JPWO2018084152A1 - 蓄電装置、輸送機器及び制御方法 - Google Patents

蓄電装置、輸送機器及び制御方法 Download PDF

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Abstract

蓄電装置は、外部の電力網との間で電力の授受が可能な蓄電器と、電力授受に関する指令を受信する受信部と、指令に応じて蓄電器の充放電を制御する制御部とを備える。上記指令には、蓄電器から電力網に対する短期的な充放電の切り替えを要求する第１指令、及び蓄電器から電力網に対する継続的な放電を要求する第２指令が含まれる。制御部が許容する指令は、蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数に応じて異なる。

Description

本発明は、蓄電器と電力系統との間で双方向の電力の授受が可能なスマートグリッドにおける蓄電装置、輸送機器及び制御方法に関する。
特許文献１には、Ｖ２Ｇ（Vehicle to Grid）における電動車両の充放電制御が記載されている。Ｖ２Ｇは、スマートグリッドを実現するためのビジネスモデルのひとつであり、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システムである。Ｖ２Ｇでは、電動車両が移動手段として用いられない時には、この電動車両に搭載された蓄電器が、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。Ｖ２Ｇに参加する電動車両は、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、又は、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電動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。また、周波数の安定を目的とした電動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。いずれも電動車両が電力系統の安定化に寄与する。
米国特許出願公開第２０１５／０１３７７５２号明細書
特許文献１に記載の充放電制御では、電動車両に搭載された蓄電器のＳＯＣ（State Of Charge）が、当該電動車両の運転者によって設定されたＳＯＣに低下するまでは、上記説明した瞬動予備力を目的とした放電を許可し、その後は周波数調整を目的とした放電を許可している。このように、蓄電器のＳＯＣが高い状態では瞬動予備力を目的とした放電を優先して行い、周波数調整を目的とした放電は蓄電器のＳＯＣが低下した状態で行われるため、蓄電器の劣化と過放電を抑制できるとの効果がある。
しかし、商用電力網を含む電力系統における電力の需給バランスは刻々と変化する。すなわち、電力系統が瞬動予備力を必要とする状況や周波数調整が必要な状況だけでなく、電力系統に余剰電力が生じる場合もある。Ｖ２Ｇにおいては、こういった電力系統における種々の状況に対応して蓄電器の充放電を行わなければ、Ｖ２Ｇに参加する対価としての金銭などのインセンティブを効率的に得ることができない。
また、上記説明したＶ２Ｇにおける「瞬動予備力」は、電動車両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、電動車両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。こういった充放電の態様の違いは、一種類の蓄電器が搭載された電動車両において、蓄電器の劣化を促進するおそれがある。Ｖ２Ｇに参加することによって蓄電器が劣化すると、電動車両のオーナーはＶ２Ｇへの参加を躊躇する傾向となる。Ｖ２Ｇに参加しないと対価としての金銭などのインセンティブは得られないばかりか、結果として外部の電力系統の電力品質に多大な影響を及ぼすため、電力系統を利用する一般企業から一般家庭までに至る社会全体の不利益につながる虞がある。
本発明の目的は、蓄電器の劣化を抑制しつつインセンティブを効率的に得ることができ、電力系統の電力品質に貢献できる蓄電装置、輸送機器及び制御方法を提供することである。
上記の目的を達成するために、第１態様は、
外部の電力網（例えば、後述の実施形態での電力網１２）との間で電力の授受が可能な蓄電器（例えば、後述の実施形態での蓄電器１２５）と、
