電動車両充電システム
【課題】家庭に供給される契約電力のうち家庭において使用されない残余の電力の範囲内で電動車両に給電するものであり、電動車両に給電された電力を、蓄電器への充電電力と蓄熱材への蓄熱電力とに分配して充電池への充電に加えて蓄熱材の蓄熱を行うことが可能な電動車両充電システムを提供すること。
【解決手段】電動車両充電システムは、家庭に給電される系統電力を電動車両への充電に使用する電動車両充電システムであって、電動車両は、電力を蓄える蓄電池と、蓄熱する蓄熱材とを備え、系統電力を、家庭への給電分と電動車両への給電分とに分配の制御をする第１制御部と、電動車両に給電される供給電力を、蓄電池を充電する充電電力と蓄熱材を蓄熱する蓄熱電力とに分配して、蓄電池への充電と蓄熱材への蓄熱とを並列制御する第２制御部を備える。
【解決手段】電動車両充電システムは、家庭に給電される系統電力を電動車両への充電に使用する電動車両充電システムであって、電動車両は、電力を蓄える蓄電池と、蓄熱する蓄熱材とを備え、系統電力を、家庭への給電分と電動車両への給電分とに分配の制御をする第１制御部と、電動車両に給電される供給電力を、蓄電池を充電する充電電力と蓄熱材を蓄熱する蓄熱電力とに分配して、蓄電池への充電と蓄熱材への蓄熱とを並列制御する第２制御部を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、家庭に供給される系統電力を電動車両への給電にも使用する電動車両充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両の蓄電器を充電する際に用いられる電動車両充電電力マネジメントシステムにとして、制御手段を備え、住宅で使われる電力と電動車両に備えられる蓄電器の充電に必要な電力との和が住宅に供給される電力の許容値を超えないように蓄電器の充電電力を制御するものがある（特許文献１）。
【０００３】
また、外部電源により蓄電装置を充電可能に構成された電動車両として、熱容量要素に熱エネルギーを蓄積するための蓄熱機構を備え、蓄熱機構は、蓄電装置の充電電流に伴う抵抗性発熱によって熱容量要素に所定の熱エネルギーが与えられるように、充電電流を制御するものがある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３６２９１号公報
【特許文献２】特開２００８−９２６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
背景技術における電動車両充電電力マネジメントシステムでは、家庭に供給される電力を、家庭で使われる電力と電動車両に備えられる蓄電器の充電に必要な電力とに分配することが記載されてはいる。しかしながら、電動車両に備えられる蓄熱材に蓄熱するための蓄熱電力については記載がなく、如何に蓄熱電力を確保するかについては何ら開示されていない。
【０００６】
背景技術における蓄熱機構では、蓄電装置の内部抵抗が低抵抗である場合もあり、充電電流に伴う抵抗性発熱により得られる熱量が少なく、目標とする熱量に満たない恐れがある。必要な熱量を獲得するために充電電流を増大させることも考えられる。
【０００７】
しかしながら、リチウムイオン二次電池等の蓄電装置によっては、電池特性、耐久性、安全性確保などのため、蓄電装置に印加する充電電流および充電電圧は管理されている場合もある。この場合、熱量を増大させるために充電電流を増加することは、蓄電装置にとって必ずしも望ましくない。過度の充電電流により蓄電装置に対しダメージを与え、電池特性、耐久性等が劣化し、安全性にも問題が生ずる恐れがあるからである。
【０００８】
また、供給される契約電力の制約により、充電電流を十分に増大させることができない場合もある。
【０００９】
本願は、家庭に供給される契約電力のうち家庭において使用されない残余の電力の範囲内で電動車両に給電するものであり、電動車両に給電された電力を、蓄電器への充電電力と蓄熱材への蓄熱電力とに分配して充電池への充電に加えて蓄熱材の蓄熱を行うことが可能な電動車両充電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願に開示される技術に係る電動車両充電システムは、家庭に給電される系統電力を電動車両への充電に使用する電動車両充電システムである。電動車両は、電力を蓄える蓄電池と、蓄熱する蓄熱材とを備えている。また、第１制御部と第２制御部とを備えている。第１制御部は、系統電力を、家庭への給電分と電動車両への給電分とに分配の制御をする。第２制御部は、電動車両に給電される供給電力を、蓄電池を充電する充電電力と蓄熱材を蓄熱する蓄熱電力とに分配して、蓄電池への充電と蓄熱材への蓄熱とを並列制御する。
【００１１】
これにより、家庭に給電される系統電力を、家庭への給電分と電動車両への給電分とに分配することで電動車両にも給電が可能となる。電動車両に給電された供給電力は、蓄電池と蓄熱材とに分配されるので、蓄電池への充電と蓄熱材への蓄熱とを並列に行うことができる。
【００１２】
また、本願に開示の電動車両充電システムにおいて、第１制御部は、系統電力の家庭への分配割合である家庭電力分配率の時間帯に応じた設定に基づいて、分配の制御をする。
【００１３】
これにより、家庭電力分配率に応じて系統電力のうち家庭へ振り向けられる電力が設定される。家庭電力分配率は時間帯に応じて設定されるため、時間帯に応じて的確な電力を家庭用として確保することができる。
【００１４】
また、本願に開示の電動車両充電システムにおいて、第１制御部は、家庭での活動が活発となる昼間の活動時間帯では、家庭電力分配率を最大「１」として系統電力を家庭に対して優先的に振り向けるので、活動時間帯に家庭で必要とされる電力は十分に給電することができる。一方、家庭での活動が不活発となる就寝時間帯では、家庭で必要となる電力が小さいので家庭電力分配率を低減することができる。低減された家庭電力分配率により系統電力の一部を電動車両に振り向けることができる。
【００１５】
また、本願に開示の電動車両充電システムにおいて、蓄電池の状態を検出する第１センサと、蓄熱材の状態を検出する第２センサとを備えている。第１制御部は、第１および第２センサからの検出情報に応じて、就寝時間帯の範囲内で、蓄電池への充電と蓄熱材への蓄熱とを並列に行う時間帯を設定する。
【００１６】
これにより、就寝時間帯として設定されている時間帯の範囲内で電動車両に供給電力が送られ、蓄電池への充電と蓄熱材への蓄熱とを並列に行うことができる。電動車両への供給電力の給電は家庭での電力消費が小さい時間帯に行うことができる。
【００１７】
また、本願に開示の電動車両充電システムにおいて、第２制御部は、蓄電池への充電を優先して行う。これにより、供給電力から充電電力を差し引いた電力が蓄熱電力として蓄熱材への蓄熱に使用される。
【００１８】
また、本願に開示の電動車両充電システムにおいて、緊急充電モードでは、第１制御部は、家庭電力分配率に関わらず電動車両への緊急時の電力の分配率に基づき、電動車両への給電を優先する。これにより、家庭への給電に優先して緊急充電を行うことができる。
【００１９】
また、本願に開示の電動車両充電システムにおいて、緊急充電モードでは、第２制御部は、供給電力の全量を充電電力とする。これにより、効率的に緊急充電を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本願に開示される電動車両充電システムによれば、家庭に給電される系統電力のうち家庭への給電電力を除いた残余の電力を供給電力として電動車両に給電する際、供給電力を充電電力と蓄熱電力とに分配して充電池と蓄熱材とに給電することができる。家庭での電力消費に支障のない範囲で、電動車両において、充電池への充電と蓄熱材への蓄熱とを並行して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】家庭における消費電力優先供給の時間帯と電動車両への充電・蓄熱電力の供給可能な時間帯を例示する図である。
【図２】本発明の実施形態における電動車両充電システムを示すブロック図である。
【図３】電動車両充電システムのメインフローチャートである。
【図４】電動車両への充電・蓄熱の開始・終了時刻設定処理のフローチャートである。
【図５】電動車両への通常充電モードにおける充電処理のフローチャートである。
【図６】電動車両への通常充電モードにおける蓄熱処理のフローチャートである。
【図７】電動車両への緊急充電モードにおける充電処理のフローチャートである。
【図８】系統電力の分配を示す表である。
【図９】電動車両に供給される供給電力のうち充電電力と蓄熱電力との分配の時間推移を示すグラフである。
【図１０】電動車両充電システムの変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
ガソリンエンジン車では車両を走行させるエンジン自体が発熱体となるため、車室内の暖房などにはエンジンから発せられる熱を利用することができる。これに対して電動車両は、車両を走行させる電動モーターからの発熱は僅かであるため、車室内の暖房などには別途熱源が必要となる。また、蓄電池の充放電特性を充分に確保するためには蓄電池を加温することが有効である場合がある。
【００２３】
電動車両に備えられる熱源として、蓄電池の充電時に流れる充電電流による抵抗性発熱を利用することは公知であるが、この手段を超える手段として、ヒーターや蓄熱材を利用することが考えられる。
【００２４】
ここで、ヒーターの利用は、発熱に必要な電力を蓄電池に充電されている電力に頼ることになる。蓄電池に充電されている電力の一部を走行以外の目的に消費することになるため、充電当りの走行距離が制限されるなど、電動車両の走行性能にとって好ましくない。そこで、蓄熱材を熱源として備えることが望まれる。
【００２５】
以下の実施形態では、家庭から電力供給を受けるいわゆるプラグイン方式の電動車両への電力供給について説明する。電動車両が蓄電池の他に蓄熱材を備える場合に、電力供給を受ける時間帯を家庭での電力消費が僅少な深夜の時間帯に設定すると共に、供給される電力により蓄電池の充電に加えて蓄熱材の蓄熱を行う際の電力の分配について説明する。
【００２６】
