WO2013160940A1 - 移動体に搭載された蓄電池の充電計画システム - Google Patents

移動体に搭載された蓄電池の充電計画システム Download PDF

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WO2013160940A1
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plan
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charger
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靖子 志賀
民則 冨田
石田 隆張
道樹 中野
嘉浩 奈須
雅也 奥薗
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株式会社日立製作所
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    • Y04S30/14Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

Definitions

  • the present invention relates to a method for creating a charging plan in a charger stand that charges a storage battery of a mobile object such as an electric vehicle.
  • Patent Documents 1 and 2 as technologies for managing the charging timing based on the schedule.
  • the charging stations with the least waiting time are guided by comparing the charging waiting times of a plurality of charging stations with each other.
  • Each stand is equipped with a charger that can charge any connected electric vehicle by opening and closing multiple output terminals, the type of battery mounted on the electric vehicle that is waiting for and being charged, and the remaining charge And a device for calculating the charging waiting time based on the desired charging amount.
  • Patent Document 2 makes it possible to guide a charging station that can start charging an electric vehicle as soon as possible.
  • the control server receives charging station inquiries and reservation requests from the navigation terminal of the electric vehicle, communicates with the stand server of each stand, and identifies a stand that minimizes the total charging wait time until charging starts.
  • the control server transmits stand candidate information and reserved information to the navigation terminal.
  • the conventional technology has the following problems because the scheduled departure time of the electric vehicle is not sufficiently considered.
  • Patent Document 1 a charging station that can start charging as soon as possible when a request for starting charging is input is provided. In a time zone when demands are concentrated, there is a possibility that the amount of received power from the power system in a facility equipped with a charger deviates from the contracted power amount.
  • the object of the first embodiment of the present invention is that if a user of a mobile object such as an electric vehicle inputs a scheduled departure time without inputting a charging start time, the power system in a facility equipped with a charger It is to output a charging plan that increases the utilization efficiency of the facility while suppressing the amount of received power and making the electric vehicle available by the scheduled departure time.
  • the object of the second embodiment of the present invention is that the storage battery mounted on the mobile body such as an electric vehicle moves to the next destination by the scheduled departure time in addition to the object of the first embodiment. It is to output a charging plan that surely reaches a sufficient amount of electricity to be stored.
  • the received power amount of a facility equipped with a charger is suppressed. Make the electric car available by the scheduled departure time.
  • FIG. 10 is a processing flowchart of the data input unit 1011.
  • FIG. 10 is a process flow diagram of an optimal calculation unit 1012.
  • FIG. 11 is a process flow diagram of a charge request adjustment unit 1013.
  • FIG. 10 is a processing flowchart of the data output unit 1015.
  • the charging planning system is for planning a charging plan when a charger provided in a parking lot charges an electric vehicle parked in a parking lot of a facility such as an apartment or a factory. It is. As for the use of electric vehicles, it is assumed that two or more people in condominiums, factories, etc. will share the use like a car share.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a charging planning system in the first embodiment.
  • the charging plan system includes a plan generation device 100 and a facility 110.
  • the plan generation device 100 includes a storage device 101, a CPU 102, a memory 103, an input / output device 104, and a communication device 105.
  • the mobile body 140 mounting the storage battery is connected to the charger 111.
  • the plan generation device 100, the energy management control device 113, and the charger 111 are connected by a wired or wireless communication line 120.
  • the charger 111, the energy management control device 113, and the equipment load 114 are connected by a power line 130.
  • the thin line represents the information line
  • the thick line represents the power line.
  • FIG. 2 shows a software configuration example of the plan generation apparatus 100 in the first embodiment. These software functions by being read from the storage device 101 to the CPU 102 and executed.
  • the plan generation device 100 is a device that makes a plan for charging a storage battery mounted on an electric vehicle or the like, and includes a data input unit 1011, an optimal calculation unit 1012, a data output unit 1015, a charge request adjustment unit 1013, and an adjustment coefficient storage. Part 1014.
  • the data input unit 1011 acquires various data from the contract power information table 210, the charger management table 211, the equipment load prediction table 212, and the charge request table 214.
  • the optimal calculation unit 215 makes a charging plan for the charger that satisfies the charging request from the data acquired from the data input unit 1011.
  • the charge request adjustment unit is called and the planning is repeated until all the constraint conditions are satisfied.
  • the charge request adjustment unit 1013 corrects the target charge amount of the charge request data and switches to a plan that charges the maximum amount possible. Adjust the amount of charge so that it does not deviate from the contracted power.
  • the adjustment coefficient storage unit 1014 stores an adjustment coefficient used when the charge request adjustment unit 1013 adjusts the charge request.
  • the data output unit 214 outputs the planned charging plan to the charging plan registration table 215.
  • FIG. 3 shows a data configuration example of the contract power information table 210.
  • the contract power information table includes information on the contract power of the facility. Includes facility ID 210a and contract power 210b.
  • the facility ID 201a is an ID for uniquely identifying the facility set.
  • the contract power 201b is set to the value of the maximum power (kilowatt) contracted by facilities such as shopping malls and factories. Note that the total power used by the charger 111 and the equipment load 114 included in the facility 110 needs to be kept below the contract power.
  • FIG. 4 shows a data configuration example of the charger management table 212.
  • the charger management table includes information on the charging performance of the charger 111.
  • the facility ID 212a, the charger ID 212b, and the charging performance 212c are included.
  • the facility ID is set to the same ID as the facility ID included in the contract power information data.
  • the charger ID is set to an ID uniquely set for the charger 111.
  • the charging performance 212b sets a value of charging power (kilowatt).
  • Fig. 5 shows a data configuration example (lower part of Fig. 5) and its graph (upper part of Fig. 5) of the equipment load prediction table 211.
  • the equipment load prediction table holds the predicted power consumption of the entire time series equipment load. Include facility ID 211a, time 211b, and pre-sided energy 211c.
  • the facility ID 211a is set to the same ID as the facility ID included in the contract power information data.
  • the time 211b sets the value of the prediction target time.
  • the predicted power consumption 211c sets a value of predicted power consumption (kilowatt hours) in the prediction target time.
  • the graph in the upper part of FIG. 5 is a graph showing the total equipment load in a time series.
  • FIG. 6 shows a data configuration example of the charge request table 214.
