(57)【要約】  車両１４の分散した車両バッテリ２を効率的に充電するためのシステム１であって、コントロールセンサ５と、各車両バッテリ２が、コントロールセンタ５と通信する切替バッテリ制御装置３の電気機械式スイッチ３Ａを介して電力供給グリッド７に接続されたバッテリ充電器４に接続可能であり、コントロールセンタ５は、切替バッテリ制御装置３が報告した電力測定値に対応してコントロールセンタ５が切替バッテリ制御装置３に関して計算した電力吸収予測値に基づき、並びに、電力供給グリッド７のエネルギ源８，１０の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに基づき、各切替バッテリ制御装置３の電気機械式スイッチ３Ａ用の切替スケジュールＳＣＨを提供するように適合されているシステム１である。【選択図】図２
2019521635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の分散した車両バッテリを効率的に充電するためのシステムであって、
コントロールセンタを備え、
各前記車両バッテリが、前記コントロールセンタと通信する切替バッテリ制御装置の電気機械式スイッチを介して電力供給グリッドに接続されたバッテリ充電器に接続可能であり、
前記コントロールセンタは、前記切替バッテリ制御装置が報告した電力測定値に対応して前記コントロールセンタが前記切替バッテリ制御装置に関して計算した電力吸収予測値に基づき、並びに、前記電力供給グリッドのエネルギ源の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに基づき、各前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチ用の切替スケジュールを提供するシステム。
【請求項２】
前記コントロールセンタが、前記車両の使用者が選択した充電モードに基づいて、前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチ用の前記切替スケジュールを提供する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記バッテリ充電器によって前記車両の前記車両バッテリを充電するための前記充電モードが、前記車両の使用者によってユーザインタフェースを介して選択される請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
選択可能な前記充電モードは、
接続された前記車両バッテリが前記バッテリ充電器によって最大充電速度で充電される第１充電モードと、
接続された前記車両バッテリが、前記バッテリ充電器によって前記コントロールセンタと通信する前記切替バッテリ制御装置の制御下で充電される第２充電モードと、
接続された前記車両バッテリが、前記バッテリ充電器によって、前記車両の使用者によって入力された及び／又は前記車両の運転ルーチンから自動的に導出された充電時間計画に従って充電される第３充電モードとを含む請求項１から請求項３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記ユーザインタフェースが、使用者の携帯型モバイルデバイスに実装されたユーザインタフェース、及び／又は、充電式車両バッテリを備える前記車両内に実装されたユーザインタフェースを備える請求項３又は請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
使用者が前記ユーザインタフェースを介して選択した前記充電モードが、様々な前記車両の使用者が選択した前記充電モードに応じて前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチ用の前記切替スケジュールを提供する前記コントロールセンタに通知される請求項２から請求項５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
特定の使用者の前記車両バッテリを充電するために前記コントロールセンタによって貯蔵される電力は、各使用者が前記ユーザインタフェースを介して選択した前記充電モードに応じて、前記コントロールセンタによって適合される請求項２から請求項６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
特定の前記使用者の前記車両バッテリと関連する前記貯蔵電力は、使用者が前記第１充電モードを選択する場合に自動的に低減され、使用者が前記第２充電モードを選択する場合に自動的に増加され、且つ／又は、特定の使用者の前記車両バッテリと関連する前記貯蔵電力は、前記第３充電モードでは、使用者が入力した若しくは前記車両の運転ルーチンから導出された充電時間計画に応じて変更される請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントロールセンタは、計算された前記電力吸収予測値、前記エネルギ源の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールに対応して、並びに監視される電力グリッドパラメータに対応して、前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチ用の前記切替スケジュールを決定する請求項１から請求項８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記切替バッテリ制御装置は、該切替バッテリ制御装置の通信インタフェースを介して前記コントロールセンタと通信するように適合され、且つ、前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチに関して前記コントロールセンタが決定し前記切替バッテリ制御装置の前記通信インタフェースを通して受信した前記切替スケジュールに従って、前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチを制御するプロセッサを備える請求項１から請求項９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記切替バッテリ制御装置は、該切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチに接続された前記バッテリ充電器が吸収した現在の電力を測定、及び、測定された前記電力の吸収量を、既に報告された前記電力の吸収量に基づいて前記電力吸収予測値を計算するように前記コントロールセンタに報告する計測ユニットを備える請求項１から請求項１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記コントロールセンタが、合致する状況下で報告された過去の少なくとも１つの対応する時間期間の既に報告された吸収量を評価することによって、特定の時間期間の間の前記電力吸収予測値を計算する請求項１から請求項１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
前記コントロールセンタが、電力プラント運用者のエネルギ源の少なくとも１つのコントロールセンタに接続されており、前記電力プラント運用者の各前記コントロールセンタによって制御される前記エネルギ源用の計画された前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールを受信する請求項１から請求項１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記コントロールセンタが、少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータに関して、少なくとも１つの監視される前記電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づいて、前記車両バッテリ用の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールを計算する請求項９から請求項１３のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
前記コントロールセンタが、少なくとも１つの電力プラントコントロールセンタから、前記車両バッテリ全体用のデューティな前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールを受信する請求項１から請求項１４のいずれかに記載のシステム。
【請求項１６】
前記コントロールセンタが、前記エネルギ源用の計画された前記電力吸収スケジュール及び前記発電スケジュール、前記車両バッテリ用のデューティな前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュール、並びに／又は、少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づく前記車両バッテリ用の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールに対して、前記切替スケジュールを計算する請求項１から請求項１５のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
