JP2015093572A - 車両電力管理装置及び車両電力管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】様々な状況に適応した事前空調の実施が可能な技術を提供することを目的とする。
【解決手段】車両電力管理装置１は、エネルギ予測部１０３と、評価値算出部１０４と、制御部１０５とを備えて構成される。エネルギ予測部１０３は、車両特性及び制御条件に基づいて、制御計画に対応する、車両の内部のエネルギの流れを予測する。評価値算出部１０４は、エネルギの流れに基づいて、制御計画の効果指標となる評価値を算出する。制御部１０５は、評価値が最も大きい制御計画に基づいて、空調装置５及び充電装置７を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両において空調装置、蓄電装置及び充電装置の間の電力の流れを管理する車両電力管理装置、及び、それを備える車両電力管理システムに関するものである。

近年、二酸化炭素の排出削減やエネルギの効率的な利用の観点から、電気エネルギを駆動力として利用する電気自動車が実用化されている。しかしながら、電気自動車用のバッテリのエネルギ密度はガソリンと比較すると小さいため、最大に充電した場合の航続可能距離は１００〜２００ｋｍと短く、また、空調装置などの電気負荷を使用して電力が消費された場合には航続可能距離はさらに短くなる。

そこで、出発前に電力系統などの外部からの供給電力を利用して空調装置を制御しておく（事前空調を実施しておく）ことによって、出発時には快適な車内環境を提供可能にするとともに、走行中の空調装置における消費電力が抑えられる結果として航続可能距離を延長可能にする技術が、例えば特許文献１に提案されている。

この特許文献１に開示された車両電力管理システムでは、バッテリの充電に必要な充電電力を除いた余剰電力で事前空調を実施する。このようなシステムによれば、バッテリの充電に対する空調の実施による影響を回避することができるため、出発時の充電量を最大限確保しながら事前空調を実施することができる。

特許第３１２６７７３号公報

上述のような車両電力管理システムでは、空調開始時刻を計画する時点において、充電に割り当てられる使用可能電力を制限することについては考慮しておらず、実際に空調開始する時点で使用可能電力を制限する。このため、空調に十分な時間を確保することができないことがある。十分な事前空調を実施するには、出発前の各時刻における外部からの供給電力、及び、バッテリへの充電電力を考慮して空調計画を立てることが望ましい。

また例えば、供給電力を全て使って高出力で空調を制御すると、空調に必要な時間が短くなって車外への放熱ロスを低減することができるため、走行時に空調で消費する車両のエネルギを低減できる。この低減効果が、供給電力を使って充電した場合に増加する車両のエネルギよりも大きいのであれば、充電を停止して事前空調を実施する方が、航続可能距離を延ばすことができる。さらに、バッテリ（蓄電装置）からの放電も利用することで、より高出力で事前空調を実施することも考えられる。これらのことを鑑みれば、充電と空調とを十分に実施するための供給能力や充電時間が不足している場合には、充電よりも空調の実施を優先する制御計画が望ましいことがある。

また、事前空調を実施した場合には、車両に電力を供給する電力系統の負荷が増大する。地域の電力供給が逼迫している場合や、充電による費用を低減したい場合などには、外部電力に対する負荷を低減することが望ましい。

しかしながら、従来の車両電力管理システムでは、以上のような様々な状況に対して適応した事前空調を実施することができなかった。

そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、様々な状況に適応した事前空調の実施が可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る車両電力管理装置は、車両の室内の空調を行う空調装置と、前記車両の駆動及び車載機器の動作に用いられる電力を蓄える蓄電装置と、前記車両の外部の充電設備から供給された電力を前記蓄電装置及び前記空調装置に入力する充電装置と、の間の電力の流れを管理する車両電力管理装置である。前記車両電力管理装置は、前記車両の車体及び前記車載機器の特性を車両特性として管理する車両特性管理部と、前記空調装置及び前記充電装置を制御して事前空調を実施するための条件を制御条件として管理する制御条件管理部とを備える。また、前記車両電力管理装置は、前記車両特性及び前記制御条件に基づいて、前記事前空調を実施するための制御計画を予め定められた計画パターンごとに生成する制御計画生成部と、前記車両特性及び前記制御条件に基づいて、前記制御計画に対応する、前記車両の内部のエネルギの流れを予測するエネルギ予測部とを備える。また、前記車両電力管理装置は、前記エネルギ予測部で予測された前記制御計画に対応する前記エネルギの流れに基づいて、当該制御計画の効果指標となる評価値を算出する評価値算出部と、前記評価値算出部で算出された評価値が最も大きい前記制御計画に基づいて、前記空調装置及び前記充電装置を制御する制御部とを備える。

