(57)【要約】【課題】複数台の車両を同時に充電する際、現在使用中の充電電力量を適切に把握し、充電電力の許容範囲を超過することなく、かつ、効率よく充電を行うことができる車両用充電システムを、簡易な構成で実現する技術を提供すること。【解決手段】複数の電路２１に車両用充電装置３を備えた車両用充電システムであって、各電路２１の電流を測定するＣＴ１９と、各車両用充電装置３に接続された車両４の充電を制御する充電制御部１８と、各充電制御部１８を通信手段で接続した制御ユニット１０とを備え、制御ユニット１０には、ＣＴ１９で計測された充電電流ＭＣに基づいて、車両４の充電開始判定をする充電判定手段２８と、総電流仮定値ＴＡＣを求める電流加算手段２９と、加算された総電流仮定値ＴＡＣが設定閾値を超えた際、接続された各車両の充電制限を行う電流制限手段３０を備える。【選択図】図７
2014099950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電路に車両用充電装置を備えた車両用充電システムであって、
各電路の電流を測定する電流計測手段と、
各車両用充電装置に接続された車両の充電を制御する充電制御部と
各充電制御部を通信手段で接続した制御ユニットとを備え、
該制御ユニット内には、
電流計測手段で計測された充電電流に基づいて、車両用充電装置に接続された車両の充電開始判定をする充電判定手段と、
充電判定手段による充電開始判定を受けて、車両が接続された車両用充電装置について定めた電流仮定値を加算し、総電流仮定値を求める電流加算手段と、
電流加算手段で加算された総電流仮定値が予め定めた設定閾値を超えた際、接続された各車両の充電制限を行う電流制限手段
を備えることを特徴とする車両用充電システム。
【請求項２】
充電判定手段は、充電電流が所定値以上の場合、車両の充電が開始されたとみなして充電開始判定を行うことを特徴とする請求項１記載の車両用充電システム。
【請求項３】
電流制限手段は、接続された全車両に対して均等に充電制限を行うことを特徴とする請求項１記載の車両用充電システム。
【請求項４】
該制御ユニット内には、充電制限を解除する制限解除手段を備えることを特徴とする請求項１記載の車両用充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台の電気自動車等の車両を同時に充電する車両用充電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車等の普及に伴い、複数台の車両を同時に充電可能な車両用充電システムへの需要が高まっている。
【０００３】
従来の複数台同時に充電可能な車両用充電システムは、主に、集合住宅や事業所などへの導入を前提とするものであり、複数台の電気自動車を同時に充電する場合、電気使用量が急激に上昇して契約電力を超過する危険を回避するために、車両用充電システム全体における最大使用電力を予め設定し、その許容範囲内で充電が行われるよう充電制御を行う技術が開示されている（特許文献１）。
【０００４】
従来の充電制御技術として、複数の車両の充電電流の加算値が閾値（＜契約電流）を超えた時にＣＰＬＴ信号を介して充電制御を開始する方法（方法１）や、ＣＰＬＴ信号に基づき充電装置に接続中の車両数を推測し、充電電力の総量を予測して充電制御を行う方法（方法２）が知られている。
【０００５】
しかし、上記方法１では、充電制御を開始するタイミングと、その制御結果が実際の充電電流値に反映されるまでにタイムラグが生じ、この間に、新たな車両が接続されてしまい、充電電力の許容範囲を超過する可能性を否定できない問題があった。また、上記方法２では、ＣＰＬＴ信号の電位変化が車両の接続を示唆している場合であっても、例えば、車両が充電待機状態にあり、実際の充電は行われていない場合等、実際の充電電力値と予測値とにズレが生じやすく、適切な制御が困難であるという問題があった。
【０００６】
更に、ＣＰＬＴ信号と実際の充電とを結びつける制御システムは複雑になるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−６９６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は前記の問題を解決し、複数台の車両を同時に充電する際、必要な充電電力量を適切に把握し、充電電力の許容範囲を超過することなく、かつ、効率よく充電を行うことができる車両用充電システムを、簡易な構成で実現する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた本発明の充電システムは、複数の電路に車両用充電装置を備えた車両用充電システムであって、
