WO2011128733A1 - 充電制御装置 - Google Patents

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WO2011128733A1
WO2011128733A1 PCT/IB2011/000602 IB2011000602W WO2011128733A1 WO 2011128733 A1 WO2011128733 A1 WO 2011128733A1 IB 2011000602 W IB2011000602 W IB 2011000602W WO 2011128733 A1 WO2011128733 A1 WO 2011128733A1
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vehicle
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unit
charging
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PCT/IB2011/000602
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飯田 享
小林 美佐世
▲祐▼也 長谷川
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パナソニック電工株式会社
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Publication date
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    • Y04S10/126Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]
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    • Y04S30/00Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/12Remote or cooperative charging

Definitions

  • the present invention relates to a charging control device that controls charging of a storage battery mounted on a vehicle such as an electric vehicle.
  • the power storage state of the power storage device when each vehicle and an external power source are coupled is detected, and the predicted power consumption amount and the The departure time is detected, and the required charging power amount is calculated based on the detected power storage state and the predicted power consumption amount, and the charging time and the charging power amount for each vehicle are calculated from the required charging amount and the departure time.
  • charging the power storage device mounted on the vehicle based on the charging schedule That is, according to the conventional example described in Patent Document 1, the charging schedule for the charging time and the charging power amount of each vehicle is determined from the required charging amount and the departure time of each vehicle, and is mounted on the vehicle based on the charging schedule. Since the power storage device is charged, tripping of the main breaker due to overload current can be prevented without increasing the contract power with the power company.
  • a charging schedule for charging a plurality of vehicles one by one is not a charging schedule for charging a plurality of vehicles at the same time. May be insufficient. If it does so, the user of each vehicle will be dissatisfied with the charge amount of a vehicle.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and charging control capable of simultaneously charging a plurality of vehicles and suppressing user dissatisfaction while preventing an increase in contract power and a trip of a main breaker.
  • the charge control device of the present invention is a charge control device that controls the amount of charge when charging the storage batteries of a plurality of vehicles each equipped with a storage battery using power supplied from a power system to a building.
  • a power measuring unit that measures the power supplied to the building from the power system, a schedule creating unit that creates a schedule for charging storage batteries of the plurality of vehicles, and the schedule created by the schedule creating unit
  • a control unit that opens and closes charging paths to all or some of the plurality of vehicles according to a schedule to turn on / off charging of each vehicle, and the schedule creation unit can receive power from the power system
  • the difference between the maximum power and the power measured by the power measuring unit is distributed to each vehicle according to the time period, and a predetermined margin is subtracted from the target charge amount for each vehicle. Characterized in that creating the schedule for charging until the charge amount.
  • the schedule creation unit sets the margin amount in all the vehicles to an equal value.
  • the charging control device further includes a remaining amount information acquiring unit that acquires information on the remaining amount of the storage battery of the vehicle from the vehicle, and the schedule creation unit includes the remaining amount of the storage battery for each vehicle based on the information It is preferable to set the margin amount at a certain ratio with respect to the difference from the target charge amount. In this charging control apparatus, it is preferable that the schedule creation unit sets the margin amount to a certain ratio with respect to the target charging amount for each vehicle.
  • the charging control device includes an operation input receiving unit that receives an operation input of a user who uses the vehicle, and the schedule generation unit sets the target charge amount based on the operation input received by the operation input receiving unit. It is preferable.
  • the schedule generation unit sets the charging capacity of the storage battery of each vehicle as the target charging amount for each vehicle.
  • a storage unit that stores the target charging amount for each vehicle is provided, and the schedule generation unit generates the schedule using the target charging amount stored in the storage unit.
  • the vehicle is provided with a storage unit that stores a past charge amount record for each vehicle, and the schedule generation unit is configured to perform the target charge based on the past charge amount record stored in the storage unit. It is preferable to set the amount.
  • the charging control device may include a storage unit that stores a priority order assigned to each vehicle, and the schedule generation unit may generate the schedule based on the priority order stored in the storage unit. preferable.
  • the storage unit stores a plurality of types of priorities assigned to each vehicle, and the schedule generation unit is configured based on the plurality of types of priorities stored in the storage unit. It is preferable to generate a schedule.
  • an operation input receiving unit that receives an operation input of a user who uses the vehicle
  • a storage unit that stores a past charge amount record for each vehicle, and presents information to the user.
  • An information presentation unit wherein the schedule generation unit sets the target charge amount based on an operation input received by the operation input reception unit, and a charge amount obtained by subtracting the margin amount from the target charge amount and the target It is preferable to estimate a ratio with the amount of charge and present the ratio to the information presentation unit.
  • the charging control device includes an information presentation unit that presents information to a user who uses the vehicle, and the schedule generation unit sends information on the schedule to the information presentation unit in response to a request from the user. It is preferable to present it.
  • FIG. 1A is a diagram illustrating a configuration of a charging system including a first embodiment of a charging control apparatus according to the present invention
  • FIG. 1B is a block diagram illustrating a first embodiment of the charging control apparatus.
  • 2A and 2B are explanatory diagrams for explaining a relationship among a charging capacity, a target charging amount, a remaining amount, and a margin amount of the vehicle in the first embodiment.
  • 3A and 3B are explanatory diagrams for explaining the time frame and the maximum power in the first embodiment.
  • 4A and 4B are explanatory diagrams of usage patterns for each user in the first embodiment.
  • FIG. 1A A system configuration of a charging system including the charging control device CT of the present embodiment is shown in FIG. 1A.
  • the charging system includes a plurality of vehicles (for example, an electric vehicle, a plug-in hybrid vehicle, and an electric vehicle) each equipped with a storage battery (not shown) in a building BD such as an apartment house or a business office. It is described as charging a motorcycle.
  • the charging system of the present invention is applicable to, for example, a dedicated charging facility.
