JP6796571B2 - 車両制御システム、車両制御方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御システム、車両制御方法、およびプログラム
に関する。

従来、低温時にバッテリの充放電を制御してバッテリの内部発熱による暖機を行なうバッテリのウォームアップ制御装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このウォームアップ制御装置は、バッテリの温度が規定温度未満のとき、バッテリの充電と放電とを交互にパルス状に繰返すバッテリの充放電を、所定の範囲内で実行させ、バッテリの温度を上昇させる。

特開２０１７−１００６０６号公報

しかしながら、従来の技術では、車両が発進するタイミングに到達した際に、バッテリの状態が好適な状態にならない場合があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、車両が発進する際のバッテリの状態を最適化することができる車両制御システム、車両制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。

（１）：電力を蓄える蓄電池と、車両が発進する予定の時刻を取得する取得部と、前記蓄電池に電力を蓄えさせる蓄電制御と、前記蓄電池に蓄えられた電力を放電させる放電制御とを繰り返し実行し、前記取得部により取得された時刻に近づくに従って、前記蓄電制御によって前記蓄電池に蓄えられる電力の大きさ、または放電制御によって前記蓄電池に放電させる電力の大きさのうち少なくとも一方を小さくしつつ、前記蓄電池の充電度合を目標に近づける充放電制御を実行する充放電制御部とを備える車両制御システムである。

（２）：（１）の車両制御システムであって、前記充放電制御部は、前記取得部により取得された時刻に近づくに従って、前記蓄電制御によって前記蓄電池に蓄えられる電力の大きさ、および放電制御によって前記蓄電池に放電させる電力の大きさの双方を小さくしつつ、前記蓄電池の充電度合を目標に近づけるものである。

（３）：（２）の車両制御システムであって、前記充放電制御部は、前記時刻に近づくに従って、前記放電制御によって前記蓄電池に放電させる電力の大きさを、前記蓄電制御によって前記蓄電池に蓄えられる電力の大きさに比して小さくして、前記蓄電池の充電度合を目標に近づけるものである。

（４）：（１）から（３）のうちいずれかの車両制御システムであって、前記充放電制御部は、少なくも前記蓄電池に蓄えさせる目標の電力量、前記蓄電池の目標温度、および前記蓄電池の温度に基づいて、前記充放電制御の充放電パターンを決定し、前記蓄電池の充電度合を目標に近づけるものである。

（５）：（４）の車両制御システムであって、前記充放電制御部によって決定された前記充放電パターンに基づく制御によって生じた実際の前記蓄電池の温度の変化と、予測される前記蓄電池の温度の変化との差分に基づいて、前記差分が小さくなるように前記充放電制御の充放電パターンを補正する補正部を更に備えるものである。

（６）：（５）の車両制御システムであって、前記補正部は、前記充放電制御部によって決定された前記充放電パターンに基づく制御によって生じた実際の前記蓄電池の温度の変化が、予測される前記蓄電池の温度の変化よりも小さい場合は、前記蓄電池に蓄えられた電力を放電させる単位時間当たりの電力量を大きくするものである。

（７）：（４）から（６）のうちいずれかの車両制御システムであって、前記蓄電池の温度によって変化する前記蓄電池における使用できる使用可能電力量が、前記目標の電力量以上となる前記蓄電池の温度を前記蓄電池の目標温度として決定するものである。

（８）：（１）から（７）のうちいずれかの車両制御システムであって、前記充放電制御部は、前記取得部により取得された時刻から所定時間以内において、前記目標である充電度合から第１所定値以上の充電量を維持するように前記充放電制御を実行するものである。

（９）：（８）の車両制御システムであって、前記充放電制御部は、前記所定時間を超える時間において、前記目標である充電度合から前記第１所定値より小さい度合である第２所定値以上の範囲において前記充放電制御を実行するものである。

（１０）：（１）から（９）のうちいずれかの車両制御システムであって、電力線が接続されたコネクタが接続されるプラグを更に備え、前記充放電制御部は、前記プラグおよび前記コネクタを介して、前記電力線から供給された電力を前記蓄電池に蓄えさせ、前記蓄電池に蓄えられた電力を電力線に出力することにより前記充放電制御を実行するものである。

（１１）：車載コンピュータが、車両が発進する予定の時刻を取得し、電力を蓄える蓄電池に電力を蓄えさせる蓄電制御と、前記蓄電池に蓄えられた電力を放電させる放電制御とを繰り返し実行し、前記取得された時刻に近づくに従って、前記蓄電制御によって前記蓄電池に蓄えられる電力の大きさ、または放電制御によって前記蓄電池に放電させる電力の大きさのうち少なくとも一方を小さくしつつ、前記蓄電池の充電度合を目標に近づける充放電制御を実行する車両制御方法である。

（１２）：車載コンピュータに、車両が発進する予定の時刻を取得させ、電力を蓄える蓄電池に電力を蓄えさせる蓄電制御と、前記蓄電池に蓄えられた電力を放電させる放電制御とを繰り返し実行させ、前記取得された時刻に近づくに従って、前記蓄電制御によって前記蓄電池に蓄えられる電力の大きさ、または放電制御によって前記蓄電池に放電させる電力の大きさのうち少なくとも一方を小さくしつつ、前記蓄電池の充電度合を目標に近づける充放電制御を実行させるプログラムである。

