JP6285848B2 - 車両と電力系統間の制御 - Google Patents

Description

本出願は２０１３年１１月１５日に出願された米国特許仮出願第６１／９０４，４５８号の優先権および米国特許法第１１９条第ｅ項の利益を主張する。同米国特許仮出願のすべての内容は参照することにより本出願に記載されているのと同様にすべての目的のために本出願に包含される。

本出願を概略で言うと、電気自動車（ＥＶ）の電池を利用して電力系統の余剰発電能力を蓄電することにより電力系統の安定性を向上させることに関するものである。電力系統の余剰発電能力を蓄電する方法およびシステムを開示する。

電気自動車（以下、「ＥＶ」という）の充電が始まり、充電状態値（以下、「ＳＯＣ」）がＳＯＣ最小値よりも大きくなると、このＥＶの充電は停止する。図１は、充電中のＥＶのＳＯＣについての代表的な従来技術の挙動を説明する。この従来技術では、１００％というＳＯＣ最高値１０４に近い、９５％というＥＶの高いＳＯＣ最小値１０２が車両から電力系統への（Ｖ２Ｇ）モードで設定されている。このような高いＳＯＣ最小値１０２の場合、充電用の動作窓１１２は極めて狭く、充電容量の５％しかない。ＥＶがエネルギを蓄えることを、電力系統が要求した場合、ＥＶのＳＯＣはすぐにＳＯＣ最大値に到達する、またはＳＯＣ最大値を超える。ＥＶのＳＯＣがＳＯＣ最大値に到達するか、またはＳＯＣ最大値を超えると、ＥＶの充電は停止し、ＥＶを電力系統または電力使用設備のために電気エネルギを利用して蓄えることができない。言い換えれば、Ｖ２ＧがＥＶを高いＳＯＣ最小値１０２に保つ場合、ＥＶのＳＯＣは簡単にピークＳＯＣ１０４（例、１００％）に到達する。さらに、ＥＶのＳＯＣをＳＯＣ最小値よりも高く維持するには、高いＳＯＣ最小値と狭い充電用の動作窓１１２のために、ＥＶの充電頻度を高くする必要がある。したがって、ＥＶを都合よく、より最適な時間にＳＯＣ最大値まで充電するという可能性が低くなる。

前記した内容および後記する詳細な内容はともに代表的なものであり、説明のためのものであり、特許請求の範囲に記載した開示内容を説明するものである。

いくつかの代表的な実施形態は、充電ステーションに接続された電気自動車に電荷を蓄える、コンピュータが実行する方法を提供する。この方法は、前記電気自動車のＳＯＣ最小値を得て、前記電気自動車をＳＯＣ最大値まで充電する時間を決定し、前記ＳＯＣ最小値としきい値の間で前記電気自動車の充電および放電を繰り返して、電気自動車のＳＯＣを前記ＳＯＣ最小値としきい値の間に維持し、前記電気自動車をＳＯＣ最大値まで充電する決定した時間が過ぎたら、前記電気自動車をＳＯＣ最大値まで充電するものであり、前記しきい値は前記ＳＯＣ最小値よりも大きく、前記ＳＯＣ最大値以下である。

いくつかの代表的な実施形態は、充電ステーションに接続された電気自動車に電荷を蓄える、自動車システムを提供する。このシステムは、充電ステーションにより提供された電気エネルギの情報を特定するテレマティクス−ナビゲーション装置と、前記電気自動車を最低充電状態値（ＳＯＣ）にする制御ユニットとを含み、前記電気自動車をＳＯＣ最大値まで充電する時間を決定し、前記ＳＯＣ最小値としきい値の間で前記電気自動車の充電および放電を繰り返して、電気自動車のＳＯＣを前記ＳＯＣ最小値としきい値の間に維持し、前記電気自動車をＳＯＣ最大値まで充電する決定した時間が過ぎたら、前記電気自動車をＳＯＣ最大値まで充電するものであり、前記しきい値は前記ＳＯＣ最小値よりも大きく、前記ＳＯＣ最大値以下である。

本願発明の追加的な特徴は、後記する発明を実施するための形態に記載され、さらに同発明を実施するための形態の記載から明らかであり、本願発明を実施することによりわかるはずである。

添付した図面は、本願開示内容をさらによく理解できるようにし、本明細書と合体し、本明細書の一部を構成するものであり、本願開示内容の実施形態を図示し、本明細書とともに本願開示内容の原理を説明するのに役立ちます。データフロー図が、システム内に情報が入る、情報がシステムから出ていく、さらにシステム内である場所から別の場所に移ることを観念的に表わす場合、システム内の複数のモジュールまたは複数のプロセスにより異なる要素が動作するものでよい。さらにこれらのモジュールのデータが他のモジュールに移るものでよい。

充電中の電気自動車（ＥＶ）の充電状態値（ＳＯＣ）の従来技術における典型的な変化を図示する。 本願発明の一実施形態にしたがう代表的なＥＶの充電および放電の状態変化を図示する。 本願発明の一実施形態にしたがう典型的な車両の通信環境を図示する。 本願発明の一実施形態にしたがう典型的なテレマティクス−ナビゲーション装置を図示する。 本願発明の一実施形態にしたがう典型的な制御ユニットを図示する。 本願発明の一実施形態にしたがう典型的な追跡探知サーバーを図示する。 本願発明の一実施形態にしたがう典型的なＥＶ充電方法を表すフローチャートを図示する。 本願発明の一実施形態にしたがう典型的なＥＶ充電方法を表すフローチャートを図示する。

代表的な本願発明の実施形態を示す添付した図面を参照して、本願発明の実施形態について以下詳細に記載する。しかしながら、本願発明は様々な多くの形態で具現化されうるものであり、以下に記載する実施形態に限定して解釈してはいけない。むしろ、これらの代表的な実施形態は、以下の本願発明の実施形態の説明が包括的なものであり、本願発明の技術的範囲を当業者に完全に伝えるものである。以下の本願発明の実施形態の説明のために、「Ｘ、ＹおよびＺのうちの少なくとも一つ」は、Ｘのみ、Ｙのみ、Ｚのみ、または２つまたはそれより多い要素Ｘ，ＹおよびＺの組み合わせ（例、ＸＹＺ，ＸＺ，ＸＹＹ，ＹＺ、ＺＺ）と解釈される。すべての図面および詳細な説明にわたって、記載されないかぎり、同一の図面符号は、同一の要素、特徴および構造を指す。これらの要素の相対的な大きさや描写は明確にするために強調されている。

本明細書で用いる語句は、特定の実施形態を記載するためのものであり、本願発明を限定することを意図したものではない。本明細書で用いている、単数形の「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈から特に明示されていないかぎり複数形も含む。さらに、「ａ」、「ａｎ」といった語句を用いることは量を限定することを表すものではなく、言及されるものが少なくとも一つあることを表す。また、「ｆｉｒｓｔ」、「ｓｅｃｏｎｄ」等の語を用いることは、いかなる特別な順番や重要性を意味するものではなく、個々の要素を他の要素と区別するために用いている。本明細書において、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、または「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」および／あるいは「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」が用いられている場合、言及している特徴、領域、ステップ、作業、要素、および／または部品が存在することを特定するが、それら以外の特徴、領域、ステップ、作業、要素、および／または部品が存在することを除外しない。特徴の中には個別の実施形態に関して記載されているものもあるが、発明の実施態様はそのような特徴に限定される必要はなく、一つ以上の代表的な実施形態に含まれる特徴は一つ以上の代表的な実施形態に含まれる他の特徴と組み合わせることも可能である。

これから、図面を参照して実施形態を説明する。図面において、同じ参照番号は同一の要素または機能が同じ要素を示す。本明細書中で「一つの実施形態」または「一実施形態」という場合、すべての実施形態に関して記載された特徴、構造または特質が少なくとも一つの実施形態に含まれていることを意味する。「一つの実施形態中」というフレーズが本明細書中の様々な箇所に現れる場合、必ずしも同じ実施形態を指しているわけではない。

後記する発明の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内部のデータビットの操作に関するアルゴリズムと符号表現により記載されている。これらのアルゴリズムの説明および表現は、当業者が用いて、自分の仕事の概要を他の当業者に伝えることが多い。本明細書では、また一般的に、アルゴリズムは自己矛盾のない連続した複数のステップであり、所望の結果につながるものである。このようなステップは物理量を物理的に操作するステップ（指令）である。必ずというわけではないが、通常このような物理量は、保存し、移送し、組み合わわせ、比較し、さもなければ操作することが可能な電気信号、磁気信号、または光学信号の形式である。これらの信号をビット、値、要素、シンボル、文字、語、数字等と呼ぶのが便利な場合がある。さらに、物理量の操作を必要とする複数のステップを配置することをモジュールまたはコード装置と呼ぶこともまた便利なことがあり、一般性を失うことがない。

