JP2013172488A - 充給電器および充給電管理装置、エネルギーマネジメントシステム、並びに充給電管理方法 - Google Patents

充給電器および充給電管理装置、エネルギーマネジメントシステム、並びに充給電管理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】移動体の運用に影響を与えることなく、移動体の二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図ることができる充給電管理技術を提供する。
【解決手段】二次電池１１が搭載され、稼働モードの異なる複数の移動体１０（１０Ａ，１０Ｂ）の充給電を管理する移動体の充給電管理装置であって、充放電器２０に接続された移動体１０の識別情報、現在の電池状態、および次回稼働予定時刻を含む移動体情報を取得する情報取得部５２と、この移動体情報に基づいて移動体の充給電スケジュールを作成するスケジュール作成部５３と、充給電スケジュールに従って、移動体１０に搭載される二次電池１１の充電または放電を制御する充放電制御部２７とを備え、スケジュール作成部５３は、現在時刻を取得する時刻取得手段５３と、現在時刻、稼働予定時刻および現在の電池状態に基づいて、移動体の充電または放電または待機のいずれかを選択する充放電決定手段５４と、移動体の充放電開始時刻を決定する開始時刻決定手段５５とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、二次電池が搭載された複数の移動体の充給電を管理する充給電器および充給電管理装置、エネルギーマネジメントシステム、並びに充給電管理方法に関する。
従来、地球環境保全の観点から、環境負荷の小さい駆動源として二次電池を搭載した移動体が着目されている。このような移動体は、通常、商用電源から電力を受電し、受電した電力を二次電池に蓄える。そして、二次電池に蓄積された電力を用いて電動機により推進する。近年、二次電池は大容量化が進んでおり、このような二次電池は、例えば、ターレ（ターレットトラック）やフォークリフトを含む物流車両、ゴルフカート、自動車、バス等に幅広く搭載されている。
通常、二次電池を搭載した移動体は、充電スタンドに設置される充電器または車載された充電器により商用コンセントから充電され、充電器には商用電源から電力が供給される。商用電源においては、一般に昼間に電力需要ピークが存在するので、昼間は夜間に比べて電力料金が高く設定されている。そこで、電力需要の平準化を図り、且つ充電に消費される電力コストを削減するために、以下のような方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、事業所における電力負荷の平準化を図る方法が記載されている。この方法は、事業所における電力需要非ピーク時の電力、あるいは深夜電力を利用して、複数の自動車の各二次電池を充電し、二次電池に蓄えた電力を電力需要ピーク時に放出して電力負荷の平準化を図るようにしている。
また、特許文献２には、商用電源と二次電池との間に双方向性の電力変換器を設けて、夜間電力時間帯に商用電源を利用して自動車に搭載される二次電池に充電し、二次電池の充電電力が余剰しているときは、その余剰電力を負荷で利用する方法が記載されている。
さらにまた、関連する技術として、特許文献３には、電気自動車の相互間で電力の授受が可能な電力供給方法が提案されている。この方法では、電気自動車の車両用二次電池を放電させて電力を取り出し、この取りだされた電力を、他の電気自動車の車両用二次電池に供給する。
特開２００７−２８２３８３号公報 特開２０１１−２０００１２号公報 特開２００７−２５２１１８号公報
ところで、二次電池が搭載された複数の移動体が運用される設備において、移動体の稼働開始時刻や稼働時間等の稼働モードが異なる場合、これらの充給電を統合的に制御することが求められる。例えば、市場で運用されるターレのように、卸売りエリアと仲卸しエリアとでは開場時間も異なり、したがってターレの稼働モードも異なる。従来は、充電スタンドに集められた多数のターレを運転者または充電作業専任者が、その稼働モードに応じて充電を行っていた。しかしながら、複数のターレの各稼働モードを把握した業者の技術に頼る部分が大きく、ターレの稼働開始時刻までに充電が完了できなかったり、また、電力需要ピークや時間帯で異なる電力料金を考慮した効率的な電力の有効利用が行えていなかった。
特許文献１および特許文献２は、電力負荷の平準化に寄与するものの、稼働モードの異なる複数の移動体に適用することは難しい。特に、市場で用いられるターレのような多数の移動体の充給電を統合的に管理することは困難であった。
また、特許文献３は、主に売電要求と充電要求とに対応して車両間充給電を行うものであり、電力需要の平準化を目的としたものではない。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、移動体の運用に影響を与えることなく、移動体の二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図ることができる充給電管理技術を提供することを目的とする。
本発明に係る移動体の充給電管理装置は、二次電池が搭載され、稼働モードの異なる複数の移動体の充給電を管理する移動体の充給電管理装置であって、前記複数の移動体のうち充放電器に接続された前記移動体の識別情報、現在の充電残量を含む電池状態、および次回稼働予定時刻を含む移動体情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部から入力される前記移動体情報に基づいて、前記移動体の充給電スケジュールを作成するスケジュール作成部と、前記充給電スケジュールに従って、前記移動体に搭載される前記二次電池の充電または放電を制御する充放電制御部とを備え、前記スケジュール作成部は、現在時刻を取得する時刻取得手段と、前記現在時刻、前記稼働予定時刻、および前記現在の電池状態に基づいて、前記移動体の充電または放電または待機のいずれかを選択する充放電決定手段と、前記移動体の充放電開始時刻を決定する開始時刻決定手段とを有することを特徴とする。
上記移動体の充給電管理装置によれば、充放電器に接続された移動体の移動体情報を情報取得部で取得し、その取得した移動体情報に基づいて、スケジュール作成部によって、移動体の充電または放電または待機のいずれかを選択するとともに充放電開始時刻を決定する構成としている。これにより、充電時間（充電所要時間や充放電開始時刻）および電池状態（例えば充電残量）から給電可能な移動体を判別し、給電可能な移動体からは給電を行い、給電不可能な移動体は充電のみ行うことで、移動体の運用に影響を与えることなく、移動体の二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図ることができる。すなわち、現在の充電残量を含む電池情報によって、他へ給電可能な電力が二次電池内に残っているかが判断できる。さらに、現在の充電残量から充電所要時間が推定でき、この充電所要時間と移動体の稼働予定時刻とから、充電に費やされる時間を除く余剰時間が求められる。したがって、充電残量が給電に必要なだけ存在し、且つ余剰時間があればその余剰時間内に移動体を給電に利用可能と判断できる。また、こういった移動体情報に基づいて移動体の充放電開始時刻を決定することで、移動体の運用に影響を与えることなく、充放電を実行することができる。さらにまた、移動体情報が移動体の識別情報を含むことにより、複数の移動体の充放電を統括的に管理することができる。
なお、現在の電池状態とは、充電残量の他に、例えば蓄電電力コスト、電池の健康状態等が挙げられる。また、情報取得部では、移動体情報の他に、電力需要、あるいは移動体への給電源の一つとして再生エネルギー型発電装置が存在する場合にはその発電状態等を取得してもよく、スケジュール作成部では、これらの情報に基づいてスケジュールを作成することができる。
上記移動体の充給電管理装置において、前記スケジュール作成部は、前記情報取得部によって前記移動体から急速充電要求を取得した場合、または前記充放電決定手段で急速充電が選択された場合に、前記充放電器に接続される他の移動体のうち、前記充放電決定手段で放電が選択可能な前記移動体から前記急速充電要求を出力した前記移動体へ給電を行う急速充電設定手段をさらに有してもよい。
通常、商用電源に接続される電力系統から急速充電を行う場合、大電力に対応した変電装置または蓄電池等を充放電器に付加しなければならい。したがって、設備コストが嵩む上、電力系統側の設備の制約がある場合にはこういった付加設備の導入が困難なことがある。そこで、移動体同士の間で急速充電を行うことによって、電力系統側の設備投資を抑えることができ、また電力系統側に新たな付加設備を設置することなく、既存の設備を用いることもできる。
上記移動体の充給電管理装置において、前記移動体に電力を供給する複数の給電源が前記充放電器に接続されており、前記スケジュール作成部は、前記移動体情報と前記各給電源の電力料金とに基づいて、前記複数の給電源から前記移動体に電力を供給する給電源と、該給電源からの給電時間帯とを選択する給電源選択手段をさらに有してもよい。
このように、充放電器に複数の給電源が接続されている場合、移動体情報と各給電源の電力料金とに基づいて、移動体に電力を供給する給電源と、該給電源からの給電時間帯とを選択することによって、電力料金を安価に抑えることができ、且つ電力需要の平滑化を測ることができる。
この場合、前記給電源選択手段は、前記給電源の一つである商用電源の電力料金が安価な時間帯に前記充電開始時刻がある前記移動体に対しては、前記給電源として前記商用電源を選択するとともに前記給電時間帯として前記電力料金の安価な時間帯を選択し、前記電力料金の安価な時間帯外に前記充電開始時刻がある前記移動体に対しては、前記給電源として再生エネルギー型発電装置を選択してもよい。
給電源の一つとして商用電源を用いる場合、商用電源の電力料金が安価な時間帯に充電開始時刻がある移動体については、勿論、電力料金の安価な時間帯を選択して商用電源から給電することで電力料金を低減できる。一方、電力料金が安価な時間帯外に充電開始時刻がある移動体については、再生エネルギー型発電装置を給電源として選択することによって、高価な電力を用いることなく電力料金を安価に抑えることができる。また、通常、電力需要の高い時間帯に電力料金は高く設定されていることから、電力料金の高い時間帯は商用電源の利用を抑えることにより商用電源の電力ピークカットが図れる。
あるいは、この場合、前記給電源選択手段は、前記給電源の一つである商用電源の電力料金が安価な時間帯に前記充電開始時刻がある前記移動体に対しては、前記給電源として前記商用電源を選択するとともに前記給電時間帯として前記電力料金の安価な時間帯を選択し、前記電力料金の安価な時間帯外に前記充電開始時刻がある前記移動体に対しては、前記給電源として他の前記移動体を選択してもよい。
これにより、上記と同様に、電力料金の安価な時間帯を選択して商用電源から給電することで電力料金を低減できる。また、電力料金の安価な時間帯外に充電開始時刻がある移動体に対しては、給電源として他の移動体を選択することで、高価な電力を用いることなく電力料金を安価に抑えることができる。なお、他の移動体は、前回および次回の充電で安価な時間帯の商用電源か、あるいは再生エネルギー型発電装置から給電されることが望ましい。
さらにこのとき、前記スケジュール作成部は、前記移動体の前記二次電池に充電された充電量およびその時の充電効率と、充電時の前記電力料金とから該二次電池に蓄えられている電力の仮想電力コストを算出するコスト算出手段をさらに有し、前記給電源選択手段は、前記複数の給電源としての前記移動体の前記仮想電力コストと、他の少なくとも１つの前記給電源の電力料金とを比較して、電力料金の安価なものを前記給電源として選択してもよい。
このように、移動体の二次電池に充電された充電量およびその時の充電効率と、充電時の電力料金とから、二次電池に蓄えられている電力の仮想電力コストを算出するコスト算出手段を有し、複数の給電源のうちの一つである移動体の仮想電力コストと、商用電源や再生エネルギー型発電装置等の他の給電源の電力料金とを比較し、電力料金の観点から給電源を選択することで、電力料金を最も安価にすることができる。例えば、通常は商用電源から充電する設定である場合、移動体の仮想電力コストが最も安価であれば、移動体間で充給電することとなる。したがって、商用電源から充電するより電力料金を安価に抑えることができる。もちろん、移動体を除く他の複数の給電源同士で電力料金を比較してもよいし、移動体同士の間で仮想電力コストを比較してもよい。