（１）〜（１２）によれば、車両が発進する際のバッテリの状態を最適化することができることができる。

車両用充放電システム１の構成を示す図である。 車両システム２を搭載した車両Ｍの構成の一例を示す図である。 充放電制御部８２により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 温度マップｍｐの一例を示す図である。 充放電パターンテーブルＴＢの内容の一例を示す図である。 充放電パターンの一例を示す図である。 充放電パターンによって充放電が制御された結果の一例を示す図である。 第２の実施形態の充放電制御部８２Ａの機能構成の一例を示す図である。 補正部８８の補正の一例について説明するための図である。 電気自動車に搭載される車両システム２Ａの機能構成の一例を示す図である。 実施形態の車両制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
［全体構成］
図１は、車両用充放電システム１の構成を示す図である。車両用充放電システム１は、例えば、端末装置Ｔと、蓄電ユニットＵと、車両Ｍとを備える。端末装置Ｔ、および車両Ｍは、例えば、互いに無線通信を行う。なお、端末装置Ｔ、および車両Ｍによって行われる通信は、ネットワークを介した通信であってもよいし、有線を介した通信であってもよい。なお、端末装置Ｔにより送信される情報や指示と同様の情報や指示は、車両Ｍの操作部やタッチパネルに対する操作によって車両Ｍに入力されてもよい。

蓄電ユニットＵ、および車両Ｍとは、例えば、電力線ＥＬに付随する信号線を介した通信を行う。なお、蓄電ユニットＵ、および車両Ｍによって行われる通信は、電力線を介した電力線通信（ＰＬＣ；Power Line Communication）であってもよいし、無線通信であってもよい。

［端末装置］
端末装置Ｔは、例えば、車両Ｍの乗員が保持するスマートフォンや、タブレット型コンピュータ等である。車両Ｍの乗員は、端末装置Ｔを操作して、車両Ｍを利用する時間や、利用時の目的地、乗員の行動予定等を入力または管理することができる。端末装置Ｔには、このようなスケジュール管理のためのアプリケーションプログラムがインストールされている。アプリケーションプログラムは、例えば、自動車メーカーの管理下にあるサーバによって提供される。なお、車両Ｍの乗員は、車両Ｍの操作部やタッチパネルを操作して、車両Ｍを利用する時間や、利用時の目的地、乗員の行動予定等を入力または管理してもよい。

端末装置Ｔは、乗員によって入力された情報を車両Ｍに送信する。乗員によって入力された情報（例えば、目的地や利用時間）は、車両Ｍのナビゲーション装置８０や充放電制御部８２に取得され管理される。例えば、車両Ｍは、乗員によって入力された利用時間に目的地に出発できるように、バッテリ６０の充電や経路の設定などを事前に行う。

［蓄電ユニット］
蓄電ユニットＵは、例えば、電力線ＥＬと、不図示の通信部と蓄電部と制御部とを備える。例えば、電力線ＥＬの先端には、コネクタが設けられている。コネクタがプラグ７８に装着されることにより、車両Ｍと蓄電ユニットＵとは電気的に接続される。電力線ＥＬは、車両Ｍのプラグ７８と電気的に接続されることにより蓄電ユニットＵに蓄えられた電力を車両Ｍに供給したり、車両Ｍにより出力された電力を蓄電ユニットＵに供給したりする。

通信部は、電気線ＥＬを介して、車両Ｍと通信する。蓄電部は、例えば、リチウムイオン蓄電池などの繰り返し充放電可能な二次電池である。制御部は、通信部、および蓄電部を制御する。制御部は、例えば、電力系統または車両Ｍから取得した電力を蓄電部に蓄えさせたり、蓄電部に蓄えられた電力を車両Ｍまたは住居Ｈに配置された負荷Ｌに供給したりする。

［車両］
図２は、車両システム２を搭載した車両Ｍの構成の一例を示す図である。車両システム２が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機を備える場合、電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。以下の説明では、シリーズ方式を採用したハイブリッド車両を例に説明する。シリーズ方式とは、エンジンと駆動輪が機械的に連結されておらず、エンジンの動力は専ら発電機による発電に用いられ、発電電力が走行用の電動機に供給される方式である。また、この車両は、バッテリをプラグイン充電可能な車両である。

図２に示すように、車両には、例えば、エンジン１０と、第１モータ（発電機）１２と、第２モータ（電動機）１８と、駆動輪２５と、ＰＣＵ（Power Control Unit）３０と、バッテリ６０と、動力制御部７０と、車両センサ７５と、プラグ７８と、ナビゲーション装置８０と、発電計画部８１と、充放電制御部８２と、記憶部９０とが搭載される。

エンジン１０は、ガソリンなどの燃料を燃焼させることで動力を出力する内燃機関である。エンジン１０は、例えば、シリンダとピストン、吸気バルブ、排気バルブ、燃料噴射装置、点火プラグ、コンロッド、クランクシャフトなどを備えるレシプロエンジンである。また、エンジン１０は、ロータリーエンジンであってもよい。

第１モータ１２は、例えば、三相交流発電機である。第１モータ１２は、エンジン１０の出力軸（例えばクランクシャフト）にロータが連結され、エンジン１０により出力される動力を用いて発電する。以下、エンジン１０および第１モータ１２を、「発電ユニット」と称する場合がある。

第２モータ１８は、例えば、三相交流電動機である。第２モータ１８のロータは、駆動輪２５に連結される。第２モータ１８は、供給される電力を用いて動力を駆動輪２５に出力する。また、第２モータ１８は、車両の減速時に車両の運動エネルギーを用いて発電する。以下、第２モータ１８による発電動作を回生と称する場合がある。

