JP2022070363A - 電気自動車充電システム、充放電制御装置、および方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】特定電力利用域での電気需要を規定電力範囲内に維持しつつ、電気自動車を効率よく充電する。【解決手段】充放電制御装置１０の制御回路１４において、ＥＶが充放電設備２０に接続された際、記憶回路１３から取得した当該ＥＶの充電スケジュールと当該ＥＶの電池の電池残量とに基づいて当該ＥＶの運用状態を特定し、その運用状態に基づいて充放電設備２１での当該ＥＶの電池に対する充放電を個別に制御し、使用可能電力が充電に必要となる充電電力より小さくて、充電電力が不足した場合は、充放電設備に２０接続されているＥＶのうち、放電可能な運用状態にあるＥＶの電池を放電することにより、充電電力の不足を補う。【選択図】 図１
Description
本発明は、特定電力利用域における電力需要を考慮して、電気自動車に登載されている電池の充放電を制御するための充放電制御技術に関する。
近年、特定の建物、商業施設、または地域からなる特定電力利用域において、アグリゲーターが、デマンドレスポンス（以下、ＤＲ：Demand Responseという）を利用して需要家の持つ分散エネルギー資源（以下、ＤＥＲ：Distributed Energy Resourcesという）である電力を取引する枠組みが形成されつつある。ＤＲでは、充電を行うことにより使用電力を増やす上げＤＲと、放電を行うことにより使用電力を減らす下げＤＲとがある。ＤＥＲは、需要家が持つ、電力を創出したり抑制したりする機器に相当する。
また、大気中にＣＯ２を排出しないことが世界的に求められ、化石燃料の利用が減少していく中で、特定電力利用域に対する電気自動車（以下、ＥＶ：Electric Vehicleという）の導入が期待されている。
また、大気中にＣＯ２を排出しないことが世界的に求められ、化石燃料の利用が減少していく中で、特定電力利用域に対する電気自動車（以下、ＥＶ：Electric Vehicleという）の導入が期待されている。
このような状況において、ＥＶでＤＲや充放電が行われるようになると、特定電力利用域での電力需要を制御しないと、特定電力利用域に設定されている規定電力範囲の上限や下限を超過してしまうという問題がある。例えば、ビル建物では、電力会社との契約に基づく契約電力を上限とする規定電力範囲が設定されている場合がある。電力需要がこのような規定電力範囲から逸脱すると、電力会社よりペナルティを被ることとなる可能性があるため、これを事前に回避する必要がある。
従来、このような使用電力の上限目標を考慮した充電計画を立案する充電制御技術が提案されている（例えば、特許文献１など参照）。これによれば、上限目標を考慮したＥＶの充電計画が得られる。
従来、このような使用電力の上限目標を考慮した充電計画を立案する充電制御技術が提案されている（例えば、特許文献１など参照）。これによれば、上限目標を考慮したＥＶの充電計画が得られる。
前述した特許文献１の従来技術では、ＥＶの充電施設で用いる使用電力については考慮されているものの、充電施設の周辺地域を含む特定電力利用域での電力需要の変動については考慮されていない。したがって、特定電力利用域に対して設定されている規定電力範囲を逸脱するようなＥＶ充電要求やディマンドリスポンス要求が発生して電力需要が変動した場合でも、充電施設での充電制御さらには放電制御により柔軟かつ効率よくＥＶを充電することができない。このため、例えば電力需要の変動に対する余裕電力を大幅に確保しておく必要があり、結果として同時に充電できるＥＶの台数が必要以上に限定されてしまうという問題がある。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、特定電力利用域での電気需要を規定電力範囲内に維持しつつ、電気自動車を効率よく充電できる充放電制御技術を提供することを目的としている。
このような目的を達成するために、本発明にかかる電気自動車充電システムは、特定の建物、商業施設、または地域からなる特定電力利用域に設置されて、接続された複数の電気自動車に登載されている電池の充放電を行う充放電設備と、前記特定電力利用域の電力需要と予め設定されているしきい値電力との差分により前記充放電設備で使用可能な使用可能電力を決定し、前記使用可能電力の範囲内で前記充放電設備に接続された前記複数の電気自動車を充電する充放電制御装置とを備え、前記充放電制御装置は、前記複数の電気自動車のそれぞれについて、前記充放電設備での当該電気自動車の充電スケジュールを記憶するように構成された記憶回路と、前記複数の電気自動車のそれぞれについて、当該電気自動車が前記充放電設備に接続された際、前記記憶回路から取得した当該電気自動車の前記充電スケジュールと当該電気自動車の電池の電池残量とに基づいて当該電気自動車の運用状態を特定し、前記運用状態に基づいて前記充放電設備での当該電気自動車の電池に対する充放電を個別に制御し、前記使用可能電力が前記充電に必要となる充電電力より小さくて、前記充電電力が不足した場合は、前記充放電設備に接続されている前記複数の電気自動車のうち、放電可能な運用状態にある電気自動車の電池を放電することにより、前記充電電力の不足を補う制御回路とを備えている。
また、本発明にかかる上記電気自動車充電システムの一構成例は、前記制御回路が、前記複数の電気自動車のうち、当該電気自動車の電池残量が満充電ではなく、当該電気自動車の前記充電スケジュールの次回充電タイミングが確定している場合、当該電気自動車を第１の運用状態と特定し、前記第１の運用状態である電気自動車の電池を満充電とする充電を前記次回充電タイミングまで保留し、前記充電電力の不足に応じて放電可能と判定するように構成したものである。
また、本発明にかかる上記電気自動車充電システムの一構成例は、前記制御回路が、前記複数の電気自動車のうち、当該電気自動車の前記充電スケジュールの次回充電タイミングが確定しておらず、当該電気自動車の電池残量が満充電である場合、当該電気自動車を第２の運用状態と特定し、前記第２の運用状態である電気自動車を前記充電電力の不足に応じて放電可能と判定するように構成したものである。
