JP7626076B2 - ハイブリッド車両の管理装置、ハイブリッド車両の管理方法、および、ハイブリッド車両の管理システム - Google Patents

ハイブリッド車両の管理装置、ハイブリッド車両の管理方法、および、ハイブリッド車両の管理システム Download PDF

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Description

本開示は、ハイブリッド車両の管理装置、ハイブリッド車両の管理方法、および、ハイブリッド車両の管理システムに関する。
たとえば、特開2018-099920号公報(特許文献1)には、外部充電を実施可能に構成された車両の車両情報を取得するクラウドサーバ(管理装置)が開示されている。クラウドサーバは、取得された車両情報のうち対象車と同じ目的地を有する他車の車両情報を用いて、対象車が目的地において外部充電を実施可能か否かを判定する。上記車両情報は、車両が内燃機関を備えない車両であるか、または、内燃機関を備える車両であるかを示す車両タイプ情報を含む。クラウドサーバは、上記車両タイプ情報を用いて、車両が目的地において外部充電を実施可能か否かを判定する。これにより、外部充電の優先度が高い内燃機関を有さない車両に、目的地において外部充電を優先的に実施させることが可能となる。
特開2018-099920号公報
上記特許文献1では、上記のように、内燃機関の有無に基づいて外部充電の優先度が決定されている一方で、複数の車両の各々が内燃機関を有する場合について考慮されていない。このため、複数の車両の各々が内燃機関を有する場合に、外部充電の対象として適切な車両を選択できない場合がある。この場合、外部充電の対象として選択された車両が電欠や燃料不足等の状態となり、上記選択された車両の走行に支障が出ることになり得る。したがって、外部充電(および外部放電)の対象となる車両の走行に支障が出るのを抑制可能な装置(システム)が望まれている。
本開示は、かかる課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、複数の車両の各々が内燃機関を有する場合にも、外部充電(外部放電)の対象となるハイブリッド車両の走行に支障が出るのを抑制することが可能なハイブリッド車両の管理装置、ハイブリッド車両の管理方法、および、ハイブリッド車両の管理システムを提供することである。
本開示の第1の局面に従うハイブリッド車両の管理装置は、発電可能な内燃機関、走行用電動機、および、走行用電動機へ電力を供給する蓄電部を備えるとともに、電力網からの電力を蓄電部に充電する外部充電および蓄電部の電力を電力網に供給する外部放電のうち少なくとも一方が可能に構成されたハイブリッド車両を管理する管理装置であって、複数の車両と通信することにより、複数の車両の各々の、内燃機関の有無に関する情報と、外部充電および外部放電の少なくとも一方が可能か否かに関する情報と、燃料残量に関する情報とを含む車両情報を取得する通信部と、通信部により取得された車両情報に基づいて、外部充電および外部放電の少なくとも一方を依頼するハイブリッド車両を選択する制御部と、を備え、複数の車両は、ハイブリッド車両である第1ハイブリッド車両と、ハイブリッド車両である第2ハイブリッド車両とを含み、制御部は、第1ハイブリッド車両および第2ハイブリッド車両の各々の車両情報に基づいて、第1ハイブリッド車両および第2ハイブリッド車両のうち燃料残量が多い第1ハイブリッド車両を優先的に選択するように構成されている。
上記第1の局面に従うハイブリッド車両の管理装置では、上記のように、制御部は、第1ハイブリッド車両および第2ハイブリッド車両の各々の車両情報に基づいて、第1ハイブリッド車両および第2ハイブリッド車両のうち燃料残量が多い第1ハイブリッド車両を、外部充電および外部放電の少なくとも一方を依頼するハイブリッド車両として優先的に選択する。ここで、第1ハイブリッド車両は、燃料残量が比較的多いので、外部充電の前の走行(または外部放電)により自身のSOCが大きく低下した場合にも、燃料を用いて比較的長距離の走行が可能である。また、第1ハイブリッド車両は、燃料残量が比較的多いので、燃料によって比較的大きい電力を発電することができる。その結果、外部充電の前の走行(または外部放電)により第1ハイブリッド車両のSOCが大きく低下した場合に、第1ハイブリッド車両が電欠状態となるのを抑制することができる。したがって、燃料残量が多い第1ハイブリッド車両を、外部充電(外部放電)を依頼するハイブリッド車両として優先的に選択することにより、外部充電(外部放電)を依頼されたハイブリッド車両の走行に支障が出るのを抑制することができる。
上記第1の局面に従うハイブリッド車両の管理装置において、好ましくは、制御部は、第1ハイブリッド車両の外部充電による電力網における電力需要量の予測増加量が管理装置の目標量よりも小さい場合に、第2ハイブリッド車両にも外部充電を依頼する制御を行う。このように構成すれば、第1ハイブリッド車両による外部充電だけでは制御装置の目標量に達しない場合に、第2ハイブリッド車両による外部充電により、電力需要量の予測増加量を容易に増加させることができる。
本開示の第2の局面に従うハイブリッド車両の管理方法は、発電可能な内燃機関、走行用電動機、および、走行用電動機へ電力を供給する蓄電部を備えるとともに、電力網からの電力を蓄電部に充電する外部充電および蓄電部の電力を電力網に供給する外部放電のうち少なくとも一方が可能に構成されたハイブリッド車両を管理するハイブリッド車両の管理方法であって、ハイブリッド車両である第1ハイブリッド車両およびハイブリッド車両である第2ハイブリッド車両の各々の、内燃機関の有無に関する情報と、外部充電および外部放電の少なくとも一方が可能か否かに関する情報と、燃料残量に関する情報とを含む車両情報を、第1ハイブリッド車両および第2ハイブリッド車両の各々との通信により取得するステップと、第1ハイブリッド車両の車両情報と、第2ハイブリッド車両の車両情報とに基づいて、第1ハイブリッド車両および第2ハイブリッド車両のうち燃料残量が多い第1ハイブリッド車両を、外部充電および外部放電の少なくとも一方を優先的に依頼するハイブリッド車両として選択するステップと、を備える。