上記移動体の充給電管理装置において、前記スケジュール作成部によって前記給電源として商用電源が選択された場合であって、前記スケジュール作成部は、前記移動体が稼働する周囲環境の情報に基づいて電力ピークカットの要否を判断するピークカット判断手段と、前記ピークカット判断手段で前記電力ピークカットが必要と判断されたとき、ピーク時間前に前記商用電源から前記移動体に給電を行い、ピーク時間に前記移動体から給電を行うピークカット手段とをさらに有してもよい。
このように、電力需要が高くなる前に商用電源から移動体に充電しておき、電力需要が高くなった時に、移動体から他の移動体、あるいは商用電源に接続される電力系統などへ給電を行うことにより、電力需要の平準化が図れる。
また、給電源の一つとして再生エネルギー型発電装置が用いられる場合、スケジュール作成部は、再生可能エネルギーの出力変動を考慮した充給電スケジュールを作成してもよい。具体的には、情報取得部において、再生エネルギー型発電装置における発電状況情報を取得し、上述の移動体情報に加えてこの発電状況情報を含めた情報に基づいて充給電スケジュールを作成する。これにより、再生エネルギー型発電装置の出力変動を平滑化し、系統へ安定して電力を供給することが可能となる。
上記移動体の充給電管理装置において、前記情報取得部は、前記移動体情報における前記電池状態として、前記移動体に搭載される前記二次電池の健康状態を取得し、前記スケジュール作成部は、前記健康状態を考慮して前記充給電スケジュールを作成してもよい。
このように、スケジュール作成部では、移動体の稼働予定時刻や二次電池の充電残量に加えて、二次電池の劣化状態等の健康状態を考慮してスケジュールを作成することによって、二次電池の寿命を延ばすことができる。
本発明に係るエネルギーマネジメントシステムは、二次電池が搭載され、稼働モードの異なる複数の移動体と、前記複数の移動体が接続される充給電器と、上記充給電管理装置とを備えることが好ましい。
これにより、移動体の運用に影響を与えることなく、移動体の二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図りながら、複数の移動体における充給電を統括的に管理することができる。
本発明に係る充放電器は、二次電池が搭載され、稼働モードの異なる複数の移動体が接続され、該移動体の充放電を制御する充放電器であって、前記移動体が接続される移動体接続端と、電力系統が接続される系統接続端と、再生エネルギー型発電装置が接続される発電装置接続端と、前記系統接続端に一端が接続されるＡＣ−ＤＣコンバータと、前記ＡＣ−ＤＣコンバータと前記移動体接続端との間に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータと、前記移動体の充放電を管理する充給電管理装置とを備え、前記充給電管理装置は、前記移動体接続端に接続された前記移動体の識別情報、現在の充電残量、および次回稼働予定時刻を含む移動体情報を取得する情報取得部と、前記移動体情報に基づいて設定される充給電スケジュールに基づいて前記移動体の充電または放電を制御する充放電制御部とを有することを特徴とする。
上記充放電器によれば、電力系統から供給される電力は、一端ＡＣ−ＤＣコンバータに入力されて交流から直流に変換された後、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して電圧を変換された後、移動体に給電される。一方、移動体接続端に接続される２つの移動体間は、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータによって電圧を変換することができるので、直流同士の車両間給電が可能である。このような構成の充放電器とすることで、簡易な構成で以って、２つの移動体間、移動体と電力系統との間、あるいは移動体と再生エネルギー型発電装置の間の双方向給電が可能となる。
本発明に係る移動体の充給電管理方法は、二次電池が搭載され、稼働モードの異なる複数の移動体の充給電を管理する移動体の充給電管理方法であって、前記複数の移動体のうち充放電器に接続された移動体の識別情報、現在の充電残量、および次回稼働予定時刻を含む移動体情報を取得する情報取得ステップと、前記稼働予定時刻および前記現在の充電残量と現在時刻とに基づいて、前記移動体の充電または放電または待機のどれかを選択するとともに、前記移動体の充放電開始時刻を決定して充給電スケジュールを作成するスケジュール作成ステップと、前記充給電スケジュールに従って、前記移動体に搭載される前記二次電池の充電または放電を制御する充放電制御ステップとを備えることを特徴とする。
上記移動体の充給電管理方法によれば、移動体の運用に影響を与えることなく、移動体の二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図りながら、複数の移動体における充給電を統括的に管理することができる。
本発明によれば、充放電器に接続された移動体の移動体情報を情報取得部で取得し、その取得した移動体情報に基づいて、スケジュール作成部によって、移動体の充電または放電または待機のいずれかを選択するとともに充放電開始時刻を決定する構成としている。これにより、充電時間および充電残量から給電可能な移動体を判別し、給電可能な移動体からは給電を行い、給電不可能な移動体は充電のみ行うことで、移動体の運用に影響を与えることなく、移動体の二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図ることができる。また、移動体情報に基づいて移動体の充放電開始時刻を決定することで、移動体の運用に影響を与えることなく、充放電を実行することができる。さらにまた、移動体情報が移動体の識別情報を含むことにより、複数の移動体の充放電を統括的に管理することができる。
本発明の実施形態に係るエネルギーマネジメントシステムの全体構成図である。 充給電管理機能の第１実施例を説明する図である。 充給電管理機能の第２実施例を説明する図である。 充給電管理機能の第３実施例を説明する図である。 充給電管理機能の第４実施例を説明する図である。 充給電管理機能の第５実施例を説明する図である。 充給電管理機能の第６実施例を説明する図である。 充給電管理機能の第７実施例を説明する図である。 充給電管理機能の第８実施例を説明する図である。 本実施形態に係るエネルギーマネジメントシステムの変形例を示す図である。
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るエネルギーマネジメントシステムについて説明する。ここで、図１は本発明の第１実施形態に係るエネルギーマネジメントシステムの全体構成図である。本実施形態は、二次電池が搭載され、稼働モードが異なる複数の移動体が運用される設備に広く適用可能である。例として、フォークリフトを含む物流車両、ゴルフカート、自動車、バス等が挙げられる。
図１に示すように、エネルギーマネジメントシステムは、主として、二次電池１１が搭載された複数の車両１０（１０Ａ，１０Ｂ）と、車両１０が接続される充放電器２０と、充放電器２０による充給電を管理するＥＭＳ（EnergyManagementSystem）コントローラとを備える。
なお、図１には、車両１０への給電源として、商用電源４０に接続される電力系統４１と、再生エネルギー型発電装置である太陽光発電装置４３と、自家発電装置４６と、充放電可能な二次電池１１を搭載した車両１０とを示している。
車両１０は、二次電池１１が搭載されるとともに、該二次電池１１の状態を監視、制御する電池コントローラ１２と、車両情報を記憶する車両情報記憶部１３とを含む。
ここで、二次電池１１は、充電した電力を放電することによって、車両１０のモータを駆動する。さらに、車両１０外の負荷へ給電することも可能である。二次電池１１として、例えばリチウムイオン二次電池が好適に用いられる。
電池コントローラ１２は、充電開始時において、充電に必要な電力として必要電力量情報を、信号線３６を介して充放電器２０の制御ユニット２６に出力する。必要電力量情報は、二次電池１１の空き容量に応じた必要電力である。また、放電開始時において、放電可能な電力として放電可能電力量情報を信号線３６を介して充放電器２０の制御ユニット２６に出力する。さらに、電池コントローラ１２は、充電中または放電中において二次電池１１の残量を常時監視し、その監視結果として充電残量を含む電池情報を、信号線３６を介して制御ユニット２６に出力する。ここで、電池状態とは、充電残量の他に、例えば蓄電電力コスト、電池の健康状態等が挙げられる。
車両情報記憶部１３は、車両１０の識別情報と、稼働開始時刻情報と、充電残量を含む電池情報とを含む車両情報を記憶する。さらに、車両１０は、るアワーメータを搭載してもよく、これにより車両の一回の稼働時間または積算稼働時間を取得して、その稼働時間情報を車両情報記憶部１３に記憶してもよい。さらにまた、車両１０の電費（電力消費率）情報を取得して、これを車両情報記憶部１３に記憶してもよい。
充放電器２０は、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２１と、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２２と、制御ユニット２６と、電力計２３，２４Ａ，２４Ｂ，２５と、各接続端３１〜３４とを含む。
ここで、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２１は、商用電源４０に接続される電力系統４１の交流電力を、充電に適当な直流の電流／電圧に変換する。
双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、入力される直流電力を、給電に適当な電流／電圧に変換する。
電力計２３は、電力系統４１とＡＣ−ＤＣコンバータ２１の間に接続され、移動体１０の充電時には、電力系統４１から充放電器２０へ供給される電力値を計測する。なお、電力系統４１と充放電器２０の間には、スマートメータ４２が介装されていることが好ましい。スマートメータ４２は、通信機能を備えた電力計であり、後述するＥＭＳコントローラ５０と通信回線で接続されており、ＥＭＳコントローラ５０に現在の電力料金や消費電力を送信してもよい。
電力計２４Ａ，２４Ｂは、車両１０Ａ，１０Ｂと、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２２との間で授受される電力値を計測する。
電力計２５は、太陽光発電装置４３から充放電器２０へ供給される電力値を計測する。ここで、太陽光発電装置４３で発電される電力は直流であるので、太陽光発電装置４３の接続端３４は双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２２に接続されている。
制御ユニット２６は、車両１０Ａ，１０Ｂの充放電時に、パワー線３５によって車両１０Ａ，１０Ｂと双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２２が接続されたら同時に通信線３６を介して接続される。また、後述するＥＭＳコントローラ５０と通信回線を介して接続される。そして、情報取得部２８によって、車両情報記憶部１３および電池コントローラ１２に記憶される車両情報を取得するとともに、ＥＭＳコントローラ５０からの充給電スケジュールに基づいて、車両の充給電を制御する。また、制御ユニット２６は、充放電器２０に接続された車両１０Ａ，１０Ｂに搭載される各二次電池１１の健康状態を計測し、その情報を車両情報に加えてＥＭＳコントローラ５０に送るようにしてもよい。なお、車両１０Ａ，１０Ｂに二次電池１１の健康状態を測定する手段を設けてもよく、その場合、充電残量等の車両情報とともに健康状態を車両１０Ａ，１０Ｂから取得し、これらの情報をＥＭＳコントローラ５０に送る。
