CN104025416A - 充电控制装置、电池管理装置、充电控制方法和记录介质 - Google Patents

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矢野仁之
工藤耕治
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Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

一种充电控制装置，用于对从配电系统给多个电气动力车辆进行的充电进行控制，其包括：存储部件，所述存储部件用于存储充电控制时段中的第一时段、所述充电控制时段中的除了所述第一时段之外的第二时段、以及在所述第一时段期间的充电需求的目标水平；接收部件，所述接收部件用于从多个车辆中的每一个接收所述车辆所需的充电量；以及，控制部件，所述控制部件通过使用所述充电需求的目标水平作为目标来控制所述第一时段期间的充电，以及通过基于当从所述多个所需充电量的总量减去在所述第一时段期间通过充电的充电量的剩余总量来设定在所述第二时段中的充电的目标水平，并且使用用于充电的所述目标水平作为目标，来控制所述第二时段期间的充电。

Description

充电控制装置、电池管理装置、充电控制方法和记录介质
技术领域
本发明涉及充电控制装置、电池管理装置、充电控制方法和记录介质，具体地说涉及用于对使用来自电力网的电力给使用电力作为驱动源的多个车辆所进行的充电进行控制的充电控制装置、电池管理装置、充电控制方法和记录介质。
背景技术
已经实现了：不使用油并且由此不排放CO2的电动车辆；以及，插电式混合动力电动车辆，其具有电动机和内燃机，并且由此可以显著地减少CO2的排放。以下，一般将电动车辆和插电式混合动力电动车辆称为“EV”。当EV变得普遍时，可以减少CO2的排放。因此，EV的普遍使用可以变为一种用于防止全球变暖的措施。
另一方面，当EV变得普遍时，用于将作为EV的电源的电池充电的电力的量增大。换句话说，对于用于将在EV中的电池充电的电力的需求增大(以下，该需求被称为“充电电力需求”)。这意味着在充电电力需求上的增大将不利地影响已经被稳定地控制的需求供应平衡。
另外，作为解决全球变暖问题的方法，趋向于引入许多可再生电源，诸如光伏发电和风力发电场。
可再生电源的输出电功率取决于难以预测的天气现象而波动。因此，如果被引入的可再生电源的数量增大，则变得难以控制电力供应。结果，在可再生电源上的增加不利地影响已经被稳定地控制的电力网的需求供应平衡。
可以调整其输出以便处理可再生电源的输出波动(电源的波动)和在充电电力需求上的增大(当EV变得普遍时出现的电力的需求波动)两者的多个热发生器的使用与消除CO2的目标背道而驰。
基于ICT(信息和通信技术)的智能电网技术可以在一定程度上管理对于电力的需求的增大和减少，该对于电力的需求取决于迄今还没有进行调节的、由用户使用的负载。因此，由用户使用的负载用于稳定电力网的需求供应平衡的思想已经在近些年来赢得关注(参见专利文献1)。
如上所述，如果EV变得普遍，则用于将EV的电池充电的电力的量(电力需求)变大。如果允许EV向电力网释放回电力，则从EV的电池释放的电力的量(所产生的电力)变大。因此，EV的电池高度有益于作为可控制的负载和发电机。在这样的情况下，已经执行了诸如在非专利文献1和2中所述的V2G(车辆至电网)和G2V(电网至车辆)的、对于EV的技术研究。
另一方面，因为EV是移动装置，所以EV的电池不总是连接到电力网。因此，当电池将被连接到电力网时这一点不确定，因为这取决于EV的个体拥有者的行为。结果，需要基于与固定电池和诸如用于在夜间切换需求的典型的热泵的装置的充电/放电计划和调度不同的那些充电/放电计划和调度来管理EV的电池。
因此，在通过将EV连接到电力网而将多个EV充电的充电系统中，考虑到在个体EV和电力网之间的连接随着时间变化的事实，需要实时地控制个体EV的充电，并且需要消除对于EV的拥有者的风险(例如，EV的在出发时间的不足的充电或严重变差的电池)。另外，需要基于连接到电力网的EV的充电和放电来考虑EV对于在电力网中的电力的需求和供应的影响。然而，难以找出满足EV的个体拥有者对于方便的需要和管理EV的充电和放电的需求的平衡。
因为电池具有有限数量的充电/放电周期并且昂贵，所以难以想象每一个EV的电池的电力将用于除了对于EV加电之外的目的，除了在紧急的情况下之外。关于该情况，将在下面描述对于EV的电池的充电控制的示例。然而，从如何有效地使用其间电池连接到电力网的时段的视点看，对于EV的电池的放电控制与它们的充电控制相同。
图1是描述控制EV的总充电电力的重要性的示意图。图1简单地示出了过剩夜间时间电力1和过剩光伏电力2的示例。
在图1中，基础源电力3是从其输出难以调整的电源供应的电力，即，从其中进行调整以处理在电力中的波动的能力低的电源供应的电力。
电力需求4是由用户消耗的电力，并且取决于诸如季节和假日的各种条件而波动。电力需求4取决于人的行为而波动，并且电力需求时段是24小时周期。电力需求4趋向于在半夜降低。
如果在夜间低的电力需求4变得低于在夜间的基础源电力3，则因为基础源电力3的电源(基础电源)的调整能力低，所以电力1的过剩在夜间出现。
当前以下述方式来使用过剩夜间电力1：液压发电机泵吸水，并且将过剩的夜间电力1存储为潜能，或者，以较低的夜间电力费用来使用存储和消耗过剩夜间电力1的诸如热泵的装置。
在图1中，在日间，在通过太阳光产生的电力(光伏源电力)5大，并且基础源电力3和光伏源电力5的和(以下，该和被称为“电力的和”)变得大于电力需求4。
如果电力的和大于电流需求4，则通过从电力的和减去电力需求4而产生的电力像过剩夜间电力1那样变得过剩。在图1中，将该过剩表示为过剩光伏电力2。
只要拥有者的EV已经在出发时间之前被充分充电，则他或她不关心他的或她的EV使用什么电源。结果，如果向用户提供降低充电电力成本的动机并且它们可以使用它，则他们的EV可以被用作在前述的电力变得过剩的时间范围中使用过剩电力的装置。
因此，如果EV变得普遍，则可以消除消耗过剩夜间电力的泵吸水类型的液压发电机和具有高的调整能力并且减少过剩光伏电力的昂贵的发电机。
非专利文献3描述了作为控制多个EV的总充电电力和个体EV的充电的方法的、用于成群EV的充电控制方法。在非专利文献3中描述的技术在夜晚后至早晨向多个EV分配充电电力，使得充电的电力不超过包括充电装置的电力接收系统的容量。以下述方式来向EV分配充电电力：基于直到出发时间的剩余时间来计算并且基于个体EV所需的充电电力量来计算个体EV的紧急充电。其后，以充电紧急的顺序来选择要充电的EV，使得充电电力数的总量不超过容量。
