JP2013226007A - 車両および車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】建物へ電力を出力可能な車両において、建物に設けられる発電設備を用いた売電システムのメリットを十分に享受可能とする。
【解決手段】車両１０は、再充電可能な蓄電装置１８０と、蓄電装置１８０を充電可能な発電装置を形成するエンジン１１０およびモータジェネレータ１３０と、ＥＣＵ２４０と、電力Ｉ／Ｆ部２３０とを備える。ＥＣＵ２４０は、住宅に設けられる売電システムによる売電に関する売電情報と、上記発電装置の発電コストに関する発電情報とに基づいて蓄電装置１８０の充放電を制御する。電力Ｉ／Ｆ部２３０は、車両１０の住宅への到着後、蓄電装置１８０に蓄えられた電力を住宅へ出力するためのものである。
【選択図】図２

Description

この発明は、車両および車両の制御方法に関し、特に、住宅等の建物へ電力を出力可能な車両およびその制御方法に関する。

特開２０１１−５５５８９号公報（特許文献１）は、自動車から住宅へ電力を供給する電力供給システムを開示する。この電力供給システムにおいては、ハイブリッド自動車が住宅に接続されている場合に、燃料残量と走行可能距離とが検知される。そして、翌日走行分の燃料がある場合には、車両用蓄電池の電力全てが住宅へ供給される。翌日走行分の燃料がない場合には、走行分の電力以外が住宅へ供給される。

これにより、この電力供給システムによれば、適切な電力を車両から住宅へ供給することができるとされる（特許文献１参照）。

特開２０１１−５５５８９号公報 特開２００４−２３６４７２号公報 特開２００７−６２６４０号公報

住宅等の建物に太陽光発電等の発電設備が設けられ、その発電設備により発電された電力を売電可能な場合、発電設備により発電された電力を建物内の負荷で消費してしまうと、売電量が減少する。そこで、上記のような電力供給システムを用いて車両から建物内の負荷へ電力を供給することによって、発電設備により発電された電力の売電量を増やすことができる。この場合、車両用蓄電池の充電量が多いほど車両から建物内の負荷へ多くの電力を供給できるので、発電設備により発電された電力の売電量をさらに増やすことができる。

しかしながら、車両用蓄電池の充電量を高めるように蓄電池の充放電を一律に制御すると、車両における発電コスト（たとえば、ハイブリッド自動車の燃料コストは発電コストに影響を与える。）が高い場合には、ユーザは売電システムによる売電のメリットを受けられない可能性がある。

それゆえに、この発明の目的は、建物へ電力を出力可能な車両において、建物に設けられる発電設備を用いた売電システムのメリットを十分に享受可能とすることである。

この発明によれば、車両は、建物へ電力を出力可能な車両である。建物は、発電設備と、売電システムとを含む。売電システムは、発電設備により発電された電力を売電可能である。車両は、再充電可能な蓄電装置と、蓄電装置を充電可能な発電装置と、制御装置と、出力部とを備える。制御装置は、売電システムによる売電に関する売電情報と発電装置の発電コストに関する発電情報とに基づいて蓄電装置の充放電を制御する。出力部は、蓄電装置に蓄えられた電力を建物へ出力するためのものである。

好ましくは、制御装置は、売電情報と発電情報とに基づいて、建物への到着時における蓄電装置の充電目標を設定する。

さらに好ましくは、売電情報は、売電システムによる売電価格を含む。制御装置は、発電コストが売電価格よりも低いとき、充電目標の基本値に対して充電目標を高める。

さらに好ましくは、制御装置は、建物の発電設備により発電される電力が予め定められた値よりも小さいとき、充電目標を基本値に維持する。

好ましくは、発電装置は、発電機と、発電機を駆動する内燃機関とを含む。制御装置は、発電コストが売電価格よりも低くなる動作点で内燃機関が動作するとき、充電目標を基本値に対して高める。

好ましくは、売電情報は、発電設備の発電量および建物の電力使用量に関する情報をさらに含む。制御装置は、発電設備の発電量および電力使用量に基づいて車両の発電装置による発電量を算出し、その算出値に基づいて充電目標を設定する。

好ましくは、発電設備は、太陽光発電設備である。
また、この発明によれば、制御方法は、建物へ電力を出力可能な車両の制御方法である。建物は、発電設備と、売電システムとを含む。売電システムは、発電設備により発電された電力を売電可能である。車両は、再充電可能な蓄電装置と、蓄電装置を充電可能な発電装置と、出力部とを含む。出力部は、蓄電装置に蓄えられた電力を建物へ出力するためのものである。そして、制御方法は、売電システムによる売電に関する売電情報と発電装置の発電コストに関する発電情報とに基づいて蓄電装置の充放電を制御するステップと、蓄電装置に蓄えられた電力を出力部から建物へ出力するためのステップとを含む。

この発明においては、発電設備により発電された電力を売電可能な売電システムを有する建物へ電力を出力可能な車両において、売電システムの売電情報と車両側の発電情報とに基づいて蓄電装置の充放電が制御される。これにより、売電システムの売電情報だけでなく車両側の発電情報（発電コスト等）も考慮して、建物への到着後に車両から建物へ出力される電力量およびそれに応じた売電システムの売電量を設定可能である。

