JP2015073369A - スマートグリッドシステムおよび車載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動車両の２次電池を効果的に電力平滑化へ貢献させることを可能にする。
【解決手段】スマートグリッドシステム１は、電気自動車２０の２次電池２００の充放電を行う充放電ＰＣＳ１１を備える。電気自動車２０は、２次電池２００の電池残量を含む車両情報を取得する車両情報取得装置２０４と、２次電池２００の電池残量の履歴に基づき、電気自動車２０が充放電ＰＣＳ１１に接続したときに受ける２次電池２００の充放電指示の内容を予測する充放電指示予測装置２０８と、充放電指示予測装置２０８による充放電指示の予測に基づき、電気自動車２０の走行中の電力消費量を調整する消費電力調整装置２０９とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明はスマートグリッドシステムに関し、特に、電動車両の電力消費量を管理する車載装置に関する。

太陽光発電（Solar Photovoltaics；ＰＶ）や風力発電などの不安定な発電電力を平滑化したり、昼間の電力需要ピークを小さくしたりするために、電気自動車の２次電池（バッテリー）を活用するスマートグリッドシステムが考案されている。

例えば、下記の特許文献１には、管轄区域内の電力の供給と制御を担当する給電指令所と、電気自動車の２次電池の管理と制御指示を行うパワーアグリゲータとを備え、電気自動車の２次電池を利用して電力の平滑化を図る電力系統制御システムが開示されている。特許文献１の電力系統制御システムでは、給電指令所が、各設備における電力需要や発電機供給電力を予測して、電力需給バランスを確保するために必要な過不足電力量の情報を含む給電指令をパワーアグリゲータへ送信する。給電指令を受信したパワーアグリゲータは、移動中の電気自動車の位置および当該電気自動車の２次電池の電池残量を把握して、電力の平滑化が必要な設備の充放電スポットに電気自動車を誘導する。それにより、電気自動車の２次電池を電力の平滑化に貢献させることができる。

また、下記の特許文献２においては、エネルギーマネジメントシステムなどの設備を用いることなく、電力会社から提供される電力使用予測データを取得して、電気自動車のバッテリーの充電を管理する車載電力管理システムが提案されている。この車載電力管理システムは、電力使用予測データを通信端末を介して取得し、ユーザの乗車予定に基づいて電気自動車の充電計画を立てるが、その際、節電すべき時間帯以外の時間帯を優先して充電予定に組み込み、節電時間帯では原則として充電が行われないように計画を立てる。

国際公開２０１１／０７７７８０号 特開２０１３−１２１３０４号公報

特許文献１の電力系統制御システムにおいて、パワーアグリゲータは、電気自動車を充放電スタンドに誘導するだけであり、電気自動車が充放電スポットまで走行している間における２次電池の残量調整は実施されない。そのため、気候変動などの影響で給電指令所による電力需要の予測値や発電機供給電力の予測値が変動する場合や、給電指令所の予測精度が悪い場合には、電気自動車が充放電スポットに到着したときに、電力の平滑化に必要とされる２次電池の電池残量または電池空き容量に過不足が生じるおそれがある。その場合、２次電池を電力の平滑化に十分貢献させることができない。

また、特許文献２の車載電力管理システムも、電気自動車が充放電スポットまで走行している間における２次電池の残量調整は実施されない。そのため、例えば、節電すべき時間帯であるにもかかわらず、電動車両が充放電スポットへ到着したときに２次電池の電池残量が少なくなっていることが起こり得る。その場合も、２次電池を電力の平滑化に十分貢献させることができない。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、電動車両の２次電池を効果的に電力平滑化へ貢献させることを可能にするスマートグリッドシステムおよび車載装置を提供することを目的とする。

本発明に係るスマートグリッドシステムは、２次電池を搭載した電動車両と、前記電動車両の前記２次電池の充放電を行う充放電ＰＣＳと、前記充放電ＰＣＳを含む施設の電力需給計画を作成する電力マネジメントシステムと、前記電動車両の位置情報および２次電池の電池残量を含む車両情報を取得する車両情報取得装置と、前記車両情報および前記電力需給計画に基づいて、前記電動車両に対し前記充放電ＰＣＳへ案内する情報を配信するアグリゲータと、前記２次電池の電池残量の履歴を管理する情報管理装置と、前記２次電池の電池残量の履歴に基づき、前記電動車両が前記充放電ＰＣＳに接続したときに受ける前記２次電池の充放電指示の内容を予測する充放電指示予測装置と、前記充放電指示予測装置が予測した充放電指示の内容に基づき、前記電動車両の走行中の電力消費量を調整する消費電力調整装置と、を備えるものである。

本発明に係るスマートグリッドシステムによれば、電動車両が充放電ＰＣＳに接続したときに充放電ＰＣＳから受ける充放電指示の内容の予測結果に基づいて、電動車両が充放電ＰＣＳへ到着するまでに消費する電力が調整される。よって、電動車両が充放電ＰＣＳに到着したときに、電力平滑化に貢献するために必要な電池残量または電池空き容量を２次電池２００に確保することができる。

本発明の実施の形態に係るスマートグリッドシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るスマートグリッドシステムにおける、各要素間の情報の受け渡しを示すシーケンス図である。 充放電指示予測装置の構成を示すブロック図である。 電気自動車が充放電ＰＣＳに接続している間における２次電池の電池残量の履歴の例を示す図である。 過去に電気自動車が充放電ＰＣＳに接続している期間の電力需要計画の履歴の平均値と、今回作成された電力需要計画の例を示す図である。 情報管理装置の各抽出部による算出結果と２次電池の電池残量の調整方向の判定結果との対応関係を示す図である。 実施の形態に係る車載装置の動作を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施の形態に係るスマートグリッドシステム１の構成を示すブロック図である。図２は、当該スマートグリッドシステム１に含まれる電気自動車２０（電動車両）の構成を示すブロック図である。図１では、図２に示す電気自動車２０の構成要素のうち２次電池２００のみを示している。また、図３は、スマートグリッドシステム１における、各要素間の情報の受け渡しを示すシーケンス図である。

