JP6432816B2 - Power management system, control device - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両に搭載された電池の電力を需要家で利用する電力管理システム、および電力管理システムの動作を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a power management system that uses power from a battery mounted on an electric vehicle by a consumer, and a control device that controls the operation of the power management system.
従来、集合住宅において、高圧電力を降圧して低圧電力とし、低圧電力を各需要家に供給する技術が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1には、電力貯蔵装置を用い、負荷に追従して電力貯蔵装置の充放電の制御を行うことにより、契約電力の超過を防ぐ技術が記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an apartment house, a technique has been proposed in which high-voltage power is stepped down to low-voltage power and low-voltage power is supplied to each consumer (for example, see Patent Document 1).
特許文献1に記載された技術は、専用の電力貯蔵装置を採用しているから、設備を導入するための費用が高いという問題がある。
Since the technique described in
本発明は、設備コストの低減に寄与する電力管理システムを提供することを目的とし、さらに、この電力管理システムに用いる電力管理装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a power management system that contributes to a reduction in equipment cost, and further to provide a power management device used in the power management system.
本発明に係る電力管理システムは、建物に入居する複数の需要家に電力を供給する配電網に接続され、電動車両に搭載された走行用の電池の電力を前記配電網に供給する動作が可能である電力変換器と、前記建物で消費される電力を監視する電力計測装置と、前記電力変換器に前記電動車両が接続されている場合に、前記電動車両の識別情報を前記電動車両から取得し、前記電動車両から取得した前記電動車両の識別情報が、あらかじめ登録作業で電動車両から読み出されて登録されている識別情報に含まれるか否かを判断する認証部と、前記電力計測装置が監視する電力に応じて、前記識別情報が登録されている前記電動車両に搭載された前記電池から前記配電網に電力を供給するように前記電力変換器に指示する指示部とを備えることを特徴とする。 The power management system according to the present invention is connected to a power distribution network that supplies power to a plurality of consumers occupying a building, and can operate to supply power from a battery for traveling mounted on an electric vehicle to the power distribution network. When the electric vehicle is connected to the electric power converter, the electric power measurement device that monitors electric power consumed in the building, and the electric power converter, the identification information of the electric vehicle is acquired from the electric vehicle. And an authentication unit that determines whether or not the identification information of the electric vehicle acquired from the electric vehicle is included in the identification information that has been read from the electric vehicle and registered in advance in a registration operation, and the power measurement device An instruction unit that instructs the power converter to supply power to the power distribution network from the battery mounted on the electric vehicle in which the identification information is registered according to the power monitored by And butterflies.
この電力管理システムにおいて、前記建物において前記需要家に供給する電力を高圧配電線路である電力系統から一括して受電し降圧する受変電設備をさらに備え、前記配電網は、前記受変電設備により降圧された電力を前記需要家に配電することが好ましい。 In this power management system, the power management system further includes power receiving / transforming equipment that collectively receives and lowers the power supplied to the consumer in the building from a power system that is a high-voltage distribution line, and the distribution network is stepped down by the power receiving / transforming equipment. It is preferable to distribute the generated power to the consumer.
この電力管理システムにおいて、前記電力計測装置が監視する電力が、あらかじめ設定された制限値を超えるか否かを予測する予測部をさらに備え、前記指示部は、前記予測部により前記電力計測装置で監視している電力が前記制限値を超える可能性があると予測された場合に、前記電池から前記配電網に電力を供給するように前記電力変換器に指示することが好ましい。 In the power management system, the power management system further includes a prediction unit that predicts whether or not the power monitored by the power measurement device exceeds a preset limit value, and the instruction unit includes the prediction unit by the prediction unit. It is preferable to instruct the power converter to supply power from the battery to the distribution network when it is predicted that the monitored power may exceed the limit value.
この電力管理システムにおいて、前記電動車両を利用する時間帯および走行距離を含む走行予定が登録される登録部をさらに備え、前記指示部は、前記走行予定に基づいて前記電池の残容量の下限値を算出し、前記下限値に基づいて前記電池から放電させる電力量を制限することが好ましい。 In this power management system, the power management system further includes a registration unit that registers a travel schedule including a time zone and a travel distance in which the electric vehicle is used, and the instruction unit has a lower limit value of the remaining capacity of the battery based on the travel schedule It is preferable to limit the amount of power discharged from the battery based on the lower limit value.
この電力管理システムにおいて、前記電動車両を利用する時間帯および走行距離を含む走行予定が登録される登録部をさらに備え、前記指示部は、前記電動車両が予測した走行可能距離の情報を前記電動車両から受け取り、前記走行可能距離の下限値が前記走行予定に含まれる走行距離になるように、前記電池から放電させる電力量を制限することが好ましい。 In this power management system, the power management system further includes a registration unit for registering a travel schedule including a time zone and a travel distance in which the electric vehicle is used, and the instruction unit includes information on the travelable distance predicted by the electric vehicle. It is preferable that the amount of power discharged from the battery is limited so that the lower limit value of the travelable distance received from the vehicle is the travel distance included in the travel schedule.
この電力管理システムにおいて、前記電動車両の前記識別情報ごとに、所定期間において収集した電力量を積算する精算部をさらに備えることが好ましい。 In this power management system, it is preferable to further include a settlement unit that integrates the amount of power collected in a predetermined period for each identification information of the electric vehicle.
本発明に係る制御装置は、上述した電力管理システムに用いられ、前記認証部と前記指示部とを備えることを特徴とする。 A control device according to the present invention is used in the power management system described above, and includes the authentication unit and the instruction unit.
