(57)【要約】【課題】車両用充電システムにおいて、系統電力と創エネ部発電とを合わせたピーク電力制御を実現する。【解決手段】電力変換部１０１は、系統電力１０６および創エネ部１０２が発電する電力を変換していずれか一つ以上の充電スタンドに接続されるいずれか一つ以上の車両１０５に配分する。電力制御部１０４は、系統電力１０６のピーク電力制御値と、電力変換部１０１から通知された創エネ部１０２の発電量に基づいて、ピーク電力制御値を算出する。電力制御部１０４は、いずれか一つ以上の充電スタンドに接続されるいずれか一つ以上の車両１０５と通信を行いながら、算出したピーク電力制御値に基づいてピーク電力制御を実施する。電力制御部１０４は、創エネ部１０２の発電電力に基づく電力を蓄電部１０３に蓄電させ、ピーク電力制御値がさらに安定するように、電力変換部１０１から蓄電部１０３への電力要求を決定するようにしてよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電力を複数の充電スタンドに供給することにより、前記各充電スタンドに充電ケーブルまたは非接触充電部を介して電気的に接続される車両内の蓄電池の充電を行う車両用充電システムであって、
電気エネルギー以外のエネルギーを用いて発電を行う創エネ部と、
前記系統電力および前記創エネ部が発電する電力を変換していずれか一つ以上の前記充電スタンドに接続されるいずれか一つ以上の前記車両に配分するとともに、前記創エネ部の発電量を取得する電力変換部と、
前記系統電力のピーク電力制御値および前記創エネ部の発電量に基づいてピーク電力制御値を算出し、いずれか一つ以上の前記充電スタンドに接続されるいずれか一つ以上の前記車両と通信を行いながら前記ピーク電力制御値に基づいてピーク電力制御を実施する電力制御部と、
を備えることを特徴とする車両用充電システム。
【請求項２】
系統電力を複数の充電スタンドに供給することにより、前記各充電スタンドに充電ケーブルまたは非接触充電部を介して電気的に接続される車両内の蓄電池の充電を行う車両用充電システムであって、
電気エネルギー以外のエネルギーを用いて発電を行う創エネ部と、
前記創エネ部が発電する電力または前記系統電力に基づく電力を蓄電する蓄電部と、
前記系統電力、前記創エネ部が発電する電力、および前記蓄電部に電力要求を出力することにより該電力要求に基づいて前記蓄電部が放電する電力を変換していずれか一つ以上の前記充電スタンドに接続されるいずれか一つ以上の前記車両に配分するとともに、前記創エネ部の発電量および前記蓄電部の蓄電情報を取得する電力変換部と、
前記系統電力のピーク電力制御値、前記創エネ部の発電量、および前記蓄電部の蓄電情報に基づいてピーク電力制御値を算出し、いずれか一つ以上の前記充電スタンドに接続されるいずれか一つ以上の前記車両と通信を行いながら前記ピーク電力制御値に基づいてピーク電力制御を実施するとともに、前記ピーク電力制御値が安定するように前記電力要求を算出して前記電力変換部に出力する電力制御部と、
を備えることを特徴とする車両用充電システム。
【請求項３】
前記車両内の蓄電池を前記蓄電部として用いる、
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用充電システム。
【請求項４】
系統電力を複数の充電スタンドに供給することにより、前記各充電スタンドに充電ケーブルまたは非接触充電部を介して電気的に接続される車両内の蓄電池の充電を行う車両用充電方法であって、
電気エネルギー以外のエネルギーを用いて創エネ発電を行い、
前記系統電力および前記創エネ発電による電力を変換していずれか一つ以上の前記充電スタンドに接続されるいずれか一つ以上の前記車両に配分し、
前記創エネ発電の発電量を取得し、
前記系統電力のピーク電力制御値および前記創エネ発電の発電量に基づいてピーク電力制御値を算出し、
いずれか一つ以上の前記充電スタンドに接続されるいずれか一つ以上の前記車両と通信を行いながら前記ピーク電力制御値に基づいてピーク電力制御を実施する、
ことを特徴とする車両用充電方法。
【請求項５】
系統電力を複数の充電スタンドに供給することにより、前記各充電スタンドに充電ケーブルまたは非接触充電部を介して電気的に接続される車両内の蓄電池の充電を行う車両用充電システムであって、
電気エネルギー以外のエネルギーを用いて創エネ発電を行い、
前記創エネ発電の電力または前記系統電力に基づく電力を蓄電部に蓄電し、