ＥＭＳコントローラ５０は、主として複数の車両１０の充給電を管理する装置で、記憶部５１と、情報取得部５２と、スケジュール作成部５３とを含む。
ここで、情報取得部５２は、充放電器２０の情報取得部２８で取得した車両情報を、さらに通信回線を介して取得する。
記憶部５１は、情報取得部５２で取得した車両情報を記憶する。したがって、記憶部５１には、主に、充放電器２０に接続された車両１０の識別情報と、稼働開始時刻と、充電残量と仮想電力コストが記憶される。さらに、スケジュール作成部５３で作成された充給電スケジュールを記憶し、該充給電スケジュールが更新されるたびに上書きして蓄積していくことが望ましい。
スケジュール作成部５３は、情報取得部５２で取得した車両情報に基づいて、車両の充給電スケジュールを作成する。このスケジュール作成部５３は、主として、時刻取得手段５４と、充放電決定手段５５と、開始時刻決定手段５６と、急速充電設定手段５７と、給電源選択手段５８と、コスト算出手段５９と、ピークカット手段６０とを有する。
ここで、時刻取得手段５４は、現在時刻を取得する。
充放電決定手段５５は、車両情報のうち稼働予定時刻と現在の充電残量に基づいて、車両１０の充電または放電または待機のどれかを選択する。
開始時刻決定手段５６は、車両情報のうち稼働予定時刻と現在の充電残量に基づいて、車両１０の充放電開始時刻を決定する。
急速充電設定手段５７は、急速充電要求が入力された場合または、稼働開始時刻までに時間的猶予が無い場合に、充放電器２０に接続される車両１０のうち、充放電決定手段５５で放電が選択された車両１０から急速充電要求を出力した車両１０へ給電を行う設定をする。
給電源選択手段５８は、車両情報と各給電源の電力料金とに基づいて、複数の給電源から車両１０に電力を供給する給電源と、給電源からの給電時間帯とを選択する。このように、充放電器２０に複数の給電源が接続されている場合、車両情報と各給電源の電力料金とに基づいて、車両１０に電力を供給する給電源と、該給電源からの給電時間帯とを選択することによって、電力料金を安価に抑えることができ、且つ電力需要の平滑化を測ることができる。
この場合、給電源選択手段５８は、商用電源４０の電力料金が安価な時間帯に充電開始時刻がある車両１０に対しては、給電源として商用電源を選択するとともに給電時間帯として電力料金の安価な時間帯を選択し、電力料金の安価な時間帯外に充電開始時刻がある車両１０に対しては、給電源として太陽光発電装置４３を選択してもよい。商用電源４０の電力料金が安価な時間帯に充電開始時刻がある車両１０については、勿論、電力料金の安価な時間帯を選択して商用電源から給電することで電力料金を低減できる。一方、電力料金が安価な時間帯外に充電開始時刻がある車両１０については、太陽光発電装置４３を給電源として選択することによって、高価な電力を用いることなく電力料金を安価に抑えることができる。また、通常、電力需要の高い時間帯に電力料金は高く設定されていることから、電力料金の高い時間帯は商用電源の利用を抑えることにより商用電源の電力ピークカットが図れる。
あるいは、商用電源４０の電力料金が安価な時間帯に充電開始時刻がある車両１０に対しては、給電源として商用電源４０を選択するとともに給電時間帯として電力料金の安価な時間帯を選択し、電力料金の安価な時間帯外に充電開始時刻がある車両１０に対しては、給電源として他の車両１０を選択してもよい。これにより、電力料金の安価な時間帯を選択して商用電源４０から給電することで電力料金を低減できる。また、電力料金の安価な時間帯外に充電開始時刻がある車両１０に対しては、給電源として他の車両１０を選択することで、高価な電力を用いることなく電力料金を安価に抑えることができる。なお、他の車両１０は、前回の充電で安価な時間帯の商用電源４０か、あるいは太陽光発電装置４３から給電されていることおよび次回充電が安価時間帯あるいは太陽光発電装置からの給電で行われることが望ましい。
コスト算出手段５９は、車両１０の二次電池１１に充電された充電量とその時の充電効率、充電時の電力料金とから該二次電池に蓄えられている電力の仮想電力コストを算出する。
このようなコスト算出手段５９を有する場合、上記給電源選択手段５８では、複数の給電源の中から、給電可能な待機車両の仮想電力コストと、商用電源４０や再生エネルギー型発電装置４３等の他の給電源における電力料金とを比較して、これらの中から最も安価な給電源を選択するようにしてもよい。このとき、複数の待機車両が存在する場合は、各待機車両における仮想電力コスト同士を比較し、最も安価な仮想電力コストを有する待機車両を給電源として選択し、車両間で充給電を行う。これにより、２つの車両１０Ａ、１０Ｂ間で充給電することによって、電力料金が高くなってしまうことを防止し、確実に電力料金を安価に抑えることができる。
また、情報取得部５２によって、車両情報における電池状態として、車両１０Ａ，１０Ｂに搭載される二次電池１１の健康状態を取得した場合、スケジュール作成部５３は、この健康状態を考慮してスケジュールを作成することが好ましい。これにより、二次電池１１の寿命を延ばすことができる。
さらにまた、情報取得部５２によって、車両情報の他に、再生エネルギー型発電装置の発電状況情報を取得し、これらの情報に基づいて充給電スケジュールを作成してもよい。
一般に、再生エネルギー型発電装置は、周囲環境の影響を受けるものが多いことから出力変動が大きいことがある。特に、太陽光や風力等の再生可能エネルギーを用いる発電装置においては、その出力が短時間で変動しやすい。再生エネルギー型発電装置から構内の電力系統４１へ電力を供給する際に、電力供給が変動すると、商用電源４０の電力供給側における電力安定化に対する負担を大きくしてしまう。
そこで、本実施形態では、再生エネルギー型発電装置である太陽光発電装置４３の発電状況情報を取得し、この情報に基づいて、太陽光発電装置４３から電力系統４１への電力供給が平準化されるような充給電スケジュールを作成する。例えば、太陽光発電装置４３の発電出力が小さい場合には、車両１０Ａ，１０Ｂに蓄えられた電力を電力系統４１へ給電し、太陽光発電装置４３の発電出力が大きい場合には、車両１０Ａ，１０Ｂからの給電を停止し、また必要に応じて車両１０Ａ，１０Ｂへの充電を行う。これにより、太陽光発電装置４３の出力変動を平滑化し、電力系統４１へ安定して電力を供給することが可能となる。
次に、図２〜図９を参照して、上述の構成からなるエネルギーマネジメントシステムを利用した充電管理機能の具体的な実施例について説明する。なお、図２〜図９においては、各装置の詳細な部位は省略しているため、図１の名称を用いて説明する。
図２は、充給電管理機能の第１実施例を説明する図である。この第１実施例では、商用電力料金より安い仮想電力コストになっている車両電力の車両１０Ａ，１０Ｂ間の受け渡しの場合を示している。
図２において、車両１０Ａと車両１０Ｂは互いに稼働モードが異なる。例えば、車両１０Ａは夜間電力の利用できる車両、すなわち昼間に稼働する車両であり、車両１０Ｂは夜間電力の利用できない車両、すなわち夜間に稼働する車両である。また、同図では、充電対象を車両１０Ｂとし、給電源として、車両１０Ｂとは他の車両１０Ａと、商用電源４０とが存在する場合を例示している。なお、ＥＭＳコントローラ５０は、充電対象の車両１０Ｂ以外で充放電器２０に接続されている車両を給電源として認識するようにしてもよい。
ここで、他の車両１０Ｂは、自身が搭載する二次電池１１を充電した際に、コスト算出手段５９によって、二次電池１１に充電された充電量とその時の充電効率、および充電時の電力料金から仮想電力コストが算出され、車両情報記憶部１３に記憶されている。この仮想電力コストは、充電の都度、更新されることが好ましい。また、仮想電力コストは、車両情報記憶部１３に記憶されず、ＥＭＳコントローラ５０の記憶部５１に、車両１０Ｂの識別番号とともに記憶されるようにしてもよい。
ＥＭＳコントローラ５０は、車両１０Ａに対して、給電源である他の車両１０Ｂおよび商用電源４０の中から給電源を選択する。すなわち、他の車両１０Ｂの仮想電力コストと、商用電源４０の電力料金とを比較し、電力料金が安価な方を給電源として選択する。このとき、給電源として、再生エネルギー型発電装置４３（図１参照）や複数の他の車両が存在する場合には、これら複数の給電源における電力料金を比較してもよい。
具体例として、ＥＭＳコントローラ５０では、車両１０Ｂに対して以下のように給電源を選択する。なお、車両１０Ｂは上記したように昼間に充電するものとする。
ＥＭＳコントローラ５０は、充電要求を検出した車両１０Ｂに対して、最も安価に給電可能な給電源を探す。
一方、ＥＭＳコントローラ５０は、夜間電力の利用できる車両１０Ａの充放電スケジュールとして、稼働終了時における充電残量が例えば３０％である場合、この充電残量と充電開始時刻とから放電を選択する。すなわち、ＥＭＳコントローラ５０において、車両１０Ａは給電源として認識される。したがって、充放電器２０に接続されている給電源は、商用電源４０と車両１０Ａとなる。商用電源４０は、時間帯に応じて電力料金が設定されており、通常、夜間電力料金の方が昼間電力料金より安価に設定されている。車両１０Ａには、夜間電力で充電した際に、仮想電力コストが算出されて車両情報記憶部１３または記憶部５１に記憶されている。
ＥＭＳコントローラ５０は、車両１０Ａの仮想電力コストと、商用電源４０の昼間電力料金とを比較する。ここでは、仮想電力コストの方が昼間電力料金より安価であると仮定する。この場合、ＥＭＳコントローラ５０は、給電源として車両１０Ａを選択する。そして、充電残量を充放電器２０を介して他の車両１０Ｂに給電する。このとき、車両１０Ｂは、夜間電力の利用できない車両であり、このため夜間電力を充電された車両１０Ａから給電されることにより、車両１０Ｂに蓄積される電力も安価な電力となり、電力コストの低減が図れる。車両１０Ｂは、複数台から給電してもよく、例えば、車両１０Ｂの充電残量が１０％である場合、一台目の車両１０Ａから給電することによって充電残量が４０％となり、二台目の車両１０Ａ’から給電することによってさらに充電残量を高めることができる。
図３は、充給電管理機能の第２実施例を説明する図である。この第２実施例では、車両１０Ａから車両１０Ｂへ急速充電を行う場合を示している。
図３において、同一の充放電器２０へ直流接続している充放電器電力網に、充電残量に余剰がある車両１０Ａが接続されている状態で、車両１０Ｂから急速充電要求があった場合、すなわち、車両１０Ｂが急速充電用車両接続端に接続された場合、車両１０Ｂへの充電の一部もしくは全てを車両１０Ａからの急速充電により行う。これにより、電力系統４１からの充電の場合はコストや系統側の設備の制約があり難しい場合であっても、車両１０Ａ，１０Ｂ側の設備のみ急速充電に対応すればよく、コストの低減が図れる。また既存の設備にも容易に追設することができる。
また、急速充電指令スイッチが車両１０Ｂ側に設けられている場合は、スイッチ操作により、充放電器２０の位置情報を車両１０Ｂに通知してもよい。具体的には、車両１０Ｂは、無線通信端末１１０と車載ディスプレイ１１１とを有し、充放電器２０は、無線通信端末１２０を有する。車両１０Ｂの急速充電指令スイッチがＯＮになった時、待機車両１０Ａが接続されている充放電器２０はその位置情報を、無線通信端末１２０を介して車両１０Ｂに送信する。車両１０Ｂは、無線通信端末１１０を介して上記位置情報を受信し、これを車載ディスプレイ１１１に表示させる。これにより、急速充電が必要な場合に、確実に急速充電可能な充放電器２０を探し出すことができ、迅速に充電を行うことが可能となる。
図４は、充給電管理機能の第３実施例を説明する図である。この第３実施例では、夜間電力を利用できない車両１０Ｂへ、太陽光発電装置４３と直流バスで接続された充放電器２０を利用して充電を行う場合を示している。
図４において、車両１０Ｂは夜間電力を利用できない車両である。この場合、昼間に充電せざるを得ないが、商用電源４０からの昼間の充電はコストが高い上に、電力需要ピークをより高くしてしまうおそれがある。そこで、夜間電力を利用できない車両１０Ｂに対しては、優先的に太陽光発電装置４３から給電する。これにより、電力コストを低減できるとともに、電力需要の平準化が図れる。また、直流バスで接続される給電源から給電するので、電力変換による変換ロスを低減することができ、高効率で充電が可能である。
