JP2012039685A - 蓄電池制御装置，充電スタンド及び蓄電池制御方法 - Google Patents

蓄電池制御装置，充電スタンド及び蓄電池制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電気自動車等が一斉同時に充電を開始しても電力系統に与えるインパクトが少なくなるように、電気自動車等の充電を制御する。
【解決手段】電気自動車等に搭載の蓄電装置を制御するものであって、蓄電装置に蓄電する際の負荷電流を印加して電圧降下を算出し、その算出した電圧降下をもとに、電力系統の電圧降下が所定よりも小さくなるように電気自動車等に搭載の蓄電池への充電量を制限する。
【効果】一斉に多数の電気自動車等が充電を開始した際の充電を行おうとする電気自動車等の周囲の電圧変動を低減させることが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蓄電池制御装置，充電スタンド及び蓄電池制御方法に係り、特に、電力系統における電圧安定度の影響の低減に好適な蓄電池制御装置，充電スタンド及び蓄電池制御方法に関する。
電力系統には多くの需要家が接続されており、その需要家が消費する電力は供給側から安定的に電力供給されることが望ましい。このような電力の安定供給を実現するために、例えば特開２００７−１７２５３５号公報に記載されているように、給電を二重化させておくことで、近い将来、起こり得るかも知れない停電や瞬断に備え、電力系統のシステムダウンを未然に防止する技術が知られている。
特開２００７−１７２５３５号公報
ところで、近来、電力系統には従来型の発電設備や需要家負荷に加え新たな機器が多く接続されるようになってきた。そのなかの一つに蓄電池が挙げられる。特に自動車に搭載される蓄電池は近い将来には多くの電力量が電力系統の間で授受されることが予想される。この蓄電池について、特に電気自動車への充電は電池側のＳＯＣ（State Of Charge）による「電気自動車側の都合」で充電が行われているRegulatedと呼ばれる技術が持ちいられることが多い。またタイマーで充電時間を制御することもあり、電力系統の観点からみると、大量導入時に電力系統側で電力品質、特に電圧安定度に問題が出てくることが懸念されている。
本発明の目的は、例えば電気自動車等に搭載の蓄電池によって一斉同時的に充電が開始等、蓄電池の電力蓄電動作が電力系統に与える影響を低減することが可能な蓄電池制御装置，充電スタンド及び蓄電池制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明では、電力系統から負荷制限素子を介して蓄電池へ負荷電流が印加されたときの負荷状態である制限時負荷状態情報に基づいて前記蓄電池が前記電力系統に接続された場合の前記系統に係る電圧降下量を演算する演算部と、前記演算された電圧降下量に基づいて前記蓄電池への負荷を制御する制御装置へ制御指令信号を出力する制御部を有するように構成した。
本発明によれば、蓄電動作が電力系統に与える影響を低減することが可能となる。
電気自動車に搭載した蓄電池系統連系制御装置の構成例。 電気自動車に搭載した蓄電池系統連系制御装置の処理手順例。 電気自動車に搭載した蓄電池系統連系制御装置の構成例。 電気自動車に搭載した蓄電池系統連系制御装置の処理手順例。 充電遅延時間を示す図面。 充電スタンドに搭載した蓄電池系統連系制御装置の構成例。 充電スタンドに搭載した蓄電池系統連系制御装置の処理手順例。 充電スタンドに搭載した蓄電池系統連系制御装置の構成例。 充電ケーブルに搭載した蓄電池系統連系制御装置の構成例。 充電ケーブルに搭載した蓄電池系統連系制御装置の処理手順例。 充電ケーブルに搭載した蓄電池系統連系制御装置の構成例。 制御センタと接続された電気自動車に搭載した蓄電池系統連系制御装置の構成例。 制御センタの一構成例。 制御センタの処理シーケンス図の一例。 制御センタの処理シーケンス図の一例。 ＰＶカーブの一例。 充電量を割り当てる方法の一例。 潮流計算を行うデータの一例。 制御センタと接続された充電スタンドに搭載した蓄電池系統連系制御装置の構成例。 制御センタと接続された電気自動車充電用ケーブルに搭載した蓄電池系統連系制御装置の構成例。
発明を実施するための形態を以下に図面を用いて説明するが、まず、各実施例の理解のために概要を説明する。
第１の実施例ではRegulatedと呼ばれる充電方法を前提として、一斉に多数の電気自動車が充電を開始した際の充電を行おうとする電気自動車周囲の電圧変動を低減させるために、負荷電流を印加して電圧降下を算出する手順と、電圧降下をもとに電気自動車の充電量を制御する手順を特徴とする系統連系制御装置を電気自動車内に備えた。
また、第２の実施例ではRegulatedと呼ばれる充電方法を前提として、一斉に多数の電気自動車が充電を開始した際の充電を行おうとする電気自動車周囲の電圧変動を低減させるために、負荷電流を印加して電圧降下を算出する手順と、電圧降下をもとに電気自動車の充電量を制御する手順を特徴とする系統連系制御装置を充電スタンド内に備えた。
また、第３の実施例ではRegulatedと呼ばれる充電方法を前提として、一斉に多数の電気自動車が充電を開始した際の充電を行おうとする電気自動車周囲の電圧変動を低減させるために、負荷電流を印加して電圧降下を算出する手順と、電圧降下をもとに電気自動車の充電量を制御する手順を特徴とする系統連系制御装置を充電ケーブル中のコントロールボックス中に備えた。
