CN111512514A - 能量管理系统 - Google Patents

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Abstract

[课题]高效地利用电力。[解决方案]能量管理系统(1)具有电池(12)、蓄热器(62)、蓄冷器(61)、以及控制装置(11)。控制装置(11)参照电池(12)的充电状态(SOC、SOP)、向蓄热器(62)的蓄热状态以及向蓄冷器(61)的蓄冷状态，将输入到能量管理系统(1)的电力(电能)在电池(12)、蓄热器(62)、蓄冷器(61)之间进行分配。所输入的电能不仅可转换成化学能而储存于电池(12)，而且可转换成热能而储存于蓄热器(62)、蓄冷器(61)。

Description

能量管理系统
技术领域
本发明涉及统一(统筹)地管理热能和电能的能量管理系统。
背景技术
专利文献1公开了不仅将发电装置所生成的电力(电能)充电至电池并作为化学能来进行储存，而且将发电装置所生成的电力(电能)转换成热能而进行储存的方案。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特开2013-115996号公报
发明内容
(发明所要解决的问题)
在专利文献1中，用所生成的电力来驱动电加热器而对比热容高的水进行加热，据此将电力转换为热能。
给出了将所获得的热能利用于向空调设备的供热、暖机等的热量需求的启示。
在专利文献1中，将电力(电能)简单地分配给电池和电加热器。
在此，若考虑电力(电能)的利用效率，则在电力的利用方式上还有改进的空间。
因此，要求能够高效地利用电力。
(解决问题所采用的措施)
本发明为一种能量管理系统，其具有：
电池；
蓄热装置；
蓄冷装置；以及
控制器，
所述控制器参照所述电池的充电状态、所述蓄热装置的蓄热状态、所述蓄冷装置的蓄冷状态，将输入到所述能量管理系统的电力在所述电池、所述蓄热装置、所述蓄冷装置之间进行分配。
(发明的效果)
根据本发明可高效地利用电力。
附图说明
图1为能量管理系统的示意图。
图2为对能量管理系统的热转换装置侧的配置示例进行说明的图。
图3为对帕尔帖热交换器进行说明的图。
图4为搭载于车辆的能量管理系统的示意图。
图5为对基于控制装置的电力的分配进行说明的图。
图6为对车辆行驶状态的变化和电力的分配之间的关系进行说明的时序图。
图7为对发动机效率图进行说明的图。
图8为对热交换装置为热水加热器的情况进行说明的图。
图9为对热交换装置为除湿(Desiccant)系统的电加热器的情况进行说明的图。
图10为对电力的分配比例进行说明的图。
具体实施方式
以下，以搭载于车辆的能量管理系统1的情况为例来对本发明的实施方式进行说明。
图1为能量管理系统1的示意图。
在能量管理系统1中，控制装置11、电池12、多个电气设备5以及多个热转换装置6通过车辆信息网络15而连接为能够相互交换信息的方式。
该车辆信息网络15还连接有车辆控制装置16。
车辆控制装置16是比控制装置11更加上位的控制装置。车辆控制装置16根据车辆的状态来进行包含车辆的行驶控制在内的车辆整体的控制。
控制装置11与电源17(再生电气系统)协作而进行包含热转换装置6侧(热交换侧)在内的车辆整体的能量管理。
控制装置11将能量信息输出到车辆控制装置16。
在此，能量信息表示在电源17(再生电气系统)中所生成的电力(电能)中的能够由能量管理系统1接收而存储的电量。
能量信息例如包含以下信息。
(a)表示能够在后述的蓄热装置(蓄冷器61、蓄热器62)中转换成热能而储存的电能的量(电量)的信息。
(b)表示能够在电池12中转换成化学能而储存的电能的量(电量)的信息。
电源17利用例如车辆减速行驶时的旋转能量(再生能量)来发电。
作为该电源17，可列举车辆驱动用的电机、交流发电机、飞轮、其他的车载发电机。
电池12电连接于电源17，将在电源17中生成的电力(电能)作为化学能来进行储存，而且还将所储存的化学能转换成电力而输出。
在此，作为电池12，可列举锂离子二次电池、铅蓄电池等。
此外，只要是能够将电力(电能)作为化学能来进行储存，并将所储存的化学能作为电力来输出的电池，也可以是其他的电池。
作为电池12，可列举12V系列电池、24V系列电池、48V系列电池、200V系列电池。
电池12通过车辆信息网络15来向控制装置11和车辆控制装置16输出例如以下信息。
(a)表示电池12的SOC(充电率：state of charge)的信息。(b)表示电池12的SOP(可充放电电力：state of power)的信息。
(c)表示电池12的温度的信息。
电气设备5是用从电池12供给的电力来驱动的车载设备。
此外，当电池12为48V或者200V系列电池时，要根据需要来降低输出的电压之后向电气设备5供给。
作为电气设备5，可列举用于控制车辆用的空调系统7的空调控制装置50、前照灯控制装置51等。
此外，在图1中，以符号E-DEV_5n(n为2以上的任意整数)表示的也是电气设备5。
热转换装置6是用从电池12供给的电力来驱动而将电能转换为热能的设备、利用转换成的热能的设备。
作为热转换装置6，可列举除湿系统14的电加热器63、热水加热器64等。
更进一步地，热转换装置6中包括电热转换器9(参照图2)，作为该电热转换器9可列举能够对车辆用的空调系统7的热交换介质M2、M3进行加热/冷却的帕尔帖热交换器90。
作为利用所转换的热能的设备，可列举在空调系统7的蒸发器71附设的蓄冷器61和在空调装置7的冷凝器72附设的蓄热器62(参照图2)。
