JP2013158145A - 充電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】充電システムに掛かるコスト増を抑制すること。
【解決手段】各充電スタンド16A,16Bには、車両制御部12に制御信号(電流指令信号)を送信する副制御部23を設ける。一方、受電設備15には、各副制御部23に制御信号(電力指令値)を送信する単一の主制御部20を設ける。また、主制御部20は、充電スタンド16A,16B毎に、充電プラグPの挿抜に関する情報や供給される電力量に関する情報を収集する。そして、主制御部20は、外部に設置された上位サーバ30に外部通信回線Dを介して通信可能とされる。これにより、充電システムKでは、主制御部20が各充電スタンド16A,16Bの稼動状況に関する情報を収集し、これらの情報を上位サーバ30に送信する。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両に搭載される蓄電池を充電するための充電システムに関する。
EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug in Hybrid Vehicle)などの車両に搭載された蓄電池の充電を行う充電システムは、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1の充電システムは、複数台の車両に各々搭載された蓄電池を充電する充電装置を備えている。
特開2004−229355号公報
ところで、特許文献1に開示されるような充電システムでは、システムの稼働状況などの情報を外部の管理センタで一元管理することも行われている。すなわち、充電システムに通信装置を搭載し、通信回線を介して管理センタへ情報を送信している。ところで、充電システムにおいて通信装置を搭載しようとすると、機能追加に伴ってシステムのコスト増を招くことになる。このため、充電システムでは、通信装置を搭載する場合において、コスト増を抑制することが望ましい。
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、コスト増を抑制し得る充電システムを提供することにある。
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、車両に搭載される蓄電池を充電するための電力を前記車両に供給する充電装置を備えた充電システムにおいて、各充電装置と通信可能であって、充電装置毎の情報を統括して収集する制御装置を備え、前記制御装置が外部通信回線を通じて外部の情報管理装置に前記情報を送信することを要旨とする。
これによれば、充電装置毎の情報を統括して収集する制御装置に外部との通信機能を備えることにより、充電装置のそれぞれに通信機能を備える必要がない。すなわち、外部との通信は、制御装置を介して行うことになるので、システム構成が簡素化される。したがって、充電システムに掛かるコスト増を抑制することができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の充電システムにおいて、前記充電装置は、システム内に複数設けられている一方で、前記制御装置は、システム内に少なくとも1つであって、前記充電装置の台数よりも少ない数だけ設けられていることを要旨とする。
これによれば、複数台の充電装置によってシステムを構成する場合であっても、外部への情報の送信は制御装置を通じて行うことになる。そして、制御装置は、充電装置の台数よりも少ないので、システム構成が簡素化される。したがって、充電システムに掛かるコスト増を抑制することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の充電システムにおいて、前記充電装置は、車両に電力を供給可能な充電状態であるか否かの状態判定処理と、前記車両に充電する電力量を指示する電力指示処理を実行し、前記制御装置は、前記状態判定処理及び前記電力指示処理のうち少なくとも何れか一方の処理によって得られる情報を前記情報管理装置に送信することを要旨とする。
これによれば、情報管理装置側で充電システムの稼働に関する情報を管理することができる。そして、複数の充電システムの情報を情報管理装置で一元管理できるので、充電システムの設置者の管理を簡素化することができる。したがって、設置者のランニングコストの増加を抑制することもできる。
