JP2024037386A - 電力管理システムおよび電力管理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】電力の需要または供給の平準化への寄与。【解決手段】電力会社の電力系統とBEVとの間で電力を遣り取りするVGIシステムは、複数のBEVと、BEVとの間で遣り取りする電力が通る充電ケーブルと充電ケーブルをBEVに接続するためのコネクタとを含む複数のEVSEと、電力の遣り取りを管理するサーバとを備える。サーバは、BEVが電力系統との電力の遣り取りで通常用いる予め定められた第1のEVSEが設置された第1地域と電力系統の管理が異なる第2地域に設置された第2のEVSEで当該BEVが電力系統との間で電力の遣り取りをするか否かを判断し(S511)、第2のEVSEで電力の遣り取りをすると判断した場合、第1地域よりも第2地域の方が当該BEVの電力の遣り取りのDRへの貢献度が高い場合、第1のEVSEで電力系統との間で電力の遣り取りをする場合と比較して価値の高いインセンティブを付与する(S124)。【選択図】図6

Description

この開示は、電力管理システムおよび電力管理方法に関し、特に、電力の取引先の電力需給システムと車両との間で電力を遣り取りする電力管理システム、および、電力の取引先の電力需給システムと車両との間で電力を遣り取りする電力管理システムにおける電力管理方法に関する。
従来、電気自動車を電源として用いるバーチャルパワープラント(以下、「VPP」という)があった(たとえば、特許文献1参照)。
特開2021-129441号公報
電力サービスにおいては、電力の需要または供給は各地域で平準化されていることが好ましいが、電力の需要または供給は地域ごとに差がある。
この開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電力の需要または供給の平準化に寄与することが可能な電力管理システムおよび電力管理方法を提供することである。
この開示に係る電力管理システムは、電力の取引先の電力需給システムと車両との間で電力を遣り取りするシステムであって、複数の車両と、車両との間で遣り取りする電力が通るケーブルとケーブルを車両に接続するためのコネクタとを含む複数の充放電装置と、電力の遣り取りを管理するサーバとを備える。サーバは、車両が電力需給システムとの電力の遣り取りで通常用いる予め定められた第1充放電装置が設置された第1地域と電力需給システムの管理が異なる第2地域に設置された第2充放電装置で当該車両が電力需給システムとの間で電力の遣り取りをするか否かを判断し、第2充放電装置で電力の遣り取りをすると判断した場合、第1地域よりも第2地域の方が当該車両の電力の遣り取りのデマンドレスポンスへの貢献度が高い場合、第1充放電装置で電力需給システムとの間で電力の遣り取りをする場合と比較して価値の高いインセンティブを付与する。
このような構成によれば、デマンドレスポンスへの貢献度が高い地域への車両の移動を促すことができる。その結果、電力の需要または供給の平準化に寄与することが可能な電力管理システムを提供することができる。
サーバは、第2地域において当該車両が参加可能なデマンドレスポンスを当該車両のユーザに提案するようにしてもよい。
このような構成によれば、第2地域への車両の移動を促すことができる。その結果、第2地域の電力の需要または供給の平準化に寄与することができる。
サーバは、第2地域におけるデマンドレスポンスごとの当該車両の貢献度を当該車両のユーザに示すようにしてもよい。
このような構成によれば、第2地域への車両の移動を促すことができる。その結果、第2地域の電力の需要または供給の平準化に寄与することができる。
サーバは、第2充放電装置のコネクタが車両に接続されたことを条件として当該車両が参加可能なデマンドレスポンスを当該車両のユーザに提案するようにしてもよい。
このような構成によれば、実際にデマンドレスポンスに貢献可能な状態とされたことを条件としてインセンティブを付与することができる。
この開示の他の局面によれば、電力管理方法は、電力の取引先の電力需給システムと車両との間で電力を遣り取りする電力管理システムにおける電力を管理する方法である。電力管理システムは、複数の車両と、車両との間で遣り取りする電力が通るケーブルとケーブルを車両に接続するためのコネクタとを含む複数の充放電装置と、電力の遣り取りを管理するサーバとを備える。電力管理方法は、サーバが、車両が電力需給システムとの電力の遣り取りで通常用いる予め定められた第1充放電装置が設置された第1地域と電力需給システムの管理が異なる第2地域に設置された第2充放電装置で当該車両が電力需給システムとの間で電力の遣り取りをするか否かを判断するステップと、サーバが、第2充放電装置で電力の遣り取りをすると判断した場合、第1地域よりも第2地域の方が当該車両の電力の遣り取りのデマンドレスポンスへの貢献度が高い場合、第1充放電装置で電力需給システムとの間で電力の遣り取りをする場合と比較して価値の高いインセンティブを付与するステップとを含む。
このような構成によれば、電力の需要または供給の平準化に寄与することが可能な電力管理方法を提供することができる。
この開示によれば、電力の需要または供給の平準化に寄与することが可能な電力管理システムおよび電力管理方法を提供することができる。
この実施の形態に係るVGIシステムの構成を示す図である。 VGIシステム1の通信系統図である。 BEVの構成を示す図である。 BEVの運転席近傍に搭載された入力装置および報知装置を示す図である。 公共のEVSEと接続されたBEVについて説明するための図である。 VPPへの参加に対するインセンティブ付与のための処理の流れを示す図である。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
近年、電力会社が保有する大規模発電所(集中型エネルギーリソース)に依存した電力システムが見直され、各需要家が保有するエネルギーリソース(以下、「DSR(Demand Side Resources)」とも称する)を電力システムに活用する仕組みの構築が進められている。DSRは、分散型エネルギーリソース(以下、「DER(Distributed Energy Resources)」とも称する)として機能する。