前記系統電力、前記創エネ発電の電力、および前記蓄電部に電力要求を出力することにより該電力要求に基づいて前記蓄電部が放電する電力を変換していずれか一つ以上の前記充電スタンドに接続されるいずれか一つ以上の前記車両に配分し、
前記創エネ発電の発電量および前記蓄電部の蓄電情報を取得し、
前記系統電力のピーク電力制御値、前記創エネ発電の発電量、および前記蓄電部の蓄電情報に基づいてピーク電力制御値を算出し、
前記充電スタンドを介していずれか一つ以上の前記充電スタンドに接続されるいずれか一つ以上の前記車両と通信を行いながら前記ピーク電力制御値に基づいてピーク電力制御を実施し、
前記ピーク電力制御値が安定するように前記電力要求を算出して前記電力変換部に出力する、
ことを特徴とする車両用充電方法。
【請求項６】
前記車両内の蓄電池を前記蓄電部として用いる、
ことを特徴とする請求項５に記載の車両用充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラグインハイブリット車、ＥＶ車（エレクトリックビークル：電気自動車）が急速に発展しており（以下「ＥＶ車等」または単に「車両」と呼ぶ）、車の充電を行う充電スタンドや家庭用充電器等の充電ステーションの普及が見込まれる。
【０００３】
このような車両の利用者は、充電ステーションに設置された充電スタンドに充電ケーブルによって車両を接続して、車両の蓄電池の充電を行う。また、最近では、床に埋め込まれた給電部の上に車両を移動することにより、充電ケーブルを接続することなく、非接触で車両に充電を行うことができる非接触充電システムも開発されている。
【０００４】
充電ステーションの運営者は、効率的な経営を行うために、充電ケーブルまたは非接触充電による充電スタンドを複数台設置する。運営者は、規定容量の電力契約を電力事業者と結んで充電ステーションを運営し、各充電スタンドには系統電力から受電設備を介して電力が供給される。この場合、受電設備には主幹ブレーカが設置される。そして、複数の車両がそれぞれ充電スタンドに接続されて充電される場合には、各車両の充電における電力使用量の合計が主幹ブレーカに設定された契約電力量を上回らないようにしなければならない。電力使用量の合計が契約電力量を上回ると、充電ステーションの主幹ブレーカが落ちてしまい、利用者や運営者に大きな影響を及ぼす。
【０００５】
そこで、充電ステーションの運営にあたっては、各車両の充電における電力使用量の合計が主幹ブレーカに設定された契約電力量を上回らないようにするようなピーク電力制御が必要となる。
【０００６】
従来、このピーク電力値は、主幹ブレーカに設定された契約電力量に応じて時間にかかわらず決定される一定量であった。
この一方で、電力供給一般を考えた場合に、近年では、太陽光発電や燃料電池等のいわゆる創エネ設備を組み込んだシステムが実用化されつつあり、充電ステーションのシステムにも、このような創エネ設備を装備することにより、効率的な充電ステーションの運営を行うことができると考えられる。
【０００７】
しかしながら従来は、契約している系統電力に対するピーク電力制御しか行われていなかったため、創エネ設備を装備しても、適切なピーク電力制御が行われず、全体としてどれくらいの電力を使用可能であるのかがわからないという問題点を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１５１３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、系統電力と創エネ部発電とを合わせたピーク電力制御を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、系統電力を複数の充電スタンドに供給することにより、各充電スタンドに電力線または非接触充電部を介して電気的に接続される車両内の蓄電池の充電を行う車両用充電システムであって、電気エネルギー以外のエネルギーを用いて発電を行う創エネ部と、創エネ部の発電量を取得しその発電量と系統電力のピーク電力制御値に基づいてピーク電力制御値を算出し、そのピーク電力制御値と充電スタンドへの車両の接続状況に基づいて、電力要求を出力する電力制御部と、電力要求に基づいて、系統電力および創エネ部が発電する電力を変換して充電スタンドに配分する電力変換部とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、創エネ部の発電量を監視してリアルタイムにピーク電力制御を実施することが可能となる。