図５は、充給電管理機能の第４実施例を説明する図である。この第４実施例では、夜間電力を利用できる車両１０Ａの稼働後の残存電力を、昼間、電力系統４１へ戻す場合を示している。
図５において、夜間電力を利用できる車両１０Ａは、夜間に充電しておき、稼働後に二次電池１１内に残存する電力を、充放電器２０を介して電力系統４１へ戻す。一方、夜間電力を利用できない車両１０Ｂに関しては、稼働後に二次電池１１内に電力が残存していても電力系統４１へは戻さないようにする。これにより、設備全体における昼間の電力消費を抑えることができる。
図６は、充給電管理機能の第５実施例を説明する図である。この第５実施例では、ＥＭＳコントローラ５０によって、車両１０の周囲の環境情報に基づいて、商用電源４０の契約電力を電力需要が超過するか否かを推定し、契約電力を超過すると判断した場合に、ピークカット設定を行う。ピークカット設定は、電力需要のピーク前において非稼働の車両１０Ａに電力系統４１から給電しておき、ピーク時に二次電池１１に充電した電力から電力系統４１に電力供給を行う。これにより、車両１０Ａを電力系統４１の蓄電池として用い、電力需要のピークカットを達成することができる。
図７は、充給電管理機能の第６実施例を説明する図である。この第６実施例では、車両１０Ａ〜１０Ｘ毎の稼働時間または充電完了希望時刻と、現在の充電残量と、これに加えて太陽光発電状況を考慮して、給電源の切替や充電する車両の切替を行うようになっている。すなわち、各車両１０の稼働時間に基づいて車両の充電開始時刻および終了時刻を設定する。例えば、車両１０Ａの充電時間は１２時から１３時までとし、車両１０Ｂの充電時間は１３時から１３時半までとし、車両１０Ｘの充電時間は２２時から１時までとする。このとき、車両１０Ａ〜１０Ｘの充放電器２０への接続状態は維持していてもよく、充電制御のみを切り替える。一方、商用電源４０からの給電は２２時から７時までの夜間電力に設定し、太陽光発電装置４３からの給電は１２時から１６時までの発電効率が高い時間帯を設定しておく。これにより、車両の運用に影響を与えることなく且つ電力料金を安価におさえた、最適な車両の充電スケジュールを作成できる。
図８は、充給電管理機能の第７実施例を説明する図である。この第７実施例では、系統からの電力が途絶えてしまう非常時には、全車両１０Ａ〜１０Ｘを充放電器２０に接続し、全車両１０Ａ〜１０Ｘに蓄えられている全ての充電電力を電力系統４１に供給するようにしている。これにより、設備内で電力供給が最優先される冷蔵庫・冷凍庫やエレベータ等の電力利用機器に電力を供給することができる。
図９は、充給電管理機能の第８実施例を説明する図である。この第８実施例では、複数の充放電器２０Ａ〜２０Ｃを有しており、各充放電器に車両１０Ａ〜１０Ｘが接続可能となっている。さらに充放電器２０Ａ〜２０Ｃには、設備内の電力系統４１が接続されおり、この電力系統４１からは冷凍庫１０１や照明に交流電力が供給されるようになっている。
ここで、車両１０の二次電池１１の容量は、ある程度段階的に選択することはできるが、稼働時間、稼働負荷は千差万別であり、全ての車両が電池容量をフルに使用した運転を行っているわけではない。そこで、各車両１０Ａ〜１０Ｃの稼働実績データをアワーメータで取得し、車両ごとに充電終止充電残量の最低値を設定しておく。そして、日照状況等による太陽光発電電力の変動や、電力ピーク時の給電対応、優先車両の急速充電等、一過性の外乱のため、効率的に充電が行えなくなってしまう場合には、満充電までの充電を行うのではなく、この充電終止充電残量の最低値までの充電に留め、車両の使用に影響を与えない範囲で充電による電力費用を抑えることができる。
なお、複数の充放電器２０Ａ〜２０Ｃは、ＤＣライン４８によって互いに接続してもよい。これにより、例えば充放電器２０Ａに接続された車両１０Ａを急速充電したい時に、急速充電可能な待機車両が充放電器２０Ａに接続されていない場合であっても、ＤＣライン４８を介して他の充放電器２０Ｂ，２０Ｃに接続される待機車両から給電を行うこともできる。また、太陽光発電装置４７を設置する場合は、ＤＣライン４に接続してもよく、これによりインバータ等を介さずに太陽光発電装置４７から車両へ給電することができる。
以上説明したように、本実施形態では、充放電器２０に接続された車両１０の車両情報を情報取得部５２で取得し、その取得した車両情報に基づいて、スケジュール作成部５３によって、車両１０の充電または放電または待機のいずれかを選択するとともに充放電開始時刻を決定する構成としている。これにより、充電時間（充電所要時間や充放電開始時刻）および充電残量から給電可能な車両１０を判別し、給電可能な車両１０からは給電を行い、給電不可能な車両１０は充電のみ行うことで、車両１０の運用に影響を与えることなく、車両１０の二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図ることができる。
また、こういった車両情報に基づいて車両１０の充放電開始時刻を決定することで、車両１０の運用に影響を与えることなく、充放電を実行することができる。
さらにまた、車両情報が車両１０の識別情報を含むことにより、複数の車両１０の充放電を統括的に管理することができる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
例えば、図１に示すエネルギーマネジメントシステムでは、給電源として太陽光発電装置４３を例示したが、風力発電装置、潮流発電装置、地熱発電装置等の他の再生エネルギー型発電装置を用いてもよい。この場合、一または複数の再生エネルギー型発電装置を用いることができる。
また、図１に示すエネルギーマネジメントシステムは、商用電源４０に接続される電力系統に、自家発電装置４６を連携させた例を示したが、自家発電装置４６を有していない構成としてもよい。
さらに、図１に示すエネルギーマネジメントシステムは、充給電管理機能を主にＥＭＳコントローラ５０にもたせた例を示したが、図１０に示すように、充放電器２０側にもたせた構成としてもよい。ここで、図１０は本実施形態に係るエネルギーマネジメントシステムの変形例を示す図である。この場合、充放電器２０の制御ユニット２６’は、記憶部８１と、情報取得部８２と、スケジュール作成部８３と、充放電制御部８４とを有する。さらに、スケジュール作成部８３は、時刻取得手段９１と、充放電決定手段９２と、開始時刻決定手段９３と、急速充電設定手段９４と、給電源選択手段９５と、コスト算出手段５９と、ピークカット手段１００とを含む。なお、これらの各部位は、第１実施形態と同一の機能を有するので、詳細な説明を省略する。このように、本実施形態に係る充給電管理機能はいずれに設置してもよく、また、分割したユニットとして異なる位置に設置してもよいものである。
１０，１０Ａ，１０Ｂ 車両
１１ 二次電池
１２ 電池コントローラ
１３ 車両情報記憶部
１５ 通常充電端
１６ 普通充電用プラグ挿込口
１７ 急速充電用プラグ挿入口
２０ 充放電器
２１ 双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ
２２ 双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ
２６ 制御ユニット
２７ 充放電制御部
２８ 情報取得部
３１ 普通充電用車両接続端
３２ 急速充電用車両接続端
３３ 電力系統接続端
３４ 太陽光発電接続端
４６ 自家発電装置
５０ ＥＭＳコントローラ
５１ 記憶部
５２ 情報取得部
５３ スケジュール作成部
５４ 時刻取得手段
５５ 充放電決定手段
５６ 開始時刻決定手段
５７ 急速充電設定手段
５８ コスト算出手段
５９ ピークカット手段
本発明は、二次電池が搭載された複数の移動体の充給電を管理する充給電器および充給電管理装置、エネルギーマネジメントシステム、並びに充給電管理方法に関する。
従来、地球環境保全の観点から、環境負荷の小さい駆動源として二次電池を搭載した移動体が着目されている。このような移動体は、通常、商用電源から電力を受電し、受電した電力を二次電池に蓄える。そして、二次電池に蓄積された電力を用いて電動機により推進する。近年、二次電池は大容量化が進んでおり、このような二次電池は、例えば、ターレ（ターレットトラック）やフォークリフトを含む物流車両、ゴルフカート、自動車、バス等に幅広く搭載されている。
通常、二次電池を搭載した移動体は、充電スタンドに設置される充電器または車載された充電器により商用コンセントから充電され、充電器には商用電源から電力が供給される。商用電源においては、一般に昼間に電力需要ピークが存在するので、昼間は夜間に比べて電力料金が高く設定されている。そこで、電力需要の平準化を図り、且つ充電に消費される電力コストを削減するために、以下のような方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、事業所における電力負荷の平準化を図る方法が記載されている。この方法は、事業所における電力需要非ピーク時の電力、あるいは深夜電力を利用して、複数の自動車の各二次電池を充電し、二次電池に蓄えた電力を電力需要ピーク時に放出して電力負荷の平準化を図るようにしている。
また、特許文献２には、商用電源と二次電池との間に双方向性の電力変換器を設けて、夜間電力時間帯に商用電源を利用して自動車に搭載される二次電池に充電し、二次電池の充電電力が余剰しているときは、その余剰電力を負荷で利用する方法が記載されている。
さらにまた、関連する技術として、特許文献３には、電気自動車の相互間で電力の授受が可能な電力供給方法が提案されている。この方法では、電気自動車の車両用二次電池を放電させて電力を取り出し、この取りだされた電力を、他の電気自動車の車両用二次電池に供給する。
特開２００７−２８２３８３号公報 特開２０１１−２０００１２号公報 特開２００７−２５２１１８号公報
ところで、二次電池が搭載された複数の移動体が運用される設備において、移動体の稼働開始時刻や稼働時間等の稼働モードが異なる場合、これらの充給電を統合的に制御することが求められる。例えば、市場で運用されるターレのように、卸売りエリアと仲卸しエリアとでは開場時間も異なり、したがってターレの稼働モードも異なる。従来は、充電スタンドに集められた多数のターレを運転者または充電作業専任者が、その稼働モードに応じて充電を行っていた。しかしながら、複数のターレの各稼働モードを把握した業者の技術に頼る部分が大きく、ターレの稼働開始時刻までに充電が完了できなかったり、また、電力需要ピークや時間帯で異なる電力料金を考慮した効率的な電力の有効利用が行えていなかった。
特許文献１および特許文献２は、電力負荷の平準化に寄与するものの、稼働モードの異なる複数の移動体に適用することは難しい。特に、市場で用いられるターレのような多数の移動体の充給電を統合的に管理することは困難であった。
また、特許文献３は、主に売電要求と充電要求とに対応して車両間充給電を行うものであり、電力需要の平準化を目的としたものではない。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、移動体の運用に影響を与えることなく、移動体の二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図ることができる充給電管理技術を提供することを目的とする。
本発明の第１発明に係る移動体の充給電管理装置は、二次電池が搭載される複数の移動体の充給電を管理する移動体の充給電管理装置であって、
前記複数の移動体のうち充放電器に接続された前記移動体の識別情報、現在の充電残量を含む電池状態、および次回稼働予定時刻を含む移動体情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部から入力される前記移動体情報に基づいて、前記移動体の充給電スケジュールを作成するスケジュール作成部と、前記充給電スケジュールに従って、前記移動体に搭載される前記二次電池の充電または放電を制御する充放電制御部とを備え、前記スケジュール作成部は、現在時刻を取得する時刻取得手段と、前記現在時刻、前記稼働予定時刻、および前記現在の電池状態に基づいて、前記移動体の充電または放電または待機のいずれかを選択する充放電決定手段と、前記移動体の充放電開始時刻を決定する開始時刻決定手段とを有し、さらに、前記スケジュール作成部は、前記情報取得部によって前記移動体から急速充電要求を取得した場合、または前記充放電決定手段で急速充電が選択された場合に、前記充放電器に接続される他の移動体のうち、前記充放電決定手段で放電が選択可能な前記移動体から前記急速充電要求を出力した前記移動体へ給電を行う急速充電設定手段を有することを特徴とする。