ＰＣＵ３０は、例えば、第１変換器３２と、第２変換器３８と、ＶＣＵ（Voltage Control Unit）４０とを備える。なお、これらの構成要素をＰＣＵ３０として一まとまりの構成としたのは、あくまで一例であり、これらの構成要素は分散的に配置されても構わない。

第１変換器３２および第２変換器３８は、例えば、ＡＣ−ＤＣ変換器である。第１変換器３２および第２変換器３８の直流側端子は、直流リンクＤＬに接続されている。直流リンクＤＬには、ＶＣＵ４０を介してバッテリ６０が接続されている。第１変換器３２は、第１モータ１２により発電された交流を直流に変換して直流リンクＤＬに出力したり、直流リンクＤＬを介して供給される直流を交流に変換して第１モータ１２に供給したりする。同様に、第２変換器３８は、第２モータ１８により発電された交流を直流に変換して直流リンクＤＬに出力したり、直流リンクＤＬを介して供給される直流を交流に変換して第２モータ１８に供給したりする。

ＶＣＵ４０は、例えば、ＤＣ―ＤＣコンバータである。ＶＣＵ４０は、バッテリ６０から供給される電力を昇圧してＤＣリンクＤＬに出力する。

バッテリ６０は、例えば、リチウムイオン電池などの二次電池である。

動力制御部７０は、例えば、ハイブリッド制御部７０Ａと、エンジン制御部７１と、モータ制御部７２と、ブレーキ制御部７３と、バッテリ制御部７４とを含む。ハイブリッド制御部７０Ａは、は、エンジン制御部７１、モータ制御部７２、ブレーキ制御部７３、およびバッテリ制御部７４に指示を出力する。ハイブリッド制御部７０Ａによる指示については、後述する。

エンジン制御部７１は、ハイブリッド制御部７０Ａからの指示に応じて、エンジン１０の点火制御、スロットル開度制御、燃料噴射制御、燃料カット制御などを行う。また、エンジン制御部７１は、クランクシャフトに取り付けられたクランク角センサの出力に基づいて、エンジン回転数を算出し、ハイブリッド制御部７０Ａに出力してもよい。

モータ制御部７２は、ハイブリッド制御部７０Ａからの指示に応じて、第１変換器３２および／または第２変換器３８のスイッチング制御を行う。

ブレーキ制御部７３は、ハイブリッド制御部７０Ａからの指示に応じて、不図示のブレーキ装置を制御する。ブレーキ装置は、運転者の制動操作に応じたブレーキトルクを各車輪に出力する装置である。

バッテリ制御部７４は、バッテリ６０に取り付けられたバッテリセンサ６２の出力に基づいて、バッテリ６０の電力量（例えばState Of Charge；充電率）を算出し、ハイブリッド制御部７０Ａ、または充放電制御部８２に出力する。また、バッテリ制御部７４は、バッテリ６０の温度（バッテリ温度）を検知するセンサの検知結果を充放電制御部８２に出力する。更に、バッテリ制御部７４は、充放電制御部８２の指示に基づいて、バッテリ６０の充放電を制御する。以下、バッテリ６０の電力量を「ＳＯＣ」と称する場合がある。

車両センサ７５は、例えば、アクセル開度センサ、車速センサ、ブレーキ踏量センサ等を含む。アクセル開度センサは、運転者による加速指示を受け付ける操作子の一例であるアクセルペダルに取り付けられ、アクセルペダルの操作量を検出し、アクセル開度として動力制御部７０に出力する。車速センサは、例えば、各車輪に取り付けられた車輪速センサと速度計算機とを備え、車輪速センサにより検出された車輪速を統合して車両の速度（車速）を導出し、動力制御部７０に出力する。ブレーキ踏量センサは、運転者による減速または停止指示を受け付ける操作子の一例であるブレーキペダルに取り付けられ、ブレーキペダルの操作量を検出し、ブレーキ踏量として動力制御部７０に出力する。

ここで、ハイブリッド制御部７０Ａによる制御について説明する。ハイブリッド制御部７０Ａは、発電計画部８１により計画された発電計画に基づいて、発電ユニットを稼働させる。具体的には、ハイブリッド制御部７０Ａは、発電計画に基づいてエンジン１０の出力すべきエンジンパワーＰｅを決定する。発電計画とは、発電ユニットが発電を行うタイミングや発電量が規定された計画である。ハイブリッド制御部７０Ａは、決定したエンジンパワーＰｅに応じて、エンジンパワーＰｅに釣り合うように第１モータ１２の反力トルクを決定する。ハイブリッド制御部７０Ａは、決定した情報を、エンジン制御部７１に出力する。また、運転者によりブレーキが操作された場合、ハイブリッド制御部７０Ａは、第２モータ１８の回生で出力可能なブレーキトルクと、ブレーキ装置が出力すべきブレーキトルクとの配分を決定し、モータ制御部７２とブレーキ制御部７３に出力する。

