JP2010288345A - 充電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】指定する充電完了時刻までに確実に蓄電装置の二次電池の充電を完了するとともに充電負荷の集中に起因する商用電力系統の電圧低下等の問題を回避し、商用電力系統の電圧低下時にはさらに電圧低下することを防止して商用電力系統の安定運用に寄与する充電制御装置を提供する。
【解決手段】蓄電装置（二次電池５）を充電する充電制御装置１０ａであって、二次電池５の直流電圧値を検出する検出部１３と、二次電池５に対する充電が可能な充電動作可能時間帯を設定するとともに、検出部１３により検出された電圧値に基づいて二次電池５を充電するのに必要な充電時間を算出し、充電動作可能時間帯と算出した充電時間とに基づく充電開始可能時間帯から充電開始時刻をランダムに決定する充電電力制御部１２と、充電電力制御部１２により決定された充電開始時刻に二次電池５に対する充電を開始する電力充電部１１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部の電源から二次電池を用いた蓄電装置に対する充電制御を行う充電制御装置に関する。

近年、環境問題対策や省エネルギーへの対応の一つとして、充電と放電が可能な二次電池を用いた蓄電装置を搭載し、当該蓄電装置からの電力により駆動力を得るハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド車、バッテリフォークリフト車等を含む電気自動車が着目されている。これらの電気自動車は、利用する前に予め搭載された二次電池を充電しておく必要がある。一般的に自動車は昼間に使用されることが多いため、電気自動車の二次電池の充電は、夕方から翌朝にかけて行われることが多くなると考えられる。ここで、二次電池の充電開始時刻は各電気自動車の所有者が自由に決められることから、電力会社により電気料金が安価に設定されている深夜電力料金帯（一般的には午後１１時から午前７時まで）に充電を行う電気自動車が多くなると予想される。

電気料金の安い特定時間帯における電気自動車の二次電池に対する充電は、需要家側に設置されたタイマを用いて給電時間を予め設定しておく既存の電気温水器等と同様に、充電開始時刻をタイマで予約設定することで行うことができる。

蓄電池（二次電池）は、一般的に充電電流が充電初期に大きくなり終期には小さくなるという特徴を有する。このため、仮にタイマで設定した充電開始時刻に多数台の電気自動車の蓄電池に対する充電が一斉に開始されると、充電用交流電力の消費が集中し、需要家側では大きな電源設備容量が必要となり、あるいは商用電力系統の電圧が低下して電力送配電の安定運用に影響するため、商用電力系統側での対策負担が増加するという問題が生じる。

特許文献１には、電気設備容量を大きくすることのない電気自動車の充電制御装置が記載されている。この充電制御装置は、充電を行う複数台の電気自動車の中で、充電時間の最も長い電気自動車が深夜電力時間帯の開始時刻に充電を開始し、且つ充電時間の最も短い電気自動車が深夜電力時間帯の終了時刻に充電を終了するように充電時間帯を設定する充電時間帯設定手段を備えている。したがって、特許文献１に記載の充電制御装置によれば、充電用交流電力が深夜電力時間帯開始時刻に集中することがないので、電気設備容量を大きくする必要が無く、低コスト化を実現することができる。

特許文献２には、蓄電装置の蓄電池を充電するにあたって、給電設備や電力系統にかかる負担を抑制し、且つ充電残量をより高度に管理可能にした充電制御方法が記載されている。この充電制御方法は、蓄電池の充電残量を監視し、電力供給側の充電推奨時間帯情報および充電残量を含む制御要因情報から蓄電池を充電する時間帯の情報を含む充電制御情報を決定し、この充電制御情報に基づいて蓄電池に充電を行うものである。したがって、特許文献２に記載の充電制御方法によれば、蓄電池の充電残量の情報と充電推奨時間帯の情報とから蓄電池を充電するのに最適な時間帯を求めることにより、電力系統や給電設備等の電力供給側への負荷の集中を避けることができ、電力設備の利用率の向上を図り、経済的で効率的な電力設備運用を実現することができる。

特開平１０−８００７１号公報 特開２００８−６７４１８号公報

特許文献１に記載の充電制御装置は、１つの充電制御装置に接続される複数台の電気自動車の各々の放電量を算出し、当該放電量を回復するのに必要な各々の充電時間を計算して充電時間の長さの順に充電開始時刻を決定するので、１つの充電制御装置に接続される複数台の電気自動車に対する充電用交流電力を深夜電力開始時刻に集中させることなく平準化することができる。

しかしながら、１つの充電制御装置で充電される電気自動車の台数が少ない場合には、平準化の効果が現れにくいという問題点がある。特に、商用電力系統内に多数の充電制御装置が分散して接続される場合には、互いに他の充電制御装置における状況を確認することはできないため、各充電制御装置において充電時間の長い電気自動車に対する充電開始時刻が深夜電力開始時刻に設定され、その結果、深夜電力開始時刻に充電交流電力負荷が集中し、商用電力系統の電圧が低下する等の問題が発生する。

