JP2004159414A - 充電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】蓄電池を充電する充電装置の占有時間を考慮して、利用者に対して公平な課金が可能な充電装置を提供する。
【解決手段】車両20の車載電池22を充電する充電装置10は、交流電源1と充電用電池13との間に設けられたAC/DCコンバータ11と、放電・充電可能な充電用電池13と、電池13、21の間に設けられたDC/DCコンバータ12と、充電条件入力部14と、料金収受部15と、充電コントローラ16と、出力部17と、時計18とを備えている。利用者が所望する電力及び充電時間を充電条件入力部14に入力し、当該電力及び充電時間とに基づいて充電コントローラ16が充電料金を算出し、出力部17が利用者に対して充電料金を出力する。利用者が充電料金を妥当と判断し、料金収受部15に所定金額を投入すると、充電コントローラ16が、充電量電池13の充電用の電力を所定の電力に変換するDC/DCコンバータ12を制御して、充電用電池13を放電し、車載電池21が充電される。
【選択図】 図1
【解決手段】車両20の車載電池22を充電する充電装置10は、交流電源1と充電用電池13との間に設けられたAC/DCコンバータ11と、放電・充電可能な充電用電池13と、電池13、21の間に設けられたDC/DCコンバータ12と、充電条件入力部14と、料金収受部15と、充電コントローラ16と、出力部17と、時計18とを備えている。利用者が所望する電力及び充電時間を充電条件入力部14に入力し、当該電力及び充電時間とに基づいて充電コントローラ16が充電料金を算出し、出力部17が利用者に対して充電料金を出力する。利用者が充電料金を妥当と判断し、料金収受部15に所定金額を投入すると、充電コントローラ16が、充電量電池13の充電用の電力を所定の電力に変換するDC/DCコンバータ12を制御して、充電用電池13を放電し、車載電池21が充電される。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【技術分野】
本発明は、蓄電池を充電する充電装置に関し、特に当該充電装置の利用者に対して公平な課金が可能である充電装置に関する。
【0002】
【背景技術】
従来、電気自動車に搭載された蓄電池を充電する充電装置として、蓄電池に充電された電力量に基づいて充電料金を演算し、当該充電料金を表示する充電装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
しかしながら、上記の充電装置では、充電された電力量のみに基づいて一律に充電料金が演算されており、利用者が当該充電装置を占有する時間が考慮されておらず、必ずしも利用者に対して公平な課金がなされているとは言い難かった。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−276681号公報
【0005】
【発明の開示】
本発明は、蓄電池を充電する充電装置に関し、特に当該充電装置の占有時間を考慮して、充電装置の利用者に対して公平な課金が可能な充電装置を提供することを目的とする。
【0006】
上記目的を達成するために、本発明によれば、蓄電池を充電する充電装置が、充電する電力量及び充電時間を取得する充電条件取得手段と、少なくとも前記電力量及び前記充電時間に基づいて充電料金を演算する充電料金演算手段と、を備えており、前記充電条件取得手段が、前記電力量と前記充電時間とを取得し、前記充電料金演算手段が、少なくとも、前記充電条件取得手段より取得した前記電力量及び前記充電時間に基づいて充電料金を演算する充電装置が提供される。
【0007】
本発明では、充電料金の演算において、電力量に加えて、充電時間に基づいて充電料金を演算することにより、利用者が充電装置を占有した時間を充電料金に反映することができ、利用者に公平な課金を行うことが可能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0009】
図1は本発明の実施形態における充電装置の全体システムを示す構成図であり、図2は本発明の実施形態における充電装置による充電のフローチャートであり、図3は図2における充電料金算出ステップ(ステップS500)の詳細なフローチャートであり、図4は本発明の他の実施形態における平均電力と電力補正係数との関係を示すグラフであり、図5は本発明の他の実施形態における充電時間と充電時間補正係数との関係を示すグラフである。
【0010】
図1に示すように、本発明の実施形態における充電装置10は、利用者の要求する電力量及び充電時間に応じて、例えば電気自動車などの車両20が有する車載電池21を充電する装置であり、AC/DCコンバータ11と、DC/DCコンバータ12と、放電・充電可能な蓄電池(二次電池)である充電用電池13と、充電条件入力部14(充電条件取得手段)と、料金収受部15と、充電コントローラ16(充電料金演算手段)と、出力部17と、時計18とを備えている。
【0011】
また、充電のために当該充電装置10に接続される車両20は、放電・充電可能な蓄電池(二次電池)である車載電池21と、前記車載電池21の電圧、電流、温度などの情報を検出し、車載電池情報を生成する車載コントローラ22とを備えている。なお、図1において、各構成要素間の充電/放電に関する電気的な接続関係は実線の矢印で示されており、各構成要素間の制御に関する接続関係は一点鎖線の矢印で示されている。
【0012】
まず、充電装置10における各構成要素間の放電/充電に関する電気的な接続関係について説明する。
【0013】
当該充電装置10は、外部に設置されている交流電源1より充電用の電力を、充電池装置10の内部に設けられた充電用電池13に一時的に蓄え、利用者の要求に応じて、当該充電用電池13から充電用の電力を車載電池21に送り込んで、車載電池21の充電を行うものである。車載電池21の充電に際して、充電用電池13を介して充電を行うのは、交流電源1から車載電池21に直接充電する場合と比較して、短時間な充電を可能にするためである。
【0014】