前記コントロールセンタが、少なくとも１つの外部コントロールセンタによって制御される前記エネルギ源用の計画された前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュール、前記車両バッテリ用のデューティな前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュール、少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づく前記車両バッテリ用の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールのうちの少なくとも１つを集約して、候補スケジュールを計算する請求項１３から請求項１６のいずれかに記載のシステム。
【請求項１８】
前記コントロールセンタが、集約した中に含まれる少なくとも１つの前記電力プラントコントロールセンタによって制御される前記エネルギ源用の少なくとも１つの計画された前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールを変更することによって、分散した前記車両バッテリに蓄えたエネルギの有用性、及び／又は、分散した前記車両バッテリに対する充電／放電プロセスの余寿命影響に基づいて、計算された候補スケジュールを最適化する請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記切替バッテリ制御装置の前記計測ユニットは、通信インフラを介して中央制御装置の仮想メータに接続されている請求項１１から請求項１８のいずれかに記載のシステム。
【請求項２０】
車両の分散した車両バッテリを効率的に充電するための方法であって、
各前記車両バッテリが切替バッテリ制御装置の電気機械式スイッチを介して電力供給グリッドに接続されたバッテリ充電器に接続可能であり、
前記切替バッテリ制御装置がコントロールセンタに報告した電力測定値に対応して、前記コントロールセンタによって全ての前記切替バッテリ制御装置に対して電力吸収予測値を計算するステップと、
計算された前記電力吸収予測値に基づいて並びに前記電力供給グリッドのエネルギ源の電力吸収スケジュール及び発電スケジュールに基づいて前記コントロールセンタが各前記電気機械式スイッチに関して決定した切替スケジュールに従って、前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチを制御するステップとを含む方法。
【請求項２１】
前記切替スケジュールが、前記コントロールセンタによって、前記車両の使用者が選択した充電モードに基づいて決定される請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
車両の充電式バッテリ用の切替バッテリ制御装置であって、
前記充電式車両バッテリのバッテリ充電器に接続された電気機械式スイッチと、
通信インタフェースと、
該通信インタフェースがコントロールセンタから受信した切替スケジュールに従って前記電気機械式スイッチを制御するプロセッサと、
前記バッテリ充電器が吸収した現在の電力を測定、及び、測定された該電力の吸収量を前記通信インタフェースを介して前記コントロールセンタに報告する計測ユニットとを備え、
前記切替スケジュールが、計算された電力吸収予測値に基づいて並びに電力供給グリッドのエネルギ源の電力吸収スケジュール及び発電スケジュールに基づいて前記コントロールセンタによって決定される切替バッテリ制御装置。
【請求項２３】
請求項１から請求項１９のいずれかに記載のシステムに用いられるコントロールセンタであって、
前記切替バッテリ制御装置が報告した前記電力測定値に対応して全ての前記切替バッテリ制御装置に関して計算した前記電力吸収予測値に基づき、並びに、前記電力供給グリッドの前記エネルギ源の前記切替スケジュールに基づき、様々な前記切替バッテリ制御装置用の前記切替スケジュールを提供するコントロールセンタ。
【請求項２４】
前記車両の使用者が選択した充電モードに基づいて、前記切替スケジュールを提供する請求項２３に記載のコントロールセンタ。
【請求項２５】
前記切替バッテリ制御装置と前記バッテリ充電器とを備える請求項１から請求項１９のいずれかに記載のシステムに用いられる充電コラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給グリッドと接続するバッテリ充電器に接続可能な分散した車両バッテリを効率的に充電するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は従来の電力供給グリッドＰＧを示す。図１に示されるように、複数の分散したバッテリＢＡＴは、バッテリ充電器ＢＣを介して電力供給グリッドＰＧに接続されている。バッテリ充電器は、電力供給グリッドからそれぞれのバッテリＢＡＴを充電するためのエネルギ及び電力を引き出す。更に、他の需要としてもまた、この電力供給グリッドＰＧに接続される（図１には示されていない）。
【０００３】
図１に示されるように、電力供給グリッドには複数の異なるエネルギ源ＥＲが接続されている。エネルギ源は、制御可能な電力需要、制御可能な発電機、又はエネルギを貯蔵するための制御可能な機器である。一例として欧州式の電力伝送グリッドにおいては、エネルギ源のほとんどが外部コントロールセンタＣＣＥＸＴによって制御される。
【０００４】
この一例では、これらのコントロールセンタＣＣＥＸＴは、電力プラント運用者のコントロールセンタである。図１に示されるように、いくつかのエネルギ源ＥＲを各々稼働させる、様々な電力プラント運用者が存在する。欧州式電力伝送グリッドの一例では、エネルギ源ＥＲは、風力タービン又は光起電発電プラントなどの再生可能なエネルギ源、ガスタービン電力プラント及びバッテリなどの従来のエネルギ源を含む。
【０００５】
様々なエネルギ源の様々なコントロールセンタＣＣＥＸＴｉを、専用ネットワークＰＮを介して互いに接続し、互いを通信させることができる。電力供給グリッドＰＧを安定させるために、一般的に、局所電圧及びグリッド単位の周波数などのグリッドパラメータを測定できる。交流電流電力供給グリッドＰＧは通常、所定の動作周波数を有する。この動作周波数は、例えば欧州式の伝送グリッドでは、５０Ｈｚである。
【０００６】
電力供給グリッドＰＧの動作周波数が所定の閾値未満に降下する場合、電力供給グリッドを安定させるために追加のエネルギ源ＥＲが作動させられ、既に作動しているエネルギ源は、電力供給グリッドへの電力供給量を増やす、又は電力供給グリッドからの電力消費量を減らす。逆に、電力供給グリッドの動作周波数が過剰に高くなった場合、電力供給グリッドを安定させるために、エネルギ源は、作動停止され電力供給グリッドへの電力供給量を減らす、又は、電力供給グリッドからの電力消費量を増やす。
【０００７】
図１に示されるような従来の電力供給システムの欠点は、複数の需要の変化するエネルギ要請に対応して電力供給グリッドを安定させるために、融通性のあるエネルギ源を提供する必要があることである。エレクトロモビリティの増大とともに、電力供給グリッドＰＧに接続されるバッテリＢＡＴの数は著しく増加している。バッテリＢＡＴは、車両のバッテリＢＡＴに貯蔵されたエネルギによって電力供給される電気モータを有する乗用車及びトラックを含む車両のバッテリを含む。
【０００８】
従来の電力供給システムでは、複数の異なる車両の所有者が、自身のそれぞれのバッテリＢＡＴに同時に電力投入しようとする場合がある。この潜在的なピーク電力需要のバランスをとるために、従来の電力供給システムは、電力供給グリッドを安定させるためにピーク電力供給の需要が生じた場合に直ぐに作動できる、融通性のある多くの適合するエネルギ源を提供しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、融通性のあるエネルギ源によって提供される必要な電力供給能力の軽減を可能にする、分散したバッテリを効率的に充電するための方法及びシステムを提供することが、本発明の目的である。
【００１０】
本発明の利点は、充電機器が放電機器にもなることを必要とせずに、車両バッテリの効率的な充電を達成できることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、請求項１の特徴を備える、分散したバッテリを効率的に充電するためのシステムによって達成される。
【００１２】
本発明は、第１態様によれば、車両の分散した車両バッテリを効率的に充電するためのシステムであって、コントロールセンタを備え、各前記車両バッテリが、前記コントロールセンタと通信する切替バッテリ制御装置の電気機械式スイッチを介して電力供給グリッドに接続されたバッテリ充電器に接続可能であり、前記コントロールセンタは、前記切替バッテリ制御装置が報告した電力測定値に対応して前記コントロールセンタが前記切替バッテリ制御装置に関して計算した電力吸収予測値に基づき、並びに、前記電力供給グリッドのエネルギ源の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに基づき、各前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチ用の切替スケジュールを提供するシステムを提供する。
【００１３】
