【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)国等の委託研究の成果に係る特許出願(平成21年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「蓄電複合システム化技術開発/要素技術開発/次世代サービスステーションにおける蓄電・充電統合システムの研究開発」に関する共同研究、産業技術力強化法第19条の適用を受ける特許出願)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
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による充電管理システム10の構成を示すブロック図である。図に示すように、充電管理システム10は、商用電源101、商用電源から受電する受電装置102、蓄電池の充放電を行う充放電装置103、蓄電池104、電動車両へ急速充電を行う急速充電器105、充電管理システム10を管理する充電管理サーバ106、充電管理システム10の情報を格納するデータベース107、充電管理システム10の情報を利用者に提示する情報提供サーバ108、利用者の端末109、各装置間での電力授受を行う電力線110、および各装置間で制御情報の授受を行うネットワーク111を備えている。
【0013】
図2は、充電管理サーバ106の機能構成を示すブロック図である。
図に示すように、充電管理サーバ106は、通信部1061、充電能力算出部1062、充電残り時間算出部1063を備えている。通信部1061は、充電管理システム10の他の装置との間で情報を送受信する機能を有する。充電能力算出部1062、充電残り時間算出部1063は、それぞれ急速充電器105の充電能力、充電残り時間を算出する機能を有する。
【0014】
充電管理サーバ106は、CPU、ROMやRAM等のメモリ、各種の情報を格納する外部記憶装置、入力インタフェース、出力インタフェース、通信インタフェース及びこれらを結ぶバスを備える専用又は汎用のコンピュータを適用することができる。なお、充電管理サーバ106は、単一のコンピュータにより構成されるものであっても、通信回線を介して互いに接続された複数のコンピュータにより構成されるものであってもよい。
【0015】
通信部1061、充電能力算出部1062、および充電残り時間算出部1063は、CPUがROM等に格納された所定のプログラムを実行することにより実現される機能のモジュールに相当する。
【0016】
次に、充電管理システム10の動作について説明する。
図3は、データベース107に格納されている情報の例を示す図である。充電管理システム10を備えた充電スタンド全体に関連する情報として、住所や営業時間、受電可能な電力、急速充電器105の台数などが格納されている。また、急速充電器105や受電装置102、充放電装置103、蓄電池104それぞれの定格電力やステータス情報などが格納されている。
【0017】
図4は、充電管理サーバ106の動作を示すフローチャートである。また、
図5は電動車両への充電を行った際の、各種情報の変化を示した図である。
【0018】
充電管理サーバ106が起動されると、充電管理サーバ106はデータベース107の情報を読込む(ステップS301)。次に、充電管理サーバ106は、蓄電池104からの放電電力を、充放電装置103の定格電力と蓄電池104の定格放電電力のうちのどちらか小さいほうの値に設定する(ステップS302)。
【0019】
次に、急速充電器105から充電残り時間とEV(電動車両)充電率を取得する(ステップS303)。ただし、充電残り時間とEV充電率は、電動車両への充電が行われていない場合にはいずれもnullとなる。さらに、蓄電池104から充電率を取得する(ステップS304)。次に、充電管理サーバ106は、蓄電池104の充電率と予め設定された閾値Xとの比較を行う(ステップS305)。
【0020】
蓄電池充電率がX以上の場合、充電管理サーバ106は、充電能力を受電可能電力(商用電源からの電力)と蓄電池放電電力(蓄電池104からの電力)の和と、急速充電器105の定格出力のうちの小さい方の値に設定する(ステップS310)。充電管理サーバ106は、算出した充電能力を情報提供サーバ108と急速充電器105に通知する(ステップS311)。
【0021】
次に、充電管理サーバ106は、急速充電器105の状態を判定し(ステップS312)、未使用の場合にはステップS303に戻る。急速充電器105が利用中の場合には、充電開始時の蓄電池充電率が閾値X未満か以上かを判定し(ステップS313)、閾値以上の場合には急速充電器105から取得した充電残り時間を情報提供サーバ108へ通知する(ステップS316)。一方、充電開始時の蓄電池充電率が閾値X未満の場合には、充電開始から現在に至るまでに充電能力が変更されているため、充電残り時間をEV充電率を用いて算出する(ステップS314)。