非专利文献4描述了接口，通过该接口来控制EV的充电。
相关技术文献
专利文献
专利文献1：JP2010-512727A公布(翻译版本)
非专利文献
非专利文献1：Ohta等人,"Proposal of Smart Storage on UbiquitousPower Network-Distributed Autonomous Vehicle to Grid(translatedtitle),"IEEJ Transactions on Power and Energy B,Vol.130,No.11,pp.989-994(2010)。
非专利文献2：Ohta等人,"Effects on Frequency Control of SmartStorage in Ubiquitous Power Network(translated title),"IEEJTransactions on Power and Energy B,Vol.131,No.1,pp.94-100(2011)。
非专利文献3：Hasuike等人,"Development of Charge controlSystem that Accomplishes Economical Charging of Multiple ElectricVehicles(translated title),"Proceedings of the30-th Annual Meeting ofJapan Society of Energy and Resources,June2-3,2011,Lecture No.17-3,pp.213-216。
非专利文献4：Ninomiya等人,"A study of Suppression of OutputFluctuations of Photo Voltaic Generation using Electric Vehicles,"Proceedings of2011Technical Meeting of Power and Energy Group,TheInstitute of Electrical Engineers of Japan,August30to September1,2011,Lecture Number P40,pp.83-84。
发明内容
本发明要解决的问题
为了保持电力的需求供应平衡，需要在有限的时段(以下，该时段被称为“所需时段”)中将EV充电。在图1中所示的示例中，其中对于电力的需求变得小于电力供应的时段(例如，过剩夜间时间电力出现的时段)变为所需时段。因此，为了保持电力的需求供应平衡，优选的是，在所需时段中将EV充电。
另一方面，EV拥有者的要求是在将EV与电力网断开的时间之前，将他们的EV充电到他们的所需的充电需要。
因此，期望提供一种充电控制技术，所述充电控制技术能够同时实现两种条件，其中，通过将EV充电来对于所需时段保持电力的需求供应平衡，并且其中，尽可能满足它们的拥有者的需要(在当EV从电力网断开的时间之前，EV已经被充电有所需充电的量)。
本发明的目的是提供可以解决前述问题的充电控制装置、电池管理装置、充电控制方法和记录介质。
解决问题的手段
根据本发明的充电控制装置是这样一种充电控制装置，其用于对多个车辆的充电进行控制，其中通过使用来自电力网的电力来进行所述充电，并且所述多个车辆使用电力作为驱动源，所述充电控制装置包括：
存储部件，所述存储部件存储：在对所述充电进行控制的充电控制时段中的第一时段；在所述充电控制时段中的除了所述第一时段之外的第二时段；以及，在所述第一时段中的充电需求的目标水平；
接收部件，所述接收部件从所述多个车辆中的每一辆接收所需的充电量；以及
控制部件，所述控制部件通过使用在所述第一时段中的所述充电需求的所述目标水平作为目标来控制所述充电，基于通过从多个所需的充电量的总量减去在所述第一时段中的充电量而生成的剩余总量来设定在所述第二时段中的充电的目标水平，并且通过使用该充电的目标水平作为目标来控制所述充电。
根据本发明的电池管理装置是这样一种电池管理装置，包括：
处理部件，所述处理部件用于将从电力网来被充电的电池的所需的充电量传送到前述的充电控制装置。
根据本发明的充电控制方法是这样一种用于充电控制装置的充电控制方法，所述充电控制装置用于对多个车辆的充电进行控制，其中通过使用来自电力网的电力来进行所述充电，并且所述多个车辆使用电力作为驱动源，所述充电控制方法包括：
向存储部件内存储：在对所述充电进行控制的充电控制时段中的第一时段；在所述充电控制时段中的除了所述第一时段之外的第二时段；以及，在所述第一时段中的充电需求的目标水平；
从所述多个车辆中的每一辆接收所需的充电量；以及
通过使用在所述第一时段中的所述充电需求的目标水平作为目标来控制所述充电，基于通过从多个所需的充电量的总量减去在所述第一时段中的充电量而生成的剩余总量来设定在所述第二时段中的充电的目标水平，并且通过使用该充电的目标水平作为目标来控制所述充电。
根据本发明的记录介质是这样一种计算机可读记录介质，在所述计算机可读记录介质上记录有使得计算机执行规程的程序，所述规程包括：
存储规程，向存储部件内存储：在充电控制时段中的第一时段，其中，在所述充电控制时段对使用电力作为驱动源的多个车辆的充电进行控制，并且所述充电是使用来自电力网的电力来进行的；在所述充电控制时段中的除了所述第一时段之外的第二时段；以及，在所述第一时段中的充电需求的目标水平；
接收规程，从所述多个车辆中的每一辆接收所需的充电量；以及
控制规程，通过使用在所述第一时段中的所述充电需求的目标水平作为目标来控制所述充电，基于通过从多个所需第充电量的总量减去在所述第一时段中的充电量而生成的剩余总量来设定在所述第二时段中的充电的目标水平，并且通过使用该充电的目标水平作为目标来控制所述充电。
本发明的效果
根据本发明，可以通过控制EV的充电电力来将电力的需求供应平衡保持所需时段，并且尽可能满足它们的拥有者的需要，其中，在当EV从电力网断开的时间之前，EV已经利用所需充电的量来对EV充电)。
附图说明
图1是描述被控制的EV的总充电电力的量的重要性的示意图。
图2是示出根据本发明的一个实施例的、使用充电控制装置的电力控制系统的示意图。
图3是示出电池控制装置108的示例的示意图。
