JP5599490B1

JP5599490B1 - Electric vehicle management system

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Publication number: JP5599490B1
Application number: JP2013099521A
Authority: JP
Inventors: 隆徳松永; 考平森; 宏司藤岡; 昭暢杉山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2033-05-09
Also published as: JP2014220942A

Abstract

【課題】バッテリのＳＯＣを正確に予測することができると共に、ユーザ不在時に、外部から通信装置を介して車両に不正アクセスをされることを防止でき、また、コストの増加も抑制できる電動車両管理システムを提供する。
【解決手段】バッテリ１１に対する充放電計画を策定するバッテリ充放電計画策定部２５を有し、充放電計画に基づいて、バッテリ１１に対する充電および放電を制御するＥＭＳ２０と、公衆無線回線５０を介してＥＭＳ２０と通信可能な携帯端末３０とを備え、携帯端末３０は、ＥＭＳ２０で策定された充放電計画およびユーザインタフェースを介して入力された設定に基づいて、電動車両１０の電力制御に関する制御制約条件および制御目標値を作成する制約条件・目標値作成部３２と、制御制約条件を満足しつつ制御目標値が得られるように、電動車両１０の電力消費要素の電力制御の最適制御計画を策定する最適制御計画策定部３４とを有している。
【選択図】図１Electric vehicle management capable of accurately predicting the SOC of a battery, preventing unauthorized access to the vehicle from the outside via a communication device when the user is absent, and suppressing an increase in cost Provide a system.
A battery charge / discharge plan formulation unit 25 for formulating a charge / discharge plan for a battery 11 is provided, and an EMS 20 for controlling charging and discharging of the battery 11 based on the charge / discharge plan and a public wireless line 50 are used. The mobile terminal 30 includes a mobile terminal 30 that can communicate with the EMS 20, and the mobile terminal 30 includes a control constraint condition related to power control of the electric vehicle 10 based on a charge / discharge plan formulated in the EMS 20 and a setting input via the user interface. Optimum to formulate an optimal control plan for the power control of the power consumption elements of the electric vehicle 10 so that the control target value can be obtained while satisfying the constraint condition / target value creation unit 32 for creating the control target value and satisfying the control constraint condition And a control plan formulation unit 34.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、電動車両管理システムに関し、特に、電動車両のバッテリに対する充放電制御を行う電動車両管理システムに関する。 The present invention relates to an electric vehicle management system, and more particularly to an electric vehicle management system that performs charge / discharge control for a battery of an electric vehicle.

バッテリに充電された電力を駆動源としてモータを駆動して動力を得る電動車両は、昨今では、家庭用の電源からもケーブルを介してバッテリの充電を行うことが可能となっている。また、最近では、太陽光発電や風力発電を行って自家発電を行う家庭が増えているが、そのような家庭では、余剰電力があるは電力会社に販売し、発電量が足りない場合には、電力会社の電力系統から供給される商用電力（系統電力）を使用するという方法を採っている。このようなシステムを発展させたものがスマートグリッドと呼称される次世代の電力網である。このため、スマートグリッドは、電力網における電力の流れを供給側だけでなく需要側からも制御することで、電力の需要と供給の最適化（平準化）を図ることができる。 An electric vehicle that obtains power by driving a motor using electric power charged in a battery as a drive source can be charged from a household power source via a cable. Recently, there are an increasing number of households that use solar power generation and wind power generation to perform private power generation. In such households, if surplus power is sold to a power company and the amount of power generation is insufficient The method of using commercial power (system power) supplied from the power system of the power company is adopted. A development of such a system is a next-generation power network called a smart grid. For this reason, the smart grid can optimize the power demand and supply (leveling) by controlling the flow of power in the power network not only from the supply side but also from the demand side.

例えば、天候によって大きく変動する太陽光発電(ＰＶ：Photo voltaic power generation)の余剰発電電力を蓄電装置を利用して蓄電したり、家庭や工場の電力負荷が高い場合には、蓄電された電力を利用することで商用電源の利用ピークを抑えたり（ピークカット）するような電力の需給制御を自動的に行うことで平準化を図るものであり、特に電動車両の蓄電池を上記蓄電装置として利用するものをＶ２Ｘ（Vehicle to X; XはHomeやFactory）と呼ぶことがある。なお、平準化には安い深夜電力を利用して電動車両に大きな電力を蓄電するピークシフトも利用することができる。 For example, surplus power generated by PV (Photo voltaic power generation), which varies greatly depending on the weather, is stored using a power storage device, or the stored power is It is intended to achieve leveling by automatically performing supply and demand control of electric power that suppresses (peak cuts) the use peak of commercial power supply, and particularly uses a storage battery of an electric vehicle as the power storage device. Things are sometimes called V2X (Vehicle to X; X is Home or Factory). For leveling, it is also possible to use a peak shift in which a large amount of electric power is stored in an electric vehicle using cheap midnight electric power.

スマートグリッドの需要家には、上記Ｖ２Ｘを実現するためのエネルギーマネジメントシステム(ＥＭＳ：Energy Management System)が備えられ、ＥＭＳはＰＶ装置等の発電設備、電気温水器およびエアコン等の主に大型の電力負荷設備、また、車両のバッテリ等の蓄電設備などを管理し、電力需要が平準化されるようにそれらを制御して、電力会社からの電力購入量を低減するような制御をする。 Smart grid customers are equipped with EMS (Energy Management System) to realize the above V2X, and EMS is mainly large-scale electric power such as PV equipment, electric water heaters and air conditioners. The load facilities and the storage facilities such as the battery of the vehicle are managed and controlled so that the power demand is leveled, and the amount of power purchased from the power company is reduced.

なお、需要家に配備されるＥＭＳはその対象により、一般家庭の場合はＨＥＭＳ (Home Energy Management System)、オフィスビルやデパート等の大型の建屋の場合はＢＥＭＳ (Building Energy Management System)、工場の場合はＦＥＭＳ (Factory Energy Management System)などと呼ばれる。 EMS deployed to consumers depends on the target, HEMS (Home Energy Management System) for general households, BEMS (Building Energy Management System) for large buildings such as office buildings and department stores, and factories Is called FEMS (Factory Energy Management System).

電動車両に搭載されているバッテリは、ユーザの一般的な走行に十分な航続距離が確保されるよう、大容量のバッテリが搭載されている。これを一般家庭の電力使用量に適用した場合、電動車両１台で数日間の電力をまかなうことが可能なほどの大容量であり、ＥＭＳが需要家の電力需給運用計画を立案する場合において、電動車両のバッテリの使用の可否は大きな要素となる。 The battery mounted on the electric vehicle is mounted with a large-capacity battery so as to ensure a sufficient cruising distance for the user's general travel. When this is applied to the power consumption of a general household, the capacity is large enough to cover the power for several days with one electric vehicle, and when EMS plans a power supply and demand operation plan for consumers, Whether or not the battery of the electric vehicle can be used is a major factor.

しかし、電動車両はユーザが走行に用いるので、電動車両の走行中は、住宅の電力平滑化に用いることができないだけでなく、走行によりバッテリに蓄えられた電力が使用され、出発時とはバッテリ残量が異なって帰宅する。また、出発時には走行に必要な電力を予め電動車両のバッテリに蓄えることも必要になる。 However, since the electric vehicle is used by the user for traveling, not only can the electric vehicle be used for smoothing the electric power of the house while the electric vehicle is traveling, but the electric power stored in the battery by the traveling is used. Go home with a different remaining amount. In addition, it is necessary to store in advance the electric power necessary for traveling in the battery of the electric vehicle at the time of departure.

このように、電動車両に対応したＥＭＳでは需要家の電力使用予測のみに応じた電力平準化だけでなく、電動車両の利用計画や、電動車両の状態等によりバッテリの充放電計画を策定し運用することが必要となる。特許文献１には、このような運用を行う充放電管理装置が開示されている。 As described above, in EMS corresponding to electric vehicles, not only electric power leveling according to only the electric power usage prediction of consumers, but also a battery charge / discharge plan based on the electric vehicle usage plan, electric vehicle status, etc. It is necessary to do. Patent Literature 1 discloses a charge / discharge management apparatus that performs such operations.

走行中のモータによるバッテリ電力消費量については、電動車両の走行予定(特に走行ルート)が予め判っていれば、走行ルートと、予め測定された走行距離あたりに必要な電力量より算出することが可能であり、電動車両に対応したＥＭＳでは走行中に消費されるバッテリ電力消費量を計算し、電動車両到着後のバッテリ残量も事前に考慮した充放電計画を策定することができる。 The battery power consumption by the running motor can be calculated from the travel route and the amount of power required per previously measured travel distance if the travel schedule (especially the travel route) of the electric vehicle is known in advance. It is possible, and the EMS corresponding to the electric vehicle can calculate the battery power consumption consumed during traveling, and can formulate a charge / discharge plan in consideration of the remaining battery level after arrival of the electric vehicle.