DSRを電力システムに活用する仕組みとして、VPP(Virtual Power Plant:仮想発電所)が提案されている。VPPは、IoT(Internet of Things:モノのインターネット)を利用した高度なエネルギーマネジメント技術により多数のDER(たとえば、DSR)を束ね、これらDERを遠隔・統合制御することによってあたかも1つの発電所のように機能させる仕組みである。VPPにおいて、DERを束ねてエネルギーマネジメントサービスを提供する電気事業者は、「アグリゲータ」と称される。電力会社は、たとえばアグリゲータと連携することにより、デマンドレスポンス(DR)によって電力の需給バランスを調整することができる。
この実施の形態に係るVGI(Vehicle Grid Integration)システムでは、VPPを実現するためのDSRとして、蓄電装置を備える車両(より特定的には、電気自動車(以下、BEV(Battery Electric Vehicle)という)およびプラグインハイブリッド車(PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)などの外部充放電が可能な電動車両)を採用する。
図1は、この実施の形態に係るVGIシステムの構成を示す図である。図1を参照して、VGIシステム1は、電力会社E1と、上位アグリゲータE2と、下位アグリゲータE3とを含む。
電力会社E1は、発電および電力の供給を行なう。電力会社E1は、たとえば電力を使用する需要家(たとえば、個人または会社)と取引を行なうことにより利益を得ることができる。電力会社E1は、サーバ10と、発電所11と、送配電設備12と、スマートメータ13A,13Bとを保守および管理する。
発電所11は、電気を発生させるための発電装置を備え、発電装置によって生成された電力を送配電設備12に供給するように構成される。発電所11の発電方式は任意であり、たとえば火力発電、水力発電、風力発電、原子力発電、および太陽光発電のいずれであってもよい。送配電設備12は、送電線、変電所、および配電線を含み、発電所11から供給される電力の送電および配電を行なうように構成される。発電所11および送配電設備12によって電力系統(電力網)が構築されている。
スマートメータ13A,13Bの各々は、所定時間経過ごと(たとえば、30分経過ごと)に電力使用量を計測し、計測した電力使用量を記憶するとともにサーバ10へ送信するように構成される。スマートメータ13A,13Bとサーバ10との間の通信プロトコルとしては、たとえばIEC(DLMS/COSEM)を採用できる。スマートメータ13A、13Bはそれぞれ、後述するEVSE40A,40Bにおける電力使用量(たとえば、BEV50A,50Bの充電に使用した電力量)を計測するように構成される。電力会社E1は、EVSE40Aおよび40Bの各々の管理事業者に相当する。
上位アグリゲータE2に属する各事業者(以下、「親AG」とも称する)は、下位アグリゲータE3に属する複数の事業者(以下、「子AG」とも称する)を管理し、管轄内の子AGが制御した電力量を束ねることによってエネルギーマネジメントサービスを提供する。親AGは、たとえば電力会社E1と取引を行なうことにより利益を得ることができる。
サーバ10は、管轄内の複数の親AG(たとえば、サーバ10に登録された親AG)の情報を管理するように構成される。親AGを識別するための識別情報(ID)が親AGごとに付与されている。サーバ10は親AGごとの情報を親AGのIDで区別して管理している。親AGは、BEV(電気自動車)だけでなく、BEV以外のリソース(たとえば、バイオマス)からも、電気の供給力(容量)を調達してもよい。上位アグリゲータE2は、親AGごとに設けられた複数のサーバ(たとえば、サーバ20A~20C)を含む。以下、区別して説明する場合を除いて、上位アグリゲータE2に含まれる各サーバを「サーバ20」と記載する。図1には3個のサーバ20(サーバ20A~20C)を示しているが、上位アグリゲータE2に含まれるサーバ20の数は任意であり、10個以上であってもよい。
上位アグリゲータE2に含まれる各サーバ20は、管轄内の複数の子AG(たとえば、サーバ20に登録された子AG)の情報を管理するように構成される。下位アグリゲータE3に属する各事業者(子AG)は、DR信号(デマンドレスポンス信号)によって各需要家に電力需要の抑制または増加を要請することにより電力量を制御する。子AGを識別するための識別情報(ID)が子AGごとに付与されている。サーバ20は子AGごとの情報を子AGのIDで区別して管理している。下位アグリゲータE3は、子AGごとに設けられた複数のサーバ(たとえば、サーバ30A~30C)を含む。以下、区別して説明する場合を除いて、下位アグリゲータE3に含まれる各サーバを「サーバ30」と記載する。図1に示すサーバ30A~30Cは、共通のサーバ20(たとえば、サーバ20B)によって管理される。なお、上位アグリゲータE2に含まれる各サーバ20が管理するサーバ30の数は任意であり、10個以上であってもよい。
図1に示すVGIシステム1において子AG(ひいては、サーバ30)が管理する需要家は、BEV(電気自動車)である。BEVは、EVSE(車両用給電設備)から電力の供給を受けることができる。この実施の形態において、VGIシステム1は、AC方式(交流電力供給方式)のEVSEとDC方式(直流電力供給方式)のEVSEとの両方を含む。
図1に示すVGIシステム1に含まれるEVSE40Aは、家庭用のEVSE(すなわち、住宅に設置されたEVSE)である。家庭用のEVSEは、HEMS-GW(Home Energy Management System-GateWay)によって管理することができる。たとえば、EVSE40AはHEMS-GW60によって管理される。図1に示すVGIシステム1に含まれるEVSE40Bは、公共のEVSEである。公共のEVSEは、たとえば電動車両に搭載された蓄電装置を充電するためのインフラストラクチャとして、公共施設、商業施設、宿泊施設、駐車場(たとえば、高速道路のサービスエリア)などに設置される。公共のEVSEの典型的な例としては、AC方式の普通充電器、およびDC方式の急速充電器が挙げられる。
VGIシステム1は、EVSE、BEV、およびHEMS-GWの各々を複数含む(図1には、各々1つのみ図示)。VGIシステム1に含まれるEVSE、BEV、およびHEMS-GWの数は、各々独立して任意であり、10個以上であってもよいし、100個以上であってもよい。以下、区別して説明する場合を除いて、VGIシステム1に含まれる各EVSE、各BEV、各HEMS-GWを、それぞれ「EVSE40」、「BEV50」、「HEMS-GW60」と記載する。VGIシステム1に含まれる各BEV50は、個人が所有する車両(以下、「POV車両」とも称する)であってもよいし、MaaS(Mobility as a Service)事業者が管理する車両(以下、「MaaS車両」とも称する)であってもよい。この実施の形態では、VGIシステム1に含まれる各BEV50のユーザが電力会社E1と契約を結んでいる。この契約により、ユーザは、電力会社E1からの要請に応じて電力需要の調整を行なった場合に電力会社E1から報酬を受け取る権利を得る。
