特開 2025-2047 充電計画策定システム及び充電計画策定方法

(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】P2025002047

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】充電計画策定システム及び充電計画策定方法

(51)【国際特許分類】

   G06Q 50/40 20240101AFI20241226BHJP

【ＦＩ】

G06Q50/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023101956

(22)【出願日】2023-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110002365

【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大津 智宏

(72)【発明者】

【氏名】寺岡 秀敏

(72)【発明者】

【氏名】澄川 陽介

(72)【発明者】

【氏名】田尻 力也

【テーマコード（参考）】

5L049

5L050

【Ｆターム（参考）】

5L049CC42

5L050CC42

(57)【要約】

【課題】移動体に対する充電のＯＮ／ＯＦＦの回数を抑制する。
【解決手段】バッテリを備える移動体の充電計画を策定する充電計画策定システムであって、前記移動体の充電可能時間帯と前記移動体に充電が必要な電力量とを格納するデータベースと、前記移動体に対する充電が継続する時間区間である充電ブロックの数に対する制限を格納可能なデータベースと、前記充電可能時間帯、前記充電が必要な電力量、及び前記充電ブロックの数の制限に基づいて、前記移動体に対する充電計画を策定する充電計画部とを備えたことを特徴とする充電計画策定システム。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリを備える移動体の充電計画を策定する充電計画策定システムであって、
前記移動体の充電可能時間帯と前記移動体に充電が必要な電力量とを格納するデータベースと、
前記移動体に対する充電が継続する時間区間である充電ブロックの数に対する制限を格納可能なデータベースと、
前記充電可能時間帯、前記充電が必要な電力量、及び前記充電ブロックの数の制限に基づいて、前記移動体に対する充電計画を策定する充電計画部と
を備えたことを特徴とする充電計画策定システム。

【請求項2】

請求項１に記載の充電計画策定システムであって、
前記充電計画部は、複数の移動体の各々についての充電可能時間帯と、前記複数の移動体の各々についての必要な電力量と、前記複数の移動体の各々についての充電ブロック数の制限とに基づいて、前記複数の移動体に対する充電計画を策定することを特徴とする充電計画策定システム。

【請求項3】

請求項１に記載の充電計画策定システムであって、
前記移動体の充電を行う拠点の電力消費を示すデータベースをさらに備え、
前記充電計画部は、前記拠点の消費電力をさらに用いて前記充電計画を策定することを特徴とする充電計画策定システム。

【請求項4】

請求項１に記載の充電計画策定システムであって、
前記充電計画部は、前記移動体に対応する充電器の仕様に基づいて前記充電ブロックの数の制約を設定し、当該制約に基づいて前記充電計画を策定することを特徴とする充電計画策定システム。

【請求項5】

請求項３に記載の充電計画策定システムであって、
前記充電計画部は、前記充電ブロックの数を算出し、前記拠点の消費電力と前記充電に供する電力とを合計した合計電力のピーク値が前記充電ブロックの数の上限変更によりどのように変化するかを提示して、前記充電ブロックの数の決定を支援することを特徴とする充電計画策定システム。

【請求項6】

請求項１に記載の充電計画策定システムであって、
前記充電計画部は、電力会社ごとに定義される時間帯別電気料金をさらに用いて前記充電計画を策定することを特徴とする充電計画策定システム。

