JP6125843B2 - 電力制御装置、電力制御システム、および電力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、系統および蓄電池から車両に充電させる電力制御装置、電力制御システム、および電力制御方法に関する。

電気自動車およびハイブリッド自動車のように、電気を動力として用いる車両が普及し始めている。車両が有する車載蓄電池に、車載蓄電池および蓄電池の蓄電量に基づいて、商用電力および家屋に設けられる蓄電池に充電された電力の少なくとも一方を用いて、充電することが提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１−２２３８０８号公報

特許文献１においては、蓄電池の蓄電量が車載蓄電池の必要充電量を上回っているときに、深夜電力を用いて蓄電池に充電した電力を用いて車載蓄電池が充電され、蓄電池が完全に放電すると商用電力のみを用いて車載蓄電池が充電される。しかし、このような充電方法に対して、車載蓄電池に充電コストをさらに低減化することが望まれている。

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、車両への充電コストを低減化させる電力制御装置、電力制御システム、および電力制御方法を提供することにある。

上述した諸課題を解決すべく、第１の観点による電力制御装置は、
蓄電池の充放電を制御する蓄電コントローラと、車両の有する車載電池に系統からの交流電力および前記蓄電池からの直流電力の少なくとも一方を用いて充電する充電器とを制御する電力制御装置であって、
前記蓄電池に充電されている電力の価格に関する第１の価格情報、および前記系統からの電力の現在の価格に関する第２の価格情報を取得する取得部と、
前記第１の価格情報および前記第２の価格情報の比較に基づいて、前記蓄電コントローラおよび前記充電器に、前記系統からの交流電力および前記蓄電池からの直流電力の一方を優先的に用いた前記車載電池への充電を行わせる制御部とを備え、
前記蓄電コントローラは、前記蓄電池から出力する直流電力の電圧を調整する第１のコンバータと、前記蓄電池および前記第１のコンバータの電気的接続を開閉する第１のリレーと、前記蓄電池および前記充電器の電気的接続を開閉する第２のリレーとを有し、
前記充電器は、前記第２のリレーに接続され前記蓄電池と前記車両間の直流電力の電圧を調整する第２のコンバータを有し、
前記制御部は、少なくとも前記系統からの前記蓄電池への充電時には前記第１のリレーを閉じさせ、前記蓄電池から前記車載電池への充電時には前記第１のリレーを開かせ、前記第２のリレーを閉じさせる
ことを特徴とするものである。

また、第７の観点による電力制御装置においては、
前記制御部は、前記蓄電池から前記蓄電コントローラを介して、前記蓄電池の仕様および現在状態の少なくとも一方を含む蓄電池情報を通信により取得する
ことが好ましい。

また、第８の観点による電力制御装置においては、
前記制御部は前記蓄電池情報を所定の通信規格に準拠したフォーマットで取得する
ことが好ましい。

また、第９の観点による電力制御装置においては、
前記制御部は、前記充電器が前記車両との接続時に、前記車両から車両情報を取得し、前記車両情報および前記蓄電池情報に基づいて前記車載電池への充電に関する充電制御情報を作成し、前記充電器を介して前記車両に通知する
ことが好ましい。

また、第１０の観点による電力制御装置においては、
前記充電器に、前記充電制御情報に基づいた前記車載電池への充電を行わせる
ことが好ましい。

また、第１１の観点による電力制御装置においては、
前記制御部は、前記蓄電池からの直流電力を前記車載電池に充電中に前記蓄電池の電力が閾値未満になるときに、前記蓄電コントローラおよび前記充電器に、前記蓄電池から前記車載電池への充電を停止させ、かつ前記系統から前記車載電池への充電を開始させる
ことが好ましい。

また、第１２の観点による電力制御装置においては、
前記蓄電池から前記車載電池への充電時には、前記車載電池には３ｋｗを超え２０ｋｗ未満の直流電力が前記車載電池に供給される
ことが好ましい。

また、第１３の観点による電力制御システムは、
蓄電池の充放電を制御する蓄電コントローラと、
車両の有する車載電池に、系統からの交流電力および前記蓄電池からの直流電力の少なくとも一方を用いて充電する充電器と、
前記蓄電池に充電されている電力の価格に関する第１の価格情報、および前記系統からの電力の現在の価格に関する第２の価格情報を取得する取得部と、
前記第１の価格情報および前記第２の価格情報の比較に基づいて、前記蓄電コントローラおよび前記充電器に、前記系統からの交流電力および前記蓄電池からの直流電力の少なくとも一方を優先的に用いた前記車載電池への充電を行なわせる制御部とを備え、
前記蓄電コントローラは、前記蓄電池から出力する直流電力の電圧を調整する第１のコンバータと、前記蓄電池および前記第１のコンバータの電気的接続を開閉する第１のリレーと、前記蓄電池および前記充電器の電気的接続を開閉する第２のリレーとを有し、
前記充電器は、前記第２のリレーに接続され前記蓄電池と前記車両間の直流電力の電圧を調整する第２のコンバータを有し、
前記制御部は、少なくとも前記系統からの前記蓄電池への充電時には前記第１のリレーを閉じさせ、前記蓄電池から前記車載電池への充電時には前記第１のリレーを開かせ、前記第２のリレーを閉じさせる
ことを特徴とするものである。

