JP2012210039A - 電力分配装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車載電池の急速な充電と、構内系統の使用電力量の平準化を図る。
【解決手段】商業施設などの構内に設置される電力分配装置１は、複数の構内電池ユニット５と、分配器６と、複数の充電ポール７とを備える。充電ポール７には、電動車両の車載電池８が接続可能である。複数の構内電池ユニット５は、広域系統２から供給される電力によってゆっくりと充電される。分配器６は、選択された構内電池ユニット５と選択された充電ポール７とを接続し、車載電池８へ直流を急速に給電する。さらに、分配器６は、複数の構内電池ユニット５を順に切換えることにより、多数の車載電池８への給電を可能とする。複数の構内電池ユニット５と複数の充電ポール７とを含む給電機器は、複数の群に分けられている。この結果、複数の構内電池ユニット５から複数の車載電池８へ、同時に、並列的に給電される。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動可能な複数の電池へ電力を分配する電力分配装置に関する。

特許文献１は、複数のハイブリッド型電気自動車を構内の電力網に接続する電力供給システムを開示している。このシステムでは、ハイブリッド型電気自動車の移動可能な電池は、構内の電力網から給電され、充電される。さらに、ハイブリッド型電気自動車の移動可能な電池は、構内の電力網に向けて給電することもできる。

特許第４４２６５０４号公報

従来技術の構成では、多数の移動可能な電池への給電を急速に実行することができないという問題点があった。例えば、多数の移動可能な電池へ給電する場合、構内系統は、広域系統から大量の電力を受電する必要がある。ところが、広域系統から構内系統への送電装置の制限によって、必要な電力を受電できないおそれがある。また、多数の移動可能な電池が接続されるときに電力が必要となるため、広域系統の安価な電力、例えば深夜時間帯の電力を利用することができないという問題点があった。

また、構内系統を、大規模商業施設などに構築する場合、来店者が駐車し、充電のためにケーブルを接続している時間が限られている。このため、限られた時間に所定量の充電を完了する必要がある。ところが、普通の充電速度の充電器では、短期間の間に所定量の充電を完了することが困難であった。また、急速充電器は価格が高く、広域系統から構内系統への受電設備も大規模かつ高価になるという問題点を有している。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、構内系統に接続された複数の移動可能な電池に急速に給電することができる電力分配装置を提供することである。

本発明の他の目的は、構内系統における使用電力量を平準化することができる電力分配装置を提供することである。

本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明は、施設に設けられた複数の二次電池（５、５１）と、施設の利用期間に施設に来訪した電動車両の車載電池（８）と接続可能に構成された複数の充電ポール（７）と、複数の二次電池と複数の充電ポールとの間に設けられ、選択された二次電池から選択された充電ポールへの給電路を接続する分配器（６）と、施設の利用期間に予測される車載電池への予測給電量を、施設の非利用期間に複数の二次電池に分散して充電する充電手段（９、５２、５４）と、複数の二次電池からひとつを順に選択するとともに、給電対象となる車載電池が接続された充電ポールを選択し、車載電池を充電するために、選択された二次電池から、選択された充電ポールへ給電する給電手段（９、５３、５５）とを備えることを特徴とする。

この構成によると、構内系統に属する複数の二次電池が充電される。複数の二次電池は、施設の非利用期間に充電される。しかも、施設の利用期間に予測される車載電池への予測給電量は、複数の二次電池に分散して充電される。これにより、二次電池の充電時期と、車載電池への給電時期とをずらすことができる。また、車載電池は、選択された二次電池から、選択された充電ポールへの給電によって充電される。これにより、車載電池を急速に充電することができる。

請求項２に記載の発明は、二次電池への充電速度は、二次電池からの給電速度より遅いことを特徴とする。この構成によると、二次電池をゆっくりと充電することができる。これにより、構内系統の使用電力量を平準化することができる。

請求項３に記載の発明は、充電手段は、施設の将来における電動車両の来訪台数に基づいて、予測給電量を予測する給電量予測手段と、施設の施設負荷による使用電力量を予測する使用量予測手段と、施設の契約電力量を超えないように複数の二次電池への充電計画を設定する充電計画設定手段とを備えることを特徴とする。この構成によると、電動車両の車載電池への給電量が予測される。さらに、予測給電量を二次電池に充電するための充電計画が、施設の契約電力量を超えないように設定される。この結果、施設の運営者と、電力供給者との間の契約電力量を超えることなく車載電池への給電システムを構築することができる。

請求項４に記載の発明は、給電量予測手段は、過去の曜日別、および時間別の来訪台数を示す履歴データに基づき、翌日の時間別の来訪台数を予測する台数予測手段を備えることを特徴とする。この構成によると、時間別の来訪台数に応じて充電計画を設定することができる。

請求項５に記載の発明は、台数予測手段は、過去の天候別の来訪台数を示す履歴データに基づき、翌日の天候別の来訪台数を予測することを特徴とする。この構成によると、天候別の来訪台数に応じて充電計画を設定することができる。

請求項６に記載の発明は、使用量予測手段は、過去の天候別の使用電力量を示す履歴データに基づき、翌日の天候別の使用電力量を予測することを特徴とする。この構成によると、天候別の施設負荷の使用電力量に応じて充電計画を設定することができる。

請求項７に記載の発明は、充電手段は、施設の利用期間においても複数の二次電池を充電するように構成され、充電計画設定手段は、複数の二次電池の一部により車載電池に給電しているときに、複数の二次電池の他の一部に充電するように充電計画を設定することを特徴とする。この構成によると、車載電池に給電する期間も利用して二次電池をゆっくりと充電することができる。例えば、専用設備を必要とする急速充電を使用せず、系統電力網の電圧によって一般的なゆっくりとした速度で二次電池に充電する。同時に、他の二次電池に蓄えられた電力を車載電池へ直流で急速に給電する。複数の二次電池は、給電に特化する少数の電池群と、充電に特化する多数の電池群とに分けてもよい。

請求項８に記載の発明は、充電計画設定手段は、劣化によって充電速度が相対的に低下した二次電池による給電を抑制し、劣化した二次電池への充電時間を長くするように充電計画を設定することを特徴とする。この構成によると、相対的に劣化した二次電池も利用することができる。二次電池が劣化すると充電速度と給電速度が低下する。充電速度が低下した電池も効率よく活用するために、数日先までの電動車両の来訪台数を予測し、長期間にわたる給電量の変化を考慮して、充電計画を設定する。例えば、給電量が少ない日には、劣化電池による給電を優先的に回避し、代わりに、その劣化電池を充電するように充電計画を設定することができる。

請求項９に記載の発明は、複数の二次電池と、複数の充電ポールとは、複数の群に分けられており、給電手段は、ひとつの群に属する二次電池から充電ポールへの給電と、他の群に属する二次電池から充電ポールへの給電とを同時に、並列的に行うことを特徴とする。この構成によると、複数の車載電池へ、同時に、並列的に給電することができる。

請求項１０に記載の発明は、分配器は、各群に属し、かつ独立した複数の分配器（６ａ、６ｂ）を備えることを特徴とする。この構成によると、複数の車載電池へ、同時に、並列的に給電することができる。並列給電可能な車載電池の台数は、充電ポールの数、給電速度、および給電する電力量に応じて設定することができる。並列給電可能な車載電池の台数に応じた数の分配器を設けることにより、この台数分だけの給電回路を同時に開くことができる。

請求項１１に記載の発明は、分配器は、複数の二次電池と各群との対応関係を入れ替えることができる複数のスイッチを備えることを特徴とする。この構成によると、複数の二次電池と群との対応関係が固定されない。

請求項１２に記載の発明は、二次電池の数は、充電ポールの数より少なく、さらに、二次電池のそれぞれに対応して設けられ、二次電池から車載電池への給電電力を調節する変換回路（５３）を備えることを特徴とする。この構成によると、複数の二次電池のそれぞれに変換回路を設けることにより、変換回路の数を減らすことができる。

請求項１３に記載の発明は、給電手段は、複数の二次電池の給電速度に基づいて、複数の二次電池の使用順序を決定し、給電計画を設定する給電計画設定手段を備えることを特徴とする。この構成によると、劣化によって給電速度が相対的に低下した二次電池を有効に利用することができる。

なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明を適用した第１実施形態に係る電力分配装置を示すブロック図である。 第１実施形態の構内電池ユニットを示すブロック図である。 第１実施形態の電力分配装置の作動を示すフローチャートである。 第１実施形態の台数予測処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の台数の推移の一例を示すグラフである。 第１実施形態の台数実績表の一例を示す表である。 第１実施形態の台数実績表の一例を示す表である。 第１実施形態の構内で使用される電力量を予測する処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の構内で使用される電力量の一例を示すグラフである。 第１実施形態の構内で使用される電力量の実績表の一例を示す表である。 第１実施形態の構内で使用される電力量の実績表の一例を示す表である。 第１実施形態の構内での消費電力量の一例を示すグラフである。 第１実施形態の広域系統から構内系統への受電電力量の一例を示すグラフである。 第１実施形態の充電および給電の計画の一例を示す表である。 第１実施形態の劣化電池の充電計画の設定処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の構内電池ユニットから車載電池への給電量の推移の一例を示すグラフである。 第１実施形態の劣化電池の充電計画の一例を示す表である。 第１実施形態の劣化電池の充電計画の一例を示すグラフである。 第１実施形態の車載電池への給電計画の設定処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の複数の構内電池ユニットの作動を示す表である。 第１実施形態の構内電池ユニットから車載電池への給電処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の構内電池ユニットから車載電池への給電処理を示すフローチャートである。 本発明を適用した第２実施形態に係る電力分配装置を示すブロック図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
図１は、本発明を適用した第１実施形態に係る電力分配装置を示すブロック図である。この実施形態では、スーパーマーケットなどの商業施設に構成される構内系統によって電力分配装置１を構成する。商業施設では、来店者を増やすビジネスモデルとして、電動車両の利用者が来店している期間中に、車載電池への給電を提供することが考えられる。例えば、利用者が駐車し、ケーブルを接続すると、所定量の電力が構内系統から車載電池に給電されるというものである。電動車両には、モータのみによって走行する電気自動車、内燃機関とモータとによって走行するプラグイン型ハイブリッド自動車、電動バイク、および電動アシスト自転車を含むことができる。

すべての車載電池に給電サービスをしようとした場合、急速充電機は高価であるため、設置費用が膨大となり、採算が合わなくなる。一方、普通充電機の場合は充電時間が長くなり、ショッピングを終了しても充電を完了できないことが想定される。

そこで、この実施形態では、来店した電動車両の利用者の全てに対して、無料、または有料の給電サービスを提供するために、そのようなサービスに見合った価格の設備を提供する。この実施形態では、ひとつの車載電池に提供する給電量を短距離分の電力量（充電量）に限定する。さらに、構内系統には、車載電池に給電するための大容量の二次電池を設ける。以下の説明では、構内の電池を、構内電池ユニット、または第１電池と呼ぶ。また、車載電池を、移動可能な電池、または第２電池と呼ぶ。構内系統は、１日間に必要となる給電量を、広域系統から構内電池ユニットに一旦充電して蓄える。そして、構内系統は、構内電池ユニットから、複数の車載電池へ給電する。

図１において、構内系統は、電力分配装置１を備える。構内系統は、広域系統（ＧＲＤ）２に接続され、広域系統２から電力の供給を受けている。構内系統は、広域系統２の電力を受電する配電盤（ＤＳＴＢ）３を備える。配電盤３は、構内系統の複数の電気機器に電力を分配している。構内の電気機器には、構内の照明装置、動力装置などの構内負荷（ＦＣＬＤ）４が含まれる。さらに、構内の電気機器には、複数の構内電池ユニット５が含まれている。図中には、構内電池ユニット５１ａ−５３ａ、および５４ｂ−５６ｂが図示されている。ひとつの構内電池ユニット５の容量は、１台の電動車両への給電量を限定することにより、複数の電動車両に給電できる容量とされている。例えば、１台の電動車両への無料での給電量は１ｋＷｈとすることができる。構内電池ユニット５の台数は、ひとつの構内電池ユニット５が複数の電動車両への給電を行っている間に、他の構内電池ユニット５への充電を行うことができるように設定される。

複数の構内電池ユニット５は、複数の群（グループ）に分けられている。図示の例においては、複数の構内電池ユニット５は、Ａ群と、Ｂ群とに分けられている。各群には、複数の構内電池ユニット５が属している。Ａ群には、複数の構内電池ユニット５１ａ−５３ａが属している。Ｂ群には、複数の構内電池ユニット５１ａ−５３ａが属している。

電力分配装置１は、複数の構内電池ユニット５に接続された分配器６を備える。分配器６は、互いに独立したＡ群の分配器６ａと、Ｂ群の分配器６ｂとを備える。各群の分配器６ａ、６ｂは同じ構成である。分配器６ａ、６ｂは、共通線６１ａ、６１ｂを有する。分配器６ａ、６ｂは、複数の構内電池ユニット５のそれぞれに対応して設けられたスイッチ６２ａ、６２ｂを有する。これらスイッチ６２ａ、６２ｂは、構内電池ユニット５と共通線６１ａ、６１ｂとの間に設けられている。これらスイッチ６２ａ、６２ｂは、電池を選択する手段を提供する。これらスイッチ６２ａ、６２ｂにより、共通線６１ａ、６１ｂは、複数の構内電池ユニット５の少なくともいずれかひとつに選択的に接続される。さらに、分配器６ａ、６ｂは、後述する複数の充電ポール７のそれぞれに対応して設けられたスイッチ６３ａ、６３ｂを有する。これらスイッチ６３ａ、６３ｂは、充電ポール７と共通線６１ａ、６１ｂとの間に設けられている。これらスイッチ６３ａ、６３ｂは、充電ポールを選択する手段を提供する。これらスイッチ６３ａ、６３ｂにより、共通線６１ａ、６１ｂは、複数の充電ポール７の少なくともいずれかひとつに選択的に接続される。

分配器６は、複数の構内電池ユニット５から、複数の充電ポール７への電流分配を制御する。分配器６は、複数の電動車両へ同時に給電できるように、構内電池ユニット５から電動車両への複数の並列な給電ルートを提供する。分配器６は、構内電池ユニット５の容量や給電速度に差、ばらつきが生じた時に、給電ルート毎にグルーピングする電池を自由に組み替えることができるように、マトリックス状の接続を可能とするスイッチ群を備えることができる。

電力分配装置１は、複数の充電ポール７を備える。充電ポール７は、敷地内の駐車ロットに隣接して設置された充電用の端末機である。充電ポール７は、駐車ロットに立てられた本体機７１ａ−７４ａ、および７１ｂ−７４ｂ、と、構内系統から充電ポール７への給電を断続するスイッチ７５ａ−７８ａ、および７５ｂ−７８ｂとを備える。本体機７１ａ−７４ａ、および７１ｂ−７４ｂは、後述する車載電池８に接続するためのコネクタ付の電力ケーブルを備える。車載電池８への充電を希望する利用者は、駐車ロットに電動車両を駐車し、さらに電力ケーブルによって充電ポール７と車載電池８とを接続する。本体機７１ａ−７４ａ、および７１ｂ−７４ｂは、利用者が充電ポール７による充電サービスを受ける資格を有するか否かを判定するために利用者または車両を認証する認証装置を備える。例えば、利用者が所有する識別カード（ＩＤカード）を読み取るＩＤカード認証機を備える。ＩＤカード認証機は、ＩＤ信号に基づいて利用者を判別し、通電の可否を後述する総合制御装置９に通知する。認証装置として、ＩＤカード認証機以外に、携帯電話などのＩＤ認証機器も利用可能である。さらに、本体機７１ａ−７４ａ、および７１ｂ−７４ｂは、電動車両に搭載された充電制御器より、電池情報を受け取り、構内電池ユニット５および総合制御装置９に通知するための有線、および／または無線の通信機器を備える。電池情報としては、例えば車載電池の電圧、車載電池の充電状態（State Of Charge）などが含まれる。

Ａ群に属する複数の充電ポール７と、Ｂ群に属する複数の充電ポール７とは、Ａ群とＢ群との利用率の平均化を図るように構内に配置されている。例えば、店舗の入り口に近い駐車場の方が利用率が高くなる傾向がある。もし、一方の群に属する複数の充電ポール７が入口の近くに集中すると、複数の構内電池ユニット５の利用率に差が生じる。この場合、電池寿命に差を生じてしまうおそれもある。そこで、Ａ群に属する複数の充電ポール７の構内における分布と、Ｂ群に属する複数の充電ポール７の構内における分布とが、ほぼ同じになるように、複数の充電ポール７が配置される。

車載電池８は、電動車両に搭載され、移動可能な電池である。車載電池８は、電力分配装置１に接続または分離が可能な電池である。図中には、車載電池（ＶＨＢＴ）８１ａ−８４ａ、および８１ｂ−８４ｂが図示されている。電動車両は、電気自動車またはプラグインハイブリッド型自動車のような外部電源によって車載電池８を充電可能な電池搭載車両である。

