JP4487989B2 - 電力システムおよびその電力システムにおいて充電状態を管理する方法 - Google Patents

Description

この発明は、車両外部との間で電力授受を可能に構成された複数の車両からなる電力システムに関し、特に各車両に搭載される蓄電部の充電状態を管理するための技術に関する。

近年、環境問題を考慮して、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などのように、電動機を駆動力源とする電動車両が注目されている。このような電動車両は、電動機に電力を供給したり、回生制動時に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄えたりするために、充放電可能な蓄電部を搭載している。

このような蓄電部を搭載した電動車両を住宅などの電源として使用することが提案されている。一例として、特開２００１−００８３８０号公報（特許文献１）には、電気自動車に搭載されたバッテリと住宅側の間で相互に電力伝達可能とした電力マネジメントシステムが開示されている。

技術革新による安価化の実現などにより、ハイブリッド自動車をはじめとする多くの電動車両が急速に普及している。このような電動車両の普及に伴って、将来的には、多くの家庭が複数の電動車両を所有するような状況も十分に予想される。

たとえば、特開２０００−２０９７０９号公報（特許文献２）には、複数の電気自動車を充電する際に、電力使用量の平準化を行なうとともに、低いランニングコストを実現するための電気自動車の充電計画装置が開示されている。この充電計画装置によれば、被充電物への充電電力負荷が所望の電力負荷条件に近づくような充電計画が作成される。
特開２００１−００８３８０号公報 特開２０００−２０９７０９号公報

上述した電動車両のうち、最も実用化が進んでいるハイブリッド自動車においては、エンジンなどの内燃機関からの駆動力を受けて発電が可能である。そのため、複数のハイブリッド自動車が互いに電気的に接続される場合には、各ハイブリッド自動車は、自身を含むいずれかのハイブリッド自動車が発電した電力を受けて、自身の蓄電部を充電することも可能である。

一般的に、内燃機関の燃料消費効率は、回転数や発生トルクなどに応じて変化することが知られている。そのため、同一の電力を発電する場合であっても、各内燃機関の特性に応じて、その発電に要する燃料消費量に格差が生じうる。

しかしながら、上述の特開２０００−２０９７０９号公報（特許文献２）に開示される充電計画装置では、内燃機関を含まない電気自動車を前提としており、内燃機関の燃料消費効率については考慮されていなかった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、各々が車両外部との間で電力授受を可能に構成された複数の車両からなり、かつ各車両の蓄電部の充電状態を効率的に管理できる電力システムおよび方法を提供することである。

この発明のある局面によれば、この発明に係る電力システムは、各々が車両外部との間で電力授受を可能に構成された複数の車両と、前記複数の車両の授受電力を管理するための電力管理手段とを備える。そして、複数の車両は、互いに電気的に接続され、電力管理手段は、複数の車両の各々との間で情報の送受信を可能に構成される。車両の各々は、充放電可能に構成された蓄電部と、燃料の燃焼によって作動する内燃機関からの駆動力を受けて発電可能な発電機構と、蓄電部の充電状態を取得するための充電状態取得手段と、取得される充電状態を電力管理手段へ送信するための充電状態送信手段と、電力管理手段からの発電指示に応じて、発電機構での発電を制御する発電制御手段とを含む。さらに、電力管理手段は、前記複数の車両の各々から送信される前記充電状態に基づいて、低充電状態となっている蓄電部が存在すれば、当該低充電状態となっている蓄電部の充電を実行するために必要な電力を算出する必要電力算出手段と、発電機構全体で消費する燃料消費量が最小となるように、前記必要電力算出手段によって算出された電力を発電するために作動させるべき少なくとも１つの発電機構を決定する発電電力決定手段と、決定された発電機構の各々に対応する車両に対して、発電指示を与える発電指示送信手段とを含む。

この発明によれば、電力管理手段が複数の車両の各々から送信される充電状態に基づいて、低充電状態となっている蓄電部の充電を実行するために必要な電力を算出する。そして、当該算出した電力を発電するために作動させるべき発電機構を、発電機構全体で消費する燃料消費量が最小となるように決定する。これにより、蓄電部の状態に応じて、電力システム全体として作動すべき発電機構を最適に選択することができる。よって、発電に使用する燃料の効率的使用、および蓄電部の充電状態の管理を両立できる。

好ましくは、発電電力決定手段は、発電機構の各々における発電電力と内燃機関の燃料消費効率との対応を示す予め取得された効率特性に基づいて、作動させる発電機構全体での燃料消費効率が最大となるように、作動させるべき発電機構の数を決定する。

また好ましくは、発電電力決定手段は、発電機構の各々における発電電力と内燃機関の燃料消費効率との対応を示す予め取得された効率特性に基づいて、作動させる発電機構全体での燃料消費効率が最大となるように、作動させるべき発電機構の各々に分担させる発電電力を決定する。

さらに好ましくは、複数の車両の各々は、自身を示す識別情報を電力管理手段へ送信するための識別情報送信手段をさらに含み、識別情報送信手段は、識別情報に対応付けた複数の効率特性を予め格納する効率特性格納手段をさらに含み、発電電力決定手段は、複数の車両の各々から送信される識別情報に基づいて、格納された複数の効率特性の中から複数の車両の各々についての効率特性を特定する。

さらに好ましくは、前記電力線は、前記複数の車両と共通の電力負荷との間で電力授受が可能なように、当該電力負荷と電気的に接続され、前記電力管理手段は、前記電力負荷に供給される負荷電力を取得するための負荷電力取得手段をさらに含む。そして、前記必要電力算出手段は、前記負荷電力取得手段によって取得される負荷電力を考慮して、前記必要な電力を算出する。

また好ましくは、電力管理手段と複数の車両の各々とは、電力線を介して、情報の送受信を行なうように構成される。

また好ましくは、複数の車両のうち少なくとも１台の車両は、各々が星形結線されたステータを含んで構成される第１および第２の回転電機と、蓄電部と電気的に接続され、それぞれ第１および第２の回転電機を駆動するための第１および第２のインバータとを含み、第１の回転電機の第１の中性点および第２の回転電機の第２の中性点を介して、車両外部との間で電力授受を行なうように構成される。さらに、第１および第２のインバータの各々は、第１の中性点と第２の中性点との間に、単相交流電圧が生じるようにスイッチング動作を実行可能に構成される。

またこの発明の別の局面によれば、この発明は、各々が充放電可能に構成された蓄電部を含む複数の車両に対して、前記蓄電部の充電状態を管理する方法である。この発明に係る方法においては、前記複数の車両の各々は、車両外部との間で電力授受を可能に構成されるとともに、電力線を介して互いに電気的に接続され、かつ電力管理部との間で情報の送受信を可能に構成され、さらに、燃料の燃焼によって作動する内燃機関からの駆動力を受けて発電可能な発電機構を含む。さらに、この発明に係る方法は、複数の車両の各々において対応の蓄電部の充電状態を取得するステップと、取得された充電状態を複数の車両の各々から電力管理部へ送信するステップと、前記電力管理部が前記複数の車両の各々から送信される前記充電状態に基づいて、低充電状態となっている蓄電部が存在すれば、当該低充電状態となっている蓄電部の充電を実行するために必要な電力を算出するステップと、総合的な燃料消費量が最小となるように、必要な電力を発電するために作動させるべき少なくとも１つの発電機構を電力管理部によって決定するステップと、決定された発電機構の各々に対応する車両に対して、電力管理部から発電指示を与えるステップと、発電指示を受けた車両において、当該発電指示に応じて、対応の発電機構での発電を制御するステップとを含む。

この発明によれば、電力管理部が複数の車両の各々から送信される充電状態に基づいて、低充電状態となっている蓄電部の充電を実行するために必要な電力を算出する。そして、当該算出した電力を発電するために作動させるべき発電機構を、発電機構全体で消費する燃料消費量が最小となるように決定する。これにより、蓄電部の状態に応じて、電力システム全体として作動すべき発電機構を最適に選択することができる。よって、発電に使用する燃料の効率的使用、および蓄電部の充電状態の管理を両立できる。

好ましくは、発電機構を決定するステップでは、発電機構の各々における発電電力と内燃機関の燃料消費効率との対応を示す予め取得された効率特性に基づいて、作動させる発電機構全体での燃料消費効率が最大となるように、作動させるべき発電機構の数が決定される。