上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、本発明の第１４の観点を方法として実現させた電力制御方法は、
車両の有する車載電池に、系統からの交流電力および蓄電池からの直流電力の少なくとも一方を用いる充電器によって充電する電力制御方法であって、
前記蓄電池に充電されている電力の価格に関する第１の価格情報、および系統からの電力の現在の価格に関する第２の価格情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにおいて取得した前記第１の価格情報および前記第２の価格情報の比較に基づいて、前記系統からの交流電力および前記蓄電池からの直流電力の少なくとも一方を優先的に用いた前記車載電池への充電を行う充電ステップとを備え、
少なくとも前記系統からの前記蓄電池への充電時には、前記蓄電池から出力する直流電力の電圧を調整する第１のコンバータと前記蓄電池および前記第１のコンバータの電気的接続を開閉する第１のリレーと前記蓄電池および前記充電器の電気的接続を開閉する第２のリレーとを有する蓄電コントローラにおける前記第１のリレーを閉じさせ、前記蓄電池から前記車載電池への充電時には前記第１のリレーを開かせ、前記系統からの交流電力および前記蓄電池からの直流電力の少なくとも一方を用いて前記車載電池を充電し、前記蓄電池と前記車両間の直流電力の電圧を調整する第２のコンバータを有する充電器における前記第２のコンバータに接続される前記第２のリレーを閉じさせる
ことを特徴としている。

上記のように構成された本発明に係る電力制御装置、電力制御システム、および電力制御方法によれば、車両への充電コストを低減化可能である。

本発明の、第１の実施形態に係る電力制御装置を含む電力制御システムの概略構成を示す機能ブロック図である。 図１における電力制御総理の概略構成を示す機能ブロック図である。 第１の実施形態の電力制御装置が実行する充電処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る電力制御装置を含む電力制御システムの概略構成を示す機能ブロック図である。 第１の実施形態の電力制御装置が実行する充電処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

まず、本発明の第１の実施形態に係る電流制御装置について説明する。図１は、第１の実施形態に係る電力制御装置を含む電力制御システムの概略構成を示す機能ブロック図である。

第１の実施形態に係る電力制御システム１０は、スマートメータ１１、ＰＶパワーコンディショナ１２、太陽光発電システム１３、蓄電コントローラ１４、蓄電池１５、充電器１６、車両１７、分電盤１８、負荷機器１９、電力制御装置２０を備える。

図１において、各機能ブロックを結ぶ実線は、電力の流れを表す。また、図１において、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号または通信される情報の流れを表す。当該破線が示す通信の物理層は多様な伝送メディアを適用可能である。例えば、電力制御装置２０と負荷機器１９との通信の物理層としては、電力線搬送通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）などの有線通信を適用可能である。また、電力制御装置２０と、スマートメータ１１、ＰＶパワーコンディショナ１２、蓄電コントローラ１４、および充電器１６との通信の物理層に、無線ルータを介した無線通信を適用可能である。無線ルータは電力制御装置２０に内蔵されていてもよく、また電力制御装置２０とは別に備えられてもよい。また、電力制御装置２０と、負荷機器１９との通信の物理層に赤外線通信などの無線通信を適用することもできる。

電力制御システム１０において、電力制御装置２０と、スマートメータ１１、ＰＶパワーコンディショナ１２、蓄電コントローラ１４、充電器１６、および負荷機器１９との通信規格に、第１のプロトコルを適用する。本実施形態において、第１のプロトコルは、例えば、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ（登録商標）である。ただし、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のＳＥＰ２．０、ＥＣＨＯＮＥＴ（登録商標）、およびＫＮＸ（登録商標）などの通信プロトコルを第１のプロトコルとして適用可能である。ここで、第１のプロトコルの物理層については有線あるいは無線のいずれでもよく、直接通信する機器同士で共通さえしていればよい。そして、電力制御装置２０と負荷機器１９との通信の論理層で前述の第１のプロトコルが用いられていることがさらに望ましい。また、充電器１６と車両１７との通信規格には、例えばＣＨＡｄｅＭＯ規格およびコンボ規格を適用する。

電力制御システム１０は、商用系統５０から供給される電力の他、太陽光発電システム１３が発電する電力、および蓄電池１５に充電された電力のうち放電された電力を、負荷機器１９に供給可能である。

スマートメータ１１は、商用系統５０に接続されて、商用系統５０から供給される電力を計測する。また、スマートメータ１１は、ＰＶパワーコンディショナ１２にも接続されて、太陽光発電システム１３が発電して電力会社に売電する電力を計測する。

また、スマートメータ１１は、系統ＥＭＳ（Energy Management System）６０から、例えば電力に関する時間別の価格などの価格情報を受信可能である。ここで、系統ＥＭＳ６０は、電力に関する各種の予測および制御などを行う設備であり、一般的には、例えば電力会社などに設置される。系統ＥＭＳ６０は、例えばＭＤＭＳ（メータデータマネジメントシステム）を構成するものを採用可能である。この系統ＥＭＳ６０は、各種の電力に関する情報を記憶するデータベース６１を有しており、スマートメータ１１が計測した結果の情報を収集して蓄積することもできる。また、系統ＥＭＳ６０は、インターネットなどの外部ネットワーク７０に接続可能である。

