JP2023079687A - 充電システム、充電システムの充電スケジュール生成プログラム及び充電スケジュール生成方法 - Google Patents

充電システム、充電システムの充電スケジュール生成プログラム及び充電スケジュール生成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】アーム機構を用いて充電プラグを車両の充電口に抜き差しする充電システムの充電効率を向上させる充電システム、充電システムの充電スケジュール生成プログラム及び充電スケジュール生成方法を提供する。【解決手段】充電プラグを含む充電ケーブルが接続された充電装置から充電プラグを掴み、充電エリアに位置する車両の充電口に対する充電プラグの抜き差しを自動的に行うアーム機構Ａ１～Ａｍを備えた、充電システム１であって、車両の種類及び充電口に関する情報を少なくとも車両情報を記憶する記憶部２２と、充電中車両及び充電待ち車両に関する車両情報に基づき、複数の車両に跨がる充電動作におけるアーム機構Ａ１～Ａｍの移動時間が最も少なくなる車両の駐車位置及び駐車姿勢を含む充電スケジュールを生成する充電スケジュール管理部２３と、充電スケジュールに基づいて車両に停止位置及び停止姿勢を指示する車両位置制御部２４と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、充電システム、充電システムの充電スケジュール生成プログラム及び充電スケジュール生成方法に関し、例えば、車両の充電口に対する充電プラグの抜き差しを自動的に行うアーム機構を備えた充電システム、充電システムの充電スケジュール生成プログラム及び充電スケジュール生成方法に関する。
近年、プラグインハイブリッド車を含む電気自動車の利用が拡大している。また、自動車の自動運転技術が向上している。このようなことから、乗員の昇降場所とは異なる位置に設けられた駐車場に車両を駐車し、無人の自動運転により当該駐車場と昇降場所との車両移動を行う方式のバレーパーキングが提案されている。ここで、電気自動車では充電が必要であり、駐車場内において充電を行うことが提案されている。そこで、このような技術の一例が特許文献１に開示されている。
特許文献１に記載の自動バレーパーキングでは、自動バレーパーキングを開始するステップと、電気自動車の充電が必要であるか否かを決定するステップと、充電が必要な場合、無線充電駐車スペースを第１ターゲットポジションとして設定するステップと、インフラストラクチャから車両へ前記第１ターゲットポジション及びガイドルートを伝送するステップと、前記電気自動車の充電が完了した場合、空き駐車スペースを第２ターゲットポジションとして設定するステップと、前記第２ターゲットポジション及びガイドルートを伝送するステップと、を含む。
特開２０２０－１０２２２０号公報
アーム機構が充電プラグを車両の充電口に挿入する場合、アーム機構の移動時間が充電時間に影響を及ぼす。特に、多くの車両に対する充電を行う充電ステーションでは、このアーム機構の移動時間を短縮することがシステム全体の充電効率に大きな影響を及ぼす。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、アーム機構に関する時間ロスに関しては触れられておらず、アーム機構の移動にともなう充電効率低下を解決することができない。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、アーム機構を用いて充電プラグを車両の充電口に抜き差しする充電システムの充電効率を向上させることを目的とするものである。
本発明にかかる充電システムの一態様は、充電プラグを含む充電ケーブルが接続された充電装置から前記充電プラグを掴み、充電エリアに位置する車両の充電口に対する前記充電プラグの抜き差しを自動的に行うアーム機構を備えた、充電システムであって、前記車両の種類及び充電口に関する情報を少なくとも車両情報を記憶する記憶部と、充電中車両及び充電待ち車両に関する前記車両情報に基づき、複数の車両に跨がる充電動作における前記アーム機構の移動時間が最も少なくなる車両の駐車位置及び駐車姿勢を含む充電スケジュールを生成する充電スケジュール管理部と、前記充電スケジュールに基づいて前記車両に停止位置および停止姿勢を指示する車両位置制御部と、を有する。
