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技術 充電制御方法、蓄電装置および充電制御システム

出願人 日本電信電話株式会社
発明者 杣谷聡文野崎洋介竹内章加藤直樹
出願日 2006年9月4日 (14年3ヶ月経過) 出願番号 2006-239143
公開日 2008年3月21日 (12年9ヶ月経過) 公開番号 2008-067418
状態 拒絶査定
技術分野 電池の充放電回路 電池等の充放電回路 交流の給配電
主要キーワード 保守周期 エネルギー使用効率 稼動数 天気概況 駆動エネルギー源 駆動電力源 優先係数 推奨時間帯
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

蓄電装置蓄電池充電するにあたって、給電設備電力系統にかかる負担を抑制し、かつ、充電残量をより高度に管理可能にした充電制御方法を提供する。

解決手段

蓄電装置の充電制御方法であって、蓄電池の充電残量を監視し、電力供給側充電推奨時間帯情報および充電残量を含む制御要因情報から蓄電池を充電する時間帯の情報を含む充電制御情報を決定し、充電制御情報に基づいて蓄電池に充電を行うものである。

概要

背景

省エネルギーへの対応や、騒音または排気ガス抑制対策として、蓄電装置から供給する電力駆動エネルギー源の一部または全部として使用する電力供給装置、車両、または車両搭載装置脚光を浴び始めている。これらは、内燃機関のみにより駆動する場合に比べ、エネルギー利用効率が高く、排出ガスを抑制できる他、低騒音化が容易であるという利点を有する。

具体的には、ハイブリッド自動車電気自動車電動フォークリフトのような駆動用電池搭載車両高所作業車電動作業台電池移動電源設備等が挙げられる(非特許文献1)。なお、現行の市販ハイブリッド自動車は、内燃機関による発電のみで必要電力を賄っているが、搭載する蓄電装置の容量を増加し、電気自動車としての色彩をより強めたプラグインハイブリッド自動車計画されている。この場合、外部電源より積極的に充電することにより、現行のハイブリッド車よりもエネルギー使用効率を向上させることが期待できる。
豊田自動織機ホームページ電動フォークリフト機能説明<URL: http://www.toyota−lf.com/instruction/geneo_b/show/index.html>

概要

蓄電装置の蓄電池を充電するにあたって、給電設備電力系統にかかる負担を抑制し、かつ、充電残量をより高度に管理可能にした充電制御方法を提供する。蓄電装置の充電制御方法であって、蓄電池の充電残量を監視し、電力供給側充電推奨時間帯情報および充電残量を含む制御要因情報から蓄電池を充電する時間帯の情報を含む充電制御情報を決定し、充電制御情報に基づいて蓄電池に充電を行うものである。

目的

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、蓄電装置の蓄電池を充電するにあたって、給電設備や電力系統にかかる負担を抑制し、かつ、充電残量をより高度に管理可能にした充電制御方法、蓄電装置および充電制御システムを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
12件
牽制数
9件

この技術が所属する分野

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請求項1

蓄電装置充電制御方法であって、蓄電池充電残量監視し、電力供給側充電推奨時間帯情報および前記充電残量を含む制御要因情報から前記蓄電池を充電する時間帯の情報を含む充電制御情報を決定し、前記充電制御情報に基づいて前記蓄電池に充電を行う、充電制御方法。

請求項2

前記蓄電池の放電量を予測した予測放電量を算出し、前記予測放電量を含む前記制御要因情報から前記充電制御情報を決定する、請求項1記載の充電制御方法。

請求項3

外部から受信する電力需要外部要因情報に基づいて電力需要を予測した電力需要情報を求め、前記電力需要情報を含む前記制御要因情報から前記充電制御情報を決定する、請求項1または2記載の充電制御方法。

請求項4

蓄電池と、前記蓄電池の充電残量を監視する電池管理部と、電力供給側の充電推奨時間帯情報が記録された記憶部、または該充電推奨時間帯情報を外部から受信する受信部と、前記充電残量および前記充電推奨時間帯情報を含む制御要因情報から前記蓄電池を充電する時間帯の情報を含む充電制御情報を決定する演算部と、前記充電制御情報に基づいて前記蓄電池に充電を行う充電制御部と、を有する蓄電装置。

請求項5

前記蓄電池の放電量を予測した予測放電量を算出する放電量予測部をさらに有し、前記演算部は、前記予測放電量を含む前記制御要因情報から前記充電制御情報を決定する請求項4記載の蓄電装置。

請求項6

外部から受信する電力需要外部要因情報に基づいて電力需要を予測した電力需要情報を求める需要予測部をさらに有し、前記演算部は、前記電力需要情報を含む前記制御要因情報から前記充電制御情報を決定する請求項4または5記載の蓄電装置。