  • lamp lines to which AC power is supplied from a commercial AC power system AC are branched at the main distribution board MB and the sub-distribution board SB, respectively.
  • the box of the main distribution board MB contains a main breaker and a number of branch breakers, and the load devices (lighting) in the building BD are connected to each branch breaker via the power lines. Electric power is supplied to appliances and air conditioners.
  • a main breaker and a number of branch breakers are also housed in the box of the sub-distribution panel SB.
  • a charging cable Lx serving as a power feeding path to the vehicle EV is detachably connected to the plurality of outlets CSi as will be described later.
  • the charging control device CT includes a schedule generation unit 1, a control unit 2, a power measurement unit 3, a storage unit 4, an operation input reception unit 5, and an information presentation unit 6.
  • the power measuring unit 3 separately uses power (used power) consumed by load devices in the building BD through the main distribution board MB and power (charged power) charged to the vehicle EV through the sub distribution board SB. measure. However, the measurement result of the power measurement unit 3 is stored in the storage unit 4 through the schedule generation unit 1.
  • the storage unit 4 includes an electrically rewritable non-volatile semiconductor memory such as a flash memory, and stores various information on the schedule and the vehicle EV, which will be described later, in addition to the measurement result of the power measurement unit 3. ing.
  • the operation input reception unit 5 has an input device such as a keyboard, a touch panel, or an IC card reader, and receives various operation inputs input by the input device and passes them to the schedule generation unit 1.
  • the information presentation unit 6 has a display device such as a liquid crystal display, and presents various information to the user by displaying characters and images on the display device.
  • the information presentation unit 6 may include a speaker, and information may be presented by sounding sound from the speaker.
  • the schedule generation unit 1 creates a schedule for charging the storage batteries of a plurality of vehicles EV.
  • the control unit 2 remotely opens and closes the charging route to each vehicle EV by remotely controlling the remote control breaker RBi of the sub-distribution panel SB via the control line L2. To turn on / off charging of each vehicle EV.
  • the control unit 2 also has a function of detecting the connection state between each outlet CSi and the charging cable Lx, and passes the detection result of the connection state for each outlet CSi to the schedule generation unit 1. Furthermore, a unique identification code (user ID) is assigned to a user who uses each vehicle EV, and the schedule generation unit 1 identifies each vehicle EV by the user ID. ID numbers (1, 2,..., M) of user IDs are stored (registered) in the storage unit 4 of the charge control device CT.
  • the schedule generation unit 1, the control unit 2, and the power measurement unit 3 are configured by hardware such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory, and software (program) for performing processing of each unit 1 to 3. ing.
  • the maximum power that can be received by the main distribution board MB and the sub-distribution board SB of the building BD is usually determined by the contract power with the power company.
  • the maximum power is determined by the power obtained by adding the power generated by the power generation facility to the contract power with the power company.
  • the contract power with the power company will be described as the maximum power. Then, information on the maximum power of the building BD (maximum power value) is stored in the storage unit 4 of the charge control device CT. As shown in FIG.
  • the schedule generation unit 1 divides 24 hours starting from 12:00 noon into time zones (hour frames) for every hour, and from No. 1 to No. 24 in a total of 24 time frames.
  • the maximum power in each time frame is divided into a plurality of squares (vertical eight squares in the illustrated example).
  • the time frame is divided in units of 1 hour in order to simplify the description.
  • the power amount of one square corresponds to 2 [kWh].
  • FIG. 3B the mass corresponding to the amount of power supplied to the load equipment in the building BD through the main distribution board MB is hatched.
  • a blank cell not hatched in FIG. 3B corresponds to the amount of power that can be used for charging the vehicle EV through the sub-distribution panel SB.
  • the schedule generation unit 1 predicts the power usage in each time slot (time frame) based on the past actual power usage, season, weather, etc. Then, a schedule is generated using the prediction result.
  • the remaining amount of the storage battery mounted on each vehicle EV is A [kWh]
  • the target charge amount is B [kWh]
  • the full charge capacity of the storage battery hereinafter referred to as “charge capacity”. Is C [kWh] and the margin is E [kWh] (E> 0)
  • the schedule generation unit 1 subtracts the difference between the maximum power and the power used (the cell not hatched in FIG. 3B) by time zone.
  • a predetermined margin E is obtained from the target charging amount B requested by the user of each vehicle EV.
  • the battery is charged up to the subtracted amount (difference), and the shortage with respect to the target charge amount B is fairly divided among the users.
  • the margin E for all the vehicles EV is set to an equal value (see FIG. 2B).
  • the user inputs his / her ID number, departure time (scheduled time), and target charge amount B using the operation input receiving unit 5 of the charge control device CT.
  • the operation input receiving unit 5 receives an operation input of an ID number, a departure time, and a target charge amount B and passes it to the schedule generation unit 1.
  • the schedule generation unit 1 sets the target travel distance based on the fuel efficiency [km / kWh] and the planned travel distance [km] of the vehicle EV. It is also possible to calculate the charge amount B [kWh].
  • the control unit 2 detects that the charging cable Lx is connected to the outlet CSi and notifies the schedule generation unit 1 of it.
  • the schedule generation unit 1 associates the ID number received from the operation input reception unit 5 with the time notified from the control unit 2 (return time), the departure time, and the target charge amount B in the storage unit 41.
  • the schedule generation unit 1 also stores the remaining amount A of the storage battery acquired from the vehicle EV by the remaining amount information acquisition unit 21 of the control unit 2 in the storage unit 4 in association with the ID number.
  • the storage unit 4 as shown in FIG.
  • Reservation reservation information information on the ID number of each user and the return time, departure time, target charge amount B, remaining amount A of the vehicle EV used by each user (hereinafter “Reservation reservation information”) is stored in the data table.
  • the schedule generation unit 1 replaces the return time and the departure time with the frame number (1 to 24) of the time frame, and replaces the target charge amount B and the remaining amount A with the number of squares corresponding to the electric energy, so that FIG. As shown, the charging reservation information in the storage unit 4 is converted.
