特開 2024-175344 電力管理システム

(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】P2024175344

(43)【公開日】2024-12-18

(54)【発明の名称】電力管理システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/46 20060101AFI20241211BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20241211BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241211BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20241211BHJP

【ＦＩ】

H02J3/46

H02J3/32

H02J7/00 P

H02J7/00 302C

H02J7/02 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023093054

(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】小鮒 俊介

【テーマコード（参考）】

5G066

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G066HA15

5G066HB09

5G066JA05

5G066JB03

5G503AA01

5G503BA02

5G503BB01

5G503CA01

5G503DA18

5G503FA06

(57)【要約】

【課題】システム停止状態の電動車両が電力調整に参加する際に、要求される電力調整の追従性を向上する。
【解決手段】電力管理システムは、電力調整の要求（例：９ｋＷの放電）があると、電力調整に参加する電動車両１０（Ａ～Ｃ）に、指示量（３ｋＷ）を割り当てる。Ａの電動車両１０の充放電システムが停止中の場合、他の電動車両１０（Ｂ、Ｃ）に、Ａの指示量を割り振り、ＢおよびＣの指示量を４．５ｋＷとする。時刻ｔ１で、Ａのシステムの起動が完了すると、各電動車両１０（Ａ～Ｃ）に、指示量（３ｋＷ）を割り当て、Ａ～Ｃの指示量が復帰する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動車両を電力調整リソースとして用いる電力管理システムであって、
前記電動車両の充放電を指示する充放電指示手段を備え、
前記充放電指示手段は、
電力調整に参加する前記電動車両毎に、充電量あるいは放電量である指示量を割り当てることと、
前記電力調整に参加する前記電動車両に、充放電システムが停止中の前記電動車両がある場合、
システム停止中の前記電動車両へ割り当てた前記指示量を、他の前記電動車両に割り振ることと、
システム停止中の前記電動車両に対して、前記指示量よりも小さな値である所定量を割り当てることと、を実行し、
システム停止中の前記電動車両の前記充放電システムの起動が完了した場合、
前記指示量を、前記電力調整に参加する前記電動車両に割り当てること、を実行する、電力管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力管理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば、特開２０２２－１１３４６０号公報（特許文献１）には、電動車両をエネルギーリソーセスとして用いる仮想発電所（ＶＰＰ：Virtual Power Plant）の電力調整装置が、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】

電動車両は、その走行により、充放電設備との接続、切断が繰り返し行われるため、電力調整に参加する際、充放電システムの停止状態（システム停止状態）から、充放電システムを起動して、電力調整に参加する頻度が多い。システム停止状態から起動が完了するまでの間は、電動車両から充放電を行うことはできないため、システム停止状態からの起動頻度が多いと、要求される電力調整への追従性が悪化するという問題がある。

【0005】

本開示の目的は、システム停止状態の電動車両が電力調整に参加する際に、要求される電力調整の追従性を向上することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の電力管理システムは、電動車両を電力調整リソースとして用いる電力管理システムであって、電動車両の充放電を指示する充放電指示手段を備える。充放電指示手段は、電力調整に参加する電動車両毎に、充電量あるいは放電量である指示量を割り当てる。充放電指示手段は、電力調整に参加する電動車両に、充放電システムが停止中の電動車両がある場合、システム停止中の電動車両へ割り当てた指示量を、他の電動車両に割り振り、システム停止中の電動車両に対して、指示量よりも小さな値である所定量を割り当てる。充放電指示手段は、システム停止中の電動車両の充放電システムの起動が完了した場合、指示量を、電力調整に参加する電動車両に割り当てる。

【0007】

この構成によれば、充放電指示手段は、電力調整に参加する電動車両毎に、充電量あるいは放電量である指示量を割り当て、電力調整に参加する電動車両に充放電システムが停止中の電動車両がある場合、システム停止中の電動車両へ割り当てた指示量を、他の電動車両に割り振り、システム停止中の電動車両に対して、指示量よりも小さな値である所定量を割り当てる。システム停止中の電動車両は、システムの起動が完了するまで充放電を行うことができないが、他の電動車両（充放電システムの起動が完了しており、充放電可能な電動車両）に、充放電を行うことができない電動車両（システムの起動が完了していない電動車両）の指示量を割り振りするので、システムの起動が完了していない電動車両の指示量を補って、電力調整を行うことができ、要求される電力調整への追従性を向上することができる。

【0008】

充放電指示手段は、システム停止中の電動車両の充放電システムの起動が完了した場合、電力調整に参加する電動車両に、指示量を割り当てる。システム停止中の電動車両の充放電システムの起動が完了し、電力調整に参加するすべての電動車両が充放電可能になると、各電動車両に指示量が割り当てられるので、所望の電力調整を行うことができる。また、システムの起動完了前（停止中）に、システム停止中の電動車両に対して、指示量よりも小さな値である所定量を割り当てているので、指示量を割り当てる場合（指示量を維持する場合）に比較して、充放電システムの起動完了時に、指示量の切替遅れや制御応答性に起因した、電力調整のオーバーシュートを抑制できる。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、システム停止状態の電動車両が電力調整に参加する際に、要求される電力調整の追従性を向上するが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施の形態に係る電力管理システムの概略的な全体構成を示す図である。

