JP2009060727A - 電動車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部電源により充電可能な蓄電装置を搭載した電動車両において、ユーザの利便性を高めることを可能にする。
【解決手段】車両100は、予め設定された時刻に蓄電装置4の充電を開始する。タイマー制御部3はGPS信号に基づいて車両100の現在位置および現在時刻を算出する。タイマー制御部3は、現在位置から充電開始時刻を導出するためのデータを予め記憶する。タイマー制御部3は、このデータと算出した現在位置とに基づいて充電開始時刻を設定する。これにより、たとえば旅行や転居等の理由により車両を今までと異なる地域に移動させた場合にも、ユーザが充電開始時刻を再設定する必要がなくなる。よってユーザの負担を軽減することができる。
【選択図】図2
【解決手段】車両100は、予め設定された時刻に蓄電装置4の充電を開始する。タイマー制御部3はGPS信号に基づいて車両100の現在位置および現在時刻を算出する。タイマー制御部3は、現在位置から充電開始時刻を導出するためのデータを予め記憶する。タイマー制御部3は、このデータと算出した現在位置とに基づいて充電開始時刻を設定する。これにより、たとえば旅行や転居等の理由により車両を今までと異なる地域に移動させた場合にも、ユーザが充電開始時刻を再設定する必要がなくなる。よってユーザの負担を軽減することができる。
【選択図】図2
Description
本発明は電動車両に関し、特に、外部電源により充電可能な電動車両に関する。
電動車両は、蓄電装置(たとえば二次電池やキャパシタなど)を搭載し、かつ当該蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する。電動車両は、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などを含む。
近年では、これらの車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。この技術を用いることにより、たとえばハイブリッド自動車の燃料消費効率を高めることが期待できる。特に、各家庭に供給される商用電源(たとえば100Vあるいは200Vといった、比較的低い電圧の供給源)により電動車両に搭載された蓄電装置を充電する技術が注目されている。
商用電源により充電可能な電動車両を使用するユーザにとっては、蓄電装置の充電に要した電力量に対する料金は安いほど好ましい。たとえば深夜電力の料金が日中に使用される電力の料金よりも安い場合には、その深夜電力の時間帯に電動車両の蓄電装置を充電することによって充電に要する費用を低減することが可能になる。
しかし、ユーザの事情により電動車両の充電作業を深夜に行なうことが困難な場合も生じ得る。たとえば日中に電動車両を使用するユーザが深夜になるまで充電作業を待たなければならない場合、ユーザの負担が増える可能性が高くなる。このような問題を解決するため、ユーザが指定した充電開始時刻に車両の蓄電装置の充電を開始する方法を用いることが考えられる。
この方法を採用したバッテリ充電装置の例として、たとえば特開平11−214046号公報(特許文献1)に開示されたバッテリ充電装置が挙げられる。上記文献に開示されたバッテリ充電装置は、バッテリの放電量を求める放電量積算器と、商用電源の時間帯ごとの電気料金を記憶したメモリと、充電制御器とを備える。充電制御器は、放電量積算器により検出されたバッテリの放電量およびメモリに記憶された時間帯ごとの電気料金に基づいて、次回のバッテリの使用開始時までに低料金でバッテリを満充電させるための時間対充電電流パターンを演算する。
特開平11−214046号公報
特開平10−208194号公報
特開2002−204535号公報
特開2006−284348号公報
商用電源の時間帯ごとの電気料金は、地域あるいは国によって異なり得る。しかしながら特開平11−214046号公報(特許文献1)には、このような点は具体的に示されていない。したがって、上記したバッテリ充電装置をユーザが使用する場合、その使用地域に対応する商用電源の料金体系の入力、およびその料金体系に基づく充電開始時刻の入力が必要になる。このためユーザの利便性が低下する。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、外部電源により充電可能な蓄電装置を搭載した電動車両において、ユーザの利便性を高めることを可能にすることである。
本発明は要約すれば、外部電源により充電可能な電動車両である。電動車両は、蓄電装置と、充電装置と、第1の記憶部と、第2の記憶部と、時刻更新部と、開始指示部と、充電制御部とを備える。蓄電装置は、電動車両の駆動力の発生に用いられる電力を蓄積する。充電装置は、外部電源からの供給電力を用いて蓄電装置を充電する。第1の記憶部は、蓄電装置の充電開始時刻を示す第1のデータを記憶する。第2の記憶部は、電動車両の現在位置から充電開始時刻を導出するための第2のデータを記憶する。時刻更新部は、電動車両の現在位置と第2のデータとに基づいて充電開始時刻を算出するとともに、その算出結果を用いて第1のデータを更新する。開始指示部は、第1の記憶部から第1のデータを取得して、現在時刻が充電開始時刻に達した場合に蓄電装置の充電を開始するための開始指示を出力する。充電制御部は、開始指示に応答して充電装置を起動させる。
好ましくは、第2の記憶部は、第2のデータとして、予め定められた地域ごとに充電開始時刻が定められたデータを記憶する。時刻更新部は、電動車両の現在位置に対応する地域における充電開始時刻を算出する。
好ましくは、第2の記憶部は、第2のデータとして、タイムゾーンごとに充電開始時刻が定められたデータを記憶する。時刻更新部は、電動車両の現在位置に対応するタイムゾーンの充電開始時刻を算出する。
好ましくは、第2のデータは、予め定められた地域と商用電源の料金体系とを関連付けるための第3のデータと、料金体系として、商用電源の時間帯ごとの電気料金を示す第4のデータとを含む。時刻更新部は、電動車両の現在位置に対応する地域を決定するとともに、第3および第4のデータに基づいて、対応する地域において電気料金が最も安い時間帯内の時刻を、充電開始時刻に決定する。
好ましくは、時刻更新部は、現在時刻を算出するとともに、車両の現在位置に基づいて算出された現在時刻を修正する。開始指示部は、時刻更新部が示す現在時刻と充電開始時刻とを比較して、現在時刻が充電開始時刻に達したか否かを判定する。
