(57)【要約】【課題】車室内の暖房を考慮しつつ外部電源による充電コストを抑えることができる車両充電システムを提供する。【解決手段】車両充電システムは、バッテリ１１と、バッテリと冷却水との熱交換によりバッテリを冷却すると共に冷却水との熱交換により車室６０内を暖房する冷却・暖房装置３０と、外部電源７０に接続されてバッテリの充電を行う外部電源接続部１３と、バッテリへの充電及び冷却・暖房装置の作動を制御する制御装置５０とを備える。制御装置は、任意の異なる複数のスケジュールでバッテリの充電等を行うと仮定したときの出発予定時刻におけるバッテリの充電量、冷却媒体の温度及び車室内の温度を推定すると共に、推定された出発予定時刻におけるこれらの値が目標値となるスケジュールのうち電気料金が最小となるスケジュールを設定スケジュールとして設定し、この設定スケジュールに沿って制御を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、該バッテリと冷却媒体との熱交換により前記バッテリを冷却すると共に前記冷却媒体との熱交換により車室内を暖房する冷却・暖房装置と、外部電源に接続されて前記バッテリの充電を行う外部電源接続部と、前記外部電源接続部を介した前記外部電源からのバッテリへの充電を制御すると共に前記冷却・暖房装置の作動を制御する制御装置とを備える、車両充電システムであって、
前記制御装置は、任意の異なる複数のスケジュールで前記バッテリの充電、前記バッテリの冷却及び前記車室内の暖房を行うと仮定したときの出発予定時刻における前記バッテリの充電量、前記冷却媒体の温度及び前記車室内の温度を推定すると共に、推定された前記出発予定時刻における前記バッテリの充電量、前記冷却媒体の温度及び前記車室内の温度がそれぞれ目標充電量、目標媒体温度又はそれ以上及び目標車室内温度又はそれ以上となるスケジュールのうち電気料金が最小となるようなスケジュールを設定スケジュールとして設定し、
前記設定スケジュールに沿って前記バッテリの充電及び前記暖房装置による暖房が行われるように前記バッテリへの充電及び前記冷却・暖房装置の作動を制御する、車両充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラグインハイブリッド車又は電気自動車等の電動車両では、車両外部の電源(外部電源）からの供給電力を用いて車両に搭載されたバッテリが充電される。斯かる外部電源では時間帯等に応じて単位電力量当たりの電気料金が異なることから、外部電源における電気料金を考慮して、電気料金ができるだけ安くなるように外部電源からの充電スケジュールを設定することが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１３４５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ユーザが快適に車両の運転を開始することができるようにするためには、車両の出発前に暖房を行うことが必要になる。そして、車両の暖房を行う手段としては、バッテリに充電された電力を用いて車室内の暖房を行うヒータを用いるのみならず、バッテリへの充電を行った際にバッテリにて発生した熱を利用することが考えられる。
【０００５】
一方、特許文献１に記載の車両充電システムでは、充電スケジュールは、時間帯によって変化する電気料金に加えて、車両を出発させた際にバッテリの充電率が目標充電率に達している割合等に応じて設定される。しかしながら、特許文献１に記載の車両充電システムでは、車室内の暖房を考慮しておらず、車室内の暖房を行う暖房スケジュールによっては電気料金を十分に安く抑えられない可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車室内の暖房を考慮しつつ外部電源による充電コストを抑えることができる車両充電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
【０００８】
（１）バッテリと、該バッテリと冷却媒体との熱交換により前記バッテリを冷却すると共に前記冷却媒体との熱交換により車室内を暖房する冷却・暖房装置と、外部電源に接続されて前記バッテリの充電を行う外部電源接続部と、前記外部電源接続部を介した前記外部電源からのバッテリへの充電を制御すると共に前記冷却・暖房装置の作動を制御する制御装置とを備える、車両充電システムであって、前記制御装置は、任意の異なる複数のスケジュールで前記バッテリの充電、前記バッテリの冷却及び前記車室内の暖房を行うと仮定したときの出発予定時刻における前記バッテリの充電量、前記冷却媒体の温度及び前記車室内の温度を推定すると共に、推定された前記出発予定時刻における前記バッテリの充電量、前記冷却媒体の温度及び前記車室内の温度がそれぞれ目標充電量、目標媒体温度又はそれ以上及び目標車室内温度又はそれ以上となるスケジュールのうち電気料金が最小となるようなスケジュールを設定スケジュールとして設定し、前記設定スケジュールに沿って前記バッテリの充電及び前記暖房装置による暖房が行われるように前記バッテリへの充電及び前記冷却・暖房装置の作動を制御する、車両充電システム。