JP2020182262A - 演算装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の保護と、充電速度との両立をはかることを目的とする。【解決手段】車両のＥＣＵは、充電器に対する電力指令値のスケジュールを決定する。ＥＣＵは、取得モジュールと、予測モジュールと、決定モジュールとを備える。取得モジュールは、バッテリの電池状態を取得する。予測モジュールは、電池状態と予め指定された電力指令値とに基づいて当該電力指令値に従って充電器がバッテリに充電電力を供給し続けた場合のバッテリの充電電力制限値の時間変化を予測する。決定モジュールは、充電電力制限値の時間変化に基づいて、各時間における電力指令値に対応する充電電力が充電電力制限値を超えないとともに、バッテリの充電が早く完了する電力指令値のスケジュールを決定する。【選択図】図３

Description

本開示は、車両の電池に充電電力を供給する際の電力指令値のスケジュールを決定する演算装置に関する。

電池の充放電量は、電池保護の観点から制限値が設定されることが知られている。特開２０１１−０４０３４６号公報（特許文献１）は、車両駆動電力用の電池の充電量の制限値（充電可能電力）を逐次予測する充電電力制限値演算装置を開示する。特許文献１に開示された充電電力制限値演算装置は、電池の電力授受状態と電池の使用状態とに基づいて電池状態量を求め、電池の劣化度合いに応じて定められる充電電圧制限値と電池状態量とに基づいて充電可能電力の時間変化を示す充電可能電力特性を逐次予測する。

特開２０１１−０４０３４６号公報

車両の電池に電力を供給する充電器の応答性によっては、逐次予測された充電電力制限値に追従して充電を行うことができない虞がある。このことを解決する一の方法として、充電電力制限値に対して余裕を持って電力指令値を設定する方法が挙げられる。しかし、充電電力制限値に対して余裕を持って電力指令値を設定した場合、充電時間が長くなる虞がある。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電池の保護と、充電速度との両立をはかることである。

本開示によれば、車両の電池に充電電力を供給する供給手段に対する電力指令値のスケジュールを決定する演算装置が提供される。演算装置は、取得手段と、予測手段と、決定手段とを含む。取得手段は、電池の電池状態を取得する。予測手段は、取得手段が取得した電池状態と予め指定された電力指令値とに基づいて、当該電力指令値で供給手段が電池に電力を供給し続けた場合の電池の充電電力制限値の時間変化を算出する。決定手段は、予測手段が算出した充電電力制限値の時間変化に基づいて、各時間における電力指令値が予測手段が算出した充電電力制限値を超えないとともに電池の充電が早く完了する電力指令値のスケジュールを、供給手段に対する電力指令値のスケジュールに決定する。

本開示にかかる演算装置は、予め指定された電力指令値で電力を供給し続けた場合の充電電力制限値の時間変化を予測し、予測した充電電力制限値の時間変化に基づいて、各時間における電力指令値が予測手段が算出した充電電力制限値を超えないとともに電池の充電が早く完了する電力指令値のスケジュールを、供給手段に対する電力指令値のスケジュールに決定する。そのため、演算装置は、充電電力制限値を超えることがなく、かつ、充電時間を短くすることのできる電力指令値のスケジュールを、供給手段に対する電力指令値のスケジュールにすることができる。

本開示によれば、電池の保護と、充電速度との両立をはかることができる。

充電システムの全体構成を概略的に示す図である。 充電システム９の構成をより詳細に示す図である。 電力指令値のスケジュールを決定するためのＥＣＵの機能構成の一例を示す図である。 実施の形態１にかかる、ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる処理を説明するための図である。 実施の形態２にかかる、ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。 実施の形態２にかかる処理を説明するための図である。 実施の形態３にかかる、ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。 実施の形態３にかかる処理を説明するための図である。 実施の形態４にかかる、ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。 実施の形態４にかかる処理を説明するための図である。

以下、本開示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り返さない。

図１は、充電システムの全体構成を概略的に示す図である。図１を参照して、充電システム９は、あるユーザの車両１と、充電器３と、充電器３から延びる充電ケーブル４とを含む。

車両１は、たとえば、電池であるバッテリ１１（図２参照）が搭載された電気自動車である。車両１は、車両１と充電器３とが充電ケーブル４により電気的に接続された状態において、充電器３から供給される電力によりバッテリ１１を充電する。なお、車両１は、プラグインハイブリッド車または外部充電可能な燃料電池自動車であってもよい。

充電器３は、車両１のバッテリ１１に充電電力を供給する供給手段の具体化例であって、たとえば公共の充電スタンド（充電スポットまたは充電ステーションとも呼ばれる）に設置されている。充電器３は、指定された電力指令値Ｐに従って、商用電源から供給される交流電源（たとえば３相２００Ｖの電源）を直流電力に変換し、その直流電力（充電電力）を車両１に供給する。電力指令値Ｐは、充電器３から車両１に供給される充電電力に相当する。充電器３は、電力指令値Ｐが示す充電電力が車両１に供給されるように制御する。