下位アグリゲータE3に含まれる各サーバ30は、管轄内の複数のBEV50(たとえば、サーバ30に登録されたBEV)の情報を管理するように構成される。BEV50を識別するための識別情報(以下、「車両ID」とも称する)がBEV50ごとに付与されている。サーバ30はBEV50ごとの情報を車両IDで区別して管理している。また、下位アグリゲータE3に含まれる各サーバ30は、管轄内の各HEMS-GW60(たとえば、サーバ30に登録されたHEMS-GW)と通信可能に構成される。
EVSE40Aは、スマートメータ13Aを介して電力会社E1の電力系統に接続されている。EVSE40Aにおける電力使用量は、スマートメータ13Aによって計測され、サーバ10へ送信される。EVSE40Bは、スマートメータ13Bを介して電力会社E1の電力系統に接続されている。EVSE40Bにおける電力使用量は、スマートメータ13Bによって計測され、サーバ10へ送信される。以下、区別して説明する場合を除いて、VGIシステム1に含まれるスマートメータ13A,13Bの各々を、「スマートメータ13」と記載する。
スマートメータ13は、VGIシステム1に含まれるEVSE40ごとに設けられている。VGIシステム1に含まれる各EVSE40は、電力会社E1によって管理されるとともに、電力会社E1が提供する電力系統に接続されている。VGIシステム1に含まれる各EVSE40は、電力会社E1から電力の供給を受けている。VGIシステム1においては、EVSE40を識別するための識別情報(以下、「設備ID」とも称する)がEVSE40ごとに付与されており、サーバ10は、各EVSE40における電力使用量を設備IDで区別して管理している。電力会社E1は、VGIシステム1に含まれる各EVSE40で使用された電力量(すなわち、需要家への電力供給量)を各スマートメータ13によって監視するとともに、VGIシステム1に含まれる各EVSE40を通じて需要家へ電力を提供する。
VGIシステム1に含まれる複数のEVSE40は、逆潮流に対応していない充電設備と、逆潮流に対応している充電設備(すなわち、充放電設備)とを含む。充放電設備は、BEV50から受電した電力を電力会社E1の電力系統に供給する(すなわち、逆潮流する)ように構成される。充放電設備に設けられたスマートメータ13は、電力使用量に加えて、逆潮流された電力量を計測するように構成される。
以下、図2を用いて、VGIシステム1を構成する各要素の機能について説明する。図2は、VGIシステム1の通信系統図である。図2において、BEV50Aは充電ケーブルを介してEVSE40A(家庭用のEVSE)と電気的に接続されている。BEV50Bは充電ケーブルを介してEVSE40B(公共のEVSE)と電気的に接続されている。BEV50Cは走行中である。
図2を参照して、VGIシステム1では、サーバ10とサーバ20とが相互通信可能に構成される。また、サーバ20とサーバ30とも相互通信可能に構成される。サーバ10,20の間の通信方式とサーバ20,30の間の通信方式とは、各々独立して任意であるが、たとえばVPN(Virtual Private Network)であってもよい。
サーバ30は、各BEV50(すなわち、BEV50A~50C)およびHEMS-GW60の各々と通信可能に構成される。サーバ30とHEMS-GW60とは、たとえばインターネットを介して相互に通信するように構成される。サーバ30と各BEV50とは、たとえば移動体通信網(テレマティクス)を介して相互に無線通信するように構成される。
HEMS-GW60とEVSE40Aとは、たとえばLAN(Local Area Network)を介して相互通信するように構成される。LANは、有線LANであってもよいし、無線LANであってもよい。
EVSE40AとBEV50Aとは充電ケーブルを介して相互通信するように構成される。また、EVSE40BとBEV50Bとも充電ケーブルを介して相互通信するように構成される。EVSE40AおよびBEV50Aの間の通信方式とEVSE40BおよびBEV50Bの間の通信方式とは、各々独立して任意であり、CAN(Controller Area Network)であってもよいし、PLC(Power Line Communication)であってもよい。
VGIシステム1は、データセンタ70と、データセンタ70に登録された携帯端末80とをさらに含む。データセンタ70は、たとえば情報を管理するサーバ(図示せず)を含んで構成される。この実施の形態では、携帯端末80として、タッチパネルディスプレイを備えるスマートフォンを採用する。ただしこれに限られず、携帯端末80としては、任意の携帯端末を採用可能であり、たとえばタブレット端末、携帯型ゲーム機、およびスマートウォッチのようなウェアラブルデバイスも採用可能である。
データセンタ70は、たとえばインターネットを介してサーバ30と通信するように構成される。データセンタ70は、登録された複数の携帯端末80の情報を管理するように構成される。携帯端末80の情報には、端末自体の情報(たとえば、携帯端末80の通信アドレス)に加えて、携帯端末80を携帯するユーザに関する情報(たとえば、当該ユーザが契約した電気事業者を示す情報、および当該ユーザに属するBEV50の車両ID)も含まれる。携帯端末80を識別するための識別情報(以下、「端末ID」とも称する)が携帯端末80ごとに付与されており、データセンタ70は携帯端末80ごとの情報を端末IDで区別して管理している。端末IDは、ユーザを識別する情報(ユーザID)としても機能する。図2には1つの携帯端末80のみを図示しているが、携帯端末80は、ユーザごとに携帯されている。
携帯端末80には所定のアプリケーションソフトウェア(以下、単に「アプリ」と称する)がインストールされており、携帯端末80は、そのアプリを通じてHEMS-GW60およびデータセンタ70の各々と情報のやり取りを行なうように構成される。携帯端末80は、たとえばインターネットを介してHEMS-GW60およびデータセンタ70の各々と無線通信するように構成される。
サーバ10は、DR(デマンドレスポンス)を利用して電力の需給バランスを調整するように構成される。サーバ10が、こうした調整を行なうときには、まず、上位アグリゲータE2に含まれる各サーバ20(たとえば、図1に示すサーバ20A~20C)に対してDRへの参加を要請する信号(以下、「DR参加要請」とも称する)を送信する。DR参加要請には、当該DRの対象となる地域、DRの種類(たとえば、下げDRまたは上げDR)、およびDR期間が含まれる。
