JP2020018103A - 充電管理システム、方法及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】電力供給の制約条件下で、複数のEVを対象とした充電の管理を実現できる充電管理システムを提供することにある。【解決手段】充電管理システム1は、充電対象である複数の電気自動車に対する充電を実行する充電装置12と、当該充電装置とネットワークで接続される充電管理装置10とを有する構成である。充電管理装置10は、電力供給の制約条件に基づいて充電可能電力量及び充電必要電力量を算出し、充電可能電力量及び充電必要電力量に基づいて前記充電装置12に対する制御を実行する。【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、例えば電気自動車に適用する充電管理システム、方法及びプログラムに関する。
近年、環境問題等を要因として、電気自動車(以下、EVと表記する場合がある)の普及が推進されている。EVの普及には、充電設備の設置や、充電時間の確保などの条件を満たすことが要求される。
一般的に、工場や大規模店舗等の事業所では、多数のEVを対象として、駐車場のスペースに充電設備を設置することが可能である。また、EVの使用者である事業所の従業員は、EVを使用しない勤務中に、当該EVに充電するための充電時間を確保することが可能である。
特許第5931644号公報 特開2017−139961号公報 特開2016−134160号公報 特開2015−107041号公報 特許第6129701号公報
事業所は、電力会社からのデマンドレスポンス(DR)要請や、電力会社との契約電力等の電力供給の制約条件下で、複数のEVを対象とした充電の管理を行うことが必要となる。
そこで、目的は、電力供給の制約条件下で、複数のEVを対象とした充電の管理を実現できる充電管理システムを提供することにある。
本実施形態の充電管理システムは、充電対象である複数の電気自動車に対する充電を実行する充電装置と、当該充電装置とネットワークで接続される充電管理装置とを有する構成である。前記充電管理装置は、電力供給の制約条件に基づいて、充電可能電力量及び充電必要電力量を算出する手段と、前記充電可能電力量及び充電必要電力量に基づいて、前記充電装置に対する制御を実行する手段とを具備する。
実施形態に関する充電管理システムの構成を説明するためのブロック図。 実施形態に関する充電装置の周辺部の一例を説明するための図。 実施形態に関する充電管理装置及び充電装置の構成を説明するためのブロック図。 実施形態に関する充電スケジュール管理部の動作を説明するためのフローチャート。 実施形態に関する充電管理システムによるEVの充電処理の一例を説明するためのフローチャート。
以下図面を参照して、実施形態を説明する。
[システム構成]
図1は、本実施形態の充電管理システム1の構成を示すブロック図である。図1に示すように、システム1は、クラウド上の充電管理装置10、例えばインターネットであるネットワーク11、及び複数(m個)の充電装置12を有する構成である。
充電管理装置10は、ネットワーク11に接続されて、充電装置12との間で情報を交換するクラウドサーバである。充電装置12は、後述するように、1個の充電制御装置に対してn個の充電器を有する(図2を参照)。事業所には、m個の充電制御装置が設置される(図3を参照)。n個の充電器は、複数のEV15-1〜15-nに対する充電を行うための設備である。
充電管理装置10は、ネットワーク11を介して、事業所の電力供給の管理を行う上位システム14からデマンドレスポンス(DR)要請や、事業所から電力会社との契約電力量に基づいたデマンドコントロール(DC)指示を受ける。充電管理装置10は、DR/DC指示による電力供給の制約条件に基づいて、後述するように、充電装置12に対する充電制御に関する充電コマンドを発行する。上位システム14はクラウドサーバ(リソースアグリゲータのシステム及び事業所の電力中央監視・指令システム)である。
