特開 2024-177781 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】P2024177781

(43)【公開日】2024-12-24

(54)【発明の名称】電力管理システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 13/00 20060101AFI20241217BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

H02J13/00 311R

H02J3/32

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023096113

(22)【出願日】2023-06-12

(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】花島 干城

【テーマコード（参考）】

5G064

5G066

【Ｆターム（参考）】

5G064AA04

5G064AC05

5G064CA01

5G064CB12

5G064DA03

5G064DA11

5G066HB09

5G066JA01

5G066JB03

(57)【要約】

【課題】電力調整に参加している電動車両において電流センサのオフセット値を算出しても、電力調整量が大きく変化しないようにする。
【解決手段】電力管理システムのサーバ２００は、電力調整に参加する電動車両を複数の車両群に分割する（Ｓ１０）。サーバ２００は、車両群毎（グループ毎）に異なる値に設定された、オフセット値学習の初回時間τを車両群毎に割り付け（Ｓ１２）、あるいは、車両群毎に異なる学習周期Ｔを割り付ける（Ｓ１３）。電力調整時、車両群毎に、オフセット値の学習タイミングが異なるので、学習台数が大きく増加することが抑制され、電力調整による充電量、あるいは、放電量が大きく低下することを抑制できる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電装置を搭載した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、
前記電動車両は、前記蓄電装置の充放電電流を検出する電流センサと、制御装置とを有し、
前記制御装置は、前記電動車両が電力調整に参加していないとき、所定期間毎に前記充放電電流をゼロとして、前記電流センサのオフセット値を求めるよう構成されており、
前記電力管理システムは、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、前記電力調整に参加している車両に対して、前記電流センサの前記オフセット値を算出するタイミングを指示する、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２００９－１７１６６６号公報（特許文献１）には、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）の外部充電中に、一定時間毎にバッテリ（蓄電装置）に流れる電流をゼロとして、バッテリ電流を検出する電流センサのオフセット値を算出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－１７１６６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、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）によって、電力需給の平準化を図ることが行われている。たとえば、電力供給が電力需要より大きい期間では、電動車両の蓄電装置に電力を蓄え、電力需要が電力供給より大きい期間では、電動車両の蓄電装置に蓄えた電力を放電することによって、電力需給の平準化を図ることができる。

【0005】

このように、電動車両を電力調整リソースとして用いる場合、特許文献１に記載のように、所定時間毎に蓄電装置に流れる電流をゼロとして、電流センサのオフセット値を算出すると、電力調整を上手く実行できない場合がある。たとえば、電力調整に参加する複数の電動車両の制御仕様が互いに同じ場合、電流センサのオフセット値を算出する周期がほぼ同じになるので、蓄電装置に流れる電流をゼロにするタイミングが複数の電動車両においてほぼ同じタイミングになる。このため、電力調整に参加している電動車両において、同時に、蓄電装置に流れる電流がゼロになる台数が増大し、電力調整による充電量、あるいは、放電量が大きく低下する懸念がある。

【0006】

本開示の目的は、電力調整に参加している電動車両において電流センサのオフセット値が算出されても、電力調整量が大きく変化しないようにすることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の電力管理システムは、蓄電装置を搭載した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る。電動車両は、蓄電装置の充放電電流を検出する電流センサと、制御装置とを有し、制御装置は、電動車両が電力調整に参加していないとき、所定期間毎に充放電電流をゼロとして、電流センサのオフセット値を求めるよう構成されている。電力管理システムは、電動車両の充放電を指示する充放電指示手段を備え、充放電指示手段は、電力調整に参加している車両に対して、電流センサのオフセット値を算出するタイミングを指示する。

【0008】

この構成によれば、電動車両の制御装置は、電動車両が電力調整に参加していないとき、所定期間毎に充放電電流をゼロとして、電流センサのオフセット値を求めるよう構成されている。電力管理システムは、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、電力調整に参加している車両に対して、電流センサのオフセット値を算出するタイミングを指示する。電力調整に参加している車両に対しては、充放電指示手段によって、電流センサのオフセット値を算出するタイミングが指示されるので、電力調整量（電力調整による充電量、あるいは、放電量）が大きく低下しないよう、適宜、電流センサのオフセット値を算出するタイミングを指示できる。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、電力調整に参加している電動車両において電流センサのオフセット値を算出しても、電力調整量が大きく変化しないようにすることが可能になる。

