JP7382006B2 - 給電システム - Google Patents

Description

本開示は、給電システムに関する。

特許文献１は、電気自動車用の急速充電器を開示している。この急速充電器は、コンビニエンスストアなどの電力消費施設に設けられる。急速充電器及び電力消費施設はそれぞれ、電力系統から電力が供給される。急速充電器は、設備用蓄電池が内蔵されている。

特開２０１２－１５１９３８号公報

特許文献１では、電力系統からの受電電力は、電力系統から電力消費施設へ供給される供給電力、即ち電力消費施設の消費電力と、電力系統から充電器へ供給される供給電力との和である。充電器の充電電力は、電力系統から充電器へ供給される供給電力と、設備用蓄電池の放電電力との合計値である。即ち、電力系統からの受電電力は、「電力消費施設の消費電力＋充電器の充電電力－設備用蓄電池の放電電力」である。

充電対象への充電時間を短くするために、充電器の充電電力を大きくしすぎると、受電電力が契約電力などの設定電力を超えるおそれがある。受電電力が上記契約電力を超えるほど充電器の充電電力を大きくすれば、配電網に対して許容できない急激な負荷変動が生じて配電系統を不安定にさせるおそれがある。また、受電電力が上記契約電力を超える時間が長くなれば、電気の基本料金が高くなる。一方、蓄電池の放電電力を大きくしすぎれば、受電電力が０未満となるおそれがある。受電電力が０未満となれば、蓄電池の放電電力が電力系統に流れる逆潮流が生じる。即ち、受電電力が契約電力を超えることなく、かつ受電電力が０未満となることなく、契約電力を超える電力を充電対象に充電することができない。よって、充電対象への充電時間が短くならない。

そこで、本開示は、電力供給部からの受電電力が設定電力を超えることなく、かつ受電電力が０未満となることなく、設定電力を超える電力を充電対象に充電できる給電システムを提供することを目的の一つとする。

本開示に係る給電システムは、
電力供給部につながる電力バスと、
前記電力バスにつながる負荷と、
前記電力バスにつながる蓄電池と、
前記電力バスにつながる充電器と、
前記負荷、前記蓄電池、及び前記充電器を含む電気機器の電力を制御する電力管理装置とを備え、
前記電力管理装置は、前記充電器の充電電力及び前記蓄電池の放電電力を段階的に上昇させ、
前記充電電力及び前記放電電力の各々の段階的な上昇は、第二電力値以上第一電力値以下の上昇幅で交互に行い、
前記第一電力値は、前記電力供給部からの受電電力に対して定められた設定電力未満の値であり、
前記第二電力値は、前記第一電力値よりも小さい正の値である。

本開示に係る給電システムは、電力供給部からの受電電力が設定電力を超えることなく、かつ受電電力が０未満となることなく、設定電力を超える電力を充電対象に充電できる。

図１は、実施形態に係る給電システムの概略を示す構成図である。 図２は、実施形態に係る給電システムに備わる電力管理装置の制御手順を示すグラフである。 図３は、実施形態に係る給電システムに備わる電力管理装置の制御手順を示す図である。

《本開示の実施形態の説明》
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

（１）本開示の一態様に係る給電システムは、
電力供給部につながる電力バスと、
前記電力バスにつながる負荷と、
前記電力バスにつながる蓄電池と、
前記電力バスにつながる充電器と、
前記負荷、前記蓄電池、及び前記充電器を含む電気機器の電力を制御する電力管理装置とを備え、
前記電力管理装置は、前記充電器の充電電力及び前記蓄電池の放電電力を段階的に上昇させ、
前記充電電力及び前記放電電力の各々の段階的な上昇は、第二電力値以上第一電力値以下の上昇幅で交互に行い、
前記第一電力値は、前記電力供給部からの受電電力に対して定められた設定電力未満の値であり、
前記第二電力値は、前記第一電力値よりも小さい正の値である。

上記給電システムは、電力系統などの電力供給部からの受電電力が契約電力などの設定電力を超えることなく、かつ受電電力が０未満となることなく、設定電力を超える電力を充電対象に充電できる。受電電力は、「負荷の消費電力＋充電器の充電電力－蓄電池の放電電力」である。電力管理装置は、充電器の充電電力及び蓄電池の放電電力を特定の上昇幅で交互に段階的に上昇させる。そのため、充電器の充電電力が設定電力を超えても、蓄電池の放電電力が設定電力を超えても、受電電力を第一電力値と第二電力値との範囲内で上下動を繰り返させることができる。即ち、上記給電システムは、配電網に対して許容できない急激な負荷変動が生じることを防止でき、配電系統を不安定にさせることがない。その上、上記給電システムは、電気の基本料金が高くなることがなく、電力バスを介して電力供給部に電力が流れる逆潮流が生じることがない。そうであるにも関わらず、上記給電システムは、設定電力を超える電力量を充電対象に充電できる。よって、上記給電システムは、充電対象の充電時間を短くできる。