したがって、この発明によれば、建物に設けられる発電設備を用いた売電システムのメリットを十分に享受することができる。

この発明の実施の形態１による電力システムの概略図である。 図１に示す車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。 図１に示す住宅の電力系統を概略的に示したブロック図である。 住宅負荷の消費電力と、太陽光発電設備により発電される電力との一日の推移の一例を示した図である。 蓄電装置のＳＯＣの時間的な変化の一例を示した図である。 エンジンのパワーと熱効率との関係を示した図である。 蓄電装置のＳＯＣ制御を説明するための図である。 図２に示すＥＣＵにより実行されるＳＯＣ制御を説明するためのフローチャートである。 住宅負荷の消費電力の推移の一例を示した図である。 蓄電装置のＳＯＣの時間的な変化の一例を示した図である。 エンジンのパワーと熱効率との関係を示した図である。 実施の形態２におけるＥＣＵにより実行されるＳＯＣ制御を説明するためのフローチャートである。 他の実施の形態における住宅の電力系統を概略的に示したブロック図である。 この発明の車両の一例として示される燃料電池車の全体ブロック図である。

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概略図である。図１を参照して、この電力システム１は、車両１０と、住宅２０と、送電線３０と、パワーグリッド４０とを備える。

車両１０は、発電装置と、発電装置によって発電された電力を蓄える蓄電装置と、蓄電装置に蓄えられた電力を住宅２０へ出力可能な車両であり、たとえば、発電装置としてエンジンを搭載したハイブリッド車両や、発電装置として燃料電池を搭載した燃料電池車である。車両１０は、たとえば、電力ケーブル１５によって住宅２０と電気的に接続可能であり、蓄電装置に蓄えられた電力を電力ケーブル１５を介して住宅２０へ出力可能である。なお、車両１０から住宅２０への電力伝送は、有線の電力ケーブル１５に代えて、電磁誘導や磁場共鳴等を用いたワイヤレス送電手法を用いてもよい。また、車両１０は、住宅２０から電力を受けて蓄電装置を充電可能としてもよい。

住宅２０は、送電線３０に接続され、送電線３０を介してパワーグリッド４０から電力の供給を受ける。また、住宅２０には、太陽光発電設備２２が設けられる。そして、住宅２０は、太陽光発電設備２２により発電された電力をパワーグリッド４０へ出力することによって売電することができる。

太陽光発電設備２２は、たとえば住宅２０の屋根に設置され、太陽光を受けて発電した電力を住宅２０へ供給する。太陽光発電設備２２により発電された電力は、住宅２２内の負荷で消費可能であるとともに、パワーグリッド４０へ出力して売電することができる。なお、以下では、太陽光発電設備２２により発電された電力をパワーグリッド４０へ売電可能なシステムを「売電システム」とも称する。

また、住宅２０は、電力ケーブル１５によって住宅２０に電気的に接続された車両１０から電力を受け、その受けた電力を住宅２０内の負荷で消費することができる。車両１０から住宅２０への給電量が多いほど、太陽光発電設備２２により発電された電力の住宅２０内での消費量を少なくできるので、その結果、太陽光発電設備２２により発電された電力のパワーグリッド４０への売電量が多くなる。

パワーグリッド４０は、系統電力を生成する多数の発電所および多数の電気負荷（住宅やビル、工場等）が接続される商用電力系統である。

図２は、図１に示した車両１０の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図２を参照して、車両１０は、エンジン１１０と、動力分割装置１２０と、モータジェネレータ１３０，１５０と、伝達ギヤ１４０と、駆動軸１６０と、駆動輪１７０とを含む。また、車両１０は、蓄電装置１８０と、昇圧コンバータ１９０と、インバータ２００，２１０と、電圧コンバータ２２０と、電力インターフェース（Ｉ／Ｆ）部２３０とをさらに含む。さらに、車両１０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２４０と、通信装置２５０と、カーナビゲーション装置２６０とをさらに含む。

エンジン１１０およびモータジェネレータ１３０，１５０は、動力分割装置１２０に連結される。そして、車両１０は、エンジン１１０およびモータジェネレータ１５０の少なくとも一方からの駆動力によって走行する。エンジン１１０が発生する動力は、動力分割装置１２０によって２経路に分割される。すなわち、一方は伝達ギヤ１４０を介して駆動軸１６０へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータ１３０へ伝達される経路である。

モータジェネレータ１３０は、交流回転電機であり、たとえば三相交流同期電動機である。モータジェネレータ１３０は、動力分割装置１２０によって分割されたエンジン１１０の動力を用いて発電する。蓄電装置１８０の充電状態（「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称され、たとえば蓄電装置１８０の満充電状態に対する百分率で示される蓄電残量を示す。）が所定値（所定範囲でもよい。）を下回ると、エンジン１１０の出力を用いてモータジェネレータ１３０により発電が行なわれる。そして、モータジェネレータ１３０によって発電された電力は、インバータ２００および昇圧コンバータ１９０において電圧変換され、蓄電装置１８０に蓄えられる。すなわち、エンジン１１０およびモータジェネレータ１３０は、蓄電装置１８０を充電可能な発電装置を形成する。

モータジェネレータ１５０は、交流回転電機であり、たとえば三相交流同期電動機である。モータジェネレータ１５０は、蓄電装置１８０に蓄えられた電力およびモータジェネレータ１３０により発電された電力の少なくとも一方を用いて車両１０の駆動力を発生する。そして、モータジェネレータ１５０の駆動力は、伝達ギヤ１４０を介して駆動軸１６０に伝達される。なお、モータジェネレータ１５０と伝達ギヤ１４０との間に減速ギヤを設けてもよい。