しかしながら、これらの語句や類似した語句のすべては、適切な物理量と結びついたものであり、これらの物理量に付けられる便利なラベルにすぎない。後記する説明から明らかなように特に指示がないかぎり、本明細書全体にわたって、「ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、「ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ」、「ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ」または「ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ」といった語句は、コンピュータシステムのメモリあるいはレジスタまたは他の情報格納部、情報伝達部あるいは情報表示装置の内部で物理量（電気量）として表わされるデータを操作し、変形させる他のコンピュータシステムまたは同様な電子計算装置の動作およびプロセスを指す。

本願発明の実施形態の特徴には、アルゴリズムの形式で記載されたプロセスステップおよび指令が含まれる。本願発明の実施形態のこのようなプロセスステップおよび指令は、ソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェアにより具現化され、ソフトウェアにより具現化される場合、様々なオペレーティングシステムによって用いられるいろんなプラットフォームにダウンロードされ、それらプラットフォームから指令を出すことにしてもよい。

本願発明の実施形態は、さらに同実施形態の作業を行う装置に関する。この装置は必要な目的のために作製されるものでもよいし、コンピュータに記憶されるコンピュータプログラムによって選択的に起動し、再構成される汎用コンピュータでもよい。そのようなコンピュータプログラムとして、フロッピー（登録商標）ディスク、光学ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ，磁気光学ディスク、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気または光学カード、カスタムＩＣ（ＡＳＩＣ）、または電子指令を記憶するのに適した任意の媒体を含むコンピュータバスに接続した任意のディスクのような不揮発性のコンピュータが読み取り可能な媒体をもちいてもよい。ただし、これらの媒体に限定するものではない。

本明細書で提示するアルゴリズムおよびディスプレイは、もともと特定のコンピュータや他の装置に関係するものではない。様々な汎用システムを本明細書の開示内容にしたがうプログラムとともに用いることができるし、必要な方法ステップを実行するもっと専用の装置を作製することが便利かもしれない。様々なこのようなシステムに必要な構造は、以下の記載に現れる。さらに、本願発明の実施形態は、特定のプログラミング言語を参照して説明されてはいない。本願発明の実施形態の内容を実行するには、様々なプログラミング言語を用いることができる。以下の説明における特定の言語に対する言及は、実施可能性と本願発明の実施形態のベストモードとを示すためになされたものである。

さらに、本明細書でも散られる言語は、主として理解しやすさと説明の目的で選ばれたものであり、本願発明の主題を詳細に説明し、その範囲を限定する場合には選択しなかったかもしてない。したがって、明細書中の本願発明の実施形態は、実例であって本願発明の実施形態の範囲を限定するものではない。本願発明の実施形態の範囲は、特許請求の範囲で説明される。

図２は、本願発明の一実施形態にしたがう代表的なＥＶの充電および放電の状態変化を図示する。グラフ２００は、ＥＶが例えば車両−電力系統結合モード（Ｖ２Ｇ）で充電されている時のＥＶ用の代表的な充電サイクルを図示する。典型的な図２から、ＥＶは時間０において充電レベル２１４（約９５％）となっている。ＥＶが約９５％の充電レベル２１４の状態で充電機に接続されると、ＥＶは、放電することにより、または電力系統に電力を供給することにより、ＳＯＣ最小値レベル２０２まで放電できる。また、ＥＶのＳＯＣがＳＯＣ最小値レベル２０２よりも低い状態でＥＶが時間０で充電機に接続されると、ＥＶはそのＳＯＣがＳＯＣ最小値２０２以上になるまで充電機により充電される。

ＥＶは、例えば、時計のようなＥＶの様々な部品が電力を必要とするため、走行中でない時も放電する。ＥＶのＳＯＣがＳＯＣ最小値レベルを超えると、ＥＶは小さいＳＯＣの変化量で充電および放電を行う。この小さい変化量の充電および放電によって、図２に図示する充電状態の小変動または微小変動２０６による波形にしたがう振幅の速い変化となっている。

ＥＶのＳＯＣ最大値レベル２０４は、例えば、１００％、９５％、９０％等になる。電力系統の配電業者は、ＥＶの充電容量を利用して動作窓２１２にかかる余剰エネルギ２０８を蓄える。動作窓２１２は、フロートまたは範囲と呼んでもよい。代表的な実施形態では、動作窓２１２がＳＯＣ最小値２１２としきい値の間のＥＶの蓄電能力を含む。電力系統の電力供給が過大になった時は、電力系統から供給される交流電流の周波数が高くなり、電力系統は不安定になる。したがって、電力系統の配電業者は、この余剰エネルギを放出（放電）したり、蓄電したりする。余剰エネルギをＥＶに蓄電することにより、エネルギの無駄を最小にすることができる。

代表的な実施形態では、ＳＯＣ最小値２０２は従来技術のＳＯＣ最小値が９５％であるのに比べて低くなっており、例えば６０％まで低くされている。ＳＯＣ最小値２０２を低くすることによって、ＳＯＣ最大値２０４とＳＯＣ最小値２０２の間の動作窓２１２が大きくなる。大きくなった動作窓２１２により、電力系統の配電業者はＥＶの充電能力を用いて、余剰エネルギを長期間蓄電することができる。代表的な実施形態では、動作窓２１２は、ＳＯＣ最小値２０２とＳＯＣ最大値２０４の間の全範囲に設定することができる。代表的な実施形態では、動作窓２１２は、ＳＯＣ最小値２０２とＳＯＣ最大値２０４の間の範囲の一部としてもよい。例えば動作窓２１２を、６０％のＳＯＣ最小値２０２と１００％のＳＯＣ最大値２０４より小さい所定のしきい値の間の２０％としてもよい。この場合、動作窓２１２のしきい値２２０は８０％のＳＯＣに設定される。

動作窓２１２内にあるＳＯＣは、電力系統の余剰エネルギ２０８を蓄電する機会を提供して、電力系統を安定化させるために用いられ、または役立っている。すなわち、電力系統の発電能力がＳＯＣ最小値レベル２０２を超えた場合に、動作窓２１２によって電力系統からの余剰電荷を吸収して電力系統を安定化させる。

ＳＯＣ最小値２０２は所定の状況になった場合の移動に必要な量に設定してよい。例えば、ユーザーが緊急時に病院に行く、または地域の商店に／から移動する場合である。通常の状況以外で運転者が運転する状況によっては、異なるＳＯＣ最小値レベル２０２を用いることができる。

ＥＶのＳＯＣ最小値レベル２０２は、車両、車両ユーザ、配電業者またはこれらの組み合わせによって決定されるものでよい。ＥＶのＳＯＣ最大値レベル２０４は、車両、車両ユーザー、配電業者、またはこれらの組み合わせによって決定されるものでよい。車両保有者は、自分の車両を蓄エネルギに使用させることに対する対価を得る。

代表的な実施形態では、従来よりも低いＳＯＣ最小値２０２を設定することによって、従来の高いＳＯＣ最小値２０２（図１参照。前記した９５％という高いＳＯＣ最小値につき図示されている。）ではなく、ＥＶを例えば６０％という従来よりも低いＳＯＣ最小値２０２に一日のうちの所定時間まで、例えば真夜中まで放電させることが可能である。ＳＯＣ最小値２０２までは停止中の車両を放電可能であり、このＳＯＣ最小値２０２を低くすることによって、Ｖ２Ｇシステムではより大きな充電窓が与えられる。例えば、前記したようにＳＯＣ最小値２０２を例えば６０％に設定し、ＳＯＣ最大値２０４を例えば８０％に設定する場合、ＥＶは従来技術より大きい動作窓２１２が与えられる。したがって、ＳＯＣ最小値２０２が９５％で、ＳＯＣ最大値２０４が１００％で、動作窓が５％にすぎない場合の５％の動作窓ではなく、２０％の動作窓でＥＶは稼働する。大きな動作窓の状態ならば、ＥＶが充電する頻度は少なくて済む。充電頻度が減少すれば、ＥＶが充電する時間をより最適な時間にすることができる。例えば、ＥＶユーザーの光熱費が安い時や停電／節電が差し迫っている時間ではなく、実行されてもいない時等である。