請求項7

蓄電池と、該蓄電池の充電残量を監視する電池管理部と、電力供給側の充電推奨時間帯情報を外部から受信する受信部と、前記充電残量および前記充電推奨時間帯情報を含む制御要因情報から前記蓄電池を充電する時間帯の情報を含む充電制御情報を決定する演算部と、前記充電制御情報に基づいて前記蓄電池に充電を行う充電制御部とを含む蓄電装置と、前記充電推奨時間帯情報が記録された記憶部と該充電推奨時間帯情報を前記蓄電装置に送信する送信部とを含む制御装置と、を有する充電制御システム

請求項8

蓄電池と、該蓄電池の充電残量を監視する電池管理部と、該充電残量の情報を外部に送信する送信部と、前記蓄電池を充電する時間帯の情報を含む充電制御情報を外部から受信する受信部と、該充電制御情報にしたがって前記蓄電池に充電を行う制御部とを含む蓄電装置と、前記蓄電装置から前記充電残量の情報を受信する受信部と、電力供給側の充電推奨時間帯情報が記録された記録部と、前記充電残量および前記充電推奨時間帯情報を含む制御要因情報から前記充電制御情報を決定する演算部と、該充電制御情報を前記蓄電装置に送信する指令分配部とを含む制御装置と、を有する充電制御システム。

請求項9

前記蓄電池の放電量を予測した予測放電量を算出する放電量予測部を前記蓄電装置または前記制御装置にさらに有し、前記放電量予測部が前記蓄電装置に設けられている場合、前記送信部は前記予測放電量の情報を前記制御装置の前記受信部に送信し、前記演算部は前記予測放電量の情報を含む前記制御要因情報から前記充電制御情報を決定し、前記放電量予測部が前記制御装置に設けられている場合、前記演算部は前記予測放電量の情報を含む前記制御要因情報から前記充電制御情報を決定する、請求項8記載の充電制御システム。

請求項10

外部から受信する電力需要外部要因情報に基づいて電力需要を予測した電力需要情報を求める需要予測部を前記制御装置にさらに有し、前記演算部は前記電力需要情報を含む前記制御要因情報から前記充電制御情報を決定する、請求項8または9記載の充電制御システム。

技術分野

0001

本発明は、二次電池を用いた蓄電装置充電制御方法、蓄電装置および充電制御システムに関する。

背景技術

0002

省エネルギーへの対応や、騒音または排気ガス抑制対策として、蓄電装置から供給する電力駆動エネルギー源の一部または全部として使用する電力供給装置、車両、または車両搭載装置脚光を浴び始めている。これらは、内燃機関のみにより駆動する場合に比べ、エネルギー利用効率が高く、排出ガスを抑制できる他、低騒音化が容易であるという利点を有する。

0003

具体的には、ハイブリッド自動車電気自動車電動フォークリフトのような駆動用電池搭載車両高所作業車電動作業台電池移動電源設備等が挙げられる(非特許文献1)。なお、現行の市販ハイブリッド自動車は、内燃機関による発電のみで必要電力を賄っているが、搭載する蓄電装置の容量を増加し、電気自動車としての色彩をより強めたプラグインハイブリッド自動車計画されている。この場合、外部電源より積極的に充電することにより、現行のハイブリッド車よりもエネルギー使用効率を向上させることが期待できる。
豊田自動織機ホームページ電動フォークリフト機能説明<URL: http://www.toyota−lf.com/instruction/geneo_b/show/index.html>

発明が解決しようとする課題

0004

これらの車両または設備が有する蓄電装置は、その使用に際し、予め充電をしておく必要があるか、あるいは充電をしておいた方がエネルギー使用効率を高めることができるが、充電の開始の設定は使用者に任されることとなる。このため、多数の蓄電装置搭載車を有する工場事業所では、例えば作業終了時刻と同時に一斉に充電を開始すると、給電設備供給能力オーバーしたり、ピークに合わせた給電設備の増強が必要になったりして非効率となる問題が生じる。

0005

この対策としては、非特許文献1に開示された方法で、充電開始予約タイマー機能や充電終了時刻機能を利用して、充電開始時刻終了時刻をずらし、充電による電力需要のピークを分散させることが可能である。しかしながら、この方法では、給電設備が抱える他の電力需要の状況や更に上位の電力系統の状況まで考慮して適宜充電時間帯を変更したり、充電残量や今後の使用予定に応じて充電対象優先順位を適宜変更したりすることは困難である。

0006

将来、蓄電装置搭載車が個別の家庭にまで普及した場合、一定時間帯に充電による需要が集中するおそれがあるが、車両所有者間で相互に負荷平準化のための連絡を取り合って手動で充電時間帯の設定を変更することは非現実的である。