  • the charge request table holds information on the current storage amount sent from the storage battery mounted on the electric vehicle or the like via the charger 111 and the scheduled departure time input from the operation terminal.
  • the reservation ID 214a, vehicle ID 214b, charger ID 214c, current storage amount 214d, scheduled departure time 214e, and storage battery capacity 214f are held.
  • the reservation ID 214a sets an ID for uniquely identifying that is set in the charge request data.
  • As the vehicle ID 214b an ID set for the mobile body 140 for uniquely identifying is set.
  • the charger ID 214c sets an ID set for the charger 111 for uniquely identifying.
  • the current storage amount 214d sets the value of the remaining charge of the mobile storage battery.
  • the current storage amount 214d is used as an initial value when a charging plan is made.
  • the current storage amount 214d may be a SoC value. SoC is a ratio that indicates how much charge is remaining with respect to the mobile battery capacity 214f.
  • the scheduled departure time 214e the value of the scheduled time at which the moving body departs from the facility 110, which is input by the user of the moving body through the operation terminal 112, is set.
  • the storage battery capacity 214f sets a value of the amount of stored electricity (kilowatt hours) corresponding to full charge.
  • Fig. 7 shows the processing flow of the data input unit. In S001, among the data included in the charge request table 214, data including the scheduled departure time is acquired during the planning target period, and is stored as an internal variable.
  • plan conditions are acquired from the contract power information table 210, the equipment load prediction information table 212, and the charger management table 211.
  • the value of contract power is acquired and held as an internal variable.
  • the equipment load prediction table 212 a time-series value of power consumption corresponding to the planning target period is acquired.
  • time series unit in the equipment load prediction table 212 is different from the plan time series unit, internal processing is performed to align the units. For example, if the time series unit of the equipment load prediction table is 1 hour and the time series unit of the plan is 30 minutes, the time series of the equipment load prediction table is divided into HH: 0 and HH: 30. Substitute the value at the time and hold it as an internal variable.
  • the charging performance value is acquired using the charger ID included in the charging request data acquired in S001 as a key, and held as an internal variable.
  • Figure 8 shows the processing flow of the optimal calculation unit.
  • an objective function and constraint conditions are created from the contract power information data, equipment load prediction data, charger management data, charging plan registration data, and charging request data acquired from the data input unit 1011.
  • Restrictions include the agreement between the demand (power consumption of mobile storage battery and equipment load) and supply (power received from the power grid) at each time t, contract power (kilowatt hours), charger charging performance, Set.
  • the contract power amount is a value obtained by converting the contract power 210b into an amount per unit time.
  • the objective function the number 1 expressing the minimization of the amount of received power from the power system is set.
  • the target storage amount is set to the storage battery capacity 214f corresponding to full charge at the time of initial planning.
  • the plan generated as a result of performing the processing from S102 to S104 is output to the data output unit.
  • Fig. 9 shows the processing flow of the charge request adjustment unit.
  • step S201 the optimum calculation processing unit 1012 acquires charge request data during the planning target period.
  • the charge request data is rearranged in order from the earliest scheduled departure time, and then rearranged in descending order of the target power storage amount.
  • the charge request data at the head of the rearranged data is extracted, and the process for adjusting the charge amount is performed in S202.
  • S202 is a process of deleting the constraint condition of the target power storage amount generated in S102 and adding an evaluation formula for the extracted charge request data. Specifically, the restriction condition that sets the target power storage amount at the scheduled departure time created for the charge request data extracted in S102 is deleted from the planning problem.
  • Equation 2 a function that maximizes the amount of electricity stored at the scheduled departure time is added to the planning problem as an evaluation formula. Specifically, an expression expressed in Equation 2 is added. By changing the constraint condition of the target power storage amount to an evaluation formula, the charge amount is adjusted, and a plan for maximum charge within the range of the contract power amount or less is drawn up.
  • the constraint condition of the target power storage amount created in S102 may be relaxed. Specifically, the adjustment condition for holding the target power storage amount in the adjustment coefficient storage unit 1014 is reset to a value obtained by multiplying the current target power storage amount, and the constraint condition is corrected.
  • the value of the adjustment coefficient a predetermined constant is used in this embodiment, but a parameter set from the outside may be used.
  • the adjustment flag is updated.
  • the adjustment flag is an internal variable that expresses whether or not adjustment is performed, for example, an evaluation formula for the target charged amount is created for the charging request data or the constraint condition is corrected. Note that the data for which the adjustment flag has been updated is regarded as already adjusted and is not subject to the processing from S202 to S04.
  • a process of substituting the evaluation formula created in S202 or the modified constraint condition into an internal variable is performed.
  • the process returns to S103 again, and a planning process is performed using a planning problem to which an evaluation formula or a constraint condition is added in S202.
  • the charge request adjustment unit 1013 repeats the adjustment process until the determination result in S104 becomes true.
  • FIG. 10 shows the processing flow of the data output unit 1015.
  • FIG. 11 shows a data configuration example of the charging plan registration table 215.
  • the charging plan registration table holds a charging plan for a storage battery mounted on an electric vehicle or the like created by the plan generating device 100.
  • the charging plan registration data includes a vehicle ID 215a, a charger ID 215b, a charging start time 215c, a charging end time 215d, and a total charge amount 215e. Each item is set with a value output by the optimum calculation unit 1012.
  • the vehicle ID 215a is set to the same ID as the vehicle ID 214b included in the charge request data.
  • the charger / discharger ID 215c sets the same ID as the charger / discharger ID 214c included in the charge request data.
  • the charging start time 215c sets a time at which the charger starts charging.
  • the charging end time 215d sets a time at which the charger stops or ends charging.
  • the total charge amount 215e sets the value of the total charge amount (kilowatt hours) to the storage battery mounted on the electric vehicle or the like from the charge start time 215c to the charge end time 215d. Note that a value obtained by adding the cumulative value (kilowatt hours) of the total charge amount 215e until the scheduled departure time to the current charge amount 214d of the electric vehicle corresponds to the target charge amount.
  • FIG. 12 shows a software configuration diagram of the energy management control device 113 according to the first embodiment.
  • the energy management control device 113 includes a plan condition storage unit 1131 that is an input source of the plan generation device 100, a charge request storage unit 1132 and a charge plan storage unit 1133, and is charged via the input / output unit 1134.