ＳＯＣ最小値２０２になると車両の充電を開始し、動作窓２１２により設定される上限のＳＯＣまで、例えば図２に示すＳＯＣ最小値２０２よりも２０％より高いＳＯＣまで充電し、ＥＶのＳＯＣをＳＯＣ最小値２０２よりも高く保つために実行する充電サイクルの頻度を減らす。ＥＶをＳＯＣ最大値２０４にまで充電する所定の時間２１０になると、ＥＶを充電して時間２１６にＳＯＣ最大値２０４になる。

図３は本願発明の一実施形態にしたがう典型的な車両の通信環境を図示する。図３は無線通信ネットワーク３１６により接続されている電気自動車（ＥＶ）３０２、追跡探知サーバー３１２および電力会社サーバー３１４を含む車両通信環境３００を図示する。

ＥＶ３０２は、車両３０２を駆動する電気モータ（図示せず）を含む。代表的実施形態では、ＥＶ３０２は１機以上電気モータによって駆動されるものでよい。代表的実施形態では、ＥＶ３０２は１機以上電気モータと別のエンジン、例えば内燃機関エンジンまたはプラグインハイブリッド車両によって駆動されるものでよい。

ＥＶ３０２の１機以上の電気モータ、車両３０２に搭載された二次電池（図示せず）によって電力供給される。この車載二次電池は、ＥＶ３０２が充電ステーション３１０に接続または結合されると充電される。代表的な実施形態では、ＥＶ３０２は充電ケーブル３１８を介して充電ステーション３１０に接続される。代表的な実施形態では、例えばＥＶ３０２を充電ステーション３１０に隣接させると、または充電ステーション３１０の近傍に配置すると無線充電される。充電ステーション３１０は、例えばＥＶ３０２の二次電池を充電して、または再充電させて、ＥＶ３０２に電気エネルギを与える。電力会社から電力系統を介して電気エネルギが充電ステーション３１０に供給される。代表的な実施形態では、充電ステーション３１０は１１０／１２０Ｖ回路、２２０／２４０Ｖ回路またはさらに高い電圧の回路に接続されるものでよい。代表的な実施形態では、充電ステーション３１０はＥＶ３０２の所有者の自宅に置かれるものでよい。代表的な実施形態では、充電ステーション３１０は、例えばショッピングセンタ、仕事場、充電施設等の公共の場所に置かれるものでよい。代表的な実施形態では、前記した車載二次電池は回生ブレーキを用いて充電してもよい。

ＥＶ３０２は、ＥＶ３０２の充電を管理する充電システム３０４を含む。充電システム３０４は、テレマティクスナビゲーション装置３０６と制御ユニット３０８とを含む。テレマティクスナビゲーション装置３０６は、テレマティクスナビゲーション装置３０６のユーザおよび無線通信ネットワーク３１６に接続された構成要素と情報交換する。テレマティクスナビゲーション装置３０６は、ＥＶ３０２が充電ステーション３０６と接続されている時に充電指令をユーザから受信するものでよい。ＥＶ３０２を充電するモードおよび手順は複数あってよい。テレマティクスナビゲーション装置３０６は、電力会社サーバー３１４と通信して、電気エネルギの価格、エネルギが再生エネルギ源（例、太陽光、風または波）用いて製造されたものか等といった電気エネルギについての情報を取得する。ＥＶ３０２が充電されている時、テレマティクスナビゲーション装置３０６は追跡探知サーバー３１２に充電情報を提供することができる。

制御ユニット３０８は、ＥＶ３０２の充電制御を行う。ＥＶ３０２の充電には、ＥＶの二次電池の充電を含む。ＥＶ３０２が充電ステーション３１０と接続されている時、ユーザーが選択した充電モードに基づいて、制御ユニット３０８はＥＶ３０２を充電する手順を決定する。この決定した手順にしたがって、制御ユニット３０８はＥＶ３０２を充電する。

代表的な実施形態では、ユーザは「経済的」充電モードを選択できる。この経済的充電モードでは、制御ユニット３０８は電気エネルギを充電ステーション３１０からＥＶ３０２に流して、ＥＶ３０２の充電を開始させる。制御ユニット３０８は電気エネルギの価格に関わらず充電を開始させてもよい。本明細書で用いられている「充電状態値」という語は、ＥＶの二次電池に蓄えられている電荷／電気エネルギの量を指す。いったん最低充電状態値になると、制御ユニット３０８は、充電ステーション３１０からＥＶ３０２への電気エネルギの流れを止めて、ＥＶ３０２の充電を停止する。オフピーク時間帯のように電気エネルギの価格が安い時に、制御ユニット３０８はＥＶ３０２の充電を再開する。

ユーザによって、または例えば使用パターンに基づき制御ユニット３０８によって、最低充電状態値は決定されてよい。最低充電状態値は、例えば近くの雑貨店に行き、お使い等をして、自宅まで帰ってくるのに十分間に合うように設定される。経済的モードの一つの有利な点は、電気エネルギが安い時に大部分の充電がなされる一方、運転者が立ち往生するのを防ぐための充電をＥＶ３０２が受けることである。

代表的な実施形態では、ユーザは「グリーン」充電モードを選択することができる。グリーンモードは、充電ステーション３１０に提供される電気エネルギが再生エネルギ源を用いて製造されたエネルギの時に、制御ユニット３０８がＥＶ３０２の充電を再開させることを除けば経済的モードと同じである。

電力会社サーバー３１４は、電気エネルギについての情報を様々な構成要素に与える。代表的な実施形態では、ＥＶ３０２からの要求があると、電力会社サーバー３１４は、電力会社から供給される電気エネルギについて特定する情報をＥＶ３０２に送信する。代表的な実施形態では、ＥＶ３０２からの要求によりＥＶ３０２に電力会社サーバー３１４から送信される情報には、電力会社からオフピーク価格で電気エネルギが提供される期間、同電気エネルギが再生エネルギ源によって製造される期間等の格付け情報を含む。

代表的な実施形態では、ＥＶ３０２に送信される情報には、電気エネルギの価格情報が含まれる。代表的な実施形態では、価格情報は電気エネルギの価格が、時間、日、月および／または季節によって変化する時間帯別料金である。例えば、夏季の月の間の電気エネルギの価格情報は、ピーク時（例、午後０時から午後７時）が０．１４ドル／ｋＷｈ、部分ピーク時（例、午前１０時から午後０時および午後７時から午後１０時）が０．０７ドル／ｋＷｈ、および非ピーク時（午前０時から午前１０時および午後１０時から午後１１時５９分）が０．０３ドル／ｋＷｈとすることができる。

代表的な実施形態では、ＥＶを所有し、追跡探知サーバー３１２にＥＶの充電を制御させることに対する特別料金を、ＥＶ３０２の所有者に電力会社が提示する。そのため、電力会社サーバー３１４が受信するＥＶ３０２からの要求には、ＥＶ３０２に関する情報（例、車両識別番号）を特定して、さらに／またはその所有者の情報（例、所有者の名前または住所）を特定し、電力会社サーバー３１４が正確な価格情報をＥＶ３０２に提供する。

代表的な実施形態では、電力会社サーバー３１４は追跡探知サーバー３１２から複数の区域の総電気エネルギ蓄電能力を求める要求を受信する。要求された区域の各々に対して、電力会社サーバー３１４はその区域の現在の総電気エネルギ蓄電能力を追跡探知サーバー３１２に送信する。一つの区域の総電気エネルギ蓄電能力には、その区域内のすべてのＥＶから利用可能な総電気エネルギの蓄積量が含まれる。構成要素には、充電ステーション、家および企業が含まれる。代表的な実施形態では、電力会社サーバー３１４はさらに各区域の総電気エネルギ消費量および／または総蓄電能力についての情報をＥＶ３０２に送信する。

代表的な実施形態では、電力会社サーバー３１４は電力会社が維持している。代表的な実施形態では、電力会社サーバー３１４は１社以上の電力会社から情報を受け取る第三者が維持する。

無線通信ネットワーク３１６は、ＥＶ３０２と、追跡探知サーバー３１２と、電力会社サーバー３１４との間の通信経路を表す。代表的な実施形態では、無線通信ネットワーク３１６は、複数の基地局、複数の制御機および複数の切り替え要素と、複数のゲートウェイを含むコアネットワークとを含む移動体通信ネットワークである。代表的な実施形態では、無線通信ネットワーク３１６は、限定された地域にわたる無線通信を提供する無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）である。代表的な実施形態では、このＷＬＡＮは該ＷＬＡＮをインターネットに接続するアクセス点を含む。

