JP2022168499A - 電力供給システム及び電力供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】膨大な設置スペースが要求されず、また、大規模な変電設備が不要であり、多数の電気自動車への充電が可能な電力供給システムを提供する。【解決手段】利用者からの操作入力に応じて、電気自動車のバッテリー残量を含む充電要求情報を端末装置から取得する第１取得部と、施設に供給する電力の規定値と、施設における負荷の使用電力の差に基づいて、得られた受電要求情報に応じて、充電要求された電気自動車の充電制御をする充電制御部を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、電力供給システム及び電力供給方法に関する。

電気自動車の普及とともに、タワーマンション等では、居住者の駐車場に、電気自動車の充電設備が不可欠になっている。電気自動車の充電設備としては、急速充電設備と普通充電設備とが知られている。また、特許文献１には、電動車両の充放電電力に応じて、電動車両に接続する電力変換部の数を切り換えるようにしたものが提案されている。

特開２０１３－１１０８７０号公報

急速充電設備は、充放電の制御は容易であるが、非常に高額でありスペースも必要となる。このため、タワーマンションのような大規模駐車場では、急速充電器の設置スペースを確保するのが困難である。

普通充電設備は、一般的な戸建住宅、マンション、商業ビルで設置可能である。しかしながら、タワーマンションのような大規模駐車場において、１００台以上の電気自動車の一斉充電を想定すると、大規模な変電設備が必要となり、また、契約電力が増大し、膨大なコスト負担になると考えられる。

上述の課題を鑑み、本発明は、設置スペースが要求されず、また、大規模な変電設備が不要であり、多数の電気自動車への充電が可能な電力供給システム及び電力供給方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電力供給システムは、商用電源系統から得られる電力を施設内の負荷と複数の電気自動車のうち少なくともいずれか１つに供給して当該電気自動車を充電する電力供給システムであって、利用者からの操作入力に応じて、前記電気自動車のバッテリー残量と含む充電要求情報を端末装置から取得する第１取得部と、前記施設に供給する電力の規定値と、前記施設における負荷の使用電力の差に基づいて、前記得られた受電要求情報に応じて、充電要求された電気自動車の充電制御をする充電制御部を有する。

本発明の一態様に係る電力供給方法は、商用電源系統から得られる電力を施設内の負荷と複数の電気自動車のうち少なくともいずれか１つに供給して当該電気自動車を充電する電力供給方法であって、利用者からの操作入力に応じて、前記電気自動車のバッテリー残量を含む充電要求情報を端末装置から取得する工程と、前記施設に供給する電力の規定値と、前記施設における負荷の使用電力の差に基づいて、前記得られた受電要求情報に応じて、充電要求された電気自動車の充電制御をする工程とを有する。

本発明によれば、大規模な駐車場であっても、膨大な設置スペースが要求されず、また、大規模な変電設備を用いることなく、多数の電気自動車への充電を行うことができる。

本発明の実施形態に係る電力供給システムの概要の説明図である。 本発明の実施形態に係る電力供給システムにおける受変電設備及び分電盤の具体構成の説明図である。 本発明の実施形態に係る電力供給システムにおける登録画面の説明図である。 本発明の実施形態に係る電力供給システムにおける充電制御の説明に用いるフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電力供給システムの概要の説明図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る電力供給システム１は、受変電設備１１と、分電盤１２、１２、…と、制御システム１３とを含んで構成される。

受変電設備１１は、商用電源系統１９からの高圧電源（例えば６．６ｋＶ）を受電し、低圧電源（例えば１００／２００Ｖ）に変換する。受変電設備１１は、マンション等の施設１０の共用部内において、点検が容易な場所で、水害や火災等の被害を受にくい場所に設置される。受変電設備１１で変換された低圧電源は、施設１０における照明や空調、コンセント、エレベータ、給排水ポンプ等、施設１０の負荷に送られるとともに、分電盤１２、１２、…に送られる。

