JP2011188731A - プラグイン車両の充電制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カーナビ1は、使用者が入力した翌日の到着予定時刻及び目的地に基づいて次の走行時に必要となる電力量を求め、翌日の天気情報及び日出・日没時間に基づいて次の出発予定時刻まで太陽光発電により最大限充電する充電スケジュールを作成し、当該充電スケジュールに従ってバッテリ4に対する充電を制御する。
【選択図】図1
Description
しかしながら、特許文献1のものは、次の出発予定時刻まで太陽光発電と天気予報とから最適な充電計画を実現することができるものの、次の出発予定時刻までにバッテリを安価にかつ最大限充電しようと試みるものであるので、次回走行に必要な電力を充電し終わったとしても、余分な電力を充電し続けてしまう可能性がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、無駄な充電を実行してしまうことがなく、しかも次回走行に必要な分の電力をなるべく安価に充電できるようにしたプラグイン車両の充電制御装置を提供することにある。
請求項2の発明によれば、太陽光発電による充電電力が不足した場合は、商用電力源によりバッテリを確実に充電することができる。この場合、深夜電力料金による商用電力源を最大限利用して充電することができるので、商用電力源による充電コストの低減を図ることができる。
請求項4の発明によれば、太陽光発電による充電電力が不足してしまう不具合を回避することができる。
請求項5の発明によれば、充電スケジュールによる充電完了時刻を当初の時刻から変更した方が望ましいと予想した場合は、充電スケジュールを修正するようにしたので、バッテリに確実に充電することができる。
請求項6の発明によれば、天気の急変、利用者の起床時刻の急変、商業活動による渋滞の発生、利用者の会議等の予定、実施日が固定的なイベント等による出発予定時刻の変動等に対応することができる。
請求項8の発明によれば、バッテリに急速充電するにしてもバッテリがダメージを受けてしまうことを回避できる。
請求項9の発明によれば、太陽光発電の利用率を高めることができる。
請求項10の発明によれば、天気情報、或いは現在位置情報等を取得する機能を備えたカーナビゲーション装置を利用して実施することができるので、容易に実施することができる。
以下、本発明の第1実施形態について図1ないし図5を参照して説明する。
図1は、充電制御装置の構成を概略的に示している。プラグイン車両1には充電制御装置2が搭載されている。充電制御装置2(予想消費電力量演算手段、太陽光発電量演算手段、不足電力量演算手段、充電スケジュール作成手段、充電制御手段、通勤指示手段、記憶手段に相当)は、プラグイン車両1に搭載された電力源セレクタ3、この電力源セレクタ3により充電されるバッテリ4(鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウム電池等)、電力源セレクタ3を制御するカーナビゲーション装置(以下「カーナビ」という)5から構成されている。プラグイン車両とは、車両外部から供給される電力によってバッテリ4の充電が可能な車両のことで、駆動力源としてモータのみを用いるプラグイン電気自動車と、駆動力源としてエンジンとモータとを用いるプラグインハイブリッド車があり、本実施形態ではプラグインハイブリッド車を想定する。尚、図1では、カーナビ5の基本構成は省略し、本発明に関連した構成のみを機能ブロック図で示している。このカーナビ5は、図示しない基本構成に加えて、充電制御装置2、経路計算・予測機能6(走行経路予測手段に相当)、天気予報提供機能7(天気情報取得手段に相当)、日出・日没時間データ8(日照情報取得手段に相当)を備えている。
経路計算・予測機能6は、目的地が設定された場合は、現在位置から目的地までのルートを設定すると共に、目的地まで往復して走行するのに要するバッテリ4の消費電力量を後述するように算出する。
天気予報提供機能7は、外部の情報センタが広域放送(ラジオ放送或いはデジタルラジオでのデータサービス)する天気予報を取得するもので、翌日(次回の走行予定日)までの天気を判定する。