電力分配装置１は、総合制御装置（ＣＴＣＮ）９を備える。総合制御装置９は、情報処理装置とも呼ぶことができる。総合制御装置９は、構内に設置されている。総合制御装置９は、構内負荷４、構内電池ユニット５、分配器６および充電ポール７を含む複数の機器を制御する。総合制御装置９と、複数の機器との間には、無線、および／または有線の信号通信装置が設けられている。総合制御装置９は、広域系統２から複数の構内電池ユニット５への充電制御を実行する。さらに、総合制御装置９は、複数の構内電池ユニット５から複数の車載電池８への給電制御を実行する。なお、ここでは、広域系統２から複数の構内電池ユニット５への充電を「充電」と呼び、複数の構内電池ユニット５から車載電池への充電を「給電」と呼ぶことによって両者を区別する。総合制御装置９は、電力分配装置１が設置された店舗の総電力使用量を予測して、総電力使用量が、広域系統２を提供する事業者と店舗の運営者との契約によって定められた契約電力量以内になるように、複数の構内電池ユニット５への充電を制御する充電制御手段を提供する。より具体的には、総合制御装置９は、翌日に店舗を訪れる電動車両の台数と、構内で使用される電力量とを予測して、契約電力量を超えないように、構内電池ユニット５への充電計画を立てる充電計画設定手段を提供する。また、総合制御装置９は、過去の電動車両の来訪台数の実績や、来訪時の天候などの履歴情報に基づいて、曜日ごとの電動車両の来訪台数の傾向と店舗の消費電力を予測し、翌日の時間別の使用電力量を算出する手段を提供する。さらに、総合制御装置９は、充電速度が低下した構内電池ユニット５も効率よく活用するために、数日先までの電動車両の来訪台数を予測し、１日当たりの給電量の変化に応じて劣化電池の充電計画と給電計画を設定する手段を提供する。例えば、劣化電池の稼働頻度を低くするように、電池の劣化度合いが大きいほど高い頻度で使用が回避されるように給電計画を設定することができる。また、劣化電池の充電期間を長く確保するように、電池の劣化度合いが大きいほど高い頻度で使用が回避され、代わりにその劣化電池が充電されるように充電計画を設定することができる。

総合制御装置９は、広域系統２から構内電池ユニット５への充電量を設定する充電量設定手段（ＣＨＳＣ）９１を備える。総合制御装置９は、広域系統２から複数の構内電池ユニット５への充電時刻、充電期間、充電速度、充電量などを制御する充電制御手段（ＣＨＣＮ）９２を備える。総合制御装置９は、構内電池ユニット５から複数の車載電池８への給電順序、給電時刻、給電期間、給電速度、給電量などを制御する給電制御手段（ＰＳＣＮ）９３を備える。

図２は、第１実施形態の構内電池ユニット５を示すブロック図である。構内電池ユニット５は、複数の車載電池８への給電に使用できる比較的大きな容量をもつ二次電池（ＢＡＴＴ）５１と、交直変換回路（ＡＣＤＣ）５２と、電圧変換回路（ＤＣＤＣ）５３とを備える。電圧変換回路５３は、ＤＣ／ＤＣコンバータである。交直変換回路５２と二次電池５１との間には、交直変換回路５２から二次電池５１への電力供給を断続するスイッチ５４が設けられている。二次電池５１と電圧変換回路５３との間には、二次電池５１から電圧変換回路５３への電力供給を断続するスイッチ５５が設けられている。構内電池ユニット５は、制御装置（ＢＴＣＮ）５６を備える。制御装置５６は、構内電池ユニット５内の電気機器を制御する。特に、制御装置５６は、広域系統２から二次電池５１を充電するときにスイッチ５４を閉じ、スイッチ５５を開き、さらに交直変換回路５２を制御することにより、二次電池５１を充電する。また、制御装置５６は、二次電池５１から車載電池８に給電するときにスイッチ５４を開き、スイッチ５５を閉じ、さらに電圧変換回路５３を制御することにより、車載電池８を充電する。ここで、電圧変換回路５３は、分配器６を介して接続された車載電池８に応じて二次電池５１からの給電電圧および／または給電電流を調節する出力調節回路を提供する。

この実施形態における複数の制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを格納している。記憶媒体は、メモリによって提供されうる。プログラムは、制御装置によって実行されることによって、制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように制御装置を機能させる。制御装置が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。

図３は、第１実施形態の電力分配装置の作動を示すフローチャートである。図中には、充電処理の概要と、給電処理の概要とが図示されている。ステップＳ１では、電動車両の来訪台数の実績表を作成する。そして、ステップＳ２では、翌日に来訪することが予測される電動車両の台数を予測する。

図４は、第１実施形態の台数予測処理を示すフローチャートである。図中には、ステップＳ１とステップＳ２との詳細な内容が図示されている。商業施設への来訪台数は、季節、天候、曜日、祝日平日の別、地域イベントの有無など、様々な要因により変動する。さらに、来訪台数は、時間帯に依存して大きく変化する。同様に、電動車両の来訪台数も変化すると考えられる。

図５は、第１実施形態における電動車両の来訪台数の推移の一例を示すグラフである。充電ポール７の数が少ないと、充電を希望する利用者の不満を生じることとなる。このため、充電ポール７の数は、その施設に予測される来訪台数と、コストとを勘案して設定される。

ここでは、商業施設をスーパーマーケットなどの日用品や食料品の購入を目的にした場所に限定して考えることとする。来訪台数は、電力分配装置１が構築される施設に応じて種々の手法によって予測することができる。ひとつのスーパーマーケットへの来訪が習慣化されているものと仮定すれば、過去の来訪実績より、翌日の来訪台数を予測することができる。また、地域の電動車両の保有台数の変化がゆっくりであり、かつ、季節の要因の影響が少ないことを考慮して、この実施形態では、直近（例えば、1ヶ月間）の実績の傾向が、翌日の傾向に近いと仮定する。

図６は、第１実施形態の台数実績表の一例を示す表である。実績表は、検索可能なマップによって提供される。実績表は、曜日ごとのマップを有する。さらに、各曜日においては、週数と、時間帯とに応じて来訪台数が記録されている。週数は、月内、または年内における何番目の週かを示す。総合制御装置９は、図示されるような、曜日と時間帯をパラメータとする実績表を作成する。この実績表を作成するために、総合制御装置９は、曜日と時間帯ごとの平均来訪台数を計算し、記録する。この実績表を翌日の来訪台数を予測するための基礎データとする。

図４に戻り、ステップＳ５１では、充電ポール７と車載電池８とを接続するコネクタの接続情報が記録される。ステップＳ５２では、すでに記録されている実績表のデータを上書きすることにより更新する。ステップＳ５３では、平均台数を計算し、記録する。ステップＳ５１−Ｓ５３の処理により、実績表が蓄積され、更新されてゆく。これらの処理は、曜日別の来訪台数、および時間別の来訪台数を更新し、蓄積するように実行される。

図７は、第１実施形態の天候別の台数実績表の一例を示す表である。商業施設への来訪台数は、天候により大きく変化する。そこで総合制御装置９は、天候による来訪台数の変動係数を算出する。変動係数を計算するためには、すべての時間帯の情報を分析する必要はない。例えば、図示されるように、所定の代表時間帯のみの分析だけで十分といえる。図中には、午前１１時から午前１２時までの１時間における来訪台数が、曜日と、天候とに関連付けられている。総合制御装置９は、過去の代表時間帯の来訪台数に、天候を紐付けする。天候はあまり細分化する必要はなく、車で行くか歩いていくかの判断に必要な程度の天候分類でよい。

図４に戻り、ステップＳ５４では、今日の代表時間帯における天候を入力する。ステップＳ５５では、天候別の台数実績表を上書きすることにより更新する。ステップＳ５６では、天候に起因する来訪台数の変動係数を計算する。変動係数は、来訪台数の変動における天候の影響度合いを示す。ここでは、ステップＳ５３で計算し、図６の実績表に記録した曜日／時間帯別の平均台数と、ステップＳ５５で記録した図７の台数より、比率を計算する。例えば、ひとつの例においては変動係数は下式から求められる、変動係数＝３５台／４０台＝０．８８。天候毎に過去の比率を平均化することで、曜日／時間帯別平均台数への天候による修正係数が求められる。ステップＳ５７では、来訪台数を予測したい日、例えば翌日の天気予報を入力する。ステップＳ５８では、予測対象となる曜日別／時間別の平均台数を選定する。ステップＳ５９では、図６の実績表に基づいて選定された時間毎の来訪台数予測値に、ステップＳ５７で入力され、指定された天候の変動係数を掛ける。これにより、予測対象曜日の、時間別の予測来訪台数が求められる。さらに、時間別の予測来訪台数を合計することにより、翌日の予測来訪台数が求められる。

