特開 2025-121082 充電装置

(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】P2025121082

(43)【公開日】2025-08-19

(54)【発明の名称】充電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20250812BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20250812BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 S

H02J7/00 P

H02J7/10 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024016290

(22)【出願日】2024-02-06

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(72)【発明者】

【氏名】田原 健司

(72)【発明者】

【氏名】堀田 信

(72)【発明者】

【氏名】松岡 英樹

(72)【発明者】

【氏名】武内 博明

(72)【発明者】

【氏名】阪本 秀男

【テーマコード（参考）】

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503CA10

5G503FA06

5G503FA17

(57)【要約】

【課題】充電電流の過度な抑制を行わずに充電する。
【解決手段】充電装置２１は、電気自動車２が接続された施設における複数の電気設備間の抵抗及び電気自動車２の充電時の充電端子電圧の変動から複数の電気設備に流れる電流値を推定し、複数の電気設備に流れる電流の総和が閾値電流を超えるか否かを判定する超過判定部２１１と、超過判定部２１１の判定結果に基づいて電気自動車２の充電の制限を行う充電制御部２１２と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気自動車が接続された施設における複数の電気設備間の抵抗値及び前記電気自動車の充電時の充電端子電圧の変動から前記複数の電気設備に流れる電流値を推定し、前記複数の電気設備に流れる電流の総和が閾値電流を超えるか否かを判定する超過判定部と、
前記超過判定部の判定結果に基づいて前記電気自動車の充電の制限を行う充電制御部と、を備える充電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、充電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献に記載の充電装置では、電動工具のバッテリーの充電時に、入力電源の電圧を検知し、その電圧降下に従って充電電流を減らしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－１２９６１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、入力電圧が所定値以下となると充電電流を減らすため、入力電圧と充電電流の上限値との関係が一律のものとなり、実際には充電電流を減らさなくてもよい場合にも充電電流を減らすことがある。

【0005】

本開示は、電気自動車に対して過度な抑制を行わずに充電することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、充電装置であって、電気自動車が接続された施設における複数の電気設備間の抵抗及び電気自動車の充電時の充電端子電圧の変動から複数の電気設備に流れる電流値を推定し、複数の電気設備に流れる電流の総和が閾値電流を超えるか否かを判定する超過判定部と、超過判定部の判定結果に基づいて電気自動車の充電の制限を行う充電制御部と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、過度な抑制を行わずに充電することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係る充電装置を説明するためのシステム構成図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る充電装置の動作を説明するためのフローチャートである。

【図3】図３は、本実施形態に係る充電装置の動作を説明するためのフローチャートである。

【図4】図４は、実測電圧と推定電流との関係の一例を示すグラフである。

【図5】図５は、本実施形態に係る充電装置の動作を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

【0010】

図１を参照しながら本実施形態に係る充電装置２１について説明する。図１は、充電装置２１が搭載された電気自動車２を充電する場合の状態を説明するためのシステム構成図である。電気自動車２は、施設内に設置された分電盤３内の安全ブレーカー３７に繋がる充電用コンセント５８に充電プラグ２２を差し込んで充電を行う。

【0011】

分電盤３は、契約用ブレーカー３１と、漏電ブレーカー３２と、安全ブレーカー３３，３４，３５，３６，３７と、を備えている。契約用ブレーカー３１は、電力会社と契約している電流量以上の電流が流れると回路を遮断するように構成されたブレーカーである。漏電ブレーカー３２は、漏電が発生した場合に回路を遮断するように構成されたブレーカーである。安全ブレーカー３３，３４，３５，３６，３７は、それぞれに定められた電流量以上の電流が流れると回路を遮断するように構成されたブレーカーである。

【0012】

契約用ブレーカー３１に送られてきた電気は漏電ブレーカー３２に送られる。漏電ブレーカー３２からは、電圧線ＬＲと、中性線ＬＮと、電圧線ＬＢとが延びている。中性線ＬＮの対地電圧は０Ｖである。中性線ＬＮと電圧線ＬＲとの線間電圧は１００Ｖである。中性線ＬＮと電圧線ＬＢとの線間電圧は１００Ｖである。電圧線ＬＲと電圧線ＬＢとの線間電圧は２００Ｖである。

