JP2014103780A - 充放電管理計画システムおよびその方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】充電可能な拠点間の移動を繰り返す不特定多数の電気自動車の利便性と、各拠点の充電設備の負荷抑制とを同時に考慮した適切な電力管理を行うことを目的とする。
【解決手段】本発明の一態様としての充放電管理計画システムは、複数の充放電拠点に配置された充放電設備と、前記充放電拠点間を移動中の複数の電気自動車との電力管理と、を同時に連携して行うものであって、電気自動車登録手段と、ルート情報取得手段と、設備利用計画手段とを備える。前記電気自動車登録手段は、管理対象となる各電気自動車を動的に登録および登録解除する。前記ルート情報取得手段は、登録中の電気自動車の移動計画を示すルート情報を取得する。前記設備利用計画手段は、前記ルート情報を利用して、前記複数の充放電拠点の各充放電設備における充放電の計画を示す設備利用計画を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、充放電管理計画システムおよびその方法に関する。
今後、個人ユーザー保有や業務用の電気自動車の増加に伴い、自宅やオフィスの外で中・急速充電を行う電気自動車の増加が予想される。外出先の電気自動車の充電では、移動しながら中・急速充電などの短時間の充電を反復することが主となる。このため、例えば、高速道路のＳＡ/ＰＡ、営業先のオフィスビルや工場などの限定された充放電拠点の間で大量の電気自動車の充電の繰り返しが発生する。
中・急速充電などの短時間の充電では、一瞬で大量の電力を消費するため、充電タイミングを適切に管理し計画的にピークシフトを図らないと、地域系統全体の電力需給バランスが崩れたり、各々の充放電拠点の設備に重大な損傷を与え、予定通りの充電サービスを提供できずに電気自動車の電欠事故に繋がる可能性が高くなる。このため、大量の電気自動車の充電タイミングが特定の拠点、エリア、時間帯に集中するピークを軽減し、同時に、充放電拠点においても定置型蓄電池などを活用してピークシフトを行う必要が生じている。
例えば、地域の配電システムが不安定にならぬように、既にビルなどの充電設備に接続済の各電気自動車の充電計画と制御を行う方法が提案されている。この方法により、各電気自動車が単体で走行中に充電切れを起こさないよう電気自動車の充電を管理している。
また、配送事業などで利用する管理下の複数電気自動車の充電サイクル回数を最小にするための車両割当と充電タイミングを決定する方法が提案されている。この方法は、管理対象の各電気自動車が充電器に接続済の状態のみを対象とするか、あるいは、予め定められた少数の業務用電気自動車を対象としている。
特開2011-244563号公報 特開2011-120327号公報
上述した従来の方式では、充電可能な拠点間の移動を繰り返す不特定多数の電気自動車を対象とし、複数電気自動車と、複数拠点を含むエリア全体や各拠点の充電設備の負荷抑制とを同時に考慮した適切な電力管理は難しかった。
本発明の実施形態では、充電可能な拠点間の移動を繰り返す不特定多数の電気自動車の利便性と、各拠点の充電設備の負荷抑制とを同時に考慮した適切な電力管理を行うことを目的とする。
本発明の実施形態の充放電管理計画システムは、複数の充放電拠点に配置された充放電設備と、前記充放電拠点間を移動中の複数の電気自動車との電力管理を行う充放電管理計画システムであって、電気自動車登録手段と、ルート情報取得手段と、設備利用計画手段とを備える。
前記電気自動車登録手段は、管理対象となる各電気自動車を動的に登録および登録解除する。
前記ルート情報取得手段は、登録中の電気自動車の移動計画を示すルート情報を取得する。
前記設備利用計画手段は、前記ルート情報を利用して、前記複数の充放電拠点の各充放電設備における充放電の計画を示す設備利用計画を生成する。
本実施形態による電気自動車の充放電管理計画システムを示すブロック図である。 充放電管理計画システム全体の動作の流れを示すフローチャートである。 高速道路を例とした場合のルート情報の一例を示す図である。 電気自動車に通知する設備利用計画の一部を固定して再計画を行う例を説明するための図である。 充放電設備に通知する計画の一例を示す図である。 山崩し法に類似したヒューリスティックスによる計画方法の概要を図式化したものである。 設備利用計画更新手段による計画の演算の流れの概要を示すフローチャートである。 充放電管理計画システムのハードウェアを示すブロック図である。
図1は、実施形態による電気自動車の充放電管理計画システムを示すブロック図である。
