JP2014524618A - 電気自動車ネットワークにおける負荷の推定および管理 - Google Patents

電気自動車ネットワークにおける負荷の推定および管理 Download PDF

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Abstract

電気自動車ネットワークのバッテリサービスに対する需要を予測するための方法およびシステムが提示される。予測需要は、たとえば電気自動車のユーザに改善されたバッテリサービスを提供するためにバッテリ方針を調整することによって電気自動車ネットワークを管理するために使用されてよい。バッテリ方針は、電気自動車ネットワーク内のバッテリ充電速度を加速するまたは減速する、およびそれ以外の場合混雑したバッテリサービス場所を選んだ可能性がある車両のユーザに代替のバッテリサービス場所を勧めることによって調整できる。
【選択図】図5

Description

本発明は、概して電気自動車ネットワークにおける負荷の推定、および係る推定に依存する考えられる負荷管理手法に関する。
車両(たとえば、車、トラック、飛行機、船、オートバイ、自律走行車、ロボット、フォークリフト車等)は、近代経済の欠くことのできない部分である。残念なことに、係る車両に動力を提供するために通常使用される石油のような化石燃料は、化石燃料の限られた供給源に対する依存、多くの場合供給源が不安定な地理的な位置にあること、および係る燃料が汚染物質を生じさせ、おそらく気候変動の一因にもなっていることを含む多数の欠点を有する。これらの問題に対処する1つの方法は、これらの車両の燃料効率を高めることである。
最近では、その従来の内燃機関同等物に比べて消費する燃料が大幅に少ない、つまりよりすぐれた燃料効率を有するガソリン‐電気ハイブリッド車が導入されている。完全電気自動車も人気を得ている。係るハイブリッド車および完全電気自動車の運転においてバッテリは重大な役割を担っている。しかしながら、現在のバッテリ技術は、ガソリンに匹敵するエネルギー密度を提供していない。完全に充電された典型的な電気自動車バッテリでは、電気自動車は再充電される必要が出てくるまでに最高40マイルしか移動し得ないことがある。したがって、車両が単一充電移動範囲を超えて移動できるようにするためには、使い切ったバッテリを充電する、または完全に充電されたバッテリと交換する必要がある。
電気自動車バッテリを充電するおよび/または交換するためのバッテリサービスステーションのネットワークを提供することは、電気自動車の運転者が必要時に車両のために追加エネルギーを取得できることを保証するのに役立つ。しかしながら、全体的なネットワークによって必要とされるエネルギーの量は、必ずしも決まっているまたは一貫しているわけではなく、したがってバッテリサービスステーションの電気需要は、電気自動車の総需要に伴い上下する。係る変化する需要は、多くの場合、予測不可能な電気負荷およびより高い全体的なエネルギー費に繋がり、電力供給者と電気自動車ネットワークの運営者の双方に害を及ぼすことがある。したがって、電気自動車ネットワーク内での電気エネルギーに対する需要を予測し、管理する容易で効率的な方法に対するニーズが存在する。
技術では、1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの、または地理的地域内での需要を予測し、それを示すデータを生成することができる電気自動車ネットワークを管理するための新規の方法およびシステムに対するニーズがある。また、コントロールセンタが電気自動車ネットワークの最小充電負荷および最大充電負荷を推定し、それを示すデータを生成できることもニーズである。コントロールセンタは、生成されたデータに基づき、次いで電気自動車ネットワークの実際の充電負荷を調整してよい。たとえば、コントロールシステムは、1つまたは複数のバッテリ方針を調整することによって、電気自動車ネットワークの実際の充電負荷を推定最小充電負荷と最大充電負荷との間になるように調整してよい。
任意選択で、実際の充電負荷は、特定の所定の要因に従って調整できる。この目的を達成するために、柔軟な電気自動車ネットワークでの需要を予測し、負荷を管理するための、および予測された需要に応じてバッテリ方針を調整するためのシステムおよび方法が提供される。本明細書に開示される実施形態のいくつかは、電気自動車ネットワークを管理するコンピュータによって実現される方法を提供する。これらの方法は、1台または複数のプロセッサ、および1台または複数のプロセッサによる実行のための1つまたは複数のプログラムを記憶するメモリを有するコンピュータシステムによって実行されてよい。
1つの例示的な実施形態では、方法は、複数の電気自動車のそれぞれから充電ステータスデータおよび位置データを受け取ることと、受け取られたデータに基づいて負荷を推定することを含んでよい。たとえば、受け取られたデータは、電気自動車のバッテリによって必要とされる追加エネルギーの量に少なくとも部分的に基づいて推定最小充電ロードを決定して、電気自動車のそれぞれがそのそれぞれの最終目的地(たとえば、ユーザによって選択される意図された目的地)に進むことができるようにするために使用されてよい。いくつかの実施形態では、最小充電負荷は、各々の電気自動車の最終目的地、現在位置データ、およびバッテリステータスデータに基づいている。いくつかの実施形態では、最終目的地は(たとえば、1つまたは複数の予測パラメータに基づいて)予測される。バッテリステータスデータは、バッテリ充電レベル、バッテリ温度、バッテリの健康、バッテリ充電履歴、バッテリ寿命、バッテリ効率およびそのような種類のものの内の1つまたは複数の含んでよい。
方法は、各々の電気自動車に、有望なバッテリサービスステーション(つまり、車両がバッテリ関係サービスを受ける可能性があるバッテリサービスステーション)、および係るバッテリサービスステーションへの起こりそうな到着時間を決定することを含んでよい。たとえば、この決定は、電気自動車のそれぞれの位置、最終目的地、およびバッテリ充電ステータスに少なくとも部分的に基づいてよい。いくつかの実施形態では、決定はさらに、車両のスピード、スピード制限、交通事情、および/またはそれぞれの電気自動車に近接する他の車両のグループの平均スピードに基づく。
いくつかの考えられる実施形態では、方法は、有望なバッテリサービスステーションに少なくとも部分的に基づいて1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの需要を予測することを含む。需要予測は、さらに電気自動車のそれぞれの起こりそうな車両到着時間を活用してよい。いくつかの実施形態では、方法は、電気自動車のそれぞれの有望なバッテリサービスステーションおよび起こりそうな車両到着時間に少なくとも部分的に基づいて1つまたは複数の地理的地域での需要を予測することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの予測需要に基づいて混雑地点を予測することと、おそらく予測需要に対応して1つまたは複数のバッテリ方針を調整するかどうかを決定することも含む。
また、方法のいくつかは、電気自動車のバッテリが送電網に課すことがある推定最大充電負荷を決定することも含んでよい。たとえば、最大充電負荷は、特定のときに送電網に結合される可能性がある電気自動車の実質上すべてが最大速度で同時に充電されなければならない場合に送電網に課される推定負荷に少なくとも部分的に基づいてよい。
例示的な方法は、電気自動車のバッテリの1つまたは複数のバッテリ方針を調整して、電気自動車ネットワークの実際の充電負荷を、特定の所定の要因に基づいて推定最小充電負荷と推定最大充電負荷との間に調整することを含んでよい。いくつかの実施形態では、実際の充電負荷は電気の価格に従って調整される。いくつかの実施形態では、実際の充電負荷は予測される将来のエネルギー需要に従って調整される。
いくつかの実施形態では、バッテリ方針を調整することは、1つまたは複数のバッテリサービスステーションで送電網(たとえば電気自動車ネットワーク)に結合される少なくとも1つの交換用バッテリの充電速度、および/または送電網に結合される電気自動車の内の少なくとも1台の充電速度を加速するまたは減速することを含む。いくつかの実施形態では、バッテリ方針を調整することは、それぞれの電気自動車のユーザに対して代替バッテリサービスステーションまたはバッテリ充電の代わりにバッテリ交換を勧めることを含む。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のバッテリ方針を調整することは、バッテリサービスステーションの内の1つまたは複数で利用可能な交換用バッテリの数を増加するまたは減少させることを含む。
いくつかの実施形態では、方法はさらに、複数のバッテリサービスステーションを有する地理的地域を示す地図を提供する(表示する)ことと、地図の上に、示されている地理的地域のバッテリサービスステーションの内の1つまたは複数に対するそれぞれの需要を示す1つまたは複数の図的表現を表示することを含む。
いくつかの実施形態では、方法はさらに、所定の時間にわたるエネルギー量を表す複数のデータ/データ点のセットとして、推定最小充電負荷および推定最大充電負荷を表すことを含む。いくつかの実施形態では、方法はさらに、少なくともデータ点のサブセットを曲線関数に適合させることを含む。いくつかの実施形態では、方法は、表示装置に、少なくともデータ点のサブセットを含むグラフを表示することを含む。
一態様では、本願は、複数の電気自動車のそれぞれからバッテリステータスデータおよび車両位置データを受け取ることと、受け取られたバッテリステータスデータおよび車両位置データおよび電気自動車のそれぞれの最終目的地についてのデータを活用し、有望なバッテリサービスステーションを含むバッテリサービスデータを各々の電気自動車について決定することと、電気自動車のそれぞれについて少なくとも決定された有望なバッテリサービスステーションに基づいて1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの需要を予測することを含む、電気自動車ネットワークを管理する方法を提供する。予測需要は、電気自動車ネットワークに対する消費負荷を管理するために使用されてよい。たとえば、予測需要は、車両電気ネットワークでの1つまたは複数のバッテリサービスステーションの1つまたは複数のバッテリ方針を調整するかどうかを決定するために使用されてよい。
いくつかの実施形態では、決定されたバッテリサービスデータは、有望なバッテリサービスステーションへのそれぞれの電気自動車の到着時間の推定を表す起こりそうな車両到着時間を含む。車両に対して決定される起こりそうな車両到着時間は、決定された有望なバッテリサービスステーションとともに、需要の予測で使用されてもよい。たとえば、起こりそうな車両到着時間は、予測需要を精緻化して、特別な時点でのおよび/または1つまたは複数の時間間隔で予測需要を示すために使用されてよい。
方法はさらに、電気自動車のバッテリによって必要とされる追加エネルギーの量に少なくとも部分的に基づいて最小充電負荷を推定して、電気自動車のそれぞれがそのそれぞれの最終目的地に進むことができるようにすることと、(たとえば、電気自動車のそれぞれの各バッテリステータスデータを基づかせた)電気自動車のバッテリが送電網に課すことができる最大充電負荷を推定することとを含んでよい。考えられる実施形態では、予測需要は、推定最小充電負荷および推定最大充電負荷に少なくとも部分的に基づいて調整される。
考えられる実施形態では、最小充電負荷の推定は、車両および/またはバッテリサービスステーションから受け取られるデータに少なくとも部分的に基づいて所定の時間ウィンドウにわたって決定される電気自動車ネットワークの実際のエネルギー需要に少なくとも部分的に基づいて決定される。代わりに、推定最小充電負荷は、各々の電気自動車によって送電網に課される推定最小個別充電負荷の合計であってよい。
推定最大充電負荷は、特定のときに送電網に結合される車両のすべてが同時に最大速度で充電されなければならない場合に送電網に課される推定負荷に少なくとも部分的に基づいてよい。
1つまたは複数のバッテリ方針を調整するかどうかの決定は、1つまたは複数のバッテリサービスステーションでのバッテリサービスの供給を決定することと、1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの予測需要および1つまたは複数のバッテリサービスステーションでのバッテリサービスの供給を比較することを含んでよい。
任意選択で、1つまたは複数のバッテリ方針は、1つまたは複数のバッテリサービスステーションで予測される需要に基づいて調整される。代わりに、1つまたは複数のバッテリ方針は、1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの予測需要と、1つまたは複数のバッテリサービスステーションでのバッテリサービスの供給との比較に基づいて調整される。
いくつかの実施形態では、最終目的地を決定することは、少なくとも複数の電気自動車のサブセットからそれぞれの最終目的地を受け取ることを含む。代わりにまたはさらに、それぞれの最終目的地は、電気自動車のサブセットの内の数人のユーザの意図された目的地であってよい。
考えられる実施形態に従って、最終目的地を決定することは、それぞれの電気自動車のオペレータが意図された最終目的地を選択していないときに、それぞれの電気自動車の最終目的地を予測することを含む。たとえば、予測された最終目的地は、自宅場所、仕事場所、バッテリサービスステーション、以前に訪問した場所、および頻繁に訪れる場所から選択されてよい。
いくつかの実施形態では、1つまたは複数のバッテリサービスステーションは、電気自動車のバッテリを再充電するための充電ステーション、および電気自動車のバッテリを交換するためのバッテリ交換ステーションから選択される。
1つまたは複数のバッテリ方針の調整は、バッテリサービスステーションで電気自動車ネットワークに結合される少なくとも1つの交換用バッテリ(つまり、バッテリサービスステーションに保管される)の、またはバッテリサービスステーションでサービスを受けるときに電気自動車ネットワークに結合される電気自動車の内の少なくとも1台のバッテリの充電速度を加速することまたは減速することを含んでよい。任意選択で、1つまたは複数のバッテリ方針の調整は、それぞれの電気自動車のユーザに対して代替バッテリサービスステーションを勧めることと、および/またはバッテリサービスステーションの内の1つまたは複数で利用可能な交換用バッテリの数を変更することを含む。
方法はさらに、1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの予測需要に少なくとも部分的に基づいて予想電力需要についてユーティリティプロバイダに知らせることを含んでよい。
考えられる実施形態では、それぞれの電気自動車にそれぞれの有望なバッテリサービスステーションおよびそれぞれの起こりそうな車両到着時間を決定することは、さらにそれぞれの電気自動車のスピードに基づく。
方法はさらに、第2の複数の電気自動車の内の1台または複数の電気自動車からの需要を考慮に入れるために、1つまたは複数のバッテリサービスステーションで予測される需要を増加させることを含んでよい。たとえば、第2の複数の車両はコンピュータシステムと通信していない車両を含むことがある。
いくつかの実施形態に従って、表示するステップは、複数のバッテリサービスステーションを有する地理的地域を示す地図および示されている地理的地域のバッテリサービスステーションの内の1つまたは複数に対するそれぞれの需要を示す1つまたは複数の図的表現を表示装置に表示するために使用される。
別の態様では、本願は、電気自動車ネットワークを管理するためのシステムを提供する。システムは、1つまたは複数のバッテリサービスステーションと、および複数の電気自動車(つまり、車両のコンピュータシステムおよび/または車両でのユーザの携帯電話)とデータを交換するための通信モジュールと、1台または複数のデータプロセッサ、およびデータおよび1台または複数のプロセッサによる実行のための1つまたは複数のソフトウェアプログラムを記憶するメモリとを含んでよい。メモリに記憶されるデータおよび1つまたは複数のプログラムは、複数の電気自動車のそれぞれから受け取られるバッテリステータスデータに基づいてバッテリ充電ステータスを決定するように構成されたバッテリステータスモジュール、車両から受け取られる場所データを維持するための車両場所データベース、および需要予測モジュールを含んでよい。需要予測モジュールは、(たとえば、車両から受け取られるデータおよび/または位置データ、最終目的地、および/またはバッテリ充電ステータスに少なくとも部分的に基づいて)電気自動車のそれぞれの最終目的地を識別し、各々の電気自動車に有望なバッテリサービスステーションの場所を決定し、各々の電気自動車に対する有望なバッテリサービス場所に少なくとも部分的に基づいて1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの需要を予測するように構成され、動作可能である。
システムは、
‐バッテリサービスステーションから受け取られるステーションステータスデータを受け取り、維持するように構成され、動作可能であるバッテリサービスステーションモジュールと、
‐予想需要およびステーションステータスデータの内の少なくとも1つに基づいて1つまたは複数のバッテリ方針を調整するかどうかを決定するように構成され、動作可能なバッテリ方針モジュールと、
‐1つまたは複数の地理的地域でのバッテリサービスに対するそれぞれの需要を示す図的表現を生成する、および/または表示装置に表示される地図に表示するように構成され、動作可能な地図モジュールと
の内の1つまたは複数を含んでよい。
さらに別の態様に従って、複数の電気自動車を含む電気自動車ネットワークを管理するための方法が提供され、方法は、電気自動車のバッテリによって必要とされる追加エネルギーの量に少なくとも部分的に基づいて電気自動車ネットワークの送電網最小充電負荷を推定して、電気自動車のそれぞれがそのそれぞれの最終目的地に進むことができるようにすることと、電気自動車のバッテリが送電網に課すことができる最大充電負荷を推定することと、電気自動車のバッテリサービスステーションの1つまたは複数のバッテリ方針を調整して、特定の所定の要因に基づいて送電網の実際の充電負荷を推定最小充電負荷と推定最大充電負荷の間に調整することとを含む。
最小充電負荷および/または最大充電負荷の推定することは、上述されたまたは後述される技法のいずれかを活用して実行され得る。
任意選択で、1つまたは複数のバッテリ方針は、送電網からのエネルギーの価格に少なくとも部分的に基づいて調整される。
電気自動車のバッテリは、通常、既存の充電レベルを有し、したがって電気自動車のバッテリによって必要とされる追加エネルギーの量は既存の充電レベルの集合に加えるエネルギーの量である。任意選択で、各々の電気自動車は、それぞれの車両の所有者またはオペレータとの1つまたは複数のサービス契約によって決定される関連最小バッテリ充電レベルを有することがある。
方法はさらに、ユーティリティプロバイダに推定最小充電負荷および推定最大充電負荷を送信することと、ユーティリティプロバイダから、所定の時間ウィンドウの好ましい充電負荷を含むエネルギー計画を受け取ることを含んでよい。このようにして、1つまたは複数のバッテリ方針は、エネルギー計画に従って調整されてよい。
いくつかの実施形態では、それぞれの電気自動車のバッテリが、それぞれの電気自動車がその最終目的地に到達するために必要であるよりも多くのエネルギーを含むときはいつでも、該バッテリは送電網にエネルギーを提供できる。
1つまたは複数の充電方針の調整は、送電網に結合される交換用バッテリの内の少なくとも1つ、および/または送電網に結合される少なくとも1台の電気自動車の充電速度を加速することまたは減速することを含んでよい。いくつかの場合、充電速度は負の値となることがある。
いくつかの実施形態に従って、電気自動車ネットワークは、送電網に結合される1つまたは複数の蓄電池を含む。このようにして、1つまたは複数のバッテリ方針の調整することは、蓄電池の内の少なくとも1つの充電速度を加速することまたは減速することを含んでよい。
上記に示すように、推定最小充電負荷および推定最大充電負荷は、所定の時間にわたるエネルギー量を表すデータ点のセットで表されてよい。この提示は、少なくともデータ点のセットのサブセットを曲線関数に適合させるために、または代わりに/さらに少なくともデータ点のセットのサブセットを含むグラフを表示装置に表示するために活用されてよい。
考えられる実施形態では、1つまたは複数のバッテリ方針は、所定の時間ウィンドウにわたって電気自動車ネットワークのエネルギー費を最小限に抑えるために調整される。
本発明を理解し、本発明が実際にどのように実行され得るのかを理解するために、実施形態が、ここで類似する参照数表示が対応する部分を示すために使用される添付図面を参照して非制限例だけによって説明される。