ＰＶパワーコンディショナ１２は、太陽光発電システム１３から供給される直流の電力を、交流の電力に変換する。また、ＰＶパワーコンディショナ１２は、変換した交流の電力を、分電盤１８で複数に分岐した支幹を介して各負荷機器１９に供給する。また、ＰＶパワーコンディショナ１２は、太陽光発電システム１３が発電した電力に余剰がある場合には、変換した交流の電力を、分電盤１８を介して電力会社に売電することもできる。

太陽光発電システム１３は、太陽光を利用して発電する。このため、太陽光発電システム１３は、太陽電池を備えており、太陽光のエネルギーを直流の電力に変換する。本実施形態において、太陽光発電システム１３は、例えば家の屋根などにソーラパネルを設置して、太陽光を利用して発電するような態様を想定している。しかしながら、本発明において、太陽光発電システム１３は、太陽光のエネルギーを電力に変換できるものであれば、任意のものを採用することができる。

太陽光発電システム１３が発電する電力は、上述したように、ＰＶパワーコンディショナ１２によって交流に変換されてから、各負荷機器１９へ供給、および／または、電力会社に売電可能である。また、太陽光発電システム１３が発電した電力により、蓄電池１５および車両１７の車載電池３０が充電可能であってもよく、さらには直流のまま負荷機器１９に供給される構成であってもよい。

蓄電コントローラ１４は、例えばパワーコンディショナであって、第１のインバータ２１、第１のコンバータ２２、第１のリレー２３、および第２のリレー２４を有する。第１のインバータ２１は、分電盤１８から供給される交流電力を直流電力に変換する。また、第１のインバータ２１は、蓄電池１５から出力される直流電力を交流電力に変換して、分電盤１８に供給する。第１のコンバータ２２はＤＣ／ＤＣコンバータであり、第１のインバータ２１から出力される直流電力および蓄電池１５から出力される直流電力の電圧を調整する。第１のリレー２３は第１のコンバータ２２および蓄電池１５の間の電気的接続を開閉する。第２のリレー２４は充電器１６および蓄電池１５の間の電気的接続を開閉する。

蓄電コントローラ１４は、第１のリレー２３を閉じた状態で、商用系統５０およびＰＶパワーコンディショナ１２の少なくとも一方から供給される交流電力を直流電力に変換して、蓄電池１５に充電する。また、蓄電コントローラ１４は、第１のリレー２３を閉じた状態で、蓄電池１５から出力される直流電力を交流電力に変換して、分電盤１８を介して各負荷機器１９に供給可能である。また、蓄電コントローラ１４は、第２のリレー２４を閉じた状態で、蓄電池１５から出力される直流電力を充電器１６に出力して、車載電池３０に充電する。蓄電コントローラ１４は、電力制御装置２０の制御に基づいて、蓄電池１５への充電、蓄電池１５からの放電、および蓄電池１５からの車載電池３０への電力の供給を行う。

蓄電コントローラ１４は蓄電池１５と通信して、蓄電池１５の仕様（例えば、ＩＤ、メーカコード、最大容量、最大電圧、最大電流、上限電圧、加減電圧）および現在状態（例えば、充電中、放電中、または待機中のいずれかの状態、現在蓄電量、劣化率、現在供給可能な電圧および電流、）の少なくとも一つを含む蓄電池情報を取得する。前述のように、蓄電池情報はＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅなどの第１のプロトコルに準拠したフォーマットで通信される。また、蓄電コントローラ１４は電力制御装置２０と通信して、取得した蓄電池情報を通知する。

蓄電池１５は、例えばリチウムイオン電池、鉛蓄電池などの二次電池であって、充電された電力を放電可能である。放電した電力は、前述のように、蓄電コントローラ１４および分電盤１８を介して、負荷機器１９に供給可能である。また、放電した電力は、前述のように、蓄電コントローラ１４および充電器１６を介して、車両１７に充電可能である。

充電器１６は、第２のインバータ２５および第２のコンバータ２６を有する。第２のインバータ２５は、分電盤１８から供給される交流電力を直流電力に変換する。また、第２のインバータ２５は、車載電池３０から出力される直流電力を交流電力に変換して、分電盤１８に供給させることも可能である。第２のコンバータ２６はＤＣ／ＤＣコンバータであり、第２のインバータ２５から出力される直流電力、車載電池３０から出力される直流電力、および蓄電池１５から出力される直流電力の電圧を調整する。

充電器１６は、商用系統５０およびＰＶパワーコンディショナ１４の少なくとも一方から供給される交流電力を直流電力に変換して、車載電池３０に充電する。また、充電器１６は、前述のように、蓄電コントローラ１４を介して蓄電池１５から出力される直流電力を、車載電池３０に充電する。また、充電器１６は、車載電池３０から出力される直流電力を交流電力に変換して、分電盤１８を介して各負荷機器１９に供給することも可能である。充電器１６は、電力制御装置２０の制御に基づいて、車載電池３０への充電および放電を行う。