また、本発明にかかる上記電気自動車充電システムの一構成例は、前記制御回路が、前記複数の電気自動車のうち、当該電気自動車の前記充電スケジュールの次回充電タイミングが確定しておらず、当該電気自動車の電池残量が満充電ではない場合、当該電気自動車を第３の運用状態と特定し、前記第３の運用状態である電気自動車の電池を満充電となるまで優先して充電するように構成したものである。
また、本発明にかかる充放電制御装置は、特定の建物、商業施設、または地域からなる特定電力利用域に設置されて、接続された複数の電気自動車に登載されている電池の充放電を行う充放電設備と、前記特定電力利用域の電力需要と予め設定されているしきい値電力との差分により前記充放電設備で使用可能な使用可能電力を決定し、前記使用可能電力の範囲内で前記充放電設備に接続された前記複数の電気自動車を充電する充放電制御装置とを備える電気自動車充電システムで用いられる前記充放電制御装置であって、前記複数の電気自動車のそれぞれについて、前記充放電設備での当該電気自動車の充電スケジュールを記憶するように構成された記憶回路と、前記複数の電気自動車のそれぞれについて、当該電気自動車が前記充放電設備に接続された際、前記記憶回路から取得した当該電気自動車の前記充電スケジュールと当該電気自動車の電池の電池残量とに基づいて当該電気自動車の運用状態を特定し、前記運用状態に基づいて前記充放電設備での当該電気自動車の電池に対する充放電を個別に制御するように構成された制御回路とを備え、前記制御回路は、前記使用可能電力が前記充電に必要となる充電電力より小さくて、前記充電電力が不足した場合は、前記充放電設備に接続されている前記複数の電気自動車のうち、放電可能な運用状態にある電気自動車の電池を放電することにより、前記充電電力の不足を補うようにしたものである。
また、本発明にかかる充放電制御方法は、特定の建物、商業施設、または地域からなる特定電力利用域に設置されて、接続された複数の電気自動車に登載されている電池の充放電を行う充放電設備と、前記特定電力利用域の電力需要と予め設定されているしきい値電力との差分により前記充放電設備で使用可能な使用可能電力を決定し、前記使用可能電力の範囲内で前記充放電設備に接続された前記複数の電気自動車を充電する充放電制御装置とを備える電気自動車充電システムで用いられる充放電制御方法であって、前記充放電制御装置の記憶回路が、前記複数の電気自動車のそれぞれについて、前記充放電設備での当該電気自動車の充電スケジュールを記憶するように構成されたステップと、前記充放電制御装置の制御回路が、当該電気自動車が前記充放電設備に接続された際、前記記憶回路から取得した当該電気自動車の前記充電スケジュールと当該電気自動車の電池の電池残量とに基づいて当該電気自動車の運用状態を特定し、前記運用状態に基づいて前記充放電設備での当該電気自動車の電池に対する充放電を個別に制御するように構成されたステップと、前記充放電制御装置の制御回路が、前記使用可能電力が前記充電に必要となる充電電力より小さくて、前記充電電力が不足した場合は、前記充放電設備に接続されている前記複数の電気自動車のうち、放電可能な運用状態にある電気自動車の電池を放電することにより、前記充電電力の不足を補うように構成されたステップとを備えている。
本発明によれば、特定電力利用域での電気需要を規定電力範囲内に維持しつつ、電気自動車を効率よく充電することが可能となる。
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
［電気自動車充電システム］
まず、図１を参照して、本実施の形態にかかる電気自動車充電システム１について説明する。図１は、電気自動車充電システムの構成を示すブロック図である。
この電気自動車充電システム１は、特定の建物、商業施設、または地域からなる特定電力利用域Ｒに設置された充放電設備２０を制御して、電力会社から特定電力利用域Ｒに供給されている供給電力により、電気自動車ＥＶ（Electric Vehicle）を充電するシステムである。以下では、電気自動車ＥＶを単にＥＶということがある。
［電気自動車充電システム］
まず、図１を参照して、本実施の形態にかかる電気自動車充電システム１について説明する。図１は、電気自動車充電システムの構成を示すブロック図である。
この電気自動車充電システム１は、特定の建物、商業施設、または地域からなる特定電力利用域Ｒに設置された充放電設備２０を制御して、電力会社から特定電力利用域Ｒに供給されている供給電力により、電気自動車ＥＶ（Electric Vehicle）を充電するシステムである。以下では、電気自動車ＥＶを単にＥＶということがある。
電気自動車充電システム１は、主な装置構成として充放電制御装置１０と充放電設備２０とを備えている。
充放電制御装置１０は、全体としてサーバ装置などの情報処理装置からなり、特定電力利用域Ｒ全体の電力需要と予め設定されているしきい値電力との差分により充放電設備２０で使用可能な使用可能電力を決定し、使用可能電力の範囲内で充放電設備２０に接続された複数のＥＶを充電するように構成されている。
充放電制御装置１０は、全体としてサーバ装置などの情報処理装置からなり、特定電力利用域Ｒ全体の電力需要と予め設定されているしきい値電力との差分により充放電設備２０で使用可能な使用可能電力を決定し、使用可能電力の範囲内で充放電設備２０に接続された複数のＥＶを充電するように構成されている。
充放電設備２０は、複数の充放電器を有する一般的なＥＶ充放電スタンドからなり、来所したＥＶと接続された充放電器により、ＥＶに登載されている電池の充放電を行うように構成されている。図１には、充放電設備２０が１つである場合が例として示されているが、これに限定されるものではない。例えば、特定電力利用域Ｒの広さや運用するＥＶの数に応じて、複数の充放電設備２０を充放電制御装置１０で制御するようにしてもよい。
充放電制御装置１０は、通信回線Ｌ１および通信網ＮＷを介してアグリゲータなどの上位装置ＡＧや利用者端末Ｔと接続されて、上位装置ＡＧとの間でデマンドレスポンスに用いるメッセージをやり取りし、利用者端末ＴからＥＶの次回充電タイミングを含む充電スケジュールを取得するように構成されている。
また、充放電制御装置１０は、通信回線Ｌ２を介して充放電設備２０と接続されて、ＥＶの充放電制御に用いるメッセージやＥＶに登載されている電池の電池残量などの制御データをやり取りするように構成されている。
