充電系統、充電裝置以及充電方法
2023-05-02 09:08:36 1
充電系統、充電裝置以及充電方法
【專利摘要】一種充電系統、充電裝置以及充電方法，其能夠根據商用電源的狀況控制充電。本實施方式提供一種連接到電力系統（900）和蓄電池部（921）的充電系統，其具備：充電裝置（130），對蓄電池部（921）進行充電；測定部（110），測定所述電力系統（900）的電流、電壓和高次諧波中的至少一種信息；控制裝置（120），根據由測定部（110）測定的至少一種信息，向充電裝置（130）發送用於對蓄電池部（921）的充電進行控制的命令。
【專利說明】充電系統、充電裝置以及充電方法
[0001]本申請以日本專利申請2011-186005號(申請日:2011年8月29日)為基礎，並且享有該申請的優先權，通過弓I用將該申請的全部內容包含於此。
【技術領域】
[0002]本實施方式涉及對搭載於電動汽車的蓄電池進行充電的充電系統、充電裝置以及充電方法。
【背景技術】
[0003]近年來，電動汽車正在逐漸普及，該電動汽車上搭載有蓄電池。對該蓄電池進行充電的充電設備除了配置在現有的加油站等充電站以外，還可以配置在便利店和購物中心。
[0004]但是，當充電電流相當大的情況下，那些與電力公司籤訂例如120A的電流合約的便利店必須增加合約電流，籤訂例如150A的電流合同。因此導致電氣的基本費用上升。這樣，電動汽車的充電費用上升，也給便利店等的經濟帶來了壓力。
[0005]另外，例如，作為充電裝置，公開了專利文獻I中記載的技術。在該充電裝置中，常時由低電流的直流電力對設備用蓄電池進行充電，該直流電力是通過整流器和充電器從交流電源中獲得。當電動汽車需要充電時，通過充電器從蓄電池中獲得大電流的直流電力，以對電動汽車等的蓄電池進行快速充電。因此，可以在夜間等對蓄電池進行充電。在此，關於該技術，引用以下文獻，並通過引用將其全部內容包含於此。
[0006]在先技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開平5— 207668號公報【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是表不涉及第一實施方式的電動汽車充電系統的構成框圖。
[0010]圖2是表示涉及第一實施方式的電動汽車充電系統的控制裝置的構成框圖。
[0011]圖3是表示涉及第一實施方式的電動汽車充電系統的充電裝置構成的框圖。
[0012]圖4是表示通過涉及第一實施方式的電動汽車充電系統的控制裝置內的控制部來執行充電處理的流程圖。
[0013]圖5是表示涉及第二實施方式的電動汽車充電系統構成的框圖。
[0014]圖6是表示涉及第二實施方式的電動汽車充電系統的控制裝置構成的框圖。
[0015]圖7是表示涉及第二實施方式的電動汽車充電系統的蓄電裝置構成的框圖。
[0016]圖8是表示通過涉及第二實施方式的電動汽車充電系統的控制裝置內的控制部來執行充電處理的流程圖。
[0017]圖9是表示涉及第三實施方式的電動汽車充電系統的構成框圖。
[0018]圖10是表示通過涉及第三實施方式的電動汽車充電系統的控制裝置內的控制部來執行充電處理的流程圖。[0019]圖11是表示涉及第四實施方式的電動汽車充電系統構成的框圖。
[0020]圖12是表示通過涉及第四實施方式的電動汽車充電系統的控制裝置內的控制部來執行充電處理的流程圖。
[0021]圖13是表示涉及第五實施方式的電動汽車充電系統構成的框圖。
[0022]圖14是表示通過涉及第五實施方式的電動汽車充電系統的控制裝置內的控制部來執行充電處理的流程圖。
[0023]符號說明
[0024]100，200，300，400，500:充電系統
[0025]110，410:測定部
[0026]120，210，310，510:控制裝置
[0027]121:接收部
[0028]122，131，211，221，320:通信部
[0029]123:操作部124，132，222:控制部
[0030]130a、130b:充電裝置 133:電流調整部