また好ましくは、発電機構を決定するステップでは、発電機構の各々における発電電力と内燃機関の燃料消費効率との対応を示す予め取得された効率特性に基づいて、作動させる発電機構全体での燃料消費効率が最大となるように、作動させるべき発電機構の各々に分担させる発電電力が決定される。

さらに好ましくは、複数の車両の各々が自身を示す識別情報を電力管理部へ送信するステップと、複数の車両の各々から送信される識別情報に基づいて、電力管理部が識別情報に対応付けて予め格納した複数の効率特性を参照して、複数の車両の各々についての効率特性を特定するステップとをさらに含む。

この発明によれば、各々が車両外部との間で電力授受を可能に構成された複数の車両からなり、かつ各車両の蓄電部の充電状態を効率的に管理できる電力システムおよび方法を実現できる。

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、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態に従う電力システムの概略構成図である。
図１を参照して、本発明の実施の形態に従う電力システムでは、各々が車両外部との間で電力授受を可能に構成されたハイブリッド車両２−１，２−２，２−３（以下では、単に「車両」と称す）が含まれる。なお、本実施の形態においては、一例として、３台の車両２−１，２−２，２−３が住宅１００に交流電力を供給する形態について説明するが、車両の数が制限されることはない。

車両２−１，２−２，２−３は、それぞれ供給線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＡＣＬ３を介して、互いに電気的に接続される。さらに、車両２−１，２−２，２−３は、住宅１００の共通の電力負荷ＬＯＡＤとも電気的に接続され、電力負荷ＬＯＡＤへ電力を供給可能に構成される。以下の説明においては、車両２−１，２−２，２−３を特定せずに用いる場合には「車両」とも総称し、供給線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＡＣＬ３を特定せずに用いる場合には「供給線ＡＣＬ」とも総称する。

後述するように、車両２−１，２−２，２−３の各々は、充放電可能に構成された蓄電部と、燃料の燃焼によって作動するエンジンからの駆動力を受けて発電可能な発電機構とを含んで構成される。

さらに、本発明の実施の形態に従う電力システムでは、供給線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＡＣＬ３と住宅１００との間に介装される電力管理装置１を含む。電力管理装置１は、車両２−１，２−２，２−３の間の電力授受、ならびに車両２−１，２−２，２−３から電力負荷ＬＯＡＤへの電力供給を管理する。さらに、電力管理装置１は、車両２−１，２−２，２−３の各々の蓄電部における充電状態を管理する。

具体的には、電力管理装置１は、車両２−１，２−２，２−３の各々との間で情報の送受信を可能に構成される。そして、電力管理装置１は、車両２−１，２−２，２−３から送信される蓄電部の充電状態（State of Charge：以下では「ＳＯＣ」とも称す）に基づいて、車両２−１，２−２，２−３の各々に対応の蓄電部のうち、低充電状態となっている蓄電部の充電を実行するために必要な電力を算出する。さらに、電力管理装置１は、発電機構全体で消費する燃料消費量が最小となるように、当該算出された電力を発電するために作動させるべき発電機構を決定し、当該決定した発電機構の各々に対応する車両に対して、発電指示を送信する。すると、発電指示を受けた車両の各々は、エンジンを始動し、当該発電指示に応じた所定量の発電を開始する。

なお、低充電状態とは、蓄電部のＳＯＣが所定のしきい値を下回っている場合などを意味する。

このように、電力管理装置１は、車両２−１，２−２，２−３の各々における蓄電部の充電状態を監視し、発電機構により発電が必要となっていれば、電力システム全体としての発電に係る燃料消費効率が最大となるように、最適な発電機構を選択して作動させる。

なお、電力管理装置１と、車両２−１，２−２，２−３の各々とは、それぞれ供給線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＡＣＬ３を介した、電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communications；以下、「ＰＬＣ通信」とも称す）によって、情報の送受信を実現する。

（電力管理装置の構成）
図２は、本発明の実施の形態に従う電力管理装置１の概略構成図である。

図２を参照して、電力管理装置１は、それぞれ車両２−１，２−２，２−３の供給線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＡＣＬ３を脱着自在に構成される。一例として、供給線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＡＣＬ３の一端には凸状のコネクタが装着される一方、電力管理装置１の側面には、当該凸状のコネクタに合致する凹状のコネクタが設置される。そして、電力管理装置１は、供給線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＡＣＬ３を統合して共通の主母線ＭＬに結合し、電力負荷ＬＯＡＤと電気的に接続する。

さらに、電力管理装置１は、モデム５２と、主母線電圧検出部５０と、主母線電流検出部５４と、制御部ＣＰＵとを含む。

モデム５２は、互いに電気的に接続される複数の車両の各々との間で情報の送受信を行なう。すなわち、モデム５２は、主母線ＭＬの線間に接続され、制御部ＣＰＵから与えられる情報信号（送信）を変調して、主母線ＭＬを流れる主母線電流に対して重畳する一方、主母線ＭＬを流れる主母線電流に含まれる変調信号を抽出して、情報信号（受信）に復調して制御部ＣＰＵへ出力する。なお、車両２−１，２−２，２−３から電力負荷ＬＯＡＤへ供給される電力は、一例として、商用周波数（たとえば、５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚ）を有する。そのため、数１０ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚの範囲内で特定の周波数数帯域を有する変調信号を用いることで、供給される電力と変調信号とを周波数的に分離することができる。よって、供給線ＡＣＬを介した、電力授受と情報の送受信とが両立可能となる。

主母線電圧検出部５０は、主母線ＭＬの線間に接続され、電力負荷ＬＯＡＤへ供給される電圧、すなわち主母線ＭＬに現れる主母線電圧ＶＭＬを検出し、その検出値を制御部ＣＰＵへ出力する。また、主母線電流検出部５４は、主母線ＭＬの一方に介装され、電力負荷ＬＯＡＤへ供給される電流、すなわち主母線ＭＬを流れる主母線電流ＩＭＬを検出し、その検出値を制御部ＣＰＵへ出力する。

制御部ＣＰＵは、ユーザなどからの供給開始／終了指示を受付け可能に構成される。そして、制御部ＣＰＵは、複数の車両の各々から電力負荷ＬＯＡＤへ供給される電力を管理するとともに、各車両における蓄電部の充電状態を管理する。

具体的には、制御部ＣＰＵは、供給開始指示を与えられると、モデム５２を介して各車両に対して識別ＩＤ照会指示を送信する。そして、制御部ＣＰＵは、車両の各々が応答した識別ＩＤをモデム５２を介して受信する。制御部ＣＰＵは、車両の各々が応答した識別ＩＤに基づいて各車両の特性を取得した後、各車両に対して、出力開始指示を与える。すると、各車両は、電力授受を開始する。

各車両での電力授受が開始された後、制御部ＣＰＵは、車両の各々から送信される状態値を受信する。この状態値には、少なくとも対応の蓄電部におけるＳＯＣが含まれる。そして、制御部ＣＰＵは、各車両のＳＯＣに基づいて、対応の蓄電部の充放電電力を決定する。また、制御部ＣＰＵは、主母線電流ＩＭＬおよび主母線電圧ＶＭＬから電力負荷ＬＯＡＤに供給される負荷電力を取得する。さらに、制御部ＣＰＵは、蓄電部の充放電電力の総和および当該負荷電力に基づいて、低充電状態となっている蓄電部の充電を実行するために必要な電力を算出する。電力が不足する場合には、制御部ＣＰＵは、発電機構全体で消費する燃料消費量が最小となるように、作動させるべき発電機構を決定し、当該決定した発電機構に対応する車両の各々に対して発電指示を送信する。以下、供給終了指示を与えられるまで、制御部ＣＰＵは、上述の処理を繰り返し実行する。

後述するように、制御部ＣＰＵは、各車両の発電機構の各々における発電電力とエンジンの燃料消費効率との対応を示す予め定められた効率特性に基づいて、作動させる発電機構全体での燃料消費効率が最大となるように、作動させるべき発電機構の数を決定する。あるいは、制御部ＣＰＵは、効率特性に基づいて、作動させる発電機構全体での燃料消費効率が最大となるように、作動させるべき発電機構の各々に分担させる発電電力を決定する。

（車両の構成）
図３は、本発明の実施の形態に従う車両２−１，２−２，２−３の各々の概略構成図である。なお、本発明に適用される車両は、充放電可能に構成された蓄電部と、エンジンからの駆動力を受けて発電可能な発電機構とを備える車両であればいずれの形態の車両であってもよいが、一例として、ハイブリッド車両で構成される場合について説明する。