本充放電管理計画システムは、不特定多数のユーザーの保有する複数の電気自動車を対象とし、対象エリア内の複数の充放電拠点（PA/SA、充電スタンド、駐車場、コンビニ、ビル等）の間を移動中の複数の電気自動車と複数の充放電拠点の充放電設備とを対象とした適正な充放電管理（電力管理）を実現するものである。対象エリアとは、本システムが電気自動車および充放電拠点の充放電管理を行うエリアのことである。
大量の電気自動車の充電タイミングが一時的に集中するピークを軽減するため、毎回電気自動車を満充電することを前提とせず、電気自動車の移動ルート上にある各充放電拠点で少しずつ計画的に分割して充電を行うことが考えられる。さらに、各充放電拠点の充放電設備が大容量の蓄電設備をバッファとして備えている場合、これを最大限に活用する必要がある。これらの要素を総合的に加味した電気自動車充電管理のスケジューリングを実施する必要がある。
本実施形態による電気自動車の充放電管理計画システムは、対象エリア内の複数の充放電拠点における電気自動車のための充放電設備と、当該充放電拠点の間を移動中の複数の電気自動車を同時に連携して管理することで、対象エリア内における全体最適な電力管理を行う。このために、本システムは、管理対象となる各電気自動車が充放電管理システムに対し動的に登録と登録解除が可能であり、登録中の各電気自動車のルート情報を利用して、現時点から一定期間（計画時刻範囲）内の各充放電拠点における充放電設備の設備利用計画を生成し、各充放電設備に指示を行うことを特徴の1つとしている。ここで、動的に登録とは、本システムの対象エリアに入った電気自動車を登録することであり、動的に登録解除とは、本システムの対象エリアの外に出た電気自動車の登録を削除することである。
以下、本充放電管理計画システムについて詳細に説明する。
本システムは、システムに登録中の複数の電気自動車1〜N（例として電気自動車100を示す）、管理センターのサーバー計算機上のプログラムおよび記憶手段等として実現された充放電管理計画システム104、各拠点の充放電設備（例として拠点1充放電設備118を示す）を備える。これらは、インターネット回線や専用の無線回線などにより相互に接続可能とする。
図8は充放電管理計画システム104のハードウェアを示している。充放電管理計画システム104は、サーバー計算機に内蔵したコンピュータ装置を基本ハードウェアとして使用することで実現することができる。内蔵コンピュータ装置は、図8に示されるように、ＣＰＵ201、入力部202、表示部203、通信部204、主記憶部205、外部記憶部206を備え、これらはバス207により相互に通信可能に接続される。入力部202は、キーボード、マウス等の入力デバイスを備え、入力デバイスの操作による操作信号をＣＰＵ201に出力する。表示部203は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）等の表示ディスプレイを含む。通信部204は、無線または有線の通信手段を有し、所定の通信方式で通信を行う。外部記憶部206は、例えば、ハードディスク、メモリ装置、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、若しくはＤＶＤ−Ｒ等の記憶媒体等を含む。外部記憶部206は、本システム104の処理をＣＰＵ201に実行させるための制御プログラムを記憶している。また、本システムが備える各記憶手段のデータを記憶している。主記憶部205は、ＣＰＵ201による制御の下で、外部記憶部206に記憶された制御プログラムを展開し、当該プログラムの実行時に必要なデータ、当該プログラムの実行により生じたデータ等を記憶する。主記憶部205は、たとえば不揮発性メモリ等の任意のメモリを含む。上記制御プログラムはコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶して、或いはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールしてもよい。なお、入力部202および表示部203を備えない構成も可能である。
電気自動車100はカーナビやETC対応用の車載端末101を備え、車載端末101内に充放電管理計画システム104から通知され、各充放電拠点の充放電設備における充放電の計画を示す設備利用計画を記憶する計画記憶手段102を保有する。ただし、各々の電気自動車に個別の情報通知を行わず、計画記憶手段102が不要な場合も有り得る。電気自動車の設備利用計画（第１の設備利用計画）は、たとえば電気自動車の今後の充電場所、充電開始時刻、目標充電量等を含む。すなわち、電気自動車の設備利用計画は、電気自動車が使用すべき充放電拠点と各拠点における充放電電力量もしくは充放電時間を指定する。また、使用すべき充放電拠点として、さらに充放電拠点の充放電設備が備える複数の充電器の中で、使用すべき充電器を指定する情報が含まれても良い。