【図2】サーバによって実行される電力調整の処理の一例を示すフローチャートである。

【図3】本実施の形態に係る電力調整を説明するタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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、同一又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。

【0012】

図１は、本実施の形態に係る電力管理システムの概略的な全体構成を示す図である。図１を参照して、電力管理システム１は、電力系統ＰＧと、複数の電動車両１０と、サーバ１００と、サーバ２００とを含む。

【0013】

電力系統ＰＧは、図示しない発電所及び送配電設備によって構築される電力網であり、電力会社によって、保守及び管理される。電力会社は、電力系統ＰＧの管理者に相当する。サーバ１００は、アグリゲーションコーディネータが管理するサーバであり、電力会社の要請に応じて、電力調整量をリソーセスアグリゲータに分配する。

【0014】

サーバ２００は、複数の電動車両１０を管理するコンピュータであり、リソーセスアグリゲータが管理する。サーバ２００は、本開示の「充放電指示手段」の一例に相当する。複数の電動車両１０の各々は、たとえばＢＥＶ（電気自動車）であり、蓄電装置１１を備える。各電動車両１０は、電力調整リソースとして用いられ、外部充電及び外部放電を実行可能に構成される。外部充電は、電動車両１０の外部から電力の供給を受けて電動車両１０の蓄電装置１１を充電することである。外部放電は、電動車両１０の蓄電装置１１から放電された電力を用いて電動車両１０の外部へ給電を行なうことである。この実施の形態では、電力管理システム１に含まれる各電動車両１０が同じ構成を有するものとする。しかし、電力管理システム１は、異なる構成を有する複数種の車両を含んでもよい。電力管理システム１は、個人が所有する車両（ＰＯＶ）と、ＭａａＳ（Mobility as a Service）事業者が管理する車両（ＭａａＳ車両）との少なくとも一方を含んでもよい。

【0015】

各充放電設備２０は、住宅や各種施設の敷地内に設置された充放電設備である。充放電設備は、たとえば、Ｖ２Ｈ機器であってよい。各充放電設備２０は、電力系統ＰＧから供給される電力を蓄電装置１１に充電し、蓄電装置１１に蓄えられた電力を、住宅や各施設の電気負荷に給電（放電）する。また、各充放電設備２０は、蓄電装置１１に蓄えられた電力を、電力系統ＰＧへ供給（逆潮流）可能とされている。充放電設備２０につながる充電ケーブルが電動車両１０のインレットに接続されることによって、充放電設備２０と電動車両１０との間で電力の授受を行なうことが可能になる。

【0016】

サーバ２００は、制御装置２１０と、記憶装置２２０と、通信装置２３０を含み、ネットワークＮＷを介して、サーバ１００と各電動車両１０と通信可能に構成される。サーバ２００は、サーバ１００から分配された電力調整量に基づいて、各電動車両１０の充放電計画を作成し、充放電計画に基づいて各電動車両１０へ充放電の指示を行う。各電動車両１０は、サーバ２００の充放電指示に基づき、充放電設備２０と協働して充放電を行う。

【0017】

図２は、サーバ２００によって実行される電力調整の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、サーバ１００から電力調整量が分配され、各電動車両１０の充放電計画が作成されたあと、その処理が実行される。

【0018】

サーバ２００は、サーバ１００から電力調整量が分配されると、電力調整の種類（充電、あるいは、放電（給電））、電力調整時刻、調整電力量、等の情報とともに、電力調整に参加可能な電動車両１０を募集する。サーバ２００は、電力調整への参加を表明した各電動車両１０の蓄電装置１１の状態等に基づいて、サーバ１００から分配された電力調整量による電力調整が可能であるか否かを判定する。電力調整が可能である場合、サーバ２００は、サーバ１００へ電力調整を実行する旨を回答し、充放電計画を作成し、電力調整へ参加する各電動車両１０へ、電力調整時刻に、電動車両１０と充放電設備２０を接続するよう指示を行う。

【0019】

図２を参照して、充放電計画を作成し、電力調整時刻になると、サーバ２００は、ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０において、電力調整へ参加する電動車両１０毎に、蓄電装置１１の充電量あるいは放電量である指示量を割り当てる。

【0020】

続くＳ１１では、電力調整へ参加する電動車両１０において、充放電システムが停止中の電動車両１０が存在するか否かを判定する。たとえば、Ｓ１０において、各電動車両１０に指示量を割り当てた際に、電動車両１０の充放電制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）（たとえば、電池ＥＣＵ）が起動していないとき（スリープ状態のとき）、充放電システムが停止中であると判定してよい。充放電システムが停止中（システム停止中）の電動車両１０が存在しない場合、否定判定されＳ１２へ進み、システム停止中の電動車両１０が存在する場合、肯定判定されＳ１３へ進む。

