(57)【要約】【課題】需要家の利益を向上可能な充放電管理システムを提供すること。【解決手段】本発明に係る充放電管理システムは、蓄電池を有する複数の電動車両と、蓄電池を充放電する充放電設備と、充放電設備の充放電動作を制御する充放電管理装置と、を備える充放電管理システムであって、各電動車両は充放電設備を介して他の電動車両との間で蓄電池の電力を授受可能に構成されており、充放電管理装置は、買電価格に応じて、充放電設備による蓄電池の充電動作と電動車両間での蓄電池の電力の授受による蓄電池の充電動作との間で、蓄電池の充電動作を切り換えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池を有する複数の電動車両と、前記蓄電池を充放電する充放電設備と、前記充放電設備の充放電動作を制御する充放電管理装置と、を備える充放電管理システムであって、
各電動車両は前記充放電設備を介して他の電動車両との間で蓄電池の電力を授受可能に構成されており、
前記充放電管理装置は、買電価格に応じて、前記充放電設備による前記蓄電池の充電動作と電動車両間での蓄電池の電力の授受による前記蓄電池の充電動作との間で、前記蓄電池の充電動作を切り換える
ことを特徴とする充放電管理システム。
【請求項２】
前記充放電管理装置は、買電価格及び／又は売電価格に応じて前記充放電設備を制御することにより前記蓄電池の電力を電力系統に放電することを特徴とする請求項１に記載の充放電管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電池の充放電動作を管理する充放電管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、需要家の利益が最大となるように電動車両の使用時間までの電動車両の充電スケジュールを作成、実施する充放電管理装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８１７２２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に記載の充放電管理装置は、充放電設備に複数の電動車両が接続されている場合における需要家の利益を考慮していない。このため、複数の電動車両を保有する充放電設備において、電動車両を所有（又は管理）する需要家の利益の向上を図る技術の提供が期待されていた。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、需要家の利益を向上可能な充放電管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る充放電管理システムは、蓄電池を有する複数の電動車両と、前記蓄電池を充放電する充放電設備と、前記充放電設備の充放電動作を制御する充放電管理装置と、を備える充放電管理システムであって、各電動車両は前記充放電設備を介して他の電動車両との間で蓄電池の電力を授受可能に構成されており、前記充放電管理装置は、買電価格に応じて、前記充放電設備による前記蓄電池の充電動作と電動車両間での蓄電池の電力の授受による前記蓄電池の充電動作との間で、前記蓄電池の充電動作を切り換えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る充放電管理システムは、上記発明において、前記充放電管理装置は、買電価格及び／又は売電価格に応じて前記充放電設備を制御することにより前記蓄電池の電力を電力系統に放電することを特徴とする。このような構成によれば、例えば売電価格が高いときに蓄電池の電力を電力系統に放電することにより、需要家の利益をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る充放電管理システムによれば、買電価格に応じて、充放電設備による蓄電池の充電動作と電動車両間での蓄電池の電力の授受による蓄電池の充電動作との間で、蓄電池の充電動作を切り換えるので、需要家の利益を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である充放電管理システムの構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態である充放電計画作成処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３（ａ）〜（ｅ）は、売電価格及び買電価格の変化と計算パターン１〜４における各電動車両の蓄電池の充放電スケジュールを示す図である。
【図４】図４は、制御パターン１〜４の電力コストを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である充放電管理システムの構成及びその動作について説明する。
