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公開番号2021005957
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210114
出願番号2019118780
出願日20190626
発明の名称充電制御装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人特許業務法人深見特許事務所
主分類H02J 13/00 20060101AFI20201211BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】リレーの寿命が短くなることを抑制しながら、電力需要の抑制を要請するDR信号に応じて充電電力を小さくすることができる充電制御装置を提供する。
【解決手段】車両の充電制御を行なう充電制御装置が、車両の受電部から蓄電装置までの電力経路に配置されたリレーを閉状態にして蓄電装置の充電を実行する充電実行部と、デマンドレスポンス信号を受信するDR受信部と、充電の実行中にデマンドレスポンス信号が電力需要の抑制を要請する場合に、リレーを閉状態に維持したまま充電電力を小さくする充電電力調整部とを備える。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項1】
車両の充電制御を行なう充電制御装置であって、
前記車両は、蓄電装置と、当該車両の外部から供給される電力を受電する受電部と、前記受電部から前記蓄電装置までの電力経路に配置されたリレーとを備え、
前記充電制御装置は、
前記リレーを閉状態にして前記蓄電装置の充電を実行する充電実行部と、
デマンドレスポンス信号を受信するDR受信部と、
前記充電の実行中に前記デマンドレスポンス信号が電力需要の抑制を要請する場合に、前記リレーを前記閉状態に維持したまま充電電力を小さくする充電電力調整部とを備える、充電制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、充電制御装置に関し、特に、デマンドレスポンスに適用可能な充電制御装置に関する。
続きを表示(約 6,200 文字)【背景技術】
【0002】
特開2010−187452号公報(特許文献1)には、充電経路に設けられたリレー(継電器)をオン(閉)/オフ(開)することにより充電の実行/停止を切り替える充電制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2010−187452号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、電力会社が保有する大規模発電所(集中型エネルギーリソース)に依存した電力システムが見直され、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)を電力システムに活用する仕組みの構築が進められている。DSRは、分散型エネルギーリソース(以下、「DER(Distributed Energy Resources)」とも称する)として機能する。
【0005】
DSRを電力システムに活用する仕組みとして、VPP(仮想発電所)が提案されている。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DER(たとえば、DSR)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。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事業者は、「アグリゲータ」と称される。アグリゲータは、デマンドレスポンス(以下、「DR」とも称する)と呼ばれる手法によって電力の需給バランスを調整することにより電力需要パターンを変化させることができる。
【0006】
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電力需要の抑制又は増加を要請することにより電力需要量を調整する手法である。DR信号は、電力需要の抑制を要請する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)とを含む。たとえば、アグリゲータは、各需要家にDR信号(すなわち、下げDR信号又は上げDR信号)を送信することによって電力需要量の調整を開始し、DRを解除する信号(以下、「DR解除信号」とも称する)を各需要家に送信することによって電力需要量の調整を終了することができる。また、アグリゲータは、DR期間(すなわち、DR開始時刻及びDR終了時刻)を含むDR信号を各需要家に送信することによって、DR開始時刻の到来によってDRを開始し、DR終了時刻の到来によってDRを解除することもできる。
【0007】
最近、VPPを実現するためのDSRとして、蓄電装置を備える車両(たとえば、電気自動車)が注目されている。車両は、電力系統(すなわち、電力会社が提供する電力網)から電力の供給を受けて蓄電装置を充電しているときにアグリゲータから下げDRへの参加を要請された場合には、実行中の充電を停止することによって電力需要量の調整に貢献することができる。しかしながら、こうしたDRに対して上記特許文献1に記載の充電制御装置を適用した場合には、車両が下げDRに参加するたびに前述のリレー(すなわち、充電経路に設けられたリレー)が駆動されて閉状態(接続状態)から開状態(遮断状態)になる。このため、リレーの動作回数(すなわち、開閉頻度)が多くなることによってリレーの寿命が短くなる可能性がある。