また、第４の実施例ではRegulatedと呼ばれる充電方法を前提として、一斉に多数の電気自動車が充電を開始した際の充電を行おうとする電気自動車周囲の電圧変動を低減させると同時に、認証課金処理を行う制御センタを備えた。
また、第５の実施例ではNon-Regulatedと呼ばれる充電方法を前提として一斉に多数の電気自動車が充電を開始した際の電力系統の電圧低下をあらかじめ防止するために、電気自動車に搭載された蓄電池系統連系制御装置と電気自動車を管轄して各電気自動車の充電量の指令と制御を行う制御センタを備えた。
また、第６の実施例ではNon-Regulatedと呼ばれる充電方法を前提として一斉に多数の電気自動車が充電を開始した際の電力系統の電圧低下をあらかじめ防止するために、電気自動車用充電スタンドに搭載された蓄電池系統連系制御装置と電気自動車を管轄して各電気自動車の充電量の指令と制御を行う制御センタを備えた。
また、第７の実施例ではNon-Regulatedと呼ばれる充電方法を前提として一斉に多数の電気自動車が充電を開始した際の電力系統の電圧低下をあらかじめ防止するために、電気自動車用の充電ケーブルに搭載された蓄電池系統連系制御装置と電気自動車を管轄して各電気自動車の充電量の指令と制御を行う制御センタを備えた。
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の蓄電池系統連系制御装置が電気自動車中の部品として装備されている場合の実施例である。１０１は本発明の蓄電池系統連系制御装置であり、蓄電池系統連系制御装置１０１は電力線１１１，通信線１１２，記憶装置１３５，センサ１３６，制御コントローラ１３７，スイッチ１３８，１４０，負荷抵抗１３９から構成される。また、蓄電池系統連系制御装置１０１のほかに、電気自動車（以下ＥＶ）１５１には電池１３１，バッテリーコントローラ１３２，充電インレット２２６から構成される。充電インレット２２６は電力系統１５０と接続されている充電ケーブルと充電プラグ２２５を介して接続されＥＶに電力を供給する。電力系統から充電プラグ２２５，充電インレット２２６を介して電力が電力線１１１を介してバッテリーコントローラによる制御により電池１３１に供給される。図１中センサ１３６は、充電インレットの直後の位置で電流と電圧を測定して、通信線１１２を介してその測定値を制御コントローラ１３７，記憶装置１３５に送信する。記憶装置１３５では一時的に該測定値を蓄積し、必要があれば外部記憶装置に書き出す機能を有する。制御コントローラ１３７は図１中のスイッチ１３８，１４０の開閉、ならびに可変値を設定することが可能である負荷抵抗１３９の抵抗値を変更することが可能である。
蓄電池系統連系制御装置１０１はＥＶ搭載の蓄電池が要求する充電量が周囲の電力利用者に影響、特に電圧低下に関する影響を与えないかどうかを確認してから充電を開始する装置である。次に図２を用いてその機能について説明する。説明の例はＩＥＣ６１８５１−１規格書に定義されているＣＡＳＥ Ｃ充電方式を例にして説明する。処理３０１にて充電インレットに電力系統からの電力を充電する充電プラグが挿入される。それと同時に処理３０２にてセンサ１３６にて測定した電流と電圧値を制御コントローラ１３７と記憶装置１３５に伝送する。次に処理３０３にて初期状態で閉状態であったスイッチ１４０を開放して、初期状態で開状態であったスイッチ１３８を閉じる指令を制御コントローラが各スイッチに伝送する。ここでのスイッチは一般的に使われているマグネット式のスイッチで十分である。このスイッチ操作を処理３０３にて終了した後に、負荷抵抗１３９を介した電流が回路に流れるため、その際の電流，電圧をセンサ１３６にて測定し（処理３０４）、その値を制御コントローラ１３７が取得する。なお、この初期状態では、電圧降下の程度を算出するために抵抗値を通過する電力がＥＶ充電時と同様の電力となるように設定しておけばよい。制御コントローラ１３７では処理３０３にてスイッチ操作を行った際に取得した電圧値が基準電圧の範囲よりも低下していないかどうかを処理３０５にて判定し、基準電圧の範囲よりも低下していなければ処理３１０にてスイッチ１４０を閉状態にしてスイッチ１３８を開状態にする。この状態にすることにより処理３１１にてＥＶへの充電が開始される。
一方、処理３０５で基準電圧の範囲内に処理３０４で取得した電圧値が入っていない場合には、処理３０７にて設定する抵抗値を算出する。この値はセンサ１３６で取得した電流，電圧の値をもとに、電圧の逸脱量を補償するだけの抵抗値を算出することで得られる。この処理を行うことで電圧基準範囲内に収まると処理３０６にて判定された場合には、該抵抗値を処理３０８にて設定して処理３１０に進み、ＥＶへの充電を開始する。処理３０６にて電圧の逸脱が解消されない場合には、処理３０９にてWarning Lampを例えば車上のナビゲーション上の設定された領域に任意の方法で表示する。その後、処理３１０にてスイッチ操作を制御コントローラが行い、ＥＶへの充電を開始する。
