WO2012017937A1 - 電力需給平準化システム - Google Patents

Abstract

　各電力需要者２の個別の電力需給状況に基づき電力需要者２全体の総電力需給状況を判定する一方、各電力需要者２に駐車された電気自動車１０のバッテリ１７の使用可能容量に基づき全バッテリ１７の使用可能総容量を判定し、電力需要者２全体の総電力需給状況と全バッテリ１７の使用可能総容量との比較結果に基づき全バッテリ１７の要求充放電量を求め、この要求充放電量と各電力需要者２の電力需給状況及び各バッテリ１７の使用可能容量とに基づき各バッテリ１７を充放電制御する。

Description

電力需給平準化システム

　本発明は、電力会社などの電力事業者から配電線を介して工場、事業所或いは家庭などの各電力需要者にそれぞれ電力を供給すると共に、電力事業者からの電力需給情報に基づき電力需給管理センターから各電力需要者に出力される充放電指令により、各電力需要者に駐車中の電気自動車のバッテリを充放電制御して電力需給を平準化する電力需給平準化システムに関する。なお、本発明における電力事業者は、公益事業体としての電力会社だけでなく、ＩＳＯ（Independent System Operator）やＴＳＯ（Transmission
System Operator）、ＩＥＳＯ（Independent Electricity System
Operator）などの系統運用者も含む。

　この種の電力需給平準化システムとしては、各電力需要者などに設置した定置型のバッテリを利用したものがあり、このシステムでは、電力需要に比較的余裕がある夜間にバッテリを充電し、昼間の電力需要のピーク時にバッテリを放電することにより電力需給の平準化を図っている。しかしながら、このような定置型バッテリを利用した電力需給平準化システムは、大がかりな設備を要することから低コストでの実施は困難であった。その対策として、近年では定置型バッテリに代えて電気自動車やハイブリッド電気自動車（以下、電気自動車と総称する）に搭載されたバッテリを利用した電力需給平準化システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

　当該特許文献１に記載された電力需給平準化システムは、電力需要者である事業所への通勤に使用されている電気自動車が電力需要のピークである昼間に駐車されたままで、そのバッテリ容量を利用する余地が存在する点に着目したものである。そこで、当該システムでは、電力需要のピーク時に電気自動車のバッテリに蓄えた電力を放出して事業所内の電力不足分を補う一方、電力需要の非ピーク時にバッテリを充電して次回の電力需要のピーク時に備え、これにより電力需給を平準化して事業所の契約電力を低減することで電気料金の削減を図っている。

特願２００７－２８２３８３号公報

　しかしながら、特許文献１に記載された電力需給平準化システムは、契約電力の低減という記載から明らかなように事業所内での電力需給の平準化を目的としたものである。即ち、特許文献１の技術は、各電力需要者を個々のグリッドと見なし、これらのグリッドにより構築された電力網全体における電力需給の平準化を目的とした所謂スマートグリッドの概念とは相違するものである。

　スマートグリッドでは、電力事業者と各電力需要者との間で双方向に電力移送を可能とし、電力需要者内での電力収支が完結しない分、例えば電力過剰分を電力事業者を介して他の電力需要者に供給することにより、各電力需要者間の電力需給の不均衡を抑制し、且つ電力事業者全体の電力需給の変動を抑制しており、これによりスマートグリッド全体における電力需給の平準化を達成している。従って、各電力需要者に駐車されている電気自動車のバッテリ容量を利用する場合でも、その利用は個々の電力需要者内だけではなく他の電力需要者への電力需給の調整にも利用すべきであるが、上記のように特許文献１の技術では電力需要者内でのバッテリ容量の利用に留まることから、各電気自動車のバッテリ容量を有効利用しているとは言い難かった。
　本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、個々の電力需要者内で電気自動車のバッテリ容量を利用するだけに留まらず、スマートグリッド全体における電力需給の平準化に各電気自動車のバッテリ容量を有効利用することができる電力需給平準化システムを提供することにある。

　上記目的を達成するため、本発明は、電力事業者から配電線を介してそれぞれ電力を供給されると共に、電気自動車が任意に駐車されて配電線に接続される複数の電力需要者と、各電力需要者の電力需給状況を個別に入力すると共に、各入力情報に基づき電力需要者全体の総電力需給状況を判定する電力需給状況判定手段と、各電力需要者から駐車中の各電気自動車に搭載されたバッテリについて充放電により使用可能な容量を個別に入力すると共に、各入力情報に基づき全バッテリの使用可能な総容量を判定するバッテリ容量判定手段と、電力需給状況判定手段から各電力需要者の個別の電力需給状況及び電力需要者全体の総電力需給状況を入力すると共に、バッテリ容量判定手段から各バッテリの個別の使用可能容量及び全バッテリの使用可能総容量を入力し、これらの情報に基づき、電力需要者全体の電力需給の変動及び各電力需要者間の電力需給の不均衡を共に抑制して電力需給を平準化させるために必要な充放電指令を各電気自動車のバッテリ毎に設定し、設定した各充放電指令を対応する電力需要者に出力する充放電指令設定手段と、各電力需要者にそれぞれ備えられ、充放電指令設定手段から入力された充放電指令に基づき対応するバッテリをそれぞれ充放電制御する充放電制御手段とを備えたものである。