【0008】
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、リレーの寿命が短くなることを抑制しながら、電力需要の抑制を要請するDR信号に応じて充電電力を小さくすることができる充電制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示に係る充電制御装置は、車両の充電制御を行なうように構成される。車両は、蓄電装置と、当該車両の外部から供給される電力を受電する受電部と、受電部から蓄電装置までの電力経路に配置されたリレーとを備える。充電制御装置は、以下に示す充電実行部、DR受信部、及び充電電力調整部を備える。
【0010】
上記の充電実行部は、リレーを閉状態(接続状態)にして蓄電装置の充電を実行するように構成される。上記のDR受信部は、DR信号(デマンドレスポンス信号)を受信するように構成される。上記の充電電力調整部は、上記充電の実行中にDR信号が電力需要の抑制を要請する場合に、リレーを閉状態に維持したまま充電電力を小さくするように構成される。
【0011】
上記の構成によれば、充電制御装置は、下げDRへの参加(ひいては、電力需要の抑制)を要請されたときにリレーを閉じたまま充電電力を小さくすることが可能になる。リレーを動作させることなく下げDR信号に応じて充電電力を小さくすることができるため、リレーの動作回数が増えることに起因したリレーの劣化を抑制することができる。このように、上記の充電制御装置は、リレーの寿命が短くなることを抑制しながら下げDR信号に応じて充電電力を小さくすることができる。
【0012】
上記の充電電力調整部は、充電実行部による蓄電装置の充電中にDR信号が電力需要の抑制を要請する場合に、車両に搭載された回路(たとえば、インバータ又はDC/DCコンバータ)を操作して充電電力を小さくしてもよいし、車両の外部に設けられた回路(たとえば、インバータ又はDC/DCコンバータ)を操作して充電電力を小さくしてもよい。
【0013】
上記の車両は、受電部と蓄電装置との間に、受電部が受電した電力に所定の電力変換を行なうとともに、電力変換された電力を蓄電装置に供給する充電器をさらに備えてもよい。上記の充電電力調整部は、充電実行部による蓄電装置の充電中にDR信号が電力需要の抑制を要請する場合に、リレーを閉状態に維持したまま上記の充電器を操作して充電電力を小さくするように構成されてもよい。
【0014】
上記の充電電力調整部は、充電実行部による蓄電装置の充電中にDR信号が電力需要の抑制を要請する場合に、リレーを閉状態に維持したまま充電を停止する(すなわち、充電電力を0Wにする)ように構成されてもよい。こうした構成では、電力需要の抑制を要請されたときに蓄電装置の充電が停止されることで、充電電力を小さくして充電を続行する構成よりも、電力需要量の調整に大きく貢献することができる。
【0015】
上記の充電実行部は、上記の充電を実行していないときにDR信号が電力需要の抑制を要請する場合に、電力需要抑制の要請(下げDR)が解除されるまで上記の充電を実行しないように構成されてもよい。こうした構成では、電力需要の抑制が要請されている間は上記の充電が実行されないため、電力需要量の調整に貢献することができる。
【0016】
上記のリレーは、電磁式のメカニカルリレーであってもよい。電磁式のメカニカルリレーは、開閉動作(すなわち、開状態/閉状態の切替動作)を頻繁に行なうことによって劣化が進行しやすく、悪くすると、閉固着する。電磁式のメカニカルリレーが採用された車両においては、上述した制御によって劣化の進行を抑制することが特に有効である。
【0017】
上記の車両は、上記の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てもよい。上記の車両は、EV(電気自動車)であってもよいし、PHV(プラグインハイブリッド車両)であってもよい。上記の充電制御装置は、車両に搭載されてもよいし、車両の外部に設けられてもよい。
【発明の効果】
【0018】
本開示によれば、リレーの寿命が短くなることを抑制しながら、電力需要の抑制を要請するDR信号に応じて充電電力を小さくすることができる充電制御装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
本開示の実施の形態に係る充電制御装置を含むVGIシステムの構成を示す図である。
図1に示したVGIシステムの通信系統図である。
図1に示したEVの構成を示す図である。
図2に示したVGIシステムにおけるEVSEと接続されたEVについて説明するための図である。
本開示の実施の形態に係る充電制御装置の構成要素を機能別に示す図である。
電力会社が下げDRへの参加を要請する状況の一例について説明するための図である。
本開示の実施の形態に係る充電制御装置が下げDR開始時に実行する処理を示すフローチャートである。
図7に示した処理の変形例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0020】
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。