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車室内の暖房を考慮しつつ外部電源による充電コストを抑えることができる車両充電システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、車両の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、充電スケジュール及び暖房スケジュールの一例を示す図である。
【図３】図３は、充電スケジュール及び暖房スケジュールの作成制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図４は、充電・暖房制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図５は、各種パラメータが取得された状態を示したタイムチャートである。
【図６】図６は、作成された設定スケジュールに沿って制御が行われたと仮定したときの各種パラメータの値の推移を示すタイムチャートである。
【図７】図７は、作成された設定スケジュールに沿って制御が行われたと仮定したときの各種パラメータの値の推移を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１２】
＜充電システムの構成＞
以下、図１を参照して、一つの実施形態に係る車両１の構成について説明する。図１は、車両１の構成を概略的に示す図である。図１に示したように、車両１は、バッテリ１１と、バッテリ１１に電気的に接続された充電器１２と、車両側コネクタ１３とを備える。
【００１３】
バッテリ１１は、充放電を行うことができる二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池である。バッテリ１１への充電は、車両側コネクタ１３を後述する外部コネクタ７２に接続することによって、外部電源７０によって行われる。また、車両１が、発電機又は電動発電機（図示せず）を備えている場合には、これら発電機や電動発電機によって発電された電力がバッテリ１１に充電される。また、バッテリ１１からの放電は、例えば、車両１を駆動すべく車両１の電動機又は電動発電機（図示せず）に電力を供給することによって行われる。したがって、バッテリ１１は、外部電源７０、発電機又は電動発電機から電力が供給されて充電されると共に、電動機又は電動発電機へ電力を供給することで放電する。
【００１４】
充電器１２は、外部電源７０から供給された交流電流を直流電流に変換して、バッテリ電圧に昇圧後、電力をバッテリ１１に供給する。
【００１５】
車両側コネクタ１３は、外部電源７０と接続されてバッテリ１１を充電するための外部電源接続部として機能する。車両側コネクタ１３は、充電器１２に電気的に接続されている。また、車両側コネクタ１３は、外部電源７０に電気的に接続された外部コネクタ７２と接続することができるように構成される。車両側コネクタ１３が外部コネクタ７２に接続されると、外部電源７０からこれら車両側コネクタ１３及び外部コネクタ７２並びに充電器１２を介してバッテリ１１へ電力が供給される。したがって、車両１は、外部電源７０によってバッテリ１１へ充電することができるように構成されている。
【００１６】
本実施形態では、充電器１２は外部電源７０からバッテリ１１への充電を制御する。したがって、車両側コネクタ１３が外部コネクタ７２に接続されていても、必ずしもバッテリ１１への充電は行われず、充電器１２により充電が許可されたときにのみバッテリ１１への充電が行われる。
【００１７】
また、外部電源７０からバッテリ１１への充電態様としては、通常充電と急速充電との２種類がある。急速充電では通常充電に比べて高い速度で充電が行われ、その分だけバッテリ１１の温度が大きく上昇する。本実施形態では、バッテリ１１への充電態様も充電器１２により制御される。
【００１８】
加えて、バッテリ１１は、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）を介して、電動機、発電機又は電動発電機に電気的に接続される。ＰＣＵは、電動機、発電機又は電動発電機の制御を行うと共に、バッテリ１１から電動機又は電動発電機へ供給される電力の変換や、発電機又は電動発電機からバッテリ１１へ供給される電力の変換を行う。
【００１９】