  • Various data are acquired from the charger and the mobile storage battery, and a control signal is transmitted to the charger via the command unit 1135.
  • the plan condition storage unit holds a contract power information table 210, a charger management table 211, and an equipment load prediction table 212.
  • the charge request storage unit holds a charge request table 214.
  • the charging plan storage unit 1133 holds a charging plan registration table 1133 that is an output destination of the plan generation device 100.
  • FIG. 13 shows a software configuration diagram of the operation terminal 112 according to the first embodiment.
  • the operation terminal 112 includes a screen input unit 1121, an authentication unit 1122, a data storage unit 1123, and a screen output unit 1124.
  • the screen input unit 1121 processes input information such as user information and scheduled departure time from the screen of the operation terminal by the user of the electric vehicle. User information is held in the data storage unit 1123 in advance.
  • the authentication unit 1122 collates the user information obtained from the screen input unit 1121 with the user information held in advance by the data storage unit 1123 and performs authentication.
  • the data storage unit 1123 holds the input information of the user who has passed the authentication and transmits it to the energy management control apparatus 1124.
  • the screen output unit 1124 displays the processing result transmitted from the energy management control device 113.
  • FIG. 14 shows a processing sequence diagram of the charging plan system according to the first embodiment.
  • the energy management control device 113 acquires the vehicle ID, the capacity of the storage battery of the vehicle, and the current storage amount from the charger 111.
  • the plan generation device 100 acquires plan condition data held by the energy management control device 113. Further, charge request data is acquired.
  • the plan generation device 100 performs a planning process based on the acquired data, and generates charging plan data.
  • the charging plan data is transmitted to the energy management control device 113.
  • the energy management control device 113 transmits a control signal to the charger 111 based on the charging plan data.
  • Figure 15 shows that when five electric vehicles are parked in a facility with four chargers, the number of electric vehicles that can be charged increases by applying this charging planning system even if charging requests are concentrated. This shows an example of improved facility use efficiency.
  • the present embodiment if the user of the electric vehicle inputs the scheduled departure time without inputting the charging start time, the power reception amount of the facility equipped with the charger is suppressed, and the electric vehicle is installed by the scheduled departure time. It is possible to increase the use efficiency of the facility while ensuring that it can be used.
  • the charging planning system receives charging reservation information transmitted from the in-vehicle terminal, and develops a charging plan for the charger so as to reliably reach a storage amount sufficient to move to the next destination. .
  • FIG. 16 is a configuration diagram of a charging plan system according to the second embodiment.
  • the plan generation device 100 includes a reservation processing device 106 in addition to a storage device 101, a CPU 102, a memory 103, an input / output device 104, and a communication device 105.
  • the mobile unit 140 includes an in-vehicle terminal unit 1401 and transmits a charge reservation to the reservation processing device 106 via the communication device 105.
  • the reservation processing device 106 receives the charge request data from the in-vehicle terminal via the communication device 105. Further, the charging request data is set in the charging request table 214.
  • the facility 110 is connected to the plan generation device 100 via the communication line 120.
  • FIG. 17 shows a data configuration example of the charge request table 214 in the second embodiment.
  • the reservation ID 2142a, vehicle ID 2142b, facility ID 2142c, next destination 2142d, current position 2142e, current storage amount 2142f, and scheduled departure time 2142g are stored.
  • the reservation ID 2142a sets a uniquely identified ID in the charge reservation data transmitted from the in-vehicle terminal 1401 to the plan generating device 100 by the reservation ID 2142a.
  • the facility ID 2142c is an ID for uniquely identifying the moving body 140 set in the facility 110 scheduled to be parked, and the facility ID specified when using the car share is set. When the facility cannot be used due to the operating status of the charger of the facility, the ID of another facility may be set.
  • the next destination 2142c is the value of the location information of the destination input to the in-vehicle terminal 1401 by the user of the moving body 140, and is set with reference to the map information data stored in the in-vehicle terminal 1401.
  • the current position 2142e is a value of the current position information of the moving body 140, and is set by GPS (Global Positioning System) or the like. This value may be updated at any time.
  • the current storage amount 2142f the current storage amount (in kilowatt hours) of the storage battery mounted on the mobile body 140 is transmitted. This value may be updated at any time.
  • FIG. 18 shows a processing flow of the charging request adjustment processing unit 1013 in the second embodiment.
  • the data including the scheduled departure time is acquired from the charging plan registration table 215 during the planning target period, and is stored as an internal variable.
  • a distance is calculated from each position information from the current position of the electric vehicle to the facility, and from the facility to the next destination, and held as an internal variable.
  • the storage amount at the arrival of the facility 110 is estimated from the distance between the current position and the facility 110 acquired in S502 and the current storage amount data.
  • Information on the amount of stored electricity per unit travel distance may use spec information held externally, or may use travel records so far.
  • a storage amount necessary to move from the facility 110 to the next destination is calculated.
  • the calculation of the required amount of power storage may use the travel information so far, in addition to the spec information of the travel distance per unit power storage amount held externally.
  • S505 is a process for relaxing the constraint condition of the target power storage amount of the charge request data.
  • the constraint condition that is the target storage amount at the scheduled departure time created for the storage battery is deleted from the planning problem, and the constraint condition in which the necessary storage amount calculated in S502 is corrected to the value of the target storage amount is newly added.
  • the adjustment flag that is an internal variable has been adjusted, the adjustment coefficient x held in the adjustment coefficient storage unit 1014 is reset to a value obtained by multiplying the current target storage amount by the restriction. Correct the condition.
  • a predetermined constant is used in this embodiment, but a parameter set from the outside may be used.
  • the adjustment flag is an internal variable that represents whether or not adjustment is performed, such as the restriction of the target storage amount in S505.
  • Figure 19 shows that when six electric vehicles are parked in a facility equipped with four chargers, the number of electric vehicles that can be charged increases by applying this charging planning system even if charging requests are concentrated. This shows an example of improved facility use efficiency.
  • charging can be started by the scheduled departure time of the electric vehicle E, and the electric vehicle D is also in time for the scheduled departure time.
  • the electric vehicle F starts charging by the scheduled departure time. It is possible to make a charging plan that increases the use efficiency of such facilities.
  • the storage battery mounted on the mobile body such as an electric vehicle is It is possible to reliably reach a storage amount sufficient to move to the destination.