上記第2の局面に従うハイブリッド車両の管理方法では、上記のように、第1ハイブリッド車両および第2ハイブリッド車両の各々の車両情報に基づいて、第1ハイブリッド車両および第2ハイブリッド車両のうち燃料残量が多い第1ハイブリッド車両が、外部充電および外部放電の少なくとも一方を依頼するハイブリッド車両として優先的に選択される。ここで、上記のように、燃料残量が比較的多い第1ハイブリッド車両は、燃料を用いて比較的長距離の走行が可能であるとともに、燃料による発電量が比較的大きいので電欠状態となりにくい。したがって、燃料残量が多い第1ハイブリッド車両を、外部充電(外部放電)を依頼するハイブリッド車両として優先的に選択することにより、外部充電(外部放電)を依頼されたハイブリッド車両の走行に支障が出るのを抑制することが可能なハイブリッド車両の管理方法を提供することができる。
本開示の第3の局面に従うハイブリッド車両の管理システムは、発電可能な内燃機関、走行用電動機、および、走行用電動機へ電力を供給する蓄電部を備えるとともに、電力網からの電力を蓄電部に充電する外部充電および蓄電部の電力を電力網に供給する外部放電のうち少なくとも一方が可能に構成されたハイブリッド車両と、複数の車両と通信することにより、複数の車両の各々の、内燃機関の有無に関する情報、外部充電および外部放電の少なくとも一方が可能か否かに関する情報、および、燃料残量に関する情報を含む車両情報を取得する通信部と、通信部により取得された車両情報に基づいて、外部充電および外部放電の少なくとも一方を依頼するハイブリッド車両を選択する制御部とを含む管理装置と、を備え、複数の車両は、ハイブリッド車両である第1ハイブリッド車両と、ハイブリッド車両である第2ハイブリッド車両とを含み、管理装置の制御部は、第1ハイブリッド車両および第2ハイブリッド車両の各々の車両情報に基づいて、第1ハイブリッド車両および第2ハイブリッド車両のうち燃料残量が多い第1ハイブリッド車両を優先的に選択するように構成されており、外部充電の依頼を受け入れたハイブリッド車両は、自身のSOCを低減させる制御を行う。
上記第3の局面に従うハイブリッド車両の管理システムでは、上記のように、管理装置の制御部は、第1ハイブリッド車両および第2ハイブリッド車両の各々の車両情報に基づいて、第1ハイブリッド車両および第2ハイブリッド車両のうち燃料残量が多い第1ハイブリッド車両が、外部充電および外部放電の少なくとも一方を依頼するハイブリッド車両として優先的に選択される。ここで、上記のように、燃料残量が比較的多い第1ハイブリッド車両は、燃料を用いて比較的長距離の走行が可能であるとともに、燃料による発電量が比較的大きいので電欠状態となりにくい。したがって、燃料残量が多い第1ハイブリッド車両を、外部充電を依頼するハイブリッド車両として優先的に選択することにより、外部充電(外部放電)を依頼されたハイブリッド車両の走行に支障が出るのを抑制することが可能なハイブリッド車両の管理システムを提供することができる。
また、上記第3の局面に従うハイブリッド車両の管理システムでは、上記のように、外部充電の依頼を受け入れたハイブリッド車両が自身のSOCを低減させる制御を行う。これにより、外部充電の依頼を受け入れたハイブリッド車両のSOCがより低減される分、ハイブリッド車両への外部充電量をより増加させることができる。その結果、電力網における電力需要量をより増加させることができる。
上記第3の局面に従うハイブリッド車両の管理システムにおいて、好ましくは、外部充電の依頼を受け入れたハイブリッド車両は、電力網からの充電要求量に応じて、自身のSOCの低減量を調整するように構成されている。このように構成すれば、充電要求量に応じて、電力網からの外部充電量を調整することができる。
本開示によれば、外部充電(外部放電)の対象となるハイブリッド車両の走行に支障が出るのを抑制することができる。
第1実施の形態に係る電力システムの構成を示す図である。 第1実施の形態に係る電力システムの詳細な構成を示す図である。 電力系統の電力需要量を示す図である。 ハイブリッド車両のトルク要求量を示す図である。 第1実施の形態による電力システムのシーケンス図を示す図である。 第2実施の形態に係る電力システムの構成を示す図である。 第2実施の形態による電力システムのシーケンス図を示す図である。
以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
[第1実施の形態]
図1は、本開示の第1実施の形態に係る電力システム1の概略的な構成を示す図である。図1に示すように、電力システム1は、電力系統PGと、複数の車両10と、アグリゲータサーバ200(以下、単に「サーバ200」と表記する)と、送配電事業者サーバ300(以下、単に「サーバ300」と表記する)と、受変電設備501とを含む。アグリゲータは、地域500の複数の電力調整リソースを束ねてエネルギーマネジメントサービスを提供する電気事業者である。なお、電力システム1およびサーバ200は、それぞれ、本開示に係る「管理システム」および「管理装置」の一例に相当する。
電力系統PGは、図示しない発電所及び送配電設備によって構築される電力網である。この実施の形態では、電力会社が発電事業者および送配電事業者を兼ねる。電力会社は、一般送配電事業者に相当し、電力系統PGを保守及び管理する。電力会社は、電力系統PGの管理者に相当する。サーバ300は、電力系統PG(電力網)の需給を管理するコンピュータであり、電力会社に帰属する。電力系統PGは、本開示に係る「電力網」の一例に相当する。
アグリゲータは、複数の車両10を管理する。サーバ200は、複数の車両10を管理するコンピュータであり、アグリゲータに帰属する。複数の車両10は、ハイブリッド車両10aと、ハイブリッド車両10bとを含む。ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bの各々は、発電可能なエンジン11と、走行用モータ12と、走行用モータ12へ電力を供給するバッテリ13とを備える。なお、エンジン11および走行用モータ12は、それぞれ、本開示の「内燃機関」および「走行用電動機」の一例に相当する。また、バッテリ13は、本開示の「蓄電部」の一例に相当する。また、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bは、それぞれ、本開示の「第1ハイブリッド車両」および「第2ハイブリッド車両」の一例である。
また、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bの各々は、電力系統PGからの電力をバッテリ13に充電する外部充電が可能に構成されている。外部充電とは、車両10の外部から電力の供給を受けて車両10のバッテリ13を充電することである。具体的には、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bの各々は、いわゆるPHV(Plug-in Hybrid Vehicle)車である。なお、複数の車両10は、図示しないPHV車以外の車両(たとえばEV(Electric Vehicle)車等)も含む。また、複数の車両10は、個人が所有する車両(POV)と、MaaS(Mobility as a Service)事業者が管理する車両(MaaS車両)との少なくとも一方を含んでもよい。また、この実施の形態では、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bは、互いに同じ構成を有するものとする。