電気自動車ネットワークを示す図である。 いくつかの実施形態に係る車両の構成要素を示す図である。 いくつかの実施形態に係るコントロールセンタシステムの構成要素を示す図である。 いくつかの実施形態に従って、電気自動車ネットワークを管理する方法を示す流れ図である。 他の実施形態に従って、電気自動車ネットワークを管理する別の方法を示す流れ図である。 いくつかの実施形態に従って、需要データを表示するための地図を示す図である。 他の実施形態に従って、需要データを表示するための地図を示す図である。 他の実施形態に従って、需要データを表示するための地図を示す図である。 いくつかの実施形態に従って、電気自動車ネットワークを管理するための方法を示す流れ図である。 いくつかの実施形態に従って、推定最小充電曲線および推定最大充電曲線を表示するグラフを示す図である。 いくつかの実施形態に従って、推定最小充電曲線および推定最大充電曲線を表示する別のグラフを示す図である。 いくつかの実施形態に係る負荷推定プロセスで使用される車両データレコードを示す図である。 特定のバッテリサービスステーションについて予測される需要表を概略で示す図である。 ネットワークの電気価格および最小充電負荷/最大充電負荷に従って、車両ネットワークの実際の充電速度を調整するためのプロセスを示すフローチャートである。
以下は、バッテリサービスステーションおよび/または電気自動車ネットワークの需要データを予測し、表示するための方法およびシステムの詳細な説明である。添付図面に例が示される本発明の特定の実施形態が参照される。
図1は、いくつかの実施形態に係る電気自動車ネットワーク100のブロック図である。図1に例示されるように、電気自動車ネットワーク100は、1つまたは複数の電動モータ103、1つまたは複数のバッテリ104(それぞれが1つまたは複数のバッテリまたはバッテリセルを含む)、測位システム105、通信モジュール106、および上記構成要素の任意の組合せを有する少なくとも1台の電気自動車102を含む。
いくつかの実施形態では、1つまたは複数の電動モータ103は電気自動車102の1つまたは複数のホイールを駆動する。これらの実施形態では、1つまたは複数の電動モータ103は、電気自動車102に電気的にかつ機械的に取り付けられる1つまたは複数のバッテリ104からエネルギーを受け取る。電気自動車102の1つまたは複数のバッテリ104は、ユーザ110の自宅で充電され得る。代わりに、1つまたは複数のバッテリ104は、電気自動車ネットワーク100内のバッテリサービスステーション130でサービスを提供されてよい(たとえば、交換されてよいおよび/または充電されてよい等)。バッテリサービスステーション130は、1つまたは複数のバッテリ104を充電するための充電ステーション132および/または1つまたは複数のバッテリ104を交換するためのバッテリ交換ステーション134を含んでよい。バッテリサービスステーションは、これによって参照することにより全体が組み込まれる米国特許第8,006,793号により詳しく説明されている。たとえば、電気自動車102の1つまたは複数のバッテリ104は、私有地(たとえば、ユーザ110の自宅等)に、公共資産(たとえば、駐車場、歩道駐車等)に、またはバッテリ交換ステーション134に/近くに位置することがある1つまたは複数の充電ステーション132で充電されてよい。さらに、いくつかの実施形態では、電気自動車102の1つまたは複数のバッテリ104が、電気自動車ネットワーク100内の1つまたは複数のバッテリ交換ステーション134で充電済みバッテリと交換されてよい。
したがって、ユーザが電気自動車102の1つまたは複数のバッテリ104の単一充電の範囲を超える距離を移動している場合、ユーザがバッテリパックが再充電されるのを待機することなく、自らの移動を続けることができるように、使い切られた(または部分的に使い切られた)バッテリは充電済みのバッテリと交換されてよい。用語「バッテリサービスステーション」は、本明細書では、電気自動車の使い切られた(または部分的に使い切られた)バッテリを充電済みのバッテリと交換するバッテリ交換ステーション(たとえばバッテリ交換ステーション134)、および/または電気自動車のバッテリパックを充電するためのエネルギーを提供する充電ステーション(たとえば、充電ステーション132)を参照するために使用される。さらに、用語「充電スポット」も、本明細書では「充電ステーション」を指すために使用されてよい。
図1に示されるように、通信ネットワーク120は車両102をコントロールセンタシステム112、充電ステーション132、および/またはバッテリサービスステーション134に結合するために使用されてよい。明確にするために、1台の車両102、1つのバッテリ104、1つの充電ステーション132、および1つのバッテリ交換ステーション134しか示されていないが、電気自動車ネットワーク100は任意の数の車両、バッテリ、充電ステーション、および/またはバッテリ交換ステーション等を含んでよい。さらに、電気自動車ネットワーク100は、ゼロまたはそれ以上の充電ステーション132、および/またはバッテリ交換ステーション134を含んでよい。たとえば、電気自動車ネットワーク100は、充電ステーション132しか含まないことがある。他方、電気自動車ネットワーク100は、バッテリ交換ステーション134しか含まないことがある。いくつかの実施形態では、車両102、コントロールセンタシステム112、充電ステーション132、および/またはバッテリ交換ステーション132のいずれかが通信ネットワーク120を通して互いと通信するために使用できる通信モジュールを含む。
通信ネットワーク120は、コンピューティングノードをともに結合できる任意の種類の有線通信ネットワークまたは無線通信ネットワークを含んでよい。これは、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、またはネットワークの組合せを含むことがあるが、これに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、通信ネットワーク120は、セルラーネットワーク、Wi−Fiネットワーク、WiMAXネットワーク、EDGEネットワーク、GPRSネットワーク、EV−DOネットワーク、「3GPP LTEネットワーク」、「4G」ネットワーク、RTTネットワーク、HSPAネットワーク、UTMSネットワーク、フラッシュ‐OFDMネットワーク、iBurstネットワーク、および上記のネットワークの任意の組合せを含む無線データネットワークである。いくつかの実施形態では、通信ネットワーク120はインターネットを含む。
いくつかの実施形態では、電気自動車102は測位システム105を含む。測位システム105は、衛星測位システム、無線塔測位システム、Wi−Fi測位システムおよび上記の測位システムの任意の組合せを含んでよい。測位システム105は、測位ネットワークから受信される情報に基づき電気自動車102の地理的な位置を決定するために使用される。測位ネットワークは、全地球的航法衛星システム(たとえば、GPS、GLONASS、Galileo等)の衛星のネットワーク、(たとえば超音波測位、レーザ測位等を使用する)ローカルポジショニングシステムでのビーコンのネットワーク、無線塔のネットワーク、Wi−Fi基地局のネットワーク、および上記測位ネットワークに任意の組合せを含んでよい。さらに、測位システム105は、電気自動車の現在の地理的な位置と目的地との間のルートおよび/またはガイダンス(たとえば、進路変更ごとのまたはポイントごとの等)を生成するナビゲーションシステムを含んでよい。
いくつかの実施形態では、ナビゲーションシステムは、ユーザ110から目的地選択を受け取り、その目的地までの運転指示を与える。いくつかの実施形態では、ナビゲーションシステムはコントロールセンタシステム112と通信し、コントロールセンタシステム112から(他のデータだけではなく)バッテリサービスセンタの推奨案も受け取る。
いくつかの実施形態では、電気自動車102は、(たとえば、電気自動車ネットワーク100のサービスプロバイダと関連付けられた)コントロールセンタシステム112、および/または通信ネットワーク(たとえば、通信ネットワーク120)を介して他の通信装置と通信するために使用されるハードウェアおよびソフトウェアを含む通信モジュール106を含む。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、通信ネットワーク120を介して、適切なサービスステーション130のリスト(たとえば、電気自動車の最大理論範囲内、正しいバッテリの種類を有している等)、およびそれぞれのステータス情報を電気自動車102に定期的に提供する。バッテリサービスステーション130のステータスは、占有されているそれぞれのバッテリサービスステーションの充電ステーションの数、空いているそれぞれのバッテリサービスステーションの適切な充電ステーションの数、それぞれの充電ステーションで充電するそれぞれの車両の充電完了までの推定時間、占有されているそれぞれのバッテリサービスステーションの適切なバッテリ交換ベイの数、空いているそれぞれのバッテリサービスステーションの適切なバッテリ交換ベイの数、それぞれのバッテリステーションで利用可能な適切な充電済みバッテリの数、それぞれのバッテリサービスステーションでの使い切られたバッテリの数、それぞれのバッテリサービスステーションで利用可能なバッテリの種類、それぞれの使い切られたバッテリが再充電されるまでの推定時間、それぞれの交換ベイが空きになるまでの推定時間、バッテリサービスステーションの場所、バッテリ交換時間、および上記ステータスの任意の組合せを含んでよい。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、バッテリサービスステーションへのアクセスを電気自動車102にも提供する。たとえば、コントロールセンタシステム112は、ユーザ110のアカウントが優良な状態にあると判断した後に、充電ステーションに、1つまたは複数のバッテリ104を再充電するためのエネルギーを提供するように命令してよい。同様に、コントロールセンタシステム112は、ユーザ110のアカウントが優良な状態にあると判断した後に、バッテリ交換ステーションにバッテリ交換プロセスを開始するように命令してよい。
コントロールセンタシステム112は、電気自動車ネットワーク100内の電気自動車102におよびバッテリサービスステーション130(たとえば、充電ステーション、バッテリ交換ステーション等)に通信ネットワーク120を通して問合せを送信することによって、電気自動車102および/またはバッテリサービスステーション130についての情報を入手する。たとえば、コントロールセンタシステム112は、電気自動車102に問合せを行って、電気自動車の地理的な位置および電気自動車102の1つまたは複数のバッテリ104のステータスを決定することができる。また、コントロールセンタシステム112は、電気自動車102にも問合せを行って、車両102のユーザ選択最終目的地を識別できる。また、コントロールセンタシステム112は、バッテリサービスステーション130にも問合せを行って、バッテリサービスステーション130のステータスを決定してよい。バッテリサービスステーションのステータスは、たとえば、交換ステーション134での(それらのバッテリの数および充電ステータスを含む)交換用バッテリ114についての情報、交換用バッテリ114の予約情報、または充電スポット等を含む。
また、コントロールセンタシステム112は、通信ネットワーク120を通して電気自動車102に情報および/またはコマンドを送信する。たとえば、コントロールセンタシステム112は、電気自動車102のユーザ110に対してバッテリサービスステーション推奨案を送信してよい。コントロールセンタシステム112は、代わりにバッテリサービスステーションの種類の推奨案をユーザ110に送信してもよい。係る推奨案は、本明細書で図4に関してより詳しく説明される。
また、コントロールセンタシステム112は、通信ネットワーク120を通して情報および/またはコマンドをバッテリサービスステーション130に送信してよい。たとえば、コントロールセンタシステム112は、バッテリサービスステーションで電気自動車ネットワーク100に結合される1つまたは複数の交換用バッテリ114の充電速度を加速するまたは減速する命令を送信してよい。コントロールセンタシステム112は、(たとえば、異なるバッテリサービスステーションまたはバッテリ保管場所からバッテリを取得することによって)バッテリサービスステーションで利用可能な交換用バッテリ114の数を変更する(つまり、増加するまたは減少させる)命令をバッテリサービスステーション130に送信してよい。係る命令は、本明細書で図4に関してより詳細に説明される。
いくつかの実施形態では、バッテリサービスステーション130は、通信ネットワーク120を介して直接的に(たとえば、通信ネットワーク120を使用して有線接続または無線接続を介して)コントロールセンタシステム112にステータス情報を提供する。いくつかの実施形態では、バッテリサービスステーション130とコントロールセンタシステム112との間で送信される情報は、リアルタイムで送信される。いくつかの実施形態では、バッテリサービスステーション130とコントロールセンタシステム112との間で送信される情報は定期的(たとえば、毎分1回)に送信される。
図1に示されるように、電気自動車ネットワーク100は電力網140を含んでよい。電力網140は、電力の発電および送電を容易にする発電機156、送電線、変電所、トランス等を含むことがある。発電機156は、風力発電所150、化石燃料発電所152、太陽光発電所154、バイオ燃料発電所、原子力発電所、波力発電所、地熱発電所、天然ガス発電所、水力発電所、および上記発電所の組合せ等の任意の種類のエネルギーの発電所を含んでよい。1つまたは複数の発電機156によって発生するエネルギーは、電力網140を通して充電ステーション132および/またはバッテリ交換ステーション134を通して分配されてよい。また、電力網140は、車両102のバッテリ104、バッテリ交換ステーションでの交換用バッテリ114、および/または蓄電池等の車両と関連付けられていないバッテリも含むことがある。このようにして、発電機156によって発生するエネルギーは、これらのバッテリに蓄え、エネルギー需要がエネルギー発生を上回るときに抽出することができる。
(発電機156、およびバッテリ104、114等の任意の負荷ソースを含む)電力網140に接続される構成要素のすべては、多様な構成要素間で電気エネルギーを伝達するために送電網に結合されて(よく、送電網の一部であって)よい。送電網は、長距離高圧送電から低電圧配線、住宅用配線、および/または商業用配線まで多様な容量の送信構成要素を含むことがある。
図2は、いくつかの実施形態に係る車両102の構成要素を示すブロック図である。この例の車両102は、1台または複数の処理装置(CPU)202、1つまたは複数のネットワークまたは他の通信インタフェース204(たとえば、アンテナ、I/Oインタフェース等)、メモリ210、測位システム105、バッテリ104に接続され、またはバッテリ104と通信し、バッテリ104のステータスを決定するバッテリ充電センサ232、およびこれらの構成要素を相互接続するための1本または複数の通信バス209を含む。通信バス209は、システム構成要素を相互接続し、システム構成要素間の通信を制御する回路網(チップセットと呼ばれることもある)を含んでよい。車両102は、任意選択で表示装置206および入力装置208(たとえば、マウス、キーボード/キーパッド、タッチパッド、タッチスクリーン等)を含むユーザインタフェース205を含んでよい。メモリ210は、DRAM、SRAM、DDR RAMまたは他のランダムアクセスソリッドステートメモリ装置等の高速ランダムアクセスメモリおよび/または1つまたは複数の磁気ディスク記憶装置、光ディスク記憶装置、フラッシュメモリ装置、または他の不揮発性ソリッドステート記憶装置等の不揮発性メモリを含んでよい。メモリ210は、任意選択でCPU(複数の場合がある)202から遠隔に位置する1台または複数の記憶装置を含んでよい。メモリ210、または代わりにメモリ210内部の不揮発性メモリ装置(複数の場合がある)は、コンピュータ可読記憶媒体を含む。いくつかの実施形態では、メモリ210は、以下のプログラム、ソフトウェアモジュールおよびデータ構造、またはそのサブセットを記憶する。
・多様な基本システムサービスを処理するため、およびハードウェア依存タスクを実行するための手順を含むオペレーティングシステム212
・1つまたは複数の通信ネットワークインタフェース204(有線または無線)およびインターネット、他の広域ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、メトロポリタンエリアネットワーク等の1つまたは複数の通信ネットワーク150(図2)を介して他のコンピュータ(たとえば、電気自動車ネットワークプロバイダに関連付けられたコンピュータ)に車両102を接続するために使用される通信モジュール106
・入力装置208を介してユーザからコマンドを受け取り、表示装置206でユーザインタフェースオブジェクトを生成するユーザインタフェースモジュール216
・いくつかの実施形態では、本明細書に説明される測位システムを使用して車両102の位置を決定し、記憶し、他の実施形態では車両のユーザによって選択される目的地226を記憶する測位モジュール218
・(たとえば、電圧計、電流計、PHメータおよび/または温度計を利用して)車両のバッテリのステータスを決定するバッテリステータスモジュール220
・車両のバッテリのステータスについての現在の情報および/または履歴情報を含むバッテリステータスデータベース222、および/または
・現在位置および/または履歴位置または車両の位置の住所を記憶する車両の地理的位置データベース224
測位システム105(および測位モジュール218)、車両通信モジュール106、ユーザインタフェースモジュール216、バッテリステータスモジュール220、バッテリステータスデータベース222、および/または地理的位置データベース224が、「車両オペレーティングシステム」と呼ばれることがあることが留意されるべきである。
本明細書では単一の車両102が説明されているが、方法およびシステムが複数の車両102に適用できることも留意されるべきである。
図3は、いくつかの実施形態に係るコントロールセンタシステム112を示すブロック図である。コントロールセンタシステム112は、サービスプロバイダのコンピュータシステムである場合がある。本例では、コントロールセンタシステム112は、1台または複数の処理装置(CPU)302、1つまたは複数のネットワークインタフェースまたは他の通信インタフェース304(たとえば、アンテナ、I/Oインタフェース等)、メモリ310、およびこれらの構成要素を相互接続するための1本まあは複数の通信バス309を含む。通信バス309は、上述された通信バス209に類似している。コントロールセンタシステム112は、任意選択で、表示装置306および入力装置308(たとえば、マウス、キーボード、タッチパッド、タッチスクリーン等)を含むユーザインタフェース305を含んでよい。メモリ310は、DRAM、SRAM、DDR RAMまたは他のランダムアクセスソリッドステートメモリ装置等の高速ランダムアクセスメモリを含み、1つまたは複数の磁気ディスク記憶装置、光ディスク記憶装置、フラッシュメモリ装置または他の不揮発性ソリッドステート記憶装置等の不揮発性メモリを含んでよい。メモリ310は、任意選択でCPU(複数の場合がある)302から遠隔に位置する1台または複数の記憶装置を含んでよい。メモリ310、または代わりにメモリ310内部の不揮発性メモリ装置(複数の場合がある)は、コンピュータ可読記憶媒体を含む。いくつかの実施形態では、メモリ310は以下のプログラム、モジュールおよびデータ構造、またはそのサブセットを記憶する。
・多様な基本システムサービスを処理するため、およびハードウェア依存タスクを実行するための手順を含むオペレーティングシステム312
・1つまたは複数の通信ネットワークインタフェース204(有線または無線)およびインターネット、他の広域ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、メトロポリタンエリアネットワーク等の1つまたは複数の通信ネットワークを介して他の計算装置にコントロールセンタシステム112を接続するために使用される通信モジュール314
・入力装置308を介してユーザからコマンドを受け取り、表示装置306でユーザインタフェースオブジェクトを生成するユーザインタフェースモジュール316
・車両群のバッテリのステータスを(たとえば通信モジュール314を介して)受け取る、および/または(たとえば、それぞれの特定の車両と関連付けられた位置、ルートおよび/または履歴データに基づいて)決定するバッテリステータスモジュール318
・たとえば、通信モジュール314を介して受け取られたステータスデータに基づいてバッテリサービスステーションのステータスを追跡するバッテリサービスステーションモジュール320
・たとえば図4および図5に関して説明される方法の内の1つまたは複数に基づいてバッテリサービスステーションでの需要および/または特定の地理的地域での需要を予測する需要予測モジュール322