[0031]220，420:蓄電裝置223:電流電壓改變部
[0032]224:蓄電池520:太陽光發電裝置
[0033]530:風力發電裝置900:商用電源
[0034]910a，910b:負荷920a、920b:電動汽車
[0035]921:蓄電池部
【具體實施方式】
[0036]但是，在專利文獻I的充電裝置中，無法根據商用電源(系統)的狀況對接收電力進行控制。例如，對於電動汽車的充電電流很大而超過了用戶的合約電流的情況下，用戶必須提高與電力公司的合約電流。這樣，電力費用的基本費用上升，導致對電動汽車的充電費用提聞。
[0037]另外，在專利文獻I的充電裝置中，無法根據商用系統的電力品質對接收電力進行控制。
[0038]根據上述狀況，在本實施方式中，提供一種連接到電力系統和蓄電池部的充電系統，其具備:充電裝置，對所述蓄電池部進行充電；測定部，測定所述電力系統的電流、電壓和高次諧波中的至少一種信息；控制裝置，根據由所述測定部測定的至少一種信息，向所述充電裝置發送用於控制對所述蓄電池部的充電的命令。
[0039]根據實施方式的充電系統、充電裝置和充電方法，能夠根據商用系統的狀況對充電進行控制。
[0040]以下，參照附圖，對本實施方式的充電系統、充電裝置和充電方法進行詳細說明。在以下的實施方式中，對將充電系統、充電裝置和充電方法應用於例如電動汽車的情況進行說明。還有，不限定於電動汽車，也可以是搭載該蓄電池的其他負荷。
[0041](第一實施方式)
[0042]圖1是表示涉及第一實施方式的電動汽車充電系統構成的框圖。在該電動汽車充電系統中，通過電力線將充電系統100、商用電源900、負荷910a，910b、電動汽車920a、920b連接起來，電力從商用電源(商用系統)900供給到負荷910a，910b、充電系統100和電動汽車920a、920b。在圖1中，粗實線表示電力供給路徑，細實線表示信號路徑。
[0043]充電系統100具備測定部110、控制裝置120、充電裝置130a、130b。這些構成要素可以作為充電系統設置在不同的裝置中，也可以設置在同一裝置內。充電系統100設置在便利店或購物中心等用戶場所。
[0044]商用電源900將100V或6600V等的交流(AC)電力供給到負荷910a，910b、充電系統100和電動汽車920a、920b。負荷910a，910b是用戶的負荷，例如便利店的情況下是照明
設備或冷藏庫等。
[0045]測定部110接收來自商用電源900的電力，測定供給到充電裝置130a、130b的電流、電壓、頻率、電壓波形的高次諧波等異常波形，以及高次諧波對於基本波的比率、電力、電力量，並將該測定數據發送到控制裝置120。
[0046]控制裝置120由個人計算機、微型計算機、專用機器構成，其根據來自測定部110的數據對充電裝置130a、130b進行控制。圖2是表示涉及第一實施方式的電動汽車充電系統的控制裝置構成的框圖。控制裝置120具備接收部121、通信部122、操作部123、控制部124。
[0047]接收部121接收來自測定部110的數據。通信部122向各充電裝置130a、130b發送命令。操作部123由開關和液晶面板構成，例如輸入可用於充電的電流值、每個時間段的電費和用戶合約電流作為預設值，所述可用於充電的電流值是指考慮到與用戶的合約電流的關係的電流值、容許電壓下降的電壓下限值、可容許的高次諧波的大小等。控制部124對接收部121、通信部122、操作部123的各部進行控制。
[0048]充電裝置130a、130b是與電動汽車920a、920b對應設置，其基於來自電力線的電力對設置在電動汽車920a、920b的蓄電池部921進行充電。該充電可由控制裝置120控制。充電裝置130a、130b具備通信部131、控制部132、電流調整部133。
[0049]通信部131接收由控制裝置120的通信部122發送的命令。根據來自通信部131的命令，控制部132控制電流調整部133將電流調整為適當電流，以減少充電電流。電流調整部133將由商用電源900供給的電力(交流或直流，交流時將交流轉換為直流)轉換為充電用的電流，對電動汽車920a、920b的蓄電池部921進行充電。充電電流由控制部132進行控制。
