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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Vorrichtung betrifft ein V2G-System und ein Lade/Entladesteuerungsverfahren bezüglich V2G (Vehicle-to-Grid: Fahrzeugeinspeisung), das zu einer bidirektionalen Leistungsüberführung zwischen Elektrizitätsspeichereinheiten, die in Transporteinrichtungen bereitgestellt sind, und einem Stromversorgungssystem fähig ist.
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Hintergrundtechnik
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Die
JP 2013- 243 791 A offenbart ein Ladesystem für ein Fahrzeug mit einer Zeitsteuerungsfunktion, so dass das Laden reserviert werden kann, wobei, selbst wenn die Zeitsteuerungsfunktion unnormal ist, das Laden so weit wie möglich zu einer reservierten Ladestartzeit gestartet werden kann. In dem Ladesystem für ein Fahrzeug bestimmt ein Steuerabschnitt beim Auftreten einer Unregelmäßigkeit in der Zeitsteuerungsfunktion eines Zeitsteuerungsfunktionsabschnitts basierend auf der Restleistung einer 12-V-Batterie und seinem eigenen Leistungsverbrauch, ob das Anlaufen bis zu der Ladestartzeit in einer normalen Betriebsart fortgesetzt werden kann. Wenn bestimmt wird, dass das Anlaufen fortgesetzt werden kann, wird die Ladestartzeit in der normalen Betriebsart abgewartet.
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Die
JP 2007- 282 383 A offenbart ein Lastausgleichssystem, wobei jede Batterie von mehreren Fahrzeugen während einer Leistungsnachfrage außerhalb der Spitze an einem Geschäftsstandort, der ein Leistungsverbraucher ist, der von einem Stromversorgungsunternehmen gelieferte elektrische Leistung empfängt, oder unter Verwendung von Nachtstromleistung jedes Besitzers geladen wird, und wobei die in der Fahrzeugbatterie geladene elektrische Leistung während der Leistungsnachfragespitze an einem Geschäftsstandort entladen wird.
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Aus der
EP 2 518 856 A1 ist ein Server bekannt, mit ein Laden bzw. Entladen der elektrischen Speicher von Fahrzeugen organisiert werden können, wozu elektrische Leistung zwischen einem Versorgungsnetz und dem Fahrzeugakku transferiert werden kann. Mithilfe eines Modems werden Signale empfangen und eine Steuerung steuert die Umwandlung der elektrischen Leistung gemäß dem empfangenen Signal. Eine Überwachung eines Überschusses bzw. Mangels bei einer Nutzung von Leistung der Fahrzeugbatterie wird durch ein Vorhersagesystem für Leistungsanforderungen durchgeführt. Wenn ein Ausgleich von Nachfrage und Verfügbarkeit nicht anderweitig erreicht werden kann, wird ein Zuführungsbefehl über das Signal für elektrische Leistung ausgegeben. Eine Zeit, zu der das Laden bzw. Entladen geführt wird, wird ermittelt über das Modem übermittelt. Aus der
JP 2015- 53 769 A A ist ein System bekannt, bei dem eine gelieferte Leistungsmenge vom Stromversorgungssystem und eine dem Stromverbraucher gelieferte Leistungsmenge analysiert werden um eine Versorgung vorhersagen zu können. Basierend auf der Vorhersage und einer kleinstmöglichen Einheit handelbarer Leistung wird eine Zeit bestimmt zu der ein Entladen eines elektrischen Speichers bzw. ein Laden des Speichers aus dem Netz durchgeführt wird. Die Zeit wird an die Lade-/Entladevorrichtung übertragen.
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Aus der
DE 10 2011 083 150 A1 ist es bekannt, einen Einflussgrad für die Verschlechterung bei der Bestimmung einer geeigneten Höhe beim Laden zu berücksichtigen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Probleme, welche die Erfindung lösen soll
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Gemäß dem in der
JP 2013- 243 791 A offenbarten Ladesystem für ein Fahrzeug ist es, selbst wenn eine Unregelmäßigkeit in der Zeitsteuerungsfunktion des Zeitsteuerungsabschnitts auftritt, möglich, das Laden einer Hochspannungsbatterie zu starten, indem bestimmt wird, dass die Ladestartzeit erreicht ist, da der Steuerabschnitt das Anlaufen in der normalen Betriebsart bis zu der Ladestartzeit fortsetzt. Da jedoch in dem Ladesystem für ein Fahrzeug das Entladen von der an dem Fahrzeug installierten Hochspannungsbatterie an eine externe Stromversorgungsseite nicht durchgeführt wird, ist es nicht möglich, das Ladesystem für ein Fahrzeug der
JP 2013- 243 791 A auf ein V2G- (Vehicle-to-Grid-) System anzuwenden, in dem ein bidirektionaler Leistungsaustausch zwischen einem Stromversorgungssystem, das ein kommerzielles Stromnetz umfasst, und einem Elektrofahrzeug, wie etwa einem EV (Elektrofahrzeug) und einem PHEV (Plugin-Hybrid-Elektrofahrzeug) möglich ist, so dass es nicht möglich ist, zur Stabilisierung eines kommerziellen Stromversorgungsnetzsystems beizutragen.
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In dem in der
JP 2007- 282 383 A offenbarten Lastausgleichssystem wird Leistung von einer Batterie eines Fahrzeugs, das während des Tages auf einem Parkplatz geparkt ist, an einen Geschäftsstandort geliefert, um einen Lastausgleich durchzuführen, so dass die Batterie des Fahrzeugs, die zu dem Lastausgleich beigetragen hat, am nächsten Morgen an dem Geschäftsstandort geladen wird oder unter Verwendung von Nachtstrom Zuhause geladen wird. Wenn ein Fahrzeug, welches das System verwendet, den Geschäftsstandort erreicht, wird eine an dem Fahrzeug installierte Batterie über ein bidirektionales Ladegerät mit einer der Parkplatz-Steckdosengruppen verbunden. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Batterie mit der Steckdose verbunden wird, ist das Fahrzeug in einer Bereitschaftsbetriebsart, in der ein Laden und Entladen durchgeführt werden. Jedoch wird zu dem Zeitpunkt, zu dem die Leistungsnachfrage an dem Geschäftsstandort hoch wird, eine Anweisung an das Fahrzeug gesendet, so dass die Bereitschaftsbetriebsart auf eine Entladungsbetriebsart geändert wird und zu dem Zeitpunkt, zu dem die Leistungsnachfrage klein wird, wird eine Anweisung an das Fahrzeug gesendet, so dass die Entladebetriebsart auf die Bereitschaftsbetriebsart geändert wird. Das Lastausgleichssystem führt jedoch einen Lastausgleich durch Austauschen von Leistung zwischen dem Geschäftsstandort und dem Fahrzeug durch und führt in einem Stromversorgungssystem, das ein kommerzielles Stromnetz umfasst, keinen Leistungsausgleich durch. Da es nicht möglich ist, die Anzahl von Fahrzeugen, die an V2G teilnehmen, und die Vereinbarungswahrscheinlichkeit über den Stromhandel zwischen einem Stromversorger und einem Stromverbraucher zu erhöhen, ist es nicht möglich, zur Stabilisierung eines kommerziellen Stromversorgungssystems beizutragen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lade/Entladevorrichtung und ein Lade/Entladesteuerungsverfahren bereitzustellen, die fähig sind, zur Stabilisierung eines Stromversorgungssystems beizutragen.