本発明によれば、コスト増を抑制することができる。
充電システムの構成を示すブロック図。 管理センタと充電システムの通信状態を模式的に示す模式図。 別例を説明する説明図。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1及び図2にしたがって説明する。
図1に示すように、EVやPHVなどの車両10A,10Bには、当該車両10A,10Bの原動機となる図示しない電動機(モータ)への供給電力を蓄える蓄電池11が搭載されている。また、車両10A,10Bには、蓄電池11への充電を制御する車両制御部12が搭載されている。また、車両10A,10Bには、電力変換器13が搭載されている。また、車両10A,10Bには、情報の受信部、及び情報の送信部となる通信部14が搭載されている。そして、車両10A,10Bの蓄電池11は、車両用の充電システムKから供給される電力が電力変換器13で変換され、その変換後の電力によって充電される。
以下、充電システムKの具体的な構成を図1にしたがって説明する。
充電システムKは、電力系統から送電される電力を受電する受電設備15と、受電設備15に接続されるとともに、車両10A,10Bの充電時に充電プラグPを介して車両10A,10Bに接続される充電スタンド16A,16Bから構成されている。充電スタンド16A,16Bは、車両10A,10Bの蓄電池11に充電する電力を供給する充電装置となる。また、受電設備15には、その受電設備15から電力が供給される電力供給対象としての負荷設備が接続されている。負荷設備とは、充電スタンド16A,16Bや、充電システムKの設置箇所に配設されている照明器具など、受電設備15によって電力が供給される対象物である。
なお、図1には、説明の便宜上、受電設備15に接続される2台の充電スタンド16A,16Bを図示し、その他の負荷設備については図示を省略している。また、充電スタンド16A,16Bは、同一構成である。また、電力系統とは、電力を送電するための送電システムであって、電力会社が保有する。また、充電プラグPには、電力を送電するための電力線と、情報を送受信するための信号線とが内蔵されている。そして、受電設備15と充電スタンド16A,16Bは、電力線L1と信号線L2で接続されている。
受電設備15には、電力系統から需用可能な電力を越えた場合に電源回路を遮断する主幹ブレーカとなる電力遮断部17が設けられている。電力系統から需用可能な電力は、充電システムKの設置者と電力会社との間の需給契約によって定められる。また、受電設備15には、電力系統から受電した電力を充電スタンド16A,16Bに供給する電力供給部18が設けられている。電力系統から受電する電力が、外部供給される電力となる。また、受電設備15には、各充電スタンド16A,16Bに供給される電力量を計測する電力計測部19が設けられている。また、受電設備15には、各充電スタンド16A,16Bを統括的に制御する制御装置としての主制御部20が設けられている。主制御部20は、各充電スタンド16A,16Bに充電を行わせるための制御信号を送信する。また、主制御部20は、電力計測部19の計測結果となる電力値を充電スタンド16A,16B毎の電力値として取得する。また、受電設備15には、情報の送信部、及び情報の受信部となる通信部22が設けられている。
各充電スタンド16A,16Bには、受電設備15の主制御部20からの制御信号をもとに車両10A,10Bの充電を各別に制御する副制御部23が設けられている。また、各充電スタンド16A,16Bには、情報の送信部、及び情報の受信部となる通信部24が設けられている。また、各充電スタンド16A,16Bには、車両10A,10Bに電力を供給する送電線(電力線L1)の耐電力容量を超えた場合に電源回路を遮断する分岐ブレーカとなる電力遮断部25が設けられている。
各副制御部23は、信号線L2を介して車両10A,10B側から送信される情報に基づき、充電対象とする車両が存在するか否か、すなわち充電プラグPが車両に接続されているか否かを検出する。この検出に際して本実施形態の充電システムKは、CPLT(コントロールパイロット)機能を用いて、車両10A,10B側との接続などを確認する。そして、副制御部23は、検出した電圧が所定電圧(CPLT電圧=6V)である場合は、車両と接続されていることを検出する。なお、CPLT電圧は、車両10A,10B側の制御により、9Vから6Vに変更されるようになっており、この電圧の変化により車両10A,10Bとの接続確認が行われる。そして、各副制御部23は、車両10A,10Bとの接続を検出すると、車両接続信号を主制御部20に送信する。
