JP6582737B2 - 充放電制御装置及び制御プログラム - Google Patents
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Description
また、車両のバッテリに蓄えた電力を、家屋以外の任意の建物へ供給する充放電制御システム、太陽光発電システムを備えない充放電制御システム等においても同様の不具合が発生するおそれがあった。
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
また、制御部は、非深夜時間帯において、バッテリの残量が該非深夜時間帯に係る目標値未満にならないように放電を制御する。従って、ピークシフトを実現することができる。
更に、記憶部は複数の非深夜時間帯毎に異なる目標値を記憶しており、制御部は、該複数の非深夜時間帯毎に異なる目標値を用いて、バッテリの放電を制御する。例えば、制御部は、第1の非深夜時間帯においてはバッテリの残量を多く保持するように放電を制御することができ、第2の非深夜時間帯においてはバッテリの残量が少なくなるまで放電を制御することができる。第1の非深夜時間帯においてはバッテリの残量が保持されているため、車両を用いた外出が可能である。第2の非深夜時間帯においては、電力需要を効果的に抑えることができる。
従って、車両を用いた外出に必要なバッテリの残量を確保することができる。
従って、車両を用いた外出に必要なバッテリの残量を確保することができる。
従って、外出予定時刻前にバッテリの残量が所望の目標値に近づくように、バッテリを充電することができる。
なお、バッテリの充電制御は、前記車両が充放電制御装置に接続された場合に、バッテリの充電を直ちに開始しても良いし、外出予定時刻まで時間が十分にある場合、時間をおいてバッテリの充電を開始しても良い。前記目標値は、あくまで目標値であって、充電を開始するタイミングによっては、外出予定時刻前にバッテリの残量が目標値に到達しないことがあっても良い。
従って、安価な電力にてバッテリを充電し、車両を用いた外出に要する残量を確実に確保することができる。
従って、3つの各時間帯、及び各時間帯に係る目標値を設定するのみで、充放電制御装置を動作させることができる。つまり、第1の非深夜時間帯においては車両を用いた外出に備えてバッテリの残量を保持することができ、第2の非深夜時間帯においてはバッテリを放電することにより電力需要を抑えることができる。
従って、ユーザが目標値の設定を行わなくても、充放電制御装置を動作させることができる。なお、前記深夜時間帯に係る目標値は、前記バッテリの残量の上限値そのものであっても良いし、該上限値に基づく所定の演算によって得られる値であっても良いし、前記上限値及び下限値の双方に基づいて得られる値であっても良い。同様に、前記第2の非深夜時間帯に係る目標値は、前記バッテリの残量の下限値そのものであっても良いし、該下限値に基づく所定の演算によって得られる値であっても良いし、前記上限値及び下限値の双方に基づいて得られる値であっても良い。
本発明の実施形態に係る充放電制御装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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。
図1は、本発明の実施形態1に係る充放電制御システムの一構成例を示すブロック図である。充放電制御システムは、プラグインハイブリッド車及び電気自動車等の車両Cに搭載されたバッテリ21の充放電を制御する充放電制御装置1を備え、バッテリ21に蓄えられた電力を家庭用電力として利用するV2Hシステムを構成している。
電力変換部11は、交流入出力端子に接続された双方向インバータ11aと、直流入出力端子に接続された双方向DC/DCコンバータ11bとを備える。バッテリ21の充電動作時においては、双方向インバータ11aは、交流入出力端子に入力した交流の電力を直流の電力にAC/DC変換し、AC/DC変換された直流の電力を双方向DC/DCコンバータ11bへ出力する。DC/DCコンバータ11bは、双方向インバータ11aから出力された直流の電力を、バッテリ21充電用の電力に変換し、電圧変換された電力を、給電線を介してバッテリ21へ出力する。バッテリ21の放電動作時においては、DC/DCコンバータ11bは、給電線を介してバッテリ21から出力された直流の電力を、所定電圧の電力に電圧変換し、電圧変換された電力を双方向インバータ11aへ出力する。双方向インバータ11aは、DC/DCコンバータ11bから出力された直流の電力を、交流の電力にDA変換し、DA変換された交流の電力を、分電盤3を介して宅内負荷4へ出力する。