本発明にかかる充電システムの充電スケジュール生成プログラムの一態様は、充電プラグを含む充電ケーブルが接続された充電装置から前記充電プラグを掴み、充電エリアに位置する車両の充電口に対する前記充電プラグの抜き差しを自動的に行うアーム機構を備えた、充電システムにおいて前記車両を制御する制御部で実行される充電スケジュール生成プログラムであって、前記車両の種類及び充電口に関する情報を少なくとも車両情報をシステムがアクセス可能な記憶部から読み出し、充電中車両及び充電待ち車両に関する前記車両情報に基づき、複数の車両に跨がる充電動作における前記アーム機構の移動時間が最も少なくなる車両の駐車位置及び駐車姿勢を含む充電スケジュールを生成し、前記充電スケジュールに基づいて前記車両に停止位置および停止姿勢を指示する。
本発明にかかる充電システムの充電スケジュール生成方法の一態様は、充電プラグを含む充電ケーブルが接続された充電装置から前記充電プラグを掴み、充電エリアに位置する車両の充電口に対する前記充電プラグの抜き差しを自動的に行うアーム機構を備えた、充電システムにおける充電スケジュール生成方法であって、前記車両の種類及び充電口に関する情報を少なくとも車両情報をシステムがアクセス可能な記憶部から読み出し、充電中車両及び充電待ち車両に関する前記車両情報に基づき、複数の車両に跨がる充電動作における前記アーム機構の移動時間が最も少なくなる車両の駐車位置及び駐車姿勢を含む充電スケジュールを生成し、前記充電スケジュールに基づいて前記車両に停止位置および停止姿勢を指示する。
本発明にかかる充電システム、充電システムの充電スケジュール生成プログラム及び充電スケジュール生成方法は、アーム機構の取り回し空間が必要な充電口が存在する側の第１の間隔を、充電口がない側の車両間の第２の間隔よりも広くする。
本発明により、アーム機構の取り回し空間を確保しながら限られた領域に駐車可能な車両を増加させることが出来る。
実施の形態１にかかる充電システムのブロック図である。 実施の形態１にかかる充電システムにおける駐車エリアの概略図である。 実施の形態１にかかる充電システムの動作を説明するフローチャートである。 実施の形態１にかかる充電システムの充電スケジュール生成処理を説明するフローチャートである。 実施の形態２にかかる充電システムの充電スケジュール生成処理を説明するフローチャートである。
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
実施の形態１
以下で説明する充電システムでは、アーム機構を用いて充電ケーブルの先に設けられた充電プラグを車両に挿入することで電気自動車等の車両に対する充電を行う。ここで、充電システムにおいて充電対象とする車両は、乗員が搭乗可能な自動車のみならず、無人で自立移動可能な車両を含む。また、充電システムが対象とする車両は、充電システムが管理対象とする領域である駐車エリアでは、充電システムの指示に従って移動するものとする。
図１に実施の形態１にかかる充電システム１のブロック図を示す。なお、図１では、システムが管理対象とする駐車エリアの図示は省略した。図１に示すように、実施の形態１にかかる充電システム１は、制御部（例えば、管理装置１０）、車両通信部１１を有する。また、図１では、充電システム１の管理対象の車両と、充電システム１の制御対象のアーム機構（例えば、充電口操作アームＡ１～Ａｍ（ｍは、充電口操作アームの数を示す整数）とを示した。また、充電システム１の管理対象となる車両は、少なくとも１台有ればよく、必ずしも複数台が必要ではない。
まず、充電システム１は、充電プラグを含む充電ケーブルが接続された充電装置から充電プラグを掴み、充電エリアに位置する車両の充電口に対する充電プラグの抜き差しを自動的に行うアーム機構（例えば、充電口操作アームＡ１～Ａｍ）を備えるものである。そして、充電システム１は、複数の車両を充電エリアに待機させた充電対象となる充電対象車両に、充電装置から伸びる充電ケーブルを接続して、充電対象車両に充電を行う。また、充電システム１は、制御部（例えば、管理装置１０）を用いて、充電対象車両に前記充電ケーブルを接続する充電位置を指示する。このとき、管理装置１０は、充電中車両及び充電待ち車両に関する前記車両情報に基づき、複数の車両に跨がる充電動作における前記アーム機構の移動時間が最も少なくなる車両の駐車位置及び駐車姿勢を含む充電スケジュールを生成する。そして、実施の形態１では、この充電スケジュールに従って充電対象車両に移動指示を与えることで充電口操作アームの移動時間を最小化する。また、充電システム１は、管理装置１０は、車両通信部１１を用いて車両と通信を行い、車両に対して移動経路の指示と移動指示を行う。車両通信部１１は、所定の通信規格に基づき管理装置１０と車両との間の通信を制御する。
