JP2017515446A - 充電ステーションネットワーク内で移動負荷に対し複数の充電ステーションの負荷分散を行う方法および充電ステーションネットワーク - Google Patents

Abstract

充電ステーションネットワーク内での充電ステーションの非常に効率的な使用を可能にするため、充電ステーションネットワーク内で移動負荷、特に電気自動車（ＥＶ）に対し、複数の充電ステーションの負荷分散を行う方法が提供される。前記移動負荷の充電需要の予測に基づいて、設定可能な最適化パラメータを考慮して、各充電ステーションｐごとのエネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）ｐ，ｌｉｍの分配が実行される（ただしｐ＝１，...，ｎであり、ｎおよびｐは整数である）。そして、前記分配を考慮して、各充電ステーションｐに対して、または、設定可能な数の充電ステーションｐに対して、前記エネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）ｐ，ｌｉｍを少なくとも部分的に充足するために、少なくとも１つの移動負荷の少なくとも１つの輸送パラメータの適応および／または選択が実行される。また、対応する充電ステーションネットワーク、好ましくは上記方法を実行する充電ステーションネットワークが提供される。

Description

本発明は、充電ステーションネットワーク内で移動負荷、特に電気自動車（ＥＶ）に対し、複数の充電ステーションの負荷分散を行う方法に関する。前記移動負荷の充電需要の予測に基づいて、設定可能
な最適化パラメータを考慮して、各充電ステーションｐごとのエネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}の分配が実行される（ただしｐ＝１，...，ｎであり、ｎおよびｐは整数である）。そして、前記分配を考慮して、各充電ステーションｐに対して、または、設定可能な数の充電ステーションｐに対して、前記エネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}を少なくとも部分的に充足するために、少なくとも１つの移動負荷の少なくとも１つの輸送パラメータの適応および／または選択が実行される。

また、本発明は、充電ステーションネットワークに関する。該充電ステーションネットワークは、移動負荷、特に電気自動車（ＥＶ）に対し、複数の充電ステーションの負荷分散を行う手段と、前記移動負荷の充電需要の予測に基づいて、設定可能な最適化パラメータを考慮して、各充電ステーションｐごとのエネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}を分配する手段と（ただしｐ＝１，...，ｎであり、ｎおよびｐは整数である）、前記分配を考慮して、各充電ステーションｐに対して、または、設定可能な数の充電ステーションｐに対して、前記エネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}を少なくとも部分的に充足するために、少なくとも１つの移動負荷の少なくとも１つの輸送パラメータの適応および／または選択を行う手段と、を備える。

輸送・電力業界への電気自動車の導入は、試験・研究において世界中で検討されてきている。主要な課題の１つは依然として、自動車の持続可能な充電と、都市や広域輸送（街路）ネットワーク内でのＥＶ充電要求に対するエネルギー配送である。今日では、ＥＶ充電プロセス、物理的接続の諸側面とともに、充電方式（接続性、電力）に応じた電力網（パワーグリッド）との連携が主に注目されている。

従来技術によれば、網安定性管理は以下の２つの方式のいずれかに従う。
（ａ）発電に負荷が従うもの。これは、集中型発電のみで発電資源の自然変動がほとんどまたは全くない場合の従来の考え方である。
（ｂ）負荷に発電が従うもの。これは、変動する電源の普及によって引き起こされた新たなパラダイムシフトである。

これらを実現するため、供給と消費者との間の相互作用が広範囲に用いられる。業界で適用されている考え方は、負荷管理、大規模発電と二次エネルギー資源、およびさまざまなエネルギー貯蔵方式の組合せに対する（制御可能な家電製品から工業規模のものまでにわたる）需要−応答／需要側管理である。

まず、デバイス／ユニットに適用されるべき基本的概念として、（ｉ）使用時間トレランスと（ｉｉ）容量トレランス、の２つがある。一般的に、デバイスはいずれか一方の能力を有する。時間トレランスは、エネルギー使用における遅延または先進を受容可能なすべての種類のデバイスやプロセス（例えば電化製品や冷房）に対して使用される。これらは通常、動作するための電力レートが一定なので、デバイスを稼働させる快適さ／基本設定をずらすことによって、あるいは、冷却／加熱のための熱貯蔵のような固有の貯蔵機能を使用することによって、時間トレランスが実現される。容量トレランスは、電池のように、さまざまな動作モードによって、あるいは、電力調節のフレキシビリティによって、電力／エネルギー使用を低減可能なデバイスの場合に可能である。

ＥＶの場合、電池充電プロセスは、充電のために選択される電力レベルによって影響を受けることがある。しかしこれは、個々のＥＶの充電時間と、所与の限定された充電ステーション（ＥＶＣＳ）とともにＥＶ車列を考慮する際の充電スループット時間に、強く影響を及ぼす。