【0013】

安全ブレーカー３３，３４は、電圧線ＬＲと中性線ＬＮとに接続されているので、１００Ｖの電源を供給している。安全ブレーカー３５，３６，３７は、電圧線ＬＲと電圧線ＬＢとに接続されているので、２００Ｖの電源を供給している。

【0014】

安全ブレーカー３３は、コンセント５１と室内灯５３とに電源を供給している。コンセント５１には、例えばドライヤー５２が繋がれて使用される。コンセント５１に繋がるドライヤー５２及び室内灯５３を、負荷Ｌａとも称する。安全ブレーカー３４は、電子レンジ５４と冷蔵庫５５とに電源を供給している。電子レンジ５４及び冷蔵庫５５を、負荷Ｌｂとも称する。

【0015】

安全ブレーカー３５は、ＩＨクッキングヒーター５６に電源を供給している。安全ブレーカー３６は、エアコン５７に電源を供給している。安全ブレーカー３７は、充電用コンセント５８に電源を供給している。

【0016】

充電用コンセント５８の充電端子電圧Ｖは、漏電ブレーカー３２における電圧である２００Ｖから各機器を使用することによる電圧降下分を引くと算出できるので、次式（ｆ０１）で表すことができる。
Ｖ＝２００－（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）ｐ－（ｂ＋ｃ＋ｄ）ｑ－（ｃ＋ｄ）ｐ－（ｃ＋ｄ）ｑ－２（ｃ＋ｄ）ｒ－２ｄｓ ・・・（ｆ０１）

【0017】

式（ｆ０１）において、「ｐ」は、漏電ブレーカー３２から安全ブレーカー３３が接続されている部分までの電圧線ＬＲの抵抗値である。「ｑ」は、安全ブレーカー３３が接続されている部分から安全ブレーカー３４が接続されている部分までの電圧線ＬＲの抵抗値である。「ｒ」は、安全ブレーカー３４が接続されている部分から安全ブレーカー３５が接続されている部分までの電圧線ＬＲの抵抗値である。「ｓ」は、安全ブレーカー３５が接続されている部分から安全ブレーカー３６が接続されている部分までの電圧線ＬＲの抵抗値である。尚、本実施形態では、電圧線ＬＲと電圧線ＬＢとは同等のものであり、単位長さ当たりの抵抗値は同じものとしている。

【0018】

式（ｆ０１）において、「ａ」は、負荷Ｌａを使用した場合に流れる電流を示す電流値である。負荷Ｌａはドライヤー５２と室内灯５３とによって構成されているので、ドライヤー５２に流れる電流値「ａ５２」と、室内灯５３に流れる電流値「ａ５３」とを別建てとし、「ａ」が「ａ５２」と「ａ５３」との合算値であるとしてもよい。

【0019】

「ｂ」は、負荷Ｌｂを使用した場合に流れる電流を示す電流値である。負荷Ｌｂは電子レンジ５４と冷蔵庫５５とによって構成されているので、電子レンジに流れる電流値「ｂ５４」と、冷蔵庫５５に流れる電流値「ｂ５５」とを別建てとし、「ｂ」が「ｂ５４」と「ｂ５５」との合算値であるとしてもよい。

【0020】

「ｃ」は、ＩＨクッキングヒーター５６を使用した場合に流れる電流を示す電流値である。「ｄ」は、エアコン５７を使用した場合に流れる電流を示す電流値である。電流値である「ａ」「ｂ」「ｃ」「ｄ」の値は、各機器の使用状況により変動するものではあるものの、式（ｆ０１）を用いることにより、充電端子電圧Ｖを監視することで推定することができる。