図３を参照して、車両２−１，２−２，２−３の各々は、制御部ＥＣＵと、蓄電部ＢＡＴと、コンバータＣＯＮＶと、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジンＥＮＧと、モデム２２とを含む。

蓄電部ＢＡＴは、コンバータＣＯＮＶによる充放電が可能に構成される。一例として、蓄電部ＢＡＴは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池、もしくは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子で構成される。

なお、蓄電部ＢＡＴに近接して配置された電池温度検出部１３が蓄電部ＢＡＴの電池温度Ｔｂａｔを検出し、その検出値を制御部ＥＣＵへ出力する。なお、電池温度検出部１３は、蓄電部ＢＡＴを構成する複数の電池セルに対応付けて配置された複数の検出素子の検出結果に基づいて、平均化処理などにより代表値を出力するように構成されてもよい。

コンバータＣＯＮＶは、正母線ＰＬおよび負母線ＮＬを介して蓄電部ＢＡＴと電気的に接続される一方、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介してインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３と接続される。そして、コンバータＣＯＮＶは、蓄電部ＢＡＴと主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換動作（降圧動作または昇圧動作）を行なうことで、蓄電部ＢＡＴの充放電を制御する。具体的には、蓄電部ＢＡＴを充電する場合には、コンバータＣＯＮＶは、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間の電圧を降圧して、充電電流を蓄電部ＢＡＴへ供給する。一方、蓄電部ＢＡＴを放電させる場合には、コンバータＣＯＮＶは、それぞれ蓄電部ＢＡＴの放電電圧を昇圧して、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介して放電電流をインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３へ供給する。

なお、正母線ＰＬに介装された電池電流検出部１０が蓄電部ＢＡＴの充放電電流Ｉｂａｔを検出し、その検出値を制御部ＥＣＵへ出力する。また、正母線ＰＬと負母線ＮＬとの間に接続された電池電圧検出部１２が蓄電部ＢＡＴの出力電圧Ｖｂａｔを検出し、その検出値を制御部ＥＣＵへ出力する。

インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続され、コンバータＣＯＮＶを介して、蓄電部ＢＡＴとの間で電力の授受を行なう。すなわち、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、それぞれ主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介して与えられる直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動可能に構成される。さらに、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、車両の回生制動時などにおいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発電される交流電力を直流電力に変換して蓄電部ＢＡＴへ返還可能である。一例として、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路で構成され、それぞれＨＶ＿ＥＣＵ４から受けたスイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２に応じて、スイッチング（回路開閉）動作を行なうことで、三相交流電力を発生する。

なお、主正母線ＭＰＬに介装された供給電流検出部１４は、コンバータＣＯＮＶとインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３との間で授受される母線電流ＩＤＣを検出し、その検出値を制御部ＥＣＵへ出力する。また、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続された母線電圧検出部１６は、母線電圧ＶＤＣを検出し、その検出結果を制御部ＥＣＵへ出力する。さらに、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間には、平滑コンデンサＣが接続され、コンバータＣＯＮＶとＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３との間で授受される電力に含まれる変動成分（交流成分）を低減する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２から供給される交流電力を受けて回転駆動力を発生可能であるとともに、エンジンＥＮＧからの回転駆動力を受けて交流電力を発電可能に構成される。一例として、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれも永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機である。そして、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力軸は、動力分割機構６および駆動軸８を介して、エンジンＥＮＧと機械的に連結される。

エンジンＥＮＧは、ガソリンなどの化石燃料の燃焼により作動する内燃機関である。そして、エンジンＥＮＧが発生する駆動力は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からの駆動力ととともに、駆動軸８に設けられた動力伝達部７などを介して車輪（図示しない）へ伝達可能である。また、エンジンＥＮＧは、制御部ＥＣＵからの制御信号ＣＴＲＬに応じて、作動および停止、ならびに燃焼状態（回転数）を変化させる。

なお、本実施の形態に従う電力システムを構成する場合には、各車両は、供給線ＡＣＬを介して電力管理装置１と連結されるので走行しない。そのため、エンジンＥＮＧが発生する駆動力を車輪（図示しない）に与える必要はない。そこで、本実施の形態においては、もっぱらエンジンＥＮＧの駆動力がモータジェネレータＭＧ２に伝達されて発電が行なわれるように、インバータＩＮＶ２に対して、所定のスイッチング指令ＰＷＭ２が与えられる。すなわち、エンジンＥＮＧから出力される駆動力によって、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２は回転駆動し得るが、モータジェネレータＭＧ２に対応するインバータＩＮＶ２だけのスイッチング動作を有効にすることで、モータジェネレータＭＧ２を発電機として機能させる。

このように、本実施の形態においては、エンジンＥＮＧ、モータジェネレータＭＧ２およびインバータＩＮＶ３が「発電機構」に相当する。

インバータＩＮＶ３は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬにインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２と並列接続され、コンバータＣＯＮＶを介して供給される蓄電部ＢＡＴの放電電力（直流電力）を受けて、電力負荷ＬＯＡＤ（図２）へ供給するための交流電力を生成する。一例として、インバータＩＮＶ３は、住宅１００内で使用される電力の形態に対応するように、単相インバータからなる。そして、インバータＩＮＶ３は、供給線ＡＣＬ（正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎ）を介して、車両外部との間で電力授受を行なう。

なお、正供給線ＡＣＬｐに介装された供給電流検出部１８は、電力負荷ＬＯＡＤへの供給電流ＩＡＣを検出し、その検出値を制御部ＥＣＵへ出力する。また。正供給線ＡＣＬｐと負供給線ＡＣＬｎとの間に接続された供給電圧検出部２０は、電力負荷ＬＯＡＤへの供給電圧ＶＡＣを検出し、その検出値を制御部ＥＣＵへ出力する。

モデム２２は、他の車両および電力管理装置１（図１および図２）との間で情報の送受信を可能に構成される。すなわち、モデム２２は、正供給線ＡＣＬｐと負供給線ＡＣＬｎとに接続され、供給線ＡＣＬを介したＰＬＣ通信によって、情報の送受信を実現する。

制御部ＥＣＵは、モデム２２を介して、電力管理装置１から識別ＩＤ照会指示を受けると、自身の識別ＩＤを応答する。なお、識別ＩＤには、一例として、車種情報、エンジンＥＮＧの型式、蓄電部ＢＡＴの容量などが含まれる。続いて、制御部ＥＣＵは、モデム２２を介して、電力管理装置１から出力開始指示を受けると、スイッチング指令ＰＷＭ３を生成し、車両外部との電力授受を開始する。

そして、制御部ＥＣＵは、蓄電部ＢＡＴのＳＯＣを取得し、モデム２２を介して電力管理装置１へ送信する。さらに、制御部ＥＣＵは、電力管理装置１から送信される制御指示に応じて、蓄電部からの充放電電力Ｐｂを制御する。また、電力管理装置１から送信される制御指示に発電指示が含まれている場合には、制御部ＥＣＵは、エンジンＥＮＧを作動させて、当該発電指示に応じた発電電力Ｐｇを発生する。以下、電力管理装置１から供給終了指示を与えられるまで、制御部ＥＣＵは、上述の処理を繰り返し実行する。

本発明の実施の形態においては、エンジンＥＮＧ、モータジェネレータＭＧ２およびインバータＩＮＶ３が「発電機構」に相当する。また、制御部ＥＣＵが「充電状態取得手段」、「充電状態送信手段」、「発電制御手段」、および「識別情報送信手段」を実現する。さらに、電力管理装置１が「電力管理手段」を実現し、制御部ＣＰＵが「必要電力算出手段」、「発電電力決定手段」、「発電指示送信手段」、および「負荷電力取得手段」を実現する。

また、以下の説明においては、充放電電力Ｐｂおよび発電電力Ｐｇを特定の車両における値として用いる場合には、Ｐｂ１，Ｐｂ２，Ｐｂ３およびＰｇ１，Ｐｇ２，Ｐｇ３のように、添え字を付して示す。

