特許 7115397 電動車両の充電システム

(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】

(24)【登録日】2022-08-01

(45)【発行日】2022-08-09

(54)【発明の名称】電動車両の充電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20220802BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20220802BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20220802BHJP

   B60L 53/63 20190101ALI20220802BHJP

   B60L 53/67 20190101ALI20220802BHJP

   B60L 58/13 20190101ALI20220802BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20220802BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20220802BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20220802BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 B

B60L50/60

B60L53/14

B60L53/63

B60L53/67

B60L58/13

H02J7/00 P

H02J7/02 J

H02J7/04 C

H02J7/10 J

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019073583

(22)【出願日】2019-04-08

(65)【公開番号】P2020174425

(43)【公開日】2020-10-22

【審査請求日】2021-07-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】岩田 泰城

【審査官】原 嘉彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－９６８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０８３６１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１１／１０５５２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平５－５６５０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｊ ７／０２

Ｈ０２Ｊ ７／０４

Ｈ０２Ｊ ７／１０

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

Ｂ６０Ｌ ５３／１４

Ｂ６０Ｌ ５３／６３

Ｂ６０Ｌ ５３／６７

Ｂ６０Ｌ ５８／１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動車両の電池をそれぞれ充電する複数台の充電装置と、
前記充電装置を制御する充電制御装置と、
前記各電動車両の稼働計画及び前記各電動車両の充電計画を記憶する記憶装置と、
を備え、
前記充電制御装置は、
計画充電時に、充電終了時に目標ＳＯＣになるような充電電力で充電するように前記充電装置に指示を出し、
計画外充電時に、充電開始時のＳＯＣに応じた充電電力で充電するように前記充電装置に指示を出す
ことを特徴とする電動車両の充電システム。

【請求項2】

前記充電制御装置は、
計画外充電時において、次の計画充電の目標ＳＯＣに達したら充電を終了するように前記充電装置に指示を出す
ことを特徴とする請求項１に記載の電動車両の充電システム。

【請求項3】

前記充電制御装置は、
前記計画外充電時に、複数台の電動車両を同時に充電する場合には、充電電力の総和が設定値を超えないように前記充電装置に指示を出す
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電動車両の充電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動車両の充電システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示の荷役車両の電源装置においては、荷役車両を使用して荷役作業を行う就業時間内に設けた休み時間では、休み時間の長さに合わせて、求められている電力量から満充電電力量まで充電できるようリチウム電池の充電電流を設定し、リチウム電池の充電回路を使用してリチウム電池の充電を行う。また、休み時間以外で、就業時間内においてリチウム電池の充電を行うとき、所定の短い時間において、求められている電力量から満充電電力量まで充電できるようリチウム電池の充電電流を設定し、リチウム電池の充電回路を使用してリチウム電池の急速充電を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－９６８７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、電動車両の充電システムにおいて、図４（ａ）に示すように、複数台の電動車両を複数台の充電装置で同時に充電する場合、図４（ｂ）に示すように、複数台の電動車両（電動車両１、電動車両２、・・・、電動車両Ｎ）毎に稼働と充電が計画的に行われる。この場合、その車両の稼働計画に応じて必要な電力量や稼働時間・充電時間が異なる。また、稼働時間中に突発で充電する場合の対応が困難である。例えば、特許文献１の構成では、時間外充電において満充電が必要ではないにも関わらず、所定時間内に満充電になるように充電してしまい、余分に充電してしまう。

【0005】

本発明の目的は、計画外でも適切な充電を行うことができる電動車両の充電システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための電動車両の充電システムは、電動車両の電池をそれぞれ充電する複数台の充電装置と、前記充電装置を制御する充電制御装置と、前記各電動車両の稼働計画及び前記各電動車両の充電計画を記憶する記憶装置と、を備え、前記充電制御装置は、計画充電時に、充電終了時に目標ＳＯＣになるような充電電力で充電するように前記充電装置に指示を出し、計画外充電時に、充電開始時のＳＯＣに応じた充電電力で充電するように前記充電装置に指示を出すことを要旨とする。