さらに、充電管理装置10は、ネットワーク11を介して、EV15-1〜15-nの各ユーザのスマートフォン(スマホ)13と接続する。本実施形態では、EV15-1〜15-nの各ユーザは、事業所に勤務する従業員とする。充電管理装置10は、後述するように、充電装置12によりEVに充電する場合に、ユーザのスマホ13から送信される、従業員(ユーザ)IDや充電器IDを受信する。なお、スマホ13は、無線通信機能を有し、後述するように、従業員IDや充電器IDを送信できる機能を有するものであれば、他の通信端末や情報端末でも良い。
電力装置16は、充電装置12の蓄電部(図示せず)及び充電装置12に接続されるEVに蓄電するための電源であり、電力会社から供給される電力の受電設備や、事業所に設置された太陽光発電装置(PV)、コジェネレーション装置、蓄電装置及び電力メータ等も含む。
図2は、実施形態に関する充電装置12の周辺部の一例を示す図である。図2に示すように、充電装置12は、事業所内に施設20と共に設置された、駐車スペース21に設けられた複数の充電器(充電スタンド)32を含む。駐車スペース21は、従業員が使用する駐車場である。施設20とは、例えば工場、ビル、店舗等である。
各充電器32-1〜32-n(ここではn=3)は、ケーブルに接続されたEV15-1〜15-3に対して充電を実行する。なお、本実施形態では、例えば8台又は16台の充電器32-1〜32-n(n=8又はn=16)が設置される。
充電装置12は、各充電器32-1〜32-3を制御する充電制御装置30を含む。充電制御装置30は、後述するように、分電盤やエッジコンピュータを含む(図3を参照)。充電制御装置30は、ネットワーク11に接続する通信部31を含み、ネットワーク11を介して充電管理装置10に含まれる通信部との間で情報を交換する。
図3は、実施形態に関する充電管理装置10及び充電装置12の構成を示すブロック図である。前述したように、充電管理装置10と充電装置12は、ネットワーク11を介して接続し、各種情報(コマンドやデータを含む)を交換する。
図3に示すように、充電管理装置10は、稼働スケジュール管理部40、EVスケジュール管理部43、蓄電スケジュール管理部47及び充電スケジュール管理部49を含む。充電管理装置10は、後述するように、充電装置12に対して、複数(ここでは8台)の充電器32-1〜32-nの1台毎の充電コマンド100を、充電装置12に送信する。
充電装置12は、図2に示す充電制御装置30として、分電盤33、センサ用エッジコンピュータ34及び充電制御用エッジコンピュータ35を含む。なお、34、35は1つのエッジコンピュータであってもよい。分電盤33は充電器32-1〜32-n(n=8)に対する充電用電力の供給又は停止を行う。なお、充電装置12は、駐車スペース21毎に複数(m)設置されている場合、又は単一(m=1)の場合のいずれでもよい。
センサ用エッジコンピュータ34は、分電盤33の充電用電力の供給/停止を切替える複数のコンタクタ(スイッチ)を切り替えるソフトセンサ処理により、EV15-1〜15-n(n=8)の1台毎の充電実績データ120を収集する。充電実績データ120には、例えば、充電開示時刻、充電終了時刻、充電時間、充電電力推定値、コンタクト通電開閉回数等のデータが含まれる。センサ用エッジコンピュータ34は、充電器32-1〜32-nの1台毎の充電電力量を含む充電実績データ120を充電管理装置10に送信する。ソフトセンサ処理とは、1台のセンサのみを使用して、複数のセンサが存在する場合のそれぞれのセンサの出力を推定する処理である。
充電制御用エッジコンピュータ35は、充電管理装置10に含まれる充電スケジュール管理部49から出力される充電コマンド100に基づいて、分電盤33を介して充電器32-1〜32-nに対する充電制御を実行する。充電制御用エッジコンピュータ35は、充電スケジューラ機能(ソフトウェア)を有し、充電コマンド(充電抑制指示も含む)100に基づいて、指定の範囲内での充電制御を実行する。即ち、充電スケジューラ機能は、例えば、後述するDR/DC間隔に応じて30分毎に起動して充電制御を実行する。