本発明によれば、外部電源により充電可能な蓄電装置を搭載した電動車両を使用するユーザの利便性を高めることができる。
以下において、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、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
本発明の実施の形態においては、外部電源により充電可能な電動車両としてハイブリッド自動車を示す。ただし外部電源により充電可能な電動車両はハイブリッド自動車に限られず、たとえば電気自動車であってもよい。
本発明の実施の形態に従う車両100は、内燃機関(エンジン)と、蓄電装置と、その蓄電装置からの電力によって回転駆動する電動機とを搭載し、内燃機関および電動機から発生する駆動力を最適に配分することで、高い燃料消費効率を実現する。さらに、車両100に搭載された蓄電装置は、外部電源(一例として、商用電源)の電力によって充電可能である。
(1.本発明の実施の形態に従う車両の構成)
図1は、本発明の実施の形態に従う車両100の側面図である。図1を参照して、車両本体(ボデー)300には充電口200が形成される。充電口200には、商用電源から供給される電力を伝達するケーブルに接続されるコネクタ(図1に示さず)、および、そのコネクタに水や粉塵などが侵入するのを防止するための蓋204が設けられる。図1は、充電口200が車両本体300の左側面かつ前輪側に形成された構成を示す。ただし充電口200を形成する位置は特に限定されるものではない。
図1は、本発明の実施の形態に従う車両100の側面図である。図1を参照して、車両本体(ボデー)300には充電口200が形成される。充電口200には、商用電源から供給される電力を伝達するケーブルに接続されるコネクタ(図1に示さず)、および、そのコネクタに水や粉塵などが侵入するのを防止するための蓋204が設けられる。図1は、充電口200が車両本体300の左側面かつ前輪側に形成された構成を示す。ただし充電口200を形成する位置は特に限定されるものではない。
車両100は、ケーブルがコネクタに接続されたときに蓄電装置の充電を開始することが可能である。車両100は、予め設定された時刻に蓄電装置の充電を開始することも可能である。予め設定された時刻に開始される蓄電装置の充電を以後「タイマー充電」と呼ぶことにする。
充電口200の近傍には、ランプ211,212が設けられる。ユーザが車両100に対してタイマー充電を設定した場合、ランプ211は、タイマー充電が設定された時点から充電開始時刻までの間、点灯する。これにより、ユーザはタイマー充電が正しく設定されたことを確認することができる。現在時刻が充電開始時刻に達するとランプ211は消灯する。
ランプ212は、蓄電装置の充電の開始とともに点灯し、充電が終了すると消灯する。タイマー充電が設定されている場合には、ランプ212は、現在時刻が充電開始時刻に達すると点灯する。これによりユーザは蓄電装置の充電が行なわれていることを確認できる。
なお本実施の形態に従う車両100の車両本体(ボデー)には、内燃機関の作動に必要な燃料を給油するための給油口(図示しない)が形成されている。
車両100は、GPS(Global Positioning System)衛星500からの電波(GPS信号)を受ける。車両100は、GPS信号に基づいて、自身の現在位置および現在時刻を算出する。車両100は、算出した車両100の現在位置、および現在時刻に基づいてタイマー充電の開始時刻を設定する。本実施の形態によれば、ユーザがタイマー充電の開始時刻を設定しなくてもよいため、ユーザの負担を軽減できる。
以下、図2および図3を参照して、車両100の構成をより詳しく説明する。
図2は、車両100の概略構成図である。図2を参照して、車両100はパラレル/シリーズ式のハイブリッド自動車である。車両100は、駆動力を発生させるための電力を蓄える蓄電装置(BAT)4と、蓄電装置4を充放電するための充放電装置30と、充放電装置30を制御するための電力制御部2と、タイマー充電を実行するためのタイマー制御部3と、点灯装置40と、タイマー充電の開始時刻を表示するための表示部50と、入力部55と、スイッチ61,62とを備える。
図2は、車両100の概略構成図である。図2を参照して、車両100はパラレル/シリーズ式のハイブリッド自動車である。車両100は、駆動力を発生させるための電力を蓄える蓄電装置(BAT)4と、蓄電装置4を充放電するための充放電装置30と、充放電装置30を制御するための電力制御部2と、タイマー充電を実行するためのタイマー制御部3と、点灯装置40と、タイマー充電の開始時刻を表示するための表示部50と、入力部55と、スイッチ61,62とを備える。
蓄電装置4は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置4は、たとえば、リチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池などの二次電池、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子により構成される。
充放電装置30は、コンバータ(CONV)6と、主正母線MPLと、主負母線MNLと、コンデンサCと、第1インバータ(INV1)8−1と、第2インバータ(INV2)8−2と、モータジェネレータMG1と、モータジェネレータMG2とを含む。
コンバータ6は、蓄電装置4の入出力電圧と、主正母線MPL、主負母線MNL間の電圧とを相互に変換する。コンバータ6による電圧変換は電力制御部2からのスイッチング指令PWCに従って制御される。
コンデンサCは、主正母線MPL、主負母線MNL間の電圧を平滑化する。インバータ8−1,8−2はモータジェネレータMG1,MG2にそれぞれ対応して設けられる。インバータ8−1,8−2は、蓄電装置4に対して電気的に並列接続される。インバータ8−1,8−2は、直流電力と交流電力とを相互に変換する。
充放電装置30は、充電コネクタ25と、ACポート210と、電力線Lp,Ln,ACLp,ACLnとをさらに含む。
ACポート210は電力線Lpと電力線ACLpとを電気的に接続するとともに、電力線Lnと電力線ACLnとを電気的に接続する。ACポート210は電力線Lp,Lnにより充電コネクタ25に接続される。さらにACポート210は電力線ACLpおよびACLnによって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に接続される。
