JP2019103338A - 車両の電力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置の劣化を抑制しつつ、ユーザが車両の使用を開始する時点において蓄電装置が十分に充電されているようにする。【解決手段】車両は、車両外部の給電設備によって充電可能に構成された蓄電装置と、車両のユーザが携帯可能なユーザ端末からユーザ位置Ｐｕを示す情報を取得可能に構成された通信部と、車両ＥＣＵとを備える。車両ＥＣＵは、給電設備を用いた蓄電装置の充電を待機している充電待機状態において、ユーザ位置Ｐｕを用いてユーザ移動速度Ｖｕおよびユーザ距離Ｄｕを算出し、ユーザ移動速度Ｖｕおよびユーザ距離Ｄｕを用いてユーザが車両に到着するのに要する到着時間Ｔｕを算出する。車両ＥＣＵは、蓄電装置の充電完了までに要する充電時間Ｔｃを到着時間Ｔｕから差し引いた値が所定値未満となった場合に蓄電装置の充電を開始する。【選択図】図５

Description

本開示は、車外の給電設備から供給される電力によって充電可能に構成された蓄電装置を備える車両の電力制御装置に関する。

特開２０１３−１０２６０９号公報（特許文献１）には、車外の給電設備から供給される電力によって充電可能に構成された蓄電装置を備える車両の電力制御装置が開示されている。この装置は、車両のユーザが所有する通信端末から取得されたユーザ位置情報に基づいて車両からユーザまでの距離を算出し、ユーザまでの距離が所定距離を超えている場合にユーザが不在であると判定して蓄電装置の充電レベルを満充電レベルよりも低いレベルに低下させる。これにより、蓄電装置が満充電レベルで長期間放置されることが抑制されるため、蓄電装置の劣化が抑制される。

特開２０１３−１０２６０９号公報

特許文献１においては、車両からユーザまでの距離によってユーザが不在であるか否かを判定している。しかしながら、ユーザの移動速度によっては、想定よりも早くユーザが車両に到着して車両の使用を開始することが想定される。この場合、蓄電装置の劣化は抑制されるが、その一方で、ユーザが車両の使用を開始する時点で蓄電装置が十分に充電されておらず、走行可能距離が短くなってしまうことが懸念される。

本開示は、蓄電装置の劣化を抑制しつつ、ユーザが車両の使用を開始する時点において蓄電装置が十分に充電されているようにするものである。

（１） 本開示による車両の電力制御装置は、車外の給電設備から供給される電力によって充電可能に構成された蓄電装置を備える車両の電力制御装置であって、車両のユーザの現在位置を示すユーザ位置情報を取得可能に構成された通信部と、給電設備から蓄電装置への充電を制御可能に構成された制御部とを備える。制御部は、給電設備を用いた蓄電装置の充電を待機している状態において、通信部が取得したユーザ位置情報の履歴を用いてユーザの移動速度を算出し、算出されたユーザの移動速度を用いてユーザが車両に到着するのに要する到着時間を算出し、蓄電装置の蓄電量を用いて蓄電装置の充電完了までに要する充電時間を算出し、到着時間と充電時間との差が所定値未満となった場合に蓄電装置の充電を開始する。

上記装置によれば、ユーザ位置情報の履歴（複数の時点において取得された複数のユーザ位置情報）から算出されるユーザの移動速度を用いて到着時間が算出される。これにより、ユーザの移動速度を用いずに到着時間を算出する場合に比べて、到着時間を精度よく算出することができる。そして、到着時間と蓄電装置の充電完了までに要する充電時間との差が所定値未満となった場合に、蓄電装置の充電が開始される。これにより、ユーザが車両に到着する頃に蓄電装置の充電を完了させることができる。その結果、蓄電装置の劣化を抑制しつつ、ユーザが車両の使用を開始する時点において蓄電装置が十分に充電されているようにすることができる。