また、特許文献２に記載の充電制御方法は、電力供給者から提供される充電推奨時間帯情報と各蓄電池の充電残量の情報を基に各蓄電池を充電するのに最適な時間帯を各蓄電装置が算出して充電を行うものであるが、各蓄電装置毎に算出されたそれぞれ最適な充電時間帯の各情報が電力供給者側にフィードバックされて充電推奨時間帯情報が更新されないため、充電推奨時間帯の最推奨時刻に蓄電装置への充電が過多に集中した場合には商用電力系統の電圧が低下する等の問題が生じ、商用電力系統の影響が軽減されない。

さらに、各蓄電装置が接続される配電フィーダ線毎に異なる充電推奨時間帯情報を電力供給者が作成し配信することが事実上困難であるため、充電される蓄電装置が集中した特定の配電線フィーダの電圧低下の防止は非常に困難である。

本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、指定する充電完了時刻までに確実に蓄電装置の二次電池の充電を完了するとともに充電負荷の集中に起因する商用電力系統の電圧低下等の問題を回避し、商用電力系統の電圧低下時にはさらに電圧低下することを防止して商用電力系統の安定運用に寄与する充電制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係る充電制御装置は、上記課題を解決するために、蓄電装置を充電する充電制御装置であって、前記蓄電装置の直流電圧値を検出する検出部と、前記蓄電装置に対する充電が可能な充電動作可能時間帯を設定するとともに、前記検出部により検出された電圧値に基づいて前記蓄電装置を充電するのに必要な充電時間を算出し、前記充電動作可能時間帯と算出した充電時間とに基づく充電開始可能時間帯から充電開始時刻をランダムに決定する制御部と、前記制御部により決定された充電開始時刻に前記蓄電装置に対する充電を開始する電力充電部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、指定する充電完了時刻までに確実に蓄電装置の二次電池の充電を完了するとともに充電負荷の集中に起因する商用電力系統の電圧低下等の問題を回避し、商用電力系統の電圧低下時にはさらに電圧低下することを防止して商用電力系統の安定運用に寄与することができる。

本発明の実施例１の形態の充電制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１の形態の充電制御装置の動作を示すフローチャート図である。 本発明の実施例１の形態の充電制御装置の時刻設定動作を説明する図である。 本発明の実施例２の形態の充電制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例３の形態の充電制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例４の形態の充電制御装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の充電制御装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１の充電制御装置１０ａの構成を示すブロック図である。図１を参照して、充電制御装置１０ａの構成を説明する。本実施例の充電制御装置１０ａは、図１に示すように、電力充電部１１、充電電力制御部１２、検出部１３、及び入力部１４により構成されており、交流配電線２で接続された商用電力系統１から電力を得るとともに、電力ケーブル３を介して電力を供給することにより電気自動車４内の蓄電装置（二次電池５）を充電する。二次電池５は、本発明の蓄電装置に対応する。また、電力充電部１１は、交直変換部１５と充電部１６とからなる。

検出部１３は、電気自動車４に電力ケーブル３が接続された場合に、電気自動車４内に備えられた二次電池５の直流電圧値を検出し、検出結果の測定電圧値を充電電力制御部１２に対して出力する。一般的に、二次電池５の蓄電残量（ＳＯＣ）は、二次電池５の無負荷電圧又は充電初期電圧の電圧値から算出できる。したがって、電気自動車４に電力ケーブル３が接続された時の二次電池５の電圧値を検出部１３で検出することにより、後述する充電電力制御部１２は、検出結果に基づいて二次電池５の蓄電残量を計算することができる。

入力部１４は、例えば電気自動車４の所有者等のユーザが外部から操作するためのキーボードやスイッチ等である。ユーザは、入力部１４を介して希望する充電完了時刻や、充電許可開始時刻、充電許可終了時刻を入力する。入力部１４は、入力されたデータを充電電力制御部１２に対して出力する。ここで、充電許可開始時刻と充電許可終了時刻は、充電制御装置１０ａによる二次電池５に対する充電動作が優先して行われることをユーザが希望する時間帯である。またユーザは、電気自動車４の使用予定等をもとに二次電池５の充電を確実に完了したい時刻を充電完了時刻として入力する。

充電電力制御部１２は、本発明の制御部に対応し、二次電池５に対する充電が可能な充電動作可能時間帯を設定するとともに、検出部１３により検出された二次電池５の直流電圧値に基づいて二次電池５を充電するのに必要な時間を算出し、充電動作可能時間帯と算出した充電時間とに基づく充電開始可能時間帯から充電開始時刻をランダムに決定する。

具体的には、充電電力制御部１２は、入力部１４から受け取った充電完了時刻、充電許可開始時刻、及び充電許可終了時刻のデータに基づいて、二次電池５に対する充電が可能な充電動作可能時間帯を設定する。充電動作可能時間帯の詳細な設定方法は後述する。

また、充電電力制御部１２は、上述したように検出部１３の検出結果に基づいて二次電池５の蓄電残量を計算し、予め設定記憶されている充電制御装置１０ａの単位時間当たりの充電性能量値と計算した蓄電残量とに基づき、二次電池５を満充電状態にするために必要な時間（必要充電時間）を算出する。なお、充電性能量値は、充電制御装置１０ａの電気設備容量等を考慮して決定された値である。