此外，在图1中，以符号T-DEV_6n(n为5以上的任意整数)示出的也是热转换装置6。
在能量管理系统1中，为了使系统整体的能量效率最大化，控制装置11将热能和电能作为一个能量网格(Energy grid)来统一(统筹)地管理热能和电能。
因此，控制装置11是管理热能和电能的系统(Thermal and Electric EnergyManagement System)的控制器。
具体地，控制装置11在电池12和热转换装置6之间对输入到能量管理系统1的电力(电能)进行分配。
由此，分配到电池12的电能作为化学能而储存于电池12，必要时作为电能而取出。
进而，分配给热转换装置6的电能在热转换装置6中被转换成热能之后储存于蓄热设备(蓄冷器61、蓄热器62)中，在必要时作为热能或者电能而取出。
因此，在能量管理系统1中，所输入的电力(电能)不会被浪费，而是可以在能量管理系统1的整体中在必要时取出而使用。
以下的信息通过车辆信息网络15来输入到控制装置11。
(a)各电气设备5的耗电信息。
(b)表示电池12的状态的信息。
(c)表示对各热转换装置6所生成的热能进行储存的蓄热设备(蓄冷器61、蓄热器62)的状态的信息。
电气设备5的耗电信息中可包括表示驱动中的电气设备5的电流值、操作状态、耗电量、电气负载的信息。
表示电池12的状态的信息中可包括电池12的SOC(充电率：state of charge)、电池12的SOP(可充放电电力：state of power)、电池12的温度。
电池12的SOP是对电池12能够输入/输出的电流值、电压值的最大值，是根据电池12的SOC而变化的变量。
表示蓄热设备的状态的信号中可包括表示蓄热设备(蓄冷器61、蓄热器62)的蓄热材料的温度、蓄热材料的量的信息。
控制装置11根据这些所输入的信息，来在电池12和热转换装置6之间分配从电源17输入的电力(电能)。此外，根据需要，控制装置11也会将电力(电能)分配给电气设备5。
由此，即使在电池12的SOC(充电率)到达上限而不能再向电池12进行充电的情况下，也可将所输入的电能用于电气设备5的驱动、在热转换装置6中转换为热能。因此，所输入的电力(电能)不会被浪费，而是能够在能量管理系统1内消耗。
图2为对能量管理系统1的热转换装置侧的配置示例进行说明的图。在图2中，以热转换装置为车辆用的空调系统7的情况为例而示出利用了该空调系统7的对电能和热能进行管理的一个示例。
车辆用的空调系统7是所谓的热泵式的空调装置。在空调系统7中，热交换介质M1的循环路70上设置有蒸发器71和冷凝器72。
蒸发器71和冷凝器72之间设置有压缩机73。压缩机73对热交换介质M1进行压缩，对高温高压的热交换介质M1进行调节，并将调节后的热交换介质M1向冷凝器72供给。
在冷凝器72中，进行热交换介质M2和高温高压的热交换介质M1的热交换。
在冷凝器72中，热交换介质M1因与热交换介质M2的热交换而从高温高压的气体状冷凝成高温的液体状态。进而，流经冷凝器72的热交换介质M2因与热交换介质M1的热交换而被加热。
冷凝器72上以能够进行热交换的方式附设有蓄热器62。蓄热器62的内部填充有蓄热材料(未图示)，因与热交换介质M1的热交换而被加热的热交换介质M2的高温的热能可被储存于蓄热器62中。
在此，作为蓄热材料，可使用水、防冻液、石蜡等。蓄热材料优选为具有流动性的材料，也可以是能够进行相变的材料。
在循环路70中，在冷凝器72的下游侧设置有储液箱(liquid tank)74和膨胀阀75。
储液箱74使在冷凝器72中冷凝的热交换介质M1储留的同时，对热交换介质M1进行气液分离。
膨胀阀75对从储液箱74侧供给的热交换介质M1进行减压。
在蒸发器71中，在减压下使从膨胀阀75侧供给的热交换介质M1蒸发。由此，热交换介质M1从液体状态变为气体状态。
进而，在蒸发器71中，热交换介质M3可被热交换介质M1蒸发时的汽化热冷却。
在冷凝器71上以能够进行热交换的方式附设有蓄冷器61。蓄冷器61的内部填充有蓄冷材料(未图示)，因与热交换介质M1的热交换而被冷却的热交换介质M3的低温的热能被储存于蓄冷器61中。
在此，作为蓄热材料，可使用例如水、石蜡等。
在蒸发器71中变为气体状态的热交换介质M1在压缩机73中再次被压缩之后，以高温高压的气体状态被供给到冷凝器72。
因此，热交换介质M1在重复进行压缩与膨胀的同时在循环路70内循环。
在向冷凝器72供给热交换介质M2的循环路80A上设置有制热设备76(加热器芯)、泵P、分配器85A。
循环路80A内的热交换介质M2在泵P的输出压力的作用下在循环路80A内流通。
高温的热交换介质M2从冷凝器72侧供给到制热设备76(加热器芯)。在制热设备76中，通过热交换介质M2所具有的热能来对空调用的空气进行加热。
分配器85A连接有连通第一温热回收器86的循环路81A、连通第二温热回收器87的循环路82A、连通电热转换器9的循环路83A以及连通热水加热器64的循环路84A。
第一温热回收器86利用电机、电池的排热来对流过循环路81A的热交换介质M2进行加热。
第二温热回收器87利用发动机、消音器(尾气)的排热、外部空气的热来对流过循环路82A的热交换介质M2进行加热。
由此，没有被利用而被浪费的情况的大量的热量的一部分可被回收到热交换介质M2中。
电热转换器9将电能转换为热能，并利用被转换的热能来对流过循环路83A的热交换介质M2进行加热。