テレマティクスナビゲーション装置３０６は、プロセッサ４０２と、入力装置４０４と、出力装置４０６と、送受信装置４０８と、位置検知装置４１０と、メモリ４１２とを含む。

プロセッサ４０２はデータ信号を加工し、複合命令セットコンピュータ（ＣＩＳＣ）アーキテクチャ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）アーキテクチャ、または命令セットの組み合わせを実行するアーキテクチャを含む、様々な計算アーキテクチャを含む。図４には単一のプロセッサのみ図示されているが、複数のプロセッサが含まれていてもよい。プロセッサ４０２は、計算論理ユニット、マイクロプロセッサ、汎用コンピュータ、またはメモリ４１２、入力装置４０４、出力装置４０６、送受信装置４０８、もしくは位置検知装置４１０からの電子データ信号を発信し、受信し、さらに加工する他の情報機器を含む。

入力装置４０４は、ユーザの入力をテレマティクスナビゲーション装置３０６に与えるように構成されている。代表的な入力装置４０４は、カーソルコントローラ、キーボード、タッチスクリーン装置、マイクロフォン、触覚フィードバック装置、または同等物を含むものでよい。代表的な実施形態では、入力装置４０４は、情報および／またはコマンドの選択をプロセッサ４０２またはメモリ４１２に伝えるように構成された、クワーティキーボード、キーパッド、またはタッチスクリーン上に作られたキーパッドの表示のような英数字の入力装置を含むものでよい。入力装置４０４は、画像の動きを調整させる、ジョイスティック、トラックボール、スタイラス、ペン、タッチスクリーン、カーソル方向キー、または同等物を含むものでよい。

出力装置４０６は、本明細書中で説明される電子画像およびデータを表示するように構成された装置を含むものでよい。出力装置４０６は、例えば、有機発光ダイオード表示装置（ＯＬＥＤ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）カソード線管（ＣＲＴ）表示装置、または同等物を含むものでよい。代表的な実施形態では、出力装置４０６は、出力装置４０６のスクリーン上に配置された、または出力装置４０６のスクリーンと一体になった透明なパネルカバーを含むタッチ感応画面を含むものでよい。代表的な実施形態では、出力装置４０６は、本明細書で説明される音を出力するスピーカを含むものでもよい。

送受信装置４０８は、無線通信ネットワーク３１６と接続された構成要素と通信するように構成された装置を含む。代表的な実施形態では、テレマティクスナビゲーション装置３０６は、追跡探知サーバー３１２および電力会社サーバー３１４のような遠くにあるシステムまたは装置と通信する送受信装置４０８を用いる。

位置検知装置４１０は、測位衛星（例、地球位置決めシステム（ＧＰＳ）衛星）と通信し、ＥＶ３０２の地理上の位置を決定するように構成された装置を含む。代表的な実施形態では、位置検知装置４１０は、３機、４機またはもっと多いＧＰＳ衛星からのＧＰＳ情報またはＧＰＳ信号を検索し、集めてＥＶ３０２の位置を決定する。各信号の一斉送信時間と受信時間の時間間隔を用いて、位置検知装置４１０はＥＶ３０２と各ＧＰＳ衛星との距離を計算できる。これらの複数の距離測定と衛星位置と時間の情報とによって、位置検知装置４１０は、ＥＶ３０２の地理上の位置および／または向きを計算し、決定する。

メモリ４１２はプロセッサ４０２が実行する指令および／またはデータを記憶する。このような指令および／またはデータは本明細書中で説明する任意のまたはすべての技術事項を実行するためにコード化されたものでよい。メモリ４１２はダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）素子、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）素子、フラッシュＲＡＭ（不揮発性記憶媒体）素子、上記メモリ素子の組み合わせ、または他の従来技術のメモリ素子とすることができる。メモリ４１２は、インタフェースモジュール４１４、エネルギモジュール４１６、方向指示モジュール４１８および範囲モジュール４２２を記憶することができる。これらのモジュールはすべてプロセッサ４０２、入力装置４０４、出力装置４０６、送受信装置４０８および／または位置検知装置４１０と通信できる。

インタフェースモジュール４１４は、テレマティクスナビゲーション装置３０６の複数のユーザと通信する。インタフェースモジュール４１４は、ＥＶ３０２が充電ステーション３１０と接続されると、ＥＶ３０２を充電するモード選択をユーザ（例、ＥＶの運転者またはＥＶの乗客）から受信する。ユーザが選択できるモードには、一つ以上の次のモードを含めてよい。「即時充電」モード、「経済的」モード、「タイマー」モード、および「グリーン」モード。

即時充電モードのときは、ＥＶ３０２が一旦充電ステーション３１０に接続されると、即座にＥＶ３０２の充電を開始し、ＥＶ３０２が完全に充電されるまでＥＶ３０２の充電が続く。タイマーモードのときは、ユーザはインタフェースモジュール４１４に充電を開始する時間を与える。与えられた時間に、ＥＶ３０２の充電が開始される。

前記した経済的モードのときは、ＥＶ３０２は最低充電状態値まで充電される。一旦、最低充電状態値まで充電されると、充電は停止する。代表的な実施形態では、最低充電状態値はＥＶの製造者により設定される（例、１０パーセント、２０パーセント、１６ｋｍ、３２ｋｍ、４８ｋｍ、９６ｋｍ走行するのに十分な量等）。代表的な実施形態では、ユーザがインタフェースモジュール４１４に最低充電状態値を与える。電気エネルギが安い時に充電が再開される。代表的な実施形態では、電気エネルギが安いのは電気エネルギの価格がピーク時よりも低い時である（例えば、部分ピーク時間帯またはオフピーク時間帯の価格）。ピーク時間帯は電力系統に対する電気エネルギの需要が最も高い時である。代表的な実施形態では、電気エネルギが安いのは電気エネルギの価格がオフピーク時の価格の時である。代表的な実施形態では、電気エネルギが安いとユーザが考える価格範囲をユーザがインタフェースモジュール４１４に与えるか、インタフェースモジュール４１４に電気エネルギが安いと考えられる価格範囲をユーザが設定する。

グリーンモードのときは、ＥＶ３０２は最低充電状態値まで充電され、充電はそこで停止する。充電ステーション３１０に供給される電気エネルギが再生エネルギ源を用いて製造されたものである時、充電が再開される。

代表的な実施形態では、インタフェースモジュール４１４は入力装置４０４および出力装置４０６を介して、ユーザと通信する。代表的な実施形態では、無線通信ネットワーク３１６に繋がるユーザの移動体通信装置を介してユーザと通信することができる。例えば、移動体通信装置はユーザに充電モードを選択させ、各モードの設定を提供するアプリケーションを含むものでもよい。移動体通信装置はインタフェースモジュール４１４にユーザのモード選択と選択モードの設定を送信する。

エネルギモジュール４１６は、電気エネルギについての情報を電力会社サーバー３１４から取得する。代表的な実施形態では、エネルギモジュール４１６が電力会社サーバー３１４から取得する情報には、電気エネルギの価格情報、電気エネルギが再生エネルギ源を用いて製造される時間帯、一つ以上の区域の総電気エネルギ消費、または一つ以上の区域の総電気エネルギ蓄電能力が含まれる。代表的な実施形態では、エネルギモジュール４１６が取得する電気エネルギの価格情報には、電気エネルギの現在の時間帯別料金が含まれる。

代表的な実施形態では、エネルギモジュール４１６は周期的に電力会社サーバー３１４に電気エネルギ情報を要求する。例えば、毎日、月に１回、またはカレンダーの季節ごとに１回、情報が請求される。代表的な実施形態では、ＥＶ３０２が充電ステーション３１０に接続されると、必ずエネルギモジュール４１６は電気エネルギ情報を電力会社サーバー３１４に要求する。エネルギモジュール４１６はが電力会社サーバー３１４から電気エネルギ情報を受け取ると、エネルギモジュール４１６はその受け取った情報を制御ユニット３０８に提供できる。

方向指示モジュール４１８は、ＥＶ３０２のユーザに目的地までの走行方向を与える。ユーザから目的地までの方向を求める要求を受け取ると、方向指示モジュール４１８は位置検知装置４１０からＥＶ３０２の現在の地理上の位置を取得する。方向指示モジュール４１８は、地図データベース４２０に記憶されている一つ以上の地図を用いて、ＥＶ３０２の現在の位置から目的地までのルートを特定する。