モータジェネレータMG1およびMG2の各々は、U相コイル、V相コイル、W相コイルが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3つのコイルが共通に接続される点が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に対応する。
外部電源240により蓄電装置4を充電する場合には、外部電源240からの電力は充電ケーブルを介して車両100に伝達される。充電ケーブルは、電力線PSLp,PSLnと、プラグ260,261とを含む。
プラグ260は外部電源240に電気的に結合されたコネクタ241に接続される。プラグ261は充電コネクタ25に接続される。これにより、電力線PSLp,Lp,ACLpが電気的に接続されるとともに、電力線PSLn,Ln,ACLnが電気的に接続される。
プラグ261が充電コネクタ25に接続されることにより、スイッチ62がオンする。たとえばスイッチ62は固定接点と可動接点とを有する機械スイッチである。スイッチ62がオンすると、電力制御部2に所定の電圧(図2の構成では、接地電圧)が与えられる。これにより、電力制御部2はプラグ261が充電コネクタ25に接続されたことを検知する。
外部電源240の供給電力の電圧値、種類(直流または交流)は特に限定されるものではない。たとえば外部電源240として各家庭に供給される商用電源を用いることができる。本実施の形態においては、外部電源240は、単相交流の商用電源(その電圧値が100Vもしくは200V)である。制御装置262は、外部電源240の供給電力の電圧値、電流容量等の情報を含む信号SACを出力する。信号SACは充電ケーブル内の信号線(図示せず)および充電コネクタ25と電力制御部2との間に設けられた信号線(図示せず)を通り、電力制御部2に送られる。電力制御部2は、たとえば信号SACに含まれる情報に基づいて、外部電源240から電力が供給されていることを検知する。
モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2に外部電源の電力が供給されることにより、インバータ8−1の交流側の各相に電力線PSLpの電圧が印加されるとともにインバータ8−2の交流側の各相に電力線PSLnの電圧が印加される。インバータ8−1,8−2はスイッチング指令PWM1,PWM2にそれぞれ応答してスイッチング動作を行なう。これによりインバータ8−1,8−2から主正母線MPLおよび主負母線MNLに所定の電圧値を有する直流電力が供給される。
より具体的には、インバータ8−1,8−2の各々は、交流側の3相分にそれぞれ対応する3つのアーム回路を有する。各アーム回路は、少なくとも1個のスイッチング素子を有する上アーム回路および下アーム回路を含む。
そして、インバータ8−1,8−2の各々において、各相に対応する上アーム回路を一括してオン/オフさせるとともに、各相に対応する下アーム回路についても同様に一括してオン/オフさせる。これによりインバータ8−1,8−2の各々において、3つの上アーム回路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る。同様に3つの下アーム回路も互いに同じスイッチング状態とみなすことができる。このようなスイッチング動作によって、それぞれの相電圧を互いに等しくできる。なお、このようなスイッチングモードは零相モードとも称される。
図3は、零相モード時におけるインバータ8−1,8−2およびモータジェネレータMG1,MG2の零相等価回路である。
図3を参照して、インバータ8−1,8−2が上述の零相モードに従ってスイッチング動作する場合には、インバータ8−1における3つの上アーム回路は上アームARM1pとしてまとめて示すことができ、インバータ8−1における3つの下アーム回路は下アームARM1nとしてまとめて示すことができる。上アームARM1pおよび下アームARM1nの各々は、スイッチング素子TRと還流ダイオードDとからなる。同様に、インバータ8−2における3つの上アーム回路は上アームARM2pとしてまとめて示すことができ、インバータ8−2における3つの下アーム回路は下アームARM2nとしてまとめて示すことができる。
図3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へ変換可能であるとともに、電力線ACLp,ACLnを介して中性点N1およびN2に入力される単相交流電力を直流電力へ変換可能な、単相インバータとみることができる。
すなわち、零相モードを実現できるようにインバータ8−1,8−2を制御することによって、インバータ8−1,8−2を単相インバータとして等価的に動作させることができる。これにより外部電源240から供給される単相交流電力を直流電力に変換し、かつその直流電力を主正母線MPL,主負母線MNLに供給することが可能になる。この直流電力によって、蓄電装置4が充電される。
図2に戻り、充放電装置30は、内燃機関ENGと、動力分割機構22とをさらに備える。内燃機関ENGは燃料の燃焼によって作動する。モータジェネレータMG1は、内燃機関ENGからの動力の一部を受けて発電可能である。モータジェネレータMG2は、蓄電装置(BAT)4からの電力により電動機として作動する。
内燃機関ENGおよびモータジェネレータMG1,MG2は、動力分割機構22を介して、互いに機械的に結合されている。動力分割機構22は、代表的には遊星歯車機構により構成される。
車両100の走行時において、充放電装置30は、車両の駆動力を発生する装置として機能する。インバータ8−1は、主として、電力制御部2からのスイッチング指令PWM1に応じて、モータジェネレータMG1で発生する交流電力を直流電力に変換する。インバータ8−2は、電力制御部2からのスイッチング指令PWM2に応じて、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交流電力に変換して、その交流電力をモータジェネレータMG2に供給する。動力分割機構22は、内燃機関ENGの作動によって発生する駆動力を2分割し、その一方をモータジェネレータMG1側へ配分するとともに、残りをモータジェネレータMG2へ配分する。