しかし、ユーザは必ずしも規定された走行ルートを走行する保証はなく、経路間違いや渋滞による電力消費、また立ち寄り地点での充放電等で、事前に推定された到着時のバッテリ残量で帰宅しない場合もある。このような場合に対応するために、例えば特許文献２には、電動車両の位置情報などを広域通信網を介してＥＭＳへ送信するシステムを個々の電動車両に搭載し、得られた情報をスマートグリッドで活用することが開示されている。 However, the user is not necessarily guaranteed to travel on the specified travel route, and may not return home due to the estimated remaining battery power at the time of arrival due to power consumption due to route mistakes or traffic jams, charging / discharging at a stopover point, etc. There is also. In order to cope with such a case, for example, in Patent Document 2, a system that transmits position information of an electric vehicle to the EMS via a wide area communication network is installed in each electric vehicle, and the obtained information is smart. It is disclosed that it is utilized in the grid.

特許第４７１３６２３号公報Japanese Patent No. 4713623 特開２０１２−１９６０２８号公報JP 2012-196028 A

しかしながら従来の方法では、車両側に取り付けられた通信装置から車両位置や経路情報、電池残量情報を送信するだけであり、道路状況や天候などによって変化するバッテリの充電状態（ＳＯＣ：State of charge）を正確に予測することができなかった。 However, in the conventional method, only the vehicle position, route information, and battery remaining amount information are transmitted from the communication device attached to the vehicle side, and the state of charge of the battery (SOC: State of charge) that changes depending on road conditions, weather, and the like. ) Could not be predicted accurately.

また、例えＥＭＳ側で地図情報、渋滞情報などと付き合わせることができたとしても、ＥＭＳに接続されるすべての車両についてＳＯＣを予測するためには、膨大なデータ管理が必要となるので現実的ではなかった。 Moreover, even if map information, traffic jam information, and the like can be associated with each other on the EMS side, in order to predict the SOC for all vehicles connected to the EMS, a huge amount of data management is required, which is realistic. It wasn't.

また、外部との通信装置が常に車両と接続される構成のため、ユーザ不在時に、外部から通信装置を介して車両に不正アクセスをされたり、不正な操作をされるといった可能性が考えられ、これに対するセキュリティ対策が必要であった。 In addition, since the communication device with the outside is always connected to the vehicle, there is a possibility that the vehicle may be illegally accessed from the outside via the communication device or an illegal operation may be performed when the user is absent. Security measures were necessary for this.

さらに、車両ごとに通信装置を搭載する必要があり、コストアップの要因になるという課題があった。 Furthermore, there is a problem that it is necessary to mount a communication device for each vehicle, which causes a cost increase.

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、バッテリのＳＯＣを正確に予測することができると共に、ユーザ不在時に、外部から通信装置を介して車両に不正アクセスをされることを防止でき、また、コストの増加も抑制できる電動車両管理システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can accurately predict the SOC of the battery, and when the user is absent, the vehicle is illegally accessed from the outside via a communication device. It is an object of the present invention to provide an electric vehicle management system that can prevent this and suppress an increase in cost.

本発明に係る電動車両管理システムは、バッテリに充電された電力でモータを駆動して駆動源とする電動車両の、前記バッテリに対する充放電制御を行う電動車両管理システムであって、前記バッテリに対する充放電計画を策定するバッテリ充放電計画策定部を有し、前記充放電計画に基づいて、前記バッテリに対する充電および放電を制御するエネルギーマネジメントシステムと、公衆無線回線を介して前記エネルギーマネジメントシステムと通信可能な携帯端末とを備え、前記携帯端末は、前記電動車両と有線または無線で接続し、前記電動車両との信号の授受を行う電動車両接続部と、前記エネルギーマネジメントシステムで策定された前記充放電計画およびユーザインタフェースを介して入力された設定に基づいて、前記電動車両の電力制御に関する制御制約条件および制御目標値を作成する制約条件・目標値作成部と、前記制約条件・目標値作成部の出力に基づいて、前記制御制約条件を満足しつつ前記制御目標値が得られるように、前記電動車両の電力消費要素の電力制御の最適制御計画を策定する最適制御計画策定部と、前記最適制御計画策定部で策定された前記最適制御計画に基づいて、前記電動車両接続部を介して、前記電動車両の前記電力消費要素に制御指示を与える電動車両制御部とを有する。 An electric vehicle management system according to the present invention is an electric vehicle management system that performs charge / discharge control on the battery of an electric vehicle that drives a motor with electric power charged in the battery to serve as a drive source. It has a battery charge / discharge plan formulation unit that formulates a discharge plan, and can communicate with the energy management system via a public wireless line, and an energy management system that controls charging and discharging of the battery based on the charge / discharge plan A portable terminal, which is connected to the electric vehicle by wire or wirelessly and transmits and receives signals to / from the electric vehicle, and the charge / discharge formulated by the energy management system. Based on the plan and settings entered via the user interface, The control target value is obtained while satisfying the control constraint condition on the basis of the constraint condition / target value creation unit for creating the control constraint condition and control target value for force control, and the output of the constraint condition / target value creation unit. An optimal control plan formulation unit that formulates an optimal control plan for power control of power consumption elements of the electric vehicle, and the electric vehicle connection based on the optimal control plan formulated by the optimal control plan formulation unit An electric vehicle control unit that gives a control instruction to the power consumption element of the electric vehicle via the unit.

上記電動車両管理システムによれば、ユーザが電動車両内に持ち込んだ携帯端末が、電動車両の電力消費要素の電力制御の最適制御計画を策定し、最適制御計画に基づいて、電動車両の電力消費要素に制御指示を与えるので、車両の走行状態（力行、回生、停車、キーオフ）や消費電力、ユーザの運転パターンなどが経路や道路状況、天候などから受ける影響を考慮した最適制御が可能となり、バッテリのＳＯＣを正確に予測することが可能になる。 According to the electric vehicle management system, the mobile terminal brought into the electric vehicle by the user formulates an optimal control plan for the power control of the electric power consumption element of the electric vehicle, and the electric power consumption of the electric vehicle is determined based on the optimal control plan. Since the control instruction is given to the element, it is possible to perform optimal control considering the influence of the driving state (power running, regeneration, stop, key-off), power consumption, user driving pattern, etc. from the route, road conditions, weather, etc. It becomes possible to accurately predict the SOC of the battery.

また、エネルギーマネジメントシステムですべての車両について、バッテリのＳＯＣ予測を行う必要がなくなり、膨大なデータ管理が不要となる。 In addition, it is not necessary to perform battery SOC prediction for all vehicles in the energy management system, and enormous data management becomes unnecessary.

また、携帯端末が外部との通信インタフェースとなるので、ユーザが車両不在時は、車両と外部をつなぐインタフェースがなくなり、外部から通信装置を介して車両に不正アクセスしたり、不正な操作をすることができなくなり、これに対するセキュリティ対策が不要になる。 In addition, since the mobile terminal becomes the communication interface with the outside, when the user is not in the vehicle, there is no interface to connect the vehicle and the outside, and the vehicle is illegally accessed or operated illegally via the communication device from the outside. Can no longer be performed, and security measures are not required.

さらに、携帯端末が、外部との通信や、車両の最適制御計画を策定するので、特定の車両に固定されない構成となり、ユーザが複数台数の車両を所有していても、乗車した車両を最適に制御することが可能になる。また、すべての車両に高価な通信装置を搭載する必要がなくなり、コスト的に安価な構成となる。 In addition, since the mobile terminal communicates with the outside and formulates an optimal control plan for the vehicle, it is configured not to be fixed to a specific vehicle, and even if the user owns multiple vehicles, the vehicle on which it is boarded is optimized. It becomes possible to control. Further, it is not necessary to mount an expensive communication device on every vehicle, and the configuration is inexpensive.

本発明に係る実施の形態の電動車両管理システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric vehicle management system of embodiment which concerns on this invention. 最適制御計画策定部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an optimal control plan formulation part. ＥＭＳにおけるバッテリ充放電計画策定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the battery charging / discharging plan formulation process in EMS. 携帯端末による、電動車両内の機器の最適制御計画策定処理および制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the optimal control plan formulation process and control process of the apparatus in an electric vehicle by a portable terminal. 走行ルート情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of driving | running route information. 力行電力および回生電力を表す図である。It is a figure showing power running electric power and regenerative electric power. 車室温度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of vehicle interior temperature. 空調により消費される空調電力を示す図である。It is a figure which shows the air-conditioning power consumed by an air conditioning. 最適制御を行わない場合の電動車両の消費電力を表す図である。It is a figure showing the power consumption of the electric vehicle when not performing optimal control. 走行ルート情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of driving | running route information. 力行電力および回生電力を表す図である。It is a figure showing power running electric power and regenerative electric power. 車室温度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of vehicle interior temperature. 空調により消費される空調電力を示す図である。It is a figure which shows the air-conditioning power consumed by an air conditioning. 最適制御を行った場合の電動車両の消費電力を表す図である。It is a figure showing the power consumption of the electric vehicle at the time of performing optimal control.

＜実施の形態＞
以下、本発明に係る電動車両管理システムの実施の形態について図１〜図１４を用いて説明する。 <Embodiment>
Hereinafter, an embodiment of an electric vehicle management system according to the present invention will be described with reference to FIGS.

