JP2008236902A - 電力システム、電動車両および電力供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電動車両から車両外部の共通の電気負荷へ給電する際の電力制御を最適化する電力システムを提供する。
【解決手段】接続ステーションに接続された各車両の制御装置は、自身がマスター車のとき、ＰＬＣ通信を用いてモデムを介してスレーブ車のＳＯＣを受信する（Ｓ３０）。そして、制御装置は、自身を含む各車両のＳＯＣに応じて各車両から電力負荷への給電配分を決定し、その配分に基づいて各車両に対する給電指令値を算出する（Ｓ４０）。制御装置は、その算出した給電指令値をモデムを介して対応のスレーブ車へ送信する（Ｓ５０）。各車両は、マスター車の制御装置で算出された給電指令値に従って蓄電装置から電力負荷への給電を行なう（Ｓ６０，Ｓ９０）。
【選択図】図４

Description

この発明は、電力システム、電動車両および電力供給方法に関し、特に、複数の電動車両から共通の電気負荷へ電力が供給される電力システム、電動車両および電力供給方法に関する。

環境問題を考慮して、電気自動車や、ハイブリッド自動車、燃料電池車など、車両駆動用の動力源として電動機を搭載した電動車両が注目されている。このような電動車両は、電動機に電力を供給し、かつ、回生制動時には運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄えるために、充放電可能な蓄電装置を搭載している。

このような蓄電装置を搭載した電動車両を住宅などの電源設備として使用することが提案されている。たとえば、特開２００１−８３８０号公報（特許文献１）は、電気自動車に搭載されたバッテリと住宅側との間で相互に電力伝達可能な電力マネジメントシステムを開示する。この電力マネジメントシステムでは、家庭内負荷に供給される系統電力に応じて、電気自動車から家庭内負荷への供給電力量が管理される（特許文献１参照）。
特開２００１−８３８０号公報 特開２００４−３６４４６７号公報

近年、ハイブリッド自動車をはじめとする多くの電動車両が急速に普及している。このような電動車両の普及に伴って、将来的には、多くの家庭が複数の電動車両を所有するような状況も十分に予想される。

しかしながら、上記特開２００１−８３８０号公報では、一つの住宅に一台の電動車両が電気的に接続される場合の電力制御について考慮するにとどまり、一つの住宅に複数の電動車両が電気的に接続される場合の電力制御については考慮されていない。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の電動車両から車両外部の共通の電気負荷へ給電する際の電力制御を最適化する電力システムを提供することである。

また、この発明の別の目的は、複数の電動車両から車両外部の共通の電気負荷へ給電する際の電力制御を最適化する電力システムに適用可能な電動車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、複数の電動車両から車両外部の共通の電気負荷へ給電する際の電力制御を最適化する電力供給方法を提供することである。

この発明によれば、電力システムは、複数の電動車両と、制御装置とを備える。複数の電動車両は、互いに並列して車両外部の電気負荷に電気的に接続され、各々が電気負荷へ給電可能である。制御装置は、複数の電動車両から電気負荷への給電量を制御する。複数の電動車両の各々は、蓄電装置と、電力生成部とを含む。電力生成部は、与えられる給電指令値に従って、蓄電装置から電力の供給を受けて電気負荷への供給電力を生成する。制御装置は、複数の電動車両の各々に含まれる蓄電装置の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）に基づいて複数の電動車両間での給電量の配分を決定し、その配分に基づいて複数の電動車両の各々に対する給電指令値を生成する。

好ましくは、複数の電動車両の各々は、他の電動車両と通信可能な通信部をさらに含む。制御装置は、複数の電動車両のいずれかに実装され、他の電動車両に対して生成された給電指令値を通信部を介して他の電動車両へ送信する。

また、この発明によれば、電動車両は、他の電動車両に並列して車両外部の電気負荷に電気的に接続され、電気負荷へ給電可能な電動車両であって、蓄電装置と、電動機と、電力生成部とを備える。電動機は、蓄電装置から電力の供給を受けて駆動される。電力生成部は、与えられる給電指令値に従って、蓄電装置から電力の供給を受けて電気負荷への供給電力を生成する。給電指令値は、蓄電装置の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）と他の電動車両に搭載される蓄電装置の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）とに基づいて決定される、当該電動車両および他の電動車両間での電気負荷への給電量の配分に基づいて生成される。

好ましくは、電動車両は、他の電動車両と通信可能な通信部と、制御装置とをさらに備える。制御装置は、他の電動車両から通信部を介して受信する他の電動車両における状態量（ＳＯＣ）と当該電動車両における状態量（ＳＯＣ）とに基づいて当該電動車両および他の電動車両の各々に対する給電指令値を生成する。そして、制御装置は、他の電動車両に対して生成された給電指令値を通信部を介して他の電動車両へ送信する。