日出・日没時間データ8は、緯度及び経度に対応した日出・日没時間を記憶しており、カーナビ5が取得したGPSデータが示す緯度及び経度に対応する日出・日没時間を提供する。尚、日出・日没データは、緯度及び経度に対応した標準的なデータであることから、カーナビ5が現在地の日出方向及び日没方向に位置する障害物、特に山間部にあっては周囲に位置する山の影響、都心部にあっては周囲に位置する高層ビルによる太陽光の遮光時間帯を考慮するのが望ましい。また、同一地域であっても太陽電池の設置場所によって太陽光の照射時間帯が変わるので、その照射時間帯をユーザが入力するようにしてもよい。
図2は、カーナビ5による充電手順を示すフローチャートである。カーナビ5は、まず、充電制御装置2によりバッテリ残量をチェックする(A1)。
次に翌日(次回)の走行時の必要電力量を算出する(A2)。
また、プラグイン車両1を通勤に使用するユーザの場合は、目的地が同一、つまりルートが同一であり、必要な予想消費電力量を推測することが可能である。このようにユーザに簡単に通勤用に必要十分な充電を予約させるため、図示しない「通勤充電」ボタンをカーナビ5の画面上に設置し、翌日の用途が通勤であることをワンタッチで設定できるようにした。従って、カーナビ5は、「通勤充電」ボタンがオンされた場合は(B3:YES)、曜日及び予測天気と過去の電力消費統計データから必要な電力量を算出する(B4)。この場合、通勤距離が短く必要な充電電力量が太陽光発電のみで十分であると判断した場合は、日出から出勤時刻までの太陽光発電のみで充電するように制御することも可能であり、このような場合がコスト的に最も安価となる。この点は、上述したように目的地が入力され、目的地が近距離、或いは出発時刻が遅く太陽光発電による充電として十分な時間を得られる場合も同様である。このように太陽光発電のみによる充電で走行に必要な電力量が得られる場合であっても、日照時間中は太陽光発電による充電を最大限実行するのが望ましい。
次にカーナビ5は、充電スケジュールを作成する(A3)。
図4は、カーナビ5による充電スケジュールの作成を示すフローチャートである。カーナビ5は、ユーザが出発時間を設定した場合は(C1)、翌朝の天気情報を情報センタから取得して天気予報は晴れかを判定する(C6)。天気予報が晴れの場合は(C6:YES)、内部に持つテーブルデータから晴れの場合は太陽光発電では10kw/h(本実施形態での平均値)の発電が可能であるとする。この発電量は、晴れであっても月日及び時間帯(日出及び日没に近い時間帯は小さく、昼に最大となる)によっても異なることから、テーブルデータとしては月日及び時間帯に対応した電力量が細かく設定されている。
これに対して、天気予報が晴れ以外の場合は(C6:NO)、太陽光発電による充電が見込めないので、商用電力の深夜電力を使用して充電するスケジュールを作成する(C8)。この場合も、商用電力源での充電時間が深夜電力時間帯を上回る場合は、上回った時間帯に関しては通常の商用電力源での充電時間とする。
尚、翌日の天気予報が曇或いは雨の場合は、太陽光発電でよる充電は期待できないことから、このような場合は、太陽光発電による充電は零であると見なし、深夜電力時間帯による充電を最大限含むように充電スケジュールを作成する。また、雨天によりワイパを動作させたり、ライトの点灯が予測される場合、或いはエアコンの駆動が予測される場合は、その分だけ予想消費電力量を増大させて充電スケジュールを作成する必要がある。
以上のようにして、充電スケジュールに基づいて太陽光発電に充電を最も使用し、不足電力量を深夜電力により充電し、さらに不足電力量を通常の商用電力により充電することができる。
1:00から2:30までは商用電力源の深夜電力で充電し、6:00〜8:00までは太陽光発電で供給される電力で充電し、8:00〜9:00に往路を走行することを示している。
そして、カーナビ5は、以上のようにして作成した充電スケジュールに基づいて電力源セレクタ3を切り替えることによりバッテリ4に対する電力源を商用電力源から太陽光発電へと切り替えて充電する。
