WO2011145192A1 - 充電器制御装置、充電装置 - Google Patents

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晋 山内
尊衛 嶋田
叶田 玲彦
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株式会社 日立製作所
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    • Y04S30/10Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/14Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

Definitions

  • the present invention relates to a charger control device and a charging device for controlling a charger that supplies electric power to a power storage device of a vehicle that can be electrically driven.
  • Patent Documents 1 and 2 give examples of control methods in a battery charger for a conventional electric vehicle power storage device.
  • the charge power is controlled so that the sum of the power consumption and the charge power consumed in the house does not exceed the contract capacity or contract current. ing.
  • the present invention provides a method for preventing breaker tripping and at the same time minimizing power loss during charging.
  • a charger control device for controlling a charger that is connected to a power source of a house and charges a power storage device mounted on an electric vehicle.
  • Input power calculating means for calculating the power that can be input to the charger based on the acquired house power information and the voltage of the power source, and the voltage of the power storage device or from the outside
  • the charging method determining means for determining the charging method based on at least one of the instructions relating to the charging method, the input possible power calculated by the input possible power calculating means, the voltage of the power storage device, and the charging method determining means
  • Power conversion efficiency calculating means for calculating the power conversion efficiency and output power of the charger based on the charging method, the charging method determined by the charging method determining means, and the power conversion efficiency Based on the power conversion efficiency calculated by the calculation means and the voltage of the power storage device, charging execution determination means for determining whether or not the power storage device can be charged, output power calculated by the power conversion efficiency calculation means, Output calculation means for calculating the output of the charger based on
  • the charger control device of the first aspect can at least control the output current or the output power of the charger based on the output of the charger calculated by the output calculation means.
  • the power conversion efficiency calculating means has a maximum power conversion efficiency within the range of the output possible power corresponding to the input possible power. It is preferable to calculate the power conversion efficiency and output power of the charger.
  • the charge execution determination means includes the power conversion efficiency calculated by the power conversion efficiency calculation means and a predetermined charge execution efficiency.
  • the charging execution determining means is configured such that the power conversion efficiency calculated by the power conversion efficiency calculating means is smaller than the charging execution efficiency, and It is determined that charging of the power storage device is prohibited when the voltage is lower than the charging execution voltage, and the conversion efficiency calculated by the power conversion efficiency calculation means is equal to or higher than the charging execution efficiency, or the voltage of the power storage device is higher than the charging execution voltage. It is preferable to determine that charging of the power storage device is permitted.
  • the charging method determining means is configured to use the charging method when the voltage of the power storage device is smaller than a predetermined low charge amount voltage
  • the charge method is determined as charge priority
  • the power conversion efficiency calculation means is input when the charge method is determined by the charge method determination means as charge priority. It is also possible to calculate the power conversion efficiency and output power of the charger beyond the range of output possible power corresponding to the possible power.
  • the charger control device can further include a house-side power information receiving means for receiving house-side power information transmitted from the house. .
  • the charger control device can further include a power storage device state receiving unit that receives information on the voltage of the power storage device.
  • the charger control device according to any one of the first to eighth aspects can further include a charge priority signal receiving means for receiving a charge priority signal as a command related to the charging method.
  • a charger control device is for controlling a charger that is connected to a power source of a house and charges a power storage device mounted on an electric vehicle.
  • a housing side received by the information receiving means comprising: information receiving means for receiving at least one of the housing side power information relating to the power being stored, the voltage information relating to the voltage of the power storage device, and the charging priority signal relating to the charging method of the power storage device Based on at least one of the power information, the voltage information, and the charge priority signal, at least the output current or the output power of the charger is controlled.
  • a charging device includes the charger control device according to any one of claims 1 to 9 and a charger that charges the power storage device based on a calculation result of the output calculation means. It is characterized by this.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a charging system for a power storage device for an electric vehicle according to the present invention.
  • the configuration of a charging system mainly focusing on each power system in an electric vehicle 101 equipped with a power storage device 102 and a house 105 that supplies power to charge the power storage device 102 to the electric vehicle 101 is shown. Show.
  • a charging system on the electric vehicle 101 side is mounted on the electric vehicle 101, a power storage device 102 that is a driving power source, a charging device 103 for charging the power storage device 102, and a house 105. It is comprised with the communication apparatus 104 which receives house side electric power information and transmits to the charging device 103.
  • the charging system on the house 105 side includes a commercial power source 106 that supplies power used in the house 105, a breaker 107 for limiting power consumption or current consumption in the house 105, and various electric devices 108.
  • a power supply port 109 for supplying power from the house 105 to the outside, a detector 110 for detecting the power consumed in the house 105, and housing-side power information related to the power consumption detected by the detector 110 are electric vehicles.
  • the communication apparatus 111 transmits to the communication apparatus 104 of 101.
  • the electric vehicle 101 is a vehicle that accumulates electric power supplied from the outside in the power storage device 102 and can travel using the electric power.
  • the electric vehicle 101 includes an electric vehicle (EV), a plug-in hybrid vehicle (PHV), and the like.
  • the power storage device 102 is a chargeable / dischargeable battery that functions as a power source of the electric automobile 101, and can be charged by electric power supplied from the charging device 103. Note that the power storage device 102 may be charged even when power other than that from the charging device 103 is used. By outputting the electric power charged in the power storage device 102 to a motor (not shown) of the electric automobile 101, the electric automobile 101 can travel.
  • the charging device 103 includes a control device 200 and a charger 300.
  • Charger 300 generates power for charging based on power supplied from the outside, and outputs the power for charging to power storage device 102.
  • Control device 200 is a device for controlling charger 300 when power storage device 102 is charged. The control operation of charger 300 performed by control device 200 will be described later in detail.
  • the communication device 104 communicates with the communication device 111 of the house 105 through the power supply port 109 and receives information and signals from the communication device 111.
  • the communication device 104 receives the above-mentioned house-side power information, a charge priority signal output from the communication device 111 in response to a request from the user as will be described later.
  • Information received by the communication device 104 is output to the control device 200 in the charging device 103 and used in the control of the charger 300 performed by the control device 200.
  • the electric power from the commercial power source 106 is supplied to the electric device 108 and the power supply port 109 via the breaker 107.
  • the electric device 108 is, for example, a microwave oven, a cooking heater, an air conditioner, etc., and operates using electric power from the commercial power source 106.
  • the total value of power consumed in the house 105 by the operation of the electric device 108 is detected by the detector 110 and output to the communication device 111.
  • the communication device 111 When the electric vehicle 101 is connected to the power supply port 109, the communication device 111 outputs information on the power consumption detected by the detector 110 to the communication device 104 of the electric vehicle 101 as housing-side power information. At this time, the communication device 111 may output the value of the power consumption as it is as the house-side power information. In that case, in addition to the power consumption, information such as the power factor calculated according to the type of the electric device 108 being used and the contracted capacity of the commercial power source 106 set in advance is further included in the residential power information. It is preferable. Alternatively, the surplus power of the commercial power source 106 may be calculated based on the power consumption, the power factor, and the contract capacity, and the value of the surplus power may be output as the house-side power information.
  • the communication device 111 when the communication device 111 is requested by the user to preferentially charge the power storage device 102, the communication device 111 can generate a charge priority signal and output it to the communication device 104 in response to the request.
  • the user When charging the power storage device 102 by giving priority to charging without considering loss during charging, the user operates the communication device 111 from the communication device 111 by a method such as operating a switch (not shown) provided in the house 105.
  • a charging priority signal as an instruction relating to a charging method can be output to 104.
  • the house side power information and the charge priority signal from the communication device 111 to the communication device 104 are output as electric signals superimposed on the waveform of the power supplied from the power supply port 109 to the electric vehicle 101. can do.
  • a signal line different from the power supply line may be prepared, and the housing side power information and the charge priority signal may be output from the communication device 111 using the signal line.
  • wireless communication using infrared rays or microwaves may be used.
  • the communication device 104 and the charging device 103 are shown as separate configurations, but the present invention can also be applied to a case where these are configured integrally. Further, the charging device 103 may be provided not on the electric vehicle 101 but on the house 105 side.
  • FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the control device 200 according to the present invention.
  • the control device 200 includes an input possible electric energy calculation unit 201, a charging method determination unit 202, a power conversion efficiency calculation unit 203, a charging execution determination unit 204, and an output calculation unit 205.
  • the inputable electric energy calculation means 201 acquires the housing-side power information received by the communication device 104 and output to the control device 200, and the housing-side power information and the voltage of the power supply port 109 to which the electric vehicle 101 is connected. Based on the above, the power that can be input to the charger 300 is calculated. The inputtable electric power calculated by the inputable electric energy calculating unit 201 is output to the power conversion efficiency calculating unit 203.
  • the charging method determining means 202 is based on the presence or absence of a charge priority signal output from the communication device 111 of the house 105 and the voltage of the power storage device 102 (power storage device voltage) detected by a voltage sensor (not shown). Determine whether to use normal charging or charge priority.
  • a charge priority signal is output from the communication device 111, the charge priority signal is acquired by the charging method determination unit 202 via the communication device 104.
  • the normal charging is a charging method for charging the power storage device 102 so that loss during charging is minimized.
  • the charge priority is a charge method for preferentially charging the power storage device 102 without considering a loss during charging.
  • the charging method determined by the charging method determining unit 202 is output to the power conversion efficiency calculating unit 203 and the charging execution determining unit 204.
  • the power conversion efficiency calculating means 203 is based on the input possible power calculated by the input possible energy calculating means 201, the power storage device voltage, and the charging method determined by the charging method determining means 202. The power conversion efficiency and the output power of the charger 300 at the power conversion efficiency are calculated. As a result of these calculations by the power conversion efficiency calculation unit 203, the power conversion efficiency is output to the charge execution determination unit 204, and the output power is output to the output calculation unit 205.
  • the charging execution determination unit 204 uses the charger 300 to store the power storage device 102. It is determined whether or not charging is performed. The determination result by the charging execution determination unit 204 is output to the output calculation unit 205.
  • the output calculation unit 205 Based on the output power calculated by the power conversion efficiency calculation unit 203, the result of the charging execution determination by the charging execution determination unit 204, and the power storage device voltage, the output calculation unit 205 outputs the output current or output power of the charger 300. Is calculated. Information on the output current or output power calculated by the output calculation means 205 is transmitted from the control device 200 to the charger 300. When the information on the output current or the output power is transmitted from the control device 200 to the charger 300 in this way, the output current or the output power of the charger 300 is determined according to the information, and the power storage device 102 is charged by the charger 300. In this manner, the control device 200 controls the output current or output power of the charger 300, and charging control of the power storage device 102 is performed.
  • the control device 200 may be integrated with the charger 300 as a part of the charging device 103 as shown in FIG. 1 or may be separated from the charger 300. When the control device 200 and the charger 300 are separated, either one may be mounted on the electric automobile 101 and the other may be installed in the house 105.