また、蓄電池の電力により、安定したピーク電力制御を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の全体構成図である。
【図２】本実施形態のシステム構成図である。
【図３】本実施形態の制御動作の第１の実施形態を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の制御動作の第２の実施形態を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の全体構成図である。
本実施形態は、車両用充電システムとして実施される。このシステムでは、系統電力１０６が受電設備（図２参照）を介して複数の充電スタンド（図２参照）に供給されることにより、各充電スタンドに電力線または非接触充電部を介して電気的に接続される例えばＡ〜Ｃとして示される各車両１０５内の蓄電池の充電が行われる。
【００１４】
本システムは、電気エネルギー以外のエネルギーを用いて発電を行う創エネ部１０２を備える。この創エネ部１０２は、例えば太陽光発電、風力発電、または燃料電池による発電等を行う。
【００１５】
電力変換部１０１は、系統電力１０６および創エネ部１０２が発電する電力を変換していずれか一つ以上の充電スタンドに接続されるいずれか一つ以上の車両１０５に配分する。また、電力変換部１０１は、創エネ部１０２の電力の変換状態に基づいて創エネ部１０２の発電量を取得し、電力情報として電力制御部１０４に通知する。
【００１６】
電力制御部１０４は、例えば系統電力１０６の契約時に特には図示しない主幹ブレーカの許容値として定まる系統電力１０６のピーク電力制御値と、電力変換部１０１から通知された創エネ部１０２の発電量に基づいて、ピーク電力制御値を算出する。そして、電力制御部１０４は、いずれか一つ以上の充電スタンドに接続されるいずれか一つ以上の車両１０５と通信を行いながら、算出したピーク電力制御値に基づいてピーク電力制御を実施する。
【００１７】
図１に示されるシステムでは、創エネ部１０２が発電し電力変換部１０１が変換した電力を蓄電する蓄電部１０３をさらに備えることができる。なお、蓄電部１０３は、系統電力１０６を電力変換部１０１が変換した電力を蓄電してもよい。蓄電部１０３は、受電設備内に設置されることが望ましいが、いずれかの車両１０５内の蓄電池で代用されるような構成が採用されてもよい。
【００１８】
この場合、電力変換部１０１は、系統電力１０６、創エネ部１０２が発電する電力、および蓄電部１０３に電力要求を出力することによりその電力要求に基づいて蓄電部１０３が放電する電力を変換していずれか一つ以上の充電スタンドに接続されるいずれか一つ以上の車両１０５に配分する。また、電力変換部１０１は、創エネ部１０２の発電量および蓄電部１０３の蓄電情報を取得し、電力情報として電力制御部１０４に通知する。
【００１９】
これに対して電力制御部１０４は、系統電力１０６のピーク電力制御値と、電力変換部１０１から通知された創エネ部１０２の発電量および蓄電部１０３の蓄電情報に基づいて、ピーク電力制御値を算出する。そして、電力制御部１０４は、いずれか一つ以上の充電スタンドに接続されるいずれか一つ以上の車両１０５と通信を行いながら、算出したピーク電力制御値に基づいてピーク電力制御を実施する。これとともに、電力制御部１０４は、算出されるピーク電力制御値が安定するように、電力変換部１０１が蓄電部１０３に要求すべき電力要求を算出して電力変換部１０１に出力する。電力変換部１０１は、電力制御部１０４から通知された電力要求を、蓄電部１０３に要求する。
【００２０】
図２は、図１の構成をさらに具体化した本発明の実施形態のシステム構成図である。図２において、図１の場合と同じ機能を有する部分には同じ番号を付してある。
図２において、受電設備２００は、図１で示した電力変換部１０１、創エネ部１０２、蓄電部１０３、および電力制御部１０４を収容するほか、一つ以上の充電スタンド２０１と例えば電力線通信方式やＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）方式により電力設定値等の各種充電制御情報を通信する通信部２０３を収容する。
【００２１】