充電器１６は車両１７と接続されるときにＣＡＮ通信などの第２のプロトコルに準拠したフォーマットで通信を行い、車両１７に関する車両情報（例えば、車両１７の車載電池３０の最大電圧、最大電流、電池容量、最大充電時間）を取得する。また、充電器１６は電力制御装置２０と通信して、取得した車両情報を通知する。また、充電器１６は電力制御装置２０と通信して、充電器１６から車両１７に供給可能な電流値、最大電圧、最大電流などの充電に関する充電制御情報を取得する。充電器１６は車両１７と通信して、充電制御情報を通知する。

車両１７は、例えば、電気自動車およびハイブリッド自動車のように、電気を動力として動く車両である。車両１７は、車載電池３０およびモータを有しており、車載電池３０に充電した電力を用いてモータを駆動することにより走行する。車両１７は充電器１６を着脱可能であり、車両１７を充電器１６に接続するときに、充電器１６が車載電池３０に電気的に接続され充電可能となる。

分電盤１８は、系統から供給される電力を複数の支幹に分岐させて各負荷機器１９に分配する。

電力制御システム１０に接続される負荷機器１９は、任意の数とすることができる。これらの負荷機器１９は、例えば、テレビ、エアコン、冷蔵庫など、種々の電化製品である。これらの負荷機器１９は、分電盤１８を介して、商用系統５０、ＰＶパワーコンディショナ１２、蓄電コントローラ１４、および充電器１６に接続されて、電力が供給される。

電力制御装置２０は、図２に示すように、取得部２７および制御部２８を有する。

取得部２７は、外部ネットワーク７０、スマートメータ１１、ＰＶパワーコンディショナ１２、蓄電コントローラ１４、充電器１６、および負荷機器１９から多様な情報を取得する。例えば、取得部２７は、充電器１６から、蓄電池１５に充電されている電力の価格に関する第１の価格情報を取得する。また、取得部２７はインターネットなどの外部ネットワーク７０から、商用系統５０から供給される電力の現在の価格に関する第２の価格情報を取得する。前述のように、取得部２７は第１の価格情報および第２の価格情報を直接取得しているが、時間帯別料金テーブルなどの所定の情報を取得して、取得した所定の情報に基づいて時刻に照らし合わせて第１の価格情報および第２の価格情報を生成することにより間接的に取得する構成であってもよい。例えば、蓄電池１５への充電時に充電した電力量、および商用系統５０から供給される電力の充電時の価格、およびその後に蓄電池１５から放電した電力量を取得して、取得部２７が蓄電池１５に充電されている（残っている）電力の価格を算出してもよい。蓄電池１５に充電されている電力の価格の算出には、総平均法、先入れ後出し法、後入れ後出し法などの任意の評価方法が適用可能である。また、例えば、取得部２７は、スマートメータ１１から、商用系統５０から供給される電力の時間別の価格を定期的に取得して、データベース２９（図１参照）に格納し、電力制御装置２０が有するタイマから取得する現在時刻に基づいて当該時刻の価格を読出すことにより、第２の価格情報を取得する構成であってもよい。

制御部２８は、取得部２７が取得する情報などに基づいて、ＰＶパワーコンディショナ１２、蓄電コントローラ１４、充電器１６を制御する。例えば、制御部２８は、車両１７への充電処理を実行する（図２参照）。

充電処理において、制御部２８は、充電器１６が車両１７に接続されたことを認識すると、充電に優先的に用いる電力を、蓄電池１５および商用系統５０のいずれから出力させるかを決定する。また、制御部２８は、充電の制御のために多様な情報を、充電器１６を介して車両１７と通信する。

優先的に用いる電力の決定のために、制御部２８は、取得部２７が取得した第１の価格情報および第２の価格情報にそれぞれ対応する第１の価格および第２の価格を比較する。制御部２８は、第１の価格が第２の価格未満であるときには、蓄電池１５の直流電力を用いて充電させることを決定する。一方、制御部２８は、第１の価格が第２の価格以上であるときには、商用系統５０の交流電力を用いて充電させることを決定する。

制御部２８は、蓄電池１５の直流電力を用いるときには、第１のリレー２３を開かせ、第２のリレー２４と閉じさせる。さらに、制御部２８は、蓄電池１５の直流電力を用いて充電させるときに、第２のコンバータ２６に車載電池３０に３ｋｗを越え２０ｋｗ未満の直流電力を供給させる。制御部２８は、商用系統５０の交流電力を用いるときには、第１のリレー２３を閉じさせ、第２のリレー２４を開けさせ、第２のインバータ２５を駆動させる。

また、充電の制御のための多様な情報の通信において、制御部２８は、蓄電コントローラ１４から取得する蓄電池情報および充電器１６から取得する車両情報に基づいて、充電制御情報を作成する。制御部２８は、作成した充電制御情報を、充電器１６を介して車両１７に通知する。さらに、制御部２８は、充電器１６に、作成した充電制御情報に基づいた充電を行わせる。

