特許 6205311 車両充電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6205311

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】車両充電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20170914BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20170914BHJP

   H02J 3/14 20060101ALI20170914BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 P

   H02J7/04 A

   H02J3/14 130

   B60L11/18 C

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-120907(P2014-120907)

(22)【出願日】2014年6月11日

(65)【公開番号】特開2016-1955(P2016-1955A)

(43)【公開日】2016年1月7日

【審査請求日】2016年11月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】504093467

【氏名又は名称】トヨタホーム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】中塩 賀雄

【審査官】 緑川 隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１５７２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５０５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７５７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−５７４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６３６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２０４０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００−７／１２，７／３４−７／３６

Ｈ０２Ｊ ３／００−５／００

Ｈ０２Ｊ １３／００

Ｈ０１Ｍ １０／４２−１０／４８

Ｂ６０Ｌ １１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気機器に給電するために住宅に設置されたコンセントに接続可能とされ、前記コンセントから給電された電力を受電する受電手段と、
前記電気機器の受電プラグに接続可能とされ、前記受電手段によって受電した電力を前記電気機器に供給する電力供給手段と、
前記電気機器を制御する電気機器制御手段と、
前記受電手段によって受電した電力を車両に搭載された蓄電池の充電電力として供給する充電電力供給手段と、
前記受電手段によって受電した電力及び前記電力供給手段によって前記電気機器に供給された電力を各々監視する電力監視手段と、
前記電力監視手段の監視結果に基づいて、前記コンセントの許容電力を超えないように、前記充電電力供給手段及び前記電気機器制御手段の少なくとも一方を制御する電力制御手段と、
を備えた車両充電装置。

【請求項2】

前記電気機器制御手段は、前記電気機器に付属のリモコンの信号を学習可能な汎用のリモコンを含み、当該リモコンを介して前記電気機器の運転を制御する請求項１に記載の車両充電装置。

【請求項3】

前記電気機器制御手段は、前記電気機器が汎用の通信インタフェースを含む場合、当該通信インタフェースを介して前記電気機器の運転を制御する請求項１に記載の車両充電装置。

【請求項4】

前記電力制御手段は、前記電気機器制御手段を制御した場合、前記蓄電池の充電が終了した際に、前記電気機器の運転を元の状態へ戻すように、前記電気機器制御手段を更に制御する請求項１〜３の何れか１項に記載の車両充電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載された蓄電池を充電するための車両充電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年では、走行用の蓄電池を搭載したハイブリッド自動車や電気自動車等の車両の普及が拡大している。これに伴って、車両に搭載された蓄電池を充電するための様々な技術が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、交流電源に接続して蓄電池に電力供給可能な充電手段と、電気機器の使用電力、蓄電池の充電状態、電源の時間帯別電力使用料金情報の少なくとも一つに応じて充電手段に供給する電力を制御する電力供給制御手段とを備えて、分岐ブレーカが遮断しないように電気機器と充電手段の使用電力を制御する電気機器が提案されている。

【0004】

具体的には、特許文献１では、エアコンの室外機や、電気給湯器の室外機や貯湯タンク、車庫等の照明機器などの電気機器に車両に搭載した蓄電池を充電するための充電プラグを接続する充電コンセントを設けて、分岐ブレーカが遮断しないように電気機器と充電手段の使用電力を制御している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−０１９３６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、車両の蓄電池を充電するための充電設備を設置するためには、充電設備の電源が必要となるが、特許文献１に記載の充電手段を備えた電気機器を設置する場合、新築時などに充電設備の導入を見越して屋外に電源を設けるか、或いは電気機器導入時に該電気機器のための電源を屋外に設ける必要があるため、ユーザの負担が大きくなる。

【0007】

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、充電設備導入時のユーザ負担を少なくすることが可能な車両充電装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために請求項１に記載の車両充電装置は、電気機器に給電するために住宅に設置されたコンセントに接続可能とされ、前記コンセントから給電された電力を受電する受電手段と、前記電気機器の受電プラグに接続可能とされ、前記受電手段によって受電した電力を前記電気機器に供給する電力供給手段と、前記電気機器を制御する電気機器制御手段と、前記受電手段によって受電した電力を車両に搭載された蓄電池の充電電力として供給する充電電力供給手段と、前記受電手段によって受電した電力及び前記電力供給手段によって前記電気機器に供給された電力を各々監視する電力監視手段と、前記電力監視手段の監視結果に基づいて、前記コンセントの許容電力を超えないように、前記充電電力供給手段及び前記電気機器制御手段の少なくとも一方を制御する電力制御手段と、を備えている。

