JP2014003744A

JP2014003744A - 電気自動車充電器の遠隔監視・制御システム

Info

Publication number: JP2014003744A
Application number: JP2012135675A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Tanaka; 誠一田中; Yasuhiro Nakano; 靖弘中野; Kiyohiro Konno; 清博金野
Original assignee: Takaoka Electric Mfg Co Ltd
Current assignee: Takaoka Toko Co Ltd
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2014-01-09

Abstract

【課題】配電線への電力供給の状態に応じて充電器の出力を遠方制御し、充電器の状態を遠方監視すること。
【解決手段】上位システムから送信されるコマンドを常時受け付ける第１のソケットと、充電器の状態変化をそのつど上位システムに送信する第２のソケットと、ネットワークがダウンしている間に送れなかったデータを要求に応じてタイミングよく送信する第３のソケット、の独立した３つのソケットを使用する遠隔監視・制御システムを提供する。
【選択図】図１

Description

配電線系統につながれており、配電線への電力供給の状態に応じて充電器の出力を遠方制御し、充電器の状態を遠方監視することができることを特徴とした電気自動車充電器の遠隔監視・制御システム。

電気自動車用急速充電器は、数十キロワットの出力を持ち、直流で数百アンペア、数百ボルトが流れる普通の家電ではない電気機器でありそのために電力系統に多くの負荷がかかる。電力供給者から見ると、過度の電力が要求されると、系統の保護装置が働き供給が遮断されて、充電器操作者のみならず多くの電力需要者に影響が及ぶ。そこで、系統に過度の負荷がかかったときに遠方から充電器の出力を制御してかかる危機を脱することが求められる。

さらに充電器管理者から見ると充電器の状態を監視し、故障が発生した場合、その原因を遠隔から察知し、遠隔から事故を復旧し、そのことが叶わなければ、適切な代替部品や工具を持って人を派遣し復旧しなければならない。このような時にあらかじめ事故の内容を遠隔で知ることができれば都合がよい。

また、充電器管理者が充電器の使用料を課するために、操作者の同定、承認、使用時間や使用電気量をサーバに送り決済しなくてはならない。

しかも、このような処理は、瞬時に行わなくてはならず、上記の３つの情報（出力制御、故障監視、操作者の承認）が時間的に重なって発生する場合にも対処しなくてはならない。個別にこのような処理を行うことはあるが、同時に処理できるような技術は今までのところ提供されていない。

電気自動車の充電器を遠隔操作するものとして、特許文献１に、車両管理サーバと充電スタンドと顧客・営業情報サーバとがネットワークを介して接続され充電スケジュールが作成される、電気自動車バッテリ充電システムが提案されている。また、特許文献２に、充電開始時刻と充電開始の予約と、予約の解除を行うことができる電気自動車の充電装置が提案されている。

特開２０１０−２３１２５８公報特開２０１０−１４２０２６公報

電気自動車用充電器の運用に際して瞬時に起こる上位システムからの指令、本体から発生するいろいろな情報を安全確実に処理する監視制御システムを提供する。

本発明は、３本の独立したソケット（接続機構）のネットワークを持ち、１本目は上位からのコマンドを受けてから相互にコマンドを連絡する専用ソケットとし、２本目は充電器から上位システムにデータを送信する専用ソケットとし、３本目はネットワークがダウンしたときに送信できなかった充電器のデータを上位システムに送信する専用ソケットとすることにより、タイミングよく瞬時にあらゆる状況に対応できるようにしたものである。
ソケットが１本のみのときは、コマンドの実行に時間がかかった場合、その間は別のコマンドが来ても実行できず、実行を待つ状況が生じてしまう不具合がある。
また、これらのコマンドやデータの受け渡しには、コマンドが解りやすいテキスト、特にHTTPで定義されるテキストコードを使用することとし、コマンドの実行に時間がかかる場合はコマンドを受け付けたことだけをサーバに返し、実行の結果は、状態の変化が発生した場合に状態変化をサーバに返して、コマンドが実行されたことを通知し、ネットワークがダウンした場合には、サーバからの指令により送付できなかったデータグループをネットワークがつながった段階でサーバに送り、データグループが送れなかった場合はそのグループの中のデータごとにサーバに送り、それでも送れないデータがある場合には、送れないデータを飛ばして次からデータを送ることを特徴とする。

