JP2022083756A

JP2022083756A - 充電制御システム、充電制御装置および充電制御プログラム

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Publication number: JP2022083756A
Application number: JP2020195273A
Authority: JP
Inventors: 大樹横山; Daiki Yokoyama; 大樹川内野; Daiki Kawachino; 翔太塚本; Shota Tsukamoto; 理恵良邊; Rie Yayabe; 正明佐藤; Masaaki Sato
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2022-06-06
Anticipated expiration: 2040-11-25
Also published as: US20220164721A1; JP7287378B2; CN114552695A

Abstract

【課題】スマートシティに大気浮遊粒子状物質が落下した場合における電力不足を、未然に抑制することができる充電制御システム、充電制御装置および充電制御プログラムを提供する。【解決手段】充電制御システムは、予め設定された領域に供給する電力を蓄電するように構成される第一のプロセッサを有する充電装置３０と、領域内に設置され、充電装置から電力が供給されるように構成される第二のプロセッサを有する設備群２０と、領域内に浮遊する大気浮遊粒子状物質の量を予測し、予測した大気浮遊粒子状物質の量に基づいて、設備群に侵入した大気浮遊粒子状物質を除去するための除去電力量を算出し、領域内に標準的に供給される電力量に対して、除去電力量を加算することにより、総電力量を算出し、総電力量以上の電力を充電装置に蓄電する充電制御を行うように構成される第三のプロセッサを有する充電制御装置１０と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、充電制御システム、充電制御装置および充電制御プログラムに関する。

スマートシティにおいて、予め充電装置に蓄えた電力をシティ内に配置された設備群に供給する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３－０６９０８４号公報

大気中の大気浮遊粒子状物質（黄砂、ＰＭ２．５等）の量が多い場合、スマートシティ内に設置された設備群（センサ、カメラ、充電スタンド等）に侵入し、動作不良が発生する可能性がある。そのため、大気中の大気浮遊粒子状物質の量が多い場合、充電装置に蓄えた電力を、設備群に侵入した大気浮遊粒子状物質の除去のために用いる必要があり、通常よりも電力消費が増える。従って、大気浮遊粒子状物質の落下時における電力不足を未然に抑制できる技術が求められていた。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、スマートシティに大気浮遊粒子状物質が落下した場合における電力不足を、未然に抑制することができる充電制御システム、充電制御装置および充電制御プログラムを提供することを目的とする。

本開示に係る充電制御システムは、予め設定された領域に供給する電力を蓄電するように構成される第一のプロセッサを有する充電装置と、前記領域内に設置され、前記充電装置から電力が供給されるように構成される第二のプロセッサを有する設備群と、前記領域内に浮遊する大気浮遊粒子状物質の量を予測し、予測した前記大気浮遊粒子状物質の量に基づいて、前記設備群に侵入した大気浮遊粒子状物質を除去するための除去電力量を算出し、前記領域内に標準的に供給される電力量に対して、前記除去電力量を加算することにより、総電力量を算出し、前記総電力量以上の電力を、前記充電装置に蓄電する充電制御を行うように構成される第三のプロセッサを有する充電制御装置と、を備える。

本開示に係る充電制御装置は、予め設定された領域内に浮遊する大気浮遊粒子状物質の量を予測し、予測した前記大気浮遊粒子状物質の量に基づいて、前記領域内に設置された設備群に侵入した大気浮遊粒子状物質を除去するための除去電力量を算出し、前記領域内に標準的に供給される電力量に対して、前記除去電力量を加算することにより、総電力量を算出し、前記総電力量以上の電力を、前記領域に電力を供給する充電装置に蓄電する充電制御を行うように構成されるプロセッサを備える。

本開示に係る充電制御プログラムは、プロセッサに、予め設定された領域内に浮遊する大気浮遊粒子状物質の量を予測し、予測した前記大気浮遊粒子状物質の量に基づいて、前記領域内に設置された設備群に侵入した大気浮遊粒子状物質を除去するための除去電力量を算出し、前記領域内に標準的に供給される電力量に対して、前記除去電力量を加算することにより、総電力量を算出し、前記総電力量以上の電力を、前記領域に電力を供給する充電装置に蓄電する充電制御を行う、ことを実行させる。