【0009】

請求項１に記載の発明によれば、電気機器に給電するために住宅に設置されたコンセントに接続可能な受電手段では、コンセントから供給される電力を受電する。

【0010】

電気機器の受電プラグに接続可能な電力供給手段では、受電手段によって受電した電力が電気機器に供給される。

【0011】

電気機器制御手段では、電気機器が制御される。電気機器制御手段は、例えば、請求項２に記載の発明のように、電気機器に付属のリモコンの信号を学習可能な汎用のリモコンを含み、当該リモコンを介して電気機器の運転を制御するようにしてもよいし、請求項３に記載の発明のように、電気機器が汎用の通信インタフェースを含む場合、当該通信インタフェースを介して電気機器の運転を制御するようにしてもよい。

【0012】

充電電力供給手段では、受電手段によって受電した電力が車両に搭載された蓄電池の充電電力として供給され、電力監視手段では、受電手段によって受電した電力及び電力供給手段によって電気機器に供給された電力が各々監視される。

【0013】

そして、電力制御手段では、電力監視手段の監視結果に基づいて、コンセントの許容電力を超えないように、充電電力供給手段及び電気機器制御手段の少なくとも一方が制御される。これによって、住宅に設置されたコンセントの許容電力を超えることなく、電気機器への給電と、車両に搭載された蓄電池の充電とを行うことができる。

【0014】

また、コンセントと電気機器の受電プラグ間に車両充電装置を介在させることができるので、車両充電装置を容易かつ安価に設置することができる。従って、充電設備導入時のユーザ負担を少なくすることができる。

【0015】

なお、電力制御手段は、請求項４に記載の発明のように、電気機器制御手段を制御した場合、蓄電池の充電が終了した際に、電気機器の運転を元の状態へ戻すように、電気機器制御手段を更に制御するようにしてもよい。

【発明の効果】

【0016】

以上説明したように本発明によれば、充電設備導入時のユーザ負担を少なくすることが可能な車両充電装置を提供することができる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施の形態に係る車両充電装置の概略構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る車両充電装置のピークコントロール制御部で行われる処理の第１例を示すフローチャートである。

【図3】本発明の実施の形態に係る車両充電装置のピークコントロール制御部で行われる処理の第２例を示すフローチャートである。

【図4】本発明の実施の形態に係る車両充電装置の変形例の概略構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る車両充電装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図１中の実線は電力線を示し、点線は情報線を示す。

【0019】

本実施の形態に係る車両充電装置１０は、電気機器としてのエアコン１２に給電するために住宅に設置されたコンセント１４から電源を得て、車両に搭載された蓄電池を充電するようになっている。コンセント１４は、図示しない家庭用分電盤から分岐された専用回路（２００Ｖ、２０Ａ）となっている。エアコン１２への電力供給は、コンセント１４から供給される電力を車両充電装置１０を介して供給するようになっている。

【0020】

車両充電装置１０は、充放電器回路１６、ピークコントロール制御部１８、許容電流監視回路２０、及び使用電流監視回路２２を備えている。

【0021】

充放電器回路１６には、コンセント１４に接続可能なプラグケーブル２４が接続されている。プラグケーブル２４はコンセント１４から給電さされた電力を受電して充放電器回路１６に供給する。なお、車両充電装置１０に受電用のコンセントを設けて、汎用の延長コード等のプラグケーブル２４を用いて、車両充電装置１０のコンセントとコンセント１４とを接続するようにしてもよい。

【0022】

また、充放電器回路１６には、エアコン１２へ電力供給するための給電ケーブル２６が接続されている。給電ケーブル２６は、エアコン１２の受電プラグ２８に接続可能とされており、充放電器回路１６がコンセント１４から受電した電力をエアコン１２へ供給する。なお、給電ケーブル２６についても、車両充電装置１０に給電用のコンセントを設けて、汎用の延長コード等の給電ケーブル２６を用いて、車両充電装置１０のコンセントとエアコン１２の受電プラグ２８とを接続するようにしてもよい。

【0023】

さらに、充放電器回路１６には、車両の蓄電池を充電するための充電プラグケーブル３０が接続されており、充電プラグケーブル３０が車両に接続された場合に、車両に搭載された蓄電池が充電されるようになっている。