スマートグリッドシステム１は、各施設における電力需給を管理する電力マネジメントシステム１０を複数含んでいる。各電力マネジメントシステム１０は、管轄する施設における、太陽光発電システム（ＰＶ）１２による発電、蓄電池１３を用いた電力の充放電および負荷装置１４による電力需要を管理することによって、電力平滑化の処理を行う。

充放電ＰＣＳ１１（Power Conditioning System）は、電気自動車２０の２次電池２００の充放電を行う手段である。充放電ＰＣＳ１１に電気自動車２０が接続されると、その旨を示すＥＶ接続通知が充放電ＰＣＳ１１から電力マネジメントシステム１０へと送信される。電力マネジメントシステム１０は、ＥＶ接続通知を受けると、電気自動車２０の２次電池２００を管理下に置き、自己が作成した電力需給計画（電力需要計画および電力供給計画）に沿って、２次電池２００の充放電を行うことができる。それにより、２次電池２００を蓄電池１３と同様に電力平滑化のためのバッファとして用いることが可能となる。

なお、充放電ＰＣＳ１１による２次電池２００の充放電は、電力マネジメントシステム１０から送信される充放電指示によって制御され、充放電ＰＣＳ１１はその充放電指示に従って２次電池２００の充放電を実施する。充放電指示には、充放電ＰＣＳ１１に２次電池２００の充電を行わせる充電指示と、２次電池２００の放電を行わせる放電指示とが含まれる。

電力マネジメントシステム１０による電力平滑化の処理は、太陽光発電システム１２による発電量および負荷装置１４による電力需要を予測して行うことが有効である。電力マネジメントシステム１０は、気象情報（例えば日射量や気温の情報）を配信する気象情報サーバ４２にインターネット４０を通して接続でき、気象情報サーバ４２から取得した日射量の予測情報に基づいて、太陽光発電システム１２での発電量を予測することができる。また、電力マネジメントシステム１０は、負荷装置１４の過去の動作履歴や、ユーザが設定した負荷装置１４の動作スケジュールから、負荷装置１４での電力需要を予測することができる。

また、電力マネジメントシステム１０は、太陽光発電システム１２による発電量の予測値、負荷装置１４による電力需要の予測値および蓄電池１３の電池残量から、管轄する施設において電力の過不足が生じる時間帯（電力過不足期間）とそのときの電力の過不足量（過不足電力量）を予測する。そして、電力マネジメントシステム１０は、それらの情報を、インターネット４０を通して、スマートグリッドシステム１内の電力需給を統括して管理するアグリゲータ３０に通知する。

ここで、スマートグリッドシステム１には、複数の電気自動車２０が属しているものとする。図２に示すように、電気自動車２０は、２次電池２００、モータ２０１、モータ制御装置２０２、補機２０３、車両情報取得装置２０４、情報通信装置２０５、情報管理装置２０６、表示器２０７、充放電指示予測装置２０８、消費電力調整装置２０９を備えている。これらのうち、車両情報取得装置２０４、情報通信装置２０５、情報管理装置２０６、表示器２０７、充放電指示予測装置２０８および消費電力調整装置２０９は、電気自動車２０の走行中に２次電池２００の電池残量を調整する車載装置を構成する。

電気自動車２０は、電動のモータのみを動力源とするものに限らず、例えばモータとガソリンエンジンとを併用するプラグインハイブリッド車でもよい。本実施の形態では、電気自動車２０はプラグインハイブリッド車であるものとする。その場合、電気自動車２０は、さらにエンジン２１１、エンジン制御装置２１２、ジェネレータ２１３も備えた構成となる。

モータ２０１は電気自動車２０の走行駆動および回生電力の生成を行うものであり、その動作はモータ制御装置２０２によって制御される。補機２０３は、モータ２０１以外の電装品であり、例えばパワーステアリング装置や、エアコン、照明装置、各種電子制御ユニットなどである。モータ２０１および補機２０３の動作に必要な電力は、２次電池２００から供給される。また、モータ２０１が生成した回生電力は２次電池２００に充電される。

エンジン２１１は、ガソリンを燃料として電気自動車２０の走行駆動を行うものであり、その動作はエンジン制御装置２１２によって制御される。ジェネレータ２１３は、エンジン２１１の動力を用いて発電を行うものであり、ジェネレータ２１３が発電した電力も２次電池２００に充電される。

車両情報取得装置２０４は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星４５から受信した信号をもとに算出された電気自動車２０の現在位置、２次電池２００の電池残量、および充放電ＰＣＳ１１との接続状況などの車両情報を取得する。

情報通信装置２０５は、基地局４１を介する無線通信によりインターネット４０に接続可能であり、インターネット４０を通してアグリゲータ３０との通信を行う。電気自動車２０からアグリゲータ３０へは、車両情報取得装置２０４が取得した電気自動車２０の車両情報が送信される。なお、情報通信装置２０５は、無線でインターネット４０に接続可能であればよく、例えば、車載装置に外付けされる携帯電話やスマートフォン等によって構成されていてもよい。

アグリゲータ３０は、各電気自動車２０から受信した車両情報と、各電力マネジメントシステム１０から受信した電力過不足期間および過不足電力量の予測結果から、電力の過不足が生じると予測される施設の電力平滑化に貢献できる電気自動車２０を選定する。そして、選定した電気自動車２０に対し、その施設の充放電ＰＣＳ１１への接続を促す情報（電力ＰＣＳ案内情報）を通知する。電力ＰＣＳ案内情報には、充放電ＰＣＳ１１の位置および識別番号、充放電ＰＣＳ１１への到着を希望する時刻、充放電ＰＣＳ１１へ接続して電力平滑化に協力した場合のインセンティブなどの情報が含まれている。電力ＰＣＳ案内情報は、電気自動車２０のユーザが所有する利用者端末４４へも通知されてもよい。

