特開 2024-62290 充電システム、制御装置、充電システムの制御方法、最大可能充電電力の算出方法及び電力制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024062290

(43)【公開日】2024-05-09

(54)【発明の名称】充電システム、制御装置、充電システムの制御方法、最大可能充電電力の算出方法及び電力制御システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20240430BHJP

   H02J 3/14 20060101ALI20240430BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 F

H02J3/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022170182

(22)【出願日】2022-10-24

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】佐久間 宏彬

(72)【発明者】

【氏名】石上 雄太

【テーマコード（参考）】

5G066

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G066GA01

5G066HB09

5G066JB03

5G503AA01

5G503BA04

5G503BB01

5G503CA10

5G503CA11

(57)【要約】

【課題】三相電源における電圧逸脱を抑制する充電システムを提供する。
【解決手段】第１相、第２相及び第３相を有する三相交流から単相交流が供給される複数の充電部と、前記三相交流の電圧を計測する電圧計測部と、前記複数の充電部のそれぞれを制御する制御部と、を備え、前記複数の充電部のそれぞれは、充電対象へ供給する充電電力を調整する電力調整部を備え、前記制御部は、前記電圧計測部が計測した前記三相交流の電圧が、予め定められた範囲を逸脱している場合に、前記三相交流の電圧が前記範囲内になるように、前記複数の充電部のいずれかにおける前記電力調整部を制御する充電システム。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１相、第２相及び第３相を有する三相交流から単相交流が供給される複数の充電部と、
前記三相交流の電圧を計測する電圧計測部と、
前記複数の充電部のそれぞれを制御する制御部と、
を備え、
前記複数の充電部のそれぞれは、充電対象へ供給する充電電力を調整する電力調整部を備え、
前記制御部は、
前記電圧計測部が計測した前記三相交流の電圧が、予め定められた範囲を逸脱している場合に、前記三相交流の電圧が前記範囲内になるように、前記複数の充電部のいずれかにおける前記電力調整部を制御する、
充電システム。

【請求項2】

前記制御部は、
前記第１相と前記第２相との第１相間、前記第２相と前記第３相との第２相間及び前記第３相と前記第１相との第３相間において、前記三相交流の電力が一番大きくなる最大相間を算出し、
前記最大相間において、前記三相交流の電圧が前記範囲内になる最大可能充電電力を算出し、
前記最大相間から電力が供給される前記複数の充電部の充電電力の和が、前記最大可能充電電力以下になるように、前記最大相間から電力が供給される前記複数の充電部のそれぞれの前記電力調整部を制御する、
請求項１に記載の充電システム。

【請求項3】

前記制御部は、
前記最大相間から電力が供給される前記複数の充電部のそれぞれの前記電力調整部を、前記最大可能充電電力を、前記最大相間から電力が供給される前記複数の充電部により充電されている前記充電対象の台数で割った充電電力により充電するように制御する、
請求項２に記載の充電システム。

【請求項4】

前記制御部は、
前記充電対象の充電率に基づいて、前記最大相間から電力が供給される前記複数の充電部において、前記充電率が低い前記充電部を、前記充電率が高い前記充電部より高い充電電力により充電するように、前記電力調整部を制御する、
請求項２に記載の充電システム。

【請求項5】

前記制御部は、
前記複数の充電部から三相交流線路までの距離に基づいて、前記最大相間から電力が供給される前記複数の充電部において、前記三相交流線路から近い前記充電部を、前記三相交流線路から遠い前記充電部より高い充電電力により充電するように、前記電力調整部を制御する、
請求項２に記載の充電システム。

【請求項6】

前記制御部は、
前記最大可能充電電力を、前記最大相間から電力が供給される前記複数の充電部により充電されている前記充電対象の台数で割り、更に、前記複数の充電部から三相交流線路までの距離に基づいて、前記最大相間から電力が供給される前記複数の充電部において、前記三相交流線路から近い前記充電部を、前記三相交流線路から遠い前記充電部より高い充電電力により充電するように、前記電力調整部を制御する、
請求項２に記載の充電システム。

【請求項7】

前記制御部は、
前記充電対象の充電率に基づいて、前記最大相間から電力が供給される前記複数の充電部において、前記充電率が低い前記充電部を、前記充電率が高い前記充電部より高くなるような電力値を算出し、更に、前記複数の充電部から三相交流線路までの距離に基づいて、前記最大相間から電力が供給される前記複数の充電部において、前記三相交流線路から近い前記充電部を、前記三相交流線路から遠い前記充電部より高い充電電力により充電する状態に近づくように前記電力値を加減して、前記電力調整部を制御する、
請求項２に記載の充電システム。

【請求項8】

第１相、第２相及び第３相を有する三相交流から単相交流が供給される複数の充電部のそれぞれを制御する制御装置であって、
前記三相交流の電圧を計測する電圧計測部を備え、
前記複数の充電部のそれぞれは、充電対象へ供給する充電電力を調整する電力調整部を備え、
前記電圧計測部が計測した前記三相交流の電圧が、予め定められた範囲を逸脱している場合に、前記三相交流の電圧が前記範囲内になるように、前記複数の充電部のいずれかにおける前記電力調整部を制御する、
制御装置。

【請求項9】

第１相、第２相及び第３相を有する三相交流から単相交流が供給される複数の充電部を備える充電システムの制御方法であって、
前記三相交流における電圧が、予め定められた範囲を逸脱している場合に、前記三相交流の電圧が前記範囲内になるように、前記複数の充電部のいずれかにおいて充電対象へ供給する充電電力を調整する、
充電システムの制御方法。

【請求項10】

第１相、第２相及び第３相を有する三相交流から、前記第１相と前記第２相との第１相間から単相交流が供給される複数の第１充電部と、前記第２相と前記第３相との第２相間から単相交流が供給される複数の第２充電部と、前記第３相と前記第１相との第３相間から単相交流が供給される複数の第３充電部と、において、電力が一番大きくなる最大相間から単相交流が供給される前記複数の第１充電部、前記複数の第２充電部及び前記複数の第３充電部のいずれかにおける最大可能充電電力を算出する最大可能充電電力の算出方法であって、
（ａ）前記複数の第１充電部、前記複数の第２充電部及び前記複数の第３充電部のそれぞれの充電電力を抵抗に換算する工程と、
（ｂ）前記三相交流に接続される三相平衡負荷を抵抗に換算する工程と、
（ｃ）前記三相平衡負荷を換算した抵抗の抵抗値を算出する工程と、
（ｄ）充電負荷端における電圧式を算出する工程と、
（ｅ）前記電圧式から前記複数の第１充電部、前記複数の第２充電部及び前記複数の第３充電部における下限電圧となる抵抗値を算出する工程と、
（ｆ）前記最大可能充電電力を算出する工程と、
を含む、
最大可能充電電力の算出方法。

【請求項11】

前記（ｃ）の工程において、
（ｃ１）前記複数の第１充電部、前記複数の第２充電部及び前記複数の第３充電部のそれぞれと、前記三相平衡負荷との合成抵抗を算出する工程と、
（ｃ２）回路方程式を算出する工程と、
（ｃ３）相間電流の式を算出する工程と、
（ｃ４）負荷線間電圧の式を算出する工程と、
（ｃ５）前記三相平衡負荷を換算した抵抗値を算出する工程と、
を含む、
請求項１０に記載の最大可能充電電力の算出方法。

【請求項12】

第１相、第２相及び第３相を有する三相交流から単相交流が供給される複数の給電部と、
前記三相交流の電圧を計測する電圧計測部と
前記複数の給電部のそれぞれを制御する制御部と、
を備え、
前記複数の給電部のそれぞれは、充電対象へ供給する充電電力を調整する電力調整部を備え、
前記制御部は、前記電圧計測部が計測した前記三相交流の電圧が、予め定められた範囲を逸脱している場合に、前記三相交流の電圧が前記範囲内になるように、前記複数の給電部のいずれかにおける前記電力調整部を制御する、
電力制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、充電システム、制御装置、充電システムの制御方法、最大可能充電電力の算出方法及び電力制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、配電線路から受電し電動車両に搭載された蓄電池を充電する機能を有した電力調整装置と、配電線路の線間電圧が制限範囲の上限値以下に維持されるように電力調整装置の動作を制御する制御装置と、を備える電力管理システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－０１５８０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

蓄電池を備えた電気自動車が普及している。電気自動車が備える蓄電池を充電する充電器には急速充電器と普通充電器とがある。急速充電器は短い充電時間で充電できる。一方、普通充電器は長い充電時間を必要とする。しかしながら、急速充電器は普通充電器より費用がかかる。したがって、多数台の電気自動車を同時に充電する大規模な駐車場では、多数の普通充電器が設置されることが見込まれる。また、多数の普通充電器が設置された大規模な駐車場において、多数の普通充電器が同時に使用されることが見込まれる。

