特開 2024-175332 エネルギーマネジメント方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024175332

(43)【公開日】2024-12-18

(54)【発明の名称】エネルギーマネジメント方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20241211BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20241211BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20241211BHJP

   H02J 3/00 20060101ALI20241211BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20241211BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20241211BHJP

   G06Q 50/06 20240101ALI20241211BHJP

   G16Y 20/20 20200101ALI20241211BHJP

   G16Y 20/30 20200101ALI20241211BHJP

   G16Y 10/40 20200101ALI20241211BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 P

B60L3/00 S

B60L53/14

H02J3/00 170

H02J7/02 F

H02J3/32

G06Q50/06

G16Y20/20

G16Y20/30

G16Y10/40

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023093036

(22)【出願日】2023-06-06

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森島 彰紀

【テーマコード（参考）】

5G066

5G503

5H125

5L049

5L050

【Ｆターム（参考）】

5G066AA03

5G066HB09

5G066JA07

5G066JB03

5G503AA01

5G503BA02

5G503BB01

5G503CB16

5G503EA05

5G503FA06

5H125AA01

5H125AC12

5H125AC24

5H125BE01

5H125DD02

5H125EE51

5L049CC06

5L050CC06

(57)【要約】

【課題】個々の電動車の状況に応じて、電動車ごとに適したスケジュールで充電を実行しつつ、車群全体で、要求されるエネルギーマネジメントを実現する。
【解決手段】エネルギーマネジメント方法が、第１タイミングで、車群でエネルギーマネジメントを行うための複数の電動車の各々の充電スケジュールを示す第１計画を生成すること（Ｓ２４）と、第２タイミングで、第１計画を更新すること（Ｓ２５４）とを含む。この方法は、第１タイミングよりも後、かつ、第２タイミングよりも前に、複数の電動車のいずれかである対象車両について充電予備動作が検知された場合に、対象車両のための充電スケジュールを示す第２計画を生成すること（Ｓ２５２）と、第２計画が示す対象車両の充電開始時刻が、第１計画が示す対象車両の充電開始時刻よりも早い場合に、第２計画に従って対象車両の充電を実行すること（Ｓ２５７）とをさらに含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１タイミングで、複数の電動車を含む車群でエネルギーマネジメントを行うための前記複数の電動車の各々の充電スケジュールを示す第１計画を生成することと、
前記第１タイミングよりも後の第２タイミングで、前記第１計画を更新することと、
を含むエネルギーマネジメント方法であって、
前記第１タイミングよりも後、かつ、前記第２タイミングよりも前に、前記複数の電動車のいずれかである対象車両について充電予備動作が検知された場合に、前記対象車両のための充電スケジュールを示す第２計画を生成することと、
前記第２計画が示す前記対象車両の充電開始時刻が、前記第１計画が示す前記対象車両の充電開始時刻よりも早い場合に、前記第２計画に従って前記対象車両の充電を実行することと、
をさらに含む、エネルギーマネジメント方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電動車によるエネルギーマネジメント方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０２２－１１３４６０号公報（特許文献１）には、電動車が充放電によってエネルギーマネジメントを行う方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１１３４６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された技術では、１つのサーバが、複数の電動車をエネルギーマネジメントのために制御する。このサーバは、各電動車の行動を予測し、予測された行動予定に基づいて各電動車の充放電計画を作成し、作成された充放電計画に従って各電動車を制御する。特許文献１は、車群全体で、要求されるエネルギーマネジメントを実現する方法を開示している。しかしながら、要求されるエネルギーマネジメントを実現しつつ、個々の電動車の状況に応じて、電動車ごとに適したスケジュールで充電を実行することについては、特許文献１では検討されていない。