　好ましくは、各電力需要者が、駐車されている各電気自動車の運用予定に基づき、配電線への電気自動車の接続以降の複数の時刻、及び各時刻において電気自動車に搭載されているバッテリの全体容量の内、電力需給の平準化のために充放電を許諾できる容量を使用可能容量として入力する入力手段をそれぞれ備え、入力手段により入力された使用可能容量をバッテリ容量判定手段に出力し、バッテリ容量判定手段が、各電力需要者から入力された使用可能容量に基づき全バッテリの使用可能総容量を判定するものであるのがよい。

　また、バッテリ容量判定手段が、各電力需要者に駐車中の電気自動車に加えて、走行中の各電気自動車からもバッテリの使用可能容量を個別に入力すると共に、加えて目的地である電力需要者への到着予定時刻を個別に入力し、充放電指令設定手段が、走行中の電気自動車の電力需要者への到着予定時刻において、電気自動車のバッテリの使用可能容量が電力需要者で確保されることを前提として、現在の各バッテリの充放電指令を設定するものであるのが好ましい。

　以上説明したように本発明の電力需給平準化システムによれば、各電力需要者の個別の電力需給状況及び電力需要者全体の総電力需給状況と、各電力需要者に駐車中の電気自動車に搭載された各バッテリの個別の使用可能容量及び全バッテリの使用可能総容量とに基づき、各電気自動車のバッテリ毎に充放電指令を設定し、これらの充放電指令に基づき各バッテリをそれぞれ充放電制御するようにした。このように、各電力需要者の個別の情報（電力需給状況、使用可能容量）と電力需要者全体での情報（総電力需給状況、使用可能総容量）とに基づき各バッテリの充放電指令を設定していることから、個々の電力需要者内で電気自動車のバッテリ容量を利用するだけに留まらず、他の電力需要者でのバッテリ容量の利用も可能となり、結果としてスマートグリッド全体における電力需給の平準化に各電気自動車のバッテリ容量を有効利用することができる。

　また、各電力需要者での電気自動車の運用予定に基づき、配電線への電気自動車の接続によりバッテリを電力需給の平準化に利用可能となった以降の複数の時刻、及び各時刻におけるバッテリの使用可能容量を入力手段に入力し、入力された各バッテリの時刻毎の使用可能容量に基づき全バッテリの使用可能総容量を判定するようにしたことにより、各バッテリを使用可能容量の範囲内で充放電制御でき、結果としてバッテリ容量を電力需給の平準化に最大限に有効利用することができる。
　さらに、走行中の電気自動車の電力需要者への到着予定時刻において、この電気自動車のバッテリの使用可能容量を電力需要者で確保できる見通しをたて、その前提の下で今現在の各バッテリの充放電指令を設定できるので、電力需給を平準化するために各バッテリの充放電制御を一層適切に行うことができる。

実施形態の電力需給平準化システムを示す全体構成図である。 電力需要者の一例として一般的な家庭を示した詳細図である。 各電力需要者の電力需給状況及び各電気自動車のバッテリの使用可能容量に基づき各バッテリに対する充放電指令を設定するための処理手順を示した概念図である。 第２実施形態における時刻毎のバッテリの使用可能容量の入力例を示すグラフである。

［第１実施形態］
　以下、本発明を具体化した電力需給平準化システムの第１実施形態を説明する。
　図１は本実施形態の電力需給平準化システムを示す全体構成図である。
　全体として電力需給平準化システム（所謂スマートグリッドに相当）は、電力会社などの電力事業者１、家庭２ａ或いは工場、事業所２ｂなどの複数の電力需要者２（スマートグリッドを構成するグリッドに相当し、以下スマートグリッドともいう）、及びスマートグリッド内の電力需給を管理して平準化を図る電力需給管理センター３から構成されている。

　各電力需要者２は配電線４を介して電力事業者１に接続されており、図示しない発電所で発電された電力が電力事業者１から各電力需要者２に配電線４を経て供給される。また、電力需要者２がソーラーパネルや風力発電などの発電設備を備えている場合、これらの発電設備で発電されて電力需要者２内で消費しきれなかった余剰電力が生じると、その余剰電力は配電線４から電力事業者１を介して他の電力需要者２に供給されるようになっている。
　図２は電力需要者の一例として一般的な家庭２ａを示した詳細図である。この場合には、電力事業者１からの電力が家庭内の電力線６を経てＡＣ－ＤＣ双方向変換器であるパワーコントローラ５（以下、ＰＣＳと略す）や家庭内に設置されたテレビや冷蔵庫などの電気負荷７に供給される。