【請求項7】

請求項１に記載の充電計画策定システムであって、
前記充電計画部は、時刻についての優先度をさらに用いて前記充電計画を策定することを特徴とする充電計画策定システム。

【請求項8】

バッテリを備える移動体の充電計画を策定する充電計画策定方法であって、
充電計画部が、前記移動体の充電可能時間帯と前記移動体に充電が必要な電力量とを取得するステップと、
前記充電計画部が、前記移動体に対する充電が継続する時間区間である充電ブロックの数に対する制限を取得するステップと、
前記充電計画部が、前記充電可能時間帯、前記充電が必要な電力量、及び前記充電ブロックの数の制限に基づいて、前記移動体に対する充電計画を策定するステップと
を含むことを特徴とする充電計画策定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、充電計画策定システム及び充電計画策定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、温室効果ガス削減やカーボンニュートラル達成に向けて電気自動車（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の普及が進んでいる。電気自動車はその他の駆動源を有する車両には無い充電操作が必要であり、充電計画を策定するシステムが求められている。例えば、特許文献１には、「必要なバッテリ残量を確保しつつ、電力コストの最小化や電力需要の平準化を実現することを目的とする。本発明にかかるエネルギーマネジメントシステムは、電気自動車（ＥＶ）に電力を供給する電力供給手段としての充電スタンドと、ＥＶの充電スタンドにおける電力受給の予約情報を、ＥＶが当該充電スタンドに到達する前に取得する、予約情報取得部１０６と、予約情報に基づいて、充電スタンドにおける電力需要を予測し、ＥＶに対する充電計画を作成する充電計画作成部１０７と、充電計画に基づいて、充電スタンドにおけるＥＶに対する電力供給を制御する充電制御部１０８とを備える。」と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】ＷＯ２０１３／０９９５４９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記特許文献１の充電計画では、乗用車やトラック、特殊機械を含む電気自動車（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の充電量と充電時間の優先度、電力負荷を考慮した充電計画を行っている。しかし、車両の充電ＯＮ／ＯＦＦに関する考慮は行っておらず、システム利用者あるいは充電器の仕様に基づく充電ＯＮ／ＯＦＦに関する制約の考慮や、充電ＯＮ／ＯＦＦの制御による電力負荷の低減を行うことができない。
例えば、ある車両について必要な充電を行うまでに充電ＯＮ／ＯＦＦを何度も繰り返すと、バッテリや充電器に不要な負担をかけ、劣化を早めることが考えられる。このため、充電は、できるだけ連続した時間区間で行うことが望ましい。
そこで、本発明では、移動体に対する充電のＯＮ／ＯＦＦの回数を抑制することを課題とする。この課題は、電気自動車に限らず、ドローン等、バッテリを動力とする移動体の充電に広く生じているものである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、代表的な本発明の充電計画策定システムの一つは、バッテリを備える移動体の充電計画を策定する充電計画策定システムであって、前記移動体の充電可能時間帯と前記移動体に充電が必要な電力量とを格納するデータベースと、前記移動体に対する充電が継続する時間区間である充電ブロックの数に対する制限を格納可能なデータベースと、前記充電可能時間帯、前記充電が必要な電力量、及び前記充電ブロックの数の制限に基づいて、前記移動体に対する充電計画を策定する充電計画部とを備えたことを特徴とする。
また、代表的な本発明の充電計画策定方法の一つは、バッテリを備える移動体の充電計画を策定する充電計画策定方法であって、充電計画部が、前記移動体の充電可能時間帯と前記移動体に充電が必要な電力量とを取得するステップと、前記充電計画部が、前記移動体に対する充電が継続する時間区間である充電ブロックの数に対する制限を取得するステップと、前記充電計画部が、前記充電可能時間帯、前記充電が必要な電力量、及び前記充電ブロックの数の制限に基づいて、前記移動体に対する充電計画を策定するステップとを含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、移動体に対する充電のＯＮ／ＯＦＦの回数を抑制できる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施形態に係るサーバを含む充電計画策定システムの構成を示す図。

【図2】本発明の実施形態に係るサーバの機能ブロックの構成を示す図。

【図3】本発明の実施形態に係るサーバでの充電計画策定に関連するデータベース。

【図4】本発明の第一の実施形態に係るサーバの処理を示すフローチャート。

【図5】本発明の第二の実施形態に係るサーバの処理を示すフローチャート。

【図6】本発明の第三の実施形態に係るサーバの処理を示すフローチャート。

【図7】本発明の第四の実施形態に係るサーバの処理を示すフローチャート。

【図8】本発明の第一の実施形態に係る充電計画提示画面の一例を示す図。

【図9】本発明の第一の実施形態による充電計画の効果の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施例１について図面を用いて説明する。