【0021】

例えば、室内灯５３のみを用いている状態では、「ａ」の値がある程度の範囲内に収まり、「ｂ」「ｃ」「ｄ」がゼロとなるので、充電端子電圧Ｖの値がある程度の範囲内のものとして特定することができる。同様に、室内灯５３及びエアコン５７を用いている状態では、「ａ」「ｄ」の値がある程度の範囲内の収まり、「ｂ」「ｃ」がゼロとなるので、充電端子電圧Ｖの値がある程度の範囲内のものとして特定することができる。このように、どの機器を用いれば充電端子電圧Ｖがどのような値になるかを特定することができるので、この関係を充電装置２１に何らかの形で伝達し保持すれば、充電端子電圧Ｖを監視することで「ａ」「ｂ」「ｃ」「ｄ」の程度や大きさを推定することができる。

【0022】

充電装置２１は、電気自動車２に搭載されている。充電装置２１は、充電プラグ２２を充電用コンセント５８に差し込んだ状態を検知し、電気自動車２に搭載されているバッテリーの充電を制御する装置である。

【0023】

充電装置２１は、超過判定部２１１と、充電制御部２１２とを備えている。超過判定部２１１は、電気自動車２が接続された施設における複数の電気設備間の抵抗値「ｐ」「ｑ」「ｒ」「ｓ」及び電気自動車２の充電時の充電端子電圧の変動から複数の電気設備に流れる電流値「ａ」「ｂ」「ｃ」「ｄ」を推定する。超過判定部２１１は、複数の電気設備に流れる電流値「ａ」「ｂ」「ｃ」「ｄ」の総和が閾値を超えるか否かを判定する。充電制御部２１２は、超過判定部２１１の判定結果に基づいて電気自動車の充電の制限を行う。

【0024】

充電装置２１の具体的な動作について、図２を参照しながら説明する。充電プラグ２２を充電用コンセント５８に差し込むと、充電制御部２１２が充電を開始し、ステップＳ０１の処理が開始される。ステップＳ０１では、超過判定部２１１が充電用コンセント５８の充電端子電圧Ｖを測定する。ステップＳ０１に続くステップＳ０２では、超過判定部２１１が、総消費電流が契約電流を超過するか否かの超過判定処理を実行する。

【0025】

図３を参照しながら、ステップＳ０２の超過判定処理について説明する。ステップＳ１１では、超過判定部２１１が総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌを推定する。総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌの推定は、上記説明したように充電用コンセント５８の充電端子電圧Ｖから各機器が使用する電流値「ａ」「ｂ」「ｃ」「ｄ」を推定することにより行う。

【0026】

ステップＳ１１に続くステップＳ１２では、超過判定部２１１が、総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌが閾値電流Ｉｔｈを超えたか否かを判定する。閾値電流Ｉｔｈは、契約電流よりも小さい値に設定される。閾値電流Ｉｔｈは、契約電流と同じ値としてもよい。超過判定部２１１が、総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌが閾値電流Ｉｔｈを超えたと判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、プロセスはステップＳ１３に進む。超過判定部２１１が、総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌが閾値電流Ｉｔｈを超えていないと判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、超過判定処理は終了し、プロセスは図２のステップＳ０３に進む。尚、この場合、契約電流超過フラグは「０」に設定される。

【0027】

ステップＳ１３では、超過判定部２１１が契約電流超過フラグを「１」に設定する。ステップＳ１３に続くステップＳ１４では、総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌが閾値電流Ｉｔｈを超えている状態が継続しているか否かを判定する。総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌが閾値電流Ｉｔｈを超えている状態が継続していれば（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、プロセスはステップＳ１４を繰り返す。総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌが閾値電流Ｉｔｈを超えている状態が継続していなければ（ステップＳ１４：ＮＯ）、プロセスはステップＳ１５に進む。

