DE102013216084A1 - Ladesystem zum Minimieren von Systemenergie - Google Patents

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Tomoaki Nakagawa
Takayuki Kato
Junya Noguchi
Shinji Takuno
Yusaku Amari
Atsushi Hirosawa
Hiroyuki Abe
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

Eine am Fahrzeug eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) angebrachte elektrische Speichervorrichtung (16) wird mit einer erforderlichen Energiemenge geladen, die einer Energieverbrauchsmenge (Ea) bei einem nächstmaligen Fahren des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) entspricht, so dass ein Mangel an erneuerbarer Energie (RE) an einer Ladestelle (14) durch Laden des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) mit Systemenergie (GE) kompensiert wird.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ladesystem zum Minimieren von Systemenergie oder Netzenergie, die auf ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug anwendbar ist, welches eine am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung aufweist, die von einer externen elektrischen Ladevorrichtung geladen werden kann. Das elektrisch angetriebene Fahrzeug enthält ein Elektrofahrzeug (EV), ein Einsteck-Hybrid-Fahrzeug (PHEV), ein Einsteck-Brennstoffzellen-Fahrzeug (PFCV) oder dergleichen.
  • In der folgenden Beschreibung bezieht sich der Begriff ”Energie” auf elektrische Leistung bzw. Energie [W], und der Begriff ”Energiemenge” bezieht sich auf eine Menge an elektrischer Energie [Wh].
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Bisher ist ein Batterie- bzw. Akkumulator-Ladesystem vorgeschlagen worden, welches erneuerbare Energie, wie Windenergie oder Solarenergie zusammen mit Systemenergie (Netzenergie), die von einem Elektrizitätswerk oder dergleichen geliefert wird, in einer stationären elektrischen Speichervorrichtung speichert, die an bzw. in einem Wohngebäude oder dergleichen platziert ist. Bei einem solchen System wird eine elektrische Fahrzeugbatterie bzw. ein elektrischer Fahrzeugakkumulator an einer Ladestelle, beispielsweise einem Wohngebäude geladen, das mit der stationären elektrischen Speichervorrichtung ausgestattet ist. Zu Einzelheiten sollte Bezug genommen werden auf die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2011-125122 .
  • In dem Batterie-Steuersystem, wie es in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2011-125122 offenbart ist, wird die Gesamtmenge an elektrischem Energieverbrauch in dem Wohngebäude geschätzt, um eine Menge an elektrischem Energieverbrauch (Energieverbrauch) des Elektrofahrzeugs einzuschließen. Falls die Menge an elektrischer Energie, die durch Addieren der Speichermenge der stationären elektrischen Speichervorrichtung und der Menge an Solarenergie erhalten wird, welche durch ein Solarmodul erzeugt wird, geringer ist als die geschätzte Energie an elektrischem Energieverbrauch, wird die Menge der elektrischen Energie (Systemenergie), die in der stationären elektrischen Speichervorrichtung zu speichern ist, von einem Elektrizitätswerk bezogen, oder sie wird durch einen Generator unter Verwendung von Erdgas oder Wasserstoff erzeugt, so dass eine nötige Menge an elektrischer Energie konstant in der stationären elektrischen Speichervorrichtung gespeichert wird. Die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2011-125122 beschreibt, dass es für das System möglich ist, die stationäre elektrische Speichervorrichtung effizient zu steuern, die in dem Wohngebäude oder dergleichen eingesetzt ist (siehe Abschnitte [0036], [0047] und [0052] der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2011-125122 ).
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Kürzlich ist der Auswirkung von Fahrzeugen auf die Umwelt viel Aufmerksamkeit gewidmet worden, wie dies durch Regelungen offensichtlich ist, die in der nationalen Ebene betreffend CO2-Emissionen [kg/km] von fahrenden Fahrzeugen eingeführt sind.
  • Daher bevorzugen Anwender von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen soweit wie möglich, solche Fahrzeuge durch bzw. mit erneuerbarer Energie zu fahren.
  • Gemäß der oben erwähnten verwandten Technik ist das Ziel bzw. die Aufgabe der verwandten Technik, die Gesamtmenge an elektrischem Energieverbrauch in dem Wohngebäude, einschließlich des Elektrofahrzeugs zu optimieren und die Art der Energie (erneuerbare Energie oder Systemenergie), die durch das elektrisch angetriebene Fahrzeug verbraucht wird, wird nicht berücksichtigt.
  • Die vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung der zuvor erwähnten Probleme geschaffen worden. Es ist eine Aufgabe bzw. ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Ladesystem zur Minimierung von Systemenergie bereitzustellen, das imstande ist, einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug zu ermöglichen, durch Verbrauch von erneuerbarer Energie soweit wie möglich angetrieben zu werden, um dadurch dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug zu ermöglichen, eine minimale Menge an Systemenergie zu verbrauchen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Ladesystem zur Minimierung von Systemenergie bereitgestellt, umfassend ein elektrisch angetriebenen Fahrzeug, welches eine am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung, die mit erneuerbarer Energie und Systemenergie geladen wird und die die Energie festhält, und eine am Fahrzeug angebrachte Ladesteuervorrichtung zum Steuern des Ladens der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung enthält, und eine Ladestelle, welche eine Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen der erneuerbaren Energie, eine elektrische Speichervorrichtung der Ladestelle zum Speichern der erneuerbaren Energie und der Systemenergie und eine Ladesteuereinrichtung der Ladestelle zum Steuern der Energie der elektrischen Speichervorrichtung der Ladestelle und außerdem zur Steuerung einer Art von Energie, die zum Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs von der Ladestelle verwendet wird, enthält, wobei die am Fahrzeug angebrachte Ladesteuervorrichtung und die Ladesteuervorrichtung der Ladestelle zusammenarbeiten, um die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einer erforderlichen Energiemenge zu laden, welche einer Energieverbrauchsmenge bei einer nächstmaligen Fahrt des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs entspricht, so dass ein Mangel an der erneuerbaren Energie durch Laden mit der Systemenergie kompensiert wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung mit einer nötigen Energiemenge geladen wird, die einer Energieverbrauchsmenge bei einer nächstmaligen Fahrt eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs von der Ladestelle entspricht, ein Mangel an erneuerbarer Energie an der Ladestelle durch Laden mit Systemenergie kompensiert. Somit ist es möglich, die Systemenergiemenge zu minimieren, die zum Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung verwendet wird.
  • Genauer gesagt berechnen bei diesem Aufbau die am Fahrzeug angebrachte Ladesteuervorrichtung und die Ladesteuervorrichtung der Ladestelle eine erforderliche Menge Ex der Systemenergie, die zum Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs verwendet wird, bis zu einem vorliegenden Ladeendzeitpunkt unter Heranziehung der Gleichung Ex = Ea – (Eb + Ec + Ed), wobei Ea die Menge des Energieverbrauchs beim nächstmaligen Fahren, Eb eine Menge an Energie, die durch die Erzeugungsvorrichtung von einem letzten Ladeendzeitpunkt zum vorliegenden Ladeendzeitpunkt erzeugt wird, Ec eine Restmenge an Energie in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zur vorliegenden Ladestartzeit und Ed eine Restmenge an Energie in der elektrischen Ladestellen-Speichervorrichtung an der Ladestelle zum vorliegenden Ladestartzeitpunkt sind, wodurch die notwendige Menge Ex der Systemenergie minimiert wird.
  • Ferner speichern die am Fahrzeug angebrachte Ladesteuervorrichtung und die Ladestellen-Ladesteuervorrichtung eine Elektrizitäts- bzw. Stromrate der Systemenergie in Bezug auf Zeitzonen, so dass dann, wenn die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs von der Ladestelle geladen wird, die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung mit Systemenergie in Echtzeit während einer Zeitzone geladen wird, in der die Elektrizitätsrate am niedrigsten ist. Somit können die Kosten der Systemenergie, die für das Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung erforderlich ist, verringert werden.
  • Wenn die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs von der Ladestelle geladen wird, laden überdies die am Fahrzeug angebrachte Ladesteuervorrichtung und die Ladenstellen-Ladesteuervorrichtung die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung mit der erneuerbaren Energie, die in Echtzeit durch die Erzeugungsvorrichtung erzeugt wird, falls die Erzeugungsvorrichtung die erneuerbare Energie erzeugt. Somit kann die Menge an erneuerbarer Energie RE, die für das Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung verwendet wird, maximiert werden.
  • Darüber hinaus können die am Fahrzeug angebrachte Ladesteuervorrichtung und die Ladestellen-Ladesteuervorrichtung die Menge des Energieverbrauchs beim nächstmaligen Fahren auf der Grundlage einer vergangenen Energieverbrauchshistorie während des Fahrens des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs schätzen.
  • Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Konfigurationen realisiert werden. Beispielsweise kann ein Verfahren zum Eliminieren von Systemenergie in einem Ladesystem zum Laden eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs von einer Ladestelle vorgesehen sein; das Ladesystem umfasst das elektrisch angetriebene Fahrzeug, welches eine am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung enthält, die mit erneuerbarer Energie und Systemenergie geladen wird und diese Energie festhält, und eine Ladestelle, welche eine Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen der erneuerbaren Energie und eine Ladestellen-Speichervorrichtung zum Speichern der erneuerbaren Energie und der Systemenergie enthält; das Verfahren umfasst einen Energieverbrauchs-Schätzschritt zum Schätzen eines Energiemengenverbrauchs bei einem nächstmaligen Fahren des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs und einen Ladesteuerungsschritt zum Steuern eines Energietyps, der für das Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs von der Ladestelle verwendet wird, wobei bei dem Ladesteuerungsschritt dann, wenn Energie, die dem Energiemengenverbrauch bei dem nächstmaligen Fahren entspricht, in der Ladestellen-Speichervorrichtung an der Ladestelle gespeichert ist, ein Mangel an der gespeicherten erneuerbaren Energie durch Speichern der Systemenergie kompensiert wird, um so eine geladene Menge an der Systemenergie zu minieren.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs an der Ladestelle geladen wird, die geladene Menge an Systemenergie auf ein Minimum gesteuert. Demgemäß kann das elektrisch angetriebene Fahrzeug unter Verwendung einer maximalen Menge an erneuerbarer Energie und daher mit einer minimalen Menge an Systemenergie gefahren werden.
  • Die obigen und andere Ziele bzw. Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen herangezogen wird, näher ersichtlich werden, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Wege eines veranschaulichenden Beispiels dargestellt sind.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Ladesystems zum Minimieren von Systemenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein Diagramm, welches Prinzipien des Ladesystems zum Minimieren der Systemenergie gemäß dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
  • 3 ist ein Zeitdiagramm, welches einen Fall veranschaulicht, in welchem ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug hauptsächlich während der Tageszeit fährt, und eine am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung während der Nachtzeit mit einer erforderlichen Energiemenge entsprechend einem Energiemengenverbrauch geladen wird, der bei einer nächstmaligen Fahrt des Fahrzeugs verwendet wird.
  • 4 ist ein Zeitdiagramm, welches einen Fall veranschaulicht, in welchem ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug hauptsächlich während der Nachtzeit fährt, und eine am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung mit einer erforderlichen Energiemenge entsprechend einem Energiemengenverbrauch bei einer nächstmaligen Fahrt des Fahrzeugs während der Tageszeit geladen wird.
  • 5 ist ein funktionales Blockdiagramm zum Berechnen oder Schätzen von verschiedenen Bedingungen bzw. Zuständen und Parametern.
  • 6 ist ein Zeitdiagramm, welches ein Verfahren zum Laden während einer Zeitzone veranschaulicht, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist.
  • 7 ist ein Zeitdiagramm, welches ein Verfahren zum Laden während einer Zeitzone veranschaulicht, in der die Elektrizitätsrate hoch ist.
  • 8 ist ein Zeitdiagramm, welches ein Verfahren zum Laden von einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist, zu einer Zeitzone veranschaulicht, in der die Elektrizitätsrate hoch ist.
  • 9 ist ein Zeitdiagramm, welches ein Verfahren zum Laden von einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate hoch ist, zu einer Zeitzone veranschaulicht, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist.
  • 10 ist ein Zeitdiagramm, welches Zeitpunkte veranschaulicht, zu denen ein Ladeprozess zur Minimierung von Systemenergie ausgeführt wird.
  • 11 ist ein Haupt-Ablaufdiagramm einer Ladesteuerung zum Minimieren von Systemenergie.
  • 12 ist ein detailliertes Ablaufdiagramm eines Berechnungsprozesses von Bedingungen bzw. Zuständen, die zur Minimierung von Systemenergie erforderlich sind.
  • 13A ist ein Ablaufdiagramm eines Berechnungsprozesses einer Ladezeitspanne.
  • 13B ist ein Ablaufdiagramm eines Berechnungsprozesses einer erzeugten Menge an elektrischer Energie.
  • 13C ist ein Ablaufdiagramm eines Berechnungsprozesses eines Energiemengenverbrauchs bei einer nächstmaligen Fahrt des Fahrzeugs.
  • 13D ist ein Ablaufdiagramm eines Berechnungsprozesses einer elektrischen Energierestmenge zu einem Ladestartzeitpunkt.
  • 14 ist ein detailliertes Ablaufdiagramm eines Speicherungsprozesses zur Minimierung von Systemenergie.
  • 15 ist ein detailliertes Ablaufdiagramm eines Ladeprozesses zur Minimierung von Systemenergie.
  • 16 ist ein detailliertes Ablaufdiagramm eines Ladeprozesses zur Minimierung von Systemenergie gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird unten ein Ladesystem zum Minimieren von Systemenergie (Netzenergie) gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 1 zeigt in schematischer Blockform ein Ladesystem 10 zum Minimieren von Systemenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Das Ladesystem 10 zum Minimieren von Systemenergie umfasst grundsätzlich ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug 12 (hier nachstehend auch einfach als ”Fahrzeug 12” bezeichnet) des Nutzers und eine Ladestelle 14, wie einen Wohnsitz des Nutzers.
  • Das elektrisch angetriebene Fahrzeug 12 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Elektrofahrzeug (EV), welches elektrische Energie als Energiequelle und einen Elektromotor als Antriebsquelle nutzt. Das elektrisch angetriebene Fahrzeug 12 ist jedoch nicht auf ein Elektrofahrzeug beschränkt, sondern kann ein Fahrzeug sein, welches eine am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16, wie einen Akkumulator bzw. eine Batterie (Sekundärzellen) aufweist, der bzw. die durch eine externe elektrische Ladevorrichtung geladen werden kann, welche die Ladestelle 14 oder dergleichen enthält, wie ein Einsteck-Hybridfahrzeug (PHEV), ein Einsteck-Brennstoffzellenfahrzeug (PFCV) oder dergleichen sein.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 einen Akkumulator bzw. eine Batterie. Die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 kann alternativ jedoch einen Kondensator umfassen, der geladen und entladen werden kann.
  • Die Ladestelle 14 enthält ein Solarzellenmodul 18, welches als elektrischer Erzeuger zur Erzeugung von erneuerbarer Energie dient (hier nachstehend auch als ”erneuerbare Energie RE” oder einfach als ”RE” bezeichnet), und einen Verteiler 20 zum Verteilen von erneuerbarer Energie RE, die von dem Solarzellenmodul 18 geliefert wird, durch ein Kabel 19. Die erneuerbare Energie RE kann Energie sein, welche durch Solarenergieerzeugung erzeugt wird, oder Energie mit niedriger CO2-Emission, wie sie durch Windenergieerzeugung, Geothermieenergieerzeugung, etc. bezeichnend ist.
  • Die Ladestelle 14 enthält außerdem eine Ladestellen-ECU 24, die als Ladestellen-Ladesteuereinrichtung dient und die mit dem Verteiler 20 verbunden ist. Die Ladestellen-ECU 24 ist mit einer Bedieneinheit 28, einer Anzeigeeinheit 30 und einer Kommunikationseinheit 62 verbunden.
  • Dem Verteiler 20 der Ladestelle 14 wird Systemenergie (oder Netzenergie, hier nachstehend auch als ”Systemenergie GE” oder einfach als ”GE” bezeichnet) von einer Systemenergiequelle 32, wie einem Elektrizitätswerk oder dergleichen über ein Kabel 33 zugeführt.
  • Der Verteiler 20 ist mit einer stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 durch ein Kabel 34 und mit einem Ladestecker 38 durch ein Kabel 36 verbunden.
  • Jedes der Kabel 19, 33, 34, 36 umfasst Energieleitungen zum Abgeben und Aufnehmen von Energie und Steuerleitungen zum Abgeben und Empfangen von Daten.
  • In dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug 12 ist die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 beispielsweise zur Zeit des Ladens der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 mit Elektrizität durch ein Kabel 42 mit einem Ladeanschluss 44 verbunden, welcher einen Deckel bzw. eine Klappe aufweist. Der Ladestecker 38, der mit dem Kabel 36 der Ladestelle 14 verbunden ist, ist mit dem Ladeanschluss 44 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 lösbar verbunden.
  • Das elektrisch angetriebene Fahrzeug 12 weist eine Kommunikationsleitung 46, wie ein CAN (Controller-Bereichsnetzwerk) oder dergleichen auf. Eine Batterie- bzw. Akkumulator-ECU 50, die als eine am Fahrzeug angebrachte Ladesteuereinrichtung dient, ist durch die Kommunikationsleitung 46 mit einer Bedieneinheit 52 und einer Anzeigeeinheit 54 verbunden. Die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 ist außerdem durch die Steuerleitung der Batterie ECU 50 verbunden.
  • Die Bedieneinheit 52 und die Anzeigeeinheit 54 können als zweckbestimmte Einheiten vorgesehen sein. Die Bedieneinheit 52 und die Anzeigeeinheit 54 können jedoch durch eine im Fahrzeug angebrachte Navigationsvorrichtung ersetzt sein, die eine Bedieneinheit und eine Anzeigeeinheit aufweist, oder durch eine Berührungsfeld-Multiinformations-Anzeigevorrichtung.
