JP7455531B2 - 充電制御装置及びその方法、プログラム、充電管理装置及びその方法、プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、充電制御装置及びその方法、プログラム、充電管理装置及びその方法、プログラムに関する。

近年、蓄電池をエネルギー源とする電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）が普及している（以下、電気自動車とプラグインハイブリッド車をまとめてＥＶと称する。）。通勤にもＥＶが利用される中、職場の駐車場でＥＶの蓄電池を充電する職場充電の取り組みが進められている。

従業員の通勤時間は重なりがちであることから、職場充電においては同じ時間帯に多数のＥＶの充電が行われると、職場の消費電力が急速に増加する。このことから、契約電力の押し上げや受電設備の容量増加に繋がるおそれがあった。このような課題を解決するために、ＥＶの蓄電池に対する充電のオンオフを制御することによって需要電力を抑制する技術が知られている。

特許第５９８８２７０号公報 特許第６０５２６２１号公報

上記の通り、職場の需要電力を抑制する方法として、ＥＶの蓄電池に対する充電のオンオフ制御を行うことが考えられる。しかしながら、このような従来技術の充電制御装置では、ＥＶの走行距離、ＥＶを充電設備に接続した時刻、当該接続を切断した時刻、ＥＶの蓄電池のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）といったＥＶに係る情報が必要となるため、これらの情報をＥＶとの間で送受信するための通信設備が必要であった。もちろん、ＥＶの蓄電池に対する充電量が各ＥＶで大きく異なることは職場充電サービスとして不適切であるだけでなく、充電量が不十分なＥＶでは就業後自宅まで辿り着けなくなるおそれがあった。

本発明の実施形態は、上記のような問題を解決するものであり、ＥＶ側の情報を不要としながらも全てのＥＶの蓄電池に満遍なく充電することのできる充電制御装置及び充電管理装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本実施形態の充電制御装置は、事業所において複数の自動車の蓄電池に対して充電を行う複数の充電器を制御する充電制御装置であって、前記複数の充電器に供給可能な電力量の上限を所定の管理周期ごとに電力量目標値として取得する電力量目標値取得部と、前記複数の充電器をオンにする優先順位を前記管理周期ごとに一定の規則に従って交代させる優先順位ローテーション部と、前記電力量目標値を超えない範囲で前記優先順位の順に前記充電器をオンにする充電器決定部と、を備える。

また、本実施形態の充電管理装置は、事業所において複数の自動車の蓄電池に対して充電を行う複数の充電装置を制御する充電管理装置であって、各充電装置の消費電力量と環境情報とから各充電装置の需要電力量を予測する需要電力量予測部と、前記複数の充電装置に供給可能な電力量の上限を所定の管理周期ごとに電力量目標値として取得する電力量目標値取得部と、前記複数の充電装置をオンにする優先順位を前記管理周期ごとに一定の規則に従って交代させる優先順位ローテーション部と、各充電装置の需要電力量の合計が前記電力量目標値を超えない範囲で前記優先順位の順に前記複数の充電装置をオンにする充電スケジュールを作成する充電スケジュール作成部と、を備える。

また、本実施形態の充電制御装置または充電管理装置に係る充電制御方法、及びそのプログラムも本実施形態の一態様とする。

第１の実施形態に係る充電制御システムの構成を示す図である。 第１の実施形態に係るコンピュータの機能ブロック図である。 第１の実施形態に係る充電制御の流れを示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る充電優先順位のローテーションを示す図である。 第１の実施形態に係る充電器の決定方法を示す図である。 第１の実施形態に係る電力量目標値に対する電力制御結果を示す図である。 第２の実施形態に係るコンピュータの機能ブロック図である。 第２の実施形態に係る充電制御の流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る電力量目標値に対する電力制御を示す図である。 第３の実施形態に係る充電制御システムの構成を示す図である。 第３の実施形態に係るコンピュータの機能ブロック図である。 第３の実施形態に係る充電管理装置の構成を示す図である。 第３の実施形態に係る充電制御の流れを示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る充電スケジュール作成の流れを示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る電力需要データ作成処理を示す図である。 第３の実施形態に係る充電スケジュール作成処理を示す図である。 第３の実施形態に係る充電スケジュール作成処理を示す図である。 第３の実施形態に係る充電スケジュールの例を示す図である。

［１．第１の実施形態］
［１－１．構成］
図１乃至６を参照して第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る充電制御システムの構成を示す図である。図１に示すように、事業所１において、電力系統２から受電設備３が受電した電力は、構内系統４を介して、工場、ビル、店舗などの施設５や、駐車場６の充電装置１０に送電される。なお、構内系統４には、太陽光発電装置（ＰＶ）、蓄電装置、コジェネレーション装置などが接続されてもよい。

充電装置１０は、複数のＥＶ１１－１～１１－ｎの蓄電池に対して充電を行う（以下、単にＥＶに対して充電するともいう。）。蓄電池は、例えばリチウムイオン二次電池など、ＥＶのエネルギー源であればどのようなものでもよい。充電装置１０は、充電制御装置２０と、これに接続された複数の充電器２１－１～２１－ｎとを備える。なお、本明細書において、充電器２１－１～２１－ｎを総称する場合や、個々の充電器２１－１～２１－ｎを特定することがない場合は、充電器２１と記載する。

充電制御装置２０は、充電器２１－１～２１－ｎを制御してＥＶ１１－１～１１－ｎに対して充電を行う。充電制御装置２０は、プロセッサや記憶装置などを含んでなるコンピュータ３０と、ＥＶ１１－１～１１－ｎに対する充電器２１－１～２１－ｎのオンオフを行うコンタクタ３１－１～３１－ｎと、充電器２１－１～２１－ｎの消費電力量の合計を計測する電力量計３２とを備える。この消費電力量の合計に基づいて、コンピュータ３０は、コンタクタ３１－１～３１－ｎを介して充電器２１－１～２１－ｎのうちオンにする充電器２１を決定する。コンピュータ３０は、各充電器２１に割り当てられた優先順位ＰＲの順に、各充電器２１をオンにする。すなわち、優先順位ＰＲは、各充電器２１をオンにする優先順位である。なお、以降の説明において、優先順位ＰＲは、個々の充電器２１に割り当てられた優先順位だけでなく、全ての充電器２１に割り当てられた優先順位の全体を意味することもある。