ナビゲーション装置８０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機と、ナビＨＭＩ（Human Machine Interface）と、経路決定部とを備え、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置に地図情報を保持している。ＧＮＳＳ受信機は、ＧＮＳＳ衛星から受信した信号に基づいて、自車両Ｍの位置を特定する。自車両Ｍの位置は、車両センサ７５の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって特定または補完されてもよい。ナビＨＭＩは、表示装置、スピーカ、タッチパネル、キーなどを含む。経路決定部は、例えば、ＧＮＳＳ受信機により特定された自車両Ｍの位置（或いは入力された任意の位置）から、ナビＨＭＩを用いて乗員により入力された目的地までの経路（以下、地図上経路）を、地図情報を参照して決定する。経路決定部により決定された地図上経路には、最終目的地だけでなく、途中の経由地等も含まれ、また、目的地や経由地の到着予測時刻等が含まれていてもよい。地図情報は、例えば、道路を示すリンクと、リンクによって接続されたノードとによって道路形状が表現された情報である。地図情報は、道路の曲率やＰＯＩ（Point Of Interest）情報などを含んでもよい。

発電計画部８１は、例えば、ナビゲーション装置８０により設定された目的地までの経路や、所定の基準に従って発電計画を生成する。例えば、発電計画部８１は、道路や道路の区間ごとに設定された優先度が所定の基準を満たし、且つバッテリ６０に蓄えられた電力量が所定値未満である場合、その区間において発電ユニットを稼働させる発電計画を生成する。

充放電制御部８２は、例えば、充放電処理部８４と、時刻処理部８６とを備える。充放電処理部８４、および時刻処理部８６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。記憶部９０は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の不揮発性の記憶装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ等の揮発性の記憶装置によって実現される。

充放電処理部８４は、後述する充放電パターンに従って、バッテリ６０の充電度合を目標に近づける充放電制御を実行する。充放電処理部８４は、例えば、蓄電ユニットＵと通信し、蓄電制御と放電制御とを実行する。例えば、充放電処理部８４は、例えば、蓄電ユニットＵに電力を供給するように要求する供給要求信号を送信することで蓄電制御を実行し、蓄電ユニットＵに電力を受電することを要求する受電要求信号を送信することで蓄電制御を実行する。

時刻処理部８６は、車両が発進する予定の時刻を取得する。記憶部９０には、例えば、後述する各種情報（温度マップｍｐや、不図示の行動履歴情報、充放電パターンテーブルＴＢ等）が記憶されている。

［フローチャート］
図３は、充放電制御部８２により実行される処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートの処理では、車両Ｍは乗員の自宅等の出発地に駐車されているものとする。

まず、充放電処理部８４が、必要な電力量を導出する（ステップＳ１００）。例えば、充放電処理部８４は、車両Ｍの現在地からナビゲーション装置８０に設定された目的地に到達するまでに必要な電力量を導出する。必要な電力量は、現在のバッテリ６０のＳＯＣ、第２モータ１８により消費される電力量、車両Ｍの車載機器により消費される電力量、発電計画により発電する電力量、および目的地に到着した際の目標ＳＯＣに基づいて決定される。

例えば、現在のバッテリ６０の電力量、発電する電力量、および必要な電力量を加算し、加算した電力量から第２モータ１８や、車載機器等により消費される電力量を減算した電力量が目的地に到着した際の目標電力量になるように必要な電力量は設定される。

次に、充放電処理部８４は、ステップＳ１００で導出した電力量に基づいて、目標のバッテリ温度を導出する（ステップＳ１０２）。充放電処理部８４は、記憶部９０に記憶された温度マップｍｐを参照して、目標のバッテリ温度を導出する。

［温度マップ］
図４は、温度マップｍｐの一例を示す図である。図４の縦軸はバッテリ６０の充電量を示し、横軸はバッテリ温度を示している。推移線ＣＵは、バッテリ温度ごとにバッテリ６０が充電可能な電力量の推移を示している。推移線ＣＵは、例えば、バッテリ温度が上昇するに従って、充電量の上限値が上昇するように設定されている。推移線ＤＵは、バッテリ温度ごとにバッテリ６０が放電可能な電力量の推移を示している。推移線ＤＵは、例えば、バッテリ温度が上昇するに従って、放電量の上限値が上昇するように設定されている。図示する例において、所定のバッテリ温度に着目した場合、推移線ＣＵと推移線ＤＵとの幅に相当する値が、そのバッテリ温度で使用できる使用可能電力量Ｃｐである。

［目標のバッテリ温度の導出］
充放電処理部８４は、必要な電力量Ｒｐを超える使用可能電力量を導出する。例えば、充放電処理部８４は、図４に示すように必要な電力量Ｒｐを設定し、設定した必要な電力量Ｒｐをバッテリ温度の高温側にずらしていく。そして、充放電処理部８４は、使用可能電力量が必要な電力量Ｒｐを超えるようなバッテリ温度を目標のバッテリ温度として導出する。

なお、目標温度は、走行する経路の外気温が加味されて補正されてもよい。例えば、充放電処理部８４は、車両が出発した後、低外気温の環境を走行し、バッテリ６０の温度が低下することが予測される場合、予測される温度の低下分を補うように目標温度を補正する。すなわち、充放電処理部８４は、目標温度に予測される低下分の温度を加算した温度を補正後の目標温度とする。充放電処理部８４は、走行する経路の環境情報をナビゲーション装置８０や、ネットワークを介した通信により取得する。

図３の説明に戻る。次に、時刻処理部８６は、車両Ｍの出発予定時刻を取得する（ステップＳ１０４）。出発予定時刻は、例えば、車両Ｍの乗員の操作によって端末装置Ｔに入力された時刻である。また、出発予定時刻は、端末装置Ｔの記憶部に記憶された乗員のスケジュール情報に基づいて導出されてもよい。例えば、時刻処理部８６は、スケジュール情報に含まれる、出発予定時刻や目的地および目的地への到着時刻の情報から出発予定時刻を予測する。