　なお、この例では屋根にソーラーパネル８が設置されており、このソーラーパネル８により発電された電力もＰＣＳ５を介して電気負荷７に供給されて補助的に利用される。
　電力需要者２の所定位置、例えば家庭２ａの場合には家屋外壁などの所定位置に接続ポート９が備えられ、この接続ポート９を介して電力需要者２に駐車された電気自動車１０との間でバッテリ充電のための電力、及び後述するバッテリ情報の入出力が行われる。

　より具体的には、家庭のＰＣＳ５は電力線１１及び信号線１２を介して接続ポート９に接続される一方、家庭内の電力需給を管理するエネルギーマネージメントシステム１３（以下、ＥＭＳと略す）に対しても信号線１４を介して接続されている。
　この接続ポート９には、電気自動車１０からの電力線１５及び信号線１６（実際には車両外では１本に集約されている）が任意に接続可能となっており、車両内において電力線１５はバッテリ１７に接続され、信号線１６は、車両を走行させるためのモータ制御、走行中のバッテリ１７の残存容量の管理、エアコンディショナの制御、運転席に設けられたナビゲーション装置の制御などを統合的に行うＥＣＵ１８（電子制御ユニット）に接続されている。

　なお、以下に述べるように電気自動車１０のバッテリ１７はスマートグリッド内の電力需給の平準化に利用されるため、例えば家庭では帰宅後に、工場、事業所では出勤後に、バッテリ充電が不要な場合であっても速やかに接続ポート９に接続することが推奨されている。
　図示しないがＥＣＵ１８は、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタなどにより構成されている。ＥＣＵ１８の入力側には、ナビゲーション装置のタッチパネル式ディスプレイ１９などが接続され、運転者がディスプレイ１９により任意に情報を入力可能となっている。

　各電力需要者２のＥＭＳ１３は、例えば電話回線などの信号線２０を介して上記した電力需給管理センター３に接続されている。ＥＭＳ１３は接続ポート９及びＰＣＳ５を介して電気自動車１０のＥＣＵ１８からバッテリ情報を入力し、そのバッテリ情報に基づきスマートグリッド内の電力需給の平準化のために使用可能な容量（使用可能容量）を算出して信号線２０を介して電力需給管理センター３に出力する。本実施形態では電気自動車１０の使用開始に常に備える必要があることを鑑みて、バッテリ１７が有する全体容量から電気自動車１０の走行に必要な容量（後述する第２実施形態のＣ２に相当）を減算した値を使用可能容量と見なして電力需給管理センター３に出力している。

　但し、バッテリ１７の使用可能容量は上記に限ることはない。例えば電力需要者２に到着した直後の電気自動車１０は、それまでの走行状況に応じてバッテリ１７の残存容量が大きく相違し、残存容量が極端に低下して使用可能領域の下限を下回っている場合には次回の走行に備えるために早急に充電する必要がある。従って、通常のバッテリ１７のように使用可能領域内で放電側（電力需給の不足を補う側）にも充電側（電力需給の過剰を消費する側）にも利用できる場合とは相違し、充電が完了する（上記走行に必要な容量に達する）までは充電側のみへの利用に限るべきである。そこで、このようなバッテリ１７の残存容量が低下している電気自動車１０は、充電完了までは使用可能容量とは関係なく充電側にのみバッテリ容量を利用するようにしてもよい。

　また、ＥＭＳ１３はＰＣＳ５の作動状況に基づき電力事業者１から電力需要者２に供給されている電力需給状況を判定し、その判定結果を信号線２０を介して電力需給管理センター３に出力する。
　なお、図１に示すように、電力需要者２が工場、事業所であっても家庭の場合とほとんど同様であり、電気自動車１０の駐車台数が増加したり、電気自動車１０のバッテリ１７に加えてリユースバッテリ２２が備えられたりする点が相違するだけである。

　以上の構成により電力需給管理センター３では、各電力需要者２での電気自動車１０の駐車の有無、及び駐車時にはそのバッテリ１７の使用可能容量を把握できると共に、各電力需要者２の電力需給状況を把握できる。これらの入力情報に基づき、電力需給管理センター３は電力需要者２全体（スマートグリッド内）の電力需給の変動及び各電力需要者２間の電力需給の不均衡を抑制すべく、各電力需要者２のＥＭＳ１３に対して充放電指令を出力する。そして、この充放電指令に基づき各電力需要者２のＥＭＳ１３がＰＣＳ５をＡＣ－ＤＣ変換器として機能させ、駐車中の電気自動車１０のバッテリ１７を充放電制御することにより電力需給の平準化を達成している（充放電制御手段）。
　そこで、各電力需要者２の電力需給状況及び各電気自動車１０のバッテリ１７の使用可能容量に基づき各バッテリ１７に対する充放電指令を設定するための処理手順を図３に示す模式図に従って詳述する。