本発明の第１態様に係るシステムの可能な実施形態では、前記コントロールセンタが、前記車両の使用者が選択した充電モードに基づいて、前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチ用の前記切替スケジュールを提供する。
【００１４】
本発明の第１態様に係るシステムの他の可能な実施形態では、前記バッテリ充電器によって前記車両の前記車両バッテリを充電するための前記充電モードが、前記車両の使用者によってユーザインタフェースを介して選択される。
【００１５】
本発明の第１態様に係るシステムの更に他の可能な実施形態では、選択可能な前記充電モードは、接続された前記車両バッテリが前記バッテリ充電器によって最大充電速度で充電される第１の充電モードと、接続された前記車両バッテリが、前記バッテリ充電器によって、前記コントロールセンタと通信する前記切替バッテリ制御装置の制御下で充電される第２の充電モードと、接続された前記車両バッテリが、前記バッテリ充電器によって、前記車両の使用者によって入力された及び／又は前記車両の運転ルーチンから自動的に導出された充電時間計画に従って充電される第３の充電モードとを含む。
【００１６】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記ユーザインタフェースが、使用者の携帯型モバイルデバイスに実装されたユーザインタフェース、及び／又は充電式車両バッテリを備える前記車両内に実装されたユーザインタフェースを備える。
【００１７】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、使用者が前記ユーザインタフェースを介して選択した前記充電モードが、様々な前記車両の使用者が選択した前記充電モードに応じて前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチ用の前記切替スケジュールを提供する前記コントロールセンタにワイヤレスで通知される。
【００１８】
本発明の第１態様に係るシステムの更に他の可能な実施形態では、特定の使用者の前記車両バッテリを充電するため前記コントロールセンタによって貯蔵された電力は、各使用者が前記ユーザインタフェースを介して選択した前記充電モードに応じて、前記コントロールセンタによって適合される。
【００１９】
本発明の第１態様に係るシステムの更に他の可能な実施形態では、特定の使用者の前記車両バッテリと関連する前記貯蔵電力は、使用者が前記第１充電モードを選択する場合に自動的に低減され、使用者が前記第２充電モードを選択する場合に自動的に増加され、且つ／又は、前記第３充電モードでは、特定の使用者の前記車両バッテリと関連する前記貯蔵電力は、使用者が入力した又は前記車両の運転ルーチンから導出された充電時間計画に応じて変更される。
【００２０】
本発明の第１態様に係るシステムの他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタは、計算された前記電力吸収予測値、前記エネルギ源の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールに対応して、並びに監視される電力グリッドパラメータに対応して、前記切替バッテリ制御装置の低切替頻度スイッチ用の前記切替スケジュールを決定する。
【００２１】
本発明の第１態様に係るシステムの他の可能な実施形態では、前記切替バッテリ制御装置は、該切替バッテリ制御装置の通信インタフェースを介して前記コントロールセンタと通信するように適合され、且つ、前記切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチに関して前記コントロールセンタが決定し前記切替バッテリ制御装置の前記通信インタフェースを通して受信した前記切替スケジュールに従って、前記切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチを制御するプロセッサを備える。
【００２２】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記切替バッテリ制御装置は、該切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチに接続された前記バッテリ充電器が吸収した現在の電力を測定、及び、測定された該電力の吸収量を、既に報告された前記電力の吸収量に基づいて前記電力吸収予測値を計算するように前記コントロールセンタに報告する計測ユニットを備える。
【００２３】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタが、合致する状況下で報告された過去の少なくとも１つの対応する時間期間の既に報告された吸収量を評価することによって、特定の時間期間の間の前記電力吸収予測値を計算する。
【００２４】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタが、前記エネルギ源の少なくとも１つの外部コントロールセンタに接続されており、各該外部コントロールセンタによって制御される前記エネルギ源用の計画された前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールを受信する。
【００２５】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタが、少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータに関して、少なくとも１つの監視される前記電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づいて、前記車両バッテリ用の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールを計算する。
【００２６】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタが、少なくとも１つの前記外部コントロールセンタから前記車両バッテリ全体用のデューティな前記電力吸収スケジュールを受信するように適合されている。
【００２７】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタが、前記エネルギ源用の計画された前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュール、前記車両バッテリ用のデューティな前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュール、並びに／又は、少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づく前記車両バッテリ用の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールに対して、前記切替スケジュールを計算する。
【００２８】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタが、少なくとも１つの外部コントロールセンタによって制御される前記エネルギ源用の計画された前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュール、前記車両バッテリ用の全てのデューティな前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュール、少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づく前記車両バッテリ用の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールのうちの少なくとも１つを集約して、候補スケジュールを計算する。
【００２９】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタが、前記候補スケジュールに基づいて、前記コントロールセンタに接続された前記車両バッテリ全体の電力吸収量及び／又は発電量を予測する。
【００３０】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタが、集約した中に含まれる少なくとも１つの前記外部コントロールセンタによって制御される前記エネルギ源用の少なくとも１つの計画された前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールを変更することによって、分散した前記車両バッテリに蓄えたエネルギの有用性、及び／又は分散した前記車両バッテリに対する充電／放電プロセスの余寿命影響に基づいて、計算された候補スケジュールを最適化する。
【００３１】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記切替バッテリ制御装置の前記計測ユニットは、通信インフラを介して中央制御装置の仮想メータに接続されている。
【００３２】
本発明は、第２態様において、請求項２０の特徴を備える分散したバッテリを効率的に充電するための方法を更に提供する。
【００３３】