以下、本実施形態の充電システムKが行う充電制御を説明する。
受電設備15の主制御部20は、充電を行う充電スタンド16A,16Bに分配する電力量を決定する。この電力量は、各充電スタンド16A,16Bを介して車両10A,10Bに供給可能な電力量の上限を規定する上限電力量となる。そして、主制御部20は、受電設備15から供給される電力量の合計がピーク電力設定値(最大供給電力量)を越えないように各充電スタンド16A,16Bに分配する電力量を決定する。各充電スタンド16A,16Bに分配する電力量を決定した主制御部20は、その決定した電力量を指示する電力指令信号を充電スタンド16A,16Bの副制御部23毎に送信する。
なお、主制御部20は、車両接続信号を受信した充電スタンド16A,16Bを対象として分配する電力量を決定する。例えば、主制御部20は、充電スタンド16Aからの車両接続信号を受信している場合、充電スタンド16Aに分配する電力量を決定して電力指令信号を充電スタンド16Aの副制御部23に送信する。また、主制御部20は、充電スタンド16A,16Bからの車両接続信号を受信している場合、それぞれの充電スタンド16A,16Bに分配する電力量を決定してそれぞれに電力指令信号を各充電スタンド16A,16Bの副制御部23に送信する。
主制御部20は、各充電スタンド16A,16Bに分配する電力量を、充電を行う充電スタンド数に応じて決定する。具体的に言えば、主制御部20は、充電プラグPが接続されていることによって車両側に電力を供給可能な充電状態とされた充電スタンド数が少ないほど分配する電力量を多く決定する。一方、主制御部20は、充電状態とされた充電スタンド数が多いほど分配する電力量を少なく決定する。また、主制御部20は、充電スタンド数の増減の変化に応じて分配する電力量を決定する。具体的に言えば、主制御部20は、充電状態とされた充電スタンド数が増加した場合、既に充電を開始している充電スタンドに分配した電力量を減少させるなどして、新たに充電状態とされた充電スタンドに分配する電力量を確保する。また、主制御部20は、充電状態とされた充電スタンド数が減少した場合、充電が終了した充電スタンドに分配した電力量を充電中の他の充電スタンドの電力量に上乗せする。このように主制御部20は、車両接続信号の受信状態によって充電状態とされた充電スタンド数を把握し、その充電スタンド数に応じて分配する電力量を増減させる制御を行う。
一方、各充電スタンド16A,16Bの副制御部23は、電力指令信号を受信すると、その電力指令信号に対応する電力量をもとに車両10A,10Bの車両制御部12に指示する電流指令値を決定する。各副制御部23は、電力量と基準電圧の値(例えば、200V)を用いて電流指令値を算出する。そして、各副制御部23は、決定した電流指令値を指示する電流指令信号を車両10A,10Bの車両制御部12に送信する。車両制御部12は、受信した電流指令値をもとに蓄電池11の充電を行う。
車両制御部12の制御によって充電が開始すると、受電設備15及び充電スタンド16A,16Bを介して車両10A,10B側に電力が送電される。そして、受電設備15の電力計測部19では、車両10A,10B側に送電された電力量が計測される。主制御部20は、電力計測部19の計測結果を取得するとともに、各充電スタンド16A,16Bが充電を開始してから充電が終了する迄の間に供給した電力量の累積値を記憶管理する。
そして、本実施形態の充電システムKにおいて主制御部20は、図1に示すように、充電システムKの外部に設置される情報管理装置としての上位サーバ30と、通信部21を介して通信可能とされている。通信部21は、情報の受信部、及び情報の送信部となる。上位サーバ30は、図2に示すように、充電システムKの外部に設けられた管理センタ31に設置されている。管理センタ31は、充電システムKの設置者が保有する場合や、設置者から委託された業者が保有する場合もある。そして、主制御部20は、上位サーバ30に対して、通信事業者が提供する外部通信回線(例えば、携帯電話回線)Dを通じて通信可能とされている。