  • Jede der Ladestellen-ECU 24 und der Batterie-ECU 50 umfasst einen Computer, der einen Mikrocomputer enthält und weist eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), einen Speicher, der einen ROM (Lese-Speicher) (enthaltend einen EEPROM) und einen RAM (Schreib-Lese-Speicher mit wahlfreiem Zugriff), Eingabe-/Ausgabe-Vorrichtungen, wie einen A/D-Wandler und einen D/A-Wandler, und eine Zeitsteuereinrichtung auf, die als Zeitmesseinheit dient. Die CPU liest und führt Programme aus, die in dem ROM gespeichert sind, um als verschiedene Funktionen realisierende Abschnitte (Funktionsrealisierungs-Einrichtungen) zu wirken, beispielsweise als eine Steuereinrichtung, eine Recheneinheit und ein Prozessor.
  • Wie unten beschrieben, ist es in gewissen Fällen, um die geladene Menge an Systemenergie GE in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 zu minimieren, erforderlich, eine Menge der elektrischen Energie, welche durch das Solarzellenmodul 18 während einer Ladezeitspanne erzeugt wird, eine Restmenge an Energie, die in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 zur Ladestartzeit gespeichert ist, oder dergleichen bis zu der Ladestartzeit der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 an der Ladestelle 14 zu schätzen. Somit arbeiten die Batterie-ECU 50 und die Ladestellen-ECU 24 miteinander zusammen, um diese Mengen zu schätzen.
  • Zum Ausführen einer solchen Schätzung ist die Batterie-ECU 50 mit einer TCU (Telematik-Steuereinheit) 60 (Kommunikationssteuereinrichtung, Telematik-Vorrichtung) durch die Kommunikationsleitung 46 verbunden, und die Ladestellen-ECU 24 ist mit der Kommunikationseinheit 62 verbunden.
  • Die Batterie-ECU 50 und die Ladestellen-ECU 24 kommunizieren miteinander über eine Kommunikationsverbindung 66, einen Server 64 und eine Kommunikationsverbindung 68 zum Senden und Empfangen von verschiedenen Arten von Informationen. Der Server 64 führt außerdem einen Authentifizierungsprozess zur Erleichterung von gegenseitigen Kommunikationen zwischen der Batterie-ECU 50 und der Ladestellen-ECU 24 aus.
  • Daten können synchron und gegenseitig zwischen der Ladestellen-ECU 24 der Ladestelle 14, dem Server 64 und der TCU 60 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 über die Kommunikationsverbindung 68, beispielsweise ein öffentliches Kommunikationsnetz, und die Kommunikationsverbindung 66, beispielsweise ein mobiles Kommunikationsnetz, gemeinsam genutzt werden.
  • Die Ladestelle 14 und das elektrisch angetriebene Fahrzeug 12 können anstatt über den Server 64 direkt miteinander kommunizieren. Entweder die Ladestelle 14 oder das elektrisch angetriebene Fahrzeug 12 kann als Server wirken.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform können eine oder sämtliche der die Batterie-ECU 50, die Ladestellen-ECU 24 und den Server 64 umfassenden Einrichtungen als Schätzeinrichtung 56 wirken, welche eine Menge eines Energieverbrauchs bei einem nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 oder dergleichen schätzt.
  • Zur Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung wird unten die Arbeitsweise des Ladesystems 10 zum Minimieren von Systemenergie, welches grundsätzlich wie oben beschrieben konfiguriert ist, in der folgenden Reihenfolge beschrieben.
    • I. Abriss des Gesamtbetriebs
    • II. Berechnungsprozess von Bedingungen und Parametern zum Minimieren von Systemenergie während eines Ladens
    • III. Speicherungsprozess in stationärer elektrischer Speichervorrichtung 26 und Ladeprozess in am Fahrzeug angebrachter elektrischer Speichervorrichtung 16 zum Minimieren von Systemenergie während des Ladens
    • IV. Ladeverfahren der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 in verschiedenen Ladezeitspannen
    • V. Zeitpunkte zur Ausführung eines Prozess zum Minimieren von Systemenergie während des Ladens
    • VI. Gesamtbetrieb auf der Grundlage von Ablaufdiagrammen
  • [I. Abriss des Gesamtbetriebs]
  • 2 ist ein Diagramm, welches die Prinzipien des Ladesystems 10 zum Minimieren von Systemenergie veranschaulicht.
  • Um das Fahren des Fahrzeugs 12 unter Verwendung von erneuerbarer Energie RE zu fördern, wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 des Fahrzeugs 12 mit erneuerbarer Energie RE maximal geladen.
  • Die Energieerzeugung von erneuerbarer Energie RE mittels des Solarzellenmoduls 18 oder dergleichen ist jedoch empfindlich auf Änderungen in der natürlichen Umgebung, und es ist unmöglich, Elektrizität konstant zu erzeugen. Aus diesem Grund wird die stationäre elektrische Speichervorrichtung 26 verwendet.
  • Da Fälle auftreten, in denen erneuerbare Energie RE nicht die gesamte Energie abdecken kann, die für das Fahren des Fahrzeugs 12 benötigt ist, kann ferner die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 gelegentlich mit Systemenergie GE geladen werden, die zwangsläufig von der Systemenergiequelle 32 geliefert wird.
  • In solchen Fällen wird die geladene Menge an Systemenergie GE, welche zum Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 verwendet wird, auf ein Minimum gesteuert (beschränkt).
  • Zu diesem Zweck wird, wie in 2 gezeigt, eine Menge des Energieverbrauchs Ea beim nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 geschätzt und der geschätzte Energieverbrauch Ea wird als erforderliche Energiemenge Ee für die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 festgelegt (Ee = Ea). Wenn der Ladeanschluss 44 des Fahrzeugs 12 mit dem Ladestecker 38 der Ladestelle 14 verbunden ist und währenddessen das Solarzellenmodul 18 Energie erzeugt, wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 direkt und maximal in Echtzeit mit der erzeugten Energie geladen (Lademodus erster Priorität). Die Menge des Energieverbrauchs Ea beim nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 kann eine zusätzliche Energiemenge (+α) enthalten.
  • Falls vor der Abfahrtszeit des Fahrzeugs 12 ein direktes Laden mit erneuerbarer Energie RE ungenügend ist, um die notwendige Menge Ee zu erreichen, dann kann die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 mit der erneuerbaren Energie RE geladen werden, welche in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 gespeichert ist (Lademodus zweiter Priorität). Falls das Laden noch unzureichend ist, um die notwendige Menge Ee zu erreichen, und falls das Laden während einer Zeitzone stattfindet, wie zu Mitternacht, wenn die Elektrizitätsrate niedrig ist, wird das Laden mit Energie ausgeführt, welche direkt von der Systemenergiequelle 32 geliefert wird (Lademodus dritter Priorität). Falls das Laden nicht während einer Zeitzone stattfindet, wenn die Elektrizitätsrate niedrig ist, wird das Laden mit Systemenergie GE aus der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 ausgeführt (Lademodus vierter Priorität). Falls die Lademenge noch unzureichend ist, wird ein Laden mit Systemenergie GE von der Systemenergiequelle 32 während einer Zeitzone ausgeführt, in der die Elektrizitätsrate hoch ist (Lademodus fünfter Priorität).
  • Falls die Kosten von größerer Priorität sind, kann die Prioritätsreihenfolge des Lademodus dritter Priorität (direktes Laden mit Systemenergie GE von der Systemenergiequelle 32) mit dem Lademodus vierter Priorität (Laden mit Systemenergie GE von der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26) umgekehrt werden. Dies ist so, da die Elektrizitätsrate der in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 gespeicherten Systemenergie GE bereits bezahlt worden ist.
  • Falls die Effizienz beim Laden und Entladen von größerer Priorität ist, wird alternativ der Lademodus dritter Priorität (direktes Laden mit Systemenergie GE von der Systemenergiequelle 32) gegenüber dem Lademodus vierter Priorität (Laden mit Systemenergie GE von der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26) unter Berücksichtigung von Verlusten beim Umsetzen der Systemenergie GE aus DC- bzw. Gleichstromenergie, die in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 gespeichert ist, in AC- bzw. Wechselstromenergie priorisiert, die für die Beschickung des Fahrzeugs 12 verwendet wird.
  • Die Ladestellen-ECU 24 managt die Menge und die Art von Energie (Systemenergie GE oder erneuerbare Energie RE), die in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 gespeichert wird. Um der in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 gespeicherten erneuerbaren Energie RE höhere Priorität zu geben, wird es für die in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 gespeicherte Systemenergie GE bevorzugt, in dem Fall zuerst verbraucht zu werden, dass elektrische Hausgeräte im Nutzerhaus oder dergleichen verwendet sind, wo die Ladestelle 14 installiert ist.
  • Wie oben erwähnt, sollte darauf hingewiesen werden, dass Verluste, die beim direkten Laden und Entladen auftreten, praktisch niedriger sind als Verluste, die beim indirekten Laden und Entladen durch bzw. über die stationäre elektrische Speichervorrichtung 26 auftreten.