なお、車両の制動時には、車両１０の運動エネルギーを用いてモータジェネレータ１５０が駆動され、モータジェネレータ１５０が発電機として作動する。これにより、モータジェネレータ１５０は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。そして、モータジェネレータ１５０により発電された電力は、インバータ２１０および昇圧コンバータ１９０において電圧変換され、蓄電装置１８０に蓄えられる。

動力分割装置１２０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１１０のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、モータジェネレータ１３０の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータ１５０の回転軸および伝達ギヤ１４０に連結される。

蓄電装置１８０は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池によって構成される。蓄電装置１８０には、モータジェネレータ１３０，１５０によって発電される電力が蓄えられる。なお、住宅２０（図１）から電力Ｉ／Ｆ部２３０（後述）を介して蓄電装置１８０を充電可能な場合には、蓄電装置１８０は、住宅２０から供給される電力も蓄える。以下では、住宅２０から車両１０へ電力を供給可能な車両として説明する。なお、蓄電装置１８０として、大容量のキャパシタを用いてもよい。

昇圧コンバータ１９０は、ＥＣＵ２４０からの制御信号に基づいて、インバータ２００，２１０に与えられる直流電圧を蓄電装置１８０の電圧以上に調整する。昇圧コンバータ１９０は、たとえば電流可逆型の昇圧チョッパ回路によって構成される。

インバータ２００は、ＥＣＵ２４０からの制御信号に基づいて、モータジェネレータ１３０により発電された電力を直流電力に変換して昇圧コンバータ１９０へ出力する。インバータ２１０は、ＥＣＵ２４０からの制御信号に基づいて、昇圧コンバータ１９０から供給される電力を交流電力に変換してモータジェネレータ１５０へ出力する。なお、エンジン１１０の始動時、インバータ２００は、昇圧コンバータ１９０から供給される電力を交流電力に変換してモータジェネレータ１３０へ出力する。また、インバータ２１０は、車両の制動時、モータジェネレータ１５０により発電された電力を直流電力に変換して昇圧コンバータ１９０へ出力する。

電圧コンバータ２２０は、蓄電装置１８０から出力される電力をＥＣＵ２４０からの制御信号に基づいて商用交流電力を生成し、その生成された商用交流電力を電力Ｉ／Ｆ部２３０へ出力する。また、電圧コンバータ２２０は、電力Ｉ／Ｆ部２３０から入力される電力を蓄電装置１８０の充電電力に変換して蓄電装置１８０を充電する。

電力Ｉ／Ｆ部２３０は、車両１０と住宅２０との間で電力を授受するための電力入出力部である。電力Ｉ／Ｆ部２３０は、住宅２０のコンセントへ嵌合可能に構成されてもよいし、住宅２０に接続される電力ケーブルのコネクタと嵌合可能に構成されてもよい。また、電力Ｉ／Ｆ部２３０をコイル等によって構成し、同様にコイル等によって構成された住宅２０側の電力Ｉ／Ｆ部と電磁場を介して非接触で電力を授受してもよい。

通信装置２５０は、住宅２０と無線通信を行なうための通信Ｉ／Ｆである。通信装置２５０は、住宅２０の売電システムによる売電に関する売電情報（売電システムによる売電価格および売電量や、売電可能時間、住宅２０の電力使用量等の情報等を含む。）を住宅２０から受信してＥＣＵ２４０へ出力する。

カーナビゲーション装置２６０は、目的地（帰宅先の住宅２０等）までの走行に関する情報を有する。具体的には、カーナビゲーション装置２６０は、操作者が目的地を入力可能に構成され、現在地から目的地までの経路や所要時間、距離等の情報を有する。そして、カーナビゲーション装置２６０は、目的地までの走行に関する情報をＥＣＵ２４０へ出力する。

ＥＣＵ２４０は、昇圧コンバータ１９０およびインバータ２００，２１０を駆動するための制御信号を生成してそれぞれ昇圧コンバータ１９０およびインバータ２００，２１０へ出力する。また、ＥＣＵ２４０は、電力Ｉ／Ｆ部２３０を介して蓄電装置１８０と住宅２０との間で電力を授受するとき、電圧コンバータ２２０を駆動するための制御信号を生成して電圧コンバータ２２０へ出力する。

また、ＥＣＵ２４０は、通信装置２５０によって受信された、住宅２０の売電システムの売電情報と、エンジン１１０およびモータジェネレータ１３０によって形成される発電装置の発電コストに関する発電情報とに基づいて、蓄電装置１８０の充放電を制御する。詳しくは、ＥＣＵ２４０は、カーナビゲーション装置２６０の情報に基づいて、住宅２０において太陽光発電設備２２により発電が行なわれている時間帯に帰宅するか否かを判定する。なお、太陽光発電設備２２の発電時間帯は、住宅２０の売電情報に含めることで住宅２０から車両１０のＥＣＵ２４０へ通知することができる。そして、太陽光発電設備２２の発電時間帯に帰宅可能と判定されると、ＥＣＵ２４０は、車両１０の上記発電装置（エンジン１１０およびモータジェネレータ１３０）による発電コストを算出する。

発電コストは、エンジン１１０の燃料コストに応じて変動する。車両１０の発電装置による発電コストＣＧは、たとえば以下のように算出することができる。

燃料の発熱量をＡ（ｋｃａｌ／ｋｇ）、比重をＢ（ｋｇ／Ｌ）、エンジン１１０の熱効率をＣ、モータジェネレータ１３０の伝達効率をＤとすると、燃料１Ｌあたりの発電量Ｇ（ｋＪ／Ｌ）は次式にて算出される。