  • the control device 200 may be a program in the vehicle controller mounted on the electric automobile 101. Or it is also possible to set it as one program in the controller which is installed in the house 105 and controls the electric power in the house 105.
  • FIG. 3 and 4 show the configuration of the input power calculation means 201, respectively.
  • FIG. 3 is a configuration example of the input possible power calculation unit 201 when the power consumption of the house 105 is output from the communication device 111 as the house-side power information.
  • the inputtable power calculation unit 201 illustrated in FIG. 3 includes a surplus power calculation unit 2011 and an inputable power determination unit 2012.
  • the surplus power calculation unit 2011 acquires each information of power consumption, power factor, and contract capacity output as the house side power information by the communication device 111 from the communication device 104, and surplus power of the commercial power source 106 based on these values Is calculated.
  • power consumption is expressed as active power [kW]
  • contract capacity is expressed as apparent power [kVA].
  • the surplus power calculation unit 2011 calculates surplus power by dividing the power consumption by the power factor to make the unit dimension coincide with the contract capacity and then obtaining the difference between the two.
  • the contracted capacity is set to an arbitrary value for each house, for example, 100 kVA.
  • the power factor can take an arbitrary value within a range of 0.85 to 0.98 which is a general value.
  • the power factor and the contracted capacity are acquired as the house-side power information.
  • preset values may be used without acquiring them.
  • an arbitrary initial value may be set as the contracted capacity, and when the breaker 107 trips, the power at that time may be detected and used as the contracted capacity.
  • the input possible power determination unit 2012 obtains the allowable power of the power supply port 109 based on the power supply voltage, that is, the voltage of the power supply port 109, and the preset outlet capacity, that is, the current capacity of the power supply port 109.
  • the allowable power obtained in this way is compared with the surplus power calculated by the power surplus power calculation unit 2011, and the smaller one is set as the power that can be input to the charger 300.
  • the range of the power supply voltage is, for example, about 100 to 230 V, and the outlet capacity is, for example, 15A.
  • the power supply voltage may be determined by measuring the voltage at the power supply port 109, or a preset value may be used. Further, information on the power supply voltage and the outlet capacity may be transmitted from the communication device 111 as a part of the house-side power information, and the information may be acquired by the inputtable power determining unit 2012.
  • the input power calculation means 201 may be configured as shown in FIG. FIG. 4 is a configuration example of the input possible power calculation means 201 when surplus power of the house 105 is output from the communication device 111 as the house-side power information.
  • the input possible power calculation unit 201 illustrated in FIG. 4 does not include the surplus power calculation unit 2011 and is configured by the input possible power determination unit 2012.
  • the surplus power calculated by the power surplus power calculation unit 2011 in FIG. 3 is output from the communication device 111 as the house side power information and received by the communication device 104. Information on surplus power is input. Inputtable power determining section 2012 compares this surplus power with the allowable power calculated as described above, and sets the smaller one as the inputable power of charger 300. Other operations are the same as those in FIG.
  • the inputtable power calculation means 201 calculates the inputtable power of the charger 300 by the method as described above, and outputs the calculation result to the power conversion efficiency calculation means 203.
  • FIG. 5 shows an example of power consumption in the house 105.
  • FIG. 5 shows an example of power consumption for 24 hours when the house 105 is an all-electric house, and is plotted with noon as the origin.
  • power consumption tends to concentrate in a late-night power section, which is a time zone when the electricity bill is cheap. Therefore, when charging of the power storage device 102 of the electric automobile 101 is performed in the late-night power section, the power consumption at that time further increases as compared with the example of FIG. Therefore, it is necessary to prevent the power consumption from exceeding the allowable power even while the power storage device 102 is being charged.
  • FIG. 6 shows the configuration of the charging method determining means 202.
  • the charging method determination unit 202 includes a charge amount decrease determination unit 2021 and an OR determination unit 2022.
  • the charge amount decrease determination unit 2021 compares the power storage device voltage, that is, the voltage of the power storage device 102 with a preset low charge amount voltage, and determines whether or not the power storage device 102 is in a low charge state based on the comparison result. To do. That is, if the voltage of the power storage device 102 is equal to or higher than a predetermined low charge amount voltage, it is determined that the battery is not in a low charge state, and if it is less than the low charge amount voltage, it is determined that the battery is in a low charge state.
  • the determination result of the state of charge of the power storage device 102 by the charge amount decrease determination unit 2021 is output to the OR determination unit 2022.
  • the low charge amount voltage used as the charge state determination threshold value in the charge amount decrease determination unit 2021 is obtained by measuring in advance open circuit voltages according to various charge states of the power storage device 102 as OCV (Open Circuit Voltage) characteristics. It can be determined based on the measurement result. For example, the open-circuit voltage when the charge amount is half that at full charge is set as the low charge amount voltage. At this time, hysteresis may be given to the set value of the low charge amount voltage so that the determination result by the charge amount decrease determination unit 2021 does not cause chattering during the change of the charge state.
  • OCV Open Circuit Voltage
  • the OR determination unit 2022 calculates a logical sum of the charge priority signal output from the communication device 111 and the determination result by the charge amount decrease determination unit 2021, and determines a charging method based on the calculation result. That is, if the charge priority signal is output from the communication device 111 or the charge amount decrease determination unit 2021 determines that the power storage device 102 is in a low charge state, the charge method is set to charge priority. On the other hand, when the charge priority signal is not output from the communication device 111 and the charge amount decrease determination unit 2021 determines that the power storage device 102 is not in the low charge state, the charge method is set to normal charge.
  • the charging method determination unit 202 determines the charging method of the charger 300 as either charging priority or normal charging by the method described above, and the determined charging method is the power conversion efficiency calculation unit 203 and the charging execution determination unit 204. To each output.
  • FIG. 7 is a table showing the determination method of the charging method described above. As shown in FIG. 7, when a charging priority signal from the communication device 111 is input to the charging method determination unit 202, the charging method has charging priority regardless of the charging state of the power storage device 102. On the other hand, if the charging priority signal from the communication device 111 is not input to the charging method determination unit 202, the charging method is prioritized for charging if the output voltage of the power storage device 102 is less than the low charging amount voltage. If it is more than the above, a charge system will be normal charge, ie, the charge system which considered the power loss at the time of charge.
  • FIG. 8 shows the configuration of the power conversion efficiency calculation means 203.
  • the power conversion efficiency calculation unit 203 stores power conversion efficiency data in which the relationship between the output power of the charger 300 and the power conversion efficiency is tabulated for each power storage device voltage.
  • This power conversion efficiency data can be created by measuring the input / output characteristics of the charger 300 in advance and determining the ratio of the output power to the input power from the input / output characteristics. However, even if the input power is the same, the output current decreases as the output voltage increases, and the loss in the charger 300 decreases and the power conversion efficiency increases. Therefore, a plurality of power storage device voltages to be tabulated are set, and power conversion efficiency data is created and stored for each power storage device voltage.
  • the power conversion efficiency data for the three types of power storage device voltages A, B, and C are stored in the power conversion efficiency calculation unit 203, but the power storage device voltage for storing the power conversion efficiency data is shown.
  • the type of is not limited to this. Since the output voltage of charger 300 is equal to the power storage device voltage, that is, the voltage of power storage device 102, the power storage device voltage can be substituted by the voltage at the output terminal of charger 300.
  • the power conversion efficiency calculation means 203 calculates
  • the input possible power is first converted into the output possible power of the charger 300 by multiplying the input possible power from the input possible power calculation means 201 by a predetermined conversion efficiency.
  • the conversion efficiency used here may be a value determined according to the input power and the power storage device voltage, or may be a preset fixed value. In any case, it is necessary to prevent the input power of the charger 300 corresponding to the finally determined power conversion efficiency and output power from exceeding the input allowable power.
  • the next stored power conversion efficiency data that is closest to the current power storage device voltage is extracted, and the calculated output possible power is obtained with respect to the power conversion efficiency data.
  • FIG. 9 shows an example of a calculation method when the output power at which the power conversion efficiency is maximized during normal charging is smaller than the maximum value of the output power.
  • the power conversion efficiency of the charger 300 when the output voltage is under a predetermined condition has an upwardly convex characteristic as shown in FIG. This is because when the output power is small, the ratio of iron loss is large, and when the output power increases, the loss due to heat increases due to the increase in output current. Therefore, when the output power range is wide as shown in FIG. 9 and the output power at which the power conversion efficiency is maximum is smaller than the maximum value of the output power level, the point 90 at which the power conversion efficiency is maximum is selected, The power conversion efficiency and output power at the point 90 are obtained as the calculation results.
  • FIG. 10 shows an example of a calculation method when the output power at which the power conversion efficiency is maximized during normal charging is equal to or greater than the maximum value of the output power.
  • the point where the power conversion efficiency is maximum within the range that is, A point 91 corresponding to the maximum output power is selected, and power conversion efficiency and output power at the point 91 are obtained as calculation results.
  • FIG. 11 shows an example of a calculation method when charging is prioritized.
  • a charging-priority charging method that does not consider power conversion efficiency is selected, as shown in FIG. 11, even if the point 92 at which the power conversion efficiency is maximum is within the range of power that can be output, Without selecting, the point 93 corresponding to the maximum value of the output power is selected. Then, the power conversion efficiency and output power at the selected point 93 are obtained as calculation results.
  • an output power larger than the maximum value of output possible power and the power conversion efficiency at that time may be obtained as a calculation result.
  • the maximum rated output power of the charger 300 and the corresponding power conversion efficiency can be obtained as calculated values.
  • a warning signal is transmitted from the control device 200 to the house 105 via the communication device 104 or the power supply port 109, and the use of the electric device 108 is used in the house 105 according to the warning signal.
  • a warning may be given to the user so as to refrain from.
  • the output power does not exceed the maximum rated output power of the charger 300.
  • the power conversion efficiency calculation unit 203 sets the maximum selectable range of the power conversion efficiency data. Limit to the rated output power range. Thereby, it is possible to prevent charging control from being performed exceeding the maximum rated output power of charger 300.
  • the charger 300 may limit the output power to the maximum rated output power.
  • the power conversion efficiency calculation means 203 calculates the power conversion efficiency and the output power of the charger 300 by the method described above, and outputs the calculation results to the charging execution determination means 204 and the output calculation means 205, respectively.
  • FIG. 12 shows the configuration of the charging execution determination unit 204.
  • the charge execution determination unit 204 includes a charge prohibition determination unit 2041, a charge end determination unit 2042, and a charge execution determination unit 2043.
  • the charging prohibition determination unit 2041 compares the power conversion efficiency calculated by the power conversion efficiency calculation unit 203 with a preset charging execution efficiency, compares the power storage device voltage with a preset charging execution voltage, Based on these comparison results, it is determined whether or not charging of the power storage device 102 by the charger 300 is prohibited.
  • the determination result by charge prohibition determination unit 2041 is output to charge execution determination unit 2043.
  • FIG. 13 shows an example of a determination area used in the charge prohibition determination by the charge prohibition determination unit 2041.