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Mittel zum Lösen des Problems
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Angesichts der Lösung der Aufgabe definiert der Patentanspruch 1 ein V2G-System, das umfasst:
- ein Stromversorgungssystem;
- eine Lade/Entladevorrichtung, die eine Elektrizitätsspeichereinheit (z.B. eine Hauptbatterie 104 in der Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird), die in einer Transporteinrichtung (z.B. eine elektrisch angetriebene Transporteinrichtung 15 in der Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird) bereitgestellt ist, eine Leistungsumwandlungseinheit (z.B. ein bidirektionales Ladegerät 103 in der Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird), die Leistung, die zwischen der Elektrizitätsspeichereinheit und dem Stromversorgungssystem überführt wird, umwandelt, eine Empfangseinheit (z.B. eine digitale Kommunikationseinheit 102 in der Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird), die ein Signal von einer externen Vorrichtung empfängt, und eine Steuereinheit (z.B. ein Lade- und Entlade-ESG 107 in der Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird), die einen Betrieb der Leistungsumwandlungseinheit basierend auf dem von der Empfangseinheit empfangenen Signal steuert; und
- eine Server-Vorrichtung (z.B. ein Aggregator 17 in der Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird), die das Laden und Entladen der Elektrizitätsspeichereinheit in der Lade/Entladevorrichtung verwaltet,
- wobei die Server-Vorrichtung eine Zeitreihenanalyse einer von einem Stromversorger an das Stromversorgungssystem gelieferten Leistungsmenge und einer von dem Stromversorgungssystem an den Stromverbraucher gelieferten Leistungsmenge durchführt, basierend auf einem Ergebnis der Schätzung eines Leistungsversorgungs-Nachfragezustands des Stromversorgungssystems und einer minimalen Handelseinheit für eine Leistungsmenge, die von der Server-Vorrichtung während der Leistungsüberführung mit dem Stromversorgungssystem verwaltet wird, eine Zeitspanne definiert, in der Leistung von der Elektrizitätsspeichereinheit der Lade/Entladevorrichtung an das Stromversorgungssystem entladen wird oder während der die Elektrizitätsspeichereinheit unter Verwendung von Leistung, die von dem Stromversorgungssystem geliefert wird, geladen wird, und eine Anweisung, die die Zeitspanne enthält, während der das Laden oder Entladen durchgeführt wird, an die Lade/Entladevorrichtung überträgt, und
- wobei die Steuereinheit der Lade/Entladevorrichtung basierend auf der Zeitspanne, die von der Anweisung angezeigt wird, welche von der Server-Vorrichtung übertragen wird und von der Empfangseinheit empfangen wird, anläuft oder stoppt.
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Der Patentanspruch 1 definiert das oben genannte V2G-System, wobei die Server-Vorrichtung basierend auf dem auf dem Ergebnis der Schätzung des Leistungsversorgungs-Nachfragezustands, dem Beitragsgrad der Lade/Entladevorrichtung für das Stromversorgungssystem und einer Ladeeignungshöhe eines Zeitfensters, in dem die Elektrizitätsspeichereinheit geladen wird, eine Zeitspanne, während der das Laden der Lade/Entladevorrichtung ausgeführt wird, bestimmt, so dass, wenn ein Beitragsgrad zunimmt, die Elektrizitätsspeichereinheit in einem Zeitfenster mit einer höheren Ladeeignungshöhe geladen wird, wobei die Ladeeignungshöhe aus einem Einfluss auf die Verschlechterung der Elektrizitätsspeichereinheit berechnet wird.
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Der Patentanspruch 2 definiert ein V2G-System, wobei
die Steuereinheit der Lade/Entladevorrichtung in einem Fall, in dem eine in der Elektrizitätsspeichereinheit gespeicherte Leistungsmenge eine vorgegebene Menge oder höher ist, einen Betrieb der Leistungsumwandlungseinheit derart steuert, dass das Entladen zu einer Zeit startet, die um eine vorgegebene Zeitspanne früher als eine Startzeit des von der Anweisung angegebenen Entladens ist, und bis zu einer Endzeit des Entladens durchgeführt wird, die durch die Anweisung angezeigt wird, und
die Server-Vorrichtung den Beitragsgrad jeder der Lade/Entladevorrichtungen für das Stromversorgungssystem verwaltet und den Beitrag für die Lade/Entladevorrichtung, welche die Elektrizitätsspeichereinheit enthält, die eine längere Zeitspanne lang das Entladen durchführt als die Zeitspanne, während der das von der Anweisung angegebene Entladen durchgeführt wird, hoch festlegt.
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Der Patentanspruch 3 definiert ein V2G-System, wobei die Steuereinheit in einem Fall, in dem eine vorgegebene Entladeaktivität von der Elektrizitätsspeichereinheit in das Stromversorgungssystem ein vorgegebener Wert oder höher ist, einen Betrieb der Leistungsumwandlungseinheit derart steuert, dass das Entladen zu einer Zeit startet, die um eine vorgegebene Zeitspanne früher als eine von der Anweisung angegebene Startzeit des Entladens ist, und bis zu einer von der Anweisung angegebenen Endzeit des Entladens durchgeführt wird, und die Server-Vorrichtung den Beitragsgrad jeder der Lade/Entladevorrichtungen für das Stromversorgungssystem verwaltet und den Beitrag für die Lade/Entladevorrichtung, welche die Elektrizitätsspeichereinheit enthält, die eine längere Zeitspanne lang das Entladen durchführt als die Zeitspanne, während der das von der Anweisung angegebene Entladen durchgeführt wird, hoch festlegt.
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Der Patentanspruch 4 definiert ein V2G-System, wobei
die Steuereinheit in einem Fall, in dem eine in der Elektrizitätsspeichereinheit gespeicherte Leistungsmenge eine vorgegebene Menge oder höher ist, einen Betrieb der Leistungsumwandlungseinheit derart steuert, dass das Entladen zu einer von der Anweisung angegebenen Entladezeit startet und bis zu einer Zeit durchgeführt wird, die um eine vorgegebene Zeitspanne später als eine von der Anweisung angegebene Endzeit des Entladens ist, und die Server-Vorrichtung den Beitragsgrad jeder der Lade/Entladevorrichtungen für das
Stromversorgungssystem verwaltet und den Beitrag für die Lade/Entladevorrichtung, welche die Elektrizitätsspeichereinheit enthält, die eine längere Zeitspanne lang das Entladen durchführt als die Zeitspanne, während der das von der Anweisung angegebene Entladen durchgeführt wird, hoch festlegt.
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Der Patentanspruch 5 definiert ein V2G-System, wobei
die Steuereinheit der Lade/Entladevorrichtung in einem Fall, in dem eine vorgegebene Entladeaktivität von der Elektrizitätsspeichereinheit an das Stromversorgungssystem einen vorgegebenen Wert oder höher hat, einen Betrieb der Leistungsumwandlungseinheit derart steuert, dass das Entladen zu einer von der Anweisung angegebenen Startzeit des Entladens startet und bis zu einer Zeit durchgeführt wird, die um eine vorgegebene Zeitspanne später als eine von der Anweisung angegebene Endzeit des Entladens ist, und die Server-Vorrichtung den Beitragsgrad jeder der Lade/Entladevorrichtungen für das
Stromversorgungssystem verwaltet und den Beitrag für die Lade/Entladevorrichtung, welche die Elektrizitätsspeichereinheit enthält, die eine längere Zeitspanne lang das Entladen durchführt als die Zeitspanne, während der das von der Anweisung angegebene Entladen durchgeführt wird, hoch festlegt.
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Der Patentanspruch 6 definiert basierend auf einem der Patentansprüche 1 bis 5 das V2G-System, wobei die Server-Vorrichtung basierend auf dem Ergebnis der Schätzung des Leistungsversorgungs-Nachfragezustands, der minimalen Handelseinheit der Leistungsmenge, die während der Leistungsüberführung mit dem Stromversorgungssystem verwaltet wird, und einer Gesamtleistungsmenge, die für den Verkauf an das Stromversorgungssystem sichergestellt wird, eine Zeitspanne definiert, während der das Entladen oder Laden der Lade/Entladevorrichtung durchgeführt wird.
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Beschrieben wird weiterhin ein Verfahren zum Laden und Entladen einer Elektrizitätsspeichereinheit (z.B. eine Hauptbatterie 104 in einer Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird) in einem V2G-System, wobei das V2G-System ein Stromversorgungssystem, eine Lade/Entladevorrichtung, und eine Server-Vorrichtung (z.B. ein Aggregator 17 in der Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird) umfasst, wobei die Lade/Entladevorrichtung umfasst: die Elektrizitätsspeichereinheit, die in einer Transporteinrichtung (z.B. eine elektrisch angetriebene Transporteinrichtung 15 in der Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird) bereitgestellt ist, eine Leistungsumwandlungseinheit (z.B. ein bidirektionales Ladegerät 103 in der Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird), die Leistung, die zwischen der Elektrizitätsspeichereinheit und dem Stromversorgungssystem überführt wird, umwandelt, eine Empfangseinheit (z.B. eine digitale Kommunikationseinheit 102 in der Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird), die ein Signal von einer externen Vorrichtung empfängt, und eine Steuereinheit (z.B. ein Lade- und Entlade-ESG 107 in der Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird), die einen Betrieb der Leistungsumwandlungseinheit basierend auf dem in der Empfangseinheit empfangenen Signal steuert,
wobei die Server-Vorrichtung das Laden und Entladen der Elektrizitätsspeichereinheit in der Lade/Entladevorrichtung verwaltet, und
wobei das Verfahren umfasst:
- Bewirken, dass die Server-Vorrichtung eine Zeitreihenanalyse einer von einem Stromversorger an das Stromversorgungssystem gelieferten Leistungsmenge und einer von dem Stromversorgungssystem an den Stromverbraucher gelieferten durchführt, basierend auf einem Ergebnis der Schätzung eines Leistungsversorgungs-Nachfragezustands des Stromversorgungssystems und einer minimalen Handelseinheit für eine Leistungsmenge, die von der Server-Vorrichtung während der Leistungsüberführung mit dem Stromversorgungssystem verwaltet wird, eine Zeitspanne definiert, in der Leistung von der Elektrizitätsspeichereinheit der Lade/Entladevorrichtung an das Stromversorgungssystem entladen wird oder während der die Elektrizitätsspeichereinheit unter Verwendung von Leistung, die von dem Stromversorgungssystem geliefert wird, geladen wird, und eine Anweisung, die die Zeitspanne enthält, während der das Laden oder Entladen durchgeführt wird, an die Lade/Entladevorrichtung überträgt, und
- Bewirken, dass die Steuereinheit der Lade/Entladevorrichtung basierend auf der Zeitspanne, die von der Anweisung angezeigt wird, welche von der Server-Vorrichtung übertragen wird und von der Empfangseinheit empfangen wird, anläuft oder stoppt.