最後に、充電電力制御部１２は、充電動作可能時間帯と算出した充電時間とに基づく充電開始可能時間帯から充電開始時刻をランダムに決定する。例えば、充電動作可能時間帯が午後１１から午前７時までの間であり、充電時間が５時間とすると、充電制御装置１０ａは、遅くとも午前２時に充電を開始しなければ午前７時までに充電を完了することはできない。したがって、この場合の「充電開始可能時間帯」は午後１１時から午前２時までの間であり、充電電力制御部１２は、午後１１時から午前２時までの間でランダムに時刻を決定し、決定した時刻を充電開始時刻とする。充電電力制御部１２は、この充電開始時刻の情報を含む制御指令を電力充電部１１に対して出力する。

電力充電部１１は、充電電力制御部１２により決定された充電開始時刻に二次電池５に対する充電を開始する。ここで、電力充電部１１内の交直変換部１５は、交流配電線２から図示しない変圧器等の交流電圧の降圧手段を介して入力される交流電圧を充電電力制御部１２の制御指令に応じて直流電圧に変換する。

電力充電部１１内の充電部１６は、交直変換部１５により出力された直流電圧を受けて、充電電力制御部１２の制御指令に応じて電気自動車４内の二次電池５に接続された電力ケーブル３に充電電圧を加える。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図２は、本発明の実施例１の充電制御装置１０ａの動作を示すフローチャート図である。また、図３は、本発明の実施例１の充電制御装置１０ａの時刻設定動作を説明する図である。図２及び図３を参照して、本実施例の充電制御装置１０ａの動作について説明する。

まず、事前設定として、ユーザは、入力部１４を介して希望する充電完了時刻や、充電許可開始時刻、充電許可終了時刻を入力する。本実施例において、ユーザは、図３に示すように充電完了時刻として午前８時を入力し、充電許可開始時刻として午後１１時を入力し、充電許可終了時刻として午前７時を入力したものとする。

本実施例において、充電許可開始時刻と充電許可終了時刻とは、深夜電力料金時間帯の開始時刻及び終了時刻と一致するよう入力されており、この間における電力料金は他の時間帯に比して安いものとする。また、充電許可開始時刻と充電許可終了時刻との間の時間帯は、本実施例において充電動作許可時間帯と呼ぶものとする。

なお、充電制御装置１０ａは、充電電力制御部１２が予め深夜電力料金時間帯を充電動作許可時間帯として記憶している構成でもよい。この場合には、ユーザは、充電許可開始時刻及び充電許可終了時刻を入力する必要が無く、希望する充電完了時刻（本実施例では午前８時）のみを入力部１４から入力すればよい。

次に、検出部１３は、電気自動車４に電力ケーブル３が接続された場合に、電気自動車４内に備えられた二次電池５の直流電圧値を検出し（図２のステップＳ１）、検出結果の測定電圧値を充電電力制御部１２に対して出力する。

充電電力制御部１２は、検出部１３の検出結果に基づいて二次電池５の蓄電残量（充電量）を算出する（図２のステップＳ２）とともに、単位時間あたりの充電電力量を決める（図２のステップＳ３）。

本実施例において、充電制御装置１０ａによる単位時間あたりの充電電力量は、上述したように予め充電電力制御部１２に固定の値を充電性能量値として設定し記憶させたものである。しかしながら、充電電力量が可変である場合には、充電電力制御部１２は、現在の設定による単位時間あたりの充電電力量を算出する構成でもよい。

充電電力制御部１２は、予め設定記憶されている充電制御装置１０ａの単位時間当たりの充電性能量値（単位時間あたりの充電電力量）と蓄電残量とに基づいて、二次電池５を満充電状態にするために必要な時間（必要充電時間）を算出する（図２のステップＳ４）。

次に、充電電力制御部１２は、二次電池５に対する充電が可能な充電動作可能時間帯を設定する（ステップＳ５）。具体的には、充電電力制御部１２は、充電許可開始時刻から充電完了計画時刻までの間の時間帯を充電動作可能時間帯として設定する。ここで、充電電力制御部１２は、入力部１４から入力された充電完了時刻と充電許可終了時刻とを参照して設定時刻を比較し、早い時刻に設定された方を充電完了計画時刻とする。本実施例においては、図３に示すように、充電完了時刻が午前８時で充電許可終了時刻が午前７時であるため、充電電力制御部１２は、午前７時を充電完了計画時刻として設定する。すなわち、本実施例における充電電力制御部１２は、図３に示すように、午後１１から午前７時までの間の時間帯を充電動作可能時間帯として設定する。

本実施例の充電動作可能時間帯は、結果として充電動作許可時間帯に一致するが、入力部１４から入力された充電完了時刻によっては一致しない場合もある。例えば、仮にユーザが充電完了時刻を午前６時として入力部１４から入力したとすると、充電完了時刻が午前６時で充電許可終了時刻が午前７時であるため、充電電力制御部１２は、午前６時を充電完了計画時刻として設定する。したがって、この場合には、午後１１から午前６時までの間に時間帯が充電動作可能時間帯として設定される。