当該充電用電池13と交流電源1との間には、AC/DCコンバータ11が設けられており、当該AC/DCコンバータ11により、外部電源1から入力された交流の電力が直流に変換され、当該変換された電力が充電用電池13に充電される。このように充電用電池13に一時的に蓄えられた電力は、当該充電用電池13と車両20の車載電池21との間に設けられたDC/DCコンバータ12により所定の電力に変換されて、利用者の要求に応じて車載電池21が充電される。
【0015】
次に、充電装置10における各構成要素間の制御に関する接続関係について説明する。
【0016】
充電条件入力部14は、充電する電力量及び充電時間を入力するための例えばテンキー及び充電開始スイッチ(いずれも不図示)が設けてあり、利用者が状況に合わせて当該テンキーにより、所望する電力量と充電時間とを入力する。当該充電条件入力部14は、充電コントローラ16に接続されており、入力された電力量と充電時間とを充電条件情報として、充電コントローラ16に送信する。
【0017】
料金収受部15は、利用者が充電料金相当額の硬貨や紙幣などの貨幣を投入する投入口を有すると共に、当該投入貨幣を識別して金額を認識する機能を有する(いずれも不図示)。この料金収受部15は、充電コントローラ16に接続されており、投入された貨幣の金額である投入金額情報を充電コントローラ16に送信する。なお、充電料金の支払方法は、上記のような現金払いに限定されず、例えば磁気カードなどによる支払方法でも良い。この料金収受部15から送信される投入金額情報は、充電コントローラ16において、車載電池21への充電開始の一つのトリガーとなる。
【0018】
充電コントローラ16は、充電条件入力部14から充電条件情報を取得し、当該充電条件情報の電力量と充電時間とに基づいて、充電料金の演算を行う演算手段であると共に、送信される各種情報に基づいて、充電用電池13の放電/充電の制御を行う制御手段である。なお、図3のフローチャートに基づいて充電料金の演算の方法について後述するが、充電コントローラ16は、当該演算において必要となる、電力量及び充電時間から充電する平均電力を演算する電力演算部16aと、時間を計測する計時部16bとを有している。
【0019】
当該充電コントローラ16は、AC/DCコンバータ11及びDC/DCコンバータ12に接続されている。また、利用者が充電のために車両20と充電装置10とを接続すると、この充電コントローラ16は、車両20に車載された車載コントローラ22と接続される。そして、充電コントローラ16は、車載コントローラ22から車載電池21の電圧、電流、温度などの車載電池情報を取得し、当該車載電池情報に基づいて、車載電池21が満充電か否かの判断を行い、DC/DCコンバータ12を制御することにより、充電用電池13の放電の制御を行い、充電用電池13から車載電池21への充電を行う。なお、充電コントローラ16が、車載電池情報に基づいて、急速充電の可否など、車載電池21に適切な充電を行うための判断をしても良い。
【0020】
また、当該充電コントローラ16は、充電用電池13に接続されており、当該充電用電池13の電圧や電流などの情報を検出して、この情報に基づいて、充電用電池13が満充電か否かの判断を行い、充電用電池13が満充電でない場合には、AC/DCコンバータ11を制御することにより、充電用電池13の充電の制御を行い、外部電源1から充電用電池13への充電を行う。なお、充電コントローラ16が、充電用電池13から車載電池21への充電中に交流電源1から充電用電池13への充電を停止するように制御をしても良く、または、車載電池21と充電用電池13とを同時に充電可能なように制御しても良い。
【0021】
出力部17は、充電コントローラ16に接続されており、充電コントローラ16から、演算結果である充電料金情報を取得して、利用者に対して例えばモニタなどにより視覚的に充電料金を表示する。この表示された充電料金に基づいて、利用者は充電の条件の妥当性を判断することができる。なお、出力部17による利用者への充電料金の出力方法は、上記の視覚的な方法に限定されず、スピーカなどにより利用者に対して聴覚的に出力する方法、或いは視覚的方法と聴覚的方法とを併用しても良い。
【0022】
時計18は、充電コントローラ16に接続されており、利用者が充電を行う時刻を充電コントローラ16に示すものである。充電コントローラ16は、この時刻を考慮して充電料金を演算する。
【0023】
以下に、充電装置10を用いた車両20の車載電池21の充電の方法について図2及び図3に基づいて説明する。
【0024】
図2に示すように、まず、ステップS100において、充電コントローラ16は、充電用電池13の電圧や電流などの情報を検出して、当該情報に基づいて、充電用電池13が満充電か否かの判断を行う。充電コントローラ16により充電用電池13が満充電でないと判断された場合には(ステップS100にてNO)、ステップS150において、充電コントローラ16が、AC/DCコンバータ11の制御を行って、外部の交流電源1から充電用電池13の充電を行う。
【0025】
充電コントローラ16により充電用電池13が満充電であると判断された場合には(ステップS100にてYES)、次に、ステップS200において、利用者が車両20を充電装置10に接続したか否かの判断を行う。充電装置10に車両20が接続されない限り(ステップS200にてNO)、絶えず上記ステップS100の判断及びステップS150の充電が行われ、充電用電池13が満充電でない場合には充電を行うようになっている。
【0026】
利用者が車両20を充電装置10に接続すると(ステップS200にてYES)、ステップS300において、充電コントローラ16は、AC/DCコンバータ11を制御し、交流電源1からの充電用電池13の充電を停止させる。特に図示しないが、当該接続は、車両20に設けられたコネクタ等に、充電装置10から伸びているケーブル等を接続することにより行われ、当該接続の有無は、充電コントローラ16が、DC/DCコンバータ12の通電状態などを検出することにより判断される。なお、充電用電池13から車載電池21への充電と、交流電源1から充電用電池13への充電とが同時に可能である場合には、ステップS300において、充電用電池13の充電を停止せずに継続しても良い。
【0027】