また、制御部２８は、蓄電池１５の直流電力を用いて車載電池３０を充電しているときにおける蓄電池１５の電位に基づいて、蓄電池１５の電力を閾値と比較する。制御部２８は、蓄電池１５の現在の電力が閾値未満になるときに、商用系統５０の交流電力を用いた充電に切替えることを決定する。制御部２８は、商用系統５０による充電に切替えるときに、第１のリレー２３を閉じさせ、第２のリレー２４を開けさせ、第２のインバータ２５を駆動させる。

次に、電力制御装置２０が実行する車載電池３０への充電処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。電力制御装置２０は、車両１７が充電器１６に接続されるときに、充電処理を開始する。

ステップＳ１００において、電力制御装置２０は、充電器１６から第１の価格情報を取得する。また、電力制御装置２０は、外部ネットワーク７０から第２の価格情報を取得する。第１の価格情報および第２の価格情報を取得すると、プロセスはステップＳ１０１に進む。

ステップＳ１０１では、電力制御装置２０は、第1の価格情報および第２の価格情報に基づいて、蓄電池１５の電力の価格である第１の価格と現在の商用系統５０の電力の価格である第２の価格とを比較する。第１の価格が第２の価格未満であるときには、プロセスはステップＳ１０２に進む。一方、第１の価格が第２の価格以上であるときには、プロセスはステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０２では、電力制御装置２０は、蓄電コントローラ１４から蓄電池情報を取得する。蓄電池情報を取得すると、プロセスはステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、電力制御装置２０は、蓄電池情報に含まれる、蓄電池１５の現在の電力を閾値と比較する。現在の電力が閾値以下であるときに、プロセスはステップＳ１０４に進む。現在の電力が閾値を越えるときに、プロセスはステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０４では、電力制御装置２０は、第１のリレー２３を閉じさせ、第２のリレー２４を開かせることにより、商用系統５０から車両１７への充電可能な状態とする。第１のリレー２３および第２のリレー２４を駆動すると、プロセスはステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０５では、電力制御装置２０は、第１のリレー２３を開かせ、第２のリレー２４を閉じさせることにより、蓄電池１５から車両１７への充電可能な状態とする。第１のリレー２３および第２のリレー２４を駆動すると、プロセスはステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、電力制御装置２０は、充電器１６から車両情報を取得する。車両情報を取得すると、プロセスはステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、電力制御装置２０は、ステップＳ１０２で取得した蓄電池情報およびステップＳ１０６で取得した車両情報に基づいて、充電制御情報を作成する。さらに、電力制御装置２０は、充電器１６を介して充電制御情報を車両１７に通知する。充電制御情報の通知後、プロセスはステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、電力制御装置２０は、充電器１６に、ステップＳ１０７において作成した充電制御情報に基づいた車両１７への充電を行わせる。充電の実行後、プロセスはステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９では、電力制御装置２０は、充電器１６を介して車両１７から充電停止要求を取得しているか否かを判別する。充電停止要求を取得していないときには、プロセスはステップＳ１０２に戻る。充電停止要求を取得しているときには、プロセスはステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、電力制御装置２０は、充電器１６に充電を停止させる。充電を停止すると、充電処理を終了する。

以上のような構成の第１の実施形態の電力制御装置によれば、第１の価格および第２の価格の比較に基づいて、車載電池３０の充電に優先的に用いる電力を決めるので、車両１７への充電コストを低減化させることが可能である。例えば、車載電池３０の充電時が蓄電池１５の充電時と同じ料金である場合、蓄電池１５を介した車両１７への充電には送電ロスおよび変換ロスが発生するため、必ずしも蓄電池１５からの充電コストが商用系統５０からの充電コストより低いとは限らない。そこで、本実施形態のように、第１の価格および第２の価格の比較に基づいて、充電に優先的に用いる電力を決定することにより、充電コストの低減化が可能である。

また、第１の実施形態の電力制御装置によれば、蓄電池１５の直流電力を用いた充電中に蓄電池１５の電力が閾値未満となるときに、蓄電池１５の直流電力から商用系統５０の交流電力を用いて充電するように切替え可能である。したがって、閾値を非常時の給電に必要な電力に定めることにより、非常時の負荷機器１９に給電する電力を蓄電池１５に確保可能となる。

また、第１の実施形態の電力制御装置によれば、蓄電池１５の直流電力を用いた充電において車載電池３０に３ｋｗを超え２０ｋｗ未満の直流電力を供給可能である。３ｋｗから２０ｋｗの直流電力の供給であれば、充電器１６のケーブルを極端に大径化不要な程度の電流値、および高圧設備を設置不要な程度の電圧値により実現可能でありながら、商用系統５０からの充電に比べて充電の高速化を図ることが可能である。

また、第１の実施形態の電力制御装置によれば、蓄電池１５の直流電力による充電時には、第２のコンバータ２６のみを用いて蓄電池１５および車両１７間の電圧を調整するので、調整時の電力のロスを低減化可能である。

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態では蓄電コントローラおよび充電器の構成が第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。