【0022】
次に、充電管理サーバ106は、算出した充電残り時間を急速充電器105へ通知するとともに(ステップS315)、情報提供サーバ108へも通知する(ステップS316)。
【0023】
ステップS305で蓄電池充電率がX未満の場合、充電能力は、受電可能電力(商用電源からの電力)と急速充電器105の定格出力のいずれか小さい方の値に設定される(ステップS306)。充電能力は、情報提供サーバ108と急速充電器105に通知される(ステップS307)。
【0024】
次に、充電管理サーバ106は、急速充電器105の状態を判定し(ステップS308)、未使用の場合にはS303の処理に戻る。急速充電器105が利用中の場合には、充電開始時の蓄電池充電率が閾値X未満か以上かを判定し(ステップS309)、閾値未満の場合には急速充電器105から取得した充電残り時間を情報提供サーバ108へ通知する(ステップS316)。一方、充電開始時の蓄電池充電率が閾値X以上の場合には、充電開始から現在に至るまでに充電能力が変更されているため、充電残り時間をEV充電率を用いて算出する(ステップS314)。
【0025】
充電残り時間は、下記の式を用いて算出することができる。
充電残り時間=蓄電池充電率が閾値Xを跨った時の充電残り時間/(1−蓄電池充電率が閾値Xを跨った時のEV充電率)*(1−現在のEV充電率)
【0026】
充電管理サーバ106は、算出した充電残り時間を急速充電器105へ通知するとともに(ステップS315)、情報提供サーバ108へも通知する(ステップS316)。
【0027】
図5を用いて充電管理システム10の動作について具体的に説明する。
図5においては、閾値Xは3%、蓄電池充電率は20%を仮定している。時刻1では、蓄電池充電率は閾値X以上であるため、充電能力は、受電可能電力20kWと蓄電池放電電力30kWの和である50kWとなっている。
【0028】
時刻3では、急速充電器ステータスが利用中になっているが、蓄電池充電率は3%以上のため、充電残り時間は急速充電器105から取得した値である30分をそのまま採用している。
【0029】
時刻8では、蓄電池充電率が2%になり、閾値Xを下回ったことから、充電能力には受電可能電力20kWが設定される。さらに、充電開始時に閾値以上であった蓄電池充電率が閾値Xを下回ったことから、充電能力が変更されているので、EV充電率を用いて充電残り時間を算出する。
【0030】
時刻9では、充電残り時間は23分、時刻10では21分となり、さらに時刻18ではEV充電率100%で充電残り時間はゼロとなる。時刻19、20では急速充電器ステータスは未使用となり、蓄電池104への充電が行われるため蓄電池充電率が増加するが、閾値以下のため充電能力は20kWのままである。
【0031】
以上の状態変化中に、利用者が端末109を使って充電スタンドの情報を確認すると、時刻1では、充電能力50kWの急速充電器105が未使用であることが確認できる。時刻6では、充電能力50kWの急速充電器105が利用中であることが確認できる。時刻12では、充電能力20kWの急速充電器105が利用中であることを、時刻19では、充電能力20kWの急速充電器105が未使用であることを確認できる。
【0032】
なお、本実施形態では、充電管理システム10は1組の蓄電池104と充放電装置103を備えているが、2組以上備える場合も同様である。また、充電に用いられる電力提供装置として蓄電池104が用いられているが、太陽電池や風力発電機など他の発電設備であってもよい。
【0033】
また、本実施形態では、蓄電池充電率が閾値X以上か未満であるかによって充電能力の算出方法を変更しているが、閾値は電動車両の車種毎に異なる値を用いてもよい。車種によって搭載している蓄電池の容量が異なるため、車種毎に異なる閾値を用いることで適切な充電能力を算出することが可能となる。
【0034】
以上のように、本実施形態によれば、充電管理システム10における電力利用状況を取得し、取得した電力情報に基づいて急速充電器105に割り当てる充電能力を算出し、算出した情報を情報提供サーバ108に通知するようにしたので、充電サービス利用者は、急速充電器105の定格出力のような静的情報だけでなく、蓄電池104の蓄電量や受電可能電力、急速充電器105の利用状況などの変化に応じて動的に変化する充電能力や充電残り時間等ついて把握することができる。
【0035】
実施の形態2.
