JP2008077267A - 電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】給電端末と負荷との間に通信手段を設けて情報のやり取りを行う電力供給システムを提供する。
【解決手段】電力供給を受ける負荷４４、この負荷４４に外部から電力を供給する電源ケーブル５０、この電源ケーブル５０を媒体として情報の送受信を行う第３通信部４３、および、負荷４４により電力を利用する利用者の認証情報を第３通信部４３を用いて送信する認証装置４２を有する車両４０と、電源ケーブル５０が接続されて負荷４４に電力を供給する給電装置１１、および、電源ケーブル５０を媒体として情報の送受信を行い、認証情報を受信する第１通信部１３を有する給電端末１０と、第１通信部１３で受信された認証情報により利用者の認証を行う判定・制御部２４とから構成される電力供給システム１において、判定・制御部２４が、利用者を認証したときは、給電装置１１を制御して負荷４４に電力を供給するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両に搭載された負荷に対して電力供給を行う給電スタンドのような電力供給システムに関する。

車両に搭載されたバッテリーに充電したり、また、車両に搭載された電気機器を動かしたりするために電力を供給する給電スタンドにおいては、給電端末と車両との間で情報のやり取りを行う通信手段は搭載されていない。そのため、例えば、電力使用に対する課金を行うためにユーザ認証が必要であるが、従来の給電スタンドでは、この給電スタンドにＩＣカードリーダを設け、予めユーザ登録したＩＣカードをこのＩＣカードリーダに読み取らせることにより行われていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−２３１３６１号公報

しかしながら、以上のような構成によると、利用者は認証のために車両から降りて操作をする必要があり面倒であるという課題がある。また、このような給電端末は屋外に設置される場合があるため防水対策が必要であり、特に、ＩＣカードリーダは非接触の構成としなければならないという課題がある。さらに、給電スタンドと車両との通信手段がないために、給電スタンドは給電状況のみにより通電制御を行うことになるが、これでは給電端末と車両との間における状況を把握することができず、例えば、給電中に車両が発進して電源ケーブルが切断されたとしても電力供給が続けて行われてしまう。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、給電端末とこの給電端末から電力供給を受けるバッテリーや電気機器等の負荷が搭載された車両との間に通信手段を設けて情報のやり取りを行う電力供給システムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る電力供給システムは、電力供給を受ける負荷、この負荷に外部から電力を供給する電源ケーブル、伝送手段を介して情報の送受信を行う負荷側通信部（例えば、実施形態における第３通信部４３）、および、負荷により電力を利用する利用者の認証情報を負荷側通信部を用いて送信する認証装置を有する負荷手段（例えば、実施形態における車両４０）と、電源ケーブルが接続されて負荷に電力を供給する給電装置、および、伝送手段を介して情報の送受信を行い、認証情報を受信する電源側通信部（例えば、実施形態における第１通信部１３）を有する給電手段（例えば、実施形態における給電端末１０）と、電源側通信部で受信された認証情報により利用者の認証を行う管理手段（例えば、実施形態における判定・制御部２４）とから構成され、管理手段が、利用者を認証したときは、給電装置を制御して負荷に電力を供給する。

このような本発明に係る電力供給システムにおいて、給電手段が、電源ケーブルが接続されたことを検出する検出部を有し、管理手段が、この検出部により電源ケーブルが接続されたことを検出したときに、利用者の認証を行うように構成することが好ましい。

ここで、伝送手段が、電力ケーブルであり、負荷側通信部および電源側通信部が電力線搬送通信によりこの電力ケーブルを媒介として情報の送受信を行うように構成されることが好ましい。

また、伝送手段が、負荷側通信部および電源側通信部に接続される通信ケーブルであることが好ましい。このとき、電力ケーブルと通信ケーブルとが束にされて一本のケーブルで構成されることがさらに好ましい。

あるいは、伝送手段が、無線回線であり、負荷側通信部および電源側通信部が無線通信により情報の送受信を行うように構成されることが好ましい。

そして、このような本発明に係る電力供給システムにおいて、管理手段が、給電装置により負荷に電力が供給されているときに、電源側通信部および伝送手段を介して負荷側通信部に確認信号を送信し、この確認信号を受信した負荷側通信部が伝送手段および電源側通信部を介して送信した応答信号を受信するように構成し、確認信号を送信してから所定の時間内に応答信号を受信しないときに、給電装置を制御して負荷に電力を供給しないように構成することが好ましい。

また、管理手段が、確認信号の送信から所定の時間内に応答信号を受信しないときに、警報を発する警報手段（例えば、実施形態における警報設備６０）を有することが好ましい。