（２） ある形態においては、制御部は、ユーザ位置情報を用いてユーザまでの距離をさらに算出し、ユーザの移動速度およびユーザまでの距離を用いて到着時間を算出する。

上記形態によれば、ユーザの移動速度およびユーザまでの距離が算出され、これらを用いて到着時間が算出される。そのため、たとえばユーザまでの距離をユーザの移動速度で除算することによって、到着時間を精度よく算出することができる。これにより、蓄電装置の充電が完了する時刻をユーザが車両に到着する時刻により精度よく近づけることができる。

（３） ある形態においては、制御部は、ユーザ位置情報の履歴を用いてユーザの移動経路をさらに算出し、ユーザの移動速度およびユーザの移動経路からユーザが公共交通機関を利用して移動していると判定される場合には、ユーザが利用中の公共交通機関の時刻表情報を用いて到着時間を算出する。

上記形態によれば、ユーザの移動速度およびユーザの移動経路からユーザが公共交通機関を利用して移動していると判定される場合（たとえばユーザの移動経路が公共交通機関の移動経路とほぼ一致し、かつユーザの移動速度がその公共交通機関の移動速度とほぼ一致している場合）には、その公共交通機関の時刻表情報を用いて到着時間が算出される。そのため、到着時間をより正確に予測することができる。これにより、蓄電装置の充電が完了する時刻をユーザが車両に到着する時刻により精度よく近づけることができる。

本開示によれば、蓄電装置の劣化を抑制しつつ、ユーザが車両の使用を開始する時点において蓄電装置が十分に充電されているようにすることができる。

電力制御システムの全体構成を概略的に示す図である。 車両の構成の一例を示す図である。 給電設備の構成の一例を示すブロック図である。 ユーザ端末の構成の一例を示すブロック図である。 車両ＥＣＵの処理手順の一例を示すフローチャート（その１）である。 車両ＥＣＵの処理手順の一例を示すフローチャート（その２）である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜システム構成＞
図１は、本実施の形態による電力制御システム１０の全体構成を概略的に示す図である。電力制御システム１０は、電動車両（以下、単に「車両」ともいう）１００と、給電設備２００と、ユーザ端末３００と、サーバ４１０とを備える。

車両１００は、車両外部の給電設備から供給される電力を用いて充電可能に構成された蓄電装置を備え、この蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行駆動力を生成するように構成される。

給電設備２００は、電力ケーブル５００を備える。給電設備２００は、電力ケーブル５００が車両１００に接続されている状態において、商用電力網からの電力を電力ケーブル５００を介して車両１００に供給することができるように構成される。

ユーザ端末３００は、車両１００のユーザが携帯可能な通信端末（スマートフォンなど）である。

サーバ４１０は、車両１００あるいはユーザ端末３００からの要求に応じて、さまざまな情報を車両１００あるいはユーザ端末３００に提供可能に構成される。

車両１００、給電設備２００、ユーザ端末３００、およびサーバ４１０は、インターネットあるいは電話回線などの通信ネットワーク４００を介して互いに無線通信可能に構成されている。

図２は、車両１００の構成の一例を示す図である。車両１００は、蓄電装置１１０と、駆動装置であるＰＣＵ１２０と、モータジェネレータ１３０と、動力伝達ギア１３５と、駆動輪１４０と、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１５０と、ナビゲーション装置１７０と、通信部１８０とを備える。

蓄電装置１１０は、充放電可能に構成される。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池などの二次電池を含んで構成される。蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。

ＰＣＵ１２０は、車両ＥＣＵ１５０からの制御信号によってそれぞれ制御され、蓄電装置１１０からの直流電力を、モータジェネレータ１３０を駆動するための交流電力に変換する。

モータジェネレータ１３０は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ１３０の出力トルクは、動力伝達ギア１３５を介して駆動輪１４０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１４０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。

車両ＥＣＵ１５０は、いずれも図２には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリおよび入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。