第２の実施形態に係る電力制御システム１００は、スマートメータ１１、ＰＶパワーコンディショナ１２、太陽光発電システム１３、蓄電コントローラ１４０、蓄電池１５、充電器１６０、車両１７、分電盤１８、負荷機器１９、電力制御装置２０を備える。スマートメータ１１、ＰＶパワーコンディショナ１２、太陽光発電システム１３、蓄電池１５、車両１７、分電盤１８、および負荷機器１９の構成および機能は、第１の実施形態と同じであり、その説明を省略する。

蓄電コントローラ１４０は、例えばパワーコンディショナであって、第１のインバータ２１および第１のコンバータ２２を有する。第１のインバータ２１および第１のコンバータ２２の機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と異なり、中間リンク、すなわち、第１のインバータ２１および第１のコンバータ２２の間の電圧が３２０ｖ以上４００ｖ未満になるように、第１のインバータ２１および第１のコンバータ２２は作成される。

蓄電コントローラ１４０は、第１の実施形態と同様に、商用系統５０およびＰＶパワーコンディショナ１４の少なくとも一方から供給される交流電力を直流電力に変換して、蓄電池１５に充電する。また、第１の実施形態と同様に、蓄電コントローラ１４０は、蓄電池１５から出力される直流電力を交流電力に変換して、分電盤１８を介して各負荷機器１９に供給可能である。また、蓄電コントローラ１４０は、蓄電池１５から出力される直流電力の電圧を調整して、充電器１６０に出力可能である。蓄電コントローラ１４０は、直流電力を充電器１６０に出力しながら、一部の直流電力を交流電力に変換して、各負荷機器１９に供給することも可能である。蓄電コントローラ１４０は、電力制御装置２０の制御に基づいて、蓄電池１５への充電、蓄電池１５からの放電、および蓄電池１５からの車載電池３０への電力の供給を行う。

蓄電コントローラ１４０は、第１の実施形態と同様に、蓄電池１５と通信して、蓄電池情報を取得し、電力制御装置２０に通知する。

充電器１６０は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータであって、第２のインバータ２５および第２のコンバータ２６を有する。第２のインバータ２５および第２のコンバータ２６の機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と異なり、第２のコンバータ２６は、第２のインバータ２５側において、蓄電コントローラ１４０の中間リンク、すなわち第１のインバータ２１および第１のコンバータ２２の間に接続される。

充電器１６０は、第１の実施形態と同様に、車両１７と通信して、車両情報を取得し、電力制御装置２０に通知する。また、第１の実施形態と同様に、充電器１６０は電力制御装置２０と通信して、充電制御情報を取得し、車両１７に通知する。

電力制御装置２０は、第１の実施形態と同様に、取得部２７および制御部２８を有する。取得部２７の構成および機能は第１の実施形態と同様であり、その説明を省略する。

制御部２８は、第１の実施形態と同様に、車両１７の充電に優先的に用いる電力を決定する。

制御部２８は、第１の実施形態と異なり、蓄電池１５の直流電力を用いるときには、第１のコンバータ２２および第２のコンバータ２６を駆動させ、蓄電池１５から車載電池３０への充電を実行する。また、制御部２８は、第１の実施形態と異なり、蓄電池１５からの車載電池３０への充電中に負荷機器１９にも蓄電池１５の電力を供給可能である。制御部２８は、負荷機器１９にも電力を供給するときには、第１のインバータ２１を駆動させ、直流電力を交流電力に変換して負荷機器１９に供給させる。さらに、制御部２８は、第１の実施形態と異なり、太陽光発電システム１３が発電した電力を商用系統５０に売電しているときには、蓄電コントローラ１４０および充電器１６０に、蓄電池１５が放電する電力のみで、負荷機器１９への電力の供給および車載電池３０への充電を行わせる。

また、制御部２８は、第１の実施形態と同様に、充電制御情報を作成し、蓄電コントローラ１４０および充電器１６０と通信する。また、制御部２８は、第１の実施形態と同様に、蓄電池１５の電力を用いた充電中に蓄電池１５の現在の電力が閾値未満になるときに、商用系統５０の交流電力を用いた充電に切替えることを決定する。

次に、電力制御装置２０が実行する車載電池３０への充電処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。電力制御装置２０は、第１の実施形態と同様に、車両１７が充電器１６０に接続されるときに、充電処理を開始する。

ステップＳ２００からステップＳ２０３においては、第１の実施形態における電力制御装置 がステップＳ１００からステップＳ１０３において実行する処理と同じ処理を実行する。