このように、翌日の来訪台数の予測値は、過去の来訪台数を示す履歴データに基づいて求められる。しかも、予測値は、天候に起因する変動を反映するように補正されている。この補正処理においては、履歴データに基づいて天候に依存する変動係数が算出される。そして、この変動係数に基づいて平均値を補正することにより予測値が求められている。

図３に戻り、ステップＳ３では、翌日に施設の全体で使用される使用電力量を予測する。ステップＳ４では、予測された使用電力量に基づいて、翌日の時間別の使用電力量を設定する。

図８は、第１実施形態の構内で使用される電力量を予測する処理Ｓ６０を示すフローチャートである。図中には、ステップＳ３とステップＳ４との詳細な内容が図示されている。商業施設の消費電力量は、季節、天候、曜日、時間帯、祝日平日の別、地域イベントの有無など、様々な要因により、大きく変化する。しかし、施設内の使用機材、例えば冷凍機器、照明、空調などの稼働率に大きな変化がないと仮定すれば、過去の消費電力量実績より、翌日の使用電力量を予測できる。スーパーマーケットのような施設の場合、使用電力量に最も大きく影響する施設負荷４は空調機器である。空調機器の消費電力は天候、例えば外気温、日射量、湿度により左右されるので、天候を決めれば使用電力量を予測できる。

図９は、第１実施形態の構内で使用される電力量の一例を示すグラフである。使用電力量は、施設の使用時間帯に多くなり、非使用時間帯、例えば夜間は低い値となる。

図１０は、第１実施形態の構内で使用される電力量の実績表の一例を示す表である。総合制御装置９は、毎日の時間帯毎の使用電力量の実績表を作成する。実績表は、過去数年分にわたって蓄積される。実績表は、検索可能なマップによって提供される。実績表は、月日ごとのマップを有する。さらに、各月日においては、年度と、時間帯とに応じて使用電力量が記録されている。総合制御装置９は、図示されるような、月日と年度と時間帯とをパラメータとする実績表を作成する。総合制御装置９は、この実績表に基づいて、月日別、かつ時間帯別の使用電力量より平均値を計算する。総合制御装置９は、この実績表を翌日の使用電力量を予測するための基礎データとする。

図８に戻り、ステップＳ６１では、使用電力量の実績表のためのデータが追加される。このデータは、月日別、および時間帯別に追加される。ステップＳ６２では、月日別、および時間帯別の使用電力量が算出される。ステップＳ６１−Ｓ６２では、すでに記録されている実績表のデータを上書きすることにより実績表を更新する。ステップＳ６１−Ｓ６２の処理により、実績表が蓄積され、更新されてゆく。これらの処理は、月日別の使用電力量、および時間別の使用電力量を更新し、蓄積するように実行される。

図１１は、第１実施形態の構内で使用される電力量の天候別の実績表の一例を示す表である。天候により使用電力量は大きく変化するため、天候による変動係数を算出する。変動係数を計算するためには、すべての時間帯の情報を分析する必要はなく、図示するように代表時間帯のみの分析だけで十分といえる。
図中には、１３時から１４時までの１時間における使用電力量が、月日と、天候とに関連付けられている。総合制御装置９は、過去の代表時間帯の使用電力量に、天候を紐付けする。天候はあまり細分化する必要はない。

図８に戻り、ステップＳ６３では、今日の代表時間帯における天候を入力する。ステップＳ６４では、天候別の使用電力量実績表を上書きすることにより更新する。ステップＳ６５では、天候に起因する使用電力量の変動係数を計算する。変動係数は、使用電力量の変動における天候の影響度合いを示す。ここでは、ステップＳ６２で計算し、図１０の実績表に記録した月日別／時間帯別の平均消費電力と、ステップＳ６４で記録した図１１の使用電力量より、比率を計算する。天候毎に過去の比率を平均化することで、月日／時間帯別の平均使用電力量への天候による修正係数が求められる。ステップＳ６６では、使用電力量を予測したい日、例えば翌日の天気予報を入力する。ステップＳ６７では、予測対象となる月日別／時間別の平均使用電力量を選定する。ステップＳ６８では、図１０の実績表に基づいて選定された時間毎の使用電力量の予測値に、ステップＳ６４で入力され、指定された天候の変動係数を掛ける。これにより、予測対象月日の、時間別の予測使用電力量が求められる。さらに、時間別の予測使用電力量を合計することにより、翌日の予測使用電力量が求められる。

このように、翌日の使用電力量の予測値は、過去の使用電力量を示す履歴データに基づいて求められる。しかも、予測値は、天候に起因する変動を反映するように補正されている。この補正処理においては、履歴データに基づいて天候に依存する変動係数が算出される。そして、この変動係数に基づいて平均値を補正することにより予測値が求められている。

図３に戻り、ステップＳ５では、複数の構内電池ユニット５のそれぞれにおいて残存電力量を示すＳＯＣが計測され、総合制御装置９に送信される。ステップＳ６では、複数の構内電池ユニット５のそれぞれに残存する残存電力量が計算される。ステップＳ７では、複数の構内電池ユニット５への充電計画が設定される。充電計画は、施設の非試用期間に、複数の構内電池ユニット５へ充電するように設定される。充電計画は、施設の使用期間における車載電池８への給電量を、施設の非試用期間にも分散させるように設定される。充電計画は、広域系統２から電力分配装置１への電力供給量を平準化するように設定される。充電計画は、施設の使用電力量のピーク値が、契約量を超えないように設定される。また、充電計画は、複数の構内電池ユニット５を充電する電力量が重複して過大にならないように、複数の構内電池ユニット５が少しずつ充電されるように、および／または時間上で分散して充電されるように設定される。

図１２は、第１実施形態の構内での使用電力量の一例を示すグラフである。図１３は、第１実施形態の広域系統２から構内系統への受電電力量の一例を示すグラフである。図１３は、この実施形態による使用電力量の分散効果を示している。

電動車両に急速充電する場合、電動車両が来訪し時に電力が必要となる。しかし、この実施形態の電力分配装置１は、複数の構内電池ユニット５に二次電池５１を備える。そして、予測された来訪台数に基づいて、車載電池８に給電するために必要となる電力を複数の構内電池ユニット５に充電する。車載電池８へ給電される電力は、複数の構内電池ユニット５の二次電池５１から供給される。このため、広域系統２から複数の構内電池ユニット５への充電時期と、複数の構内電池ユニット５から車載電池８への給電時期とをずらすことができる。複数の構内電池ユニット５は、施設の使用電力量のピーク値を抑え、使用電力量を施設の非使用期間にまで分散させるように充電される。複数の構内電池ユニット５の充電計画は、できるだけ夜間に充電するように計画される。複数の構内電池ユニット５の充電計画は、車載電池８への給電が発生する開店時間には、充電量を抑えるように設定される。複数の構内電池ユニット５は、商業施設に設置された太陽光発電装置や風力発電装置などの小規模発電装置によって充電されてもよい。

複数の構内電池ユニット５は、施設の非使用期間に含まれる、電力料金が安い深夜電力によって充電される。また、使用電力量の分散により、ピーク値が抑えられる。これにより、電力料金を抑制することができ、施設管理業者にメリットがある。

使用電力量のピーク値が低くなり、使用電力量が平準化される。これにより、広域系統２を提供する発電業者は安定的な発電計画を立てることができるというメリットがある。

図１４は、第１実施形態の充電および給電の計画の一例を示す表である。図中において、符号Ａ１は、Ａ群に属する１号電池を示す。符号Ｂ１は、Ｂ群に属する１号電池を示す。この実施形態では、電池Ａ１−Ｂ５を備える。Ａ群は、５台の電池Ａ１−Ａ５を備える。Ｂ群は、５台の電池Ｂ１−Ｂ５を備える。図中において、矢印は充電期間を示し、斜線部分は給電期間を示す。複数の構内電池ユニット５に設けられた複数の二次電池Ａ１−Ｂ５は、順に給電するように切換えて使用される。これら二次電池Ａ１−Ｂ５の充電期間は、給電期間までに必要な電力が充電されるように設定されている。

