JP6086784B2 - 充電制御装置、充電制御方法及び充電制御システム - Google Patents

充電制御装置、充電制御方法及び充電制御システム Download PDF

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Description

本発明は、複数の充電地点を有する経路上を走行する車両に備えられる二次電池の充電を制御する充電制御装置、充電制御方法及び充電制御システムに関する。
近年、環境問題への意識の高まりから、電動式車両の評価が高まっている。さらに、二次電池によって駆動する車両は、架線の敷設やメンテナンスの手間を減らし、さらに架線による景観への影響をなくすことができることから、実施に高い期待が寄せられている。
電動式車両に二次電池を導入する際、二次電池の劣化が課題となっている。具体的には、二次電池は劣化により新たな二次電池と交換する必要があり、交換のためにコストがかかるという問題がある。なお、二次電池の劣化の進行は、二次電池の充電率の使用幅や二次電池の温度の影響を受けることが知られている。
これに対し、特許文献１には、経路における二次電池の充電率の増減が、最適な充電率を含む所定の範囲内となるように充電を行うことで、二次電池の充電率の使用幅に係る劣化の進行を抑制する技術が開示されている。
特許第４２２０９４６号公報
しかしながら、特許文献１には、二次電池の温度に基づく劣化の進行を抑制する技術については開示されていない。
本発明の目的は、上述した課題を解決する充電制御装置、充電制御方法及び充電制御システムを提供することにある。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、複数の充電地点を有する経路上を走行する車両に備えられる二次電池の充電を制御する充電制御装置であって、各充電地点において前記二次電池に充電すべき電流量を当該充電地点における許容充電時間で除算して得られる電流値を、当該充電地点に到達したときの前記二次電池の充電状態に係る物理量である充電量ごとに記憶する電流値記憶部と、前記二次電池の充電量に関連付けて前記電流値記憶部が記憶する電流値を、前記車両が前記充電地点において前記二次電池に充電すべき電流値として特定する電流値特定部と、前記車両が前記充電地点に到達したときに、当該充電地点に設けられた充電装置に、前記電流値特定部が特定した電流値の電流を、前記許容充電時間の間、前記車両の二次電池へ充電させる充電制御部とを備えることを特徴とする。
また、本発明において前記電流値特定部が特定するある充電地点における電流値は、前記車両が前記経路の終点に到達したときにおける前記二次電池の充電量を所定の目標値にするために、当該充電地点において前記二次電池を充電するのに最適な電流量を、前記許容充電時間で除算して得られる電流値であることを特徴とする。
また、本発明は、複数の充電地点を有する経路上を走行する車両に備えられる二次電池の充電を制御する充電制御方法であって、各充電地点において前記二次電池に充電すべき電流量を当該充電地点における許容充電時間で除算して得られる電流値を、当該充電地点に到達したときの前記二次電池の充電状態に係る物理量である充電量ごとに記憶する電流値記憶部が、前記二次電池の充電量に関連付けて記憶する電流値を、前記車両が前記充電地点において前記二次電池に充電すべき電流値として特定するステップと、前記車両が前記充電地点に到達したときに、当該充電地点に設けられた充電装置に、前記特定した電流値の電流を、前記許容充電時間の間、前記車両の二次電池へ充電させるステップとを備えることを特徴とする。
また、本発明において前記電流値を特定するステップにおいて特定する電流値は、前記車両が前記経路の終点に到達したときにおける前記二次電池の充電量を所定の目標値にするために、当該充電地点において前記二次電池を充電するのに最適な電流量を、前記許容充電時間で除算して得られる電流値であることを特徴とする。
また、本発明は、複数の充電地点を有する経路上を走行する車両に備えられる二次電池の充電を制御する充電制御システムであって、前記充電地点及び前記二次電池の充電状態に係る物理量である充電量ごとに、前記車両が前記経路の終点に到達したときにおける前記二次電池の充電量を所定の目標値にするために、当該充電地点において前記二次電池を充電するのに最適な電流量を特定する電流量特定部と、前記車両が充電地点に到達したときの前記二次電池の充電量に基づいて、前記電流量特定部が特定した電流量を前記充電地点における許容充電時間で除算して得られる電流値を特定する電流値特定部と、各充電地点について、当該充電地点における前記二次電池の複数の充電量ごとに、前記電流値特定部が特定した電流値を関連付けて記憶する電流値記憶部と、前記車両が前記充電地点に到達したときに、当該充電地点に設けられた充電装置に、当該充電地点及び前記充電量に関連付けて前記電流値記憶部が記憶する電流値の電流を、前記許容充電時間の間、前記車両の二次電池へ充電させる充電制御部とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