ROMはコンピュータの初期動作に必要なプログラムを記憶している。RAMは、DRAM(Dynamic RAM)、SRAM(Static RAM)等のメモリであり、制御部12の演算処理を実行する際に記憶部13から読み出された後述の制御プログラム10a、又は制御部12の演算処理によって生ずる各種データを一時記憶する。CPUは制御プログラム10aを実行することにより、各構成部の動作を制御し、バッテリ21の充放電を制御する。
「時間帯区分」は、24時間を複数に区分けしてなる各区分の名称、識別番号等を格納する。本実施形態1においては、24時間を、深夜時間帯、活動時間帯及び低活動時間帯の3つに区分けした各時間帯が「時間帯区分」に格納されている。深夜時間帯は、安価な深夜電力によってバッテリ21の充電を行うことが可能な時間帯である。活動時間帯は、車両C及び充放電制御装置1の接続が解除される可能性がある時間帯、つまりユーザが活動して車両Cを用いて外出する可能性がある時間帯である。低活動時間帯は、ユーザの活動が低下して車両C及び充放電制御装置1の接続が解除される可能性が低い時間帯である。
「開始時刻」及び「終了時刻」は、各時間帯の開始時刻と、終了時刻とを格納する。
「目標バッテリ残量」は、充放電に係る目標値を格納する。
深夜時間帯に対応付けて目標値テーブルに格納される第1目標値は、深夜電力を用いた充電によって達成すべきバッテリ21の残量である。例えば、第1目標値は、バッテリ21の劣化を招くことなく充電可能なバッテリ容量の最大値である。具体的には、第1目標値は、バッテリ容量の90%の値である。
活動時間帯に対応付けて目標値テーブルに格納される第2目標値は、放電時においても保持すべきバッテリ21の残量であり、車両Cを用いた外出が可能な残量を格納する。例えば、第2目標値は、バッテリ容量の50%の値である。
低活動時間帯に対応付けて目標値テーブルに格納される第3目標値は、放電時においても保持すべきバッテリ21の残量であり、車両Cの外出を想定しない残量を格納する。例えば、第3目標値は、バッテリ21の劣化を招くことなく放電可能なバッテリ容量の下限値である。具体的には、第3目標値は、バッテリ容量の20%の値である。
なお、バッテリ容量の上限値及び下限値をそれぞれ、第1目標値及び第3目標値として設定する方法を説明したが、かかる設定方法は一例である。バッテリ容量の上限値又は下限値に基づいてそれぞれ所定の演算を行い、所定の演算によって得られた各値をそれぞれ第1目標値及び第3目標値として設定しても良い。所定の演算は、例えばバッテリ容量の上限値及び下限値に対して所定の割合を乗じたり、上限値から所定値を減算したり、下限値に所定値を加算したりする処理である。また、バッテリ容量の上限値及び下限値の双方を用いて、第1目標値を算出しても良い。同様に、上限値及び下限値の双方を用いて、第3目標値を算出しても良い。
このように充電制御を行うことによって、安価な深夜電力にてバッテリ21を充電することができ、電気料金の節約を図ることができる。
このように放電制御を行うことによって、車両Cを用いた外出時に必要なバッテリ21の残量を確保しつつ、深夜電力によってバッテリ21に蓄えた電力を宅内負荷4へ供給することにより、電力需要を抑制することができる。
図7Aに示すように、活動時間帯における15時過ぎにバッテリ21の残量が第2目標値に達しているため、充放電制御装置1はバッテリ21の放電を停止している。従って、その後、16時頃の外出時においても、バッテリ21は第2目標値以上の残量を保持しており、使用者はバッテリ21切れを心配すること無く、車両Cを用いて外出することができる。
実施形態1に係る充放電制御装置1は、活動時間帯においてバッテリ21の残量が第2目標値未満になった場合、無条件でバッテリ21の充電制御を行う構成であったが、活動時間帯又は低活動時間帯における充電の要否はユーザによって異なる。例えば、1日に複数回外出するユーザの場合、又は低活動時間帯でも外出する可能性があるユーザの場合、バッテリ21を充電すべきであるが、1日に1回しか外出しないユーザの場合、バッテリ21を充電する必要が無い。実施形態2に係る充放電制御装置1は、活動時間帯及び低活動時間帯におけるバッテリ21の充電制御の要否を設定可能にした点が実施形態1と異なる。
充放電制御装置1の構成は実施形態1と同様であり、目標値テーブルの内容と、充放電の制御内容のみが実施形態1と異なるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