・電気自動車ネットワークの1つまたは複数のバッテリ方針を調整するかどうかを決定するバッテリ方針モジュール323
・バッテリサービスステーションでおよび/または特定の地理的地域での予測需要値を表す地図/表示を生成する地図モジュール324
・車両‐領域ネットワークでの車両の現在位置および/または履歴位置を含む車両位置データベース326
・車両‐領域ネットワークでのバッテリ(たとえば、車両の104および/または交換用バッテリ114)のステータスを含むバッテリステータスデータベース328
・車両‐領域ネットワークでのバッテリサービスステーションのステータスを含むバッテリサービスステーションデータベース330
・バッテリサービスステーションでおよび/または特定の地理的地域での需要予測データを含む予測需要データベース332
図2および図3で上記に識別された要素のそれぞれが、上述されたメモリ装置の内の1つまたは複数に記憶されてよく、上述された機能を実行するための命令のセットに対応する。命令のセットは、1台または複数のプロセッサ(たとえば、CPU202、302)によって実行できる。上記に識別されたモジュールまたはプログラム(つまり、命令のセット)は、別々のソフトウェアプログラム、手順またはモジュールとして実装される必要はなく、したがってこれらのモジュールの多様なサブセットは多様な実施形態で組み合わされる、もしくはそれ以外の場合再構成されてよい。いくつかの実施形態では、メモリ210、310は、上記に識別されたモジュールおよびデータ構造のサブセットを記憶してよい。さらに、メモリ210、310は上述されていない追加のモジュールおよびデータ構造を記憶してよい。
以下は、需要予測方法のいくつかの例である。
図4は、いくつかの実施形態に従って、電気自動車ネットワーク100を管理するための方法400の流れ図である。特に、方法400は、電気自動車ネットワークサービスプロバイダが、バッテリサービスステーションで提供されるサービスに対する需要を含む電気自動車ネットワークインフラストラクチャの予測需要に基づいて、1つまたは複数のバッテリ方針を調整できるようにする。いくつかの実施形態では、方法400は、図3に関連して上述される構成要素、モジュールおよびデータベースの内の1つまたは複数を使用してコントロールセンタシステム112で実行される。
図4に示されるプロセスは、図11に示される車両データレコード40と併せて以下に説明される。車両データレコード40は、コントロールセンタシステム112のメモリ310に、および/または車両102のメモリ210に記憶され、更新されてよい。
コントロールセンタシステム112は、複数の電気自動車102のそれぞれからバッテリステータスデータ41および位置データ42を受け取る(402)。いくつかの実施形態では、それぞれの車両102のバッテリステータスデータ41および位置データ42は、通信ネットワーク120を介して車両の通信モジュール106からコントロールセンタシステム112に送信される。それぞれの車両102の位置データ42は、現在の位置または最近の位置(たとえば、車両がその現在位置を決定できない場合、または位置データの送信に遅延がある場合)に対応し、通常、(たとえば、経度座標と緯度座標の組による)測地系の位置として表される。いくつかの実施形態では、バッテリステータスデータ41は、たとえばそれぞれの車両102のバッテリ104に残っている電気エネルギーの量等のバッテリ充電ステータスデータを含む。いくつかの実施形態では、バッテリステータスデータ41は、バッテリ104の残りの電気エネルギー(つまり充電レベル)に基づいて、車両102の、たとえば通行可能な距離等の残りの走行距離を示すデータを含む。
コントロールセンタシステム112は、電気自動車102のそれぞれの最終目的地43を識別する(404)。いくつかの実施形態では、ユーザ110は、車両102のナビゲーションシステム(たとえば、測位システム105)の中に最終目的地または意図された目的地を入力する。係る場合、ユーザによって識別された最終目的地43は、通信ネットワーク120を介して車両の通信モジュール106から送信され、コントロールセンタシステム112によって受信される。コントロールセンタシステム112は、次いでその車両にとっての最終目的地43として選択された目的地を識別する(404)。ユーザ110が車両102のナビゲーションシステムで最終目的地または意図された目的地を変更する場合、ユーザによって識別された新しい最終目的地がコントロールセンタシステム112に送信される。このようにして、コントロールセンタ110は、その車両の最終目的地43データを更新できる。
いくつかの場合、ユーザ110は、ナビゲーションシステムに意図された目的地を入力するが、再入力せずに、またはそれ以外の場合以前に入力した目的地を変更せずに異なる目的地に移動することを決定する。これらの状況では、コントロールセンタ110は、車両の位置および移動を監視し、いつユーザがユーザ選択目的地43を放棄したのかを検出できる。たとえば、いくつかの実施形態では、車両の場所が推奨運転ルートまたは有望な運転ルートからユーザ選択目的地までの所定距離の範囲内にある場合、コントロールセンタシステム112または車両のナビゲーションシステムは、ユーザ110がその目的地を放棄したと判断する。コントロールセンタシステム112または車両のナビゲーションシステムは、次いで以下により詳しく説明されるように、車両の有望な最終目的地43を予測しようと試みる。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、1つまたは複数の予測方法を使用して、それぞれの電気自動車の最終目的地43を識別する。たとえば、これによって参照することにより全体が組み込まれる米国特許出願第12/560,337号を参照すること。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、たとえば、日、週、および/または月の特定のときの間に記録される履歴車両位置データを決定するために車両位置データベース326に問合せを行うことによって、それぞれのユーザ110の履歴移動データに基づいてそれぞれの電気自動車102の最終目的地43を識別する。一例では、コントロールセンタシステム112は、それぞれのユーザ110が、通常、各平日の特定の時間に特定のルートに沿って自宅場所に移動すると決定する。コントロールセンタシステム112は、次いでこの履歴データを使用して、ユーザ110がその特定のときにその特定のルートにいるとき、ユーザ110はおそらく帰宅しているところであると判断する。このようにして、コントロールセンタシステム112は、自宅場所がユーザの最終目的地43であると予測できる。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、車両の最終目的地43が自宅場所、仕事場所、バッテリサービスステーション、以前に訪問した場所、または頻繁に訪れる場所となると予測する。
また、コントロールセンタシステム112は、そのユーザの特定の運転履歴には関わりなくそれぞれのユーザの最終目的地43を予測できる。たとえば、いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、母集団が特定のユーザ110の有望な目的地43を予測するために頻繁に訪れる場所のリストを使用する。たとえば、幹線道路の特定の区域にいる大部分の車両が最終的にカリフォルニア、サンホセに移動する場合、その同じ幹線道路上の任意の単一の車両もカリフォルニア、サンホセに行く途中である可能性が高い。このようにして、コントロールセンタシステム112は、車両群からの集計された目的地データを使用して、特定の車両の最終目的地43をその車両の位置データ42に基づいて識別できる。
車両の最終目的地43は、任意の地理的解像度で識別されてよい(404)。たとえば、コントロールセンタシステム112は、特定の車両の移動先の正確な建物または通りを予測できない場合があるが、コントロールセンタシステムは、車両が特定の都市もしくは町または都市の特定の地域に移動中である可能性が高いと判断できる場合がある。いくつかの実施形態では、最終目的地が特定のユーザ110に対して予測されるとき、目的地は(たとえば、コントロールセンタシステム112で)予測の相対信頼度(たとえば、予想が70%の信頼値を有すること)を示す信頼値43c、または予測の不確定値(たとえば、プラス10マイルまたはマイナス10マイル)と関連付けられる。当業者は、相対信頼度43c、誤差、または位置予測43の解像度を示すために他の値、要因、またはスケールを使用できることを認識するだろう。本願では、最終目的地を「決定すること」は、最終目的地43が許容できる確度(43c)まで確定されることを単に意味し、車両がその目的地まで移動することが保証されていることを必ずしも示していない。
また、コントロールセンタシステム112は、車両102が現在移動していなくても車両102の最終目的地43を識別できる(404)。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、たとえば車両位置データベース326に記憶されているデータを使用して、その特定の車両の履歴データに基づいて静止車両102の有望な最終目的地43を識別する。たとえば、コントロールセンタシステム112は、特定の車両102が通常第1の場所(たとえば、仕事場所)に午前9時から午後5時まで駐車され、次いで午後5時に、車両102が第2の場所(たとえば、自宅場所)に移動することを検出してよい。このようにして、いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、車両の履歴データ、または車両102のユーザ110の履歴データに基づいて静止車両102の最終目的地43を予測する。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、電気自動車のそれぞれの識別された最終目的地43を更新するために、電気自動車ネットワーク100の複数の電気自動車102のバッテリステータスデータ41および位置データ42を定期的に(または間欠的に)受け取る。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、電気自動車102ごとの有望な最終目的地を定期的に識別する。車両102の有望な最終目的地を定期的に識別することによって、コントロールセンタシステム112は、電気自動車102の目的地データ43を効果的に更新し、したがって、以下に説明されるように、バッテリサービスステーション130での需要を予測するときに最も最新の目的地データを有する。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、所定の時間間隔で電気自動車のバッテリステータスデータ41および位置データ42を受け取る。いくつかの実施形態では、車両のバッテリステータスデータ41および場所データ42は、毎分、30秒ごと、もしくは他の時間間隔で、または他のトリガイベントに基づいてコントロールセンタシステム112によって受け取られる。たとえば、充電情報および場所情報は、車両102がより混雑した地域にいるときにはより頻繁に受け取られてよく、それほど混雑していない地域にいるときにはそれほど頻繁ではなく受け取られてよい。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、車両のバッテリステータスデータ41および位置データ42の更新がコントロールセンタシステム112に送信される頻度および時間44を決定する。いくつかの実施形態では、各々の車両102が、係る情報更新がコントロールセンタシステム112に送信される頻度および時間44を決定する。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112および各々の車両102は、バッテリステータス(41)情報および位置(42)データ情報をいつおよび/またはどれほど頻繁に(44)更新するのかを決定するタスクをともに担う。
コントロールセンタシステム112、または車両のナビゲーションシステムは、電気自動車102のそれぞれの有望なバッテリサービスステーション45および起こりそうな車両到着時間46を決定する(406)。いくつかの実施形態では、ユーザ110は、実際にはそれぞれのバッテリサービスステーション130を車両のナビゲーションシステムの意図された目的地(45)として選択する。
他の実施形態では、コントロールセンタシステム112、またはたとえばナビゲーションシステム等の車両のコンピュータシステムは、電気自動車102のそれぞれの位置データ42、最終目的地43、およびバッテリステータスデータ41に少なくとも部分的に基づいて有望なバッテリサービスステーション45および起こりそうな車両到着時間46を決定する。たとえば、コントロールセンタシステム112は、それぞれの電気自動車102の現在位置データ42、最終目的地43(ユーザによって選択される、またはコントロールセンタシステム112によって予測されるかのどちらか)、およびバッテリステータスデータ41を有するため、コントロールセンタシステム112は、車両が訪れる可能性がある特定のバッテリサービスステーション45を決定できる。
各車両データレコード40のデータは、車両102から受け取られるデータに基づいて、および/またはコントロールセンタシステム112の(図3に示される)多様なデータベース/モジュールから抽出される/によって決定されるデータに基づいて、コントロールセンタシステム112のメモリ310で車両ごとに収集され、更新されてよい。収集されるデータは、次いでプロセッサ302および/または需要予測モジュール322によって使用されて、各々の車両102にとって有望なサービスステーション45および起こりそうな到着時間46、ならびに到着バッテリステータス47を決定し、それに基づいて1つまたは複数のバッテリサービスステーションおよび/または地理的領域での需要50を予想してよい。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、最初に、車両が到達可能である候補バッテリサービスステーションのセットを識別する。たとえば、コントロールセンタシステム112は、バッテリステータスデータ41から、特定の車両の通行可能な距離を決定(または抽出)し、次いで、車両102の現在位置データ42に基づいて現在位置データ42および車両102の通行可能距離によって定められる範囲内に位置する到達可能バッテリサービスステーションのセットをバッテリサービスステーションデータベース330から抽出してよい。コントロールセンタシステム112は、次いで、候補サービスステーションの内のどのサービスステーションを車両が訪れる可能性があるのかを決定する。
たとえば、車両がカリフォルニア、サンフランシスコの100マイル外部におり、特定の幹線道路に沿ってサンフランシスコに移動中であり、そのバッテリステータスデータ41が残りのバッテリエネルギー(充電レベル)が約50マイルの通行可能距離を提供し得ることを示す場合、コントロールセンタシステム112は、車両102が車両の現在位置42から50マイルの範囲内でその特定の幹線道路に沿ったどこかのバッテリサービスステーションに停車する可能性があると予測してよい。コントロールセンタシステム112は、次いで車両から50マイル範囲内で、車両の現在位置とサンフランシスコの間にある候補バッテリサービスステーションのセットを識別できる。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、幹線道路の出口近く等、車両が移動中である特定の幹線道路または道路から短い距離の範囲内に位置するバッテリサービスステーションを識別する。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、特定のユーザがバッテリサービスステーション130を訪れる可能性があるバッテリステータス(たとえば、充電レベル)も決定する。たとえば、コントロールセンタシステム112は、ユーザが通常、車両のバッテリが依然として15マイルを移動するほど十分な充電を有するときに車両のバッテリを交換するまたは充電するという特定のユーザ110の履歴データを記憶した可能性がある。たとえば、上述された例に戻ると、コントロールセンタシステム112は、特定のユーザ110が、現在位置(42)から約35マイルの、サンフランシスコへのルートに沿ったサービスステーションを選ぶ可能性が最も高いと判断してよい。これは、コントロールセンタシステム112が、ユーザ110が停車する可能性がある候補バッテリサービスステーションの数を絞るのに役立つことがある。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、特定のユーザがバッテリサービスステーション130を訪れる可能性があるバッテリステータス47を予測するのに役立てるために多くの個人ユーザの集計された充電動作を使用する。たとえば、コントロールセンタシステム112は、ユーザのグループの充電データを集計し、大部分の運転者が、平均すると、バッテリが25マイルを移動するために十分な充電を有するときに、車両のバッテリを再充電するまたは交換すると決定してよい。このようにして、コントロールセンタシステム112は、平均的なユーザは、それが25マイルの残りの走行距離があるときにバッテリを充電するまたは交換する可能性があると判断してよい。
また、コントロールセンタシステム112は、電気自動車のそれぞれの起こりそうな車両到着時間46も決定する(406)。いくつかの実施形態では、車両102の車両通信モジュール106が(たとえば、測位システム105からの)ナビゲーション情報をコントロールセンタシステム112に送信する。いくつかの実施形態では、ナビゲーション情報は、スピード、位置、および/または方向のデータを含む。いくつかの実施形態では、通信モジュール106は、コントロールセンタシステム112に位置データ42を定期的に送信し、コントロールセンタは車両の位置の時間変化に基づいてスピードおよび方向のデータを計算する。コントロールセンタシステム112は、次いでこの情報(たとえば、車両のスピードおよび有望なバッテリサービスステーション130までの残りの距離)を使用し、ユーザが有望なバッテリサービスステーションに到達する可能性がある(または到達する可能性がある時間に近い)時間46を決定する。いくつかの実施形態では、車両のナビゲーションシステムがこの決定を下し、コントロールセンタシステム112に車両到着時間46を提供する。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、有望なバッテリサービスステーションまでのルートについて交通データおよび/またはスピード制限データ48等の追加情報を使用して、より正確な予測を提供する。いくつかの実施形態では、スピードはそれぞれの電気自動車に近接する他の車両のグループの集合的な平均スピードに基づいて計算されたそれぞれの電気自動車の有望なスピードである。言い換えると、それぞれの車両102は、それぞれの車両102と同じ道路の部分または近隣の部分での車のグループの平均スピードと関連付けられてよい、または平均スピードを割り当てられてよい。いくつかの実施形態では、それぞれの車両102は、その日および時刻の特定の道路の履歴スピードデータに基づいたスピードと関連付けられてよい、またはスピードを割り当てられてよい。
コントロールセンタシステム112は、1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの需要を予測する(408)ように構成されてよい。図12は、いくつかの考えられる実施形態に係る特定のバッテリサービスステーション130について予測される需要表50を概略で示す。いくつかの実施形態では、予測は、電気自動車のそれぞれにとって有望なバッテリサービスステーション45に少なくとも部分的に基づき、任意選択でさらに電気自動車のそれぞれのありそうな車両到着時間46を活用して、特定の時間および/または時間範囲にわたる負荷を予測してよい。たとえば、および上述されたように、コントロールセンタシステム112は、複数の車両のそれぞれに有望なバッテリサービスステーション45および起こりそうな到着時間46を決定する。コントロールセンタシステム112は、このデータに基づいて、所与の時間に(または近くに)特定のバッテリサービスステーションを訪れる可能性がある複数の車両の特定の数を決定する。たとえば、いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、需要表50の行51に例示されるように、特定数の車両(たとえば、Ntlt2)が特定の時間ウィンドウ(たとえば、t1−t2)の内にバッテリサービスステーションkを訪れる可能性があると判断する。
いくつかの実施形態では、それぞれのバッテリサービスステーション130に対する需要は、それぞれのバッテリサービスステーション130でサービス(バッテリ充電またはバッテリ交換のどちらか)を要求する車の数で表される。いくつかの実施形態では、需要は、たとえば、需要表50の行52に例示されるように、
Figure 2014524618