充電装置１０のコンピュータ３０は、ネットワーク１２を介してクラウド上の充電管理装置１３との間で情報を送受信する。ネットワーク１２は、例えばインターネットである。ネットワーク１２を介して、充電管理装置１３は、事業所１からの電力会社との契約電力に基づいたデマンドコントロール（ＤＣ）指示や、事業所１の電力管理を行う上位システム１４からのデマンドレスポンス（ＤＲ）指示を受ける。充電管理装置１３は、ＤＣ／ＤＲ指示に基づいて決定される電力量目標値ＰＧを予め定められた管理周期ごとに充電装置１０のコンピュータ３０に送信する。すなわち、管理周期とは、電力量目標値ＰＧを変更するために設けられた周期である。管理周期は、本実施形態においては、３０分である。

図２は、本実施形態に係るコンピュータ３０の機能ブロック図である。図２に示すように、コンピュータ３０は、電力量目標値取得部４０、優先順位ローテーション部４１、パルス取得部４２、パルス積算部４３、消費電力算出部４４、充電器決定部４５、出力部４６を備える。

電力量目標値取得部４０は、管理周期ごとに充電管理装置１３から電力量目標値ＰＧを取得する。また、電力量目標値取得部４０は、電力量目標値ＰＧから消費電力上限値及び消費電力下限値を算出することもできる。消費電力上限値及び消費電力下限値は、電力量目標値ＰＧよりも低く設定される目標値である。優先順位ローテーション部４１は、管理周期ごとに各充電器２１に割り当てられた優先順位ＰＲをローテーションさせる。ローテーションさせるとは、一定の規則に従って、ある充電器２１に割り当てられた優先順位を、他の充電器２１に割り当てられた優先順位と交代させることを意味する。本実施形態において、一定の規則とは、各充電器２１の優先順位を１つずつ繰り上げることを意味する。また、最も優先順位が高い充電器２１の優先順位は最も低くなる。例えば、充電器２１－１～２１－ｎに割り当てられた１、２、３、・・・ｎ－１、ｎといった優先順位を、ｎ、１、２、・・・ｎ－１に再び割り当てることを意味する。なお、一定の規則としては、各充電器２１の優先順位を１つずつでなく２つ以上ずつ繰り上げてもよい。

パルス取得部４２は、充電器２１－１～２１－ｎの消費電力量の合計が予め定められた量を超える度に電力量計３２が発信するパルスを取得する。パルス積算部４３は、パルス取得部４２が取得したパルスの数を積算する。消費電力算出部４４は、予め定められた制御周期ごとにパルス積算部４３から積算パルス数を取得する。消費電力算出部４４は、現在の制御周期の積算パルス数と前回の制御周期の積算パルス数との差と、電力量計３２のパルス定数とから、現在の制御周期においてオンになっている充電器２１の消費電力量ＣＰを算出する。制御周期とは、各充電器２１のオンオフを変更するために設けられた周期である。制御周期は、管理周期以下の周期とし、本実施形態においては１０分である。

充電器決定部４５は、電力量目標値取得部４０が取得した電力量目標値ＰＧと、優先順位ローテーション部４１がローテーションした優先順位ＰＲと、消費電力算出部４４が算出した消費電力量ＣＰとから、制御周期ごとにオンにする充電器２１とオフにする充電器２１を決定する。出力部４６は、充電器決定部４５が決定した充電器２１－１～２１－ｎのオンオフ情報に基づき、コンタクタ３１－１～３１－ｎに対して制御信号を出力し、オンにする充電器２１に対応するＥＶ１１に対して充電を行う。

［１－２．作用］
本実施形態に係る充電制御の流れについて、図３のフローチャートを参照して説明する。なお、前提として、パルス取得部４２は、オンになっている充電器２１の消費電力量の合計に基づいて電力量計３２が発信するパルスを常時受信しており、パルス積算部４３は、パルス取得部４２がパルスを受信する度にパルス数を積算している。

まず、電力量目標値取得部４０は、予め定められた管理周期ごとに、ＤＣ／ＤＲ指示に基づいて決定される電力量目標値ＰＧを充電管理装置１３から取得する（ステップＳ１）。次に、優先順位ローテーション部４１は、管理周期ごとに充電器２１に割り当てられた優先順位ＰＲをローテーションさせる。すなわち、優先順位ローテーション部４１は、管理周期ごとに充電器２１－１～２１－ｎをオンにする優先順位ＰＲを１つずつ交代させる（ステップＳ２）。管理周期は、本実施形態においては３０分である。

ステップＳ２について、図４を参照してより具体的に説明する。図４に示すように、管理周期０の初期状態において、充電器２１－１～２１－ｎの優先順位ＰＲはそれぞれ１～ｎである。その後、管理周期１において、優先順位ローテーション部４１は、充電器２１－１～２１－ｎに対する充電の優先順位ＰＲを１つずつ交代させる。その結果、管理周期１における充電器２１－２～２１－ｎの優先順位ＰＲはそれぞれ１～ｎ－１となり、管理周期０において優先順位１だった充電器２１－１の優先順位ＰＲは最下位のｎとなる。優先順位ローテーション部４１は、管理周期が変わる度にこのローテーションを繰り返す。すなわち、管理周期ｎ－１においては、充電器２１－１～２１－（ｎ－１）の優先順位ＰＲはそれぞれ２～ｎとなり、充電器２１－ｎの優先順位ＰＲが１となる。また、管理周期ｎにおいては、充電器２１－１～２１－ｎの優先順位ＰＲはそれぞれ管理周期０と同じ１～ｎに戻る。

次に、消費電力算出部４４は、予め定められた制御周期ごとにパルス積算部４３から積算パルス数を取得する。さらに、消費電力算出部４４は、現在の制御周期の積算パルス数と前回の制御周期の積算パルス数との差と、電力量計３２のパルス定数とから、現在の制御周期においてオンになっている充電器２１の消費電力量ＣＰを算出する（ステップＳ３）。制御周期は、管理周期以下の周期とし、例えば１０分である。管理周期以下の長さの制御周期ごとに充電器２１の消費電力量ＣＰを算出することで、実際の消費電力量に近い数値で充電器２１のオンオフ制御が可能となる。