  • 3 ist ein Zeitdiagramm, welches einen Fall veranschaulicht, bei dem das Fahrzeug 12 hauptsächlich während der Tageszeit fährt und die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 des Fahrzeugs 12 während der Nacht mit der erforderlichen Energiemenge Ee entsprechend einem Energiemengenverbrauch Ea bei einem nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 dadurch geladen wird, dass der Ladestecker 38 mit dem Ladeanschluss 44 verbunden wird.
  • 4 ist ein Zeitdiagramm, welches einen Fall veranschaulicht, bei dem das Fahrzeug 12 hauptsächlich während der Nacht fährt und die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 während der Tageszeit mit der erforderlichen Energiemenge Ee entsprechend einem Energiemengenverbrauch Ea bei einem nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 geladen wird.
  • In 3 und 4 gibt die horizontale Achse jeweils die Zeit an, während die vertikale Achse unten in der Figur eine Restmenge (restlich gespeicherte Menge) an Energie in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 angibt; die vertikale Achse in dem zweiten Diagramm von unten gibt eine Restmenge (restlich gespeicherte Menge) an Energie in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 an; die vertikale Achse in dem dritten Diagramm von unten gibt eine Energieverbrauchsmenge an Systemenergie GE aus der Systemenergiequelle 32 an, und die vertikale Achse in dem obersten Diagramm der Figur gibt eine Menge an erneuerbarer Energie RE an, welche durch das Solarzellenmodul 18 erzeugt wird.
  • In 3 bezeichnet der Zeitpunkt t1 7 am Morgen (7AM), der Zeitpunkt t2 bezeichnet 5 am Abend (5PM), der Zeitpunkt t4 bezeichnet 11 am Abend (11PM), und der Zeitpunkt t6 bezeichnet 5 am Morgen (5AM).
  • In 4 bezeichnet der Zeitpunkt t11 am Abend 11 (11PM), der Zeitpunkt t14 bezeichnet 7 am Morgen (7AM), der Zeitpunkt t15 bezeichnet 5 am Abend (5PM) und der Zeitpunkt t16 bezeichnet 9 am Abend (9PM).
  • In 3 und 4 ist jeder Zeitpunkt lediglich zu veranschaulichenden Zwecken spezifiziert.
  • In 3 nimmt vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t3, da das Fahrzeug 12 fährt, die Restmenge an erneuerbarer Energie RE in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 ab, da Energie durch das fahrende Fahrzeug 12 verbraucht wird.
  • In einer Erzeugungszeitspanne vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 während der Tageszeit (von 7AM bis 5PM) nimmt die Menge an erneuerbarer Energie RE, welche durch das Solarzellenmodul 18 erzeugt wird, kontinuierlich bis zu einer Menge Eb zum Erzeugungsendzeitpunkt t2 zu. Vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 wird die erzeugte erneuerbare Energie RE in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 gespeichert, so dass die Restmenge Ed an erneuerbarer Energie RE in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 bis zu der Menge Eb (Ed = Eb) zunimmt.
  • Zum Zeitpunkt t3 fährt das Fahrzeug 12 zur Ladestelle 14 zurück (kehrt nach Hause zurück). Zum Zeitpunkt t4 (11PM) wird das Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 unter Verwendung einer Zeitsteuereinrichtung oder dergleichen gestartet. Die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 wird mit der erforderlichen Energiemenge Ee entsprechend der Energieverbrauchsmenge Ea bei einem nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 vom Zeitpunkt t4 bis zum Zeitpunkt t6 (von 11PM bis 5AM) geladen.
  • In diesem Fall wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 mit erneuerbarer Energie RE einschließlich der gesamten Restmenge Ed (Ed = Eb) an erneuerbarer Energie RE geladen, die in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 vom Zeitpunkt t4 bis zum Zeitpunkt t5 gespeichert worden ist. Sodann wird vom Zeitpunkt t5 bis zum Zeitpunkt t6 (von Mitternacht bis 5AM) der Mangel an Energie durch Laden mit Systemenergie GE, das heißt mit der notwendigen Menge an Systemenergie GE (notwendige GE-Menge), während einer Zeitspanne kompensiert, in der die Elektrizitätsrate der Systemenergie niedrig ist. Dies heißt, dass die für das Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 verwendete Menge an Systemenergie GE auf ein Minimum beschränkt ist.
  • Demgemäß ist zum Zeitpunkt t6 (5AM), wenn das Laden aufhört, die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 mit der erforderlichen Menge Ee an Energie entsprechend der Energieverbrauchsmenge Ea beim nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 geladen. Die notwendige Energiemenge Ee, welche der Energieverbrauchsmenge Ea beim nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 entspricht, wird entsprechend der folgenden Gleichung (1) berechnet. Ea (Ee) = Energieverbrauch beim nächstmaligen Fahren (erforderliche Energiemenge) = erforderliche Systemenergiemenge (Ex + erzeugte Menge (Eb) + Restmenge (Ec) in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung + Restmenge (Ed) in der stationären elektrischen Speichervorrichtung (1)
  • Wie oben erwähnt, ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die zum Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 verwendete notwendige Systemenergiemenge (Ex) zu minimieren oder auf ein Minimum zu beschränken.
  • Anschließend nimmt, wie in 4 gezeigt, vom Zeitpunkt t11 bis zum Zeitpunkt t13, da das Fahrzeug 12 fährt, und die Tatsache gegeben ist, dass die Restmenge an erneuerbarer Energie RE durch das fahrende Fahrzeug 12 verbraucht wird, die Restmenge an erneuerbarer Energie RE in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 ab.
  • Vom Zeitpunkt t11 bis zum Zeitpunkt t12 (von 11PM bis Mitternacht) wird die erforderliche Menge Ex an minimal notwendiger Systemenergie GE (notwendige GE-Menge) in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 gespeichert.
  • Zum Zeitpunkt t13 fährt das Fahrzeug 12 zur Ladestelle 14 zurück (kehrt nach Hause zurück). Zum Zeitpunkt t14 (7AM) wird das Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 begonnen. Die erzeugte Menge der elektrischen Energie durch das Solarzellenmodul 18 nimmt vom Zeitpunkt t14 bis zum Zeitpunkt t15 (von 7AM bis 5PM) bis zu einer Menge Eb zum Erzeugungsendzeitpunkt t15 kontinuierlich zu. Die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 wird mit der gesamten erneuerbaren Energie RE in Echtzeit direkt geladen, die vom Zeitpunkt t14 bis zum Zeitpunkt t15 erzeugt wird.
  • Vom Zeitpunkt t15 bis zum Zeitpunkt t16, wobei der Zeitpunkt t16 der Ladeendzeitpunkt ist (von 5PM bis 9PM), wird der Mangel an Energie durch Laden mit Systemenergie GE kompensiert, die in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 während der Zeitzone gespeichert worden ist, in der die Elektrizitätsrate der Systemenergie niedrig ist. Dies heißt, dass die für das Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 verwendete Menge an Systemenergie GE auf ein Minimum beschränkt ist.
  • Demgemäß ist zum Zeitpunkt t16 (9PM), der der Ladeendzeitpunkt ist, die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 mit der notwendigen Energiemenge Ee entsprechend der Energieverbrauchsmenge Ea beim nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 geladen. Die notwendige Energiemenge Ee, die der Energieverbrauchsmenge Ea beim nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 entspricht, wird entsprechend der zuvor erwähnten Gleichung (1) berechnet.
  • [II. Berechnungsprozess von Bedingungen bzw. Zuständen und Parametern zum Minimieren von Systemenergie während des Ladens]
  • Um die Systemenergie während des Ladens zu minimieren, ist es für die Batterie-ECU 50 erforderlich, einen Ladestartzeitpunkt, einen Ladeendzeitpunkt und eine Ladezeitspanne von dem Ladestartzeitpunkt bis zu dem Ladeendzeitpunkt zu erhalten (beispielsweise durch Nutzereingabe) oder zu schätzen (beispielsweise aus einer Ladehistorie).
  • Die Ladezeitspanneninformation muss durch bzw. aus dem Ladestartzeitpunkt zum Zeitpunkt t4 in 3 oder zum Zeitpunkt t14 in 4 erhalten oder geschätzt werden.
  • Um Systemenergie während des Ladens zu minimieren, ist es in gewissen Fällen für die Batterie-ECU 50 und die Ladestellen-ECU 24 notwendig, zusammenzuarbeiten, um durch Schätzung eine erzeugte Menge Eb an elektrischer Energie durch die Ladeendzeit bzw. den Ladeendzeitpunkt zu berechnen. Um beispielsweise in 4 eine erforderliche Systemenergiemenge Ex (das heißt eine minimal notwendige Menge Ex) zu schätzen, die vom Zeitpunkt t11 bis zum Zeitpunkt t12 in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 zu speichern ist, ist es für die Batterie-ECU 50 und die Ladestellen-ECU 24 erforderlich, durch Schätzung die erzeugte Menge Eb an elektrischer Energie während einer Erzeugungszeitspanne vom Zeitpunkt t11 bis zum Zeitpunkt t15 zu berechnen. Dies heißt, dass es notwendig ist, die Menge Eb zu berechnen, bevor das Fahrzeug 12 zum Nutzerhaus zurückfährt.
