專利名稱：電力供需調(diào)平系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力供需調(diào)平系統(tǒng)，其通過配電線路將電力企業(yè)(諸如，電力公司)的電力提供給電力用戶(包括工廠、商業(yè)機(jī)構(gòu)以及家庭)，并且根據(jù)從電力供應(yīng)/需求管理中心輸出的、基于電力企業(yè)發(fā)送的電力供應(yīng)/需求信息的充電/放電命令，通過控制電力用戶處停放的電動(dòng)車輛的電池的充電/放電，調(diào)平電力供需。在本說(shuō)明書中，電力企業(yè)不僅表示作為公用事業(yè)服務(wù)的電力公司，而且也表示電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商，比如，ISO (獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商)、TSO (輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商)、以及IESO (獨(dú)立電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商)。
背景技術(shù)：
這種用于對(duì)電力供需進(jìn)行調(diào)平的系統(tǒng)包括使用設(shè)在電力用戶內(nèi)的固定電池的系統(tǒng)。該系統(tǒng)在電力需求相對(duì)較低的夜間為電池充電，并且在電力需求處于峰值的日間對(duì)電池進(jìn)行放電，從而調(diào)平電力供需。然而，使用固定電池的這種電力供需調(diào)平系統(tǒng)需要大型設(shè)備。這使得難以低成本地利用該系統(tǒng)。為了解決這個(gè)問題，最近已經(jīng)提出了利用以下的電力供需調(diào)平系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(后文中統(tǒng)稱為電動(dòng)車輛)內(nèi)安裝的電池，而非使用固定電池(比如，見專利文獻(xiàn)I)。專利文獻(xiàn)I中公開的電力供需調(diào)平系統(tǒng)是鑒于以下事實(shí)而做出的:用于往返企業(yè)機(jī)構(gòu)(其作為電力用戶)的電動(dòng)車輛在電力需求處于高峰的日間停放，從而電池容量可加以應(yīng)用。在電力需求的高峰時(shí)間，該系統(tǒng)發(fā)送存儲(chǔ)在電動(dòng)車輛的電池內(nèi)的電力，以便補(bǔ)償企業(yè)機(jī)構(gòu)的電力不足。在非高峰時(shí)間，該系統(tǒng)使用非高峰電力為電池充電，以便準(zhǔn)備用于下一個(gè)高峰時(shí)間。通過這樣做，該系統(tǒng)調(diào)平電力供需，并因此減少使用由企業(yè)機(jī)構(gòu)供應(yīng)的合同交易電力，從而降低電力成本。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)I未經(jīng)審查的日本專利公開2007-28238
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題然而，專利文獻(xiàn)I中所公開的電力供需調(diào)平系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為調(diào)平企業(yè)機(jī)構(gòu)內(nèi)的電力供需，這通過有關(guān)減少合同交易電力的描述是顯而易見的。換言之，專利文獻(xiàn)I中所公開的技術(shù)與所謂的智能電網(wǎng)的概念不同，該智能電網(wǎng)將電力用戶視為電網(wǎng)單元，并且其目的在于調(diào)平這些電網(wǎng)單元構(gòu)成的整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)中的電力供需。智能電網(wǎng)能夠在電力企業(yè)和用戶之間雙向傳輸電力。電力用戶中具有供需差距時(shí)，通過電力公司，將由于不平衡(即，比如，過多的電力)而產(chǎn)生的電力提供給其他電力用戶。這就防止了電力用戶之間的需求不平衡并且總體上也防止了電力公司的供應(yīng)波動(dòng)。結(jié)果，整個(gè)智能電網(wǎng)內(nèi)的電力供需實(shí)現(xiàn)平衡。即使使用電力用戶處停放的電動(dòng)車輛的電池容量，電池容量也應(yīng)不僅用于調(diào)節(jié)對(duì)于該特定用戶的電力供應(yīng)，而且也用于調(diào)節(jié)對(duì)于其他用戶的電力供應(yīng)。然而，根據(jù)專利文獻(xiàn)I中所公開的技術(shù)，僅僅由前者使用電池容量，從而難以斷言有利地使用了電動(dòng)車輛的電池容量。
做出了本發(fā)明用于解決上述問題。本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)在于，提供一種電力供需調(diào)平系統(tǒng)，其中，電動(dòng)車輛的電池容量不僅由每個(gè)電力用戶使用，而且也有利地用于調(diào)平整個(gè)智能電網(wǎng)內(nèi)的電力供需。
