複数台ノートPCのバッテリ充放電制御による供給電力最適平準化

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タイトル別名
  • フクスウダイ ノート PC ノ バッテリジュウホウデン セイギョ ニ ヨル キョウキュウ デンリョク サイテキ ヘイジュンカ
  • Optimal Power Leveling by Charge-discharge Control of Multiple Batteries of Laptop PCs

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説明

バッテリの充放電の制御により，商用電源からの総供給電力の時間変動を抑制する電力平準化は，電力消費者の生産活動を低下させずに電気料金削減やCO2削減が実現可能な技術として注目されている．単一の大容量バッテリを用いた電力平準化は，バッテリの設置にコストがかかるため，本研究はノートPCのような小容量で安価なバッテリを複数台用いたスケーラビリティの高い電力平準化システムの構築を目指している．複数台のバッテリを用いる場合，各バッテリの充放電を個別に制御して電力平準化を行っても，総供給電力のピーク値を単一の大容量バッテリを用いた平準化ほど下げることはできない．そこで，本論文は，制御サーバが通信ネットワークを通じて各バッテリと負荷の状態を監視し，各装置に設置されたスイッチを制御することにより最適電力平準化を実現するシステムにおける，各スイッチのON/OFF制御の実用的アルゴリズムを提案する．本手法では，過去のデータを用いた統計分析よりシステムの総供給可能電力量を算出し，この分の電力量を各装置に対して，各バッテリ残り時間がなるべく均一になるように振り分ける．これにより，単一の大容量バッテリを利用した理想的な電力平準化と同等の効果が得られる．シミュレーションにより評価を行った結果，本手法は複数のバッテリを個別に制御するよりもピーク電力を削減可能で，理論限界に近い効果を示すことを確認した．

Power leveling technique with batteries receives much attention as a technology that can reduce CO2 emission and cut the cost of power rate. The goal of our research is to create a power leveling system, which consists of multiple small and inexpensive batteries such as laptop PCs'. It is difficult to realize optimal power leveling with methods that charge-discharge power of each battery is individually controlled. We propose a novel switching algorithm, which can be applied in the environment where batteries in the system are connected with a central control server through a communications network. Each battery has a switch that controls charge-discharge power. The server decides threshold values, which indicate optimal power energy that should be supplied to each battery and load. Those values are calculated using statistical analysis with past total power demand of all loads. Then according to the threshold values the server controls each switch through the network to realize optimal power leveling by which all batteries operate as if there was only single big battery connected with all loads. We have evaluated our algorithm by a simulation and its results have showed that our central controlled method is better than individually controlled one.

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