また、好ましくは、電動車両は、他の電動車両と通信可能な通信部と、制御装置とをさらに備える。制御装置は、当該電動車両における状態量（ＳＯＣ）を通信部を介して他の電動車両へ送信する。そして、制御装置は、他の電動車両において生成された当該電動車両に対する給電指令値を他の電動車両から通信部を介して受信する。電力生成部は、他の電動車両から受信した給電指令値に従って、蓄電装置から電力の供給を受けて電気負荷への供給電力を生成する。

また、この発明によれば、電力供給方法は、互いに並列して車両外部の電気負荷に電気的に接続された複数の電動車両から電気負荷へ電力を供給する電力供給方法であって、第１および第２のステップを備える。第１のステップでは、複数の電動車両の各々に含まれる蓄電装置の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）に基づいて複数の電動車両間での電気負荷への給電量の配分を決定し、その配分に基づいて複数の電動車両の各々に対する給電指令値を生成する。第２のステップでは、複数の電動車両の各々において、その生成された給電指令値に従って電気負荷へ電力を供給する。

この発明においては、互いに並列して車両外部の電気負荷に電気的に接続された複数の電動車両からその電気負荷へ電力を供給する。ここで、複数の電動車両の各々に含まれる蓄電装置の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）に基づいて複数の電動車両間での給電量の配分が決定され、その配分に基づいて複数の電動車両の各々に対する給電指令値が生成されるので、いずれかの電動車両において他の電動車両よりも早く給電不能になるケースを抑制することが可能となる。

したがって、この発明によれば、複数の電動車両から電気負荷へ同時に給電可能な機会を最大にすることが可能となる。その結果、電気負荷の要求電力が電動車両一台の給電能力を超える場合に対して最大限の対応が可能となる。

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

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電力システムの全体構成図である。図１を参照して、この電力システムは、接続ステーション１と、電動車両（以下、単に「車両」とも称する。）２，３，４と、供給線ＡＣＬ２，ＡＣＬ３，ＡＣＬ４と、住宅１００と、送電線ＰＳＬとを備える。

車両２，３，４は、それぞれ供給線ＡＣＬ２，ＡＣＬ３，ＡＣＬ４を介して接続ステーション１に電気的に接続され、住宅１００内の電力負荷（図示せず）へ交流電力を供給可能に構成される。接続ステーション１は、供給線ＡＣＬ２，ＡＣＬ３，ＡＣＬ４と住宅１００との間に設けられ、接続ステーション１に接続された車両２，３，４を住宅１００内の電力負荷と電気的に接続する。住宅１００は、車両２，３，４から交流電力の供給を受けるとともに、送電線ＰＳＬから交流電力（商用系統電力）を受電可能に構成される。

なお、図１では、３台の車両２，３，４が住宅１００へ交流電力を供給する場合について示されているが、車両の台数は３台に限定されるものではない。なお、以下の説明では、車両２，３，４を特定せずに用いる場合には「車両」とも総称し、供給線ＡＣＬ２，ＡＣＬ３，ＡＣＬ４を特定せずに用いる場合には「供給線ＡＣＬ」とも総称する。

図２は、図１に示した電力システムのより詳細な構成図である。図２を参照して、車両２，３，４の各々は、充放電可能に構成された蓄電装置ＢＡＴと、インバータＩＮＶ３と、通信部ＣＯＭとを含む。インバータＩＮＶ３は、蓄電装置ＢＡＴからの放電電力を受けて交流電力を生成する。通信部ＣＯＭは、供給線ＡＣＬ２，ＡＣＬ３，ＡＣＬ４を介して、各車両間および接続ステーション１との間で通信可能に構成される（以下、供給線ＡＣＬ２，ＡＣＬ３，ＡＣＬ４を介しての通信を「ＰＬＣ（Power Line Communications）通信」とも称する。）。

住宅１００は、電力負荷ＬＯＡＤと、受電部１００ａとを含む。電力負荷ＬＯＡＤは、住宅１００内で使用される照明機器や家電製品などを総括して示したものである。受電部１００ａは、商用系統電力を供給する送電線ＰＳＬを住宅１００内に引き込むための接続部材である。

接続ステーション１は、車両２，３，４にそれぞれ接続される供給線ＡＣＬ２，ＡＣＬ３，ＡＣＬ４を着脱自在に構成される。たとえば、供給線ＡＣＬ２，ＡＣＬ３，ＡＣＬ４の一端にプラグが設けられ、接続ステーション１側に各プラグを差込可能なコンセントが設けられる。そして、接続ステーション１は、供給線ＡＣＬ２，ＡＣＬ３，ＡＣＬ４を共通線に統合し、その共通線を電力負荷ＬＯＡＤと電気的に接続する。

