JP6892895B2 - 管理装置、管理方法、およびプログラム - Google Patents

管理装置、管理方法、およびプログラム Download PDF

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Description

本発明は、管理装置、管理方法、およびプログラムに関する。
近年、電動車両の普及が進んでいる。電動車両はバッテリ(例えば二次電池)を搭載しており、二次電池に電気が蓄電され、走行時には二次電池からモータに電力が供給されることにより走行する。このため、電動車両の利用者は、例えば、各地に設けられた充電ステーションや自宅等において電動車両の二次電池に電気を蓄電する。
また、V2G(Vehicle to Grid)と称される社会システムが提唱されている。V2Gでは、商用電力網を含む電力系統と電動車両との間で電力の融通が行われる(特許文献1参照)。V2Gでは、電動車両が移動手段として用いられない時に、電動車両に搭載された二次電池が、あたかも商用電力網における電力貯蔵設備の1つとして利用される。このため、V2Gに参加する電動車両と電力系統の間では双方向の電力の授受が行われる。
国際公開第2018/084152号
上述したように、V2Gを適用した社会システムでは、二次電池から電力系統への電力の供給を行うため、V2Gを行わない場合と比較して二次電池の通電時間が増加する。このように二次電池への通電時間の増加によって、二次電池の劣化が促進される可能性がある。しかしながら、従来技術では、車両の動作の保証期間における二次電池の性能を担保してV2Gの運用を行いつつ車両の走行を維持して二次電池の劣化を低減するように制御することが容易ではない場合があった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、電力系統と車両に搭載され走行用の電力を蓄える二次電池との間の電力の授受の運用を行いつつ二次電池の劣化を低減することができる管理装置、管理方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。
この発明に係る管理装置、管理装置の制御方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
(1):この発明の一態様に係る管理装置は、電力系統と、車両に搭載され走行用の電力を蓄える二次電池との間の電力の授受を管理する管理装置であって、前記二次電池の残存性能と前記二次電池の使用期間を示す情報とを取得する取得部と、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対して二以上のしきい値が対応付けられた参照情報から、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対応する二以上のしきい値を取得し、前記二次電池の残存性能を前記取得した二以上のしきい値のそれぞれと比較し、比較した結果に基づいて、前記電力系統と前記二次電池との間の電力の授受を制御する制御部と、を備え、前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、前記制御部は、前記二次電池の残存性能が前記第1しきい値以上かつ前記第2しきい値未満の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を下限充電率付近で行うように制御し、前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率である、管理装置である。
(2):この発明の一態様に係る管理装置は、電力系統と、車両に搭載され走行用の電力を蓄える二次電池との間の電力の授受を管理する管理装置であって、前記二次電池の残存性能と前記二次電池の使用期間を示す情報とを取得する取得部と、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対して二以上のしきい値が対応付けられた参照情報から、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対応する二以上のしきい値を取得し、前記二次電池の残存性能を前記取得した二以上のしきい値のそれぞれと比較し、比較した結果に基づいて、前記電力系統と前記二次電池との間の電力の授受を制御する制御部と、を備え、前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、前記制御部は、前記二次電池の残存性能が前記第2しきい値以上の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を、下限充電率より高い充電率の周波数制御充電率から前記下限充電率の間で行うように制御し、前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率である、管理装置である。
):上記(1)または(2)の態様において、前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、前記制御部は、前記二次電池の残存性能が前記第1しきい値未満の場合、前記電力系統と前記二次電池との間の電力の授受を制限するものである。
):上記(1)からのいずれか1つの態様において、前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、前記制御部は、前記二次電池の残存性能が前記第1しきい値以上かつ前記第2しきい値未満の場合、前記第2しきい値以上の場合に比して、前記二次電池の充電率を狭い範囲で制御するものである。
):上記(2)の態様において、前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、前記制御部は、前記二次電池の残存性能が前記第1しきい値以上かつ前記第2しきい値未満の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を下限充電率付近で行うように制御し、前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率であるものである。
):上記(1)の態様において、前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、前記制御部は、前記二次電池の残存性能が前記第2しきい値以上の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を、下限充電率より高い充電率の周波数制御充電率から前記下限充電率の間で行うように制御し、前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率であるものである。