地域500は、複数の電力調整リソースによってマイクログリッドMGを構築している。マイクログリッドMGにおいて複数の電力調整リソースをネットワーク化するための電力線は、自営電力線であってもよい。受変電設備501は、マイクログリッドMGの連系点(受電点)に設けられ、電力系統PGとマイクログリッドMGとの並列(接続)および解列(切離し)を切替え可能に構成される。マイクログリッドMGが電力系統PGと連系しているときに、受変電設備501は、電力系統PGから、たとえば特別高圧(7000Vを超える電圧)の交流電力を受電し、受電した電力を降圧してマイクログリッドMGへ供給する。受変電設備501は、高圧側(一次側)の開閉装置(たとえば、区分開閉器、断路器、遮断器、および負荷開閉器)、変圧器、保護リレー、計測機器、及び制御装置を含んで構成される。なお、受変電設備501が電力系統PGから受電する電力は、特別高圧の電力に限られず、たとえば高圧(600V超7000V以下の電圧)の電力であってもよい。
地域500に含まれる複数の要素(電力調整リソース)は、相互に電気的に接続されることによってマイクログリッドMGを構築している。具体的には、地域500には、複数のEVSE20と、定置式電力貯蔵装置30と、工場510と、産業設備520と、自然変動電源530と、発電機540と、ビル550と、住宅560とが設けられている。
各EVSE20は、地域500内に設置されたEVSEである。EVSEは、車両用給電設備(Electric Vehicle Supply Equipment)を意味する。各EVSE20とマイクログリッドMGとの間で電力をやり取りできるように、各EVSE20はマイクログリッドMGと電気的に接続されている。車両10は、EVSE20に電気的に接続可能に構成される。たとえば、EVSE20につながる充電ケーブルが車両10のインレットに接続されることによって、EVSE20と車両10との間で電力の授受を行なうことが可能になる。地域500に備えられるEVSE20の数は任意であり、5個程度であってもよいし、10個以上であってもよいし、100個以上であってもよい。EVSE20は、住宅560に備えられていたり、地域の施設(たとえばショッピングモール等)に備えられていたりする。
定置式電力貯蔵装置30は、地域500内に設置された電力貯蔵装置である。定置式電力貯蔵装置30とマイクログリッドMGとの間で電力をやり取りできるように、定置式電力貯蔵装置30はマイクログリッドMGと電気的に接続されている。この実施の形態では、定置式電力貯蔵装置30として、リチウムイオン電池を採用する。リチウムイオン電池は、車両で使用されたバッテリ(リサイクル品)であってもよい。定置式電力貯蔵装置30は、リチウムイオン電池に限られず、他の二次電池であってもよいし、PtG(Power to Gas)機器であってもよい。この実施の形態では、定置式電力貯蔵装置30の数が1個であるが、地域500に備えられる定置式電力貯蔵装置30の数は任意であり、5個程度であってもよいし、10個以上であってもよいし、100個以上であってもよい。
工場510には、工場の作業員等が出入りする。工場510は、マイクログリッドMGから供給される電力によって動作する各種電気機器(たとえば、照明器具および空調設備)を含む。この実施の形態では、工場510外のみに発電機(自然変動電源530および発電機540)が設けられているが、工場510内に発電機が設けられてもよい。また、工場510は、サーバ511によって電力状態(消費電力、発電電力、および、蓄電電力)が管理されている。サーバ511は、サーバ200と通信することにより、サーバ200に工場510の電力状態を送信したり、サーバ200から工場510への電力調整指令を受信する。
産業設備520は、屋外で使用される産業用の設備であり、マイクログリッドMGから供給される電力によって動作する。この実施の形態に係る産業設備520は、アルミニウム用の電気溶解炉および保持炉を含む。産業設備520は、排水処理を行なう排水プラントと、廃棄物を再資源化するリサイクルプラントとの少なくとも一方を含んでもよい。
自然変動電源530は、気象条件によって発電出力が変動する電源であり、発電された電力をマイクログリッドMGへ出力する。自然変動電源530によって発電された電力は、変動性再生可能エネルギー(VRE)に相当する。自然変動電源530によって発電された余剰電力は定置式電力貯蔵装置30に蓄えられてもよい。この実施の形態では、自然変動電源530としてPV発電設備(たとえば、屋根に設置される太陽光パネル)を採用する。PV発電は、太陽光発電(Photovoltaic power generation)を意味する。ただしこれに限られず、自然変動電源530は、PV発電設備に代えて(または加えて)、風力発電設備を含んでもよい。
発電機540は、自然変動電源に該当しない発電機であり、発電された電力をマイクログリッドMGへ出力する。この実施の形態では、発電機540として蒸気タービン発電機を採用する。ただしこれに限られず、発電機540は、蒸気タービン発電機に代えて(または加えて)、ガスタービン発電機、ディーゼルエンジン発電機、ガスエンジン発電機、および、バイオマス発電機の少なくとも1つを含んでもよい。地域500は、発電時に発生する熱を活用するコージェネレーションシステムを含んでもよい。
ビル550には、ビルの従業員等が出入りする。ビル550は、マイクログリッドMGから供給される電力によって動作する各種電気機器(たとえば、照明器具および空調設備)を含む。また、ビル550は、サーバ551によって電力状態(消費電力、発電電力、および、蓄電電力)が管理されている。サーバ551は、サーバ200と通信することにより、サーバ200にビル550の電力状態を送信したり、サーバ200からビル550への電力調整指令を受信する。
住宅560は、マイクログリッドMGから供給される電力によって動作する各種電気機器(たとえば、照明器具および空調機器)を含む。また、住宅560は、サーバ561によって電力状態(消費電力、発電電力、および、蓄電電力)が管理されている。サーバ561は、サーバ200と通信することにより、サーバ200に住宅560の電力状態を送信したり、サーバ200から住宅560への電力調整指令を受信する。
