JP2015146702A - 車両と住宅との間の給充電制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両と住宅との間の給充電を車両の利用を妨げることなく行うことが出来る給充電システムを提供する。
【解決手段】車両１０、住宅２０、及び、車両および住宅と通信可能な地域管理センター３０を備える。車両はバッテリの電力残量を含む車両データを該センターに送信する。住宅は商用電源２１および太陽光発電装置２２を含む電力源を有し、電力源の時間別の使用履歴を含む住宅データを該センターに送信し、該センターから受信した給充電スケジュールに従い、車両と住宅間の給充電を行う。該センターは、該スケジュールに従って給充電を行ったときの電力源の使用費用の削減見込額を、上記各データ等に基づいて予測し、地域管理部３１に該スケジュールを送信する前に該スケジュール及び削減見込額をユーザに通知する。そして、該センターは、ユーザによって該スケジュールが承認されれば、該スケジュールを住宅管理部２３に送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、充放電可能なバッテリを有する車両、車両と相互に電力を供給可能な住宅、並びに、車両および住宅と通信可能な地域管理センターを備えた、車両と住宅と間の給充電制御システムに関する。

従来より、住宅の電力源から車両に電力を供給して車両のバッテリを充電でき、且つ、車両のバッテリから住宅に電力を供給して住宅内の負荷（例えば、家電製品など）へ給電できる給充電制御システムが知られている。

例えば、従来の給充電制御システムの一つ（以下「従来システム」という。）は、電気自動車と、電力源として商用電源および蓄電池を有する住宅と、から構成されている。従来システムは、電気自動車と住宅とが給充電可能に接続されると、車載電池、並びに、商用電源および蓄電池の各々について、電力単価を算出する。そして、従来システムは、電力単価が低い順に、車載電池、商用電源および蓄電池の電力を住宅内の負荷等に向けて供給する。これにより、従来システムは、システム全体における電力の使用費用を小さくすることができる（例えば、特許文献１を参照。）。

特許５０１３８３３号公報

従来システムは、電気自動車と住宅との間での給充電をユーザが承認していることが前提であるものの、その承認をユーザに促す工夫は特になされていない。また、従来システムは、電力単価の高低のみに基づいて自動的に各電力の使用順序を決めるため、ユーザが電気自動車を使用しようとしたときに車載電池が十分に充電されていない場合、電気自動車の走行可能距離等の各種機能が制限される可能性がある。

本発明の目的は、車両と住宅との間の給充電をユーザに促すとともに、ユーザによる車両の利用を出来る限り妨げることなく同給充電を行うことができる、給充電制御システムを提供することにある。

上記課題を解決するための、本発明による車両と住宅と間の給充電制御システムは、充放電可能なバッテリを有する「車両」、前記車両と相互に電力を供給可能な「住宅」、並びに、前記車両および前記住宅と通信可能な「地域管理センター」、を備える。

より具体的には、前記車両は、
前記バッテリの電力残量を含む“車両データ”を前記地域管理センターに送信する「車両管理部」を有する。

更に、前記住宅は、
商用電源および太陽光発電装置を含む「電力源」と、
前記電力源の時間別の使用履歴を含む“住宅データ”を前記地域管理センターに送信するとともに、前記車両の前記バッテリから該住宅に電力を供給する“給電処理”および該住宅の前記電力源から前記車両に電力を供給して前記バッテリを充電する充電処理を含む“給充電処理”を行う「住宅管理部」と、を有する。

そして、前記地域管理センターは、
前記給充電スケジュールを予め記憶するとともに、前記給充電スケジュールに従って前記給充電処理を行ったときに前記電力源の時間別の使用量が変化することに起因する“前記電力源の使用費用の削減見込額”を、前記車両データ、前記住宅データ、前記商用電源の時間別の電力単価、及び、前記太陽光発電装置の時間別の発電見込量に基づいて予測した後、前記地域管理部に前記給充電スケジュールを送信する前に前記給充電スケジュール及び前記削減見込額をユーザに通知する「地域管理部」を有する。