図１に示す管理装置１０内の処理ブロックは、専用のハードウェアで実現する事もでき、コンピュータのような演算装置の演算部においてプログラムを実行することで実現することもできる。また、管理装置１０内の処理ブロックのうち記憶部に関しては、コンピュータがアクセス可能な記憶装置により実現される。
管理装置１０は、車両運行管理部２１、車両情報記憶部２２、充電スケジュール管理部２３、車両位置制御部２４、充電口操作アーム制御部２５を有する。車両運行管理部２１は、車両を利用するユーザーからのリクエストに応じて、車両の出庫及び入庫を管理する。また、車両運行管理部２１は、車両と図示しない他の通信経路を用いて通信を行い、車両の運行予定の決定、車両の走行距離、充電率の把握を行う。車両情報記憶部２２は、管理対象の車両の充電口の位置、充電口の規格、満充電量等の車両の種類毎の仕様を車両情報として保持するデータベースである。
充電スケジュール管理部２３は、車両運行管理部２１及び車両情報記憶部２２から得た車両の状態、運行予定及び車両情報に基づき管理対象の車両に対する充電が効率的に行えるように充電スケジュールを生成する。より具体的には、充電スケジュール管理部２３は、充電中車両及び充電待ち車両に関する車両情報に基づき、複数の車両に跨がる充電動作におけるアーム機構（例えば、充電口操作アームＡ１～Ａｍ）の移動時間が最も少なくなる車両の駐車位置及び駐車姿勢を含む充電スケジュールを生成する。この充電スケジュールの生成処理の詳細は後述する。
車両位置制御部２４は、充電スケジュール管理部２３が生成した充電スケジュールに基づき駐車エリアに入庫されている車両に対して駐車位置の指定、駐車位置の移動、及び、車両に対する移動指示を行う。充電口操作アーム制御部２５は、充電口操作アームＡ１～Ａｍに充電スケジュール管理部２３が生成した充電スケジュールに応じた充電ケーブルの選択及び充電プラグを車両の挿入口への挿入する動作指示を与える。
ここで、実施の形態１にかかる充電システム１の駐車エリアの構成について説明する。図２に実施の形態１にかかる充電システムにおける駐車エリアの概略図を示す。図２に示すように、駐車エリアには、充電装置３０が設けられる。そして、充電装置３０に対応して充電エリアが設けられる。また、図２に示す例では、充電エリアには、複数（図２では６つ）の充電区画Ｂ１～Ｂ６が設定されている。図２に示す例では、充電区画Ｂ１～Ｂ６に車両Ｖ１１～Ｖ１６が１区画毎に１台駐車されるように止められている状態を示した。
また、充電システム１が管理する駐車エリアには、充電を待機している車両を駐車する未充電車両駐車エリアと、充電が完了した車両を待機させる充電済み車両駐車エリアと、が設けられる。未充電駐車エリアには、駐車エリアに入庫してきた車両が駐車され、充電済み車両駐車エリアには出庫を待機する車両が駐車される。
また、図２に示す例では、充電装置３０に、２つの充電口の規格に対応する充電ケーブルが設けられる。図２に示す例では、充電口規格αに対応した充電プラグが設けられる充電ケーブルと、充電口規格βに対応した充電プラグが設けられる充電ケーブルと、を示した。また、充電装置３０に付随して充電口操作アームＡ１、Ａ２が設けられる。図２では、充電エリアに対応する充電口操作アームを２つとしたが、充電口操作アームは１つ以上設けられていれば良い。
また、図２に示すように、実施の形態１にかかる充電システム１では、充電エリアの充電区画に対して、充電口操作アームＡ１、Ａ２の移動時間を最小化するように、車両の駐車位置及び駐車姿勢を指定する。図２では、充電スケジュール管理部２３が生成した充電スケジュールに基づき充電エリアに前向き或いは後ろ向きに駐車姿勢を調整した例を示した。図２に示す一例では、充電区画Ｂ１～Ｂ３に駐車する場合は充電口操作アームＡ１に充電口が近づくように充電対象車両を駐車し、充電区画Ｂ１～Ｂ３に駐車する場合は充電口操作アームＡ２に充電口が近づくように充電対象車両を駐車したものである。また、図２では、各車両の充電口が充電装置３０に近くなるように、車両の駐車位置及び駐車姿勢が調整した例を示した。