Ｇ（ｋＪ／Ｌ）＝Ａ×４．１８×Ｂ×Ｃ×Ｄ …（１）
したがって、燃料価格（ガソリン価格）をＥ（円／Ｌ）とすると、発電コストＣＧ（円／ｋＷｈ）は次式にて算出される。

ＣＧ（円／ｋＷｈ）＝Ｅ／Ｇ×３６００ …（２）
そして、ＥＣＵ２４０は、算出された車両１０の発電コストＣＧが住宅２０の売電システムの売電価格Ｃ１（円／ｋＷｈ）よりも低いか否かを判定し、車両１０の発電コストＣＧが売電システムの売電価格Ｃ１よりも低いとき、帰宅時の蓄電装置１８０の充電量が多くなるように蓄電装置１８０の充放電を制御する。たとえば、ＥＣＵ２４０は、蓄電装置１８０の充電目標を基本値（通常時の充電目標値）よりも高める。これにより、住宅２０における売電システムの売電価格よりも安価に生成される電力を帰宅後に車両１０から住宅２０へより多く供給することができる。その結果、住宅２０の売電システムによる売電量を増やすことができ、ユーザは、売電システムのメリットを十分に享受することができる。

図３は、図１に示した住宅２０の電力系統を概略的に示したブロック図である。図３を参照して、住宅２０は、太陽光発電設備２２と、パワーコントローラ３１０と、住宅負荷３２０とを含む。太陽光発電設備２２は、太陽光を受けて発電し、その発電された電力をパワーコントローラ３１０へ出力する。

パワーコントローラ３１０は、太陽光発電設備２２、住宅負荷３２０およびパワーグリッド４０（図１）間の電力の流れを制御する。具体的には、パワーコントローラ３１０は、太陽光発電設備２２によって発電された電力を住宅負荷３２０へ供給する。また、住宅負荷３２０の消費電力が小さいために、または車両１０から住宅負荷３２０へ電力が供給されるために、太陽光発電設備２２によって発電された電力に余剰が生じたとき、パワーコントローラ３１０は、その余剰電力をパワーグリッド４０へ出力して売電する。また、太陽光発電設備２２および車両１０から住宅負荷３２０へ供給される電力が不足するとき、パワーコントローラ３１０は、パワーグリッド４０から電力を受けて住宅負荷３２０へ出力する。

住宅負荷３２０は、住宅２０内の電気負荷を総括的に示したものである。住宅負荷３２０は、パワーコントローラ３１０から電力の供給を受ける。また、車両１０が住宅２０に電気的に接続されているとき、住宅負荷３２０は、車両１０から電力の供給を受けることができる。

図４は、住宅負荷３２０の消費電力と、太陽光発電設備２２により発電される電力との一日の推移の一例を示した図である。図４を参照して、横軸は時刻を示し、縦軸は電力を示す。実線Ｌ１は、住宅負荷３２０の消費電力を示し、点線Ｌ２は、太陽光発電設備２２の発電電力を示す。太陽光発電設備２２は、太陽光を受ける時間帯しか発電せず、太陽光発電設備２２の発電電力は、正午近傍で極大値をとる。

いま、時刻ｔｈに車両１０が住宅２０に到着（帰宅）したものとする。領域Ａは、車両１０から住宅負荷３２０へ給電可能であり、かつ、太陽光発電設備２２が発電可能な時間帯における住宅負荷３２０の消費電力量を示す。

太陽光発電設備２２の発電電力を示す点線Ｌ２が実線Ｌ１を超える部分は、余剰電力として住宅２０からパワーグリッド４０へ売電される。領域Ａの部分についても、車両１０から住宅負荷３２０へ電力を供給すれば、その分だけ太陽光発電設備２２の発電電力に余剰が発生し、パワーグリッド４０への売電量を増やすことができる。

しかしながら、車両１０から住宅負荷３２０へ電力を供給可能であっても、車両１０の発電コストが売電システムによる売電価格よりも高い場合には、売電のメリットが出ない。そこで、この実施の形態１では、車両１０の発電コストＣＧが売電システムの売電価格Ｃ１よりも低い場合に、車両１０において住宅負荷３２０への給電用に発電された電力が蓄電装置１８０に蓄えられ、その蓄えられた電力が車両１０の帰宅後に住宅負荷３２０へ供給される。具体的には、帰宅後に住宅負荷３２０へ供給される電力を確保すべく、蓄電装置１８０のＳＯＣが帰宅時に高くなるように蓄電装置１８０の充放電が制御される。より詳しくは、蓄電装置１８０のＳＯＣが帰宅時に高くなるようにＳＯＣの制御目標が高められる。これにより、売電システムの利用者は、売電システムによる売電のメリットを十分に享受することができる。

図５は、蓄電装置１８０のＳＯＣの時間的な変化の一例を示した図である。図５を参照して、ＳＯＣがしきい値ＳＬに低下するまでは、走行モードはＣＤ（Charge Depleting）モードに設定される。ＣＤモードは、ＳＯＣを所定の目標に維持するためにはエンジン１１０を作動させないでモータジェネレータ１５０により走行する走行モードである。なお、走行モードがＣＤモードであっても、アクセルペダルが大きく踏込まれて大きな車両パワーが要求されればエンジン１１０は作動する。ＣＤモードでの走行中は、車両の減速時等に回収される回生電力により一時的にＳＯＣが増加することがあるものの、全体としては走行距離の増加に伴ないＳＯＣが減少する。

