JP2019521635A - 分散した車両バッテリを効率的に充電するためのシステム - Google Patents
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Abstract
Description
車両バッテリ2−iは、図2に示されるように、バッテリ充電器4−iを介して関連する切替バッテリ制御装置3−iに接続される。乗用車、トラック、電動自転車等の車両の使用者は、車両バッテリ2を充電するために、車両バッテリ2又は車両の充電ケーブルを、バッテリ充電器4にプラグ接続することができる。
図2に示されるように、切替バッテリ制御装置3−1は、拡大されて、低切替頻度スイッチ3A−1と、プロセッサ3B−1と、通信インタフェース3C−1と、計測ユニット3D−1とを備えるその内部構造を示している。
通信インタフェース3Cは、通信ネットワーク6を介してシステム1の通信センタ5に接続されている。
図2に示されるように、電力供給グリッド7は、第1の外部コントロールセンタ9−1によって制御されるエネルギ源8−1,8−n1から、及び、他の外部コントロールセンタ9−2によって制御されるエネルギ源10−1から10−n2から成る第2の組から、電力を受けることができる。
エネルギ源8,10は、再生可能な及び再生不可能なエネルギ源を含んでいてもよい。図2に示される実施形態では、外部コントロールセンタ9−1,9−2は、データを交換するための専用通信ネットワーク11を介して接続されている。
切替バッテリ制御装置3は、通信インタフェース3C及び通信ネットワーク6を介して、システム1のコントロールセンタ5と通信する。
エネルギー源8,10のスケジュールは、専用ネットワーク11を介して電力プラント運用者のコントロールセンタ9−1,9−2から、コントロールセンタ5によって受信される。
可能な実施形態では、プロセッサ3Bによって制御される低切替頻度スイッチ3Aは、電気機械式スイッチによって形成される。
計測ユニット3Dは、測定された電力吸収量を、既に報告された電力吸収量に基づいて電力吸収予測値を計算するコントロールセンタ5に報告するように、更に適合されている。計測ユニット3Dは、バッテリ充電器4が吸収する現在の電力を測定し、測定された現在の電力値を、切替バッテリ制御装置3のローカルの制御装置又はプロセッサに送信する。
例えば、コントロールセンタ5は、類似する曜日、類似する気象条件、及び/又は同じ1年のうちの類似する週からのパターンを外挿することによって、既に報告された電力吸収測定値に基づいて、電力吸収予測値を計算する。
ii)i)からの最大電力吸収量の最大許容可能誤差を特定する。
iii)切替バッテリ制御装置3がまだ切替スケジュールを受信していない最初の時点を、t0と定義する。
v)ゼロでない最小の予測される電力吸収量を有するバッテリ2を選択し、これをバッテリの組から取り出す。
vii)選択された全てのバッテリ2の低切替頻度スイッチが閉じている場合、これらの選択されたバッテリ2のt0における予測された電力吸収量を合計する。
viii)i)からの最大電力吸収量がvi)からのt0における予測された電力吸収量の合計を上回る場合、iv)から続ける。
x)vi)からの合計における各選択されたバッテリ2の割合を決定する。
xii)選択されたバッテリ2の閾値を、xi)からの下位間隔の境界とする。
xiii)他の全てのバッテリ2の閾値を無限大とする。
xv)閾値計算を行わずに上記の他のバッテリ2だけを考慮する場合のように、t0から始めて切替スケジュールを計算する。
xvi)i)〜xiv)を実行するが、電力消費ではなく発電に関してであり、この場合、バッテリ2は、その切替バッテリ制御装置3が切替バッテリ制御装置の切替スケジュールに反して低切替頻度スイッチ3Aを開くようになっており、切替スケジュール下で吸収することが予想されただけの量の電力を生成したものと見なされる。
充電プログラムの最も単純な形態は、バッテリ2−iの充電上限SOCmaxまで、一定電力で充電を完了するものである。システム1の他の全ての構成要素は必然的に、バッテリ充電器4の充電プログラムの知見を有することがない。このシステムの目的は、電力吸収予測値によって依然として達成される。
更に、バッテリ2は、エネルギ源8,10の最適な電力動作点を考慮することによって、切替バッテリ制御装置3によって高いエネルギ効率で充電される。各切替バッテリ制御装置3用の最適な切替スケジュールは、コントロールセンタ5によって、全ての切替バッテリ制御装置3−iに関する電力予測値及び外部コントロール・センタ9−iが提供するスケジュールを使用して決定される。
分散したバッテリは、図2のシステムに図示されているように、切替バッテリ制御装置の低切替頻度スイッチを介して電力供給グリッドに接続されている。
方法は、図示された実施形態では、2つのステップを含む。
本発明のある態様の可能な実施形態に係る切替バッテリ制御装置3が、図2に図示されている。
切替バッテリ制御装置3は更に、図示された実施形態においては、切替バッテリ制御装置3の通信インタフェース3Cがコントロールセンタ5から受信した切替スケジュールSCHに従って、低切替頻度電気機械式スイッチ3Aを制御するプロセッサ3Bを備える。