  • the mobile body of the first and second embodiments is assumed to be an electric vehicle.
  • the mobile body may be a plug-in hybrid vehicle, a public transport such as an LRT (Light Rail Transit) or a bus. It can also be applied to means.
  • LRT Light Rail Transit
  • 100 plan generation device 101 storage device, 102 CPU, 103 memory, 104 input / output device, 105 communication device, 106 reservation processing device, 110 facility, 111 charger, 112 operation terminal, 113 energy management control device, 114 equipment load, 120 communication line, 130 power line, 140 mobile, 210 contract power information table, 211 equipment load prediction table, 212 charger management table, 214 charge request table, 215 charge plan registration table, 1011 data input unit, 1012 optimal calculation unit, 1013 charging request adjustment unit, 1014 adjustment coefficient storage unit, 1015 data output unit, 1131 plan condition storage unit, 1132 charge request storage unit, 1133 charge plan storage unit, 1134 input / output unit, 1135 command unit, 1121 screen input unit, 1122 Authentication unit, 1123 data storage unit, 1124 screen output unit, 1401 in-vehicle terminal unit.

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Abstract

移動体に搭載された蓄電池に充電する充電器を備える施設において、施設の系統受電量を抑えるとともに、出発予定時刻までに電気自動車を確実に利用できるようにすること。 充電器や施設の設備負荷の条件と蓄電池を搭載した移動体からの充電要求とを入力するデータ入力部と、データ入力部から取得したデータに基づき充電計画を立案する最適計算部と、前記最適計算部の計算結果に応じ、充電要求を調整する充電要求調整部と、前記充電要求調整を行うための調整係数を記憶する調整係数記憶部と、立案した充電計画を出力するデータ出力部と、備える。

Description

移動体に搭載された蓄電池の充電計画システム
 本発明は、電気自動車等の移動体が持つ蓄電池に充電を行う充電器スタンドにおける充電の計画を立案する方式に関する。
 電気自動車等の蓄電池を搭載する移動体の普及に伴い、充電器を持つスタンドが整備されつつある。しかし、移動体に搭載された蓄電池は大容量であり、充電には数十分から数時間かかるため、充電待ちを緩和する充電スタンドの予約システムの技術が検討されている。
 スケジュールに基いて充電タイミングを管理する技術として、特許文献1と2がある。
 特許文献1に記載の技術では、複数の充電スタンドにおける充電待ち時間を相互に比較して待ち時間が最も少ない充電スタンドを案内する。各スタンドには、複数の出力端子のスイッチ開閉により、接続されたいずれかの電気自動車に充電可能な充電器と、充電待ちおよび充電中の電気自動車に搭載されているバッテリの種類、充電残量および充電希望量に基づき充電待ち時間を算出する装置を持つ。
 特許文献2に記載の技術では、電気自動車にできる限り早く充電開始できる充電スタンドを案内することを可能にする。制御サーバは電気自動車のナビ端末から充電スタンドの問い合わせや予約要求を受信し、各スタンドのスタンドサーバと通信し、充電開始までの充電待ち時間の合計が最小となるスタンドを特定する。制御サーバはスタンド候補情報や予約済み情報をナビ端末に送信する。
特開2011‐24334号公報 特開2011‐83166号公報
 しかしながら、従来技術では、電気自動車の出発予定時刻が十分に考慮されていないため、次のような課題がある。
 上記特許文献1の技術では、充電開始の要求が入力されるとできる限り早く充電開始できる充電スタンドを案内するが、出発予定時刻までに余裕がある電気自動車についても同様に案内をするため、充電要求が集中する時間帯では、充電器を備える施設における電力系統からの受電電力量が契約電力量を逸脱してしまうおそれがある。
 また、上記文献2では、滞在時間が長く充電を急がない電気自動車が多いスタンド(たとえば商業施設)であれば充電開始の要求時間を見ながら空き時間に割込みをかける。しかしながら、充分な空き時間がない場合は、一度立てた充電スケジュールについては割込みできないため充電を開始できる充電スタンドを見つけられないまま、出発予定時刻を過ぎるおそれがある。
 特に、電気自動車を共同利用するレンタカーやカーシェアリングの場合、ユーザから入力されるのは上述のような充電開始の要求ではなく、出発予定時刻までに所定の蓄電量に到達しておく要求となるため、上記文献1、2の技術をそのまま適用することは難しい。
 そこで、本発明の第一の実施例の目的は、電気自動車等の移動体のユーザが充電開始時刻を入力しなくても出発予定時刻を入力すれば、充電器を備える施設における電力系統からの受電電力量を抑えるとともに、出発予定時刻までに電気自動車を利用できるようにしつつ、施設の利用効率を上げる充電計画を出力することである。
 続いて、本発明の第二の実施例の目的は、第一の実施例の目的に加え、電気自動車等の移動体に搭載された蓄電池が、出発予定時刻までに、次の目的地に移動するのに十分な蓄電量に確実に到達する充電計画を出力することである。
 施設の契約電力データと、施設の設備負荷量予測データと、充電器管理データと、電気自動車の現在蓄電量と出発予定時刻を含んだ充電要求データと、を入力するデータ入力部と、充電要求を満たす充電計画を立案する最適計算部と、最適計算部の処理結果に応じて呼び出される充電要求を調整する充電要求調整部と、充電要求調整部で用いる調整係数を記憶する調整係数記憶部と、充電計画を出力するデータ出力部とを備え、移動体に搭載された蓄電池の充電の計画を立てる。