0007

このように電池の使用予定、および先に述べた給電側事情を考慮して充電を制御するのが望ましいが、前述の通り従来の充電システムでは、使用者による充電開始操作か、個々の充電装置の制御に任されるため、電池の使用予定と給電側の事情との両者を案した制御は、事実上困難であった。

0008

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、蓄電装置の蓄電池を充電するにあたって、給電設備や電力系統にかかる負担を抑制し、かつ、充電残量をより高度に管理可能にした充電制御方法、蓄電装置および充電制御システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記目的を達成するための本発明の充電制御方法は、蓄電装置の充電制御方法であって、
蓄電池の充電残量を監視し、
電力供給側充電推奨時間帯情報および前記充電残量を含む制御要因情報から前記蓄電池を充電する時間帯の情報を含む充電制御情報を決定し、
前記充電制御情報に基づいて前記蓄電池に充電を行うものである。

0010

本発明では、充電推奨時間帯情報に基づいて求められた時間帯に蓄電池を充電する制御を行っているため、電力供給側の状況に合わせて効率的に蓄電池を充電することが可能となる。

発明の効果

0011

本発明によれば、蓄電池の充電残量の情報と充電推奨時間帯の情報とから蓄電池を充電するのに最適な時間帯を求めることにより、電力系統や給電設備などの電力供給側への負荷の集中を避けることができ、電力設備利用率の向上が図れる。そのため、経済的で効率的な電力設備運用が可能となる。

0012

また、風力発電太陽光発電出力変動に対してそれを相殺する調整手段として動作することで、発電出力の制御が不可能か、困難な発電設備が電力系統におよぼす影響を緩和できる。

発明を実施するための最良の形態

0013

(第1の実施形態)
本実施形態における、蓄電装置の充電制御システムの構成を説明する。

0014

図1は本実施形態の充電制御システムの一構成例を示すブロック図である。

0015

図1に示すように、本実施形態の充電制御システムは、蓄電装置3と、充電装置6とを有する構成である。蓄電装置3は、蓄電池1と、蓄電池1の充電残量を監視する電池管理部2と、充電装置6に情報を送信する送信部33とを有する。充電装置6は、蓄電装置3から情報を受信する受信部31と、充電制御部4と、演算部32と、充電電力変換部5とを有する。

0016

充電装置6は外部の電力系統または給電設備制御部(以下では、単に給電設備制御部と称する)7と信号線で接続されている。充電電力変換部5には外部から電力の供給を受ける給電線が接続され、充電電力変換部5および蓄電池1は電力供給線で接続されている。蓄電装置3の送信部33と充電装置6の受信部31は信号線または無線等の通信手段により接続されている。以下に、各装置の構成について詳細に説明する。

0017

蓄電装置3の電池管理部2は蓄電池1の充電残量を監視し、その情報を送信部33に渡す。送信部33は充電残量の情報を充電装置6の受信部31に送信する。充電制御部4にはプログラムにしたがって所定の処理を実行するCPU(Central Processing Unit)(不図示)と、プログラムを格納するためのメモリ(不図示)とを有する。

0018

充電装置6の受信部31は、蓄電装置3から充電残量の情報を受信すると、その情報を充電制御部4に渡す。また、給電設備制御部7から充電推奨時間帯情報または時間帯別許容電力情報(時間帯別に供給が許容できる電力量の情報)を含む給電関連情報を受信すると、給電関連情報を充電制御部4に渡す。充電残量の情報および給電関連情報は充電を制御する際の要因になる基本的な情報であることから、これらの情報を制御要因情報と称する。なお、給電関連情報に時間帯別電力単価情報(時間帯別の電力単価の情報)が含まれていてもよい。

0019

ここで、充電推奨時間帯情報について説明する。充電推奨時間帯情報とは、充電するのに最適な時間帯を示す情報である。通常、人が活発に活動している時間帯で電力需要が高くなり、多くの人が就寝している時間帯に電力需要が低くなる。電力会社は電力需要の低くなる時間帯での電力単価を電力需要の高い時間帯よりも低くしている。そのため、電力需要の低い時間帯に充電するのが望ましい。

0020

充電推奨時間帯を最も単純に指定する場合を説明する。例えば、午後10時から午前8時までがそれ以外の時間よりも電力単価が安ければ、充電推奨時間帯を午後10時から午前8時の間に指定する。

0021

充電推奨時間帯をより高度に指定する場合を説明する。図2は時間帯別の充電優先度を示すグラフである。横軸時刻であり、縦軸は1時間単位の時間帯別の充電の優先度を示す優先係数である。優先係数の値は、他の電力需要が少なく利用の余力が大きな時間帯ほど大きくなるように棒グラフで表されている。このグラフの優先係数に対応して充電推奨時間帯を指定することが可能となる。図2のグラフから、充電推奨時間帯としては午前2時から午前6時が望ましい。そして、午前4時から午前5時に充電量のピークがくるようにする形態が最適となることがわかる。