配電網の電力の状況から瞬時に充電器の出力を制御したり、充電器の状態変化を上位に送ったり、安全性の高い充電器用のネットワークを提供する。

コマンドメソッドのTCPパケットフローステータス・認証メソッドのTCP パケットフローログメソッドのTCPパケットフロー

上記のように３本の独立したソケットを持ったネットワークにおいて、HTTPベースのプロトコルによるテキストコードを利用する。

１．概要
充電器に電源が入ると充電器からOpen
Connection（ソケットを開く）メッセージがサーバに送られる。充電待機状態になるとSend Statusとしてサーバに充電器のステータスが送られる。これらは充電器がクライアント、サーバが上位システムということになりステータス・認証メソッドのソケットが開いたことになる。
その他上記のように３本の独立したソケットのネットワークを持ち、１本目は上位からのコマンドを受けてから相互にコマンドを連絡する専用ソケット（コマンドメソッド）とし、２本目は先に述べたステータス・認証ソケット（ステータス・認証メソッド）とし、３本目はネットワークがダウンしたときに送れなかった充電器のデータをサーバに送る専用ソケット（ログメソッド）とする。３本のソケットが共存することにより、タイミングよく瞬時にあらゆる状況に対応できるようにしたものである。（請求項１、請求項２）

２．各メソッドの詳細
２．１コマンドメソッドにおける通信
２．１．１ TCPパケットフローについて
コマンドメソッドはサーバが充電器の動作を制御するのに使用される。本メソッドでは充電器がTCPソケットサーバ、サーバがTCPソケットクライアントとなる。充電器のTCP待ち受けポートは設定変更可能とする。
ソケットは、リクエスト送信のタイミングでサーバから接続され、送信すべきリクエストがなくなった場合に切断される。１つのリクエストパケットには、１つのコマンドのみが記述できる。
コマンドメソッドのTCPパケットのフローを表１および図１に示す。（請求項２）

２．１．２コマンドメソッドパケットフォーマット
コマンドメソッドでのパケットフォーマットは表２の通り。HTTPベースである。（請求項３）

２．１．３レスポンスパケットフォーマット
コマンドメソッドにおけるレスポンスパケットのフォーマットは表３の通り。（請求項２）

サーバからのコマンドに対して応答に時間を要し、タイムアウトが発生する恐れのあるSCADA STOP（充電器動作停止）コマンドなどのようなコマンドに対しては、そのレスポンスは、コマンドパケットのフォーマットが正常であり、かつ充電器ステータスが適切（この場合は充電中）であれば、充電器はサーバに対して、OKを返す。（請求項４）
その後、充電器が実際に停止状態になったときは、ステータス・認証メソッドで、コマンド停止のステータスを送信し、サーバは、その信号を受信後、充電器がコマンドを実行したこと（この場合は停止したこと）を認識する。（請求項３）

（例）
（１）サーバは充電器に対してSCADA STOPコマンドを送信する。
（２）充電器は、コマンドパケットのフォーマットが正常であり、現在の状態が「充電中」であれば直ちに“200 OK”（全ログが正常に処理された）のレスポンスを返す。
（３）充電器が停止すると、充電器はStatus=05003のステータスパケットを送信する。
（４）これを受信したサーバは実際に充電器が停止したことを認識する。

コマンドメソッドで送信するパケットのサンプルを以下に示す。
例として、充電器のシリアル番号(Evse-ID)を"0011H00001",サーバ名を"NOC #1"とする。
ケース１
サーバがSCADA STOPコマンドを送信し、充電器が正常に充電を停止した場合、コマンドメソッドでサーバが送信するリクエストパケットを表４に、充電器が送信するレスポンスパケットを表５に示す。（請求項３）