また、接続ステーション１は、通信制御部１ａを含む。通信制御部１ａは、接続ステーション１に接続された車両２，３，４から電力負荷ＬＯＡＤへの給電を指示する指令を受付可能に構成されるとともに、供給線ＡＣＬ２，ＡＣＬ３，ＡＣＬ４を介してそれぞれ車両２，３，４と通信可能に構成される。そして、通信制御部１ａは、給電指示に従って、車両２，３，４の各々に対して供給開始指示を与える。

図３は、図２に示した車両２，３，４の各々の概略構成図である。なお、この発明に適用される車両は、充放電可能に構成された蓄電装置を備えていればどのような形態の車両であってもよいが、以下では、一例として、車両２，３，４のいずれもがハイブリッド自動車で構成される場合について説明する。

図３を参照して、車両２，３，４の各々は、制御装置ＥＣＵと、蓄電装置ＢＡＴと、コンバータＣＯＮＶと、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジンＥＮＧと、モデム２２と、マスター／スレーブ設定部２４とを含む。

蓄電装置ＢＡＴは、コンバータＣＯＮＶによって充放電可能に構成される。蓄電装置ＢＡＴは、たとえば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子で構成される。

コンバータＣＯＮＶは、正母線ＰＬおよび負母線ＮＬを介して蓄電装置ＢＡＴと電気的に接続される一方、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介してインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３と電気的に接続される。そして、コンバータＣＯＮＶは、蓄電装置ＢＡＴと主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換動作（降圧動作または昇圧動作）を行なうことで、蓄電装置ＢＡＴの充放電を制御する。具体的には、蓄電装置ＢＡＴを充電する場合には、コンバータＣＯＮＶは、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間の電圧を降圧して、充電電流を蓄電装置ＢＡＴへ供給する。一方、蓄電装置ＢＡＴを放電させる場合には、コンバータＣＯＮＶは、蓄電装置ＢＡＴの放電電圧を昇圧し、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介して放電電流をインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３へ供給する。

なお、正母線ＰＬに介装された電池電流検出部１０は、蓄電装置ＢＡＴの充放電電流Ｉｂａｔを検出し、その検出値を制御装置ＥＣＵへ出力する。また、正母線ＰＬと負母線ＮＬとの間に接続された電池電圧検出部１２は、蓄電装置ＢＡＴの出力電圧Ｖｂａｔを検出し、その検出値を制御装置ＥＣＵへ出力する。

インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、互いに並列して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続される。インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬから与えられる直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ駆動可能に構成される。さらに、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、車両の回生制動時などにおいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発電される交流電力を直流電力に変換して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給可能である。インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、たとえば、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路で構成され、それぞれ制御装置ＥＣＵから受けるスイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２に応じてスイッチング（回路開閉）動作を行なうことで、三相交流電力を発生する。

なお、主正母線ＭＰＬに介装された供給電流検出部１４は、コンバータＣＯＮＶとインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３との間で授受される母線電流ＩＤＣを検出し、その検出値を制御装置ＥＣＵへ出力する。また、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続された母線電圧検出部１６は、母線電圧ＶＤＣを検出し、その検出値を制御装置ＥＣＵへ出力する。さらに、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間には、平滑コンデンサＣが接続され、平滑コンデンサＣは、コンバータＣＯＮＶとＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３との間で授受される電力に含まれる変動成分を低減する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２から供給される交流電力を受けて回転駆動力を発生可能であるとともに、外部からの回転駆動力を受けて交流電力を発電可能に構成される。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機である。そして、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力軸は、動力分割装置６および駆動軸８を介して、エンジンＥＮＧと機械的に連結される。

エンジンＥＮＧは、ガソリンなどの化石燃料の燃焼により作動する内燃機関である。そして、エンジンＥＮＧが発生する駆動力は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からの駆動力ととともに、駆動軸８に設けられた動力伝達部７などを介して車輪（図示せず）へ伝達される。このとき、制御装置ＥＣＵは、エンジンによって発生される駆動力とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発生される駆動力とが最適な比率となるように制御を実行する。