時刻ｔ１においてＳＯＣがしきい値ＳＬに低下すると、走行モードがＣＳ（Charge sustaining）モードへ切替わる。ＣＳモードは、ＳＯＣを所定の目標に維持するために、必要に応じてエンジン１１０を作動させてモータジェネレータ１３０により発電を行なう走行モードである。なお、走行モードがＣＳモードであっても、ＳＯＣが目標を上回っていればエンジン１１０は停止し得る。

従来であれば、しきい値ＳＬをＳＯＣの制御目標としてＳＬの近傍にＳＯＣが維持された状態で帰宅するところ、この実施の形態１では、車両１０の発電コストＣＧが住宅２０の売電システムの売電価格Ｃ１よりも低い場合には、車両１０が帰宅するまでに蓄電装置１８０のＳＯＣが高められるように、ＳＯＣの制御目標が基本値のＳＬからＳＡに嵩上げされる。これにより、蓄電装置１８０のＳＯＣがＳＡに近づくように蓄電装置１８０の充放電が制御される。

具体的には、ＳＯＣがＳＡを下回っている場合には（たとえばＣＳモード時）、エンジン１１０が始動することによってモータジェネレータ１３０により発電が行なわれ、帰宅予想時刻の時刻ｔ２までに蓄電装置１８０のＳＯＣがＳＡ（＞ＳＬ）に高められる。なお、ＳＯＣがＳＡよりも高い場合には（ＣＤモード時）、ＳＯＣがＳＡに低下すると、走行モードがＣＳモードへ切替わるとともにＳＯＣがＳＡに維持される。

なお、車両１０の発電コストＣＧは、上記（１），（２）式に示されるようにエンジン１１０の熱効率に依存し、熱効率は、エンジン１１０の出力（エンジンパワー）によって変化する。そして、エンジンパワーは、車両状態や走行状況によって変化する。

図６は、エンジン１１０のパワーと熱効率との関係を示した図である。図６を参照して、横軸はエンジンパワーを示し、縦軸はエンジン１１０の熱効率を示す。エンジンパワーが小さい領域では、熱効率が低く、その結果、車両１０の発電コストＣＧも低下する。

いま、エンジン１１０の燃料価格（ガソリン価格）をＥ（円／Ｌ）とすると、売電システムの売電価格Ｃ１（円／ｋＷｈ）に対応する発電コストを実現する熱効率Ｈ１は、次式によって算出される。

Ｈ１＝Ｅ×３６００／Ｃ１／Ａ／４．１８／Ｂ／Ｄ …（３）
すなわち、この熱効率Ｈ１を超える動作点でエンジン１１０が作動していれば、売電システムの売電価格Ｃ１を下回る発電コストで発電することができる。そこで、この実施の形態１では、熱効率Ｈ１を達成するパワーＰ１をエンジンパワーが超える場合に、蓄電装置１８０のＳＯＣの目標がＳＬからＳＡに嵩上げされる。

図７は、蓄電装置１８０のＳＯＣ制御を説明するための図である。図７を参照して、横軸は蓄電装置１８０のＳＯＣを示し、縦軸は蓄電装置１８０の充放電電力を示す（正側が充電）。熱効率Ｈ１を達成するパワーＰ１をエンジンパワーが超える場合に、図７に示されるように、ＳＯＣの目標がＳＬからＳＡに変更される。そうすると、ＳＯＣがＳＡよりも低い場合には、点線に沿った充電電力が蓄電装置１８０に供給されるように、エンジン１１０およびモータジェネレータ１３０から成る発電装置による発電が制御される。なお、充電電力がＰｃｈｇ１よりも大きくなると、充電に伴なう損失が大きくなることにより燃費が悪化するので、充電電力をＰｃｈｇ１を大きくすることはしないこととする。

図８は、図２に示したＥＣＵ２４０により実行されるＳＯＣ制御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に示される一連の処理は、車両１０が帰宅するまでの車両システムの作動中に一定時間毎または所定の条件が成立する毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。

図８を参照して、ＥＣＵ２４０は、蓄電装置１８０のＳＯＣが低下したか否かを判定する（ステップＳ１０）。一例として、ＳＯＣがしきい値ＳＬ（図５）に低下すると、ＳＯＣが低下したものと判定される。なお、ＳＯＣは、蓄電装置１８０の入出力電流や電圧に基づいて、種々の公知の手法を用いて算出可能である。

ステップＳ１０においてＳＯＣが低下したものと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２４０は、住宅２０に設置された太陽光発電設備２２（図１）の発電中に帰宅するか否かを判定する（ステップＳ２０）。たとえば、車両１０において、太陽光発電設備２２の発電可能時間を通信装置２５０によって住宅２０から取得し、カーナビゲーション装置２６０によって住宅２０への帰宅時間を予測することによって、太陽光発電設備２２の発電中に帰宅するか否かを判定することが可能である。

ステップＳ２０において、太陽光発電設備２２の発電中に帰宅するものと判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２４０は、太陽光発電設備２２の発電量が所定値δよりも多いか否かを判定する（ステップＳ３０）。なお、太陽光発電設備２２の発電量は、たとえば通信装置２５０によって住宅２０から取得することが可能である。所定値δは、太陽光発電設備２２の発電量が零でないことを判定するための値である。