[0050]接著，對如上述構成的電動汽車充電系統的操作進行說明。以下，以控制裝置120內的控制部124的操作為中心進行說明。圖4是表示通過電動汽車充電系統的控制裝置120內的控制部124來執行充電處理的流程圖。
[0051]首先，在測定部110測定由商用電源900供給的電流、電壓、高次諧波對於基本波的比率等。檢查由測定部110測定的電流是否在預設電流值內(步驟S11)。測定的電流不在預設電流值內的情況下，對充電裝置130發送減少電流調整部133的輸出電流的命令，直至由測定部110發送的電流值處於設定值以內(步驟S12)。
[0052]接下來，檢查由測定部110測定的電壓的下降以及高次諧波對於基本波的比率是否在設定值內(步驟S13)。電壓的下降以及高次諧波對於基本波的比率不在設定值內的情況下，對充電裝置130發送減少電流調整部133的輸出電流的命令，直至由測定部110發送的電壓值和高次諧波對於基本波的比率達到設定值內(步驟S14)。[0053]還有，可以向充電裝置130發送計劃信息，以控制對於電動汽車920a、920b的充電，安排在電費便宜的時間段供給大電流，在電費昂貴的時間段供給小電流。
[0054]這樣，根據第一實施方式的電動汽車充電系統，通過測定部110來測定商用電源900的電流、電壓和高次諧波的至少一種，根據由測定部110測定的商用電源900的電流、電壓、高次諧波的至少一種信息，控制裝置120的控制部124向充電裝置130發送用於控制對蓄電池部921的充電的命令，由此，可以適當地控制對於電動汽車920a、920b的蓄電池部921的充電。
[0055](第二實施方式)
[0056]圖5是表不涉及第二實施方式的電動汽車充電系統構成的框圖。相比於圖1中不出的第一實施方式的電動汽車充電系統100，圖5中示出的第二實施方式的電動汽車充電系統200進一步具備蓄電裝置220、取代控制裝置120的控制裝置210、取代充電裝置130a、130b的充電裝置230a，230b。
[0057]如圖6所示，控制裝置210在控制裝置120的結構上增加了通信部211。通信部211對於蓄電裝置220發送指示放電量的命令(指令)。即，通信部211發送從蓄電裝置220向充電裝置230a，230b供給電流的命令。
[0058]圖7的(a)是表示涉及第二實施方式的電動汽車充電系統的蓄電裝置220的構成框圖，圖7的(b)是表示涉及第二實施方式的電動汽車充電系統的充電裝置230構成的框圖。當負荷910a，910b、充電裝置230a，230b使用的電力少時，蓄電裝置220使用由商用電源900以交流(AC)或直流(DC)方式供給的電力進行充電。蓄電裝置220對於充電裝置230a，230b供給充電電力，其具備通信部221、控制部222、電流電壓改變部223、蓄電池224。
[0059]通信部221接收來自控制裝置210的通信部211的指示放電量的命令。根據指示來自通信部221的放電量的命令，控制部222對電流電壓改變部223的電流值和電壓值進行控制。電流電壓改變部223根據來自控制部222的信息改變蓄電池224的輸出電流和輸出電壓。
[0060]充電裝置230a，230b對應電動汽車920a、920b進行設置，其具備如圖7 (b)所示的通信部131、控制部132、電流調整部133和電流轉換部231。
[0061]將經過電流調整部133由商用電源900供給的電流和經過電壓轉換部231由蓄電裝置220供給的電流疊加在一起，對設置在電動汽車920a、920b的蓄電池部921進行充電。
[0062]通信部131接收由控制裝置210的通信部122發送的命令。根據來自通信部131的命令，控制部132控制電流調整部133將電流調整為適當電流，以減少由商用電源900供給的電流。電流調整部133將由商用電源900供給的電力(交流或直流，交流的情況下將交流轉換為直流)轉換為充電用的電流並輸出。該輸出電流由控制部132進行控制。