図３は図１と比較して、バッテリーコントローラ１３２がＥＶ内で通信線１１２′を介して制御コントローラ１３７にバッテリーコントローラの情報を授受することが可能な場合の構成である。この場合、バッテリーコントローラ１３２からは電池１３１に関するＳＯＣ（State Of Charge），バッテリーの内部電圧をはじめとした電池のパラメータを制御コントローラは取得することが可能となる。前記した電池のパラメータをもとに制御コントローラにて制御を行う際に、電力系統からＥＶの電池が望む電力量を最短時間で得られない場合、すなわち、ＥＶの電池が望む電力量を系統から充電した場合に、周囲の電圧が大きく低下するのをあらかじめ防止するために、当初よりも長い時間をかけて充電する場合に、その超過時間分をもとに、ＥＶユーザが支払う電気料金にコスト差をつけることが可能となる。以下、図４を用いて本方式を用いた制御コントローラの動作について説明する。処理３０１にて充電インレットに電力系統からの電力を充電する充電プラグが挿入される。それと同時に処理３０２にてセンサ１３６にて測定した電流と電圧値を制御コントローラ１３７と記憶装置１３５に伝送する。次に処理３０３にて初期状態で閉状態であったスイッチ１４０を開放して、初期状態で開状態であったスイッチ１３８を閉じる指令を制御コントローラが各スイッチに伝送する。次に処理３２４にてバッテリーコントローラを介して制御コントローラは電池１３１の電力要求量を取得する。次に処理３１２にてセンサ１３６を介して、スイッチ開閉処理後の電圧降下値から電力供給可能量を算出する。処理３１３にてＥＶ蓄電池の要求電力量と、前記した電力供給可能量を比較して、供給可能量のほうがＥＶの要求電力量よりも大きい場合には処理３１０に進んでスイッチ１４０を閉じて、スイッチ１３８を解消して処理３１１にてＥＶへの充電を開始する。処理３１３にてＥＶ蓄電池の充電要求量が大きい場合には処理３１４にて充電終了超過時間を算出する。この様子を図５を用いて説明する。図５の縦軸は電力量（ｋＷ）、横軸は時間を表している。要求量のほうが可能量よりも大きい場合には、可能量よりも大きい値では充電できない。ＥＶ蓄電池の要求量は、ＥＶ蓄電池の定格充電量と、ＳＯＣの値から求めることができる。この値を、可能量で除することにより、充電に必要な時間を求めることができる。これが、図５のグラフのｂに相当する。図５のグラフ中ａは単位時間当たりの電力量を示している。一方、蓄電池系統連系制御装置はＥＶ蓄電池の要求量よりも少ない電力で充電することになるため、このときの単位当たりの充電量をｃとすると、元のＥＶが希望していた充電時間と比較した超過時間は下記の式で求めることができる。
（超過時間）＝ｂ×（ｃ−ａ）／ｃ
この時間を求めたのちに処理３０９にてWarning LampをＥＶ内の表示装置に点灯させ、通常の充電ではないことをＥＶユーザに知らしめる。その後処理３１０におけるスイッチ操作を経て、処理３１１にてＥＶ充電を開始する。
以上のように本発明の第１の実施例を用いることにより、電力系統から電気自動車搭載の蓄電池へ充電を行う際に、負荷電流を印加して電圧降下を算出する手順と、前記電圧降下をもとに電気自動車の充電量を制御する手順を特徴とする系統連系制御装置を電気自動車内に備えたことにより、電気自動車が接続している電力系統において、周囲の負荷への影響を低減するように電気自動車の充電量を制限することが可能となり、電気自動車の一斉充電の際にも周囲の電圧を一定以上に保つことが自律分散的に可能となる。
（実施例２）
以下、本発明の第２の実施例を図面を用いて説明する。なお、以下の実施例では、それまでに説明した部分と異なる部分を説明し、同様な部分の説明は省略する。図６は本発明の蓄電池系統連系制御装置２０１が電気自動車の充電スタンドに装備されている場合の実施例である。２０１は本発明の蓄電池系統連系制御装置が装備された充電スタンドであり、図中に表示されていない表示装置、あるいは操作スイッチが具備されていてもよい。蓄電池系統連系制御装置２０１は電力線１１１，通信線１１２，記憶装置１３５，センサ１３６，制御コントローラ１３７，スイッチ１３８，１４０，負荷抵抗１３９，ＰＬＣモデム２１１，充電インレット２２１から構成される。充電スタンド２０１は電力系統１５０より電力線１１１にて電力の供給をうける。また、充電スタンドは充電インレット２２１を介して充電プラグ２２２と接続されて、ＥＶ１００に接続されていて電力の授受を行う。ＥＶと充電プラグを接続しているインレット２２２間はＰＬＣ（Power Line Communication）に代表される電力線通信により情報の授受が可能であるものとする。図示していないが、ＥＶ１００には、図１に示す電池１３１とバッテリーコントローラ１３２と同等なものが備わっている（以下の実施例で同様）ＰＬＣ通信を介して、ＥＶ中に搭載されている蓄電池の前記ＳＯＣ，電池の内部電圧をＰＬＣモデム２１１を介して通信線１１２を経由して制御コントローラは該情報を取得することが可能である。ＰＬＣ通信で用いる通信方式は一般的なＴＣＰ／ＩＰ（Transport Protocol/Internet Protocol）でもよいし、特別な方式を持つ独自の通信方式を用いてもよい。
図６に示した構成の蓄電池系統連系制御装置２０１を用いて、ＥＶ搭載の蓄電池が要求する充電量が周囲の電力利用者に影響、特に電圧低下に関する影響を与えないかどうかを確認してから充電を開始する方法について図７を用いて説明する。説明の例はＩＥＣ６１８５１−１規格書に定義されているＣＡＳＥ Ａ（ＥＶ側に充電ケーブルが固定された方式）、あるいはＣＡＳＥ Ｂ（充電側，ＥＶ側どちらにもケーブルが固定されていない方式）充電方式を例にして説明する。処理３０１にて前記したインレット２２１とプラグ２２２が接続される。それと同時に処理３０２にてセンサ１３６にて測定した電流と電圧値を制御コントローラ１３７と記憶装置１３５に伝送する。次に処理３０３にて初期状態で閉状態であったスイッチ１４０を開放して、初期状態で開状態であったスイッチ１３８を閉じる指令を制御コントローラが各スイッチに伝送する。このスイッチ操作を処理３０３にて終了した後に、処理３２５にてＰＬＣモデムからＥＶ蓄電池の電力要求量を算出する。この算出方法は、ＥＶに搭載されている蓄電池の総容量にＳＯＣをかけた値と、ＥＶの電池コントローラから要求される単位時間当たりの充電電力要求量を制御コントローラ１３７が取得することにより算出することが可能である。