本発明によれば、制御計画に対してエネルギフローを予測し、当該エネルギフローに基づいて当該制御計画の評価値を算出し、当該評価値が最も大きい制御計画に基づいて空調装置及び充電装置を制御する。これにより、様々な状況に適応した事前空調を実施することができる。

実施の形態１に係る車両電力管理システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る車両電力管理装置の処理を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るエネルギ予測部の処理を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る評価値算出部の処理を示すフローチャートである。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両電力管理システムの構成を示すブロック図である。図１に示す車両電力管理システムは、電気エネルギを駆動力として利用する車両の電力の流れ（エネルギの流れ）を管理（制御）する車両電力管理装置１と、入力装置２と、通信装置３と、計測装置４と、空調装置５と、蓄電装置６と、充電装置７とを備えて構成されている。これら構成要素は、車両に設けられており、これら構成要素のそれぞれは、車載ネットワーク８によって相互に通信可能に接続されている。

入力装置２は、車両に設置したインタフェースにてユーザによって入力された情報を入力情報として受け付け、当該入力情報を、車載ネットワーク８を通して車両電力管理装置１に提供する。提供する入力情報としては、例えば、車室温度設定（目標温度、上限温度、下限温度）、蓄電力量設定（目標蓄電力量、上限蓄電力量、下限蓄電力量）、出発予定時刻、評価方針、及び、評価順がある。入力装置２としては、例えば、カーナビゲーション装置、及び、空調制御のための入力を受け付けることが可能なタッチパネルなど、車載用入力装置に使用される様々な構成を採用することができる。なお、通信装置３が、モバイル端末と通信することによってモバイル端末から受け付けた、上述の入力情報と同様の情報を、車載ネットワーク８を通して車両電力管理装置１に提供してもよい。

通信装置３は、通信によって受信した車両外部の機器・設備からの情報を通信情報として取得し、当該通信情報を、車載ネットワーク８を通して車両電力管理装置１に提供する。提供する通信情報としては、例えば、給電能力（制御対象時間の各時刻における供給可能電力、電力価格などの負荷を示す値）、熱環境予測（制御対象時間の各時刻における外気温度、日射量）がある。通信装置３の通信方法としては、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、充電装置７を介したＶ２Ｇ（Vehicle to Grid）通信など、車載用通信装置に使用される様々な構成を採用することができる。

計測装置４は、車両に設置した各種センサによって計測した車両の情報を計測情報として取得し、当該計測情報を、車載ネットワーク８を通して車両電力管理装置１に提供する。提供する計測情報としては、例えば、車室温度、蓄電装置６の蓄電力量がある。なお、空調装置５が、車室温度を計測し、当該計測した車室温度を車載ネットワーク８を通して車両電力管理装置１に提供してもよい。また、蓄電装置６が、蓄電力量を計測し、当該計測した蓄電力量を車載ネットワーク８を通して車両電力管理装置１に提供してもよい。計測装置４としては、車載用計測装置に使用される様々な構成を採用することができる。

空調装置５は、ユーザ操作あるいは車載ネットワーク８を通じて与えられた空調モード（温度設定、風量、Ａ／Ｃ、風向、循環）の指示に応じて、車両室内の空調を行う。空調装置５は、例えば空気を加熱または冷却し、当該空気を車室に送ることによって車室温度を調整するなどの空調を行う。空調装置５としては、車載用空調装置に使用される様々な構成を採用することができる。なお、空調装置５は、後述する空調特性を有している。

