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JP7251503B2 - 電力管理装置、及び電力管理方法 - Google Patents

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Description

本開示は、電力管理装置及び電力管理方法に関し、より具体的には、電動車両を利用して電力の需給調整を行なう技術に関する。
特開2016-158309号公報(特許文献1)には、車両に搭載されたバッテリ(以下、「車載バッテリ」とも称する)の寿命の低下を抑制する充放電制御装置が開示されている。この充放電制御装置は、車両外部の充放電設備に搭載され、車両が充放電設備に接続されている状態で、周囲の気温が所定の閾値以上である場合に、車載バッテリの電力を車両外部へ出力する放電制御を実行する。こうした放電制御により、車載バッテリが高SOC(State Of Charge)の状態で高温に晒される時間が低減され、車載バッテリの寿命の低下が抑制される。
特開2016-158309号公報
近年、複数の電動車両を利用して電力網の需給調整を行なう電力管理システムが提案されている。電動車両は、当該車両に搭載された蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行するように構成される車両である。
上記特許文献1に記載される技術では、車両ごとの制御を前提としており、電力網の需給バランスへの配慮がなされていない。たとえば、多くの車両が上記技術を採用した場合、気温の高い日に多くの車両が同時に電力網に対して給電を行ない、電力網が供給過多の状態になる可能性がある。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電力網の需給調整を行ないつつ、複数の電動車両の各々が備える蓄電装置の寿命の低下を全体として抑制することができる電力管理装置及び電力管理方法を提供することである。
本開示に係る電力管理装置は、蓄電装置を備える電動車両に対して、電力網の電力を用いた蓄電装置の充電、又は電力網に対する給電の要請を行なうことにより、電力網の需給調整を行なうように構成される。この電力管理装置は、複数の電動車両を含む車両グループから目標数の電動車両を選定する選定部と、選定部により選定された各電動車両に対して上記の要請を行なう要請部とを備える。選定部は、車両グループに含まれる各電動車両の蓄電装置の温度及びSOCを取得し、蓄電装置の温度と蓄電装置のSOC(State Of Charge)とによって予め定められた優先順位に従って選定を行なうように構成される。
蓄電装置が高SOCかつ高温の状態になると、蓄電装置の劣化が促進される傾向がある。蓄電装置が充電されてSOCが高くなると、蓄電装置は劣化しやすくなる。蓄電装置の放電によりSOCが低くなると、蓄電装置は劣化しにくくなる。
上記の電力管理装置は、電動車両に蓄電装置の充電又は放電(電力網に対する給電)の要請を行なうことにより電力網の需給調整を行なうように構成される。要請部は、選定部によって選定された電動車両に対して上記の要請を行なう。選定部は、蓄電装置の温度と蓄電装置のSOCとによって予め定められた優先順位に従って上記の選定を行なう。こうした優先順位によれば、充電の要請を行なう際の選定において、蓄電装置の温度及びSOCから判断して、充電により蓄電装置の劣化が促進される可能性が高い状態の電動車両を選定されにくくすることができる。また、上記の優先順位によれば、給電の要請を行なう際の選定において、蓄電装置が劣化しやすい状態(温度及びSOC)になっている電動車両を選定されやすくすることができる。上記のような優先順位に従って電動車両の選定が行なわれることで、複数の電動車両の各々が備える蓄電装置の寿命の低下が全体として抑制される。また、選定部により選定された電動車両によって、電力網の需給調整が行なわれる。このように、上記電力管理装置によれば、電力網の需給調整を行ないつつ、複数の電動車両の各々が備える蓄電装置の寿命の低下を全体として抑制することが可能になる。
なお、上記の電力管理装置は、蓄電装置の充電と電力網に対する給電との一方のみを要請可能に構成されてもよい。また、上記の電力管理装置は、蓄電装置の充電と電力網に対する給電との両方を要請可能に構成され、状況に応じて、蓄電装置の充電と電力網に対する給電とのいずれかを要請するように構成されてもよい。蓄電装置の劣化しやすさと蓄電装置の温度及びSOCとの関係は、予め実験又はシミュレーションによって確認されてもよい。SOCは、蓄電残量を示し、たとえば、満充電状態の蓄電量に対する現在の蓄電量の割合を0~100%で表わしたものである。
上記「目標数」は、電力網の需給調整を行なうことができる台数を示す。選定部は、目標数を確定してから電動車両の選定を開始してもよい。また、選定された電動車両の性能及び/又は状態に応じて目標数が変動してもよい。たとえば、要請部によって充電が要請される電動車両を選定部が選定する場合には、選定部は、電動車両を新たに1台選定するたびに、選定された各電動車両の充電可能な電力の積算値を取得し、取得された電力積算値が目標電力に達したときに、選定された電動車両の数が目標数に達したと判断してもよい。
上記の電力管理装置は、要請部によって充電が要請される電動車両を選定するときの優先順位を定める第1優先情報を記憶する第1記憶部をさらに備えてもよい。第1優先情報は、蓄電装置の温度と蓄電装置のSOCとによって設定された複数の区分に対して、蓄電装置のSOCが低い区分ほど優先順位が高くなり、かつ、蓄電装置の温度が低い区分ほど優先順位が高くなるように、区分ごとの優先順位を定めてもよい。上記の選定部は、要請部によって充電が要請される電動車両を選定するときには、第1優先情報が定める区分ごとの優先順位に従って、車両グループから優先順位の高い順に電動車両を選定するように構成されてもよい。
上記の電力管理装置では、充電の要請を行なう際の選定において、蓄電装置のSOCが低い電動車両と、蓄電装置の温度が低い電動車両とが選定されやすくなり、蓄電装置が高SOCかつ高温の状態になっている電動車両は選定されにくくなる。このように選定が行なわれることにより、複数の電動車両の各々が備える蓄電装置の寿命の低下が全体として抑制されやすくなる。また、上記の電力管理装置では、区分ごとに優先順位を付与するため、電動車両1台ずつに優先順位を付与する構成よりも、処理負荷を小さくすることができる。
上述したいずれかの電力管理装置において、車両グループに含まれる複数の電動車両の各々は、蓄電装置の冷却を行なう冷却装置を備えてもよい。上記の要請部は、選定部により選定された各電動車両に対して、冷却装置により蓄電装置の温度を所定温度以下にすることをさらに要請するように構成されてもよい。上記の第1優先情報は、第1区分と第2区分と第3区分と第4区分とに対して、第1区分、第2区分、第3区分、第4区分の順に優先順位を定めてもよい。第1区分は、蓄電装置のSOCが第1閾値よりも低く、かつ、蓄電装置の温度が第2閾値よりも低い区分である。第2区分は、蓄電装置のSOCが第1閾値よりも低く、かつ、蓄電装置の温度が第2閾値よりも高い区分である。第3区分は、蓄電装置のSOCが第1閾値よりも高く、かつ、蓄電装置の温度が第2閾値よりも低い区分である。第4区分は、蓄電装置のSOCが第1閾値よりも高く、かつ、蓄電装置の温度が第2閾値よりも高い区分である。
上記の電力管理装置は、シンプルな制御で、電力網の需給調整を行ないつつ、複数の電動車両の各々が備える蓄電装置の寿命の低下を全体として抑制することができる。また、上記の電力管理装置は、冷却装置により蓄電装置の温度を所定温度以下にすることをさらに要請する。このため、蓄電装置の温度が高い車両(たとえば、第2区分又は第4区分に属する車両)が選定された場合においても、冷却装置により蓄電装置の温度が所定温度以下になる。これにより、充電による蓄電装置の劣化が抑制される。
上記の第1閾値及び第2閾値の各々は、任意に設定可能である。たとえば、第1閾値が30%以上70%以下であり、第2閾値が30℃以上50℃以下であってもよい。
上述したいずれかの電力管理装置は、要請部によって給電が要請される電動車両を選定するときの優先順位を定める第2優先情報を記憶する第2記憶部をさらに備えてもよい。第2優先情報は、蓄電装置の温度と蓄電装置のSOCとによって設定された複数の区分に対して、蓄電装置のSOCが高い区分ほど優先順位が高くなり、かつ、蓄電装置の温度が高い区分ほど優先順位が高くなるように、区分ごとの優先順位を定めてもよい。上記の選定部は、要請部によって給電が要請される電動車両を選定するときには、第2優先情報が定める区分ごとの優先順位に従って、車両グループから優先順位の高い順に電動車両を選定するように構成されてもよい。
上記の電力管理装置では、給電の要請を行なう際の選定において、蓄電装置が高SOCかつ高温の状態になっている電動車両が選定されやすくなり、蓄電装置のSOCが低い電動車両と、蓄電装置の温度が低い電動車両とは選定されにくくなる。このように選定が行なわれることにより、複数の電動車両の各々が備える蓄電装置の寿命の低下が全体として抑制されやすくなる。また、上記の電力管理装置では、区分ごとに優先順位を付与するため、電動車両1台ずつに優先順位を付与する構成よりも、処理負荷を小さくすることができる。
上述したいずれかの電力管理装置は、所定の除外要件を満たす電動車両を車両グループから除外する除外部をさらに備えてもよい。こうした構成によれば、状況に応じて、要請に適していない電動車両を車両グループから除外することができる。
上記の除外部は、要請部によって蓄電装置の充電又は電力網に対する給電の即時実行が要請されるときに、選定部による選定に先立ち、電力網に接続されていない状態の電動車両を車両グループから除外するように構成されてもよい。
電力網に接続されていない状態の電動車両は、充電又は給電の即時実行の要請に対応できない可能性が高い。上記構成によれば、要請に適していない電動車両を車両グループから除外することができる。
上記の除外部は、外気温が所定値以上である場合には、要請部によって充電が要請される電動車両を選定する前に、蓄電装置のSOCが第3閾値よりも高い電動車両を車両グループから除外するように構成されてもよい。
外気温が高い状況下でSOCが高い蓄電装置に充電が行なわれると、充電中に蓄電装置の温度が上昇し、蓄電装置が高SOCかつ高温の状態になる可能性が高い。高SOCかつ高温の蓄電装置に対して充電が行なわれると、蓄電装置の劣化が促進される。そこで、上記構成では、外気温が所定値以上である場合に、蓄電装置のSOCが第3閾値よりも高い電動車両を車両グループから除外する。上記構成によれば、要請に適していない電動車両を車両グループから除外することができる。
上記の除外部は、要請部が要請する充電の実行期間が所定の時間帯の少なくとも一部を含む場合には、要請部によって充電が要請される電動車両を選定する前に、蓄電装置のSOCが第4閾値よりも高い電動車両を車両グループから除外するように構成されてもよい。
蓄電装置の環境(たとえば、周囲の温度及び日照強度)は、時間帯から推定できる。温度が上昇しやすい環境に蓄電装置が置かれており、かつ、蓄電装置のSOCが高い場合に、蓄電装置の充電が行なわれると、充電中に蓄電装置の温度が上昇し、蓄電装置が高SOCかつ高温の状態になる可能性が高い。そこで、上記構成では、所定の時間帯に充電が実行される場合に、蓄電装置のSOCが第4閾値よりも高い電動車両を車両グループから除外する。上記構成によれば、要請に適していない電動車両を車両グループから除外することができる。
上述したいずれかの電力管理装置において、車両グループに含まれる複数の電動車両の各々は、蓄電装置の電力を用いて蓄電装置の冷却を行なう冷却装置を備えてもよい。上記の要請部は、選定部により選定された各電動車両に対して、蓄電装置の温度が所定温度を超えている場合には前述の要請に従う充電を開始する前に冷却装置による蓄電装置の冷却を開始することをさらに要請するように構成されてもよい。上記の除外部は、蓄電装置のSOCが第5閾値よりも低く、かつ、蓄電装置の温度が上記所定温度よりも高い電動車両を車両グループから除外するように構成されてもよい。
上記の電力管理装置は、蓄電装置の温度が所定温度を超えている場合には要請に従う充電を開始する前に冷却装置による蓄電装置の冷却を開始することをさらに要請する。このため、蓄電装置の温度が高い車両が選定された場合においても、要請に従う充電を開始する前に、冷却装置により蓄電装置が冷却される。これにより、充電による蓄電装置の劣化が抑制される。しかしながら、蓄電装置のSOCが低く、冷却装置を駆動するために十分な電力が蓄電装置に残っていない場合には、電動車両が上記の要請に従って冷却装置を駆動しているときに蓄電装置が過放電になり、かえって蓄電装置の劣化が促進される可能性がある。そこで、上記構成では、蓄電装置のSOCが第5閾値よりも低く、かつ、蓄電装置の温度が上記所定温度よりも高い電動車両を車両グループから除外する。上記構成によれば、要請に適していない電動車両を車両グループから除外することができる。