また、車両１は、バッテリ１１を冷却すると共に車両１の車室６０内を暖房する冷却・暖房装置３０を備える。ここで、バッテリ１１の充放電が行われるとバッテリ１１の温度が上昇するが、バッテリ１１の温度が或る上限温度よりも高い温度まで上昇すると、バッテリ１１の劣化が進行する。そこで、冷却・暖房装置３０は、バッテリ１１と熱交換する冷却水の温度がこの上限温度以下の目標水温になるように制御される。
【００２０】
一方、バッテリ１１は、その温度が下限温度未満になると、例えばバッテリ１１の出力電圧が低下する等、バッテリ１１の性能が低下する。したがって、バッテリ１１を作動させるにあたっては、その温度が下限温度以上であることが好ましい。そこで、冷却・暖房装置３０は、バッテリ１１の温度が低いときには、バッテリ１１と熱交換する冷却水の温度がこの下限温度以上の目標水温となるように制御される。
【００２１】
冷却・暖房装置３０は、冷却媒体として用いられる冷却水が循環する循環通路３１と、冷却水と車両１の車室６０内の空気との間で熱交換を行う車室用熱交換器３２と、冷却水と外気との間で熱交換を行う外気用熱交換器３３と、循環通路３１内の冷却水を加圧して吐出するポンプ３４と、車室用電動ファン３５と、外気用電動ファン３６とを備える。
【００２２】
循環通路３１は、バッテリ１１に隣接してバッテリ１１の周りを流れるように構成される。したがって、循環通路３１内を流れる冷却水はバッテリ１１との間で熱交換を行ってバッテリ１１を冷却することができる。加熱されたバッテリ１１との間で熱交換を行うことにより冷却水は加熱される。また、循環通路３１内には車室用熱交換器３２、外気用熱交換器３３及びポンプ３４が設けられ、ポンプ３４、バッテリ１１、車室用熱交換器３２、外気用熱交換器３３の順に冷却水が循環される。
【００２３】
車室用熱交換器３２は、冷却水と車室６０内の空気との間で熱交換を行って、冷却水の熱を車室６０内に供給する。これによって、冷却水の温度が低下せしめられると共に、車室６０内の温度が上昇せしめられる。本実施形態では、車室用熱交換器３２に隣接して配置された車室用電動ファン３５が駆動されることによって冷却水と車室６０内の空気との間の熱交換が促進される。したがって、車室用電動ファン３５が駆動されていないときには、基本的には、冷却水と車室６０内の空気との間で熱交換は行われない。
【００２４】
外気用熱交換器３３は、冷却水と外気との間で熱交換を行って冷却水の熱を外気中に放出する。これによって、冷却水の温度が低下せしめられる。本実施形態では、外気用熱交換器３３に隣接して配置された外気用電動ファン３６が駆動されることによって冷却水と外気との間の熱交換が促進される。したがって、外気用電動ファン３６が駆動されていないときには、基本的に、冷却水と外気との間で熱交換は行われない。
【００２５】
また、車両１は、車室６０内を暖房するための電気ヒータ４１を備える。電気ヒータ４１は、バッテリ１１に接続されると共に、バッテリ１１から供給された電力によって車室６０内の空気を加熱する。
【００２６】
さらに、車両１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０を備える。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（プロセッサ）とメモリとを備える。本実施形態では、一つのＥＣＵ５０が設けられているが、ＣＡＮ等に準拠したバス等を介して互いに接続された複数のＥＣＵが機能毎に設けられていてもよい。ＥＣＵ５０は、充電器１２、ポンプ３４、車室用電動ファン３５、外気用電動ファン３６に接続され、これらを制御する。ＥＣＵ５０は、電動機、発電機や電動発電機にも接続され、これらを制御する。
【００２７】
特に、充電器１２はＥＣＵ５０からの指令に基づいてバッテリ１１への充電及び充電態様を制御する。したがって、ＥＣＵ５０は、外部電源７０からバッテリ１１への充電を制御しているといえる。また、ＥＣＵ５０は、冷却・暖房装置３０のポンプ３４、車室用電動ファン３５及び外気用電動ファン３６を制御しており、よって冷却・暖房装置３０を制御しているといえる。したがって、ＥＣＵ５０は、外部電源７０からのバッテリへの充電を制御すると共に冷却・暖房装置３０の作動を制御する制御装置として機能する。
【００２８】
車両１は、更に、車室６０内の温度を検出する車室温度センサ５１と、外気の温度（外気温）を検出する外気温度センサ５２と、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ５３とを備える。加えて、車両１は、外部のサーバと無線により接続可能な無線機５４を備える。これら温度センサ５１〜５３はいずれもＥＣＵ５０に接続され、温度センサ５１〜５３の出力信号はＥＣＵ５０に入力される。また、無線機５４もＥＣＵ５０に接続され、外部のサーバとＥＣＵ５０との間でデータの送受信を行うことができるようにする。