（電力システムにおける電力管理）
図４は、本発明の実施の形態に従う電力システムにおける電力管理を説明するための図である。

図４（ａ）は、すべての車両の蓄電部ＢＡＴが十分に高いＳＯＣである場合を示す。
図４（ｂ）は、車両２−１の蓄電部ＢＡＴのＳＯＣが低下した場合を示す。

図４（ｃ）は、車両２−１の蓄電部ＢＡＴのＳＯＣが低下した別の場合を示す。
図４（ａ）を参照して、すべての車両の蓄電部ＢＡＴが十分に高いＳＯＣである場合には、各蓄電部ＢＡＴはいずれも放電可能となるので、電力システム内の電力消費分は電力負荷ＬＯＡＤの負荷電力Ｐｓのみとなる。そして、この負荷電力Ｐｓを車両２−１，２−２，２−３で分担することになる。すなわち、それぞれ車両２−１，２−２，２−３が分担する充放電電力Ｐｂ１，Ｐｂ２，Ｐｂ３（いずれも正値）の総和が負荷電力Ｐｓに一致する。以下の説明においては、充放電電力Ｐｂ１，Ｐｂ２，Ｐｂ３は、符号によって充電電力および放電電力を表わすものとし、充電電力が正値に相当し、放電電力が負値に相当する。

図４（ｂ）を参照して、一例として、電力負荷ＬＯＡＤへの電力供給に伴って、車両２−１の蓄電部ＢＡＴのＳＯＣが低下した（低充電状態になった）とすると、車両２−１の蓄電部ＢＡＴは放電を継続することができない。そのため、車両２−１の蓄電部ＢＡＴは、いずれかの車両（車両２−１を含む）からの電力を受けて充電を行なう必要がある。したがって、電力システム内の電力消費分は、電力負荷ＬＯＡＤの負荷電力Ｐｓに加えて、車両２−１の蓄電部ＢＡＴに対する充放電電力Ｐｂ１（負値）だけ増加する。

一方、電力発生分としては、図４（ａ）の場合において車両２−１が分担していた充放電電力がなくなるので、それぞれ車両２−２，２−３が分担する充放電電力Ｐｂ２，Ｐｂ３（いずれも正値）だけとなる。したがって、低充電状態となっている蓄電部ＢＡＴを充電するために必要な電力は、負荷電力Ｐｓ−充放電電力Ｐｂ１（負値）−充放電電力Ｐｂ２（正値）−充放電電力Ｐｂ３（正値）に相当する。この電力に相当する電力を発電するために、発電機構全体で消費する燃料消費量が最小となることを条件として、いずれの発電機構を作動させるべきかを決定する。一例として、図４（ｂ）の場合には、車両２−１の発電機構が作動すべきであると決定される。すると、車両２−１の発電機構が発電する発電電力Ｐｇ１は、車両２−１の蓄電部ＢＡＴの充電および電力負荷ＬＯＡＤへの電力供給に用いられる。

別の例として、図４（ｃ）を参照して、車両２−３の発電機構が作動すべきであると決定される。すると、車両２−３の発電機構が発電する発電電力Ｐｇ３は、車両２−１の蓄電部ＢＡＴの充電および電力負荷ＬＯＡＤへの電力供給に用いられる。

このように、電力システム内では、電力消費分と電力発生分とが均衡するように、発電電力が決定される。

（電力システム全体のシーケンス）
図５は、本発明の実施の形態に従う電力システム全体のシーケンス図である。

図５を参照して、電力管理装置１は、ユーザなどから供給開始指示を与えられると、車両２−１，２−２，２−３の各々に対して識別ＩＤ照会指示を与える（シーケンスＳＱ１０）。車両２−１は、識別ＩＤ照会指示を受けると、自身を示す識別ＩＤを電力管理装置１へ送信する（シーケンスＳＱ１２ａ）。同様に、車両２−２および２−３も自身を示す識別ＩＤを電力管理装置１へ送信する（シーケンスＳＱ１２ｂおよびＳＱ１２ｃ）。

電力管理装置１は、車両２−１，２−２，２−３の各々から識別ＩＤを受信すると、当該識別ＩＤに基づいて各車両の特性を取得した後、車両２−１，２−２，２−３の各々に対して出力開始指示を与える（シーケンスＳＱ１４）。

車両２−１，２−２，２−３の各々は、出力開始指示を受けて、電力授受を開始する（シーケンスＳＱ１６ａ，ＳＱ１６ｂ，ＳＱ１６ｃ）。なお、各車両が交流電力を授受する場合には、車両間で互いに同期をとるように構成する必要がある。一例として、電力管理装置１は、車両２−１，２−２，２−３のうちいずれか１台に対して、先行して出力開始指示を与えて電力授受を開始させた後、残余の車両に対して、先行の車両が発生する交流電圧に同期させるための出力開始指示を与える。

さらに、車両２−１，２−２，２−３の各々は、自身の蓄電部ＢＡＴのＳＯＣを取得し、他の必要な情報も含んだ状態値として電力管理装置１へ送信する（シーケンスＳＱ２０ａ，ＳＱ２０ｂ，ＳＱ２０ｃ）。

電力管理装置１は、車両２−１，２−２，２−３の各々のＳＯＣに基づいて、車両２−１，２−２，２−３の各々に対応の蓄電部のうち、低充電状態となっている蓄電部の充電を実行するために必要な電力を算出する（シーケンスＳＱ２２）。そして、電力管理装置１は、発電機構全体で消費する燃料消費量が最小となるように、当該算出された電力を発電するために作動させるべき発電機構を決定する。さらに、電力管理装置１は、車両２−１，２−２，２−３の各々に、対応の蓄電部の目標充放電電力Ｐｂ^＊、および作動させるべき発電機構の目標発電電力Ｐｇ^＊（発電指示）を含む制御指示を送信する（シーケンスＳＱ２４ａ，ＳＱ２４ｂ，ＳＱ２４ｃ）。

車両２−１，２−２，２−３の各々は、制御指示を受けると、指示された目標充放電電力Ｐｂ^＊と一致するように蓄電部ＢＡＴの充放電電力を制御する。また、車両２−１，２−２，２−３の各々は、受信した制御指示に発電指示が含まれていれば、エンジンＥＮＧを作動させ（シーケンスＳＱ２６ａ，ＳＱ２６ｂ，ＳＱ２６ｃ）、指示された目標発電電力Ｐｇ^＊と一致するように、発電機構の発電電力を制御する。

以下、シーケンスＳＱ２０ａ，ＳＱ２０ｂ，ＳＱ２０ｃ、シーケンスＳＱ２２、シーケンスＳＱ２４ａ，ＳＱ２４ｂ，ＳＱ２４ｃおよびシーケンスＳＱ２６ａ，ＳＱ２６ｂ，ＳＱ２６ｃが繰返される。

そして、電力管理装置１は、ユーザなどから供給終了指示を与えられると、車両２−１，２−２，２−３の各々に対して出力終了指示を与える（シーケンスＳＱ３０）。車両２−１，２−２，２−３の各々は、出力終了指示を受けて、電力授受を停止する（シーケンスＳＱ３２ａ，ＳＱ３２ｂ，ＳＱ３２ｃ）。続いて、車両２−１，２−２，２−３の各々は、電力授受の停止を電力管理装置１へ通知する（シーケンスＳＱ３４ａ，ＳＱ３４ｂ，ＳＱ３４ｃ）。このようにして、一例の動作が完了する。

（制御部ＣＰＵの制御構造）
図６は、本発明の実施の形態に従う制御部ＣＰＵにおける制御構造を示すブロック図である。

図６を参照して、制御部ＣＰＵにおける制御構造は、通信制御部３０と、入力部３２と、負荷電力取得部３６と、必要電力算出部４４と、発電電力決定部４０と、効率特性格納部４２とを含む。さらに、必要電力算出部４４は、充放電電力決定部３４および総発電電力算出部３８を含む。

通信制御部３０は、モデム５２（図２）とのインターフェイスであるとともに、各車両との間で送受信される情報を処理する。具体的には、通信制御部３０は、入力部３２を介して供給開始指示を受けると、モデム５２を介して、識別ＩＤ照会指示を各車両へ送信する。続いて、通信制御部３０は、モデム５２を介して、出力開始指示を各車両へ送信する。

また、通信制御部３０は、モデム５２を介して受信する各車両のＳＯＣを充放電電力決定部３４へ与え、モデム５２を介して受信する各車両の識別ＩＤを発電電力決定部４０へ与える。さらに、通信制御部３０は、充放電電力決定部３４から与えられる目標充放電電力Ｐｂ１^＊，Ｐｂ２^＊，Ｐｂ３^＊を対応の車両へ送信するとともに、発電電力決定部４０から与えられる目標発電電力Ｐｇ１^＊，Ｐｇ２^＊，Ｐｇ３^＊を対応の車両へ送信する。さらに、通信制御部３０は、入力部３２を介して供給終了指示を受けると、モデム５２を介して、出力終了指示を各車両へ送信する。