  • Durch bzw. anhand der Ladestartzeit ist es für die Batterie-ECU 50 auch erforderlich, eine Energieverbrauchsmenge Ea beim nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 zu berechnen oder zu schätzen.
  • Ferner ist es für die Batterie-ECU 50 und die Ladestellen-ECU 24 erforderlich, zusammenzuarbeiten, um zu Ladestartzeit die Restmenge Ec in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16, die Restmenge Ed in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 und die Restmenge Ef (hier nachstehend auch als ”RE-Restmenge Ef”) an erneuerbarer Energie zu berechnen oder zu schätzen, die in der Restmenge Ed in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 enthalten ist. In dem Fall, dass eine in der Restmenge Ed in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 enthaltene Restmenge an Systemenergie als Restmenge Eg (hier nachstehend auch als ”GE-Restmenge” bezeichnet) festgelegt ist, wird die Restmenge Eg durch die Gleichung Eg = Ed – Ef berechnet.
  • Da die zuvor erwähnte Gleichung (1) in die folgende Gleichung (2) transformiert werden kann, kann die nötige Menge Ex an Systemenergie durch Berechnen oder Schätzen von mehreren Parametern erhalten werden, die auf der rechten Seite der Gleichung (2) erscheinen. Ex = Ea – (Eb + Ec + Eg + Ef) = Ea – (Eb + Ec + Ed) (2)
    • Ex:
    erforderliche GE-Menge durch derzeitige Ladeendzeit
    Ea:
    Energieverbrauch beim nächstmaligen Fahren
    Eb:
    Menge an elektrischer Energie, die durch das Solarzellenmodul 18 vom letzten Ladeendzeitpunkt bis zum vorliegenden Ladeendzeitpunkt erzeugt wird
    Ec:
    Restmenge in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 des Fahrzeugs 12 zum gegenwärtigen Ladestartzeitpunkt
    Ed:
    Restmenge in stationärer elektrischer Speichervorrichtung 26 der Ladestelle 14 zum gegenwärtigen Ladestartzeitpunkt
    Ef:
    RE-Restmenge, die in der Restmenge Ed in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 enthalten ist
    Eg:
    GE-Restmenge, die in der Restmenge Ed in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 enthalten ist.
  • 5 ist ein funktionales Blockdiagramm der Batterie-ECU 50 zum Berechnen oder Schätzen der zuvor erwähnten Zustände und Parameter.
  • Ein Ladezeitspannen-Rechner 50A berechnet eine Ladezeitspanne CT von der Ladestartzeit bzw. dem Ladestartzeitpunkt und der Ladeendzeit bzw. dem Ladeendzeitpunkt, die durch den Nutzer mittels der Bedieneinheit 52 gegeben werden.
  • Falls vom Benutzer keine Eingabe gemacht wird, berechnet der Ladezeitspannen-Rechner 50A die Ladezeitspanne CT auf der Grundlage einer Lade-Historieinformation des Nutzers.
  • Ein Rechner 50B für eine erzeugte Menge an elektrischer Energie berechnet (schätzt) die erzeugte Menge Eb an elektrischer Energie auf der Grundlage der Ladezeitspanne CT, welche durch den Ladezeitspannen-Rechner 50A berechnet ist, einer Solarstrahlungsmengeninformation, die von einer Solarstrahlungsvorhersage entsprechend der Wettervorhersage im Internet oder dergleichen erhalten wird, und Spezifikationen des Solarzellenmoduls 18, welches als Erzeugungsvorrichtung bezüglich der Energieerzeugungskapazität dient.
  • Eine Schätzeinrichtung 56 für einen Energieverbrauch beim nächstmaligen Fahren berechnet (schätzt) die Energieverbrauchsmenge Ea beim nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 durch Bezugnahme auf die Fahrstrecke und eine Energieverbrauchs-Spezifikationsinformation (oder Energieverbrauchs-Historieinformation) oder dergleichen, basierend auf einer Kennlinien-Information in Abhängigkeit von einem Ziel und einer Fahrtzeitspanne, die durch den Nutzer mittels einer nicht dargestellten Navigationsvorrichtung oder dergleichen eingegeben werden.
  • Falls vom Benutzer keine Eingabe bezüglich eines Zieles oder dergleichen gemacht ist, berechnet die Schätzeinrichtung 56 für den Energieverbrauch beim nächstmaligen Fahren den Energieverbrauch Ea beim nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 auf der Grundlage einer Fahr-Historieinformation des Nutzers.
  • Ein eine Restmenge zum Ladestartzeitpunkt berechnender Rechner 50C berechnet die Restmenge Ec in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 zum Ladestartzeitpunkt, die Restmenge Ed in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 zum Ladestartzeitpunkt und die RE-Restmenge Ef in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 zum Ladestartzeitpunkt auf der Grundlage einer innewohnenden Fahrzeuginformation und einer die Ladestelle 14 betreffenden Information, welche durch den Server 64 erhalten wird. Die Restmenge Ed in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 zum Ladestartzeitpunkt ist die Summe aus der RE-Restmenge Ef und der GE-Restmenge Eg, beide zum Ladestartzeitpunkt.
  • Die Restmenge Ed und die RE-Restmenge Ef in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 zum Ladestartzeitpunkt können durch drahtgebundene Kommunikationen über Steuerleitungen in den Kabeln 42, 36 zwischen der Batterie-ECU 50 und der Ladestellen-ECU 24 zu der Zeit erhalten werden, zu der der Ladestecker 38 der Ladestelle 14 mit dem Ladeanschluss 44 des Fahrzeugs 12 zum Einleiten des Ladens verbunden ist.
  • [III. Speicherungsprozess in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 und Ladeprozess in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 zur Minimierung von Systemenergie während des Ladens]
  • Der Speicherungsprozess der elektrischen Energie in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 wird wie folgt ausgeführt.
  • Während das Solarzellenmodul 18 elektrische Energie erzeugt und das Fahrzeug 12 nicht geladen wird, wird erneuerbare Energie RE vorbehaltlos in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 gespeichert. Während das Fahrzeug 12 nicht geladen wird und dann, wenn geschätzt wird, dass das Laden mit erneuerbarer Energie RE unzureichend ist, um die erforderliche Energiemenge Ee entsprechend der Energieverbrauchsmenge Ea beim nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 zu laden, wird Systemenergie GE in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 während einer Zeitspanne gespeichert, in der die Elektrizitätsrate der Systemenergie niedrig ist.
  • Der Ladeprozess der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 wird in der folgenden Prioritätsreihenfolge ausgeführt, die oben erläutert worden ist.
  • Lademodus erster Priorität: Während die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 geladen wird und das Solarzellenmodul 18 Energie erzeugt, wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 direkt in Echtzeit (nicht über bzw. mittels der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26) mit der erzeugten erneuerbaren Energie RE geladen.
  • Lademodus zweiter Priorität: Während die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 geladen wird und dann, wenn eine Restmenge an erneuerbarer Energie RE in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 vorhanden ist, wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 mit der Restmenge an erneuerbarer Energie RE geladen.
  • Lademodus dritter Priorität: Während die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 geladen wird und dann, wenn eine Zeitzone vorliegt, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist, wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 mit Systemenergie GE aus der Systemenergiequelle 32 direkt in Echtzeit geladen.
  • Lademodus vierter Priorität: Während die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 geladen wird und dann, wenn eine Restmenge an Systemenergie GE in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 vorhanden ist, wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 mit der Restmenge an Systemenergie GE geladen. Wie oben erwähnt, kann die Prioritätsreihenfolge mit Bezug auf den Lademodus dritter Priorität und den Lademodus vierter Priorität umgekehrt werden.
  • Lademodus fünfter Priorität: Während die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 geladen wird und dann, wenn keine Energie entsprechend den Lademoden erster bis vierter Priorität vorhanden sind, wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 mit Systemenergie GE aus der Systemenergiequelle 32 direkt in Echtzeit geladen.
  • [IV. Ladeverfahren der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 in verschiedenen Ladezeitspannen]
  • Ladeverfahren (i) bis (iv) können wie folgt festgelegt und erläutert werden: (i) Laden während einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist; (ii) Laden während einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate hoch ist; (iii) Laden von einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist, bis zu einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate hoch ist; und (iv) Laden von einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate hoch ist, bis zu einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist.
  • 6 ist ein Zeitdiagramm, welches veranschaulichend ist für ein Ladeverfahren (i) während einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist. In 6 geben der Zeitpunktpunkt T0 links und der Zeitpunktpunkt T0 rechts dieselbe Stunde (24-Stunden-Darstellung) an zwei aufeinanderfolgenden Tagen an.
  • In diesem Fall umfasst die Ladeenergie erneuerbare Energie RE in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 sowie Systemenergie GE, die in Echtzeit geliefert wird.