図１は、家庭における消費電力優先供給の時間帯と電動車両への充電・蓄熱電力の供給可能な時間帯を例示する図である。家庭に供給される電力を、生活リズムに合わせて、家庭内で使用する電力に優先的に振り向ける時間帯と電動車両に給電する電力の供給可能な時間帯とを分けて設定するものである。横軸に１日の時刻を表している。午前６時から深夜２４時までの時間帯は、家庭内での電力消費が優先され電動車両への給電は禁止あるいは制限される。一方、深夜２４時から午前６時までの時間帯は、電動車両への給電を可能とし電動車両に備えられる充電池の充電と蓄熱材の蓄熱が可能な時間帯とされる。家庭内では生活者の活動に応じて電力が消費される。その消費電力は、生活者の活動時間帯である午前６時から深夜２４時までの時間帯には大きくなり、就寝時間帯である深夜２４時から午前６時までの時間帯には小さくなる。家庭に供給される電力は契約電力による上限があるので、生活に支障のない範囲内で電動車両に充電電力および蓄熱電力を供給する必要がある。そこで、午前６時から深夜２４時までの活動時間帯には電動車両への給電を禁止あるいは制限して家庭内への電力供給を優先して生活を支障なく行えるようにし、深夜２４時から午前６時までの就寝時間帯に電動車両の備える蓄電器の充電と蓄熱材の蓄熱をするように設定することが好都合である。また、電動車両への給電が可能な深夜２４時から午前６時までの時間帯においても、家庭内で電力が使われる事態に対応するため家庭内への電力の割り当てを残しておくこともできる。
【００２７】
図２は、実施形態における電動車両充電システムのブロック図である。電動車両充電システム１ａは、家庭２の装置構成と電動車両３ａとを備える。家庭２は、ブレーカ２０、家電等の負荷２２、家庭電力制御部２４、インターフェース部２６を備える。ブレーカ２０には、電力会社からの系統電力Ｗｏが図示しない電力メータを介して接続されている。家庭２に供給された系統電力Ｗｏは、ブレーカ２０により分岐されて、家庭内の様々な機器全体を示す家電等の負荷２２と電動車両３ａとに供給される。家庭電力制御部２４はブレーカ２０と接続され、家電等の負荷２２の家電消費電力Ｗｈの監視、及び制御や、電動車両３ａへの供給電力４の制御をする。また、家庭電力制御部２４は電動車両３ａの備える車両電力制御部３４と有線あるいは無線の通信手段により接続され、後述する蓄電池３０の充電状態ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）等の情報や、後述する蓄熱材３６の温度である蓄熱材温度Ｔｈ等の情報を取得する。また、蓄電池３０に供給される充電電力Ｗｃや蓄熱材３６に供給される蓄熱電力Ｗｂの制御指令を送信する。インターフェース部２６は、利用者からの家庭電力制御部２４への指令等の入力を受付ける入力部（不図示）と、電動車両３ａ等の情報や、充電・蓄熱等の表示を行う表示部（不図示）とを備える。インターフェース部２６により、利用者は、電動車両３ａ等の情報を取得し、電動車両３ａへの充電・蓄熱等の指令を送信できる。
【００２８】
電動車両３ａは、蓄電池３０、コンバータ３２、車両電力制御部３４、蓄熱材３６、センサ３８１、３８２を備える。家庭２から図示しない電源プラグを電動車両３ａの備える図示しない電源ジャックに接続する有線方式（いわゆるプラグイン方式）による電力伝送経路を介し、電動車両３ａへの供給電力４はコンバータ３２に供給される。電力供給は有線方式に限定されるものではなく、非接触給電などの無線方式でも利用可能である。コンバータ３２は車両電力制御部３４からの指令に基づき供給電力４を変換し、蓄電池３０および蓄熱材３６に対して充電電力Ｗｃおよび蓄熱電力Ｗｂを供給する。車両電力制御部３４は、蓄電池３０の充電状態ＳＯＣの監視をするセンサ３８１から出力される情報、および蓄熱材３６の蓄熱材温度Ｔｈを監視するセンサ３８２から出力される情報を取得する。車両電力制御部３４は、これら情報に基づきコンバータ３２に対し指令を送信することにより、蓄電池３０と蓄熱材３６とに供給する電力を制御する。電動車両３ａもインターフェース部（不図示）を有しており、利用者は各種情報の取得や充電・蓄熱等の指令を送信できる。
【００２９】
図３に示す電動車両充電システム１ａのメインフローについて説明する。家庭電力制御部２４の動作開始（Ｓ０）後、家庭電力制御部２４は、有線あるいは無線の通信手段により車両電力制御部３４と接続され通信可能状態になるまで待機する（Ｓ２：ＮＯ）。車両電力制御部３４との通信可能状態になった後（Ｓ２：ＹＥＳ）、車両電力制御部３４と通信を行い、充電状態ＳＯＣおよび蓄熱材温度Ｔｈ等の情報を取得する（Ｓ４）。
【００３０】
次に、利用者はインターフェース部２６を用い、電動車両３ａに対して行う充電モードの選択、および充電・蓄熱の開始時刻ｔ１、終了時刻ｔ２の設定を入力する（Ｓ６）。尚、開始時刻ｔ１、終了時刻ｔ２の設定は、利用者による設定のほか、家庭２の電力利用傾向の分析により得られた情報から自動的に設定されてもよい。開始時刻ｔ１は深夜２４時以降の時間に設定され、終了時刻ｔ２は午前６時以前の時間に設定される。開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２までの時間帯は、深夜２４時から午前６時までの時間帯に含まれる時間帯として設定される。
【００３１】
次に、充電モードの判別を行う（Ｓ８）。通常の充電モードが設定されている場合、ステップＳ１０の処理に移行し（Ｓ８：ＹＥＳ）、緊急充電モードが設定されている場合、ステップＳ１２の処理に移行する（Ｓ８：ＮＯ）。
【００３２】
ステップＳ１０では、充電・蓄熱の開始時刻ｔ１になると、ブレーカ２０から電動車両３ａのコンバータ３２に対し供給電力４が供給される。コンバータ３２は、蓄電池３０の充電および蓄熱材３６の蓄熱を開始する（Ｓ１０）。
【００３３】
ステップＳ１２では、ステップＳ６での設定に応じてブレーカ２０から電動車両３ａのコンバータ３２に対し供給電力４が供給され、蓄電池３０の充電が開始される（Ｓ１２）。
【００３４】
充電および蓄熱の完了が電動車両３ａに備えられるセンサ３８１および３８２によって検知されると、車両電力制御部３４は家庭電力制御部２４に充電および蓄熱の完了の通知を行う。家庭電力制御部２４はブレーカ２０を制御し、供給電力４の送電停止を行う（Ｓ１４）。
【００３５】
次に、ステップＳ６における、充電・蓄熱の開始・終了時刻設定処理のフローチャートを図４に示す。ステップＳ４において、充電状態ＳＯＣおよび蓄熱材温度Ｔｈ等の情報を取得した後、図４のフローが開始される（Ｓ１００）。
【００３６】
家庭電力制御部２４はインターフェース部２６を介し、利用者の通常の充電モードまたは緊急充電モードの選択を受付ける（Ｓ１０２）。通常の充電モードが選択されると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、充電・蓄熱の開始時刻ｔ１と終了時刻ｔ２との入力を受付ける（Ｓ１０４）。開始時刻ｔ１と終了時刻ｔ２とが入力されると、開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２までの時間帯は、あらかじめ設定されている充電・蓄熱可能時間帯（図１において、深夜２４時から午前６時までの時間帯）であるか否かを判断する（Ｓ１０６）。充電・蓄熱可能時間帯ではなく充電・蓄熱禁止時間帯（図１において、午前６時から深夜２４時までの時間帯）が含まれている場合（Ｓ１０６：ＮＯ）には、再度開始時刻ｔ１と終了時刻ｔ２との入力を受付ける（Ｓ１０４）。
【００３７】
開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２までの時間帯に充電・蓄熱禁止時間帯が含まれず充電・蓄熱可能時間帯である場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、充電状態ＳＯＣ、および供給電力４と、供給電力４のうち充電に分配される充電電力の割合である充電電力分配率ａ１（０≦ａ１≦１）とにより決定される充電電力Ｗｃとに基づいて、定電流充電（ＣＣ充電）に要する定電流充電時間ｔｃｃと定電流充電（ＣＣ充電）の終了後に行われる定電圧充電（ＣＶ充電）に要する定電圧充電時間ｔｃｖとを推測する（Ｓ１０８）。ここで、充電電力Ｗｃとは、供給電力４と充電電力分配率ａ１との積として算出される。
【００３８】
ここで、定電流充電時間ｔｃｃとは、定電流充電（ＣＣ充電）を開始して、現在の充電状態ＳＯＣ０から充電状態ＳＯＣ１に達するまでの予定時間である。また、定電圧充電時間ｔｃｖとは、定電圧充電（ＣＶ充電）を開始して、充電状態ＳＯＣ１から満充電である充電状態ＳＯＣ２に達するまでの予定時間である。
【００３９】
充電状態ＳＯＣ１とは、定電流充電（ＣＣ充電）での充電が完了した時点での充電状態を示す。定電流充電（ＣＣ充電）は、蓄電池３０への充電電流を一定に保つ充電方法である。蓄電池３０に供給される電流量に応じて高速に充電が可能である。しかしながら、例えばリチウムイオン二次電池においては、充電が進むと充電池３０の電極間電圧が上昇するおそれがある。また、負極の電位が負側にシフトしていく特性を有しており、負電極にリチウムが析出してしまうおそれがある。これらの特性はリチウムイオン二次電池の特性劣化つながるおそれがある。そこで、定電流充電（ＣＣ充電）での充電で充電状態ＳＯＣ１まで充電した後は、充電池３０の電極間電圧を監視し定電圧になるように制御を行う定電圧充電（ＣＶ充電）に切り替える。定電圧充電（ＣＶ電圧）により、電極間電圧が所定電圧以上に上昇することを防止すると共に、負極の電位の必要以上の低下を防止して充電池３０の劣化を防ぐことができる。
【００４０】
次に、推測された定電流充電時間ｔｃｃと定電圧充電時間ｔｃｖとの合計時間である充電所要時間ｔ３が、終了時刻ｔ２から開始時刻ｔ１を引いた充電設定時間ｔ４と比較し短いかどうかを判断する（Ｓ１１０）。
【００４１】
充電所要時間ｔ３が充電設定時間ｔ４より長いと判断された場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、充電設定時間ｔ４までに充電される充電状態ＳＯＣ３を推測する。そして、充電状態ＳＯＣ３に応じて求められる満充電に対する充電率を算出して、インターフェース部２６の表示部（不図示）に「充電率○○％の充電でいいですか？」のメッセージを表示する（Ｓ１１２）。利用者は、表示部に表示されたメッセージに応じて、承服できない場合は（Ｓ１１２：ＮＯ）、ステップＳ１０４に戻り開始時刻ｔ１と終了時刻ｔ２とを再度入力する。
【００４２】
充電所要時間ｔ３が充電設定時間ｔ４より短く終了時刻ｔ２までに充電が完了する場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、もしくは、ステップＳ１１２で「充電率○○％の充電でよい」と判断した場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、供給電力４と分配率（１−ａ１）とにより決定される蓄熱電力Ｗｂ、蓄熱材３６の熱容量、および現在の蓄熱材温度Ｔｈに基づいて、蓄熱時間ｔｂを推測する（Ｓ１１３）。ここで、蓄熱電力Ｗｂとは、供給電力４と分配率（１−ａ１）との積として算出される。