入力部３２は、供給開始／終了指示の入力の有無を周期的に監視し、いずれかの入力があれば、当該入力を通信制御部３０へ与える。

必要電力算出部４４は、それぞれ車両２−１，２−２，２−３から受信するＳＯＣ１，ＳＯＣ２，ＳＯＣ３に基づいて、低充電状態となっている蓄電部が存在すれば、当該低充電状態となっている蓄電部ＢＡＴを充電するために必要な電力を算出する。

具体的には、充放電電力決定部３４が、それぞれ車両２−１，２−２，２−３から受信するＳＯＣ１，ＳＯＣ２，ＳＯＣ３に基づいて、各車両についての目標充放電電力Ｐｂ１^＊，Ｐｂ２^＊，Ｐｂ３^＊を決定する。上述したように、目標充放電電力Ｐｂ１^＊，Ｐｂ２^＊，Ｐｂ３^＊の各々は、符号（正値または負値）に応じて、充電電力（正値）であるか放電電力（負値）であるかを示す。すなわち、充放電電力決定部３４は、対応のＳＯＣが低充電状態ではない場合には、目標充放電電力Ｐｂ^＊を所定の正値に決定する一方、対応のＳＯＣが低充電状態である場合には、目標充放電電力Ｐｂ^＊を所定の負値に決定する。そして、充放電電力決定部３４は、決定した目標充放電電力Ｐｂ１^＊，Ｐｂ２^＊，Ｐｂ３^＊を通信制御部３０および総発電電力算出部３８へ与える。

総発電電力算出部３８は、目標充放電電力Ｐｂ１^＊，Ｐｂ２^＊，Ｐｂ３^＊の総和から、負荷電力取得部３６から与えられた負荷電力Ｐｓを減算する。すなわち、総発電電力算出部３８は、電力負荷ＬＯＡＤに供給される負荷電力を考慮して、低充電状態となっている蓄電部ＢＡＴを充電するために必要な電力ΣＰｇ^＊を算出する。そして、総発電電力算出部３８は、算出した電力ΣＰｇ^＊を発電電力決定部４０へ与える。

発電電力決定部４０は、効率特性格納部４２を参照して、それぞれ車両２−１，２−２，２−３から受信する識別ＩＤ１，識別ＩＤ２，識別ＩＤ３に応じて、各車両における発電機構の発電電力とエンジンの燃料消費効率との対応を示す予め取得された効率特性を特定する。そして、発電電力決定部４０は、各車両の効率特性に基づいて、作動させる発電機構全体での燃料消費効率が最大となるように、電力ΣＰｇ^＊を分担するための目標発電電力Ｐｇ１^＊，Ｐｇ２^＊，Ｐｇ３^＊を決定する。なお、発電電力決定部４０は、発電する必要がない発電機構に対しては、対応の目標発電電力をゼロ値に設定する。そして、発電電力決定部４０は、決定した目標発電電力Ｐｇ１^＊，Ｐｇ２^＊，Ｐｇ３^＊を通信制御部３０へ与える。

効率特性格納部４２は、識別ＩＤに対応付けた複数の効率特性を格納する。そして、効率特性格納部４２は、発電電力決定部４０から識別ＩＤを受けて、格納する複数の効率特性の中から、当該識別ＩＤに対応する効率特性を抽出し、発電電力決定部４０に与える。なお、効率特性格納部４２は、一例として、マップ形式の効率特性を格納する。

図７は、充放電電力決定部３４における処理の内容を説明するための図である。
一例として、充放電電力決定部３４は、図７に示すような充放電量特性を格納する。この充放電量特性は、蓄電部ＢＡＴのＳＯＣと、決定される目標充放電電力Ｐｂ^＊との対応関係を示すものである。特に、本発明の実施の形態においては、履歴特性（ヒステリシス特性）を有するような充放電量特性を規定する。すなわち、蓄電部ＢＡＴのＳＯＣが下限しきい値Ｔｈｌを下回った場合には、当該蓄電部ＢＡＴが低充電状態と判断され、ＳＯＣが上限しきい値Ｔｈｈに増大するまで、低充電状態との判断が維持される。

そのため、低充電状態と判断されている期間においては、当該蓄電部ＢＡＴの充放電電力は、所定の負値（充電電力）に設定される。一方、低充電状態と判断されない場合、すなわち蓄電部ＢＡＴのＳＯＣが十分大きい場合には、当該蓄電部ＢＡＴの目標充放電電力Ｐｂ^＊は、所定の正値（放電電力）に設定される。なお、実際の各蓄電部ＢＡＴの目標充放電電力Ｐｂ^＊は、電力負荷ＬＯＡＤの負荷電力Ｐｓの変動などに応じて変化する。そのため、各蓄電部ＢＡＴの目標充放電電力Ｐｂ^＊は、図７に示すような充放電量特性によって規定される目標充放電電力の範囲内で、各時点において決定され得る。

図８は、発電電力決定部４０における処理の内容を説明するための図である。
一例として、発電電力決定部４０は、各車両の識別ＩＤに基づいて、図８に示すような効率特性を特定する。この効率特性は、発電機構の各々における発電電力Ｐｇと、エンジンＥＮＧの燃料消費効率との対応を規定する。

発電電力決定部４０は、この効率特性に基づいて、発電機構全体で消費する燃料消費量が最小となるように、作動させるべき発電機構を決定する。たとえば、車両２−１，２−２，２−３がいずれも同一の車種である場合などには、各発電機構の効率特性は互いに一致する。そこで、発電電力決定部４０は、作動させる発電機構全体での燃料消費効率が最大となるように、作動させるべき発電機構の数を決定する。

具体的には、低充電状態となっている蓄電部ＢＡＴを充電するために必要な電力ΣＰｇ^＊を作動させる数（たとえば、２台または３台）で除算し、それぞれの場合において、各発電機構が分担することになる発電電力Ｐｇに対応する燃料消費効率を取得する。２台の発電機構を作動させる場合には、各発電機構がΣＰｇ^＊／２を分担することになるので、燃料消費効率η（１／２）が取得できる。一方、３台の発電機構を作動させる場合には、各発電機構がΣＰｇ^＊／３を分担することになるので、燃料消費効率η（１／３）が取得できる。図８に示す効率特性においては、η（１／２）＞η（１／３）であるので、発電機構全体で消費する燃料消費量を最小とするためには、２台の発電機構を作動させるべきであることがわかる。したがって、発電電力決定部４０は、２台の発電機構を作動させるべきであると決定し、いずれか２台の車両に対して、発電指示を送信する。

上述のように、発電電力決定部４０は、効率特性に基づいて、作動させる発電機構全体での燃料消費効率が最大となるように、作動させるべき発電機構の数を決定する。

図９は、発電電力決定部４０における別の処理の内容を説明するための図である。
図９を参照して、たとえば、車両２−１，２−２，２−３が異なる車種である場合には、各発電機構の効率特性は互いに異なったものとなる。たとえば、低充電状態となっている蓄電部ＢＡＴを充電するために必要な電力ΣＰｇ^＊が各発電機構の最大の発電電力より小さい場合には、当該電力ΣＰｇ^＊を発電するときに最も燃料消費効率が高い発電機構を選択することになる。すなわち、図９に示す効率特性において、当該電力ΣＰｇ^＊に対応する各発電機構の燃料消費効率η１，η２，η３の間には、η３＞η１＞η２の関係が成立する。したがって、総合の燃料消費効率を最大にするためには、車両２−３の発電機構に当該電力ΣＰｇ^＊を発電させるべきことがわかる。したがって、発電電力決定部４０は、車両２−３の発電機構を作動させるべきであると決定し、車両２−３に目標発電電力Ｐｇ３^＊（＝電力ΣＰｇ^＊）を送信する。

なお、上述の図８および図９に示す処理以外にも様々な方法により、各車両の目標発電電力Ｐｇ^＊を決定することができる。たとえば、各車両の特性効率を目的関数として線形計画法（ＬＰ法；Linear Programming）を適用することで、発電に係る燃料消費効率が最大となるように各車両の目標発電電力Ｐｇ^＊を数値計算によって決定することもできる。