本システムによれば、地域管理センターは、「給充電スケジュールを予め記憶」しており、車両および住宅から送信された「前記車両データ、前記住宅データ」と、自ら取得等した「商用電源の時間別の電力単価」及び「太陽光発電装置の時間別の発電見込量」と、に基づいて「電力源の使用費用の削減見込額を・・・予測」する。そして、地域管理センターは、事前に「前記給充電スケジュール及び前記削減見込額をユーザに通知する」ように構成されている。

このように、本システムは、給充電処理を行う前に、給充電スケジュール（車両が給充電処理に用いられる時間帯等）及び電力源の使用費用の削減見込額（節約が可能な予測金額）をユーザに提示する。よって、本システムのユーザは、電力源の使用費用の削減見込額を事前に知ることができるので、車両の今後の使用予定などを考慮しながら、その削減見込額に応じて給充電処理を行うことが促される。

したがって、本システムは、車両と住宅との間の給充電をユーザに促すとともに、ユーザによる車両の利用を出来る限り妨げることなく同給充電を行うことができる。

なお、本システムにおいて、地域管理センター（地域管理部）は、給充電スケジュール及び削減見込額をユーザに通知した後、ユーザによって給充電スケジュールが承認されれば給充電スケジュールを住宅管理部に送信する、ように構成されてもよい。

図１は、本発明の実施形態に係る給充電制御システムが適用される車両、住宅および地域管理センターの概略構成を示す模式図である。 図２は、本発明の実施形態に係る給充電制御システムにおける処理工程を示すフローチャートである。

［システムの概要］
図１は、本発明の実施形態に係る給充電制御システム（以下「実施システム」という。）の概略構成を示している。なお、以下、電力源の使用費用は「電力コスト」とも称呼され、車両から住宅への電力の供給（給電）は「Ｖ２Ｈ」とも称呼され、給電の後に行われる住宅から車両への電力の供給（給電後の充電）は「ポスト充電」とも称呼され、給電の前に行われる住宅から車両への電力の供給（給電前の充電）は「事前充電」とも称呼される。

実施システムは、車両１０、住宅２０、及び、地域管理センター３０を含んで構成されている。

車両１０は、バッテリ１１、及び、車両管理部１２を有している。バッテリ１１は、外部電源から供給される電力による充電が可能であり且つ外部負荷に対する電力の供給（給電）が可能な二次電池（例えば、リチウムイオン電池）である。車両管理部１２は、地域管理センター３０と無線または有線での通信が可能な電気回路ユニットであり、バッテリ１１の電力残量（以下「ＳＯＣ値」という。）を含む“車両データ”を地域管理センター３０に送信する。

車両データは、例えば、所定時間が経過する毎に、及び／又は、給充電処理（詳細は後述される。）の実行時に、地域管理センター３０に送信される。本例においては、車両データは、インターネット等のネットワーク４１に接続された無線基地局４２を介し、車両管理部１２から地域管理センター３０に無線にて送信される。なお、車両データは、ネットワーク４１を介して有線にて送信されてもよい。車両データは、バッテリ１１のＳＯＣ値以外の情報（例えば、車両１０の位置情報）を含んでもよい。

住宅２０は、電力源としての商用電源２１及び太陽光発電装置２２、並びに、それら電力源を管理するための住宅管理部２３を有している。住宅管理部２３は、分電盤２４を介し、それら電力源に接続されている。分電盤２４には、充放電スタンド２５も接続されている。住宅２０は、上記電力源以外の電力源（例えば、蓄電池２６、並びに、図示しない燃料電池およびヒートポンプ式給湯器）を有してもよい。

商用電源２１は、発電所（図示省略）等から送電された電力を住宅２０に供給可能な電力源である。太陽光発電装置２２は、太陽光を変換して得られた電力を住宅２０に供給可能な電力源である。蓄電池２６は、充放電可能な二次電池（例えば、鉛電池）を含んで構成され、蓄電池２６に蓄えた電力を住宅２０に供給可能な電力源である。電力源の電力は、住宅２０内の負荷（家電製品等。図示省略）において用いられてもよく、車両１０のバッテリ１１及び蓄電池２６の充電に用いられてもよい。