【0007】

これによれば、計画充電時に、充電終了時に目標ＳＯＣになるような充電電力で充電され、計画外充電時に、充電開始時のＳＯＣに応じた充電電力で充電され、計画外でも適切な充電を行うことができる。

【0008】

また、電動車両の充電システムにおいて、前記充電制御装置は、計画外充電時において、次の計画充電の目標ＳＯＣに達したら充電を終了するように前記充電装置に指示を出すとよい。

【0009】

また、電動車両の充電システムにおいて、前記充電制御装置は、前記計画外充電時に、複数台の電動車両を同時に充電する場合には、充電電力の総和が設定値を超えないように前記充電装置に指示を出すとよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、計画外でも適切な充電を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態における電動車両の充電システムの構成図。

【図2】ＳＯＣの推移を示すタイムチャート。

【図3】電力の推移を示すタイムチャート。

【図4】（ａ）は充電システムの構成図、（ｂ）は各電動車両の稼働時間帯、充電時間帯を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電動車両の充電システム１０は、複数台の充電装置２０，３０，４０と、充電制御装置５０と、記憶装置６０と、を備える。記憶装置６０として上位制御装置であるサーバを挙げることができる。電動車両７０，８０，９０として、例えば、バッテリフォークリフトが用いられ、工場で荷の搬送等に使用される。複数台の充電装置２０，３０，４０は工場内での充電ステーションに配置されている。

【0013】

電動車両７０に電池（二次電池）７１が搭載されている。電動車両８０に電池（二次電池）８１が搭載されている。電動車両９０に電池（二次電池）９１が搭載されている。電池（二次電池）７１，８１，９１として、例えばリチウム電池が用いられる。

【0014】

電動車両の充電システム１０は、電動車両７０，８０，９０の電池７１，８１，９１を充電するためのものである。各充電装置２０，３０，４０は、それぞれ、電源線Ｌ１により系統電源から系統電力の供給を受ける。充電装置２０は、電動車両７０と充電コネクタ２１を用いて接続することができる。そして、充電装置２０は、電動車両７０の電池７１を充電する。充電装置３０は、電動車両８０と充電コネクタ３１を用いて接続することができる。そして、充電装置３０は、電動車両８０の電池８１を充電する。充電装置４０は、電動車両９０と充電コネクタ４１を用いて接続することができる。そして、充電装置４０は、電動車両９０の電池９１を充電する。

【0015】

なお、電動車両７０，８０，９０は同じ機種であり、電池７１，８１，９１も同じ電池である。
このように、複数台の充電装置２０，３０，４０は、電動車両７０，８０，９０の電池７１，８１，９１をそれぞれ充電することができる。

【0016】

充電制御装置５０は、充電装置２０，３０，４０と通信線Ｌ１０を用いて相互通信可能に接続されている。充電制御装置５０は、各充電装置２０，３０，４０に対し通信線Ｌ１０を用いて充電装置２０，３０，４０を制御すべく充電電力指示値を送る。各充電装置２０，３０，４０は、充電制御装置５０に対し通信線Ｌ１０を用いて充電電力情報を送る。充電制御装置５０は、設定された契約電力を検知している。

【0017】

記憶装置（サーバ等）６０は、各電動車両７０，８０，９０の稼働計画（スケジュール）及び各電動車両７０，８０，９０の充電計画（スケジュール）を記憶する。記憶装置６０と充電制御装置５０とは通信可能に接続されており、記憶装置６０から充電制御装置５０に電動車両の稼働計画と充電計画が送られる。

【0018】

各電動車両７０，８０，９０は、電池のＳＯＣを検出しており、検出したＳＯＣを計器で表示したり電池のＳＯＣが例えば２０％にまで低下するとアラームを鳴らして乗員に知らせるようになっている。乗員は計器によりＳＯＣが低下したことを検知したりアラームが鳴ると充電ステーションに走行して充電装置２０，３０，４０により電池の充電を行う。また、検出したＳＯＣは充電装置２０，３０，４０に充電の際の情報として送られる。