さらに、充電器決定部４５は、電力量目標値取得部４０が取得した電力量目標値ＰＧと、優先順位ローテーション部４１がローテーションした優先順位ＰＲと、消費電力算出部４４が算出した消費電力量ＣＰとから、制御周期ごとに充電器２１－１～２１－ｎのオンオフを決定する（ステップＳ４）。

ステップＳ４について、図５を参照してより具体的に説明する。図５は、充電器２１－ｉの優先順位ＰＲが１であり、充電器２１－ｉ～２１－（ｉ＋ｊ）がオンになっている状態を示している。図５に示すように、充電器決定部４５は、管理周期ごとに優先順位ＰＲが変更される度に、優先順位がｎとなる充電器２１－（ｉ－１）をオフにする。さらに、消費電力算出部４４が算出した消費電力量ＣＰが、電力量目標値取得部４０が取得した電力量目標値ＰＧに基づいて算出される消費電力下限値を下回る場合、充電器決定部４５は、充電器２１－（ｉ＋ｊ＋１）をオンにする。一方、消費電力算出部４４が算出した消費電力量ＣＰが、電力量目標値取得部４０が取得した電力量目標値ＰＧに基づいて算出される消費電力上限値を上回る場合、充電器決定部４５は、充電器２１－（ｉ＋ｊ）をオフにする。

最後に、出力部４６は、充電器決定部４５が決定した充電器２１－１～２１－ｎのオンオフ情報に基づき、コンタクタ３１－１～３１－ｎに対して制御信号を出力する（ステップＳ５）。以上のように、充電制御装置２０のコンピュータ３０は、オンにする充電器２１を決定し、対応するＥＶ１１に対して充電を行う。以上のステップＳ１、Ｓ２が管理周期ごとに、Ｓ３～Ｓ５が制御周期ごとに行われる。

以上のステップＳ１～Ｓ５の結果、すなわち本実施形態に係る電力量目標値ＰＧに対する電力制御結果について、図６を参照して説明する。図６に示す棒グラフの横軸は時刻、縦軸は消費電力（ｋＷ）である。棒グラフは、制御周期ごとに充電器２１－１～２１－ｎのうちオンになっている充電器２１の消費電力量ＣＰである。ここでは、制御周期は管理周期３０分の３分の１である１０分とする。また、充電器の数はｎ＝８であり、制御開始時点の時刻０：００より前の時刻では、充電器２１－１の優先順位ＰＲが１かつ全ての充電器２１－１～２１－８がオフになっている。

時刻０：００において、取得された電力量目標値ＰＧに基づいて、点線で示す消費電力上限値及び消費電力下限値が算出される。時刻０：００において、消費電力量ＣＰはゼロであり、消費電力下限値を下回る。従って、優先順位ＰＲが１の充電器２１－１をオンにする。次回の制御周期が始まる時刻０：１０において、充電器２１－１の消費電力量ＣＰは消費電力下限値を下回るため、優先順位ＰＲが２の充電器２１－２をオンにする。さらに次回の制御周期が始まる時刻０：２０において、充電器２１－１及び２１－２の消費電力量ＣＰは消費電力下限値を上回り、消費電力上限値を下回るため、新たに充電器２１をオンにしない。

時刻０：３０において、制御周期だけでなく管理周期も変わるため、電力量目標値ＰＧが再度取得され、点線で示す消費電力上限値及び消費電力下限値が更新される。また、優先順位ＰＲのローテーションが行われ、充電器２１－１の優先順位ＰＲがｎ＝８となる。従って、充電器２１－１をオフにする。充電器２１－２はオンのままである。ところで、図６においては、管理周期と同時に始まる制御周期においては新たに充電器２１をオンにしていない。これは、管理周期が変更されてから充電器２１の消費電力が計算されるまでにはタイムラグがあり、管理周期が変更された瞬間には充電器２１の消費電力が分かっていない可能性が高いためである。すなわち、確実に消費電力上限値を超えないための安全策としてオンにしていない。このように、管理周期と同時に始まる制御周期の中では、充電器２１のオンとオフの両方を行わない。

時刻０：４０において、制御周期が変わり、充電器２１－２の消費電力量ＣＰは消費電力下限値を下回るため、優先順位ＰＲが２の充電器２１－３をオンにする。さらに次回の制御周期が始まる時刻０：５０において、充電器２１－２及び２１－３の消費電力量ＣＰは消費電力下限値を下回るため、優先順位ＰＲが３の充電器２１－４をオンにする。そして、時刻１：００において、再び管理周期が変わるため、電力目標値ＰＧが再度取得されるのに伴い、点線で示す消費電力上限値及び消費電力下限値が更新される。また、優先順位ＰＲのローテーションが行われ、充電器２１－２の優先順位ＰＲがｎ＝８となる。従って、充電器２１－２をオフにする。充電器２１－３及び２１－４はオンのままである。先に説明したように、時刻１：００から始まる制御周期は、管理周期と同時に始まる制御周期であるので、新たに充電器２１をオンにしていない。

時刻２２：３０において、制御周期だけでなく管理周期も変わるため、電力量目標値ＰＧが再度取得され、点線で示す消費電力上限値及び消費電力下限値が更新される。また、優先順位ＰＲのローテーションが行われ、充電器２１－６の優先順位ＰＲがｎ＝８となる。従って、充電器２１－６をオフにする。充電器２１－７、２１－８及び２１－１はオンのままである。先に説明したように、時刻２２：３０から始まる制御周期は、管理周期と同時に始まる制御周期であるので、新たに充電器２１をオンにしていない。

［１－３．効果］
（１）本実施形態の充電制御装置は、優先順位ローテーション部４１によって、所定の管理周期ごとにオンにする充電器２１を充電する優先順位をローテーションするので、各ＥＶを満遍なく充電することが可能となる。また、ＥＶの蓄電池のＳＯＣなどの情報が不要であるため、これらの情報をＥＶとの間で送受信するための通信設備も省略することができる。その上、管理周期ごとに電力目標値ＰＧを設定するので、事業所１全体の電力量管理に影響を与えることがない。