各電路の電流を測定する電流計測手段と、
各車両用充電装置に接続された車両の充電を制御する充電制御部と
各充電制御部を通信手段で接続した制御ユニットとを備え、
該制御ユニット内には、
電流計測手段で計測された充電電流に基づいて、車両用充電装置に接続された車両の充電開始判定をする充電判定手段と、
充電判定手段による充電開始判定を受けて、車両が接続された車両用充電装置について定めた電流仮定値を加算し、総電流仮定値を求める電流加算手段と、
電流加算手段で加算された総電流仮定値が予め定めた設定閾値を超えた際、接続された各車両の充電制限を行う電流制限手段
を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の充電システムにおいて、接続判定手段は、充電電流が所定値以上の場合、車両の充電が開始されたものとみなして接続判定を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の充電システムにおいて、電流制限手段は、接続された全車両に対して均等に充電制限を行うことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の充電システムにおいて、該制御ユニット内には、更に、充電制限を解除する制限解除手段を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両用充電システムは、各充電装置で計測された充電電流に基づいて、充電装置と車両の接続判定を行うため、ＣＰＬＴ信号と実際の充電とを結びつける制御と異なり、簡易なシステム構成により、新たな接続車両が接続された後、速やかに充電制御を行うことができる。すなわち、本発明によれば、複数台の電気自動車を同時に充電する際、必要な充電電力量を適切に把握し、充電電力の許容範囲を超過することなく、かつ、効率よく充電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の車両用充電システムの全体説明図である。
【図２】車両用充電装置の全体説明図である。
【図３】車両用充電装置の充電制御部のブロック図である。
【図４】車両用充電装置の充電制御部を構成する判定部のブロック図である。
【図５】制御ユニットのブロック図である。
【図６】制御ユニット内部の識別データベースの一例を示す図である。
【図７】充電制限処理のフロー図である。
【図８】充電制限の実施例である。
【図９】充電制限解除処理のフロー図である。
【００１５】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
【００１６】
本発明は、例えば一般住宅や住宅用マンション等に複数設置される車両用充電装置に最適な車両用充電システムであって、複数台の車両を同時に充電する車両用充電システムに関するものである。図１には、当該車両用充電システムの全体説明図を示している。
【００１７】
図１において、２は分電盤、３ａ〜３ｃは車両用充電装置、４ａ〜４ｃは電気自動車等の車両を示している。分電盤２は主幹母線７を分岐した電路２１を介して複数の車両用充電装置３ａ〜３ｃへの電力供給を行っている。分電盤２の内部には、充電制限の要否を判定し、車両用充電装置３の充電制御部１８に充電制限命令を出力する制御ユニット１０が配置され、車両用充電装置３ａ〜３ｃの内部に設けた充電制御部１８と通信線３２で接続されている。なお通信線３２は無線であってもよく、制御ユニット１０は分電盤２と別個に設けられていてもよい。
【００１８】
各車両用充電装置３ａ〜３ｃは、図２に示すように、充電ケーブルを車両に接続して車両を充電する。各車両用充電装置３には充電ケーブルに接続された電路２１の開閉を行うリレー１７の他、充電ケーブルに内蔵した信号線を介して車両４に送信する充電制御信号（ＣＰＬＴ信号）を生成するＣＰＬＴ回路を内蔵し、リレー１７の開閉制御等を行う充電制御部１８や、電路２１を流れる充電電流ＭＣを計測する電流計測手段としてＣＴ１９を備えている。なお電流計測手段は分電盤２の内部に設けられていてもよい。また本発明において、車両用充電装置３と車両４との接続は、電磁誘導等を用いた非接触充電によって行われるものであってもよい。この場合、充電制御信号は車両用充電装置３と車両４との間で無線通信を用いて行われる。
【００１９】
充電制御部１８は、図３に示すように、判定部２２とＣＰＬＴ回路２３と通信手段２４を備えていて、車両用充電装置３に接続された車両４の充電を制御する。
【００２０】
通信手段２４は、ＣＴ１９によって計測された充電電流ＭＣを、車両用充電装置３ａ〜３ｃの個体識別番号と共に、制御ユニット１０に送信する。また制御ユニット１０からの充電制限命令を受信する。