  • the charge prohibition determination unit 2041 determines that it is in the charge prohibition region, and charging A prohibition decision is made.
  • the charge prohibition determination unit 2041 determines that the current state is in the charge execution region and determines whether to permit charging. .
  • the charge execution efficiency can be set to a general power conversion efficiency of a conventional charger, for example, a value such as 85%. Thereby, charging under conditions with low power conversion efficiency can be avoided, and loss of power can be reduced.
  • the value of the charging execution efficiency is not limited to 85%, and may be set based on an average value or a typical value of various chargers used in a general electric vehicle.
  • the charging execution voltage can be set to a value corresponding to, for example, 90% of the storage device voltage at the time of full charge, based on the above-mentioned OCV characteristic measured for the storage device 102 in advance.
  • the state of charge of the power storage device 102 is close to full charge due to charging, it is necessary to perform charging while intentionally reducing the output power from the charger 300 in order to prevent overcharging. It is necessary to determine whether to permit charging even when the charging execution efficiency is lower. Therefore, the charge execution voltage is set as described above, and when the power storage device voltage exceeds the value, the charge amount of the power storage device 102 is increased by determining whether to permit charging regardless of the power conversion efficiency value.
  • the value of the charging execution voltage is not limited to the above value as in the case of the charging execution efficiency described above, and may be set to an arbitrary value based on the charge amount of the power storage device 102, the characteristics of the power storage device voltage, and the like. .
  • the charge end determination unit 2042 compares the power storage device voltage with a preset charge end voltage, and determines whether or not to end the charging of the power storage device 102 by the charger 300 based on the comparison result. Specifically, if the power storage device voltage is less than the charge end voltage, it is determined that the charge end condition is not satisfied, and it is determined to continue charging. If the power storage device voltage is equal to or higher than the charge end voltage, the charge end condition is satisfied. As a result, the end of charging is determined.
  • the value of the charging end voltage used for this determination can be set based on the OCV characteristic of the power storage device 102 as with the above-described charging execution voltage, but is preferably set to a value higher than the charging execution voltage. For example, a value corresponding to 100% of the power storage device voltage when fully charged can be set.
  • the determination result by charging end determination unit 2042 is output to charging execution determination unit 2043.
  • Charging execution determination unit 2043 performs charging of power storage device 102 by charger 300 based on the determination results of charging prohibition determination unit 2041 and charging end determination unit 2042 and the charging method determined by charging method determination means 202. Decide whether or not to do. Specifically, when the charging method is normal charging, the charging prohibition determination unit 2041 determines that charging is permitted, and when the charging end determination unit 2042 determines that charging is continued, the charging is determined to be performed. In other cases, it is determined that charging is not performed. This avoids charging under conditions of low power conversion efficiency.
  • the charging method is charging priority
  • the charging end determination unit 2042 determines to continue the charging, it is determined to perform charging, and the charging end determination If is done, it is decided not to perform charging.
  • the power storage device 102 should be prioritized, that is, when a charge priority signal is output from the house 105 or the power storage device 102 is in a low charge state, the power storage device 102 can store power even under low power conversion efficiency conditions. Allow device 102 to be charged.
  • the charging execution determination unit 204 determines whether or not to charge the power storage device 102 by the method described above, and outputs the result to the output calculation unit 205.
  • FIG. 14 and 15 show the configuration of the output calculation means 205.
  • FIG. FIG. 14 is a configuration example of the output calculation means 205 when the charger 300 operates in accordance with the command value of the output current transmitted from the control device 200.
  • the output calculation means 205 shown in FIG. 14 includes an output current calculation unit 2051 and an output current determination unit 2052.
  • the output current calculation unit 2051 obtains the output current of the charger 300 by dividing the output power calculated by the power conversion efficiency calculation means 203 by the power storage device voltage.
  • the output current determination unit 2052 determines whether to determine the output current calculated by the output current calculation unit 2051 as a command value for the charger 300 based on the result of the charging execution determination by the charging execution determination unit 204. Specifically, when it is determined by the charging execution determination unit 204 that charging is to be performed, the output current calculated by the output current calculation unit 2051 is used as a command value, and information on the command value is transmitted to the charger 300. To do. On the other hand, if the charging execution determination unit 204 determines that charging is not to be performed, information on the command value for the output current is not transmitted to the charger 300, and the power storage device 102 is charged by the charger 300. Don't break.
  • the output calculation means 205 may be configured as shown in FIG. FIG. 15 is a configuration example of the output calculation unit 205 when the charger 300 operates in accordance with the command value of the output power transmitted from the control device 200.
  • An output calculation unit 205 illustrated in FIG. 15 includes an output power determination unit 2053 instead of the output current calculation unit 2051 and the output current determination unit 2052 of FIG.
  • the output power determination unit 2053 charges the output power calculated by the power conversion efficiency calculation unit 203 in the same manner as the output current determination unit 2052 of FIG. It is determined whether or not to confirm the command value for the device 300. That is, when it is determined by the charging execution determination unit 204 that charging is to be performed, the calculated output power is used as a command value, and information on the command value is transmitted to the charger 300. On the other hand, when the charging execution determination unit 204 determines that charging is not to be performed, information on the command value for the output power is not transmitted to the charger 300, and the power storage device 102 is charged by the charger 300. Don't break.
  • the output calculation means 205 calculates the output current or output power of the charger 300 by the method as described above, and transmits information on the calculation result to the charger 300.
  • FIG. 16 shows an example of a flowchart of control processing executed by each of the above means in the control device 200 according to the present embodiment. This control flow starts when the electric vehicle 101 is connected to the power supply port 109 and the power from the commercial power supply 106 is supplied to the charging device 103.
  • step S1601 house-side power information transmitted from the communication device 111 of the house 105, received by the communication device 104 and output to the control device 200, the power supply voltage at the power supply port 109, and the power storage device voltage have been detected. Determine whether or not. Step S1601 is repeated until these are detected, and if detected, the process proceeds to step S1602.
  • step S1602 the inputable power calculation means 201 calculates the inputable power.
  • step S1603 the charging method determining unit 202 determines the charging method as either normal charging or charging priority.
  • step S1604 it is determined whether charging priority is selected as the charging method in step S1603. If charging priority is selected, the process proceeds to step S1606. On the other hand, if normal charging is selected without selecting charging priority, the process proceeds to step S1605, and the power conversion efficiency is calculated by the power conversion efficiency calculating unit 203 in step S1605, and then the process proceeds to step S1606. In step S 1606, the output power is calculated by the power conversion efficiency calculation unit 203.
  • step S1607 the charge execution determination unit 204 performs charge execution determination and charge end determination.
  • step S1608 it is determined whether charging execution determination is satisfied in step S1607.
  • the process proceeds to step S1609, and the output current or output power is calculated by the output calculation means 205 in step S1609.
  • this calculation result is output to the charger 300, the process returns to step S1601, and the flowchart of FIG. 16 is repeated.
  • step S1607 it is determined whether or not the charging execution determination is established in step S1607.
  • step S1610 it is determined whether or not the charging end determination is established in step S1607.
  • the process proceeds to step S1611.
  • step S1611 the output calculation unit 205 calculates the output current or output power as 0, and in step S1612 the input power to the charger 300 is set to 0. Prohibit charging.
  • this calculation result is output to the charger 300, the process returns to step S1601, and the flowchart of FIG. 16 is repeated.
  • step S1607 the process proceeds from step S1610 to step S1613.
  • step S1613 the output calculation means 205 calculates the output current or output power as zero. When this calculation result is output to the charger 300, the flowchart of FIG.
  • FIGS. 17 to 19 show time chart examples during normal charging.
  • a time chart 170 indicated by a broken line in FIGS. 17 to 19 shows an example of power consumption for 24 hours when the house 105 is an all-electric house, similar to that shown in FIG.
  • this time chart 170 is referred to as house power consumption.
  • FIG. 17 shows an example of a time chart when the house power consumption 170 changes during the charging of the power storage device 102 and the input power and output power of the charger 300 change accordingly.
  • the power consumption 171 and the input power are increased by that charge. 172 and output power 173 increase. Since the power consumption 171 after the increase at this time is smaller than the contracted capacity, if the output possible power calculated according to the input possible power is less than the maximum rated output power of the charger 300, it has been described with reference to FIGS.
  • the values of the input power 172 and the output power 173 are determined in correspondence with the point where the power conversion efficiency is maximized within the range of the output possible power. Note that the values of the input power 172 and the output power 173 determined in this way are smaller than the maximum rated input power and the maximum rated output power, respectively, as shown in FIG.
  • the power consumption 171, the input power 172, and the output power 173 each remain constant for a while.
  • power storage device voltage 174 gradually increases as power storage device 102 is charged.
  • the power consumption 171 increases accordingly.
  • the power that can be input to the charger 300 decreases in accordance with the increase in the residential power consumption 170.
  • the input power 172 and the output power 173 each decrease, and an increase in the power storage device voltage 174 is suppressed.
  • the value obtained by dividing the power consumption 171 by the power factor at the time T2 again falls below the contracted capacity.
  • the input power 172 and the output power 173 also increase.
  • the degree of increase in power storage device voltage 174 from time T1 to time T2 is larger in a section where input power 172 and output power 173 are relatively large, and gradually increases as input power 172 and output power 173 decrease. Become.
  • the power consumption 171 When the value obtained by dividing the power consumption 171 by the power factor falls below the contracted capacity again at time T ⁇ b> 2, the power consumption 171 thereafter decreases as the residential power consumption 170 decreases.
  • the input power 172 and the output power 173 are constant, respectively, and the power storage device voltage 174 increases in the same manner as from the time Ts to the time T1.
  • FIG. 18 shows an example of a time chart when the charge prohibition determination is established while the power storage device 102 is being charged.
  • the power consumption 175, the input power 176, the output power 177, and the power storage device voltage 178 are the power consumption 171 and the input power 172 of FIG. 17 from the charging start time Ts to the time T3 when charging is prohibited.
  • the output power 173 and the power storage device voltage 174 change in the same manner.
  • the charge prohibition determination is established and the power storage devices 102 thereafter Charging is prohibited.
  • the power consumption 175 matches the house power consumption 170, and the input power 176 and the output power 177 are zero.
  • the power conversion efficiency exceeds the charging execution efficiency at time T4
  • charging of the power storage device 102 is resumed.
  • power storage device voltage 178 does not change.
  • FIG. 19 shows an example of a time chart when the power storage device voltage at the start of charging is relatively high.
  • the power consumption 179, the input power 180, and the output power 181 are constant and change from the charging start time Ts to the time T ⁇ b> 5 as in FIGS. 17 and 18, and the power storage device voltage 182 is the power storage device 102. It gradually rises as the battery charges.
  • the input power 180 and the output power 181 gradually decrease toward 0 until the time Te after a predetermined time, and the power storage at time Te. Charging of device 102 is terminated. At this time, the power consumption 179 gradually decreases toward the home power consumption 170 and coincides with the home power consumption 170 at time Te.