本発明の代替の実施形態では、計測ユニット3Dは、少なくとも1つのグリッドパラメータのその目標値からの偏差を測定するようになっている。この代替の実施形態では、プロセッサ3Bは、少なくとも1つのグリッドパラメータの偏差がコントロールセンタ5から受信した閾値を上回る場合、同じくコントロールセンタ5から受信したスケジュールに反して、低切替頻度電気機械式スイッチ3Aを切り替える。
コントロールセンタ5は、様々な切替バッテリ制御装置3−iが報告した電力測定値に応答してコントロールセンタ5の処理ユニットが全ての切替バッテリ制御装置3−iに関して計算した電力吸収予測値に基づき、並びに、電力供給グリッド7に接続されたエネルギ源8,10の電力生成スケジュール及び/又は吸収スケジュールに基づき、様々な切替バッテリ制御装置3−i用の切替スケジュールSCHを提供するように適合されている。
本実施形態では、コントロールセンタ5は、少なくとも1つのグリッドパラメータの偏差に対するバッテリ2全体の反応が、電力供給グリッド7の所定の許容可能な過剰達成量の余地内の所定の連続的な応答関数に近付いていくようになっている。
車両バッテリ2の数及び種類は、適用シナリオが異なれば異なる。
更に他の可能な実施形態では、専用ネットワーク11を介して互いと通信するバッテリの様々な組に対して、いくつかのコントロールセンタ5−iを設けることができる。
エネルギー源8,10は更に、最大効率を提供する動作点で動作される。エネルギ源8,10は、その技術的実装に起因する最適動作点を備える。例えば、ガスタービン電力プラントは、最大負荷においてピーク効率を有する。
図4に示されるように、乗用車又はトラックなどの車両14の車両バッテリ2は、例えば図4に示されるような通信ネットワーク6を介してシステム1のコントロールセンタ5と通信する切替バッテリ制御装置3−1の関連する電気機械式スイッチ3A−1を介して電力供給グリッド7へと接続するバッテリ充電器4−1に接続される。
複数の車両14−iの各車両バッテリ2−iは、車両14の使用者、すなわち車両運転手の必要及び時間スケジュールに従って、様々な時間にバッテリ充電器4−iを介して電力供給グリッド7に接続される。
可能な実施形態では、充電時間計画CTPは、車両14の使用者Uによって、同じくユーザインタフェースUIを介して入力される。使用者がユーザインタフェースUIを介して入力した、第3充電モードCM3での充電時間計画CTPの例が、図7に示されている。
車両バッテリ2を、様々な方法で100%SoCまで充電することができる。
車両バッテリ2は、図6に示されるように、第1充電モードCM1では、曲線Iに従って最大充電速度で充電される。時間tstartにおいて、車両14のモータは、この車両を走行させるために始動されている。第3曲線IIIは、車両14の始動時間tstartにおいて100%充電レベルに達するのに依然として十分な最低充電速度での、バッテリ2の充電を図示している。
第2充電モードCM2では、車両バッテリ2は、最大充電速度でではなく通信センタ5から受信した切替スケジュールSCHに従って、もっとゆっくりと充電される。使用者がユーザインタフェースUIを介して選択した第2充電モードCM2における充電速度は、電力供給グリッド7を含むシステム1全体の必要に従って調節される。
第3の使用者は第3充電モードCM3を選択してもよく、この場合、接続された車両バッテリは、車両14の使用者が入力した充電時間計画CTPに従って、バッテリ充電器4によって充電される。代替の実施形態では、第3充電モードCM3では、充電時間計画CTPを、車両14の以前の運転ルーチンから自動的に導出することもできる。
可能な実施形態では、特定の使用者Uの車両バッテリ2に関連する貯蔵電力は、使用者Uが第1充電モードCM1を選択する場合自動的に減少され、使用者Uが第2充電モードCM2を選択する場合自動的に増加される。更に、特定の使用者Uの車両バッテリ2に関連する貯蔵電力は、第3充電モードCM3では、使用者Uが入力した又は車両14の運転ルーチンから導出された充電時間計画CTPに応じて変更される。
この追加の情報データは、コントロールセンタ5によって、システム1の分散した切替バッテリ制御装置3の異なる電気機械式スイッチ3A用の切替スケジュールSCHを計算するときに使用される。
本実施形態では、コントロールセンタ5は、車両14がバッテリ充電器4に到着したときにどの充電モードCMが使用されることになるかを前もって知っており、システム1の分散した様々な切替バッテリ制御装置3のスケジュールSCHを計算するときに、このことを考慮することができる。
Claims (25)
- 車両の分散した車両バッテリを効率的に充電するためのシステムであって、
コントロールセンタを備え、
各前記車両バッテリが、前記コントロールセンタと通信する切替バッテリ制御装置の電気機械式スイッチを介して電力供給グリッドに接続されたバッテリ充電器に接続可能であり、
