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。図中、同一又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。
図1は、この実施の形態に係る車両管理システムの構成を示す図である。図1を参照して、車両管理システム1は、車両100A~100Dと、携帯端末4と、データセンタ6と、管理装置500とを含む。図1には1つの携帯端末4のみを図示しているが、携帯端末4は、ユーザごとに携帯されている。車両100A~100Dと、ユーザごとの携帯端末4と、データセンタ6と、管理装置500とが通信ネットワーク2を介して相互通信可能に接続されることによって、車両管理システム1が構築されている。
車両100A~100Dの各々は、カーシェアリングに利用される電動車両(たとえば、後述する図2に示す構成を有するPHV車)である。カーシェアリングは、所定の車両(以下、「シェアカー」とも称する)を複数人のユーザで共有する車両の利用形態である。この実施の形態では、車両100A~100Dをシェアカーとする。ただし、シェアカーの台数は4台に限定されず任意であり、10台以上であってもよい。カーシェアリングは個人間で行なわれることもあるが、この実施の形態に係るカーシェアリングは事業者を介して行なわれる。事業者は、登録したユーザ(以下、「会員」とも称する)にシェアカーを貸し出す仕組みを提供する。ユーザを特定するためのID(以下、「ユーザID」とも称する)が会員ごとに付与される。事業者は、ユーザIDが記憶された会員カード(たとえば、ICカード)を各会員に発行する。
車両100A~100Dは、拠点Pに所属するシェアカーである。事業者は、拠点Pに対するカーシェアリングの予約をユーザから受け付ける。予約内容は、利用日時(すなわち、利用日及び利用時間帯)を含む。予約された日時にユーザが拠点Pを訪れると、事業者は、配車可能なシェアカーの中から1つの車両を選び、選んだ車両をユーザに配車する。事業者は拠点Pでシェアカーをユーザに貸し出し、ユーザは、シェアカーを利用した後、拠点Pに返却する。たとえば、車両100A~100Dのうち車両100Aがユーザに貸し出されると、車両100Aはユーザに運転されて拠点Pを離れ、残りの車両100B~100Dは拠点Pで待機状態(駐車状態)になる。この実施の形態では、事業者が拠点Pのみでカーシェアリングを行なう。しかしこれに限られず、事業者が複数の拠点(拠点Pを含む)を管理し、ユーザが拠点Pで借りた車両を他の拠点に返却できるようにしてもよい。また、複数車種のシェアカーが所属する拠点でカーシェアリングが行なわれる場合には、予約内容に希望車種が含まれてもよい。
事業者は、管理装置500を用いて、拠点P(ひいては、車両100A~100D)を管理することができる。管理装置500には、シェアカーに関する各種情報や、予約された貸出スケジュールなどが登録される。
管理装置500は、プロセッサ510、RAM(Random Access Memory)520、記憶装置530、及び通信装置540を含んで構成される。プロセッサ510としては、たとえばCPU(Central Processing Unit)を採用できる。RAM520は、プロセッサ510によって処理されるデータを一時的に記憶する作業用メモリとして機能する。記憶装置530は、各種情報を保存するストレージとして機能する。記憶装置530は、たとえば、ROM(Read Only Memory)及び書き換え可能な不揮発性メモリを含む。通信装置540は、通信ネットワーク2にアクセス可能に構成される。
管理装置500は、予め登録された全ての車両及びユーザに関する情報を管理するように構成される。記憶装置530は、管理装置500に登録されたユーザ(会員)ごとの情報(以下、「ユーザ情報」とも称する)を記憶している。ユーザ情報はユーザIDと紐付けられている。また、記憶装置530は、管理装置500に登録された車両ごとの情報(以下、「車両情報」とも称する)を記憶している。登録時に車両を特定するためのID(以下、「車両ID」とも称する)が各車両に付与される。車両情報は車両IDと紐付けられている。この実施の形態では、車両100A~100Dが管理装置500に登録される。
ユーザ情報には、カーシェアリングの予約内容(たとえば、利用日時)と、過去にそのユーザがカーシェアリングを利用したときの使用履歴(たとえば、過去にそのユーザに使用された各車両の使用中の状態変化を示すデータ)とが含まれる。車両情報は、車両の仕様(初期の車両データ)と、車両の使用履歴とを含む。また、車両情報には、車両に搭載された通信端末(車載端末)の通信アドレスが含まれ、管理装置500は所定の情報を車載端末(たとえば、後述する図2に示す通信装置160)に送信するように構成される。また、管理装置500は、車両IDを用いて車両情報を管理し、各車両から送られてくる情報(たとえば、後述する待機履歴データ使用履歴データ)を用いて車両情報を更新するように構成される。