（２）本実施形態の充電制御装置は、管理周期が変わる時、優先順位ＰＲが最下位の充電器２１をオフにするので、管理周期の変更に伴って電力目標値ＰＧが急激に下がってもオンになっている充電器２１の消費電力量ＣＰが一時的にでも消費電力上限値を上回る可能性を低減できる。さらに、管理周期ごとに充電器２１をオフにするため、同じ充電器２１をオンにし続ける時間の平均も長くなる。従って、例えばＰＷＭ制御で短時間に何度もオンオフを繰り返す場合に比べて充電器２１の長寿命化が期待できる。

（３）管理周期ごとに取得される電力量目標値ＰＧは、あくまでも当該管理周期における予測値なので、充電器２１の消費電力量ＣＰが電力目標値ＰＧの近付き過ぎることは必ずしも望ましくない。そこで、本実施形態の充電制御装置は、管理周期以下の長さの制御周期を設け、当該制御周期ごとに充電器２１の消費電力量ＣＰを算出することで、実際の消費電力量に近い数値を基準にして充電器２１のオンオフ制御が可能となる。すなわち、正確な充電器２１のオンオフ制御を保証することができる。また、１つずつ充電器２１をオンにすることによって、充電器２１の消費電力量ＣＰが電力目標値ＰＧに近付き過ぎることを抑制できる。

（４）本実施形態の充電制御装置は、管理周期と同時に始まる制御周期においては新たに充電器２１をオンにしていない。従って、管理周期が変更された瞬間に充電器２１の消費電力が分かっていない場合であっても、確実に電力目標値ＰＧを超えることがないようにできる。

（５）充電器２１の消費電力量ＣＰが電力目標値ＰＧを上回るか否かという判断において、直接的に電力目標値ＰＧをその基準とすると、コンピュータ３０の構成によっては、充電器２１の消費電力量ＣＰが一時的に電力目標値ＰＧを上回ってから充電器２１をオフにすることになる。一方、本実施形態の充電制御装置は、電力量目標値ＰＧから算出した消費電力上限値および下限値をいわば間接的な基準とすることによって、充電器２１の消費電力量ＣＰが電力量目標値ＰＧを上回る可能性を低減することができる。

（６）本実施形態の充電制御装置は、電力量計３２を備えることによって、各充電器２１の消費電力量を１か所でまとめて計測することができるので、構成の簡略化、省スペース化を実現することができる。

［２．第２の実施形態］
［２－１．構成］
図７乃至９を参照して第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と基本構成が同じである。以下では、第１の実施形態と異なる点のみを説明し、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図７は、本実施形態に係るコンピュータ３０の機能ブロック図である。図７に示すように、本実施形態のコンピュータ３０は、電力量目標値取得部４０、優先順位ローテーション部４１、充電器決定部４５、出力部４６、定格電力量記憶部４７を備える。第１の実施形態とは異なり、本実施形態のコンピュータ３０は電力量計３２が発信するパルスを取得しない。従って、電力量計３２を省略できる。

定格電力量記憶部４７は、各充電器２１の定格電力量ＲＣを記憶している。充電器決定部４５は、電力量目標値取得部４０が取得した電力量目標値ＰＧと、優先順位ローテーション部４１がローテーションした優先順位ＰＲと、定格電力量記憶部４７が記憶している定格電力量ＲＣとから、管理周期ごとにオンにする充電器２１を決定する。なお、本実施形態の電力量目標値取得部４０、優先順位ローテーション部４１、出力部４６は、第１の実施形態と同じ構成である。なお、第１の実施形態と同様に、電力目標値ＰＧから上限値と下限値を算出し、これらを基準にオンにする充電器２１を決定してもよい。

［２－２．作用］
本実施形態に係る充電制御の流れについて、図８のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１１、Ｓ１２及びＳ１４は、それぞれ第１の実施形態のステップＳ１、Ｓ２及びＳ５と同様である。本実施形態では、ステップＳ１２の後、充電器決定部４５は、電力量目標値取得部４０が取得した電力量目標値ＰＧと、優先順位ローテーション部４１がローテーションした優先順位ＰＲと、定格電力量記憶部４７が記憶している各充電器２１の定格電力量ＲＰとから、管理周期ごとに充電器２１－１～２１－ｎのオンオフを決定する（ステップＳ１３）。以上のステップＳ１１～Ｓ１４が予め定められた管理周期ごとに行われる。ここでは、管理周期は３０分とする。

以上のステップＳ１１～Ｓ１４の結果、すなわち本実施形態に係る電力量目標値ＰＧに対する電力制御結果について、図９を参照して説明する。図９に示す棒グラフの横軸は時刻、縦軸は消費電力（ｋＷ）である。棒グラフは、管理周期ごとに充電器２１－１～２１－ｎのうちオンになっている充電器２１の定格電力量ＲＰを積み上げたものである。また、充電器２１の数はｎ＝８であり、制御開始時点の時刻０：００より前の時刻では、充電器２１－１の優先順位ＰＲが１かつ全ての充電器２１－１～２１－８がオフになっている。

時刻０：００において、優先順位ＰＲに従って優先順位が１の充電器２１－１から順にオンにする。この処理は、オンになっている充電器２１の定格電力量ＲＰが電力量目標値ＰＧを上回る直前まで行われる。図９に示される場合は、充電器２１－１、２１－２をオンにした後、充電器２１－３をオンにすると充電器２１－１～２１－３の定格電力量ＲＰが電力量目標値ＰＧを上回るため、充電器２１－３～２１－８をオンにしない。

時刻０：３０において、管理周期が変わるため、電力量目標値ＰＧが再度取得される。また、優先順位ＰＲのローテーションが行われ、充電器２１－２の優先順位ＰＲが１となる。従って、優先順位ＰＲが１の充電器２１－２から順にオンになっている。この充電器２１に対するオンオフは、オンの充電器２１の定格電力量ＲＰが電力量目標値ＰＧを上回る直前まで行われる。図９に示される場合は、充電器２１－２～２１－５をオンにした後、充電器２１－６をオンにすると充電器２１－２～２１－６の定格電力量ＲＰが電力量目標値ＰＧを上回るため、充電器２１－６～２１－８をオンにせず、前回の管理周期ではオンになっていた充電器２１－１をオフにする。

