特開 2025-8170 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】P2025008170

(43)【公開日】2025-01-20

(54)【発明の名称】管理システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20250109BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20250109BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20250109BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20250109BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20250109BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20250109BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 P

H02J3/32

H02J7/35 K

H02J7/04 A

B60L3/00 H

B60L50/60

B60L53/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023110110

(22)【出願日】2023-07-04

(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】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小鮒 俊介

【テーマコード（参考）】

5G066

5G503

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G066AA09

5G066AE09

5G066HB06

5G066HB09

5G066JA05

5G066JB03

5G503AA00

5G503AA06

5G503BA02

5G503BB02

5G503CA01

5G503CC02

5G503EA05

5G503FA06

5G503GB03

5G503GB06

5G503GD03

5G503GD06

5H125AA01

5H125AC12

5H125AC24

5H125CD04

5H125DD02

(57)【要約】

【課題】リレーの劣化の抑制と車両の待機電力量の抑制との両立を図る。
【解決手段】蓄電装置と、電力系統に接続可能な接続部と、オンオフにより蓄電装置と接続部との接続および遮断を行なうリレーと、を備える車両が電力系統と電力の授受が可能であるときに、車両の管理を行なう管理システムにおいて、車両に対して、所定期間の各単位期間についてリレーのオンまたはオフを設定し、リレーがオフの設定の単位期間のうちリレーがオフの設定の単位期間の連続数が少ない順に優先的にリレーがオンの設定に変更し、各単位期間についてリレーのオンまたはオフの設定を確定する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電装置と、電力系統に接続可能な接続部と、オンオフにより前記蓄電装置と前記接続部との接続および遮断を行なうリレーと、を備える車両が前記電力系統と電力の授受が可能であるときに、前記車両の管理を行なう管理システムであって、
前記車両に対して、所定期間の各単位期間について前記リレーのオンまたはオフを設定し、前記リレーがオフの設定の前記単位期間のうち前記リレーがオフの設定の前記単位期間の連続数が少ない順に優先的に前記リレーがオンの設定に変更し、前記各単位期間について前記リレーのオンまたはオフの設定を確定する、
管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、管理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の技術としては、太陽光発電装置の余剰電力が所定電力以上のときに、車両の蓄電装置への充電を開始し、蓄電装置に供給される電力量のうち太陽光発電装置から供給される電力量の比であるＰＶ充電率が蓄電装置への充電開始時において所定充電率以上のときには、ＰＶ充電率が所定充電率未満になったときに蓄電装置への充電を終了し、ＰＶ充電率が蓄電装置への充電開始時において所定充電率未満のときには、ＰＶ充電率が減少したときに蓄電装置への充電を終了する、車載蓄電装置の充電制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１１２７６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

蓄電装置と、電力系統に接続可能な接続部と、オンオフにより蓄電装置と接続部との接続および遮断を行なうリレーと、を備える車両が電力系統に接続されているときに、車両の管理を行なう管理システムにおいて、リレーのオンオフの切替回数（開閉回数）が多くなると、リレーの劣化が促進される。これに対して、リレーのオンオフの切替回数の制限方法によっては、リレーのオン時間が長くなり、車両の待機電力量が多くなる可能性がある。

【0005】

本開示の管理システムは、リレーの劣化の抑制と車両の待機電力量の抑制との両立を図ることを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の管理システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本開示の管理システムは、
蓄電装置と、電力系統に接続可能な接続部と、オンオフにより前記蓄電装置と前記接続部との接続および遮断を行なうリレーと、を備える車両が前記電力系統と電力の授受が可能であるときに、前記車両の管理を行なう管理システムであって、
前記車両に対して、所定期間の各単位期間について前記リレーのオンまたはオフを設定し、前記リレーがオフの設定の前記単位期間のうち前記リレーがオフの設定の前記単位期間の連続数が少ない順に優先的に前記リレーがオンの設定に変更し、前記各単位期間について前記リレーのオンまたはオフの設定を確定する、
ことを要旨とする。

【0008】

本開示の管理システムでは、電力系統と電力の授受が可能な車両に対して、所定期間の各単位期間についてリレーのオンまたはオフを設定する。続いて、リレーがオフの設定の単位期間のうちリレーがオフの設定の単位期間の連続数が少ない順に優先的にリレーがオンの設定に変更する。そして、各単位期間についてリレーのオンまたはオフの設定を確定する。これにより、リレーのオンオフの切替回数が多くなるのを抑制し、リレーの劣化が促進されるのを抑制することができる。また、リレーがオフの設定の単位期間の連続数が多い部分をオンの設定に変更するのを抑制し、リレーのオン時間が長くなるのを抑制し、所定期間の車両の待機電力量が多くなるのを抑制することができる。これらの結果、リレーの劣化の抑制と車両の待機電力量の抑制との両立を図ることができる。