次に、時刻処理部８６は、出発予定時刻の前における出発頻度が高い出発時刻を導出する（ステップＳ１０６）。時刻処理部８６は、例えば、記憶部９０に記憶された行動履歴情報を参照して、出発頻度が高い出発時刻を導出する。行動履歴情報とは、車両Ｍの乗員の車両の利用履歴に関する情報である。行動履歴情報には、例えば、自宅から車両Ｍが出発した時刻や、自宅に車両Ｍが戻ってきた時刻、走行経路などが、天候や曜日、日柄等に対応付けられて記憶されている。時刻処理部８６は、行動履歴情報に含まれる情報を統計的に処理し、処理結果に基づいて出発頻度が高い出発時刻を導出する。出発頻度が高い出発時刻とは、例えば、出勤時刻や通学時刻、買い物に出かける時刻等である。

次に、充放電処理部８４は、ステップＳ１０６で導出した出発頻度が高い出発時刻と現在の時刻との間の時間と、ステップＳ１０２で導出した目標のバッテリ温度と、現在のバッテリ温度とに基づいて、後述するように充放電パターンを決定する（ステップＳ１０８）。なお、事前に出発時刻が乗員により指定されている場合、その時刻が、出発頻度が高い出発時刻に代わる出発時刻となる。そして、充放電処理部８４は、ステップＳ１０８で決定した充放電パターンでバッテリ６０が充放電するようにバッテリ制御部７４にバッテリ６０を制御させる（ステップＳ１１０）。これにより本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

［充放電パターンの決定］
充放電処理部８４は、例えば、記憶部９０に記憶された充放電パターンテーブルＴＢを参照して、充放電パターンを決定する。図５は、充放電パターンテーブルＴＢの内容の一例を示す図である。充放電パターンテーブルＴＢは、実験的に求められた情報（例えば単位時間当たりの充電または放電に対するバッテリ温度の上昇度合）や、過去に実施された充放電の情報に基づいて生成されたものである。充放電パターンテーブルＴＢは、例えば、外気温、バッテリ温度、目標時刻（例えば出発頻度が高い出発時刻または出発予定時刻）までの時間、および目標のバッテリ温度の組み合わせごとに、充放電パターンが対応付けられた情報である。

充放電パターンは、上記の外気温、バッテリ温度、および目標時刻までの時間の組み合わせの環境において、バッテリ温度を目標時刻において目標のバッテリ温度に到達させることが可能な充放電パターンである。充放電パターンとは、例えば、充電または放電の単位時間当たりの大きさを示す情報である。

より具体的には、充放電パターンは、バッテリ６０に電力を蓄えさせる蓄電制御と、バッテリ６０に蓄えられた電力を放電させる放電制御とを繰り返し実行し、目標時刻に近づくに従って、蓄電制御によってバッテリ６０に蓄えられる電力の大きさ、または放電制御によってバッテリ６０に放電させる電力の大きさのうち少なくとも一方を小さくしつつ、バッテリ６０の充電度合を目標（例えば目標のＳＯＣ）に近づけるようなものである。

また、充放電パターンは、目標時刻に近づくに従って、放電制御によってバッテリ６０に放電させる電力の大きさを、蓄電制御によってバッテリ６０に蓄えられる電力の大きさに比して小さくして、バッテリ６０の充電度合を目標に近づけるものである。

図６は、充放電パターンの一例を示す図である。図６の縦軸はバッテリ６０の充電量を示し、図６の横軸は時間を示している。図６の上図に示す充放電パターンＰＴｘは、バッテリ温度Ａのときに設定される充放電パターンであり、図６の中図に示す充放電パターンＰＴｙは、バッテリ温度Ｂのときに設定される充放電パターンである。なお、バッテリ温度以外の条件は同等であり、バッテリ温度Ｂ＜バッテリ温度Ａである。

充放電パターンＰＴｘでは、充放電は時間Ｔ２に開始されている。充放電パターンＰＴｙでは、充放電は時間Ｔ２よりも早い時間である時間Ｔ１に開始されている。充放電パターンＰＴｙは、充放電が充放電パターンＰＴｘよりも早い時間に開始されるため、充放電パターンＰＴｘが設定されるバッテリ温度よりもバッテリ温度が低い場合であっても、目標時刻に目標のバッテリ温度に到達可能な充放電パターンである。

なお、上述した例では、充放電パターンＰＴｙは、充放電が開始される時間が充放電パターンＰＴｘと異なる例について説明したが、これに代えて（或いは加えて）充電または放電される単位時間当たりの電力量の大きさや、回数が異なっていてもよい。例えば、この場合、充放電パターンＰＴｙは、充放電パターンＰＴｘと比較して、充電または放電される単位時間当たりの電力量の大きさが大きく設定されていたり、回数が多く設定されていたりする。

また、充放電パターンＰＴｘまたはＰＴｙは、エネルギーの損失を最小化するように設定されることが望ましく、例えば、充放電が開始される時刻と、目標時刻との間の時間は、最小になるように設定される。