　まず、各電力需要者２ではＥＭＳ１３により電力の過不足に応じた電力需給状況が時系列に従って逐次判定され、これらの電力需給状況は電力需給管理センター３の電力需給状況判定部３ａにそれぞれ入力される。電力需給状況判定部３ａでは、入力された各電力需要者２の個別の電力需給状況の総和として電力需要者２全体の総電力需給状況が算出され（電力需給状況判定手段）、この総電力需給状況は比較部３ｂに入力される。個別の電力需給状況の変動に応じて総電力需給状況も時系列に応じて変動し、電力需給の不足及び過剰が発生することになる。
　一方、各電力需要者２に駐車されている電気自動車１０のバッテリ１７の使用可能容量がＥＭＳ１３により逐次判定され、これらの使用可能容量は電力需給管理センター３のバッテリ容量判定部３ｃにそれぞれ入力される。バッテリ容量判定部３ｃでは、入力された各バッテリ１７の使用可能容量の総和として全バッテリ１７の使用可能総容量が算出され（バッテリ容量判定手段）、この使用可能総容量は上記した比較部３ｂに入力される。

　なお、全体容量から走行に必要な容量を減算して得た使用可能容量はバッテリ１７の仕様に応じた一定値となるが、各電力需要者２に駐車される電気自動車１０の総数が変動することから、使用可能総容量も時系列に応じて変動することになる。
　比較部３ｂでは、入力された電力需要者２全体の総電力需給状況及び全バッテリ１７の使用可能総容量が逐次比較され、その比較結果が充放電指令設定部３ｄに入力される。

　総電力需給状況は電力需要者２全体の電量需給の過不足を時系列で表し、使用可能総容量は電力需給の過不足を抑制するために使用可能な全バッテリ１７の総容量を同じく時系列で表している。
　そして、その時点において電力需給が不足する場合にはバッテリ１７の放電により電力不足分が補われ、電力需給が過剰な場合にはバッテリ１７の充電により電力過剰分が蓄えられるが、電力需要者２全体の総電力需給状況と全バッテリ１７の使用可能総容量とを比較することにより、電力需要者２全体での電力需給の変動を抑制するために、全体としてどの程度のバッテリ１７の充放電量が要求されるかを推測できる。例えば、このような観点で設定された全バッテリ１７の要求充放電量が上記した比較結果として充放電指令設定部３ｄに入力される。

　なお、当然ながら、電力需給の過不足がバッテリ１７の使用可能総容量を上回る場合には、使用可能総容量に対応する全バッテリ１７の要求充放電量が設定される。
　充放電指令設定部３ｄには、比較部３ｂからの比較結果として全バッテリ１７の要求充放電量と共に、上記した各電力需要者２の個別の電力需給状況及び各バッテリ１７の使用可能容量が入力される。充放電指令設定部３ｄでは、以下の要件を満足するように各バッテリ１７に対する充放電指令が設定される（充放電指令設定手段）。

１）電力需要者２全体の時系列での電力需給の変動を抑制すること。
２）各電力需要者２間の電力需給の不均衡を抑制すること。
３）上記１）,２）を満足した上で、個々の使用可能容量内で劣化防止のために各バッテリ１７の充放電負荷を可能な限り軽減すること。
　全バッテリ１７の要求充放電量を満足するように各電力需要者２に駐車された電気自動車１０のバッテリ１７を充放電制御すれば、上記要件１）は満たされる。但し、上記要件２）や要件３）を満足するには、各電力需要者２の個別の電力需給状況を把握する必要があり、また、各バッテリ１７の使用可能容量を把握する必要もある。そこで、これらの情報も充放電指令設定部３ｄに入力している。

　実際には上記要件１）～３）に基づき種々の評価関数を予め設定しておき、充放電指令設定部３ｄでは、それらの評価関数に基づき各バッテリ１７の最適な充放電量が充放電指令として設定される。そして、設定された充放電指令は充放電指令設定部３ｄから各電力需要者２に出力され、各電力需要者２では駐車中の各電気自動車１０のバッテリ１７がＥＭＳ１３により充放電制御される。
　以上のような各バッテリ１７の充放電制御により、例えば電力需要者２全体の電力需給が不足する場合には各バッテリ１７の放電により電力不足分が補われ、電力需給が過剰な場合には各バッテリ１７の充電により電力過剰分が蓄えられ、結果として電力需要者２全体の時系列での電力需給の変動が抑制される。