アグリゲータ３０から電気自動車２０へ通知された電力ＰＣＳ案内情報は、当該電気自動車２０の情報通信装置２０５に受信され、情報管理装置２０６に送られる。情報管理装置２０６は、情報通信装置２０５を用いて、電力ＰＣＳ案内情報で接続が促されている充放電ＰＣＳ１１を管轄する電力マネジメントシステム１０が作成した電力需給計画、気象情報サーバ４２が配信する気象情報、交通情報サーバ４３が配信する交通情報（例えば渋滞情報、工事区間情報など）を取得して、それらの情報を管理する。また、情報管理装置２０６は、車両情報取得装置２０４が取得した車両情報も管理する。

さらに、情報管理装置２０６は、電力ＰＣＳ案内情報を表示器２０７へ送る。表示器２０７は、電力ＰＣＳ案内情報に基づいて、接続が促されている充放電ＰＣＳ１１までのルート情報、到着が希望される時刻、電力平滑化に協力した場合のインセンティブなどを表示する。

充放電指示予測装置２０８は、情報管理装置２０６で管理されている電力ＰＣＳ案内情報、当該電気自動車２０（以下「自車」ともいう）が過去に充放電ＰＣＳ１１に接続したときに行われた２次電池２００の充放電の状況が記録された充放電履歴、電力マネジメントシステム１０から取得した電力需給計画、気象情報サーバ４２の気象情報、交通情報サーバ４３の交通情報などから、自車が充放電ＰＣＳ１１に接続したときにその充放電ＰＣＳ１１から受ける充放電指示の内容を予測する。すなわち、充電指示と放電指示のどちらを受けるかを予測する。

消費電力調整装置２０９は、充放電指示予測装置２０８による充放電指示の予測結果に基づき、電気自動車２０が充放電ＰＣＳ１１に到着するまで走行する間における２次電池２００の電池残量の調整を行う。具体的には、充放電ＰＣＳ１１に到着したときの電池残量を増やすか減らすかを示す「調整方向」、電池残量を増減させる量を示す「調整量」、電池残量を調整する方法を示す「調整手段」を決定する。

２次電池２００の電池残量の調整手段としては、モータ制御装置２０２を制御してモータ２０１での電力消費量を増減させる方法、エンジン制御装置２１２を制御してジェネレータ２１３での発電量を増減させる方法、エアコン等の補機２０３の動作を制御して当該補機２０３の電力消費量を増減させる方法などが挙げられる。さらに、電気自動車２０を充放電ＰＣＳ１１まで案内するために表示器２０７に表示するルートを調整することによって、電気自動車２０での電力消費量を増減させ、２次電池２００の電池残量を調整してもよい。またこれらの調整手段の２以上を組み合わせてもよい。

モータ２０１の電力消費量を調整する方法としては、アクセル開度と車速との関係を表すトルクマップをモータ制御装置２０２が変更する方法や、現在のモータ出力値に対してある割合で目標トルクを調整する方法などが考えられる。また、補機２０３の消費電力を調整する方法としては、例えばエアコンの設定温度や風量と消費電力との関係を示すマップに基づいてそれらの設定値を調整する方法や、エアコンの出力電力をある割合で調整する方法、エアコンを間欠駆動させる方法などが考えられる。

充放電ＰＣＳ１１までのルートを調整して電力消費量を多くする方法としては、例えば、信号が多いルート、赤信号が多くなるルート、上り勾配の区間が多いルート、エアコンの強度を上げる必要がある外気温のルート、渋滞や工事が多いルート、向かい風の区間が多いルートなどを選択する方法がある。逆に、電力消費量を少なくする方法としては、例えば、信号が少ないルート、青信号が多くなるルート、下り勾配の区間が多いルート、エアコンの強度を下げても問題のない外気温のルート、渋滞や工事が少ないルート、追い風の区間が多いルートなどを選択すればよい。

また、２次電池２００の電池残量の調整量は、モータ２０１、補機２０３およびジェネレータ２１３の定格に応じて制限したり、電気自動車２０の搭乗者の快適性が損なわれないように制限したりすることが好ましい。

電力ＰＣＳ案内情報の通知を受けた電気自動車２０が、案内された充放電ＰＣＳ１１に到着してその充放電ＰＣＳ１１に接続されると、電力マネジメントシステム１０の作成した電力需給計画に従って２次電池２００が充放電され、当該２次電池２００を用いた電力平滑化の処理が行われる。電気自動車２０は、充放電ＰＣＳ１１に到着するまでの間に、その消費電力が消費電力調整装置２０９によって調整されているので、電力マネジメントシステム１０の電力需給計画が気候変動などによって変動した場合や、電力需給の予測精度が悪い場合でも、適切な電池残量または電池空き容量が２次電池２００に確保されており、電力平滑化に貢献することができる。

ここで、充放電指示予測装置２０８の詳細について説明する。図４は、充放電指示予測装置２０８の構成を示すブロック図である。図５は、電気自動車２０が充放電ＰＣＳ１１に接続している間における２次電池２００の電池残量の履歴（充放電履歴）の例である。

充放電指示予測装置２０８は、初期充放電方向抽出部５１、平均電池残量抽出部５２、満充電回数抽出部５３、過放電回数抽出部５４、電力需要計画差抽出部５５、日射量差抽出部５６、気温差抽出部５７、交通量差抽出部５８、予測判定器５９によって構成される。以下では、アグリゲータ３０から通知された電力ＰＣＳ案内情報を電気自動車２０のユーザが受け入れて、接続が促されている充放電ＰＣＳ１１が当該電気自動車２０の目的地として設定された状態（接続が予定された状態）を仮定して説明する。

