WO2012168772A1 - 充電制御装置及び充電制御システム - Google Patents

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WO2012168772A1
WO2012168772A1 PCT/IB2012/000962 IB2012000962W WO2012168772A1 WO 2012168772 A1 WO2012168772 A1 WO 2012168772A1 IB 2012000962 W IB2012000962 W IB 2012000962W WO 2012168772 A1 WO2012168772 A1 WO 2012168772A1
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power
charging
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charge control
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PCT/IB2012/000962
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傘谷 正人
哲 上野
Original Assignee
パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a charge control device and a charge control system.
  • This charging system includes a charging cable unit and a display device.
  • the charging cable unit connects an emergency battery device or electric vehicle (including a plug-in hybrid vehicle; the same applies hereinafter) and a commercial power system with a built-in storage battery, This is to supply charging power to an electric vehicle or the like).
  • the charging cable unit is provided with a transmission device that transmits charging information (accumulated power amount, charging voltage value, scheduled charging completion time, etc.) related to the storage battery to an electric vehicle or the like to the display device.
  • the display device receives the charging information transmitted from the transmitting device of the charging cable unit, and displays the received charging information on a display device such as a liquid crystal display.
  • the charging current required for charging an electric vehicle or the like is often larger than the consumption current of a general electric device such as a television receiver, a refrigerator, or an air conditioner. Therefore, when the electric vehicle or the like is charged at the same time when these electric devices are used, the current supplied from the power system is greatly increased. If the current (usage current) supplied from the power system increases significantly in this way, measures such as replacing the electric cable used for wiring with a high-capacity cable or changing the contract power with the power company I need it. If no measures are taken, there is a possibility that the main breaker of the distribution board trips due to the overload current flowing, or that the limiter installed by the power company operates to stop the power supply.
  • the charging control device is a charging control device that controls charging of a storage battery using power supplied from an electric power system, such that the supplied power supplied from the electric power system is equal to or less than a predetermined threshold value. And adjusting means for adjusting charging power supplied to the storage battery. In this charging control apparatus, it is preferable that the adjusting unit instructs to change the upper limit value of the charging current of the storage battery.
  • the charge control system of the present invention includes one or more of the charge control devices and a power monitoring device that monitors power supplied from a power system, and the power monitoring device is supplied from the power system.
  • the charge control system of the present invention includes one or more of the charge control devices and a power monitoring device that monitors power supplied from a power system, and the power monitoring device is supplied from the power system.
  • the charging means is connected to the adjusting means of the charging control device so that a measured value of current is measured, and a measured value of the supplied power calculated based on the supplied current measured by the measuring means is equal to or less than the threshold value.
  • control means for adjusting electric power is adjusting electric power.
  • the control means sets priorities for the plurality of charging control devices, and supplies the charging power from the charging control devices with the lower priority first. It is preferable to adjust. In this charging control system, it is preferable that there are a plurality of charging control devices, and the control means adjusts the charging power of the plurality of charging control devices equally. In this charging control system, it is preferable to have a notification device that notifies stepwise that the adjusting means is adjusting the charging power. In this charging control system, it is preferable that the notification device notifies the measured value of the supplied power. Effects of the Invention The charge control device and the charge control system of the present invention have an effect that it is possible to suppress the occurrence of problems caused by charging of the storage battery.
  • the storage battery subject to charge control is not limited to the storage battery of an electric vehicle, and may be, for example, a storage battery of an emergency battery device as described in the related art.
  • a storage battery is composed of one or more battery cells. As shown in FIG.
  • the housing board 4 has a main breaker 40 whose primary side is connected to the power system 100 and a plurality of branch breakers 41 branched and connected to the secondary side of the main breaker 40.
  • a limiter current limiter
  • an electrical outlet and load are connected to the secondary side of each branch breaker 41 via indoor wiring.
  • the charge control system of this embodiment has the charge control apparatus 1, the electric power monitoring apparatus 2, and the alerting
  • the power monitoring device 2 includes a control unit 20, a current measurement unit 21, a signal transmission unit 22, a communication unit 23, and the like.
  • the current measuring unit 21 measures the currents flowing through two wires other than the neutral wire among the three wires connected to the primary side of the main breaker 40 using current sensors 210 and 211, respectively. Is output to the control unit 20.
  • the control unit 20 includes a microcomputer as a main component, and based on the current value measured by the current measurement unit 21 and the measured value (voltage value) of the primary side voltage (input voltage) of the main breaker 40, the power system 100 The measured value of the supplied power such as the instantaneous value and integrated value of the power supplied from the power source (supply power) is calculated.
  • the signal transmission unit 22 performs signal transmission with the notification device 3.
  • the communication unit 23 communicates with the charging control apparatus 1 and performs serial communication based on the RS485 standard, for example.
  • the communication method of the communication unit 23 is not limited to the RS485 standard, and may be power line carrier communication, wireless communication (for example, low-power wireless communication), or the like.
  • the charging control device 1 includes a signal processing unit 10, a zero-phase current transformer 11, a leakage detection unit 12, an opening / closing unit 13, a communication control unit 14, a charging cable 15, a charging connector 16, and the like.
  • the charging control apparatus 1 is installed in the place near the parking space (garage) of the electric vehicle 200, and is one of the branch circuits branched by the branch breaker 41 of the housing board 4 (in FIG. 1, the branch breaker 41 at the lower right end). Connected to.
  • the charging cable 15 is formed by covering a power supply line 150 through which a supply current (charging current) to the electric vehicle 200 flows and a transmission line 151 through which a pilot signal to be described later is transmitted with an insulating sheath. Is provided.