ステップＳ３０において、太陽光発電設備２２の発電量が所定値δよりも多いと判定されると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２４０は、上記（３）式によって算出される熱効率Ｈ１を達成するパワーＰ１（図６）よりもエンジン１１０のパワーＰＥが大きいか否かを判定する（ステップＳ４０）。なお、住宅２０における売電システムの売電価格Ｃ１等も、たとえば通信装置２５０によって住宅２０から取得することが可能である。そして、エンジン１１０のパワーＰＥがＰ１よりも大きいと判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２４０は、蓄電装置１８０のＳＯＣ目標をＳＬからＳＡに嵩上げする（ステップＳ５０）。

なお、ステップＳ１０においてＳＯＣは低下していないと判定された場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、ステップＳ２０において太陽光発電設備２２の発電中に帰宅しないと判定された場合（ステップＳ２０においてＮＯ）、ステップＳ３０において太陽光発電設備２２の発電量が所定値δ以下であると判定された場合（ステップＳ３０においてＮＯ）、またはステップＳ４０においてエンジン１１０のパワーＰＥがＰ１以下であると判定された場合（ステップＳ４０においてＮＯ）、ＥＣＵ２４０は、ステップＳ６０へ処理を移行する。

以上のように、この実施の形態１においては、太陽光発電設備２２により発電された電力を売電可能な売電システムを有する住宅２０へ電力を出力可能な車両１０において、売電システムの売電情報（売電システムによる売電価格および売電量や、売電可能時間、住宅２０の電力使用量等の情報等）と、車両１０の発電コストに関する発電情報（燃料コスト等）とに基づいて、蓄電装置１８０の充放電が制御される。これにより、売電システムの売電情報だけでなく車両側の発電情報も考慮して、住宅２０への帰宅後に車両１０から住宅２０へ出力される電力量およびそれに応じた売電システムの売電量を設定可能である。したがって、この実施の形態１によれば、住宅２０に設けられる売電システムのメリットを十分に享受することができる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、太陽光発電設備２２（図１）の発電中に帰宅する場合に、車両１０の発電コストが太陽光発電設備２２を用いた売電システムの売電価格よりも低いとき、帰宅時の蓄電装置１８０のＳＯＣを高めるものとしたが、この考え方は、車両１０の発電コストとパワーグリッド４０（図１）からの買電料金との関係にも適用し得る。すなわち、太陽光発電設備２２の発電が終了し、パワーグリッド４０（図１）から買電する場合において、車両１０の発電コストがパワーグリッド４０からの買電価格（深夜電気料金は一般的に安価であるので、ここでは昼間電気料金とする。）よりも低いときは、帰宅時の蓄電装置１８０のＳＯＣを高め、帰宅後に車両１０から住宅２０へ電力を供給するようにしてもよい。これにより、パワーグリッド４０からの買電量を抑制することができる。

図９は、住宅負荷３２０（図３）の消費電力の推移の一例を示した図である。図９を参照して、実線Ｌ１は、住宅負荷３２０の消費電力を示し、点線Ｌ２は、太陽光発電設備２２の発電電力を示す。また、時刻ｔｈは、車両１０の帰宅時刻であり、時刻ｔｃは、昼間電気料金が適用される時間帯の終了時刻を示す。

領域Ａは、車両１０から住宅負荷３２０へ給電可能であり、かつ、太陽光発電設備２２が発電可能な時間帯における住宅負荷３２０の消費電力量を示す。領域Ｂは、車両１０から住宅負荷３２０へ給電可能であり、かつ、昼間電気料金時間帯において太陽光発電設備２２による発電が行なわれない時間帯における住宅負荷３２０の消費電力量を示す。領域Ａの部分だけでなく領域Ｂの部分についても、車両１０から住宅負荷３２０へ電力を供給すれば、その分だけパワーグリッド４０からの買電量を抑制することができる。

しかしながら、車両１０から住宅負荷３２０へ電力を供給可能であっても、車両１０の発電コストがパワーグリッド４０からの買電価格よりも高い場合には、車両１０から住宅２０へ電力を供給するメリットが出ない。そこで、この実施の形態２では、車両１０の発電コストＣＧがパワーグリッド４０からの買電価格Ｃ２よりも低い場合に、車両１０において住宅負荷３２０への給電用に発電された電力が蓄電装置１８０に蓄えられ、その蓄えられた電力が車両１０の帰宅後に住宅負荷３２０へ供給される。具体的には、帰宅後に住宅負荷３２０へ供給される電力を確保すべく、蓄電装置１８０のＳＯＣが帰宅時に高くなるように蓄電装置１８０の充放電が制御される。より詳しくは、蓄電装置１８０のＳＯＣが帰宅時に高くなるようにＳＯＣの制御目標が高められる。これにより、太陽光発電設備２２による発電終了後のパワーグリッド４０からの買電量を減らすことができる。

図１０は、蓄電装置１８０のＳＯＣの時間的な変化の一例を示した図である。図１０を参照して、ＳＯＣがしきい値ＳＬに低下するまでは、走行モードはＣＤモードに設定される。時刻ｔ１においてＳＯＣがしきい値ＳＬに低下すると、走行モードがＣＳモードへ切替わる。

この実施の形態２では、車両１０の発電コストＣＧが住宅２０の売電システムの売電価格Ｃ１よりも低い場合に、蓄電装置１８０のＳＯＣの制御目標が基本値のＳＬからＳＡへΔＳＡだけ嵩上げされる。さらに、車両１０の発電コストＣＧがパワーグリッド４０からの買電価格Ｃ２よりも低い場合には、ＳＯＣの制御目標がＳＡからＳＢへさらにΔＳＢだけ嵩上げされる。