技術(shù)手段為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，本發(fā)明包括:多個(gè)電力用戶，通過配電線路，由電力企業(yè)為其提供電力，并且其電動(dòng)車輛任意地停放并且與配電線路連接；電力供應(yīng)/需求狀態(tài)判斷裝置，將電力用戶的電力供應(yīng)/需求狀態(tài)單獨(dú)地輸入所述電力供應(yīng)/需求狀態(tài)判斷裝置，并且所述電力供應(yīng)/需求狀態(tài)判斷裝置通過所輸入的信息，判斷整體上電力用戶的總電力供應(yīng)/需求狀態(tài)；電池容量判斷裝置，由電力用戶將電池充電/放電后可使用的所停放的電動(dòng)車輛內(nèi)所安裝的電池容量單獨(dú)輸入所述電池容量判斷裝置內(nèi)，并且所述電池容量判斷裝置通過輸入的信息判斷總可用容量；充電/放電命令設(shè)定裝置，通過電力供應(yīng)/需求狀態(tài)判斷裝置，將電力用戶的單獨(dú)電力供應(yīng)/需求狀態(tài)和總體上電力用戶的總電力供應(yīng)/需求狀態(tài)輸入所述充電/放電命令設(shè)定裝置內(nèi)，通過電池容量判斷裝置，將電池的單獨(dú)可用容量和所有電池的總可用容量輸入所述充電/放電命令設(shè)定裝置內(nèi)，根據(jù)以上信息，對(duì)于電動(dòng)車輛的電池，設(shè)定所需要的充電/放電命令，以便總體上防止電力用戶的電力供需波動(dòng)以及電力用戶和電平電力供需之間的電力供需的不平衡，并且將預(yù)先設(shè)定的充電/放電命令輸出給各個(gè)電力用戶；以及充電/放電控制器，將其提供給每個(gè)電力用戶，并且所述控制器根據(jù)從所述充電/放電命令設(shè)定裝置中輸入的各個(gè)充電/放電命令，對(duì)電池執(zhí)行充電/放電控制。優(yōu)選地，電力用戶具有輸入裝置，用于根據(jù)停放車輛的駕駛計(jì)劃，在電動(dòng)車輛與配電線路連接之后，輸入多個(gè)時(shí)鐘時(shí)間，并且在每個(gè)時(shí)鐘時(shí)間，也輸入允許充電和放電的容量，作為可用容量，以便在電動(dòng)車輛內(nèi)安裝的電池容量之間平衡電力供需。將通過輸入裝置輸入的可用容量輸出到電池容量判斷裝置中，以及電池容量判斷裝置根據(jù)電力用戶輸入的可用容量，判斷所有電池的總可用容量。優(yōu)選地，電池容量判斷裝置不僅從電力用戶處停放的電動(dòng)車輛中，而且從行駛的電動(dòng)車輛中，單獨(dú)地接收電池的可用容量，并且也單獨(dú)地接收到達(dá)電力用戶(即，目的地)的預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間。在確保在行駛的電動(dòng)車輛到達(dá)電力用戶的預(yù)計(jì)時(shí)間在電力用戶處的電動(dòng)車輛的電池的容量可用的前提下，充電/放電命令設(shè)定裝置設(shè)定每個(gè)電池的當(dāng)前充電/放電命令。
有益效果根據(jù)該電力供需調(diào)平系統(tǒng)，基于電力用戶的單獨(dú)電力供應(yīng)/需求狀態(tài)、作為總體的電力用戶的總電力供應(yīng)/需求狀態(tài)、電力用戶處停放的電動(dòng)車輛內(nèi)安裝的電池的單獨(dú)可用容量、以及所有電池的總可用容量，對(duì)于每個(gè)電動(dòng)車輛的每個(gè)電池設(shè)定充電/放電命令。根據(jù)充電/放電命令，電池受到各自的充電/放電控制。如上所述，根據(jù)有關(guān)每個(gè)電力用戶的信息(電力供應(yīng)/需求狀態(tài)和可用容量)和有關(guān)所有電力用戶的集體信息(總電力供應(yīng)/需求狀態(tài)和總可用容量)，設(shè)置每個(gè)電池的充電/放電命令。然后，不僅每個(gè)電力用戶，而且其他電力用戶都能夠使用電動(dòng)車輛的電池容量。因此，電動(dòng)車輛的電池容量可有利地用于平衡整個(gè)智能電網(wǎng)內(nèi)電力供應(yīng)/需求。根據(jù)電力用戶的電動(dòng)車輛的駕駛計(jì)劃，由于將電動(dòng)車輛連接到配電線路，在電池可用于平衡電力供需之后，將時(shí)鐘時(shí)間和針對(duì)每個(gè)時(shí)鐘時(shí)間的每個(gè)電池的可用容量輸入到輸入裝置內(nèi)。根據(jù)所輸入的針對(duì)每個(gè)時(shí)鐘時(shí)間的每個(gè)電池的可用容量，判斷所有電池的總可用容量。電池因此可在各個(gè)可用容量的范圍內(nèi)受到充電/放電控制。這就能夠有利地充分利用電池容量，用于平衡電力供需。
而且，能夠預(yù)計(jì)確保在行駛的電動(dòng)車輛到達(dá)電力用戶的預(yù)計(jì)時(shí)間的電力用戶處的電動(dòng)車輛的電池的可用容量。在以上前提下，可設(shè)置電池的當(dāng)前充電/放電命令，從而可更加適當(dāng)?shù)貙?duì)每個(gè)電池進(jìn)行充電/放電控制，以便調(diào)平電力供需。


圖1為根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的電力供需調(diào)平系統(tǒng)的整體配置的示 圖2為示出了作為電力用戶的一個(gè)實(shí)例的標(biāo)準(zhǔn)家庭的詳 圖3為示出了根據(jù)每個(gè)電力用戶的電力供應(yīng)/需求狀態(tài)和每個(gè)電動(dòng)車輛的電池的可用容量來(lái)對(duì)每個(gè)電池設(shè)置充電/放電命令的處理的概念 圖4為示出了在第二實(shí)施方式中輸入的針對(duì)每個(gè)時(shí)鐘時(shí)間的電池可用容量的一個(gè)實(shí)例的示圖。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施方式
現(xiàn)在描述體現(xiàn)本發(fā)明的電力供需調(diào)平系統(tǒng)的第一實(shí)施方式。
圖1為根據(jù)本實(shí)施方式的電力供需調(diào)平系統(tǒng)的整體配置的示圖。