次に処理３１２にてセンサ１３６を介して、スイッチ開閉処理後の電圧降下値から電力供給可能量を算出する。処理３１３にてＥＶ蓄電池の要求電力量と、前記した電力供給可能量を比較して、供給可能量のほうがＥＶの要求電力量よりも大きい場合には処理３１０に進んでスイッチ１４０を閉じて、スイッチ１３８を解消して処理３１１にてＥＶへの充電を開始する。処理３１３にてＥＶ蓄電池の充電要求量が大きい場合には処理３１４にて充電終了超過時間を算出する。この様子を図５を用いて説明する。図５の縦軸は電力量（ｋＷ）、横軸は時間を表している。要求量のほうが可能量よりも大きい場合には、可能量よりも大きい値では充電できない。ＥＶ蓄電池の要求量は、ＥＶ蓄電池の定格充電量と、ＳＯＣの値から求めることができる。この値を、可能量で除することにより、充電に必要な時間を求めることができる。これは前記した図５における説明内容と同様である。この時間を求めたのちに処理３０９にてWarning LampをＥＶ内の表示装置に点灯させ、通常の充電ではないことをＥＶユーザに知らしめる。その後処理３１０におけるスイッチ操作を経て、処理３１１にてＥＶ充電を開始する。
また、図６の構成は充電スタンドにＰＬＣを認識可能なＰＬＣモデムが入っていることを前提として、さらに、ＥＶ車両側にもＰＬＣ通信が対応していることを前提としていた。しかし、ＥＶ車両にはＰＬＣを搭載していない車両も存在するため、ＰＬＣが装備されていない場合の構成も必要である。この構成を図８に示す。図８は図６と比較してＰＬＣモデム２１１が削除され、ＰＬＣモデムと通信線１１２を接続していた通信線が削除された構成である。この構成での制御コントローラ１３７、ならびに充電開始の手順は図２に示した手順にて、コンセント接続３０１がインレット２２１とプラグ２２２が接続されたこと以外は同様の操作となる。
以上のように本発明の第１の実施例を用いることにより、電力系統から電気自動車搭載の蓄電池へ充電を行う際に、負荷電流を印加して電圧降下を算出する手順と、前記電圧降下をもとに電気自動車の充電量を制御する手順を特徴とする系統連系制御装置を充電スタンド内に備えたことにより、電気自動車が接続している電力系統において、周囲の負荷への影響を低減するように電気自動車の充電量を制限することが可能となり、電気自動車の一斉充電の際にも周囲の電圧を一定以上に保つことが自律分散的に可能となる。
（実施例３）
以下、本発明の第３の実施例を図面を用いて説明する。図９は本発明の蓄電池系統連系制御装置が電気自動車の充電時に利用する充電ケーブルのコントロールボックスに装備されている場合の実施例である。これは電気自動車の充電を定めたＩＥＣ６１８５１−１規格書のＭＯＤＥ２、ＣＡＳＥ Ｂ充電に相当する。２７１は本発明の蓄電池系統連系制御装置が装備された充電ケーブルであり、図中に表示されていない表示装置，操作スイッチ、あるいは漏電ブレーカーが具備されていてもよい。蓄電池系統連系制御装置は電力線１１１，通信線１１２，記憶装置１３５，センサ１３６，制御コントローラ１３７，スイッチ１３８，１４０，負荷抵抗１３９，ＰＬＣモデム２１２，充電プラグ２４１，２３２から構成される。充電ケーブル２７１は電力系統１５０より電力線２３０にて電力の供給をうける。また、充電ケーブルは充電インレット２４１を介して充電プラグ２２３と接続されて、ＥＶ１００に接続されていて電力の授受を行う。また、一方の充電プラグ２３２は充電インレット２３４と接続されている。ＥＶと充電プラグを接続しているインレット２４１と２２３間はＰＬＣ（Power Line Communication）に代表される電力線通信により情報の授受が可能であるものとする。ＰＬＣ通信を介して、ＥＶ中に搭載されている蓄電池の前記ＳＯＣ，電池の内部電圧をＰＬＣモデム２１２を介して通信線１１２を経由して制御コントローラ１３７は該情報を取得することが可能である。ＰＬＣ通信で用いる通信方式は一般的なＴＣＰ／ＩＰ（Transport Protocol/Internet Protocol）でもよいし、特別な方式を持つ独自の通信方式を用いてもよい。
図９に示した構成の蓄電池系統連系制御装置２０１を用いて、ＥＶ搭載の蓄電池が要求する充電量が周囲の電力利用者に影響、特に電圧低下に関する影響を与えないかどうかを確認してから充電を開始する手順を図１０を用いて説明する。処理３０１にて前記したインレット２２１とプラグ２２２が接続され、プラグ２２２とインレット２２４が接続される。その後処理３１５にてＰＬＣ通信の準備を行う処理を開始する。これは例えば一例として電源が供給された際に、図中には省略したＰＬＣモデム中に備わっているパケット送出機能を用いて、相手先の機器からＡＣＫが返ってくるかどうかにて判定する。処理３１６にてＡＣＫが返ってこない場合には、処理３１７にて事前に設定したタイムアウト時間を超過していないかどうかをチェックする。タイムアウト時間を超過していない場合は処理３１５に戻り以後の処理を繰り返す。処理３１７にてタイムアウト時間を超過していると判定された場合には、処理３１８に進み、コンセント２２１，２２２のどちらかが故障しているかどうかを判定する。これは先に述べたように、ＰＬＣモデム２１２よりパケットをコンセント２２１，２２２に送信して、ＡＣＫが返って来るかどうかで判定することが可能である。処理３１８で検知した故障個所（コンセント）の情報を処理３１９にて表示デバイスに表示、あるいはログファイルに出力して処理を終了する。ここでＡＣＫが返ってきたことを処理３１６にて検知した場合は、処理３０２にてセンサ１３６にて測定した電流と電圧値を制御コントローラ１３７と記憶装置１３５に伝送する。