運行情報における統合の観点から、現在、次のアプローチがさまざまな形態で検討されている。
・Ｒ＆Ｄ＋実施：近くの充電スポットの地図の提供。価格情報、最大電力情報、または充電スポットの利用可能性情報を含むこともあるし、情報を全く含まないこともある。
・Ｒ＆Ｄ：充電スポットを予約（たいていは駐車場を通じて）する予約サービスを考慮。
・Ｒ＆Ｄ：個々のＥＶおよび車列に対する電池限界を扱うために輸送手段を統合。

電力網との連携は現在、ステーションの電力特性に関する情報によって制限されている。電力網管理方式への統合の課題に対するアプローチは主に以下の通りである。
・Ｒ＆Ｄ：特定の充電地点の負荷分散（時間および位置のプロファイルの概念、特許文献１参照）と、ＥＶ充電対応駐車場の管理の多くの例。
・Ｒ＆Ｄ：予報付き需要分析を電力網管理に導入すること（他の負荷／発電は、負荷分散に役立つように調節される）について、特許文献２参照。
・Ｒ＆Ｄ：運行パラメータ（例えば最短運行時間）をサポートして待機時間を最小化するための充電割当てについて、特許文献２参照。
・Ｒ＆Ｄ：局所的な需要に対する局所的な発電の活用を個々に目指す局所網セグメント制御によって統制される相異なる電力網セグメント間の協調的負荷分散。特に網間負荷分散は、予報とＥＶ充電案内のために高度輸送情報の使用を必要とする。

本明細書において、以下の用語が関連性がある：
・ＥＶ充電ステーション（EV Charging Station, ＥＶＣＳ）
同一または相異なる電力レベルを有するｎ＞１個の独立な充電ステーションを提供する充電地点
・電気自動車（Electric Vehicle, ＥＶ）
充電状態（state-of-charge, ＳＯＣ）およびその電池特性によって規定される充電プロファイルＰ＿ＥＶ（ｔ）によって記述される移動可能な電気的負荷
・ＥＭＳ
エネルギー管理システム（Energy Management System）
・ＥＴＡ
推定到着時刻（Estimated Arrival Time）
・ＯＢＵ
車載ユニット（On-Board Unit）。例えば運行ルーティングのために使用されるＥＶ内の通信ユニット
・ＯＲＧ
オンライン経路案内（Online Route Guidance）。経路案内およびナビゲーションサービスを提供する要素
・ＣＤＰ
充電需要プレディクタ（Charging Demand Predictor）。ＳＯＣ、経路情報および運行基本設定／条件に関して与えられるある特定の時刻／地点における充電要求を計算する要素
・充電状態（ＳＯＣ）
充電状態：与えられた距離を運転するために使用可能な充電電池レベル。ＳＯＣは、電池特性および自動車使用パターンによって影響される。

国際公開第２０１３／０５６９９０Ａ２号 国際公開第２０１３／０４５４４９Ａ２号

本発明の目的は、充電ステーションネットワーク内で移動負荷に対し複数の充電ステーションの負荷分散を行う方法および対応する充電ステーションネットワークにおいて、充電ステーションネットワーク内での充電ステーションの非常に効率的な使用を可能にするような改良およびさらなる展開を行うことである。

本発明によれば、上記の目的は、請求項１の構成を備えた方法、および、請求項１９の構成を備えた充電ステーションネットワークによって達成される。

本発明によって認識されたこととして、充電ステーションネットワーク内での移動負荷に対する複数の充電ステーションの負荷分散は、少なくとも１つの移動負荷の少なくとも１つの輸送パラメータを考慮することによって特に効率的とすることができる。第１のステップで、設定可能な最適化パラメータを考慮して、各充電ステーションごとのエネルギー電力範囲限界の分配が実行される。この分配は、移動負荷の充電需要の予測に基づく。エネルギー電力範囲限界は、充電ステーションによって移動負荷に提供されるべきエネルギーおよび電力に関する限界を規定する。第２のステップで、前記分配を考慮して、各充電ステーションに対して、または、設定可能な数の充電ステーションに対して、エネルギー電力範囲限界を少なくとも部分的に充足するために、少なくとも１つの移動負荷の少なくとも１つの輸送パラメータの適応および／または選択が実行される。第１のステップでは、前記設定可能な最適化パラメータは、移動負荷の予測充電需要の充足のために提供されるべきエネルギー電力範囲限界の分配に影響を及ぼす。第２のステップでは、少なくとも１つの移動負荷の少なくとも１つの輸送パラメータが、前記分配を考慮して、エネルギー電力範囲限界を少なくとも部分的に充足するために、適応および／または選択される。少なくとも１つの移動負荷の少なくとも１つの輸送パラメータの適切な適応および／または選択により、充電ステーションのエネルギー電力範囲限界が容易に充足可能となる。これにより、設定可能な最適化パラメータに従って、エネルギー電力範囲限界の分配が管理される。こうして、前記少なくとも１つの輸送パラメータの適応および／または選択のステップにより、最適化プロセスを実現することができる。