車両１００は、給電設備２００から供給される電力を用いて蓄電装置１１０を充電するための構成として、電力変換装置１６０と、インレット１９０とをさらに備える。インレット１９０は、電力ケーブル５００の充電コネクタ５１０が接続可能に構成される。

電力変換装置１６０は、蓄電装置１１０とインレット１９０との間に接続される。電力変換装置１６０は、車両ＥＣＵ１５０からの制御信号により制御され、給電設備２００から供給される電力を、蓄電装置１１０が充電可能な電力に変換する。

ナビゲーション装置１７０は、地図情報等を記憶する記憶装置と、ＧＰＳ（Global Positioning System）により車両１００の位置（以下「車両位置Ｐｖ」ともいう）を示す情報を検出する位置検出装置と、現在の車両位置Ｐｖを表示したり目的地までのルートを表示したりする表示装置（液晶パネル等）と、ユーザによる操作を受け付ける入力装置（タッチパネルやスイッチ等）とを含む。

通信部１８０は、車両ＥＣＵ１５０と車両外部の端末（給電設備２００、ユーザ端末３００、サーバ４１０など）との間で通信ネットワーク４００を介した無線通信を行なうためのインターフェースである。

図３は、給電設備２００の構成の一例を示すブロック図である。給電設備２００は、電力制御部２１０と、通信部２３０と、通信制御部２４０とを含む。電力制御部２１０は、通信制御部２４０からの情報などに基づいて、商用電力網から電力ケーブル５００を介して車両１００に供給する電力を制御する。

通信部２３０は、通信ネットワーク４００を介して車両１００およびユーザ端末３００などとの通信を行なうためのインターフェースである。

通信制御部２４０は、通信部２３０が受信した情報を電力制御部２１０に送信したり、電力制御部２１０からの情報を通信部２３０に送信したりする。

図４は、ユーザ端末３００の構成の一例を示すブロック図である。ユーザ端末３００は、制御部３１０と、ＧＰＳモジュール３２０と、通信部３３０とを含む。

通信部３３０は、通信ネットワーク４００を介して車両１００および給電設備２００などと通信を行なうためのインターフェースである。

ＧＰＳモジュール３２０は、ユーザ端末３００の位置（以下、単に「ユーザ位置Ｐｕ」ともいう）をＧＰＳにより検出するための装置である。

制御部３１０は、車両１００からの要求に応じて、ＧＰＳモジュール３２０が検出したユーザ位置Ｐｕの情報を車両１００に送信するように構成される。

＜待機後充電＞
本実施の形態による車両ＥＣＵ１５０は、給電設備２００が車両１００に接続されていても蓄電装置１１０の充電を開始せずに待機している状態（以下、単に「充電待機状態」ともいう）にしておき、充電待機状態において所定条件が成立した場合に蓄電装置１１０の充電を開始する「待機後充電」を、ユーザの要求に応じて行なうことができる。

図５は、車両ＥＣＵ１５０が待機後充電を行なう際に実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、図５のフローチャートは、充電が開始されるまで所定周期で繰り返し実行される。

車両ＥＣＵ１５０は、充電待機状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。充電待機状態ではない場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ１５０は、以降の処理をスキップしてリターンへと処理を移す。

充電待機状態である場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１５０は、ナビゲーション装置１７０から車両位置Ｐｖを取得する（ステップＳ１２）。

次いで、車両ＥＣＵ１５０は、ユーザ端末３００から、ユーザ位置Ｐｕを取得する（ステップＳ１４）。なお、ユーザ位置Ｐｕは、取得される毎に、取得された時刻とともに車両ＥＣＵ１５０のメモリに記憶される。したがって、車両ＥＣＵ１５０のメモリには、所定時間毎のユーザ位置Ｐｕの履歴が記憶されていくことになる。