[0063]電流轉換部231將由蓄電裝置220供給的電流轉換為電動汽車920的蓄電池部921的充電用電流並輸出。還有，蓄電裝置220輸出交流電力的情況下，將其轉換為直流電力並輸出。
[0064]接著，對如上述構成的電動汽車充電系統的操作進行說明。以下，以控制裝置210內的控制部212的操作為中心進行說明。圖8是表示通過電動汽車充電系統的控制裝置內的控制部來執行充電處理的流程圖。
[0065]首先，在測定部110測定由商用電源900供給的電流、電壓、高次諧波對於基本波的比率等。檢查由測定部Iio測定的電流是否在預設電流值內(步驟S21)。測定的電流不在預設電流值內的情況下，向充電裝置230發送減少電流調整部133的輸出電流的命令，向蓄電裝置220發送增加對於充電裝置230的電流供給的命令，直至由測定部110發送的電流值達到設定值內(步驟S22)。
[0066]接下來，檢查由測定部110測定的電壓的下降以及高次諧波對於基本波的比率是否在設定值內(步驟S23)。電壓的下降以及高次諧波對於基本波的比率不在設定值內的情況下，向充電裝置230發送減少電流調整部133的輸出電流的命令，向蓄電裝置220發送增加對充電裝置230供給電流的命令，直至由測定部110發送的電壓值和高次諧波對於基本波的比率達到設定值內(步驟S24)。
[0067]還有，也可以在電費便宜的時間段，利用來自商用電源900的電流控制對電動汽車920a、920b的充電。另外，也可以在電費昂貴的時間段,通過執行減少充電電流的處理和更多利用來自蓄電裝置220的電流的處理中的至少一種處理，以控制對電動汽車920a、920b的充電。
[0068]這樣，根據第二實施方式的充電系統，由於可以將來自蓄電裝置220的電流供給到充電裝置230a，230b，從而使得電壓的下降和高次諧波對於基本波的比率變得更小。
[0069](第三實施方式)
[0070]圖9是表示涉及第三實施方式的電動汽車充電系統構成的框圖。相比於圖5中示出的第二實施方式的電動汽車充電系統200，圖9中示出的第三實施方式的電動汽車充電系統300進一步具備通信部320以及接收來自通信部320的數據的控制裝置310。還有，控制裝置310和實施例2中控制裝置210的區別僅僅在於程序以及具備對於通信部320的接口電路，其他構成相同。因此，使用與控制裝置210的各部相同的符號來表示控制裝置310內的各部。
[0071 ] 通信部320接收對於網際網路的接口單元、電力線搬送通信裝置或無線通信裝置、商用電源900的電力使用狀況的相關信息，例如「電力預測」或對個別用戶發送的「關於電力削減要求(請求)的電文」，並將該信息發送到控制裝置310。
[0072]接著，對如上述構成的電動汽車充電系統的操作進行說明。以下，以控制裝置310內的控制部212的操作為中心進行說明。圖10是表示通過電動汽車充電系統的控制裝置內的控制部來執行充電處理的流程圖。
[0073]首先，檢查是否通過通信部320接收到削減電力的信息(請求)和電力預測(步驟S31)。接收到削減電力的信息(請求)和電力預測的情況下，向充電裝置230發送減少電流調整部133的輸出電流的命令，向蓄電裝置220發送增加對充電裝置230的電流供給的命令(步驟S32)。
[0074]這樣，根據第三實施方式的充電系統，依據從外部送達通信部320的削減電力的信息，控制裝置310的控制部212向充電裝置130發送用於控制對蓄電池部921的充電的命令，以及向蓄電裝置220發送增加從蓄電裝置220供給到充電裝置130的電流的命令，從而可以適當地控制對電動汽車920a、920b的蓄電池部921的充電。
[0075](第四實施方式)
[0076]圖11是涉及第四實施方式的電動汽車充電系統構成的框圖。圖11中示出的第四實施方式的電動汽車充電系統400的測定部410、蓄電裝置420、控制裝置430與圖9中示出的第三實施方式的電動汽車充電系統300的不同。還有，控制裝置430與實施例2中的控制裝置210的區別僅僅在於程序以及具備對於通信部320的接口電路，其他構成相同。因此，使用與控制裝置210的各部相同的符號來表示控制裝置430內的各部。另外，取代充電裝置230a，230b，與實施例1同樣地設置充電裝置130a、130b。
