JP2021035171A - 充電制御装置及びその方法、プログラム、充電管理装置及びその方法、プログラム - Google Patents

充電制御装置及びその方法、プログラム、充電管理装置及びその方法、プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】EV側の情報を不要としながらも全てのEVに満遍なく充電することのできる長寿命な充電制御装置を提供する。
【解決手段】事業所において複数のEVの蓄電池に対して充電を行う複数の充電器を制御する充電制御装置を構成するコンピュータ30は、複数の充電器に供給可能な電力量の上限を所定の管理周期ごとに電力量目標値として取得する電力量目標値取得部40と、複数の充電器をオンにする優先順位を前記管理周期ごとに一定の規則に従って交代させる優先順位ローテーション部41と、電力量目標値を超えない範囲で優先順位の順に充電器をオンにする充電器決定部45と、を備える。
【選択図】図2

Description

本発明の実施形態は、充電制御装置及びその方法、プログラム、充電管理装置及びその方法、プログラムに関する。
近年、蓄電池をエネルギー源とする電気自動車(EV)やプラグインハイブリッド車(PHEV)が普及している(以下、電気自動車とプラグインハイブリッド車をまとめてEVと称する。)。通勤にもEVが利用される中、職場の駐車場でEVの蓄電池を充電する職場充電の取り組みが進められている。
従業員の通勤時間は重なりがちであることから、職場充電においては同じ時間帯に多数のEVの充電が行われると、職場の消費電力が急速に増加する。このことから、契約電力の押し上げや受電設備の容量増加に繋がるおそれがあった。このような課題を解決するために、EVの蓄電池に対する充電のオンオフを制御することによって需要電力を抑制する技術が知られている。
特許第5988270号公報 特許第6052621号公報
上記の通り、職場の需要電力を抑制する方法として、EVの蓄電池に対する充電のオンオフ制御を行うことが考えられる。しかしながら、このような従来技術の充電制御装置では、EVの走行距離、EVを充電設備に接続した時刻、当該接続を切断した時刻、EVの蓄電池のSOC(State Of Charge)といったEVに係る情報が必要となるため、これらの情報をEVとの間で送受信するための通信設備が必要であった。もちろん、EVの蓄電池に対する充電量が各EVで大きく異なることは職場充電サービスとして不適切であるだけでなく、充電量が不十分なEVでは就業後自宅まで辿り着けなくなるおそれがあった。
本発明の実施形態は、上記のような問題を解決するものであり、EV側の情報を不要としながらも全てのEVの蓄電池に満遍なく充電することのできる充電制御装置及び充電管理装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本実施形態の充電制御装置は、事業所において複数の自動車の蓄電池に対して充電を行う複数の充電器を制御する充電制御装置であって、前記複数の充電器に供給可能な電力量の上限を所定の管理周期ごとに電力量目標値として取得する電力量目標値取得部と、前記複数の充電器をオンにする優先順位を前記管理周期ごとに一定の規則に従って交代させる優先順位ローテーション部と、前記電力量目標値を超えない範囲で前記優先順位の順に前記充電器をオンにする充電器決定部と、を備える。
また、本実施形態の充電管理装置は、事業所において複数の自動車の蓄電池に対して充電を行う複数の充電装置を制御する充電管理装置であって、各充電装置の消費電力量と環境情報とから各充電装置の需要電力量を予測する需要電力量予測部と、前記複数の充電装置に供給可能な電力量の上限を所定の管理周期ごとに電力量目標値として取得する電力量目標値取得部と、前記複数の充電装置をオンにする優先順位を前記管理周期ごとに一定の規則に従って交代させる優先順位ローテーション部と、各充電装置の需要電力量の合計が前記電力量目標値を超えない範囲で前記優先順位の順に前記複数の充電装置をオンにする充電スケジュールを作成する充電スケジュール作成部と、を備える。
また、本実施形態の充電制御装置または充電管理装置に係る充電制御方法、及びそのプログラムも本実施形態の一態様とする。
第1の実施形態に係る充電制御システムの構成を示す図である。 第1の実施形態に係るコンピュータの機能ブロック図である。 第1の実施形態に係る充電制御の流れを示すフローチャートである。 第1の実施形態に係る充電優先順位のローテーションを示す図である。 第1の実施形態に係る充電器の決定方法を示す図である。 第1の実施形態に係る電力量目標値に対する電力制御結果を示す図である。 第2の実施形態に係るコンピュータの機能ブロック図である。 第2の実施形態に係る充電制御の流れを示すフローチャートである。 第2の実施形態に係る電力量目標値に対する電力制御を示す図である。 第3の実施形態に係る充電制御システムの構成を示す図である。 第3の実施形態に係るコンピュータの機能ブロック図である。 第3の実施形態に係る充電管理装置の構成を示す図である。 第3の実施形態に係る充電制御の流れを示すフローチャートである。 第3の実施形態に係る充電スケジュール作成の流れを示すフローチャートである。 第3の実施形態に係る電力需要データ作成処理を示す図である。 第3の実施形態に係る充電スケジュール作成処理を示す図である。 第3の実施形態に係る充電スケジュール作成処理を示す図である。 第3の実施形態に係る充電スケジュールの例を示す図である。
[1.第1の実施形態]
[1−1.構成]
図1乃至6を参照して第1の実施形態を説明する。図1は、本実施形態に係る充電制御システムの構成を示す図である。図1に示すように、事業所1において、電力系統2から受電設備3が受電した電力は、構内系統4を介して、工場、ビル、店舗などの施設5や、駐車場6の充電装置10に送電される。なお、構内系統4には、太陽光発電装置(PV)、蓄電装置、コジェネレーション装置などが接続されてもよい。