本発明の構成によれば、建物に入居する需要家が利用する電動車両に搭載された電池から建物の配電網に電力を供給可能にしているから、専用の電力貯蔵装置を導入する場合と比較すると、設備コストの低減を図ることが可能になる。また、本発明は、電動車両の認証を行うことによって、あらかじめ登録された電動車両から電力を供給させるから、対象外の電動車両の電力を誤って利用することを防止できる。さらに、本発明は、認証を行うことにより、電力の供給を行った電動車両と供給した電力量とを管理することが可能になる。 According to the configuration of the present invention, power can be supplied from the battery mounted on the electric vehicle used by the customer occupying the building to the distribution network of the building, so compared with the case where a dedicated power storage device is introduced. Then, it becomes possible to aim at reduction of equipment cost. Further, according to the present invention, since electric power is supplied from a previously registered electric vehicle by performing authentication of the electric vehicle, it is possible to prevent erroneous use of electric power of the non-target electric vehicle. Furthermore, according to the present invention, it is possible to manage the electric vehicle that has supplied power and the amount of supplied power by performing authentication.
図1に示すように、以下に説明する電力管理システムは、電力変換器161と電力計測装置(電力量計112)と認証部157と指示部153とを備える。電力変換器161は、建物(集合住宅10)に入居する複数の需要家12に電力を供給する配電網31に接続され、電動車両20に搭載された走行用の電池21の電力を配電網31に供給する動作が可能である。電力計測装置は、建物で消費される電力を監視する。認証部157は、電力変換器161に電動車両20が接続されている場合に、電動車両20の識別情報があらかじめ登録されているか否かを判断する。指示部153は、電力計測装置が監視する電力に応じて、識別情報が登録されている電動車両20に搭載された電池21から配電網31に電力を供給するように電力変換器161に指示する。
As shown in FIG. 1, the power management system described below includes a
電力管理システムは、建物において需要家12に供給する電力を高圧配電線路である電力系統30から一括して受電し降圧する受変電設備110を備えることが望ましい。この場合、配電網31は、受変電設備110により降圧された電力を需要家12に配電する。
The power management system desirably includes a power receiving / transforming
また、電力管理システムは、電力計測装置が監視する電力が、あらかじめ設定された制限値を超えるか否かを予測する予測部155を備えることが好ましい。この場合、指示部153は、予測部155により電力計測装置で監視している電力が制限値を超える可能性があると予測された場合に、電池21から配電網31に電力を供給するように電力変換器161に指示する。
In addition, the power management system preferably includes a
さらに、電力管理システムは、電動車両20を利用する時間帯および走行距離を含む走行予定が登録される登録部156を備えることが望ましい。この場合、指示部153は、走行予定に基づいて電池21の残容量の下限値を算出し、下限値に基づいて電池21から放電させる電力量を制限する。
Furthermore, the power management system desirably includes a
また、電力管理システムが登録部156を備える場合、指示部153は、電動車両20が予測した走行可能距離の情報を電動車両20から受け取り、走行可能距離の下限値が前記走行予定に含まれる走行距離になるように、電池21から放電させる電力量を制限してもよい。
When the power management system includes the
加えて、電力管理システムは、電動車両20の識別情報ごとに、所定期間において収集した電力量を積算する精算部158を備えることが好ましい。
In addition, the power management system preferably includes a
以下に説明する制御装置15は、上述した電力管理システムに用いられ、認証部157と指示部153とを備える。
The
以下、本実施形態について詳述する。以下では、集合住宅において高圧一括受電を行う場合を例示するが、複数の需要家が入居する建物であれば、テナントビルなどでも、以下に説明する技術を適用可能である。ここに、高圧一括受電は、建物において、高圧配電線路からの受電を行い、建物内において降圧した後に各需要家に電力を供給することを意味する。 Hereinafter, this embodiment will be described in detail. In the following, a case where high-voltage collective power reception is performed in an apartment house is illustrated, but the technology described below can be applied to a tenant building or the like as long as it is a building in which a plurality of consumers occupy. Here, high-voltage collective power reception means receiving power from a high-voltage distribution line in a building and supplying power to each consumer after stepping down the voltage in the building.
建物の管理者(たとえば、管理組合、管理会社など)は、電気事業者(たとえば、電力会社)に対して、高圧配電線路から一括して受電した電力量に対する対価を支払い、各需要家からは、配分した電力量に応じた対価を受け取る。一般的に言って、高圧配電線路から受電する電力の単価は、低圧配電線路から受電する電力の単価よりも低額であるから、需要家にとっては電気料金の支払いを低減できるという利点がある。 Building managers (for example, management associations, management companies, etc.) pay compensation to electric utilities (for example, power companies) for the amount of power received collectively from high-voltage distribution lines, and from each customer , Receive compensation according to the amount of power allocated. Generally speaking, the unit price of the power received from the high-voltage distribution line is lower than the unit price of the power received from the low-voltage distribution line. Therefore, there is an advantage that the payment of the electricity charge can be reduced for the consumer.
以下の実施形態では、建物の管理者が電気事業者に支払う電気料金が、使用した電力の最大値に応じた単価が設定された基本料金と、使用した電力量に応じて単価が段階的に上昇するように設定されている電力量料金との合計になる場合を例にしている。電気料金の計算方法は、契約によって定められ、たとえば、基本料金が1ヶ月ずつ独立して設定される場合と、過去1年間において月間の電力の最大値で定まる基本料金が適用される場合とがある。後者の場合、月間における電力の最大値が過去1年間における月間の電力の最大値を超えると、次の1年間において基本料金が上昇することになる。 In the following embodiments, the electricity charges paid by the building manager to the electric utility are divided into a basic charge in which the unit price is set according to the maximum value of the power used, and the unit price is stepwise according to the amount of power used. An example is a case in which the total amount of power charges is set to increase. The calculation method of electricity charges is determined by the contract. For example, there are cases where the basic charge is set independently for each month and where the basic charge determined by the maximum monthly power in the past year is applied. is there. In the latter case, if the maximum value of monthly power exceeds the maximum value of monthly power in the past year, the basic charge will increase in the next year.