等、それぞれのバッテリサービスステーション(k)130を訪れる可能性がある車両のセット(
Figure 2014524618

、車両iに予測される補充エネルギーの量で、iは正の整数である)
によって必要とされるエネルギーの量(
Figure 2014524618

、サービスステーションkに予測される補充エネルギーの量で、kは正の整数である)で表される。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、少なくとも部分的に1つまたは複数のバッテリサービスステーションのサブセットのそれぞれでの需要に基づいて1つまたは複数の地理的地域または地理的領域での需要(たとえば、
Figure 2014524618

)を予測する(409)。言い換えると、コントロールセンタシステム112は、それらの個々のバッテリサービスステーション(k)を包含する(またはそれらの個々のバッテリサービスステーション(k)と関連付けられる)より大きな地理的地域の平均需要(
Figure 2014524618

)を決定するために、複数の個々のバッテリサービスステーション(k)の需要データ(50)を使用する。
たとえば、多くのバッテリサービスステーション130を包含する地理的地域は、その地域内の任意の1つのサービスステーションよりも大幅に低い平均需要を有することがある。したがって、特定の地理的地域でバッテリサービスを必要とする大部分のユーザが、たとえその地域の単一のサービスステーションがそのときにサービスを提供できないとしても、近隣のバッテリサービスが必要とされるときにそれらを見つけることができると仮定することは、コントロールセンタシステム112にとって有利なことがある。このようにして、いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、特定の地理的地域の範囲内のバッテリサービスステーション130のすべて(または少なくともいくつか)の予測需要データ50を集計して、その地理的地域の予測需要を決定する。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、特定の地理的地域内のバッテリサービスステーションのすべて(または少なくともいくつか)の予測需要データを平均して、その地理的地域の予測需要を決定する。
いくつかの実施形態では、需要予測は、特定のときの需要または時間範囲にわたった需要であってよい。たとえば、コントロールセンタシステム112は、バッテリサービスステーションが特定のとき(たとえば、午後5:30に)、または将来の時間間隔にわたって(たとえば、午後6:45と午後7:00の間に)一定の需要を有すると判断してよい。
需要予測は、将来に向けて数分、数時間、または数日に及ぶ多くの将来の時間間隔に対して行うことができる。コントロールセンタシステム112は、車両102の最終目的地43を正確に識別し、車両102の有望なバッテリサービスステーション45および起こりそうな到着時間46を決定する可能性がより高いので、近い将来のための予測はより遠い予測よりもより正確である可能性がある。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、車両の母集団の履歴目的地データに基づいてより長期的な需要の予測も行う。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、電気自動車ネットワーク100のサービスステーション130の少なくともサブセットの履歴需要データを記録する。履歴需要データは、次いで経時的な需要動向を決定するために解析される。たとえば、履歴データは、月曜日の夜の午後5:00と午後5:30の間に特定のバッテリ交換ステーション134で、平均すると50台の車両がバッテリ交換を要求していることを示すことがある。コントロールセンタシステム112は、最終目的地43が個々のそれぞれの車両102について入手できないときにも、または個々の車両102の最終目的地に基づいた予測に加えて、予測を行うために履歴データを使用する。
上述されたように、コントロールセンタシステム12は、複数の車両102から受け取られるデータに基づいて1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの需要50を予測する。ただし、バッテリサービスステーション130を訪れることがあるあらゆる単一の車両の最終目的地43を予測することは必ずしも可能ではない場合がある。したがって、これらの車両に対応するために、需要予測アルゴリズムに安全率を含むことが役に立つ場合がある。したがって、いくつかの実施形態では、1つまたは複数のバッテリサービスステーションの需要値は、第2の複数の電気自動車の内の1台または複数の電気自動車から生じる追加需要を考慮に入れるために増加される。いくつかの実施形態では、第2の複数の電気自動車は、最終目的地43を予測できない車両、(たとえば、それらが必要な通信システムを備えていない、またはそれらの通信システムがそれ以外の場合動作不能であるために)コントロールセンタシステム112と通信できない車両、またはコントロールセンタシステム112によって予測される(45)、もしくはユーザ110によって選択されるバッテリ交換ステーション以外のバッテリ交換ステーション130を訪れる車両である。
いくつかの実施形態では、最終的にバッテリサービスステーションと関連付けられる需要値(複数の場合がある)は、計算された需要(50)の150%である。たとえば、計算された需要が、20台の車両が時間範囲内に特定のバッテリ交換ステーション134でバッテリ交換を必要とする可能性があることを示す場合、(安全率を含む)そのバッテリ交換ステーション134の究極の関連付けられた需要値は30台の車両である。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112とアクティブに通信していない車両からの追加の需要を考慮に入れるために、履歴需要データが使用され、需要予測を補足する。たとえば、いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、バッテリサービスステーションでの実際の履歴需要(
Figure 2014524618

)は特定の履歴日付および時間(
Figure 2014524618

)での予測需要(
Figure 2014524618

)を超える特定の量(
Figure 2014524618

)であったと判断する。したがって、コントロールセンタシステム112は、そのバッテリサービスステーションの現在の需要値を、その量(たとえば
Figure 2014524618

)増加する。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、(たとえば対応する曜日からの需要値が使用されるように)先週の同じ日および/または(たとえば需要の季節変動または週間変動が考慮に入れられるように)去年からの同じ日等の特定の過去の期間からの実際の履歴需要値(
Figure 2014524618

を使用する。したがって、予測需要値は現在時間に類似する履歴時間からのデータに基づいて増大または修正でき、通常、現在時間での実際の需要をより綿密に追跡する。
いくつかの実施形態では、予想電力需要が1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの予測需要に少なくとも部分的に基づいている場合、コントロールセンタシステム112は、ユーティリティプロバイダに予想電力需要を知らせる。多くの場合、電気自動車ネットワークのサービスプロバイダは、ユーティリティプロバイダ(たとえば、発電機156または送電網のプロバイダおよび/またはオペレータ)と密接な関係を有する。したがって、コントロールセンタ112が、ユーティリティプロバイダにバッテリサービスステーション130(または地理的地域)の予想電力需要(50)を知らせることは役に立つことがある。ユーティリティプロバイダは、次いで、電気自動車ネットワークの電力需要の潜在的に多大な増加または減少に備えることができる。多くの数千台の電気自動車が実質的に同時時充電サービスを要求する場合があるので、これは、ピーク運転時間のときに特に重要である場合がある。いくつかの実施形態では、ユーティリティプロバイダおよび電気自動車ネットワークプロバイダは、需要を予測し、需要データをユーティリティプロバイダに提供するサービスプロバイダの能力に基づいて、またはユーティリティプロバイダに適合するように需要を制御するサービスプロバイダの能力に基づいて電力価格設定を交渉してよい。
コントロールセンタシステム112は、予測需要に対応して1つまたは複数のバッテリ方針を調整するかどうかを決定する。いくつかの実施形態では、バッテリ方針は電気自動車ネットワーク100の電気自動車102のバッテリ充電需要およびバッテリ交換需要を満たすのに役立てるために調整される。いくつかの実施形態では、バッテリ方針はそれぞれのバッテリサービスステーション130での高需要を軽減するために調整される。バッテリ方針は、バッテリ交換ステーション134での交換用バッテリ114の充電速度、電気自動車ネットワーク100に現在接続されている車両102のバッテリ104の充電速度、特定のバッテリ交換ステーション134で提供される交換用バッテリ114の数、バッテリサービスステーション130でのサービスの予約(たとえば、バッテリ交換レーンまたは充電スポット)、およびコントロールセンタシステム112によって行われるバッテリサービスステーション130の推薦を含むが、これらに限定されないものとする。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、1つまたは複数のバッテリサービスステーションでのバッテリサービスの供給を決定する(420)。バッテリサービスの供給は、バッテリ交換ステーション134または充電ステーション132の容量の任意の基準であってよい。たとえば、バッテリ交換ステーション134の「供給」は、車両バッテリを交換できる速度(たとえば、毎時50バッテリ)、入手可能な完全に充電済みの交換用バッテリ114の数、交換ベイの数、および/または利用可能なバッテリ交換予約の数であってよい。充電ステーション132の「供給」は、所与の充電スポットから車両バッテリを充電できる速度(たとえば、完全充電まで30分)、利用可能な充電スポットの数、および/または利用可能な充電スポット予約の数であってよい。
いくつかの実施形態では、電気自動車ネットワーク10のバッテリサービスステーション130でのバッテリサービスの供給はコントロールセンタシステム112によって受け取られる。いくつかの実施形態では、バッテリサービスステーションモジュールは、電気自動車ネットワークのバッテリサービスステーション130の内の1つまたは複数に問合せを行い、供給情報を要求する。バッテリ交換ステーション134およびバッテリ充電ステーション132のための供給情報は上述される。いくつかの実施形態では、供給情報はバッテリサービスステーションデータベース330に記憶される。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112の需要予測モジュール322は、以下により詳しく説明されるように、電気自動車ネットワーク100内での供給値および需要値を比較する(422)ときに、バッテリサービスステーションデータベース330の供給情報にアクセスする。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム122は、1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの需要および1つまたは複数のバッテリサービスステーションでのバッテリサービスの供給を比較する。したがって、コントロールセンタシステム112は、特定のバッテリサービスステーション130での需要が、そこで利用可能なバッテリサービスの供給を追い越しているかどうかを判断できる。言い換えると、いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、それぞれのバッテリサービスステーション130で経験される混雑のレベルを、そのサービスステーションでのバッテリサービスの供給および需要に基づいて決定する。さらに、バッテリサービスの供給および需要の決定および比較は、特定の種類のバッテリサービスについて緻密にされてよい。たとえば、バッテリ充電施設とバッテリ交換施設の両方を含むバッテリサービスステーション130は、充電に対する予測需要を満たすには不十分な充電スポットを有するかもしれないが、交換サービスに対する予測需要を満たすには十分な交換用バッテリ114の供給量を有することがある。したがって、コントロールセンタシステム112は、それぞれのバッテリサービスステーション130でのバッテリサービスのそれぞれに対する供給および需要を別々に比較できる。
いくつかの実施形態では、バッテリサービスの供給と需要の比較から、(特定のバッテリサービスステーションでよりむしろ)より大きな地理的地域内でのバッテリサービスの供給を、その地域内でのバッテリサービスに対する有望な需要が超えているという判断が生じる。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの需要に基づいて1つまたは複数のバッテリ方針を調整する(412)。いくつかの実施形態では、バッテリ方針を調整することは、バッテリサービスステーション130での電気自動車ネットワーク100と関連付けられた送電網に結合された少なくとも1つの交換用バッテリ114の充電速度を加速するまたは減速する(414)ことを含む。たとえば、コントロールセンタシステム112が、特定のバッテリ交換ステーション134で交換用バッテリ114に対する高需要があると予測する場合、コントロールセンタシステム112は、交換ステーション134に多くの交換用バッテリ114の充電速度を加速するように命令することがある。これは、需要を満たすためにより多くの完全に充電済みの交換用バッテリ114がバッテリ交換ステーション134で利用可能になることを保証するのに役立つ場合がある。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のバッテリ方針を調整することは、バッテリサービスステーション130で少なくとも1つの交換用バッテリ114の充電速度を減速することを含む。たとえば、バッテリ交換ステーション134での交換用バッテリ114に対する需要が低いとき、エネルギーを節約するおよび/またはお金を節約するためにそれらのバッテリの充電速度を減速することが有利な場合がある。
いくつかの実施形態では、1つまたは複数のバッテリ方針を調整することは、バッテリサービスステーションでの電気自動車ネットワークに結合される電気自動車の内の少なくとも1台のバッテリの充電速度を加速するまたは減速する(416)ことを含む。たとえば、コントロールセンタシステム112が、特定のバッテリ充電ステーション132に対する高需要があると予測する場合、コントロールセンタシステム112は、他の車両のために充電スポットを解放するために、充電ステーション132に現在充電中である車両の充電速度を加速するように命令することがある。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のバッテリ方針を調整することは、たとえば充電スポットに対する需要が低いときにエネルギーを節約するおよび/またはお金を節約するために、現在充電中である車両の充電速度を減速することを含む。
いくつかの実施形態では、1つまたは複数のバッテリ方針を調整することは、それぞれの電気自動車のユーザに代替のバッテリサービスステーションを勧める(418)ことを含む。たとえば、いくつかの場合、車両102のユーザ110はバッテリ104を充電するまたは交換するために、訪れるためのそれぞれのバッテリサービスステーション130を選択した可能性がある。代わりに、コントロールセンタシステム112は、ユーザ110がそれぞれのバッテリサービスステーション130を訪れる可能性があると予測する。しかしながら、コントロールセンタシステム112は、選択された(または予測された)バッテリサービスステーション130が車両102の起こりそうな到着時間で高需要を経験すると判断してよい。したがって、いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、ユーザに代替バッテリサービスステーション130を勧める。このようにして、コントロールセンタシステム112は、いくつかの車両が、需要がより低いサービスステーション130を使用することを勧めることによって、多様な充電ステーションと交換ステーション134との間の需要のバランスを取ることができる。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、車両のユーザがバッテリ充電ステーション132の代わりにバッテリ交換ステーション134を訪れることを勧める。電気自動車102のバッテリ104を充電することは、バッテリ交換ステーション134でバッテリ104を充電するよりもはるかに長くかかる。したがって、コントロールセンタシステム112は、追加のバッテリ充電を必要とする車両の数をより迅速に削減するために、バッテリ交換ステーション134に対する相対的な需要を変更するように試みてよい。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、バッテリ交換ステーション130の1つまたは複数で利用可能な交換用バッテリの数を変更することによって1つまたは複数のバッテリ方針を調整する。たとえば、コントロールセンタシステム112がそれぞれのバッテリ交換ステーション134での交換用バッテリ114に対する高需要を予測する場合、コントロールセンタシステム112は、追加の交換用バッテリ114をそのバッテリ交換ステーションに届けさせてよい。いくつかの実施形態では、追加の交換用バッテリ114が、このような高需要にさらされていない(またはさらされると予測されていない)他のバッテリ交換ステーション(複数の場合がある)134から届けられる。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、1つまたは複数のバッテリサービスステーションでのバッテリサービスの需要と供給の比較に応えて1つまたは複数のバッテリ方針を調整する(412)。たとえば、いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、1つまたは複数のバッテリサービスステーションで(またはより大きな地理的地域内で)で需要が供給を超えると判断し、供給および需要のバランスを取るためにバッテリ方針を調整する。係る調整は、電気車両ネットワーク102内部での混雑を削減するおよび/または防止するのに役立つことがあり、サービスプロバイダが電気自動車ネットワーク100の需要のバランスをよりうまく取るのに役立つことがある。バッテリ方針を調整する特定の方法は、ステップ(412)から(418)に関して上記により詳しく説明される。
図5は、いくつかの実施形態に従って電気自動車ネットワークを管理するための方法500の流れ図である。特に、方法500は、電気自動車ネットワークサービスプロバイダが、1つまたは複数の地理的地域内のバッテリサービスステーション130で提供されるサービスに対する需要を含む、電気自動車ネットワークインフラストラクチャの予測需要に基づいて1つまたは複数のバッテリ方針を調整できるようにする。言い換えると、車両が使用する可能性がある特定のバッテリサービスステーションを決定する代わりに、コントロールセンタシステム112は、車両が充電またはバッテリ交換を必要とする可能性がある領域または地域を決定してよい。この方法は、ユーザが訪れる可能性がある特定のバッテリサービスステーションを十分な精度で決定することが困難であるまたは不可能である場合に有利である場合がある。また、サービスプロバイダが、個々のバッテリサービスステーションではなく、(通常は複数のバッテリサービスステーションを包含する)全体的な地理的地域の需要データを視覚化する、解析する、または解釈することが好ましい場合がある。
いくつかの実施形態では、方法500は、コントロールセンタシステム112で実行される。コントロールセンタシステム112は、複数の電気自動車のそれぞれからバッテリステータスデータ41および位置データ42を受け取る(502)。ステップ(502)は、図4に関して上述されるステップ(402)に類似し、上述される多様な実施形態および例はステップ(502)に適用可能な場合、類推によって適用する。
コントロールセンタシステム112は、電気自動車のそれぞれの最終目的地43を識別する(504)。ステップ(504)は、図4に関して上述されるステップ(404)に類似し、上述される多様な実施形態および例はステップ(504)に適用可能な場合、類推によって適用する。
コントロールセンタシステム112、または車両のナビゲーションシステムは、有望なバッテリサービス場所45(たとえば、特定のバッテリサービスステーション130ではなくむしろ地理的領域)およびサービス場所到着時間46を識別する。いくつかの実施形態では、有望なバッテリサービスステーション45および到着時間46の決定は、電気自動車102のそれぞれの位置データ42、最終目的地43、およびバッテリステータスデータ41に少なくとも部分的に基づいている。たとえば、コントロールセンタシステム112は現在位置42、最終目的地43(上述されたように、ユーザによって選択されるまたはコントロールセンタシステム112によって予測されるかのどちらか)、およびそれぞれの電気自動車102のバッテリステータス41を有しているため、コントロールセンタは、車両が、バッテリ充電またはバッテリ交換等のバッテリサービスを求める可能性がある有望なバッテリサービス場所45を決定できる。さらに、多様な実施形態では、それぞれの自動車102に対する有望な充電場所45として識別される場所は、任意の地理的解像度であってよい。たとえば、場所は特定の場所(たとえば、単一の緯度および経度の座標に対応する場所)またはより広い地理的領域もしくは地理的地域(たとえば、ブロック、町、または都市)であってよい。
コントロールセンタシステム112は、1つまたは複数の地理的領域での需要を予測する(508)。いくつかの実施形態では、予測は、少なくとも部分的に各々の電気自動車の有望なバッテリサービス場所45およびサービス場所到着時間46に基づいている。たとえば、および上述されるように、コントロールセンタシステム112は複数の車両102のそれぞれの有望なバッテリサービス場所45および到着時間46を決定する。このデータに基づいて、コントロールセンタシステム112は、バッテリサービスを求めて所与のときに(または頃に)特定の場所を訪れる可能性がある複数の車両の特定の数を決定する。いくつかの実施形態では、それぞれの場所でのバッテリサービスに対する需要は、特定の時間ウィンドウ(t1−t2)内でそれぞれの場所でサービスを必要とする車両の数(たとえば、Nt1−t2)によって表される。いくつかの実施形態では、需要は、特定の時間ウィンドウ内でそれぞれの場所を訪れる可能性がある車両のセットによって要求されるエネルギーの量(たとえば
Figure 2014524618