【００２９】
また、バッテリ１１は、バッテリ１１の充電量を検出することができるように構成される。バッテリ１１もＥＣＵ５０に接続され、バッテリ１１の充電量の情報がバッテリ１１からＥＣＵ５０に入力される。
【００３０】
なお、本実施形態におけるバッテリ１１、充電器１２、車両側コネクタ１３、冷却・暖房装置３０、ＥＣＵ５０等は、車両充電システムを構成する。また、本実施形態では、バッテリ１１への充電及び充電態様が充電器１２により制御されている。しかしながら、バッテリ１１への充電及び充電態様は外部電源７０によって制御されてもよい。この場合、外部電源７０はＥＣＵ５０に接続され、ＥＣＵ５０によってバッテリ１１への充電が制御される。或いは、この場合、外部電源７０が外部電源７０からのバッテリへの充電を制御する制御装置として機能してもよい。
【００３１】
＜充電・暖房制御の説明＞
次に、図２を参照して、車両側コネクタ１３が外部コネクタ７２に接続されているときのバッテリ１１への充電制御及び車室６０内の暖房制御について説明する。本実施形態の充電・暖房制御では、基本的に、車両１の出発予定時刻において、バッテリ１１の充電量が目標充電量となり、車室６０内の温度が目標車室温度又はそれ以上となり且つ冷却水の温度が目標水温又はそれ以上となるように、且つ充電料金が安くなるように、充電スケジュール及び暖房スケジュールが設定される。そして、このようにして設定された充電スケジュールに沿ってバッテリ１１が充電されるように、充電器１２によるバッテリ１１への充電が制御される。加えて、このようにして設定された暖房スケジュールに沿って車室６０の暖房が行われるように、冷却・暖房装置３０及び電気ヒータ４１の作動が制御される。
【００３２】
図２は、充電・暖房制御において設定される充電スケジュール及び暖房スケジュールの一例を示す図である。図２に示したように、充電スケジュールの設定では、現時刻ｔａから出発予定時刻ｔｚまでの間の外部電源７０による充電のスケジュールが設定される。具体的には、例えば、通常充電を開始する時刻ｔｂ、通常充電を終了する時刻ｔｅ、急速充電を開始する時刻ｔｃ、急速充電を終了する時刻ｔｄ等が設定される。これら各時刻ｔｂ、ｔｃ、ｔｄ、ｔｅは、上述したように、車両１の出発予定時刻においてバッテリ１１の充電量が目標充電量又はそれ以上になりつつ充電に伴う電気料金が安くなるように設定される。
【００３３】
また、暖房スケジュールの設定でも、現時刻ｔａから出発時刻ｔｚまでの間の冷却・暖房装置３０及び電気ヒータ４１による暖房のスケジュールが設定される。本実施形態では、説明を簡単にするために、電気ヒータ４１による暖房を行わない場合（したがって、停車中の車室６０内の温度が極低温にはならない場合）を例に取って説明する。このような場合には、暖房スケジュールの設定においては、具体的には、例えば、冷却・暖房装置３０による暖房を終了する時刻は終了時刻であると仮定して、冷却・暖房装置３０による暖房を開始する時刻ｔｆ等が設定される。この時刻ｔｆは、上述したように、車両１の出発予定時刻において車室６０内の温度が目標車室温度又はそれ以上になり且つ冷却水の温度が目標水温又はそれ以上になりつつ、充電に伴う電気料金が安くなるように設定される。
【００３４】
なお、本実施形態では、充電スケジュールにおいて、４つの時刻ｔｂ、ｔｃ、ｔｄ、ｔｅを設定しているが、これ以外の時刻の設定が行われもよい。例えば、通常充電が２回に分けて行われ得ることを考慮して更に２回目の通常充電を開始する時刻や２回目の通常充電を終了する時刻等を設定するようにしてもよい。また、本実施形態では、暖房スケジュールにおいて、１つの時刻ｔｆを設定しているが、これ以外の時刻の設定が行われてもよい。例えば、冷却・暖房装置３０による暖房の終了時刻や、電気ヒータ４１による暖房開始時刻及び暖房終了時刻等を設定するようにしてもよい。特に、車両出発時刻における車室６０内の温度が目標車室温度になり且つ車両出発時刻における冷却水の温度が目標水温になるように暖房スケジュールを設定するためには、冷却・暖房装置３０による暖房を開始する時刻ｔｆ以外も設定することが必要になる。
【００３５】
≪スケジュール作成制御≫
次に、図３を参照して、車両側コネクタ１３が外部コネクタ７２に接続されているときの充電スケジュール及び暖房スケジュールの作成制御について説明する。図３は、充電スケジュール及び暖房スケジュールの作成制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは一定時間間隔毎に実行される。
【００３６】