電力供需調(diào)平系統(tǒng)(對(duì)應(yīng)于所謂的智能電網(wǎng))由電力公司等電力企業(yè)1、包括家庭2a或工廠和企業(yè)機(jī)構(gòu)2b的多個(gè)電力用戶2(構(gòu)成智能電網(wǎng))、以及調(diào)節(jié)和調(diào)平智能電網(wǎng)內(nèi)的電力供需的電力供應(yīng)/需求管理中心3構(gòu)成。每個(gè)電力用戶2通過配電線路4與電力企業(yè)I連接。通過配電線路4，將未示出的電廠產(chǎn)生的電力從電力企業(yè)I提供到電力用戶2。如果電力用戶2之一具有發(fā)電設(shè)備，比如，太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，并且存在著發(fā)電設(shè)備所產(chǎn)生的并且電力用戶2未使用的剩余電力，那么通過電力企業(yè)1，將剩余電力從配電線路4提供到其他電力用戶2。
圖2為示出了作為電力用戶的一個(gè)實(shí)例的標(biāo)準(zhǔn)家庭2a的詳圖。在這種情況下，通過家庭內(nèi)的電力線6，將來(lái)自電力企業(yè)I的電力提供給用作AC-DC轉(zhuǎn)換器的功率控制器5 (后文中稱為PCS)以及提供給位于家庭內(nèi)的電力負(fù)載7 (比如，電視機(jī)和冰箱)。在這個(gè)實(shí)例中，太陽(yáng)能電池板8設(shè)置在屋頂上。將太陽(yáng)能電池板8產(chǎn)生的電力通過PCS5提供給電力負(fù)載7，輔助使用該電力。
連接端口 9設(shè)置在電力用戶2的預(yù)定位置，比如，在家庭2a的情況中是位于房子的外墻。連接端口用于輸入和輸出電力，用于在電力用戶2和電力用戶2處停放的電動(dòng)車輛10之間為電池充電，并且也用于輸入和輸出后文中所述的電池信息。更具體而言，家庭的PCS5通過電力線11和信號(hào)線12與連接端口 9連接，并且也通過信號(hào)線14與調(diào)節(jié)家庭內(nèi)的電力供需的能量管理系統(tǒng)13 (后文中稱為EMS)連接。
連接端口 9與從電動(dòng)車輛10中延伸的電力線15和信號(hào)線16(實(shí)際上組合成車輛外面的單根電線)任意地連接。在車輛內(nèi)部，電力線15與電池17連接，信號(hào)線16與ECU18 (電子控制單元)連接，該電子控制單元以集成的方式進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)控制以便移動(dòng)車輛、在車輛行駛期間管理電池17的剩余容量、控制空調(diào)、控制置于駕駛員座位內(nèi)的導(dǎo)航儀等等。如后文中所述，電動(dòng)車輛10的電池17用于平衡智能電網(wǎng)內(nèi)的電力供需。為此，SP使電池不需要充電，也建議在車輛10回家或到達(dá)工廠或企業(yè)機(jī)構(gòu)之后，立即將電池17連接到連接端口 9。
雖然未示出，但是ECU18由輸入/輸出裝置，用于儲(chǔ)存控制程序、控制地圖等等的存儲(chǔ)器單元(ROM、RAM等等)，中央處理單元(CPU)，定時(shí)器等等構(gòu)成。ECU18的輸入側(cè)與導(dǎo)航儀的觸摸屏顯示器19連接，從而駕駛員可通過顯示器19將信息任意地輸入到E⑶18中。電力用戶2的EMS13通過電話線等信號(hào)線20與電力供應(yīng)/需求管理中心3連接。EMS13輸入通過連接端口 9和PCS5的、來(lái)自電動(dòng)車輛10的E⑶18的電池信息。根據(jù)電池信息，計(jì)算可用于平衡智能電網(wǎng)內(nèi)的電力供需的容量(可用容量)并且通過信號(hào)線20將其輸出給電力供應(yīng)/需求管理中心3。由于需要準(zhǔn)備開始使用電動(dòng)車輛10，所以本實(shí)施方式將從電池17的整個(gè)容量中減去駕駛電動(dòng)車輛10所需要的容量(與后文中所述的第二實(shí)施方式的C2對(duì)應(yīng))所獲得的值視為可用容量，并且將這個(gè)值輸出給電力供應(yīng)/需求管理中心3。然而，電池17的可用容量不限于以上所述。tWn，緊接著在電動(dòng)車輛10到達(dá)電力用戶2之后，電動(dòng)車輛10的電池17的剩余容量很大程度上取決于到電力用戶2的駕駛狀態(tài)。如果剩余容量大幅降低到低于可用區(qū)域的下限，那么需要立即為電池17充電，以便準(zhǔn)備隨后駕駛。在這種情況下，電池17應(yīng)限于用于充電側(cè)，直到完成充電(直到電池17達(dá)到駕駛所需要的容量)，與普通電池17中的情況不同，在普通電池中，電池可用于可用區(qū)域內(nèi)的放電側(cè)(彌補(bǔ)電力供需的缺乏)和充電側(cè)(消耗剩余的電力供需)。無(wú)論可用容量為多少，電池17的剩余容量減少的電動(dòng)車輛10可使用電池容量?jī)H僅用于充電，直到充電完成。根據(jù)PCS5的操作狀態(tài)，EMS13判斷電力從電力企業(yè)I提供到電力用戶2的電力供應(yīng)/需求狀態(tài)，并且通過信號(hào)線20將判斷結(jié)果輸出到電力供應(yīng)/需求管理中心3。
如圖1中所示，電力用戶2為工廠或企業(yè)機(jī)構(gòu)的情況與用戶2為家庭的情況的差別不大。其差別僅僅在于，前一種情況下的電力用戶2具有更多的電動(dòng)車輛10，并且除了電動(dòng)車輛10的電池17，還具有可重復(fù)使用的電池22。由于上述配置，電力供應(yīng)/需求管理中心3可確定是否存在停放在電力用戶2處的電動(dòng)車輛10，并且如果具有任何停放的車輛，那么電力供應(yīng)/需求管理中心3找出電池17的可用容量。電力供應(yīng)/需求管理中心3也可評(píng)估電力用戶2的電力供應(yīng)/需求狀態(tài)。根據(jù)上述輸入信號(hào)，電力供應(yīng)/需求管理中心3將充電/放電命令輸出到電力用戶2的EMS13，以便防止作為總體的(在智能電網(wǎng)內(nèi))電力用戶2的電力供需波動(dòng)以及在電力用戶2之間的電力供需不平衡。根據(jù)充電/放電命令，電力用戶2的EMS13激活作為AC-DC轉(zhuǎn)換器的PCS5，并且控制停放的電動(dòng)車輛10的電池17的充電和放電，從而實(shí)現(xiàn)電力供需的平衡(充電/放電控制器)。
