(57)【要約】【課題】乗車予定時刻までに充電が終了しない車両を減らす。【解決手段】充電制御装置CTでは、達成率の高い車両EVから達成率の低い車両EVへ電力を供給し、後者の車両EVの達成率が高くなるようにしている。例えば、制御部２は、リモコンブレーカRB1，RB2をオンして２台の車両EV1，EV2が接続されているコンセントCS1，CS2同士を接続するとともに、達成率が100％である車両EV2の充放電制御装置に対して、充電から放電に切り換えるように指示する制御コマンドを出力する。故に、交流電力系統ACのみから充電される場合と比較して車両EV1の達成率を高めることができる。その結果、出発時刻(乗車予定時刻)までに充電が終了しない(目標充電量Bまで充電されない)車両EVを減らすことができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各車両の乗車予定時刻を記憶し、前記各車両に搭載された蓄電池の充電が当該車両の乗車予定時刻までに終了するように前記車両毎の充電を制御する充電制御装置であって、前記乗車予定時刻を記憶する記憶手段と、前記複数の車両のうちで当該乗車予定時刻までに充電の終了が見込まれる車両を検索して当該車両から放電させる制御手段とを備え、当該放電される電力を他の車両の充電に利用することを特徴とする充電制御装置。
【請求項２】
前記車両から蓄電池の残量及び電池容量の情報を取得する情報取得手段と、前記電池容量から前記残量を差し引いた目標充電量まで充電するために必要な時間を推定する推定手段と、前記複数の車両への充電経路を開閉する開閉手段とを備え、前記制御手段は、前記推定手段の推定結果に基づき、前記乗車予定時刻までに少なくとも前記目標充電量近傍まで充電可能な前記車両及び前記乗車予定時刻までに前記目標充電量近傍まで充電不可能な前記車両を検索し、前記開閉手段を制御して前記充電可能な車両から前記充電不可能な車両への放電経路を形成することを特徴とする請求項１記載の充電制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記目標充電量が相対的に少ない前記車両を優先的に充電するように前記開閉手段を制御することを特徴とする請求項２記載の充電制御装置。
【請求項４】
前記車両から前記車両以外の電気機器への給電路と、当該給電路を開閉する給電路開閉手段とを備え、前記制御手段は、前記給電路開閉手段を制御して前記車両から放電される電力を前記電気機器へ給電させることを特徴とする請求項２又は３記載の充電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車などの車両に搭載されている蓄電池の充電を制御する充電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、蓄電池とモータを搭載した電気自動車やプラグインハイブリッド自動車などの車両が普及しつつある。そして、集合住宅や事業所などにおいては、多数の車両が同時に充電されるため、他の電気機器と合わせた電力消費のピークが特定の時間帯(例えば、夕方)で大幅に増えてしまう虞がある。
【０００３】
これに対して特許文献１に記載されている従来例では、商用電力系統(電力会社)の電気料金が相対的に安価になる時間帯(深夜電力時間帯)において、複数の車両の充電開始時刻を分散させることで電力消費のピークを平準化するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−８００７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の従来例のように充電開始時刻を分散させた場合、充電開始時刻の遅い車両ほど充電終了時刻も遅くなるから、車両の台数が増えるにつれて、乗車予定時刻を過ぎても充電が終了しない可能性が高くなる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、乗車予定時刻までに充電が終了しない車両を減らすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の充電制御装置は、各車両の乗車予定時刻を記憶し、前記各車両に搭載された蓄電池の充電が当該車両の乗車予定時刻までに終了するように前記車両毎の充電を制御する充電制御装置であって、前記乗車予定時刻を記憶する記憶手段と、前記複数の車両のうちで当該乗車予定時刻までに充電の終了が見込まれる車両を検索して当該車両から放電させる制御手段とを備え、当該放電される電力を他の車両の充電に利用することを特徴とする。