範囲モジュール４２２は、ＥＶ３０２の走行範囲を決定する。このＥＶ３０２の範囲には、ＥＶ３０２がエネルギを使い切るまでに走行する距離を含むものでよい。

図５は、本願発明の一実施形態にしたがう典型的な充電ユニットを図設する。制御ユニット３０８は、プロセッサ５０２とメモリ５０４を含む。代表的な実施形態では、プロセッサ５０２とメモリ５０４は、テレマティクスナビゲーション装置３０６のプロセッサ４０２とメモリ４１２と同じ機能を有するものでよい。メモリ５０４は情報モジュール５０６、充電モジュール５０８および通知モジュール５１０を含むものでよい。

情報モジュール５０６は充電情報を追跡探知サーバー３１２に与える。代表的な実施形態では、ＥＶ３０２が充電ステーション３１０に接続されると、情報モジュール５０６は周期的に（例、１５分ごとに）充電情報を追跡探知サーバー３１２に送信する。代表的な実施形態では、ＥＶ３０２が充電を開始した時および充電が停止した時に、情報モジュール５０６は充電情報を追跡探知サーバー３１２に送信する。情報モジュール５０６によって追跡探知サーバー３１２に送信される充電情報は次の事項のうちの一つ以上を含む。現在時間、充電開始時間、充電停止時間、ＥＶ３０２の地理上の現在位置、ＥＶ３０２の車両登録番号、ＥＶの所有者についての情報（例、所有者の識別番号、名前、または住所）、充電ステーションについての情報（例、充電ステーションでの電圧）、電流の流れ、ＥＶ３０２の現在の充電状態値、上記事項の組み合わせ。

充電モジュール５０８は、ＥＶ３０２の充電を管理する。ＥＶ３０２が充電ステーションに接続されて充電される時、少なくともユーザがテレマティクスナビゲーション装置３０６を介して選択する充電モードに基づいて、充電モジュール５０８はＥＶ３０２を充電する手順を決定する。

即時充電モードが選択された場合、充電モジュール５０８が決定するＥＶ３０２を充電する手順には、充電モジュール５０８が即座にＥＶ３０２に充電を開始するステップが含まれる。代表的な実施形態では、充電を開始するには、充電モジュール５０８が単に充電ステーション３１０からＥＶ３０２へ電気エネルギを流す。代表的な実施形態では、充電ケーブル３１８は充電ステーション３１０とのデータ接続線を含み、充電を開始させるには、充電モジュール５０８が充電ステーション３１０に電気エネルギを伝送させる信号を充電ステーション３１０に送信する。同様に、ＥＶ３０２の充電を停止させるには、充電モジュール５０８が充電ステーション３１０に信号を送信して電気エネルギの伝送を停止させる。一旦、充電が開始すると、充電モジュール５０８はＥＶ３０２が完全に充電されるまで、ＥＶ３０２の充電を続ける。ＥＶ３０２が充電ステーション３１０から離脱されるまで、充電モジュール５０８はＥＶ３０２を完全に充電された状態に保つ。

タイマーモードが選択された場合、充電モジュール５０８が決定するＥＶ３０２を充電する手順では同タイマーモードに対応しテレマティクスナビゲーション装置３０６に送られる設定時間が決まっている。充電モジュール５０８は現在時間を監視している。設定時間になると、充電モジュール５０８はＥＶ３０２の充電を開始させる。代表的な実施形態では、ＥＶ３０２が完全に充電されるまで、充電モジュール５０８はＥＶ３０２の充電を続ける。いくつかの実施形態では、停止時間がユーザからテレマティクスナビゲーション装置３０６に与えられると、充電モジュール５０８は同停止時間になるまで、またはＥＶ３０２が完全に充電されるまでのいずれか早くおきる事象まで、ＥＶ３０２を充電させる。

経済的モードが選択された場合、充電モジュール５０８が決定するＥＶ３０２を充電する手順は、ＥＶ３０２の現在の充電状態値が所定の最低充電状態値より小さいかを判断するステップが含まれる。もしも、ＥＶ３０２の現在の充電状態値が所定の最低充電状態値より小さい場合、電気エネルギの現在の価格にかかわらず、充電モジュール５０８はＥＶ３０２の充電を開始させる。ＥＶ３０２の充電状態値が所定の最低充電状態値になると、充電モジュール５０８はＥＶ３０２の充電を停止させる。所定の最低充電状態値は、完全に充電されたＥＶ３０２の値よりも小さい。

テレマティクスナビゲーション装置３０６によって電力会社サーバー３１４から取得した最新の価格情報に基づいて、充電モジュール５０８は充電を再開する時間を決定する。電気エネルギの価格が安い時には、充電モジュール５０８は直ちに充電モジュール５０８はＥＶ３０２の充電を決定した時間に再開する。充電モジュール５０８は、充電ステーションから伝送される電気エネルギが安価であるかぎり、ＥＶ３０２が完全に充電されるまでＥＶ３０２の充電を続けさせる。

代表的な実施形態では、充電モジュール５０８が追跡探知サーバー３１２から充電命令を受信した場合、充電モジュール５０８が決定する手順にしたがって充電するのではなく、追跡探知サーバー３１２から受信した充電命令にしたがって、充電モジュール５０８はＥＶ３０２を充電する。言い換えれば、充電モジュール５０８が決定するＥＶ３０２を充電する手順よりも追跡探知サーバー３１２から受信した指示を優先させてよいのである。

通知モジュール５１０はＥＶ３０２のユーザにメッセージを送信する。代表的な実施形態では、充電モジュール５０８がＥＶ３０２を充電する命令を追跡探知サーバー３１２から受信すると、通知モジュールがその命令にしたがってＥＶ３０２をどのように充電するかについての情報を有するメッセージを送信する。例えば、追跡探知サーバー３１２から受信した命令が充電を２時間遅らせることを指示しているとき、通知モジュール５１０はユーザにＥＶ３０２の充電を２時間遅れる旨のメッセージを送る。追跡探知サーバー３１２から受信した情報に基づき、通知モジュール５１０はさらに追跡探知サーバー３１２の命令にしたがってＥＶ３０２を充電する理由の説明を送信するメッセージにさらに含める。例えば、この理由の説明は、ＥＶ３０２の余っている能力を用いて、余剰電気エネルギを蓄電することとしてよい。代表的な実施形態では、通知モジュール５１０がユーザにメッセージを送るのは、次の事項のうちの一つ以上がおこる場合である。充電モジュール５０８がＥＶ３０２の充電を開始させたとき、ＥＶ３０２の充電が停止したとき、およびＥＶ３０２が完全に充電されたとき。

代表的な実施形態では、通知モジュール５１０によってユーザの移動体通信装置に送られるメッセージは、ショートメッセージサービスまたはマルチメディアメッセージングサービス（ＭＭＳ）として送られる。代表的な実施形態では、メッセージはユーザの移動体通信装置に送信され、その移動体通信装置上に、ＥＶ３０２についての情報を提供する移動体通信アプリケーションの一部として現れる。別の実施形態では、メッセージはｅメールとしてユーザのｅメールアドレスに送信される。

図６は、本願発明の一実施形態にしたがう典型的な追跡探知サーバーを図示する。追跡探知サーバー３１２は、プロセッサ６０２とメモリ６０４とを含む。代表的な実施形態では、プロセッサ６０２とメモリ６０４の機能は、テレマティクスナビゲーション装置３０６のプロセッサ４０２とメモリ４１２と同じである。メモリ６０４は、車両モジュール６０６とエネルギ蓄電モジュール６０８と手順モジュール６１０とを格納する。

車両モジュール６０６は異なる複数の区域内の充電を行っている複数のＥＶ３０２を追跡探知する。車両モジュール６０６は各区域内にある充電中のＥＶ３０２のリストを保持する。ＥＶ３０２が充電中であることを示す充電情報をそのＥＶ３０２が送信すると、車両モジュール６０６はその充電情報から送信したＥＶ３０２の現在の地理的位置を特定し、さらに該ＥＶ３０２の地理的位置に対応する区域を特定する。車両モジュール６０６は該ＥＶ３０２が前記リスト中に含まれているか否かを判定する。もしも、ＥＶ３０２が含まれていない場合、車両モジュール６０６は該ＥＶ３０２を特定された区域の前記リストに、受信した充電情報とともに加える（例、ＥＶの車両識別番号）。もしも、ＥＶ３０２が前記リスト中に含まれている場合、車両モジュール６０６は、最後に受信した情報に基づいて、前記リスト中に含まれる該ＥＶ３０２の充電情報を更新する。例えば、該ＥＶ３０２の現在の充電状態値が７０％であるが、前記リストでは３０％になっている場合、車両モジュール６０６は前記リストを更新して、前記リスト中での該ＥＶ３０２の充電状態値を７０％とする。