結果として、充電ステーションネットワーク内での充電ステーションの非常に効率的な使用が可能となる。

好ましい実施形態において、前記少なくとも１つの輸送パラメータの適応および／または選択の結果として、少なくとも１つの移動負荷の充電需要またはその予測を修正してもよい。このような充電需要またはその予測の修正は、本方法の第１のステップにおける分配プロセスの適応された基礎を提供することができる。

非常に経済的な方法を提供するため、前記最適化パラメータが、低コストの分配または最低コストの分配を求めるように設定されてもよい。コスト節減によって、充電ステーションの効率的な使用を提供することができる。

さらに好ましい実施形態において、前記移動負荷が、時間トレランスおよび容量トレランスを有する移動負荷に変換されてもよい。少なくとも１つの移動負荷の少なくとも１つの輸送パラメータの適切な適応および／または選択によって、この時間および容量トレランスを非常に容易に実現することができる。

非常に単純な分配として、前記エネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}が各充電ステーションｐごとに等分配されてもよい。換言すれば、各充電ステーションｐが同じエネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}を有する。しかし、個々の状況に応じて、前記エネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}が各充電ステーションｐごとに、過去の負荷分散可能性、ネットワークグリッド内での経済的強度、および／または戦略的位置の形式の因子を考慮して分配されてもよい。こうして、充電ステーション間でエネルギー電力範囲限界を選択的に分配することにより、充電ステーションネットワーク内での充電ステーションの非常に効率的な使用を実現することができる。

本発明の方法の第１のステップのための充電需要の予測は、さまざまなパラメータに依存してもよい。好ましくは、前記充電需要の予測が少なくとも１つの輸送パラメータに依存してもよい。この輸送パラメータは、移動負荷の個々の充電需要に影響を及ぼす。例えば、より長い経路のほうが、より短い経路よりも、充電需要が高くなる。

一般的に、移動負荷に提供されるべきエネルギーおよび電力に関する充電需要は時間および位置の関数であってもよい。

個々の状況および環境を考慮するため、充電需要が、１つの経路条件、相異なる経路の経路条件、位置、方向、時間条件、運行時間、推定到着時刻（ＥＴＡ）、速度、運転パターン、現在の充電要求、予測充電要求、充電時間、充電モード、充電レベルおよび／または電池レベルを考慮してもよい。また、充電需要は、前記相異なるパラメータのうちの複数を考慮することも可能である。

前記少なくとも１つの輸送パラメータは個々の状況に依存してもよい。好ましい実施形態において、前記少なくとも１つの輸送パラメータが、ユーザ基本設定、経路、経路案内、ルーティング情報、距離、方向、充電時間、運行時間、速度、待機時間および休憩時間のうちの１つ以上であってもよい。

輸送パラメータへの簡易なアクセスに関して、前記少なくとも１つの輸送パラメータが、高度輸送システムまたはサービス（intelligent transport system or service, ＩＴＳ）によって提供されてもよい。こうして、最新の快適な輸送システムまたはサービスが、本発明の方法および充電ステーションネットワーク内に統合されることが可能となる。

非常に効率的な方法を提供するため、前記方法は、設定可能なしきい値を超過中または超過後の負荷の原因の発生時または発生後に受動的に実行されてもよい。設定可能な負荷超過原因が発生するとすぐに、本方法が自動的に起動または開始されてもよい。こうして、複数の充電ステーションの適切な負荷分散を提供することができる。

さらに好ましい実施形態において、前記方法が動的に実行されてもよい。換言すれば、本発明の方法のステップは、設定可能な期間後に、または、設定可能な事象の場合に、または、設定可能な時間窓内で、反復されてもよい。

エネルギーステーションの非常に効率的な使用を提供するため、前記適応および／または選択の期間中に、ユーザ基本設定および／または交通条件および／または気象条件が考慮されてもよい。こうして、個々の状況および環境への個々の適応が可能となる。

さらに好ましくは、前記適応および／または選択の期間中に、ＩＴＳが、またはＩＴＳからのデータが活用されてもよい。このようにして、現実の交通状況への適切な適応が可能となる。

さらに好ましくは、各充電ステーションｐごとのエネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}が、ユーザ相互作用／フィードバックおよび／またはユーザ基本設定および／または実時間交通条件を考慮して適応されてもよい。これにより、変化する環境または基本設定に応答して、エネルギー電力範囲限界の迅速な適応が可能となる。