また、充放電パターンは、目標時刻から所定時間ｔ以内においては、目標である充電度合から第１所定値Ｔｈ１以上の充電量を維持するように充放電される充放電パターンである。例えば、目標時刻から所定時間ｔ以内においては、充電量が第１所定値Ｔｈ以上維持された状態（例えばＳＯＣが８０％以上の範囲）で充放電される。これにより、目標時刻に近い時刻において、ＳＯＣが所定の度合以上であるため、車両Ｍは迅速に発進することができる。なお、充放電パターンは、所定時間ｔ前においては、第１所定値Ｔｈ１よりも小さい度合である第２所定値Ｔｈ２以上の充電量を維持するように充放電する充放電パターンである。

また、充放電パターンは、目標時刻に基づいて変更されてもよい。例えば、目標時刻が朝の場合と日中の場合とで、異なる充放電パターンが採用されてもよい。例えば、目標時刻が朝の場合、目標時刻は、出勤時刻や通学時刻である場合が多いため、目標時刻から所定時間ｔ以内において充電度合が第１所定値Ｔｈ以上となる充放電パターンＰＴｘまたはＰＴｙが選択される。

これに対して、目標時刻が日中の場合、不意な出発などがあることが予測されるため、図６の下図に示す充放電の幅が所定幅未満となる充放電パターンＰＴｚが選択される。充放電パターンＰＴｚは、所定時間ｔ以外の時間においても、充電量が第３所定値Ｔｈ３（例えば５０％や７０％）以上の範囲で充放電が行われるように設定された充放電パターンである。第３所定値Ｔｈ３は、例えば、第２所定値Ｔｈ２以上の度合である。また、第３所定値Ｔｈ３は、第１所定値Ｔｈ１と同様の度合であってもよいし、第１所定値Ｔｈ１と異なる度合であってもよい。例えば、充放電パターンテーブルＴＢにおいて、目標時刻ごとに充放電パターンが対応付けられていている。

このように、充放電パターンＰＴｚが選択されることにより、所定値以上のＳＯＣが維持された状態が保たれるため、不意な車両Ｍの利用についても迅速に車両を発進させることができる。

［制御結果］
図７は、充放電パターンによって充放電が制御された結果の一例を示す図である。図７の上図は、出発頻度が高い出発時刻を示す図である。上図の縦軸は出発頻度の高さを示し、横軸は時間を示している。後述する中図および下図においても横軸は時間である。図７の上図の推移線ＦＲは、時間ごとの出発頻度を示している。

図７の中図は、バッテリ６０の充電量と時間との関係を示す図である。充放電パターンＰＴは、バッテリ６０の充電および放電のパターンを示している。

図７の下図は、バッテリ温度と時間との関係を示す図である。図７の縦軸は、バッテリ温度を示している。図７の下図の推移線Ｔｅは、バッテリ６０が中図の充放電パターンＰＴにより充放電されたことによるバッテリ温度の変化を示している。すなわち、充放電パターンＰＴによる制御が行われ、目標時刻Ｔａにバッテリ温度が目標温度Ｔｏｂに到達したことを示している。

以下、具体的に説明する。まず、目標のバッテリ温度Ｔｏｂが導出される。次に、車両Ｍの出発予定時刻Ｔａが導出され、更に、出発予定時刻の前における出発頻度が高い出発時刻Ｔｂが導出される。次に、導出された出発頻度が高い出発時刻Ｔｂと現在の時刻との間の時間と、目標のバッテリ温度Ｔｏｂとに基づいて、充放電パターンＰＴが決定される。そして、決定された充放電パターンＰＴに従って時刻Ｔｃからバッテリ６０の充放電が制御される。これにより、バッテリ温度が推移線Ｔｅのように変化し、出発頻度が高い出発時刻Ｔｂにおいてバッテリ温度が目標のバッテリ温度Ｔｏｂ近くに到達する。すなわち、出発頻度が高い出発時刻Ｔｂにおいてバッテリ６０が最適に近い状態となる。

また、決定された充放電パターンＰＴでバッテリ６０の充放電が制御されているため、出発頻度が高い出発時刻Ｔｂ付近においては、充電量および放電量の大きさが小さくなっている。そして、出発時において必要な充電量がバッテリ６０の蓄えられた状態となっているため、車両は出発頻度が高い出発時刻Ｔｂにおいて、バッテリ６０が最適な状態で目的地に向けて迅速に出発することができる。

以上説明した第１の実施形態によれば、充放電制御部８４が、バッテリ６０に電力を蓄えさせる蓄電制御と、バッテリ６０に蓄えられた電力を放電させる放電制御とを繰り返し実行し、時刻処理部８６により取得された時刻に近づくに従って、蓄電制御によってバッテリ６０に蓄えられる電力の大きさ、または放電制御によってバッテリ６０に放電させる電力の大きさのうち少なくとも一方を小さくしつつ、バッテリ６０の充電度合を目標に近づける充放電制御を実行することにより、車両が発進する際のバッテリの状態を最適化することができることができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、バッテリ温度の変化に応じて、充放電パターンを補正する点が、第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図８は、第２の実施形態の充放電制御部８２Ａの機能構成の一例を示す図である。充放電制御部８２Ａは、例えば、充放電処理部８４、および時刻処理部８６に加え、更に補正部８８を備える。補正部８８は、充放電処理部８４によって決定された充放電制御の充放電パターンに基づく制御によって生じた実際のバッテリ温度の変化と、予測されるバッテリ温度の変化との差分に基づいて、差分が小さくなるように充放電制御の充放電パターンを補正する。