【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】電動車両の概略構成図である。

【図3】（Ａ）～（Ｄ）は、本実施の形態に係るオフセット値学習タイミング指示のシーケンスを説明する図である。

【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（Battery Electric Vehicle：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。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。

【0015】

図２は、電動車両１０の概略構成図である。電動車両１０は、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）１と、動力伝達ギヤ２と、駆動輪３、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）４とを備える。また、電動車両１０は、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）５と、蓄電装置１１と、監視ユニット８と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）９とを備える。ＭＧ１は、たとえばＩＰＭモータであって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能とを有する。ＭＧ１の出力トルクは、減速機および差動装置等を含んで構成された動力伝達ギヤ２を介して駆動輪３に伝達される。

【0016】

電動車両１０の制動時には、駆動輪３によりＭＧ１が駆動され、ＭＧ１が発電機として動作する。これにより、ＭＧ１は、電動車両１０の運動エネルギーを電力に変換する回生制動を行なう制動装置としても機能する。ＭＧ１における回生制動力により生じた回生電力は、蓄電装置１１に蓄えられる。ＰＣＵ４は、ＭＧ１と蓄電装置１１との間で双方向に電力を変換する電力変換装置である。

【0017】

ＳＭＲ５は、蓄電装置１１とＰＣＵ４とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。ＳＭＲ５がＥＣＵ９からの制御信号に応じて閉成（ＯＮ）されている場合、蓄電装置１１とＰＣＵ４との間で電力の授受が行なわれ得る。一方、ＳＭＲ５が開放（ＯＦＦ）されている場合、蓄電装置１１とＰＣＵ４との間の電気的な接続が遮断される。

【0018】

蓄電装置１１は、再充電が可能な直流電源（二次電池）であり、複数個の単電池（電池セル）が積層され、たとえば、電気的に直列に接続されて構成される。単電池は、リチウムイオン電池から構成されてよい。監視ユニット８は、電圧センサ８１と、電流センサ８２と、温度センサと８３を含む。電流センサ８２は、蓄電装置１１に入出力される電流（充放電電流）ＩＢを検出する。各センサの検出信号は、ＥＣＵ９に入力される。

【0019】

電動車両１０はインレット６を備えており、蓄電装置１１は、充放電設備２０を介して、外部充電および外部給電（外部放電）が可能とされている。充放電リレー７がインレット６と蓄電装置１１とを結ぶ電力線に電気的に接続されており、インレット６と蓄電装置１１との間での電力の供給と遮断とを切り替える。充放電設備２０の充放電ケーブル２１の先端に設けられたコネクタ（プラグ）２２がインレット６に接続され、充放電リレー７が閉成（ＯＮ）されると、充放電設備２０を介して、電力系統ＰＧ（外部電源）から蓄電装置１１の充電（外部充電）が行われる。また、蓄電装置１１に蓄電された電力が、充放電設備２０を介して外部負荷（たとえば、施設３０の電気機器）に給電（放電）される。

【0020】

ＥＣＵ９は、蓄電装置１１が外部充電されているとき、あるいは外部給電しているとき、電流センサ８２のオフセット値を算出する。ＥＣＵ９は、外部充電、あるいは外部給電を開始すると、所定期間Ｐ毎（たとえば、１５分毎）に、所定時間ｔｍ（たとえば、５秒間）の間、充放電リレー７およびＳＭＲ５を開放（ＯＦＦ）して、蓄電装置１１の入出力電流をゼロとし、電流センサ８２のオフセット値を求め、図示しないメモリに記憶する。以下、電流センサ８２のオフセット値を求めメモリに記憶することを「オフセット値の学習」とも称する。蓄電装置１１の入出力電流をゼロにできるのであれば、充放電リレー７およびＳＭＲ５の状態は、いずれであってもよい。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。

【0021】

各充放電設備２０は、施設３０（たとえば、住宅、商業施設、等）の敷地内に設置された充放電設備である。充放電設備２０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につながる充放電ケーブル２１が電動車両１０のインレット６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。

【0022】

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から電力調整の要請を受けると、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。