  • Zum Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 während einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist, wird die erzeugte Energie, die als erneuerbare Energie vor dem Laden definiert ist, bei einem maximalen Pegel in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 aufbewahrt (RE-Speicherung). Sodann wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 mit der aufbewahrten Energie (erneuerbare Energie RE) entsprechend der gegebenen Priorität geladen (RE-Entladung → RE-Ladung). Jeglicher Energiemangel wird durch Laden mit Systemenergie GE in Echtzeit kompensiert. Das Laden mit Systemenergie GE in Echtzeit (Echtzeit-GE-Laden, RTGE-Laden) kann vor dem Laden mit erneuerbarer Energie RE ausgeführt werden.
  • Genauer gesagt wird der Ladestartzeitpunkt tcs1 auf die Startzeit einer Zeitzone festgelegt, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist, und die Ladeendzeit tce1 wird auf eine Zeit festgelegt, die in der Zeitzone liegt, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist.
  • Unter Berücksichtigung eines Falles, bei dem ein Laden nicht innerhalb der Zeitzone beendet werden kann, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist, wird es bevorzugt, ein RTGE-Laden vor einem RE-Laden auszuführen.
  • Die Sonnenscheindauer wird auf der Grundlage einer Sonnenstrahlungs-Vorhersage festgelegt. Da erwartet wird, dass das Fahrzeug 12 während der Sonnenscheindauer fährt, wird die stationäre elektrische Speichervorrichtung 26 mit erneuerbarer Energie RE geladen.
  • Vor dem Ladestartzeitpunkt tcs1 legt der Nutzer, wie ein Fahrer des Fahrzeugs 12 die Abfahrtzeit und den Zeitpunkt zur Rückkehr nach Hause fest, um dadurch eine Ladezeitspanne CT festzulegen. Der Nutzer legt außerdem das Ziel fest, um die Energieverbrauchsmenge Ea bei einem nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 zu schätzen.
  • Wie oben beschrieben, wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 von dem Ladestartzeitpunkt tcs1 aus während einer erforderlichen Zeit mit erneuerbarer Energie RE geladen, die die erzeugte Menge Eb aus der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 aufweist. Danach wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 während einer erforderlichen Zeit in Echtzeit mit Systemenergie GE geladen, welche die erforderliche Menge Ex aufweist.
  • 7 ist ein Zeitdiagramm, welches ein Ladeverfahren (ii) während einer Zeitzone veranschaulicht, in der die Elektrizitätsrate hoch ist. In 7 geben der Zeitpunkt T1 auf der linken Seite und der Zeitpunkt T1 auf der rechten Seite dieselbe Stunde (24-Stunden-Darstellung) an zwei aufeinanderfolgenden Tagen an.
  • In diesem Fall umfasst die Ladeenergie Systemenergie GE (GE-Ladung) in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 und erneuerbare Energie RE, die in Echtzeit zugeführt wird (Echtzeit-RE-Laden, RTRE-Laden).
  • Zum Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 während einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate hoch ist, werden vor dem Ladestartzeitpunkt tcs2 eine Energieverbrauchsmenge Ea bei einem nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 und Restmengen Ec, Ed zum Ladestartzeitpunkt tcs2 berechnet. Außerdem wird eine erforderliche Systemenergiemenge GE in die stationäre elektrische Speichervorrichtung 26 während einer Zeitzone geladen, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist.
  • Ein Ladestartzeitpunkt tcs2 und ein Ladeendzeitpunkt tce2 sind innerhalb einer Zeitzone festgelegt, in der die Elektrizitätsrate hoch ist.
  • Vom Ladestartzeitpunkt tcs2 aus wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 in Echtzeit mit erneuerbarer Energie RE geladen, welche eine durch das Solarzellenmodul 18 über den Verteiler 20 erzeugte Menge Eb aufweist. Danach wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 während einer erforderlichen Zeit mit Systemenergie GE geladen, die die notwendige Menge Ex aufweist.
  • 8 ist ein Zeitdiagramm, welches ein Ladeverfahren (iii) von einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist, zu einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate hoch ist, veranschaulicht. In 8 geben der Zeitpunkt T3 auf der linken Seite und der Zeitpunkt T3 auf der rechten Seite dieselbe Stunde (24-Stunden-Darstellung) an zwei aufeinanderfolgenden Tagen an.
  • In diesem Fall umfasst die Ladeenergie erneuerbare Energie RE in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 (RE-Ladung), Systemenergie GE, die in Echtzeit (RTGE-Ladung) geliefert wird, und erneuerbare Energie RE, die in Echtzeit geliefert wird (RTRE-Ladung).
  • Vom Ladestartzeitpunkt tcs3 wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 mit der gesamten erneuerbaren Energie RE geladen, welche eine erzeugte Menge Eb1 aufweist und welche in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 gespeichert ist. Falls die Erzeugung von elektrischer Energie vor dem nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 und dem Ladeendzeitpunkt tce3 geschätzt ist, wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 in Echtzeit mit erneuerbarer Energie RE geladen, welche eine erzeugte Menge Eb2 aufweist. Für einen aus der Menge Eb2 geschätzten Mangel an Energie wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 in Echtzeit mit die erforderliche Menge Ex aufweisender Systemenergie GE während der Zeitzone geladen, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist.
  • In diesem Fall wird die erzeugte Menge Eb unter Heranziehung der Gleichung Eb = Eb1 + Eb2 berechnet.
  • 9 ist ein Zeitdiagramm, welches das Ladeverfahren (iv) von der Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate hoch ist, zu der Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist, veranschaulicht. In 9 geben der Zeitpunkt T4 auf der linken Seite und der Zeitpunkt T4 auf der rechten Seite dieselbe Stunde (24-Stunden-Darstellung) an zwei aufeinanderfolgenden Tagen an.
  • In diesem Fall umfasst die Ladeenergie erneuerbare Energie RE, die in Echtzeit geliefert wird (RTRE-Ladung), Systemenergie GE aus der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 und Systemenergie GE, die in Echtzeit geliefert wird (RTGE-Ladung).
  • Der Ladestartzeitpunkt tcs4 wird auf einen Zeitpunkt während einer Zeitzone festgelegt, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist, und der Ladeendzeitpunkt tce4 wird auf einen Zeitpunkt während einer Zeitzone festgelegt, in der die Elektrizitätsrate hoch ist.
  • Zum Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 während einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate hoch ist, werden vor dem Ladestartzeitpunkt tcs4 eine Energieverbrauchsmenge Ea bei einem nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 und die Restmengen Ec, Ed zum Ladestartzeitpunkt tcs4 berechnet. Außerdem wird während einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist, die stationäre elektrische Speichervorrichtung 26 mit einer erforderlichen Menge an Systemenergie GE geladen.
  • Von dem Ladestartzeitpunkt tcs4 aus wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 in Echtzeit (RTRE-Ladung) von dem Solarzellenmodul 18 und über den Verteiler 20 mit erneuerbarer Energie RE geladen, welche eine erzeugte Menge Eb aufweist. Danach wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 während einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate hoch ist, mit Systemenergie GE, welche eine erforderliche Menge Ex1 aufweist, die Teil der erforderlichen Menge Ex ist, während einer notwendigen Zeit geladen (GE-Ladung). Danach wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 von dem Startzeitpunkt einer Zeitzone, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist, mit Systemenergie GE, welche eine notwendige Restmenge Ex2 aufweist, die Teil der erforderlichen Menge Ex ist, während einer gewissen Zeitspanne unmittelbar vor dem Ladeendzeitpunkt tce4 geladen (RTGE-Ladung).
  • In diesem Fall wird die erforderliche Menge Ex an Systemenergie unter Heranziehung der Gleichung Ex = Ex1 + Ex2 berechnet.
  • [V. Zeitpunkte zur Ausführung des Prozesses der Minimierung von Systemenergie während des Ladens]
  • 10 ist ein Zeitdiagramm, welches ein Beispiel veranschaulicht, bei dem Zeitpunkte zur Ausführung eines Ladeprozesses gezeigt sind, der Systemenergie minimiert.
  • In 10 werden zu jedem der Zeitpunkte (in der Figur sind schwarze Dreiecke mit nach oben zeigenden Spitzen dargestellt) des Berechnungsprozesses sämtliche Parameter berechnet, das heißt die erzeugte Menge Eb an elektrischer Energie, die Energieverbrauchsmenge Ea beim nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12, die Restmenge Ec an Energie in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 und die Restmenge Ed an Energie in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26, die alle in 5 dargestellt sind.
  • Ein Trigger (eine der Spitzen der schwarzen nach unten zeigenden Dreiecke, wie in der Figur gezeigt) für einen der Zeitpunkte des Berechnungsprozesses wird auf den Ladeendzeitpunkt festgelegt, bei dem sämtliche der oben erwähnten Parameter berechnet werden, die zum nächsten Ladestartzeitpunkt benötigt werden.
  • Anschließend werden sämtliche oben erwähnten Parameter, die zum nächsten Ladestartzeitpunkt benötigt werden, mittels der Nutzereinstellungen des Zieles und der Ladezeitspanne berechnet, die als weiterer Trigger dient. Insbesondere auf Grund der Wirkung von wiederholten Schätzprozessen werden dieselben Prozesse zur graduellen Verbesserung der Genauigkeit wiederholt, wenn der nächste Ladestartzeitpunkt heran naht.