記憶装置530は、ユーザごとに登録される携帯端末4の情報(以下、「端末情報」とも称する)をさらに記憶している。端末情報もユーザIDと紐付けられている。ユーザに登録された携帯端末4(以下、「登録端末」とも称する)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、管理装置500は、そのアプリを通じて登録端末を操作することができる。ユーザは、管理装置500からの情報を登録端末で受信することができる。この実施の形態では、携帯端末4としてスマートフォンを採用する。ただしこれに限られず、スマートフォンの代わりに、スマートウォッチ、ノートパソコン、タブレット端末、又は携帯型ゲーム機なども採用できる。
管理装置500は、所定の情報を登録端末に送り、ユーザへの報知処理(たとえば、情報の表示、又は音声による情報伝達)を登録端末に行なわせることができる。管理装置500は、たとえば、シェアカーの返却時刻が近づいたときに、返却をユーザに促す通知を登録端末に送ることができる。ユーザは、登録端末を用いてカーシェアリングの予約を行なうことができる。管理装置500は、登録端末(ユーザ)からの予約要求を受信すると、登録端末のアプリを通じて所定の情報(利用日時等)の入力をユーザへ要求する。この際、管理装置500は、ユーザにアンケートを実施してもよい。ユーザが、要求された情報を入力して管理装置500へ送信すると、予約が完了する。予約された内容は、管理装置500の記憶装置530に登録(ユーザ情報として保存)される。
記憶装置530には、上述した車両情報、ユーザ情報、及び端末情報のほか、各種制御で用いられるプログラム、及びプログラムで使用される各種パラメータも予め格納されている。記憶装置530に記憶されているプログラムをプロセッサ510が実行することで、各種制御が実行される。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
通信ネットワーク2は、たとえば、インターネットと無線基地局とによって構築されるネットワークであってもよい。通信ネットワーク2は、移動体通信ネットワークと、無線LAN(Local Area Network)とを含んでもよい。たとえば、管理装置500と、拠点P内の車両100A~100Dの各々とは、無線LANを介して相互通信可能に構成されてもよい。管理装置500と携帯端末4とは、移動体通信ネットワークを介して相互通信可能に構成されてもよい。管理装置500とデータセンタ6とは、インターネットを介して相互通信可能に構成されてもよい。
データセンタ6は、気象情報を提供する施設である。データセンタ6は、たとえば、各種機関(気象庁、教育機関、外国機関等)及び専門家(気象予報士、学者等)から得た気象情報を集約して保有する。データセンタ6が保有する気象情報には、実測データ(たとえば、現在及び過去の外気温の実測値)と気象予測情報(たとえば、未来の外気温の予測値)とが含まれる。管理装置500は、データセンタ6から気象情報(たとえば、所定の期間における外気温の予測推移)を取得することができる。
車両100A~100Dの基本的な構成は同一である。以下、区別して説明する場合を除いて、車両100A~100Dの各々を「車両100」と記載する。図2は、車両100の構成を示す図である。
図2を参照して、車両100は、二次電池110と、走行駆動装置120と、ドアロック装置130と、認証装置140と、ナビゲーションシステム(以下、「NAVIシステム」とも称する)150と、通信装置160と、制御装置180と、入力装置184と、報知装置185とを備える。走行駆動装置120は、エンジン121と、モータジェネレータ(以下、「MG(Motor Generator)」と称する)122,123と、動力分割装置124と、電力制御ユニット(以下、「PCU(Power Control Unit)」と称する)125と、駆動軸126とを含んで構成される。二次電池110は、PCU125(ひいては、MG123)に電力を供給するように構成される。
二次電池110としては、たとえばリチウムイオン電池を採用できる。二次電池110は、電気的に接続された複数のセル(たとえば、リチウムイオン電池)から構成される組電池であってもよい。なお、二次電池110は、リチウムイオン電池に限られず、他の二次電池(たとえば、ニッケル水素電池)であってもよい。二次電池110として、電解液式二次電池を採用してもよいし、全固体式二次電池を採用してもよい。