【0023】

図３は、本実施の形態に係るオフセット値学習タイミング指示のシーケンスを説明する図である。図３（Ａ）に示すように、サーバ２００は、サーバ１００から電力調整の要請を受信すると、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を募集し、電力調整に参加する対象車両を抽出する（Ｓ１０）。電力調整に参加する対象車両を抽出すると、参加車両を複数の車両群に分割（グループ分け）する（Ｓ１１）。グループの数は任意であってよく、たとえば、１０のグループであって、１００のグループであってよく、参加車両の台数に応じて設定してもよい。

【0024】

次に、サーバ２００は、車両群毎（グループ毎）に、オフセット値の学習タイミングを設定する。たとえば、電力調整の開始時から、オフセット値の学習を最初に実行するタイミングである初回時間τを、車両群毎に割り付ける（Ｓ１２）。図３（Ｂ）に示すように、電力調整の開始から初回時間τが経過すると、電動車両１０において、オフセット値の学習が実行され、その後、学習周期Ｔ毎にオフセット値の学習を実行する。この場合、学習周期Ｔは、ＥＣＵ９によって設定されている、所定期間Ｐ（たとえば、１５分）に相当する周期であってよい。初回時間τは、車両群毎（グループ毎）に異なる値に設定され、所定期間Ｐと異なる値である。あるいは、サーバ２００は、図３（Ｃ）に示すように、車両群毎（グループ毎）に、異なる学習周期Ｔを割り付ける（Ｓ１３）。この場合、学習周期Ｔは、ＥＣＵ９によって設定されている、所定期間Ｐ（たとえば、１５分）と異なり、かつ、車両群毎に異なる値に設定される。

【0025】

初回時間τあるいは学習周期Ｔが、車両群毎に異なる値で割り付けると、割り付けされた初回時間τあるいは学習周期Ｔが、電動車両１０へ送信される（Ｓ１４）。各電動車両１０は、割り付けされた、初回時間τあるいは学習周期Ｔを受信すると、受信した初回時間τあるいは学習周期Ｔを用いて学習タイミングを設定し、電力調整時に、学習タイミングになると、オフセット学習を実行する。

【0026】

図３（Ｄ）は、電力調整時における、オフセット値の学習台数の推移を示す図である。図３（Ｄ）において、破線は、電力調整に参加している電動車両１０の台数である。一点鎖線は、従来技術における学習台数の推移であり、ＥＣＵ９によって設定されている所定期間Ｐ毎にオフセット学習を行った場合である。電動車両１０の制御仕様が同じ場合、所定期間Ｐは同じ値であるため、電力調整に参加している電動車両１０は、ほぼ同時にオフセット学習を開始する。このため、一点鎖線に示すように、学習台数が大きく増加する。オフセット学習時には、蓄電装置１１の充放電電流をゼロにするので、電力調整による充電量、あるいは、放電量が大きく低下する懸念がある。

【0027】

本実施の形態では、電力調整に参加する電動車両１０の車両群毎（グループ毎）に、サーバ２００によって、オフセット値の学習タイミングを設定する。たとえば、車両群毎（グループ毎）に異なる値に設定された初回時間τを、車両群毎に割り付ける（Ｓ１２）、あるいは、車両群毎（グループ毎）に異なる学習周期Ｔを割り付ける（Ｓ１３）。したがって、電力調整時には、サーバ２００の指示によって、車両群毎（グループ毎）に、オフセット値の学習タイミングが異なるので、図３（Ｄ）に実線で示すように、学習台数が大きく増加することが抑制され、電力調整による充電量、あるいは、放電量が大きく低下することを抑制できる。

【0028】

なお、上記実施の形態では、車両群毎（グループ毎）に、異なる初回時間τ、あるいは、異なる学習周期Ｔを割り付けていたが、電力調整に参加する電動車両１０毎に、異なる初回時間τ、あるいは、異なる学習周期Ｔを割り付けてもよい。

【0029】

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】

【0030】

１ 電力管理システム、８ 監視ユニット、９ ＥＣＵ、１０ 車両、１１ 蓄電装置、２０ 充放電設備、３０ 施設、８１ 電流センサ、１００，２００ サーバ、ＮＷ ネットワーク、ＰＧ 電力系統。

【図1】

【図2】

【図3】