次に、ステップS400において、利用者が、充電条件入力部14に設けられたテンキーに、充電する電力量と充電時間とを入力する。この電力量及び充電時間は、利用者が状況に合わせて所望する数値を入力することができる。このように、利用者が所望する充電時間を自由に設定可能であることにより、例えば、利用者が急いでいるような場合には充電時間を10分に設定することができ、或いは、買い物や食事などに合わせて充電を行うような場合には、充電時間を1、2時間に設定することができ、利用者の予定に合わせた充電を行うことができるので、利用者にとって充電の利便性が向上する。また、利用者が所望する充電量を自由に設定可能であることにより、車載電池21を満充電とすることに限定されず、利用者が所望する容量を充電できるので電力の無駄が少なくなる。
【0028】
利用者により電力量及び充電時間が入力されると、ステップS500において、充電コントローラ16が充電料金を算出する。以下、図3に示すステップS500の詳細フローチャートに基づいて、充電コントローラ16による充電料金の演算方法について説明する。
【0029】
図3に示すように、充電コントローラ16は、充電条件入力部14から電力量W及び充電時間tの充電条件情報を取得すると(ステップS510)、電力演算部16aが、当該電力量Wと充電時間tとから平均電力P(=W/t)を算出する(ステップS520)。
【0030】
次に、ステップS530において、充電コントローラ16は、予め平均電力Pに対応付けられた表1に示すような電力補正係数Cpを選択する。
【表1】
一般的に、放電/充電電流が大きくなると、電池の発熱が大きくなり電池の寿命に影響を及ぼす。この電力補正係数Cpは、充電用電池13に負担を懸けずに適切な設備稼働率を維持できる第1の電力P1において充電料金が最も安くなるように平均電力Pを補正する係数である。例えば、表1において、平均電力Pが6〜9[kW](第1の電力:P1)の場合に、電力補正係数Cpが最も小さい値である1.0(第1の電力補正係数:Cp1)と対応付けられている。なお、この第1の電力P1は、例えば交流電源1の電力より数10%〜100%程度大きい値であることが好ましく、この場合の充電用電池13の電力は、交流電源1の電力に対して150〜170%程度であることが好ましい。
【0031】
これに対し、平均電力Pが、前記第1の電力P1より小さい第2の電力P2となる場合には(P1>P2)、設備稼働率の観点から、前記第1の電力P1の場合より高い充電料金となるように、前記第1の電力補正係数Cp1より大きな第2の電力補正係数Cp2が設定されている(Cp1<Cp2)。例えば、表1において、平均電力Pが6[kW]未満(第2の電力:P2)の場合に、平均電力Pが小さくなるにつれて、設備稼働率が悪化するため、第2の電力補正係数Cp2が大きくなるように設定されている。
【0032】
また、平均電力Pが、例えば、急速充電のように前記第1の電力P1より大きい第3の電力P3となる場合には(P1<P3)、充電用電池13に著しく負担を懸けると共に、利用者は短時間充電による付加価値を享受することができるので、第1の電力P1の場合より高い充電料金となるように、前記第1の電力補正係数Cp1より大きな第3の電力補正係数Cp3が設定されている(Cp1<Cp3)。例えば、表1において、平均電力Pが9[kW]より大きい(第3の電力:P3)場合に、平均電力Pが大きくなるにつれて、充電用電池13に負担を懸け、当該電池13の寿命を短くするため、第3の電力補正係数Cp3が大きくなるように設定されている。
【0033】
このように、第1の電力P1における電力補正係数Cpを、最低の値である第1の電力補正係数Cp1とすることにより、充電用電池13に負担を懸けずに最適な設備稼働率を維持できる第1の電力P1に、利用者の選択を誘導することができ、充電用電池13の寿命を長くでき、充電装置10の設備コストを低減することができる。
【0034】
なお、第1の電力P1は、例えば充電する時間帯などの利用動向に応じて、適宜変化させることもできる。即ち、図4に示すように、交流電源1が、例えば、単相200[V]、30[A]で6[kW]の電力を有する場合、昼間の第1の電力P1を9[kW]に設定し、深夜の第1の電力P1’を3[kW]に設定する。なお、昼間か深夜かの判断は、時計18より示される時刻に基づいて、充電コントローラ16が判断する。
【0035】
これにより、混雑が予想される昼間には、充電用電池13の負担と適切な設備稼働率とを考慮した充電料金の設定ができる。これに対し、昼間より混雑の少ない深夜には、第1の電力を昼間より小さい数値に設定し、利用者が長い充電時間を選択するように誘導することにより、需要が比較的少ない中でも最適な設備稼働率を維持できるような充電料金を設定をすることができる。
【0036】
また、充電用電池13から車載電池21への充電と、交流電源1から充電用電池13への充電とが同時に可能な構造である場合には、深夜において、上記のように充電する電力Pを小さくするように、利用者の電力量W及び充電時間tの選択を誘導し、充電用電池13からの放電量を少なくすることにより、昼間に消費した充電用電池13の電力を夜間に充電して効率的に補うことが可能となる。
【0037】
なお、昼間の第1の電力P1に対応する第1の電力補正係数Cp1の値と、深夜の第1の電力P1’に対応する第1の電力補正係数Cp1’の値とは、同一の数値である必要はなく、例えば、深夜の利用を促進するために、深夜の第1の電力P1’に対応する第1の電力補正係数Cp1’を昼間より小さく設定しても良い。また、上記の利用動向は、時間帯に特に限定されず、例えば需要の季節変動などでも良く、時計18にカレンダー機能を具備させて、当該時計18が示す月日に基づいて第1の電力P1を適宜変化させても良い。
【0038】
図3に戻り、次にステップS540において、充電コントローラ16は、充電条件入力部14から所得した充電時間tに予め対応付けられた表2に示すような充電時間補正係数Ctの選択を行う。
【表2】
充電中の車両20は、充電装置10を占有している。この充電時間補正係数Ctは、充電装置10を占有している時間が長い程、充電料金が高くなるように充電時間tを補正する係数である。表2に示すように、充電時間tが長くなるにつれて、充電時間補正係数Ctの値が段階的に増加するように設定されている。これにより、利用者の選択を充電時間tが短くなるように誘導することができ、充電装置10の設備稼働率を向上させることができる。なお、表2に示す充電時間tと充電時間補正係数Ctとの関係は段階的な関係にあるが、特にこのような関係に限定されることなく適宜設定することができ、図5に示すような連続的な比例関係、或いは指数的な関係であっても良い。