前記電力網との間での電力の授受に関する指令を受信する受信部（例えば、後述の実施形態でのデジタル通信部１２３）と、
前記指令に応じて前記蓄電器の充放電を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１３１）と、を備え、
前記指令には、前記蓄電器から前記電力網に対する短期的な充放電の切り替えを要求する第１指令、及び前記蓄電器から前記電力網に対する継続的な放電を要求する第２指令が含まれ、
前記制御部は、
前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数が、前記蓄電器が満充電であるときの上限値（例えば、後述の実施形態での満充電ＳＯＣ）より小さい第１値（例えば、後述の実施形態での周波数制御ＳＯＣ）と前記第１値より小さい第２値（例えば、後述の実施形態でのＶ２Ｇ下限ＳＯＣ）の間の値であるとき、前記第１指令に応じた充放電の開始を前記蓄電器に許容し、
前記変数が前記上限値と前記第２値の間の値であるとき、前記第２指令に応じた放電の開始を前記蓄電器に許容する、蓄電装置である。
第２態様は、第１態様において、
前記蓄電器は、輸送機器（例えば、後述の実施形態での電動車両１５）に搭載されている。
第３態様は、第１態様又は第２態様において、
前記受信部が前記第１指令及び前記第２指令を受信した際、
前記制御部は、前記変数が前記第１値と前記第２値の間の値であるときは、前記第２指令を優先する。
第４態様は、第１態様から第３態様のいずれかにおいて、
前記制御部は、
前記蓄電器の充電状態毎に、前記蓄電器が前記第１指令に応じた充放電を行った際の前記蓄電器の劣化影響度を記憶し、
前記変数が、前記蓄電器が前記第１指令に応じた充放電を行った際の前記劣化影響度がしきい値以下となる値に前記第１値を設定する。
第５態様は、第１態様から第４態様のいずれかにおいて、
前記制御部は、前記蓄電器の温度に基づき前記第１値を設定する。
第６態様は、第５態様において、
前記制御部は、前記蓄電器の温度が低いほど前記第１値を小さな値に設定する。
第７態様は、第２態様から第６態様のいずれかにおいて、
前記制御部は、前記輸送機器の次回走行時に必要な電力量に基づき前記第２値を設定する。
第８態様は、第２態様から第７態様のいずれかにおいて、
前記制御部は、現時刻から前記輸送機器の次回走行予定日時までの時間差が所定時間以上ある場合、前記受信部が前記指令を受信しなければ、前記変数が前記第１値になるまでの充電を前記蓄電器に許容する。
第９態様は、
外部の電力網（例えば、後述の実施形態での電力網１２）との間で電力の授受が可能な蓄電器（例えば、後述の実施形態での蓄電器１２５）と、
前記電力網との間での電力の授受に関する指令を受信する受信部（例えば、後述の実施形態でのデジタル通信部１２３）と、
前記指令に応じて前記蓄電器の充放電を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１３１）と、を備え、
前記指令には、前記蓄電器から前記電力網に対する短期的な充放電の切り替えを要求する第１指令、及び前記蓄電器から前記電力網に対する継続的な放電を要求する第２指令が含まれ、
前記制御部は、前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数が第１範囲内であるときに前記第１指令に応じた充放電を前記蓄電器に許可し、前記変数が第２範囲内であるときに前記第２指令に応じた放電を前記蓄電器に許可し、
前記第１範囲は前記第２範囲よりも狭く、前記第１範囲の上限は前記第２範囲の上限よりも低い、蓄電装置である。
第１０態様は、第１態様から第９態様のいずれかに記載の蓄電装置を備えた、輸送機器である。
第１１態様は、
外部の電力網（例えば、後述の実施形態での電力網１２）との間で電力の授受が可能な蓄電器（例えば、後述の実施形態での蓄電器１２５）と、
前記電力網との間での電力の授受に関する指令を受信する受信部（例えば、後述の実施形態でのデジタル通信部１２３）と、
前記指令に応じて前記蓄電器の充放電を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１３１）と、を備えた蓄電装置の制御方法であって、
前記指令には、前記蓄電器から前記電力網に対する短期的な充放電の切り替えを要求する第１指令、及び前記蓄電器から前記電力網に対する継続的な放電を要求する第２指令が含まれ、
