JP6628495B2 - 充電システム - Google Patents

Description

本発明は、特に、複数台の車両が同時に充電可能な充電システムに関するものである。

近年、プラグインハイブリッド車や電気自動車の普及に伴い、集合住宅やパブリックスペースにおいて、複数台の車両を同時に充電することができる充電システム（以下、複数台同時充電システム）に関する技術への需要が高まっている。

このような複数台同時充電システムとして、本出願人も、複数の車両を、効率よく、かつ幹線盤の契約電流を超えることなく、充電することができるシステムを開示している（特許文献１）。

従来の複数台同時充電システムは、図５に示すように、複数台の充電スタンド２４と、これらの充電スタンドの各々と通信回路１５で結ばれてシステム全体での電力使用量や充電効率を最適にコントロールするコントローラ１６から構成され、各充電スタンド２４は、それぞれ、単独で使用される複数の内部装置（充電状態を表示する表示装置１７や充電コネクタのロック装置１８やＣＰＬＴ回路１９や電路開閉器２０等の基本装置、およびこれらの基本装置間で情報伝達を行って充電に伴う各種制御を統括する制御装置（以下、ＥＶＣＵ２１））を備えている。また、各充電スタンド２４は、コントローラ１６との間で通信を行う通信部２２を備え、コントローラ１６は、システムを統括するサーバ２３に接続されている。

ここで、各充電スタンド内のＥＶＣＵ２１は、上記各装置の動作時（基本的には、車両の接続時と負荷電流の変動時）を中心に制御を行う機能を有するものであり、充電中は稼働率が低くなるものであるが、前記の各種装置を制御するために、高性能の高価なコンピュータで構成されている。

上記のように従来の複数台同時充電システムでは、各充電スタンドとして、それぞれ、単独で使用可能な充電装置と同等のＥＶＣＵを備えたものを使用することを前提としていたため、例えば、充電スタンドごとのロック装置は不要な場合とされるケース等にも、コストをかけて過剰性能のシステムを導入せざるを得ず、システム受注者ごとに、各々必要とする機能を過不足なく備えたシステムを、低コストに提供することができないという問題があった。

特開２０１３−１５３６３９号公報

本発明の目的は前記の問題を解決し、複数台の車両が同時に充電可能な充電システムを、各個別のケースで各々必要とされる機能を過不足なく備えつつ、低コストに提供することができる技術を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、複数台の車両が同時に充電可能な充電システムであって、複数台の充電スタンドと、複数台の充電スタンドの充電制御を統括する総合制御部を備え、前記各充電スタンドは、充電機能を構成する複数の内部装置と、各内部装置と前記総合制御部とを結ぶ通信部と、接続車両に繋がる充電電路を開閉する電路開閉器とを備え、前記総合制御部は、該通信部を介して各充電スタンドの内部装置を制御し、前記通信部は、前記総合制御部との間で通信が確立されたことを検出する検出機能と、この検出がされない状態において、前記充電スタンドに車両が接続された際、車両の接続情報により前記電路開閉器を動作させる非常時制御機能を備えることを特徴とするものである。

請求項２記載の発明のように、各充電スタンドは接続車両に繋がる充電電路を開閉する電路開閉器を備え、前記通信部は、前記の総合制御部と間で通信が確立されたことを検出する検出機能と、この検出がされない状態において、前記充電スタンドに車両が接続された際、車両の接続情報により前記電路開閉器を動作させる非常時制御機能を備えることもできる。

請求項２記載の発明のように、前記検出機能は、更に、前記の検出後に、総合制御部との間の通信状態を監視する機能を備え、その監視中に通信が遮断された場合には、前記の非常時制御機能による充電制御に切り替えを行うこともできる。

従来、各充電スタンドことに備えていたＥＶＣＵを撤廃して、複数台の充電スタンドの充電制御を統括する総合制御部を導入した上記構成からなる本発明によれば、従来技術では過剰性能となっていたシステムに変えて、システム受注者ごとに、各々必要とする機能を過不足なく備えたシステムを、低コストに提供することができる。