動力分割機構22からモータジェネレータMG1へ配分された駆動力は発電動作に用いられる。モータジェネレータMG1により生成された電力は蓄電装置4の充電に用いられたり、モータジェネレータMG2による駆動力の発生に用いられたりする。モータジェネレータMG2へ配分された駆動力は、モータジェネレータMG2で発生した駆動力と合成されて、駆動輪24の駆動に用いられる。
なお、蓄電装置の個数、容量は特に限定されるものではない。たとえば複数の蓄電装置が車両100に搭載されてもよい。蓄電装置4が外部電源240により充電された場合、蓄電装置4を十分に充電することができる。この場合には、内燃機関ENGを停止状態に維持したまま、モータジェネレータMG2で発生する駆動力のみを用いる走行、いわゆるEV(Electric Vehicle)走行が可能になる。たとえば蓄電装置の個数を増やすことによって多くの電力を蓄積することができるので、EV走行の距離を長くすることができる。
電力制御部2およびタイマー制御部3の各々は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、入出力インターフェイス部とを含むECU(Electronic Control Unit)である。
電力制御部2は電流センサ10,14および電圧センサ12,16からの情報に基づいて、充放電装置30を制御する。電流センサ10は電力線PLに流れる電流(蓄電装置4に入出力される電流)である電流Ibatを検知する。電圧センサ12は、電力線PL,NLの間の電圧Vbatを検知する。電流センサ14は、主正母線MPLに流れる電流IDCを検知する。電圧センサ16は主正母線MPLと主負母線MNLとの間の電圧VDCを検知する。電力制御部2は電流Ibat,IDCの値および電圧Vbat,VDCの値を受けて、スイッチング指令PWM1,PWM2,PWCを出力する。
タイマー制御部3は、現在時刻が充電開始時刻に達すると電力制御部2に充放電装置30を制御するよう指示する。
表示部50は、表示画面52を含む。表示画面52には、タイマー充電の開始時刻あるいは現在時刻が表示される。
入力部55は、操作ボタン56〜58を含む。ユーザにより操作ボタン56,57が押されると、表示画面52に表示された充電開始時刻あるいは現在時刻が変更される。ユーザにより操作ボタン58が押されると、表示画面52に表示された充電開始時刻がタイマー制御部3に入力されたり、表示画面52に表示された時刻が現在時刻として確定されたりする。本実施の形態では、充電開始時刻および現在時刻は、タイマー制御部3により設定することができる。したがって入力部55は本実施の形態の車両100にとって必須の構成ではない。ただし入力部55を車両100に設けることによりユーザが現在時刻あるいは充電開始時刻を設定できるので、車両100の付加価値を高めることができる。
タイマー制御部3にはスイッチ61が接続される。たとえばスイッチ61はスイッチ62と同様に機械スイッチである。ユーザがスイッチ61を押すと、タイマー制御部3に所定の電圧(図2の構成では、接地電圧)が与えられる。これにより、タイマー制御部3は、ユーザがタイマー充電を設定したことを検知する。応じてタイマー制御部3は、電力制御部2にタイマー充電の要求を示す信号S1を出力する。
電力制御部2は、信号S1に応答してタイマー充電を許可してよいか否かを判定する。そして電力制御部2はその判定結果を示す信号S4をタイマー制御部3に送る。なお、電力制御部2は信号S4を送信した後に待機状態(スリープモード)に移行する。これにより蓄電装置4の充電が開始されるまでの間における電力制御部2の消費電力が低減される。
信号S4に含まれる情報が、電力制御部2がタイマー充電を許可したことを示す場合、タイマー制御部3は信号S2を出力する。タイマー制御部3は、現在時刻が充電開始時刻に達すると、電力制御部2を起動するための信号S3を電力制御部2に出力する。電力制御部2は信号S3に応答して充放電装置30を動作させることにより蓄電装置4を充電する。さらに電力制御部2は、信号S5を出力する。
車両100は、さらに、DC/DCコンバータ20と、補機バッテリSBとを備える。DC/DCコンバータ20は蓄電装置4に対してコンバータ6と並列に電気的に接続される。DC/DCコンバータ20は、蓄電装置4から放電された電力を降圧して補機電力を生成する。補機電力の電圧は蓄電装置の充放電電圧(たとえば、288V)に比較して低く設定される(たとえば、12Vもしくは24V)。
DC/DCコンバータ20で生成された補機電力は、電力線DCLを介して、車両100の図示しないさまざまな補機へ供給されるとともに、その一部は補機バッテリSBに供給される。補機バッテリSBは補機電力を蓄える。
補機バッテリSBにより、車両100が休止状態(イグニッションオフ状態)であっても、各補機に補機電力を供給できる。補機バッテリSBに蓄えられた電力は、たとえば電力制御部2と、タイマー制御部3と、点灯装置40とに供給される。
なお、補機バッテリSBは、たとえば蓄電装置4とともに外部電源240によって充電される。たとえば蓄電装置4が充電されている間にDC/DCコンバータ20を動作させることにより蓄電装置4と補機バッテリSBとを充電することができる。
点灯装置40は、ランプ211,212と、ランプ211,212をそれぞれ駆動するための駆動装置221,222とを含む。ランプ211,212はたとえばLED(発光ダイオード)である。LEDがランプ211,212に用いられることにより、消費電力を低減することが可能になる。また、LEDは比較的指向性の鋭い光を発するので、ユーザはランプ211,212の各々が点灯しているか否かを容易に判断できる。すなわちユーザは車両100から離れていても、蓄電装置4の状態(充電中あるいは充電前等)を容易に判断できる。
たとえばランプ211,212からそれぞれ発せられる光の色は緑および赤である。ランプ211,212から発せられる光の色を異ならせることにより、ユーザがランプ211,212のいずれが点灯しているのかを容易に識別できる。
駆動装置221は信号S2に応答してランプ211を駆動する。同様に駆動装置222は信号S5に応答してランプ212を駆動する。
タイマー制御部3は、GPS信号を受けて現在時刻および車両100の現在位置を算出する。タイマー制御部3は算出した現在時刻に基づいて表示画面52に表示される現在時刻を更新する。さらにタイマー制御部3は、車両100の現在位置から充電開始時刻を導出するための情報を予め記憶する。タイマー制御部3は、この情報と、算出した車両100の現在位置とに基づいて充電開始時刻を決定する。