充電器３に対する電力指令値Ｐは、車両１がバッテリ１１の電池状態に基づいて決定する。より具体的には、車両１のＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０（図２参照）が、電力指令値Ｐを決定する。充電器３は、ＥＣＵ１０が決定した電力指令値Ｐに従って、当該電力指令値Ｐに対応する充電電力を車両１に供給する。バッテリ１１の電池状態は、バッテリ１１の温度およびバッテリ１１のＳＯＣ（State Of Charge）である。

図２は、充電システム９の構成をより詳細に示す図である。図１および図２を参照して、車両１は、バッテリ１１と、監視ユニット１１１と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）１２１と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）１２２と、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）１２３と、動力伝達ギア１２４と、駆動輪１２５と、ＥＣＵ１０とを備える。

バッテリ１１は、再充電可能な蓄電装置であり、リチウムイオン二次電池またはニッケル水素電池などの二次電池を含んで構成されている。バッテリ１１は、車両１の走行駆動力を生成するための電力をＰＣＵ１２２へ供給する。また、バッテリ１１は、モータジェネレータ１２３の回生制動により発電された電力により充電されたり、充電器３からの供給電力により充電されたりする。なお、バッテリ１１に代えて、電気二重層キャパシタ等のキャパシタを採用してもよい。

監視ユニット１１１は、バッテリ１１の状態を監視する。いずれも図示しないが、監視ユニット１１１は、電圧センサと、電流センサと、温度センサとを含む。電圧センサは、バッテリ１１の電圧Ｖｂを検出する。電流センサは、バッテリ１１に入出力される電流Ｉｂを検出する。温度センサは、バッテリ１１の温度を検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ１０に出力する。ＥＣＵ１０は、各センサによる検出結果に基づいて、バッテリ１１のＳＯＣを算出することができる。

ＳＭＲ１２１は、バッテリ１１とＰＣＵ１２２との間に電気的に接続されている。ＳＭＲ１２１の閉成／開放は、ＥＣＵ１０からの指令に応じて制御される。

ＰＣＵ１２２は、ＥＣＵ１０からの指令に従って、バッテリ１１とモータジェネレータ１２３との間で電力変換を行なう電力変換装置である。ＰＣＵ１２２は、バッテリ１１から電力を受けてモータジェネレータ１２３を駆動するインバータと、インバータに供給される直流電圧のレベルを調整するコンバータ（いずれも図示せず）等とを含んで構成されている。

モータジェネレータ１２３は、交流電動機である。モータジェネレータ１２３は、ＰＣＵ１２２に含まれるインバータによって駆動され、駆動軸を回転させる。モータジェネレータ１２３が出力するトルクが動力伝達ギア１２４を介して駆動輪１２５に伝達され、それにより車両１が走行する。また、モータジェネレータ１２３は、車両の制動時には駆動輪１２５の回転力を受けて発電する。モータジェネレータ１２３によって発電された電力は、ＰＣＵ１２２を通じてバッテリ１１に充電される。

車両１は、充電リレー１３１と、電力線ＰＬ，ＧＬと、インレット１３５とをさらに備える。

充電器３は、制御装置３０と電力供給部３１とを含む。充電ケーブル４は、電力線４２と通信線４３と、コネクタ４１とを含む。

バッテリ１１の充電時には、充電ケーブル４のコネクタ４１が車両１のインレット１３５に連結される。そして、充電器３からの電力が充電ケーブル４内の電力線４２を通じて車両１に供給され、電力線ＰＬ，ＧＬを通じて充電リレー１３１へと伝送される。

充電リレー１３１およびＳＭＲ１２１は、バッテリ１１とインレット１３５との間に電気的に接続されている。充電リレー１３１が閉成され、かつ、ＳＭＲ１２１が閉成されると、インレット１３５とバッテリ１１との間での電力伝送が可能な状態となる。

ＥＣＵ１０は、車両１と充電器３とが充電ケーブル４により接続された状態において、充電ケーブル４内の通信線４３を介して充電器３の制御装置３０と双方向に通信が可能である。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、メモリ１０２と、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）と等を含んで構成されている。ＥＣＵ１０は、車両１が所望の状態となるように車両１内の各機器（ＳＭＲ１２１、ＰＣＵ１２２、および充電リレー１３１など）を制御する。

また、ＥＣＵ１０は、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定する「演算装置」に具体化例であって、各センサによる検出結果に基づいて算出したバッテリ１１の電池状態に基づいて、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定する。ここで、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）とは、電力指令値Ｐの時間変化を意味する。

ＥＣＵ１０は、決定した電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）に従って、通信線４３を介して充電器３の制御装置３０に電力指令値Ｐを出力する。充電器３の制御装置３０は、車両１のＥＣＵ１０から送られる電力指令値Ｐに従って、電力指令値Ｐに対応する充電電力Ｗが車両１に供給されるように電力供給部３１を制御する。

