JP7041719B2 - 充電ステーションネットワーク内で移動負荷に対し複数の充電ステーションの負荷分散を行う方法および充電ステーションネットワーク - Google Patents
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Description
(a)発電に負荷が従うもの。これは、集中型発電のみで発電資源の自然変動がほとんどまたは全くない場合の従来の考え方である。
(b)負荷に発電が従うもの。これは、変動する電源の普及によって引き起こされた新たなパラダイムシフトである。
・R&D+実施:近くの充電スポットの地図の提供。価格情報、最大電力情報、または充電スポットの利用可能性情報を含むこともあるし、情報を全く含まないこともある。
・R&D:充電スポットを予約(たいていは駐車場を通じて)する予約サービスを考慮。
・R&D:個々のEVおよび車列に対する電池限界を扱うために輸送手段を統合。
・R&D:特定の充電地点の負荷分散(時間および位置のプロファイルの概念、特許文献1参照)と、EV充電対応駐車場の管理の多くの例。
・R&D:予報付き需要分析を電力網管理に導入すること(他の負荷/発電は、負荷分散に役立つように調節される)について、特許文献2参照。
・R&D:運行パラメータ(例えば最短運行時間)をサポートして待機時間を最小化するための充電割当てについて、特許文献2参照。
・R&D:局所的な需要に対する局所的な発電の活用を個々に目指す局所網セグメント制御によって統制される相異なる電力網セグメント間の協調的負荷分散。特に網間負荷分散は、予報とEV充電案内のために高度輸送情報の使用を必要とする。
・EV充電ステーション(EV Charging Station, EVCS)
同一または相異なる電力レベルを有するn>1個の独立な充電ステーションを提供する充電地点
・電気自動車(Electric Vehicle, EV)
充電状態(state-of-charge, SOC)およびその電池特性によって規定される充電プロファイルP_EV(t)によって記述される移動可能な電気的負荷
・EMS
エネルギー管理システム(Energy Management System)
・ETA
推定到着時刻(Estimated Arrival Time)
・OBU
車載ユニット(On-Board Unit)。例えば運行ルーティングのために使用されるEV内の通信ユニット
・ORG
オンライン経路案内(Online Route Guidance)。経路案内およびナビゲーションサービスを提供する要素
・CDP
充電需要プレディクタ(Charging Demand Predictor)。SOC、経路情報および運行基本設定/条件に関して与えられるある特定の時刻/地点における充電要求を計算する要素
・充電状態(SOC)
充電状態:与えられた距離を運転するために使用可能な充電電池レベル。SOCは、電池特性および自動車使用パターンによって影響される。
・遠隔充電ユニットのEMS制御センタとの間での通信および制御を可能にするように構成された通信システム
・以下のコンポーネントおよびサービスユニット:
・オンライン経路案内
・EV充電需要プレディクタ
・充電ステーションのEMS
・オプションとして、オンライン経路案内に統合されて、または、オンライン経路案内とは独立に、ルーティングプランナを含む。
・時間および充電容量に関する運行変更(例えば距離、速度、および休憩時間提案を含む経路案内)を通じてEV充電要求に影響を与えること
・交通制御手続きを通じてEVを時間および容量トレランスのある移動負荷に変換するためのEVモビリティの利用
・充電予測およびオンデマンド変更制御の組合せ
・局所および遠隔の充電ステーションを含む負荷分散方式において、任意の種類(例えば相異なる電力レベル、エネルギーレベル、サイズ、およびサービスレベル)の充電ステーションネットワークの制御
1)物理的(同じ網負荷分散地域に属する)または仮想的(経済的側面を通じてつながっている、例えば車列のロジスティックス)充電ステーションネットワークにおける多数の充電ステーションの負荷分散最適化が、以下のことを通じて行われる:
a.輸送パラメータの変更を通じて位置および時間のある特定の点に対する充電プロファイルに影響を与えることにより、EVを時間および容量トレランスのある移動負荷に能動的に変換すること
b.即時的、および、予測された充電要求の利用
c.時間、位置、コンテクストのプロファイルに従って充電需要予報に影響を与えること
2)充電要求に対する能動的な負荷プロファイル需要予測/変更および制御への、ITSサービス(例えば交通制御、経路案内、環境にやさしい運転等)の統合
3)充電ネットワーク内の多数の充電ステーション間の負荷分散ネゴシエーションが以下のことをサポートする:
a.集中型EMS制御
b.分散型EMS制御
・以下のことを行うように構成された通信システム
・複数の電気自動車の充電状態に関するデータを取得する
・電気自動車にルーティング情報を送信する
・以下のことを行うように構成されたオンライン経路案内
・要求側EVから充電需要データ(例えば充電レベル、充電のための好ましいSOC限界)、運行情報(例えば位置、方向、時間、速度、推定到着時刻(ETA)、...)を取得する
・EV充電需要プレディクタと通信して、運行経路に沿った充電計画を推定する
・交通特性(例えば交通密度、交通渋滞、経路偏差等)に関するオンライン高度輸送情報を取得する
・充電モード、好ましい電力レベルに従って、好ましい充電ステーション(ΔE,ΔP)に対して必要とされる時間(Δt)および容量トレランス(ΔE,ΔP)による経路変動を計算する
・EVに経路案内情報を通信し、必要な経路および/または運行適応を交渉することにより、制御変数(例えば速度、距離、方向)として充電ステーション(リスト)を推奨する
・以下のことを行うように構成されたEV充電需要プレディクタ
・充電状態(例えばSOC、電池特性等)、運行経路(例えば距離、予想速度、運転パターン)、ユーザ基本設定に関する情報を取得する
・可能な充電地点に対する充電需要予測を推定する
・要求された充電需要情報のセットを、ルーティングプランナおよび/またはオンライン経路案内と通信する
・以下のことを行うように構成された充電ステーションのEMS
・予想される充電需要負荷をルーティングプランナと通信し、経路計画の(E,P)限界に対する所与の前提条件を交渉する
・予想充電需要をオンライン経路案内と通信し、(E,P)限界に従って必要な負荷分散調整(ΔE,ΔP)を交渉する
・充電需要状態をEMS制御センタに通信し、充電ステーションに対する(ΔE,ΔP)限界をEMS制御センタと交渉する
・以下のことを行うように構成された遠隔充電ユニットのEMS制御センタ
・充電ステーションのEMSのネットワークとの間で充電需要状態を通信する
・充電ステーションの個々のEMSと(ΔE,ΔP)限界を交渉する
・オプションとして、オンライン経路案内に統合されて、または、オンライン経路案内とは独立に、以下のことを行うように構成されたルーティングプランナを含む
・運行計画および充電レベルのデータを取得する
・道路関連条件を考慮することにより(ΔE,ΔP)の全偏差を生成する
・EV充電需要プレディクタと通信して、計画経路に沿った充電計画(計画経路上の充電ステーション群に対する予報)を推定する
・経路計画情報をEVと通信する
Claims (18)
- 充電ステーションネットワーク内で移動負荷に対し、複数の充電ステーションの負荷分散を行う方法において、
前記充電ステーションネットワークが前記複数の充電ステーションを制御する制御センタと、前記移動負荷の通信ユニットに対して経路案内およびナビゲーションサービスを提供するオンライン経路案内とを含み、前記移動負荷が容量トレランスの能力を有する移動負荷であり、
前記制御センタが、
前記移動負荷の充電需要の予測に基づいて、前記充電ステーションにより前記移動負荷に提供されるべきエネルギーおよび電力に関する限界であるエネルギー電力範囲限界について各充電ステーションと交渉し、
設定可能な最適化パラメータを考慮して、各充電ステーションpごとに、前記充電ステーションpの個別状況を考慮して前記エネルギー電力範囲限界を選択的に分配し(ただしp=1,...,nであり、nおよびpは整数である)、
前記分配を考慮して、各充電ステーションpに対して、または、設定可能な数の充電ステーションpに対して、前記エネルギー電力範囲限界を少なくとも部分的に充足するために、前記オンライン経路案内を利用して少なくとも1つの移動負荷の少なくとも1つの輸送パラメータの適応および/または選択が近隣の充電ステーションによって二者間で実行され、前記少なくとも1つの移動負荷に充電ステーションへの適応された経路案内を提供する、
ことを特徴とする、充電ステーションネットワーク内で移動負荷に対し複数の充電ステーションの負荷分散を行う方法。 - 前記少なくとも1つの輸送パラメータの適応および/または選択の結果として、少なくとも1つの移動負荷の充電需要の予測が修正されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記最適化パラメータが、低コストの分配または最低コストの分配を求めるように設定されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記移動負荷が、時間トレランスの能力を有する移動負荷であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記エネルギー電力範囲限界が各充電ステーションpごとに等分配されることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記充電需要の予測が少なくとも1つの輸送パラメータに依存することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法。
