JP2013121304A - 車載電力管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＭＳなどの設備を必要とせず、簡易に系統電力の負荷の平準化やピークシフトを実現できる、車載電力管理システムを提供する。
【解決手段】バッテリー３に充電された電力を駆動源としてモータを駆動して走行する車両に登載され、バッテリー３への充電を管理する車載電力管理システムであって、電力会社から提供される電力使用予測データＤ１を取得し、それに基づいてバッテリー３への充電計画を作成し、充電計画は、電力使用予測データＤ１において、節電すべき時間帯とされる節電時間帯以外の時間帯を優先して充電予定を設定することにより作成される。
【選択図】図１

Description

本発明は電気自動車などに登載される車載電力管理システムに関し、特に、バッテリーへの充電を管理する車載電力管理システムに関する。

二次電池（バッテリー）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気自動車（ＥＶ）や、ガソリンエンジンとモータとを併用したプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）などの車両では、電力会社の電力系統から供給される商用電力（系統電力）をバッテリーに蓄積する。しかし、昨今では、ＥＶやＰＨＥＶを系統電力に繋ぎ、系統電力の負荷の平準化やピークシフトのために、ＥＶやＰＨＥＶのバッテリーの電力を活用する技術として、バッテリーの電力を住宅内で使用するＶ２Ｈ（Vehicle to Home）や、バッテリーの電力を系統電力に供給するＶ２Ｇ（Vehicle to Grid）なども提案されている。

これらは住宅やビル、充電ステーションなど車外に設置されたインフラシステムとＥＶやＰＨＥＶを接続し、ＥＭＳ（Energy Management System)が、家電機器や電気設備、他の車両の充放電などを高度に管理するもので、昨今の社会インフラシステム実証実験などで研究されており、例えば特許文献１や特許文献２にはその一例が開示されている。

しかし、このようなシステムは、システム自体が大きく、それが一般に普及するにはシステム開発期間はもちろん、当該システムへの接続が可能な機器類の開発が必要であり、トータルコストが高価になる。また付帯工事等が必要になり、特に、一般家庭に普及するには相当な時間を要する。

電力不足が懸念される昨今においては、系統電力の負荷の平準化やピークシフトのためにＥＶやＰＨＥＶのバッテリーを活用する技術の開発が望まれている。

特開２００８−６７４１８号公報 特開２００８−１８２８５１号公報

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、ＥＭＳなどの設備を必要とせず、簡易に系統電力の負荷の平準化やピークシフトに貢献できる、車載電力管理システムを提供することを目的とする。

本発明に係る車載電力管理システムの態様は、バッテリーに充電された電力を駆動源としてモータを駆動して走行する車両に登載され、前記バッテリーへの充電を管理する車載電力管理システムであって、前記車載電力管理システムは、電力会社から提供される電力使用予測データを取得し、それに基づいて前記バッテリーへの充電計画を作成し、前記充電計画は、前記電力使用予測データにおいて、節電すべき時間帯とされる節電時間帯以外の時間帯を優先して充電予定を設定することにより作成される。

本発明に係る車載電力管理システムの態様によれば、電力会社から提供される電力使用予測データを取得し、それに基づいてバッテリーへの充電計画を設定し、充電計画は、電力使用予測データにおいて、節電すべき時間帯とされる節電時間帯以外の時間帯を優先して充電予定を設定することにより作成されるので、系統電力の負荷の平準化やピークシフトに貢献できる。この場合、車載電力管理システムは、車外に設置されたＥＭＳなどとは無関係に構成されるので、簡易なシステムとすることができる。

本発明に係る車載電力管理システムの構成を示すブロック図である。 電力会社から与えられる電力使用予測データを用いた充電計画を説明する図である。 充電計画設定の手順を説明するフローチャートである。 乗車予定の一例を示す図である。 節電時間帯の情報の一例を示す図である。 充電計画の設定の一例を示す図である。 節電時間帯の総和時間の算出を説明するフローチャートである。 節電時間帯を考慮して充電する充電計画の設定手順を説明するフローチャートである。 節電時間帯を考慮して充電する充電計画の設定手順を説明するフローチャートである。 不足分の充電を節電時間帯で行う充電計画の設定手順を説明するフローチャートである。

＜実施の形態＞
＜装置構成＞
図１は、本発明に係る車載電力管理システムの構成を示すブロック図であり、電気自動車（ガソリンエンジンとモータとを併用したプラグインハイブリッド車も含む）１０に登載されている。