本開示によれば、スマートシティに大気浮遊粒子状物質が落下した場合における電力不足を、未然に抑制することができる。

図１は、実施形態に係る充電制御システムの各構成要素の詳細を示すブロック図である。図２は、実施形態に係る充電制御システムが実行する充電制御方法の一例を示すフローチャートである。

本開示の実施形態に係る充電制御システム、充電制御装置および充電制御プログラムについて、図面を参照しながら説明する。なお、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

（充電制御システム）
実施形態に係る充電制御装置を含む充電制御システムについて、図１を参照しながら説明する。充電制御システムは、予め設定された領域に電力を供給する充電装置の充電制御を行うためのものである。「予め設定された領域」とは、多数のユーザが居住または利用する領域のことであり、例えばスマートシティ、テーマパーク、レジャーランド等が挙げられる。本実施形態では、この領域がスマートシティである場合を想定して説明を行う。

充電制御システム１は、図１に示すように、充電制御装置１０と、設備群２０と、複数の充電装置３０と、を有している。充電制御装置１０、設備群２０および充電装置３０は、いずれも通信機能を備えており、ネットワークＮＷを通じて相互に通信可能に構成されている。このネットワークＮＷは、例えばインターネット回線網、携帯電話回線網等から構成される。

（充電制御装置）
充電制御装置１０は、スマートシティ内またはスマートシティ外に設けられている。この充電制御装置１０は、例えばワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータによって実現される。

充電制御装置１０は、図１に示すように、制御部１１と、通信部１２と、記憶部１３と、を備えている。制御部１１は、具体的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等からなるプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等からなるメモリ（主記憶部）と、を備えている。

制御部１１は、記憶部１３に格納されたプログラムを主記憶部の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて各構成部等を制御することにより、所定の目的に合致した機能を実現する。制御部１１は、記憶部１３に格納されたプログラムの実行を通じて、大気浮遊物質量予測部１１１、電力量算出部１１２および充電制御部１１３として機能する。

大気浮遊物質量予測部１１１は、予め設定された領域（以下、「スマートシティ」という）内に落下するの大気浮遊粒子状物質の量を予測する。大気浮遊物質量予測部１１１における大気浮遊粒子状物質の量の具体的な予測方法は特に限定されず、種々の予測方法を用いることができる。

大気浮遊物質量予測部１１１は、例えば気象庁等に設けられたサーバ（気象サーバ）等から天気情報を収集し、当該天気情報に基づいて、スマートシティ内の現在または将来の大気浮遊粒子状物質の量を予測することができる。また、大気浮遊物質量予測部１１１は、過去の大気浮遊粒子状物質の量のデータに基づいて、機械学習によって予め作成された予測モデルを用いて、スマートシティ内の現在または将来の大気浮遊粒子状物質の量を予測してもよい。また、大気浮遊物質量予測部１１１は、スマートシティ内に配置された天候センサ等の検出値に基づいて、スマートシティ内の現在または将来の大気浮遊粒子状物質の量を予測してもよい。なお、大気浮遊物質量予測部１１１は、スマートシティ内において、少なくとも設備群２０が配置された場所の大気浮遊粒子状物質の量を予測すればよい。

電力量算出部１１２は、大気浮遊物質量予測部１１１によって予測された大気浮遊粒子状物質の量に基づいて、設備群２０に侵入した大気浮遊粒子状物質を除去するための電力量（以下、「除去電力量」という）を算出する。この「除去電力量」とは、例えば設備群２０に積もった大気浮遊粒子状物質を除去する除去作業車を動かすための電力や、大気浮遊粒子状物質が積もった車両を洗車する洗車施設に供給する電力等が挙げられる。

また、電力量算出部１１２は、スマートシティ内に大気浮遊粒子状物質が落下した前後の天気に基づいて、設備群２０に侵入した大気浮遊粒子状物質が自然に除去される量を予測し、大気浮遊物質量予測部１１１によって予測された大気浮遊粒子状物質の量に加えて、予測した除去量（自然除去量）を考慮して、除去電力量を算出してもよい。設備群２０に侵入した大気浮遊粒子状物質の除去量は、例えば天気情報に含まれるスマートシティ内の風量や天候（例えば雨が降るか否か）等の情報に基づいて予測することができる。このように、スマートシティ内における大気浮遊粒子状物質の量のみならず、風等により自然に除去される量を考慮することにより、除去電力量をより正確に算出することができる。従って、充電装置３０に蓄電する電力を最適化することができ、充電装置３０に余分な電力が蓄電されることを抑制することができる。