この実施形態では、深夜電力などを活用して、交流２００Ｖより店舗の複数の構内電池ユニット５への充電が行われる。また、構内電池ユニット５から車載電池８へは、直流電力が給電される。この実施形態の給電速度は、充電速度の１０倍に設定してある。このため、およそ２０時間をかけて構内電池ユニット５を充電することができる。なお、できるだけ深夜時間帯を利用するように充電計画が設定されるので、２０時間にわたって充電される構成に限定されない。構内電池ユニット５に充電された電力は、およそ２時間でひとつ、または複数の車載電池８へ急速給電される。交流２００Ｖによって実現できる充電速度は、一例では、３．０ｋＷ／ｈである。したがって、ひとつの構内電池ユニット５に２０時間で電池に充電できる電力量は６０ｋＷである。電動車両の利用者による施設の滞在時間（買い物時間）を３０分と仮定する。この場合、充電ポール７が設置されたひとつの駐車ロットの、一日あたりの、のべ利用者数は、開店時間×単位時間当たり利用者数から求められる。例えば、実施形態では、施設の使用期間は１０時間であるから、１０時間×２人／ｈ＝２０のべ人となる。駐車ロットの利用１回に対して無償でサービスする給電量を所定の低い値、例えば１ｋＷに限定する。このとき、給電に必要な時間は、直流による急速給電の速度を３０ｋＷ／ｈとすると、１ｋＷ／３０ｋＷ／ｈ＝０．０３３３時間＝２分となる。以上より、ひとつの構内電池ユニット５でまかなえる人数は、６０ｋＷ／１ｋＷ／人＝６０人である。給電に必要な時間を２分とすると、ひとつの構内電池ユニット５による１日における給電稼動時間は、２分×６０人＝１２０分＝２時間となる。

上記の例によると、1台の構内電池ユニット５は１時間あたり３０台へ給電できる。よって、構内電池ユニット５が２台ある場合、１時間当たり６０台へ給電できる。平均滞在時間を３０分とした場合、２つの構内電池ユニット５が給電可能な充電ポール７の数は、６０台／（１時間／３０分）＝３０基となる。充電ポール７が設置された駐車ロットを３０個持つ店舗において、１日における電動車両の来訪台数が６００台である場合、必要な給電量は６００ｋＷとなる。６００ｋＷを２０時間で充電するためには、構内電池ユニット５が１０台必要である。以上のように、構内電池ユニット５の数は、充電能力により決定される。また、給電時には、２台の構内電池ユニット５が組となって、２時間分の給電を実行する。これにより、のべ１２０台の電動車両に、１２０ｋＷの電力を給電できる。

駐車ロットがもっと多い場合にも、上記と同様に構成することができる。すなわち、大規模な駐車場をもつ施設に対しても、構内電池ユニット５の数を増やすことによって対応することができる。給電速度には、車載電池８に応じて制約がある。よって、複数の構内電池ユニット５から複数の車載電池８へ互いに独立した経路を通して並列して給電する必要がある。そこで、複数の構内電池ユニット５と分配器６と複数の充電ポール７とは、複数の群を構成するように配置される。したがって、駐車ロットが増えるほど、並列給電する構内電池ユニット５の数が増えるように電力分配装置１は計画される。

さらに、この実施形態では、複数の構内電池ユニット５の二次電池５１の一部が劣化している場合に、以下のように充電計画を設定する。二次電池５１が劣化すると充電速度と給電速度が低下する。充電速度が低下した電池も効率よく活用するために、数日先までの来訪台数を予測し、その予測値に応じて劣化電池の充電計画と給電計画とを設定する。ここでは、数日間にわたる予測値から、１日当たり給電量の変化に応じて劣化電池の充電計画を設定する。具体的には、給電量が少ない日に、劣化電池は優先的に給電作業をしないように設定する。これにより、劣化電池は時間をかけて充電できるように充電計画を設定する。

図１５は、第１実施形態の劣化電池の充電計画の設定処理Ｓ７０を示すフローチャートである。この設定処理Ｓ７０では、電池の劣化状況（充電速度率）を考慮して、適切にインターバルを空けた充電計画を設定する。ステップＳ７１では、複数の二次電池５１のすべてについて、電池別の劣化状態を検出する。劣化状態は、充電速度によって検出される。劣化状態の検出は、充電処理の度に毎回実行される。ステップＳ７２では、劣化状態を記録する。ここでは、二次電池５１を識別するための電池ＩＤと、充電速度、または充電率が記録される。ステップＳ７３では、二次電池５１の劣化状態を評価し、正常電池と劣化電池とに層別する。ステップＳ７４では、給電量の予測値を確認する。給電量の予測値は、電動車両の来訪台数の予測値から求められる。

ステップＳ７５では、劣化電池による給電量、または給電率を算出する。ここでは、充電速度率の高い正常な電池を優先して使用することにより、正常な電池の使用頻度を高める。一方、正常な電池だけでは不足する場合に、劣化電池による給電量を計算する。ステップＳ７６では、電池ごとの給電計画を設定する。ステップＳ７７では、電池ごとの充電計画を設定する。ステップＳ７５−Ｓ７７の処理により、給電量が多いと予測される日に、必要な給電量を確保できるように複数の構内電池ユニット５の給電計画と充電計画とが設定される。さらに、劣化電池に関しては、給電と給電との間の期間、すなわち充電期間をできるだけ長く確保できるように、給電計画と充電計画とが設定される。劣化電池は、満充電となった後に、直ちに給電に利用される。

図１６は、第１実施形態の構内電池ユニット５から車載電池８への給電量の推移の一例を示すグラフである。この実施形態では、正常な電池を優先的に利用する。例えば、必要となる給電量に応えるために、すべての正常電池を利用してもなお不足する場合に、劣化電池が利用される。これにより、劣化電池からの給電頻度が小さくなり、劣化電池を充電できる期間を長く、かつ連続的に確保することが可能となる。例えば、１日後には、正常電池による給電と、劣化電池による給電とが併用される。しかし、３日後には、正常電池だけによって給電される。また、７日後には、再び必要な給電量が多くなることから、７日後に車載電池８の需要に応えることができるように給電計画と充電計画とが設定される。

図１７は、第１実施形態の劣化電池の充電計画の一例を示す表である。図示の例においては、劣化の度合いが電池Ａ１から電池Ａ５の順で高くなっている。図示されるように、複数の二次電池Ａ１−Ａ５のうち、劣化度合いが低い電池が優先的に利用される。したがって、この実施形態では、正常な電池を優先的に利用した上で、さらに劣化電池の中でも劣化度合いに応じて序列を設定し、劣化度合いが低い電池を優先的に利用する。また、劣化度合いが高い電池Ａ４、Ａ５は長い充電期間を与えられて利用される。図示の例においては、７日後の多い給電量に応えることができるように、複数の構内電池ユニット５の充電計画と給電計画とが設定されている。

図１８は、第１実施形態の劣化電池の充電計画の一例を示すグラフである。劣化度合いが低い電池Ａ１は、充電速度が速いから毎日でも充電と給電とを繰り返すことができ、利用することができる。しかし、劣化度合いが高い電池Ａ４、Ａ５は、１日の施設の非使用期間だけでは充電しきれないこともある。そこで、施設の非試用期間より長い長期間にわたって充電される。

図３に戻り、ステップＳ８では、広域系統２から複数の構内電池ユニット５への充電が指示される。ステップＳ９では、それぞれの構内電池ユニット５において充電が開始される。ステップＳ１０では、それぞれの構内電池ユニット５の二次電池５１のＳＯＣが計測され、総合制御装置９に送信される。ステップＳ１１では、構内電池ユニット５の充電量が確認される。構内電池ユニット５の充電量が、ステップＳ７において計画された充電量に到達すると、ステップＳ１２において充電の終了指示が出力される。ステップＳ１３では、充電処理が終了する。ステップＳ１３では、充電装置を停止し、構内電池ユニット５への回路が遮断される。具体的には、制御装置５６と交直変換回路５２とを含む充電装置が停止し、スイッチ５４が開かれる。ステップＳ８−Ｓ１２の処理は、すべての構内電池ユニット５に関して実行される。これにより、電力供給装置１を構成する複数の構内電池ユニット５が充電される。

ステップＳ１４では、複数の構内電池ユニット５から複数の車載電池８への給電計画が設定される。この実施形態では、ひとつの群に複数の構内電池ユニット５が設けられている。給電計画は、複数の構内電池ユニット５を順に利用するように設定される。この順序にしたがって、分配器６が制御される。給電計画は、Ａ群とＢ群とによる同時並列的な給電を可能とするように設定される。例えば、構内電池ユニット５１ａにより車載電池８１ａを充電しながら、同時に、構内電池ユニット５４ｂにより車載電池８１ｂを充電するように設定される。

図１９は、第１実施形態の車載電池８への給電計画の設定処理を示すフローチャートである。図２０は、第１実施形態の複数の構内電池ユニットの作動を示す表である。図中には、電池ごとの稼働予定時間帯と、その時間帯における予測給電量が示されている。
給電速度が低下した劣化電池を効率よく活用するために、給電開始時の残りの施設滞在時間内に給電が完了するように、複数の構内電池ユニット５それぞれの給電速度に応じて、使用する電池の順序を決定することにより、給電計画を設定する。これにより、給電速度が低下した電池を効率よく活用することができる。また、給電開始時の残りの施設滞在時間内に給電が完了するように給電計画を設定することができる。