【0021】
図1は、この実施の形態に係る充電制御装置を含むVGI(Vehicle Grid Integration)システムの構成を示す図である。この実施の形態では、充電制御装置が車両(EV50)に搭載されている。図1を参照して、VGIシステム1は、電力会社E1と、上位アグリゲータE2と、下位アグリゲータE3とを含む。
【0022】
電力会社E1は、発電及び電力の供給を行なう。電力会社E1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。電力会社E1は、サーバ10と、発電所11と、送配電設備12と、スマートメータ13とを含む。
【0023】
発電所11は、電気を発生させるための発電装置を備え、発電装置によって生成された電力を送配電設備12に供給するように構成される。発電所11の発電方式は任意であり、たとえば火力発電、水力発電、風力発電、原子力発電、及び太陽光発電のいずれであってもよい。送配電設備12は、送電線、変電所、及び配電線を含み、発電所11から供給される電力の送電及び配電を行なうように構成される。発電所11及び送配電設備12によって電力系統(電力網)が構築されている。
【0024】
スマートメータ13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。
【0025】
上位アグリゲータE2に属する各事業者(以下、「親AG」とも称する)は、下位アグリゲータE3に属する複数の事業者(以下、「子AG」とも称する)を管理し、管轄内の子AGが制御した電力量を束ねることによってエネルギーマネジメントサービスを提供する。親AGは、たとえば電力会社E1と取引を行なうことにより利益を得ることができる。
【0026】
サーバ10は、管轄内の複数の親AG(たとえば、サーバ10に登録された親AG)の情報を管理するように構成される。親AGを識別するための識別情報(ID)が親AGごとに付与されている。サーバ10は親AGごとの情報を親AGのIDで区別して管理している。上位アグリゲータE2は、親AGごとに設けられた複数のサーバ(たとえば、サーバ20A〜20C)を含む。以下、区別して説明する場合を除いて、上位アグリゲータE2に含まれる各サーバを「サーバ20」と記載する。図1には3個のサーバ20(サーバ20A〜20C)を示しているが、上位アグリゲータE2に含まれるサーバ20の数は任意であり、10個以上であってもよい。
【0027】
上位アグリゲータE2に含まれる各サーバ20は、管轄内の複数の子AG(たとえば、サーバ20に登録された子AG)の情報を管理するように構成される。下位アグリゲータE3に属する各事業者(子AG)は、DR信号(デマンドレスポンス信号)によって各需要家に電力需要の抑制又は増加を要請することにより電力量を制御する。子AGを識別するための識別情報(ID)が子AGごとに付与されている。サーバ20は子AGごとの情報を子AGのIDで区別して管理している。下位アグリゲータE3は、子AGごとに設けられた複数のサーバ(たとえば、サーバ30A〜30C)を含む。以下、区別して説明する場合を除いて、下位アグリゲータE3に含まれる各サーバを「サーバ30」と記載する。図1に示すサーバ30A〜30Cは、共通のサーバ20(たとえば、サーバ20B)によって管理される。なお、上位アグリゲータE2に含まれる各サーバ20が管理するサーバ30の数は任意であり、10個以上であってもよい。
【0028】
図1に示すVGIシステム1において子AG(ひいては、サーバ30)が管理する需要家は、EV(電気自動車)である。EVは、EVSE(車両用給電設備)から電力の供給を受けることができる。この実施の形態において、VGIシステム1に含まれるEVSEは、AC方式(交流電力供給方式)のEVSE(たとえば、普通充電器)である。しかしこれに限られず、VGIシステム1は、DC方式(直流電力供給方式)のEVSE(たとえば、急速充電器)を含んでもよい。また、VGIシステム1は、AC方式のEVSEとDC方式のEVSEとの両方を含んでもよい。
【0029】
この実施の形態において、VGIシステム1に含まれるEVSEは、家庭用のEVSE(すなわち、住宅に設置されたEVSE)である。住宅ではEVを長時間駐車できるため、家庭用のEVSEはエネルギーマネジメントに適している。家庭用のEVSEは、HEMS−GW(Home Energy Management System−GateWay)によって管理することができる。
【0030】
VGIシステム1は、EVSE、EV、及びHEMS−GWの各々を複数含む(図1には、各々1つのみ図示)。VGIシステム1に含まれるEVSE、EV、及びHEMS−GW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。以下、区別して説明する場合を除いて、VGIシステム1に含まれる各EVSE、各EV、各HEMS−GWを、それぞれ「EVSE40」、「EV50」、「HEMS−GW60」と記載する。VGIシステム1に含まれる各EV50は、個人が所有する車両であってもよいし、MaaS(Mobility as a Service)事業者が管理する車両であってもよい。
(【0031】以降は省略されています)

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