  • the charging connector 16 is inserted and connected to an insertion port (inlet) provided in the vehicle body of the electric vehicle 200 so as to be freely inserted and removed.
  • the power (charging power) is supplied from the power system 100 via the housing panel 4 and the charging control device 1, and the signal processing unit 10 of the charging control device 1. And a pilot signal can be transmitted between the electric vehicle 200 and the charging ECU (electronic control unit).
  • the opening / closing unit 13 has an electromagnetic relay (not shown) inserted in the power supply path from the branch breaker 41 to the power supply line 150, and turns on / off the electromagnetic relay according to an instruction from the signal processing unit 10. Open and close the feeding path.
  • the leakage detection unit 12 detects the unbalanced current flowing in the power supply path with the zero-phase current transformer 11, determines that a leakage has occurred when the detection level of the unbalanced current exceeds a threshold,
  • the power supply path is opened by controlling the unit 13.
  • the communication control unit (adjusting means) 14 is supplied to the electric vehicle 200 as described later (communication function) for performing communication (RS485 standard serial communication) with the communication unit 23 of the power monitoring device 2. And a function of adjusting the charging current (adjustment function).
  • Such a communication control unit 14 includes a microcomputer and an integrated circuit for serial communication. In the power monitoring device 2, a current (charging current) supplied to the electric vehicle 200 via the charging control device 1 is measured by the current sensor 212.
  • V ⁇ b> 1 12 volts
  • the voltage applied to the transmission line 151 serves as a transmission medium for a control pilot (CPLT) signal (hereinafter abbreviated as a pilot signal).
  • CPLT control pilot
  • the charging ECU and the signal will be described later.
  • Various information is exchanged with the processing unit 10.
  • the signal processing unit 10 When detecting that the pilot signal has decreased from V1 to V2, the signal processing unit 10 outputs a pulsed pilot signal having a predetermined frequency (for example, 1 kilohertz) (from time t2).
  • the signal level of the pilot signal is ⁇ V1, but the upper limit level is stepped down to V2.
  • the duty ratio of the pilot signal indicates an upper limit value of the charging current (current capacity of the charging control device 1), and is set in advance for each charging control device 1.
  • the duty ratio is set to 20%, and when the current capacity is 30 amperes, the duty ratio is set to 50%.
  • the charging ECU detects the duty ratio of the pilot signal and recognizes the current capacity, the charging ECU reduces the voltage level of the pilot signal from V2 to V3 (for example, 6V) (time t3).
  • the signal processing unit 10 detects that the signal level of the pilot signal has decreased from V2 to V3, the signal processing unit 10 closes the opening / closing unit 13 and starts supplying charging power.
  • the charging ECU sets a current value ( ⁇ current capacity of the charging control device 1) for charging the storage battery to the target level based on the current capacity, and a charger (not shown) mounted on the electric vehicle 200.
  • the charger that has received the charging command charges the storage battery while adjusting the charging current so as not to exceed the current value set by the charging ECU (from time t3).
  • the charging ECU outputs a charging end command to the charger to end the charging of the storage battery, and returns the voltage level of the pilot signal from V3 to V2 (time t4).
  • the charger receives the charging end command, the charger ends the charging of the storage battery.
  • the signal processing unit 10 detects that the pilot signal has changed from V3 to V2, the signal processing unit 10 opens the opening / closing unit 13 and stops the supply of AC power.
  • the charging ECU returns the voltage level of the pilot signal to the original V1 (time t5).
  • the signal processing unit 10 stops oscillation at a predetermined frequency, maintains the voltage level of the pilot signal at V1, and returns to the standby state (time t6).
  • the charging control device 1 is mounted on the electric vehicle 200 by turning on / off the supply of charging power to the electric vehicle 200 and instructing the charging ECU of the electric vehicle 200 to the upper limit value of the charging current.
  • the charging of the battery cell of the storage battery is controlled.
  • the notification device 3 includes a control unit 30, a signal transmission unit 31, a display unit 32, an acoustic unit 33, an operation input unit 34, and the like.
  • the signal transmission unit 31 performs signal transmission with the signal transmission unit 22 of the power monitoring device 2.
  • the display unit 32 includes a display element formed of a light emitting diode and a light emitting circuit that is controlled by the control unit 30 to cause the display element to emit light.
  • a two-dimensional display device such as a liquid crystal display or an organic EL display may be used instead of the light emitting diode.
  • the acoustic unit 33 includes a speaker and a drive circuit that drives the speaker.
  • the operation input unit 34 includes a push button switch, and outputs an operation signal when the push button switch is pressed.
  • the control unit 30 includes a microcomputer as a main component, and notifies the user (resident) of monitoring information received from the power monitoring device 2 via the signal transmission unit 31 by controlling the display unit 32 and the sound unit 33. have.
  • the control unit 30 also has a control function of transmitting a control command corresponding to the operation signal output from the operation input unit 34 to the power monitoring device 2 via the signal transmission unit 31.
  • the notification device 3 includes a control unit 30, a signal transmission unit 31, a display unit 32, an acoustic unit 33, an operation input inside a vessel 300 that is embedded in a wall or the like in a house.
  • the part 34 and the like are stored.
  • a large number of sound holes 301 through which sound radiated from the acoustic unit 33 passes are provided in the upper left part of the front surface of the body 300.
  • three through holes 302, 303, and 304 that transmit light emitted from three light emitting diodes of the display unit 32 forward are arranged in a horizontal row. Is provided. Below the sound hole 301 on the front surface of the body 300, five through holes 305 to 309 for transmitting light emitted from five of the plurality of light emitting diodes of the display unit 32 forward are arranged in a horizontal line. . Furthermore, a switch operation unit 310 for pressing the push button switch of the operation input unit 34 is provided at the lower right portion on the front surface of the body 300.
