(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
二次電池を搭載した電動車両としては、例えば、電気自動車や、内燃機関とモータの両方を搭載したハイブリッド車などがある。このような電動車両を電気で駆動するためには、搭載した二次電池に外部の充電器から充電を行う必要がある。電動車両に搭載される二次電池の容量はその車両の用途に応じて様々であるが、内燃機関を搭載した従来の自動車の代替手段に位置付けられた電気自動車の二次電池の容量は大きくなる傾向にあり、例えば数10kWhの容量を持つ。このような大容量の二次電池を充電する際には、短時間で充電を完了しようとすると一度に大きな電力を消費することになり、一方、消費電力を抑えて充電すると長時間にわたって電力を消費し続けることになる。
【0003】
従来の充電制御の例として、特許文献1には、住宅における充電器以外の電力負荷のリアルタイムな情報を単一の充電コントローラに提供し、電力負荷変動を予測して、最大契約電力と電力負荷予測値から充電に使用できる電力を算出し、算出した電力を超えないように充電制御を行う方法が開示されている。
【0004】
また、特許文献2には、複数の二次電池に対して同時に並行して充電を行える充電装置が開示されている。開示されている装置は、複数の直流安定化電源回路とスイッチングユニットから構成され、二次電池からの情報に基づいて直流安定化電源回路の組合せを決定し、スイッチングユニットのスイッチを切替えることで、複数の二次電池への充電電力を制御する。
【0005】
また、特許文献3には、複数のバッテリ駆動車両のバッテリを同時に充電する充電システムが開示されている。そのシステムは、1又はそれ以上の充電ポートをバッテリに接続できる1又はそれ以上のDC−DC電力コンバータを含む。そのDC−DC電力コンバータは、より高いポート電力レベルを選択的にまかなうように複数の充電ポートに選択的に接続される。DC−DC電力コンバータは、DCバスを通してAC整流器に接続し、AC整流器は、限定電力定格を持つAC電源に接続する。AC充電システムは、AC整流器での全電力吸引が電力定格を超えないように、DC−DC電力コンバータの動作を制御する。
【発明を実施するための形態】
【0014】
実施の形態1.
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態1による充電電力制御システム10の構成を示すブロック図である。図に示すように、充電電力制御システム10は、配電盤101、第1の電力測定部102、第2の電力測定部103、AC/DC変換部104、通信部105、充電器2−1,2−2,…,2−N(Nは自然数)、サーバ40を備えている。
【0015】
配電盤101は、電力網20から電力を受信し、充電器2−1,2−2,…,2−N及び充電器以外の電気設備1−1,1−2,1−3,…,1−M(Mは自然数)に電力を供給する。
第1の電力測定部102は、充電器以外の電気設備1−1,1−2,1−3,…,1−Mによる消費電力を測定する。第2の電力測定部103は、充電器による消費電力を測定する。
【0016】
AC/DC変換部104は、配電盤101から供給される電力を交流から直流に変換する。通信部105は、第1の電力測定部102および第2の電力測定部103からの情報をネットワーク30を介してサーバ40に通知するとともに、サーバ40からの制御情報をネットワーク30を介して充電器2−1,2−2,…,2−Nに通知する。
【0017】
充電器2−1,2−2,…,2−Nは、AC/DC変換部104から供給される直流電力を受信して電動車両3−1,3−2,…,3−Nに所定の電力を供給する。
充電器2−1,2−2,…,2−Nは、指定された電流値を負荷に依存せずに電動車両3−1,3−2,…,3−Nに対して出力する可変定電流回路202と、サーバ40からの制御情報に基づいて電動車両3−1,3−2,…,3−Nとの間で充電電流を決定し、決定された電流値を可変定電流回路202に通知する充電器制御部201を備えている。
【0018】
サーバ40は、第1の電力測定部102および第2の電力測定部103の情報およびサーバ40内部の情報から充電器に設定する制御情報を算出する。
【0019】