インバータＩＮＶ３は、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２に並列して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続される。インバータＩＮＶ３は、コンバータＣＯＮＶを介して供給される蓄電装置ＢＡＴからの放電電力（直流電力）を受け、住宅１００の電力負荷ＬＯＡＤ（図２）へ供給するための交流電力を生成する。インバータＩＮＶ３は、たとえば、住宅１００内で使用される電力の形態に対応するように単相インバータから成る。そして、インバータＩＮＶ３は、生成した交流電力を供給線ＡＣＬ（正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎ）を介して住宅１００内の電力負荷ＬＯＡＤへ供給する。

なお、正供給線ＡＣＬｐに介装された供給電流検出部１８は、インバータＩＮＶ３からの供給電流ＩＡＣを検出し、その検出値を制御装置ＥＣＵへ出力する。また。正供給線ＡＣＬｐと負供給線ＡＣＬｎとの間に接続された供給電圧検出部２０は、インバータＩＮＶ３からの供給電圧ＶＡＣを検出し、その検出値を制御装置ＥＣＵへ出力する。

モデム２２は、他の車両および接続ステーション１（図１，図２）との間で通信可能に構成される。モデム２２は、正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎに接続され、供給線ＡＣＬを介したＰＬＣ通信によって、他の車両に搭載されたモデム２２および接続ステーション１の通信制御部１ａ（図２）との通信を実現する。なお、このモデム２２は、図２に示した通信部ＣＯＭに対応する。

マスター／スレーブ設定部２４は、接続ステーション１に接続される複数の車両から住宅１００の電力負荷ＬＯＡＤへの給電時、当該車両をマスター車として作動させるかスレーブ車として作動させるかを設定するための入力装置である。ここで、マスター車は、接続ステーション１に接続される複数の車両間における給電量の配分制御の実行を要求される車両であり、スレーブ車とは、マスター車から受ける給電指令値に従って供給電力を生成する車両である。なお、接続ステーション１に接続される車両の台数に拘わらずマスター車が１台となるように、各車両においてマスター／スレーブの設定を行なう。なお、このマスター／スレーブ設定部２４は、専用のスイッチで実現してもよいし、カーナビゲーション装置において実現してもよい。

制御装置ＥＣＵは、蓄電装置ＢＡＴから住宅１００の電力負荷ＬＯＡＤへ交流電力を供給するようにインバータＩＮＶ３を制御する。具体的には、まず、制御装置ＥＣＵは、モデム２２を介して接続ステーション１から供給開始指示を受信すると、接続ステーション１に接続される車両を互いに認識するために、自身を示す識別ＩＤをモデム２２を介して他の車両へ送信する。同様に、他の車両からも自身を示す識別ＩＤが送信されるので、制御装置ＥＣＵは、モデム２２を介して他の車両の識別ＩＤを受信する。

さらに、制御装置ＥＣＵは、蓄電装置ＢＡＴの充電状態（以下「ＳＯＣ（State of Charge）」とも称する。）を算出する。ここで、制御装置ＥＣＵは、マスター／スレーブ設定部２４により当該車両がマスター車として設定されているとき、モデム２２を介して他の車両（スレーブ車）のＳＯＣを受信する。そして、制御装置ＥＣＵは、当該車両を含む各車両のＳＯＣに基づいて各車両に対する給電指令値を生成し、モデム２２を介して他の車両へ対応の給電指令値を送信するとともに、当該車両の給電指令値に従ってインバータＩＮＶ３を制御する。

具体的には、制御装置ＥＣＵは、供給電圧検出部２０からの供給電圧ＶＡＣに基づいて、供給線ＡＣＬに生じている交流電圧（商用系統電力の電圧）を検出する。そして、制御装置ＥＣＵは、当該車両の給電指令値に一致し、かつ、検出された上記交流電圧に同期した交流電力を生成するように、インバータＩＮＶ３を制御する。

また、制御装置ＥＣＵは、マスター／スレーブ設定部２４により当該車両がスレーブ車として設定されているとき、算出した蓄電装置ＢＡＴのＳＯＣをモデム２２を介してマスター車へ送信する。そして、制御装置ＥＣＵは、モデム２２を介してマスター車からの給電指令値を受信し、その受信した給電指令値に従ってインバータＩＮＶ３を制御する。

具体的には、制御装置ＥＣＵは、マスター車から受信した給電指令値に一致し、かつ、供給電圧検出部２０によって検出される交流電圧に同期した交流電力を生成するように、インバータＩＮＶ３を制御する。

なお、商用系統電力が停電している場合には、マスター車の制御装置ＥＣＵは、予め定められた周波数（商用系統電力の周波数）を有し、かつ、当該車両の給電指令値に一致した交流電力を生成するようにインバータＩＮＶ３を制御する。そして、スレーブ車の制御装置ＥＣＵは、マスター車から受信した給電指令値に一致し、かつ、供給電圧検出部２０によって検出されるマスター車からの交流電圧に同期した交流電力を生成するように、インバータＩＮＶ３を制御する。