  • the return time in the charge reservation information before conversion of the first ID number is 18: 0, the departure time is 7:00:00 on the next day, the target charge amount B is 20 [kWh], and the remaining amount A is 8 [kWh] ],
  • the return and departure time frame numbers in the converted charge reservation information are 7 and 20, respectively, and the target charge amount B ′ and the remaining amount A ′ are 10 and 4, respectively.
  • the schedule generation unit 1 reduces the margin amount E as much as possible based on the converted charge reservation information and the above-described prediction result of the power consumption, and the margin amount E is uniform (desirably desirable) for all users (vehicles EV).
  • the schedule for turning on / off each remote control breaker RBi is created by the control unit 2 so that Specifically, as shown in FIG. 5, an optimal solution that minimizes the objective function (the sum of the margin amounts E in all the vehicles EV) is obtained under a predetermined constraint condition, that is, an optimization problem analysis method is performed. Can be used. However, since an analysis method for such an optimization problem is conventionally known, a detailed description thereof will be omitted. And the schedule production
  • the difference between the maximum power that can be received from the power system AC and the power measured by the power measuring unit 3 is distributed to each vehicle EV according to time zones, and each vehicle Since the schedule generation unit 1 generates a schedule for charging to a charge amount obtained by subtracting a predetermined margin amount E from the target charge amount B for each EV, while preventing an increase in contract power and a trip of the main breaker, A plurality of vehicles EV can be charged at the same time, and user dissatisfaction can be suppressed.
  • BA the difference between the remaining amount A of the storage battery and the target charge amount B for each vehicle EV.
  • the schedule generation unit 1 may create a schedule using an optimal solution obtained by changing a part of the restriction conditions shown in FIG.
  • the margin amount E with respect to the target charge amount B may be set to a constant ratio.
  • the vehicle EV with a smaller required amount (target charge amount B) has a smaller margin amount E, so the user's dissatisfaction can be further alleviated.
  • an optimal solution may be obtained by setting the remaining amount A ′ in the restriction condition shown in FIG. 6 to zero.
  • the margin amount E may be set using the charging capacity C of each vehicle EV instead of the target charging amount B.
  • an optimal solution may be obtained by replacing the target charge amount B ′ under any of the above-described restriction conditions with the charge capacity C ′.
  • the control unit 2 of the charge control device CT may not be able to acquire information on the remaining amount A of the storage battery from the vehicle EV.
  • the remaining amount A may be regarded as zero and the margin amount E may be set.
  • an optimal solution may be obtained by setting the remaining amount A ′ in any of the above-described restriction conditions to zero.
  • the control unit 2 only turns on / off the charging path according to the schedule, so that the vehicle EV with a large remaining amount A of the storage battery is fully charged (charge capacity C). Is more likely.
  • charge capacity C charge capacity
  • the charge control device CT cannot acquire information on the departure time, the target charge amount B, and the remaining amount A due to the user forgetting to input.
  • the user's usage pattern departure time, return time, mileage, etc.
  • it is very time-consuming if the user inputs information such as the target charge amount B every time (daily). It is desirable to be able to omit the information input.
  • each user registers information on his / her usage pattern (departure time, return time, mileage, etc.) in advance in the charging control device CT, and the schedule generation unit 1 stores information on usage patterns registered in advance.
  • a schedule may be created based on the above.
  • the user's usage pattern (departure time, return time, target charge amount, etc.) stored in the storage unit 42 is based on the results (history).
  • the schedule generation unit 1 may generate a schedule. For example, an average value such as past departure time, return time, target charge amount, and the like may be obtained and used.
  • the schedule generation unit 1 performs information related to the schedule, for example, the charging amount (remaining amount) of each vehicle EV, the expected end time of charging, charging abnormality
  • the past charging results and the like are appropriately presented to the user from the information presentation unit 6 according to, for example, the user's request. Thereby, the convenience for the user is improved.
  • Embodiment 2 Since the configuration of the charging control device CT and the charging system of this embodiment is the same as that of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and illustration and description thereof are omitted.
  • the charge control device CT of the present embodiment stores the priority assigned to each vehicle EV (actually, for each user of each vehicle EV) in the storage unit 43, and based on the priority stored in the storage unit 43.
  • the schedule generation unit 1 is characterized in that it generates a schedule. For example, a plurality of charging conditions with different basic charges and unit prices are set, and one of the plurality of charging conditions is set for each user as an electric charge for the power necessary to charge the storage battery of the vehicle EV.
  • the priority order is set according to the charging conditions as shown in FIG. 7A. In the illustrated example, there are three charging conditions S1, S2, and S3 in descending order of the basic charge and unit price, and priorities from No. 1 to No.
  • the schedule generation unit 1 determines the priority order of all the users as shown in FIG. 7C.
  • the total E ′ of the surplus amounts of all the users is multiplied by a coefficient having the sum of the numerical values as the denominator and the numerical value of the priority order for each user as the numerator. Therefore, as the vehicle EV of the user having a higher priority (smaller numerical value), the margin amount decreases and the charge amount increases.
  • the schedule may be generated in consideration of not only the charging conditions but also the priority order based on the return time.
  • weighting may be set for the two types of priority order of the charging condition and the return time.
  • the priority ratio based on the priority order is set to 0.6.
  • the total value of the priority ratios for each type is 1.
  • each vehicle EV of the user whose user ID number is No. 1, No. 2, No. 3 is returned in the seventh, eighth, and ninth time frames, and the charging conditions of each user are S1, S3, respectively. , S3.
  • the schedule generation unit 1 uses the sum of the numerical values of the priorities of all the users for the charging conditions as a denominator, and sets the priority ratio as a coefficient using the numerical values of the priorities for each user as the numerator.