＜装置構成＞
図１は実施の形態に係る電動車両管理システム１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように電動車両管理システム１００は、電動車両１０と、ＥＭＳ（Energy Management System）２０と、携帯端末３０とを備えている。 <Device configuration>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electric vehicle management system 100 according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the electric vehicle management system 100 includes an electric vehicle 10, an EMS (Energy Management System) 20, and a portable terminal 30.

電動車両１０は、バッテリ１１が出力する直流電力を電力変換部１２のインバータ機能を使って交流電力に変換し、モータ／ジェネレータ１３を駆動することで走行する。また、下り坂や減速の際には、モータ／ジェネレータ１３が回生することで走行の運動エネルギーを電気エネルギーに変え、電力変換部１２のコンバータ機能を使って直流電力に変換し、バッテリ１１を充電する。 The electric vehicle 10 travels by converting the DC power output from the battery 11 into AC power using the inverter function of the power converter 12 and driving the motor / generator 13. Further, during downhill or deceleration, the motor / generator 13 regenerates to convert the kinetic energy of travel to electrical energy, converts it to DC power using the converter function of the power converter 12, and charges the battery 11. To do.

また、電動車両１０は、モータ以外の電力消費要素として、空調装置１７およびその他電力消費機器１４を備えており、それぞれバッテリ１１の電力を消費して車室内の温度を制御する冷暖房機能や、オーディオやライトなどの補機能を実現している。 In addition, the electric vehicle 10 includes an air conditioner 17 and other power consuming devices 14 as power consuming elements other than the motor. Each of the electric vehicles 10 consumes electric power from the battery 11 to control the temperature in the vehicle interior, and audio. Complementary functions such as light and light are realized.

また、電動車両１０は、有線または無線などの通信回線４０を介して、後述する携帯端末３０との信号の授受を可能にする接続インタフェース１５を備えている。接続インタフェース１５の具体例としては、有線接続であれば、車両に標準的に装備されている診断用のＯＢＤ（On-board diagnostics）−ＩＩコネクタなどであり、無線接続であれば、Bluetooth（登録商標）やＷｉ−Ｆｉなどの近距離無線インタフェースである。 The electric vehicle 10 also includes a connection interface 15 that enables transmission / reception of signals to / from a portable terminal 30 to be described later via a wired or wireless communication line 40. A specific example of the connection interface 15 is a diagnostic OBD (On-board diagnostics) -II connector or the like that is standard on a vehicle if wired connection, and Bluetooth (registration) if wireless connection. (Trademark) and Wi-Fi.

また、電動車両１０は、電動車両１０側の判断で、携帯端末３０との接続を強制的に切断するための携帯端末切断部１６を備えている。これは、車載機器内のプログラムが車両状態に応じて判断して切断する構成としても良いし、電動車両１０のユーザが操作ボタンなどを操作することで携帯端末切断部１６が動作して切断する構成としても良い。 In addition, the electric vehicle 10 includes a mobile terminal disconnecting unit 16 for forcibly disconnecting the connection with the mobile terminal 30 based on the determination on the electric vehicle 10 side. This may be configured such that the program in the in-vehicle device determines and disconnects according to the vehicle state, or the user of the electric vehicle 10 operates and disconnects the mobile terminal cutting unit 16 by operating the operation button or the like. It is good also as a structure.

携帯端末切断部１６を備えることで、ユーザが最適制御を臨まない場合にはユーザが瞬時に解除することができ、また、車載機器にとって望ましくない制御になっている場合は、車載機器が自動的に最適制御を解除することができる。 By providing the mobile terminal cutting unit 16, when the user does not take optimum control, the user can immediately release, and when the control is not desirable for the vehicle-mounted device, the vehicle-mounted device automatically The optimal control can be canceled.

ＥＭＳ２０は、工場や家庭における電力需要を監視しながら、消費電力のピークが発生しないように消費機器への電力供給やＰＶ発電量、蓄電池への充放電を制御して、需要家におけるピークカットやピークシフトなどを行って電力の平準化を行う。 The EMS 20 monitors power demand in factories and homes, controls the power supply to consumer devices, the amount of PV power generation, and the charge / discharge to the storage battery so that the peak of power consumption does not occur. The power is leveled by performing a peak shift.

ＥＭＳ２０は、通信部２１、電力使用量予測部２２、ＰＶ発電量予測部２３、電動車両利用計画取得部２４、バッテリ充放電計画策定部２５および充放電装置制御部２６を備えている。なお、ＥＭＳ２０の電力使用量予測部２２、ＰＶ発電量予測部２３、電動車両利用計画取得部２４、バッテリ充放電計画策定部２５および充放電装置制御部２６は、マイクロコンピュータやＤＳＰ（Digital signal Processor）等のマイクロプロセッサ上でプログラムが動作することで機能する機能ブロックである。 The EMS 20 includes a communication unit 21, a power usage amount prediction unit 22, a PV power generation amount prediction unit 23, an electric vehicle utilization plan acquisition unit 24, a battery charge / discharge plan formulation unit 25, and a charge / discharge device control unit 26. Note that the power usage amount prediction unit 22, the PV power generation amount prediction unit 23, the electric vehicle utilization plan acquisition unit 24, the battery charge / discharge plan formulation unit 25, and the charge / discharge device control unit 26 of the EMS 20 may be a microcomputer or a DSP (Digital signal Processor). ) And the like, which are functional blocks that function when the program runs on the microprocessor.

通信部２１は、インターネット回線５１、もしくは公衆無線回線５０を介してインターネット６０に接続し、天候や気温、電力会社の電力供給情報などの取得や、公衆無線回線５０を介して、後述する携帯端末３０との通信を行う。 The communication unit 21 is connected to the Internet 60 via the Internet line 51 or the public wireless line 50, acquires the weather, temperature, power supply information of the electric power company, etc., and is a portable terminal described later via the public wireless line 50. Communication with 30 is performed.

電力使用量予測部２２は、通信部２１がインターネット６０から取得した気温情報や、過去の使用実績データ（履歴）に基づいて、工場や家庭における電力使用量を所定の時間単位で予測する。なお、過去の使用実績データは、過去に工場や家庭で使用した電力量や、電動車両１０が走行した際の電力使用量を、そのときの気温情報などと関連付けてＥＭＳ２０内の図示されない記憶装置に蓄積されている。 The power usage amount prediction unit 22 predicts the power usage amount in a factory or a home in a predetermined time unit based on temperature information acquired from the Internet 60 by the communication unit 21 or past usage record data (history). The past usage record data is a storage device (not shown) in the EMS 20 that associates the amount of power used at the factory or home in the past or the amount of power used when the electric vehicle 10 travels with the temperature information at that time. Have been accumulated.

ＰＶ発電量予測部２３は、通信部２１がインターネット６０から取得した天候情報や、過去の発電実績データ（履歴）に基づいて、ＰＶによる発電量を所定の時間単位で予測する。なお、過去の発電実績データは、過去にＰＶ装置が発電した際の発電量を、そのときの気候情報などと関連付けてＥＭＳ２０内の図示されない記憶装置に蓄積されている。 The PV power generation amount prediction unit 23 predicts the PV power generation amount in a predetermined time unit based on weather information acquired from the Internet 60 by the communication unit 21 and past power generation result data (history). The past power generation result data is stored in a storage device (not shown) in the EMS 20 in association with the amount of power generated when the PV device has generated power in the past with the climate information at that time.

電動車両利用計画取得部２４は、電動車両１０の利用開始時刻と利用開始時希望ＳＯＣ、利用終了（到着）時刻と到着時予測ＳＯＣを取得する。取得する方法は、電動車両１０の出発前であれば、ユーザに、予め利用開始時刻と利用開始時希望ＳＯＣ、行き先などを入力させ、ルート検索によって消費電力量や走行時間を推定して、到着時刻と到着時予測ＳＯＣを取得するようにすれば良い。また、電動車両１０が走行中であれば、通信部２１を使い、公衆無線回線５０を介して携帯端末３０からユーザに行き先を入力させるなどして取得すれば良い。 The electric vehicle use plan acquisition unit 24 acquires the use start time of the electric vehicle 10 and the desired SOC at the start of use, the use end (arrival) time, and the predicted SOC at the time of arrival. If the electric vehicle 10 is before the departure, the user inputs the use start time, the desired SOC at the start of use, the destination, etc. in advance, estimates the power consumption and travel time by route search, and arrives. What is necessary is just to acquire time and prediction SOC at the time of arrival. Further, if the electric vehicle 10 is traveling, the information may be obtained by using the communication unit 21 and allowing the user to input a destination from the portable terminal 30 via the public wireless line 50.