ＥＶ３０２の充電が停止したことを示す充電情報をＥＶ３０２が送信すると、車両モジュール６０６はＥＶ３０２の現在位置に対応する区域を特定する。車両モジュール６０６は特定された区域にあるこのＥＶ３０２を前記リストから除く。

エネルギ蓄電モジュール６０８は、複数の区域の電気エネルギ蓄電能力を追跡探知する。エネルギ蓄電モジュール６０８は、各区域について、その区域が現在必要とする総電気エネルギ蓄電量を、電力会社サーバー３１４に周期的に（例、３０分おきに）要求して、受信する。エネルギ蓄電モジュール６０８は、電力会社サーバー３１４から受信した情報に基づいて、すべての区域の各々の現在の余剰発電エネルギを追跡探知する。

手順モジュール６１０は、必要な場合、複数のＥＶの充電をコントロールして、複数の区域に対して電気エネルギ蓄電能力を提供する。エネルギ蓄電モジュール６０８によって追跡探知された一つの区域の総電気エネルギ蓄電能力が、所定のしきい値よりも大きい場合、手順モジュール６１０はその区域で充電中の複数のＥＶの情報を車両モジュール６０６から取得する。手順モジュール６１０はその区域内にあるすべてのＥＶに電気エネルギを蓄えることができるようにその区域内のすべてのＥＶを効率的に充電する手順を決める。

代表的な実施形態では、手順モジュール６１０が決定する手順は、区域内にある１台以上のＥＶに、対応する充電ステーションから放出されて、蓄えられる電気エネルギの割合を小さくすることである。代表的な実施形態では、この手順は、区域内にある複数のＥＶ３０２に電荷を蓄えることを遅らせて、すべてのＥＶ３０２の充電状態値がＥＶ３０２に設定された最大充電状態値より小さいままに保つことである。この実施形態においては、手順には手順モジュール６１０が区域内の各ＥＶ３０２をこれから充電する予定を決めることからなる。この手順は、各ＥＶ３０２がいつ充電されること、およびその充電時間を示す。代表的な実施形態では、充電動作窓が大きいＥＶ３０２の充電時間は早くなり、比較的長い時間電気エネルギを蓄える。一方、充電動作窓が小さいＥＶ３０２の充電時間は比較的遅い。代表的な実施形態では、手順モジュール６１０が決定するさらに思い切った手順が、区域内のすべてのＥＶ３０２に電荷を蓄えることになる。

手順モジュール６１０は、決定した手順に基づいて、充電命令を区域内の対象となるＥＶ３０２に送信する。この充電命令は各ＥＶ３０２に対してそのＥＶ３０２の充電方法を指示する。送信された充電命令にしたがって、ＥＶ３０２は手順モジュール６１０が決定した手順を実行する。代表的な実施形態では、手順モジュール６１０は充電命令とともに決定した手順が実行されるべき理由に関する情報も送信する（例、現在の電気エネルギ消費量は現在の発電量より少ないから）。

代表的な実施形態では、各区域によりしきい値が異なる。例えば、ある区域におけるしきい値は、発電量が電力消費量よりも５％、１０％、１５％、２０％、または２０％よりも大きく上回ることである。代表的な実施形態では、各区域に対して複数のしきい値があってもよく、手順モジュール６１０により設定される手順は、どのしきい値を上回るかによって変わる。例えば、上回ったしきい値が区域の最大容量の５％である場合、手順モジュール６１０はその区域内のＥＶに電荷を蓄えること遅らせる。しかし、上回ったしきい値が区域の最大容量の１５％である場合、手順モジュール６１０はその区域内のすべてのＥＶに電荷を蓄える。代表的な実施形態では、一つの区域の一つ以上のしきい値はその区域に電力エネルギを提供する電力会社が設定する。

図７は本願発明の一実施形態にしたがう典型的なＥＶの充電方法のフローチャートを図示する。方法７００が充電システム３０４により実行されてＥＶ３０２を充電する。代表的な実施形態では、この方法のステップはすべてテレマティクスナビゲーション装置３０６のプロセッサ４０２と所望の作業をさせる命令を実行する制御ユニット３０８とによって行われる。当業者であるならば、この方法の複数のステップのうちの一つ以上のステップはハードウェアおよび／またはソフトウェアまたはそれらの組み合わせからなる実施形態により実行可能であることがわかる。例えば、説明されている作業を行う命令は具体化され、不揮発性コンピュータ記憶媒体に記憶される。さらに、当業者ならば、他の実施形態では異なる順序で図７の複数のステップを行ってもよいことがわかる。さらに、他の実施形態では、図７に図示されるステップと異なるステップおよび／または同ステップに追加されるステップを含んでもよい。

ＥＶ３０２が充電ステーション３１０に接続され、充電方法７００を用いてＥＶ３０２の充電が開始されると、電気エネルギ特定用情報がステップ７０２で受信される。電気エネルギの特定用情報はＥＶ３０２のＳＯＣ、ＥＶ３０２のＳＯＣ最小値レベル、ＥＶ３０２のＳＯＣ最大値レベル、動作窓、しきい値、電力会社の電気料金、ＥＶ３０２の予想される使用時間帯、電力供給情報、電力需要情報、充電ステーション３１０に供給される電力エネルギの情報等を含むものでよい。電気エネルギ特定用情報はＥＶ３０２から与えられてもよい。代表的な実施形態では、電気エネルギ特定用情報に含まれる一つ以上のパラメータは電力系統のオペレータ、例えば電力会社サーバー３１４が与えるものでもよい。代表的な実施形態では、電気エネルギ特定用情報に含まれる一つ以上のパラメータは配電業者、言い換えれば複数の電気自動車に同時にエネルギを付与する商業的充電ステーションによって与えられるものでもよい。

ＳＯＣ最小値レベルは車両の最大充電容量レベルの２０％と９０％の間の範囲に設定できる。例えば、最低レベルＳＯＣを２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上等に設定できる。

ＳＯＣ最大値レベルは車両の最大充電容量レベルの５０％と９０％の間に設定でき、例えば、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５%以上等に設定できる。

変動範囲、すなわちＳＯＣ最小値レベルとＳＯＣしきい値の間の動作窓により、電力系統に代わって電荷を蓄えることができる。動作窓は最大充電容量レベルの１０％と７０％の間にでき、例えば、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上等にできる。

代表的な実施形態では、ステップ７０４で充電機によって電気自動車の充電が開始すればよく、これによって、例えば、ＥＶのＳＯＣが確実にＳＯＣ最小値を上回るようにする。

代表的な実施形態では、方法７００では車両充電ステップ７０６を監視する。この監視によって、ステップ７０８でＥＶがＳＯＣ最小値まで充電された（ステップ７０８）と判定されると、ステップ７１０でＥＶの充電が止められる。

代表的な実施形態では、ステップ７１０の後、方法７００はステップ７１２で電気エネルギ特定用情報に基づく車両の充電を再開する時間を計算し、または決定したその時間を受け取ってもよい。

代表的な実施形態では、ステップ７１２で電気エネルギ特定用情報に基づいて車両の充電を再開する時間を決定することに、さらに少なくともＥＶが再び充電を開始するまではそのＥＶを利用して電力系統のエネルギを蓄えることができることを、電力系統に通知することを含めてもよい。代表的な実施形態では、ステップ７１２で電気エネルギ特定用情報に基づいて車両の充電を再開する時間を決定することに、さらに最大源ＥＶ３０２の使用が予想される時間までは、そのＥＶを利用して電力系統のエネルギを蓄えることができることを、電力系統に通知することを含めてもよい。

代表的な実施形態では、方法７００はステップ７１４で電力系統または配電業者からの要求により電荷を蓄えることを含んでもよい。このように、方法７００は、電気自動車を最高充電状態値またはステップ７１６で電力系統によって特定されたＳＯＣレベルまで充電することを含む。