本発明の方法または充電ステーションネットワークを実現するため、前記適応および／または選択が、分散型管理方式によって、または、集中型管理方式によって実行されてもよい。個々の状況に応じて、ユーザは、管理方式の種類を選択することができる。好ましい実施形態において、前記適応および／または選択が、近隣の充電ステーションによって二者間で実行されてもよい。

本発明の充電ステーションネットワークは、さまざまな機能要素を備えてもよい。好ましくは、前記負荷分散手段、前記分配手段または前記適応および／または選択手段が、通信システム、経路案内またはオンライン経路案内、充電需要プレディクタ、充電ステーションのエネルギー管理システム（ＥＭＳ）、またはＥＭＳ管理センタの少なくとも１つを備えてもよい。

本発明の方法および充電ステーションネットワークの実施形態の重要な側面および特徴について以下で説明する。

本発明は、ある特定のコンテクスト条件下で充電負荷プロファイルに影響を与えるように高度輸送制御を利用する問題を解決する。充電需要予測および交通変更（距離、速度、および休憩時間提案を含む経路案内）を用いてＥＶの交通依存遅延および充電量トレランスに影響を与えるための、多数の充電ステーション間で負荷分散を行う方法が提供される。本発明は、集約された時間および容量トレランスを有する移動負荷を通じて充電要求を動的に制御するために、充電需要の予測または予報、充電計画および交通制御作用を利用する。本発明により提案されるシステムは、局所および遠隔の充電ステーションを含む負荷分散方式において、任意の種類（相異なる電力レベル、エネルギーレベル、サイズ、およびサービスレベル）の充電ステーションネットワークの制御に基づくことが可能であり、これにより、集中型および分散型の制御の実施が可能となる。

本発明は、充電需要予測および交通制御を用いてＥＶの交通依存遅延および充電量トレランスに影響を与えるための、多数の充電ステーション間で負荷分散を行うシステムにおいて、輸送（運行経路案内）、電池使用率（速度／運行距離）、充電要求（ＳＯＣ）、ＥＶ充電ステーション（ＥＶＣＳ）の充電容量、充電地点、網負荷分散等の間の相関するパラメータ空間を能動的に活用することができる。

本発明により提案されるシステムは、ルーティングプランナ、経路案内、ＥＶ充電需要予測を統合して、ＥＶを時間および容量トレランスのある移動負荷に変換することにより、このような負荷は充電ステーション間の負荷分散に適用可能となる。

電力網あるいはＩＴＳ領域における領域固有の解決法の提案を検討すること以外に残った問題として、予測を含む計画段階から、距離および速度を通じて運行フローに影響を与え、電力レベルの制御に至るまで両システムの組合せを用いることにより、相異なる充電ステーションが複数ステーション間で協調的に負荷分散できるようにすることがある。本発明は、特定のコンテクスト境界内で負荷レベルを制御する手段を実現することができる。ここでのコンテクストとは、与えられたシステムの負荷分散に影響を与える経路および充電時間の組合せ（例えば最速経路＋充電＋待機時間）である。

本発明の実施形態は、高度輸送サービスを活用することにより、充電ステーション（位置的に多様）のネットワークの協調的負荷分散を実現することで、高い利用効率を達成し、充電ステーションおよび／または充電ステーションネットワークに対する電力制約を充足する。主要な考え方は、システムが、経路案内によって与えられるフレキシビリティを通じて需要予測および計画に影響を与えることを可能にすることである。

本発明により提案される方法は、以下のものを備えたシステムによって実現可能である：
・遠隔充電ユニットのＥＭＳ制御センタとの間での通信および制御を可能にするように構成された通信システム
・以下のコンポーネントおよびサービスユニット：
・オンライン経路案内
・ＥＶ充電需要プレディクタ
・充電ステーションのＥＭＳ
・オプションとして、オンライン経路案内に統合されて、または、オンライン経路案内とは独立に、ルーティングプランナを含む。

本発明の実施形態の目的は、高度輸送手段を使用して、充電パターンに影響を与え、時間および位置の関数として充電需要（ΔＥ，ΔＰ）の負荷分散を行うことである。経路条件や時間条件のようなユーザ基本設定に関して、好ましくは充電モード、運転パターン（人的なスタイル／要因）が、輸送案内サービスを通じて考慮されることが可能である。このようにして、本方法は、ＥＶを時間および容量トレランスのある移動負荷に変換することにより、ＥＶ充電需要プロファイルに影響を与える。

一般的に、本方法は、臨界的な負荷状況の原因の発生時／発生後に受動的に適用されてもよい。予測により、可能な事象の原因の発生前にある程度反応することが可能である。本発明により提案される方法は、上記の移動負荷のモビリティパラメータ（例えば距離、方向、速度）ならびに交通および気象条件のような外的要因を利用して、時間および位置に関する負荷プロファイルを制御する手段を負荷予報と組み合わせる。

