(57)【要約】【課題】簡単な構成で、充電にかかる電気料金を安くすることができ、かつブレーカーが落ちる可能性を低減することができる充電管理装置を提供すること。【解決手段】電気自動車１５の充電装置に充電用ケーブル１４を介して充電用の商用電源を供給する充電管理装置１０は、２４時間周期で所定の時間幅の任意の時間帯のオンオフを設定可能なタイマー装置と、充電中に標準規格の機能を使用して充電装置へタイマー装置のオンオフに従って異なる商用電源の充電電流の上限値を送信する充電電流上限値通知手段とを備えている。簡単な構成で、電気料金の安い時間帯の充電電流を最大値とし、電気料金の高い時間帯の充電電流を前記最大値よりも小さな値にすることができ、電気料金の安い時間帯により多くの充電を行うことができるので、電流値が一定の場合よりも電気料金が低減される。【選択図】図１
2016111720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の充電電流を制御可能な充電装置に充電用の商用電源を供給する充電管理装置において、
２４時間周期で所定の時間幅の任意の時間帯のオンオフを設定可能なタイマー手段と、
充電中に前記タイマー手段のオンオフに従って異なる商用電源の充電電流の上限値を前記充電装置へ送信する充電電流上限値通知手段と
を備えていることを特徴とする充電管理装置。
【請求項２】
前記充電電流上限値通知手段が通知する上限値の一方は前記充電管理装置に許容される電流の最大値とし、他方は前記最大値よりも小さな予め定められた値であることを特徴とする請求項１に記載の充電管理装置。
【請求項３】
タイマー手段は市販の２４時間周期のタイマー装置であることを特徴とする請求項１に記載の充電管理装置。
【請求項４】
タイマー手段は制御装置がタイマー機能を実現するプログラムを実行することによって実現されていることを特徴とする請求項１に記載の充電管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電管理装置に関するものであり、特に家庭における電気自動車などの充電に好適な充電管理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気料金をなるべく安くする電気自動車の充電装置が各種提案されている。例えば下記の特許文献１には、電気自動車（ＥＶやＰＨＶ）においてなるべく深夜電力を用いた低コスト充電ができるように最適な充電開始時刻から充電を開始する充電制御装置が開示されている。充電システムに対してユーザは、入力部を用いて、当該地域の電力会社の電力料金が安価な深夜時間帯および次の出発時刻を入力する。電池ＥＣＵは、現在時刻と次の出発時刻、深夜時間帯の情報を用いて、料金の面で最適な充電開始時刻を算出し、その時刻となったら車両のバッテリーへの充電を自動的に開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５９６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したような従来の充電制御装置においては、充電制御装置が車両に搭載されているので、車両内のシステムによって充電を管理するか、あるいは車両の外部装置との通信手段を備え、この通信手段によってバッテリーの残量情報を外部装置に送信し、外部装置において充電開始時刻を算出して電気自動車への商用電源の供給をオンオフする必要があった。
【０００５】
従って、出発予定時刻の入力が必要で面倒であり、外部装置を使用する場合には通信手段が必要になるという問題点があった。更に、家庭において充電する場合には電気自動車に接続されている配電線の許容量いっぱいの充電電流が流れるので、充電開始によって家庭全体の使用量が契約電力量を超えてしまい、ブレーカーが落ちてしまう恐れもあった。
【０００６】
発明の目的は、上記した従来の問題点を解決し、簡単な構成で手間がかからず、充電にかかる電気料金を安くすることができ、かつブレーカーが落ちる可能性を低減することができる充電管理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の充電管理装置は、電源の充電電流を制御可能な充電装置に充電用の商用電源を供給する充電管理装置において、２４時間周期で所定の時間幅の任意の時間帯のオンオフを設定可能なタイマー手段と、充電中に前記タイマー手段のオンオフに従って異なる商用電源の充電電流の上限値を前記充電装置へ送信する充電電流上限値通知手段とを備えていることを主要な特徴とする。
【０００８】
また、上記した充電管理装置において、前記充電電流上限値通知手段が通知する上限値の一方は前記充電管理装置に許容される電流の最大値とし、他方は前記最大値よりも小さな予め定められた値である点にも特徴がある。また、上記した充電管理装置において、タイマー手段は市販の２４時間周期のタイマー装置である点にも特徴がある。また、上記した充電管理装置において、タイマー手段は制御装置がタイマー機能を実現するプログラムを実行することによって実現されている点にも特徴がある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、標準規格の機能を使用して充電電流を管理（制御）しているので、電気料金の安い時間帯の充電電流を最大値とし、電気料金の高い時間帯の充電電流を前記最大値よりも小さな値にすることができ、電気料金の安い時間帯により多くの充電を行うことができるので電流値が一定の場合よりも電気料金が低減されるという効果がある。