)によって表される。需要の予測(508)は、図4に関して上述されるステップ(408)に類似し、上述される多様な実施形態および例はステップ(508)に適用可能な場合、類推によって適用する。
需要が予測される(508)地理的地域のサイズ(および場所)は多くの要因に応じて変わる場合がある。地理的地域のサイズおよび場所を決定するための基準は、図7に関して以下に詳しく説明される。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、1つまたは複数の地理的地域でのバッテリサービスの供給を決定する(509)。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、1つまたは複数の地理的地域での需要および1つまたは複数の地理的地域のバッテリサービスの供給を比較する(510)。地理的地域内でのバッテリサービスの供給を決定し、バッテリサービスの供給および需要を比較することは、図4のステップ(420)および(422)に関してさらに詳しく上述される。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、予測需要に対応して1つまたは複数のバッテリ方針を調整するかどうかを決定する(512)。いくつかの実施形態では、バッテリ方針は、電気自動車ネットワーク100の電気自動車102のバッテリ充電需要およびバッテリ交換需要を満たすのに役立てるために調整される。いくつかの実施形態では、バッテリ方針は、それぞれのバッテリサービスステーション130、または電気自動車ネットワーク100の予測混雑地点での高需要を軽減するために調整される。バッテリ方針は、交換用バッテリ114の充電速度、電気自動車ネットワーク100に現在接続されている車両102のバッテリ104の充電速度、交換用バッテリ114の数、バッテリサービスステーション130(たとえば、バッテリ交換レーンまたは充電スポット)でのサービスの予約、およびコントロールセンタシステム112によって行われるバッテリサービスステーション130の推奨案を含むが、これらに限定されるものではない。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、1つまたは複数のバッテリサービスステーション130での需要に基づいて1つまたは複数のバッテリ方針を調整する(514)。いくつかの実施形態では、バッテリ方針を調整することは、バッテリサービスステーション130での電気自動車ネットワーク100の送電網に結合されている少なくとも1つの交換用バッテリ114の充電速度を加速することを含む。たとえば、コントロールセンタシステム112が、特定の地理的地域内部の交換用バッテリ114に対する高需要があることを予測する場合、コントロールセンタシステム112は、その地理的地域内の1つまたは複数の交換ステーション134に、多くの交換用バッテリ114の充電速度を加速するように命令してよい。これは、需要を満たすためにより多くの完全に充電済みの交換用バッテリ114が地理的地域内で利用可能となることを保証するのに役立つ場合がある。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のバッテリ方針を調整することは、地理的地域内での少なくとも1つの交換用バッテリ114の充電速度を減速することを含む。たとえば、地理的地域内での交換用バッテリ114に対する需要が低いとき、エネルギーを節約するおよび/またはお金を節約するためにそれらのバッテリの充電速度を減速することが有利である場合がある。
いくつかの実施形態では、1つまたは複数のバッテリ方針を調整することは、地理的地域内部の電気自動車ネットワークに結合される電気自動車の内の少なくとも1つの充電速度を加速するまたは減速することを含む。たとえば、コントロールセンタシステム112が、地理的地域内でバッテリ需要に対する高需要があると予測する場合、コントロールセンタシステム112は、他の車両のために充電スポットを解放するために、地理的地域内の1つまたは複数の充電ステーション132に、現在充電中である車両の充電速度を加速するように命令してよい。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のバッテリ方針を調整することは、たとえば充電スポットに対する需要が低いときにエネルギーを節約するおよび/またはお金を節約するために、現在充電中である車両の充電速度を減速することを含む。
いくつかの実施形態では、1つまたは複数のバッテリ方針を調整することは、車両のユーザ110が代替の地理的地域のバッテリサービスステーション130を訪れることを勧めることを含む。たとえば、いくつかの場合、車両102のユーザ110は、バッテリサービスに対する需要が高い地理的地域内でそれぞれのバッテリサービスステーション130を選択した。したがって、いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、車両102のユーザ110が、代替の地理的地域のバッテリサービスステーション130を訪れることを勧める。したがって、コントロールセンタシステム112は、いくつかの車両がより低い需要の地域のバッテリサービスステーション130を使用することを勧めることによって多様な地理的地域間の需要のバランスを取ることができる。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、それぞれの地理的地域内のバッテリサービスステーションの内の1つまたは複数での利用可能な交換用バッテリの数を変更することによって1つまたは複数のバッテリ方針を調整する(514)。たとえば、コントロールセンタシステム112が地理的地域内のバッテリ交換ステーション134での交換用バッテリ114に対する高需要を予測する場合、コントロールセンタシステム112は、追加の交換用バッテリ114をそれぞれのバッテリ交換ステーション134に届けさせてよい。いくつかの実施形態では、追加の交換用バッテリ114は、このような高需要を経験していない(または経験すると予測されていない)地理的地域でのバッテリ交換ステーション(複数の場合がある)から届けられる。図4に関して上述されるように、いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、地理的地域のバッテリサービスの供給と需要の比較(510)に基づいて1つまたは複数のバッテリ方針を調整する(514)。
いくつかの実施形態では、上述される方法の特定の部分が車両102および特に、「車両オペレーティングシステム」の1つまたは複数の構成要素によって実行される。たとえば、測位システム106の車両ナビゲーションシステムは、有望なバッテリサービスステーション45および有望なバッテリサービスステーションへの車両到着時間を決定してよい。いくつかの実施形態では、車両102が上述されたステップのどれかを実行するとき、(たとえば、通信インタフェース(複数の場合がある)204を使用する)車両102は、追加の処理、記憶および/または解析のためにコントロールセンタシステム112に関係情報を送信する。
以下は、予測需要の図的表現のいくつかの例である。
バッテリサービスステーション130での予測需要の視覚化を容易にするために、予測需要データは表示装置上の地図と併せて表示されてよい。図6は、いくつかの実施形態に従って需要データを表示するための地図600を示す。需要データ(50)を図で表示する地図は、コントロールセンタシステム112のユーザ等の電気自動車ネットワークを監視するまたは運用する個人に表示されてよい。いくつかの実施形態では、地図はコントロールセンタシステム112での表示装置に表示される。地図は、図3に関してより詳しく説明されるコントロールセンタシステム112等の1つまたは複数のコンピュータシステムまたはコンピュータ装置によって生成、表示することができる。いくつかの実施形態では、地図はコントロールセンタシステム112の地図モジュール324によって生成され、表示される。さらに、いくつかの実施形態では、地図は、需要データデータベース332に記憶される需要データおよび/またはコントロールセンタシステム112のバッテリサービスステーションデータベースの(バッテリサービス供給データを含む)バッテリサービスステーションデータを使用して生成される。いくつかの実施形態では、地図はコントロールセンタシステム112の表示装置306に表示される。
いくつかの実施形態では、地図600は、バッテリサービスステーション130−nでの相対需要のインジケータ602−nだけではなく、1つまたは複数のバッテリサービスステーション130−nの表示を含む。凡例604に示されるように、地図600は、地図600の特定の点に円を表示することによってそれぞれのバッテリサービスステーション130での相対需要を示し、大きい方の円はより大きな需要値を示す。いくつかの実施形態では、サービスステーション130−1等のそれぞれのバッテリサービスステーションで混雑が予測されるとき、需要インジケータは、混雑を予測するための閾値に到達したことをさらに示す。地図600で、混雑地点は「X」が入っている二重円で示される。いくつかの実施形態では、この閾値はバッテリサービスに対する需要が特定の場所での供給を超えるという(たとえば、上述されるステップ(420)および(509)を比較することからの)判断に相当する。
図7は、それぞれのバッテリサービスステーションの需要データではなく、地理的地域の需要データを表示する地図を示す。したがって、地図700は、より大きな地理的地図内での多くのゾーン/領域702−nを識別する。ゾーン702−nは、1つまたは複数のバッテリサービスステーション130を含んでよく、任意の境界線によって画定される。いくつかの実施形態では、ゾーン/領域702−nは、都市、町、もしくは郡または他の所定の地域の境界と同一の広がりをもつ。いくつかの実施形態では、ゾーン702−nは、幹線道路の入口または出口近くの所定の地域である。いくつかの実施形態では、ゾーン702−nは、任意に画定された地域である。いくつかの実施形態では、ゾーン702−nは多様な異なるサイズ、またはすべて同じサイズである場合がある。たとえば、(たとえば、大都市の中または大都市周辺での)大量の車両交通量がある地理的地域を包含するゾーンは、交通量がより少ない地域を包含するゾーンよりも小さいことがある。たとえば、ゾーンのサイズは、電気自動車ネットワーク100での車両102の走行距離に基づいて決められることがある。いくつかの実施形態では、ゾーン702−nのサイズは、完全に充電済みのバッテリを備えた電気自動車102がバッテリサービスを必要としないで全体的なゾーンを通って移動できるように決められる。いくつかの実施形態では、ゾーン702−nのサイズは、完全バッテリ充電の4分の1しかない電気自動車102がバッテリサービスを必要としないで全体的なゾーンを通って移動できるように決められる。言うまでもなく、異なる車両102の範囲は大幅に変わる。したがって、車両の範囲は、車両の母集団の計算された平均範囲であることがある。
図8は、大量の交通量の地域(サクラメント、カリフォルニア)を包含するゾーン802−1が、大都市圏を組み込んでいない少量の交通量の地域を包含するゾーン802−2、802−3よりも小さい、地理的地域の需要データを表示する地図800を示す。
図7に戻ると、地図700は、(ゾーン1と名前を付けられる)ゾーン702−1、(ゾーン2と名前を付けられる)ゾーン702−2、および(ゾーン3と名前を付けられる)ゾーン702−3を示す。地図700は、ゾーンのそれぞれの現在の需要を示すグラフ704も含む。当業者は、他のグラフまたは図的表現が使用されてよいことを認識するだろうが、グラフ704は、棒の高さがそれぞれのゾーン内のバッテリサービスに対する需要を表すグラフである。グラフ704の(それぞれのゾーンに対応する)それぞれの棒も、ゾーンが混雑していると見なされる点を示す混雑閾値インジケータ706を含む。混雑を予測することは、図6に関してより詳しく上述される。図8は、グラフ704に類似するグラフ808を示す。
地図700は、スライド式のグラフ要素として示される時間セレクタ708も示す。ユーザ110は、地図700に表示される需要値の時間を変更するために、スライダ709を操作してよい。図示されるように、地図は現在の需要を示している。ただし、ユーザは、地図に選択されたときの需要値を更新させるために、スライダ709を移動させてよい。示されているように、時間セレクタ708は、1時間の増分を使用するが、他の時間増分も利用されてよい。さらに、セレクタは個別的な時間増分に制限される必要はない。言い換えると、いくつかの実施形態では、時間セレクタ709は、ユーザ110が、15分増分等の表示される増分間で任意の時間または時間増分を選択できるようにする。
上述されたように、地図600、700、800は電気自動車ネットワークの態様を管理するサービスプロバイダ112での個人に対して表示されることがある。オペレータは、度のバッテリ方針を調整するかだけではなく、バッテリ方針を調整するかどうか、およびバッテリ方針を調整する方法を決定するのに役立てるために地図を使用してよい。さらに、(たとえば、予測需要データデータベース332の)需要データは地図600、700、80に表示されることもあるが、これは必ずしも本発明のすべての実施形態で必要ではない。たとえば、いくつかの実施形態では、需要データはユーザに表形式またはテキスト形式で表示できる。さらに、いくつかの実施形態では、需要データは個人にはまったく表示または提供されるのではなく、むしろコントロールセンタシステム112が(たとえば、バッテリ方針モジュール323を用いて)予測需要値に応えてバッテリ方針を調整するかどうかおよびどのようにして調整するのかを決定できるように、コントロールセンタシステム112によって使用されるにすぎない。
図6から図8に示される非図は特定の種類のグラフィックインジケータで相対需要を示すが、当業者は、他の表示またはグラフ表現がいくつかの実施形態で使用されてよいことを認識する。たとえば、いくつかの実施形態では、相対需要または絶対需要は、形状、番号、色、ワードおよび/または(バッテリサービスステーションまたは地域間の相対需要を示すために異なるサイズに決められた、または強調されたグラフ要素を含む)任意の他グラフィック要素またはテキスト要素で示されてよい。
以下は、柔軟な需要負荷管理のいくつかの例である。
図9は、いくつかの実施形態に従って電気自動車ネットワークを管理するための方法の流れ図である。特に方法900は、電気自動車ネットワーク100のサービスプロバイダが、ネットワーク内の車両102および/または交換用バッテリ114のエネルギー要件についての特定の予測に基づいて、送電網からのその電力取出し(たとえば、電気自動車ネットワーク100のバッテリを充電することによって生じる電気負荷)を調整できるようにする。たとえば、上述されるように、電気自動車ネットワークのサービスプロバイダのコントロールセンタシステム112は、現在位置、最終目的地、およびバッテリ充電レベル等の各車両および/バッテリの情報を使用して、電気自動車ネットワーク100内の場所でのバッテリサービスに対する需要を予測することがある。以下にさらに詳しく説明されるように、コントロールセンタシステム112は、任意の類似した情報を使用して、類似する情報を使用して、電気自動車が送電網に課す推定充電負荷および/または予測充電負荷を決定してよい。電気自動車ネットワークのバッテリ方針は、次いで推定充電負荷に基づいて多様に調整できる。たとえば、バッテリ方針は、電気が高価なときには電気自動車ネットワークによる電気消費を最小限に抑え、電気が安価なときには(たとえば、蓄えまたは後の使用のために)電気消費を最大限にするために調整されることがある。
図9に戻ると、コントロールセンタシステム112は、少なくとも部分的に電気自動車のバッテリによって必要とされる追加エネルギーの量に基づいて推定最小充電負荷を決定して(904)、電気自動車iのそれぞれがそのそれぞれの最終目的地43に進むことができるようにする。たとえば、現在充電中のいくつかの車両102、または移動中である車両は、その最終目的地43に到達するために十分な充電を有しておらず、なんらかの追加の充電を必要とするだろう。
いくつかの実施形態では、最小充電負荷は送電網からの電気自動車ネットワーク100のバッテリによるエネルギー消費の速度である(たとえば、キロワット(kW)で測定することがある、その充電によって引き起こされるエネルギー消費の速度)。この速度は、同様に、コントロールセンタシステム112によって計算または決定され、各車両の最小エネルギー要件(たとえば、キロワット‐時(kW−h)で測定されることがあるバッテリによって必要とされる追加エネルギーの量)に基づいている。言い換えると、最小充電負荷(ENet−min)は、各車両がその既知の最終目的地または推定最終目的地に到達するためにその最小エネルギー要求を受け取る場合に電気自動車ネットワークが経験するだろう充電速度として表されることがある。以下により詳しく説明されるように、最小充電負荷はそれぞれの車両のエネルギー需要の予測に基づいてよく、電気自動車ネットワーク100のこれから起きる充電需要を予想するために将来に向けて計画できる。
いくつかの実施形態では、最小充電負荷は上述されるように速度としてではなく、むしろエネルギーの量として表されてよい。これらの場合、最小充電負荷は、各車両によってその最小エネルギー要求を満たすために必要とされる(たとえば、kW−hで測定される)エネルギーの推定量を直接的に表す。明確にするために、本明細書では、最小充電負荷は充電速度として説明される。ただし、当業者は、最小充電負荷および最大充電負荷を含む開示された概念が類推によってエネルギー量(たとえば、kW−h)の測定、エネルギー伝達速度(たとえば、kW)、または任意の他の適切な測定基準に適用することを理解するだろう。
上述されたように、いくつかの実施形態では、最小充電負荷は、電気自動車102のそれぞれのバッテリをその最小充電レベルに充電するために、送電網におそらく課される推定全体充電負荷を表す。いくつかの実施形態では、この最小充電レベルは、それぞれの電気自動車102の各バッテリの最終目的地43、現在位置42、および現在のバッテリステータス(たとえば、充電レベル)41に基づいて決定される。上述されるように、スピードおよび/または現在の交通量情報を含む他の要因が使用されることもある。言い換えると、コントロールセンタシステム112は、車両iごとに、車両の現在のバッテリ充電レベルに加えて、その最終目的地43に到達するために車両が必要とする(たとえば、kW−h単位の)エネルギー量を決定する。たとえば、車両102が20マイルを移動するのに十分な充電を有し、車両がその最終目的地43から50マイル離れている場合、車両102は、最終目的地に到達するために、さらに約30マイル分のエネルギーを必要とするだろう。
エネルギーは、kW−h、ジュール、イギリス熱単位等の多様な単位で測定される、または表されてよいが、本明細書では、エネルギーはエネルギーのマイレージ値の単位で参照されることがある。当業者は、サイズ、重量、効率等の差異のために、異なる車両が所与のエネルギー量で異なる距離を移動できることを認識する。それぞれの自動車102の最終目的地43は、予測最終目的地または電気自動車102のユーザ110によって選択される意図された目的地である場合がある。予測目的地または意図される目的地を含む最終目的地43は、図4から図5に関してさらに詳しく上述される。