0022

なお、午前8時過ぎから午後10時前までの電力単価は、午後10時から午前8時までの時間よりも高い上、他の電力需要が多く、充電に適しない時間帯である。そのため、このグラフでは午前8時過ぎから午後10時前までの優先係数をゼロとしている。

0023

演算部32および充電制御部4を含む構成には、プログラムにしたがって所定の処理を実行するCPU(不図示)と、プログラムを格納するためのメモリ(不図示)とを有し、CPUがプログラムを実行することで、充電制御部4および演算部32のそれぞれは次のような動作を行う。

0024

充電制御部4は、受信部31から受け取る充電残量の情報と充電推奨時間帯情報を演算部32に渡す。演算部32は、充電残量の情報と充電推奨時間帯情報とから最適な充電時間帯または時間帯別充電量の少なくともいずれかの情報を含む充電制御情報を求め、充電制御情報を充電制御部4に渡す。充電制御部4は、充電制御情報の充電方法にしたがって蓄電池1を充電するように充電電力変換部5を制御する。

0025

最適な充電時間帯とは、例えば、図2に示した午前2時から午前6時を示す。また、最適な時間帯別充電量とは、例えば、午前3時からの1時間、午前4時からの1時間、午前5時からの1時間のそれぞれの時間帯に、必要な全体の充電量を3:5:2になるように分割した充電量を示す。

0026

なお、充電推奨時間帯情報は外部から入手してもよいが、演算部32が、時間帯別許容電力情報と時間帯別電力単価情報から充電推奨時間帯情報を決定してもよい。また、演算部32が、図2のグラフの優先係数に代えて、擬似的な時間帯別電力単価情報を用い、より電力負荷の軽い時間帯に擬似単価が安くなるように設定してもよい。

0027

このようにして、充電装置6は、未明から早朝の間に電力単価に対応して優先係数を設定し、より電力負荷の軽い時間帯に優先して充電時間帯として選択したり、充電電力が多くなるように制御したりすることが可能となる。その結果、蓄電池1の充電費用が最も安くなるように最適化される。

0028

次に、本実施形態の充電制御システムの動作を説明する。

0029

図3は本実施形態の充電制御システムの動作手順を示すフロー図である。

0030

蓄電装置3の電池管理部2は、蓄電池1の充電残量を監視し(ステップ101)、充電残量の情報を送信部33を介して充電装置6に送信する(ステップ102)。

0031

充電装置6の充電制御部4は、蓄電装置3から充電残量の情報を受信し、図に示さない給電設備制御部から充電推奨時間帯情報を受信すると、これらの制御要因情報から充電に対する負担が最も軽減するように最適化を行った充電時間帯の情報または時間帯別充電量を求める(ステップ103)。そして、充電制御部は、これら2つのうち少なくともいずれかの情報を含む充電制御情報に基づいて充電電力変換部5を制御し、蓄電池1を充電させる(ステップ104)。

0032

上記の最適化にあたっては、遺伝的アルゴリズムタブサーチ等の最適化アルゴリズムを用いれば、時間帯毎に電力単価や許容電力が不連続に変化する場合にも、経済性を含めた最適化が容易となる。

0033

本実施形態の充電制御システムは、蓄電装置から受け取る充電残量の情報と、電力系統もしくは給電側の要請または指定に基づく充電推奨時間帯または時間毎の許容電力情報とから充電時間帯や時間帯別充電量を最適化して求めることにより、電力系統や給電設備への負荷の集中を避けることができ、電力設備の利用率の向上が図れる。

0034

一般的に電力負荷が低く電力単価の安い深夜時間帯に充電した方がコスト面でも負荷の平準化や発電設備の効率的な運転の面で有利であるが、同じ深夜時間帯のなかでも電力消費がより少なくなる未明の時間帯を中心に充電した方が、電力系統や給電設備にとってより有利となる場合が多い。本実施形態の最適化では、これらの時間帯別電力単価情報や推奨時間帯情報を考慮することにより、経済的で効率的な電力設備運用が可能となる。

0035

なお、充電装置6に記憶部を設け、充電推奨時間帯情報などの給電関連情報を管理者が充電装置6を操作して記憶部に記録するようにしてもよい。また、図1に示した構成では蓄電装置3と充電装置6とが分離した構成となっているが、必ずしも分離する必要はなく、図4に示すように、蓄電装置3fの内部に充電装置6相当部を包含した構成としてもよい。また、この場合においても、図5に示すように、蓄電装置3gに受信部31の代わりに記憶部34を設け、管理者が給電関連情報を記憶部34に予め記録しておいてもよい。
(第2の実施形態)
本実施形態の充電制御システムの構成を説明する。