図４は、図３に示した制御装置ＥＣＵによる給電制御の構造を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図３および図４を参照して、制御装置ＥＣＵは、電池電圧検出部１２によって検出される蓄電装置ＢＡＴの出力電圧Ｖｂａｔおよび電池電流検出部１０によって検出される蓄電装置ＢＡＴの充放電電流Ｉｂａｔに基づいて、蓄電装置ＢＡＴのＳＯＣを算出する（ステップＳ１０）。なお、蓄電装置ＢＡＴのＳＯＣの算出手法としては、種々の公知の手法を用いることができる。

次いで、制御装置ＥＣＵは、マスター／スレーブ設定部２４からの信号に基づいて、当該車両がマスター車として設定されているか、それともスレーブ車として設定されているかを判定する（ステップＳ２０）。

ステップＳ２０において当該車両がマスター車として設定されているものと判定されると（ステップＳ２０において「マスター」）、制御装置ＥＣＵは、モデム２２を介して他の車両すなわち各スレーブ車から蓄電装置ＢＡＴのＳＯＣを受信する（ステップＳ３０）。そして、制御装置ＥＣＵは、当該車両を含む各車両における蓄電装置ＢＡＴのＳＯＣに基づいて、各車両に対する給電指令値を算出する（ステップＳ４０）。具体的には、制御装置ＥＣＵは、たとえば次式に基づいて各車両に対する給電指令値を算出する。

当該車両（マスター車）に対する給電指令値＝全給電量×（当該車両のＳＯＣ）／（各車両のＳＯＣの総和） …（１）
スレーブ車に対する給電指令値＝全給電量×（対応のスレーブ車のＳＯＣ）／（各車両のＳＯＣの総和） …（２）
ここで、全給電量は、接続ステーション１に接続される複数の車両から電力負荷ＬＯＡＤ（図２）へ供給される電力の総和であり、当該車両（マスター車）において決定してよいし、接続ステーション１または住宅１００側で決定してもよい。

上記の式に基づく各車両の給電配分の考え方は、蓄電装置ＢＡＴのＳＯＣが多い車両ほど給電の配分を大きくするものである。これにより、特定の車両（ＳＯＣが少ない車両）において他の車両よりも早期に給電不能になる事態をできる限り回避することが可能となる。言い換えると、複数の車両が同時に給電可能な時間を最大限確保することが可能となり、電力負荷ＬＯＡＤへの給電量が車両一台から供給可能な電力を超える場合に対して最大限の対応が可能となる。

ステップＳ４０において各車両に対する給電指令値が算出されると、制御装置ＥＣＵは、スレーブ車に対する給電指令値をモデム２２を介して対応のスレーブ車へ送信する（ステップＳ５０）。そして、制御装置ＥＣＵは、当該車両の蓄電装置ＢＡＴから電力負荷ＬＯＡＤへ当該車両の給電指令値に相当する交流電力が供給されるように、当該車両の給電指令値に従ってインバータＩＮＶ３を制御する（ステップＳ６０）。

一方、ステップＳ２０において当該車両がスレーブ車として設定されているものと判定されると（ステップＳ２０において「スレーブ」）、制御装置ＥＣＵは、モデム２２を介してマスター車へ蓄電装置ＢＡＴのＳＯＣを送信する（ステップＳ７０）。その後、制御装置ＥＣＵは、モデム２２を介してマスター車から当該車両に対する給電指令値を受信する（ステップＳ８０）。

そして、制御装置ＥＣＵは、マスター車から受信した給電指令値に相当する交流電力が当該車両の蓄電装置ＢＡＴから電力負荷ＬＯＡＤへ供給されるように、その受信した給電指令値に従ってインバータＩＮＶ３を制御する（ステップＳ９０）。

以上のように、この実施の形態１においては、接続ステーション１に接続されて互いに電気的に並列接続された車両２，３，４から住宅１００の電力負荷ＬＯＡＤへ交流電力を供給する。ここで、各車両に搭載された蓄電装置ＢＡＴのＳＯＣに基づいて各車両の給電量の配分が決定され、その配分に基づいて各車両に対する給電指令値が生成されるので、いずれかの車両において他の車両よりも早く給電不能になるケースを抑制することが可能となる。したがって、この実施の形態１によれば、複数の車両２，３，４から同時に住宅１００の電力負荷ＬＯＡＤへ給電可能な機会を最大にすることが可能となる。その結果、電力負荷ＬＯＡＤの要求電力が車両一台の給電能力を超える場合に対して最大限の対応が可能となる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、接続ステーション１に接続される複数の車両においてマスター車が決定され、スレーブ車からマスター車へ蓄電装置ＢＡＴのＳＯＣを送信し、マスター車において各車両のＳＯＣに応じて給電配分を決定するものとした。この実施の形態２では、接続ステーション１に接続される複数の車両において特にマスター／スレーブ関係を規定することなく、各車両から接続ステーション１へ蓄電装置ＢＡＴのＳＯＣを送信し、接続ステーション１において各車両のＳＯＣに応じて給電配分が決定される。