  • the time from the time T6 to the time Te can be set in advance within a range where there is no safety problem. Note that when the power storage device voltage 182 reaches the charging end voltage at time T6, the input power 180 and the output power 181 may be immediately set to 0 to end the charging of the power storage device 102.
  • FIGS. 20 and 21 show time chart examples when charging is prioritized.
  • FIG. 20 shows an example of each time chart of the input power and output power of the charger 300 and the power storage device voltage when the power storage device voltage is smaller than the low charge amount voltage.
  • the low charge amount determination is established because the power storage device voltage is smaller than the low charge amount voltage.
  • charging priority is selected as the charging method, and the input power 183 and the output power 184 increase to the maximum rated input power and the maximum rated output power, respectively.
  • the power storage device voltage is increased by charging the power storage device 102.
  • FIG. 21 shows an example of each time chart of input power and output power of the charger 300 when charge priority is selected during normal charging.
  • input power 186 and output power 187 increase to values corresponding to the point at which power conversion efficiency is maximized. Thereafter, when charge priority is selected at time T8, the input power 186 and the output power 187 increase to the maximum rated input power and the maximum rated output power, respectively. This state continues until charging of power storage device 102 is stopped at time Tp.
  • the input power while charging priority is selected may be the maximum value of input power, not the maximum rated value.
  • the control device 200 includes an inputable energy calculation unit 201, a charging method determination unit 202, a power conversion efficiency calculation unit 203, a charging execution determination unit 204, and an output calculation unit 205.
  • Inputable electric energy calculation means 201 can acquire house-side power information related to the power consumed in house 105 from communication device 104 and can input to charger 300 based on the acquired house-side power information and power storage device voltage. To calculate the correct power.
  • the charging method determination unit 202 determines whether the charging method is set to normal charging or charging priority based on at least one of the charging priority signal as a command related to the power storage device voltage or the charging method.
  • the power conversion efficiency calculating unit 203 converts the power of the charger 300 based on the input possible power calculated by the inputable energy calculating unit 201, the power storage device voltage, and the charging method determined by the charging method determining unit 202. Calculate efficiency and output power.
  • the charging execution determination unit 204 performs charging of the power storage device 102 based on the charging method determined by the charging method determination unit 202, the power conversion efficiency calculated by the power conversion efficiency calculation unit 203, and the power storage device voltage. Determine whether or not.
  • the output calculation unit 205 calculates the output of the charger 300 based on the output power calculated by the power conversion efficiency calculation unit 203, the determination result by the charging execution determination unit 204, and the power storage device voltage.
  • the output control of the charger 300 which considered power conversion efficiency can be performed within the range according to the electric power which can be input from the house 105. As a result, it is possible to charge the power storage device 102 while minimizing power loss during charging while preventing the breaker 107 from tripping.
  • the control device 200 calculates the output current or output voltage calculated as the output of the charger 300 by the output calculation means 205, and controls at least the output current or output voltage of the charger 300 based on the calculation result. . Thereby, charger 300 can be reliably controlled according to the result of the output calculation.
  • the power conversion efficiency calculation unit 203 is configured so that the power conversion efficiency and the output of the charger are maximized within the range of output possible power corresponding to the input power. The power was calculated. Therefore, power loss when charging power storage device 102 with charger 300 can be minimized.
  • the charging execution determination unit 204 is based on the comparison result between the power conversion efficiency calculated by the power conversion efficiency calculation unit 203 and the predetermined charging execution efficiency, and the comparison result between the power storage device voltage and the predetermined charging execution voltage. Thus, it is determined whether or not the power storage device 102 can be charged. That is, it is determined that charging of the power storage device 102 is prohibited when the power conversion efficiency calculated by the power conversion efficiency calculation unit 203 is smaller than the charging execution efficiency and the power storage device voltage is lower than the charging execution voltage.
  • the power conversion efficiency calculated by the power conversion efficiency calculation unit 203 is equal to or higher than the charge execution efficiency, or when the voltage of the power storage device 102 is equal to or higher than the charge execution voltage, it is determined that charging of the power storage device 102 is permitted. Since it did in this way, the feasibility of charge of the electrical storage apparatus 102 can be determined exactly.