【0039】
次に、図3のステップS550において、充電コントローラ16は、充電料金Fを算出する。当該充電料金F[円]は、ステップS510で取得された電力量W[kW・h]及び充電時間t[h]と、ステップS520で算出された平均電力P[W]と、ステップS530で選択された電力補正係数Cpと、ステップS540で選択された充電時間補正係数Ctと、予め定められている単位電力量当たりの基準価格Cf[円/kW・h]とから、F=Cp×Ct×P×t2×Cf=Cp×Ct×W×t×Cfの式により算出される。この算出式には、電力補正係数Cpが加味されているため、充電用電池13に負担を懸けずに適切な設備稼働率を維持できる電力で充電するほど充電料金Fが安く算出される。また、当該算出式には、充電時間補正係数Ctが加味されているため、充電時間tが長く、充電装置10を長く占有するほど充電料金Fが高く算出される。さらに、一般的に、昼間より深夜の方が割安な単位電気量当たりの基準価格Cfが当該算出式に加味されているため、深夜に充電を行うと充電料金Fが安く算出される。なお、昼間か深夜かの判断は、時計18より示される時刻に基づいて、充電コントローラ16が判断する。このように、充電料金Fの算出において、充電する電力Wと、充電時間tと、時間帯とを考慮することにより、利用者に対して公平な課金をすることが可能となる。充電コントローラ16は、この充電料金Fの算出と共に、単価(=Cp×Ct×Cf×t=F/W)を算出する。次に、ステップS560において、出力部17は、充電コントローラ16が算出した充電料金F及び単価を取得し、利用者に対して表示する。
【0040】
次に、図2に戻り、ステップS600において、この表示により利用者が充電料金Fの妥当性の判断を行い、充電料金Fが妥当でないと判断した場合には(ステップS600にてNO)、再度、ステップS400に戻り、新たな電力量W及び充電時間tを充電条件入力部14に入力する。
【0041】
利用者が充電料金Fを妥当と判断し、料金収受部15に充電料金Fに相当する金額の貨幣を投入し、充電条件入力部14に具備された充電開始スイッチを押すと(ステップS600にてYES)、ステップS700において、充電コントローラ16は、DC/DCコンバータ12を制御して、充電用電池13を放電し、車載電池21の充電を開始する。この充電開始と共に、充電コントローラ16の計時部16bが経過時間Tの計時を開始する。
【0042】
次に、ステップS800において、充電コントローラ16は、計時部16bにおいて計時されている経過時間Tと、入力された充電時間tとを比較する。当該比較において、T≧tの場合、即ち、利用者が入力した充電時間tを経過した場合には(ステップS800にてYES)、ステップS1100において、充電コントローラ16は、DC/DCコンバータ12を制御して、充電用電池13の放電を停止させ、車載電池21の充電を終了する。
【0043】
ステップS800の比較において、T<tの場合には(ステップS800にてNO)、次に、ステップS900において、充電コントローラ16は、車載コントローラ22から車載電池情報を取得して、利用者が入力した電力量Wと、経過時間Tの間に充電された電力量W’とを比較する。当該比較において、W≧W’の場合、即ち、車載電池21に利用者が入力した電力量W分の電力が充電された場合には(ステップS900にてYES)、ステップS1100において、充電コントローラ16は、上述のように車載電池21の充電を終了する。
【0044】
ステップS900の比較において、W<W’の場合には(ステップS900にてNO)、次に、ステップS1000において、充電コントローラ16は、車載コントローラ22からの車載電池情報に基づいて、車載電池21が満充電か否かの判断を行う。当該判断において、車載電池21が満充電でない場合には(ステップS1000にてNO)、ステップS700に戻り、車載電池21の充電を継続する。
【0045】
ステップS1000の判断において、車載電池21が満充電であると判断された場合には(ステップS1000にてYES)、ステップS1100において、充電コントローラ16は、DC/DCコンバータ12を制御して、充電用電池13の放電を停止させ、車載電池21の充電を終了し、ステップS100に戻り、充電用電池13の容量のチェックを行う。
【0046】
以上のように、本発明の実施形態における充電装置10は、充電に際して利用者が状況に合わせて電力量と充電時間とを自由に設定することができ、充電の利便性が著しく向上する。また、充電料金Fの算出において、充電用電池13に負担を懸けない充電に対して充電料金Fを安くすると共に、充電装置10を長く占有する程、充電料金Fを高くして、充電用電池13の劣化度合及び充電装置10の占有率を考慮することにより、利用者に対して公平な課金が可能となる。
【0047】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、本発明の実施形態で用いられる電力補正係数Cpは、平均電力Pに対して段階的に変化する関係に限定されることなく、例えば、比例的に変化する関係や指数的に変化する関係としても良く、必要に応じてこれらの関係を適宜設定することができる。また、電力補正係数Cp及び充電時間補正係数Ctの数値は、上記の数値に特に限定されることなく、充電装置10を有する例えば事業者等が充電料金Fを決定する上で適宜決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施形態における充電装置の全体システムを示す構成図である。
【図2】図2は、本発明の実施形態における充電装置による充電のフローチャートである。
【図3】図3は、図2における充電料金算出ステップの詳細なフローチャートである。
【図4】図4は、本発明の他の実施形態における平均電力と電力補正係数との関係を示すグラフである。
【図5】図5は、本発明の他の実施形態における充電時間と充電時間補正係数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1…交流電源
10…充電装置
11…AC/DCコンバータ
12…DC/DCコンバータ
13…充電用電池
14…充電条件入力部
15…料金収受部
16…充電コントローラ