いくつかの実施形態では、電気自動車102のバッテリ104によって必要とされる追加エネルギーの量は、いつ追加エネルギーが必要とされるのかを示す時間成分と関連付けられる。たとえば、上記にさらに詳しく説明されるように、コントロールセンタシステム112は、車両102が将来の20分に一度にさらに30マイル分のエネルギーを必要とする可能性があると判断してよい。したがって、車両がさらに30マイル分のエネルギーを受け取るために20分以内にバッテリ充電ステーション132に到着する可能性がある。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、推定最小充電負荷を決定する(904)ときにエネルギーが必要とされるときを考慮に入れる。したがって、コントロールセンタシステム112は、車両102が必要とする充電の量と、車両102が充電される可能性があるときの両方を決定できる。このデータを使用して、コントロールセンタシステム112は、将来の時間ウィンドウにわたって、車両の追加のエネルギー要求に基づいて推定最小充電負荷を決定してよい。いくつかの実施形態では、時間ウィンドウは将来に向かう1時間である。いくつかの実施形態では、時間ウィンドウは将来に向かう1日、または任意の他の適切な期間である。推定充電負荷は将来のときについて予測されてよいため(それら自体がそれぞれの車両の予測最終目的地に基づいていることがある)、将来の推定最小充電負荷の精度は、予測が行われる時間内にさらに減少する。たとえば、丸一日先のユーザの最終目的地43の予測は、1時間先のそのユーザの最終目的地43についての予測よりも正確ではない場合がある。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、将来の最小充電負荷をよりよく予測するためには履歴充電需要データを使用する。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112が1つまたは複数のバッテリ方針を調整する前に、コントロールセンタシステム112は、所定の時間ウィンドウにわたって電気自動車ネットワークの実際のエネルギー需要を測定する(901)。いくつかの実施形態では、エネルギー需要は、所定の時間ウィンドウにわたって電気自動車ネットワーク100によって使用される実際のエネルギー量(たとえば、分、時、日等、任意の適切な持続時間の特定の期間内で使用されるエネルギーの量)に相当する。いくつかの実施形態では、エネルギー需要は、電気自動車ネットワーク100の車両102のそれぞれ(または車両102のサブセット)の集計された個々のエネルギー使用量に相当する。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、エネルギー使用での履歴傾向を抽出するために履歴データを記憶する(902)。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、予測需要データベース332(図3)で履歴データとして後に使用される実際のエネルギー需要を記憶する。いくつかの実施形態では、履歴実際エネルギー需要データは、電気自動車ネットワーク100のエネルギー需要を予測し、したがって将来の時間ウィンドウの推定最小充電負荷を予測するために使用される。
履歴データは、車両レベルで、またはネットワークレベルで解析できる。たとえば、いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、車両102の特定のユーザ100は、予測可能な運転習慣、したがって予測可能な充電動作を有すると判断してよい。個々のユーザ110のエネルギー需要および充電動作は、全体的なネットワークレベルのエネルギー需要予測を決定するために集計できる。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、全体的な電気自動車ネットワーク100の実際のエネルギー需要を評価し、したがってネットワークレベル需要データから直接的にエネルギー需要予測を行ってよい。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は1つまたは複数の予測方法を使用して、それぞれの電気自動車の最終目的地を識別する。たとえば、これによって参照することにより全体が組み込まれる米国特許出願第12/560,337号を参照すること。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、それぞれのユーザ110の履歴移動データに基づいてそれぞれの電気自動車の最終目的地を識別する。コントロールセンタシステム112は、最終目的地43を予測し、最終的に充電需要を予測する上で役立てるために履歴移動データを使用する。
ステップ(904)に戻ると、いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、多くの個々の車両102の追加エネルギーを結合して、電気自動車ネットワーク100の全体的な追加エネルギー要件を決定する。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、所定の安全率分、バッテリによって必要とされる追加エネルギーの量を増加する。言い換えると、任意の個々の車両によって必要とされる追加エネルギーの量はより低い信頼水準を有することがある要因から決定されることがあるため、コントロールセンタシステム112は、安全率を含むことによって分散量を考慮に入れる。いくつかの実施形態では、計算された追加エネルギーの量は10から20%増加する。さらにこの安全率または安全マージンは、個々の車両レベルで適用されてよく、したがってそれぞれの電気自動車102に対して、30マイル分の追加エネルギーが必要とされると判断されると、コントロールセンタシステムは、車両102がその最終目的地に安全に到達するために少なくとも40マイル分の追加エネルギーを受け取らなければならないと判断する。いくつかの実施形態では、特定の安全率または安全マージンは、少なくとも部分的に個々の運転履歴または運転習慣に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、安全率は、個々の車両102の追加エネルギーの量ではなく、全体的な電気自動車ネットワーク100によって必要とされる追加エネルギーの量に適用されてよい。たとえば、総計で、電気自動車ネットワーク100の電気自動車102が最低でも1万キロワット‐時の追加エネルギーを必要とすると推定される場合、コントロールセンタシステム112は、要求を1万2千キロワット‐時に増加させてよい。
いくつかの実施形態では、推定最終充電負荷は、各々の電気自動車によって送電網に課される推定最小個別充電負荷の合計である。したがって、コントロールセンタシステム112は、個々の車両102の予想充電負荷を集計して、電気自動車ネットワーク100の全体最小充電負荷を決定してよい。たとえば、コントロールセンタシステム112は、(たとえば、そのそれぞれの最終目的地に到達するためにそれらの車両のそれぞれによって必要とされる追加のエネルギー量に基づいて)個々の車両102の予想最小充電負荷を予測して、それらの値を合計して、電気自動車ネットワーク100の全体推定最小充電負荷を決定してよい。
いくつかの実施形態では、電気自動車ネットワーク100の電気自動車102のいくつかまたはすべては、それぞれの電気自動車の所有者またはオペレータとの1つまたは複数のサービス契約によって設定される関連最小バッテリ充電レベルを有する。いくつかの実施形態では、この最小バッテリ充電レベルは、それぞれの電気自動車102のユーザ110が進んで受け入れる最低の充電レベルを表す。たとえば、電気自動車102のユーザ110は、ユーザ110が完全バッテリ充電を明確に要求していない場合、電気自動車ネットワークのサービスプロバイダが、車両がつねに少なくとも80%充電された状態のままでいる限りは、バッテリ104の充電速度(およびバッテリ104に蓄えられる全体的なエネルギー)を調整してよいことに同意することがある。いくつかの実施形態では、ユーザ110は、コントロールセンタシステム112に対して(またはコントロールセンタシステム112と通信できる車両102に対して)意図された最終目的地43を識別してよい。コントロールセンタシステム112は、次いで意図された最終目的地に基づいてそのユーザの同意された車両の最小バッテリ充電レベルを無効にしてよい。たとえば、ユーザ110が完全バッテリ充電よりも多くを必要とする意図された最終目的地43を識別する場合、コントロールセンタシステム112は、ユーザの車両が完全に充電されていると保証してよい。ただし、ユーザ110がより少量の充電しか必要としない意図された最終目的地を識別する場合、コントロールセンタシステム112は、その旅行に対するより低いエネルギー要求に基づいて同意された最小充電レベルを無視してよい。いくつかの実施形態では、最小充電レベルを無効にするとき、コントロールセンタシステム112は、帰路に必要とされるエネルギーも考慮に入れる。したがって、ユーザ110が意図された最終目的地43としてユーザの自宅から5マイルである食料品店を識別する場合、コントロールセンタシステム112は、車両が(上述されるように、追加の安全率を含むことがある)10マイル移動するのに十分な充電を有することを保証してよい。
以下により詳しく説明されるように、コントロールセンタシステム112は、エネルギー貯蓄として余分なバッテリ容量(たとえば、バッテリ104のその最小充電レベルを超える容量)を利用することがあり、電気自動車ネットワークを最適化するために異なるときにそれらのバッテリを充電または放電できる。いくつかの実施形態では、バッテリ104が少なくとも関連最小バッテリ充電レベルをつねに含んでいる限り、放出は許される。上述されるように、最小バッテリ充電レベルを確立すると、車両が事前通知なしにまたは緊急時に使用できるように、バッテリ104がつねに少なくともいくらかの充電を有することが保証される。
車両のユーザ110は、車両がつねに緊急使用のために充電されていることを必要としないことがある。したがって、いくつかの実施形態では、電気自動車の所有者またはオペレータとのサービス契約は最小バッテリ充電レベルを含まない。たとえば、いくつかのサービス契約は、車両の所有者またはオペレータが必要とされる充電レベルを特に識別する、または意図された最終目的地を選択しない限り、それらの電気自動車の全体的な充電レベルを任意のレベルに調整してよいとすることがある。いくつかの実施形態では、最小のバッテリ充電レベルがないサービス契約は、最小バッテリ充電レベルが規定されるサービス契約よりも安価である。さらに、最終バッテリ充電レベルがより高い(たとえば、90%)であるサービス契約は、最小バッテリ充電レベルがより低い(たとえば、40%)であるサービス契約よりも高価である。
図9に戻ると、コントロールセンタシステム112は、電気自動車のバッテリが送電網に課すことができる推定最大充電負荷を決定する(906)。いくつかの実施形態では、推定最大充電負荷は、特定のときに送電網に結合される可能性がある電気自動車102の実質的にすべてが同時に最大速度で充電されなければならない場合のエネルギー消費の速度を表す。推定最小充電負荷と同様に、推定最大充電負荷は、代わりに電気自動車ネットワーク100のバッテリ(または他の貯蓄構成要素)が所与のときに蓄えることができる(たとえば、kw−h単位の)エネルギーの最大量を表すことがある。推定最大充電負荷は、電気自動車ネットワーク100の特定のサブセットについて決定されてよい。たとえば、いくつかの実施形態では、最大充電負荷は、領域、都市、陸地部分、ユーティリティプロバイダ、送電網/送信境界等あたりで個別に決定される。
いくつかの実施形態では、電気自動車ネットワーク100は、送電網から充電されるように構成された複数の交換用バッテリ114を含む。いくつかの実施形態では、推定最大充電負荷は、電気自動車102のバッテリ104と交換用バッテリ114の両方が同時に最大速度で充電されなければならない場合の送電網からのエネルギー消費の速度を表す。
いくつかの実施形態では、推定最大充電負荷は、所与の時に送電網に結合される可能性があるバッテリの数を考慮に入れる。特に、送電網に結合されていないまたは結合されないだろうバッテリは、それらのバッテリは電気エネルギーを受け取ることができないので、最大充電負荷の推定で考慮に入れるべきではない。たとえば、コントロールセンタシステム112が、(たとえば、車両が履歴的に1日のその時点で送電網に結合されないため、またはそれはすでに完全に充電されているために)車両の特定のサブセットが現在移動中である、および/または特定のときに充電している可能性がないと判断するまたは予測する場合、それらの車両は推定最大充電負荷に含まれない。さらに、バッテリサービスステーション130が、それがつねに充電できるよりも多くの交換用バッテリ114を有する場合、それらの追加の交換用バッテリ114は推定最大充電負荷に含まれない。したがって、推定最大充電負荷は、現在送電網に結合されている、またはその期間内に送電網に結合されると予測されるそれらのバッテリに制限されてよい。
いくつかの実施形態では、電気自動車ネットワーク100は、車両バッテリ104および交換用バッテリ114に加えて他の種類のエネルギー貯蔵も含む。たとえば、蓄電池、機械的なフライホイール、燃料電池等のエネルギー貯蔵構成要素も含まれてよい。
いくつかの実施形態では、推定最大充電負荷は、電気自動車ネットワーク100の送電網または構成要素の1つまたは複数の容量制約も考慮に入れる。いくつかの実施形態では、電気自動車ネットワーク100の(送電配線、開閉装置、トランス等を含む)バッテリ充電設備は、安全に超えることができない電気負荷限界を有する。したがって、推定最大充電負荷は、電気自動車ネットワーク100によって送電網に課すことができる最大負荷を決定するときに、これらの限界を考慮に入れてよい。
当業者は、(たとえば、電気自動車バッテリ104、交換用バッテリ114等を含む)電気自動車ネットワークの実際の充電負荷(ENet−act)は、送電網に接続されるバッテリの充電速度を改変することによって変えることができることを認識する。したがって、電気自動車が送電網に課す実際の充電負荷は、それらのバッテリが充電されている速度だけではなく、充電されているバッテリの数の両方も考慮に入れる。以下により詳しく説明されるように、バッテリコントロールセンタ112は、バッテリの実際の充電負荷が推定最大充電負荷ENet−maxと推定最小充電負荷ENet−minとの間となるように、電気自動車ネットワーク100のバッテリの充電速度を調整してよい。
図9に戻ると、コントロールセンタシステム112は、特定の所定の要因に基づいて最小充電負荷ENet−minと推定最大充電負荷ENet−maxとの間の電気自動車ネットワークの実際の充電負荷ENet−actを調整するように、電気自動車ネットワーク100のバッテリの1つまたは複数のバッテリ方針を調整する(ステップ908)。実際の充電負荷ENet−actは、現在の時点で送電網に結合されるバッテリによるエネルギー消費の実際の速度に相当する。いくつかの実施形態では、バッテリは、電気自動車102のバッテリ104および交換用バッテリ114を含む。いくつかの実施形態では、実際の充電負荷は、上述されるように、他のエネルギー貯蔵構成要素によって生じる充電負荷も含む。
サービスプロバイダのコントロールセンタシステム112は、電気自動車網の推定最大充電負荷および最小充電負荷を決定したため、サービスプロバイダは、多くのさまざまな考えられる要因に基づいてバッテリ方針を調整(し、したがって送電網に結合されるすべてのバッテリの全体的な充電負荷を調整する(908)ことを選んでよい。上述されるように、推定最大充電負負荷ENet−maxは電気自動車ネットワーク100の電気エネルギー消費速度に対する上限を表し、推定最小充電負荷ENet−minは、電気自動車ネットワーク100の電気エネルギー消費速度に対する下限を表す。したがって、コントロールセンタシステム112は、電気自動車ネットワークの実際の充電速度ENet−actをこれらの2つの限界の間(つまり、ENet−min<ENet−act<ENet−max)になるように調整する。たとえば、推定最大充電負荷が1万kWであり、推定最小充電負荷が8千kWである場合、コントロールセンタシステム112は、実際の充電負荷が、9千kW等のそれらの2つの値のどこかとなるように以下に示される要因に基づいてバッテリ充電速度を調整する。
電気自動車ネットワーク100によって必要とされる最小追加エネルギーはゼロである、またはマイナスでさえあることがある。これは、電気自動車ネットワーク100のエネルギー貯蔵構成要素(たとえば、電気自動車102のバッテリ104、交換用バッテリ114等)が、各自動車がその最終目的地に到達するために必要とされる最小必要エネルギーを超えたエネルギーの総超過分を有するときに起こる場合がある。言い換えると、電気自動車ネットワークの各車両はその最終目的地に到達するのに十分な充電以上を有する場合がある。したがって、各車両はエネルギーの超過分を有するので、電気自動車ネットワークによって必要とされる最小追加エネルギー量はマイナスである。通常、車両はすべて所与のときにその最小要求の他にエネルギーの超過分を有さない。ただし、電気自動車ネットワーク100は、(プラスの追加エネルギー要求とマイナスの追加エネルギー要求の両方を含む)各車両102の追加エネルギー要求の合計がマイナスであるときにマイナスの全体追加エネルギー要求(つまり、エネルギー超過分)を有することがある。いくつかの実施形態では、電気自動車ネットワークは、電気自動車ネットワーク100が最終目的地に到達するのに十分な充電を有していない電気自動車102の最小要求に対処するために交換用バッテリ114(または他のエネルギー貯蔵構成要素)に蓄えられる十分なエネルギーを有しているときに、マイナスの追加エネルギー要求を有するだろう。以下により詳しく説明されるように、電気自動車ネットワーク100がマイナスの最小追加エネルギー要求(つまり、エネルギーの超過分)を有するとき、ネットワークは送電網にエネルギーを放出してよい。
いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、送電網からのエネルギーの価格、既知のこれから起きる充電需要、これから起きる充電需要の予測、履歴充電データ、電力プロバイダからの特定の要求、他のエンティティによる最小エネルギー使用または最大エネルギー使用の回数、(大気質指標またはオゾン濃度等の)大気汚染考慮事項、温室ガス排出率または量等を含む特定の要因に基づいて1つまたは複数のバッテリ方針を調整する(908)。
多くの場合、電気自動車ネットワーク100のサービスプロバイダ100は、電気自動車102のユーザ110間の仲介者として働き、したがってサービスプロバイダはユーティリティプロバイダから電気を購入し、その後電気自動車102のユーザ110にエネルギー購入契約または加入計画の一部として電気を販売する。さらに、ユーティリティプロバイダからの電気の価格は、1日の時間等の多くの異なる要因に基づいて変わる。全体的な発電コストを削減するために、電気自動車ネットワーク110のサービスプロバイダは、電気が高価であるときには送電網からのエネルギー消費量を最小限に抑え、電気が安価であるときにはエネルギー消費を最大にしようとすることがある。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、いつ最小充電負荷で(もしくは近くで)または最大充電負荷で(もしくは近くで)実際の充電負荷を維持することが費用効率が高いのかを決定するために、電力の価格データと併せて電気自動車ネットワーク100の最小充電負荷および最大充電負荷を使用する。たとえば、電気の価格が低いとき、コントロールセンタシステム112は、安い電気を利用するために(たとえば、送電網に結合されるバッテリの充電速度を加速することによって)充電負荷を増加してよい。対照的に、電気の価格が高いとき、コントロールセンタシステム112は、サービスプロバイダが購入しなければならない高価な電気の量を削減するために、(たとえば、送電網に結合されるバッテリの充電速度を減速することによって)充電負荷を減少させてよい。
上述されるように、コントロールセンタシステム112は、電気の瞬時の価格設定だけではなく、瞬時推定最大充電負荷および瞬時推定最小充電負荷に基づいて電気自動車ネットワーク100の瞬時の(つまり現在の)充電負荷を調整できる。さらに、コントロールセンタシステム112は、将来、いつ電気自動車102のユーザ110が追加エネルギーを必要とするのかを予測することができ、さらにそれらの車両102がどの程度多くの追加エネルギーを必要とするのかを予測するため、コントロールセンタシステム112は、これらの将来の充電要件のその知識に基づいて電気自動車ネットワークのバッテリの現在の実際の充電負荷を調整できる。たとえば、午後3:00のコントロールセンタシステム112は、多数の車両が午後5:00に作業場から自宅位置に移動していくと予測してよい。また、コントロールセンタシステム112は、各車両が、(適切な安全マージンを含んで)自宅場所に到達するために、平均して、10マイル分の追加のバッテリ充電を必要とすることも識別してよい。したがって、コントロールセンタシステム112は、現在の充電負荷を調整するときにこの将来の電力需要を考慮に入れることができる。
たとえば、電気が午後3:00と午後5:00の間に高価である場合、コントロールセンタシステム112は、車両がそれぞれその最終目的地に到達するために必要な最小の追加エネルギー量(たとえば、車両あたり平均10マイル分の追加エネルギー)だけを受け取るように、車両の充電速度を調整してよい。この場合、推定最小充電負荷は、各車両がその最終目的地に到達するために十分なエネルギーを受け取ることを保証する。他方、電気が午後3:00と5:00の間に安価である場合、コントロールセンタシステム112は、その速度がそれらの車両がその最終目的地に到達するために必要なよりも多くの蓄えられたエネルギーを提供するとしても、車両の充電速度を最大充電速度に加速してよい。