充電装置10は、複数のEV11−1〜11−nの蓄電池に対して充電を行う(以下、単にEVに対して充電するともいう。)。蓄電池は、例えばリチウムイオン二次電池など、EVのエネルギー源であればどのようなものでもよい。充電装置10は、充電制御装置20と、これに接続された複数の充電器21−1〜21−nとを備える。なお、本明細書において、充電器21−1〜21−nを総称する場合や、個々の充電器21−1〜21−nを特定することがない場合は、充電器21と記載する。
充電制御装置20は、充電器21−1〜21−nを制御してEV11−1〜11−nに対して充電を行う。充電制御装置20は、プロセッサや記憶装置などを含んでなるコンピュータ30と、EV11−1〜11−nに対する充電器21−1〜21−nのオンオフを行うコンタクタ31−1〜31−nと、充電器21−1〜21−nの消費電力量の合計を計測する電力量計32とを備える。この消費電力量の合計に基づいて、コンピュータ30は、コンタクタ31−1〜31−nを介して充電器21−1〜21−nのうちオンにする充電器21を決定する。コンピュータ30は、各充電器21に割り当てられた優先順位PRの順に、各充電器21をオンにする。すなわち、優先順位PRは、各充電器21をオンにする優先順位である。なお、以降の説明において、優先順位PRは、個々の充電器21に割り当てられた優先順位だけでなく、全ての充電器21に割り当てられた優先順位の全体を意味することもある。
充電装置10のコンピュータ30は、ネットワーク12を介してクラウド上の充電管理装置13との間で情報を送受信する。ネットワーク12は、例えばインターネットである。ネットワーク12を介して、充電管理装置13は、事業所1からの電力会社との契約電力に基づいたデマンドコントロール(DC)指示や、事業所1の電力管理を行う上位システム14からのデマンドレスポンス(DR)指示を受ける。充電管理装置13は、DC/DR指示に基づいて決定される電力量目標値PGを予め定められた管理周期ごとに充電装置10のコンピュータ30に送信する。すなわち、管理周期とは、電力量目標値PGを変更するために設けられた周期である。管理周期は、本実施形態においては、30分である。
図2は、本実施形態に係るコンピュータ30の機能ブロック図である。図2に示すように、コンピュータ30は、電力量目標値取得部40、優先順位ローテーション部41、パルス取得部42、パルス積算部43、消費電力算出部44、充電器決定部45、出力部46を備える。
電力量目標値取得部40は、管理周期ごとに充電管理装置13から電力量目標値PGを取得する。また、電力量目標値取得部40は、電力量目標値PGから消費電力上限値及び消費電力下限値を算出することもできる。消費電力上限値及び消費電力下限値は、電力量目標値PGよりも低く設定される目標値である。優先順位ローテーション部41は、管理周期ごとに各充電器21に割り当てられた優先順位PRをローテーションさせる。ローテーションさせるとは、一定の規則に従って、ある充電器21に割り当てられた優先順位を、他の充電器21に割り当てられた優先順位と交代させることを意味する。本実施形態において、一定の規則とは、各充電器21の優先順位を1つずつ繰り上げることを意味する。また、最も優先順位が高い充電器21の優先順位は最も低くなる。例えば、充電器21−1〜21−nに割り当てられた1、2、3、・・・n−1、nといった優先順位を、n、1、2、・・・n−1に再び割り当てることを意味する。なお、一定の規則としては、各充電器21の優先順位を1つずつでなく2つ以上ずつ繰り上げてもよい。
パルス取得部42は、充電器21−1〜21−nの消費電力量の合計が予め定められた量を超える度に電力量計32が発信するパルスを取得する。パルス積算部43は、パルス取得部42が取得したパルスの数を積算する。消費電力算出部44は、予め定められた制御周期ごとにパルス積算部43から積算パルス数を取得する。消費電力算出部44は、現在の制御周期の積算パルス数と前回の制御周期の積算パルス数との差と、電力量計32のパルス定数とから、現在の制御周期においてオンになっている充電器21の消費電力量CPを算出する。制御周期とは、各充電器21のオンオフを変更するために設けられた周期である。制御周期は、管理周期以下の周期とし、本実施形態においては10分である。
充電器決定部45は、電力量目標値取得部40が取得した電力量目標値PGと、優先順位ローテーション部41がローテーションした優先順位PRと、消費電力算出部44が算出した消費電力量CPとから、制御周期ごとにオンにする充電器21とオフにする充電器21を決定する。出力部46は、充電器決定部45が決定した充電器21−1〜21−nのオンオフ情報に基づき、コンタクタ31−1〜31−nに対して制御信号を出力し、オンにする充電器21に対応するEV11に対して充電を行う。
[1−2.作用]
本実施形態に係る充電制御の流れについて、図3のフローチャートを参照して説明する。なお、前提として、パルス取得部42は、オンになっている充電器21の消費電力量の合計に基づいて電力量計32が発信するパルスを常時受信しており、パルス積算部43は、パルス取得部42がパルスを受信する度にパルス数を積算している。
まず、電力量目標値取得部40は、予め定められた管理周期ごとに、DC/DR指示に基づいて決定される電力量目標値PGを充電管理装置13から取得する(ステップS1)。次に、優先順位ローテーション部41は、管理周期ごとに充電器21に割り当てられた優先順位PRをローテーションさせる。すなわち、優先順位ローテーション部41は、管理周期ごとに充電器21−1〜21−nをオンにする優先順位PRを1つずつ交代させる(ステップS2)。管理周期は、本実施形態においては30分である。
ステップS2について、図4を参照してより具体的に説明する。図4に示すように、管理周期0の初期状態において、充電器21−1〜21−nの優先順位PRはそれぞれ1〜nである。その後、管理周期1において、優先順位ローテーション部41は、充電器21−1〜21−nに対する充電の優先順位PRを1つずつ交代させる。その結果、管理周期1における充電器21−2〜21−nの優先順位PRはそれぞれ1〜n−1となり、管理周期0において優先順位1だった充電器21−1の優先順位PRは最下位のnとなる。優先順位ローテーション部41は、管理周期が変わる度にこのローテーションを繰り返す。すなわち、管理周期n−1においては、充電器21−1〜21−(n−1)の優先順位PRはそれぞれ2〜nとなり、充電器21−nの優先順位PRが1となる。また、管理周期nにおいては、充電器21−1〜21−nの優先順位PRはそれぞれ管理周期0と同じ1〜nに戻る。