本発明に係る電力供給システムを以上のように構成すると、利用者を認証するための認証情報を送信する認証装置を負荷手段側に設けることができるため、給電手段の構成を簡単にすることができる。特に、給電手段を屋外に設置するときには防水構造にする必要があるが、例えば認証カードを挿抜するように構成された認証手段の防水性を考慮する必要が無くなる。

また、負荷に電力を供給する電源ケーブルの接続を検出して認証を開始するように構成することにより、利用者は一回の操作だけで電源供給を開始させることができる。

このように負荷手段に電力供給が行われているときに、管理手段と負荷手段（負荷側通信部）との間で確認信号及び応答信号の送受信を行うように構成すると、電源ケーブルの異常（特にこの電源ケーブルの切断）を検出することができ、これにより給電装置による給電を停止して安全性を向上させることができる。また、このような状況のときに警報手段により警報を発するように構成するとさらに安全性を向上させることができる。特に、伝送手段を電源ケーブルとすることにより、この電源ケーブルの異常を確実に検出することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて、本発明に係る電力供給システムの構成について説明する。本実施例における電力供給システム１は、例えば電気自動車を駆動するためのバッテリーやキャンピングカーに搭載された家電機器のような、車両に搭載された負荷に電力を供給する給電スタンドに適用した場合について説明する。なお、給電スタンドとは、車両にガソリンを供給するガソリンスタンドと同様に、車両に電力を供給する施設を示している。

この電力供給システム１は、車両４０を駐車可能な給電スタンド２に設置された給電端末１０と、この給電端末１０による電力の供給を管理する管理システム２０と、給電端末１０および管理システム２０を接続して情報の送受信を可能にするネットワーク３０（例えば、ＬＡＮやインターネット等）と、ネットワーク３０に接続され、給電中に何等かの異常が発生したときに警報を発する警報設備６０とから構成される。この給電スタンド２で車両４０に電力を供給する場合は、車両４０と給電端末１０とを電源ケーブル５０で接続して行われる。

それでは、このような電力供給システム１の詳細な構成について第１実施例として図２を用いて説明する。まず、給電端末１０は、電力ケーブル５０が接続されて車両４０に電力を供給する給電装置１１、給電装置１１に対して給電の開始・終了を制御する給電装置制御部１２、車両と通信を行う第１通信部１３、管理システム２０と通信を行う第２通信部１４、および、給電装置１１に対する電源ケーブル５０の接続・取り外しを検出する検出部１５を有して構成される。給電装置制御部１２は、後述するように、第１および第２通信部１３，１４を介して車両４０および管理システム２０と通信をすることにより、給電の制御を行うように構成されている。また、この給電装置１１は、車両４０に電力を供給したときにその電力使用量を計測するように構成されており、給電装置制御部１２は計測された電力使用量を読み出すことができるように構成されている。

車両４０は、電力ケーブル５０が接続されて給電端末１０の給電装置１１から電力供給を受けて、この車両４０内に搭載された負荷４４（例えば、電気機器やバッテリー）にこの電力を供給する受電装置４１、電力供給を受ける利用者の認証を行うための認証装置４２、および、給電端末１０と通信を行うための第３通信部４３を有して構成される。なお、本実施例においては、第１通信部１３と第３通信部４３とは、特別な通信ケーブルを設けず、電力ケーブル５０に信号を重畳して通信を行う電力線搬送通信を用いた場合について示している。

管理システム２０は、ネットワーク３０（図２においては図示せず）を介して給電端末１０の第２通信部１４と通信する第４通信部２１、給電スタンド２の利用者の認証情報を管理する利用者データベース２２、利用者の利用履歴を管理する履歴データベース２３、および、第４通信部２１を用いて、車両４０の認証装置４２および給電端末１０の給電装置制御部１２と通信を行い利用者の認証や給電装置の作動を制御する判定・制御部２４を有して構成される。

また、警報設備６０は、ネットワーク３０を介して管理システム２０の第４通信部２１と接続される第５通信部６１、および、管理システム２０の判定・制御部２４からの指令により、給電スタンド２の利用者等に警報を発する警報装置６２とを有して構成される。