【００１１】
〔構成〕
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である充放電管理システムの構成について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態である充放電管理システムの構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である充放電管理システム１は、電動車両（ＥＶ）ステーションが保有する複数の電動車両２の蓄電池の充放電動作を管理するシステムであり、複数の電動車両（ＥＶ）２、複数の充放電機器３、及び充放電管理装置４を主な構成要素として備えている。本充放電管理システム１は、電動車両のレンタルサービスやシェアサービス、集合住宅単位の電動車両の管理サービス、電動車両の蓄電池を利用したバーチャルパワープラントサービス等に適用することができる。
【００１３】
複数の電動車両２は、充放電可能な蓄電池を有しており、ＥＶステーションを管理する需要家によって所有（又は管理）されている。また、各電動車両２の蓄電池は、充放電機器３を介して他の電動車両２との間で蓄電池の電力を授受可能、すなわち車々間充放電可能なように構成されている。なお、本実施形態は電動車両２を利用したものであるが、本発明の適用範囲は電動車両２に限定されることはなく、充放電可能な蓄電池を備える車両であればＨＶ（Hybrid  Vehicle）車両やＰＨＶ（Plug-in  Hybrid  Vehicle）等の車両であってもよい。
【００１４】
複数の充放電機器３は、電動車両２毎に設けられ、充放電管理装置４からの制御信号に従って接続されている電動車両２が有する蓄電池を充放電する。なお、本実施形態では、電動車両２毎に充放電機器３を設けることとしたが、一つの充放電機器３に複数の電動車両２が接続できるようにしてもよい。
【００１５】
充放電管理装置４は、充放電機器３を制御することによって電動車両２が有する蓄電池の充放電動作を制御すると共に、ＥＶステーショングリッドを介して電力系統５との間で電力の授受を行う。
【００１６】
このような構成を有する充放電管理システム１では、充放電管理装置４が、以下に示す充放電計画作成処理を実行することにより、充放電管理システム１を管理する需要家の利益を向上させる。以下、図２に示すフローチャートを参照して、充放電計画作成処理を実行する際の充放電管理装置４の動作について説明する。
【００１７】
〔充放電計画作成処理〕
図２は、本発明の一実施形態である充放電計画作成処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、充放電管理装置４に対して充放電計画作成処理の実行命令が入力されたタイミングで開始となり、充放電計画作成処理はステップＳ１の処理に進む。
【００１８】
ステップＳ１の処理では、充放電管理装置４が、充放電機器３に接続されている各電動車両２の使用開始日時等の使用予定情報を取得する。使用予定情報は、電動車両２の使用者が使用予定情報を予め登録したデータベースから取得してもよいし、電動車両２の使用者の使用履歴から推定（例えば平日の朝の時間帯は使用等）してもよい。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、充放電計画作成処理はステップＳ２の処理に進む。
【００１９】
ステップＳ２の処理では、充放電管理装置４が、電力会社と情報通信することにより、電力系統５の需給状況に応じて動的に変動する売電価格及び買電価格の情報（売電電力価格情報）を取得する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、充放電計画作成処理はステップＳ３の処理に進む。
【００２０】
ステップＳ３の処理では、充放電管理装置４が、ステップＳ１及びステップＳ２の処理により取得した情報と、予め取得した充放電機器３に接続されている各電動車両２の蓄電池の状態及び性能の情報（現在の容量、満充電容量、上限充電パワー、瞬時充電パワー、上限放電パワー、瞬時放電パワー等）と、を用いて、充放電計画作成期間において、車々間充放電によってＥＶステーションの電力コストを低減可能な期間があるか否かを判別する。そして、車々間充放電によってＥＶステーションの電力コストを低減可能な期間がある場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、充放電管理装置４は、車々間充放電による蓄電池の充放電動作を含む蓄電池の充放電スケジュールを作成する（ステップＳ４）。すなわち、充放電管理装置４は、電力会社からの買電価格に応じて、充放電機器３による蓄電池の充電動作と車々間充放電による蓄電池の充電動作との間で、蓄電池の充電動作を切り換える蓄電池の充放電スケジュールを作成する。一方、車々間充放電によって電気ステーションの電力コストを低減可能な期間がない場合には（ステップＳ３：Ｎｏ）、充放電管理装置４は、車々間充放電による充電池の充放電動作を含まない蓄電池の充放電スケジュールを作成する（ステップＳ５）。以後、充放電管理装置４は、充放電スケジュールに従って充放電機器３を制御することにより蓄電池を充放電する。