本実施形態において主制御部20は、充電プラグPが接続されているか否かを示す挿抜情報や、各充電スタンド16A,16Bの充電実績情報を、上位サーバ30に送信する。挿抜情報は、各充電スタンド16A〜16Bの副制御部23から送信される車両接続信号をもとに生成される。主制御部20は、各充電スタンド16A,16Bの識別情報と挿抜情報を対応付けた送信データを生成して上位サーバ30に送信する。充電実績情報は、各充電スタンド16A,16Bが供給した電力量の累積値をもとに生成する。主制御部20は、各充電スタンド16A,16Bの識別情報と充電実績情報を対応付けた送信データを生成して上位サーバ30に送信する。これにより、上位サーバ30では、充電システムKの主制御部20から送信される情報をもとに充電システムKの稼動状況が管理される。
図2に示すように、上位サーバ30を有する管理センタ31は、複数の充電システムKからの情報を収集する。充電システムKは、公共施設用、商業施設用又は家庭用の設備として設置されている。公共施設としては、例えば教育機関、公民館などである。商業施設としては、例えば宿泊施設、ショッピング施設、充電ステーションなどである。そして、上位サーバ30では、各充電システムKの主制御部20から情報が送信されることにより、複数の充電システムKの稼動状況が一元管理される。
本実施形態の充電システムKは、図1に示すように、単一の主制御部20と、充電システムKが備える充電スタンド16A,16Bの台数分の副制御部23が設けられているとともに、単一の主制御部20と複数の副制御部23がバス型に接続されている。そして、各副制御部23は、主制御部20との間、及び車両制御部12との間で通信を行う。一方、主制御部20は、各副制御部23との間、及び上位サーバ30との間で通信を行う。すなわち、本実施形態の充電システムKでは、各副制御部23に外部(上位サーバ30)との通信機能を搭載しておらず、主制御部20のみに外部(上位サーバ30)との通信機能を搭載している。これにより、本実施形態の充電システムKは、外部との通信窓口を主制御部20とし、その主制御部20に対して複数の副制御部23が接続されるシステム構成であるから、その構成が簡素化される。
以下、本実施形態の充電システムKの作用を説明する。
主制御部20は、充電スタンド16A,16Bの副制御部23を通じて送信された車両接続情報を受信すると、充電状態とされた充電スタンドに分配する電力量を決定して電力指令信号を副制御部23に送信する。電力指令信号を受信した副制御部23は、電力量を電流指令信号に変換して車両の車両制御部12に送信する。電流指令信号を受信した車両制御部12は、その電流指令信号をもとに蓄電池11の充電を行う。
車両制御部12の制御によって充電が開始すると、電力計測部19では、充電を行っている充電スタンド毎に当該充電スタンドに供給されている電力量が計測される。そして、電力計測部19で計測された電力量は、主制御部20に入力される。これにより、主制御部20は、計測された電力量を累積することによって充電を開始してから終了するまでに供給された電力量の累積値を管理する。
主制御部20では、各充電スタンドが充電を開始することによって充電スタンド毎の情報が統括して収集される。そして、主制御部20は、収集した情報を充電スタンド毎に識別可能な送信データとして通信部21を介して、上位サーバ30に送信する。これにより、上位サーバ30では、充電システムKの稼動状況が管理される。
したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)充電スタンド16A,16B毎の情報を統括して収集する主制御部20に外部(上位サーバ30)との通信機能を備えている。これにより、充電スタンド16A,16Bのそれぞれに通信機能(通信装置)を備える必要がない。すなわち、外部との通信は、主制御部20を介して行うことになるので、充電システムKのシステム構成が簡素化される。したがって、充電システムKに掛かるコスト増を抑制することができる。
(2)充電システムKには、単一の主制御部20と、その主制御部20に対して複数の副制御部23(充電スタンド16A,16B)を接続している。これによれば、複数台の充電スタンド16A,16Bによって充電システムKを構成する場合であっても、外部への情報の送信は主制御部20を通じて行うことになる。そして、主制御部20は、充電スタンド16A,16Bの台数よりも少ないので、充電システムKのシステム構成を簡素化できる。したがって、充電システムKに掛かるコスト増を抑制することができる。
(3)また、単一の主制御部20を備えていることにより、充電システムKのシステム構成をより簡素化することができる。