上記第１発明の移動体の充給電管理装置によれば、充放電器に接続された移動体の移動体情報を情報取得部で取得し、その取得した移動体情報に基づいて、スケジュール作成部によって、移動体の充電または放電または待機のいずれかを選択するとともに充放電開始時刻を決定する構成としている。これにより、充電時間（充電所要時間や充放電開始時刻）および電池状態（例えば充電残量）から給電可能な移動体を判別し、給電可能な移動体からは給電を行い、給電不可能な移動体は充電のみ行うことで、移動体の運用に影響を与えることなく、移動体の二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図ることができる。すなわち、現在の充電残量を含む電池情報によって、他へ給電可能な電力が二次電池内に残っているかが判断できる。さらに、現在の充電残量から充電所要時間が推定でき、この充電所要時間と移動体の稼働予定時刻とから、充電に費やされる時間を除く余剰時間が求められる。したがって、充電残量が給電に必要なだけ存在し、且つ余剰時間があればその余剰時間内に移動体を給電に利用可能と判断できる。また、こういった移動体情報に基づいて移動体の充放電開始時刻を決定することで、移動体の運用に影響を与えることなく、充放電を実行することができる。さらにまた、移動体情報が移動体の識別情報を含むことにより、複数の移動体の充放電を統括的に管理することができる。
なお、現在の電池状態とは、充電残量の他に、例えば蓄電電力コスト、電池の健康状態等が挙げられる。また、情報取得部では、移動体情報の他に、電力需要、あるいは移動体への給電源の一つとして再生エネルギー型発電装置が存在する場合にはその発電状態等を取得してもよく、スケジュール作成部では、これらの情報に基づいてスケジュールを作成することができる。
また、第１発明の上記移動体の充給電管理装置によれば、前記スケジュール作成部は、前記情報取得部によって前記移動体から急速充電要求を取得した場合、または前記充放電決定手段で急速充電が選択された場合に、前記充放電器に接続される他の移動体のうち、前記充放電決定手段で放電が選択可能な前記移動体から前記急速充電要求を出力した前記移動体へ給電を行う急速充電設定手段をさらに有している。
通常、商用電源に接続される電力系統から急速充電を行う場合、大電力に対応した変電装置または蓄電池等を充放電器に付加しなければならい。したがって、設備コストが嵩む上、電力系統側の設備の制約がある場合にはこういった付加設備の導入が困難なことがある。そこで、移動体同士の間で急速充電を行うことによって、電力系統側の設備投資を抑えることができ、また電力系統側に新たな付加設備を設置することなく、既存の設備を用いることもできる。
第２発明に係る移動体の充給電管理装置は、二次電池が搭載される複数の移動体の充給電を管理する移動体の充給電管理装置であって、
前記複数の移動体のうち充放電器に接続された前記移動体の識別情報、現在の充電残量を含む電池状態、および次回稼働予定時刻を含む移動体情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部から入力される前記移動体情報に基づいて、前記移動体の充給電スケジュールを作成するスケジュール作成部と、前記充給電スケジュールに従って、前記移動体に搭載される前記二次電池の充電または放電を制御する充放電制御部とを備え、前記スケジュール作成部は、現在時刻を取得する時刻取得手段と、前記現在時刻、前記稼働予定時刻、および前記現在の電池状態に基づいて、前記移動体の充電または放電または待機のいずれかを選択する充放電決定手段と、前記移動体の充放電開始時刻を決定する開始時刻決定手段とを有し、さらに、前記移動体に電力を供給する複数の給電源が前記充放電器に接続されており、前記スケジュール作成部は、前記移動体情報と前記各給電源の電力料金とに基づいて、前記複数の給電源から前記移動体に電力を供給する給電源と、該給電源からの給電時間帯とを選択する給電源選択手段を有することを特徴とする。
かかる第２の発明によれば、前記移動体に電力を供給する複数の給電源が前記充放電器に接続されており、前記スケジュール作成部は、前記移動体情報と前記各給電源の電力料金とに基づいて、前記複数の給電源から前記移動体に電力を供給する給電源と、該給電源からの給電時間帯とを選択する給電源選択手段を有していることを特徴とする。
このように、充放電器に複数の給電源が接続されている場合、移動体情報と各給電源の電力料金とに基づいて、移動体に電力を供給する給電源と、該給電源からの給電時間帯とを選択することによって、電力料金を安価に抑えることができ、且つ電力需要の平滑化を測ることができる。
この場合、前記給電源選択手段は、前記給電源の一つである商用電源の電力料金が安価な時間帯に前記充電開始時刻がある前記移動体に対しては、前記給電源として前記商用電源を選択するとともに前記給電時間帯として前記電力料金の安価な時間帯を選択し、前記電力料金の安価な時間帯外に前記充電開始時刻がある前記移動体に対しては、前記給電源として再生エネルギー型発電装置を選択してもよい。
給電源の一つとして商用電源を用いる場合、商用電源の電力料金が安価な時間帯に充電開始時刻がある移動体については、勿論、電力料金の安価な時間帯を選択して商用電源から給電することで電力料金を低減できる。一方、電力料金が安価な時間帯外に充電開始時刻がある移動体については、再生エネルギー型発電装置を給電源として選択することによって、高価な電力を用いることなく電力料金を安価に抑えることができる。また、通常、電力需要の高い時間帯に電力料金は高く設定されていることから、電力料金の高い時間帯は商用電源の利用を抑えることにより商用電源の電力ピークカットが図れる。
あるいは、この場合、前記給電源選択手段は、前記給電源の一つである商用電源の電力料金が安価な時間帯に前記充電開始時刻がある前記移動体に対しては、前記給電源として前記商用電源を選択するとともに前記給電時間帯として前記電力料金の安価な時間帯を選択し、前記電力料金の安価な時間帯外に前記充電開始時刻がある前記移動体に対しては、前記給電源として他の前記移動体を選択してもよい。
これにより、上記と同様に、電力料金の安価な時間帯を選択して商用電源から給電することで電力料金を低減できる。また、電力料金の安価な時間帯外に充電開始時刻がある移動体に対しては、給電源として他の移動体を選択することで、高価な電力を用いることなく電力料金を安価に抑えることができる。なお、他の移動体は、前回および次回の充電で安価な時間帯の商用電源か、あるいは再生エネルギー型発電装置から給電されることが望ましい。
さらにこのとき、前記スケジュール作成部は、前記移動体の前記二次電池に充電された充電量およびその時の充電効率と、充電時の前記電力料金とから該二次電池に蓄えられている電力の仮想電力コストを算出するコスト算出手段をさらに有し、前記給電源選択手段は、前記複数の給電源としての前記移動体の前記仮想電力コストと、他の少なくとも１つの前記給電源の電力料金とを比較して、電力料金の安価なものを前記給電源として選択してもよい。
このように、移動体の二次電池に充電された充電量およびその時の充電効率と、充電時の電力料金とから、二次電池に蓄えられている電力の仮想電力コストを算出するコスト算出手段を有し、複数の給電源のうちの一つである移動体の仮想電力コストと、商用電源や再生エネルギー型発電装置等の他の給電源の電力料金とを比較し、電力料金の観点から給電源を選択することで、電力料金を最も安価にすることができる。例えば、通常は商用電源から充電する設定である場合、移動体の仮想電力コストが最も安価であれば、移動体間で充給電することとなる。したがって、商用電源から充電するより電力料金を安価に抑えることができる。もちろん、移動体を除く他の複数の給電源同士で電力料金を比較してもよいし、移動体同士の間で仮想電力コストを比較してもよい。
第３発明に係る移動体の充給電管理装置は、二次電池が搭載される複数の移動体の充給電を管理する移動体の充給電管理装置であって、二次電池が搭載される複数の移動体の充給電を管理する移動体の充給電管理装置であって、
前記複数の移動体のうち充放電器に接続された前記移動体の識別情報、現在の充電残量を含む電池状態、および次回稼働予定時刻を含む移動体情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部から入力される前記移動体情報に基づいて、前記移動体の充給電スケジュールを作成するスケジュール作成部と、前記充給電スケジュールに従って、前記移動体に搭載される前記二次電池の充電または放電を制御する充放電制御部とを備え、前記スケジュール作成部は、現在時刻を取得する時刻取得手段と、前記現在時刻、前記稼働予定時刻、および前記現在の電池状態に基づいて、前記移動体の充電または放電または待機のいずれかを選択する充放電決定手段と、前記移動体の充放電開始時刻を決定する開始時刻決定手段とを有し、さらに、前記スケジュール作成部によって前記給電源として商用電源が選択された場合であって、前記スケジュール作成部は、前記移動体が稼働する周囲環境の情報に基づいて電力ピークカットの要否を判断するピークカット判断手段と、前記ピークカット判断手段で前記電力ピークカットが必要と判断されたとき、ピーク時間前に前記商用電源から前記移動体に充電を行い、ピーク時間に前記移動体から給電を行うピークカット手段とをさらに有することを特徴とする。
このように、電力需要が高くなる前に商用電源から移動体に充電しておき、電力需要が高くなった時に、移動体から他の移動体、あるいは商用電源に接続される電力系統などへ給電を行うことにより、電力需要の平準化が図れる。
また、給電源の一つとして再生エネルギー型発電装置が用いられる場合、スケジュール作成部は、再生可能エネルギーの出力変動を考慮した充給電スケジュールを作成してもよい。具体的には、情報取得部において、再生エネルギー型発電装置における発電状況情報を取得し、上述の移動体情報に加えてこの発電状況情報を含めた情報に基づいて充給電スケジュールを作成する。これにより、再生エネルギー型発電装置の出力変動を平滑化し、系統へ安定して電力を供給することが可能となる。
上記第１〜第３発明に係る移動体の充給電管理装置において、前記情報取得部は、前記移動体情報における前記電池状態として、前記移動体に搭載される前記二次電池の健康状態を取得し、前記スケジュール作成部は、前記健康状態を考慮して前記充給電スケジュールを作成してもよい。
このように、スケジュール作成部では、移動体の稼働予定時刻や二次電池の充電残量に加えて、二次電池の劣化状態等の健康状態を考慮してスケジュールを作成することによって、二次電池の寿命を延ばすことができる。
また、第４発明に係るエネルギーマネジメントシステムは、二次電池が搭載される複数の移動体と、前記複数の移動体が接続される充給電器と、上記充給電管理装置とを備えることが好ましい。
これにより、移動体の運用に影響を与えることなく、移動体の二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図りながら、複数の移動体における充給電を統括的に管理することができる。
また、第５発明に係る充放電器は、二次電池が搭載される複数の移動体が接続され、該移動体の充放電を制御する充放電器であって、
前記移動体が接続される移動体接続端と、電力系統が接続される系統接続端と、再生エネルギー型発電装置が接続される発電装置接続端と、前記系統接続端に一端が接続されるＡＣ−ＤＣコンバータと、前記ＡＣ−ＤＣコンバータと前記移動体接続端との間に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータと、前記移動体の充放電を管理する充給電管理装置とを備え、
前記充給電管理装置は、前記移動体接続端に接続された前記移動体の識別情報、現在の充電残量を含む電池状態、および次回稼働予定時刻を含む移動体情報を取得する情報取得部と、前記移動体情報に基づいて設定される充給電スケジュールに基づいて前記移動体の充電または放電を制御する充放電制御部とを有し、