【００１０】
また、家庭における使用電力量が多い時間帯に充電電流を最大値よりも小さな値に設定することができるので、ブレーカーが落ちる可能性を低減することができるという効果がある。
更に、構成が簡単であり、バッテリーの残量情報を入手する必要がなく、出発時間を入力する必要もないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の充電管理装置の使用例を示すブロック図である。
【図２】図２は本発明における充電管理装置および電気自動車（要部）の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は本発明における各装置の動作およびＣＰＬＴ信号波形を示す説明図である。
【図４】図４は本発明における充電管理装置内の制御装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】図５は本発明における充電管理装置の第２実施例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照して実施例について説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明における充電管理装置の使用例を示すブロック図である。各家庭に引き込まれた商用電源の配電線１３は電力量計１１を介して家庭内の配電盤１２に接続され、配電盤１２内のブレーカーを介して屋内配電線によりコンセントなどに接続されている。
【００１４】
電力量計１１は、電力会社の料金プランに対応して課金ができるように時間帯別の電力量を計測して記憶し、通信機能によってデーターロガーなどに送信可能な電力量計である。このような電力量計１１を使用することにより、同一の屋内配電線を使用していても使用する時間帯によって電力料金が異なるプランで契約可能となる。
【００１５】
本発明による充電管理装置１０は、屋内配線に接続されると共に、電気自動車１５へ商用電源を供給する充電用ケーブル１４を備えている。充電管理装置１０は、詳細は後述するが、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）の充電用インターフェイスとして、ＳＡＥ（米国自動車技術者協会）が策定した標準規格ＳＡＥＪ１７７２に準拠する充電用インターフェイスを備えている。
【００１６】
現在日本で販売されている電気自動車１５のほとんどは標準規格ＳＡＥＪ１７７２に準拠する充電用インターフェイス（モード３）を備えており、充電時には使用者によって標準規格ＳＡＥＪ１７７２に準拠する充電用ケーブル１４によって充電管理装置１０と接続される。
【００１７】
図２は本発明における充電管理装置および電気自動車（要部）の構成を示すブロック図である。充電管理装置１０には、漏電ブレーカー２０、タイマー装置２１、充電管理装置内の回路用の電源回路２２、充電管理装置１０の制御装置であるマイクロコンピューター２３、電気自動車１５へ給電する商用電源のオンオフを行うリレーおよびその駆動回路２４、電気自動車１５との通信を行うＣＰＬＴ駆動回路２６、２つの電流値をデジタル入力するための２個のスイッチ２７Ａ、２７Ｂ、電源オン、充電中、エラーなどの状態を表示するＬＥＤ２９を備えている。
【００１８】
電流センサー２８および電流検出回路２５は、標準規格ＳＡＥＪ１７７２モード１の充電時に電流を監視するための回路であり、本発明とは直接関係はないが、モード３の充電時においても電流を監視し、過大な電流が検出された場合には充電を中止するようにしてもよい。また、スイッチ３０もモード１の充電を指示するためのスイッチであり、本発明とは直接関係はない。
【００１９】
タイマー装置２１は、２４時間の内の所望の任意の時間帯毎に接点をオンオフできるタイマー装置であり、停電しても所定の時間内であれば現在時刻に復帰可能なものである。このようなタイマー装置は市販されており、タイマーの設定に関わらず手動で接点をオンあるいはオフにできるスイッチを備えたものもある。
【００２０】
マイクロコンピューター２３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、デジタル入力ポート、デジタル出力ポート、クロック発生回路、タイマー回路等を備えた１チップマイクロコンピュータである。ＲＯＭには本発明の機能を実行するプログラム（後述する）が格納されている。このような１チップマイクロコンピュータは周知であり、必要な機能を備えた任意のものを採用可能である。
【００２１】
マイクロコンピューター２３のデジタル入力ポートには、タイマー装置２１の接点、スイッチ２７、３０、電流検出回路２５の出力、ＣＰＬＴ駆動回路２６から出力されるＣＰＬＴ信号線の電圧情報出力が接続されており、マイクロコンピューター２３のデジタル出力ポートには、リレー２４の駆動回路、ＣＰＬＴ駆動回路２６、ＬＥＤ２９が接続されている。