【０００８】
この充電制御装置において、前記車両から蓄電池の残量及び電池容量の情報を取得する情報取得手段と、前記電池容量から前記残量を差し引いた目標充電量まで充電するために必要な時間を推定する推定手段と、前記複数の車両への充電経路を開閉する開閉手段とを備え、前記制御手段は、前記推定手段の推定結果に基づき、前記乗車予定時刻までに少なくとも前記目標充電量近傍まで充電可能な前記車両及び前記乗車予定時刻までに前記目標充電量近傍まで充電不可能な前記車両を検索し、前記開閉手段を制御して前記充電可能な車両から前記充電不可能な車両への放電経路を形成することが好ましい。
【０００９】
この充電制御装置において、前記制御手段は、前記目標充電量が相対的に少ない前記車両を優先的に充電するように前記開閉手段を制御することが好ましい。
【００１０】
この充電制御装置において、前記車両から前記車両以外の電気機器への給電路と、当該給電路を開閉する給電路開閉手段とを備え、前記制御手段は、前記給電路開閉手段を制御して前記車両から放電される電力を前記電気機器へ給電させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の充電制御装置は、乗車予定時刻までに充電が終了しない車両を減らすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】(ａ)は本発明に係る充電制御装置の実施形態を含む充電システムのシステム構成図、(ｂ)は充電制御装置の実施形態を示すブロック図である。
【図２】(ａ)，(ｂ)は同上における車両の充電容量と目標充電量と残量と余裕量との関係を説明するための説明図である。
【図３】(ａ)，(ｂ)は同上における時間枠、最大電力を説明するための説明図である。
【図４】(ａ)，(ｂ)は同上における使用者毎の使用形態の説明図である。
【図５】同上におけるスケジュール生成時に余裕量を決定するための目的関数と制限条件を示す図である。
【図６】同上におけるスケジュール生成時に余裕量を決定するための目的関数と制限条件を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施形態の充電制御装置CTを含む充電システムのシステム構成を図１(ａ)に示す。この充電システムは、集合住宅や事業所などの建物BDにおいて、複数台の車両(電気自動車やプラグインハイブリッド自動車など)EVにそれぞれ搭載されている蓄電池(図示せず)を充電するためのものである。ここで、本実施形態における車両EVは、蓄電池、外部(車両外)から供給される電力(交流電力)で当該蓄電池を充電する充電器、当該蓄電池から放電される直流電力を交流電力に変換して外部に出力する放電器、充電器及び放電器を制御する充放電制御装置などが搭載されている。
【００１４】
建物BDにおいては、商用の交流電力系統ACから交流電力が供給される電灯線が主分電盤MB並びに副分電盤SBでそれぞれ分岐されている。図示は省略しているが、主分電盤MBのボックスには主幹ブレーカや多数の分岐ブレーカが収納されており、各分岐ブレーカで分岐された電灯線を介して建物BD内の電気機器(照明器具や空調機器など)に電力が供給される。同様に、副分電盤SBのボックスにも主幹ブレーカや多数の分岐ブレーカが収納されている。副分電盤SBの分岐ブレーカは遠隔制御が可能なリモコンブレーカRBi(i=1,2,…,n)からなり、これら複数のリモコンブレーカRBiを介して複数のコンセントCSi(i=1,2,…,n)にそれぞれ交流電力が供給される。そして、これら複数のコンセントCSiには、後述するように車両EVへの給電路となる充電ケーブルLxが挿抜自在に接続される。