【0019】

次に、作用について説明する。
図４（ｂ）を用いて説明したように、複数台の電動車両７０，８０，９０毎に稼働と充電が計画的に行われる。この場合、その車両の稼働計画に応じて必要な電力量や稼働時間・充電時間が異なる。また、稼働時間中に突発で充電する場合にも対応できるようになっている。つまり、計画充電と計画外充電が行われるのでその対応もできる。

【0020】

充電制御装置５０は、図２に示すように、計画充電時の充電開始のｔ１のタイミングから、充電終了のｔ２のタイミングで目標ＳＯＣになるような充電電力で充電するように充電装置２０，３０，４０に指示を出す。図２において、ＳＯＣの上昇速度（傾き）が小さいと充電電力が小さく、ＳＯＣの上昇速度（傾き）が大きいと充電電力が大きい。

【0021】

また、充電制御装置５０は、計画外充電時の充電開始のｔ３のタイミングでは、充電開始時のＳＯＣに応じた充電電力で充電するように充電装置２０，３０，４０に指示を出す。これにより、計画外充電時に、充電開始時のＳＯＣに応じた充電電力で充電することによって、計画外でも充電しすぎることなく、計画外でも適切な充電を行うことができる。

【0022】

また、充電制御装置５０は、計画外充電時において次の計画充電の目標ＳＯＣに達したら充電を終了するように（充電終了時の目標ＳＯＣは次の計画充電の目標ＳＯＣであるように）充電装置２０，３０，４０に指示を出す。

【0023】

また、充電制御装置５０は、図３に示すように、計画充電時及び計画外充電時に、複数台の電動車両を同時に充電する場合には、充電電力の総和が設定値の契約電力を超えないように（ピークカットするように）充電装置２０，３０，４０に指示を出す。

【0024】

これら一連の充電動作について図２、図３を用いて具体的に説明する。
図２において横軸に時刻をとっている。図２の縦軸には電池の状態であるＳＯＣをとっている。

【0025】

電動車両７０及び電動車両８０は、１２時～１３時において計画充電が行われる。電動車両７０は電池のＳＯＣが計画充電開始時の１２時には５０％であり、電動車両８０は電池のＳＯＣが計画充電開始時の１２時には６０％である。

【0026】

電動車両７０の目標ＳＯＣは９０％であり、電動車両８０の目標ＳＯＣが９５％である。目標ＳＯＣは計画充電後の稼働時間等によって決まり、稼働時間が短いと目標ＳＯＣが低く設定され、稼働時間が長いと目標ＳＯＣが高く設定される。

【0027】

よって、電動車両７０は電池のＳＯＣが計画充電終了時の１３時には９０％になり、電動車両８０は電池のＳＯＣが計画充電終了時の１３時には９５％になる。
また、電動車両７０の電池の充電速度（ＳＯＣの傾き）は、電動車両８０の電池の充電速度（ＳＯＣの傾き）よりも大きい。つまり、図３において横軸に時刻をとり、縦軸に電力をとった場合、電動車両７０の電池の充電電力は、電動車両８０の電池の充電電力よりも大きい。このとき、図３に示すように、電動車両７０の電池の充電と電動車両８０の電池の充電とは同時行われるが、電動車両７０の電池の充電電力と電動車両８０の電池の充電電力の総和は設定値としての契約電力に応じて決定される余剰電力を超えないようにされる。

【0028】

図２に示すように、電動車両７０においては、次の計画充電が１７時～１８時であり、１８時において次の計画充電の目標ＳＯＣが８０％となっている。目標ＳＯＣは計画充電後の稼働時間等によって決まり、次の稼働時間が短いので次の計画充電の目標ＳＯＣが８０％となっている。

【0029】

ここで例えば電動車両７０が１３時以降に計画より高負荷な稼働を行った為に、電池の消費が早くなり、計画外の充電を必要とされた場合を考える。この場合電動車両７０は、１５時において計画外充電が開始される。電動車両７０は電池のＳＯＣが計画外充電開始時の１５時には２０％である。別の状況において電動車両７０´は電池のＳＯＣが計画外充電開始時の１５時には３０％である。そして、ＳＯＣが小さい電動車両７０の充電の方がＳＯＣが大きい電動車両７０´よりも急速に（ＳＯＣの傾きが大きくなるように）充電が行われる。そして、次の計画充電の目標ＳＯＣの８０％に達したら充電が終了する。