【００２１】
より具体的には、上記ステップＳ３〜Ｓ５の処理では、充放電管理装置４は、以下の数式（２）〜（７）に示す制約条件を満たした上で、充放電計画作成期間（時間ｔ＝ｓｔａｒｔ〜ｅｎｄ）において以下の数式（１）に示すＥＶステーションの電力売買コスト（電力会社からの買電額−電力会社への売電額）Ｃを最小化する問題を解く。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
【数２】
2020162252.tif 000004
【００２４】
【数３】
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【００２５】
【数４】
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【００２６】
【数５】
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【００２７】
【数６】
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【００２８】
【数７】
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【００２９】
ここで、数式（１）〜（７）において、Ｐｂは電力買電価格［円／ｋＷｈ］、Ｐｓは電力売電価格［円／ｋＷｈ］、ＰｇｉｎはＥＶステーショングリッドへの充電パワー（≧０）［ｋＷ］、ＰｇｏｕｔはＥＶステーショングリッドからの放電パワー（≧０）［ｋＷ］、ｉ（＝１〜ｎ）はｎ台の電動車両２を区別するための固有の識別子、τ＿ｉはｉ番目の電動車両２の引き渡し時刻（ｔ）、Ｅｃ＿ｉはｉ番目の電動車両２の充電率（現在容量／満充電容量）［−］、Ｐｉ＿ｉはｉ番目の電動車両２の瞬時充電パワー（≧０）［ｋＷ］、Ｐｏ＿ｉはｉ番目の電動車両２の瞬時放電パワー（≧０）［ｋＷ］、ＰｉＭａｘ＿ｉはｉ番目の電動車両２の上限充電パワー（≧０）［ｋＷ］、ＰＭａｘｏ＿ｉはｉ番目の電動車両２の上限放電パワー（≧０）［ｋＷ］、Ｅｍａｘ＿ｉはｉ番目の電動車両２の満充電容量［ｋＷｈ］を示す。
【００３０】
なお、電力買電価格Ｐｂ、電力売電価格Ｐｓ、充電パワーＰｇｉｎ、放電パワーＰｇｏｕｔ、瞬時充電パワーＰｉ＿ｉ、及び瞬時放電パワーＰｏ＿ｉは時間の関数となっている。また、数式（２）に示す制約条件は、電動車両２の引き渡し時刻における充電率を１００％（１００％でなくても可）とする制約、数式（３）に示す制約条件は、ＥＶステーショングリッドへの充電パワーＰｇｉｎが全電動車両２の瞬時充電パワーＰｉ＿ｉと瞬時放電パワーＰｏ＿ｉとの差の和であるとの制約、数式（４）に示す制約条件は、ＥＶステーショングリッドからの放電パワーＰｇｏｕｔが全電動車両２の瞬時放電パワーＰｏ＿ｉと瞬時充電パワーＰｉ＿ｉとの差の和であるとの制約、数式（５）に示す制約条件は、瞬時充電パワーＰｉ＿ｉが上限充電パワーＰｉＭａｘ＿ｉ以下であるとの制約、数式（６）に示す制約条件は、瞬時放電パワーＰｏ＿ｉは上限放電パワーＰｏＭａｘ＿ｉ以下であるとの制約、数式（７）に示す制約条件は、蓄電池の現在の容量から充放電動作を行った後の容量は０以上満充電容量Ｅｍａｘ＿ｉ以下であるとの制約を示す。
【００３１】
充放電管理装置４は、数式（１）に示すＥＶステーションの電力売買コストＣを最小化する問題を解くことにより、充放電計画作成期間においてＥＶステーションの電力コストが最も低くなる各電動車両２の蓄電池の充放電スケジュールを作成することができる。
【００３２】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である充放電管理システム１では、充放電管理装置４は、買電価格に応じて、充放電機器３による蓄電池の充電動作と車々間充放電による蓄電池の充電動作との間で、蓄電池の充電動作を切り換えるので、ＥＶステーションの電力コストを低減し、需要家の利益を向上させることができる。
【００３３】