電気事業者との契約によっては、月間の電力の最大値だけではなく、所定期間(たとえば、30分間)ごとの電力量について月間の最大値が用いられる場合もある。また、受電している電力が電気事業者との間で契約により設定された制限値を超えると、建物の管理者が電気事業者に対して超過料金を支払う場合がある。さらに、電力が市場で取引される場合であれば、受電する電力量が約定を成立させた取引量を超えると、建物の管理者が電気事業者に対して違約金を支払う場合もある。 Depending on the contract with the electric power company, not only the maximum value of the monthly power but also the maximum value of the month may be used for the amount of power every predetermined period (for example, 30 minutes). In addition, if the received power exceeds a limit value set by a contract with an electric power company, the manager of the building may pay an excess fee to the electric power company. Furthermore, in the case where electric power is traded in the market, the building manager may pay a penalty to the electric power company if the amount of electric power to be received exceeds the amount of trade that has been agreed.
以下では、月間における電力の最大値が、設定された制限値を超えないように受電する電力を調節する場合を例として説明する。ただし、上述した各種例のように、電力あるいは電力量が所定値を超えると、電気事業者に支払う対価に超過料金が生じる場合にも、以下に説明する技術を適用することが可能である。すなわち、超過料金が生じる可能性がある場合に、以下の技術を採用することによって、超過料金の発生が抑制される。 Below, the case where the electric power received so that the maximum value of the electric power in a month may not exceed the set limit value is demonstrated as an example. However, as in the above-described various examples, when the power or the amount of power exceeds a predetermined value, the technology described below can be applied even when an excess fee is generated in consideration paid to the electric power company. That is, when there is a possibility that an excess charge may occur, the occurrence of the excess charge is suppressed by adopting the following technology.
以下に説明する実施形態では、電動車両20が、電気自動車、プラグインハイブリッド車、電動二輪車のように、走行用の電池21が蓄電池である場合を想定して説明する。ただし、以下に説明する実施形態の技術的思想は、電動車両20が燃料電池車であっても適用可能である。燃料電池車は、走行用の電池21が燃料電池になる。
In the embodiment described below, description will be made assuming that the
燃料電池車のみに以下の技術を適用する場合は、後述する充放電器16のように充電および放電を制御する装置に代えて、放電の制御のみを行う機能を備えた装置を用いればよい。また、充放電器16において、電動車両20から種別を示す信号を受け取ることができる場合、あるいは充放電器16に電動車両の種別を通知できる場合には、充放電器16は、電動車両20の種別に応じて充電または放電の制御を行うように構成される。以下では、符号「21」を蓄電池21に用いる。
When the following technique is applied only to the fuel cell vehicle, an apparatus having a function of performing only discharge control may be used instead of an apparatus for controlling charging and discharging, such as a charger /
(実施形態1)
図1は、本実施形態において説明する電力管理システムの全体構成を示している。集合住宅10の電気室11には、6600Vの高圧配電線路30から受電し、200Vに降圧した後に、配電網31を通して集合住宅10の需要家12に配電するための設備が設けられる。以下では、高圧配電線路30を「電力系統」と呼ぶ。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the overall configuration of a power management system described in the present embodiment. The
すなわち、電気室11には、電力系統30から受電し降圧するキュービクルのような受変電設備110が設置される。また、電気室11には、電力系統30から受電した電力量を計量する電力量計111と、降圧後に集合住宅10の全体で消費された電力量を計量する電力計測装置としての電力量計112とが設置される。電力量計111は電気事業者に管理され、受変電設備110および電力量計112は集合住宅10の管理者に管理される。
In other words, in the
集合住宅10には、配電網31から受電する需要家(つまり、住戸)12ごとに、需要家12ごとに消費した電力量を計量する電力量計101が配置される。また、集合住宅10の共用部13が配電網31から受電した電力量を計量するために電力量計102が配置される。
In the
ところで、本実施形態では、集合住宅10に付随して設けられた駐車場14に、電動車両20に搭載された蓄電池21の充電および放電を制御するために、1ないし複数台の充放電器16が設置されている。
By the way, in this embodiment, in order to control the charge and discharge of the
それぞれの充放電器16は、配電網31に接続されており、配電網31から受電し蓄電池21に充電する機能と、蓄電池21に蓄えた電力を配電網31に供給する機能とを備える電力変換器161を内蔵している。また、それぞれの充放電器16は、配電網31から受電した電力量と、配電網31に供給した電力量とをそれぞれ計量する電力量計162を備える。さらに、充放電器16は、電動車両20が接続されているか否かを確認する接続確認部163と、接続されている電動車両20の識別情報を取得する情報取得部164と、他装置との通信を行う通信インターフェイス部165とを備える。以下、通信インターフェイス部を、「通信I/F部」と略称する。
Each charger /
電力変換器161は、直流電力と直流電力との間で電圧変換を行う第1変換回路(図示せず)と、直流電力と交流電力との変換を行う第2変換回路(図示せず)とを備え、全体として双方向に電力を変換する。つまり、電力変換器161は、蓄電池21の直流電力を交流電力に変換して配電網31に供給し、配電網31の交流電力を直流電力に変換して蓄電池21の充電を行う。
The