本開示に係る電力管理方法は、蓄電装置を備える電動車両に対して、電力網の電力を用いた蓄電装置の充電、又は電力網に対する給電の要請を行なうことにより、電力網の需給調整を行なう電力管理方法であって、以下に説明する第1~第3ステップを含む。
第1ステップでは、車両グループに含まれる各電動車両の蓄電装置の温度及びSOCを取得する。第2ステップでは、車両グループから、蓄電装置の温度と蓄電装置のSOCとによって予め定められた優先順位に従って目標数の電動車両を選定する。第3ステップでは、選定された各電動車両に対して上記充電又は給電の要請を行なう。
上記電力管理方法によっても、前述した電力管理装置と同様、電力網の需給調整を行ないつつ、複数の電動車両の各々が備える蓄電装置の寿命の低下を全体として抑制することが可能になる。
なお、電動車両には、EV(電気自動車)、HV(ハイブリッド車両)、及びPHV(プラグインハイブリッド車両)のほか、FC車(燃料電池自動車)、レンジエクステンダーEVなども含まれる。電動車両は、遠隔操作可能に構成されてもよいし、自動運転可能に構成されてもよい。
本開示によれば、電力網の需給調整を行ないつつ、複数の電動車両の各々が備える蓄電装置の寿命の低下を全体として抑制することができる電力管理装置及び電力管理方法を提供することが可能になる。
本開示の実施の形態に係る電力管理システムに含まれる車両の構成を示す図である。 本開示の実施の形態に係る電力管理システムの概略的な構成を示す図である。 本開示の実施の形態に係る電力管理システムに含まれる車両制御装置及びサーバの詳細構成を示す図である。 本開示の実施の形態に係る電力管理方法を示すフローチャートである。 車両グループに含まれる各車両を分類するための区分情報の一例を示す図である。 充電優先情報及び給電優先情報に含まれる優先順位情報の一例を示す図である。 本開示の実施の形態に係る電力管理装置が上げDR車両を選定するときに実行する処理の詳細を示すフローチャートである。 図5及び図6に示した充電優先情報の変形例を示す図である。 本開示の実施の形態に係る電力管理装置が下げDR車両を選定するときに実行する処理の詳細を示すフローチャートである。 図5及び図6に示した給電優先情報の変形例を示す図である。 本開示の実施の形態に係る電力管理装置からの要請を承認した電動車両が実行する処理を示すフローチャートである。 図4に示した処理の変形例を示すフローチャートである。 変形例に係る除外部による第2の除外処理について説明するための図である。 変形例に係る除外部による第3の除外処理によって除外される電動車両について説明するための図である。 図12に示した変形例において、DRの種類が充電要請である場合に除外部が実行する処理を示すフローチャートである。 図15に示した処理の変形例を示すフローチャートである。 電動車両がDR予告信号を受信したときに実行される処理を示すフローチャートである。 図6に示した優先順位情報の第1の変形例を示す図である。 図6に示した優先順位情報の第2の変形例を示す図である。 図5に示した区分情報の変形例を示す図である。 図20に示した区分情報によって規定される6つの区分の優先順位の一例を示す図である。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
この実施の形態に係る電力管理システムは、複数の電動車両を含む。電力管理システムにおける複数の電動車両は、互いに異なる構成を有してもよい。ただし、この実施の形態では、電力管理システムにおける各電動車両が図1に示す構成を有するものとする。以下、区別して説明する場合を除いて、電力管理システムに含まれる複数の電動車両の各々を「車両50」と記載し、電力管理システムに含まれる複数のEVSEの各々を「EVSE40」と記載する。EVSEは、車両用給電設備(Electric Vehicle Supply Equipment)を意味する。
図1は、この実施の形態に係る電力管理システムに含まれる車両50の構成を示す図である。図1を参照して、車両50は、走行用の電力を蓄電するバッテリ130を備える。バッテリ130は、たとえばリチウムイオン電池又はニッケル水素電池のような二次電池を含んで構成される。この実施の形態では、二次電池として、複数のリチウムイオン電池を含む組電池を採用する。組電池は、複数の単電池(一般に「セル」とも称される)が互いに電気的に接続されて構成される。なお、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタのような他の蓄電装置を採用してもよい。この実施の形態に係る車両50、バッテリ130は、それぞれ本開示に係る「電動車両」、「蓄電装置」の一例に相当する。
車両50は、電子制御ユニット(以下、「ECU(Electronic Control Unit)」と称する)150を備える。ECU150は、バッテリ130の充電制御及び放電制御を行なうように構成される。また、ECU150は、車両50の外部との通信を制御するように構成される。車両50は、バッテリ130に蓄えられた電力のみを用いて走行可能な電気自動車(EV)であってもよいし、バッテリ130に蓄えられた電力とエンジン(図示せず)の出力との両方を用いて走行可能なプラグインハイブリッド車(PHV)であってもよい。この実施の形態では、車両50がユーザによって運転されるが、車両50は自動運転可能に構成されてもよい。
車両50は、バッテリ130の状態を監視する監視モジュール131をさらに備える。監視モジュール131は、バッテリ130の状態(たとえば、電圧、電流、及び温度)を検出する各種センサを含み、検出結果をECU150へ出力する。この実施の形態では、電流センサが、バッテリ130の電流経路に設けられる。また、電圧センサ及び温度センサの各々が、1つのセル毎に1つずつ設けられる。ただしこれに限られず、電圧センサ及び温度センサの各々は、複数個のセル毎に1つずつ設けられていてもよいし、1つの組電池に対して1つだけ設けられていてもよい。監視モジュール131は、上記センサ機能に加えて、SOC(State Of Charge)推定機能、SOH(State of Health)推定機能、セル電圧の均等化機能、診断機能、及び通信機能をさらに有するBMS(Battery Management System)であってもよい。ECU150は、監視モジュール131の出力に基づいてバッテリ130の状態(たとえば、温度、電流、電圧、SOC、及び内部抵抗)を取得することができる。
車両50は、バッテリ130を冷却する冷却装置132をさらに備える。この実施の形態では、ファン又はブロワのような送風機を、冷却装置132として採用する。ただしこれに限られず、冷却装置132は、バッテリ130の周囲に冷媒を循環させることによってバッテリ130を冷却するように構成されてもよい。冷却方式は、水冷でも空冷でもよい。
車両50は、EVSE40の給電方式に対応するインレット110及び充放電器120を備える。インレット110は、車両50の外部から供給される電力を受電するように構成される。また、インレット110は、充放電器120から供給される電力を車両50の外部へ出力するように構成される。なお、図1には、インレット110及び充放電器120のみを示しているが、車両50は、複数種の給電方式(たとえば、AC方式及びDC方式)に対応できるように、給電方式ごとの複数のインレット及び充放電器を備えてもよい。
EVSE40は、電源回路41を備える。EVSE40には、充電ケーブル42が接続される。充電ケーブル42は、常にEVSE40に接続されていてもよいし、EVSE40に対して着脱可能であってもよい。充電ケーブル42は、先端にコネクタ43を有し、内部に電力線を含む。インレット110には、充電ケーブル42のコネクタ43を接続することができる。EVSE40につながれた充電ケーブル42のコネクタ43が車両50のインレット110に接続されることで、EVSE40と車両50とが電気的に接続される。これにより、EVSE40から充電ケーブル42を通じて車両50に電力を供給することが可能になる。
充放電器120は、インレット110とバッテリ130との間に位置する。充放電器120は、インレット110からバッテリ130までの電力経路の接続/遮断を切り替えるリレーと、電力変換回路(たとえば、双方向コンバータ)と(いずれも図示せず)を含んで構成される。充放電器120に含まれるリレー及び電力変換回路の各々は、ECU150によって制御される。車両50は、充放電器120の状態を監視する監視モジュール121をさらに備える。監視モジュール121は、充放電器120の状態(たとえば、電圧、電流、及び温度)を検出する各種センサを含み、検出結果をECU150へ出力する。この実施の形態では、監視モジュール121が、上記電力変換回路に入力される電圧及び電流と、上記電力変換回路から出力される電圧及び電流とを検出するように構成される。
車両50外部のEVSE40とインレット110とが充電ケーブル42を介して接続されることにより、EVSE40と車両50との間で電力の授受を行なうことが可能になる。このため、車両50による外部充電(すなわち、車両50の外部から電力の供給を受けて車両50のバッテリ130を充電すること)が可能になる。外部充電のための電力は、たとえばEVSE40から充電ケーブル42を通じてインレット110に供給される。充放電器120は、インレット110が受電した電力をバッテリ130の充電に適した電力に変換し、変換された電力をバッテリ130へ出力するように構成される。また、EVSE40とインレット110とが充電ケーブル42を介して接続されることにより、車両50による外部給電(すなわち、車両50から充電ケーブル42を通じてEVSE40に給電を行なうこと)が可能になる。外部給電のための電力は、バッテリ130から充放電器120に供給される。充放電器120は、バッテリ130から供給される電力を外部給電に適した電力に変換し、変換された電力をインレット110へ出力するように構成される。外部充電及び外部給電のいずれかを実行するときには充放電器120のリレーが閉状態(接続状態)にされ、外部充電及び外部給電のいずれも実行しないときには充放電器120のリレーが開状態(遮断状態)にされる。
なお、充放電器120の構成は上記に限られず適宜変更可能である。充放電器120は、たとえば整流回路、PFC(Power Factor Correction)回路、絶縁回路(たとえば、絶縁トランス)、インバータ、及びフィルタ回路の少なくとも1つを含んでもよい。車両50がAC方式のEVSEに対して外部給電を行なう場合には、バッテリ130から放電された電力に充放電器120がDC/AC変換を行ない、変換後の交流電力が車両50からEVSEへ供給されてもよい。車両50がDC方式のEVSEに対して外部給電を行なう場合には、車両50からEVSEへ直流電力が供給され、EVSEに内蔵されるインバータによってDC/AC変換が行なわれるようにしてもよい。DC方式のEVSEの規格は、CHAdeMO、CCS(Combined Charging System)、GB/T、Teslaのいずれであってもよい。
ECU150は、プロセッサ151、RAM(Random Access Memory)152、記憶装置153、及びタイマ154を含んで構成される。プロセッサ151としては、たとえばCPU(Central Processing Unit)を採用できる。RAM152は、プロセッサ151によって処理されるデータを一時的に記憶する作業用メモリとして機能する。記憶装置153は、格納された情報を保存可能に構成される。記憶装置153は、たとえばROM(Read Only Memory)及び書き換え可能な不揮発性メモリを含む。記憶装置153には、プログラムのほか、プログラムで使用される情報(たとえば、マップ、数式、及び各種パラメータ)が記憶されている。この実施の形態では、記憶装置153に記憶されているプログラムをプロセッサ151が実行することで、ECU150における各種制御が実行される。ただし、ECU150における各種制御は、ソフトウェアによる実行に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で実行することも可能である。なお、ECU150が備えるプロセッサの数は任意であり、所定の制御ごとにプロセッサが用意されてもよい。
タイマ154は、設定時刻の到来をプロセッサ151に知らせるように構成される。タイマ154に設定された時刻になると、タイマ154からプロセッサ151へその旨を知らせる信号が送信される。この実施の形態では、タイマ154としてタイマ回路を採用する。ただし、タイマ154は、ハードウェア(タイマ回路)ではなく、ソフトウェアによって実現してもよい。また、ECU150は、ECU150に内蔵されるリアルタイムクロック(RTC)回路(図示せず)を利用して現在時刻を取得できる。