本発明は、第２態様として、車両の分散した車両バッテリを効率的に充電するための方法であって、各前記車両バッテリが切替バッテリ制御装置の電気機械式スイッチを介して電力供給グリッドに接続されたバッテリ充電器に接続可能であり、前記切替バッテリ制御装置がコントロールセンタに報告した電力測定値に対応して、前記コントロールセンタによって全ての前記切替バッテリ制御装置に対して電力吸収予測値を計算するステップと、計算された前記電力吸収予測値に基づいて並びに前記電力供給グリッドのエネルギ源の電力吸収スケジュール及び発電スケジュールに基づいて前記コントロールセンタが各前記電気機械式スイッチに関して決定した切替スケジュールに従って、前記切替バッテリ制御装置の前記電気機械式スイッチを制御するステップとを含む方法を提供する。
【００３４】
本発明の第２態様に係る方法の可能な実施形態では、前記切替スケジュールが、前記コントロールセンタによって、前記車両の使用者が選択した充電モードに更に基づいて決定される。
【００３５】
本発明は、第３態様において、請求項２２の特徴を備える充電式バッテリ用の切替バッテリ制御装置を更に提供する。
【００３６】
本発明は、第３態様として、車両の充電式バッテリ用の切替バッテリ制御装置であって、前記充電式車両バッテリのバッテリ充電器に接続された電気機械式スイッチと、通信インタフェースと、該通信インタフェースによってコントロールセンタから受信した切替スケジュールに従って、前記電気機械式スイッチを制御するプロセッサと、前記バッテリ充電器が吸収した現在の電力を測定、及び測定された該電力の吸収量を前記通信インタフェースを介して前記コントロールセンタに報告する計測ユニットとを備え、前記切替スケジュールが、計算された電力吸収予測値に基づいて並びに電力供給グリッドのエネルギ源の電力吸収スケジュール及び発電スケジュールに基づいて前記コントロールセンタによって決定される切替バッテリ制御装置を提供する。
【００３７】
本発明は、第４態様において、請求項２３の特徴を備えるコントロールセンタを更に提供する。
【００３８】
本発明は、第４態様として、本発明の第１態様に係るシステムに用いられるコントロールセンタであって、前記切替バッテリ制御装置が報告した前記電力測定値に対応して全ての前記切替バッテリ制御装置に関して計算した前記電力吸収予測値に基づき、並びに、前記電力供給グリッドの前記エネルギ源の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに基づき、様々な前記切替バッテリ制御装置用の切替スケジュールを提供するコントロールセンタを提供する。
【００３９】
本発明の第４態様に係るコントロールセンタの可能な実施形態では、前記車両の使用者が選択した充電モードに更に基づいて、前記切替スケジュールを提供する。
【００４０】
以下では、本発明の様々な態様の可能な実施形態について、付随する図を参照してより詳細に記述する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の根底にある問題を説明するための、従来の電力供給システムのブロック図である。
【図２】本発明の第１態様の可能な実施形態に係る、分散した車両バッテリを効率的に充電するシステムの例示的なブロック図である。
【図３】本発明の更なる態様の可能な実施形態に係る、分散したバッテリを効率的に充電するための方法の例示的なフローチャートである。
【図４】本発明の第１態様の可能な実施形態に係る、分散した車両バッテリを効率的に充電するシステムの例示的なブロック図である。
【図５】本発明の実装形態に係る、使用者が様々な充電モードを選択するためのユーザインタフェースの例示的な図である。
【図６】本発明の可能な実施形態に係る方法及びシステムの例示的な動作を説明するための概略的な充電図である。
【図７】第３充電モードにおいて使用者が入力可能な例示的な時間計画を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図２に示されるように、車両の分散したバッテリ２−１，２−２，２−３，２−４を効率的に充電するためのシステム１は、いくつかの切替バッテリ制御装置３−１，３−２，３−３，３−４を備えている。
車両バッテリ２−ｉは、図２に示されるように、バッテリ充電器４−ｉを介して関連する切替バッテリ制御装置３−ｉに接続される。乗用車、トラック、電動自転車等の車両の使用者は、車両バッテリ２を充電するために、車両バッテリ２又は車両の充電ケーブルを、バッテリ充電器４にプラグ接続することができる。
【００４３】
図２に示される実施形態では、切替バッテリ制御装置３−ｉは、低切替頻度スイッチと、プロセッサと、計測ユニットと、通信インタフェースとを備える。
図２に示されるように、切替バッテリ制御装置３−１は、拡大されて、低切替頻度スイッチ３Ａ−１と、プロセッサ３Ｂ−１と、通信インタフェース３Ｃ−１と、計測ユニット３Ｄ−１とを備えるその内部構造を示している。
【００４４】
切替バッテリ制御装置（ＳＢＣ）３のプロセッサ３Ｂは、各切替バッテリ制御装置３のスイッチ３Ａを制御するように適合されている。更に、プロセッサ３Ｂは、切替バッテリ制御装置３の通信インタフェース３Ｃを介してコントロールセンタ５と通信するように適合されている。
通信インタフェース３Ｃは、通信ネットワーク６を介してシステム１の通信センタ５に接続されている。
【００４５】
通信ネットワーク６は例えば、インターネットのような通信データ・ネットワークである。代替の実施形態では、通信ネットワーク６は、電話ネットワークによって形成されてもよい。更に他の可能な実施形態では、通信ネットワーク６はまた、電力線通信ＰＬＣを使用して電力供給グリッドの電力線によっても形成されてもよい。
【００４６】
図２に示されるように、複数の切替バッテリ制御装置３−ｉは、電力投入されるべき複数の分散したバッテリを含む電力を消費する複数の機器に電力を供給する共通の電力供給グリッド７の電力線に接続される。
図２に示されるように、電力供給グリッド７は、第１の外部コントロールセンタ９−１によって制御されるエネルギ源８−１，８−ｎ１から、及び、他の外部コントロールセンタ９−２によって制御されるエネルギ源１０−１から１０−ｎ２から成る第２の組から、電力を受けることができる。
【００４７】
システム１の外部コントロールセンタ９−１，９−２は、例えば様々な電力プラント運用者のコントロールセンタである。
エネルギ源８，１０は、再生可能な及び再生不可能なエネルギ源を含んでいてもよい。図２に示される実施形態では、外部コントロールセンタ９−１，９−２は、データを交換するための専用通信ネットワーク１１を介して接続されている。
【００４８】
図２に示されるシステム１では、複数の分散した車両バッテリ２−ｉは、車両バッテリを充電するために、切替バッテリ制御装置３の低切替頻度電気機械式スイッチ３Ａを介して、電力供給グリッド７に接続される。
切替バッテリ制御装置３は、通信インタフェース３Ｃ及び通信ネットワーク６を介して、システム１のコントロールセンタ５と通信する。
【００４９】
コントロールセンタ５は、切替バッテリ制御装置３が報告した電力測定値に対応してコントロールセンタ５が切替バッテリ制御装置３に関して計算した電力吸収予測値に基づき、並びに、電力供給グリッド７に接続されたエネルギ源８，１０の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに基づき、切替バッテリ制御装置３の低切替頻度スイッチ３Ａ用の切替スケジュールＳＣＨを提供する。図２に示されるように、コントロールセンタ５は、専用通信ネットワーク１１を介して、システム１の外部コントロールセンタ９−１，９−２に接続されている。
【００５０】
受信及び予測された全情報データに基づいて、コントロールセンタ５は、様々な切替バッテリ制御装置３用の最適な切替スケジュールＳＣＨを計算し、及び、図２に示されるように、計算された切替スケジュールＳＣＨを、同じ又は異なる通信ネットワーク６を介して様々な切替バッテリ制御装置３に供給する。コントロールセンタ５は、計算された切替スケジュールＳＣＨを、通信ネットワーク６を介して切替バッテリ制御装置３の通信インタフェース３Ｃに送信でき、この切替バッテリ制御装置３から、その切替スケジュールＳＣＨを、切替バッテリ制御装置３のプロセッサ３Ｂに転送することができる。
【００５１】
好ましい実施形態では、コントロールセンタ５は、電力供給システムの環境に関する測定値及び予報値、特に温度、風の強さ、雲量、又は雨量にアクセスする。更に、通信センタ５は、電力供給グリッド７のグリッド状態に関する測定値、特にグリッドの動作周波数及び／又は二乗平均平方根電圧にアクセスできる。
【００５２】
コントロールセンタ５は、計算された電力吸収予測値、電力吸収スケジュールに対応して、及び／又はエネルギー源８，１０の発電スケジュールに対応して、及び／又は電力供給グリッド７の監視される電力グリッドパラメータに対応して、様々な切替バッテリ制御装置３の低切替頻度スイッチ３Ａ用の切替スケジュールＳＣＨを決定する。
エネルギー源８，１０のスケジュールは、専用ネットワーク１１を介して電力プラント運用者のコントロールセンタ９−１，９−２から、コントロールセンタ５によって受信される。
【００５３】
切替バッテリ制御装置３のプロセッサ３Ｂは、コントロールセンタ５から受信した、切替バッテリ制御装置３のそれぞれの低切替頻度スイッチ３Ａ用の受信された切替スケジュールＳＣＨに従って、切替バッテリ制御装置３の低切替頻度スイッチ３Ａを制御するようになっている。
可能な実施形態では、プロセッサ３Ｂによって制御される低切替頻度スイッチ３Ａは、電気機械式スイッチによって形成される。
