JP2025008368A - 電力管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置の充放電電流をゼロにして特定制御を実行する電動車両が、電力調整に参加しても、電力調整量が大きく低下することを抑制する。
【解決手段】サーバ２００は、電力調整に参加する電動車両を車群Ａと車群Ｂに分割する（Ｓ１１）。車群Ａは、充放電の開始後、一定の頻度で、蓄電装置の充放電電流をゼロにして電流センサのオフセット学習を実行する。車群Ｂは、充放電の開始後、所定期間の間、一定の頻度より高い頻度でオフセット学習を実行し、その後、一定の頻度でオフセット学習を実行する。サーバ２００は、同じタイミングでオフセット学習を実行する電動車両１０の台数が所定台数以下になるよう、かつ、車群Ｂの電動車両１０が電力調整の応動時間内にオフセット学習を少なくとも一度実行するよう、充放電開始タイミングを指示する(Ｓ１２，１３）。
【選択図】図３

Description

本開示は、電力管理システムに関する。

たとえば、特開２００９－１７１６６６号公報（特許文献１）には、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）の外部充電中に、一定時間毎にバッテリ（蓄電装置）に流れる電流をゼロとして、バッテリ電流を検出する電流センサのオフセット値を算出することが記載されている。

特開２００９－１７１６６６号公報

近年、電動車両をエネルギーリソーセスとして用いる仮想発電所（ＶＰＰ：Virtual Power Plant）によって、電力需給の平準化を図ることが行われている。たとえば、電力供給が電力需要より大きい期間では、電動車両の蓄電装置に電力を蓄え、電力需要が電力供給より大きい期間では、電動車両の蓄電装置に蓄えた電力を放電することによって、電力需給の平準化を図る。

電動車両を電力調整リソースとして用いる場合、特許文献１に記載されたように、所定時間毎に蓄電装置に流れる電流をゼロとして、電流センサのオフセット値を算出すると、電力調整を上手く実行できない場合がある。たとえば、電動車両の制御仕様が同じ場合、電流センサのオフセット値を算出する周期がほぼ同じになるため、蓄電装置に流れる電流をゼロにするタイミングが、電力調整に参加する電動車両においてほぼ同じタイミングになる可能性がある。このため、電力調整に参加している電動車両において、蓄電装置に流れる電流が同時にゼロになる台数が増大し、電力調整による充電量、あるいは、放電量が大きく低下する懸念がある。

また、蓄電装置の充放電開始後、電流センサのオフセット値を算出する頻度が高くなる（所定時間が短くなる）期間が設定された電動車両が存在する場合もある。この場合、電力調整による充電量、あるいは、放電量が大きく低下する頻度が高くなる懸念がある。

本開示の目的は、蓄電装置の充放電電流をゼロにして特定制御を実行する電動車両が、電力調整に参加しても、電力調整量が大きく低下することを抑制することである。

本開示の電力管理システムは、各々が蓄電装置を搭載した複数の電動車両を電力調整リソースとして用いる電力管理システムである。各電動車両は、制御装置を有し、制御装置は、所定の頻度で蓄電装置の充放電電流をゼロにして、特定制御を実行するよう構成されている。複数の電動車両は、特定制御を実行する頻度が一定の頻度である第１車両と、蓄電装置の充放電の開始から所定期間の間、特定制御を実行する頻度が一定の頻度より高くなる第２車両と、を含む。電力管理システムは、複数の電動車両の充放電を指示する充放電指示手段を備える。充放電指示手段は、電力調整中に、同じタイミングで特定制御を実行する電動車両の台数が所定台数以下になるように、各電動車両の充放電開始タイミングを指示するとともに、第２車両が、電力調整の応動時間内に、特定制御を少なくとも一度実行するように、充放電開始タイミングを指示する。

なお、本開示において、「充放電」とは、「充電」と「放電」の少なくとも一方を実行することを含む。よって、「充放電開始タイミング」とは、「充電開始タイミング」と「放電開始タイミング」の少なくとも一方である。応動時間は、電力調整の指令を受けてから指令通りの調整量になるまでの許容期間である。

充放電指示手段は、電力調整中に、同じタイミングで特定制御を実行する電動車両の台数が所定台数以下になるように、各電動車両の充放電開始タイミングを指示するので、電力調整中に、同時に、蓄電装置に流れる電流がゼロになる台数を抑制できる。また、第２車両が、電力調整の応動時間内に、特定制御を少なくとも一度実行するように、充放電開始タイミングを指示するので、電力調整中（応動時間の経過後）に、複数の電動車両の蓄電装置に流れる電流が同時にゼロになる頻度を小さくできる。