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Vorteile der Erfindung
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Gemäß den Patentansprüchen 1 bis 6 wird die Zeitspanne, während der die Elektrizitätsspeichereinheit der Lade/Entladevorrichtung das Laden und Entladen durchführt, von der Servervorrichtung basierend auf dem Ergebnis der Schätzung des Leistungsversorgungs-Nachfragezustands bestimmt, und die Lade/Entladevorrichtung arbeitet gemäß der Anweisung von der Lade/Entladevorrichtung. Daher wird durch Liefern von Leistung von der Lade/Entladevorrichtung an das Stromversorgungssystem gemäß der Anweisung von der Server-Vorrichtung in einem Zeitschlitz, in dem die Leistungsversorgungsmenge in Bezug auf die Leistungsnachfragemenge knapp ist, die Stabilität der Stromversorgung von dem Stromversorgungssystem an den Stromverbraucher verbessert. Außerdem wird durch Laden der Elektrizitätsspeichereinheit der Lade/Entladevorrichtung in einem Zeitschlitz, in dem die Leistungsversorgungsmenge in Bezug auf die Leistungsnachfragemenge überwiegt, die Stabilität des Systems verbessert. Außerdem steigt der Gewinnanteil des Besitzers der Lade/Entladevorrichtung, indem der Anreiz in einem Fall, in dem das Laden und Entladen gemäß der Anweisung von der Server-Vorrichtung durchgeführt wird, hoch festgelegt wird. Ferner wird die Zeitspanne, während der die Elektrizitätsspeichereinheit der Lade/Entladevorrichtung das Laden und Entladen durchführt, durch die Server-Vorrichtung basierend auf der minimalen Handelseinheit für die Leistungsmenge, die während der Leistungsüberführung mit dem Stromversorgungssystem verwaltet wird, bestimmt, und die Lade/Entladevorrichtung arbeitet gemäß der Anweisung von der Server-Vorrichtung. Folglich kann die Vereinbarungswahrscheinlichkeit für den Verkauf von Leistung von der Lade/Entladevorrichtung an die Server-Vorrichtung oder die Vereinbarungswahrscheinlichkeit für den Verkauf von Leistung von der Server-Vorrichtung an das Stromversorgungssystem verbessert werden. Aufgrund dieser vorteilhaften Wirkung kann das aktive Entladen der Lade/Entladevorrichtung angeregt werden und das Stromversorgungssystem kann stabilisiert werden. Auf diese Weise können die Vorteile von vier Parteien, die an dem V2G beteiligt sind, welche die Server-Vorrichtung, den Besitzer der Lade/Entladevorrichtung, einen Betreiber des Stromversorgungssystems und den Stromverbraucher umfassen, maximiert werden.
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Außerdem kann die Steuereinheit der Lade/Entladevorrichtung während einer anderen Zeitspanne als der Zeitspanne, während der gemäß der Anweisung von der Server-Vorrichtung das Laden und Entladen durchgeführt wird, und der Wartezeit darauf ausgesetzt werden. Daher kann die Haltbarkeit der Steuereinheit sichergestellt werden. Außerdem kann der Leistungsverbrauch durch die Steuereinheit während einer Zeitspanne, während der kein Laden und Entladen durchgeführt wird, verringert werden.
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Ferner wird die durch die Anweisung von der Server-Vorrichtung angegebene Zeitspanne, in der Laden und Entladen durchgeführt wird, basierend auf dem Ergebnis der Schätzung des Leistungsversorgungs-Nachfragezustands, das durch die Zeitreihenanalyse der Leistungsmenge erhalten wird, und die minimale Handelseinheit der Leistungsmenge, die von der Server-Vorrichtung verwaltet wird, bestimmt. Daher kann der Inhalt der Anweisung an die Lade/Entladevorrichtung basierend auf dem Zeitschlitz, in dem die Leistungsversorgungsmenge in Bezug auf die Leistungsnachfragemenge knapp ist, und den Zeitschlitz, in dem die Leistungsversorgungsmenge in Bezug auf die Leistungsnachfragemenge überwiegt, bestimmt werden.
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Gemäß dem Patentanspruch 1 bestimmt der Aggregator 17 eine Zeitspanne, während der das Laden der Lade/Entladevorrichtung durchgeführt wird, basierend auf dem Beitrag zu dem Stromversorgungssystem und der Ladeeignungshöhe, so dass die Elektrizitätsspeichereinheit, wenn der Beitragsgrad zunimmt, in einem Zeitfenster mit einer höheren Ladeeignungshöhe geladen wird. Die Lade/Entladevorrichtung mit einem hohen Beitrag wird wahrscheinlich angewiesen, das Laden in einem Zeitfster mit einer hohen Ladeeignungshöhe zu starten. Daher kann das Fortschreiten einer Verschlechterung der Elektrizitätsspeichereinheit verzögert werden. Insbesondere kann das Fortschreiten der Verschlechterung der Elektrizitätsspeichereinheit in einem Zeitfenster mit einer hohen Ladungseignungshöhe im Wesentlichen zu null gemacht werden. Aufgrund dieser vorteilhaften Wirkung kann der Besitzer der Lade/Entladevorrichtung, der aufgrund einer Sorge, dass die Elektrizitätsspeichereinheit sich bei einer Teilnahme an V2G verschlechtern kann, mit der Teilnahme an V2G zögert, ermutigt werden, das Entladen der Lade/Entladevorrichtung aktiv durchzuführen.
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Gemäß jedem der Patentansprüche 2 bis 5 wird der Beitrag zu dem Stromversorgungssystem für die Lade/Entladevorrichtung hoch festgelegt, welche die Elektrizitätsspeichereinheit enthält, die das Entladen über eine längere Zeitspanne durchführt als durch die Anweisung von der Server-Vorrichtung angezeigt. In einem Fall, in dem der Beitrag hoch festgelegt wird, steigt der Gewinnanteil des Besitzers der Lade/Entladevorrichtung während des Ladens. Daher kann das aktive Entladen der Lade/Entladevorrichtung angeregt werden. Außerdem wird die Stabilität des Stromversorgungssystems verbessert, indem das Entladen in einem Zeitschlitz durchgeführt wird, in dem die Leistungsversorgungsmenge in Bezug auf die Leistungsnachfragemenge hoch ist. Außerdem ist in dem Leistungstransaktionsmarkt von V2G getrennt von einem gewöhnlichen Transaktionsmarkt ein vorhergehender Anpassungsmarkt vorhanden, in dem sowohl die Einheitstransaktionszeit als auch die Einheitstransaktionsmenge klein sind. In einem Fall, in dem das Entladen über eine längere Zeitspanne als das von dem Bestimmungsabschnitt bestimmte Entladen durchgeführt werden kann, kann die Lade/Entladevorrichtung in dem vorhergehenden Anpassungsmarkt Leistung verkaufen, und das Stromversorgungssystem kann weiter stabilisiert werden. Auf diese Weise können die Vorteile von vier Parteien, die an dem V2G beteiligt sind, welche die Server-Vorrichtung, den Besitzer der Lade/Entladevorrichtung, einen Betreiber des Stromversorgungssystems und den Stromverbraucher umfassen, maximiert werden.