图4是示出控制处理装置106的示例的框图。
图5是描述在控制处理装置106中执行的处理的流程图。
图6是示出核心时段、总充电需求的目标水平和非核心时段的示例的示意图。
图7是描述优先级充电控制方法的示意图。
图8A是示出模拟结果的示意图，该模拟结果表示如果先前预期的EV107的电力消耗与在指定日期的EV107的电力消耗不同则在优先级充电控制中出现什么。
图8B是描述模拟结果的示意图，该模拟结果表示如果先前预期的EV107的电力消耗与在指定日期的EV107的电力消耗不同则在优先级充电控制中出现什么。
图9是描述设定用于优先级控制的总充电电力的目标水平的规程的示意图。
图10A是示出模拟结果的示意图。
图10B是示出模拟结果的示意图。
图11是示出模拟结果的示意图。
图12是示出模拟结果的示意图。
图13是示出由通信控制装置106a1、数据存储装置106a2和控制部分106构成的充电控制装置的示意图。
具体实施方式
接下来，参考附图，将描述本发明的示例性实施例。
图2是示出根据本发明的一个示例性实施例的、使用充电控制装置的电力控制系统的示意图。
在图2中，电力控制系统包括变电站101、电力网102、电力网运营中心103、通信网络104、电力系统基站105、控制处理装置106、多个EV107以及多个电池控制装置108。
变电站101将通过发电厂(例如，热发电厂或可再生电源)产生的电力的电压增大或减小为预定电压，并且向电力网102供应具有结果电压的电力。
电力网102用于向用户供应来自变电站101的电力。
电力网运营中心103被电力供应商(例如，电力公司)管理。电力网运营中心103(例如，在电力网运营中心103中安装的、诸如PC(个人计算机)的信息处理装置)通过通信网络104向控制处理装置106传送电力需求请求。
根据这个示例性实施例，电力网运营中心103向控制处理装置106传送作为电力需求请求的、控制处理装置106控制EV107的充电的时段的一部分(以下，该时段被称为“充电控制时段”，并且该部分被称为“核心时段”)、在充电控制时段中的除了核心时段之外的部分(以下，该时段被称为“非核心时段”)和在核心时段中的充电需求的目标水平。核心时段是第一时段的示例，而非核心时段是第二时段的示例。充电控制时段是例如一天。充电控制时段不限于一天，而可以被适当地改变。
通信网络104被连接到电力网运营中心103、电力系统基站105、控制处理装置106和电池控制装置108。通信网络104可以由有线网络或无线网络构成。
如果通信网络104由无线网络构成，则控制处理装置106通过电力系统基站105与每一个EV107进行通信。在该情况下，控制处理装置106可以通过电力系统基站105与正移动的EV107进行通信。如果通信网络104由有线网络构成，则可以省略电力系统基站105。
控制处理装置106是充电控制装置的一个示例。
控制处理装置106通过通信网络104从电力网运营中心103接受电力需求请求(核心时段、在核心时段中的充电需求的目标水平和非核心时段)。当控制处理装置106接收到电力需求请求时，控制处理装置106存储它。
另外，控制处理装置106通过通信网络104和电池控制装置108来与每一个EV107进行通信。控制处理装置106从每一个EV107接收例如EV107的所需充电量和其中EV107连接到电力网102的预期时段(以下，该时段被称为“预期连接时段”)。
控制处理装置106基于从电力网运营中心103发出的电力需求请求并且基于EV107的所需充电量来控制利用从电力网102供应的电力对于EV107的充电。根据这个示例性实施例，控制处理装置106基于电力需求请求、EV107的所需充电量和EV107的预期连接时段来控制利用从电力网102供应的电力来对于EV107的充电。
假设除非每个EV107在移动，则它总是被插入在电力网102中。根据这个示例性实施例，每一个EV107通过电池控制装置108连接到电力网102。
在每一个EV107正在被插入在至少电力网102中的同时，即，在每一个EV107正在通过电池控制装置108连接到电力网102的同时，每一个EV107通过通信网络104与控制处理装置106进行通信。
每一个EV107与控制处理装置106交换数据和控制信号。
从每一个EV107向控制处理装置106传送的数据例如是关于EV107的电池的信息、其过去的行驶数据、EV107连接到电力网102的时间(以下，这个时间被称为“连接时间”)、EV107将从电力网102断开的预期时间(以下，这个时间被称为“预期断开时间”)和EV107的所需充电量。
在连接时间后直到预期的断开时间的时段表示预期的连接时段。因此，通过连接时间和预期的断开时间两者来定义预期连接时段。
可以取代EV107的所需充电量来使用由EV107的拥有者期望的任何充电水平。
EV107的过去行驶数据是表示EV107行驶的日期和时间。
关于EV107的电池的信息例如是充电状态(SOC)和电池的输出电压。关于EV107的信息可以包括电池的温度。
从控制处理装置106向每一个EV107传送的控制信号例如是使得EV107开始充电的充电开始信号和使得EV107停止充电的充电停止信号。
每一个电池控制装置108管理每一个EV107、电力网102和通信网络104的连接。
图3是示出电池控制装置108的示例的示意图。
在图3中，电池控制装置108包括选择开关108a和接口处理部分108b。
选择开关108a控制电力网102和EV107的电池107a的连接和断开。
接口处理部分108b被连接到EV107的BMU(电池管理单元)107b。BMU107b被包括在电池管理装置107c中。
BMU107b监视电池107a以检测其信息(SOC和输出电压)。另外，BMU107b存储行驶数据的历史。而且，BMU107b检测作为连接时间的、EV107连接到电池控制装置108的时间。而且，BMU107b通过输入部分(未示出)从EV107的拥有者接收预期的断开时间和所需的充电量。
BMU107b通过接口处理部分108b向控制处理装置106传送关于电池107a的信息(SOC和输出电压)、过去行驶时间、连接时间、预期断开时间和所需充电量。
根据这个示例性实施例，当控制处理装置106从EV107的BMU107b接收到过去行驶数据时，控制处理装置106另外存储它。因此，根据这个示例性实施例，当BMU107b已经连接到电池控制装置108时并且当过去行驶数据已经被传送到控制处理装置106时，BMU107b清除已经被传送的过去行驶数据。当BMU107b从电池控制装置108断开时，BMU107b恢复存储随后的行驶数据。