初期充放電方向抽出部５１は、情報管理装置２０６で管理されている２次電池２００の充放電履歴から、自車が今回接続する予定の充放電ＰＣＳ１１に関する充放電履歴を抽出し、自車が過去に当該充放電ＰＣＳ１１へ接続したとき毎の初期充放電方向、すなわち、充電と放電のどちらが最初に行われたかを確認する。過去に当該充放電ＰＣＳ１１に複数回接続されていれば、最初に充電が行われた回数と最初に放電が行われた回数とをそれぞれカウントする。そして、その結果に基づいて、２次電池２００の電池残量の調整方向を定める。例えば、最初に充電が行われた回数の方が多ければ、今回も当該充放電ＰＣＳ１１から充電指示を受ける可能性が高いと考えられるため、調整方向を電池残量を減らす方向（以下「減少方向」）に定める。逆に、最初に放電が行われた回数の方が多ければ、今回も当該充放電ＰＣＳ１１から放電指示を受ける可能性が高いと考えられるため、調整方向を電池残量がなるべく減らない方向（以下「増加方向」）に定める。それにより、電力平滑化に貢献できる電池残量または電池空き容量が２次電池２００に確保されるようになる。

なお、初期充放電方向抽出部５１が２次電池２００の電池残量の調整方向を定める手法は、上の手法に限られない。例えば、過去に当該充放電ＰＣＳ１１に接続したとき最初に充放電された電力量の平均値や、最初の充放電によって生じた電池残量の変化の傾き（時間に対する変化量）の平均値などに基づいて、２次電池２００の電池残量の調整方向を定めてもよい。またそれらの２以上の手法を組み合わせてもよい。

平均電池残量抽出部５２は、情報管理装置２０６で管理されている２次電池２００の充放電履歴から、自車が今回接続する予定の充放電ＰＣＳ１１に関する充放電履歴を抽出し、自車が過去に当該充放電ＰＣＳ１１へ接続していた期間における電池残量の平均値（平均電池残量）を算出する。そして、その結果に基づいて、２次電池２００の電池残量の調整方向を定める。例えば、平均電池残量が予め定められた閾値よりも高ければ、当該充放電ＰＣＳ１１では充電指示を受ける可能性が高いと考えられるため、調整方向を減少方向に定める。逆に、平均電池残量が当該閾値よりも低ければ、当該充放電ＰＣＳ１１では放電指示を受ける可能性が高いと考えられるため、調整方向を増加方向に定める。それにより、電力平滑化に貢献できる電池残量または電池空き容量が２次電池２００に確保されるようになる。

なお、平均電池残量抽出部５２が２次電池２００の電池残量の調整方向を定める手法は、上の手法に限られない。例えば、電気自動車２０が充放電ＰＣＳ１１に到着したときの時間帯の重みを、充放電ＰＣＳ１１から出発したときの時間帯よりも重くして、電池残量を加重平均した値を算出し、その値に基づいて２次電池２００の電池残量の調整方向を定めてもよい。

満充電回数抽出部５３は、情報管理装置２０６で管理されている２次電池２００の充放電履歴から、自車が今回接続する予定の充放電ＰＣＳ１１に関する充放電履歴を抽出し、自車が過去に当該充放電ＰＣＳ１１へ接続していた期間において満充電（電池残量が特定の値以上になった状態）に至った回数の平均値を算出する。そして、その結果に基づいて、２次電池２００の電池残量の調整方向を定める。例えば、満充電回数の平均値が予め定められた閾値よりも多ければ、当該充放電ＰＣＳ１１では充電指示を受ける可能性が高いと考えられるため、調整方向を減少方向に定める。逆に、満充電回数の平均値が当該閾値よりも少なければ、当該充放電ＰＣＳ１１では充電指示を受ける可能性は低いと考えられるため、調整方向を増加方向に定める。それにより、電力平滑化に貢献できる電池残量または電池空き容量が２次電池２００に確保されるようになる。

なお、満充電回数抽出部５３が２次電池２００の電池残量の調整方向を定める手法は、上の手法に限られない。例えば、２次電池２００が満充電になっている時間の長さの平均値に基づいて、２次電池２００の電池残量の調整方向を定めてもよいし、その２つの手法を組み合わせてもよい。また、満充電か否かの判断基準となる電池残量の閾値（上記の「特定の値」）は、電気自動車２０が充放電ＰＣＳ１１に接続する回数が増えるほど増加するようにしてもよい。

過放電回数抽出部５４は、情報管理装置２０６で管理されている２次電池２００の充放電履歴から、自車が今回接続する予定の充放電ＰＣＳ１１に関する充放電履歴を抽出し、自車が過去に当該充放電ＰＣＳ１１へ接続していた期間において過放電（電池残量が特定の値以下になった状態）に至った回数の平均値を算出する。そして、その結果に基づいて、２次電池２００の電池残量の調整方向を定める。例えば、過放電回数の平均値が予め定められた閾値よりも少なければ、当該充放電ＰＣＳ１１では放電指示を受ける可能性は低いと考えられるため、調整方向を減少方向に定める。逆に、過放電回数の平均値が当該閾値よりも多ければ、当該充放電ＰＣＳ１１では放電指示を受ける可能性が高いと考えられるため、調整方向を増加方向に定める。それにより、電力平滑化に貢献できる電池残量または電池空き容量が２次電池２００に確保されるようになる。

なお、過放電回数抽出部５４が２次電池２００の電池残量の調整方向を定める手法は、上の手法に限られない。例えば、２次電池２００が過放電になっている時間の長さの平均値に基づいて、２次電池２００の電池残量の調整方向を定めてもよいし、その２つの手法を組み合わせてもよい。また、過放電か否かの判断基準となる電池残量の閾値（上記の「特定の値」）は、電気自動車２０が充放電ＰＣＳ１１に接続する回数が増えるほど増加するようにしてもよい。

図６は、過去に電気自動車２０が充放電ＰＣＳ１１に接続している期間（充放電ＰＣＳ１１に到着してから出発するまでの間）の電力需要計画の履歴の平均値と、電力マネジメントシステム１０が今回作成した電力需要計画の例を示す図である。電力マネジメントシステム１０が作成する電力需要計画は毎回異なるため、多くの場合、今回の電力需要計画は、過去の電力需要計画の平均値に対してある程度のずれを持つことになる。このことは、日射量予測値、気温予測値、交通量予測値に関しても同様に言える。なお、図６の縦軸が交通量予測値の場合、横軸は電力ＰＣＳ案内情報を受信してから充放電ＰＣＳ１１に到着するまでの期間となる。