尚、充電スケジュール上では太陽光発電しているはずの時間帯に充電電力量が極端に少ない場合は、自動的に商用電力源に切り替える。これにより、天気予報が外れた場合であっても、充電量が不足して走行に支障をきたすことを防止することができる。
また、次の走行予定日が例えば翌々日の場合は、翌日に太陽光発電のみで充電し、日没後、現在の充電電力量に基づいて翌日の充電スケジュールを作成するようにしても良い。
カーナビ1は、使用者が入力した翌日(次回)の走行時の到着予定時間及び目的地に基づいて次の走行時に必要となる予測消費電力量を求め、翌日の天気情報及び日出・日没時間に基づいて翌日の出発予定時間まで太陽光発電でもって最大限充電する充電スケジュールを作成し、当該充電スケジュールに従ってバッテリ4に対する充電を制御するので、充電コストの低減を図ることができる。また、太陽光発電による充電電力量が翌日の走行に必要となる予想消費電力量よりも少ない場合は商用電力源から充電するので、翌日の走行時に電力不足を生じることを回避できる。
現在位置に応じた日出・日没時間を考慮した充電スケジュールを作成するようにしたので、緯度、軽度に関わらず太陽光発電による充電を最大限利用することができる。
天気情報、或いは現在位置情報を取得する機能を備えたカーナビ5により実施するようにしたので、容易に実施することができる。
次に、本発明の第2実施形態について図6及び図7を参照して説明するに、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。第1実施形態では、例えば天気が悪い日は道が混むため、遅刻しないように利用者が出発予定時刻より早く(充電が完了する前に)車両を使用した場合、出先でバッテリの残電量が不足して充電する必要が生じる可能性がある等、利用者の予期せぬ行動パターンの影響を受ける恐れがある。そこで、第2実施形態では、利用者の行動パターンを考慮して充電スケジュールを修正することを特徴とする。
(2)車両利用者宅内の電気点灯情報
(3)商業店舗の広告情報
(4)利用者のスケジュール調整
(5)年間のイベント(学校の始業式、就業式など)
(6)事故などの突発的なイベント情報
これらの情報の内、(1)、(3)、(6)に関してはインターネット、VICS(登録商標)等を通じて特定のサーバにアクセスすることにより取得できる。(2)に関しては、ホームセキュリティサーバにアクセスすることにより取得できる。(4)に関しては、利用者が携帯するBluetooth(登録商標)等の通信機能を有した情報端末にアクセスすることにより取得することができる。(5)に関しては、予めデータベース化しておくことで対応可能である。
図7は、充電制御装置2による充電スケジュールの修正を示すフローチャートである。
充電制御装置2は、インターネット等から時間毎の天気情報を取得か(D1)、利用者の起床情報を検知か(D4)、商業広告情報を取得か(D7)、利用者のスケジュール情報を取得か(D11)、データベース化されたイベント情報を取得か(D14)を判定している。
充電制御装置2は、最新の天気情報を天気サーバから数時間おきに取得した場合は(D1:YES)、平日の通勤時間帯から例えば3時間前までに雨かそれ以上に天気が悪くなる予報を受信したかを判定し(D2)、天気が悪い場合は(D2:YES)、利用者が設定した時刻、もしくは過去の出発時刻が早まった場合の平均時間だけ充電完了時刻を前倒して再設定する(D3)。この際、前倒した分を賄うように充電スケジュールを調整する(D19)。この場合、深夜料金時間帯の電気料金レートを加味して充電スケジュールを作成している場合は、無視して急速充電するのが望ましい。
平日の利用者の行動パターンはほとんど同じはずである。しかし、何かのイベントで起床時刻、ひいては出発時刻が異なる日がある可能性はある。そこで、充電制御装置2は、ホームセキュリティサーバにアクセスして利用者の起床情報(起床時刻)を検知した場合(D4)、つまり、ホームセキュリティサーバは、電気メータの電気量や照明の点灯を監視していることから、利用者の起床時刻を電気利用量(電気メータの変動)や光センサ(照明の点灯)によって検知した場合、利用者の出発予定時刻が通常よりも早い、或いは遅いを予測する(D5)この場合、起床時刻から何分後に出発する可能性があるかも普段の利用者の行動パターンを記録した過去の準備時間の統計情報を使用すれば分かるため、充電完了時刻をその類推した出発予定時刻に合わせて前倒し、或いは後倒して再設定する(D6)。この場合、出発予定時刻が早くなった場合は急速充電し、出発予定時刻が遅くなった場合は、太陽電池による充電時間を延長することにより利用率を上げる。そして、予測した出発予定時刻に応じて充電スケジュールを再設定する(D19)。