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Gemäß dem Patentanspruch 6 wird die Zeitspanne, während der die Lade/Entladevorrichtung das Entladen durchführt, basierend auf dem Ergebnis der Schätzung des Leistungsversorgungs-Nachfragezustands, der minimalen Handelseinheit, die in einem Stromhandelsmarktverwendet wird und im Allgemeinen einen beträchtlichen Wert hat, und der Gesamtleistungsmenge, die von der Server-Vorrichtung für den Verkauf an das Stromversorgungssystem sichergestellt wird, bestimmt. Es ist für die in der Transporteinheit bereitgestellte Elektrizitätsspeichereinheit schwierig, eine große Leistungsmenge zu speichern, welche die minimale Handelseinheit erfüllt, und es ist nicht erforderlich, dass die Lade/Entladevorrichtung eine große Leistungsmenge entlädt. Daher wird die Vereinbarungswahrscheinlichkeit für den Verkauf von Leistung von der Lade/Entladevorrichtung an die Server-Vorrichtung verbessert. Außerdem kann die Server-Vorrichtung so viel Leistung wie möglich an das Stromversorgungssystem verkaufen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau eines V2G-Systems darstellt.
- 2 ist ein Blockdiagramm, das eine externe Stromversorgung und ein Elektrofahrzeug, die einen Teil des in 1 dargestellten V2G-Systems bilden, darstellt.
- 3 ist ein Blockdiagramm, das einen Aggregator und ein Kommunikationsnetz, die einen Teil des in 1 dargestellten V2G-Systems bilden, darstellt.
- 4 ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Lade/Entladesteuerung einer Hauptbatterie, die in einem von dem Aggregator verwalteten Elektrofahrzeug bereitgestellt ist.
- 5 ist ein Diagramm, das jede Änderung in der Ausgabe und dem Ladezustand einer in einem Elektrofahrzeug bereitgestellten Hauptbatterie, begleitet von einem Beispiel für das Laden/Entladen (einschließlich des V2G) der Hauptbatterie darstellt.
- 6 ist ein Diagramm, das jede Änderung in der Ausgabe und dem Ladezustand einer in einem Elektrofahrzeug bereitgestellten Hauptbatterie, begleitet von einem anderen Beispiel für das Laden/Entladen (einschließlich des V2G) der Hauptbatterie darstellt.
- 7 ist ein Diagramm, das jede Änderung in der Ausgabe und dem Ladezustand einer in einem Elektrofahrzeug bereitgestellten Hauptbatterie, begleitet von einem anderen Beispiel für das Laden/Entladen (einschließlich des V2G) der Hauptbatterie darstellt.
- 8 ist ein Diagramm, das eine Änderung in einem Nachfrage- und Versorgungsgleichgewicht eines Strommarktes und einer Temperatur in einer in 5 dargestellten V2G-Teilnahmezeitspanne und einer früheren Zeitspanne als der V2G-Teilnahmezeitspanne darstellt.
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Arten der Ausführung der Erfindung
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Hier nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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V2G (Vehicle-to-Grid) ist ein System, das einen Leistungsaustausch zwischen einem Stromversorgungssystem, das ein kommerzielles Stromversorgungsnetz umfasst, und einem Elektrofahrzeug durchführt, und wenn das Elektrofahrzeug nicht als eine Bewegungseinrichtung verwendet wird, wird eine an dem Elektrofahrzeug installierte Elektrizitätsspeichereinheit als eine Leistungsspeichereinrichtung verwendet. Daher wird zwischen dem Elektrofahrzeug, das an dem V2G teilnimmt, und dem Stromversorgungssystem ein bidirektionaler Leistungsaustausch durchgeführt.
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1 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau des V2G-Systems darstellt. Wie in 1 dargestellt, umfasst das V2G-System ein Stromversorgungssystem, das umfasst: ein Elektrizitätswerk 11 zum Erzeugen von Leistung durch Energie aus thermischer Energie, Windenergie, Atomenergie, Sonnenlicht und ähnlichem, ein Leistungsübertragungsnetz 12 für Leistung, die von einem Stromversorger, der das Elektrizitätswerk 11 und ähnliches umfasst, erzeugt wird, einen Stromverbraucher 13, der die Versorgung mit Strom gemäß der Elektrizitätsnachfrage empfängt, eine externe Stromversorgung 14, die über eine (nicht dargestellte) Leistungsverteilungseinrichtung mit dem Leistungsübertragungsnetz 12 verbunden ist, ein Elektrofahrzeug 15, wie etwa ein EV (Elektrofahrzeug) und PHEV (Plugin-Hybrid-Elektrofahrzeug) mit einer ladbaren/entladbaren Elektrizitätsspeichereinheit, ein Kommunikationsnetz 16 und einen Aggregator 17, der das Laden/Entladen der Elektrizitätsspeichereinheit des Elektrofahrzeugs 15 über die externe Stromversorgung 14, die mit dem Kommunikationsnetz 16 verbunden ist, verwaltet. Der Aggregator 17 kann das Laden/Entladen mehrerer Leistungsspeichervorrichtungen einschließlich der Elektrizitätsspeichereinheit des Elektrofahrzeugs 15 verwalten, wodurch die Anforderungen eines elektrischen Stromversorgungsunternehmens, welches das Elektrizitätswerk 11 betreibt, eines Leistungsübertragungsunternehmens, welches das Leistungsübertragungsnetz 12 betreibt, und ähnlicher erfüllt werden.
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2 ist ein Blockdiagramm, das die externe Stromversorgung 14 und das Elektrofahrzeug 15, die einen Teil des in 1 dargestellten V2G-Systems bilden, darstellt. Wie in 2 dargestellt, umfasst die externe Stromversorgung 14 einen Verbinder 22, der an einem distalen Ende eines Kabels 21 bereitgestellt ist, und eine digitale Kommunikationseinheit 23. Das Elektrofahrzeug 15 umfasst einen Zugang 101, eine digitale Kommunikationseinheit 102, ein bidirektionales Ladegerät 103, eine Hauptbatterie 104, einen Wandler (CONV) 105, eine Nebenbatterie 106, ein Lade/Entlade-ESG 107, ein Batterie-ESG 108 und eine Funkeinheit 109. Wenn das Elektrofahrzeug 15 an dem V2G teilnimmt, dauert der Anlaufzustand einer elektrischen Komponente des Elektrofahrzeugs 15 aufgrund des Ladens/Entladens der Elektrizitätsspeichereinheit des Elektrofahrzeugs 15 oder seiner Bereitschaft Stunden. Da jedoch die langfristige Fortsetzung des Anlaufzustands der elektrischen Komponente im Hinblick auf die Haltbarkeit nicht bevorzugt wird, wird es bevorzugt, die elektrische Komponente nach Bedarf zu stoppen.
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Hier nachstehend wird jedes Element der externen Stromversorgung 14 beschrieben.
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Der Verbinder 22 führt in dem Zustand, in dem er mit dem Eingang 101 des Elektrofahrzeugs 15 verbunden ist, den Leistungsaustausch zwischen der externen Stromversorgung 14 und dem Elektrofahrzeug 15 durch. Die digitale Kommunikationseinheit 23 ist über ein Home Gateway 18 mit dem Kommunikationsnetz 16 verbunden und überlagert der Elektrizität ein von dem Aggregator 17 erhaltenes Signal, das zwischen der externen Stromversorgung 14 und dem Elektrofahrzeug 15 unter Verwendung einer Stromleitungskommunikationstechnologie ausgetauscht wird. Daher wird ein Steuersignal von dem Aggregator 17 an das Elektrofahrzeug 15 gesendet, wenn der Verbinder 22 mit dem Eingang 101 des Elektrofahrzeugs 15 verbunden ist.
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Als nächstes wird jedes Element des Elektrofahrzeugs 15 beschrieben.
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An dem Eingang 101 ist der Verbinder 22 der externen Stromversorgung 14 abnehmbar. Die digitale Kommunikationseinheit 102 empfängt das der Elektrizität überlagerte Signal von der externen Stromversorgung 14 durch die Stromleitungskommunikations- (digitale Kommunikations-) Technologie in dem Zustand, in dem der Verbinder 22 der externen Stromversorgung 14 an dem Eingang 101 montiert ist, und wenn das Elektrofahrzeug 15 an dem V2G teilnimmt, führt die digitale Kommunikationseinheit 102 einen Betrieb gemäß einer von dem Signal angegebenen Anweisung durch. Die Verbindungsform zwischen der externen Stromversorgung 14 und dem Elektrofahrzeug 15 ist nicht auf die physikalische Verbindung durch den Eingang 101 und den Verbinder 22 beschränkt und kann jede elektromagnetische Verbindung, wie etwa ein berührungsloses Laden/Entladen in dem Zustand, in dem der Eingang 101 und der Verbinder 22 sich einander nähern, umfassen.