【００５４】
低切替頻度スイッチ３Ａは、開かれた又はオフに切り替えられたときに、電力供給グリッド７からバッテリ充電器４を分離するようになっている。低切替頻度スイッチ３Ａは、可能な実装形態では、１０秒ごとに１回から１５分ごとに１回の間で開くことのできるスイッチである。これは、毎秒数千回開くか又は反転しさえすることがあるバッテリ充電用の従来のスイッチと比較して、低い切替頻度である。結果として、切替バッテリ制御装置３内で使用される低切替頻度スイッチ３Ａは、より単純な種類のスイッチ、例えば半導体スイッチの代わりに電気機械式スイッチによって実装することができ、この結果、切替バッテリ制御装置３の必要な複雑さが減少する。低い切替頻度はまた、切替動作のハーモニクスを制御するための電磁式フィルタの使用を不要にする。
【００５５】
切替バッテリ制御装置３は更に、切替バッテリ制御装置３の低切替頻度電気機械式スイッチ３Ａに接続されたバッテリ充電器４が吸収する現在の電力を測定するように適合された、計測ユニット３Ｄを備える。
計測ユニット３Ｄは、測定された電力吸収量を、既に報告された電力吸収量に基づいて電力吸収予測値を計算するコントロールセンタ５に報告するように、更に適合されている。計測ユニット３Ｄは、バッテリ充電器４が吸収する現在の電力を測定し、測定された現在の電力値を、切替バッテリ制御装置３のローカルの制御装置又はプロセッサに送信する。
【００５６】
切替バッテリ制御装置３のプロセッサ３Ｂは次いで、測定された現在の吸収された電力を、通信ネットワーク６を介してコントロールセンタ５に送信する。したがって、コントロールセンタ５は、複数の様々な切替バッテリ制御装置３−ｉから、報告される測定された電力吸収値を受信し、受信した報告される電力吸収量に基づいて、電力吸収予測値を計算できる。
【００５７】
好ましい実施形態では、コントロールセンタ５は、合致する状況下で報告された過去の少なくとも１つの対応する時間期間の既に報告された吸収量を評価することによって、特定の時間期間の間の電力吸収予測値を計算するようになっている、処理ユニットを備える。
例えば、コントロールセンタ５は、類似する曜日、類似する気象条件、及び／又は同じ１年のうちの類似する週からのパターンを外挿することによって、既に報告された電力吸収測定値に基づいて、電力吸収予測値を計算する。
【００５８】
可能な実装形態では、コントロールセンタ５は、前年の１年の同じ週のうちの同じ曜日から電力吸収パターンをコピーすることができるが、その時点の温度Ｔが現在の温度Ｔよりも、例えば５度を超えて異なる場合を除く。この場合、コントロールセンタ５は、その年の前の週でも次の週でも、最も似た温度を有するものからパターンをコピーすることができる。したがって、本発明によるシステム１内で使用されるコントロールセンタ５は予測的機能を備え、これにより利点を提供するが、その理由は、各種類及びサイズのバッテリ及びバッテリ充電器のための最適化アルゴリズムを開発する必要なく、様々な種類及びサイズのバッテリ２−ｉ及びバッテリ充電器４の接続が可能になるからである。
【００５９】
コントロールセンタ５は、エネルギ源８，１０の少なくとも１つの外部コントロールセンタ９−１，９−２に接続されて、各外部コントロールセンタ９−１，９−２によって制御されるエネルギ源用の計画された電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールを受信するようになっている。
【００６０】
コントロールセンタ５は、少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータに関して、少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づいて、バッテリ２−ｉ用の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールを計算する。電力グリッドパラメータは、ＡＣ電力供給グリッド７の動作電力供給周波数を含む。監視される電力グリッドパラメータは、電力供給グリッド７の電力供給電圧も含む。
【００６１】
可能な実施形態では、コントロールセンタ５は、システム１の少なくとも１つの外部コントロールセンタ９−ｉから、バッテリ２全体用のデューティな電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールを受信するようになっている。
【００６２】
更なる可能な実施形態では、コントロールセンタ５は、エネルギ源８，１０用の計画された電力吸収スケジュール及び／若しくは発電スケジュール、バッテリ２用のデューティ電力吸収及び／又は発電スケジュール、並びに／又は、少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータの所定の目標値からの偏差に基づくバッテリ２用の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに対して、切替スケジュールを計算するようになっている。
【００６３】
コントロールセンタ５は、少なくとも１つの外部コントロールセンタ９−１，９−２によって制御されるエネルギ源８，１０用の計画された電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュール、バッテリ２用のデューティな電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュール、少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づくバッテリ２用の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュール、のうちの少なくとも１つを集約して、候補スケジュールを計算するようになっていてもよい。
【００６４】
候補スケジュールはその後、コントロールセンタ５によって最適化される。コントロールセンタ５は、集約した中に含まれる外部コントロールセンタ９−１，９−２によって制御されるエネルギ源８，１０用の少なくとも１つの計画された電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールを変更することによって、分散したバッテリ２−ｉに蓄えたエネルギーの有用性及び／又は分散したバッテリ２−ｉに対する充電／放電プロセスの余寿命影響に基づいて、計算された候補スケジュールを最適化することができる。
【００６５】
更なる可能な実施形態では、コントロールセンタ５は、バッテリ２ごとの、少なくとも１つのグリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差の閾値を計算するように適合されている。コントロールセンタ５は、例えば以下の処理を通して閾値を計算できる。
【００６６】
ｉ）電力の最大予想過剰供給量と対応する少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差とが所与である場合、バッテリ２の必要最大電力吸収量を特定する。
ｉｉ）ｉ）からの最大電力吸収量の最大許容可能誤差を特定する。
ｉｉｉ）切替バッテリ制御装置３がまだ切替スケジュールを受信していない最初の時点を、ｔ０と定義する。
【００６７】
ｉｖ）ｔ０よりも前では全ての低切替頻度スイッチ３Ａが閉じていると仮定して、各バッテリ２に関してｔ０における電力吸収量を予測する。
ｖ）ゼロでない最小の予測される電力吸収量を有するバッテリ２を選択し、これをバッテリの組から取り出す。
【００６８】
ｖｉ）ｖ）においてバッテリ２を選択できなかった場合、プロセスを停止し、外部コントロールセンタ９に接続されたエネルギ源８，１０の、ｔ０よりも前の追加の計画された電力吸収スケジュールを強制的に選択する
ｖｉｉ）選択された全てのバッテリ２の低切替頻度スイッチが閉じている場合、これらの選択されたバッテリ２のｔ０における予測された電力吸収量を合計する。
ｖｉｉｉ）ｉ）からの最大電力吸収量がｖｉ）からのｔ０における予測された電力吸収量の合計を上回る場合、ｉｖ）から続ける。
【００６９】
ｉｘ）ｉｖ）からの合計が、ｉ）からの最大電力吸収量を、ｉｉ）からの最大許容可能過剰達成量の分よりも多く上回る場合、プロセスを停止し、外部コントロール・センタ９に接続されたエネルギー源のｔ０よりも前の追加の計画された電力吸収スケジュールの選択を強制する。
ｘ）ｖｉ）からの合計における各選択されたバッテリ２の割合を決定する。
【００７０】
ｘｉ）グリッドパラメータのゼロ偏差とグリッドパラメータの最大偏差との間の間隔を、各々がｘ）からのバッテリ２の割合に比例する長さを有する、選択されたバッテリ２と同じ数の下位間隔へと分割する。
ｘｉｉ）選択されたバッテリ２の閾値を、ｘｉ）からの下位間隔の境界とする。
ｘｉｉｉ）他の全てのバッテリ２の閾値を無限大とする。
【００７１】
ｘｉｖ）ｖｉｉｉ）において取り出したバッテリ２を他のバッテリの組に追加する。
ｘｖ）閾値計算を行わずに上記の他のバッテリ２だけを考慮する場合のように、ｔ０から始めて切替スケジュールを計算する。
ｘｖｉ）ｉ）〜ｘｉｖ）を実行するが、電力消費ではなく発電に関してであり、この場合、バッテリ２は、その切替バッテリ制御装置３が切替バッテリ制御装置の切替スケジュールに反して低切替頻度スイッチ３Ａを開くようになっており、切替スケジュール下で吸収することが予想されただけの量の電力を生成したものと見なされる。