また、充放電制御装置１０は、通信回線Ｌ２を介して充放電設備２０と接続されて、ＥＶの充放電制御に用いるメッセージやＥＶに登載されている電池の電池残量などの制御データをやり取りするように構成されている。
また、充放電制御装置１０は、通信回線Ｌ２を介して電力計測システム３０と接続されて、電力計測システム３０で計測された特定電力利用域Ｒ全体の電力需要を取得するように構成されている。
電力計測システム３０は、特定電力利用域Ｒに電力を供給する電力会社などの計測システムからなり、特定電力利用域Ｒ全体の電力需要を計測するように構成されたシステムである。この電力需要には、充放電設備２０の使用電力や、特定電力利用域Ｒに設置されている工場、ビル、商業施設、一般家庭などの電力需要家設備２１における使用電力が含まれている。
電力計測システム３０は、特定電力利用域Ｒに電力を供給する電力会社などの計測システムからなり、特定電力利用域Ｒ全体の電力需要を計測するように構成されたシステムである。この電力需要には、充放電設備２０の使用電力や、特定電力利用域Ｒに設置されている工場、ビル、商業施設、一般家庭などの電力需要家設備２１における使用電力が含まれている。
［本発明の原理］
充放電設備２０で充電に使用可能な使用可能電力は、特定電力利用域Ｒ全体の電力需要と予め設定されているしきい値電力との差分により求められる。この際、使用可能電力が充電に必要となる充電電力より小さい場合、あるいは電力需要がしきい値電力より大きい場合、充電電力が不足することになる。
一方、ＥＶの電池は、基本的に充電だけでなく放電することも可能である。しかしながら、ＥＶの運用状態によっては、放電できない場合や優先して充電すべき場合がある。
充放電設備２０で充電に使用可能な使用可能電力は、特定電力利用域Ｒ全体の電力需要と予め設定されているしきい値電力との差分により求められる。この際、使用可能電力が充電に必要となる充電電力より小さい場合、あるいは電力需要がしきい値電力より大きい場合、充電電力が不足することになる。
一方、ＥＶの電池は、基本的に充電だけでなく放電することも可能である。しかしながら、ＥＶの運用状態によっては、放電できない場合や優先して充電すべき場合がある。
本発明は、このようなＥＶの運用状態を充電スケジュールの次回充電タイミングと電池残量に基づき特定できることに着目し、充電電力が不足した場合には、充放電設備２０に接続されているＥＶのうち、放電可能な運用状態にあるＥＶの電池を放電することにより、充電電力の不足を補うようにしたものである。これにより、特定電力利用域での電気需要を規定電力範囲内に維持しつつ、ＥＶを効率よく充電することが可能となる。
［充放電制御装置］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる充放電制御装置１０について詳細に説明する。
充放電制御装置１０は、主な回路構成として、網Ｉ／Ｆ１１、機器Ｉ／Ｆ１２、記憶回路１３、および制御回路１４を備えている。
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる充放電制御装置１０について詳細に説明する。
充放電制御装置１０は、主な回路構成として、網Ｉ／Ｆ１１、機器Ｉ／Ｆ１２、記憶回路１３、および制御回路１４を備えている。
［網Ｉ／Ｆ］
網Ｉ／Ｆ１１は、通信回線Ｌ１および通信網ＮＷを介して上位装置ＡＧや利用者端末Ｔとの間でデータ通信を行うように構成されている。
［機器Ｉ／Ｆ］
機器Ｉ／Ｆ１２は、通信回線Ｌ２を介して充放電設備２０や電力計測システム３０との間でデータ通信を行うように構成されている。
網Ｉ／Ｆ１１は、通信回線Ｌ１および通信網ＮＷを介して上位装置ＡＧや利用者端末Ｔとの間でデータ通信を行うように構成されている。
［機器Ｉ／Ｆ］
機器Ｉ／Ｆ１２は、通信回線Ｌ２を介して充放電設備２０や電力計測システム３０との間でデータ通信を行うように構成されている。
［記憶回路］
記憶回路１３は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、制御回路１４での充放電制御に用いる各種処理データやプログラム１３Ｐを記憶するように構成されている。
記憶回路１３で記憶する主な処理データとしてＥＶの充電スケジュール１３Ａがある。充電スケジュール１３Ａは、利用者のＥＶを充放電設備２０で充電する予定を示すデータであり、次回充電タイミングが含まれている。充電スケジュール１３Ａは、利用者端末Ｔから送信され、制御回路１４により記憶回路１３に保存される。次回充電タイミングは、予め利用者が充電スケジュール１３Ａに登録しておいてもよいし、充放電制御装置１０が、利用者から取得した充電スケジュール１３Ａに基づいて算出してもよい。
記憶回路１３は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、制御回路１４での充放電制御に用いる各種処理データやプログラム１３Ｐを記憶するように構成されている。
記憶回路１３で記憶する主な処理データとしてＥＶの充電スケジュール１３Ａがある。充電スケジュール１３Ａは、利用者のＥＶを充放電設備２０で充電する予定を示すデータであり、次回充電タイミングが含まれている。充電スケジュール１３Ａは、利用者端末Ｔから送信され、制御回路１４により記憶回路１３に保存される。次回充電タイミングは、予め利用者が充電スケジュール１３Ａに登録しておいてもよいし、充放電制御装置１０が、利用者から取得した充電スケジュール１３Ａに基づいて算出してもよい。
プログラム１３Ｐは、制御回路１４のＣＰＵと協働することにより、制御回路１４での充放電制御に用いる各種処理部を実現するプログラムである。プログラム１３Ｐは、網Ｉ／Ｆ１１や機器Ｉ／Ｆ１２に接続された外部装置や記録媒体（ともに図示せず）から読み出されて、予め記憶回路１３に格納される。
［制御回路］
制御回路１４は、ＣＰＵとその周辺回路を有し、ＣＰＵと記憶回路１３のプログラム１３Ｐとを協働させることにより、充放電制御に用いる各種処理部を実現するように構成されている。
制御回路１４で実現する主な処理部として、スケジュール取得部１４Ａ、制御データ取得部１４Ｂ、運用状態特定部１４Ｃ、および充放電制御部１４Ｄがある。