【0024】

ピークコントロール制御部１８は、コンセント１４から供給される電力と、エアコン１２で使用する電力とを監視して、コンセント１４の許容電力を超えないように、蓄電池の充電及びエアコン１２の運転の少なくとも一方を制御する。

【0025】

詳細には、ピークコントロール制御部１８には、コンセント１４から供給される電力を監視するための許容電流監視回路２０、及びエアコン１２で使用する電力を監視するための使用電流監視回路２２が接続されている。許容電流監視回路２０は、コンセント１４から供給する電力としてプラグケーブル２４を流れる電流を監視する。また、使用電流監視回路２２は、エアコン１２で使用する電力として給電ケーブル２６を流れる電流（エアコンの使用電流）を監視する。

【0026】

また、ピークコントロール制御部１８には、汎用のリモコン３２が接続されている。リモコン３２は、エアコン１２で使用可能な信号を学習可能なものが適用される。すなわち、エアコン１２に付属のリモコンの信号をリモコン３２に学習させ、ピークコントロール制御部１８がリモコン３２を介してエアコン１２を制御するようになっている。なお、リモコン３２とピークコントロール制御部１８との接続は、有線接続でもよいし、無線接続でもよい。

【0027】

車両充電装置１０は、図１に示すように、屋外に設けられ、エアコンの配管を通すために設けられている貫通口３４を介して、室内のコンセント１４にプラグケーブル２４が接続されると共に、エアコン１２の受電プラグ３８に給電ケーブル２６が接続される。また、ピークコントロール制御部１８とリモコン３２が有線接続される場合には、リモコン３２を室内に設置して、貫通口３４を介してピークコントロール制御部１８とリモコン３２が接続される。

【0028】

すなわち、本実施の形態に係る車両充電装置１０は、エアコン１２で用いるコンセント１４とエアコン１２の受電プラグ２８との間に、車両充電装置１０を介在させる構成とされている。

【0029】

なお、車両充電装置１０は、停電等の非常時には、車両に搭載された蓄電池の電力をエアコン１２等の電気機器に供給することも可能とされている。例えば、スイッチを設けて、スイッチ操作等によって車両から電気機器へ電力を供給するようにしてもよい。或いは、許容電流監視回路２０によってコンセント１４から供給される電流が遮断されたことが検出された場合に、車両に搭載された蓄電池からエアコン１２等の電気機器へ電力を供給するように切替えるようにしてもよい。

【0030】

続いて、上述のように構成された車両充電装置１０のピークコントロール制御部１８で行われる具体的な処理について説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る車両充電装置１０のピークコントロール制御部１８で行われる処理の第１例を示すフローチャートである。なお、図２の処理は、車両に搭載された蓄電池を充電する場合に開始する。例えば、車両に充電するための充電プラグが接続されたことが検出された場合や、充電開始を指示するボタン等が操作された場合に開始する。

【0031】

ステップ１００では、コンセント１４から供給される電流（以下、使用電流という）が電路許容電流内か否かピークコントロール制御部１８によって判定される。すなわち、ピークコントロール制御部１８は、許容電流監視回路２０の監視結果に基づいて、使用電流が電路許容電流内か否かを判定する。電路許容電流は、コンセント１４が許容する電流で予め定められている（例えば２０Ａ）。該判定が否定された場合にはステップ１０２へ移行し、肯定された場合にはステップ１０４へ移行する。

【0032】

ステップ１０２では、ピークコントロール制御部１８によってリモコン３２が制御されて、リモコン３２からエアコン１２に負荷を一定レベル以下に抑えるための出力を抑制する抑制指示が出力されてステップ１００に戻って上述の処理が繰り返される。抑制指示としては、例えば、冷房の場合の設定温度を上げ、暖房の場合には設定温度を下げる指示を行う。或いは、送風量を下げる指示を行うようにしてもよい。本実施の形態では、徐々に設定温度を調整したり、風量を調整することにより、ステップ１００の判定が肯定される。

【0033】

ステップ１０４では、ピークコントロール制御部１８によって充電電流が決定されてステップ１０６へ移行する。充電電流は、許容電流（上述の電路許容電流）と使用電流監視回路２２によって検出されたエアコン１２で使用される電流（以下、機器電流という）との差分を算出し、その差分を超えない範囲にある値にすることによって決定される。