通信I/F部165は、集合住宅10の管理者が管理する制御装置15と通信線32を通して通信する。制御装置15は、充放電器16と通信するだけではなく、電力量計112が計量した電力量を所定時間(たとえば、1分、5分、10分、30分などから選択される)ごとに取得する機能も有している。すなわち、制御装置15は、充放電器16における接続確認部163および情報取得部164から情報を取得する第1の取得部151と、電力量計112から情報を取得する第2の取得部152とを備える。また、制御装置15は、第1の取得部151および第2の取得部152が取得した情報に基づいて電力変換器161の動作状態を指示する指示部153を備える。
The communication I /
制御装置15は、第2の取得部152が電力量計112から取得した電力値を、設定部154に設定された制限値と比較し、電力値の推移から制限値を超えるか否かを予測する予測部155を備える。第2の取得部152は、電力量計112から所定時間(たとえば、1分、5分、10分、30分などから選択される)という比較的短い時間ごとの電力量を1秒単位で平均した平均値を瞬時電力とみなす。
The
予測部155は、第2の取得部152が時々刻々と取得した電力値の推移と制限値とを用いて、集合住宅10の全体で消費される電力(瞬時電力)の値が制限値を超える可能性を予測する。予測部155は、たとえば、所定の単位期間(たとえば、30分、1時間など)において電力を積算値を求め、積算値の傾きの変化率と電力値とから、電力値が制限値を超える可能性を予測する。
The predicting
ところで、本実施形態は、集合住宅10の全体で消費している電力が制御装置15に設定された制限値を超える可能性があると、蓄電池21から需要家12に電力を供給し、電力系統30から受電する電力を低減させる構成が採用されている。
By the way, this embodiment supplies electric power from the
電動車両20に搭載された蓄電池21の電力を配電網31に供給するには、まず、電動車両20が充放電器16に接続されていることを確認しなければならない。電動車両20が充放電器16に接続されている状態は、必ずしもケーブルなどによる物理的な接続状態ではなくてもよい。すなわち、電動車両20と充放電器16との間で非接触で電力を伝送する場合でも、電動車両20と充放電器16との間で蓄電池21の充電および放電が可能な状態であれば接続された状態とみなす。ただし、電動車両20が配電網31から電力を受電すること、および電動車両20から配電網31に電力を供給することは、許可されている電動車両20にしか行えない。
In order to supply the electric power of the
すなわち、充放電器16は、上述したように、接続確認部163および情報取得部164を備えている。接続確認部163は、蓄電池21の充電あるいは放電が可能になるように電動車両20が充放電器16に接続されていると、通信I/F部165を通して制御装置15に接続通知を送信する。接続通知は、電動車両20が充放電器16に接続された時点と電動車両20が充放電器16から離脱した時点でのみ制御装置15に伝送される。ただし、接続確認部163は、電動車両20が充放電器16に接続されていることを確実に認識するために、電動車両20が接続されたことが検出された後、電動車両20が離脱したことが検出されるまで、接続状態を定期的に確認するようにしてもよい。
That is, the charger /
電動車両20が充放電器16に接続されていることは、通信I/F部165を通して制御装置15に通知される。制御装置15における指示部153は、充放電器16から電動車両20が接続されたことを通知されると、情報取得部164に対して電動車両20の識別情報を取得するように指示する機能を有する。
The
電動車両20の識別情報は、充放電器16に電動車両20が接続された状態で、電動車両20と充放電器16とが通信することにより情報取得部164が取得する。すなわち、電動車両20は車両ごとにユニークである識別情報を備えており、充放電器16に電動車両20が接続されると、充放電器16と電動車両20との間に通信路が形成され、この通信路を通して、情報取得部164が電動車両20から識別情報を取得する。充放電器16と電動車両20との間で電力を伝送する経路が有線である場合、電力を伝送する電線と通信路になる信号線とを併設したケーブルを用いればよい。充放電器16と電動車両20との間で電力を非接触で伝送する場合、識別情報の伝送には無線通信路が用いられる。
The identification information of the
制御装置15は、電動車両20の充電と放電とを許可する電動車両20の識別情報が登録される登録部156と、情報取得部164が電動車両20から取得した識別情報が登録部156に登録された識別情報に含まれるか否かを判断する認証部157とを備える。登録部156は、通常は、充電と放電との両方を許可する電動車両20が登録されるが、充電を許可する電動車両と、放電を許可する電動車両20とがそれぞれ登録されていてもよい。
The
ところで、電動車両20の識別情報を登録部156に登録するには登録作業を行う必要がある。登録作業は、たとえば、電動車両20を充放電器16に接続した状態で、充放電器16に設けられた操作部(図示せず)に対して所定の操作を行うことにより行われる。また、登録作業に際して、移動体端末を操作装置として用いるようにしてもよい。登録作業を行うことによって、電動車両20から読み出された識別情報が制御装置15の登録部156に自動的に登録される。
By the way, registration work is required to register the identification information of the
なお、電動車両20を集合住宅10の居住者が所有している場合には、登録部156は、電動車両20の識別情報が登録されるだけではなく、所有者の住戸番号が併せて登録されることが望ましい。また、集合住宅10の居住者によるカーシェアリングが行われ、集合住宅10の複数の居住者が電動車両20を共用している場合には、該当する電動車両20に付与した車両番号が、電動車両20の識別情報と併せて登録部156に登録されるようにしてもよい。
When the
認証部157は、情報取得部164から取得した識別情報が登録部156に登録されていると、当該識別情報に対して認証フラグを設定する。認証フラグが設定された識別情報を持つ電動車両20は、充放電器16を通して蓄電池21の充電と放電との少なくとも一方が可能になる。認証フラグは、接続確認部163が電動車両20の離脱を確認するまでは有効であり、電動車両20が充放電器16から離脱すると認証フラグも解除される。また、認証部157は、情報取得部164から取得した識別情報が登録部156に登録されていない場合は、この電動車両20に対して充電および放電を許可しないように充放電器16に指示する。
When the identification information acquired from the information acquisition unit 164 is registered in the
以下では、蓄電池21から配電網31に電力を供給することが許可された電動車両20について、認証部157に認証フラグが設定されている状態を想定する。この状態において、電力系統30から受電する電力が制限値を超える可能性があると予測部155が予測した場合、指示部153は認証フラグが設定されているか否かを確認する。指示部153は、認証フラグが設定されている場合、認証フラグが設定された電動車両20が接続されている充放電器16に対して、蓄電池21の電力を配電網31に供給させるように指示する。
In the following, it is assumed that an authentication flag is set in the
指示部153は、蓄電池21から配電網31に電力の供給を開始した後、集合住宅10の全体で消費する電力の値が開始直前の電力の値に対して規定した割合だけ低下すると、蓄電池21の放電を停止させるように充放電器16に指示する。蓄電池21の放電を停止させる条件は、配電網31に蓄電池21から電力の供給を開始する直前の電力の値に対して、集合住宅10の全体で消費する電力の値に、規定した閾値を超える低下が生じることとしてもよい。
The