拠点1充放電設備118は、充電設備や蓄電設備等の設備を管理するコントローラ装置である。拠点1充放電設備118は、充放電管理手段119、充電設備（充電器1〜N）、蓄電設備121、通信手段125、計画記憶手段120、充電用の外部供給電源（あるいは外部供給電力）122を備える。計画記憶手段120は、充放電管理計画システム104から通知された設備利用計画を記憶する。なお、蓄電設備121は保有しない場合もあり得る。外部供給電源122は、系統から購入する電力の他、拠点が保有する発電設備（太陽光発電やガスタービンなど）の場合も有り得る。拠点の設備利用計画（第２の設備利用計画）は、充放電設備で所定の時刻区間に充電を開始した電気自動車がその拠点で充放電可能な電力または電力量（充放電量）の上限値もしくは充放電時間の上限値を含む。また、拠点の設備利用計画（第３の設備利用計画）は、蓄電設備121を備える場合は各蓄電設備の時刻区間毎の充放電量の目標値[kwh]、もしくは各蓄電設備の時刻区間毎の蓄電電力量（蓄電設備の保有電力）の目標値[kwh]を含んでも良い。
充放電管理計画システム104は、通信手段105、計画更新判定手段106、再計画制約条件決定手段107、設備利用計画更新手段108、計画変更部抽出手段109、通知情報生成手段110、電気自動車登録手段111、登録情報記憶手段112、設備情報記憶手段113、通知情報記憶手段114、計画記憶手段115、消費電力パタン推定手段116、拠点間走行条件記憶手段117、ルート情報補完手段124を備える。
通信手段105は、各電気自動車や、各拠点の充放電設備が備える充放電管理手段119と情報伝達を行う。
拠点間走行条件記憶手段117は、拠点間の移動時間の推定値の情報（拠点間移動時間情報）と、拠点間の走行時に消費される電力量の推定値の情報（拠点間走行消費電力情報）など、予め指定された情報を記憶する。
拠点間移動時間情報は、電気自動車が移動し得る各拠点間で電気自動車の移動に要する時間の平均的な移動時間を予め定義した情報である。
拠点間走行消費電力情報は、電気自動車が移動し得る各拠点間で電気自車の走行に消費される平均的な電力消費量を予め定義した情報である。拠点間走行消費電力は、対象の電気自動車の種類、計画時の拠点間の渋滞状況（平均速度）、天候、気温で変化するので、予め、幾つかの場合における拠点間の電力消費量を場合毎に記憶しておくことも有り得る。
拠点間走行条件記憶手段117に記憶するこれらの情報は、外部にある拠点間走行条件推定手段123が推定した情報を用いて随時変更されてもよい。拠点間走行条件推定手段123は、例えば、既存の道路渋滞情報サービスの業者が提供する場合や、本実施例によるシステムの運営者自身が提供する場合などが有り得る。拠点間走行条件を推定する手段は、既存の方式を用いればよい。
電気自動車登録手段111は、新規に参加する電気自動車に対しＩＤを発行し、ＩＤを登録情報記憶手段112に記憶する。電気自動車登録手段111は、新規に参加する電気自動車から固有プロファイル情報を取得し、ＩＤとセットで登録情報記憶手段112に記憶してもよい。
電気自動車の固有プロファイル情報は、今後の各拠点の通過もしくは停車の予定順序等、対象エリア内における電気自動車の移動計画を示すルート情報を含み、その他、電気自動車の車種の情報や、現在位置の情報を含んでもよい。また、保有する蓄電池の現時点の残存電力量を含む場合もあり得る。
また、電気自動車登録手段111は、新規に参加する電気自動車のルート情報を電気自動車から取得するルート情報取得手段を含む。電気自動車登録手段111は、取得したルート情報を登録情報記憶手段112に記憶する。ルート情報が不完全の場合（たとえば電気自動車が登録された位置のみを含む場合）、ルート情報補完手段124が、ルート情報を補完してもよく、この場合、補完後のルート情報を登録情報記憶手段112に記憶する。すなわち、ルート情報補完手段124は、不完全なルート情報から、ルート情報を推定するルート情報推定手段と、ルート情報推定手段により推定されたルート情報を取得するルート情報取得手段を含む。
登録情報記憶手段112は、電気自動車登録手段111およびルート情報補完手段124により登録される情報を記憶する。さらに、登録情報記憶手段112は、システムに登録する可能性のある電気自動車の車種プロファイル情報を記憶してもよい。電気自動車の車種プロファイル情報とは、電気自動車の車種に応じた、利用可能な充電設備の種類（普通、急速、プラグのタイプなど）、車載蓄電池の基本情報（定格充電容量[kwh]、目安充電電力量 [kwh]）などの情報を含む。また、充電電力量あたりの走行距離を示す電費情報を含む場合もあり得る。