【００７２】
切替バッテリ制御装置３の計測ユニット３Ｄは、図２に示されるように、通信インフラを介して中央制御装置５の仮想メータ１２に接続される。
【００７３】
図示した実施形態では、車両バッテリ２−ｉは、バッテリ充電器４を介して、関連する切替バッテリ制御装置３に接続されている。バッテリ充電器４は、様々な形態をとる所定の充電プログラムに従って、各バッテリ３を充電できる。
充電プログラムの最も単純な形態は、バッテリ２−ｉの充電上限ＳＯＣｍａｘまで、一定電力で充電を完了するものである。システム１の他の全ての構成要素は必然的に、バッテリ充電器４の充電プログラムの知見を有することがない。このシステムの目的は、電力吸収予測値によって依然として達成される。
【００７４】
このことは、電力供給グリッド７に関して、車両バッテリ２の充電状態は技術的に重要ではなく、各時点における電力吸収量のみが、電力供給グリッド７の過剰供給又は過少供給につながるので重要であることによる。このことは本発明によるシステム１の顕著な利点であるが、その理由は、情報インタフェースを確立することなく、様々な種類のバッテリ充電器４が接続可能となるからである。一相又は三相ＡＣへの電力供給グリッド７の接続を単純に提供することが可能である。分散したバッテリ２−ｉは、乗用車、トラック、電動自転車など、任意の種類の電動車両の充電式バッテリを含むことができる。
【００７５】
バッテリ充電器４は、使用者によって手作業でバッテリ充電器４に接続された車両バッテリ２を充電している。車両バッテリ２はバッテリ充電器４によって常に電力投入される。車両バッテリ２は放電されない。したがって、システム１内で従来のバッテリ充電器４を使用することができる。
【００７６】
切替バッテリ制御装置３のローカルの制御装置又はプロセッサ３Ｂは、受信した切替スケジュールＳＣＨに従って低切替頻度スイッチ３Ａを切り替えることができる。切替スケジュールＳＣＨは、曖昧なもの（例えば「何らかの形で、２０１８年１月１日の２２時００分００秒から２２時１５分００秒の間に１ｋＷｈを消費する」）、又は、非常に精確若しくは具体的なもの（例えば「正確に２０１８年１月１日の２２時００分３４秒にスイッチをオンにし、正確に２０１８年１月１日の２２時０１分１２秒にスイッチをオフにする」）である。
【００７７】
更に、切替スケジュールＳＣＨは、時間が重複していなくてもよい曖昧なスケジュール要素及び具体的なスケジュール要素の両方を含む混合体、である。与えられた一例では、切替バッテリ制御装置３の制御装置３Ｄは、低切替頻度スイッチ３Ａを２０１８年１月１日の２２時００分００秒に閉じることになり、次いで、計測ユニット３Ｄが測定する電力を１ｋＷｈが吸収されるまで取り込み、次いで、低切替頻度スイッチ３Ａを開く。
【００７８】
可能な実施形態では、ローカルの制御装置３Ｂと低切替頻度スイッチ３Ａとの間の接続は単純なものとすることができる。例えば、電気機械式リレー３Ａは、シールドされていない細いワイヤを介して切替バッテリ制御装置３のプロセッサ３Ｂに接続される。このことは利点を提供するが、その理由は、バッテリ充電器の従来の実装形態では、電磁的障害に対して絶縁された又は堅牢な高切替頻度接続が必要となるからである。
【００７９】
更に、高頻度切替機構では、かなりの電流が、グリッドの目標切替頻度よりも高い切替頻度で、電力供給グリッド７内に伝送される。これは無線及び情報技術機器の動作に障害をもたらす、並びに回転機器を損傷させる可能性があるので、これらの電流には厳しい制限を設けねばならない。このことは電力供給グリッド７と各高頻度切替機構との間の精緻な電磁的フィルタリングを必要とするが、本発明ではその低い切替頻度に起因して、これを完全に省いている。
【００８０】
通信ネットワーク６は、エネルギ源を制御するために使用される従来のインフラと比較して、低帯域幅及び高レイテンシの通信インフラによって形成される。このことは、切替バッテリ制御装置３のローカルの制御装置３Ｂの、コントロールセンタ５から曖昧なスケジュールＳＣＨを受けつける能力に起因して、本発明によるシステム１が、レイテンシが比較的高い信号送信に関してさえも依然として機能するおかげで、可能となる。これによりＧＰＲＳなどの比較的単純な技術通信機構の使用が可能になるが、このことは、本発明によるシステム１の顕著な利点である。
【００８１】
システム１は、複数の分散したバッテリ２−ｉの充電中に、グリッドの動作周波数ｆ及び動作電圧Ｕに従って電力供給グリッド７を安定させることが可能である。この安定化は、エネルギ需要によって電力供給グリッド７に送り込まれる電力及び電力供給グリッド７から引き出される電力のバランスをとること、並びに、バッテリ制御装置３−ｉを切り替えることによって、達成される。車両バッテリ２−ｉに電力が十分に投入されない場合、バッテリ２の有用性が損なわれる。
【００８２】
例えば、バッテリ２によって電力供給される電気モータを有する電動車両の走行距離は、バッテリ２が完全に充電されていない場合、著しく減少する。バッテリは、バッテリに関する電力予測値がそのピーク値と比較して３分の１に減少する、又はそれより小さくなるときに、完全に充電されていると見なされる。
更に、バッテリ２は、エネルギ源８，１０の最適な電力動作点を考慮することによって、切替バッテリ制御装置３によって高いエネルギ効率で充電される。各切替バッテリ制御装置３用の最適な切替スケジュールは、コントロールセンタ５によって、全ての切替バッテリ制御装置３−ｉに関する電力予測値及び外部コントロール・センタ９−ｉが提供するスケジュールを使用して決定される。
【００８３】
図３は、本発明の更なる態様の可能な実施形態に係る、分散したバッテリを効率的に充電するための方法の例示的な実施形態のフローチャートを示す。
分散したバッテリは、図２のシステムに図示されているように、切替バッテリ制御装置の低切替頻度スイッチを介して電力供給グリッドに接続されている。
方法は、図示された実施形態では、２つのステップを含む。
【００８４】
第１のステップＳ１では、電力吸収予測値は、切替バッテリ制御装置３がコントロールセンタ５に報告した電力測定値に対応して、コントロールセンタ５によって全ての切替バッテリ制御装置３に対して計算される。
【００８５】
更なるステップＳ２では、切替バッテリ制御装置３の低切替頻度電気機械式スイッチは、計算された電力吸収特性に基づいて並びに電力供給グリッド７に接続されたエネルギ源８，９の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに基づいてコントロールセンタ５がそれぞれの低切替頻度電気機械式スイッチに関して決定した、切替スケジュールＳＣＨに従って制御される。
【００８６】
本発明は、更なる態様によれば、充電式バッテリ２用の切替バッテリ制御装置３を提供する。
本発明のある態様の可能な実施形態に係る切替バッテリ制御装置３が、図２に図示されている。
【００８７】
切替バッテリ制御装置３は、図示された実施形態においては、充電式バッテリ２のバッテリ充電器４に接続可能な、低切替頻度電気機械式スイッチ３Ａを備える。
切替バッテリ制御装置３は更に、図示された実施形態においては、切替バッテリ制御装置３の通信インタフェース３Ｃがコントロールセンタ５から受信した切替スケジュールＳＣＨに従って、低切替頻度電気機械式スイッチ３Ａを制御するプロセッサ３Ｂを備える。
【００８８】
切替バッテリ制御装置３は更に、バッテリ充電器４が吸収した現在の電力を測定、及び、測定された電力の吸収量を切替バッテリ制御装置３の通信インタフェース３Ｃを介してシステム１のコントロールセンタ５に報告する計測ユニット３Ｄを備える。
本発明の代替の実施形態では、計測ユニット３Ｄは、少なくとも１つのグリッドパラメータのその目標値からの偏差を測定するようになっている。この代替の実施形態では、プロセッサ３Ｂは、少なくとも１つのグリッドパラメータの偏差がコントロールセンタ５から受信した閾値を上回る場合、同じくコントロールセンタ５から受信したスケジュールに反して、低切替頻度電気機械式スイッチ３Ａを切り替える。
【００８９】
本発明は、更なる態様によれば、図２に示されるシステム１に用いられるコントロールセンタ５を更に提供する。
コントロールセンタ５は、様々な切替バッテリ制御装置３−ｉが報告した電力測定値に応答してコントロールセンタ５の処理ユニットが全ての切替バッテリ制御装置３−ｉに関して計算した電力吸収予測値に基づき、並びに、電力供給グリッド７に接続されたエネルギ源８，１０の電力生成スケジュール及び／又は吸収スケジュールに基づき、様々な切替バッテリ制御装置３−ｉ用の切替スケジュールＳＣＨを提供するように適合されている。
【００９０】
代替の実施形態では、コントロールセンタ５は、少なくとも１つのグリッドパラメータの所定の最大予想偏差におけるバッテリ２全体の最大予想電力吸収量及び／又は生成量に基づいて、この少なくとも１つのグリッドパラメータの偏差に関する閾値を、様々な切替バッテリ制御装置３−ｉに追加的に提供するようになっている。
本実施形態では、コントロールセンタ５は、少なくとも１つのグリッドパラメータの偏差に対するバッテリ２全体の反応が、電力供給グリッド７の所定の許容可能な過剰達成量の余地内の所定の連続的な応答関数に近付いていくようになっている。
【００９１】
可能な実装形態では、切替バッテリ制御装置３をバッテリ充電器４に組み込むことができる。
車両バッテリ２の数及び種類は、適用シナリオが異なれば異なる。