前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数が、前記蓄電器が満充電であるときの上限値（例えば、後述の実施形態での満充電ＳＯＣ）より小さい第１値（例えば、後述の実施形態での周波数制御ＳＯＣ）と前記第１値より小さい第２値（例えば、後述の実施形態でのＶ２Ｇ下限ＳＯＣ）の間の値であるとき、前記第１指令に応じた充放電の開始を前記蓄電器に許容し、
前記変数が前記上限値と前記第２値の間の値であるとき、前記第２指令に応じた放電の開始を前記蓄電器に許容する、制御方法である。
第１態様、第１０態様及び第１１態様によれば、第１指令に応じた蓄電器の短期的な充放電の繰り返しは変数が第１値と第２値の間の範囲で行われ、第２指令に応じた蓄電器の継続的放電は変数が上限値と第２値の間の範囲で行われる。このように、態様の異なる第１指令に応じた充放電も第２指令に応じた継続的放電も、それぞれ好適な変数の範囲で行われるため、蓄電器の劣化を抑制しつつインセンティブを効率的に得ることができ、電力網を含む電力系統の電力品質に貢献できる。
第２態様によれば、輸送機器に搭載された蓄電器に対しても、当該蓄電器の劣化を抑制しつつインセンティブを効率的に得ることができ、電力網を含む電力系統の電力品質に貢献できる。
第３態様によれば、第２指令に応じた蓄電器の継続的放電を優先して行うため、より効率的なインセンティブの取得が可能である。
第４態様によれば、蓄電器の劣化に対する影響の大きな第１指令に応じた充放電が行われる範囲の上限である第１値は、劣化影響度がしきい値以下となる値に設定される。このため、第１指令に応じた充放電が行われても、蓄電器の劣化を抑制できる。
蓄電器が充電を行う際に求められる性能は蓄電器の温度によって異なる。第５態様によれば、第１指令に応じた充放電が行われる範囲の上限である第１値は、蓄電器の温度に基づき設定される。このため、第１指令に応じた充放電を行う変数の範囲を、蓄電器の温度環境に応じた好適な範囲に設定できる。
蓄電器の温度が低いほど、蓄電器が充電を行う際に求められる性能を担保可能な変数の範囲の最大値は低い。第６態様によれば、第１指令に応じた充放電が行われる範囲の上限である第１値は、蓄電器の温度が低いほど小さな値に設定される。このため、第１指令に応じた充放電を行う変数の範囲を、蓄電器の温度環境に応じた好適な範囲に設定できる。
第７態様によれば、第１指令に応じた充放電が行われる変数の範囲の下限値及び第２指令に応じた継続的放電が行われる変数の範囲の下限値である第２値は、輸送機器の次回走行時に必要な電力量に基づき設定される。このため、蓄電器の変数が第２値まで低下すれば、制御部は第１指令に応じた充放電も第２指令に応じた継続的放電も許容しない。したがって、輸送機器の次回走行時に必要な電力量を確保しつつ、電力系統の電力品質に貢献できる。
第８態様によれば、輸送機器の次回走行時まで時間的な余裕がある時点で蓄電器を充電する場合には、変数が、第１指令に応じた充放電の開始も第２指令に応じた継続的放電の開始も許容される範囲の上限である第１値になるまで充電されるため、電力系統の電力品質に貢献できる機会が増大し、インセンティブを効率的に得ることができる。
第９態様及び第１０態様によれば、第１指令に応じた蓄電器の短期的な充放電の繰り返しは、変数が第１範囲内であるときに行われ、第２指令に応じた蓄電器の継続的放電は、変数が、第１範囲よりも狭く上限が第１範囲よりも低い第２範囲内であるときに行われる。このように、態様の異なる第１指令に応じた充放電と第２指令に応じた放電をそれぞれ好適な変数の範囲で行うため、蓄電器の劣化を抑制しつつインセンティブを効率的に得ることができ、電力網を含む電力系統の電力品質に貢献できる。
Ｖ２Ｇシステムの全体構成を示す図である。 図１に示したＶ２Ｇシステムの一部を構成するＥＶＳＥ及び電動車両を示すブロック図である。 ＥＶＳＥに接続された電動車両がＶ２Ｇに参加する際のＥＣＵの動作を示すフローチャートである。 ＥＶＳＥに接続された電動車両がＶ２Ｇに参加する際のＥＣＵの動作を示すフローチャートである。 Ｖ２Ｇに参加する電動車両がアグリゲータからの指令に応じて動作した場合の蓄電器のＳＯＣの変化の一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
Ｖ２Ｇ（Vehicle to Grid）システムは、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を行うシステムであり、電動車両が移動手段として用いられない時には、この電動車両に搭載された蓄電器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。