【0005】

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、個々の電動車の状況に応じて、電動車ごとに適したスケジュールで充電を実行しつつ、車群全体で、要求されるエネルギーマネジメントを実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一形態に係るエネルギーマネジメント方法は、第１タイミングで、複数の電動車を含む車群でエネルギーマネジメントを行うための複数の電動車の各々の充電スケジュールを示す第１計画を生成することと、第１タイミングよりも後の第２タイミングで、第１計画を更新することとを含む。そして、この方法は、第１タイミングよりも後、かつ、第２タイミングよりも前に、複数の電動車のいずれかである対象車両について充電予備動作が検知された場合に、対象車両のための充電スケジュールを示す第２計画を生成することと、第２計画が示す対象車両の充電開始時刻が、第１計画が示す対象車両の充電開始時刻よりも早い場合に、第２計画に従って対象車両の充電を実行することとをさらに含む。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、個々の電動車の状況に応じて、電動車ごとに適したスケジュールで充電を実行しつつ、車群全体で、要求されるエネルギーマネジメントを実現することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の実施の形態に係るエネルギーマネジメントシステムの概略的な構成を示す図である。

【図2】本開示の実施の形態に係るエネルギーマネジメント方法を示すフローチャートである。

【図3】図２に示した処理に従うエネルギーマネジメントシステムの動作例について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0010】

図１は、本開示の実施の形態に係るエネルギーマネジメントシステムの概略的な構成を示す図である。図１を参照して、このシステムは、複数の電動車（車両１００を含む）と、複数のＥＶＳＥ（Electric Vehicle Supply Equipment）２００と、各電動車から情報を収集するサーバ５００とを含む。各電動車の情報は、個車の識別情報（車両ＩＤ）と紐付けられてサーバ５００に登録され、必要に応じて更新される。以下では、サーバ５００が管理する複数の電動車を「管理対象」と称する場合がある。サーバ５００はアグリゲータサーバに相当する。アグリゲータサーバは、複数の分散型エネルギーリソース（以下、「ＤＥＲ（Distributed Energy Resources）」とも称する）を束ねてエネルギーマネジメントを行うように構成される。この実施の形態では、ＥＶＳＥ２００と電気的に接続された電動車がＤＥＲとして機能する。例えば、車両１００はＤＥＲとして機能し得る。

【0011】

車両１００は、ＥＶＳＥ２００（車両外部の給電設備）を用いてプラグイン充電可能に構成されるＢＥＶ（電気自動車）である。車両１００は、バッテリ１１０と、インレット１２０と、充電回路１３０（車載充電器）と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１５０と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）１８０と、通信装置１９０とを備える。

【0012】

充電回路１３０は、車外からインレット１２０に供給される電力を用いてバッテリ１１０の充電を行う回路である。充電回路１３０はＥＣＵ１５０によって制御される。ＨＭＩ１８０は、ナビゲーションシステム（以下、「ナビ」という）を含む。ユーザがナビに目的地を設定すると、ナビは目的地までの走行ルートをユーザに表示する。また、ナビは、車両１００の走行履歴に基づいて時間帯に応じた目的地を自動的に設定してもよい。ＥＣＵ１５０は通信装置１９０を通じてサーバ５００と通信する。通信装置１９０は、通信ネットワークＮＷにアクセス可能な無線通信機（例えば、ＤＣＭ（Data Communication Module））を含む。通信ネットワークＮＷは、例えばインターネットと無線基地局とによって構築される広域ネットワークである。

【0013】

ＥＶＳＥ２００は、電力系統ＰＧ（例えば、送配電設備によって構築される電力網）から電力の供給を受け、電動車に電力を供給するように構成される。ＥＶＳＥ２００は充電ケーブル２１０を備える。充電ケーブル２１０の先端には、インレット１２０に対して着脱可能なコネクタ２２０（プラグ）が設けられている。ＥＶＳＥ２００の本体につながる充電ケーブル２１０のコネクタ２２０が駐車状態の車両１００のインレット１２０に接続されることで、車両１００はＥＶＳＥ２００と電気的に接続された状態（プラグイン状態）になる。サーバ５００は、ＥＶＳＥ２００を介して電力系統ＰＧと電気的に接続された電動車の充電（プラグイン充電）を遠隔地から制御できる。