それでは、このような構成の電力供給システム１において、車両４０に電力供給を行う給電処理について図３を合わせて用いて説明する。なおここでは、認証方法として利用者がＩＣカード等で構成された認証カードを所持しており、車両４０の認証装置４２に設けられたカードリーダによりこの認証カードから利用者情報を読み出して認証を行う場合について説明する。まず、利用者は、車両４０を給電スタンド２の所定の場所に駐車し、認証カードを認証装置４２にセットする（ステップＳ１００）。そして、一旦車両４０から降り、電源ケーブル５０をこの車両４０の受電装置４１と給電端末１０の給電装置１１に接続する（ステップＳ１１０）。すると、給電端末１０の検出部１５が電源ケーブル５０の接続を検出し、給電装置制御部１２に通知する（ステップＳ１２０）。

検出部１５により電源ケーブル５０の接続が検出されると、給電装置制御部１２は、第１通信部１３および第３通信部４３を介して、認証装置４２に認証開始を指令して認証処理を行う（ステップＳ１３０）。この認証処理Ｓ１３０において、認証装置４２は、給電装置制御部１２から認証開始の指令を受信すると、認証カードから利用者情報を読み出して第３通信部４３、第１通信部１３、および、第４通信部２１を介してこの利用者情報を管理システム２０の判定・制御部２４に送信する。そして、判定・制御部２４は、利用者データベース２２に登録されている利用者情報と照合を行いこの利用者が電力供給を受けられる資格を有するか否かを判定し、その結果を履歴データベース２３に記録するとともに第４通信部２１および第２通信部１４を介して給電装置制御部１２に送信する処理を行う。なお、例えば、使用料金を前払い方式にしておき、その金額を利用者データベース２２に記憶しておくことにより、この利用者の認証処理において、十分な残金があるかをチェックしたり、例えば、クレジットカードのように使用料金を後払い方式にしておき、その利用者が債務支払い不能者か否かを利用者データベース２２に記憶しておくことにより、この利用者の認証において、支払い不能者か否かをチェックすることにより、その利用者が電力使用量の支払い能力があるか否かを判定することができる。この場合、支払い能力がないときは、判定・制御部２４は、その利用者を認証しないように構成される。

そして、給電装置制御部１２は、判定・制御部２４から送信された認証結果に基づいて給電を開始するか否かを判定する（ステップＳ１４０）。利用者が認証された場合は、給電装置１１を制御して電源ケーブル５０を介して受電装置４１に給電を開始する（Ｓ１５０）。一方、利用者が認証されなかった場合は、その旨を例えば、給電端末１０のディスプレイ（図示せず）に表示して給電処理を終了する（ステップＳ１９０）。

このようにして、給電が開始され電力の使用をした後は、利用者が給電装置１１から電源ケーブル５０を取り外す。すると、検出部１５は電源ケーブル５０が給電装置１１から取り外されたことを検出し、給電装置制御部１２に通知する（ステップＳ１６０）。そして、給電装置制御部１２は、電源ケーブル５０の取り外しが検出されると、給電装置１１から電力使用量を読み出し、電源供給の終了の通知および電力使用量を第２通信部１４および第４通信部２１を介して判定・制御部２４に送信し（ステップＳ１７０）、判定・制御部２４はその情報を履歴データベース２３に記憶する（ステップＳ１８０）。また、給電装置制御部１２は、ステップＳ１７０において給電装置１１を制御して受電装置４１に対する給電を終了する。

このように、この第１実施例に係る電力供給システム１は、給電端末１０の給電装置１１に電源ケーブル５０が接続および取り外されたことを検出して電源供給の開始および終了を行うように構成されており、また、この操作により利用者の認証処理も実行されるため、利用者は一回の操作（電源ケーブル５０を接続する操作）だけで電源供給を開始させたり終了させたりすることができる。このとき、車両４０と給電端末１０および管理システム２０とは通信による情報の送受信が可能に構成されているため、本実施例に示すように認証装置４２を車両４０に搭載することができ、この装置の防水性を考慮する必要がなく、システム全体を簡単な構成とすることができる。なお、車両４０と給電端末１０との間の通信は、本実施例に示すように、電力線搬送方式を用いると電源ケーブル５０以外に通信のためのケーブルが不要となり、車両４０と給電端末１０との接続操作を容易にすることができ、またシステムの構成も簡単なものとすることができる。

ところで、給電装置１１から電源ケーブル５０が取り外されたときは、検出部１５で検出して電力の供給を停止することができるが、何らかの原因で電源ケーブル５０が途中で切断された場合には、そのまま電源ケーブル５０に対する通電状態が維持されてしまう。したがって、本実施例に係る電力供給システム１では、電源ケーブル５０が切断されたことを検出する処理が組み込まれている。この処理について図４を合わせて用いて説明する。