0036

図6は本実施形態の充電制御システムの一構成例を示すブロック図である。なお、第1の実施形態で説明した構成と同様な構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

0037

図6に示すように、本実施形態の充電制御システムは、制御センタに設けられた制御装置11と、制御装置と信号線で接続された複数の蓄電装置3aとを有する。制御装置11は、発電装置13および電力負荷12のそれぞれと接続されている。なお、蓄電装置を複数としているが、1台であってもよい。

0038

蓄電装置3aは、第1の実施形態で説明した充電装置6と蓄電装置3とが一体になった構成から演算部32を除いた構成である。図6に示すように、蓄電装置3aは、制御装置11から情報を受信する受信部51と、充電制御部4aと、充電電力変換部5aと、蓄電池1と、電池管理部2と、制御装置11に情報を送信する送信部52とを有する。

0039

制御装置11は、電力系統または給電設備内における電力の需要を予測する需要予測部8と、蓄電装置3aから情報を受信する受信部41と、充電推奨時間帯情報を記録するための記憶部42と、充電制御の最適化計算を行う演算部9と、最適化した結果を各蓄電装置3aに分配する指令分配部10とを有する。

0040

受信部41は、発電装置13から時間帯別発電計画の情報を受信し、各蓄電装置3aから充電残量の情報を受信する。また、給電設備制御部7から充電推奨時間帯情報、時間帯別許容電力情報および時間帯別電力単価情報のうち少なくともいずれかを含む給電関連情報を受信する。受信部41は、受信したこれらの情報を演算部に9に渡す。なお、必要に応じて発電用燃料単価や機器メンテナンス時期予定の情報が給電関連情報に含まれていてもよい。

0041

需要予測部8は、電力負荷12から必要に応じて希望運転予定の情報を受信する。また、信号線を介して外部から気温湿度等の気象予測情報を受信する。気象予測情報は、インターネットなどを介して情報配信サービスによるものであってもよく、気象情報を扱う専門の業者からの配信によるものであってもよく、管理者が直接入力するものであってもよい。以下では、電力負荷12の希望運転予定の情報や気象予測情報を電力需要外部要因情報と称する。気象予測情報が電力需要外部要因となるのは、気象条件により電力の需要が変化するからである。例えば、真夏において熱帯夜になれば、深夜でもエアコンを利用する家庭が多くなり、電力需要が増すことになる。

0042

需要予測部8は、電力需要外部要因情報から将来の電力需要を予測し、求めた需要予測結果を記憶部42に格納する。なお、希望運転予定の情報を受信部41を介して需要予測部8が受け取るようにしてもよい。

0043

演算部9は、受信部41から受信する時間帯別発電計画、給電関連情報および各蓄電装置3aの充電残量の情報と、記憶部42に格納された需要予測結果とを基にして、予め設定された所定の条件を目的関数として各蓄電装置3aの充電制御情報を求める。また、電力負荷12に対して時間帯別需要許容電力を算出し、発電装置13に対して時間帯別発電出力を算出する。所定の条件とは、例えば、運用コスト最低にするための条件や炭酸ガス排出量を最低にするための条件である。以下では、充電制御情報、時間帯別需要許容電力の情報、時間帯別発電出力の情報などを指令情報と称する。

0044

指令分配部10は、各蓄電装置3aに情報を配信する送信部として機能し、各蓄電装置3aについての充電制御情報を受け取ると、各蓄電装置3aに対応して充電制御情報を送信する。

0045

なお、需要予測部8および演算部9を含む構成には、プログラムにしたがって所定の処理を実行するCPU(不図示)と、プログラムを格納するためのメモリ(不図示)とを有し、CPUがプログラムを実行することで、需要予測部8および演算部9のそれぞれは上述の動作を行う。

0046

次に、本実施形態の充電制御システムの動作を説明する。

0047

図7は本実施形態の充電制御システムの動作手順を示すフロー図である。なお、制御装置11は、希望運転予定の情報または気象予測情報を含む電力需要外部要因情報を予め受信し、発電装置13から時間帯別発電計画の情報を予め受信し、これらの情報を記憶部42に格納している。

0048

蓄電装置3aは蓄電池1の充電残量を監視し(ステップ201)、充電残量の情報を送信部52を介して制御装置11に送信する(ステップ202)。

0049

制御装置11が蓄電装置3aから充電残量の情報を受信すると、需要予測部8は、記憶部42に格納された電力需要外部要因情報を読み出し、電力需要外部要因情報から将来の電力需要を予測し、求めた需要予測結果を一旦記憶部42に格納する(ステップ203)
続いて、演算部9は、需要予測結果、給電関連情報、時間帯別発電計画および充電残量の情報を基にして、所定の条件を目的関数として最適化を行って各蓄電装置3aへの充電制御情報を求める(ステップ204)。具体的には、各蓄電装置3aに対して少なくとも充電時間帯または時間帯別充電量の情報を含む充電制御情報を求める。また、電力負荷12に対して時間帯別需要許容電力を算出し、発電装置13に対して時間帯別発電出力を算出する。その後、指令分配部10は、最適化計算の結果を受け取ると、装置毎に装置に対応した指令情報を送信する(ステップ205)。