【0005】

普通充電器は一般に単相交流を電源として動作する。単相交流は、例えば、三相３線式の交流線路の内のいずれか２線に接続することによって得られる。大規模な駐車場において、充電中の電気自動車の台数が増えると、配電線路における電圧降下が大きくなる場合がある。配電線路における電圧降下が大きくなると、負荷端における電圧が低下し、例えば、普通充電器をはじめとする負荷の定格電圧を逸脱したことによって負荷が停止したり、不足電圧継電器（ＵＶＲ：Ｕｎｄｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｒｅｌａｙ）が動作して負荷への給電が遮断されたりする場合がある。

【0006】

したがって、三相電源において、負荷の増加による電圧逸脱が無いことが望ましい。

【0007】

本開示は、三相電源における電圧逸脱を抑制する充電システム、制御装置、充電システムの制御方法、最大可能充電電力の算出方法及び電力制御システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一の態様によれば、第１相、第２相及び第３相を有する三相交流から単相交流が供給される複数の充電部と、前記三相交流の電圧を計測する電圧計測部と、前記複数の充電部のそれぞれを制御する制御部と、を備え、前記複数の充電部のそれぞれは、充電対象へ供給する充電電力を調整する電力調整部を備え、前記制御部は、前記電圧計測部が計測した前記三相交流の電圧が、予め定められた範囲を逸脱している場合に、前記三相交流の電圧が前記範囲内になるように、前記複数の充電部のいずれかにおける前記電力調整部を制御する充電システムを提供する。

【発明の効果】

【0009】

本開示の充電システム、制御装置、充電システムの制御方法、最大可能充電電力の算出方法及び電力制御システムによれば、三相電源における電圧逸脱を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１実施形態に係る充電システムの構成の概要を説明する図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る充電システムにおける充電部の構成の概要について説明する図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る充電システムにおける制御部の処理を説明するフロー図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る充電システムにおける制御部の処理を説明するフロー図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る充電システムにおける制御部の処理を説明する図である。

【図6】図６は、第１実施形態に係る充電システムにおける制御部の処理を説明するフロー図である。

【図7】図７は、第１実施形態に係る充電システムにおける制御部の処理を説明するフロー図である。

【図8】図８は、第１実施形態に係る充電システムにおける制御部の処理を説明する図である。

【図9】図９は、第１実施形態に係る充電システムにおける制御部の処理を説明する図である。

【図10】図１０は、第１実施形態に係る充電システムにおける制御部の処理を説明する図である。

【図11】図１１は、第１実施形態に係る充電システムにおける制御部の処理を説明する図である。

【図12】図１２は、第２実施形態に係る充電システムの構成の概要を説明する図である。

【図13】図１３は、第３実施形態に係る充電システムの構成の概要を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示の充電システム、制御装置、充電システムの制御方法、最大可能充電電力の算出方法及び電力制御システムの具体例を、以下に図面を参照して説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0012】

なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の又は対応する機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する場合がある。また、理解を容易にするために、図面における各部の縮尺は、実際とは異なる場合がある。

【0013】

平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右及び前後等の方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直には、それぞれ略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直が含まれてもよい。

【0014】

例えば、略平行は、２つの線あるいは２つの面が互いに完全に平行でなくても、製造上許容される範囲内で互いに平行として扱うことができることを意味する。他の略直角、略直交、略水平及び略垂直のそれぞれについても、略平行と同様に、２つの線又は２つの面の相互の位置関係が製造上許容される範囲内であればそれぞれに該当することが意図される。

【0015】

≪第１実施形態≫
＜充電システム＞
第１実施形態に係る充電システムについて説明する。第１実施形態に係る充電システムは、第１相、第２相及び第３相を有する三相交流から単相交流が供給される複数の充電部と、三相交流の電圧を計測する電圧計測部と、複数の充電部のそれぞれを制御する制御部と、を備える。また、第１実施形態に係る充電システムにおける複数の充電部のそれぞれは、充電対象へ供給する充電電力を調整する電力調整部を備える。そして、第１実施形態に係る充電システムにおける制御部は、三相交流の電圧が、予め定められた範囲を逸脱している場合に、三相交流の電圧が予め定められた範囲内になるように、複数の充電部のいずれかにおける電力調整部を制御する。

【0016】

図１は、第１実施形態に係る充電システムの一例である充電システム１の構成の概要を説明する図である。充電システム１は、駐車場等において、複数の電気自動車を同時に充電可能なシステムである。充電システム１は、ショッピングセンタ等の駐車場に設けられる。充電システム１は、複数の電気自動車を、同時に普通充電する。

【0017】

充電システム１は、三相電源ＰＳに接続する。三相電源ＰＳは、三相３線式の電源である。三相電源ＰＳは、互いに位相が１２０度ずつずれているａ相、ｂ相及びｃ相を有する三相交流ＴＡＣを出力する。三相電源ＰＳは、三相交流ＴＡＣにおけるａ相、ｂ相及びｃ相を、それぞれ配線Ｌａ、配線Ｌｂ及び配線Ｌｃに出力する。配線Ｌａ、配線Ｌｂ及び配線Ｌｃをまとめて三相交流線路Ｌａｂｃという場合がある。

【0018】

なお、充電システム１は、三相電源ＰＳと三相交流線路Ｌａｂｃとが直接接続されているが、充電システム１は、三相電源ＰＳと三相交流線路Ｌａｂｃとの間に、変圧器を備えていてもよい。

【0019】

三相電源ＰＳは、三相交流線路Ｌａｂｃに接続される三相交流機器５０にも、電力を供給する。三相交流機器５０は、例えば、空調機用のモータ、急速充電器等である。

【0020】

充電システム１は配線Ｌａ、配線Ｌｂ及び配線Ｌｃに接続することにより、三相電源ＰＳから電力が充電システム１に供給される。

【0021】

充電システム１には、三相交流ＴＡＣにおけるａ相とｂ相との相間（ａｂ相間）から単相交流ＡＣａｂが供給される。充電システム１が配線Ｌａ及び配線Ｌｂに接続することにより、三相交流ＴＡＣにおけるａｂ相間から単相交流ＡＣａｂが充電システム１に供給される。

【0022】

また、充電システム１には、三相交流ＴＡＣのｂ相とｃ相との相間（ｂｃ相間）から単相交流ＡＣｂｃが供給される。充電システム１が配線Ｌｂ及び配線Ｌｃに接続することにより、三相交流ＴＡＣにおけるｂｃ相間から単相交流ＡＣｂｃが充電システム１に供給される。

【0023】

さらに、充電システム１には、三相交流ＴＡＣのｃ相とａ相との相間（ｃａ相間）から単相交流ＡＣｃａが供給される。充電システム１が配線Ｌｃ及び配線Ｌａに接続することにより、三相交流ＴＡＣにおけるｃａ相間から単相交流ＡＣｃａが充電システム１に供給される。

【0024】

充電システム１は、制御部１０と、電圧計測部２０と、複数の充電部と、を備える。複数の充電部は、三相電源ＰＳから単相交流ＡＣａｂが供給される複数の充電部３０Ａと、三相電源ＰＳから単相交流ＡＣｂｃが供給される複数の充電部３０Ｂと、三相電源ＰＳから単相交流ＡＣｃａが供給される複数の充電部３０Ｃと、を含む。なお、特に充電部３０Ａ、充電部３０Ｂ及び充電部３０Ｃを区別する必要がない場合は、充電部３０Ａ、充電部３０Ｂ及び充電部３０Ｃのそれぞれを総称して充電部３０という。複数の充電部３０のそれぞれは、駐車スペース４０に設けられる。制御部１０と電圧計測部２０とをあわせて制御装置１００という。

【0025】

［制御部１０］
制御部１０は、充電システム１の全体を制御する。制御部１０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を備えるマイクロプロセッシングユニットにより構成される。制御部１０は、ＣＰＵがＲＯＭに記録されているプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより処理を行う。

【0026】

制御部１０は、複数の充電部３０のそれぞれを制御する。制御部１０は、複数の充電部３０のそれぞれにおいて、電気自動車に充電する際に、三相交流ＴＡＣの電圧が予め定められた範囲を逸脱しないように制御する。

【0027】

［電圧計測部２０］
電圧計測部２０は、三相交流ＴＡＣにおける単相交流ＡＣａｂ、単相交流ＡＣｂｃ及び単相交流ＡＣｃａのそれぞれの相間電圧を計測する。電圧計測部２０は、計測端２０ａを備える。計測端２０ａは、三相交流線路Ｌａｂｃに設けられる。計測端２０ａは、三相交流機器５０に近い位置又は充電システム１が三相交流線路Ｌａｂｃに接続されている位置に近い位置に設けられる。