充電システム１は、未充電車両駐車エリアに駐車されている車両をシステムが指定する駐車エリアの区画に移動させ、充電エリアにおいて充電が完了した車両を充電エリアの左右に設けられた通路を経路として充電済み車両駐車エリアに移動させる。そして、実施の形態１にかかる充電システム１では、充電対象車両を充電する際に、車両の充電口の位置に応じて駐車する駐車区画及び駐車姿勢を充電スケジュールに基づき調整する。つまり、実施の形態１にかかる充電システム１では、充電対象車両に対して与える移動指示を充電助寿ルールに基づき車両位置制御部２４を駐車位置調整指示として出力し、この駐車位置調整指示を充電対象車両に与える。
続いて、実施の形態１にかかる充電システム１の動作について説明する。そこで、図３に実施の形態１にかかる充電システム１の動作を説明するフローチャートを示す。図３に示すように、実施の形態１にかかる充電システム１では、駐車エリアに車両の入庫があったことに応じて種々の処理を開始する（ステップＳ１）。実施の形態１にかかる充電システム１では、まず入庫された車両の情報に基づき充電スケジュール生成処理を行う（ステップＳ２）。この充電スケジュール生成処理では、充電口操作アームの移動時間を最小化する充電スケジュールを生成する。充電スケジュール生成処理の詳細については後述する。そして、ステップＳ２で生成された充電スケジュールに基づき管理装置１０が充電対象車両の待機位置の指示及び充電対象車両の移動を行う（ステップＳ３）。また、このステップＳ３では、充電スケジュールに従って充電対象車両を未充電車両駐車エリアから充電エリアへ移動させる。
そして、実施の形態１にかかる充電システム１では、ステップＳ３において充電エリアに移動させた充電対象車両の充電を行う（ステップＳ４）。充電が完了すると、充電システム１は、充電エリアから充電済み駐車車両エリアに車両を移動し（ステップＳ５）、ユーザーの求めに従って充電済み駐車車両エリアに駐車された車両を出庫する（ステップＳ６）。
ここで、ステップＳ２の充電スケジュール生成処理について詳細に説明する。図４に実施の形態１にかかる充電システムの充電スケジュール生成処理を説明するフローチャートを示す。図４に示す充電スケジュール生成処理は、充電スケジュール管理部２３において行われるものとする。
図４に示すように、実施の形態１にかかる充電スケジュール管理部２３では、まず、車両情報記憶部２２から充電中車両、充電待ち車両及び入庫した車両の充電口の位置情報を含む車両情報を読み出す（ステップＳ１１）。続いて、実施の形態１にかかる充電スケジュール管理部２３は、ステップＳ１１で読み出した情報を用いて、充電口操作アームの移動時間が最も少なくなる車両の充電区画位置、駐車姿勢及び充電順序の組み合わせパターンを算出し、この組み合わせパターンを充電スケジュールとする（ステップＳ１２）。
ここで、車両の充電区画位置、駐車姿勢及び充電順序の組み合わせパターンについて詳細に説明する。充電スケジュール管理部２３の一例は、人工知能を利用した最適化装置である。このような人工知能を利用した最適化装置に対してステップＳ１１で読み出した車両情報を与えることで、比較的短時間で充電口操作アームの移動時間を最小化する充電スケジュールを生成することができる。
また、充電スケジュール管理部２３の別の例は、車両の充電区画位置、駐車姿勢及び充電順序を所定のルールで組み合わせることで、最適な組み合わせパターンの候補を生成し、当該候補に対して充電口操作アームの移動時間の推定値を算出して、この推定値の評価を行う最適化処理を行うものが考えられる。
また、充電スケジュール管理部２３の別の例は、充電率等に基づき決定した充電区画位置及び充電順序に対して充電口の位置を揃える駐車姿勢の調整を行うような順序決定処理を行うものであってもよい。
上記説明より、実施の形態１にかかる充電システム１は、充電口操作アームの移動時間を最小化するように充電スケジュールを生成する。そして、この充電スケジュールに従って車両の充電口に充電プラグを差し込むことで、充電口操作アームの移動時間を最小化することができる。そして、充電口操作アームの移動時間が短くなることで、実施の形態１にかる充電システム１は、システム全体の充電効率を高めることができる。
実施の形態２
実施の形態２では、充電スケジュール生成処理の別の例について説明する。図５に実施の形態２にかかる充電システムの充電スケジュール生成処理を説明するフローチャートを示す。