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Das bidirektionale Ladegerät 103 wandelt eine von der externen Stromversorgung 14 über den Eingang 101 und die digitale Kommunikationseinheit 102 erhaltene Wechselspannung in eine Gleichspannung um. Durch die Leistung, die von dem bidirektionalen Ladegerät 103 in die Gleichspannung umgewandelt wird, wird die Hauptbatterie 104 geladen. Außerdem wandelt das bidirektionale Ladegerät 103 eine von der Hauptbatterie 104 entladene Gleichspannung in eine Wechselspannung um. Die von dem bidirektionalen Ladegerät 103 in die Wechselspannung umgewandelte Leistung wird über den Eingang 101 an die externe Stromversorgung 14 gesendet. Die Hauptbatterie 104 ist zum Beispiel eine Sekundärbatterie, die eine hohe Gleichspannung von 100 V bis 200 V ausgibt und Leistung an einen (nicht dargestellten) Elektromotor, der eine Antriebsquelle des Elektrofahrzeugs 15 ist, liefert.
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Der Wandler 105 senkt die Ausgangsspannung der Hauptbatterie 104 auf eine konstante Gleichspannung. Durch die von dem Wandler 105 gesenkte Leistung wird die Nebenbatterie 106 geladen. Die Nebenbatterie 106 ist zum Beispiel eine Sekundärbatterie, die eine niedrige Gleichspannung von 12 V ausgibt und die Leistung an eine Hilfsmaschine und ähnliche des Elektrofahrzeugs 15 liefert.
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Das Lade/Entlade-ESG 107, das Batterie-ESG 108 und die Funkeinheit 109, die von einer gestrichelten Linie von 2 umgeben sind, laufen auch dann gemäß der Anweisung an, die durch das in der digitalen Kommunikationseinheit 102 empfangene Signal angezeigt wird, wenn das Elektrofahrzeug 15 geparkt ist. Das Lade/Entlade-ESG 107 steuert einen Betrieb des bidirektionalen Ladegeräts 103. Das Lade/Entlade-ESG 107 steuert einen Betrieb des bidirektionalen Ladegeräts 103, so dass die Hauptbatterie 104 geladen oder entladen wird. Das Batterie-ESG 108 leitet eine Restkapazität (SOC: State of Charge) der Hauptbatterie 104 ab und führt die Steuerung relativ zu einem Leistungsspeicherzustand und ähnlichem der Hauptbatterie 104 durch.
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Die Funkeinheit 109 überträgt drahtlos Informationen über die Teilnahme oder Nichtteilnahme des Elektrofahrzeugs 15 an dem V2G, den Grad der Aktivität im Fall der Teilnahme an dem V2G, eine Zeitspanne, in der die Teilnahme an dem V2G möglich ist, einen Entladungszustand der Hauptbatterie 104 und ähnliches an den Aggregator 17. Die Teilnahme oder Nichtteilnahme an dem V2G, der Grad der Aktivität im Fall der Teilnahme an dem V2G und die Zeitspanne, in der die Teilnahme an dem V2G möglich ist, werden von einem Besitzer des Elektrofahrzeugs 15 im Voraus festgelegt. Es wird angenommen, dass der Besitzer des Elektrofahrzeugs 15 versteht, dass eine Entladegelegenheit und eine Entlademenge der Hauptbatterie 104 groß sind, wenn der Grad der Teilnahmeaktivität an dem V2G hoch ist.
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3 ist ein Blockdiagramm, das den Aggregator 17 und das Kommunikationsnetz 16, die einen Teil des in 1 dargestellten V2G-Systems bilden, darstellt. Wie in 3 dargestellt, umfasst der Aggregator 17 eine Leistungsmengendatenbank 201, eine Einstellungsinformationsdatenbank 202, eine Analyseeinheit 203, eine Entscheidungseinheit 204, eine Übertragungseinheit 205 und eine Funkeinheit 206.
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Die Leistungsmengendatenbank 201 ist eine Datenbank mit vergangenen und aktuellen Informationen über eine von dem Stromversorger einschließlich des Elektrizitätswerks 11 an das Stromversorgungssystem gelieferte Leistungsmenge und eine von dem Stromversorgungssystem an den Stromverbraucher 13 gelieferte Leistung. Die Einstellungsinformationsdatenbank 202 ist eine Datenbank mit Informationen über die Teilnahme oder Nichtteilnahme jedes Elektrofahrzeugs 15 an dem V2G, den Aktivitätsgrad im Fall der Teilnahme an dem V2G und die Zeitspanne, in der die Teilnahme an dem V2G möglich ist, den Beitragsgrad zu dem Stromversorgungssystem und ähnliche.
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Die Analyseeinheit 203 führt unter Verwendung der Informationen der Leistungsmengendatenbank 201 eine Zeitreihenanalyse einer Leistungsmenge durch, wodurch die Leistungsnachfrage/Versorgungsvorhersage in dem Stromversorgungssystem durchgeführt wird. Die Entscheidungseinheit 204 bestimmt für jedes Elektrofahrzeug 15 basierend auf dem von der Analyseeinheit 203 erhaltenen Leistungsnachfrage/Versorgungsvorhersageergebnis, Informationen jedes Elektrofahrzeugs 15, die in der Einstellungsinformationsdatenbank 202 gespeichert sind, und ähnlichem eine Zeit, zu der das Entladen der Hauptbatterie 104 des Elektrofahrzeugs 15 an das Stromversorgungssystem oder das Laden der Hauptbatterie 104 durch von dem Stromversorgungssystem gelieferte Leistung durchgeführt wird. Die Übertragungseinheit 205 überträgt über das Kommunikationsnetzwerk 16 und die externe Stromversorgung 14 eine Anweisung an das Elektrofahrzeug 15, wobei die Anweisung die Zeit, zu der das Entladen oder das Laden der Hauptbatterie 104 durchgeführt wird, und die Zeit, die von der Entscheidungseinheit 204 bestimmt wird, umfasst. Die Entscheidungseinheit 204 legt gemäß einer Anweisung von dem Aggregator 17 einen Anreiz, wenn das Laden/Entladen der Hauptbatterie 104 des Elektrofahrzeugs 15 durchgeführt wird, höher als einen Anreiz fest, wenn das Laden/Entladen in anderen Zeitspannen durchgeführt wird. Der Anreiz ist ein Gewinn eines Besitzers des Elektrofahrzeugs 15, wenn das Elektrofahrzeug Strom verkauft und einkauft, und der Gewinn ist hauptsächlich Geld.
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Die Funkeinheit 206 empfängt die Informationen über die Teilnahme oder Nichtteilnahme an dem V2G, den Aktivitätsgrad in dem Fall der Teilnahme an dem V2G, die Zeitspanne, in der die Teilnahme an dem V2G möglich ist, den Entladungszustand der Hauptbatterie 104 und ähnliche, die drahtlos von dem Elektrofahrzeug 15 übertragen werden. Die in der Funkeinheit 206 empfangenen Informationen werden in der Einstellungsinformationsdatenbank 202 gespeichert.
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Als nächstes wird das Laden/Entladen der Hauptbatterie 104 des Elektrofahrzeugs 15, das von dem Aggregator 17 verwaltet wird, unter Bezug auf 4 beschrieben. Wenn der Verbinder 22 der externen Stromversorgung 14 an dem Eingang 101 des Elektrofahrzeugs 15 montiert ist, bestätigt die digitale Kommunikationseinheit 102 des Elektrofahrzeugs 15, ob es möglich ist, über die externe Stromversorgung 14 und das Kommunikationsnetz 16 mit dem Aggregator 17 zu kommunizieren (Schritt S 101). Als nächstes stoppen das Lade/Entlade-ESG 107, das Batterie-ESG 108 und die Funkeinheit 109 des Elektrofahrzeugs 15 den Betrieb (Schritt S 103). Wenn die digitale Kommunikationseinheit 102 des Elektrofahrzeugs 15 als nächstes ein Signal von dem Aggregator 17 empfängt, das eine Anweisung zum Entladen oder Laden der Hauptbatterie 104 enthält (Schritt S105: Ja), geht das Verfahren weiter zu Schritt S107.