サーバ20は、サーバ10からDR参加要請を受信したときに、DR可能量(すなわち、DRに従って調整可能な電力量)を求めてサーバ10へ送信するように構成される。サーバ20は、たとえば管轄内の各子AGのDR容量(すなわち、DR対応可能な容量)の合計に基づいてDR可能量を求めることができる。サーバ20は、たとえばサーバ30に問い合わせることによって管轄内の各子AGのDR容量を取得することができる。サーバ10は、上位アグリゲータE2に含まれる各サーバ20から受信したDR可能量に基づいて親AGごとのDR量(すなわち、親AGに依頼する電力調整量)を決定し、各親AGのサーバ20にDR実行を指示する信号(以下、「第1DR実行指示」とも称する)を送信する。第1DR実行指示には、当該DRの対象となる地域、DRの種類(たとえば、下げDRまたは上げDR)、親AGに対するDR量、およびDR期間が含まれる。
サーバ30は、管轄内の各BEV50の状態を示す情報(たとえば、車両の位置、バッテリ残量、走行スケジュール、および走行条件)を各BEV50から逐次取得し、保存するように構成される。こうしたデータが蓄積されることによって、管轄内の各BEV50の充放電履歴および走行履歴がサーバ30に保存されることになる。また、サーバ30は、管轄内の各EVSE40の状態を示す情報(たとえば、充電中か否かを示す情報、充電スケジュール、および充電条件)を、各EVSE40に接続される各HEMS-GW60から逐次取得し、保存するように構成される。こうしたデータが蓄積されることによって、管轄内の各EVSE40の充電履歴および逆潮流履歴がサーバ30に保存されることになる。
ユーザは、携帯端末80を操作することによりユーザの状態および予定を示す情報をデータセンタ70へ送信することができる。ユーザの状態を示す情報の例としては、ユーザがDRに対応可能な状況であるか否かを示す情報が挙げられる。ユーザの予定を示す情報の例としては、POV車両が自宅を出発する時刻、またはMaaS車両の運行計画が挙げられる。データセンタ70は、携帯端末80から受信した上記情報を端末IDごとに区別して保存するように構成される。サーバ30は、ユーザに関する情報をデータセンタ70から取得することができる。
サーバ30は、サーバ20から前述の問合せがあった場合に、上述したBEV50、EVSE40、およびユーザの各々に関する情報に基づいて当該サーバ30に対応する子AGのDR容量を求めて、そのDR容量をサーバ20へ送信するように構成される。サーバ20は、サーバ10から前述の第1DR実行指示を受信すると、下位アグリゲータE3に含まれる各サーバ30から受信したDR容量に基づいて子AGごとのDR量(すなわち、子AGに調整を依頼する電力量)を決定し、各子AGのサーバ30にDR実行を指示する信号(以下、「第2DR実行指示」とも称する)を送信する。第2DR実行指示には、当該DRの対象となる地域、DRの種類(たとえば、下げDRまたは上げDR)、子AGに対するDR量、およびDR期間が含まれる。
サーバ30は、第2DR実行指示を受信すると、管轄内のBEV50のうちDR対応可能な各BEV50に対してDR量の割当てを行ない、BEV50ごとのDR信号を作成するとともに各BEV50にDR信号を送信する。DR信号には、DRの種類(たとえば、下げDRまたは上げDR)、BEV50に対するDR量、およびDR期間が含まれる。DR期間においてBEV50に要求される上げDRのDR量は、たとえば、DR期間における充電電力であってもよいし、DR期間における充電量(すなわち、充電電力の時間積分値)であってもよい。DR期間においてBEV50に要求される下げDRのDR量は、たとえば、DR期間における放電量(すなわち、放電電力の時間積分値)であってもよいし、DR期間における充電電力を制限するガード値(すなわち、充電電力の上限値)であってもよい。
VGIシステム1に含まれる各BEV50のユーザは、上記のDR信号を受け取った場合に、契約事業者である電力会社E1が管理する充電設備(すなわち、VGIシステム1に含まれる複数のEVSE40のいずれか)を用いてDRに従う充電または放電を行なうことによって電力需要量の調整に貢献することができる。そして、電力需要量の調整に貢献したユーザには、前述した電力会社E1との契約に基づいて電力会社E1から報酬(貢献の対価)を受け取る権利が発生する。
図3は、BEV50の構成を示す図である。図3を参照して、BEV50は、モータジェネレータ(以下、「MG(Motor Generator)」と称する)51と、動力伝達ギア52と、駆動軸53と、電力制御ユニット(以下、「PCU(Power Control Unit)」と称する)54と、高圧バッテリ110と、監視ユニット120と、充放電器150と、インレット160と、通信機器180と、電子制御ユニット(以下、「ECU(Electronic Control Unit)」と称する)200と、カーナビゲーションシステム(以下、「NAVIシステム」とも称する)300と、入力装置310と、報知装置320とを備える。ECU200は、高圧バッテリ110の充電制御および放電制御を行なうように構成される。
高圧バッテリ110は、走行用の電力を蓄えるように構成される。高圧バッテリ110は、たとえばリチウムイオン電池またはニッケル水素電池のような二次電池を含む。二次電池は、単電池であってもよいし、組電池であってもよい。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタのような他の蓄電装置を採用してもよい。
インレット160は、BEV50の外部から供給される電力を受電するように構成される。インレット160には、充電ケーブル42のコネクタ43を接続することができる。
充放電器150は、インレット160と高圧バッテリ110との間に位置する。充放電器150は、インレット160から高圧バッテリ110までの電力経路の接続/遮断を切り替えるリレーと、電力変換回路(たとえば、双方向コンバータ)と(いずれも図示せず)を含んで構成される。充放電器150に含まれるリレーおよび電力変換回路の各々は、ECU200によって制御される。