分電盤１２、１２、…からはコンセント１４、１４、…が導出される。コンセント１４、１４、…は、例えば２００Ｖ２０Ａの電気自動車用のコンセントであり、電気自動車１５の駐車スペース毎に設けられる。分電盤１２、１２、…は、例えば１つの受変電設備１１に対して複数面設けられる。受変電設備１１に対して分電盤１２、１２、…を１０面設け、１面の分電盤１２に例えば１０個のコンセント１４、１４、…を配置したとすると、この設備では、（１０×１０＝１００）台分のコンセント１４、１４、…を設置することができる。電気自動車用の分電盤１２、１２、…は、他の分電盤、例えば照明用の分電盤を利用して構成しても良い。

電気自動車１５、１５、…は、バッテリーの電源をエネルギーとして、モーターにより駆動される。電気自動車１５、１５、…のバッテリー充電を行う場合、電気自動車１５、１５、…のプラグ１６、１６…がコンセント１４、１４、…に装着される。なお、電気自動車１５としては、ＥＶ（Electric Vehicle）ばかりでなく、ＰＨＶ(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)であっても良い。

制御システム１３は、エネルギー管理を総合的に行う。制御システム１３は、例えばクラウドＢＥＭＳ（Building and Energy Management System）である。クラウドＢＥＭＳは、エネルギー使用状況や、各種の設備機器による稼働状況を一元管理できるシステムである。また、クラウドＢＥＭＳでは、端末装置１７、１７、…を使用して、使用電力の情報をリアルタイムで取得し、空調や照明などのエネルギー機器を制御できる。

端末装置１７、１７、…は、駐車場の利用者が保有する端末である。端末装置１７、１７、…は、ネットワーク１８を介して制御システム１３に接続できる。なお、端末装置１７、１７、…としては、スマートフォン、タブレット端末、ＰＣ（Personal Computer）等を用いることができる。

図２は、本発明の実施形態に係る電力供給システム１における受変電設備１１及び分電盤１２の具体構成の説明図である。

図２に示すように、受変電設備１１は、ケーブルヘッド１０１と、断路器（ＤＳ）１０２と、高圧真空遮断器（ＶＣＢ）１０３と、デマンドメータ（ＤＭ）１０４と、直列リアクトル１０５及び進相コンデンサ１０６と、高圧交流負荷開閉器（ＬＢＳ）１０７と、変圧器１０８と、配線用遮断器（ＭＣＣＢ）１０９とを含んで構成される。

ケーブルヘッド１０１は例えば６．６ｋＶの高圧電源を受電する。断路器（ＤＳ）１０２は、機器の点検や修理を行うために、高圧の電路を開閉する。高圧真空遮断器（ＶＣＢ）１０３は、回路の電流が過大になった際に電流を遮断する。デマンドメータ（ＤＭ）１０４は、時間毎の瞬時電力使用量からデマンド値を取得する。取得されたデマンド値は、制御システム１３に送られる。直列リアクトル１０５及び進相コンデンサ１０６は、力率改善を行う。高圧交流負荷開閉器（ＬＢＳ）１０７、１０７、…は、高圧電路の通電、開閉を行う。変圧器１０８、１０８、…は、６．６ｋＶの高圧電源から例えば（１００Ｖ／２００Ｖ）の単相三線の交流電源や、例えば２００Ｖの三相交流電源に変換する。配線用遮断器（ＭＣＣＢ）１０９、１０９、…は、低圧電路の過負荷、短絡等が生じたときに、電路を遮断する。

分電盤１２は、ブレーカー２０１と、変流器（ＣＴ）２０２と、マグネットスイッチ２０３とを含んで構成される。

ブレーカー２０１は、建物内の短絡や漏電が生じたときに電路を遮断する。ブレーカー２０１と複数のコンセント１４との間には、それぞれ、変流器（ＣＴ）２０２とマグネットスイッチ２０３とが接続される。変流器２０２は、コンセント１４に接続された機器の使用電流を計測する。計測された電流値は、変流器２０２から制御システム１３に送られる。マグネットスイッチ２０３は、制御システム１３から供給されるＯＮまたはＯＦＦを表す制御信号に基づいて開閉することによって、コンセント１４に電力を供給する経路をオンオフする。これにより、コンセント１４に接続された負荷への電力供給が制御される。

