JP7831328B2 - 自動充電スタンド - Google Patents

Description

本開示は、自動充電スタンドに関し、詳しくは、所定範囲に駐車している電動車に対して通信を用いて自動的に車載されたバッテリの充電が可能な自動充電装置を備える自動充電スタンドに関する。

従来、この種の自動充電スタンドとしては、車両駐車時に自動充電装置の充電アームを延ばして電動車両に設けられた充電ソケットを検索し、充電ソケットに嵌合して電動車両に充電を行う電動車両等の充電アーム制御装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この装置では、自動充電装置の近傍に停車した電動車両の現在位置を、検出装置による磁気ネイルの検出から距離センサと方位センサを用いた積算により測定し、かつ、この現在位置と理想位置との誤差を計測するコンピュータと、測定された誤差を自動充電装置に通知する無線装置とを備え、自動充電装置の充電アームを、誤差に基づいて電動車両の現在位置に対応した充電アームの初期位置まで移動させる。

特開２０００－２７０４１１号公報

車載されたバッテリを充電する充電装置では、充電ケーブルの接続時などのバッテリの充電の際に利用者の認証（生体認証など）を行なう場合がある。自動により車載されたバッテリを充電する自動充電装置では、利用者が遠隔により自動充電装置による充電を指示したい場合が生じるが、充電の際に利用者の認証（生体認証など）が必要な場合には、遠隔による自動充電装置への充電指示を行なうことができない。

本開示の自動充電スタンドは、遠隔による利用者の充電指示により自動充電を行なうことができるようにすることを主目的とする。

本開示の自動充電スタンドは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示の自動充電スタンドは、
搭載したバッテリを充電するための車両側コネクタと前記バッテリの充電を管理する車載制御装置と通信装置とを有し所定範囲に駐車している電動車に対して通信を用いて自動的に前記バッテリの充電が可能な自動充電装置と、自動充電装置を制御する充電制御装置と、通信装置とを有する自動充電スタンドであって、
前記充電制御装置は、通信を介して電子的な所定の認証処理により前記電動車の利用者を認証した所定認証時には、前記バッテリの充電利用に関する所定利用案内を前記利用者が登録した情報端末に送信する、
ことを特徴とする。

本開示の自動充電スタンドでは、充電制御装置は、搭載したバッテリを充電するための車両側コネクタとバッテリの充電を管理する車載制御装置と通信装置とを有し所定範囲に駐車している電動車に対して通信を用いて自動的にバッテリの充電を行なうように自動充電装置を制御する。充電制御装置は、通信を介して電子的な所定の認証処理により電動車の利用者を認証した所定認証時には、バッテリの充電利用に関する所定利用案内を利用者が登録した情報端末に送信する。これにより、遠隔による利用者の充電指示により自動充電を行なうことができる。

本開示の自動充電スタンドでおいて、前記充電制御装置は、前記所定認証時には、前記車載制御装置から通信により前記バッテリの現在エネルギ量と満充電エネルギ量とを取得し、前記現在エネルギ量と前記満充電エネルギ量とに基づいて前記バッテリを満充電するまでの満充電所要時間を算出すると共に前記バッテリを満充電する際の料金としての満充電料金を算出し、前記満充電所要時間と前記満充電料金とを含む前記所定利用案内を前記情報端末に送信するものとしてもよい。こうすれば、利用者は、満充電所要時間と満充電料金とを確認した上で充電指示することができる。この場合、前記所定利用案内には、前記満充電所要時間と前記満充電料金とを表示する満充電表示部と、利用者が前記バッテリの満充電の希望を入力する第１入力部と、利用者が希望する充電時間を入力する第２入力部および／または利用者が希望する充電料金を入力する第３入力部と、が含まれるものとしてもよい。こうすれば、利用者は、満充電や、希望する充電時間、希望する充電料金により充電指示を行なうことができる。