方法７００はステップ７１７でユーザの収入を記録するステップを含んでもよい。ユーザの収入は、電力系統からのＥＶにエネルギを蓄える要求により決まる、ＥＶに電荷が蓄えられる期間とＥＶの最大充電レベルとに基づくものとしてよい。ユーザの収入は計算され、または受信されてもよい。ユーザの収入は電気エネルギ特定用情報とともに記録されてもよい。

代表的な実施形態では、方法７００はステップ７１８で車両の充電を再開することを含んでもよい。ある実施形態では、方法７００は現在の充電状態値に基づき充電を再開する時間を再決定または再計算する（ステップ７２０）。推奨される充電時間が現在の時間よりも遅い場合は、方法７００はステップ７１４でＥＶ３０２を電力系統に利用させて、ＥＶ３０２にエネルギを蓄えさせてもよい。

本実施例のため、ＥＶ３０２が充電ステーション３１０に接続されていると仮定する。充電システム３０４は充電ステーション３１０に供給される電気エネルギの情報を特定する。この情報は電力会社サーバー３１４から充電システム３０４に与えられる。充電システム３０４は、現在の電気エネルギ価格にかかわらずＥＶ３０２の充電を開始する（ステップ７０４）。

充電システム３０４は、ＥＶ３０２の充電状態値が最小充電状態値になるまで、ＥＶ３０２の充電を継続させる（ステップ７０６）。ＥＶ３０２の充電状態値が最小充電状態値になると、充電システム３０４はＥＶ３０２の充電を停止する（ステップ７０８）。充電システム３０４は受け取った情報に基づいてＥＶ３０２を再充電する時間を決定する（ステップ７１２）。充電システム３０４は決定した時間になるとＥＶ３０２の充電を再開する（ステップ７１８）。

図８は本願発明の一実施形態にしたがう典型的なＥＶの充電方法のフローチャートを図説する。方法８００が充電システム３０４により実行されてＥＶ３０２を充電する。代表的な実施形態では、この方法のステップはすべてテレマティクスナビゲーション装置３０６のプロセッサ４０２と所望の作業をさせる命令を実行する制御ユニット３０８とによって行われる。当業者であるならば、この方法の複数のステップのうちの一つ以上のステップはハードウェアおよび／またはソフトウェアまたはそれらの組み合わせからなる実施形態により実行可能であることがわかる。例えば、説明されている作業を行う命令は具体化され、不揮発性コンピュータ記憶媒体に記憶される。さらに、当業者ならば、他の実施形態では異なる順序で図８の複数のステップを行ってもよいことがわかる。さらに、他の実施形態では、図８に図示されるステップと異なるステップおよび／または同ステップに追加されるステップを含んでもよい。

ＥＶ３０２が充電ステーション３１０に接続され、充電方法８００を用いてＥＶ３０２の充電が開始すると、電気エネルギ特定用情報がステップ７０２で受信される。電気エネルギの特定用情報はＥＶ３０２のＳＯＣ、ＥＶ３０２のＳＯＣ最小値レベル、ＥＶ３０２のＳＯＣ最大値レベル、動作窓、しきい値、電力会社の電気料金、ＥＶ３０２の予想される使用時間帯、電力供給情報、電力需要情報、充電ステーション３１０に供給される電力エネルギの情報等を含むものでよい。代表的な実施形態では、電気エネルギ特定用情報に含まれる一つ以上のパラメータは電力系統のオペレータ、例えば電力会社サーバー３１４が与えるものでもよい。代表的な実施形態では、電気エネルギ特定用情報に含まれる一つ以上のパラメータは配電業者、言い換えれば複数の電気自動車に同時にエネルギを付与する商業的充電ステーションによって与えられるものでもよい。

ＳＯＣ最小値レベルは車両の最大充電容量レベルの２０％と９０％の間の範囲に設定できる。例えば、最低レベルＳＯＣを２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上等に設定できる。

ＳＯＣ最大値レベルは車両の最大充電容量レベルの５０％と９０％の間に設定でき、例えば、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５%以上等に設定できる。

変動範囲、すなわちＳＯＣ最小値レベルとＳＯＣしきい値の間の動作窓により、電力系統に代わって電荷を蓄えることができる。動作窓は最大充電容量レベルの１０％と７０％の間にでき、例えば、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上等にできる。

代表的な実施形態では、充電機が電気自動車の充電を維持し（ステップ８０４）、例えばＥＶ３０２を確実に動作窓の範囲内に保持する。代表的な実施形態では、動作窓の範囲内で充電を行うため、ＥＶの現在のＳＯＣがＳＯＣ最小値を上回る時には、ＥＶをＳＯＣ最小値まで放電させることができる（ステップ８０８）。代表的な実施形態では、動作窓の範囲内で充電を行うため、ＥＶの現在のＳＯＣがＳＯＣ最小値より小さい時はＥＶをＳＯＣ最小値まで充電させることができる（ステップ８０８）。代表的な実施形態では、ＯＣ最小値を上回るようにＥＶ３０２充電することが必要となる、ＥＶ３０２の電荷の維持は低価格窓の間に行うことができる（ステップ８１０）。

代表的な実施形態では、方法８００はステップ８１２で電気エネルギ特定用情報に基づくＳＯＣ最大値までの車両の充電を開始する時間を計算し、または決定したその時間を受け取ってもよい。

代表的な実施形態では、ステップ８１２で電気エネルギ特定用情報に基づいてＳＯＣ最大値までの車両の充電を開始する時間を決定することが、さらに少なくともＥＶがＳＯＣ最大値までの充電を開始するまではそのＥＶを利用して電力系統のエネルギを蓄えることができることを電力系統に通知することを含んでもよい。代表的な実施形態では、ステップ８１２で電気エネルギ特定用情報に基づいて車両の充電を開始する時間を決定することが、さらに最大ＥＶ３０２の予想される使用時間まではそのＥＶを利用して電力系統のエネルギを蓄えることができることを電力系統に通知することを含んでもよい。

代表的な実施形態では、方法８００はステップ８１４で電力系統または配電業者からの要求により電荷を蓄えることを含んでもよい。このように、方法８００は、ステップ８１６で電気自動車を最大充電状態値または電力系統によって特定されたＳＯＣレベルまで充電される。

方法８００はステップ８１７でユーザの収入を記録するステップを含んでもよい。ユーザの収入は、電力系統からのＥＶにエネルギを蓄える要求により決まる、ＥＶに電荷が蓄えられる期間とＥＶの最大充電レベルとに基づくものとしてよい。ユーザの収入は計算され、または受信されてもよい。ユーザの収入は電気エネルギ特定用情報とともに記録されてもよい。

方法８００はステップ８１９で電力会社の収入を記録するステップを含む。電力会社の収入は、電力系統の使用のために電気自動車に蓄えられた電気エネルギの値引きされた価格と、電気自動車のＳＯＣ最大値までの充電を開始させる前にどの電気エネルギを電力系統が放電しなかったかと、に基づくものとしてよい。

代表的な実施形態では、方法８００はステップ８１８で最大ＳＯＣ値までの車両の充電を開始することを含んでもよい。ある実施形態では、方法８００は現在の充電状態値に基づき最大ＳＯＣ値までの車両の充電を開始する時間を再決定または再計算する（ステップ８２０）。再計算された充電時間が現在の時間よりも遅い場合は、方法８００はステップ８１４でＥＶ３０２を電力系統が利用可能にして、ＥＶ３０２にエネルギを蓄えさせてことができる。

もしもユーザがＶ２ＧモードでＥＶ３０２を充電させることを選んだ場合、特定される情報は一日のうちの様々な時間での電気エネルギの価格を説明する情報となる。Ｖ２Ｇモードにおいては、充電が再開される時間は電気エネルギが安い時か、決定したＳＯＣ最大値まで充電する時間である。

方法８００は、ステップ８３０で一つの区域内の総消費電力および総発電量を計算する。方法８００は、ステップ８３２で一つの区域内の充電機に接続されている各ＥＶ３０２の蓄電能力または動作窓を追跡探知する。ＥＶ３０２がそのＳＯＣ最小値になると、電力系統の余剰発電量を蓄電するのに同ＥＶ３０２を用いることができる。ステップ８３０で区域の発電量がその区域内の消費電力を超えると判定されるとき、ステップ８３４ではステップ８３２で充電機に接続され蓄電能力を有すると追跡探知されたＥＶ３０２に電力系統の余剰エネルギを蓄電する手順を決定する。