):この発明の一態様に係る管理方法は、電力系統と、車両に搭載され走行用の電力を蓄える二次電池との間の電力の授受を管理する管理装置が、前記二次電池の残存性能と前記二次電池の使用期間を示す情報とを取得し、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対して二以上の閾値が対応付けられた参照情報から、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対応する二以上の閾値を取得し、前記二次電池の残存性能を前記取得した二以上の閾値のそれぞれと比較し、比較した結果に基づいて、前記電力系統と前記二次電池との間の電力の授受を制御し、前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、前記二次電池の残存性能が前記第1しきい値以上かつ前記第2しきい値未満の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を下限充電率付近で行うように制御し、前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率である、管理方法である。
(8):この発明の一態様に係る管理方法は、電力系統と、車両に搭載され走行用の電力を蓄える二次電池との間の電力の授受を管理する管理装置が、前記二次電池の残存性能と前記二次電池の使用期間を示す情報とを取得し、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対して二以上の閾値が対応付けられた参照情報から、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対応する二以上の閾値を取得し、前記二次電池の残存性能を前記取得した二以上の閾値のそれぞれと比較し、比較した結果に基づいて、前記電力系統と前記二次電池との間の電力の授受を制御し、前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、前記二次電池の残存性能が前記第2しきい値以上の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を、下限充電率より高い充電率の周波数制御充電率から前記下限充電率の間で行うように制御し、前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率である、管理方法である。
):この発明の一態様に係るプログラムは、電力系統と、車両に搭載され走行用の電力を蓄える二次電池との間の電力の授受を管理する管理装置のコンピュータに、前記二次電池の残存性能と前記二次電池の使用期間を示す情報とを取得させ、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対して二以上の閾値が対応付けられた参照情報から、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対応する二以上の閾値を取得させ、前記二次電池の残存性能を前記取得した二以上の閾値のそれぞれと比較させ、比較した結果に基づいて、前記電力系統と前記二次電池との間の電力の授受を制御させ、前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、前記二次電池の残存性能が前記第1しきい値以上かつ前記第2しきい値未満の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を下限充電率付近で行うように制御させ、前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率である、プログラムである。
(10):この発明の一態様に係るプログラムは、電力系統と、車両に搭載され走行用の電力を蓄える二次電池との間の電力の授受を管理する管理装置のコンピュータに、前記二次電池の残存性能と前記二次電池の使用期間を示す情報とを取得させ、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対して二以上の閾値が対応付けられた参照情報から、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対応する二以上の閾値を取得させ、前記二次電池の残存性能を前記取得した二以上の閾値のそれぞれと比較させ、比較した結果に基づいて、前記電力系統と前記二次電池との間の電力の授受を制御させ、前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、前記二次電池の残存性能が前記第2しきい値以上の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を、下限充電率より高い充電率の周波数制御充電率から前記下限充電率の間で行うように制御させ、前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率である、プログラムである。
(1)〜(7)によれば、二次電池の残存性能と第1しきい値と第2しきい値とを比較し、比較した結果に基づいて電力系統と前記二次電池との間の電力の授受を制御することにより、電力系統と、車両に搭載され走行用の電力を蓄える二次電池との間の電力の授受の運用を行いつつ二次電池の劣化を低減することができる。
(2)によれば、劣化している二次電池に対してV2G制御を制限(含む禁止)することで、二次電池の過度な劣化を低減することができる。
(3)によれば、二次電池の劣化に応じて、二次電池の充電を行う充電率の範囲を変化させることで、バッテリの劣化に応じた制御を行うことができる。
(4)によれば、周波数調整を下限充電率付近で実施するように制御することで、バッテリの劣化に応じた制御を行うことができる。
(5)によれば、周波数制御充電率と下限充電率の間でV2Gを実施するように制御することで、バッテリの劣化に応じた制御を行うことができる。
実施形態に係る管理装置を含むV2Gシステムの構成と使用環境の一例を示す図である。 実施形態に係る車両の車両記憶部が記憶する情報例を示す図である。 実施形態に係る管理装置の記憶部が記憶する情報例を示す図である。 実施形態に係る車載バッテリの充放電状態例を示す図である。 実施形態に係るバッテリ残存性能に対する周囲温度毎の補正値例を示す図である。 実施形態に係る管理装置の制御部の処理手順例のフローチャートである。