次に、充電電力制御部１２は、充電開始時刻を決定する（ステップＳ６）。具体的には、充電電力制御部１２は、算出した充電時間（必要充電時間）と充電動作可能時間帯とに基づいて充電開始可能時間帯を設定し、その時間帯の範囲で充電開始時刻をランダムに決定する。上述したように、仮に必要充電時間を５時間とすれば、充電動作可能時間帯が午後１１から午前７時までの間であるため、充電開始可能時間帯は、午後１１時から午前２時までの間である。したがって、充電電力制御部１２は、午後１１時から午前２時までの間でランダムに時刻を決定し、決定した時刻を充電開始時刻とする。充電電力制御部１２は、この充電開始時刻の情報を含む制御指令を電力充電部１１に対して出力する。

充電動作可能時間帯の時間長に比して必要充電時間の時間長が短く、充電動作可能時間帯内で二次電池５を満充電できる場合には、図３の「必要充電時間一例Ａ」に示すように、充電電力制御部１２は、充電動作可能時間帯内で且つ充電開始時刻から必要充電時間が経過した時刻が充電完了計画時刻を越えない範囲の条件を満足するように充電開始時刻をランダムに決定する。

一方、充電動作可能時間帯の時間長に比して必要充電時間の時間長が長く、充電動作可能時間帯内で二次電池５を満充電できない場合には、図３の「必要充電時間一例Ｂ」に示すように、充電電力制御部１２は、充電完了計画時刻から必要充電時間の時間長前の時刻を充電開始時刻に設定する。この場合の充電開始時刻は、充電許可開始時刻より前となる。例えば、本実施例において充電電力制御部１２が、二次電池５を満充電状態にするために必要な時間（必要充電時間）を「９時間」と算出した場合には、充電電力制御部１２は、充電許可開始時刻（午後１１時）よりも前の午後１０時を充電開始時刻として設定する。

電力充電部１１は、充電電力制御部１２により決定された充電開始時刻に二次電池５に対する充電を開始する。本実施例では、充電電力制御部１２が充電開始時刻の情報を含む制御指令を電力充電部１１に対して予め出力しており、電力充電部１１は自動的に充電開始時刻に充電開始するが、充電開始時刻に充電電力指令部１２が電力充電部１１に対して充電開始の指令を出力してもよい。

充電開始時刻において、電力充電部１１内の交直変換部１５は、交流電圧から直流電圧への変換を開始し、充電部１６は、充電電圧を電力ケーブル３に印加して二次電池５に対する充電を開始する。なお、充電時において、充電部１６は、充電電力制御部１２に設定記憶されている充電制御装置１０ａの単位時間当たりの充電性能量値の充電速度で充電を行う。

必要充電時間が経過して電気自動車４の二次電池５が満充電状態になると、充電電力制御部１２は、充電部１６に対して充電停止の指令を出力する。これにより、充電制御装置１０ａは、二次電池５に対する充電を停止し、二次電池５の充電が完了する。充電が完了する時刻は、充電完了時刻の前あるいは同時刻である充電完了計画時刻となる。

なお、本実施例においては電気自動車４を充電制御装置１０ａに接続した例を説明したが、ここで言う電気自動車４とは、動力源の一部又は全部に二次電池を活用して走行するプラグインハイブリッド車やバッテリーフォークリフト車、搬送車を含むものである。

上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る充電制御装置１０ａによれば、指定する充電完了時刻までに確実に蓄電装置の二次電池の充電を完了するとともに充電負荷の集中に起因する商用電力系統１の電圧低下等の問題を回避し、商用電力系統１の安定運用に寄与することができる。

すなわち、本実施例における充電制御装置１０ａの充電電力制御部１２は、入力部１４から入力された充電完了時刻（午前８時）と充電許可終了時刻（午前７時）とを比較して早い時刻（午前７時）を「充電完了計画時刻」に設定することにより、充電動作許可時間帯内で且つ充電完了時刻よりも前に確実に充電を完了することができる。ユーザが入力する「充電完了時刻」は、電気自動車の使用計画を考慮して設定されるものであるため、本実施例の充電制御装置１０ａは、充電完了時刻を考慮に入れた「充電動作可能時間帯」を設定することにより、ユーザの希望に応じた信頼度の高い充電を行うことができる。

さらに、本実施例の充電制御装置１０ａは、充電動作許可時間帯内に「充電動作可能時間帯」を設定することにより、電気自動車４の二次電池５に対する充電を深夜電力料金帯に優先して行うことができ、安価に充電を行うことができる。すなわち、製造元あるいはユーザが予め「充電動作許可時間帯」を深夜電力料金時間帯に一致するように設定することにより、本発明の充電制御装置１０ａは、充電に必要な電気料金を低価格に抑え、ユーザの負担を軽減することができる。