0050

上述の電力需要の予測手法としては、ニューラルネット法や重回帰法を用いればよい。また、本実施形態では、予測のための説明変数として気温や湿度等の気象予測情報を挙げているが、これに限定されるものではなく、過去の需要実績曜日行事開催の有無等を説明変数に加えて予測してもよい。

0051

本実施形態の充電制御システムは、充電推奨時間帯または時間毎の許容電力の算定にあたり、他の電力負荷の需要予測結果や計測、または外部よりの情報に基づく設備余力情報を用いることにより、蓄電池の充電をより高精度に最適化することができる。

0052

なお、本実施形態の充電制御システムでは、発電装置13から時間帯別発電計画の情報を受信しているが、この情報は必須ではない。また、電力系統または給電設備制御部7より時間帯別許容電力情報を得る例となっているが、これに限定されるものではない。予め設定した給電設備能力または契約電力と、計測によって得られる需要値または予測によって得られる需要値とから制御装置11内で算出してもよい。

0053

また、蓄電装置以外の電力負荷12より希望運転予定の情報を得ているが、この場合に限らない。例えば、蓄熱電気式熱源装置の場合、現在の蓄熱量、必要な蓄熱量、熱源機の出力などの情報を基にして制御装置11内で推定または算出してもよい。

0054

また、制御装置11は、本実施形態のように需要家内に設置してもよいし、遠隔地に設置し、複数の需要家を通信を介して管理するものであってもよい。

0055

本実施形態の充電制御システムを風力発電等の発電出力の変動が電力系統に及ぼす影響を緩和する目的に適用できる。例えば、発電出力の変動を吸収する方向に需要を変化させたい場合、本システムを有する需要家に対し、時間帯別希望電力情報として提供する。これにより、本システムはこの情報を制限条件として最適化計算を実行し、結果として希望の時間帯別電力需要を実現できる。

0056

また、蓄電装置3aは、充電残量の情報の他に、自装置の蓄電池1の種類を示す電池種別情報を制御装置11に送信してもよい。この場合、制御装置11の演算部9が充電制御情報を求める際に電池種別も考慮して最適化を行うように予めプログラムしておく。これにより、蓄電池1の種類に対応してより最適な充電の制御を行うことが可能となる。以下に、電池種別毎に最適に充電するための条件を説明する。

0057

蓄電装置を構成する二次電池はその種類により適切な充電方法が異なる。例えば、蓄電装置を構成する電池がニッケル水素電池の場合、他の電池に比べ自己放電量が多く、直近に使用予定がないにも係わらず満充電にすると、より自己放電損失が大きくなる。またリチウムイオン電池の場合、満充電状態で放電すると電池劣化が進行するという問題があり、いずれの電池もなるべく使用直前に充電するのが望ましい。これに対し鉛電池の場合は、サルフェーションによる劣化防止のため、放電量によっては使用後なるべく早く所定のレベルまで充電する必要がある。このように電池種別毎に性質が異なるため、電池の性質を考慮して充電を制御するのが望ましい。この場合、給電側の事情と電池の性質との両者を勘案した制御が可能となる。

0058

また、図8に示すように制御装置11cから充電推奨時間帯情報を図4に示した複数の蓄電装置3fに配信するようにしてもよい。制御装置11cは、充電推奨時間帯情報が記録された記憶部61と、充電推奨時間帯情報を複数の蓄電装置3fに配信する送信部62とを有する。各蓄電装置3fは、制御装置11cから受信する充電推奨時間帯情報に基づいて第1の実施形態で説明したのと同様にして自装置の充電制御情報を求め、その情報にしたがって蓄電池1を充電する。この場合、充電推奨時間帯情報を制御装置11cでまとめて管理し、複数の蓄電装置3fに同一の情報を配信することが可能となる。

0059

さらに、図4に示した蓄電装置3fまたは図5に示した蓄電装置3gに本実施形態の需要予測部8を設けるようにしてもよい。
(第3の実施形態)
本実施形態の充電制御システムの構成を説明する。

0060

図9は本実施形態の充電制御システムの一構成例を示すブロック図である。なお、第2の実施形態と同様な構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

0061

図6で説明した充電制御システムとの違いは、過去の放電実績が格納された記憶部となるデータベース21が蓄電装置3bに設けられ、また、放電量を予測するための放電量予測部22が電池管理部2aに設けられたことである。