次に処理３０３にて初期状態で閉状態であったスイッチ１４０を開放して、初期状態で開状態であったスイッチ１３８を閉じる指令を制御コントローラが各スイッチに伝送する。このスイッチ操作を処理３０３にて終了した後に、処理３２５にてＰＬＣモデムからＥＶ蓄電池の電力要求量を算出する。この算出方法は、ＥＶに搭載されている蓄電池の総容量にＳＯＣをかけた値と、ＥＶの電池コントローラから要求される単位時間当たりの充電電力要求量を制御コントローラ１３７が取得することにより算出することが可能である。次に処理３１２にてセンサ１３６を介して、スイッチ開閉処理後の電圧降下値から電力供給可能量を算出する。処理３１３にてＥＶ蓄電池の要求電力量と、前記した電力供給可能量を比較して、供給可能量のほうがＥＶの要求電力量よりも大きい場合には処理３１０に進んでスイッチ１４０を閉じて、スイッチ１３８を解消して処理３１１にてＥＶへの充電を開始する。処理３１３にてＥＶ蓄電池の充電要求量が大きい場合には処理３１４にて充電終了超過時間を算出する。この様子を図５を用いて説明する。図５の縦軸は電力量（ｋＷ）、横軸は時間を表している。要求量のほうが可能量よりも大きい場合には、可能量よりも大きい値では充電できない。ＥＶ蓄電池の要求量は、ＥＶ蓄電池の定格充電量と、ＳＯＣの値から求めることができる。この値を、可能量で除することにより、充電に必要な時間を求めることができる。これは前記した図５における説明内容と同様である。この時間を求めたのちに処理３０９にてWarning LampをＥＶ内の表示装置に点灯させ、通常の充電ではないことをＥＶユーザに知らしめる。その後処理３１０におけるスイッチ操作を経て、処理３１１にてＥＶ充電を開始する。
また、図１１の構成は図９の構成と比較して充電ケーブルのコントロールボックス中にＰＬＣモデムが入っていない場合である。図１１は図９と比較してＰＬＣモデム２１１が削除され、ＰＬＣモデムと通信線１１２を接続していた通信線が削除された構成である。この構成での制御コントローラ１３７、ならびに充電開始の手順は図２に示した手順にて、コンセント接続３０１がインレット２４１とプラグ２３２、インレット２２３とプラグ２３４が接続されたこと以外は同様の操作となる。
以上のように本発明の第３の実施例を用いることにより、電力系統から電気自動車搭載の蓄電池へ充電を行う際に、負荷電流を印加して電圧降下を算出する手順と、前記電圧降下をもとに電気自動車の充電量を制御する手順を特徴とする系統連系制御装置を充電ケーブルのコントロールボックス内に備えたことにより、電気自動車が接続している電力系統において、周囲の負荷への影響を低減するように電気自動車の充電量を制限することが可能となり、電気自動車の一斉充電の際にも周囲の電圧を一定以上に保つことが自律分散的に可能となる。
（実施例４）
以下、本発明の第４の実施例を図面を用いて説明する。図１２は本発明の蓄電池系統連系制御装置が電気自動車中の部品として装備され、蓄電池系統連系制御装置が外部通信装置を具備していて、外部の制御センタと通信でデータの授受を行うことが可能な実施例である。１０１は本発明の蓄電池系統連系制御装置であり、蓄電池系統連携装置は電力線１１１，通信線１１２′，外部通信装置１３４，記憶装置１３５，センサ１３６，制御コントローラ１３７，スイッチ１３８，１４０，負荷抵抗１３９から構成される。また、蓄電池系統連系制御装置のほかに、電気自動車（以下ＥＶ）１５１には電池１３１，バッテリーコントローラ１３２，充電インレット２２６から構成される。バッテリーコントローラ１３２は通信線１１２′と接続されている。外部通信装置１３４は通信回線１８１にて制御センタ１４１と接続されている。充電インレット２２６は電力系統１５０と接続されている充電ケーブルと充電プラグ２２６を介して接続されＥＶに電力を供給する。電力系統から充電プラグ２２５，充電インレット２２６を介して電力が電力線１１１を介してバッテリーコントローラによる制御により電池１３１に供給される。図１中センサ１３６は、充電インレットの直後の位置で電流と電圧を測定して、通信線１１２′を介してその測定値を制御コントローラ１３７，記憶装置１３５に送信する。記憶装置１３５では一時的に該測定値を蓄積し、必要があれば外部記憶装置に書き出す機能を有する。外部通信装置１３４は通信線１１２′に接続され、通信回線１８１を介して授受される制御センタ１４１の制御信号を通信線１１２′を介して制御センサに伝達する。あるいはセンサ１３６からの測定情報を通信線１１２′，通信回線１８１を介して制御センタにて蓄積することも可能である。制御コントローラ１３７は図１中のスイッチ１３８，１４０の開閉、ならびに可変値を設定することが可能である負荷抵抗１３９の抵抗値を変更することが可能である。
次に制御センタ１４１の構成について図１３を用いて説明する。制御センタ１４１は各ＥＶに具備されている蓄電池系統連系装置中にある外部通信装置と通信する外部通信装置９０１，認証装置９０２，記録装置９０３，制御計算装置９０４，課金装置９０５，終了遅延時間算出装置９０６，電力料金算出装置９０７，通信線（通信バス）９００から構成される。