設備情報記憶手段113は、各拠点の充放電設備の情報を記憶する。ここで、各充放電設備の情報は、充放電設備の保有する各充電器の数と種別（普通充電、急速充電など）と、各充電器の基本仕様（充放電時の電力の標準レート[kw]など）、各充放電設備の保有する蓄電設備の基本情報（定格蓄電容量[kwh]、現在の蓄電電力量[kwh]、蓄電電力量の下限値[kwh]など）の情報を含む。さらに、現在時刻から一定の計画時刻範囲（例えば数時間〜1日）につき、外部供給電力の時刻区間（例えば１ｈ）毎の供給電力の予想値[kw]、もしくは外部供給電力の時刻区間毎の供給可能電力の最大値[kw]及び最小値[kw]の情報を含むものとする。なお、供給電力量の予測値[kwh]、もしくは供給可能電力量の最大値[kwh]及び最小値[kwh]の情報を含んでも良い。
計画更新判定手段106は、各電気自動車と各充放電設備の設備利用計画の再計画を行うか否かの判定を行う。たとえば新規に登録された電気自動車があるときは、再計画を行うことを決定する。
再計画制約条件決定手段107は、各電気自動車と各充放電設備の設備利用計画の再計画を行うときの制約条件を決定する。
消費電力パタン推定手段116は、拠点間走行条件記憶手段117内の拠点間移動時間情報および拠点間走行消費電力情報と、ルート情報等に基づき、登録した電気自動車の消費電力パタンを生成する。消費電力パタンは、各拠点の間で走行に消費される電力量と、各拠点を通過・停止する予定時刻を含む情報である。したがって、消費電力パタンには、ルート情報に関する情報も含まれている。
設備利用計画更新手段108は、再計画制約条件決定手段107により決定された制約条件、電気自動車の消費電力パタンの制約、および各拠点の充放電設備の情報による制約等を守るように、設備利用計画の再計画を行い、設備利用計画を更新する。すなわち、設備利用計画更新手段108は、電気自動車のルート情報等に基づき、複数の充放電拠点のそれぞれの充放電設備の設備利用計画、および電気自動車の設備利用計画を生成する設備利用計画手段を含む。
計画変更部抽出手段109は、計画内容に変更が生じた電気自動車および各拠点（充放電設備）を通知対象として抽出する。
通知情報生成手段110が、通知対象の各電気自動車、および各拠点の充放電設備が備える充放電管理手段に通知すべきメッセージ（たとえば更新後の設備利用計画などを含む）を作成し、通信手段105を介して通知する。
通知情報記憶手段114は、各電気自動車および各拠点の充放電設備が備える充放電管理手段に通知された情報を記憶する。
計画記憶手段115は、設備利用計画更新手段108により更新された設備利用計画を記憶する。
次に、本実施形態の充放電管理計画システム全体の動作の概要を図1及び図2を用いて説明する。図2は、充放電管理計画システム全体の動作の流れを示すフローチャートである。
まず、システム初期設定（Step1）では、本システムは、各拠点の充放電設備の情報を通信手段105を経由して各拠点の充放電管理手段119等から受け取り、設備情報記憶手段113に記憶する。また、システム初期設定（Step1）では、システムに登録する可能性のある電気自動車の車種プロファイル情報を外部より取得し、登録情報記憶手段112に記憶することが有り得る。
次に、充放電管理計画システムに新規に登録する電気自動車が有る場合（Step2-Yes）、 Step12に進む。Step12では、本システムが、拠点間走行条件に変化が有った場合に、拠点間走行条件推定手段123の提供する情報などを用いて、拠点間走行条件記憶手段117の情報を更新する。例えば、渋滞や天候、温度の予想外の変動により、拠点間の移動時間や拠点間走行消費電力情報に変化が有った場合は、拠点間走行条件記憶手段117の情報を更新する。
Step13では、電気自動車登録手段111が通信手段105を介して新規に参加する電気自動車から固有プロファイル情報を取得し、ＩＤを発行し、固有プロファイル情報とＩＤをセットで登録情報記憶手段112に記憶する（Step13）。なお、固有プロファイル情報を取得せず、ＩＤを発行し登録するだけの場合もあり得る。車種プロファイル情報がない車種の電気自動車の場合は、電気自動車の車種プロファイル情報を追加でネットワークを経由して外部から入手し記憶する場合もあり得る。
充放電管理計画システムに登録するタイミングは、電気自動車が対象エリア内のＥＴＣゲートやＩＴＳスポットを通過するタイミングや、ＧＰＳで位置情報を検知し新規の電気自動車が特定の監視エリアに入ったタイミングで自動的に登録する場合などが有り得る。あるいは、ドライバーが車載端末101や携帯電話等から自ら充放電管理計画システムに登録手続を行う場合もあり得る。プロファイル情報は、充放電管理システムに対し登録したタイミング、もしくは登録中に指定したスポットを通過したタイミングで入手することもあり得る。