 本発明の第一の実施例によれば、電気自動車等の移動体のユーザが充電開始時刻を入力しなくても出発予定時刻を入力すれば、充電器を備える施設の受電電力量を抑えるとともに、出発予定時刻までに電気自動車を利用できるようにする。
第一の実施形態に関する充電計画システムの構成図である。 第一の実施形態に関する計画生成装置100の構成図である。 契約電力情報テーブル210が扱うデータモデルの一例である。 充電器管理テーブル211が扱うデータモデルの一例である。 設備負荷予測テーブル212が扱うデータモデルの一例である。 充電要求テーブル214が扱うデータモデルの一例である。 データ入力部1011の処理フロー図である。 最適計算部1012の処理フロー図である。 充電要求調整部1013の処理フロー図である。 データ出力部1015の処理フロー図である。 充電計画登録テーブル215が扱うデータモデルの一例である。 第一の実施形態に関するエネルギー管理制御装置113のソフトウェア構成図である。 第一の実施形態に関する操作端末112のソフトウェア構成図である。 第一の実施形態における処理シーケンス図である。 第一の実施形態における充電計画システムによって、充電計画が改善されることを説明する図である。 第二の実施形態に関する充電計画システムの構成図である。 第二の実施形態における充電要求テーブル214が扱うデータモデルの一例である。 第二の実施形態に関する充電要求調整部10131の処理フロー図である。 第二の実施形態における充電計画システムによって、充電計画が改善されることを説明する図である。
 以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
 第一の実施形態にかかる充電計画システムは、マンションや工場等の施設の駐車場に停車している電気自動車に対して駐車場に備えられた充電器が充電する際の充電計画を立案するものである。電気自動車の利用についてはカーシェアのように、マンションや工場等に所在する複数人で共同利用することを想定されている。
 図1は第一の実施形態における充電計画システムの構成図である。
 充電計画システムは、計画生成装置100と、施設110とで構成されており、計画生成装置100は、記憶装置101、CPU102、メモリ103、入出力装置104、通信装置105を備え、施設は、充電器111、エネルギー管理制御装置113、施設内の各種電気機器(以下、設備負荷114と呼ぶ)を備える。蓄電池を搭載する移動体140は、充電器111に接続される。計画生成装置100とエネルギー管理制御装置113、充電器111は有線もしくは無線の通信線120で接続されている。また、充電器111、エネルギー管理制御装置113、設備負荷114は電力線130で接続されている。ここで、細線が情報線を表し、太線が電力線を表している。
 図2に第一の実施形態における計画生成装置100のソフトウェア構成例を示す。これらソフトウエアは、記憶装置101からCPU102に読み出され実行されることにより、機能する。
 計画生成装置100は、電気自動車等に搭載の蓄電池の充電計画を立案する装置であり、データ入力部1011と、最適計算部1012と、データ出力部1015、充電要求調整部1013と、調整係数記憶部1014で構成される。
 データ入力部1011は、契約電力情報テーブル210と、充電器管理テーブル211と、設備負荷予測テーブル212と、充電要求テーブル214とから各種データを取得する。
 最適計算部215は、データ入力部1011から取得したデータから、充電要求を満たす充電器の充電計画を立案する。充電要求等の制約条件を満たせない場合、充電要求調整部を呼び出し、制約条件をすべて満たすまで計画立案を繰り返す。
 充電要求調整部1013は、最適計算部1012で制約条件を満たせず計画立案されなかった場合に、充電要求データの目標蓄電量を修正し、可能な範囲で最大限に充電する計画に切り替えることで充電量を調整し、契約電力量を逸脱させないようにする。
 調整係数記憶部1014は、充電要求調整部1013で充電要求を調整する際に用いる調整係数を記憶する。
 データ出力部214は、立案された充電計画を充電計画登録テーブル215に出力する。
 なお、計画生成装置100は、充電要求のイベント発生のタイミングのほか、周期タイマーで周期的に稼働してもよい。 図3に、契約電力情報テーブル210のデータ構成例を示す。契約電力情報テーブルは、施設の契約電力の情報を有する。施設ID 210aと契約電力210bを含む。施設ID 201aは、施設に設定された、一意に識別するためのIDを設定する。契約電力201bはショッピングモールや工場等の施設が契約している最大電力(キロワット)の値を設定する。なお、施設110が備える充電器111および設備負荷114の使用電力の合計は、契約電力以下に抑える必要がある。
 図4に、充電器管理テーブル212のデータ構成例を示す。充電器管理テーブルは、充電器111の充電性能の情報を有する。施設ID 212aと充電器ID 212bと、充電性能212cとを含める。施設IDは、契約電力情報データに含まれる施設IDと同一のIDが設定される。充電器IDは、充電器111に設定された、一意に識別するためのIDを設定する。充電性能212bは、充電電力(キロワット)の値を設定する。
 図5に、設備負荷予測テーブル211のデータ構成例(図5下部)及びそのグラフ(図5上部)を示す。設備負荷予測テーブルは、時系列の設備負荷全体の予測使用電力量を保持する。施設ID 211aと時間 211bと予側電力量211cを含める。施設ID 211aは、契約電力情報データに含まれる施設IDと同一のIDが設定される。時間211bは予測対象時間の値を設定する。予測電力量211cは、予測対象時間における予測使用電力量(キロワット時)の値を設定する。図5上部のグラフは、全設備負荷を合算し時系列でグラフ化したものである。
 図6に、充電要求テーブル214のデータ構成例を示す。充電要求テーブルは、充電器111を介して電気自動車等に搭載の蓄電池から送られた現在蓄電量および操作端末から入力される出発予定時刻の情報を保持する。予約ID 214aと車両ID 214bと充電器ID 214cと現在蓄電量214dと出発予定時刻214eと蓄電池容量214fを保持する。予約ID 214aは、充電要求データに設定された、一意に識別するためのIDを設定する。車両ID 214bは、移動体140に設定された、一意に識別するためのIDを設定する。充電器ID 214cは、充電器111に設定された、一意に識別するためのIDを設定する。現在蓄電量 214d は、移動体の蓄電池の充電残量の値を設定する。現在蓄電量214dは、充電計画立案時に初期値として用いる。なお、現在蓄電量 214dは、SoCの値であっても構わない。 SoCとは移動体の蓄電池容量214fに対して充電残量がどのくらいか示す比率である。出発予定時刻214eは、操作端末112を通じて移動体のユーザが入力した、移動体が施設110から出発する予定時刻の値を設定する。蓄電池容量214fは、満充電に相当する蓄電量(キロワット時)の値を設定する。 図7にデータ入力部の処理フローを示す。 S001にて、充電要求テーブル214に含まれるデータのうち、計画対象期間中に出発予定時刻が含まれるデータを取得し、内部変数で保持する。