【００２２】
ＣＰＬＴ駆動回路２６は充電用ケーブル１４の信号線を±１２ボルトの振幅および所定のインピーダンスで、任意のデューティー比の１ｋＨｚ矩形波の駆動が可能な駆動回路を備えており、かつ電気自動車１５から送られてくる信号を受信するために信号線の電圧がどの電圧範囲であるかを検出する電圧検出回路（ＡＤ変換回路）を備えている。
【００２３】
充電管理装置１０には標準規格ＳＡＥＪ１７７２に準拠する充電用ケーブル１４が接続されており、交流電源線２本、ＣＰＬＴ信号線１本、グランド（接地）線１本を含むケーブル１４によって電気自動車１５が充電管理装置１０と接続される。
【００２４】
電気自動車１５は、充電装置４２、電池４３、充電制御装置４５、ＣＰＬＴ通信回路４４を備えている。充電装置４２は商用電源を直流電源に変換して電池４３を充電する。この際、商用電源の電流値が充電制御装置４５から指定された値以上にならないように充電を制御する。
【００２５】
ＣＰＬＴ通信回路４４は、矩形波のデューティー比を検出するための電圧検出回路（ＡＤ変換回路）および負荷インピーダンスを変化させる接点を備えており、充電制御装置４５からの制御に基づいて、この接点をオンオフすることにより、コネクターの接続、充電準備完了、充電完了などの情報を充電管理装置１０のＣＰＬＴ駆動回路２６へ伝える。
【００２６】
充電制御装置４５は、ＣＰＬＴ通信回路４４において検出された矩形波のデューティー比情報と対応する電流値を上限として充電動作を行わせるように充電装置４２を制御する。なお、電気自動車１５の機能は標準規格ＳＡＥＪ１７７２に準拠するものであり、周知の構成である。
【００２７】
図３は本発明における各装置の動作およびＣＰＬＴ信号波形を示す説明図である。標準規格ＳＡＥＪ１７７２のモード３に準拠する充電用インターフェイスにおいては、２本の交流電源線の外にグランド線およびＣＰＬＴ信号線を備えている。
【００２８】
充電管理装置１０内のＣＰＬＴ駆動回路２６は信号線を±１２ボルトの振幅および所定のインピーダンスで、任意のデューティー比の１ｋＨｚ矩形波の駆動が可能な駆動回路を備えており、かつ電気自動車から送られてくる信号を受信するために信号線の電圧がどの電圧範囲であるかを検出する電圧検出回路（ＡＤ変換回路）を備えている。また、電気自動車側のＣＰＬＴ通信回路４４には矩形波のデューティー比を検出するための電圧検出回路および信号線の負荷インピーダンスを変化させる接点を備えている。
【００２９】
まず、充電管理装置１０の電源がオンされると、信号線が＋１２ボルトで駆動され、ケーブル１４のコネクターが電気自動車１５に接続されると信号線電圧が９ボルトに低下する。充電管理装置１０の制御装置はこの接続を検出すると、電気自動車１５に対して充電電流の上限値と対応するデューティー比の矩形波を生成して信号線を駆動する。
【００３０】
図３の例においては、充電開始時においてタイマー装置２１の接点はオンであったとする。そしてスイッチ２７Ｂは電流値６アンペアに設定されていたものとする。この場合、標準規格ＳＡＥＪ１７７２においてはデューティー比は１０パーセントとなる。
【００３１】
電気自動車１５においてこのデューティー比が受信された場合、負荷インピーダンスを変化させる接点を閉じて充電の準備が完了したことを示す信号を送信する。充電管理装置１０の制御装置（２３）はこの信号（＋電圧の６ボルトへの低下）を検出するとリレー２４をオンにして電気自動車１５への商用電源の給電を開始する。そして、電気自動車１５においては最大電流値６アンペアで充電が開始される。
【００３２】
その後、タイマー装置２１の接点がオフになった場合には、充電管理装置１０の制御装置はスイッチ２７Ａの電流値と対応する矩形波のデューティー比に変更する。例えばスイッチ２７Ａの電流値が１５アンペアに設定されていた場合、標準規格ＳＡＥＪ１７７２においてはデューティー比は２５パーセントとなる。
【００３３】
電気自動車１５の電池の充電が完了した場合には、電気自動車１５において負荷インピーダンスを変化させる接点を開いて充電が完了したことを示す信号を送信する。充電管理装置１０の制御装置はこの信号（＋電圧の９ボルトへの上昇）を検出するとリレー２４をオフにして電気自動車１５への商用電源の給電を停止する。更に、ケーブル１４のコネクターが電気自動車１５から外されると信号線電圧が１２ボルトに上昇する。
【００３４】
以上の動作は標準規格ＳＡＥＪ１７７２のモード３に準拠したものであり、本発明においてはこの機能を利用して充電管理装置１０から電気自動車１５内の充電装置４２の充電電流の制御を行っている。
【００３５】
図４は本発明における充電管理装置内の制御装置２３の処理内容を示すフローチャートである。充電管理装置１０の電源がオンされると、Ｓ１０においては充電用のリレー２４をオフにし、充電中を表示するＬＥＤ２９を消灯する。Ｓ１１においてはＣＰＬＴ信号線の電圧を監視して電気自動車１５に接続されるまで待つ。
【００３６】
Ｓ１２においてはタイマー装置２１の接点状態を読み込む。なお、タイマー装置は、使用者によって予め電気料金の高い時間帯には接点がオン、電気料金の安い時間帯には接点がオフになるようにプリセットされているものとする。Ｓ１３においては接点はオフか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ１５に移行するが、肯定の場合にはＳ１４に移行する。