0062

なお、充電制御部4aに設けられたCPUがプログラムを実行することで放電量予測部22を動作させてもよく、電池管理部2aに放電量予測部22を動作させるためのCPUが設けられていてもよい。

0063

データベース21には過去の日別の放電量が格納されている。そして、放電量予測部22は、これらのデータを基に曜日毎使用実績分類し、例えば、翌日に該当する曜日の放電量を予測する。そして、得られた予測放電量を制御装置11に送信部52を介して送信する。

0064

制御装置11の演算部9は受信部41を介して受信する予測放電量から各蓄電装置3bの必要充電量または必要充電時間を含む充電要求情報を求める。そして、第2の実施形態で説明した最適化演算の際にこの充電要求情報も含めて最適化演算を行い、各蓄電装置3bの充電制御情報を求める。

0065

放電量の予測にあっては、曜日毎の使用実績を説明変数としてニューラルネット法や重回帰法により予測する。ここで過去の放電量を曜日毎に分類するのは、蓄電装置使用者の行動パターンに曜日依存性が強く出るためである。なお、必要に応じて気温や湿度、天気概況等の気象予報値突発的なイベント情報を説明変数に加え予測精度の向上を図ってもよい。

0066

なお、放電量予測部22が、必要充電量または必要充電時間を算出し、これらの情報のうち少なくともいずれかを含む充電要求情報を制御装置11に送信するようにしてもよい。

0067

本実施形態の充電制御システムの動作手順については、図7で説明したステップ202で蓄電装置3aが予測放電量を制御装置11に送信し、制御装置11で上述した最適化演算が行われ、他の処理は図7で説明したのと同様であるため、ここではその詳細な説明を省略する。

0068

本実施形態の充電制御システムでは、蓄電池残量に加え蓄電装置の予測放電量とから必要充電量を求めることにより、不必要な充電を避けることができ、電池ロスを低減したり電池寿命延命を図ったりするなどの高度な電池管理が容易となる。また、充電時間や充電に要する電力量が減少するため、充電時間帯の設定や時間帯別充電電力の設定自由度が大きくなり、より多数の蓄電装置の充電制御が容易となる。

0069

また、蓄電装置の予測放電量を過去の曜日毎の放電実績を用いて算出することにより、使用者は特別な情報入力をすることなく適正な充電量を設定できる。

0070

図10は本実施形態の充電制御システムの別の構成例を示すブロック図である。図9に示した構成例では、データベース21と放電量予測部22とを蓄電装置3b内に設けているが、本実施形態では、制御装置11a内に放電量予測部22aを設け、データベース21の情報を記憶部42aに記録している。この場合は、例えば、蓄電装置3cの充電時などの際に、蓄電装置3cが送信部52を介して制御装置11aに当日の放電量の情報を送信する。逆に翌日の放電量の予測結果を運用管理部14より電池管理部2cに対し、同じく通信の手段により返送するようにする。

0071

図10に示した構成のように、予測放電量を管理する部分を蓄電装置外部に設け、複数の蓄電装置を管理することにより、多量の実績データを保持することが容易となる。その結果、予測精度の向上に資する他、蓄電装置間稼動の均一化や保守周期の設定が容易となる。また、蓄電装置がリースの場合は、リース対象の使用実績管理の目的にも使用できる。

0072

さらに、図4に示した蓄電装置3fまたは図5に示した蓄電装置3gに本実施形態の放電量予測部22とデータベース21を設けるようにしてもよい。
(第4の実施形態)
本実施形態は、蓄電装置が、例えば、電気自動車やプラグインハイブリッド車等の車両の駆動電力源である場合の実施形態である。

0073

本実施形態の充電制御システムの構成を説明する。図11は本実施形態の充電制御システムの一構成例を示すブロック図である。なお、図9で説明した充電制御システムと同様な構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

0074

蓄電装置3e内に設けたデータベース21bに、過去の行き先毎の放電量を格納する。以下では、行き先毎の放電量の情報を行き先別放電量と称する。また、放電量予測部22bは、放電量の予測に際し、予測しようとする将来の行き先情報を受け取ると、該当する行き先情報に対して過去の行き先別放電量の情報をデータベース21bから読み出し、その情報を基にして予測放電量を算出する。そして、予測放電量の情報を送信部52を介して制御装置11に送信する。

0075

制御装置11の演算部9は受信部41を介して受信する予測放電量から各蓄電装置3eの必要充電量または必要充電時間を含む充電要求情報を求める。そして、第2の実施形態で説明した最適化演算の際にこの充電要求情報も含めて最適化演算を行い、各蓄電装置3eの充電制御情報を求める。