BEV50外部のEVSE40とインレット160とが充電ケーブル42を介して接続されることにより、EVSE40とBEV50との間で電力の授受を行なうことが可能になる。たとえば、BEV50の外部から電力の供給を受けてBEV50の高圧バッテリ110を充電すること(以下、「外部充電」とも称する)が可能になる。外部充電のための電力は、たとえばEVSE40から充電ケーブル42を通じてインレット160に供給される。充放電器150は、インレット160が受電した電力を高圧バッテリ110の充電に適した電力に変換し、変換された電力を高圧バッテリ110へ出力するように構成される。また、EVSE40とインレット160とが充電ケーブル42を介して接続されることにより、BEV50から充電ケーブル42を通じてEVSE40に給電(ひいては、高圧バッテリ110の放電)を行なうことが可能になる。BEV50外部への給電(以下、「外部給電」とも称する)のための電力は、高圧バッテリ110から充放電器150に供給される。充放電器150は、高圧バッテリ110から供給される電力を外部給電に適した電力に変換し、変換された電力をインレット160へ出力するように構成される。外部充電および外部給電のいずれかを実行するときには充放電器150のリレーが閉状態(接続状態)にされ、外部充電および外部給電のいずれも実行しないときには充放電器150のリレーが開状態(遮断状態)にされる。
充放電器150およびインレット160は、AC方式に対応する充放電器およびインレットであってもよいし、DC方式に対応する充放電器およびインレットであってもよい。BEV50は、複数種の方式(たとえば、AC方式およびDC方式の両方)に対応できるように、複数種の充放電器およびインレットを備えてもよい。
なお、充放電器150の構成は上記に限られず適宜変更可能である。充放電器150は、たとえば整流回路、力率改善(Power Factor Correction)回路、絶縁回路(たとえば、絶縁トランス)、インバータ、およびフィルタ回路の少なくとも1つを含んでもよい。
MG51は、たとえば三相交流モータジェネレータである。MG51は、PCU54によって駆動され、BEV50の走行駆動力を発生させるように構成される。PCU54は、たとえば、プロセッサを含んで構成される制御装置と、インバータと、コンバータと(いずれも図示せず)を含んで構成される。PCU54の制御装置は、ECU200からの指示(制御信号)を受信し、その指示に従ってPCU54のインバータおよびコンバータを制御するように構成される。PCU54は、図示しないシステムメインリレー(以下、「SMR(System Main Relay)」と称する)をさらに含む。SMRは、高圧バッテリ110からPCU54までの電力経路の接続/遮断を切り替えるように構成される。SMRの状態(接続/遮断)は、ECU200によって制御される。SMRは、車両走行時に閉状態(接続状態)にされる。
MG51は、減速機の役割を果たす動力伝達ギア52を介して駆動軸53に機械的に接続されている。BEV50の駆動輪(図示せず)は、駆動軸53の両端に取り付けられ、駆動軸53と一体となって回転するように構成される。MG51は、高圧バッテリ110からPCU54のインバータおよびコンバータを経て供給される電力によって駆動され、力行状態になる。力行状態のMG51は、駆動軸53(ひいては、BEV50の駆動輪)を回転させる。また、MG51は、回生発電を行ない、発電した電力を高圧バッテリ110に供給するように構成される。BEV50の駆動方式は任意であり、たとえば前輪駆動であってもよいし、4輪駆動であってもよい。図3ではMGが1つだけ設けられる構成が示されるが、MGの数はこれに限定されず、MGを複数(たとえば2つ)設ける構成としてもよい。
監視ユニット120は、高圧バッテリ110の状態(たとえば、温度、電流、および電圧)を検出する各種センサを含み、検出結果をECU200へ出力する。ECU200は、監視ユニット120の出力(すなわち、各種センサの検出値)に基づいて高圧バッテリ110の状態(たとえば、温度、電流、電圧、SOC(State Of Charge)、および内部抵抗)を取得することができる。SOCは、蓄電残量を示し、たとえば満充電状態の蓄電量に対する現在の蓄電量の割合を0~100%で表わしたものである。
通信機器180は、サーバ30、EVSE40、および携帯端末80の各々と通信するための通信I/F(インターフェース)を含む。通信機器180は、サーバ30に登録されている。また、通信機器180は、HEMS-GW60およびデータセンタ70の各々と通信するための通信I/Fをさらに含んでもよい。
ECU200は、プロセッサ210、RAM(Random Access Memory)220、および記憶装置230を含んで構成される。プロセッサ210としては、たとえばCPU(Central Processing Unit)を採用できる。RAM220は、プロセッサ210によって処理されるデータを一時的に記憶する作業用メモリとして機能する。記憶装置230は、格納された情報を保存可能に構成される。記憶装置230は、たとえば、ROM(Read Only Memory)および書き換え可能な不揮発性メモリを含む。記憶装置230には、プログラムのほか、プログラムで使用される情報(たとえば、マップ、数式、および各種パラメータ)が記憶されている。ECU200は、通信機器180を通じてBEV50外部の機器(たとえば、サーバ30、EVSE40、および携帯端末80)と通信するように構成される。なお、ECU200が備えるプロセッサの数は任意であり、所定の制御ごとにプロセッサが用意されてもよい。
NAVIシステム300は、制御装置301と、タッチパネルディスプレイ(以下、「TPD」とも称する)302と、GPS(Global Positioning System)モジュール303と、記憶装置304と、操作ボタン305と、スピーカ306とを含んで構成される。制御装置301は、プロセッサおよびRAM(いずれも図示せず)を含んで構成される。記憶装置304としては、たとえばハードディスクドライブおよびSSD(Solid State Drive)の少なくとも一方を採用できる。記憶装置304は、地図情報と経路探索プログラムとを記憶している。この実施の形態では、スピーカ306として、スマートスピーカ(すなわち、対話型の音声操作に対応したAI(人工知能)アシスタント機能を持つスピーカ)を採用する。ただしこれに限られず、スマートスピーカに代えて、音声入力を受け付けない一般的なスピーカを採用してもよい。
TPD302は、ユーザからのタッチ入力を受け付けたり、地図およびその他の情報を表示したりする。スピーカ306は、ユーザからの音声入力を受け付けたり、音(音声を含む)を出力したりする。操作ボタン305も、ユーザからの入力を受け付ける。TPD302、スピーカ306、および操作ボタン305はいずれも、入力装置として機能し、ユーザからの入力に対応する信号を制御装置301へ出力するように構成される。また、TPD302およびスピーカ306の各々は、報知装置として機能し、ユーザ(たとえば、BEV50の乗員)に対する報知を行なうように構成される。