図５は、実施の形態２における接続ステーションの機能ブロック図である。図５を参照して、接続ステーション１＃は、制御部ＣＰＵと、モデム６２とを含む。モデム６２は、接続ステーション１＃に接続される各車両と制御部ＣＰＵとの間で通信可能に構成される。モデム６２は、主母線ＭＬに接続され、供給線ＡＣＬを介したＰＬＣ通信によって、各車両に搭載されたモデム２２（図示せず）との通信を実現する。

制御部ＣＰＵは、接続ステーション１に接続される車両を認識するために、モデム６２を介して各車両に対して識別ＩＤ照会指示を送信する。そして、制御部ＣＰＵは、モデム６２を介して各車両から識別ＩＤを受信する。

さらに、制御部ＣＰＵは、モデム６２を介して各車両のＳＯＣを受信する。そして、制御部ＣＰＵは、受信した各車両のＳＯＣに基づいて各車両に対する給電指令値を生成し、モデム６２を介して各車両へ対応の給電指令値を送信する。

なお、特に図示しないが、この実施の形態２における各車両は、蓄電装置ＢＡＴのＳＯＣをモデム２２を介して接続ステーション１の制御部ＣＰＵへ送信する。そして、各車両は、モデム２２を介して制御部ＣＰＵから給電指令値を受信し、その受信した給電指令値に従って蓄電装置ＢＡＴから電力負荷ＬＯＡＤへの給電を行なう。なお、この実施の形態２では、実施の形態１における各車両に設けられたマスター／スレーブ設定部２４は不要である。

図６は、図５に示した制御部ＣＰＵの制御構造を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図６を参照して、制御部ＣＰＵは、接続ステーション１に接続される各車両からモデム６２を介して蓄電装置ＢＡＴのＳＯＣを受信する（ステップＳ２１０）。次いで、制御部ＣＰＵは、受信した各車両のＳＯＣに基づいて、各車両に対する給電指令値を算出する（ステップＳ２２０）。具体的には、制御部ＣＰＵは、たとえば次式に基づいて各車両に対する給電指令値を算出する。

給電指令値＝全給電量×（対応の車両のＳＯＣ）／（各車両のＳＯＣの総和） …（３）
この式に基づく各車両の給電配分の考え方も、実施の形態１と同様に、蓄電装置ＢＡＴのＳＯＣが多い車両ほど給電の配分を大きくするものである。

そして、ステップＳ２２０において各車両に対する給電指令値が算出されると、制御部ＣＰＵは、その算出した給電指令値をモデム６２を介して対応の車両へ送信する（ステップＳ２３０）。

以上のように、この実施の形態２によれば、実施の形態１における効果に加えて、接続ステーション１に接続される複数の車両においてマスター／スレーブ関係を規定する必要がなくなる。

［実施の形態３］
図７は、実施の形態３による車両の概略構成図である。図７を参照して、この車両は、図３に示した車両において、インバータＩＮＶ３を取除くとともに、正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎの接続先をそれぞれモータジェネレータＭＧ１の中性点Ｎ１およびモータジェネレータＭＧ２の中性点Ｎ２に変更したものである。

上述したように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機である。さらに、この実施の形態３においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、三相分のコイルがＹ結線（星型結線）されたステータを備える。このＹ結線において、各コイルが互いに接続される点がモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２に相当する。

また、上述したように、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路で構成される。すなわち、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の各々は、上アーム側（正側）に３個のスイッチング素子および下アーム側（負側）に３個のスイッチング素子を含む。インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２から三相交流電力を発生させる場合には、上アーム側のスイッチング素子のうち１個、および下アーム側のスイッチング素子のうち１個をそれぞれ時間的に切換えてオン状態に駆動する。

一方、上アーム側および下アーム側の各々において、３個のスイッチング素子を一括してオン／オフ動作させることもできる。このような動作モードにおいては、上アーム側の３個のスイッチング素子は、互いに同じスイッチング状態（すべてオン、または、すべてオフ）とみなすことができ、また、下アーム側の３個のスイッチング素子も互いに同じスイッチング状態とみなすことができる。