バッテリ充放電計画策定部２５は、上記で得られた、工場や家庭における電力使用量予測、ＰＶ発電量予測および電動車両利用計画に基づいて、エネルギーマネジメント（ピークカット、ピークシフトを含む電力平準化）に必要なバッテリ充放電計画を策定する。 The battery charge / discharge plan formulation unit 25 performs energy management (power leveling including peak cut and peak shift) based on the power consumption prediction, the PV power generation amount prediction, and the electric vehicle use plan obtained in the above. ) Develop a battery charge / discharge plan necessary for

充放電装置制御部２６は、バッテリ充放電計画策定部２５で策定されたバッテリ充放電計画に従って、充放電装置２７を制御し、コネクタＣＮ１に接続された電動車両１０のバッテリ１１の充放電を制御する。 The charging / discharging device control unit 26 controls the charging / discharging device 27 according to the battery charging / discharging plan formulated by the battery charging / discharging plan formulation unit 25, and controls charging / discharging of the battery 11 of the electric vehicle 10 connected to the connector CN1. To do.

なお、バッテリ充放電計画策定部２５は、電動車両１０が走行中であれば、バッテリ充放電計画における到着時刻や到着時ＳＯＣ予測値を指示値とし、通信部２１を介して携帯端末３０に送信する。 If the electric vehicle 10 is traveling, the battery charge / discharge plan formulation unit 25 uses the arrival time in the battery charge / discharge plan and the predicted SOC value upon arrival as an instruction value, and transmits it to the portable terminal 30 via the communication unit 21. To do.

携帯端末３０は、より具体的には、電動車両１０のユーザが所有する携帯電話やスマートフォン、タブレット型コンピュータなどであり、公衆無線回線５０を使った無線通信機能や、公衆無線回線５０を介してインターネット６０に接続する機能を持っている。なお、携帯端末３０は、ユーザによって電動車両１０に持ち込まれ、走行中は共に移動しているものとする。 More specifically, the mobile terminal 30 is a mobile phone, a smart phone, a tablet computer, or the like owned by the user of the electric vehicle 10, and the wireless communication function using the public wireless line 50 or the public wireless line 50 is used. It has a function of connecting to the Internet 60. It is assumed that the mobile terminal 30 is brought into the electric vehicle 10 by the user and is moving together while traveling.

携帯端末３０は、通信部３１、制約条件・目標値作成部３２、ユーザインタフェース３３、最適制御計画策定部３４、電動車両制御部３５、電動車両接続部３６および接続インタフェース３７を備えている。なお、制約条件・目標値作成部３２、最適制御計画策定部３４、電動車両制御部３５および電動車両接続部３６は、マイクロコンピュータやＤＳＰ等のマイクロプロセッサ上でプログラムが動作することで機能する機能ブロックであり、より具体的には、スマートフォンのアプリなどによる実現形態が考えられる。 The portable terminal 30 includes a communication unit 31, a constraint condition / target value creation unit 32, a user interface 33, an optimum control plan formulation unit 34, an electric vehicle control unit 35, an electric vehicle connection unit 36, and a connection interface 37. Note that the constraint condition / target value creation unit 32, the optimal control plan formulation unit 34, the electric vehicle control unit 35, and the electric vehicle connection unit 36 function by operating a program on a microprocessor such as a microcomputer or DSP. More specifically, it is a block, and more specifically, a form of realization using a smartphone application or the like can be considered.

通信部３１は、公衆無線回線５０を使った通信機能を有しており、公衆無線回線５０は、例えば３ＧやＬＴＥなどのモバイルネットワーク（携帯電話回線）である。 The communication unit 31 has a communication function using the public wireless line 50, and the public wireless line 50 is a mobile network (cellular phone line) such as 3G or LTE.

制約条件・目標値作成部３２は、通信部３１やユーザインタフェース３３を介して、ＥＭＳ２０やインターネット６０、電動車両１０のユーザから得た情報に基づいて制御制約条件と制御目標値を設定する。 The constraint condition / target value creation unit 32 sets the control constraint condition and the control target value based on information obtained from the user of the EMS 20, the Internet 60, and the electric vehicle 10 via the communication unit 31 and the user interface 33.

最適制御計画策定部３４は、制約条件・目標値作成部３２で設定された制御制約条件と制御目標値に基づいて、制御制約条件を満足しつつ制御目標値が得られるような電動車両の最適制御計画を策定する。 Based on the control constraint condition and the control target value set by the constraint condition / target value creation unit 32, the optimal control plan formulation unit 34 optimizes the electric vehicle so that the control target value can be obtained while satisfying the control constraint condition. Develop a control plan.

電動車両制御部３５は、最適制御計画策定部３４で策定した最適制御計画に従い、電動車両１０の機器に対して制御指示を行う。 The electric vehicle control unit 35 issues a control instruction to the equipment of the electric vehicle 10 according to the optimum control plan formulated by the optimum control plan formulation unit 34.

電動車両接続部３６は、接続インタフェース３７によって、電動車両１０の接続インタフェース１５と接続を確立するためのプロトコル（接続手順を記載したプログラム）を実行する。 The electric vehicle connection unit 36 executes a protocol (a program describing a connection procedure) for establishing a connection with the connection interface 15 of the electric vehicle 10 through the connection interface 37.

接続インタフェース３７は、有線または無線などの通信回線４０を介して、電動車両１０との信号の授受を可能にする部位であり、接続インタフェース３７の具体例としては、有線接続であれば、車両に標準的に装備されている診断用のＯＢＤ−ＩＩコネクタなどであり、無線接続であれば、Bluetooth（登録商標）やＷｉ−Ｆｉなどの近距離無線インタフェースである。 The connection interface 37 is a part that enables transmission and reception of signals to and from the electric vehicle 10 via a wired or wireless communication line 40. As a specific example of the connection interface 37, a wired connection can be used for the vehicle. It is a diagnostic OBD-II connector or the like that is provided as standard, and if it is a wireless connection, it is a short-range wireless interface such as Bluetooth (registered trademark) or Wi-Fi.

次に、図２に示すブロック図を用いて、最適制御計画策定部３４の構成について説明する。図２に示すように、最適制御計画策定部３４は、走行ルート情報取得部３４１、パラメータ設定部３４２、エネルギー収支演算部３４３および最適化問題解決部３４４を備えている。 Next, the configuration of the optimum control plan formulation unit 34 will be described using the block diagram shown in FIG. As shown in FIG. 2, the optimal control plan formulation unit 34 includes a travel route information acquisition unit 341, a parameter setting unit 342, an energy balance calculation unit 343, and an optimization problem solving unit 344.

走行ルート情報取得部３４１は、図示しないナビゲーションシステムからの走行ルートの取得や、インターネット６０から、走行ルート情報（走行距離、道路勾配や渋滞情報、天候や気温情報）の取得を行う。 The travel route information acquisition unit 341 acquires a travel route from a navigation system (not shown) and acquires travel route information (travel distance, road gradient, traffic jam information, weather and temperature information) from the Internet 60.

ここで、走行距離、道路勾配や渋滞情報は、電動車両１０の走行に影響を与える情報であり、電動車両１０の運動エネルギーに関する情報であると言うことができ、また、天候や気温情報は、電動車両１０の補機、例えばエアコンを使用するか否かの判断材料となる情報であり、エアコンを使用する場合にはエネルギー消費が発生するので、補機の消費エネルギーに関連する情報であると言える。これらを取得することで補機の消費エネルギーを考慮した最適制御計画の策定が可能となる。 Here, the travel distance, road gradient, and traffic jam information are information that affects the travel of the electric vehicle 10, and can be said to be information related to the kinetic energy of the electric vehicle 10, and the weather and temperature information are It is information used to determine whether or not to use an auxiliary machine of the electric vehicle 10, for example, an air conditioner. When the air conditioner is used, energy consumption occurs. Therefore, the information is related to the energy consumption of the auxiliary machine. I can say that. By obtaining these, it is possible to formulate an optimal control plan that takes into account the energy consumption of auxiliary equipment.

パラメータ設定部３４２は、走行ルート情報から得られた道路勾配や渋滞情報などに基づく時系列の車速変化データの作成や、天候や気温情報などに基づく時系列の温度変化データの作成を行う。 The parameter setting unit 342 creates time-series vehicle speed change data based on the road gradient and traffic jam information obtained from the travel route information, and creates time-series temperature change data based on the weather and temperature information.

エネルギー収支演算部３４３は、電動車両１０におけるエネルギーフローを数式化したエネルギー収支演算モデルを保持している。例えば、車両の走行時のエネルギーフローの数式としては、運動方程式による駆動時の消費エネルギー演算式や回生時の生成エネルギー演算式が挙げられ、また、空調利用時のエネルギーフローの数式としては、熱力学式による空調の消費エネルギー演算式などが挙げられ、これらのエネルギー収支が演算可能なように各々関連付けされている。これにより、駆動時の消費エネルギーや回生時の生成エネルギーおよび空調の消費エネルギーを考慮したエネルギー収支演算モデルを作成することができる。 The energy balance calculation unit 343 holds an energy balance calculation model that formulates the energy flow in the electric vehicle 10. For example, formulas for energy flow when the vehicle is traveling include formulas for calculating energy consumption during driving and formulas for generating energy during regeneration based on the equation of motion, and formulas for calculating energy flow when using air conditioning. An energy consumption calculation formula for air conditioning based on a dynamic formula is cited, and these energy balances are associated with each other so that they can be calculated. Thereby, the energy balance calculation model which considered the consumption energy at the time of a drive, the generation energy at the time of regeneration, and the consumption energy of an air conditioning can be created.