充電管理装置10において、稼働スケジュール管理部40は、データベース41、42に蓄積する情報に基づいて、事業所の施設20の稼働スケジュールを管理する。データベース41は、例えば事業所の受電実績値や契約電力に関する情報等を格納する。
受電実績値は、電力会社から受電した電力量を例えば30分単位でのカレンダ履歴情報(時系列の履歴情報)である。契約電力とは、例えば電力会社との契約において、定額電力料金での1月単位の上限電力を意味する。稼働スケジュール管理部40は、受電実績値と契約電力との差を過去の充電可能電力量の実績値とする、契約電力に関する情報をカレンダ履歴情報としてデータベース41に蓄積する。電力装置16に太陽光発電装置(PV)、コジェネレーション装置、蓄電装置等があり、工場内エネルギーマネージメントをしているならば、受電実績値を工場内一般負荷の電力需要実績値とするなど、工場内エネルギーマネージメントの方法に応じた充電可能電力量とすることでもよい。
データベース42は、例えば、事業所の営業日及び平均出退勤時間の各カレンダ履歴情報、及び従業員毎の出勤日や出退勤時間各カレンダ履歴情報等を格納する。なお、稼働スケジュール管理部40は、例えば、施設20の生産計画、原油価格、契約電力料金額、天候、PV発電容量等のカレンダ履歴情報を格納するデータベース(図示せず)を有する構成でも良い。
EVスケジュール管理部43は、データベース44、45に蓄積する情報に基づいて、EVの利用スケジューリング及び充電状況を管理する。EVスケジュール管理部43は、データベース44、45に蓄積する情報に基づいて、EV1台毎の1日当たりの充電必要電力量の予測データを算出する充電必要量予測部46を含む。
データベース44は、EV接続データ140及び充電実績データ141からなる、EV1台毎の充電実績データを示すカレンダ履歴情報を格納する。充電管理装置10は、前述したように、センサ用エッジコンピュータ34により収集された1台毎で1日当たりの充電実績データ120を、充電制御装置30から受信する。EVスケジュール管理部43は、受信した充電実績データ120の全EVに対応する充電実績データ141を生成する。
前述したように、充電管理装置10は、充電装置12によりEVに充電するユーザ(従業員)のスマホ13から送信される、日付、従業員ID、充電器IDを含むEV接続データ131を受信する。EVスケジュール管理部43は、受信したEV接続データ131の全EVに対応するEV接続データ140を生成する。
ここで、ユーザは、EVを接続する充電器32-nに添付されたQRコード(登録商標)130を、専用アプリケーションによりスマホ13に読み込む。QRコード130は、当該充電器32-nを識別する充電器IDを示すデータである。なお、スマホ13は従業員IDを予め保持している。
データベース45は、従業員毎の通勤手当の相当分の電力量データを格納している。即ち、当該電力量データは、例えば月単位の通勤手当に相当する電力料金に対応する、EVの充電に必要な電力量を示すデータである。
充電必要量予測部46は、DR/DC間隔に応じて例えば30分毎に起動して、データベース44、45に蓄積する情報に基づいて、EV1台毎の1日当たりの時間帯別の充電必要電力量の予測データを算出する。
蓄電スケジュール管理部47は、稼働スケジュール管理部40により管理される事業所の稼働スケジューリングにおいて、施設20の電力使用量が一定値以下になる時間帯に、予め施設20に設定されている使用許容量の電力を蓄電するための蓄電スケジューリングを管理する。ここで、電力使用量が一定値以下になる時間帯とは、例えば、事業所の昼休み時間、施設20の稼働時間外等である。
本実施形態では、蓄電スケジュール管理部47は、充電装置12において、分電盤33に含まれる蓄電部に対して蓄電用電力供給の蓄電スケジューリングを管理する。蓄電スケジュール管理部47は充電可能予測部48を含み、当該蓄電スケジューリングを管理する上で、時間帯別の充電可能電力量の予測データを算出する。充電可能予測部48は、DR/DC間隔に応じて例えば30分毎に起動して、データベース41、42に蓄積する情報に基づいて、時間帯別の充電可能電力量の予測データを、例えば30分毎に算出する。