Ｖ２Ｇに参加する電動車両は、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、又は、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電動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電動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。いずれも電動車両が電力系統の安定化に寄与する。
図１は、Ｖ２Ｇシステムの全体構成を示す図である。図１に示すように、Ｖ２Ｇシステムは、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１１等の電力供給家及び電力供給家が発電した電力の送電網（以下「電力網」という。）１２等から構成された電力系統と、電気を必要とし電力の供給を受けている電力需要家１３と、図示しない配電設備等を介して電力網１２に接続された外部電源装置であるＥＶＳＥ（Electric Vehicle Service Equipment）１４と、充放電可能な蓄電器を搭載したＥＶ（Electrical Vehicle）やＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）等の電動車両１５と、通信網１６と、通信網１６に接続されたＥＶＳＥ１４を介して電動車両１５が有する蓄電器の充放電を管理するアグリゲータ１７とを備える。アグリゲータ１７がＥＶＳＥ１４に接続された電動車両１５の蓄電器の充放電を管理することによって、電動車両１５から電力系統への瞬動予備力の提供又は電力系統の周波数調整が行われ、発電所１１を運営する電力会社又は電力網１２を運営する送電会社等の要求に応えることができる。
図２は、図１に示したＶ２Ｇシステムの一部を構成するＥＶＳＥ１４及び電動車両１５を示すブロック図である。図２に示すように、ＥＶＳＥ１４は、ケーブル２１の先端に設けられたコネクタ２２と、デジタル通信部２３とを備える。また、電動車両１５は、インレット１２１と、デジタル通信部１２３と、充放電可能な蓄電器１２５と、双方向充電器１２７と、温度センサ１２９と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１３１とを有した蓄電装置を備える。
以下、ＥＶＳＥ１４の各構成要素について説明する。
コネクタ２２は、電動車両１５のインレット１２１に接続された状態で、ＥＶＳＥ１４と電動車両１５との間で電力の授受を行う。デジタル通信部２３は、ホームゲートウェイ１８を介して通信網１６に接続され、ＥＶＳＥ１４と電動車両１５との間で授受される電気にアグリゲータ１７から得られた信号を電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）技術を用いて重畳する。このため、アグリゲータ１７からの信号は、コネクタ２２が電動車両１５のインレット１２１に接続された状態であれば、電動車両１５に送られる。
次に、電動車両１５が備える蓄電装置の各構成要素について説明する。
インレット１２１には、ＥＶＳＥ１４のコネクタ２２が着脱可能である。デジタル通信部１２３は、インレット１２１にＥＶＳＥ１４のコネクタ２２が装着された状態で、電力線通信技術によってＥＶＳＥ１４からの電気に重畳された信号を受信する。なお、電動車両１５とＥＶＳＥ１４との接続形態は、インレット１２１とコネクタ２２による物理的な接続に限らず、インレット１２１とコネクタ２２が接近した状態での非接触充放電のような電磁的な接続であっても良い。
蓄電器１２５は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等といった複数の蓄電セルを有する。蓄電器１２５は、電動車両１５がＥＶＳＥ１４に接続されていない状態では、電動車両１５の駆動源である図示しない電動機等に電力を供給する。また、蓄電器１２５は、電動車両１５がＥＶＳＥ１４に接続された状態では、通信網１６及びＥＶＳＥ１４を介してアグリゲータ１７から送られた指令に応じて、電力網１２との間で電力の授受を行う。
双方向充電器１２７は、ＥＶＳＥ１４を介して電力網１２から得られた交流電圧を直流電圧に変換する。双方向充電器１２７によって直流電圧に変換された電力は蓄電器１２５に充電される。また、双方向充電器１２７は、蓄電器１２５から放電された直流電圧を交流電圧に変換する。双方向充電器１２７によって交流電圧に変換された電力は、インレット１２１及びＥＶＳＥ１４を介して電力網１２に送られる。