記充電地点、当該充電地点における前記二次電池の充電量である始点充電量、及び当該充電地点の次の充電地点における前記二次電池の充電量である終点充電量との組み合わせごとに、前記二次電池の充電量が前記始点充電量である場合に、前記車両が前記次の充電地点に到達したときの当該二次電池の充電量を前記終点充電量にするために、当該充電地点における充電に要する電流量を算出する電流量算出部を備え、前記電流量特定部は、最適な電流量の特定をしていない充電地点について前記経路の終点側から順に、前記電流量算出部が算出した電流量ごとに、当該電流量に単調増加する評価値と、当該電流量で前記二次電池を充電した場合に前記車両が当該充電地点の次の充電地点に到達したときの前記二次電池の充電量が前記二次電池の運用範囲を超える場合に前記評価値に加算される所定のペナルティ値とによって求められる値を、当該充電地点及び当該電流量に係る評価値として算出し、当該評価値が最も小さい電流量を、最適な電流量として特定することを特徴とする。
二次電池の温度は、二次電池の電流実効値に対して単調増加し、また電流実効値は通電電流の二乗和に依存して決まる。本発明によれば、充電制御部は、電流量特定部が特定した電流量を許容充電時間で除算して得られる電流を二次電池に供給するため、最小限の電流により二次電池を充電することができ、二次電池の温度に基づく劣化の進行を抑制することができる。
本発明の第１の実施形態に係る充電制御システムの実施態様を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る充電制御システムの構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る電流値算出装置の動作を示すフローチャートである。 車両の走行に係る二次電池のＳＯＣの変動の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る充電制御装置の動作を示すフローチャートである。
《第１の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る充電制御システム１００の実施態様を示す概略図である。
充電制御システム１００は、充電装置１０−１〜１０−Ｎ（以下、充電装置１０−１〜１０−Ｎを総称する場合は、充電装置１０と呼ぶ）を備えるＮ箇所の充電地点を有する経路上を走行する車両２００に備えられる二次電池２１０の充電を制御するシステムである。なお、本実施形態において充電地点の１つは、経路の終点に設けられている。
充電制御システム１００は、二次電池２１０の充電における適切な電流値を充電地点ごとに算出する電流値算出装置１１０と、車両２００に搭載され、電流値算出装置１１０が算出した電流値に基づいて二次電池２１０の充電を制御する充電制御装置１２０とを備える。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る充電制御システム１００の構成を示す概略ブロック図である。
電流値算出装置１１０は、電流量算出部１１１、電流量特定部１１２、評価値記憶部１１３、電流値算出部１１４、電流値記憶部１１５、出力部１１６を備える。
電流量算出部１１１は、充電地点と、当該充電地点における二次電池２１０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：充電率）（以下、始点ＳＯＣという）と、当該充電地点の次の充電地点における二次電池２１０のＳＯＣ（以下、終点ＳＯＣという）との組み合わせごとに、当該終点ＳＯＣを満たすために充電を要する電流量を算出する。なお、本実施形態では、二次電池２１０のＳＯＣを運用幅の中で複数の段階に分割し、各段階について、上記計算を行う。
電流量特定部１１２は、電流量算出部１１１が算出した電流量ごとに、当該電流量で二次電池２１０を充電することの適切さを示す評価値を算出し、当該評価値に基づいて、二次電池２１０に充電すべき最適な電流量を特定する。なお、評価値は値が小さいほど適切であることを示す。また、電流量特定部１１２は、ある充電地点及びある始点ＳＯＣについて算出した評価値のうち最も小さい値を、当該充電地点及び当該始点ＳＯＣに関連付けて、評価値記憶部１１３に記録する。
評価値記憶部１１３は、充電地点及び始点ＳＯＣの組み合わせに関連付けて、評価値を記憶する。
電流値算出部１１４は、充電地点及び始点ＳＯＣの組み合わせごとに電流量特定部１１２が特定した電流量を、その充電地点における許容充電時間で除算した電流量を、当該充電地点及び当該始点ＳＯＣに関連付けて、電流値記憶部１１５に記録する。
電流値記憶部１１５は、充電地点及び始点ＳＯＣの組み合わせに関連付けて、二次電池２１０の充電に適切な電流値を記憶する。
出力部１１６は、電流値記憶部１１５が記憶する電流値を、充電制御装置１２０に出力する。
充電制御装置１２０は、入力部１２１、電流値記憶部１２２、ＳＯＣ特定部１２３、電流値特定部１２４、充電制御部１２５を備える。
入力部１２１は、電流値算出装置１１０から充電地点及び始点ＳＯＣの組み合わせごとの電流値の入力を受け付け、当該電流値を充電地点及び始点ＳＯＣに関連付けて電流値記憶部１２２に記録する。