热水加热器64利用从电池12供给的电力和/或车辆减速行驶时等所生成的再生电力来驱动加热器而对热交换介质M2进行加热。
分配器85A具有在循环路81A、82A、83A、84A之间切换循环路80A的联络目标的切换阀的功能，并由控制装置11驱动。
为了满足以下条件，控制装置11对分配器85A进行控制而在循环路81A、82A、83A、84A之间切换循环路80A的联络目标。
(a)被供给到冷凝器72的热交换介质M2的温度变得低于从压缩机73供给的热交换介质M1的温度。
(b)因在冷凝器72中的热交换而被加热的热交换介质M2的温度变为在制热设备76中的空调空气的加热所需的温度。
(c)经过了制热设备76之后的热交换介质M2的温度变得高于在蓄热器62的蓄热温度。
(d)因在冷凝器72中的热交换而被冷却的热交换介质M1的温度变得适合于在蒸发器71中的蒸发的更低的温度。
在第一温热回收器86、第二温热回收器87、电热转换器9、热水加热器64中的任意一处被加热了的、且因与高温高压的热交换介质M1的热交换而被加热至更高温度的热交换介质M2被供给到蓄热器62。
在蓄热器62中，热交换介质M2的热量被蓄热于蓄热材料中。
向蒸发器71供给热交换介质M3的循环路80B设置有制冷设备77(冷却器芯)、泵P、分配器85B。
循环路80B内的热交换介质M3在泵P的输出压力的作用下在循环路80B内流通。
低温的热交换介质M3从蒸发器71侧供给到制冷设备77(冷却器芯)。在制冷设备77中，利用低温的热交换介质M3所具有的热能来对空调用的空气进行冷却。
分配器85B连接有连通第一冷热回收器88的循环路81B、连通第二冷热回收器89的循环路82B以及连通电热转换器9的循环路83B。
第一冷热回收器88利用外部空气的热量来对流过循环路81B的热交换介质M3进行冷却。
第二冷热回收器89利用将车厢内之后制冷向车外排出的空气(冷气)的热量来对热交换介质M3进行冷却。
由此，使用于车厢内的制冷中的热能的一部分被回收到热交换介质M3中。
电热转换器9将电能转换为热能，并利用被转换的热能来对流过循环路83B的热交换介质M3进行冷却。
分配器85B具有在循环路81B、82B、83B之间切换循环路80B的联络目标的切换阀的功能，由控制装置11驱动。
为了满足以下条件，控制装置11对分配器85B进行控制而在循环路81B、82B、83B之间切换循环路80B的联络处。
(a)被供给到蒸发器71的热交换介质M3的温度变得高于从膨胀阀75供给的热交换介质M1的温度。
(b)因在蒸发器71中的热交换而被冷却的热交换介质M3的温度变为在制冷设备77中的空调空气的冷却所需的温度。
(c)经过了制冷设备77之后的热交换介质M3的温度变得低于在蓄冷器61的蓄冷温度。
(d)在蒸发器71中进行了热交换之后的热交换介质M1的温度变得适合于在压缩机73中的压缩的更高的温度。
在第一冷热回收器88、第二冷热回收器89、电热转换器9中的任意一处被冷却的、且因与热交换介质M1的热交换而被冷却至更低温度的热交换介质M3被供给到蓄冷器61。
在蓄冷器61中，热交换介质M3的热量被储存在蓄冷材料(未图示)中。
在此，在本实施方式中，作为电热转换器9，使用采用了帕尔帖元件(Peltierdevice)的热交换器(帕尔帖热交换器90)。
图3为对帕尔帖热交换器90进行说明的图。图3的(a)为帕尔帖元件的原理图。图3的(b)为对帕尔帖热交换器90的结构进行说明的图。
帕尔帖元件是利用了帕尔帖效应的板状的半导体元件，所述帕尔帖效应是指若使电流流过两种金属的接合部，则热量会从一种金属转移到另一种金属。
在帕尔帖元件中，若使电流流过P型和N型的半导体，则会发生热的转移，与一方的电极接触的陶瓷面会吸热，与另一方的电极接触的陶瓷面会放热。
在图3的(b)示出的帕尔帖热交换器90中，循环路83B设置成以能够进行热交换的方式与吸热侧的陶瓷接触，循环路83A设置成以能够进行热交换的方式与放热侧的陶瓷接触。
在该帕尔帖热交换器90中，通过向帕尔帖元件的通电，使得流过吸热侧的循环路83B的热交换介质M3因冷热交换而被冷却，流过发热侧的循环路83A的热交换介质M2因温热交换而被加热。
因此，在帕尔帖热交换器90中，从帕尔帖元件的角度观察时，循环路83A侧作为温热交换器来发挥功能，循环路83B侧作为冷热交换器来发挥功能。
如图2所示，在能量管理系统1中，车辆减速行驶时的再生电力和/或来自电池12的电力输入到电热转换器9(帕尔帖热交换器90)。
帕尔帖热交换器90可通过通电而同时进行热交换介质M2的加热和热交换介质M3的冷却。因此，在帕尔帖热交换器90中，同时进行着从电能向低温的热能和向高温的热能的转换。
其中，在帕尔帖热交换器90中，用液体与帕尔帖元件的两面的陶瓷进行热交换，因此帕尔帖元件的一方侧的陶瓷和另一方侧的陶瓷的温度差能够保持在合适的温度。因此，可高效地进行电能向高温的热能的转换和向低温的热能的转换。
此外，关于帕尔帖热交换器90，在未通电的状态下，若使高温的热交换介质M2流通于一方的循环路83A且使低温的热交换介质M3流通于另一方的循环路83B，则因帕尔帖效应而会输出电流(电能)。
因此，在能量管理系统1中，能够用从帕尔帖热交换器90输出的电力来进行电气设备5的驱动、电池12的充电、其他的热转换装置6的驱动等。
由此，可以将车辆减速行驶时的再生电力(电能)转换为热能而吸收之后，根据需要，从所吸收的热能取出电能。
如此，在本实施方式中，使用第一温热回收器86和第二温热回收器87而将来自各种设备的排热回收到热交换介质M2中，使用电器热交换器9和热水加热器64而将在电气系统中生成的再生电力、剩余电力回收到热交换介质M2中。