また、従来のＥＶＣＵは、基本的に待機時間が長く、稼働率が低かったのに対し、本発明の総合制御部は、複数台の充電スタンドの充電制御を統括するため、単純計算でも、従来のＥＶＣＵに比べて、「統括する充電スタンドの台数」分だけ多く稼働させることができ、無駄の少ないシステムを構築することができる。

参考形態を説明するブロック図である。 実施形態１を説明するブロック図である。 実施形態１における制御を説明するフロー図である。 実施形態２を説明するブロック図である。 従来技術を説明するブロック図である。

以下に本発明の参考形態及び実施形態を示す。

（参考形態）
本参考形態の充電システムは、図１に示すように、３台の充電スタンド１、２、３と、本システムのデータを記録するサーバ１０から構成されている。

本参考形態では、上記３台の充電スタンドから１台を上位機種として、残り２台を下位機種として、上位機種には単独で使用される充電装置と同等の機能を備え、下位機種には、上位機種に比べて簡易化した機能を備える構成を採用している。

上位機種である充電スタンド１には、内部装置として充電状態を表示する表示装置４やロック装置５やＣＰＬＴ回路６や電路開閉器７等の基本装置、およびこれらの基本装置間で情報伝達を行って充電に伴う各種制御を統括する制御装置（＝ＥＶＣＵ８）を備えている。

充電スタンド１には、表示装置４として、充電スタンドの状態表示を行う（待機中・認証中・充電中・充電満了等）を行う表示部を備え、ロック装置５として充電コネクタの爪部分を覆う／解除する機構部を備えている。ＣＰＬＴ回路６では、充電スタンド１に車両が接続されたことを検出したり、ＣＰＬＴ信号（定格電流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）のデューティ制御が行われ、電路開閉器７では、充電電路の開閉操作が行われる。なお電路開閉器７と後述する通信部１１に設けられた変換部によって電路開閉機能が提供される。

その他、充電スタンド１には、モード１型車両用のスタートボタン（充電対象車両がモード１型車両（ＣＰＬＴ回路を介さずに充電が行われる車両）の場合に、車両への充電を開始するために使用されるスタートボタン）等の操作部や、充電スタンドの使用者の認証（例えば、カード認証や暗証番号認証）を行う認証装置や、充電開始前の異常検出を行うためのテスト装置を内部装置として備えることもできる。

下位機種である充電スタンド２，３には、充電スタンド１の内部装置より必要な機能のみを任意で選定し、さらにＥＶＣＵ８を備えない簡易な構成を採用し、充電スタンド１のＥＶＣＵ８を、充電スタンド２、３の内部装置を統括する総合制御部としている。

具体的には、ＥＶＣＵ８は、全ての充電スタンド１、２、３に関する、認証後の充電コネクタのロック解除、車両との接続確認（ＣＰＬＴ電位変化）、電路開閉器の開閉制御、各装置のデューティ比制御を統括している。

ＥＶＣＵ８による、充電スタンド２，３の充電制御は、ＥＶＣＵ８に備えた通信部９と、他の充電スタンド２、３に備えた通信部１１との間の通信を介して行われる。ＥＶＣＵ８は、通信の確立時に、充電スタンド２，３が備える機能を判定し、これらの機能から出力されてくる情報を統合して、全システムで最適な充電制御が行われるように、充電スタンド２、３の各機能に向けて出力する制御命令を決定する。

本参考形態では、充電スタンド２，３に、表示装置４とＣＰＬＴ回路６と電路開閉器７を備えている。このうち、電路開閉器７は必須の内部装置となるが、電路開閉器７以外の内部装置は適宜必要に応じて取捨選択して組み込むことができる。通信部１１はＥＶＣＵ８からの通信を有電圧信号に変換する変換部を備えていて、変換部からの出力信号により電路開閉器７を開閉制御している。

また、既に構築した充電システムにおいて、充電スタンド２，３に新たな内部装置を追加した場合には、対応する充電スタンドとＥＶＣＵ８との間の通信が確立して、ＥＶＣＵ８が、この新たな内部装置の存在を認識すると、ＥＶＣＵ８は、速やかに、この新たな装置を含めた全システムで最適な充電制御が行われるように、修正制御を行う。