また、本実施例の充電制御装置１０ａにおける充電電力制御部１２は、充電開始可能時間帯の中でランダムに充電開始時刻を決定するので、多数の充電制御装置が同時に充電を開始するのを回避し、商用電力系統１の電圧低下を防止することができる。特に、蓄電池は、一般的に充電初期において大きな充電電流を必要とするという特徴を有するので、本発明のように充電開始時刻をランダムに決定することは、大電流を必要とする各充電制御装置の充電初期をずらすことができ、商用電力系統１の電圧低下防止に大きく貢献することができる。

なお、本実施例の充電制御装置は、商用電力系統１に接続された他の充電制御装置の状況を知ることはできないため、ランダムに充電開始時刻を決定した結果、他の充電制御装置の開始時刻と偶然一致することも考えられるが、多数の充電制御装置の充電開始時刻が全て一致する可能性は非常に低いため、商用電力系統１の電圧低下防止に対する効果は大きいと考えられる。

図４は、本発明の実施例２の充電制御装置１０ｂの構成を示すブロック図である。実施例１の充電制御装置１０ａの構成と異なる点は、二次電池１７を新たに充電制御装置１０ｂ内部に備えている点である。

二次電池１７は、本発明の蓄電部に対応し、電力充電部１１内の充電部１６と電力ケーブル３ｂを介して接続されており、電力充電部１１により充放電が行われる。なお、二次電池１７の蓄電容量はこだわらない。

検出部１３は、二次電池１７に接続される電力ケーブル３ｂを介して、二次電池１７の直流電圧値を検出し、検出結果の測定電圧値を充電電力制御部１２に対して出力する。

充電電力制御部１２は、二次電池５に対する場合と同様に、二次電池１７に対する充電が可能な充電動作可能時間帯を設定するとともに、検出部１３により検出された二次電池１７の直流電圧値に基づいて二次電池１７を充電するのに必要な時間を算出し、充電動作可能時間帯と算出した充電時間とに基づく充電開始可能時間帯から充電開始時刻をランダムに決定する。

充電時間の算出に際し、充電電力制御部１２は、検出部１３の検出結果に基づいて二次電池１７の蓄電残量を計算し、予め設定記憶されている充電制御装置１０ｂの単位時間当たりの充電性能量値と計算した蓄電残量とに基づき、二次電池５を満充電状態にするために必要な時間（必要充電時間）を算出する。

すなわち本実施例の充電制御装置１０ｂは、実施例１で説明した充電制御装置１０ａによる二次電池５に対する充電と同様の作用により、例えば充電制御装置１０ｂと電気自動車４間の電力ケーブル３を切り離した場合において、二次電池５に対する充電方法と同じ方法により、充電完了計画時刻までに商用電力系統１の電力を使用して二次電池１７を満充電にすることができる。

また、充電電力制御部１２は、充電動作可能時間帯の長さよりも算出した充電時間が長く、且つ検出部１３により検出された二次電池１７の直流電圧値に基づいて二次電池１７に必要な電力が蓄電されていると判断した場合に、充電開始時刻から充電動作可能時間帯に入るまでの間に二次電池１７の電力を利用した充電を行うための蓄電部使用制御信号を生成し、電力充電部１１に対して出力する。

電力充電部１１は、実施例１と同様に、充電電力制御部１２により決定された充電開始時刻に二次電池５に対する充電を開始する。また、充電開始時刻が充電動作可能時間帯よりも前の時刻である場合に、電力充電部１１は、充電電力制御部１２により生成された蓄電部使用制御信号に基づいて、充電開始時刻から充電動作可能時間帯に入るまでの間に二次電池１７に放電させた電力を使用して二次電池５に対する充電を行うとともに、充電動作可能時間帯においては商用電力系統１の電力を使用して二次電池５に対する充電を行う。

その他の構成は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。基本的には、充電制御装置１０ｂの動作は、実施例１で説明した充電制御装置１０ａの動作とほとんど同じである。そこで、図３の「必要充電時間一例Ｂ」に示す場合についての動作を説明する。

実施例１で説明したように、充電動作可能時間帯の時間長に比して必要充電時間の時間長が長く、充電動作可能時間帯内で二次電池５を満充電できない場合には、図３の「必要充電時間一例Ｂ」に示すように、充電電力制御部１２は、充電完了計画時刻から必要充電時間の時間長前の時刻を充電開始時刻に設定する。この場合の充電開始時刻は、充電許可開始時刻より前となる。ここでは、充電電力制御部１２が、二次電池５を満充電状態にするために必要な時間（必要充電時間）を「９時間」と算出し、充電許可開始時刻（午後１１時）よりも前の午後１０時を充電開始時刻として設定したものとして説明する。

充電電力制御部１２は、充電動作可能時間帯の長さよりも算出した充電時間が長く、且つ検出部１３により検出された二次電池１７の直流電圧値に基づいて二次電池１７に必要な電力が蓄電されていると判断した場合に、充電開始時刻から充電動作可能時間帯に入るまでの間に二次電池１７の電力を利用した充電を行うための蓄電部使用制御信号を生成し、電力充電部１１に対して出力する。