以下、図面を参照し、本発明の管理装置、管理方法、およびプログラムの実施形態について説明する。以下の説明において、車両は、二次電池を搭載した電気自動車であるものとするが、車両は、外部からの電力を蓄電可能な車両であり、走行用の電力を供給する二次電池を搭載した車両であればよく、ハイブリッド自動車や燃料電池車両であってもよい。
[V2Gシステムの概要]
まず、V2G(Vehicle to Grid)システムの概要について説明する。V2Gシステムは、商用電力網を含む電力系統と車両300との間で電力の融通を行うシステムである。V2Gシステムでは、車両が移動手段として用いられない時に、この車両に搭載された二次電池が電力貯蔵設備として利用される。このため、V2Gに参加する車両と電力系統の間では双方向の電力の授受が行われる。
V2Gに参加する車両は、電力系統の状況に応じて、電力系統における需給均衡の維持を目的とする継続的放電、または電力系統における周波数の安定を目的とする充放電を行う。需給均衡の維持を目的とした車両の継続的放電によって得られる電力は、電力系統の「瞬動予備力(Spinning Reserve)」として利用される。この瞬動予備力のための継続的放電は、特に電力系統における電力需要の増加に伴い、需給均衡を維持するために必要とされる電力系統への電力供給を目的として行われる。また、周波数の安定を目的とした車両の充放電よって授受される電力は、電力系統の「周波数調整(Frequency Regulation)」に利用される。いずれも車両が電力系統の安定化に寄与する。
[全体構成]
図1は、本実施形態に係る管理装置100を含むV2Gシステム1の構成と使用環境の一例を示す図である。図1に示すように、V2Gシステム1は、管理装置100と、複数の外部電源装置200(200−1,200−2,200−3,200−4,…)と、車両300と、電力事業者400を含む。なお、以下の説明において、外部電源装置200−1,200−2,200−3,200−4,…のうちの1つを特定しない場合は、外部電源装置200という。なお、図1では、1つの車両300を示しているが、車両300は複数であってもよい。
図1を参照してV2Gシステム1の使用環境例を説明する。
外部電源装置200は、例えば車両300の利用者の自宅260、利用者が勤める会社、利用者が利用する宿泊所等に設置されている。利用者は、例えば帰宅時に車両300を外部電源装置200に接続する。管理装置100は、外部電源装置200を介して、車両300に電力の供給を行うように制御し、商用電力網を含む電力系統と電動車両との間で電力の融通を行うように制御する。外部電源装置200と電力事業者400とは、送電線240を介して接続されている。管理装置100と外部電源装置200とは、ネットワークNWを介して接続されている。また、車両300と外部電源装置200とは、ケーブル220を介して接続される。なお、ケーブル220は、給電ケーブルであり、信号線を備えていてもよい。または、ケーブル220は、給電ケーブルに信号が重畳されていてもよい。なお、ネットワークNWは、例えば、インターネット、WAN(Wide Area Network)、LAN(Local Area Network)、プロバイダ装置、無線基地局などを含む。
[電力事業者400]
電力事業者400は、火力、風力、原子力又は太陽光等のエネルギーによって発電を行う発電所を含み、例えば割り当てられた地域に電力を供給する。なお、ここでの地域はどのように規定してもよく、地域は、例えば、都道府県や市町村などの行政区画を単位として規定してもよいし、変電所の管轄区域を単位として規定してもよい。電力事業者400は、電力需要に応じて車両300に搭載されている車載バッテリ310の充放電に対する指示(周波数調整(Frequency Regulation、瞬動予備力(Spinning Reserve)の提供)を、ネットワークNWを介して管理装置100に送信する。なお、図1に示す例は1つの地域の例であり、電力事業者400が1つの例である。
[管理装置100]
管理装置100は、通信部110(取得部)と、制御部120と、記憶部130と、を備える。
管理装置100は、ネットワークNWを介して電力事業者400と通信する。管理装置100は、ネットワークNWを介して複数の外部電源装置200と通信する。管理装置100は、電力事業者400から送信された情報に基づいて電力を管理する。管理装置100は、外部電源装置200に接続された車両300の車載バッテリ310の充放電を管理することによって、車両300から電力系統への瞬動予備力の提供または電力系統の周波数調整を行う。これによって、管理装置100は、電力事業者400の要求に応えるように車両300の車載バッテリ310の充放電を制御する。なお、管理装置100は、外部電源装置200を介して車両300から取得した情報(車両情報、車載バッテリ310の周囲温度を示す周囲温度情報)に基づいて、バッテリ劣化状況により、V2Gにおける周波数調整時の目標SOCを変化させる。
通信部110は、ネットワークNWを介して電力事業者400からの要求を受信する。電力事業者400から受信する要求は、周波数調整要求または瞬動予備力要求である。通信部110は、受信した周波数調整要求または瞬動予備力要求を制御部120に出力する。通信部110は、ネットワークNWを介して外部電源装置200と情報の送受信を行う。通信部110は、制御部120が出力するSOC設定指示または周波数調整指示あるいは瞬動予備力指示を、ネットワークNWを介して外部電源装置200に送信する。通信部110は、外部電源装置200から受信した車両情報と周囲温度情報を制御部120に出力する。
制御部120は、通信部110が出力する車両情報と周囲温度情報を取得する。制御部120は、通信部110が出力する車両情報に含まれる登録日時情報と現在の日時に基づいて、車両(または車載バッテリ310)の動作を保証すべき残期間である保証残期間を算出する。なお、保証残期間は、車載バッテリ310(二次電池)の使用期間に基づく期間情報の一例である。制御部120は、通信部110が出力する車両情報に含まれるバッテリ情報に基づいて、バッテリ残存性能を算出する。なお、制御部120は、バッテリ情報と周囲温度情報に基づいてバッテリ残存性能を算出するようにしてもよい。制御部120は、保証残期間に対応付けられている第1しきい値と第2しきい値を記憶部130から読み出す。制御部120は、バッテリ残存性能と、第1しきい値と第2しきい値とを比較して、比較した結果に基づいて車両300が搭載する車載バッテリ310を制御するSOC設定指示(二次電池に対するV2G運用を制御する指示)を生成する。制御部120は、生成したSOC設定指示を、送信先を外部電源装置200にして通信部110に出力する。また、制御部120は、通信部110が出力する周波数調整要求(二次電池に対するV2G運用を制御する指示)または瞬動予備力要求(二次電池に対するV2G運用を制御する指示)を取得する。制御部120は、通信部110が出力した周波数調整要求を周波数調整指示とし、送信先を外部電源装置200にして通信部110に出力する。制御部120は、通信部110が出力した瞬動予備力要求を瞬動予備力指示とし、送信先を外部電源装置200にして通信部110に出力する。なお、保証残期間の算出方法、SOC設定指示の生成方法、バッテリ残存性能、第1しきい値、および第2しきい値については後述する。