住宅管理部２３は、ホーム・エネルギ・マネジメント・システム（ＨＥＭＳ）とも呼ばれ、車両１０と住宅２０との間の給充電を管理するための電気回路ユニットである。具体的には、住宅管理部２３は、電力源の時間別の使用履歴を含む“住宅データ”を地域管理センター３０に送信する。

住宅データは、例えば、所定時間が経過する毎に、及び／又は、給充電処理（詳細は後述される。）の実行時に、地域管理センター３０に送信される。本例においては、住宅データは、ネットワーク４１を介し、住宅管理部２３から地域管理センター３０に有線にて送信される。なお、住宅データは、無線基地局４２を介して無線にて送信されてもよい。住宅データは、電力源の時間別の使用履歴以外の情報（例えば、蓄電池２６の電力残量）を含んでもよい。

更に、住宅管理部２３は、地域管理センター３０から受信した給充電スケジュール（詳細は後述される。）に従い、「車両１０のバッテリ１１から住宅１０に電力を供給する給電処理（Ｖ２Ｈ）」及び「住宅１０の電力源から車両１０に電力を供給してバッテリ１１を充電する充電処理（ポスト充電・事前充電）」を含む給充電処理を行う。

この給充電処理は、住宅２０の充放電スタンド２５から伸びるケーブル２５ａを車両１０に接続した状態にて行われる。給電処理（Ｖ２Ｈ）が行われるとき、車両１０のバッテリ１１の電力が、ケーブル２５ａ、充放電スタンド２５及び分電盤２４を介して、住宅２０内の負荷（家電製品等）及び／又は蓄電池２６に供給される。一方、充電処理（ポスト充電・事前充電）が行われるとき、住宅２０の電力源の電力が、分電盤２４、充放電スタンド２５及びケーブル２５ａを介し、車両１０のバッテリ１１に供給される。なお、充電処理においては、通常、電力単価が低い電力源が優先的に用いられる。

なお、車両１０のバッテリ１１は、住宅２０から供給される電力だけでなく、市街地等に設置された商用充電スタンド（図示省略）から供給される電力によっても充電が可能である。商用充電スタンドは、通常、住宅２０の商用電源２１と同様の商用電源を電力源として用いている。

地域管理センター３０は、エネルギ・データ・マネジメント・システム（ＥＤＭＳ）とも呼ばれ、車両１０及び住宅２０から受信したデータ等に基づいて給充電処理に関する各種管理を行う地域管理部３１を有している。地域管理部３１は、それら各種管理を行うための電気回路ユニットである

地域管理部３１は、給充電スケジュールを予め記憶している。給充電スケジュールは、給電処理および充電処理を実行する順序および実行時間を含んでいる（詳細は後述される。）。給充電スケジュールは、例えば、本システムの管理者によって地域管理部３１に入力される。

更に、地域管理部３１は、「給充電スケジュールに従って給充電処理を行った場合に電力源の時間別の使用量が変化することに起因する電力源の使用費用の削減見込額」（節約が可能な予測金額）を、車両データ、住宅データ、商用電源の時間別の電力単価、及び、太陽光発電装置の時間別の発電見込量に基づいて予測する（具体的な予測方法は後述される。）。そして、地域管理部３１は、住宅管理部２３に給充電スケジュールを通知する前に、給充電スケジュール及び削減見込額をユーザに通知する。この通知は、例えば、各種情報の入出力が可能な情報端末５１に、給充電スケジュール及び削減見込額を無線にて送信して表示させることによって行われる。

情報端末５１は、車両１０又は住宅２０の内部に設置されてもよく、ユーザが持ち運んでもよい。情報端末５１として、例えば、フォトフレーム、携帯電話、パーソナルコンピュータ、家電コントローラ及び家電リモコン等が用いられる。