本発明に係る車載電力管理システムは、電気自動車１０のＣＰＵ（Central Processing Unit）などで構成される制御部１によって実現され、当該制御部１が車載充電器２を制御することで、バッテリー３への充電制御を行う。このバッテリー３は電気自動車１０に駆動力を与えるモータの駆動源となる電力を蓄えるが、モータ等の図示は省略している。

電気自動車１０は、通信端末４を有し、携帯電話機等の通信基地局（図示せず）等を介して通信網ＮＷと無線通信を行う通信機能を有しており、通信網ＮＷを介して電力会社ＰＤより電力使用予測データＤ１を受信することができる。

電気自動車１０の制御部１は、受信した電力会社ＰＤからの電力使用予測データＤ１および、電気自動車１０の乗車予定データＤ２に基づいて充電計画を設定し、充電計画データＤ３に基づいて車載充電器２を制御し、バッテリー３への充電制御を行う。車載充電器２には、充電プラグ５を介して系統電力から電力が供給される。

なお、車載充電器２には、バッテリー３を充電する際にＡＣ／ＤＣ変換を行うコンバータなどを含んでいるが、図示等は省略する。

＜電力使用予測データに基づく充電計画＞
次に、図２を用いて、電力会社から与えられる電力使用予測データの一例について説明する。

電力会社は節電が必要な季節（夏や冬）には、毎日、図２の（ｂ）部に示すような電力使用予測データをグラフで表して公開し、また、通信網を介してデータを配信することで消費者に節電の協力を呼びかけている。

電力使用予測データは、その日の時間ごとの電力使用量を棒グラフで表し、過去、例えば前日の使用実績を折れ線グラフで表すとともに、本日のピーク時の電力供給力を示す構成としている。そして、電力使用予測データのグラフ中において、所定の時間帯、例えば９時から２０時を節電をお願いする時間帯として設定し、特に、電力使用がピークとなる時間帯、例えば１３時から１６時が協調されるように色分けするなどして注意を喚起する構成となっている。また、これらのデータは計算機処理可能なデータ形式としても表現されている。

本発明に係る車載電力管理システムでは、このような電力使用予測データを電力会社のサイトから通信端末を介してダウンロードし、ナビゲーション装置などの車載機器や、携帯端末を介してユーザが車載電力管理システムにインプットした乗車予定に基づいて電気自動車１０の充電計画を立てるが、その際には、節電すべき時間帯（節電時間帯）以外の時間帯を優先して充電予定に組み込み、節電時間帯では原則として充電が行われないように計画を立てる。

以下、本発明に係る車載電力管理システムでの充電計画の具体例について、図１を参照しつつ、図２を用いて説明する。

ここでは、電気自動車１０のバッテリー３の蓄電容量が１６ｋＷｈ、満充電に要する時間が電圧１００Ｖの場合で１６時間の場合を例とする。これは、１時間で１ｋＷｈの充電速度に相当する。

図２の（ｂ）部には、電気自動車１０のユーザのある日（当日）の乗車予定と、その日の充電計画とを図示しており、図２の（ｃ）部には、翌日の乗車予定と、その日の充電計画とを図示しており、何れも、２４時間の帯グラフで表されている。

図２の（ｂ）部に示す当日では、１７：３０〜１９：００が乗車予定であり、図２の（ｃ）部に示す翌日は、１０：００〜１２：３０が乗車予定となっている。そして、節電すべき時間帯が当日、翌日とも９：００〜２０：００となっている。

図２の（ｂ）部に示すように、当日、１９時に帰着した時点で、バッテリー残量が２ｋＷｈであったとすると、満充電までにかかる時間は１４時間となる。ここで、節電すべき時間帯には充電しないものとすると、当日の２０：００〜翌日の９：００までの１３時間が充電可能な時間帯となり、満充電にするためには、１時間足りない。

このため、図２の（ｃ）部に示すように、翌日の１０：００まで充電時間を延長して満充電にする。

また、バッテリーへの充電は必ず満充電（所定バッテリー量または第１の所定バッテリー量）まで行う必要はなく、最低限確保しておくべきバッテリー残量（確保バッテリー量または第２の所定バッテリー量）をユーザが指定しておき、確保バッテリー量までの充電にとどめるようにしても良い。そうすることで、充電量を減らし、系統電力の負荷の平準化やピークシフトへ貢献できる可能性を増すことができる。

確保バッテリー量まで充電するものとした場合で、確保バッテリー量が１２ｋＷｈに設定されている場合には、充電に要する時間が、１０時間となり、翌日６：００で充電を終了し、節電すべき時間帯までに充電完了となる。