利用者が認証されて給電が開始されると、管理システム２０の判定・制御部２４は、図４に示すケーブル監視処理を実行する。このケーブル監視処理は、判定・制御部２４と車両４０の第３通信部４３との間で確認信号および応答信号の送受信を行い、電源ケーブル５０が正常な状態で接続されているか否かを検出するものである。具体的には、判定・制御部２４から第４通信部２１、第２通信部１４および第１通信部１３を介して確認信号を第３通信部４３に送信し、この第３通信部４３から所定の時間内に応答信号が逆の経路を辿って送り返されるの待つ（ステップＳ２００）。そして、所定の時間内に第３通信部４３から応答信号が送り返された否かを判断し（ステップＳ２００）、送り返された場合は、所定の時間間隔を空けてステップＳ２００を繰り返し実行する。一方、所定の時間内に応答信号が送り返されなかった場合は、例えば、電源ケーブル５０が切断されている状況が考えられるため、判定・制御部２４は、この状態を履歴データベース２３に記録するとともに、給電装置制御部１２に給電の終了を通知し、この通知を受け取った給電装置制御部１２は給電装置１１を制御して受電装置４１に対する給電を終了する（ステップＳ２２０）。さらに判定・制御部２４は、第４通信部２１および第５通信部６１を介して警報設備６０の警報装置６２を作動させ、利用者等に警報を発する（ステップＳ２３０）。この警報は、例えば、ブザー音を鳴らしたり、ランプを点灯させたりするように構成される。

なお、図３に示すステップＳ１５０において利用者が認証されて給電を開始するときに、上述の確認信号及び応答信号の送受信を行って電源ケーブル５０に異常がないことを確認し、確認が取れたときに通電を開始するように構成することも可能である。また、上述のステップＳ２２０で給電を終了するときは、給電装置制御部１２は給電装置１１からそれまでの電力使用料を読み出し、判定・制御部２４に送信し、判定・制御部２４はこの情報を履歴データベース２３に記録する。使用料金が後払いの場合、後日、この情報を基に、利用者に課金する。

このように、車両４０の負荷４４に電力供給が行われているときに、判定制御部２４と第３通信部４３との間で確認信号及び応答信号の送受信を行うように構成すると、電源ケーブル５０の異常（特にこの電源ケーブル５０の切断）を検出することができ、これにより給電装置１１による給電を停止して安全性を向上させることができる。また、このような状況のときに警報設備６０により警報を発するように構成するとさらに安全性を向上させることができる。

第１実施例では、利用者の認証処理やケーブルの監視処理を管理システム２０に実装された判定・制御部２４で実行した場合について説明したが、これらを処理を給電端末１０で実行するように構成することも可能であり、このように構成した場合を第２実施例として図５に示す。この第２実施例において、給電端末１０の判定・制御部１２′は、第１実施例における給電装置制御部１２に判定・制御部２４の機能を実装したものである。なお、その他の構成は第１実施例と同様であり、同一の符号を付して説明は省略する。

この第２実施例においては、検出部１５で電源ケーブル５０の接続が検出されると、判定・制御部１２′は、第１通信部１３および第３通信部４３を介して通信を行い認証装置４２により認証カードから利用者情報を読み出す。そして、第２通信部１４および第４通信部２１を介して管理システム２０の利用者データベース２２から対応する利用者の利用者情報を読み出し、認証装置４２で読み出された利用者情報との照合を行う。そして、利用者が認証された場合は、給電装置１１を制御して受電装置４１に対する通電を開始し、利用者が認証されなかった場合は、処理を終了する。また、第１実施例と同様に判定・制御部１２′は、第１通信部１３を介して第３通信部４３との間で確認信号および応答信号の送受信を行い、電源ケーブル５０の監視処理を行い、応答信号が所定の時間内に受信できなかったときは、管理システム２０の履歴データベース２３にその旨を記録するとともに、警報設備６０の警報装置６２により利用者等に対して警報を発する。