以下、本参考形態（図１）の充電システムにおける充電制御の流れを具体的に説明する。

充電スタンド２に車両が接続されると、充電スタンド２のＣＰＬＴ回路６において、ＣＰＬＴ電位が１２Ｖから９Ｖに低下する。充電スタンド２に備えた通信部１１との間で通信が確立した状態で、このＣＰＬＴ電位変化が生じた場合、このＣＰＬＴ電位の変化は、ＥＶＣＵ８に通信される。

上記の通信を受けて、ＥＶＣＵ８は、充電スタンド２に車両が接続されていることを認識する。続いて、ＥＶＣＵ８は、充電スタンド２の表示部に向けて、この車両接続情報を表示させる命令を送信する。

続いて、ＥＶＣＵ８は、現在の充電システム全体の使用電流と予め設定された閾値との差を確認する。その差が、所定値を下回った場合、デューティ比を初期値より変化させて発振する（例えば、１６Ａから１０Ａへ変化させて発振する）命令を、充電スタンド２のＣＰＬＴ回路６に向けて送信する。

充電スタンド２のＣＰＬＴ回路６が９Ｖ発振の状態となると、車両側の充電制御回路が受電許可スイッチをオンとする。この結果、充電制御回路の抵抗分圧によって、ＣＰＬＴ回路６が６Ｖ発振の状態となる。この変化（９Ｖ発振から６Ｖ発振への変化）は、ＥＶＣＵ８に通信される。

上記の通信を受けて、ＥＶＣＵ８は、充電スタンド２に接続された車両から充電要求がなされている状態であることを認識する。続いて、ＥＶＣＵ８は、充電スタンド２の電路開閉器７に向けて、ＯＮ命令（閉路命令）を送信するとともに、充電スタンド２の表示部に向けて、「充電中」の表示を行う命令を送信する。ＯＮ命令は通信部の変換部にて有電圧信号に変換されて電路開閉器７を制御する。なお、変換部はＣＰＬＴ回路に設けられていてもよい。

（実施形態１）
参考形態では、充電スタンド２，３に車両が接続された場合、その車両の接続情報は、通信部１１を介して、一旦、ＥＶＣＵ８に伝達された後、ＥＶＣＵ８から通信部１１を介して、充電スタンド２，３の表示装置４やＣＰＬＴ回路６や電路開閉器７に伝達されるが、本実施形態では、図２および図３に示すように、充電スタンド２，３の通信部１１には、ＥＶＣＵ８との間で通信回路が確立されたことを検出する検出機能１２と、この検出がされない状態において、この充電スタンドに車両が接続された際、その車両の接続情報を、この充電スタンド内の表示装置４やＣＰＬＴ回路６や電路開閉器７に伝達する非常時制御機能１３を備える。

非常時制御機能１３は、ＣＰＬＴ電位変化が生じた場合、ＣＰＬＴ電位の変化をＥＶＣＵ８を介さずに、直接充電スタンド２の表示部に、車両接続情報として表示させる。続いて、ＣＰＬＴ回路６にデューティ比を初期値で発振させて、９Ｖ発振の状態とする。充電スタンド２のＣＰＬＴ回路６が９Ｖ発振の状態となると、車両側の充電制御回路が受電許可スイッチをオンとする。この結果、充電制御回路の抵抗分圧によって、ＣＰＬＴ回路６が６Ｖ発振の状態となる。この変化（９Ｖ発振から６Ｖ発振への変化）は、充電スタンド２の非常時制御機能１３に通信される。この通信を受けた非常時制御機能１３は電路開閉器７に向けて、ＯＮ命令（閉路命令）を送信するとともに、充電スタンド２の表示部に向けて、「充電中」の表示を行う命令を送信する。なお、実施形態１と同様に変換部を設け、ＯＮ命令は変換部にて有電圧信号に変換されて電路開閉器７を制御するものとしてもよい。このような構成とすることにより、充電スタンド２，３とＥＶＣＵ８との間に通信が確立できない故障時にも、充電スタンド２，３を用いた充電自体は継続することができる。