さらに、前記スケジュール作成部は、前記情報取得部によって前記移動体から急速充電要求を取得した場合、または前記充放電決定手段で急速充電が選択された場合に、前記充放電器に接続される他の移動体のうち、前記充放電決定手段で放電が選択可能な前記移動体から前記急速充電要求を出力した前記移動体へ給電を行う急速充電設定手段を有することを特徴とする。
上記充放電器によれば、電力系統から供給される電力は、一端ＡＣ−ＤＣコンバータに入力されて交流から直流に変換された後、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して電圧を変換された後、移動体に給電される。一方、移動体接続端に接続される２つの移動体間は、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータによって電圧を変換することができるので、直流同士の車両間給電が可能である。このような構成の充放電器とすることで、簡易な構成で以って、２つの移動体間、移動体と電力系統との間、あるいは移動体と再生エネルギー型発電装置の間の双方向給電が可能となる。また、前記第１発明と同様の作用効果を有する。
また、第６発明の充放電器は、前記第２発明に対応する充放電器に係る発明であり第２発明と同様の作用効果を有し、第７発明の充放電器は、前記第３発明に対応する充放電器に係る発明であり第３発明と同様の作用効果を有する。
また、第８発明に係る移動体の充給電管理方法は、二次電池が搭載される複数の移動体の充給電を管理する移動体の充給電管理方法であって、
前記複数の移動体のうち充放電器に接続された移動体の識別情報、現在の充電残量を含む電池状態、および次回稼働予定時刻を含む移動体情報を取得する情報取得ステップと、前記稼働予定時刻および前記現在の電池状態と現在時刻とに基づいて、前記移動体の充電および放電の一方を選択するとともに、前記移動体の充放電開始時刻を決定して充給電スケジュールを作成するスケジュール作成ステップと、前記充給電スケジュールに従って、前記移動体に搭載される前記二次電池の充電または放電を制御する充放電制御ステップとを備え、前記スケジュール作成ステップは、現在時刻を取得する時刻取得ステップと、前記現在時刻、前記稼働予定時刻、および前記現在の電池状態に基づいて、前記移動体の充電または放電または待機のいずれかを選択する充放電決定ステップと、前記移動体の充放電開始時刻を決定する開始時刻決定ステップとを有し、さらに、前記スケジュール作成ステップは、前記情報取得ステップによって前記移動体から急速充電要求を取得した場合、または前記充放電決定ステップで急速充電が選択された場合に、前記充放電器に接続される他の移動体のうち、前記充放電決定ステップで放電が選択可能な前記移動体から前記急速充電要求を出力した前記移動体へ給電を行う急速充電設定ステップを有することを特徴とする。
上記移動体の充給電管理方法によれば、移動体の運用に影響を与えることなく、移動体の二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図りながら、複数の移動体における充給電を統括的に管理することができる。また、前記第１発明と同様の作用効果を有する。
また、第９発明の移動体の充給電管理方法は、前記第２発明に対応する移動体の充給電管理方法に係る発明であり第２発明と同様の作用効果を有し、第１０発明の移動体の充給電管理方法は、前記第３発明に対応する移動体の充給電管理方法に係る発明であり第３発明と同様の作用効果を有する。
本発明によれば、充放電器に接続された移動体の移動体情報を情報取得部で取得し、その取得した移動体情報に基づいて、スケジュール作成部によって、移動体の充電または放電または待機のいずれかを選択するとともに充放電開始時刻を決定する構成としている。これにより、充電時間および充電残量から給電可能な移動体を判別し、給電可能な移動体からは給電を行い、給電不可能な移動体は充電のみ行うことで、移動体の運用に影響を与えることなく、移動体の二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図ることができる。また、移動体情報に基づいて移動体の充放電開始時刻を決定することで、移動体の運用に影響を与えることなく、充放電を実行することができる。さらにまた、移動体情報が移動体の識別情報を含むことにより、複数の移動体の充放電を統括的に管理することができる。
本発明の実施形態に係るエネルギーマネジメントシステムの全体構成図である。 充給電管理機能の第１実施例を説明する図である。 充給電管理機能の第２実施例を説明する図である。 充給電管理機能の第３実施例を説明する図である。 充給電管理機能の第４実施例を説明する図である。 充給電管理機能の第５実施例を説明する図である。 充給電管理機能の第６実施例を説明する図である。 充給電管理機能の第７実施例を説明する図である。 充給電管理機能の第８実施例を説明する図である。 本実施形態に係るエネルギーマネジメントシステムの変形例を示す図である。
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るエネルギーマネジメントシステムについて説明する。ここで、図１は本発明の第１実施形態に係るエネルギーマネジメントシステムの全体構成図である。本実施形態は、二次電池が搭載され、稼働モードが異なる複数の移動体が運用される設備に広く適用可能である。例として、フォークリフトを含む物流車両、ゴルフカート、自動車、バス等が挙げられる。
図１に示すように、エネルギーマネジメントシステムは、主として、二次電池１１が搭載された複数の車両１０（１０Ａ，１０Ｂ）と、車両１０が接続される充放電器２０と、充放電器２０による充給電を管理するＥＭＳ（EnergyManagementSystem）コントローラとを備える。
なお、図１には、車両１０への給電源として、商用電源４０に接続される電力系統４１と、再生エネルギー型発電装置である太陽光発電装置４３と、自家発電装置４６と、充放電可能な二次電池１１を搭載した車両１０とを示している。
車両１０は、二次電池１１が搭載されるとともに、該二次電池１１の状態を監視、制御する電池コントローラ１２と、車両情報を記憶する車両情報記憶部１３とを含む。
ここで、二次電池１１は、充電した電力を放電することによって、車両１０のモータを駆動する。さらに、車両１０外の負荷へ給電することも可能である。二次電池１１として、例えばリチウムイオン二次電池が好適に用いられる。
電池コントローラ１２は、充電開始時において、充電に必要な電力として必要電力量情報を、信号線３６を介して充放電器２０の制御ユニット２６に出力する。必要電力量情報は、二次電池１１の空き容量に応じた必要電力である。また、放電開始時において、放電可能な電力として放電可能電力量情報を信号線３６を介して充放電器２０の制御ユニット２６に出力する。さらに、電池コントローラ１２は、充電中または放電中において二次電池１１の残量を常時監視し、その監視結果として充電残量を含む電池情報を、信号線３６を介して制御ユニット２６に出力する。ここで、電池状態とは、充電残量の他に、例えば蓄電電力コスト、電池の健康状態等が挙げられる。
車両情報記憶部１３は、車両１０の識別情報と、稼働開始時刻情報と、充電残量を含む電池情報とを含む車両情報を記憶する。さらに、車両１０は、るアワーメータを搭載してもよく、これにより車両の一回の稼働時間または積算稼働時間を取得して、その稼働時間情報を車両情報記憶部１３に記憶してもよい。さらにまた、車両１０の電費（電力消費率）情報を取得して、これを車両情報記憶部１３に記憶してもよい。
充放電器２０は、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２１と、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２２と、制御ユニット２６と、電力計２３，２４Ａ，２４Ｂ，２５と、各接続端３１〜３４とを含む。
ここで、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２１は、商用電源４０に接続される電力系統４１の交流電力を、充電に適当な直流の電流／電圧に変換する。
双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、入力される直流電力を、給電に適当な電流／電圧に変換する。
電力計２３は、電力系統４１とＡＣ−ＤＣコンバータ２１の間に接続され、移動体１０の充電時には、電力系統４１から充放電器２０へ供給される電力値を計測する。なお、電力系統４１と充放電器２０の間には、スマートメータ４２が介装されていることが好ましい。スマートメータ４２は、通信機能を備えた電力計であり、後述するＥＭＳコントローラ５０と通信回線で接続されており、ＥＭＳコントローラ５０に現在の電力料金や消費電力を送信してもよい。
電力計２４Ａ，２４Ｂは、車両１０Ａ，１０Ｂと、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２２との間で授受される電力値を計測する。
電力計２５は、太陽光発電装置４３から充放電器２０へ供給される電力値を計測する。ここで、太陽光発電装置４３で発電される電力は直流であるので、太陽光発電装置４３の接続端３４は双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２２に接続されている。
制御ユニット２６は、車両１０Ａ，１０Ｂの充放電時に、パワー線３５によって車両１０Ａ，１０Ｂと双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２２が接続されたら同時に通信線３６を介して接続される。また、後述するＥＭＳコントローラ５０と通信回線を介して接続される。そして、情報取得部２８によって、車両情報記憶部１３および電池コントローラ１２に記憶される車両情報を取得するとともに、ＥＭＳコントローラ５０からの充給電スケジュールに基づいて、車両の充給電を制御する。また、制御ユニット２６は、充放電器２０に接続された車両１０Ａ，１０Ｂに搭載される各二次電池１１の健康状態を計測し、その情報を車両情報に加えてＥＭＳコントローラ５０に送るようにしてもよい。なお、車両１０Ａ，１０Ｂに二次電池１１の健康状態を測定する手段を設けてもよく、その場合、充電残量等の車両情報とともに健康状態を車両１０Ａ，１０Ｂから取得し、これらの情報をＥＭＳコントローラ５０に送る。
ＥＭＳコントローラ５０は、主として複数の車両１０の充給電を管理する装置で、記憶部５１と、情報取得部５２と、スケジュール作成部５３とを含む。
ここで、情報取得部５２は、充放電器２０の情報取得部２８で取得した車両情報を、さらに通信回線を介して取得する。
記憶部５１は、情報取得部５２で取得した車両情報を記憶する。したがって、記憶部５１には、主に、充放電器２０に接続された車両１０の識別情報と、稼働開始時刻と、充電残量と仮想電力コストが記憶される。さらに、スケジュール作成部５３で作成された充給電スケジュールを記憶し、該充給電スケジュールが更新されるたびに上書きして蓄積していくことが望ましい。
スケジュール作成部５３は、情報取得部５２で取得した車両情報に基づいて、車両の充給電スケジュールを作成する。このスケジュール作成部５３は、主として、時刻取得手段５４と、充放電決定手段５５と、開始時刻決定手段５６と、急速充電設定手段５７と、給電源選択手段５８と、コスト算出手段５９と、ピークカット手段６０とを有する。
ここで、時刻取得手段５４は、現在時刻を取得する。
充放電決定手段５５は、車両情報のうち稼働予定時刻と現在の充電残量に基づいて、車両１０の充電または放電または待機のどれかを選択する。
開始時刻決定手段５６は、車両情報のうち稼働予定時刻と現在の充電残量に基づいて、車両１０の充放電開始時刻を決定する。
急速充電設定手段５７は、急速充電要求が入力された場合または、稼働開始時刻までに時間的猶予が無い場合に、充放電器２０に接続される車両１０のうち、充放電決定手段５５で放電が選択された車両１０から急速充電要求を出力した車両１０へ給電を行う設定をする。