温度センサ１２９は、蓄電器１２５の温度を検出する。温度センサ１２９によって検出された温度を示す信号はＥＣＵ１３１に送られる。
ＥＣＵ１３１は、図示しない電圧センサ及び電流センサが検出した蓄電器１２５の電圧及び入出力電流に基づき、電流積算方式又はＯＣＶ（Open Circuit Voltage：開路電圧）推定方式によって、蓄電器１２５の充電状態を値の高低（０％〜１００％）によって表す変数であるＳＯＣ（State Of Charge）を導出する。また、ＥＣＵ１３１は、デジタル通信部１２３が受信したアグリゲータ１７からの信号が示す指令に応じて、双方向充電器１２７の作動を制御する。
Ｖ２Ｇに参加する電動車両１５にアグリゲータ１７が送る指令は、電動車両１５と電力網１２との間での電力の授受に関する指令であり、電力網１２における電力品質又は電力の需給バランス等によって異なる。すなわち、当該指令は、上記説明した電力網１２の周波数調整のために短期的な充放電の切り替えを電動車両１５に要求する第１指令、又は電力網１２に上記説明した瞬動予備力を提供するための継続的放電を電動車両１５に要求する第２指令である。
以下、ＥＶＳＥ１４に接続されたＶ２Ｇに参加する電動車両１５のＥＣＵ１３１が行う制御について、図３〜図５を参照して詳細に説明する。図３及び図４は、ＥＶＳＥ１４に接続された電動車両１５がＶ２Ｇに参加する際のＥＣＵ１３１の動作を示すフローチャートである。図５は、Ｖ２Ｇに参加する電動車両１５がアグリゲータ１７からの指令に応じて動作した場合の蓄電器１２５のＳＯＣの変化の一例を示す図である。
ＥＣＵ１３１には、電動車両１５がＶ２Ｇに参加する際に用いる蓄電器１２５のＳＯＣのしきい値として、蓄電器１２５が満充電であるときのＳＯＣ（満充電ＳＯＣ）より小さな値の「周波数制御ＳＯＣ」と、周波数制御ＳＯＣより小さな値の「Ｖ２Ｇ下限ＳＯＣ」とが予め設定される。周波数制御ＳＯＣは、電動車両１５の製造者によって設定される値である。Ｖ２Ｇ下限ＳＯＣは、電動車両１５の次回走行時に運転者が予め設定した距離を走行するために消費される電力量を蓄電器１２５が出力可能な値である。すなわち、Ｖ２Ｇ下限ＳＯＣは、電動車両１５の運転者によって設定される値である。
また、ＥＣＵ１３１には、ＥＶＳＥ１４に接続された電動車両１５の次回走行予定日時が予め設定される。次回走行予定日時は、例えば、平日の午前７時といった周期的な日時情報であっても、３日後の午後３時といった１回限りの日時情報であっても良い。
図３に示すように、電動車両１５がＥＶＳＥ１４に接続された状態において、周波数制御ＳＯＣ、Ｖ２Ｇ下限ＳＯＣ及び次回走行予定日時が設定されたＥＣＵ１３１は、現時刻から次回走行予定日時までの時間差が所定時間未満であるか否かを判断し（ステップＳ１０１）、上記時間差（次回走行予定日時−現時刻）が所定時間未満であればステップＳ１０３に進み、所定時間以上であればステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１３１は、図５に示す時刻ｔ１０３以降のＳＯＣの増加に見られるように、蓄電器１２５のＳＯＣが満充電ＳＯＣとなるまで電力網１２から得られる電力を蓄電器１２５に充電するよう双方向充電器１２７を制御する。
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１３１は、デジタル通信部１２３がアグリゲータ１７からの指令を含む信号を受信したか否かを判断し、指令を受信していない場合はステップＳ１０７に進み、受信した場合はステップＳ１１１に進む。ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１３１は、蓄電器１２５のＳＯＣが周波数制御ＳＯＣ未満であるか否かを判断し、ＳＯＣ＜周波数制御ＳＯＣであればステップＳ１０９に進み、ＳＯＣ≧周波数制御ＳＯＣであれば一連の処理を終了する。ステップＳ１０９では、ＥＣＵ１３１は、図５に示す時刻ｔ１０９ａ，ｔ１０９ｂ以降のＳＯＣの増加に見られるように、蓄電器１２５のＳＯＣが周波数制御ＳＯＣとなるまで電力網１２から得られる電力を蓄電器１２５に充電するよう双方向充電器１２７を制御する。