車両50は、走行駆動部140と、入力装置160と、報知装置170と、通信機器180と、駆動輪Wとをさらに備える。なお、車両50の駆動方式は、図1に示される前輪駆動に限られず、後輪駆動又は4輪駆動であってもよい。
走行駆動部140は、図示しないPCU(Power Control Unit)とMG(Motor Generator)とを含み、バッテリ130に蓄えられた電力を用いて車両50を走行させるように構成される。PCUは、たとえば、プロセッサを含んで構成される制御装置と、インバータと、コンバータと、リレー(以下、「SMR(System Main Relay)」と称する)と(いずれも図示せず)を含んで構成される。PCUの制御装置は、ECU150からの指示(制御信号)を受信し、その指示に従ってPCUのインバータ、コンバータ、及びSMRを制御するように構成される。MGは、たとえば三相交流モータジェネレータである。MGは、PCUによって駆動され、駆動輪Wを回転させるように構成される。また、MGは、回生発電を行ない、発電した電力をバッテリ130に供給するように構成される。SMRは、バッテリ130からPCUまでの電力経路の接続/遮断を切り替えるように構成される。SMRは、車両50の走行時に閉状態(接続状態)にされる。
入力装置160は、ユーザからの入力を受け付ける装置である。入力装置160は、ユーザによって操作され、ユーザの操作に対応する信号をECU150へ出力する。通信方式は有線でも無線でもよい。入力装置160の例としては、各種スイッチ、各種ポインティングデバイス、キーボード、タッチパネルが挙げられる。入力装置160は、カーナビゲーションシステムの操作部であってもよい。入力装置160は、音声入力を受け付けるスマートスピーカであってもよい。
報知装置170は、ECU150から要求があったときに、ユーザ(たとえば、車両50の乗員)へ所定の報知処理を行なうように構成される。報知装置170は、表示装置(たとえば、タッチパネルディスプレイ)、スピーカ、及びランプ(たとえば、MIL(故障警告灯))の少なくとも1つを含んでもよい。報知装置170は、メータパネル、ヘッドアップディスプレイ、又はカーナビゲーションシステムであってもよい。
通信機器180は、各種通信I/F(インターフェース)を含んで構成される。通信機器180は、DCM(Data Communication Module)を含んでもよい。通信機器180は、5G(第5世代移動通信システム)対応の通信I/Fを含んでもよい。ECU150は、通信機器180を通じて車両50外部の通信装置と無線通信を行なうように構成される。
図2は、この実施の形態に係る電力管理システムの概略的な構成を示す図である。図2を参照して、この実施の形態では、電力系統PGと、サーバ10,30と、スマートメータ11と、EVSE40A~40Dと、車両50A~50Dと、携帯端末80A~80Dとによって、VGI(Vehicle Grid Integration)システム1が構築される。
図2において、携帯端末80A~80Dは、それぞれ車両50A~50Dのユーザが携帯する携帯端末に相当する。以下、区別して説明する場合を除いて、携帯端末80A~80Dの各々を「携帯端末80」と記載する。この実施の形態では、各携帯端末80として、タッチパネルディスプレイを具備するスマートフォンを採用する。ただしこれに限られず、各携帯端末80としては、任意の携帯端末を採用可能であり、タブレット端末、スマートフォン、ウェアラブルデバイス(たとえば、スマートウォッチ)、又は電子キーなども採用可能である。
図2には、車両、携帯端末、及びEVSEが4つずつ示されているが、VGIシステム1に含まれる車両、携帯端末、及びEVSEの数は、各々独立して任意であり、10個以上であってもよいし、100個以上であってもよい。VGIシステム1は、個人が所有する車両(POV)と、MaaS(Mobility as a Service)事業者が管理する車両(MaaS車両)との少なくとも一方を含んでもよい。VGIシステム1は、特定のユーザのみが使用可能な非公共のEVSE(たとえば、家庭用のEVSE)と、不特定多数のユーザが使用可能な公共のEVSEとの少なくとも一方を含んでもよい。
図2に示す車両50AはEVSE40Aと電気的に接続されている。この実施の形態では、EVSE40Aが、逆潮流に対応するAC充電設備(たとえば、普通充電器)である。ただし、VGIシステム1は、逆潮流に対応しない充電設備を含んでもよいし、DC充電設備(たとえば、急速充電器)を含んでもよい。EVSE40Aにつながれた充電ケーブル42のコネクタ43が車両50Aのインレット110に接続されることで、車両50AとEVSE40Aとの間での通信が可能になるとともに、EVSE40Aと車両50Aとの間で電力の授受を行なうことが可能になる。これにより、外部充電及び外部給電の準備が完了する。車両50Aに搭載された通信機器180は、充電ケーブル42を介してEVSE40Aと通信するように構成される。EVSE40Aと車両50Aとの通信方式は任意であり、たとえば、CAN(Controller Area Network)であってもよいし、PLCであってもよい。EVSE40Aと車両50Aとの通信に関する規格は、ISO/IEC15118でもよいし、IEC61851でもよい。
車両50は、外部充電の準備が完了した状態(たとえば、図2に示す車両50Aの状態)で、外部充電の開始条件が成立すると、外部充電を開始する。この実施の形態では、ECU150に予約されたタイマ充電の開始時刻が到来すると、外部充電の開始条件が成立する。また、ECU150にタイマ充電もDR参加(詳細は後述)も予約されていない場合には、EVSE40につながれた充電ケーブル42のコネクタ43が車両50のインレット110に接続されると、即時充電の開始条件が成立する。即時充電は、車両50における外部充電の準備が完了すると、すぐに開始される外部充電である。また、EVSE40又は車両50に対してユーザによる所定の充電開始操作がなされた場合にも、外部充電の開始条件が成立する。充電開始操作は任意に設定できる。充電開始操作は、たとえばユーザが所定のボタンを押す操作であってもよい。後述するDR期間においては、サーバ30による車両50の遠隔操作で外部充電が行なわれる(図4及び図11参照)。
車両50は、外部給電の準備が完了した状態(たとえば、図2に示す車両50Aの状態)で、外部給電の開始条件が成立すると、外部給電を開始する。外部給電の開始条件は、たとえばEVSE40又は車両50に対してユーザによる所定の給電開始操作がなされた場合に成立する。給電開始操作は任意に設定できる。給電開始操作は、たとえばユーザが所定のボタンを押す操作であってもよい。後述するDR期間においては、サーバ30による車両50の遠隔操作で外部給電が行なわれる(図4及び図11参照)。
EVSE40Aに内蔵される電源回路41は、スマートメータ11を介して電力系統PGと電気的に接続されている。たとえば、電力系統PGから電源回路41及び充電ケーブル42を経由して車両50Aへ電力が供給されることで、バッテリ130の外部充電が行なわれる。また、車両50AがEVSE40Aに対して外部給電を行なうことによって、車両50Aから充電ケーブル42及び電源回路41を経由して電力系統PGへ電力を逆潮流させることができる。電源回路41は、電力系統PGから供給される電力を外部充電に適した電力に変換するとともに、車両50Aから供給される電力を逆潮流に適した電力に変換する。
スマートメータ11は、EVSE40Aから車両50Aに供給された電力量を計測するように構成される。また、スマートメータ11は、車両50AからEVSE40Aに逆潮流された電力量も計測するように構成される。スマートメータ11は、所定時間経過ごと(たとえば、30分経過ごと)に電力使用量を計測し、計測した電力使用量を記憶するとともにサーバ10へ送信するように構成される。スマートメータ11とサーバ10との間の通信プロトコルとしては、たとえばIEC(DLMS/COSEM)を採用できる。また、サーバ10は、サーバ30へスマートメータ11の計測値を随時送信する。サーバ10は、定期的に送信してもよいし、サーバ30からの要求に応じて送信してもよい。
VGIシステム1に含まれる各車両50に搭載された通信機器180は、たとえば移動体通信網(テレマティクス)を介してサーバ30と無線通信するように構成される。通信機器180とサーバ30との間でやり取りされる信号は暗号化されていてもよい。さらに、この実施の形態では、車両50Aに搭載された通信機器180と携帯端末80Aとが相互に無線通信するように構成される。ECU150は、無線通信により携帯端末80Aを制御して、ユーザに対する報知を携帯端末80Aに行なわせることができる。通信機器180と携帯端末80Aとの通信は、Bluetooth(登録商標)のような近距離通信(たとえば、車内及び車両周辺の範囲での直接通信)であってもよい。
携帯端末80には所定のアプリケーションソフトウェア(以下、単に「アプリ」と称する)がインストールされている。携帯端末80は、車両50のユーザによって携帯され、上記アプリを通じてサーバ30と情報のやり取りを行なうことができる。ユーザは、たとえば携帯端末80のタッチパネルディスプレイ(図示せず)を通じて、上記アプリを操作できる。また、携帯端末80のタッチパネルディスプレイは、車両50のユーザに対して報知可能に構成される。
この実施の形態では、VGIシステム1がVPP(仮想発電所)として機能する。VPPは、IoT(モノのインターネット)を利用した高度なエネルギーマネジメント技術により多数の分散型エネルギーリソース(以下、「DER(Distributed Energy Resources)」とも称する)を束ね、これらDERを遠隔・統合制御することによってあたかも1つの発電所のように機能させる仕組みである。DERの例としては、各需要家が保有するエネルギーリソース(以下、「DSR(Demand Side Resources)」とも称する)が挙げられる。VGIシステム1では、VPPを実現するためのDSRとして、蓄電装置を備える電動車両(すなわち、図1に示した車両50)を採用する。
VPPにおいて、DERを束ねてエネルギーマネジメントサービスを提供する電気事業者は、「アグリゲータ」と称される。電力会社は、たとえばアグリゲータと連携することにより、デマンドレスポンス(以下、「DR」とも称する)によって電力の需給バランスを調整することができる。DRは、デマンドレスポンス信号(以下、「DR信号」とも称する)によって各需要家に所定の要請を行なうことにより電力の需給バランスを調整する手法である。DR信号は、電力需要の抑制又は逆潮流を要請するDR信号(以下、「下げDR信号」とも称する)と、電力需要の増加を要請するDR信号(以下、「上げDR信号」とも称する)との2種類に大別される。
サーバ10は、送配電事業者に帰属するサーバである。この実施の形態では、電力会社が発電事業者及び送配電事業者を兼ねる。電力会社は、図示しない発電所及び送配電設備によって電力網(すなわち、電力系統PG)を構築するとともに、サーバ10、スマートメータ11、EVSE40A~40D、及び電力系統PGを保守及び管理する。電力会社は、たとえば電力を使用する需要家(たとえば、個人又は会社)と取引を行なうことにより利益を得ることができる。この実施の形態では、電力会社が、電力系統PGを運用する系統運用者に相当する。この実施の形態に係る電力系統PGは、本開示に係る「電力網」の一例に相当する。
サーバ30は、サーバ10、車両50A~50D、及び携帯端末80A~80Dの各々と通信可能に構成される。サーバ30は、アグリゲータに帰属するサーバである。サーバ10とサーバ30とは、たとえばVPN(Virtual Private Network)を介して相互通信可能に構成される。サーバ10とサーバ30との通信プロトコルは、OpenADRであってもよい。この実施の形態では、アグリゲータの端末(たとえば、サーバ30)が、電力会社の端末(たとえば、サーバ10)及び車両ユーザの端末(たとえば、通信機器180及び携帯端末80)の各々と通信可能に構成される。しかしこれに限られず、VGIシステム1は、電力会社に連絡するサーバと、車両ユーザに連絡するサーバとを別々に含んでもよい。これらのサーバは、異なる電気事業者(たとえば、上位/下位アグリゲータ)に管理されてもよい。
サーバ30は、制御装置31と、記憶装置32と、通信装置33とを含んで構成される。制御装置31は、プロセッサを含み、所定の情報処理を行なうとともに通信装置33を制御するように構成される。記憶装置32は、各種情報を保存可能に構成される。通信装置33は各種通信I/Fを含む。制御装置31は、通信装置33を通じて外部と通信するように構成される。