ここで、図3に高速道路を例とした場合のルート情報の一例を示す。本例では、対象の電気自動車は、10時に対象エリア内のインターチェンジＡ03から高速道路内に入った時点で充放電管理計画システムに登録し、パーキングエリアＣ12等を通過し、サービスエリアＢ02で50分間の休息のため停車し、サービスエリアＢ03を通過して、13時10分に対象エリア内のインターチェンジＡ08から高速道路外に出た時点で充放電管理計画システムから登録削除する計画を示している。ルート情報は、対象の電気自動車の車載端末に搭載されたカーナビゲーションの経路情報などから取得する他、ドライバーが意図的に入力する場合もあり得る。
ただし、ルート情報は不完全でも良く、その場合はルート情報補完手段124が情報を補完することが有り得る。例えば、充電可能な拠点を通過する順番の情報のみの場合は、到着予定時刻、出発予定時刻の情報は拠点間走行条件記憶手段117に記憶された拠点間移動時間情報を用いて推定する。
また、充放電管理計画システムに登録された位置と登録削除する予定の位置（図3の例ではインターチェンジＡ03とインターチェンジＡ08）のみから、途中で通過する充電可能拠点をルート情報補完手段124が補完して追加する場合もあり得る。高速道路のような直線の構造の道路が対象の場合、登録された位置と登録削除する予定の位置の間の拠点の移動順序は確定する。途中の経由点が複数種類ある場合は、例えば道路地図情報を利用して最短経路を選択して移動するものとして推定する。
さらに、充放電管理計画システムに登録された位置（図3の例ではインターチェンジＡ03）以外は登録時点では不明である場合も有り得る。この場合、対象の電気自動車が登録削除する予定の位置と、途中で通過する充電可能拠点をルート情報補完手段124が補完する。ルート補完の手段として、例えば、登録された位置毎に電気自動車の典型的な移動経路を予め設定しておく。
なお、全ての電気自動車から登録情報の一部として完全なルート情報を取得できるため、ルート情報補完手段124が不要な場合も有り得る。
Step14では、消費電力パタン推定手段116が、拠点間走行条件記憶手段117に記憶された拠点間移動時間情報と、拠点間走行消費電力情報を利用して、新規に登録した電気自動車の消費電力パタンを生成する。
次に、登録削除しシステムから離脱する電気自動車が有る場合（Step3-Yes）、電気自動車登録手段111が当該電気自動車の情報を登録情報記憶手段112から削除する（Step15）。充放電管理計画システムから離脱の判定は、電気自動車が対象エリア内のＥＴＣゲートやＩＴＳスポットを通過したことを検出すること、ＧＰＳで位置情報を検知し新規の電気自動車が特定の監視エリアから出たことを検出することで行い、検出した場合は自動的に電気自動車を登録削除する。あるいは、参加してから一定時間たつと自動的に電気自動車を登録削除する。あるいは、ドライバーが車載端末101や携帯電話等から自ら充放電管理計画システムに登録削除手続を行う場合もあり得る。
次に、計画更新判定手段106が、充放電管理計画システムが各電気自動車と各充放電設備の設備利用計画の再計画を行うか否かの判定を行う（Step4）。再計画が不要であれば（Step4-No）、Step2に戻りシステムの監視処理を続行し、再計画が必要であれば（Step4-Yes）、Step5に進む。ここで、設備利用計画の再計画を行うか否かの判定には、例えば、以下の再計画イベントトリガの発生を検出する方法が有り得る。ただし、判定方法はこの方法に限定されない。
（1）前回の計画から一定時間経過した場合。
（2）渋滞や天候、温度の予想外の変化により、拠点間走行消費電力やルート情報における各拠点への到着・出発時刻が大きく変化すると予想されると外部システムで判定した場合。
（3）いずれかの拠点の充放電設備側で、以下を検知した場合。
A)各充電器が充電に利用した電力量の実績値、もしくは、各充電器が充電に利用した電力量の総和の実績値が、計画記憶手段120に記憶された予定値と一定以上かい離、もしくは、計画と異なる累積数の電気自動車が充放電を実施したことを検知した場合。
B）外部供給電力の実績、及び今後の予測値が、計画記憶手段120に記憶された予定値に比べて一定以上のかい離を検知した場合。例えば、天候の急変により太陽光発電の発電量が変動したり、電力会社がデマンドレスポンスを発行し、系統からの供給電力の上限値を抑制しなければならない場合などを含む。