ステップＳ１１１では、ＥＣＵ１３１は、デジタル通信部１２３が受信した信号が示す指令が第１指令か第２指令かを判断し、第１指令である場合はステップＳ１１３に進み、第２指令である場合はステップＳ１２１に進む。ステップＳ１１３では、ＥＣＵ１３１は、蓄電器１２５のＳＯＣが周波数制御ＳＯＣ以下であるか否かを判断し、ＳＯＣ≦周波数制御ＳＯＣであればステップＳ１１５に進み、ＳＯＣ＞周波数制御ＳＯＣであれば一連の処理を終了する。ステップＳ１１５では、ＥＣＵ１３１は、蓄電器１２５のＳＯＣがＶ２Ｇ下限ＳＯＣ以上であるか否かを判断し、Ｖ２Ｇ下限ＳＯＣ≦ＳＯＣであればステップＳ１１７に進み、Ｖ２Ｇ下限ＳＯＣ＞ＳＯＣであればステップＳ１１９に進む。
ステップＳ１１７では、第１指令を受け取った際の蓄電器１２５のＳＯＣがＶ２Ｇ下限ＳＯＣ〜周波数制御ＳＯＣの範囲内であるため、ＥＣＵ１３１は、図５に示す時刻ｔ１１７ａ，ｔ１１７ｂ，ｔ１１７ｃ以降のＳＯＣの変動に見られるように、第１指令に応じて、蓄電器１２５が周波数調整のための充放電を電力網１２に対して行うよう双方向充電器１２７を制御する。ステップＳ１１９では、ＥＣＵ１３１は、蓄電器１２５のＳＯＣが周波数制御ＳＯＣとなるまで電力網１２から得られる電力を蓄電器１２５に充電するよう双方向充電器１２７を制御する。
ステップＳ１２１では、ＥＣＵ１３１は、蓄電器１２５のＳＯＣがＶ２Ｇ下限ＳＯＣ以上であるか否かを判断し、Ｖ２Ｇ下限ＳＯＣ≦ＳＯＣであればステップＳ１２３に進み、Ｖ２Ｇ下限ＳＯＣ＞ＳＯＣであればステップＳ１１９に進む。ステップＳ１２３では、第２指令を受け取った際の蓄電器１２５のＳＯＣがＶ２Ｇ下限ＳＯＣ〜満充電ＳＯＣの範囲内であるため、ＥＣＵ１３１は、図５に示す時刻ｔ１２３以降のＳＯＣの低下に見られるように、第２指令に応じて、蓄電器１２５が瞬動予備力を提供するための継続的放電を電力網１２に対して行うよう双方向充電器１２７を制御する。
このように、本実施形態では、アグリゲータ１７から第１指令を受け取った際の蓄電器１２５のＳＯＣが周波数制御ＳＯＣ〜Ｖ２Ｇ下限ＳＯＣの範囲（以下「第１範囲」という。）内であれば、ＥＣＵ１３１は、第１指令に応じて、蓄電器１２５が周波数調整のための充放電を電力網１２に対して行う制御を開始する。なお、第１範囲には、蓄電器１２５が周波数調整のための充放電を行うことによるＳＯＣの上下変動によってＳＯＣが第１範囲外であるとＥＣＵ１３１が判断しないよう、図５にハッチングした領域で示すように、上限及び下限にそれぞれヒステリシスが設けられる。
また、アグリゲータ１７から第２指令を受け取った際の蓄電器１２５のＳＯＣが満充電ＳＯＣ〜Ｖ２Ｇ下限ＳＯＣの範囲（以下「第２範囲」という。）内であれば、ＥＣＵ１３１は、第２指令に応じて、蓄電器１２５が瞬動予備力を提供するための継続的放電を電力網１２に対して行う制御を開始する。図５に示すように、周波数制御ＳＯＣは満充電ＳＯＣよりも低い値が設定され、各範囲の下限値はどちらもＶ２Ｇ下限ＳＯＣであるため、第１範囲は第２範囲よりも狭い。
また、満充電ＳＯＣに対する周波数制御ＳＯＣの値は、蓄電器１２５のＳＯＣが周波数制御ＳＯＣであるときに第１指令に応じた周波数調整のための充放電を行っても満充電ＳＯＣを超えない（条件１）程度に低く、かつ、当該充放電を行っても蓄電器１２５の劣化影響度がしきい値以下となる（条件２）程度に低く設定される。なお、短期的な充放電の切り替えを行う蓄電器１２５の劣化影響度は、蓄電器１２５のＳＯＣが高い程大きい。また、蓄電器１２５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、蓄電器１２５の温度が低いほど低い。したがって、温度センサ１２９が検出した蓄電器１２５の温度が低い程、周波数制御ＳＯＣは低く設定される。このように、ＥＣＵ１３１は、上記２つの条件を満たし、かつ、蓄電器１２５の温度に応じた周波数制御ＳＯＣを設定する。
以上説明したように、本実施形態によれば、第１指令に応じた周波数調整のための蓄電器１２５の充放電は、蓄電器１２５のＳＯＣが周波数制御ＳＯＣ〜Ｖ２Ｇ下限ＳＯＣの第１範囲内で行われ、第２指令に応じた電力網１２に瞬動予備力を提供するための蓄電器１２５の継続的放電は、蓄電器１２５のＳＯＣが満充電ＳＯＣ〜Ｖ２Ｇ下限ＳＯＣの第２範囲で行われ、第１範囲は第２範囲よりも狭く、第１範囲の上限（周波数制御ＳＯＣ）は第２範囲の上限（満充電ＳＯＣ）よりも低い。このように、態様の異なる第１指令に応じた充放電も第２指令に応じた継続的放電も、それぞれ好適なＳＯＣの範囲で行われるため、蓄電器１２５の劣化を抑制しつつインセンティブを効率的に得ることができ、電力網１２を含む電力系統の電力品質に貢献できる。なお、インセンティブとは、電動車両１５が上記充放電によって売買電する際の電動車両１５の所有者にとっての利益であり、その利益の主たるものは金銭である。