このように、電気自動車１０の乗車予定を考慮して充電計画を立てることで、乗車予定までに満充電にすることができるとともに、満充電にできない場合は、確保バッテリー量まで充電するなどの措置を採ることができ、系統電力の負荷の平準化やピークシフトに対して貢献可能な充電計画を立てることができる。

なお、満充電まで充電する場合も、確保バッテリー量まで充電する場合も、節電すべき時間帯までに充電が完了しない場合に、充電を延長するか、その時点で打ち切るかは、翌日の乗車予定時間を考慮して決定する。例えば、翌日の乗車予定時間が長時間であれば、充電時間を節電すべき時間帯まで延長して満充電まで充電するなどの措置を採る。また、満充電までマージンを有した充電量（所定バッテリー量または第１の所定バッテリー量）となるように充電することで、バッテリーの寿命（充放電回数）を伸ばすことが可能であると一般的に実証されているので、バッテリーを満充電にせずに、例えば９割程度まで充電するようにしても良い。

さらに、例えば、満充電モードや打ち切りモードなどを、予めユーザが設定できるものとし、節電すべき時間帯まで延長して満充電まで充電するのか、節電すべき時間帯に達すれば、確保バッテリー量に達していない場合でも充電を打ち切るような動作を、ユーザが選択できるような構成を採っても良い。

車両の実働統計に基づけば、上述したような充電計画でも実状に即したものとなることが判る。２００９年度の国土交通省統計によれば車両の実働１日の走行距離は３８．６２ｋｍである。ここで、走行距離（ｋｍ）を消費したバッテリーの電力量（ｋＷｈ）で除算して得られる、いわゆる「電費」が１０ｋｍ／ｋＷｈの電気自動車を考えた場合、１日の消費電力は３．８６２ｋＷｈとなる。この程度の消費電力であれば、夜間の時間帯だけでも充電が可能であり、例え、大量に電力を消費した日があったとしても、翌日の消費電力が上記と同じ程度であるなら、夜間の時間帯での充電が可能である。また、確保バッテリー量を上記程度に設定しておけば、最低限の電力は確保できることとなる。

＜充電計画設定の手順＞
次に、図１、図２を参照しつつ、図３に示すフローチャートを用いて、電気自動車１０の制御部１で行われる充電計画設定の手順について説明する。以下の説明においては、現在のバッテリー残量をＲＶ（ｋＷｈ）で表し、満充電バッテリー量をＦＶ（ｋＷｈ）で表し、確保バッテリー量をＭＶ（ｋＷｈ）で表し、バッテリー充電効率をＣＲ（ｋＷ）で表し、現在時刻をＣＴ、乗車予定をＳ１、・・・、Ｓｎで表し、節電時間帯をＲ１、・・・、Ｒｎで表す。

ここで、図４には乗車予定の一例を示す。図４に示すように、乗車予定は、ラベルＳ１からＳｎまで複数の予定を入力可能であり、それぞれのラベルごとに出発予定時刻と、帰着予定時刻とを入力する構成となっている。

また、図５には電力会社が提供する電力使用予測データから得られる、節電時間帯の情報の一例を示す。図５に示すように、節電時間帯は、ラベルＲ１からＲｎまで、電力会社が提供する節電時間帯の区分に合わせて設定されており、図５の例では１時間間隔で区分されている。そして、それぞれのラベルごとに開始時刻（ＳＴ）と終了時刻（ＥＴ）とが設定され、さらに、各ラベルごとに節電要求ランクの情報も付与されている。

節電要求ランクは、図５の例では、最も節電を要する時間帯をランク１とし、次に節電を要する時間帯をランク２とし、これら以外の時間帯をランク３としている。

充電計画設定を開始すると、電気自動車１０の制御部１は、バッテリー３のバッテリー残量を確認し、満充電までの充電必要時間（ＮＴｆ）を算出する（ステップＳ１）。この結果は、（ＦＶ−ＲＶ）／ＣＲにより求まる。

次に、確保バッテリー量までの充電必要時間（ＮＴｍ）を算出する（ステップＳ２）。ＮＴｍは、ＭＶがＲＶより大きい場合（ＭＶ＞ＲＶ）には、（ＭＶ−ＲＶ）／ＣＲにより求まるが、ＭＶがＲＶより小さいか等しい場合（ＭＶ≦ＲＶ）には、ＮＴｍ＝０となる。

次に、乗車予定データＤ２から次の乗車予定時刻（ＮＳｘ）を抽出する（ステップＳ３）。ここで、次の乗車予定時刻とは、現在時刻（ＣＴ）の次に予定されている乗車予定Ｓｘである。

