JP7077970B2 - 給電システム - Google Patents
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Description
本発明は、給電システムに関するものである。
特許文献1に開示の充電電力制御システムにおいては、複数の充電器が充電器以外の電気設備と同時に動作する環境において、他の電気設備の使用電力を除いた残りの許容電力の範囲で、複数の充電器による充電を効率よく行う。そのために、充電器以外の電気設備による消費電力を測定するとともに各々の充電器による消費電力を測定する。そして、充電器への割当電力を、他の充電器および充電器以外の電気設備による消費電力と、AC/DC変換部の変換効率に基づいて決定して、充電器は、割当電力の通知を受けて、割当電力を超えない範囲で、接続されている二次電池に供給する充電電流を決定する。
ところで、電動車両を充電する充電器の電力を制御することで、契約電力を超えないようにする場合、充電電力指示値の具体的な算出方法を確立する必要がある。
本発明の目的は、契約電力を超えない範囲での充電電力指示値を算出することができる給電システムを提供することにある。
本発明の目的は、契約電力を超えない範囲での充電電力指示値を算出することができる給電システムを提供することにある。
上記問題点を解決するための給電システムは、電力系統から供給される電力量を取得する電力量取得部と、前記電力系統に接続され、蓄電池を搭載した車両に対して充電を行うための複数の充電器と、前記電力系統に接続される前記複数の充電器以外の機器と、を有する給電システムであって、前記複数の充電器に対する充電電力を制御する充電コントローラを有し、前記充電コントローラは、単位時間当たりの契約電力についての前記単位時間を分割する制御単位時間から制御単位時間当たりの割当て電力量を算出するとともに、前記電力量取得部による制御単位時間当たりの積算電力量及び前記複数の充電器への制御単位時間当たりの全充電電力量から複数の充電器以外の機器への制御単位時間当たりの電力量を算出し、さらに、前記制御単位時間当たりの割当て電力量及び前記複数の充電器以外の機器への制御単位時間当たりの電力量から制御単位時間当たりの全充電可能電力量を算出し、該全充電可能電力量に基づいて、現時点から制御単位時間における前記複数の充電器への充電電力指示値を決定することを要旨とする。
これによれば、単位時間当たりの契約電力についての単位時間を分割する制御単位時間から制御単位時間当たりの割当て電力量が算出される。電力量取得部による制御単位時間当たりの積算電力量及び複数の充電器への制御単位時間当たりの全充電電力量から複数の充電器以外の機器への制御単位時間当たりの電力量が算出される。さらに、制御単位時間当たりの割当て電力量及び複数の充電器以外の機器への制御単位時間当たりの電力量から制御単位時間当たりの全充電可能電力量が算出され、該全充電可能電力量に基づいて、現時点から制御単位時間における複数の充電器への充電電力指示値が決定される。よって、契約電力を超えない範囲での充電電力指示値を算出することができる。
また、給電システムにおいて、前記充電コントローラは、前記制御単位時間当たりの割当て電力量及び前記制御単位時間当たりの積算電力量から制御単位時間当たりの誤差電力量を算出し、前記全充電可能電力量の算出時に前記誤差電力量を加算し、前記単位時間当たりの契約電力についての前記単位時間が経過した時に前記加算していた誤差電力量をリセットするとよい。
また、給電システムにおいて、前記充電コントローラは、前記リセット後の初回の全充電可能電力量として予め定めた設定値またはリセット直前の全充電可能電力量を設定するとよい。
本発明によれば、契約電力を超えない範囲での充電電力指示値を算出することができる。
(第1の実施形態)
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態では工場内において複数台の電動フォークリフト(図中の符号60,70で示す車両)を充電することができる充電スタンドを想定している。給電システム10は、複数の充電器30,31と、複数の充電器以外の機器40と、を有する。充電器30は、電力系統に接続され、蓄電池61を搭載した車両60に対して充電を行うためのものである。充電器31は、電力系統に接続され、蓄電池71を搭載した車両70に対して充電を行うためのものである。複数の充電器以外の機器40は、電力系統に接続される。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態では工場内において複数台の電動フォークリフト(図中の符号60,70で示す車両)を充電することができる充電スタンドを想定している。給電システム10は、複数の充電器30,31と、複数の充電器以外の機器40と、を有する。充電器30は、電力系統に接続され、蓄電池61を搭載した車両60に対して充電を行うためのものである。充電器31は、電力系統に接続され、蓄電池71を搭載した車両70に対して充電を行うためのものである。複数の充電器以外の機器40は、電力系統に接続される。