【００３７】
Ｓ１４においては予め電気料金の安い時間帯用の電流値が設定されている電流切替用のスイッチ２７Ａの状態（値：例えば１５アンペア）を読み込む。Ｓ１５においては予め電気料金の高い時間帯用の電流値が設定されている電流切替用のスイッチ２７Ｂの状態（値：例えば６アンペア）を読み込む。Ｓ１６においてはＳ１４あるいはＳ１５で読み込んだ電流値をＣＰＬＴ信号の矩形波のデューティー比に変換して電気自動車１５に通知する。
【００３８】
Ｓ１７においては、ＣＰＬＴ信号線の電圧を監視して電気自動車１５から充電準備完了の信号を受信するまで待つ。Ｓ１８においては充電用の商用電源（例えば交流１００ボルト）を電気自動車に供給するリレー２４をオンにし、充電中を表示するＬＥＤ２９を点灯させる。
【００３９】
Ｓ１９においてはＣＰＬＴ信号線の電圧を監視することによって充電終了したか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ２０に移行するが、肯定の場合にはＳ１０に移行する。Ｓ２０においてはＣＰＬＴ信号線の電圧を監視することによって例えばコネクタが外れた場合などの故障が検出されたか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ２１に移行するが、肯定の場合にはエラーを表示してＳ１０に移行する。
【００４０】
Ｓ２１においてはタイマー装置２１の接点状態を読み込む。Ｓ２２においては接点がオフか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ２４に移行するが、肯定の場合にはＳ２３に移行する。
【００４１】
Ｓ２３においては予め電気料金の安い時間帯用の電流値が設定されている電流切替用のスイッチ２７Ａの状態（値）を読み込む。Ｓ２４においては、予め電気料金の高い時間帯用の電流値が設定されている電流切替用のスイッチ２７Ｂの状態（値）を読み込む。Ｓ２５においては、ＣＰＬＴ信号の矩形波のデューティー比をＳ２３あるいはＳ２４で読み込んだ電流値と対応する値にして電気自動車１５に通知し、Ｓ１９に移行する。
【００４２】
以上のような構成および動作によって、本発明の充電管理装置においては、簡単な構成で手間をかけずに、電気料金の高い時間帯においては充電電流値を最大値よりも小さな値にすることができ、電気料金の低減や停電防止の効果がある。
【実施例２】
【００４３】
図５は本発明における充電管理装置の第２実施例を示すブロック図である。実施例１においてはタイマー装置として市販されている２４時間タイマー装置を使用する例を開示したが、実施例２は本発明におけるタイマー機能をマイクロコンピューター２３によって実現した例である。
【００４４】
実施例１と異なる点は、実施例１において使用しているタイマー装置２１が無い代わりに、時計装置３４、入力装置３２、表示装置３３があり、かつマイクロコンピューター２３内にタイマー機能を実現するためのプログラムが追加されている点である。
【００４５】
時計装置３４はパソコンなどに実装されている周知の時計装置であり、クロック発振回路および時刻の計数回路を備え、時刻情報を読み出すことができる装置である。時計装置は３４は電池も備えており、停電しても時刻がずれることはない。時計装置は電波時計あるいはマイコン内蔵のＲＴＣ（リアルタイムクロック）機能であっても良い。
【００４６】
入力装置３２は例えばオンおよびオフの時刻情報を入力するためのスイッチであり、時刻情報を直接設定可能な複数桁のサムホイールスイッチを複数個備えてもよいし、テンキースイッチであってもよい。更に、タイマーの設定に関わらず手動で一時的に接点情報をオンあるいはオフにできるスイッチを備えてもよい。表示装置３３は例えば複数桁×複数行の文字数字表示可能な液晶表示装置であってもよい。
【００４７】
タイマー機能を実現するためのプログラムは、タイマー装置２１の接点情報に相当するオンオフ情報を生成するプログラムである。このプログラムは時計装置３４から時刻情報を読み込み、予めメモリー内に設定されているか、あるいはスイッチから読み込んだオン、オフ時刻情報を参照して現在の接点状態がオンであるか否かを判定することによってオンオフ情報を生成する。
【００４８】
なお、実施例２においては、スイッチ２７Ａ、２７Ｂ、ＬＥＤ２９、スイッチ３０の機能も入力装置３２および表示装置３３によって実現可能であるので、スイッチ２７Ａ、２７Ｂ、ＬＥＤ２９、スイッチ３０を省略可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は電気自動車などの充電を管理する任意の装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…充電管理装置
１１…電力量計
１２…配電盤
１３…配電線
１４…充電ケーブル
１５…電気自動車
【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】
2016111720.tif 000007