【0028】

電圧計測部２０は、三相交流ＴＡＣにおける単相交流ＡＣａｂの相間電圧ＰＶａｂと、単相交流ＡＣｂｃの相間電圧ＰＶｂｃと、単相交流ＡＣｃａの相間電圧ＰＶｃａと、を計測する。

【0029】

［充電部３０］
充電部３０は、電気自動車に充電用の電力を供給する。充電部３０は、単相交流が入力される。充電部３０は、単相交流により、電気自動車に給電し、電気自動車内の交直変換装置により交流が直流に変換され、直流により蓄電池が充電される。

【0030】

図２は、第１実施形態に係る充電システムの一例である充電システム１における充電部３０の構成の概要について説明する図である。充電部３０は、充電制御部３１と、電力調整部３２と、検出部３３と、遮断部３４と、を備える。充電部３０は、駐車スペース４０に設けられる充電コネクタ４１を介して、電気自動車ＥＶに単相交流ＡＣａｂ、単相交流ＡＣｂｃ及び単相交流ＡＣｃａのいずれかを供給する。充電部３０は、単相交流ＡＣａｂ、単相交流ＡＣｂｃ及び単相交流ＡＣｃａのいずれかを電力調整部３２で電力を調整し、調整した電力を電気自動車ＥＶに供給する

【0031】

（充電制御部３１）
充電制御部３１は、充電部３０全体を制御する。充電制御部３１は、制御部１０から送信された制御命令に基づいて動作する。充電制御部３１は、電力調整部３２を制御する。また、充電制御部３１は、電気自動車ＥＶに供給する電力である充電電力を測定した結果を検出部３３から取得する。さらに、充電制御部３１は、遮断部３４において電路を接続又は切断するように、遮断部３４を制御する。さらにまた、充電制御部３１は、電気自動車ＥＶと通信して、電気自動車ＥＶから例えば充電率を取得する。

【0032】

充電制御部３１は、制御部１０との間で通信を行う。充電制御部３１は、制御部１０から制御命令を受信する。また、充電制御部３１は、検出部３３で検出した充電電力の検出結果を制御部１０に送信する。さらに、充電制御部３１は、電気自動車ＥＶから取得した充電率等のデータを制御部１０に送信する。

【0033】

（電力調整部３２）
電力調整部３２は、制御部１０から送信された制御命令に基づいて、電気自動車ＥＶに供給する電力を調整する。充電制御部３１は、制御部１０から送信された充電電力変更命令に基づいて、電気自動車ＥＶに供給可能な充電電力を算出する。そして、充電制御部３１は、算出した供給可能な充電電力を電力調整部３２に指示する。電力調整部３２は、充電制御部３１から指示された充電電力に基づいて、電気自動車ＥＶに電力を供給する。上述のようにして、電力調整部３２は、制御部１０が送信して、充電部３０が受信した充電電力変更命令に基づいて、充電電力を調整する。

【0034】

（検出部３３）
検出部３３は、電力調整部３２が電気自動車ＥＶに供給する充電電力を検出する。また、検出部３３は、電力調整部３２が電気自動車ＥＶに供給する充電電力の電流値及び電圧値を検出する。検出部３３は、検出した充電電力、電流値及び電圧値を検出した結果を充電制御部３１に出力する。

【0035】

（遮断部３４）
遮断部３４は、三相電源ＰＳと、充電コネクタ４１との間における電路を接続又は遮断する。遮断部３４は、例えば、電磁接触器である。

【0036】

充電システム１は、充電部３０として、配線Ｌａ及び配線Ｌｂに接続される複数の充電部３０Ａと、配線Ｌｂ及び配線Ｌｃに接続される複数の充電部３０Ｂと、配線Ｌｃ及び配線Ｌａに接続される複数の充電部３０Ｃと、を備える。

【0037】

複数の充電部３０Ａのそれぞれは、配線Ｌａに接続する配線Ｌａ１と、配線Ｌｂに接続する配線Ｌｂ１と、に接続する。配線Ｌａ１は、配線Ｌａから分岐する。配線Ｌｂ１は、配線Ｌｂから分岐する。複数の充電部３０Ａのそれぞれは、電気自動車ＥＶに充電コネクタ４１を介して単相交流ＡＣａｂを供給する。

【0038】

複数の充電部３０Ｂのそれぞれは、配線Ｌｂに接続する配線Ｌｂ２と、配線Ｌｃに接続する配線Ｌｃ１と、に接続する。配線Ｌｂ２は、配線Ｌｂから分岐する。配線Ｌｃ１は、配線Ｌｃから分岐する。複数の充電部３０Ｂのそれぞれは、電気自動車ＥＶに充電コネクタ４１を介して単相交流ＡＣｂｃを出力する。

【0039】

複数の充電部３０Ｃのそれぞれは、配線Ｌｃに接続する配線Ｌｃ２と、配線Ｌａに接続する配線Ｌａ２と、に接続する。配線Ｌｃ２は、配線Ｌｃから分岐する。配線Ｌａ２は、配線Ｌａから分岐する。複数の充電部３０Ｃのそれぞれは、電気自動車ＥＶに充電コネクタ４１を介して単相交流ＡＣｃａを出力する。

【0040】

＜本実施形態に係る充電システムにおける処理＞
次に、充電システム１における処理について説明する。充電システム１における処理について説明することにより、充電システム１の制御方法に含まれる工程について説明する。図３は、第１実施形態に係る充電システムの一例である充電システム１における制御部１０の処理を説明するフロー図である。

【0041】

（ステップＳ１０）
最初に、制御部１０は、三相交流線路Ｌａｂｃの電圧を測定する（現在の状態を把握する工程）。制御部１０は、三相交流ＴＡＣにおける相間電圧ＰＶａｂ、相間電圧ＰＶｂｃ及び相間電圧ＰＶｃａのそれぞれを計測するように、電圧計測部２０を制御する。電圧計測部２０は、三相交流ＴＡＣにおける相間電圧ＰＶａｂ、相間電圧ＰＶｂｃ及び相間電圧ＰＶｃａのそれぞれを計測する。そして、電圧計測部２０は、相間電圧ＰＶａｂ、相間電圧ＰＶｂｃ及び相間電圧ＰＶｃａのそれぞれを計測した結果を制御部１０に出力する。

【0042】

（ステップＳ２０）
次に、制御部１０は、電圧計測部２０が計測した相間電圧ＰＶａｂ、相間電圧ＰＶｂｃ及び相間電圧ＰＶｃａのそれぞれが、下限電圧以下であるかどうか判定する（相間電圧が下限電圧以下かどうか判定する工程）。

【0043】

電圧計測部２０が計測した相間電圧ＰＶａｂ、相間電圧ＰＶｂｃ及び相間電圧ＰＶｃａのいずれかが下限電圧以下である場合（ステップＳ２０のＹＥＳ）、制御部１０はステップＳ３０に処理を進める。電圧計測部２０が計測した相間電圧ＰＶａｂ、相間電圧ＰＶｂｃ及び相間電圧ＰＶｃａのすべてが下限電圧より高い場合（ステップＳ２０のＮＯ）、制御部１０はステップＳ４０に処理を進める。

【0044】

（ステップＳ３０）
次に、制御部１０は、電圧低下改善措置を実行する（電圧低下改善措置を実行する工程）。制御部１０は、電圧計測部２０が計測した相間電圧ＰＶａｂ、相間電圧ＰＶｂｃ及び相間電圧ＰＶｃａのいずれかが下限電圧以下である場合、相間電圧ＰＶａｂ、相間電圧ＰＶｂｃ及び相間電圧ＰＶｃａのそれぞれが下限電圧より高くなるように充電部３０を制御する。

【0045】

図４は、第１実施形態に係る充電システムの一例である充電システム１における制御部１０の電圧低下改善措置の処理を説明するフロー図である。

【0046】

（ステップＳ３１）
制御部１０は、相間電圧が下限電圧以下になることを回避するために、相間電圧の低下を解消する最大可能充電電力を算出する（相間電圧の低下を解消する最大可能充電電力を算出する工程）。なお、最大可能充電電力とは、第１相間、第２相間及び第３相間のそれぞれの現時点における充電電力を測定し、充電電力が最大となる相間でない２つの相間の消費電力は現時点と変わらないことを前提とした場合に、第１相間電圧、第２相間電圧及び第３相間電圧のすべてが下限電圧より高くなるという条件を満たす、充電電力が最大となる相間における最大の充電電力である。