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In dem Schritt S 107 bestimmt die digitale Kommunikationseinheit 102, ob die aktuelle Zeit eine um eine vorgegebene Zeit frühere Zeit als eine Startzeit des Entladens oder Ladens ist, die durch die Anweisung von dem Aggregator 17 angegeben wird. Wenn die aktuelle Zeit eine um die vorgegebene Zeit frühere Zeit ist, geht das Verfahren weiter zu Schritt S109, und wenn die aktuelle Zeit eine um die vorgegebene Zeit oder mehr frühere Zeit ist, kehrt das Verfahren zu Schritt S105 zurück. Wenn der Signalempfangspunkt in Schritt S 105 die Zeit, die um die vorgegebene Zeit früher als die Startzeit ist, bereits überschreitet, geht das Verfahren weiter zu Schritt S109, um das häufige Auftreten von Anlaufen und Stoppen zu verhindern. In dem Schritt S109 startet die digitale Kommunikationseinheit 102 den Betrieb des Lade/Entlade-ESG 107, des Batterie-ESG 108 und der Funkeinheit 109. Wenn als nächstes die Startzeit erreicht wird, wird das Entladen oder Laden der Hauptbatterie 104 des Elektrofahrzeugs 15 gestartet (Schritt S111). Wenn als nächstes eine Endzeit erreicht wird, die durch eine Voraus von dem Aggregator 17 empfangene Anweisung angegeben wird, oder wenn die digitale Kommunikationseinheit 102 eine Entlade- oder Ladeendanweisung von dem Aggregator 17 empfängt (Schritt S113: Ja), kehrt das Verfahren zu Schritt S103 zurück, so dass das Lade/Entlade-ESG 107, das Batterie-ESG 108 und die Funkeinheit 109 des Elektrofahrzeugs 15 den Betrieb stoppen.
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Wie vorstehend beschrieben, startet das Lade/Entlade-ESG 107 das Entladen der Hauptbatterie 104 zu der Entladestartzeit, die durch eine Anweisung von dem Aggregator 17 angegeben wird, und beendet das Entladen der Hauptbatterie 104 zu der Entladeendzeit, die durch eine Anweisung von dem Aggregator 17 angegeben wird. Wenn jedoch der SOC der Hauptbatterie 104 größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist oder der Aktivitätsgrad der Teilnahme an dem V2G größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, kann das Lade/Entlade-ESG 107 das Entladen ab einer früheren Zeit als der Startzeit, die durch die Anweisung von dem Aggregator 17 angegeben wird, starten oder das Entladen nach dem Ende der durch die Anweisung angegebenen Zeit beenden. Zum Beispiel ist die durch die Anweisung von dem Aggregator 17 angegebene Startzeit 18:00 und die Endzeit 19:00, das Lade/Entlade-ESG 107 kann das Entladen der Hauptbatterie 104 um 17:30 starten oder das Entladen der Hauptbatterie 104 um 19:30 beenden. Wie vorstehend beschrieben, legt der Aggregator 17 den Beitragsgrad für das Stromversorgungssystem und einen Anreiz in dem Elektrofahrzeug 15, dessen Hauptbatterie 104 länger als nach der Anweisung von dem Aggregator 17 entladen wird, höher fest. Außerdem gibt es in einem Stromhandelsmarkt in dem V2G getrennt von einem normalen Handelsmarkt einen unmittelbar vorhergehenden Anpassungsmarkt, in dem eine Einheitshandelszeit und eine Einheitshandelsmenge klein sind. Wenn die Hauptbatterie 104 länger als nach Anweisung von dem Aggregator 17 entladen werden kann, ist es möglich, den Leistungsverkauf in dem unmittelbar vorhergehenden Anpassungsmarkt durchzuführen, so dass es möglich ist, weiter zu der Stabilisierung des Stromversorgungssystems beizutragen.
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Als nächstes wird die Verwaltung des Aggregators 17 relativ zu dem Laden/Entladen der Hauptbatterie 104 des Elektrofahrzeugs 15 beschrieben. 5 ist ein Diagramm, das jede Änderung in der Ausgabe und der SOC der in dem Elektrofahrzeug 15 bereitgestellten Hauptbatterie 104 begleitet von einem Beispiel des Ladens/Entladens (einschließlich dem V2G) der Hauptbatterie 104 darstellt. In dem in 5 dargestellten Beispiel fährt das Elektrofahrzeug 15 zum Beispiel am Morgen von seinem eigenen Zuhause zu einem Büro, und dann wird die Hauptbatterie 104 in dem Büro geladen. Dann wird die Hauptbatterie 104 bis etwa 18:00 stehen gelassen, und das Elektrofahrzeug 15 fährt um etwa 18:00 von dem Büro zu seinem eigenen Zuhause. Wenn das Elektrofahrzeug 15 sein eigenes Zuhause erreicht und mit der externen Stromversorgung 14 verbunden wird, kann es an dem V2G teilnehmen. Da in dem in 5 dargestellten Beispiel eine Leistungsnachfrage ab etwa 18:00, wenn das Elektrofahrzeug 15 zu seinem eigenen Zuhause zurückkehrt, etwa 2 Stunden lang schnell steigt und eine Leistungsversorgungsmenge kleiner als die Leistungsnachfragemenge ist, wird von dem Aggregator 17 eine Entladeanweisung an das mit der externen Stromversorgung 14 verbundene Elektrofahrzeug 15 gesendet, so dass die Hauptbatterie 104 kontinuierlich entladen wird. Wenn die Leistungsnachfrage danach verringert wird, wird die Hauptbatterie 104 gemäß einer Anweisung von dem Aggregator 17 bis etwa 3:00 nachts geladen und entladen. Nach 3:00 nachts ist die Hauptbatterie 104 für den nächsten Morgen vollständig aufgeladen.
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Innerhalb der in 5 dargestellten V2G-Teilnahmezeitspanne kann in einer anderen Zeitspanne als dem kontinuierlichen Entladen eine Lade/Entladeanweisung an das Elektrofahrzeug 15 gesendet werden, um Leistung zum Einstellen einer Frequenz in dem Stromversorgungssystem, das stabilisiert werden soll, zu liefern. Obwohl tatsächlich keine Leistung an das Stromversorgungssystem geliefert wird, kann der Aggregator 17 den Beitragsgrad für das Stromversorgungssystem in dem Elektrofahrzeug 15, das zu der Stabilisierung der Frequenz in dem Stromversorgungssystem beiträgt, hoch festlegen. Wenn außerdem in einem Büro die externe Stromversorgung 14 bereitgestellt wird, die mit dem Aggregator 17 kommunizieren kann, kann die V2G-Teilnahme, die von etwa 18:00 bis etwa 3:00 durchgeführt wird, die in 5 dargestellt werden, wie in 6 und 7 dargestellt, in einer Zeitspanne am Tag durchgeführt werden. Wie bei dem in 6 und 7 dargestellten Beispiel werden ein Stoppzustand und ein Anlaufzustand des Lade/Entlade-ESG 107 und ähnlicher für ein Fahrzeug, das aktiv an V2G teilnimmt, umgeschaltet, so dass es möglich ist, die Haltbarkeit dieser elektrischen Komponenten sicherzustellen.
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8 ist ein Diagramm, das eine Änderung in einem Nachfrage- und Versorgungsgleichgewicht eines Strommarktes und einer Temperatur in einer in 5 dargestellten V2G-Teilnahmezeitspanne und einer früheren Zeitspanne als der V2G-Teilnahmezeitspanne darstellt. Da es, wie in 8 dargestellt, in einem Strommarkt eines Tages bis etwa 17:00 eine Differenz einer Leistungsversorgungsmenge in Bezug auf eine Leistungsnachfragemenge gibt, weist der Aggregator 17 das Elektrofahrzeug 15, das an dem V2G teilnehmen kann, an, die Hauptbatterie 104 durch Leistung von dem Stromversorgungssystem zu laden. Da jedoch die Leistungsversorgungsmenge etwa zwei Stunden ab etwa 18:00 bei Einbruch der Dunkelheit kleiner als die Nachfragemenge ist, weist der Aggregator 17 das Elektrofahrzeug 15, das an dem V2G teilnehmen kann, an, das Entladen der Hauptbatterie 104 an das Stromversorgungssystem durchzuführen. Da es danach nachts ebenso eine Differenz der Leistungsversorgungsmenge in Bezug auf die Leistungsnachfragemenge gibt, weist der Aggregator 17 das Elektrofahrzeug 15, das an dem V2G teilnehmen kann, an, die Hauptbatterie 104 durch Leistung von dem Stromversorgungssystem zu laden.