【実施例0009】

図１は、本発明の実施形態に係る充電計画策定システムを含む車両管理システムの構成を示す図である。図１に示す車両管理システムはシステム利用者端末１００と、サーバ２００と、充電器３００と、複数の車両４００とを備えている。

【0010】

システム利用者端末１００は、サーバ２００に対して、充電計画の算出に必要となる、車両走行情報と、拠点電力利用履歴と、ある車両に対して連続に充電している状態を充電ブロックと定義した充電ブロック数を入力することができる。ここで、拠点とは、充電器３００が設置されている場所等であり、充電器３００が消費する電力と、拠点自体が消費する電力の合計について、そのピークがなるべく小さくなることが望ましいものとする。

【0011】

サーバ２００は、各車両４００に充電計画を提示する情報機器であり、例えば、所定の施設内に設置されたコンピュータを用いて実現される。サーバ２００は、携帯電話網、無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮなどにより実現される通信回線５００を介して、充電器３００と各車両４００に対して充電計画を提示する。

【0012】

複数の車両４００は、サーバ２００で作成した充電計画に従い、手動または自動で充電器３００と接合して充電を行う。車両４００は、充電器３００から出力される充電出力と車両内部バッテリの充電量を監視し、バッテリ容量を超えた充電がなされた場合は充電器３００からの充電を遮断する機構を持つ。図１では二台の車両４００のみを描画しているが、実際にはこれより多くの車両４００が含まれているとしても良い。また、各車両４００は外部からの充電を伴う電気車両を対象とし、車両種別に対する制限は設けない。

【0013】

充電器３００は、サーバ２００で作成した充電計画を取得し、前記充電計画に従って各車両４００に対して電力を供給する。図１では二台の充電器３００のみを描画しているが、実際にはこれより多くの充電器３００が含まれているとしても良い。

【0014】

サーバ２００の機能について説明する。図２は、本発明の実施形態１に係るサーバ２００の機能ブロック図である。
図２に示すように、システム利用者端末１００は、拠点電力利用履歴入力部１０１、車両走行情報入力部１０２、充電ブロック数入力部１０３、利用者側サーバ連携部１０４を備える。

【0015】

拠点電力利用履歴入力部１０１では、サーバ２００で充電計画を策定するために用いる、拠点電力利用履歴を入力する。拠点電力利用履歴の例としては、例えば３０分刻みで取得された拠点での使用電力［ｋＷ］履歴が挙げられる。

【0016】

車両走行情報入力部１０２では、サーバ２００で充電計画を策定するために用いる、車両走行情報を入力する。車両走行情報の例としては、車両に充電する充電量、運用を考慮した上で充電可能な時間が挙げられる。

【0017】

充電ブロック数入力部１０３では、サーバ２００で充電計画を策定する際の制約条件として用いる充電ブロック数を入力する。充電ブロック数としては、複数の車両４００のそれぞれに対して、１以上の任意の整数を入力することができる。

【0018】

利用者側サーバ連携部１０４は、システム利用者によって入力された車両走行情報、拠点電力利用履歴および充電ブロック数をサーバ２００に通知する機能を備える。
サーバ２００は、充電計画表示部２０１、充電計画部２０２、サーバ側利用者連携部２０３、サーバ側充電器連携部２０４、サーバ側車両連携部２０５、拠点電力情報データベースＤＢ１００、電力料金データベースＤＢ１０１、充電ブロック数データベースＤＢ１０２、充電器情報データベースＤＢ１０３、走行情報データベースＤＢ１０４、充電計画データベースＤＢ１０５を備える。サーバ２００は、不図示のＣＰＵ、メモリ、ストレージを含むハードウェア構成を有しており、これらのハードウェアと所定の機能を実現するソフトウェアを用いて、各機能ブロックを実現することができる。