16a…電力演算部
16b…計時部
17…出力部
18…時計
20…車両
21…車載電池
22…車載コントローラ
Cf…単位電力量当たり基準価格
Cp…電力補正係数
Ct…充電時間補正係数
P…平均電力
T…経過時間
t…充電時間
W…電力量
【技術分野】
本発明は、蓄電池を充電する充電装置に関し、特に当該充電装置の利用者に対して公平な課金が可能である充電装置に関する。
【0002】
【背景技術】
従来、電気自動車に搭載された蓄電池を充電する充電装置として、蓄電池に充電された電力量に基づいて充電料金を演算し、当該充電料金を表示する充電装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
しかしながら、上記の充電装置では、充電された電力量のみに基づいて一律に充電料金が演算されており、利用者が当該充電装置を占有する時間が考慮されておらず、必ずしも利用者に対して公平な課金がなされているとは言い難かった。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−276681号公報
【0005】
【発明の開示】
本発明は、蓄電池を充電する充電装置に関し、特に当該充電装置の占有時間を考慮して、充電装置の利用者に対して公平な課金が可能な充電装置を提供することを目的とする。
【0006】
上記目的を達成するために、本発明によれば、蓄電池を充電する充電装置が、充電する電力量及び充電時間を取得する充電条件取得手段と、少なくとも前記電力量及び前記充電時間に基づいて充電料金を演算する充電料金演算手段と、を備えており、前記充電条件取得手段が、前記電力量と前記充電時間とを取得し、前記充電料金演算手段が、少なくとも、前記充電条件取得手段より取得した前記電力量及び前記充電時間に基づいて充電料金を演算する充電装置が提供される。
【0007】
本発明では、充電料金の演算において、電力量に加えて、充電時間に基づいて充電料金を演算することにより、利用者が充電装置を占有した時間を充電料金に反映することができ、利用者に公平な課金を行うことが可能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0009】
図1は本発明の実施形態における充電装置の全体システムを示す構成図であり、図2は本発明の実施形態における充電装置による充電のフローチャートであり、図3は図2における充電料金算出ステップ(ステップS500)の詳細なフローチャートであり、図4は本発明の他の実施形態における平均電力と電力補正係数との関係を示すグラフであり、図5は本発明の他の実施形態における充電時間と充電時間補正係数との関係を示すグラフである。
【0010】
図1に示すように、本発明の実施形態における充電装置10は、利用者の要求する電力量及び充電時間に応じて、例えば電気自動車などの車両20が有する車載電池21を充電する装置であり、AC/DCコンバータ11と、DC/DCコンバータ12と、放電・充電可能な蓄電池(二次電池)である充電用電池13と、充電条件入力部14(充電条件取得手段)と、料金収受部15と、充電コントローラ16(充電料金演算手段)と、出力部17と、時計18とを備えている。
【0011】
また、充電のために当該充電装置10に接続される車両20は、放電・充電可能な蓄電池(二次電池)である車載電池21と、前記車載電池21の電圧、電流、温度などの情報を検出し、車載電池情報を生成する車載コントローラ22とを備えている。なお、図1において、各構成要素間の充電/放電に関する電気的な接続関係は実線の矢印で示されており、各構成要素間の制御に関する接続関係は一点鎖線の矢印で示されている。
【0012】
まず、充電装置10における各構成要素間の放電/充電に関する電気的な接続関係について説明する。
【0013】
当該充電装置10は、外部に設置されている交流電源1より充電用の電力を、充電池装置10の内部に設けられた充電用電池13に一時的に蓄え、利用者の要求に応じて、当該充電用電池13から充電用の電力を車載電池21に送り込んで、車載電池21の充電を行うものである。車載電池21の充電に際して、充電用電池13を介して充電を行うのは、交流電源1から車載電池21に直接充電する場合と比較して、短時間な充電を可能にするためである。
【0014】
当該充電用電池13と交流電源1との間には、AC/DCコンバータ11が設けられており、当該AC/DCコンバータ11により、外部電源1から入力された交流の電力が直流に変換され、当該変換された電力が充電用電池13に充電される。このように充電用電池13に一時的に蓄えられた電力は、当該充電用電池13と車両20の車載電池21との間に設けられたDC/DCコンバータ12により所定の電力に変換されて、利用者の要求に応じて車載電池21が充電される。
【0015】
次に、充電装置10における各構成要素間の制御に関する接続関係について説明する。
【0016】
充電条件入力部14は、充電する電力量及び充電時間を入力するための例えばテンキー及び充電開始スイッチ(いずれも不図示)が設けてあり、利用者が状況に合わせて当該テンキーにより、所望する電力量と充電時間とを入力する。当該充電条件入力部14は、充電コントローラ16に接続されており、入力された電力量と充電時間とを充電条件情報として、充電コントローラ16に送信する。
【0017】
料金収受部15は、利用者が充電料金相当額の硬貨や紙幣などの貨幣を投入する投入口を有すると共に、当該投入貨幣を識別して金額を認識する機能を有する(いずれも不図示)。この料金収受部15は、充電コントローラ16に接続されており、投入された貨幣の金額である投入金額情報を充電コントローラ16に送信する。なお、充電料金の支払方法は、上記のような現金払いに限定されず、例えば磁気カードなどによる支払方法でも良い。この料金収受部15から送信される投入金額情報は、充電コントローラ16において、車載電池21への充電開始の一つのトリガーとなる。
【0018】
充電コントローラ16は、充電条件入力部14から充電条件情報を取得し、当該充電条件情報の電力量と充電時間とに基づいて、充電料金の演算を行う演算手段であると共に、送信される各種情報に基づいて、充電用電池13の放電/充電の制御を行う制御手段である。なお、図3のフローチャートに基づいて充電料金の演算の方法について後述するが、充電コントローラ16は、当該演算において必要となる、電力量及び充電時間から充電する平均電力を演算する電力演算部16aと、時間を計測する計時部16bとを有している。