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Wie vorstehend beschrieben, sendet der Aggregator 17 eine Entlade- oder Ladeanweisung an die Hauptbatterie 104 des Elektrofahrzeugs 15, das an dem V2G teilnehmen kann, wobei die Anweisung eine Startzeit und eine Endzeit des Ladens oder Entladens anweist. Das Elektrofahrzeug 15 tauscht abhängig von einer Zeit von der Startzeit bis zu der Endzeit eine Leistungsmenge mit dem Stromversorgungssystem aus. Jedoch ist eine Leistungsmenge (Wh) pro Einheitszeit, die zwischen dem Elektrofahrzeug 15 und dem Stromversorgungssystem ausgetauscht wird, kleiner als eine minimale Handelseinheit (= eine Einheitszeit × eine Einheitshandelsmenge), die verwaltet wird, wenn der Aggregator 17 Leistung mit dem Stromversorgungssystem austauscht. Daher bestimmt die Entscheidungseinheit 204 des Aggregators 17 eine Entladezeit jedes Elektrofahrzeugs 15 derart, dass eine Differenz zwischen einem Vielfachen der minimalen Handelseinheit und einer Gesamtleistungsmenge, die in dem Aggregator 17 für den Leistungsverkauf an das Stromversorgungssystem sichergestellt wird, durch eine Leistungsmenge, die von der Hauptbatterie 104 jedes Elektrofahrzeugs 15 entladen wird, vergütet werden kann. In 8 wird die minimale Handelseinheit durch eine Quadratform ausgedrückt, und die Gesamtleistungsmenge, die in dem Aggregator 17 für den Leistungsverkauf an das Stromversorgungssystem sichergestellt wird, wird durch eine schraffierte Fläche ausgedrückt. Die Gesamtleistungsmenge, die in dem Aggregator 17 für den Leistungsverkauf an das Stromversorgungssystem sichergestellt wird, umfasst neben einer von anderen Elektrofahrzeugen entladenen Leistungsmenge eine Leistungsmenge, die von dem Stromversorger einschließlich des Elektrizitätswerks 11 geliefert wird.
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Indessen ist eine Leistungsmenge, die von einem Elektrofahrzeug rückwärts geliefert (verkauft) werden kann, etwa 15 kWh bis 50 kWh. Andererseits ist in der vorstehend erwähnten minimalen Handelseinheit, die in einem Stromhandelsmarkt verwendet wird, zum Beispiel ein Wert von 0,1 MWh (= 1 hr × 0,1 MW) bis 1 MWh (= 1 hr × 1 MW), der im Allgemeinen überhaupt nicht klein ist, festgelegt. Folglich ist es schwierig, die minimale Handelseinheit nur durch ein einziges Elektrofahrzeug oder eine kleine Anzahl von Elektrofahrzeugen zu erfüllen. Daher ist es unter Berücksichtigung der in dem Aggregator 17 für den Leistungsverkauf an das Stromversorgungssystem sichergestellten Leistungsmenge beim Festlegen von Entladezeiten jedes Elektrofahrzeugs wichtig, einen Stromhandel festzulegen, der eine Vereinbarung für den Leistungsverkauf von dem Elektrofahrzeug 15 an den Aggregator 17 umfasst.
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Wenn Gesetze für ein umweltfreundliches Auto in jedem Land, wie etwa ein ZEV-Gesetz (Zero Emission Vehicle: emissionsfreies Fahrzeug) durchgesetzt werden, wird eine beschleunigte Zunahme der Anzahl von Elektrofahrzeugen, die an dem V2G in einem Geschäft teilnehmen können, erwartet. Folglich bestimmt der Aggregator 17 Entladezeiten jedes Elektrofahrzeugs, so dass es möglich ist, die minimale Handelseinheit zu erfüllen, und somit die Leistung jedes Elektrofahrzeugs, die an das Stromversorgungssystem geliefert werden soll, schnell zu erhöhen.
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Außerdem bestimmt die Entscheidungseinheit 203 des Aggregators 17 basierend auf dem Leistungsnachfrage/Versorgungsvorhersageergebnis durch die Analyseeinheit 203, dem Beitragsgrad jedes Elektrofahrzeugs 15 für das Stromversorgungssystem, der in der Einstellungsinformationsdatenbank 202 gespeichert ist, und einer Ladeeignungshöhe einer Ladezeitspanne der Hauptbatterie 104, die aus dem auf die Hauptbatterie 104 angewendeten Verschlechterungseinflussgrad abgeleitet wird, eine Ladezeit des Elektrofahrzeugs 15 derart, dass die Hauptbatterie 104 in einer Zeitspanne geladen wird, in der die Ladeeignungshöhe hoch ist, da der Beitragsgrad hoch ist. Als eine Folge gibt es viele Fälle, in denen eine Ladestartzeit in dem Elektrofahrzeug 15 mit einem hohen Beitragsgrad eine Zeitspanne ist, in der die Ladeeignungshöhe hoch ist, so dass es möglich ist, das Fortschreiten der Verschlechterung der Hauptbatterie 104 in dem Elektrofahrzeug 15 mit einem hohen Beitragsgrad zu verzögern.
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Der auf die Hauptbatterie 104 angewendete Verschlechterungseinflussgrad wird basierend auf einer Änderungsvorhersage einer Tagestemperatur in der Position des Elektrofahrzeugs 15 abgeleitet. Wenn eine Temperatur während eines Ladens einer Sekundärbatterie übermäßig hoch ist, wird im Allgemeinen ein Verschlechterungseinflussgrad hoch. Da in dem dargestellten Beispiel in 8 in einer Zeitspanne, die sich gerade vom Einbruch der Dunkelheit in die Nacht geändert hat, eine Temperatur immer noch hoch ist und der Verschlechterungseinflussgrad hoch ist, ist die Ladeeignungshöhe niedrig. Wenn die Temperatur jedoch in einer Zeitspanne mitten in der Nacht fällt und zum Beispiel etwa 25°C erreicht, wird die Ladeeignungshöhe hoch, da der Verschlechterungseinflussgrad gering wird.
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Im Gegensatz dazu fällt die Temperatur in einem kalten Bereich in einer Zeitspanne mitten in der Nacht. Wenn die Temperatur zur Ladezeit fällt, ist es notwendig, einen Ladestrom unter Berücksichtigung der Verschlechterung der Haltbarkeit für das Laden/Entladen der Hauptbatterie zu begrenzen, da ein Abscheidungsphänomen eines aktiven Materials in einer negativen Elektrode auftritt, das als Elektroabscheidung bezeichnet wird. Wenn in einer allgemeinen Lithiumionenbatterie außerdem die Temperatur zur Zeit des Ladens fällt, ist eine lange Zeit für das Laden der Hauptbatterie 104 durch Laden mit konstanter Spannung erforderlich, da die Aktivität einer chemischen Reaktion in der Hauptbatterie 104 sinkt. Da aufgrund dieser Faktoren eine lange Zeit für das vollständige Laden der Hauptbatterie 104 benötigt wird, wird abhängig von der Ladung auch eine lange Zeit benötigt, um elektrische Komponenten zu verwenden. Da die Nutzungsverschlechterung der elektrischen Komponenten als eine Folge ebenfalls gefördert wird, ist die Ladeeignungshöhe des kalten Bereichs in der Zeitspanne mitten in der Nacht gering. Da es andererseits in dem Fall der Zeitspanne, die sich gerade vom Einbruch der Dunkelheit in die Nacht geändert hat, die Temperatur höher als die der Zeitspanne mitten in der Nacht ist, ist es nicht notwendig, den Ladestrom zu begrenzen. Da außerdem keine lange Zeit für das vollständige Aufladen der Hauptbatterie 104 benötigt wird, ist die Ladeeignungshöhe höher als die der Zeitspanne mitten in der Nacht.
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Außerdem legt der Aggregator 17 den Beitragsgrad für das Stromversorgungssystem und einen Anreiz in dem Elektrofahrzeug 15 mit der Hauptbatterie 104, die länger als die von der Entscheidungseinheit 204 bestimmte Entladezeit entladen wird, hoch fest. Wenn die Startzeit der Entladezeit, die von der Entscheidungseinheit 204 bestimmt wird, zum Beispiel 18:00 ist und die Endzeit 19:00 ist, legt der Aggregator 17 den Beitragsgrad in dem Elektrofahrzeug 15 der Hauptbatterie 104, die von 17:30 bis 19:00 entladen wird, oder dem Elektrofahrzeug 15:00 der Hauptbatterie 104, die von 18:00 bis 19:30 entladen wird, hoch fest.