 S002にて、契約電力情報テーブル210、設備負荷予測情報テーブル212、充電器管理テーブル211、から計画条件を取得する。
 契約電力情報テーブル210については、契約電力の値を取得、内部変数で保持する。設備負荷予測テーブル212については、計画対象期間に該当する時系列の使用電力量の値を取得する。
 設備負荷予測テーブル212の時系列の単位と、計画の時系列の単位が異なる場合は、単位をそろえる内部処理を行う。たとえば、設備負荷予測テーブルの時系列の単位が一時間で、計画の時系列の単位が30分の場合は、設備負荷予測テーブルの時系列をHH:00とHH:30で分割し、それぞれに該当時の値を代入し、内部変数で保持する。
 充電器管理テーブル211からは、S001で取得した充電要求データに含まれる充電器IDをキーに、充電性能の値を取得し、内部変数で保持する。
 図8に最適計算部の処理フローを示す。
 S101にて、データ入力部1011より取得した契約電力情報データ、設備負荷予測データ、充電器管理データ、充電計画登録データ、充電要求データより目的関数および制約条件を作成する。 制約条件には、各時刻tにおいて需要(移動体蓄電池と設備負荷の使用電力量)と供給(電力系統からの受電電力量)との一致、契約電力量(キロワット時)、充電器の充電性能、を設定する。契約電力量は、契約電力210bについて単位時間あたりの量に変換した値である。
目的関数には、電力系統からの受電電力量の最小化を表現する数1を設定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 S102にて、データ入力部1011より取得した充電要求データに基づき、移動体蓄電池の出発予定時刻における蓄電量が,目標蓄電量であるとする制約条件を作成する。
 目標蓄電量は、初回計画時は満充電に相当する蓄電池容量214fが設定される。
 S103にて、生成した計画問題について最適化計算を行い、最適解を充電計画として生成する。
 S104にて、S103での最適化計算の計算結果を判定する。最適解を求められずに制約条件を逸脱した場合、充電量の調整を行うために充電要求調整部1013に処理を遷移する。
 1013の処理の詳細は、後述する図9に示す。制約条件を満たして最適解を求められた場合は、S105に処理を遷移する。
 S105にて、前記S102からS104までの処理を行った結果、生成された計画をデータ出力部に出力する。
 図9に充電要求調整部の処理フローを示す。
 S201は、最適計算処理部1012で計画対象期間中の充電要求データを取得する。充電要求データは、出発予定時刻の早い順に並び替えた後、さらに目標蓄電量の高い順に並び替える。
 並び替えたデータの先頭にある充電要求データを取り出し、S202において充電量を調整するための処理を行う。
 S202は、取りだした充電要求データについて、S102で生成した目標蓄電量の制約条件を削除し、評価式を追加する処理である。具体的には、S102で取り出した充電要求データについて作成された出発予定時刻に目標蓄電量とする制約条件を計画問題から削除する。
 次に、当該の蓄電池について、出発予定時刻の蓄電量を最大化する関数を評価式として計画問題に追加する。具体的には、数2に表現する式を追加する。目標蓄電量の制約条件を評価式に変更することで、充電量が調整され、契約電力量以下の範囲で最大限充電する計画が立案される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 もしくは、上記手段のほか、S102で作成した目標蓄電量の制約条件を緩和してもよい。具体的には、目標蓄電量を調整係数記憶部1014で保持する調整係数を現時点の目標蓄電量に乗じた値に再設定し、制約条件を修正する。調整係数の値は、本実施例ではあらかじめ定められた定数を用いるが、外部から設定されるパラメータを用いるようにしてもよい。
 S203にて、調整フラグを更新する。調整フラグは、当該の充電要求データについて目標蓄電量の評価式を作成した、または制約条件を修正した等の調整の実施有無を表現する内部変数である。なお、調整フラグが更新されているデータについては、調整済みと見なされS202からS04までの処理の対象外となる。
 S204にて、S202で作成した評価式または修正した制約条件を内部変数に代入する処理を行う。
 上記充電要求調整部の処理の後、再びS103に処理が戻り、S202で評価式または制約条件を追加した計画問題で立案処理を行う。S104での判定結果が真になるまで充電要求調整部1013で調整処理を繰り返す。
 図10にデータ出力部1015の処理フローを示す。
 S301にて、最適計算部で出力した充電計画を取得する。S302にて、充電計画登録テーブル215に充電計画を出力する。
 図11に、充電計画登録テーブル215のデータ構成例を示す。充電計画登録テーブルは、計画生成装置100が作成する電気自動車等に搭載の蓄電池の充電計画を保持する。充電計画登録データは、車両ID 215aと充電器ID 215bと充電開始時刻 215cと充電終了時刻215dと総充電量215eとを含める。各項目には最適計算部1012が出力した値が設定される。車両ID 215aは、充電要求データに含まれる車両ID 214bと同一のIDを設定する。充放電器ID 215cは、充電要求データに含まれる充放電器ID 214cと同一のIDを設定する。充電開始時刻215cは、当該充電器が充電を開始する時刻を設定する。充電終了時刻215dは、当該充電器が充電を停止または終了する時刻を設定する。総充電量215eは充電開始時刻215cから充電終了時刻215dまでにおける電気自動車等に搭載された蓄電池への総充電量(キロワット時)の値を設定する。なお、当該電気自動車の現在蓄電量214dに、出発予定時刻までの総充電量215eの累計値(キロワット時)を加えた値が目標蓄電量に相当する。
 図12に第一の実施形態に関するエネルギー管理制御装置113のソフトウェア構成図を示す。エネルギー管理制御装置113は、計画生成装置100の入力元である計画条件記憶部1131と、充電要求記憶部1132と、充電計画記憶部1133と、を有し、入出力部1134を介して、充電器および移動体蓄電池から各種データを取得し、指令部1135を介して充電器に制御信号を送信する。計画条件記憶部は、契約電力情報テーブル210、充電器管理テーブル211と、設備負荷予測テーブル212とを保持する。充電要求記憶部は、充電要求テーブル214を保持する。充電計画記憶部1133は、計画生成装置100の出力先である充電計画登録テーブル1133を保持する。