  • charging of a storage battery mounted on the electric vehicle 200 usually requires a large charging current of about several tens of amperes to several tens of amperes.
  • the time of the day from 0 o'clock to 24 o'clock is plotted on the horizontal axis, and the power supply (unit: kVA) is plotted on the vertical axis. This is divided into the case where charging is not performed (see the broken line ⁇ ) and the case where the electric vehicle 200 is charged (see the broken line ⁇ ).
  • kVA power supply
  • the contract power in this house the upper limit value of the supplied power (instantaneous value) determined by the contract with the power company
  • the electric vehicle 200 is supplied as shown by the broken line ⁇ when not charged.
  • the electric power is maximum at 4 kVA from evening to night and does not exceed the contracted power.
  • the total value of the charging power and the power consumption consumed by the load other than the electric vehicle 200 exceeds the contract power in the morning and evening to night time zones as indicated by the broken line ⁇ . (See the hatched portion in FIG. 4).
  • the control unit 20 of the power monitoring device 2 determines that there is a high possibility that the supplied power exceeds the contracted power
  • the control unit 20 controls the charging power via the communication unit 23.
  • a command is transmitted to the charging control device 1.
  • the control unit 20 uses a threshold value in which the supply power measured by the current measurement unit 21 (the sum of the charging power of the electric vehicle 200 and the power consumed by a load other than the electric vehicle 200) is set lower than the contract power.
  • contract power x 0.9 the charging control device 1 is notified of a charging power suppression command.
  • the control unit 20 determines that the electric vehicle 200 is not charged and charges the charging power. Do not notify the suppression command.
  • the communication control unit 14 that has received the suppression command transmitted from the power monitoring device 2 instructs the signal processing unit 10 to reduce the current capacity (upper limit value of charging current).
  • the signal processing unit 10 decreases the duty ratio of the pilot signal. For example, when the current capacity of the charging control device 1 is 30 amperes, the duty ratio which was 50% at the beginning is reduced to 40% to 20%, and as a result, the current capacity is changed to a value lower than the initial 30 amperes. Will be.
  • the charging ECU of the electric vehicle 200 sets the current value of the charging current again based on the changed current capacity and outputs a charging command to the charger.
  • the charger that has received the charging command charges the storage battery while adjusting the charging current so as not to exceed the new current value set by the charging ECU.
  • the charging power supplied to the electric vehicle 200 decreases, so that it is possible to avoid the supply power from exceeding the contract power.
  • charging control is performed on the adjusting means (communication control unit 14) that adjusts the charging power supplied to the storage battery (electric vehicle 200) so that the supplied power supplied from the power system 100 is equal to or less than a predetermined threshold value. Since the apparatus 1 is provided, it is possible to suppress the occurrence of defects due to charging of the storage battery.
  • the communication control unit 14 may adjust the upper limit value (current capacity) of the charging current based on the margin of the supplied power.
  • the communication control unit 14 may calculate the supply power margin from the threshold value and the measured value of the supplied power. In this case, the power monitoring device 2 only monitors the supplied power, and the charging power adjustment and necessity determination are performed by the communication control unit 14 of the charging control device 1.
  • the communication control unit 14 may instruct the signal processing unit 10 to stop charging.
  • the information is transmitted to the notification device 3.
  • the control unit 30 controls the display unit 32 to notify (display) the monitoring information received from the power monitoring device 2 via the signal transmission unit 31.
  • control unit 30 selects the light emitting diodes corresponding to the five through holes 305 to 309 arranged side by side in front of the body 300 of the notification device 3 among the plurality of light emitting diodes included in the display unit 32.
  • a number of lights corresponding to the ratio are emitted. For example, 1 if the ratio is less than 20%, 2 if 20% to 40%, 3 if 40% to 60%, 4 if 60% to 80%, 5 if 80% or more By making all emit light, it is possible to inform the user of the current measured value of the approximate supply power.
  • control unit 20 of the power monitoring device 2 notifies the state in which the communication control unit 14 of the charging control device 1 is adjusting the charging power in a stepwise manner (for example, three stages of no adjustment, adjustment, and stop). ing. That is, the control unit 20 is “no adjustment” when the charging power suppression command is not issued, and “adjusted” when the charging power suppression command is issued, and the charging current measurement value after the suppression command is issued.
  • the control unit 30 controls the display unit 32 to notify (display) the monitoring information received from the power monitoring device 2 via the signal transmission unit 31.
  • the control unit 30 includes the light emitting diodes corresponding to the three through holes 302 to 304 provided on the front surface of the body 300 of the notification device 3 among the plurality of light emitting diodes included in the display unit 32. Either one corresponding to the monitoring information is alternatively made to emit light. For example, in the case of “no adjustment”, the light emitting diode corresponding to the leftmost through hole 302, in the case of “with adjustment”, the light emitting diode corresponding to the central through hole 303, and in the case of “forced stop”, the right end through hole 305. The light emitting diode corresponding to is made to emit light, and the adjustment state of the charging power is notified.
  • FIG. 1 when the operation unit 310 provided on the front surface of the container 300 is pressed, an operation signal is output from the operation input unit 34 to the control unit 30.
  • the control unit 30 that has received the operation signal causes the signal transmission unit 31 to transmit a command for prohibiting charging of the electric vehicle 200 (charging prohibition command).
  • the control unit 20 of the power monitoring device 2 causes the charge control device 1 to transmit the charge prohibition command received via the signal transmission unit 22 from the communication unit 23.