【0028】

ステップＳ１５では、超過判定部２１１が契約電流超過フラグを「０」に設定する。ステップＳ１５の処理が終了すると、超過判定処理を終了する。

【0029】

図３を参照しながら説明した超過判定処理が終了すると、プロセスは図２のステップＳ０３に進む。ステップＳ０３では、充電制御部２１２が、契約電流超過フラグが「１」になっているか否かを判断する。契約電流超過フラグが「１」になっていれば（ステップＳ０３：ＹＥＳ）、プロセスはステップＳ０４に進む。契約電流超過フラグが「１」になっていなければ（ステップＳ０３：ＮＯ）、充電制御部２１２による充電制御が継続し、所定条件を満たすと処理が終了する。

【0030】

ステップＳ０４では、充電制御部２１２が充電を中止する。ステップＳ０４に続くステップＳ０５では、契約電流超過フラグが「１」になっているか否かを判断する。契約電流超過フラグが「１」になっていれば（ステップＳ０５：ＹＥＳ）、プロセスはステップＳ０５を繰り返す。契約電流超過フラグが「１」になっていなければ（ステップＳ０５：ＮＯ）、プロセスはステップＳ０６に進む。ステップＳ０６では、充電制御部２１２による充電制御が再開され、所定条件を満たすと処理が終了する。

【0031】

図４を参照しながら、充電用コンセント５８の電圧と、総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌとの関係の一例について説明する。図４（Ａ）は、推定された総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌを縦軸にとり、横軸を時間軸としている。図４（Ｂ）は、実測された充電用コンセント５８の電圧を縦軸にとり、横軸を時間軸としている。

【0032】

時刻０において、充電用コンセント５８に充電プラグ２２が挿入され、充電装置２１による充電が開始される。時刻ｔ１において、室内灯５３が点灯され充電用コンセント５８の充電端子電圧が降下する。図３のステップＳ１１において説明したように、超過判定部２１１が総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌを推定する。室内灯５３のみが点灯されているので、推定された総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌは閾値電流Ｉｔｈよりも小さい。

【0033】

時刻ｔ２において、室内灯５３に加えてドライヤー５２が使用され、充電用コンセント５８の充電端子電圧が降下する。この場合も同様に、超過判定部２１１が総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌを推定する。推定された総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌは閾値電流Ｉｔｈよりも小さい。

【0034】

時刻ｔ３において、室内灯５３及びドライヤー５２に加えてエアコン５７が使用され、充電用コンセント５８の充電端子電圧が降下する。この場合も同様に、超過判定部２１１が総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌを推定する。推定された総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌは閾値電流Ｉｔｈよりも小さい。

【0035】

時刻ｔ４において、更にＩＨクッキングヒーター５６が使用され、更に充電用コンセント５８の充電端子電圧が降下する。この場合も同様に、超過判定部２１１が総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌを推定する。推定された総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌは、時刻ｔ４の直後に閾値電流Ｉｔｈを超える。これにより、図３のステップＳ１２及びステップＳ１３において説明したように、契約電流超過フラグが「１」となる。これに伴い、図２のステップＳ０３及びステップＳ０４において説明したように、充電装置２１による充電が中止される。

【0036】

時刻ｔ５において、ＩＨクッキングヒーター５６の使用が終了し、充電用コンセント５８の充電端子電圧が上昇する。この場合も同様に、超過判定部２１１が総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌを推定する。推定された総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌは、時刻ｔ５の直後に閾値電流Ｉｔｈを下回る。これにより、図３のステップＳ１４及びステップＳ１５において説明したように、契約電流超過フラグが「０」となる。これに伴い、図２のステップＳ０５及びステップＳ０６において説明したように、充電装置２１による充電が再開される。

【0037】

上記説明では、超過判定処理において閾値電流Ｉｔｈを契約電流よりも小さい値に設定し、推定された総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌが契約電流に近くなった場合に充電装置２１による充電を中止した。充電の中止態様はこれに限られるものではなく、推定された総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌが契約電流を越えた場合に、数秒以内に充電装置２１による充電を中止するものとしてもよい。