ケース２
サーバがSCADA LIMIT（充電器出力容量を可変する）コマンドを送信したが、充電器は現在充電中のためコマンドが受け付けられない場合、サーバがコマンドメソッドで送信するリクエストパケットを表６に、充電器がコマンドメソッドで返信するレスポンスパケットを表７に示す。（請求項３）

２．２ステータス・認証メソッド（請求項１、請求項２、請求項３）
２．２．１ TCPパケットフロー
ステータス・認証メソッドは、充電器が現在の状態またはRFID（電波による個体識別）認証要求をサーバに送信するのに使用される。本メソッドでは、サーバがTCPソケットサーバ、充電器がTCPソケットクライアントとなる。サーバのTCP待ち受けポートは設定変更可能とする。
ソケットは、リクエスト送信のタイミングで充電器から接続され、送信すべきリクエストがなくなった場合に切断される。1つのリクエストパケットには、1つのステータスまたは認証要求のみが記述できる。
表８および図２にTCPパケットフローを示す。

２．２．２ステータス・認証メソッドでのリクエストパケットフォーマット（ステータス）
ステータス・認証メソッドでのリクエストパケットフォーマット
（ステータス）を表９に示す。

返信内容を設定するリクエストラインは上記の内容で固定する。
メッセージボディの内容は、status codeに依存する。'Status'と'LogID'と'Timestamp'の行は常に必要であるが、その他の(*オプション)で示される行は、無い場合もある。(例えば"Failure Code"行は、status codeが05100(警報故障)または05200(重故障)のときのみ含む)
メッセージボディの行は、上記の順序で並んでいる必要はない。
status codesとfailure codesについては、別途定める。logidはステータスを一意に定義する32bitのIDで、00000000〜FFFFFFFFの値を取る。

２．２．３ステータス・認証メソッドでのレスポンスパケットフォーマット（ステータス）
ステータス・認証メソッドでのレスポンスパケットフォーマット（ステータス）を表１０に示す。

本メソッドでは、レスポンスパケットにメッセージボディは存在しない。

２．２．４ステータス・認証メソッドでのリクエストパケットフォーマット（認証リクエスト）
ステータス・認証メソッドでのリクエストパケットフォーマット（認証リクエスト）を表１１に示す。

リクエストラインは上記の内容で固定する。
メッセージボディはUID（個体識別情報）固定で、uid は4,7,10バイトの16進数をASCII表現したもの。(例：0012AE3F(4bytes), 385B62B89A02C6(7bytes))

２．２．５ステータス・認証メソッドでのレスポンスパケットフォーマット（認証リクエスト）
ステータス・認証メソッドでのレスポンスパケットフォーマット（認証リクエスト）を表１２に示す。

statusは（段落００２３）に準じる。
本プロトコルで定義されているresultを表１３に示す。

Charge powerはオプションで、Result=OKのときのみ有効とする。この行がない場合は、充電器は出力の制限なしと解釈する。
Reason はオプションの２桁数値で、Result=NGの時のみ有効とする。この行がない場合は、充電器は01が指定されたものと解釈する。

ステータス・認証メソッドにおけるパケットのサンプルを以下に示す。
例として、充電器のシリアル番号(Evse-ID)を"0011H00001",サーバ名を"NOC #1"とする。
充電器がRFID認証要求を送信し、承認された場合、充電器が送信するリクエストパケットを表１４に示す。また、サーバが送信するレスポンスパケットを表１５に示す。

ケース３
充電器が「充電開始」ステータスを送信する場合、充電器が送信するリクエストパケットを表１６に示す。また、サーバが送信するレスポンスパケットを表１７に示す。

ケース４
充電器が「扉開放」のエラーを送信する場合、充電器が送信するリクエストパケット（状態変更を通知する）を表１８に示す。また、サーバが送信するレスポンスパケットを表１９に示す。