検出機能１２は、常時、ＥＶＣＵ８と充電スタンド２，３との通信を監視しており、ＥＶＣＵ８で充電を制御している時（通常時）に、何らかの原因で通信が遮断された場合には、直ちに非常時制御機能１３に制御を切り替える。

非常時制御機能１３は通常時においてもＥＶＣＵ８からの制御命令を監視しており、通信が遮断された時点からＥＶＣＵ８が実行していた制御の続きを行う。例えば、ＥＶＣＵ８でＣＰＬＴ信号のデューティー制御が行われていた場合は非常時制御機能１３そのデューティ比を継続してＣＰＬＴ回路を制御するため、通信が遮断されても車両への充電を中断させることなく行うことができる。

また、非常時制御機能１３の動作中にＥＶＣＵ８との通信が回復した場合は、実際に車両が接続され充電制御が行なわれているか否の判定が行われる。この判定の結果、車両が接続されていない場合は直ちにＥＶＣＵに制御を切り替える。すなわち、車両が接続されたときにはＥＶＣＵで制御する。車両が接続され充電制御が実行されている場合には、充電満了まで非常時制御機能１３で制御を行い、充電終了後にＥＶＣＵに制御を戻す。なお、ＥＶＣＵは非常時制御機能１３で制御している充電器個体は制御しない。

また、ＥＶＣＵ８との間で通信回路が確立されたことが検出されない状態において、その状態を表示装置４に表示してもよい。
また、ＥＶＣＵ８との間で通信回路が確立されたことが検出されない状態においては複数の充電スタンドが同時に利用されても契約電流を超えないような、通常より小さい所定の値の充電電力に制限するなどしてもよい。

（実施形態２）
実施形態１、２では、充電スタンド１に備えたＥＶＣＵ８を用いて、全ての充電スタンド１、２、３の充電制御を統括しているが、その他の実施形態として図４に示すように、ＥＶＣＵ８を、全ての充電スタンド１、２、３から独立させて、例えば、認証装置２５内などに設けることもできる。

なお、いずれの実施形態においても通信部１１はＣＰＬＴ回路６の内部に設けられるものとしてもよい。

１、２、３ 充電スタンド
４ 表示装置
５ ロック機能
６ ＣＰＬＴ回路
７ 電路開閉器
８ ＥＶＣＵ
９ 通信部
１０ サーバ
１１ 通信部
１２ 検出機能
１３ 非常時制御機能
１５ 通信回路（従来技術）
１６ コントローラ（従来技術）
１７ 表示機能（従来技術）
１８ ロック機能（従来技術）
１９ ＣＰＬＴ回路（従来技術）
２０ 電路開閉器（従来技術）
２１ ＥＶＣＵ（従来技術）
２２ 通信部（従来技術）
２３ サーバ（従来技術）
２４ 充電スタンド（従来技術）
２５ 認証装置

Claims (2)

1. 複数台の車両が同時に充電可能な充電システムであって、
   複数台の充電スタンドと、複数台の充電スタンドの充電制御を統括する総合制御部を備え、
   前記各充電スタンドは、充電機能を構成する複数の内部装置と、各内部装置と前記総合制御部とを結ぶ通信部と、接続車両に繋がる充電電路を開閉する電路開閉器とを備え、
   前記総合制御部は、該通信部を介して各充電スタンドの内部装置を制御し、
   前記通信部は、前記総合制御部との間で通信が確立されたことを検出する検出機能と、この検出がされない状態において、前記充電スタンドに車両が接続された際、車両の接続情報により前記電路開閉器を動作させる非常時制御機能を備えることを特徴とする充電システム。
2. 前記検出機能は、更に、前記の検出後に、総合制御部との間の通信状態を監視する機能を備え、
   その監視中に通信が遮断された場合には、前記の非常時制御機能による充電制御に切り替えを行うことを特徴とする請求項１記載の充電システム。