下面參看圖3中所示的示圖，解釋根據(jù)電力用戶2的電力供應(yīng)/需求狀態(tài)和電動(dòng)車輛10的電池17的可用容量，對(duì)每個(gè)電池設(shè)置充電/放電命令的處理。
電力用戶2使用EMS13，從而根據(jù)電力過多或缺乏，按照時(shí)間順序來(lái)順序地判斷電力供應(yīng)/需求狀態(tài)。將電力供應(yīng)/需求狀態(tài)輸入到電力供應(yīng)/需求管理中心3的電力供應(yīng)/需求狀態(tài)判斷部3a。電力供應(yīng)/需求狀態(tài)判斷部3a計(jì)算所有電力用戶2的總電力供應(yīng)/需求狀態(tài)，作為電力用戶2 (電力供應(yīng)/需求狀態(tài)判斷裝置)所輸入的單獨(dú)電力供應(yīng)/需求狀態(tài)的總量。將總的電力供應(yīng)/需求狀態(tài)輸入到比較部3b。由于在單獨(dú)的電力供應(yīng)/需求狀態(tài)中波動(dòng)，所以總的電力供應(yīng)/需求狀態(tài)按照時(shí)間順序波動(dòng)，并且這種波動(dòng)造成電力供需的缺乏和過多。
由EMS13順序地判斷電力用戶2處停放的電動(dòng)車輛10的電池17的可用容量。將可用容量輸入到電力供應(yīng)/需求管理中心3的電池容量判斷部3c。電池容量判斷部3c計(jì)算所有電池17的總可用容量，作為電池17 (電池容量判斷裝置)所輸入的可用容量的總量。將總可用容量輸入到比較部3b。從根據(jù)電池17的規(guī)格為恒定值的總?cè)萘恐袦p去駕駛所需要的容量從而獲得可用容量。由于電力用戶2處停放的電動(dòng)車輛10的總數(shù)波動(dòng)，所以總可用容量按照時(shí)間順序波動(dòng)。
比較部3b順序地比較所有電力用戶2的總電力供應(yīng)/需求狀態(tài)和所有電池的總可用容量(已經(jīng)將該總可用容量輸入到比較部3b中)。將比較結(jié)果輸入到充電/放電設(shè)置部3d中。總的電力供應(yīng)和命令狀態(tài)按照順序顯示了所有電力用戶2的電力供需過多和缺乏。同樣，總可用容量按照順序顯示了所有電池17的總可用容量，以便防止電力供需過多和缺乏。
此時(shí),如果電力供應(yīng)缺乏,那么將電池17放電，補(bǔ)償電力缺乏。如果電力供應(yīng)過多，那么通過給電池17充電，儲(chǔ)存過多的電力。通過比較所有電力用戶2的總電力供應(yīng)/需求狀態(tài)和所有電池17的總可用容量，防止電力用戶2的電力供需的波動(dòng)。然后，能夠估算電池17總共需要多少充電/放電量。如，將根據(jù)以上方式設(shè)置的所有電池17所需要的充電/放電量輸入到充電/放電命令設(shè)置部3d中，作為比較結(jié)果。毫無(wú)疑問，如果電力供需的過多和缺乏高于電池17的總可用容量，那么設(shè)置對(duì)應(yīng)于總可用容量的所有電池17所需要的充電/放電量。
將所有電池17所需要的充電/放電量輸入到充電/放電命令設(shè)置部3d中，作為比較部3b的比較結(jié)果，此外，也將電力用戶2的單獨(dú)電力供應(yīng)/需求狀態(tài)和每個(gè)電池17的可用容量輸入到充電/放電命令設(shè)置部3d中。充電/放電命令設(shè)置部3d對(duì)每個(gè)電池17設(shè)置充電/放電命令，從而滿足以下要求(充電/放電命令設(shè)置裝置)。
1、為了防止作為總體的電力用戶2的電力供需隨著時(shí)間波動(dòng)。
2、為了防止電力用戶2之間的電力供需不平衡。
3、為了在滿足以上要求I和2之后，在單獨(dú)的可用容量?jī)?nèi)盡可能多地減少電池17的充電/放電負(fù)荷，以便防止劣化。
如果電力用戶2處停放的電動(dòng)車輛10受到充電/放電控制以便滿足電池17所需要的充電/放電量，那么滿足要求I。為了滿足要求2和3，需要評(píng)估電力用戶2的單獨(dú)電力供需狀態(tài)，并且獲得電池17的可用容量。也將以上信息輸入到充電/放電命令設(shè)置部3d中。
實(shí)際上，根據(jù)要求I到3，預(yù)先設(shè)置各種評(píng)估功能。充電/放電命令設(shè)置部3d根據(jù)評(píng)估功能，設(shè)置電池17的最佳充電/放電量，作為充電/放電命令。將這樣設(shè)置的充電/放電命令從充電/放電命令設(shè)置部3d輸出到電力用戶2。電力用戶2處停放的電動(dòng)車輛10的電池17受到EMS13的充電/放電控制。
由于對(duì)電池17的充電/放電控制，比如，如果電力用戶2的電力供應(yīng)總體上缺乏，那么通過將電池17放電，補(bǔ)償電力缺乏。如果電力供應(yīng)過多，那么通過對(duì)電池17充電，儲(chǔ)存過多的電力。這就總體上防止了電力用戶2的電力供需隨著時(shí)間波動(dòng)。
如果電力用戶2之間的電力供需的不平衡造成電壓差，那么防止將其電壓容易增大的電力用戶2處停放的電動(dòng)車輛10的電池17放電(或鼓勵(lì)為其充電)，并且鼓勵(lì)將電壓容易減小的電力用戶2處停放的電動(dòng)車輛10的電池17放電(或防止為其充電)。這樣，防止電力供需的不平衡。如果未簡(jiǎn)單地由電池17的充電/放電控制實(shí)現(xiàn)每個(gè)電力用戶2的電力平衡，那么通過電力公司1，將過多的電力從其電壓容易增大的電力用戶2提供給其電壓容易減小的電力用戶2。結(jié)果，防止電力供需不平衡。