制御回路１４は、ＣＰＵとその周辺回路を有し、ＣＰＵと記憶回路１３のプログラム１３Ｐとを協働させることにより、充放電制御に用いる各種処理部を実現するように構成されている。
制御回路１４で実現する主な処理部として、スケジュール取得部１４Ａ、制御データ取得部１４Ｂ、運用状態特定部１４Ｃ、および充放電制御部１４Ｄがある。
［スケジュール取得部］
スケジュール取得部１４Ａは、利用者端末Ｔが送信された利用者のＥＶに関する充放電設備２０での充電スケジュール１３Ａを、網Ｉ／Ｆを介して取得し、記憶回路１３に保存するように構成されている。この際、充電スケジュール１３Ａについては、Ｗｅｂサービスを利用して取得してもよく、メールを利用して取得してもよい。この充電スケジュール１３Ａに、次回の充電日時が含まれている場合、次回充電タイミングが確定していると判定され、次回の充電日時が含まれていない場合、次回充電タイミングが未確定と判定される。
スケジュール取得部１４Ａは、利用者端末Ｔが送信された利用者のＥＶに関する充放電設備２０での充電スケジュール１３Ａを、網Ｉ／Ｆを介して取得し、記憶回路１３に保存するように構成されている。この際、充電スケジュール１３Ａについては、Ｗｅｂサービスを利用して取得してもよく、メールを利用して取得してもよい。この充電スケジュール１３Ａに、次回の充電日時が含まれている場合、次回充電タイミングが確定していると判定され、次回の充電日時が含まれていない場合、次回充電タイミングが未確定と判定される。
［制御データ取得部］
制御データ取得部１４Ｂは、充放電設備２０で取得したＥＶの電池残量や、電力計測システム３０で計測した特定電力利用域Ｒの電力需要を、機器Ｉ／Ｆ１２を介して取得し、記憶回路１３に保存するように構成されている。
制御データ取得部１４Ｂは、充放電設備２０で取得したＥＶの電池残量や、電力計測システム３０で計測した特定電力利用域Ｒの電力需要を、機器Ｉ／Ｆ１２を介して取得し、記憶回路１３に保存するように構成されている。
［運用状態特定部］
運用状態特定部１４Ｃは、ＥＶが充放電設備２０に接続された際、記憶回路１３から取得した、充電スケジュール１３Ａに含まれる当該ＥＶの次回充電タイミングと、当該ＥＶの電池残量とに基づいて、予め設定されている運用状態特定基準に従って、当該ＥＶの運用状態を特定するように構成されている。また、運用状態特定部１４Ｃは、充放電設備２０に接続されているＥＶに対しても、一定周期で当該ＥＶの運用状態の見直しを行うように構成されている。
図２は、運用状態特定基準を示す説明図である。図２に示すように、ＥＶの運用状態には、通常状態（第１の運用状態）、遊休状態（第２の運用状態）、および次期遊休状態（第３の運用状態）の３種類がある。なお、図２では、ＥＶの運用状態が３種類の場合について説明するが、ＥＶの運用状態は３種類に限定されるものではない。例えば、充放電をより詳細に制御するために、遊休状態をさらに増やしてもよいし、充放電の制御を簡略化するために、ＥＶの運用状態を２種類としてもよい。ＥＶの運用状態は、電力需要や制御能力等の各種パラメータに応じて適宜設定することが可能である。
運用状態特定部１４Ｃは、ＥＶが充放電設備２０に接続された際、記憶回路１３から取得した、充電スケジュール１３Ａに含まれる当該ＥＶの次回充電タイミングと、当該ＥＶの電池残量とに基づいて、予め設定されている運用状態特定基準に従って、当該ＥＶの運用状態を特定するように構成されている。また、運用状態特定部１４Ｃは、充放電設備２０に接続されているＥＶに対しても、一定周期で当該ＥＶの運用状態の見直しを行うように構成されている。
図２は、運用状態特定基準を示す説明図である。図２に示すように、ＥＶの運用状態には、通常状態（第１の運用状態）、遊休状態（第２の運用状態）、および次期遊休状態（第３の運用状態）の３種類がある。なお、図２では、ＥＶの運用状態が３種類の場合について説明するが、ＥＶの運用状態は３種類に限定されるものではない。例えば、充放電をより詳細に制御するために、遊休状態をさらに増やしてもよいし、充放電の制御を簡略化するために、ＥＶの運用状態を２種類としてもよい。ＥＶの運用状態は、電力需要や制御能力等の各種パラメータに応じて適宜設定することが可能である。
［通常状態］
通常状態は、次回充電タイミングが確定していて、走行により電池残量が減っている通常の運用状態を示している。運用状態特定部１４Ｃは、ＥＶが充放電設備２０に接続された際、次回充電タイミングが充電スケジュール１３Ａにより確定していて、電池残量が満充電ではない場合、当該ＥＶを通常状態と特定する。通常状態であるＥＶについては、電池を満充電とする充電が次回充電タイミングまで保留され、充電電力の不足に応じて電池が充放電されることになる。
通常状態は、次回充電タイミングが確定していて、走行により電池残量が減っている通常の運用状態を示している。運用状態特定部１４Ｃは、ＥＶが充放電設備２０に接続された際、次回充電タイミングが充電スケジュール１３Ａにより確定していて、電池残量が満充電ではない場合、当該ＥＶを通常状態と特定する。通常状態であるＥＶについては、電池を満充電とする充電が次回充電タイミングまで保留され、充電電力の不足に応じて電池が充放電されることになる。
［遊休状態］
遊休状態は、次回充電タイミングが確定しておらず、電池残量が満充電（１００％）まで充電されている運用状態を示している。運用状態特定部１４Ｃは、ＥＶが充放電設備２０に接続された際、次回充電タイミングが充電スケジュール１３Ａにより確定しておらず、電池の電池残量が満充電である場合、当該ＥＶを遊休状態と特定する。遊休状態であるＥＶについては、充電電力の不足に応じて電池が放電されることになる。
遊休状態は、次回充電タイミングが確定しておらず、電池残量が満充電（１００％）まで充電されている運用状態を示している。運用状態特定部１４Ｃは、ＥＶが充放電設備２０に接続された際、次回充電タイミングが充電スケジュール１３Ａにより確定しておらず、電池の電池残量が満充電である場合、当該ＥＶを遊休状態と特定する。遊休状態であるＥＶについては、充電電力の不足に応じて電池が放電されることになる。
［次期遊休状態］