（２）上記給電システムの一形態として、
前記充電器の前記充電電力が前記設定電力超、前記充電器の定格電力以下の切替電力に達した後、
前記電力管理装置は、前記放電電力を段階的に上昇させる制御から、前記放電電力を前記充電電力に近づけるように調整するフィードバック制御に切り替えることが挙げられる。

切替電力に達した時点で放電電力が充電電力を超える場合や、充電電力の経時的な低下によって充電電力が放電電力未満となる場合がある。いずれの場合であっても、上記の構成は、電力管理装置がフィードバック制御に切り替えることで、放電電力が充電電力に対して過度に多くなることを抑制できる。

（３）上記給電システムの一形態として、
複数の前記充電器を有し、
前記電力管理装置は、複数の前記充電器の各々における充電電力の上昇幅の合計が前記第二電力値以上前記第一電力値以下となるように、複数の前記充電器の各々における充電電力の上昇幅を調整することが挙げられる。

上記の構成は、複数の充電器で複数の充電対象を同時に充電したり、１つの充電器で１つの充電対象を充電している間、他の充電器を待機させて他の充電対象の充電を待機させたりすることができる。

（４）上記給電システムの一形態として、
前記充電器は、
充電対象に対する接続の有無を検知する検知部と、
前記検知部の検知結果を前記電力管理装置に送信する送信部とを有することが挙げられる。

上記の構成は、電力管理装置が充電器の充電対象への接続の有無を把握できる。

（５）上記給電システムの一形態として、
前記受電電力を検出する第一センサを有することが挙げられる。

上記の構成は、電力管理装置が電力供給部からの受電電力をモニタすることができる。

（６）上記給電システムの一形態として、
前記負荷の消費電力を検出する第二センサを有することが挙げられる。

上記の構成は、電力管理装置が負荷の消費電力をモニタすることができる。

（７）上記給電システムの一形態として、
前記充電電力を検出する第三センサを有することが挙げられる。

上記の構成は、電力管理措置が充電器の充電電力をモニタすることができる。

（８）上記給電システムの一形態として、
前記充電器は、電動車両を充電する急速充電器を有することが挙げられる。

上記の構成は、電動車両の電池容量が多くても、比較的短時間で電動車両を充電できる。

（９）上記給電システムの一形態として、
前記蓄電池は、レドックスフロー電池を有することが挙げられる。

レドックスフロー電池は、充電状態をモニタし易い。また、レドックスフロー電池は、大容量化が可能である上に、経年劣化が少なくて長寿命である。加えて、レドックスフロー電池は、安全性が高い。

《本開示の実施形態の詳細》
本開示の実施形態の詳細を、以下に説明する。

《実施形態》
〔給電システム〕
図１から図３を参照して、実施形態に係る給電システム１を説明する。給電システム１は、図１に示すように、電力バス２と負荷３と蓄電池４ｂと充電器５と電力管理装置６とを備える。電力バス２は、電力供給部１０につながる。負荷３と蓄電池４ｂと充電器５とはそれぞれ、電力バス２につながる。本形態では、蓄電池４ｂは、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）４ａを介して電力バス２につながる。電力管理装置６は、蓄電池４ｂ及び充電器５を含む電気機器の電力を制御する。本形態に係る給電システム１の特徴の一つは、電力管理装置６が蓄電池４ｂと充電器５とに対して特定の制御を行う点にある。以下、詳細に説明する。本形態の給電システム１は、コンビニエンスストアに蓄電池４ｂと充電器５とを併設した施設を備える。

［電力バス］
電力バス２は、電力供給部１０につながり、電力供給部１０から電力が供給される。電力供給部１０は、電力バス２に対する供給電力量に制約がある電力系統及び電源が含まれる。供給電力量の制約としては、電力系統に対する契約電力、電力バス２により規定される所定の区域に電力を供給する発電機における定格出力などが挙げられる。電力供給部１０は、本形態では電力系統である。その他の電力供給部１０としては、例えば、発電機などが挙げられる。電力バス２には、電力バス２の上流側から下流側に向かって順に受電盤７１及び分電盤７２が介在されている。受電盤７１は、電力供給部１０から送られる電力を変圧し、分電盤７２へ分配する。分電盤７２は、受電盤７１から送られる電力を負荷３と蓄電池４ｂと充電器５とに分配する。

［負荷］
負荷３は、電力バス２につながり、電力バス２を介して電力供給部１０から電力が供給される。負荷３の種類は、特に限定されない。負荷３としては、例えば、一般家庭、コンビニエンスストアなどの小型の小売店を含む商業施設、駐車場、プラント、工場、一般企業などが挙げられる。ここでいう負荷３は、後述する蓄電池４ｂ及び充電器５を除く。負荷３の数は、特に限定されず、単数でも複数でもよい。本形態では、コンビニエンスストアにおける照明、空調、冷蔵庫・冷凍庫、及び調理機器など定常的に電力を消費する定常負荷が負荷３に相当する。