【0009】

本開示の管理システムにおいて、前記所定期間内の前記リレーのオンオフの切替回数が所定回数を超えるときには、前記切替回数が前記所定回数以下になるまで、前記リレーがオフの設定の前記単位期間のうち前記リレーがオフの設定の前記単位期間の連続数が少ない順に優先的に前記リレーがオンの設定に変更するものとしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施形態の電力システム１０の概略構成図である。

【図2】スタンド管理サーバ３０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図3】スタンド管理サーバ３０によるリレー４６のオンオフの設定処理について説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本開示の実施形態の電力システム１０の概略構成図である。図示するように、電力システム１０は、電力系統１２と、系統管理サーバ１４と、１以上の充電スタンド２０と、スタンド管理サーバ３０と、１以上の車両４０とを備える。なお、充電スタンド２０および車両４０の数は、図１ではそれぞれ３としたが、これに限定されない。

【0012】

電力系統１２は、発電所や事業所、工場、家庭などを含む電力系統として構成されている。系統管理サーバ１４は、例えば電力会社による電力系統１２の管理に用いられるサーバである。系統管理サーバ１４は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するコンピュータと、通信装置と、ＳＳＤやハードディスクなどの記憶装置とを備える。系統管理サーバ１４は、スタンド管理サーバ３０とインターネットなどの通信網を介して通信可能となっている。

【0013】

充電スタンド２０は、電力系統１２に接続されており、スタンド側コネクタ２２と、スタンド用電子制御ユニット（以下、「スタンドＥＣＵ」という）２４とを備える。スタンド側コネクタ２２は、車両４０の車両側コネクタ４４と接続可能に構成されている。スタンドＥＣＵ２４は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータと、通信装置とを備える。スタンドＥＣＵ２４は、スタンド管理サーバ３０と有線および／または無線により通信可能となっていると共に、充電スタンド２０に接続されている車両４０の車両用電子制御ユニット（以下、「車両ＥＣＵ」という）５０と有線および／または無線により通信可能となっている。

【0014】

スタンド管理サーバ３０は、例えば充電スタンド２０の所有者や管理者による充電スタンド２０の管理に用いられるサーバである。スタンド管理サーバ３０は、系統管理サーバ１４と同様に、コンピュータと通信装置と記憶装置とを備える。スタンド管理サーバ３０は、系統管理サーバ１４とインターネットなどの通信網を介して通信可能となっており、且つ、充電スタンド２０のスタンドＥＣＵ２４と有線および／または無線により通信可能となっており、且つ、車両４０の車両ＥＣＵ５０と充電スタンド２０を介して有線によりおよび／または充電スタンド２０を介さずに無線により通信可能となっている。

【0015】

車両４０は、電気自動車として構成されており、走行用のモータと、モータを駆動するためのインバータと、蓄電装置としてのバッテリ４２と、車両側コネクタ４４と、リレー４６と、双方向充電装置４８と、車両ＥＣＵ５０とを備える。バッテリ４２は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、インバータを介してモータと電力のやりとりを行なう。車両側コネクタ４４は、スタンド側コネクタ２２と接続可能に構成されている。リレー４６は、オンオフにより、バッテリ４２と双方向充電装置４８（車両側コネクタ４４）との接続および接続の解除を行なう。双方向充電装置４８は、スタンド側コネクタ２２と車両側コネクタ４４とが接続されていて且つリレー４６がオンのときに、電力系統１２の電力を充電スタンド２０を介してバッテリ４２に供給するバッテリ充電を実行したり、バッテリ４２の電力を充電スタンド２０を介して電力系統１２に供給する系統電力供給を実行したりできるように構成されている。車両ＥＣＵ５０は、スタンドＥＣＵ２４と同様にマイクロコンピュータと通信装置とを備える。車両ＥＣＵ５０は、バッテリ４２の充放電電流の積算値に基づいてバッテリ４２の蓄電割合ＳＯＣを演算している。車両ＥＣＵ５０は、充電スタンド２０のスタンドＥＣＵ２４と有線および／または無線により通信可能となっており、且つ、スタンド管理サーバ３０と充電スタンド２０を介して有線によりおよび／または充電スタンド２０を介さずに無線により通信可能となっている。なお、車両４０は、電気自動車に限定されるものではなく、電気自動車と同様のハード構成に加えてエンジンを更に備えるハイブリッド車であってもよいし、電気自動車と同様のハード構成に加えて燃料電池を更に備える燃料電池であってもよい。また、蓄電装置として、バッテリ４２に代えて、キャパシタが用いられてもよい。