可用容量按照電動(dòng)車輛10的電池17的規(guī)格而改變。因此，將所有電池17所需要的充電量分配給每個(gè)電池17時(shí)，電池17的可用容量越高，根據(jù)充電/放電命令所設(shè)置的充電/放電量越大。這就使得電池17的充電/放電負(fù)載平衡。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的電力供需調(diào)平系統(tǒng)根據(jù)電力用戶2的單獨(dú)電力供應(yīng)/需求狀態(tài)，判斷作為總體的電力用戶2的總電力供需狀態(tài)，并且根據(jù)電池17的單獨(dú)可用容量，判斷所有電池17的總可用容量。根據(jù)作為總體的電力用戶2的總電力供應(yīng)/需求狀態(tài)和所有電池17的總可用容量，該系統(tǒng)獲得所有電池17所需要的充電/放電量，這種充電/放電量需要用于總體上防止電力用戶2的電力供需波動(dòng)。根據(jù)所需要的充電/放電量、電力用戶2的單獨(dú)電力供應(yīng)/需求狀態(tài)、以及電池17的單獨(dú)可用容量，該系統(tǒng)對(duì)每個(gè)電池17設(shè)置充電/放電命令，從而對(duì)電池17進(jìn)行充電/放電控制。因此，能夠根 據(jù)所有電池17所需要的充電/放電量，設(shè)置針對(duì)電池17的充電/放電命令，從而總體上可調(diào)節(jié)電力用戶2的電力供需隨著時(shí)間進(jìn)行的波動(dòng)。而且，根據(jù)電力用戶2的單獨(dú)電力供應(yīng)/需求狀態(tài)以及電池17的可用容量，可設(shè)置每個(gè)電池17的充電/放電命令，從而可防止電力用戶2之間的電力供需不平衡，或者從而可盡可能多地減少電池17的充電/放電負(fù)荷。
換言之，根據(jù)每個(gè)電力用戶2的信息(電力供應(yīng)/需求狀態(tài)和可用容量)以及作為整體的電力用戶2的信息(總電力供應(yīng)/需求狀態(tài)和總可用容量)，設(shè)置針對(duì)每個(gè)電池17的充電/放電命令。因此，不僅能夠與專利文獻(xiàn)I中所公開的技術(shù)一樣使用在單獨(dú)的電力用戶2處電動(dòng)車輛10的電池容量，而且能夠使用在其他電力用戶2的電動(dòng)車輛10的電池容量。因此，電動(dòng)車輛10的電池容量可有利地用于整個(gè)智能電網(wǎng)中平衡電力供需。第二實(shí)施方式
下面描述第二實(shí)施方式，其中，以另一種電力供需調(diào)平系統(tǒng)的形式體現(xiàn)本發(fā)明。
根據(jù)第二實(shí)施方式的電力供需調(diào)平系統(tǒng)的基本配置與第一實(shí)施方式相同，不同之處在于電池17的可用容量的設(shè)置。由于第一實(shí)施方式時(shí)刻地確保駕駛電動(dòng)車輛10所需的電池容量并且將剩余的容量用作可用容量，所以第一實(shí)施方式不能提供可用于平衡電力供需的大量電池容量。為了解決這個(gè)問題，根據(jù)電力用戶2處停放的電動(dòng)車輛10的駕駛計(jì)劃，第二實(shí)施方式使得駕駛員提前輸入電動(dòng)車輛10的電池17的總?cè)萘恐杏卸嗌偃萘靠捎糜谄胶怆娏π枨螅鳛槊總€(gè)給定的時(shí)鐘時(shí)間的可用容量，從而提高可用容量。下面集中描述上述處理。圖4為示出了輸入的針對(duì)每個(gè)時(shí)鐘時(shí)間、對(duì)于電力用戶2處停放的電動(dòng)車輛10的電池17的可用容量的一個(gè)實(shí)例的示圖。圖4中的垂直軸顯示了與整個(gè)容量Cmax成比例的電池容量。圖4中的水平軸顯示了從電動(dòng)車輛10與電力用戶2的連接端口 9連接的時(shí)間點(diǎn)開始計(jì)算的時(shí)鐘時(shí)間。
將所需要的容量(即，要確保的容量)用作指數(shù)(整個(gè)容量Cmax-可用容量)，進(jìn)行對(duì)于每個(gè)時(shí)鐘時(shí)間的電池17的可用容量的輸入。在圖4中所示的輸入的實(shí)例中，電動(dòng)車輛10計(jì)劃不在時(shí)鐘時(shí)間tl處或之前使用，而是在時(shí)鐘時(shí)間t2使用。該實(shí)例表明，由于計(jì)劃表變化，所以在時(shí)鐘時(shí)間tl和時(shí)鐘時(shí)間t2之間的時(shí)間段內(nèi)，可能促進(jìn)開始使用電動(dòng)車輛10。
為此，在未計(jì)劃使用電動(dòng)車輛10的時(shí)鐘時(shí)間tl之前的時(shí)間段內(nèi)，輸入Cl，以便確保最小的電池容量，并且在計(jì)劃表改變可能開始使用電動(dòng)車輛10的時(shí)鐘時(shí)間tl和時(shí)鐘時(shí)間t2之間的時(shí)間段內(nèi)，逐漸增大電池容量。在幾乎必然開始使用電動(dòng)車輛10的時(shí)鐘時(shí)間t2之后的時(shí)間段內(nèi)，輸入C2 (視駕駛距離而定)，作為足以進(jìn)行駕駛的電池容量。
在各個(gè)時(shí)鐘時(shí)間，從整個(gè)容量Cmax中減去所需要的容量Cl和C2獲得圖4中的陰影區(qū)域，將該陰影區(qū)域設(shè)置為可用容量。在第一實(shí)施方式中，將可用容量設(shè)置為從整個(gè)容量Cmax中減去駕駛所需要的容量C2而獲得的值。然而，在本實(shí)施方式中，在開始使用電動(dòng)車輛10的時(shí)鐘時(shí)間t2之前，可確保高得多的可用容量。