記憶部130は、車両300を保証すべき保証残期間それぞれに、第1しきい値と第2しきい値を関連付けて記憶する。なお、記憶部130は、車載バッテリ310の種類が複数の場合、車載バッテリ310の種類毎に、保証残期間それぞれに、第1しきい値と第2しきい値を関連付けて記憶する。
[外部電源装置200]
外部電源装置200は、筐体202と、制御装置204と、通信部206と、ケーブル接続口208と、を備える。
外部電源装置200それぞれは、ネットワークNWを介して管理装置100と通信する。外部電源装置200には、送電線240が接続される。外部電源装置200には、ケーブル接続口208とケーブル220を介して、車両300が接続される。外部電源装置200は、管理装置100からネットワークNWを介して受信したSOC設定指示または周波数調整指示あるいは瞬動予備力指示を、ケーブル接続口208とケーブル220を介して車両300に出力する。外部電源装置200は、車両300が出力する車両情報と周囲温度情報をケーブル220とケーブル接続口208を介して取得する。外部電源装置200は、取得した車両情報と周囲温度情報を、ネットワークNWを介して管理装置100に送信する。外部電源装置200は、車両300が搭載する車載バッテリ310の蓄電時、送電線240を介して電力を車両300に供給する。外部電源装置200は、車載バッテリ310の放電時、電力を送電線240に供給する。なお、外部電源装置200は、充放電制御部を備えていてもよい。この場合、外部電源装置200は、SOC設定指示または周波数調整指示あるいは瞬動予備力指示に基づいて、車載バッテリ310の充放電制御を行うようにしてもよい。
筐体202には、制御装置204と通信部206が内蔵されている。
制御装置204は、車両300が出力する車両情報と周囲温度情報を、ケーブル220とケーブル接続口208を介して取得する。制御装置204は、取得した車両情報と周囲温度情報を、送信先を管理装置100として通信部206に出力する。制御装置204は、通信部206が出力するSOC設定指示または周波数調整指示あるいは瞬動予備力指示を、ケーブル220とケーブル接続口208を介して車両300に出力する。
通信部206は、管理装置100が送信したSOC設定指示または周波数調整指示あるいは瞬動予備力指示をネットワークNWを介して受信し、受信したSOC設定指示または周波数調整指示あるいは瞬動予備力指示を制御装置204に出力する。通信部206は、制御装置204が出力した車両情報と周囲温度情報を、ネットワークNWを介して管理装置100に送信する。
ケーブル接続口208は、筐体202の外側表面に開口して形成される。ケーブル接続口208には、ケーブル220が接続可能とされる。
ケーブル220は、第1プラグ222および第2プラグ224を備える。第1プラグ222は、外部電源装置200のケーブル接続口208に接続され、第2プラグ224は、車両300のコネクタ360に接続される。
[車両300]
車両300は、車載バッテリ310(二次電池)と、バッテリセンサ320と、車両制御部330と、車両記憶部340と、センサ350と、コネクタ360(送受信部)と、を備える。なお車両300は、図示しないがインバーターと、モータと、トランスミッションと、車輪等を備える。
車載バッテリ310は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池である。車載バッテリ310は、車両制御部330の制御によって電力を蓄電し、蓄電した電力を放電する。
バッテリセンサ320は、例えば、車載バッテリ310の電流値、電圧値を検出し、検出した電流値、電圧値を車両制御部330に出力する。
車両制御部330は、バッテリセンサ320が出力する車載バッテリ310の電流値、電圧値に基づいて、例えば電流積算方式またはOCV(Open Circuit Voltage;開路電圧)推定方式によって、例えば所定時間毎に車載バッテリ310のSOC(State Of Charge;充電率)を算出する。車両制御部330は、外部電源装置200が出力するSOC設定指示と算出したSOCに基づいて、車載バッテリ310への充放電を制御する。車両制御部330は、センサ350が出力した周囲温度情報を取得する。車両制御部330は、車両記憶部340が記憶する車両情報を読み出す。車両制御部330は、車両情報に周囲温度情報を関連付けて、コネクタ360とケーブル220を介して外部電源装置200に出力する。なお、車両制御部330は、外部電源装置200からコネクタ360を介して情報取得指示を取得した際に車両情報と周囲温度情報を出力するようにしてもよい。また、車両制御部330は、外部電源装置200が出力する周波数調整指示を取得し、取得した周波数調整指示に応じて後述するようにバッテリ残存性能に応じたSOCで周波数調整制御を行う。また、車両制御部330は、外部電源装置200が出力する瞬動予備力指示を取得し、取得した瞬動予備力指示に応じて電力系統への電力の供給を行うように制御する。車両制御部330は、車両300が外部電源装置200に接続されていない場合、車両300の駆動源であるモータおよびその他電気を必要とする図示しないデバイスに電力を供給する。また、車両制御部330は、車両300が外部電源装置200に接続された場合、管理装置100からの要求に応じた充放電または車載バッテリ310のSOCを予め設定されたレベルに上げるための充電を行う。なお、100%のSOCのとき、車載バッテリ310が満充電状態である。
車両記憶部340は、車両情報を記憶する。車両情報には、車載バッテリ310の運用が開始された日時を示す情報、または車載バッテリ310が登録された日時を示す情報、あるいは車両300が登録された日時を示す情報のうち少なくとも1つが含まれている。なお、車載バッテリ310が登録された日時とは、例えば車載バッテリ310が車両300に取り付けられた日時である。また、車両情報には、バッテリ情報が含まれている。なお、バッテリ情報は、例えば車載バッテリ310の初期最大容量と最大蓄電時の容量の情報を含む。