サーバ10は、DR(デマンドレスポンス)を利用して電力平準化を行なうように構成される。サーバ10が、電力平準化を行なうときには、まず、複数のアグリゲータサーバ(サーバ30を含む)の各々に対してDRへの参加を要請する信号(以下、「DR参加要請」とも称する)を送信する。DR参加要請には、当該DRの対象となる地域、DRの種類(たとえば、下げDR又は上げDR)、及びDR期間が含まれる。DR期間は、DR開始時刻及びDR終了時刻を示す情報である。サーバ30は、サーバ10からDR参加要請を受信したときに、DR可能量(すなわち、DRに従って調整可能な電力量)を求めてサーバ10へ送信するように構成される。サーバ30は、たとえば管轄内の各需要家のDR容量(すなわち、DR対応可能な容量)の合計に基づいてDR可能量を求めることができる。
サーバ10は、各アグリゲータサーバから受信したDR可能量に基づいてアグリゲータごとのDR量(すなわち、アグリゲータに依頼する電力調整量)を決定し、各アグリゲータサーバ(サーバ30を含む)にDR実行を指示する信号(以下、「DR実行指示」とも称する)を送信する。DR実行指示には、当該DRの対象となる地域、DRの種類(たとえば、下げDR又は上げDR)、アグリゲータに対するDR量、及びDR期間が含まれる。サーバ30は、DR実行指示を受信すると、管轄内の複数の車両50のうちDR対応可能な各車両50に対してDR量の割当てを行ない、車両ごとのDR信号を作成するとともに各車両50へDR信号を送信する。DR信号は、車両50のユーザに需給調整を促す価格シグナルであってもよいし、サーバ30が車両50を直接的に制御するための充電指令又は給電指令であってもよい。価格シグナルは、DRの種類(たとえば、下げDR又は上げDR)、車両50に対するDR量、DR期間、及びインセンティブ情報を含んでもよい。価格シグナルは、車両50に代えて又は加えて、携帯端末80へ送信されてもよい。車両50が遠隔操作(たとえば、サーバ30によるディスパッチ)を許可しているときには、サーバ30が充電指令又は給電指令を車両50へ送信することによって直接的に車両50を制御することが可能になる。
電気事業者は、DR信号を送信することにより、車両50のユーザに電力系統PGの需給調整を要請することができる。DR信号は、上述のようにDR実行指示に従ってサーバ30から車両50へ送信されることがある。また、DR信号は、電力市場情報に基づいてサーバ30から車両50へ送信されることもある。ECU150は、車両外部から通信機器180を通じてDR信号を受信するように構成される。また、車両50のユーザは、携帯端末80によってDR信号を受信してもよい。車両50のユーザは、ECU150及び/又は携帯端末80が上記のDR信号を受信した場合に、EVSE40及び車両50を用いてDR信号に従う外部充電又は外部放電を行なうことによって、電気事業者(たとえば、電力会社又はアグリゲータ)が要請する電力系統PGの需給調整に貢献することができる。この実施の形態では、電気事業者が要請する電力系統PGの需給調整に車両50のユーザが貢献したときには、車両50のユーザと電気事業者との間の取り決めに従い、貢献量に応じたインセンティブが電気事業者から車両50のユーザへ支払われる。貢献量は、たとえばDR信号に従う外部充電又は外部放電によって調整された電力量に相当する。この実施の形態では、スマートメータ11によって貢献量が計測される。
なお、電気事業者が上記貢献量を計測する方法は、スマートメータ11で計測する方法に限られず任意である。電気事業者は、EVSE40に内蔵される電力量計(図示せず)の測定値を用いて上記貢献量を求めてもよい。電気事業者は、車両50に搭載されたセンサの測定値を用いて上記貢献量を求めてもよい。持運び可能な充電ケーブルにメータ機能を持たせて、充電ケーブルにより計測された電力量に基づいて電気事業者が上記貢献量を求めてもよい。
この実施の形態では、サーバ30とEVSE40との間では通信が行なわれないが、サーバ30とEVSE40とは相互通信可能に構成されてもよい。サーバ30はEVSE40を経由して車両50と通信するように構成されてもよい。EVSE40は、EVSE管理用クラウドと通信可能に構成されてもよい。EVSE40とEVSE管理用クラウドとの通信プロトコルは、OCPP(Open Charge Point Protocol)であってもよい。
図3は、車両50のECU150、及びサーバ30の詳細構成を示す図である。この実施の形態に係るサーバ30は、以下に説明する構成を有することにより、電力系統PG(電力網)の需給調整を行ないつつ、複数の車両50(電動車両)の各々が備えるバッテリ130(蓄電装置)の寿命の低下を全体として抑制することを可能にしている。この実施の形態に係るサーバ30は、本開示に係る「電力管理装置」の一例に相当する。
図3を参照して、ECU150は、情報管理部501及び充放電制御部502を含む。この実施の形態に係るECU150においては、図1に示したプロセッサ151と、プロセッサ151により実行されるプログラム(たとえば、記憶装置153に記憶されるプログラム)とによって、上記各部が具現化される。ただしこれに限られず、上記各部は、専用のハードウェア(電子回路)によって具現化されてもよい。
情報管理部501は、車両50に搭載された各種センサの出力を用いて車両50の状態(たとえば、外気温、充電電力、給電電力、バッテリ130の温度、及びバッテリ130のSOC)を取得し、取得した車両状態を記憶装置153に記録するように構成される。外気温は、車両50に搭載された外気温センサ(図示せず)によって検出される。情報管理部501は、監視モジュール131の出力に基づいてバッテリ130の温度を取得する。以下、情報管理部501によって取得され、記憶装置153に記録されるバッテリ130の温度を、「電池温度」と称する。監視モジュール131は、バッテリ130(組電池)に含まれるセル毎の温度を検出する。この実施の形態では、バッテリ130の各セルについて検出された温度の平均値を、電池温度として採用する。ただしこれに限られず、平均値に代えて、最大値又は最小値のような他の代表値を採用してもよい。また、情報管理部501は、監視モジュール131の出力に基づいてバッテリ130のSOCを取得する。以下、情報管理部501によって取得され、記憶装置153に記録されるバッテリ130のSOCを、「B-SOC」と称する。情報管理部501は、公知の手法によってバッテリ130(組電池)に含まれるセル毎のSOCを測定できる。SOCの測定方法としては、たとえば電流積算法又はOCV推定法のような手法を採用できる。この実施の形態では、バッテリ130の各セルについて検出されたSOCの平均値を、B-SOCとして採用する。ただしこれに限られず、平均値に代えて、最大値又は最小値のような他の代表値を採用してもよい。この実施の形態に係る電池温度、B-SOCは、それぞれ本開示に係る「蓄電装置の温度」、「蓄電装置のSOC」の一例に相当する。
情報管理部501は、上記のように取得した車両状態(電池温度及びB-SOCを含む)をサーバ30へ送信するように構成される。情報管理部501は、所定のタイミング(たとえば、車両50の走行終了時又は充電コネクタ接続時)になると、記憶装置153に蓄積された車両状態データをサーバ30へ送信する。この実施の形態では、各車両50から随時送信される電池温度及びB-SOCをサーバ30が取得する。この取得処理が、「第1ステップ」の一例に相当する。
充放電制御部502は、充放電器120を制御することにより、バッテリ130の充放電制御を行なうように構成される。外部充電の準備が完了した状態で、前述した外部充電の開始条件が成立すると、充放電制御部502が外部充電を開始する。外部給電の準備が完了した状態で、前述した外部給電の開始条件が成立すると、充放電制御部502が外部給電を開始する。この実施の形態では、DR期間においては、充放電制御部502がサーバ30により遠隔操作される。充放電制御部502の遠隔操作は、基本的には禁止されているが、サーバ30からの要請(たとえば、後述する充電要請又は給電要請)を車両50のユーザが承認すると、充放電制御部502の遠隔操作が許可される。
この実施の形態では、ユーザが入力装置160又は携帯端末80を通じて、充電時冷却のON/OFFと、給電時冷却のON/OFFとを、充放電制御部502に設定できる。また、充放電制御部502における充電時冷却及び給電時冷却の各々のON/OFF設定は、後述するDR設定信号(図4のS16参照)に応じて変更される。充放電制御部502は、充電時冷却ONが設定されている場合において、外部充電を開始する時点でバッテリ130の温度(たとえば、各セル温度の平均値)が所定温度を超えているときには、充放電制御部502は、冷却装置132を作動させて、バッテリ130の温度が上記所定温度以下になるまでバッテリ130の冷却を行なう。また、充放電制御部502は、給電時冷却ONが設定されているときにも、上記充電時冷却と同様にバッテリ130の冷却制御を行なう。すなわち、外部給電を開始する時点でバッテリ130の温度(たとえば、各セル温度の平均値)が所定温度を超えているときには、充放電制御部502は、冷却装置132を作動させて、バッテリ130の温度が上記所定温度以下になるまでバッテリ130の冷却を行なう。充電中又は給電中にバッテリ130の温度が上昇して所定温度を超えたときに、バッテリ130の冷却が再開されるようにしてもよい。冷却の実行/非実行の繰り返し(ハンチング)を抑制するために、温度の閾値にヒステリシスを持たせてもよい。他方、充放電制御部502に充電時冷却OFFが設定されているときには外部充電開始時に上記冷却が行なわれない。また、充放電制御部502に給電時冷却OFFが設定されているときには外部給電開始時に上記冷却が行なわれない。
サーバ30は、情報管理部301、選定部302、要請部303、及び除外部304を含む。この実施の形態に係るサーバ30においては、図2に示した制御装置31のプロセッサと、プロセッサにより実行されるプログラム(たとえば、記憶装置32に記憶されるプログラム)とによって、上記各部が具現化される。ただしこれに限られず、上記各部は、専用のハードウェア(電子回路)によって具現化されてもよい。
サーバ30は、登録された各ユーザの情報(以下、「ユーザ情報」とも称する)と、登録された各車両50の情報(以下、「車両情報」とも称する)とを管理するように構成される。ユーザを識別するための識別情報(以下、「ユーザID」とも称する)がユーザごとに付与されており、サーバ30はユーザ情報をユーザIDで区別して管理している。ユーザIDは、ユーザに携帯される携帯端末80を識別する情報(端末ID)としても機能する。ユーザ情報には、ユーザが携帯する携帯端末80の通信アドレスと、ユーザに帰属する車両50の車両IDとが含まれる。車両IDは、車両50を識別するための識別情報である。車両IDは車両50ごとに付与されており、サーバ30は車両情報を車両IDで区別して管理している。車両情報には、車両50に搭載された通信機器180の通信アドレスと、各車両50から受信した車両状態(電池温度及びB-SOCを含む)とが含まれる。ユーザ情報及び車両情報は、記憶装置32に記憶される。
車両情報は、DR期間(たとえば、DR信号で車両50に要請する充電スケジュール、給電スケジュール、及び充電抑制スケジュール)をさらに含む。充電スケジュールは、充電が実行される期間(すなわち、充電開始時刻及び充電終了時刻)を示す情報である。給電スケジュールは、給電が実行される期間(すなわち、給電開始時刻及び給電終了時刻)を示す情報である。充電抑制スケジュールは、充電が制限される期間(すなわち、制限開始時刻及び制限終了時刻)を示す情報である。充電制限の例としては、充電実行禁止と、充電電力制限(すなわち、所定電力以上での充電禁止)とが挙げられる。電力系統PGの需給調整を要請する信号を要請部303が車両50のユーザへ送信し(後述する図4のS13)、ユーザからDR参加の承認が得られると、情報管理部301は、そのユーザ(より特定的には、そのユーザに帰属する車両50の車両ID)に紐付けられたDR期間を更新する。DR期間が設定された車両50は、後述するDR車両に相当する。
ユーザ情報は、インセンティブ獲得額を含んでもよい。インセンティブ獲得額は、所定期間においてユーザがDR参加により獲得したインセンティブの合計額である。
選定部302は、車両グループから所定の目標数の車両50を選定するように構成される。車両グループは、記憶装置32に記憶され、随時更新される。所定の目標数は、要求されるDR量(すなわち、電力調整量)を確保可能な台数である。この実施の形態では、DRへ参加可能な車両50(以下、「DR車両」とも称する)が、選定部302によって選定される。車両グループは、DR車両の候補に相当する。初期においては、たとえば、DRの対象となる地域内の全ての車両50が、車両グループとして設定される。しかし、車両グループに含まれる各車両50は、除外部304によって車両グループから除外され得る。除外部304は、車両グループから所定の除外要件を満たす車両50を除外するように構成される。除外部304により、要請に適していない車両50(たとえば、ユーザが要請を拒否した車両50)を車両グループから除外することが可能になる。