図4は、タイマー制御部3および電力制御部2の機能ブロック図である。図4を参照して、タイマー制御部3は、設定部71と、記憶部72と、指示部73とを含む。電力制御部2は、判定部81と、充電制御部82と、終了部83とを含む。
タイマー制御部3および電力制御部2は、補機バッテリSBから供給される電力により動作する。判定部81は、充電制御部82および終了部83への電源供給および電源供給の停止を切換えるスイッチ63を制御する。スイッチ63がオフした場合、充電制御部82および終了部83は停止する。
GPSアンテナ90はGPS衛星500からの電波信号であるGPS信号を受信して、その信号(GPS信号)を設定部71に出力する。
設定部71は、GPS信号に含まれる情報に基づいて現在時刻および車両の現在位置を算出する。なお、現在時刻および車両の現在位置の算出方法については公知の方法を用いることができる。以下に、その方法の例を説明する。
GPSは、多数の衛星の発する信号のうち、受信可能な位置にある複数の衛星の信号を捕捉して受信機の位置を決定するシステムである。各衛星は正確な原子時計を有しており、衛星の位置と信号の送信時刻とを含むデータを送信する。
タイマー制御部3(設定部71)に内蔵される時計の時刻と、衛星の時計の時刻とが一致していれば、各衛星と車両100との距離は、電波到来時刻と電波の送信時刻と電波の速度とから計算される。各衛星の位置を中心として、その中心から車両100までの距離を半径とする球面を仮定すると、車両100の位置は複数の球面の交点として計算される。よって設定部71は3個のGPS衛星からの信号を受けることにより車両100の位置を特定できる。
ただし、設定部71に内蔵される時計は原子時計ほど正確ではない。よって、GPS衛星の時計が示す時刻とタイマー制御部3に内蔵される時計が示す時刻との間には誤差(以下dtと記す)がある。このため4つの未知数、すなわち車両100の位置(x,y,z)と誤差dtが存在する。これらの未知数を決定するためには、4個の衛星からの信号が必要となる。すなわち4個の衛星からの信号により(x,y,z,dt)を未知数とする4元連立方程式が得られる。設定部71は、この方程式を解くことによって車両100の位置と正しい現在時刻とを決定する。
設定部71は、自身が算出する現在時刻を、GPS信号に基づいて算出した現在時刻に更新する。
なお、ユーザが入力部55の操作ボタン56〜58(図2参照)を操作することにより充電開始時刻が設定されてもよい。この場合、ユーザが操作ボタン56を押すことにより充電開始時刻を遅らせる指示が入力部55から設定部71に送られる。ユーザが入力部55の操作ボタン57を押すことにより充電開始時刻を早める指示が入力部55から設定部71に送られる。設定部71はこれらの指示に応答して充電開始時刻を早めたり遅らせたりする。ユーザが入力部55の操作ボタン58(図2参照)を押すことにより設定部71は充電開始時刻を設定する。
記憶部72は車両の現在位置から充電開始時刻を導出するためのデータD2を記憶する。記憶部74は充電開始時刻を示すデータD1を記憶する。ユーザがスイッチ61を押すと、指示部73は記憶部74からデータD1を取得することにより充電開始時刻の情報を取得する。これによりユーザが充電開始時刻を設定しなくてもよくなるのでユーザの負担を軽減することができる。
指示部73は判定部81にタイマー充電要求を示す信号S1を送信する。判定部81は、信号S1に応答して、タイマー充電を許可してよいか否かを判定する。具体的には判定部81はスイッチ62がオンしているか否かを検知する。スイッチ62がオン状態であることは充電ケーブルが充電コネクタに接続されたことを意味する。さらに判定部81は信号SACを受けて、外部電源240からの交流電力が充電コネクタ25に届いているか否かを判定する。判定部81はこれらの判定結果に基づいて、タイマー充電を許可するか否かを示す信号S4を指示部73に出力する。
判定部81は信号S4を送信した後にスイッチ63をオフする。
指示部73は、信号S4を受けて、タイマー充電が許可されたか否かを判定する。タイマー充電が許可された場合には、指示部73は、記憶部72から充電開始時刻の情報を取得する。さらに、指示部73は駆動装置221に信号S2を送る。駆動装置221は信号S2に応答してランプ211を点灯させる。
指示部73は、信号S4を受けて、タイマー充電が許可されたか否かを判定する。タイマー充電が許可された場合には、指示部73は、記憶部72から充電開始時刻の情報を取得する。さらに、指示部73は駆動装置221に信号S2を送る。駆動装置221は信号S2に応答してランプ211を点灯させる。
指示部73は、設定部71から現在時刻の情報を受ける。指示部73は、現在時刻が充電開始時刻に達したときに判定部81に信号S3を送信する。判定部81は信号S3に応じてスイッチ63をオンする。これにより充電制御部82および終了部83が起動する。タイマー充電が設定された時点から蓄電装置の充電が開始される時点までの間に充電制御部82と終了部83とが停止しているので、この期間における電力制御部2の消費電力を低減することができる。さらに指示部73は駆動装置221にランプ211を停止させる。
充電制御部82は補機バッテリSBから電力が供給されると充放電装置30を起動させる。さらに充電制御部82は信号S5を駆動装置222に送る。駆動装置222は信号S5に応答してランプ212を点灯させる。
充電制御部82は、電流Ibat,電圧Vbatに基づいて蓄電装置4の充電状態を示す値を算出し、その値を終了部83に出力する。終了部83は、蓄電装置4の充電状態を示す値に基づいて蓄電装置4の充電終了条件が満たされるか否かを判定する。終了部83は充電終了条件が満たされる場合には、充放電装置30の動作を終了するよう充電制御部82に指示する。充電制御部82は終了部83の指示に応じて充放電装置30を停止させるとともに、駆動装置222にランプ212を停止させる。
なお、終了部83は電流Ibat,電圧Vbatに基づいて蓄電装置4の充電状態を示す値を算出するとともにその値に基づいて蓄電装置4の充電終了条件が満たされるか否かを判定してもよい。
図5は、電力制御部2およびタイマー制御部3の動作を説明するためのタイミングチャートである。なお、図5では、信号がH(論理ハイ)レベルである状態は論理が有効であることを示す。また、図5においてある信号がL(論理ロー)レベルからHレベルに切換わった状態とは、その信号が送信された状態に対応する。