［２－３．効果］
本実施形態の充電制御装置は、第１の実施形態の各効果に加えて、各充電器２１の定格電力量ＲＰを利用することによって、オンになっている充電器２１の消費電力量ＣＰを算出する構成を省略できるため、第１の実施形態に比べて充電制御装置の構成を簡略化することができる。

［３．第３の実施形態］
［３－１．構成］
図１０乃至１７を参照して第３の実施形態を説明する。以下では、第１の実施形態と異なる点のみを説明し、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図１０に示すように、本実施形態では構内系統４に複数の充電装置１０－１～１０－ｍが接続されている。複数の充電装置１０－１～１０－ｍは、それぞれ複数のＥＶ１１－１－１～１１－１－ｎ、ＥＶ１１－２－１～１１－２－ｎ、・・・ＥＶ１１－ｍ－１～１１－ｍ－ｎに対して充電を行う。充電装置１０－１～１０－ｍは、それぞれ充電制御装置２０－１～２０－ｍと、充電器２１－１－１～２１－１－ｎ、充電器２１－２－１～２１－２－ｎ、・・・充電器２１－ｍ－１～２１－ｍ－ｎとを備える。充電制御装置２０－１～２０－ｍは、それぞれ充電器２１－１－１～２１－１－ｎ、２１－２－１～２１－２－ｎ、・・・２１－ｍ－１～２１－ｍ－ｎを制御してＥＶ１１－１－１～１１－１－ｎ、ＥＶ１１－２－１～１１－２－ｎ、・・・ＥＶ１１－ｍ－１～１１－ｍ－ｎに対して充電を行う。

充電制御装置２０－１～２０－ｍは、プロセッサや記憶装置などを含んでなるコンピュータ３０－１～３０－ｍと、スマートメータ３３－１～３３－ｍを備える。スマートメータ３３－１～３３－ｍは、充電制御装置２０－１～２０－ｍのそれぞれが備える充電器群２１－１～２１～ｍの消費電力量の合計を計測し、また当該充電器の群２１－１～２１～ｍへ電力を供給または遮断する。コンピュータ３０－１～３０－ｍは、スマートメータ３３－１～３３－ｍのオンオフを制御することにより、充電器群２１－１～２１～ｍへの電力の供給または遮断を制御する。すなわち、コンピュータ３０－１～３０－ｍは、充電装置１０－１～１０～ｍがそれぞれ複数のＥＶ１１－１－１～１１－１－ｎ、ＥＶ１１－２－１～１１－２－ｎ、・・・ＥＶ１１－ｍ－１～１１－ｍ－ｎに対して行う充電を制御する。

図１１は、本実施形態に係るコンピュータ３０の機能ブロック図である。図１１に示すように、コンピュータ３０は、パルス取得部４２、パルス積算部４３、消費電力算出部４４、消費電力送信部４８、充電スケジュール取得部４９、出力部４６を備える。なお、パルス取得部４２、パルス積算部４３、消費電力算出部４４については、第１の実施形態と同じ構成である。

消費電力送信部４８は、消費電力算出部４４が算出した充電装置１０の消費電力量を充電管理装置１３へと送信する。充電スケジュール取得部４９は、充電管理装置１３が作成した各充電装置１０に対する充電スケジュールを当該充電管理装置１３から取得する。出力部４６は、充電スケジュール取得部４９が取得した充電スケジュールに基づき、スマートメータ３３に対して制御信号を出力することによって、充電装置１０によるＥＶ１１への充電を制御する。

図１２は、本実施形態に係る充電管理装置１３の機能ブロック図である。図１２に示すように、充電管理装置１３は、受信部５０、消費電力量記憶部５１、入力部５２、稼働スケジュール記憶部５３、電力量目標値取得部５４、需要電力量予測部５５、優先順位ローテーション部５６、充電スケジュール作成部５７、充電スケジュール記憶部５８、送信部５９を備える。

受信部５０は、充電装置１０－１～１０－ｍから、予め定められた管理周期ごとに各充電装置１０におけるＥＶ充電の消費電力量を受信する。消費電力量記憶部５１は、受信部５０が受信した各充電装置１０におけるＥＶ充電の消費電力量の情報を記憶する。各充電装置１０におけるＥＶ充電の消費電力量の情報には、消費電力量だけでなく、各管理周期における各充電装置１０のオンオフ情報を含んでもよい。入力部５２は、事業所１の稼働スケジュールや電力量目標値ＰＧを入力するためのキーボードやマウス等の入力装置である。稼働スケジュール記憶部５３は、入力部５２から入力された事業所１の稼働スケジュールを記憶する。電力量目標値取得部５４は、入力部５２から入力された電力量目標値、すなわち各充電装置１０に供給可能な電力量を記憶する。電力量目標値は、管理周期ごとに設定される。

需要電力量予測部５５は、消費電力量記憶部５１が記憶している過去の各充電装置１０のＥＶ充電の消費電力量の情報と、充電スケジュール記憶部５８が記憶している各充電装置１０の充電スケジュールと、稼働スケジュール記憶部５３が記憶している事業所１の稼働スケジュールと、気象情報などを統計処理することにより、各充電装置１０の需要電力量を予測する。事業所１の稼働スケジュールとは、事業所１の稼働日、稼働開始時間、稼働終了時間といったカレンダー情報である。統計処理の方法は、過去の複数の類似日の平均など公知の方法を用いることができる。類似日は、気象情報や曜日など共通する要素がある複数の日である。