【0034】

ステップ１０６では、ピークコントロール制御部１８が充放電器回路１６を制御することによって充電が開始されてステップ１０８へ移行する。すなわち、ピークコントロール制御部１８は、ステップ１０４で決定した充電電流で、充電プラグケーブル３０に接続された蓄電池の充電を開始するように、充放電器回路１６を制御する。

【0035】

ステップ１０８では、ステップ１００と同様に、使用電流が電路許容電流内か否かピークコントロール制御部１８によって再び判定される。該判定が否定された場合には上述のステップ１０２へ移行し、肯定された場合にはステップ１１０へ移行する。

【0036】

ステップ１１０では、充電が完了したか否かピークコントロール制御部１８によって判定される。該判定は、例えば、充電が完了して車両側から充電が停止されたか否かを判定するようにしてもよいし、充放電器回路１６が蓄電池の容量を監視してフル充電になったか否かを判定するようにしてもよい。該判定が肯定されるまで待機してステップ１１２へ移行する。

【0037】

ステップ１１２では、ピークコントロール制御部１８によって充放電器回路１６が制御され、充電が停止されたステップ１１４へ移行する。

【0038】

ステップ１１４では、ピークコントロールせずに充電したか否かがピークコントロール制御部１８によって判定される。該判定は、上述のステップ１０２の処理を行わずに充電を行ったか否かを判定し、該判定が否定された場合、すなわちステップ１０２の処理を行ってピークコントロールを行った場合にはステップ１１６へ移行し、否定された場合にはそのまま処理を終了する。

【0039】

ステップ１１６では、ピークコントロール制御部１８がリモコン３２を制御して、リモコン３２から抑制解除指示が送信されて一連の処理を終了する。すなわち、ステップ１０２でリモコン３２から指示を出す前の状態に戻るようにリモコン３２からエアコン１２へ指示が行われる。

【0040】

このように処理を行うことにより、コンセント１４の許容電流を超えることなく、エアコン１２への給電と、車両に搭載された蓄電池の充電とを行うことができる。

【0041】

また、本実施の形態では、上述したように、エアコン１２で用いるコンセント１４とエアコン１２の受電プラグ２８間に、車両充電装置１０を介在させる構成とされているため、車両充電装置１０を容易かつ安価に設置することができる。従って、充電設備導入時のユーザ負担を少なくすることができる。

【0042】

なお、図２の処理では、始めに充電電流を決定すると共に、エアコンの負荷を一定レベル以下に抑えることにより、以降一定の充電電流で充電を行うようにしたが、エアコン１２の自動運転等による負荷変動に対応して、リアルタイムに充電電流を変更するようにしてもよい。図３は、本発明の実施の形態に係る車両充電装置１０のピークコントロール制御部１８で行われる処理の第２例を示すフローチャートである。なお、図３の処理も第１例と同様に、車両に搭載された蓄電池を充電する場合に開始する。また、図３と同一処理については同一符号を付して説明する。

【0043】

ステップ１００では、使用電流が電路許容電流内か否かピークコントロール制御部１８によって判定される。すなわち、ピークコントロール制御部１８は、許容電流監視回路２０の監視結果に基づいて、使用電流が電路許容電流内か否かを判定する。電路許容電流は、コンセント１４が許容する電流で予め定められている。該判定が否定された場合にはステップ１０２へ移行し、肯定された場合にはステップ１０４へ移行する。

【0044】

ステップ１０２では、ピークコントロール制御部１８によってリモコン３２が制御されて、リモコン３２からエアコン１２の負荷を下げるための抑制指示が出力されてステップ１００に戻って上述の処理が繰り返される。抑制指示としては、例えば、冷房の場合の設定温度を上げ、暖房の場合には設定温度を下げる指示を行う。或いは、送風量を下げる指示を行うようにしてもよい。本実施の形態では、徐々に設定温度を調整したり、風量を調整することにより、ステップ１００の判定が肯定される。

【0045】

ステップ１０４では、ピークコントロール制御部１８によって充電電流が決定されてステップ１０５へ移行する。充電電流は、許容電流（上述の電路許容電流）と使用電流監視回路２２によって検出されたエアコン１２で使用される電流との差分を算出することによって決定される。

【0046】

ステップ１０５では、ピークコントロール制御部１８が充放電器回路１６を制御することによって決定した充電電流で充電が行われてステップ１０７へ移行する。すなわち、ピークコントロール制御部１８は、ステップ１０４で決定した充電電流で、充電プラグケーブル３０に接続された蓄電池の充電を行うように、充放電器回路１６を制御する。