充電管理装置10は、蓄電スケジュール管理部47により管理される蓄電スケジューリングに基づいて、充電装置12に対して、分電盤33に含まれる蓄電部に蓄電用電力供給を開始又は停止するための蓄電制御指示を実行する。
充電スケジュール管理部49は、充電必要量予測部46からの充電必要電力量の予測データ、及び充電可能予測部48からの充電可能電力量の予測データに基づいて、EVへの充電開始又は停止を含む充電スケジューリングを管理する。充電スケジュール管理部49は、当該充電スケジューリングを指示する、充電コマンド100を充電装置12に対して送信する。
以下、図4のフローチャートを参照して、充電スケジュール管理部49の動作を説明する。図4に示すように、充電スケジュール管理部49は、充電必要量予測部46及び充電可能予測部48からのデータ入力(S1)に応じて、DR/DC間隔に応じて例えば30分毎に起動する(S2)。
ここで、充電スケジュール管理部49は、充電可能予測部48からは、充電可能電力量の予測データ150を入力する(例えば30分毎)。また、充電スケジュール管理部49は、充電必要量予測部46からは、充電必要電力量の予測データ151を入力する。
充電スケジュール管理部49は、充電可能電力量の予測データ150及び充電必要電力量の予測データ151に基づいて、EV15-1〜15-n(n=8)の1台毎で1日の充電スケジューリングを指示する、充電コマンド100を生成する(S3)。充電コマンド100は、充電の開始指示又は抑制指示を含み、例えば、充電終了時刻(従業員の帰宅予測時刻)、充電必要時間、充電停止時間帯等を指定する充電制御データを含む。
充電管理装置10は、充電スケジュール管理部49により生成された充電コマンド100を、充電装置12に対して、各充電制御用エッジコンピュータ35向けに配信(送信)する(S4)。充電制御用エッジコンピュータ35は、当該充電コマンド100に基づいた充電スケジュールにより、分電盤33及び充電器32-1〜32-n(n=8)を介して、EV15-1〜15-n(n=8)の1台毎の充電制御を実行する。
[作用効果]
図5を参照して、本実施形態の作用効果を説明する。図5は、本実施形態の充電管理システム1によるEVの充電処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図5に示すように、まず、充電装置12の充電器(32-1)のケーブルにEV(15-1)を接続する(S10)。即ち、図2に示すように、事業所に出勤した従業員(EVのユーザ)が、EV15-1を駐車スペース21に駐車して、充電器32-1のケーブルに接続する。ここで、従業員は、前述したように、自身のスマホ13から、日付、従業員ID、充電器IDを含むEV接続データ131を充電管理装置10に送信して、EV充電通知を行う(S11)。
充電装置12は、充電可能状態であれば(S12のYES)、充電管理装置10から送信される充電コマンドに従って、充電器32-1からEV15-1に対して充電処理を開始する(S13)。
ここで、充電管理装置10は、充電装置12からの通知により、例えば充電器32-1とEV15-1との接続ミス等が発生した場合には、充電開始処理を実行しない。充電管理装置10は、EV充電通知を無効にして、従業員のスマホ13にその旨を通知する。ここで、充電管理装置10は、例えば、充電装置12からの充電実績データ120と充電コマンドとの差(充電開始時刻等)に基づいて、ケーブル外れ等による充電器32-1とEV15-1との接続ミス(接続異常)の発生を検知できる。また、充電装置12は、センサ用エッジコンピュータ34が検知した値(充電実績データ120)と、充電制御用エッジコンピュータ35の制御値との差に基づいて、ケーブル外れ等による充電器32-1とEV15-1との接続ミスの発生を検知できる。
充電装置12は、充電が終了するまで(S14のNO)、充電を継続する(S16)。ここで、EV15-1は満充電になると、例えば自動的に充電を終了する(S14のYES)。結果として、分電盤33から充電器32-1への電流が流れなくなり、充電装置12は充電終了となる(S15)。