GPSモジュール303は、GPS衛星(図示せず)からの信号(以下、「GPS信号」と称する)を受信するように構成される。制御装置301は、GPS信号を用いてBEV50の位置を特定するように構成される。制御装置301は、TPD302を制御することにより、TPD302が表示する地図上にBEV50の位置をリアルタイムで示すように構成される。制御装置301は、経路探索プログラムを実行することにより、BEV50の現在位置から目的地までの最適ルート(たとえば、最短ルート)を見つけるための経路探索を行ない、経路探索により見つかった最適ルートをTPD302が表示する地図上に示すように構成される。ユーザは、上述した入力装置(すなわち、TPD302、スピーカ306、および操作ボタン305)を通じて、制御装置301に対して目的地を設定することができる。
BEV50には、NAVIシステム300の入力装置とは別に、入力装置310が搭載されている。入力装置310は、ユーザからの入力を受け付けるとともに、ユーザからの入力に対応する信号をECU200へ出力するように構成される。ECU200と入力装置310との通信方式は有線でも無線でもよい。入力装置310の例としては、各種スイッチ、各種ポインティングデバイス、キーボード、スマートスピーカ、タッチパネルが挙げられる。
BEV50には、NAVIシステム300の報知装置とは別に、報知装置320が搭載されている。報知装置320は、ECU200から要求があったときに、ユーザ(たとえば、BEV50の乗員)へ所定の報知処理を行なうように構成される。報知装置320は、表示装置(たとえば、タッチパネルディスプレイ)、スピーカ(たとえば、スマートスピーカ)、およびランプ(たとえば、MIL(故障警告灯))のいずれであってもよい。
図4は、BEV50の運転席近傍に搭載された入力装置および報知装置を示す図である。図4を参照して、BEV50は、操作ボタン311,312と、ヘッドアップディスプレイ(以下、「HUD」と称する)321と、メータパネル322とを備える。操作ボタン311,312は、前述した入力装置310(図3)に含まれる。操作ボタン311は、BEV50のインストルメントパネルに設けられた操作ボタンである。操作ボタン312は、BEV50のステアリングホイール502に設けられた操作ボタンである。HUD321およびメータパネル322の各々は、前述した報知装置320(図3)に含まれる。HUD321は、BEV50のフロントガラス501に設けられたディスプレイである。メータパネル322は、フロントガラス501近傍に位置し、BEV50の情報(たとえば、バッテリ残量(SOC)、走行速度、走行距離、平均電費、および外気温)を表示するように構成される。また、BEV50のインストルメントパネルには、NAVIシステム300(図3)のTPD302および操作ボタン305が設けられている。NAVIシステム300の本体は、インストルメントパネル内に配置されている。
図5は、公共のEVSE40Bと接続されたBEV50Bについて説明するための図である。図5を参照して、BEV50Bは、EVSE40Bが設置された駐車場に駐車した状態で、充電ケーブル42を介してEVSE40Bと電気的に接続されている。充電ケーブル42は、先端にコネクタ43を備える。EVSE40Bにつながれた充電ケーブル42のコネクタ43がBEV50Bのインレット160に接続されることで、BEV50BとEVSE40Bとの間での通信が可能になるとともに、EVSE40Bが備える電源41(すなわち、BEV50Bの外部に設けられた電源)からBEV50B(ひいては、高圧バッテリ110)へ電力を供給することが可能になる。電源41は、電力会社E1(図1)が提供する電力系統PGにスマートメータ13Bを介して接続されている。電源41は、電力系統PGから供給される電力を充電ケーブル42を介してBEV50Bへ供給するように構成される。EVSE40Bにおける電力使用量はスマートメータ13Bによって計測される。
BEV50Bに搭載された通信機器180は、充電ケーブル42を介してEVSE40Bと通信するように構成される。また、通信機器180は、たとえば移動体通信網を介してサーバ30と無線通信するように構成される。さらに、この実施の形態では、通信機器180と携帯端末80とが相互に無線通信するように構成される。通信機器180と携帯端末80との通信は、近距離通信(たとえば、車内および車両周辺の範囲での直接通信)であってもよい。この実施の形態では、サーバ30とEVSE40Bとの間では通信が行なわれないが、サーバ30とEVSE40Bとは相互に通信可能に構成されてもよい。また、通信機器180および携帯端末80の少なくとも一方は、EVSE40Bにおける電力使用量をスマートメータ13Bから受信するように構成されてもよい。報知装置320および携帯端末80の少なくとも一方は、高圧バッテリ110の充電中または放電中において、スマートメータ13Bの計測値と、BEV50Bに割り当てられたDR量と、DR量の達成率との少なくとも1つを表示するように構成されてもよい。
電力サービスにおいては、電力の需要または供給は各地域で平準化されていることが好ましいが、電力の需要または供給は地域ごとに差がある。
そこで、管理サーバ(たとえば、サーバ10,20,30のいずれか)は、BEV50が電力系統PGとの電力の遣り取りで通常用いる予め定められた第1のEVSE40Aが設置された第1地域と電力系統PGの管理が異なる第2地域に設置された第2のEVSE40Bで当該BEV50が電力系統PGとの間で電力の遣り取りをするか否かを判断し、第2のEVSE40Bで電力の遣り取りをすると判断した場合、第1地域よりも第2地域の方が当該BEV50の電力の遣り取りのDRへの貢献度が高い場合、第1のEVSE40Aで電力系統PGとの間で電力の遣り取りをする場合と比較して価値の高いインセンティブを付与する。
これにより、DRへの貢献度が高い地域へのBEV50の移動を促すことができる。その結果、電力の需要または供給の平準化に寄与することができる。
図6は、VPPへの参加に対するインセンティブ付与のための処理の流れを示す図である。図6を参照して、まず、BEV50において、ECU200は、インレット160にEVSE40のコネクタ43が接続されたか否かを判断する(ステップS511)。コネクタ43が接続された(ステップS511でYES)と判断した場合、ECU200は、GPSモジュール303から現在位置を示す情報を取得し、管理サーバ(サーバ10,20,30のいずれか)に送信する(ステップS512)。