図5および図4を参照して、時刻tAにおいてスイッチ61(図5ではタイマーSWと示す)がオンする。これにより信号S1がHレベルとなる。応じて判定部81は、タイマー充電を許可してよいかどうかを判定する。ここで、ユーザがスイッチ61を再び押した場合、指示部73はタイマー充電の設定を解除する(時刻tB)。具体的には指示部73は、信号S1のレベルをHレベルからLレベルに変化させる。判定部81は信号S1の変化に応じてタイマー充電の許可判定を中止する。よってタイマー制御部3および電力制御部2の各々の状態は時刻tA以前の状態に戻る。
時刻t1においてユーザがスイッチ61を押すと、信号S1が立ち上がってHレベルになるとともに判定部81によるタイマー充電の許可判定が開始される。時刻t2において判定部81はタイマー充電の許可を指示部73に知らせるため、信号S4のレベルをLレベルからHレベルに変化させる。指示部73は信号S4に応答して信号S2のレベルをLレベルからHレベルに変化させる。信号S2に応答して駆動装置221がランプ211を点灯させる。すなわち時刻t2においてタイマー充電の設定が完了する。
時刻t3は、充電開始時刻に対応する。時刻t3において指示部73は信号S3のレベルをLレベルからHレベルに変化させる。判定部81は信号S3に応答してスイッチ63をオンする。これにより充電制御部82は起動し、かつ充放電装置30の動作を開始させる。したがって時刻t3において蓄電装置の充電が開始される。
さらに、時刻t3において、判定部81は信号S5のレベルをLレベルからHレベルに変化させる。信号S5に応答して駆動装置222がランプ212を点灯させる。一方、時刻t3において指示部73は信号S2のレベルをHレベルからLレベルに変化させる。これにより駆動装置221はランプ211を消灯させる。つまり時刻t3においてランプ211が消灯するとともにランプ212が点灯する。
時刻t4において、終了部83は蓄電装置の充電状態が所定の状態を満たしたと判定する。終了部83は蓄電装置の充電を終了するように充電制御部82に指示する。充電制御部82は終了部83の指示を受けて、充放電装置30を停止させるとともに、信号S5のレベルをHレベルからLレベルに変化させる。駆動装置222は信号S5に応じてランプ212を消灯させる。
このように、充電開始前、充電中、および充電完了後で点灯装置40の点灯パターンを異ならせることにより、ユーザは、現時点での蓄電装置の充電状態を容易に把握することができる。
図6は、電力制御部2およびタイマー制御部3の動作を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、一定の時間ごとあるいは所定の条件の成立時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、ステップST1〜ST9の処理はタイマー制御部3(主として指示部73)が実行する処理を示し、ステップST11〜ST18の処理は、電力制御部2(主として判定部81)が実行する処理である。
まずステップST1において、タイマー制御部3は、スイッチ61がオンしたか否かを判定する。スイッチ61がオフ状態の場合(ステップST1においてNO)、タイマー制御部3の処理は終了する。スイッチ61がオンした場合(ステップST1においてYES)、タイマー制御部3は電力制御部2にタイマー充電要求(信号S1)を出力する。
電力制御部2は、タイマー充電要求を示す信号S1に応答して充電許可を判定する(ステップST11)。具体的には、判定部81はスイッチ62がオン状態か否かを判定する。さらに、判定部81は信号SACを受けて、外部電源240からの交流電力が充電コネクタ25に届いているか否かを判定する。たとえばスイッチ62がオン状態であり、かつ外部電源240からの交流電力が充電コネクタ25に届いている場合には、判定部81は、タイマー充電を許可する。この場合、判定部81は、判定結果、すなわちタイマー充電を許可したことを示す信号S4をタイマー制御部3(指示部73)に送信する(ステップST12)。
判定部81は信号S4を送信した後にスイッチ63をオフする。これにより電力制御部2の動作モードはスリープモードに移行する(ステップST13)。
タイマー制御部3は、電力制御部2による充電許可の判定結果を示す信号S4を受信する(ステップST3)。タイマー制御部3は、信号S4のレベル(HレベルまたはLレベル)に基づいて、電力制御部2がタイマー充電を許可したか否かを判定する(ステップST4)。タイマー充電が許可されていない場合(ステップST4においてNO)、タイマー制御部3の処理は終了する。タイマー充電が許可された場合(ステップST4においてYES)、指示部73は、記憶部72に記憶された開始予約時刻を読み出すことにより充電開始時刻を設定する(ステップST5)。
次に指示部73は信号S2を駆動装置221に送信して、ランプ211を点灯させる(ステップST6)。
続いてタイマー制御部3は、現在時刻が充電開始時刻に達したか否かを判定する(ステップST7)。現在時刻が充電開始時刻に達していない場合(ステップST7においてNO)、ステップST6の処理が繰返される。現在時刻が充電開始時刻に達した場合(ステップST7においてYES)、タイマー制御部3は、電力制御部2を起動するための信号S3を電力制御部2に送信する(ステップST8)。続いてタイマー制御部3は、駆動装置221にランプ211を消灯させる(ステップST9)。ステップST9の処理が終了すると、タイマー制御部3の全体の処理が終了する。
電力制御部2は、信号S3に応答して充電を開始する(ステップST14)。判定部81は、まずスイッチ63をオンする。これにより充電制御部82、終了部83に補機バッテリSBに蓄積された電力が供給される。さらに、判定部81は、充電制御部82に充電開始を指示する。充電制御部82は、判定部81からの指示を受けて充放電装置30の制御を開始する。
ステップST15において、電力制御部2は信号S5を駆動装置222に送信してランプ212を点灯させる。
続いて電力制御部2は、蓄電装置の充電終了条件が成立したか否かを判定する(ステップST16)。たとえば充電制御部82は蓄電装置の充電状態の値を算出する。終了部83は、その値が所定の値(たとえば80%)に達した場合に充電終了条件が成立したと判定する。