  • the communication control unit 14 of the charge control device 1 gives the signal processing unit 10 the charge prohibition command received from the power monitoring device 2.
  • the signal processing unit 10 receives the charge prohibition command, the signal processing unit 10 does not close the opening / closing unit 13 even if it detects that the signal level of the pilot signal has decreased from V2 to V3.
  • the operation unit 310 of the notification device 3 is pressed again and an operation signal is output from the operation input unit 34 to the control unit 30, the control unit 30 that has received the operation signal prohibits charging of the electric vehicle 200.
  • a command to release (charge prohibition release command) is transmitted from the signal transmission unit 31.
  • the signal processing unit 10 When the charge prohibition release command arrives from the power monitoring device 2 to the signal processing unit 10 via the communication control unit 14 of the charging control device 1, the signal processing unit 10 indicates that the signal level of the pilot signal has decreased from V2 to V3. If this is detected, the opening / closing part 13 is closed. In other words, after the operation unit 310 of the notification device 3 is pushed and the charge prohibition command is transmitted, charging is performed in the charge control device 1 until the operation unit 310 is pressed again and the charge prohibition release command is transmitted. The power supply is forcibly stopped. Therefore, when going out with the electric vehicle 200, if the charging control device 1 is set to the above-described charging prohibition state, another person can connect the charging cable 15 to the electric vehicle and charge it without permission (theft). Can be prevented.
  • the control unit 20 that has received the charge prohibition instruction charges the charge control device 1 by turning off a switch (not shown) inserted between the signal processing unit 10 and the transmission line 151 of the charge control device 1. It may be set to a prohibited state.
  • the communication control units 14 of the plurality of charge control devices 1 are respectively connected by bus to the communication unit 23 of one power monitoring device 2. That is, the charging power suppression command transmitted from the control unit 20 of the power monitoring device 2 via the communication unit 23 can be received by the communication control units 14 of all the charging control devices 1.
  • a unique address is assigned to each of the power monitoring device 2 and each charging control device 1, and one-to-one communication is possible between the power monitoring device 2 and each charging control device 1 by designating the address. is there.
  • charging power is suppressed by the following two methods. One is that when the control unit 20 of the power monitoring device 2 sets priorities for a plurality of charging control devices 1 (electric vehicles 200), and the measured value of supplied power exceeds a threshold value, the priorities are set. This is a method of adjusting (suppressing) the charging power first from the low charging control device 1.