　また、各電力需要者２間に電力需給の不均衡に起因する電圧格差が生じている場合には、まず、電圧上昇傾向の電力需要者２に駐車中の電気自動車１０のバッテリ１７の放電を抑制（若しくは充電を促進）すると共に、電圧低下傾向の電力需要者２に駐車中の電気自動車１０のバッテリ１７の放電を促進（若しくは充電を抑制）することにより、電力需給の不均衡が抑制される。さらに、このようなバッテリ１７の充放電制御だけでは個々の電力需要者２内での電力収支が完結しない場合には、電圧上昇傾向の電力需要者２から電力余剰分が電力事業者１を介して電圧低下傾向の電力需要者２に供給されることにより、電力需給の不均衡が抑制される。
　また、各電気自動車１０のバッテリ１７の仕様に応じて使用可能容量が相違することから、全バッテリ１７の要求充電量を各バッテリ１７に振り分ける際には、使用可能容量が小のバッテリ１７よりも使用可能容量が大のバッテリ１７に対してより大きな充放電量が充放電指令として設定され、これにより個々のバッテリ１７の充放電負荷の均等化が図られる。

　以上詳述したように本実施形態の電力需給平準化システムによれば、各電力需要者２の個別の電力需給状況に基づき電力需要者２全体の総電力需給状況を判定する一方、各バッテリ１７の個別の使用可能容量に基づき全バッテリ１７の使用可能総容量を判定し、電力需要者２全体の総電力需給状況と全バッテリ１７の使用可能総容量との比較結果に基づき、電力需要者２全体の電力需給の変動を抑制するために必要な全バッテリ１７の要求充放電量を求め、この要求充放電量と上記した各電力需要者２の個別の電力需給状況及び各バッテリ１７の個別の使用可能容量とに基づき各バッテリ１７毎に充放電指令を設定して各バッテリ１７を充放電制御している。

　従って、全バッテリ１７の要求充放電量に基づき、電力需要者２全体の時系列での電力需給の変動を抑制可能なように各バッテリ１７の充放電指令を設定でき、また、各電力需要者２の個別の電力需給状況や各バッテリ１７の使用可能容量に基づき、各電力需要者２間での電力需給の不均衡を抑制可能なように、或いは各バッテリ１７の充放電負荷を可能な限り軽減するように、各バッテリ１７の充放電指令を設定できる。
　即ち、各電力需要者２の個別の情報（電力需給状況、使用可能容量）と電力需要者２全体での情報（総電力需給状況、使用可能総容量）とに基づき各バッテリ１７の充放電指令を設定していることから、上記特許文献１に記載された技術のように個々の電力需要者２内で電気自動車１０のバッテリ容量を利用するだけに留まらず、他の電力需要者２でのバッテリ容量の利用も可能となり、結果としてスマートグリッド全体における電力需給の平準化に各電気自動車１０のバッテリ容量を有効利用することができる。

［第２実施形態］
　次に、本発明を別の電力需給平準化システムに具体化した第２実施形態を説明する。
　本実施形態の電力需給平準化システムは、第１実施形態で説明したものと基本的な構成は同一であり、相違点は各バッテリ１７の使用可能容量の設定にある。即ち、第１実施形態では、電気自動車１０の走行に必要なバッテリ容量を常に確保し、余剰分を使用可能容量としていることから、電力需給の平準化のために利用できるバッテリ容量はそれほど多くはなかった。そこで、本実施形態では、各電力需要者２において駐車中の電気自動車１０の今後の運用予定に基づき、電気自動車１０のバッテリ１７が有する全体容量の内、どの程度の容量を電力需要の平準化に利用してもよいかを使用可能容量として予め時刻毎に運転者に入力させ、これにより使用可能容量の増大を図ったものであり、以下、当該処理を重点的に詳述する。

　図４はある電力需要者２に駐車された電気自動車１０に対する時刻毎のバッテリ１７の使用可能容量の入力例を示すグラフである。図中の縦軸は０から全体容量Ｃmaxまでのバッテリ容量を示し、図中の横軸は、電気自動車１０が電力需要者２の接続ポート９に接続された時点を起点の０とした時刻を示している。
　時刻毎のバッテリ１７の使用可能容量の入力は、確保しておきたいバッテリ容量である必要容量（全体容量Ｃmax－使用可能容量）を指標として行われる。図の入力例では、時刻ｔ１以前では電気自動車１０を使用する予定が全くなく、時刻ｔ２で使用開始の予定であるが、予定変更により時刻ｔ１～ｔ２までの期間内で電気自動車１０の使用開始を早める可能性がある場合を示している。
　このため、使用予定がない時刻ｔ１以前では最低限のバッテリ容量を確保すべくＣ１が入力され、予定変更のときに使用開始する可能性がある時刻ｔ１～ｔ２の期間ではバッテリ容量を次第に増加させ、ほぼ確実に使用開始する時刻ｔ２以降では、走行可能なバッテリ容量としてＣ２（走行予定の距離などを考慮して決定）が入力されている。