電力充電部１１は、充電電力制御部１２により生成された蓄電部使用制御信号に基づいて、充電開始時刻から充電動作可能時間帯に入るまでの間（すなわち午後１０時から午後１１時までの間）に二次電池１７に放電させた電力を使用して二次電池５に対する充電を行う。具体的には、充電電力制御部１２の蓄電部使用制御信号に基づいて、電力充電部１１は、交直変換部１５の動作を停止し、充電部１６に二次電池１７の直流電圧を入力させ、二次電池５に接続された電力ケーブル３に充電電圧を加えて二次電池５を充電する。

また、電力充電部１１は、充電動作可能時間帯（午後１１時以降）に入ると、交直変換部１５の動作を開始し、商用電力系統１の電力を使用して二次電池５に対する充電を行う。なお、必ずしも充電動作可能時間帯に入った際に商用電力系統１の使用に切り替える必要は無く、電力充電部１１は、二次電池１７の蓄電残量が十分ある場合には、充電動作可能時間帯に入った後も引き続き二次電池１７の電力を利用して二次電池５に対する充電を行う構成でもよい。

二次電池１７の蓄電残量が少ない場合には、充電動作可能時間帯内であるか否かにかかわらず、充電電力制御部１２は、商用電力系統１の使用に切り替える旨の制御指令を電力充電部１１に対して行う。この場合において、電力充電部１１は、当該制御指令に基づいて交直変換部１５の動作を開始し、商用電力系統１の電力を使用して二次電池５に対する充電を行う。

その他の作用は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。

上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係る充電制御装置１０ｂによれば、実施例１の効果に加え、深夜電力料金時間帯等の電力料金が安価な時間帯のみで二次電池５に対する充電が完了しない場合に、当該時間帯外において蓄電制御装置１０内の二次電池１７を使用して二次電池５を充電することができるので、電気自動車の充電に要する電力料金を安価に抑えることができる。

すなわち、本実施例の充電制御装置１０ｂは、電力料金が安価な時間帯にのみ商用電力系統１の電力を使用して電気自動車４内の二次電池５に対する充電を行い、電気料金が安価な時間帯と電気自動車４に充電を行う時刻にずれがある場合には内蔵する二次電池１７を使用して二次電池５を充電するので、電気自動車４の充電に要する電力料金を安価に抑えることができるとともに、充電完了時刻までに確実に電気自動車４の二次電池５に対する充電を完了することができる。

図５は、本発明の実施例３の充電制御装置１０ｃの構成を示すブロック図である。実施例２の充電制御装置１０ｂの構成と異なる点は、検出部１３が商用電力系統１に接続されている点である。

検出部１３は、商用電力系統１に接続される交流配電線２を介して、商用電力系統１の電圧値を検出し、検出結果の測定電圧値を充電電力制御部１２に対して出力する。すなわち、検出部１３は、本実施例において、商用電力系統１、二次電池５、及び二次電池１７のそれぞれの電圧値を測定して検出する。

充電電力制御部１２は、検出部１３により検出された商用電力系統１の電圧値が所定値未満であり、且つ検出部１３により検出された二次電池１７の直流電圧値に基づいて二次電池１７に必要な電力が蓄電されていると判断した場合に、二次電池１７の電力を利用した充電を開始する旨の蓄電部使用開始信号を生成し、電力充電部１１に対して出力する。なお、「所定値」とは、予め充電電力制御部１２に設定された電圧しきい値である。

また、充電電力制御部１２は、検出部１３により検出された商用電力系統１の電圧値が所定値未満である場合に、商用電力系統１の電力を利用した充電を停止する旨の商用電力系統使用停止信号を生成し、電力充電部１１に対して出力する。

電力充電部１１は、実施例１，２と同様に、充電電力制御部１２により決定された充電開始時刻に二次電池５に対する充電を開始する。また、電力充電部１１は、充電電力制御部１２により生成された蓄電部使用開始信号に基づいて、二次電池１７に放電させた電力を使用して二次電池５に対する充電を行う。さらに、電力充電部１１は、充電電力制御部１２により生成された商用電力系統使用停止信号に基づいて、商用電力系統１の電力を使用した二次電池５に対する充電を停止する。

その他の構成は、実施例２と同様であり、重複した説明を省略する。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。基本的には、充電制御装置１０ｃの動作は、実施例２で説明した充電制御装置１０ｂの動作とほとんど同じである。

充電電力制御部１２は、検出部１３により検出された商用電力系統１の電圧値が所定値未満であるか否かを判断する。ここで、商用電力系統１の電圧値が所定値以上の場合には、充電制御装置１０ｃの動作は、実施例２で説明した充電制御装置１０ｂと同じである。検出部１３により検出された商用電力系統１の電圧値が所定値未満である場合には、充電電力制御部１２は、商用電力系統１の電力を利用した充電を停止する旨の商用電力系統使用停止信号を生成し、電力充電部１１に対して出力する
また、検出部１３により検出された商用電力系統１の電圧値が所定値未満である場合には、充電電力制御部１２は、検出部１３により検出された二次電池１７の直流電圧値に基づいて二次電池１７の蓄電残量を確認し、必要な電力が蓄電されていると判断した場合に、二次電池１７の電力を利用した充電を開始する旨の蓄電部使用開始信号を生成し、電力充電部１１に対して出力する
電力充電部１１は、充電電力制御部１２により生成された蓄電部使用開始信号に基づいて、二次電池１７に放電させた電力を使用して二次電池５に対する充電を行う。さらに、電力充電部１１は、充電電力制御部１２により生成された商用電力系統使用停止信号に基づいて、交直変換部１５の動作を停止させることにより、商用電力系統１の電力を使用した二次電池５に対する充電を停止する。