本方法および充電ステーションネットワークによれば、離れた地点の充電ステーション（例えば、都市の相異なる地点の駐車場会社、高速充電ネットワーク、配送会社の充電ネットワークおよび／または他の車列制御会社）が、ネットワーク内の離れた充電ステーションの効率に影響を与え、電力網ネットワークの電力需要（例えば時間、位置、網依存性）を充足することができる。

したがって、充電ステーションネットワークは、能動的な負荷分散に対応した顧客、あるいはさらに自給と統合した能動的な生産者消費者のようなエネルギー市場における利点を獲得することができる。というのは、本方法および充電ステーションネットワークによれば、個々のステーションおよびサービスする充電ネットワークに対して、より良好な需要予報が可能となるからである。

時刻に応じて、未使用容量に対する追加的なエネルギーサービスを創設することができる。電力限界を超過せずに所与の電力容量の高い利用性を最適化することにより、本方法および充電ステーションネットワークは車列の充電効率を向上させ、高度輸送ルーティングに統合する。

本発明の実施形態のさらなる重要な側面：
・時間および充電容量に関する運行変更（例えば距離、速度、および休憩時間提案を含む経路案内）を通じてＥＶ充電要求に影響を与えること
・交通制御手続きを通じてＥＶを時間および容量トレランスのある移動負荷に変換するためのＥＶモビリティの利用
・充電予測およびオンデマンド変更制御の組合せ
・局所および遠隔の充電ステーションを含む負荷分散方式において、任意の種類（例えば相異なる電力レベル、エネルギーレベル、サイズ、およびサービスレベル）の充電ステーションネットワークの制御

本発明の実施形態は、以下の重要な特徴を備えることができる：
１）物理的（同じ網負荷分散地域に属する）または仮想的（経済的側面を通じてつながっている、例えば車列のロジスティックス）充電ステーションネットワークにおける多数の充電ステーションの負荷分散最適化が、以下のことを通じて行われる：
ａ．輸送パラメータの変更を通じて位置および時間のある特定の点に対する充電プロファイルに影響を与えることにより、ＥＶを時間および容量トレランスのある移動負荷に能動的に変換すること
ｂ．即時的、および、予測された充電要求の利用
ｃ．時間、位置、コンテクストのプロファイルに従って充電需要予報に影響を与えること
２）充電要求に対する能動的な負荷プロファイル需要予測／変更および制御への、ＩＴＳサービス（例えば交通制御、経路案内、環境にやさしい運転等）の統合
３）充電ネットワーク内の多数の充電ステーション間の負荷分散ネゴシエーションが以下のことをサポートする：
ａ．集中型ＥＭＳ制御
ｂ．分散型ＥＭＳ制御

本発明の実施形態は、位置の異なる充電ステーションのセット（これらは、エネルギー・電力管理のためにまとめて管理される）に対する輸送パラメータの変更を通じて、位置および時間のある特定の点に対する充電プロファイルに影響を与えることにより、ＥＶを時間および容量トレランスのある移動負荷に能動的に変換することを含んでもよい。

交通制御はすでに、輸送需要に影響を与えるために広く用いられている方法である。このような確立されたサービスを充電需要の課題と連携させることは、まだあまり検討されていない。

本発明により提案される方法によれば、運行およびロジスティックス管理の制御空間に統合された充電ネットワーク方式において、さまざまな分野の新しいサービスが、ＥＶ充電の新たな領域に対する負荷分散を能動的に実行することが可能となる。

計画およびオンライン案内への本方法の活用を通じて、充電インフラがより効率的に使用されることが可能となり、コスト低減につながる。適切に管理されたネットワークが、エネルギーサービス市場（生産者消費者型）に能動的に参入することが可能となる。

本方法は、運行および充電要求を通信するために、ＥＶのある程度のインテリジェンス（情報処理能力）を仮定し、ＩＴＳサービスとの協調を仮定する。

本発明を好ましい態様で実施するにはいくつもの可能性がある。このためには、一方で請求項１および１９に従属する諸請求項を参照しつつ、他方で図面により例示された本発明の好ましい実施形態についての以下の説明を参照されたい。図面を用いて本発明の好ましい実施形態を説明する際には、本発明の教示による好ましい実施形態一般およびその変形例について説明する。