［蓄電池］
蓄電池４ｂは、上述したように本形態ではＰＣＳ４ａを介して電力バス２につながる。ＰＣＳ４ａは、電力管理装置６からの指令を受けて蓄電池４ｂへの充電や蓄電池４ｂからの放電などを行う。また、ＰＣＳ４ａは、直流電力と交流電力とを双方向に変換する。

蓄電池４ｂの種類は、後述する充電器５の定格電力をまかなえる容量を有する既存の二次電池であれば特に限定されない。蓄電池４ｂは、本形態のようにレドックスフロー電池であることが好ましい。レドックスフロー電池は、充電状態をモニタし易い。また、レドックスフロー電池は、大容量化が可能である上に、経年劣化が少なくて長寿命である。加えて、レドックスフロー電池は、安全性が高い。その他の蓄電池４ｂとしては、例えば、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池などが挙げられる。

蓄電池４ｂの数は、特に限定されず、単数でも複数でもよい。蓄電池４ｂの数が単数の場合、蓄電池４ｂは、後述する充電器５の定格電力をまかなえる容量を有するものを用いる。蓄電池４ｂの数が複数の場合、複数の蓄電池４ｂの合計容量が、充電器５の定格電力をまかなえる容量を超えていればよい。勿論、各蓄電池４ｂの容量が、充電器５の定格電力をまかなえる容量を超えていてもよい。

［充電器］
充電器５は、電力バス２につながる。充電器５は、充電対象１００を充電する。充電対象１００は、例えば、電動車両が挙げられる。電動車両としては、電気自動車が挙げられる。本形態の充電対象１００は、電気自動車である。

充電器５の種類は、充電対象１００の種類にもよるものの、本形態のように充電対象１００が電動車両の場合、急速充電器であることが好ましい。そうすれば、電動車両の電池容量が多くても、電動車両の充電が比較的短時間で完了する。充電器５の数は、特に限定されず、単数でもよいし複数でもよい。

充電器５の定格電力は、少なくとも電力供給部１０からの受電電力に対して定められた設定電力超の値であることが挙げられる。充電器５の数が複数の場合、各充電器５の定格電力が少なくとも上記設定電力超であることが挙げられる。上記設定電力は、例えば、本形態のように電力供給部１０が電力系統の場合、契約電力が挙げられる。即ち、上記契約電力が５０ｋＷであれば、充電器５の定格電力は、５０ｋＷ超が挙げられる。充電器５の定格電力は、更に１００ｋＷ以上、特に１５０ｋＷ以上が挙げられる。充電器５の定格電力は、例えば、５００ｋＷ以下、更に４００ｋＷ以下、特に３５０ｋＷ以下が挙げられる。即ち、充電器５の定格電力は、５０ｋＷ超５００ｋＷ以下、更に１００ｋＷ以上４００ｋＷ以下、特に１５０ｋＷ以上３５０ｋＷ以下が挙げられる。

充電器５は、検知部５１と送信部５２とを有する。検知部５１は、充電器５の充電対象１００への接続の有無を検知する。検知部５１としては、充電器５と充電対象１００に搭載される電池との電気的接続を検知するものが利用できる。送信部５２は、検知部５１の検知結果を電力管理装置６に送信する。送信部５２としては、有線又は無線にて検知信号を伝送できる公知の送信手段が利用できる。充電器５が検知部５１及び送信部５２を有することで、電力管理装置６は充電器５の充電対象１００への接続の有無を把握できる。検知部５１は、更に、充電対象１００からの要求電力や充電完了の信号を検知することもできる。送信部５２は、更に、充電対象１００からの要求電力や充電完了の信号を電力管理装置６に送信することもできる。

［電力管理装置］
電力管理装置６は、蓄電池４ｂ及び充電器５を含む電気機器の電力を制御する。電力管理装置６は、詳しい制御手順は後述するものの、充電器５に充電電力の上昇幅を指令し、ＰＣＳ４ａに蓄電池４ｂの充放電電力の上昇幅を指令する。電力管理装置６は、電力供給部１０からの受電電力と負荷３の消費電力と充電器５の充電電力とをモニタする。これらのモニタは、本形態では、後述する第一センサ８１、第二センサ８２、及び第三センサ８３により行える。電力管理装置６としては、ＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が挙げられる。

電力管理装置６は、充電器５の充電対象１００への接続が完了した後、充電器５の充電電力及び蓄電池４ｂの放電電力を段階的に上昇させる。充電電力及び放電電力の各々の段階的な上昇は、所定の上昇幅で交互に行う。即ち、電力管理装置６は、充電器５に充電電力の所定の上昇幅を指令し、ＰＣＳ４ａに蓄電池４ｂの放電電力の所定の上昇幅を指令する。充電電力及び放電電力の各々の上昇幅は、後述する第二電力値以上第一電力値以下である。充電電力及び放電電力の各々の上昇幅は、第二電力値以上第一電力値以下の範囲内で、充電対象１００への充電時間が極力短くなるように設定するとよい。第一電力値と第二電力値との差が大きいほど、上昇幅の上限値を大きくできるため、充電対象１００への充電時間を短くでき、特に、充電器５の充電電力が後述する切替電力に達するまでの時間を短縮できる。