次に制御センタ１４１の動作手順を図１４を用いて説明する。図１４中、外部通信装置１３４と制御コントローラ１３７がＥＶに具備されている蓄電池系統連系制御装置の機能であり、外部通信装置９０１，制御計算装置９０４，認証装置９０２，課金装置９０５，電力料金算出装置９０７，終了遅延時間算出装置９０６が制御センタ１４１の機能である。図１４の例はＥＶが電力系統と接続され、充電時の課金を行うために、制御センタ１４１へのアクセス、ならびにＥＶ搭載の蓄電池の充電要求より少ない単位時間当たりの充電電力量で充電行った際の動作例である。まず、ＥＶ側の制御コントローラから４０１にて充電開始情報とＥＶのＩＤ番号、その際の単位時間当たりの充電電力量，蓄電池のＳＯＣについてのデータが外部通信装置１３４に送信される。該データは４０２にて通信回線１８１を介して制御センタの外部通信装置９０１に送信される。外部通信装置９０１では届いたデータが正しいユーザからであるかどうかを確認するために処理４０３にて認証装置９０２に送信される。認証装置９０２では届いたデータをもとにユーザ認証を行い、その結果を後の電力料金算出、課金を行うためのデータを保持するために処理４０４にて制御計算装置に伝える。制御計算装置では処理４０４で送信されたユーザ情報を外部通信装置１３４に処理４０５にて伝送し、ＥＶ側の外部通信装置１３４に伝達し、処理４０７にてユーザ認証が正しく行われたことをＥＶ側に伝達する。ＥＶ側の充電が終了した際には充電終了の情報、たとえば充電終了時間，充電量を処理４０８にてＥＶ側の外部通信装置１３４に伝送し、そのデータを処理４０９にて制御センタ側の外部通信装置９０１に伝送する。外部通信装置９０１に届いたデータが正しいユーザからのデータであるかどうかを判定するために、処理４１０にて認証装置にて認証処理を行い、処理４１１にて認証結果を制御計算装置９０４に伝達する。その後制御計算装置９０４は課金装置に、前述した充電開始時間と処理４１１にて取得した充電終了時間，充電総量のデータを課金装置４１２に伝送する。課金装置９０５ではＥＶ搭載の蓄電池の充電要求より少ない単位時間当たりの充電電力量で充電行ったかどうかを前述した単位当たりの充電電力量から判定し、少ない時間単位当たりの充電電力量であった場合は終了遅延時間算出装置９０６にて遅延時間の算出を行う。なお、この遅延時間の算出方法は図５を用いて示した算出方法と同様である。この遅延時間を電力料金算出装置９０７に処理４１４にて伝送し、遅延時間分の割引分を電力料金算出装置で求め、その結果を処理４１５にて課金装置に伝送する。課金装置４１５に送られたデータは処理４１６にて制御計算装置に送られる。送られたデータは既記録装置９０３にユーザＩＤ，充電日時，開始時刻，終了時刻、前記した充電超過時間，電気料金を少なくとも含むデータのまとまりとして記録され、料金請求のためのデータベースとして利用する。
以上のように本発明の第４の実施例を用いることにより、Regulatedと呼ばれる充電システムを対象として電力系統から電気自動車搭載の蓄電池へ充電を行う際に、負荷電流を印加して電圧降下を算出する手順と、前記電圧降下をもとに電気自動車の充電量を制御する手順を特徴とする系統連系制御装置を電気自動車内に備え、さらに電気自動車と制御センタ間の通信により、制御センタからの制御指示により電力系統全体で電圧安定度を維持するように電気自動車の充電量を制限することが可能となり、電気自動車の一斉充電の際にも周囲の電圧を安定に保つことが可能となる。また、課金，認証システムとの連携が行われるようになるため、充電料金の管理が制御センタ，ＥＶ側両方で容易になる。
（実施例５）
以下、本発明の第５の実施例を図面を用いて説明する。第５の実施例を実現するための構成図は図１２と同一である。図１５に示す実施例は制御センタから各ＥＶの充電を制御する場合の例である。このような例はドイツがＩＥＣに規格提案している「Non-Regulated」と呼ばれる充電システム方法を適用する際に適している。この制御を実現するためには、ＥＶが接続しているかどうかを通信で認識する必要があるそのため、図１２に示す構成に示すようにＰＬＣモデム２１２が蓄電池系統連系装置２０１に具備されている例を用いて説明する。まず制御センタ１４１中の制御計算装置からあらかじめ記録装置９０３に登録してあるＥＶユーザに対して充電を依頼する際に外部通信装置９０１，外部通信装置１３４を介してＥＶが接続されているかどうかを処理８０１にて確認する。ＥＶ側での確認方法は外部通信装置１３４に到着したデータをもとに、外部通信装置１３４からＰＬＣモデム２１２を介してＥＶが接続されているかどうかを判定することで可能である。ここでの確認結果を処理８０２にて制御センタの認証装置にて、正しいＥＶユーザからの応答かどうかを確認する。認証装置９０２にての認証結果は処理８０３にて制御計算装置に送られる。次に制御計算装置９０４はＥＶがどれだけの量を充電できるかどうかをもとに充電量を決めるため、ＥＶの制御コントローラを介して充電対象のＥＶのＳＯＣ，充電する際の単位時間当たりの充電要求量に関するデータを処理８０５にて取得するための指令をＥＶに伝送する。制御コントローラ１３７はその指令に応じて外部通信装置１３４，外部通信装置９０１を介して、データが制御センタにとって正しいユーザから来たかどうかを認証するために、認証装置９０２にてユーザ認証を処理８０６にて行う。処理８０６にて実施された認証処理の結果は処理４０７にて制御計算装置に送られ、ＥＶの充電実施に関するデータが記録装置９０３に蓄積される。その後、充電指令を処理８０９にて制御計算装置９０４，外部通信装置９０１，制御コントローラ１３７を介してＥＶに行う。ＥＶをその指令をもとに充電を開始し、周期的に充電を実施していることを制御センタに伝達するため、処理８１０にて制御センタでユーザ認証を受けたのちに充電中の信号を制御センタに処理８１１にて伝送する。充電終了の際に、充電終了の信号が課金装置９０５に処理８１３にて伝送され、課金装置９０５ではＥＶ搭載の蓄電池の充電要求より少ない単位時間当たりの充電電力量で充電行ったかどうかを前述した単位当たりの充電電力量から判定し、少ない時間単位当たりの充電電力量であった場合は終了遅延時間算出装置９０６にて遅延時間の算出を行う。なお、この遅延時間の算出方法は図５を用いて示した算出方法と同様である。この遅延時間を電力料金算出装置９０７に処理８１４にて伝送し、遅延時間分の割引分を電力料金算出装置で求め、その結果を処理８１５にて課金装置に伝送する。課金装置８１５に送られたデータは処理８１６にて制御計算装置に送られる。送られたデータは既記録装置９０３にユーザＩＤ，充電日時，開始時刻，終了時刻、前記した充電超過時間，電気料金を少なくとも含むデータのまとまりとして記録され、料金請求のためのデータベースとして利用する。