次に、現在時刻（ＣＴ）から次の乗車予定時刻（ＮＳｘ）までの時間（ＮＳ）を算出する（ステップＳ４）。この結果は、ＮＳｘ−ＣＴにより求まる。

次に、現在時刻（ＣＴ）から、次の乗車予定時刻（ＮＳｘ）までの間に存在する節電時間帯の総和時間（ＲＴ）を算出する（ステップＳ５）。この動作は、サブルーチンとして後に図７を用いて説明する。

以下は、以上説明したステップを経て得られたデータに基づいて場合分けを行い、充電計画の設定あるいは警告を行う動作となる。

まず、ステップＳ６において、次の乗車予定時刻（ＮＳｘ）までの時間（ＮＳ）が確保バッテリー量までの充電必要時間（ＮＴｍ）よりも小さいか否かを判定する。そして、ＮＳがＮＴｍよりも小さい場合、すなわち、乗車予定時まで連続充電しても確保バッテリー量に達しない場合には、次の乗車予定時刻（ＮＳｘ）まで連続充電を行う予定を立てる（ステップＳ７）。

そして、充電が不足する旨の警告をユーザに向けて発する（ステップＳ８）。この警告は、電気自動車１０の運転席のインストゥルメントパネルに表示する構成としても良いし、通信端末４を介してユーザの携帯電話等に送信する構成としても良い。ステップＳ８の警告を発した後は、充電計画の設定を終了する。

これにより、ユーザは、このままでは充電が不足することを知ることができ、ユーザは、節電を優先した充電計画を採用せず、充電を優先した充電計画を採用、あるいはユーザの手動による充電を行うなどの措置を採ることで、電気自動車１０が使用できないという事態を回避できる。

一方、ステップＳ６において、ＮＳがＮＴｍよりも大きいか、等しいと判定された場合はステップＳ９に進み、ＮＳと次の乗車予定時刻（ＮＳｘ）までの間に存在する節電時間帯の総和時間（ＲＴ）との差（ＮＳ−ＲＴ）が、確保バッテリー量までの充電必要時間（ＮＴｍ）よりも小さいか否かを判定する。そして、ＮＳ−ＲＴがＮＴｍよりも小さい場合、すなわち、節電時間帯を除いて充電すると確保バッテリー量に達しない場合には、ステップＳ１０において確保バッテリー量（ＭＶ）までの充電時刻（ＴＴｍ）を算出する。ＴＴｍは、ＣＴ＋ＮＴｍにより求まる。

そして、時刻ＴＴｍまで連続充電を行う予定を立て（ステップＳ１１）、さらに、時刻ＴＴｍから時刻ＮＳｘまでの時間で、節電時間帯を考慮して充電する充電計画を設定する（ステップＳ１２）。この動作は、サブルーチンとして後に図８および図９を用いて説明する。ステップＳ１２で充電計画を設定した後は、充電計画の設定を終了する。

一方、ステップＳ９において、ＮＳ−ＲＴがＮＴｍよりも大きいか、等しいと判定された場合はステップＳ１３に進み、ＮＳ−ＲＴが満充電までの充電必要時間（ＮＴｆ）よりも小さいか否かを判定する。そして、ＮＳ−ＲＴがＮＴｆよりも小さい場合、すなわち、確保バッテリー量から満充電までの間に充電可能な時間がある場合には、時刻ＮＳｘまでの時間帯で、節電時間帯以外は全て充電する予定を立てる（ステップＳ１４）。

次に、満充電バッテリー量（ＦＶ）までの充電不足時間（ＬＴ）を算出する（ステップＳ１５）。ＬＴは、ＮＴｆ−（ＮＳ−ＲＴ）により求まる。

その後、充電不足時間ＬＴ分の充電を節電時間帯で充電する充電計画を設定する（ステップＳ１６）。この動作は、サブルーチンとして後に図１０を用いて説明する。ステップＳ１６で充電計画を設定した後は、充電計画の設定を終了する。

一方、ステップＳ１３において、ＮＳ−ＲＴがＮＴｆよりも大きいか、等しいと判定された場合、すなわち節電時間帯を除いて充電しても満充電まで充電可能な場合にはステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、現在時刻ＣＴから充電を開始し、節電時間帯には充電を停止するが、節電時間帯以外では充電を継続する充電計画を設定する。この場合、充電時間を積算し、満充電になる時刻を充電終了時刻とする。ステップＳ１７で充電計画を設定した後は、充電計画の設定を終了する。