センサ350は、例えば温度センサである。センサ350は、例えば車載バッテリ310の周囲温度を検出し、検出した周囲温度を示す周囲温度情報を車両制御部330に出力する。
コネクタ360は、ケーブル220の第2プラグ224と接続される。
なお、管理装置100の制御部120の構成要素は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、車両300の車両制御部330は、例えばECU(Electronic Control Unit)やCPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。制御部120または車両制御部330の一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めHDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリなどの記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)に格納されていてもよいし、DVDやCD−ROMなどの着脱可能な記憶媒体(非一過性の記憶媒体)に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。
[車両300の車両記憶部340が記憶する情報例]
次に、車両300の車両記憶部340が記憶する情報例を説明する。図2は、実施形態に係る車両300の車両記憶部340が記憶する情報例を示す図である。図2に示すように、車両記憶部340は、車両識別情報に、登録日(車載バッテリ310の運用が開始された日時を示す情報、または車載バッテリ310が登録された日時を示す情報、あるいは車両300が登録された日時を示す情報のうち少なくとも1つ)とバッテリ情報を関連付けて記憶する。
[管理装置100の記憶部130が記憶する情報例]
次に、管理装置100の記憶部130が記憶する情報例を説明する。図3は、本実施形態に係る管理装置100の記憶部130が記憶する情報例を示す図である。図3に示すように、記憶部130は、保証残期間それぞれに、第1しきい値と第2しきい値を関連付けて記憶する。例えば、記憶部130は、保証残期間が15年に、第1しきい値が0.8と第2しきい値が0.9を関連付けて記憶する。このように、本実施形態において、第2しきい値は、第1しきい値より大きい値である。なお、保証残期間は、図3のように年数であってもよく、月数であってもよく、日数であってもよく、時間であってもよい。また、保証残年数は、車両の車種に応じた年数、販売する国や地域に応じた年数であってもよい。なお、図3に示した例では、保証残期間それぞれに、2つのしきい値を関連付けて記憶させる例を説明したが、しきい値は3つ以上であってもよい。しきい値は、例えば周囲温度に応じた3つ以上のしきい値であってもよい。このように、記憶部130が3つ以上のしきい値を記憶する場合、制御部120は、車両300から取得した情報に基づいて、3つ以上のしきい値から2つ以上のしきい値を読み出すようにしてもよい。
[車載バッテリ310の充放電状態例と用語]
次に、車載バッテリ310の充放電状態例と用語を、図4を用いて説明する。図4は、本実施形態に係る車載バッテリ310の充放電状態例を示す図である。符号g11は、時刻に対する充電率(SOC)の変化を示す。符号g11において、横軸は時刻(秒)である。縦軸はSOC(%)である。符号g12は、瞬動予備力指示を表す。瞬動予備力指示において、H(ハイ)レベルの期間が瞬動予備力指示された期間である。また、瞬動予備力指示において、横軸は時刻である。
目標SOCは、車載バッテリ310が満充電であるときのSOCである。周波数制御SOC(周波数制御充電率)は、目標SOCより低いSOCであり、管理装置100のSOC設定指示に基づくSOCである。なお、周波数制御SOCは、車両300の製造者によって設定される値である。下限SOC(下限充電率)は、周波数制御SOCより低いSOCであり、例えば車両300の運転者によって設定される値である。下限SOCは、車両300の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を、車載バッテリ310が出力可能な値である。開始SOCは、下限SOCより低いSOCであり、車両300が走行した後に車載バッテリ310に蓄電されていた電力を使い切った際のSOCである。
また、V2Gにおける「瞬動予備力」は、車両300が小さくはない電流量を継続して放電することによって得られる。一方、V2Gにおける「周波数調整」は、車両300が瞬間的かつ頻繁な充放電の切替を行うことによって実現される。
時刻t0から時刻t1の期間、車両300は走行を行う。この結果、SOCは、目標SOC(満充電)に近い状態から開始SOCまで下がる。
時刻t1の時、車両300は、外部電源装置200に接続される。また、時刻t1から時刻t2の期間、車載バッテリ310は、V2G運用または通常充電によって電力が蓄電される。
時刻t2の時にSOCが周波数制御SOCに達する。この結果、時刻t2から時刻t3の期間、車両制御部330は、周波数制御SOCにおいて周波数調整のための制御である周波数調整制御を行う。
時刻t3から時刻t5の期間は、電力事業者400が瞬動予備力要求を行った期間である。時刻t3から時刻t4の期間、車両制御部330は、管理装置100からの瞬動予備力要求に基づいて、車載バッテリ310が蓄電する電力を、外部電源装置200を介して送電線240に供給する。この結果、SOCは、周波数制御SOCから下限SOCまで下がる。
時刻t4から時刻t5の期間、車両制御部330は、下限SOCにおいて周波数調整制御を行う。
時刻t5の時、管理装置100が瞬動予備力指示をHレベルからL(ロー)レベルに切り替えることで、瞬動予備力指示を解除する。これにより、時刻t5から時刻t6の期間、車両制御部330は、車載バッテリ310に蓄電を行う。
時刻t6の時にSOCが周波数制御SOCに達する。この結果、時刻t6から時刻t7の期間、車両制御部330は、周波数制御SOCにおいて周波数調整制御を行う。
時刻t7から時刻t8の期間、車両制御部330は、目標SOCとなるまで車載バッテリ310の充電を制御する。
なお、目標SOCに対する周波数制御SOCの値は、車載バッテリ310のSOCが周波数制御SOCであるときに周波数調整指示に応じた周波数調整のための充放電を行っても目標SOCを超えない程度に低く、かつ充放電を行っても車載バッテリ310の劣化影響度がしきい値以下となる程度に低く設定される。