次に図１５を用いて示した実施例において制御計算装置９０４にて複数のＥＶに対してあらかじめどれだけの充電量を設定する際の方法の例について図１６と図１７を用いて説明する。図１６は対象とするＥＶが接続されている電力系統において現在の電力負荷量から限界の負荷量を求めた際の各地点の電圧の降下を算出するＰＶカーブと呼ばれるグラフである。グラフ５００では５０１と５０２のＰＶカーブが表示されている。このうち横軸の増加に対して縦軸の低下が少なければ少ないほど電圧安定性が良いことを示している。このため、充電を行う際には負荷が増えても電圧が低下しない地点にあるＥＶに対して充電を行うことが望ましい。負荷の限界値をＰｋ、多くのＥＶが接続されている地点中、負荷が限界地点に到達した際に最も低くなる地点の電圧をＶmin、負荷が限界点に到達した際に、もっとも電圧が落ちない地点の電圧をＶmaxと定義する。ここで求めたＶmin，Ｖmaxをもとに、各ＥＶにどれだけの充電量を割り当てるかの方法を図１７を用いて説明する。まず処理５１２にて各充電装置におけるＰＶカーブ（ノーズカーブ）を作成するためのデータを算出する。ここでＰＶカーブを作成するためのデータの一例を図１８に示す。図１８中の２５０はＥＶが接続されている電力系統全体の送電線，変圧器に関するデータ（以下、ブランチ）のフォーマットの一例を示している。データはブランチの名称，ブランチの抵抗分，誘導分，容量分，タップ比がＰＵ（パーユニット）表示されて格納されている。また、２５１は負荷（ノード）に関するデータのフォーマットの一例を表している。データはノードの名称，発電機の有無，電圧指定値，電圧初期値，発電機の有効電力出力，発電機の無効電力出力，負荷の有効電力，負荷の無効電力，調相設備の有無とその容量から構成される。このようなデータを用いてＰＶカーブを作成した後に、処理５１３で図１６で求めたＶmin，Ｖmaxをもとに５１４に示した式を用いて各ＥＶに対する充電量を決定する。
以上のように本発明の第５の実施例を用いることにより、Non-Regulatedと呼ばれる充電システムを対象として電力系統から電気自動車搭載の蓄電池へ充電を行う際に、負荷電流を印加して電圧降下を算出する手順と、前記電圧降下をもとに電気自動車の充電量を制御する手順を特徴とする系統連系制御装置を電気自動車内に備え、さらに電気自動車と制御センタ間の通信により、制御センタからの制御指示により電力系統全体で電圧安定度を維持するように電気自動車の充電量を制限することが可能となり、電気自動車の一斉充電の際にも周囲の電圧を安定に保つことが可能となる。また、課金，認証システムとの連携が行われるようになるため、充電料金の管理が制御センタ，ＥＶ側両方で容易になる。
（実施例６）
以下、本発明の第６の実施例を図面を用いて説明する。図１９は本発明の蓄電池系統連系制御装置が電気自動車用充電スタンドの部品として装備され、蓄電池系統連系制御装置が外部通信装置を具備していて、外部の制御センタと通信でデータの授受を行うことが可能である実施例である。
図１９に示す各機能構成の詳細は実施例２，実施例５と同様であり、処理手順も実施例２，実施例５と同様である。
以上のように本発明の第６の実施例を用いることにより、Non-Regulatedと呼ばれる充電システムを対象として電力系統から電気自動車搭載の蓄電池へ充電を行う際に、負荷電流を印加して電圧降下を算出する手順と、前記電圧降下をもとに電気自動車の充電量を制御する手順を特徴とする系統連系制御装置を電気自動車用充電スタンドに備え、さらに電気自動車と制御センタ間の通信により、制御センタからの制御指示により電力系統全体で電圧安定度を維持するように電気自動車の充電量を制限することが可能となり、電気自動車の一斉充電の際にも周囲の電圧を安定に保つことが可能となる。また、課金，認証システムとの連携が行われるようになるため、充電料金の管理が制御センタ，ＥＶ側両方で容易になる。
（実施例７）
以下、本発明の第７の実施例を図面を用いて説明する。図２０は本発明の蓄電池系統連系制御装置が電気自動車用充電ケーブル中の部品として装備され、蓄電池系統連系制御装置が外部通信装置を具備していて、外部の制御センタと通信でデータの授受を行うことが可能である実施例である。
図２０に示す各機能構成の詳細は実施例３，実施例５と同様であり、処理手順も実施例３，実施例５と同様である。
以上のように本発明の第７の実施例を用いることにより、Non-Regulatedと呼ばれる充電システムを対象として電力系統から電気自動車搭載の蓄電池へ充電を行う際に、負荷電流を印加して電圧降下を算出する手順と、前記電圧降下をもとに電気自動車の充電量を制御する手順を特徴とする系統連系制御装置を電気自動車用充電ケーブルに備え、さらに電気自動車と制御センタ間の通信により、制御センタからの制御指示により電力系統全体で電圧安定度を維持するように電気自動車の充電量を制限することが可能となり、電気自動車の一斉充電の際にも周囲の電圧を安定に保つことが可能となる。また、課金，認証システムとの連携が行われるようになるため、充電料金の管理が制御センタ，ＥＶ側両方で容易になる。