サーバ40は、充電器側と通信する通信部401と、電力制御に関するポリシー情報を保存するポリシー情報保存部402と、消費電力予測、電力契約情報、ポリシー情報に基づいて充電器に割当てる電力を算出し、充電器に対して情報を通知する電力制御部403と、第1の電力測定部102および第2の電力測定部103から通知された電力情報に基づいて消費電力予測などを行う電力管理部404と、設置場所毎の契約電力を管理する電力契約情報保存部405と、各充電器の情報を管理する充電器情報保存部406を備えている。
【0020】
次に、
図2〜
図4を用いて充電電力制御システム10の動作について詳細に説明する。
図2は、同一電力契約下に3台の充電器2−1〜2−3が存在する場合の処理シーケンスである。
【0021】
第1の電力測定部102は、充電器2−1〜2−3以外の電気設備で消費される電力を測定し、定期的にサーバ40に測定値を通知する。第2の電力測定部103は、充電器で消費される電力を測定し定期的にサーバ40に測定値を通知する。
【0022】
例えば、電動車両3−1が充電器2−1に接続されると、充電器2−1からサーバ40に対して電動車両が接続されたことを示す接続通知が送信される。サーバ40は、最大契約電力の情報や、電気設備の現状の消費電力や過去の履歴、他の充電器への電力割当状況を考慮して電力割当演算を行う。サーバ40は、算出した割当電力値を充電器2−1に通知する。
【0023】
充電器2−1は、サーバ40から通知された割当電力値を最大許容電力値として保持する。さらに、この最大許容電力値と充電器2−1の出力電圧範囲や出力電流範囲といった能力情報を電動車両3―1に通知し、電動車両3−1との間で充電条件を決定する。
【0024】
充電条件が決定すると電動車両3−1と充電器2−1の間で充電処理が開始され、充電器2−1は定期的に充電状況をサーバ40に通知する。サーバ40は充電状況を受信すると、充電器2−1の消費電力が減少する傾向にある場合には、再度電力割当演算を行い、充電器2−1に算出した最大許容電力値を通知する。充電器2−1は、最大許容電力値が更新されると、電動車両3−1との間で再度充電条件を決定して充電処理を継続する。
【0025】
以下、電動車両3−2が充電器2−2に接続された場合、電動車両3−3が充電器2−3に接続された場合にも、同様の処理が実行される。
【0026】
図3は、サーバ40の電力制御部403の動作のフローチャートである。電力制御部403は、充電器と電動車両の接続通知の有無、充電状況通知の有無、通知される充電状況情報における電流値の減少の有無、および充電完了等を監視し、状況により動作を切り替える。
【0027】
充電器の接続通知を受信した場合は(S301:YES)、その充電器の情報を充電器情報保存部406から取得し(S302)、充電器を運用している運用者が設定したポリシー情報をポリシー情報保存部402から取得する(S303)。次に、その充電器が設置されている場所の電力契約情報を電力契約情報保存部405から取得する(S304)。さらに、電力管理部404から電気設備消費電力履歴を取得する(S305)。
【0028】
その後、取得した情報に基づいて割当電力を算出し(S306)、算出した割当電力を充電器に通知する(S307)。また、サーバ40内の電力割当状態を管理している電力管理テーブルを更新する(S308)。充電処理が継続している場合には(S309:NO)、S301に戻り、次の充電状況通知を待つ。また、充電処理が完了した場合には(S309:YES)、充電器への割当電力をリセットし(S310)、S301へ戻る。
【0029】
また、S301において待機中に、充電器から充電状況通知を受信したら(S311:YES)、S312へ進む。S312では、充電器の電流値が減少している場合には(YES)S306へ進む。一方、電流値が減少していない場合には(NO)S301へ戻る。
【0030】
図4、
図5を用いて更に詳しく動作を説明する。本実施形態では、ポリシー情報として、充電器に電動車両が接続された順に余剰電力を順次割当てるというポリシーが設定されている場合を想定して説明する。また、最大契約電力は50kwと仮定する。
図4は、3台の充電器で順次充電が開始される場合の充電器の消費電力の変化を示している。また、
図5は
図4に示す(1)〜(7)の各点における電力管理テーブルの記録内容の例を示している。
【0031】
図4の(1)における状態は、いずれの充電器も利用されておらず、充電器以外の電気設備でのみ電力が消費されている状況である。
図5の(1)に示すように、この時の電気設備の消費電力は4kwであり、過去の履歴から電気設備の最大許容電力は6kwである。