【００１５】
充電制御装置CTは、図１(ｂ)に示すようにスケジュール生成部１、制御部２、電力計測部３、記憶部４、操作入力受付部５、情報提示部６を備えている。電力計測部３は、主分電盤MBを通じて建物BD内の電気機器で消費される電力(使用電力)と、副分電盤SBを通じて車両EVに充電される電力(充電電力)とを各別に計測する。但し、電力計測部３の計測結果はスケジュール生成部１を通じて記憶部４に記憶される。
【００１６】
記憶部４は、フラッシュメモリなどの電気的に書換可能な不揮発性の半導体メモリからなり、電力計測部３の計測結果の他にも、後述するスケジュールや車両EVに関する種々の情報などを記憶している。操作入力受付部５は、キーボードやタッチパネル、あるいはICカードリーダなどの入力デバイスを有し、当該入力デバイスによって入力される種々の操作入力を受け付けてスケジュール生成部１に渡すものである。情報提示部６は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスを有し、文字や画像などを表示デバイスに表示することで種々の情報を使用者に提示するものである。但し、情報提示部６がスピーカを具備し、スピーカから音声を鳴動することで情報を提示しても構わない。
【００１７】
スケジュール生成部１は、複数の車両EVの蓄電池を充電するためのスケジュールを作成する。制御部２は、スケジュール作成部１で作成されたスケジュールに従い、副分電盤SBのリモコンブレーカRBiを制御線L2を介して遠隔制御することにより、各車両EVへの充電経路を個別に開閉して各車両EVの充電を入・切する。また制御部２は、各コンセントCSiと充電ケーブルLxとの接続状態を検出する機能も有しており、各コンセントCSi毎の接続状態の検出結果をスケジュール生成部１に渡している。さらに、各車両EVを使用する使用者に固有の識別符号(使用者ID)が割り当てられ、スケジュール生成部１は、使用者IDによって各車両EVを識別する。使用者IDのID番号(1,2,…,M)は充電制御装置CTの記憶部４に記憶(登録)されている。なお、スケジュール生成部１と制御部２と電力計測部３は、ＣＰＵ(中央演算処理装置)やメモリなどのハードウェアと、各部１〜３の処理を行うためのソフトウェア(プログラム)とで構成されている。
【００１８】
ここで、建物BDの主分電盤MB並びに副分電盤SBで受電可能な最大電力は、通常、電力会社との契約電力によって決まる。但し、建物BDに太陽光発電システムや燃料電池システムなどの発電設備が設置されている場合、電力会社との契約電力に発電設備で発電された電力を加算した電力によって最大電力が決まる。そして、建物BDの最大電力の情報(最大電力値)は充電制御装置CTの記憶部４に記憶される。
【００１９】
スケジュール生成部１では、図３に示すように昼の12時を起点とした24時間を１時間毎の時間帯(時間枠)に分割し、合計24個の時間枠に1番から24番までの枠番号を割り当てるとともに(図３(ａ)参照)、それぞれの時間枠における最大電力を複数のマス(図示例では縦の8マス)に区切っている。但し、本来は30分以下(望ましくは10分)単位で時間枠を分割することが望ましいが、本実施形態では説明を簡単にするために１時間単位で時間枠を分割している。また本実施形態では、１マスの電力量が２[kWh]に相当する。図３(ｂ)においては、主分電盤MBを通じて建物BD内の電気機器に供給される電力量に対応するマスがハッチングされている。したがって、図３(ｂ)においてハッチングされていない空白のマスが、副分電盤SBを通じて車両EVの充電に使用可能な電力量に相当する。例えば、図３(ｂ)に示すように12時から13時の1時間の時間帯(枠番号が1番の時間枠)においては、6マス分の電力量(=2×6=12[kWh])が電気機器で消費され、残り2マス分の電力量(=2×2=4[kWh])が、最大電力を超えない範囲で車両EVの充電に使用可能な電力量となる。但し、スケジュールの作成時点以降の使用電力は本来不明であるので、スケジュール生成部１は、使用電力の過去の実績や季節、天候などに基づいて各時間帯(時間枠)における使用電力を予測し、その予測結果を用いてスケジュールを生成する。