更に他の可能な実施形態では、専用ネットワーク１１を介して互いと通信するバッテリの様々な組に対して、いくつかのコントロールセンタ５−ｉを設けることができる。
【００９２】
システム１は、電力供給グリッド７に接続されたその時点で既に動作しているエネルギ源８，１０を使用して、電力供給グリッド７に接続された複数の分散した車両バッテリ２の高速充電を可能にする。
エネルギー源８，１０は更に、最大効率を提供する動作点で動作される。エネルギ源８，１０は、その技術的実装に起因する最適動作点を備える。例えば、ガスタービン電力プラントは、最大負荷においてピーク効率を有する。
【００９３】
コントロールセンタ５を備える本発明に係るシステム１は、既に作動している全てのエネルギ源を最も効率的に使用して、ピーク電力消費期間中に追加のエネルギ源を増やしていく必要性を低減することができる。更に、本発明の第１態様に係るシステム１では、必要な待機エネルギー源の数及び容量を減らすことができる。
【００９４】
図４は、車両１４の分散した車両バッテリ２を効率的に充電するためのシステム１の、例示的な可能な実施形態を示す。
図４に示されるように、乗用車又はトラックなどの車両１４の車両バッテリ２は、例えば図４に示されるような通信ネットワーク６を介してシステム１のコントロールセンタ５と通信する切替バッテリ制御装置３−１の関連する電気機械式スイッチ３Ａ−１を介して電力供給グリッド７へと接続するバッテリ充電器４−１に接続される。
【００９５】
コントロールセンタ５は、様々な切替バッテリ制御装置３が報告した電力測定値に対応してコントロールセンタ５がシステム１の切替バッテリ制御装置３に関して計算した電力吸収予測値に基づき、並びに、電力供給グリッド７の様々なエネルギー源８，１０の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに基づき、各切替バッテリ制御装置３−１の電気機械式スイッチ３Ａ−１用の切替スケジュールＳＣＨを提供する。
【００９６】
図示した図４の実施形態では、コントロールセンタ５は、様々な車両１４の使用者が選択した充電モードＣＭに更に基づいて、切替バッテリ制御装置３−１の電気機械式スイッチ、例えば電気機械式スイッチ３Ａ−１用の切替スケジュールを提供するようになっている。
【００９７】
図１に図示されるようなシステム１は、様々な車両１４に組み込まれた複数の車両バッテリ２−ｉを備える。
複数の車両１４−ｉの各車両バッテリ２−ｉは、車両１４の使用者、すなわち車両運転手の必要及び時間スケジュールに従って、様々な時間にバッテリ充電器４−ｉを介して電力供給グリッド７に接続される。
【００９８】
複数の車両バッテリの各車両バッテリ２−ｉは、様々な電力投入容量を備えていてもよい。更に、複数の車両の車両バッテリ２−ｉを、車両使用者の必要に従って、１日の様々な時間にバッテリ充電器４−ｉにプラグ接続することができる。コントロールセンタ５は、複数の車両１４の異なる使用者が選択した充電モードＣＭに応じて、様々な切替バッテリ制御装置３内の複数の電気機械式スイッチ３Ａの各電気機械式スイッチ３Ａ−ｉに対して、切替スケジュールＳＣＨを個別に計算できる。
【００９９】
各使用者Ｕは、可能な実施形態では、関連するバッテリ充電器４−ｉによって自身の車両１４の車両バッテリ２−ｉを充電するために、異なる充電モードＣＭの間で選択を行うことができる。可能な実施形態では、車両１４の使用者Ｕによる充電モードＣＭの選択は、ユーザインタフェースＵＩを介して行われる。
【０１００】
ユーザインタフェースＵＩは、図４に図示されるように、携帯型モバイルデバイス又は使用者装備機器１３において実装されたユーザインタフェースを備える。更に、ユーザインタフェースＵＩはまた、充電式車両バッテリ２を備える車両１４においても又は切替バッテリ制御装置３及びバッテリ充電器４を備える充電コラムにおいても、実装される。
【０１０１】
図５は、車両の使用者又は運転手が充電モードＣＭを選択するために使用可能な、ユーザインタフェースＵＩを概略的に図示している。図示した例示的な実施形態では、ユーザインタフェースＵＩは、使用者によって選択される３つの異なる充電モードＣＭ１，ＣＭ２，ＣＭ３を提供する。
【０１０２】
使用者Ｕが第１充電モードＣＭ１を選択する場合、自身の車両１４の接続された車両バッテリ２は、バッテリ充電器４によって最大充電速度で充電される。対照的に、使用者Ｕが第２充電モードＣＭ２を選択する場合、自身の車両の接続された車両バッテリ２は、コントロールセンタ５と通信する切替バッテリ制御装置３の制御下で、バッテリ充電器４によって充電される。
【０１０３】
更に、使用者Ｕが第３充電モードＣＭ３を選択する場合、自身の車両１４の接続された車両バッテリ２は、特定の充電時間計画に従ってバッテリ充電器４によって充電される。
可能な実施形態では、充電時間計画ＣＴＰは、車両１４の使用者Ｕによって、同じくユーザインタフェースＵＩを介して入力される。使用者がユーザインタフェースＵＩを介して入力した、第３充電モードＣＭ３での充電時間計画ＣＴＰの例が、図７に示されている。
【０１０４】
使用者Ｕは、図示された例では、様々な曜日に出発及び到着時間を入力できる。図７に示されるような第３充電モードＣＭ３では、使用者Ｕの車両１４の車両バッテリ２は、入力された充電時間計画ＣＴＰが示すように正確に充電される。例えば、車両バッテリ２が使用者のバッテリ充電器４にプラグ接続されている場合、月曜日に、入力された到着時間１８時００分よりも後で充電が開始される。
【０１０５】
図６は、図４に示される本発明に係るシステム１の動作を説明するための充電図を、概略的に示す。
車両バッテリ２を、様々な方法で１００％ＳｏＣまで充電することができる。
車両バッテリ２は、図６に示されるように、第１充電モードＣＭ１では、曲線Ｉに従って最大充電速度で充電される。時間ｔｓｔａｒｔにおいて、車両１４のモータは、この車両を走行させるために始動されている。第３曲線ＩＩＩは、車両１４の始動時間ｔｓｔａｒｔにおいて１００％充電レベルに達するのに依然として十分な最低充電速度での、バッテリ２の充電を図示している。
【０１０６】
第２充電モードＣＭ２では、接続された車両バッテリ２は、バッテリ充電器４によって、コントロールセンタ５と通信する切替バッテリ制御装置３の制御下で充電される。
第２充電モードＣＭ２では、車両バッテリ２は、最大充電速度でではなく通信センタ５から受信した切替スケジュールＳＣＨに従って、もっとゆっくりと充電される。使用者がユーザインタフェースＵＩを介して選択した第２充電モードＣＭ２における充電速度は、電力供給グリッド７を含むシステム１全体の必要に従って調節される。
【０１０７】
電力供給グリッド７において電力の過剰供給がある場合、第２充電モードＣＭ２における充電速度はコントロールセンタ５によって大きくされるが、一方、電力供給が十分でない場合、充電モードＣＭ２における充電速度は僅かに小さくされる。第２充電モードＣＭ２における充電速度は、図６に示される曲線ＩＩＩの充電速度を上回るレベルに常に維持され、この結果、車両バッテリ２は、第２充電モードＣＭ２においても車両１４の始動時間ｔｓｔａｒｔにおいて完全に充電される。
【０１０８】
使用者ＵがユーザインタフェースＵＩを介して選択した充電モードＣＭは、様々な車両１４の複数の使用者Ｕが選択した様々な充電モードＣＭに応じて切替バッテリ制御装置３の電気機械式スイッチ３Ａ用の切替スケジュールＳＣＨを提供するようになっているシステム１のコントロールセンタ５に、ワイヤレスで通知される。
【０１０９】
車両１４の各使用者Ｕは、自身のモバイル携帯デバイス１３のユーザインタフェースＵＩ又は自身の車両１４のユーザインタフェースＵＩを介して、所望の充電モードＣＭを選択できる。異なる使用者が異なる充電モードＣＭを選択できる。例えば、第１の使用者は、充電モードＣＭ１を選択して、自身の車両バッテリ２を図６に図示されるような充電曲線Ｉに従って最大充電速度で充電してもよく、一方で、別の第２の使用者は第２充電モードＣＭ２を選択してもよい。
【０１１０】
この場合は、接続された車両バッテリ２が、システムのコントロールセンタ５と通信する切替バッテリ制御装置３の制御下で、バッテリ充電器４によって充電される。
第３の使用者は第３充電モードＣＭ３を選択してもよく、この場合、接続された車両バッテリは、車両１４の使用者が入力した充電時間計画ＣＴＰに従って、バッテリ充電器４によって充電される。代替の実施形態では、第３充電モードＣＭ３では、充電時間計画ＣＴＰを、車両１４の以前の運転ルーチンから自動的に導出することもできる。
【０１１１】
本発明によるシステム１では、多数の分散した様々な車両バッテリ２を、関連するバッテリ充電器４を介してシステム１に接続することができ、対応する数の車両使用者Ｕが、自身の個別の必要に従って、異なる充電モードＣＭを選択できる。例えば、数がＮ１である使用者を含む第１の組が、高速な第１充電モードＣＭ１を選択してもよく、数がＮ２である使用者を含む使用者の第２の組が、穏当な第２充電モードＣＭ２を選択してもよく、Ｎ３人の使用者を含む第３の組が、第３充電モードＣＭ３を選択してもよく、充電時間計画ＣＴＰを入力してもよい。
【０１１２】
可能な実施形態では、異なる使用者グループが選択した充電モードＣＭは全て、ワイヤレスで又は電気通信ネットワークを通してコントロールセンタ５に報告される。結果として、コントロールセンタ５は、何人の使用者が３つの異なる充電モードＣＭ１，ＣＭ２，ＣＭ３のうちの１つを選択したかについての知見を有する。この知見は、切替スケジュールＳＣＨ、又はシステム１の複数の切替バッテリ制御装置３の異なる電気機械式スイッチ３Ａを計算するときに考慮される。