【0014】

図２は、この実施の形態に係るエネルギーマネジメント方法を示すフローチャートである。フローチャート中の「Ｓ」は、ステップを意味する。Ｓ１０の処理は、管理対象に含まれる各電動車によって実行される。各電動車は、車両１００と同じ構成（図１）を有してもよい。Ｓ１０の処理は、電動車に搭載された制御装置（例えば、ＥＣＵ１５０）によって実行される。管理対象に含まれる各電動車は、周期的にＳ１０の処理を実行する。

【0015】

電動車（例えば、車両１００）は、Ｓ１０において、無線通信により、当該電動車に関する情報を含む信号（以下、「車両信号」という）をサーバ５００へ送信する。車両信号は、例えば、電動車の識別情報（車両ＩＤ）と、電動車の現在の位置を示す位置情報と、電動車の現在の状態を示す状態情報と、バッテリ制御に関する制御情報と、電動車の行動予定を示す行動情報とを含む。状態情報は、充電準備動作に関する情報を含み、例えば、電動車の駐車状態と、インレット１２０に設けられた充電リッドの開閉状態と、インレット１２０の接続状態（プラグイン／プラグアウト）とを示す。状態情報は、バッテリ１１０の状態（電圧、電流、温度、ＳＯＣなど）をさらに示す。ＳＯＣ（State Of Charge）は、満充電状態の蓄電量に対する現在の蓄電量の割合を示す。制御情報は上限ＳＯＣおよび下限ＳＯＣを含んでもよい。制御情報は充電予約情報をさらに含んでもよい。行動情報は、充電地点に対する到着予定時刻と、到着予定時刻のＳＯＣと、充電地点からの出発予定時刻と、出発予定時刻のＳＯＣとを含んでもよい。行動情報は、ナビの目的地を含んでもよい。以下、Ｓ１０の処理を実行した電動車を、「対象車両」と称する。

【0016】

サーバ５００は、対象車両から上記車両信号（Ｓ１０）を受信すると、Ｓ２１～Ｓ２６の一連の処理を開始する。Ｓ２１では、サーバ５００が、受信した車両信号に含まれる情報に基づいて対象車両の行動予測を行う。行動予測により、今後の対象車両の行動が予測される。サーバ５００は、行動予測の結果に基づいて管理対象の情報（行動予定）を更新する。Ｓ２２では、サーバ５００が、管理対象の行動予定に基づいて、要求されるエネルギーマネジメント（以下、「対象ＥＭ」と称する）を管理対象により実行できるか否かを判断する。対象ＥＭは、個車制御で実行されるエネルギーマネジメント（以下、「個車ＥＭ」と称する）と、車群制御で実行されるエネルギーマネジメント（以下、「車群ＥＭ」と称する）との少なくとも一方を含む。個車ＥＭの例としては、需要家単位（例えば、個人宅）で閉じたエネルギーマネジメント（電気料金連動、ピークカット、自家消費など）が挙げられる。車群ＥＭの例としては、電力市場または小売事業者からＤＲ（デマンドレスポンス）で要請される調整力に応えるためのエネルギーマネジメントが挙げられる。

【0017】

管理対象で実行可能な対象ＥＭがある場合には（Ｓ２２にてＹＥＳ）、Ｓ２３において、その対象ＥＭがサーバ５００に予約される。予約されたエネルギーマネジメントは、対象ＥＭ（Ｓ２２）から除外される。続くＳ２４では、サーバ５００が、予約されたエネルギーマネジメントを実行させる管理対象（以下、「ＥＭ制御対象」と称する）を決定し、ＥＭ制御対象の充電計画を作成して車両ＩＤと紐づけて保存する。個車ＥＭについては、個車がＥＭ制御対象となり、サーバ５００は、個車でエネルギーマネジメントを行うための個車の充電スケジュールを示す計画（以下、「個車ＥＭ計画」と称する）を生成する。車群ＥＭについては、複数の電動車を含む車群がＥＭ制御対象となり、サーバ５００は、車群でエネルギーマネジメントを行うための複数の電動車の各々の充電スケジュールを示す計画（以下、「車群ＥＭ計画」と称する）を生成する。