この実施形態では、１日の電動車両の来訪台数の時間毎の予測値に沿って、時間毎の給電予定量が決まる。この給電予定量に沿って、当日に使用する構内電池ユニット５の選定と、その構内電池ユニット５の稼動時間帯、および給電量を計画する。稼働時間帯は、その構内電池ユニット５が分配器６に接続され、給電する時間帯である。この実施形態では、Ａ群、およびＢ群の２群を有しているので、同じ時間帯に給電できる構内電池ユニット５は、２つである。これら２つの構内電池ユニット５の時間当たり給電量の合計により、上記の時間当たり給電予定量がまかなえるように計画する。

各郡における構内電池ユニット５の組み合わせは、２つの群の合計容量と単位時間給電量が近くなるように設定されている。この実施形態では、各群に２台以上の構内電池ユニット５を設けている。このため、構内電池ユニット５の組み合わせを自由に変えることができる。これにより、構内電池ユニット５の劣化による給電速度の低下により、片方の群だけが給電能力が低下した場合でも、構内電池ユニット５電池の組み換えにより修正できる。

ステップＳ８１では、給電予定量を示す情報を収集する。具体的には、翌日の時間ごとの給電予定量を収集する。ステップＳ８２では、利用可能な構内電池ユニット５を決定する。ここでは、翌日の該当時間までに所定の充電状態に到達することができる電池が選定される。例えば、電池Ａ５は、翌日をとおして充電状態におかれるから、電池Ａ５を除外して翌日に稼働する構内電池ユニット５が選定される。

ステップＳ８３では、複数の構内電池ユニット５の各群への振り分けが決定される。この実施形態では、複数の構内電池ユニット５の各群との関係は固定されているから、振り分けは変更されない。

ステップＳ８４−Ｓ８６では、時間帯ごとに、その時間帯に稼働する構内電池ユニット５が割り振られる。ステップＳ８４では、給電予定量の多い時間帯への電池割り当てが実行される。時間毎の給電予定量が多い時間帯では、給電速度の速い通常の電池を優先的に稼働させるように設定する。図２０の例においては、１４時台および１５時台に給電予定量が最も多いので、電池Ａ１、Ｂ１が割り振られる。ステップＳ８５では、給電予定量の少ない時間帯への電池割り当てが実行される。給電予定量の少ない時間帯に、給電速度の遅い劣化電池を割り当てる。図２０の例においては、１２時台および１９時台に給電予定量が少ない。そこで、電池Ｂ４が割り当てられる。ステップＳ８６では、残りの時間帯への電池割り当てが実行される。残りの時間帯には、まず、給電速度の速い通常の電池を割り当て、次に、通常電池だけでは不足する不足部分を速度の遅い劣化電池でまかなうように計画する。ステップＳ８７では、停止電池を決定する。停止電池は、翌日の期間中、充電される。図２０の例においては、電池Ｂ３、Ａ４が停止される。ステップＳ８８では、給電計画を記録する。ステップＳ８９では、給電制御が実行される。ここでは、記録された給電計画に沿って分配器６を制御する。

この実施形態によると、車載電池８への給電という需要に応えることができるように複数の構内電池ユニット５の中から少なくともひとつが選択されるように給電計画が設定される。さらに、複数の構内電池ユニット５を順に切換えるように給電計画が設定される。また、給電速度の遅い劣化電池は、充電にも時間がかかる。このため、１日に使用する電池の台数をできるだけ少なくできるように給電計画が設定される。また、使用しない電池は充電にまわし、使用する電池は蓄電した容量を使いきれるように給電計画が設定される。

図３に戻り、ステップＳ１５では、充電ポール７において車載電池８が接続されたことが検出される。ステップＳ１６では、車載電池８から得られる利用者のＩＤ情報を送信する。ステップＳ１７では、ＩＤ情報などに基づいて、利用者を認証する処理が実行され、給電の可否が決定される。ステップＳ１８では、複数の車載電池８への充電順序が調整される。

ステップＳ１９では、給電の許可を示す信号が総合制御装置９から複数の機器５、６、７に送信される。ステップＳ２０では、充電ポール７に設けられた制御装置によって車載電池８の状態などの電池情報が収集され、構内電池ユニット５へ転送される。ここで、車載電池８を充電するために必要な情報が送信される。システムを利用する車載電池８は、様々な仕様、例えば、満充電電圧、充電可能電流などをもつことが想定される。充電ポール７と車載電池８との間のコネクタが接続されると、電源線通信、もしくは電源ラインとは別の通信ラインや無線通信手段を使って、車載電池８の情報は、充電ポール７を介して制御装置５６に送られる。ステップＳ２１では、構内電池ユニット５の制御装置５６が充電制御のための条件を設定する。さらにステップＳ２１では、電圧変換回路５３によって構内電池ユニット５からの出力電圧と出力電流との調整制御が開始される。ここでは、通信によって得られた電池情報により、給電する車載電池８のそれぞれに応じた給電（充電）が実行されるように、電圧変換回路５３により二次電池５１からの出力電流、および出力電圧が制御される。

ステップＳ２２では、構内電池ユニット５において給電のために必要な回路が接続される。具体的には、二次電池５１と電圧変換回路５３との間のスイッチ５５が閉じられる。ステップＳ２３では、分配器６において給電のために必要な回路が接続される。具体的には、複数の構内電池ユニット５のいずれかに対応するスイッチ６２ａ、６２ｂが閉じられ、かつ、給電対象となっている車載電池８に対応するスイッチ６３ａ、６３ｂが閉じられる。例えば、構内電池ユニット５１ａが車載電池８１ａに給電する場合、スイッチ６２ａとスイッチ６３ａとが閉じられる。ステップＳ２４では、充電ポール７において給電のために必要な回路が接続される。例えば、スイッチ７５ａが閉じられる。

ステップＳ２５では、車載電池８のＳＯＣが検出され、送信される。ステップＳ２６では、充電ポール７において車載電池８の充電量が確認される。ステップＳ２７では、構内電池ユニット５において充電制御が実行される。具体的には、所定の給電量を供給するように制御装置５６が電圧変換回路５３を制御する。やがて車載電池８への所定量の給電が完了すると、ステップＳ２８へ進む。ステップＳ２８では、給電を停止する。給電停止を示す指令は、総合制御装置９から複数の機器５、６、７に送信される。ステップＳ２９では、構内電池ユニット５において給電のために必要な回路が遮断される。具体的には、二次電池５１と電圧変換回路５３との間のスイッチ５５が開かれる。ステップＳ３０では、分配器６において給電のために必要な回路が遮断される。具体的には、複数の構内電池ユニット５のいずれかに対応するスイッチ６２ａ、６２ｂが開かれ、かつ、給電対象となっている車載電池８に対応するスイッチ６３ａ、６３ｂが開かれる。例えば、構内電池ユニット５１ａが車載電池８１ａに給電する場合、スイッチ６２ａとスイッチ６３ａとが開かれる。ステップＳ３１では、充電ポール７において給電のために必要な回路が遮断される。例えば、スイッチ７５ａが開かれる。ステップＳ３２では、給電に関連する複数の機器が停止状態におかれる。

ステップＳ３３では、給電の終了が車載電池８に指示される。ステップＳ３４では、車載電池８は、車載の情報機器によって利用者に無料の給電が完了したことを通知する。さらに、ステップＳ３４では、車載電池８は、車載の情報機器によって利用者に、有料の給電を求めるか否かの選択を求める。ここで利用者が有料の給電を選択すると、ステップＳ１９に戻り、有料の給電が実行される。一方、利用者が有料の給電を選択しない場合、ステップＳ３５へ進み、充電ポール７と車載電池８とを接続するケーブルのコネクタが切断される。ステップＳ３６では、給電処理の終了が確認される。ステップＳ３７では、給電処理の実績が記録される。ステップＳ３７では、電動車両の利用実績が記録される。ここでは、給電時刻、給電量、車載電池８および／または利用者を示すＩＤ情報が記録される。

ステップＳ１５−Ｓ３７の処理は、複数の構内電池ユニット５を順に切換えるために、さらには、複数の車載電池８へ順次、そして随時給電するために繰り返して実行される。

一般的には給電のために電流電圧を制御する手段は、充電ポール部分に設置される。しかし、充電ポールごとに設置するよりも、二次電池５１の出力部分に設置した方が、制御手段の個数を少なくすることができる。この実施形態では、複数の充電ポール７に給電制御機能をもつ制御装置を置くことなく、構内電池ユニット５の制御装置５６に給電制御機能を持たせている。したがって、構内電池ユニット５が、実際に接続された車載電池８の情報に応じて、構内電池ユニット５の出力電流を調整し、車載電池８の充電状況に応じて電流を調整する。この構成により、電動車両の車載電池８の仕様が様々であることに対応することができる。充電ポール７の台数は、構内電池ユニット５の台数より多い。給電制御機能をもつ機器を構内電池ユニット５の出力部分に一括で持つ事で、複数の充電ポール７に電流変換装置を不要とすることができる。このため、この構成は、少ない数の制御装置によって車載電池８への給電（充電）を可能とする。また、この構成は、ひとつの群内における構内電池ユニット５の増設、削減を容易とする。