【０１１３】
可能な実施形態では、特定の使用者Ｕ用の車両バッテリ２を充電するためにシステム１のコントロールセンタ５が貯蔵する電力は、コントロールセンタ５によって、各使用者ＵがユーザインタフェースＵＩを介して選択した充電モードＣＭに応じて適合されている。
可能な実施形態では、特定の使用者Ｕの車両バッテリ２に関連する貯蔵電力は、使用者Ｕが第１充電モードＣＭ１を選択する場合自動的に減少され、使用者Ｕが第２充電モードＣＭ２を選択する場合自動的に増加される。更に、特定の使用者Ｕの車両バッテリ２に関連する貯蔵電力は、第３充電モードＣＭ３では、使用者Ｕが入力した又は車両１４の運転ルーチンから導出された充電時間計画ＣＴＰに応じて変更される。
【０１１４】
特定の使用者Ｕが第１充電モードＣＭ１を選択し、第１充電モードＣＭ１の高い充電速度によりこの気の短い使用者Ｕの充電時間は短くなるが、システム１の分散した他のバッテリを充電するシステム１全体の能力は低下するため不利を被る場合に、結果的に、この使用者Ｕの車両バッテリ２と関連する貯蔵電力の減少が生じる。
【０１１５】
自身の車両バッテリ２と関連する貯蔵電力を減らすことによって、この使用者Ｕは、第１充電モードＣＭ１を選択せず別の充電モードＣＭを選択し得る動機付けを有する。使用者Ｕが第２充電モードＣＭ２を選択する場合、自身の車両バッテリ２と関連する貯蔵電力は、自動的に増加される。第２の充電モードＣＭ２では、車両バッテリ２を１００％の充電レベルまで充電するための充電時間期間はより長いが、第２充電モードＣＭ２において採用されるより低い充電速度は、システム１全体にとって有益であり、その理由は、他の分散したバッテリ２に電力投入するための能力の低下が、第１充電モードＣＭ１を選択したときのように車両バッテリ２を最大充電速度で充電するときよりも、軽減されるからである。
【０１１６】
更に、特定の使用者Ｕの車両バッテリ２に関連する貯蔵電力は、図７に図示されるような充電時間計画ＣＴＰに応じて適合される。例えば、使用者Ｕが自身の車両バッテリ２の充電をもたらす出発及び到着時間をピーク需要時間に選択する場合、この使用者Ｕ用の貯蔵電力は低減される。対照的に、使用者Ｕが電力の需要が低い時間を選択する場合、この使用者の貯蔵電力は増加される。
【０１１７】
したがって、第３充電モードＣＭ３では、通常の電力供給の需要が通常低い充電時間を使用者Ｕが選択する動機付けが存在する。図４の実施形態に示される本発明に係る方法及びシステム１は、複数の分散したバッテリ２、特に車両バッテリのための、グリッド強化式の電気自動車充電を可能にする。
【０１１８】
車両１４の運転手が自身の車両バッテリ２の非常に短時間での充電を必要とする場合、この運転手は、例えばユーザインタフェースＵＩの特定のボタンを押すことによって、高速な第１充電モードＣＭ１を選択してもよい。このユーザインタフェースＵＩは、使用者Ｕのスマートフォンなどのモバイル携帯デバイス１３に実装される。ユーザインタフェースＵＩは、使用者の車両１４内にも実装されてもよい。更なる代替は、ユーザインタフェースＵＩがバッテリ充電器４を含む充電コラム上に実装されることである。
【０１１９】
様々な車両１４は、可能な実施形態では、組織又は物流事業者の車両集団の一部である。可能な実施形態では、使用者Ｕは、自身の車両に関して、現在バッテリ２に貯蔵されている電力についての情報を受けとる。例えば、貯蔵電力の量は、ユーザインタフェースＵＩの表示ユニット上に表示される。使用者Ｕ用の貯蔵電力は、異なる充電モードＣＭを選択するときの使用者Ｕの行動に応じて増減する。
【０１２０】
使用者Ｕがほとんどの場合に第１充電モードＣＭ１を選択する場合、自身の個人的な貯蔵電力は自動的に減少され、この減少は使用者Ｕがユーザインタフェースのディスプレイ上で見ることができる。更に、使用者Ｕがほとんどの場合に、システムに協調的な充電時間で第２充電モードＣＭ２又は第３充電モードＣＭ３を選択する場合、貯蔵電力は自動的に増加されることになり、この増加は使用者がユーザインタフェースのディスプレイ上で見ることができるものとなる。
【０１２１】
システム１の更なる実施形態が可能である。可能な実施形態では、使用者Ｕは、自身の車両１４の車両バッテリ２についての追加の情報をコントロールセンタ５に提供することができる。使用者はコントロールセンタ５に、車両バッテリ２のバッテリ容量及び／又は車両バッテリ２のバッテリの種類を提供してもよい。
この追加の情報データは、コントロールセンタ５によって、システム１の分散した切替バッテリ制御装置３の異なる電気機械式スイッチ３Ａ用の切替スケジュールＳＣＨを計算するときに使用される。
【０１２２】
更なる可能な実施形態では、第３充電モードＣＭ３の充電時間計画ＣＴＰは、車両１４の運転ルーチンから自動的に導出される。例えば、車両１４の運転手は、月曜日など特定の日にいつもほぼ同じ時間に、自身の家を出るか又は自身の家に到着する場合がある。この行動ルーチンから、充電時間計画ＣＴＰを予測しシステム１のコントロールセンタ５に供給することができる。
【０１２３】
更に他の可能な実施形態では、ある組織の同じ車両集団の一部である車両２−ｉの移動を、計算された切替スケジュールに従ってコントロールセンタ５によって調整できる。本実施形態では、コントロールセンタ５は、ある流通事業者に属するトラックなどの車両１４の移動を、その集団の全ての車両バッテリ２の充電が最も効率的に行われるように調整する。車両１４の車両バッテリ２の数は、可能な実施形態では、システム１のバッテリ充電器４の数に対応していてもよい。
【０１２４】
例えば、各個人又は使用者Ｕが、同じ使用者のものであるバッテリ充電器４にプラグ接続可能な、組み込まれた車両バッテリ２を備える車両１４を所有している場合がある。代替の実施形態では、組み込まれた車両バッテリ２を含む車両１４の数は、バッテリ充電器４の数を上回ってもよい。本実施形態では、バッテリ充電器４は、特定の人間又はある人間の関連する車両に属さない、公共のバッテリ充電器を含む。
【０１２５】
更なる可能な実装形態では、車両１４のナビゲーションシステムは、車両バッテリ２が組み込まれた車両１４を、電力投入されるべき車両バッテリがまだ占有していない、システム１の利用可能なバッテリ充電器４−ｉまで導くことができる。使用者Ｕは、自身の車両１４のユーザインタフェースＵＩを介して、車両バッテリ２を充電するためにシステム１が車両１４を次の利用可能な空いているバッテリ充電器４まで案内するよう要求する命令を入力することができる。
【０１２６】
更なる可能な実施形態では、使用者Ｕは、利用可能なバッテリ充電器４に到達する前であっても、車両バッテリ２を充電するための充電モードＣＭを選択することができる。
本実施形態では、コントロールセンタ５は、車両１４がバッテリ充電器４に到着したときにどの充電モードＣＭが使用されることになるかを前もって知っており、システム１の分散した様々な切替バッテリ制御装置３のスケジュールＳＣＨを計算するときに、このことを考慮することができる。
【０１２７】
更なる可能な実施形態では、様々なバッテリ充電器４を充電コラム内に統合することができ、この場合、各バッテリ充電器４は、提供する可能な最大充電速度が異なっていてもよい。可能な実施形態では、コントロールセンタ５は、関連する切替バッテリ制御装置３から、接続されたバッテリ充電器４が提供する充電速度ＣＲについての情報を受信する。
【０１２８】
可能な実施形態では、コントロールセンタ５は、分散した様々なバッテリ充電器４の様々な充電速度ＣＲ及び／又は様々な車両１４の使用者Ｕが指定した選択された充電モードＣＭについての情報データを有する。例えば、高い充電速度ＣＲを可能にするバッテリ充電器４に接続されたバッテリ容量の高い車両バッテリ２を有する車両１４を所有する使用者Ｕは、使用者Ｕが高速な充電モードＣＭ１を選択した場合、システム１から大量の電流を引き出すことになる。
【０１２９】
対照的に、使用者の車両１４の車両バッテリ２−ｉが低いバッテリ容量しか有さず、低い充電速度ＣＲのバッテリ充電器４に接続されている場合、システム１及び／又は電力供給グリッド７から引き出される電荷は、使用者が高速な充電モードＣＭ１を選択したときであっても、より低くなる。
【０１３０】
更なる可能な実施形態では、コントロールセンタ５は、ユーザインタフェースＵＩを介して使用者に、選択された充電モードＣＭに従って車両バッテリ２を完全に充電するための予想される始動時間を示す情報データを出力することができる。したがって、充電モードＣＭが入力又は選択された後で、使用者Ｕは、自身のバッテリ２の充電に、システム１の現在の状態でおおよそでどれくらいの時間がかかるかを見ることができる。例えば、使用者Ｕが穏当な第２充電モードＣＭ２を選択する場合、この使用者Ｕは、ユーザインタフェースＵＩを介して、車両バッテリ２の充電には約２時間かかることが通知される。
【０１３１】
使用者は、これに満足しなければ、充電モードＣＭを例えば充電モードＣＭ１に変更してもよい。その場合、システム１はその使用者に、今度は充電にどれくらいの時間がかかるかの、例えば１時間という、フィードバックを与える。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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