【0018】

Ｓ２４の処理が実行されると、処理はＳ２５に進む。また、管理対象で実行可能な対象ＥＭがない場合には（Ｓ２２にてＮＯ）、上記Ｓ２３，Ｓ２４の処理が実行されることなく、処理がＳ２５に進む。Ｓ２５では、車群ＥＭが予約されているか否かを、サーバ５００が判断する。車群ＥＭが予約されている場合には（Ｓ２５にてＹＥＳ）、サーバ５００が、予約された車群ＥＭに関して、Ｓ２５１～Ｓ２５７の一連の処理を実行する。

【0019】

Ｓ２５１では、ＥＭ制御対象（電動車）について充電予備動作が検知されたか否かを、サーバ５００が判断する。充電予備動作は、電動車が充電可能な状態になるための予備動作である。充電予備動作の例としては、電動車が車両外部の給電設備と電気的に接続されたこと（プラグイン）、電動車の充電リッドが開いたこと、電動車が充電可能な場所（例えば、給電設備が設置された駐車場）に駐車したことが挙げられる。ＥＭ制御対象に含まれるいずれかの電動車で充電予備動作が検知された場合には（Ｓ２５１にてＹＥＳ）、サーバ５００は、Ｓ２５２において、その電動車のための充電スケジュールを示す個車計画を生成して車両ＩＤと紐づけて保存する。サーバ５００は、電動車の状態（例えば蓄電量）と電動車の行動予定とに基づいて個車計画を生成してもよい。充電予備動作が検知されていないＥＭ制御対象については、Ｓ２５２の処理（個車計画の生成）は実行されない。

【0020】

なお、サーバ５００は、車群ＥＭ計画の生成時（または直近の更新時）に予測された電動車の行動と実際の行動との乖離度に基づいて個車計画を生成してもよい。車群ＥＭ計画が生成されてから電動車の充電予備動作が検知されるまでの期間において電動車が予測どおりに行動し、かつ、電動車の将来の行動（行動予定）が変更されていない場合においては、Ｓ２５２で生成される個車計画が車群ＥＭ計画と一致してもよい。

【0021】

続くＳ２５３では、車群ＥＭ計画の更新タイミングが到来したか否かを、サーバ５００が判断する。更新タイミングは、例えば車群ＥＭが予約されてから所定時間（例えば３０分）が経過するごとに到来する。更新タイミングが到来していないときは（Ｓ２５３にてＮＯ）、処理がＳ２５６に進む。サーバ５００は、Ｓ２５６において、ＥＭ制御対象のうち外部充電（プラグイン充電）を実行可能な状態になっている電動車を特定した後、続くＳ２５７において、リモート制御により、特定された電動車の充電制御を実行する。具体的には、サーバ５００は、Ｓ２５２で個車計画が設定されたＥＭ制御対象には、個車計画が示す充電スケジュールに従う外部充電を実行させる。また、サーバ５００は、個車計画が設定されていないＥＭ制御対象には、車群ＥＭ計画が示す充電スケジュールに従う外部充電を実行させる。

【0022】

更新タイミングが到来した場合には（Ｓ２５３にてＹＥＳ）、Ｓ２５４，Ｓ２５５の処理が実行される。Ｓ２５４では、サーバ５００が、最新の車両信号（Ｓ１０）に含まれる情報（例えば、位置情報、状態情報、制御情報、および行動情報）に基づいて、車群ＥＭ計画を更新する。Ｓ２５５では、サーバ５００が、Ｓ２５２で保存された個車計画を消去する。その後、処理は上記Ｓ２５６に進む。サーバ５００は、管理対象に含まれる各電動車から車両信号（Ｓ１０）を逐次受信する。このため、サーバ５００は、予約された車群ＥＭに応じた車群制御（Ｓ２５７）を継続的に実行する。なお、車両信号（Ｓ１０）の送信周期は、車群ＥＭ計画の更新周期（Ｓ２５３）よりも短い。また、各電動車は、所定のイベント（例えば、充電予備動作）が発生したときにＳ１０の処理を実行してもよい。