＜ＥＣＵの機能構成＞
図３は、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定するためのＥＣＵの機能構成の一例を示す図である。図３を参照して、ＥＣＵ１０は、取得モジュール１２と、予測モジュール１４と、決定モジュール１６とを備える。これらの各機能は、メモリ１０２に予めインストールされたプログラムをＣＰＵ１０１が実行することで実現される機能である。ただしこれに限られず、これら各機能の全部または一部は、専用のハードウェア（電子回路）によって具現化されてもよい。

取得モジュール１２は、バッテリ１１の電池状態を取得する。具体的には、取得モジュール１２は、監視ユニット１１１が備える各センサによる検出結果として、バッテリ１１に流れる電流、バッテリ１１の電圧、およびバッテリ１１の温度を取得する。また、取得モジュール１２は、取得したバッテリ１１に流れる電流、バッテリ１１の電圧に基づいて、バッテリ１１のＳＯＣを算出する。また、取得モジュール１２は、算出したバッテリ１１のＳＯＣ、およびバッテリ１１の温度に基づいて、計測時におけるバッテリ１１の充電電力制限値Ｗ_ｉｎ（０）を算出する。ここで、Ｗ_ｉｎ（０）とは、監視ユニット１１１が備える各センサによる検出結果（実測値）に基づいて算出した充電電力制限値Ｗ_ｉｎを意味する。

バッテリ１１に流れる電流、バッテリ１１の電圧、バッテリ１１の温度、およびバッテリ１１のＳＯＣは、バッテリ１１の「電池状態」の具体化例である。なお、充電電力制限値Ｗ_ｉｎ（０）をバッテリ１１の「電池状態」に含めてもよい。

予測モジュール１４は、取得モジュール１２が取得した計測時におけるバッテリ１１の充電電力制限値Ｗ_ｉｎ（０）を始点として、予め指定された電力指令値Ｐに従って充電器３から充電電力Ｗが供給された場合に、バッテリ１１の充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）を算出する。すなわち、予測モジュール１４は、バッテリ１１が予め定められた電力指令値Ｐに従って充電された場合に、当該バッテリ１１の充電電力制限値Ｗ_ｉｎがどのように変化するかを予測する。

充電電力制限値Ｗ_ｉｎの演算方法については、詳細に記述しないものの、バッテリ１１の温度、およびバッテリ１１のＳＯＣをパラメータとして算出される。たとえば、リチウムイオン電池においては、ハイレート劣化が生じない充電電力が充電電力制限値Ｗ_ｉｎの最大値として設定される。具体的には、バッテリ１１のＳＯＣが大きくなると、充電電力制限値Ｗ_ｉｎが小さくなるよう設定され、バッテリ１１のＳＯＣが小さくなると、充電電力制限値Ｗ_ｉｎが大きくなるよう設定され得る。

バッテリ１１のＳＯＣは、バッテリ１１に供給される充電電力Ｗに応じて経時的に変化する。すなわち、バッテリ１１のＳＯＣは、取得モジュール１２が取得したバッテリ１１のＳＯＣを初期値として、電力指令値Ｐおよび時間ｔを変数とした関数で表すことができる。

また、バッテリ１１の温度は、取得モジュール１２が取得したバッテリ１１の温度（実測値）を初期値とし、時間ｔを変数とした関数で表すことができる。

すなわち、バッテリ１１の充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）は指定される電力指令値Ｐに応じて変化し、電力指令値Ｐと取得モジュール１２が取得したバッテリ１１の電池状態に基づいて演算することができる。

ただしこれに限られず、バッテリ１１の劣化度合いを考慮したパラメータを充電電力制限値Ｗ_ｉｎの演算に含めてもよい。これにより、より精度の高い充電電力制限値Ｗ_ｉｎを得ることが可能となる。

ここで、「予め指定された電力指令値Ｐ」は、経時変化しないものであってもよく、また、経時変化するものであってもよい。

予測モジュール１４は、「予め指定された電力指令値Ｐ」を複数設定し、電力指令値Ｐごとに充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）を求めても良い。すなわち、予測モジュール１４は、充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）を複数求めても良い。

決定モジュール１６は、予測モジュール１４が算出した充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）に基づいて、各時間における電力指令値Ｐに対応する充電電力Ｗが充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えないとともに、バッテリ１１の充電を早く完了させることができるように、各時間における電力指令値Ｐを決定する。すなわち、決定モジュール１６は、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定する。決定された電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）は、充電器３に対して出力される。充電器３の制御装置３０は、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）に従って、電力供給部３１を制御する。

ただし、これに限らず、ＥＣＵ１０が電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）に従って電力指令値Ｐを充電器３に出力する構成であってもよい。

決定モジュール１６は、充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）を算出する際に設定された電力指令値Ｐを補正することで電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定してもよい。

決定モジュール１６は、一の充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）に対して、複数の電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を設定し、設定した複数の電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）の中から電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定してもよい。