要請部303は、選定部302により選定された各DR車両に対して、電力系統PGの電力を用いたバッテリ130の充電の実行と、バッテリ130の電力を用いた電力系統PGに対する給電の実行と、前述した充電制限とを要請可能に構成される。以下、要請部303による上記充電の実行の要請を、単に「充電要請」と称する。また、要請部303による上記給電の実行の要請を、単に「給電要請」と称する。また、要請部303による上記充電制限の要請を、単に「充電制限要請」と称する。
要請部303は、充電要請、給電要請、又は充電制限要請を行なうことにより、電力系統PGの需給調整を行なうように構成される。この実施の形態では、主に充電要請と給電要請とについて説明する。なお、要請部303は、上記充電の実行と上記給電の実行とのいずれかを要請可能に構成されていればよく、要請部303が上記充電制限を要請可能に構成されることは必須ではない。
記憶装置32には、充電優先情報及び給電優先情報がさらに記憶されている。充電優先情報は、充電要請に対して車両50が選定されるときの優先順位を定める情報である。選定部302は、充電要請に対して車両50を選定するときには、充電優先情報が示す優先順位に従って目標数の車両50を選定する。給電優先情報は、給電要請に対して車両50が選定されるときの優先順位を定める情報である。選定部302は、給電要請に対して車両50を選定するときには、給電優先情報が示す優先順位に従って目標数の車両50を選定する。充電優先情報及び給電優先情報の各々の詳細については後述する(図5及び図6参照)。この実施の形態に係る充電優先情報、給電優先情報は、それぞれ本開示に係る「第1優先情報」、「第2優先情報」の一例に相当する。また、この実施の形態に係る記憶装置32は、本開示に係る「第1記憶部」及び「第2記憶部」の各々の一例に相当する。
図4は、サーバ30が充電要請又は給電要請を行なうときに実行する処理を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、アグリゲータが電力会社又は電力市場から電力系統PGの需給調整を要求されたときに開始される。図4に示す処理は、たとえばサーバ30がサーバ10から前述のDR実行指示を受信することによって開始される。ただしこれに限られず、アグリゲータが所定の入力装置(図示せず)を通じてサーバ30にDRに係る処理(たとえば、DR車両の選定及びDR信号の送信)の実行を指示することによって、図4に示す処理が開始されてもよい。
図1~図3とともに図4を参照して、ステップ(以下、単に「S」と表記する)11では、選定部302が、電力調整の内容(たとえば、DR実行指示の内容)を取得する。電力調整の内容には、DRの種類(たとえば、充電要請又は給電要請)、電力調整量、DRの対象となる地域、及びDR期間が含まれる。
S12では、選定部302が、車両グループ(DR車両の候補)の中から、充電要請又は給電要請に対するDR車両を選定する。この実施の形態に係るS12は、「第2ステップ」の一例に相当する。車両グループは、初期(すなわち、図4に示す一連の処理の開始時)においては、DRの対象となる地域内の全ての車両50である。ただし、所定の除外要件を満たす車両50は、車両グループから除外され得る(たとえば、後述するS15参照)。なお、車両グループに含まれる全ての車両50が選定されても、電力会社又は電力市場から要求される電力調整量を満足できなくなった場合には、サーバ30は、その旨を報知して、処理を中止する。すなわち、以下に説明する処理は、電力会社又は電力市場から要求される電力調整量を車両グループによって満足できるという前提の上で実行される。
上記DRの種類が充電要請である場合には、選定部302は、S12において、充電要請に対するDR車両(以下、「上げDR車両」とも称する)を選定する。上記DRの種類が給電要請である場合には、選定部302は、S12において、給電要請に対するDR車両(以下、「下げDR車両」とも称する)を選定する。この実施の形態では、上げDR車両の選定においては、選定部302が充電優先情報を参照して選定を行ない、下げDR車両の選定においては、選定部302が給電優先情報を参照して選定を行なう。以下、図5及び図6を参照して、この実施の形態に係る充電優先情報及び給電優先情報について説明する。充電優先情報及び給電優先情報は、図5に示す区分情報と、図6に示す優先順位情報とを含む。
図5は、車両グループに含まれる各車両50を分類するための区分情報の一例を示す図である。図5を参照して、この区分情報は、電池温度とB-SOCとによって複数の区分(たとえば、区分A~D)を定める。区分Aは、B-SOCが所定の閾値Th1よりも低く、かつ、電池温度が所定の閾値Th2よりも低い区分である。区分Bは、B-SOCが閾値Th1よりも低く、かつ、電池温度が閾値Th2以上である区分である。区分Cは、B-SOCが閾値Th1以上であり、かつ、電池温度が閾値Th2よりも低い区分である。区分Dは、B-SOCが閾値Th1以上であり、かつ、電池温度が閾値Th2以上である区分である。閾値Th1及びTh2の各々は、任意に設定可能である。この実施の形態では、閾値Th1を50%、閾値Th2を40℃とする。この実施の形態に係る区分A、区分B、区分C、区分Dは、それぞれ本開示に係る「第1区分」、「第2区分」、「第3区分」、「第4区分」の一例に相当する。また、この実施の形態に係る閾値Th1、閾値Th2は、それぞれ本開示に係る「第1閾値」、「第2閾値」の一例に相当する。
選定部302は、記憶装置32に記憶された車両情報を参照して、車両グループに含まれる各車両50の電池温度及びB-SOCを取得する。そして、選定部302は、上記の区分情報を参照して、車両グループに含まれる各車両50を、電池温度とB-SOCとに応じた区分(区分A~Dのいずれか)に分類する。
図6は、充電優先情報及び給電優先情報に含まれる優先順位情報の一例を示す図である。図6を参照して、充電優先情報の優先順位情報は、区分A、区分B、区分C、区分Dの順に優先順位を定める。すなわち、充電優先情報においては、区分A~Dの優先順位が、それぞれ1位~4位のように定められている。このように、充電優先情報は、区分A~Dに対して、B-SOCが低い区分(区分A,B)ほど優先順位が高くなり、かつ、電池温度が低い区分(区分A,C)ほど優先順位が高くなるように、区分ごとの優先順位を定めている。一方、給電優先情報の優先順位情報は、区分D、区分C、区分B、区分Aの順に優先順位を定める。すなわち、給電優先情報においては、区分A~Dの優先順位が、それぞれ4位~1位のように定められている。このように、給電優先情報は、区分A~Dに対して、B-SOCが高い区分(区分C,D)ほど優先順位が高くなり、かつ、電池温度が高い区分(区分B,D)ほど優先順位が高くなるように、区分ごとの優先順位を定めている。
この実施の形態では、充電優先情報及び給電優先情報が共通の区分情報を使用しているが、充電優先情報に含まれる区分情報と給電優先情報に含まれる区分情報とが異なっていてもよい。たとえば、充電優先情報に含まれる区分情報と給電優先情報に含まれる区分情報とで、各区分の境界値(たとえば、閾値Th1及びTh2)が異なっていてもよい。
選定部302は、上げDR車両を選定するときには、充電優先情報の区分情報(図5参照)が定める区分ごとの優先順位に従って、車両グループから優先順位の高い順に電動車両(車両50)を選定する。図7は、上げDR車両を選定するときにサーバ30が図4のS12において実行する処理の詳細を示すフローチャートである。
図1~図6とともに図7を参照して、S21では、選定部302が、車両グループのうち優先順位が最も高い区分A(図5及び図6参照)に属する車両50から上げDR車両を選定する。その後、選定部302は、S22において、区分Aのみからの選定によって上げDR車両の数が目標数に達したか否かを判断する。以下、車両グループのうち区分Aに属する各車両50を、「候補A」とも称する。
候補Aの台数が目標数以上であれば、選定部302は、S21において候補Aから目標数の上げDR車両を選定する。たとえば、選定部302は、候補Aの中からランダムに上げDR車両を1台ずつ選定し、上げDR車両の数が目標数に達したときに、選定を終了する。選定部302は、上げDR車両を新たに1台選定するたびに、各上げDR車両の充電可能な電力の積算値を取得し、取得された電力積算値が目標電力(電力調整量)に達したときに、上げDR車両の数が目標数に達したと判断してもよい。S21の処理によって目標数の上げDR車両が選定された場合(S22にてYES)には、処理がメインルーチン(図4)へと戻され、図4のS13に進む。
区分Aのみからの選定によっては上げDR車両の数が目標数に達しない場合(S22にてNO)には、S21において候補Aの全てが選定され、処理はS23に進む。S23では、選定部302が、車両グループのうち2番目に優先順位が高い区分B(図5及び図6参照)に属する車両50から上げDR車両を選定する。その後、選定部302は、S24において、区分A及びBからの選定によって上げDR車両の数が目標数に達したか否かを判断する。以下、車両グループのうち区分Bに属する各車両50を、「候補B」とも称する。
候補A及びBの合計台数が目標数以上であれば、選定部302は、S23において、上げDR車両の数が目標数に達するまで候補Bから上げDR車両を選定する。たとえば、選定部302は、候補Bの中からランダムに上げDR車両を1台ずつ選定する。S23で選定された上げDR車両(候補B)は、S21で選定された上げDR車両(候補Aの全て)に追加される。そして、上げDR車両の合計数が目標数に達したときに、選定部302は選定を終了する。S21,S23の処理によって目標数の上げDR車両が選定された場合(S24にてYES)には、処理がメインルーチン(図4)へと戻され、図4のS13に進む。
区分A及びBからの選定によっては上げDR車両の数が目標数に達しない場合(S24にてNO)には、S21及びS23において候補A及びBの全てが選定され、処理はS25に進む。S25では、選定部302が、車両グループのうち3番目に優先順位が高い区分C(図5及び図6参照)に属する車両50から上げDR車両を選定する。その後、選定部302は、S26において、区分A、B、及びCからの選定によって上げDR車両の数が目標数に達したか否かを判断する。以下、車両グループのうち区分Cに属する各車両50を、「候補C」とも称する。
候補A、B、及びCの合計台数が目標数以上であれば、選定部302は、S25において、上げDR車両の数が目標数に達するまで候補Cから上げDR車両を選定する。たとえば、選定部302は、候補Cの中からランダムに上げDR車両を1台ずつ選定する。S25で選定された上げDR車両(候補C)は、S21及びS23で選定された上げDR車両(候補A及びBの全て)に追加される。そして、上げDR車両の合計数が目標数に達したときに、選定部302は選定を終了する。S21,S23,S25の処理によって目標数の上げDR車両が選定された場合(S26にてYES)には、処理がメインルーチン(図4)へと戻され、図4のS13に進む。
区分A、B、及びCからの選定によっては上げDR車両の数が目標数に達しない場合(S26にてNO)には、S21、S23、及びS25において候補A、B、及びCの全てが選定され、処理はS27に進む。S27では、選定部302が、車両グループのうち最も優先順位が低い区分D(図5及び図6参照)に属する車両50から、残りの上げDR車両を選定する。以下、車両グループのうち区分Dに属する各車両50を、「候補D」とも称する。
S27では、目標数に対して不足する上げDR車両が、候補Dから選定される。たとえば、選定部302は、候補Dの中からランダムに上げDR車両を1台ずつ選定する。S27で選定された上げDR車両(候補D)は、S21、S23、及びS25で選定された上げDR車両(候補A、B、及びCの全て)に追加される。そして、上げDR車両の合計数が目標数に達したときに、選定部302は選定を終了する。その後、処理はメインルーチン(図4)へと戻され、図4のS13に進む。
上記図7に示す処理では、区分A~Dの各区分内においては、ランダムに上げDR車両の選定が行なわれている。しかしこれに限られず、各区分内において、さらに優先順位が設定されてもよい。たとえば、各区分内においては、B-SOCが低い車両50から順に選定されるようにしてもよい。また、図8に示すように優先順位が設定されてもよい。
図8は、図5及び図6に示した充電優先情報の変形例を示す図である。図8中の数字は、各領域の優先順位を示している。図8に示す例では、区分A~Dの各々がさらに4つの領域に分割され、領域ごとに優先順位が設定されている。換言すれば、電池温度とB-SOCとによって16分割された区分ごとに優先順位が設定されている。図8に示す例では、区分A~Dの各区分内において、B-SOCが低い領域ほど優先順位が高くなり、かつ、電池温度が低い領域ほど優先順位が高くなるように、領域ごとの優先順位が定められている。