【0023】

図３は、図２に示した処理に従うエネルギーマネジメントシステムの動作例について説明するための図である。例えば、ＥＭ制御対象が図３に示す電動車Ｙ１～Ｙ４を含む例において、電動車Ｙ１～Ｙ４の各々は、次のように制御される。電動車について充電予備動作が検知されると、個車計画が生成される（Ｓ２５２）。ＥＭ制御対象がプラグイン充電可能な状態になってから車群ＥＭ計画が更新されるまでは個車計画に従って電動車が制御される（Ｓ２５７）。このため、個車計画が示す電動車の充電開始時刻が、車群ＥＭ計画が示す電動車の充電開始時刻よりも早い場合には、サーバ５００は、個車計画に従って電動車の充電を実行する。その後、車群ＥＭ計画が更新されると、それ以降は、車群ＥＭ計画に従って電動車が制御される（Ｓ２５７）。車群ＥＭ計画に従ってＥＭ制御対象が制御されることで、サーバ５００に予約された車群ＥＭが実行される。

【0024】

この実施の形態に係るエネルギーマネジメント方法は、図２に示した各処理を含む。この方法は、第１タイミング（例えば、図３中の「ｔ０」）で車群ＥＭ計画（第１計画）を生成すること（Ｓ２４）と、第１タイミングよりも後の第２タイミング（例えば、図３中の「ｔ１」）で、車群ＥＭ計画を更新すること（Ｓ２５４）とを含む。また、この方法は、第１タイミングよりも後、かつ、第２タイミングよりも前に、ＥＭ制御対象に含まれる電動車について充電予備動作が検知された場合に、その電動車のための充電スケジュールを示す個車計画（第２計画）を生成すること（Ｓ２５２）と、個車計画が示す電動車の充電開始時刻が、車群ＥＭ計画が示す電動車の充電開始時刻よりも早い場合に、個車計画に従って電動車の充電を実行すること（Ｓ２５７）とをさらに含む。

【0025】

上記方法では、ＥＭ制御対象に含まれる電動車について充電予備動作が検知された場合に、車群の充電スケジュール（車群ＥＭ計画）とは別に、個車の充電スケジュール（個車計画）が生成される。その電動車に関して、個車計画が示す充電開始時刻が車群ＥＭ計画が示す充電開始時刻よりも早い場合には、個車計画に従う充電が実行される。その後、第２タイミングが到来すると、車群ＥＭ計画が更新される。これにより、個々の電動車の状況に応じて、電動車ごとに適したスケジュールで充電を実行しつつ、車群全体で、要求されるエネルギーマネジメントを実現することが可能になる。

【0026】

また、車群ＥＭ計画は、車群に含まれる各電動車の充電スケジュールを示す。このため、個車計画を生成するための演算負荷よりも、車群ＥＭ計画を生成するための演算負荷のほうが大きい。演算負荷を軽減するためには、車群ＥＭ計画の生成頻度が少ないほうが望ましい。この点、上記方法では、電動車について充電予備動作が検知された場合に、電動車（個車）の充電スケジュールが生成され、個車計画に基づいて電動車の充電が必要と判断されれば、車群ＥＭ計画が示す電動車の充電開始時刻を待たずに電動車の充電が実行される。このため、第１タイミングと第２タイミングとの間隔を長くしても、各電動車にとって必要な充電が実行されやすくなる。第１タイミングと第２タイミングとの間隔を長くすることで、サーバ５００の演算負荷を軽減できる。図３に示す例では、車群ＥＭ計画の生成頻度が３０分につき１回である。この実施の形態では、図２のＳ２５１～Ｓ２５７の一連の処理が繰返し実行され、第２タイミングよりも後の第３タイミング（例えば、図３中の「ｔ２」）で、サーバ５００が車群ＥＭ計画をさらに更新する（Ｓ２５４）。