【0021】

Ｓ１２では、Ｓ１０で割り当てた指示量で充放電を実行するよう、各電動車両１０へ充放電の指示を行い、本ルーチンを終了する。

【0022】

Ｓ１３では、システム停止中の電動車両１０の指示量を、他の電動車両１０（システム停止中でない電動車両１０）に割り振りする。本実施の形態では、システム停止中の電動車両１０の指示量の総和を、他の電動車両１０へ均等に振り分ける。たとえば、システム停止中の電動車両１０の指示量の総和がＳであり、他の電動車両１０の台数がＴであるとき、Ｓ／Ｔを、他の電動車両１０の指示量へ加算することにより、割り振りを行う。

【0023】

Ｓ１４では、システム停止中の電動車両１０の指示量を、所定量αとする。所定量αは、たとえば、指示量の１／１０以下の値であってよい。また、所定値αは、電力調整の種類が充電あるいは放電に拘らず、充放電システムの待機電力の大きさにほぼ等しい充電量であってよい。

【0024】

続くＳ１５では、各電動車両１０へ、充放電を実行するよう指示を行う。この指示を受けて、システム停止中の電動車両１０は、充放電システムを起動し、所定量αで充放電を実行するよう制御される。他の電動車両１０（システム停止中でない電動車両１０）は、指示量に振り分けられた値（Ｓ／Ｔ）を加算した値で充放電を実行するよう制御される。

【0025】

Ｓ１６では、Ｓ１５の充放電指示がされてから、所定時間経過したか否かを判定する。充放電の指示から所定時間経過していないときは、否定判定されＳ１７へ進む。充放電の指示から所定時間経過しているときには、肯定判定されＳ１８へ進む。

【0026】

Ｓ１７では、停止中の充放電システムの起動が完了したか否かを判定する。システム停止中のすべての電動車両１０において、システムの起動が完了すると、肯定判定されＳ１９へ進む。すべての電動車両１０において、システムの起動が完了していない場合、否定判定されＳ１６へ戻る。

【0027】

Ｓ１８では、システムが起動していない電動車両１０への充放電の指示を停止する。これにより、システムが起動していない電動車両１０は、電力調整の対象から外される。また、システムが起動している電動車両１０の指示量を、Ｓ１０で割り当てた指示量に復帰させ、本ルーチンを終了する。

【0028】

Ｓ１９では、電力調整に参加しているすべての電動車両１０（システムが起動している電動車両１０）の指示量を、Ｓ１０で割り当てた指示量に復帰させ、本ルーチンを終了する。

【0029】

図３は、本実施の形態に係る電力調整を説明するタイムチャートである。図３では、９ｋＷの放電要求があり、電力調整に参加する電動車両１０が、Ａ、Ｂ、Ｃの３台から構成される例を説明する。Ｓ１０で、各電動車両１０に割り当てる指示量は、３ｋＷである。Ａの電動車両１０の充放電システムが停止している場合、Ｓ１３において、１．５ｋＷの放電量が、ＢおよびＣに割り振りされ、ＢおよびＣの指示量は、４．５ｋＷになる。また、Ｓ１４において、Ａの指示量が０．３ｋＷになる。これにより、電力調整が開始された時刻ｔ０から、Ａのシステムの起動が完了する時刻ｔ１まで、実線で示すよう、Ａ～Ｃの車群の放電量は、９ｋＷになる。時刻ｔ１でＡのシステムの起動が完了すると、Ｓ１９において、Ａ～Ｃの指示量は３ｋＷになり、実線で示すよう、Ａ～Ｃの車群の放電量は、９ｋＷになる。Ｓ１３において、指示量の割り振りを実施しない場合（Ａ～Ｃの指示量が３ｋＷの場合）、二点鎖線で示すように、時刻ｔ０～ｔ１の間は、車群の放電量は６ｋＷであるが、本実施の形態では、時刻ｔ１～ｔ１の間でも、９ｋＷの放電が行われ、要求される電力調整の追従性が向上する。

【0030】

Ｓ１４において、Ａの指示量を０．３ｋＷに変更せず、３ｋＷを維持すると、Ａのシステムの起動が完了したとき（時刻ｔ１）、指示量の切替遅れや制御応答性によって、図３に一点鎖線で示すよう、車群の放電量が一時的の１２ｋＷまでオーバーシュートする可能性があるが、本実施の形態では、実線で示すように、９．３ｋＷまでのオーバーシュートに収まり、オーバーシュートを抑制できる。Ｓ１４において、所定量αを、Ａの電動車両１０の充放電システムの待機電力の大きさにほぼ等しい充電量（たとえば、０．１ｋＷの充電）に設定した場合、充電電力によって、充放電システムの待機電力を確保できる。また、所定量αは、「０」であってもよい。なお、図３では、電力調整が放電要求の場合を説明したが、充電要求の場合は、各電動車両１０の指示量は充電量になる。

【0031】

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。本発明の範囲は、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及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】

【0032】

１ 電力管理システム、１０ 車両、１１ 蓄電装置、２０ 充放電設備、１００，２００ サーバ、ＮＥ ネットワーク、ＰＧ 電力系統。

【図1】

【図2】

【図3】