次いで、車両ＥＣＵ１５０は、車両位置Ｐｖとユーザ位置Ｐｕとの直線距離を、車両１００からユーザまでの距離（以下「ユーザ距離Ｄｕ」ともいう）として算出する（ステップＳ１６）。

次いで、車両ＥＣＵ１５０は、ユーザ位置Ｐｕの履歴を用いて、ユーザが車両１００に近づく速度（以下「ユーザ移動速度Ｖｕ」ともいう）を算出する（ステップＳ１８）。たとえば、車両ＥＣＵ１５０は、今回のサイクルで取得された車両位置Ｐｖとユーザ位置Ｐｕとの直線距離（今回サイクルのユーザ距離Ｄｕ）と、前回のサイクルで取得された車両位置Ｐｖとユーザ位置Ｐｕとの直線距離（前回サイクルのユーザ距離Ｄｕ）との差から、今回サイクルのユーザ移動速度Ｖｕを算出する。

次いで、車両ＥＣＵ１５０は、今回サイクルのユーザ距離Ｄｕおよびユーザ移動速度Ｖｕから、ユーザが車両１００に到着するのに要する時間（以下「到着時間Ｔｕ」ともいう）を算出する（ステップＳ２０）。たとえば、車両ＥＣＵ１５０は、ユーザ距離Ｄｕをユーザ移動速度Ｖｕで除算した値（＝Ｄｕ／Ｖｕ）を到着時間Ｔｕとして算出する。

次いで、車両ＥＣＵ１５０は、蓄電装置１１０の現在の蓄電量を用いて、蓄電装置１１０の充電完了までに要する時間（以下「充電時間Ｔｃ」ともいう）を算出する（ステップＳ２２）。たとえば、車両ＥＣＵ１５０は、現在の蓄電量と蓄電装置１１０の満充電容量との差（単位：アンペアアワー）を蓄電装置１１０の予定充電電力（単位：ワット）で除算した値を、充電時間Ｔｃとして算出する。

なお、本実施の形態において、「充電完了」とは、蓄電装置１１０の蓄電量が目標蓄電量に達した状態をいう。したがって、充電完了のタイミングは蓄電装置１１０の蓄電量が目標蓄電量となるタイミングである。なお、充電における「目標蓄電量」は、蓄電装置１１０の満充電容量に設定されてもよいし、ユーザが設定した距離を走行可能な電力量（満充電容量よりも少ない電力量）に設定されていてもよい。

次いで、車両ＥＣＵ１５０は、到着時間Ｔｕから充電時間Ｔｃを差し引いた値が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。

到着時間Ｔｕから充電時間Ｔｃを差し引いた値が所定値未満ではない場合（ステップＳ２４においてＮＯ）、車両ＥＣＵ１５０は、充電を開始することなくリターンへと処理を移す。

到着時間Ｔｕから充電時間Ｔｃを差し引いた値が所定値未満である場合（ステップＳ２４においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１５０は、給電設備２００を用いた蓄電装置１１０の充電を開始する（ステップＳ２６）。

以上のように、本実施の形態による車両ＥＣＵ１５０は、充電待機状態において、ユーザ端末３００から取得したユーザ位置Ｐｕの履歴を用いてユーザ移動速度Ｖｕを算出し、ユーザ移動速度Ｖｕを用いて到着時間Ｔｕを算出する。これにより、ユーザ移動速度Ｖｕを用いずに到着時間Ｔｕを算出する場合に比べて、到着時間Ｔｕを精度よく算出することができる。

そして、車両ＥＣＵ１５０は、蓄電装置１１０の蓄電量を用いて充電時間Ｔｃを算出し、到着時間Ｔｕから充電時間Ｔｃを差し引いた値が所定値未満となった場合に蓄電装置１１０の充電を開始する。これにより、ユーザが車両１００に到着する頃に蓄電装置１１０の充電を完了させることができる。そのため、ユーザが車両１００の使用を開始する時点において蓄電装置１１０の充電を完了させておくことができるとともに、充電完了状態（蓄電装置１１０の蓄電量が目標蓄電量に達しており比較的多い状態）がユーザ不在のまま長時間継続することが回避されため蓄電装置１１０の劣化が抑制される。その結果、蓄電装置１１０の劣化を抑制しつつ、ユーザが車両１００の使用を開始する時点において蓄電装置１１０が十分に充電されているようにすることができる。