【００２１】
ＣＰＬＴ回路２３は、車両に充電ケーブルが接続され充電する準備が整うと予め定められたデューティ比のＣＰＬＴ信号を発振する。ＣＰＬＴ信号とは、車両用充電装置３の定格電流ＴＣの大きさに応じて設定されるデューティ比を有するパイロット信号であり、車両４と車両用充電装置３との間で接続状態や車両用充電装置３の許容電流値ＫＣを車両４に通知するものである。デューティ比が大きいほど車両用充電装置３は大きな電流を供給可能であることを意味する。
【００２２】
許容電流値ＫＣは、初期値を車両用充電装置３ａ〜３ｃの定格電流ＴＣの８０％としているが、後述の電流制限手段３０からの充電制限命令を受けて変更される。なお車両４は通知された許容電流値ＫＣ以下で充電要求を行うように設計されて、充電電流は充電開始から一定時間で許容電流値ＫＣ以下の所定値ＭＨＣに達し、充電時間中はほぼ所定値ＭＨＣが維持される。
【００２３】
判定部２２内には、電流制限手段３０の充電制限命令を受けて許容電流値ＫＣの変更を行い、許容電流値ＫＣに対応したデューティ比のＣＰＬＴ信号を設定する電流設定手段２６と、ＣＰＬＴ信号の電位によりリレーを開閉制御する充電制御手段２５を有している。
【００２４】
車両用充電装置３ａ〜３ｃに車両が接続されると、車両の充電回路（図示せず）の内部抵抗によりＣＰＬＴ信号の電位が変化し、この電位変化に基づいて、判定部２２が、リレー１７の閉路判定を行い、リレー１７に閉路信号を送信して、車載電池への充電が開始される（モード２制御）。
【００２５】
図５に示すように、制御ユニット１０の内部には、識別データベース２７と、充電判定手段２８と、電流加算手段２９と、電流制限手段３０と、制限解除手段３１を備え、図７に示す充電制限処理が、一定時間間隔（例えば５秒）で実行されるとともに、図９に示す充電制限解除処理が、充電制限処理とは異なる一定時間間隔（例えば１５秒）で実行されている。制限処理を所定回数（例えば３回）実行したら1回解除処理を実行するものとしてもよい。
【００２６】
識別データベース２７には、図６に示すように車両用充電装置３ａ〜３ｃの個体識別番号別に定めた電流仮定値ＡＣが保持されている。電流仮定値ＡＣは車両ごとに異なる所定値ＭＨＣを、接続した車両用充電装置ごとに仮定した値である。本実施形態では各車両用充電装置の許容電流値ＫＣの初期値としているが、それ以下であれば別の値でもよい。また車両用充電装置が全て同じであれば電流仮定値ＡＣは一律所定値（例えば１５Ａ）と定めてもよく、この場合、識別データベースは不要である。
【００２７】
充電判定手段２８は、ＣＴ１９で計測された充電電流ＭＣが一定値ＭＣＬ（例えば１Ａ）を超えた場合、車両が充電装置に接続され充電が開始されたことを判定する。すなわちモード２制御とは無関係に車両接続判定と充電開始判定を行なうことが可能なため、充電ケーブルを車両に接続と実際の充電との時間的なずれが生じる場合や、制御ユニット１０と充電制御部１８の間で通信エラーが発生した場合による影響を受けない。
【００２８】
電流加算手段２９は、充電判定手段２８により充電開始判定がされると、接続車両数Ｎに１を加算する。同時に電流仮定値ＡＣを加算し、充電電流ＭＣが所定値ＭＨＣに達する前に総仮定電流値ＴＡＣを算出する。
【００２９】
電流制限手段３０は、総仮定電流値ＴＡＣが予め定めた設定閾値ＴＢＣ（例えば分電盤の主幹定格電流の８０％）を越えた時に、充電制御部１８に対して充電制限命令を出力する。
【００３０】
以下、図７により、充電制限処理の動作を説明する。本実施例では説明を単純化するため、分電盤の主幹定格電流４０Ａ、設定閾値は３２Ａに設定されているものとする。また車両用充電装置３ａ〜３ｃの電流仮定値ＡＣは全て１５Ａとし、車両用充電装置３以外の負荷はないものとする。
【００３１】
充電が開始されると、各車両用充電装置３ａ〜３ｃの内部でＣＴ１９によって充電電流ＭＣが計測される。充電電流ＭＣは、車両用充電装置３ａ〜３ｃの個体識別番号と共に制御ユニット１０に送信され、充電判定手段２８に入力される（ＳＴ１，ＳＴ２）。
【００３２】
充電判定手段２８は、入力された充電電流ＭＣが一定値ＭＣＬ（例えば１Ａ）以上の場合、車両の充電開始判定を行なう（ＳＴ３）。
【００３３】
電流加算手段２９は、充電判定手段２８で車両の充電開始判定がなされると、車両用充電システム全体の総接続台数Ｎに１を加算し、制御ユニット１６のメモリに記録する（ＳＴ４）。同時に識別データベース２７が保持している電流仮定値ＡＣを加算し、総仮定電流値ＴＡＣを算出する（ＳＴ５）。
【００３４】
電流制限手段３０は、総仮定電流値ＴＡＣが設定閾値ＴＢＣを超えたか否かの判定を行ない（ＳＴ６）、設定閾値ＴＢＣを超えた場合には充電制限命令を出力する（ＳＴ７）。充電制限命令は充電判定手段２８で車両の充電開始判定がなされている車両用充電装置３の全てに対して出力される。