接口处理部分108b通过通信网络104从控制处理装置106接收控制信号，并且然后基于该控制信号来控制是打开还是闭合选择开关108a。
当接口处理部分108b接收到作为控制信号的充电开始信号时，接口处理部分108b闭合选择开关108a，以便利用从电力网102供应的电力来将EV107的电池107a充电。如果接口处理部分108b接收到作为控制信号的充电停止信号时，则接口处理部分108b打开选择开关108a以便停止利用从电力网102供应的电力对于EV107的电池107a充电。
接口处理部分108b可以是符合EV107的通信接口标准或在非专利文献4中所述的那个的一个。
因为在电力网102中流动的电流是交流电流，所以如果EV107的电池107a是用于DC的接口，则优选的是使用可以将从电力网102供应的AC(交流电)电流转换为DC(直流电)电流并且可以控制DC电流的电平的DC电源。如果取代选择开关108a而使用DC电源，则接口处理部分108b可以基于控制信号来控制DC电源的输出(电流和电压)。
图4是示出控制处理装置106的示例的框图。
在图4中，控制处理装置106例如是根据程序来执行处理的计算机(下面将描述该处理)。
控制处理装置106包括处理装置106a、输入装置106b和输出装置106c。
处理装置106a根据程序来执行预定处理。用户使用输入装置106b来向处理装置106a内输入命令和信息。输出装置106c输出处理装置106a的处理结果。
处理装置106a包括通信控制装置106a1、数据存储装置106a2、记录介质106a3、CPU(中央处理单元)106a4、主存储装置106a5、存储器控制接口部分106a6至106a8、I/O(输入/输出)接口部分106a9至106a10和总线106a11。
通信控制装置106a1是接受部件的示例。
通信控制装置106a1通过通信网络104向每一个EV107和电力网运营中心103传送数据和控制信号和从每一个EV107和电力网运营中心103接收数据和控制信号。
通信控制装置106a1从电力网运营中心103接收电力需求请求(核心时段、在核心时段中的充电需求的目标水平和非核心时段)。通信控制装置106a1在数据存储装置106a2中存储电力需求请求。
电力需求请求可以被输入装置106b接收，并且然后被存储在数据存储装置106a2中。
另外，通信控制装置106a1从每一个EV107接收关于电池107a的信息(SOC和输出电压)、过去行驶数据、连接时间、预期断开时间和所需充电量。通信控制装置106a1在数据存储装置106a2中存储关于电池107a的信息(SOC和输出电压)、过去行驶数据、连接时间、预期断开时间和所需充电量。数据存储装置106a2另外存储每辆EV107的过去行驶数据。
数据存储装置106a2是存储部件的示例。
记录介质106a3是计算机可读记录介质。在记录介质106a3上记录了CPU106a4如何操作的程序。
CPU106a4从记录介质106a3读取程序，并且执行该程序。结果，CPU106a4作为优先级分配部分106a41和控制部分106a42来操作，并且控制控制处理装置106。
优先级分配部分106a41是分配部件的示例。
优先级分配部分106a41向多个EV107分配充电优先级。根据这个示例性实施例，优先级分配部分106a41在预定条件下向多个EV107分配充电优先级。
控制部分106a42是控制部件的示例。
在核心时段中，控制部分106a42通过使用在数据存储装置106a2中存储的充电需求的目标水平作为目标来控制利用从电力网102供应的电力对每辆EV107的充电。
在非核心时段中，控制部分106a42基于通过从在数据存储装置106a2中存储的多个所需充电量的总和减去在核心时段中的充电量而生成的充电量(以下，该充电量被称为“剩余总量”)来设定在非核心时段中的充电的目标水平，并且通过使用该充电的目标水平作为目标来控制充电。
例如，在非核心时段中，控制部分106a42设定充电调度，其中，在预期的连接时段内利用剩余总量来对多个EV107的每辆充电。
根据这个示例性实施例，在非核心时段中，控制部分106a42设定充电调度，其中，在预期的连接时段内利用剩余总量来对多个EV107的每辆充电，使得在非核心时段中的充电波动变小。
另外，在核心时段中，控制部分106a42基于充电需求的目标水平以较高的充电优先级的顺序来从多个EV107选择要充电的车辆，并且对在核心时段中选择的要充电的车辆充电。
另外，在非核心时段中，控制部分106a42基于充电需求的目标水平以较高的充电优先级的顺序来从多个EV107选择要充电的车辆，并且对在非核心时段中选择的要充电的车辆充电。
另外，控制部分106a42计算在核心时段中在充电需求的目标水平和所获得的充电电力之间的差，并且计算与该差相对应的费用。
主存储装置106a5暂时存储由CPU106a4执行的处理所必需的信息。
存储器控制接口部分106a6、106a7和106a8分别控制与主存储装置106a5、记录介质106a3和数据存储装置106a2交换的数据。
I/O接口部分106a9是用于输入装置106b的接口装置。
I/O接口部分106a10是用于输出装置106c的接口装置。
总线106a11被连接到通信控制装置106a1、CPU106a4、存储器控制接口部分106a6至106a8以及I/O接口部分106a9和106a10。
接下来，将描述在控制处理装置106中执行的处理。
图5是描述在控制处理装置106中执行的处理的流程图。在下面，假定控制处理装置106控制充电的充电控制时段是一天。
通信控制装置106a1在充电控制时段之前的一天(例如，在充电控制时段之前的一天)从电力网运营中心103接收核心时段、在核心时段中的总充电需求的目标水平和非核心时段(在步骤S1)。
接下来，将例示步骤S1。
通信控制装置106a1在假定充电控制时段开始之前的一天通过电池控制装置108从连接到通信网络104的EV107的每一个获取过去行驶数据。其后，通信控制装置106a1另外向数据存储装置106a2存储所获取的过去行驶数据。
其后，控制部分106a42基于每辆EV107的过去行驶数据来创建表示在充电控制时段中的总充电电力的预测改变的参考总充电电力调度。参考总充电电力调度表示在每辆EV107在充电控制时段中与过去行驶数据相对应地行驶的情况下每辆EV107的总充电电力的时序改变。