給電源選択手段５８は、車両情報と各給電源の電力料金とに基づいて、複数の給電源から車両１０に電力を供給する給電源と、給電源からの給電時間帯とを選択する。このように、充放電器２０に複数の給電源が接続されている場合、車両情報と各給電源の電力料金とに基づいて、車両１０に電力を供給する給電源と、該給電源からの給電時間帯とを選択することによって、電力料金を安価に抑えることができ、且つ電力需要の平滑化を測ることができる。
この場合、給電源選択手段５８は、商用電源４０の電力料金が安価な時間帯に充電開始時刻がある車両１０に対しては、給電源として商用電源を選択するとともに給電時間帯として電力料金の安価な時間帯を選択し、電力料金の安価な時間帯外に充電開始時刻がある車両１０に対しては、給電源として太陽光発電装置４３を選択してもよい。商用電源４０の電力料金が安価な時間帯に充電開始時刻がある車両１０については、勿論、電力料金の安価な時間帯を選択して商用電源から給電することで電力料金を低減できる。一方、電力料金が安価な時間帯外に充電開始時刻がある車両１０については、太陽光発電装置４３を給電源として選択することによって、高価な電力を用いることなく電力料金を安価に抑えることができる。また、通常、電力需要の高い時間帯に電力料金は高く設定されていることから、電力料金の高い時間帯は商用電源の利用を抑えることにより商用電源の電力ピークカットが図れる。
あるいは、商用電源４０の電力料金が安価な時間帯に充電開始時刻がある車両１０に対しては、給電源として商用電源４０を選択するとともに給電時間帯として電力料金の安価な時間帯を選択し、電力料金の安価な時間帯外に充電開始時刻がある車両１０に対しては、給電源として他の車両１０を選択してもよい。これにより、電力料金の安価な時間帯を選択して商用電源４０から給電することで電力料金を低減できる。また、電力料金の安価な時間帯外に充電開始時刻がある車両１０に対しては、給電源として他の車両１０を選択することで、高価な電力を用いることなく電力料金を安価に抑えることができる。なお、他の車両１０は、前回の充電で安価な時間帯の商用電源４０か、あるいは太陽光発電装置４３から給電されていることおよび次回充電が安価時間帯あるいは太陽光発電装置からの給電で行われることが望ましい。
コスト算出手段５９は、車両１０の二次電池１１に充電された充電量とその時の充電効率、充電時の電力料金とから該二次電池に蓄えられている電力の仮想電力コストを算出する。
このようなコスト算出手段５９を有する場合、上記給電源選択手段５８では、複数の給電源の中から、給電可能な待機車両の仮想電力コストと、商用電源４０や再生エネルギー型発電装置４３等の他の給電源における電力料金とを比較して、これらの中から最も安価な給電源を選択するようにしてもよい。このとき、複数の待機車両が存在する場合は、各待機車両における仮想電力コスト同士を比較し、最も安価な仮想電力コストを有する待機車両を給電源として選択し、車両間で充給電を行う。これにより、２つの車両１０Ａ、１０Ｂ間で充給電することによって、電力料金が高くなってしまうことを防止し、確実に電力料金を安価に抑えることができる。
また、情報取得部５２によって、車両情報における電池状態として、車両１０Ａ，１０Ｂに搭載される二次電池１１の健康状態を取得した場合、スケジュール作成部５３は、この健康状態を考慮してスケジュールを作成することが好ましい。これにより、二次電池１１の寿命を延ばすことができる。
さらにまた、情報取得部５２によって、車両情報の他に、再生エネルギー型発電装置の発電状況情報を取得し、これらの情報に基づいて充給電スケジュールを作成してもよい。
一般に、再生エネルギー型発電装置は、周囲環境の影響を受けるものが多いことから出力変動が大きいことがある。特に、太陽光や風力等の再生可能エネルギーを用いる発電装置においては、その出力が短時間で変動しやすい。再生エネルギー型発電装置から構内の電力系統４１へ電力を供給する際に、電力供給が変動すると、商用電源４０の電力供給側における電力安定化に対する負担を大きくしてしまう。
そこで、本実施形態では、再生エネルギー型発電装置である太陽光発電装置４３の発電状況情報を取得し、この情報に基づいて、太陽光発電装置４３から電力系統４１への電力供給が平準化されるような充給電スケジュールを作成する。例えば、太陽光発電装置４３の発電出力が小さい場合には、車両１０Ａ，１０Ｂに蓄えられた電力を電力系統４１へ給電し、太陽光発電装置４３の発電出力が大きい場合には、車両１０Ａ，１０Ｂからの給電を停止し、また必要に応じて車両１０Ａ，１０Ｂへの充電を行う。これにより、太陽光発電装置４３の出力変動を平滑化し、電力系統４１へ安定して電力を供給することが可能となる。
次に、図２〜図９を参照して、上述の構成からなるエネルギーマネジメントシステムを利用した充電管理機能の具体的な実施例について説明する。なお、図２〜図９においては、各装置の詳細な部位は省略しているため、図１の名称を用いて説明する。
図２は、充給電管理機能の第１実施例を説明する図である。この第１実施例では、商用電力料金より安い仮想電力コストになっている車両電力の車両１０Ａ，１０Ｂ間の受け渡しの場合を示している。
図２において、車両１０Ａと車両１０Ｂは互いに稼働モードが異なる。例えば、車両１０Ａは夜間電力の利用できる車両、すなわち昼間に稼働する車両であり、車両１０Ｂは夜間電力の利用できない車両、すなわち夜間に稼働する車両である。また、同図では、充電対象を車両１０Ｂとし、給電源として、車両１０Ｂとは他の車両１０Ａと、商用電源４０とが存在する場合を例示している。なお、ＥＭＳコントローラ５０は、充電対象の車両１０Ｂ以外で充放電器２０に接続されている車両を給電源として認識するようにしてもよい。
ここで、他の車両１０Ｂは、自身が搭載する二次電池１１を充電した際に、コスト算出手段５９によって、二次電池１１に充電された充電量とその時の充電効率、および充電時の電力料金から仮想電力コストが算出され、車両情報記憶部１３に記憶されている。この仮想電力コストは、充電の都度、更新されることが好ましい。また、仮想電力コストは、車両情報記憶部１３に記憶されず、ＥＭＳコントローラ５０の記憶部５１に、車両１０Ｂの識別番号とともに記憶されるようにしてもよい。
ＥＭＳコントローラ５０は、車両１０Ａに対して、給電源である他の車両１０Ｂおよび商用電源４０の中から給電源を選択する。すなわち、他の車両１０Ｂの仮想電力コストと、商用電源４０の電力料金とを比較し、電力料金が安価な方を給電源として選択する。このとき、給電源として、再生エネルギー型発電装置４３（図１参照）や複数の他の車両が存在する場合には、これら複数の給電源における電力料金を比較してもよい。
具体例として、ＥＭＳコントローラ５０では、車両１０Ｂに対して以下のように給電源を選択する。なお、車両１０Ｂは上記したように昼間に充電するものとする。
ＥＭＳコントローラ５０は、充電要求を検出した車両１０Ｂに対して、最も安価に給電可能な給電源を探す。
一方、ＥＭＳコントローラ５０は、夜間電力の利用できる車両１０Ａの充放電スケジュールとして、稼働終了時における充電残量が例えば３０％である場合、この充電残量と充電開始時刻とから放電を選択する。すなわち、ＥＭＳコントローラ５０において、車両１０Ａは給電源として認識される。したがって、充放電器２０に接続されている給電源は、商用電源４０と車両１０Ａとなる。商用電源４０は、時間帯に応じて電力料金が設定されており、通常、夜間電力料金の方が昼間電力料金より安価に設定されている。車両１０Ａには、夜間電力で充電した際に、仮想電力コストが算出されて車両情報記憶部１３または記憶部５１に記憶されている。
ＥＭＳコントローラ５０は、車両１０Ａの仮想電力コストと、商用電源４０の昼間電力料金とを比較する。ここでは、仮想電力コストの方が昼間電力料金より安価であると仮定する。この場合、ＥＭＳコントローラ５０は、給電源として車両１０Ａを選択する。そして、充電残量を充放電器２０を介して他の車両１０Ｂに給電する。このとき、車両１０Ｂは、夜間電力の利用できない車両であり、このため夜間電力を充電された車両１０Ａから給電されることにより、車両１０Ｂに蓄積される電力も安価な電力となり、電力コストの低減が図れる。車両１０Ｂは、複数台から給電してもよく、例えば、車両１０Ｂの充電残量が１０％である場合、一台目の車両１０Ａから給電することによって充電残量が４０％となり、二台目の車両１０Ａ’から給電することによってさらに充電残量を高めることができる。
図３は、充給電管理機能の第２実施例を説明する図である。この第２実施例では、車両１０Ａから車両１０Ｂへ急速充電を行う場合を示している。
図３において、同一の充放電器２０へ直流接続している充放電器電力網に、充電残量に余剰がある車両１０Ａが接続されている状態で、車両１０Ｂから急速充電要求があった場合、すなわち、車両１０Ｂが急速充電用車両接続端に接続された場合、車両１０Ｂへの充電の一部もしくは全てを車両１０Ａからの急速充電により行う。これにより、電力系統４１からの充電の場合はコストや系統側の設備の制約があり難しい場合であっても、車両１０Ａ，１０Ｂ側の設備のみ急速充電に対応すればよく、コストの低減が図れる。また既存の設備にも容易に追設することができる。
また、急速充電指令スイッチが車両１０Ｂ側に設けられている場合は、スイッチ操作により、充放電器２０の位置情報を車両１０Ｂに通知してもよい。具体的には、車両１０Ｂは、無線通信端末１１０と車載ディスプレイ１１１とを有し、充放電器２０は、無線通信端末１２０を有する。車両１０Ｂの急速充電指令スイッチがＯＮになった時、待機車両１０Ａが接続されている充放電器２０はその位置情報を、無線通信端末１２０を介して車両１０Ｂに送信する。車両１０Ｂは、無線通信端末１１０を介して上記位置情報を受信し、これを車載ディスプレイ１１１に表示させる。これにより、急速充電が必要な場合に、確実に急速充電可能な充放電器２０を探し出すことができ、迅速に充電を行うことが可能となる。
図４は、充給電管理機能の第３実施例を説明する図である。この第３実施例では、夜間電力を利用できない車両１０Ｂへ、太陽光発電装置４３と直流バスで接続された充放電器２０を利用して充電を行う場合を示している。
図４において、車両１０Ｂは夜間電力を利用できない車両である。この場合、昼間に充電せざるを得ないが、商用電源４０からの昼間の充電はコストが高い上に、電力需要ピークをより高くしてしまうおそれがある。そこで、夜間電力を利用できない車両１０Ｂに対しては、優先的に太陽光発電装置４３から給電する。これにより、電力コストを低減できるとともに、電力需要の平準化が図れる。また、直流バスで接続される給電源から給電するので、電力変換による変換ロスを低減することができ、高効率で充電が可能である。
図５は、充給電管理機能の第４実施例を説明する図である。この第４実施例では、夜間電力を利用できる車両１０Ａの稼働後の残存電力を、昼間、電力系統４１へ戻す場合を示している。
図５において、夜間電力を利用できる車両１０Ａは、夜間に充電しておき、稼働後に二次電池１１内に残存する電力を、充放電器２０を介して電力系統４１へ戻す。一方、夜間電力を利用できない車両１０Ｂに関しては、稼働後に二次電池１１内に電力が残存していても電力系統４１へは戻さないようにする。これにより、設備全体における昼間の電力消費を抑えることができる。
図６は、充給電管理機能の第５実施例を説明する図である。この第５実施例では、ＥＭＳコントローラ５０によって、車両１０の周囲の環境情報に基づいて、商用電源４０の契約電力を電力需要が超過するか否かを推定し、契約電力を超過すると判断した場合に、ピークカット設定を行う。ピークカット設定は、電力需要のピーク前において非稼働の車両１０Ａに電力系統４１から給電しておき、ピーク時に二次電池１１に充電した電力から電力系統４１に電力供給を行う。これにより、車両１０Ａを電力系統４１の蓄電池として用い、電力需要のピークカットを達成することができる。
図７は、充給電管理機能の第６実施例を説明する図である。この第６実施例では、車両１０Ａ〜１０Ｘ毎の稼働時間または充電完了希望時刻と、現在の充電残量と、これに加えて太陽光発電状況を考慮して、給電源の切替や充電する車両の切替を行うようになっている。すなわち、各車両１０の稼働時間に基づいて車両の充電開始時刻および終了時刻を設定する。例えば、車両１０Ａの充電時間は１２時から１３時までとし、車両１０Ｂの充電時間は１３時から１３時半までとし、車両１０Ｘの充電時間は２２時から１時までとする。このとき、車両１０Ａ〜１０Ｘの充放電器２０への接続状態は維持していてもよく、充電制御のみを切り替える。一方、商用電源４０からの給電は２２時から７時までの夜間電力に設定し、太陽光発電装置４３からの給電は１２時から１６時までの発電効率が高い時間帯を設定しておく。これにより、車両の運用に影響を与えることなく且つ電力料金を安価におさえた、最適な車両の充電スケジュールを作成できる。