毫無(wú)疑問，圖4僅僅為可用容量的輸入的一個(gè)實(shí)例。根據(jù)電動(dòng)車輛10的操作狀態(tài)，可設(shè)置具有各種特征的圖。在以上實(shí)例中，輸入開始下一次使用之前可用的容量。然而，也能夠輸入在下一次使用之后開始使用電動(dòng)車輛10之前可用的容量，或者根據(jù)下一個(gè)月電動(dòng)車輛10的駕駛計(jì)劃，能夠輸入可用于下一個(gè)月的容量。比如，使用導(dǎo)航儀(輸入裝置)的觸摸顯示器19，駕駛員進(jìn)行實(shí)際輸入。更具體而言，在顯示器19上顯示與圖4相似的空?qǐng)D(僅僅包括垂直和水平軸)。駕駛員循序地觸摸開始使用電動(dòng)車輛10的時(shí)鐘時(shí)間和針對(duì)這些時(shí)鐘時(shí)間所需要的容量之間的交點(diǎn)，從而確定tl、Cl、t2和C2。通過自動(dòng)連接交點(diǎn)，繪制該圖。然而，針對(duì)每個(gè)時(shí)鐘時(shí)間的可用容量的輸入不限于這個(gè)實(shí)例。比如，可使用按鍵輸入時(shí)鐘時(shí)間tl和t2和所需要的容量Cl和C2?？赏ㄟ^連接端口 9和PCS5，將如上所述設(shè)置的針對(duì)每個(gè)時(shí)鐘時(shí)間的可用容量從E⑶18輸入到EMS13中，并且將其從EMS13傳遞給電力供應(yīng)/需求管理中心3。通過以上方式，根據(jù)駕駛員輸入的每個(gè)電動(dòng)車輛10的可用容量，與第一實(shí)施方式中一樣，電力供應(yīng)/需求管理中心3根據(jù)圖3中所示的處理，設(shè)置電池17的充電/放電命令。圖4通過虛線顯示了電池17的充電/放電狀態(tài)。如,智能電網(wǎng)內(nèi)的電力供應(yīng)過多時(shí)，電力用戶2將電池17控制到充電側(cè)，以便使用過多的電力給電池17充電。智能電網(wǎng)內(nèi)的電力供應(yīng)缺乏時(shí)，將電池17控制到放電側(cè)，以便補(bǔ)償電力缺乏。在任何情況下，都在可用容量的范圍內(nèi)執(zhí)行這些充電/放電控制。
t匕如,如圖4中所示的時(shí)鐘時(shí)間tl和t2之間，在放電的過程中，電池容量偏離可用容量的下限(降低為低于所需要的容量)時(shí)，將電池容量控制為可用容量的下限。在圖4中，將電動(dòng)車輛10的開始使用從預(yù)計(jì)的時(shí)鐘時(shí)間t2延遲到t2’。駕駛開始估計(jì)通常發(fā)生這種時(shí)間延遲。然而，在時(shí)鐘時(shí)間t2之后，繼續(xù)確?？捎糜隈{駛的電池容量C2，從而可開始駕駛車輛，沒有任何問題。根據(jù)本實(shí)施方式的電力供需調(diào)平系統(tǒng)使駕駛員輸入電動(dòng)車輛10內(nèi)安裝的電池17的可用容量，該可用容量可用于根據(jù)電力用戶2處停放的電動(dòng)車輛10的駕駛計(jì)劃，調(diào)平電力供需，并且該調(diào)平系統(tǒng)將輸入的可用容量應(yīng)用于電池17的充電/放電命令的設(shè)置。為此，電池17在其可用容量范圍內(nèi)受到充電/放電控制，從而電池容量可充分有利地用于平衡電力供需。第一和第二實(shí)施方式根據(jù)可用容量控制電池17的充電/放電范圍。也能夠采取額外的措施防止會(huì)使電池劣化的頻繁或快速充電和放電。
更具體而言，預(yù)先設(shè)置用于對(duì)電池17限制輸入/輸出電力的累計(jì)值的累計(jì)功率限制值和用于對(duì)電池17限制輸入/輸出電力的最大值的最大功率限制值。進(jìn)行充電/放電控制的同時(shí)，輸入/輸出電力的累計(jì)值達(dá)到累計(jì)功率限制值時(shí)，此時(shí)停止充電/放電控制，或者將電池17的實(shí)際輸入/輸出電力的最大值控制為最大功率限制值。上述處理防止了電池17頻繁和快速地充電/放電，并因此進(jìn)一步減少電池17的充電/放電負(fù)荷。累計(jì)功率限制值和最大功率限制值為電池專用的值，將這些值設(shè)置在上限附近，以便防止電池17顯著劣化。然而，如果電池17在使用的過程中已經(jīng)劣化，或者如果電池溫度偏離正常的使用溫度范圍，那么相應(yīng)地改變合適的限制值。為了解決這個(gè)問題，根據(jù)在為電池17充電/放電的過程中累計(jì)的持續(xù)使用時(shí)間或溫度傳感器31 (圖2中所示)所檢測(cè)的電池溫度，可補(bǔ)償累計(jì)功率限制值和最大功率限制值。這樣，可適當(dāng)?shù)貓?zhí)行電池17的充電/放電控制。第三實(shí)施方式
下面描述第三實(shí)施方式，其中，以又一種電力供需調(diào)平系統(tǒng)的形式體現(xiàn)本發(fā)明。
根據(jù)第三實(shí)施方式的電力供需調(diào)平系統(tǒng)的基本配置與第一實(shí)施方式中所描述的系統(tǒng)相同，不同之處在于，不僅考慮電力用戶2處停放的電動(dòng)車輛10，而且考慮行駛的電動(dòng)車輛
10。換言之，即使電動(dòng)車輛10正在行駛并因此不可用于平衡電力供需，只要知道到達(dá)電力用戶2 (S卩，目的地)的預(yù)計(jì)時(shí)間，就可通過預(yù)計(jì)的到達(dá)時(shí)間，準(zhǔn)備確保電池17的額外可用容量。在預(yù)定的到達(dá)時(shí)間，在電力用戶2處電池17的可用容量增大這一前提下，通過為電池17設(shè)置當(dāng)前放電/充電命令，可進(jìn)一步適當(dāng)?shù)貓?zhí)行電池17的放電/充電控制。下面集中描述這個(gè)過程。將移動(dòng)通信系統(tǒng)安裝在電動(dòng)車輛10內(nèi)，從而可使用遠(yuǎn)程信息處理業(yè)務(wù)。如圖1中所示，即使電動(dòng)車輛10正在行駛，也能夠通過使用移動(dòng)通信業(yè)務(wù)，與電力供應(yīng)/需求管理中心3通信。