また、蓄電器１２５の劣化に対する影響の大きな第１指令に応じた充放電が行われる第１範囲の上限である周波数制御ＳＯＣは、劣化影響度がしきい値以下となる値に設定される。このため、第１指令に応じた充放電が行われても、蓄電器１２５の劣化を抑制できる。
また、蓄電器１２５が充電を行う際に求められる性能は蓄電器１２５の温度によって異なる。すなわち、蓄電器１２５の温度が低いほど、蓄電器１２５が充電を行う際に求められる性能を担保可能なＳＯＣの範囲の最大値は低い。本実施形態では、第１指令に応じた充放電が行われる第１範囲の上限である周波数制御ＳＯＣは、蓄電器１２５の温度が低いほど小さな値に設定される。このため、第１指令に応じた充放電を行うＳＯＣの範囲を、蓄電器１２５の温度環境に応じた好適な範囲に設定できる。
また、第１指令に応じた充放電が行われるＳＯＣの範囲の下限値及び第２指令に応じた継続的放電が行われるＳＯＣの範囲の下限値であるＶ２Ｇ下限ＳＯＣは、電動車両１５の次回走行時に必要な電力量に基づき設定される。このため、蓄電器１２５のＳＯＣがＶ２Ｇ下限ＳＯＣまで低下すれば、ＥＣＵ１３１は第１指令に応じた充放電も第２指令に応じた継続的放電も許容しない。したがって、電動車両１５の次回走行時に必要な電力量を確保しつつ、電力系統の電力品質に貢献できる。
また、電動車両１５の次回走行時まで時間的な余裕がある時点で蓄電器１２５を充電する場合には、蓄電器１２５のＳＯＣが、第１指令に応じた充放電も第２指令に応じた継続的放電も許容される範囲の上限である周波数制御ＳＯＣになるまで充電されるため、電力系統の電力品質に貢献できる機会が増大し、インセンティブを効率的に得ることができる。
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記実施形態では、電動車両１５に送信する第１指令や第２指令をアグリゲータ１７が行うが、当該動作を、図１に示す発電所１１や電力配電会社、政府又は行政機関が管理するサーバ装置が行っても良い。当該サーバ装置は、通信網１６に接続され、アグリゲータ１７とも通信可能である。
また、上記実施形態では、Ｖ２Ｇに参加して電力系統との間で双方向の電力の授受を行う蓄電器１２５が電動車両１５に設けられているが、蓄電器１２５と同様の蓄電器を多数設置した定置型蓄電設備（図１参照）がＶ２Ｇに参加しても良い。この場合、定置型蓄電設備は電力網１２に接続され、かつ、通信網１６を介してアグリゲータ１７と通信可能である。定置型蓄電設備は、図２に示した電動車両１５と略同様の構成を有し、図５に示した周波数制御ＳＯＣ及びＶ２Ｇ下限ＳＯＣが設定される。定置型蓄電設備に設定される周波数制御ＳＯＣは、当該定置型蓄電設備の製造者によって設定される値であり、定置型蓄電設備に設定されるＶ２Ｇ下限ＳＯＣも当該定置型蓄電設備の製造者によって設定される値である。
また、上記実施形態では、Ｖ２Ｇシステムを例に説明した。当該Ｖ２Ｇシステムは、スマートグリッドを実現するためのビジネスモデルのひとつであるため、電動車両１５に搭載された蓄電器１２５と電力系統の間で双方向の電力の授受を行うが、上述した定置型蓄電設備等のように、電力系統の間で双方向の電力の授受を行う蓄電器は電動車両に搭載されたものに限らない。但し、電動車両に搭載されていない蓄電器と電力系統の間の電力の授受を行うシステムは、狭義でのＶ２Ｇシステムではなく、スマートグリッドシステムに含まれる。このため、上記実施形態は、Ｖ２Ｇシステムを例に説明されているが、スマートグリッドシステムにも適用可能である。
本出願は、２０１６年１１月１日出願の日本特許出願（特願２０１６−２１４６６１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１１ 発電所
１２ 電力網
１３ 電力需要家
１４ ＥＶＳＥ
１５ 電動車両
１６ 通信網
１７ アグリゲータ
１８ ホームゲートウェイ
２１ ケーブル
２２ コネクタ
２３ デジタル通信部
１２１ インレット
１２３ デジタル通信部
１２５ 蓄電器
１２７ 双方向充電器
１２９ 温度センサ
１３１ ＥＣＵ

Claims (11)

  1. 外部の電力網との間で電力の授受が可能な蓄電器と、
    前記電力網との間での電力の授受に関する指令を受信する受信部と、
    前記指令に応じて前記蓄電器の充放電を制御する制御部と、を備え、