選定部302は、下げDR車両を選定するときには、給電優先情報の区分情報(図5参照)が定める区分ごとの優先順位に従って、車両グループから優先順位の高い順に電動車両(車両50)を選定する。図9は、下げDR車両を選定するときにサーバ30が図4のS12において実行する処理の詳細を示すフローチャートである。
図1~図6とともに図9を参照して、S31では、選定部302が、車両グループのうち優先順位が最も高い候補D(図5及び図6参照)から下げDR車両を選定する。その後、選定部302は、S32において、区分Dのみからの選定によって下げDR車両の数が目標数に達したか否かを判断する。
候補Dの台数が目標数以上であれば、選定部302は、S31において候補Dから目標数の下げDR車両を選定する。たとえば、選定部302は、候補Dの中からランダムに下げDR車両を1台ずつ選定し、下げDR車両の数が目標数に達したときに、選定を終了する。選定部302は、下げDR車両を新たに1台選定するたびに、各下げDR車両の給電可能な電力の積算値を取得し、取得された電力積算値が目標電力(電力調整量)に達したときに、下げDR車両の数が目標数に達したと判断してもよい。S31の処理によって目標数の下げDR車両が選定された場合(S32にてYES)には、処理がメインルーチン(図4)へと戻され、図4のS13に進む。
区分Dのみからの選定によっては下げDR車両の数が目標数に達しない場合(S32にてNO)には、S31において候補Dの全てが選定され、処理はS33に進む。S33では、選定部302が、車両グループのうち2番目に優先順位が高い候補C(図5及び図6参照)から下げDR車両を選定する。その後、選定部302は、S34において、区分D及びCからの選定によって下げDR車両の数が目標数に達したか否かを判断する。
候補D及びCの合計台数が目標数以上であれば、選定部302は、S33において、下げDR車両の数が目標数に達するまで候補Cから下げDR車両を選定する。たとえば、選定部302は、候補Cの中からランダムに下げDR車両を1台ずつ選定する。S33で選定された下げDR車両(候補C)は、S31で選定された下げDR車両(候補Dの全て)に追加される。そして、下げDR車両の合計数が目標数に達したときに、選定部302は選定を終了する。S31,S33の処理によって目標数の下げDR車両が選定された場合(S34にてYES)には、処理がメインルーチン(図4)へと戻され、図4のS13に進む。
区分D及びCからの選定によっては下げDR車両の数が目標数に達しない場合(S34にてNO)には、S31及びS33において候補D及びCの全てが選定され、処理はS35に進む。S35では、選定部302が、車両グループのうち3番目に優先順位が高い候補B(図5及び図6参照)から下げDR車両を選定する。その後、選定部302は、S36において、区分D、C、及びBからの選定によって下げDR車両の数が目標数に達したか否かを判断する。
候補D、C、及びBの合計台数が目標数以上であれば、選定部302は、S35において、下げDR車両の数が目標数に達するまで候補Bから下げDR車両を選定する。たとえば、選定部302は、候補Bの中からランダムに下げDR車両を1台ずつ選定する。S35で選定された下げDR車両(候補B)は、S31及びS33で選定された下げDR車両(候補D及びCの全て)に追加される。そして、下げDR車両の合計数が目標数に達したときに、選定部302は選定を終了する。S31,S33,S35の処理によって目標数の下げDR車両が選定された場合(S36にてYES)には、処理がメインルーチン(図4)へと戻され、図4のS13に進む。
区分D、C、及びBからの選定によっては下げDR車両の数が目標数に達しない場合(S36にてNO)には、S31、S33、及びS35において候補D、C、及びBの全てが選定され、処理はS37に進む。S37では、選定部302が、車両グループのうち最も優先順位が低い候補A(図5及び図6参照)から、残りの下げDR車両を選定する。
S37では、目標数に対して不足する下げDR車両が、候補Aから選定される。たとえば、選定部302は、候補Aの中からランダムに下げDR車両を1台ずつ選定する。S37で選定された下げDR車両(候補A)は、S31、S33、及びS35で選定された下げDR車両(候補D、C、及びBの全て)に追加される。そして、下げDR車両の合計数が目標数に達したときに、選定部302は選定を終了する。その後、処理はメインルーチン(図4)へと戻され、図4のS13に進む。
上記図9に示す処理では、区分A~Dの各区分内においては、ランダムに下げDR車両の選定が行なわれている。しかしこれに限られず、各区分内において、さらに優先順位が設定されてもよい。たとえば、各区分内においては、B-SOCが高い車両50から順に選定されるようにしてもよい。また、図10に示すように優先順位が設定されてもよい。
図10は、図5及び図6に示した給電優先情報の変形例を示す図である。図10中の数字は、各領域の優先順位を示している。図10に示す例では、区分A~Dの各々がさらに4つの領域に分割され、領域ごとに優先順位が設定されている。換言すれば、電池温度とB-SOCとによって16分割された区分ごとに優先順位が設定されている。図10に示す例では、区分A~Dの各区分内において、B-SOCが高い領域ほど優先順位が高くなり、かつ、電池温度が高い領域ほど優先順位が高くなるように、領域ごとの優先順位が定められている。
再び図1~図3とともに図4を参照して、S13では、要請部303が、S12において選定されたDR車両に対して充電要請又は給電要請を行なう。より具体的には、要請部303は、DRの種類(たとえば、充電要請又は給電要請)、電力調整量、及びDR期間を示す情報を各DR車両のユーザへ送信するとともに、当該要請を承認するか否かの回答(アンサーバック)をユーザに要求する。この要請部303からユーザへの要請は、DR車両に搭載された通信機器180へ送信されてもよいし、DR車両のユーザが携帯する携帯端末80へ送信されてもよい。この実施の形態では、各DR車両のDR期間が同じである。ただしこれに限られず、DR期間はDR車両ごとにずらして設定されてもよい。
S14では、除外部304が、全てのDR車両のユーザから、要請を承認する旨の回答があったか否かを判断する。この判断は、たとえば、全てのユーザから回答を受信したタイミング、又は要請してから所定時間が経過したタイミングで、実行される。この実施の形態では、要請してから所定時間が経過しても回答を送信しないユーザを、要請を承認しない旨の回答をしたユーザと同じように扱う。
S14においてNO(いずれかのユーザが要請を承認しなかった)と判断された場合には、除外部304は、S15において、要請を承認しなかったユーザに帰属する車両50を、車両グループ(DR車両の候補)から除外する。その後、処理はS12に戻る。S15で除外された車両50は、S12において選ばれなくなる。
S14においてYES(全てのユーザが要請を承認した)と判断された場合には、要請部303が、S16において、承認された要請に係るDR車両及びDR期間を記憶装置32に保存するとともに、各DR車両へDR設定信号を送信する。DR設定信号は、DR期間において各DR車両が要請どおりの制御を行なうことを、各DR車両に対して要請する信号である。この実施の形態では、DR設定信号が、要請に従う充電制御又は給電制御に加えて、冷却装置132によりバッテリ130の温度を所定温度以下にすることを、各DR車両に対して要請する。各DR車両は、DR設定信号を受信すると、DR期間における当該DR車両の設定を、DR設定信号が示す設定にする。この実施の形態では、DR設定信号により、サーバ30の指令による充放電制御部502の遠隔操作が許可され、充放電制御部502によるバッテリ130の冷却(充電時冷却又は給電時冷却)がONに設定される。
S16の処理後、要請部303は、S17において、承認された要請に係るDR期間の開始を待つ。そして、DR期間の開始タイミングになると(S17にてYES)、要請部303は、S18において、各DR車両へDR信号を送信する。このDR信号は、DR車両の充放電制御部502を遠隔操作する充電指令又は給電指令である。DR信号により各DR車両の充放電制御部502が遠隔制御されることにより、各DR車両において、要請(充電要請又は給電要請)に従う充電制御又は給電制御が実行される。この実施の形態に係るS18は、「第3ステップ」の一例に相当する。そして、要請部303は、S19において、DR期間が終了したか否かを判断する。DR期間においては、S17にてYESかつS19にてNOと判断され、要請部303から各DR車両へ継続的にDR信号が送信される。そして、DR期間の終了タイミングになると(S19にてYES)、図4に示す一連の処理は終了する。
図11は、サーバ30からの上記要請を承認した各DR車両が実行する処理を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、上記要請に係るDR期間において、各DR車両のECU150によって繰り返し実行される。なお、DR期間が経過すると、図11に示す一連の処理が終了するとともに、DR車両は非DR車両(すなわち、DR車両ではない車両50)になる。
図1~図3とともに図11を参照して、DR車両の充放電制御部502は、S41において、サーバ30から充放電制御の指令(すなわち、前述した充電指令又は給電指令)を待つ。そして、充放電制御部502は、サーバ30から指令を受信すると(S41にてYES)、S42において、その指令に従ってバッテリ130の充放電制御を行なう。ECU150がサーバ30から継続的に指令を受信している間はS41及びS42の処理が繰り返される。サーバ30は、DR期間においてDR信号(すなわち、上記充放電制御の指令)をDR車両へ送信する(図4のS18参照)。
S42の処理後、充放電制御部502は、S43において、バッテリ130の温度(たとえば、各セル温度の平均値)が所定温度以下であるか否かを判断する。バッテリ130の温度が所定温度を超えている場合(S43にてNO)には、充放電制御部502は、S44において、冷却装置132を制御してバッテリ130を冷却する。その後、処理は最初のステップ(S41)に戻る。他方、バッテリ130の温度が所定温度以下である場合(S43にてYES)には、充放電制御部502がバッテリ130の冷却を行なうことなく、処理は最初のステップ(S41)に戻る。
DR車両は、図11に示す上記処理により、DR期間において、要請(充電要請又は給電要請)に従う外部充電(より特定的には、電力系統PGの電力を用いたバッテリ130の充電)又は外部給電(より特定的には、バッテリ130の電力を用いた電力系統PGに対する給電)を実行するとともに、冷却装置132によりバッテリ130の温度を所定温度以下にする。DR車両は、上記の外部充電又は外部給電によって、電力会社又は電力市場から要求される電力系統PGの需給調整を行なうことができる。また、バッテリ130を低温状態にすることによって、バッテリ130の劣化が抑制される。
以上説明したように、この実施の形態に係るサーバ30は、複数の車両50を含む車両グループから目標数のDR車両を選定する選定部302と、選定部302により選定された各DR車両に対して充電要請又は給電要請を行なう要請部303とを備える。選定部302は、車両グループに含まれる各車両50の電池温度及びB-SOCを取得し、電池温度とB-SOCとによって予め定められた優先順位に従ってDR車両の選定を行なうように構成される。たとえば、充電の要請を行なう際の選定において、図5及び図6に示す充電優先情報の優先順位に従ってDR車両の選定が行なわれることで、充電によりバッテリ130の劣化が促進される可能性が高い状態の車両50が選定されにくくなる。また、給電の要請を行なう際の選定において、図5及び図6に示す給電優先情報の優先順位に従ってDR車両の選定が行なわれることで、バッテリ130が劣化しやすい状態(電池温度及びB-SOC)になっている車両50が選定されやすくなる。このような優先順位に従ってDR車両の選定が行なわれることで、サーバ30の管轄内の各車両50のバッテリ130の寿命の低下が全体として抑制されるようになる。そして、選定部302により選定されたDR車両によって、電力系統PG(電力網)の需給調整を行なうことができる。
上記実施の形態に係る除外部304は、選定部302によってDR車両の選定(S12)が行なわれた後、選定されたDR車両のユーザが要請を承認しない場合に、そのDR車両を車両グループから除外する。しかし、除外部304の構成は、上記のような構成に限られない。たとえば、除外部304は、選定部302による上記の選定に先立ち、所定の除外要件を満たす車両50を車両グループから除外するように構成されてもよい。
上記実施の形態では、充放電制御部502による充電時冷却、給電時冷却が、それぞれ外部充電、外部給電が開始されるタイミングで開始される。しかしこれに限られず、充放電制御部502による充電時冷却、給電時冷却は、それぞれ外部充電、外部給電が開始される前に開始されてもよい。