為了使電力用戶2可預(yù)計(jì)具有的電池17的可用容量反應(yīng)正在行駛的電動(dòng)車輛10的電池容量，需要找出電動(dòng)車輛10到達(dá)電力用戶2的預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間和電池17的可用容量。而且，最好預(yù)測(cè)到達(dá)時(shí)電池17的剩余容量。如，通過導(dǎo)航儀的觸摸屏顯示器19，駕駛員輸入多個(gè)信息，包括作為目的地的電力用戶2、預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間、從當(dāng)前位置到電力用戶2的駕駛路徑等等。ECU18根據(jù)所輸入的信息確定到達(dá)電力用戶2的預(yù)計(jì)時(shí)間，并且根據(jù)從電池17的現(xiàn)有剩余容量和到電力用戶2的駕駛路線中獲得的駕駛距離，計(jì)算到達(dá)電力用戶2時(shí)所預(yù)測(cè)的電池17的剩余容量。電池17的功率消耗不僅受到駕駛距離的影響，而且受到車輛的加速/減速頻率和路面的不平坦的影響。據(jù)此，根據(jù)從車輛信息和通信系統(tǒng)(VICS)中獲得的交通堵塞信息或從導(dǎo)航系統(tǒng)中獲得的道路信息，可補(bǔ)償所預(yù)測(cè)的電池17的剩余容量。在如上所述的計(jì)算到達(dá)電力用戶2的預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間和所預(yù)測(cè)的電池17的剩余容量之后，ECU18經(jīng)由移動(dòng)通信系統(tǒng)將該信息和所安裝的電池17的可用容量發(fā)送給電力供應(yīng)/需求管理中心3。隨著車輛離目的地更近，所預(yù)測(cè)的電池17的剩余容量的計(jì)算準(zhǔn)確性越大。為此，根據(jù)導(dǎo)航系統(tǒng)所獲得的當(dāng)前位置和每個(gè)預(yù)定的時(shí)鐘時(shí)間的當(dāng)前電池剩余容量，可計(jì)算和更新所預(yù)測(cè)的剩余容量，并且循序地將其發(fā)送給電力供應(yīng)/需求管理中心3。
在電力供應(yīng)/需求管理中心3，根據(jù)從行駛的電動(dòng)車輛10中發(fā)送的信息，可預(yù)測(cè)在電動(dòng)車輛10的預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間，可確保的電力用戶2中的電動(dòng)車輛10的電池容量。
更具體而言，如果所預(yù)測(cè)的電池17的剩余容量在可用區(qū)域內(nèi)，那么可考慮在預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間，可確保在可用容量?jī)?nèi)可用于進(jìn)行充電和放電兩者的額外電池容量。如果所預(yù)測(cè)的電池17的剩余容量低于可用區(qū)域的下限，那么要考慮可確保在預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間僅僅可用于進(jìn)行充電(完成充電后，用于進(jìn)行充電和放電)的額外電池容量。如,如果已知電池17具有極低的剩余容量的電動(dòng)車輛10在短時(shí)間內(nèi)會(huì)到達(dá)電力用戶2，那么根據(jù)預(yù)計(jì)的到達(dá)時(shí)間和預(yù)測(cè)的剩余容量，即使計(jì)劃此時(shí)使用過多的電力為正停放的電動(dòng)車輛10的電池17充電，在該行駛的電動(dòng)車輛10到達(dá)之前，也要等待充電。電動(dòng)車輛10到達(dá)之后，先給該電動(dòng)車輛10的電池17充電，然后給其他電動(dòng)車輛10的電池17充電。
因此，不僅能夠防止電力供應(yīng)過多，而且能夠立即完成給電動(dòng)車輛10的電池17充電。因此，能夠更快使用電動(dòng)車輛10，并且能夠立即將電池17帶入可進(jìn)行充電和放電的狀態(tài)，以便平衡電力供需。毫無(wú)疑問，以上方面為一個(gè)實(shí)例，并且通過設(shè)置其他不同的充電/放電命令，可優(yōu)化電池充電/放電控制。對(duì)于將要從電動(dòng)車輛10發(fā)送到電力供應(yīng)/需求管理中心3的信息而言，并非總是需要所預(yù)測(cè)的電池17的剩余容量。要發(fā)送的信息可僅僅為到達(dá)電力用戶2的預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間以及電池17的可用容量。
如上所述，在根據(jù)本實(shí)施方式的電力供需調(diào)平系統(tǒng)內(nèi)，將到達(dá)電力用戶2 (作為目的地)的預(yù)計(jì)時(shí)間、到達(dá)時(shí)所預(yù)計(jì)的電池17的剩余容量、以及電池17的可用容量從行駛的電動(dòng)車輛10中發(fā)送到電力供應(yīng)/需求管理中心3。在電力供應(yīng)/需求管理中心3中，預(yù)計(jì)在電動(dòng)車輛10到達(dá)電力用戶2的預(yù)計(jì)時(shí)間，可確保電動(dòng)車輛10的電池容量，并且在這個(gè)前提下，可設(shè)置電池17的當(dāng)前充電/放電命令。結(jié)果，可進(jìn)一步適當(dāng)?shù)貓?zhí)行電池17的充電/放電控制，以便調(diào)平功率供需。此為這些實(shí)施方式描述的結(jié)尾。然而，本發(fā)明的方面不限于上述實(shí)施方式，比如，總體上根據(jù)作為總體的電力用戶2的總電力供應(yīng)/需求狀態(tài)和所有電池17的總可用容量的比較結(jié)果，這些實(shí)施方式獲得所有電池17所需要的充電/放電量，需要這些放電量，以便總體上防止電力用戶2的電力供需波動(dòng)。然而，并非總是需要計(jì)算所有電池17所需要的充電/放電量。比如，可根據(jù)電力用戶2的單獨(dú)電力供應(yīng)/需求狀態(tài)、整個(gè)電力用戶2的總電力供應(yīng)/需求狀態(tài)、電池17的單獨(dú)可用容量、以及整個(gè)電池17的總可用容量，設(shè)置電池的充電/放電命令。而且，本發(fā)明的電動(dòng)車輛不限于實(shí)施方式中所描述的電動(dòng)車輛10，并且可為插電式混合動(dòng)力車輛。