図３は、本発明の実施形態に係る電力供給システム１における登録画面の説明図である。電気自動車１５の利用者は、駐車場を利用する時に、例えば端末装置１７を用いて、図３に示すような登録画面で、充電要求の登録を行う。図３に示すように、登録画面３００には、プロファイル入力欄３０１と、バッテリー残量の入力欄３０２と、充電期間目標の設定欄３０３とが含まれている。

プロファイル入力欄３０１には、利用者の氏名、電気自動車の車種、搭載蓄電池容量、利用する駐車場の番号等のプロファイル情報が入力される。入力されたプロファイル情報は制御システム１３に送られる。なお、利用者が使う駐車場の位置や車種が決まっている場合には、プロファイル情報の入力は、初回のみでも良い。

バッテリー残量の入力欄３０２は、１０％以下、２０％～５０％、５０％～８０％、８０％以上、のいずれかを選択可能な選択画面となっている。電気自動車１５の利用者は、駐車時に、選択画面から、いずれかの項目を選択する入力をすることにより、各自の電気自動車１５のバッテリー残量を入力する。入力されたバッテリー残量の情報は制御システム１３に送られる。

充電期間目標の設定欄３０３は、「できるだけ早く満充電」、「３日以内に満充電」、「１週間以内に満充電」、「充電不要」のいずれかを選択可能な選択画面となっている。電気自動車１５の利用者は、駐車時に、選択画面から、いずれかの項目を選択する入力をすることにより、各自の電気自動車１５のバッテリー充電期間目標を入力する。入力された充電期間目標は制御システム１３に送られる。なお、充電期間目標は、使用料金に反映させるようにしても良い。例えば、「できるだけ早く満充電」を選択した場合には、「３日以内に満充電」を選択した場合よりも、使用料金を高く設定することが考えられる。すなわち、満充電にするまでの期間が短いほど、使用料金が高くなるように設定してもよい。

登録が完了すると、制御システム１３は、対象とする電気自動車１５のバッテリーの充電制御を行う。

図４は、本発明の実施形態に係る電力供給システム１における充電制御の説明に用いるフローチャートである。

（ステップＳ１０１）制御システム１３は、端末装置１７、１７、…を用いて利用者により入力された充電要求の情報を取得する。

（ステップＳ１０２）制御システム１３は、利用者により入力された登録情報からバッテリー残量の情報を取得し、各利用者の電気自動車１５のバッテリーが満充電となるまでの充電量を算出する。つまり、図３に示したように、電気自動車１５の利用者は、駐車場を利用する時に、利用者の電気自動車１５の車種と、バッテリー残量の情報を入力している。電気自動車１５に積載しているバッテリーの容量は、車種や仕様により決まっている。よって、電気自動車１５の車種と、バッテリー残量の情報が取得できれば、制御システム１３は、満充電までの充電量（Ａｈ）及び充電時間を求めることができる。

（ステップＳ１０３）制御システム１３は、施設１０全体に供給する電力の規定値（契約電力）と、現在の施設１０における照明や空調等の負荷の使用電力量算出値の差から、電気自動車の充電に割当可能な電力量を算出し及び予測する。なお、本実施形態では、図２に示したように、デマンドメータ１０４からのデマンド値が制御システム１３に送られている。現在の施設１０における負荷の使用電力量の算出値の精度は、各時間帯でのデマンド予測を日々の学習から行うことで向上させていくことができる。

（ステップＳ１０４）制御システム１３は、充電対象の電気自動車１５、１５、…の中で、優先順位を決定する。優先順位の決定では、制御システム１３は、充電期間目標の設定欄３０３の入力値を参照し、「できるだけ早く満充電」が最も優先度が高く、「３日以内に満充電」が次に優先度が高く、「１週間以内に満充電」、「充電不要」の順に優先度が低くなるように、優先度を設定する。