その後、充電電力制御部１２は、検出部１３により検出された商用電力系統１の電圧値が所定値以上になった場合に、商用電力系統１の電力を利用した充電を再開する旨の制御指令を電力充電部１１に対して出力する。電力充電部１１は、当該制御指令に基づき、交直変換部１５の動作を再開させ、商用電力系統１の電力を利用した二次電池５に対する充電を再開する。

なお、充電電力制御部１２は、商用電力系統使用停止信号を生成して商用電力系統１を利用した充電動作を停止させた後、所定のインターバル時間経過後に自動的に（商用電力系統１の電圧値にかかわらず）商用電力系統１の電力を利用した充電動作を再開させる構成でもよい。「所定のインターバル時間」は、予め充電電力制御部１２に設定・記憶されているものであり、例えば過去の統計に基づく商用電力系統の電圧が低下してから復帰するまでの平均的な時間に基づいて算出したものを使用してもよい。

なお、本実施例における充電制御装置１０ｃは、特に必要充電時間を考慮することなく、商用電力系統１の電圧値が所定値未満である場合に、商用電力系統１の電力を利用した充電を停止するものであるが、必要充電時間を考慮して以下に示す動作を行うとしてもよい。

二次電池１７の蓄電残量が微小の場合あるいは実施例１のように充電制御装置の構成要素として二次電池１７が存在しない場合において、商用電力系統１の電圧値が所定値未満である場合に、充電電力制御部１２は、算出した必要充電時間から既に経過した充電開始時刻から現時刻までの充電時間分を減算することにより、「残必要充電時間」を算出する。

次に、充電電力制御部１２は、「残必要充電時間」と現時刻から充電完了計画時刻までの時間とを比較し、時間の余裕がある場合には、商用電力系統使用停止信号を生成することにより充電完了計画時刻から「残必要充電時間」前の時刻になるまで商用電力系統１から二次電池５への充電を停止する。

一方、現時刻と比較して余裕がない場合には、充電電力制御部１２は、電力充電部１１に対する現時点の制御指令を継続し、商用電力系統１から二次電池５に対する充電を継続する。

その他の作用は、実施例２と同様であり、重複した説明を省略する。

上述のとおり、本発明の実施例３の形態に係る充電制御装置１０ｃによれば、実施例１，２の効果に加え、商用電力系統１の交流配電線２の電圧が低下した際に、商用電力系統１の電力を利用した充電を停止するので、商用電力系統の電圧低下時にさらに電圧低下するのを防止して商用電力系統の安定運用に寄与することができる。

また、商用電力系統１の電圧が低下している場合において、充電制御装置１０ｃは、内部の二次電池１７に必要な電力が蓄電されている（十分な充電残量がある）場合には、二次電池１７の電力を利用して二次電池５に対する充電を行い、商用電力系統１の電力負担を軽減しつつ充電を継続することができる。

さらに、必要充電時間を考慮した動作を行う構成にした場合には、充電制御装置１０ｃは、充電完了計画時刻までに二次電池５を満充電にすることができるか否かを考慮に入れ、時間に余裕のある場合にのみ商用電力系統１の使用を停止するので、可能なかぎり商用電力系統１の電力負荷量を軽減して交流配電線電圧低下の悪化を防止するとともに、充電完了時刻までに二次電池５の充電を確実に完了することができる。

図６は、本発明の実施例４の充電制御装置１０ｄの構成を示すブロック図である。実施例３の充電制御装置１０ｃの構成と異なる点は、通信部１８を新たに充電制御装置１０ｄ内部に備えている点である。なお、本実施例において、二次電池１７は、必ずしも必須の構成要件ではない。

通信部１８は、インターネット、ＦＭ多重放送、ハンディターミナルを用いた無線通信、あるいは電力線情報搬送通信等の情報通信手段により外部の情報を受信し、受信した情報を充電電力制御部１２に対して出力する。ここで、通信部１８が受信する情報とは、例えば商用電力系統１の運用者を含む外部者から送信される充電許可開始時刻や充電許可終了時刻、あるいは充電性能量値等である。

充電電力制御部１２は、通信部１８により受信された情報に基づいて二次電池５に対する充電が可能な充電動作可能時間帯や充電性能量値を設定する。

その他の構成は、実施例３と同様であり、重複した説明を省略する。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。基本的には、充電制御装置１０ｄの動作は、実施例３で説明した充電制御装置１０ｃの動作とほとんど同じである。