図13は、ネットワーク100の電気の価格、ならびに推定最小(ENet−min)充電負荷および最大(ENet−max)充電負荷に従って車両ネットワーク100の実際の充電速度ENet−actを調整するための考えられるプロセスを示すフローチャートである。この例では、ネットワーク100の推定最小(ENet−min)充電負荷および最大(ENet−max)充電負荷は、上述されるように、ステップ61で定期的に、または間欠的に更新される。たとえば、推定最小充電負荷および推定最大充電負荷は、車両102、バッテリ02および114の、電力網140および/車両ネットワーク100の実際の状態および要求に基づいて更新されてよい。次に、ネットワーク実際充電ENet−act速度が最小充電負荷ENet−minよりも大きいかどうかが、ステップ62でチェックされる。ネットワーク実際充電速度が最小充電負荷よりも小さいことが判明すると、次いでネットワークの電気充電電流消費速度はステップ66で増加される。それ以外の場合、ネットワーク実際充電速度が最小充電負荷よりも大きいことが判明すると、次いで電気の現在価格がステップ63でチェックされる。
電気価格が現在高いことが判明すると、次いでネットワークの電気充電回路消費速度はステップ64で減少する。それ以外の場合、電気価格が現在高くないことが判明すると、次いでネットワーク実際充電Net−act速度が最大充電負荷ENet−maxよりも大きいかどうかがステップ65でチェックされる。ネットワーク実際充電速度が実際にネットワーク最大充電負荷よりも大きい場合には、ネットワークの電気充電電流消費速度を減速するために制御はステップ64に渡される。他方、ネットワーク実際充電速度がネットワーク最大充電負荷よりも小さい場合には、ネットワークの電気充電電流消費速度を加速するために制御がステップ66に渡される。ネットワーク電気充電電流の各加速/減速(66/64)の後、ネットワーク100の最小充電負荷および最大充電負荷を更新するために、制御はステップ61に戻される。
したがって、電気自動車ネットワーク100のバッテリの実際の充電負荷を調整する、コントロールセンタシステム112の能力は、車両の輸送需要を満たすために必要とされるよりも多くのエネルギーを蓄えるバッテリの能力と相まって、電気自動車ネットワーク100の「柔軟な」充電負荷にわたるコントロールセンタシステム112の制御を可能にする。言い換えると、実際の充電負荷は、最大使用可能充電負荷以下であるが、各車両の最小輸送需要を満たすには十分に高い範囲内で調整されてよい。
上述されるように、コントロールセンタシステム112は、電気自動車ネットワーク100のバッテリのバッテリ方針をどのようにして調整するのか、または調整するかどうかを決定してよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、ユーティリティプロバイダ(たとえば、電力網140および/または発電機156の所有者またはオペレータ)は電気自動車ネットワークサービスプロバイダに要求された充電プロファイルを提供する。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112は、ユーティリティプロバイダに、推定最小充電負荷および推定最大充電負荷を送信し、ユーティリティプロバイダから所定の時間ウィンドウの好ましい充電負荷を含むエネルギー計画を受け取る。ユーティリティプロバイダが、好ましい負荷プロファイルをサービスプロバイダに対して生成できるようにすることによって、ユーティリティは電気自動車ネットワークの「柔軟な」充電負荷を自身に有利に使用できる。特に、ユーティリティプロバイダは、発電機156に課される需要のバランスを取るのに役立てるために、および後の使用のために電気を蓄えるために、ネットワーク100の「柔軟な」負荷を使用できる。
いくつかの実施形態では、バッテリ方針を調整することは、バッテリサービスステーション130で送電網に結合される少なくとも1つの交換用バッテリ114の充電速度を加速するまたは減速する(ステップ910)ことを含む。いくつかの実施形態では、バッテリ方針を調整することは、電気自動車102の内の少なくとも1台のバッテリの充電速度を加速するまたは減速する(ステップ912)ことを含む。いくつかの実施形態では、バッテリ方針を調整することは、それぞれの電気自動車のユーザに代替のバッテリサービスステーションを勧めることを含む。いくつかの実施形態では、バッテリ方針を調整することは、電気自動車ネットワーク100の蓄電池114の内の少なくとも1つの充電速度を加速するまたは減速することを含む。いくつかの実施形態では、バッテリ方針を調整することは、バッテリが送電網から受け取る、または送電網に放出するエネルギーの量を調整することを含む。いくつかの実施形態では、バッテリの充電速度は一定であり、コントロールセンタシステム112は、バッテリが受け取るエネルギーの量を変更するにすぎない。いくつかの実施形態では、バッテリ方針を調整することは、バッテリ充電の代わりにバッテリ交換をユーザに勧める(914)ことを含む。バッテリ方針を調整することに関する追加の詳細は、図4に関してさらに詳しく上述される。また、説明されたバッテリ方針調整は、類推によって他のエネルギー貯蔵構成要素にも適用する。
いくつかの実施形態では、情報の分析および/または表示を容易にするために、経時的な推定最小充電負荷および推定最大充電負荷は、それぞれ所定の時間ウィンドウにわたってデータ点のセットによって表される。各データ点は特定の将来の時間でのエネルギー測定値を表す。いくつかの実施形態では、エネルギー測定値はエネルギー伝達(あとえば、kW単位の)の速度を表す。いくつかの実施形態では、エネルギー測定値は(たとえば、kW−h単位の)エネルギーの量を表す。いくつかの実施形態では、少なくともデータ点のサブセットは、次いでデータの視覚化を容易にするために、表示装置上で描かれ、表示できる曲線関数に適合される。コントロールセンタシステム112の(またはユーティリティプロバイダでの)オペレータは、電気自動車ネットワークのバッテリ方針を調整するかどうか、およびどのようにして調整するのかを決定する上で役立てるために表示された曲線を見てよい。いくつかの実施形態では、コントロールセンタシステム112またはユーティリティプロバイダは、直接的なオペレータの介入なしに、および/またはコントロールセンタのオペレータに情報を表示せずに1つまたは複数のバッテリ方針を調整するかどうか、およびどのようにして調整するのかを自動的に決定する。
図10Aは、いくつかの実施形態に従って、推定最小充電負荷曲線および推定最大充電負荷曲線を捧持するグラフ1000を示す。グラフのx軸は時間を表し、(たとえば、kW単位の)左側のy軸はエネルギー消費の速度で測定される充電負荷を表す。右側のy軸は(たとえば、ドル単位の)価格を表す。図10Aは、たとえば、午前6:00から午後10:00までの、典型的な1日の部分の1つの考えられる充電負荷曲線を示す。
推定最大充電負荷曲線1006(および推定最大充電負荷曲線1012、図10B)は、経時的な電気自動車ネットワーク100の推定最大充電負荷の変動を示す。図10Aに示されるように、最大充電負荷は相対的に安定している。しかしながら、推定最大充電負荷の安定性は多くの要因に依存し、図10に示されるものと大幅に異なることがある。たとえば、交換用バッテリ114とエネルギー貯蔵構成要素の電気自動車102に対する比率は、車両が必ずしも送電網に結合されていないので、曲線1006の安定性に多大な影響を与えることがある。電気自動車ネットワーク102での車両102よりも実質的に多くの交換用バッテリ114がある場合には、送電網から切り離される車両の相対的な影響は、送電網に結合されている多数の交換用バッテリの影響よりも少なくなり、このようにして最大充電負荷の安定性を高める。
推定最小充電負荷曲線1004は、経時的な電気自動車ネットワークのバッテリの推定最小充電負荷の変動を示す。この曲線は、午前の時間ウィンドウおよび夜の時間ウィンドウに対応する2つのピーク充電時間を示す。これらのピーク充電時間は、それぞれの仕事場所へおよび仕事場所からの通う人に関連付けられた典型的な充電需要を反映することがある。電力曲線1008の価格は、経時的な電気の価格を示し、1日のピーク需要時間中のより高い価格を示す。図10Aに示されるように、電力曲線1008の価格は、通常午前の時間ウィンドウおよび夜の時間ウィンドウに対応する、2つのピーク価格設定時間ウィンドウを有する。
図10Aに示される曲線は単に例示的である。つまり、電力の価格だけではなく推定最小充電負荷および推定最大充電負荷もこの図から大幅に変わることがある。たとえば、経時的な推定最小充電負荷は、通勤者からの電力需要が削減する週末または休日について大幅に異なることがある。さらに、電力曲線1008の価格はある日から次の日で変化することがあり、示されているよりも多いまたは少ない価格レベルを有することがある。また、当業者は、推定最小充電負荷曲線1004が経時的にエネルギー消費の速度を表し、電気自動車ネットワーク100の車両102によって必要とされるエネルギーの量を直接的に表していないことも認識する。ただし、上述されるように、充電速度は、電気自動車ネットワーク100の車両102によって必要とされる最小の追加エネルギー量に基づいて計算される。さらに、充電負荷曲線1004は、所与のときに車両102によって必要とされる最小の追加エネルギー量を表すように適応できるだろう。同様に、最大充電負荷曲線1004は、電気自動車ネットワーク100のバッテリおよび貯蔵構成要素が所与のときに保持できるエネルギーの最大量を表すように適応できるだろう。
図10Aのグラフは、電気自動車ネットワークが電気に対して支払う価格を最適化するために、電気自動車ネットワーク100の実際の充電需要を調整するために上述の情報をどのように使用できるのかを示すために役立つ。特に、最小充電負荷1004は、時間t1とt2の間の点で第1のピークを有することが分かる。このピーク充電負荷は、車両が、仕事場所である場合があるその最終目的地に到達できるように各車両が十分な充電を受け取るためにそのときシステムに課される充電負荷を表す。また、電力の価格曲線1008は、電力の価格が、最小充電負荷がその午前のピークにあるのとほぼ同時に最高レベルにあることを示す。ただし、電力の価格はt0とt1との間で最小レベルにあり、電力が安価であるとき、つまり時間t0とt1の間に、時間t1とt2の間で必要とされる電気を購入するのが安価だろう。コントロールセンタシステム112(またはコントロールセンタシステム112のオペレータ)はこの状況を認識し、速度が加速されると、車両が意図されている目的地に到達するのに必要であるよりも多くのエネルギーを受け取ることになったとしても時間t0とt1の間にバッテリ充電速度を加速するためにバッテリ充電方針を調整できる。いくつかの例では、電気自動車ネットワークのバッテリの実際の充電速度は、その最大充電速度まで加速されてよい。したがって、ピーク午前通勤時間中の電気自動車ネットワーク100の実際の充電負荷は削減でき、同様にその時間中に購入する必要のある安価な電気の量を削減する。
いくつかの車両は依然として時間t1とt2の間に追加充電を必要とすることがあるので、言うまでもなく、午前の通勤のニーズを完全に満たすために電気自動車ネットワークのバッテリを充電することが可能でない場合がある。電力の価格がこの時間ウィンドウの間にそのピークにあるため、コントロールセンタシステム112は、電気自動車ネットワークによって購入される高価な電気の量を削減するために、これらの車両に提供される充電の量を最小(たとえば、その車両がその最終目的地に到達するために十分なだけ)に抑えてよい。図10Aの曲線は充電負荷(たとえば、電気エネルギー消費の速度)に関して説明されるが、ピーク使用時間中に追加の充電を受けているユーザは、最小充電レベルだけを進んで受け入れるとしても、より低い充電速度を進んで受け入れないことがある。言い換えると、ユーザは完全バッテリ充電の代わりに10マイルの充電を進んで受け入れることがあるが、ユーザは最大充電速度でその10マイルの充電を受け入れることを希望することがある。それぞれの個々のバッテリが最大速度充電されても、より小さい充電レベルを受ける車両の総計の効果は全体的な充電負荷の削減であるので、この好みは受け入れられ得る。
類似する分析が、時間t3と時間t4の間の(たとえば、夜の通勤時間に対応する)夜の間に見られる推定最小充電負荷曲線1006のピークに応じて行われてよい。特に電気はこの時間ウィンドウの間その最も高価なレベルにあるため、電気自動車ネットワーク100のバッテリの充電速度は、電気が比較的により低い価格になる時間t2とt3の間の先行する時間ウィンドウの間に加速されてよい。上述されたシナリオと同様に、時間t3とt4の間に追加充電を必要とするそれらの車両は、ピーク通勤時間中に電気自動車ネットワークによって購入される高価な電気の量を最小限に抑えるために、その車両の最小充電要求(たとえば、その車両がその最終目的地に到達するために十分なだけ)を満たすために十分な充電しか与えられないことがある。
図10Aは、推定最小充電負荷がマイナスである、時間t5の後の時間フレームも示す。マイナスの推定最小充電負荷は、単に、電気自動車ネットワーク100のバッテリ(または他のエネルギー貯蓄構成要素)が、最小輸送要求を満たすために必要とされるよりも多くのエネルギーを有していることを示す。このシナリオは、大部分の運転者が仕事からまたは彼らの日常の移動から帰宅し、その日の車の使用を終了した夜間遅くに発生する可能性がある。いくつかの実施形態では、マイナスの推定最小充電負荷の値は、バッテリがユーザの輸送要求を満たすために十分な充電レベルを有していることを保証しながらも、バッテリから送電網に放出されてよい速度に相当する。たとえば、午後10:00に100マイルの充電を有する車両は、午前8:00にユーザの仕事場所に到達するために、10マイルのこれから起こる輸送ニーズを有することがある。したがって、電気自動車ネットワーク100は、午後10:00と午前8:00の間にそのそれぞれの電気自動車から90マイル分の充電まで放電し、依然として車両の輸送要求を満たしてもよい。
交換用バッテリおよび/または追加エネルギー貯蔵構成要素を含む電気自動車ネットワークのバッテリのバッテリ方針を調整することによって、所与の期間に電気自動車が必要とするよりも多くのエネルギーを蓄えることが可能である場合がある。多くの場合、バッテリをその最小必要レベルを超えて充電するために最も便利な時間は、大部分の車両が使用されていない、および電気が通常その最も安価である夜間である。蓄えられたエネルギーは、次いで、電気が高価である時に送電網に放出して戻されてよい。係る貯蔵サイクルおよび放出サイクルは、ユーティリティプロバイダからの要求に基づいて、および/または電気自動車ネットワーク100の電気コストを削減するために実現されてよい。図10Bは、電気自動車ネットワークが、上述されるように送電網にエネルギーを放出できる推定最小充電負荷曲線および推定最大充電負荷曲線を表示するグラフ1002を示す。
図10Bに示されるように、推定最小充電負荷曲線1010は時間t0とt2の間でマイナスである。図10Aでのように、時間t0は午前6:00に対応することがある。したがって、電気自動車ネットワークでの車両の大部分はおそらく、電気が安価であった夜通し充電していたため、電気自動車ネットワークに蓄えられる全体的な充電の量は非常に高くてよい。さらに、交換用バッテリ114および/または追加エネルギー貯蓄構成要素も同様に夜通し充電していた。したがって、コントロールセンタシステム112は、これから起きる午前の移動の需要および電気の価格のこれから起きる上昇を見越して、バッテリが完全に(または少なくともこれから起きる輸送需要を満たすために必要な以上に)充電することを可能にした可能性がある。コントロールセンタシステム112は、次いで、時間t1で、電気自動車ネットワーク100から送電網にエネルギーを放出してよい。
当業者は、上述され、図10Bに示される電気自動車ネットワークの正味充電速度が、(送電網に対する放出を示す)マイナスであってよい一方、個々の車両は依然として送電網からエネルギーを受け取ってよいことを認識する。たとえば、交換用バッテリ14(および/または他の貯蓄構成要素)は、個々の車両が依然として追加エネルギーを必要とするとしても、電気自動車ネットワーク10の車両によってそのそれぞれの最終目的に到達するために必要とされるよりも多くのエネルギーを含んでよい。これは、車両がその最終目的地に到達するために1つのバッテリ分の充電よりも多くを必要とするときに発生することがある。ただし、交換用バッテリ114は、車両によって必要とされるエネルギーよりも多くのエネルギーを蓄えるため、交換用バッテリ114は、車両が送電網から充電している間に送電網に放出してよい。したがって、電気自動車ネットワーク100による全体的なエネルギー消費がマイナスとなることがある。実際に、上述すされるようにエネルギーを蓄え、放出するプロセスによって、電気自動車は、低需要の期間に受け取られ、蓄えられた安いエネルギーを、高需要および高電気価格の期間に使用できる。
図10Aおよび図10Bは、例示的な期間にわたる最小充電負荷および最大充電負荷の(現在の値または瞬間値ではなく)予測される値を示す。ただし、実際の最大充電負荷曲線および実際の最小充電負荷曲線は、所与の時間ウィンドウに渡って静的ではなく、むしろコントロールセンタシステム112によって行われる実際の充電負荷に対する調整に基づいて変化するだろう。言い換えると、コントロールセンタシステム112が、電気自動車ネットワークのバッテリの充電速度を加速することが有利であると判断するとき、電気自動車ネットワークに蓄えられるエネルギーの量は増加する。電気自動車ネットワークは車両の集計最小エネルギー要求に加えてエネルギーの量を獲得した可能性があるため、蓄えられるエネルギーのこの増加は、同様に、おそらく将来の推定最小充電負荷を引き下げるだろう。したがって、図10Aおよび図10Bの曲線は、バッテリ方針がリアルタイムで調整されるにつれて変化することがある。いくつかの実施形態では、曲線またはグラフがコントロールセンタシステム112のオペレータに表示されるとき、曲線はリアルタイムバッテリ方針調整を考慮に入れるために繰返し更新される。
いくつかの実施形態では、電気自動車ネットワーク112に(たとえば、車両102のバッテリ104、交換用バッテリ114、蓄電池等に)蓄えられる総エネルギーは、電気自動車ネットワーク112の最小エネルギー要求と比較され、バッテリ方針は比較結果に基づいて調整される。たとえば、いくつかの実施形態では、バッテリ方針は、電気自動車ネットワークに蓄えられる総エネルギーがつねに電気自動車ネットワーク112の最小エネルギー要求を超えているように調整される。いくつかの実施形態では、電気自動車ネットワークが、各車両102がその最終目的地に到達するのを可能にするために、総計で送電網から正味追加エネルギーを必要としないとき等、電気自動車ネットワーク112の最小エネルギー要求はゼロになる。正味追加エネルギーを使用することは、それが、他のバッテリが送電網から電力を引き取ってよい一方、いくつかのバッテリ(たとえば、車両バッテリ104および交換用バッテリ114)は送電網に電力を放出してよいという事実を反映するので、重要である。したがって、ゼロ最小エネルギー要求は、電気自動車ネットワーク112のあらゆる単一の車両がその最終目的地に到達するために十分な充電を有することを必ずしも意味しない。
上記説明は、説明のために、特定の実施形態に関して説明された。しかしながら、上記の例示的な説明は網羅的となること、または開示されているアイデアを開示される正確な形に制限することを目的としていない。上記教示を鑑みて多くの変更形態および変形形態が可能である。実施例は、開示されているアイデアの原理および実践的な適用を最もよく説明し、それによって当業者がそれらを、意図される特定の使用に適するように、多様な修正形態とともに多様な実施例で最もよく活用できるようにするために選ばれ、説明された。
さらに、蒸気説明では、提示されているアイデアの完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細が説明されている。しかしながら、これらのアイデアがこれらの特定な詳細なしに実施され得ることは当業者に明らかとなるだろう。他の例では、当業者にとって周知である方法、手順、構成要素およびネットワークは、本明細書に提示されている考えの態様を分かりにくくすることを回避するために詳しく説明されていない。