なお、スマートシティ内に大気浮遊粒子状物質が落下した前後の天気に基づいて予測した大気浮遊粒子状物質の除去量を考慮して、除去電力量を算出する場合、天気に応じて除去電力量が増減する。例えば大気浮遊粒子状物質が落下した前後の天気が雨である場合、雨以外の場合と比較して、設備群２０や車両に付着した大気浮遊粒子状物質がこびりついて除去しにくくなることが想定される。そのため、電力量算出部１１２は、大気浮遊粒子状物質が落下した前後の天気が雨である場合の除去電力量を、雨以外の場合の除去電力量よりも多く算出する。

また、大気浮遊粒子状物質が落下した前後の風量が大きい場合、風量が小さい場合と比較して、設備群２０や車両に付着した大気浮遊粒子状物質が自然に除去される量が増加することが想定される。そのため、電力量算出部１１２は、大気浮遊粒子状物質が落下した前後のの風量が大きい場合の除去電力量を、風量が小さい場合の除去電力量よりも少なく算出する。

また、電力量算出部１１２は、スマートシティ内で動作不良を起こした設備の台数（規模）を考慮して、除去電力量を算出してもよい。この場合、電力量算出部１１２は、まず設備群２０から設備情報を取得し、当該設備情報に基づいて、設備群２０のうち、前記大気浮遊粒子状物質の落下によって動作不良を起こした設備を特定する。なお、「設備情報」とは、例えば設備群２０に含まれるセンサ２１、カメラ２２および充電スタンド２３の稼働状態、すなわち各設備が正常に稼働しているか否かを示す情報を示している。

続いて、電力量算出部１１２は、動作不良を起こした設備の台数と、大気浮遊物質量予測部１１１によって予測された大気浮遊粒子状物質の量とに基づいて、除去電力量を算出する。このように、設備群２０のうち、大気浮遊粒子状物質の侵入によって実際に動作不良を起こしている設備を特定することにより、除去電力量をより正確に算出することができる。従って、充電装置３０に蓄電する電力を最適化することができ、充電装置３０に余分な電力が蓄電されることを抑制することができる。

電力量算出部１１２は、除去電力量を算出した後に、領域内に標準的に供給される電力量に対して、除去電力量を加算することにより、総電力量を算出する。なお、「領域内に標準的に供給される電力量」とは、除去電力量とは別に、スマートシティ内の設備群２０や施設等の標準的な電力需要に基づいて設定される電力量のことを示している。

充電制御部１１３は、電力量算出部１１２によって算出された電力量に基づいて、充電装置３０の充電制御を行う。充電制御部１１３は、電力量算出部１１２によって算出された総電力量以上の電力を、充電装置３０に蓄電する充電制御を行う。充電制御部１１３による具体的な充電制御の方法は特に限定されず、例えば電力量算出部１１２において、所定の周期で算出された総電力量と、充電装置３０から予め取得した充電情報（例えば現在の充電容量等）とに基づいて充電量を決定し、当該充電量に応じて、現在または将来の充電量を増減させる指令を充電装置３０に送信することにより、充電制御を行うことができる。

通信部１２は、例えばＬＡＮ（Local Area Network）インターフェースボード、無線通信のための無線通信回路等から構成される。通信部１２は、公衆通信網であるインターネット等のネットワークＮＷに接続されている。そして、通信部１２は、当該ネットワークＮＷに接続することにより、設備群２０および充電装置３０との間で通信を行う。