    前記指令には、前記蓄電器から前記電力網に対する短期的な充放電の切り替えを要求する第１指令、及び前記蓄電器から前記電力網に対する継続的な放電を要求する第２指令が含まれ、
    前記制御部は、
    前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数が、前記蓄電器が満充電であるときの上限値より小さい第１値と前記第１値より小さい第２値の間の値であるとき、前記第１指令に応じた充放電の開始を前記蓄電器に許容し、
    前記変数が前記上限値と前記第２値の間の値であるとき、前記第２指令に応じた放電の開始を前記蓄電器に許容する、蓄電装置。
  2. 請求項１に記載の蓄電装置であって、
    前記蓄電器は、輸送機器に搭載されている、蓄電装置。
  3. 請求項１又は２に記載の蓄電装置であって、
    前記受信部が前記第１指令及び前記第２指令を受信した際、
    前記制御部は、前記変数が前記第１値と前記第２値の間の値であるときは、前記第２指令を優先する、蓄電装置。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電装置であって、
    前記制御部は、
    前記蓄電器の充電状態毎に、前記蓄電器が前記第１指令に応じた充放電を行った際の前記蓄電器の劣化影響度を記憶し、
    前記変数が、前記蓄電器が前記第１指令に応じた充放電を行った際の前記劣化影響度がしきい値以下となる値に前記第１値を設定する、蓄電装置。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の蓄電装置であって、
    前記制御部は、前記蓄電器の温度に基づき前記第１値を設定する、蓄電装置。
  6. 請求項５に記載の蓄電装置であって、
    前記制御部は、前記蓄電器の温度が低いほど前記第１値を小さな値に設定する、蓄電装置。
  7. 請求項２から６のいずれか１項に記載の蓄電装置であって、
    前記制御部は、前記輸送機器の次回走行時に必要な電力量に基づき前記第２値を設定する、蓄電装置。
  8. 請求項２から７のいずれか１項に記載の蓄電装置であって、
    前記制御部は、現時刻から前記輸送機器の次回走行予定日時までの時間差が所定時間以上ある場合、前記受信部が前記指令を受信しなければ、前記変数が前記第１値になるまでの充電を前記蓄電器に許容する、蓄電装置。
  9. 外部の電力網との間で電力の授受が可能な蓄電器と、
    前記電力網との間での電力の授受に関する指令を受信する受信部と、
    前記指令に応じて前記蓄電器の充放電を制御する制御部と、を備え、
    前記指令には、前記蓄電器から前記電力網に対する短期的な充放電の切り替えを要求する第１指令、及び前記蓄電器から前記電力網に対する継続的な放電を要求する第２指令が含まれ、
    前記制御部は、前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数が第１範囲内であるときに前記第１指令に応じた充放電を前記蓄電器に許可し、前記変数が第２範囲内であるときに前記第２指令に応じた放電を前記蓄電器に許可し、
    前記第１範囲は前記第２範囲よりも狭く、前記第１範囲の上限は前記第２範囲の上限よりも低い、蓄電装置。
  10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の蓄電装置を備えた、輸送機器。
  11. 外部の電力網との間で電力の授受が可能な蓄電器と、
    前記電力網との間での電力の授受に関する指令を受信する受信部と、
    前記指令に応じて前記蓄電器の充放電を制御する制御部と、を備えた蓄電装置の制御方法であって、
    前記指令には、前記蓄電器から前記電力網に対する短期的な充放電の切り替えを要求する第１指令、及び前記蓄電器から前記電力網に対する継続的な放電を要求する第２指令が含まれ、
    前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数が、前記蓄電器が満充電であるときの上限値より小さい第１値と前記第１値より小さい第２値の間の値であるとき、前記第１指令に応じた充放電の開始を前記蓄電器に許容し、
    前記変数が前記上限値と前記第２値の間の値であるとき、前記第２指令に応じた放電の開始を前記蓄電器に許容する、制御方法。
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