次に、消費電力算出部44は、予め定められた制御周期ごとにパルス積算部43から積算パルス数を取得する。さらに、消費電力算出部44は、現在の制御周期の積算パルス数と前回の制御周期の積算パルス数との差と、電力量計32のパルス定数とから、現在の制御周期においてオンになっている充電器21の消費電力量CPを算出する(ステップS3)。制御周期は、管理周期以下の周期とし、例えば10分である。管理周期以下の長さの制御周期ごとに充電器21の消費電力量CPを算出することで、実際の消費電力量に近い数値で充電器21のオンオフ制御が可能となる。
さらに、充電器決定部45は、電力量目標値取得部40が取得した電力量目標値PGと、優先順位ローテーション部41がローテーションした優先順位PRと、消費電力算出部44が算出した消費電力量CPとから、制御周期ごとに充電器21−1〜21−nのオンオフを決定する(ステップS4)。
ステップS4について、図5を参照してより具体的に説明する。図5は、充電器21−iの優先順位PRが1であり、充電器21−i〜21−(i+j)がオンになっている状態を示している。図5に示すように、充電器決定部45は、管理周期ごとに優先順位PRが変更される度に、優先順位がnとなる充電器21−(i−1)をオフにする。さらに、消費電力算出部44が算出した消費電力量CPが、電力量目標値取得部40が取得した電力量目標値PGに基づいて算出される消費電力下限値を下回る場合、充電器決定部45は、充電器21−(i+j+1)をオンにする。一方、消費電力算出部44が算出した消費電力量CPが、電力量目標値取得部40が取得した電力量目標値PGに基づいて算出される消費電力上限値を上回る場合、充電器決定部45は、充電器21−(i+j)をオフにする。
最後に、出力部46は、充電器決定部45が決定した充電器21−1〜21−nのオンオフ情報に基づき、コンタクタ31−1〜31−nに対して制御信号を出力する(ステップS5)。以上のように、充電制御装置20のコンピュータ30は、オンにする充電器21を決定し、対応するEV11に対して充電を行う。以上のステップS1、S2が管理周期ごとに、S3〜S5が制御周期ごとに行われる。
以上のステップS1〜S5の結果、すなわち本実施形態に係る電力量目標値PGに対する電力制御結果について、図6を参照して説明する。図6に示す棒グラフの横軸は時刻、縦軸は消費電力(kW)である。棒グラフは、制御周期ごとに充電器21−1〜21−nのうちオンになっている充電器21の消費電力量CPである。ここでは、制御周期は管理周期30分の3分の1である10分とする。また、充電器の数はn=8であり、制御開始時点の時刻0:00より前の時刻では、充電器21−1の優先順位PRが1かつ全ての充電器21−1〜21−8がオフになっている。
時刻0:00において、取得された電力量目標値PGに基づいて、点線で示す消費電力上限値及び消費電力下限値が算出される。時刻0:00において、消費電力量CPはゼロであり、消費電力下限値を下回る。従って、優先順位PRが1の充電器21−1をオンにする。次回の制御周期が始まる時刻0:10において、充電器21−1の消費電力量CPは消費電力下限値を下回るため、優先順位PRが2の充電器21−2をオンにする。さらに次回の制御周期が始まる時刻0:20において、充電器21−1及び21−2の消費電力量CPは消費電力下限値を上回り、消費電力上限値を下回るため、新たに充電器21をオンにしない。
時刻0:30において、制御周期だけでなく管理周期も変わるため、電力量目標値PGが再度取得され、点線で示す消費電力上限値及び消費電力下限値が更新される。また、優先順位PRのローテーションが行われ、充電器21−1の優先順位PRがn=8となる。従って、充電器21−1をオフにする。充電器21−2はオンのままである。ところで、図6においては、管理周期と同時に始まる制御周期においては新たに充電器21をオンにしていない。これは、管理周期が変更されてから充電器21の消費電力が計算されるまでにはタイムラグがあり、管理周期が変更された瞬間には充電器21の消費電力が分かっていない可能性が高いためである。すなわち、確実に消費電力下限値を超えないための安全策としてオンにしていない。このように、管理周期と同時に始まる制御周期の中では、充電器21のオンとオフの両方を行わない。
時刻0:40において、制御周期が変わり、充電器21−2の消費電力量CPは消費電力下限値を下回るため、優先順位PRが2の充電器21−3をオンにする。さらに次回の制御周期が始まる時刻0:50において、充電器21−2及び21−3の消費電力量CPは消費電力下限値を下回るため、優先順位PRが3の充電器21−4をオンにする。そして、時刻1:00において、再び管理周期が変わるため、電力目標値PGが再度取得されるのに伴い、点線で示す消費電力上限値及び消費電力下限値が更新される。また、優先順位PRのローテーションが行われ、充電器21−2の優先順位PRがn=8となる。従って、充電器21−2をオフにする。充電器21−3及び21−4はオンのままである。先に説明したように、時刻1:00から始まる制御周期は、管理周期と同時に始まる制御周期であるので、新たに充電器21をオンにしていない。
時刻22:30において、制御周期だけでなく管理周期も変わるため、電力量目標値PGが再度取得され、点線で示す消費電力上限値及び消費電力下限値が更新される。また、優先順位PRのローテーションが行われ、充電器21−6の優先順位PRがn=8となる。従って、充電器21−6をオフにする。充電器21−7、21−8及び21−1はオンのままである。先に説明したように、時刻22:30から始まる制御周期は、管理周期と同時に始まる制御周期であるので、新たに充電器21をオンにしていない。
[1−3.効果]