本開示の一実施形態としての自動充電スタンド２０を含む自動充電システム１０の構成の概略を示す構成図である。 充電制御装置３０と利用者用端末４０と車載用制御装置１３０とにより実行される自動充電処理の一例を示すフローチャートである。

次に、本開示を実施するための形態（実施形態）について説明する。図１は、本開示の一実施形態としての自動充電スタンド２０を含む自動充電システム１０の構成の概略を示す構成図である。

実施形態の自動充電システム１０は、有線または無線の通信網１２と、自動充電スタンド２０と、利用者用端末４０と、電動車１２０とにより構成されている。

自動充電スタンド２０は、商用電源５からの電力を用いて電動車１２０に搭載されたバッテリ１２４を充電する充電スタンドとして構成されている。自動充電スタンド２０は、充電装置２２と、スタンド側コネクタ２４と、駆動装置２６と、充電制御装置３０と、通信装置３２とを有する。

充電装置２２は、電力ラインにより一端が商用電源５に接続されており、他端がスタンド用コネクタ２４に接続されている。充電装置２２は商用電源５の電力を電動車１２０に搭載されたバッテリ１２４を充電するのに適した電力に変換してバッテリ１２４を充電する。

駆動装置２５は、スタンド側コネクタ２４を車両側コネクタ１３９に接続するためにスタンド用コネクタ２４を前後左右上下と移動させる３次元駆動可能な装置として構成されている。

充電制御装置３０は、ＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、充電装置２２や駆動装置２６、通信装置３２を制御する。充電制御装置３０には、スタンド側コネクタ２４に取り付けられた位置決めセンサ２８からのスタンド側コネクタ２４の位置情報が入力されている。また、充電制御装置３０からは駆動装置２６への駆動制御信号が出力されている。充電制御装置３０は、位置決めセンサ２８からのスタンド側コネクタ２４の位置情報に基づいて駆動装置２６を駆動制御することにより、スタンド側コネクタ２４を車両側コネクタ１３９に接続させる。充電制御装置３０には、スタンド側コネクタ２４が車両側コネクタ１３９に接続されたときに車載用制御装置１３０に接続された車両側通信線１４１と接続するスタンド側通信線２５が接続されている。

利用者用端末４０は、周知のスマートフォンとして構成されており、自動充電システム１０に用いられる充電アプリ４２がインストールされている。利用者用端末４０は、充電アプリ４２をインストールする際に、利用者を認証するための認証データや認証確認データと共に利用者用端末４０が自動充電スタンド２０に登録される。

電動車１２０は、モータ１２２とインバータ１２３とバッテリ１２４と充電回路１３８と車両側コネクタ１３９と車載用制御装置１３０とを備える。

モータ１２２は、例えば同期発電電動機として構成されており、その回転子はデファレンシャルギヤ１２６を介して駆動輪１２８ａ，１２８ｂに連結された駆動軸１２５に接続されている。モータ１２２は、バッテリ１２４からの直流電力をインバータ１２３により三相交流電力に変換して印加することにより駆動する。なお、バッテリ１２４は、周知のリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。

充電回路１３８は、一端がバッテリ１２４に接続された電力ラインに接続されており、他端が自動充電スタンド２０のスタンド側コネクタ２４に接続するための車両側コネクタ１３９に接続されている。充電回路１３８は、図示しない充電用リレーを有し、充電用リレーによりバッテリ１２４への接続やその解除を行なうことができる。車両側コネクタ１３９は、リッド１４０により覆われており、リッド１４０をオープンすることによりスタンド側コネクタ２４に接続することができる。