優先順位ローテーション部５６は、管理周期ごとに各充電装置１０への電力供給の優先順位をローテーションさせる。ローテーションさせるとは、第１の実施形態と同様に、一定の規則に従って、ある充電装置１０に割り当てられた優先順位を、他の充電装置１０に割り当てられた優先順位と交代させることを意味する。ただし、本実施形態における一定の規則は、第１の実施形態の優先順位ローテーション部４１とは異なる。すなわち、優先順位ローテーション部５６は、前回の管理周期において充電されなかった充電装置１０から優先的に充電する。例えば、充電装置１０－１～１０－１０の優先順位の初期値がそれぞれ１～１０である時、前回の管理周期において充電装置１０－１～１０－８が充電され、充電装置１０－９、１０－１０が充電されなかったとする。その場合、現在の管理周期においては、充電装置１０－９、１０－１０、１０－１、１０－２、・・・の優先順位が１、２、３、４、・・・となり、充電装置１０－９、１０－１０、１０－１、１０－２、・・・の順に電力量目標値を超える直前まで充電装置１０が充電される。

充電スケジュール作成部５７は、充電スケジュール作成周期ごとに、電力量目標値取得部５４が記憶している各充電装置１０に供給可能な電力量と、需要電力量予測部５５が予測した各充電装置１０の需要電力量予測データと、優先順位ローテーション部５６による各充電装置１０への電力供給の優先順位のローテーションとから、各充電装置１０の充電スケジュールを作成する。充電スケジュール作成周期とは、充電スケジュール作成部５７が充電スケジュールを作成する周期であり、例えば１日である。

充電スケジュールの作成について、図１６Ａを参照してより詳細に説明する。図１６Ａに示すように、本実施形態に係る充電スケジュールは、各充電装置１０の需要電力量予測データを、管理周期ごとに積み上げて作成される。なお、各充電装置１０の需要電力量予測データを積み上げる優先順位は、優先順位ローテーション部５６によって上述の通り定められる。すなわち、前回の管理周期において充電されなかった充電装置１０の需要電力量予測データから優先的に積み上げられる。図１６Ａの棒グラフにおいては、波線で示される電力量目標値を超えない分の充電装置１０の需要電力量予測データは実線で、超える分の充電装置１０の需要電力量予測データは破線で示されている。すなわち、この実線がオンにする充電装置１０に、破線がオフにする充電装置１０に対応する。また、図１６Ｂに示すように、作成した充電スケジュールにおいて、前回の管理周期ｔにおいて充電されなかった充電装置１０の需要電力量は、次回の管理周期ｔ＋２以降の管理周期に分配される。なお、電力量目標値が減少するような状況であれば、前回の管理周期ｔにおいて充電されなかった充電装置１０の需要電力量を現在の管理周期ｔ＋１または現在の管理周期ｔ＋１以降の管理周期に分配してもよい。

充電スケジュール記憶部５８は、充電スケジュール作成部５７が作成した各充電装置１０の充電スケジュールを記憶する。送信部５９は、充電スケジュール記憶部５８に記憶された各充電装置１０の充電スケジュールを管理周期ごとに各充電装置１０のコンピュータ３０へと送信する。

［３－２．作用］
本実施形態に係る充電制御の流れについて、図１３のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ２１は第１の実施形態のステップＳ３と同様である。本実施形態では、ステップＳ２１の後、各コンピュータ３０の消費電力送信部４８は、消費電力算出部４４が算出した各充電装置１０の消費電力量の合計を管理周期ごとに充電管理装置１３へと送信する（ステップＳ２２）。各コンピュータ３０の充電スケジュール取得部４９は、充電管理装置１３が算出した各充電装置１０に対する充電スケジュールを、当該充電管理装置１３から取得する（ステップＳ２３）。各コンピュータ３０の出力部４６は、充電スケジュール取得部４９が取得した充電スケジュールに基づき、各スマートメータ３３に対して制御信号を出力する（ステップＳ２４）。以上のステップＳ２１～Ｓ２４が予め定められた管理周期ごとに行われる。ここでは、管理周期は３０分とする。

本実施形態に係る充電スケジュール作成の流れについて、図１４のフローチャートを参照して説明する。図１４は、第３の実施形態に係る充電スケジュール作成の流れを示すフローチャートである。前提として、上記ステップＳ２２の後、充電管理装置１３の受信部５０は、各コンピュータ３０の消費電力送信部４８を介して、スマートメータ３３が測定した充電装置１０の消費電力量を管理周期ごとに受信する。消費電力量記憶部５１は、この消費電力量を記憶する。また、稼働スケジュール記憶部５３は、入力部５２を介して入力された事業所１の稼働スケジュールを記憶し、電力量目標値取得部５４は、入力部５２を介して入力された各充電装置１０に供給可能な電力量（電力量目標値）を記憶する。このような前提の下、充電スケジュール作成周期ごとに以下のステップを繰り返す。ここでは、充電スケジュール作成周期は１日とする。

需要電力量予測部５５は、消費電力量記憶部５１が記憶している過去の各充電装置１０におけるＥＶ充電の消費電力量の情報と、充電スケジュール記憶部５８が記憶している各充電装置１０の充電スケジュールとから、充電電力需要データを作成する（ステップＳ３１）。充電電力需要データの作成について、図１５を参照しながら説明する。図１５の一番上のグラフは、ある１つの充電装置１０に供給された電力量、すなわち当該充電装置１０においてＥＶ充電に用いられた消費電力量を示している。このグラフに示すように、ローテーションによってスマートメータ３３がオフとなっていた時間は、消費電力量がゼロとなっている。従って、このようなローテーションがない場合の本来の需要電力量は、スマートメータ３３がオフとなっていた時間だけ、時間的に後ろ側へずれていることになる。そこで、本来の需要電力量を取得するために、スマートメータ３３がオフとなっていた時間に、時間的に後ろ側へとずれていた需要電力量を再分配する処理を行う。図１５では、スマートメータ３３がオフとなっていた時間を削除して需要電力量のグラフを繋げる処理によって、このような再分配を実施している。なお、過去の各充電装置１０におけるＥＶ充電の消費電力量の情報に各管理周期における各充電装置１０のオンオフ情報が含まれる場合、充電スケジュールを利用しなくても、需要電力量予測部５５は充電電力需要データを作成することができる。