制御部12は、実施形態1におけるステップS51〜ステップS59と同様の処理をステップS251〜ステップS259にて実行する。ステップS258又はステップS259の処理を終えた場合、制御部12は、目標値テーブルを参照し、充電の要否を判定する(ステップS260)。充電を要すると判定した場合(ステップS260:YES)、制御部12は、目標値テーブルから第2目標値を読み出して、バッテリ21の充放電に係る目標値として第2目標値を設定する(ステップS261)。
ステップS261の処理を終えた場合、又は充電が不要であると判定した場合(ステップS260:NO)、制御部12は、充電ECU22と通信を行い、バッテリ21の残量を検知する(ステップS262)。そして、制御部12は、バッテリ21の残量が目標値以上であるか否かを判定する(ステップS263)。ステップS263において、バッテリ21の残量が目標値以上であると判定した場合(ステップS263:YES)、制御部12は、電力変換部11を駆動すると共に、充電ECU22との間で放電制御に係る情報の通信を行うことにより、バッテリ21の放電制御を行い(ステップS264)、処理を終える。バッテリ21の残量が目標値未満であると判定した場合(ステップS263:NO)、制御部12は、目標値テーブルを参照し、充電の要否を判定する(ステップS265)。充電が不要であると判定した場合(ステップS265:NO)、制御部12は処理を終える。充電を要すると判定した場合(ステップS265:YES)、制御部12は電力変換部11を駆動すると共に、充電ECU22との間で充電制御に係る情報の通信を行うことにより、バッテリ21の充電制御を行い(ステップS256)、処理を終える。
実施形態3に係る充放電制御装置1は、車両Cに充電ガンが接続された場合に、充電の要否を受け付けるように構成してある点が実施形態2と異なる。
充放電制御装置1の構成は実施形態1及び2と同様であり、充放電の制御内容のみが実施形態1及び2と異なるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
また、制御部12は、ステップS313の処理で記憶した充電の要否を示す情報を、特定のタイミングで削除すると良い。例えば、充電の要否を受け付けてから24時間が経過した場合、深夜時間帯を跨いだ場合等、特定の条件で、制御部12は、記憶部13に記憶させて充電の要否を示す情報を削除すると良い。もちろん、制御部12は、ユーザによる手動操作を操作部14にて受け付けて、前記情報を削除しても良い。
実施形態4に係る充放電制御装置1は、車両Cに充電ガンが接続されたとき、次の外出予定時刻及び必要なバッテリ残量を受け付けるように構成してある点が実施形態1と異なる。
充放電制御装置1の構成は実施形態1と同様であり、充放電の制御内容のみが実施形態1と異なるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
外出予定時刻を経過していないと判定した場合(ステップS461:NO)、制御部12は、記憶部13が記憶する第4目標値を読み出し、バッテリ21の充放電に係る目標値として設定する(ステップS463)。
実施形態5に係る充放電制御システムは、系統連係した太陽光発電システムを備える点が実施形態1と異なる。実施形態5に係る充放電制御装置1のその他の構成は実施形態1と同様であり、太陽光発電に係る構成、及び充放電の制御内容のみが実施形態1と異なるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
また、PVパネル7を系統連係する例を説明したが、風力発電、水力発電等、その他の自然エネルギーに係る電力を発電する発電装置を系統連係させたシステムに本発明を適用しても良い。
更に、本実施形態5では、PVパネルから出力された電力をDA変換するDC/ACコンバータ18を充放電制御装置に備える例を説明したが、PVパネルから出力された電力の電圧値を変換するDC/DCコンバータを備え、DC/DCコンバータの出力端子を、双方向DC/DCコンバータと、双方向コンバータ11bとの間に接続するように構成しても良い。また、DC/ACコンバータ18及び前記DC/DCコンバータを充放電制御装置の外部機器として設置するように構成しても良い。
実施形態6に係る充放電制御システムは、電力料金単価に応じた充放電制御を行う点が実施形態1と異なる。実施形態6に係る充放電制御装置1の構成は実施形態1と同様であり、充放電の制御内容のみが実施形態1と異なるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