電流値記憶部１２２は、充電地点及び始点ＳＯＣの組み合わせに関連付けて、二次電池２１０の充電に適切な電流値を記憶する。
ＳＯＣ特定部１２３は、二次電池２１０のＳＯＣを特定する。
電流値特定部１２４は、車両２００が充電地点に到達したときに、当該充電地点と二次電池２１０のＳＯＣとに関連付けられた電流値を、電流値記憶部１２２から読み出す。
充電制御部１２５は、車両２００が充電地点に到達したときに、当該充電地点に設けられた充電装置１０に、電流値特定部１２４が読み出した電流値の電流を、当該充電地点における許容充電時間の間、二次電池２１０へ充電させる。
つまり、本実施形態に係る電流値算出装置１１０は、予め充電地点及び二次電池２１０のＳＯＣごとに、最適な充電を行うための電流値を算出しておく。そして、本実施形態に係る充電制御装置１２０は、充電地点に到達したときの二次電池２１０のＳＯＣによって、予め算出された電流値の中から最適な電流値を特定し、当該電流値に基づいて二次電池２１０の充電を行う。
次に、本実施形態に係る充電制御システム１００の動作について説明する。
まず、電流値算出装置１１０が電流値を算出する方法について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る電流値算出装置１１０の動作を示すフローチャートである。
まず、電流値算出装置１１０は、二次電池２１０のＳＯＣの段階を１つずつ選択し、選択した段階について、以下に示すステップＳ２〜ステップＳ７に示す処理を行う（ステップＳ１）。以下、ステップＳ１で選択したＳＯＣの段階を、ｊ段階目と呼ぶ。
電流量算出部１１１は、終点に設けられた充電地点、すなわち第Ｎ番目の充電地点において二次電池２１０のＳＯＣがｊ段階目のＳＯＣである場合に、車両２００が終点に到達したときの二次電池２１０のＳＯＣを所定の目標ＳＯＣ（目標値）にするために、当該充電地点において充電すべき電流量を算出する（ステップＳ２）。具体的には、電流量算出部１１１は、選択したＳＯＣと目標ＳＯＣとの差に対応する電流量を算出する。
次に、電流量特定部１１２は、電流量算出部１１１が算出した電流量に基づく電流実効値に許容充電時間を乗じた値を評価値として算出する（ステップＳ３）。具体的には、電流量特定部１１２は、式（１）に従って評価値を算出する。
Figure 0006086784
ただし、ＦＮ，ｊは、第Ｎ番目の充電地点及びｊ段階目のＳＯＣについて電流量算出部１１１が算出した電流量に対する評価値を示す。また、ΔＥＮ，ｊは、第Ｎ番目の充電地点及びｊ段階目のＳＯＣについて電流量算出部１１１が算出した電流量を示す。また、ＴＮは、第Ｎ番目の充電地点の許容充電時間を示す。
次に、電流量特定部１１２は、電流量算出部１１１が算出した電流量ΔＥＮ，ｊを第Ｎ番目の充電地点の許容充電時間ＴＮで除算して得られる電流値が、第Ｎ番目の充電地点において供給できる電流値の上限値を超えているか否かを判定する（ステップＳ４）。電流量特定部１１２は、電流値が上限値を超えていると判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ３で算出した評価値に、所定のペナルティ値を加算する（ステップＳ５）。ここで、ペナルティ値としては、評価値となり得る値より大きい値など、評価値に対して十分に大きな値を用いる。他方、電流量特定部１１２は、電流値が上限値を超えていないと判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、評価値に対するペナルティ値の加算を行わない。
そして、電流量特定部１１２は、算出した評価値を、終点に設けられた充電地点とステップＳ１で選択したＳＯＣとに関連付けて、評価値記憶部１１３に記録する（ステップＳ６）。
次に、電流値算出部１１４は、電流量算出部１１１が算出した電流量ΔＥＮ，ｊを第Ｎ番目の充電地点の許容充電時間ＴＮで除算して電流値を算出し、当該電流値を、第Ｎ番目の充電地点及びｊ段階目のＳＯＣの組み合わせに関連付けて、電流値記憶部１１５に記録する（ステップＳ７）。
電流値算出装置１１０は、全てのＳＯＣの段階について上述したステップＳ１〜ステップＳ７の処理を行うと、経路の終点側から順に、充電値記憶部に充電値を記録していない充電地点を１つずつ選択し、選択した充電地点について、以下に示すステップＳ９〜ステップ２０に示す処理を行う（ステップＳ８）。つまり、電流値算出装置１１０は、第Ｎ−１番目の充電地点、第Ｎ−２番目の充電地点、……第１番目の充電地点、の順に充電地点を選択する。以下、ステップＳ８で選択した充電地点を、第ｉ番目の充電地点と呼ぶ。
電流値算出装置１１０は、ステップＳ８で充電地点を選択すると、さらに二次電池２１０の始点ＳＯＣの段階と終点ＳＯＣの段階とをそれぞれ１つずつ選択し、選択した段階の組み合わせについて、以下に示すステップＳ１０〜ステップＳ２０に示す処理を行う（ステップＳ９）。以下、ステップＳ９で選択した始点ＳＯＣを第ｊ番目のＳＯＣと呼び、ステップＳ９で選択した終点ＳＯＣを第ｋ番目のＳＯＣと呼ぶ。