【００４３】
現在の蓄熱材温度Ｔｈと蓄熱時間ｔｂとにより、終了時刻ｔ２までに蓄熱材温度Ｔｈが蓄熱材上限温度Ｔｈｌまでに達しないと判断された場合（Ｓ１１４：ＮＯ）、終了時刻ｔ２での蓄熱材温度Ｔｈを推測する。そして、推測された蓄熱材温度Ｔｈの蓄熱材上限温度Ｔｈｌに対する割合を算出して、インターフェース部２６の表示部に「○○％の蓄熱でいいですか？」のメッセージを表示する（Ｓ１１６）。利用者は、表示部に表示されたメッセージに応じて、承服できない場合は（Ｓ１１６：ＮＯ）、ステップＳ１０４に戻り開始時刻ｔ１と終了時刻ｔ２とを再度入力する。
【００４４】
終了時刻ｔ２までに蓄熱材温度Ｔｈが蓄熱材上限温度Ｔｈｌに達する場合（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、もしくは、ステップＳ１１６で「○○％の蓄熱でいい」と判断した場合（Ｓ１１６：ＹＥＳ）、充電・蓄熱の開始時刻および終了時刻の設定に関する入力を完了し（Ｓ１１８）、ステップＳ８（図３）に戻る。
【００４５】
ステップＳ１０２において、緊急充電モードが選択されると（Ｓ１０２：ＮＯ）、現在の時刻を充電の開始時刻ｔ１として設定し（Ｓ１２２）、車両電力制御部３４から取得した蓄電池３０の充電状態ＳＯＣから定電流充電時間ｔｃｃを推測する（Ｓ１２４）。開始時刻ｔ１と推測された定電流充電時間ｔｃｃとを合計し緊急充電モードの終了時刻ｔ２’を算出する（Ｓ１２６）。
【００４６】
推測された終了時刻ｔ２’をインターフェース部２６の表示部に「電動車両３ａが充電状態ＳＯＣ１（○○％）に達するまで、これから終了時刻ｔ２’までかかります、この間家電類を使用できませんがよろしいですか？」のメッセージを表示する（Ｓ１２８）。利用者は、表示部に表示されたメッセージを承服できない場合（Ｓ１２８：ＮＯ）、ステップＳ１０２に戻り、再度、通常充電モードと緊急充電モードとのどちらを利用するか選択する。
【００４７】
メッセージに承服して緊急充電モードを選択した場合（Ｓ１２８：ＹＥＳ）、充電・蓄熱の開始時刻および終了時刻の設定に関する入力を完了する（Ｓ１３０）、ステップＳ８（図３）に戻る。
【００４８】
次に、メインフローチャート（図３）におけるステップＳ１０、Ｓ１２の、充電処理・蓄熱処理のフローチャートを図５、６、７に示す。ステップＳ８（図３）において通常の充電モードと判別されると（Ｓ８：ＹＥＳ）、ステップＳ１０に移る。ステップＳ１０において、図５、６に示すフローチャートに移行し、通常充電モードにおける充電処理、蓄電処理が開始される（Ｓ２００、Ｓ３００）。
【００４９】
家庭電力制御部２４は、開始時刻ｔ１になるまでブレーカ２０および車両電力制御部３４を制御し、待機状態にある（Ｓ２０２：ＮＯ）。現在時刻が開始時刻ｔ１になると（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、ステップＳ２０４に移行すると共に、並列にステップＳ３００（図６）に移行する（図５中のＡ）。また、電動車両３ａは、開始時刻ｔ１までに、電源プラグの接続等による電力供給の可能な状態にする必要がある。以下の説明では、ステップＳ２０４に移行して充電処理が行われる場合のフローチャート（図５）について説明をする。ブレーカ２０を制御しコンバータ３２に対し供給電力４の供給を開始して車両電力制御部３４を介しコンバータ３２を制御することにより蓄電池３０に対して定電流充電（ＣＣ充電）を行う（Ｓ２０４）。
【００５０】
このとき、センサ３８１は蓄電池３０の充電状態ＳＯＣを推定するためセル間電圧Ｅを監視し、計測されたセル間電圧Ｅを充電状態ＳＯＣの１つとして逐次車両電力制御部３４に送信する。車両電力制御部３４は、センサ３８１から取得したセル間電圧Ｅが、あらかじめ定められている定電流充電上限電圧Ｅｕｌに達するまで蓄電池３０に対し定電流充電（ＣＣ充電）を継続する（Ｓ２０６：ＮＯ）。
【００５１】
セル間電圧Ｅが定電流充電上限電圧Ｅｕｌに達すると（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、車両電力制御部３４は蓄電池３０に対する定電流充電（ＣＣ充電）を停止すると共に（Ｓ２０８）、定電圧充電（ＣＶ充電）を開始する（Ｓ２１０）。
【００５２】
このとき、センサ３８１は蓄電池３０の充電状態ＳＯＣの１つとして充電電流Ｉを監視し、計測された充電電流Ｉを逐次車両電力制御部３４に送信する。センサ３８１から取得した充電電流Ｉが、あらかじめ定められている定電圧充電下限電流Ｉｌｌ以下になるまで（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、または、終了時刻ｔ２に達するまで（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、ステップＳ２１２に戻り定電圧充電（ＣＶ充電）が継続される。尚、蓄電池３０への充電電力Ｗｃは、定電流充電（ＣＣ充電）の場合も定電圧充電（ＣＶ充電）の場合も、供給電力４と充電電力分配率ａ１との積として算出される。
【００５３】
充電電流Ｉが定電圧充電下限電流Ｉｌｌに達すると（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、もしくは終了時刻ｔ２を経過すると（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、蓄電池３０に対する定電圧充電（ＣＶ充電）を停止し（Ｓ２１６）、ステップＳ１４（図３）に戻る（Ｓ２１８）。
【００５４】
続いて、図６に示す蓄熱処理のフローチャートについて説明をする。ステップ２０２（図５）においてステップＳ３００に移行する場合である（図５中のＡ）。開始時刻ｔ１になると（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、蓄熱材３６に対して分配率（１−ａ１）に基づいた蓄熱動作が開始される（Ｓ３００）。すなわち、蓄熱電力Ｗｂは、供給電力４と分配率（１−ａ１）との積として算出される。
【００５５】
このとき、センサ３８２は蓄熱材３６の蓄熱材温度Ｔｈを監視し、計測された蓄熱材温度Ｔｈを逐次車両電力制御部３４に送信する。車両電力制御部３４は、センサ３８２から取得した蓄熱材温度Ｔｈが、あらかじめ定められている蓄熱材上限温度Ｔｈｌより低温であり（Ｓ３０２：ＮＯ）、かつ、終了時刻ｔ２に達するまで（Ｓ３０４：ＮＯ）、ステップＳ３０２に戻り蓄熱を継続する。
【００５６】
蓄熱材温度Ｔｈが蓄熱材上限温度Ｔｈｌに達すると（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、もしくは終了時刻ｔ２を経過すると（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、蓄熱を停止し（Ｓ３０６）、ステップＳ１４（図３）に戻る（Ｓ３０８）。
【００５７】
次に、図７の充電処理のフローチャートについて説明する。ステップＳ８（図３）において緊急充電モードと判別されると（Ｓ８：ＮＯ）、図７に示すフローチャートに移行し、緊急充電モードにおける充電処理が開始される（Ｓ４００）。このとき、電動車両３ａは、電源プラグの接続等による電力供給の可能な状態である。
【００５８】
充電処理の開始により（Ｓ４００）、定電流充電（ＣＣ充電）が開始される（Ｓ４０２）。このとき、センサ３８１は蓄電池３０の充電状態ＳＯＣの１つとしてセル間電圧Ｅを監視し、計測されたセル間電圧Ｅを充電状態ＳＯＣの１つとして逐次車両電力制御部３４に送信する。車両電力制御部３４は、センサ３８１から取得したセル間電圧Ｅが、あらかじめ定められている定電流充電上限電圧Ｅｕｌに達するまで蓄電池３０に対し定電流充電（ＣＣ充電）を継続する（Ｓ４０４：ＮＯ）。
【００５９】
セル間電圧Ｅが定電流充電上限電圧Ｅｕｌに達すると（Ｓ４０４：ＹＥＳ）、車両電力制御部３４は蓄電池３０に対する定電流充電（ＣＣ充電）を停止し（Ｓ４０６）、ステップＳ１４（図３）に戻る（Ｓ４０８）。
【００６０】
図８に電力の分配を示す表を示す。図８は通常充電モードおよび緊急充電モードにおいて、家庭２に供給される系統電力Ｗｏが、家電等の負荷２２の家電消費電力Ｗｈ、蓄電池３０に供給される充電電力Ｗｃ、および蓄熱材３６に供給される蓄熱電力Ｗｂのそれぞれに分配される電力分配率を時間帯ごとに示したものである。
【００６１】
家庭電力制御部２４は、家電等の負荷２２の家電消費電力Ｗｈに優先的に供給する割合を家庭電力分配率Ｘとして設定する。通常充電モードおよび緊急充電モードにおいて、開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２、ｔ２‘の時間帯を除く時間帯は、家庭２内で電力が消費されるため、系統電力Ｗｏは全て家電消費電力Ｗｈに供給される。よって、この時間帯において、家庭電力分配率Ｘは１．０とされる。
【００６２】
通常充電モードにおいて、充電・蓄熱の時間帯に家電消費電力Ｗｈへの電力の分配を残すため、開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２の時間帯の家庭電力分配率Ｘを０．２と設定する。実施形態では、開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２の時間帯を深夜２４時から午前６時までの時間帯と定める場合を例示している。この時間帯では、家庭２における電力の使用が少ないと想定されるため、家庭電力分配率Ｘを０．２と設定する。尚、上記に説明した分配率に限らず、実情に合わせて、通常充電モードにおける開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２の時間帯の家庭電力分配率Ｘを、あらかじめ設定することができる。
【００６３】
緊急充電モードにおいては、充電電力Ｗｃは最大限に優先して分配するものとし、このときの分配率を分配率ａ２とする。開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２の時間帯の家庭電力分配率Ｘは必要最低限の（１．０−ａ２）に限定される。通常充電モード時の家庭電力分配率Ｘは０．２であるので、分配率ａ２が０．８より大きな分配率である場合、家庭２において使用できる電力は通常充電モードより制限されることとなる。この場合を想定して、また、緊急充電モードが行われる時間帯は任意の時間帯であることから家庭２への電力供給が制限されることを考慮して、ステップＳ１２８のメッセージにより警告を行う。