ここで、図６には、充電計画の設定例を示している。図６に示すように、午前０時（２４：００）を跨いだ充電計画の場合は、ラベルＣ１、Ｃ２のように、２つのラベルで充電計画を表すこととなる。

＜節電時間帯の総和時間の算出について＞
次に、図７に示すフローチャートを用いて、現在時刻（ＣＴ）から、次の乗車予定時刻（ＮＳｘ）までの間に存在する節電時間帯の総和時間（ＲＴ）の算出フローについて説明する。

ＲＴの算出を開始する際には、ＲＴ＝０とし、カウント数Ｃを１にセットする。そして、まず、電力会社が提供する電力使用予測データから得られる、節電時間帯の情報より、１つのラベルＲｃ（Ｃ＝１の場合にはラベルＲ１を意味する）における開始時刻ＳＴと終了時刻ＥＴを読み込む（ステップＳ２１）。以下では、図５に示した節電時間帯の情報に基づいて総和時間ＲＴを算出するものとし、ラベルＲ１〜Ｒｎまでｎ個のラベルがあるものとする。また、乗車予定としては、図４に示したラベルＳ１の予定があるものとし、８月１日の１７：３０が出発予定時刻とする。

まず、ステップＳ２１では、ラベルＲ１における開始時刻ＳＴと終了時刻ＥＴを読み込み、ステップＳ２２で、開始時刻ＳＴが次の乗車予定時刻ＮＳｘよりも大きいか否か、すなわち次の乗車予定時刻ＮＳｘが開始時刻ＳＴよりも遅いか否かを判定する。

ここで、ラベルＲ１における開始時刻ＳＴは８：００であるのに対し、次の乗車予定時刻ＮＳｘは１７：３０であるので、この場合はステップＳ２３に進む。なお、次の乗車予定時刻ＮＳｘが開始時刻ＳＴよりも早いか、または同じ場合には、ステップＳ２７に進んで現段階での総和時間ＲＴを出力し、総和時間の算出を終了する。

ステップＳ２３では、終了時刻ＥＴが次の乗車予定時刻ＮＳｘよりも大きいか否か、すなわち次の乗車予定時刻ＮＳｘが終了時刻ＥＴよりも遅いか否かを判定する。

ここで、ラベルＲ１における終了時刻ＥＴは９：００であるのに対し、次の乗車予定時刻ＮＳｘは１７：３０であるので、この場合はステップＳ２８に進む。なお、次の乗車予定時刻ＮＳｘが終了時刻ＥＴよりも早いか、または同じ場合にはステップＳ２４に進む。

ステップＳ２８では、総和時間ＲＴを算出するために、現段階での総和時間ＲＴに、終了時刻ＥＴと開始時刻ＳＴとの差分の時間、すなわち１時間を加算する。

その後、ステップＳ２５においてカウント数Ｃを１カウント分カウントアップし、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、カウントアップ後のカウント数Ｃが、ラベルの総数ｎよりも大きいか否か、すなわち、ラベルＲｎまでの総和時間ＲＴを算出したか否かを判定する。

ラベルＲ１の段階では、Ｃ＜ｎであるので、ステップＳ２１以下の動作を繰り返すこととなる。

このようにして、ステップＳ２１以下の動作を繰り返すことで、総和時間ＲＴが１時間ずつ加算され、やがてラベルＲ１０に達すると、ステップＳ２３において、終了時刻ＥＴが次の乗車予定時刻ＮＳｘよりも大きくなるので、この場合は、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、総和時間ＲＴを算出するために、現段階での総和時間ＲＴに、次の乗車予定時刻ＮＳｘと開始時刻ＳＴとの差分の時間、ここでは０．５時間を加算する。なお、次の乗車予定時刻ＮＳｘと開始時刻ＳＴとが同じ場合には、加算時間は０となる。

その後、ステップＳ２５においてカウント数Ｃを１カウント分カウントアップし、ステップＳ２６に進むが、ラベルＲ１０の段階では、Ｃ＜ｎであるので、ステップＳ２１以下の動作を繰り返すこととなる。

そして、ラベルＲ１１に達すると、ステップＳ２２において、開始時刻ＳＴが次の乗車予定時刻ＮＳｘよりも大きくなるので、そのときまでの積算時間、すなわち１０時間を総和時間ＲＴとして出力し（ステップＳ２７）、総和時間の算出を終了する。

なお、次の乗車予定時刻ＮＳｘが２０：００以降の場合は、ラベルＲ１２に達することで、ステップＳ２６においてＣ＞ｎとなり、ステップＳ２７において、そのときまでの積算時間を総和時間ＲＴとして出力し、総和時間の算出を終了する。