【0019】
当該充電コントローラ16は、AC/DCコンバータ11及びDC/DCコンバータ12に接続されている。また、利用者が充電のために車両20と充電装置10とを接続すると、この充電コントローラ16は、車両20に車載された車載コントローラ22と接続される。そして、充電コントローラ16は、車載コントローラ22から車載電池21の電圧、電流、温度などの車載電池情報を取得し、当該車載電池情報に基づいて、車載電池21が満充電か否かの判断を行い、DC/DCコンバータ12を制御することにより、充電用電池13の放電の制御を行い、充電用電池13から車載電池21への充電を行う。なお、充電コントローラ16が、車載電池情報に基づいて、急速充電の可否など、車載電池21に適切な充電を行うための判断をしても良い。
【0020】
また、当該充電コントローラ16は、充電用電池13に接続されており、当該充電用電池13の電圧や電流などの情報を検出して、この情報に基づいて、充電用電池13が満充電か否かの判断を行い、充電用電池13が満充電でない場合には、AC/DCコンバータ11を制御することにより、充電用電池13の充電の制御を行い、外部電源1から充電用電池13への充電を行う。なお、充電コントローラ16が、充電用電池13から車載電池21への充電中に交流電源1から充電用電池13への充電を停止するように制御をしても良く、または、車載電池21と充電用電池13とを同時に充電可能なように制御しても良い。
【0021】
出力部17は、充電コントローラ16に接続されており、充電コントローラ16から、演算結果である充電料金情報を取得して、利用者に対して例えばモニタなどにより視覚的に充電料金を表示する。この表示された充電料金に基づいて、利用者は充電の条件の妥当性を判断することができる。なお、出力部17による利用者への充電料金の出力方法は、上記の視覚的な方法に限定されず、スピーカなどにより利用者に対して聴覚的に出力する方法、或いは視覚的方法と聴覚的方法とを併用しても良い。
【0022】
時計18は、充電コントローラ16に接続されており、利用者が充電を行う時刻を充電コントローラ16に示すものである。充電コントローラ16は、この時刻を考慮して充電料金を演算する。
【0023】
以下に、充電装置10を用いた車両20の車載電池21の充電の方法について図2及び図3に基づいて説明する。
【0024】
図2に示すように、まず、ステップS100において、充電コントローラ16は、充電用電池13の電圧や電流などの情報を検出して、当該情報に基づいて、充電用電池13が満充電か否かの判断を行う。充電コントローラ16により充電用電池13が満充電でないと判断された場合には(ステップS100にてNO)、ステップS150において、充電コントローラ16が、AC/DCコンバータ11の制御を行って、外部の交流電源1から充電用電池13の充電を行う。
【0025】
充電コントローラ16により充電用電池13が満充電であると判断された場合には(ステップS100にてYES)、次に、ステップS200において、利用者が車両20を充電装置10に接続したか否かの判断を行う。充電装置10に車両20が接続されない限り(ステップS200にてNO)、絶えず上記ステップS100の判断及びステップS150の充電が行われ、充電用電池13が満充電でない場合には充電を行うようになっている。
【0026】
利用者が車両20を充電装置10に接続すると(ステップS200にてYES)、ステップS300において、充電コントローラ16は、AC/DCコンバータ11を制御し、交流電源1からの充電用電池13の充電を停止させる。特に図示しないが、当該接続は、車両20に設けられたコネクタ等に、充電装置10から伸びているケーブル等を接続することにより行われ、当該接続の有無は、充電コントローラ16が、DC/DCコンバータ12の通電状態などを検出することにより判断される。なお、充電用電池13から車載電池21への充電と、交流電源1から充電用電池13への充電とが同時に可能である場合には、ステップS300において、充電用電池13の充電を停止せずに継続しても良い。
【0027】
次に、ステップS400において、利用者が、充電条件入力部14に設けられたテンキーに、充電する電力量と充電時間とを入力する。この電力量及び充電時間は、利用者が状況に合わせて所望する数値を入力することができる。このように、利用者が所望する充電時間を自由に設定可能であることにより、例えば、利用者が急いでいるような場合には充電時間を10分に設定することができ、或いは、買い物や食事などに合わせて充電を行うような場合には、充電時間を1、2時間に設定することができ、利用者の予定に合わせた充電を行うことができるので、利用者にとって充電の利便性が向上する。また、利用者が所望する充電量を自由に設定可能であることにより、車載電池21を満充電とすることに限定されず、利用者が所望する容量を充電できるので電力の無駄が少なくなる。
【0028】
利用者により電力量及び充電時間が入力されると、ステップS500において、充電コントローラ16が充電料金を算出する。以下、図3に示すステップS500の詳細フローチャートに基づいて、充電コントローラ16による充電料金の演算方法について説明する。
【0029】
図3に示すように、充電コントローラ16は、充電条件入力部14から電力量W及び充電時間tの充電条件情報を取得すると(ステップS510)、電力演算部16aが、当該電力量Wと充電時間tとから平均電力P(=W/t)を算出する(ステップS520)。
【0030】
次に、ステップS530において、充電コントローラ16は、予め平均電力Pに対応付けられた表1に示すような電力補正係数Cpを選択する。
【表1】
一般的に、放電/充電電流が大きくなると、電池の発熱が大きくなり電池の寿命に影響を及ぼす。この電力補正係数Cpは、充電用電池13に負担を懸けずに適切な設備稼働率を維持できる第1の電力P1において充電料金が最も安くなるように平均電力Pを補正する係数である。例えば、表1において、平均電力Pが6〜9[kW](第1の電力:P1)の場合に、電力補正係数Cpが最も小さい値である1.0(第1の電力補正係数:Cp1)と対応付けられている。なお、この第1の電力P1は、例えば交流電源1の電力より数10%〜100%程度大きい値であることが好ましく、この場合の充電用電池13の電力は、交流電源1の電力に対して150〜170%程度であることが好ましい。