次期遊休状態は、次回充電タイミングが確定しておらず、電池残量が満充電に到達していない非満充電（１００％未満）である運用状態を示している。運用状態特定部１４Ｃは、ＥＶが充放電設備２０に接続された際、次回充電タイミングが充電スケジュール１３Ａにより確定しておらず、電池残量が満充電ではない場合、当該ＥＶを次期遊休状態と特定する。次期遊休状態のＥＶについては、電池が満充電となるまで優先して充電されることになる。
次期遊休状態は、次回充電タイミングが確定しておらず、電池残量が満充電に到達していない非満充電（１００％未満）である運用状態を示している。運用状態特定部１４Ｃは、ＥＶが充放電設備２０に接続された際、次回充電タイミングが充電スケジュール１３Ａにより確定しておらず、電池残量が満充電ではない場合、当該ＥＶを次期遊休状態と特定する。次期遊休状態のＥＶについては、電池が満充電となるまで優先して充電されることになる。
［充放電制御部］
充放電制御部１４Ｄは、特定電力利用域Ｒの電力需要と予め設定されているしきい値電力との差分により充放電設備２０で使用可能な使用可能電力を決定し、使用可能電力の範囲内で充放電設備２０に接続されたＥＶ充電するように構成されている。また、充放電制御部１４Ｄは、ＥＶが充放電設備２０に接続された際、運用状態特定部１４Ｃにより特定された運用状態に基づいて充放電設備２０での当該ＥＶの電池に対する充放電を個別に制御し、使用可能電力が充電に必要となる充電電力より小さくて、充電電力が不足した場合は、充放電設備２０に接続されているＥＶのうち、放電可能な運用状態にあるＥＶの電池を放電することにより、充電電力の不足を補うように構成されている。
充放電制御部１４Ｄは、特定電力利用域Ｒの電力需要と予め設定されているしきい値電力との差分により充放電設備２０で使用可能な使用可能電力を決定し、使用可能電力の範囲内で充放電設備２０に接続されたＥＶ充電するように構成されている。また、充放電制御部１４Ｄは、ＥＶが充放電設備２０に接続された際、運用状態特定部１４Ｃにより特定された運用状態に基づいて充放電設備２０での当該ＥＶの電池に対する充放電を個別に制御し、使用可能電力が充電に必要となる充電電力より小さくて、充電電力が不足した場合は、充放電設備２０に接続されているＥＶのうち、放電可能な運用状態にあるＥＶの電池を放電することにより、充電電力の不足を補うように構成されている。
具体的には、充放電制御部１４Ｄは、充放電設備２０に接続されたＥＶが通常状態である場合、当該ＥＶの電池を満充電とする充電を次回充電タイミングまで保留し、充電電力の不足に応じて放電可能と判定するように構成されている。
また、充放電制御部１４Ｄは、充放電設備２０に接続されたＥＶが遊休状態である場合、充電電力の不足に応じて放電可能と判定するように構成されている。
また、充放電制御部１４Ｄは、充放電設備２０に接続されたＥＶが次期遊休状態である場合、当該ＥＶの電池を満充電となるまで優先して充電するように構成されている。
また、充放電制御部１４Ｄは、充放電設備２０に接続されたＥＶが遊休状態である場合、充電電力の不足に応じて放電可能と判定するように構成されている。
また、充放電制御部１４Ｄは、充放電設備２０に接続されたＥＶが次期遊休状態である場合、当該ＥＶの電池を満充電となるまで優先して充電するように構成されている。
したがって、充放電制御部１４Ｄは、電力需要がしきい値電力以上に増大している場合、電力需要がさらに増大して電力需要の上限目標である制御目標電力を超えないよう、使用可能電力がゼロであると決定し、通常状態または遊休状態であるＥＶから選択した放電ＥＶの電池から、充電すべき充電ＥＶの充電に必要な充電電力の不足、この場合は充電電力のすべてを補う。
また、充放電制御部１４Ｄは、電力需要がしきい値電力より低下している場合、電力需要としきい値電力との差分から使用可能電力を決定し、使用可能電力の範囲内で、次期遊休状態であるＥＶの電池を満充電となるまで充電する。この際、充電電力が使用可能電力より大きく、充電電力が不足した場合、通常状態または遊休状態であるＥＶから選択した放電ＥＶの電池から、充電すべき充電ＥＶの充電に必要な充電電力の不足、この場合は充電電力の一部を補う。
また、充放電制御部１４Ｄは、充放電設備２０に接続されているＥＶに対しても、運用状態特定部１４Ｃで見直しがあった場合、当該ＥＶの新たな運用状態に応じた充放電制御を行うように構成されている。
また、充放電制御部１４Ｄは、充放電設備２０に接続されているＥＶに対しても、運用状態特定部１４Ｃで見直しがあった場合、当該ＥＶの新たな運用状態に応じた充放電制御を行うように構成されている。
［本実施の形態の動作］
次に、図３を参照して、充放電制御装置１０の動作について説明する。図３は、充放電制御方法における充放電制御処理を示すフローチャートである。
充放電制御装置１０の制御回路１４は、ＥＶが充放電設備２０に接続されたことを示すメッセージを充放電設備２０が受信した場合、当該ＥＶに対して図３の放電制御処理を実行する。また、充放電設備２０に接続されているＥＶに対しても、一定周期で図３の放電制御処理を実行する。なお、当該ＥＶに関する充電スケジュール１３Ａは、記憶回路１３に保存されているものとする。また、充放電設備２０に接続されているＥＶに登載されている電池に関する最新の電池残量や、電力計測システム３０で計測された特定電力利用域に関する最新の電力需要が、記憶回路１３に予め保存されているものとする。
次に、図３を参照して、充放電制御装置１０の動作について説明する。図３は、充放電制御方法における充放電制御処理を示すフローチャートである。
充放電制御装置１０の制御回路１４は、ＥＶが充放電設備２０に接続されたことを示すメッセージを充放電設備２０が受信した場合、当該ＥＶに対して図３の放電制御処理を実行する。また、充放電設備２０に接続されているＥＶに対しても、一定周期で図３の放電制御処理を実行する。なお、当該ＥＶに関する充電スケジュール１３Ａは、記憶回路１３に保存されているものとする。また、充放電設備２０に接続されているＥＶに登載されている電池に関する最新の電池残量や、電力計測システム３０で計測された特定電力利用域に関する最新の電力需要が、記憶回路１３に予め保存されているものとする。
まず、制御回路１４は、運用状態特定部１４Ｃにより、記憶回路１３から当該ＥＶの充電スケジュール１３Ａを取得するとともに（ステップＳ１００）、当該ＥＶの電池残量を取得する（ステップＳ１０１）。