＜節電時間帯を考慮して充電する充電計画の設定手順について＞
次に、図８および図９に示すフローチャートを用いて、節電時間帯を考慮して充電する充電計画の設定手順について説明する。なお、図８の記号（１）と図９の記号（１）とは互いに接続された関係にある。

当該充電計画の設定を開始すると、まず、図８のステップＳ３１においてユーザが節電を優先する意思があるか否かを確認する。これは、例えば節電優先モードという設定をユーザが選択しているか否かで確認可能である。このモードの選択、非選択は、運転席のインストゥルメントパネルから設定できる構成としても良いし、通信端末４を介してユーザの携帯電話等から設定できる構成としても良く、設定されたモードは記憶されているものとする。すなわち、計画設定処理を実行するときユーザに確認しなくとも良く、記憶されているモードをもとに自動的に処理が実行される。

そして、ステップＳ３１においてユーザが節電を優先する意思が確認されない場合にはステップＳ３２に進む。一方、ユーザが節電を優先する意思が確認された場合には、節電時間帯を考慮して充電する充電計画の設定は終了し、図３のステップＳ１１で立てた確保バッテリー量までの充電時刻ＴＴｍまで連続充電を行う予定を充電計画として設定する。この場合、節電時間帯は無視して、時刻ＴＴｍまで連続充電を行うこととなる。

ステップＳ３２では、充電を行わない時間帯を順次記憶していくため、非充電時間帯集合ＮＣを用意する。ＮＣは処理の開始時点では空である。

次に、満充電バッテリー量（ＦＶ）までの充電不足時間（ＬＴ）を算出する（ステップＳ３３）。この結果は、ＮＴｆ（満充電までの充電必要時間）−ＮＴｍ（確保バッテリー量までの充電必要時間）により求まる。

次に、次の乗車予定時刻ＮＳｘまでの残り時間（ＮＳ２）を算出する（ステップＳ３４）。ＮＳ２は、ＮＳｘ−ＴＴｍ（確保バッテリー量までの充電時刻）により求まる。

そして、ステップＳ３５において、ＮＳ２がＬＴよりも小さいか否かを判定し、ＮＳ２がＬＴよりも小さい場合、すなわち次の乗車予定時刻ＮＳｘまで満充電に達しないと判定された場合は、ステップＳ３６において時刻ＴＴｍから次の乗車予定時刻ＮＳｘまで連続充電する予定を追加し、充電計画の設定を終了する。

一方、ステップＳ３５において、ＮＳ２がＬＴよりも大きいか、または等しい場合、すなわち、節電時間帯を使用すれば次の乗車予定時刻ＮＳｘまで満充電に達すると判定された場合は、図９のステップＳ３７に進む。

ステップＳ３７では、節電可能時間（ＲＴｐ）を算出する。節電可能時間は、節電時間帯の中で使わなくて済む時間を表しており、ＮＳ２−ＬＴにより求まる。

次に、ステップＳ３８において、時刻ＴＴｍから次の乗車予定時刻ＮＳｘまでの節電時間帯区分の中で、ステップＳ３２で設定した非充電時間帯集合ＮＣに含まれない時間帯を抽出し、その中から、節電要求ランクが最も高い区分をランダムに１区分選択し、その区分のラベルをＲｓとする。

図５に示した節電時間帯の情報の例では、例えば、次の乗車予定時刻ＮＳｘが１３：００であった場合、８：００から１３：００の間では何れの区分でも節電要求ランクは２であるので、これらの中からランダムに１区分選択すれば良い。もし、これらの中に節電要求ランク１のものがあれば、その区分を選択することとなる。

次に、ステップＳ３８で選択したラベルＲｓの区分における開始時刻ＳＴと、終了時刻ＥＴとを読み込む（ステップＳ３９）。

そして、ステップＳ３７において算出した節電可能時間ＲＴｐから、ラベルＲｓの区分における終了時刻ＥＴと開始時刻ＳＴとの差分を差し引いたものを節電可能時間ＲＴｐとする（ステップＳ４０）。

次に、ステップＳ４１において節電可能時間ＲＴｐが０より大きいか否かを判定し、節電可能時間ＲＴｐが０より大きい場合には、ステップＳ４２に進み、ラベルＲｓの区分における開始時刻ＳＴから終了時刻ＥＴの時間帯を非充電時間帯として設定する。