なお、以上に示した第１実施例および第２実施例においては、第３通信部４３は車両４０に搭載されているが、受電装置４１を給電装置１１に接続するための電源ケーブル５０のプラグに内蔵しても良い。また、これらの実施例では第１および第３通信部１３，４３の通信は電源ケーブル５０を用いた電力線搬送通信を用いて構成した場合について説明したが、例えば、無線通信により通信するように構成することも可能であるし、電源ケーブル５０とは別に、第１通信部１３と第３通信部４３とを接続する通信ケーブルを用いてもよい。このとき、上述のケーブル監視処理を行う場合は、電源ケーブル５０と通信ケーブルを束にして一本のケーブルとすることが好ましい。このように構成すると、何らかの原因で電源ケーブル５０が切断されるときは、通信ケーブルも一緒に切断される可能性が高く、これにより確認信号および応答信号の送受信ができなくなるので、電源ケーブル５０の異常を確実に検出することができる。また、電源ケーブル５０と通信ケーブルのコネクタを一体に構成することにより、一度の操作でこれらのケーブルの接続を行うことができて、利用者の利便性が向上する。あるいは、第１および第３通信部１３，４３の通信を無線通信により実現した場合も、電源ケーブル５０が接続されたまま車両４０が給電スタンド２から走り去ると、無線通信ができなくなり、これにより、給電装置１１による電源供給を停止することができる。

ところで、このように、給電端末１０と車両４０との間の通信に電力線搬送通信を用いると、車両４０に搭載されたカーナビゲーションシステムや車両４０内で使用するパーソナルコンピュータ等の車内機器４５に第３通信部４３を介して情報提供することができる。例えば、管理システム２０の第４通信部２１をインターネット７０に接続し、第３通信部４３、第１通信部１３、第２通信部１４および第４通信部２１により車内機器４５からインターネットに接続可能に構成することにより、カーナビゲーションシステムに地図情報を提供したり、カーオーディオに音楽を提供したりすることが可能となる。すなわち、給電端末１０に電源ケーブル５０を接続するだけで、電力の供給を受けることができるとともに、車内機器４５をインターネット７０に接続することが可能となる。

本発明に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。 上記電力供給システムの第１実施例に係る構成を示すブロック図である。 上記電力供給システムにおける給電処理を示すフローチャートである。 上記電力供給システムにおけるケーブル監視処理を示すフローチャートである。 上記電力供給システムの第２実施例に係る構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 電力供給システム
１０ 給電端末（給電手段）
１１ 給電装置
１３ 第１通信部（電源側通信部）
１５ 検出部
２４，１２′ 判定・制御部（管理手段）
４０ 車両（負荷手段）
４２ 認証装置
４３ 第３通信部（負荷側通信部）
４４ 負荷
５０ 電源ケーブル（伝送手段）
６０ 警報設備（警報手段）

Claims (8)

1. 電力供給を受ける負荷、前記負荷に外部から電力を供給する電源ケーブル、伝送手段を介して情報の送受信を行う負荷側通信部、および、前記負荷により電力を利用する利用者の認証情報を前記負荷側通信部を用いて送信する認証装置を有する負荷手段と、
   前記電源ケーブルが接続されて前記負荷に電力を供給する給電装置、および、前記伝送手段を介して情報の送受信を行い、前記認証情報を受信する電源側通信部を有する給電手段と、
   前記電源側通信部で受信された認証情報により前記利用者の認証を行う管理手段とから構成され、
   前記管理手段が、前記利用者を認証したときは、前記給電装置を制御して前記負荷に電力を供給するように構成された電力供給システム。
2. 前記給電手段が、前記電源ケーブルが接続されたことを検出する検出部を有し、
   前記管理手段が、前記検出部により前記電源ケーブルが接続されたことを検出したときに、前記利用者の認証を行うように構成された請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記伝送手段が、前記電力ケーブルであり、前記負荷側通信部および前記電源側通信部が電力線搬送通信により前記電力ケーブルを媒介として前記情報の送受信を行うように構成された請求項１または２に記載の電力供給システム。
4. 前記伝送手段が、前記負荷側通信部および前記電源側通信部に接続される通信ケーブルである請求項１または２に記載の電力供給システム。
5. 前記電力ケーブルと前記通信ケーブルとが束にされて一本のケーブルで構成された請求項４に記載の電力供給システム。
6. 前記伝送手段が、無線回線であり、前記負荷側通信部および前記電源側通信部が無線通信により前記情報の送受信を行うように構成された請求項１または２に記載の電力供給システム。
7. 前記管理手段が、
   前記給電装置により前記負荷に電力が供給されているときに、前記電源側通信部および前記伝送手段を介して前記負荷側通信部に確認信号を送信し、前記確認信号を受信した前記負荷側通信部が前記伝送手段および前記電源側通信部を介して送信した応答信号を受信するように構成され、
   前記確認信号を送信してから所定の時間内に前記応答信号を受信しないときに、前記給電装置を制御して前記負荷に電力を供給しないように構成された請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力供給システム。
8. 前記管理手段が、前記確認信号の送信から所定の時間内に前記応答信号を受信しないときに、警報を発する警報手段を有する請求項７に記載の電力供給システム。
   

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