  • the ratio of the value obtained by multiplying 0.4 by the sum of the numerical values of the time frames of the return times of all the users is used as the denominator, and the priority ratio is 0.6 for the coefficient with the numerical values of the time points of return times for each user as the numerator. Is multiplied by the sum E ′ of the surplus amounts of all the users. Therefore, the vehicle EV of the user with higher priority of the charging conditions and earlier return time will reduce the margin amount and increase the charge amount.
  • the schedule generation unit 1 generates a schedule based on one or more types of priorities, the user's dissatisfaction can be further reduced.

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Abstract

それぞれに蓄電池を搭載した複数の車両を充電する際の充電量を制御する充電制御装置であって、前記複数の車両の蓄電池を充電するためのスケジュールを作成するスケジュール作成部と、前記スケジュール作成部で作成された前記スケジュールに従い、前記複数の車両への充電経路を開閉して前記各車両の充電を入・切する制御部とを備える充電制御装置が提供される。前記スケジュール作成部は、前記各車両に配分することにおいて、前記各車両毎の目標充電量から予め決定された余裕量を差し引いた充電量まで充電するように前記スケジュールを作成する。

Description

充電制御装置
 本発明は、電気自動車などの車両に搭載されている蓄電池の充電を制御する充電制御装置に関する。
 近年、蓄電池とモータを搭載した電気自動車やプラグインハイブリッド自動車などの車両が普及しつつある。そして、集合住宅や事業所などにおいては多数の車両が同時に充電されるため、他の負荷機器と合わせた消費電力が規定値を超えて配電盤の主幹ブレーカがトリップしてしまう虞がある。一方、過負荷電流による主幹ブレーカのトリップを防ぐ為に設備を増強したり、使用電力の増加に伴って電力会社との契約電力を増やすことは好ましくない。
 これに対して特許文献1に記載されている従来例では、各車両と外部電源とが結合されたときの蓄電装置の蓄電状態を検出し、複数台の車両の各々について、予想消費電力量並びに出発時刻を検出するとともに、検出された蓄電状態と予想消費電力量とに基づいて必要な充電電力量を算出し、必要充電量と出発時刻から各車両の充電時間と充電電力量についての充電スケジュールを決定し、充電スケジュールに基づいて車両に搭載された蓄電装置を充電する制御を行なっている。
 すなわち、特許文献1記載の従来例によれば、それぞれの車両の必要充電量と出発時刻から各車両の充電時間と充電電力量についての充電スケジュールを決定し、充電スケジュールに基づいて車両に搭載された蓄電装置を充電するので、電力会社との契約電力を増やさずに過負荷電流による主幹ブレーカのトリップを防ぐことができる。
特開2009−136109号公報
 しかしながら、特許文献1記載の従来例においては、複数の車両を同時に充電する充電スケジュールではなく、複数の車両を1台ずつ充電する充電スケジュールであるため、充電の順番が遅い車両の充電量が極端に不足してしまう場合が有る。そうすると、各車両の使用者が車両の充電量に対して不満感を抱くことになる。
 本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、契約電力の増加や主幹ブレーカのトリップなどを防ぎつつ、複数の車両を同時に充電するとともに使用者の不満感を抑えることができる充電制御装置を提供する。
 本発明の充電制御装置は、それぞれに蓄電池を搭載した複数の車両の前記蓄電池を、電力系統から建物に供給される電力を利用して充電する際の充電量を制御する充電制御装置であって、前記電力系統から前記建物に供給されている電力を計測する電力計測部と、前記複数の車両の蓄電池を充電するためのスケジュールを作成するスケジュール作成部と、当該スケジュール作成部で作成された前記スケジュールに従い、前記複数の車両の全部又は一部の車両への充電経路を開閉して前記各車両の充電を入・切する制御部とを備え、前記スケジュール作成部は、前記電力系統から受電可能な最大電力と前記電力計測部で計測される電力との差分を時間帯別に前記各車両に配分するとともに、前記各車両毎の目標充電量から所定の余裕量を差し引いた充電量まで充電するための前記スケジュールを作成することを特徴とする。
 この充電制御装置において、前記スケジュール作成部は、前記全ての車両における前記余裕量を等しい値に設定することが好ましい。
 この充電制御装置において、前記車両から当該車両の蓄電池の残量に関する情報を取得する残量情報取得部を備え、前記スケジュール作成部は、前記情報に基づく前記各車両毎の蓄電池の残量と前記目標充電量との差分に対して前記余裕量を一定の割合に設定することが好ましい。
 この充電制御装置において、前記スケジュール作成部は、前記各車両毎の前記目標充電量に対して前記余裕量を一定の割合に設定することが好ましい。
 この充電制御装置において、前記車両を使用する使用者の操作入力を受け付ける操作入力受付部を備え、前記スケジュール生成部は、前記操作入力受付部で受け付ける操作入力に基づいて前記目標充電量を設定することが好ましい。