続いて、制御回路１４は、運用状態特定部１４Ｃにより、当該ＥＶの次回充電タイミングの確定有無と電池残量が満充電あるか否かとに基づいて、前述した図２の運用状態特定基準に従って、当該ＥＶの運用状態を特定する（ステップＳ１０２）。
続いて、制御回路１４は、運用状態特定部１４Ｃにより、当該ＥＶの次回充電タイミングの確定有無と電池残量が満充電あるか否かとに基づいて、前述した図２の運用状態特定基準に従って、当該ＥＶの運用状態を特定する（ステップＳ１０２）。
次に、制御回路１４は、充放電制御部１４Ｄにより、記憶回路１３から電力需要を取得し（ステップＳ１０３）、予め設定されているしきい値電力との差分により、充放電設備２０で使用可能な使用可能電力を計算する（ステップＳ１０４）。
続いて、制御回路１４は、充放電制御部１４Ｄにより、充放電設備２０に接続されているＥＶの運用状態から、充電すべきＥＶで必要となる充電電力を求め（ステップＳ１０５）、使用可能電力と充電電力とを比較することにより、充電電力の不足有無を確認する（ステップＳ１０６）。
続いて、制御回路１４は、充放電制御部１４Ｄにより、充放電設備２０に接続されているＥＶの運用状態から、充電すべきＥＶで必要となる充電電力を求め（ステップＳ１０５）、使用可能電力と充電電力とを比較することにより、充電電力の不足有無を確認する（ステップＳ１０６）。
ここで、充電電力が不足している場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、制御回路１４は、充放電制御部１４Ｄにより、充放電設備２０に接続されているＥＶのうちから、放電可能な運用状態である放電ＥＶを選択し、放電ＥＶの電池の放電を開始し（ステップ１０７）、後述するステップＳ１０８へ移行する。一方、充電電力が不足していない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、ＥＶからの放電が不要であることから、後述するステップＳ１０８へ移行する。
この後、制御回路１４は、充放電設備２０に接続されているＥＶのうちから、充電すべき運用状態である充電ＥＶを選択し、使用可能電力と充電電力を合わせた電力を用いて充電ＥＶの電池の充電を開始し（ステップＳ１０８）、一連の充放電制御処理を終了する。
これにより、図２の運用状態特定基準に示すように、通常状態であるＥＶについては、電池を満充電とする充電が次回充電タイミングまで保留され、電力調整に応じて電池が充放電されることになる。次回充電タイミングが到来した場合、通常状態であるＥＶは満充電まで充電され、満充電になった時点で遊休状態に遷移することになる。また、遊休状態であるＥＶについては、電力調整に応じて電池が放電されることになる。また、次期遊休状態のＥＶについては、電池が満充電となるまで充電され、満充電になった時点で遊休状態に遷移することになる。
また、電力需要がしきい値電力より大きくて使用可能電力がゼロである場合、放電ＥＶから放電された放電電力により充電ＥＶが充電されることになる。また、電力需要がしきい値電力より小さくて使用可能電力が存在しているものの、使用可能電力が充電電力より小さい場合には、使用可能電力と放電ＥＶを合わせた電力により充電ＥＶが充電されることになる。また、電力需要がしきい値電力より小さくて使用可能電力が存在しており、使用可能電力が充電電力より大きい場合には、使用可能電力の一部または全部により充電ＥＶが充電される。
［本実施の形態の動作例］
次に、図４を参照して、充放電制御装置１０の動作例について説明する。図４は、充放電制御の動作例を示す説明図である。図４において、上段グラフには、電力計測システム３０で計測された特定電力利用域Ｒ全体の電力需要Ｐの推移が、時刻ごとに時系列で示されている。また、下段のグラフには、充放電制御装置１０の充放電制御に基づいて、充放電設備２０により実施されたＥＶに対する充放電の推移が、時刻ごとに時系列で示されている。
次に、図４を参照して、充放電制御装置１０の動作例について説明する。図４は、充放電制御の動作例を示す説明図である。図４において、上段グラフには、電力計測システム３０で計測された特定電力利用域Ｒ全体の電力需要Ｐの推移が、時刻ごとに時系列で示されている。また、下段のグラフには、充放電制御装置１０の充放電制御に基づいて、充放電設備２０により実施されたＥＶに対する充放電の推移が、時刻ごとに時系列で示されている。
図４のうち、上限電力Ｐ１は、特定電力利用域Ｒ全体の電力需要Ｐの上限値である。この上限電力Ｐ１は、上位装置ＡＧからのデマンドレスポンス指令や電力会社との契約に基づいて設定される。この上限電力Ｐ１が規定電力範囲の上限に相当する。なお、規定電力範囲の下限について、図４の動作例では指定されておらず、電力需要Ｐがゼロであってもよいものとする。
目標電力Ｐ２は、アプリケーションごとに個別に設定される、充放電制御装置１０で実施する電力調整の目標となる電力値である。充放電制御装置１０は、電力需要Ｐがこの目標電力Ｐ２以下となるよう、充放電設備２０でのＥＶに対する充放電を制御する。
図４の動作例では、外乱などによる電力需要Ｐの予期しない変動に対する安全性を確保しておくため、目標電力Ｐ２として上限電力Ｐ１から一定の変動幅だけ小さい電力値が設定されている。なお、アプリケーションの特性によっては、目標電力Ｐ２として上限電力Ｐ１と同じ電力値を用いてもよい。
図４の動作例では、外乱などによる電力需要Ｐの予期しない変動に対する安全性を確保しておくため、目標電力Ｐ２として上限電力Ｐ１から一定の変動幅だけ小さい電力値が設定されている。なお、アプリケーションの特性によっては、目標電力Ｐ２として上限電力Ｐ１と同じ電力値を用いてもよい。
しきい値電力Ｐ３は、アプリケーションごとに個別に設定される、充放電制御装置１０で実施する電力調整の調整幅を決定するための電力値であり、充放電制御における調整誤差に対する余裕を確保しておくため、目標電力Ｐ２から一定の変動幅だけ小さい電力値が設定されている。充放電制御装置１０は、電力需要Ｐとしきい値電力Ｐ３との差分電力ΔＰに基づき、充放電設備２０で電力調整すべき調整幅Ｑを決定する。