（4）参加中の電気自動車が自ら固有プロファイル情報を変更し通知した場合。例えば、参加後にルートを変更した場合などを含む。
Step5では、本システムが、充放電管理手段119から通知される情報から各拠点の充放電設備の情報に変化が有った場合は、設備情報記憶手段113の情報を更新する。例えば、天候の急変により太陽光発電の発電量が変動したり、電力会社がデマンドレスポンスを発行するなどの理由で、電力の単位時刻区間毎の供給電力の予想値[kw]、もしくは外部供給電力の単位時刻区間毎の供給可能電力の最大値[kw]、の情報に変化が有った場合は、設備情報記憶手段113の情報を更新する。また、この際、現時点の各蓄電設備の蓄電電力量の情報も更新する。
Step6では、前述のStep12と同様の処理を必要に応じて行う。
Step7では、再計画制約条件決定手段107が、通知情報記憶手段114に記憶されている各電気自動車に通知済の内容を参照し、通知済の計画をなるべく修正しないようにするため、一部の計画を固定して次の再計画の制約条件とする。つまり、充放電管理システムに登録中の各電気自動車に対し、当該電気自動車が使用すべき充放電設備の設備利用計画を当該電気自動車に対し一度でも通知した場合、二回目以降に当該電気自動車の設備利用計画の再計画を行う際には、先に当該電気自動車に指示した設備利用計画の内容を制約条件として再計画を行う。あるいは、二回以上の所定回数の通知を行った後にさらに再計画を行う場合は、直前に通知した設備利用計画の内容を制約条件としてもよい。
たとえば、一度でも計画を通知済の電気自動車に対して、以下の条件の一部、もしくは全てを制約条件として固定するものとする。
（1）初回から規定回数までの充電の充放電拠点。
（2）当該拠点での充電開始時刻。
（3）当該拠点での目安充電量（または充電時間）。
（4）計画開始時刻から一定時間内の計画。
具体的に、初回から規定回数までの充電の充放電拠点を制約条件とする場合、初回充放電拠点から所定の順番内の充放電拠点の条件（充電を行う拠点、充電開始時刻、目安充電量（または充電時間）を満たしつつ、当該電気自動車の設備利用を再計画することを意味する。充電を行う拠点のみを固定にし、充電開始時刻、目安充電量（または充電時間）は変更可能にしてもよい。
計画開始時刻から一定時間内の計画を制約条件とする場合、計画開始時刻から一定時間内の計画は変更することなく、当該電気自動車の設備利用を再計画することを意味する。
図4に電気自動車に通知する設備利用計画と、当該計画の一部を固定して再計画を行う例を示す。本例では、パーキングエリアＣ12で5kwh、サービスエリアＢ01で5kwh、サービスエリアＢ02で10kwh、サービスエリアＢ03で5kwhと4か所に分けて充電する計画を初回に通知している。この場合、初回の充電のみを制約条件とすると、パーキングエリアＣ12で充電することが再計画時の制約条件となり、残りは再計画時に修正しても良い。また、規定回数までの充電の充放電拠点だけを制約条件とし、目標充電量や開始時刻は修正可能とする場合もあり得る。
また、既に閾値以上の回数の通知を行っている電気自動車の計画は全て固定することもあり得る。
なお、全ての登録中の電気自動車に対し設備利用計画の通知を行わない場合は、Step7、及び、再計画制約条件決定手段107は不要なこともあり得る。
次に、Step8では、設備利用計画更新手段108が、各電気自動車の消費電力パタン、再計画制約条件決定手段107が生成した制約条件、外部供給電力の時刻区間毎の供給電力量（または上限値）、各充放電設備の情報による制約、のぞれぞれの制約を守るように再計画を行い、設備利用計画を更新し、計画記憶手段115に記憶する。
設備利用計画は、登録中の各電気自動車に通知する設備利用計画と、管理下の各拠点の充電設備に通知する設備利用計画が相互に矛盾が発生しないように生成される。
各電気自動車に通知する計画としては、図4に示したような登録中の各電気自動車の今後の充電場所、充電開始時刻、目標充電量を決定する。すなわち、充放電管理システムに登録中の各電気自動車に対し、当該電気自動車が使用すべき充放電拠点と各拠点における充放電電力量もしくは充放電時間を指定した設備利用計画を生成する。
なお、設備利用計画の通知を行わない電気自動車がある場合、または、全ての電気自動車に通知は行わない場合でも、設備利用計画更新手段108では、各拠点の充電設備に通知する計画を精度良く作成するために、登録された全ての電気自動車の設備利用計画を更新する。
設備利用計画の一部として各拠点の充放電設備に通知するために作成する計画としては、現在時刻から一定の計画時刻範囲（例えば数時間〜1日）につき、蓄電設備を備える場合は各蓄電設備の時刻区間毎の充放電量の目標値[kwh]、もしくは各蓄電設備の時刻区間毎の蓄電電力量（蓄電設備の保有電力）の目標値[kwh]を決定する。