図９は、補正部８８の補正の一例について説明するための図である。図９の上図、および下図の縦軸および横軸の指標は、それぞれ図７の中図、および下図の縦軸および横軸の指標と同様である。図９の推移線Ｔｅ１は、充放電パターンに基づく制御によって生じた実際のバッテリ温度の変化であり、図９の推移線Ｔｅ２は、充放電パターンに基づく制御が行われた場合に予測されるバッテリ温度の変化である。推移線Ｔｅの情報は、予め実験的に求められた情報や、過去に実施された充放電の情報に基づいて生成されたものである。この情報は、記憶部９０に記憶されている。

このように、実際のバッテリ温度の変化が、予測されるバッテリ温度の変化よりも小さい場合は、バッテリ６０に蓄えられた電力を放電（或いは充電、充放電）させる単位時間当たりの電力量を大きくする。具体的には、補正部８８は、図９の上図に示すように、充放電処理部８４により決定された充放電パターンＰＴ１の放電させる単位時間当たりの電力量を、補正値α分大きくする。これにより、充放電パターンＰＴ１は、充放電パターンＰＴ２のように補正され、実際のバッテリ温度の変化が、予測されるバッテリ温度の変化に近づく。

この結果、出発頻度が高い出発時刻Ｔｂにおいてバッテリ温度が目標のバッテリ温度Ｔｏｂに到達する。すなわち、出発頻度が高い出発時刻Ｔｂにおいてバッテリ６０が最適な状態となる。

なお、図示は省略するが、補正部８８は、充放電処理部８４によって決定された充放電パターンに基づく制御によって生じた実際のバッテリ温度の変化が、予測されるバッテリ温度の変化よりも大きい場合は、バッテリ６０に蓄えられた電力を放電させる単位時間当たりの電力量を小さくしてもよい。

上述したような処理により、例えば、バッテリ６０の劣化や、外気温の変化などによってバッテリ温度の変化が予測とは異なる場合であっても、バッテリの温度変化をより精度よく変化させることができる。

以上説明した第２の実施形態によれば、補正部８８は、充放電制御によって決定された充放電制御の充放電パターンに基づく制御によって生じた実際のバッテリ６０の温度の変化と、予測されるバッテリ６０の温度の変化との差分に基づいて、差分が小さくなるように充放電制御の充放電パターンを補正することにより、より精度よく車両が発進する際のバッテリの状態を最適化することができることができる。

［変形例］
上述した第１および第２の実施形態では、車両システム２は、発電ユニットを備えるものとして説明したが、発電ユニットは省略されてもよい。すなわち、車両システム２が搭載される車両Ｍは、電気自動車であってもよい。

図１０は、電気自動車に搭載される車両システム２Ａの機能構成の一例を示す図である。図示するように、車両システム２Ａでは、エンジン１０、第１モータ１２、および第１変換器３２が省略される点が、車両システム２と相違する。

また、車両Ｍは、パラレル方式が採用されたハイブリッド車両であってもよい。この場合、エンジンの動力により走行する距離が加味されて、必要な電力量が導出される。

以上説明した実施形態によれば、電力を蓄えるバッテリ６０と、車両Ｍが発進する予定の時刻を取得する時刻処理部８６と、バッテリ６０に電力を蓄えさせる蓄電制御と、バッテリ６０に蓄えられた電力を放電させる放電制御とを繰り返し実行し、時刻処理部８６により取得された時刻に近づくに従って、蓄電制御によってバッテリ６０に蓄えられる電力の大きさ、または放電制御によってバッテリ６０に放電させる電力の大きさのうち少なくとも一方を小さくしつつ、バッテリ６０の充電度合を目標に近づける充放電制御を実行する充放電処理部８４とを備えることにより、車両が発進する際のバッテリ６０の状態を最適化することができることができる。

［ハードウェア構成］
上述した実施形態の車両システム２、２Ａの充放電制御部８２、８２Ａを含む車両制御装置は、例えば、図１１に示すようなハードウェアの構成により実現される。図１１は、実施形態の車両制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

車両制御装置は、通信コントローラ１００−１、ＣＰＵ１００−２、ＲＡＭ１００−３、ＲＯＭ１００−４、フラッシュメモリやＨＤＤなどの二次記憶装置１００−５、およびドライブ装置１００−６が、内部バスあるいは専用通信線によって相互に接続された構成となっている。ドライブ装置１００−６には、光ディスクなどの可搬型記憶媒体が装着される。二次記憶装置１００−５に格納されたプログラム１００−５ａがＤＭＡコントローラ（不図示）などによってＲＡＭ１００−３に展開され、ＣＰＵ１００−２によって実行されることで、充放電制御部８２、８２Ａが実現される。また、ＣＰＵ１００−２が参照するプログラムは、ドライブ装置１００−６に装着された可搬型記憶媒体に格納されていてもよいし、ネットワークＮＷを介して他の装置からダウンロードされてもよい。

上記実施形態は、以下のように表現することができる。
記憶装置と前記記憶装置に格納されたプログラムを実行するハードウェアプロセッサと、を備え、
車両が発進する予定の時刻を取得し、
電力を蓄える蓄電池に電力を蓄えさせる蓄電制御と、前記蓄電池に蓄えられた電力を放電させる放電制御とを繰り返し実行し、前記取得された時刻に近づくに従って、前記蓄電制御によって前記蓄電池に蓄えられる電力の大きさ、または放電制御によって前記蓄電池に放電させる電力の大きさのうち少なくとも一方を小さくしつつ、前記蓄電池の充電度合を目標に近づける充放電制御を実行する、
ように構成されている、車両制御システム。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