【００２０】
ここで、図２(ａ)に示すように各車両EVに搭載されている蓄電池の残量をA[kWh]、目標充電量をB[kWh]、充電容量をC[kWh]、余裕量をE[kWh]とすると、スケジュール生成部１は、最大電力と使用電力との差分(図３(ｂ)においてハッチングされていないマス)を時間帯別に各車両EVに配分するとともに、各車両EV毎の目標充電量Bから所定の余裕量Eを差し引いた充電量(=B-E)まで充電するためのスケジュールを作成する。本来ならば、全ての車両EVの蓄電池を充電容量Cまで満充電することが望ましいが、車両EVの台数と最大電力並びに充電時間との関係で難しい。一方、個々の車両EVを順番に充電したのでは、遅い順番の車両EVの充電量が大きく不足して利用者が不満感を抱くことになる。そこで、なるべく多くの台数の車両EVを同時に充電しつつ、満充電できない場合においても使用者の不満感を抑えるため、各車両EVの使用者が要求する目標充電量Bから所定の余裕量Eを差し引いた分(差分)まで充電し、目標充電量Bに対する不足分を各使用者に公平に分けるようにしている。なお、以下では全ての車両EVにおける余裕量Eが等しい値に設定されているものとする(図２(ｂ)参照)。
【００２１】
次に、スケジュール生成部１によるスケジュール作成の手順について説明する。
【００２２】
車両EVが建物BDに帰着すると、使用者により車両EVとコンセントCSiが充電ケーブルLxで接続される。この使用者は、充電制御装置CTの操作入力受付部５を用いて、自己のID番号、出発時刻(乗車予定時刻)、目標充電量Bをそれぞれ入力する。操作入力受付部５は、ID番号、出発時刻、目標充電量Bの操作入力を受け付けてスケジュール生成部１に渡す。なお、目標充電量Bについては、次回の走行予定距離[km]を入力し、スケジュール生成部１にて当該車両EVの燃費[km/kWh]と走行予定距離[km]とに基づいて、目標充電量B[kWh]を算出することも可能である。
【００２３】
一方、制御部２は、コンセントCSiに充電ケーブルLxが接続されたことを検出してスケジュール生成部１に通知する。そして、スケジュール生成部１は、操作入力受付部５から受け取ったID番号に対して、制御部２から通知された時刻(帰着時刻)、出発時刻、目標充電量Bを対応付けて記憶部４に記憶させる(図４(ａ)参照)。ここで、車両EVの充放電制御装置と制御部２との間で充電ケーブルLxを介したデータ伝送を行い、車両EVに搭載されている蓄電池の残量に関する情報(残量A)を制御部２で取得することができる。よって、スケジュール生成部１は、制御部２が車両EVから取得した蓄電池の残量AもID番号と対応付けて記憶部４に記憶させる。なお、記憶部４では、図４(ａ)に示すように各使用者のID番号とそれぞれの使用者が使用する車両EVの帰着時刻、出発時刻、目標充電量B、残量Aの情報(以下、「充電予約情報」と呼ぶ。)をデータテーブルに記憶している。
【００２４】
スケジュール生成部１は、帰着時刻と出発時刻を時間枠の枠番号(1〜24)に置き換えるとともに目標充電量Bと残量Aを電力量に対応するマスの個数に置き換えることにより、図４(ｂ)に示すように記憶部４の充電予約情報を変換する。例えば、1番のID番号の変換前の充電予約情報における帰着時刻が18時0分、出発時刻が翌日の7時0分、目標充電量Bが20[kWh]、残量Aが8[kWh]であれば、変換後の充電予約情報における帰着時刻及び出発時刻の枠番号がそれぞれ7及び20、目標充電量B'及び残量A'のマス個数がそれぞれ10及び4となる。
【００２５】
さらにスケジュール生成部１は、変換後の充電予約情報と上述した使用電力の予測結果とに基づいて、余裕量Eをできるだけ少なくし且つ全ての使用者(車両EV)で余裕量Eが均一(望ましくは同一)となるように、制御部２に各リモコンブレーカRBiをオン・オフさせるためのスケジュールを作成する。