特に、本実施の形態による車両ＥＣＵ１５０は、ユーザ位置Ｐｕを用いてユーザ距離Ｄｕをさらに算出し、ユーザ移動速度Ｖｕおよびユーザ距離Ｄｕを用いて到着時間Ｔｕを算出する。そのため、到着時間Ｔｕを精度よく算出することができる。これにより、蓄電装置１１０の充電が完了する時刻をユーザが車両１００に到着する時刻により精度よく近づけることができる。

＜変形例＞
上述の実施の形態においては、ユーザ移動速度Ｖｕおよびユーザ距離Ｄｕを用いて到着時間Ｔｕを算出する例について説明した。

しかしながら、到着時間Ｔｕを算出手法はこれに限定されない。たとえば、ユーザ位置Ｐｕの履歴を用いてユーザ移動速度Ｖｕに加えてユーザの移動経路（以下「ユーザ移動経路Ｒｕ」ともいう）をさらに算出し、ユーザ移動速度Ｖｕおよびユーザ移動経路Ｒｕからユーザが公共交通機関（鉄道、路線バス、飛行機など）を利用して移動していると判定される場合には、ユーザが利用中の公共交通機関の時刻表情報を用いて到着時間Ｔｕを算出するようにしてもよい。

図６は、本変形例による車両ＥＣＵ１５０が待機後充電を行なう際に実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。図６のフローチャートは、上述の図５のフローチャートに対して、ステップＳ３０〜Ｓ３６を追加したものである。その他のステップ（上述の図５に示したステップと同じ番号を付しているステップ）については、既に説明したため詳細な説明はここでは繰り返さない。

車両ＥＣＵ１５０は、ユーザ移動速度Ｖｕを算出した後、ユーザ位置Ｐｕの履歴を用いてユーザ移動経路Ｒｕをさらに算出する（ステップＳ３０）。たとえば、車両ＥＣＵ１５０は、今回のサイクルまでに取得された複数のユーザ位置Ｐｕを繋ぎ合わせた経路をユーザ移動経路Ｒｕとして算出する。

次いで、車両ＥＣＵ１５０は、ユーザ移動速度Ｖｕおよびユーザ移動経路Ｒｕからユーザが公共交通機関を利用して移動しているか否かを判定する（ステップＳ３２）。たとえば、車両ＥＣＵ１５０は、ユーザ移動経路Ｒｕが特定の公共交通機関の移動経路とほぼ一致し、かつユーザの移動速度がその公共交通機関の移動速度とほぼ一致している場合に、ユーザがその公共交通機関を利用して移動していると判定する。なお、公共交通機関の移動経路およびその移動速度の情報は、たとえばナビゲーション装置１７０の地図情報に予め記憶しておいて必要に応じて読み出すようにしてもよいし、サーバ４１０からリアルタイムで取得するようにしてもよい。

ユーザが公共交通機関を利用して移動していると判定されない場合（ステップＳ３２においてＮＯ）、車両ＥＣＵ１５０は、処理をステップＳ２０に移し、ユーザ距離Ｄｕおよびユーザ移動速度Ｖｕから到着時間Ｔｕを算出する（ステップＳ２０）。

一方、ユーザが公共交通機関を利用して移動していると判定された場合（ステップＳ３２においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１５０は、ユーザが利用中の公共交通機関の時刻表情報Ｔｓを取得する（ステップＳ３４）。たとえば、ユーザが鉄道車両を利用して移動している場合、車両ＥＣＵ１５０は、その鉄道車両の時刻表情報Ｔｓを取得する。なお、時刻表情報Ｔｓは、サーバ４１０からリアルタイムで取得するようにしてもよいし、ナビゲーション装置１７０の地図情報に予め記憶しておいて必要に応じて読み出すようにしてもよい。