記憶部１３は、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ハードディスクドライブ（Hard Disk Drive：ＨＤＤ）およびリムーバブルメディア等の記録媒体から構成される。リムーバブルメディアとしては、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray（登録商標） Disc）のようなディスク記録媒体が挙げられる。記憶部１３には、オペレーティングシステム（Operating System：ＯＳ）、各種プログラム、各種テーブル、各種データベース等が格納可能である。また、記憶部１３には、例えば大気浮遊物質量予測部１１１によって予測された大気浮遊粒子状物質の量、電力量算出部１１２によって算出された除去電力量、充電制御部１１３によって決定された充電装置３０の充電量等が、必要に応じて格納される。

（設備群）
設備群２０は、スマートシティ内の所定の場所に設置されている複数種類の設備であり、充電装置３０から供給される電力によって動作する。この設備群２０としては、例えばスマートシティにおける情報収集に用いられるセンサ（人感センサ、天候センサ等）２１やカメラ（監視カメラ等）２２、ＥＶ車両やプラグインハイブリッド車両用の充電スタンド（接触式充電スタンド、非接触式充電スタンド）２３等が挙げられる。また、設備群２０には、スマートシティ内に配置される照明や交通信号等も含まれてよい。また、設備群２０は、当該設備群２０の稼働状態を示す設備情報を、充電制御装置１０に対して、逐次または所定の周期で送信する。

（充電装置）
充電装置３０は、設備群２０に供給する電力を蓄電するためのものであり、スマートシティ内またはスマートシティ外に設けられている。この充電装置３０は、例えばワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータによって実現される。また、充電装置３０は、電力を蓄えるための電池や、電力の充放電を制御するための制御機構等が内蔵されている。また、充電装置３０は、現在の充電装置３０に関する充電情報を、充電制御装置１０に対して、逐次または所定の周期で送信する。

（充電制御方法）
実施形態に係る充電制御システム１が実行する充電制御方法の処理手順の一例について、図２を参照しながら説明する。

まず、充電装置３０は、充電制御装置１０に対して充電情報を送信する（ステップＳ１）。続いて、設備群２０は、充電制御装置１０に対して設備情報を送信する（ステップＳ２）。なお、ステップＳ１，Ｓ２の順序は逆でもよい。

続いて、充電制御装置１０の大気浮遊物質量予測部１１１は、天気情報や天候センサ等の検出値に基づいて、スマートシティ内の大気浮遊粒子状物質の量を予測する（ステップＳ３）。続いて、電力量算出部１１２は、スマートシティ内の大気浮遊粒子状物質の量と設備情報とに基づいて、除去電力量を算出した後、領域内に標準的に供給される電力量に対して、除去電力量を加算することにより、総電力量を算出する（ステップＳ４）。続いて、充電制御部１１３は、ステップＳ４で算出された総電力量に基づいて、充電装置３０の充電制御を実施する（ステップＳ５）。以上により、充電制御方法の処理は完了する。

以上説明したように、実施形態に係る充電制御システム、充電制御装置および充電制御プログラムによれば、スマートシティに大気浮遊粒子状物質が落下した場合における電力不足を、未然に抑制することができる。

すなわち、スマートシティ内で大気浮遊粒子状物質が浮遊すると、スマートシティ内に設置された設備群２０に大気浮遊粒子状物質が侵入し、動作異常が発生する可能性がある。そこで、除去作業車や洗車施設を利用して、大気浮遊粒子状物質を除去することが必要となるが、例えば同時刻に一般家庭や各種施設における電力が増大した場合、消費電力がピークとなり、除去作業車や洗車施設を稼働させる電力が不足する可能性がある。

一方、実施形態に係る充電制御システム、充電制御装置および充電制御プログラムでは、予測した大気浮遊粒子状物質の量に基づいて除去電力量を算出し、当該除去電力量に基づいて充電装置３０の充電制御を行うため、大気浮遊粒子状物質の落下時に電力不足となることがない。また、実施形態に係る充電制御システム、充電制御装置および充電制御プログラムによれば、設備群２０に侵入した大気浮遊粒子状物質を除去するための電力を確保することができるため、設備群２０の動作異常を抑制することができる。

更に、実施形態に係る充電制御システム、充電制御装置および充電制御プログラムによれば、消費される以上の電力が充電装置３０に蓄電されないように充電制御を行うため、電力の無駄や電池の劣化を抑制することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わしかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付のクレームおよびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１充電制御システム
１０充電制御装置
１１制御部
１１１大気浮遊物質量予測部
１１２電力量算出部
１１３充電制御部
１２通信部
１３記憶部
２０設備群
２１センサ
２２カメラ
２３充電スタンド
３０充電装置
ＮＷネットワーク