図2は、サーバ200,300およびハイブリッド車両10a(10b)の各々の内部構成を示す図である。図2に示すように、サーバ200,300は、それぞれ制御装置201,301と、記憶装置202,302と、通信装置203,303とを含んで構成される。制御装置201,301の各々は、プロセッサを含み、所定の情報処理を行なうように構成される。記憶装置202,302の各々は、各種情報を保存可能に構成される。記憶装置202,302には、それぞれ制御装置201,301に実行されるプログラムのほか、プログラムで使用される情報(たとえば、マップ、数式、及び各種パラメータ)が記憶されている。通信装置203,303の各々は、各種通信I/Fを含む。制御装置201,301は、それぞれ通信装置203,303を通じて外部と通信するように構成される。なお、図2では、簡略化のため、サーバ511(551、561)の図示は省略されている。また、制御装置201および通信装置203は、それぞれ、本開示の「制御部」および「通信部」の一例である。
ハイブリッド車両10a(10b)は、前述のバッテリ13に加えて、バッテリ13の充放電電力を調整する充放電器14と、充放電器14を制御するECU(Electronic Control Unit)15とを備える。ECU15は、プロセッサ(たとえば、CPU(Central Processing Unit))、RAM(Random Access Memory)、記憶装置、および、タイマ(いずれも図示せず)を含んで構成される。ECU13は、マイクロコンピュータであってもよい。なお、図2では、簡略化のため、エンジン11および走行用モータ12の図示は省略されている。
バッテリ13は、走行用の電力を蓄電する二次電池を含んで構成される。この実施の形態では、二次電池として、複数のリチウムイオン電池を含む組電池を採用する。組電池は、複数の単電池(一般に「セル」とも称される)が互いに電気的に接続されて構成される。なお、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタのような他の蓄電装置を採用してもよい。
この実施の形態では、EVSE20として、DC方式のEVSEを採用する。したがって、車両10(10a、10b)からEVSE20へ直流電力が供給され、EVSE20に内蔵されるインバータによってDC/AC変換が行なわれる。充放電器14は、たとえばDC/DCコンバータによって充放電電力を調整するように構成される。DC方式のEVSEの規格は、CHAdeMO、CCS(Combined Charging System)、GB/T、Teslaのいずれであってもよい。ただし、EVSE20がDC方式であることは必須ではなく、AC方式であってもよい。車両10(10a、10b)がAC方式のEVSEに対して外部給電を行なう形態では、充放電器14が、整流回路、PFC(Power Factor Correction)回路、絶縁回路(たとえば、絶縁トランス)、インバータ、および、フィルタ回路を含んでもよい。バッテリ13から放電された電力に充放電器14がDC/AC変換を行ない、変換後の交流電力が車両10(10a、10b)からEVSEへ供給されてもよい。
各車両10(10a、10b)のユーザは、携帯端末16を携帯している。この実施の形態では、各携帯端末16として、タッチパネルディスプレイを具備するスマートフォンを採用する。ただしこれに限られず、各携帯端末16としては、任意の携帯端末を採用可能であり、タブレット端末、ウェアラブルデバイス(たとえば、スマートウォッチ)、または電子キーなども採用可能である。携帯端末16には所定のアプリケーションソフトウェア(以下、単に「アプリ」と称する)がインストールされており、携帯端末16は、そのアプリを通じてサーバ200と情報のやり取りを行なうように構成される。ユーザは、携帯端末16を操作することにより、ユーザに帰属する車両10(10a、10b)の行動予定をサーバ200へ送信することができる。車両10(10a、10b)の行動予定の例としては、POVの運転計画(たとえば、自宅を出発する時刻、行き先、および、到着時刻)、またはMaaS車両の運行計画が挙げられる。
サーバ200は、登録された各ユーザの情報(以下、「ユーザ情報」とも称する)と、登録された各車両10の情報(以下、「車両情報」とも称する)と、登録された各EVSE20の情報(以下、「EVSE情報」とも称する)と、登録された定置式電力貯蔵装置30の情報(以下、「PS情報」とも称する)とを管理するように構成される。ユーザ情報、車両情報、EVSE情報、および、PS情報は、識別情報(ID)で区別されて記憶装置202に記憶されている。
ここで、上記車両情報は、各車両10の、エンジン11の有無に関する情報と、外部充電が可能か否かに関する情報と、燃料残量に関する情報とを含む。サーバ200(通信装置203)は、各車両10と通信することにより、上記の車両情報(エンジン11の有無に関する情報、外部充電が可能か否かに関する情報、および、燃料残量に関する情報)を取得する。
ユーザIDは、ユーザを識別するための識別情報であり、ユーザに携帯される携帯端末16を識別する情報(端末ID)としても機能する。サーバ200は、携帯端末16から受信した情報をユーザIDごとに区別して保存するように構成される。ユーザ情報には、ユーザが携帯する携帯端末16の通信アドレスと、ユーザに帰属する車両10の車両IDとが含まれる。
車両IDは、車両10を識別するための識別情報である。車両IDは、VIN(Vehicle Identification Number)であってもよい。車両情報には、各車両10の行動予定が含まれる。EVSE-IDは、EVSE20を識別するための識別情報である。EVSE情報には、各EVSE20の通信アドレスと、各EVSE20に接続された車両10の状態とが含まれる。また、EVSE情報には、互いに接続されている車両10とEVSE20の組合せを示す情報(たとえば、EVSE-IDと車両IDの組合せ)も含まれる。なお、車両10は、サーバ200と直接、無線通信するように構成されてもよい。車両10は、DCM(Data Communication Module)を含んでもよいし、5G(第5世代移動通信システム)対応の通信I/Fを含んでもよい。
PS-IDは、定置式電力貯蔵装置30を識別するための識別情報である。PS情報には、定置式電力貯蔵装置30の状態及び通信アドレスが含まれる。サーバ200は、定置式電力貯蔵装置30から受信した定置式電力貯蔵装置30の状態(たとえば、SOC)をPS-IDと紐付けて保存するように構成される。