パラメータ設定部３４２が作成した時系列の速度変化データと外部温度変化データとはエネルギー収支演算部３４３に与えられ、パラメータ値としてエネルギー収支演算モデルに設定され、当該エネルギー収支演算モデルは最適化問題解決部３４４に与えられる。 The time-series speed change data and external temperature change data created by the parameter setting unit 342 are given to the energy balance calculation unit 343 and set as parameter values in the energy balance calculation model, and the energy balance calculation model solves the optimization problem. Part 344.

最適化問題解決部３４４においては、制約条件・目標値作成部３２が作成した制約条件を満たしつつ、制御目標値が得られるような、エネルギー収支演算モデルの変数の解（の集合）を導出し、得られた解（の集合）を最適制御計画の計画値として、電動車両制御部３５に入力する。 The optimization problem solving unit 344 derives a solution (or set) of variables of the energy balance calculation model so that the control target value can be obtained while satisfying the constraint condition created by the constraint condition / target value creation unit 32. The obtained solution (set) is input to the electric vehicle control unit 35 as the plan value of the optimum control plan.

＜動作＞
次に、電動車両管理システム１００の動作について、図３および図４に示すフローチャートを用いて説明する。 <Operation>
Next, the operation of the electric vehicle management system 100 will be described using the flowcharts shown in FIGS. 3 and 4.

＜バッテリ充放電計画策定＞
図３は、ＥＭＳ２０におけるバッテリ充放電計画策定処理を示すフローチャートである。処理を開始すると、まず、ＥＭＳ２０は通信部２１を使って、インターネット６０から天候や気温情報などの家庭や工場での電力使用量予測やＰＶ装置の出力予測に必要な情報を収集する（ステップＳ１０１）。 <Battery charge / discharge plan formulation>
FIG. 3 is a flowchart showing battery charge / discharge plan formulation processing in the EMS 20. When the process is started, first, the EMS 20 uses the communication unit 21 to collect information necessary for predicting the power consumption in the home or factory, such as weather and temperature information, and the output prediction of the PV device, from the Internet 60 (step S101). ).

次に、電力使用量予測部２２は、ステップＳ１０１で収集した気温情報や、ＥＭＳ２０に蓄積された過去の使用実績データ（履歴）に基づいて、家庭や工場の電力使用量の予測を行う（ステップＳ１０２）。 Next, the power usage amount predicting unit 22 predicts the power usage amount of the home or the factory based on the temperature information collected in step S101 and the past usage record data (history) accumulated in the EMS 20 (step). S102).

次に、ＰＶ発電量予測部２３は、ステップＳ１０１で収集した天候情報や、ＥＭＳ２０に蓄積された過去の発電実績データ履歴に基づいて、家庭や工場のＰＶ装置による発電量の予測を行う（ステップＳ１０３）。 Next, the PV power generation amount prediction unit 23 predicts the power generation amount by the PV device at home or factory based on the weather information collected in step S101 and the past power generation result data history accumulated in the EMS 20 (step S103).

次に、電動車両利用計画取得部２４は、ユーザが事前に入力した出発時刻、出発時ＳＯＣおよび目的地情報から、到着時刻および到着時ＳＯＣを演算するか、あるいは、走行中の車両内にある携帯端末３０から送信される到着時刻および到着時ＳＯＣを取得するなどして、電動車両利用計画を取得する（ステップＳ１０４）。 Next, the electric vehicle utilization plan acquisition unit 24 calculates the arrival time and arrival time SOC from the departure time, departure time SOC and destination information input in advance by the user, or is in the traveling vehicle. An electric vehicle utilization plan is acquired by acquiring the arrival time and arrival time SOC transmitted from the portable terminal 30 (step S104).

次に、バッテリ充放電計画策定部２５は、家庭や工場の電力使用量予測やＰＶ装置の発電量予測、電動車両利用計画に基づいて、ピークシフトやピークカットを含む電力平準化を実行するためのバッテリ充放電計画を策定する（ステップＳ１０５）。 Next, the battery charge / discharge plan formulation unit 25 executes power leveling including peak shift and peak cut based on the prediction of the power consumption of the home or factory, the prediction of the power generation amount of the PV device, and the electric vehicle usage plan. The battery charge / discharge plan is formulated (step S105).

ステップＳ１０６では、バッテリ充放電の対象となる電動車両１０がコネクタＣＮ１を介して充放電可能か否かが判定され、可能（電動車両１０が家庭や工場に接続中）と判定された場合はステップＳ１０７に進み、不可能（電動車両１０が走行中）と判定された場合はステップＳ１０８に進む。なお、ステップＳ１０６の判定は、ＥＭＳ２０中の図示されない制御部が行う。なお、当該制御部は、通信部２１、電力使用量予測部２２、ＰＶ発電量予測部２３、電動車両利用計画取得部２４、バッテリ充放電計画策定部２５および充放電装置制御部２６を統括的に制御し、マイクロプロセッサ上でプログラムが動作することで機能する機能ブロックである。 In step S106, it is determined whether or not the electric vehicle 10 to be charged / discharged can be charged / discharged via the connector CN1, and if it is determined that the electric vehicle 10 is being connected to a home or factory, the step is performed. The process proceeds to S107, and if it is determined that it is impossible (the electric vehicle 10 is traveling), the process proceeds to step S108. Note that the determination in step S106 is performed by a control unit (not shown) in the EMS 20. In addition, the said control part unifies the communication part 21, the electric power usage-amount prediction part 22, the PV electric power generation amount prediction part 23, the electric vehicle utilization plan acquisition part 24, the battery charging / discharging plan formulation part 25, and the charging / discharging apparatus control part 26. It is a functional block that functions as a result of a program running on a microprocessor.

ステップＳ１０７では、充放電装置制御部２６は充放電装置２７を制御し、電動車両１０のバッテリをバッテリ充放電計画どおりに充放電制御し、一連の処理を終了する。 In step S107, the charging / discharging device control unit 26 controls the charging / discharging device 27, performs charging / discharging control of the battery of the electric vehicle 10 according to the battery charging / discharging plan, and ends the series of processes.

一方、ステップＳ１０８では、バッテリ充放電計画策定部２５は、バッテリ充放電計画に従い、電動車両１０の到着時刻と希望ＳＯＣの指示値を、通信部２１を使って対象となる電動車両１０内の携帯端末３０に送信し、一連の処理を終了する。 On the other hand, in step S <b> 108, the battery charge / discharge plan formulation unit 25 uses the communication unit 21 to indicate the arrival time of the electric vehicle 10 and the indicated value of the desired SOC in accordance with the battery charge / discharge plan. It transmits to the terminal 30, and a series of processes are complete | finished.

上述したＥＭＳ２０におけるバッテリ充放電計画策定処理は周期的に実行され、制御途中に状態変化があっても、再計画によって変化が吸収される。 The battery charge / discharge plan formulation process in the EMS 20 described above is periodically executed, and even if there is a change in state during the control, the change is absorbed by the re-plan.

＜携帯端末による最適制御計画策定および制御＞
図４は、ユーザによって電動車両１０内に持ち込まれた携帯端末３０による、電動車両１０内の機器の最適制御計画策定処理および制御処理を示すフローチャートである。 <Development and control of optimal control plans using mobile devices>
FIG. 4 is a flowchart showing an optimal control plan formulation process and a control process for devices in the electric vehicle 10 by the mobile terminal 30 brought into the electric vehicle 10 by the user.

処理を開始すると、まず、携帯端末３０の制約条件・目標値作成部３２は、図３に示したステップＳ１０８でＥＭＳ２０から送信された到着時刻と希望ＳＯＣの指示値を、通信部３１を介して受信する（ステップＳ２０１）。 When the processing is started, first, the constraint condition / target value creation unit 32 of the mobile terminal 30 sends the arrival time and desired SOC indication value transmitted from the EMS 20 in step S108 shown in FIG. Receive (step S201).

制約条件・目標値作成部３２は、予めユーザインタフェース３３を介してユーザから入力された意向情報と、ステップＳ２０１で得た到着時刻および希望ＳＯＣの指示値とに基づいて制御制約条件および制御目標値を作成する（ステップＳ２０２）。 The constraint condition / target value creating unit 32 controls the control constraint condition and the control target value based on the intention information input in advance from the user via the user interface 33, and the indication value of the arrival time and the desired SOC obtained in step S201. Is created (step S202).

次に、最適制御計画策定部３４の走行ルート情報取得部３４１（図２）は、現在地から目的地までの走行ルートにおける情報を、自身の地図情報や、あるいは通信部３１を使い公衆無線回線５０を経由してインターネット６０などから取得する（ステップＳ２０３）。これにより、電動車両１０が走行中に最適制御計画を策定することができる。 Next, the travel route information acquisition unit 341 (FIG. 2) of the optimum control plan formulation unit 34 uses information about the travel route from the current location to the destination, its own map information, or the public wireless line 50 using the communication unit 31. Via the Internet 60 and the like (step S203). Thereby, the optimal control plan can be formulated while the electric vehicle 10 is traveling.