(1)本実施形態の充電制御装置は、優先順位ローテーション部41によって、所定の管理周期ごとにオンにする充電器21を充電する優先順位をローテーションするので、各EVを満遍なく充電することが可能となる。また、EVの蓄電池のSOCなどの情報が不要であるため、これらの情報をEVとの間で送受信するための通信設備も省略することができる。その上、管理周期ごとに電力目標値PGを設定するので、事業所1全体の電力量管理に影響を与えることがない。
(2)本実施形態の充電制御装置は、管理周期が変わる時、優先順位PRが最下位の充電器21をオフにするので、管理周期の変更に伴って電力目標値PGが急激に下がってもオンになっている充電器21の消費電力量CPが一時的にでも消費電力上限値を上回る可能性を低減できる。さらに、管理周期ごとに充電器21をオフにするため、同じ充電器21をオンにし続ける時間の平均も長くなる。従って、例えばPWM制御で短時間に何度もオンオフを繰り返す場合に比べて充電器21の長寿命化が期待できる。
(3)管理周期ごとに取得される電力量目標値PGは、あくまでも当該管理周期における予測値なので、充電器21の消費電力量CPが電力目標値PGの近付き過ぎることは必ずしも望ましくない。そこで、本実施形態の充電制御装置は、管理周期以下の長さの制御周期を設け、当該制御周期ごとに充電器21の消費電力量CPを算出することで、実際の消費電力量に近い数値を基準にして充電器21のオンオフ制御が可能となる。すなわち、正確な充電器21のオンオフ制御を保証することができる。また、1つずつ充電器21をオンにすることによって、充電器21の消費電力量CPが電力目標値PGに近付き過ぎることを抑制できる。
(4)本実施形態の充電制御装置は、管理周期と同時に始まる制御周期においては新たに充電器21をオンにしていない。従って、管理周期が変更された瞬間に充電器21の消費電力が分かっていない場合であっても、確実に電力目標値PGを超えることがないようにできる。
(5)充電器21の消費電力量CPが電力目標値PGを上回るか否かという判断において、直接的に電力目標値PGをその基準とすると、コンピュータ30の構成によっては、充電器21の消費電力量CPが一時的に電力目標値PGを上回ってから充電器21をオフにすることになる。一方、本実施形態の充電制御装置は、電力量目標値PGから算出した消費電力上限値および下限値をいわば間接的な基準とすることによって、充電器21の消費電力量CPが電力量目標値PGを上回る可能性を低減することができる。
(6)本実施形態の充電制御装置は、電力量計32を備えることによって、各充電器21の消費電力量を1か所でまとめて計測することができるので、構成の簡略化、省スペース化を実現することができる。
[2.第2の実施形態]
[2−1.構成]
図7乃至9を参照して第2の実施形態を説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態と基本構成が同じである。以下では、第1の実施形態と異なる点のみを説明し、第1の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
図7は、本実施形態に係るコンピュータ30の機能ブロック図である。図7に示すように、本実施形態のコンピュータ30は、電力量目標値取得部40、優先順位ローテーション部41、充電器決定部45、出力部46、定格電力量記憶部47を備える。第1の実施形態とは異なり、本実施形態のコンピュータ30は電力量計32が発信するパルスを取得しない。従って、電力量計32を省略できる。
定格電力量記憶部47は、各充電器21の定格電力量RCを記憶している。充電器決定部45は、電力量目標値取得部40が取得した電力量目標値PGと、優先順位ローテーション部41がローテーションした優先順位PRと、定格電力量記憶部47が記憶している定格電力量RCとから、管理周期ごとにオンにする充電器21を決定する。なお、本実施形態の電力量目標値取得部40、優先順位ローテーション部41、出力部46は、第1の実施形態と同じ構成である。なお、第1の実施形態と同様に、電力目標値PGから上限値と下限値を算出し、これらを基準にオンにする充電器21を決定してもよい。
[2−2.作用]
本実施形態に係る充電制御の流れについて、図8のフローチャートを参照して説明する。ステップS11、S12及びS14は、それぞれ第1の実施形態のステップS1、S2及びS5と同様である。本実施形態では、ステップS12の後、充電器決定部45は、電力量目標値取得部40が取得した電力量目標値PGと、優先順位ローテーション部41がローテーションした優先順位PRと、定格電力量記憶部47が記憶している各充電器21の定格電力量RPとから、管理周期ごとに充電器21−1〜21−nのオンオフを決定する(ステップS13)。以上のステップS11〜S14が予め定められた管理周期ごとに行われる。ここでは、管理周期は30分とする。
以上のステップS11〜S14の結果、すなわち本実施形態に係る電力量目標値PGに対する電力制御結果について、図9を参照して説明する。図9に示す棒グラフの横軸は時刻、縦軸は消費電力(kW)である。棒グラフは、管理周期ごとに充電器21−1〜21−nのうちオンになっている充電器21の定格電力量RPを積み上げたものである。また、充電器21の数はn=8であり、制御開始時点の時刻0:00より前の時刻では、充電器21−1の優先順位PRが1かつ全ての充電器21−1〜21−8がオフになっている。
時刻0:00において、優先順位PRに従って優先順位が1の充電器21−1から順にオンにする。この処理は、オンになっている充電器21の定格電力量RPが電力量目標値PGを上回る直前まで行われる。図9に示される場合は、充電器21−1、21−2をオンにした後、充電器21−3をオンにすると充電器21−1〜21−3の定格電力量RPが電力量目標値PGを上回るため、充電器21−3〜21−8をオンにしない。