図12は、図4に示した処理の変形例を示すフローチャートである。図12に示す処理では、図4に示した処理に対してS12A及びS17A~S17Cが追加されている。以下、S12A及びS17A~S17Cについて説明する。
図1~図3とともに図12を参照して、S12Aの処理は、S11の後に実行される。S12Aでは、除外部304が、S12(DR車両の選定)に先立ち、所定の除外要件を満たす車両50を車両グループから除外する。より具体的には、除外部304は、以下に説明する第1~第3の除外処理を実行する。
DR期間が即時実施を示す場合には、除外部304が第1の除外処理を実行する。第1の除外処理により、電力系統PGに接続されていない状態の車両50が車両グループから除外される。DR期間が即時実施を示す場合には、要請部303によって外部充電(より特定的には、電力系統PGの電力を用いたバッテリ130の充電)又は外部給電(より特定的には、バッテリ130の電力を用いた電力系統PGに対する給電)の即時実行がDR車両に要請される。電力系統PGに接続されていない状態の車両50(たとえば、充電ケーブル42を介してEVSE40に接続されていない車両50)は、外部充電又は外部給電の即時実行の要請に対応できない可能性が高い。このため、DR期間が即時実施を示す場合には、S12(DR車両の選定)に先立ち、こうした車両50が車両グループから除外される。
他方、DR期間が即時実施を示さない場合には、除外部304が第2の除外処理を実行する。第2の除外処理により、B-SOCが所定SOC値よりも低く、かつ、電池温度が所定温度よりも高い車両50が車両グループから除外される。図13は、変形例に係る除外部304による第2の除外処理について説明するための図である。図13に示す区分A~Dは、図5に示した区分A~Dと同じである。
図13を参照して、第2の除外処理により、候補Bの一部が車両グループから除外される。より具体的には、除外部304は、S12(DR車両の選定)に先立ち、区分BのうちB-SOCが閾値Th3よりも低い領域b1に属する車両50を車両グループから除外する。図13に示す例では、閾値Th3が、本開示に係る「第5閾値」の一例に相当し、閾値Th2が、本開示に係る「所定温度」の一例に相当する。
DRの種類が充電要請であり、かつ、外気温が所定の閾値以上である場合には、除外部304が第3の除外処理を実行する。第3の除外処理により、B-SOCが所定SOC値よりも高い車両50が車両グループから除外される。図14は、第3の除外処理により除外される車両50について説明するための図である。図14に示す区分A~Dは、図5に示した区分A~Dと同じである。
図14を参照して、第3の除外処理により、候補Cの一部と候補Dの一部とが車両グループから除外される。より具体的には、除外部304は、S12(DR車両の選定)に先立ち、区分CにおいてB-SOCが閾値Th4よりも高い領域c1と、区分DにおいてB-SOCが閾値Th4よりも高い領域d1との各々に属する車両50を車両グループから除外する。図14に示す例では、閾値Th4が、本開示に係る「第3閾値」の一例に相当する。
図15は、図12に示した変形例において、DRの種類が充電要請である場合に除外部304が実行する処理を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、図12のS12Aにおいて実行される。図1~図3とともに図15を参照して、S61では、外気温が所定の閾値以上であるか否かが、除外部304によって判断される。除外部304は、たとえば気象庁又はデータセンタが提供する気象情報を利用して、車両グループが存在する地域の外気温を取得できる。また、除外部304は、車両グループに含まれる各車両50から受信した車両状態データを利用して、車両グループが存在する地域の外気温を取得してもよい。
外気温が所定の閾値以上である場合(S61にてYES)には、S62において、除外部304が第3の除外処理を実行する。第3の除外処理により、領域c1及びd1(図14)に属する車両50が車両グループから除外される。他方、外気温が所定の閾値未満である場合(S61にてNO)には、除外部304は第3の除外処理を実行しない。外気温が高い状況下で高SOC状態のバッテリ130に充電が行なわれると、充電中にバッテリ130の温度が上昇し、バッテリ130が高SOCかつ高温の状態になる可能性が高い。高SOCかつ高温のバッテリ130に対して充電が行なわれると、バッテリ130の劣化が促進される。このため、外気温が所定の閾値以上である場合には、S12(DR車両の選定)に先立って第3の除外処理(S62)が実行され、バッテリ130のSOCが高い車両50が車両グループから除外される。
第3の除外処理は、DRの種類が充電要請であり、かつ、DR期間が所定の時間帯の少なくとも一部を含む場合に実行されてもよい。所定の時間帯は、たとえば日中に相当する時間帯であり、10時から14時までの時間帯であってもよい。除外部304は、図15に示した処理の代わりに、図16に示す処理を実行してもよい。図16は、図15に示した処理の変形例を示すフローチャートである。図1~図3とともに図16を参照して、S61Aでは、DR期間が所定の時間帯の少なくとも一部を含むか否かが、除外部304によって判断される。たとえば、所定の時間帯が10時から14時までの時間帯である場合において、DR期間が9時から11時までの期間であればS61AにおいてYESと判断され、DR期間が11時から12時までの期間であればS61AにおいてYESと判断され、DR期間が16時から17時までの期間であればS61AにおいてNOと判断される。
S61AにおいてYESと判断された場合には、S62において、除外部304が第3の除外処理を実行する。第3の除外処理により、領域c1及びd1(図14)に属する車両50が車両グループから除外される。他方、S61AにおいてNOと判断された場合には、除外部304は第3の除外処理を実行しない。温度が上昇しやすい日中において、バッテリ130のSOCが高い場合にバッテリ130の充電が行なわれると、充電中にバッテリ130の温度が上昇し、バッテリ130が高SOCかつ高温の状態になる可能性が高い。このため、図16に示す例では、充電要請に従う外部充電が日中に行なわれる場合には、S12(DR車両の選定)に先立って第3の除外処理(S62)が実行され、バッテリ130のSOCが高い車両50が車両グループから除外される。他方、充電要請に従う外部充電が夜間に行なわれる場合には第3の除外処理は実行されない。この例では、図14に示した閾値Th4が、本開示に係る「第4閾値」の一例に相当する。
再び図1~図3とともに図12を参照して、S17Aの処理は、S16の後に実行される。S17Aでは、DR期間が即時実施を示すか否かが、要請部303によって判断される。DR期間が即時実施を示す場合(S17AにてYES)には、処理がS18に進み、各DR車両に対する要請(充電要請又は給電要請)が即時実施される。他方、DR期間が即時実施を示さない場合(S17AにてNO)には、要請部303は、S17Bにおいて、所定のDR予告タイミングの到来を待つ。DR予告タイミングは、たとえばDR期間の開始が近くなったタイミングであり、DR期間の開始タイミングから所定時間(たとえば、3分~15分程度)さかのぼったタイミングであってもよい。DR予告タイミングが到来すると(S17BにてYES)、要請部303は、S17Cにおいて、各DR車両へDR予告信号を送信する。DR予告信号は、DR期間の開始を予告する信号である。その後、処理はS17に進む。
この変形例では、DR車両がDR予告信号を受信する前にDR期間が開始されたときには、DR車両が図11に示した一連の処理を実行し、DR期間が開始される前にDR車両がDR予告信号を受信したときには、DR車両が図17に示す一連の処理を実行する。なお、DR期間がDR車両ごとに異なる場合には、図12のS17A~S19の処理がDR車両ごとに実行されてもよい。
図17は、DR車両がDR予告信号を受信したときに実行される処理を示すフローチャートである。図1~図3とともに図17を参照して、DR車両の充放電制御部502は、S51において、バッテリ130の温度(たとえば、各セル温度の平均値)が所定温度以下であるか否かを判断する。バッテリ130の温度が所定温度(たとえば、閾値Th2)を超えている場合(S51にてNO)には、充放電制御部502は、S52において、冷却装置132を制御してバッテリ130を冷却する。その後、処理はS53に進む。他方、バッテリ130の温度が所定温度以下である場合(S51にてYES)には、充放電制御部502がバッテリ130の冷却を行なうことなく、処理はS53に進む。
S53では、充放電制御部502が、サーバ30から充放電制御の指令(すなわち、前述した充電指令又は給電指令)を受信したか否かを判断する。そして、充放電制御部502は、サーバ30から指令を受信すると(S53にてYES)、S54において、その指令に従ってバッテリ130の充放電制御を行なう。
S55では、DR期間が経過したか否かが、充放電制御部502によって判断される。DR期間が経過していない場合(S55にてNO)には、処理が最初のステップ(S51)に戻る。
この変形例において、DR期間が即時実施を示さない場合のDR設定信号(図12のS16)は、バッテリ130の温度が所定温度(たとえば、閾値Th2)を超えている場合には要請に従う充電又は給電を開始する前に冷却装置132によるバッテリ130の冷却を開始することを、各DR車両に対して要請する。DR設定信号により、各DR車両の充放電制御部502によるバッテリ130の冷却(充電時冷却又は給電時冷却)がONに設定される。充放電制御部502は、この設定に従い、DR車両がDR予告信号を受信した時点でバッテリ130の温度が所定温度を超えている場合(S51にてNO)には、外部充電又は外部給電を開始する前に冷却装置132によるバッテリ130の冷却(S52)を開始する。DR期間が即時実施を示さない場合には、図12のS12(DR車両の選定)に先立って第2の除外処理(S12A)が実行され、バッテリ130のSOCが低い車両50が車両グループから除外される。第2の除外処理により、DR車両において冷却装置132を駆動しているときにバッテリ130が過放電になることが抑制される。
サーバ30は、DR期間においてDR信号(すなわち、上記充放電制御の指令)を各DR車両へ送信する(図12のS18参照)。DR車両がDR予告信号を受信してからDR期間が開始されるまでの期間においては、S53及びS55の両方でNOと判断される。DR期間前のバッテリ冷却期間は、DR予告タイミング(図12のS17B)によって調整可能である。DR予告タイミングを早くするほどDR期間前のバッテリ冷却期間が長くなる。DR予告タイミングは、DR期間が開始される前にバッテリ130の温度が所定温度(たとえば、閾値Th2)以下になるように設定されてもよい。DR期間が開始されると、S53においてYESと判断され、S54において要請(充電要請又は給電要請)に従う充電又は給電が実行される。そして、DR期間が経過すると(S55にてYES)、図17に示す一連の処理は終了する。
図12~図17に示した上記変形例によっても、電力網の需給調整を行ないつつ、複数の電動車両の各々が備える蓄電装置の寿命の低下を全体として抑制することができる。
図6に示した優先順位情報では、充電優先情報が、区分A、区分B、区分C、区分Dの順に優先順位を定め、給電優先情報が、区分D、区分C、区分B、区分Aの順に優先順位を定める。しかしこれに限られず、区分ごとの優先順位は適宜変更可能である。
図18は、図6に示した優先順位情報の第1の変形例を示す図である。図18に示すように、充電優先情報の優先順位情報は、区分A、区分B、区分D、区分Cの順に優先順位を定めてもよい。区分Dに属する各車両50は、冷却装置132によるバッテリ130の冷却でバッテリ130の温度を下げることができる。そして、バッテリ130の温度が下がることにより、バッテリ130の劣化が抑制される。また、冷却装置132によるバッテリ130の冷却で電力が消費されることで、上げDRの要請に従って電力消費量を大きくすることができる。このため、区分の優先順位を区分の優先順位よりも高くすることで、電力系統PG(電力網)の需給調整を効果的に行なうことが可能になる。
図19は、図6に示した優先順位情報の第2の変形例を示す図である。図19に示すように、充電優先情報の優先順位情報は、区分B、区分A、区分D、区分Cの順に優先順位を定めてもよい。区分Bに属する各車両50も、区分Dに属する各車両50と同様、冷却装置132によるバッテリ130の冷却で電力を消費することで、上げDRの要請に従って電力消費量を大きくすることができる。このため、上記の優先順位によれば、電力系統PG(電力網)の需給調整を効果的に行なうことが可能になる。