【００６４】
充電電力分配率ａ１は、供給電力４から蓄電池３０に供給される充電電力Ｗｃに分配される電力の分配率である。後述する図９に示すように、充電電力分配率ａ１は、蓄電池３０への充電の状況により変化する。また、供給電力４から充電電力Ｗｃを引いた電力は、蓄熱材３６に供給される蓄熱電力Ｗｂである。蓄熱電力Ｗｂへの分配率が分配率（１−ａ１）である。
【００６５】
通常充電モードにおいて、充電電力Ｗｃは、供給電力４および充電電力分配率ａ１によって設定される。ここで、図８の表より家庭電力分配率Ｘは０．２であるから、供給電力４は、系統電力Ｗｏの０．８である。供給電力４と充電電力分配率ａ１との乗算により、充電電力Ｗｃへの分配率は、０．８×ａ１である。同様に、蓄熱電力Ｗｂへの分配率は、０．８×（１−ａ１）である。なお、蓄熱材温度Ｔｈが蓄熱材上限温度Ｔｈｌに達した場合には蓄熱材３６への蓄熱は不要であり、上記に演算された蓄熱電力Ｗｂは供給されないことは言うまでもない。
【００６６】
緊急充電モードにおいては、系統電力Ｗｏのうち充電電力Ｗｃへは分配率ａ２で分配される。このとき、蓄熱材３６への蓄熱は行われないので蓄熱電力Ｗｂへの分配率は０である。したがって、供給電力４はすべて充電電力Ｗｃとなり、分配率は分配率ａ２である。また、緊急充電モードの場合、家庭２への家電消費電力Ｗｈの分配は、分配率（１−ａ２）である。
【００６７】
図９に充電電力Ｗｃと蓄熱電力Ｗｂの電力分配率の時間推移を示すグラフを示す。図９は、通常充電モードの場合である。このグラフにおいて、開始時刻ｔ１に充電および蓄熱が開始され、終了時刻ｔ２に蓄電池３０は満充電に達するものとする。
【００６８】
開始時刻ｔ１から定電流充電時間ｔｃｃの経過するまでは定電流充電（ＣＣ充電）が行われる。この間の充電電力分配率ａ１は大きく、定電流充電（ＣＣ充電）により大きな充電電力Ｗｃが蓄電池３０に供給され急速な充電が行われる。グラフが右上がりに上昇するのは、充電に伴い蓄電池３０の電極間電圧が上昇し、定電流充電（ＣＣ充電）により供給される電力が上昇するためである。これに応じて充電電力分配率ａ１は上昇する。
【００６９】
開始時刻ｔ１から定電流充電時間ｔｃｃが経過すると、定電流充電（ＣＣ充電）から定電圧充電（ＣＶ充電）に切り替わる。定電圧充電時間ｔｃｖの間、充電池３０の電極間電圧は略一定として制御され満充電に近づくと共に供給すべき電力は減少する。このため、充電電力分配率ａ１のグラフは右下がりに減少する。時間と共に充電電力分配率ａ１が減少する分、蓄熱電力Ｗｂへの分配率（１−ａ１）は増大し、蓄熱電力Ｗｂは増加する。
【００７０】
図１０は、実施形態の変形例である電動車両充電システムのブロック図である。電動車両充電システム１ｂは、電動車両充電システム１ａにおける電動車両３ａに代えて電動車両３ｂを備える。電動車両３ｂでは、蓄電池３０に充電電力Ｗｃを供給するコンバータ３２１と蓄熱材３６に蓄熱電力Ｗｂを供給するコンバータ３２２とを備えている以外は、電動車両３ａと構成が同様である。電動車両充電システム１ａと同様な構成に関しては、説明を省略する。
【００７１】
電動車両３ｂは、コンバータ３２を備える代わりに、コンバータ３２１、３２２を備えることにより、車両電力制御部３４は、コンバータ３２１、３２２それぞれを介して、充電電力Ｗｃおよび蓄熱電力Ｗｂの制御をする。蓄電池３０および蓄熱材３６に印加される電圧および電流の制御は各々に固有であるため、コンバータ３２により蓄電池３０および蓄熱材３６を制御する電動車両３ａに比して、蓄電池３０と蓄熱材３６とのそれぞれに固有のコンバータ３２１、３２２を備える電動車両３ｂでは、蓄電池３０および蓄熱材３６のそれぞれに対して適格な制御をすることができ好都合である。
【００７２】
ここで、家庭電力制御部２４は第１制御部の一例であり、車両電力制御部３４は第２制御部の一例である。また、午前６時から深夜２４時までの時間帯は活動時間帯の一例であり、深夜２４時から午前６時までの時間帯は就寝時間帯の一例である。また、センサ３８１は第１センサの一例であり、センサ３８２は第２センサの一例である。
【００７３】
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、家庭電力制御部２４は、系統電力Ｗｏを、家庭２への給電分と電動車両３ａへの給電分とに分配の制御をするので、家庭２で使用しない電力を供給電力４として電動車両３ａに振り向けることができ，電動車両３ａにも給電が可能となる。
【００７４】
また、車両電力制御部３４は、電動車両３ａに給電される供給電力４を、蓄電池３０を充電する充電電力Ｗｃと蓄熱材３６を蓄熱する蓄熱電力Ｗｂとに分配して給電するので、蓄電池３０への充電と蓄熱材への蓄熱とを並列制御して充電と蓄熱を並行して行うことができる。
【００７５】
また、家庭電力制御部２４は、系統電力Ｗｏの家庭２への分配割合である家庭電力分配率Ｘの時間帯に応じた設定に基づいて、分配の制御をすることができる。実施形態では、家庭での活動が活発となる昼間の活動時間帯（例えば、午前６時から深夜２４時までの時間帯）に家庭電力分配率Ｘを最大「１」に設定して、系統電力を家庭２に対して優先的に振り向けるので、活動時間帯に家庭２で必要とされる電力は十分に給電することができる。一方、家庭２での活動が不活発となる就寝時間帯（例えば、深夜２４時から午前６時までの時間帯）では、家庭２で必要となる電力が小さいので家庭電力分配率Ｘを低減して、系統電力Ｗｏの一部を電動車両３ａに振り向けることができる。
家庭電力分配率Ｘに応じて系統電力Ｗｏのうち家庭２へ振り向けられる電力が設定されるため、時間帯に応じて的確な電力を家庭２用として確保することができる。
【００７６】
また、蓄電池３０の状態を検出するセンサ３８１と、蓄熱材３６の状態を検出するセンサ３８２とを備えているので、家庭電力制御部２４は、センサ３８１、３８２からの検出情報に応じて、就寝時間帯（例えば、深夜２４時から午前６時までの時間帯）の範囲内で、蓄電池３０への充電と蓄熱材３６への蓄熱とを並列に行う時間帯を設定することができる。
【００７７】
また、車両電力制御部３４は、蓄電池３０への充電が優先されるので、例えば、リチウムイオン二次電池などのように、定電流充電（ＣＣ充電）により充電が開始され定電圧充電（ＣＶ充電）に移行する充電方式の場合、充電の初期である定電流充電（ＣＣ充電）においても十分な充電電力Ｗｃが確保される。
【００７８】
また、緊急充電モードでは、家庭電力制御部２４は、家庭電力分配率Ｘに関わらず電動車両３ａへの緊急時の電力の分配率ａ２に基づき、電動車両３ａへの給電が優先される。これにより、家庭２への給電に優先して緊急充電を行うことができる。
【００７９】
また、緊急充電モードでは、車両電力制御部３４は、供給電力４の全量を充電電力Ｗｃに割り当てるので、効率的に緊急充電を行うことができる。
尚、電動車両充電システム１ｂについても、電動車両充電システム１ａと同様の作用効果を有することは言うまでもない。
【００８０】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
【００８１】
例えば、ステップＳ０の家庭電力制御部２４の動作開始この作業は利用者によるスイッチの投入でも、電源プラグと電源ジャックとの接続によりスイッチの投入がされてもよい。
【００８２】
また、充放電のサイクルを繰り返した蓄電池は、充電完了時においての端子間電圧差が低くなる場合がある。このため、定電流充電上限電圧Ｅｕｌに達するまで定電流充電（ＣＣ充電）を行うと蓄電池は過度に充電される恐れがあり、蓄電池の寿命を損なう恐れがある。車両電力制御部３４は充放電のサイクルの回数をカウントすることにより、蓄電池のサイクルの回数に応じて充電上限電圧Ｅｕｌを選択してもよい。
【００８３】
また、蓄熱材の熱媒体は、不凍液やオイル等の流体や、固体、気体、パラフィン・ワックスなどの相変化するものなど、適宜な熱媒体を用いることができる。また、蓄熱材の温度が高くなるほど、蓄熱材に蓄えられる熱量は単位体積当たり増加するが、それに伴い、蓄熱材をより高温にするヒーターや、より保温性の高い蓄熱材格納機構が必要となる。電動車両に必要とされる熱量や搭載に必要な空間、電動車両自体の価格によって、適宜な蓄熱材を採用することが望ましい。
【符号の説明】
【００８４】
１ａ、１ｂ 電動車両充電システム
２ 家庭
３ａ、３ｂ 電動車両
４ 供給電力
Ｗｏ 系統電力
Ｗｃ 充電電力
Ｗｂ 蓄熱電力
２０ ブレーカ
２２ 家電等の負荷
２４ 家庭電力制御部
２６ インターフェース部
３０ 蓄電池
３２、３２１、３２２ コンバータ
３４ 車両電力制御部
３６ 蓄熱材
３８１、３８２ センサ
【技術分野】
【０００１】
本願は、家庭に供給される系統電力を電動車両への給電にも使用する電動車両充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両の蓄電器を充電する際に用いられる電動車両充電電力マネジメントシステムにとして、制御手段を備え、住宅で使われる電力と電動車両に備えられる蓄電器の充電に必要な電力との和が住宅に供給される電力の許容値を超えないように蓄電器の充電電力を制御するものがある（特許文献１）。
【０００３】
また、外部電源により蓄電装置を充電可能に構成された電動車両として、熱容量要素に熱エネルギーを蓄積するための蓄熱機構を備え、蓄熱機構は、蓄電装置の充電電流に伴う抵抗性発熱によって熱容量要素に所定の熱エネルギーが与えられるように、充電電流を制御するものがある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３６２９１号公報
【特許文献２】特開２００８−９２６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
背景技術における電動車両充電電力マネジメントシステムでは、家庭に供給される電力を、家庭で使われる電力と電動車両に備えられる蓄電器の充電に必要な電力とに分配することが記載されてはいる。しかしながら、電動車両に備えられる蓄熱材に蓄熱するための蓄熱電力については記載がなく、如何に蓄熱電力を確保するかについては何ら開示されていない。
【０００６】
背景技術における蓄熱機構では、蓄電装置の内部抵抗が低抵抗である場合もあり、充電電流に伴う抵抗性発熱により得られる熱量が少なく、目標とする熱量に満たない恐れがある。必要な熱量を獲得するために充電電流を増大させることも考えられる。
【０００７】