前記コントロールセンタは、前記切替バッテリ制御装置が報告した電力測定値に対応して前記コントロールセンタが前記切替バッテリ制御装置に関して計算した電力吸収予測値に基づき、並びに、前記電力供給グリッドのエネルギ源の電力吸収スケジュール及び/又は発電スケジュールに基づき、各前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチ用の切替スケジュールを提供するシステム。 - 前記コントロールセンタが、前記車両の使用者が選択した充電モードに基づいて、前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチ用の前記切替スケジュールを提供する請求項1に記載のシステム。
- 前記バッテリ充電器によって前記車両の前記車両バッテリを充電するための前記充電モードが、前記車両の使用者によってユーザインタフェースを介して選択される請求項2に記載のシステム。
- 選択可能な前記充電モードは、
接続された前記車両バッテリが前記バッテリ充電器によって最大充電速度で充電される第1充電モードと、
接続された前記車両バッテリが、前記バッテリ充電器によって前記コントロールセンタと通信する前記切替バッテリ制御装置の制御下で充電される第2充電モードと、
接続された前記車両バッテリが、前記バッテリ充電器によって、前記車両の使用者によって入力された及び/又は前記車両の運転ルーチンから自動的に導出された充電時間計画に従って充電される第3充電モードとを含む請求項1から請求項3のいずれかに記載のシステム。 - 前記ユーザインタフェースが、使用者の携帯型モバイルデバイスに実装されたユーザインタフェース、及び/又は、充電式車両バッテリを備える前記車両内に実装されたユーザインタフェースを備える請求項3又は請求項4に記載のシステム。
- 使用者が前記ユーザインタフェースを介して選択した前記充電モードが、様々な前記車両の使用者が選択した前記充電モードに応じて前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチ用の前記切替スケジュールを提供する前記コントロールセンタに通知される請求項2から請求項5のいずれかに記載のシステム。
- 特定の使用者の前記車両バッテリを充電するために前記コントロールセンタによって貯蔵される電力は、各使用者が前記ユーザインタフェースを介して選択した前記充電モードに応じて、前記コントロールセンタによって適合される請求項2から請求項6のいずれかに記載のシステム。
- 特定の前記使用者の前記車両バッテリと関連する前記貯蔵電力は、使用者が前記第1充電モードを選択する場合に自動的に低減され、使用者が前記第2充電モードを選択する場合に自動的に増加され、且つ/又は、特定の使用者の前記車両バッテリと関連する前記貯蔵電力は、前記第3充電モードでは、使用者が入力した若しくは前記車両の運転ルーチンから導出された充電時間計画に応じて変更される請求項7に記載のシステム。
- 前記コントロールセンタは、計算された前記電力吸収予測値、前記エネルギ源の前記電力吸収スケジュール及び/又は前記発電スケジュールに対応して、並びに監視される電力グリッドパラメータに対応して、前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチ用の前記切替スケジュールを決定する請求項1から請求項8のいずれかに記載のシステム。
- 前記切替バッテリ制御装置は、該切替バッテリ制御装置の通信インタフェースを介して前記コントロールセンタと通信するように適合され、且つ、前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチに関して前記コントロールセンタが決定し前記切替バッテリ制御装置の前記通信インタフェースを通して受信した前記切替スケジュールに従って、前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチを制御するプロセッサを備える請求項1から請求項9のいずれかに記載のシステム。
- 前記切替バッテリ制御装置は、該切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチに接続された前記バッテリ充電器が吸収した現在の電力を測定、及び、測定された前記電力の吸収量を、既に報告された前記電力の吸収量に基づいて前記電力吸収予測値を計算するように前記コントロールセンタに報告する計測ユニットを備える請求項1から請求項10のいずれかに記載のシステム。
- 前記コントロールセンタが、合致する状況下で報告された過去の少なくとも1つの対応する時間期間の既に報告された吸収量を評価することによって、特定の時間期間の間の前記電力吸収予測値を計算する請求項1から請求項11のいずれかに記載のシステム。
- 前記コントロールセンタが、電力プラント運用者のエネルギ源の少なくとも1つのコントロールセンタに接続されており、前記電力プラント運用者の各前記コントロールセンタによって制御される前記エネルギ源用の計画された前記電力吸収スケジュール及び/又は前記発電スケジュールを受信する請求項1から請求項12のいずれかに記載のシステム。
