電量」はない（Ｚ_e-1＝０）。また、「利用予定充電量」を充電できる状態である。「実充電量」を測定し、「利用予定充電量」と「実充電量」を比較すると、「利用予定充電量」と「実充電量」の値は一致する（Ｘ_e＝Ｙ_e）。このような比較が終了し、充電作業は終了する。

ｅ＋１日目には、ｅ日目と同様、「繰越充電量」はない（Ｚ_e＝０）。また、「利用予定充電量」を充電できる状態である。ただし、「バッテリ容量」一杯まで充電される（Ｍ_e+1＝Ｃ_e+1）。「実充電量」を測定し、「利用予定充電量」と「実充電量」を比較すると、「利用予定充電量」と「実充電量」の値は一致する（Ｘ_e＝Ｙ_e）。このような比較が終了し、充電作業は終了する。

ｅ＋２日目は、通勤等によるバッテリの消費量が、前日の「充電量」よりも多いが、他の設備での電力の使用量が多くなってしまったため、電気車両８０に十分な充電を行うことができなかった場合である。ｅ＋２日目には、前回に「繰越充電量」はない（Ｚ_e+1＝０）。また、「利用予定充電量」を充電できる状態である。「充電量」を充電しようとし、充電作業を行った後、「実充電量」を測定すると、「利用予定充電量」と「実充電量」が一致しない（Ｘ_e+2＞Ｙ_e+2）ことが判明。したがって、繰越充電量を算出（Ｚ_e+2＝Ｘ_e+2－Ｙ_e+2）し、充電作業は終了する。この際、「バッテリ容量」一杯まで充電されずに終了する（Ｍ_e+2＞Ｃ_e+2）。

ｅ＋３日目には、前回に「繰越充電量」がある（Ｚ_e+2＞０）。このため、「繰越充電量」を「利用予定充電量」に加算する（Ｘ_e+3＝Ｘ_e+3＋Ｚ_e+2）。「利用予定充電量」を充電しようとし、充電作業を行った後、「実充電量」を測定すると、「利用予定充電量」と「実充電量」が一致（Ｘ_e+3＝Ｙ_e+3）した。この場合、そのまま充電作業は終了する。この際、「バッテリ容量」一杯まで充電される（Ｍ_e+3＝Ｃ_e+3）。

なお、これらの流れは、図５に示すフローのように、簡略化して考えることもできる。図５に示すフローでは、先ず前回に「繰越充電量」が有るか否かを判定する（Ｓ１０１）。この時点で繰越充電量が無い場合は充電を開始する（Ｓ１０２）。また、繰越充電量が有る場合は、あらかじめ定められた「利用予定充電量」に「繰越充電量」を加算し、新たな「利用予定充電量」とする（Ｓ１０６）。

電気車両８０への充電を終了したら、「実充電量」を測定する（Ｓ１０３）。その後、「実充電量」と「利用予定充電量」が不一致であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。この際、不一致で無ければ充電作業を終了する（Ｓ１０５）。また、不一致であれば、「繰越充電量」を算出する（Ｓ１０７）。「繰越充電量」を算出し終えたら、充電作業を終了する（Ｓ１０５）。

ところで、充電開始時にバッテリの空き容量を把握若しくは推定することができる場合には、充電開始前にバッテリの空き容量と「利用予定充電量」を比較して、充電量を算出してもよい。例えば、利用予定充電量が、充電装置１０で算出されたバッテリの空き容量より多いことを、電気車両８０へ充電する前に把握できる場合に、利用予定充電量と、充電装置１０で算出されたバッテリの空き容量の差を繰越充電量とすることができる。この点を図６に示すフローに沿って説明する。

先ず、前回の充電時に「繰越充電量」があるか否かを判定する（Ｓ２０１）。「繰越充電量」がある場合には、「利用予定充電量」に「繰越充電量」を加算したものを「利用予定充電量」とする（Ｓ２０９）。「繰越充電量」がない場合には、通勤距離などから算出された量を「利用予定充電量」とする。このようにして得られた「利用予定充電量」とバッテリの空き容量とを比較する（Ｓ２０２）。バッテリの空き容量が「利用予定充電量」以上の場合には、「利用予定充電量」分充電することが可能なため、「利用予定充電量」分だけ充電することに定める（Ｓ２１０）。バッテリの空き容量が「利用予定充電量」より小さい場合には、「利用予定充電量」と「空き容量」との差分から「繰越充電量」を算出する（Ｓ２０３）。また、「空き容量」分しか充電できないため、「利用予定充電量」＝「空き容量」として、充電することを定める（Ｓ２０４）。