しかしながら、リチウムイオン二次電池等の蓄電装置によっては、電池特性、耐久性、安全性確保などのため、蓄電装置に印加する充電電流および充電電圧は管理されている場合もある。この場合、熱量を増大させるために充電電流を増加することは、蓄電装置にとって必ずしも望ましくない。過度の充電電流により蓄電装置に対しダメージを与え、電池特性、耐久性等が劣化し、安全性にも問題が生ずる恐れがあるからである。
【０００８】
また、供給される契約電力の制約により、充電電流を十分に増大させることができない場合もある。
【０００９】
本願は、家庭に供給される契約電力のうち家庭において使用されない残余の電力の範囲内で電動車両に給電するものであり、電動車両に給電された電力を、蓄電器への充電電力と蓄熱材への蓄熱電力とに分配して充電池への充電に加えて蓄熱材の蓄熱を行うことが可能な電動車両充電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願に開示される技術に係る電動車両充電システムは、家庭に給電される系統電力を電動車両への充電に使用する電動車両充電システムである。電動車両は、電力を蓄える蓄電池と、蓄熱する蓄熱材とを備えている。また、第１制御部と第２制御部とを備えている。第１制御部は、系統電力を、家庭への給電分と電動車両への給電分とに分配の制御をする。第２制御部は、電動車両に給電される供給電力を、蓄電池を充電する充電電力と蓄熱材を蓄熱する蓄熱電力とに分配して、蓄電池への充電と蓄熱材への蓄熱とを並列制御する。
【００１１】
これにより、家庭に給電される系統電力を、家庭への給電分と電動車両への給電分とに分配することで電動車両にも給電が可能となる。電動車両に給電された供給電力は、蓄電池と蓄熱材とに分配されるので、蓄電池への充電と蓄熱材への蓄熱とを並列に行うことができる。
【００１２】
また、本願に開示の電動車両充電システムにおいて、第１制御部は、系統電力の家庭への分配割合である家庭電力分配率の時間帯に応じた設定に基づいて、分配の制御をする。
【００１３】
これにより、家庭電力分配率に応じて系統電力のうち家庭へ振り向けられる電力が設定される。家庭電力分配率は時間帯に応じて設定されるため、時間帯に応じて的確な電力を家庭用として確保することができる。
【００１４】
また、本願に開示の電動車両充電システムにおいて、第１制御部は、家庭での活動が活発となる昼間の活動時間帯では、家庭電力分配率を最大「１」として系統電力を家庭に対して優先的に振り向けるので、活動時間帯に家庭で必要とされる電力は十分に給電することができる。一方、家庭での活動が不活発となる就寝時間帯では、家庭で必要となる電力が小さいので家庭電力分配率を低減することができる。低減された家庭電力分配率により系統電力の一部を電動車両に振り向けることができる。
【００１５】
また、本願に開示の電動車両充電システムにおいて、蓄電池の状態を検出する第１センサと、蓄熱材の状態を検出する第２センサとを備えている。第１制御部は、第１および第２センサからの検出情報に応じて、就寝時間帯の範囲内で、蓄電池への充電と蓄熱材への蓄熱とを並列に行う時間帯を設定する。
【００１６】
これにより、就寝時間帯として設定されている時間帯の範囲内で電動車両に供給電力が送られ、蓄電池への充電と蓄熱材への蓄熱とを並列に行うことができる。電動車両への供給電力の給電は家庭での電力消費が小さい時間帯に行うことができる。
【００１７】
また、本願に開示の電動車両充電システムにおいて、第２制御部は、蓄電池への充電を優先して行う。これにより、供給電力から充電電力を差し引いた電力が蓄熱電力として蓄熱材への蓄熱に使用される。
【００１８】
また、本願に開示の電動車両充電システムにおいて、緊急充電モードでは、第１制御部は、家庭電力分配率に関わらず電動車両への緊急時の電力の分配率に基づき、電動車両への給電を優先する。これにより、家庭への給電に優先して緊急充電を行うことができる。
【００１９】
また、本願に開示の電動車両充電システムにおいて、緊急充電モードでは、第２制御部は、供給電力の全量を充電電力とする。これにより、効率的に緊急充電を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本願に開示される電動車両充電システムによれば、家庭に給電される系統電力のうち家庭への給電電力を除いた残余の電力を供給電力として電動車両に給電する際、供給電力を充電電力と蓄熱電力とに分配して充電池と蓄熱材とに給電することができる。家庭での電力消費に支障のない範囲で、電動車両において、充電池への充電と蓄熱材への蓄熱とを並行して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】家庭における消費電力優先供給の時間帯と電動車両への充電・蓄熱電力の供給可能な時間帯を例示する図である。
【図２】本発明の実施形態における電動車両充電システムを示すブロック図である。
【図３】電動車両充電システムのメインフローチャートである。
【図４】電動車両への充電・蓄熱の開始・終了時刻設定処理のフローチャートである。
【図５】電動車両への通常充電モードにおける充電処理のフローチャートである。
【図６】電動車両への通常充電モードにおける蓄熱処理のフローチャートである。
【図７】電動車両への緊急充電モードにおける充電処理のフローチャートである。
【図８】系統電力の分配を示す表である。
【図９】電動車両に供給される供給電力のうち充電電力と蓄熱電力との分配の時間推移を示すグラフである。
【図１０】電動車両充電システムの変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
ガソリンエンジン車では車両を走行させるエンジン自体が発熱体となるため、車室内の暖房などにはエンジンから発せられる熱を利用することができる。これに対して電動車両は、車両を走行させる電動モーターからの発熱は僅かであるため、車室内の暖房などには別途熱源が必要となる。また、蓄電池の充放電特性を充分に確保するためには蓄電池を加温することが有効である場合がある。
【００２３】
電動車両に備えられる熱源として、蓄電池の充電時に流れる充電電流による抵抗性発熱を利用することは公知であるが、この手段を超える手段として、ヒーターや蓄熱材を利用することが考えられる。
【００２４】
ここで、ヒーターの利用は、発熱に必要な電力を蓄電池に充電されている電力に頼ることになる。蓄電池に充電されている電力の一部を走行以外の目的に消費することになるため、充電当りの走行距離が制限されるなど、電動車両の走行性能にとって好ましくない。そこで、蓄熱材を熱源として備えることが望まれる。
【００２５】
以下の実施形態では、家庭から電力供給を受けるいわゆるプラグイン方式の電動車両への電力供給について説明する。電動車両が蓄電池の他に蓄熱材を備える場合に、電力供給を受ける時間帯を家庭での電力消費が僅少な深夜の時間帯に設定すると共に、供給される電力により蓄電池の充電に加えて蓄熱材の蓄熱を行う際の電力の分配について説明する。
【００２６】
図１は、家庭における消費電力優先供給の時間帯と電動車両への充電・蓄熱電力の供給可能な時間帯を例示する図である。家庭に供給される電力を、生活リズムに合わせて、家庭内で使用する電力に優先的に振り向ける時間帯と電動車両に給電する電力の供給可能な時間帯とを分けて設定するものである。横軸に１日の時刻を表している。午前６時から深夜２４時までの時間帯は、家庭内での電力消費が優先され電動車両への給電は禁止あるいは制限される。一方、深夜２４時から午前６時までの時間帯は、電動車両への給電を可能とし電動車両に備えられる充電池の充電と蓄熱材の蓄熱が可能な時間帯とされる。家庭内では生活者の活動に応じて電力が消費される。その消費電力は、生活者の活動時間帯である午前６時から深夜２４時までの時間帯には大きくなり、就寝時間帯である深夜２４時から午前６時までの時間帯には小さくなる。家庭に供給される電力は契約電力による上限があるので、生活に支障のない範囲内で電動車両に充電電力および蓄熱電力を供給する必要がある。そこで、午前６時から深夜２４時までの活動時間帯には電動車両への給電を禁止あるいは制限して家庭内への電力供給を優先して生活を支障なく行えるようにし、深夜２４時から午前６時までの就寝時間帯に電動車両の備える蓄電器の充電と蓄熱材の蓄熱をするように設定することが好都合である。また、電動車両への給電が可能な深夜２４時から午前６時までの時間帯においても、家庭内で電力が使われる事態に対応するため家庭内への電力の割り当てを残しておくこともできる。
【００２７】
図２は、実施形態における電動車両充電システムのブロック図である。電動車両充電システム１ａは、家庭２の装置構成と電動車両３ａとを備える。家庭２は、ブレーカ２０、家電等の負荷２２、家庭電力制御部２４、インターフェース部２６を備える。ブレーカ２０には、電力会社からの系統電力Ｗｏが図示しない電力メータを介して接続されている。家庭２に供給された系統電力Ｗｏは、ブレーカ２０により分岐されて、家庭内の様々な機器全体を示す家電等の負荷２２と電動車両３ａとに供給される。家庭電力制御部２４はブレーカ２０と接続され、家電等の負荷２２の家電消費電力Ｗｈの監視、及び制御や、電動車両３ａへの供給電力４の制御をする。また、家庭電力制御部２４は電動車両３ａの備える車両電力制御部３４と有線あるいは無線の通信手段により接続され、後述する蓄電池３０の充電状態ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）等の情報や、後述する蓄熱材３６の温度である蓄熱材温度Ｔｈ等の情報を取得する。また、蓄電池３０に供給される充電電力Ｗｃや蓄熱材３６に供給される蓄熱電力Ｗｂの制御指令を送信する。インターフェース部２６は、利用者からの家庭電力制御部２４への指令等の入力を受付ける入力部（不図示）と、電動車両３ａ等の情報や、充電・蓄熱等の表示を行う表示部（不図示）とを備える。インターフェース部２６により、利用者は、電動車両３ａ等の情報を取得し、電動車両３ａへの充電・蓄熱等の指令を送信できる。
【００２８】
電動車両３ａは、蓄電池３０、コンバータ３２、車両電力制御部３４、蓄熱材３６、センサ３８１、３８２を備える。家庭２から図示しない電源プラグを電動車両３ａの備える図示しない電源ジャックに接続する有線方式（いわゆるプラグイン方式）による電力伝送経路を介し、電動車両３ａへの供給電力４はコンバータ３２に供給される。電力供給は有線方式に限定されるものではなく、非接触給電などの無線方式でも利用可能である。コンバータ３２は車両電力制御部３４からの指令に基づき供給電力４を変換し、蓄電池３０および蓄熱材３６に対して充電電力Ｗｃおよび蓄熱電力Ｗｂを供給する。車両電力制御部３４は、蓄電池３０の充電状態ＳＯＣの監視をするセンサ３８１から出力される情報、および蓄熱材３６の蓄熱材温度Ｔｈを監視するセンサ３８２から出力される情報を取得する。車両電力制御部３４は、これら情報に基づきコンバータ３２に対し指令を送信することにより、蓄電池３０と蓄熱材３６とに供給する電力を制御する。電動車両３ａもインターフェース部（不図示）を有しており、利用者は各種情報の取得や充電・蓄熱等の指令を送信できる。