　従って、各時刻において全体容量Ｃmaxから必要容量Ｃ１，Ｃ２を減算した図中にハッチングで示す領域が使用可能容量として設定されることになる。第１実施形態では、全体容量Ｃmaxから走行のための必要容量Ｃ２を減算した値として使用可能容量を設定したが、これに対して本実施形態では、電気自動車１０の使用開始時刻ｔ２以前で格段に大きな使用可能容量が確保される。
　言うまでもないが、図４は使用可能容量の入力例の一つに過ぎず、電気自動車１０の運用状況に応じて種々の特性のグラフが設定される。また、上記した例では、次回の使用開始時までの使用可能容量を入力したが、これに限ることはなく、例えば次々回の使用開始時までの使用可能容量を入力するようにしてもよいし、１ヶ月の期間中の電気自動車１０の運用予定に基づき、１ヶ月後までの使用可能容量を入力するようにしてもよい。

　実際の運転者による入力は、例えばナビゲーションのタッチパネル式ディスプレイ１９を使用して行われる（入力手段）。具体的には、図４と同様の空欄のグラフ（縦軸及び横軸のみ）をディスプレイ１９に表示させ、運転者が電気自動車１０の使用開始予定などの時刻と各時刻における必要容量との交点を逐次タッチすることによりｔ１,Ｃ１点やｔ２,Ｃ２点を確定し、それらの交点を自動的に結ぶことによりグラフが作成される。但し、時刻毎の使用可能容量の入力はこの例に限ることはなく、例えば時刻ｔ１,ｔ２及び必要容量Ｃ１,Ｃ２をキー入力するようにしてもよい。
　以上のようにして設定された時刻毎の使用可能容量はＥＣＵ１８から接続ポート９及びＰＣＳ５を経てＥＭＳ１３に入力され、さらにＥＭＳ１３から電力需給管理センター３に出力される。電力需給管理センター３では、このようにして運転者が電気自動車１０毎に入力した使用可能容量に基づき、第１実施形態と同じく図３の処理手順に従って各バッテリ１７の充放電指令が設定される。

　図４では破線でバッテリ１７の充放電状況を示しており、例えばスマートグリッド内の電力需給が過剰な場合には各電力需要者２でバッテリ１７を充電側に制御して過剰電力をバッテリ１７に充電し、スマートグリッド内の電力需給が不足する場合にはバッテリ１７を放電側に制御して電力不足分を補うが、これらの充放電制御は常に使用可能容量の範囲内で実行される。
　例えば、図中の時刻ｔ１～ｔ２間に示すように、放電中にバッテリ容量が使用可能容量の下限から逸脱する（必要容量を下回る）場合には、バッテリ容量は使用可能容量の下限に抑制される。なお、図４では、電気自動車１０の使用開始が予定時刻ｔ２に対してｔ２’まで遅延しており、このような走行開始予定のズレは往々にして発生することであるが、時刻ｔ２以降は走行可能なバッテリ容量Ｃ２が確保され続けるため、何ら問題なく車両走行を開始できる。

　以上詳述したように本実施形態の電力需給平準化システムによれば、各電力需要者２に駐車されている電気自動車１０の運用予定に基づき、搭載されているバッテリ１７を電力需給の平準化のために使用可能な使用可能容量を時刻毎に運転者に入力させ、この入力された使用可能容量をバッテリ１７の充放電指令の設定に適用している。従って、各バッテリ１７は使用可能容量の範囲内で充放電制御され、結果としてバッテリ容量を電力需給の平準化のために最大限に有効利用することができる。

　ところで、上記第１及び第２実施形態では、使用可能容量に基づきバッテリ１７の充放電範囲を制限したが、これに加えてバッテリ劣化の要因となる頻繁な充放電や急激な充放電を防止する対策を講じてもよい。
　具体的には、予めバッテリ１７への入出力電力の積算値を制限するための積算電力制限値、及びバッテリ１７への入出力電力の最大値を制限するための最大電力制限値を設定しておき、充放電制御時において入出力電力の積算値が積算電力制限値に達すると、その時点で充放電制御を中止したり、或いは電力需給状況に基づき急激なバッテリ１７の充放電が求められていても、実際のバッテリ１７の入出力電力の最大値を最大電力制限値に抑制したりすればよい。これらの処理により、頻繁なバッテリ１７への充放電及び急激なバッテリ１７への充放電を防止でき、バッテリ１７の充放電負荷を一層軽減することができる。

　また、積算電力制限値及び最大電力制限値は、バッテリ１７を急激に劣化させない上限付近の値として設定されたバッテリ固有の値であるが、バッテリ１７が使用過程で既に劣化していたり、或いはバッテリ温度が通常使用温度域から逸脱していたりすると、それに伴って適切な制限値は変動する。そこで、ＥＣＵ１８がバッテリ１７の充放電中に積算した使用期間、或いは温度センサ３１（図２に示す）により検出したバッテリ温度に基づき積算電力制限値や最大電力制限値を補正してもよく、このようにすればバッテリ１７の充放電制御をより的確に実行することができる。