電力需要計画差抽出部５５は、情報管理装置２０６で管理されている電力マネジメントシステム１０が過去に作成した電力需要計画の履歴から、自車が今回接続する予定の充放電ＰＣＳ１１に関する過去の電力需要計画を抽出する。そして、電力需要計画差抽出部５５は、抽出した過去の電力需要計画の平均値と、今回の電力需要計画との差を算出し、その結果に基づいて、２次電池２００の電池残量の調整方向を定める。例えば、今回の電力需要計画が過去の電力需要計画の平均値よりも小さい場合には、今回は当該充放電ＰＣＳ１１から充電指示を受ける可能性が高いと考えられるため、調整方向を減少方向に定める。逆に、今回の電力需要計画が過去の電力需要計画の平均値よりも大きい場合には、今回は当該充放電ＰＣＳ１１から放電指示を受ける可能性が高いと考えられるため、調整方向を増加方向に定める。それにより、電力平滑化に貢献できる電池残量または電池空き容量が２次電池２００に確保されるようになる。

ここでは、過去の電力需要計画の平均値と今回の電力需要計画との差に基づいて、２次電池２００の電池残量の調整方向を定めたが、例えば、過去の電力供給計画（太陽光発電システム１２の発電量予測値など）の平均値と今回の電力供給計画との差に基づいて定めてもよい。またそれらの手法を組み合わせて、過去の電力需給計画（電力需要計画と電力供給計画の和）の平均値と、今回の電力需給計画との差に基づいて定めてもよい。

また、上の各手法において、過去の計画（電力需要計画、電力供給計画または電力需給計画）の平均値に代えて、過去の実績値（電力需要実績値、電力供給実績値または電力需給実績値）の平均値を用いてもよい。その場合、情報管理装置２０６は、電力マネジメントシステム１０が管轄する施設の電力需要実績値、電力供給実績値または電力需給実績値なども管理する必要がある。

日射量差抽出部５６は、情報管理装置２０６で管理されている過去の日射量予測値の履歴から、自車が今回接続する予定の充放電ＰＣＳ１１と同じ施設に属する太陽光発電システム１２がある地域の過去の日射量予測値を抽出する。そして、日射量差抽出部５６は、抽出した過去の日射量予測値の平均値と、今回の日射量予測値との差を算出し、その結果に基づいて、２次電池２００の電池残量の調整方向を定める。例えば、今回の日射量予測値が過去の日射量予測値の平均値よりも大きい場合には、今回は当該充放電ＰＣＳ１１から充電指示を受ける可能性が高いと考えられるため、調整方向を減少方向に定める。また、今回の日射量予測値が過去の日射量予測値の平均値よりも小さい場合には、今回は当該充放電ＰＣＳ１１から放電指示を受ける可能性が高いと考えられるため、調整方向を増加方向に定める。それにより、電力平滑化に貢献できる電池残量または電池空き容量が２次電池２００に確保されるようになる。

上の手法において、過去の日射量予測値の平均値に代えて、過去の日射量の実績値（日射量実績値）の平均値を用いてもよい。その場合、情報管理装置２０６は、電力マネジメントシステム１０が管轄する太陽光発電システム１２についての日射量実績値の履歴を管理する必要がある。

気温差抽出部５７は、情報管理装置２０６で管理されている気温予測値の過去の履歴から、自車が今回接続する予定の充放電ＰＣＳ１１が属する施設がある地域の過去の気温予測値を抽出する。そして、気温差抽出部５７は、抽出した過去の気温予測値の平均値と、今回の気温予測値との差を算出し、その結果に基づいて、２次電池２００の電池残量の調整方向を定める。例えば、予め定められた快適温度（例えば２３度）に対して、今回の気温予測値と過去の気温予測値の平均値のどちらが近いかを判定し、今回の気温予測値の方が快適温度に近い場合には、今回は当該施設のエアコンによる電力需要は少ないと予測でき、当該充放電ＰＣＳ１１から充電指示を受ける可能性が高いと考えられるため、調整方向を減少方向に定める。逆に、過去の気温予測値の平均値の方が近い場合には、今回は当該施設のエアコンによる電力需要は多いと予測でき、当該充放電ＰＣＳ１１から放電指示を受ける可能性が高いと考えられるため、調整方向を増加方向に定める。それにより、電力平滑化に貢献できる電池残量または電池空き容量が２次電池２００に確保されるようになる。

上の手法において、過去の気温予測値の平均値に代えて、過去の気温の実績値（気温実績値）の平均値を用いてもよい。その場合、情報管理装置２０６は、電力マネジメントシステム１０が管轄する施設がある地域についての気温実績値の履歴を管理する必要がある。

交通量差抽出部５８は、情報管理装置２０６で管理されている交通量予測値の過去の履歴から、自車が今回接続する予定の充放電ＰＣＳ１１に到着するまでの経路の過去の交通量予測値を抽出する。そして、交通量差抽出部５８は、抽出した過去の交通量予測値の平均値と、今回の交通量予測値との差を演算し、その結果に基づいて、２次電池２００の電池残量の調整方向を定める。例えば、今回の交通量予測値が過去の交通量予測値の平均値よりも少ない場合には、今回は充放電ＰＣＳ１１に到着するまでの走行に要する電力が少ないと予想されるので、見かけ上、電力マネジメントシステム１０から放電指示を受ける可能性が高いと予測し、２次電池２００の電池空き容量を確保するために調整方向を減少方向に定める。また、今回の交通量予測値が過去の交通量予測値の平均値よりも大きい場合には、充放電ＰＣＳ１１に到着するまでの走行に要する電力は多いと予測されるので、見かけ上、電力マネジメントシステム１０から充電指示を受ける可能性が高いと予測し、２次電池２００の電池残量を確保するために、調整方向を増加方向に定める。それにより、電力平滑化に貢献できる電池残量または電池空き容量が２次電池２００に確保されるようになる。

上の手法において、過去の交通量予測値の平均値に代えて、過去の交通量の実績値（交通量実績値）の平均値を用いてもよい。その場合、情報管理装置２０６は、電力マネジメントシステム１０が管轄する充放電ＰＣＳ１１までの交通量実績値の履歴を管理する必要がある。