大型電気店開店時の大安売りや、大型スーパーの特売日(主として火曜日)の特に開店時刻、或いは特売時間は周辺道路の渋滞が予測される。そこで、情報サーバから広告情報を取得した場合において(D7:YES)、予め目的地が設定済みのときは(D8:YES)、広告情報によって住所や地図から渋滞区画、渋滞時間を予測する(D9)。この場合、特売情報に含まれる値引情報に基づいて渋滞区間の大きさを予測することが可能となり、特売情報に含まれる特売時間に基づいて渋滞時間を予測することができる。その上で渋滞に遭遇して目的地までの所要時間が延びることを想定し、充電完了時刻を前倒して再設定してから(D10)、基礎となる充電スケジュールに反映する(D19)。この場合、渋滞により燃費が下がることを想定し、充電量を多めに設定するのが望ましい。
利用者が乗車した際に通信機能を有した携帯端末のスケジュールデータから更新情報を取得した場合(D11:YES)、利用者のスケジュールの中で有効な情報として、早朝に例えば会議が設定されている場合は出発予定時刻を予測し(D12)、充電完了時刻を前倒して再設定してから(D13)、基礎となる充電スケジュールに反映する(D19)。
年度明けの初日から特に数日間は新入社員が多く通行する一方、学校が夏休みになると学生の通学が無くなり、近所の道路、交差点が混まない等、毎年、日は変わるが必ず定期的なイベントによって道路の混雑状況は変動する。混雑の可能性があるイベントをデータベース化し、次の走行予定日に対応して記憶されているイベント情報を取得した場合において(D14:YES)、そのイベント情報が特に学校に関する場合には通学する学生が渋滞の要因となることが多いことから、車両に搭載されたカメラにより学生の存在情報を取得する(D15)。この場合、通常が混雑しているものと仮定し、学校が非修業日は混雑が緩和されるとして(D16:NO)、渋滞緩和時間を予測し(D17)、充電スケジュールを後倒して再設定してから(D18)、基礎となる充電スケジュールに反映する(D19)。
尚、フローチャートには示していないが、例えば道路交通情報により事故などの突発的なイベントが発生したことを示すイベント情報を受信した場合に、渋滞の影響を回避するために充電完了時刻を早めるよう充電スケジュールを再設定するようにしてもよい。
充電スケジュールの修正により充電完了時刻が早められた場合であっても、急速充電により充電完了時刻までにバッテリに確実に充電することができる。この場合、バッテリの残電量が適切な場合のみ急速充電を実行するようにしたので、バッテリに急速充電するにしてもバッテリがダメージを受けてしまうことを回避できる。
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
本実施形態ではプラグイン車両としてプラグインハイブリッド車を想定したが、プラグイン電気自動車に適用するようにしても良い。この場合、バッテリが完全に放電したときは、車両を走行させることができなくなることから、充電時の安全係数を大きく設定する必要がある。
カーナビの充電制御装置に代えて、充電用ETCとして車両に搭載し、カーナビから必要な情報を取得するように構成しても良い。
カーナビにより天気情報を監視し、天気情報が変更となった場合は、充電スケジュールを見直すようにしても良いし、ユーザが充電スケジュールを手動で変更可能としても良い。また、渋滞情報を取得した場合は、出発予定時刻を早くなるように変更し、それに合わせて充電スケジュールを変更するようにしても良い。
商用電力として100Vライン、200Vラインを切り替えるようにしても良い。
Claims (10)
- プラグイン車両に搭載されたバッテリに対して太陽光発電を含む複数の電力源による充電を制御するプラグイン車両のバッテリ充電制御装置であって、