ステップＳ２０４では、電力制御装置２０は、第２のインバータ２５を駆動させ、商用系統５０から車両１７に電力を供給可能に切替える。第２のインバータ２５を駆動すると、プロセスはステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２０５では、電力制御装置２０は、第２のインバータ２５を停止させ、商用系統５０からの車両１７への電力の供給を停止させ、車両１７への電力の供給元を蓄電池１５のみに切替える。第２のインバータ２５を停止すると、プロセスはステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６では、電力制御装置２０は、負荷機器１９が使用中、即ち電力の供給を必要としているか否かを判別する。負荷機器１９を使用しているときには、プロセスはステップＳ２０７に進む。負荷機器１９を使用していないときには、プロセスはステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２０７では、電力制御装置２０は、第１のインバータ２１を駆動させ、蓄電池１５の直流電力を交流電力に変換させる。第１のインバータ２１の駆動後、プロセスはステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８では、電力制御装置２０は、太陽光発電システム１３の発電する電力を商用系統５０に売電中であるか否かを判別する。売電中であるときには、プロセスはステップＳ２０９に進む。太陽光発電システム１３が発電していないとき、あるいは商用系統５０への売電を行っていないとき、プロセスはステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２０９では、電力制御装置２０は、負荷機器１９に供給する電力および車両１７に供給する電力の合計が蓄電池１５の放電量未満となるように、車載電池３０への供給量を調整する。供給量の調整を行うと、プロセスはステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０からステップＳ２１４においては、第１の実施形態の電力制御装置２０がステップＳ１０６からステップＳ１１０において実行する処理と同じ処理を実行する。ステップＳ２１０における充電停止後に、充電処理を終了する。

以上のような構成の第２の実施形態の電力制御装置によっても、第１の実施形態と同様に、車載電池３０への充電コストを低減化させることが可能である。また、第２の実施形態の電力制御装置によっても、第１の実施形態と同様に、蓄電池１５の直流電力を用いた充電中に蓄電池１５の電力が閾値未満となるときに、蓄電池１５の直流電力から商用系統５０の交流電力を用いて充電するように切替え可能である。また、第２の実施形態の電力制御装置によっても、蓄電池１５の直流電力を用いた充電において車載電池３０に３ｋｗを超え２０ｋｗ未満の直流電力を供給可能である。

また、第２の実施形態の電力制御装置によれば、蓄電池１５の直流電力を用いて車載電池３０に充電中に、負荷機器１９にも蓄電池１５から電力を供給可能となる。蓄電池１５から電力を供給することにより、商用系統５０から購入する電力を低減化できるので、電力制御システム１００内の電力供給コストをさらに低減化可能である。

また、第２の実施形態の電力制御装置によれば、太陽光発電システム１３による発電中には、負荷機器１９に供給する電力と車載電池３０に供給する電力の合計が蓄電池１５の放電量未満となるように、車載電池３０への供給量を調整可能である。したがって、太陽光発電システム１３により発電した電力の商用系統５０への売電量を最大化可能である。

本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。

例えば、第１の実施形態および第２の実施形態において、電力制御装置２０は、蓄電コントローラ１４、１４０から蓄電池情報を取得し、充電器１６、１６０から車両情報を取得し、充電制御情報を作成する構成であるが、電力制御装置２０が行なわなくてもよい。例えば、電力制御装置２０が、蓄電池情報を蓄電コントローラ１４、１４０から充電器１６、１６０に通知させ、充電器１６、１６０において充電制御情報を作成させる構成であってもよい。あるいは、電力制御装置２０が、車両情報を充電器１６、１６０から蓄電コントローラ１４、１４０に通知させ、蓄電コントローラ１４、１４０において充電制御情報を作成させ、さらに作成した充電制御情報を充電器１６、１６０に通知させる構成であってもよい。

また、第１の実施形態および第２の実施形態において、商用系統５０から給電される電力の現在の価格を第２の価格情報として用いているが、太陽光発電システム１３により売電しているときには、売電価格を第２の価格として用い、第１の価格と比較する構成であってもよい。太陽光発電システム１３が発電する電力も車載電池３０の充電に用いることは出来るが、売電可能なときには充電に用いることにより売電の機会損失が生じる。それゆえ、売電価格を第２の価格として第１の価格と比較し、蓄電池１５および太陽光発電システム１３のいずれかから出力される電力を車載電池３０の充電に用いてもよい。

また、第１の実施形態および第２の実施形態において、太陽光発電システム１３以外の発電システム、例えば燃料電池および風力発電システムが設けられてもよい。これらの発電システムが設けられた場合には、これらの発電システムの売電価格および発電コストの差分を第２の価格として第１の価格との比較を行い、充電に用いる電力を定めてもよい。

１０ 電力制御システム
１１ スマートメータ
１２ ＰＶパワーコンディショナ
１３ 太陽光発電システム
１４ 蓄電コントローラ
１５ 蓄電池
１６ 充電器
１７ 車両
１８ 分電盤
１９ 負荷機器
２０ 電力制御装置
２１ 第１のインバータ
２２ 第１のコンバータ
２３ 第１のリレー
２４ 第２のリレー
２５ 第２のインバータ
２６ 第２のコンバータ
２７ 取得部
２８ 制御部
２９ データベース
３０ 車載電池
５０ 商用系統
６０ 系統ＥＭＳ（Energy Management System）
６１ データベース
７０ 外部ネットワーク

Claims (9)