 この充電制御装置において、前記スケジュール生成部は、前記各車両の蓄電池の充電容量をそれぞれの車両毎の前記目標充電量とすることが好ましい。
 この充電制御装置において、前記各車両毎の前記目標充電量を記憶する記憶部を備え、前記スケジュール生成部は、前記記憶部に記憶した前記目標充電量を用いて前記スケジュールを生成することが好ましい。
 この充電制御装置において、前記各車両毎に過去の充電量の実績を記憶する記憶部を備え、前記スケジュール生成部は、前記記憶部に記憶した前記過去の充電量の実績に基づいて前記目標充電量を設定することが好ましい。
 この充電制御装置において、前記各車両毎に割り当てられた優先順位を記憶する記憶部を備え、前記スケジュール生成部は、前記記憶部に記憶された前記優先順位に基づいて前記スケジュールを生成することが好ましい。
 この充電制御装置において、前記記憶部は、各車両毎に割り当てられた複数種類の優先順位を記憶し、前記スケジュール生成部は、前記記憶部に記憶された前記複数種類の優先順位に基づいて前記スケジュールを生成することが好ましい。
 この充電制御装置において、前記車両を使用する使用者の操作入力を受け付ける操作入力受付部と、前記各車両毎に過去の充電量の実績を記憶する記憶部と、前記使用者に情報を提示する情報提示部とを備え、前記スケジュール生成部は、前記操作入力受付部で受け付ける操作入力に基づいて前記目標充電量を設定するとともに、当該目標充電量から前記余裕量を差し引いた充電量と前記目標充電量との割合を推定し、当該割合を前記情報提示部に提示させることが好ましい。
 この充電制御装置において、前記車両を使用する使用者に情報を提示する情報提示部を備え、前記スケジュール生成部は、前記使用者からの要求に応じて、前記スケジュールに関する情報を前記情報提示部に提示させることが好ましい。
 本発明の目的及び特徴は以下のような添付図面とともに与えられる以降の望ましい実施例の説明から明白になる。
1Aは本発明に係る充電制御装置の実施形態1を含む充電システムの構成図を示す図、1Bは充電制御装置の実施形態1を示すブロック図である。 2A,2Bは実施形態1における車両の充電容量と目標充電量と残量と余裕量との関係を説明するための説明図である。 3A,3Bは実施形態1における時間枠、最大電力を説明するための説明図である。 4A,4Bは実施形態1における使用者毎の使用形態の説明図である。 実施形態1におけるスケジュール生成時に余裕量を決定するための目的関数と制限条件を示す図である。 実施形態1におけるスケジュール生成時に余裕量を決定するための目的関数と制限条件を示す図である。 7A,7B,7Cは実施形態2におけるスケジュール生成の説明図である。 8A,8Bは実施形態2におけるスケジュール生成の説明図である。
 以下、本発明の実施形態が本明細書をなす添付図面を参照してより詳細に説明する。図面全体で同一又は類似した部分には同一の符号を付け、それに対する重複説明を省略する。
 (実施形態1)
 本実施形態の充電制御装置CTを含む充電システムのシステム構成を図1Aに示す。本明細書の説明では、充電システムは、集合住宅や事業所などのような建物BDにおいて、それぞれ蓄電池(図示せず)を搭載した複数台の車両(例えば、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車,電動バイクなど)を充電するためのものとして説明している。しかし、本発明の充電システムは、例えば、充電専用施設にも適用可能である。
 建物BDにおいては、商用の交流電力系統ACから交流電力が供給される電灯線が主分電盤MB並びに副分電盤SBでそれぞれ分岐されている。図示は省略しているが、主分電盤MBのボックスには主幹ブレーカや多数の分岐ブレーカが収納されており、各分岐ブレーカで分岐された電灯線を介して建物BD内の負荷機器(照明器具や空調機器など)に電力が供給される。同様に、副分電盤SBのボックスにも主幹ブレーカや多数の分岐ブレーカが収納されている。副分電盤SBの分岐ブレーカは遠隔制御が可能なリモコンブレーカRBi(i=1,2,…,n)からなり、これら複数のリモコンブレーカRBiを介して複数のコンセントCSi(i=1,2,…,n)にそれぞれ交流電力が供給される。そして、これら複数のコンセントCSiには、後述するように車両EVへの給電路となる充電ケーブルLxが挿抜自在に接続される。
 充電制御装置CTは、図1Bに示すようにスケジュール生成部1、制御部2、電力計測部3、記憶部4、操作入力受付部5、情報提示部6を備えている。電力計測部3は、主分電盤MBを通じて建物BD内の負荷機器で消費される電力(使用電力)と、副分電盤SBを通じて車両EVに充電される電力(充電電力)とを各別に計測する。但し、電力計測部3の計測結果はスケジュール生成部1を通じて記憶部4に記憶される。
 記憶部4は、フラッシュメモリなどの電気的に書換可能な不揮発性の半導体メモリからなり、上記電力計測部3の計測結果の他にも、後述するスケジュールや車両EVに関する種々の情報などを記憶している。操作入力受付部5は、キーボードやタッチパネル、あるいはICカードリーダなどの入力デバイスを有し、当該入力デバイスによって入力される種々の操作入力を受け付けてスケジュール生成部1に渡すものである。情報提示部6は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスを有し、文字や画像などを表示デバイスに表示することで種々の情報を使用者に提示するものである。但し、情報提示部6がスピーカを具備し、スピーカから音声を鳴動することで情報を提示しても構わない。