【００２６】
具体的には、図５に示すように所定の制約条件の元で目的関数(全ての車両EVにおける余裕量Eの総和）を最小とする最適解を求める、すなわち、最適化問題の解析法を利用することができる。但し、このような最適化問題の解析法は従来周知であるから、詳細な説明を省略する。
【００２７】
そして、スケジュール生成部１は、目標充電量Bから余裕量Eを差し引くことで各車両EVの充電量を決定し、当該充電量を満たすように、それぞれの時間帯枠で充電に使用可能な電力のマスを各車両EVに割り当てたスケジュールを生成する。
【００２８】
ところで、必ずしも全ての車両EV(使用者)における余裕量Eを等しい値に設定する必要は無い。例えば、各車両EV毎の蓄電池の残量Aと目標充電量Bとの差分(=B-A)に対して余裕量Eを一定の割合に設定しても構わない。この場合、図６に示すように、図５に示した制限条件の一部を変更して求めた最適解を用いて、スケジュール生成部１がスケジュールを作成すればよい。あるいは、目標充電量Bに対して余裕量Eを一定の割合に設定しても構わない。この場合、図６に示した制限条件における残量A'をゼロとして最適解を求めればよい。
【００２９】
また、使用者の入力忘れ等が原因で、充電制御装置CTが目標充電量Bを取得できないことが想定される。このような場合、目標充電量Bの代わりに各車両EVの充電容量Cを用いて余裕量Eを設定すればよい。但し、余裕量Eの設定及びスケジュールの生成については、上述した何れかの制限条件における目標充電量B'を充電容量C'に置き換えて最適解を求めればよい。
【００３０】
ここで、車種によっては、充電制御装置CTの制御部２が蓄電池の残量Aの情報を車両EVから取得できないことがある。このような場合、残量Aをゼロとみなして余裕量Eを設定すればよい。但し、余裕量Eの設定及びスケジュールの生成については、上述した何れかの制限条件における残量A'をゼロとして最適解を求めればよい。なお、本実施形態の充電制御装置CTでは、制御部２がスケジュールに従って充電経路を入・切するだけであるから、蓄電池の残量Aが多い車両EVほど満充電(充電容量C)まで充電される可能性が高くなる。
【００３１】
ところで、使用者の入力忘れ等が原因で、充電制御装置CTが出発時刻、目標充電量B、残量Aの情報を取得できないことが想定される。あるいは、使用者の使用形態(出発時刻、帰着時刻、走行距離など)がほぼ決まっている場合、使用者が目標充電量Bなどの情報を毎回(毎日)入力すると非常に手間がかかるので、それらの情報入力を省略できることが望ましい。そこで、予め各使用者が自己の使用形態(出発時刻、帰着時刻、走行距離など)の情報を充電制御装置CTに登録しておき、スケジュール生成部１は、予め登録されている使用形態の情報に基づいてスケジュールを作成すればよい。あるいは、使用者が自己の使用形態の情報を登録する代わりに、記憶部４に記憶している使用者の使用形態(出発時刻、帰着時刻、目標充電量など)の実績(履歴)に基づいて、スケジュール生成部１がスケジュールを生成してもよい。例えば、過去の出発時刻、帰着時刻、目標充電量などの平均値を求め、当該平均値を用いればよい。
【００３２】
ここで、スケジュール生成部１が、操作入力受付部５で受け付ける操作入力に基づいて目標充電量Bを設定するとともに目標充電量Bから余裕量Eを差し引いた充電量(=B-E)と目標充電量Bとの割合(達成率:(B-E)/B×100[%])を推定し、推定した達成率を情報提示部６に提示させることが望ましい。つまり、使用者が目標充電量Bを入力した時点で、実際にどの程度まで充電されるかという目安(達成率)が情報提示部６から使用者に提示されるので、使用者が目標充電量Bを見直したり、事前に達成率を知ることにより、使用者にとっての利便性が向上する。
【００３３】