(4)そして、単一の主制御部20が、各充電スタンド16A,16Bに分配する電力量を決定することで、充電制御に必要な制御プログラムなども簡素化することができる。すなわち、主制御部20を複数設けた場合には、その主制御部20同士で情報を送受信するための制御プログラムなども必要となるが、これらを必要としない。
(5)主制御部20は、上位サーバ30に対して充電プラグPの挿抜情報や各充電スタンド16A,16Bの充電実績情報を送信する。このため、上位サーバ30側で充電システムKの稼働に関する情報を管理することができる。そして、複数の充電システムKの情報を上位サーバ30で一元管理できるので、充電システムKの設置者の管理を簡素化することができる。したがって、設置者のランニングコストの増加を抑制することもできる。
(6)また、主制御部20は、挿抜情報や充電実績情報を充電スタンド16A,16B毎に対応付けた送信データを生成して送信するので、充電システムK全体の稼動状況に加え、充電スタンド16A,16B毎の稼動状況を管理することもできる。
(7)主制御部20と各充電スタンド16A,16Bをバス型で接続している。これによれば、充電システムK内における主制御部20と各副制御部23の接続形態を簡素化することができる。したがって、充電システムKに掛かるコスト増を抑制することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図2に示すように、充電スタンド16A,16Bの利用者Hが、携帯端末機などを使って上位サーバ30の管理情報を取得できるようにしても良い。この場合、各充電スタンド16A,16Bに利用者の認証装置を設けることにより、充電実績情報などを利用者H毎に対応付けることができる。そして、主制御部20が、利用者H毎の送信データを生成して上位サーバ30に送信することにより、利用者H毎の情報を上位サーバ30で一元管理することもできる。
○ 主制御部20が日時データを管理することで、上位サーバ30への送信データに日時を対応付けることもできる。
○ また、主制御部20が決定する充電量などのデータを上位サーバ30に送信することにより、主制御部20の動作状態などを上位サーバ30で管理することもできる。
○ また、充電システムK内で発生したエラー情報を主制御部20に送信することにより、充電システムKのエラー履歴を上位サーバ30で管理することもできる。
○ また、上位サーバ30側に遠隔操作機能を搭載することにより、主制御部20を通じて受信した操作信号によって充電スタンド16A,16Bを遠隔操作させることもできる。
○ 充電システムK内に主制御部20を複数設けても良い。この場合、主制御部20の数は、充電スタンド16A,16Bの台数よりも少なくする。そして、各主制御部20が、所定数ずつの充電スタンド16A,16Bを制御するとともに、各主制御部20が上位サーバ30に情報を送信する。
○ 車両10A,10B又は受電設備15が充電の開始時刻を設定するタイマ機能を搭載している場合、タイマ時刻が到来したか否かによって充電状態であるか、又は非充電状態であるかを判定しても良い。なお、主制御部20は、車両10A,10Bにタイマ機能が搭載されている場合、車両10A,10Bから充電許可信号を受信すると、充電状態であると判定する。
○ 受電設備15に対して1台の充電スタンド16Aを接続するとともに、充電スタンド16Aとは異なる他の負荷設備(電力供給対象)を接続し、主制御部20が実施形態と同様に充電スタンド16Aに供給する電力量を制御しても良い。例えば、この構成は、家庭用の充電システムとすることができる。この場合の負荷設備は、家庭用の電器製品となる。このような充電システムにおいて、主制御部20は、上位サーバ30に情報を送信しても良い。
○ 主制御部20を、受電設備15の外部に設けても良い。また、複数の副制御部23のうち何れか1つの副制御部23を、主制御部20として機能させても良い。この場合、各充電スタンド16A,16Bは、主制御部20として機能する副制御部23を設けた充電スタンドに情報を送信する。
○ 電力線を通信回線として利用する電力線通信(PLC)により、充電プラグPが接続されているか否かを検出しても良い。
○ 副制御部23が指示する充電指令値は、実施形態のように電流指令値でも良いし、電流指令値に代えて電力指令値や電圧指令値でも良い。
○ 車両10A,10Bと、充電スタンド16A,16Bと、受電設備15との情報の送受信を無線通信によって行っても良い。