また、図１においては、電力マネジメントシステム１０が管理する発電設備として太陽光発電システム１２のみを示したが、例えば、風力発電システムも管理するようにしてもよい。電力マネジメントシステム１０が風力発電システムを管理している場合には、情報管理装置２０６に各風力発電システムがある地域の過去の風量予測値の履歴を管理させ、さらに、充放電指示予測装置２０８に、自車が今回接続する予定の充放電ＰＣＳ１１と同じ施設に属する風力発電システムがある地域の過去の風量予測値の平均値と、今回の風量予測値との差に基づいて、２次電池２００の電池残量の調整方向を定める風量差抽出部を設けるとよい。この場合も、過去の風量予測値の平均値に代えて、風量の実績値を用いてもよい。

次に、予測判定器５９について説明する。図７は、情報管理装置２０６の各抽出部（初期充放電方向抽出部５１、平均電池残量抽出部５２、満充電回数抽出部５３、過放電回数抽出部５４、電力需要計画差抽出部５５、日射量差抽出部５６、気温差抽出部５７および交通量差抽出部５８）による算出結果と２次電池２００の電池残量の調整方向の判定結果との対応関係を示す図である。図７において、上向きの矢印は電池残量を減らす向きの調整方向（減少方向）を示し、下向きの矢印は電池残量がなるべく減らないようにする向き（増加方向）の調整方向を示している。

予測判定器５９は、情報管理装置２０６の各抽出部による電池残量の調整方向の判定結果に基づき、自車が充放電ＰＣＳ１１に接続したときに受ける充放電指示を予測し、その予測結果を消費電力調整装置２０９に通知する。充放電指示を予測する手法としては、各抽出部の調整方向の判定結果に増加方向と減少方向のどちらが多いかという多数決によって予測する手法が考えられる。すなわち、減少方向の判定結果の方が多ければ、充電指示を受けると予測し、増加方向の判定結果の方が多ければ、放電指示を受けると予測することが考えられる。

また、各抽出部の判定結果のそれぞれに重み付けをして、加重平均をとった結果から充放電指示を予測してもよい。さらに、各抽出部の調整方向の判定結果と充放電指示を予測結果との関係を示す数式やマップを用いて、充放電指示を予測するようにしてもよい。

また、予測判定器５９は、充放電指示の予測結果ではなく、電池残量の調整方向や調整量を消費電力調整装置２０９に通知するようにしてもよい。調整方向を決定する手法としては、各抽出部の調整方向の判定結果に増加方向と減少方向のどちらが多いかという多数決によって決定することが考えられる。また、調整量の決定手法としては、調整方向を増加方向に定めた抽出部の数と、減少方向に定めた抽出部の数との差に応じて決定する（すなわち、差が大きいほど調整量を大きくする）ことが考えられる。あるいは、各抽出部の判定結果のそれぞれに重み付けをして、加重平均をとった結果から調整方向を決定したり、その加重平均の絶対値に応じて調整量を決定したりしてもよい。

なお、情報管理装置２０６の各抽出部は、過去の履歴から、自車が今回接続する予定の充放電ＰＣＳ１１に関するデータを抽出する際に、必ずしも全てのデータを抽出しなくてもよく、例えば、自車が今回充放電ＰＣＳ１１に接続する時間や季節でフィルタリングし、過去に似たような状況で得られたデータのみを抽出するようにしてもよい。

次に、図８は、車両情報取得装置２０４、情報通信装置２０５、情報管理装置２０６、表示器２０７、充放電指示予測装置２０８および消費電力調整装置２０９により構成される車載装置の動作を示すフローチャートである。以下、この図に基づいて、当該車載装置の動作を説明する。

車両情報取得装置２０４は、電気自動車２０の現在位置、２次電池２００の電池残量ならびに空き容量、および充放電ＰＣＳ１１との接続状況などの車両情報を取得する（ステップＳ１０１）。車両情報は、情報管理装置２０６に記録され、さらに情報通信装置２０５により、基地局４１およびインターネット４０を介してアグリゲータ３０へ送信される（ステップＳ１０２）。

その後、アグリゲータ３０によって、電力平滑化に貢献できるものとして選定された電気自動車２０に対し電力ＰＣＳ案内情報が通知される。情報通信装置２０５は自車に通知された電力ＰＣＳ案内情報を受信する（ステップＳ１０３）。情報通信装置２０５により受信された車両情報は、情報管理装置２０６に記録される。上記のように、電力ＰＣＳ案内情報には、接続を促す充放電ＰＣＳ１１の位置および識別番号、充放電ＰＣＳ１１への到着を希望する時刻、充放電ＰＣＳ１１へ接続して電力平滑化に協力した場合のインセンティブなどが含まれる。

情報管理装置２０６は、記録した電力ＰＣＳ案内情報を表示器２０７へ送り、表示器２０７は、接続が促されている充放電ＰＣＳ１１までのルート情報、到着が希望される時刻、電力平滑化に協力した場合のインセンティブなどを表示して、電気自動車２０のユーザに電力ＰＣＳ案内情報の通知を受けたことを知らせる（ステップＳ１０４）。

ユーザが電力ＰＣＳ案内情報を受け入れると、情報通信装置２０５は、今回接続する予定の充放電ＰＣＳ１１を管理する電力マネジメントシステム１０から、電力需給計画を取得する（ステップＳ１０５）。情報通信装置２０５により取得された電力需給計画は、情報管理装置２０６に記録される。

情報通信装置２０５はさらに、気象情報サーバ４２から気象情報を、交通情報サーバ４３から交通情報を、それぞれ取得する（ステップＳ１０６，Ｓ１０７）。情報通信装置２０５により取得された気象情報および交通情報は、情報管理装置２０６に記録される。

続いて、充放電指示予測装置２０８は、車両情報に含まれる自車と充放電ＰＣＳ１１との接続状況を確認し、今回接続する予定の充放電ＰＣＳ１１に自車が接続したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。