方法８００は、ステップ８３６で決定した手順を区域内にある各選択した車両に対して送信して、選択した車両にすべて電気系統の代わりに余剰電力の蓄電を開始させる。

本願発明の上記した実施形態は、コンピュータの様々な構成要素によって実行されるプログラム命令の形で実行される。このようなプログラム命令はコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納される。コンピュータが読み取り可能な記録媒体には、プログラム命令、データファイル、データ構造等を別々な形で含んでよいし、これらを組み合わせたものを含んでもよい。コンピュータが読み取り可能な記録媒体の例には、ハードディスク、フロッピーディスク、磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光学記録媒体、およびプログラム命令の格納し実行することを専ら行うＲＯＭ、ＲＡＭまたはフラッシュメモリのようなハードウェア装置が含まれる。プログラム命令の例にはコンパイラが作製する機械語だけではなく、インタープリタ等を用いてコンピュータによって実行される高レベル言語コードが含まれる。上記したハードウェア装置は、本願発明にしたがうプロセスを実行するのに用いる一つ以上のソフトウェアモジュールとして動作するようになっている。プログラム命令は一つ以上のハードウェア装置として実行される。

代表的な実施形態を説明してきたが、添付の特許請求の範囲により定められる本願発明の技術的範囲から逸脱することなく、これらの実施形態の形式および詳細につき様々な変更が可能であることが当業者であるならばわかる。

さらに、本願発明の本質的な技術的範囲から逸脱することなく、本願発明の開示内容に個々の状況または個々の物を適合させた多くの変形例を創ることができる。したがって、本願発明を実施するのに最も好ましいと考えられるモードとして開示された特別な代表的な実施形態に、本願発明を限定する意図はなく、本願発明は特許請求の範囲により定まる技術的範囲に入るすべての実施形態を含む。

Claims (20)

1. 充電ステーションに接続された電気自動車に電荷を蓄えるコンピュータが実行する方法であって、
   前記電気自動車を充電状態値（ＳＯＣ）最小値に到達させ、
   前記電気自動車をＳＯＣ最大値まで充電する時間を決定し、
   電力系統に蓄える電荷を前記決定した時間まで蓄えることが可能な前記電気自動車があることを前記電力系統に知らせて、
   前記電気自動車の充電と放電とを繰り返すことにより、前記決定した時間まで前記ＳＯＣ最小値とＳＯＣしきい値の間に電気自動車ＳＯＣを維持し、前記電気自動車を前記決定した時間まで前記ＳＯＣ最小値まで放電させることを可能にし、
   前記決定した時間になると、前記電気自動車を前記ＳＯＣ最大値まで充電し、
   前記ＳＯＣしきい値は前記ＳＯＣ最小値よりも大きく、前記ＳＯＣ最大値は前記ＳＯＣしきい値以上であることを特徴とする方法。
2. 前記ＳＯＣ最大値は前記ＳＯＣしきい値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ＳＯＣしきい値は前記ＳＯＣ最小値よりも前記ＳＯＣ最大値の２０％大きいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 時間、日およびカレンダの季節により変化する電気エネルギの時間帯別料金を含む電気エネルギの情報を前記電力系統から受け取ることをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記した前記電気自動車を前記ＳＯＣ最大値まで充電する時間を決定することには、電気エネルギ料金のオフピーク時間帯と少なくとも部分的に重なる、前記電気自動車を充電する時間を計算することを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記した前記決定した時間まで前記ＳＯＣ最小値とＳＯＣしきい値の間に前記電気自動車ＳＯＣを維持することは、
   前記ＳＯＣしきい値以下のＳＯＣまで前記電気自動車を充電して、前記電力系統に蓄える電荷を前記電気自動車に蓄えることをさらに含み、この前記電気自動車に電荷を蓄えることは、現在時間が前記電気自動車を前記ＳＯＣ最大値まで充電する前記決定した時間までまたは前記電気自動車を前記ＳＯＣ最大値まで充電する前記決定した時間を過ぎるまで行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記電力系統に蓄える電荷を前記電気自動車に蓄えることに応じたユーザの収入を計算して記録することをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記した前記決定した時間まで前記ＳＯＣ最小値と前記ＳＯＣしきい値の間に前記電気自動車ＳＯＣを維持することは、前記電気自動車ＳＯＣが前記ＳＯＣ最小値よりも高く、現在時間が前記電気自動車を前記ＳＯＣ最大値まで充電する前記決定した時間よりも前の間は、前記電気自動車を放電させて前記電力系統に電気エネルギを供給することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記した前記電気自動車を放電させて前記電力系統に電気エネルギを供給することに対するユーザ収入を計算して記録することをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記した前記電気自動車を前記ＳＯＣ最大値まで充電する時間を決定することは、現在時間が前記電気自動車を前記ＳＯＣ最大値まで充電する前記決定した時間になった後または前記決定した時間を過ぎた後、前記電気自動車ＳＯＣに基づき前記した前記電気自動車を前記ＳＯＣ最大値まで充電する時間を再び決定することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記ＳＯＣ最小値と、前記ＳＯＣしきい値と、前記ＳＯＣ最大値とは、前記電気自動車のユーザ、前記電気自動車の製造者、または事業設備を充電する配電業者の一つ以上によって設定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記ＳＯＣ最大値は前記ＳＯＣしきい値よりも大きく、前記ＳＯＣしきい値は前記ＳＯＣ最小値よりも前記ＳＯＣ最大値の１０％大きいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 充電ステーションに接続された電気自動車に電荷を蓄える車両システムであって、前記車両システムは、
    前記充電ステーションから供給される電気エネルギの情報を特定するテレマティクスナビゲーション装置と、
    前記電気自動車を充電状態値（ＳＯＣ）最小値に到達させ、前記電気自動車をＳＯＣ最大値まで充電する時間を決定し、電力系統に蓄える電荷を前記決定した時間まで蓄えることが可能な前記電気自動車があることを前記電力系統に知らせて、前記電気自動車の充電と放電とを繰り返すことにより、前記決定した時間まで前記ＳＯＣ最小値とＳＯＣしきい値の間に電気自動車ＳＯＣを維持し、前記電気自動車を前記決定した時間まで前記ＳＯＣ最小値まで放電させることを可能にし、さらに前記決定した前記電気自動車を前記ＳＯＣ最大値まで充電する時間になると前記電気自動車を前記ＳＯＣ最大値まで充電させる制御ユニットと、を有し、
    前記ＳＯＣしきい値は前記ＳＯＣ最小値よりも大きく、前記ＳＯＣ最大値は前記ＳＯＣしきい値以上であることを特徴とする車両システム。
    
14. 前記ＳＯＣしきい値は前記ＳＯＣ最小値よりも前記ＳＯＣ最大値の２０％大きいことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
15. 時間、日またはカレンダの季節により変化する電気エネルギの時間帯別料金を含む電気エネルギの情報を、前記制御ユニットが電力系統から受け取ることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
16. 前記電気自動車を前記ＳＯＣ最大値まで充電する時間を決定するために、電気エネルギ料金のオフピーク時間帯と少なくとも部分的に重なる、前記電気自動車を充電する時間を前記制御ユニットが計算することを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
17. 前記決定した時間まで前記ＳＯＣ最小値と前記ＳＯＣしきい値の間に前記電気自動車ＳＯＣを維持するために、前記ＳＯＣしきい値以下のＳＯＣまで前記電気自動車を充電することにより、前記制御ユニットは前記電力系統に蓄える電荷を前記電気自動車に蓄えさせ、この電気自動車に電荷を蓄えることは、現在時間が前記電気自動車を前記ＳＯＣ最大値まで充電する前記決定した時間まで、または前記電気自動車を前記ＳＯＣ最大値まで充電する前記決定した時間を過ぎるまで行われることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
18. 前記電力系統に蓄える電荷を前記電気自動車に蓄えることに応じたユーザの収入を前記制御ユニットが計算して記録することを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
19. 前記決定した時間まで前記ＳＯＣ最小値と前記ＳＯＣしきい値の間に前記電気自動車ＳＯＣを維持するために、前記電気自動車ＳＯＣが前記ＳＯＣ最小値よりも高く、現在時間が前記電気自動車を前記ＳＯＣ最大値まで充電する前記決定した時間よりも前の間は、前記制御ユニットは前記電気自動車を放電させて前記電力系統に電気エネルギを供給することを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
20. 前記ＳＯＣ最大値は前記ＳＯＣしきい値よりも大きく、前記ＳＯＣしきい値は前記ＳＯＣ最小値よりも前記ＳＯＣ最大値の１０％大きいことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。

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