需要電力量予測部５５は、上記の充電電力需要データと、稼働スケジュール記憶部５３が記憶している事業所１の稼働スケジュールと、天候や気温などの気象情報とを、統計処理することにより、各充電装置１０の需要電力量予測データを作成する（ステップＳ３２）。

充電スケジュール作成部５７は、電力量目標値取得部５４が記憶している各充電装置１０に供給可能な電力量（電力量目標値）と、需要電力量予測部５５が予測した各充電装置１０の需要電力量予測データとから、充電スケジュールを作成する（ステップＳ３３）。

充電スケジュールの作成について、図１６Ａに示すように、本実施形態に係る充電スケジュールは、各充電装置１０の需要電力量予測データを、管理周期ごとに積み上げて作成される。なお、各充電装置１０の需要電力量予測データを積み上げる優先順位は、優先順位ローテーション部５６によって上述の通り定められる。すなわち、前回の管理周期において充電されなかった充電装置１０の需要電力量予測データから優先的に積み上げられる。

図１６Ａでは、充電装置１０－１から優先的に積み上げられ、電力量目標値を示す波線を超えない分の充電装置１０がオンに、波線を超える分の充電装置１０はオフになる。図１６Ｂでは、管理周期がｔからｔ＋１へと変更され、管理周期ｔにおいてオンにならなかった充電装置１０－３から優先的に積み上げられる。この時、前回の管理周期、すなわち図１６Ａに示す管理周期ｔにおいて電力が供給されなかった充電装置１０－３の管理周期ｔにおける需要電力量は、図１６Ｂに示すように、次回以降の管理周期（ｔ＋２よりも時間的に後ろ側の管理周期）に、当該次回以降の管理周期の電力量目標値を超えない範囲で分配される。図１６Ｂは、前回の管理周期ｔに電力が供給されなかった充電装置１０－３に対して、一例として、前詰めで需要電力量が分配されることを示している。前詰めで分配するとは、需要電力量の上限に余裕がある次回以降の管理周期において、当該次回以降の管理周期の早い順に分配することである。なお、分配される需要電力量は、分配される管理周期において最も優先順位の高い充電装置１０の需要電力量の一部であると見做す。

充電スケジュール記憶部５８は、充電スケジュール作成部５７が作成した各充電装置１０の充電スケジュールを記憶する（ステップＳ３４）。送信部５９は、充電スケジュール記憶部５８に記憶された各充電装置１０の充電スケジュールを管理周期ごとに各充電装置１０のコンピュータ３０へと送信する（ステップＳ３５）。この後、上記ステップＳ２３が開始される。

以上のステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ３１～Ｓ３５、Ｓ２３、Ｓ２４の結果、すなわち本実施形態に係る充電スケジュール作成結果について、図１７を参照して説明する。図１７において、左上と中央上のグラフが需要電力量予測部５５によって作成された需要電力量予測データを示し、左下のグラフが充電スケジュール作成部５７によって作成された充電スケジュールを示し、そして中央下と右下が充電制御結果を示している。需要電力量予測及び充電制御結果を示す左上、中央上、中央下、右下の棒グラフは、管理周期ごとの充電装置１０－１～１０－ｍのうちオンになっている充電装置１０の消費電力量である。また、充電装置の数はｍ＝１０であり、制御開始時点の時刻７：３０より前の時刻では、充電装置１０－１～１０－１０の優先順位がそれぞれ１～１０かつ全ての充電装置１０－１～１０－１０がオフになっている。なお、需要電力量予測のグラフのｄｅｍ１～ｄｅｍ１０、充電スケジュールのｓｗ１～ｓｗ１０、充電制御結果のグラフのｌａｏｄ１～ｌａｏｄ１０が、それぞれ充電装置１０－１～１０－１０に対応している。

図１７の右下のグラフに示すように、初めの管理周期が始まる７：３０になると、各充電装置１０の需要電力量予測データを優先順位１の充電装置１０－１から順に積み上げ、現在の管理周期の電力量目標値を超えない分の充電装置１０がオンになっている。本実施形態においては管理周期が変更される度に、前回の管理周期において充電されなかった充電装置１０から優先的に充電される。例えば、時刻８：００～８：３０の管理周期においては、時刻７：３０～８：００の管理周期において充電されなかった充電装置１０－９、１０－１０（ｌａｏｄ９、ｌａｏｄ１０）の優先順位がそれぞれ１、２となり、オンになっている。一方、時刻８：００～８：３０の管理周期の電力量目標値を超える分の充電装置１０－７、１０－８（ｌａｏｄ７、ｌａｏｄ８）がオフになっている。

［３－３．効果］
（１）本実施形態の充電管理装置は、優先順位ローテーション部５６によって、所定の管理周期ごとに電力を供給する充電装置１０の順番をローテーションするので、各ＥＶを満遍なく充電することが可能となる。また、ＥＶに係る情報が不要であるため、これらの情報をＥＶとの間で送受信するための通信設備も省略することができる。

（２）本実施形態の充電管理装置は、充電スケジュール作成部５７の需要電力量によって、所定の管理周期において電力を供給することができなかった充電装置１０の需要電力量を、次回以降の管理周期に分配することができる。そのため、第１および第２の実施形態に比べて無駄のない電力供給が可能となる。

（３）本実施形態の充電管理装置における充電スケジュール作成部５７の需要電力量分配作業は、電力量目標値まで余裕のある次回以降の管理周期の中で、最も手前の管理周期から順に行われるため、さらに無駄のない電力供給が可能となる。

（４）本実施形態の充電管理装置における充電スケジュール作成部５７は、事業所１の稼働スケジュールや気象情報などを統計処理に用いることにより、各充電装置１０の需要電力量の予測精度を向上させることができる。

［４．他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

（１）例えば、ローテーションに係る一定の規則は、各充電器２１の優先順位を一つまたは２つ以上ずつ繰り上げるものに限らず、全ての充電器２１が万遍なく充電できるのであれば、他の規則も採用できる。