図３に示したように、まず、ステップＳ１１では、スケジュールの作成制御の実行条件が成立しているか否かが判定される。実行条件は、例えば、車両１のイグニッションキーがオフにされて、車両側コネクタ１３が外部コネクタ７２に接続されたときに成立する。また、車両側コネクタ１３が外部コネクタ７２に接続されてから一定時間間隔でスケジュールの更新を行うような場合には、車両側コネクタ１３が外部コネクタ７２に接続された状態で前回スケジュールの作成制御が行われてからの経過時間が一定時間以上である場合にも実行条件が成立する。ステップＳ１１において、実行条件が成立していないと判定された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ１１において、実行条件が成立していると判定された場合には、ステップＳ１２へと進む。
【００３７】
ステップＳ１２では、車両１の出発予定時刻が取得される。出発予定時刻は、現在停車して外部電源７０に接続されている車両１が次に出発する予定の時刻である。出発予定時刻は、これまでの車両１の使用履歴に基づいてＥＣＵ５０にて自動的に設定された時刻であってもよいし、車両１のイグニッションキーがオフにされたとき等にユーザに入力された時刻であってもよい。
【００３８】
ステップＳ１３では、ステップＳ１２で取得された出発予定時刻における目標充電量、目標車室温度及び目標水温が取得される。目標充電量は、予め定められた一定の値であってもよいし、バッテリ１１の劣化度合い等に応じて変化する値であってもよい。目標車室温度や目標水温は、予め定められた一定の温度であってもよいし、出発予定時刻の外気温の推定値等に応じて変化する温度であってもよい。加えて、目標車室温度は、ユーザによって設定された温度であってもよい。
【００３９】
次いで、ステップＳ１４では、現時刻ｔａから出発予定時刻ｔｚまでの間の車両１周りの外気温の推定推移及び単位時間当たりの電気料金の推移が取得される。外気温の推定推移に関する情報や電気料金の推移に関する情報は、例えば、無線機５４を介して外部のサーバからＥＣＵ５０に送られる。
【００４０】
次いで、ステップＳ１５では、バッテリ１１の現在の充電量、車室６０の現在の温度、及び冷却水の現在の温度が取得される。バッテリ１１の現在の充電量はバッテリ１１によって検出されてＥＣＵ５０に送られる。車室６０の現在の温度は、例えば車室温度センサ５１によって検出されてＥＣＵ５０に送られる。冷却水の現在の温度は、例えば冷却水温度センサ５３によって検出されてＥＣＵ５０に送られる。
【００４１】
次いで、ステップＳ１６では、ステップＳ１２で取得された出発予定時刻、ステップＳ１３で取得された各種パラメータの目標値、ステップＳ１４で取得された車両１周りの外気温の推定推移及び電気料金の推移、及びステップＳ１５で取得された各種パラメータの現在値に基づいて、充電スケジュール及び暖房スケジュールが設定スケジュールとして作成され、制御ルーチンが終了せしめられる。ステップＳ１６では、車両１の出発予定時刻において、バッテリ１１の充電量が目標充電量となり、車室６０内の温度が目標車室温度又はそれ以上となり且つ冷却水の温度が目標水温又はそれ以上となるように、且つ充電料金が安くなるように、設定スケジュールが作成される。ステップＳ１６における具体的な設定スケジュールの作成手法については後述する。
【００４２】
≪充電・暖房制御≫
次に、図４を参照して、車両側コネクタ１３が外部コネクタ７２に接続されているときに行われる充電・暖房制御について説明する。図４は、充電・暖房制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは一定時間間隔毎に実行される。
【００４３】
図４に示したように、まず、ステップＳ２１では、車両１が外部電源７０に接続されているか否か、すなわち車両１の車両側コネクタ１３が外部コネクタ７２に接続されているか否かが判定される。ステップＳ２１において、車両１が外部電源７０に接続されていないと判定された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、車両１が外部電源７０に接続されていると判定された場合には、ステップＳ２２へと進む。
【００４４】
ステップＳ２２では、設定スケジュールが取得される。すなわち、ステップＳ２２では、図３のステップＳ１６において作成された設定スケジュールである設定充電スケジュールと設定暖房スケジュールとが取得される。
【００４５】
次いで、ステップＳ２３では、ステップＳ２２において取得された設定スケジュールに沿って、各種アクチュエータが制御される。本実施形態では、充電器１２、冷却・暖房装置３０のポンプ３４及び車室用電動ファン３５が制御される。
【００４６】
≪算出されるスケジュールの例≫
以下、図５〜図７を参照して、スケジュール作成制御によって作成される充電スケジュール及び暖房スケジュールの具体例について説明する。