【0031】
これに対し、平均電力Pが、前記第1の電力P1より小さい第2の電力P2となる場合には(P1>P2)、設備稼働率の観点から、前記第1の電力P1の場合より高い充電料金となるように、前記第1の電力補正係数Cp1より大きな第2の電力補正係数Cp2が設定されている(Cp1<Cp2)。例えば、表1において、平均電力Pが6[kW]未満(第2の電力:P2)の場合に、平均電力Pが小さくなるにつれて、設備稼働率が悪化するため、第2の電力補正係数Cp2が大きくなるように設定されている。
【0032】
また、平均電力Pが、例えば、急速充電のように前記第1の電力P1より大きい第3の電力P3となる場合には(P1<P3)、充電用電池13に著しく負担を懸けると共に、利用者は短時間充電による付加価値を享受することができるので、第1の電力P1の場合より高い充電料金となるように、前記第1の電力補正係数Cp1より大きな第3の電力補正係数Cp3が設定されている(Cp1<Cp3)。例えば、表1において、平均電力Pが9[kW]より大きい(第3の電力:P3)場合に、平均電力Pが大きくなるにつれて、充電用電池13に負担を懸け、当該電池13の寿命を短くするため、第3の電力補正係数Cp3が大きくなるように設定されている。
【0033】
このように、第1の電力P1における電力補正係数Cpを、最低の値である第1の電力補正係数Cp1とすることにより、充電用電池13に負担を懸けずに最適な設備稼働率を維持できる第1の電力P1に、利用者の選択を誘導することができ、充電用電池13の寿命を長くでき、充電装置10の設備コストを低減することができる。
【0034】
なお、第1の電力P1は、例えば充電する時間帯などの利用動向に応じて、適宜変化させることもできる。即ち、図4に示すように、交流電源1が、例えば、単相200[V]、30[A]で6[kW]の電力を有する場合、昼間の第1の電力P1を9[kW]に設定し、深夜の第1の電力P1’を3[kW]に設定する。なお、昼間か深夜かの判断は、時計18より示される時刻に基づいて、充電コントローラ16が判断する。
【0035】
これにより、混雑が予想される昼間には、充電用電池13の負担と適切な設備稼働率とを考慮した充電料金の設定ができる。これに対し、昼間より混雑の少ない深夜には、第1の電力を昼間より小さい数値に設定し、利用者が長い充電時間を選択するように誘導することにより、需要が比較的少ない中でも最適な設備稼働率を維持できるような充電料金を設定をすることができる。
【0036】
また、充電用電池13から車載電池21への充電と、交流電源1から充電用電池13への充電とが同時に可能な構造である場合には、深夜において、上記のように充電する電力Pを小さくするように、利用者の電力量W及び充電時間tの選択を誘導し、充電用電池13からの放電量を少なくすることにより、昼間に消費した充電用電池13の電力を夜間に充電して効率的に補うことが可能となる。
【0037】
なお、昼間の第1の電力P1に対応する第1の電力補正係数Cp1の値と、深夜の第1の電力P1’に対応する第1の電力補正係数Cp1’の値とは、同一の数値である必要はなく、例えば、深夜の利用を促進するために、深夜の第1の電力P1’に対応する第1の電力補正係数Cp1’を昼間より小さく設定しても良い。また、上記の利用動向は、時間帯に特に限定されず、例えば需要の季節変動などでも良く、時計18にカレンダー機能を具備させて、当該時計18が示す月日に基づいて第1の電力P1を適宜変化させても良い。
【0038】
図3に戻り、次にステップS540において、充電コントローラ16は、充電条件入力部14から所得した充電時間tに予め対応付けられた表2に示すような充電時間補正係数Ctの選択を行う。
【表2】
充電中の車両20は、充電装置10を占有している。この充電時間補正係数Ctは、充電装置10を占有している時間が長い程、充電料金が高くなるように充電時間tを補正する係数である。表2に示すように、充電時間tが長くなるにつれて、充電時間補正係数Ctの値が段階的に増加するように設定されている。これにより、利用者の選択を充電時間tが短くなるように誘導することができ、充電装置10の設備稼働率を向上させることができる。なお、表2に示す充電時間tと充電時間補正係数Ctとの関係は段階的な関係にあるが、特にこのような関係に限定されることなく適宜設定することができ、図5に示すような連続的な比例関係、或いは指数的な関係であっても良い。
【0039】
次に、図3のステップS550において、充電コントローラ16は、充電料金Fを算出する。当該充電料金F[円]は、ステップS510で取得された電力量W[kW・h]及び充電時間t[h]と、ステップS520で算出された平均電力P[W]と、ステップS530で選択された電力補正係数Cpと、ステップS540で選択された充電時間補正係数Ctと、予め定められている単位電力量当たりの基準価格Cf[円/kW・h]とから、F=Cp×Ct×P×t2×Cf=Cp×Ct×W×t×Cfの式により算出される。この算出式には、電力補正係数Cpが加味されているため、充電用電池13に負担を懸けずに適切な設備稼働率を維持できる電力で充電するほど充電料金Fが安く算出される。また、当該算出式には、充電時間補正係数Ctが加味されているため、充電時間tが長く、充電装置10を長く占有するほど充電料金Fが高く算出される。さらに、一般的に、昼間より深夜の方が割安な単位電気量当たりの基準価格Cfが当該算出式に加味されているため、深夜に充電を行うと充電料金Fが安く算出される。なお、昼間か深夜かの判断は、時計18より示される時刻に基づいて、充電コントローラ16が判断する。このように、充電料金Fの算出において、充電する電力Wと、充電時間tと、時間帯とを考慮することにより、利用者に対して公平な課金をすることが可能となる。充電コントローラ16は、この充電料金Fの算出と共に、単価(=Cp×Ct×Cf×t=F/W)を算出する。次に、ステップS560において、出力部17は、充電コントローラ16が算出した充電料金F及び単価を取得し、利用者に対して表示する。
【0040】