【0047】

ステップ１０７では、充電が完了したか否かピークコントロール制御部１８によって判定される。該判定は、例えば、充電が完了して車両側から充電が停止されたか否かを判定するようにしてもよいし、充放電器回路１６が蓄電池の容量を監視してフル充電になったか否かを判定するようにしてもよい。該判定が肯定された場合にはステップ１１２へ移行し、否定された場合にはステップ１００に戻って上述の処理が繰り返される。すなわち、図２の第１例の処理とは異なり、ステップ１０４が随時行われて充電電流がエアコン１２の負荷に応じて変更される。

【0048】

ステップ１１２では、ピークコントロール制御部１８によって充放電器回路１６が制御され、充電が停止されたステップ１１４へ移行する。

【0049】

ステップ１１４では、ピークコントロールせずに充電したか否かがピークコントロール制御部１８によって判定される。該判定は、上述のステップ１０２の処理を行わずに充電を行ったか否かを判定し、該判定が否定された場合、すなわちステップ１０２の処理を行ってピークコントロールを行った場合にはステップ１１６へ移行し、否定された場合にはそのまま処理を終了する。

【0050】

ステップ１１６では、ピークコントロール制御部１８がリモコン３２を制御して、リモコン３２から抑制解除指示が送信されて一連の処理を終了する。すなわち、ステップ１０２でリモコン３２から指示を出す前の状態に戻るようにリモコン３２からエアコン１２へ指示が行われる。

【0051】

このように処理を行うようにしても、図２の処理と同様に、コンセント１４の許容電流を超えることなく、エアコン１２への給電と、車両に搭載された蓄電池の充電とを行うことができる。

【0052】

なお、上記の実施の形態では、汎用のリモコン３２を用いてピークコントロール制御部１８からエアコン１２を制御するようにしたが、これに限るものではない。例えば、エアコン１２に汎用の通信インタフェースを備える場合には、図４に示すように、図１のリモコン３２の代わりに、ピークコントロール制御部１８とエアコン１２とを通信インタフェース３６を介して直接接続するようにしてもよい。汎用の通信インタフェース３６としては、有線のインタフェースを適用するようにしてもよいし、無線のインタフェースを適用するようにしてもよい。一例としては、ＨＡ（Home Automation）や、エコネットライト等の通信規格を適用することができる。なお、通信インタフェース３６によっては、エアコン１２のオンオフの制御しかできない場合があるが、この場合には、電路許容電流に応じてエアコン１２のオンオフを制御するようにしてもよいし、充電電流を変更するようにしてもよい。

【0053】

また、上記の実施の形態では、ピークコントロール制御部１８の第１例の処理において電路許容電流を超えないようにエアコン１２の負荷を調整する例を説明し、第２例の処理において電路許容電流を超えないようにエアコン１２の負荷及び充電電流を共に制御する例を説明したが、充電電流のみを制御するようにしてもよい。

【0054】

また、上記の実施の形態では、室内に設けたコンセント１４と、電気機器としてのエアコン１２との間に車両充電装置１０を介在させる例を説明したが、これに限るものではない。例えば、屋外に設けたコンセントと各種電気機器との間に車両充電装置１０を介在させるようにしてもよい。また、電気機器としては、上記の実施の形態では、エアコン１２を一例として説明したが、これに限るものではない。例えば、電気温水器、照明、電気暖房機器等の他の電気機器を適用するようにしてもよい。

【0055】

また、上記の実施の形態では、使用電流が電路許容電流内でない場合（ステップ１００、１０８にて否定された場合）、エアコンの出力を抑制しているが、この抑制を行う前に、充電を停止させるステップを行うことにより、確実に使用電流が電路許容電流以下となるようにしてもよい。

【0056】

また、上記の実施形態におけるピークコントロール制御部１８で行われる処理は、プログラムとして記憶媒体に記憶して流通可能なようにしてもよいし、ハードウエアで行われる処理としてもよい。

【符号の説明】

【0057】

１０ 車両充電装置
１２ エアコン
１４ コンセント
１６ 充放電器回路
１８ ピークコントロール制御部
２０ 許容電流監視回路
２２ 使用電流監視回路
２４ プラグケーブル
２６ 給電ケーブル
２８ 受電プラグ
３０ 充電プラグケーブル
３２ リモコン
３６ 通信インタフェース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】