図１１は、エンジン１１０のパワーと熱効率との関係を示した図である。図１１を参照して、エンジン１１０の燃料価格（ガソリン価格）をＥ（円／Ｌ）とすると、パワーグリッド４０からの買電価格Ｃ２（円／ｋＷｈ）に対応する発電コストを実現する熱効率Ｈ２は、次式によって算出される。

Ｈ２＝Ｅ×３６００／Ｃ２／Ａ／４．１８／Ｂ／Ｄ …（４）
すなわち、この熱効率Ｈ２を超える動作点でエンジン１１０が作動していれば、パワーグリッド４０からの買電価格Ｃ２を下回る発電コストで発電することができる。そこで、この実施の形態２では、熱効率Ｈ２を達成するパワーＰ２をエンジンパワーが超える場合には、蓄電装置１８０のＳＯＣの目標がＳＡからＳＢにさらに嵩上げされる。

図１２は、実施の形態２におけるＥＣＵ２４０により実行されるＳＯＣ制御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に示される一連の処理も、車両１０が帰宅するまでの車両システムの作動中に一定時間毎または所定の条件が成立する毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１２を参照して、ＥＣＵ２４０は、蓄電装置１８０のＳＯＣが低下したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。一例として、ＳＯＣがしきい値ＳＬ（図１０）に低下すると、ＳＯＣが低下したものと判定される。

ステップＳ１１０においてＳＯＣが低下したものと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２４０は、昼間電気料金時間帯（図９）に帰宅するか否かを判定する（ステップＳ１２０）。たとえば、カーナビゲーション装置２６０の情報を用いて帰宅時間を予測することによって、昼間電気料金時間帯に帰宅するか否かを判定することが可能である。

ステップＳ１２０において、昼間電気料金時間帯に帰宅するものと判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２４０は、太陽光発電設備２２の発電量が所定値δよりも多いか否かを判定する（ステップＳ１３０）。

太陽光発電設備２２の発電量が所定値δよりも多いと判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２４０は、上記（３）式によって算出される熱効率Ｈ１を達成するパワーＰ１（図１１）よりもエンジン１１０のパワーＰＥが大きいか否かを判定する（ステップＳ１４０）。エンジン１１０のパワーＰＥがＰ１よりも大きいと判定されると（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２４０は、さらに、上記（４）式によって算出される熱効率Ｈ２を達成するパワーＰ２（図１１）よりもエンジン１１０のパワーＰＥが大きいか否かを判定する（ステップＳ１５０）。

エンジン１１０のパワーＰＥがＰ２よりも大きいと判定されると（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２４０は、蓄電装置１８０のＳＯＣ目標の嵩上げ量ΔＳＯＣをΔＳＡ＋ΔＳＢ（図１０）とする（ステップＳ１６０）。一方、ステップＳ１５０においてエンジン１１０のパワーＰＥがＰ２以下であると判定されると（ステップＳ１５０においてＮＯ）、ＥＣＵ２４０は、ＳＯＣ目標の嵩上げ量ΔＳＯＣをΔＳＡ（図１０）とする（ステップＳ１７０）。

ステップＳ１３０において、太陽光発電設備２２の発電量が所定値δ以下であると判定されると（ステップＳ１３０においてＮＯ）、ＥＣＵ２４０は、エンジン１１０のパワーＰＥがパワーＰ２（図１１）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１９０）。エンジン１１０のパワーＰＥがＰ２よりも大きいと判定されると（ステップＳ１９０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２４０は、蓄電装置１８０のＳＯＣ目標の嵩上げ量ΔＳＯＣをΔＳＡ＋ΔＳＢ（図１０）とする（ステップＳ２００）。

そして、ステップＳ１６０，Ｓ１７０，Ｓ２００のいずれかにおいてΔＳＯＣが算出されると、ＥＣＵ２４０は、蓄電装置１８０のＳＯＣ目標をＳＬからΔＳＯＣだけ嵩上げする（ステップＳ１８０）。

なお、ステップＳ１１０においてＳＯＣは低下していないと判定された場合（ステップＳ１１０においてＮＯ）、ステップＳ１２０において昼間電気料金時間帯に帰宅しないと判定された場合（ステップＳ１２０においてＮＯ）、ステップＳ１４０においてエンジン１１０のパワーＰＥがＰ１以下であると判定された場合（ステップＳ１４０においてＮＯ）、またはステップＳ１９０においてエンジン１１０のパワーＰＥがＰ２以下であると判定された場合（ステップＳ１９０においてＮＯ）、ＥＣＵ２４０は、ステップＳ２１０へ処理を移行する。

以上のように、この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。さらに、この実施の形態２においては、太陽光発電設備２２の発電が終了し、パワーグリッド４０から買電する場合において、車両１０の発電コストＣＧがパワーグリッド４０からの買電価格Ｃ２（昼間電気料金）よりも低いときは、帰宅時の蓄電装置１８０のＳＯＣが高められ、帰宅後に車両１０から住宅２０へ電力が供給される。したがって、この実施の形態２によれば、パワーグリッド４０からの買電量を抑制することができる。

なお、上記においては、住宅２０の売電システムは、太陽光発電設備２２によって構成されるものとしたが、図１３に示すように、住宅２０Ａにおいて、太陽光発電設備２２に代えて、または太陽光発電設備２２とともに（図示せず）、風力を受けて発電する風力発電設備３３０によって売電システムを構成してもよい。