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Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Lade/Entladezeit der Hauptbatterie 104 des Elektrofahrzeugs 15, das an dem V2G teilnimmt, durch den Aggregator 17 basierend auf dem Leistungsnachfrage/Versorgungsvorhersageergebnis oder ähnlichem in dem Stromversorgungssystem bestimmt. Daher wird in der Zeitspanne, in welcher die Leistungsversorgungsmenge kleiner als die Leistungsnachfragemenge ist, wenn gemäß einer Anweisung von dem Aggregator 17 Leistung von dem Elektrofahrzeug 15 an das Stromversorgungssystem geliefert wird, die Stabilität der Stromversorgung an den Stromverbraucher 13 von dem Stromversorgungssystem verbessert. Wenn die Hauptbatterie 104 in der Zeitspanne geladen wird, in der es eine Differenz der Leistungsversorgungsmenge in Bezug auf die Leistungsnachfragemenge gibt, wird die Stabilität des Stromversorgungssystems verbessert. Außerdem wird ein Anreiz für einen Besitzer des Elektrofahrzeugs 15 in dem Fall der Durchführung des Ladens/Entladens gemäß einer Anweisung von dem Aggregator 17 hoch festgelegt, was zu einer Erhöhung des Gewinnanteils des Besitzers des Elektrofahrzeugs 15 führt, wenn das V2G durchgeführt wird. Überdies wird die Lade/Entladezeit der Hauptbatterie 104 des Elektrofahrzeugs 15 durch den Aggregator 17 basierend auf der minimalen Handelseinheit einer Leistungsmenge, die verwaltet wird, wenn mit dem Stromversorgungssystem Leistung ausgetauscht wird, bestimmt. Somit ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit einer Vereinbarung über den Leistungsverkauf von dem Elektrofahrzeug 15 an den Aggregator 17 und die Wahrscheinlichkeit des Leistungsverkaufs von dem Aggregator 17 an das Stromversorgungssystem zu erhöhen. Durch derartige Vorteile ist es möglich, die aktive Teilnahme des Elektrofahrzeugs 15 an dem V2G zu fördern, so dass die Stabilität des Stromversorgungssystems ebenfalls erreicht wird. Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Gewinn von vier Rollen des Aggregators 17, eines Besitzers des Elektrofahrzeugs 15, einer Person, die das Stromversorgungssystem betreibt, und des Stromverbrauchers 13, die an V2G beteiligt sind, zu maximieren. Da überdies das Lade/Entlade-ESG 107, das Batterie-ESG 108 und die Funkeinheit 109 des Elektrofahrzeugs 15 abgesehen von deren Bereitschaftszeit nicht betrieben werden, ist es möglich, die Haltbarkeit dieser Elemente, die stoppen können, sicherzustellen. Außerdem ist es möglich, den Leistungsverbrauch durch diese Elemente, die stoppen können, zu verringern.
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Außerdem bestimmt der Aggregator 17 eine Entladezeit jedes Elektrofahrzeugs 15 derart, dass eine Differenz zwischen einem Vielfachen der minimalen Handelseinheit, die in einem Stromhandelsmarkt verwendet wird und im Allgemeinen überhaupt nicht klein ist, und einer Gesamtleistungsmenge, die in dem Aggregator 17 für den Leistungsverkauf an das Stromversorgungssystem sichergestellt wird, durch eine Leistungsmenge abgegolten werden kann, die von der Hauptbatterie 104 jedes Elektrofahrzeugs 15 entladen wird. Die Hauptbatterie 104 des Elektrofahrzeugs 15 hat in dem Maß Schwierigkeiten in der Ansammlung einer hohen Leistung, dass die minimale Handelseinheit erfüllt wird und das Entladen einer hohen Leistung für das Elektrofahrzeug 15 nicht erforderlich ist, aber da die vorstehend erwähnte Differenz kleiner als die minimale Handelseinheit ist, wird die Vereinbarungswahrscheinlichkeit des Leistungsverkaufs von dem Elektrofahrzeug 15 an den Aggregator 17 verbessert. Außerdem kann der Aggregator 17 den Leistungsverkauf an das Stromversorgungssystem maximal durchführen.
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Außerdem bestimmt der Aggregator 17 die Ladezeit des Elektrofahrzeugs 15 basierend auf dem Beitragsgrad für das Stromversorgungssystem und der Ladeeignungshöhe, so dass die Hauptbatterie 104 in der Zeitspanne geladen wird, in der die Ladeeignungshöhe hoch ist, da der Beitragsgrad hoch ist. Da es viele Fälle gibt, in denen der Ladestart in der Zeitspanne angewiesen wird, in der die Temperatur in Bezug auf das Elektrofahrzeug 15 mit einem hohen Beitragsgrad niedrig ist, ist es möglich, das Fortschreiten der Verschlechterung der Hauptbatterie 104 zu verzögern. Insbesondere ist es in der Zeitspanne, in der die Ladeeignungshöhe hoch ist, möglich, zu ermöglichen, dass das Fortschreiten der Verschlechterung der Hauptbatterie 104 ungefähr null ist. Durch derartige Vorteile ist es möglich, die aktive Teilnahme des Elektrofahrzeugs an dem V2G in Bezug auf einen Besitzer des Elektrofahrzeugs 15 zu fördern, der aufgrund einer Sorge, wie etwa der Verschlechterung der Elektrizitätsspeichereinheit, wenn er an dem V2G teilnimmt, mit der Teilnahme an V2G zögert.
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Wenn der SOC der Hauptbatterie 104 außerdem größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist oder der Teilnahmeaktivitätsgrad an V2G größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, legt der Aggregator 17 den Beitragsgrad für das Stromversorgungssystem und einen Anreiz in dem Elektrofahrzeug 15, dessen Hauptbatterie 104 länger als gemäß einer Anweisung von dem Aggregator 17 entladen wird, hoch fest. Folglich wird ein Gewinnanteil eines Besitzers des Elektrofahrzeugs 15, wenn V2G durchgeführt wird, hoch, so dass es möglich ist, die aktive Teilnahme des Elektrofahrzeugs 15 an dem V2G zu fördern. Außerdem wird in dem Fall des Entladens in der Zeitspanne, in der die Leistungsversorgungsmenge kleiner als die Leistungsnachfragemenge ist, die Stabilität des Stromversorgungssystems verbessert. Außerdem gibt es in einem Stromhandelsmarkt in dem V2G getrennt von einem normalen Handelsmarkt einen unmittelbar vorhergehenden Anpassungsmarkt, in dem die Einheitshandelszeit und die Einheitshandelsmenge klein sind, und wenn die Hauptbatterie 104 länger als gemäß der Anweisung von dem Aggregator 17 entladen werden kann, kann das Elektrofahrzeug 15 den Leistungsverkauf in dem unmittelbar vorhergehenden Anpassungsmarkt durchführen, so dass es möglich ist, weiter zu der Stabilisierung des Stromversorgungssystems beizutragen. Wie vorstehend beschrieben, ist es möglich, einen Gewinn von vier Rollen des Aggregators 17, eines Besitzers des Elektrofahrzeugs 15, einer Person, die das Stromversorgungssystem betreibt, und des Stromverbrauchers 13, die an V2G beteiligt sind, zu maximieren.
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Beachten Sie, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend erwähnte Ausführungsform und Modifikation beschränkt ist, und eine Verbesserung und ähnliches geeignet vorgenommen werden können. Zum Beispiel können das bidirektionale Ladegerät 103 und das Lade/Entlade-ESG 107 des Elektrofahrzeugs 15 an der externen Stromversorgung 14 bereitgestellt werden. In diesem Fall wird der Leistungsaustausch zwischen dem Elektrofahrzeug 15 und der externen Stromversorgung 14 durch einen Gleichstrom durchgeführt. Außerdem laufen das Batterie-ESG 108 und die Funkeinheit 109 des Elektrofahrzeugs 15 selbst dann gemäß einer Anweisung, die von einem Signal angegeben wird, das in der digitalen Kommunikationseinheit 102 empfangen wird, an oder stoppen, wenn das Elektrofahrzeug 15 geparkt ist.
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Beschreibung von Bezugszahlen und Zeichen
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- 11
- Elektrizitätswerk
- 12
- Leistungsübertragungsnetz
- 13
- Stromverbraucher
- 14
- externe Stromversorgung
- 15
- Elektrofahrzeug
- 16
- Kommunikationsnetz
- 17
- Aggregator
- 18
- Home Gateway
- 21
- Kabel
- 22
- Verbinder
- 23
- digitale Kommunikationseinheit
- 101
- Eingang
- 102
- digitale Kommunikationseinheit
- 103
- bidirektionales Ladegerät
- 104
- Hauptbatterie
- 105
- Wandler
- 106
- Nebenbatterie
- 107
- Lade/Entlade-ESG
- 108
- Batterie-ESG
- 109
- Funkeinheit
- 201
- Leistungsmengendatenbank
- 202
- Einstellungsinformationsdatenbank
- 203
- Analyseeinheit
- 204
- Entscheidungseinheit
- 205
- Übertragungseinheit
- 206
- Funkeinheit