  • the charging method determination unit 202 determines that the charging method is given priority when the power storage device voltage is smaller than a predetermined low charge amount voltage or when a charge priority signal as a command related to the charging method is input from the communication device 104. To decide. In this way, when the charging method is determined by the charging method determination unit 202 to give priority to charging, the power conversion efficiency calculation unit 203 exceeds the range of the output possible power corresponding to the input possible power and the power conversion efficiency and output power of the charger 300. Can be calculated. Thus, rapid charging can be performed when the power storage device 102 is in a low charge state.

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Abstract

 充電器制御装置は、住宅側電力情報を取得して充電器に入力可能な電力を演算する入力可能電力演算手段と、充電方式を決定する充電方式決定手段と、入力可能電力、蓄電装置電圧および充電方式に基づいて充電器の電力変換効率および出力電力を演算する電力変換効率演算手段と、充電方式、電力変換効率および蓄電装置電圧に基づいて充電実施の可否を判定する充電実施判定手段と、出力電力、充電実施の判定結果および蓄電装置電圧に基づいて充電器の出力を演算する出力演算手段とを有する。

Description

充電器制御装置、充電装置
 本発明は、電動走行可能な車両の蓄電装置に電力を供給する充電器を制御するための充電器制御装置および充電装置に関する。
 従来の電動自動車用蓄電装置の充電器における制御方法の例を特許文献1および2に挙げる。これらの制御方法では,住宅に設置されたブレーカのトリップを防止するために、住宅内で消費している消費電力と充電電力との和が契約容量または契約電流が超えないよう充電電力を制御している。
特開2008-141924号公報 特開2008-136291号公報
 電動自動車の蓄電装置を住宅の電源に接続して充電する際、火力発電に由来する電力が含まれている場合は原油の使用により二酸化炭素の排出に繋がる。従って、電気自動車の充電に当たっては、充電時の電力損失を最小化し二酸化炭素の排出量を低減することが重要である。しかし、従来の充電器の制御方法はブレーカのトリップ防止を目的としており、充電時の電力の損失については考慮されておらず、ブレーカトリップ防止と電力損失の低減を両立できていなかった。この点を鑑み、本発明ではブレーカのトリップを防止すると同時に充電時の電力損失を最小化する方法を提供する。
 本発明の第1の態様による充電器制御装置は、住宅の電源と接続されて電動自動車に搭載された蓄電装置を充電する充電器を制御するためのものであって、住宅内で消費している電力に関する住宅側電力情報を取得し、取得した住宅側電力情報と電源の電圧とに基づいて充電器に入力可能な電力を演算する入力可能電力演算手段と、蓄電装置の電圧または外部からの充電方法に関する命令のいずれか少なくとも一方に基づいて充電方式を決定する充電方式決定手段と、入力可能電力演算手段により演算された入力可能電力と、蓄電装置の電圧と、充電方式決定手段により決定された充電方式とに基づいて、充電器の電力変換効率および出力電力を演算する電力変換効率演算手段と、充電方式決定手段により決定された充電方式と、電力変換効率演算手段により演算された電力変換効率と、蓄電装置の電圧とに基づいて、蓄電装置の充電の実施の可否を判定する充電実施判定手段と、電力変換効率演算手段により演算された出力電力と、充電実施判定手段による判定結果と、蓄電装置の電圧とに基づいて、充電器の出力を演算する出力演算手段とを有する。
 本発明の第2の態様によると、第1の態様の充電器制御装置は、出力演算手段により演算された充電器の出力に基づいて充電器の出力電流または出力電力を少なくとも制御することができる。
 本発明の第3の態様によると、第1または第2の態様の充電器制御装置において、電力変換効率演算手段は、入力可能電力に対応する出力可能電力の範囲内で電力変換効率が最大となるよう充電器の電力変換効率および出力電力を演算することが好ましい。
 本発明の第4の態様によると、第1~第3いずれかの態様の充電器制御装置において、充電実施判定手段は、電力変換効率演算手段により演算された電力変換効率と所定の充電実施効率との比較結果、および蓄電装置の電圧と所定の充電実施電圧との比較結果に基づいて、蓄電装置の充電の実施の可否を判定することとしてよい。
 本発明の第5の態様によると、第4の態様の充電制御装置において、充電実施判定手段は、電力変換効率演算手段により演算された電力変換効率が充電実施効率よりも小さく、かつ蓄電装置の電圧が充電実施電圧よりも小さい場合に蓄電装置の充電を禁止すると判定し、電力変換効率演算手段により演算された変換効率が充電実施効率以上、または蓄電装置の電圧が充電実施電圧以上の場合に蓄電装置の充電を許可すると判定することが好ましい。
 本発明の第6の態様によると、第1~第5いずれかの態様の充電器制御装置において、充電方式決定手段は、蓄電装置の電圧が所定の低充電量電圧よりも小さい場合または充電方法に関する命令としての充電優先信号が外部から入力された場合は、充電方式を充電優先に決定し、電力変換効率演算手段は、充電方式決定手段により充電方式が充電優先に決定された場合は、入力可能電力に対応する出力可能電力の範囲を超えて充電器の電力変換効率および出力電力を演算することもできる。
 本発明の第7の態様によると、第1~第6いずれかの態様の充電器制御装置において、住宅より送信される住宅側電力情報を受信する住宅側電力情報受信手段をさらに備えることができる。
 本発明の第8の態様によると、第1~第7いずれかの態様の充電器制御装置において、蓄電装置の電圧の情報を受信する蓄電装置状態受信手段をさらに備えることができる。
 本発明の第9の態様によると、第1~第8いずれかの態様の充電器制御装置において、充電方法に関する命令としての充電優先信号を受信する充電優先信号受信手段をさらに備えることができる。
 本発明の第10の態様による充電器制御装置は、住宅の電源と接続されて電動自動車に搭載された蓄電装置を充電する充電器を制御するためのものであって、住宅内で消費している電力に関する住宅側電力情報、蓄電装置の電圧に関する電圧情報、および蓄電装置の充電方法に関する充電優先信号のいずれか少なくとも一つを受信する情報受信手段を備え、情報受信手段により受信された住宅側電力情報、電圧情報および充電優先信号のいずれか少なくとも一つに基づいて、充電器の出力電流または出力電力を少なくとも制御する。
 本発明の第11の態様による充電装置は、請求項1~9のいずれか一項に記載の充電器制御装置と、出力演算手段の演算結果に基づいて蓄電装置を充電する充電器とを有することを特徴とするものである。
 本発明によれば、ブレーカトリップを防止しつつ充電時の電力損失を最小にした充電が可能となる。
本発明に係る電動自動車用蓄電装置の充電システムの全体構成を示す図である。 本発明に係る充電器の制御装置の全体構成を示す図である。 入力可能電力演算手段の構成を示す図である。 入力可能電力演算手段の他の構成を示す図である。 消費電力の一例を示す図である。 充電方式決定手段の構成を示す図である。 充電方式決定方法の一例を示す図である。 電力変換効率演算手段の構成を示す図である。 電力変換効率および出力電力の選択方法の一例を示す図である。 電力変換効率および出力電力の選択方法の一例を示す図である。 電力変換効率および出力電力の選択方法の一例を示す図である。 充電実施判定手段の構成を示す図である。 充電禁止判定方法を示す図である。 出力演算手段の構成を示す図である。 出力演算手段の他の構成を示す図である。 充電器の制御装置におけるフローチャートの一例を示す図である。 タイムチャートの一例を示す図である。 タイムチャートの一例を示す図である。 タイムチャートの一例を示す図である。 タイムチャートの一例を示す図である。 タイムチャートの一例を示す図である。
 以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る電動自動車用蓄電装置の充電システムの全体構成を示す図である。図1では、蓄電装置102を搭載した電動自動車101と、蓄電装置102を充電するための電源を電動自動車101へ供給する住宅105とにおいて、それぞれの電力系統に主に着目した充電システムの構成を示している。
 図1において、電動自動車101側の充電システムは、電動自動車101に搭載されておりその走行の動力源となる蓄電装置102と、蓄電装置102を充電するための充電装置103と、住宅105からの住宅側電力情報を受信して充電装置103に伝達する通信装置104とで構成される。一方、住宅105側の充電システムは、住宅105において使用される電力を供給する商用電源106と、住宅105内での消費電力または消費電流を制限するためのブレーカ107と、各種の電気機器108と、住宅105から屋外へ電力を供給するための電源口109と、住宅105内で消費される電力を検出する検出器110と、検出器110により検出された消費電力に関する住宅側電力情報を電動自動車101の通信装置104へ送信する通信機111とで構成される。
 電動自動車101は、外部から供給される電力を蓄電装置102に蓄積し、その電力を使用して走行可能な自動車である。たとえば、電気自動車(EV)やプラグインハイブリッド自動車(PHV)などが電動自動車101に含まれる。
 蓄電装置102は、電動自動車101の動力源として機能する充放電可能なバッテリであり、充電装置103から供給される電力によって充電することができる。なお、充電装置103からの電力以外を用いても蓄電装置102を充電できるようにしてもよい。蓄電装置102に充電された電力を電動自動車101のモータ(不図示)へ出力することで、電動自動車101が走行することができる。
 充電装置103は、制御装置200と充電器300によって構成される。充電器300は、外部から供給される電力に基づいて充電用の電力を生成し、その充電用電力を蓄電装置102へ出力する。制御装置200は、蓄電装置102の充電時に充電器300を制御するための装置である。なお、制御装置200が行う充電器300の制御動作については、後で詳細に説明する。
 通信装置104は、住宅105の通信機111との間で電源口109を介して通信を行い、通信機111からの情報や信号を受信する。たとえば、前述の住宅側電力情報や、後述するようにユーザからの要求に応じて通信機111から出力される充電優先信号などが通信装置104によって受信される。通信装置104が受信した情報は、充電装置103内の制御装置200へ出力され、制御装置200が行う充電器300の制御において利用される。
 住宅105において、商用電源106からの電力は、ブレーカ107を介して電気機器108および電源口109へ供給される。電気機器108は、たとえば電子レンジ、クッキングヒータ、エアコンなどであり、商用電源106からの電力を使用して動作する。電気機器108の動作によって住宅105内で消費される電力の合計値は、検出器110によって検出され、通信機111へ出力される。
 電源口109に電動自動車101が接続されると、通信機111により、検出器110において検出された消費電力に関する情報が住宅側電力情報として電動自動車101の通信装置104へ出力される。このとき通信機111は、消費電力の値をそのまま住宅側電力情報として出力してもよい。その場合、消費電力に加えて、使用中の電気機器108の種類等に応じて算出した力率や、予め設定された商用電源106の契約容量などの情報をさらに住宅側電力情報の中に含めることが好ましい。あるいは、消費電力、力率および契約容量に基づいて商用電源106の余剰電力を算出し、その余剰電力の値を住宅側電力情報として出力してもよい。
 さらに通信機111は、蓄電装置102の充電を優先して行うようにユーザから要求された場合は、その要求に応じて充電優先信号を発生して通信装置104へ出力することもできる。充電時の損失を考慮せずに蓄電装置102の充電を優先して行おうとする場合、ユーザは、住宅105に設けられた不図示のスイッチを操作する等の方法により、通信機111から通信装置104に対して、充電方法に関する命令としての充電優先信号を出力することができる。
 なお、通信機111から通信装置104へ住宅側電力情報や充電優先信号を出力する際には、たとえば電源口109から電動自動車101へ供給する電力の波形上に重畳された電気信号としてこれらを出力することができる。また、電力供給線とは別の信号線を用意し、これを用いて通信機111か.ら住宅側電力情報や充電優先信号を出力してもよい。あるいは赤外線やマイクロ波等による無線通信を利用してもよい。
 なお、図1では通信装置104と充電装置103を別々の構成として示したが、これらが一体となって構成されている場合にも本発明は適用できる。また、充電装置103を電動自動車101ではなく住宅105側に設けてもよい。