予測モジュール１４が充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）を複数求めた場合、決定モジュール１６は、充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）ごとに電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を求め、求めた複数の電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）の中から電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定してもよい。

以下では、ＥＣＵ１０が電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定する方法の具体的な実施の形態について説明する。

＜実施の形態１＞
図４および図５を参照して、実施の形態１にかかる、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定するための演算方法を説明する。図４は、実施の形態１にかかる、ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。図５は、実施の形態１にかかる処理を説明するための図である。

以下では、「ステップ」は、単に「Ｓ」と記す。実施の形態１において、図４に示した処理は、予め定められた充電開始条件が成立した場合に開始されるものとする。

図４を参照して、車両１のＥＣＵ１０は、予め定められた電力指令値Ｐが複数設定される（Ｓ１０２）。設定される電力指令値Ｐは、バッテリ１１の電池状態に基づいて設定されてもよい。実施の形態１においては、設定される電力指令値Ｐは時間変化しない。

図５に示す例では、電力指令値Ｐとして、Ｐ_１，Ｐ_２，またはＰ_３が設定されたものとする。図５に示したＷ_１は、電力指令値Ｐ_１に従って電力供給部３１が制御された場合に出力される充電電力を示す。Ｗ_２は、電力指令値Ｐ_２に従って電力供給部３１が制御された場合に出力される充電電力を示す。Ｗ_３は、電力指令値Ｐ_３に従って電力供給部３１が制御された場合に出力される充電電力を示す。

車両１のＥＣＵ１０は、バッテリ１１の状態および設定された電力指令値Ｐに基づいて、充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）を算出する（Ｓ１０４）。図５に示す例では、Ｗ_１に対応する充電電力制限値の時間変化をＷ_ｉｎ１（ｔ）で示し、Ｗ_２に対応する充電電力制限値の時間変化をＷ_ｉｎ２（ｔ）で示し、Ｗ_３に対応する充電電力制限値の時間変化をＷ_ｉｎ３（ｔ）で示している。

すなわち、Ｗ_ｉｎ１（ｔ）は、電力指令値Ｐ_１が出力され続けた場合に充電電力制限値Ｗ_ｉｎがどのように変化するかを示した予測値に相当する。

車両１のＥＣＵ１０は、充電電力制限値Ｗ_ｉｎを守り、バッテリ１１の充電が早く終わる電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定する（Ｓ１０８）。

すなわち、車両１のＥＣＵ１０は、設定した各電力指令値Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３の中で、各時間における電力指令値Ｐに対応する充電電力Ｗが充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えない電力指令値Ｐを特定し、特定した電力指令値Ｐの中から、バッテリ１１の充電を最も早く完了させることができる電力指令値Ｐを特定する。車両１のＥＣＵ１０は、特定した電力指令値Ｐに対応する充電電力が供給され続けるように電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定する。

図５に示す例では、時間あたりに出力される充電電力の関係は、Ｗ_３＞Ｗ_２＞Ｗ_１であるから、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）がＰ_３に設定されると、バッテリ１１の充電が最も早く終わる。一方、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）がＰ_３に設定された場合、タイミングｔ_１において、充電電力制限値Ｗ_ｉｎ３（ｔ_１）が充電電力Ｗ_３以下となってしまう。すなわち、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）がＰ_３に設定された場合には、あるタイミング（図５に示す例ではｔ_１）で充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えてしまうこととなる。

よって、図５に示す例では、充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えない電力指令値Ｐであって、バッテリ１１の充電が早く終わる電力指令値Ｐとして電力指令値Ｐ_２が選択され、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）＝Ｐ_２に決定される。すなわち、複数の電力指令値Ｐのうち、充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えない電力指令値Ｐであって、最も電力が大きい値である電力指令値Ｐ_２が選択され、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）＝Ｐ_２に決定される。

以上のように、実施の形態１においては、「予め指定された電力指令値Ｐ」が複数設定され、電力指令値Ｐごとに充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）が算出される。算出された各充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）と、設定された電力指令値Ｐとを比較することで、充電電力が制限値Ｗ_ｉｎを超えないとともに、早く充電が完了する電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）が決定される。

言い換えると、実施の形態１において、車両１のＥＣＵ１０は、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）の候補を複数設定し、設定された電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）ごとに、当該スケジュールＰ（ｔ）に従って充電電力が供給された場合の充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）を算出しているともいえる。車両１のＥＣＵ１０は、設定した電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）の中から、充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えず、かつ、早く充電が完了する電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を特定することで、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定する。

実施の形態１において、設定される電力指令値Ｐは経時変化しないものとしたが、設定される電力指令値Ｐは、予め定められていればよく、経時変化するものであってもよい。

＜実施の形態２＞
図６および図７を参照して、実施の形態２にかかる、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定するための演算方法を説明する。図６は、実施の形態２にかかる、ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。図７は、実施の形態２にかかる処理を説明するための図である。図６に示した処理は、予め定められた充電開始条件が成立した場合に開始されるものとする。