時刻0:30において、管理周期が変わるため、電力量目標値PGが再度取得される。また、優先順位PRのローテーションが行われ、充電器21−2の優先順位PRが1となる。従って、優先順位PRが1の充電器21−2から順にオンになっている。この充電器21に対するオンオフは、オンの充電器21の定格電力量RPが電力量目標値PGを上回る直前まで行われる。図9に示される場合は、充電器21−2〜21−5をオンにした後、充電器21−6をオンにすると充電器21−2〜21−6の定格電力量RPが電力量目標値PGを上回るため、充電器21−6〜21−8をオンにせず、前回の管理周期ではオンになっていた充電器21−1をオフにする。
[2−3.効果]
本実施形態の充電制御装置は、第1の実施形態の各効果に加えて、各充電器21の定格電力量RPを利用することによって、オンになっている充電器21の消費電力量CPを算出する構成を省略できるため、第1の実施形態に比べて充電制御装置の構成を簡略化することができる。
[3.第3の実施形態]
[3−1.構成]
図10乃至17を参照して第3の実施形態を説明する。以下では、第1の実施形態と異なる点のみを説明し、第1の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
図10に示すように、本実施形態では構内系統4に複数の充電装置10−1〜10−mが接続されている。複数の充電装置10−1〜10−mは、それぞれ複数のEV11−1−1〜11−1−n、EV11−2−1〜11−2−n、・・・EV11−m−1〜11−m−nに対して充電を行う。充電装置10−1〜10−mは、それぞれ充電制御装置20−1〜20−mと、充電器21−1−1〜21−1−n、充電器21−2−1〜21−2−n、・・・充電器21−m−1〜21−m−nとを備える。充電制御装置20−1〜20−mは、それぞれ充電器21−1−1〜21−1−n、21−2−1〜21−2−n、・・・21−m−1〜21−m−nを制御してEV11−1−1〜11−1−n、EV11−2−1〜11−2−n、・・・EV11−m−1〜11−m−nに対して充電を行う。
充電制御装置20−1〜20−mは、プロセッサや記憶装置などを含んでなるコンピュータ30−1〜30−mと、スマートメータ33−1〜33−mを備える。スマートメータ33−1〜33−mは、充電制御装置20−1〜20−mのそれぞれが備える充電器群21−1〜21〜mの消費電力量の合計を計測し、また当該充電器の群21−1〜21〜mへ電力を供給または遮断する。コンピュータ30−1〜30−mは、スマートメータ33−1〜33−mのオンオフを制御することにより、充電器群21−1〜21〜mへの電力の供給または遮断を制御する。すなわち、コンピュータ30−1〜30−mは、充電装置10−1〜10〜mがそれぞれ複数のEV11−1−1〜11−1−n、EV11−2−1〜11−2−n、・・・EV11−m−1〜11−m−nに対して行う充電を制御する。
図11は、本実施形態に係るコンピュータ30の機能ブロック図である。図11に示すように、コンピュータ30は、パルス取得部42、パルス積算部43、消費電力算出部44、消費電力送信部48、充電スケジュール取得部49、出力部46を備える。なお、パルス取得部42、パルス積算部43、消費電力算出部44については、第1の実施形態と同じ構成である。
消費電力送信部48は、消費電力算出部44が算出した充電装置10の消費電力量を充電管理装置13へと送信する。充電スケジュール取得部49は、充電管理装置13が作成した各充電装置10に対する充電スケジュールを当該充電管理装置13から取得する。出力部46は、充電スケジュール取得部49が取得した充電スケジュールに基づき、スマートメータ33に対して制御信号を出力することによって、充電装置10によるEV11への充電を制御する。
図12は、本実施形態に係る充電管理装置13の機能ブロック図である。図12に示すように、充電管理装置13は、受信部50、消費電力量記憶部51、入力部52、稼働スケジュール記憶部53、電力量目標値取得部54、需要電力量予測部55、優先順位ローテーション部56、充電スケジュール作成部57、充電スケジュール記憶部58、送信部59を備える。
受信部50は、充電装置10−1〜10−mから、予め定められた管理周期ごとに各充電装置10におけるEV充電の消費電力量を受信する。消費電力量記憶部51は、受信部50が受信した各充電装置10におけるEV充電の消費電力量の情報を記憶する。各充電装置10におけるEV充電の消費電力量の情報には、消費電力量だけでなく、各管理周期における各充電装置10のオンオフ情報を含んでもよい。入力部52は、事業所1の稼働スケジュールや電力量目標値PGを入力するためのキーボードやマウス等の入力装置である。稼働スケジュール記憶部53は、入力部52から入力された事業所1の稼働スケジュールを記憶する。電力量目標値取得部54は、入力部52から入力された電力量目標値、すなわち各充電装置10に供給可能な電力量を記憶する。電力量目標値は、管理周期ごとに設定される。
需要電力量予測部55は、消費電力量記憶部51が記憶している過去の各充電装置10のEV充電の消費電力量の情報と、充電スケジュール記憶部58が記憶している各充電装置10の充電スケジュールと、稼働スケジュール記憶部53が記憶している事業所1の稼働スケジュールと、気象情報などを統計処理することにより、各充電装置10の需要電力量を予測する。事業所1の稼働スケジュールとは、事業所1の稼働日、稼働開始時間、稼働終了時間といったカレンダー情報である。統計処理の方法は、過去の複数の類似日の平均など公知の方法を用いることができる。類似日は、気象情報や曜日など共通する要素がある複数の日である。
優先順位ローテーション部56は、管理周期ごとに各充電装置10への電力供給の優先順位をローテーションさせる。ローテーションさせるとは、第1の実施形態と同様に、一定の規則に従って、ある充電装置10に割り当てられた優先順位を、他の充電装置10に割り当てられた優先順位と交代させることを意味する。ただし、本実施形態における一定の規則は、第1の実施形態の優先順位ローテーション部41とは異なる。すなわち、優先順位ローテーション部56は、前回の管理周期において充電されなかった充電装置10から優先的に充電する。例えば、充電装置10−1〜10−10の優先順位の初期値がそれぞれ1〜10である時、前回の管理周期において充電装置10−1〜10−8が充電され、充電装置10−9、10−10が充電されなかったとする。その場合、現在の管理周期においては、充電装置10−9、10−10、10−1、10−2、・・・の優先順位が1、2、3、4、・・・となり、充電装置10−9、10−10、10−1、10−2、・・・の順に電力量目標値を超える直前まで充電装置10が充電される。