このような動作モードでは、それぞれの相電圧は互いに等しくなるので、中性点を基準とする零電圧ベクトルを定義することができる。

図８は、零電圧ベクトルを生成する場合におけるインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の零相等価回路を示した図である。図８を参照して、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２が上述した零電圧ベクトルを生じるような動作モードを実行する場合には、インバータＩＮＶ１における上アーム側の３個のスイッチング素子ＴＲは上アームＡＲＭ１ｐとしてまとめて示され、インバータＩＮＶ１における下アーム側の３個のスイッチング素子ＴＲは下アームＡＲＭ１ｎとしてまとめて示される。同様に、インバータＩＮＶ２における上アーム側の３個のスイッチング素子ＴＲは上アームＡＲＭ２ｐとしてまとめて示され、インバータＩＮＶ２における下アーム側の３個のスイッチング素子ＴＲは下アームＡＲＭ２ｎとしてまとめて示される。

そして、図８に示される零相等価回路は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介して供給される直流電力を単相交流電力に変換し、中性点Ｎ１およびＮ２から正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎを介してその変換された単相交流電力を出力する単相インバータとみることができる。

そこで、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の各々において零電圧ベクトルを時間的に変化させ、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２をそれぞれ単相インバータとして動作するようにスイッチング制御することによって、蓄電装置ＢＡＴからの放電電力から交流電力を生成し、電力負荷ＬＯＡＤへ供給することができる。

なお、この実施の形態３による車両のその他の構成については、図３に示した車両と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

この発明の実施の形態３によれば、上述のこの発明の実施の形態における効果に加えて、各車両の構成を簡素化することができる。よって、この発明に係る電力システムをより安価に実現することができる。

なお、上記の各実施の形態においては、車両間および各車両と接続ステーションとの間の通信を、供給線を用いたＰＬＣ通信で実現する構成について説明したが、車両間または車両と接続ステーションとの間の通信は、このような通信方法に限られることはない。たとえば、通信ケーブルを別途設けてもよいし、無線ＬＡＮや携帯電話、ＰＨＳ、Bluetooth（登録商標）などの無線通信を用いてもよい。

また、上記の実施の形態１においては、マスター／スレーブ設定部２４を用いて各車両においてマスター車／スレーブ車の設定を行なうものとしたが、接続ステーション１に接続される複数の車両のうち特定の１台をマスター車に自動設定し、他の車両をスレーブ車に自動設定するようにしてもよい。

また、上記の各実施の形態において、蓄電装置ＢＡＴのＳＯＣに加えて、インバータＩＮＶ３の温度や蓄電装置ＢＡＴの温度など、蓄電装置ＢＡＴから電力負荷ＬＯＡＤへの給電可否に関する情報あるいは給電量を制限し得る情報をスレーブ車からマスター車へ送信し、それらの情報を加味して各車両に対する給電量の配分を決定するようにしてもよい。

また、上記においては、各車両は接続ステーションに接続されるものとしたが、車両間および各車両と接続ステーションとの接続は、このような接続方法に限られることはない。たとえば、特定の一台のみを住宅または接続ステーションに接続するとともに各車両を数珠繋ぎに接続するようにしてもよいし（電気的には電力負荷ＬＯＡＤに対して並列に接続される。）、電力負荷ＬＯＡＤに対して各車両を電気的に並列接続可能な接続コネクタを別途設けてもよい。

また、上記においては、複数のハイブリッド自動車から成る電力システムの場合について例示したが、共通の電力システム内に、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などの異なる種類の電動車両が含まれるような構成であってもよい。

なお、上記において、車両２，３，４および実施の形態３に示した車両の各々は、この発明における「電動車両」に対応し、電力負荷ＬＯＡＤは、この発明における「電気負荷」に対応する。また、各車両の制御装置ＥＣＵは、この発明における「制御装置」に対応し、各車両のインバータＩＮＶ３および制御装置ＥＣＵは、この発明における「電力生成部」を形成する。また、接続ステーション１＃の制御部ＣＰＵも、この発明における「制御装置」に対応する。さらに、各車両のモデム２２は、この発明における「通信部」に対応し、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、この発明における「電動機」に対応する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１による電力システムの全体構成図である。 図１に示す電力システムのより詳細な構成図である。 図２に示す各車両の概略構成図である。 図３に示す制御装置による給電制御の構造を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２における接続ステーションの機能ブロック図である。 図５に示す制御部の制御構造を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３による車両の概略構成図である。 零電圧ベクトルを生成する場合におけるインバータおよびモータジェネレータの零相等価回路を示した図である。