二次電池110には、二次電池110の状態を監視する監視ユニット111が設けられている。監視ユニット111は、二次電池110の状態(たとえば、温度、電流、及び電圧)を検出する各種センサを含み、検出結果を制御装置180へ出力するように構成される。制御装置180は、監視ユニット111の出力(各種センサの検出値)に基づいて二次電池110の状態(たとえば、温度、電流、電圧、内部抵抗、及びSOC(State Of Charge))を取得することができる。SOCは、蓄電残量を示し、たとえば満充電状態の蓄電量に対する現在の蓄電量の割合を0~100%で表わしたものである。以下、二次電池110の温度を、単に「電池温度」とも称する。
二次電池110は、車両外部から供給される電力による充電(以下、「外部充電」とも称する)が可能なように構成される。より具体的には、車両100は、外部充電を行なうための受電口141及び充電器142(車載充電器)をさらに備える。受電口141は、車両外部の給電設備321(たとえば、普通充電器又は急速充電器のような充電スタンド)の充電コネクタ322と接続可能に構成される。充電コネクタ322が受電口141に接続されることで、給電設備321から車両100に電力を供給することが可能になる。給電設備321から車両100に供給される電力は充電器142を経由して二次電池110に供給される。充電器142は、受電口141に入力される電力に所定の処理を行なう回路(図示せず)を含む。充電器142は、電力変換回路を含んでもよいし、フィルタ回路を含んでもよい。こうした回路の処理により、二次電池110の充電に適した電力(直流電力)が、充電器142から二次電池110へ出力される。これにより、二次電池110が充電される。
PCU125は、制御装置180からの制御信号に従って、二次電池110とMG122,123との間で双方向の電力変換を実行する。PCU125は、MG122,123の状態をそれぞれ別々に制御可能に構成されており、たとえば、MG122を発電状態にしつつ、MG123を力行状態にすることができる。PCU125は、たとえば、MG122,123に対応して設けられる2つのインバータと、MG122,123から各インバータに供給される直流電圧を昇圧するコンバータとを含んで構成される。
MG122,123は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。MG122は、主として、エンジン121により駆動される発電機として動作する。エンジン121の駆動力は動力分割装置124を経由してMG122に伝達される。MG122が発電した電力は、PCU125を経由してMG123及び二次電池110の少なくとも一方に供給される。MG122は、エンジン121から出力される動力(たとえば、出力軸の回転力)を利用して発電(以下、「エンジン発電」とも称する)を行ない、エンジン発電によって生成された電力(以下、「エンジン発電電力」とも称する)を二次電池110に供給することができる。
MG123の回転軸は、駆動軸126に機械的に接続されている。MG123は、二次電池110の蓄電電力とMG122の発電電力(エンジン発電電力)との少なくとも一方によって駆動されることによって、力行状態になる。力行状態のMG123は、電動機として動作し、駆動軸126を回転させる。走行中の車両100の減速時及び制動時には、MG123は、発電状態になり、回生発電を行なう。回生発電によって生成された電力(以下、「回生電力」とも称する)は、PCU125を経由して二次電池110に供給される。PCU125から供給される回生電力によって、二次電池110は回生充電される。
エンジン121は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギーをピストン又はロータのような運動子の運動エネルギーに変換することによって動力を出力する内燃機関である。エンジン121は、制御装置180によって制御される。動力分割装置124は、たとえば、サンギヤ、キャリア、及びリングギヤを含む遊星歯車機構を備える。動力分割装置124は、エンジン121から出力される動力を、MG122を駆動する動力と、駆動軸126を回転させる動力とに分割するように構成される。