図1に示すように、サーバ300は、地域500の各電力調整リソースによる電力の発電および消費に基づいて、電力系統PGの電力需要量を調整するための要求(需給調整要求)をサーバ200に送信する。たとえば、サーバ300は、自然変動電源530の発電量が通常よりも大きくなると見込まれる場合(または現時点で大きい場合)に、通常時よりも電力需要量を増加させる(図3の破線参照)ための要求をサーバ200に送信する。
サーバ200は、電力系統PGの電力需要量を増加させるための1つの手段として、車両10に外部充電を行ってもらうように依頼する。サーバ200の制御装置201は、通信装置203により取得された車両情報に基づいて、外部充電を依頼するハイブリッド車両(10a、10b)を選択する制御を行う。
ここで、従来(上記特許文献1)では、内燃機関の有無に基づいて外部充電を依頼する優先度を決定する制御が行われている。しかし、上記従来の制御では、複数の車両の各々が内燃機関を有して場合に、上記優先度の判定が困難である。このため、不適切な車両が外部充電の対象として選択されることになり得る。この場合、外部充電の対象として選択された車両が外部充電に備えてSOCを低下させることによって、上記選択された車両のSOCが不十分な状態になり得る。その結果、上記選択された車両の走行に支障が出る場合がある。したがって、外部充電(および外部放電)の対象となるハイブリッド車両(10a、10b)の走行に支障が出るのを抑制可能な装置(システム)が望まれている。
そこで、第1実施の形態では、サーバ200(制御装置201)は、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bの各々の車両情報に基づいて、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bのうち燃料残量が多いハイブリッド車両10aを優先的に外部充電を依頼する対象として選択するように構成されている。なお、第1実施の形態では、上記のように、ハイブリッド車両10aの燃料残量がハイブリッド車両10bの燃料残量よりも多い例を記載したが、本開示はこれに限られない。ハイブリッド車両10bの燃料残量がハイブリッド車両10aの燃料残量よりも多い場合は、ハイブリッド車両10bが外部充電を依頼する対象として優先的に選択される。
なお、サーバ200は、燃料の残量(実際に燃料タンクに残っている燃料の量)が多い車両を燃料残量が多い車両として選択してもよいし、燃料の残量に基づく走行可能距離が長い車両を燃料残量が多い車両として選択してもよい。また、サーバ200は、燃料タンクの容量に対する燃料の残量の割合が多い車両を燃料残量が多い車両として選択してもよい。
ここで、燃料残量が比較的多いハイブリッド車両10aは、自身のSOCが走行に支障をきたすレベルまで低下した場合にも、燃料を使用して比較的長距離の走行が可能である。したがって、ハイブリッド車両10aは、自身のSOCを低下させても走行に問題が生じにくい。これにより、サーバ200は、燃料残量が比較的多いハイブリッド車両10aを、外部充電を優先的に依頼する対象として選択する。
なお、第1実施の形態では、簡略化のため、2台のハイブリッド車両(10a、10b)を例に説明を行っているが、ハイブリッド車両の台数はこれに限られない。たとえば、n台(nは3以上)のハイブリッド車両のうち燃料残量が多い(1~n-1台の)ハイブリッド車両が外部充電を依頼する対象として選択されてもよい。
また、サーバ200(制御装置201)は、ハイブリッド車両10aの外部充電による電力系統PGの電力需要量の予測増加量を算出する。具体的には、制御装置201は、たとえばハイブリッド車両10aの行動予定(たとえば、自宅を出発する時刻、行き先、および、到着時刻等)に基づいて、上記予測増加量を算出する。
また、サーバ200の制御装置201は、サーバ300からの需給要求調整に基づいて、電気系統PGにおける電力需要量の増加量の目標値を算出する。また、記憶装置202には、算出された上記目標値が記憶されている。なお、上記目標値は、サーバ300の制御装置301によって算出されてもよい。
ここで、第1実施の形態では、サーバ200(制御装置201)は、ハイブリッド車両10aの外部充電による電力系統PGにおける電力需要量の予測増加量がサーバ200の上記目標量よりも小さい場合に、ハイブリッド車両10bにも外部充電を依頼する制御を行う。なお、ハイブリッド車両10bが複数台の場合には、所定の台数(全てまたは一部)のハイブリッド車両10bに外部充電を依頼してもよいし、上記目標量を超えるのに必要なハイブリッド車両10bの台数を算出した上で上記必要な台数のハイブリッド車両10bに外部充電を依頼してもよい。この際に、サーバ200(制御装置201)は、燃料残量が多いハイブリッド車両10bから優先的に外部充電を依頼してもよい。なお、電力需要量の増加量とは、時刻毎の電力需要量の瞬間値の増加量ではなく、所定の時間帯における電力需要量の積分値の増加量を意味する。
なお、以下では、ハイブリッド車両10aのみに外部充電が依頼されたとして説明を続ける。
また、第1実施の形態では、ハイブリッド車両10aが外部充電の依頼を受け入れた場合に、ハイブリッド車両10a(ECU15、図2参照)は、自身のSOCを低減させる制御を行う。
ここで、ハイブリッド車両10a(10b)は、トルク要求量がしきいトルク以下の場合にエンジン11を起動せずにEV走行をするとともに、トルク要求量がしきいトルクを超過した場合にエンジン11を起動して走行するように構成されている。なお、トルク要求量は、ハイブリッド車両10a(10b)の運転者によるアクセルペダル(図示せず)の操作量(アクセル開度)に基づいて決定される。
図4に示すように、ハイブリッド車両10a(ECU15)は、外部充電の依頼を受け入れた場合に、たとえば上記のしきいトルクを大きくする制御を行う。これにより、ハイブリッド車両10aでは、上記のしきいトルクが増加される前に比べて、エンジン11が起動されにくくなる。その結果、ハイブリッド車両10aは、比較的長い時間、エンジン11を起動せずにEV走行する。これにより、ハイブリッド車両10aのSOCをより効率的に低下させることが可能となる。図4に示す例では、しきいトルクが増加される前と異なり、しきいトルクが増加されたことにより期間Cにおいてエンジン11が起動しなくなる様子が示されている。
また、第1実施の形態では、ハイブリッド車両10a(ECU15)は、電力系統PGからの充電要求量に応じて、自身のSOCの低減量を調整するように構成されている。具体的には、ハイブリッド車両10a(ECU15)は、電力系統PGからの充電要求量に応じて上記のしきいトルクの増加量を調整することにより、自身のSOCの低減量を調整する。ハイブリッド車両10a(ECU15)は、しきいトルクの増加量と充電要求量との関係を表すマップを参照して上記の制御を行ってもよいし、充電要求量に基づいてしきいトルクの増加量を算出(演算)してもよい。