電流量算出部１１１は、ステップＳ８で選択した充電地点における始点ＳＯＣがｊ段階目のＳＯＣである場合に、終点ＳＯＣをｋ段階目のＳＯＣにするために、当該充電地点において充電すべき電流量を算出する（ステップＳ１０）。具体的には、電流量算出部１１１は、ｊ段階目のＳＯＣとｋ段階目のＳＯＣとの差に対応する電流量に、第ｉ番目の充電地点から第ｉ＋１番目の充電地点まで走行するために必要な電流量を加算した電流量を算出する。
次に、電流量特定部１１２は、評価値記憶部１１３から、第ｉ＋１番目の充電地点とｋ段階目のＳＯＣとの組み合わせに関連付けられた評価値を読み出す。次に、電流量特定部１１２は、読み出した評価値と電流量算出部１１１が算出した電流量に基づく電流実効値に許容充電時間を乗じた値とを加算することで、ステップＳ１０で電流量算出部１１１が算出した電流量ΔＥｉ、ｊに対する評価値を算出する（ステップＳ１１）。具体的には、電流量特定部１１２は、式（２）に従って評価値を算出する。
Figure 0006086784
次に、電流量特定部１１２は、電流量算出部１１１が算出した電流量ΔＥｉ，ｊを二次電池２１０に充電して第ｉ番目の充電地点から第ｉ＋１番目の充電地点まで車両２００を走行させた場合に、走行中に二次電池２１０のＳＯＣが運用範囲の上限値以上になるか否かを判定する（ステップＳ１２）。具体的には、電流量特定部１１２は、ｊ段階目のＳＯＣと、電流量算出部１１１が算出した電流量ΔＥｉ，ｊに対応するＳＯＣと、第ｉ番目の充電地点から第ｉ＋１番目の充電地点まで車両２００を走行させる間の二次電池２１０のＳＯＣの変動の最大値ΔＥｍａｘｉとを加算した値が、運用範囲の上限値以上であるか否かを判定する。
ここで、車両２００の走行に係る二次電池２１０のＳＯＣの変動について説明する。図４は、車両２００の走行に係る二次電池２１０のＳＯＣの変動の例を示す図である。
車両２００は、ある区間を走行する際、力行、惰行または制動のいずれかの挙動をとる。車両２００が力行すると、二次電池２１０に充電された電力を消費するため、二次電池２１０のＳＯＣは減少する。他方、車両２００が制動すると、制動による回生電力が二次電池２１０に供給されるため、二次電池２１０のＳＯＣは増加する。また、車両２００は、上り勾配を走行する場合に通常よりも多く電力を消費し、下り勾配を走行する場合に通常より少ない電力を消費するか、回生電力が二次電池２１０に供給され、ＳＯＣの増減に影響を及ぼす。そのため、図４に示すように、一時的に二次電池２１０のＳＯＣが走行前のＳＯＣより増加することもあれば、一時的に二次電池２１０のＳＯＣが走行後のＳＯＣより減少することもある。
なお、車両２００が第ｉ番目の充電地点から第ｉ＋１番目の充電地点まで走行する場合の走行パターンは予め決まっている。他方、当該走行パターンで車両２００を運行するために要するＳＯＣは、車両２００の乗客数や季節に応じた補機の消費電力などによって異なる。そこで、本実施形態では、最悪条件での走行に基づいて、第ｉ番目の充電地点から第ｉ＋１番目の充電地点までの走行に必要なＳＯＣであるΔＥｉ、並びに、車両２００の走行に係る二次電池２１０のＳＯＣの変動の最大値ΔＥｍａｘｉ及び最小値ΔＥｍｉｎｉを特定しておく。これにより、電流値算出装置１１０は、最悪条件でもＳＯＣの運用幅を逸脱しないような電流値を特定することができる。
ステップＳ１２において、電流量特定部１１２が、走行中に二次電池２１０のＳＯＣが運用範囲の上限値以上になると判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、電流量特定部１１２は、ステップＳ１１で算出した評価値に所定のペナルティ値を加算する（ステップＳ１３）。他方、電流量特定部１１２は、走行中に二次電池２１０のＳＯＣが運用範囲の上限値以上にならないと判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、評価値に対するペナルティ値の加算を行わない。
次に、電流量特定部１１２は、電流量算出部１１１が算出した電流量ΔＥｉ，ｊを二次電池２１０に充電して第ｉ番目の充電地点から第ｉ＋１番目の充電地点まで車両２００を走行させた場合に、走行中に二次電池２１０のＳＯＣが運用範囲の下限値以下になるか否かを判定する（ステップＳ１４）。具体的には、電流量特定部１１２は、ｊ段階目のＳＯＣと、電流量算出部１１１が算出した電流量に対応するＳＯＣと、第ｉ番目の充電地点から第ｉ＋１番目の充電地点まで車両２００を走行させる間の二次電池２１０のＳＯＣの変動の最小値ΔＥｍｉｎｉとを加算した値が、運用範囲の下限値以下であるか否かを判定する。なお、図４に示すように二次電池２１０のＳＯＣの変動の最小値は一般的に負の数となる。
ステップＳ１４において、電流量特定部１１２が、走行中に二次電池２１０のＳＯＣが運用範囲の下限値以下になると判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、電流量特定部１１２は、ステップＳ１１で算出した評価値に所定のペナルティ値を加算する（ステップＳ１５）。他方、電流量特定部１１２は、走行中に二次電池２１０のＳＯＣが運用範囲の下限値以下にならないと判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、評価値に対するペナルティ値の加算を行わない。