○ 充電システムKに備える充電スタンドの台数を、3台以上に変更しても良い。充電システムKが備える充電スタンドの台数が多くなるほど、主制御部20が情報を統括して収集することによるシステムの簡素化を効果的に実現できる。
○ 各実施形態は、充電プラグPを車両10A,10Bに機械的に接続して充電を行う充電システムKに具体化したが、充電プラグPを使用せずに、車両と充電部(地上側設備)を電気的に接続して充電を行う非接触式の充電システムに具体化しても良い。図3に示すように、非接触式の充電システムでは、車両10側に取り付けられた受電側コイル35と、充電ステーションの床に埋設された地上側設備36の送電側コイル37と、を整合させるようにして車両10を停車させる。このとき、受電側コイル35と送電側コイル37は、離間して非接触の状態とされる。そして、非接触式の充電システムでは、送電側コイル37からの電力を受電側コイル35で受電することにより、車両10の蓄電池に充電が行われる。このような非接触式の充電システムの方式には、共鳴方式や電磁誘導方式がある。また、非接触式の充電システムでは、車両10に搭載される車両側コントローラ38と、地上側設備36に設置される電源側コントローラ39とが、無線にて通信できるようになっている。すなわち、充電開始/停止信号など、充電に必要な信号の送受信が、車両側コントローラ38と電源側コントローラ39との間で無線通信で行われる。なお、非接触式の充電システムにおいては、地上側設備36が実施形態において充電装置となる充電スタンド16A,16Bに相当し、受電設備15は充電ステーション内に設けられている。また、非接触式の充電システムの場合、車両10の受電側コイル35と地上側設備36の送電側コイル37が整合配置されたことを充電状態であると判定しても良い。また、整合配置されることは、送電可能な状態であるとも言える。
○ 上記別例で記載した非接触式の充電システムにおいて、車両側コントローラ38と電源側コントローラ39の間の信号の送受信を、電力伝送に重畳させて行わせても良い。
○ 主制御部20と副制御部23の回路形態(接続方法)は、バス型に代えて他の回路形態(スター型やリング型など)に変更しても良い。また、混在させても良い。
○ 電力計測部19を充電スタンド16A,16B毎に設けても良い。この場合の各電力計測部19は、計測結果を副制御部23に送信する。また、副制御部23は、計測結果を主制御部20に送信する。また、充電スタンド16A,16B毎の電力計測部19は、各充電スタンド16A,16Bに内蔵されていても良いし、受電設備15の電力供給部18と各充電スタンド16A,16Bを接続する電力線L1に配設されていても良い。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ)前記制御装置と前記充電装置は、バス型に接続されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のうち何れか一項に記載の充電システム。
10A,10B…車両、11…蓄電池、16A,16B…充電スタンド、20…主制御部、23…副制御部、30…上位サーバ、K…充電システム、D…外部通信回線。

Claims (3)

  1. 車両に搭載される蓄電池を充電するための電力を前記車両に供給する充電装置を備えた充電システムにおいて、
    各充電装置と通信可能であって、充電装置毎の情報を統括して収集する制御装置を備え、
    前記制御装置が外部通信回線を通じて外部の情報管理装置に前記情報を送信することを特徴とする充電システム。
  2. 前記充電装置は、システム内に複数設けられている一方で、
    前記制御装置は、システム内に少なくとも1つであって、前記充電装置の台数よりも少ない数だけ設けられていることを特徴とする請求項1に記載の充電システム。
  3. 前記充電装置は、車両に電力を供給可能な充電状態であるか否かの状態判定処理と、前記車両に充電する電力量を指示する電力指示処理を実行し、
    前記制御装置は、前記状態判定処理及び前記電力指示処理のうち少なくとも何れか一方の処理によって得られる情報を前記情報管理装置に送信することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の充電システム。
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