図４と図６とを参照して、実施の形態２にかかるＥＣＵ１０の処理は、実施の形態１にかかるＥＣＵ１０の処理と比較して、Ｓ１０４’の処理をさらに備え、Ｓ１０６の処理の代わりにＳ１０６’の処理を備える点で異なる。Ｓ１０４’とその後のＳ１０６’の処理について説明する。

図６を参照して、車両１のＥＣＵ１０は、Ｓ１０２において設定された各電力指令値Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３を、Ｓ１０４において算出された充電電力制限値Ｗ_ｉｎで制限する（Ｓ１０４’）。これにより、Ｓ１０４において設定された各電力指令値Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３のうち、補正の必要な電力指令値Ｐが補正される。

より具体的には、車両１のＥＣＵ１０は、設定された電力指令値Ｐに対応する充電電力が充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えてしまう場合に、当該充電電力が充電電力制限値Ｗ_ｉｎ以下となるように、電力指令値Ｐを補正する。

図７に示す例では、電力指令値Ｐ_３に対応する充電電力Ｗ_３で充電がされ続けた場合に、タイミングｔ_１で充電電力Ｗ_３が充電電力制限値Ｗ_ｉｎ３（ｔ_１）を超えてしまうこととなる。車両１のＥＣＵ１０は、タイミングｔ_１以降は、充電電力制限値Ｗ_ｉｎ３（ｔ）を超えないように充電電力制限値Ｗ_ｉｎ３（ｔ_１）に沿って充電電力Ｗが供給されるように充電電力Ｗ_３が補正される。図７の下図において、実線Ｗ’_３は、補正後の充電電力である。ＥＣＵ１０は、Ｗ’_３となるように電力指令値Ｐ_３を補正し、電力指令値Ｐ’_３を得る。

車両１のＥＣＵ１０は、補正後の電力指令値Ｐ’_３を含め、設定された各電力指令値Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ’_３のうち、バッテリ１１の充電が早く終わる電力指令値ＰをスケジュールＰ（ｔ）に決定する（Ｓ１０６’）。図７に示す例では、スケジュールとして、バッテリ１１の充電が早く終わる電力指令値Ｐとして充電電力Ｗ’_３となるように電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）が決定される。すなわち、複数の電力指令値Ｐのうち、充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えない電力指令値Ｐであって、最も電力が大きい値である補正後の電力指令値Ｐ’_３が選択され、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）が決定される。

以上のように、実施の形態２においては、「予め指定された電力指令値Ｐ」が複数設定され、電力指令値Ｐごとに充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）が算出される。算出された充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）に基づいて、充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えないように、充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）を算出する際に設定された電力指令値Ｐが補正される。補正された電力指令値Ｐ’および補正されなかった電力指令値Ｐに基づき、早く充電が完了する電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）が決定される。

言い換えると、実施の形態２において、車両１のＥＣＵ１０は、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）の候補を複数設定し、設定された電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）ごとに、当該スケジュールＰ（ｔ）に従って充電電力が供給された場合の充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）を算出しているともいえる。車両１のＥＣＵ１０は、設定した電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）の中で、充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えてしまうスケジュールについては、さらに算出した充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）に基づいて補正する。そして、車両１のＥＣＵ１０は、補正後のスケジュールおよび補正しなかったスケジュールの中から、早く充電が完了する電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を特定することで、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定する。

実施の形態２において、設定される電力指令値Ｐは経時変化しないものとしたが、設定される電力指令値Ｐは、予め定められていればよく、経時変化するものであってもよい。

また、補正方法は、充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えないように補正すればよく、充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）に沿って補正しなくともよい。たとえば、図７に示す例において、タイミングｔ_１よりも所定期間前のタイミングｔ_１−Δｔから補正されてもよい。また、タイミングｔ_１以降、Ｗ’_３＝Ｗ_ｉｎ３（ｔ）としたが、Ｗ’_３＝Ｗ_ｉｎ３（ｔ）−ΔＷとなるように補正してもよい。このように、予測値に対してマージンを設けて補正することで、充電電力制限値Ｗ_ｉｎを確実に超えないスケジュールを設定することができる。

＜実施の形態３＞
図８および図９を参照して、実施の形態３にかかる、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定するための演算方法を説明する。図８は、実施の形態３にかかる、ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。図９は、実施の形態３にかかる処理を説明するための図である。また、図８に示した処理は、予め定められた充電開始条件が成立した場合に開始されるものとする。

図８を参照して、車両１のＥＣＵ１０は、電力指令値Ｐを最大上限電力に設定する（Ｓ２０２）。最大上限電力は、図８の処理を開始した時点における充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えない電力であって、たとえば、バッテリ１１の電池状態と充電器３の性能とに基づいて算出されてもよいし、予め定められていてもよい。充電器３は、設定された電力指令値Ｐ_ａに対応する充電電力Ｗ_ａを車両１に向けて送る。