  • the other is that when the measured value of the supplied power exceeds the threshold value, the control unit 20 of the power monitoring device 2 adjusts (suppresses) the charging power evenly for all the charging control devices 1 that are being charged. Is the method. It is preferable that these two methods can be arbitrarily selected. Further, methods other than the two methods described above may be employed. The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these specific embodiments, and various modifications and variations that do not depart from the scope of the claims are possible. It belongs to the category of the present invention.

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Abstract

 充電制御装置1の通信制御部14は、電力監視装置2から送信される抑制指令を受信すると信号処理部10に対して電流容量(充電電流の上限値)を下げるように指示する。信号処理部10はパイロット信号のデューティ比を減少させる。その結果、電気自動車200に供給される充電電力が減少するので、供給電力が契約電力を超えてしまうことが回避でき、蓄電池の充電に起因した不具合の発生を抑制することができる。

Description

充電制御装置及び充電制御システム
 本発明は、充電制御装置及び充電制御システムに関する。
 従来例として、例えば、特許文献1に記載されている充電システムがある。この充電システムは、充電ケーブルユニットと表示装置とで構成される。充電ケーブルユニットは、蓄電池が内蔵された非常用バッテリ装置や電気自動車(プラグイン・ハイブリッド自動車を含む。以下、同じ。)と商用の電力系統を接続し、非常用バッテリ装置や電気自動車(以下、電気自動車等という。)に充電電力を供給するものである。充電ケーブルユニットには、電気自動車等との間で蓄電池に関わる充電情報(積算電力量や充電電圧値、充電完了予定時刻など)を表示装置に送信する送信装置が設けられている。
 表示装置は、充電ケーブルユニットの送信装置から送信される充電情報を受信し、受信した充電情報を液晶ディスプレイなどの表示デバイスに表示する。これにより、電気自動車等から離れた場所にいても蓄電池の充電状況を把握することができる。
特開2010−115051号公報
 ところで、電気自動車等の充電に要する充電電流は、テレビ受像機や冷蔵庫、エアコンディショナ等の一般的な電気機器の消費電流よりも大きい場合が多い。したがって、これらの電気機器が使用されているときに電気自動車等の充電が同時に行われる場合、電力系統から供給される電流が大幅に増大することになる。このように電力系統から供給される電流(使用電流)大幅に増大した場合、配線に使用されている電気ケーブルを高容量のものに交換したり、電力会社との契約電力を変更するといった対処が必要になる。なお、何らの対処もされない場合、過負荷電流が流れることで分電盤の主幹ブレーカがトリップしたり、電力会社が設置するリミッタが動作して電力供給が停止してしまう虞がある。
 特許文献1記載の従来例では、電気自動車等の充電状況を把握することはできるものの、上述したように電気自動車等の充電に起因した不具合(電力供給の停止や契約電力の変更、電気ケーブルの交換など)の発生を抑制することはできない。
 本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、蓄電池の充電に起因した不具合の発生を抑制することを目的とする。
 本発明の充電制御装置は、電力系統から供給される電力を利用した蓄電池の充電を制御する充電制御装置であって、前記電力系統から供給される供給電力が所定のしきい値以下となるように前記蓄電池に供給される充電電力を調整する調整手段を備えることを特徴とする。
 この充電制御装置において、前記調整手段は、前記蓄電池の充電電流の上限値の変更を指示することが好ましい。
 本発明の充電制御システムは、1乃至複数の前記充電制御装置と、電力系統から供給される電力を監視する電力監視装置とを有し、前記電力監視装置は、前記電力系統から供給される供給電流を計測する計測手段と、当該計測手段で計測される前記供給電流に基づいて演算された供給電力の計測値を前記充電制御装置に通知する制御手段とを備えることを特徴とする。
 本発明の充電制御システムは、1乃至複数の前記充電制御装置と、電力系統から供給される電力を監視する電力監視装置とを有し、前記電力監視装置は、前記電力系統から供給される供給電流を計測する計測手段と、当該計測手段で計測される前記供給電流に基づいて演算された供給電力の計測値が前記しきい値以下となるように前記充電制御装置の前記調整手段に前記充電電力を調整させる制御手段とを備えることを特徴とする。
 この充電制御システムにおいて、前記充電制御装置は複数であり、前記制御手段は、前記複数の充電制御装置に対して優先順位を設定し、当該優先順位の低い充電制御装置から先に前記充電電力を調整することが好ましい。
 この充電制御システムにおいて、前記充電制御装置は複数であり、前記制御手段は、前記複数の充電制御装置の充電電力を均等に調整することが好ましい。
 この充電制御システムにおいて、前記調整手段が前記充電電力を調整している状態を段階的に報知する報知装置を有することが好ましい。
 この充電制御システムにおいて、前記報知装置は、前記供給電力の計測値を報知することが好ましい。
発明の効果
 本発明の充電制御装置及び充電制御システムは、蓄電池の充電に起因した不具合の発生を抑制することができるという効果がある。
 本発明の目的及び特徴は以下のような添付図面と好ましい実施例の説明により明確になる。
本発明に係る充電制御装置及び充電制御システムの実施形態を示すシステム構成図である。 同上における報知装置の正面図である。 同上における充電制御装置の基本的な充電制御動作を説明するためのタイムチャートである。 同上における契約電力と供給電力の関係を説明するための説明図である。