図示しない燃料タンク内の燃料(たとえば、ガソリン)が燃料ポンプ(図示せず)によりエンジン121に供給され、エンジン121で動力に変換される。一方、二次電池110に蓄えられた電力は、MG123に供給され、MG123で動力に変換される。エンジン121及びMG123から出力される動力は、駆動軸126を回転させる。車両100の駆動輪(図示せず)は、駆動軸126の両端に取り付けられ、駆動軸126と一体となって回転するように構成される。
ドアロック装置130は、認証装置140又は制御装置180からの信号(ロック信号/アンロック信号)に従い、図示しないドア(より特定的には、ユーザが車両100の乗り降りを行なうためのドア)のロック状態(施錠/解錠)を切り替えるように構成される。ドアのロック状態(施錠/解錠)は、図示しないセンサによって検出され、制御装置180へ出力される。制御装置180は、現在のドアのロック状態(施錠/解錠)を報知装置185(たとえば、メータパネル)を通じてユーザへ報知するように構成される。制御装置180は、ユーザからの指示(施錠指示又は解錠指示)に応じてドアロック装置130へロック信号又はアンロック信号を送信する。ユーザは、後述する入力装置184を通じて制御装置180にドアの施錠又は解錠を指示することができる。また、ユーザは、図示しないメカニカルキーを用いて、車両100のドアのロック状態(施錠/解錠)を車外から切り替えることができる。
認証装置140は、ユーザが車外(車両100の外側)から所定の情報(以下、「認証情報」とも称する)を入力可能に構成される入力装置(図示せず)を備える。この実施の形態では、認証装置140の入力装置として、会員カードに記憶されたユーザIDを読み取るカードリーダを採用する。また、認証情報としてユーザIDを採用する。ユーザは、車外から認証装置140のカードリーダに会員カードをかざすことによって、認証装置140にユーザID(認証情報)を入力することができる。
車両100(シェアカー)の貸出し時にユーザが認証装置140に認証情報を入力すると、認証装置140は、ユーザによって入力された認証情報を用いて認証を行ない、認証が成功したときにドアロック装置130へアンロック信号を送信する。これにより、車両100のドアが解錠され、ユーザが車両100を利用できるようになる。
車両100(シェアカー)の返却時にユーザが認証装置140に認証情報を入力すると、認証装置140は、ユーザによって入力された認証情報を用いて認証を行ない、認証が成功したときにドアロック装置130へロック信号を送信する。これにより、車両100のドアが施錠され、車両100の返却が完了する。
認証装置140は、ユーザから入力された認証情報が所定の照合情報と一致するときに、認証が成功したと判断する。照合情報は、管理装置500によって設定される。車両100が拠点Pで駐車状態であるときに、認証装置140と管理装置500とは通信可能な状態になっており、認証装置140に設定された照合情報を管理装置500が変更できるようになっている。この実施の形態では、車両100の利用が許可されたユーザ(以下、「利用権者」とも称する)のユーザIDが、照合情報として設定される。ユーザによって入力されたユーザID(認証情報)が照合情報のユーザID(すなわち、利用権者のユーザID)と一致しない場合には、認証装置140による認証は失敗する。車両100の利用権者は、日時によって変わる。管理装置500は、認証装置140の照合情報を随時変更することによって、利用権者のみが認証装置140による認証を成功できるようにする。
なお、認証方法は上記に限られず任意の方法を採用できる。たとえば、照合情報としてパスワード又はコード(たとえば、QRコード(登録商標))を採用し、正しいパスワード又はコード(すなわち、照合情報に一致するパスワード又はコード)を認証装置140に入力したユーザのみが認証装置140による認証を成功できるようにしてもよい。たとえば、管理装置500が利用権者の登録端末のみに正しいパスワード又はコードを発行することで、利用権者のみが認証装置140による認証を成功できるようになる。認証装置140の入力装置は、パスワードを入力するための画面(パスワード入力画面)を表示するタッチパネルディスプレイと、携帯端末4の画面に表示されたコードを読み取るコードリーダとの少なくとも一方を含んで構成されてもよい。
NAVIシステム150は、タッチパネルディスプレイと、GPSモジュールと、記憶装置と(いずれも図示せず)を含んで構成される。記憶装置は、地図情報を記憶している。タッチパネルディスプレイは、ユーザからの入力を受け付けたり、地図及びその他の情報を表示したりする。GPSモジュールは、GPS衛星300からの信号(以下、「GPS信号」と称する)を受信するように構成される。NAVIシステム150は、GPS信号を用いて車両100の位置を特定することができる。NAVIシステム150は、地図上に車両100の位置をリアルタイムで表示するように構成される。制御装置180は、車両100の位置情報をNAVIシステム150から取得できる。