 次に、制御装置200が行う充電器300の制御動作について詳細に説明する。図2は、本発明に係る制御装置200の全体構成を示す図である。図2に示すように、制御装置200は、入力可能電量演算手段201、充電方式決定手段202、電力変換効率演算手段203、充電実施判定手段204、および出力演算手段205で構成される。
 入力可能電量演算手段201は、通信装置104により受信されて制御装置200へ出力された住宅側電力情報を取得し、その住宅側電力情報と、電動自動車101が接続された電源口109の電圧とに基づいて、充電器300に入力可能な電力を演算する。入力可能電量演算手段201により演算された入力可能電力は、電力変換効率演算手段203へ出力される。
 充電方式決定手段202は、住宅105の通信機111から出力される充電優先信号の有無と、不図示の電圧センサによって検出された蓄電装置102の電圧(蓄電装置電圧)とに基づいて、充電方式を通常充電と充電優先のいずれにするかを決定する。なお、通信機111から充電優先信号が出力されている場合、その充電優先信号は充電方式決定手段202において通信装置104を介して取得される。通常充電とは、充電時の損失が最小となるように蓄電装置102を充電するための充電方式である。一方、充電優先とは、充電時の損失を考慮せずに蓄電装置102の充電を優先して行うための充電方式である。充電方式決定手段202により決定された充電方式は、電力変換効率演算手段203および充電実施判定手段204へ出力される。
 電力変換効率演算手段203は、入力可能電量演算手段201によって演算された入力可能電力と、蓄電装置電圧と、充電方式決定手段202により決定された充電方式とに基づいて、充電器300内での電力変換効率と、その電力変換効率における充電器300の出力電力とを演算する。電力変換効率演算手段203によるこれらの演算結果は、電力変換効率は充電実施判定手段204に、出力電力は出力演算手段205にそれぞれ出力される。
 充電実施判定手段204は、電力変換効率演算手段203によって演算された電力変換効率と、充電方式決定手段202により決定された充電方式と、蓄電装置電圧とに基づいて、充電器300により蓄電装置102の充電を実施するか否かを判定する。充電実施判定手段204による判定結果は、出力演算手段205へ出力される。
 出力演算手段205は、電力変換効率演算手段203によって演算された出力電力と、充電実施判定手段204による充電実施判定の結果と、蓄電装置電圧とに基づいて、充電器300の出力電流または出力電力を演算する。出力演算手段205により演算された出力電流または出力電力の情報は、制御装置200から充電器300へ送信される。こうして制御装置200から充電器300へ出力電流または出力電力の情報を送信すると、その情報に従って充電器300の出力電流または出力電力が決定され、充電器300により蓄電装置102の充電が行われる。このようにして、制御装置200により充電器300の出力電流または出力電力が制御され、蓄電装置102の充電制御が行われる。
 なお、制御装置200は、図1に示したように充電装置103の一部として充電器300と一体化された構成としてもよいし、充電器300から分離された構成としてもよい。制御装置200と充電器300を分離した構成とする場合は、いずれか一方を電動自動車101に搭載し、もう一方を住宅105に設置してもよい。また、制御装置200を電動自動車101に搭載された車両用コントローラ内の一プログラムとしてもよい。あるいは、住宅105に設置されており、住宅105内の電力を制御するコントローラ内の一プログラムとすることも可能である。
 次に、図2に示した制御装置200の各手段の詳細について、以下に説明する。
 図3および4に入力可能電力演算手段201の構成をそれぞれ示す。図3は、通信機111から住宅側電力情報として住宅105の消費電力が出力される場合の入力可能電力演算手段201の構成例である。図3に示す入力可能電力演算手段201は、余剰電力算出部2011と入力可能電力確定部2012によって構成される。
 余剰電力算出部2011は、通信機111によって住宅側電力情報として出力された消費電力、力率および契約容量の各情報を通信装置104から取得し、これらの値に基づいて商用電源106の余剰電力を算出する。なお一般的に、住宅において消費電力は有効電力[kW]で表される一方で、契約容量は皮相電力[kVA]で表される。そのため余剰電力算出部2011では、消費電力を力率で除算することで単位の次元を契約容量と一致させてから両者の差分を求めることで、余剰電力を算出している。契約容量は住宅ごとに任意の値が設定されており、たとえば100kVA等である。また、力率は一般的な値である0.85~0.98の範囲内で任意の値をとることができる。なお、ここでは力率と契約容量を住宅側電力情報として取得することとしたが、これらを取得せずに予め設定された値を用いてもよい。その場合、契約容量として任意の初期値を設定しておき、ブレーカ107がトリップしたらそのときの電力を検知して契約容量としてもよい。
 入力可能電力確定部2012は、電源電圧すなわち電源口109の電圧と、予め設定されたコンセント容量すなわち電源口109の電流容量とに基づいて、電源口109の許容電力を求める。こうして求めた許容電力を電力余剰電力算出部2011によって算出された余剰電力と比較し、いずれか小さい方を充電器300の入力可能電力とする。電源電圧の範囲はたとえば100~230V程度であり、コンセント容量はたとえば15Aである。なお、電源電圧は電源口109の電圧を測定することで決定してもよいし、予め設定された値を用いてもよい。また、通信機111から住宅側電力情報の一部として電源電圧やコンセント容量の情報を送信し、これを入力可能電力確定部2012において取得してもよい。
 あるいは入力可能電力演算手段201を図4のように構成してもよい。図4は、通信機111から住宅側電力情報として住宅105の余剰電力が出力される場合の入力可能電力演算手段201の構成例である。図4に示す入力可能電力演算手段201は、余剰電力算出部2011を有さず、入力可能電力確定部2012によって構成される。
 図4の入力可能電力確定部2012には、図3の電力余剰電力算出部2011によって算出された余剰電力の代わりに、通信機111から住宅側電力情報として出力されて通信装置104により受信された余剰電力の情報が入力される。入力可能電力確定部2012は、この余剰電力と前述のようにして算出される許容電力とを比較し、いずれか小さい方を充電器300の入力可能電力とする。これ以外の動作については、図3のものと同じである。
 入力可能電力演算手段201は、以上説明したような方法により充電器300の入力可能電力を演算し、その演算結果を電力変換効率演算手段203へ出力する。
 図5に住宅105における消費電力の一例を示す。図5は、住宅105をオール電化住宅とした場合の24時間の消費電力の一例を示しており、正午を原点としてプロットされている。一般的にオール電化住宅では、図5に示すように電気料金が安い時間帯である深夜電力区間に消費電力が集中する傾向となる。そのため、電動自動車101の蓄電装置102への充電が深夜電力区間に実施されると、そのときの消費電力は図5の例よりもさらに上昇することとなる。したがって、蓄電装置102を充電している間でも消費電力が許容電力を上回らないようにする必要がある。
 図6に充電方式決定手段202の構成を示す。充電方式決定手段202は、充電量低下判定部2021とOR判定部2022によって構成される。
 充電量低下判定部2021は、蓄電装置電圧すなわち蓄電装置102の電圧と、予め設定された低充電量電圧とを比較し、その比較結果に基づいて蓄電装置102が低充電状態か否かを判定する。すなわち、蓄電装置102の電圧が所定の低充電量電圧以上であれば低充電状態ではないと判定し、低充電量電圧未満であれば低充電状態であると判定する。充電量低下判定部2021による蓄電装置102の充電状態の判定結果は、OR判定部2022へ出力される。なお、充電量低下判定部2021において充電状態判定のしきい値として用いられる低充電量電圧は、蓄電装置102の様々な充電状態に応じた開放電圧をOCV(Open Circuit Voltage)特性として予め計測しておき、その計測結果に基づいて決定することができる。たとえば、充電量が満充電時の半分であるときの開放電圧が低充電量電圧として設定される。このとき、充電状態の変化中に充電量低下判定部2021による判定結果がチャタリングを起こさないように、低充電量電圧の設定値にヒステリシスを持たせてもよい。
 OR判定部2022は、通信機111から出力される充電優先信号と充電量低下判定部2021による判定結果との論理和を演算し、その演算結果に基づいて充電方式を決定する。すなわち、通信機111から充電優先信号が出力されているか、または蓄電装置102が低充電状態であると充電量低下判定部2021によって判定された場合は、充電方式を充電優先とする。一方、通信機111から充電優先信号が出力されておらず、かつ蓄電装置102が低充電状態ではないと充電量低下判定部2021によって判定された場合は、充電方式を通常充電とする。
 充電方式決定手段202は、以上説明したような方法により充電器300の充電方式を充電優先または通常充電のいずれかに決定し、決定した充電方式を電力変換効率演算手段203と充電実施判定手段204へそれぞれ出力する。図7は、上記の充電方式の決定方法を一覧表に表した図である。図7に示すように、通信機111からの充電優先信号が充電方式決定手段202に入力された場合は、蓄電装置102の充電状態に関わらず、充電方式は充電優先となる。一方、通信機111からの充電優先信号が充電方式決定手段202に入力されていない場合は、蓄電装置102の出力電圧が低充電量電圧未満であれば充電方式は充電優先となり、低充電量電圧以上であれば充電方式は通常充電、すなわち充電時の電力損失を考慮した充電方式となる。
 図8に電力変換効率演算手段203の構成を示す。電力変換効率演算手段203には、充電器300の出力電力と電力変換効率との関係を蓄電装置電圧ごとにテーブル化した電力変換効率データが記憶されている。この電力変換効率データは、充電器300の入出力特性を予め計測しておき、その入出力特性から入力電力に対する出力電力の比を求めることで作成することができる。ただし、入力電力が同じであっても出力電圧が大きいほど出力電流が小さくなり、充電器300内での損失が低下して電力変換効率が高くなる。そのため、テーブル化の対象とする蓄電装置電圧を複数設定し、その蓄電装置電圧ごとに電力変換効率データを作成して記憶する。図8では、電力変換効率演算手段203において3種類の蓄電装置電圧A、B、Cに対する電力変換効率データがそれぞれ記憶されている例を示しているが、電力変換効率データを記憶する蓄電装置電圧の種類はこれに限定されない。なお、充電器300の出力電圧は蓄電装置電圧すなわち蓄電装置102の電圧と等しいため、充電器300の出力端の電圧で蓄電装置電圧を代用することも可能である。
 電力変換効率演算手段203は、上記のような電力変換効率データを用いて、入力可能電力、蓄電装置電圧および充電方式に対応する充電器300の電力変換効率と出力電力をそれぞれ求める。具体的には、先ず入力可能電力演算手段201からの入力可能電力に対して所定の変換効率を乗算することにより、入力可能電力を充電器300の出力可能電力に変換する。ここで用いられる変換効率は、入力可能電力や蓄電装置電圧に応じて決定される値でもよいし、予め設定された固定値でもよい。いずれの場合であっても、最終的に決定される電力変換効率と出力電力に対応する充電器300の入力電力が入力可能電力を超えないようにする必要がある。こうして出力可能電力を求めたら、次に記憶されている電力変換効率データの中で現在の蓄電装置電圧に最も近いものを抽出し、その電力変換効率データに対して、求められた出力可能電力に対応する選択可能範囲を設定する。この選択可能範囲内で充電方式に応じた最適な出力電力と電力変換効率を電力変換効率データから特定することで、充電器300の電力変換効率と出力電力をそれぞれ演算する。
 以上説明した電力変換効率および出力電力の演算方法について、図9、10および11の各具体例を用いて説明する。図9は、通常充電時において電力変換効率が最大となる出力電力が出力可能電力の最大値よりも小さい場合の演算方法の例を示している。出力電圧が所定の条件下にあるときの充電器300の電力変換効率は、図9に示すように上に凸の特性を持つ。これは、出力電力が小さい時は鉄損の占める割合が大きく、出力電力が大きくなると出力電流の増加によって熱による損失が増加するためである。したがって、図9のように出力可能電力の範囲が広く、電力変換効率が最大となる出力電力が出力可能電力の最大値よりも小さい場合は、電力変換効率が最大となる点90を選択し、その点90における電力変換効率と出力電力を演算結果として求める。
 一方、図10は、通常充電時において電力変換効率が最大となる出力電力が出力可能電力の最大値以上である場合の演算方法の例を示している。図10のように出力可能電力の範囲が狭く、電力変換効率が最大となる出力電力が出力可能電力の範囲内から外れている場合は、その範囲内で電力変換効率が最大となる点、すなわち出力可能電力の最大値に対応する点91を選択し、その点91における電力変換効率と出力電力を演算結果として求める。
 図11は、充電優先時の演算方法の例を示している。電力変換効率を考慮しない充電優先の充電方式が選択された場合は、図11に示すように、電力変換効率が最大となる点92が出力可能電力の範囲内にあったとしてもその点92を選択せずに、出力可能電力の最大値に対応する点93を選択する。そして、選択した点93における電力変換効率と出力電力を演算結果として求める。なお、充電優先の充電方式の場合は、出力可能電力の最大値よりも大きな出力電力とそのときの電力変換効率を演算結果として求めてもよい。たとえば、充電器300の最大定格出力電力とそれに対応する電力変換効率とを演算値としてそれぞれ求めることができる。この場合、ブレーカ107のトリップを防止するため、制御装置200から通信装置104や電源口109を介して住宅105へ警告信号を送信し、その警告信号に応じて、住宅105において電気機器108の使用を控えるようにユーザに対して警告を行うようにしてもよい。