【0030】

上述したように電動車両７０の次の計画充電の目標ＳＯＣは８０％であり、別の状況において電動車両７０´の次の計画充電の目標ＳＯＣが８０％である。よって、次の稼働に必要なＳＯＣになるように充電される。

【0031】

また、計画外充電においても、図３を用いて説明したように、複数台の電動車両の電池の充電が同時に行われても、充電電力の総和は契約電力に応じて決定される設定値としての余剰電力を超えないようにされる。たとえば、計画外充電開始時において、電動車両７０のＳＯＣが２０％であり、電動車両８０のＳＯＣが１０％であった場合、ＳＯＣの比が２：１であるのでこの比を逆数にして、充電電力を余剰電力（契約電力まで利用可能な電力）の１：２で分けて決定してもよい。つまり契約電力を１００ｋｗとし現在利用中の電力（計画充電電力やその他設備に利用されている電力）を７０ｋｗとした場合、余剰電力は３０ｋｗで、この３０ｋｗを「電動車両７０の充電電力：電動車両８０の充電電力＝１：２」になるように充電電力を分配し、結果、電動車両７０の充電電力を１０ｋｗ、電動車両８０の充電電力を２０ｋｗとして余剰電力を超えないようにしてもよい。

【0032】

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電動車両の充電システム１０の構成として、電動車両７０，８０，９０の電池７１，８１，９１をそれぞれ充電する複数台の充電装置２０，３０，４０と、充電装置２０，３０，４０を制御する充電制御装置５０と、各電動車両７０，８０，９０の稼働計画及び各電動車両７０，８０，９０の充電計画を記憶する記憶装置６０と、を備える。充電制御装置５０は、計画充電時に、充電終了時に目標ＳＯＣになるような充電電力で充電するように充電装置２０，３０，４０に指示を出し、計画外充電時に、充電開始時のＳＯＣに応じた充電電力で充電するように充電装置２０，３０，４０に指示を出す。これにより、計画外充電時に、充電開始時のＳＯＣに応じた充電電力で充電することによって、計画外でも充電しすぎることなく、計画外でも適切な充電を行うことができる。

【0033】

（２）充電制御装置５０は、計画外充電時において、次の計画充電の目標ＳＯＣに達したら充電を終了するように充電装置２０，３０，４０に指示を出す。つまり、計画外充電での充電終了時のＳＯＣは次の計画充電の目標ＳＯＣである。よって、次の稼働に必要なＳＯＣになるように充電できる。例えば、車両が充電後にそのまま使われなければ次の稼働の際に充電を行わなくてもよくなる。

【0034】

（３）充電制御装置５０は、計画外充電時に、複数台の電動車両を同時に充電する場合には、充電電力の総和が設定値を超えないように（ピークカットするように）充電装置２０，３０，４０に指示を出す。よって、複数台の充電電力の総和が予め定めた設定値（例えば契約電力に応じて決定される余剰電力）を超えないようにすることができる。

【0035】

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 電池７１，８１，９１としてリチウム電池を例示したが、電池の種類は問わない。
○ 記憶装置６０としてサーバを例示したが、サーバ以外の記憶装置を用いてもよい。

【0036】

○ 電動車両は図１では３台であったが、その数は問わない。
○ 充電装置は図１では３台であったが、その数は問わない。
○ 電動車両は、バッテリフォークリフト等の産業車両でもよいし、他にも、いわゆる電動タイプの乗用車でもよく、その種類は問わない。同じ機種でなくてもよいし、搭載される電池も同じ電池でなくてもよい。

【符号の説明】

【0037】

１０…電動車両の充電システム、２０，３０，４０…充電装置、５０…充電制御装置、６０…記憶装置、７０，８０，８０…電動車両、７１，８１，９１…電池。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】