1. 蓄電池の充放電を制御する蓄電コントローラと、車両の有する車載電池に系統からの交流電力および前記蓄電池からの直流電力の少なくとも一方を用いて充電する充電器とを制御する電力制御装置であって、
   前記蓄電池に充電されている電力の価格に関する第１の価格情報、および前記系統からの電力の現在の価格に関する第２の価格情報を取得する取得部と、
   前記第１の価格情報および前記第２の価格情報の比較に基づいて、前記蓄電コントローラおよび前記充電器に、前記系統からの交流電力および前記蓄電池からの直流電力の一方を優先的に用いた前記車載電池への充電を行わせる制御部とを備え、
   前記蓄電コントローラは、前記蓄電池から出力する直流電力の電圧を調整する第１のコンバータと、前記蓄電池および前記第１のコンバータの電気的接続を開閉する第１のリレーと、前記蓄電池および前記充電器の電気的接続を開閉する第２のリレーとを有し、
   前記充電器は、前記第２のリレーに接続され前記蓄電池と前記車両間の直流電力の電圧を調整する第２のコンバータを有し、
   前記制御部は、少なくとも前記系統からの前記蓄電池への充電時には前記第１のリレーを閉じさせ、前記蓄電池から前記車載電池への充電時には前記第１のリレーを開かせ、前記第２のリレーを閉じさせる
   ことを特徴とする電力制御装置。
2. 請求項１に記載の電力制御装置であって、前記制御部は、前記蓄電池から前記蓄電コントローラを介して、前記蓄電池の仕様および現在状態の少なくとも一方を含む蓄電池情報を通信により取得することを特徴とする電力制御装置。
3. 請求項２に記載の電力制御装置であって、前記制御部は前記蓄電池情報を所定の通信規格に準拠したフォーマットで取得することを特徴とする電力制御装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の電力制御装置であって、前記制御部は、前記充電器が前記車両との接続時に、前記車両から車両情報を取得し、前記車両情報および前記蓄電池情報に基づいて前記車載電池への充電に関する充電制御情報を作成し、前記充電器を介して前記車両に通知することを特徴とする電力制御装置。
5. 請求項４に記載の電力制御装置であって、前記制御部は、前記充電器に、前記充電制御情報に基づいた前記車載電池への充電を行わせることを特徴とする電力制御装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力制御装置であって、前記制御部は、前記蓄電池からの直流電力を前記車載電池に充電中に前記蓄電池の電力が閾値未満になるときに、前記蓄電コントローラおよび前記充電器に、前記蓄電池から前記車載電池への充電を停止させ、かつ前記系統から前記車載電池への充電を開始させることを特徴とする電力制御装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電力制御装置であって、前記蓄電池から前記車載電池への充電時には、前記車載電池には３ｋｗを超え２０ｋｗ未満の直流電力が前記車載電池に供給されることを特徴とする電力制御装置。
8. 蓄電池の充放電を制御する蓄電コントローラと、
   車両の有する車載電池に、系統からの交流電力および前記蓄電池からの直流電力の少なくとも一方を用いて充電する充電器と、
   前記蓄電池に充電されている電力の価格に関する第１の価格情報、および前記系統からの電力の現在の価格に関する第２の価格情報を取得する取得部と、
   前記第１の価格情報および前記第２の価格情報の比較に基づいて、前記蓄電コントローラおよび前記充電器に、前記系統からの交流電力および前記蓄電池からの直流電力の少なくとも一方を優先的に用いた前記車載電池への充電を行なわせる制御部とを備え、
   前記蓄電コントローラは、前記蓄電池から出力する直流電力の電圧を調整する第１のコンバータと、前記蓄電池および前記第１のコンバータの電気的接続を開閉する第１のリレーと、前記蓄電池および前記充電器の電気的接続を開閉する第２のリレーとを有し、
   前記充電器は、前記第２のリレーに接続され前記蓄電池と前記車両間の直流電力の電圧を調整する第２のコンバータを有し、
   前記制御部は、少なくとも前記系統からの前記蓄電池への充電時には前記第１のリレーを閉じさせ、前記蓄電池から前記車載電池への充電時には前記第１のリレーを開かせ、前記第２のリレーを閉じさせる
   ことを特徴とする電力制御システム。
9. 車両の有する車載電池に、系統からの交流電力および蓄電池からの直流電力の少なくとも一方を用いる充電器によって充電する電力制御方法であって、
   前記蓄電池に充電されている電力の価格に関する第１の価格情報、および系統からの電力の現在の価格に関する第２の価格情報を取得する取得ステップと、
   前記取得ステップにおいて取得した前記第１の価格情報および前記第２の価格情報の比較に基づいて、前記系統からの交流電力および前記蓄電池からの直流電力の少なくとも一方を優先的に用いた前記車載電池への充電を行う充電ステップとを備え、
   少なくとも前記系統からの前記蓄電池への充電時には、前記蓄電池から出力する直流電力の電圧を調整する第１のコンバータと前記蓄電池および前記第１のコンバータの電気的接続を開閉する第１のリレーと前記蓄電池および前記充電器の電気的接続を開閉する第２のリレーとを有する蓄電コントローラにおける前記第１のリレーを閉じさせ、前記蓄電池から前記車載電池への充電時には前記第１のリレーを開かせ、前記系統からの交流電力および前記蓄電池からの直流電力の少なくとも一方を用いて前記車載電池を充電し、前記蓄電池と前記車両間の直流電力の電圧を調整する第２のコンバータを有する充電器における前記第２のコンバータに接続される前記第２のリレーを閉じさせる
   ことを特徴とする電力制御方法。

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