【００２９】
図３に示す電動車両充電システム１ａのメインフローについて説明する。家庭電力制御部２４の動作開始（Ｓ０）後、家庭電力制御部２４は、有線あるいは無線の通信手段により車両電力制御部３４と接続され通信可能状態になるまで待機する（Ｓ２：ＮＯ）。車両電力制御部３４との通信可能状態になった後（Ｓ２：ＹＥＳ）、車両電力制御部３４と通信を行い、充電状態ＳＯＣおよび蓄熱材温度Ｔｈ等の情報を取得する（Ｓ４）。
【００３０】
次に、利用者はインターフェース部２６を用い、電動車両３ａに対して行う充電モードの選択、および充電・蓄熱の開始時刻ｔ１、終了時刻ｔ２の設定を入力する（Ｓ６）。尚、開始時刻ｔ１、終了時刻ｔ２の設定は、利用者による設定のほか、家庭２の電力利用傾向の分析により得られた情報から自動的に設定されてもよい。開始時刻ｔ１は深夜２４時以降の時間に設定され、終了時刻ｔ２は午前６時以前の時間に設定される。開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２までの時間帯は、深夜２４時から午前６時までの時間帯に含まれる時間帯として設定される。
【００３１】
次に、充電モードの判別を行う（Ｓ８）。通常の充電モードが設定されている場合、ステップＳ１０の処理に移行し（Ｓ８：ＹＥＳ）、緊急充電モードが設定されている場合、ステップＳ１２の処理に移行する（Ｓ８：ＮＯ）。
【００３２】
ステップＳ１０では、充電・蓄熱の開始時刻ｔ１になると、ブレーカ２０から電動車両３ａのコンバータ３２に対し供給電力４が供給される。コンバータ３２は、蓄電池３０の充電および蓄熱材３６の蓄熱を開始する（Ｓ１０）。
【００３３】
ステップＳ１２では、ステップＳ６での設定に応じてブレーカ２０から電動車両３ａのコンバータ３２に対し供給電力４が供給され、蓄電池３０の充電が開始される（Ｓ１２）。
【００３４】
充電および蓄熱の完了が電動車両３ａに備えられるセンサ３８１および３８２によって検知されると、車両電力制御部３４は家庭電力制御部２４に充電および蓄熱の完了の通知を行う。家庭電力制御部２４はブレーカ２０を制御し、供給電力４の送電停止を行う（Ｓ１４）。
【００３５】
次に、ステップＳ６における、充電・蓄熱の開始・終了時刻設定処理のフローチャートを図４に示す。ステップＳ４において、充電状態ＳＯＣおよび蓄熱材温度Ｔｈ等の情報を取得した後、図４のフローが開始される（Ｓ１００）。
【００３６】
家庭電力制御部２４はインターフェース部２６を介し、利用者の通常の充電モードまたは緊急充電モードの選択を受付ける（Ｓ１０２）。通常の充電モードが選択されると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、充電・蓄熱の開始時刻ｔ１と終了時刻ｔ２との入力を受付ける（Ｓ１０４）。開始時刻ｔ１と終了時刻ｔ２とが入力されると、開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２までの時間帯は、あらかじめ設定されている充電・蓄熱可能時間帯（図１において、深夜２４時から午前６時までの時間帯）であるか否かを判断する（Ｓ１０６）。充電・蓄熱可能時間帯ではなく充電・蓄熱禁止時間帯（図１において、午前６時から深夜２４時までの時間帯）が含まれている場合（Ｓ１０６：ＮＯ）には、再度開始時刻ｔ１と終了時刻ｔ２との入力を受付ける（Ｓ１０４）。
【００３７】
開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２までの時間帯に充電・蓄熱禁止時間帯が含まれず充電・蓄熱可能時間帯である場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、充電状態ＳＯＣ、および供給電力４と、供給電力４のうち充電に分配される充電電力の割合である充電電力分配率ａ１（０≦ａ１≦１）とにより決定される充電電力Ｗｃとに基づいて、定電流充電（ＣＣ充電）に要する定電流充電時間ｔｃｃと定電流充電（ＣＣ充電）の終了後に行われる定電圧充電（ＣＶ充電）に要する定電圧充電時間ｔｃｖとを推測する（Ｓ１０８）。ここで、充電電力Ｗｃとは、供給電力４と充電電力分配率ａ１との積として算出される。
【００３８】
ここで、定電流充電時間ｔｃｃとは、定電流充電（ＣＣ充電）を開始して、現在の充電状態ＳＯＣ０から充電状態ＳＯＣ１に達するまでの予定時間である。また、定電圧充電時間ｔｃｖとは、定電圧充電（ＣＶ充電）を開始して、充電状態ＳＯＣ１から満充電である充電状態ＳＯＣ２に達するまでの予定時間である。
【００３９】
充電状態ＳＯＣ１とは、定電流充電（ＣＣ充電）での充電が完了した時点での充電状態を示す。定電流充電（ＣＣ充電）は、蓄電池３０への充電電流を一定に保つ充電方法である。蓄電池３０に供給される電流量に応じて高速に充電が可能である。しかしながら、例えばリチウムイオン二次電池においては、充電が進むと充電池３０の電極間電圧が上昇するおそれがある。また、負極の電位が負側にシフトしていく特性を有しており、負電極にリチウムが析出してしまうおそれがある。これらの特性はリチウムイオン二次電池の特性劣化つながるおそれがある。そこで、定電流充電（ＣＣ充電）での充電で充電状態ＳＯＣ１まで充電した後は、充電池３０の電極間電圧を監視し定電圧になるように制御を行う定電圧充電（ＣＶ充電）に切り替える。定電圧充電（ＣＶ電圧）により、電極間電圧が所定電圧以上に上昇することを防止すると共に、負極の電位の必要以上の低下を防止して充電池３０の劣化を防ぐことができる。
【００４０】
次に、推測された定電流充電時間ｔｃｃと定電圧充電時間ｔｃｖとの合計時間である充電所要時間ｔ３が、終了時刻ｔ２から開始時刻ｔ１を引いた充電設定時間ｔ４と比較し短いかどうかを判断する（Ｓ１１０）。
【００４１】
充電所要時間ｔ３が充電設定時間ｔ４より長いと判断された場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、充電設定時間ｔ４までに充電される充電状態ＳＯＣ３を推測する。そして、充電状態ＳＯＣ３に応じて求められる満充電に対する充電率を算出して、インターフェース部２６の表示部（不図示）に「充電率○○％の充電でいいですか？」のメッセージを表示する（Ｓ１１２）。利用者は、表示部に表示されたメッセージに応じて、承服できない場合は（Ｓ１１２：ＮＯ）、ステップＳ１０４に戻り開始時刻ｔ１と終了時刻ｔ２とを再度入力する。
【００４２】
充電所要時間ｔ３が充電設定時間ｔ４より短く終了時刻ｔ２までに充電が完了する場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、もしくは、ステップＳ１１２で「充電率○○％の充電でよい」と判断した場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、供給電力４と分配率（１−ａ１）とにより決定される蓄熱電力Ｗｂ、蓄熱材３６の熱容量、および現在の蓄熱材温度Ｔｈに基づいて、蓄熱時間ｔｂを推測する（Ｓ１１３）。ここで、蓄熱電力Ｗｂとは、供給電力４と分配率（１−ａ１）との積として算出される。
【００４３】
現在の蓄熱材温度Ｔｈと蓄熱時間ｔｂとにより、終了時刻ｔ２までに蓄熱材温度Ｔｈが蓄熱材上限温度Ｔｈｌまでに達しないと判断された場合（Ｓ１１４：ＮＯ）、終了時刻ｔ２での蓄熱材温度Ｔｈを推測する。そして、推測された蓄熱材温度Ｔｈの蓄熱材上限温度Ｔｈｌに対する割合を算出して、インターフェース部２６の表示部に「○○％の蓄熱でいいですか？」のメッセージを表示する（Ｓ１１６）。利用者は、表示部に表示されたメッセージに応じて、承服できない場合は（Ｓ１１６：ＮＯ）、ステップＳ１０４に戻り開始時刻ｔ１と終了時刻ｔ２とを再度入力する。
【００４４】
終了時刻ｔ２までに蓄熱材温度Ｔｈが蓄熱材上限温度Ｔｈｌに達する場合（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、もしくは、ステップＳ１１６で「○○％の蓄熱でいい」と判断した場合（Ｓ１１６：ＹＥＳ）、充電・蓄熱の開始時刻および終了時刻の設定に関する入力を完了し（Ｓ１１８）、ステップＳ８（図３）に戻る。
【００４５】
ステップＳ１０２において、緊急充電モードが選択されると（Ｓ１０２：ＮＯ）、現在の時刻を充電の開始時刻ｔ１として設定し（Ｓ１２２）、車両電力制御部３４から取得した蓄電池３０の充電状態ＳＯＣから定電流充電時間ｔｃｃを推測する（Ｓ１２４）。開始時刻ｔ１と推測された定電流充電時間ｔｃｃとを合計し緊急充電モードの終了時刻ｔ２’を算出する（Ｓ１２６）。
【００４６】
推測された終了時刻ｔ２’をインターフェース部２６の表示部に「電動車両３ａが充電状態ＳＯＣ１（○○％）に達するまで、これから終了時刻ｔ２’までかかります、この間家電類を使用できませんがよろしいですか？」のメッセージを表示する（Ｓ１２８）。利用者は、表示部に表示されたメッセージを承服できない場合（Ｓ１２８：ＮＯ）、ステップＳ１０２に戻り、再度、通常充電モードと緊急充電モードとのどちらを利用するか選択する。
【００４７】
メッセージに承服して緊急充電モードを選択した場合（Ｓ１２８：ＹＥＳ）、充電・蓄熱の開始時刻および終了時刻の設定に関する入力を完了する（Ｓ１３０）、ステップＳ８（図３）に戻る。
【００４８】
次に、メインフローチャート（図３）におけるステップＳ１０、Ｓ１２の、充電処理・蓄熱処理のフローチャートを図５、６、７に示す。ステップＳ８（図３）において通常の充電モードと判別されると（Ｓ８：ＹＥＳ）、ステップＳ１０に移る。ステップＳ１０において、図５、６に示すフローチャートに移行し、通常充電モードにおける充電処理、蓄電処理が開始される（Ｓ２００、Ｓ３００）。
【００４９】