［第３実施形態］
　次に、本発明を別の電力需給平準化システムに具体化した第３実施形態を説明する。
　本実施形態の電力需給平準化システムは、第１実施形態で説明したものと基本的な構成は同一であり、相違点は各電力需要者２に駐車中の電気自動車１０のみならず、走行中の電気自動車１０も考慮する点にある。即ち、今現在走行中で電力需給の平準化に利用できない電気自動車１０であっても、目的地である電力需要者２への到着予定時刻が判明していれば、到着予定時刻にはバッテリ１７の使用可能容量を余分に確保できる見通しをたてることができる。そこで、到着予定時刻にその電力需要者２でバッテリ１７の使用可能容量が増加するという前提の下で、今現在の各バッテリ１７の充放電指令を設定することにより、各バッテリ１７の充放電制御を一層適切に行うものであり、以下、当該処理を重点的に詳述する。

　電気自動車１０はテレマティクサービスを利用可能なように移動体通信システムが搭載されており、図１に示すように、走行中であっても移動体通信サービスを利用することにより電力需給管理センター３との通信を可能としている。
　電力需要者２において走行中の電気自動車１０のバッテリ容量を反映したバッテリ１７の使用可能容量の見通しをたてるには、当該電気自動車１０の電気需要者２への到着予定時刻及びバッテリ１７の使用可能容量が必要であり、さらに、それまでの走行でバッテリ１７の残存容量が使用可能容量の下限を下回っている場合を考慮して、到着時のバッテリ１７の残存容量を予測することが望ましい。

　そこで、例えばナビゲーションのタッチパネル式ディスプレイ１９を使用し、目的地の電力需要者２、到着予定時刻、現在地点から電力需要者２までの走行経路などの諸情報を運転者に入力させる。これらの入力情報に基づきＥＣＵ１８は、電力需要者２への到着予定時刻を確定すると共に、現在のバッテリ１７の残存容量及び電力需要者２までの走行経路から割り出した走行距離に基づき、電力需要者２に到着した時点でのバッテリ１７の予測残存容量を算出する。バッテリ１７の電力消費は、走行距離のみならず車両の加減速頻度や路面の起伏などの影響も受けるため、ＶＩＣＳなどから得た渋滞情報、或いはナビゲーションシステムから得た道路情報などに基づき、走行距離から算出したバッテリ１７の予測残存容量を補正するようにしてもよい。

　このようにして電気需要者２への到着予定時刻及びバッテリ１７の予測残存容量を算出すると、ＥＣＵ１８はこれらの情報、及び搭載されているバッテリ１７の使用可能容量を移動体通信システムにより電力需給管理センター３に送信する。なお、バッテリ１７の予測残存容量については目的地に接近するほど算出精度が向上することから、ナビゲーションシステムから得た現在位置と現在のバッテリ残存容量とから予測残存容量を所定時間毎に算出・更新して電力需給管理センター３に逐次送信するようにしてもよい。
　電力需給管理センター３では、走行中の各電気自動車１０からの受信された情報に基づき、各電力需要者２において電気自動車１０の到着予定時刻には当該電気自動車１０のバッテリ容量を確保できる見通しをたてることができる。
　より詳しくは、バッテリ１７の予測残存容量が使用可能領域内にある場合には、到着予定時刻において使用可能容量内で充放電共に利用可能なバッテリ容量を余分に確保できると見なせ、バッテリ１７の予測残存容量が使用可能領域の下限を下回っている場合には、到着予定時刻において充電側のみ（充電完了後は充放電共に）に利用可能なバッテリ容量を余分に確保できると見なせる。

　従って、例えば到着予定時刻及び予測残存容量に基づき、ある電力需要者２に間もなくバッテリ１７の残存容量が極端に低下している電気自動車１０が到着することが判明している場合、その時点で電力過剰分を駐車中の各電気自動車１０のバッテリ１７に充電予定であったとしても、走行中の電気自動車１０が到着するまでは待機し、電気自動車１０の到着後に当該電気自動車１０のバッテリ１７を優先して充電する。
　これにより電力需給の過剰を抑制できるだけでなく、当該電気自動車１０のバッテリ１７の充電を迅速に完了できる。このため、電気自動車１０をより早期に使用可能にできると共に、電力需給の平準化のためにバッテリ１７を充放電共に利用可能な状態に速やかに移行させることができる。勿論、この利用態様は一例であり、他にも種々の充放電指令の設定を行うことにより、バッテリ充放電制御の最適化を図ることができる。