 図13に第一の実施形態に関する操作端末112のソフトウェア構成図を示す。操作端末112は、画面入力部1121と、認証部1122と、データ記憶部1123と、画面出力部1124を有する。画面入力部1121は、電気自動車のユーザが操作端末の画面からユーザ情報や出発予定時刻等の入力情報を処理する。ユーザ情報はあらかじめデータ記憶部1123に保持されている。認証部1122は、画面入力部1121から得られたユーザ情報と、データ記憶部1123があらかじめ保持しているユーザ情報を照合し、認証する。データ記憶部1123は、認証を通過したユーザの入力情報を保持し、エネルギー管理制御装置1124に送信する。画面出力部1124では、エネルギー管理制御装置113から送信される処理結果を表示する。
 図14に第一の実施形態にかかる充電計画システムの処理シーケンス図を示す。
 操作端末112から、車両IDと充電器IDと出発予定時刻をエネルギー管理制御装置113に送信する。エネルギー管理制御装置113は当該充電器111から車両IDと当該車両の蓄電池の容量と現在蓄電量を取得する。計画生成装置100はエネルギー管理制御装置113が保持する計画条件データを取得する。さらに充電要求データを取得する。計画生成装置100は取得したデータを元に計画立案処理を行い、充電計画データを生成する。充電計画データはエネルギー管理制御装置113に送信される。エネルギー管理制御装置113は充電計画データを元に、充電器111に制御信号を送信する。以上が、充電計画システムの一連の処理シーケンスである。
 次に、本実施形態における計画生成装置の効果について述べる。
 図15は、4台の充電器を備える施設に、5台の電気自動車が駐車した際に、充電要求が集中しても、本充電計画システムを適用することで充電できる電気自動車の台数が増え、施設の利用効率が改善された一例を示している。
 計画生成装置が適用されない(a)のシステムの場合、電気自動車から充電要求が送信されると、送信されてすぐに充電を開始する。このため、昼のピーク負荷の時間帯に電気自動車A~Dが一斉に充電要求を送信すると、電力系統からの受電電力量が増大し、契約電力量を逸脱する。さらに、後から来た電気自動車Eから急ぎで充電要求があった場合、空き時間がないため、充電を開始できないまま、出発予定時刻を過ぎてしまう。
 これに対し、計画生成装置が適用される(b)のシステムの場合、電気自動車AとEへの充電量の調整を行ったことで、電気自動車Eの出発予定時刻までに充電を開始でき、かつ電気自動車Dも出発予定時刻に間に合い、さらに系統受電量を小さくする充電計画の立案が可能である。以上が、第一の実施形態における実施例と効果についての説明である。
 本実施形態によれば、電気自動車のユーザが充電開始時刻を入力しなくても出発予定時刻を入力すれば、充電器を備える施設の系統受電量を抑えるとともに、出発予定時刻までに電気自動車を確実に利用できるようにしつつ、施設の利用効率を上げることが可能となる。
 第二の実施形態は、移動中の電気自動車が車載端末から充電予約を行うことを想定している。本形態における充電計画システムは、車載端末から送信される充電予約の情報を受信し、次の目的地に移動するのに十分な蓄電量に確実に到達できるように充電器の充電計画を立案する。
 図16は第二の実施形態に関する充電計画システムの構成図である。
 計画生成装置100は、記憶装置101、CPU 102、メモリ103、入出力装置104、通信装置105のほか、予約処理装置106を備える。移動体140は、車載端末部1401を備え、通信装置105を介して、予約処理装置106に充電予約を送信する。予約処理装置106は、充電要求データを車載端末から通信装置105を介して受信する。さらに、充電要求データを充電要求テーブル214に設定する。施設110は通信線120を介して、計画生成装置100と接続されている。 図17に第二の実施形態における充電要求テーブル214のデータの構成例を示す。予約ID 2142aと車両ID 2142bと施設ID 2142cと次の目的地 2142dと現在位置2142eと現在蓄電量2142fと出発予定時刻2142gを保持する。 
 予約ID 2142aは、移動体140が車載端末1401から計画生成装置100に送信した充電予約のデータに、一意に識別されたIDを設定する。車両ID 2142bは、移動体140に設定された、一意に識別するためのIDを設定する。施設ID 2142cは、移動体140が駐車予定の施設110に設定された、一意に識別するためのIDであり、カーシェア利用時に指定されている施設のIDが設定される。施設の充電器の稼働状況等によって当該施設が利用できない時は、ほかの施設のIDを設定するようにしても良い。次の目的地2142cは、移動体140のユーザが、車載端末1401に入力した行き先の位置情報の値であり、車載端末1401に記憶されている地図情報データを参し、設定される。現在位置2142eは、移動体140の現在の位置情報の値であり、GPS(Global Positioning System)等によって設定される。この値は随時更新するようにしてもよい。現在蓄電量2142fは、移動体140に搭載された蓄電池の現在の蓄電量(キロワット時)が送信される。この値は随時更新するようにしてもよい。出発予定時刻2142gは、移動体140の所有者が入力する、移動体140が到着予定の施設110から出発する予定時刻の値を設定する。この値は車載端末1401から入力してもよいし、施設110が備える操作端末112より入力してもよい。
 以下より、第二の実施形態における計画生成装置の処理フローについて説明する。第二の実施形態では、第一の実施形態におけるデータ入力部1011の処理と最適計算部1012の処理とデータ出力部の1015の処理と同じ処理を行うが、充電要求調整部1013の処理については、第一の実施形態での処理のほか、図18に示す処理を行うことが可能である。 図18に第二の実施形態における充電要求調整処理部1013の処理フローを示す。
 S501にて、充電計画登録テーブル215から計画対象期間中に出発予定時刻が含まれるデータを取得し、内部変数で保持する。
 S502にて、当該電気自動車の現在位置と当該施設まで、および当該施設から次の目的地まで、それぞれの位置情報から距離を算出し、内部変数で保持する。
 S503にて、S502で取得した現在位置と施設110の距離および、現在蓄電量のデータから施設110到着時の蓄電量を推定する。単位走行距離あたりの消費蓄電量の情報は、外部で保持されているスペック情報等を用いるほか、これまでの走行記録を用いてもよい。
 S504にて、S503で算出した施設110と次の目的地との距離から、施設110から次の目的地に移動するのに必要な蓄電量を算出する。必要な蓄電量の算出は、外部で保持する単位蓄電量当たりの走行距離のスペック情報等を用いるほか、これまでの走行記録を用いてもよい。