従って、安価な電力にてバッテリ21を充電し、車両Cを用いた外出に要する残量を確実に確保することができる。また、安価な電力をバッテリ21に蓄えておくことにより、後に発生する電力需要が増大した場合に、バッテリ21の放電制御を行うことにより電力需要を抑えることができる。更に、電力需要が増大した場合、電力料金単価が上昇するが、バッテリ21から宅内負荷4へ電力を供給することによって、外部系統Gから購入する電力を削減し、電気料金を抑えることもできる。
なお、電力料金単価が閾値未満になった場合、第1目標値にて充電制御を行う例を説明したが、バッテリ21の残量が第1目標値以外の他の所定目標値以上になるように充電制御を行うように構成しても良い。
実施形態7に係る充放電制御装置1は、活動時間帯を学習し、自動設定することができる点が実施形態1〜実施形態6と異なる。実施形態7に係る充放電制御装置1の構成は実施形態1〜6と同様であり、充放電の制御内容のみが実施形態1〜6と異なるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
3 分電盤
4 宅内負荷
5 ルータ
6 通信端末
7 PVパネル
8 情報提供装置
10 記録媒体
10a 制御プログラム
11 電力変換部
11a 双方向インバータ
11b DC/DCコンバータ
12 制御部
13 記憶部
14 操作部
15 無線通信部
16 通信部
17 時計
18 DC/ACコンバータ
19a 第1電流センサ
19b 第2電流センサ
19c 第3電流センサ
21 バッテリ
22 充電ECU
C 車両
G 外部系統
N 通信網
Claims (12)
- バッテリを搭載した車両に着脱可能に接続され、外部系統の電力による前記バッテリの充電及び負荷への放電を制御する充放電制御装置であって、
深夜時間帯及び複数の非深夜時間帯毎に、前記バッテリの充放電に係る異なる目標値を記憶する記憶部と、
現時刻が前記深夜時間帯である場合、前記バッテリの残量が前記深夜時間帯に係る目標値以上になるように前記バッテリの充電を制御し、現時刻が一の前記非深夜時間帯である場合、前記バッテリの残量が該一の非深夜時間帯に係る目標値未満にならないように前記バッテリの放電を制御する制御部と、
前記車両の接続が解除されたか否かを判定する解除判定部と、
該解除判定部にて前記車両の接続が解除されたと判定されたときの時刻に基づいて、前記複数の非深夜時間帯を決定する決定部と
を備える充放電制御装置。 - 1日は前記深夜時間帯、該深夜時間帯の後に順に続く第1の前記非深夜時間帯及び第2の前記非深夜時間帯に3区分されており、前記第1の非深夜時間帯に係る目標値は、前記第2の非深夜時間帯に係る目標値よりも大きい
請求項1に記載の充放電制御装置。 - バッテリを搭載した車両に着脱可能に接続され、外部系統の電力による前記バッテリの充電及び負荷への放電を制御する充放電制御装置であって、
深夜時間帯及び複数の非深夜時間帯毎に、前記バッテリの充放電に係る異なる目標値を記憶する記憶部と、
現時刻が前記深夜時間帯である場合、前記バッテリの残量が前記深夜時間帯に係る目標値以上になるように前記バッテリの充電を制御し、現時刻が一の前記非深夜時間帯である場合、前記バッテリの残量が該一の非深夜時間帯に係る目標値未満にならないように前記バッテリの放電を制御する制御部と、
前記バッテリの残量の上限値及び下限値を示す情報を取得するバッテリ情報取得部と
を備え、
1日は前記深夜時間帯、該深夜時間帯の後に順に続く第1の前記非深夜時間帯及び第2の前記非深夜時間帯に3区分されており、前記第1の非深夜時間帯に係る目標値は、前記第2の非深夜時間帯に係る目標値よりも大きく、
前記深夜時間帯に係る目標値は、前記バッテリの残量の上限値又は少なくとも該上限値に基づく値を示し、前記第1の非深夜時間帯に係る目標値は、前記バッテリの残量の上限値及び下限値の間の値を示し、前記第2の非深夜時間帯に係る目標値は前記バッテリの残量の下限値又は少なくとも該下限値に基づく値を示している
充放電制御装置。 - 前記車両の接続が解除されたか否かを判定する解除判定部と、
該解除判定部にて前記車両の接続が解除されたと判定されたときの時刻に基づいて、前記複数の非深夜時間帯を決定する決定部と
を備える請求項3に記載の充放電制御装置。 - 前記制御部は、
現時刻が一の前記非深夜時間帯である場合、前記バッテリの残量が該一の非深夜時間帯に係る目標値未満であるとき、前記バッテリの充電を制御する
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の充放電制御装置。 - 外出予定の有無を受け付ける受付部と、
前記バッテリの残量を示す情報を取得する残量情報取得部と
を備え、
前記制御部は、