 スケジュール生成部1は、複数の車両EVの蓄電池を充電するためのスケジュールを作成する。制御部2は、スケジュール作成部1で作成されたスケジュールに従い、副分電盤SBのリモコンブレーカRBiを制御線L2を介して遠隔制御することにより、各車両EVへの充電経路を個別に開閉して各車両EVの充電を入・切する。また制御部2は、各コンセントCSiと充電ケーブルLxとの接続状態を検出する機能も有しており、各コンセントCSi毎の接続状態の検出結果をスケジュール生成部1に渡している。さらに、各車両EVを使用する使用者に固有の識別符号(使用者ID)が割り当てられ、スケジュール生成部1は、使用者IDによって各車両EVを識別する。使用者IDのID番号(1,2,…,M)は充電制御装置CTの記憶部4に記憶(登録)されている。なお、スケジュール生成部1と制御部2と電力計測部3は、CPU(中央演算処理装置)やメモリなどのハードウェアと、各部1~3の処理を行うためのソフトウェア(プログラム)とで構成されている。
 従来技術で説明したように、建物BDの主分電盤MB並びに副分電盤SBで受電可能な最大電力は、通常、電力会社との契約電力によって決まる。但し、建物BDに太陽光発電システムや燃料電池システムなどの発電設備が設置されている場合、電力会社との契約電力に発電設備で発電される電力を加算した電力によって最大電力が決まる。ただ、本発明では説明を簡略化するために電力会社との契約電力を最大電力として説明する。そして、建物BDの最大電力の情報(最大電力値)は充電制御装置CTの記憶部4に記憶される。
 スケジュール生成部1では、図3に示すように昼の12時を起点とした24時間を1時間毎の時間帯(時間枠)に分割し、合計24個の時間枠に1番から24番までの枠番号を割り当てるとともに(図3A参照)、それぞれの時間枠における最大電力を複数のマス(図示例では縦の8マス)に区切っている。但し、本来は30分以下(望ましくは10分)単位で時間枠を分割することが望ましいが、本実施形態では説明を簡単にするために1時間単位で時間枠を分割している。また本実施形態では、1マスの電力量が2[kWh]に相当する。図3Bにおいては、主分電盤MBを通じて建物BD内の負荷機器に供給される電力量に対応するマスがハッチングされている。したがって、図3Bにおいてハッチングされていない空白のマスが、副分電盤SBを通じて車両EVの充電に使用可能な電力量に相当する。例えば、図3Bに示すように12時から13時の1時間の時間帯(枠番号が1番の時間枠)においては、6マス分の電力量(=2×6=12[kWh])が負荷機器で消費され、残り2マス分の電力量(=2×2=4[kWh])が、最大電力を超えない範囲で車両EVの充電に使用可能な電力量となる。但し、スケジュールの作成時点以降の使用電力は本来不明であるので、スケジュール生成部1は、使用電力の過去の実績や季節、天候などに基づいて各時間帯(時間枠)における使用電力を予測し、その予測結果を用いてスケジュールを生成する。
 ここで、図2Aに示すように各車両EVに搭載されている蓄電池の残量をA[kWh]、目標充電量をB[kWh]、蓄電池の満充電容量(以下、「充電容量」という)をC[kWh]、余裕量をE[kWh](E>0)とすると、スケジュール生成部1は、最大電力と使用電力との差分(図3Bにおいてハッチングされていないマス)を時間帯別に副分電盤SBに接続された各車両EVに配分するとともに、各車両EV毎の目標充電量Bから所定の余裕量Eを差し引いた充電量(=B−E)まで充電するためのスケジュールを作成する。本来ならば、全ての車両EVの蓄電池を充電容量Cまで満充電することが望ましいが、車両EVの台数と最大電力並びに充電時間との関係で難しい。一方、従来例のように個々の車両EVを順番に充電したのでは、遅い順番の車両EVの充電量が大きく不足して利用者が不満感を抱くことになる。そこで、なるべく多くの台数の車両EVを同時に充電しつつ、満充電できない場合においても使用者の不満感を抑えるため、各車両EVの使用者が要求する目標充電量Bから所定の余裕量Eを差し引いた分(差分)まで充電し、目標充電量Bに対する不足分を各使用者に公平に分けるようにしている。例えば、本実施形態では全ての車両EVにおける余裕量Eを等しい値に設定している(図2B参照)。
 次に、スケジュール生成部1によるスケジュール作成の手順について説明する。
 車両EVが建物BDに帰着すると、使用者により車両EVとコンセントCSiが充電ケーブルLxで接続される。この使用者は、充電制御装置CTの操作入力受付部5を用いて、自己のID番号、出発時刻(予定時刻)、目標充電量Bをそれぞれ入力する。操作入力受付部5は、ID番号、出発時刻、目標充電量Bの操作入力を受け付けてスケジュール生成部1に渡す。なお、目標充電量Bについては、次回の走行予定距離[km]を入力し、スケジュール生成部1にて当該車両EVの燃費[km/kWh]と走行予定距離[km]とに基づいて、目標充電量B[kWh]を算出することも可能である。
 一方、制御部2は、コンセントCSiに充電ケーブルLxが接続されたことを検出してスケジュール生成部1に通知する。そして、スケジュール生成部1は、操作入力受付部5から受け取ったID番号に対して、制御部2から通知された時刻(帰着時刻)、出発時刻、目標充電量Bを対応付けて記憶部41に記憶させる(図4a参照)。ここで、車両EVと制御部2との間で充電ケーブルLxを介したデータ伝送を行い、車両EVに搭載されている蓄電池の残量に関する情報(残量A)を制御部2で取得することができる。よって、スケジュール生成部1は、制御部2の残量情報取得部21が車両EVから取得した蓄電池の残量AもID番号と対応付けて記憶部4に記憶させる。なお、記憶部4では、図4aに示すように各使用者のID番号とそれぞれの使用者が使用する車両EVの帰着時刻、出発時刻、目標充電量B、残量Aの情報(以下、「充電予約情報」と呼ぶ。)をデータテーブルに記憶している。
 スケジュール生成部1は、帰着時刻と出発時刻を時間枠の枠番号(1~24)に置き換えるとともに目標充電量Bと残量Aを電力量に対応するマスの個数に置き換えることにより、図4Bに示すように記憶部4の充電予約情報を変換する。例えば、1番のID番号の変換前の充電予約情報における帰着時刻が18時0分、出発時刻が翌日の7時0分、目標充電量Bが20[kWh]、残量Aが8[kWh]であれば、変換後の充電予約情報における帰着時刻及び出発時刻の枠番号がそれぞれ7及び20、目標充電量B’及び残量A’のマス個数がそれぞれ10及び4となる。