本発明による充電ステーションネットワークの実施形態の概略を示す図である。 本発明による方法の実施形態による、充電ステーションネットワークにおける充電ステーションごとのエネルギー電力範囲限界に対するネゴシエーションプロセスを示す図である。 本発明による方法の実施形態による、充電ステーションネットワークにおける充電ステーションごとのエネルギー電力範囲限界を決定する可能なネゴシエーションプロセスに対するアルゴリズム例を示す図である。 本発明による方法の実施形態による、充電ステーションネットワークにおける充電ステーションごとのエネルギー電力範囲限界内で経路最適化を行うネゴシエーションプロセスを示す図である。 本発明による方法の実施形態による、所与の充電ステーションｐで充電を必要とするＥＶに対する経路の最良セットを設定するアルゴリズム例を示す図である。

本発明の実施形態は、高度輸送サービスを活用することによって、ＥＭＳ制御センタにより制御される充電ステーション（位置的に多様）のネットワークにおいて協調的負荷分散を行うシステムあるいは充電ステーションネットワークおよび方法を提供することにより、高い利用効率を達成し、充電ステーションおよび／または充電ステーションネットワークに対する電力制約を充足する。主要な考え方は、システムが、経路案内によって与えられるフレキシビリティを通じて需要予測および計画に影響を与えることを可能にすることである。ＥＭＳ制御センタは、充電ネットワークにわたる負荷分散と、充電ステーションネットワーク全体で集約された電力網からの電力／エネルギーコマンドに対するサービスを可能にする。

本発明により提案される方法は、以下のものを備えたシステムまたは充電ステーションネットワークによって実現可能である：
・以下のことを行うように構成された通信システム
・複数の電気自動車の充電状態に関するデータを取得する
・電気自動車にルーティング情報を送信する
・以下のことを行うように構成されたオンライン経路案内
・要求側ＥＶから充電需要データ（例えば充電レベル、充電のための好ましいＳＯＣ限界）、運行情報（例えば位置、方向、時間、速度、推定到着時刻（ＥＴＡ）、...）を取得する
・ＥＶ充電需要プレディクタと通信して、運行経路に沿った充電計画を推定する
・交通特性（例えば交通密度、交通渋滞、経路偏差等）に関するオンライン高度輸送情報を取得する
・充電モード、好ましい電力レベルに従って、好ましい充電ステーション（ΔＥ，ΔＰ）に対して必要とされる時間（Δｔ）および容量トレランス（ΔＥ，ΔＰ）による経路変動を計算する
・ＥＶに経路案内情報を通信し、必要な経路および／または運行適応を交渉することにより、制御変数（例えば速度、距離、方向）として充電ステーション（リスト）を推奨する
・以下のことを行うように構成されたＥＶ充電需要プレディクタ
・充電状態（例えばＳＯＣ、電池特性等）、運行経路（例えば距離、予想速度、運転パターン）、ユーザ基本設定に関する情報を取得する
・可能な充電地点に対する充電需要予測を推定する
・要求された充電需要情報のセットを、ルーティングプランナおよび／またはオンライン経路案内と通信する
・以下のことを行うように構成された充電ステーションのＥＭＳ
・予想される充電需要負荷をルーティングプランナと通信し、経路計画の（Ｅ，Ｐ）限界に対する所与の前提条件を交渉する
・予想充電需要をオンライン経路案内と通信し、（Ｅ，Ｐ）限界に従って必要な負荷分散調整（ΔＥ，ΔＰ）を交渉する
・充電需要状態をＥＭＳ制御センタに通信し、充電ステーションに対する（ΔＥ，ΔＰ）限界をＥＭＳ制御センタと交渉する
・以下のことを行うように構成された遠隔充電ユニットのＥＭＳ制御センタ
・充電ステーションのＥＭＳのネットワークとの間で充電需要状態を通信する
・充電ステーションの個々のＥＭＳと（ΔＥ，ΔＰ）限界を交渉する
・オプションとして、オンライン経路案内に統合されて、または、オンライン経路案内とは独立に、以下のことを行うように構成されたルーティングプランナを含む
・運行計画および充電レベルのデータを取得する
・道路関連条件を考慮することにより（ΔＥ，ΔＰ）の全偏差を生成する
・ＥＶ充電需要プレディクタと通信して、計画経路に沿った充電計画（計画経路上の充電ステーション群に対する予報）を推定する
・経路計画情報をＥＶと通信する

システムまたは充電ステーションネットワークの実施形態を図１に例示する。

ＥＭＳ制御センタが遠隔充電ステーションの局所ＥＭＳに接続される。充電ステーションのＥＭＳは、いわゆるオンラインルーティングガイド（online routing guide, ＯＲＧ）を通じて充電需要予報を取得することができる。このようなＯＲＧは、登録されたＥＶの経路（計画され、または、オンラインで）を分析し、ユーザおよび運行基本設定（例えば街路の選択、運行時間、速度基本設定、充電地点ネットワークの選択等）に従ってＥＶに複数の経路に対する経路案内を提供することができる。ＯＲＧは、充電需要予測サービスユニットを統合あるいは連携させて、選択された経路に対する予想充電需要を計算する。データ通信ネットワークが、固定またはモバイル接続を通じてすべての構成要素を接続する。特にＥＶに（例えば車載ユニットＯＢＵに）収容された経路案内クライアントとの通信のため、適応された経路案内がＥＶユーザに通信され、充電ステーションへの案内として提供される。