来自各种设备的排热和在电气系统中生成的再生电力、剩余电力作为高温的热能被储存于蓄热器62中。
进而，使用第一冷热回收器88和第二冷热回收器89而将从来自外部空气、车厢的冷气中回收的冷热回收到热交换介质M3中，使用电器热交换器9而将在电气系统中生成的再生电力、剩余电力回收到热交换介质M3中。
从来自外部空气、车厢的冷气中回收的冷热和在电气系统中生成的再生电力、剩余电力可作为低温的热能被储存于蓄冷器61中。
由此，可将所回收的高温的热能和低温的热能以能够作为空调系统7的制冷制热热源来使用的状态，而储存于蓄热器62和蓄冷器61中。
进而，在电热转换器9为帕尔帖热交换器90的情况下，可从储存于蓄热器62和蓄冷器61的热能中取出电能并利用。
以下，将搭载了能量管理系统1的车辆V为被电机M驱动的电动汽车的情况举例而说明。
此外，在下文中，对车辆V为电动汽车的情况进行了说明，但车辆V也可以是同时具备发动机和电机M的混合动力汽车。在混合动力汽车的情况下，在图4中以虚线包围的发动机附设于电机M。
图4为搭载于车辆V的能量管理系统1的示意图。
如图4所示，在车辆V中，在电机M和电池12之间设置有转换器18。
转换器18具备将直流转换为可变电压、可变频率的交流的逆变器的功能和将交流转换为可变电压的直流的整流器的功能。
在车辆V行驶时(加速行驶时)，转换器18基于来自车辆控制装置16的指令来控制电机M的驱动(旋转)。
在车辆V减速行驶时(再生时)，转换器18基于来自车辆控制装置16的指令来控制在电机M中的发电。
在车辆减速行驶时(再生时)，电机M被旋转能量驱动而进行发电。电机M的发电电力在转换器18进行了AC/DC转换之后，在电池12和热转换装置6之间进行分配。
输入到电池12中的电力(电能)被储存为化学能。
输入到热转换装置6中的电力(电能)被转换为热能后被储存于蓄热设备(蓄冷器61、蓄热器62)中。储存于蓄热设备(蓄冷器61、蓄热器62)中的热能在车辆用的空调系统7中主要用于空气的加热、冷却。
在本实施方式中，控制装置11控制在电池12和热转换装置6(帕尔帖热交换器90)之间的电力分配。
图5为对基于控制装置11的电力(电能)的分配进行说明的图，是对电池12和蓄冷器61(蓄冷设备)及蓄热器62(蓄热设备)之间的再生电力(电能)的分配进行说明的图。
控制装置11基于电池12的充电状态、在蓄热器62中的蓄热状态以及在蓄冷器61中的蓄冷状态，来在电池12和热转换装置6之间分配从转换器18输出的电力(电能)。
电池12将表示电池12的充电率SOC和SOP的信息输出到控制装置11。
蓄冷器61将表示蓄冷材料的温度、量(冷水量)的信息输出到控制装置11。
蓄热器62将表示蓄热材料的温度、量(热水量)的信息输出到控制装置11。
包含表示搭载于车辆V的电气设备5的电气负载的信息、所输入的再生电力的信息在内的车辆信息被输入到控制装置11。
控制装置11基于从蓄冷器61和蓄热器62输入的信息，来计算蓄冷器61和蓄热器62可接收电力。
在此，以蓄热器62的情况为例对可接收电力的计算的一个示例进行说明。
控制装置11根据从蓄热器62输入的信息(蓄热材料的温度、量)来确定蓄热器62的当前的蓄热量。
继而，控制装置11计算蓄热器62中的蓄热量的上限值和当前的蓄热量之间的差(可接收热能)。
控制装置11计算获得可接收热能为止驱动热转换装置6时所需的电能(必要电力)。
此外，该必要电力根据驱动的热转换装置6的种类、组合而变化。
由于所计算出的必要电力相当于在蓄热器62侧能够接收的电力(电能)的最大值，因此控制装置11将所计算出的必要电力当作蓄热器62的可接收电力。
控制装置11根据蓄冷器61的可接收电力、蓄热器62的可接收电力以及电池12的SOC、SOP，来确定在能量管理系统1侧能够接收的电力(可接收电力)，并输出到车辆控制装置16。
控制装置11向车辆控制装置16输出的可接收电力也可当作能量管理系统1侧(热交换侧)的SOC(热交换SOC)、SOP(热交换SOP)。
在车辆V再生行驶时，车辆控制装置16将从电机M输入到能量管理系统1侧的电力(再生电力)的信息输出到控制装置11。
控制装置11根据输入的电力(再生电力)的信息、电池的SOC及SOP、以及蓄热设备(蓄冷器61、蓄热器62)的可接收电力，来确定所输入的电力的在电池12和热转换装置6(电热转换器9)之间的份额。
由此，从电机M输入到能量管理系统1侧的电力(再生电力)以所确定的份额供给到电池12和热转换装置6(电热转换器9)。
进而，为了使空调系统7以最佳的效率运转，控制装置11将控制目标值输出到空调控制装置50。
空调控制装置50接收控制目标值的输入而对空调系统7所具备的压缩机73、风扇(未图示)等的空调设备进行控制，对车辆的空调进行控制。
以下，对电机M发电的电力(电能)的分配进行说明。
图6为对车辆行驶状态的变化和电力(电能)的分配之间的关系进行说明的时序图。
通过电机M的驱动力来行驶(加速行驶)中的车辆V若从时刻t1开始减速，则从此时点起，在电机M中开始基于再生能量的发电。
由此，电机M所发电的电力(电能)被输入到能量管理系统1。
车辆减速时电机M的输出会出现超过电池12的能够接收的电力的上限值SOP_lim的情况。
该上限值SOP_lim为根据电池12的SOC而确定的变量。
例如，在图6的情况下，在时刻t2，从电机M输出的电力会超过电池12的能够接收的电力的上限值SOP_lim。