 さらにスケジュール生成部1は、変換後の充電予約情報と上述した使用電力の予測結果とに基づいて、余裕量Eをできるだけ少なくし且つ全ての使用者(車両EV)で余裕量Eが均一(望ましくは同一)となるように、制御部2に各リモコンブレーカRBiをオン・オフさせるためのスケジュールを作成する。
 具体的には、図5に示すように所定の制約条件の元で目的関数(全ての車両EVにおける余裕量Eの総和)を最小とする最適解を求める、すなわち、最適化問題の解析法を利用することができる。但し、このような最適化問題の解析法は従来周知であるから、詳細な説明を省略する。
 そして、スケジュール生成部1は、目標充電量Bから余裕量Eを差し引くことで各車両EVの充電量を決定し、当該充電量を満たすように、それぞれの時間帯枠で充電に使用可能な電力のマスを各車両EVに割り当てたスケジュールを生成する。
 上述のように本実施形態の充電制御装置CTでは、電力系統ACから受電可能な最大電力と電力計測部3で計測される電力との差分を時間帯別に各車両EVに配分するとともに、各車両EV毎の目標充電量Bから所定の余裕量Eを差し引いた充電量まで充電するためのスケジュールをスケジュール生成部1で生成しているので、契約電力の増加や主幹ブレーカのトリップなどを防ぎつつ、複数の車両EVを同時に充電するとともに使用者の不満感を抑えることができる。特に、要求された充電量(目標充電量B)に対する不足分(余裕量E)が全ての車両EVで同等であるため、各車両EVの使用者の不満感を抑えることができる。
 ところで、必ずしも全ての車両EV(使用者)における余裕量Eを等しい値に設定する必要は無い。例えば、各車両EV毎の蓄電池の残量Aと目標充電量Bとの差分(=B−A)に対して余裕量Eを一定の割合に設定しても構わない。そうすれば、実際に必要な充電量(=B−A)が少ない車両EVほど余裕量Eも少なくなるため、使用者の不満をさらに和らげることができる。この場合、図6に示すように、図5に示した制限条件の一部を変更して求めた最適解を用いて、スケジュール生成部1がスケジュールを作成すればよい。
 あるいは、目標充電量Bに対して余裕量Eを一定の割合に設定しても構わない。そうすれば、要求量(目標充電量B)が少ない車両EVほど余裕量Eも少なくなるため、使用者の不満をさらに和らげることができる。この場合、図6に示した制限条件における残量A’をゼロとして最適解を求めればよい。
 また、使用者の入力忘れ等が原因で、充電制御装置CTが目標充電量Bを取得できないことが想定される。このような場合、目標充電量Bの代わりに各車両EVの充電容量Cを用いて余裕量Eを設定すればよい。この場合、余裕量Eの設定及びスケジュールの生成については、上述した何れかの制限条件における目標充電量B’を充電容量C’に置き換えて最適解を求めればよい。
 ここで、車種によっては、充電制御装置CTの制御部2が蓄電池の残量Aの情報を車両EVから取得できないことがある。このような場合、残量Aをゼロとみなして余裕量Eを設定すればよい。この場合、余裕量Eの設定及びスケジュールの生成については、上述した何れかの制限条件における残量A’をゼロとして最適解を求めればよい。なお、本実施形態の充電制御装置CTでは、制御部2がスケジュールに従って充電経路を入・切するだけであるから、蓄電池の残量Aが多い車両EVほど満充電(充電容量C)まで充電される可能性が高くなる。
 ところで、使用者の入力忘れ等が原因で、充電制御装置CTが出発時刻、目標充電量B、残量Aの情報を取得できないことが想定される。あるいは、使用者の使用形態(出発時刻、帰着時刻、走行距離など)がほぼ決まっている場合、使用者が目標充電量Bなどの情報を毎回(毎日)入力すると非常に手間がかかるので、それらの情報入力を省略できることが望ましい。そこで、予め各使用者が自己の使用形態(出発時刻、帰着時刻、走行距離など)の情報を充電制御装置CTに登録しておき、スケジュール生成部1は、予め登録されている使用形態の情報に基づいてスケジュールを作成すればよい。あるいは、使用者が自己の使用形態の情報を登録する代わりに、記憶部42に記憶している使用者の使用形態(出発時刻、帰着時刻、目標充電量など)の実績(履歴)に基づいて、スケジュール生成部1がスケジュールを生成してもよい。例えば、過去の出発時刻、帰着時刻、目標充電量などの平均値を求め、当該平均値を用いればよい。
 ここで、スケジュール生成部1が、操作入力受付部5で受け付ける操作入力に基づいて目標充電量Bを設定するとともに目標充電量Bから余裕量Eを差し引いた充電量(=B−E)と目標充電量Bとの割合(達成率:(B−E)/B×100[%])を推定し、推定した達成率を情報提示部6に提示させることが望ましい。つまり、使用者が目標充電量Bを入力した時点で、実際にどの程度まで充電されるかという目安(達成率)が情報提示部6から使用者に提示されるので、使用者が目標充電量Bを見直したり、事前に達成率を知ることにより、使用者の不満を和らげることができる。
 また、制御部2がスケジュールに従ってリモコンブレーカRBiの制御を行っている間、スケジュール生成部1がスケジュールに関する情報、例えば、各車両EVの充電量(残量)や充電終了の予想時刻、充電の異常、過去の充電実績などを情報提示部6から、例えば、使用者の要求に応じて、使用者に適宜提示させることが望ましい。これにより、使用者にとっての利便性が向上する。
 (実施形態2)
 本実施形態の充電制御装置CT並びに充電システムの構成は実施形態1と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
 本実施形態の充電制御装置CTは、各車両EV毎(実際はそれぞれの車両EVの使用者毎)に割り当てられた優先順位を記憶部43に記憶し、記憶部43に記憶された優先順位に基づいて、スケジュール生成部1がスケジュールを生成する点に特徴がある。
 例えば、基本料金並びに単価が異なる複数通りの課金条件が設定されており、上記複数の課金条件のうちの一つが車両EVの蓄電池を充電するために必要な電力の電気料金として各使用者毎に決まっており、図7Aに示すような課金条件に応じた優先順位が設定される。図示例では、基本料金並びに単価の高い順に3通りの課金条件S1,S2,S3があり、これら3通りの課金条件S1,S2,S3に対して1番から3番までの優先順位が割り当てられている。