電力系統の電力が中継機器21を介して複数の充電器30,31及び複数の充電器以外の機器40に送られる。中継機器21は、キュービクル、分電盤を含んでいる。中継機器21と複数の充電器30,31とは電源線L10により接続され、電力系統の電力が電源線L10を経由して複数の充電器30,31に送られ、車両の蓄電池の充電に供される。また、中継機器21と、複数の充電器以外の機器40とは電源線L11により接続され、電力系統の電力が電源線L11を経由して複数の充電器以外の機器40に送られ、複数の充電器以外の機器40の駆動に供される。
電力会社の電力量計20により電力系統から中継機器21に送られる電力量が計測される。
給電システム10は、電力量測定器22と、複数の充電器30,31に対する充電電力を制御する充電コントローラ50を有する。電力量計20から電力量測定器22にパルスにより積算電力量の計測結果が送られる。電力量取得部としての電力量測定器22は、電力系統から供給される電力量Pk、即ち、積算電力量(系統)Pkを計測する。
給電システム10は、電力量測定器22と、複数の充電器30,31に対する充電電力を制御する充電コントローラ50を有する。電力量計20から電力量測定器22にパルスにより積算電力量の計測結果が送られる。電力量取得部としての電力量測定器22は、電力系統から供給される電力量Pk、即ち、積算電力量(系統)Pkを計測する。
充電コントローラ50には電力量測定器22から単位時間当たりの電力量Pkが送られる。充電コントローラ50には契約電力情報が送られ、充電コントローラ50は契約電力(量)Pcを取得する。
充電コントローラ50と各充電器30,31とは通信線L20により通信可能に接続されている。通信線L20を介して充電コントローラ50に各充電器30,31から充電電力情報が送られ、充電コントローラ50は各充電器30,31からの充電電力情報を取得する。通信線L20を介して充電コントローラ50は各充電器30,31に対し充電電力指示値を送る。例えば、複数の充電器以外の機器40が多くの電力を必要としているときには、契約電力を超えないように複数の充電器30,31による充電電力は減らすことになる。各充電器30,31は充電コントローラ50からの充電電力指示値により車両の蓄電池に対し充電動作する。
次に、作用について説明する。
図3において横軸に時間をとり、縦軸に電力量をとっている。図3の横軸において、現在と、現在に対し制御単位時間Tc前の-Tcと、現在に対し2倍の制御単位時間Tc前の-2Tcと、現在に対し3倍の制御単位時間Tc前の-3Tcと、現在に対し制御単位時間Tc後のTcとを表している。図3の縦軸において、制御単位時間当たりの割当て電力量をPctで表し、複数の充電器以外の機器40への制御単位時間当たりの電力量をPotで表している。また、複数の充電器30,31への制御単位時間当たりの全充電電力量をPjtで表し、制御単位時間当たりの全充電可能電力量をPjatで表し、電力量測定器22による制御単位時間当たりの積算電力量(系統)をPktで表している。
図3において横軸に時間をとり、縦軸に電力量をとっている。図3の横軸において、現在と、現在に対し制御単位時間Tc前の-Tcと、現在に対し2倍の制御単位時間Tc前の-2Tcと、現在に対し3倍の制御単位時間Tc前の-3Tcと、現在に対し制御単位時間Tc後のTcとを表している。図3の縦軸において、制御単位時間当たりの割当て電力量をPctで表し、複数の充電器以外の機器40への制御単位時間当たりの電力量をPotで表している。また、複数の充電器30,31への制御単位時間当たりの全充電電力量をPjtで表し、制御単位時間当たりの全充電可能電力量をPjatで表し、電力量測定器22による制御単位時間当たりの積算電力量(系統)をPktで表している。
充電コントローラ50は、図2に示す処理を実行する。本実施形態においては、図4に示すように、単位時間Tpc当たりの契約電力Pcは、例えば3000kWh/60分である。本実施形態においては、単位時間Tpcを分割する制御単位時間Tcとして、例えば1分とする。つまり、例えば、単位時間Tpc当たりの契約電力Pcについて、制御単位時間Tcは単位時間Tpcを60分割する。
図2に示すように、充電コントローラ50は、ステップS100において、単位時間当たりの契約電力Pc、積算電力量(系統)Pk、複数の充電器30,31への制御単位時間当たりの全充電電力量Pjtを取得する。