（ステップＳ１０５）制御システム１３は、優先度に応じて、マグネットスイッチ２０３、２０３、…を輪番でオン／オフする。すなわち、制御システム１３は、ステップＳ１０３で求められた電気自動車の充電に割当可能な電力量を基に、充電できる電気自動車１５、１５、…の数を判定し、この数に基づいた組み合わせで、マグネットスイッチ２０３、２０３、…をオンする。そして、制御システム１３は、充電対象の全ての電気自動車１５、１５、…が充電できるように、オンとなるマグネットスイッチ２０３、２０３、…の組み合わせを変更する。このとき、制御システム１３は、ステップＳ１０４で求められた優先度に応じて、オンとなるマグネットスイッチ２０３、２０３、…の組み合わせを決定する。すなわち、「できるだけ早く満充電」なら、可能な限りその電気自動車１５が選択されるように、オンとなるマグネットスイッチ２０３、２０３、…の組み合わせを設定する。「３日以内に満充電」なら、指定期間後には満充電となるように、オンとなるマグネットスイッチ２０３、２０３、…の組み合わせを設定する。なお、マグネットスイッチ２０３、２０３、…の頻繁なオン／オフは、電気自動車１５に負担をかけるので、マグネットスイッチ２０３、２０３、…のオン／オフの回数は、１日に２回程度にすることが望ましい。

（ステップＳ１０６）制御システム１３は、マグネットスイッチ２０３がオンとなっている間に、変流器（ＣＴ）２０２から電気自動車１５のバッテリーへの充電電流の計測値を取得するとともに、マグネットスイッチ２０３の通電時間を取得する。電気自動車１５、１５、…のバッテリーへの充電電流と、通電時間とが取得できれば、対象となる電気自動車１５、１５、…のバッテリーへの充電量が算出できる。
（ステップＳ１０７）制御システム１３は、建物側（施設１０）での使用電力量と、余裕電力量（契約電力と現在の施設１０における使用電力量との差）を、想定された値または実測された結果に基づいて修正する。

（ステップＳ１０８）制御システム１３は、ステップＳ１０２で取得した満充電までの充電量と、ステップＳ１０６で取得した電流の計測値及び通電時間とを比較して、満充電までの充電量に達した電気自動車１５、１５、…があるか否かを判定する。制御システム１３は、満充電に達した電気自動車１５、１５、…がなければ（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、ステップＳ１０５に処理を戻して充電を継続する。制御システム１３は、満充電に達した電気自動車１５、１５、…があると判定したら（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１０９に進める。

（ステップＳ１０９）制御システム１３は、満充電となった電気自動車１５、１５、…の充電処理を終了し、充電を終了する対象の電気自動車１５、１５、…への電力の供給を停止させる。

（ステップＳ１１０）制御システム１３は、満充電となった電気自動車１５、１５、…に関して、通電時間の履歴から料金計算を行い、各利用者毎の請求額を決定する。なお、前述したように、利用料金は、充電期間目標の設定を反映させて決定しても良い。例えば、「できるだけ早く満充電」を選択した場合には、「３日以内に満充電」を選択した場合よりも、基本料金や通電時間当たりの使用料金を高く設定することが考えられる。

（ステップＳ１１１）制御システム１３は、全ての電気自動車１５、１５、…のバッテリーが満充電となったか否かを判定し、全ての電気自動車１５、１５、…のバッテリーが満充電となっていなければ（ステップＳ１１１：Ｎｏ）、処理をステップＳ１１１に進め、全ての電気自動車１５、１５、…のバッテリーが満充電となっていれば（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）、処理を終了する。

（ステップＳ１１２）制御システム１３は、満充電となった電気自動車１５、１５、…を充電の処理対象から外して、処理をステップＳ１０４に戻す。ステップＳ１０４では、制御システム１３は、満充電となった電気自動車１５、１５、…を充電の処理対象から外して、優先順位を決定し、充電対象の電気自動車１５、１５、…の充電処理を継続する。

以上説明したように、本発明の実施形態では、制御システム１３は、複数のコンセント１４、１４、…に接続された電気自動車１５、１５、…に対して、優先度に応じて、輪番で充電を行っている。輪番で充電を行うことから、一斉充電を行った場合のような大電力が要求されない。このため、受変電設備１１を大規模な設備に交換する必要がなく、また、契約電力を大電力なものに変更する必要はなく、運用コストの低減が図れる。
また、夜間において共用部の電力の使用量が少ない時間帯がある。このような時間帯においては、共用部において使用量が低下した電力に応じて、マグネットスイッチ２０３をＯＮとする台数を増やすことができる。