給電システム１が複数の充電器５を有する場合、電力管理装置６は、複数の充電器５の各々における充電電力の上昇幅を調整する。この調整は、複数の充電器５の各々における充電電力の上昇幅の合計が第二電力値以上第一電力値以下の範囲内となるように行う。上記合計が上記範囲内であれば、複数の充電器５の各々における充電電力の上昇幅は互いに同一であってもよいし少なくとも一つが異なっていてもよい。複数の充電器５の各々における充電電力の上昇幅がいずれも第二電力値以上第一電力値以下の範囲内となるようにしてもよい。また、いずれか一つの充電器５を除く他の充電器５における充電電力の上昇幅を０ｋＷとしてもよい。充電器５の充電電力の上昇幅を０ｋＷとするとは、充電器５の充電を待機状態とすることである。更に、少なくとも一つの充電器５における充電電力の上場幅を第二電力値未満としてもよい。複数の充電器５を有することで、複数の充電器５で複数の充電対象１００を同時に充電したり、１つの充電器５で１つの充電対象１００を充電している間、他の充電器５を待機させて他の充電対象１００の充電を待機させたりすることができる。

第一電力値は、電力供給部１０からの受電電力に対して定められた設定電力未満の値である。設定電力とは、本形態のように電力供給部１０が電力系統の場合には契約電力が挙げられる。例えば、契約電力が５０ｋＷのとき、設定電力は５０ｋＷであり、第一電力値は５０ｋＷ未満である。

第一電力値は、設定電力に対して余裕度を持った値とすることが好ましい。余裕度を持った値とすることで、何らかの理由で受電電力が一時的に上記契約電力を超えることが抑制され易い。余裕度は適宜選択できる。第一電力値が余裕度を持った値とする場合、第一電力値は、例えば、設定電力の９５％以下が挙げられ、更には設定電力の９０％以下としてもよい。即ち、設定電力が５０ｋＷのとき、第一電力値は、例えば、４５ｋＷ以下が挙げられ、更に４０ｋＷ以下としてもよい。

一方、第二電力値は、第一電力値よりも小さい正の値である。即ち、第二電力値は、０ｋＷ超第一電力値未満である。第二電力値は、０ｋＷに対して余裕度を持った値とすることが好ましい。余裕度を持った値とすることで、何らかの理由で受電電力が０ｋＷ未満となることが抑制され易く、蓄電池４ｂの放電電力が電力バス２を介して電力供給部１０に流れる逆潮流が抑制される。余裕度は適宜選択できる。第二電力値が余裕度を持った値とする場合、第二電力値は、例えば、設定電力の１０％以上が挙げられ、更には設定電力の１５％以上としてもよい。即ち、設定電力が５０ｋＷのとき、第二電力値は、例えば、５ｋＷ以上が挙げられ、更には７．５ｋＷ以上としてもよい。

電力管理装置６は、所定の切替電力に達したら、充電電力と放電電力の段階的な上昇を繰り返す制御から、放電電力を充電電力に近づけるように調整するフィードバック制御に切り替える。切替電力は、充電器５の充電電力が設定電力超、充電器５の定格電力以下である。具体的な切替電力とは、例えば、以下の（１）から（３）のいずれか一つの電力が挙げられる。
（１）充電器５の定格電力
（２）電力管理装置６が充電器５に充電電力の上昇幅を指令しても、一定期間、充電電力の上昇が見られなかったときの充電電力
（３）充電対象１００からの要求電力

切替電力に達した時点で放電電力が充電電力を超える場合や、充電対象１００の充電の進行などに伴う充電電力の経時的な低下によって充電電力が放電電力未満となる場合がある。いずれの場合であっても、電力管理装置６は、放電電力が充電電力に対応するように、ＰＣＳ４ａに蓄電池４ｂの放電電力の変動幅を指令する。その変動幅は、放電電力と充電電力との差分に相当する大きさである。このフィードバック制御によって、放電電力が充電電力に対して過度に多くなることを抑制できる。

電力管理装置６は、充電器５が使用されていない時間帯で、ＰＣＳ４ａに蓄電池４ｂの充電を指令する。蓄電池４ｂの充電電力の上昇幅は、蓄電池４ｂの放電電力の上昇幅と同様、上述したように、第二電力値以上第一電力値以下が挙げられる。