車両１のＥＣＵ１０は、現在設定されている電力指令値Ｐ_ａで継続して充電がされた場合の充電電力制限値の時間変化Ｗ_{ｉｎ（ａ）}（ｔ）を算出する（Ｓ２０４）。これにより、たとえば、図９に示す充電電力制限値の時間変化Ｗ_{ｉｎ（ａ）}（ｔ）が得られる。

車両１のＥＣＵ１０は、電力指令値Ｐ_ａに対応する充電電力をＷ_ａとすると、充電電力Ｗ_ａが、所定期間（ｔ_１）経過後の充電電力制限値Ｗ_{ｉｎ（ａ）}（ｔ_１）以下であるかを判定する（Ｓ２０６）。

車両１のＥＣＵ１０は、電力指令値Ｐ_ａに対応する充電電力Ｗ_ａが、所定期間（ｔ_１）経過後の充電電力制限値Ｗ_{ｉｎ（ａ）}（ｔ_１）以下であると判定したときは（Ｓ２０６においてＹＥＳ）、電力指令値Ｐ_ａを変更することなく、充電が終えたか否かを判定する（Ｓ２０８）。具体的には、車両１のＥＣＵ１０は、バッテリ１１のＳＯＣが、目標ＳＯＣ（たとえば１００％）に達した場合に、充電が終えたと判定する。

車両１のＥＣＵ１０は、充電を終えたと判定したときは（Ｓ２０８においてＹＥＳ）、処理を終了する。

車両１のＥＣＵ１０は、充電を終えていないと判定したときは（Ｓ２０８においてＮｏ）、再度充電電力制限値の時間変化Ｗ_{ｉｎ（ａ）}（ｔ）を算出し（Ｓ２０４）、充電電力Ｗ_ａが所定期間（ｔ_１）経過後の充電電力制限値Ｗ_{ｉｎ（ａ）}（ｔ_１）以下であるかを判定する（Ｓ２０６）。再度充電電力制限値の時間変化Ｗ_{ｉｎ（ａ）}（ｔ）を算出したタイミングでは、前回計測したタイミングよりも時間が経過している。

このように、Ｓ２０６でＮＯと判定されるまで、すなわち、車両１のＥＣＵ１０は、充電電力Ｗ_ａが所定期間（ｔ_１）経過後の充電電力制限値Ｗ_{ｉｎ（ａ）}（ｔ_１）を超えてしまうまで、電力指令値Ｐ_ａのスケジュールを変更することなく、充電を継続する。

車両１のＥＣＵ１０は、充電電力Ｗ_ａが所定期間（ｔ_１）経過後の充電電力制限値Ｗ_{ｉｎ（ａ）}（ｔ_１）を超えると判定したときは（Ｓ２０６においてＮＯ）、Ｓ２１２およびＳ２１４の処理を実行して、電力指令値Ｐ_ａのスケジュールを再設定する。たとえば、図９に示す例では、充電を開始してからｔ_ｎ経過したタイミングで、充電電力Ｗ_ａが所定期間（ｔ_１）経過後の充電電力制限値Ｗ_{ｉｎ（ａ）}（ｔ_１）を超えると判定されたものとする。

車両１のＥＣＵ１０は、電力指令値Ｐを複数設定する（Ｓ２１２）。図９に示す例では、電力指令値Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３が設定されたものとする。図９に示す実線Ｗ_１は、電力指令値Ｐ_１に対応する充電電力を示す。同様に、一点鎖線Ｗ_２は、電力指令値Ｐ_２に対応する充電電力を示す。二点鎖線Ｗ_３は、電力指令値Ｐ_３に対応する充電電力を示す。

車両１のＥＣＵ１０は、充電電力が充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えず、かつ、充電が早く終わる電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を、充電電力制限値の時間変化Ｗ_{ｉｎ（ａ）}（ｔ）と、設定した電力指令値Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３に基づいて決定し、設定する（Ｓ２１４）。

実施の形態３においては、現状設定されている電力指令値Ｐ_ａに基づいて算出された充電電力制限値の時間変化Ｗ_{ｉｎ（ａ）}（ｔ）を基準とする充電電力制限値の時間変化（予測値）として、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）が決定される。

図９に示す例では、充電電力Ｗ_１，Ｗ_２，Ｗ_３を比較すると、供給される電力量は、Ｗ_１が最も高く，次いでＷ_２，Ｗ_３となる。そのため、充電電力Ｗ_１に対応する電力指令値Ｐ_１に従って制御された場合、もっとも早く充電が完了する。しかし、電力指令値Ｐ_１に従って制御された場合、充電電力制限値の時間変化Ｗ_{ｉｎ（ａ）}（ｔ）と充電電力Ｗ_１とを比較した場合に、充電電力制限値Ｗ_ｉｎを充電電力Ｗ_１が超えてしまう虞がある。

よって、図９に示す例では、充電電力Ｗ_２となるように電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）が決定される。