 以下、戸建の住宅に設置され、電力系統から供給される電力を利用した電気自動車の蓄電池の充電を制御する充電制御装置並びに充電制御システムに本発明の技術思想を適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図面全体において同一又は類似する部分については同一参照符号を付して説明を省略する。ただし、充電制御の対象となる蓄電池は電気自動車の蓄電池に限定されず、例えば、従来技術で説明したような非常用バッテリ装置の蓄電池であっても構わない。このような蓄電池は1乃至複数の電池セルで構成される。
 図1に示すように、住宅には電力系統100から単相3線式の交流電力が住宅用分電盤(住宅盤)4を介して供給される。住宅盤4は1次側が電力系統100と接続される主幹ブレーカ40と、主幹ブレーカ40の2次側に分岐接続される複数の分岐ブレーカ41とを有している。ただし、主幹ブレーカ40の1次側にリミッタ(電流制限器)が挿入される場合もある。なお、図示は省略するが、各分岐ブレーカ41の2次側に屋内配線を介してコンセントや負荷(照明器具や電磁調理器など)が接続される。
 本実施形態の充電制御システムは、図1に示すように充電制御装置1、電力監視装置2、報知装置3を有している。
 電力監視装置2は、制御部20、電流計測部21、信号伝送部22、通信部23などを備える。電流計測部21は、主幹ブレーカ40の1次側に接続される3本の電線のうちの中性線以外の2本の電線に流れる電流をそれぞれ電流センサ210,211を用いて計測し、それぞれの計測値を制御部20に出力する。制御部20はマイクロコンピュータを主構成要素とし、電流計測部21で計測される電流値と主幹ブレーカ40の1次側電圧(入力電圧)の計測値(電圧値)とに基づいて、電力系統100から供給される電力(供給電力)の瞬時値や積算値など供給電力の計測値を演算している。信号伝送部22は報知装置3との間で信号伝送を行うものである。また通信部23は充電制御装置1との間で通信を行うものであって、例えば、RS485規格に準拠したシリアル通信を行う。ただし、通信部23の通信方式はRS485規格に限定されるものではなく、電力線搬送通信や無線通信(例えば、小電力無線通信等)などであっても構わない。
 充電制御装置1は、信号処理部10、零相変流器11、漏電検出部12、開閉部13、通信制御部14、充電ケーブル15、充電コネクタ16などを備える。また充電制御装置1は、電気自動車200の駐車スペース(車庫)に近い場所に設置され、住宅盤4の分岐ブレーカ41で分岐された分岐回路の一つ(図1では右下端の分岐ブレーカ41)に接続される。充電ケーブル15は、電気自動車200への供給電流(充電電流)が流れる給電線150と、後述するパイロット信号が伝送される伝送線151とが絶縁シースで被覆されてなり、先端部分に充電コネクタ16が設けられている。充電コネクタ16は、電気自動車200の車体に設けられている差込口(インレット)に挿抜自在に差込接続される。そして、充電コネクタ16が差込口に差込接続されると、電力系統100から住宅盤4及び充電制御装置1を介した電力(充電電力)の供給と、充電制御装置1の信号処理部10と電気自動車200の充電用ECU(電子制御ユニット)との間のパイロット信号の伝送とが可能になる。
 開閉部13は、分岐ブレーカ41から給電線150までの給電路に挿入される電磁リレー(図示せず)を有し、信号処理部10からの指示に応じて電磁リレーをオン・オフすることで前記給電路を開閉する。漏電検出部12は、給電路に流れる不平衡電流を零相変流器11で検出し、当該不平衡電流の検出レベルがしきい値を超えた場合に漏電が生じていると判断し、開閉部13を制御して給電路を開成させる。通信制御部(調整手段)14は、電力監視装置2の通信部23との間で通信(RS485規格のシリアル通信)を行う機能(通信機能)と、後述するように電気自動車200に供給される充電電流を調整する機能(調整機能)とを有している。このような通信制御部14は、マイクロコンピュータ及びシリアル通信用の集積回路などで構成される。なお、電力監視装置2では、充電制御装置1を介して電気自動車200に供給される電流(充電電流)を電流センサ212で計測している。
 ここで、図3のタイムチャートを参照して充電制御装置1の基本的な充電制御動作を説明する。まず、時刻t0に充電コネクタ16が電気自動車200の差込口に接続されると、信号処理部10から所定の電圧V1(例えば、V1=12ボルト)が伝送線151に印加される。そして、伝送線151に印加される電圧がコントロールパイロット(CPLT)信号(以下、パイロット信号と略す。)の伝送媒体となり、その電圧レベル及びデューティ比に応じて、後述するように充電用ECUと信号処理部10との間で種々の情報が授受される。
 充電用ECUは、電圧V1のパイロット信号を検知すると、パイロット信号の電圧レベルをV1からV2(例えば、V2=9ボルト)に降圧する(時刻t1~t2)。信号処理部10は、パイロット信号がV1からV2に低下したことを検出すると、所定周波数(例えば1キロヘルツ)のパルス状のパイロット信号を出力する(時刻t2~)。当該パイロット信号の信号レベルは±V1であるが、上限レベルはV2に降圧されている。パイロット信号のデューティ比は、充電電流の上限値(充電制御装置1の電流容量)を示し、充電制御装置1毎に予め設定されている。例えば、電流容量が12アンペアの場合にはデューティ比が20%、電流容量が30アンペアの場合
 にはデューティ比が50%に設定される。充電用ECUは、パイロット信号のデューティ比を検知して電流容量を認識すると、パイロット信号の電圧レベルをV2からV3(例えば、6V)に降圧する(時刻t3)。信号処理部10は、パイロット信号の信号レベルがV2からV3に低下したことを検知すると、開閉部13を閉成して充電電力の供給を開始する。
 充電用ECUは電流容量に基づいて蓄電池の充電レベルを目標レベルまで充電するための電流値(≦充電制御装置1の電流容量)を設定し、電気自動車200に搭載されている充電器(図示せず)に充電指令を出力する。充電指令を受けた充電器は、充電用ECUが設定した電流値を超えないように充電電流を調整しながら蓄電池を充電する(時刻t3~)。充電用ECUは、蓄電池の充電レベルが目標レベルに達すると、充電器に充電終了指令を出力して蓄電池への充電を終了し、パイロット信号の電圧レベルをV3からV2に復帰させる(時刻t4)。充電器は、充電終了指令を受信すると蓄電池の充電を終了する。
 信号処理部10は、パイロット信号がV3からV2に変化したことを検出すると、開閉部13を開成して交流電力の供給を停止する。充電用ECUは、パイロット信号の電圧レベルを当初のV1に復帰させる(時刻t5)。信号処理部10は、パイロット信号の電圧レベルがV1に復帰すると、所定周波数の発振を停止してパイロット信号の電圧レベルをV1に維持して待機状態に戻る(時刻t6)。