図２１は、第１実施形態の構内電池ユニット５から車載電池８への給電処理Ｓ８０を示すフローチャートである。図中には、ステップＳ２２−Ｓ２４の詳細が示されている。総合制御装置９から給電許可指示を受け、構内電池ユニット５において車載電池８の情報に応じた制御が可能となってから、以下の処理が実行される。

ステップＳ９１では、ひとつの構内電池ユニット５だけを選択するように分配器６が制御される。ここでは、Ａ群の分配器６ａと、Ｂ群の分配器６ｂとが別々に制御される。Ａ群では、Ａ群に属するひとつの構内電池ユニット５だけを選択するように複数のスイッチ６２ａのいずれかひとつが閉じられる。Ｂ群では、Ｂ群に属するひとつの構内電池ユニット５だけを選択するように複数のスイッチ６２ｂのいずれかひとつが閉じられる。ステップＳ９２では、ひとつの充電ポール７だけを選択するように分配器６が制御される。ここでは、Ａ群の分配器６ａと、Ｂ群の分配器６ｂとが別々に制御される。Ａ群では、Ａ群に属するひとつの充電ポール７だけを選択するように複数のスイッチ６３ａのいずれかひとつが閉じられる。Ｂ群では、Ｂ群に属するひとつの充電ポール７だけを選択するように複数のスイッチ６３ｂのいずれかひとつが閉じられる。ステップＳ９３では、充電ポール７が制御される。Ａ群の充電ポール７と、Ｂ群の充電ポール７とが別々に制御される。Ａ群では、Ａ群に属するひとつの充電ポール７だけを選択するように、複数のスイッチ７５ａ−７８ａのいずれかひとつだけが閉じられる。Ｂ群では、Ｂ群に属するひとつの充電ポール７だけを選択するように、複数のスイッチ７５ｂ−７８ｂのいずれかひとつだけが閉じられる。

ステップＳ９４では、ひとつの構内電池ユニット５からひとつの車載電池８への給電が開始される。給電が開始されると、二次電池５１の電圧が徐々に低下する。一方、車載電池８の電圧は、給電が進むと徐々に上昇する。制御装置５６は両者の電圧を監視して、給電電圧と給電電流とが所定の値になるように、電圧変換回路５３を制御する。

総合制御装置９により設定された給電計画にそって、複数の構内電池ユニット５は、順番に分配器６に接続され、稼動状態におかれる。特定の構内電池ユニット５が所定の電池残量に達すると、その特定の構内電池ユニット５の制御装置５６から総合制御装置９へ残存電力情報が送られる。これに応答して、その特定の構内電池ユニット５を作動停止させるとともに、給電計画において次に予定されている他の構内電池ユニット５を作動開始させる。

図２２は、第１実施形態の構内電池ユニット５から車載電池８への給電処理Ｓ９５を示すフローチャートである。図中には、ステップＳ２９−Ｓ３１の詳細が示されている。総合制御装置９から給電停止指示を受けてから以下の処理が実行される。

ステップＳ９６では、充電ポール７が制御される。ここでは、スイッチ７５ａ−７８ａ、および７５ｂ−７８ｂのうち、給電を終了したい車載電池８に対応するひとつのスイッチが開かれる。ステップＳ８７では、分配器６が制御される。ここでは、Ａ群の分配器６ａと、Ｂ群の分配器６ｂとが別々に制御される。Ａ群では、給電を終了したい充電ポール７に対応するスイッチ６３ａが開かれる。Ｂ群では、給電を終了したい充電ポール７に対応するスイッチ６３ｂが開かれる。ステップＳ９８では、分配器６が制御される。ここでは、Ａ群の分配器６ａと、Ｂ群の分配器６ｂとが別々に制御される。Ａ群では、給電を終了したい構内電池ユニット５に対応するスイッチ６２ａが開かれる。Ｂ群では、給電を終了したい構内電池ユニット５に対応するスイッチ６２ｂが開かれる。ステップＳ９９では、給電を終了する構内電池ユニット５における電圧変換回路５３が停止される。

二次電池５１から車載電池８への回路における複数のスイッチは、二次電池５１の出力部分、分配器６内の入力部分と出力部分、さらに充電ポール７内に設置される。この回路には大電流が流れるため、他の回路に電流ができるだけ回りこまないように、分岐のすぐ近くで回路を遮断できるように、スイッチを配置している。給電処理Ｓ９０においては、送電側に近いところから順に接続し、受電側に近いところから遮断していく。これにより、回路の故障や短絡を確認した上で、利用者の車載電池８への給電ができる。また、故障や短絡があっても利用者の車載電池８へのダメージを最小限にできる。

なお、回路の故障や短絡を検出するために、図には記入されてない電流センサが、分配器の各分岐部分に設置される。異常電流を検出した場合は、すべての構内電池ユニット５内の出力スイッチを遮断するとともに、給電装置を停止し、異常電流が流れないように制御する。

以上に説明した電力分配装置１は、施設に設けられた複数の二次電池５１を備える。さらに、電力分配装置１は、施設の利用期間に施設に来訪した電動車両の車載電池８と接続可能に構成された複数の充電ポール７を備える。電力分配装置１は、複数の二次電池５１と複数の充電ポール７との間に設けられ、選択された二次電池５１から選択された充電ポール７への給電路を接続する分配器６を備える。電力分配装置１は、施設の利用期間に予測される車載電池８への予測給電量を、施設の非利用期間に複数の二次電池５１に分散して充電する充電手段９、５２、５４を備える。さらに、電力分配装置１は、複数の二次電池５１からひとつを順に選択するとともに、給電対象となる車載電池８が接続された充電ポールを選択し、車載電池８を充電するために、選択された二次電池５１から、選択された充電ポール７へ給電する給電手段９、５３、５５を備える。この構成によると、構内系統に属する複数の二次電池５１が充電される。複数の二次電池５１は、施設の非利用期間に充電される。しかも、施設の利用期間に予測される車載電池８への予測給電量は、複数の二次電池５１に分散して充電される。これにより、二次電池５１の充電時期と、車載電池８への給電時期とをずらすことができる。また、車載電池８は、選択された二次電池５１から、選択された充電ポール７への給電によって充電される。これにより、車載電池８を急速に充電することができる。

電力分配装置１においては、二次電池５１への充電速度は、二次電池５１からの給電速度より遅い。この構成によると、二次電池５１をゆっくりと充電することができる。これにより、構内系統の使用電力量を平準化することができる。

電力分配装置１においては、充電手段は、施設の将来における電動車両の来訪台数に基づいて、予測給電量を予測する給電量予測手段と、施設の施設負荷による使用電力量を予測する使用量予測手段と、施設の契約電力量を超えないように複数の二次電池５１への充電計画を設定する充電計画設定手段とを備える。この構成によると、電動車両の車載電池８への給電量が予測される。さらに、予測給電量を二次電池５１に充電するための充電計画が、施設の契約電力量を超えないように設定される。この結果、施設の運営者と、電力供給者との間の契約電力量を超えることなく車載電池８への給電システムを構築することができる。

電力分配装置１においては、給電量予測手段は、過去の曜日別、および時間別の来訪台数を示す履歴データに基づき、翌日の時間別の来訪台数を予測する台数予測手段を備える。この構成によると、時間別の来訪台数に応じて充電計画を設定することができる。電力分配装置１においては、台数予測手段は、過去の天候別の来訪台数を示す履歴データに基づき、翌日の天候別の来訪台数を予測する。この構成によると、天候別の来訪台数に応じて充電計画を設定することができる。電力分配装置１においては、使用量予測手段は、過去の天候別の使用電力量を示す履歴データに基づき、翌日の天候別の使用電力量を予測する。この構成によると、天候別の施設負荷の使用電力量に応じて充電計画を設定することができる。

電力分配装置１においては、充電手段は、施設の利用期間においても複数の二次電池５１を充電するように構成され、充電計画設定手段は、複数の二次電池５１の一部により車載電池８に給電しているときに、複数の二次電池５１の他の一部に充電するように充電計画を設定する。この構成によると、車載電池８に給電する期間も利用して二次電池５１をゆっくりと充電することができる。例えば、専用設備を必要とする急速充電を使用せず、系統電力網の電圧によって一般的なゆっくりとした速度で二次電池５１に充電する。同時に、他の二次電池５１に蓄えられた電力を車載電池８へ直流で急速に給電する。複数の二次電池５１は、給電に特化する少数の電池群と、充電に特化する多数の電池群とに分けてもよい。