蓄電装置６は、電力を内部に蓄えることが可能であり、当該蓄えた電力を、車両の駆動及び車載機器の動作で消費する電力として提供する。蓄電装置６としては、例えば、リチウムイオン二次電池や大容量キャパシタを用いるなど、車載用の蓄電装置として使用される様々な構成を採用することができる。なお、蓄電装置６は、後述する蓄電特性を有している。

充電装置７は、電力系統などの車両外部の充電設備（以下「外部充電設備」と記す）と接続して電力を受け取り、当該電力を空調装置５及び蓄電装置６などに割り当てて入力する。充電装置７としては、蓄電装置６にリチウムイオン二次電池が採用されている場合には、例えば定電流・低電圧充電形式の装置が採用される。このように、充電装置７は、車載用の充電装置として使用される様々な構成のうち、蓄電装置６の特性に適合した形式の構成を採用することができる。なお、充電装置７は、後述する充電特性を有している。

図１に示す車両電力管理装置１は、車両特性管理部１００と、制御条件管理部１０１と、制御計画生成部１０２と、エネルギ予測部１０３と、評価値算出部１０４と、制御部１０５とを備えて構成されている。車両電力管理装置１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、通信インタフェースを有する演算装置として構成されており、ＣＰＵがメモリなどに記憶されたプログラムなどを実行することにより、車両特性管理部１００の機能などが実現される。以下に説明するように、車両電力管理装置１が、空調装置５、蓄電装置６及び充電装置７の間の電力の流れを管理（制御）することによって、様々な状況に適応した事前空調を実施することが可能となっている。

車両特性管理部１００は、車両の車体及び車載機器の特性を示す情報を車両特性として管理する。車両の車体に関する車両特性としては、例えば、車体の断熱性能及び車室容積があり、車載機器の特性に関する車両特性としては、例えば、空調特性、蓄電特性及び充電特性がある。

ここで、空調特性は、空調装置５の制御内容や性能を示す情報であり、例えば、空調モードの推移に応じた空調消費電力及び空調出力熱量などを示す。蓄電特性は、蓄電装置６の性能を示す情報であり、例えば、蓄電容量、内部抵抗、蓄電力量、並びに、充電電力及び放電電力に応じた充放電ロスの大きさなどを示す。充電特性は、充電装置７の制御内容を示す情報であり、例えば、定電流・低電圧の充電を実施する場合には蓄電装置６の蓄電力量を監視して外部充電設備からの供給電力を変更するなどの制御内容を示すとともに、当該供給電力の最大値などを示す。ここでは、車両特性は予め車両特性管理部１００に入力されることによって、車両特性管理部１００にて管理されているものとする。

制御条件管理部１０１は、空調装置５及び充電装置７を制御して事前空調を実施するための条件となる情報を、制御条件として車両電力管理装置１の外部から取得し、当該制御条件を管理する。ここで管理する制御条件は、入力装置２からの入力情報（例えば出発予定時刻、車室温度設定及び蓄電力量設定）と、通信装置３からの通信情報（例えば給電能力及び熱環境予測）と、計測装置４からの計測情報（例えば現在時刻の車室温度及び蓄電力量）とを含んでいる。

制御計画生成部１０２は、車両特性及び制御条件に基づいて、事前空調を実施するための制御計画を予め定められた計画パターンごとに生成する。制御計画は、現在の時刻（制御計画を生成している時刻）と、出発予定時刻から十分離れた出発予定時刻以降の時刻（以下「最終時刻」と記す）との間の各時刻について、空調モード及び供給電力を示す。

エネルギ予測部１０３は、車両特性及び制御条件に基づいて、当該制御計画に対応する、車両の内部のエネルギの流れを予測する。エネルギの流れは、現在の時刻（エネルギの流れを予測している時刻）と最終時刻との間の各時刻について、電気エネルギ及び熱エネルギを示す。以下、エネルギの流れを「エネルギフロー」と記すこともある。