(ハイブリッド車両の管理方法)
次に、図5のシーケンス図を参照して、サーバ200(電力システム1)によるハイブリッド車両(10a、10b)の管理方法を説明する。
まず、ステップS1では、サーバ200は、サーバ300から需給調整要求を受信する。サーバ300は、上記のように、地域500の各電力調整リソースによる電力の発電および消費に基づいて、上記需給調整要求をサーバ200に送信する。具体的には、サーバ200に、電力系統PGの電力需要量を通常時よりも増加させるための信号が送信されたとする。
次に、ステップS2では、サーバ200は、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bの各々と通信することにより、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bの各々の、エンジン11の有無に関する情報と、外部充電が可能か否かに関する情報と、燃料残量に関する情報とを取得する。なお、上記ステップS1と上記ステップS2との順番が上記とは逆であってもよい。
次に、ステップS3では、サーバ200は、ステップS2において取得されたハイブリッド車両10aの車両情報とハイブリッド車両10bの車両情報とに基づいて、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bのうち外部充電を優先的に依頼するハイブリッド車両を選択する。具体的には、サーバ200は、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bのうち燃料残量が多いハイブリッド車両(第1実施の形態ではハイブリッド車両10aとする)を、外部充電を優先的に依頼するハイブリッド車両として選択する。
次に、ステップS4では、サーバ200は、ステップS3において選択されたハイブリッド車両10aに、通信により外部充電を依頼する(問い合わせる)。なお、サーバ200は、外部充電を依頼するための問い合わせ信号を、ハイブリッド車両10aに直接送信してもよいし、ハイブリッド車両10aのユーザ(所有者)の携帯端末16に送信してもよい。
次に、ステップS5では、ハイブリッド車両10aは、ステップS4において受けた外部充電の依頼を受認することを示す(外部充電に参加する意思を示す)応答信号を、サーバ200に送信する。なお、サーバ200は、ステップS5においてハイブリッド車両10aが外部充電の依頼を拒否する応答信号を送信した場合に、代わりにハイブリッド車両10bに外部充電を依頼してもよい。
次に、ステップS6では、外部充電の依頼を受け入れたハイブリッド車両10a(ECU15)は、上記応答信号を送信したことに基づいて、自身のSOCを低減させる制御を行う。ハイブリッド車両10a(ECU15)は、電力系統PGからの充電要求量に応じて、自身のSOCの低減量を調整する。
具体的には、ハイブリッド車両10a(ECU15)は、エンジン11を起動させるためのしきいトルクを増加させることにより、自身のSOCを低減させる。詳細には、ハイブリッド車両10a(ECU15)は、しきいトルクの増加量を調整することにより、自身のSOCの低減量を調整する。
次に、ステップS7では、サーバ200は、ステップS3において選択されたハイブリッド車両10aの外部充電による電力系統PGにおける電力需要量の予測増加量を算出する。なお、上記予測増加量を算出する制御は、ステップS3のハイブリッド車両を選択する制御の前に行われてもよい。なお、上記では、ステップS6の後にステップS7が行われるように記載されているが、実際はこの順番に限られない。
次に、ステップS8では、サーバ200は、ステップS7において算出されたハイブリッド車両10aの外部充電による電力系統PGにおける電力需要量の予測増加量がサーバ200の目標量以上か否かを判定する。サーバ200は、上記予測増加量が上記目標量よりも小さい場合に(S8においてNo)、ハイブリッド車両10bにも外部充電を依頼する(ステップS9)。なお、サーバ200は、上記予測増加量が上記目標量以上の場合(S8においてYes)、ハイブリッド車両10bに外部充電を依頼しない。
次に、ステップS10では、ハイブリッド車両10bは、ステップS9において受けた外部充電の依頼を受認することを示す(外部充電に参加する意思を示す)応答信号を、サーバ200に送信する。
そして、ステップS11では、外部充電の依頼を受け入れたハイブリッド車両10b(ECU15)は、上記応答信号を送信したことに基づいて、自身のSOCを低減させる制御を行う。ハイブリッド車両10b(ECU15)は、電力系統PGからの充電要求量に応じて、自身のSOCの低減量を調整する。たとえば、ハイブリッド車両10bは、上記のように、しきいトルクを増加させることにより、自身のSOCの低減量を調整する。
なお、ハイブリッド車両10bによる外部充電を行っても上記予測増加量が上記目標量よりも小さい場合は、他のハイブリッド車両への外部充電の依頼を行う。そして、上記予測増加量が上記目標量以上になるまで、上記の外部充電を依頼する制御が繰り返される。
以上のように、第1実施の形態においては、サーバ200は、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bの各々の車両情報に基づいて、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bのうち燃料残量が多いハイブリッド車両10aを、外部充電を依頼するハイブリッド車両として優先的に選択する。ここで、ハイブリッド車両10aは、燃料残量が比較的多いので、外部充電の前に自身のSOCを大きく消費しても走行に支障が出にくい。したがって、外部充電の前に、ハイブリッド車両10aのSOCを比較的大きく消費させることができる。これにより、外部充電により、燃料残量が多いハイブリッド車両10aに比較的多くの電力を充電することができる。その結果、電力系統PGの電力需要量を容易に増加させることができる。
[第2実施の形態]
次に、本開示の第2実施の形態に係るサーバ400(電力システム21)における制御について説明する。第2実施の形態では、サーバ200がハイブリッド車両(10a、10b)に外部充電を依頼する上記第1実施の形態とは異なり、サーバ400がハイブリッド車両(10a、10b)に外部放電を依頼する。なお、上記第1実施の形態と同じ構成については、上記第1実施の形態と同じ符号を付すとともに、詳細な説明は繰り返さない。