管理サーバにおいて、管理サーバのCPUは、BEV50から現在位置を示す情報を受信したか否かを判断する(ステップS111)。現在位置を示す情報を受信した(ステップS111でYES)と判断した場合、管理サーバのCPUは、当該車両が参加可能なDRを検索し(ステップS112)、当該BEV50が当該DRに参加した場合の貢献度の高低を示す情報を含む検索結果をBEV50に送信する(ステップS113)。貢献度は、たとえば、上げDR、下げDRまたは上げ下げDRなどのDRで必要な電力のうち当該BEV50が担当可能な電力の割合で示される。たとえば、DRで必要な電力が100kWであり、当該BEV50が担当可能な電力が1kWである場合、当該BEV50の貢献度は、1(kW)/100(kW)=1(%)となる。また、DRへの必要なBEV50の参加台数が100台である場合、当該BEV50の貢献度は、1(台)/100(台)=1(%)となる。電力系統PGが異なる各地域によって電力の需要および供給が異なるので、BEV50のDRにおける貢献度が異なる。
BEV50において、ECU200は、管理サーバから検索結果を受信したか否かを判断する(ステップS513)。検索結果を受信した(ステップS513でYES)と判断した場合、ECU200は、検索結果をTPD302に表示させる(ステップS514)。この場合に、参加可能なDRごとの当該BEV50の貢献度も表示させる。
ECU200は、TPD302に表示された検索結果から当該BEV50のユーザが参加したいDRが選択されたか否かを判断する(ステップS521)。参加したいDRが選択された(ステップS521でYES)と判断した場合、ECU200は、参加したいDRを示す情報を管理サーバに送信する(ステップS522)。
管理サーバのCPUは、BEV50から参加したいDRを示す情報が受信されたか否かを判断する(ステップS121)。参加したいDRを示す情報が受信された(ステップS121でYES)と判断した場合、管理サーバのCPUは、当該BEV50を識別するための車両IDと対応付けて参加したいDRを示す情報を、管理サーバの記憶装置に記憶させる(ステップS122)。
参加したいDRの開始時刻となると、DRの制御が開始され、BEV50と電力系統PGとの間で電力の遣り取りが開始される。
管理サーバのCPUは、BEV50のDRへの参加が終了したか否かを判断する(ステップS123)。DRへの参加が終了した(ステップS123でYES)と判断した場合、管理サーバのCPUは、当該BEV50のユーザに対してインセンティブを付与する(ステップS124)。この付与においては、当該BEV50の使用の本拠の電力系統PGの地域よりDRへの貢献度が高い電力系統PGの地域である場合、低い電力系統PGの地域である場合よりも多くのインセンティブが付与される。たとえば、当該BEV50の使用の本拠の位置でのDRへの貢献度が1%である場合に、貢献度がより大きい2%の地域でDRに参加した場合には、より多くのインセンティブ(たとえば、貢献度に比例した多くのインセンティブ、貢献度がa倍であれば、ak倍(k:比例定数)のインセンティブ)が付与される。インセンティブは、金銭であってもよいし、金銭的価値に準じた価値(たとえば、ポイント)であってもよいし、電気料金の値引き割合または値引き額であってもよい。
管理サーバのCPUは、インセンティブを付与した旨をBEV50に通知する(ステップS125)。
BEV50において、ECU200は、管理サーバからインセンティブを付与した旨の通知を受信したか否かを判断する(ステップS531)。この通知を受信した(ステップS531でYES)と判断した場合、ECU200は、インセンティブが付与された旨をTPD302またはスピーカ306などで報知する(ステップS532)。
[変形例]
(1) 前述した実施の形態においては、電力の取引先が、電力会社E1であることとした。しかし、これに限定されず、電力の取引先は、電力会社E1のような発電事業者ではない他の事業者であってもよく、たとえば、一般送配電事業者であってもよいし、小売電気事業者であってもよいし、一般の事業者のような電力の需要家であってもよい。
(2) 前述した実施の形態においては、電力の取引先の電力需給システムが電力系統PGであることとした。しかし、これに限定されず、電力の取引先の電力需給システムは、他のシステムであってもよく、たとえば、事業所内の電力線の系統であってもよい。
(3) 前述した実施の形態においては、電動車両がBEV50であることとした。しかし、これに限定されず、電動車両は、蓄電装置を備え、外部充放電が可能な車両であればよく、たとえば、PHEVであってもよいし、プラグインが可能な燃料電池車(FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)であってもよい。
(4) 前述した実施の形態においては、BEV50がDRに参加する地域での貢献度を、当該BEV50の使用の本拠の位置での貢献度と比較するようにした。しかし、比較元は、当該BEV50の使用の本拠の位置に限定されず、当該BEVについて通常用いる予め定められたEVSE40が設置された地域であれば、他の地域であってもよい。
(5) 前述した実施の形態においては、図6のステップS511からステップS514およびステップS111からステップS113で示したように、EVSE40のコネクタがBEV50に接続されたことを条件として、参加可能なDRをユーザに提案するようにした。しかし、これに限定されず、ユーザが携帯端末等の情報端末で地域を指定して、当該地域で参加可能なDRを検索可能なように構成し、その後に当該地域でDRに参加可能なようにしてもよい。
(6) 前述した実施の携帯においては、実際にDRに参加することでインセンティブが付与されるようにした。しかし、これに限定されず、BEV50が地域を移動するだけで、移動前の地域において当該BEV50への充電が不要となり、移動後の地域において当該BEV50への充電が必要となることから、移動前の地域での下げDRへの貢献度が高まるとともに、移動後の地域での上げDRへの貢献度が高まるので、この貢献度に対して当該BEV50のユーザにインセンティブを付与するようにしてもよい。
(7) 前述した実施の形態をVGIシステム1のような電力管理システムの開示と捉えることができるし、電力管理システムにおける電力管理方法の開示と捉えることができるし、サーバ10,20,30、EVSE40またはBEV50の開示と捉えることができるし、サーバ10,20,30、EVSE40またはBEV50で実行される電力管理方法または電力管理プログラムの開示と捉えることができる。