今回接続する予定の充放電ＰＣＳ１１に自車が接続していない場合、充放電指示予測装置２０８は、情報管理装置２０６に記録されている２次電池２００の電池残量の履歴、電力需給計画の履歴、日射量予測値の履歴、気温予測値の履歴および交通量予測値の履歴、当該充放電ＰＣＳ１１を管理する電力マネジメントシステム１０が作成した電力需給計画、当該充放電ＰＣＳ１１と同じ施設に属する太陽光発電システム１２がある場所の日射量予測値および当該施設がある場所の気温予測値、当該充放電ＰＣＳ１１までの経路の交通量予測値などに基づいて、自車が充放電ＰＣＳ１１に接続したときの充放電指示を予測する（ステップＳ１０９）。

消費電力調整装置２０９は、充放電指示予測装置２０８による充放電指示の予測結果に基づき、電池残量の調整方向および調整量を決定し、それに応じて調整手段（モータ２０１、補機２０３、エンジン２１１、エンジン制御装置２１２、表示器２０７のルート表示等）を決定する（ステップＳ１１０）。複数の調整手段を用いる場合には、調整手段ごとに調整量を配分する。そして、消費電力調整装置２０９は、決定した調整量に基づき調整手段を制御する（ステップＳ１１１）。

本発明に係るスマートグリッドシステム１および車載装置によれば、電気自動車２０が充放電ＰＣＳ１１に接続したときに受ける充放電指示が予測され、充放電ＰＣＳ１１へ到着するまでの間に、その予測結果に基づいて２次電池２００の電池残量が調整されるので、電力平滑化に貢献するために必要な電池残量または電池空き容量を確保することができる。

また、電池残量の調整手段として、モータ２０１、補機２０３、エンジン２１１、エンジン制御装置２１２、表示器２０７のルート表示など、多数のうちから選択可能であるため、例えばモータ２０１の出力や、エアコンなどの補機２０３の出力を極端に増減させる必要がなく、電気自動車２０の運転者の運転感覚や快適性に影響を与えずに、２次電池２００の電池残量を調整することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ スマートグリッドシステム、１０ 電力マネジメントシステム、１１ 充放電ＰＣＳ、１２ 太陽光発電システム、１３ 蓄電池、１４ 負荷装置、２０ 電気自動車、３０ アグリゲータ、４０ インターネット、４１ 基地局、４２ 気象情報サーバ、４３ 交通情報サーバ、４４ 利用者端末、４５ ＧＰＳ衛星、５１ 初期充放電方向抽出部、５２ 平均電池残量抽出部、５３ 満充電回数抽出部、５４ 過放電回数抽出部、５５ 電力需要計画差抽出部、５６ 日射量差抽出部、５７ 気温差抽出部、５８ 交通量差抽出部、５９ 予測判定器、２００ ２次電池、２０１ モータ、２０２ モータ制御装置、２０３ 補機、２０４ 車両情報取得装置、２０５ 情報通信装置、２０６ 情報管理装置、２０７ 表示器、２０８ 充放電指示予測装置、２０９ 消費電力調整装置、２１１ エンジン、２１２ エンジン制御装置、２１３ ジェネレータ。

本発明に係るスマートグリッドシステムは、２次電池を搭載した電動車両と、前記電動車両の前記２次電池の充放電を行う充放電ＰＣＳと、前記充放電ＰＣＳを含む施設の電力需給計画を作成する電力マネジメントシステムと、前記電動車両の位置情報および２次電池の電池残量を含む車両情報を取得する車両情報取得装置と、前記車両情報および前記電力需給計画に基づいて、前記電動車両に対し前記充放電ＰＣＳへ案内する情報を配信するアグリゲータと、前記２次電池の電池残量の履歴を管理する情報管理装置と、前記２次電池の電池残量の履歴に基づき、前記電動車両が前記充放電ＰＣＳに接続したときに受ける前記２次電池の充放電指示の内容を予測する充放電指示予測装置と、前記充放電指示予測装置が予測した充放電指示の内容に基づき、前記電動車両の走行中の電力消費量を調整する消費電力調整装置と、を備え、前記充放電指示予測装置は、過去に前記電動車両が前記充放電ＰＣＳに接続したとき毎の前記２次電池の最初の電池残量変化に基づいて、前記充放電指示の内容を予測するものである。

Claims (24)