通信装置160は、遠距離通信モジュールと近距離通信モジュールとを含んで構成される。遠距離通信モジュールは、通信ネットワーク2(図1)にアクセス可能に構成される。遠距離通信モジュールの例としては、LTE(Long Term Evolution)に準拠した通信モジュールが挙げられる。遠距離通信モジュールは、DCM(Data Communication Module)であってもよい。近距離通信モジュールは、車内又は車両周辺と無線通信を行なうように構成される。近距離通信モジュールは、車載機器、又は車内に持ち込まれた携帯端末4と無線通信を行なう通信モジュールを含んでもよい。近距離通信モジュールは、車車間(V2V)又は路車間(V2I)の無線通信を行なう通信モジュールを含んでもよい。
制御装置180は、プロセッサ181、RAM182、及び記憶装置183を含んで構成される。プロセッサ181としては、たとえばCPUを採用できる。RAM182は作業用メモリとして機能し、記憶装置183はストレージとして機能する。記憶装置183は、たとえば、ROM及び書き換え可能な不揮発性メモリを含む。記憶装置183に記憶されているプログラムをプロセッサ181が実行することで、車両100の各種制御(たとえば、走行制御及び充電制御)が実行される。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
車両100は、外気温センサ186及び外気圧センサ187をさらに備える。外気温センサ186及び外気圧センサ187の各々の検出値(外気温、外気圧)は、制御装置180へ出力される。図示は省略しているが、車両100は、エンジン121の状態を検出して制御装置180へ出力する各種センサ(新気量センサ、吸気圧センサ、排気圧センサ、エンジン回転速度センサ、エンジン冷却水温センサ等)を備える。さらに、車両100は、車両100の走行を監視する各種センサ(図示しない車速センサ、オドメータ、アクセル開度センサなど)を備える。
待機中の車両100の状態(たとえば、二次電池110の状態)は、逐次検出されるとともに、車両100から管理装置500へ送信され、車両情報として記憶装置530に記録される(たとえば、後述する図5のS11~S14)。以下、こうして記録される車両データを、「待機履歴データ」とも称する。待機履歴データは、車両IDと紐付けられて管理される。
使用中の車両100の状態(たとえば、位置、外気温、外気圧、エンジン121の状態、二次電池110の状態、車速、走行回数、走行時間、及び走行距離)は、逐次検出され、記憶装置183に記録される。以下、こうして記録される車両データを、「使用履歴データ」とも称する。使用履歴データは、拠点Pでユーザが車両100を事業者へ返却する際に車両100から管理装置500へ送信され(たとえば、後述する図6のS23)、管理装置500の記憶装置530にユーザ情報及び車両情報として保存される。ユーザ情報では使用履歴データがユーザIDと紐付けられて管理され、車両情報では使用履歴データが車両IDと紐付けられて管理される。
入力装置184は、ユーザからの入力を受け付ける装置である。入力装置184は、ユーザによって操作され、ユーザの操作に対応する信号を制御装置180へ出力する。たとえば、ユーザは、入力装置184を通じて、所定の指示又は要求を制御装置180に入力したり、パラメータの値を制御装置180に設定したりすることができる。通信方式は有線でも無線でもよい。入力装置184としては、たとえば車両100の運転席周辺(たとえば、ステアリングホイール又はインストルメントパネル)に設けられた各種スイッチ(押しボタンスイッチ、スライドスイッチ等)を採用できる。ただしこれに限られず、各種ポインティングデバイス(マウス、タッチパッド等)、キーボードなども、入力装置184として採用可能である。
報知装置185は、制御装置180から要求があったときに、ユーザ(たとえば、車両100の運転者)へ所定の報知処理を行なうように構成される。報知装置185の例としては、表示装置(たとえば、メータパネル又はヘッドアップディスプレイ)、スピーカー、ランプが挙げられる。