車両１のＥＣＵ１０は、新たに設定された電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）に従って充電を行いつつ、Ｓ２０４〜Ｓ２０８の処理を繰り返し、Ｓ２０６において、ＮＯと判定した場合に、再度電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定して設定する。具体的には、Ｓ２０４において充電電力Ｗ_２で充電を行った場合における充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）が新たに算出され、続くＳ２０６において充電電力Ｗ２と所定期間（ｔ_１）経過後の充電電力制限値Ｗ_ｉｎ（ｔ_１）の比較が行われる。そして、Ｓ２０６で、充電電力Ｗ２＞充電電力制限値Ｗ_ｉｎ（ｔ_１）と判定されるまで、充電電力Ｗ２による充電が実行され、Ｓ２０６でＮＯと判定される（充電電力Ｗ２＞充電電力制限値Ｗ_ｉｎ（ｔ_１））と、Ｓ２１２、Ｓ２１４へ進んで、再度電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）が決定され設定される。

車両１のＥＣＵ１０は、満充電となるまで、これらの処理を繰り返す。
以上のように、実施の形態３においては、所定期間経過後の充電電力と充電電力制限値Ｗ_ｉｎとの関係を予測し、充電電力が充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えてしまう場合に、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）が再演算される。再演算の方法として、新たに設定された電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）に基づいて予測される充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）を基準として、各時間における充電電力が基準となる充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えないように電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）が再設定される。

＜実施の形態４＞
図１０および図１１を参照して、実施の形態４にかかる、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定するための演算方法を説明する。実施の形態４においては、実施の形態３と比較して、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を再決定する方法が異なる。以下、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を再決定する方法を中心に説明する。

図１０は、実施の形態４にかかる、ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。図１１は、実施の形態４にかかる処理を説明するための図である。図１０に示した処理は、予め定められた充電開始条件が成立した場合に開始されるものとする。

図８と図１０とを参照して、実施の形態４にかかる電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定するための演算方法と、実施の形態３にかかる方法とを比較すると、Ｓ２１２およびＳ２１４の処理に替えて、Ｓ２２２〜Ｓ２２８の処理が実行される点で異なる。以下では、Ｓ２２２〜Ｓ２２８の処理について説明する。

図１０を参照して、車両１のＥＣＵ１０は、電力指令値Ｐを複数設定する（Ｓ２２２）。図１１に示す例では、電力指令値Ｐ_１−１，Ｐ_１−２，Ｐ_２−１，Ｐ_２−２が設定されたものとする。図１１に示す実線Ｗ_１−１は、電力指令値Ｐ_１−１に対応する充電電力を示す。同様に、一点鎖線Ｗ_１−２は、電力指令値Ｐ_１−２に対応する充電電力を示す。二点鎖線Ｗ_２−１は、電力指令値Ｐ_２−１に対応する充電電力を示す。破線Ｗ_２−２は、電力指令値Ｐ_２−２に対応する充電電力を示す。電力指令値Ｐ_１−１，Ｐ_１−２，Ｐ_２−１，Ｐ_２−２は、設定されている電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）に基づいて算出された充電電力制限値の時間変化Ｗ_{ｉｎ（ａ）}（ｔ_１）に基づいて設定されてもよい。

車両１のＥＣＵ１０は、設定された電力指令値Ｐに基づいて、充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）を算出する（Ｓ２２４）。図１１に示す例では、電力指令値Ｐ_１−１，Ｐ_１−２が設定されたときと、電力指令値Ｐ_２−１，Ｐ_２−２が設定されたときとで分けて、充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）を示している。

また、図１１に示す例では、電力指令値Ｐ_１−１に対応する充電電力Ｗ_１−１でバッテリ１１が充電された場合の充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）は、Ｗ_{ｉｎ（１−１）}（ｔ）で示される。電力指令値Ｐ_１−２に対応する充電電力Ｗ_１−２でバッテリ１１が充電された場合の充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）は、Ｗ_{ｉｎ（１−２）}（ｔ）で示される。電力指令値Ｐ_２−１に対応する充電電力Ｗ_２−１でバッテリ１１が充電された場合の充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）は、Ｗ_{ｉｎ（２−１）}（ｔ）で示される。電力指令値Ｐ_２−２に対応する充電電力Ｗ_２−２でバッテリ１１が充電された場合の充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）は、Ｗ_{ｉｎ（２−２）}（ｔ）で示される。

車両１のＥＣＵ１０は、Ｓ２２２において設定された各電力指令値Ｐ_１−１，Ｐ_１−２，Ｐ_２−１，Ｐ_２−２を、Ｓ２２４において算出された充電電力制限値Ｗ_ｉｎで制限する（Ｓ２２６）。

図１１に示す例では、実線Ｗ_１−１で示した充電電力が太線Ｗ’_１−１で示した充電電力となるように、電力指令値Ｐ_１−１が制限される。また、二点鎖線Ｗ_２−１で示した充電電力が太線Ｗ’_２−１で示した充電電力となるように、電力指令値Ｐ_２−１が制限される。図１１には、制限後の電力指令値をＰ’_１−１，Ｐ’_２−１と表現して示す。