【0047】

相間電圧の低下を解消する充電電力を算出する際に想定する回路モデルについて説明する。図５は、第１実施形態に係る充電システムの一例である充電システム１における制御部１０の処理を説明する図である。具体的には、図５は、相間電圧の低下を解消する充電電力を算出する際に想定する回路モデルを説明する図である。

【0048】

充電システム１において、三相電源ＰＳは、複数の充電部３０Ａ、複数の充電部３０Ｂ及び複数の充電部３０Ｃにより消費される充電部負荷ＬＤ１と、三相交流機器５０により消費される三相平衡負荷ＬＤ２と、に電力を供給する。三相平衡負荷ＬＤ２は、充電部負荷ＬＤ１と並列に三相電源ＰＳに接続する。

【0049】

最初に、充電部負荷ＬＤ１について説明する。

【0050】

充電システム１において、複数の充電部３０Ａのそれぞれの充電電力の総和を相間充電電力Ｐａｂ（単位：キロワット）とする。相間充電電力Ｐａｂは、ａｂ相間における単相交流ＡＣａｂが供給される複数の充電部３０Ａのそれぞれが接続されている電気自動車ＥＶを充電する充電電力の総和である。すなわち、相間充電電力Ｐａｂは、ａｂ相間における単相交流ＡＣａｂの消費電力である。

【0051】

充電システム１において、複数の充電部３０Ｂのそれぞれの充電電力の総和を相間充電電力Ｐｂｃ（単位：キロワット）とする。相間充電電力Ｐｂｃは、ｂｃ相間における単相交流ＡＣｂｃが供給される複数の充電部３０Ｂのそれぞれが接続されている電気自動車ＥＶを充電する充電電力の総和である。すなわち、相間充電電力Ｐｂｃは、ｂｃ相間における単相交流ＡＣｂｃの消費電力である。

【0052】

充電システム１において、複数の充電部３０Ｃのそれぞれの充電電力の総和を相間充電電力Ｐｃａ（単位：キロワット）とする。相間充電電力Ｐｃａは、ｃａ相間における単相交流ＡＣｃａが供給される複数の充電部３０Ｃのそれぞれが接続されている電気自動車ＥＶを充電する充電電力の総和である。すなわち、相間充電電力Ｐｃａは、ｃａ相間における単相交流ＡＣｃａの消費電力である。

【0053】

次に、三相平衡負荷ＬＤ２について説明する。

【0054】

三相平衡負荷ＬＤ２は、三相交流線路Ｌａｂｃに接続する三相交流機器５０による負荷である。三相交流機器５０においては、各相の消費電力は等しいとする。言い換えると、三相平衡負荷ＬＤ２において、ａｂ相間の消費電力、ｂｃ相間の消費電力及びｃａ相間の消費電力は、互いに等しく消費電力Ｐｍであるとする。

【0055】

次に、三相電源ＰＳについて説明する。図５において、単相交流ＡＣａｂにおける電源電圧を電源電圧Ｅａｂ、単相交流ＡＣｂｃにおける電源電圧を電源電圧Ｅｂｃ、単相交流ＡＣｃａにおける電源電圧を電源電圧Ｅｃａ、とする。また、図５において、三相電源ＰＳと充電部負荷ＬＤ１及び三相平衡負荷ＬＤ２との間のインピーダンスをインピーダンスＺｂｗとする。三相電源ＰＳと充電部負荷ＬＤ１及び三相平衡負荷ＬＤ２との間のインピーダンスは、例えば、三相電源ＰＳと充電部負荷ＬＤ１及び三相平衡負荷ＬＤ２との間の線路及び変圧器のインピーダンスを合計したインピーダンスである。

【0056】

図５において、ａｂ相間の負荷線間電圧を電圧Ｖａｂ、ｂｃ相間の負荷線間電圧を電圧Ｖｂｃ、ｃａ相間の負荷線間電圧を電圧Ｖｃａとする。

【0057】

電源電圧Ｅａｂ、電源電圧Ｅｂｃ、電源電圧Ｅｃａ、インピーダンスＺｂｗは、既知であるとする。電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａは、電圧計測部２０により測定可能であるとする。また、現時点での相間充電電力Ｐａｂ、相間充電電力Ｐｂｃ及び相間充電電力Ｐｃａは、制御部１０が充電部３０のそれぞれと通信を行って取得して、算出することにより既知であるとする。三相平衡負荷ＬＤ２における消費電力Ｐｍは未知であるとする。

【0058】

ステップＳ３１の処理をより詳しく説明する。図６は、第１実施形態に係る充電システムの一例である充電システム１における制御部１０の処理を説明するフロー図である。図６を用いて、制御部１０が実行する最大可能充電電力の算出方法に含まれる工程について説明する。

【0059】

（ステップＳ５１）
最初に、制御部１０は、最大可能充電電力の算出に必要な変数を取得する（最大可能充電電力の算出に必要な変数を取得する工程）。制御部１０は、電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａと、相間充電電力Ｐａｂ、相間充電電力Ｐｂｃ及び相間充電電力Ｐｃａと、電源電圧Ｅａｂ、電源電圧Ｅｂｃ及び電源電圧Ｅｃａと、インピーダンスＺｂｗと、を取得する。

【0060】

制御部１０は、電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのそれぞれを計測するように、電圧計測部２０を制御する。電圧計測部２０は、電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのそれぞれを計測する。そして、電圧計測部２０は、計測した電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのそれぞれを、制御部１０に出力する。なお、電圧計測部２０が計測した電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ、電圧Ｖｃａは、それぞれ相間電圧ＰＶａｂ、相間電圧ＰＶｂｃ、相間電圧ＰＶｃａに相当する。

【0061】

制御部１０は、複数の充電部３０Ａ、複数の充電部３０Ｂ及び複数の充電部３０Ｃのそれぞれから充電電力を取得して、相間充電電力Ｐａｂ、相間充電電力Ｐｂｃ及び相間充電電力Ｐｃａを算出する。制御部１０は、複数の充電部３０Ａのそれぞれから、充電電力を取得する。そして、制御部１０は、複数の充電部３０Ａのそれぞれから取得した充電電力の総和を相間充電電力Ｐａｂとして算出する。また、制御部１０は、複数の充電部３０Ｂのそれぞれから、充電電力を取得する。そして、制御部１０は、複数の充電部３０Ｂのそれぞれから取得した充電電力の総和を相間充電電力Ｐｂｃとして算出する。さらに、制御部１０は、複数の充電部３０Ｃのそれぞれから、充電電力を取得する。そして、制御部１０は、複数の充電部３０Ｃのそれぞれから取得した充電電力の総和を相間充電電力Ｐｃａとして算出する。

【0062】

制御部１０は、電源電圧Ｅａｂ、電源電圧Ｅｂｃ及び電源電圧Ｅｃａのそれぞれを取得する。電源電圧Ｅａｂ、電源電圧Ｅｂｃ及び電源電圧Ｅｃａのそれぞれは、事前に実際測定してもよいし、定格の値を用いてもよいし、外部から供給される情報を元に定めてもよい。

【0063】

制御部１０は、インピーダンスＺｂｗを取得する。制御部１０は、三相電源ＰＳと充電部負荷ＬＤ１及び三相平衡負荷ＬＤ２との間のインピーダンスであるインピーダンスＺｂｗについて、事前に測定した値を用いてもよいし、設計値から算出してもよい。

【0064】

（ステップＳ５２）
次に、制御部１０は、各相間における充電部３０の相間充電電力Ｐａｂ、相間充電電力Ｐｂｃ、相間充電電力Ｐｃａをそれぞれ抵抗値Ｒａｂ、抵抗値Ｒｂｃ及び抵抗値Ｒｃａに換算する（各相間における充電部の相間充電電力を抵抗値に換算する工程）。充電部３０における負荷は定電力負荷と想定される。ここでは、計算を簡略化するために、充電部３０における負荷は定抵抗負荷であるとして計算する。

【0065】

制御部１０は、相間充電電力Ｐａｂ、相間充電電力Ｐｂｃ、相間充電電力Ｐｃａを、式１に基づいてそれぞれ抵抗値Ｒａｂ、抵抗値Ｒｂｃ、抵抗値Ｒｃａに換算する。

【0066】

【数1】

【0067】

（ステップＳ５３）
次に、制御部１０は、三相平衡負荷ＬＤ２における消費電力Ｐｍである相間負荷を、抵抗値Ｒ２を持つ負荷として取り扱う（三相平衡負荷を抵抗に換算する工程）。三相平衡負荷ＬＤ２における消費電力Ｐｍは未知である。ここでは、三相平衡負荷ＬＤ２における消費電力Ｐｍを求めるために、三相平衡負荷ＬＤ２における各負荷が、抵抗値Ｒ２である定抵抗負荷であるとして計算する。三相平衡負荷ＬＤ２における各相間のそれぞれの負荷は、定電力負荷のこともあり得るが、ここでは、計算を簡略化するために、定抵抗負荷として計算する。