因此，在从电机M输入的电力超过了能够接收的电力的上限值SOP_lim的时点(时刻t2)，控制装置11以所超过的量的电力来对热转换装置6进行驱动而将电能转换为热能。
在没有考虑热转换装置的利用的传统示例的情况下，时刻t2之后，超过了能够接收的电力的上限值SOP_lim的分量的电力被浪费而未被利用。
在本实施方式中，用所超过的量的电力来对热转换装置6进行驱动而将电能转换为热能，据此不会使电力未被利用而浪费。
在图6的情况中，在从时刻t2到时刻t4为止的期间，控制装置11在保持输入到电池12的电力的同时，调节用于热转换装置6的驱动的电力，以此来有效地利用从电机M输入的电力。
此外，在图6的情况中，关于充电进电池12的电力和用于热转换装置6的驱动的电力的分配比，在时刻t3的分配比为a：b。
在车辆V停止而电机M的发电结束的时刻t5之前的时刻t4之后，从电机M输入的电力只用于向电池12的充电。
另一方面，在利用电机M的驱动力来行驶(加速行驶)中的车辆V驶入长距离的下坡的情况下，也可以在电机M中开始基于再生能量的发电。
在此情况下，从车辆V驶入长距离的下坡的时刻t6开始，电机M所发电的电力(电能)输入到能量管理系统1。
在车辆V行驶于长距离的下坡时的电机M的输出不超过电池12所能够接收的电力的上限值SOP_lim的情况下，用从电机M输入的所有的电力来对电池12进行充电。
在此情况下，电池12的充电率(SOC)随着时间的经过而增加。
因此，控制装置11在电池12的充电率(SOC)超过了充电率的上限值SOP_lim的时点(时刻t7)停止电池12的充电。
在时刻t7之后，控制装置11用从电机M输入的的电力来对热转换装置6进行驱动而将电能转换为热能。
该热转换装置6的驱动持续至车辆开始进行加速行驶的时点t8。
在没有考虑热转换装置的利用的传统示例的情况下，时刻t7之后，从电机M供给的电力被浪费而未被利用。
在本实施方式中，用从电机M供给的电力来对热转换装置6进行驱动而将电能转换为热能，据此不会让电力未被利用而浪费。
由此，用电池12和热转换装置6吸收电能而有效使用，因此能够改善在能量管理系统1的电力的消耗效率(电力消耗效率)。
如此，在本实施方式中，电能不仅作为化学能而储存于电池12，而且作为热能储存于蓄热设备(蓄冷器61、蓄热器62)。
因此，在本实施方式的能量管理系统1中，所输入的电力(电能)在电池12和蓄热设备(蓄冷器61、蓄热器62)之间被均衡化而储存。
进而，控制装置11参照电池12的充电状态(SOC、SOP)、在蓄热器62的蓄热状态、在蓄冷器61的蓄冷状态、电气设备5的电气负载、热转换装置6(空调系统7、热水加热器64等)的热负荷来确定为了均衡化的电力分配。
因此，与将所输入的电力(电能)仅储存于电池12的情况、将所输入的电力(电能)单纯地分配给电池12和热转换装置6(蓄热设备)的情况相比，能够将所输入的电力(电能)进行合适的均衡化的同时进行储存。
进而，在能量管理系统1中，在统一(统筹)地管理热能和电能之时，采用以下流程。
(a)控制装置11获取表示电池12的充电状态(SOC、SOP)、在蓄热器62的蓄热状态、在蓄冷器61的蓄冷状态、电气设备5的电气负载、热转换装置6(空调系统7、热水加热器64等)的热负荷的信息。
(b)控制装置11基于所获取的信息来能够最大限度地利用电池12、蓄热设备(蓄冷器61、蓄热器62)的能力的同时，确定所输入的电力(电能)的分配。
由此，在搭载有能量管理系统1的车辆V中，实现以下几点。
(a)回收未被利用而浪费的排热、冷热。(b)抑制所输入的电力(电能)中的被浪费的电力(电能)的总量。
由此，由于考虑能量管理系统1的整体的状态而对所输入的电力(电能)的分配进行判断，因此能够最大限度地提升能量管理的功能性价值。
以下，对将本实施方式的能量管理系统1应用于混合动力汽车时的优点进行说明，所述混合动力汽车通过发动机和电机M的驱动力来行驶。
图7为对发动机效率图进行说明的图。图7的(a)为没有采用热转换装置6的传统示例的车辆的发动机效率图。图7的(b)为采用了热转换装置6的混合动力汽车的发动机效率图。
在发动机效率图中，规定有相对于发动机转速(转数)和发动机所输出的扭矩的燃料消耗量(燃耗、燃油消耗效率)的分布。
作为一般性的倾向，与发动机转速高的高速区域、发动机转速低的低速区域相比，中速区域的燃耗比较低。
此外，在相同的发动机转速r的情况下，扭矩越高燃耗越好，扭矩越低燃耗越差。
因此，在图7的(a)中，区域A为燃耗最好的区域，随着从区域A远离，燃耗变差。
例如，在图7的(a)中，在无级变速器(CVT)车辆的情况下，车辆控制装置16利用图中以椭圆示出的区域来对发动机转速和扭矩进行控制。在六速自动变速器(6速AT)、五速自动变速器(5速AT)的情况下，车辆控制装置16也利用分别对应的椭圆的区域来对发动机转速和扭矩进行控制。
在传统示例的车辆中，不论何种情况下，均需要使用燃耗变差的区域(椭圆中的左斜下方的区域)来对车辆的行驶进行控制。
在本实施方式的车辆的情况中，在车辆减速行驶时，不仅将因电机M的发电而得到的电能转换为化学能而储存于电池12，还将因电机M的发电而得到的电能转换为热能而储存于蓄热设备(蓄冷器61、蓄热器62)。
将储存于蓄热设备(蓄冷器61、蓄热器62)中的热能用作空调系统7的热源，从而抑制在空调系统7中的电池12的电力的消耗。因此，与不使用热转换装置6的车辆相比，电池12的电力更富余。
因此，例如，车辆控制装置16在发动机效率图中的燃耗差的区域(图7的(b)中的电机行驶区域)积极地驱动电机。
具体地，在发动机效率图中的燃耗差的区域中，用电机的驱动力和发动机的驱动力或者只用电机的驱动力来使车辆行驶。