（２）第３の実施形態において、各充電装置１０に対して電力供給される優先順位の初期値をランダムに変更してもよい。すなわち、第３の実施形態の充電装置１０－１～１０－１０の優先順位の初期値は、それぞれ１～１０となっていたが、例えばこれを２、５、８、１、４、７、１０、３、６、９に変更してもよい。このようなランダムな変更を例えば一日ごとに行うことによって、需要電力量予測部５５によって予測される需要電力量が類似するような日が続いても、同じ時間帯に特定の充電装置１０だけが充電されないといった不具合を避けることが可能となる。

１ 事業所
２ 電力系統
３ 受電設備
４ 構内系統
５ 施設
６ 駐車場
１０ 充電装置
１１ ＥＶ
１２ ネットワーク
１３ 充電管理装置
１４ 上位システム
２０ 充電制御装置
２１ 充電器
３０ コンピュータ
３１ コンタクタ
３２ 電力量計
３３ スマートメータ
４０ 電力量目標値取得部
４１ 優先順位ローテーション部
４２ パルス取得部
４３ パルス積算部
４４ 消費電力算出部
４５ 充電器決定部
４６ 出力部
４７ 定格電力量記憶部
４８ 消費電力送信部
４９ 充電スケジュール取得部
５０ 受信部
５１ 消費電力記憶部
５２ 入力部
５３ 稼働スケジュール記憶部
５４ 電力量目標値取得部
５５ 需要電力量予測部
５６ 優先順位ローテーション部
５７ 充電スケジュール作成部
５８ 充電スケジュール記憶部
５９ 送信部

Claims (15)

1. 事業所において複数の自動車の蓄電池に対して充電を行う複数の充電器を制御する充電制御装置であって、
   前記複数の充電器に供給可能な電力量の上限を所定の管理周期ごとに電力量目標値として取得する電力量目標値取得部と、
   前記複数の充電器をオンにする優先順位を前記管理周期ごとに一定の規則に従って交代させる優先順位ローテーション部と、
   前記管理周期ごとに取得する前記電力量目標値を超えない範囲で前記優先順位の順に前記充電器のオンとオフの決定を制御周期ごとに行う充電器決定部と、
   を備え、前記管理周期は、少なくとも１つ以上の所定の制御周期からなる充電制御装置。
2. 前記充電器決定部は、前記管理周期ごとに最も前記優先順位の低い前記充電器をオフにする、
   請求項１に記載の充電制御装置。
3. 前記充電器決定部は、前記制御周期ごとに前記充電器を所定数ずつオンにする、
   請求項２に記載の充電制御装置。
4. 前記管理周期は、少なくとも２つ以上の所定の制御周期からなり、
   前記充電器決定部は、前記管理周期と同時に始まる前記制御周期の中で、前記充電器のオンを行わない、
   請求項３に記載の充電制御装置。
5. 前記電力量目標値取得部は、前記電力量目標値から前記電力量目標値よりも小さい消費電力下限値を算出し、
   各充電器の消費電力量の合計が前記消費電力下限値を超えている状態で、前記充電器決定部は新たに充電器をオンにしない、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の充電制御装置。
6. 前記複数の充電器の消費電力量を計測する電力量計を更に備え、
   前記充電器決定部は、前記電力量計が計測した各充電器の消費電力量の合計が前記電力量目標値を超えない範囲で前記充電器をオンにする、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の充電制御装置。
7. 前記充電器決定部は、各充電器の定格電力量の合計が前記電力量目標値を超えない範囲で前記充電器をオンにする、
   請求項１に記載の充電制御装置。
8. 事業所において複数の自動車の蓄電池に対して充電を行う複数の充電器を制御する充電制御方法であって、
   前記複数の充電器に供給可能な電力量の上限を所定の管理周期ごとに電力量目標値として取得するステップと、
   前記複数の充電器をオンにする優先順位を前記管理周期ごとに一定の規則に従って交代させるステップと、
   前記管理周期ごとに取得する前記電力量目標値を超えない範囲で前記優先順位の順に前記充電器のオンとオフの決定を制御周期ごとに行うステップと、
   を備え、前記管理周期は、少なくとも１つ以上の所定の制御周期からなる充電制御方法。
9. 請求項８に記載の充電制御方法における各ステップをコンピュータに実行させるプログ
   ラム。
10. 事業所において複数の自動車の蓄電池に対して充電を行う複数の充電装置を制御する充電管理装置であって、
    各充電装置の消費電力量と環境情報とから各充電装置の需要電力量を予測する需要電力量予測部と、
    前記複数の充電装置に供給可能な電力量の上限を所定の管理周期ごとに電力量目標値として取得する電力量目標値取得部と、
    前記複数の充電装置をオンにする優先順位を前記管理周期ごとに一定の規則に従って交代させる優先順位ローテーション部と、
    各充電装置の需要電力量の合計が前記電力量目標値を超えない範囲で前記優先順位の順に前記複数の充電装置をオンにする充電スケジュールを作成する充電スケジュール作成部と、
    を備える充電管理装置。
11. 前記充電スケジュール作成部は、前記管理周期でオンになっていない充電装置の需要電力量を、次回以降の管理周期における需要電力量に、当該次回以降の管理周期における電力量目標値を超えない範囲で分配する分配作業を含めて前記充電スケジュールを作成する、
    請求項１０に記載の充電管理装置。
12. 充電スケジュール作成部は、前記分配作業を次回の管理周期から順に前詰めで行う、
    請求項１１に記載の充電管理装置。
13. 前記環境情報は、少なくとも前記事業所の稼働スケジュールと気象情報とを含む、
    請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の充電管理装置。
14. 事業所において複数の自動車の蓄電池に対して充電を行う複数の充電装置を制御する充電制御方法であって、
    各充電装置の消費電力量と環境情報とから各充電装置の需要電力量を予測するステップと、
    前記複数の充電装置に供給可能な電力量の上限を所定の管理周期ごとに電力量目標値として取得するステップと、
    前記複数の充電装置をオンにする優先順位を前記管理周期ごとに一定の規則に従って交代させるステップと、
    各充電装置の需要電力量の合計が前記電力量目標値を超えない範囲で前記優先順位の順に前記複数の充電装置をオンにする充電スケジュールを作成するステップと、
    前記充電スケジュールに沿って各充電装置を制御するステップと、
    を備える充電制御方法。
15. 請求項１４に記載の充電制御方法における各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。