また、従業員が、充電中、充電一時停止中、充電終了、又は満充電の状態とは無関係に、充電器32-1のケーブルからEV15-1を外すと、充電終了となる(S14のYES)。この場合でも、分電盤33から充電器32-1への電流が流れなくなり、充電装置12は充電終了となる(S15)。この場合でも、充電管理装置10は、例えば、充電装置12からの充電実績データ120と充電コマンドとの差に基づいて、満充電又は、従業員による意図的なケーブル外しによる充電終了を検知できる。また、充電装置12は、センサ用エッジコンピュータ34が検知した値と、充電制御用エッジコンピュータ35の制御値との差に基づいて、満充電又は、従業員による意図的なケーブル外しによる充電終了を検知できる。
一方、充電管理装置10は、例えば事業所からDC指示を受けた場合には、電力供給を抑制することが要求されるため、充電抑制(充電停止時間帯)を指示する充電コマンド100を充電装置12に送信する。これにより、充電装置12は一時的に充電処理が不可能となる(S12のNO)。充電装置12は、分電盤33に含まれるコンタクトを開(オフ)にすることにより、充電器32-1への充電用電力供給を停止する充電停止処理を実行する(S17)。
充電装置12は、当該充電停止処理により充電終了処理に移行する(S18)。充電終了処理としては、例えば、センサ用エッジコンピュータ34が、EV15-1の充電実績データ120を収集して、充電管理装置10に送信する。
充電管理装置10は、前述したように、EVスケジュール管理部43において、当該充電実績データ120から全EVに対応する充電実績データ141を生成し、データベース44に蓄積する。このデータベース44に蓄積されたデータは、例えば、従業員向けの課金情報(EVの充電量に対応する料金)や、EVの充電状況を含むログ情報等の生成に利用可能である。
充電装置12は、充電コマンド100により指示された充電停止時間が経過すると、充電再開処理に移行する(S19)。即ち、充電装置12は、充電終了の判定処理に移行し(S14)、充電終了でなければ、分電盤33に含まれるコンタクトを閉(オン)にすることにより、充電器32-1への充電用電力供給を再開することになる。
ここで、充電装置12は、充電器32-1からEV15-1に電流が流れない場合には、例えば従業員による一時停止中の充電終了と判断し、一時停止時刻での充電終了処理に移行する。
以上のように本実施形態のシステムによれば、事業所に対する電力供給の制約条件を考慮した、複数のEVを対象とした適切な充電管理の仕組みを実現することができる。
特に、本実施形態のシステムを、EVの使用者である多数の従業員が勤務する事業所に適用することにより、従業員の勤務状況(出退勤時間等)、契約電力量、DR/DC、PV発電量等の条件に基づいて、1台毎のEVに対する1日当たりの充電処理を適切に管理することが可能となる。
この場合、本実施形態のシステムによれば、EV毎の充電実績データを、従業員ID及び充電器IDと対応付けてデータベースに蓄積できる。このデータベースに蓄積された情報を利用して、EV毎の充電状況や、従業員毎のEVの使用状況、あるいは充電器毎の利用状況等を分析することが可能となる。
本実施形態のシステムを適用することにより、以下のような具体的効果を得ることができる。例えば、各EVに対する充電を適宜抑制できるため、事業所の契約電力量に応じた電力料金の増大を招くような事態を抑制できる。また、EVを使用しない従業員の1日の勤務中に、駐車場に駐車中のEVに充電することができるため、従業員の出勤後に充電が集中するような事態を回避できる。
さらに、従業員は自宅にEVの充電設備を設置する必要性がないため、充電設備に関する阻害要因を解消できるため、EV普及を促進することができる。これにより、従来のガソリン使用の自動車を利用する場合の通勤手当を抑制できると共に、CO2削減等の環境改善に貢献できる。また、事業所内において、EVの充電用として、PV発電量等の再生エネルギーの使用量を増大させることにより、RE(Renewable Energy)100と呼ばれる国際的目標の達成に貢献できる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…充電管理システム、10…充電管理装置、11…ネットワーク、