電力変換部１０１が出力する電力は、電力線を介して一つ以上の充電スタンド２０１に電送される。さらにこの電力は、充電スタンド２０１から充電経路２０２上の電力回線２０２−１を介して、その充電スタンド２０１に接続される車両１０５内の充電制御部２０６に電送される。電力回線２０２−１は、例えば車載または充電スタンド２０１に接続されている充電ケーブル、あるいは非接触充電方式による電磁誘導接続または共鳴磁界接続である。車両１０５内の充電制御部２０６は、通信部２０５から指示された充電量で、車両１０５内の特には図示しないバッテリへの充電を行う。
【００２２】
一方、受電設備２００内の電力制御部１０４から通信部２０３を介して出力される電力設定値は、電力線通信方式やＬＡＮ方式により、一つ以上の充電スタンド２０１内の通信部２０４に電送される。充電スタンド２０１内の通信部２０４は、充電経路２０２上の通信回線２０２−２を介して、その充電スタンド２０１に接続される車両１０５内の通信部２０５に電送される。通信回線２０２−２は、例えばＣＰＬＴ（コントロールパイロット）信号方式による充電ケーブル内通信線回線、または米国に本拠を置く業界団体Ｗｉ−Ｆｉアライアンスによって認定されるＩＥＥＥ８０２．１１シリーズ通信規格を利用した例えば非接触充電方式と併用される無線通信回線である。車両１０５内の通信部２０５は、受信した電力設定値に基づく充電量での充電を、充電制御部２０６に指示する。
【００２３】
図３は、図２のシステム構成に基づく本実施形態の制御動作の第１の実施形態を示すフローチャートである。このフローチャートで示される制御動作は、図１または図２の蓄電部１０３を用いない場合の制御動作を示している。以下、随時図２の各部分と図３の各ステップを参照するものとする。
【００２４】
まず、系統電力１０６のピーク電力制御値Ｐｋが、電力制御部１０４に設定される（ステップＳ３０１）。この値は、例えば系統電力１０６の契約時に特には図示しない主幹ブレーカの許容値として設定される。
【００２５】
次に、電力制御部１０４は、受電設備２００に接続されている一つ以上の充電スタンド２０１において充電を行う車両１０５があるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。各充電スタンド２０１において充電する車両１０５があるか否かは、例えば、各充電スタンド２に電力回線２０２−１が接続されたことを契機として、充電スタンド２０１が通信部２０４を介して通信部２０３に車両接続通知を行い、電力制御部１０４がこれを認識することにより判定できる。
【００２６】
充電する車両１０５があってステップＳ３０２の判定がＹＥＳとなると、電力制御部１０４から電力変換部１０１に通知がなされる。これにより、電力変換部１０１は、創エネ部１０２の電力の変換状態に基づいて創エネ部１０２の発電量Ｐｃを取得し（ステップＳ３０３）、電力情報として電力制御部１０４に通知する（ステップＳ３０４）。
【００２７】
電力制御部１０４は、ステップＳ３０１で設定された系統電力１０６のピーク電力制御値Ｐｋに、ステップＳ３０４で電力変換部１０１から通知された創エネ部１０２の発電量Ｐｃを足し合わせた値として、ピーク電力制御値Ｐｐを算出する（ステップＳ３０５）。
【００２８】
そして、電力制御部１０４は、通信部２０３、通信部２０４、および通信部２０６を介して、いずれか一つ以上の充電スタンド２０１に接続されるいずれか一つ以上の車両１０５と通信を行いながら、算出したピーク電力制御値Ｐｐに基づいてピーク電力制御を実施する（ステップＳ３０６）。より具体的には、電力制御部１０４は、現在設定されているピーク電力制御値Ｐｐを超えないように、各車両１０５に対して、許容する充電電流値を通知する。充電を開始する（開始している）各車両１０５の充電制御部２０６は通信部２０５に通知された充電電流値を設定して充電を行う。電力変換部１０１は、系統電力１０６および創エネ部１０２が発電する電力を変換していずれか一つ以上の充電スタンド２０１に接続されるいずれか一つ以上の車両１０５に配分する。
【００２９】
図４は、図２のシステム構成に基づく本実施形態の制御動作の第２の実施形態を示すフローチャートである。このフローチャートで示される制御動作は、図１または図２の蓄電部１０３を用いた場合の制御動作を示している。以下、随時図２の各部分と図３の各ステップを参照するものとする。
【００３０】
まず、図３のステップＳ３０１と同様に、系統電力１０６のピーク電力制御値Ｐｋが、電力制御部１０４に設定される（ステップＳ４０１）。