符号の説明

１，１＃ 接続ステーション、１ａ，ＣＯＭ 通信部、２，３，４ 車両、６ 動力分割装置、７ 動力伝達部、８ 駆動軸、１０ 電池電流検出部、１２ 電池電圧検出部、１４ 供給電流検出部、１６ 母線電圧検出部、１８ 供給電流検出部、２０ 供給電圧検出部、２２，６２ モデム、２４ マスター／スレーブ設定部、１００ 住宅、１００ａ 受電部、ＡＣＬ，ＡＣＬ２，ＡＣＬ３，ＡＣＬ４ 供給線、ＡＣＬｐ 正供給線、ＡＣＬｎ 負供給線、ＰＳＬ 送電線、ＢＡＴ 蓄電装置、ＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３ インバータ、ＬＯＡＤ 電力負荷、ＥＣＵ 制御装置、ＣＯＮＶ コンバータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＥＮＧ エンジン、ＰＬ 正母線、ＮＬ 負母線、ＭＰＬ 主正母線、ＭＮＬ 主負母線、Ｃ 平滑コンデンサ、ＣＰＵ 制御部、ＭＬ 主母線、Ｎ１，Ｎ２ 中性点、ＡＲＭ１ｐ，ＡＲＭ２ｐ 上アーム、ＡＲＭ１ｎ，ＡＲＭ２ｎ 下アーム。

Claims (6)

1. 互いに並列して車両外部の電気負荷に電気的に接続され、各々が前記電気負荷へ給電可能な複数の電動車両と、
   前記複数の電動車両から前記電気負荷への給電量を制御する制御装置とを備え、
   前記複数の電動車両の各々は、
   蓄電装置と、
   与えられる給電指令値に従って、前記蓄電装置から電力の供給を受けて前記電気負荷への供給電力を生成する電力生成部とを含み、
   前記制御装置は、前記複数の電動車両の各々に含まれる前記蓄電装置の充電状態を示す状態量に基づいて前記複数の電動車両間での前記給電量の配分を決定し、その配分に基づいて前記複数の電動車両の各々に対する前記給電指令値を生成する、電力システム。
2. 前記複数の電動車両の各々は、他の電動車両と通信可能な通信部をさらに含み、
   前記制御装置は、前記複数の電動車両のいずれかに実装され、前記他の電動車両に対して生成された前記給電指令値を前記通信部を介して前記他の電動車両へ送信する、請求項１に記載の電力システム。
3. 他の電動車両に並列して車両外部の電気負荷に電気的に接続され、前記電気負荷へ給電可能な電動車両であって、
   蓄電装置と、
   前記蓄電装置から電力の供給を受けて駆動される電動機と、
   与えられる給電指令値に従って、前記蓄電装置から電力の供給を受けて前記電気負荷への供給電力を生成する電力生成部とを備え、
   前記給電指令値は、前記蓄電装置の充電状態を示す状態量と前記他の電動車両に搭載される蓄電装置の充電状態を示す状態量とに基づいて決定される、当該電動車両および前記他の電動車両間での前記電気負荷への給電量の配分に基づいて生成される、電動車両。
4. 前記他の電動車両と通信可能な通信部と、
   前記他の電動車両から前記通信部を介して受信する前記他の電動車両における前記状態量と当該電動車両における前記状態量とに基づいて当該電動車両および前記他の電動車両の各々に対する前記給電指令値を生成し、前記他の電動車両に対して生成された前記給電指令値を前記通信部を介して前記他の電動車両へ送信する制御装置とをさらに備える、請求項３に記載の電動車両。
5. 前記他の電動車両と通信可能な通信部と、
   当該電動車両における前記状態量を前記通信部を介して前記他の電動車両へ送信し、前記他の電動車両において生成された当該電動車両に対する前記給電指令値を前記他の電動車両から前記通信部を介して受信する制御装置とをさらに備え、
   前記電力生成部は、前記他の電動車両から受信した前記給電指令値に従って、前記蓄電装置から電力の供給を受けて前記電気負荷への供給電力を生成する、請求項３に記載の電動車両。
6. 互いに並列して車両外部の電気負荷に電気的に接続された複数の電動車両から前記電気負荷へ電力を供給する電力供給方法であって、
   前記複数の電動車両の各々に含まれる蓄電装置の充電状態を示す状態量に基づいて前記複数の電動車両間での前記電気負荷への給電量の配分を決定し、その配分に基づいて前記複数の電動車両の各々に対する給電指令値を生成する第１のステップと、
   前記複数の電動車両の各々において、その生成された給電指令値に従って前記電気負荷へ電力を供給する第２のステップとを備える電力供給方法。

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