［実際の作動］
図２を参照しながら、実施システムの実際の作動について説明する。本システムは、図２に示すように作動し、電力源の使用費用の削減見込額（以下「電力コストの削減見込額」という。）を計算する。そして、本システムは、給充電処理を行う前に、給充電スケジュール及び電力コストの削減見込額をユーザに提示する。

具体的には、まず、ステップＳ１にて、本システムの管理者等によって地域管理センター３０の地域管理部３１に給充電スケジュールが入力され、地域管理部３１はその給充電スケジュールを記憶する。

給充電スケジュールは、給電処理の開始時刻および終了時刻と、充電処理の開始時刻および終了時刻と、を含む一連の処理計画である。給充電スケジュールは、一又は複数の給電処理、及び、一又は複数の充電処理を含んでもよい。例えば、給充電スケジュールとして、給電処理（Ｖ２Ｈ）および充電処理（ポスト充電）をこの順に行う処理計画、又は、充電処理（事前充電）、給電処理（Ｖ２Ｈ）および充電処理（ポスト充電）をこの順に行う処理計画などが採用され得る。

給充電スケジュールは、例えば、車両１０の使用履歴および住宅２０の電力源の使用履歴などに基づき、電力コストの削減見込額が出来る限り大きくなるように設定され得る。なお、地域管理部３１は、一つの給充電スケジュールを記憶してもよく、複数の給充電スケジュールを記憶してもよい。

次いで、ステップＳ２にて、地域管理部３１は、各種データ（車両データ及び住宅データ等）を収集する。具体的には、地域管理部３１は、車両１０の車両管理部１２が送信した車両データ（ステップＳ３）、及び、住宅２０の住宅管理部２３が送信した住宅データ（ステップＳ４）を、受信して収集する。

本例において、車両データは、バッテリ１１の電力残量および車両の位置情報を含む。また、住宅データは、電力源の使用履歴および蓄電池２６の電力残量を含む。更に、車両データは所定時間が経過する毎に無線基地局４２を介して無線にて送信され、住宅データは所定時間が経過する毎にネットワーク４１を介して有線にて送信される（図１を参照。）。

次いで、ステップＳ５にて、地域管理センター３０の地域管理部３１は、電力コストの削減見込額を計算する処理（以下「削減見込額の予測処理」という。）を開始すべきか否かを判定する。本例において、地域管理部３１は、削減見込額の予測処理を前回行ってから所定時間（例えば、２４時間）が経過しており、且つ、同処理を行うために必要な情報が全て収集されている場合、同処理を開始すべきであると判定する。

ステップＳ５にて、削減見込額の予測処理を開始すべきではない場合（Ｎｏの場合）、地域管理部３１は、ステップＳ２に戻って再びデータ収集を行う。一方、削減見込額の予測処理を開始すべきである場合（Ｙｅｓの場合）、地域管理部３１は、ステップＳ６にて、同処理を前回行った時点から現時点までの商用電源の時間別の電力単価を、取得する。

この電力単価は、過去の電力単価のデータを一括して電力会社等から入手することによって取得してもよく、上記処理を前回行った時点以降の実際の電力単価を時々刻々と記録しておいて同記録を参照することによって取得してもよい。

次いで、地域管理部３１は、ステップＳ７にて、電力コストの削減見込額を計算（予測）する。本例においては、地域管理部３１は、以下の処理１〜５をこの順に行う。

・処理１：
地域管理部３１は、給充電スケジュールに従って給充電処理を行う時点（将来の時点）での商用電源の時間別の電力価格を、予測する。この予測は、過去の商用電源の時間別の電力価格、及び、電力会社等から提供される各種情報等に基づいて行われる。

・処理２：
地域管理部３１は、給充電スケジュールに従って給充電処理を行う時点（将来の時点）での住宅２０の電力源の使用状況を、予測する。この予測は、住宅データ（住宅２０の電力源の使用履歴）、同時点の天気予報から予測される太陽光発電装置２２の時間別の発電見込量、及び、現時点での蓄電池２６の電力残量等に基づいて行なわれる。