また、各拠点の充放電設備に対し、それぞれの充放電設備で充電を開始した電気自動車がその拠点で充放電可能な電力量の上限量もしくは充放電時間の上限値を時刻区間毎に計画し、充放電設備に対し指示を行うことも有り得る。図5に、拠点の充放電設備に通知する計画の一例を示す。例えば、本例で電気自動車が10：30-10：45の間に当該拠点に到着し充電を開始した場合、15分間まで充電することが可能だが、10：45-11：00に充電を開始した場合、5分間までしか充電させない計画となっている。
次に、Step9では計画変更部抽出手段109が、計画変更が生じた電気自動車を通知対象として抽出し、Step10では、通知情報生成手段110が通知対象の各電気自動車、および各拠点の充放電管理手段に通知すべきメッセージを作成し、通信手段105を介して通知する。なお、各電気自動車に設備利用計画を通知しない場合は、Step9、Step10は不要であり、また、計画変更部抽出手段109が不要な場合も有り得る。
最後に、充放電管理計画システムによるサービスを継続する場合（Step11‐No)は、Step2に戻る。それ以外の場合は（Step11‐Yes)、本システムの処理を終了する。
設備利用計画更新手段108における計画の方法としては、時間を離散化してネットワークフロー問題として定式化し混合整数計画問題として解く方法、ヒューリスティックスによる方法など、幾つかの公知の方法の応用により可能である。
例として、生産計画などの大規模な計画で使用される山崩し法に類似したヒューリスティックスによる計画方法について簡単に述べる。図6は方式の概要を図式化したものである。ここでは、充放電拠点がSA1、SA2、SA3の3箇所、電気自動車がEV1からEV4までの4台が登録しているものとする。図6で各充放電拠点と各電気自動車を結ぶ線（EV1は実線、EV2、EV3、EV4は破線）は、各電気自動車が線で接続のある各充放電拠点を通過することを示しており、ルート情報から判断可能である。本例では、EV1はSA1、SA2、SA3の全てを通過するが、EV2、EV3、EV4はSA2、SA3しか通過しないことを示す。図6のこれらの線は、設備利用計画更新手段108が計画演算の際に使用する内部データにおけるリンク構造に相当する。
図7を用いて計画の演算の流れを簡単に説明する。本方式では、暫定設備利用計画を作成し、修正演算を反復することで制約違反を解消する。
Step1では、暫定設備利用計画の初期化のため、全ての電気自動車が各充放電拠点で満充電する計画を仮に生成する。
Step2では、設備利用計画更新手段108は、それぞれの蓄電設備の各時刻区間毎の蓄電電力量（初期蓄電電力量に対し、各時刻区間の供給電力上限値と充電用に使用した電力量の差分電力量を時間方向に積算した値）を計算し、蓄電設備の蓄電電力の下限値が制約違反となる時刻区間で、もっとも発生時刻の早い時刻区間を検索する。例えば、図6では、SA1でもっとも発生時刻の早い違反が発生したとしている。なお、蓄電設備の蓄電電力の上限値を超えた場合は供給電力を削減すれば良いだけなので、制約違反として考慮しない。
どの蓄電設備でも違反がない場合（Step3‐Yes）、計画完了と見なし終了する。
違反が発見された場合、Step4では、蓄電電力の違反の発生した充放電拠点を通過する電気自動車で、暫定設備利用計画において、違反の発生時刻より前に一定量以上充電する予定になっている電気自動車を抽出する。例えば、図6では、EV1を抽出したとしている。
最後に、Step5では、抽出された各電気自動車の充電量から、予め決めた規定の電力量を削減し、違反の発生した充放電拠点の次に通過予定の充放電拠点に削減量を移す。車載蓄電池の定格容量を超える場合は、超過量をさらに次の通過予定の充放電拠点に順次移す。結果、暫定設備利用計画が更新される。例えば、図6では、EV1のSA1における充電量11の一部を削減して充電量12に減らし、当該削除した分をSA2の充電量13に加えてSA2での充電量を充電量14に増やしている。なお、SA3での充電量は充電量15として示される。
以上のような反復的な改善処理を繰り返すことで、最終的に違反のない設備利用計画が作成可能である。
以上、本実施形態により、充電可能な拠点間の移動を繰り返す不特定多数の電気自動車を対象としても、各電気自動車の利便性と、各拠点の充電設備（拠点に蓄電設備が存在する場合は蓄電設備も含む）の負荷抑制を同時に考慮した適切な電力管理が実現できる。さらに、複数拠点を含むエリア全体として充電設備群の負荷抑制も考慮した電力管理が実現できる。