 上述のように充電制御装置1は、電気自動車200への充電電力の供給を入切するとともに電気自動車200の充電用ECUに対して充電電流の上限値を指示することで電気自動車200に搭載されている蓄電池の電池セルの充電を制御している。
 報知装置3は、制御部30、信号伝送部31、表示部32、音響部33、操作入力部34などを有している。信号伝送部31は電力監視装置2の信号伝送部22との間で信号伝送を行う。表示部32は、発光ダイオードからなる表示素子と、制御部30に制御されて表示素子を発光させる発光回路とを有している。ただし、発光ダイオードの代わりに液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどの2次元の表示デバイスが用いられてもよい。音響部33はスピーカとスピーカを駆動する駆動回路を有している。操作入力部34は押釦スイッチを有し、押釦スイッチが押操作された場合に操作信号を出力する。
 制御部30はマイクロコンピュータを主構成要素とし、信号伝送部31を介して電力監視装置2から受け取る監視情報を、表示部32や音響部33を制御して利用者(住人)に報知する報知機能を有している。また制御部30は、操作入力部34から出力される操作信号に応じた制御指令を信号伝送部31を介して電力監視装置2に伝送する制御機能も有している。ただし、報知機能や制御機能の詳細は後述する。
 また報知装置3は、図2に示すように住宅内の壁などに埋込配設される器体300の内部に、制御部30、信号伝送部31、表示部32、音響部33、操作入力部34などが収納されている。器体300の前面には、例えば、音響部33から放射される音を通過させる多数の音孔301が左上部に設けられている。また器体300前面における音孔301の右隣には、表示部32が有する複数の発光ダイオードのうちの3つが発する光を前方へ透過させる3つの透孔302,303,304が横一列に並べて設けられている。器体300前面における音孔301の下方には、表示部32が有する複数の発光ダイオードのうちの5つが発する光を前方へ透過させる5つの透孔305~309が横一列に並べて設けられている。さらに器体300前面における右下部には、操作入力部34の押釦スイッチを押操作するためのスイッチ操作部310が設けられている。
 ところで、電気自動車200に搭載されている蓄電池の充電(以下、電気自動車200の充電という。)には、通常、十数アンペア~数十アンペア程度の大きな充電電流が必要とされる。図4は0時から24時までの1日の時刻を横軸、供給電力(単位:kVA)を縦軸とし、この住宅における1日(24時間)の供給電力の実績を、電気自動車200に充電しない場合(折れ線α参照)と、電気自動車200に充電する場合(折れ線β参照)とに分けて表したものである。なお、図4では電気自動車200の充電に要する電力(充電電力)を3.8kVA(=200V×19A)とし、24時間連続して充電すると仮定している。
 ここで、この住宅における契約電力(電力会社との契約で決められた供給電力(瞬時値)の上限値)が5kVAであったとすると、電気自動車200に充電しない場合、折れ線αで示すように供給電力は夕方から夜間における4kVAが最大であって契約電力を超えることがない。しかしながら、電気自動車200に充電する場合、充電電力と電気自動車200以外の負荷で消費される消費電力との合計値が、折れ線βで示すように朝及び夕方から夜間の時間帯で契約電力を超えてしまう虞がある(図4においてハッチングされた部分を参照)。そして、供給電力が契約電力を超えてしまうと主幹ブレーカ40がトリップしたり、あるいはリミッタが動作して電力供給が停止してしまう。
 そこで本実施形態では、電力監視装置2の制御部(制御手段)20において供給電力が契約電力を超える可能性が高いと判断されると、制御部20から通信部23を介して充電電力の抑制指令が充電制御装置1に送信される。例えば、制御部20は電流計測部21で計測される供給電力(電気自動車200の充電電力と電気自動車200以外の負荷で消費される電力の合計)が契約電力よりも低く設定されたしきい値(例えば、契約電力×0.9)を超えた場合に充電電力の抑制指令を充電制御装置1に通知する。ただし、制御部20は、電流計測部21で計測される充電電流(電流センサ212で検出される電流)がほぼゼロとみなせる場合、電気自動車200で充電が行われていないと判断して充電電力の抑制指令の通知を行わない。
 充電制御装置1においては、電力監視装置2から送信される前記抑制指令を受信した通信制御部14が、信号処理部10に対して電流容量(充電電流の上限値)を下げるように指示する。そして、信号処理部10は通信制御部14からの指示を受けると、パイロット信号のデューティ比を減少させる。例えば、充電制御装置1の電流容量が30アンペアである場合、当初50%であったデューティ比が40%~20%に減少され、結果的に電流容量が当初の30アンペアよりも低い値に変更されることになる。
 電気自動車200の充電用ECUは、変更後の電流容量に基づいて再度充電電流の電流値を設定して充電器に充電指令を出力する。当該充電指令を受けた充電器は、充電用ECUが設定した新たな電流値を超えないように充電電流を調整しながら蓄電池を充電する。その結果、電気自動車200に供給される充電電力が減少するので、供給電力が契約電力を超えてしまうことが回避できる。
 上述のように電力系統100から供給される供給電力が所定のしきい値以下となるように蓄電池(電気自動車200)に供給される充電電力を調整する調整手段(通信制御部14)を充電制御装置1が備えているので、蓄電池の充電に起因した不具合の発生を抑制することができる。
 なお、供給電力の余裕量(しきい値から供給電力の計測値を引いた値)の情報を電力監視装置2の制御部20から充電制御装置1の通信制御部14に通知し、通信制御部14が、供給電力の余裕量に基づいて充電電流の上限値(電流容量)を調整しても構わない。あるいは、制御部20からは供給電力の計測値のみを通知し、通信制御部14がしきい値と供給電力の計測値から供給電力の余裕量を算出しても構わない。この場合、電力監視装置2では供給電力の監視のみが行われ、充電電力の調整とその要否判断は充電制御装置1の通信制御部14で行われる。ただし、供給電力の余裕量が極めて少ない場合、通信制御部14が信号処理部10に対して充電の停止を指示するようにしても構わない。
 次に、報知装置3の動作について説明する。電力監視装置2の制御部20は、契約電力に対する供給電力の計測値の割合(=供給電力の計測値÷契約電力×100%)を随時演算し、その演算結果を監視情報として信号伝送部22より報知装置3に伝送させる。報知装置3においては、信号伝送部31を介して電力監視装置2から受け取る監視情報を、制御部30が表示部32を制御して報知(表示)する。すなわち、制御部30は表示部32が具備する複数の発光ダイオードのうちで、報知装置3の器体300前面に横方向に並設されている5つの透孔305~309に対応する発光ダイオードを前記割合に応じた個数だけ発光させる。例えば、前記割合が20%未満ならば1個、20%~40%ならば2個、40%~60%ならば3個、60%~80%ならば4個、80%以上ならば5個全て発光させることにより、今現在の大まかな供給電力の計測値を利用者に報知することができる。