如此，能够抑制燃耗差的区域中的发动机的驱动(负载)，而在燃耗好的区域驱动发动机(参照图7(b)中的发动机行驶区域)，因此能够实现燃耗的改善。
虽然搭载于车辆的电池12一般为12V系列，但近年来，也使用输出更大的48V系列的电池、200V系列的电池。
虽然电池的电压越大则输出越大，但电池自身也会大型化。
如上所述，在能量管理系统1中，帕尔帖热交换器90可将储存于蓄热器62和蓄冷器61中的热能转换而输出电能。
因此，能够利用帕尔帖热交换器90所输出的电能来进行电气设备5、电机M的驱动、电池12的充电。
因此，即使是输出小的12V系列的电池也可防止电池12的SOC(充电率)不足的情况，因此无需替换为输出大的电池也可供应车辆的电力需求。
特别地，在输出更大的48V系列的电池的情况下，电力比12V系列的电池更富余。因此，通过组合该48V系列的电池和热转换装置6而运用，能够在将用再生能量发电的电力(电能)毫不浪费地利用的同时，供应车辆的电力需求是绰绰有余。
以下，例示热转换装置6为帕尔帖热交换器90以外的装置的情况。
图8为对热交换装置6为热水加热器64的情况进行说明的图。
热水加热器64具有用于将所储存的水加热的加热器64a。热水加热器64由从转换器18、电池12供给的电力(电能)驱动而将电能转换成热能。
热水加热器64形成为在内部储存热水，热水加热器64本身作为蓄热器来发挥作用。
储存于热水加热器64的热水可与空调系统7的制热设备76进行热交换，热水加热器64成为对空调系统7的温热的供给源。
热水加热器64将表示储存于该热水加热器64的热水的温度及量的信息输出到控制装置11。
控制装置11根据来自热水加热器64的信息、电池12的SOC、SOP，来确定在能量管理系统1侧能够接收的电力(可接收电力)，并输出到车辆控制装置16。
在车辆V再生行驶时，车辆控制装置16将从电机M输入到能量管理系统1侧的电力(再生电力)的信息输出到控制装置11。
控制装置11根据所输入的电力(再生电力)的信息、电池的SOC及SOP、表示储存于热水加热器64的热水的温度、液量等的信息，来确定所输入的电力在电池12和热水加热器64之间的分配。
例如，若高速行驶中的车辆V的油门被松开，则通过从电机M中取出的再生能量而产生的制动力发挥作用而使车辆减速。
在此情况下，会出现超过电池12的SOC、SOP的过剩电力输入到能量管理系统1的情况。
在这种情况下，能够在热转换装置6侧(热水加热器64)将超过电池12的接收能力(capacity)的过剩电力作为热来回收。因此，能够回收废弃能量而提高能量管理系统1整体的能量效率。
图9为对热交换装置6为除湿系统14的电加热器63的情况进行说明的图。
电加热器63被附设于除湿系统14的吸湿材料141，并以能够加热吸湿材料141的方式设置。
吸湿材料141是能够吸附水分和通过加热而解吸水分的材料。例如，不仅可使用如沸石那样的无机材料作为吸湿材料141来使用，也可使用活性炭、无机类、有机类的高分子材料作为吸湿材料141。
例如，吸湿材料141被设置于在空调系统7中温度被调整了的空气(空调用的空气)的流通路。吸湿材料141对包含于空调用的空气中的水分进行吸附而对空调用的空气进行除湿。
电加热器63在吸湿材料141因所吸附的水分而饱和之时被驱动，从而对吸湿材料141进行加热。由此，水分从吸湿材料141上解吸而将吸湿材料141活性化。
电加热器63将表示吸湿材料141的温度、吸湿量的信息、表示经过了吸湿材料141的空调用的空气的温度的信息输出到控制装置11。
控制装置11基于来自电加热器63的信息、电池12的SOC、SOP，来确定在能量管理系统1侧能够接收的电力(可接收电力)，并输出到车辆控制装置16。
在车辆V再生行驶时，车辆控制装置16将从电机M输入到能量管理系统1侧的电力(再生电力)的信息输出到控制装置11。
控制装置11根据所输入的电力(再生电力)的信息、电池的SOC及SOP、表示吸湿材料141的温度、吸湿量的信息，来确定所输入的电力在电池12和电加热器63之间的分配。
由此，在不使燃耗变差的时机(timing)进行吸湿材料141的活性化，据此能够有效地利用过剩的电能。
接着，对从电机M侧输入的电力(电能)的分配示例进行说明。
图10为对从电机M侧输入的电力(电能)的分配比例进行说明的图。
在能量管理系统1中，为了不浪费从电机M侧输入的电力(电能)，有同时对多个热转换装置6进行驱动的情况。
例如，将电能在空调系统7的蓄冷器61及蓄热器62和除湿系统14的电加热器63之间进行分配的情况下，可以以预先确定的规定的比例来进行分配，但也可以根据外部环境来改变分配的比例。
例如，在诸如冬季等的低温环境下，制冷的需求少，而制热的需求多。
在制冷的需求少的冬季，即使在蓄冷器61储存低温的热能，低温的热能几乎不被使用，因此导致浪费的情况多。
因此，在诸如冬季等的低温环境下，将向蓄冷器61的分配设置为零(＝0％)，而将向蓄热器62的分配设置为多(例如90％)，据此不会浪费热能，确实地应对制热需求。
此外，在诸如夏季等的高温环境下，制热的需求少，而制冷的需求多。因此，在诸如夏季等的高温环境下，将向蓄热器62的分配设置为零(＝0％)，而将向蓄冷器61的分配设置为多(例如80％)，据此不会浪费热能，确实地应对制热需求。
此外，在高温多湿的环境下，例如，将向蓄热器62的分配设置为零(＝0％)，将向蓄冷器61的分配设置为70％，将向除湿系统的分配设置为30％，据此能够应对制冷需求和除湿需求这两方面的需求。