12…充電装置、13…スマートフォン(スマホ)、14…上位システム、
15-1〜15-n…電気自動車(EV)、16…電力装置、
20…施設、21…駐車スペース、30…充電制御装置、31…通信部、
32-1〜32-n…充電器、33…分電盤、
34…センサ用エッジコンピュータ、35…充電制御用エッジコンピュータ。

Claims (12)

  1. 充電対象である複数の電気自動車に対する充電を実行する充電装置と、当該充電装置とネットワークで接続される充電管理装置とを有する充電管理システムであって、
    前記充電管理装置は、
    電力供給の制約条件に基づいて、充電可能電力量及び充電必要電力量を算出する手段と、
    前記充電可能電力量及び充電必要電力量に基づいて、前記充電装置による充電制御を実行させる手段と、
    を具備する充電管理システム。
  2. 前記充電管理装置は、
    前記充電可能電力量及び充電必要電力量に基づいて、前記電気自動車の1台毎の充電スケジューリングを管理する手段を含み、
    前記充電スケジューリングに基づいて、前記充電装置による充電制御を実行させる、請求項1に記載の充電管理システム。
  3. 前記充電管理装置は、
    前記充電スケジューリングを指示するために、充電終了時刻、充電必要時間、充電停止時間を含む充電コマンドを前記充電装置に送信して、前記充電装置による充電制御を実行させる、請求項2に記載の充電管理システム。
  4. 前記充電管理装置は、
    前記充電装置から送信される、前記電気自動車の1台毎の充電実績情報を受信する手段を含む請求項1から3のいずれか1項に記載の充電管理システム。
  5. 前記充電実績情報は、前記電気自動車の1台毎の充電開示時刻、充電終了時刻、充電時間、及び充電電力推定値を含む、請求項4に記載の充電管理システム。
  6. 前記充電管理装置は、
    前記複数の電気自動車のそれぞれに対応する端末機器から送信される、電気自動車ユーザID及び前記充電装置に含まれる各充電器のIDを示す各ID情報を受信する手段と、
    前記各ID情報に対応付けた前記充電実績情報を蓄積する手段と、
    を含む請求項4又は5に記載の充電管理システム。
  7. 前記充電管理装置は、
    電力使用量が一定値以下になる時間帯に、前記充電可能電力量に基づいて前記充電装置に含まれる蓄電部に対して蓄電する手段を含む、請求項1から6のいずれか1項に記載の充電管理システム。
  8. 前記充電管理装置は、
    充電コマンドと前記充電装置からの充電実績情報との差に基づいて、前記充電装置と前記電気自動車との接続異常を検知する、請求項4から6のいずれか1項に記載の充電管理システム。
  9. 前記充電管理装置は、
    充電コマンドと前記充電装置からの充電実績情報との差に基づいて、前記電気自動車に対する満充電又は充電中断による充電終了又は充電開始を検知する、請求項4から6のいずれか1項に記載の充電管理システム。
  10. 充電対象である複数の電気自動車に対する充電を実行する充電装置と、当該充電装置とネットワークで接続される充電管理装置とを有する充電管理システムに適用する充電管理方法であって、
    電力供給の制約条件に基づいて、充電可能電力量及び充電必要電力量を算出する処理と、
    前記充電可能電力量及び充電必要電力量に基づいて、前記充電装置による充電制御を実行させる処理と、
    を実行する、充電管理方法。
  11. 前記前記充電可能電力量及び充電必要電力量に基づいて、前記電気自動車の1台毎の充電スケジューリングを管理する処理を含み、
    前記充電スケジューリングに基づいて、前記充電装置による充電制御を実行させる、請求項10に記載の充電管理方法。
  12. 請求項10又は11に記載の充電管理方法による各処理を、コンピュータに実行させるプログラム。
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