好ましい実施形態において、ＥＭＳ制御センタは、第１のステップとして、ｋ個の充電ステーションのそれぞれと（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}の範囲の限界について交渉する。最低コスト解を求めた後、ｋ個の充電ステーションの個々のＥＭＳは、オンライン経路ガイドを用いた経路適応を起動する。図２は、ＥＭＳ充電ネットワークにおいてネゴシエーションプロセスとして与えられる第１のステップを表す。ＥＭＳ制御センタを通じて起動されると、充電システムのＥＭＳは、所与の期間または他の任意の要求されたコンテクスト（例えば時間、位置、地域）に対する自己のフレキシビリティ範囲の充電予報を取得する。全部でｋ個の充電ステーションに対する（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}の所与の分配から出発して、ＥＭＳ制御センタ、局所ステーションのＥＭＳ、およびオンライン経路案内ユニットは、システム需要とＥＶフレキシビリティ範囲との間で要求される最適値に到達するまで、ネットワークにわたる（ΔＥ，ΔＰ）の変動について交渉する。（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}は等分配されてもよいし、過去の負荷分散可能性、ネットワークグリッド内での経済的強度、戦略的位置等のような因子を含んでもよい。

本方法は動的とみなされる。すなわち、所与の時間窓において、エネルギー制限要求に対して、精密適応プロセスを適用することにより、連続的で応答性の高いプロセスを実現することができる。

図３は、充電ステーションネットワークのｋ個の充電ステーションのエネルギー電力範囲（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}を規定するために最低コスト解の推定を行うアルゴリズム例を表す。

第２のステップで、各充電ステーションＥＶＣＳは、エネルギーおよび電力に対する所与の範囲限界を充足するために、交通条件、要求される停車（例えば交通信号）と継続時間、強制される停車（例えば交通渋滞）を考慮して、可能な経路適応について交渉する。図４は、対応するシステム例を示す。

アルゴリズムの実施例を図５に示す。この実施例は、充電ステーションごとにエネルギー電力範囲において最適化された運行パラメータ（例えば運行時間、充電時間、待機時間、休憩時間、街路選択等）に基づいてすべての可能な経路からＥＶごとに最良の経路を求めることを目標とする。この例は、所与の充電ステーションで充電を行うことが可能なすべてのＥＶの変動可能性を考慮し、最良の解を求めて最適化する。

相異なるユーザにサービスするため、例えば（幹線経路のみに留まるというような）経路選択、待機時間設定、計画休憩時間に関するユーザ基本設定、あるいはさらに充電基本設定（例えば都市運行では中程度の充電のみ）を、運行パラメータに対する調整によって考慮することができる。

充電ステーションネットワークまたはシステムおよび方法は、システムに参入していないがＥＶ充電ネットワークに対する確率的負荷のように見えるＥＶユーザに関してフレキシブルである。このような負荷の予測のためにさまざまな方法が使用可能であり、例えば過去の充電プロファイルおよび案内されていないユーザの統計を統合することが可能である。

この好ましい実施形態において、経路案内は、車列ロジスティックスの基礎とみなされる。経路案内は、エネルギーおよび輸送の両方の領域からの目標を参照し、各ＥＶごとの最良経路を求めることにより、ステーションネットワークに対してステーションごとに、交渉された（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}の範囲を保証する。

別の実施形態においては、例えば配送時間処理等への影響を考慮するために、車列管理を別のアプローチで扱うことが可能である。このような場合、ＥＶユーザ相互作用とプロセスへのフィードバックを統合し、ネットワークの全部または一部の充電ステーションに関係するＥＭＳ制御センタとの再ネゴシエーションプロセスを可能とするために、２ステップアプローチの方法をより緊密に統合することが可能である。

ＥＶユーザ相互作用／フィードバックの統合および／または交通条件の実時間統合は、期間内の（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}適応要求につながる可能性がある。実時間ダイナミクスをサポートするため、本システムは、（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}の再ネゴシエーションのために分散型管理方式で実現されてもよい。したがって、さらなる実施形態において、近隣の充電ステーションの適応が、例えば地域的または経済的コンテクストによって与えられる二者間適応として実現されることが可能であり、例えば公平性の考え方において必要とされる（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}履歴記録のためにＥＭＳ制御センタに報告される。

別の実施形態において、広域（例えば交通量の多い地点）にわたる交通全体（無相関車列管理）に対して、例えば速度、再ルーティング（距離）および交通信号（タイミング）に影響を与えるために、オンライン経路案内が、交通制御センタとの直接接続を通じて経路および運行適応要求を実施してもよい。