当控制部分106a42已经创建了参考总充电电力调度时，控制部分106a42将其传送到电力网运营中心103。
电力网运营中心103基于例如基础源电力(参见图1)、基于在充电控制时段中除了EV107的充电需求之外的电力需求的预测值、以及基于参考总充电电力调度来确定核心时段、在核心时段中的总充电需求的目标水平(以下，该水平简称为“总充电需求的目标水平”)和非核心时段。
可以基于在电力供应商的管理员和控制处理装置106的管理员之间作出的合同来确定核心时段、总充电需求的目标水平和非核心时段。
另外，不必在电力供应商的管理员和控制处理装置106两方之间作出用于核心时段、总充电需求的目标水平和非核心时段的合同。例如，如果存在处理在要求保持电力网的需求供应平衡的充电电力需求的电力供应商和提供充电电力需求的用户之间的充电电力的市场，则可以在市场上作出用于核心时段、总充电需求的目标水平和非核心时段的合同。
图6是示出核心时段、总充电需求的目标水平和非核心时段的示例的示意图。
通常，基于覆盖电力的需求和供应的一天时段来在充电控制时段的前一天交换每天的充电需求。在图6中，除了每辆EV107的充电需求之外的一天电力需求的预测被绘制为非EV负载需求预测51。电力需求也意指消耗电力的负载需求。因此，术语“负载需求”是“电力需求”的同义词。
在图6中所示的情况下，非EV负载需求在夜间降低。
通常，当负载需求的水平最低时，作为在遇到事故(例如，发电中断或电力故障)的情况下操作的需求调整手段而待机的热电力厂的数量减少。因此，考虑到用于处理源自电力的需求供应平衡的崩溃的事故所需的成本，即使设定了低电力费用，也有必要创建和提升负载需求的最低线。
因此，在图6中，其间负载需求的水平低的期间的时间ts后直到te的时段被确定为核心时段。另外，在核心时段中的总充电需求的目标水平Ptarget被确定，以便提升在核心时段中的负载需求的水平。在图6中，假定可以通过基于EV107的过去行驶数据创建的参考总充电电力调度来实现总充电需求的目标水平Ptarget。
非核心时段是电力供应商不太关心总电力需求(负载需求)的水平的时间范围。因此，在非核心时段中，不在合同上具体设定总充电需求的目标水平。然而，在非核心时段中的总电力需求的水平的突变在电力供应商的需求供应调整手段上施加了负担。因此，在非核心时段中，优选的是，控制每辆EV107的充电，使得防止总电力需求的突然水平波动。
如上所述，作为本发明的这个示例性实施例的一个特征，在已经预先作出的布置中，已经将充电控制时段划分为：“核心时段”，其保证充电需求的水平；以及“非核心时段”，其不保证充电需求的水平，但是防止其突然波动。
电力网运营中心103向控制处理装置106传送核心时段、总充电需求的目标水平和非核心时段。
在控制处理装置106中，通信控制装置106a1从电力网运营中心103接收核心时段、总充电需求的目标水平和非核心时段。当通信控制装置106a1接收到核心时段、总充电需求的目标水平和非核心时段时，通信控制装置106a1将它们存储到数据存储装置106a2。
接下来，将描述在图5中所示的步骤S2，即，每辆EV107的充电控制。
作为用于每辆EV107的直接充电控制技术(充电分配技术)，如在非专利文献3中所述的使用以较高的充电紧急度的顺序来将EV107充电的优先级充电控制方法。
接下来，将描述优先级充电控制方法的前提。
(1)在每辆EV107在泊车的同时，它总是连接到电力网102，并且可以在任何时间从其被充电。
(2)控制处理装置106可以通过通信网络104至少获取EV107连接到电力网102的时间(以下，该时间被称为“连接时间”)、连接到电力网102的EV107将从其断开和分开的预期时间(以下，该时间被称为“预期断开时间”)、EV107的电池107a的充电状态(SOC)和期望的完全充电的水平或由预期断开时间所需的所需充电量。
如果EV107的BMU107a已经存储了连接时间、预期断开时间、电池107a的充电状态(SOC)、期望的完全充电水平或所需的充电量，则控制处理装置106从其获取它们。
(3)在断开时间，已经利用所需的充电量或期望的完全充电的水平来将EV107充电(除了因为泊车时段短而未满足该条件的情况之外)。
根据这个示例性实施例，取代期望的完全充电的水平而使用所需充电量。
图7是描述优先级充电控制方法的示意图。在图7中，假定每辆EV107的充电电力是相同的。替代地，每辆EV107的充电电力可以不同。
在优先级充电控制方法中，设定总充电电力的目标水平61。
充电管理单元是由一个EV107在时段Δt中消耗的充电电力量62(通过在图7中所示的一个框来表示充电电力量62)。在图7中所示的示例中，通过将EV107的充电分配到表示充电电力量62的独立框来控制EV107的充电。
现在，假定控制处理装置106管理EV107-1至EV107-10这10个EV107的充电，并且EV107-1、107-2、107-5和107-6已经在当前时间连接到电力网102。
假定EV107具有以EV107-6、107-2、107-1和107-5的顺序的较高充电优先级，则控制部分106a42向EV107-6、107-2、107-1和107-5连续地分配充电电力。优先级分配部分106a41向EV107分配充电优先级。
如图7中所示，在控制部分106a42当前时间向EV107-6、107-2、107-1和107-5连续地分配充电电力量62的框的同时，控制部分106a42连续地堆叠这些框。
然而，当对于EV107-5堆叠充电电力量62的一个框时，在当前时间的充电电力量62的总和超过在当前时间的总充电电力的目标水平61。因此，控制部分106a42在当前时间不对EV107-5充电。结果，控制部分106a42向EV107-6、107-2和107-1传送充电开始信号。如果在前一个充电控制定时对EV107-5充电，则控制部分106a4向EV107-5传送充电停止信号。
在下一个充电开始时间，优先级分配部分106a41重新向包括已经新连接到电力网102的EV107的、已经连接到电力网102的EV107分配充电优先级。控制部分106a42根据优先级充电控制方法来控制EV107的充电。
优先级分配部分106a41向与通过下面的公式计算的数值相对应的EV107分配充电优先级，使得EV107的数值越大，则被分配的优先级越高。
[数值表达式1]
在(公式1)中，所需的充电电力量(Wh)表示从当前时间直到预期断开时间要充电的充电电力量。剩余充电时间(h)表示从当前时间直到预期断开时间的时段。充电电力(W)表示当对EV107充电时输入的电力。