図2に示すように、充電コントローラ50は、ステップS101において、図3に示すように、単位時間Tpc当たりの契約電力Pcについての単位時間Tpcを分割する制御単位時間Tcから制御単位時間当たりの割当て電力量Pctを算出する。具体的には、Pct=Pc/(60×Tc)にて算出する。即ち、図4での3000kWhを均等に分割して制御単位時間Tcである1分当たり50kWh消費できるものとする。これが図4での理想の電力使用ラインL100となる。Tc値は1分を例示したが、0.5分でも、2分等であっても構わない。
充電コントローラ50は、図2のステップS102において、図3に示すように、電力量測定器22による制御単位時間当たりの積算電力量Pkt及び複数の充電器30,31への制御単位時間当たりの全充電電力量Pjtから、複数の充電器以外の機器40への制御単位時間当たりの電力量Potを算出する。具体的には、Pot=Pkt-Pjtにより算出する。Pjt値は複数の充電器30,31への合計の電力量(全充電電力量)である。
充電コントローラ50は、ステップS103において、図3に示すように、制御単位時間当たりの割当て電力量Pct及び複数の充電器以外の機器40への制御単位時間当たりの電力量Potから制御単位時間当たりの全充電可能電力量Pjatを算出する。具体的には、Pjat=Pct-Potにて算出する。
充電コントローラ50は、図2のステップS104において、制御単位時間当たりの全充電可能電力量Pjatに基づいて、各充電器30,31への充電電力指示値を与えるべく現時点から制御単位時間における複数の充電器30,31への充電電力指示値を決定する。即ち、制御単位時間Tc前の全充電可能電力量を、これから制御単位時間Tcの全充電可能電力量とする。
なお、制御単位時間当たりの全充電可能電力量Pjatの初期値は固定値としている。
図4に示す比較例においては、一定の充電割当て量を持たせ、充電量に一定のリミッタ機能を持たせた場合には契約電力を超えないようにしつつ時間とともに充電に供される電力は少ない。これに対し図4に示すように、第1の実施形態では契約電力を超えないようにしつつ時間とともに充電に供される電力を大きくすることができる。
図4に示す比較例においては、一定の充電割当て量を持たせ、充電量に一定のリミッタ機能を持たせた場合には契約電力を超えないようにしつつ時間とともに充電に供される電力は少ない。これに対し図4に示すように、第1の実施形態では契約電力を超えないようにしつつ時間とともに充電に供される電力を大きくすることができる。
従来、電動車両を充電する充電器の電力を制御することで、契約電力を超えないようにする場合、充電電力指示値の具体的な算出方法を確立する必要がある。また、図8に示すように、電力量計20で計測される積算電力は充電器以外の機器40で使用される電力と充電器30,31で使用される電力の合計であり、積算電力量の中に充電器電力量も含まれるので、利用可能な電力を把握する必要がある。本実施形態では、積算電力量の中に充電器電力量も含まれていてもPjat値を算出でき、これにより利用可能な電力である充電に供する電力を把握することができる。
図2のステップS105において充電コントローラ50は複数の充電器30,31に対し充電電力指示値の出力を行う。この指示に従って各充電器30,31は、例えば1台当たりPjat/2分だけ、蓄電池を搭載した車両に対して充電を行う。つまり、充電電力指示値の範囲内での充電が行われる。
第1の実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)給電システム10の構成として、電力系統から供給される電力量を取得する電力量取得部としての電力量測定器22と、電力系統に接続され、蓄電池61,71を搭載した車両60,70に対して充電を行うための複数の充電器30,31と、電力系統に接続される複数の充電器以外の機器40と、を有する。複数の充電器30,31に対する充電電力を制御する充電コントローラ50を有する。充電コントローラ50は、単位時間Tpc当たりの契約電力Pcについての単位時間Tpcを分割する制御単位時間Tcから制御単位時間当たりの割当て電力量Pct(=Pc/60×Tc)を算出する。充電コントローラ50は、電力量取得部としての電力量測定器22による制御単位時間当たりの積算電力量Pkt及び複数の充電器30,31への制御単位時間当たりの全充電電力量Pjtから複数の充電器以外の機器40への制御単位時間当たりの電力量Pot(=Pkt-Pjt)を算出する。充電コントローラ50は、制御単位時間当たりの割当て電力量Pct及び複数の充電器以外の機器40への制御単位時間当たりの電力量Potから制御単位時間当たりの全充電可能電力量Pjat(=Pct-Pot)を算出する。そして、充電コントローラ50は、該全充電可能電力量Pjatに基づいて、現時点から制御単位時間における複数の充電器30,31への充電電力指示値を決定する。よって、契約電力を超えない範囲での充電電力指示値を算出することができる。