次に、電流量特定部１１２は、電流量算出部１１１が算出した電流量ΔＥｉ，ｊを第ｉ番目の充電地点の許容充電時間Ｔｉで除算して得られる電流値が、第ｉ番目の充電地点において供給できる電流値の上限値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１６）。電流量特定部１１２は、電流値が上限値を超えていると判定した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１１で算出した評価値に、所定のペナルティ値を加算する（ステップＳ１７）。他方、電流量特定部１１２は、電流値が上限値を超えていないと判定した場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、評価値に対するペナルティ値の加算を行わない。
次に、電流量特定部１１２は、今回算出した評価値が、第ｉ番目の充電地点及びｊ段階目のＳＯＣの組み合わせに関連付けて評価値記憶部１１３に既に記憶された評価値より小さい値であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。なお、第ｉ番目の充電地点及びｊ段階目のＳＯＣの組み合わせに関連付けられた評価値が評価値記憶部１１３に記録されていない場合には、今回算出した評価値が既に記憶された評価値より小さい値であるものとして扱う。
電流量特定部１１２は、今回算出した評価値が、第ｉ番目の充電地点及びｊ段階目のＳＯＣの組み合わせに関連付けて評価値記憶部１１３に既に記憶された評価値より小さい値であると判定した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、今回算出した評価値を、第ｉ番目の充電地点及びｊ段階目のＳＯＣの組み合わせに関連付けて評価値記憶部１１３に上書きして記録する（ステップＳ１９）。また、電流値算出部１１４は、電流量算出部１１１が算出した電流量ΔＥｉ，ｊを第ｉ番目の充電地点の許容充電時間Ｔｉで除算して電流値を算出し、当該電流値を、第ｉ番目の充電地点及びｊ段階目のＳＯＣの組み合わせに関連付けて、電流値記憶部１１５に上書きして記録する（ステップＳ２０）。
他方、今回算出した評価値が、第ｉ番目の充電地点及びｊ段階目のＳＯＣの組み合わせに関連付けて評価値記憶部１１３に既に記憶された評価値より小さい値でない場合は（ステップＳ１８：ＮＯ）、電流量特定部１１２及び電流値算出部１１４は、評価値及び電流値の記録を行わない。
上述したステップＳ９〜ステップＳ２０の処理を、始点ＳＯＣと終点ＳＯＣの全ての組み合わせについて実行することで、電流量特定部１１２は、充電地点と始点ＳＯＣの組み合わせごとに、最も評価値が低くなる電流量を特定することができる。つまり、電流値記憶部１１５には、最も評価値が低い電流量に基づいて算出された電流値が記録される。
電流値算出装置１１０が、全ての始点ＳＯＣ及び終点ＳＯＣの組み合わせ、並びに全ての充電地点について上述したステップＳ８〜ステップＳ２０の処理を行うと、出力部１１６は、電流値記憶部１１５が記憶する充電地点、ＳＯＣ及び電流値の組み合わせを、すべて充電制御装置１２０に出力する（ステップＳ２１）。
ここで、具体的な例を用いて電流値算出装置１１０による評価値の算出方法について説明する。ここでは、ＳＯＣを７分割し、充電地点が２つ設けられた経路について、それぞれの電流値を計算する場合について説明する。また、充電地点に設けられる充電装置１０が供給できる電流値の上限値を３アンペアとし、各充電地点における許容充電時間を１秒とする。また、第１番目の充電地点から第２番目の充電地点までの間の走行に必要なＳＯＣは、ＳＯＣの１段階分とし、終点における目標ＳＯＣを５段階目のＳＯＣとする。また、１アンペアの電流を１秒間充電することで、１段階分のＳＯＣを充電することができるものとする。
まず、電流量算出部１１１は、ステップＳ２により、第２番目の充電地点について、０段階目〜６段階目のＳＯＣごとに、終点におけるＳＯＣを５段階目のＳＯＣにするために充電に必要な電流量を算出する。ここで、０段階目のＳＯＣの充電に必要な電流量は５アンペア秒、１段階目のＳＯＣの充電に必要な電流量は４アンペア秒、２段階目のＳＯＣの充電に必要な電流量は３アンペア秒、３段階目のＳＯＣの充電に必要な電流量は２アンペア秒、４段階目のＳＯＣの充電に必要な電流量は１アンペア秒である。また、二次電池２１０のＳＯＣが５段階目及び６段階目のＳＯＣである場合は、充電は不要である。
次に、電流量特定部１１２は、ステップＳ３〜Ｓ５により、ＳＯＣの段階ごとに、評価値を算出する。ここで、０段階目及び１段階目のＳＯＣの充電に必要な電流量は、充電装置１０が供給できる電流量の上限値を超えるため、当該電流量に係る評価値は、ペナルティ値が加算された十分に大きい値（α）となる。他方、２段階目のＳＯＣの充電に必要な電流量に係る評価値は９、３段階目のＳＯＣの充電に必要な電流量に係る評価値は４、４段階目のＳＯＣの充電に必要な電流量に係る評価値は１である。また、二次電池２１０のＳＯＣが５段階目及び６段階目のＳＯＣである場合は、評価値は０である。電流量特定部１１２は、これらの評価値を評価値記憶部１１３に記録する。