1. ２次電池を搭載した電動車両と、
   前記電動車両の前記２次電池の充放電を行う充放電ＰＣＳと、
   前記充放電ＰＣＳを含む施設の電力需給計画を作成する電力マネジメントシステムと、
   前記電動車両の位置情報および２次電池の電池残量を含む車両情報を取得する車両情報取得装置と、
   前記車両情報および前記電力需給計画に基づいて、前記電動車両に対し前記充放電ＰＣＳへ案内する情報を配信するアグリゲータと、
   前記２次電池の電池残量の履歴を管理する情報管理装置と、
   前記２次電池の電池残量の履歴に基づき、前記電動車両が前記充放電ＰＣＳに接続したときに受ける前記２次電池の充放電指示の内容を予測する充放電指示予測装置と、
   前記充放電指示予測装置が予測した充放電指示の内容に基づき、前記電動車両の走行中の電力消費量を調整する消費電力調整装置と、を備える
   ことを特徴とするスマートグリッドシステム。
2. 前記充放電指示予測装置は、過去に前記電動車両が前記充放電ＰＣＳに接続したときにおける前記２次電池の最初の電池残量変化に基づいて、前記充放電指示の内容を予測する
   請求項１記載のスマートグリッドシステム。
3. 前記充放電指示予測装置は、過去に前記電動車両が前記充放電ＰＣＳに接続した期間における前記２次電池の平均電池残量に基づいて、前記充放電指示の内容を予測する
   請求項１記載のスマートグリッドシステム。
4. 前記充放電指示予測装置は、過去に前記電動車両が前記充放電ＰＣＳに接続した期間に前記２次電池の電池残量が特定の値以上となった時間または回数に基づいて、前記充放電指示の内容を予測する
   請求項１記載のスマートグリッドシステム。
5. 前記充放電指示予測装置は、過去に前記電動車両が前記充放電ＰＣＳに接続した期間に前記２次電池の電池残量が特定の値以下となった時間または回数に基づいて、前記充放電指示の内容を予測する
   請求項１記載のスマートグリッドシステム。
6. 情報管理装置は、さらに前記電力需給計画の履歴を管理しており、
   前記充放電指示予測装置は、前記電力需給計画の履歴を考慮に加えて、前記充放電指示の内容を予測する
   請求項１から請求項５のいずれか一項記載のスマートグリッドシステム。
7. 前記情報管理装置は、さらに気象情報の履歴を管理しており、
   前記充放電指示予測装置は、前記気象情報の履歴を考慮に加えて、前記充放電指示の内容を予測する
   請求項１から請求項６のいずれか一項記載のスマートグリッドシステム。
8. 前記情報管理装置は、さらに交通情報の履歴を管理しており、
   前記充放電指示予測装置は、前記交通情報の履歴を考慮に加えて、前記充放電指示の内容を予測する
   請求項１から請求項７のいずれか一項記載のスマートグリッドシステム。
9. 前記消費電力調整装置は、前記電動車両を駆動するモータで消費、回生する電力を調整することにより、前記電動車両の走行中の電力消費量を調整する
   請求項１から請求項８のいずれか一項記載のスマートグリッドシステム。
10. 前記電動車両は、少なくともエアコンを含む補機をさらに備え、
    前記消費電力調整装置は、前記補機で消費される電力を調整することにより、前記電動車両の走行中の電力消費量を調整する
    請求項１から請求項９のいずれか一項記載のスマートグリッドシステム。
11. 前記電動車両は、エンジンおよび前記エンジンの動力を用いて発電するジェネレータをさらに備え、
    前記消費電力調整装置は、前記ジェネレータで発電される電力を調整することにより、前記電動車両の走行中の電力消費量を調整する
    請求項１から請求項１０のいずれか一項記載のスマートグリッドシステム。
12. 前記電動車両は、前記充放電ＰＣＳへ案内する情報に基づき、前記充放電ＰＣＳまでのルートを表示する表示器をさらに備え、
    前記消費電力調整装置は、前記充放電ＰＣＳまでのルートを調整することにより、前記電動車両の走行中の電力消費量を調整する
    請求項１から請求項１１のいずれか一項記載のスマートグリッドシステム。
13. 電動車両に搭載される車載装置であって、
    前記電動車両が有する２次電池の電池残量を含む車両情報を取得する車両情報取得部と、
    前記２次電池の電池残量の履歴を管理する情報管理部と、
    前記２次電池の電池残量の履歴に基づき、前記電動車両が充放電ＰＣＳに接続したときに受ける前記２次電池の充放電指示の内容を予測する充放電指示予測部と、
    前記充放電指示予測部が予測した充放電指示の内容に基づき、前記電動車両の走行中の電力消費量を調整する消費電力調整部と、を備える
    ことを特徴とする車載装置。
14. 前記充放電指示予測部は、過去に前記電動車両が前記充放電ＰＣＳに接続したときにおける前記２次電池の最初の電池残量変化に基づいて、前記充放電指示の内容を予測する
    請求項１３記載の車載装置。
15. 前記充放電指示予測部は、過去に前記電動車両が前記充放電ＰＣＳに接続した期間における前記２次電池の平均電池残量に基づいて、前記充放電指示の内容を予測する
    請求項１３記載の車載装置。
16. 前記充放電指示予測部は、過去に前記電動車両が前記充放電ＰＣＳに接続した期間に前記２次電池の電池残量が特定の値以上となった時間または回数に基づいて、前記充放電指示の内容を予測する
    請求項１３記載の車載装置。
17. 前記充放電指示予測部は、過去に前記電動車両が前記充放電ＰＣＳに接続した期間に前記２次電池の電池残量が特定の値以下となった時間または回数に基づいて、前記充放電指示の内容を予測する
    請求項１３記載の車載装置。
18. 情報管理部は、さらに前記充放電ＰＣＳを含む施設の電力マネジメントシステムが作成した電力需給計画の履歴を管理しており、
    前記充放電指示予測部は、前記電力需給計画の履歴を考慮に加えて、前記充放電指示の内容を予測する
    請求項１３から請求項１７のいずれか一項記載の車載装置。
19. 前記情報管理部は、さらに気象情報の履歴を管理しており、
    前記充放電指示予測部は、前記気象情報の履歴を考慮に加えて、前記充放電指示の内容を予測する
    請求項１３から請求項１８のいずれか一項記載の車載装置。
20. 前記情報管理部は、さらに交通情報の履歴を管理しており、
    前記充放電指示予測部は、前記交通情報の履歴を考慮に加えて、前記充放電指示の内容を予測する
    請求項１３から請求項１９のいずれか一項記載の車載装置。
21. 前記消費電力調整部は、前記電動車両を駆動するモータで消費、回生する電力を調整することにより、前記電動車両の走行中の電力消費量を調整する
    請求項１３から請求項２０のいずれか一項記載の車載装置。
22. 前記電動車両は、少なくともエアコンを含む補機をさらに備え、
    前記消費電力調整部は、前記補機で消費される電力を調整することにより、前記電動車両の走行中の電力消費量を調整する
    請求項１３から請求項２１のいずれか一項記載の車載装置。
23. 前記電動車両は、エンジンおよび前記エンジンの動力を用いて発電するジェネレータをさらに備え、
    前記消費電力調整部は、前記ジェネレータで発電される電力を調整することにより、前記電動車両の走行中の電力消費量を調整する
    請求項１３から請求項２２のいずれか一項記載の車載装置。
24. 前記電動車両は、前記充放電ＰＣＳへ案内する情報に基づき、前記充放電ＰＣＳまでのルートを表示する表示器をさらに備え、
    前記消費電力調整部は、前記充放電ＰＣＳまでのルートを調整することにより、前記電動車両の走行中の電力消費量を調整する
    請求項１３から請求項２３のいずれか一項記載の車載装置。

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