【0019】

充電計画表示部２０１は、サーバ２００で作成した充電計画結果を表示するものである。
充電計画部２０２は、充電計画表示部２０１で表示する充電計画を、拠点電力情報データベースＤＢ１００、電力料金データベースＤＢ１０１、充電ブロック数データベースＤＢ１０２、充電器情報データベースＤＢ１０３、走行情報データベースＤＢ１０４、充電計画データベースＤＢ１０５の情報に基づいて策定する。

【0020】

サーバ側利用者連携部２０３は、サーバ２００とシステム利用者端末１００とを連携する機能を備え、サーバ２００からシステム利用者端末１００に対して充電計画画面を提示し、システム利用者端末１００からサーバ２００に対して車両走行情報と拠点電力利用履歴を入力することができる。

【0021】

サーバ側充電器連携部２０４は、サーバ２００と充電器３００とを連携する機能を備え、この機能により充電計画部２０２で作成した充電計画を充電器３００に提示することと車両４００への充電実績を取得することができる。

【0022】

サーバ側車両連携部２０５は、サーバ２００と車両４００を連携する機能を備え、この機能により充電計画部２０２で作成した充電計画を車両４００に通知することと、充電器３００から充電された結果の車両内部の充電状態などをサーバ２００に通知することができる。

【0023】

充電器３００は、充電器側サーバ連携部３０１と電力出力部３０２と充電器側車両連携部３０３を備える。
充電器側サーバ連携部３０１は、サーバ２００と充電器３００を連携する機能を備え、策定された充電計画をサーバ２００から取得することができる。

【0024】

電力出力部３０２は、充電器側サーバ連携部３０１でサーバ２００から取得した充電計画に基づいて電力を出力する機能を備える。

【0025】

充電器側車両連携部３０３は、計画された充電計画を車両４００に出力する機能と車両側充電状況を取得する機能を備える。

【0026】

図３に記載のＤＢ１００～ＤＢ１０５は、サーバ２００に格納するデータベースの詳細について記述したものである。

【0027】

拠点電力情報データベースＤＢ１００は拠点電力利用履歴入力部１０１によって入力された拠点電力利用履歴を格納している。
電力料金データベースＤＢ１０１は電力プランなどによって定義される時間帯別の電力量料金［￥／ｋＷｈ］を格納している。
充電ブロック数データベースＤＢ１０２は充電ブロック数入力部１０３によって入力された充電ブロック数を格納している。
充電器情報データベースＤＢ１０３は充電器３００のそれぞれの充電出力［ｋＷ］と紐づけられる車両４００のＩＤを格納している。
走行情報データベースＤＢ１０４は、車両走行情報入力部１０２によって入力された車両走行情報として、複数の車両４００のそれぞれに対して、充電電力量［ｋＷｈ］、充電可能時間帯：開始、充電可能時間帯：終了、充電所要時間［ｈ］などを格納している。
充電計画データベースＤＢ１０５は、ＤＢ１００～ＤＢ１０４のデータを用いて策定した充電計画結果を、複数の車両４００のそれぞれに対して、時間帯別の充電電力［ｋＷ］を格納している。

【0028】

図４は発明の第一の実装形態に係る処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１００で、サーバ２００は、サーバ２００の管理している充電器情報データベースＤＢ１０３から充電器情報を取得する。これにより、充電計画で用いる充電器の出力とその充電器に紐づけられる車両が決定する。
ステップＳ２００で、サーバ２００は、拠点電力利用履歴入力部１０１において入力され、拠点電力情報データベースＤＢ１００に格納された拠点の電力利用履歴を取得する。
ステップＳ３００で、サーバ２００は、車両走行情報入力部１０２において入力され、走行情報データベースＤＢ１０４に格納された車両の走行情報を取得する。
ステップＳ４００で、サーバ２００は、充電ブロック数入力部１０３において入力され、充電ブロック数データベースＤＢ１０２に格納された各車両に対する充電ブロック数を取得する。

【0029】

ステップＳ５００で、サーバ２００は、ステップＳ１００からＳ４００において取得した情報に基づいて、充電計画を立案する。ステップＳ５００における充電計画はステップＳ００１からＳ００５で示すステップにより実施される。ステップＳ００１からＳ００５に示す充電計画策定方法は一例であり、充電計画策定を最適化問題以外の方法で行っても良い。以下では、ある時刻での充電負荷の平準化を行うピークシフト充電を行うための定式化の例を示す。