評価値算出部１０４は、エネルギ予測部１０３で予測された制御計画に対応するエネルギフローに基づいて、当該制御計画の効果指標となる評価値を算出する。本実施の形態１では、評価値算出部１０４は、車両の航続可能距離の延長効果を示す評価値と、外部充電設備の負荷である外部電力負荷の抑制効果を示す評価値とを、事前空調の制御計画に関して算出可能に構成されている。すなわち、評価値算出部１０４は、制御計画の評価値の算出対象である複数の評価方針（ここでは、航続可能距離を評価する第１評価方針、及び、外部電力負荷を評価する第２評価方針）について、制御計画の評価値を算出可能に構成されている。ただし、評価値算出部１０４は、上述に限ったものではなく、航続可能距離及び外部電力負荷のいずれか一方について評価値を算出可能するように構成されてもよい。

制御計画生成部１０２は、評価値算出部１０４で算出された評価値が最も大きい制御計画を選択する。ただし、これに限ったものではなく、評価値が最も大きい制御計画は、例えば、次に説明する制御部１０５によって選択されてもよい。

制御部１０５は、評価値算出部１０４で算出された評価値が最も大きい制御計画（ここでは制御計画生成部１０２で選択された制御計画）に基づいて、空調装置５及び充電装置７を制御する。これにより、空調装置５、蓄電装置６及び充電装置７の間の電力の流れが管理（制御）される。

＜車両電力管理装置の処理＞
図２は、本実施の形態１に係る車両電力管理システムのうち車両電力管理装置の処理を示すフローチャートである。以下、図２に沿って車両電力管理装置の処理を説明する。

まず、ステップＳ１にて、制御計画生成部１０２は初期化を行う。具体的には、制御計画生成部１０２は、車両特性管理部１００で管理している車両特性、及び、制御条件管理部１０１で管理している制御条件を取得する。ここでは、ステップＳ１の処理を開始するタイミングは、充電装置７と外部充電設備とが接続されたことを検知した時点であるものとして説明する。ただし、当該タイミングはこれに限ったものではなく、例えば、出発予定時刻の一定時間前の時点であってもよい。

ステップＳ２にて、制御計画生成部１０２は、車両特性及び制御条件に基づいて、予め定められた計画パターンに従った、空調モード及び供給電力を示す複数の制御計画を生成する。以下、３つの計画パターン（第１〜第３の計画パターン）を例にして、各計画パターンに対応する制御計画を生成する方法について説明する。

第１の計画パターン（充電優先パターン）では、通常通りに充電を実施し、充電中の余剰電力または充電完了後の電力を用いて事前空調を実施する。この計画パターンではまず、制御計画生成部１０２は、各時刻における充電電力を決定する。充電電力は、例えば、給電能力及び各時刻における蓄電力量から充電特性に従って算出される電力（例えば蓄電力量に応じた供給電力の最大値）を超えず、かつ、蓄電力量が上限蓄電力量を超えないように決定される。ここで、各時刻における蓄電力量は、後述するエネルギフローの予測での蓄電力量の算出と同様に、その時刻までの充電電力などに基づいて算出すればよい。次に、制御計画生成部１０２は、各時刻における空調モードを決定する。空調モードは、例えば、空調特性に従って算出される空調消費電力が給電能力から充電電力を差し引いた電力を超えないように決定される。最後に、制御計画生成部１０２は、空調消費電力と充電電力とを足し合わせた電力を供給電力として算出する。

第２の計画パターン（充電停止パターン）では、途中の時刻（出発予定時刻前の時点）で充電を停止することによって、外部充電設備から充電装置７を介して供給される電力を利用して事前空調を実施する。この計画パターンではまず、制御計画生成部１０２は、充電を停止する上記途中の時刻を決定し、当該途中の時刻に合わせて各時刻における充電電力を決定する。次に、制御計画生成部１０２は、各時刻における空調モードを決定する。空調モードは、例えば、空調特性に従って算出される空調消費電力が給電能力から充電電力を差し引いた電力（余剰電力）を超えないように決定される。最後に、制御計画生成部１０２は、空調消費電力と充電電力とを足し合わせた電力を供給電力として算出する。制御計画生成部１０２は、充電を停止する上記途中の時刻を、充電可能になった充電可能時刻（または出発予定時刻の一定時間前の時刻）と出発予定時刻との間において変化させ、当該変化ごとに制御計画を生成する。