充電終了条件が成立しない場合(ステップST16においてNO)、ステップST16の処理が繰返される。一方、充電終了条件が成立した場合(ステップST16においてYES)、終了部83は充電制御部82に充電を終了する指示を送る。充電制御部82はこの指示を受けて充放電装置30を停止させる。これにより蓄電装置の充電が終了する(ステップST17)。さらに電力制御部2は、ランプ212を消灯させる(ステップST18)。これによりランプ211,212はともに消灯した状態となる。ステップST18の処理が終了すると、電力制御部2の処理が終了する。
(2.充電開始時刻の設定)
図7は、記憶部72に記憶されるデータD2の例を示す図である。
図7は、記憶部72に記憶されるデータD2の例を示す図である。
図7を参照して、データD2は、地域名(地域1〜地域4)を含む。なお、本実施の形態では、地域名は複数の地域を区別するためのものであるので、具体的な名称である必要はない。
データD2は、さらに各地域に対応する経度および緯度を含むとともに、その地域に対して定められた充電開始時刻および充電終了時刻を含む。充電開始時刻および充電終了時刻は、具体的には電力会社が供給する商用電力の料金が最も安くなる時間帯となるように予め定められる。
ただし、地域によっては時間帯に拘らず電力料金が一定であることも考えられる。このような地域に対応する充電開始時刻は、たとえば深夜のように車両100が停止している可能性が高い時間帯での所定の時刻(たとえば午前1時)に予め設定される。なお、データD2において、地理的範囲の単位はたとえば国であってもよい。
図8は、記憶部72に記憶されるデータD2の別の例を示す図である。
図8を参照して、データD2は、複数のタイムゾーンの名称を含む。タイムゾーンとは一般的に、共通の標準時を使う地域全体を意味する。たとえば米国では東部標準時(EST)等、複数のタイムゾーンが存在する。
図8を参照して、データD2は、複数のタイムゾーンの名称を含む。タイムゾーンとは一般的に、共通の標準時を使う地域全体を意味する。たとえば米国では東部標準時(EST)等、複数のタイムゾーンが存在する。
データD2は、さらに、各タイムゾーンに対応する経度を含むとともに、そのタイムゾーンに対して定められた充電開始時刻および充電終了時刻を含む。
図9は、設定部71による充電開始時刻の設定処理を説明するフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、たとえば一定の時間ごと、あるいは所定の条件の成立時(たとえばユーザが車両100に停止を指示した場合)にメインルーチンから呼び出されて実行される。
図9および図4を参照して、設定部71は、GPS信号に基づいて車両100の現在位置を算出する(ステップST21)。次に設定部71は、記憶部72に記憶されるデータD2(具体的には図7あるいは図8に示すデータD2)に基づいて充電開始時刻を算出する(ステップST22)。具体的に説明すると、設定部71は、まず、車両の現在位置およびデータD2に基づいて車両の現在位置に対応する地域(またはタイムゾーン)を決定する。次に設定部71は、データD2に基づいて、その地域(またはタイムゾーン)に対応する充電開始時刻を決定する。
続いて設定部71は、記憶部74に記憶されるデータD1を読出す。設定部71はデータD2に基づいて算出した充電開始時刻と、データD1が示す充電開始時刻とを比較する(ステップST23)。
設定部71は、2つのデータ(すなわち充電開始時刻)が一致するか否かを判定する(ステップST24)。2つのデータが一致する場合(ステップST24においてYES)、記憶部74に記憶されるデータD1を更新する必要はない。したがってこの場合には全体の処理が終了する。一方、2つのデータが異なる場合(ステップST24においてNO)、設定部71は、記憶部74に記憶されるデータD1(充電開始時刻)をステップST22において算出した充電開始時刻に変更する(ステップST25)。これにより記憶部74に記憶されるデータD1が更新される。ステップST25の処理が終了すると全体の処理が終了する。
このように本実施の形態によれば、電動車両(設定部71)は自身の現在位置に応じて充電開始時刻を設定する。これにより、たとえば旅行や転居等の理由により電動車両を今までと異なる地域に移動させた場合にも、ユーザが充電開始時刻を設定する必要がなくなる。
さらに本実施の形態によれば、商用電源の電気料金が最も安くなる時間帯に電動車両を充電することができる。これにより電動車両の充電に伴うユーザの金銭的負担を軽減することができる。
さらに、本実施の形態によれば、電動車両(設定部71)はGPS信号に基づいて現在時刻(設定部71が算出した現在時刻)を更新する。たとえば2つのタイムゾーンの境界を跨るように電動車両を移動させた場合には、それら2つのタイムゾーンの標準時の時差に応じて現在時刻も修正しなければならない。さもなければ本来の充電開始時刻と異なる時刻に充電が開始されるので、たとえば電気料金が最も安い時間帯と異なる時間帯に電動車両が充電される可能性がある。本実施の形態では、設定部71がGPS信号に基づいて現在時刻を修正する。指示部73は修正された現在時刻の情報を受ける。よって、本実施の形態によれば上述の問題を回避できるとともに、ユーザが現在時刻を修正する手間を省くことができる。
以上の点により、本実施の形態によれば料金体系あるいはタイムゾーンが異なる地域でも自動的に最適な充電が可能になる。よって、ユーザの利便性を高めることができる。
なお、現在時刻を修正するための方法はGPS信号を利用する方法に限定されない。たとえば電波時計に用いられる電波信号(時間情報を含む信号)を利用してもよいし、テレビあるいはラジオの時報の信号を利用してもよい。
(充電開始時刻の設定の変形例)
図10は、記憶部72に記憶されるデータD2のさらに別の例を示す図である。図10を参照して、データD2はデータD21,D22を含む。データD21は、充電開始時刻および充電終了時刻に代えて料金体系の名称を含む点で図7に示すデータD2と異なる。データD22は、複数の料金体系(体系A,B等)の詳細な内容を含む。具体的にはデータD22は時間帯ごとの電気料金の値を含む。
図10は、記憶部72に記憶されるデータD2のさらに別の例を示す図である。図10を参照して、データD2はデータD21,D22を含む。データD21は、充電開始時刻および充電終了時刻に代えて料金体系の名称を含む点で図7に示すデータD2と異なる。データD22は、複数の料金体系(体系A,B等)の詳細な内容を含む。具体的にはデータD22は時間帯ごとの電気料金の値を含む。