車載用制御装置１３０は、図示しないがＣＰＵを中心として構成されたマイクロコンピュータとして構成されている。車載用制御装置１３０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。入力ポートを介して車載用制御装置１３０に入力される信号としては、イグニッションスイッチ１４２からのイグニッション信号、シフトレバー１４３のポジションを検出するシフトポジションセンサ１４４からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル１４５の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ１４６からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル１４７の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ１４８からのブレーキポジションＢＰ、車速センサ１４９からの車速Ｖなどを挙げることができる。また、モータ１２２の回転位置を検出する図示しない回転位置センサからの回転位置θや、バッテリ１２４の出力端子に取り付けられた図示しない電圧センサからのバッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ１２４の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからのバッテリ電流Ｉｂ、充電回路１３８に取り付けられた電圧センサからの充放電電圧Ｖｃｈｇ，充電回路１３８に取り付けられた電流センサからの充放電電流Ｉｃｈｇなども挙げることができる。

車載用制御装置１３０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。出力ポートを介して車載用制御装置１３０から出力される制御信号としては、表示装置１５０への表示制御信号や、通信装置１５２への通信制御信号、空調装置１５４への空調制御信号などを挙げることができる。また、モータ１２２を駆動するためのインバータ１２３への図示しないスイッチング素子をスイッチングするためのスイッチング制御信号や、バッテリ１２４の近傍に取り付けられた図示しないシステムメインリレーへの駆動制御信号、充電回路１３８に取り付けられた図示しない充電用リレーへの駆動制御信号、リッド１４０を開閉するリッドオープナー１４０ａへの駆動制御信号も挙げることができる。車載用制御装置１３０は、各種情報を表示したり経路案内を行なったりするナビゲーションシステム１５６と通信を行なっている。車載用制御装置１３０には車両側コネクタ１３９とスタンド側コネクタ２４とを介して自動充電スタンド２０と通信するための車両側信号線１４０が接続されている。

車載用制御装置１３０は、バッテリ電圧Ｖｂやバッテリ電流Ｉｂに基づいてバッテリ１２４の蓄電割合ＳＯＣやバッテリ１２４の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなどを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ１２４の満充電の際のエネルギ量（満充電エネルギ量）に対するバッテリ１２４の現時点における放電可能なエネルギ量（現エネルギ量）の比（百分率）である。入力制限Ｗｉｎはバッテリ１２４を充電する際の許容最大電力であり、出力制限はバッテリ１２４から放電する際の許容最大電力である。

次に、実施形態の自動充電システムにおける動作、特に電動車１２０が自動充電スタンド２０により充電可能な所定駐車位置に駐車されて利用者からの遠隔による充電指示に基づいて充電する際の動作について説明する。図２は、自動充電スタンド２０により自動充電する際に充電制御装置３０と利用者用端末４０と車載用制御装置１３０とにより実行される自動充電処理の一例を示すフローチャートである。

自動充電処理は、利用者用端末４０の充電アプリ４２を用いて利用者が自動充電を要請することによって開始する（ステップＳ１００）。充電要請を受け付けた充電制御装置３０は、利用者用端末４０側に利用者の認証を要請する（ステップＳ２００）。利用者の認証は、例えば、利用者用端末４０の指紋認証機能や顔認証機能などを用いてその認証データまたは認証確認データを充電制御装置３０側に送信し、充電制御装置３０側で予め登録された認証データまたは認証確認データであるか否かを判定することにより行なうことができる。充電制御装置３０は、利用者の認証を判定し（ステップＳ２１０）、認証が行なうことができないときには本処理を終了する。

ステップＳ２１０で認証を行なうことができたときには、充電制御装置３０は、電動車２０の車載用制御装置１３０にバッテリ１２４の充電を行なうために必要な情報の取得を要請する（ステップＳ２１０）。バッテリ１２４の充電を行なうために必要な情報としては、現エネルギ量や満充電エネルギ量などが含まれる。こうした要請に対して、車載用制御装置１３０は、現エネルギ量や満充電エネルギ量を含むバッテリ１２４の充電を行なうために必要な情報を充電制御装置３０に送信する（ステップＳ４００）。