- 前記コントロールセンタが、少なくとも1つの監視される電力グリッドパラメータに関して、少なくとも1つの監視される前記電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づいて、前記車両バッテリ用の前記電力吸収スケジュール及び/又は前記発電スケジュールを計算する請求項9から請求項13のいずれかに記載のシステム。
- 前記コントロールセンタが、少なくとも1つの電力プラントコントロールセンタから、前記車両バッテリ全体用のデューティな前記電力吸収スケジュール及び/又は前記発電スケジュールを受信する請求項1から請求項14のいずれかに記載のシステム。
- 前記コントロールセンタが、前記エネルギ源用の計画された前記電力吸収スケジュール及び前記発電スケジュール、前記車両バッテリ用のデューティな前記電力吸収スケジュール及び/又は前記発電スケジュール、並びに/又は、少なくとも1つの監視される電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づく前記車両バッテリ用の前記電力吸収スケジュール及び/又は前記発電スケジュールに対して、前記切替スケジュールを計算する請求項1から請求項15のいずれかに記載のシステム。
- 前記コントロールセンタが、少なくとも1つの外部コントロールセンタによって制御される前記エネルギ源用の計画された前記電力吸収スケジュール及び/又は前記発電スケジュール、前記車両バッテリ用のデューティな前記電力吸収スケジュール及び/又は前記発電スケジュール、少なくとも1つの監視される電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づく前記車両バッテリ用の前記電力吸収スケジュール及び/又は前記発電スケジュールのうちの少なくとも1つを集約して、候補スケジュールを計算する請求項13から請求項16のいずれかに記載のシステム。
- 前記コントロールセンタが、集約した中に含まれる少なくとも1つの前記電力プラントコントロールセンタによって制御される前記エネルギ源用の少なくとも1つの計画された前記電力吸収スケジュール及び/又は前記発電スケジュールを変更することによって、分散した前記車両バッテリに蓄えたエネルギの有用性、及び/又は、分散した前記車両バッテリに対する充電/放電プロセスの余寿命影響に基づいて、計算された候補スケジュールを最適化する請求項17に記載のシステム。
- 前記切替バッテリ制御装置の前記計測ユニットは、通信インフラを介して中央制御装置の仮想メータに接続されている請求項11から請求項18のいずれかに記載のシステム。
- 車両の分散した車両バッテリを効率的に充電するための方法であって、
各前記車両バッテリが切替バッテリ制御装置の電気機械式スイッチを介して電力供給グリッドに接続されたバッテリ充電器に接続可能であり、
前記切替バッテリ制御装置がコントロールセンタに報告した電力測定値に対応して、前記コントロールセンタによって全ての前記切替バッテリ制御装置に対して電力吸収予測値を計算するステップと、
計算された前記電力吸収予測値に基づいて並びに前記電力供給グリッドのエネルギ源の電力吸収スケジュール及び発電スケジュールに基づいて前記コントロールセンタが各前記電気機械式スイッチに関して決定した切替スケジュールに従って、前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチを制御するステップとを含む方法。 - 前記切替スケジュールが、前記コントロールセンタによって、前記車両の使用者が選択した充電モードに基づいて決定される請求項19に記載の方法。
- 車両の充電式バッテリ用の切替バッテリ制御装置であって、
前記充電式車両バッテリのバッテリ充電器に接続された電気機械式スイッチと、
通信インタフェースと、
該通信インタフェースがコントロールセンタから受信した切替スケジュールに従って前記電気機械式スイッチを制御するプロセッサと、
前記バッテリ充電器が吸収した現在の電力を測定、及び、測定された該電力の吸収量を前記通信インタフェースを介して前記コントロールセンタに報告する計測ユニットとを備え、
前記切替スケジュールが、計算された電力吸収予測値に基づいて並びに電力供給グリッドのエネルギ源の電力吸収スケジュール及び発電スケジュールに基づいて前記コントロールセンタによって決定される切替バッテリ制御装置。 - 請求項1から請求項19のいずれかに記載のシステムに用いられるコントロールセンタであって、
前記切替バッテリ制御装置が報告した前記電力測定値に対応して全ての前記切替バッテリ制御装置に関して計算した前記電力吸収予測値に基づき、並びに、前記電力供給グリッドの前記エネルギ源の前記切替スケジュールに基づき、様々な前記切替バッテリ制御装置用の前記切替スケジュールを提供するコントロールセンタ。 - 前記車両の使用者が選択した充電モードに基づいて、前記切替スケジュールを提供する請求項23に記載のコントロールセンタ。
- 前記切替バッテリ制御装置と前記バッテリ充電器とを備える請求項1から請求項19のいずれかに記載のシステムに用いられる充電コラム。
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