実施の形態1は、電動車両への充電に寄与する電力のうち、蓄電池の蓄電量が変化する構成であったが、実施の形態2では、商用電源から受電する電力が変化する。
【0036】
図6は、本発明の実施の形態2による充電管理システム20の構成を示すブロック図である。
図1と同一の符合は同様の構成要素を示している。図に示すように、充電管理システム20は、実施の形態1の充電管理システム10の構成に加え、xEMSサーバ112を備えている。xEMSサーバ112は、商用電源101の利用状況を監視し、充電管理サーバ106に対して、商用電源101から受電可能な電力情報を通知する。
【0037】
図7は、実施の形態2による充電管理サーバ106の動作を示すフローチャートである。なお、ここでは蓄電池104の充電率は一定であると仮定する。
【0038】
まず、充電管理サーバ106が起動されると、充電管理サーバ106はデータベース107の情報を読込む(ステップS301)。次に、充電管理サーバ106は、蓄電池104からの放電電力を、充放電装置103の定格電力と蓄電池104の定格放電電力のうちのどちらか小さいほうの値に設定する(ステップS302)。
【0039】
次に、充電管理サーバ106は、xEMSサーバ112から、商用電源101からの受電可能電力情報を取得する(ステップS601)。次に、取得した受電可能電力の値を受電装置102の受電電力上限値として設定する(ステップS602)。次に、急速充電器105から充電残り時間とEV(電動車両)充電率を取得する(ステップS303)。
【0040】
さらに、充電能力を受電可能電力(商用電源からの電力)と蓄電池放電電力(蓄電池104からの電力)の和として算出し(ステップS310)、算出した充電能力を情報提供サーバ108と急速充電器105に通知する(ステップS311)。さらに、充電管理サーバ106は、急速充電器105の状態を判定し(ステップS312)、未使用の場合にはステップS601に戻って上記動作を繰り返す。
【0041】
電動車両への充電が開始され、急速充電器105のステータスが利用中に変更されると(ステップS312;利用中)、充電開始時と現在の充電可能電力を比較し(ステップS603)、変化がない(等しい)場合には、充電器105から取得した充電残り時間を情報提供サーバ108に通知する(ステップS316)。一方、変化がある(一致しない)場合には、充電開始時の充電残り時間とEV充電率から充電残り時間を算出し(ステップS604)、算出した値を急速充電器105と情報提供サーバ108に通知する(ステップS315、S316)。
【0042】
充電残り時間は、下記の式を用いて算出することができる。
充電残り時間=受電可能電力が充電開始時の値から変化した時の充電残り時間/(1−受電可能電力が充電開始時の値から変化した時のEV充電率)*(1−現在のEV充電率)
【0043】
以上の状態変化中に、利用者が端末109を使って充電スタンドの情報を確認すると、実施の形態1と同様に、商用電源101からの受電可能電力の変化を反映した急速充電器105の充電能力と充電残り時間を認識することができる。
【0044】
実施の形態3.