車載用制御装置１３０は、バッテリ１２４の充電を行なうために必要な情報を受信すると、現エネルギ量や満充電エネルギ量に基づいて満充電に要する時間（満充電所要時間）と満充電するのに要する料金（満充電料金）を計算し（ステップＳ２３０）、満充電所要時間と満充電料金の表示を含む利用案内を利用者用端末４０に送信する（ステップＳ２４０）。利用者端末４０では、利用案内として、満充電所要時間および満充電料金の他に、満充電までの充電を指示するための満充電指示ボタンや、利用者が希望する充電時間を入力するための充電時間入力欄、利用者が希望する充電料金を入力するための充電料金入力欄などが表示され、利用者に充電指示の入力を促す。利用者は、利用者端末４０から満充電指示ボタンの操作や、充電時間入力欄への充電時間の入力操作、充電料金入力欄への充電料金の入力操作を伴う充電指示を入力すると、その充電指示が充電制御装置３０に送信される（ステップＳ１２０）。

充電指示を受信した充電制御装置３０は、充電開始の通知を利用者用端末４０に送信し（ステップＳ２５０）、車載用制御装置１３０にリッド１４０をオープンするよう要請する（ステップＳ２６０）。車載用制御装置１３０は、この要請に対してリッドオープナー１４０ａに駆動制御信号を出力してリッド１４０をオープンし、その旨を充電制御装置３０に送信する（ステップＳ４１０）。

続いて、充電制御装置３０は、位置決めセンサ２８からの信号に基づいて駆動装置２６によりスタンド側コネクタ２４の位置を調整しながらスタンド側コネクタ２４を車両側コネクタ１３９に接続し（ステップＳ２７０）、スタンド側コネクタ２４と車両側コネクタ１３９との接続の確認要請を車載用制御装置１３０に送信する（ステップＳ２８０）。車載用制御装置１３０は、この要請に対してスタンド側コネクタ２４と車両側コネクタ１３９との接続を確認し、その旨を充電制御装置３０に送信する（ステップＳ４２０）。

こうしたスタンド側コネクタ２４と車両側コネクタ１３９との接続が確認されると、充電が完了するまで充電制御装置３０と車載用制御装置１３０との間で充電に必要な情報のやりとりを行ないながら、充電指示に従って充電装置２２によるバッテリ１２４の充電が行なわれる（ステップＳ２９０，Ｓ３００，Ｓ４３０）。

充電装置２２によるバッテリ１２４の充電が完了すると、充電制御装置３０は、スタンド側コネクタ２４と車両側コネクタ１３９との接続を解除する（ステップＳ３１０）。そして、充電制御装置３０は、リッド１４０をクローズする要請を車載用制御装置１３０に送信すると共に（ステップＳ３２０）、充電完了の通知を利用者用端末４０に送信し（ステップＳ３３０）、充電制御装置３０としての自動充電処理を終了する。

リッド１４０をクローズする要請を受信した車載用制御装置１３０は、この要請に対してリッドオープナー１４０ａに駆動制御信号を出力してリッド１４０をクローズし、車載用制御装置１３０としての自動充電処理を終了する。一方、充電完了の通知を受信した利用者用端末４０は、充電完了を通知して（ステップＳ１３）、利用者用端末４０としての自動充電処理を終了する。

以上説明した実施形態の自動充電システム１０では、自動充電スタンド２０の充電制御装置３０は、利用者用端末４０からの自動充電の要請に対して利用者用端末４０を用いた電子的に利用者の認証を行なった後に、満充電所要時間や満充電料金を含む利用案内を利用者用端末４０に送信し、利用者に充電指示を促す。これにより、遠隔による利用者の充電指示により自動充電を行なうことができる。利用案内には、満充電所要時間や満充電料金の他に、満充電までの充電を指示するための満充電指示ボタンや、利用者が希望する充電時間を入力するための充電時間入力欄、利用者が希望する充電料金を入力するための充電料金入力欄などを含ませることにより、利用者に満充電指示だけでなく、充電時間による充電指示や充電料金による充電指示を行なわせることができ、利用者の利便性を向上させることができる。