【0016】

次に、実施形態の電力システム１０の動作について説明する。特に、スタンド管理サーバ３０による車両４０のリレー４６のオンオフの管理について説明する。図２は、スタンド管理サーバ３０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、定期的に（例えば、後述の単位期間が経過するごとに）実行される。なお、以下の説明では、充電スタンド２０に接続されている１台または複数台の車両４０のうちの少なくとも一部がバーチャルパワープラント（ＶＰＰ：Virtual Power Plant）として利用可能である、具体的には、充電スタンド２０を介して電力系統１２の授受が可能である場合について説明する。

【0017】

図２の処理ルーチンが実行されると、スタンド管理サーバ３０は、最初に、現在からの所定期間の各単位期間について、ＶＰＰとして利用可能な車両４０のリレー４６のオンまたはオフを設定する（ステップＳ１００）。ここで、所定期間としては、例えば、１２時間や２４時間などが用いられる。単位期間としては、例えば、３０分や１時間などが用いられる。ステップＳ１００の処理では、例えば、系統管理サーバ１４からの電力系統１２の需給予測や、車両ＥＣＵ５０からの、バッテリ４２の蓄電割合ＳＯＣや、リレー４６がオンのとき、オフのときのそれぞれの車両４０の待機電力などに基づいて、各単位期間についてリレー４６のオンまたはオフを設定する。

【0018】

続いて、所定期間内の車両４０のリレー４６のオンオフの切替回数Ｎｒを算出し（ステップＳ１１０）、算出した切替回数Ｎｒが閾値Ｎｒｒｅｆ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｎｒｒｅｆは、リレー４６の劣化を抑制するのに好ましい上限回数として定められている。

【0019】

ステップＳ１２０でリレー４６のオンオフの切替回数Ｎｒが閾値Ｎｒｒｅｆよりも多いときには、変数ｉを値１だけカウントアップする（ステップＳ１３０）。ここで、変数ｉは、本ルーチンの実行開始時に初期値としての値０が設定される。

【0020】

続いて、所定期間の各単位期間のうちリレー４６がオフの設定の単位期間について連続数Ｎｃをカウントする（ステップＳ１４０）。そして、リレー４６がオフの設定の単位期間の連続数Ｎｃが変数ｉ以下の単位期間についてリレー４６がオンの設定に変更して（ステップＳ１５０）、ステップＳ１１０に戻る。例えば、連続する３つの単位期間についてリレー４６がオン、オフ、オンの設定の場合、リレー４６をオンからオフにすると共にオフからオンするために２回の切替が生じるものの、リレー４６がオン、オン、オンの設定に変更することにより、この２回の切替をなくすことができる。このようにして、所定期間内のリレー４６のオンオフの切替回数Ｎｒを減らすことができる。

【0021】

ステップＳ１２０でリレー４６のオンオフの切替回数Ｎｒが閾値Ｎｒｒｅｆ以下のときには、所定期間の各単位期間についてリレー４６のオンまたはオフの設定を確定して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。所定期間の各単位期間についてリレー４６のオンまたはオフの設定を確定すると、この情報を車両４０に送信する。車両４０は、この情報に基づいて、所定期間の各単位期間についてリレー４６をオンまたはオフとする。また、スタンド管理サーバ３０または車両ＥＣＵ５０は、この情報に基づいて、所定期間の車両４０の待機電力量を予測したり、バッテリ４２の蓄電割合ＳＯＣの推移を予測したり、バッテリ４２の充放電可能量の推移を予測したりする。

【0022】

このようにして、リレー４６のオンオフの切替回数Ｎｒが多くなるのを抑制することにより、リレー４６の劣化が促進されるのを抑制することができる。また、ステップＳ１１０～Ｓ１５０の処理により、リレー４６がオフの設定の単位期間の連続数Ｎｃが少ない（オフの設定の連続時間が短い）順にオンの設定に変更することになるから、リレー４６のオフの設定の単位期間の連続数Ｎｃが多い（オフの設定の連続時間が長い）部分をオンの設定に変更するのを抑制し、リレー４６のオン時間が長くなるのを抑制することができる。リレー４６がオンのときには、オフのときに比して車両４０の待機電力が大きくなるから、リレー４６のオン時間が長くなるのを抑制することにより、所定期間の車両４０の待機電力量が多くなる（バッテリ４２の蓄電割合ＳＯＣの低下量が大きくなる）のを抑制することができる。これらの結果、リレー４６の劣化の抑制と車両４０の待機電力量の抑制との両立を図ることができる。