図４に示すように、まず、１７時において、優先して充電すべき次期遊休状態にある充電ＥＶが２０台あって、例えばＥＶ１台当たり１０ｋＷの充電電力が必要である場合、合わせて２００ｋＷの充電電力が必要となる。この際、電力需要Ｐは、目標電力Ｐ２としきい値電力Ｐ３との間に位置しており（Ｐ１＞Ｐ＞Ｐ２）、目標電力Ｐ２を超過しないよう電力需要Ｐを維持する必要がある。このため、充放電設備２０での使用電力をゼロとするため、放電可能な遊休状態または通常状態にある放電ＥＶを２０台選択し、これら放電ＥＶからの放電電力で充電ＥＶを充電する。放電ＥＶを選択する際、放電可能な遊休状態または通常状態にあるＥＶのうち、未使用期間が長いＥＶから優先して選択するようにしてもよい。これにより、放電してＥＶの電池残量が低減してもＥＶの利用に対する影響を抑制できる。
その後、電力需要Ｐが徐々に低下してしきい値電力を下回り、１９時に差分電力ΔＰが１００ｋＷまで増大した場合、この差分電力ΔＰを利用すれば１０台分の充電ＥＶを充電できる。このため、１９時には、１００ｋＷ分の差分電力ΔＰに相当する放電ＥＶを１０台分削減している。また、電力需要Ｐがさらに低下して、２０時に差分電力ΔＰが２００ｋＷまで増大した場合、この差分電力ΔＰを利用すれば２０台分の充電ＥＶを充電することができる。このため、２０時には、さらに１００ｋＷ分の差分電力ΔＰに相当する放電ＥＶを１０台分削減し、結果として放電ＥＶが不要となる。
これにより、１９時および２０時には、差分電力ΔＰにより放電ＥＶの数を削減でき、柔軟かつ効率よくＥＶを充電することができる。
これにより、１９時および２０時には、差分電力ΔＰにより放電ＥＶの数を削減でき、柔軟かつ効率よくＥＶを充電することができる。
一方、２１時から６時までは、電力需要が低下して差分電力ΔＰが増大する時間帯であり、ＥＶの放電は行わず充電のみを行う充電専用期間ＴＡとして予め設定されている。この充電専用期間ＴＡでは、次期遊休状態にあるＥＶが優先して充電され、これらに必要な充電電力に余裕が生じた場合、順次、放電電力不足により充電を後回しにした充電ＥＶや、通常状態にあるＥＶの充電が開始される。
また、充電専用期間ＴＡの一部、例えば１時から５時までの時間帯に、通常充電優先期間ＴＢを設け、通常充電優先期間ＴＢに差し掛かった場合には、通常状態にあるＥＶの充電を優先するようにしてもよい。
その後、６時に通常充電優先期間ＴＢが終了するため、７時までの残りの充電専用期間ＴＡで、未満充電の次期遊休状態のＥＶが充電されることになる。
その後、６時に通常充電優先期間ＴＢが終了するため、７時までの残りの充電専用期間ＴＡで、未満充電の次期遊休状態のＥＶが充電されることになる。
［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、充放電制御装置１０の制御回路１４において、ＥＶが充放電設備２０に接続された際、記憶回路１３から取得した当該ＥＶの次回充電タイミングと当該ＥＶの電池の電池残量とに基づいて当該ＥＶの運用状態を特定し、その運用状態に基づいて充放電設備２０での当該ＥＶの電池に対する充放電を個別に制御するように構成したものである。また、使用可能電力が充電に必要となる充電電力より小さくて、充電電力が不足した場合は、充放電設備２０に接続されているＥＶのうち、放電可能な運用状態にあるＥＶの電池を放電することにより、充電電力の不足を補うように構成したものである。
このように、本実施の形態は、充放電制御装置１０の制御回路１４において、ＥＶが充放電設備２０に接続された際、記憶回路１３から取得した当該ＥＶの次回充電タイミングと当該ＥＶの電池の電池残量とに基づいて当該ＥＶの運用状態を特定し、その運用状態に基づいて充放電設備２０での当該ＥＶの電池に対する充放電を個別に制御するように構成したものである。また、使用可能電力が充電に必要となる充電電力より小さくて、充電電力が不足した場合は、充放電設備２０に接続されているＥＶのうち、放電可能な運用状態にあるＥＶの電池を放電することにより、充電電力の不足を補うように構成したものである。
これにより、電力需要がしきい値電力より大きくて使用可能電力がゼロである場合、放電ＥＶから放電された放電電力により充電ＥＶが充電されることになる。また、電力需要がしきい値電力より小さくて使用可能電力が存在しているものの、使用可能電力が充電電力より小さい場合には、使用可能電力と放電ＥＶを合わせた電力により充電ＥＶが充電されることになる。したがって、特定電力利用域での電気需要を規定電力範囲内に維持しつつ、ＥＶを効率よく充電することが可能となる。
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
１…電気自動車充電システム、１０…充放電制御装置、１１…網Ｉ／Ｆ、１２…機器Ｉ／Ｆ、１３…記憶回路、１３Ａ…充電スケジュール、１３Ｐ…プログラム、１４…制御回路、１４Ａ…スケジュール取得部、１４Ｂ…制御データ取得部、１４Ｃ…運用状態特定部、１４Ｄ…充放電制御部、２０…充放電設備、２１…電力需要家設備、３０…電力計測システム、ＡＧ…上位装置、Ｔ…利用者端末、Ｌ１，Ｌ２…通信回線、ＮＷ…通信網。
Claims (6)
- 特定の建物、商業施設、または地域からなる特定電力利用域に設置されて、接続された複数の電気自動車に登載されている電池の充放電を行う充放電設備と、
前記特定電力利用域の電力需要と予め設定されているしきい値電力との差分により前記充放電設備で使用可能な使用可能電力を決定し、前記使用可能電力の範囲内で前記充放電設備に接続された前記複数の電気自動車を充電する充放電制御装置とを備え、
前記充放電制御装置は、
前記複数の電気自動車のそれぞれについて、前記充放電設備での当該電気自動車の充電スケジュールを記憶するように構成された記憶回路と、
前記複数の電気自動車のそれぞれについて、当該電気自動車が前記充放電設備に接続された際、前記記憶回路から取得した当該電気自動車の前記充電スケジュールと当該電気自動車の電池の電池残量とに基づいて当該電気自動車の運用状態を特定し、前記運用状態に基づいて前記充放電設備での当該電気自動車の電池に対する充放電を個別に制御し、前記使用可能電力が前記充電に必要となる充電電力より小さくて、前記充電電力が不足した場合は、前記充放電設備に接続されている前記複数の電気自動車のうち、放電可能な運用状態にある電気自動車の電池を放電することにより、前記充電電力の不足を補う制御回路とを備える