また、制御部２がスケジュールに従ってリモコンブレーカRBiの制御を行っている間、スケジュール生成部１がスケジュールに関する情報、例えば、各車両EVの充電量(残量)や充電終了の予想時刻、充電の異常、過去の充電実績などを情報提示部６から使用者に適宜提示させることが望ましい。これにより、使用者にとっての利便性が向上する。
【００３４】
次に、本発明の要旨について説明する。上述した達成率は各車両EV毎にばらつくと考えられる。例えば、帰着時刻から出発時刻までの滞在時間が短い車両EVほど達成率が低くなり、また、目標充電量Bが多い車両EVほど達成率が低くなると予想される。
【００３５】
そこで本実施形態の充電制御装置CTでは、達成率の高い車両EVから達成率の低い車両EVへ電力を供給し、後者の車両EVの達成率が高くなるようにしている。例えば、出発時刻が午前６時で達成率が60%の車両EV1と、出発時刻が午前９時で達成率が100％の車両EV2とがあると仮定する。制御部２は、リモコンブレーカRB1，RB2をオンして２台の車両EV1，EV2が接続されているコンセントCS1，CS2同士を接続するとともに、達成率が100％である車両EV2の充放電制御装置に対して、充電から放電に切り換えるように指示する制御コマンドを出力する。但し、その他のリモコンブレーカRB3，…は全てオフしているものとする。当該制御コマンドを受け取った車両EV2の充放電制御装置が充電器を停止して放電器を動作させれば、車両EV2の放電器における出力電圧が交流電力系統ACの系統電圧(例えば、実効値100ボルト)よりも高く設定されているため、当該車両EV2から放電される電力が車両EV1のみに供給される。故に、交流電力系統ACのみから充電される場合と比較して車両EV1の達成率を高めることができる。その結果、出発時刻(乗車予定時刻)までに充電が終了しない(目標充電量Bまで充電されない)車両EVを減らすことができる。
【００３６】
但し、本実施形態では車両EV1から車両EV2へ直接電力を供給しているが、例えば、車両EV2から放電される電力を主分電盤MBと副分電盤SBとの間に設置された蓄電装置(鉛蓄電池)に充電し、当該蓄電装置から放電される電力を車両EV1に供給するようにしても構わない。つまり、達成率の高い車両EVが複数台あっても、スケジュールの関係でこれら複数台の車両EVから同時に放電させることができない場合があるが、このような場合であっても、上述のように蓄電装置を介することで各車両EVの放電のタイムラグを解消することができる。
【００３７】
ここで、全ての車両EVが充分に充電されており、且つ各車両EVの出発時刻までに相当な時間がある場合において、建物BD内の電気機器と合わせた消費電力が電力会社との契約電力の許容範囲を越えそうなときに車両EVから放電される電力を電気機器に供給すればよい。そうすれば、消費電力が契約電力を越えてしまうことを防ぐことができる。なお、具体的には、制御部２がリモコンブレーカRBiをオンすることで各車両EVから電気機器への給電路を形成すればよい。つまり、本実施形態では制御部２が給電路開閉手段に相当する。
【００３８】
ところで、営業車や配送車あるいはレンタカーなどは利用者(運転者)と車両EVとが一対一に対応しておらず、各利用者(営業担当者や配送員など)が空いている車両EVを任意に選択して利用することができる。そこで、充電制御装置CTにより、残量の少ない車両EV1から放電される電力を残量の多い車両EV2へ供給させ、後者の車両EV2をより短時間で満充電すれば、出発時刻の早い利用者が当該車両EV2を利用することができる。このようにすれば、複数台の車両EVの間で充放電される電力量が相対的に抑えられるため、充電器や放電器の電力変換に伴う電力損失を低減することができる。
【符号の説明】
【００３９】
CT  充電制御装置
１  スケジュール生成部(推定手段)
２  制御部(情報取得手段，開閉手段，制御手段)
４  記憶部(記憶手段)
EV  車両(電気自動車)
【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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