次に、最適制御計画策定部３４のパラメータ設定部３４２（図２）は、ステップＳ２０３で得られた走行ルート情報に基づいて走行時の車速変化などのパラメータ値を抽出し、エネルギー収支演算部３４３（図２）においてエネルギー収支演算モデルに設定する（ステップＳ２０４）。 Next, the parameter setting unit 342 (FIG. 2) of the optimal control plan formulation unit 34 extracts parameter values such as a change in vehicle speed during travel based on the travel route information obtained in step S203, and an energy balance calculation unit 343. In FIG. 2, the energy balance calculation model is set (step S204).

次に、最適制御計画策定部３４の最適化問題解決部３４４は、エネルギー収支演算モデルを用いた演算結果が、制御制約条件のもとで制御目標値となるように、最適化問題を解くための演算を実行する（ステップＳ２０５）。 Next, the optimization problem solving unit 344 of the optimal control plan formulation unit 34 solves the optimization problem so that the calculation result using the energy balance calculation model becomes the control target value under the control constraint condition. The above calculation is executed (step S205).

その後、電動車両制御部３５は、最適化問題解決部３４４の出力から得られた解（の集合）である最適制御計画の計画値に基づいて各車載機器の制御指示値を生成し、無線または有線ラインなどの通信回線４０を介して、電動車両１０の各機器に与えて制御を行う（ステップＳ２０６）。 Thereafter, the electric vehicle control unit 35 generates a control instruction value for each in-vehicle device based on the plan value of the optimal control plan, which is a solution (set) obtained from the output of the optimization problem solving unit 344, and wirelessly or Control is provided to each device of the electric vehicle 10 via the communication line 40 such as a wired line (step S206).

次に、最適制御計画策定部３４は、ステップＳ２０６で得られた最適制御計画に基づいて予測される到着時刻と到着時ＳＯＣの値を、通信部３１を介してＥＭＳ２０に送信し（ステップＳ２０７）、一連の処理を終了する。 Next, the optimal control plan formulation unit 34 transmits the arrival time predicted based on the optimal control plan obtained in step S206 and the value of the arrival time SOC to the EMS 20 via the communication unit 31 (step S207). Then, a series of processing is completed.

なお、上述した携帯端末３０における電動車両１０内の機器の最適制御計画策定処理および制御処理は周期的に実行され、制御途中で状態変化があっても、再計画によって変化が吸収される。 In addition, the optimal control plan formulation process and the control process for the devices in the electric vehicle 10 in the portable terminal 30 described above are periodically executed, and even if there is a change in the state during the control, the change is absorbed by the re-planning.

以上説明した図３および図４に示すフローチャートの各ステップを実行することにより、ＥＭＳ２０が策定したバッテリ充放電計画にある電動車両１０の到着時刻および到着時ＳＯＣを指示値として、電動車両１０に持ち込まれたユーザの携帯端末３０が、電動車両１０の最適計画を策定し制御することで、電動車両１０は、ＥＭＳ２０の充放電計画にある到着予想時刻と到着時ＳＯＣどおりに到着することができ、ＥＭＳ２０はより正確なエネルギーマネジメントが可能になる。 By executing the steps of the flowcharts shown in FIGS. 3 and 4 described above, the arrival time and the arrival time SOC of the electric vehicle 10 in the battery charge / discharge plan formulated by the EMS 20 are brought into the electric vehicle 10 as instruction values. The user's mobile terminal 30 can formulate and control the optimum plan of the electric vehicle 10 so that the electric vehicle 10 can arrive according to the estimated arrival time and the arrival time SOC in the charge / discharge plan of the EMS 20, The EMS 20 enables more accurate energy management.

＜最適化問題の解決処理の一例＞
次に、最適計画の策定、すなわち最適化問題の解決処理の一例について、図１〜図４を参照しつつ、図５〜図１４および数式を用いて説明する。 <An example of optimization problem solution processing>
Next, an example of an optimization plan formulation, that is, an optimization problem solution process will be described with reference to FIGS. 1 to 4 and FIGS.

以下に示す数式（１）は、電動車両１０のエネルギーフローを表すエネルギー収支演算モデルを示している。 The following formula (1) represents an energy balance calculation model representing the energy flow of the electric vehicle 10.

上記数式（１）において、Ｐ_ｏｕｔ（ｎ）は、ある時刻ｎにおける電動車両１０の消費電力である。また、Ｐ_Ｄｒｖ（ｎ）は、ある時刻ｎにおける電動車両１０の駆動により消費される電力であり、Ｐ_ＡＣ（ｎ）は、ある時刻ｎにおける電動車両１０の空調により消費される空調電力であり、Ｐ_{Ｒｅｇｅｎ}（ｎ）は、ある時刻ｎにおける電動車両１０の回生電力である。 In the above formula (1), P _out (n) is the power consumption of the electric vehicle 10 at a certain time n. P _Drv (n) is power consumed by driving the electric vehicle 10 at a certain time n, and P _AC (n) is air conditioning power consumed by air conditioning of the electric vehicle 10 at a certain time n. , P _Regen (n) is the regenerative power of the electric vehicle 10 at a certain time n.

また、Ｐ_Ｄｒｖ（ｎ）、Ｐ_ＡＣ（ｎ）およびＰ_{Ｒｅｇｅｎ}（ｎ）は、それぞれ以下の数式（２）、（３）および（４）で定義される。 P _Drv (n), P _AC (n), and P _Regen (n) are defined by the following formulas (2), (3), and (4), respectively.

数式（２）におけるΔｈ（ｎ）は、ある時刻ｎにおける道路の高さをｈ（ｎ）とした場合の道路高さの偏差を表す。また、ｋ_Ｄｒｖは、道路高さの偏差Δｈ（ｎ）がある道路を一定速度で走行する際に必要な電力係数であり、ｋ_{Ｄｌｏｓｓ}は、一定速度で走行する際に消費する電力である。すなわち、数式（２）は、高低差のある道路を一定速度で走行する場合の電動車両１０の消費電力を表すモデルである。 Δh (n) in Expression (2) represents a deviation in road height when the road height at a certain time n is set to h (n). Further, k _Drv is a power coefficient required when traveling at a constant speed on a road having a road height deviation Δh (n), and k _Dloss is power consumed when traveling at a constant speed. That is, Equation (2) is a model representing the power consumption of the electric vehicle 10 when traveling on a road with a difference in elevation at a constant speed.

数式（３）におけるΔＴ（ｎ）は、ある時刻ｎにおける車室温度をＴ（ｎ）とした場合の車室温度の変化を表す。また、ｋ_ＡＣは、ある電力を消費した際の温度変化を示す係数であり、ｋ_{Ｔｌｏｓｓ}は、自然放熱によって車室温度が下がる状態を一定の勾配として定義した係数である。すなわち、数式（３）は、車室温度をΔＴ（ｎ）変化させるのに必要な消費電力を表すモデルである。 ΔT (n) in Expression (3) represents a change in the passenger compartment temperature when the passenger compartment temperature at a certain time n is T (n). K _AC is a coefficient indicating a temperature change when a certain amount of electric power is consumed, and k _Tloss is a coefficient defining a state in which the passenger compartment temperature is lowered by natural heat radiation as a constant gradient. That is, Equation (3) is a model that represents power consumption required to change the passenger compartment temperature by ΔT (n).

また、数式（４）におけるｋ_{Ｒｅｇｅｎ}は、道路高さの偏差Δｈがある場合に一定速度で回生する際に発生する電力係数である。すなわち、数式（４）は、高低差のある道路を一定速度で走行した場合の電動車両１０の回生電力を表すモデルである。 Further, k _Regen in Expression (4) is a power coefficient generated when regeneration is performed at a constant speed when there is a road height deviation Δh. That is, Formula (4) is a model representing the regenerative power of the electric vehicle 10 when traveling on a road with a difference in elevation at a constant speed.

また、道路高さの偏差Δｈ（ｎ）および車室温度の変化ΔＴ（ｎ）は、それぞれ以下の数式（５）および（６）で定義される。 Further, the road height deviation Δh (n) and the passenger compartment temperature change ΔT (n) are defined by the following equations (5) and (6), respectively.

図５は、最適制御計画策定部３４の走行ルート情報取得部３４１で取得される走行ルート情報の１つである高低差情報の一例を示すグラフであり、横軸に時刻ｎ（分）を示し、縦軸に高さｈ（ｍ）を示している。 FIG. 5 is a graph showing an example of height difference information that is one of the travel route information acquired by the travel route information acquisition unit 341 of the optimal control plan formulation unit 34, and the horizontal axis indicates time n (minutes). The vertical axis represents the height h (m).

図５においては、４分間の平地走行をした後、時刻４分〜８分の間で高低差５ｍの坂を上り、３分間の平地走行をした後、１１分〜１６分の間で坂を下り、その後４分間の平地走行を行うという動作を示している。 In Fig.5, after running on flat ground for 4 minutes, climb a hill with a height difference of 5 m between 4 minutes and 8 minutes at time, and then run on a slope between 11 minutes and 16 minutes after running on a flat ground for 3 minutes. It shows the operation of going down and running on a flat ground for 4 minutes.