【００３５】
充電制限は、接続している全車両に対して均等に行う。ここで、均等とは、許容電流値ＫＣを一定の割合に減少させる制御を意味する。
【００３６】
充電制限は、新たな許容電流値ＫＣを設定する。変更した新たな許容電流値ＫＣは、設定閾値ＴＢＣを接続台数Ｎで除した値とする。
【００３７】
電流制限手段３０は、変更した許容電流値ＫＣを各車両用充電装置３ａ〜３ｃの充電制御部１８に入力してデューティ比を変調させる。車両は許容電流値ＫＣに応じた新たな充電要求を行う。
【００３８】
なお、ＳＴ２で、入力された充電電流ＭＣが一定値ＭＬＣ未満の場合、車両の接続されたものとみなさず充電制限処理を終了する。また、ＳＴ７で、総電流仮定値ＴＡＣが設定閾値未満の場合には充電制限を行わず充電制限処理を終了する。
【００３９】
図８は車両４ａ〜４ｃが順次充電される様子を示すタイムチャートである。
【００４０】
時刻ｔ１で車両４ａの充電が開始され、時刻ｔ２で充電電流ＭＣは所定値ＭＨＣである１５Ａに達する。なお時刻ｔ２では車両４ｂも充電を開始している。このとき総電流仮定値ＴＡＣは３０Ａで設定閾値未満であるため、充電制限命令は出力されない。時刻t3では車両４ｃが充電を開始し、時刻ｔ４で充電電流ＭＣが一定値ＭＬＣに達する。時刻ｔ４で算出される総電流仮定値ＴＡＣは４５Ａで設定閾値をこえるため、充電制限命令が出力される。
【００４１】
これにより車両用充電装置３ａの許容電流値ＫＣが引き下げられる。車両用充電装置３ｂ、３ｃの許容電流値ＫＣも引き下げられ、車両４ｂ、４ｃの充電電流ＭＣは所定値ＭＨＣの１５Ａに達することなく充電制限がされる。新たに設定される許容電流値ＫＣは設定閾値ＴＢＣを接続台数で除した１０．７Ａとなる。
【００４２】
このように、充電制限を行う対象の車両の特定を計測した充電電流ＭＣで判断するため、ＣＰＬＴ信号と実際の充電とを結びつける制御と異なり、簡易なシステム構成により、新たな接続車両が接続された後、速やかに充電制御を行うことができる。また設定閾値ＴＢＣを接続台数で除した値を新たな許容電流値とするため、効率的に充電できる。
【００４３】
制限解除手段３１では、車両４ａの充電が満了し車両用充電装置３ａ〜３ｃで計測した充電電流ＭＣの総和である総充電電流ＴＭＣが設定閾値を下回った場合には、ＣＰＬＴ信号のデューティ比を初期値に戻す制御が行われる。以下、図９により、充電制限解除処理の流れを説明する。
【００４４】
車両が接続されている各車両用充電装置３ａ〜３ｃの内部でＣＴ１９によって計測された充電電流ＭＣが、通信手段２４を介して充電判定手段２８に入力される（ＳＴ１０１）。
【００４５】
各車両用充電装置３ａ〜３ｃの充電電流ＭＣが加算され、総計測電流ＴＭＣが算出される（ＳＴ１０２）。
【００４６】
続いて、その加算値と設定閾値ＴＢＣとを比較し（ＳＴ１０３）、総計測電流ＴＭＣが設定閾値未満であれば、充電制限が解除される（ＳＴ１０４）。充電制限の解除は、許容電流値ＫＣの初期値を各車両用充電装置の電流設定手段２６に入力して行われる。
【００４７】
なお、ＳＴ３で、総計測電流ＴＭＣが設定閾値ＴＢＣ以上であれば充電制限を解除せず、充電制限解除処理を終了する（ＳＴ１０５）。
【００４８】
なお、上記実施形態では充電制限は、接続している全車両に対して均等に行うものとしているが、特定の車両のみを充電制限の対象としてもよく、充電電流を不均等にしてもよい。例えば対象とする車両は接続時間や充電制限を行うまでの充電量等に基づいて特定し、充電電流は接続時間の短い車両の充電電流を接続時間の長い車両より大きくしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  幹線盤
２  分電盤
３ａ〜３ｃ  車両用充電装置
４ａ〜４ｃ  車両
６  一般負荷
７  主幹母線
８ａ〜８ｄ  分岐線
９  第１の電力計
１０  制御ユニット
１１  信号線
１２  主幹ブレーカ
１４ａ〜１４ｄ  電力供給線
１５ａ〜１５ｄ  充電制御ブレーカ
１６  判定部
１７  リレー
１８  充電制御部
１９  ＣＴ
２１  電路
２２  判定部
２３  ＣＰＬＴ回路
２４  通信手段
２５  充電制御手段
２６  電流設定手段
２７  識別データベース
２８  充電判定手段
２９  電流加算手段
３０  電流制限手段
３１  制限解除手段
３２  通信線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図８】
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