[まとめ]
(1) 図1および図2で示したように、VGIシステム1は、電力会社E1の電力系統PGとBEV50との間で電力を遣り取りするシステムである。図1および図2で示したように、VGIシステム1は、複数のBEV50と、BEV50との間で遣り取りする電力が通る充電ケーブル42と充電ケーブル42をBEV50に接続するためのコネクタ43とを含む複数のEVSE40と、電力の遣り取りを管理する管理サーバ(たとえば、サーバ10,20,30のいずれか)とを備える。図6で示したように、管理サーバは、BEV50が電力系統PGとの電力の遣り取りで通常用いる予め定められた第1のEVSE40が設置された第1地域と電力系統PGの管理が異なる第2地域に設置された第2のEVSE40で当該BEV50が電力系統PGとの間で電力の遣り取りをするか否かを判断し(たとえば、ステップS511)、第2のEVSE40で電力の遣り取りをすると判断した場合、第1地域よりも第2地域の方が当該BEV50の電力の遣り取りのDRへの貢献度が高い場合、第1のEVSE40で電力系統PGとの間で電力の遣り取りをする場合と比較して価値の高いインセンティブを付与する(たとえば、ステップS124)。
これによれば、DRへの貢献度が高い地域へのBEV50の移動を促すことができる。その結果、電力の需要または供給の平準化に寄与することができる。
(2) 図6で示したように、管理サーバは、第2地域において当該BEV50が参加可能なDRを当該BEV50のユーザに提案する(たとえば、ステップS514)ようにしてもよい。
これによれば、第2地域へのBEV50の移動を促すことができる。その結果、第2地域の電力の需要または供給の平準化に寄与することができる。
(3) 図6で示したように、管理サーバは、第2地域におけるDRごとの当該BEV50の貢献度を当該BEV50のユーザに示す(たとえば、ステップS514)ようにしてもよい。
これによれば、第2地域へのBEV50の移動を促すことができる。その結果、第2地域の電力の需要または供給の平準化に寄与することができる。
(4) 図6で示したように、管理サーバは、第2のEVSE40のコネクタ43がBEV50に接続されたことを条件として当該BEV50が参加可能なDRを当該BEV50のユーザに提案する(たとえば、ステップS511,ステップS514)ようにしてもよい。
これによれば、実際にDRに貢献可能な状態とされたことを条件としてインセンティブを付与することができる。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 VGIシステム、5 ユーザ、10,20,20A~20C,30,30A~30C サーバ、11 発電所、12 送配電設備、13,13A,13B スマートメータ、40,40A,40B EVSE、41 電源、42 充電ケーブル、43 コネクタ、44 駐車場、45 管理者、46A~46D 店舗、50,50A~50C BEV、51 MG、52 動力伝達ギア、53 駆動軸、54 PCU、60 HEMS-GW、70 データセンタ、80 携帯端末、110 高圧バッテリ、120 監視ユニット、150 充放電器、160 インレット、180 通信機器、200 ECU、210 プロセッサ、220 RAM、230,304 記憶装置、300 NAVIシステム、301 制御装置、302 TPD、303 GPSモジュール、305,311,312 操作ボタン、306 スピーカ、310 入力装置、320 報知装置、321 HUD、322 メータパネル、501 フロントガラス、502 ステアリングホイール、E1 電力会社、E2 上位アグリゲータ、E3 下位アグリゲータ、PG 電力系統。

Claims (5)

  1. 電力の取引先の電力需給システムと車両との間で電力を遣り取りする電力管理システムであって、
    複数の前記車両と、
    前記車両との間で遣り取りする電力が通るケーブルと前記ケーブルを車両に接続するためのコネクタとを含む複数の充放電装置と、
    電力の遣り取りを管理するサーバとを備え、
    前記サーバは、
    前記車両が前記電力需給システムとの電力の遣り取りで通常用いる予め定められた第1充放電装置が設置された第1地域と前記電力需給システムの管理が異なる第2地域に設置された第2充放電装置で当該車両が前記電力需給システムとの間で電力の遣り取りをするか否かを判断し、
    前記第2充放電装置で電力の遣り取りをすると判断した場合、前記第1地域よりも前記第2地域の方が当該車両の電力の遣り取りのデマンドレスポンスへの貢献度が高い場合、前記第1充放電装置で前記電力需給システムとの間で電力の遣り取りをする場合と比較して価値の高いインセンティブを付与する、電力管理システム。
  2. 前記サーバは、前記第2地域において当該車両が参加可能なデマンドレスポンスを当該車両のユーザに提案する、請求項1に記載の電力管理システム。
  3. 前記サーバは、前記第2地域におけるデマンドレスポンスごとの当該車両の貢献度を当該車両のユーザに示す、請求項2に記載の電力管理システム。
  4. 前記サーバは、前記第2充放電装置の前記コネクタが前記車両に接続されたことを条件として当該車両が参加可能なデマンドレスポンスを当該車両のユーザに提案する、請求項2または請求項3に記載の電力管理システム。
  5. 電力の取引先の電力需給システムと車両との間で電力を遣り取りする電力管理システムにおける電力管理方法であって、
    前記電力管理システムは、
    複数の前記車両と、
    前記車両との間で遣り取りする電力が通るケーブルと前記ケーブルを車両に接続するためのコネクタとを含む複数の充放電装置と、
    電力の遣り取りを管理するサーバとを備え、
    前記電力管理方法は、
    前記サーバが、前記車両が前記電力需給システムとの電力の遣り取りで通常用いる予め定められた第1充放電装置が設置された第1地域と前記電力需給システムの管理が異なる第2地域に設置された第2充放電装置で当該車両が前記電力需給システムとの間で電力の遣り取りをするか否かを判断するステップと、
    前記サーバが、前記第2充放電装置で電力の遣り取りをすると判断した場合、前記第1地域よりも前記第2地域の方が当該車両の電力の遣り取りのデマンドレスポンスへの貢献度が高い場合、前記第1充放電装置で前記電力需給システムとの間で電力の遣り取りをする場合と比較して価値の高いインセンティブを付与するステップとを含む、電力管理方法。
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