図6は、本開示の第2実施の形態に係る電力システム21の概略的な構成を示す図である。電力システム21のサーバ400は、制御装置401と、記憶装置402と、通信装置403とを含む。なお、電力システム21およびサーバ400は、それぞれ、本開示に係る「管理システム」および「管理装置」の一例に相当する。また、制御装置401および通信装置403は、それぞれ、本開示の「制御部」および「通信部」の一例である。
サーバ400の通信装置403は、各車両10と通信することにより、各車両10の、エンジン11の有無に関する情報、外部放電が可能か否かに関する情報、および、燃料残量に関する情報を含む車両情報を取得する。
ここで、電力系統PGにおける使用可能な電力量が不足している場合等において、サーバ400は、電力系統PGの電力量を増加させるための1つの手段として、車両10に外部放電を行ってもらうように依頼する。外部放電とは、車両10がEVSE20において放電した電力を電力系統PGに供給することを意味する。サーバ400の制御装置401は、通信装置403により取得された車両情報に基づいて、外部放電を依頼するハイブリッド車両(10a、10b)を選択する制御を行う。
そこで、第2実施の形態では、サーバ400(制御装置401)は、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bの各々の車両情報に基づいて、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bのうち燃料残量が多いハイブリッド車両10aを優先的に外部放電を依頼する対象として選択するように構成されている。なお、ハイブリッド車両10bの燃料残量がハイブリッド車両10aの燃料残量よりも多い場合は、ハイブリッド車両10bが外部放電を依頼する対象として優先的に選択される。
ここで、燃料残量が比較的多いハイブリッド車両10aは、外部放電によりSOCが比較的大きく減少したとしても、燃料を用いて比較的長距離を走行することができる。このように、燃料残量に基づいて外部放電を依頼するハイブリッド車両(10a、10b)を選択することにより、外部放電を行うハイブリッド車両10aの走行に支障が出るのを抑制することができる。
なお、サーバ400(制御装置401)は、ハイブリッド車両10aの外部放電による電力供給量の予測量が電力系統PGの必要とする電力量よりも小さい場合に、ハイブリッド車両10bにも外部放電を依頼してもよい。
また、上記第2実施の形態では、外部放電の依頼を受け入れたハイブリッド車両10aは、たとえばしきいトルクを小さくする制御を行ってもよい。これにより、ハイブリッド車両10aにおいて、エンジン11の稼働率が上昇し、SOCの低下が抑制される。その結果、ハイブリッド車両10aは、電力系統PGに供給する電力をより多く確保しておくことが可能である。また、ハイブリッド車両10aは、電力系統PGからの放電要求量に応じて、たとえば上記のしきいトルクの低下量を調整してもよい。
(ハイブリッド車両の管理方法)
図7のシーケンス図を参照して、サーバ400(電力システム21)によるハイブリッド車両(10a、10b)の管理方法を説明する。なお、上記第1実施の形態のシーケンス図(図5参照)と同じ内容については、説明を繰り返さない。
まず、ステップS11において、電力系統PGの電力量が通常時よりも不足しているため、サーバ300からサーバ400に、電力系統PGに電力を供給させる要求信号が送信されたとする。
次に、ステップS12では、サーバ400は、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bと通信することにより、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bの各々の、エンジン11の有無に関する情報と、外部放電が可能か否かに関する情報と、燃料残量に関する情報とを取得する。なお、上記ステップS11と上記ステップS12との順番が上記とは逆であってもよい。
次に、ステップS13では、サーバ400は、ステップS12において取得されたハイブリッド車両10aの車両情報とハイブリッド車両10bの車両情報とに基づいて、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bのうち外部放電を優先的に依頼するハイブリッド車両を選択する。具体的には、サーバ400は、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bのうち燃料残量が多いハイブリッド車両(第2実施の形態ではハイブリッド車両10aとする)を、外部放電を優先的に依頼するハイブリッド車両として選択する。
次に、ステップS14では、サーバ400は、ステップS13において選択されたハイブリッド車両10aに、通信により外部放電を依頼する(問い合わせる)。
次に、ステップS15では、ハイブリッド車両10aは、ステップS14において受けた外部放電の依頼を受認することを示す(外部放電に参加する意思を示す)応答信号を、サーバ400に送信する。
次に、ステップS16では、外部放電の依頼を受け入れたハイブリッド車両10a(ECU15)は、上記応答信号を送信したことに基づいて、たとえば上記のしきいトルクを低下させることにより自身のSOCの低下を抑制する制御を行う。
次に、ステップS17では、サーバ400は、ステップS13において選択されたハイブリッド車両10aの外部放電による電力系統PGへの電力供給量の予測量を算出する。なお、上記予測量を算出する制御は、ステップS13のハイブリッド車両を選択する制御の前に行われてもよい。
次に、ステップS18では、サーバ400は、ステップS14において算出されたハイブリッド車両10aの外部放電による電力系統PGへの電力供給量の予測量が、電力系統PGの必要とする電力量以上か否かを判定する。サーバ400は、上記予測量が上記必要とする電力量よりも小さい場合に(S18においてNo)、ハイブリッド車両10bにも外部放電を依頼する(ステップS19)。なお、サーバ400は、上記予測量が上記必要とする電力量以上の場合(S18においてYes)、ハイブリッド車両10bに外部放電を依頼しない。
次に、ステップS20では、ハイブリッド車両10bは、ステップS19において受けた外部放電の依頼を受認することを示す(外部放電に参加する意思を示す)応答信号を、サーバ400に送信する。