(公式1)是预定条件的示例。该预定条件不限于(公式1)，但是可以被适当地改变。
当参考图7描述的优先级充电控制方法被应用到每辆EV107的充电控制方法时，需要确定总充电电力61的目标水平。
在非专利文献3中所述的成群车辆充电技术中，总是基于本地硬件的限制来清楚地限定总充电电力61的目标水平。
根据这个示例性实施例，与电力网运营中心103作出的合同设定了在核心时段而不是在非核心时段中的、作为总充电电力的目标水平的总充电需求的目标水平。
可以例如在假定充电控制时段开始之前(例如，在充电控制时段之前的日期)设定在非核心时段中的总充电电力的目标水平。
然而，不像火车那样，EV并不基于固定调度而行驶。因此，在充电控制时段的指定日期，EV不可能如在前一天计划的那样行驶。另外，因为道路状态和空调器的使用比率取决于天气等，所以看起来EV的电力消耗在指定日期大幅度波动。
图8A和图8B是示出模拟结果的示意图，该模拟结果表示如果预期的EV107的电力消耗与在指定日期的EV107的实际电力消耗不同则在优先级充电控制中出现什么。
图8A示出模拟结果，其中，在指定日期的EV107的电力消耗相对于预期电力消耗减少20％。图8B示出模拟结果，其中，在指定日期的EV107的电力消耗相对于预期电力消耗增大20％。
在图8A和图8B中，虚线71表示充电电力的先前目标水平(虽然对于简单的模拟输入设定了脉冲形状的目标，但是目标的突然波动没有重要意义)。在图8A中，实线72表示模拟结果，其中，EV107的电力消耗减少20％。在图8B中，实线73表示模拟结果，其中，EV107的电力消耗增大20％。在图8A和图8B中，以24小时来表示时间。
在图8A中，因为EV107的电力消耗小于已经预期的电力消耗，所以用于将EV107充电的电力需求请求变低。在大约3:30AM，所有的EV107变得完全被充电，并且总充电电力降低到0。在4:30AM后，已经行驶的EV107被连接到电力网102，并且由此它们可以被充电。因此，在大约7:00AM，恢复充电电力。
在图8B中，因为EV107的电力消耗大于已经预期的电力消耗，所以用于对EV107充电的电力需求请求变大。在大约7:00PM，局部充电高峰出现。局部充电高峰在7:00PM出现，并且因为EV107的电力消耗大，所以充电需求变高，并且对还没有在它们的出发时间之前被充电所需量的EV107强制充电。
充电电力的这些尖锐波动突然出现。用于充电电力的突然尖锐波动的调整手段(例如，热电力厂)与意欲的目的相反。因此，需要采取任何对策使得这样的情况不出现。替代地，需要后来对于这样的情况施加重罚。
如上所述，很难在非核心时段中精确地预期总充电电力的目标水平，因为源自EV被个体使用的情况的不确定因素。
然而，根据这个示例性实施例，因为有效地使用在非核心时段中的先前合同条件，所以可以良好地控制不确定因素。
先前布置设定在核心时段中而不是在非核心时段中的、作为总充电电力的目标水平的总充电需求的目标水平Ptarget。因此，不能无条件地应用优先级充电控制方法。
相反，根据这个示例性实施例，基于在每一个EV107已经连接到电力网102后确定的充电信息(连接时间、断开时间和所需充电量)来设定在非核心时段中的总充电电力的目标水平。
总充电电力的目标水平被设定使得满足作为先前布置的核心时段的条件和非核心时段的条件。
因为使用已经确定的信息来设定总充电电力的目标水平，所以可以使用优先级控制方法，而没有相对于目标的大的偏差。
图9是描述设定用于优先级控制的总充电电力的目标水平的规程的示意图。
首先，利用在图9中所示的泊车样式示例1，将描述设定总充电电力的目标水平的规程。
泊车样式示例1表示EV107的泊车时段(从连接时间直到断开时间的预期连接时段)801包含核心时段802的一部分。
首先，控制部分106a42创建目标水平线，其中，在所有的充电控制时段(由核心时段和非核心时段构成)，总充电电力的目标水平被设置为“0”。
其后，参考数据存储装置106a2，控制部分106a42执行预先调度，其中，当在预期的连接时段内分配EV107的所需充电量时(暂时调度804)，在核心时段802中分配的暂时调度的充电电力量805被优选地分配到在核心时段802中的充电电力，使得假定EV107的充电电力恒定，则将在预期断开时间t1完成充电。图9示出在预先调度区域中将在核心时段802中分配的暂时调度的充电电力量805表示为在核心时段中分配的充电电力量806。
其后，控制部分106a42优选地利用用于在核心时段802中还没有分配的暂时调度的充电电力量807来填充已经在已经连接EV107紧前被创建的最新总充电电力的目标水平线上的一部分，该部分在其中非核心时段803和泊车时段801彼此重叠的时间范围中，并且该部分是最低的总充电电力的目标水平。
结果，控制部分106a42在由在图9中所示的预先调度区域中由充电电力量808表示的最新总充电电力的目标水平线反映的充电电力执行预先调度。
因此，控制部分106a42已经对于关于泊车样式示例1的在核心时段和非核心时段中的充电电力量执行预先调度。控制部分106a42向最新总充电电力的目标水平加上预先调度结果，以便更新在非核心时段中的总充电电力的目标水平线。
在控制部分106a42已经对于要在当前时间处理的EV107执行预先调度并且已经更新了总充电电力的目标水平线后，因为已经确定了当前时间的总充电电力的目标水平，所以控制部分106a42使用由被更新的总充电电力的目标水平线表示的目标水平作为总充电电力的目标水平，并且通过使用总充电电力的目标水平作为目标来执行优先级充电控制。
即使存在在核心时段中被优先化的预先调度部分(例如，在图9中所示的充电电力量805)，如果在核心时段中的最新的总充电电力的和超过充电需求的目标水平Ptarget，则控制部分106a42在非核心时段而不是核心时段中向EV107分配在核心时段中优先化的所有预先调度部分。
接下来，作为另一个示例，将描述在图9中所示的泊车样式示例2。
在泊车样式示例2中，因为在非核心时段803中完全包括泊车时段809，所以在核心时段中不分配充电电力量。因此，控制部分106a42在非核心时段803中分配所有的充电电力量810。
作为分配方法，控制部分106a42对于总充电电力执行预先调度，使得像在泊车样式示例1的情况下那样最新总充电电力的目标水平线的底部被填充充电电力，并且向最新总充电电力的目标水平线加上该结果。
在泊车样式示例2的情况下，因为最新总充电电力的目标水平线没有底部部分，所以控制部分106a42搜索最新总充电电力的目标水平线的底部部分，直到断开时间t2。