制御装置15は、精算部158を備えており、充放電器16に蓄電池21からの放電を指示してから放電の停止を指示するまでの期間において蓄電池21が放電した電力量を、電動車両20ごとに収集する。精算部158は、電動車両20の識別情報ごとに、所定期間(たとえば、1ヶ月)において収集した電力量を積算する。精算部158が収集する電力量は、電力量計162が計量した電力量を取得する。
The
上述したように、電動車両20の識別情報ごとに電力量が積算されるから、集合住宅10の管理者は、電動車両20の所有者に対して、電動車両20から放電した電力量に応じた特典を与えることが可能になる。特典を与えることは電動車両20からの放電を許容させる動機付けになる。特典の種類には、たとえば、放電量に応じた対価(インセンティブ)の支払い、買い物のポイントの発行、集合住宅10での管理サービスに利用できるポイントの発行などがある。また、需要家12が使用した電力量のうち単価が高いほうの電力量から放電した電力量を差し引くことを特典としてもよい。
As described above, since the electric energy is integrated for each identification information of the
上述したように、電動車両20の蓄電池21の電力を利用することによって、電力系統30から受電する電力の値が制限値を超えないように、集合住宅10の全体で消費する電力量を調節することが可能になる。その結果、受電する電力が制限値を超えることによる超過料金の発生を抑制することになり、結果的に、電気料金の増加が抑制される。
As described above, by using the power of the
上述した構成例は、電動車両20の識別情報を制御装置15において認証しているが、制御装置15の登録部156に登録された識別情報を充放電器16に渡すことにより、充放電器16で電動車両20の識別情報を認証するようにしてもよい。
In the configuration example described above, the identification information of the
また、蓄電池21は電動車両20の走行用に用いられるから、蓄電池21から配電網31に電力を供給する際に、蓄電池21の残容量(残す電力量)に、走行用の電力量に応じた下限を設けておくことが望ましい。この場合、制御装置15の登録部156は、電動車両20の識別情報ごとに、日々の走行予定が併せて登録されていることが望ましい。走行予定には、電動車両20が使用される時間帯と走行距離の目安とが含まれる。指示部153は、走行予定に応じて蓄電池21の残容量を算出し、蓄電池21から放電させる場合には、この残容量を下限値として放電量を制限する。
In addition, since the
上述した制御装置15は、プログラムに従って動作するプロセッサを備えたコンピュータを主なハードウェア要素として備える。この種のコンピュータは、メモリをプロセッサと一体に備えるマイコン、プロセッサとメモリとを個別に備える構成などがある。コンピュータを、上述した制御装置15として機能させるためのプログラムは、コンピュータに搭載されるROM(Read Only Memory)により提供されるか、インターネットのような電気通信回線を通して提供されるか、コンピュータで読取可能な記録媒体により提供される。制御装置15は、電気室11に配置されることを想定しているが、集合住宅10の管理人室などに設置してもよい。
The
上述した構成例では、走行予定が制御装置15で管理されているが、走行予定は、電動車両20で管理するようにしてもよい。この場合、電動車両20は、充放電器16を通して制御装置15と通信し、制御装置15は、電動車両20から取得した走行予定に基づいて蓄電池21の残容量を計算すればよい。なお、蓄電池21の残容量の下限値は、走行距離に応じて定まる残容量よりも多く設定して走行に余裕を持たせることが望ましい。また逆に、蓄電池21の残容量の下限値は、放電を停止した後に充電されることを見込んで、走行距離に応じて定まる残容量よりも少なく設定してもよい。
In the configuration example described above, the travel schedule is managed by the
ところで、上述した構成例において、電動車両20に搭載された蓄電池21の電力は、集合住宅10の全体で消費される電力が制限値を超えると予測される場合に使用されているから、原則として電力系統30への逆潮流は生じない。ただし、集合住宅10で消費される電力が予測よりも少ない場合には、電力系統30に対して蓄電池21の電力の逆潮流が生じる可能性がある。蓄電池21の電力の逆潮流が許容されている場合には、とくに問題は生じないが、蓄電池21の電力の逆潮流が禁止されている場合には、以下の対策が必要になる。なお、受変電設備110は、電力を双方向に伝達する構成を想定している。
By the way, in the configuration example described above, the power of the
以下では、集合住宅10の配電網31を、図2に示すように、電力系統30から受電した電力を供給する第1線路311と、需要家12および共用部13に電力を供給する第2線路312と、充放電器16が接続される第3線路313とに分けて説明する。第1線路311と第2線路312と第3線路313とが分岐する部位には、切替装置33が接続される。充放電器16が複数台設けられる場合、第3線路313は、充放電器16ごとに設けられるか、あるいは複数台の充放電器16で共用される。ここでは、複数台の充放電器16が第3線路313を共用する場合を例とする。
In the following, as shown in FIG. 2, the
切替装置33は、第1線路311の電流を監視する電流センサ331と、第2線路312に挿入されたスイッチ要素332と、第3線路313に挿入されたスイッチ要素333とを備える。スイッチ要素332,333は、電磁接触器(大電流用のリレー)などが用いられる。スイッチ要素332,333の開閉は、配電網31における線間の瞬時電圧と、電流センサ331から出力される瞬時電力との時間変化をパラメータとして制御される。図示例では、電流センサ331の出力を、いずれかの充放電器16が監視し、スイッチ要素332,333の開閉を制御する構成を記載している。この構成では、配電網31における線間の瞬時電圧は、充放電器16の出力電圧で代用される。
The switching
ただし、複数台の充放電器16を同構成とするために、制御装置15が、電流センサ331の出力の監視、およびスイッチ要素332,333の開閉の制御を行うことが望ましい。この構成では、制御装置15は、配電網31の線間の瞬時電圧を、第1線路311と第2線路312と第3線路313とのいずれから取得してもよいが、電流センサ331と同じ位置で第1線路311から取得することが望ましい。
However, in order to make the plurality of chargers /
蓄電池21から電力系統30に対して逆潮流が生じているか否かは、以下のようにして判断される。まず、第1線路311、第2線路312、第3線路313の電圧および電流について考察する。
Whether or not a reverse power flow is generated from the
受変電設備110(図1参照)は電圧源とみなすことができるから、配電網31の電圧は、第1線路311、第2線路312、第3線路313のいずれでも同じである。充放電器16は、配電網31に対して電流源となる構成であり、充放電器16から出力される電流は、配電網31の線間の電圧と同位相の波形になる。また、第2線路312には電源が存在しないから、第2線路312に流れる電流(スイッチ要素332を通過する電流)は、第2線路312に接続された電気負荷の大きさに応じて変化する。第1線路311を通過する電流(つまり、電流センサ331で検出される電流)は、第2線路312に接続された負荷の大きさにより変化する。
Since the power receiving / transforming equipment 110 (see FIG. 1) can be regarded as a voltage source, the voltage of the