上述した説明においては、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１００：電気自動車
１０１：車載端末
１０２：計画記憶手段
１０４：充放電管理計画システム
１０５：通信手段
１０６：計画更新判定手段
１０７：再計画制約条件決定手段
１０８：設備利用計画更新手段
１０９：計画変更部抽出手段
１１０：通知情報生成手段
１１１：電気自動車登録手段
１１２：登録情報記憶手段
１１３：設備情報記憶手段
１１４：通知情報記憶手段
１１５：計画記憶手段
１１６：消費電力パタン推定手段
１１７：拠点間走行条件記憶手段
１１８：充放電設備
１１９：充放電管理手段
１２０：計画記憶手段
１２１：蓄電設備
１２２：外部供給電力
１２３：拠点間走行条件推定手段
１２４：ルート情報補完手段
１２５：通信手段
２０１：ＣＰＵ
２０２：入力部
２０３：表示部
２０４：通信部
２０５：主記憶部
２０６：外部記憶部
２０７：バス

Claims (10)

  1. 複数の充放電拠点に配置される充放電設備と、前記充放電拠点間を移動中の複数の電気自動車との電力管理を行う充放電管理計画システムであって、
    管理対象となる電気自動車を動的に登録および登録解除する電気自動車登録手段と、
    登録中の電気自動車の移動計画を示すルート情報を取得するルート情報取得手段と、
    前記ルート情報を利用して、前記複数の充放電拠点の各充放電設備における充放電の計画を示す設備利用計画を生成する設備利用計画手段と、
    を備えた充放電管理計画システム。
  2. 前記設備利用計画手段は、前記設備利用計画の一部として、前記充放電拠点間の移動時間の推定値と前記充放電拠点間の走行時に消費される電力量の推定値との情報を利用して、前記登録中の電気自動車が充電すべき充放電拠点と、当該充放電拠点の充放電設備における充放電量、もしくは充放電時間を含む第１の設備利用計画を生成する、請求項1記載の充放電管理計画システム。
  3. 前記第１の設備利用計画を前記登録中の電気自動車に対し通知する通知手段を備える、請求項2に記載の充放電管理計画システム。
  4. 前記設備利用計画手段は、前記設備利用計画の一部として、前記充放電設備において前記登録中の電気自動車が充電可能な電力または電力量の上限値、もしくは充電時間の上限値を含む第２の設備利用計画を生成する、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の充放電管理計画システム。
  5. 前記複数の充放電拠点の一部もしくは全ての充放電設備は蓄電設備を含み、前記設備利用計画手段は、前記設備利用計画の一部として、当該蓄電設備の時刻区間毎の充放電量の目標値、もしくは当該蓄電設備の時刻区間毎の蓄電電力量の目標値を含む第３の設備利用計画を生成する、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の充放電管理計画システム。
  6. 前記第２の設備利用計画を前記充放電設備に対し通知する通知手段を備える、請求項4または5に記載の充放電管理計画システム。
  7. 前記ルート情報取得手段は、前記電気自動車登録手段が電気自動車を登録したタイミング、もしくは前記登録中の電気自動車が事前に指定されたスポットを通過したタイミングで、前記ルート情報を取得する、請求項1ないし6のいずれか一項に記載の充放電管理計画システム。
  8. 前記登録中の電気自動車が登録された位置を含む情報に基づき、前記登録中の電気自動車のルート情報を推定するルート情報推定手段をさらに備え、
    前記ルート情報取得手段は、前記ルート情報推定手段により推定されたルート情報を取得する、請求項1ないし7のいずれか一項に記載の充放電管理計画システム。
  9. 前記設備利用計画手段は、前記通知手段が前記登録中の電気自動車に対し前記設備利用計画を通知した後に、通知済みの設備利用計画の一部または全てを制約条件として当該登録中の電気自動車の設備利用計画の再計画を行う、請求項3に記載の充放電管理計画システム。
  10. 複数の充放電拠点に配置された充放電設備と、前記充放電拠点間を移動中の複数の電気自動車との電力管理とを行う充放電管理計画方法であって、
    管理対象となる電気自動車を動的に登録および登録解除する電気自動車登録ステップと、
    登録中の電気自動車の移動計画を示すルート情報を取得するルート情報取得ステップと、
    前記ルート情報を利用して、前記複数の充放電拠点の各充放電設備における充放電の計画を示す設備利用計画を生成する設備利用計画ステップと
    を備えた充放電管理計画方法。
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