外出予定があり、かつ、前記バッテリの残量が一の前記非深夜時間帯に係る目標値未満である場合、前記バッテリの残量が該目標値以上になるように前記バッテリの充電を制御する
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の充放電制御装置。 - 外出予定の有無、外出時に必要な前記バッテリの残量に係る目標値及び外出予定時刻を受け付ける受付部と、
前記バッテリの残量を示す情報を取得する残量情報取得部と
を備え、
前記制御部は、
前記バッテリの残量が前記受付部にて受け付けた目標値未満である場合、前記外出予定時刻前に前記バッテリの残量が該目標値以上になるように前記バッテリの充電を制御する
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の充放電制御装置。 - 前記車両が自機に接続されたか否かを判定する接続判定部を備え、
前記受付部は、
前記車両が自機に接続されたと判定した場合、外出予定の有無を受け付ける
請求項6又は請求項7に記載の充放電制御装置。 - 前記負荷が設けられた建物で発生した自然エネルギー及び外部系統の電力を前記バッテリの充電用の電力に変換する電力変換部と、
前記負荷で消費されなかった前記自然エネルギーの余剰電力を検出する検出部と
を備え、
前記制御部は、
前記非深夜時間帯であり、前記検出部が余剰電力を検出した場合、前記電力変換部によって前記自然エネルギーの余剰電力を充電用の電力に変換させ、前記深夜時間帯である場合、外部系統の電力を充電用の電力に変換させる
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の充放電制御装置。 - 外部系統の電力料金単価に係る情報を取得する料金情報取得部と、
該料金情報取得部にて取得した情報が示す電力料金単価が閾値以下か否かを判定する料金判定部と
を備え、
前記制御部は、
前記料金判定部が前記閾値以下と判定した場合、前記深夜時間帯であるか否かに拘わらず、前記深夜時間帯に係る目標値又は所定目標値以上になるように前記バッテリの充電を制御する
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の充放電制御装置。 - バッテリを搭載した車両に着脱可能に接続され、外部系統の電力による前記バッテリの充電及び負荷への放電を行う充放電制御装置に、前記バッテリの充放電を制御させる制御プログラムであって、
前記充放電制御装置を、
深夜時間帯及び複数の非深夜時間帯毎に、前記バッテリの充放電に係る異なる目標値を記憶する記憶部と、
現時刻が前記深夜時間帯である場合、前記バッテリの残量が前記深夜時間帯に係る目標値以上になるように前記バッテリの充電を制御し、現時刻が一の前記非深夜時間帯である場合、前記バッテリの残量が該一の非深夜時間帯に係る目標値未満にならないように前記バッテリの放電を制御する制御部と、
前記車両の接続が解除されたか否かを判定する解除判定部と、
該解除判定部にて前記車両の接続が解除されたと判定されたときの時刻に基づいて、前記複数の非深夜時間帯を決定する決定部と
して機能させるための制御プログラム。 - バッテリを搭載した車両に着脱可能に接続され、外部系統の電力による前記バッテリの充電及び負荷への放電を行う充放電制御装置に、前記バッテリの充放電を制御させる制御プログラムであって、
前記充放電制御装置を、
深夜時間帯及び複数の非深夜時間帯毎に、前記バッテリの充放電に係る異なる目標値を記憶する記憶部と、
現時刻が前記深夜時間帯である場合、前記バッテリの残量が前記深夜時間帯に係る目標値以上になるように前記バッテリの充電を制御し、現時刻が一の前記非深夜時間帯である場合、前記バッテリの残量が該一の非深夜時間帯に係る目標値未満にならないように前記バッテリの放電を制御する制御部と、
前記バッテリの残量の上限値及び下限値を示す情報を取得するバッテリ情報取得部と
して機能させるためのプログラムであり、
1日は前記深夜時間帯、該深夜時間帯の後に順に続く第1の前記非深夜時間帯及び第2の前記非深夜時間帯に3区分されており、前記第1の非深夜時間帯に係る目標値は、前記第2の非深夜時間帯に係る目標値よりも大きく、
前記深夜時間帯に係る目標値は、前記バッテリの残量の上限値又は少なくとも該上限値に基づく値を示し、前記第1の非深夜時間帯に係る目標値は、前記バッテリの残量の上限値及び下限値の間の値を示し、前記第2の非深夜時間帯に係る目標値は前記バッテリの残量の下限値又は少なくとも該下限値に基づく値を示している
制御プログラム。
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