・処理３：
地域管理部３１は、車両１０から住宅２０への給電処理（Ｖ２Ｈ）を行うことによる電力コストの減少額を、計算する。具体的には、地域管理部３１は、車両データ（給電前のバッテリ１１のＳＯＣ値）に基づき、下式によって電力コストの減少額を計算する。
電力コストの減少額＝Σ｛単位時間あたりの給電量×商用電源の電力単価｝
なお、上式において、単位時間あたりの給電量は、予め定められた固定値である。電力コストの減少額は、この固定値ずつ給電した場合にバッテリ１１のＳＯＣ値が所定の下限値に達するまでの時間に亘って積算される。上式に示すように、電力コストの減少額は、バッテリ１１から給電される電力量の分だけ商用電源の使用量が減少するとの仮定の下で計算される。

・処理４：
地域管理部３１は、住宅２０から車両１０への充電処理（ポスト充電）を行うことによる電力コストの増加額を、計算する。具体的には、地域管理部３１は、車両データ（給電後のバッテリ１１のＳＯＣ値）に基づき、下式によって電力コストの増加額を計算する。
電力コストの増加額＝Σ｛単位時間あたりの充電量×充電に用いられる電圧源の電力単価（予測値）｝
なお、上式において、単位時間あたりの充電量は、予め定められた固定値である。電力コストの増加額は、この固定値ずつ充電した場合にバッテリ１１のＳＯＣ値が所定の上限値に達するまでの時間に亘って積算される。上式に示すように、電力コストの増加額は、充電時の電力源の使用状況（処理２）を考慮しながら、バッテリ１１に充電される電力量の分だけ電力源の使用量が増加するとの仮定の下で計算される。なお、充電に用いられる電力は、電力単価が小さい電力が優先して用いられる。

・処理５：
地域管理部３１は、電力コストの削減見込額を、下式によって計算する。
削減見込額＝電力コストの減少額−電力コストの増加額
上式に示すように、削減見込額は、給電処理（Ｖ２Ｈ）を行うことによる電力コストの減少額（処理４）と、充電処理（ポスト充電）を行うことによる電力コストの増加額（処理５）と、の差として計算される。

地域管理部３１は、電力コストの削減見込額を計算（予測）した後、ステップＳ８にて、給充電処理を実行する条件が成立するか否かを判定する。本例においては、地域管理部３１は、削減見込額が正の値であり（すなわち、給充電スケジュールに従うことに金銭的利益があり）、車両１０の位置が住宅２０の近傍であり、車両１０のバッテリ１１の電力残量が所定値以上であり、住宅２０の蓄電池２６の電力残量が所定値以下であり、給充電スケジュールと他の処理とが干渉しないときに、同条件が成立すると判定する。

なお、地域管理部３１は、ステップＳ８にて、上記各項目に加え、電力コストの減少額（上述した処理３を参照。）がバッテリ１１の電力価格（下記参照。）よりも大きいときに、給充電処理を実行する条件が成立すると判定してもよい。バッテリ１１の電力価格は、車両データ（バッテリ１１のＳＯＣ値）、バッテリ１１が充電されたときの車両１０の位置、住宅データ（バッテリ１１が充電された時点での太陽光発電装置２２の発電履歴、及び、同時点での蓄電池２６の使用履歴）、及び、バッテリ１１が充電された時点での商用電源の電力単価に基づき、下式によって計算される。
バッテリ１１の電力価格＝Σ｛充電された電力量×充電に用いられた電力の単価｝
なお、上式において、地域管理部３１は、充電時における車両１０の位置が住宅２０の近傍である場合、住宅２０（充放電スタンド２５）が充電に用いられたと判断する。一方、充電時における車両１０の位置が住宅２０の近傍でない場合、地域管理部３１は、商用充電スタンドが充電に用いられたと判断する。

ステップＳ８にて、給充電処理を実行する条件が成立しない場合（Ｎｏの場合）、地域管理部３１は、ステップＳ２に戻って再びデータ収集を行う。一方、上記条件が成立する場合（Ｙｅｓの場合）、地域管理部３１は、ステップＳ９にて、給充電スケジュール及び削減見込額を情報端末５１に送信して表示させる。すなわち、ユーザに給充電スケジュール及び削減見込額を通知する。なお、給充電スケジュール及び削減見込額は、無線にて情報端末５１に送信される。