区分の数も適宜変更可能である。図20は、図5に示した区分情報の変形例を示す図である。図20を参照して、この区分情報は、電池温度とB-SOCとによって6つの区分(たとえば、区分A~F)を定める。区分Aは、B-SOCが閾値Th11よりも低く、かつ、電池温度が閾値Th2よりも低い区分である。区分Bは、B-SOCが閾値Th11よりも低く、かつ、電池温度が閾値Th2以上である区分である。区分Cは、B-SOCが閾値Th11以上閾値Th12以下であり、かつ、電池温度が閾値Th2よりも低い区分である。区分Dは、B-SOCが閾値Th11以上閾値Th12以下であり、かつ、電池温度が閾値Th2以上である区分である。区分Eは、B-SOCが閾値Th12よりも高く、かつ、電池温度が閾値Th2よりも低い区分である。区分Fは、B-SOCが閾値Th12よりも高く、かつ、電池温度が閾値Th2以上である区分である。閾値Th11、Th12、及びTh2の各々は、任意に設定可能である。区分の境界値(たとえば、閾値Th11、Th12、及びTh2)は、車種又はバッテリ容量に応じて可変であってもよい。
図21は、図20に示した区分情報によって規定される6つの区分の優先順位の一例を示す図である。図21を参照して、この例では、充電優先情報の優先順位情報が、区分A、区分B、区分C、区分D、区分E、区分Fの順に優先順位を定める。また、給電優先情報の優先順位情報が、区分F、区分E、区分D、区分C、区分B、区分Aの順に優先順位を定める。サーバ30は、こうした優先順位に従って電動車両の選定を行なうことによっても、電力網の需給調整を行ないつつ、複数の電動車両の各々が備える蓄電装置の寿命の低下を全体として抑制することができる。
サーバ30は、蓄電装置の寿命よりもインセンティブを優先することの意思表示を予めサーバ30にしているユーザに帰属する電動車両を、優先情報(充電優先情報及び給電優先情報)とは関係なく、優先的にDR車両として選定するように構成されてもよい。
車両の構成は、図1に示した構成に限られない。たとえば、図1に示した構成において、充放電器120の代わりに、外部充電のみ可能な充電装置、又は外部給電のみ可能な給電装置を採用してもよい。また、車両は、非接触充電可能に構成されてもよい。車両は、乗用車に限られず、バス又はトラックであってもよい。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 VGIシステム、10 サーバ、11 スマートメータ、30 サーバ、31 制御装置、32 記憶装置、33 通信装置、41 電源回路、42 充電ケーブル、43 コネクタ、50,50A~50D 車両、80,80A~80D 携帯端末、110 インレット、120 充放電器、121 監視モジュール、130 バッテリ、131 監視モジュール、132 冷却装置、140 走行駆動部、150 ECU、151 プロセッサ、152 RAM、153 記憶装置、154 タイマ、160 入力装置、170 報知装置、180 通信機器、301 情報管理部、302 選定部、303 要請部、304 除外部、501 情報管理部、502 充放電制御部、PG 電力系統、W 駆動輪。

Claims (10)

  1. 蓄電装置を備える電動車両に対して、電力網の電力を用いた前記蓄電装置の充電、又は前記電力網に対する給電の要請を行なうことにより、前記電力網の需給調整を行なう電力管理装置であって、
    当該電力管理装置は、
    複数の前記電動車両を含む車両グループから目標数の電動車両を選定する選定部と、
    前記選定部により選定された各電動車両に対して前記要請を行なう要請部と、
    前記要請部によって前記充電が要請される電動車両を選定するときの優先順位を定める第1優先情報を記憶する第1記憶部と、
    備え、
    前記車両グループに含まれる前記複数の電動車両の各々は、前記蓄電装置の冷却を行なう冷却装置をさらに備え、
    前記選定部は、前記車両グループに含まれる各電動車両の前記蓄電装置の温度及びSOCを取得し、前記蓄電装置の温度と前記蓄電装置のSOCとによって予め定められた優先順位に従って前記選定を行なうように構成され、
    前記第1優先情報は、
    前記蓄電装置のSOCが第1閾値よりも低く、かつ、前記蓄電装置の温度が第2閾値よりも低い第1区分と、
    前記蓄電装置のSOCが前記第1閾値よりも低く、かつ、前記蓄電装置の温度が前記第2閾値よりも高い第2区分と、
    前記蓄電装置のSOCが前記第1閾値よりも高く、かつ、前記蓄電装置の温度が前記第2閾値よりも低い第3区分と、
    前記蓄電装置のSOCが前記第1閾値よりも高く、かつ、前記蓄電装置の温度が前記第2閾値よりも高い第4区分と、
    に対して、前記第1区分、前記第2区分、前記第3区分、前記第4区分の順に優先順位を定めており、
    前記選定部は、前記要請部によって前記充電が要請される電動車両を選定するときには、前記第1優先情報が定める区分ごとの優先順位に従って、前記車両グループから優先順位の高い順に電動車両を選定するように構成され、
    前記要請部は、前記選定部により選定された各電動車両に対して、前記冷却装置により前記蓄電装置の温度を所定温度以下にすることをさらに要請するように構成される、電力管理装置。
  2. 前記要請部によって前記給電が要請される電動車両を選定するときの優先順位を定める第2優先情報を記憶する第2記憶部をさらに備え、
    前記第2優先情報は、前記蓄電装置の温度と前記蓄電装置のSOCとによって設定された複数の区分に対して、前記蓄電装置のSOCが高い区分ほど優先順位が高くなり、かつ、前記蓄電装置の温度が高い区分ほど優先順位が高くなるように、前記区分ごとの優先順位を定めており、
    前記選定部は、前記要請部によって前記給電が要請される電動車両を選定するときには、前記第2優先情報が定める前記区分ごとの優先順位に従って、前記車両グループから優先順位の高い順に電動車両を選定する、請求項1に記載の電力管理装置。
  3. 所定の除外要件を満たす電動車両を前記車両グループから除外する除外部をさらに備える、請求項1又は2に記載の電力管理装置。
  4. 前記除外部は、前記要請部によって前記蓄電装置の充電又は前記電力網に対する給電の即時実行が要請されるときに、前記選定部による前記選定に先立ち、前記電力網に接続されていない状態の電動車両を前記車両グループから除外するように構成される、請求項に記載の電力管理装置。
  5. 蓄電装置を備える電動車両に対して、電力網の電力を用いた前記蓄電装置の充電の要請を行なうことにより、前記電力網の需給調整を行なう電力管理装置であって、
    当該電力管理装置は、
    複数の前記電動車両を含む車両グループから目標数の電動車両を選定する選定部と、
    前記選定部により選定された各電動車両に対して前記要請を行なう要請部と、
    所定の除外要件を満たす電動車両を前記車両グループから除外する除外部と、
    を備え、
    前記選定部は、前記車両グループに含まれる各電動車両の前記蓄電装置の温度及びSOCを取得し、前記蓄電装置の温度と前記蓄電装置のSOCとによって予め定められた優先順位に従って前記選定を行なうように構成され、
    前記除外部は、外気温が所定値以上である場合には、前記要請部によって前記充電が要請される電動車両を選定する前に、前記蓄電装置のSOCが所定の閾値よりも高い電動車両を前記車両グループから除外するように構成される、電力管理装置。
  6. 蓄電装置を備える電動車両に対して、電力網の電力を用いた前記蓄電装置の充電の要請を行なうことにより、前記電力網の需給調整を行なう電力管理装置であって、
    当該電力管理装置は、
    複数の前記電動車両を含む車両グループから目標数の電動車両を選定する選定部と、
    前記選定部により選定された各電動車両に対して前記要請を行なう要請部と、
    所定の除外要件を満たす電動車両を前記車両グループから除外する除外部と、
    を備え、
    前記選定部は、前記車両グループに含まれる各電動車両の前記蓄電装置の温度及びSOCを取得し、前記蓄電装置の温度と前記蓄電装置のSOCとによって予め定められた優先順位に従って前記選定を行なうように構成され、
    前記除外部は、前記要請部が要請する前記充電の実行期間が所定の時間帯の少なくとも一部を含む場合には、前記要請部によって前記充電が要請される電動車両を選定する前に、前記蓄電装置のSOCが所定の閾値よりも高い電動車両を前記車両グループから除外するように構成される、電力管理装置。
  7. 蓄電装置を備える電動車両に対して、電力網の電力を用いた前記蓄電装置の充電の要請を行なうことにより、前記電力網の需給調整を行なう電力管理装置であって、
    当該電力管理装置は、
    複数の前記電動車両を含む車両グループから目標数の電動車両を選定する選定部と、
    前記選定部により選定された各電動車両に対して前記要請を行なう要請部と、
    所定の除外要件を満たす電動車両を前記車両グループから除外する除外部と、
    を備え、
    前記選定部は、前記車両グループに含まれる各電動車両の前記蓄電装置の温度及びSOCを取得し、前記蓄電装置の温度と前記蓄電装置のSOCとによって予め定められた優先順位に従って前記選定を行なうように構成され、
    前記車両グループに含まれる前記複数の電動車両の各々は、前記蓄電装置の電力を用いて前記蓄電装置の冷却を行なう冷却装置をさらに備え、
    前記要請部は、前記選定部により選定された各電動車両に対して、前記蓄電装置の温度が所定温度を超えている場合には前記要請に従う充電を開始する前に前記冷却装置による前記蓄電装置の冷却を開始することをさらに要請するように構成され、
    前記除外部は、前記蓄電装置のSOCが所定の閾値よりも低く、かつ、前記蓄電装置の温度が前記所定温度よりも高い電動車両を前記車両グループから除外するように構成される、電力管理装置。
  8. 蓄電装置を備える電動車両に対して、電力網の電力を用いた前記蓄電装置の充電の要請を行なうことにより、前記電力網の需給調整を行なう電力管理方法であって、
    当該電力管理方法は、
    車両グループに含まれる各電動車両の前記蓄電装置の温度及びSOCを取得することと、
    所定の除外要件を満たす電動車両を前記車両グループから除外することと、
    前記車両グループから、前記蓄電装置の温度と前記蓄電装置のSOCとによって予め定められた優先順位に従って目標数の電動車両を選定することと、
    前記選定された各電動車両に対して前記要請を行なうことと
    を含み、
    前記除外することは、
    外気温が所定値以上である場合には、前記充電が要請される電動車両を選定する前に、前記蓄電装置のSOCが所定の閾値よりも高い電動車両を前記車両グループから除外すること、
    を含む、電力管理方法。
  9. 蓄電装置を備える電動車両に対して、電力網の電力を用いた前記蓄電装置の充電の要請を行なうことにより、前記電力網の需給調整を行なう電力管理方法であって、
    当該電力管理方法は、
    車両グループに含まれる各電動車両の前記蓄電装置の温度及びSOCを取得することと、
    所定の除外要件を満たす電動車両を前記車両グループから除外することと、
    前記車両グループから、前記蓄電装置の温度と前記蓄電装置のSOCとによって予め定められた優先順位に従って目標数の電動車両を選定することと、
    前記選定された各電動車両に対して前記要請を行なうことと
    を含み、
    前記除外することは、
    要請される前記充電の実行期間が所定の時間帯の少なくとも一部を含む場合には、前記充電が要請される電動車両を選定する前に、前記蓄電装置のSOCが所定の閾値よりも高い電動車両を前記車両グループから除外すること、
    を含む、電力管理方法。
  10. 蓄電装置と、前記蓄電装置の電力を用いて前記蓄電装置の冷却を行なう冷却装置とを備える電動車両に対して、電力網の電力を用いた前記蓄電装置の充電の要請を行なうことにより、前記電力網の需給調整を行なう電力管理方法であって、
    当該電力管理方法は、
    車両グループに含まれる各電動車両の前記蓄電装置の温度及びSOCを取得することと、
    所定の除外要件を満たす電動車両を前記車両グループから除外することと、
    前記車両グループから、前記蓄電装置の温度と前記蓄電装置のSOCとによって予め定められた優先順位に従って目標数の電動車両を選定することと、
    前記選定された各電動車両に対して前記要請を行なうことと
    を含み、
    前記除外することは、
    前記蓄電装置のSOCが所定の閾値よりも低く、かつ、前記蓄電装置の温度が所定温度よりも高い電動車両を前記車両グループから除外すること、
    を含み、
    前記要請を行なうことは、
    前記選定された各電動車両に対して、前記蓄電装置の温度が前記所定温度を超えている場合には前記要請に従う充電を開始する前に前記冷却装置による前記蓄電装置の冷却を開始することをさらに要請すること、
    を含む、電力管理方法。
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