また、図６は、電力係数ｋ_Ｄｒｖ＝８、一定速度で走行する際の消費電力ｋ_{Ｄｌｏｓｓ}＝１０、道路高さの偏差Δｈがある場合の電力係数ｋ_{Ｒｅｇｅｎ}＝５とした場合に、図５に示した走行ルートを一定速度で走行する場合の力行電力Ｐ_Ｄｒｖおよび回生電力Ｐ_{Ｒｅｇｅｎ}（ｋＷ）を表すグラフである。 FIG. 6 shows the case where the power coefficient k _Drv = 8, the power consumption k _Dloss = 10 when traveling at a constant speed, and the power coefficient k _Regen = 5 when there is a road height deviation Δh. 6 is a graph showing power running power P _Drv and regenerative power P _Regen (kW) when traveling at a constant speed along the travel route shown in FIG.

図６においては、時刻０分〜４分と、８分〜１１分、１６分〜２０分の間で電力消費を行いながら平地を走行し、時刻４分〜８分の間で、電力消費を行いながら坂を上り、１１分〜１６分の間で坂を下るが、下り坂の間ではブレーキ動作による回生により回生電力が生じることが示されている。 In FIG. 6, the vehicle travels on the flat ground while consuming power between 0 minutes to 4 minutes, 8 minutes to 11 minutes, and 16 minutes to 20 minutes, and power consumption is between 4 minutes and 8 minutes. While going up the hill while going down and going down the hill between 11 and 16 minutes, it is shown that regenerative electric power is generated during the downhill by regenerative braking.

また、図７は、温度変化係数ｋ_ＡＣ＝０．５、車室温度の低下係数ｋ_{Ｔｌｏｓｓ}＝０．５とし、環境温度を２２℃一定とした場合の車室温度を示すグラフであり、横軸に時刻ｎ（分）を示し、縦軸に室温Ｔ（℃）を示している。 FIG. 7 is a graph showing the passenger compartment temperature when the temperature change coefficient k _AC = 0.5, the passenger compartment temperature decrease coefficient k _Tloss = 0.5, and the ambient temperature is constant at 22 ° C. The axis represents time n (minutes), and the vertical axis represents room temperature T (° C.).

図７において、時刻０分〜２分の間に、室温を２０℃から２２℃までに高めた後は、以後、２２℃を保って走行を続けている。 In FIG. 7, after raising the room temperature from 20 ° C. to 22 ° C. between time 0 minutes and 2 minutes, the vehicle keeps running at 22 ° C. thereafter.

また、図８は、図７に示した室温制御を行う場合に、空調により消費される空調電力Ｐ_ＡＣを示すグラフであり、横軸に時刻ｎ（分）を示し、縦軸に空調電力Ｐ_ＡＣ（ｋＷ）を示している。 Further, FIG. 8, when performing the room temperature control shown in FIG. 7 is a graph showing the air-conditioning power P _AC consumed by air conditioning, the horizontal axis represents time n (min), the air conditioning on the vertical axis the power P _AC (kW) is shown.

図８において、時刻０分〜２分の間に、最大５ｋＷの電力を使用した後は、消費電力を１ｋＷ程度までに下げ、以後それを保って走行を続けている。 In FIG. 8, after using a maximum of 5 kW between 0 minutes and 2 minutes, the power consumption is reduced to about 1 kW, and the vehicle is kept running after that.

図９は、図５〜８に示した条件下での電動車両１０の消費電力Ｐ_ｏｕｔを表すグラフであり、横軸に時刻ｎ（分）を示し、縦軸に消費電力Ｐ_ｏｕｔを示している。 Figure 9 is a graph showing consumption power P _out of the electric vehicle 10 under the conditions shown in Figures 5-8, the horizontal axis represents time n (min), shows the power P _out to the vertical axis Yes.

図９においては、時刻０分〜４分と、８分〜１１分、１６分〜２０分の間で電力消費を行いながら平地を走行し、時刻４分〜８分の間で、電力消費を行いながら坂を上り、１１分〜１６分の間で坂を下るが、下り坂の間ではブレーキ動作による回生により回生電力が生じることが示されており、この走行によって消費した電力量は６４．７ｋＷｈである。 In FIG. 9, the vehicle travels on the ground while consuming power between 0 minutes to 4 minutes, 8 minutes to 11 minutes, and 16 minutes to 20 minutes, and power consumption is between 4 minutes and 8 minutes. While going up the hill while going down and going down the hill between 11 and 16 minutes, it is shown that regenerative power is generated by regenerative braking during the downhill, and the amount of power consumed by this running is 64. 7 kWh.

ここで、電動車両１０のバッテリ１１の容量Ｃ_Ｆｕｌｌ＝７３ｋＷｈ、また、電力変換部１２とモータ／ジェネレータ１３の性能（定格）が最大２０ｋＷであると仮定し、さらに、ＥＭＳ２０からの到着時ＳＯＣの指示値Ｃ_{Ｔａｒｇｅｔ}＝１０ｋＷｈであったとする。 Here, it is assumed that the capacity C _Full of the battery 11 of the electric vehicle 10 is 73 kWh, and the performance (rated) of the power conversion unit 12 and the motor / generator 13 is 20 kW at the maximum. It is assumed that the instruction value C _Target = 10 kWh.

一方で、ユーザが、室温の変化を２２℃±２℃まで許容することを携帯端末３０のユーザインタフェース３３を介して入力したとすると、携帯端末３０の制約条件・目標値作成部３２は、以下の数式（７）および（８）で示される制約条件を設定し、数式（９）で示される目的関数を設定する。 On the other hand, if the user inputs that the change in room temperature is allowed to 22 ° C. ± 2 ° C. via the user interface 33 of the mobile terminal 30, the constraint condition / target value creation unit 32 of the mobile terminal 30 (7) and (8) are set as constraint conditions, and an objective function is set up as shown in Equation (9).

そして、最適制御計画策定部３４の最適化問題解決部３４４は、上記制約条件を満足しつつ最小の制御目標値Ｚを得られるように、数式（１）のエネルギー収支演算モデルの変数ΔＴ（ｎ）を求める、すなわち最適化問題を解く。 Then, the optimization problem solving unit 344 of the optimal control plan formulation unit 34 can obtain the minimum control target value Z while satisfying the above-mentioned constraints, and the variable ΔT (n) of the energy balance calculation model of Equation (1). ), That is, solve the optimization problem.

なお、最適化問題の解法には、線形計画法、勾配法、ラグランジュの未定乗数法など公知の手法があるが、何れに限定されるものではない。 There are known methods for solving the optimization problem, such as linear programming, gradient method, Lagrange's undetermined multiplier method, but are not limited thereto.

ここで、最適制御の対象を車室温度とした場合の最適化問題の解（の集合）に基づく電動車両１０の制御の例について、図１０〜図１４を用いて説明する。 Here, an example of the control of the electric vehicle 10 based on the solution (set) of the optimization problem when the object of the optimal control is the passenger compartment temperature will be described with reference to FIGS.

なお、図１０は、図５を用いて説明した走行ルート情報の１つである高低差情報の一例を示すグラフと同じであり、図１１は、図１０に示した走行ルートを一定速度で走行する場合の消費電力Ｐ_Ｄｒｖおよび回生電力Ｐ_{Ｒｅｇｅｎ}（ｋＷ）を表すグラフであり、図６と同じである。 FIG. 10 is the same as the graph showing an example of the height difference information that is one of the travel route information described with reference to FIG. 5, and FIG. 11 travels the travel route shown in FIG. 10 at a constant speed. FIG. 7 is a graph showing power consumption P _Drv and regenerative power P _Regen (kW) in the case of _{performing the} same, and is the same as FIG.

図１２には、最適化問題の解（の集合）として得られた車室温度のグラフを示しており、横軸に時刻ｎ（分）を示し、縦軸に室温Ｔ（℃）を示している。これが、最適制御計画の計画値である。 FIG. 12 shows a graph of the cabin temperature obtained as a solution (set) of the optimization problem, with the horizontal axis indicating time n (minutes) and the vertical axis indicating room temperature T (° C.). Yes. This is the plan value of the optimal control plan.

また、図１３には、図１２に示した室温制御を行う場合の、空調の制御指示値（空調電力）Ｐ_ＡＣを示しており、横軸に時刻ｎ（分）を示し、縦軸に空調電力Ｐ_ＡＣ（ｋＷ）を示している。 Further, in FIG. 13, in the case of performing the room temperature control shown in FIG. 12, the control instruction value of the air-conditioning represents the (air-conditioning power) P _AC, indicates the time n (min) on the horizontal axis, the air conditioner on the vertical axis Electric power P _AC (kW) is shown.