［センサ］
給電システム１は、本形態では、第一センサ８１、第二センサ８２、及び第三センサ８３を備える。第一センサ８１は、電力供給部１０から電力バス２への受電電力を検出する。第一センサ８１は、受電盤７１の上流に設けられている。第一センサ８１で検出される受電電力は、負荷３の消費電力と充電器５の充電電力と蓄電池４ｂの放電電力の合計値である。即ち、受電電力は、「消費電力＋充電電力－放電電力」である。第二センサ８２は、電力供給部１０から負荷３への供給電力、即ち負荷３の消費電力を検出する。第二センサ８２は、分電盤７２と負荷３との間に設けられている。第三センサ８３は、充電器５の充電電力を検出する。第三センサ８３は、分電盤７２と充電器５との間に設けられている。これらの検出結果は、電力管理装置６に送られる。第一センサ８１により、電力管理装置６が電力供給部１０からの受電電力をモニタすることができる。第二センサ８２により、電力管理装置６が負荷３の消費電力をモニタすることができる。第三センサ８３により、電力管理装置６が充電器５の充電電力をモニタすることができる。

［制御手順］
図２、図３を参照して、電力管理装置６における蓄電池４ｂの放電電力及び充電器５の充電電力を制御する手順の一例を説明する。図２の横軸は時間を示し、縦軸は電力（ｋＷ）を示す。図２は、受電電力の推移を実線、負荷３の消費電力の推移を破線、充電電力の推移を点線、放電電力の推移を一点鎖線、設定電力を二点鎖線で示す。図３は、消費電力、充電電力、放電電力、受電電力、充電電力の上昇幅、放電電力の上昇幅、及びフィードバック制御の値の推移を示す表である。太線矢印や細線矢印の先の数字は、その矢印の根元の数値同士の合計を意味する。破線矢印の先の数字は、破線矢印の根元の数値を意味する。図２、図３において、負荷３は、説明の便宜上、一定としているが、実際はコンビニエンスストアの電気機器の使用状況に応じて変動する。

本例では、電力管理装置６は、充電電力と放電電力の段階的な上昇を繰り返す。そして、電力管理装置６は、充電器５の充電電力が切替電力に達したら、充電電力と放電電力の段階的な上昇を繰り返す段階的制御から、放電電力を充電電力に近づけるように調整するフィードバック制御に切り替える。以下の説明は、一台の充電器５を備える給電システム１、複数台の充電器５を備える給電システム１、の順に行う。

以下の例では、充電対象１００を電気自動車のバッテリーとし、設定電力、即ち契約電力を５０ｋＷ、第一電力値を４５ｋＷ、第二電力値を５ｋＷ、各充電器５の定格電力を１５０ｋＷ、負荷３の消費電力を１５ｋＷとする。即ち、本例の充電電力及び放電電力の各々の上昇幅は、５ｋＷ以上４５ｋＷ以下の値とする。切替電力は、充電器５の定格電力とする。第一センサ８１が検出する受電電力は、負荷３の消費電力と充電器５の充電電力と蓄電池４ｂの放電電力の合計、即ち、「消費電力＋充電電力－放電電力」である。電力の数値は、例示であり、本例に限定されない。

充電器５の検知部５１が充電器５の充電対象１００への接続を検知したら、充電器５の送信部５２がその検知結果を電力管理装置６に送信する。このとき、充電対象１００の要求電力が電力管理装置６に送信されてもよい。

（充電器の数が一台の場合）
電力管理装置６は、充電器５に充電電力の一回目の上昇幅を指令する。このとき、蓄電池４ｂは放電しておらず、放電電力は０ｋＷである。充電電力の一回目の上昇幅は、「第一電力値－負荷３の消費電力」以下が挙げられる。即ち、充電電力の一回目の上昇幅は、３０ｋＷ以下が挙げられる。充電電力の一回目の上昇幅が３０ｋＷ超であれば、負荷３の消費電力が１５ｋＷであるため、受電電力が４５ｋＷ超となり第一電力値を超えてしまうからである。本形態において、充電電力の一回目の上昇幅は、「第一電力値－負荷３の消費電力」、即ち３０ｋＷとする。

一回目の充電により、充電器５の充電電力は、３０ｋＷとなる。一回目の充電後の受電電力は、負荷３の消費電力の１５ｋＷと充電電力の３０ｋＷとの合計である４５ｋＷとなる。即ち、受電電力が上記契約電力未満である。

次に、電力管理装置６は、ＰＣＳ４ａに蓄電池４ｂの放電電力の一回目の上昇幅を指令する。放電電力の一回目の上昇幅は、「第一電力値－第二電力値」以下が挙げられる。即ち、放電電力の一回目の上昇幅は、４０ｋＷ以下が挙げられる。放電前の受電電力が４５ｋＷであるため、例えば、放電電力の一回目の上昇幅が４０ｋＷ超であれば、放電後の受電電力が５ｋＷ未満となり第二電力値未満となるからである。本形態において、放電電力の一回目の上昇幅は、４０ｋＷとする。