定められた充電量を充電するように充電を開始する（Ｓ２０５）。その後、実際の充電量である「実充電量」を測定する（Ｓ２０６）。更には、この「実充電量」と「利用予定充電量（＝もとの「空き容量」）」とを比較する（Ｓ２０７）。「実充電量」と「利用予定充電量」が一致する場合、充電作業を終了する（Ｓ２０８）。「実充電量」と「利用予定充電量」が不一致の場合、つまり、他の設備の影響などで充電量が制限された場合には、「利用予定充電量」と「実充電量」との差分から「繰越充電量」を算出し（Ｓ２１１）、その後に充電を終了する（Ｓ２０８）。

なお、「バッテリ空き容量が少ない場合」で、「他の設備の使用状況によって、充電量が制限された場合」には、ステップ００３とステップ０１１で「繰越充電量」が算出されているが、そのような場合には、それらの合計を最終的な「繰越充電量」とすればよい。

なお、これまでに記載した内容では、「実充電量」が「利用予定充電量」よりも少なかった場合に、「繰越充電量」を次回に繰り越す例を示したが、使用者が１日の充電量を調整できる場合、通勤距離によって決められた「利用予定充電量」よりも「実充電量」が上回ることが想定される。その場合には、「繰越充電量」をマイナス値として次回に繰り越し、次回の「利用予定充電量」から、繰越充電量を差分した新たな「利用予定充電量」を充電するようにしてもよい。

ところで、従業員に提供される「利用予定充電量」は、「時間+出力」とすることも考えられる。従業員に提供される「利用予定充電量」を時間＋出力とする場合の例として、「出力：Ｘ（Ａ）を時間：Ｔ（分）」提供することなどが挙げられる。この場合、出力Ｘが一定の場合には、「利用予定充電量」は単純にＴ分だけ提供すれば良い。しかし、工場９２や事務所９１などの他の設備の使用電力によっては、充電装置１０の出力が抑えられて充電することが考えられる。例えば、出力を半分に抑えたＸ／２（Ａ）となるように充電装置１０の出力が抑えられることも考えられる。この場合、Ｔ分だけの充電とすると、充電される電力量は、半分となってしまう。

そこで、出力が抑えられた場合にも、「繰越充電量」を算出することが好ましい。例えば、１日あたりの「利用予定充電量」が出力：Ｘ₁、時間：Ｔ₁である場合に、他の設備の影響で「実充電量」が出力：Ｘ₁／２、時間：Ｔ₁であった場合には、「繰越充電量」を出力：Ｘ₁、時間：Ｔ₁／２とする。なお、「繰越充電量」の出力は、「利用予定充電量」における出力と等しいものとする方が好ましい。

同様な理由により、１日あたりの「利用予定充電量」を出力：Ｘ₁、時間：Ｔ₁である場合に、他の設備の影響で「実充電量」が出力：Ｘ₁／２、時間：Ｔ₁／２であった場合には、「繰越充電量」は出力：Ｘ₁、時間：３Ｔ₁／４とするのが好ましい。

以上、実施形態を例に挙げて本発明について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。例えば、実施形態は、従業員用駐車場を想定しているが、月極駐車場など特定の人が一定の期間、定期的に充電を行う設備であれば如何なるものでもよい。

１充電システム
１０充電装置
３０サーバ
８０電気車両

Claims

電気車両を充電する充電装置と、充電装置の使用者情報を記憶するサーバと、が通信する充電システムであって、
使用者情報を用いて特定される一定期間における利用予定充電量と、前記一定期間中に充電装置で利用された実充電量と、に差がある場合に、当該差を繰越充電量として算出する充電システム。
利用予定充電量が、充電装置で算出されたバッテリの空き容量より多いことを、電気車両へ充電する前に把握できる場合に、利用予定充電量と、充電装置で算出されたバッテリの空き容量の差を繰越充電量とする請求項１に記載の充電システム。
繰越充電量が算出された場合に、利用予定充電量に繰越充電量を加算し、当該加算後の充電量を新たな利用予定充電量とする請求項１又は２に記載の充電システム。