さらなる実施形態において、交通制御および充電管理が、充電およびロジスティックス計画、さらに充電予約サービスとの統合に拡張される。

上記の説明および添付図面の記載に基づいて、当業者は本発明の多くの変形例および他の実施形態に想到し得るであろう。したがって、本発明は、開示した具体的実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態も、添付の特許請求の範囲内に含まれるものと解すべきである。本明細書では特定の用語を用いているが、それらは総称的・説明的意味でのみ用いられており、限定を目的としたものではない。

Claims (20)

1. 充電ステーションネットワーク内で移動負荷、特に電気自動車（ＥＶ）に対し、複数の充電ステーションの負荷分散を行う方法において、
   前記移動負荷の充電需要の予測に基づいて、設定可能な最適化パラメータを考慮して、各充電ステーションｐごとのエネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}の分配が実行され（ただしｐ＝１，...，ｎであり、ｎおよびｐは整数である）、
   前記分配を考慮して、各充電ステーションｐに対して、または、設定可能な数の充電ステーションｐに対して、前記エネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}を少なくとも部分的に充足するために、少なくとも１つの移動負荷の少なくとも１つの輸送パラメータの適応および／または選択が実行される
   ことを特徴とする、充電ステーションネットワーク内で移動負荷に対し複数の充電ステーションの負荷分散を行う方法。
2. 前記少なくとも１つの輸送パラメータの適応および／または選択の結果として、少なくとも１つの移動負荷の充電需要の予測が修正されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記最適化パラメータが、低コストの分配または最低コストの分配を求めるように設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記移動負荷が、時間トレランスおよび容量トレランスを有する移動負荷に変換されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記エネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}が各充電ステーションｐごとに等分配されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記エネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}が各充電ステーションｐごとに、過去の負荷分散可能性、ネットワークグリッド内での経済的強度、および／または戦略的位置の形式の因子を考慮して分配されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記充電需要の予測が少なくとも１つの輸送パラメータに依存することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
8. 移動負荷に提供されるべきエネルギーおよび電力に関する充電需要が時間および位置の関数であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
9. 充電需要が、１つの経路条件、相異なる経路の経路条件、位置、方向、時間条件、運行時間、推定到着時刻（ＥＴＡ）、速度、運転パターン、現在の充電要求、予測充電要求、充電時間、充電モード、充電レベルおよび／または電池レベルを考慮することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記少なくとも１つの輸送パラメータが、ユーザ基本設定、経路、経路案内、ルーティング情報、距離、方向、充電時間、運行時間、速度、待機時間および／または休憩時間であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記少なくとも１つの輸送パラメータが、高度輸送システムまたはサービスによって提供されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記方法は、設定可能なしきい値を超過中または超過後の負荷の原因の発生時または発生後に受動的に実行されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記方法が動的に実行されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記適応および／または選択の期間中に、ユーザ基本設定および／または交通条件および／または気象条件が考慮されることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記適応および／または選択の期間中に、ＩＴＳが、またはＩＴＳからのデータが活用されることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 各充電ステーションｐごとのエネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}が、ユーザ相互作用／フィードバックおよび／またはユーザ基本設定および／または実時間交通条件を考慮して適応されることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記適応および／または選択が、分散型管理方式によって実行されることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記適応および／または選択が、近隣の充電ステーションによって二者間で実行されることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
19. 充電ステーションネットワーク、好ましくは請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の方法を実行する充電ステーションネットワーク、において、
    移動負荷、特に電気自動車（ＥＶ）に対し、複数の充電ステーションの負荷分散を行う手段と、
    前記移動負荷の充電需要の予測に基づいて、設定可能な最適化パラメータを考慮して、各充電ステーションｐごとのエネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}を分配する手段と（ただしｐ＝１，...，ｎであり、ｎおよびｐは整数である）、
    前記分配を考慮して、各充電ステーションｐに対して、または、設定可能な数の充電ステーションｐに対して、前記エネルギー電力範囲限界（ΔＥ，ΔＰ）_{ｐ，ｌｉｍ}を少なくとも部分的に充足するために、少なくとも１つの移動負荷の少なくとも１つの輸送パラメータの適応および／または選択を行う手段と
    を備えたことを特徴とする充電ステーションネットワーク。
20. 前記負荷分散手段、前記分配手段または前記適応および／または選択手段が、通信システム、経路案内またはオンライン経路案内、充電需要プレディクタ、充電ステーションのエネルギー管理システム（ＥＭＳ）、またはＥＭＳ管理センタの少なくとも１つを備えたことを特徴とする請求項１９に記載の充電ステーションネットワーク。

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