次いで、車両ＥＣＵ１５０は、時刻表情報Ｔｓから到着時間Ｔｕを算出する（ステップＳ３６）。たとえば、ユーザが鉄道車両を利用して移動している場合、車両ＥＣＵ１５０は、その鉄道車両の時刻表情報Ｔｓからその鉄道車両が最寄駅（車両１００の駐車場所から最も近い駅）に到着するまでの時間を特定し、最寄駅に到着するまでの時間に、ユーザが最寄駅から車両１００の駐車場所に移動するのに要する時間を加えた値を、到着時間Ｔｕとして算出する。なお、ユーザが最寄駅から車両１００の駐車場所に移動するのに要する時間は、たとえば最寄駅の位置と車両位置Ｐｖとの距離をユーザの予定徒歩速度で除算することによって算出することができる。

以上のように、本変形例による車両ＥＣＵ１５０は、ユーザ位置Ｐｕの履歴を用いてユーザ移動速度Ｖｕおよびユーザ移動経路Ｒｕを算出し、ユーザ移動速度Ｖｕおよびユーザ移動経路Ｒｕからユーザが公共交通機関を利用して移動していると判定される場合には、ユーザが利用中の公共交通機関の時刻表情報Ｔｓを用いて到着時間Ｔｕを算出する。そのため、到着時間Ｔｕをより正確に予測することができる。これにより、蓄電装置１１０の充電が完了する時刻をユーザが車両１００に到着する時刻により精度よく近づけることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて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。

１０ 電力制御システム、１００ 車両、１１０ 蓄電装置、１３０ モータジェネレータ、１３５ 動力伝達ギア、１４０ 駆動輪、１５０ 車両ＥＣＵ、１６０ 電力変換装置、１７０ ナビゲーション装置、１８０，２３０，３３０ 通信部、１９０ インレット、２００ 給電設備、２１０ 電力制御部、２４０ 通信制御部、３００ ユーザ端末、３１０ 制御部、３２０ ＧＰＳモジュール、４００ 通信ネットワーク、４１０ サーバ、５００ 電力ケーブル、５１０ 充電コネクタ。

Claims (3)

1. 車外の給電設備から供給される電力によって充電可能に構成された蓄電装置を備える車両の電力制御装置であって、
   前記車両のユーザの現在位置を示すユーザ位置情報を取得可能に構成された通信部と、
   前記給電設備から前記蓄電装置への充電を制御可能に構成された制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記給電設備を用いた前記蓄電装置の充電を待機している状態において、
   前記通信部が取得した前記ユーザ位置情報の履歴を用いて前記ユーザの移動速度を算出し、
   算出された前記ユーザの移動速度を用いて前記ユーザが前記車両に到着するのに要する到着時間を算出し、
   前記蓄電装置の蓄電量を用いて前記蓄電装置の充電完了までに要する充電時間を算出し、
   前記到着時間と前記充電時間との差が所定値未満となった場合に前記蓄電装置の充電を開始する、車両の電力制御装置。
2. 前記制御部は、前記ユーザ位置情報を用いて前記ユーザまでの距離をさらに算出し、前記ユーザの移動速度および前記ユーザまでの距離を用いて前記到着時間を算出する、請求項１に記載の車両の電力制御装置。
3. 前記制御部は、前記ユーザ位置情報の履歴を用いて前記ユーザの移動経路をさらに算出し、前記ユーザの移動速度および前記ユーザの移動経路から前記ユーザが公共交通機関を利用して移動していると判定される場合には、前記ユーザが利用中の前記公共交通機関の時刻表情報を用いて前記到着時間を算出する、請求項２に記載の車両の電力制御装置。

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