第３の計画パターン（放電利用パターン）では、途中の時刻（出発予定時刻前の時点）で充電から放電に切り替えることによって、外部充電設備から充電装置７を介して供給される電力と、蓄電装置６から充電装置７を介して供給される電力とを利用して事前空調を実施する。この計画パターンではまず、制御計画生成部１０２は、放電に切り替える上記途中の時刻を決定し、当該途中の時刻に合わせて各時刻における充電電力または放電電力を決定する。次に、制御計画生成部１０２は、各時刻における空調モードを決定する。空調モードは、例えば、空調特性に従って算出される空調消費電力が給電能力から充電電力を差し引いた電力、または、給電能力と放電電力とを足し合わせた電力を超えないように決定される。最後に、制御計画生成部１０２は、空調消費電力と充電電力とを足し合わせた電力、または、空調消費電力から放電電力を差し引いた電力を供給電力として算出する。制御計画生成部１０２は、放電に切り替える上記途中の時刻を、充電可能になった充電可能時刻（または出発予定時刻の一定時間前の時刻）と出発予定時刻との間において変化させ、当該変化ごとに制御計画を生成する。

ステップＳ３にて、エネルギ予測部１０３は、ステップＳ２で生成された複数の制御計画のそれぞれの全体または一部に対して、エネルギフロー（電気エネルギ及び熱エネルギ）を予測する。エネルギ予測部１０３によるエネルギフローの予測については後で詳細に説明する。

ステップＳ４にて、評価値算出部１０４は制御計画の評価方針を評価順に選択する。評価順とは複数の評価方針（ここでは航続可能距離及び外部電力負荷）について予め定められた順であり、本実施の形態１は、航続可能距離及び外部電力負荷の順に定められている。すなわち、評価値算出部１０４は、ステップＳ１後の１回目のステップＳ４にて車両の航続可能距離を評価方針として選択し、ステップＳ１後の２回目のステップＳ４にて外部電力負荷を評価方針として選択する。

ステップＳ５にて、評価値算出部１０４は、制御計画に対応するエネルギフローに基づいて、ステップＳ４で選択した評価方法について制御計画の評価値を算出する。航続可能距離が評価方針として選択されていた場合には、評価値算出部１０４は、事前空調によって車両内に蓄積することが予測される電力エネルギ及び熱エネルギが大きいほど、値が大きくなる評価値を算出する。一方、外部電力負荷が評価方針として選択されていた場合には、評価値算出部１０４は、事前空調によって外部充電設備から受ける供給電力が大きいほど、値が小さくなる評価値を算出する。

このように、本実施の形態１に係る評価値算出部１０４は、制御計画に対して予め定められた複数の評価方針（ここでは航続可能距離及び外部電力負荷）のいずれかを適用した場合の評価値を、上述の評価順（ここでは航続可能距離及び外部電力負荷の順）に算出することが可能となっている。なお、評価値算出部１０４は、以上のような評価値の算出を、ステップＳ２で生成された複数の制御計画のそれぞれに対して行う。評価値算出部１０４による評価値の算出については後で詳細に説明する。

ステップＳ６にて、評価値算出部１０４は、評価が完了したか否かを判定する。ここでは、評価値が最も大きい制御計画が一つに決まる場合、または、予め定められた複数の評価方針（ここでは航続可能距離及び外部電力負荷）の全てにおいて複数の制御計画の評価値が全て同一値となる場合には、評価値算出部１０４は評価が完了したと判定してステップＳ７に進む。そうでない場合には、評価値算出部１０４は評価が完了していないと判定してステップＳ４に戻る。

ステップＳ７にて、制御計画生成部１０２は、評価値が最も大きい制御計画を選択し、出力する。

ステップＳ８にて、制御部１０５は、ステップＳ７で選択された評価値が最も大きい制御計画に基づいて、空調装置５及び充電装置７を制御する。この時、制御部１０５は、空調装置５及び充電装置７から運転状況などのフィードバックを受け取り、これらに対して送信する指令値を調整するなどの制御を行う。