いま、電流I1が電力系統30から電気負荷に流れ込む向きを正の向きとする。充放電器16が配電網31に電力を供給している状態では、第2線路312に流れ込む電流I2は、電流センサ331が監視する第1線路311の電流I1と、充放電器16から第3線路313に出力される電流I3との和である。すなわち、I1=I2−I3が成立する。
Now, the direction in which the current I1 flows from the
逆潮流が生じている状態は、有効電力の瞬時値を電力系統30の周波数における1周期分について積分した積分値Pによって判断される。有効電力の瞬時値は、電流センサ331で計測される電流の瞬時値と、電力変換器161から出力される電圧の瞬時値とを用いて計算される。逆潮流が生じていない場合はP<0になり、逆潮流が生じている場合はP>0になる。これは、電流I1が電力系統30の電圧の位相に対して反転している状態(負になっている状態(I<0))である。言い換えると、逆潮流が生じている状態は、充放電器16から出力される電力が、電気負荷で消費される電力を上回る状態であって、このとき、I3>I2である。
The state where the reverse power flow occurs is determined by an integrated value P obtained by integrating the instantaneous value of the active power for one period in the frequency of the
電流センサ331の出力を監視する充放電器16は、第1線路311における有効電力を計算する計算部(図示せず)と、計算部が計算した結果に基づいてスイッチ要素332,333の開閉を制御する制御部(図示せず)とを備える。
The charger /
計算部は、電流センサ331の出力から得られる第1線路311の瞬時電流と、配電網31の線間の瞬時電圧とを用いることにより、第1線路311における有効電力の値を計算する。第1線路311の電流が電力系統30の電圧の位相に対して反転していれば、第1線路311の有効電力の値は負であって、第1線路311の電流が電力系統30の電圧の位相と同位相であれば、第1線路311の有効電力の値は正になる。
The calculation unit calculates the value of the active power in the
制御部は、計算部が計算した有効電力が正であり、かつ計算された有効電力が設定された閾値を超えると、充放電器16から配電網31に出力する電流を制限し、さらに、充放電器16を配電網31から切り離すようにスイッチ要素333を制御する。なお、スイッチ要素332は、逆潮流が生じているか否かとは関係なく、集合住宅10の全体で電気負荷への電力を供給する状態と電力を遮断する状態とを一括して選択するために設けられている。
When the active power calculated by the calculation unit is positive and the calculated active power exceeds the set threshold, the control unit limits the current output from the charger /
上述した構成例では、電流センサ331が設けられた部位における有効電力の符号によって、逆潮流が生じているか否かを判断しており、有効電力の計算に用いる電流は電流センサ331が検出し、電圧は充放電器16において検出している。したがって、有効電力を計算するために用いる電圧と、電流センサ331が配置されている部位の電圧とは、位相がずれる可能性がある。そのため、電流センサ331と充放電器16とは、電圧の位相のずれが逆潮流の判断において問題にならない位置関係に配置することが必要である。なお、逆潮流の有無を制御装置15が判断する場合は、制御装置15が切替装置33に近接して設けられていれば、この種の問題は生じない。
In the configuration example described above, it is determined whether or not reverse power flow has occurred based on the sign of the active power at the site where the
電動車両20について、カーシェアリングのための情報は、制御装置15に設けられた登録部156に登録され、制御装置15は、電気室11あるいは管理人室に配置される。カーシェアリングを行う場合、電動車両20の走行予定を参加者が共有することが望ましい。この種の走行予定は、管理人室あるいは共用部13に配置された提示装置に提示されることが望ましい。
Regarding the
この走行予定には、電動車両20が利用される時間帯と走行距離の目安との情報が含まれる。走行距離の目安は、インターネットのような電気通信回線に接続されたサーバが提供しているサービスを利用して入手すればよい。この種のサーバは、たとえば、利用者が提示された地図上で出発地と目的地との位置を指定すると、出発地から目的地を通り出発地に戻る際の距離を算出するというサービスを提供する。したがって、算出された距離に基づいて、電動車両20を走行させるために必要な蓄電池21の残容量を算出し、蓄電池21から放電する電力量が管理される。
The travel schedule includes information on a time zone in which the
上述した予定表は、電動車両20のカーシェアリングを行う際の鍵の管理にも用いられる。つまり、予定表に登録されていない時間帯に電動車両20が勝手に使用されることがないように、鍵の出し入れを予定表と関連付けて管理することが可能になる。たとえば、管理人室に設置したキーボックスに、電動車両20の鍵を収納しておき、予定表に登録された時間帯の直前にのみキーボックスから鍵を取り出せるようにすれば、予定表に登録されていない時間帯に電動車両20が勝手に使用されるのを防止できる。
The schedule table described above is also used for managing keys when car sharing of the
本実施形態は、蓄電池21を搭載した電動車両20のうち、とくに電気自動車を想定して記載しているから、蓄電池21から配電網31に電力を供給する際に、電動車両2の走行予定に応じて、蓄電池21に残しておくべき残容量を定めている。ただし、電動車両2が、蓄電池21のほかに内燃機関を搭載したプラグインハイブリッド車、燃料電池を搭載した燃料電池車などの場合には、配電網31に供給可能な電力を蓄電池21の残容量によって定めることはできない。
In the present embodiment, the
これらの電動車両20について、配電網31に供給可能な電力を定める場合には、制御装置15は、電動車両20が予測した走行可能距離の情報を電動車両20から受け取り、走行可能距離の下限値を走行予定に含まれる走行距離に基づいて定めてもよい。つまり、制御装置15に設けられた指示部153は、電動車両20から受け取る走行可能距離が下限値を下回らないように電動車両20から供給する電力量を制限する。走行可能距離を用いて放電する電力量を制限する構成は、プラグインハイブリッド車、燃料電池車に限らず、蓄電池21を搭載した電気自動車であっても同様の技術を採用可能である。
When the electric power that can be supplied to the
(実施形態2)
実施形態1では、集合住宅10において電力系統30から受電する電力量を低減させるために用いる電源は、電動車両20の蓄電池21のみである。したがって、電動車両20が充放電器16に接続されていない場合には、電力系統30から受電する電力量が制限値を超えることが予測されたとしても、受電する電力量を低減させる対策を講じることができない。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the power source used to reduce the amount of power received from the
本実施形態は、図3に示すように、集合住宅10に設置される蓄電池40および蓄電池40の充電と放電とを行う充放電器18とを付加した構成を採用している。充放電器18は、集合住宅10の配電網31に接続される。