本開示によれば、蓄電装置の充放電電流をゼロにして特定制御を実行する電動車両が、電力調整に参加しても、電力調整量が大きく低下することを抑制できる。

本実施の形態に係る電力管理システムの概略的な全体構成を示す図である。 電動車両の概略構成図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、本実施の形態に係る充放電開始タイミング指示のシーケンスを説明する図である。

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、同一又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。

図１は、本実施の形態に係る電力管理システムの概略的な全体構成を示す図である。図１を参照して、電力管理システム１は、電力系統ＰＧと、複数の電動車両１０Ａ，１０Ｂと、サーバ１００と、サーバ２００とを含む。なお、電動車両１０Ａ，１０Ｂの基本的な構成は同一であり、特に区別しない場合は、電動車両１０と称する。

電力系統ＰＧは、図示しない発電所及び送配電設備によって構築される電力網であり、電力会社によって、保守及び管理される。電力会社は、電力系統ＰＧの管理者に相当する。サーバ１００は、アグリゲーションコーディネータが管理するサーバであり、電力会社の要請に応じて、電力調整量をリソーセスアグリゲータに分配する。

サーバ２００は、複数の電動車両１０を管理するコンピュータであり、リソーセスアグリゲータが管理する。サーバ２００は、本開示の「充放電指示手段」の一例に相当する。複数の電動車両１０の各々は、たとえばＢＥＶ（Battery Electric Vehicle：電気自動車）であり、蓄電装置１１を備える。各電動車両１０は、電力調整リソースとして用いられ、外部充電及び外部放電を実行可能に構成される。

図２は、電動車両１０の概略構成図である。電動車両１０は、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）１と、動力伝達ギヤ２と、駆動輪３、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）４とを備える。また、電動車両１０は、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）５と、蓄電装置１１と、監視ユニット８と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）９とを備える。ＭＧ１は、たとえばＩＰＭモータであって、電動機としての機能と発電機としての機能を有する。ＭＧ１の出力トルクは、減速機および差動装置等を含んで構成された動力伝達ギヤ２を介して駆動輪３に伝達される。電動車両１０の制動時には、駆動輪３によりＭＧ１が駆動され、ＭＧ１が発電機として動作し、回生制動力により生じた回生電力は、蓄電装置１１に蓄えられる。ＰＣＵ４は、ＭＧ１と蓄電装置１１との間で双方向に電力を変換する電力変換装置である。

ＳＭＲ５は、蓄電装置１１とＰＣＵ４とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。ＳＭＲ５がＥＣＵ９からの制御信号に応じて閉成（ＯＮ）されている場合、蓄電装置１１とＰＣＵ４との間で電力の授受が行われ得る。一方、ＳＭＲ５が開放（ＯＦＦ）されている場合、蓄電装置１１とＰＣＵ４との間の電気的な接続が遮断される。

蓄電装置１１は、再充電が可能な直流電源（二次電池）であり、複数個の単電池（電池セル）が積層され、たとえば、電気的に直列に接続されて構成される。監視ユニット８は、電圧センサ８１と、電流センサ８２と、温度センサと８３を含む。電流センサ８２は、蓄電装置１１に入出力される電流（充放電電流）ＩＢを検出する。各センサの検出信号は、ＥＣＵ９に入力される。

電動車両１０は、インレット６を備えており、蓄電装置１１は、充放電設備２０を介して、外部充電および外部給電（外部放電）が可能とされている。充放電リレー７がインレット６と蓄電装置１１とを結ぶ電力線に電気的に接続されており、インレット６と蓄電装置１１との間での電力の供給と遮断とを切り替える。充放電設備２０の充放電ケーブル２１の先端に設けられたコネクタ（プラグ）２２がインレット６に接続され、充放電リレー７が閉成（ＯＮ）されると、充放電設備２０を介して、電力系統ＰＧ（外部電源）から蓄電装置１１の充電（外部充電）が行われる。また、蓄電装置１１に蓄電された電力が、充放電設備２０を介して外部負荷（たとえば、施設３０の電気機器）に給電（放電）される。