以上のような処理によれば、航続可能距離について、複数の制御計画の評価値が全て同一値である場合（評価値が最も大きい制御計画が一つに決まらない場合）には、ステップＳ６からステップＳ４に戻り、その後のステップＳ５にて外部電力負荷について評価値が算出される。そして、ステップＳ６にて当該評価値が最も大きい制御計画が一つに決まる場合には、ステップＳ８にて制御部１０５は、当該制御計画に基づいて空調装置５及び充電装置７を制御する。このように、本実施の形態１では、制御部１は、航続可能距離（一の評価方針）を適用した場合の評価値が全て同一値である場合に、外部電力負荷（その次の評価方針）を適用した場合の評価値が最も大きい制御計画に基づいて、空調装置５及び充電装置７を制御する。

＜ステップＳ３＞
図３は、ステップＳ３の処理、すなわちエネルギ予測部１０３がエネルギフローを予測する処理を示すフローチャートの一例である。以下、図３に沿ってエネルギ予測部１０３の処理について説明する。

まず、ステップＳ１１にて、エネルギ予測部１０３は初期化を行う。具体的には、エネルギ予測部１０３は、車両特性管理部１００で管理している車両特性、及び、制御条件管理部１０１で管理している制御条件を取得する。

ステップＳ１２にて、エネルギ予測部１０３は、電気エネルギのエネルギフローの予測対象となる制御計画（以下「予測対象計画」と記すこともある）について、当該制御計画の最初の時刻を予測対象時刻とする。なお、ステップＳ１６を経てステップＳ１２を行う場合には、エネルギ予測部１０３は、予測対象時刻の次の時刻を予測対象時刻とする。

ステップＳ１３にて、エネルギ予測部１０３は、予測対象時刻の空調消費電力を算出する。空調消費電力は、例えば、予測対象計画に示された予測対象時刻の空調モードと、空調特性とから算出される。

ステップＳ１４にて、エネルギ予測部１０３は、予測対象時刻の充電電力（放電電力）を算出する。充電電力は、例えば、予測対象計画に示された予測対象時刻の供給電力から、ステップＳ１３の予測対象時刻の空調消費電力を差し引いた値として算出される。当該算出された値が負の場合には、放電電力であることを意味する。

ステップＳ１５にて、エネルギ予測部１０３は、予測対象時刻の次の時刻の蓄電力量を算出する。当該次の時刻の蓄電力量は、例えば、蓄電装置６内の等価回路モデルに基づき、ステップＳ１４の予測対象時刻の充電電力（放電電力）、及び、内部抵抗による充放電ロスなどを考慮して算出される。

ステップＳ１６にて、エネルギ予測部１０３は、電気エネルギの予測が完了したか否かを判定する。ここでは、予測対象時刻が、予測対象計画の最終時刻である場合には、エネルギ予測部１０３は予測が完了したと判定してステップＳ１７に進む。そうでない場合には、エネルギ予測部１０３は予測が完了していないと判定してステップＳ１２に戻る。

ステップＳ１７にて、エネルギ予測部１０３は、熱エネルギのエネルギフローの予測対象となる制御計画（以下「予測対象計画」と記すこともある）について、当該制御計画の最初の時刻を予測対象時刻とする。なお、ステップＳ２１を経てステップＳ１７を行う場合には、エネルギ予測部１０３は、予測対象時刻の次の時刻を予測対象時刻とする。

ステップＳ１８にて、エネルギ予測部１０３は、予測対象時刻の空調出力熱量を算出する。空調出力熱量は、例えば、予測対象計画に示された最初の時刻から予測対象時刻までの空調モードと、空調特性とから算出される。

ステップＳ１９にて、エネルギ予測部１０３は、予測対象時刻の放熱量を算出する。放熱量は、予測対象時刻の車室温度、外気温度及び日射量と、車体の放熱係数とから算出される。放熱量を算出するための外気温度及び日射量には、通信装置３が熱環境予測として受信した値を用いる。また、放熱量を算出するための外気温度及び日射量には、熱環境予測の代わりに、例えば予測対象時刻と同じ時間及び時期に計測された過去の外気温度及び日射量を用いてもよい。