在控制部分106a42对于仅在核心时段中泊车的EV107执行预先调度的情况下，如果最新总充电电力的目标水平线超过先前的最新充电需求的目标水平Ptarget，则因为存在优先化EV用户的意愿的限制，所以虽然未满足前一个充电需求的目标，但是控制部分106a42对于在核心时段中的EV107的充电电力量执行预先调度。
因为这样的情况可能出现，所以不能总是保持在核心时段中的充电需求的目标水平。
其后，如在图5中所示的步骤S3中所述，控制部分106a42计算在核心时段中的获得的充电电力值和充电需求的目标水平Ptarget之间的差，并且计算与该差相对应的费用。这个费用被支付给电力供应商。
如上所述，根据这个示例性实施例，因为组合了用于总充电电力的目标水平的优先级充电控制方法和预先调度设定方法，所以在保持充电需求的目标水平的同时，可以利用所需的充电量来安全地对EV107充电。
被进行来用于确认的数值模拟结果如下。
假定存在55,000人(24,000个家庭)的夏季电力需求，并且控制处理装置106可以控制由他们中的80％拥有的20,000辆EV，并且当电力需求(负载需求)在黎明时最低时将它们充电。
因为没有用于EV107的行驶数据，所以使用随机数和用于上下班、娱乐/购物和商务这三种类型的行驶模式的统计模型来设定行驶数据。上下班、娱乐/购物和商务的比率是0.56:0.34:0.1。
在图10B中，虚线91表示除了EV107的充电电力之外的负载曲线(电力需求曲线)。
因为电力需求在黎明最低，所以基于可控充电电力量来设定核心时段(在该情况下，黎明)、要填充的电力量的目标水平和非核心时段。当对于它们执行根据这个示例性实施例的充电控制时，获取由点线92表示的充电电力的波形。非核心时段是从作为充电控制时段的一天减去核心时段的时段。因此，如果获取充电控制时段和核心时段，则可以无条件地获取非核心时段。结果，可以通过充电控制时段和核心时段来限定非核心时段。
当相加虚线91和点线92的值时，获取实线(总负载曲线)93。
参考图10B，实线93在核心时段中平坦，使得在核心时段中的底部被填充，并且实线93在非核心时段中跟随点线91。
确认已经被完全充电的EV107从电力网102断开，并且然后离开，除了在短时间中泊车的那些之外。
图10A示出模拟结果，其中，不执行根据这个示例性实施例的充电控制，并且当所有的EV107泊车时对它们充电。
在图10A中所示的情况下，将EV107充电有限的时间范围。这是因为上下班的EV107在早晨和夜晚在几乎相同的上范围中泊车。根据这个示例性实施例，可以防止EV107被充电相同的时间范围。
图11是示出三种模式(10-1)至(10-3)的充电控制模拟结果的示意图，其中，在早晨时间或日间时间或夜晚时间设定核心时段，并且其中，在核心时段中的目标电力是180kW。
EV的数量是500，并且模型的比率与前述模拟相同。三种行驶模式相同。
图12是示出充电控制模拟结果的示意图，其中，向日间时间设置核心时段，在核心时段中的充电需求的目标水平线具有钟的形状，并且在与图11中所示的条件相同的条件下执行模拟。从图11和图12清楚，因为可以在一定程度上自由地控制总需求的形状，所以可以良好地满足来自电力供应商的请求。
接下来，将描述这个示例性实施例的效果。
如上所述，根据这个实施例的电力控制系统可以控制对于EV的需求，而不降低EV拥有者的灵活性，并且可以间接地增强电力网的调整能力。
结果，如果在核心时段中设置低费用时段，则可以以低成本向EV用户供应充电电力。
当根据这个示例性实施例的电力控制系统被应用到大型停车场时，如果调度充电电力使得分布充电电力的输出，则可以最小化充电设施所必需的电力的容量。
EV可以是电动车辆或插电式混合动力电动车辆，其使用电池作为驱动源，并且其需要被插入到电力网并且从其被充电。替代地，作为多个EV，电动车辆和插电式混合动力电动车辆可以共存。
根据这个示例性实施例，在核心时段中，数据存储装置106a2存储核心时段、非核心时段和在核心时段中的充电需求的目标水平。通信控制装置106a1从个体车辆拥有者、从多个EV107接收它们每一个需要的充电量。控制部分106a42使用在核心时段中的充电需求的目标水平作为目标来控制利用从电力网102供应的电力对于EV107的充电。另一方面，在非核心时段中，控制部分106a42基于通过从多个所需充电量的总和减去在核心时段中的充电量而生成的充电量(剩余总量)而设定充电的目标水平，并且使用充电的目标水平作为目标来控制利用从电力网102供应的电力对于EV107的充电。
因此，在核心时段中，控制充电使得满足充电需求的目标水平。另外，利用所需的充电量来将EV107充电。
因此，在所需时段(核心时段)中，控制EV107的充电电力使得保持电力的需求供应平衡。另外，可以尽可能满足每个EV拥有者的要求：在他们的EV从电力网断开的时间之前，利用所需的充电量来对EV充电。
可以通过由通信控制装置106a1、数据存储装置106a2和控制部分106a42构成的充电控制装置来实现前述效果。图13是示出由通信控制装置106a1、数据存储装置106a2和控制部分106a42构成的充电控制装置的示意图。
根据这个示例性实施例，在非核心时段中，控制部分106a42设定充电调度，基于该充电调度，在预期的连接时段内利用剩余总量来对多个EV107充电。
因此，在EV107可能连接到电力网102的时段中，可以对它们充电。结果内，有可能已经在EV107从电力网102断开的时间之前利用所需的充电量来对它们充电。
另外，根据这个示例性实施例，在非核心时段中，控制部分106a42设定充电调度，基于该充电调度，在预期的连接时段内利用剩余总量来对多个EV107充电，使得充电波动变小。
因此，在非核心时段中，可以防止由于对EV107充电而可能出现的在充电需求上的突然波动。
另外，根据这个示例性实施例，优先级分配部分106a41基于预定条件向多个EV107分配充电优先级。在核心时段中，控制部分106a42基于充电需求的目标水平以较高充电优先级的顺序来从多个EV107选择要充电的车辆，并且对在核心时段中选择的车辆充电。相反，在非核心时段中，控制部分106a42基于充电的目标水平以较高充电优先级的顺序来从多个EV107选择要充电的车辆，并且对在非核心时段中选择的车辆充电。
因此，可以以较高充电优先级的顺序来选择要充电的车辆。
另外，根据这个示例性实施例，控制部分106a42计算在充电需求的目标水平和在核心时段中所获得的充电电力之间的差，并且计算与该差相对应的费用。