【0030】

ステップＳ００１で、サーバ２００は、入力された拠点の電力トレンドから負荷平準化の目的関数を設定する。ピークシフト充電の目的関数の数式例を以下に示す。

【数1】

ここで、ｉは車両を識別するＩＤ、ｔは時刻コマである。ｘ_ｉｔは、車両ｉの時刻コマｔにおける充電計画を「充電しない（＝０）」または「充電する（＝１）」の二値で表現したもの、ｃｈａｒｇｅｒ_ｉは車両ｉに割り当てられた充電器の出力、Ｎは車両台数、ｐ_ｔ ^ｃｎｔは時刻コマｔにおける拠点での使用電力［ｋＷ］を示している。この目的関数について最適化を行うことで最適な充電計画ｘ_ｉｔを策定する。

【0031】

ステップＳ００２からステップＳ００４は充電計画に関する制約条件を設定するステップである。
ステップＳ００２は、車両４００の充電量に関する制約条件を設定するステップである。前記充電量はステップＳ３００で取得した車両走行情報から設定される。充電量に関する制約条件の数式例を以下に示す。

【数2】

ここで、ｃｈａｒｇｅｒ＿ｔｉｍｅ_ｉは車両ＩＤがｉの車両に割り当てられた充電器出力ｃｈａｒｇｅｒ_ｉで車両を充電した場合の充電所要時間、Ｋは最適化対象として考慮する時刻コマの総数である。

【0032】

ステップＳ００３は、車両４００の充電時間可能時間帯の範囲内で車両４００の充電を行う制約条件を設定するステップである。前記充電可能時間帯はステップＳ３００で取得した車両走行情報から設定できる。充電可能時間帯の制約条件の数式例を以下に示す。

【数3】

ここで、ｘ_{ｒｅｃｈａｒｇｅｒａｂｌｅ＿ｉｔ}は車両ＩＤｉの車両４００について時刻コマｔで前記車両ＩＤｉの車両４００が充電不可能（＝０）か充電可能（＝１）かを示す二値変数である。ｘ_{ｒｅｃｈａｒｇｅｒａｂｌｅ＿ｉｔ}はステップＳ３００で取得した車両走行情報から取得できる。

【0033】

ステップＳ００４は、車両４００の充電ブロック数に関する制約条件を設定するステップである。充電ブロック数に関する制約条件の数式例を以下に示す。

【数4】

ここで、ｒｅｃｈａｒｇｅ＿ｂｌｏｃｋ_ｉは前記車両ＩＤｉの車両４００に割り当てられた充電ブロック数であり、充電ブロック数入力部１０３で入力される。この式は、充電しているコマと充電していないコマの境界、すなわち、充電の開始と終了をそれぞれ「１」として合計し、合計した値を２で割ることで充電ブロック数を算出している。そして、算出した充電ブロック数が割り当てられた充電ブロック数以下であることを制約条件としたものである。

【0034】

ステップＳ００５は、ステップＳ００１からステップＳ００４によって定式化された最適化問題を解くことで充電計画を策定する。策定された充電計画結果を充電計画データベースＤＢ１０５に格納する。

【0035】

このように、本実施例では、サーバ２００は、入力された充電ブロック数の条件を満たす充電計画を策定できる。

【実施例0036】

本実施例は、実施例１における充電ブロック数入力ステップＳ４００で入力される情報をシステム利用者による入力以外から作成するものである。図２～図４を参考に、実施例１から変更があるステップのみ以下に示す。

【0037】

本実施例を表現したフローチャート図５におけるステップＳ４００では、充電ブロック数データベースＤＢ４００をシステム利用者による入力ではなく、充電器側の製品仕様に基づいて作成する。
本実施例では、サーバ２００は、充電器側の仕様によって定まる充電ブロック数の条件を満たす充電計画を策定できる。