充電スケジュール作成部57は、充電スケジュール作成周期ごとに、電力量目標値取得部54が記憶している各充電装置10に供給可能な電力量と、需要電力量予測部55が予測した各充電装置10の需要電力量予測データと、優先順位ローテーション部56による各充電装置10への電力供給の優先順位のローテーションとから、各充電装置10の充電スケジュールを作成する。充電スケジュール作成周期とは、充電スケジュール作成部57が充電スケジュールを作成する周期であり、例えば1日である。
充電スケジュールの作成について、図16Aを参照してより詳細に説明する。図16Aに示すように、本実施形態に係る充電スケジュールは、各充電装置10の需要電力量予測データを、管理周期ごとに積み上げて作成される。なお、各充電装置10の需要電力量予測データを積み上げる優先順位は、優先順位ローテーション部56によって上述の通り定められる。すなわち、前回の管理周期において充電されなかった充電装置10の需要電力量予測データから優先的に積み上げられる。図16Aの棒グラフにおいては、波線で示される電力量目標値を超えない分の充電装置10の需要電力量予測データは実線で、超える分の充電装置10の需要電力量予測データは破線で示されている。すなわち、この実線がオンにする充電装置10に、破線がオフにする充電装置10に対応する。また、図16Bに示すように、作成した充電スケジュールにおいて、前回の管理周期tにおいて充電されなかった充電装置10の需要電力量は、次回の管理周期t+2以降の管理周期に分配される。なお、電力量目標値が減少するような状況であれば、前回の管理周期tにおいて充電されなかった充電装置10の需要電力量を現在の管理周期t+1または現在の管理周期t+1以降の管理周期に分配してもよい。
充電スケジュール記憶部58は、充電スケジュール作成部57が作成した各充電装置10の充電スケジュールを記憶する。送信部59は、充電スケジュール記憶部58に記憶された各充電装置10の充電スケジュールを管理周期ごとに各充電装置10のコンピュータ30へと送信する。
[3−2.作用]
本実施形態に係る充電制御の流れについて、図13のフローチャートを参照して説明する。ステップS21は第1の実施形態のステップS3と同様である。本実施形態では、ステップS21の後、各コンピュータ30の消費電力送信部48は、消費電力算出部44が算出した各充電装置10の消費電力量の合計を管理周期ごとに充電管理装置13へと送信する(ステップS22)。各コンピュータ30の充電スケジュール取得部49は、充電管理装置13が算出した各充電装置10に対する充電スケジュールを、当該充電管理装置13から取得する(ステップS23)。各コンピュータ30の出力部46は、充電スケジュール取得部49が取得した充電スケジュールに基づき、各スマートメータ33に対して制御信号を出力する(ステップS24)。以上のステップS21〜S24が予め定められた管理周期ごとに行われる。ここでは、管理周期は30分とする。
本実施形態に係る充電スケジュール作成の流れについて、図14のフローチャートを参照して説明する。図14は、第3の実施形態に係る充電スケジュール作成の流れを示すフローチャートである。前提として、上記ステップS22の後、充電管理装置13の受信部50は、各コンピュータ30の消費電力送信部48を介して、スマートメータ33が測定した充電装置10の消費電力量を管理周期ごとに受信する。消費電力量記憶部51は、この消費電力量を記憶する。また、稼働スケジュール記憶部53は、入力部52を介して入力された事業所1の稼働スケジュールを記憶し、電力量目標値取得部54は、入力部52を介して入力された各充電装置10に供給可能な電力量(電力量目標値)を記憶する。このような前提の下、充電スケジュール作成周期ごとに以下のステップを繰り返す。ここでは、充電スケジュール作成周期は1日とする。
需要電力量予測部55は、消費電力量記憶部51が記憶している過去の各充電装置10におけるEV充電の消費電力量の情報と、充電スケジュール記憶部58が記憶している各充電装置10の充電スケジュールとから、充電電力需要データを作成する(ステップS31)。充電電力需要データの作成について、図15を参照しながら説明する。図15の一番上のグラフは、ある1つの充電装置10に供給された電力量、すなわち当該充電装置10においてEV充電に用いられた消費電力量を示している。このグラフに示すように、ローテーションによってスマートメータ33がオフとなっていた時間は、消費電力量がゼロとなっている。従って、このようなローテーションがない場合の本来の需要電力量は、スマートメータ33がオフとなっていた時間だけ、時間的に後ろ側へずれていることになる。そこで、本来の需要電力量を取得するために、スマートメータ33がオフとなっていた時間に、時間的に後ろ側へとずれていた需要電力量を再分配する処理を行う。図15では、スマートメータ33がオフとなっていた時間を削除して需要電力量のグラフを繋げる処理によって、このような再分配を実施している。なお、過去の各充電装置10におけるEV充電の消費電力量の情報に各管理周期における各充電装置10のオンオフ情報が含まれる場合、充電スケジュールを利用しなくても、需要電力量予測部55は充電電力需要データを作成することができる。
需要電力量予測部55は、上記の充電電力需要データと、稼働スケジュール記憶部53が記憶している事業所1の稼働スケジュールと、天候や気温などの気象情報とを、統計処理することにより、各充電装置10の需要電力量予測データを作成する(ステップS32)。
充電スケジュール作成部57は、電力量目標値取得部54が記憶している各充電装置10に供給可能な電力量(電力量目標値)と、需要電力量予測部55が予測した各充電装置10の需要電力量予測データとから、充電スケジュールを作成する(ステップS33)。