As shown in FIG. 3, the present embodiment employs a configuration in which a
蓄電池40は充放電器18につねに接続されており、蓄電池40の交換時などを除いて蓄電池40が充放電器18から離脱することはない。充放電器18は、基本的な構成については、電動車両20に搭載された蓄電池21の充電および充放電器16と同様である。ただし、電動車両20が接続されないから、接続確認部163および情報取得部164に相当する構成は省略される。すなわち、充放電器18は、電力変換器181、電力量計182、通信I/F部185を備える。電力変換器181、電力量計182、通信I/F部185は、電力変換器161、電力量計162、通信I/F部165と同様の機能を有する。
The
本実施形態の他の構成は実施形態1と同様である。本実施形態の構成では、充放電器16に接続された電動車両20が1台も存在しない場合であっても、電力系統30から受電する電力量が制限値を超えることが予測されたときに、蓄電池40の電力を用いることが可能である。そのため、電力系統30から受電する電力量が制限値を超える可能性を実施形態1の構成よりもさらに低減することが可能である。
Other configurations of the present embodiment are the same as those of the first embodiment. In the configuration of the present embodiment, even when there is no
(実施形態3)
本実施形態は、図4に示すように、実施形態2の構成に、太陽電池41および電力変換装置42を付加した構成を備える。太陽電池41は集合住宅10の屋根、壁面などの適宜の場所に設置される。電力変換装置42は太陽電池41が発電した直流電力を交流電力に変換し、集合住宅10の配電網31に交流電力を供給する機能を有する。本実施形態において、充放電器16、充放電器18、電力変換装置42は、切替装置34を介して配電網31に接続される。
(Embodiment 3)
As shown in FIG. 4, the present embodiment includes a configuration in which a solar cell 41 and a
切替装置34は、図5に示すように、実施形態1で説明した切替装置33に対して、第4線路314を介して電力変換装置42と接続されるスイッチ要素334を付加した構成を備える。スイッチ要素334は、たとえば電磁接触器により実現される。スイッチ要素334は、第1線路311と第4線路314との間に挿入される。言い換えると、第1線路311と第4線路314とは、スイッチ要素334のみを介して接続される。電流センサ331は、スイッチ要素332,333とスイッチ要素334との間に挿入される。
As illustrated in FIG. 5, the switching
本実施形態では、電動車両20の蓄電池21および集合住宅10に設置された蓄電池40の電力は電力系統30への逆潮流が禁止され、太陽電池41が発電した電力は電力系統30への逆潮流が許容される。また、太陽電池41が発電した電力は、集合住宅10において充放電器16からの電力に優先して利用される。
In this embodiment, the power of the
すなわち、本実施形態の構成では、需要家12および共用部13の電気負荷に供給される電力は、電力変換装置42で充足される場合には、電力変換装置42からのみ供給される。電力変換装置42では、電気負荷が消費する電力を充足できない場合、不足分は電力系統30から供給される。さらに、電力系統30から受電する電力が制限値を超えることが予測される場合には、充放電器16からも電力が供給される。
That is, in the configuration of the present embodiment, the power supplied to the electric loads of the
このように、太陽電池41の電力と、電力系統30から受電する電力と、蓄電池21および蓄電池40から供給される電力とに優先順位を設定し、太陽電池41の電力を優先的に用いるから、電力系統30から受電する電力量が低減される。また、太陽電池41で発電した電力が電気負荷で消費する電力を超え、余剰電力が発生する場合は、電力系統30への逆潮流を行うことが可能である。
Thus, since priority is set to the power of the solar battery 41, the power received from the
本実施形態の他の構成および動作は実施形態2と同様であって、蓄電池21および蓄電池40の電力は、電力系統30への逆潮流が生じない範囲で、太陽電池41の発電した電力および電力系統30から受電した電力と併せて電気負荷に供給される。また、太陽電池41での発電量が増加すれば、余剰電力を電力系統30に逆潮流させ、売電収入を得ることが可能になる。なお、逆潮流を行った電力量を計量するために、電気室11などに電力量計113が配置される。
Other configurations and operations of the present embodiment are the same as those of the second embodiment, and the electric power of the
(実施形態4)
本実施形態は、図6に示すように、実施形態3と同様に太陽電池41および電力変換装置42を備える。ただし、実施形態3は、電力変換装置42から出力される電力の一部である余剰電力を電力系統30に逆潮流させているが、本実施形態は、電力変換装置42から出力される全電力を電力系統30に逆潮流させるように構成されている。
(Embodiment 4)
As shown in FIG. 6, the present embodiment includes a solar cell 41 and a
すなわち、図示例において、電力変換装置42は、電気室11に収納された受変電設備114に接続線35を介して接続され、受変電設備114および電力量計115を通して電力系統30に接続されている。受変電設備114は、受変電設備110と同様の構成であって、電力系統30と配電網31との間で双方向に電圧を変換する。電力量計115は、電力変換装置42から電力系統30に逆潮流を行った電力量を計量するために設けられている。
That is, in the illustrated example, the
本実施形態の構成では、切替装置33に電力変換装置42が接続されないから、切替装置33は実施形態2で説明した切替装置33と同構成になる。つまり、切替装置33は、電流センサ331およびスイッチ要素332,333を備える。他の構成および動作は実施形態2と同様であるから説明を省略する。
In the configuration of the present embodiment, since the
10 集合住宅(建物)
12 需要家
15 制御装置
20 電動車両
21 蓄電池(電池)
30 電力系統
31 配電網
110 受変電設備
112 電力量計(電力計測装置)
153 指示部
155 予測部
156 登録部
157 認証部
158 精算部
161 電力変換器
10 apartment house (building)
12
30
153
Claims (7)
前記建物で消費される電力を監視する電力計測装置と、
前記電力変換器に前記電動車両が接続されている場合に、前記電動車両の識別情報を前記電動車両から取得し、前記電動車両から取得した前記電動車両の識別情報が、あらかじめ登録作業で電動車両から読み出されて登録されている識別情報に含まれるか否かを判断する認証部と、
前記電力計測装置が監視する電力に応じて、前記識別情報が登録されている前記電動車両に搭載された前記電池から前記配電網に電力を供給するように前記電力変換器に指示する指示部とを備える