【0032】
図4の(2)における状態は、充電器1に電動車両1が接続された状態である。
図5の(2)に示すように、この時の電気設備の消費電力は2.3kwであり、電気設備の最大許容電力は6kwである。また、充電器1に電動車両1が接続されたことから、サーバ40では充電器1への電力割当を算出し、充電器1に通知するとともに電力管理テーブルを更新する。
図5の(2)に示すように、充電器1の最大許容電力は44kwである。ここでは、ポリシーに従って、最大契約電力50kwから電気設備の最大許容電力6kwを差し引いた44kwを充電器1に割当てている。
【0033】
図4の(3)における状態は、充電器1からサーバ40が充電状況を受信した状態である。
図5の(3)に示すように、この時、電気設備の消費電力と充電器1の消費電力が更新されている。ここで、電力管理テーブルに記録されている充電器1の消費電力は、電動車両とのインタフェース部分での測定値である。実際には、可変定電流回路202やAC/DC変換部104の変換効率を考慮した値が配電盤101直近での消費電力になる。また、状態(2)から(3)までの間の時間が経過したことにより、電気設備の最大許容電力の値も2kwに変化している。なお、AC/DC変換部104と可変定電流回路202の変換効率は、定格出力時に効率が最大になるように設計されている。例えば、定格出力を50kWとし、出力50kWであれば変換効率は90%、出力が20kWの場合には変換効率は80%まで落ちるものとする。
【0034】
電力制御部403は、割当電力を算出する際、AC/DC変換部104及び可変定電流回路202の変換効率を考慮して、割当電力を決定する。例えば、充電器1に割当てる最大許容電力は、AC/DC変換部104及び可変定電流回路202の変換効率が所定の閾値以下にならないようにする。
【0035】
図4の(4)の状態は、充電器1からサーバ40が充電状況を受信した状態である。
図5の(4)に示すように、電気設備の消費電力と、充電器1の消費電力が更新されている。ここで、充電器1の充電電流値は減少していないことから、充電器1に割当てられた最大許容電力は変更されない。
【0036】
図4の(5)の状態は、充電器2に電動車両2が接続された状態である。
図5の(5)に示すように、余剰電力の4kwが充電器2に最大許容電力として割当てられている。
【0037】
図4の(6)の状態は、充電器1と充電器2が同時に充電を行っている状態で、かつ、充電器3が接続された状態である。サーバ40は、各充電器から充電状況通知を受信し、電力管理テーブルにはその情報が反映されている。充電器1、充電器2ともに充電電流値が減少していないことから、それぞれに割当てられた最大許容電力は変わっていない。そのため余剰電力はなく、充電器3に対する電力割当はゼロである。
【0038】
図4の(7)の状態は、例えば電動車両の充電池がリチウムイオン電池の場合に、定電流定電圧充電の定電圧充電領域に入った状態である。充電器1の消費電力は減少し始めているため、充電器1に割当てられている最大許容電力に余剰電力が生じる。生じた余剰電力は充電器2と充電器3に割当てられている。充電器1の消費電力が38kwから32.3kwに減少したため、配電盤101直近での消費電力は約36kw(=32.3/0.9)となる。このため、充電器1の最大許容電力を36kwとし、余剰電力8kwを充電器2と充電器3で等分配してそれぞれの最大許容電力を8kw、4kwとしている。
【0039】
以上のように、本実施形態によれば、充電器以外の電気設備の消費電力や充電器の消費電力の変化に対応して、複数の充電器への割当電力を柔軟に変更することができ、最大契約電力を超えない範囲での効率的な運用が可能になる。
【0040】
実施の形態2.
実施の形態1では、ポリシー情報として余剰電力を電動車両が接続された充電器に順次割当てるポリシーを想定したが、実施の形態2では、ゼロではない最大許容電力を予め全ての充電器に割当てておくポリシーを想定した場合について説明する。
【0041】
例えば、予め各充電器に5kwの最大許容電力を割当てておく。実施の形態1では、充電器3に電動車両が接続された際に余剰電力がゼロであったため、充電器3に対しては電力の割当が行われなかったが、予め各充電器に契約電力の一部を割当てておくことで、電動車両を充電器に接続しても充電されずに利用者が待つという状態を回避することができる。
【0042】
実施の形態3.