また、短期的な充放電の切り替えを行う車載バッテリ310の劣化影響度は、車載バッテリ310のSOCが高い程大きい。また、車載バッテリ310が充電を行う際に求められる性能を実現可能なSOC、例えば、所定電力量を連続して充電可能なSOCの最大値は、車載バッテリ310の温度が低いほど低い。このため、車両制御部330は、センサ350の検出値に応じて車載バッテリ310周囲温度が低い程、周波数制御SOCを低く設定するようにしてもよい。
なお、図4に示した図は、車載バッテリ310の充放電のイメージ図であり、後述するように、周波数調整制御は、車載バッテリ310の残存性能に応じたSOCにおいて行われる。また、車両制御部330は、周波数調整制御を管理装置100からの周波数調整指示を取得した際に行う。
[保証残期間]
次に、保証残期間の算出方法例を説明する。管理装置100の制御部120は、車両300から取得した車両情報に含まれる登録日(車載バッテリ310の運用が開始された日時を示す情報、または車載バッテリ310が登録された日時を示す情報、あるいは車両300が登録された日時を示す情報のうち少なくとも1つ)を抽出する。次に制御部120は、現在の日時から抽出した登録日を減算して使用された年数(または日数あるいは時間)を算出する。なお、制御部120は、例えばネットワークNWを介して現在の日時を取得する。または、管理装置100に不図示のタイムサーバーが接続されている場合、制御部120は、タイムサーバーから現在の日時を取得するようにしてもよい。次に制御部120は、予め定められている保証すべき年数(または日数あるいは時間)から使用された年数(または日数あるいは時間)を減算して保証残期間を算出する。
なお、上述した例では、制御部120が保証残期間を算出する例を説明したが、これに限られない。車両制御部330が、保証残期間を算出して、算出した保証残期間を、ケーブル220、外部電源装置200およびネットワークNWを介して管理装置100に出力するようにしてもよい。この場合、車両制御部330は、現在の日時を例えば管理装置100から取得してもよく、車両がGPS(Global Positioning System;全地球測位システム)の受信機を備えている場合、GPSの受信機によって受信した情報から現在の日時を抽出してもよい。
[バッテリ残存性能]
次に、バッテリ残存性能の算出方法例を説明する。管理装置100の制御部120は、車両300から取得した車両情報に含まれるバッテリ情報を抽出する。次に制御部120は、車載バッテリ310の初期最大容量と最大蓄電時の容量の情報に基づいてバッテリ残存性能を算出する。例えば、初期状態では車載バッテリ310が劣化していないため、初期最大容量と最大蓄電時の容量が一致する。制御部120は、バッテリ残存性能を[1−{(初期最大容量)−(最大蓄電時の容量)}/(初期最大容量)]によって算出する。例えば初期最大容量を例えば62(kWh)とし、現在の最大蓄電時の容量を49.6(kWh)とすると、制御部120は、バッテリ残存性能を0.8(=1−(62−49.6)/62)と算出する。また、初期状態のバッテリ残存性能は約1である。また、容量が仮に半分になった際のバッテリ残存性能は0.5(=1−(62−31)/62)である。
なお、上述した例では、制御部120がバッテリ残存性能を算出する例を説明したが、これに限られない。車両制御部330が、バッテリ残存性能を算出して、算出したバッテリ残存性能を、ケーブル220、外部電源装置200およびネットワークNWを介して管理装置100に出力するようにしてもよい。
なお、上述したバッテリ残存性能の算出方法は一例であり、これに限らない。例えば、制御部120は、センサ350が検出した周囲温度情報も用いてバッテリ残存性能を算出するようにしてもよい。例えば周囲温度が常温より低い場合、最大蓄電時の容量は常温より低くなる。このため、制御部120は、図5に示すような周囲温度に応じた補正値をバッテリ残存性能に加算または乗算することで、バッテリ残存性能を補正するようにしてもよい。図5は、本実施形態に係るバッテリ残存性能に対する周囲温度毎の補正値例を示す図である。
[管理装置100の制御部120の処理手順]
次に管理装置100の制御部120の処理手順例を説明する。図6は、本実施形態に係る管理装置100の制御部120の処理手順例のフローチャートである。
まず、制御部120は、車両300からケーブル220と外部電源装置200とネットワークNWを介して車両情報を取得する(ステップS1)。なお、車両情報には、例えば車両300を識別するための識別情報が含まれている。
次に制御部120は、取得した車両情報に含まれる登録日時と現在の日時に基づいて保証残期間を算出する(ステップS2)。
次に、制御部120は、取得した車両情報に含まれるバッテリ情報に基づいてバッテリ残存性能を算出する(ステップS3)。なお、制御部120は、ステップS2とステップS3の処理順番を逆に行ってもよく、平行して処理を行ってもよい。
次に制御部120は、取得した車両情報に基づいて、ステップS2で算出した保証残期間に対応する第1しきい値と第2しきい値を記憶部130から読み出す(ステップS4)。
次に制御部120は、算出したバッテリ残存性能と、記憶部130から読み出した保証残期間に対応する第1しきい値と第2しきい値を比較することでバッテリ劣化情報を判別する(ステップS5)。
次に制御部120は、バッテリ残存性能が第1しきい値未満の場合、電力系統と車載バッテリ310との間の電力の授受を制限する。これにより、制御部120は、V2G制御を制限または禁止する(ステップS6)。制御部120は、バッテリ残存性能が第1しきい値以上かつ第2しきい値未満の場合、周波数調整制御を下限SOC付近で実施するように制御する(ステップS7)。制御部120は、バッテリ残存性能が第2しきい値以上の場合、周波数制御SOCと下限SOCの間でV2Gを実施するように制御する(ステップS8)。
ここで、制御の具体例を、図4を参照して説明する。
バッテリ残存性能が第1しきい値以上かつ第2しきい値未満の場合、制御部120は、図4の時刻t4から時刻t5のように下限SOC付近で周波数調整制御を実施する。また、バッテリ残存性能が第2しきい値以上の場合、制御部120は、図4の符号g13のように周波数制御SOCと下限SOCの間でV2Gを実施するように制御する。このように、本実施形態では、車載バッテリ310の使用期間が増え車載バッテリ310の劣化が進んでいる場合、下限SOC付近で周波数調整制御を行うことで、車載バッテリ310の劣化の進行を抑制することができる。なお、制御部120は、車載バッテリ310の残存性能が第1しきい値以上かつ第2しきい値未満の場合、第2しきい値以上の場合に比して、車載バッテリ310の充電率を狭い範囲で制御する。