（制御部ＥＣＵの制御構造）
図１０は、本発明の実施の形態に従う制御部ＥＣＵにおける制御構造を示すブロック図である。

図１０を参照して、制御部ＥＣＵにおける制御構造は、通信制御部６０と、ＳＯＣ取得部６２と、ＰＩ制御部６４，６８と、加算部７６と、発電制御部７４とを含む。さらに、発電制御部７４は、スイッチング指令生成部７２と、エンジン制御部７０とを含む。

通信制御部６０は、モデム２２（図３）とのインターフェイスであるとともに、電力管理装置１との間で送受信される情報を処理する。具体的には、通信制御部６０は、モデム２２を介して、識別ＩＤ照会指示を受けると、自身を示す識別ＩＤを電力管理装置１へ送信する。続いて、通信制御部６０は、モデム２２を介して、目標充放電電力Ｐｂ^＊を受けると、ＰＩ制御部６４および加算部７６へ与え、目標発電電力Ｐｇ^＊を受けると、スイッチング指令生成部７２およびエンジン制御部７０へ与える。さらに、通信制御部６０は、ＳＯＣ取得部６２から与えられるＳＯＣを電力管理装置１へ送信する。

ＳＯＣ取得部６２は、電池温度Ｔｂａｔ、出力電圧Ｖｂａｔおよび充放電電流Ｉｂａｔに基づいて、蓄電部ＢＡＴのＳＯＣを取得し、通信制御部６０へ与える。ＳＯＣ取得部６２が蓄電部ＢＡＴのＳＯＣを取得する構成については、周知の技術を用いることができる。一例として、蓄電部ＢＡＴが開回路状態で生じる出力電圧Ｖｂａｔ（開回路電圧値）と電池温度Ｔｂａｔとの関係から算出される暫定ＳＯＣと、充放電電流Ｉｂａｔの積算値から算出される補正ＳＯＣとを加算することで蓄電状態を逐次的に検出できる。

ＰＩ制御部６４は、対応の蓄電部ＢＡＴの充放電電力が通信制御部６０から与えられる目標充放電電力Ｐｂ^＊と一致するように、コンバータＣＯＮＶを制御するためのスイッチング指令ＰＷＣを発生する。具体的には、ＰＩ制御部６４は、母線電流ＩＤＣと母線電圧ＶＤＣとの積から蓄電部ＢＡＴの充放電電力の実績値を算出し、当該算出した充放電電力の実績値と目標充放電電力Ｐｂ^＊との偏差に応じて、スイッチング指令ＰＷＣを生成する。なお、ＰＩ制御部６４は、少なくとも比例要素（Ｐ：proportional element）および積分要素（Ｉ：integral element）を含んで構成される。

発電制御部７４は、対応の発電機構の発電電力が通信制御部６０から与えられる目標発電電力Ｐｇ^＊と一致するように、インバータＩＮＶ２を制御するためのスイッチング指令ＰＷＭ２およびエンジンＥＮＧを制御するための制御信号ＣＴＲＬを生成する。

具体的には、エンジン制御部７０は、エンジンＥＮＧが発生する駆動力（発電電力Ｐｇ）とエンジンＥＮＧの回転数との対応を示す予め定められた動作点特性を格納する。そして、エンジン制御部７０は、当該動作点特性に基づいて、通信制御部６０から与えられる目標発電電力Ｐｇ^＊に対応するエンジンＥＮＧの回転数（動作点）を決定し、制御信号ＣＴＲＬを生成する。また、スイッチング指令生成部７２は、エンジンＥＮＧの駆動力を受けて回転するモータジェネレータＭＧ２が目標発電電力Ｐｇ^＊と一致した電力を発電できるように、インバータＩＮＶ２を制御するためのスイッチング指令ＰＷＭ２を生成する。

加算部７６は、通信制御部６０から与えられる目標充放電電力Ｐｂ^＊と、目標発電電力Ｐｇ^＊とを加算し、車両の目標授受電力を生成し、ＰＩ制御部６８へ与える。

ＰＩ制御部６８は、車両外部との間で授受される電力を制御するために、インバータＩＮＶ３を制御するためのスイッチング指令ＰＷＭ３を発生する。具体的には、ＰＩ制御部６８は、ＰＩ制御部６８は、供給電流ＩＡＣと供給電圧ＶＡＣとの積から車両外部との間で授受される電力（実績値）を算出し、当該算出した授受電力と、目標授受電力（目標充放電電力Ｐｂ^＊＋目標発電電力Ｐｇ^＊）との偏差に応じて、スイッチング指令ＰＷＭ３を生成する。なお、ＰＩ制御部６８は、少なくとも比例要素および積分要素を含んで構成される。

（フローチャート）
図１１は、本発明の実施の形態に従う電力管理装置１における処理手順を記載したフローチャートである。

図１１を参照して、制御部ＣＰＵは、外部から供給開始指示を受けたか否かを判断する（ステップＳ１００）。供給開始指示を受けていない場合（ステップＳ１００においてＮＯの場合）には、制御部ＣＰＵは、供給開始指示を受けるまで待つ（ステップＳ１００）。

供給開始指示を受けた場合（ステップＳ１００においてＹＥＳの場合）には、制御部ＣＰＵは、互いに電気的に接続される車両の各々に対して識別ＩＤ照会指示を送信する（ステップＳ１０２）。続いて、制御部ＣＰＵは、各車両からの識別ＩＤを受信するために、所定期間だけ待つ（ステップＳ１０４）。そして、各車両からの識別ＩＤが受信されると、制御部ＣＰＵは、車両の各々に対して出力開始指示を送信する（ステップＳ１０６）。また、制御部ＣＰＵは、各車両の識別ＩＤに基づいて、各車両の効率特性を特定する（ステップＳ１０８）。

その後、制御部ＣＰＵは、各車両からのＳＯＣを受信するために、所定期間だけ待つ（ステップＳ１１０）。各車両からのＳＯＣが受信されると、制御部ＣＰＵは、各車両のＳＯＣに基づいて、各車両の目標充放電電力Ｐｂ^＊を決定する（ステップＳ１１２）。また、制御部ＣＰＵは、電力負荷ＬＯＡＤに供給される負荷電力Ｐｓを取得する（ステップＳ１１４）。そして、制御部ＣＰＵは、決定された各車両の目標充放電電力Ｐｂ^＊の総和と負荷電力Ｐｓとの差から、低充電状態となっている蓄電部ＢＡＴを充電するために必要な電力ΣＰｇ^＊を算出する（ステップＳ１１６）。さらに、制御部ＣＰＵは、各車両の効率特性に基づいて、作動させる発電機構全体での燃料消費効率が最大となるように、電力ΣＰｇ^＊を分担するための各車両の目標発電電力Ｐｇ^＊を決定する（ステップＳ１１８）。

さらに、制御部ＣＰＵは、ステップＳ１１２において決定された各車両の目標充放電電力Ｐｂ^＊、およびステップＳ１１８において決定された各車両の目標発電電力Ｐｇ^＊を各車両に送信する（ステップＳ１２０）。

そして、制御部ＣＰＵは、外部から供給終了指示を受けたか否かを判断する（ステップＳ１２２）。供給終了指示を受けていない場合（ステップＳ１２２においてＮＯの場合）には、制御部ＣＰＵは、上述のステップＳ１１０〜Ｓ１２２を繰返し実行する。

供給終了指示を受けた場合（ステップＳ１２２においてＹＥＳの場合）には、制御部ＣＰＵは、各車両に対して出力終了指示を送信する（ステップＳ１２４）。そして、制御部ＣＰＵは、各車両からの停止通知を受信するために、所定期間だけ待つ（ステップＳ１２６）。すべての車両からの停止通知が受信されると、制御部ＣＰＵは、処理を終了する。

図１２は、本発明の実施の形態に従う車両２−１，２−２，２−３の各々における処理手順を記載したフローチャートである。

図１２を参照して、制御部ＥＣＵは、電力管理装置１から識別ＩＤ照会指示を受けたか否かを判断する（ステップＳ２００）。識別ＩＤ照会指示を受けていない場合（ステップＳ２００においてＮＯの場合）には、制御部ＥＣＵは、識別ＩＤ照会指示を受けるまで待つ（ステップＳ２００）。