[0077]測定部410測定用戶的負荷910a，910b的電力以及對於充電裝置130a、130b的電力，並將測定的數據發送到控制裝置430。蓄電裝置420搭載有逆變器，以將直流電轉換為交流電並供給到充電裝置130a、130b以及負荷910a，910b。
[0078]接著，對如上述構成的電動汽車充電系統的操作進行說明。以下，以控制裝置430內的控制部的操作為中心進行說明。圖12是在電動汽車充電系統的控制裝置430內的控制部執行充電處理的流程圖。
[0079]首先，在測定部410測定由商用電源900供給的電流、電壓、高次諧波對於基本波的比率等。檢查由測定部410測定的電流是否在預設電流值內(步驟S41)。測定的電流不在預設電流值內的情況下，對蓄電裝置420發送增加輸出電流的命令，直到由測定部410發送的電流值變為合約電流以下。當還是無法達到設定電流值以內的情況下，對充電裝置130發送減少電流調整部133的輸出電流的命令(步驟S42)。
[0080]接下來，檢查由測定部410測定的電壓的下降以及高次諧波對於基本波的比率是否在設定值內(步驟S43)。電壓的下降以及高次諧波對於基本波的比率不在設定值內的情況下，向蓄電裝置420發送增加輸出電壓的命令。當還是無法達到設定電壓值以內的情況下，對充電裝置130發送減少電流調整部133的輸出電流的命令(步驟S44)。
[0081]還有，也可以在商用電源900的電費昂貴的時間段，通過進行增加蓄電裝置420的輸出電流的控制，從而控制對於電動汽車920a、920b的充電。
[0082]這樣，根據第四實施方式的電動汽車充電系統，可以在考慮到用戶的負荷910a，910b的電力情況下測定電力，並能夠根據測定的電力，還向充電裝置130a、130b以及負荷910a，910b供給蓄電裝置420的輸出電力。
[0083](第五實施方式)
[0084]圖13是表示涉及第五實施方式的電動汽車充電系統構成的框圖。相比於圖11中示出的第四實施方式的電動汽車充電系統400，圖13中示出的第五實施方式的電動汽車充電系統500具備太陽光發電裝置520和風力發電裝置530。還有，也可以只使用太陽光發電裝置520和風力發電裝置530中的一方。
[0085]太陽光發電裝置520也被稱作大規模太陽能發電設施,其根據光電轉換產生電力並輸出到電力線。風力發電裝置530通過將風力轉換為電氣來產生電力，並輸出到電力線。控制裝置510對太陽光發電裝置520和風力發電裝置530發送命令，使其向充電裝置310a，310b供給電力。
[0086]接著，對如上述構成的電動汽車充電系統的操作進行說明。以下，以控制裝置510內的控制部的操作為中心進行說明。圖14是表示在電動汽車充電系統的控制裝置內的控制部執行充電處理的流程圖。
[0087]首先，以優先使用太陽光發電裝置520和風力發電裝置530的電力的方式製成電力發電時間段計劃表(步驟S51)。這種情況下，控制裝置510根據電力發電時間段計劃表對太陽光發電裝置520和風力發電裝置530進行控制。[0088]接下來，檢查由測定部410測定的來自商用電源900的電流是否超過用戶的合約電流(步驟S52)。來自商用電源900的電流超過用戶合約電流的情況下，增加蓄電裝置420的輸出電流，當電流還是不足的情況下，執行減少充電裝置130的充電電流的控制(步驟S53)。
[0089]這樣，根據第五實施方式的電動汽車充電系統，可以優先使用太陽光發電裝置520和風力發電裝置530的電力。
[0090]雖然對本發明的幾個實施方式進行了說明，但是這些實施方式是作為例子提出的，並不限定發明的保護範圍。這些新穎的實施方式能夠以其他各種方式實施，在不偏離發明宗旨的範圍內，可以進行各種省略、替換、變更。這些實施方式或其變形包含在發明的保護範圍或主旨中，並且，包含在權利要求範圍所記載的發明和其等同的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種充電 系統，連接到電力系統和蓄電池部，其特徵在於，具備: 充電裝置，對所述蓄電池部進行充電； 測定部，測定所述電力系統的電流、電壓和高次諧波中的至少一種信息； 控制裝置，根據由所述測定部測定的至少一種信息，向所述充電裝置發送用於對所述蓄電池部的充電進行控制的命令。