なお、上述した例において、管理装置100の機能は、外部電源装置200または車両300が備えていてもよい。
また、上述した例において、周波数調整指示を取得した際の車載バッテリ310のSOCが下限SOC〜周波数制御SOCの範囲内の場合に、車両制御部330は、バッテリ残存性能に応じたSOCで周波数調整制御を行う。また、瞬動予備力指示を取得した際の車載バッテリ310のSOCが下限SOC〜目標SOCの範囲内である場合に、車両制御部330は、瞬動予備力指示に応じて車載バッテリ310に対して瞬動予備力を提供するための継続的放電を電力系統に対して行うように制御する。
以上のように、本実施形態では、バッテリ情報と車載バッテリ310が登録された日時に関する情報を取得し、現在のバッテリ残存性能と保証残期間を算出し、それに応じた周波数調整時のSOCを設定するようにした。
これにより、本実施形態によれば、二次電池の保証期間を担保してV2Gの運用を行いつつ車両の走行を維持して車載バッテリ310(二次電池)の劣化を低減することができる。また、本実施形態によれば、保証残期間が少ない劣化している車載バッテリ310に対してV2G制御を制限または禁止することで、車載バッテリ310(二次電池)の劣化を低減することができる。また、本実施形態によれば、バッテリ残存性能が第1しきい値以上かつ第2しきい値未満の場合、車載バッテリ310の劣化が発生しているため、周波数調整を下限SOC付近で実施するように制御することで、バッテリの劣化に応じた制御を行うことができる。また、本実施形態によれば、バッテリ残存性能が第2しきい値以上の場合、車載バッテリ310の劣化が少ないため、周波数制御SOCと下限SOCの間でV2Gを実施するように制御することで、バッテリの劣化に応じた制御を行うことができる。
なお、上述した実施形態と変形例ではV2Gの運用例を説明したが、これに限られずV2H(Vehicle to Home)の運用に適用してもよい。なお、V2Hとは、車載バッテリ310に蓄えられた電力を住宅内に供給し家庭で活用する運用である。V2Hの運用を行う際、車両制御部330は、利用者が車両300または外部電源装置200を操作した結果に応じて、車両300から電力を利用者の自宅260へ送電線240を介して供給する。
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形および置換を加えることができる。
1…V2Gシステム、
100…管理装置、
110…通信部、
120…制御部、
130…記憶部、
200,200−1,200−2,200−3,200−4,・・・…外部電源装置、
202…筐体、
204…制御装置、
206…通信部、
208…ケーブル接続口、
220…ケーブル、
222…第1プラグ、
224…第2プラグ、
240…送電線、
300…車両、
310…車載バッテリ、
320…バッテリセンサ、
330…車両制御部、
340…車両記憶部、
350…センサ、
360…コネクタ、
400…電力事業者、
NW…ネットワーク

Claims (10)

  1. 電力系統と、車両に搭載され走行用の電力を蓄える二次電池との間の電力の授受を管理する管理装置であって、
    前記二次電池の残存性能と前記二次電池の使用期間を示す情報とを取得する取得部と、
    前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対して二以上のしきい値が対応付けられた参照情報から、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対応する二以上のしきい値を取得し、前記二次電池の残存性能を前記取得した二以上のしきい値のそれぞれと比較し、比較した結果に基づいて、前記電力系統と前記二次電池との間の電力の授受を制御する制御部と、
    を備え
    前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、
    前記制御部は、
    前記二次電池の残存性能が前記第1しきい値以上かつ前記第2しきい値未満の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を下限充電率付近で行うように制御し、
    前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率である、
    管理装置。
  2. 電力系統と、車両に搭載され走行用の電力を蓄える二次電池との間の電力の授受を管理する管理装置であって、
    前記二次電池の残存性能と前記二次電池の使用期間を示す情報とを取得する取得部と、
    前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対して二以上のしきい値が対応付けられた参照情報から、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対応する二以上のしきい値を取得し、前記二次電池の残存性能を前記取得した二以上のしきい値のそれぞれと比較し、比較した結果に基づいて、前記電力系統と前記二次電池との間の電力の授受を制御する制御部と、
    を備え、
    前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、
    前記制御部は、
    前記二次電池の残存性能が前記第2しきい値以上の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を、下限充電率より高い充電率の周波数制御充電率から前記下限充電率の間で行うように制御し、
    前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率である、
    管理装置。
  3. 前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、
    前記制御部は、
    前記二次電池の残存性能が前記第1しきい値未満の場合、前記電力系統と前記二次電池との間の電力の授受を制限する、
    請求項1または請求項2に記載の管理装置。
  4. 前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、
    前記制御部は、
    前記二次電池の残存性能が前記第1しきい値以上かつ前記第2しきい値未満の場合、前記第2しきい値以上の場合に比して、前記二次電池の充電率を狭い範囲で制御する、
    請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載の管理装置。