【００４７】
図５は、図３のステップＳ１１からステップＳ１４までが実行されて各種パラメータが取得された状態を示したタイムチャートである。時刻ｔ０は図２における現時刻ｔａを示しており、時刻ｔ５は図２における出発予定時刻ｔｚを示している。
【００４８】
図５からわかるように、図３のステップＳ１１からステップＳ１４までが実行された時点では、ステップＳ１５により時刻ｔ０における車室６０内の温度と、時刻ｔ０における冷却水の温度と、時刻ｔ０におけるバッテリ１１の充電量とが取得されている。また、この時点では、ステップＳ１４により、時刻ｔ０から時刻ｔ５までの車両１周りの外気温の推定推移及び、時刻ｔ０から時刻ｔ５までの単位時間当たりの電気料金の推移が取得されている。さらに、この時点では、ステップＳ１３により、時刻ｔ５における目標水温、目標車室温度及び目標充電量が取得されている。
【００４９】
図６は、図３のステップＳ１６によって作成された設定スケジュールに沿って制御が行われたと仮定したときの各種パラメータの値の推移を示すタイムチャートである。図６に示した例では、時刻ｔ０において、車室６０内の温度は外気温よりも高くなっているが、車室６０内の温度は時刻ｔ０から時間が経過するにつれて徐々に外気温に近づいていく。また、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間は充電及び暖房のいずれも行われていない。
【００５０】
図６に示した例では、時刻ｔ１において、通常充電が開始される。したがって、時刻ｔ１は、図２における通常充電を開始する時刻ｔｂに相当する。これに伴って、時刻ｔ１以降は、バッテリ１１の充電量の推定値は徐々に増大し、また、冷却水の温度の推定値も徐々に上昇する。加えて、時刻ｔ１以降は、積算電気料金が上昇していく。
【００５１】
その後、時刻ｔ２において、急速充電が開始される。したがって、時刻ｔ２は、図２における急速充電を開始する時刻ｔｃに相当する。これに伴って、時刻ｔ２以降は、バッテリ１１の充電量の推定値における上昇速度が増大し、また、冷却水の温度の推定値における上昇速度も増大する。加えて、時刻ｔ２以降は、積算電気料金の上昇速度が速くなる。
【００５２】
図６に示した例では、その後、時刻ｔ３において、充電が終了せしめられる。したがって、時刻ｔ３は、図２における急速充電を終了する時刻ｔｄ及び通常充電を終了する時刻ｔｅに相当する。これに伴って、時刻ｔ３以降は、バッテリ１１の充電量の推定値は一定に維持され、冷却水の温度の推定値は外気温に向けて徐々に低下する。
【００５３】
その後、時刻ｔ４において、車室用電動ファン３５が駆動されて暖房が開始せしめられる。したがって、時刻ｔ４は、冷却・暖房装置３０による暖房を開始する時刻ｔｆに相当する。これに伴って、時刻ｔ４以降は、車室６０内の温度の推定値が上昇すると共に、冷却水の温度の推定値が低下する。加えて、バッテリ１１の充電量も低下する。
【００５４】
そして、各パラメータがこのように推移した結果、時刻ｔ５において、車室６０内の温度の推定値は目標車室温度に到達し、冷却水の温度の推定値は目標水温に到達し、バッテリ１１の充電量の推定値は目標充電量に到達することになる。
【００５５】
図７は、図３のステップＳ１６によって作成された設定スケジュールに沿って制御が行われたと仮定したときの各種パラメータの値の推移を示す、図６と同様なタイムチャートである。図７は、算出された設定スケジュールが図６における設定スケジュールとは異なっている場合を示している。
【００５６】
図７に示した例では、時刻ｔ１において通常充電が開始されるため、時刻ｔ１は図２における通常充電を開始する時刻ｔｂに相当する。また、時刻ｔ３において、急速充電が開始されるため、時刻ｔ３は図２における急速充電を開始する時刻ｔｃに相当する。加えて、時刻ｔ４において暖房が開始せしめられるため、時刻ｔ４は冷却・暖房装置３０による暖房を開始する時刻ｔｆに相当する。また、時刻ｔ５において充電が終了せしめられるため、時刻ｔ５は図２における急速充電を終了する時刻ｔｄ及び通常充電を終了する時刻ｔｅに相当する。
【００５７】
≪スケジュールの作成手法≫
次に、図３のステップ１６における設定スケジュールの作成手法を具体的に説明する。設定スケジュールの作成は、操作変数を充電スケジュール及び暖房スケジュールとし、目的関数を積算電気料金とし、この目的関数が最小となる操作変数を求める最適化問題を解くことによって行われる。
【００５８】