 また、電力監視装置2の制御部20は、充電制御装置1の通信制御部14が充電電力を調整している状態を段階的(例えば、調整無し、調整あり、停止の3段階)に報知している。つまり、制御部20は、充電電力の抑制指令を発していない場合は「調整無し」、充電電力の抑制指令を発している場合は「調整あり」、抑制指令を発した後に充電電流の計測値がゼロになった場合は「強制停止」の各監視情報を信号伝送部22より伝送させる。
 報知装置3においては、信号伝送部31を介して電力監視装置2から受け取る監視情報を、制御部30が表示部32を制御して報知(表示)する。すなわち、制御部30は表示部32が具備する複数の発光ダイオードのうちで、報知装置3の器体300前面に設けられている3つの透孔302~304に対応する発光ダイオードのうちから、前記監視情報に対応した何れか1つを択一的に発光させる。例えば、「調整無し」の場合は左端の透孔302に対応する発光ダイオード、「調整あり」の場合は中央の透孔303に対応する発光ダイオード、「強制停止」の場合は右端の透孔305に対応する発光ダイオードを発光させて、充電電力の調整状態が報知される。なお、表示部32による表示だけでなく、音響部33のスピーカから鳴動される音(ブザー音や音声など)で監視情報などを利用者に報知しても構わない。
 ここで、器体300前面に設けられている操作部310が押操作されると、操作入力部34から制御部30に操作信号が出力される。当該操作信号を受け取った制御部30は、電気自動車200の充電を禁止する指令(充電禁止指令)を信号伝送部31より伝送させる。電力監視装置2の制御部20は、信号伝送部22を介して受け取った充電禁止指令を通信部23より充電制御装置1に送信させる。充電制御装置1の通信制御部14は、電力監視装置2から受け取った充電禁止指令を信号処理部10に与える。信号処理部10は、充電禁止指令を受け取った場合、パイロット信号の信号レベルがV2からV3に低下したことを検知しても開閉部13を閉成しない。
 また、報知装置3の操作部310が再度押操作されて操作入力部34から制御部30に操作信号が出力されると、当該操作信号を受け取った制御部30は、電気自動車200の充電禁止を解除する指令(充電禁止解除指令)を信号伝送部31より伝送させる。当該充電禁止解除指令が電力監視装置2から充電制御装置1の通信制御部14を介して信号処理部10に届くと、信号処理部10は、パイロット信号の信号レベルがV2からV3に低下したことを検知すれば開閉部13を閉成する。
 つまり、報知装置3の操作部310が押操作されて充電禁止指令が伝送された後、再度操作部310が押操作されて充電禁止解除指令が伝送されるまでの間、充電制御装置1において充電電力の供給が強制的に停止されることになる。故に、電気自動車200で外出している場合、充電制御装置1が上述した充電禁止状態に設定されていれば、他人が勝手に電気自動車に充電ケーブル15を接続して充電すること(盗電)が防止できる。ただし、充電禁止指令を受け取った制御部20が、充電制御装置1の信号処理部10と伝送線151の間に挿入されたスイッチ(図示せず)等をオフさせることで充電制御装置1を充電禁止状態に設定しても構わない。
 ところで、充電制御装置1が複数設置される場合、1つの電力監視装置2の通信部23に対して複数の充電制御装置1の通信制御部14がそれぞれバス接続される。つまり、電力監視装置2の制御部20から通信部23を介して送信される充電電力の抑制指令が全ての充電制御装置1の通信制御部14で受信可能となる。ただし、電力監視装置2及び各充電制御装置1には各々固有のアドレスが割り当てられ、アドレスを指定することで電力監視装置2と各充電制御装置1との間で1対1の通信が可能である。
 このように複数の充電制御装置1が設置されている場合、例えば、以下の2通りの方法で充電電力が抑制される。1つは、電力監視装置2の制御部20が複数の充電制御装置1(電気自動車200)に対して優先順位を設定し、供給電力の計測値がしきい値を超えたときに当該優先順位の低い充電制御装置1から先に充電電力を調整(抑制)する方法である。もう1つは、供給電力の計測値がしきい値を超えたとき、電力監視装置2の制御部20が充電中の全ての充電制御装置1に対して充電電力を均等に調整(抑制)する方法である。なお、これら2つの方法が任意に選択可能であることが好ましい。また、上述した2つの方法以外の方法が採用されても構わない。
 以上、本発明の好ましい実施形態が説明されているが、本発明はこれらの特定の実施形態に限られるものではなく、請求範囲の範疇から離脱しない多様な変更及び変形が可能であり、それも本発明の範疇内に属する。

Claims (8)

  1.  電力系統から供給される電力を利用した蓄電池の充電を制御する充電制御装置であって、
     前記電力系統から供給される供給電力が所定のしきい値以下となるように前記蓄電池に供給される充電電力を調整する調整手段を備えることを特徴とする充電制御装置。
  2.  前記調整手段は、前記蓄電池の充電電流の上限値の変更を指示することで前記充電電力を調整することを特徴とする請求項1記載の充電制御装置。
  3.  請求項1又は請求項2に記載の1乃至複数の充電制御装置と、電力系統から供給される電力を監視する電力監視装置とを有し、
     前記電力監視装置は、
     前記電力系統から供給される供給電流を計測する計測手段と、
     当該計測手段で計測される前記供給電流に基づいて演算された供給電力の計測値を前記充電制御装置に通知する制御手段とを備えることを特徴とする充電制御システム。
  4.  請求項1又は請求項2に記載の1乃至複数の充電制御装置と、電力系統から供給される電力を監視する電力監視装置とを有し、
     前記電力監視装置は、
     前記電力系統から供給される供給電流を計測する計測手段と、
     当該計測手段で計測される前記供給電流に基づいて演算された供給電力の計測値が前記しきい値以下となるように前記充電制御装置の前記調整手段に前記充電電力を調整させる制御手段とを備えることを特徴とする充電制御システム。
  5.  前記充電制御装置は複数であり、前記制御手段は、前記複数の充電制御装置に対して優先順位を設定し、当該優先順位の低い充電制御装置から先に前記充電電力を調整することを特徴とする請求項3又は4に記載の充電制御システム。
  6.  前記充電制御装置は複数であり、前記制御手段は、前記複数の充電制御装置の充電電力を均等に調整することを特徴とする請求項3又は4に記載の充電制御システム。
  7.  前記調整手段が前記充電電力を調整している状態を段階的に報知する報知装置を有することを特徴とする請求項3乃至6の何れかに記載の充電制御システム。
  8.  前記報知装置は、前記供給電力の計測値を報知することを特徴とする請求項7記載の充電制御システム。
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