なお、設定部71による充電開始時刻の設定処理は図9のフローチャートに示す処理とほぼ同様である。ただし、ステップS22において、設定部71は、まず車両の現在位置およびデータD21に基づいて車両の現在位置に対応する地域、およびその地域における商用電源の電気料金体系を決定する。次に設定部71は、データD22に基づいて、その料金体系において最も料金が低くなる時間帯を決定し、その時間帯において充電が行なわれるように充電開始時刻を決定する。具体的には設定部71は、最も料金が低くなる時間帯の始まりの時刻を充電開始時刻に設定する。たとえば料金体系Aにおいては1kWhあたりの料金は、0時から4時までの時間帯ではn1、4時から20時までの時間帯ではn2、20時から24時(0時)までの時間帯ではn3である。ここでn1<n3<n2であるとする。この場合、設定部71は、0時から4時までの時間帯の始まりの時刻、すなわち0時を充電開始時刻に設定する。
料金体系Bにおいては、1kWhあたりの料金は、0時から6時までの時間帯ではn4、6時から24時(0時)までの時間帯ではn5である。ここでn4<n5であるとする。この場合も、設定部71は、0時から6時までの時間帯の始まりの時刻、すなわち0時を充電開始時刻に設定する。
なお、料金が最も安い時間帯に充電が行なわれるのであれば、充電開始時刻の始まりの時刻はその時間帯の始まりの時刻でなくてもよい。上述の料金体系A,Bの場合には、たとえば充電開始時刻が午前1時であってもよい。また、データD21ではタイムゾーンと料金体系とが結び付けられていてもよい。
このように車両の現在位置に対応する地域の商用電源の料金体系に基づいて充電開始時刻を設定することにより、料金体系あるいはタイムゾーンが異なる地域でも自動的に最適な充電が可能になる。
なお、図2には、外部電源により充電可能なハイブリッド自動車の例として、動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ/パラレル型ハイブリッドシステムを示した。ただし、パラレル型ハイブリッド自動車およびシリーズ型ハイブリッド自動車に対しても本発明は適用可能である。
また、本実施の形態では、充電開始時刻は、データD2に記憶される開始時刻に基づいて定められるものとした。ただしデータD2には開始時刻が含まれず終了時刻が含まれる場合も考えられる。この場合には、終了時刻に基づいて充電開始時刻が決定されてもよい。設定部71は、たとえば終了時刻から所定の時間だけ前の時刻を充電開始時刻に設定する。なお、設定部71が終了予約時刻から充電開始時刻を設定する方法は、この方法に限られるものではない。
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。
2 電力制御部、3 タイマー制御部、4 蓄電装置、6 コンバータ、8−1,8−2 インバータ、10,14 電流センサ、12,16 電圧センサ、20 DC/DCコンバータ、22 動力分割機構、24 駆動輪、25 充電コネクタ、30 充放電装置、40 点灯装置、50 表示部、52 表示画面、55 入力部、56〜58 操作ボタン、61〜63 スイッチ、71 設定部、72,74 記憶部、73 指示部、81 判定部、82 充電制御部、83 終了部、90 GPSアンテナ、100 車両、200 充電口、204 蓋、210 ACポート、211,212 ランプ、221,222 駆動装置、240 外部電源、241 コネクタ、260,261 プラグ、262 制御装置、300 車両本体、500 GPS衛星、ARM1n,ARM2n 下アーム、ARM1p,ARM2p 上アーム、C コンデンサ、D 還流ダイオード、ENG 内燃機関、MG1,MG2 モータジェネレータ、MNL 主負母線、MPL 主正母線、N1,N2 中性点、SB 補機バッテリ、Lp,Ln,ACLp,ACLn,PSLp,PSLn,PL,NL,DCL 電力線、TR スイッチング素子。
Claims (5)
- 外部電源により充電可能な電動車両であって、
前記電動車両の駆動力の発生に用いられる電力を蓄積するための蓄電装置と、
前記外部電源からの供給電力を用いて前記蓄電装置を充電する充電装置と、
前記蓄電装置の充電開始時刻を示す第1のデータを記憶する第1の記憶部と、
前記電動車両の現在位置から前記充電開始時刻を導出するための第2のデータを記憶する第2の記憶部と、
前記電動車両の現在位置と前記第2のデータとに基づいて前記充電開始時刻を算出するとともに、その算出結果を用いて前記第1のデータを更新する時刻更新部と、
前記第1の記憶部から前記第1のデータを取得して、現在時刻が前記充電開始時刻に達した場合に前記蓄電装置の充電を開始するための開始指示を出力する開始指示部と、
前記開始指示に応答して前記充電装置を起動させる充電制御部とを備える、電動車両。 - 前記第2の記憶部は、前記第2のデータとして、予め定められた地域ごとに前記充電開始時刻が定められたデータを記憶し、
前記時刻更新部は、前記電動車両の現在位置に対応する地域における前記充電開始時刻を算出する、請求項1に記載の電動車両。 - 前記第2の記憶部は、前記第2のデータとして、タイムゾーンごとに前記充電開始時刻が定められたデータを記憶し、
前記時刻更新部は、前記電動車両の現在位置に対応するタイムゾーンの前記充電開始時刻を算出する、請求項1に記載の電動車両。 - 前記第2のデータは、
予め定められた地域と商用電源の料金体系とを関連付けるための第3のデータと、
前記料金体系として、前記商用電源の時間帯ごとの電気料金を示す第4のデータとを含み、
前記時刻更新部は、前記電動車両の現在位置に対応する地域を決定するとともに、前記第3および第4のデータに基づいて、前記対応する地域において前記電気料金が最も安い時間帯内の時刻を、前記充電開始時刻に決定する、請求項1に記載の電動車両。 - 前記時刻更新部は、現在時刻を算出するとともに、前記車両の現在位置に基づいて算出された現在時刻を修正し、
前記開始指示部は、前記時刻更新部が示す現在時刻と前記充電開始時刻とを比較して、現在時刻が前記充電開始時刻に達したか否かを判定する、請求項1から4のいずれか1項に記載の電動車両。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20101102 |