電力分配装置１においては、充電計画設定手段は、劣化によって充電速度が相対的に低下した二次電池５１による給電を抑制し、この劣化した二次電池５１への充電時間を長くするように充電計画を設定する。この構成によると、相対的に劣化した二次電池５１も利用することができる。二次電池５１が劣化すると充電速度と給電速度が低下する。充電速度が低下した電池も効率よく活用するために、数日先までの電動車両の来訪台数を予測し、長期間にわたる給電量の変化を考慮して、充電計画を設定する。例えば、給電量が少ない日には、劣化電池による給電を優先的に回避し、代わりに、その劣化電池を充電するように充電計画を設定することができる。

電力分配装置１においては、複数の二次電池５１と、複数の充電ポール７とは、複数の群に分けられており、給電手段は、ひとつの群に属する二次電池５１から充電ポール７への給電と、他の群に属する二次電池５１から充電ポール７への給電とを同時に、並列的に行う。この構成によると、複数の車載電池へ、同時に、並列的に給電することができる。

電力分配装置１は、分配器６は、各群に属し、かつ独立した複数の分配器６ａ、６ｂを備える。この構成によると、複数の車載電池８へ、同時に、並列的に給電することができる。並列給電可能な車載電池８の台数は、充電ポール７の数、給電速度、および給電する電力量に応じて設定することができる。並列給電可能な車載電池８の台数に応じた数の分配器６を設けることにより、この台数分だけの給電回路を同時に開くことができる。

電力分配装置１においては、二次電池５１の数は、充電ポール７の数より少なく、さらに、二次電池５１のそれぞれに対応して設けられ、二次電池５１から車載電池８への給電電力を調節する変換回路５３を備える。この構成によると、複数の二次電池５１のそれぞれに変換回路５３を設けることにより、変換回路５３の数を減らすことができる。

電力分配装置１においては、給電手段は、複数の二次電池５１の給電速度に基づいて、複数の二次電池５１の使用順序を決定し、給電計画を設定する給電計画設定手段を備える。この構成によると、劣化によって給電速度が相対的に低下した二次電池５１を有効に利用することができる。

（第２実施形態）
図２３は、本発明を適用した第２実施形態に係る電力分配装置１を示すブロック図である。第１実施形態では、Ａ群に属する複数の構内電池ユニット５１ａ−５３ａは固定であり、かつ、Ａ群に属する複数の構内電池ユニット５１ｂ−５３ｂは固定であった。これに代えて、複数の構内電池ユニット５の少なくとも一部を、複数の群へ給電できるように、言い換えると所属する群を切換え可能に構成することができる。この実施形態では、複数の構内電池ユニット５の各群への振り分けが決定され、分配器６によって振り分けが変更される。

分配器６は、Ａ群の分配器６ａとＢ群の分配器６ｂとの間を接続する渡り線２６０を備える。この渡り線２６０は、共通線６１ａから延び出す延長部分と、共通線６１ｂから延び出す延長部分とを有する。分配器６ａは、構内電池ユニット５１ａ−５３ａのそれぞれと、共通線６１ｂとの間に設けられた複数のスイッチ２６４ａを備える。分配器６ｂは、構内電池ユニット５１ｂ−５３ｂのそれぞれと、共通線６１ａとの間に設けられた複数のスイッチ２６４ｂを備える。これらのスイッチ２６４ａ、２６４ｂは、構内電池ユニット５を他の群の分配器６に接続することを可能とする。このように、分配器６が提供する回路は、同時並列的に給電する複数の群と複数の構内電池ユニットとの対応関係を固定しない。分配器６は、複数の群と複数の構内電池ユニットとの対応関係、すなわちグループ構成（グルーピングとも呼ぶことができる）を組み替えることができる。

この実施形態の電力分配装置１においては、分配器６は、複数の二次電池５１と各群との対応関係を入れ替えることができる複数のスイッチ２６４ａ、２６４ｂを備える。この構成によると、複数の二次電池５１と群との対応関係が固定されない。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

例えば、上記実施形態では、商業施設の構内電力系統によって電力分配装置を構成した。これに代えて、多数の従業員が働く工場に構成される構内電力系統によって電力分配装置を構成してもよい。

また、上記実施形態では構内電池ユニット５ごとに、すなわち二次電池ごとに給電電力を調節する変換回路５３を設けた。これに代えて、共通線６１ａ、６１ｂ上に変換回路を設けてもよい。この構成では、複数のスイッチ６２ａ、６２ｂのいずれかから入力される電力は、変換回路に入力される。変換回路からの出力は、複数のスイッチ６３ａ、６３ｂのいずれかにより給電対象となる充電ポール７に供給される。これにより、変換回路の数を、ひとつの群にひとつだけとすることができる。

例えば、制御装置が提供する手段と機能は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。

１ 電力分配装置
２ 広域系統
３ 配電盤
４ 構内負荷
５ 構内電池ユニット
６ 分配器
７ 充電ポール
８ 車載電池
９ 総合制御装置

Claims (13)

1. 施設に設けられた複数の二次電池（５、５１）と、
   前記施設の利用期間に前記施設に来訪した電動車両の車載電池（８）と接続可能に構成された複数の充電ポール（７）と、
   複数の前記二次電池と複数の前記充電ポールとの間に設けられ、選択された前記二次電池から選択された前記充電ポールへの給電路を接続する分配器（６）と、
   前記施設の利用期間に予測される前記車載電池への予測給電量を、前記施設の非利用期間に複数の前記二次電池に分散して充電する充電手段（９、５２、５４）と、
   複数の前記二次電池からひとつを順に選択するとともに、給電対象となる前記車載電池が接続された前記充電ポールを選択し、前記車載電池を充電するために、選択された前記二次電池から、選択された前記充電ポールへ給電する給電手段（９、５３、５５）とを備えることを特徴とする電力分配装置。
2. 前記二次電池への充電速度は、前記二次電池からの給電速度より遅いことを特徴とする請求項１に記載の電力分配装置。
3. 前記充電手段は、
   前記施設の将来における前記電動車両の来訪台数に基づいて、前記予測給電量を予測する給電量予測手段と、
   前記施設の施設負荷による使用電力量を予測する使用量予測手段と、
   前記施設の契約電力量を超えないように複数の前記二次電池への充電計画を設定する充電計画設定手段とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力分配装置。
4. 前記給電量予測手段は、
   過去の曜日別、および時間別の来訪台数を示す履歴データに基づき、翌日の時間別の来訪台数を予測する台数予測手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の電力分配装置。
5. 前記台数予測手段は、
   過去の天候別の来訪台数を示す履歴データに基づき、翌日の天候別の来訪台数を予測することを特徴とする請求項４に記載の電力分配装置。
6. 前記使用量予測手段は、
   過去の天候別の使用電力量を示す履歴データに基づき、翌日の天候別の使用電力量を予測することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の電力分配装置。
7. 前記充電手段は、前記施設の利用期間においても複数の前記二次電池を充電するように構成され、
   前記充電計画設定手段は、複数の前記二次電池の一部により前記車載電池に給電しているときに、複数の前記二次電池の他の一部に充電するように前記充電計画を設定することを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載の電力分配装置。
8. 前記充電計画設定手段は、劣化によって充電速度が相対的に低下した前記二次電池による給電を抑制し、劣化した前記二次電池への充電時間を長くするように前記充電計画を設定することを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載の電力分配装置。
9. 複数の前記二次電池と、複数の前記充電ポールとは、複数の群に分けられており、
   前記給電手段は、ひとつの群に属する前記二次電池から前記充電ポールへの給電と、他の群に属する前記二次電池から前記充電ポールへの給電とを同時に、並列的に行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の電力分配装置。
10. 前記分配器は、各群に属し、かつ独立した複数の分配器（６ａ、６ｂ）を備えることを特徴とする請求項９に記載の電力分配装置。
11. 前記分配器は、複数の前記二次電池と各群との対応関係を入れ替えることができる複数のスイッチを備えることを特徴とする請求項９に記載の電力分配装置。
12. 前記二次電池の数は、前記充電ポールの数より少なく、さらに、
    前記二次電池のそれぞれに対応して設けられ、前記二次電池から前記車載電池への給電電力を調節する変換回路（５３）を備えることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の電力分配装置。
13. 前記給電手段は、
    複数の前記二次電池の給電速度に基づいて、複数の前記二次電池の使用順序を決定し、給電計画を設定する給電計画設定手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の電力分配装置。

Images