  • Zu diesem Zweck werden sogar nach den Nutzer-Festlegungen sämtliche Parameter in konstanten Zeitintervallen Tg berechnet, die als Zeitpunkte für den Berechnungsprozess dienen.
  • Ferner werden sämtliche Parameter unter Heranziehung des Ladestartzeitpunkts als Trigger berechnet. Danach werden bis zum Ladeendzeitpunkt sämtliche Parameter in konstanten Zeitintervallen Tg' berechnet, die als Zeitpunkte für den Berechnungsprozess dienen und die kürzer sind als die konstanten Zeitintervalle Tg.
  • [VI. Gesamtbetrieb auf der Grundlage von Ablaufdiagrammen]
  • Ein Programm gemäß den in 11, 12, 13A bis 13D, 14 und 15 dargestellten Ablaufdiagrammen kann durch irgendeine der die Ladestelle ECU 24, den Server 64 und die Batterie-ECU 50 umfassenden Komponenten ausgeführt werden, da diese Komponenten die erforderliche Information gemeinsam synchron durch bzw. über die Kommunikationsverbindungen 66, 68 und den Server 64 nutzen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führt die Ladestellen-ECU 24 sämtliche der Prozesse aus.
  • 11 ist ein Haupt-Ablaufdiagramm einer Ladesteuerung zur Minimierung von Systemenergie.
  • Beim Schritt S11 wird bestimmt, ob ein Trigger vorhanden ist oder nicht, der kennzeichnend ist für das Ende des Ladens der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 mit der Energieverbrauchsmenge Ea bei einem nächstmaligen Fahren zum vorliegenden Zeitpunkt (siehe 10). Wenn kein Trigger vorhanden ist, der kennzeichnend ist für das Ende des Ladens, wird beim Schritt S12 bestimmt, ob der Nutzer Einstellungen bzw. Festlegungen eingegeben hat oder nicht. Falls der Nutzer keine Einstellungen eingegeben hat, dann wird beim Schritt S13 bestimmt, ob das konstante Intervall Tg seit einem vorangehenden Einstellungsprozess verstrichen ist, falls ein Laden nicht ausgeführt worden ist, oder ob das konstante Intervall Tg' seit dem vorangehenden Einstellungsprozess vergangen ist, falls ein Laden ausgeführt worden ist. Falls derartige konstante Intervalle nicht vergangen sind, dann wird beim Schritt S14 bestimmt, ob ein Trigger vorhanden ist, der kennzeichnend ist für den Beginn eines Ladens.
  • Falls bei irgendeinem der Schritte S11 bis S14 bejahend (JA) entschieden wird, wird ein Prozess des Berechnens von Bedingungen bzw. Zuständen zur Minimierung von Systemenergie (GE) ausgeführt.
  • 12 ist ein detailliertes Ablaufdiagramm eines Berechnungsprozesses der Zustände bzw. Bedingungen zur Minimierung von GE beim Schritt S15.
  • Beim Schritt S20 wird ein Berechnungsprozess zur Berechnung einer Ladezeitspanne ausgeführt. Beim Schritt S30 wird ein Berechnungsprozess zur Berechnung einer erzeugten Menge an elektrischer Energie ausgeführt. Beim Schritt S40 wird ein Berechnungsprozess zur Berechnung eines Energieverbrauchs bei einem nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 ausgeführt. Beim Schritt S50 wird ein Berechnungsprozess zur Berechnung einer gespeicherten Menge an elektrischer Energie in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 zum Ladestartzeitpunkt ausgeführt.
  • Beim Schritt S20 wird, wie in 13A dargestellt, ein Berechnungsprozess zur Berechnung der Ladezeitspanne beim Schritt S20a auf der Grundlage der Nutzereinstellungen oder einer Ladehistorie ausgeführt.
  • Beim Schritt S30 werden, wie in 13B dargestellt, ein Berechnungsprozess zur Berechnung der Erzeugungszeitspanne der elektrischen Energie und ein Berechnungsprozess zur Berechnung einer erzeugten Menge Eb an elektrischer Energie bis zum nächsten Ladeendzeitpunkt beim Schritt S30a ausgeführt.
  • Beim Schritt S40 wird, wie in 13C dargestellt, ein Berechnungsprozess zur Berechnung einer Abfahrtzeit und einer Rückkehrzeit nach Hause beim Schritt S40a ausgeführt, und ein Berechnungsprozess zur Berechnung einer Energieverbrauchsmenge Ea bei einem nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 wird auf der Grundlage des Zieles oder einer Fahrthistorie beim Schritt S40b ausgeführt.
  • Beim Schritt S50 werden, wie in 13D dargestellt, ein Berechnungsprozess zur Berechnung einer Restmenge Ec an elektrischer Energie in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 zum Ladestartzeitpunkt, ein Berechnungsprozess zur Berechnung einer Restmenge Ed in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 zum Ladestartzeitpunkt und ein Berechnungsprozess zur Berechnung einer Restmenge Ef an erneuerbarer Energie RE in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 zum Ladestartzeitpunkt beim Schritt S50a ausgeführt.
  • In 11 wird, nachdem der Prozess beim Schritt S15 ausgeführt ist, oder dann, wenn beim Schritt S14 bestimmt wird, dass das Laden noch nicht begonnen worden ist, beim Schritt S16 bestimmt, ob die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 geladen wird oder nicht. Das Laden wird entweder durch eine Zeitsteuereinrichtungs-Einstellung oder durch eine manuelle Betätigung gestartet.
  • Falls die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 in einem Standby-Zustand ist oder falls elektrische Energie gespeichert wird, was impliziert, dass die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 nicht geladen wird, dann wird beim Schritt S17 ein Prozess zur Minimierung von Systemenergie während des Speicherns in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 ausgeführt (Speicherungsprozess zur Minimierung von GE). Falls die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 geladen wird, dann wird beim Schritt S18 ein Prozess zur Minimierung von Systemenergie während des Ladens in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 ausgeführt (Ladeprozess zur Minimierung von GE).
  • 14 ist ein detailliertes Ablaufdiagramm des Speicherungsprozesses zur Minimierung von GE, der beim Schritt S17 ausgeführt wird.
  • Beim Schritt S17a wird bestimmt, ob elektrische Energie erzeugt wird oder nicht. Falls Energie erzeugt wird, dann wird beim Schritt S17b die erzeugte erneuerbare Energie RE in der stationären Speichervorrichtung 26 gespeichert. Falls Energie nicht erzeugt wird, dann wird beim Schritt S17c eine erforderliche Menge Ex an Systemenergie entsprechend der oben erwähnten Gleichung (2) berechnet.
  • Beim Schritt S17d wird bestimmt, ob die erforderliche Menge Ex ein positiver Wert ist oder nicht. Falls die erforderliche Menge Ex ein positiver Wert ist, dann wird beim Schritt S17e bestimmt, ob es eine Zeitzone ist, in der die Elektrizitätsrate der Systemenergie GE niedrig ist oder nicht (ob GE zurzeit preiswert ist). Falls es eine Zeitzone ist, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist, dann wird beim Schritt S17f Systemenergie GE in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 gespeichert.
  • Nach dem Schritt S17b oder dem Schritt S17f oder dann, wenn die Entscheidung beim Schritt S17d oder beim Schritt S17e negativ ist, kehrt die Verarbeitungsablauffolge zu dem in 11 dargestellten Hauptablaufdiagramm zurück.
  • 15 ist ein detailliertes Ablaufdiagramm des Ladeprozesses zur Minimierung von GE, der beim Schritt S18 ausgeführt wird.
  • Beim Schritt S18a wird bestimmt, ob elektrische Energie durch das Solarzellenmodul 18 erzeugt wird oder nicht. Falls Energie erzeugt wird, dann wird beim Schritt S18b die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 in Echtzeit mit der erzeugten erneuerbaren Energie RE geladen.
  • Falls das Solarzellenmodul 18 nicht elektrische Energie erzeugt, dann wird beim Schritt S18c bestimmt, ob erneuerbare Energie RE in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 verbleibt oder nicht. Falls erneuerbare Energie RE in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 verbleibt, dann wird beim Schritt S18d die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 mit der erneuerbaren Restenergie RE geladen.
  • Falls erneuerbare Energie RE nicht in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 verbleibt, dann wird beim Schritt S18e bestimmt, ob es eine Zeitzone ist, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist oder nicht. Falls es eine Zeitzone ist, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist, dann wird beim Schritt S18f die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 in Echtzeit mit Systemenergie GE geladen, welche eine niedrige Elektrizitätsrate aufweist.
  • Falls es nicht eine Zeitzone ist, in der die Elektrizitätsrate niedrig ist, dann wird beim Schritt S18g bestimmt, ob Systemenergie GE in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 verbleibt oder nicht. Falls Systemenergie GE in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 verbleibt, dann wird beim Schritt S18h die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 mit der Restsystemenergie GE geladen.
  • Falls beim Schritt S18g bestimmt wird, das Systemenergie GE nicht in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 verbleibt, dann wird beim Schritt S18i die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 mit Systemenergie GE in Echtzeit geladen.