１ 車両用充放電制御システム
２、２Ａ 車両システム
１０ エンジン
１２ 第１モータ
１８ 第２モータ
２５ 駆動輪
３０ ＰＣＵ
６０ バッテリ
６２ バッテリセンサ
７１ エンジン制御部
７２ モータ制御部
７３ ブレーキ制御部
７４ バッテリ制御部
７８ プラグ
８０ ナビゲーション装置
８１ 発電計画部
８２ 充放電制御部
８４ 充放電処理部
８６ 時刻処理部
８８ 補正部
９０ 記憶部
ｍｐ 温度マップ
ＴＢ 充放電パターンテーブル

Claims (12)

1. 電力を蓄える蓄電池と、
   車両が発進する予定の時刻を取得する取得部と、
   前記蓄電池に電力を蓄えさせる蓄電制御と、前記蓄電池に蓄えられた電力を放電させる放電制御とを繰り返し実行し、前記取得部により取得された時刻に近づくに従って、前記蓄電制御によって前記蓄電池に蓄えられる電力の大きさ、または放電制御によって前記蓄電池に放電させる電力の大きさのうち少なくとも一方を小さくしつつ、前記蓄電池の充電度合を目標に近づける充放電制御を実行する充放電制御部と、
   を備える車両制御システム。
2. 前記充放電制御部は、前記取得部により取得された時刻に近づくに従って、前記蓄電制御によって前記蓄電池に蓄えられる電力の大きさ、および放電制御によって前記蓄電池に放電させる電力の大きさの双方を小さくしつつ、前記蓄電池の充電度合を目標に近づける、
   請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記充放電制御部は、前記時刻に近づくに従って、前記放電制御によって前記蓄電池に放電させる電力の大きさを、前記蓄電制御によって前記蓄電池に蓄えられる電力の大きさに比して小さくして、前記蓄電池の充電度合を目標に近づける、
   請求項２に記載の車両制御システム。
4. 前記充放電制御部は、少なくも前記蓄電池に蓄えさせる目標の電力量、前記蓄電池の目標温度、および前記蓄電池の温度に基づいて、前記充放電制御の充放電パターンを決定し、前記蓄電池の充電度合を目標に近づける、
   請求項１から３のうちいずれか１項に記載の車両制御システム。
5. 前記充放電制御部によって決定された前記充放電パターンに基づく制御によって生じた実際の前記蓄電池の温度の変化と、予測される前記蓄電池の温度の変化との差分に基づいて、前記差分が小さくなるように前記充放電制御の充放電パターンを補正する補正部を、更に備える、
   請求項４に記載の車両制御システム。
6. 前記補正部は、前記充放電制御部によって決定された前記充放電パターンに基づく制御によって生じた実際の前記蓄電池の温度の変化が、予測される前記蓄電池の温度の変化よりも小さい場合は、前記蓄電池に蓄えられた電力を放電させる単位時間当たりの電力量を大きくする、
   請求項５に記載の車両制御システム。
7. 前記充放電制御部は、前記蓄電池の温度によって変化する前記蓄電池における使用できる使用可能電力量が、前記目標の電力量以上となる前記蓄電池の温度を前記蓄電池の目標温度として決定する、
   請求項４から６のうちいずれか１項に記載の車両制御システム。
8. 前記充放電制御部は、前記取得部により取得された時刻から所定時間以内において、前記目標である充電度合から第１所定値以上の充電量を維持するように前記充放電制御を実行する、
   請求項１から７のうちいずれか１項に記載の車両制御システム。
9. 前記充放電制御部は、前記所定時間を超える時間において、前記目標である充電度合から前記第１所定値より小さい度合である第２所定値以上の範囲において前記充放電制御を実行する、
   請求項８に記載の車両制御システム。
10. 電力線が接続されたコネクタが接続されるプラグを更に備え、
    前記充放電制御部は、前記プラグおよび前記コネクタを介して、前記電力線から供給された電力を前記蓄電池に蓄えさせ、前記蓄電池に蓄えられた電力を電力線に出力することにより前記充放電制御を実行する、
    請求項１から９のうちいずれか１項に記載の車両制御システム。
11. 車載コンピュータが、
    車両が発進する予定の時刻を取得し、
    電力を蓄える蓄電池に電力を蓄えさせる蓄電制御と、前記蓄電池に蓄えられた電力を放電させる放電制御とを繰り返し実行し、
    前記取得された時刻に近づくに従って、前記蓄電制御によって前記蓄電池に蓄えられる電力の大きさ、または放電制御によって前記蓄電池に放電させる電力の大きさのうち少なくとも一方を小さくしつつ、前記蓄電池の充電度合を目標に近づける充放電制御を実行する、
    車両制御方法。
12. 車載コンピュータに、
    車両が発進する予定の時刻を取得させ、
    電力を蓄える蓄電池に電力を蓄えさせる蓄電制御と、前記蓄電池に蓄えられた電力を放電させる放電制御とを繰り返し実行させ、
    前記取得された時刻に近づくに従って、前記蓄電制御によって前記蓄電池に蓄えられる電力の大きさ、または放電制御によって前記蓄電池に放電させる電力の大きさのうち少なくとも一方を小さくしつつ、前記蓄電池の充電度合を目標に近づける充放電制御を実行させる、
    プログラム。

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