次に、電流量算出部１１１は、ステップＳ８により、第１番目の充電地点を選択し、ステップＳ９により、始点ＳＯＣと終点ＳＯＣの組み合わせごとに、電流量及び評価値の算出を行う。
まず、電流量算出部１１１は、始点ＳＯＣとして０段階目のＳＯＣを選択し、終点ＳＯＣとして０段階目のＳＯＣを選択する。この場合、必要な電流量は１アンペア秒であり、評価値は、電流実効値である１に、第２番目の充電地点において０段階目のＳＯＣに関連付けられた評価値であるα（十分に大きい値）を加算した値となる。ここで、電流量特定部１１２は、当該評価値を、第１番目の充電地点及び０段階目のＳＯＣに関連付けて、評価値記憶部１１３に記録する。
次に、電流量算出部１１１は、始点ＳＯＣとして０段階目のＳＯＣを選択し、終点ＳＯＣとして１段階目のＳＯＣを選択する。この場合、必要な電流量は２アンペア秒であり、評価値は、電流実効値である４に、第２番目の充電地点において１段階目のＳＯＣに関連付けられた評価値であるαを加算した値となる。
次に、電流量算出部１１１は、始点ＳＯＣとして０段階目のＳＯＣを選択し、終点ＳＯＣとして２段階目のＳＯＣを選択する。この場合、必要な電流量は３アンペア秒であり、評価値は、電流実効値である９に、第２番目の充電地点において２段階目のＳＯＣに関連付けられた評価値である９を加算した値である１８となる。ここで、当該評価値は、既に算出された評価値より小さい値であるため、電流量特定部１１２は、当該評価値を、第１番目の充電地点及び０段階目のＳＯＣに関連付けて、評価値記憶部１１３に上書き記録する。
以下、同様に終点ＳＯＣとして３段階目〜６段階目のＳＯＣを選択し、順次評価値を算出する。ただし、この例では何れも１８より大きい値となるため、評価値記憶部１１３への上書き記録はされない。これにより、電流量特定部１１２は、最も低い値をとる評価値を、評価値記憶部１１３に記録することができる。
次に、本実施形態に係る充電制御装置１２０の動作について説明する。図５は、本発明の第１の実施形態に係る充電制御装置１２０の動作を示すフローチャートである。
電流値算出装置１１０が、充電地点、ＳＯＣ及び電流値の組み合わせを出力すると、充電制御装置１２０は当該情報の入力を受け付け、当該情報を電流値記憶部１２２に記録する（ステップＳ３１）。
次に、充電制御部１２５は、充電制御装置１２０を搭載する車両２００が充電地点に到達したか否かを判定する（ステップＳ３２）。充電制御部１２５が、車両２００が充電地点に到達していないと判定した場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、ステップＳ３２に戻り、充電地点に到達したか否かの判定を継続する。
他方、充電制御部１２５が、充電制御装置１２０を搭載する車両２００が充電地点に到達したと判定した場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、ＳＯＣ特定部１２３は、当該車両２００に搭載された二次電池２１０のＳＯＣを特定する（ステップＳ３３）。具体的には、ＳＯＣ特定部１２３は、二次電池２１０の電圧から開放電圧を推定し、当該開放電圧に対応するＳＯＣを、当該二次電池２１０のＳＯＣと特定しても良いし、二次電池２１０が充放電する電流の積算値を計算し、当該積算値に基づいて二次電池２１０のＳＯＣを特定しても良い。
次に、電流値特定部１２４は、ステップＳ３２で到達したと判定された充電地点とＳＯＣ特定部１２３が特定したＳＯＣとの組み合わせに関連付けられた電流値を、電流値記憶部１２２から読み出す（ステップＳ３４）。次に、充電制御部１２５は、充電地点に設けられた充電装置１０に、電流値特定部１２４が読み出した電流値の電流で、二次電池２１０を充電させる（ステップＳ３５）。
次に、充電制御部１２５は、充電を開始した時刻から、当該充電地点における許容充電時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３６）。充電制御部１２５は、充電を開始した時刻から許容充電時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ３６：ＮＯ）、ステップＳ３６に戻り、充電を継続する。他方、充電制御部１２５は、充電を開始した時刻から許容充電時間が経過したと判定した場合（ステップＳ３６：ＹＥＳ）、充電装置１０による充電を停止させる（ステップＳ３７）。
次に、充電制御部１２５は、車両２００が現時点で停車している充電地点が経路の終点であるか否かを判定する（ステップＳ３８）。充電制御部１２５は、車両２００が現時点で停車している充電地点が経路の終点でないと判定した場合（ステップＳ３８：ＮＯ）、ステップＳ３２に戻り、次の充電地点に到達したか否かの判定を行う。他方、充電制御部１２５は、車両２００が現時点で停車している充電地点が経路の終点であると判定した場合（ステップＳ３８：ＹＥＳ）、充電制御処理を終了する。