  • Alternativ können, wie in 16 dargestellt, die ein Ablaufdiagramm eines modifizierten Ausführungsbeispiels ist bzw. darstellt, die Prozesse der Schritte S18e und S18f in 15 nach den Schritten S18g und S18h ausgeführt werden.
  • [Zusammenfassung von Ausführungsbeispielen]
  • Das Ladesystem 10 zur Minimierung von Systemenergie gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das elektrisch angetriebene Fahrzeug 12 und die Ladestelle 14. Das elektrisch angetriebene Fahrzeug 12 enthält die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16, die mit erneuerbarer Energie RE und Systemenergie GE geladen wird und die die Energie festhält, und die Batterie-ECU 50, die als eine am Fahrzeug angebrachte elektrische Ladesteuereinrichtung zur Steuerung des Ladens der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 wirkt. Die Ladestelle 14 enthält das Solarzellenmodul 18, welches als eine Erzeugungsvorrichtung zur Erzeugung von erneuerbarer Energie RE dient, die stationäre elektrische Speichervorrichtung 26, die als eine elektrische Ladestellen-Speichervorrichtung zur Speicherung von erneuerbarer Energie RE und Systemenergie GE dient, und die Ladestellen-ECU 24, die als eine Ladestellen- Ladesteuereinrichtung zur Steuerung des Ladens von Energie in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 sowie zur Steuerung der Art von Energie dient, die für das Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 verwendet wird.
  • Bei dieser Struktur bzw. diesem Aufbau wird dann, wenn die Batterie-ECU 50 und die Ladestellen-ECU 24 in Zusammenarbeit wirken, um die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 mit der erforderlichen Menge Ee an Energie zu laden, welche der Energieverbrauchsmenge Ea bei einem nächstmaligen Fahren des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 entspricht, der Mangel an erneuerbarer Energie Ee von der Ladestelle 14 durch Laden mit Systemenergie GE von der Ladestelle 14 kompensiert. Daher ist es möglich, die erforderliche Menge Ex an Systemenergie zu minimieren, die für das Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 verwendet wird.
  • Genauer gesagt berechnen die Batterie-ECU 50 und die Ladestellen-ECU 24 unter Heranziehung der Gleichung Ex = Ea – (Eb + Ec + Ed) die erforderliche Menge Ex an Systemenergie, die beim Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 zum vorliegenden Ladeendzeitpunkt zu verwenden ist, wo Ea der Energieverbrauch bei einem nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 ist, Eb die durch das Solarzellenmodul 18 von dem letzten Ladeendzeitpunkt zum vorliegenden Ladeendzeitpunkt erzeugte elektrische Energiemenge ist, Ec die Restmenge an elektrischer Energie in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 zum vorliegenden Ladestartzeitpunkt ist und Ed die Restmenge an elektrischer Energie in der stationären elektrischen Speichervorrichtung 26 an der Ladestelle 14 zum vorliegenden Ladestartzeitpunkt ist, um dadurch die erforderliche Menge EX an Systemenergie zu minimieren, die zum Laden verwendet wird.
  • Die Batterie-ECU 50 und die Ladestellen-ECU 24 speichern (speichern) die Elektrizitätsrate der Systemenergie GE innerhalb jeder Zeitzone ab. Wenn die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 von der Ladestelle 14 geladen wird, wird die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 mit Systemenergie GE in Echtzeit während einer Zeitzone geladen, in der die Elektrizitätsrate am niedrigsten ist. Somit können die Kosten der Systemenergie GE, die zum Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 verwendet wird, reduziert werden.
  • Wenn die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 von der Ladestelle 14 geladen wird, dann laden die Batterie-ECU 50 und die Ladestellen-ECU 24 die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung 16 mit erneuerbarer Energie RE in Echtzeit, die durch das Solarzellenmodul 18 erzeugt wird, unter der Annahme, dass das Solarzellenmodul 18 die erneuerbare Energie RE erzeugt. Somit kann die Menge an erneuerbarer Energie RE, die zum Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung 16 verwendet wird, maximiert werden.
  • Die Batterie-ECU 50, die Ladestellen-ECU 24 und der Server 64 sind imstande, die Menge des Energieverbrauchs Ea bei einem nächstmaligen Fahren des Fahrzeugs 12 auf der Grundlage einer vergangenen Energieverbrauchshistorie während des Fahrens des Fahrzeugs 12 zu schätzen.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Bei den Ausführungsbeispielen wird elektrische Energie beispielsweise durch bzw. über Kontakte geladen und entladen, die durch den Ladestecker 38 und den Ladeanschluss 44 bereitgestellt werden, welche durch das Kabel 36 verbunden sind. Die elektrische Energie kann jedoch durch eine kontaktlose Struktur geladen und entladen werden, wie einen Transformator, der Primär- und Sekundärwicklungen aufweist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2011-125122 [0003, 0004, 0004, 0004]

Claims (5)

  1. Ein Ladesystem (10) zum Minimieren von Systemenergie, umfassend: ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug (12), welches eine am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung (16), die mit erneuerbarer Energie (RE) und Systemenergie (GE) geladen wird und diese hält, und eine am Fahrzeug angebrachte Ladesteuereinrichtung (50) zum Steuern des Ladens der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung (16) enthält, und eine Ladestelle (14), die eine Erzeugungsvorrichtung (18) zum Erzeugen der erneuerbaren Energie (RE), eine elektrische Ladestellen-Speichervorrichtung (26) zum Speichern der erneuerbaren Energie (RE) und der Systemenergie (GE) und eine Ladestellen-Ladesteuereinrichtung (24) zum Steuern des Speicherns von Energie der elektrischen Ladestellen-Speichervorrichtung (26) und außerdem zur Steuerung einer Art von Energie enthält, die zum Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung (16) des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) von der Ladestelle (14) verwendet wird, wobei die am Fahrzeug angebrachte Ladesteuereinrichtung (50) und die Ladestellen-Ladesteuereinrichtung (24) zusammenarbeiten, um die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung (16) des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) mit einer erforderlichen Menge (Ee) an Energie zu laden, die einer Energieverbrauchsmenge (Ea) bei einem nächstmaligen Fahren des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) entspricht, so dass ein Mangel an der erneuerbaren Energie (RE) durch Laden mit der Systemenergie (GE) kompensiert wird.
  2. Das Ladesystem (10) zum Minimieren von Systemenergie nach Anspruch 1, wobei die am Fahrzeug angebrachte Ladesteuereinrichtung (50) und die Ladestellen-Ladesteuereinrichtung (24) eine erforderliche Menge (Ex) der Systemenergie (GE), die zum Laden der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung (16) des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) bis zu einem vorliegenden Ladeendzeitpunkt verwendet wird, unter Heranziehung der Gleichung Ex = Ea – (Eb + Ec + Ed) berechnen, wobei Ea die Energieverbrauchsmenge beim nächstmaligen Fahren ist, Eb eine Energiemenge ist, die durch die Erzeugungsvorrichtung (18) von einem letzten Ladeendzeitpunkt bis zum vorliegenden Ladeendzeitpunkt erzeugt wird, Ec eine Restmenge an Energie in der am Fahrzeug angebrachten elektrischen Speichervorrichtung (16) des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) zum vorliegenden Ladestartzeitpunkt ist und Ed eine Restmenge an Energie in der elektrischen Ladestellen-Speichervorrichtung (26) an der Ladestelle (14) zum vorliegenden Ladestartzeitpunkt ist, um dadurch die erforderliche Menge Ex der Systemenergie (GE) zu minimieren.
  3. Das Ladesystem (10) zum Minimieren von Systemenergie nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die am Fahrzeug angebrachte Ladesteuereinrichtung (50) und die Ladestellen-Ladesteuereinrichtung (24) eine Elektrizitätsrate der Systemenergie (GE) in jeweiligen Zeitzonen abspeichern und dann, wenn die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung (16) des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) von der Ladestelle (14) geladen wird, die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung (16) mit Systemenergie (GE) in Echtzeit während einer Zeitzone geladen wird, in der die Elektrizitätsrate am niedrigsten ist.
  4. Das Ladesystem (10) zum Minimieren von Systemenergie nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei dann, wenn die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung (16) des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) von der Ladestelle (14) geladen wird, die am Fahrzeug angebrachten Ladesteuereinrichtung (50) und die Ladestellen-Ladesteuereinrichtung (24), die am Fahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung (16) mit der erneuerbaren Energie (RE) laden, welche in Echtzeit durch die Erzeugungsvorrichtung (18) erzeugt wird, falls die Erzeugungsvorrichtung (18) die erneuerbare Energie (RE) erzeugt.
  5. Das Ladesystem (10) zum Minimieren von Systemenergie nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die am Fahrzeug angebrachte Ladesteuereinrichtung (50) und die Ladestellen- Ladesteuereinrichtung (24) die Energieverbrauchsmenge (Ea) bei dem nächstmaligen Fahren auf der Grundlage einer vergangenen Energieverbrauchshistorie während des Fahrens des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) schätzen.
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