以下では、操作変数を、図２に示した時刻ｔｂ〜ｔｆとし、これら時刻ｔｂ〜ｔｆは現時刻をｔａ、出発予定時刻をｔｚとして下記式（１）のような条件を満たすものと仮定した場合を例にとって説明する。なお、上述したように、これら時刻ｔｂ〜ｔｆ以外の時刻（例えば、冷却・暖房装置３０による暖房の終了時刻等）を操作変数として加えてもよい。また、これら時刻ｔｂ〜ｔｆの従う条件は、下記式（１）とは異なるものであってもよい。したがって、例えば、冷却・暖房装置３０による暖房を開始する時刻ｔｆは、充電に関連する時刻ｔｂ〜ｔｅとは無関係な時刻として設定されてもよい。
ta≦tb≦tc≦td≦te≦tf≦tz      …（１）
【００５９】
また、現時刻から出発予定時刻までの積算電気料金を表す目的関数ｆ（ｔ）は下記式（２）によって表される。
f(t)=FR1(EL・TL1+EH・TH1)＋FR2(EL・TL2+EH・TH2)      …（２）
上記式（２）において、ＦＲ１及びＦＲ２は単位充電量当たりの電気料金を表している。本実施形態では、単位充電量当たりの電気料金に２つの異なる料金（通常電力と深夜電力）がある場合を示しており、ＦＲ１は通常電力における電気料金、ＦＲ２は深夜電力における電気料金を示す（ＦＲ１＞ＦＲ２）。また、ＥＬは通常充電における単位時間当たりの充電量、ＥＨは急速充電における単位時間当たりの充電量をそれぞれ示す。
【００６０】
加えて、上記式（２）におけるＴＬ１及びＴＬ２は、通常電力料金の時間帯に通常充電が行われた時間及び深夜電力料金の時間帯に通常充電が行われた時間をそれぞれ表している。また、ＴＨ１及びＴＨ２は、通常電力料金の時間帯に急速充電が行われた時間及び深夜電力料金の時間帯に急速充電が行われた時間をそれぞれ表している。これらＴＬ１、ＴＬ２、ＴＨ１、ＴＨ２は、ステップＳ１４で取得された電気料金の推移及び操作変数ｔｂ〜ｔｆに基づいて算出される。
【００６１】
また、上記の最適化問題では、幾つかの制約条件が設定される。具体的には、例えば、出発予定時刻ｔｚ時における冷却水の温度の推定値ｐＴｗtzが目標水温以上になること、出発予定時刻ｔｚ時における車室６０内の温度の推定値ｐＴｃtzが目標車室温度以上になること、及び出発予定時刻ｔｚにおけるバッテリ１１の充電量の推定値Ｂｔtzが目標充電量になることが制約条件として設定される。なお、バッテリ１１の充電量の推定値Ｂｔは、例えば、下記式（３）によって算出される。
Bttz=EL(TL1+TL2)+EH(TH1+TH2)+BTta-Qfan      …（３）
【００６２】
上記式（３）において、Ｂｔtaは、図３のステップＳ１５において取得された現時刻（すなわち、スケジュール作成時）におけるバッテリ１１の充電量である。また、式（３）において、Ｑｆａｎは、現時刻ｔａから出発予定時刻ｔｚまでの間にポンプ３４、車室用電動ファン３５、外気用電動ファン３６によって消費される電力量である。電気ヒータ４１等が用いられる場合には、消費電力Ｑｆａｎには電気ヒータ４１によって消費される電力量が加えられてもよい。
【００６３】
最適化問題の解法としては、例えば、遺伝的アルゴリズム、タブーサーチ、シミュレーテッドアニーリング法（ＳＡ）等、既存の様々な手法を用いることができる。以下では、これら既存の最適化手法を用いずに、時刻ｔｂ〜ｔｆの全組合せを試す手法を例にとって目的関数たる積算電気料金が最小となるような時刻ｔｂ〜ｔｆ（操作変数）の組合せを算出する具体的な方法について説明する。
【００６４】
まず、上記式（１）の条件を満たす時刻ｔｂ〜ｔｆ（操作変数）の任意の組合せを設定する。その後、この時刻ｔｂ〜ｔｆ（操作変数）の組合せによって表される充電スケジュール及び暖房スケジュールにて充電及び暖房が行われた場合における「出発予定時刻ｔｚ時における冷却水の温度の推定値ｐＴｗtz」、「出発予定時刻ｔｚ時における車室６０内の温度の推定値ｐＴｃtz」及び「出発予定時刻ｔｚにおけるバッテリ１１の充電量の推定値Ｂｔtz」並びに目的関数たる積算電気料金を算出する。冷却水の温度の推定値ｐＴｗtz及び車室６０内の温度の推定値ｐＴｃtzの算出方法については後述する。また、バッテリ１１の充電量の推定値Ｂｔtzは上記式（３）によって算出され、目的関数たる積算電気料金は上記式（２）によって算出される。
【００６５】
その後、上記式（１）の条件を満たす範囲内で、時刻ｔｂ〜ｔｆ（操作変数）の組合せを変えて、再び「冷却水の温度の推定値ｐＴｗtz」、「車室６０内の温度の推定値ｐＴｃtz」及び「バッテリ１１の充電量の推定値Ｂｔtz」並びに目的関数たる積算電気料金を算出する。時刻ｔｂ〜ｔｆ（操作変数）の組合せを変えるにあたっては、所定の計算刻み時間Δｔ毎に各時刻（操作変数）が変更される。
【００６６】
そして、このような操作を繰り返すことによって、上記式（１）の条件を満たす全ての時刻ｔｂ〜ｔｆ（操作変数）の組合せについて、「冷却水の温度の推定値ｐＴｗtz」、「車室６０内の温度の推定値ｐＴｃtz」及び「バッテリ１１の充電量の推定値Ｂｔtz」が算出される。そして、このようにして算出されたうち時刻ｔｂ〜ｔｆ（操作変数）の組合せのうち、上述した制約条件を満たす組合せの中で、目的関数たる積算電気料金が最も安くなる組合せを算出することによって上述した最適化問題を解くことができる。図３のステップ１６では、このようにして算出された組合せによって表される充電スケジュール及び暖房スケジュールを設定スケジュールとして算出する。