Claims

予め設定された領域に供給する電力を蓄電するように構成される第一のプロセッサを有する充電装置と、
前記領域内に設置され、前記充電装置から電力が供給されるように構成される第二のプロセッサを有する設備群と、
前記領域内に浮遊する大気浮遊粒子状物質の量を予測し、予測した前記大気浮遊粒子状物質の量に基づいて、前記設備群に侵入した大気浮遊粒子状物質を除去するための除去電力量を算出し、
前記領域内に標準的に供給される電力量に対して、前記除去電力量を加算することにより、総電力量を算出し、
前記総電力量以上の電力を前記充電装置に蓄電する充電制御を行うように構成される第三のプロセッサを有する充電制御装置と、
を備える充電制御システム。
前記第三のプロセッサは、前記領域内に前記大気浮遊粒子状物質が落下した前後の天気に基づいて、前記設備群に侵入した大気浮遊粒子状物質が自然に除去される量を予測し、予測した除去量を考慮して、前記除去電力量を算出する請求項１に記載の充電制御システム。
前記第二のプロセッサは、前記設備群の稼働状態を示す設備情報を前記充電制御装置に出力し、
前記第三のプロセッサは、
前記設備情報に基づいて、前記設備群のうち、前記大気浮遊粒子状物質の落下によって動作不良を起こした設備を特定し、
前記動作不良を起こした設備の台数を考慮して、前記除去電力量を算出する請求項１または請求項２に記載の充電制御システム。
予め設定された領域内に浮遊する大気浮遊粒子状物質の量を予測し、
予測した前記大気浮遊粒子状物質の量に基づいて、前記領域内に設置された設備群に侵入した大気浮遊粒子状物質を除去するための除去電力量を算出し、
前記領域内に標準的に供給される電力量に対して、前記除去電力量を加算することにより、総電力量を算出し、
前記総電力量以上の電力を、前記領域に電力を供給する充電装置に蓄電する充電制御を行うように構成されるプロセッサを備える充電制御装置。
前記プロセッサは、前記領域内に前記大気浮遊粒子状物質が落下した前後の天気に基づいて、前記設備群に侵入した大気浮遊粒子状物質が自然に除去される量を予測し、予測した除去量を考慮して、前記除去電力量を算出する請求項４に記載の充電制御装置。
前記プロセッサは、
前記設備群の稼働状態を示す設備情報を前記設備群から取得し、
前記設備情報に基づいて、前記設備群のうち、前記大気浮遊粒子状物質の落下によって動作不良を起こした設備を特定し、
前記動作不良を起こした設備の台数を考慮して、前記除去電力量を算出する請求項４または請求項５に記載の充電制御装置。
プロセッサに、
予め設定された領域内に浮遊する大気浮遊粒子状物質の量を予測し、
予測した前記大気浮遊粒子状物質の量に基づいて、前記領域内に設置された設備群に侵入した大気浮遊粒子状物質を除去するための除去電力量を算出し、
前記領域内に標準的に供給される電力量に対して、前記除去電力量を加算することにより、総電力量を算出し、
前記総電力量以上の電力を、前記領域に電力を供給する充電装置に蓄電する充電制御を行う、
ことを実行させる充電制御プログラム。
前記プロセッサに、前記領域内に前記大気浮遊粒子状物質が落下した前後の天気に基づいて、前記設備群に侵入した大気浮遊粒子状物質が自然に除去される量を予測し、予測した除去量を考慮して、前記除去電力量を算出する、
ことを実行させる請求項７に記載の充電制御プログラム。
前記プロセッサに、
前記設備群の稼働状態を示す設備情報を前記設備群から取得し、
前記設備情報に基づいて、前記設備群のうち、前記大気浮遊粒子状物質の落下によって動作不良を起こした設備を特定し、
前記動作不良を起こした設備の台数を考慮して、前記除去電力量を算出する、
ことを実行させる請求項７または請求項８に記載の充電制御プログラム。