車両１のＥＣＵ１０は、充電が早く終わる電力指令値ＰをスケジュールＰ（ｔ）に決定し、設定する（Ｓ２２８）。具体的には、車両１のＥＣＵ１０は、Ｗ’_１−１，Ｗ_１−２，Ｗ’_２−１，Ｗ_２−２を比較し、最も早く充電が早く終わる充電電力のスケジュールを決定する。具体的には、図１１において、充電電力Ｗ’_１−１，Ｗ_１−２，Ｗ’_２−１，Ｗ_２−２により囲まれた面積に相当する電力量が最も多く、充電完了の目標ＳＯＣに達する時間が最も短い充電電力を選択し、充電電力のスケジュールＰ（ｔ）を設定する。車両１のＥＣＵ１０は、決定した充電電力のスケジュールを実現するための電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）に決定し、設定する。

以上のように、実施の形態４においては、所定期間経過後の充電電力と充電電力制限値Ｗ_ｉｎとの関係を予測し、充電電力が充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えてしまう場合に、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）が再演算される。再演算の方法として、「予め指定された電力指令値Ｐ」が複数設定され、電力指令値Ｐごとに充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）が算出される。算出された充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）に基づいて、充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えないように、充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）を算出する際に設定された電力指令値Ｐが補正される。補正された電力指令値Ｐ’および補正されなかった電力指令値Ｐに基づき、早く充電が完了する電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）が決定される。

また、「予め指定された電力指令値Ｐ」が、電力指令値Ｐが、設定中の電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）に基づいて予測される充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）を基準に設定される。

言い換えると、実施の形態４において、車両１のＥＣＵ１０は、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）の候補を複数設定し、設定された電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）ごとに、当該スケジュールＰ（ｔ）に従って充電電力が供給された場合の充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）を算出しているともいえる。車両１のＥＣＵ１０は、設定した電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）の中で、充電電力制限値Ｗ_ｉｎを超えてしまうスケジュールについては、さらに算出した充電電力制限値の時間変化Ｗ_ｉｎ（ｔ）に基づいて補正する。そして、車両１のＥＣＵ１０は、補正後のスケジュールおよび補正しなかったスケジュールの中から、早く充電が完了する電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を特定することで、電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定する。

補正方法は、実施の形態２と同様、予測値に対してマージンを設けて補正してもよい。
＜変形例＞
上記実施の形態１〜４において、車両１が電力指令値のスケジュールＰ（ｔ）を決定する演算装置を備えるものとした。ただしこれに限られず、演算装置は、充電器３、または、車両１および充電器３のうちの少なくとも一方と通信可能なサーバ等の情報処理装置に搭載されていてもよい。また、ＥＣＵ１０を演算装置としたが、複数のプロセッサによって上記演算を実現してもよい。

また、上記実施の形態１〜４に示した方法のうちのいずれかの方法を、ユーザが選択できるように構成されていてもよい。

また、上記実施の形態１〜４において、充電ケーブル４を介して電力が供給される充電器３を例に挙げたが、これに限られず、非接触で充電電力を供給する充電器であってもよい。

また、上記実施の形態１〜４において、複数の電力指令値を設定する際に、３または４つ設定するものとしたが、たとえば、２以上または、５以上設定してもよい。たとえば、０〜１５０Ａまで、１０Ａ刻みで電力指令値を設定してもよい。また、０Ａ〜Ｗ_ｉｎ（０）まで、１０Ａ刻みで電力指令値を設定してもよい。

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、上記した説明ではなく、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。また、実施の形態および変形例において説明された発明は、可能な限り、単独でも、組み合わせても、実施することが意図される。

１ 車両、３ 充電器、４ 充電ケーブル、９ 充電システム、１０ ＥＣＵ、１１ バッテリ、１２ 取得モジュール、１４ 予測モジュール、１６ 決定モジュール、３０ 制御装置、３１ 電力供給部、４１ コネクタ、４２ 電力線、４３ 通信線、１０１ ＣＰＵ、１０２ メモリ、１１１ 監視ユニット、１２３ モータジェネレータ、１２４ 動力伝達ギア、１２５ 駆動輪、１３１ 充電リレー、１３５ インレット。

Claims (1)

1. 車両の電池に充電電力を供給する供給手段に対する電力指令値のスケジュールを決定する演算装置であって、
   前記電池の電池状態を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した前記電池状態と予め指定された電力指令値とに基づいて、当該電力指令値で前記供給手段が前記電池に電力を供給し続けた場合の前記電池の充電電力制限値の時間変化を算出する予測手段と、
   前記充電電力制限値の時間変化に基づいて、各時間における電力指令値が前記充電電力制限値を超えないとともに前記電池の充電が早く完了する電力指令値のスケジュールを、前記供給手段に対する電力指令値のスケジュールに決定する決定手段とを備える、演算装置。

Images