実施の形態1では、余剰電力が生じた際に複数の充電器に余剰電力を等分配するポリシーを用いたが、実施の形態3では、利用者属性によって余剰電力の分配割合を変更する。
【0043】
例えば、充電器2の利用者は充電サービスの会員であり、充電器3の利用者は充電サービスの非会員である場合に、会員と非会員に対し、2対1の比率で余剰電力を分配するというポリシーを想定する。
【0044】
すなわち、実施の形態1では、
図5の(7)の状態において、充電器1の消費電力が減少した分を充電器2、3に4kwずつ等分配したが、実施の形態3では、充電器2に5.3kw、充電器3に2.7kwを割当てる。
【0045】
このように、本発明によれば、利用者の属性に応じた電力分配が可能であることから、様々な充電サービスメニューを提供することが可能になる。
【0046】
実施の形態4.
図6は、実施の形態4による充電電力制御システムの充電器4の構成を示すブロック図である。
図6に示すように、実施の形態4では、充電器4は、充電器制御部201、可変定電流回路202、操作部203を備えている。充電器制御部201、可変定電流回路202の動作は実施の形態1〜3と同様である。
【0047】
操作部203は、電動車両との間で充電電流を決定する際、充電器4の利用者が、充電以外のサービスを利用するか否かを選択するための機能を有する。選択結果はネットワーク30を介してサーバ40の電力制御部403に通知される。充電以外のサービスとしては、例えば洗車サービスが挙げられる。利用者が洗車サービスを選択した場合、電力制御部403は通常よりも多くの電力を割当てる。
【0048】
この出願は、2011年3月3日に出願された日本出願特願2011−46862を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【0049】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【0050】
上記の実施の形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)複数の充電器と、
電力網から電力を受信し、前記複数の充電器および充電器以外の電気設備に電力を供給する配電盤と、
前記充電器以外の電気設備による消費電力を測定する第1の電力測定部と、
各々の前記充電器による消費電力を測定する第2の電力測定部と、
前記配電盤から供給される電力を交流から直流に変換し、前記充電器に供給するAC/DC変換部と、
前記充電器への割当電力を、他の充電器および前記充電器以外の電気設備による消費電力と、前記AC/DC変換部の変換効率に基づいて決定する電力制御部と、を備え、
前記充電器は、
前記割当電力の通知を受けて、前記割当電力を超えない範囲で、接続されている二次電池に供給する充電電流を決定する充電器制御部を備えた、充電電力制御システム。
【0051】
(付記2)付記1に記載の充電電力制御システムであって、
前記電力制御部は、
前記割当電力を、予め設定されたポリシーに従って決定する、充電電力制御システム。
【0052】
(付記3)付記2に記載の充電電力制御システムであって、
前記ポリシーは、余剰電力が発生した場合に、二次電池が接続されている全ての充電器に前記余剰電力を等分配することである、充電電力制御システム。
【0053】
(付記4)付記2に記載の充電電力制御システムであって、
前記ポリシーは、二次電池が接続されている全ての充電器に対して、初期値としてゼロではない電力を割当てることである、充電電力制御システム。
【0054】
(付記5)付記2に記載の充電電力制御システムであって、
前記ポリシーは、余剰電力が発生した場合に、二次電池を充電器に接続した充電サービス利用者の特性に応じて、前記余剰電力の分配を行うことである、充電電力制御システム。
【0055】
(付記6)付記5に記載の充電電力制御システムであって、
前記充電サービス利用者の特性が会員または非会員の区別、男性または女性の区別、会員グレードの区別、および充電サービス以外のサービスも選択したか否か、のうちの少なくとも1つである、充電電力制御システム。
【0056】
(付記7)付記2乃至6のいずれかに記載の充電電力制御システムであって、
前記電力制御部は、
前記充電器から定期的に通知される充電状況通知、または前記第1の電力測定部によって測定される前記充電器以外の電気設備の消費電力の測定結果通知をトリガとして、各々野充電器への電力の再分配を行う、充電電力制御システム。