 なお、図9~11で説明した演算方法により電力変換効率および出力電力を演算するときには、充電器300の最大定格出力電力を超えた出力電力とならないようにすることが好ましい。たとえば、入力可能電力演算手段201によって演算された入力可能電力から求められた出力可能電力が最大定格出力電力よりも大きい場合は、電力変換効率演算手段203において電力変換効率データの選択可能範囲を最大定格出力電力の範囲に制限する。これにより、充電器300の最大定格出力電力を超えて充電制御が行われるのを防止することができる。あるいは、充電器300において出力電力を最大定格出力電力に制限してもよい。
 電力変換効率演算手段203は、以上説明したような方法により充電器300の電力変換効率と出力電力をそれぞれ演算し、これらの演算結果を充電実施判定手段204と出力演算手段205へそれぞれ出力する。
 図12に充電実施判定手段204の構成を示す。充電実施判定手段204は、充電禁止判定部2041、充電終了判定部2042および充電実施決定部2043によって構成される。
 充電禁止判定部2041は、電力変換効率演算手段203によって演算された電力変換効率と予め設定された充電実施効率とを比較すると共に、蓄電装置電圧と予め設定された充電実施電圧とを比較し、これらの比較結果に基づいて、充電器300による蓄電装置102の充電を禁止するか否かを判定する。充電禁止判定部2041による判定結果は、充電実施決定部2043へ出力される。
 図13は、充電禁止判定部2041による充電禁止判定において用いられる判定領域の一例を示している。図13に示すように、電力変換効率が所定の充電実施効率未満でかつ蓄電装置電圧が所定の充電実施電圧未満である場合は、充電禁止判定部2041により充電禁止領域にあると判断され、充電禁止の判定がなされる。一方、電力変換効率が所定の充電実施効率以上または蓄電装置電圧が所定の充電実施電圧以上である場合は、充電禁止判定部2041により充電実施領域にあると判断され、充電許可の判定がなされる。
 ここで、充電実施効率は従来の充電器の一般的な電力変換効率、たとえば85%などの値を設定することができる。これにより、電力変換効率が低い条件での充電を避けられ、電力の損失を低減することができる。なお、充電実施効率の値は85%に限定するものではなく、一般的な電動自動車において使用される様々な充電器の平均値や、代表的な値などに基づいて設定してもよい。
 また、充電実施電圧は蓄電装置102に対して予め計測された前述のOCV特性に基づいて、たとえば満充電時の蓄電装置電圧の90%に相当する値を設定することができる。充電によって蓄電装置102の充電状態が満充電に近くなると、過充電を防止するために意図的に充電器300からの出力電力を小さくして充電を行う必要があるため、電力変換効率が前述の充電実施効率を下回る場合であっても充電許可の判定がなされるようにしなければならない。そこで、上記のように充電実施電圧を設定し、その値を蓄電装置電圧が上回っている場合は電力変換効率の値に関わらず充電許可の判定をすることで、蓄電装置102の充電量が増えた状態で出力電力を小さくしても充電禁止領域に該当せず、充電を実施することができる。なお、充電実施電圧の値も前述の充電実施効率と同様に上記の値に限定するものではなく、蓄電装置102の充電量や蓄電装置電圧の特性などに基づいて任意の値に設定してよい。
 充電終了判定部2042は、蓄電装置電圧と予め設定された充電終了電圧とを比較し、その比較結果に基づいて、充電器300による蓄電装置102の充電を終了するか否かを判定する。具体的には、蓄電装置電圧が充電終了電圧未満であれば、充電終了条件が未成立であるとして充電継続の判定がなされ、蓄電装置電圧が充電終了電圧以上であれば、充電終了条件が成立したとして充電終了の判定がなされる。この判定に用いる充電終了電圧の値は、前述の充電実施電圧と同様に蓄電装置102のOCV特性に基づいて設定することができるが、充電実施電圧よりも高い値とすることが好ましい。たとえば、満充電時の蓄電装置電圧の100%に相当する値を設定することができる。充電終了判定部2042による判定結果は、充電実施決定部2043へ出力される。
 充電実施決定部2043は、充電禁止判定部2041と充電終了判定部2042の各判定結果、および充電方式決定手段202により決定された充電方式に基づいて、充電器300による蓄電装置102の充電を実施するか否かを決定する。具体的には、充電方式が通常充電であるときは、充電禁止判定部2041により充電許可の判定がなされ、かつ充電終了判定部2042により充電継続の判定がなされた場合は充電を実施すると決定し、それ以外の場合は充電を実施しないと決定する。これにより、電力変換効率が低い条件での充電を避けるようにする。一方、充電方式が充電優先であるときは、充電禁止判定部2041の判定結果に関わらず、充電終了判定部2042によって充電継続の判定がなされた場合は充電を実施すると決定し、充電終了の判定がなされた場合は充電を実施しないと決定する。これにより、蓄電装置102の充電を優先すべき状況、すなわち住宅105から充電優先信号が出力されているか、または蓄電装置102が低充電状態であるときには、電力変換効率が低い条件であっても蓄電装置102を充電できるようにする。
 充電実施判定手段204は、以上説明したような方法により蓄電装置102の充電を実施するか否かを決定し、その結果を出力演算手段205へ出力する。
 図14および15に出力演算手段205の構成を示す。図14は、制御装置200から送信される出力電流の指令値に応じて充電器300が動作する場合の出力演算手段205の構成例である。図14に示す出力演算手段205は、出力電流演算部2051と出力電流確定部2052によって構成される。
 出力電流演算部2051は、電力変換効率演算手段203によって演算された出力電力を蓄電装置電圧で除算することにより、充電器300の出力電流を求める。出力電流確定部2052は、充電実施判定手段204による充電実施判定の結果に基づいて、出力電流演算部2051によって演算された出力電流を充電器300に対する指令値として確定するか否かを決定する。具体的には、充電実施判定手段204により充電を実施するとの決定がなされた場合は、出力電流演算部2051によって演算された出力電流を指令値として、その指令値の情報を充電器300へ送信する。一方、充電実施判定手段204により充電を実施しないとの決定がなされた場合は、出力電流に対する指令値の情報を充電器300へ送信しないようにして、充電器300により蓄電装置102の充電が行われないようにする。
 あるいは出力演算手段205を図15のように構成してもよい。図15は、制御装置200から送信される出力電力の指令値に応じて充電器300が動作する場合の出力演算手段205の構成例である。図15に示す出力演算手段205は、図14の出力電流演算部2051と出力電流確定部2052に代えて、出力電力確定部2053を有する。
 出力電力確定部2053は、充電実施判定手段204による充電実施判定の結果に基づいて、図14の出力電流確定部2052と同様の方法により、電力変換効率演算手段203によって演算された出力電力を充電器300に対する指令値として確定するか否かを決定する。すなわち、充電実施判定手段204により充電を実施するとの決定がなされた場合は、演算された出力電力を指令値として、その指令値の情報を充電器300へ送信する。一方、充電実施判定手段204により充電を実施しないとの決定がなされた場合は、出力電力に対する指令値の情報を充電器300へ送信しないようにして、充電器300により蓄電装置102の充電が行われないようにする。
 出力演算手段205は、以上説明したような方法により充電器300の出力電流または出力電力を演算し、その演算結果の情報を充電器300へ送信する。
 図16は、本実施形態による制御装置200において上記のような各手段で実行される制御処理のフローチャートの一例を示している。この制御フローは、電源口109に電動自動車101が接続されて、商用電源106からの電力が充電装置103へ供給された時点から開始する。
 ステップS1601では、住宅105の通信機111から送信され、通信装置104により受信されて制御装置200へ出力される住宅側電力情報と、電源口109における電源電圧と、蓄電装置電圧とが検出されたか否かを判定する。これらが検出されるまでステップS1601を繰り返し、検出されたらステップS1602へ進む。
 ステップS1602では、入力可能電量演算手段201により入力可能電力を演算する。ステップS1603では、充電方式決定手段202により充電方式を通常充電と充電優先のいずれかに決定する。ステップS1604では、ステップS1603において充電方式として充電優先が選択されたか否かを判定する。充電優先が選択された場合はステップS1606へ進む。一方、充電優先が選択されずに通常充電が選択された場合はステップS1605へ進み、ステップS1605で電力変換効率演算手段203により電力変換効率を演算した後にステップS1606へ進む。ステップS1606では、電力変換効率演算手段203により出力電力を演算する。
 ステップS1607では、充電実施判定手段204により充電実施判定および充電終了判定を行う。ステップS1608では、ステップS1607において充電実施判定が成立したか否かを判定する。充電実施判定が成立した場合はステップS1609へ進み、ステップS1609で出力演算手段205により出力電流または出力電力を演算する。この演算結果を充電器300へ出力したらステップS1601へリターンし、図16のフローチャートを繰り返す。
 一方、ステップS1607において充電実施判定が成立しなかった場合はステップS1608からステップS1610へ進む。ステップS1610では、ステップS1607において充電終了判定が成立したか否かを判定する。充電終了判定が成立した場合はステップS1611へ進み、ステップS1611で出力演算手段205により出力電流または出力電力を0として演算すると共に、ステップS1612で充電器300への入力電力を0として蓄電装置102の充電を禁止する。この演算結果を充電器300へ出力したらステップS1601へリターンし、図16のフローチャートを繰り返す。
 また、ステップS1607において充電終了判定が成立しなかった場合はステップS1610からステップS1613へ進む。ステップS1613では、出力演算手段205により出力電流または出力電力を0として演算する。この演算結果を充電器300へ出力したら図16のフローチャートを終了する。
 図16のフローチャートが制御装置200により実行されることで充電器300の充電制御が行われた場合の住宅105における消費電力と、充電器300の入力電力および出力電力と、蓄電装置電圧との各タイムチャートの例を図17から図19に示す。なお、図17~19では、いずれも通常充電時のタイムチャート例を示している。また、図17~19において破線により示すタイムチャート170は、図5に示したものと同じく、住宅105をオール電化住宅とした場合の24時間の消費電力の一例を示している。以後、このタイムチャート170を住宅消費電力と称する。
 図17は、蓄電装置102の充電中に住宅消費電力170が変動し、それに伴って充電器300の入力電力と出力電力が変動した場合のタイムチャートの一例を示している。図17に示すように、時刻Tsにおいて電動自動車101が住宅105の電源口109に接続されて充電器300により蓄電装置102の充電が開始されると、その充電の分だけ消費電力171、入力電力172および出力電力173がそれぞれ上昇する。このときの上昇後の消費電力171は契約容量よりも小さいため、入力可能電力に応じて演算された出力可能電力が充電器300の最大定格出力電力未満であれば、図9、10で説明したようにその出力可能電力の範囲内で電力変換効率が最大となる点に対応して、入力電力172および出力電力173の値がそれぞれ決定される。なお、こうして決定される入力電力172と出力電力173の値は、図17に示すように最大定格入力電力と最大定格出力電力よりもそれぞれ小さい。
 時刻Ts以降、消費電力171、入力電力172および出力電力173は、しばらくの間一定でそれぞれ推移する。一方、蓄電装置電圧174は、蓄電装置102の充電が進むにつれて徐々に上昇していく。
 時刻T1付近で住宅消費電力170が増加し始めると、その分だけ消費電力171も上昇する。時刻T1において消費電力171を力率で除算した値が契約容量近傍に達した後は、住宅消費電力170の増加分に応じて充電器300の入力可能電力が減少する。その結果、入力電力172と出力電力173がそれぞれ低下し、蓄電装置電圧174の上昇が抑えられる。その後、住宅消費電力170が減少に転じると、その分だけ充電器300の入力可能電力が上昇し始め、それに伴って、時刻T2において消費電力171を力率で除算した値が再び契約容量を下回るまでの間、入力電力172と出力電力173もそれぞれ上昇する。時刻T1から時刻T2までの間の蓄電装置電圧174の上昇度合いは、入力電力172と出力電力173が比較的大きい区間では上昇の度合いが大きく、入力電力172と出力電力173が低下するほど緩やかになる。
 時刻T2において消費電力171を力率で除算した値が再び契約容量を下回ると、その後消費電力171は住宅消費電力170の減少に応じて低下する。一方、入力電力172および出力電力173は一定でそれぞれ推移し、蓄電装置電圧174は時刻Tsから時刻T1までの間と同様に上昇していく。