【0068】

（ステップＳ５４）
電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのいずれかが下限電圧以下になることを回避するため、相間充電電力Ｐａｂ、相間充電電力Ｐｂｃ及び相間充電電力Ｐｃａのそれぞれをどのような値にするかを計算する。相間充電電力Ｐａｂ、相間充電電力Ｐｂｃ及び相間充電電力Ｐｃａのそれぞれをどのような値にするかを計算するためには、消費電力Ｐｍを換算した抵抗値Ｒ２を算出する必要がある。

【0069】

そこで、制御部１０は、三相平衡負荷ＬＤ２を換算した抵抗値Ｒ２を算出する（三相平衡負荷を換算した抵抗値を算出する工程）。ステップＳ５４の詳細を、図７に示す。図７は、第１実施形態に係る充電システムの一例である充電システム１における制御部１０の処理を説明するフロー図である。

【0070】

（ステップＳ６１）
制御部１０は、各相間における充電部３０すなわち充電部負荷ＬＤ１と三相平衡負荷ＬＤ２との合成抵抗を算出する（各相間における充電部と三相平衡負荷との合成抵抗を算出する工程）。上述の様に、相間充電電力及び三相平衡負荷ＬＤ２のそれぞれを抵抗に換算した。制御部１０は、換算した抵抗を合成する。

【0071】

相間充電電力Ｐａｂを換算した抵抗値Ｒａｂと三相平衡負荷ＬＤ２を換算した抵抗値Ｒ２の合成抵抗を抵抗値Ｒａｂ２とする。なお、抵抗値Ｒａｂ２は、抵抗値Ｒ２の関数となる。また、相間充電電力Ｐｂｃを換算した抵抗値Ｒｂｃと三相平衡負荷ＬＤ２を換算した抵抗値Ｒ２の合成抵抗を抵抗値Ｒｂｃ２とする。なお、抵抗値Ｒｂｃ２は、抵抗値Ｒ２の関数となる。さらに、相間充電電力Ｐｃａを換算した抵抗値Ｒｃａと三相平衡負荷ＬＤ２を換算した抵抗値Ｒ２の合成抵抗を抵抗値Ｒｃａ２とする。なお、抵抗値Ｒｃａ２は、抵抗値Ｒ２の関数となる。

【0072】

制御部１０は、抵抗値Ｒａｂ２、抵抗値Ｒｂｃ２及び抵抗値Ｒｃａ２のそれぞれを、式２に基づいて算出する。

【0073】

【数2】

【0074】

抵抗値Ｒａｂ２、抵抗値Ｒｂｃ２及び抵抗値Ｒｃａ２を用いた、充電システム１の回路モデルを図８に示す。図８は、第１実施形態に係る充電システムの一例である充電システム１における回路モデルを示す図である。

【0075】

充電部負荷ＬＤ１と三相平衡負荷ＬＤ２とをまとめた負荷を負荷ＬＤとして示す。制御部１０は、図８に示す回路モデルを用いて計算を行う。

【0076】

（ステップＳ６２）
次に、制御部１０は、図８に示した回路モデルの回路方程式を算出する（回路方程式を算出する工程）。図９は、第１実施形態に係る充電システムの一例である充電システム１における回路モデルについて説明する図である。

【0077】

図９に示すように、相間電流である電流Ｉａｂ、電流Ｉｂｃ及び電流Ｉｃａを定める。電流Ｉａｂは、インピーダンスＺｂｗを介して電源電圧Ｅａｂの電源から抵抗値Ｒａｂ２を有する抵抗を流れる電流である。電流Ｉｂｃは、インピーダンスＺｂｗを介して電源電圧Ｅｂｃの電源から抵抗値Ｒｂｃ２を有する抵抗を流れる電流である。電流Ｉｃａは、インピーダンスＺｂｗを介して電源電圧Ｅｃａの電源から抵抗値Ｒｃａ２を有する抵抗を流れる電流である。図９に示す回路モデルの回路方程式を式３に示す。

【0078】

【数3】

【0079】

（ステップＳ６３）
次に、制御部１０は、相間電流である電流Ｉａｂ、電流Ｉｂｃ及び電流Ｉｃａのそれぞれを算出する式を求める（相間電流の式を算出する工程）。

【0080】

式３を変形すると、式４に示すような関係となる。ここで、抵抗値Ｒ２は未知である。制御部１０は、式４により、相間電流である電流Ｉａｂ、電流Ｉｂｃ及び電流Ｉｃａのそれぞれを算出する。式４より、電流Ｉａｂ、電流Ｉｂｃ及び電流Ｉｃａのそれぞれは、抵抗値Ｒ２の関数として表される。

【0081】

【数4】

【0082】

（ステップＳ６４）
次に、制御部１０は、負荷線間電圧である電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａを算出する式を求める（負荷線間電圧の式を算出する工程）。制御部１０は、式５より、電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのそれぞれを算出する。電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのそれぞれは、式５から明らかなように、抵抗値Ｒ２の関数として表すことができる。

【0083】

【数5】

【0084】

（ステップＳ６５）
次に、制御部１０は、三相平衡負荷ＬＤ２における抵抗値Ｒ２を算出する（三相平衡負荷を算出する工程）。図１０は、第１実施形態に係る充電システムの一例である充電システム１における制御部１０の処理を説明する図である。図１０の横軸は、抵抗値Ｒ２を示す。また、縦軸は、電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのそれぞれの電圧値を示す。線Ｌｖａｂは、式５を用いて電圧Ｖａｂを描画した結果を示す。線Ｌｖｂｃは、式５を用いて電圧Ｖｂｃを描画した結果を示す。線Ｌｖｃａは、式５を用いて電圧Ｖｃａを描画した結果を示す。なお、線Ｌｖａｂ、線Ｌｖｂｃ及び線Ｌｖｃａのそれぞれは、特定のモデルに基づいて算出した一例である。

【0085】

図１０より、電圧計測部２０が計測した相間電圧ＰＶａｂ、相間電圧ＰＶｂｃ及び相間電圧ＰＶｃａを用いて抵抗値を逆算すると抵抗値Ｒ３となる。制御部１０は、求めた抵抗値Ｒ３を三相平衡負荷ＬＤ２の相間のそれぞれの抵抗値とする。

【0086】

（ステップＳ５５）
次に、制御部１０は、ステップＳ５４で算出した三相平衡負荷ＬＤ２の抵抗値Ｒ３を用いて、負荷線間電圧である電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａを求める式を算出する（充電負荷端における電圧式を算出する工程）。

【0087】

回路モデルとしては、図８に示す回路モデルを用いる。ただし、抵抗値Ｒａｂ２、抵抗値Ｒｂｃ２、抵抗値Ｒｃａ２は、それぞれ抵抗値Ｒａｂ３、抵抗値Ｒｂｃ３、抵抗値Ｒｃａ３に置き換える。制御部１０は、抵抗値Ｒａｂ３、抵抗値Ｒｂｃ３及び抵抗値Ｒｃａ３のそれぞれを、ステップＳ５４で算出した三相平衡負荷ＬＤ２の抵抗値Ｒ３を用いて計算する。制御部１０は、抵抗値Ｒａｂ３、抵抗値Ｒｂｃ３及び抵抗値Ｒｃａ３のそれぞれを、式６に基づいて計算する。ここでは、例としてｃａ相間の負荷が、ａｂ相間及びｂｃ相間それぞれの負荷より大きい状況を前提として説明する。すなわちステップＳ５５、ステップＳ５６及びステップＳ５７では、例としてａｂ相間及びｂｃ相間それぞれの負荷（図１における充電部３０Ａ及び充電部３０Ｂの充電電力）は現時点の値から変更せず、ｃａ相間の負荷（図１における充電部３０Ｃの充電電力）のみを変更するために計算を行う。

【0088】

【数6】

【0089】

ここで、Ｒｃａ２については未知として、Ｒｃａ２を求める。図８に示す回路モデルにおける回路方程式は、式６を用いると、式７となる。

【0090】

【数7】

【0091】

式７を変形して、電流Ｉａｂ、電流Ｉｂｃ及び電流Ｉｃａのそれぞれを求めると、式８となる。

【0092】

【数8】

【0093】

式８から、負荷線間電圧である電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａを求めると、式９となる。

【0094】

【数9】

【0095】

式９より、負荷線間電圧である電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのそれぞれは、抵抗値Ｒｃａ２の関数となる。

【0096】

（ステップＳ５６）
次に、制御部１０は、負荷線間電圧である電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのすべてが下限電圧Ｖｍｉｎ以上という条件を満たす、最小の抵抗値を算出する（充電負荷端における電圧式から、各相間における下限電圧となる抵抗値を算出する工程）。