また、図１４には、図１３に示した空調の制御指示値Ｐ_ＡＣに基づく空調制御を行った場合の電動車両１０の消費電力Ｐ_ｏｕｔを示しており、横軸に時刻ｎ（分）を示し、縦軸に消費電力Ｐ_ｏｕｔを示している。 Further, in FIG. 14 shows the power P _out of the electric vehicle 10 in the case of performing air-conditioning control based on the air-conditioning control command value P _AC of shown in FIG. 13, a time n (min) on the abscissa The vertical axis indicates the power consumption _Pout .

図１２に示すように、制御の開始直後に制約条件の最大値（２４℃）まで室温を上げ、その後は下り坂にさしかかるまでは電力消費しないように室温を上昇させることはぜず、下り坂での回生のタイミングに合わせて室温を上げる（電力を消費できる）ように制御している。 As shown in FIG. 12, the room temperature is raised to the maximum value (24 ° C.) of the constraint condition immediately after the start of the control, and then the room temperature is not raised so as not to consume power until the downhill is reached. It is controlled so that the room temperature is raised (electric power can be consumed) in accordance with the timing of regeneration at.

なお、図１２より、室温は２０℃〜２４℃内で変化しており、数式（７）の制約条件を満たし、また、図１４に示されるように、電動車両１０の消費電力Ｐ_ｏｕｔは最大で２０ｋＷ未満であるので数式（８）の制約条件を満たしている。 Note that, from FIG. 12, the room temperature changes within a range of 20 ° C. to 24 ° C., which satisfies the constraint condition of Expression (7), and the electric power consumption P _out of the electric vehicle 10 is maximum as shown in FIG. Therefore, the constraint condition of Expression (8) is satisfied.

このような最適制御を行うことで、数式（９）の制御目標値Ｚは０．３３となり、図９の場合の制御目標値１．６７よりも小さくなる。すなわち、制御目標値Ｚは、電動車両が到着した時のＳＯＣが、ＥＭＳ２０からの到着時ＳＯＣの指示値に最も近くなるように設定した目的関数で表されるので、これを満たすように電動車両１０の空調の出力を制御することで、ＥＭＳ２０が希望する蓄電残量で電動車両１０を帰着させることができる。 By performing such optimal control, the control target value Z of Expression (9) becomes 0.33, which is smaller than the control target value 1.67 in the case of FIG. That is, the control target value Z is expressed by an objective function set so that the SOC when the electric vehicle arrives is closest to the instruction value of the arrival SOC from the EMS 20, so that the electric vehicle satisfies this condition. By controlling the output of the air conditioning 10, the electric vehicle 10 can be brought back with the remaining amount of power storage desired by the EMS 20.

以上説明したように、実施の形態に係る電動車両管理システム１００によれば、ユーザが車両内に持ち込んだ携帯端末３０自身が持つ地図情報、位置情報、天候や渋滞などの周辺状況と車両側情報と合わせて最適制御するので、車両の走行状態（力行、回生、停車、キーオフ）や消費電力、ユーザの運転パターンなどが経路や道路状況、天候などから受ける影響を考慮した最適制御が可能となり、バッテリのＳＯＣを正確に予測することが可能になる。 As described above, according to the electric vehicle management system 100 according to the embodiment, the mobile terminal 30 itself brought into the vehicle by the mobile terminal 30 itself has map information, position information, surrounding conditions such as weather and traffic congestion, and vehicle side information. Optimum control in combination with vehicle driving conditions (powering, regeneration, stopping, key-off), power consumption, user driving patterns, and other factors that are affected by the route, road conditions, weather, etc. are possible. It becomes possible to accurately predict the SOC of the battery.

また、ＥＭＳ２０側ですべての車両について、地図情報や渋滞情報などに基づいたＳＯＣ予測演算を行う必要がなくなり、膨大なデータ管理が不要となる。 Further, it is not necessary to perform SOC prediction calculation based on map information, traffic jam information, etc. for all vehicles on the EMS 20 side, and huge data management becomes unnecessary.

また、ユーザの携帯端末３０が外部との通信インタフェースとなる構成にしたので、ユーザが車両不在時は、車両と外部をつなぐインタフェースがなくなり、外部から通信装置を介して車両に不正アクセスしたり、不正な操作をすることができなくなり、これに対するセキュリティ対策が不要になる。 In addition, since the user's mobile terminal 30 is configured as a communication interface with the outside, when the user is absent from the vehicle, there is no interface connecting the vehicle and the outside, and unauthorized access to the vehicle from the outside via the communication device, Unauthorized operations can no longer be performed, and security measures are not required.

さらに、ユーザの携帯端末３０が、外部との通信や、車両の最適制御計画を策定するので、特定の車両に固定されない構成となり、ユーザが複数台数の車両を所有していても、乗車した車両を最適に制御することが可能になる。また、すべての車両に高価な通信装置を搭載する必要がなくなり、コスト的に安価な構成となる。 Furthermore, since the user's portable terminal 30 formulates an external communication and an optimal vehicle control plan, it is not fixed to a specific vehicle, and even if the user owns a plurality of vehicles, the vehicle on which the user has boarded Can be optimally controlled. Further, it is not necessary to mount an expensive communication device on every vehicle, and the configuration is inexpensive.

＜変形例＞
以上の説明においては、最適制御の対象を車室温度とした場合について説明したが、これは一例に過ぎない。 <Modification>
In the above description, the case where the object of optimal control is the passenger compartment temperature has been described, but this is only an example.

すなわち、走行中における電動車両１０のエネルギー消費要素、例えば、モータ、インバータ、コンバータ、エアコン、パワステなどについても最適制御の対象となり、何れの場合もそれぞれの制御制約条件を満たすように制御目標値（数学的には目的関数）を設定することで、最適化問題の解（の集合）を得るようにすれば良い。 That is, energy consumption factors of the electric vehicle 10 during traveling, for example, motors, inverters, converters, air conditioners, power steering, etc., are also subject to optimal control, and in either case, control target values ( Mathematically, an objective function) may be set to obtain a solution (set) of the optimization problem.

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。 In the present invention, the embodiments can be appropriately modified and omitted within the scope of the invention.

１０電動車両、１１バッテリ、１２モータ／ジェネレータ、２０ＥＭＳ、３０携帯端末、２５充放電計画策定部、３２制約条件・目標値作成部、３３ユーザインタフェース、３４最適制御計画策定部、３６電動車両接続部、５０公衆無線回線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric vehicle, 11 Battery, 12 Motor / generator, 20 EMS, 30 Portable terminal, 25 Charging / discharging plan formulation part, 32 Constraint / target value creation part, 33 User interface, 34 Optimal control plan formulation part, 36 Electric vehicle connection Department, 50 public wireless lines.

Claims

An electric vehicle management system that performs charge / discharge control on the battery of an electric vehicle that drives a motor with electric power charged in the battery to serve as a drive source,
An energy management system having a battery charge / discharge plan formulation unit for formulating a charge / discharge plan for the battery, and controlling charging and discharging of the battery based on the charge / discharge plan;
A portable terminal capable of communicating with the energy management system via a public wireless line;
The portable terminal is
An electric vehicle connection unit that is wired or wirelessly connected to the electric vehicle and performs transmission and reception of signals with the electric vehicle;
A constraint condition / target value creation unit that creates a control constraint condition and a control target value for power control of the electric vehicle based on the charge / discharge plan formulated in the energy management system and a setting input via a user interface When,
Based on the output of the constraint condition / target value creation unit, an optimal control plan for power control of the power consumption factor of the electric vehicle is established so that the control target value can be obtained while satisfying the control constraint condition A control planning department;
An electric vehicle control unit that gives a control instruction to the power consumption element of the electric vehicle via the electric vehicle connection unit based on the optimum control plan formulated by the optimum control plan formulation unit. Vehicle management system.

The optimum control plan formulation department
A resulting portion preparative travel route information for acquiring the electric vehicle, traveling route information to a destination,
An energy balance calculator that holds an energy balance calculation model that formulates the energy flow in the electric vehicle;
Based on the travel route information, generate a parameter of the energy balance calculation model, and provide a parameter generation unit to the energy balance calculation unit,
An optimization problem solving unit that solves an optimization problem by finding a solution of a variable in the energy balance calculation model so that the control target value can be obtained while satisfying the control constraint condition,
The electric vehicle management system according to claim 1, wherein the solution of the variable obtained by the optimization problem solving unit is a plan value of the optimal control plan.

The energy balance calculation model is:
The electric vehicle management according to claim 2, comprising at least one of a calculation formula for consumption energy when driving the electric vehicle based on an equation of motion, a calculation formula for energy generation during regeneration, and a calculation formula for consumption energy based on a thermodynamic equation when using air conditioning. system.

The travel route information is
The electric vehicle management system according to claim 2, comprising information related to kinetic energy of the electric vehicle and information related to energy consumption of auxiliary equipment of the electric vehicle.

Information related to the kinetic energy of the electric vehicle is
Including at least one of mileage, road gradient and traffic jam information,
Information related to the energy consumption of the auxiliary equipment of the electric vehicle is
The electric vehicle management system according to claim 4, comprising at least one of weather and temperature information.

The electric vehicle is
The electric vehicle management system according to claim 1, further comprising a mobile terminal disconnecting unit that forcibly disconnects the wired or wireless connection with the mobile terminal.