　なお、電気自動車１０から電力需給管理センター３に送信する情報として、バッテリ１７の予測残存容量は必ずしも必要でなく、電力需要者２への到着予定時刻及びバッテリ１７の使用可能容量のみを送信するようにしてもよい。
　以上詳述したように本実施形態の電力需給平準化システムによれば、走行中の電気自動車１０から電力需給管理センター３に目的地の電力需要者２への到着予定時刻、到着時のバッテリ１７の予測残存容量、及びバッテリ１７の使用可能容量を送信するようにした。従って、電力需給管理センター３では、各電力需要者２で電気自動車１０の到着予定時刻には当該電気自動車１０のバッテリ容量を確保できる見通しをたて、その前提の下で今現在の各バッテリ１７の充放電指令を設定できるため、電力需給を平準化するために各バッテリ１７の充放電制御を一層適切に行うことができる。

　以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、電力需要者２全体の総電力需給状況と全バッテリ１７の使用可能総容量との比較結果に基づき、電力需要者２全体の電力需給の変動を抑制するために必要な全バッテリ１７の要求充放電量を求めたが、全バッテリ１７の要求充放電量は必ずしも算出する必要はない。例えば、各電力需要者２の個別の電力需給状況及び電力需要者２全体の総電力需給状況と、各バッテリ１７の個別の使用可能容量及び全バッテリ１７の使用可能総容量とに基づき、各バッテリの充放電指令を設定するようにしてもよい。
　更に、本発明における電気自動車としては上記実施形態に示した電気自動車１０に限らずプラグインハイブリッド車であってもよい。

　　１　　電力事業者
　　２　　電力需要者
　　３ａ　電力需給状況判定部（電力需給状況判定手段）
　　３ｃ　バッテリ容量判定部（バッテリ容量判定手段）
　　３ｄ　充放電指令設定部（充放電指令設定手段）
　　４　　配電線
　１０　電気自動車
　１３　ＥＭＳ（充放電制御手段）
　１７　バッテリ
　１９　ディスプレイ（入力手段）

Ｐ２０１０－０３５３／ＷＯ＜ＦＰＭＣ－１４８５ＰＣ＞

Claims (3)

1. 　電力事業者から配電線を介してそれぞれ電力を供給されると共に、電気自動車が任意に駐車されて上記配電線に接続される複数の電力需要者と、
   　各電力需要者の電力需給状況を個別に入力すると共に、各入力情報に基づき電力需要者全体の総電力需給状況を判定する電力需給状況判定手段と、
   　上記各電力需要者から上記駐車中の各電気自動車に搭載されたバッテリについて充放電により使用可能な容量を個別に入力すると共に、各入力情報に基づき全バッテリの使用可能な総容量を判定するバッテリ容量判定手段と、
   　上記電力需給状況判定手段から各電力需要者の個別の電力需給状況及び電力需要者全体の総電力需給状況を入力すると共に、上記バッテリ容量判定手段から各バッテリの個別の使用可能容量及び全バッテリの使用可能総容量を入力し、これらの情報に基づき、上記電力需要者全体の電力需給の変動及び各電力需要者間の電力需給の不均衡を共に抑制して電力需給を平準化させるために必要な充放電指令を上記各電気自動車のバッテリ毎に設定し、設定した各充放電指令を対応する上記電力需要者に出力する充放電指令設定手段と、
   　上記各電力需要者にそれぞれ備えられ、上記充放電指令設定手段から入力された充放電指令に基づき対応するバッテリをそれぞれ充放電制御する充放電制御手段と
   を備えたことを特徴とする電力需給平準化システム。
2. 　上記各電力需要者は、駐車されている上記各電気自動車の運用予定に基づき、上記配電線への電気自動車の接続以降の複数の時刻、及び各時刻において該電気自動車に搭載されているバッテリの全体容量の内、上記電力需給の平準化のために充放電を許諾できる容量を上記使用可能容量として入力する入力手段をそれぞれ備え、該入力手段により入力された使用可能容量を上記バッテリ容量判定手段に出力し、
   　上記バッテリ容量判定手段は、上記各電力需要者から入力された使用可能容量に基づき上記全バッテリの使用可能総容量を判定することを特徴とする請求項１記載の電力需給平準化システム。
3. 　上記バッテリ容量判定手段は、上記各電力需要者に駐車中の電気自動車に加えて、走行中の各電気自動車からも上記バッテリの使用可能容量を個別に入力すると共に、加えて目的地である電力需要者への到着予定時刻を個別に入力し、
   　上記充放電指令設定手段は、上記走行中の電気自動車の上記電力需要者への到着予定時刻において、該電気自動車のバッテリの使用可能容量が該電力需要者で確保されることを前提として、現在の各バッテリの充放電指令を設定することを特徴とすることを特徴とする請求項１または２記載の電力需給平準化システム。

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