 時刻Tpにおいて、蓄電装置電圧174が充電終了電圧に達するか、または電動自動車101と電源口109との接続が解除されると、充電器300による蓄電装置102の充電が停止される。このとき、消費電力171は低下して住宅消費電力170と一致し、入力電力172および出力電力173は充電開始前と同様にそれぞれ0となる。
 図18は、蓄電装置102の充電中に充電禁止判定が成立する場合のタイムチャートの一例を示している。図18において、消費電力175、入力電力176、出力電力177および蓄電装置電圧178は、充電開始時刻Tsから充電が禁止される時刻T3までの間は、図17の消費電力171、入力電力172、出力電力173および蓄電装置電圧174とそれぞれ同様に推移する。
 住宅消費電力170の増加分に応じて充電器300の入力可能電力が減少することにより、時刻T3において電力変換効率が充電実施効率以下になると、充電禁止判定が成立してそれ以降の蓄電装置102の充電が禁止される。このとき消費電力175は住宅消費電力170と一致し、入力電力176および出力電力177は0となる。その後時刻T4において電力変換効率が充電実施効率を上回ると、蓄電装置102の充電が再開される。時刻T3から時刻T4までの充電禁止区間では、蓄電装置電圧178は変化しない。
 図19は、充電開始時の蓄電装置電圧が比較的高い場合のタイムチャートの一例を示している。図19において、充電開始時刻Tsから時刻T5までの間は図17および図18と同様に、消費電力179、入力電力180および出力電力181は一定でそれぞれ推移し、蓄電装置電圧182は蓄電装置102の充電が進むにつれて徐々に上昇していく。
 時刻T5において蓄電装置電圧182が充電実施電圧を超えると、蓄電装置102の充電量が多いと判断され、過充電を防止するために入力電力180および出力電力181がそれぞれ低下していく。その結果、蓄電装置電圧182の上昇度合いが徐々に小さくなっていく。その後は時刻T3から時刻T4の期間において電力変換効率が充電実施効率以下になっても、蓄電装置電圧182が充電実施電圧を上回っているため、図18のように蓄電装置102の充電が禁止されることなく、そのまま充電が継続される。
 時刻T6において蓄電装置電圧182が充電終了電圧に到達すると、そこから所定時間後の時刻Teまでの間は入力電力180および出力電力181が0に向かって徐々に低下していき、時刻Teにおいて蓄電装置102の充電が終了される。このとき消費電力179は住宅消費電力170に向かって徐々に低下していき、時刻Teにおいて住宅消費電力170と一致する。時刻T6から時刻Teまでの時間は、安全上問題の無い範囲で予め設定することができる。なお、時刻T6において蓄電装置電圧182が充電終了電圧に到達したら即時に入力電力180および出力電力181を0とし、蓄電装置102の充電を終了してもよい。
 次に、充電優先時のタイムチャート例を図20および21に示す。図20は、蓄電装置電圧が低充電量電圧よりも小さい場合の充電器300の入力電力および出力電力と蓄電装置電圧との各タイムチャートの一例を示している。
 図20では、時刻Tsにおいて充電器300により蓄電装置102の充電が開始されると、蓄電装置電圧が低充電量電圧よりも小さいために低充電量判定が成立する。その結果、充電方式として充電優先が選択され、入力電力183および出力電力184が最大定格入力電力と最大定格出力電力までそれぞれ上昇する。その後は蓄電装置102が充電されることにより蓄電装置電圧185が上昇していく。
 時刻T7において蓄電装置電圧185が低充電量電圧を上回ると、通常充電に移行する。このとき入力電力183および出力電力184は、電力変換効率が最大となる点に対応する値までそれぞれ低下する。時刻Tpになると充電器300による蓄電装置102の充電が停止され、入力電力183および出力電力184はそれぞれ0となる。
 図21は、通常充電の途中に充電優先が選択された場合の充電器300の入力電力および出力電力の各タイムチャートの一例を示している。時刻Tsにおいて充電器300により蓄電装置102の充電が開始されると、電力変換効率が最大となる点に対応する値まで入力電力186および出力電力187がそれぞれ上昇する。その後、時刻T8において充電優先が選択されると、入力電力186および出力電力187が最大定格入力電力と最大定格出力電力までそれぞれ上昇する。この状態は、時刻Tpにおいて蓄電装置102の充電が停止されるまでの間継続する。
 なお、図20と図21において、充電優先が選択されている間の入力電力は、最大定格の値ではなく入力可能電力の最大値としても良い。
 以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果を奏することができる。
(1)制御装置200は、入力可能電量演算手段201、充電方式決定手段202、電力変換効率演算手段203、充電実施判定手段204、および出力演算手段205を有する。入力可能電量演算手段201は、住宅105内で消費している電力に関する住宅側電力情報を通信装置104から取得し、取得した住宅側電力情報と蓄電装置電圧とに基づいて充電器300に入力可能な電力を演算する。充電方式決定手段202は、蓄電装置電圧または充電方法に関する命令としての充電優先信号のいずれか少なくとも一方に基づいて充電方式を通常充電と充電優先のいずれにするかを決定する。電力変換効率演算手段203は、入力可能電量演算手段201により演算された入力可能電力と、蓄電装置電圧と、充電方式決定手段202により決定された充電方式とに基づいて、充電器300の電力変換効率および出力電力を演算する。充電実施判定手段204は、充電方式決定手段202により決定された充電方式と、電力変換効率演算手段203により演算された電力変換効率と、蓄電装置電圧とに基づいて、蓄電装置102の充電の実施の可否を判定する。出力演算手段205は、電力変換効率演算手段203により演算された出力電力と、充電実施判定手段204による判定結果と、蓄電装置電圧とに基づいて、充電器300の出力を演算する。このようにしたので、住宅105からの入力可能電力に応じた範囲内で、電力変換効率を考慮した充電器300の出力制御を行うことができる。その結果、ブレーカ107がトリップするのを防止しつつ、充電時の電力損失を最小にした蓄電装置102の充電が可能となる。
(2)制御装置200は、出力演算手段205により充電器300の出力として演算された出力電流または出力電圧を演算し、その演算結果に基づいて充電器300の出力電流または出力電圧を少なくとも制御する。これにより、出力演算の結果にしたがって充電器300を確実に制御することができる。
(3)電力変換効率演算手段203は、充電方式が通常充電であるときは、入力可能電力に対応する出力可能電力の範囲内で電力変換効率が最大となるよう充電器の電力変換効率および出力電力を演算するようにした。したがって、充電器300により蓄電装置102を充電するときの電力損失を最小化することができる。
(4)充電実施判定手段204は、電力変換効率演算手段203により演算された電力変換効率と所定の充電実施効率との比較結果、および蓄電装置電圧と所定の充電実施電圧との比較結果に基づいて、蓄電装置102の充電の実施の可否を判定する。すなわち、電力変換効率演算手段203により演算された電力変換効率が充電実施効率よりも小さく、かつ蓄電装置電圧が充電実施電圧よりも小さい場合に、蓄電装置102の充電を禁止すると判定する。また、電力変換効率演算手段203により演算された電力変換効率が充電実施効率以上、または蓄電装置102の電圧が充電実施電圧以上の場合に、蓄電装置102の充電を許可すると判定する。このようにしたので、蓄電装置102の充電の実施の可否を的確に判定することができる。
(5)充電方式決定手段202は、蓄電装置電圧が所定の低充電量電圧よりも小さい場合または充電方法に関する命令としての充電優先信号が通信装置104から入力された場合は、充電方式を充電優先に決定する。こうして充電方式決定手段202により充電方式が充電優先に決定された場合、電力変換効率演算手段203は、入力可能電力に対応する出力可能電力の範囲を超えて充電器300の電力変換効率および出力電力を演算することができる。このようにすれば、蓄電装置102が低充電状態であるときに急速充電を行うことができる。
 なお、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記のような実施の形態に何ら限定されるものではない。
101:電動自動車、102:蓄電装置、103:充電装置、104:通信装置、105:住宅、106:商用電源、107:ブレーカ、108:電気機器、109:電源口、110:検出器、111:通信機、200:制御装置、201:入力可能電量演算手段、202:充電方式決定手段、203:電力変換効率演算手段、204:充電実施判定手段、205:出力演算手段、300:充電器

Claims (11)

  1.  住宅の電源と接続されて電動自動車に搭載された蓄電装置を充電する充電器を制御するための充電器制御装置であって、
     前記住宅内で消費している電力に関する住宅側電力情報を取得し、取得した住宅側電力情報と前記電源の電圧とに基づいて、前記充電器に入力可能な電力を演算する入力可能電力演算手段と、
     前記蓄電装置の電圧または外部からの充電方法に関する命令のいずれか少なくとも一方に基づいて充電方式を決定する充電方式決定手段と、
     前記入力可能電力演算手段により演算された入力可能電力と、前記蓄電装置の電圧と、前記充電方式決定手段により決定された充電方式とに基づいて、前記充電器の電力変換効率および出力電力を演算する電力変換効率演算手段と、
     前記充電方式決定手段により決定された充電方式と、前記電力変換効率演算手段により演算された電力変換効率と、前記蓄電装置の電圧とに基づいて、前記蓄電装置の充電の実施の可否を判定する充電実施判定手段と、
     前記電力変換効率演算手段により演算された出力電力と、前記充電実施判定手段による判定結果と、前記蓄電装置の電圧とに基づいて、前記充電器の出力を演算する出力演算手段とを有することを特徴とする充電器制御装置。
  2.  請求項1に記載の充電器制御装置において、
     前記出力演算手段により演算された前記充電器の出力に基づいて前記充電器の出力電流または出力電力を少なくとも制御することを特徴とする充電器制御装置。
  3.  請求項1または2に記載の充電器制御装置において、
     前記電力変換効率演算手段は、前記入力可能電力に対応する出力可能電力の範囲内で前記電力変換効率が最大となるよう前記充電器の電力変換効率および出力電力を演算することを特徴とする充電器制御装置。
  4.  請求項1~3のいずれか一項に記載の充電器制御装置において、
     前記充電実施判定手段は、前記電力変換効率演算手段により演算された電力変換効率と所定の充電実施効率との比較結果、および前記蓄電装置の電圧と所定の充電実施電圧との比較結果に基づいて、前記蓄電装置の充電の実施の可否を判定することを特徴とする充電器制御装置。
  5.  請求項4に記載の充電制御装置において、
     前記充電実施判定手段は、
     前記電力変換効率演算手段により演算された電力変換効率が前記充電実施効率よりも小さく、かつ前記蓄電装置の電圧が前記充電実施電圧よりも小さい場合に、前記蓄電装置の充電を禁止すると判定し、
     前記電力変換効率演算手段により演算された電力変換効率が前記充電実施効率以上、または前記蓄電装置の電圧が前記充電実施電圧以上の場合に、前記蓄電装置の充電を許可すると判定することを特徴とする充電器制御装置。
  6.  請求項1~5のいずれか一項に記載の充電器制御装置において、
     前記充電方式決定手段は、前記蓄電装置の電圧が所定の低充電量電圧よりも小さい場合または前記充電方法に関する命令としての充電優先信号が外部から入力された場合は、前記充電方式を充電優先に決定し、
     前記電力変換効率演算手段は、前記充電方式決定手段により前記充電方式が充電優先に決定された場合は、前記入力可能電力に対応する出力可能電力の範囲を超えて前記充電器の電力変換効率および出力電力を演算することを特徴とする充電器制御装置。
  7.  請求項1~6のいずれか一項に記載の充電器制御装置において、
     前記住宅より送信される前記住宅側電力情報を受信する住宅側電力情報受信手段をさらに備えることを特徴とする充電器制御装置。
  8.  請求項1~7のいずれか一項に記載の充電器制御装置において、
     前記蓄電装置の電圧の情報を受信する蓄電装置状態受信手段をさらに備えることを特徴とする充電器制御装置。
  9.  請求項1~8のいずれか一項に記載の充電器制御装置において、
     前記充電方法に関する命令としての充電優先信号を受信する充電優先信号受信手段をさらに備えることを特徴とする充電器制御装置。
  10.  住宅の電源と接続されて電動自動車に搭載された蓄電装置を充電する充電器を制御するための充電器制御装置であって、
     前記住宅内で消費している電力に関する住宅側電力情報、前記蓄電装置の電圧に関する電圧情報、および前記蓄電装置の充電方法に関する充電優先信号のいずれか少なくとも一つを受信する情報受信手段を備え、
     前記情報受信手段により受信された前記住宅側電力情報、前記電圧情報および前記充電優先信号のいずれか少なくとも一つに基づいて、前記充電器の出力電流または出力電力を少なくとも制御することを特徴とする充電器制御装置。
  11.  請求項1~9のいずれか一項に記載の充電器制御装置と、
     前記出力演算手段の演算結果に基づいて前記蓄電装置を充電する充電器とを有することを特徴とする充電装置。
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