図８は、充給電管理機能の第７実施例を説明する図である。この第７実施例では、系統からの電力が途絶えてしまう非常時には、全車両１０Ａ〜１０Ｘを充放電器２０に接続し、全車両１０Ａ〜１０Ｘに蓄えられている全ての充電電力を電力系統４１に供給するようにしている。これにより、設備内で電力供給が最優先される冷蔵庫・冷凍庫やエレベータ等の電力利用機器に電力を供給することができる。
図９は、充給電管理機能の第８実施例を説明する図である。この第８実施例では、複数の充放電器２０Ａ〜２０Ｃを有しており、各充放電器に車両１０Ａ〜１０Ｘが接続可能となっている。さらに充放電器２０Ａ〜２０Ｃには、設備内の電力系統４１が接続されおり、この電力系統４１からは冷凍庫１０１や照明に交流電力が供給されるようになっている。
ここで、車両１０の二次電池１１の容量は、ある程度段階的に選択することはできるが、稼働時間、稼働負荷は千差万別であり、全ての車両が電池容量をフルに使用した運転を行っているわけではない。そこで、各車両１０Ａ〜１０Ｃの稼働実績データをアワーメータで取得し、車両ごとに充電終止充電残量の最低値を設定しておく。そして、日照状況等による太陽光発電電力の変動や、電力ピーク時の給電対応、優先車両の急速充電等、一過性の外乱のため、効率的に充電が行えなくなってしまう場合には、満充電までの充電を行うのではなく、この充電終止充電残量の最低値までの充電に留め、車両の使用に影響を与えない範囲で充電による電力費用を抑えることができる。
なお、複数の充放電器２０Ａ〜２０Ｃは、ＤＣライン４８によって互いに接続してもよい。これにより、例えば充放電器２０Ａに接続された車両１０Ａを急速充電したい時に、急速充電可能な待機車両が充放電器２０Ａに接続されていない場合であっても、ＤＣライン４８を介して他の充放電器２０Ｂ，２０Ｃに接続される待機車両から給電を行うこともできる。また、太陽光発電装置４７を設置する場合は、ＤＣライン４に接続してもよく、これによりインバータ等を介さずに太陽光発電装置４７から車両へ給電することができる。
以上説明したように、本実施形態では、充放電器２０に接続された車両１０の車両情報を情報取得部５２で取得し、その取得した車両情報に基づいて、スケジュール作成部５３によって、車両１０の充電または放電または待機のいずれかを選択するとともに充放電開始時刻を決定する構成としている。これにより、充電時間（充電所要時間や充放電開始時刻）および充電残量から給電可能な車両１０を判別し、給電可能な車両１０からは給電を行い、給電不可能な車両１０は充電のみ行うことで、車両１０の運用に影響を与えることなく、車両１０の二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図ることができる。
また、こういった車両情報に基づいて車両１０の充放電開始時刻を決定することで、車両１０の運用に影響を与えることなく、充放電を実行することができる。
さらにまた、車両情報が車両１０の識別情報を含むことにより、複数の車両１０の充放電を統括的に管理することができる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
例えば、図１に示すエネルギーマネジメントシステムでは、給電源として太陽光発電装置４３を例示したが、風力発電装置、潮流発電装置、地熱発電装置等の他の再生エネルギー型発電装置を用いてもよい。この場合、一または複数の再生エネルギー型発電装置を用いることができる。
また、図１に示すエネルギーマネジメントシステムは、商用電源４０に接続される電力系統に、自家発電装置４６を連携させた例を示したが、自家発電装置４６を有していない構成としてもよい。
さらに、図１に示すエネルギーマネジメントシステムは、充給電管理機能を主にＥＭＳコントローラ５０にもたせた例を示したが、図１０に示すように、充放電器２０側にもたせた構成としてもよい。ここで、図１０は本実施形態に係るエネルギーマネジメントシステムの変形例を示す図である。この場合、充放電器２０の制御ユニット２６’は、記憶部８１と、情報取得部８２と、スケジュール作成部８３と、充放電制御部８４とを有する。さらに、スケジュール作成部８３は、時刻取得手段９１と、充放電決定手段９２と、開始時刻決定手段９３と、急速充電設定手段９４と、給電源選択手段９５と、コスト算出手段５９と、ピークカット手段１００とを含む。なお、これらの各部位は、第１実施形態と同一の機能を有するので、詳細な説明を省略する。このように、本実施形態に係る充給電管理機能はいずれに設置してもよく、また、分割したユニットとして異なる位置に設置してもよいものである。
１０，１０Ａ，１０Ｂ 車両
１１ 二次電池
１２ 電池コントローラ
１３ 車両情報記憶部
１５ 通常充電端
１６ 普通充電用プラグ挿込口
１７ 急速充電用プラグ挿入口
２０ 充放電器
２１ 双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ
２２ 双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ
２６ 制御ユニット
２７ 充放電制御部
２８ 情報取得部
３１ 普通充電用車両接続端
３２ 急速充電用車両接続端
３３ 電力系統接続端
３４ 太陽光発電接続端
４６ 自家発電装置
５０ ＥＭＳコントローラ
５１ 記憶部
５２ 情報取得部
５３ スケジュール作成部
５４ 時刻取得手段
５５ 充放電決定手段
５６ 開始時刻決定手段
５７ 急速充電設定手段
５８ コスト算出手段
５９ ピークカット手段

Claims (11)

  1. 二次電池が搭載され、稼働モードの異なる複数の移動体の充給電を管理する移動体の充給電管理装置であって、
    前記複数の移動体のうち充放電器に接続された前記移動体の識別情報、現在の充電残量を含む電池状態、および次回稼働予定時刻を含む移動体情報を取得する情報取得部と、
    前記情報取得部から入力される前記移動体情報に基づいて、前記移動体の充給電スケジュールを作成するスケジュール作成部と、
    前記充給電スケジュールに従って、前記移動体に搭載される前記二次電池の充電または放電を制御する充放電制御部とを備え、
    前記スケジュール作成部は、現在時刻を取得する時刻取得手段と、前記現在時刻、前記稼働予定時刻、および前記現在の電池状態に基づいて、前記移動体の充電または放電または待機のいずれかを選択する充放電決定手段と、前記移動体の充放電開始時刻を決定する開始時刻決定手段とを有することを特徴とする移動体の充給電管理装置。
  2. 前記スケジュール作成部は、前記情報取得部によって前記移動体から急速充電要求を取得した場合、または前記充放電決定手段で急速充電が選択された場合に、前記充放電器に接続される他の移動体のうち、前記充放電決定手段で放電が選択可能な前記移動体から前記急速充電要求を出力した前記移動体へ給電を行う急速充電設定手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の移動体の充給電管理装置。
  3. 前記移動体に電力を供給する複数の給電源が前記充放電器に接続されており、
    前記スケジュール作成部は、前記移動体情報と前記各給電源の電力料金とに基づいて、前記複数の給電源から前記移動体に電力を供給する給電源と、該給電源からの給電時間帯とを選択する給電源選択手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の移動体の充給電管理装置。
  4. 前記給電源選択手段は、前記給電源の一つである商用電源の電力料金が安価な時間帯に前記充電開始時刻がある前記移動体に対しては、前記給電源として前記商用電源を選択するとともに前記給電時間帯として前記電力料金の安価な時間帯を選択し、前記電力料金の安価な時間帯外に前記充電開始時刻がある前記移動体に対しては、前記給電源として再生エネルギー型発電装置を選択することを特徴とする請求項３に記載の移動体の充給電管理装置。
  5. 前記給電源選択手段は、前記給電源の一つである商用電源の電力料金が安価な時間帯に前記充電開始時刻がある前記移動体に対しては、前記給電源として前記商用電源を選択するとともに前記給電時間帯として前記電力料金の安価な時間帯を選択し、前記電力料金の安価な時間帯外に前記充電開始時刻がある前記移動体に対しては、前記給電源として他の前記移動体を選択することを特徴とする請求項３に記載の移動体の充給電管理装置。
  6. 前記スケジュール作成部は、前記移動体の前記二次電池に充電された充電量およびその時の充電効率と、充電時の前記電力料金とから該二次電池に蓄えられている電力の仮想電力コストを算出するコスト算出手段をさらに有し、
    前記給電源選択手段は、前記複数の給電源としての前記移動体の前記仮想電力コストと、他の少なくとも１つの前記給電源の電力料金とを比較して、電力料金の安価なものを前記給電源として選択することを特徴とする請求項３に記載の移動体の充給電管理装置。
  7. 前記スケジュール作成部によって前記給電源として商用電源が選択された場合であって、
    前記スケジュール作成部は、前記移動体が稼働する周囲環境の情報に基づいて電力ピークカットの要否を判断するピークカット判断手段と、前記ピークカット判断手段で前記電力ピークカットが必要と判断されたとき、ピーク時間前に前記商用電源から前記移動体に充電を行い、ピーク時間に前記移動体から給電を行うピークカット手段とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の移動体の充給電管理装置。
  8. 前記情報取得部は、前記移動体情報における前記電池状態として、前記移動体に搭載される前記二次電池の健康状態を取得し、
    前記スケジュール作成部は、前記健康状態を考慮して前記充給電スケジュールを作成することを特徴とする請求項１に記載の移動体の充給電管理装置。
  9. 二次電池が搭載され、稼働モードの異なる複数の移動体と、
    前記複数の移動体が接続される充給電器と、
    請求項１乃至８のいずれかに記載の充給電管理装置とを備えることを特徴とするエネルギーマネジメントシステム。
  10. 二次電池が搭載され、稼働モードの異なる複数の移動体が接続され、該移動体の充放電を制御する充放電器であって、
    前記移動体が接続される移動体接続端と、
    電力系統が接続される系統接続端と、
    再生エネルギー型発電装置が接続される発電装置接続端と、
    前記系統接続端に一端が接続されるＡＣ−ＤＣコンバータと、
    前記ＡＣ−ＤＣコンバータと前記移動体接続端との間に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータと、
    前記移動体の充放電を管理する充給電管理装置とを備え、
    前記充給電管理装置は、前記移動体接続端に接続された前記移動体の識別情報、現在の充電残量を含む電池状態、および次回稼働予定時刻を含む移動体情報を取得する情報取得部と、
    前記移動体情報に基づいて設定される充給電スケジュールに基づいて前記移動体の充電または放電を制御する充放電制御部とを有することを特徴とする充放電器。
  11. 二次電池が搭載され、稼働モードの異なる複数の移動体の充給電を管理する移動体の充給電管理方法であって、
    前記複数の移動体のうち充放電器に接続された移動体の識別情報、現在の充電残量を含む電池状態、および次回稼働予定時刻を含む移動体情報を取得する情報取得ステップと、
    前記稼働予定時刻および前記現在の電池状態と現在時刻とに基づいて、前記移動体の充電および放電の一方を選択するとともに、前記移動体の充放電開始時刻を決定して充給電スケジュールを作成するスケジュール作成ステップと、
    前記充給電スケジュールに従って、前記移動体に搭載される前記二次電池の充電または放電を制御する充放電制御ステップとを備えることを特徴とする移動体の充給電管理方法。
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