実施例１で説明したように、「充電許可開始時刻」及び「充電許可終了時刻」のデータは、入力部１４からユーザにより入力されるか予め製造者等に設定されるかにより、充電電力制御部１２に記憶されている。通信部１８で「充電許可開始時刻」と「充電許可終了時刻」とを受信した場合には、充電電力制御部１２は、現在記憶している「充電許可開始時刻」及び「充電許可終了時刻」のデータを受信したデータに書き換えて記憶し、充電動作可能時間帯を設定する際に使用する。

なお、通信部１８で充電性能量値を受信した場合には、充電電力制御部１２は、現在記憶している充電性能量値と新たに通信部１８で受信した充電性能量値とを比較し、小さい方の値すなわち単位時間当たりの充電電力量が小さい方の値を「充電性能量値」として設定する。

その他の作用は、実施例３と同様であり、重複した説明を省略する。

上述のとおり、本発明の実施例４の形態に係る充電制御装置１０ｄによれば、実施例１，２，３の効果に加え、商用電力系統の１日の電力負荷パターンが大きく変化した場合等に、商用電力系統の運用者等が外部から発信した「充電許可開始時間」、「充電許可終了時間」、あるいは充電性能量値等の情報を反映して充電開始時刻を設定することができるので、商用電力系統の運用者等の都合に合わせて充電制御装置１０ｄによる二次電池５に対する充電時間帯を変更することができる。

さらに、充電性能量値を外部から変更することにより、充電制御装置１０ｄによる単位時間当たりの充電量を制限することができるので、例えば電気自動車が大量に普及した場合等の過多な充電に起因する商用電力系統１の電圧低下等の問題に対して、商用電力系統１の運用者等の外部者は、外部から複数の充電制御装置の各々の（あるいは一括して）充電性能量値を調整することにより、商用電力系統１に対する電力負荷を軽減することができる。

本発明に係る充電制御装置は、特に商用電力系統等の外部の電源から二次電池を用いた蓄電装置に対する充電制御を行う充電制御装置に利用可能である。

１ 商用電力系統
２ 交流配電線
３，３ｂ 電力ケーブル
４ 電気自動車
５ 二次電池
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 充電制御装置
１１ 電力充電部
１２ 充電電力制御部
１３ 検出部
１４ 入力部
１５ 交直変換部
１６ 充電部
１７ 二次電池
１８ 通信部

Claims (5)

1. 蓄電装置を充電する充電制御装置であって、
   前記蓄電装置の直流電圧値を検出する検出部と、
   前記蓄電装置に対する充電が可能な充電動作可能時間帯を設定するとともに、前記検出部により検出された電圧値に基づいて前記蓄電装置を充電するのに必要な充電時間を算出し、前記充電動作可能時間帯と算出した充電時間とに基づく充電開始可能時間帯から充電開始時刻をランダムに決定する制御部と、
   前記制御部により決定された充電開始時刻に前記蓄電装置に対する充電を開始する電力充電部と、
   を備えることを特徴とする充電制御装置。
2. 前記電力充電部により充放電が行われる蓄電部を備え、
   前記検出部は、前記蓄電部の直流電圧値を検出し、
   前記制御部は、前記充電動作可能時間帯の長さよりも算出した前記充電時間が長く、且つ前記検出部により検出された前記蓄電部の直流電圧値に基づいて前記蓄電部に必要な電力が蓄電されていると判断した場合に、前記充電開始時刻から前記充電動作可能時間帯に入るまでの間に前記蓄電部の電力を利用した充電を行うための蓄電部使用制御信号を生成し、
   前記電力充電部は、前記制御部により生成された蓄電部使用制御信号に基づいて、前記充電開始時刻から前記充電動作可能時間帯に入るまでの間に前記蓄電部に放電させた電力を使用して前記蓄電装置に対する充電を行うことを特徴とする請求項１記載の充電制御装置。
3. 前記検出部は、前記商用電力系統の電圧値を検出し、
   前記制御部は、前記検出部により検出された前記商用電力系統の電圧値が所定値未満であり、且つ前記検出部により検出された前記蓄電部の直流電圧値に基づいて前記蓄電部に必要な電力が蓄電されていると判断した場合に、前記蓄電部の電力を利用した充電を開始する旨の蓄電部使用開始信号を生成し、
   前記電力充電部は、前記制御部により生成された蓄電部使用開始信号に基づいて、前記蓄電部に放電させた電力を使用して前記蓄電装置に対する充電を行うことを特徴とする請求項２記載の充電制御装置。
4. 前記検出部は、前記商用電力系統の電圧値を検出し、
   前記制御部は、前記検出部により検出された前記商用電力系統の電圧値が所定値未満である場合に、前記商用電力系統の電力を利用した充電を停止する旨の商用電力系統使用停止信号を生成し、
   前記電力充電部は、前記制御部により生成された商用電力系統使用停止信号に基づいて、前記商用電力系統の電力を使用した前記蓄電装置に対する充電を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の充電制御装置。
5. 外部の情報を受信する通信部を備え、
   前記制御部は、前記通信部により受信された情報に基づいて前記蓄電装置に対する充電が可能な充電動作可能時間帯を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の充電制御装置。

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