 S505は、充電要求データの目標蓄電量の制約条件を緩和する処理である。当該の蓄電池について作成した出発予定時刻に目標蓄電量とする制約条件を計画問題から削除し、S502で算出した必要蓄電量を目標蓄電量の値に修正した制約条件を新たに追加する。このとき、内部変数である調整フラグが調整済みとなっている場合は、目標蓄電量を調整係数記憶部1014で保持する調整係数xを現時点の目標蓄電量に乗じた値に再設定し、制約条件を修正する。調整係数の値は、本実施例ではあらかじめ定められた定数を用いるが、外部から設定されるパラメータを用いるようにしてもよい。
 S506にて、充電要求データの調整フラグを更新する。調整フラグは、S505で目標蓄電量の制約条件を修正した等の調整の実施有無を表現する内部変数である。
 S507にて、S505で作成した制約条件を内部変数に代入する処理を行う。
 次に、本実施形態における計画生成装置の効果について述べる。
 図19は、4台の充電器を備える施設に、6台の電気自動車が駐車した際に、充電要求が集中しても、本充電計画システムを適用することで充電できる電気自動車の台数が増え、施設の利用効率が改善された一例を示している。
 計画生成装置が適用されない(a)のシステムの場合、電気自動車から充電要求が送信されると、送信されてすぐに充電を開始する。このため、昼のピーク負荷の時間帯に電気自動車A~Dが一斉に充電要求を送信すると、受電電力量が増大し、契約電力量を逸脱する。さらに、後から来た電気自動車EやFから急ぎで充電要求があった場合、空き時間がないため、EとFは充電を開始できないまま、出発予定時刻を過ぎてしまう。
 これに対し、計画生成装置が適用される(b)のシステムの場合、電気自動車Eの出発予定時刻までに充電を開始でき、かつ電気自動車Dも出発予定時刻に間に合わせる。また、電気自動車Aを次の目的地に到達するのに十分な量だけ充電するよう充電時間を短縮させたのち、電気自動車Fが出発予定時刻までに充電を開始させる。このような施設の利用効率を上げる充電計画の立案が可能である。
 以上が、第二の実施形態における実施例と効果についての説明である。
 本実施形態によれば、本発明の第二の実施例によれば、第一の実施例の目的に加え、電気自動車等の移動体に搭載された蓄電池が、出発予定時刻までに、次の目的地に移動するのに十分な蓄電量に確実に到達することが可能となる。
 以上、本発明を実施するための最良の形態について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。特に、第―、第二の実施形態の移動体は、電気自動車を想定したが、蓄電池を搭載する移動体であれば、プラグインハイブリッド車や、LRT(Light Rail Transit)やバス等の公共移動手段にも適用可能である。
 上記実施形態では情報や機能を分散して保持する等の場合でも、装置が仮想的に一元管理する等自由に利用・参照可能であれば、実際の情報、機能の所在場所はどこでも構わない。
100 計画生成装置、101 記憶装置、102 CPU、103 メモリ、104 入出力装置、105 通信装置、106 予約処理装置、110 施設、111 充電器、112 操作端末、113 エネルギー管理制御装置、114 設備負荷、120 通信線、130 電力線、140 移動体、210 契約電力情報テーブル、211 設備負荷予測テーブル、212 充電器管理テーブル、214 充電要求テーブル、215 充電計画登録テーブル、1011データ入力部、1012 最適計算部、1013 充電要求調整部、1014 調整係数記憶部、1015 データ出力部、1131 計画条件記憶部、1132 充電要求記憶部、1133 充電計画記憶部、1134 入出力部、1135 指令部、1121 画面入力部、1122 認証部、1123 データ記憶部、1124 画面出力部、1401 車載端末部。

Claims (9)

  1.  移動体の蓄電池に電力を供給する充電器と、当該充電器に接続され当該充電器への充電の制御を行うエネルギー管理制御装置と、当該エネルギー管理制御装置とネットワークを通じて接続される計画生成装置と、を備える充電計画システムであって、
     前記エネルギー管理制御装置は、ネットワークを介して前記充電器の計画条件と充電要求とを計画生成装置に送信する送信部を備え、
     前記計画生成装置は、前記充電器の計画条件と、前記充電要求とを取得するデータ入力部と、
     データ入力部により取得したデータに基づき充電計画を立案する最適計算部と、
     前記立案した充電計画を出力するデータ出力部と、
     を備えることを特徴とする充電計画システム。
  2.  前記請求項1に記載の充電計画システムにおいて、
    前記充電要求は、現在蓄電量と出発予定時刻とを含むことを特徴とする充電計画システム。
  3.  前記請求項2記載の充電計画システムにおいて、
     前記最適計算部は、前記出発予定時刻までに移動体に搭載された蓄電池が目標蓄電量に到達する充電計画を立案できるまで、前記充電計画を繰り返し修正することを特徴とする充電計画システム。
  4.  前記請求項3に記載の充電計画システムにおいて、
     前記計画生成装置は、更に、前記最適計算部の計算結果に応じ、充電要求を調整する充電要求調整部を備え、
     前記充電要求調整部は、前記最適計算部で出発予定時刻までに目標蓄電量に到達する計画を立案できなかった充電要求がある場合に、前記充電要求に関する条件の修正を行うことを特徴とする充電計画システム。
  5.  請求項4に記載の充電計画システムにおいて、
     前記計画生成装置は、更に前記充電要求調整を行うための調整係数を記憶する調整係数記憶部を備え、
     前記充電要求調整部は、前記調整係数記憶部に格納された調整係数に基いて前記需要要求を調整することを特徴とする充電計画システム。
  6. 前記請求項5に記載の計画生成装置において、
    前記最適計算部は、前記充電要求を満たし、かつ系統受電量を最小化する充電計画の立案を行うことを特徴とする充電計画システム。
  7.  請求項1乃至6のいずれか一項に記載の充電計画システムにおいて、
     前記計画生成装置は、移動体に搭載の車載端末から送信される充電要求を処理する予約処理部を更に備えることを特徴とする充電計画システム。
  8. 前記請求項7に記載の充電計画システムにおいて、
    前記充電要求は、現在蓄電量と出発予定時刻と次の目的地の情報を含むことを特徴とする充電計画システム。
  9.  前記請求項8の充電計画システムにおいて、
     前記充電要求調整部は、前記最適計算部で目標蓄電量に到達する計画を立案できなかった充電要求がある場合に、前記移動体が次の目的地に移動するのに十分な蓄電量を目標蓄電量にするよう、充電要求に関する条件の修正を行うことを特徴とする充電計画システム。
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