また、上記においては、車両１０の一例として、エンジン１１０およびモータジェネレータ１３０を発電装置として搭載したハイブリッド車両について説明したが、車両１０は、たとえば、燃料電池および燃料タンク（水素タンク）を発電装置として搭載した燃料電池車であってもよい。

図１４は、この発明の車両の一例として示される燃料電池車の全体ブロック図である。図１４を参照して、車両１０Ａは、図２に示した車両１０の構成において、エンジン１１０、動力分割装置１２０、およびモータジェネレータ１３０を含まず、伝達ギヤ１４０に代えて伝達ギヤ２７０を含む。また、車両１０Ａは、燃料電池２８０および燃料タンク２９０をさらに含み、ＥＣＵ２４０に代えてＥＣＵ２４０Ａを含む。

燃料電池２８０および燃料タンク２９０は、車両に搭載された発電装置を形成する。燃料電池２８０は、燃料タンク２９０から供給される水素と酸化剤との化学反応によって発生する化学反応エネルギーから電気エネルギーを得る発電電池である。燃料タンク２９０は、燃料としての水素を蓄え、燃料電池２８０へ水素を供給する。

なお、上記の各実施の形態においては、車両１０は、太陽光発電設備２２の発電量や売電量、売電価格等を通信装置２５０によって住宅２０から取得可能としたが、車載の日射センサの検出値や、ＤＣＭ（Data Communication Module）を用いて取得された天気予報データを用いて、太陽光発電設備２２の発電量や売電量等を車両１０において予測してもよい。

なお、上記において、住宅２０，２０Ａは、この発明における「建物」の一実施例に対応し、太陽光発電設備２２または風力発電設備３３０は、この発明における「発電設備」の一実施例に対応する。また、エンジン１１０およびモータジェネレータ１３０は、この発明における「発電装置」の一実施例を形成し、燃料電池２８０および燃料タンク２９０も、この発明における「発電装置」の一実施例を形成する。

さらに、ＥＣＵ２４０，２４０Ａは、この発明における「制御装置」の一実施例に対応し、電力Ｉ／Ｆ部２３０は、この発明における「出力部」の一実施例に対応する。また、さらに、モータジェネレータ１３０は、この発明における「発電機」の一実施例に対応し、エンジン１１０は、この発明における「内燃機関」の一実施例に対応する。

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。

１ 電力システム、１０，１０Ａ 車両、１５ 電力ケーブル、２０，２０Ａ 住宅、２２ 太陽光発電設備、３０ 送電線、４０ パワーグリッド、１１０ エンジン、１２０ 動力分割装置、１３０，１５０ モータジェネレータ、１４０，２７０ 伝達ギヤ、１６０ 駆動軸、１７０ 駆動輪、１８０ 蓄電装置、１９０ 昇圧コンバータ、２００，２１０ インバータ、２２０ 電圧コンバータ、２３０ 電力Ｉ／Ｆ部、２４０，２４０Ａ ＥＣＵ、２５０ 通信装置、２６０ カーナビゲーション装置、２８０ 燃料電池、２９０ 燃料タンク、３１０ パワーコントローラ、３２０ 住宅負荷、３３０ 風力発電設備。

Claims (8)

1. 建物へ電力を出力可能な車両であって、
   前記建物は、
   発電設備と、
   前記発電設備により発電された電力を売電可能な売電システムとを含み、
   前記車両は、
   再充電可能な蓄電装置と、
   前記蓄電装置を充電可能な発電装置と、
   前記売電システムによる売電に関する売電情報と前記発電装置の発電コストに関する発電情報とに基づいて前記蓄電装置の充放電を制御する制御装置と、
   前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記建物へ出力するための出力部とを備える車両。
2. 前記制御装置は、前記売電情報と前記発電情報とに基づいて、前記建物への到着時における前記蓄電装置の充電目標を設定する、請求項１に記載の車両。
3. 前記売電情報は、前記売電システムによる売電価格を含み、
   前記制御装置は、前記発電コストが前記売電価格よりも低いとき、前記充電目標の基本値に対して前記充電目標を高める、請求項２に記載の車両。
4. 前記制御装置は、前記建物の発電設備により発電される電力が予め定められた値よりも小さいとき、前記充電目標を前記基本値に維持する、請求項３に記載の車両。
5. 前記発電装置は、
   発電機と、
   前記発電機を駆動する内燃機関とを含み、
   前記制御装置は、前記発電コストが前記売電価格よりも低くなる動作点で前記内燃機関が動作するとき、前記充電目標を前記基本値に対して高める、請求項３に記載の車両。
6. 前記売電情報は、前記発電設備の発電量および前記建物の電力使用量に関する情報をさらに含み、
   前記制御装置は、前記発電設備の発電量および前記電力使用量に基づいて前記車両の発電装置による発電量を算出し、その算出値に基づいて前記充電目標を設定する、請求項３に記載の車両。
7. 前記発電設備は、太陽光発電設備である、請求項１に記載の車両。
8. 建物へ電力を出力可能な車両の制御方法であって、
   前記建物は、
   発電設備と、
   前記発電設備により発電された電力を売電可能な売電システムとを含み、
   前記車両は、
   再充電可能な蓄電装置と、
   前記蓄電装置を充電可能な発電装置と、
   前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記建物へ出力するための出力部とを含み、
   前記制御方法は、
   前記売電システムによる売電に関する売電情報と前記発電装置の発電コストに関する発電情報とに基づいて前記蓄電装置の充放電を制御するステップと、
   前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記出力部から前記建物へ出力するためのステップとを含む、車両の制御方法。

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