その後、ステップＳ４３において、ステップＳ３２で設定した非充電時間帯集合ＮＣにラベルＲｓの区分の時間帯を追加する。

一方、ステップＳ４１において節電可能時間ＲＴｐが０より小さいか、または等しい場合、すなわち節電時間帯の中で節電可能な時間がない場合はステップＳ４４に進み、ラベルＲｓの区分における開始時刻ＳＴに節電可能時間ＲＴｐを加えた時間帯を非充電時間帯として設定する。

次に、ステップＳ４５において、時刻ＴＴｍから次の乗車予定時刻ＮＳｘまでの時間帯のうち、非充電時間帯として設定された時間帯以外を充電予定時間として追加し、充電計画の設定を終了する。

このように、節電時間帯において充電予定を設定することで、確保バッテリー量まで充電することが可能となり、電気自動車１０を使用できないという状況を回避できる。

また、節電時間帯において充電予定を設定する場合でも、ランクによって表現された節電要求の高い時間帯をできるだけ避けて充電時間を設定しているので、ピークシフトに貢献していることになる。さらに、ランダムに充電時間が設定されているので、負荷を平準化することにもつながる。

＜不足分の充電を節電時間帯で行う充電計画の設定手順について＞
次に、図１０に示すフローチャートを用いて、不足分の充電を節電時間帯で行う充電計画の設定手順について説明する。

当該充電計画の設定を開始すると、まず、図１０のステップＳ５１においてユーザが節電を優先する意思があるか否かを確認する。これは、例えば節電優先モードという設定をユーザが選択しているか否かで確認可能である。このモードの選択、非選択は、運転席のインストゥルメントパネルから設定できる構成としても良いし、通信端末４を介してユーザの携帯電話等から設定できる構成としても良く、設定されたモードは記憶されているものとする。すなわち、計画設定処理を実行するとき、ユーザに確認しなくとも良く、記憶されているモードをもとに自動的に処理が実行される。

そして、ステップＳ５１においてユーザが節電を優先する意思が確認された場合には充電不足時間分の充電を節電時間帯で充電する充電計画の設定は終了し、図３のステップＳ１４で立てた、節電時間帯以外は全て充電を行う予定を充電計画として設定する。この場合、確保バッテリー量には達しているので、満充電はあきらめて節電に協力することとなる。一方、ユーザが節電を優先する意思が確認されない場合には、ステップＳ５２に進む。

ステップＳ５２では、充電を行う時間帯を順次記憶していくため、充電時間帯集合ＣＳを用意する。ＣＳは処理の開始時点では空である。充電時間帯としては、例えば、図２を用いて説明した電力使用予測データを例に採れば、午前０時から８時まで、２０時から２４時までの時間帯などが挙げられる。この時間帯は節電時間帯には含まれていない時間帯である。

次に、ステップＳ５３において、次の乗車予定時刻ＮＳｘ以前の節電時間帯区分の中で、ステップＳ５２で設定した充電時間帯集合ＣＳに含まれない時間帯を抽出し、その中から、節電要求ランクが最も低い区分をランダムに１区分選択し、その区分のラベルをＲｓとする。

図５に示した節電時間帯の情報の例では、例えば、次の乗車予定時刻ＮＳｘが１３：００であった場合、８：００以降は充電時間帯集合ＣＳに含まれず、８：００から１３：００の間では何れの区分でも節電要求ランクは２であるので、これらの中からランダムに１区分選択すれば良い。もし、これらの中に節電要求ランク３のものがあれば、その区分を選択することとなる。

次に、ステップＳ５３で選択したラベルＲｓの区分における開始時刻ＳＴと、終了時刻ＥＴとを読み込む（ステップＳ５４）。

次に、満充電バッテリー量（ＦＶ）までの充電不足時間（ＬＴ）を算出する（ステップＳ５５）。この結果は、図３のステップＳ１５で求めたＬＴから、ラベルＲｓの区分における終了時刻ＥＴと開始時刻ＳＴの差分の時間（１時間）を差し引くことで求まる。例えば、図３のステップＳ１５で求めたＬＴが１時間であった場合、ステップＳ５５で得られるＬＴは０となる。

そして、ステップＳ５６において、充電不足時間ＬＴが０より大きいか否かを判定し、充電不足時間ＬＴが０より大きい場合には、ステップＳ５７に進み、ラベルＲｓの区分における開始時刻ＳＴから終了時刻ＥＴまでの時間を充電予定時間として追加する。

その後、ステップＳ５７において、ステップＳ５２で設定した充電時間帯集合ＣＳにラベルＲｓの区分の時間帯を追加する。

一方、ステップＳ５６において充電不足時間ＬＴが０より小さいか、または等しい場合はステップＳ５９に進み、充電開始時刻をラベルＲｓの区分における開始時刻ＳＴとし、充電終了時刻を、開始時刻ＳＴに充電不足時間ＬＴ（０より小さいか、または等しい）と、ラベルＲｓの区分における終了時刻ＥＴと開始時刻ＳＴの差分の時間（ＥＴ−ＳＴ）とを加えた時刻として、充電予定時間を追加する。