家庭電力制御部２４は、開始時刻ｔ１になるまでブレーカ２０および車両電力制御部３４を制御し、待機状態にある（Ｓ２０２：ＮＯ）。現在時刻が開始時刻ｔ１になると（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、ステップＳ２０４に移行すると共に、並列にステップＳ３００（図６）に移行する（図５中のＡ）。また、電動車両３ａは、開始時刻ｔ１までに、電源プラグの接続等による電力供給の可能な状態にする必要がある。以下の説明では、ステップＳ２０４に移行して充電処理が行われる場合のフローチャート（図５）について説明をする。ブレーカ２０を制御しコンバータ３２に対し供給電力４の供給を開始して車両電力制御部３４を介しコンバータ３２を制御することにより蓄電池３０に対して定電流充電（ＣＣ充電）を行う（Ｓ２０４）。
【００５０】
このとき、センサ３８１は蓄電池３０の充電状態ＳＯＣを推定するためセル間電圧Ｅを監視し、計測されたセル間電圧Ｅを充電状態ＳＯＣの１つとして逐次車両電力制御部３４に送信する。車両電力制御部３４は、センサ３８１から取得したセル間電圧Ｅが、あらかじめ定められている定電流充電上限電圧Ｅｕｌに達するまで蓄電池３０に対し定電流充電（ＣＣ充電）を継続する（Ｓ２０６：ＮＯ）。
【００５１】
セル間電圧Ｅが定電流充電上限電圧Ｅｕｌに達すると（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、車両電力制御部３４は蓄電池３０に対する定電流充電（ＣＣ充電）を停止すると共に（Ｓ２０８）、定電圧充電（ＣＶ充電）を開始する（Ｓ２１０）。
【００５２】
このとき、センサ３８１は蓄電池３０の充電状態ＳＯＣの１つとして充電電流Ｉを監視し、計測された充電電流Ｉを逐次車両電力制御部３４に送信する。センサ３８１から取得した充電電流Ｉが、あらかじめ定められている定電圧充電下限電流Ｉｌｌ以下になるまで（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、または、終了時刻ｔ２に達するまで（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、ステップＳ２１２に戻り定電圧充電（ＣＶ充電）が継続される。尚、蓄電池３０への充電電力Ｗｃは、定電流充電（ＣＣ充電）の場合も定電圧充電（ＣＶ充電）の場合も、供給電力４と充電電力分配率ａ１との積として算出される。
【００５３】
充電電流Ｉが定電圧充電下限電流Ｉｌｌに達すると（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、もしくは終了時刻ｔ２を経過すると（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、蓄電池３０に対する定電圧充電（ＣＶ充電）を停止し（Ｓ２１６）、ステップＳ１４（図３）に戻る（Ｓ２１８）。
【００５４】
続いて、図６に示す蓄熱処理のフローチャートについて説明をする。ステップ２０２（図５）においてステップＳ３００に移行する場合である（図５中のＡ）。開始時刻ｔ１になると（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、蓄熱材３６に対して分配率（１−ａ１）に基づいた蓄熱動作が開始される（Ｓ３００）。すなわち、蓄熱電力Ｗｂは、供給電力４と分配率（１−ａ１）との積として算出される。
【００５５】
このとき、センサ３８２は蓄熱材３６の蓄熱材温度Ｔｈを監視し、計測された蓄熱材温度Ｔｈを逐次車両電力制御部３４に送信する。車両電力制御部３４は、センサ３８２から取得した蓄熱材温度Ｔｈが、あらかじめ定められている蓄熱材上限温度Ｔｈｌより低温であり（Ｓ３０２：ＮＯ）、かつ、終了時刻ｔ２に達するまで（Ｓ３０４：ＮＯ）、ステップＳ３０２に戻り蓄熱を継続する。
【００５６】
蓄熱材温度Ｔｈが蓄熱材上限温度Ｔｈｌに達すると（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、もしくは終了時刻ｔ２を経過すると（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、蓄熱を停止し（Ｓ３０６）、ステップＳ１４（図３）に戻る（Ｓ３０８）。
【００５７】
次に、図７の充電処理のフローチャートについて説明する。ステップＳ８（図３）において緊急充電モードと判別されると（Ｓ８：ＮＯ）、図７に示すフローチャートに移行し、緊急充電モードにおける充電処理が開始される（Ｓ４００）。このとき、電動車両３ａは、電源プラグの接続等による電力供給の可能な状態である。
【００５８】
充電処理の開始により（Ｓ４００）、定電流充電（ＣＣ充電）が開始される（Ｓ４０２）。このとき、センサ３８１は蓄電池３０の充電状態ＳＯＣの１つとしてセル間電圧Ｅを監視し、計測されたセル間電圧Ｅを充電状態ＳＯＣの１つとして逐次車両電力制御部３４に送信する。車両電力制御部３４は、センサ３８１から取得したセル間電圧Ｅが、あらかじめ定められている定電流充電上限電圧Ｅｕｌに達するまで蓄電池３０に対し定電流充電（ＣＣ充電）を継続する（Ｓ４０４：ＮＯ）。
【００５９】
セル間電圧Ｅが定電流充電上限電圧Ｅｕｌに達すると（Ｓ４０４：ＹＥＳ）、車両電力制御部３４は蓄電池３０に対する定電流充電（ＣＣ充電）を停止し（Ｓ４０６）、ステップＳ１４（図３）に戻る（Ｓ４０８）。
【００６０】
図８に電力の分配を示す表を示す。図８は通常充電モードおよび緊急充電モードにおいて、家庭２に供給される系統電力Ｗｏが、家電等の負荷２２の家電消費電力Ｗｈ、蓄電池３０に供給される充電電力Ｗｃ、および蓄熱材３６に供給される蓄熱電力Ｗｂのそれぞれに分配される電力分配率を時間帯ごとに示したものである。
【００６１】
家庭電力制御部２４は、家電等の負荷２２の家電消費電力Ｗｈに優先的に供給する割合を家庭電力分配率Ｘとして設定する。通常充電モードおよび緊急充電モードにおいて、開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２、ｔ２‘の時間帯を除く時間帯は、家庭２内で電力が消費されるため、系統電力Ｗｏは全て家電消費電力Ｗｈに供給される。よって、この時間帯において、家庭電力分配率Ｘは１．０とされる。
【００６２】
通常充電モードにおいて、充電・蓄熱の時間帯に家電消費電力Ｗｈへの電力の分配を残すため、開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２の時間帯の家庭電力分配率Ｘを０．２と設定する。実施形態では、開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２の時間帯を深夜２４時から午前６時までの時間帯と定める場合を例示している。この時間帯では、家庭２における電力の使用が少ないと想定されるため、家庭電力分配率Ｘを０．２と設定する。尚、上記に説明した分配率に限らず、実情に合わせて、通常充電モードにおける開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２の時間帯の家庭電力分配率Ｘを、あらかじめ設定することができる。
【００６３】
緊急充電モードにおいては、充電電力Ｗｃは最大限に優先して分配するものとし、このときの分配率を分配率ａ２とする。開始時刻ｔ１から終了時刻ｔ２の時間帯の家庭電力分配率Ｘは必要最低限の（１．０−ａ２）に限定される。通常充電モード時の家庭電力分配率Ｘは０．２であるので、分配率ａ２が０．８より大きな分配率である場合、家庭２において使用できる電力は通常充電モードより制限されることとなる。この場合を想定して、また、緊急充電モードが行われる時間帯は任意の時間帯であることから家庭２への電力供給が制限されることを考慮して、ステップＳ１２８のメッセージにより警告を行う。
【００６４】
充電電力分配率ａ１は、供給電力４から蓄電池３０に供給される充電電力Ｗｃに分配される電力の分配率である。後述する図９に示すように、充電電力分配率ａ１は、蓄電池３０への充電の状況により変化する。また、供給電力４から充電電力Ｗｃを引いた電力は、蓄熱材３６に供給される蓄熱電力Ｗｂである。蓄熱電力Ｗｂへの分配率が分配率（１−ａ１）である。
【００６５】
通常充電モードにおいて、充電電力Ｗｃは、供給電力４および充電電力分配率ａ１によって設定される。ここで、図８の表より家庭電力分配率Ｘは０．２であるから、供給電力４は、系統電力Ｗｏの０．８である。供給電力４と充電電力分配率ａ１との乗算により、充電電力Ｗｃへの分配率は、０．８×ａ１である。同様に、蓄熱電力Ｗｂへの分配率は、０．８×（１−ａ１）である。なお、蓄熱材温度Ｔｈが蓄熱材上限温度Ｔｈｌに達した場合には蓄熱材３６への蓄熱は不要であり、上記に演算された蓄熱電力Ｗｂは供給されないことは言うまでもない。
【００６６】
緊急充電モードにおいては、系統電力Ｗｏのうち充電電力Ｗｃへは分配率ａ２で分配される。このとき、蓄熱材３６への蓄熱は行われないので蓄熱電力Ｗｂへの分配率は０である。したがって、供給電力４はすべて充電電力Ｗｃとなり、分配率は分配率ａ２である。また、緊急充電モードの場合、家庭２への家電消費電力Ｗｈの分配は、分配率（１−ａ２）である。
【００６７】
図９に充電電力Ｗｃと蓄熱電力Ｗｂの電力分配率の時間推移を示すグラフを示す。図９は、通常充電モードの場合である。このグラフにおいて、開始時刻ｔ１に充電および蓄熱が開始され、終了時刻ｔ２に蓄電池３０は満充電に達するものとする。
【００６８】
開始時刻ｔ１から定電流充電時間ｔｃｃの経過するまでは定電流充電（ＣＣ充電）が行われる。この間の充電電力分配率ａ１は大きく、定電流充電（ＣＣ充電）により大きな充電電力Ｗｃが蓄電池３０に供給され急速な充電が行われる。グラフが右上がりに上昇するのは、充電に伴い蓄電池３０の電極間電圧が上昇し、定電流充電（ＣＣ充電）により供給される電力が上昇するためである。これに応じて充電電力分配率ａ１は上昇する。
【００６９】
開始時刻ｔ１から定電流充電時間ｔｃｃが経過すると、定電流充電（ＣＣ充電）から定電圧充電（ＣＶ充電）に切り替わる。定電圧充電時間ｔｃｖの間、充電池３０の電極間電圧は略一定として制御され満充電に近づくと共に供給すべき電力は減少する。このため、充電電力分配率ａ１のグラフは右下がりに減少する。時間と共に充電電力分配率ａ１が減少する分、蓄熱電力Ｗｂへの分配率（１−ａ１）は増大し、蓄熱電力Ｗｂは増加する。
【００７０】
図１０は、実施形態の変形例である電動車両充電システムのブロック図である。電動車両充電システム１ｂは、電動車両充電システム１ａにおける電動車両３ａに代えて電動車両３ｂを備える。電動車両３ｂでは、蓄電池３０に充電電力Ｗｃを供給するコンバータ３２１と蓄熱材３６に蓄熱電力Ｗｂを供給するコンバータ３２２とを備えている以外は、電動車両３ａと構成が同様である。電動車両充電システム１ａと同様な構成に関しては、説明を省略する。
【００７１】