2.根據去權利要求1所述的充電系統，其特徵在於， 當所述電流超過設定值時，所述控制裝置向所述充電裝置發送命令以減少供給至所述充電裝置的電流，直至所述電流達到所述設定值。
3.根據權利要求1所述的充電系統，其特徵在於， 具備向所述充電裝置供給電力的蓄電裝置， 所述充電裝置向所述蓄電池部供給將由所述電力系統供給的電流和由所述蓄電裝置供給的電流疊加的電流。
4.根據權利要求1所述的充電系統，其特徵在於， 所述控制裝置將來自所述電力系統的電流控制在預設電流值以下。
5.根據權利要求3所述的充電系統，其特徵在於， 所述控制裝置根據不同時間段的電費價格，執行以下兩種處理中的至少一種:一種處理是向所述充電裝置發送用於減少對所述充電裝置供給的電流的命令；另一種處理是對所述蓄電裝置發送用於增加從所述蓄電裝置向所述充電裝置供給的電流的命令。
6.根據權利要求3所述的充電系統，其特徵在於， 具備接收來自外部的電力削減指示的通信部， 所述控制裝置根據所述通信部接收的電力削減指示，執行以下兩種處理中的至少一種:一種處理是向所述充電裝置發送用於減少對所述充電裝置供給的電流的命令；另一種處理是對所述蓄電裝置發送用於增加從所述蓄電裝置向所述充電裝置供給的電流的命令。
7.根據權利要求5所述的充電系統，其特徵在於， 具備太陽光發電裝置和風力發電裝置的至少一方， 所述控制裝置向所述太陽光發電裝置和所述風力發電裝置的至少一方發送優先對所述充電裝置供給電力的命令。
8.一種充電方法，其特徵在於，具備: 充電步驟，由充電裝置對蓄電池部進行充電； 測定步驟，測定電力系統的電流、電壓以及高次諧波中的至少一種信息； 控制步驟，根據在所述測定步驟測定的至少一種信息，向所述充電裝置發送用於控制對所述蓄電池部的充電的命令。
9.根據權利要求8所述的充電方法，其特徵在於， 所述控制步驟中，當所述電流超過設定值時，向所述充電裝置發送命令以減少供給至所述充電裝置的電流，直至所述電流達到所述設定值。
10.根據權利要求8所述的充電方法，其特徵在於， 向所述蓄電池部供給將由所述電力系統供給的電流和由蓄電裝置供給的電流疊加的電流，其中，所述蓄電裝置向所述充電裝置供給電力。
11.根據權利要求8所述的充電方法，其特徵在於，所述控制步驟中，將來自所述電力系統的電流控制在預設電流值以下。
12.根據權利要求10所述的充電方法，其特徵在於， 所述控制步驟中，根據不同時間段的電費價格執行以下兩種處理中的至少一種:一種處理是向所述充電裝置發送用於減少對所述充電裝置供給的電流的命令；另一種處理是對所述蓄電裝置發送用於增加從所述蓄電裝置向所述充電裝置供給的電流的命令。
13.根據權利要求10所述的充電方法，其特徵在於， 進一步具備從外部接收電力削減指示的通信步驟， 所述控制步驟中，根據在所述通信步驟接收的電力削減指示執行以下兩種處理中的至少一種:一種處理是向所述充電裝置發送用於減少對所述充電裝置供給的電流的命令；另一種處理是向所述蓄電裝置發送用於增加從所述蓄電裝置向所述充電裝置供給的電流的命令。
14.根據權利要求12所述的充電方法，其特徵在於， 所述控制步驟中，向太陽光發電裝置和風力發電裝置的至少一方發送優先向所述充電裝置供給電力的命令。
15.一種對蓄電池部進行充電的充電裝置，其特徵在於，具備: 通信部，根據電力系統的電流、電壓和高次諧波中的至少一種信息，接收用於控制對所述蓄電池部的充電的命令； 控制部，根據所述通信部接`收的所述命令，減少供給至所述蓄電池部的電流，從而將所述電流控制在適當值。
【文檔編號】H01M10/44GK103636099SQ201280030751
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年6月29日 優先權日:2011年8月29日
【發明者】林秀樹, 丸山亮司, 江幡良雄 申請人:株式會社東芝