実施形態の自動充電システム１０では、バッテリ１２４からの電力を用いてモータ１２２を駆動して走行する電動車１２０を想定した。しかし、充電可能なバッテリを搭載している車両であればよいから、エンジンとモータとバッテリとを搭載するハイブリッド車や、燃料電池とバッテリとを搭載する燃料電池車などの種々の構成の車両としてもよい。

実施形態の自動充電システム１０では、通信網１２と自動充電スタンド２０と利用者用端末４０と電動車１２０とにより構成するものとした。しかし、利用者用端末４０として、電動車１２０の車載用制御装置１３０と表示装置１５０と通信装置１５２となどからなる車載用のユニットを用いるものとしてもよいし、ＷＥＢに接続された一般的なコンピュータシステムを用いるものとしてもよい。

実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、自動充電装置２２が「自動充電装置」に相当し、充電制御装置３０が「充電制御装置」に相当し、通信装置３２が「通信装置」に相当し、自動充電スタンド２０が「自動充電スタンド」に相当する。

なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本開示を実施形態を用いて説明したが、本開示はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本開示は、自動充電スタンドの製造産業などに利用可能である。

５ 商用電源、１０ 自動充電システム、１２ 通信網、２０ 自動充電スタンド、２２ 充電装置、２４ スタンド側コネクタ、２５ スタンド側通信線、２６ 駆動装置、２８ 位置決めセンサ、３０ 充電制御装置、３２ 通信装置、４０ 利用者用端末、４２ 充電アプリ、１２０ 電動車、１２２ モータ、１２３ インバータ、１２４ バッテリ、１２５ 駆動軸、１２６ デファレンシャルギヤ、１２８ａ，１２８ｂ 駆動輪、１３０ 電子制御ユニット、１３８ 充電回路、１３９ 車両側コネクタ、１４０ リッド、１４０ａ リッドオープナー、１４１ 車両側通信線、１４２ イグニッションスイッチ、１４３ シフトレバー、１４４ シフトポジションセンサ、１４５ アクセルペダル、１４６ アクセルペダルポジションセンサ、１４７ ブレーキペダル、１４８ ブレーキペダルポジションセンサ、１４９ 車速センサ、１５０ 表示装置、１５２ 通信装置、１５４ 空調装置、１５６ ナビゲーションシステム。

Claims (3)

1. 搭載したバッテリを充電するための車両側コネクタと前記バッテリの充電を管理する車載制御装置と通信装置とを有し所定範囲に駐車している電動車に対して通信を用いて自動的にスタンド側コネクタを前記車両側コネクタに接続して前記バッテリの充電が可能な自動充電装置と、自動充電装置を制御する充電制御装置と、通信装置とを有する自動充電スタンドであって、
   前記充電制御装置は、前記スタンド側コネクタと前記車両側コネクタとを接続する前の状態において通信を介して電子的な所定の認証処理により前記電動車の利用者を認証した所定認証時には、前記バッテリの充電利用に関する所定利用案内を前記利用者が登録した情報端末に送信する、
   ことを特徴とする自動充電スタンド。
2. 請求項１記載の自動充電スタンドであって、
   前記充電制御装置は、前記所定認証時には、前記車載制御装置から通信により前記バッテリの現在エネルギ量と満充電エネルギ量とを取得し、前記現在エネルギ量と前記満充電エネルギ量とに基づいて前記バッテリを満充電するまでの満充電所要時間を算出すると共に前記バッテリを満充電する際の料金としての満充電料金を算出し、前記満充電所要時間と前記満充電料金とを含む前記所定利用案内を前記情報端末に送信する、
   自動充電スタンド。
3. 請求項２記載の自動充電スタンドであって、
   前記所定利用案内には、前記満充電所要時間と前記満充電料金とを表示する満充電表示部と、利用者が前記バッテリの満充電の希望を入力する第１入力部と、利用者が希望する充電時間を入力する第２入力部および／または利用者が希望する充電料金を入力する第３入力部と、が含まれる、
   自動充電スタンド。