0076

上述した将来の行き先情報の入力は、例えば、カーナビゲーションシステム目的地を入力する方法でもよいし、定められた配送ルートがある場合は、ルート指定でもよい。

0077

また、第3の実施形態の別の構成例で示した図10のように、放電量を制御装置11で管理する場合には、行き先や配送ルート情報を制御装置11にて管理し、放電量を予測するようにする。また、データベース21bに渋滞情報天候の情報も記録してもよい。この場合、制御装置11が渋滞情報や天候の情報を一括して管理することが可能となる。

0078

渋滞情報を管理するのは、渋滞が多いほど放電量が多くなるからである。天候情報を取り込む目的は、天候による車載エアコン稼動率電池効率の変化、走行抵抗の変化に伴う放電量の変化を予測することにある。また、天候により行楽に出かける車両の数が変化することから、走行する車両の数を天候情報からある程度読み取ることも可能である。天気が良ければ、道路が渋滞する確率が高くなり、放電量が多くなると予測できる。

0079

また、複数の車両と、各車両のルートまたは行き先、および運行スケジュール等を管理する配車管理システムが別に設けられている場合は、この配車管理システムから行き先またはルートの情報を制御装置11に対して通知するように予め設定しておけばよい。

0080

また、過去の行き先別放電量をデータベース21bに格納する際に、外気温や日時の情報を併せて格納するようにすれば、放電量予測の際、外気温や季節によるシステム効率の変動や空調設備の稼動の有無による放電量の変動を予測に反映することができ、予測精度向上を図ることができる。

0081

本実施形態の充電制御システムは、車両用蓄電装置の予測放電量について、第3の実施形態で説明したデータベース21内の実績の他に、行き先または走行経路の設定と、行き先または走行経路に対する過去の放電実績とからも算出している。そのため、本予測手段を用いることにより、突発的な行動か、逆に一定地域を定期配送する場合のように走行経路の定まった定期的な行動に対しても、より高精度な放電量の予測が可能となる。

0082

上記第1の実施形態から第4の実施形態を例として説明した本発明の充電制御システムは、風力発電や太陽光発電のように、発電出力の制御が不可能か困難な発電設備が電力系統におよぼす影響を緩和するための手段としても活用できる。

0083

例えば、調整用発電所稼動数が少ない深夜においては、風力発電による出力変動を相殺するための調整余力不足する。このため風力発電所が電力系統からの切り離しを余儀なくされたり、出力変動のある風力発電を新規に設置するのが困難になりつつあるという問題がある。この問題に対し、本発明のシステムを電力系統の調整手段として活用することにより、調整用発電所の代替機能を発揮することができる。

0084

具体的には、実測または予測により求めた風力発電の時間帯別出力変動に対し、この変動を打ち消す方向の希望する需要変動、すなわち希望運転予定相当の情報を本発明のシステムに通知する。本発明のシステムは、その通知に基づいて許す範囲内で、希望に沿うように蓄電装置の充電電流を時間帯毎に設定する。このような蓄電システムネットワーク等により多数統合することにより、風力発電等の出力変動による電力系統への影響を緩和することができる。

0085

また、将来的に全電力に対する原子力発電比率が増加するに伴い、相対的に調整用発電の構成比が低下する。このため、深夜や連休等の電力需要低下時には、これまで安全性や効率面から一定出力での運転を基本としていた原子力発電においても出力調整運転を余儀なくされると予想されている。このような事態にあっても、上記風力発電の例と同様に本システムを活用し、ネットワークで統合することにより、調整用発電所の代替機能を発揮させることができ、原子力出力調整を回避するか最小限に抑えることができる。

図面の簡単な説明

0086

第1の実施形態の充電制御システムの一構成例を示すブロック図である。
第1の実施形態の充電制御システムの制御における優先係数に関する説明図である。
第1の実施形態の充電制御システムの動作手順を示すフロー図である。
第1の実施形態における充電装置の別の構成例を示すブロック図である。
第1の実施形態における充電装置の別の構成例を示すブロック図である。
第2の実施形態の充電制御システムの一構成例を示すブロック図である。
第2の実施形態の充電制御システムの動作手順を示すフロー図である。
第2の実施形態の充電制御システムの別の構成例を示すブロック図である。
第3の実施形態の充電制御システムの一構成例を示すブロック図である。
第3の実施形態の充電制御システムの別の構成例を示すブロック図である。
第4の実施形態の充電制御システムの一構成例を示すブロック図である。

符号の説明

0087

1蓄電池
2,2a,2b電池管理部
3,3a,3b,3c,3e,3f,3g蓄電装置
4,4a充電制御部
5,5a充電電力変換部
6充電装置
7電力系統または給電設備制御部
8需要予測部
9演算部
10指令分配部
11,11a、11c制御装置
12電力負荷
13発電装置
21,21a,21bデータベース
22,22a,22b放電量予測部

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