このように、本実施形態によれば、充電制御装置１２０は、車両２００が充電地点において二次電池２１０に充電すべき電流量を、許容充電時間で除算して得られる電流値で、当該許容充電時間の間、二次電池２１０へ充電させる。これにより、車両２００が充電地点において二次電池２１０に充電すべき電流量を二次電池２１０に充電する際の電流実効値を最小にすることができる。二次電池の温度は、電流実効値に対して単調増加することから、電流実効値を最小にすることにより、二次電池２１０の温度に基づく劣化の進行を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、充電制御装置１２０は、各充電地点及びＳＯＣに関連付けて、充電に最適な電流値を記憶する電流値記憶部１２２を備え、電流値記憶部１２２が記憶する電流値での充電を行う。これにより、充電制御装置１２０は、オンラインで煩雑な計算を行う必要が無く、速やかに最適な電流値を特定することができる。
また、本実施形態において電流値特定部１２４が特定するある充電地点における電流値は、車両２００が経路の終点に到達したときにおける二次電池２１０のＳＯＣを所定の目標ＳＯＣにするために、当該充電地点において二次電池２１０を充電するのに最適な電流量を、許容充電時間で除算して得られる電流値である。これにより、充電制御装置１２０は、電流値特定部１２４が特定する電流値に従って充電を制御することで、経路の終点において二次電池２１０の発熱を最小にしてそのＳＯＣを目標ＳＯＣにすることができる。
《第２の実施形態》
第１の実施形態では、二次電池２１０の運用幅を逸脱しないように、電流値算出装置１１０が最悪条件に基づいて電流値の算出を行う場合について説明した。他方、第２の実施形態では、電流値算出装置１１０は、車両２００または二次電池２１０の状態ごとに、充電地点、ＳＯＣ及び電流値の関係を生成する。車両２００または二次電池２１０の状態の例としては、例えば、車両２００の乗客数、季節に応じた補機（エアコン、暖房など）の消費電力、二次電池２１０の劣化度などが挙げられる。また、充電制御装置１２０の電流値特定部１２４は、充電地点に到達するたびに、車両２００または二次電池２１０の状態を特定し、当該状態に関連付けられた電流値を特定する。
このとき、システム運用開始後の時間帯や季節に応じた実測データをもとに、充電地点、ＳＯＣ及び電流値の関係を補正してもよい。
本実施形態によれば、車両２００や二次電池２１０の状態に対して適切に二次電池２１０のＳＯＣ使用範囲及び電流実効値を削減することができる。これにより、二次電池２１０の劣化の進行を抑制することができる。特に、季節に応じた補機の消費電力や二次電池２１０の劣化度のような、１日の時間幅で急激な変化が生じない状態については、電流実効値の低減効果が大きいといえる。
以上、図面を参照してこの発明のいくつかの実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、二次電池２１０の充電状態に係る物理量である充電量としてＳＯＣを用いる場合について説明したがこれに限られない。例えば、充電量として、二次電池２１０の容量や開放電圧などを用いても、同様の効果を得ることができる。
また、上述した実施形態では、充電制御装置１２０が電流値記憶部１２２を備え、充電制御部１２５が、電流値記憶部１２２が記憶する電流値により二次電池２１０の充電を制御する場合について説明したが、これに限られない。例えば、電流値記憶部１２２に代えて、電流量特定部１１２が特定した電流量を記憶する電流量記憶部を備え、電流値特定部１２４が、当該電流量記憶部から読み出した電流量を許容充電時間で除算することで、電流値を特定しても良い。
また、上述した実施形態では、電流値算出装置１１０と充電制御装置１２０とを別個に備える場合について説明したが、これに限られず、これらを一体とした１つの装置を用いても良い。この場合、電流値記憶部１２２を備えずに、当該装置がオンラインで適切な電流値を算出しても良い。
また、上述した実施形態では、評価値の算出において、電流実効値に基づく評価値を算出した後にペナルティ値を加算する場合について説明したが、これに限られず、例えば、先にペナルティ値を算出した後に電流実効値に基づく評価値を加算しても良い。
また、上述した実施形態では、動的計画法を用いて経路上の複数の充電地点の終点から順に電流量及び評価値の算出を行う場合について説明したが、これに限られず、車両２００が経路の終点に到達したときの二次電池２１０のＳＯＣを目標ＳＯＣにするために最適な電流量を導出する方法であれば、他の最適解算出法を用いても良い。
また、渋滞や事故などによる運行ダイヤの大幅な乱れを想定し、本手法を適用するモードと従来の充電手法を適用するモードのどちらかを、状況に応じて選択できるようにしても良い。
なお、上述の電流値算出装置１１０及び充電制御装置１２０は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