(1)給電システム10の構成として、電力系統から供給される電力量を取得する電力量取得部としての電力量測定器22と、電力系統に接続され、蓄電池61,71を搭載した車両60,70に対して充電を行うための複数の充電器30,31と、電力系統に接続される複数の充電器以外の機器40と、を有する。複数の充電器30,31に対する充電電力を制御する充電コントローラ50を有する。充電コントローラ50は、単位時間Tpc当たりの契約電力Pcについての単位時間Tpcを分割する制御単位時間Tcから制御単位時間当たりの割当て電力量Pct(=Pc/60×Tc)を算出する。充電コントローラ50は、電力量取得部としての電力量測定器22による制御単位時間当たりの積算電力量Pkt及び複数の充電器30,31への制御単位時間当たりの全充電電力量Pjtから複数の充電器以外の機器40への制御単位時間当たりの電力量Pot(=Pkt-Pjt)を算出する。充電コントローラ50は、制御単位時間当たりの割当て電力量Pct及び複数の充電器以外の機器40への制御単位時間当たりの電力量Potから制御単位時間当たりの全充電可能電力量Pjat(=Pct-Pot)を算出する。そして、充電コントローラ50は、該全充電可能電力量Pjatに基づいて、現時点から制御単位時間における複数の充電器30,31への充電電力指示値を決定する。よって、契約電力を超えない範囲での充電電力指示値を算出することができる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
第2の実施形態においては、第1の実施形態に比べ、以下のような機能が追加されている。
次に、第2の実施形態を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
第2の実施形態においては、第1の実施形態に比べ、以下のような機能が追加されている。
本実施形態では、図6に示すごとく、指示した全充電電力量と、実際に使用した全充電電力量との差を誤差電力量Pgtとして、次のTc(例えば1分)において誤差電力量Pgtを加味して(上乗せして)全充電電力量を指示する。この誤差電力量、即ち、余剰電力を有効利用することにより第2の実施形態では図4に示すごとく理想の電力使用ラインL100に近づけることが可能となる。
図1に代わり図5の処理を実行する。図5において、ステップS100,S101,S102,S103の処理は、図1のステップS100,S101,S102,S103の処理と同じである。本実施形態では誤差電力量Pgt(図7参照)があった場合、次の全充電可能電力量の算出時に加算する(上乗せする)ことになる。
図5に示すように、充電コントローラ50は、ステップS200において、図6に示すように、制御単位時間当たりの割当て電力量Pct及び制御単位時間当たりの積算電力量Pktから制御単位時間当たりの誤差電力量Pgtを算出する。具体的には、Pgt=Pct-Pktにて算出する。そして、充電コントローラ50は、図5のステップS201において、制御単位時間当たりの全充電可能電力量Pjatの算出時に誤差電力量Pgtを加算する。つまり、誤差電力量Pgtがあった場合、次の全充電可能電力量の算出時に加算する。
よって、図6に示すように誤差電力量を加算した合計の全充電可能電力量Pjagtは、制御単位時間当たりの割当て電力量Pctと制御単位時間当たりの誤差電力量Pgtとの和に、複数の充電器以外の機器40への制御単位時間当たりの電力量Potを減算したものとなる(Pjagt=Pct+Pgt-Poc)。
同様にして図7に示すように誤差電力量Pgtを加算していく。そして、充電コントローラ50は、図5のステップS202で単位時間当たりの契約電力についての単位時間Tpcが経過したか否か判定する。充電コントローラ50は単位時間当たりの契約電力についての単位時間Tpcが経過するとステップS203で加算していた誤差電力量Pgtをリセットする。このとき、充電コントローラ50は、リセット後の初回の全充電可能電力量Pjatとして予め定めた設定値(固定値)またはリセット直前の全充電可能電力量を設定する。
充電コントローラ50は、図5のステップS104において、制御単位時間当たりの全充電可能電力量Pjat(Pjagt)に基づいて、各充電器30,31への充電電力指示値を与えるべく現時点から制御単位時間における複数の充電器30,31への充電電力指示値を決定する。図5のステップS105において充電コントローラ50は複数の充電器30,31に対し充電電力指示値の出力を行う。この指示に従って複数の充電器30,31は蓄電池61,71を搭載した車両60,70に対して充電を行う。つまり、充電電力指示値の範囲内での充電が行われる。
これにより、図4に示すように、第1の実施形態では契約電力を超えないようにしつつ時間とともに充電に供される電力は理想の電力使用ラインL100とは差が生じやすいが、第2の実施形態では誤差電力量Pgtを加味して全充電可能電力量Pjat(Pjagt)を決定することにより契約電力を超えないようにしつつ時間とともに充電に供される電力を大きくすることができる。