また、本発明の実施形態では、利用者がバッテリー残量の情報を登録しておくことで、満充電までの充電量を求めることができる。また、変流器（ＣＴ）２０２により電気自動車１５のバッテリーへの充電電流を計測することができる。これにより、制御システム１３は、求められた満充電までの充電量と、充電電流の計測値と通電時間とにより求められる充電量とを比較することで、満充電に達したか否かを判定することができる。また、満充電に達すると充電電流がほぼ０になるため、制御システム１３は、変流器２０２の計測結果に基づいて、満充電となったか否かを判定することができる。

また、本発明の実施形態では、制御システム１３として、例えばクラウドＢＥＭＳが用いられる。これにより、使用者は、各自の端末装置１７、１７、…を利用して、充電設定を行うことができる。また、クラウドＢＥＭＳは容易に導入できることから、本発明の実施形態では、既存の駐車場に電気自動車の充電設備を容易に導入できる。
また、端末装置１７が制御システム１３に対して送信するための各種データの入力については、アプリ（アプリケーションソフトウェア）を実行することで実現してもよい。また、端末装置１７は、アプリを用いるのではなく、制御システム１３にアクセス可能なクラウドＢＥＭＳのＷｅｂ画面にアクセスし、そのＷｅｂ画面において各種データの入力をするようにしてもよい。この場合、長い期間使用する上で、アプリの更新やスマートフォンの機種に依存する不具合を避けることができる。

また、本発明に係る電力供給システムは、タワーマンション等の大規模な駐車場に限らず、どのような駐車場にも利用可能である。また、大規模な設備を導入する必要がないため、機械式駐車場以外の平面駐車場でも、容易に実現できる。

上述した実施形態における電力供給システム１の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１１… 受変電設備、１２…分電盤、１３…制御システム、１４…コンセント、１５…電気自動車、１７…端末装置、５０１…第１取得部、５０２…充電制御部、５０３…端末装置

Claims (6)

1. 商用電源系統から得られる電力を施設内の負荷と複数の電気自動車のうち少なくともいずれか１つに供給して当該電気自動車を充電する電力供給システムであって、
   利用者からの操作入力に応じて、前記電気自動車のバッテリー残量を含む充電要求情報を端末装置から取得する第１取得部と、
   前記施設に供給する電力の規定値と、前記施設における負荷の使用電力の差に基づいて、前記得られた受電要求情報に応じて、充電要求された電気自動車の充電制御をする充電制御部
   を有する電力供給システム。
2. 前記充電制御部は、複数の電気自動車に輪番で電力を供給させるようにした請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記施設における負荷の使用電力は、デマンド値に基づく予測により算出するようにした請求項１又は請求項２に記載の電力供給システム。
4. 前記充電要求情報は、充電期間目標を含み、
   前記充電制御部は、前記充電期間目標に応じて、充電を行う電気自動車の優先度を設定するようにした請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の電力供給システム。
5. 前記電気自動車に供給される電流を測定した測定値を取得する第２取得部と、
   前記取得された電流の測定値と、通電時間と、前記バッテリー残量とに基づいて充電を終了するか否かを判定する判定部とを有し、
   前記充電制御部は、
   前記充電を終了すると判定された場合に、充電を終了する対象の電気自動車への電力の供給を停止させる
   請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の電力供給システム。
6. 商用電源系統から得られる電力を施設内の負荷と複数の電気自動車のうち少なくともいずれか１つに供給して当該電気自動車を充電する電力供給方法であって、
   利用者からの操作入力に応じて、前記電気自動車のバッテリー残量を含む充電要求情報を端末装置から取得する工程と、
   前記施設に供給する電力の規定値と、前記施設における負荷の使用電力の差に基づいて、前記得られた受電要求情報に応じて、充電要求された電気自動車の充電制御をする工程と
   を有する電力供給方法。

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