充電スケジュールの作成について、図16Aに示すように、本実施形態に係る充電スケジュールは、各充電装置10の需要電力量予測データを、管理周期ごとに積み上げて作成される。なお、各充電装置10の需要電力量予測データを積み上げる優先順位は、優先順位ローテーション部56によって上述の通り定められる。すなわち、前回の管理周期において充電されなかった充電装置10の需要電力量予測データから優先的に積み上げられる。
図16Aでは、充電装置10−1から優先的に積み上げられ、電力量目標値を示す波線を超えない分の充電装置10がオンに、波線を超える分の充電装置10はオフになる。図16Bでは、管理周期がtからt+1へと変更され、管理周期tにおいてオンにならなかった充電装置10−3から優先的に積み上げられる。この時、前回の管理周期、すなわち図16Aに示す管理周期tにおいて電力が供給されなかった充電装置10−3の管理周期tにおける需要電力量は、図16Bに示すように、次回以降の管理周期(t+2よりも時間的に後ろ側の管理周期)に、当該次回以降の管理周期の電力量目標値を超えない範囲で分配される。図16Bは、前回の管理周期tに電力が供給されなかった充電装置10−3に対して、一例として、前詰めで需要電力量が分配されることを示している。前詰めで分配するとは、需要電力量の上限に余裕がある次回以降の管理周期において、当該次回以降の管理周期の早い順に分配することである。なお、分配される需要電力量は、分配される管理周期において最も優先順位の高い充電装置10の需要電力量の一部であると見做す。
充電スケジュール記憶部58は、充電スケジュール作成部57が作成した各充電装置10の充電スケジュールを記憶する(ステップS34)。送信部59は、充電スケジュール記憶部58に記憶された各充電装置10の充電スケジュールを管理周期ごとに各充電装置10のコンピュータ30へと送信する(ステップS35)。この後、上記ステップS23が開始される。
以上のステップS21、S22、S31〜S35、S23、S24の結果、すなわち本実施形態に係る充電スケジュール作成結果について、図17を参照して説明する。図17において、左上と中央上のグラフが需要電力量予測部55によって作成された需要電力量予測データを示し、左下のグラフが充電スケジュール作成部57によって作成された充電スケジュールを示し、そして中央下と右下が充電制御結果を示している。需要電力量予測及び充電制御結果を示す左上、中央上、中央下、右下の棒グラフは、管理周期ごとの充電装置10−1〜10−mのうちオンになっている充電装置10の消費電力量である。また、充電装置の数はm=10であり、制御開始時点の時刻7:30より前の時刻では、充電装置10−1〜10−10の優先順位がそれぞれ1〜10かつ全ての充電装置10−1〜10−10がオフになっている。なお、需要電力量予測のグラフのdem1〜dem10、充電スケジュールのsw1〜sw10、充電制御結果のグラフのlaod1〜laod10が、それぞれ充電装置10−1〜10−10に対応している。
図17の右下のグラフに示すように、初めの管理周期が始まる7:30になると、各充電装置10の需要電力量予測データを優先順位1の充電装置10−1から順に積み上げ、現在の管理周期の電力量目標値を超えない分の充電装置10がオンになっている。本実施形態においては管理周期が変更される度に、前回の管理周期において充電されなかった充電装置10から優先的に充電される。例えば、時刻8:00〜8:30の管理周期においては、時刻7:30〜8:00の管理周期において充電されなかった充電装置10−9、10−10(laod9、laod10)の優先順位がそれぞれ1、2となり、オンになっている。一方、時刻8:00〜8:30の管理周期の電力量目標値を超える分の充電装置10−7、10−8(laod7、laod8)がオフになっている。
[3−3.効果]
(1)本実施形態の充電管理装置は、優先順位ローテーション部56によって、所定の管理周期ごとに電力を供給する充電装置10の順番をローテーションするので、各EVを満遍なく充電することが可能となる。また、EVに係る情報が不要であるため、これらの情報をEVとの間で送受信するための通信設備も省略することができる。
(2)本実施形態の充電管理装置は、充電スケジュール作成部57の需要電力量によって、所定の管理周期において電力を供給することができなかった充電装置10の需要電力量を、次回以降の管理周期に分配することができる。そのため、第1および第2の実施形態に比べて無駄のない電力供給が可能となる。
(3)本実施形態の充電管理装置における充電スケジュール作成部57の需要電力量分配作業は、電力量目標値まで余裕のある次回以降の管理周期の中で、最も手前の管理周期から順に行われるため、さらに無駄のない電力供給が可能となる。
(4)本実施形態の充電管理装置における充電スケジュール作成部57は、事業所1の稼働スケジュールや気象情報などを統計処理に用いることにより、各充電装置10の需要電力量の予測精度を向上させることができる。
[4.他の実施形態]
本明細書においては、本発明に係る複数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って、発明の範囲を限定することを意図していない。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。
(1)例えば、ローテーションに係る一定の規則は、各充電器21の優先順位を一つまたは2つ以上ずつ繰り上げるものに限らず、全ての充電器21が万遍なく充電できるのであれば、他の規則も採用できる。
(2)第3の実施形態において、各充電装置10に対して電力供給される優先順位の初期値をランダムに変更してもよい。すなわち、第3の実施形態の充電装置10−1〜10−10の優先順位の初期値は、それぞれ1〜10となっていたが、例えばこれを2、5、8、1、4、7、10、3、6、9に変更してもよい。このようなランダムな変更を例えば一日ごとに行うことによって、需要電力量予測部55によって予測される需要電力量が類似するような日が続いても、同じ時間帯に特定の充電装置10だけが充電されないといった不具合を避けることが可能となる。