２．３ログメソッド（請求項１、請求項２、請求項３）
２．３．１ TCPパケットフロー
ログメソッドは充電器が保存しているログ(運転履歴、故障履歴)を、サーバからの送信要求により送信するためのものである。コマンドメソッドでログを求められた場合は、コマンドメソッドをいったん終了した後に、本メソッドに継承される。本メソッドでは、サーバがTCPソケットサーバ、充電器がTCPソケットクライアントとなる。サーバのTCP待ち受けポートは設定変更可能とする。
ソケットは、リクエスト送信のタイミングで充電器から接続され、送信すべきリクエストがなくなった場合に切断される。他のメソッドと異なり、1つのリクエストパケット中に複数のログを含めることができる。
表２０および図３にTCPパケットのフローを示す。

２．３．２ログメソッドでのリクエストパケットフォーマット（請求項１、請求項２、請求項３）
ログメソッドにおけるリクエストパケットフォーマットを表２１に示す。
ログリクエストのパケットフォーマットは、ステータス・認証メソッドの"Status"と同じであるが、空改行<CR><LF> を区切りとして、１パケット中に複数のログを含めることができる。

２．３．３ログメソッドでのレスポンスパケットフォーマット
レスポンスパケットのフォーマットを表２２に示す。

本メソッドでは、レスポンスパケットにメッセージボディは存在しない。
statusに示される内容は、一般的なエラー内容、および下記とする。

充電器は、複数のログを一度に送った際に"400 Bad Request"を受信すると、リトライとして複数のログを個別に送信する。
また、充電器は、１つのログを送った際に"400 Bad Request"を受信すると、そのログを破棄し、次のログを送信する。（請求項５）

２．３．４ログメソッドでのパケットのサンプル
ログメソッドでのパケットのサンプルを以下に示す。
例として、充電器のシリアル番号(Evse-ID)を"0011H00001"、サーバ名を"NOC #1"とする。
ケース５
１パケットで３つのログを送信する場合、充電器が送信するリクエストパケットを表２４に示す。また、サーバが送信するレスポンスパケットを表２５に示す。

充電器が配電ネットワークに接続された場合に、電力の供給の能力に対応して出力を制御できる電気自動車充電器の遠隔監視・制御システムを提供する。

Claims

遠隔から監視される電気自動車用充電器の監視・制御システムであって、充電器と外部監視制御手段とはネットワークでつながれており、前記ネットワークは、プロトコルとして３つのメソッド（送信手段）を持ち、一つ目のメソッド（コマンドメソッド）は前記充電器が前記外部監視制御手段からコマンドを受信してから相互にコマンドを送信し、２つ目のメソッド（ステータス・認証メソッド）は、前記充電器がクライアントとなって、前記外部監視制御手段に、認証依頼と前記充電器のステータスの変更を送信し、３つ目のメソッド（ログメソッド）は、２つ目のメソッドでネットワークの状態が悪いなどの理由で送れなかったデータを送信することを特徴とした電気自動車充電器の遠隔監視・制御システム。
前記の全てのメソッドにおいて、送信側がリクエストパケットを送信すると、受信側はレスポンスパケットを返信し、前記コマンドメソッド、前記ステータス・認証メソッド、前記ログメソッドには、それぞれ独立したTCP/IPプロトコルのソケットが用意された請求項１に記載の電気自動車充電器の遠隔監視・制御システム。
前記の全てのメソッドはHTTPベースのプロトコルによっており、表示可能なテキストコードを使用し、リクエストパケットはリクエストライン、メッセージヘッダー、空行、メッセージボディからなり、レスポンスパケットはステータスライン、メッセージヘッダー、空行、メッセージボディからなることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の電気自動車充電器の遠隔監視・制御システム。
前記コマンドメソッドにおいて、レスポンスがサーバのタイムアウトになるような特定コマンドは、コマンドのフォーマットと前記充電器のステータスがそのコマンドを受けることが出来る状態かをチェックし、コマンドを受理したことだけをレスポンスし、コマンドの実行の結果は前記ステータス・認証メソッドでサーバに伝えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電気自動車充電器の遠隔監視・制御システム。
前記ログメソッドにおいて、複数のログをサーバが要求した場合、レスポンスにエラーが生じた場合はログを一個ずつ送り、一個ずつ送ってもエラーが生じる場合はそのログを廃棄して次のログから送ることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電気自動車充電器の遠隔監視・制御システム。