  5. 前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、
    前記制御部は、
    前記二次電池の残存性能が前記第1しきい値以上かつ前記第2しきい値未満の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を下限充電率付近で行うように制御し、
    前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率である、
    請求項2に記載の管理装置。
  6. 前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、
    前記制御部は、
    前記二次電池の残存性能が前記第2しきい値以上の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を、下限充電率より高い充電率の周波数制御充電率から前記下限充電率の間で行うように制御し、
    前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率である、
    請求項1に記載の管理装置。
  7. 電力系統と、車両に搭載され走行用の電力を蓄える二次電池との間の電力の授受を管理する管理装置が、
    前記二次電池の残存性能と前記二次電池の使用期間を示す情報とを取得し、
    前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対して二以上の閾値が対応付けられた参照情報から、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対応する二以上の閾値を取得し、
    前記二次電池の残存性能を前記取得した二以上の閾値のそれぞれと比較し、
    比較した結果に基づいて、前記電力系統と前記二次電池との間の電力の授受を制御し、
    前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、
    前記二次電池の残存性能が前記第1しきい値以上かつ前記第2しきい値未満の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を下限充電率付近で行うように制御し、
    前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率である、
    管理方法。
  8. 電力系統と、車両に搭載され走行用の電力を蓄える二次電池との間の電力の授受を管理する管理装置が、
    前記二次電池の残存性能と前記二次電池の使用期間を示す情報とを取得し、
    前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対して二以上の閾値が対応付けられた参照情報から、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対応する二以上の閾値を取得し、
    前記二次電池の残存性能を前記取得した二以上の閾値のそれぞれと比較し、
    比較した結果に基づいて、前記電力系統と前記二次電池との間の電力の授受を制御し、
    前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、
    前記二次電池の残存性能が前記第2しきい値以上の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を、下限充電率より高い充電率の周波数制御充電率から前記下限充電率の間で行うように制御し、
    前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率である、
    管理方法。
  9. 電力系統と、車両に搭載され走行用の電力を蓄える二次電池との間の電力の授受を管理する管理装置のコンピュータに、
    前記二次電池の残存性能と前記二次電池の使用期間を示す情報とを取得させ、
    前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対して二以上の閾値が対応付けられた参照情報から、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対応する二以上の閾値を取得させ、
    前記二次電池の残存性能を前記取得した二以上の閾値のそれぞれと比較させ、
    比較した結果に基づいて、前記電力系統と前記二次電池との間の電力の授受を制御させ、
    前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、
    前記二次電池の残存性能が前記第1しきい値以上かつ前記第2しきい値未満の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を下限充電率付近で行うように制御させ、
    前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率である、
    プログラム。
  10. 電力系統と、車両に搭載され走行用の電力を蓄える二次電池との間の電力の授受を管理する管理装置のコンピュータに、
    前記二次電池の残存性能と前記二次電池の使用期間を示す情報とを取得させ、
    前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対して二以上の閾値が対応付けられた参照情報から、前記二次電池の使用期間に基づく期間情報に対応する二以上の閾値を取得させ、
    前記二次電池の残存性能を前記取得した二以上の閾値のそれぞれと比較させ、
    比較した結果に基づいて、前記電力系統と前記二次電池との間の電力の授受を制御させ、
    前記二以上のしきい値は、第1しきい値と、前記第1しきい値よりも残存性能が高いことを示す第2しきい値とを含み、
    前記二次電池の残存性能が前記第2しきい値以上の場合、前記車両に対して、電力系統の周波数を一定に保つための周波数調整制御を、下限充電率より高い充電率の周波数制御充電率から前記下限充電率の間で行うように制御させ、
    前記下限充電率は、前記車両の次回走行時に運転者によって予め設定された距離を走行するために消費される電力量を前記二次電池が出力可能な充電率である、
    プログラム。
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