此外，在此例举的分配比例仅为一个示例，也可适当设定最佳的分配比例。
在此，作为外部环境的其他示例，可以考虑参照例如纬度信息来特定车辆使用中的地区，从而设定为针对每个地区而调整的分配比例。
在此情况下，也可根据外部环境，调整向蓄热器62的分配、向蓄冷器61的分配、向除湿系统14的分配，据此恰当地应对制热需求、制冷需求及除湿需求。
此外，还可考虑天气、气温等的信息来确定所输入的电力(电能)的分配。如此，也能够恰当地应对热能的需求。
以下，与效果一同例举本实施方式的能量管理系统1的特征。
(1)本实施方式的能量管理系统1具有：
电池12；蓄热器62(蓄热装置)；蓄冷器61(蓄冷装置)；以及控制装置11(控制器)。
控制装置11参照电池12的充电状态(SOC、SOP)、向蓄热器62的蓄热状态以及向蓄冷器61的蓄冷状态而将输入到能量管理系统1的电力在电池12和热转换装置61之间进行分配。
若如此配置，则所输入的电力(电能)不仅可被转换成化学能而储存于电池12，而且可被转换成热能而储存于蓄热器62、蓄冷器61。
因此，即使在电池12的SOC达到上限而无法将电能作为化学能进行储存的情况下，也能够将电能作为热能来储存。
因此，不会将输入到能量管理系统1的电能无端地被浪费掉，而是能够在能量管理系统1的整体中使用。
此外，电能参照电池12的充电状态、向蓄热器62的蓄热状态以及向蓄冷器61的蓄冷状态而被分配。
因此，能够最大限度地利用电池12、蓄热器62以及蓄冷器61能够接收的电量而将电能作为化学能或者热能来储存。
本实施方式的能量管理系统1具有以下配置。
(2)控制装置11参照根据电池12的充电状态(SOC、SOP)而确定的使用电力、根据蓄热器62的蓄热状态而确定的使用电力以及根据蓄冷器61的蓄冷状态而确定的使用电力，来计算能够输入到能量管理系统1的电力的最大值。
控制装置11将根据所计算出的最大值而将从电源17输入的电力在电池12、蓄热器62和蓄冷器61之间进行分配。
根据电池12的充电状态(SOC、SOP)而确定的使用电力是能够在电池12中转换为化学能而储存的电能的量(电量)。
根据蓄热器62的蓄热状态而确定的使用电力是能够在蓄热器62中转换为热能而储存的电能的量(电量)。
根据蓄冷器61的蓄冷状态而确定的使用电力是能够在蓄冷器61中转换为热能而储存的电能的量(电量)。
控制装置11将所计算出的最大值输出到车辆控制装置16，车辆控制装置16控制转换器18而使输入到能量管理系统1的电力成为所计算出的最大值。
若如此配置，则能量管理系统1能够接收的电力会无余缺(不多不少)地供给到能量管理系统1而在电池12和蓄热器62和蓄冷器61之间进行分配。
由此，能够利用电池12和蓄热器62和蓄冷器61的能够接收的容量来分配从电源17输入的电力(电能)，因此能够将所输入的电力储存于能量管理系统1而毫不浪费。
本实施方式的能量管理系统1具有以下配置。
(3)根据电池12的充电状态而确定的使用电力是能够充电于电池12的最大电力，是能够在电池12中转换为化学能而储存的电能的最大量(最大电量)
根据蓄热器62的蓄热状态而确定的使用电力是能够投入于蓄热器62的最大电力，是能够在蓄热器62中转换为热能而储存的电能的最大量(最大电量)。
根据蓄冷器61的蓄冷状态而确定的使用电力是能够投入于蓄冷器61的最大电力，是能够在蓄冷器61中转换为热能而储存的电能的最大量(最大电量)。
若如此配置，则能够最大限度地利用电池12和蓄热器62和蓄冷器61的能够接收的容量来分配从电源17输入的电力。
本实施方式的能量管理系统1具有以下配置。
(4)能量管理系统1还包括除湿系统14和热水加热器64。
控制装置11进一步参照根据除湿系统14、热水加热器64的状态而确定的使用电力，来计算能够投入于能量管理系统1的电力的最大值。
控制装置11根据所计算出的最大值而将从电源17输入的电力在电池12和蓄热器62和蓄冷器61和除湿系统14(电加热器63)之间进行分配。
若如此配置，则由于可输入到能量管理系统1的电力的最大值增加，因此能够更有效地利用从电源输入的电力。
进而，在能量管理系统1中，电池12、空调系统7的蓄热设备(蓄冷器61、蓄热器62)、热水加热器64以及除湿系统14的电加热器63成为关键部件(key component)。由于统一(统筹)地管理这些关键部件中的电能、热能，因此能够有效地利用从电源17输入的电力而不会浪费。
本实施方式的能量管理系统1具有以下配置。
(5)能量管理系统1还包括：
电气设备5，由电池12的电力驱动；以及
空调系统7(热装置(Thermal Device))，利用储存于蓄热器62和/或蓄冷器61的热能而被驱动。
控制装置11进一步参照根据电气设备5的使用电力(电气负载)和空调系统7的使用热量而确定的使用电力，来计算出能够输入到能量管理系统1的电力的最大值。
若如此配置，则能够输入能量管理系统1的电力的最大值可考虑电气设备的使用电力和根据热装置的使用热量而确定的使用电力来计算。
即，由于从电源17输入的电力是考虑电气设备、热设备的负载而确定的，因此能够更有效地利用所输入的电力。
进而，由于所输入的电力是考虑电气设备、热设备的负载而分配的，因此能够更有效地利用所输入的电力。
本实施方式的能量管理系统1具有以下配置。
(6)控制装置11根据外部环境的状态而对所输入的电力的分配进行调整。
例如，在低温的冬季，将分配比例调整为：使蓄热于蓄热器62的热能比蓄冷于蓄冷器61的热能多。
此外，在高温的夏季，将分配比例调整为：使蓄热于蓄热器62的热能比蓄冷于蓄冷器61的热能少。