図8は、本発明の実施の形態3による充電管理システム30の構成を示すブロック図である。
図1と同一の符合は同様の構成要素を示している。図に示すように、充電管理システム30は、複数の急速充電器105、113、114を備えている点が実施の形態1と異なっている。
【0045】
図9は、実施の形態3による充電管理サーバ106の動作を示すフローチャートである。また、
図10は電動車両への充電を行った際の、各種情報の変化を示した図である。なお、ここでは蓄電池104の充電率は一定であると仮定する。
【0046】
充電管理サーバ106が起動されると、充電管理サーバ106はデータベース107の情報を読込む(ステップS301)。次に、充電管理サーバ106は、蓄電池104からの放電電力を、充放電装置103の定格電力と蓄電池104の定格放電電力のうちのどちらか小さいほうの値に設定する(ステップS302)。
【0047】
次に、全ての急速充電器105,113,114から充電残り時間、EV充電率、充電電力の情報をそれぞれ取得する(ステップS803)。さらに、各急速充電器について、急速充電器ステータスの状況に応じて、充電能力と充電残り時間を算出する処理を行う(ステップS804〜S828)。さらに、算出した情報を急速充電器及び情報提供サーバ108に通知する(ステップS829〜S831)。
【0048】
充電能力については、急速充電器のステータスが未使用の場合には(ステップS807;未使用)、その急速充電器の充電能力として、受電可能電力と蓄電池放電電力の和から他の急速充電器の充電電力値の総和を差し引いた値と、その急速充電器の定格出力のうちいずれか小さい値をセットする(ステップS816)。
【0049】
急速充電器のステータスが利用中の場合には(ステップS807;利用中)、利用が開始された順番によって、割当てられる充電能力が異なる。利用されている急速充電器の中で最初に利用が開始された急速充電器の充電能力には、受電可能電力と蓄電池放電電力を足した値と、その急速充電器の定格出力のうちいずれか小さい値をセットする(ステップS821)。
【0050】
二番目に利用が開始された急速充電器の充電能力には、充電可能電力と蓄電池放電電力の和から、最初に利用開始された急速充電器の充電電力を差し引いた値がセットされる(ステップS823)。
【0051】
三番目に利用が開始された急速充電器の充電能力には、充電可能電力と蓄電池放電電力の和から、最初に利用が開始された急速充電器と二番目に利用開始された急速充電器の充電電力を差し引いた値がセットされる(ステップS825)。
【0052】
充電残り時間は、充電能力が充電開始時の値から変化した時の充電残り時間と、EV充電率から算出され(ステップS828)、急速充電器に通知される(ステップS829)。
【0053】
充電残り時間は、下記の式を用いて算出することができる。
充電残り時間=充電能力が充電開始時の値から変化した時の充電残り時間/(1−充電能力が充電開始時の値から変化した時のEV充電率)*(1−現在のEV充電率)
【0054】
図10では、急速充電器が2(113)、1(105)、3(114)の順に利用開始された場合の状況を示している。時刻1では、全ての急速充電器が未使用であり、充電能力は全て50kWに設定されている。時刻2では、急速充電器2が利用中になり、その際の充電電力は40kWである。このことから、急速充電器1,3の充電能力は受電可能電力と蓄電池放電電力の和から充電電力の総和を差し引いた10kWが設定される。時刻3では急速充電器2の充電電力が30kWに減っているため、急速充電器1,3の充電能力は20kWに変化する。
【0055】
時刻4では、急速充電器1が利用中になり、充電電力は20kWである。したがって急速充電器1の充電能力は、受電可能電力と蓄電池放電電力の和から急速充電器2の充電電力を差し引いた20kWがセットされる。また急速充電器3の充電能力は、受電可能電力と蓄電池放電電力の和から充電電力の総和を差し引いた10kWが設定される。時刻6では、急速充電器3が利用中になり、充電電力は20kWである。この時、充電能力は急速充電器1,2,3それぞれについて40kW、50kW、30kWがセットされる。以降は同様の動作を繰り返し、時刻13で全ての急速充電器が未使用になり、充電能力は全て50kWがセットされる。
【0056】
以上の状態変化中に、利用者が端末109を使って充電スタンドの情報を確認すると、実施の形態1と同様に、急速充電器の利用状況の変化を反映した充電能力と充電残り時間を認識することができる。
【0057】