一回目の放電により、蓄電池４ｂの放電電力は、４０ｋＷとなる。一回目の放電後の受電電力は、負荷３の消費電力１５ｋＷと充電電力の３０ｋＷとの合計から放電電力の４０ｋＷを引いた５ｋＷとなる。即ち、受電電力が０ｋＷ超であり、逆潮流が生じない。

放電電力は、図２に示すように、電力管理装置６の指令に応じて比較的僅かなタイムラグで上昇する。これに対して、充電電力は、他の負荷３の消費電力や放電電力に応じて変化する受電電力の存在を前提としており、その上昇は、図２に示すように、蓄電池４ｂの放電電力に比較して一定の時間を要し、所定の傾きで上昇する。そのため、充電対象１００の充電電力の上昇が比較的急峻な場合であっても、受電電力のピークが立ち難く、受電電力が一時的に上記契約電力を超えることがない。充電電力と放電電力の段階的上昇は、一方が一定の間に行われる。一定区間を設けることで、受電電力のピークがより立ち難いと考えられる。

次に、電力管理装置６は、充電器５に充電電力の二回目の上昇幅を指令する。充電電力の二回目の上昇幅は、「第一電力値－第二電力値」以下が挙げられる。即ち、充電電力の二回目の上昇幅は、４０ｋＷ以下が挙げられる。充電前の受電電力が５ｋＷであるため、例えば、充電電力の二回目の上昇幅が４０ｋＷ超であれば、受電電力が４５ｋＷ超となり第一電力値超となるからである。本形態において、充電電力の二回目の上昇幅は、４０ｋＷとする。

二回目の充電により、充電器５の充電電力は、３０ｋＷと４０ｋＷの合計である７０ｋＷとなる。二回目の充電後の受電電力は、４５ｋＷとなる。即ち、充電器５の充電電力が上記契約電力を超えているものの、受電電力が上記契約電力を超えることなく上記契約電力未満となる。

次に、電力管理装置６は、ＰＣＳ４ａに蓄電池４ｂの放電電力の二回目の上昇幅を指令する。放電電力の二回目の上昇幅は、一回目の上昇幅と同様の理由から、４０ｋＷ以下が挙げられる。本形態において、放電電力の二回目の上昇幅は、４０ｋＷとする。

二回目の放電により、蓄電池４ｂの放電電力は、４０ｋＷと４０ｋＷの合計である８０ｋＷとなる。二回目の放電後の受電電力は、５ｋＷとなる。即ち、蓄電池４ｂの放電電力が上記契約電力を超えているものの、受電電力が０ｋＷ超である。よって、逆潮流が生じない。

三回目以降の充電電力及び放電電力の各々の上昇幅を、二回目の充電電力及び放電電力の各々の上昇幅と同じとすると、次の通りとなる。

三回目の充電により、充電器５の充電電力は、７０ｋＷと４０ｋＷの合計である１１０ｋＷとなる。三回目の充電後の受電電力は、４５ｋＷとなる。

三回目の放電により、蓄電池４ｂの放電電力は、８０ｋＷと４０ｋＷの合計である１２０ｋＷとなる。三回目の放電後の受電電力は、５ｋＷとなる。

四回目の充電により、充電器５の充電電力は、１１０ｋＷと４０ｋＷの合計である１５０ｋＷとなる。本形態では、この時点で、充電電力が充電器５の定格電力に達する。四回目の充電後の受電電力は、４５ｋＷとなる。

四回目の放電により、蓄電池４ｂの放電電力は、１２０ｋＷと４０ｋＷの合計である１６０ＫＷとなる。本形態では、この時点で、放電電力が充電器５の定格電力を超える。四回目の放電後の受電電力は、５ｋＷとなる。

このように、本例では、一回目の充電電力の上昇幅を３０ｋＷとし、一回目以降の放電電力の上昇幅と二回目以降の充電電力の上昇幅とを同じ４０ｋＷとした。その結果、制御の途中で充電器５の充電電力と蓄電池４ｂの放電電力がそれぞれ上記契約電力を超えているものの、受電電力は、第二電力値と第一電力値との範囲内で上下動を繰り返し、０ｋＷ超上記契約電力未満となる。このような段階的制御によって切替電力に達するまでの合計時間は比較的短時間とすることができる。本例のような段階的制御では、例えば、数十秒程度、長くても数分程度で切替電力まで達することができる。

充電器５の充電電力が切替電力である定格電力に達したので、電力管理装置６は、上述した充電電力と放電電力の段階的な上昇を繰り返す制御から、放電電力を充電電力に近づけるように調整するフィードバック制御に切り替える。

切替電力に達した時点で放電電力が充電電力を超える場合がある。そのため、電力管理装置６は、放電電力が充電電力に対応するように調整する。また、充電対象１００の充電状態が上がると、充電対象１００側からの要求電力が低下する。電力管理装置６は、適宜なサンプリング間隔で充電対象１００の要求電力と充電器５の充電電力とをモニタする。充電対象１００の要求電力に対して充電電力が乖離すると、電力管理装置６は、充電電力が要求電力に合致するように充電器５に充電電力の調整を指令する。電力管理装置６は、この充電電力の経時的な変化に対応するように放電電力を調整する。