第2の実施形態によれば、前述の(1)の効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
(2)充電コントローラ50は、制御単位時間当たりの割当て電力量Pct及び制御単位時間当たりの積算電力量Pktから制御単位時間当たりの誤差電力量Pgt(=Pct-Pkt)を算出し、全充電可能電力量Pjatの算出時に誤差電力量Pgtを加算し、単位時間Tpc当たりの契約電力Pcについての単位時間Tpcが経過した時に加算していた誤差電力量をリセットする。よって、契約電力を超えない範囲での充電電力指示値をより契約電力に近づけるように算出することができる。
(2)充電コントローラ50は、制御単位時間当たりの割当て電力量Pct及び制御単位時間当たりの積算電力量Pktから制御単位時間当たりの誤差電力量Pgt(=Pct-Pkt)を算出し、全充電可能電力量Pjatの算出時に誤差電力量Pgtを加算し、単位時間Tpc当たりの契約電力Pcについての単位時間Tpcが経過した時に加算していた誤差電力量をリセットする。よって、契約電力を超えない範囲での充電電力指示値をより契約電力に近づけるように算出することができる。
(3)充電コントローラ50は、リセット後の初回の全充電可能電力量Pjatとして予め定めた設定値またはリセット直前の全充電可能電力量を設定するので、実用的である。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 電力系統から供給される電力量を取得する電力量取得部として電力量測定器22を用いて電力系統の電力量を電力量計から取得したが、これに限ることなく、例えば、電力計で取得した瞬時電力を演算して電力量を取得してもよい。
○ 電力系統から供給される電力量を取得する電力量取得部として電力量測定器22を用いて電力系統の電力量を電力量計から取得したが、これに限ることなく、例えば、電力計で取得した瞬時電力を演算して電力量を取得してもよい。
○ 充電器は複数あればよく、その台数は問わない。
○ 蓄電池を搭載した車両は、電動フォークリフト以外の電動式産業車両でも、産業車両以外にも電気自動車(乗用車)等でもよい。
○ 蓄電池を搭載した車両は、電動フォークリフト以外の電動式産業車両でも、産業車両以外にも電気自動車(乗用車)等でもよい。
10…給電システム、22…電力量測定器、30,31…充電器、40…複数の充電器以外の機器、50…充電コントローラ、60…車両、61…蓄電池、70…車両、71…蓄電池、Pc…単位時間当たりの契約電力、Pct…制御単位時間当たりの割当て電力量、Pjt…複数の充電器への制御単位時間当たりの全充電電力量、Pot…複数の充電器以外の機器への制御単位時間当たりの電力量、Pjat…制御単位時間当たりの全充電可能電力量、Pgt…制御単位時間当たりの誤差電力量、Pk…制御単位時間当たりの積算電力量、Tc…制御単位時間、Tpc…単位時間。
Claims (3)
- 電力系統から供給される電力量を取得する電力量取得部と、
前記電力系統に接続され、蓄電池を搭載した車両に対して充電を行うための複数の充電器と、
前記電力系統に接続される前記複数の充電器以外の機器と、
を有する給電システムであって、
前記複数の充電器に対する充電電力を制御する充電コントローラを有し、
前記充電コントローラは、
単位時間当たりの契約電力についての前記単位時間を分割する制御単位時間から制御単位時間当たりの割当て電力量を算出するとともに、前記電力量取得部による制御単位時間当たりの積算電力量及び前記複数の充電器への制御単位時間当たりの全充電電力量から複数の充電器以外の機器への制御単位時間当たりの電力量を算出し、さらに、前記制御単位時間当たりの割当て電力量及び前記複数の充電器以外の機器への制御単位時間当たりの電力量から制御単位時間当たりの全充電可能電力量を算出し、該全充電可能電力量に基づいて、現時点から制御単位時間における前記複数の充電器への充電電力指示値を決定することを特徴とする給電システム。 - 前記充電コントローラは、
前記制御単位時間当たりの割当て電力量及び前記制御単位時間当たりの積算電力量から制御単位時間当たりの誤差電力量を算出し、前記全充電可能電力量の算出時に前記誤差電力量を加算し、前記単位時間当たりの契約電力についての前記単位時間が経過した時に前記加算していた誤差電力量をリセットすることを特徴とする請求項1に記載の給電システム。 - 前記充電コントローラは、
前記リセット後の初回の全充電可能電力量として予め定めた設定値またはリセット直前の全充電可能電力量を設定することを特徴とする請求項2に記載の給電システム。
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