次に、電力制御部１０４は、図３のステップＳ３０２と同様に、受電設備２００に接続されている一つ以上の充電スタンド２０１において充電を行う車両１０５があるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。
【００３１】
充電する車両１０５があってステップＳ４０２の判定がＹＥＳとなると、電力制御部１０４から電力変換部１０１に通知がなされる。これにより、電力変換部１０１は、創エネ部１０２の電力の変換状態に基づいて創エネ部１０２の発電量Ｐｃを取得する（ステップＳ４０３）。また、蓄電部１０３から電力変換部１０１へは、蓄電部１０３の相対的な充電レベルを示す蓄電情報Ｐｂ（例えばＳＯＣ値：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が送信される（ステップＳ４０４）。電力変換部１０１は、上述の発電量Ｐｃと蓄電情報Ｐｂを、電力情報として電力制御部１０４に通知する（ステップＳ４０５）。
【００３２】
電力制御部１０４は、ステップ４０１で設定された系統電力１０６のピーク電力制御値Ｐｋと、ステップＳ４０５で電力変換部１０１から通知された創エネ部１０２の発電量Ｐｃおよび蓄電部１０３の蓄電情報Ｐｂに基づいて、ピーク電力制御値Ｐｐ２を算出する（ステップＳ４０６）。
【００３３】
これとともに、電力制御部１０４は、算出されるピーク電力制御値Ｐｐ２が安定するように、電力変換部１０１が蓄電部１０３に要求すべき電力要求Ｐｂ２を補正しながら算出して電力変換部１０１に出力する。より具体的には、電力制御部１０４は、現在のピーク電力制御値Ｐｐ２から創エネ部１０２の発電量Ｐｃを減算して得られる値を現在の電力要求Ｐｂ２として算出する。
【００３４】
そして、電力制御部１０４は、図３のステップＳ３０６の場合と同様にして、いずれか一つ以上の充電スタンド２０１に接続されるいずれか一つ以上の車両１０５と通信を行いながら、算出したピーク電力制御値Ｐｐ２に基づいてピーク電力制御を実施する（ステップＳ４１０）。電力変換部１０１は、電力制御部１０４から通知された電力要求Ｐｂ２を、蓄電部１０３に要求する。そして、電力変換部１０１は、系統電力１０６、創エネ部１０２が発電する電力、および上記電力要求Ｐｂ２に基づいて蓄電部１０３が放電する電力を変換して、いずれか一つ以上の充電スタンド２０１に接続されるいずれか一つ以上の車両１０５に配分する。
【００３５】
図５は、図３および図４のフローチャートに基づく各制御動作によって実現される本実施形態の動作を、従来技術と比較した説明図である。
従来技術では、図５（ａ）に示されるように、ピーク電力制御値Ｐｋは、系統電力からのみ決定されていた一定値であったため、創エネ部が接続されても、その発電量Ｐｃを活用することができず、結局ピーク電力制御値Ｐｋを超える電力供給を行うことができなかった。
【００３６】
これに対して、図３の第１の実施形態による制御動作では、図２の創エネ部１０２の発電量Ｐｃに系統電力１０６から設定されるピーク電力制御値Ｐｋが足し合わされてピーク電力制御値Ｐｐが決定される。これにより、創エネ部１０２で発電される電力を有効に充電される車両１０５に配分することができる。
【００３７】
ここで、図５（ｂ）に示されるように、創エネ部１０２の発電形態によっては、例えばソーラーパネルが用いられる場合等において、ピーク電力制御値Ｐｐが、創エネ部１０２での発電量Ｐｃの影響を受けて時間的に変動し得る。そこで、さらに安定した電力供給を可能とするために、図４の第２の実施形態による制御動作では、創エネ部１０２の発電量Ｐｃが監視されることにより、図５（ｃ）に示されるように、ピーク電力制御値Ｐｐ２が一定になるように、蓄電部１０３における電力供給量が電力要求Ｐｂ２として調整される。これにより、蓄電部１０３と創エネ部１０２を含めたピーク電力制御が可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１０１  電力変換部
１０２  創エネ部
１０３  蓄電部
１０４  電力制御部
１０５  車両
１０６  系統電力
２００  受電設備
２０１  充電スタンド
２０２  充電経路
２０２−１  電力回線
２０２−２  通信回線
２０３、２０４、２０５  通信部
２０６  充電制御部
【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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