本例では、放電電力が充電電力を超えている。そのため、電力管理装置６は、放電電力が充電電力に対応するように、ＰＣＳ４ａに蓄電池４ｂの放電電力の変動幅を指令する。この変動幅は、放電電力と充電電力との差分に相当する大きさである。その後、電力管理装置６は、上述の充電電力の経時的な低下に合わせて、ＰＣＳ４ａに蓄電池４ｂの放電電力の変動幅を指令する。この変動幅も、放電電力と充電電力との差分に相当する大きさである。

充電対象１００への充電が完了したら、電力管理装置６はこれらの制御を終了する。充電対象１００への充電の完了は、例えば、充電対象１００から充電完了の信号を受け取ったとき、或いは、充電器５と充電対象１００との接続が外れたことを充電器５の検知部５１が検知し、その検知結果が送信部５２によって電力管理装置６に送信されたときが挙げられる。

（充電器の数が複数台の場合）
電力管理装置６は、複数の充電器５の各々における充電電力の上昇幅を調整する。この調整は、複数の充電器５の上昇幅の合計が第一電力値以下、本例では４０ｋＷ以下となるように行う。電力管理装置６は、１台目の充電器５による充電対象１００への充電が完了するまで、２台目以降の充電器５を待機させてもよいし、１台目の充電器５による充電対象１００への充電が完了する前に、２台目以降の充電器５を動作させてもよい。待機とは、電力管理装置６が２台目以降の充電器５に上昇幅を指令しない、或いは上昇幅を０ｋＷと指令することを言う。２台目以降の充電器５を動作させるとは、２台目以降の充電器５に０ｋＷ超の所定の上昇幅を指令する。

充電器５を待機させる場合、１台目の充電器５による充電対象１００への充電が完了したら、電力管理装置６は、２台目の充電器５に充電電力の上昇幅を指令し、３台目以降の充電器５を待機させる。

２台目以降の充電器５を動作させる場合、電力管理装置６は、複数の充電器５の各々に同じ充電電力の上昇幅を指令してもよいし、異なる充電電力の上昇幅を指令してもよい。異なる充電電力の上昇幅を指令する場合、電力管理装置６は、例えば、次のように指令してもよい。

１台目の充電器５の充電対象１００への接続後、２台目の充電器５が充電対象１００に接続される前、電力管理装置６は、１台目の充電器５に充電電力の上昇幅を４０ｋＷと指令し、ＰＣＳ４ａに蓄電池４ｂの放電電力の上昇幅を４０ｋＷと指令したとする。電力管理装置６は、２台目の充電器５が充電対象１００に接続された際、１台目の充電器５に充電電力の上昇幅を２４ｋＷと指令し、２台目の充電器５に充電電力の上昇幅を１６ｋＷと指令する。即ち、１台目の充電器５における充電電力の上昇幅は４０ｋＷから２４ｋＷに減少する。これらの指令は、同時に行ってもよいし、順番に行っても良い。ＰＣＳ４ａに指令する蓄電池４ｂの放電電力の上昇幅は、４０ｋＷのままである。

３台目の充電器５が充電対象１００へ接続される前に１台目の充電器５による充電対象１００への充電が完了すれば、完了した時点で電力管理装置６は、２台目の充電器５に充電電力の上昇幅を４０ｋＷと指令するとよい。即ち、２台目の充電器５における充電電力の上昇幅は、１６ｋＷから４０ｋＷに増加する。ＰＣＳ４ａに指令する蓄電池４ｂの放電電力の上昇幅は、４０ｋＷのままである。

１台目の充電器５による充電対象１００への充電が完了する前に、３台目の充電器５が充電対象１００へ接続された場合は、次の通りとしてもよい。

電力管理装置６は、１台目の充電器５に充電電力の上昇幅を２０ｋＷ、２台目の充電器５に充電電力の上昇幅を１２ｋＷ、３台目の充電器５に充電電力の上昇幅を８ｋＷと指令する。即ち、１台目の充電器５における充電電力の上昇幅は４０ｋＷ、２４ｋＷ、２０ｋＷの順に減少する。２台目の充電器５における充電電力の上昇幅は１６ｋＷ、１２ｋＷの順に減少する。ＰＣＳ４ａに指令する蓄電池４ｂの放電電力の上昇幅は、４０ｋＷのままである。

１台目の充電器５による充電対象１００への充電が完了すれば、完了した時点で電力管理装置６は、２台目の充電器５に充電電力の上昇幅を２４ｋＷと指令し、３台目の充電器５に充電電力の上昇幅を１６ｋＷと指令する。即ち、２台目の充電器５における充電電力の上昇幅は、１２ｋＷから２４ｋＷに増加し、３台目の充電器５における充電電力の上昇幅は、８ｋＷから１６ｋＷに増加する。ＰＣＳ４ａに指令する蓄電池４ｂの放電電力の上昇幅は、４０ｋＷのままである。