【0027】

図２の上記Ｓ２５７の処理が実行されると、処理はＳ２６に進む。また、サーバ５００に車群ＥＭが予約されていない場合にも（Ｓ２５にてＮＯ）、処理はＳ２６に進む。サーバ５００は、Ｓ２６において、個車ＥＭが予約されているか否かを判断する。サーバ５００に個車ＥＭが予約されている場合には（Ｓ２６にてＹＥＳ）、サーバ５００が、予約された個車ＥＭに関して、以下に説明するＳ２６１～Ｓ２６４の一連の処理を実行する。

【0028】

Ｓ２６１では、所定の更新条件が成立するか否かを、サーバ５００が判断する。例えば、個車ＥＭ計画の生成時（または直近の更新時）の予測値と実際の値との乖離度が所定レベルを超えている場合に、更新条件が成立してもよい。更新条件に関する予測値は、ＥＭ制御対象の行動予定を示すパラメータ（充電地点に対する到着時刻、到着時のバッテリ残量など）の予測値でもよく、需要家の電力需要量の予測値でもよい。また、ＥＭ制御対象に設定された目的地または充電予約が変更された場合に更新条件が成立してもよい。

【0029】

更新条件が成立する場合には（Ｓ２６１にてＹＥＳ）、サーバ５００が、Ｓ２６２において、最新の車両信号（Ｓ１０）に含まれる情報に基づいて個車ＥＭ計画を更新する。更新条件が成立しない場合には（Ｓ２６１にてＮＯ）、Ｓ２６２の処理は実行されない。続くＳ２６３では、サーバ５００が、ＥＭ制御対象が外部充電を実行可能な状態になっているか否かを判断する。例えば、サーバ５００は、ＥＭ制御対象が制御可能な状態かつプラグイン状態になっていれば、ＥＭ制御対象が外部充電を実行可能な状態であると判断し（Ｓ２６３にてＹＥＳ）、処理をＳ２６４に進める。ＥＭ制御対象に異常（例えば故障）が発生した場合には（Ｓ２６３にてＮＯ）、ＥＭ制御対象が変更されてもよい。Ｓ２６４では、サーバ５００が、リモート制御により、個車ＥＭ計画が示す充電スケジュールに従う外部充電をＥＭ制御対象に実行させる。これにより、予約された個車ＥＭが実行される。

【0030】

例えば、ＥＭ制御対象が図３に示す電動車Ｘ１である例において、電動車Ｘ１について個車ＥＭ計画が生成されると（Ｓ２４）、サーバ５００は、個車ＥＭ計画に従って電動車Ｘ１の充電を実行する。サーバ５００は、個車ＥＭの処理フローを繰返し実行することにより、予約された個車ＥＭに応じた個車制御（Ｓ２６４）を継続的に実行する。

【0031】

上記実施の形態では、１つ以上のプロセッサが１つ以上のメモリに記憶されたプログラムを実行することにより、図２に示した各処理が実行される。ただし、これらの処理は、ソフトウェアではなく専用のハードウェア（電子回路）によって実行されてもよい。電動車の構成は、前述した構成（図１参照）に限られない。ＢＥＶ以外のｘＥＶが採用されてもよく、例えば内燃機関を備えるＰＨＥＶ（プラグインハイブリッド車）が採用されてもよい。電動車は非接触充電可能に構成されてもよい。電動車は、充電回路に代えて、外部給電機能（例えばＶ２Ｇ機能）を有する充放電回路を備えてもよい。

【0032】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0033】

１００ 車両、１５０ ＥＣＵ、２００ ＥＶＳＥ、５００ サーバ。

【図1】

【図2】

【図3】