電動車両３ｂは、コンバータ３２を備える代わりに、コンバータ３２１、３２２を備えることにより、車両電力制御部３４は、コンバータ３２１、３２２それぞれを介して、充電電力Ｗｃおよび蓄熱電力Ｗｂの制御をする。蓄電池３０および蓄熱材３６に印加される電圧および電流の制御は各々に固有であるため、コンバータ３２により蓄電池３０および蓄熱材３６を制御する電動車両３ａに比して、蓄電池３０と蓄熱材３６とのそれぞれに固有のコンバータ３２１、３２２を備える電動車両３ｂでは、蓄電池３０および蓄熱材３６のそれぞれに対して適格な制御をすることができ好都合である。
【００７２】
ここで、家庭電力制御部２４は第１制御部の一例であり、車両電力制御部３４は第２制御部の一例である。また、午前６時から深夜２４時までの時間帯は活動時間帯の一例であり、深夜２４時から午前６時までの時間帯は就寝時間帯の一例である。また、センサ３８１は第１センサの一例であり、センサ３８２は第２センサの一例である。
【００７３】
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、家庭電力制御部２４は、系統電力Ｗｏを、家庭２への給電分と電動車両３ａへの給電分とに分配の制御をするので、家庭２で使用しない電力を供給電力４として電動車両３ａに振り向けることができ，電動車両３ａにも給電が可能となる。
【００７４】
また、車両電力制御部３４は、電動車両３ａに給電される供給電力４を、蓄電池３０を充電する充電電力Ｗｃと蓄熱材３６を蓄熱する蓄熱電力Ｗｂとに分配して給電するので、蓄電池３０への充電と蓄熱材への蓄熱とを並列制御して充電と蓄熱を並行して行うことができる。
【００７５】
また、家庭電力制御部２４は、系統電力Ｗｏの家庭２への分配割合である家庭電力分配率Ｘの時間帯に応じた設定に基づいて、分配の制御をすることができる。実施形態では、家庭での活動が活発となる昼間の活動時間帯（例えば、午前６時から深夜２４時までの時間帯）に家庭電力分配率Ｘを最大「１」に設定して、系統電力を家庭２に対して優先的に振り向けるので、活動時間帯に家庭２で必要とされる電力は十分に給電することができる。一方、家庭２での活動が不活発となる就寝時間帯（例えば、深夜２４時から午前６時までの時間帯）では、家庭２で必要となる電力が小さいので家庭電力分配率Ｘを低減して、系統電力Ｗｏの一部を電動車両３ａに振り向けることができる。
家庭電力分配率Ｘに応じて系統電力Ｗｏのうち家庭２へ振り向けられる電力が設定されるため、時間帯に応じて的確な電力を家庭２用として確保することができる。
【００７６】
また、蓄電池３０の状態を検出するセンサ３８１と、蓄熱材３６の状態を検出するセンサ３８２とを備えているので、家庭電力制御部２４は、センサ３８１、３８２からの検出情報に応じて、就寝時間帯（例えば、深夜２４時から午前６時までの時間帯）の範囲内で、蓄電池３０への充電と蓄熱材３６への蓄熱とを並列に行う時間帯を設定することができる。
【００７７】
また、車両電力制御部３４は、蓄電池３０への充電が優先されるので、例えば、リチウムイオン二次電池などのように、定電流充電（ＣＣ充電）により充電が開始され定電圧充電（ＣＶ充電）に移行する充電方式の場合、充電の初期である定電流充電（ＣＣ充電）においても十分な充電電力Ｗｃが確保される。
【００７８】
また、緊急充電モードでは、家庭電力制御部２４は、家庭電力分配率Ｘに関わらず電動車両３ａへの緊急時の電力の分配率ａ２に基づき、電動車両３ａへの給電が優先される。これにより、家庭２への給電に優先して緊急充電を行うことができる。
【００７９】
また、緊急充電モードでは、車両電力制御部３４は、供給電力４の全量を充電電力Ｗｃに割り当てるので、効率的に緊急充電を行うことができる。
尚、電動車両充電システム１ｂについても、電動車両充電システム１ａと同様の作用効果を有することは言うまでもない。
【００８０】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
【００８１】
例えば、ステップＳ０の家庭電力制御部２４の動作開始この作業は利用者によるスイッチの投入でも、電源プラグと電源ジャックとの接続によりスイッチの投入がされてもよい。
【００８２】
また、充放電のサイクルを繰り返した蓄電池は、充電完了時においての端子間電圧差が低くなる場合がある。このため、定電流充電上限電圧Ｅｕｌに達するまで定電流充電（ＣＣ充電）を行うと蓄電池は過度に充電される恐れがあり、蓄電池の寿命を損なう恐れがある。車両電力制御部３４は充放電のサイクルの回数をカウントすることにより、蓄電池のサイクルの回数に応じて充電上限電圧Ｅｕｌを選択してもよい。
【００８３】
また、蓄熱材の熱媒体は、不凍液やオイル等の流体や、固体、気体、パラフィン・ワックスなどの相変化するものなど、適宜な熱媒体を用いることができる。また、蓄熱材の温度が高くなるほど、蓄熱材に蓄えられる熱量は単位体積当たり増加するが、それに伴い、蓄熱材をより高温にするヒーターや、より保温性の高い蓄熱材格納機構が必要となる。電動車両に必要とされる熱量や搭載に必要な空間、電動車両自体の価格によって、適宜な蓄熱材を採用することが望ましい。
【符号の説明】
【００８４】
１ａ、１ｂ 電動車両充電システム
２ 家庭
３ａ、３ｂ 電動車両
４ 供給電力
Ｗｏ 系統電力
Ｗｃ 充電電力
Ｗｂ 蓄熱電力
２０ ブレーカ
２２ 家電等の負荷
２４ 家庭電力制御部
２６ インターフェース部
３０ 蓄電池
３２、３２１、３２２ コンバータ
３４ 車両電力制御部
３６ 蓄熱材
３８１、３８２ センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
家庭に給電される系統電力を電動車両への充電に使用する電動車両充電システムであって、
前記電動車両は、
電力を蓄える蓄電池と、
蓄熱する蓄熱材とを備え、
前記系統電力を、前記家庭への給電分と前記電動車両への給電分とに分配の制御をする第１制御部と、
前記電動車両に給電される供給電力を、前記蓄電池を充電する充電電力と前記蓄熱材を蓄熱する蓄熱電力とに分配して、前記蓄電池への充電と前記蓄熱材への蓄熱とを並列制御する第２制御部とを備えることを特徴とする電動車両充電システム。
【請求項２】
前記第１制御部は、前記系統電力の前記家庭への分配割合である家庭電力分配率の時間帯に応じた設定に基づいて、分配の制御をすることを特徴とする請求項１に記載の電動車両充電システム。
【請求項３】
前記第１制御部は、前記家庭での活動が活発となる昼間の活動時間帯では前記家庭電力分配率を最大「１」として、前記系統電力を前記家庭に対して優先的に振り向け、前記家庭での活動が不活発となる就寝時間帯では前記家庭電力分配率を低減して前記系統電力の一部を前記電動車両用として確保することを特徴とする請求項２に記載の電動車両充電システム。
【請求項４】
前記蓄電池の状態を検出する第１センサと、
前記蓄熱材の状態を検出する第２センサとを備え、
前記第１制御部は、前記第１および第２センサからの検出情報に応じて、前記就寝時間帯の範囲内で、前記蓄電池への充電と前記蓄熱材への蓄熱とを並列に行う時間帯を設定することを特徴とする請求項３に記載の電動車両充電システム。
【請求項５】
前記第２制御部は、前記蓄電池への充電を優先して行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動車両充電システム。
【請求項６】
緊急充電モードにおいて、前記第１制御部は、前記家庭電力分配率に関わらず前記電動車両への緊急時の電力の分配率に基づき、前記電動車両への給電を優先することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電動車両充電システム。
【請求項７】
前記緊急充電モードにおいて、前記第２制御部は、前記供給電力の全量を前記充電電力とすることを特徴とする請求項５に記載の電動車両充電システム。
【請求項１】
家庭に給電される系統電力を電動車両への充電に使用する電動車両充電システムであって、
前記電動車両は、
電力を蓄える蓄電池と、
蓄熱する蓄熱材とを備え、
前記系統電力を、前記家庭への給電分と前記電動車両への給電分とに分配の制御をする第１制御部と、
前記電動車両に給電される供給電力を、前記蓄電池を充電する充電電力と前記蓄熱材を蓄熱する蓄熱電力とに分配して、前記蓄電池への充電と前記蓄熱材への蓄熱とを並列制御する第２制御部とを備えることを特徴とする電動車両充電システム。
【請求項２】
前記第１制御部は、前記系統電力の前記家庭への分配割合である家庭電力分配率の時間帯に応じた設定に基づいて、分配の制御をすることを特徴とする請求項１に記載の電動車両充電システム。
【請求項３】
前記第１制御部は、前記家庭での活動が活発となる昼間の活動時間帯では前記家庭電力分配率を最大「１」として、前記系統電力を前記家庭に対して優先的に振り向け、前記家庭での活動が不活発となる就寝時間帯では前記家庭電力分配率を低減して前記系統電力の一部を前記電動車両用として確保することを特徴とする請求項２に記載の電動車両充電システム。
【請求項４】
前記蓄電池の状態を検出する第１センサと、
前記蓄熱材の状態を検出する第２センサとを備え、
前記第１制御部は、前記第１および第２センサからの検出情報に応じて、前記就寝時間帯の範囲内で、前記蓄電池への充電と前記蓄熱材への蓄熱とを並列に行う時間帯を設定することを特徴とする請求項３に記載の電動車両充電システム。
【請求項５】
前記第２制御部は、前記蓄電池への充電を優先して行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動車両充電システム。
【請求項６】
緊急充電モードにおいて、前記第１制御部は、前記家庭電力分配率に関わらず前記電動車両への緊急時の電力の分配率に基づき、前記電動車両への給電を優先することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電動車両充電システム。
【請求項７】
前記緊急充電モードにおいて、前記第２制御部は、前記供給電力の全量を前記充電電力とすることを特徴とする請求項５に記載の電動車両充電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２１０１２８（Ｐ２０１２−２１０１２８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７５７１２（Ｐ２０１１−７５７１２）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Ｆターム（参考）】
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