 また、図7Bに示すように、使用者1、2、3にそれぞれ課金条件S1、S3、S3が決められている場合、スケジュール生成部1は、図7Cに示すように使用者全員の優先順位の数値の合計を分母とし、各使用者毎の優先順位の数値を分子とする係数を、使用者全員の余裕量の合計E’に乗算する。故に、優先順位が高い(数値が小さい)使用者の車両EVほど、余裕量が少なくなって充電量が増えることになる。
 また、課金条件だけでなく、帰着時刻に基づく優先順位も考慮してスケジュールを生成しても構わない。このとき、課金条件と帰着時刻の2種類の優先順位に対して重み付け(優先割合)を設定してもよく、例えば、図8Aに示すように課金条件の優先割合を0.4、帰着時刻に基づく優先順位の優先割合を0.6とする。但し、各種類の優先割合の合計値を1とする。
 例えば、使用者ID番号が1番,2番,3番の使用者の各車両EVがそれぞれ7番目,8番目,9番目の時間枠で帰着し、各使用者の課金条件がそれぞれS1,S3,S3であると仮定する。このとき、スケジュール生成部1は、図8Bに示すように課金条件に対する使用者全員の優先順位の数値の合計を分母とし、各使用者毎の優先順位の数値を分子とする係数に優先割合の0.4を掛けた値と、使用者全員の帰着時刻の時間枠の数値の合計を分母とし、各使用者毎の帰着時刻の時間粋の数値を分子とする係数に優先割合の0.6を掛けた値との和を、使用者全員の余裕量の合計E’に乗算する。故に、課金条件の優先順位が高く且つ帰着時刻の早い使用者の車両EVほど、余裕量が少なくなって充電量が増えることになる。
 上述のように、スケジュール生成部1が1乃至複数種類の優先順位に基づいてスケジュールを生成すれば、使用者の不満をより一増和らげることができる。
 以上、本発明の望ましい実施形態が説明されたが、本発明はこれらの特定の実施形態に限定されず、後続する請求範囲の範疇から外れることなく、多様な変更及び変形がなされ得、それも本発明の範疇内に属するものと言える。

Claims (13)

  1.  それぞれに蓄電池を搭載した複数の車両を充電する際の充電量を制御する充電制御装置であって、
     前記複数の車両の蓄電池を充電するためのスケジュールを作成するスケジュール作成部と、前記スケジュール作成部で作成された前記スケジュールに従い、前記複数の車両への充電経路を開閉して前記各車両の充電を入・切する制御部とを備え、
     前記スケジュール作成部は、前記各車両に配分することにおいて、前記各車両毎の目標充電量から予め決定された余裕量を差し引いた充電量まで充電するように前記スケジュールを作成する充電制御装置。
  2.  前記車両以外の負荷機器で消費される電力量を計測する電力計測部をさらに備え、
     前記スケジュール作成部は、前記電力系統から受電可能な最大電力と前記電力計測部で計測される電力との差分を時間帯別に前記各車両に配分する請求項1記載の充電制御装置。
  3.  前記スケジュール作成部は、前記全ての車両における前記余裕量を等しい値に設定する請求項2記載の充電制御装置。
  4.  前記車両から当該車両の蓄電池の残量に関する情報を取得する残量情報取得部を備え、
     前記スケジュール作成部は、前記情報に基づく前記各車両毎の蓄電池の残量と前記目標充電量との差分に対して前記余裕量を一定の割合に設定する請求項2記載の充電制御装置。
  5.  前記スケジュール作成部は、前記各車両毎の前記目標充電量に対して前記余裕量を一定の割合に設定する請求項2記載の充電制御装置。
  6.  前記車両を使用する使用者の操作入力を受け付ける操作入力受付部をさらに備え、
     前記スケジュール生成部は、前記操作入力受付部で受け付ける操作入力に基づいて前記目標充電量を設定する請求項2~5の何れか1項に記載の充電制御装置。
  7.  前記スケジュール生成部は、前記各車両の蓄電池の充電容量をそれぞれの車両毎の前記目標充電量とする請求項2~5の何れか1項に記載の充電制御装置。
  8.  前記各車両毎の前記目標充電量を記憶する記憶部をさらに備え、
     前記スケジュール生成部は、前記記憶部に記憶した前記目標充電量を用いて前記スケジュールを生成する請求項2~7の何れか1項に記載の充電制御装置。
  9.  前記各車両毎に過去の充電量の実績を記憶する記憶部をさらに備え、
     前記スケジュール生成部は、前記記憶部に記憶した前記過去の充電量の実績に基づいて前記目標充電量を設定する請求項2~7の何れか1項に記載の充電制御装置。
  10.  前記各車両毎に割り当てられた優先順位を記憶する記憶部をさらに備え、
     前記スケジュール生成部は、前記記憶部に記憶された前記優先順位に基づいて前記スケジュールを生成する請求項2~9の何れか1項に記載の充電制御装置。
  11.  前記記憶部は、各車両毎に割り当てられた複数種類の優先順位を記憶し、
     前記スケジュール生成部は、前記記憶部に記憶された前記複数種類の優先順位に基づいて前記スケジュールを生成する請求項10記載の充電制御装置。
  12.  前記車両を使用する使用者の操作入力を受け付ける操作入力受付部と、前記各車両毎に過去の充電量の実績を記憶する記憶部と、前記使用者に情報を提示する情報提示部とをさらに備え、
     前記スケジュール生成部は、前記操作入力受付部で受け付ける操作入力に基づいて前記目標充電量を設定するとともに、当該目標充電量から前記余裕量を差し引いた充電量と前記目標充電量との割合を推定し、当該割合を前記情報提示部に提示させる請求項2~5の何れか1項に記載の充電制御装置。
  13.  前記車両を使用する使用者に情報を提示する情報提示部をさらに備え、
     前記スケジュール生成部は、前記使用者からの要求に応じて、前記スケジュールに関する情報を前記情報提示部に提示させる請求項2~11の何れか1項に記載の充電制御装置。
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