ＥＣＵ９は、蓄電装置１１が外部充電されているとき、あるいは外部給電しているとき、電流センサ８２のオフセット値を算出する。ＥＣＵ９は、外部充電、あるいは外部給電を開始すると、充放電リレー７およびＳＭＲ５を開放（ＯＦＦ）して、蓄電装置１１の入出力電流をゼロとし、電流センサ８２のオフセット値を求め、図示しないメモリに記憶する。電流センサ８２のオフセット値を求めメモリに記憶することを、「オフセット学習」とも称する。オフセット学習は、本開示の「特定制御」の一例に相当する。

本実施の形態において、ＥＣＵ９は、電動車両１０Ａと電動車両１０Ｂにおいて、異なる形態でオフセット学習を実行する。電動車両１０ＡのＥＣＵ９は、外部充電、あるいは外部給電を開始すると、所定時間Ｐ０毎（たとえば、１５分毎）に、設定時間ｔｍ（たとえば、５秒間）の間、充放電リレー７およびＳＭＲ５を開放（ＯＦＦ）して、蓄電装置１１の入出力電流をゼロとし、オフセット学習を実行する。蓄電装置１１の入出力電流をゼロにできるのであれば、充放電リレー７およびＳＭＲ５の状態は、いずれであってもよい。このように、電動車両１０Ａでは、一定の頻度でオフセット学習が実行される。電動車両１０Ａは、本開示の「第１車両」に相当する。

電動車両１０ＢのＥＣＵ９は、外部充電、あるいは外部給電を開始すると、その開始後、所定期間Ｓ（たとえば、１０分）の間は、所定時間Ｐ１毎（たとえば、１分毎）に、設定時間ｔｍの間、蓄電装置１１の充放電電流をゼロとしオフセット学習を実行する。そして、所定期間Ｓの経過後、所定時間Ｐ０毎に、設定時間ｔｍの間、蓄電装置１１の入出力電流をゼロとし、オフセット学習を実行する。所定時間Ｐ１は所定時間Ｐ０より短く、電動車両１０Ｂでは、充放電の開始から所定期間Ｓの間、オフセット学習の頻度が、所定期間Ｓ経過後に比較して高くなる。電動車両１０Ｂは、本開示の「第２車両」に相当する。

各充放電設備２０は、施設３０（たとえば、住宅、商業施設、等）の敷地内に設置された充放電設備である。充放電設備２０は、たとえば、Ｖ２Ｈ機器であってよい。各充放電設備２０は、電力系統ＰＧから供給される電力を蓄電装置１１に充電し、蓄電装置１１に蓄えられた電力を、住宅や各施設の電気負荷に給電（放電）する。また、各充放電設備２０は、蓄電装置１１に蓄えられた電力を、電力系統ＰＧへ供給（逆潮流）可能とされている。充放電設備２０につながる充放電ケーブル２１が電動車両１０のインレット６に接続されることによって、充放電設備２０と電動車両１０との間で電力の授受を行なうことが可能になる。

サーバ２００は、制御装置２１０と、記憶装置２２０と、通信装置２３０を含み、ネットワークＮＷを介して、サーバ１００と各電動車両１０と通信可能に構成される。サーバ２００は、サーバ１００から電力調整の要請を受けると、各電動車両１０の充放電計画を作成し、充放電計画に基づいて各電動車両１０へ充放電の指示を行う。各電動車両１０は、サーバ２００の充放電指示に基づき、充放電設備２０と協働して充放電を行う。

図３は、本実施の形態に係る充放電開始タイミング指示のシーケンスを説明する図である。図３（Ａ）に示すように、サーバ２００は、サーバ１００から電力調整の要請を受信すると、電力調整の種類（充電、あるいは、放電（給電））、電力調整時刻、調整電力量、等の情報とともに、電力調整に参加可能な電動車両１０を募集し、電力調整に参加する対象車両を抽出する（Ｓ１０）。電力調整に参加する対象車両を抽出すると、参加車両を電動車両１０Ａと電動車両１０Ｂの車群に分割する（Ｓ１１）。各電動車両１０の情報（ＩＤ等）は、記憶装置２２０に格納されている。

次に、サーバ２００は、電動車両１０の充放電開始タイミングを設定する(Ｓ１２）。サーバ２００は、同じタイミングでオフセット学習を実行する電動車両１０の台数が所定台数以下になるよう、各電動車両１０の充放電開始タイミングを設定する。サーバ２００は、同時に、電動車両１０Ｂのオフセット学習が、電力調整の応動時間内に少なくとも一度実行されるよう、各電動車両１０Ｂの充放電開始タイミングを設定する。応動時間は、電力調整の指令を受けてから指令通りの調整量（指示量）になるまでの許容期間である。