【００６７】
次に、「出発予定時刻ｔｚ時における冷却水の温度の推定値ｐＴｗtz」、「出発予定時刻ｔｚ時における車室６０内の温度の推定値ｐＴｃtz」を算出する方法について説明する。時刻ｔにおける冷却水の温度の推定値ｐＴｗt及び車室６０内の温度の推定値ｐＴｃtは、下記式（４）及び下記式（５）で表される。なお、式中に用いられる各記号の意味は下記の表に示したとおりである。
pTwt=ΔQwt/Cw+pTwt-Δt      …（４）
pTct=(ΔQwct-ΔQcat)/Cc+pTct-Δt      …（５）
【００６８】
上記式（４）で用いられるΔＱｗｔは、時刻ｔ直前のΔｔ間の冷却水における熱量変化量を表しており、下記式（６）によって算出される。
ΔQwt=ΔQlossLt+ΔQlossHt-ΔQwat-ΔQwct      …（６）
ここで、式（６）における「時刻ｔ直前のΔｔ間の通常充電による冷却水の受熱量」を表すΔＱｌｏｓｓＬtは、下記式（７）に示したように、通常充電が行われているときとそれ以外のときとで異なる値をとる。同様に、式（６）における「時刻ｔ直前のΔｔ間の急速充電による冷却水の受熱量」を表すΔＱｌｏｓｓＨtは、下記式（８）に示したように、急速充電が行われているときとそれ以外のときとで異なる値をとる。
【数１】
2019170031.tif 000003
【００６９】
また、式（６）における「時刻ｔ直前のΔｔ間の冷却水から外気への放熱量」を表すΔＱｗａtは、下記式（９）によって算出される。加えて、式（５）及び（６）における「時刻ｔ直前のΔｔ間の冷却水から室内への伝熱量」を表すΔＱｗｃtは、下記式（１０）に示したように、車室用電動ファン３５を駆動することによって冷却・暖房装置３０による暖房が行われているときとそれ以外のときとで異なる値をとる。
算出される。
ΔQwat=Hwa×Awa×(pTwt-Δt-pTat-Δt)×Δt      …（９）
【数２】
2019170031.tif 000004
【００７０】
加えて、上記式（５）における「時刻ｔ直前のΔｔ間の車室内から外気への放熱量」を表すΔＱｃａtは、下記式（１１）によって算出される。
ΔQcat=Hca×Aca×(pTwt-Δt-pTat-Δt)×Δt      …（１１）
【００７１】
【表１】
2019170031.tif 000005
【００７２】
そして、冷却水の温度及び車室内の温度の推定値における初期値を、それぞれ図３のステップＳ１５で取得された冷却水の現在の温度及び車室６０内の現在の温度とし、上記式（４）、（５）の計算を計算刻み時間Δｔ毎に出発予定時刻ｔｚまで繰り返し行う。これにより、「出発予定時刻ｔｚ時における冷却水の温度の推定値ｐＴｗtz」、「出発予定時刻ｔｚ時における車室６０内の温度の推定値ｐＴｃtz」を算出することができる。
【００７３】
なお、上述した各種パラメータの値の算出方法は一例であって、他の計算方法に基づいてこれらパラメータの値を算出してもよい。例えば、上述した算出方法では、電気ヒータ４１による車室６０の暖房等は考慮されていないが、これらを考慮して各種パラメータの値を算出するようにしてもよい。
【００７４】
＜作用・効果＞
上述したように、本実施形態によれば、時間帯よって変化する電気料金のみならず、出発予定時刻までの暖房スケジュールを考慮して、充電スケジュール及び暖房スケジュールが設定される。このため、車室６０内の暖房を考慮しつつ外部電源７０による充電コストを抑えることができる。
【００７５】
なお、上記実施形態では、車室６０内の暖房のみが考慮されている。しかしながら、外気温が高いようなときには出発予定時刻までの間に車室６０内の冷房が必要な場合もある。したがって、車室６０内の暖房のみならず、冷房も考慮して充電スケジュールや冷暖房スケジュールを設定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１    車両
１１  バッテリ
１２  充電器
１３  車両側コネクタ
３０  冷却・暖房装置
３２  車室用熱交換器
３３  外気用熱交換器
３５  車室用電動ファン
３６  外気用電動ファン
４１  電気ヒータ
５０  ＥＣＵ
６０  車室
７０  外部電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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