なお、充放電管理装置４は、買電価格及び／又は売電価格に応じて充放電機器３を制御することにより蓄電池の電力を電力系統に放電してもよい。このような構成によれば、例えば売電価格が高いときに蓄電池の電力を電力系統に放電することにより、需要家の利益をさらに向上させることができる。
【実施例】
【００３４】
本実施例では、以下に示す前提条件（１）〜（７）のもと、制御開始から電動車両の蓄電池が満充電状態になるまでの間、継続して充電した場合（計算パターン１）、買電価格が低価格である時間帯を狙って充電した場合（計算パターン２）、計算パターン２に加えて車々間充放電を行った場合（計算パターン３）、及び計算パターン３に加えて売電価格が高価格である時間帯を狙って放電した場合（計算パターン４）の４つの場合について、充放電計画作成期間（２４時間（０：００〜翌０：００））における３台の電動車両の充放電スケジュールを作成した。
【００３５】
（１）各蓄電池の充放電パワーは６［ｋＷ］で一定。
（２）各蓄電池の満充電容量は６０［ｋＷｈ］で一定。
（３）No.1の電動車両の蓄電池の初期容量は４５［ｋＷｈ］、No.2の電動車両の蓄電池の初期容量は３０［ｋＷｈ］、No.3の電動車両の蓄電池の初期容量は５０［ｋＷｈ］。
（４）各電動車両は９：００に返却されて制御を開始。
（５）No.1の電動車両は１２：００、No.2の電動車両は１５：００に引き渡し、引き渡し後は制御から離脱。
（６）No.3の電動車両は引き渡し予定がなく、２４：００迄に満充電にして待機。
（７）売電価格及び買電価格は図３（ａ）に示すように時間変化（ダイナミックプライシング）。
【００３６】
図３（ａ）〜（ｅ）は、売電価格及び買電価格の変化と計算パターン１〜４における各電動車両の蓄電池の充放電スケジュールを示す図である。図４は、計算パターン１〜４の充放電スケジュールに従って電動車両の蓄電池の充放電を制御した場合（制御パターン１〜４）の電力コストを示す図である。図３中、線Ｌ１は買電価格、線Ｌ２は売電価格、線Ｌ３はNo.1の電動車両の蓄電池の充放電スケジュール、線Ｌ４はNo.2の電動車両の蓄電池の充放電スケジュール、線Ｌ５はNo.3の電動車両の蓄電池の充放電スケジュールを示す。
【００３７】
図３（ｂ）に示すように、計算パターン１では、制御開始からすぐに各電動車両の蓄電池の充電が開始され、各電動車両の蓄電池の充電率が１００％になったタイミングで制御は完了している。これに対して、図３（ｃ）に示すように、計算パターン２では、制御開始からすぐにNo.1及びNo.3の電動車両の蓄電池の充電が開始されるが、No.3の電動車両は引き渡し予定がなく、２４：００迄に満充電にして待機すればよいことから、No.3の電動車両の充電池は最も買電価格が低い２２：００〜翌０：００の時間帯に充電されている。これにより、図４に示すように、計算パターン２に基づく制御パターン２によれば、計算パターン１に基づく制御パターン１よりも電力コストを低減できた。
【００３８】
さらに、図３（ｄ）に示すように、計算パターン３では、計算パターン２に加えて、No.1及びNo.2の電動車両とNo.3の電動車両との間で車々間充放電を行うことにより、１２：００〜２０：００の間、ＥＶステーショングリッドへの充電パワーＰｇｉｎを０にした。これにより、図４に示すように、計算パターン３に基づく制御パターン３によれば、計算パターン２に基づく制御パターン２よりもさらに電力コストを低減できた。また、図３（ｅ）に示すように、計算パターン４では、計算パターン３に加えて、売電価格が高い１４：００−１７：００の間、No.3の電動車両の蓄電池を放電させて電力を売った。これにより、図４に示すように、計算パターン４に基づく制御パターン４によれば、計算パターン３に基づく制御パターン３よりもさらに電力コストを低減できた。
【００３９】
以上のことから、本発明のように、買電価格及び／又は売電価格に応じて車々間充放電を活用して電動車両の蓄電池の充放電を制御することにより、需要家の利益を向上できることが確認された。
【００４０】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、本実施形態では、買電価格及び／又は売電価格に応じて電動車両の蓄電池の充放電を制御したが、電力会社から供給される電力の電圧や周波数等の必ずしも価格に現れない電力会社の需給状況に応じて電動車両の蓄電池の充放電を制御するようにしてもよい。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１  充放電管理システム
２  電動車両（ＥＶ）
３  充放電機器
４  充放電管理装置
５  電力系統
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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