次に、図2に戻り、ステップS600において、この表示により利用者が充電料金Fの妥当性の判断を行い、充電料金Fが妥当でないと判断した場合には(ステップS600にてNO)、再度、ステップS400に戻り、新たな電力量W及び充電時間tを充電条件入力部14に入力する。
【0041】
利用者が充電料金Fを妥当と判断し、料金収受部15に充電料金Fに相当する金額の貨幣を投入し、充電条件入力部14に具備された充電開始スイッチを押すと(ステップS600にてYES)、ステップS700において、充電コントローラ16は、DC/DCコンバータ12を制御して、充電用電池13を放電し、車載電池21の充電を開始する。この充電開始と共に、充電コントローラ16の計時部16bが経過時間Tの計時を開始する。
【0042】
次に、ステップS800において、充電コントローラ16は、計時部16bにおいて計時されている経過時間Tと、入力された充電時間tとを比較する。当該比較において、T≧tの場合、即ち、利用者が入力した充電時間tを経過した場合には(ステップS800にてYES)、ステップS1100において、充電コントローラ16は、DC/DCコンバータ12を制御して、充電用電池13の放電を停止させ、車載電池21の充電を終了する。
【0043】
ステップS800の比較において、T<tの場合には(ステップS800にてNO)、次に、ステップS900において、充電コントローラ16は、車載コントローラ22から車載電池情報を取得して、利用者が入力した電力量Wと、経過時間Tの間に充電された電力量W’とを比較する。当該比較において、W≧W’の場合、即ち、車載電池21に利用者が入力した電力量W分の電力が充電された場合には(ステップS900にてYES)、ステップS1100において、充電コントローラ16は、上述のように車載電池21の充電を終了する。
【0044】
ステップS900の比較において、W<W’の場合には(ステップS900にてNO)、次に、ステップS1000において、充電コントローラ16は、車載コントローラ22からの車載電池情報に基づいて、車載電池21が満充電か否かの判断を行う。当該判断において、車載電池21が満充電でない場合には(ステップS1000にてNO)、ステップS700に戻り、車載電池21の充電を継続する。
【0045】
ステップS1000の判断において、車載電池21が満充電であると判断された場合には(ステップS1000にてYES)、ステップS1100において、充電コントローラ16は、DC/DCコンバータ12を制御して、充電用電池13の放電を停止させ、車載電池21の充電を終了し、ステップS100に戻り、充電用電池13の容量のチェックを行う。
【0046】
以上のように、本発明の実施形態における充電装置10は、充電に際して利用者が状況に合わせて電力量と充電時間とを自由に設定することができ、充電の利便性が著しく向上する。また、充電料金Fの算出において、充電用電池13に負担を懸けない充電に対して充電料金Fを安くすると共に、充電装置10を長く占有する程、充電料金Fを高くして、充電用電池13の劣化度合及び充電装置10の占有率を考慮することにより、利用者に対して公平な課金が可能となる。
【0047】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、本発明の実施形態で用いられる電力補正係数Cpは、平均電力Pに対して段階的に変化する関係に限定されることなく、例えば、比例的に変化する関係や指数的に変化する関係としても良く、必要に応じてこれらの関係を適宜設定することができる。また、電力補正係数Cp及び充電時間補正係数Ctの数値は、上記の数値に特に限定されることなく、充電装置10を有する例えば事業者等が充電料金Fを決定する上で適宜決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施形態における充電装置の全体システムを示す構成図である。
【図2】図2は、本発明の実施形態における充電装置による充電のフローチャートである。
【図3】図3は、図2における充電料金算出ステップの詳細なフローチャートである。
【図4】図4は、本発明の他の実施形態における平均電力と電力補正係数との関係を示すグラフである。
【図5】図5は、本発明の他の実施形態における充電時間と充電時間補正係数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1…交流電源
10…充電装置
11…AC/DCコンバータ
12…DC/DCコンバータ
13…充電用電池
14…充電条件入力部
15…料金収受部
16…充電コントローラ
16a…電力演算部
16b…計時部
17…出力部
18…時計
20…車両
21…車載電池
22…車載コントローラ
Cf…単位電力量当たり基準価格
Cp…電力補正係数
Ct…充電時間補正係数
P…平均電力
T…経過時間
t…充電時間
W…電力量
Claims (5)
- 蓄電池を充電する充電装置であって、
充電する電力量及び充電時間を取得する充電条件取得手段と、
少なくとも前記電力量及び前記充電時間に基づいて充電料金を演算する充電料金演算手段と、を備えた充電装置。 - 前記充電料金演算手段は、前記充電時間が長いほど充電料金を高く演算する請求項1記載の充電装置。
- 前記充電料金演算手段は、前記電力量及び前記充電時間に基づいて電力を演算する電力演算部を有し、
前記充電料金演算手段は、
前記電力演算部により第1の電力が演算された場合には、最も安い第1の充電料金を演算し、
前記電力演算部により前記第1の電力より少ない第2の電力が演算された場合には、前記第1の充電料金より高い第2の充電料金を演算し、
前記電力演算部により前記第1の電力より多い第3の電力が演算された場合には、前記第1の充電料金より高い第3の充電料金を演算する請求項1又は2に記載の充電装置。 - 時刻を示す時計手段をさらに備えており、
前記充電料金演算手段は、前記時計手段より取得した時刻と、前記充電条件取得手段より取得した前記電力量及び前記充電時間と、に基づいて充電料金を演算する請求項1〜3の何れかに記載の充電装置。 - 前記充電料金演算手段により演算された充電料金を出力する出力手段をさらに備え、
充電開始前に、前記充電料金演算手段が前記充電料金を演算し、前記出力手段が前記充電料金を出力する請求項1〜4の何れかに記載の充電装置。
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