由于在冬季和夏季，外部环境的差异大大不同，因此，根据外部环境的状态而对所输入的电力的分配进行调整，据此能够确实地应对制热需求、制冷需求。
本实施方式的能量管理系统1具有以下配置。
(7)还具有因通电而同时生成蓄热于蓄热器62的热能和蓄冷于蓄冷器61的热能的帕尔帖热交换器90(电热转换器)。
若如此配置，则能够使用一个电热转换器而从电能同时生成高温的热能和低温的热能。
由于无需分别独立准备用于生成高温的热能的热交换器和用于生成低温的热能的热交换器，因此可以优选地防止能量管理系统1的大型化。
此外，帕尔帖热交换器90可以从高温的热能和低温的热能生成电能。
分配到热转换装置6之一的帕尔帖热交换器90的电能在转换为热能之后储存于蓄热设备(蓄冷器61、蓄热器62)，在必要时，可作为热能或者电能来取出。
因此，储存于蓄热设备(蓄冷器61、蓄热器62)的热能不仅可用于空调系统7，还可用于电气设备5的驱动、电池12的充电。
由此，在能量管理系统1中，电能和热能能够相互交换。此外，输入到能量管理系统1的电能不会无端地被浪费掉，而是能够在能量管理系统1的整体中有效地使用从电源17输入的电力(电能)。
此外，本实施方式的能量管理系统1也可特定为以下的配置。
(8)能量管理系统1具有蓄热器62(蓄热装置)；蓄冷器61(蓄冷装置)；以及控制装置11(控制器)。
控制装置11参照能够投入于蓄热器62的最大电力、能够投入于蓄冷器61的最大电力而将输入到能量管理系统1的电力在蓄热器62和蓄冷器61之间进行分配。
能够投入于蓄热器62的最大电力是能够在蓄热器62中转换为热能而储存的电能的最大量(最大电量)。
能够投入到蓄冷器61的最大电力是能够在蓄冷器61中转换为热能而储存的电能的最大量(最大电量)。
若如此配置，则能够恰当地分配从能量管理系统1输入的电力而有效地利用，并能够高效地利用所输入的电力。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。本发明不限于上述实施方式的配置，而是包括可以在其技术构思的范围内进行的各种修改和改进。
(附图标记的说明)
1能量管理系统；11控制装置；12电池；14除湿系统；141吸湿材料；15车辆信息网络；16车辆控制系统；17电源；18转换器；5电气设备；50空调控制装置；51前照灯控制装置；6热转换装置；61蓄冷器；62蓄热器；63电加热器；64热水加热器；64a加热器；7空调系统；70循环路；71蒸发器；72冷凝器；73压缩机；74储液箱；75膨胀阀；76制热设备；77制冷设备；8切换机构；80A、80B循环路；81A、81B循环路；82A、82B循环路；83A、83B循环路；84A循环路；85A、85B分配器；86第一温热回收器；87第二温热回收器；88第一冷热回收器；89第二冷热回收器；9电热转换器；90帕尔帖热交换器；M电机；M1、M2、M3热交换介质；P泵；V车辆(电动汽车、混合动力汽车)

Claims (8)

1.一种能量管理系统，具有：
电池；
蓄热装置；
蓄冷装置；以及
控制器，其特征在于，
所述控制器参照所述电池的充电状态、所述蓄热装置的蓄热状态以及所述蓄冷装置的蓄冷状态，将输入到所述能量管理系统的电力在所述电池、所述蓄热装置、所述蓄冷装置之间进行分配。
2.根据权利要求1所述的能量管理系统，其特征在于，
所述控制器参照根据所述电池的充电状态而确定的使用电力、根据所述蓄热装置的蓄热状态而确定的使用电力以及根据所述蓄冷装置的蓄冷状态而确定的使用电力，来计算能够输入到所述能量管理系统的电力的最大值，
根据所述计算出的最大值，将从电源输入的电力在所述电池、所述蓄热装置、所述蓄冷装置之间进行分配。
3.根据权利要求2所述的能量管理系统，其特征在于，
根据所述电池的充电状态而确定的使用电力是能够充电于所述电池的最大电力，
根据所述蓄热装置的蓄热状态而确定的使用电力是能够投入于所述蓄热装置的最大电力，
根据所述蓄冷装置的蓄冷状态而确定的使用电力是能够投入于所述蓄冷装置的最大电力。
4.根据权利要求3所述的能量管理系统，其特征在于，
所述能量管理系统还包括除湿系统，
所述控制器进一步参照根据所述除湿系统的状态而确定的使用电力，来计算能够投入于所述能量管理系统的电力的最大值，
所述控制器根据所计算出的最大值，将从电源输入的电力在所述电池、所述蓄热装置、所述蓄冷装置、所述除湿系统之间进行分配。
5.根据权利要求2至4任一项所述的能量管理系统，其特征在于，
所述能量管理系统还包括：
电气设备，由所述电池的电力驱动；以及
热装置，由储存于所述蓄热装置和/或所述蓄冷装置的热能驱动，
所述控制器进一步参照所述电气设备的使用电力和根据所述热装置的使用热量而确定的使用电力，来计算出能够输入到所述能量管理系统的电力的最大值。
6.根据权利要求2至4任一项所述的能量管理系统，其特征在于，
所述控制器根据外部环境的状态而对所输入的电力进行调整。
7.根据权利要求1至6任一项所述的能量管理系统，其特征在于，
还具有从电能同时生成蓄热于所述蓄热装置的热能和蓄冷于蓄冷装置的热能的电热转换器。
8.一种能量管理系统，具有：
蓄热装置；
蓄冷装置；以及
控制器，其特征在于，
所述控制器参照能够投入于所述蓄热装置的最大电力和能够投入于所述蓄冷装置的最大电力，将输入到所述能量管理系统的电力在所述蓄热装置和所述蓄冷装置之间进行分配。
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