このように、実施システムは、給充電処理を行う前に、給充電スケジュール及び電力コストの削減見込額をユーザに提示する。よって、本システムは、車両１０と住宅２０との間の給充電をユーザに促すとともに、ユーザによる車両１０の利用を出来る限り妨げることなく同給充電を行うことができる。

なお、本システムは、上記通知の後にユーザによって給充電スケジュールが承認された場合に同スケジュールに従って給充電処理を行うように構成されてもよい。

具体的には、上述したステップＳ９の処理の後、ステップＳ１０にて、ユーザによって給充電スケジュールが承認されない場合（Ｎｏの場合）、地域管理部３１にその旨が送信され、地域管理部３１はステップＳ５に戻って再び削減見込額の予測処理を開始する条件が成立するまで待機する。一方、ユーザによって給充電スケジュールが承認された場合（Ｙｅｓの場合）、情報端末５１から地域管理部３１にその旨が送信される。そして、ステップＳ１１にて、地域管理部３１は、給充電スケジュールを住宅２０の住宅管理部２３に送信する。ユーザによる承認は、例えば、情報端末５１に表示した承認ボタンをユーザが押したとき、情報端末５１から地域管理部３１に送信される。

給充電スケジュールを受信した住宅管理部２３は、ステップＳ１２にて、給充電スケジュールに従って給充電処理を実行する。これにより、車両１０から住宅２０への給電（Ｖ２Ｈ）及び住宅１０から車両１０への充電（ポスト充電）等が行われる。給充電処理が完了すると、ステップＳ１３にて、住宅管理部２３は、給充電処理の結果（例えば、給充電スケジュール通りに給充電処理が実行できたか否か、及び、電力コストの実際の削減額など）を、地域管理センター３０の地域管理部３１に送信する。

地域管理部３１は、ステップＳ１４にて、給充電処理の結果を受信した後、ステップＳ２に戻ってデータ収集を再開する。なお、給充電処理の結果は、例えば、次回以降の給充電スケジュールを本システムの管理者が決定する際などに用いられる。

１０…車両、１１…バッテリ、１２…車両管理部、２０…住宅、２１…商用電源、２２…太陽光発電装置、２３…住宅管理部（ＨＥＭＳ）、２４…分電盤、２５…充放電スタンド、２６…蓄電池、３０…地域管理センター（ＥＤＭＳ）、３１…地域管理部、４１…ネットワーク、４２…無線基地局、５１…情報端末

Claims (1)

1. 充放電可能なバッテリを有する車両、前記車両と相互に電力を供給可能な住宅、並びに、前記車両および前記住宅と通信可能な地域管理センター、を備えた、車両と住宅と間の給充電制御システムであって、
   前記車両は、
   前記バッテリの電力残量を含む車両データを前記地域管理センターに送信する車両管理部を有し、
   前記住宅は、
   商用電源および太陽光発電装置を含む電力源と、
   前記電力源の時間別の使用履歴を含む住宅データを前記地域管理センターに送信するとともに、前記地域管理センターから受信した給充電スケジュールに従い、前記車両の前記バッテリから該住宅に電力を供給する給電処理および該住宅の前記電力源から前記車両に電力を供給して前記バッテリを充電する充電処理を含む給充電処理を行う、住宅管理部と、を有し、
   前記地域管理センターは、
   前記給充電スケジュールを予め記憶するとともに、前記給充電スケジュールに従って前記給充電処理を行ったときに前記電力源の時間別の使用量が変化することに起因する前記電力源の使用費用の削減見込額を、前記車両データ、前記住宅データ、前記商用電源の時間別の電力単価、及び、前記太陽光発電装置の時間別の発電見込量に基づいて予測した後、前記地域管理部に前記給充電スケジュールを送信する前に前記給充電スケジュール及び前記削減見込額をユーザに通知する、地域管理部を有する、
   車両と住宅との間の給充電制御システム。
   
   

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