使用者が入力した情報に基づいて次の走行経路を予測する走行経路予測手段と、
前記走行経路予測手段が決定した走行経路を走行するのに必要となる予想消費電力量を求める予想消費電力量演算手段と、
次の走行までの天気情報を取得する天気情報取得手段と、
次の走行までの日照情報を取得する日照情報取得手段と、
前記天気情報取得手段が取得した天気情報及び前記日照情報取得手段が取得した日照情報に基づいて次の出発予定時間までの太陽光発電電力量を演算する太陽光発電量演算手段と、
前記太陽光発電量演算手段が求めた次の出発予定時間までの太陽光発電電力量が、前記予想消費電力量演算手段が求めた予想消費電力量よりも少ない場合は、不足電力量を演算する不足電力量演算手段と、
前記バッテリに対して前記不測電力量演算手段が求めた不足電力量を他の電力源により充電する時間、及び太陽光発電により充電する時間を示す充電スケジュールを作成する充電スケジュール作成手段と、
前記充電スケジュール作成手段が作成した充電スケジュールに従って前記バッテリに対する充電を制御する充電制御手段と、
を備えたことを特徴とするプラグイン車両の充電制御装置。 - 前記他の電力源として商用電力源が設定され、
前記充電スケジュール作成手段は、商用電力源による充電を実行する時間として深夜電力時間帯を最大限含むように設定することを特徴とする請求項1記載のプラグイン車両の充電制御装置。 - 次の走行が通勤であることを指示するための通勤指示手段と、
過去の消費電力量を記憶した記憶手段と、を備え、
前記走行電力演算手段は、前記通勤指示手段により次の走行が通勤であることが指示された場合は、前記記憶手段が記憶している過去の消費電力量に基づいて必要な走行電力量を求めることを特徴とする請求項1または2記載のプラグイン車両の充電制御装置。 - 前記充電制御手段は、太陽光発電による充電中に充電電力が不足していると判断したときは、他の電力源に切り替えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のプラグイン車両の充電制御装置。
- 前記充電スケジュールが作成された後に当該充電スケジュール、または車両の走行に対して影響を与える情報を取得する情報取得手段を備え、
前記充電スケジュール作成手段は、前記情報取得手段が取得した情報に基づいて出発予定時刻が変動、または走行予定径路が渋滞することが予想される場合は、前記充電スケジュールを修正することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のプラグイン車両の充電制御装置。 - 前記情報は、時間毎の天気情報、利用者が起床したことを示す起床情報、人が集まる商業活動を示す商業活動情報、利用者が携帯する情報端末から取得した会議などのスケジュール情報、学校の長期休日などの固定的なイベントを示すイベント情報の内の少なくとも1つであることを特徴とする請求項5記載のプラグイン車両の充電制御装置。
- 前記充電制御手段は、前記充電スケジュール作成手段により充電完了時刻が早められた場合は、前記他の電力源により急速充電することを特徴とする請求項5または6記載のプラグイン車両の充電制御装置。
- バッテリの残電量を判定する残電量判定手段を備え、
前記充電制御手段は、急速充電する場合は、前記残電量判定手段が判定したバッテリの残電量が所定の急速充電可能範囲であることを条件として急速充電することを特徴とする請求項7記載のプラグイン車両の充電制御装置。 - 前記充電制御手段は、前記充電スケジュール作成手段により充電完了時刻が遅められた場合は、太陽光発電による充電時間を延長することを特徴とする請求項5ないし8のいずれかに記載のプラグイン車両の充電制御装置。
- 請求項1ないし9記載の各手段は、プラグイン車両に搭載されているカーナビゲーション装置の機能として構成されていることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載のプラグイン車両の充電制御装置。
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