なお、本実施形態では、3台の急速充電器が常に使用できることを前提にしているが、充電能力の値の大小によって使用可・不可のフラグを付して利用可能台数を決定し、情報提供サーバ108を介して急速充電器の利用可能台数を利用者に提示するようにしてもよい。なお、本実施形態の動作フローは一例であって、取得した情報の値の大小関係に応じて、充電能力の算出式が異なっていてもよい。
【0058】
この出願は、2011年8月12日に出願された日本出願特願2011−177111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。
【0059】
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。
【0060】
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)電動車両に対して充電を行う充電管理システムであって、
外部から充電に利用する電力を受電する受電装置と、
充電に利用する電力を蓄える蓄電池と、
前記電動車両への充電を行う充電器と、
前記充電器を制御し、前記充電器の充電能力を算出する充電管理サーバと、を備え、
前記充電管理サーバは、
前記受電装置および前記蓄電池から充電に利用できる電力の情報と、前記充電器の定格出力情報を取得する通信部と、
前記受電装置および前記蓄電池から充電に利用できる電力、および前記充電器の定格出力電力に基づいて、前記充電器の充電能力を算出する充電能力算出部と、を備えることを特徴とする充電管理システム。
【0061】
(付記2)前記充電能力算出部は、
前記蓄電池の充電率が閾値以上の場合には、前記受電装置および前記蓄電池から充電に利用できる電力の和と、前記充電器の定格出力電力のうちの小さい方の値を、前記充電器の充電能力とし、
前記蓄電池の充電率が前記閾値未満の場合には、前記受電装置から充電に利用できる電力と、前記充電器の定格出力電力のうちの小さい方の値を、前記充電器の充電能力とする、付記1に記載の充電管理システム。
【0062】
(付記3)前記充電器を複数備え、
前記充電能力算出部は、
前記受電装置および前記蓄電池から充電に利用できる電力の和から、他の充電器が利用している充電電力を差し引いた値を、前記充電器の充電能力とする、付記1に記載の充電管理システム。
【0063】
(付記4)前記充電管理サーバは、
前記充電器による前記電動車両の充電残り時間を算出する充電残り時間算出部を備え、
前記充電残り時間算出部は、
前記充電器の前記充電能力が充電開始時と比較して変化した場合に、
変化した時点での充電残り時間と、その時点での前記電動車両の空き容量率(1−充電率)で正規化された前記電動車両の現在の空き容量率の積により算出される、付記1に記載の充電管理システム。
【0064】
(付記5)前記充電残り時間算出部は、
前記蓄電池の充電率が閾値を跨った時点を、前記充電器の前記充電能力が充電開始時と比較して変化した時点とする、付記4に記載の充電管理システム。
【0065】
(付記6)前記充電残り時間算出部は、
前記受電装置から充電に利用できる電力が充電開始時と比較して変化した時点を、前記充電器の前記充電能力が充電開始時と比較して変化した時点とする、付記4に記載の充電管理システム。
【0066】
(付記7)前記充電管理サーバによって算出された前記充電器の充電能力の情報を提示する情報提供サーバを備えた、付記1に記載の充電管理システム。
【0067】
(付記8)電動車両への充電を行う充電器であって、
前記充電器を制御し、前記充電器の充電能力を算出する充電管理サーバから、
前記充電管理サーバが算出した前記充電器の充電能力を受信し、
前記充電能力は、外部から充電に利用する電力を受電する受電装置、および充電に利用する電力を蓄える蓄電池から充電に利用できる電力、および前記充電器の定格出力電力に基づいて算出されることを特徴とする、充電器。
【0068】
(付記9)前記充電管理サーバから、前記充電管理サーバが算出した前記充電器の充電残り時間を受信し、
前記充電残り時間は、前記充電器の前記充電能力が充電開始時と比較して変化した場合に、変化した時点での充電残り時間と、その時点での前記電動車両の空き容量率(1−充電率)で正規化された前記電動車両の現在の空き容量率の積により算出される、付記8に記載の充電器。
【0069】
(付記10)コンピュータを、
外部から充電に利用する電力を受電する受電装置、および充電に利用する電力を蓄える蓄電池から充電に利用できる電力の情報と、電動車両への充電を行う充電器の定格出力情報を取得する通信部と、
前記受電装置および前記蓄電池から充電に利用できる電力、および前記充電器の定格出力電力に基づいて、前記充電器の充電能力を算出する充電能力算出部、として機能させるプログラム。