電力管理システム。 A power converter connected to a power distribution network that supplies power to a plurality of consumers occupying the building, and capable of operating the power of a battery for traveling mounted on an electric vehicle to the power distribution network;
A power measuring device for monitoring power consumed in the building;
When the electric vehicle is connected to the power converter, the identification information of the electric vehicle is acquired from the electric vehicle, and the electric vehicle identification information acquired from the electric vehicle is registered in advance by the registration work. An authentication unit that determines whether or not the identification information is read and registered from
An instruction unit for instructing the power converter to supply power to the power distribution network from the battery mounted on the electric vehicle in which the identification information is registered according to the power monitored by the power measuring device; Power management system comprising.
前記配電網は、前記受変電設備により降圧された電力を前記需要家に配電する
請求項1記載の電力管理システム。 It further comprises a power receiving and transformation facility that collectively receives and lowers the power supplied to the consumer in the building from a power system that is a high voltage distribution line,
The power management system according to claim 1, wherein the distribution network distributes the electric power stepped down by the power receiving / transforming equipment to the consumer.
前記指示部は、前記予測部により前記電力計測装置で監視している電力が前記制限値を超える可能性があると予測された場合に、前記電池から前記配電網に電力を供給するように前記電力変換器に指示する
請求項1又は2記載の電力管理システム。 A prediction unit that predicts whether or not the power monitored by the power measurement device exceeds a preset limit value;
The instruction unit is configured to supply power from the battery to the power distribution network when the prediction unit predicts that the power monitored by the power measurement device may exceed the limit value. The power management system according to claim 1 or 2, wherein an instruction is given to a power converter.
前記指示部は、前記走行予定に基づいて前記電池の残容量の下限値を算出し、前記下限値に基づいて前記電池から放電させる電力量を制限する
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力管理システム。 A registration unit for registering a travel schedule including a time zone and a travel distance using the electric vehicle;
The said instruction | indication part calculates the lower limit of the remaining capacity of the said battery based on the said driving schedule, and restrict | limits the electric energy discharged from the said battery based on the said lower limit. The described power management system.
前記指示部は、前記電動車両が予測した走行可能距離の情報を前記電動車両から受け取り、前記走行可能距離の下限値が前記走行予定に含まれる走行距離になるように、前記電池から放電させる電力量を制限する
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力管理システム。 A registration unit for registering a travel schedule including a time zone and a travel distance using the electric vehicle;
The instructing unit receives information on the travelable distance predicted by the electric vehicle from the electric vehicle, and discharges the battery from the battery so that a lower limit value of the travelable distance is a travel distance included in the travel schedule. The power management system according to claim 1, wherein the amount is limited.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力管理システム。 The power management system according to any one of claims 1 to 5, further comprising a settlement unit that integrates the amount of power collected in a predetermined period for each identification information of the electric vehicle.
前記認証部と前記指示部とを備える
制御装置。 It is used for the power management system according to any one of claims 1 to 6,
A control device comprising the authentication unit and the instruction unit.
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