ことを特徴とする電気自動車充電システム。 - 請求項１に記載の電気自動車充電システムにおいて、
前記制御回路は、前記複数の電気自動車のうち、当該電気自動車の電池残量が満充電ではなく、当該電気自動車の前記充電スケジュールの次回充電タイミングが確定している場合、当該電気自動車を第１の運用状態と特定し、前記第１の運用状態である電気自動車の電池を満充電とする充電を前記次回充電タイミングまで保留し、前記充電電力の不足に応じて放電可能と判定することを特徴とする電気自動車充電システム。 - 請求項１に記載の電気自動車充電システムにおいて、
前記制御回路は、前記複数の電気自動車のうち、当該電気自動車の前記充電スケジュールの次回充電タイミングが確定しておらず、当該電気自動車の電池残量が満充電である場合、当該電気自動車を第２の運用状態と特定し、前記第２の運用状態である電気自動車を前記充電電力の不足に応じて放電可能と判定することを特徴とする電気自動車充電システム。 - 請求項１に記載の電気自動車充電システムにおいて、
前記制御回路は、前記複数の電気自動車のうち、当該電気自動車の前記充電スケジュールの次回充電タイミングが確定しておらず、当該電気自動車の電池残量が満充電ではない場合、当該電気自動車を第３の運用状態と特定し、前記第３の運用状態である電気自動車の電池を満充電となるまで優先して充電することを特徴とする電気自動車充電システム。 - 特定の建物、商業施設、または地域からなる特定電力利用域に設置されて、接続された複数の電気自動車に登載されている電池の充放電を行う充放電設備と、前記特定電力利用域の電力需要と予め設定されているしきい値電力との差分により前記充放電設備で使用可能な使用可能電力を決定し、前記使用可能電力の範囲内で前記充放電設備に接続された前記複数の電気自動車を充電する充放電制御装置とを備える電気自動車充電システムで用いられる前記充放電制御装置であって、
前記複数の電気自動車のそれぞれについて、前記充放電設備での当該電気自動車の充電スケジュールを記憶するように構成された記憶回路と、
前記複数の電気自動車のそれぞれについて、当該電気自動車が前記充放電設備に接続された際、前記記憶回路から取得した当該電気自動車の前記充電スケジュールと当該電気自動車の電池の電池残量とに基づいて当該電気自動車の運用状態を特定し、前記運用状態に基づいて前記充放電設備での当該電気自動車の電池に対する充放電を個別に制御するように構成された制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記使用可能電力が前記充電に必要となる充電電力より小さくて、前記充電電力が不足した場合は、前記充放電設備に接続されている前記複数の電気自動車のうち、放電可能な運用状態にある電気自動車の電池を放電することにより、前記充電電力の不足を補う
ことを特徴とする充放電制御装置。 - 特定の建物、商業施設、または地域からなる特定電力利用域に設置されて、接続された複数の電気自動車に登載されている電池の充放電を行う充放電設備と、前記特定電力利用域の電力需要と予め設定されているしきい値電力との差分により前記充放電設備で使用可能な使用可能電力を決定し、前記使用可能電力の範囲内で前記充放電設備に接続された前記複数の電気自動車を充電する充放電制御装置とを備える電気自動車充電システムで用いられる充放電制御方法であって、
前記充放電制御装置の記憶回路が、前記複数の電気自動車のそれぞれについて、前記充放電設備での当該電気自動車の充電スケジュールを記憶するように構成されたステップと、
前記充放電制御装置の制御回路が、当該電気自動車が前記充放電設備に接続された際、前記記憶回路から取得した当該電気自動車の前記充電スケジュールと当該電気自動車の電池の電池残量とに基づいて当該電気自動車の運用状態を特定し、前記運用状態に基づいて前記充放電設備での当該電気自動車の電池に対する充放電を個別に制御するように構成されたステップと、
前記充放電制御装置の制御回路が、前記使用可能電力が前記充電に必要となる充電電力より小さくて、前記充電電力が不足した場合は、前記充放電設備に接続されている前記複数の電気自動車のうち、放電可能な運用状態にある電気自動車の電池を放電することにより、前記充電電力の不足を補うように構成されたステップと
を備えることを特徴とする充放電制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020179384A JP2022070363A (ja) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 電気自動車充電システム、充放電制御装置、および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2020179384A JP2022070363A (ja) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 電気自動車充電システム、充放電制御装置、および方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022070363A true JP2022070363A (ja) | 2022-05-13 |
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ID=81535122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020179384A Pending JP2022070363A (ja) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 電気自動車充電システム、充放電制御装置、および方法 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2022070363A (ja) |
-
2020
- 2020-10-27 JP JP2020179384A patent/JP2022070363A/ja active Pending
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