【0023】

なお、ＶＰＰとして利用可能な車両４０が複数台である場合、各単位期間についてのリレー４６のオンまたはオフの設定は、車両４０ごとに異なっていてもよいし、同一であってもよい。

【0024】

図３は、スタンド管理サーバ３０によるリレー４６のオンオフの設定処理について説明するための説明図である。図３（ａ）～（ｃ）中、番号については、現在から後の各単位期間について１，２，・・・の順に付した。最初に、所定期間における各単位期間について、リレー４６のオンまたはオフを設定する。図３（ａ）の例では、単位期間１，３，５，９，・・・についてリレー４６のオンを設定し、単位期間２，４，６～８，・・・についてリレー４６のオフを設定した。続いて、所定期間内のリレー４６のオンオフの切替回数Ｎｒが閾値Ｎｒｒｅｆよりも多いときには、所定期間における各単位期間のうちリレー４６がオフの単位期間について連続数Ｎｃをカウントする。図３（ｂ）の例では、単位期間２，４についてそれぞれ連続数Ｎｃを１でカウントし、単位期間６～８について連続数Ｎｃを３でカウントした。そして、連続数Ｎｃが１のリレー４６のオフの単位期間をオンの設定に変更する。図３（ｃ）の例では、単位期間２，４をリレー４６のオフの設定からオンの設定に変更する。これにより、単位期間１～５でリレー４６がオンの設定となる。こうした一連の処理により、リレー４６のオンオフの切替回数Ｎｒが多くなるのを抑制し、リレー４６の劣化が促進されるのを抑制することができる。また、リレー４６のオン時間が長くなるのを抑制し、所定期間の車両４０の待機電力量が多くなるのを抑制することができる。

【0025】

以上説明した本実施形態の管理システムでは、車両４０に対して、所定期間の各単位期間についてリレー４６のオンまたはオフを設定する。続いて、所定期間内のリレー４６のオンオフの切替回数Ｎｒが閾値Ｎｒｒｅｆよりも多いときには、切替回数Ｎｒが閾値Ｎｒｒｅｆ以下になるまで、リレー４６がオフの設定の単位期間のうちその連続数Ｎｃが少ない順にリレー４６がオンの設定に変更する。そして、切替回数Ｎｒが閾値Ｎｒｒｅｆ以下のときに、各単位期間についてリレー４６のオンまたはオフの設定を確定する。これにより、リレー４６のオンオフの切替回数Ｎｒが多くなるのを抑制し、リレー４６の劣化が促進されるのを抑制することができる。また、リレー４６がオフの設定の単位期間の連続数Ｎｃが多い部分をオンの設定に変更するのを抑制し、リレー４６のオン時間が長くなるのを抑制し、所定期間の車両４０の待機電力量が多くなるのを抑制することができる。これらの結果、リレー４６の劣化の抑制と車両４０の待機電力量の抑制との両立を図ることができる。

【0026】

上述した実施形態では、電力システム１０は、系統管理サーバ１４およびスタンド管理サーバ３０を備えるものとした。しかし、系統管理サーバ１４およびスタンド管理サーバ３０は、一体に構成されているものとしてもよい。

【0027】

実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、バッテリ４２が「蓄電装置」に相当し、リレー４６が「リレー」に相当し、車両４０が「車両」に相当し、電力系統１２が「電力系統」に相当し、系統管理サーバ１４およびスタンド管理サーバ３０が「管理システム」に相当する。

【0028】

なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

【0029】

以上、本開示を実施するための実施形態について説明したが、本開示はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0030】

本開示は、管理システムの製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0031】

１０ 電力システム、１２ 電力系統、１４ 系統管理サーバ、２０ 充電スタンド、２２ スタンド側コネクタ、２４ スタンドＥＣＵ、３０ スタンド管理サーバ、４０ 車両、４２ バッテリ、４４ 車両側コネクタ、４６ リレー、４８ 双方向充電装置、５０ 車両ＥＣＵ。

【図1】

【図2】

【図3】