図３（Ｂ）に示すように、電動車両１０Ｂの各々の充放電開始タイミングを、オフセット学習（図３（Ｂ）の●を参照）が、電力調整の応動時間内（時刻ｔ０～時刻ｔ１）に少なくとも一度実行されるよう設定するので、車群Ｂの充放電開始タイミングが、車群Ａの充放電開始タイミングより早期に設定されることが好ましい。図３（Ｂ）に示すように、各電動車両１０が順次充放電を開始することにより、オフセット学習を同じタイミングで実行する電動車両１０の台数を所定値以下にすることができる。また、応動時間内に、電動車両１０Ｂのオフセット学習を少なくとも一度実行するので、電力調整中（調整期間：応動時間の経過後）に、同時にオフセット学習が実行される頻度を小さくできる（複数の蓄電装置１１に流れる電流が同時にゼロになる頻度を小さくできる）。

充放電開始タイミングが設定されると、電動車両１０へ送信される（Ｓ１３）。各電動車両１０は、充放電開始タイミングを受信すると、電動車両１０毎に、充放電タイミングを設定し、充放電開始タイミングになると、蓄電装置１１の充放電を開始する。

図３（Ｃ）は、電力調整時における、オフセット学習の台数の推移を示す図である。図３（Ｃ）において、破線は、電力調整に参加している電動車両１０の台数である。一点鎖線は、従来技術における学習台数の推移であり、各電動車両の充放電開始タイミングがほぼ同じ場合を示している。電力調整に参加している電動車両１０は、ほぼ同時にオフセット学習を開始する。このため、一点鎖線に示すように、学習台数が大きく増加する。オフセット学習時には、蓄電装置１１の充放電電流をゼロにするので、電力調整による充電量、あるいは、放電量が大きく低下する懸念がある。

本実施の形態では、電力調整に参加する電動車両１０の充放電開始タイミングを、同じタイミングでオフセット学習を実行する電動車両１０の台数が所定値以下になるよう設定している。したがって、図３（Ｃ）に実線で示すように、学習台数が大きく増加することが抑制され、電力調整による充電量、あるいは、放電量が大きく低下することを抑制できる。

図３（Ｂ）において、一点鎖線は、電力調整量の指示量であり、実線は、電力調整量の実績量である。電力調整による充電量、あるいは、放電量が大きく低下しないので、実績量が破線で示した、許容範囲内に収まっている。応動時間において、指示量（一点鎖線）に傾斜を持たせることにより、電力調整に参加する電動車両１０の充放電開始タイミングを、同じタイミングでオフセット学習を実行する電動車両１０の台数が所定値以下になるよう設定できる。

なお、電力調整に参加する電動車両１０に、オフセット学習を実行しない車両が含まれる場合には、当該車両の充放電開始タイミングは、車群Ａの後に、充放電が開始するよう設定されてよい。

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。本発明の範囲は、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及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 電力管理システム、８ 監視ユニット、９ ＥＣＵ、１０ 車両、１１ 蓄電装置、２０ 充放電設備、３０ 施設、８１ 電流センサ、１００，２００ サーバ、ＮＷ ネットワーク、ＰＧ 電力系統。

Claims (1)

1. 各々が蓄電装置を搭載した複数の電動車両を電力調整リソースとして用いる電力管理システムであって、
   前記複数の電動車両の各々は、制御装置を有し、
   前記制御装置は、所定の頻度で前記蓄電装置の充放電電流をゼロにして、特定制御を実行するよう構成されており、
   前記複数の電動車両は、前記頻度が一定の頻度である第１車両と、前記蓄電装置の充放電の開始から所定期間の間、前記頻度が前記一定の頻度より高くなる第２車両と、を含み、
   前記電力管理システムは、前記複数の電動車両の充放電を指示する充放電指示手段を備え、
   前記充放電指示手段は、
   電力調整中に、同じタイミングで前記特定制御を実行する電動車両の台数が所定台数以下になるように、前記複数の電動車両の各々の充放電開始タイミングを指示するとともに、
   前記第２車両が、前記電力調整の応動時間内に、前記特定制御を少なくとも一度実行するように、前記充放電開始タイミングを指示する、電力管理システム。

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