參考標(biāo)號(hào)
I電力企業(yè) 2電力用戶
3a電力供應(yīng)/需求狀態(tài)判斷部(電力供應(yīng)/需求狀態(tài)判斷裝置)
3c電池容量判斷部(電池容量判斷裝置)
3d充電/放電命令設(shè)置部(充電/放電命令設(shè)置裝置)
4配電線路 10電動(dòng)車輛
13EMS (充電/放電控制器)
17電池
19觸摸屏顯示器(輸入裝置)
P2010-0353/W0<FPMC-14 85PC>
權(quán)利要求
1.一種電力供需調(diào)平系統(tǒng)，包括: 多個(gè)電力用戶，通過配電線路被供給來(lái)自電力企業(yè)的電力，并 且所述電力用戶的電動(dòng)車輛任意地停放并連接至所述配電線路； 電力供應(yīng)/需求狀態(tài)判斷裝置，將所述電力用戶的電力供應(yīng)/需求狀態(tài)單獨(dú)地輸入所述電力供應(yīng)/需求狀態(tài)判斷裝置，并且所述電力供應(yīng)/需求狀態(tài)判斷裝置通過輸入的所述信息，判斷作為總體的所述電力用戶的總電力供應(yīng)/需求狀態(tài)； 電池容量判斷裝置，從所述電力用戶將電池充電/放電后可使用的所停放的所述電動(dòng)車輛內(nèi)安裝的所述電池的容量單獨(dú)輸入所述電池容量判斷裝置，并且所述電池容量判斷裝置通過輸入的所述信息判斷總可用容量； 充電/放電命令設(shè)定裝置，從所述電力供應(yīng)/需求狀態(tài)判斷裝置將所述電力用戶的單獨(dú)電力供應(yīng)/需求狀態(tài)和作為總體的所述電力用戶的總電力供應(yīng)/需求狀態(tài)輸入所述充電/放電命令設(shè)定裝置內(nèi)，從所述電池容量判斷裝置將所述電池的單獨(dú)可用容量和所有的所述電池的總可用容量輸入所述充電/放電命令設(shè)定裝置，所述充電/放電命令設(shè)定裝置基于以上所述信息對(duì)所述電動(dòng)車輛的所述電池設(shè)定所需要的充電/放電命令，以便防止作為總體的所述電力用戶的電力供需波動(dòng)和所述電力用戶之間的電力供需的不平衡以及調(diào)平電力供需，并且將預(yù)先設(shè)定的充電/放電命令輸出給各個(gè)所述電力用戶；以及 充電/放電控制器，提供給各所述電力用戶，并且所述控制器根據(jù)從所述充電/放電命令設(shè)定裝置輸入的所述充電/放電命令，對(duì)所述電池執(zhí)行充電/放電控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力供需調(diào)平系統(tǒng)，其中， 所述電力用戶具有輸入裝置，用于根據(jù)停放的所述電動(dòng)車輛的駕駛計(jì)劃，輸入所述電動(dòng)車輛與所述配電線路連接之后的多個(gè)時(shí)鐘時(shí)間，并且也輸入在每個(gè)所述時(shí)鐘時(shí)間作為用于在所述電動(dòng)車輛內(nèi)安裝的電池容量之間平衡電力供需而允許充電和放電的容量的可用容量，并且將通過所述輸入裝置輸入的所述可用容量輸出到所述電池容量判斷裝置；以及所述電池容量判斷裝置根據(jù)所述電力用戶輸入的所述可用容量，判斷所有所述電池的總可用容量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力供需調(diào)平系統(tǒng)，其中， 所述電池容量判斷裝置不僅從所述電力用戶處停放的電動(dòng)車輛而且從行駛的電動(dòng)車輛單獨(dú)地接收電池的可用容量，并且也單獨(dú)地接收到達(dá)作為目的地的所述電力用戶的預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間；以及 在確保在行駛的所述電動(dòng)車輛到達(dá)所述電力用戶的預(yù)計(jì)時(shí)間在所述電力用戶處的所述電動(dòng)車輛的電池的可用容量，充電/放電命令設(shè)定裝置設(shè)定每個(gè)電池的當(dāng)前充電/放電命令。
全文摘要
本發(fā)明根據(jù)電力用戶2單獨(dú)的電力供應(yīng)/需求狀態(tài)判斷作為總體的電力用戶2的總電力供應(yīng)/需求狀態(tài)，根據(jù)電力用戶2處停放的電動(dòng)車輛10的電池17的可用容量判斷所有電池17的總可用容量，根據(jù)電力用戶2的總電力供應(yīng)/需求狀態(tài)和所有電池17的總可用容量的總體比較結(jié)果獲得所有電池17所需要的充電/放電量，以及根據(jù)所需要的充電/放電量、電力用戶2的電力供應(yīng)/需求狀態(tài)、以及電池可用容量，使電池17受到充電/放電控制。
文檔編號(hào)H02J3/32GK103190052SQ20118003868
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者百瀨信夫, 片庭誠(chéng), 中井康博, 熊澤宏之, 撫中達(dá)司, 岡崎佳尚, 志村雄一郎, 田中宏, 入江寬, 前島仁 申請(qǐng)人:三菱自動(dòng)車工業(yè)株式會(huì)社, 三菱商事株式會(huì)社, 三菱電機(jī)株式會(huì)社, 株式會(huì)社三菱總合研究所