識別ＩＤ照会指示を受けた場合（ステップＳ２００においてＹＥＳの場合）には、制御部ＥＣＵは、自身を示す識別ＩＤを電力管理装置１へ送信する（ステップＳ２０２）。そして、制御部ＥＣＵは、電力管理装置１から出力開始指示を受けるために、所定期間だけ待つ（ステップＳ２０４）。電力管理装置１から出力開始指示が受信されると、制御部ＥＣＵは、インバータＩＮＶ３を作動させて、電力授受を開始する（ステップＳ２０６）。

続いて、制御部ＥＣＵは、電力管理装置１から目標充放電電力Ｐｂ^＊および目標発電電力Ｐｇ^＊を受信するために、所定期間だけ待つ（ステップＳ２０８）。そして、目標充放電電力Ｐｂ^＊が受信されると、制御部ＥＣＵは、蓄電部ＢＡＴの充放電電力Ｐｂが目標充放電電力Ｐｂ^＊と一致するように、コンバータＣＯＮＶを制御する（ステップＳ２１０）。

また、目標発電電力Ｐｇ^＊が受信されると、制御部ＥＣＵは、目標発電電力Ｐｇ^＊がゼロ値であるか否かを判断する（ステップＳ２１２）。目標発電電力Ｐｇ^＊がゼロでなければ（ステップＳ２１２においてＮＯの場合）、制御部ＥＣＵは、発電機構の発電電力Ｐｇが目標発電電力Ｐｇ^＊と一致するように、エンジンＥＮＧを作動させ、インバータＩＮＶ２を制御する（ステップＳ２１４）。

目標発電電力Ｐｇ^＊がゼロ値であれば（ステップＳ２１２においてＹＥＳの場合）、制御部ＥＣＵは、エンジンＥＮＧを停止状態に維持する（ステップＳ２１６）。

その後、制御部ＥＣＵは、対応の蓄電部ＢＡＴのＳＯＣを取得する（ステップＳ２１８）。そして、制御部ＥＣＵは、取得した蓄電部ＢＡＴのＳＯＣを電力管理装置１へ送信する（ステップＳ２２０）。

さらに、制御部ＥＣＵは、電力管理装置１から出力終了指示を受けたか否かを判断する（ステップＳ２２２）。出力終了指示を受けていない場合（ステップＳ２２２においてＮＯの場合）には、制御部ＥＣＵは、上述のステップＳ２０８〜Ｓ２２２を繰返し実行する。

出力終了指示を受けた場合（ステップＳ２２２においてＹＥＳの場合）には、制御部ＥＣＵは、インバータＩＮＶ３を停止させて、電力授受を停止する（ステップＳ２２４）。さらに、制御部ＥＣＵは、電力授受の停止通知を電力管理装置１へ送信し（ステップＳ２２６）、処理を終了する。

この発明の実施の形態によれば、電力管理装置１が複数の車両の各々から送信されるＳＯＣに基づいて、低充電状態となっている蓄電部ＢＡＴの充電を実行するために必要な電力を算出する。そして、当該算出した電力を発電するために作動させるべき発電機構を、発電機構全体で消費する燃料消費量が最小となるように決定する。これにより、蓄電部ＢＡＴの状態に応じて、電力システム全体として作動すべき発電機構を最適に選択することができる。よって、発電に使用する燃料の効率的使用および蓄電部の充電状態の管理を両立でき、各車両の蓄電部の充電状態を効率的に管理できる電力システムを実現できる。

［変形例］
上述した本発明の実施の形態に従う電力システムによれば、各車両がモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２とは別に配置されたインバータＩＮＶ３を用いて、電力負荷ＬＯＡＤに電力を供給する構成について説明した。一方、本発明の実施の形態の変形例では、インバータＩＮＶ３を設けることなく、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２を用いて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動、および電力負荷ＬＯＡＤへの電力供給を兼用する構成について説明する。

図１３は、本発明の実施の形態の変形例に従う車両の概略構成図である。
図１３を参照して、本発明の実施の形態の変形例に従う車両は、図３において、インバータＩＮＶ３を取除くとともに、正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎの接続先をそれぞれモータジェネレータＭＧ１の中性点Ｎ１およびモータジェネレータＭＧ２の中性点Ｎ２に変更したものである。

上述したように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機である。さらに、本発明の実施の形態の変形例２においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、三相分のコイルがＹ結線（星型結線）されたステータを備える。このＹ結線において、各コイルが互いに接続される点がモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２に相当する。

上述したように、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路で構成される。すなわち、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の各々は、上アーム側（正側）に３個のスイッチング素子および下アーム側（負側）に３個のスイッチング素子を含む。インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２から三相交流電力を発生させる場合には、上アーム側のスイッチング素子のうち１個、および下アーム側のスイッチング素子のうち１個をそれぞれ時間的に切換えてオン状態に駆動する。

一方、上アーム側および下アーム側の各々において、３個のスイッチング素子を一括してオン／オフ動作させることもできる。このような動作モードにおいては、上アーム側の３個のスイッチング素子は、互いに同じスイッチング状態（すべてオン、または、すべてオフ）とみなすことができ、また、下アーム側の３個のスイッチング素子も互いに同じスイッチング状態とみなすことができる。

このような動作モードでは、それぞれの相電圧は互いに等しくなるので、中性点を基準とする零電圧ベクトルを定義することができる。

図１４は、零電圧ベクトルを生成する場合における、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の零相等価回路である。

図１４を参照して、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２が上述のような零電圧ベクトルを生じるような動作モードを実行する場合には、インバータＩＮＶ１における上アーム側の３個のスイッチング素子ＴＲは上アームＡＲＭ１ｐとしてまとめて示され、インバータＩＮＶ１における下アーム側の３個のスイッチング素子ＴＲは下アームＡＲＭ１ｎとしてまとめて示される。同様に、インバータＩＮＶ２における上アーム側の３個のスイッチング素子ＴＲは上アームＡＲＭ２ｐとしてまとめて示され、インバータＩＮＶ２における下アーム側の３個のスイッチング素子ＴＲは下アームＡＲＭ２ｎとしてまとめて示されている。

図１４に示される零相等価回路は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介して供給される直流電力を単相交流電力に変換し、中性点Ｎ１およびＮ２から正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎを介して変換した単相交流電力を出力する単相インバータとみることができる。

そこで、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の各々において零電圧ベクトルを時間的に変化させ、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２をそれぞれ単相インバータとして動作するようにスイッチング制御することによって、蓄電部ＢＡＴからの放電電力から交流電力を生成し、電力負荷ＬＯＡＤへ供給することができる。

その他については、図３に示す車両の構成と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

また、本発明の実施の形態の変形例に従う電力システムのシーケンスおよび処理フローについても、上述の本発明の実施の形態と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

この発明の実施の形態の変形例によれば、上述のこの発明の実施の形態における効果に加えて、各車両の構成を簡素化することができる。よって、この発明に係る電力システムをより安価に実現することができる。

なお、上述のこの発明の実施の形態およびその変形例においては、各車両とは別に電力管理装置が配置される構成について説明したが、電力管理装置の機能をいずれかの車両に組込んで構成してもよい。

また、上述のこの発明の実施の形態およびその変形例においては、ハイブリッド車両のみからなる電力システムの場合について例示したが、共通の電力システム内に、ハイブリッド車両や燃料電池車などの異なる種類の車両が含まれるような構成であってもよい。

また、上述のこの発明の実施の形態およびその変形例においては、車両間または車両と供給管理装置との間の通信を、供給線を用いたＰＬＣ通信で実現する構成について説明したが、この通信方法に限られることはない。たとえば、携帯電話、ＰＨＳ、無線ＬＡＮ、および、Bluetooth（登録商標）などの無線通信を用いてもよい。

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。

本発明の実施の形態に従う電力システムの概略構成図である。 本発明の実施の形態に従う電力管理装置１の概略構成図である。 本発明の実施の形態に従う車両の各々の概略構成図である。 本発明の実施の形態に従う電力システムにおける電力管理を説明するための図である。 本発明の実施の形態に従う電力システム全体のシーケンス図である。 本発明の実施の形態に従う制御部における制御構造を示すブロック図である。 充放電電力決定部における処理の内容を説明するための図である。 発電電力決定部における処理の内容を説明するための図である 発電電力決定部における別の処理の内容を説明するための図である。 本発明の実施の形態に従う制御部における制御構造を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に従う電力管理装置における処理手順を記載したフローチャートである。 本発明の実施の形態に従う車両の各々における処理手順を記載したフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例に従う車両の概略構成図である。 零電圧ベクトルを生成する場合における、インバータおよびモータジェネレータの零相等価回路である。