以上説明したように、以上、図１０で説明したように、充電不足を補うため、節電時間帯において充電予定を設定する場合でも、ランクによって表現された節電要求の低い時間帯から充電時間を設定しているので、ピークシフトに貢献していることになる。さらに、ランダムに充電時間が設定されているので、負荷を平準化することにもつながる。

なお、これまでの説明では、充電時間の関数としてバッテリー充電量が線形に増加することを想定してきたが、線形とならない場合でも、充電時間とバッテリー充電量の対応関係をマッピングしたデータを保持しておく、あるいは補正データを用意するなどの手段を用いることで、充電時間に対するバッテリー充電量を算出し、上記説明のように充電予定を計画することが可能である。

以上説明したように、本発明に係る車載電力管理システムによれば、系統電力の負荷の平準化やピークシフトを実現でき、しかも、そのためのシステムは、車外に設置されたＥＭＳなどとは無関係に、電気自動車内のシステムにより構成できるので、簡易なシステムとすることができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 制御部、３ バッテリー、１０ 電気自動車、Ｄ１ 電力使用予測データ、Ｄ２ 乗車予定データ、ＰＤ 電力会社。

Claims (10)

1. バッテリーに充電された電力を駆動源としてモータを駆動して走行する車両に登載され、前記バッテリーへの充電を管理する車載電力管理システムであって、
   前記車載電力管理システムは、
   電力会社から提供される電力使用予測データを取得し、それに基づいて前記バッテリーへの充電計画を作成し、
   前記充電計画は、
   前記電力使用予測データにおいて、節電すべき時間帯とされる節電時間帯以外の時間帯を優先して充電予定を設定することにより作成される、車載電力管理システム。
2. 前記車載電力管理システムは、
   前記車両の乗車予定データが設定可能であり、
   前記充電計画は、
   前記乗車予定データから得られる前記車両の乗車予定時刻までに所定のバッテリー量に達するように充電予定が設定される、請求項１記載の車載電力管理システム。
3. 前記所定のバッテリー量は、
   前記バッテリーの残量として確保すべき最低値である確保バッテリー量であることを特徴とする、請求項２記載の車載電力管理システム。
4. 前記充電計画は、
   前記節電時間帯に充電予定を設定しないと、前記乗車予定時刻までに前記確保バッテリー量に達しない場合に、前記節電時間帯での充電予定を設定するように作成される、請求項３記載の車載電力管理システム。
5. 前記充電計画は、
   前記乗車予定時刻までに前記確保バッテリー量に達しない場合に、前記乗車予定時刻まで充電予定を設定するように作成され、
   前記車載電力管理システムは、
   充電が不足する警告を発する、請求項３記載の車載電力管理システム。
6. 前記車載電力管理システムは、
   前記車両の乗車予定データを設定可能であり、
   前記バッテリーの充電量として、第１の所定バッテリー量と、該第１のバッテリー量よりも小さい第２の所定バッテリー量を設定可能であり、
   前記充電計画は、
   前記乗車予定データから得られる前記車両の乗車予定時刻までに前記第２の所定バッテリー量に達するように充電予定が設定される、請求項１記載の車載電力管理システム。
7. 前記充電計画は、
   節電を優先しない場合に、
   前記乗車予定データから得られる前記車両の乗車予定時刻までに前記第１の所定バッテリー量に達するように充電予定が追加設定される、
   請求項６記載の車載電力管理システム。
8. 前記追加設定される充電予定は、
   前記節電時間帯で充電を行う場合に、前記電力使用予測データに含まれる節電要求ランクの情報に基づき、節電要求ランクの高い時間帯では可能な限り充電予定を設定しないように作成される、請求項７記載の車載電力管理システム。
9. 前記充電計画は、
   前記節電時間帯に充電予定を設定しないと、前記乗車予定時刻までに前記第２の所定バッテリー量に達しない場合に、前記節電時間帯での充電予定を設定するように作成される、請求項６記載の車載電力管理システム。
10. 前記充電計画は、
    前記乗車予定時刻までに前記第２の所定バッテリー量に達しない場合に、前記乗車予定時刻まで充電予定を設定するように作成され、
    前記車載電力管理システムは、
    充電が不足する警告を発する、請求項６記載の車載電力管理システム。

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