【0097】

制御部１０は、ステップＳ５５において求めた電圧式から、負荷線間電圧である電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのすべてが下限電圧Ｖｍｉｎ以上となる最小の抵抗値である抵抗値Ｒ４を求める。図１１は、ステップＳ５５において求めた電圧式から算出した抵抗値Ｒｃａ２と、負荷線間電圧である電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのそれぞれとの関係を示す図である。

【0098】

図１１の縦軸は、負荷線間電圧である電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのそれぞれの電圧を示す。図１１の横軸は、抵抗値Ｒｃａ２を示す。線Ｌｖａｂ２は、式９を用いて電圧Ｖａｂを描画した結果を示す。線Ｌｖｂｃ２は、式９を用いて電圧Ｖｂｃを描画した結果を示す。線Ｌｖｃａ２は、式９を用いて電圧Ｖｃａを描画した結果を示す。なお、線Ｌｖａｂ２、線Ｌｖｂｃ２及び線Ｌｖｃａ２のそれぞれは、特定のモデルに基づいて算出した一例である。

【0099】

上記の例で説明すると、制御部１０は、線Ｌｖａｂ２、線Ｌｖｂｃ２及び線Ｌｖｃａ２より、線Ｌｖａｂ２、線Ｌｖｂｃ２及び線Ｌｖｃａ２のすべてが下限電圧Ｖｍｉｎ以上となる最小の抵抗値である抵抗値Ｒ４を求める。上記の様に求めることにより、抵抗値Ｒ４は、負荷線間電圧である電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのすべてが下限電圧Ｖｍｉｎ以上となる相間抵抗となる。

【0100】

（ステップＳ５７）
制御部１０は、ステップＳ５４において求めた抵抗値Ｒ３と、ステップＳ５６において求めた抵抗値Ｒ４と、を用いて最大可能充電電力を算出する（最大可能充電電力を算出する工程）。

【0101】

制御部１０は、式１０に基づいて、ｃａ相間における最大可能充電電力Ｐｍａｘを求める。なお、相間充電電力Ｐｃａ２は、ｃａ相間電力削減後に、ｃａ相間において充電部負荷ＬＤ１及び三相平衡負荷ＬＤ２が消費する合計の電力である。

【0102】

【数10】

【0103】

（ステップＳ３２）
制御部１０は、相間負荷が一番大きくなる単相交流が供給される充電部３０に供給可能な充電電力を算出する（各充電部を制御する充電電力を算出する工程）。制御部１０は、ステップＳ３１で算出した最大可能充電電力以下に限定されるように、充電電力を設定して充電部３０を制御する。

【0104】

＜均等配分＞
制御部１０は、最大可能充電電力を、接続されている電気自動車ＥＶの台数で除することにより、各充電部３０における充電電力を算出する。

【0105】

例えば、相間負荷が一番大きくなる単相交流が供給される複数の充電部３０のそれぞれにおける最大可能充電電力をＰｍａｘ（単位：キロワット（ｋＷ））、接続されている電気自動車ＥＶの台数をＮとする。充電部３０のそれぞれにおける充電電力Ｐｅｘ１（単位：キロワット（ｋＷ））は式１１により計算される。ただし、ｉは１以上Ｎ以下の整数を表す。

【0106】

【数11】

【0107】

充電電力Ｐｅｘ１により電力の配分を行うと、均等に配分を行うことから、利用者には公平感がある。

【0108】

＜充電率を考慮した配分＞
制御部１０は、接続されている電気自動車ＥＶの充電率に基づいて、各充電部３０における充電電力を算出する。

【0109】

具体的には、制御部１０は、電気自動車ＥＶの充電率に基づいて、各充電部３０における充電電力を制御する。制御部１０は、接続されている電気自動車ＥＶの充電率が低い充電部３０を、接続されている電気自動車ＥＶの充電率が高い充電部３０より高い充電電力により充電するように、各充電部３０における電力調整部３２を制御する。充電率が低い電気自動車ＥＶを優先して充電することにより、電気自動車ＥＶの電池が空に近いほど優先的に充電できる。

【0110】

例えば、相間負荷が一番大きくなる単相交流が供給される複数の充電部３０のそれぞれにおける最大可能充電電力をＰｍａｘ（単位：キロワット（ｋＷ））、接続されている電気自動車ＥＶの台数をＮとする。複数の充電部３０のそれぞれに接続されている電気自動車の充電率をＳＯＣ（ｉ）（単位：パーセント（％））とする。充電部３０のそれぞれにおける充電電力Ｐｅｘ２（ｉ）（単位：キロワット（ｋＷ））は式１２により計算される。ただし、ｉは１以上Ｎ以下の整数を表す。

【0111】

【数12】

【0112】

なお、式１２により計算した結果、充電電力Ｐｅｘ２（ｉ）が充電部３０のそれぞれの定格電力を超える場合は、例えば、当該充電電力Ｐｅｘ２（ｉ）には定格電力を割り当てる。

【0113】

充電電力Ｐｅｘ２により電力の配分を行うと、電気自動車ＥＶの電池における充電率が低いほど優先的に充電されることから、利用者の満足につながる。

【0114】

また、制御部１０は、接続されている電気自動車ＥＶの充電率が高い充電部３０を、接続されている電気自動車ＥＶの充電率が低い充電部３０より高い充電電力により充電するように、各充電部３０における電力調整部３２を制御してもよい。充電率が高い電気自動車ＥＶを優先して充電することにより、充電が完了に近い電気自動車ＥＶを優先的に充電できる。

【0115】

＜配線長を考慮した配分＞
制御部１０は、充電部３０のそれぞれから三相交流線路Ｌａｂｃまでの配線長（距離）に基づいて、各充電部３０における充電電力を算出する。なお、上述の均等配分及び充電率を考慮した配分により設定した充電電力を、三相交流線路Ｌａｂｃまでの配線長（距離）に基づいて補正してもよい。ここで、充電部３０のそれぞれから三相交流線路Ｌａｂｃまでの距離とは、充電部３０のそれぞれから三相交流線路Ｌａｂｃまでの配線の長さを意味する。

【0116】

具体的には、制御部１０は、充電部３０の三相交流線路Ｌａｂｃからの距離に基づいて各充電部３０の充電電力を算出する。制御部１０は、三相交流線路Ｌａｂｃから近い充電部３０を、三相交流線路Ｌａｂｃから遠い充電部３０より高い充電電力により充電するように、各充電部３０のおける電力調整部３２を制御する。

【0117】

例えば、相間負荷が一番大きくなる単相交流が供給される複数の充電部３０における最大可能充電電力をＰｍａｘ（単位：キロワット（ｋＷ））、接続されている電気自動車ＥＶの台数をＮとする。複数の充電部３０のそれぞれの三相交流線路Ｌａｂｃまでの距離をＬ（ｉ）（単位：メートル（ｍ））、充電部３０のそれぞれにおける充電電力Ｐｅｘ３（ｉ）（単位：キロワット（ｋＷ））は式１３により計算される。ただし、ｉは１以上Ｎ以下の整数を表す。なお、Ｌｍａｘ（単位：メートル（ｍ））は、三相交流線路Ｌａｂｃから一番離れた充電部３０までの距離である。

【0118】

【数13】

【0119】

単相線路の末端に近い充電部３０、すなわち、線路による損失が大きい充電部３０ほど充電電力が抑制されることから、配電線路による損失をより減少させて、同じ充電抑制量で不平衡率をより改善できる。

【0120】

また、均等配分により設定した充電電力を、三相交流線路Ｌａｂｃまでの配線長（距離）に基づいて補正する例について説明する。最初に、制御部１０は、充電電力Ｐｅｘ１（ｉ）＝Ｐａｖｇを求める。そして、制御部１０は、三相交流線路Ｌａｂｃまでの配線長（距離）に基づいて、充電電力Ｐｅｘ１（ｉ）を補正して充電電力Ｐｅｘ４（ｉ）を求める。

【0121】

制御部１０は、充電電力Ｐａｖｇにおける予め定められた割合の電力を最低限供給するようにする。そして、制御部１０は、充電電力Ｐａｖｇの残りを、距離により補正する。制御部１０は、式１４に基づいて、充電電力Ｐｅｘ４を算出する。

【0122】

【数14】

【0123】

なお、ηは、上述の予め定められた割合を表す０以上１以下の実数である。

【0124】

ここで、具体的な例について説明する。例えば、相間負荷が一番大きくなる相間に３台（Ｎ＝３）の充電部３０が接続されているとする。以下、３台の充電部３０のそれぞれは、充電部３０（１）、充電部３０（２）及び充電部３０（３）であるとする。そして、最大可能充電電力（Ｐｍａｘ）は、１５キロワットであるとする。