符号の説明

１ 電力管理装置、２ 車両（ハイブリッド車両）、６ 動力分割機構、７ 動力伝達部、８ 駆動軸、１０ 電池電流検出部、１２ 電池電圧検出部、１３ 電池温度検出部、１４ 供給電流検出部、１６ 母線電圧検出部、１８ 供給電流検出部、２０ 供給電圧検出部、２２，５２ モデム、３０，６０ 通信制御部、３２ 入力部、３４ 充放電電力決定部、３６ 負荷電力取得部、３８ 総発電電力算出部、４０ 発電電力決定部、４２ 効率特性格納部、４４ 必要電力算出部、５０ 主母線電圧検出部、５４ 主母線電流検出部、６２ ＳＯＣ取得部、６４，６８ ＰＩ制御部、７０ エンジン制御部、７２ スイッチング指令生成部、７４ 発電制御部、７６ 加算部、１００ 住宅、ＡＣＬ 供給線、ＡＣＬｐ 正供給線、ＡＣＬｎ 負供給線、ＢＡＴ 蓄電部、Ｃ 平滑コンデンサ、ＣＯＮＶ コンバータ、ＣＰＵ，ＥＣＵ 制御部、ＥＮＧ エンジン、ＩＡＣ 供給電流、Ｉｂａｔ 充放電電流、ＩＤＣ 母線電流、ＩＭＬ 主母線電流、ＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３ インバータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＭＬ 主母線、ＭＮＬ 主負母線、ＭＰＬ 主正母線、Ｎ１，Ｎ２ 中性点、ＮＬ 負母線、ＬＯＡＤ 電力負荷、Ｔｂａｔ 電池温度、ＰＬ 正母線、Ｐｇ 発電電力、Ｐｇ^＊ 目標発電電力、Ｐｂ 充放電電力、Ｐｂ^＊ 目標充放電電力、Ｐｓ 負荷電力、ＰＷＣ，ＰＷＭ１，ＰＷＭ２ スイッチング指令、ＴＲ スイッチング素子、ＶＤＣ 母線電圧、ＶＡＣ 供給電圧、Ｖｂａｔ 出力電圧、ＶＭＬ 主母線電圧、η 燃料消費効率。

Claims (11)

1. 各々が車両外部との間で電力授受を可能に構成された複数の車両と、
   前記複数の車両を互いに電気的に接続するための電力線と、
   前記複数の車両の授受電力を管理するための電力管理手段とを備え、
   前記電力管理手段は、前記複数の車両の各々との間で情報の送受信を可能に構成され、
   前記車両の各々は、
   充放電可能に構成された蓄電部と、
   燃料の燃焼によって作動する内燃機関からの駆動力を受けて発電可能な発電機構と、
   前記蓄電部の充電状態を取得するための充電状態取得手段と、
   前記取得される前記充電状態を前記電力管理手段へ送信するための充電状態送信手段と、
   前記電力管理手段からの発電指示に応じて、前記発電機構での発電を制御する発電制御手段とを含み、
   前記電力管理手段は、
   前記複数の車両の各々から送信される前記充電状態に基づいて、低充電状態となっている蓄電部が存在すれば、当該低充電状態となっている蓄電部の充電を実行するために必要な電力を算出する必要電力算出手段と、
   発電機構全体で消費する燃料消費量が最小となるように、前記必要電力算出手段によって算出された電力を発電するために作動させるべき少なくとも１つの発電機構を決定する発電電力決定手段と、
   前記決定された発電機構の各々に対応する前記車両に対して、前記発電指示を与える発電指示送信手段とを含む、電力システム。
2. 前記発電電力決定手段は、前記発電機構の各々における発電電力と前記内燃機関の燃料消費効率との対応を示す予め取得された効率特性に基づいて、作動させる発電機構全体での燃料消費効率が最大となるように、前記作動させるべき発電機構の数を決定する、請求項１に記載の電力システム。
3. 前記発電電力決定手段は、前記発電機構の各々における発電電力と前記内燃機関の燃料消費効率との対応を示す予め取得された効率特性に基づいて、作動させる発電機構全体での燃料消費効率が最大となるように、前記作動させるべき発電機構の各々に分担させる発電電力を決定する、請求項１または２に記載の電力システム。
4. 前記複数の車両の各々は、自身を示す識別情報を前記電力管理手段へ送信するための識別情報送信手段をさらに含み、
   前記識別情報送信手段は、各識別情報に対応付けた前記効率特性を予め格納する効率特性格納手段をさらに含み、
   前記発電電力決定手段は、前記複数の車両の各々から送信される前記識別情報に基づいて、格納された前記複数の効率特性の中から前記複数の車両の各々についての前記効率特性を特定する、請求項２または３に記載の電力システム。
5. 前記電力線は、前記複数の車両と共通の電力負荷との間で電力授受が可能なように、当該電力負荷と電気的に接続され、
   前記電力管理手段は、前記電力負荷に供給される負荷電力を取得するための負荷電力取得手段をさらに含み、
   前記必要電力算出手段は、前記負荷電力取得手段によって取得される負荷電力を考慮して、前記必要な電力を算出する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の電力システム。
6. 前記電力管理手段と前記複数の車両の各々とは、前記電力線を介して、情報の送受信を行なうように構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力システム。
7. 前記複数の車両のうち少なくとも１台の車両は、
   各々が星形結線されたステータを含んで構成される第１および第２の回転電機と、
   前記蓄電部と電気的に接続され、それぞれ前記第１および第２の回転電機を駆動するための第１および第２のインバータとを含み、
   前記第１の回転電機の第１の中性点および前記第２の回転電機の第２の中性点を介して、前記車両外部との間で電力授受を行なうように構成され、
   前記第１および第２のインバータの各々は、前記第１の中性点と前記第２の中性点との間に、単相交流電圧が生じるようにスイッチング動作を実行可能に構成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力システム。
8. 各々が充放電可能に構成された蓄電部を含む複数の車両に対して、前記蓄電部の充電状態を管理する方法であって、
   前記複数の車両の各々は、
   車両外部との間で電力授受を可能に構成されるとともに、電力線を介して互いに電気的に接続され、かつ電力管理部との間で情報の送受信を可能に構成され、さらに、
   燃料の燃焼によって作動する内燃機関からの駆動力を受けて発電可能な発電機構を含み、
   前記方法は、
   前記複数の車両の各々において対応の前記蓄電部の充電状態を取得するステップと、
   前記取得された前記充電状態を前記複数の車両の各々から前記電力管理部へ送信するステップと、
   前記電力管理部が前記複数の車両の各々から送信される前記充電状態に基づいて、低充電状態となっている蓄電部が存在すれば、当該低充電状態となっている蓄電部の充電を実行するために必要な電力を算出するステップと、
   総合的な燃料消費量が最小となるように、前記必要な電力を発電するために作動させるべき少なくとも１つの発電機構を前記電力管理部によって決定するステップと、
   前記決定された発電機構の各々に対応する前記車両に対して、前記電力管理部から発電指示を与えるステップと、
   前記発電指示を受けた前記車両において、当該発電指示に応じて、対応の前記発電機構での発電を制御するステップとを含む、充電状態を管理する方法。
9. 前記発電機構を決定するステップでは、前記発電機構の各々における発電電力と前記内燃機関の燃料消費効率との対応を示す予め取得された効率特性に基づいて、作動させる発電機構全体での燃料消費効率が最大となるように、前記作動させるべき発電機構の数が決定される、請求項８に記載の充電状態を管理する方法。
10. 前記発電機構を決定するステップでは、前記発電機構の各々における発電電力と前記内燃機関の燃料消費効率との対応を示す予め取得された効率特性に基づいて、作動させる発電機構全体での燃料消費効率が最大となるように、前記作動させるべき発電機構の各々に分担させる発電電力が決定される、請求項８または９に記載の充電状態を管理する方法。
11. 前記方法は、
    前記複数の車両の各々が自身を示す識別情報を前記電力管理部へ送信するステップと、
    前記複数の車両の各々から送信される前記識別情報に基づいて、前記電力管理部が前記識別情報に対応付けて予め格納した複数の前記効率特性を参照して、前記複数の車両の各々についての前記効率特性を特定するステップとをさらに含む、請求項９または１０に記載の充電状態を管理する方法。

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