1 事業所
2 電力系統
3 受電設備
4 構内系統
5 施設
6 駐車場
10 充電装置
11 EV
12 ネットワーク
13 充電管理装置
14 上位システム
20 充電制御装置
21 充電器
30 コンピュータ
31 コンタクタ
32 電力量計
33 スマートメータ
40 電力量目標値取得部
41 優先順位ローテーション部
42 パルス取得部
43 パルス積算部
44 消費電力算出部
45 充電器決定部
46 出力部
47 定格電力量記憶部
48 消費電力送信部
49 充電スケジュール取得部
50 受信部
51 消費電力記憶部
52 入力部
53 稼働スケジュール記憶部
54 電力量目標値取得部
55 需要電力量予測部
56 優先順位ローテーション部
57 充電スケジュール作成部
58 充電スケジュール記憶部
59 送信部

Claims (15)

  1. 事業所において複数の自動車の蓄電池に対して充電を行う複数の充電器を制御する充電制御装置であって、
    前記複数の充電器に供給可能な電力量の上限を所定の管理周期ごとに電力量目標値として取得する電力量目標値取得部と、
    前記複数の充電器をオンにする優先順位を前記管理周期ごとに一定の規則に従って交代させる優先順位ローテーション部と、
    前記電力量目標値を超えない範囲で前記優先順位の順に前記充電器をオンにする充電器決定部と、
    を備える充電制御装置。
  2. 前記充電器決定部は、前記管理周期ごとに最も前記優先順位の低い前記充電器をオフにする、
    請求項1に記載の充電制御装置。
  3. 前記管理周期は、少なくとも1つ以上の所定の制御周期からなり、
    前記充電器決定部は、前記制御周期ごとに前記充電器を所定数ずつオンにする、
    請求項2に記載の充電制御装置。
  4. 前記充電器決定部は、同じ制御周期の中で、前記充電器のオンとオフの両方を行わない、
    請求項3に記載の充電制御装置。
  5. 前記電力目標値取得部は、前記電力目標値から前記電力目標値よりも小さい消費電力下限値を算出し、
    各充電器の消費電力量の合計が前記消費電力下限値を超えている状態で、前記充電器決定部は新たに充電器をオンにしない、
    請求項1乃至4のいずれか1項に記載の充電制御装置。
  6. 前記複数の充電器の消費電力量を計測する電力量計を更に備え、
    前記充電器決定部は、前記電力量計が計測した各充電器の消費電力量の合計が前記電力量目標値を超えない範囲で前記充電器をオンにする、
    請求項1乃至5のいずれか1項に記載の充電制御装置。
  7. 前記充電器決定部は、各充電器の定格電力量の合計が前記電力量目標値を超えない範囲で前記充電器をオンにする、
    請求項1に記載の充電制御装置。
  8. 事業所において複数の自動車の蓄電池に対して充電を行う複数の充電器を制御する充電制御方法であって、
    前記複数の充電器に供給可能な電力量の上限を所定の管理周期ごとに電力量目標値として取得するステップと、
    前記複数の充電器をオンにする優先順位を前記管理周期ごとに一定の規則に従って交代させるステップと、
    前記電力量目標値を超えない範囲で前記優先順位の順に前記充電器をオンにするステップと、
    を備える充電制御方法。
  9. 請求項8に記載の充電制御方法における各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。
  10. 事業所において複数の自動車の蓄電池に対して充電を行う複数の充電装置を制御する充電管理装置であって、
    各充電装置の消費電力量と環境情報とから各充電装置の需要電力量を予測する需要電力量予測部と、
    前記複数の充電装置に供給可能な電力量の上限を所定の管理周期ごとに電力量目標値として取得する電力量目標値取得部と、
    前記複数の充電装置をオンにする優先順位を前記管理周期ごとに一定の規則に従って交代させる優先順位ローテーション部と、
    各充電装置の需要電力量の合計が前記電力量目標値を超えない範囲で前記優先順位の順に前記複数の充電装置をオンにする充電スケジュールを作成する充電スケジュール作成部と、
    を備える充電管理装置。
  11. 前記充電スケジュール作成部は、前記管理周期でオンになっていない充電装置の需要電力量を、次回以降の管理周期における需要電力量に、当該次回以降の管理周期における電力量目標値を超えない範囲で分配する分配作業を含めて前記充電スケジュールを作成する、
    請求項10に記載の充電管理装置。
  12. 充電スケジュール作成部は、前記分配作業を次回の管理周期から順に前詰めで行う、
    請求項11に記載の充電管理装置。
  13. 前記環境情報は、少なくとも前記事業所の稼働スケジュールと気象情報とを含む、
    請求項10乃至12のいずれか1項に記載の充電管理装置。
  14. 事業所において複数の自動車の蓄電池に対して充電を行う複数の充電装置を制御する充電制御方法であって、
    各充電装置の消費電力量と環境情報とから各充電装置の需要電力量を予測するステップと、
    前記複数の充電装置に供給可能な電力量の上限を所定の管理周期ごとに電力量目標値として取得するステップと、
    前記複数の充電装置をオンにする優先順位を前記管理周期ごとに一定の規則に従って交代させるステップと、
    各充電装置の需要電力量の合計が前記電力量目標値を超えない範囲で前記優先順位の順に前記複数の充電装置をオンにする充電スケジュールを作成するステップと、
    前記充電スケジュールに沿って各充電装置を制御するステップと、
    を備える充電制御方法。
  15. 請求項14に記載の充電制御方法における各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。
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