因此，可以自动计算与该差相对应的费用。
根据这个示例性实施例，在电池管理装置107c中，BMU107b向控制处理装置106传送从电力网102充电的电池107a的所需充电量。
因此，电池管理装置107c可以向控制处理装置106通知电池107a对EV107充电所需的充电量。
另外，根据这个示例性实施例，BMU107b向控制处理装置106传送与电力网102连接的电池107a的预期连接时段。
因此，电池管理装置107c可以向控制处理装置106通知EV107的电池107a的预期连接时段。
根据前述示例性实施例，因为通信网络104可以是可以以通信速度并且以与充电调度的时间单位(Δt)相对应的响应延迟操作的通信线路，所以通信网络104不必以很高速度来操作。换句话说，通信速度取决于控制处理装置106所需的条件。
在前述示例性实施例中，所示结构仅是示例。因此，本发明不限于这样的结构。
本领域内的技术人员应当明白，在不偏离本发明的范围的情况下，可以以各种方式来改变本发明的结构和细节。
本申请要求基于在2011年11月1日提交的日本专利申请JP2011-240341的优先权，其整体内容通过引用被整体包含在此。
附图标号的说明
101    变电站
102    电力网
103    电力网运营中心
104    通信网络
105    电力系统基站
106    控制处理装置
106a   处理装置
106a1  通信控制装置
106a2  数据存储装置
106a3  记录介质
106a4  CPU
106a41 优先级分配部分
106a42 控制部分
106a5  主存储装置
106a6至106a8 存储器控制接口部分106a6
106a9至106a10 I/O接口部分
106a11 总线
106b   输入装置
106c   输出装置
107    EV
107a   电池
107b   BMU
107c   电池管理装置
108    电池控制装置
108a   选择开关
108b   接口处理部分

Claims (9)

1.一种充电控制装置，其用于对多个车辆的充电进行控制，其中通过使用来自电力网的电力来进行所述充电，并且所述多个车辆使用电力作为驱动源，所述充电控制装置包括：
存储部件，所述存储部件存储：在对所述充电进行控制的充电控制时段中的第一时段；在所述充电控制时段中的除了所述第一时段之外的第二时段；以及，在所述第一时段中的充电需求的目标水平；
接收部件，所述接收部件从所述多个车辆中的每一辆接收所需的充电量；以及
控制部件，所述控制部件通过使用在所述第一时段中的所述充电需求的目标水平作为目标来控制所述充电，基于通过从多个所需的充电量的总量减去在所述第一时段中的充电量而生成的剩余总量来设定在所述第二时段中的充电的目标水平，并且通过使用该充电的目标水平作为目标来控制所述充电。
2.根据权利要求1所述的充电控制装置，
其中，所述接收部件进一步从所述多个车辆中的每一辆接收所述车辆被预期与所述电力网相连接的预期连接时段，并且
其中，所述控制部件在所述第二时段中设定充电调度并且基于所述充电调度来设定所述充电的目标水平，其中，针对所述充电调度，在所述预期连接时段内利用所述剩余总量来对所述多个车辆中的每一辆进行充电。
3.根据权利要求2所述的充电控制装置，
其中，所述控制部件在所述第二时段中将所述充电调度设定为使得在所述预期连接时段内利用所述剩余总量来对所述多个车辆的每一辆进行充电，并且使得充电波动在所述第二时段中变小。
4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的充电控制装置，进一步包括：
分配部件，所述分配部件基于预定条件向所述多个车辆分配充电优先级，
其中，所述控制部件在所述第一时段中基于所述充电需求的目标水平以较高的充电优先级的顺序来从所述多个车辆中选择预期要被充电的车辆，对在所述第一时段中被选择的预期要被充电的车辆进行充电，在所述第二时段中基于所述充电的目标水平以较高的充电优先级的顺序来选择所述预期要被充电的车辆，并且对在所述第二时段中被选择的预期要被充电的车辆进行充电。
5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的充电控制装置，
其中，所述控制部件计算在所述充电需求的目标水平和在所述第一时段中获得的充电电力之间的差，并且计算与所述差相对应的费用。
6.一种电池管理装置，包括：
处理部件，所述处理部件用于将从电力网来被充电的电池的所需的充电量传送到根据权利要求1至5中的任何一项所述的充电控制装置。
7.根据权利要求6所述的电池管理装置，
其中，所述处理部件将所述电池与所述电力网相连接的预期连接时段传送到根据权利要求2或3所述的充电控制装置。
8.一种用于充电控制装置的充电控制方法，所述充电控制装置用于对多个车辆的充电进行控制，其中通过使用来自电力网的电力来进行所述充电，并且所述多个车辆使用电力作为驱动源，所述充电控制方法包括：
向存储部件内存储：在对所述充电进行控制的充电控制时段中的第一时段；在所述充电控制时段中的除了所述第一时段之外的第二时段；以及，在所述第一时段中的充电需求的目标水平；
从所述多个车辆中的每一辆接收所需的充电量；以及
通过使用在所述第一时段中的所述充电需求的目标水平作为目标来控制所述充电，基于通过从多个所需的充电量的总量减去在所述第一时段中的充电量而生成的剩余总量来设定在所述第二时段中的充电的目标水平，并且通过使用该充电的目标水平作为目标来控制所述充电。
9.一种计算机可读记录介质，在所述计算机可读记录介质上记录有使得计算机执行规程的程序，所述规程包括：
存储规程，向存储部件内存储：在充电控制时段中的第一时段，其中，在所述充电控制时段对使用电力作为驱动源的多个车辆的充电进行控制，并且所述充电是使用来自电力网的电力来进行的；在所述充电控制时段中的除了所述第一时段之外的第二时段；以及，在所述第一时段中的充电需求的目标水平；
接收规程，从所述多个车辆中的每一辆接收所需的充电量；以及
控制规程，通过使用在所述第一时段中的所述充电需求的目标水平作为目标来控制所述充电，基于通过从多个所需第充电量的总量减去在所述第一时段中的充电量而生成的剩余总量来设定在所述第二时段中的充电的目标水平，并且通过使用该充电的目标水平作为目标来控制所述充电。
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