【0038】

また、超過判定処理において、充電用コンセント５８の充電端子電圧が急減した場合に、総消費電流Ｉｅｓｔ＿ｔｏｔａｌが急増したものとして充電装置２１による充電を中止するものとしてもよい。この超過判定処理について図５を参照しながら説明する。

【0039】

図５を参照しながら、電圧急減に基づく超過判定処理について説明する。ステップＳ２１では、超過判定部２１１が充電用コンセント５８の充電端子電圧傾きΔＶを算出する。

【0040】

ステップＳ２１に続くステップＳ２２では、超過判定部２１１が、ΔＶ＜０且つ｜ΔＶ｜＞ΔＶｔｈとなっているか否かを判定する。ΔＶｔｈは、充電端子電圧の閾値傾きである。ステップＳ２１では、充電端子電圧傾きΔＶが負（減少）であり、充電端子電圧傾きΔＶの絶対値が所定の閾値傾きΔＶｔｈよりも大きいことで、充電端子電圧傾きΔＶの急減を判定している。

【0041】

超過判定部２１１が、充電端子電圧傾きΔＶが急減していると判定した場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、プロセスはステップＳ２３に進む。超過判定部２１１が、充電端子電圧傾きΔＶが急減していないと判定した場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、超過判定処理は終了し、プロセスは図２のステップＳ０３に進む。尚、この場合、契約電流超過フラグは「０」に設定される。

【0042】

ステップＳ２３では、超過判定部２１１が契約電流超過フラグを「１」に設定する。ステップＳ２３に続くステップＳ２４では、超過判定部２１１がステップＳ２２と同様に充電端子電圧傾きΔＶの急減判定を実行する。超過判定部２１１が、充電端子電圧傾きΔＶが急減し続けていると判定した場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、プロセスはステップＳ２４を繰り返す。超過判定部２１１が、充電端子電圧傾きΔＶが急減し続けていないと判定した場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、プロセスはステップＳ２５に進む。尚、ステップＳ２４においては、図３のステップＳ１４の判定も併せて実行し、双方の条件がそろった場合にステップＳ２５の処理に進んでもよい。

【0043】

ステップＳ２５では、超過判定部２１１が契約電流超過フラグを「０」に設定する。ステップＳ２５の処理が終了すると、超過判定処理を終了する。

【0044】

上記したように本実施形態に係る充電装置２１は、電気自動車２に搭載されるものであるが、充電可能な電動車両であれば、バッテリーのみで駆動するＢＥＶでもエンジンの駆動を併用するＰＨＥＶでもよい。

【0045】

本実施形態に係る充電装置２１は、電気自動車２が接続された施設における複数の電気設備間の抵抗値「ｐ」「ｑ」「ｒ」「ｓ」及び電気自動車２の充電時の充電端子電圧の変動から複数の電気設備に流れる電流値「ａ」「ｂ」「ｃ」「ｄ」を推定し、複数の電気設備に流れる電流の総和が閾値電流を超えるか否かを判定する超過判定部２１１と、超過判定部２１１の判定結果に基づいて電気自動車２の充電の制限を行う充電制御部２１２と、を備える。

【0046】

充電装置２１によれば、入力電圧と充電電流の上限値との関係を一律のものとせず、電気自動車２の充電時の充電端子電圧の変動から複数の電気設備に流れる電流値「ａ」「ｂ」「ｃ」「ｄ」を推定することで、過度な抑制を行わずに充電することができる。

【0047】

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

【0048】

本開示に記載の充電装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の充電装置及びその手法は、１つ乃至は複数の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することで提供される専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の充電装置及びその手法は、１つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと１つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ乃至は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【符号の説明】

【0049】

２：電気自動車
２１：充電装置
２１１：超過判定部
２１２：充電制御部
２２：充電プラグ
３：分電盤
３１：契約用ブレーカー
３２：漏電ブレーカー
３３，３４，３５，３６，３７：安全ブレーカー
ＬＲ，ＬＢ：電圧線
ＬＮ：中性線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】