Claims (44)

  1. 電気自動車ネットワークを管理する方法であって、
    複数の電気自動車のそれぞれからバッテリステータスデータおよび車両位置データを受け取ることと、
    前記バッテリステータスデータおよび前記車両位置データを活用し、前記電気自動車のそれぞれの最終目的地を活用し、有望なバッテリサービスステーションを含むバッテリサービスデータを決定することと、
    前記電気自動車のそれぞれについて決定された前記バッテリサービスデータに少なくとも部分的に基づいて1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの需要を予測することと、
    前記予測需要に対応して1つまたは複数のバッテリ方針を調整するかどうかを決定することと
    を含む方法。
  2. 前記バッテリサービスデータが、前記決定された有望なバッテリサービスステーションへの前記それぞれの電気自動車の起こりそうな車両到着時間を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記電気自動車の前記バッテリによって必要とされる追加エネルギーの量に少なくとも部分的に基づいて最小充電負荷を推定して、前記電気自動車のそれぞれがそのそれぞれの最終目的地に進むことができるようにすることと、
    前記電気自動車の前記バッテリが送電網に課すことができる最大充電負荷を推定することと
    を含み、
    前記需要の前記予測することが、前記推定最小充電負荷および前記推定最大充電負荷を活用する
    請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記最小充電負荷の前記推定することが、前記車両から受け取られるデータに少なくとも部分的に基づいて、所定の時間ウィンドウにわたって決定される前記電気自動車ネットワークの実際のエネルギー需要に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項3に記載の方法。
  5. 前記推定最大充電負荷が、各々の電気自動車によって前記送電網に課される推定最小個別充電負荷の合計である、請求項3に記載の方法。
  6. 前記推定最大充電負荷が、特定のときに前記送電網に結合される前記車両のすべてが最大速度で同時に充電されなければならなかった場合に前記送電網に課される推定負荷に少なくとも部分的に基づいている、請求項3から5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 1つまたは複数のバッテリ方針を調整するかどうかの前記決定することが、
    前記1つまたは複数のバッテリサービスステーションでのバッテリサービスの供給を決定することと、
    前記1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの前記予測需要および前記1つまたは複数のバッテリサービスステーションでのバッテリサービスの前記供給を比較することと
    を含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記1つまたは複数のバッテリサービスステーションで予測される前記需要に基づいて前記1つまたは複数のバッテリ方針を調整することをさらに含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの前記予測需要と、前記1つまたは複数のバッテリサービスステーションでのバッテリサービスの前記供給との前記比較に基づいて、前記1つまたは複数のバッテリ方針を調整することをさらに含む、請求項7に記載の方法。
  10. 前記最終目的地の前記決定することが、少なくとも前記複数の電気自動車のサブセットからそれぞれの最終目的地を受け取ることを含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記それぞれの最終目的地が、電気自動車の前記サブセットのそれぞれのユーザによって選択される意図された目的地である、請求項10に記載の方法。
  12. 前記最終目的地の前記決定することが、それぞれの電気自動車のオペレータが意図された最終目的地を選択していないときに、前記それぞれの電気自動車の前記最終目的地を予測することを含む、請求項1から9のいずれか1項に記載の方法。
  13. 前記予測された最終目的地が、自宅場所、仕事場所、バッテリサービスステーション、以前に訪れた場所、および頻繁に訪れる場所から成るグループから選択される、請求項12に記載の方法。
  14. 前記1つまたは複数のバッテリサービスステーションが、前記電気自動車の前記バッテリを再充電するための充電ステーション、および前記電気自動車の前記バッテリを交換するためのバッテリ交換ステーションから成るグループから選択される、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記需要が、所定の時間についてまたは所定の時間範囲について予測される、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  16. 前記1つまたは複数のバッテリ方針を調整することが、バッテリサービスステーションで前記電気自動車ネットワークに結合される少なくとも1つの交換用バッテリ、またはバッテリサービスステーションで前記電気自動車ネットワークに結合される前記電気自動車の内の少なくとも1台のバッテリの充電速度を加速することまたは減速することを含む、請求項8から15のいずれか1項に記載の方法。
  17. 前記1つまたは複数のバッテリ方針を調整することが、それぞれの電気自動車のユーザに対して代替のバッテリサービスステーションを勧めることを含む、請求項8から15のいずれか1項に記載の方法。
  18. 前記1つまたは複数のバッテリ方針を調整することが、前記バッテリサービスステーションの内の1つまたは複数で利用可能な交換用バッテリの数を変更することを含む、請求項8から17のいずれか1項に記載の方法。
  19. ユーティリティプロバイダに予想電力需要を知らせることをさらに含み、前記予想電力需要が、前記1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの前記予測需要に少なくとも部分的に基づいている、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  20. それぞれの電気自動車に、それぞれの有望なバッテリサービスステーションおよびそれぞれの起こりそうな車両到着時間を決定することが、さらに前記それぞれの電気自動車のスピードに基づく、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  21. 第2の複数の電気自動車の内の1台または複数の電気自動車からの需要を考慮に入れるために、前記1つまたは複数のバッテリサービスステーションで予測される前記需要を増加することをさらに含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  22. 前記第2の複数の車両が、前記コンピュータシステムと通信していない車両を含む、請求項21に記載の方法。
  23. 表示装置に、複数のバッテリサービスステーションを有する地理的地域を示す地図を表示することと、
    前記地図に、前記示されている地理的地域の前記バッテリサービスステーションの内の1つまたは複数に対するそれぞれの需要を示す1つまたは複数の図的表現を表示することと
    をさらに含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  24. 1つまたは複数のバッテリサービスステーションと、および複数の電気自動車とデータを交換するための少なくとも1つの通信モジュールと、
    1台または複数のプロセッサと、
    データ、および前記1台または複数のプロセッサによる実行のための1つまたは複数のプログラムを記憶するためのメモリであって、
    前記複数の電気自動車のそれぞれから受け取られるバッテリステータスデータに基づいてバッテリ充電ステータスを決定するように構成されたバッテリステータスモジュールと、
    前記車両から受け取られる位置データを維持するための車両位置データベースと、
    前記電気自動車のそれぞれに最終目的地を識別し、各々の電気自動車に、前記位置、前記最終目的地、およびその電気自動車の前記バッテリ充電ステータスに少なくとも部分的に基づいて、有望なバッテリサービスステーションの場所を決定し、各々の電気自動車に前記有望なバッテリサービス場所に少なくとも部分的に基づいて1つまたは複数のバッテリサービスステーションでの需要を予測するように構成され、実行可能な需要予測モジュールと、
    を備えるメモリと
    を備える、電気自動車を管理するためのシステム。
  25. 前記バッテリサービスステーションから受け取られるステーションステータスデータを受け取り、維持するように構成され、動作可能なバッテリサービスステーションモジュールを備える、請求項24に記載のシステム。
  26. 少なくとも前記予測需要および前記ステーションステータスデータの内の1つに基づいて1つまたは複数のバッテリ方針を調整するかどうかを決定するように構成され、実行可能なバッテリ方針モジュールを備える、請求項24または25に記載のシステム。
  27. 1つまたは複数の地理的地域でのバッテリサービスに対するそれぞれの需要を示す図的表現を生成するように構成され、動作可能である地図モジュールを備える、請求項24から26のいずれか1項に記載のシステム。
  28. それぞれが1つまたは複数のバッテリを有する複数の電気自動車を備える電気自動車ネットワークを管理する方法であって、
    前記電気自動車の前記バッテリによって必要とされる追加エネルギーの量に少なくとも部分的に基づいて最小充電負荷を推定して、前記電気自動車のそれぞれがそのそれぞれの最終目的地に進むことができるようにすることと、
    前記電気自動車の前記バッテリが送電網に課すことができる最大充電負荷を推定することと、
    前記電気自動車の前記バッテリの1つまたは複数のバッテリ方針を調整して、特定の所定の要因に基づいて、前記電気自動車ネットワークの実際の充電負荷を、前記推定最小充電負荷と前記推定最大充電負荷との間に調整することと
    を含む方法。
  29. 前記最小充電負荷の前記推定することが、所定の時間ウィンドウにわたって前記電気自動車ネットワークの測定された実際のエネルギー需要に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項28に記載の方法。
  30. 前記推定最小充電負荷が、各々の電気自動車によって送電網に課される推定最小個別充電負荷の合計である、請求項28に記載の方法。
  31. 前記推定最小充電負荷が、前記最終目的地、現在位置、および各々の電気自動車のバッテリ充電レベルに少なくとも部分的に基づいている、請求項28から30のいずれか1項に記載の方法。
  32. 前記推定最大充電負荷が、特定のときに前記送電網に結合される車両の予測数のすべてが最大速度で同時に充電されなければならない場合に前記送電網の課される推定負荷に少なくとも部分的に基づいている、請求項28から31のいずれか1項に記載の方法。
  33. 前記推定最大充電負荷が、特定のときに前記送電網に結合される前記車両のすべてが最大速度で同時に充電されなければならない場合に前記送電網に課される推定負荷に少なくとも部分的に基づいている、請求項28から32のいずれか1項に記載の方法。
  34. 前記1つまたは複数のバッテリ方針が、前記送電網からのエネルギーの価格に少なくとも部分的に基づいて調整される、請求項28から33のいずれか1項に記載の方法。
  35. 前記電気自動車の前記バッテリがそれぞれ既存の充電レベルを有し、前記電気自動車の前記バッテリによって必要とされる追加エネルギーの前記量が前記電気自動車のそれぞれの前記既存の充電レベルの集合に加えるエネルギーの量である、請求項28から34のいずれか1項に記載の方法。
  36. 各々の電気自動車が、前記それぞれの車両の所有者またはオペレータとの1つまたは複数のサービス契約によって決定される関連最小バッテリ充電レベルを有する、請求項28から35のいずれか1項に記載の方法。
  37. ユーティリティプロバイダに、前記推定最小充電負荷および前記推定最大充電負荷を送信することと、
    前記ユーティリティプロバイダから、所定の時間ウィンドウの好ましい充電負荷を備えるエネルギー計画を受け取ること
    をさらに含み、
    前記1つまたは複数のバッテリ方針が前記エネルギー計画に従って調整される、
    請求項28から36のいずれか1項に記載の方法。
  38. それぞれの電気自動車の前記バッテリが、前記それぞれの電気自動車がその最終目的地に到達するために必要なよりも多くのエネルギーを含み、前記それぞれの電気自動車の前記バッテリが前記送電網にエネルギーを提供できる、請求項28から37のいずれか1項に記載の方法。
  39. 前記1つまたは複数の充電方針を調整することが、前記送電網に結合される前記交換用バッテリの内の少なくとも1つ、および前記送電網に結合される少なくとも1台の電気自動車の内の少なくとも1つの充電速度を加速するまたは減速することを含む、請求項28から38のいずれか1項に記載の方法。
  40. 前記充電速度がマイナスである、請求項39に記載の方法。
  41. 前記電気自動車ネットワークが、前記送電網に結合される1つまたは複数の蓄電池を含み、前記1つまたは複数のバッテリ方針を調整することが、前記蓄電池の内の少なくとも1つの充電速度を加速することまたは減速することを含む、請求項1から40のいずれか1項に記載の方法。
  42. 前記推定最小充電負荷および前記推定最大充電負荷が、所定の時間にわたってエネルギー量を表すデータ点のセットによって表される、請求項28から41のいずれか1項に記載の方法。
  43. 少なくともデータ点の前記セットのサブセットを曲線関数に適合させること、または
    表示装置に、少なくともデータ点の前記セットのサブセットを含むグラフを表示することと
    をさらに含む、請求項42に記載の方法。
  44. 前記1つまたは複数のバッテリ方針が、所定の時間ウィンドウにわたって前記電気自動車ネットワークのエネルギー費を最小限に抑えるために調整される、請求項28から43のいずれか1項に記載の方法。
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