以上説明したとおり、第１の実施例，第２の実施例，第３の実施例を用いることにより、電力系統から電気自動車搭載の蓄電池へ充電を行う際に、負荷電流を印加して電圧降下を算出する手順と、電圧降下をもとに電気自動車の充電量を制御する手順を特徴とする系統連系制御装置を電気自動車内、あるいは充電スタンド、あるいは充電ケーブルのコントロールボックスに備えたことにより、電気自動車が接続している電力系統において、周囲の負荷への影響を低減するように電気自動車の充電量を制限することが可能となり、電気自動車の一斉充電の際にも周囲の電圧を一定以上に保つことが自律分散的に可能となる。
また、第４，第５，第６，第７の実施例を用いることにより、電力系統から電気自動車搭載の蓄電池へ充電を行う際に、負荷電流を印加して電圧降下を算出する手順と、電圧降下をもとに電気自動車の充電量を制御する手順を特徴とする系統連系制御装置を電気自動車内に備え、さらに電気自動車と制御センタ間の通信により、制御センタからの制御指示により電力系統全体で電圧安定度を維持するように電気自動車の充電量を制限することが可能となり、電気自動車の一斉充電の際にも周囲の電圧を一定以上に保つことが可能となる。また、課金，認証システムとの連携が行われるようになるため、充電料金の管理が制御センタ，ＥＶ側両方で容易になる。
１００ 電気自動車
１０１ 蓄電池系統連系制御装置
１３１ 電池
１３２ バッテリーコントローラ
１３４，９０１ 外部通信装置
１３５ 記憶装置
１３６ センサ
１３７ 制御コントローラ
１３８，１４０ スイッチ
１３９ 負荷抵抗
１５０ 電力系統
２１１，２１２ ＰＬＣモデム
２２５ コンセントプラグ
２２６ インレット
９００ 通信線
９０２ 認証装置
９０３ 記録装置
９０４ 制御計算装置
９０５ 課金装置
９０６ 終了遅延時間算出装置
９０７ 電力料金算出装置

Claims (12)

  1. 電力系統から負荷制限素子を介して蓄電池へ負荷電流が印加されたときの負荷状態である制限時負荷状態情報に基づいて前記蓄電池が前記電力系統に接続された場合の前記系統に係る電圧降下量を演算する演算部と、前記演算された電圧降下量に基づいて前記蓄電池への蓄電負荷量を制御する制御装置へ制御指令信号を出力する制御部を有することを特徴とする蓄電池制御装置。
  2. 請求項１において、前記負荷制限素子は抵抗器であり、前記負荷状態は前記抵抗器を流れる電流に係る電圧値及び電流値であり、前記制御指令信号は、前記電力系統から前記蓄電池への電流を制限する抵抗値の設定信号であることを特徴とする蓄電池制御装置。
  3. 請求項２において、前記抵抗値は前記電圧降下量が所定範囲となるように求められることを特徴とする蓄電池制御装置。
  4. 請求項３において、電力系統から前記負荷制限素子を介して前記蓄電池へ供給される電流を遮断又は導通させる第１のスイッチと、電力系統から前記負荷制限素子を迂回させて前記蓄電池へ供給される電流を遮断又は導通させる第２のスイッチを有し、前記制御部は、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチの遮断又は導通を制御する信号を出力することを特徴とする蓄電池制御装置。
  5. 請求項１において、前記蓄電池に蓄電する電力要求量を受け取って、前記電力要求量に基づいて前記電圧降下量が所定範囲となるように前記蓄電池の蓄電計画を演算し、前記演算された蓄電計画に沿って前記制御指令を出力する制御部を有することを特徴とする蓄電池制御装置。
  6. 請求項５において、電力線搬送プロトコルにより前記いずれかの情報が伝送されることを特徴とする蓄電池制御装置。
  7. 請求項５において、前記蓄電計画における蓄電時間を予め決められた蓄電時間とを比較する蓄電時間比較部を有し、前記比較結果に基づいてアラーム信号を出力することを特徴とする蓄電池制御装置。
  8. 請求項１において、電力系統から前記蓄電池への負荷量に基づいて課金量を演算する課金演算部を有することを特徴とする蓄電池制御装置。
  9. 請求項１において、電力系統から前記蓄電池への割当てを示す負荷割当量を得て、前記負荷割当量に応じて電力系統から蓄電池への負荷量を制限することを特徴とする蓄電池制御装置。
  10. 電力系統から負荷制限素子を介して電気自動車搭載の蓄電池へ負荷電流が印加されたときの負荷状態である制限時負荷状態情報に基づいて前記蓄電池が前記電力系統に接続された場合の前記系統に係る電圧降下量を演算する演算部と、前記演算された電圧降下量に基づいて前記蓄電池への電力供給量を制御する制御部を有することを特徴とする蓄電池制御装置。
  11. 電力系統から電気自動車搭載の蓄電池へ充電する充電スタンドにおいて、電力系統から負荷制限素子を介して電気自動車搭載の蓄電池へ負荷電流が印加されたときの負荷状態である制限時負荷状態情報に基づいて前記蓄電池が前記電力系統に接続された場合の前記系統に係る電圧降下量を演算する演算部と、前記演算された電圧降下量に基づいて前記電力系統から電気自動車搭載の蓄電池への充電を制御する制御部を有することを特徴とする充電スタンド。
  12. 電力系統から負荷制限素子を介して蓄電池へ負荷電流が印加されたときの負荷状態である制限時負荷状態情報に基づいて前記蓄電池が前記電力系統に接続された場合の前記系統に係る電圧降下量を演算し、前記演算された電圧降下量に基づいて前記蓄電池への蓄電負荷量を制御する制御指令信号を出力する蓄電池制御方法。
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