【0125】

また、均等配分を考慮した配分により設定した場合、充電電力をＰｅｘ１（ｉ）とすると、Ｐｅｘ１（ｉ）＝Ｐａｖｇ＝１５／Ｎ＝５キロワットとなる。ただし、ｉは１以上Ｎここでは３以下の整数である。

【0126】

さらに、充電部３０（１）の三相交流線路Ｌａｂｃからの距離をＬ（１）を３０メートル、充電部３０（２）の三相交流線路Ｌａｂｃからの距離をＬ（２）を６０メートル及び充電部３０（３）の三相交流線路Ｌａｂｃからの距離をＬ（３）を９０メートルとする。

【0127】

均等配分した充電電力Ｐａｖｇの内、２０パーセントの充電電力を、距離により補正するとする。その場合、η＝０．８である。制御部１０は、充電電力Ｐｅｘ４（ｉ）を式１４に基づいて求めると、Ｐｅｘ４（１）は６キロワット、Ｐｅｘ４（２）は５キロワット及びＰｅｘ４（３）は４キロワットとなる。

【0128】

また、充電率を考慮した配分により設定した充電電力を、三相交流線路Ｌａｂｃまでの配線長（距離）に基づいて補正する例について説明する。最初に、制御部１０は、充電電力Ｐｅｘ２（ｉ）を求める。そして、制御部１０は、三相交流線路Ｌａｂｃまでの配線長（距離）に基づいて、充電電力Ｐｅｘ２（ｉ）を補正して充電電力Ｐｅｘ５（ｉ）を求める。制御部１０は、充電電力Ｐｅｘ２（ｉ）によって求めた電力値を、三相交流線路Ｌａｂｃから近い充電部３０において三相交流線路Ｌａｂｃから遠い充電部３０より高い充電電力により充電する状態に近づくように充電電力Ｐｅｘ２（ｉ）によって求めた電力値を加減する。

【0129】

例えば、制御部１０は、式１５に基づいて、充電電力Ｐｅｘ５（ｉ）を算出する。

【0130】

【数15】

【0131】

関数ｆｃａｌ（）は、距離が離れているほど、すなわち、距離Ｌ（ｉ）が大きいほど、小さくなる関数である。なお、関数ｆｃａｌ（）は、式１６を満たす関数である。Ｎは、相間負荷が一番大きくなる単相交流が供給される充電部３０に接続されている電気自動車ＥＶの台数である。したがって、充電電力Ｐｅｘ５（ｉ）によって求めた電力値は、充電電力Ｐｅｘ２（ｉ）によって求めた電力値に対して、三相交流線路Ｌａｂｃから近い充電部３０において三相交流線路Ｌａｂｃから遠い充電部３０より高い充電電力により充電する状態に近づく。

【0132】

【数16】

【0133】

（ステップＳ３３）
次に、制御部１０は、充電部３０のそれぞれにおける充電電力が、ステップＳ３２で算出した充電電力になるように、充電部３０のそれぞれに指令を送信する（各充電部に充電電力を指令する工程）。制御部１０は、最大相間に接続されている充電部３０の充電電力の総和が最大可能充電電力以下になるように、最大相間に接続されている充電部３０のそれぞれの電力調整部３２を制御する。なお、制御部１０は、最大相間に接続されている充電部３０の充電電力の総和が最大可能充電電力となるように、充電部３０のそれぞれに充電電力を割り当てるように制御してもよい。また、制御部１０は、充電部３０の充電電力の総和を監視して、最大相間に接続されている充電部３０の充電電力の総和が常に最大可能充電電力以下になるように、リアルタイムに充電部３０における電力調整部３２を制御してもよい。

【0134】

（ステップＳ４０）
次に、処理を継続するか、終了するか判定する（処理を継続するかどうか判定する工程）。処理を継続する場合（ステップＳ４０のＹｅｓ）、制御部１０はステップＳ１０に戻って処理を繰り返す。処理を終了する場合（ステップＳ４０のＮｏ）、制御部１０は処理を終了する。

【0135】

＜まとめ＞
第１実施形態に係る充電システムによれば、三相電源における電圧逸脱を抑制できる。

【0136】

なお、例えば、ａ相を第１相の一例とすると、ｂ相が第２相の一例、ｃ相が第３相の一例、である。また、ａ相とｂ相との相間（ａｂ相間）が第１相間の一例、ｂ相とｃ相との相間（ｂｃ相間）が第２相間の一例、ｃ相とａ相との相間（ｃａ相間）が第３相間の一例、である。さらに、電気自動車ＥＶが充電対象の一例である。複数の充電部３０Ａが複数の第１充電部の一例、複数の充電部３０Ｂが複数の第２充電部の一例、複数の充電部３０Ｃが複数の第３充電部の一例である。

【0137】

≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係る充電システムの一例である充電システム２について説明する。図１２は、第２実施形態に係る充電システムの一例である充電システム２の構成の概要を説明する図である。

【0138】

充電システム２は、充電システム１に、複数の単相変圧器６０を更に備える。充電システム２は、配線Ｌａ及び配線Ｌｂと、配線Ｌａ１及び配線Ｌｂ１との間に、単相変圧器６０を備える。また、充電システム２は、配線Ｌｂ及び配線Ｌｃと、配線Ｌｂ２及び配線Ｌｃ１との間に、単相変圧器６０を備える。さらに、充電システム２は、配線Ｌｃ及び配線Ｌａと、配線Ｌｃ２及び配線Ｌａ２との間に、単相変圧器６０を備える。

【0139】

＜まとめ＞
第２実施形態に係る充電システムによれば、三相電源における電圧逸脱を抑制できる。また、第２実施形態に係る充電システムによれば、充電対象に最適な単相交流の電圧に変換して、充電対象に充電できる。

【0140】

≪第３実施形態≫
次に、第３実施形態に係る充電システムの一例である充電システム３について説明する。図１３は、第３実施形態に係る充電システムの一例である充電システム３の構成の概要を説明する図である。

【0141】

充電システム１における電圧計測部２０は、三相交流線路Ｌａｂｃに設けられる計測端２０ａを備えていたが、電圧計測を行う位置は、三相交流線路Ｌａｂｃに限らない。充電システム３は、充電システム１の電圧計測部２０に換えて、電圧計測部１２０を備える。制御部１０と電圧計測部１２０とをあわせて制御装置２００という。

【0142】

電圧計測部１２０は、計測端１２０ａ、計測端１２０ｂ及び計測端１２０ｃを備える。計測端１２０ａは、配線Ｌａ１及び配線Ｌｂ１により形成される単相線路に設けられる。計測端１２０ａは、単相交流ＡＣａｂの電圧を計測する。計測端１２０ｂは、配線Ｌｂ２及び配線Ｌｃ１により形成される単相線路に設けられる。計測端１２０ｂは、単相交流ＡＣｂｃの電圧を計測する。計測端１２０ｃは、配線Ｌｃ２及び配線Ｌａ２により形成される単相線路に設けられる。計測端１２０ｃは、単相交流ＡＣｃａの電圧を計測する。

【0143】

＜まとめ＞
第３実施形態に係る充電システムによれば、三相電源における電圧逸脱を抑制できる。

【0144】

なお、上記の例では、充電システム３は、計測端１２０ａ、計測端１２０ｂ及び計測端１２０ｃにより単相線路の電圧を測定していたが、充電部３０において単相線路における電圧を測定してもよい。充電部３０において単相線路における電圧を測定する場合、例えば、充電部３０と電圧計測部１２０とが通信によりデータをやりとりしてもよい。

【0145】

≪第４実施形態≫
次に、第４実施形態に係る充電システムについて説明する。第１実施形態に係る充電システムにおいて、第１相間、第２相間及び第３相間のそれぞれの現時点における充電電力を測定し、充電電力が最大となる相間について最大可能充電電力を求めている。第４実施形態に係る充電システムは、充電電力が最大となる相間と充電電力が２番目の相間とにおいて、充電電力に差がない場合に、充電電力が最大となる相間と充電電力が２番目の相間の両方における最大可能充電電力を求める。

【0146】

例えば、相間充電電力Ｐａｂが２００キロワット、相間充電電力Ｐｂｃが３９５キロワット、相間充電電力Ｐｃａが４００キロワットの場合について説明する。充電電力が最大となる相間充電電力は、相間充電電力Ｐｃａである。また、２番目に大きい相間充電電力は、相間充電電力Ｐｂｃである。相間充電電力Ｐｂｃと相間充電電力Ｐｃａとの差は５キロワットである。例えば、相間充電電力Ｐｂｃと相間充電電力Ｐｃａとの差の絶対値が予め定められた閾値（例えば、１０キロワット）より小さい場合、相間充電電力Ｐｂｃ及び相間充電電力Ｐｃａの両方の充電電力を削減する。相間充電電力Ｐｂｃ及び相間充電電力Ｐｃａの両方の充電電力を削減する場合、２番目に大きい相間充電電力Ｐｂｃは、最大の相間充電電力Ｐｃａと等しいと見なして計算を行う。