１００…充電制御システム １１０…電流値算出装置 １１１…電流量算出部 １１２…電流量特定部 １１３…評価値記憶部 １１４…電流値算出部 １１５…電流値記憶部 １１６…出力部 １２０…充電制御装置 １２１…入力部 １２２…電流値記憶部 １２３…ＳＯＣ特定部 １２４…電流値特定部 １２５…充電制御部

Claims (6)

  1. 複数の充電地点を有する経路上を走行する車両に備えられる二次電池の充電を制御する充電制御装置であって、
    各充電地点において前記二次電池に充電すべき電流量を当該充電地点における許容充電時間で除算して得られる電流値を、当該充電地点に到達したときの前記二次電池の充電状態に係る物理量である充電量ごとに記憶する電流値記憶部と、
    前記二次電池の充電量に関連付けて前記電流値記憶部が記憶する電流値を、前記車両が前記充電地点において前記二次電池に充電すべき電流値として特定する電流値特定部と、
    前記車両が前記充電地点に到達したときに、当該充電地点に設けられた充電装置に、前記電流値特定部が特定した電流値の電流を、前記許容充電時間の間、前記車両の二次電池へ充電させる充電制御部と
    を備えることを特徴とする充電制御装置。
  2. 前記電流値特定部が特定するある充電地点における電流値は、前記車両が前記経路の終点に到達したときにおける前記二次電池の充電量を所定の目標値にするために、当該充電地点において前記二次電池を充電するのに最適な電流量を、前記許容充電時間で除算して得られる電流値である
    ことを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
  3. 複数の充電地点を有する経路上を走行する車両に備えられる二次電池の充電を制御する充電制御方法であって、
    各充電地点において前記二次電池に充電すべき電流量を当該充電地点における許容充電時間で除算して得られる電流値を、当該充電地点に到達したときの前記二次電池の充電状態に係る物理量である充電量ごとに記憶する電流値記憶部が、前記二次電池の充電量に関連付けて記憶する電流値を、前記車両が前記充電地点において前記二次電池に充電すべき電流値として特定するステップと、
    前記車両が前記充電地点に到達したときに、当該充電地点に設けられた充電装置に、前記特定した電流値の電流を、前記許容充電時間の間、前記車両の二次電池へ充電させるステップと
    を備えることを特徴とする充電制御方法。
  4. 前記電流値を特定するステップにおいて特定する電流値は、前記車両が前記経路の終点に到達したときにおける前記二次電池の充電量を所定の目標値にするために、当該充電地点において前記二次電池を充電するのに最適な電流量を、前記許容充電時間で除算して得られる電流値である
    ことを特徴とする請求項３に記載の充電制御方法。
  5. 複数の充電地点を有する経路上を走行する車両に備えられる二次電池の充電を制御する充電制御システムであって、
    前記充電地点及び前記二次電池の充電状態に係る物理量である充電量ごとに、前記車両が前記経路の終点に到達したときにおける前記二次電池の充電量を所定の目標値にするために、当該充電地点において前記二次電池を充電するのに最適な電流量を特定する電流量特定部と、
    前記車両が充電地点に到達したときの前記二次電池の充電量に基づいて、前記電流量特定部が特定した電流量を前記充電地点における許容充電時間で除算して得られる電流値を特定する電流値特定部と、
    各充電地点について、当該充電地点における前記二次電池の複数の充電量ごとに、前記電流値特定部が特定した電流値を関連付けて記憶する電流値記憶部と、
    前記車両が前記充電地点に到達したときに、当該充電地点に設けられた充電装置に、当該充電地点及び前記充電量に関連付けて前記電流値記憶部が記憶する電流値の電流を、前記許容充電時間の間、前記車両の二次電池へ充電させる充電制御部と
    を備えることを特徴とする充電制御システム。
  6. 前記充電地点、当該充電地点における前記二次電池の充電量である始点充電量、及び当該充電地点の次の充電地点における前記二次電池の充電量である終点充電量との組み合わせごとに、前記二次電池の充電量が前記始点充電量である場合に、前記車両が前記次の充電地点に到達したときの当該二次電池の充電量を前記終点充電量にするために、当該充電地点における充電に要する電流量を算出する電流量算出部を備え、
    前記電流量特定部は、最適な電流量の特定をしていない充電地点について前記経路の終点側から順に、前記電流量算出部が算出した電流量ごとに、当該電流量に単調増加する評価値と、当該電流量で前記二次電池を充電した場合に前記車両が当該充電地点の次の充電地点に到達したときの前記二次電池の充電量が前記二次電池の運用範囲を超える場合に前記評価値に加算される所定のペナルティ値とによって求められる値を、当該充電地点及び当該電流量に係る評価値として算出し、当該評価値が最も小さい電流量を、最適な電流量として特定する
    ことを特徴とする請求項５に記載の充電制御システム。
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