図５に示すように、実施の形態２にかかる充電スケジュール生成処理は、図４のステップＳ１１、Ｓ１２をステップＳ２１、Ｓ２２に置き換えたものである。ステップＳ２１は、ステップＳ１１に対して読み出す車両情報に車両の充電口の規格の情報を含むものである。ステップＳ２２は、ステップＳ２１で読み出した車両情報を用いて充電口操作アームの移動時間を最小化する充電スケジュールを生成する。
実施の形態２にかかる充電スケジュール生成処理では、充電スケジュールの生成に充電口の規格を含む車両情報を用いるため、異なる充電口の充電ケーブルへの持ち替え等の充電口操作アームの移動時間を削減することができる。つまり、実施の形態２にかかる充電スケジュール生成処理を用いることで、実施の形態１にかかる充電システム１よりも充電口操作アームの移動時間を削減することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
１ 充電システム
１０ 管理装置
１１ 車両通信部
２１ 車両運行管理部
２２ 車両情報記憶部
２３ 充電スケジュール管理部
２４ 車両位置制御部
２５ 充電口操作アーム制御部
３０ 充電装置
Ａ１～Ａｍ 充電口操作アーム
Ｂ１～Ｂ６ 充電区画

Claims (6)

  1. 充電プラグを含む充電ケーブルが接続された充電装置から前記充電プラグを掴み、充電エリアに位置する車両の充電口に対する前記充電プラグの抜き差しを自動的に行うアーム機構を備えた、充電システムであって、
    前記車両の種類及び充電口に関する情報を少なくとも車両情報を記憶する記憶部と、
    充電中車両及び充電待ち車両に関する前記車両情報に基づき、複数の車両に跨がる充電動作における前記アーム機構の移動時間が最も少なくなる車両の駐車位置及び駐車姿勢を含む充電スケジュールを生成する充電スケジュール管理部と、
    前記充電スケジュールに基づいて前記車両に停止位置および停止姿勢を指示する車両位置制御部と、
    を有する充電システム。
  2. 前記充電スケジュール管理部は、前記充電中車両及び前記充電待ち車両を含む複数の車両の充電口の位置、停止位置及び停止姿勢の組み合わせパターンに対して前記アーム機構の移動時間を推定し、推定値が最も小さくなる組み合わせパターンに基づき前記充電スケジュールを生成する請求項１に記載の充電システム。
  3. 前記充電スケジュール管理部は、前記充電口の規格に関する情報を前記組み合わせパターンに含めて前記推定値を算出する請求項２に記載の充電システム。
  4. 前記充電スケジュール管理部は、人工知能を用いた最適化処理によりアーム機構の移動時間が最も少なくなる前記充電スケジュールを生成する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の充電システム。
  5. 充電プラグを含む充電ケーブルが接続された充電装置から前記充電プラグを掴み、充電エリアに位置する車両の充電口に対する前記充電プラグの抜き差しを自動的に行うアーム機構を備えた、充電システムにおいて前記車両を制御する制御部で実行される充電スケジュール生成プログラムであって、
    前記車両の種類及び充電口に関する情報を少なくとも車両情報をシステムがアクセス可能な記憶部から読み出し、
    充電中車両及び充電待ち車両に関する前記車両情報に基づき、複数の車両に跨がる充電動作における前記アーム機構の移動時間が最も少なくなる車両の駐車位置及び駐車姿勢を含む充電スケジュールを生成し、
    前記充電スケジュールに基づいて前記車両に停止位置および停止姿勢を指示する充電システムの充電スケジュール生成プログラム。
  6. 充電プラグを含む充電ケーブルが接続された充電装置から前記充電プラグを掴み、充電エリアに位置する車両の充電口に対する前記充電プラグの抜き差しを自動的に行うアーム機構を備えた、充電システムにおける充電スケジュール生成方法であって、
    前記車両の種類及び充電口に関する情報を少なくとも車両情報をシステムがアクセス可能な記憶部から読み出し、
    充電中車両及び充電待ち車両に関する前記車両情報に基づき、複数の車両に跨がる充電動作における前記アーム機構の移動時間が最も少なくなる車両の駐車位置及び駐車姿勢を含む充電スケジュールを生成し、
    前記充電スケジュールに基づいて前記車両に停止位置および停止姿勢を指示する充電システムの充電スケジュール生成方法。
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