そして、２台目の充電器５による充電対象１００への充電が完了すれば、完了した時点で電力管理装置６は、３台目の充電器５に充電電力の上昇幅を４０ｋＷと指令する。即ち、３台目の充電器５における充電電力の上昇幅は、８ｋＷ、１６ｋＷ、４０ｋＷの順に増加する。ＰＣＳ４ａに指令する蓄電池４ｂの放電電力の上昇幅は、４０ｋＷのままである。

なお、充電器５の数が４台以上である場合も同様に、全数の充電器５の充電電力の上昇幅の合計が第一電力値以下、本例では４０ｋＷ以下となるように全数の充電器５の各々における充電電力の上昇幅を調整するとよい。

（蓄電池の充電）
電力管理装置６は、充電器５の未使用時の時間帯で、ＰＣＳ４ａに蓄電池４ｂの充電を指令する。蓄電池４ｂの充電電力の上昇幅は、第二電力値以上第一電力値以下が挙げられる。蓄電池４ｂの充電電力の上昇幅は、「第一電力値－負荷３の消費電力」以下が挙げられる。即ち、蓄電池４ｂの充電電力の上昇幅は、３０ｋＷ以下が挙げられる。

〔作用効果〕
本形態の給電システム１は、電力供給部１０からの受電電力が設定電力を超えることなく、かつ受電電力が０未満となることなく、設定電力を超える電力を充電対象１００に充電できる。電力管理装置６は、充電器５の充電電力及び蓄電池４ｂの放電電力を第二電力値以上第一電力値以下の範囲内の上昇幅で交互に段階的に上昇させる。そのため、充電器５の充電電力が設定電力を超えても、蓄電池４ｂの放電電力が設定電力を超えても、受電電力を第一電力値と第二電力値との範囲内で上下動を繰り返させることができる。即ち、本形態の給電システム１は、配電網に対して許容できない急激な負荷変動が生じることを防止でき、配電系統を不安定にさせることがない。その上、本形態の給電システム１は、電気の基本料金が高くなることがなく、逆潮流が生じることがない。そうであるにも関わらず、本形態の給電システム１は、設定電力を超える電力量を充電対象１００に充電できる。よって、本形態の給電システム１は、充電対象１００への充電時間を短くできる。特に、本形態の給電システム１は、上昇幅が第二電力値以上第一電力値の範囲内であるため、充電電力の上昇が急峻な充電対象１００の充電に好適に利用できる。

本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、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およ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 給電システム
２ 電力バス
３ 負荷
４ａ ＰＣＳ
４ｂ 蓄電池
５ 充電器
５１ 検知部
５２ 送信部
６ 電力管理装置
７１ 受電盤
７２ 分電盤
８１ 第一センサ
８２ 第二センサ
８３ 第三センサ
１０ 電力供給部
１００ 充電対象

Claims (9)

1. 電力供給部につながる電力バスと、
   前記電力バスにつながる負荷と、
   前記電力バスにつながる蓄電池と、
   前記電力バスにつながる充電器と、
   前記負荷、前記蓄電池、及び前記充電器を含む電気機器の電力を制御する電力管理装置とを備え、
   前記電力管理装置は、前記充電器の充電電力及び前記蓄電池の放電電力を段階的に上昇させ、
   前記充電電力及び前記放電電力の各々の段階的な上昇は、第二電力値以上第一電力値以下の上昇幅で交互に行い、
   前記第一電力値は、前記電力供給部からの受電電力に対して定められた設定電力未満の値であり、
   前記第二電力値は、前記第一電力値よりも小さい正の値である、
   給電システム。
2. 前記充電器の前記充電電力が前記設定電力超、前記充電器の定格電力以下の切替電力に達した後、
   前記電力管理装置は、前記放電電力を段階的に上昇させる制御から、前記放電電力を前記充電電力に近づけるように調整するフィードバック制御に切り替える請求項１に記載の給電システム。
3. 複数の前記充電器を有し、
   前記電力管理装置は、複数の前記充電器の各々における充電電力の上昇幅の合計が前記第二電力値以上前記第一電力値以下となるように、複数の前記充電器の各々における充電電力の上昇幅を調整する請求項１又は請求項２に記載の給電システム。
4. 前記充電器は、
   充電対象に対する接続の有無を検知する検知部と、
   前記検知部の検知結果を前記電力管理装置に送信する送信部とを有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の給電システム。
5. 前記受電電力を検出する第一センサを有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の給電システム。
6. 前記負荷の消費電力を検出する第二センサを有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の給電システム。
7. 前記充電電力を検出する第三センサを有する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の給電システム。
8. 前記充電器は、電動車両を充電する急速充電器を有する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の給電システム。
9. 前記蓄電池は、レドックスフロー電池を有する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の給電システム。

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