ステップＳ２０にて、エネルギ予測部１０３は、予測対象時刻の次の時刻の車室温度を算出する。当該次の時刻の車室温度は、例えば、車室内の熱モデルに基づき、前回のステップＳ２０で算出した予測対象時刻の車室温度と、ステップＳ１８の予測対象時刻の空調出力熱量と、ステップＳ１９の予測対象時刻の放熱量と、車室容積とから算出される。なお、１回目にステップＳ２０を行う場合には、前回のステップＳ２０で算出した予測対象時刻の車室温度ではなく、現在の時刻（例えばステップＳ２０を行っている時点）の車室温度を用いてもよい。

ステップＳ２１にて、エネルギ予測部１０３は、熱エネルギの予測が完了したか否かを判定する。ここでは、予測対象時刻が、予測対象計画の最終時刻である場合には、エネルギ予測部１０３は、予測が完了したと判定して図３に示す処理を終了し、電気エネルギ及び熱エネルギのエネルギフローを出力する。そうでない場合には、エネルギ予測部１０３は、予測が完了していないと判定してステップＳ１７に戻る。

以上により、エネルギ予測部１０３は、事前空調を実施する場合のエネルギフローを予測する。これと同様にして、エネルギ予測部１０３は、事前空調を実施しなかった場合のエネルギフローを予測する。

＜ステップＳ５＞
図４は、ステップＳ５の処理、すなわち評価値算出部１０４が評価値を算出する処理を示すフローチャートの一例である。以下、図４に沿って評価値算出部１０４の処理について説明する。

まず、ステップＳ３１にて、評価値算出部１０４は、ステップＳ４で航続可能距離及び外部電力負荷のいずれが選択されたかを判定する。航続可能距離が選択されていた場合にはステップＳ３２に進み、外部電力負荷が選択されていた場合にはステップＳ３６に進む。

ステップＳ３２〜ステップＳ３５にて、評価値算出部１０４は、航続可能距離の評価値を算出するために電気エネルギ及び熱エネルギに関する評価値を算出する。まず、ステップＳ３２にて、評価値算出部１０４は、制御計画の最初の時刻から出発予定時刻までの蓄電力量の増加量（またはそれに応じた値）を、電気エネルギに関する評価値として算出する。

ステップＳ３３にて、評価値算出部１０４は、事前空調を実施した場合のエネルギフローの車室温度と、事前空調を実施しなかった場合のエネルギフローの車室温度とが等しくなる時刻（比較時刻）を探索する。

ステップＳ３４にて、評価値算出部１０４は、比較時刻における、事前空調を実施した場合のエネルギフローの蓄電力量と、事前空調を実施した場合のエネルギフローの蓄電力量との差（またはそれに応じた値）を、熱エネルギに関する評価値として算出する。

ステップＳ３５にて、評価値算出部１０４は、電気エネルギに関する評価値と、熱エネルギに関する評価値とを足し合わせた値（全体の評価値）を、航続可能距離の評価値として算出する。

一方、ステップＳ３１からステップＳ３６に進んだ場合には、ステップＳ３６にて、評価値算出部１０４は、例えば制御対象時間の各時刻における供給電力に、その時刻の電力価格などの負荷を表す値を乗じ、それらの値を積算する。そして、評価値算出部１０４は、当該積算によって得られた値の逆数を、外部電力負荷の評価値として算出する。

＜効果＞
以上のような本実施の形態１に係る車両電力管理装置１及び車両電力管理システムによれば、複数の制御計画に対してエネルギフローを予測し、当該エネルギフローに基づいて複数の制御計画の評価値を算出し、当該評価値が最も大きい制御計画に基づいて空調装置５及び充電装置７を制御する。これにより、様々な状況に適応した制御計画を選択することができ、ひいては様々な状況に適応した事前空調を実施することができる。以下、様々な状況に応じて適切な制御計画を選択することができる例を説明する。

まず、本実施の形態１に係る構成によれば、供給能力または充電時間が不足していて充電と空調とを両立することができない状況では、生成した制御計画の中で航続可能距離の評価値が最も大きい制御計画が選ばれる。