- 移動負荷に提供されるべきエネルギーおよび電力に関する充電需要が時間および位置の関数であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の方法。
- 充電需要が、1つの経路条件、相異なる経路の経路条件、位置、方向、時間条件、運行時間、推定到着時刻(ETA)、速度、運転パターン、現在の充電要求、予測充電要求、充電時間、充電モード、充電レベルおよび/または電池レベルを考慮することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの輸送パラメータが、ユーザ基本設定、経路、経路案内、ルーティング情報、距離、方向、充電時間、運行時間、速度、待機時間および/または休憩時間であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの輸送パラメータが、高度輸送システムまたはサービスによって提供されることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法は、設定可能なしきい値を負荷が超過中または超過した後に、該負荷の原因の発生時または発生後に受動的に実行されることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法が動的に実行されることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記適応および/または選択の期間中に、ユーザ基本設定および/または交通条件および/または気象条件が考慮されることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記適応および/または選択の期間中に、ITSが、またはITSからのデータが活用されることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1項に記載の方法。
- 各充電ステーションpごとのエネルギー電力範囲限界が、移動負荷ユーザとの相互作用あるいは前記移動負荷ユーザからのフィードバック、および/またはユーザ基本設定および/または実時間交通条件を考慮して適応されることを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1項に記載の方法。
- 前記適応および/または選択が、分散型管理方式によって実行されることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1項に記載の方法。
- 充電ステーションネットワークであって、
複数の充電ステーションと、
前記複数の充電ステーションを制御する制御センタと、
移動負荷の通信ユニットに対して経路案内およびナビゲーションサービスを提供するオンライン経路案内と、
を有し、前記移動負荷が容量トレランスの能力を有する移動負荷であり、
前記制御センタが、
前記移動負荷の充電需要の予測に基づいて、前記充電ステーションにより前記移動負荷に提供されるべきエネルギーおよび電力に関する限界であるエネルギー電力範囲限界について各充電ステーションと交渉する手段と、
設定可能な最適化パラメータを考慮して、各充電ステーションpごとに、前記充電ステーションpの個別状況を考慮して前記エネルギー電力範囲限界を選択的に分配する手段と(ただしp=1,...,nであり、nおよびpは整数である)、
を備え、
前記分配を考慮して、各充電ステーションpに対して、または、設定可能な数の充電ステーションpに対して、前記エネルギー電力範囲限界を少なくとも部分的に充足するために、前記オンライン経路案内を利用して少なくとも1つの移動負荷の少なくとも1つの輸送パラメータの適応および/または選択が近隣の充電ステーションによって二者間で実行され、前記少なくとも1つの移動負荷に充電ステーションへの適応された経路案内を提供する、
ことを特徴とする充電ステーションネットワーク。 - 経路案内またはオンライン経路案内、充電需要プレディクタ、充電ステーションのエネルギー管理システム(EMS)の少なくとも1つを備えたことを特徴とする請求項17に記載の充電ステーションネットワーク。
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