そして、ステップS21では、外部放電の依頼を受け入れたハイブリッド車両10b(ECU15)は、上記応答信号を送信したことに基づいて、自身のSOCの低下を抑制する制御を行う。ハイブリッド車両10b(ECU15)は、たとえば上記のしきいトルクを低下させることにより自身のSOCの低下を抑制する制御を行う。
なお、ハイブリッド車両10bによる外部放電を行っても上記予測量が上記必要とする電力量よりも小さい場合は、他のハイブリッド車両への外部放電の依頼を行う。そして、上記予測量が上記必要とする電力量以上になるまで、上記の外部放電を依頼する制御が繰り返される。
以上のように、第2実施の形態においては、サーバ400は、ハイブリッド車両10aおよびハイブリッド車両10bのうち燃料残量が多いハイブリッド車両10aを、外部放電を依頼するハイブリッド車両として優先的に選択する。ここで、燃料残量が比較的多いハイブリッド車両10aは、外部放電により自身のSOCを大きく消費しても燃料による比較的長距離の走行が可能である。したがって、外部放電により、燃料残量が多いハイブリッド車両10aに比較的多くの電力を放電させることができる。その結果、電力系統PGの電力量を容易に増加させることができる。
なお、第2実施の形態のその他の構成については、上記第1実施の形態と同様である。
また、上記第1および第2実施の形態では、サーバ200(400)は、ハイブリッド車両(10a、10b)に外部充電および外部放電のいずれかを依頼する例を示したが、本開示はこれに限られない。サーバは、ハイブリッド車両(10a、10b)に外部充電および外部放電の両方を依頼することが可能に構成されていてもよい。
また、上記第1および第2実施の形態では、ハイブリッド車両10a(10b)は、しきいトルクを調整することにより、自身のSOCを調整する例を示したが、本開示はこれに限られない。ハイブリッド車両10a(10b)は、しきいトルクの調整以外の方法(たとえばエアコン等の消費電力の調整、回生ブレーキの調整等)により、自身のSOCを調整してもよい。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1,21 電力システム、10 車両、10a ハイブリッド車両(第1ハイブリッド車両)、10b ハイブリッド車両(第2ハイブリッド車両)、11 エンジン(内燃機関)、12 走行用モータ(走行用電動機)、13 バッテリ(蓄電部)、200,400 サーバ(管理装置)、201,401 制御装置(制御部)、203,403 通信装置(通信部)、PG 電力系統(電力網)。

Claims (4)

  1. 発電可能な内燃機関、走行用電動機、および、前記走行用電動機へ電力を供給する蓄電部を備えるとともに、電力網からの電力を前記蓄電部に充電する外部充電および前記蓄電部の電力を前記電力網に供給する外部放電のうち少なくとも一方が可能に構成されたハイブリッド車両と、
    複数の車両と通信することにより、前記複数の車両の各々の、前記内燃機関の有無に関する情報、前記外部充電および前記外部放電の少なくとも一方が可能か否かに関する情報、および、燃料残量に関する情報を含む車両情報を取得する通信部と、前記通信部により取得された前記車両情報に基づいて、前記外部充電および前記外部放電の少なくとも一方を依頼する前記ハイブリッド車両を選択する制御部とを含む管理装置と、を備え、
    前記複数の車両は、前記ハイブリッド車両である第1ハイブリッド車両と、前記ハイブリッド車両である第2ハイブリッド車両とを含み、
    前記管理装置の前記制御部は、前記第1ハイブリッド車両および前記第2ハイブリッド車両の各々の前記車両情報に基づいて、前記第1ハイブリッド車両および前記第2ハイブリッド車両のうち前記燃料残量が多い前記第1ハイブリッド車両を優先的に選択するように構成されており、
    前記ハイブリッド車両は、前記ハイブリッド車両におけるトルク要求量がしきいトルク以下の場合に前記内燃機関を起動せずに走行をするとともに、前記トルク要求量が前記しきいトルクを超過した場合に前記内燃機関を起動して走行するように構成されており、
    前記外部充電の実行の依頼を受け入れた前記ハイブリッド車両は、前記しきいトルクを増加させることにより、自身のSOC低減量を、前記外部充電の実行の依頼を受け入れる前よりも増加させる制御を行う、ハイブリッド車両の管理システム。
  2. 前記外部充電の実行の依頼を受け入れた前記ハイブリッド車両は、前記電力網からの充電要求量に応じて前記しきいトルクの増加量を調整することにより、自身のSOCの低減量を調整するように構成されている、請求項に記載のハイブリッド車両の管理システム。
  3. 発電可能な内燃機関、走行用電動機、および、前記走行用電動機へ電力を供給する蓄電部を備えるとともに、電力網からの電力を前記蓄電部に充電する外部充電および前記蓄電部の電力を前記電力網に供給する外部放電のうち少なくとも一方が可能に構成されたハイブリッド車両と、
    複数の車両と通信することにより、前記複数の車両の各々の、前記内燃機関の有無に関する情報、前記外部充電および前記外部放電の少なくとも一方が可能か否かに関する情報、および、燃料残量に関する情報を含む車両情報を取得する通信部と、前記通信部により取得された前記車両情報に基づいて、前記外部充電および前記外部放電の少なくとも一方を依頼する前記ハイブリッド車両を選択する制御部とを含む管理装置と、を備え、
    前記複数の車両は、前記ハイブリッド車両である第1ハイブリッド車両と、前記ハイブリッド車両である第2ハイブリッド車両とを含み、
    前記管理装置の前記制御部は、前記第1ハイブリッド車両および前記第2ハイブリッド車両の各々の前記車両情報に基づいて、前記第1ハイブリッド車両および前記第2ハイブリッド車両のうち前記燃料残量が多い前記第1ハイブリッド車両を優先的に選択するように構成されており、
    前記ハイブリッド車両は、前記ハイブリッド車両におけるトルク要求量がしきいトルク以下の場合に前記内燃機関を起動せずに走行をするとともに、前記トルク要求量が前記しきいトルクを超過した場合に前記内燃機関を起動して走行するように構成されており、
    前記外部放電の実行の依頼を受け入れた前記ハイブリッド車両は、前記しきいトルクを低下させることにより、自身のSOCの低減量を、前記外部放電の実行の依頼を受け入れる前よりも低下させる制御を行う、ハイブリッド車両の管理システム。
  4. 前記外部放電の実行の依頼を受け入れた前記ハイブリッド車両は、前記電力網からの放電要求量に応じて前記しきいトルクの低下量を調整することにより、自身のSOCの低減量を調整するように構成されている、請求項3に記載のハイブリッド車両の管理システム。
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