この結果として、車両の設定温度と外気温度との差が大きい場合には、放熱ロスが低減されて航続可能距離が長くなる計画パターン、つまりこの場合に航続可能距離の評価値が比較的大きくなる充電停止パターンや放電利用パターンの制御計画が選択される。また、供給可能電力が小さく、空調装置５が初期起動時に消費する電力よりも大きな余剰電力が確保できない場合や、バッテリの電力量に合わせて充電に必要な電力しか充電装置７から出力できない場合など、充電と空調とを並行して実施できない構成となっている場合などにも、充電停止パターンや放電利用パターンの制御計画が選択される。

一方、供給能力や充電時間が十分に確保することができていて充電と空調とを両立することができる状況では、航続可能距離の評価値が最も大きい制御計画が複数生成される。このような場合において、本実施の形態１では、外部電力負荷の評価値が最も大きい制御計画に基づいて、空調装置５及び充電装置７が制御される。

これにより、航続可能距離の評価値が等しい制御計画の中から、放熱ロスが低減される計画バターン、つまり空調の開始時刻が遅い計画パターンの制御計画が選択される。また、放電利用パターンの制御計画では、充放電ロス分の消費エネルギが大きくなる一方で、放熱ロス分の低減による消費エネルギの低減効果が小さくなる場合があることから、熱環境などの状況に応じては、これ以外の適切な制御計画が選択される。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 車両電力管理装置、２ 入力装置、３ 通信装置、４ 計測装置、５ 空調装置、６ 蓄電装置、７ 充電装置、１００ 車両特性管理部、１０１ 制御条件管理部、１０２ 制御計画生成部、１０３ エネルギ予測部、１０４ 評価値算出部、１０５ 制御部。

Claims (5)

1. 車両の室内の空調を行う空調装置と、前記車両の駆動及び車載機器の動作に用いられる電力を蓄える蓄電装置と、前記車両の外部の充電設備から供給された電力を前記蓄電装置及び前記空調装置に入力する充電装置と、の間の電力の流れを管理する車両電力管理装置であって、
   前記車両の車体及び前記車載機器の特性を車両特性として管理する車両特性管理部と、
   前記空調装置及び前記充電装置を制御して事前空調を実施するための条件を制御条件として管理する制御条件管理部と、
   前記車両特性及び前記制御条件に基づいて、前記事前空調を実施するための制御計画を予め定められた計画パターンごとに生成する制御計画生成部と、
   前記車両特性及び前記制御条件に基づいて、前記制御計画に対応する、前記車両の内部のエネルギの流れを予測するエネルギ予測部と、
   前記エネルギ予測部で予測された前記制御計画に対応する前記エネルギの流れに基づいて、当該制御計画の効果指標となる評価値を算出する評価値算出部と、
   前記評価値算出部で算出された評価値が最も大きい前記制御計画に基づいて、前記空調装置及び前記充電装置を制御する制御部と
   を備える、車両電力管理装置。
2. 請求項１に記載の車両電力管理装置であって、
   前記評価値算出部は、
   前記車両の航続可能距離について前記評価値を算出する、車両電力管理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両電力管理装置であって、
   前記評価値算出部は、
   前記車両の外部の前記充電設備の負荷である外部電力負荷について前記評価値を算出する、車両電力管理装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両電力管理装置であって、
   前記評価値算出部は、前記評価値の算出対象である複数の評価方針のいずれかを適用した場合の前記制御計画の前記評価値を、前記複数の評価方針について予め定められた順に算出可能であり、
   前記制御部は、
   一の前記評価方針を適用した場合の前記評価値が全て同一値である場合に、その次の評価方針を適用した場合の前記評価値が最も大きい前記制御計画に基づいて、前記空調装置及び前記充電装置を制御する、車両電力管理装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両電力管理装置と、
   前記空調装置、前記蓄電装置及び前記充電装置と、
   ユーザによって入力された情報を入力情報として受け付ける入力装置と、
   通信によって受信した前記車両の外部からの情報を通信情報として取得する通信装置と、
   各種センサによって計測した前記車両の情報を計測情報として取得する計測装置と
   を備え、
   前記制御条件は、前記入力情報、前記通信情報及び前記計測情報を含む、車両電力管理システム。

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