【0147】

なお、例えば、相間充電電力Ｐａｂが２００キロワット、相間充電電力Ｐｂｃが３８５キロワット、相間充電電力Ｐｃａが４００キロワットの場合について説明する。充電電力が最大となる相間充電電力は、相間充電電力Ｐｃａである。また、２番目に大きい相間充電電力は、相間充電電力Ｐｂｃである。相間充電電力Ｐｂｃと相間充電電力Ｐｃａとの差は１５キロワットである。例えば、相間充電電力Ｐｂｃと相間充電電力Ｐｃａとの差の絶対値が予め定められた閾値（例えば、１０キロワット）より大きいことから、第１実施形態に係る充電システムのように、相間充電電力Ｐｃａについてのみ充電電力を削減する。

【0148】

上記の説明は例であって、最大となる相間充電電力と２番目となる相間充電電力は、上記の例に限らない。

【0149】

第４実施形態に係る充電システムは、第１実施形態に係る充電システムと、ステップＳ５５、ステップＳ５６及びステップＳ５７における処理が異なる。第４実施形態に係る充電システムにおけるステップＳ５５、ステップＳ５６及びステップＳ５７の処理について説明する。

【0150】

（第４実施形態に係る充電システムにおけるステップＳ５５の処理）
制御部１０は、ステップＳ５４で算出した三相平衡負荷ＬＤ２の抵抗値Ｒ３を用いて、負荷線間電圧である電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａを求める式を算出する（充電負荷端における電圧式を算出する工程）。

【0151】

回路モデルとしては、図８に示す回路モデルを用いる。ただし、抵抗値Ｒａｂ２、抵抗値Ｒｂｃ２、抵抗値Ｒｃａ２は、それぞれ抵抗値Ｒａｂ５、抵抗値Ｒｂｃ５、抵抗値Ｒｃａ５に置き換える。制御部１０は、抵抗値Ｒａｂ５、抵抗値Ｒｂｃ５及び抵抗値Ｒｃａ５のそれぞれを、ステップＳ５４で算出した三相平衡負荷ＬＤ２の抵抗値Ｒ３を用いて計算する。制御部１０は、抵抗値Ｒａｂ５、抵抗値Ｒｂｃ５及び抵抗値Ｒｃａ５のそれぞれを、式１７に基づいて計算する。

【0152】

ここでは、例としてｃａ相間の負荷及びｂｃ相間の負荷が、ａｂ相間の負荷より大きく、ｃａ相間の負荷及びｂｃ相間の負荷が略等しい状況を前提として説明する。すなわち、ステップＳ５５、ステップＳ５６及びステップＳ５７では、例としてａｂ相間の負荷（図１における充電部３０Ａの充電電力）は現時点の値から変更しない。そして、ステップＳ５５、ステップＳ５６及びステップＳ５７では、ｂｃ相間の負荷及びｃａ相間の負荷（図１における充電部３０Ｂ及び充電部３０Ｃの充電電力）を変更するために計算を行う。

【0153】

【数17】

【0154】

なお、抵抗値Ｒｂｃ５は、抵抗値Ｒｃａ５と等しい。ここで、Ｒｃａ２については未知として、Ｒｃａ２を求める。図８に示す回路モデルにおける回路方程式は、式１７を用いると、式１８となる。

【0155】

【数18】

【0156】

式１８を変形して、電流Ｉａｂ、電流Ｉｂｃ及び電流Ｉｃａのそれぞれを求めると、式１９となる。

【0157】

【数19】

【0158】

式１９から、負荷線間電圧である電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａを求めると、式２０となる。

【0159】

【数20】

【0160】

式２０より、負荷線間電圧である電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのそれぞれは、抵抗値Ｒｃａ２の関数となる。

【0161】

（第４実施形態に係る充電システムにおけるステップＳ５６の処理）
次に、制御部１０は、負荷線間電圧である電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのすべてが下限電圧Ｖｍｉｎ以上という条件を満たす、最小の抵抗値を算出する（充電負荷端における電圧式から、各相間における下限電圧となる抵抗値を算出する工程）。

【0162】

制御部１０は、第１実施形態に係る充電システムにおけるステップＳ５６と同様の処理を行う。制御部１０は、ステップＳ５５において求めた電圧式から、負荷線間電圧である電圧Ｖａｂ、電圧Ｖｂｃ及び電圧Ｖｃａのすべてが下限電圧Ｖｍｉｎ以上となる最小の抵抗値である抵抗値Ｒ４を求める。

【0163】

（第４実施形態に係る充電システムにおけるステップＳ５７の処理）
制御部１０は、ステップＳ５４において求めた抵抗値Ｒ３と、ステップＳ５６において求めた抵抗値Ｒ４と、を用いて最大可能充電電力を算出する（最大可能充電電力を算出する工程）。

【0164】

制御部１０は、式２１に基づいて、ｃａ相間における最大可能充電電力Ｐｍａｘ１及びｂｃ相間における最大可能充電電力Ｐｍａｘ２を求める。なお、相間充電電力Ｐｃａ２は、ｂｃ相間電力及びｃａ相間電力削減後に、ｃａ相間において充電部負荷ＬＤ１及び三相平衡負荷ＬＤ２が消費する合計の電力である。相間充電電力Ｐｂｃ２は、ｂｃ相間電力及びｃａ相間電力削減後に、ｂｃ相間において充電部負荷ＬＤ１及び三相平衡負荷ＬＤ２が消費する合計の電力である。

【0165】

【数21】

【0166】

制御部１０は、式２１に基づいて算出した最大可能充電電力Ｐｍａｘ１及び最大可能充電電力Ｐｍａｘ２に基づいて、ステップＳ３２以降の計算を行う。

【0167】

＜まとめ＞
第４実施形態に係る充電システムによれば、三相電源における電圧逸脱を抑制できる。

【0168】

なお、上記の説明では、ｃａ相間の負荷及びｂｃ相間の負荷が略等しい状況を前提として説明したが、ａｂ相間の負荷、ｂｃ相間の負荷及びｃａ相間の負荷が略等しい状況を前提として処理を行ってもよい。例えば、ａｂ相間、ｂｃ相間荷及びｃａ相間のそれぞれの負荷が略等しい場合は、ステップＳ５５において、ａｂ相間、ｂｃ相間及びｃａ相間のそれぞれの負荷が等しいとして、抵抗値Ｒａｂ６、抵抗値Ｒｂｃ６及び抵抗値Ｒｃａ６を式２２により計算してもよい。式２２において、例として、抵抗値Ｒａｂ６、抵抗値Ｒｂｃ６及び抵抗値Ｒｃａ６のそれぞれは、抵抗値Ｒｃａ２を用いて計算している。なお、抵抗値Ｒａｂ６、抵抗値Ｒｂｃ６及び抵抗値Ｒｃａ６は、互いに等しい抵抗値である。そして、計算した抵抗値Ｒａｂ６、抵抗値Ｒｂｃ６及び抵抗値Ｒｃａ６を用いて、上記で説明したように、図８に示す回路モデルの回路方程式を解くことにより、最大可能充電電力を算出する。

【0169】

【数22】

【0170】

＜変形例＞
上記の開示では、三相電源ＰＳとして、三相３線式の電源を用いて説明したが、三相電源ＰＳとしては、三相３線式に限らず、例えば、三相４線式の電源を用いてもよい。

【0171】

また、上記の開示では、電気自動車ＥＶに充電する充電システムについて説明したが、例えば、充電対象の電気自動車ＥＶに換えて、給電対象としてモータ等の負荷を接続して、負荷に給電する電力制御システムに、開示の技術を適用してもよい。電力制御システムの場合は、充電システムにおける充電部が負荷に給電する給電部の一例、充電電力が給電電力の一例、に相当する。複数の充電部が、複数の給電部の一例に相当する。

【0172】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0173】

１、２、３ 充電システム
１０ 制御部
２０、１２０ 電圧計測部
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ 充電部
３１ 充電制御部
３２ 電力調整部
３３ 検出部
３４ 遮断部
４０ 駐車スペース
４１ 充電コネクタ
５０ 三相交流機器
６０ 単相変圧器
１００、２００ 制御装置
ＰＳ 三相電源
ＴＡＣ 三相交流
ＡＣａｂ、ＡＣｂｃ、ＡＣｃａ 単相交流
ＥＶ 電気自動車

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】