ところで、電動車両が使用されることによって電動車両の電池の劣化は進行する。このため、電池の劣化量が小さい電動車両ほど利用順序が先になるようにすることで、車両間での電池寿命のばらつきを抑制することができる。しかし、電動車両が使用されず待機状態(駐車状態)である期間においても、電動車両の電池の劣化は進行する。特に、熱による電池の劣化(熱劣化)に注目すると、電動車両の電池が高温状態で放置される場合には、電池の熱劣化の速度が速くなり、電動車両が使用される場合よりも電池の熱劣化が進行し得る。電池の熱劣化量が大きい電動車両を待機させたときに、待機中(駐車中)に電池の熱劣化が急速に進み、その電動車両の電池の熱劣化量が過剰に大きくなること(ひいては、車両間での電池寿命のばらつきが大きくなること)が起こり得る。
そこで、この実施の形態に係る車両管理システム1では、管理装置500が、以下に説明する配車手段を備える。配車手段は、あるユーザ(第1ユーザ)によって第1車両(たとえば、車両100A~100Dのいずれか)が使用された後、拠点Pに存在する車両100(返却された第1車両を含む)の中から、次のユーザ(第2ユーザ)に配車する車両(以下、「貸出車両」とも称する)を選ぶ際に、第1車両が駐車状態を所定の期間TX継続すると仮定したときに期間TXで第1車両の二次電池110が熱によって劣化する量(待機劣化量X)と、第2ユーザが第1車両を期間TX使用すると仮定したときに期間TXで第1車両の二次電池110が熱によって劣化する量(使用劣化量Y)とが、X>Yとなる場合には第1車両(すなわち、第1ユーザによって返却された車両)を貸出車両として選び、X<Yとなる場合には第2車両(すなわち、第1車両以外の車両)を貸出車両として選ぶように構成される。第2車両は、X<Yとなる場合に貸出車両となる。第2車両としては、配車タイミング(すなわち、貸出車両を選ぶタイミング)において第1車両よりも二次電池110の熱劣化量が小さい車両100が選ばれる。
この実施の形態では、期間TXを、第1車両が返却されたタイミング(すなわち、配車タイミング)から所定時間が経過するまでの期間とする。所定時間は、任意に設定できるが、たとえば1日であってもよい。所定時間は、配車タイミングにおける第1車両の二次電池110の温度などに応じて可変であってもよい。
図3は、管理装置500の構成要素を機能別に示す機能ブロック図である。図3を参照して、管理装置500は、X推定部500Aと、Y推定部500Bと、判定部500Cと、配車部500Dとを含む。管理装置500においては、たとえば、プロセッサ510と、プロセッサ510により実行されるプログラムとによって、X推定部500A、Y推定部500B、判定部500C、及び配車部500Dが具現化される。ただしこれに限られず、これら各部は、専用のハードウェア(電子回路)によって具現化されてもよい。この実施の形態に係る判定部500C及び配車部500Dは、本開示に係る「配車手段」の一例を構成する。また、X推定部500A、Y推定部500Bはそれぞれ、「X推定手段」、「Y推定手段」の一例に相当する。
X推定部500Aは、待機劣化量Xを推定するように構成される。X推定部500Aは、第1車両が駐車状態(待機状態)を期間TX継続すると仮定したときの第1車両の二次電池110に関して、期間TXにおける電池温度頻度分布及び電池劣化速度βを取得し、これら電池温度頻度分布及び電池劣化速度βを用いて待機劣化量Xを推定する。
期間TXにおける電池温度頻度分布は、期間TXにおける二次電池110の温度毎の頻度を示す情報である。典型的な電池温度頻度分布では、横軸に温度が示され、縦軸に度数(すなわち、二次電池110の温度が、横軸で示される温度であった積算回数)が示される。X推定部500Aは、たとえば、配車タイミングにおける第1車両の二次電池110の温度と、期間TXにおける拠点Pの外気温の予測推移とを用いて、期間TXにおける第1車両の電池温度頻度分布を作成することができる。X推定部500Aは、第1車両(より特定的には、第1車両の監視ユニット111)から、第1車両の二次電池110の温度を取得することができる。X推定部500Aは、データセンタ6から、拠点Pの外気温の予測値を取得することができる。
この実施の形態では、記憶装置530が記憶する車両情報に、外気温と電池温度(二次電池110の温度)との関係(ひいては、外気温に対する電池温度の追従性)を示す情報(以下、「追従性情報」とも称する)が含まれる。X推定部500Aは、追従性情報を参照することによって、外気温の影響で電池温度がどのように変わるか(電池温度の推移)を予測することができる。電池温度は、外気温の変化に対して一定時間遅れて追従する傾向がある。遅れの程度は、二次電池110の搭載位置などによって変わる。
X推定部500Aは、期間TXにおける第1車両の電池温度頻度分布を作成するときに、第1車両における二次電池110の搭載位置と、第1車両の二次電池110の放熱特性と、拠点Pの天気予報(晴れ/曇り/雨/雪など)と、拠点Pの日射強度の予測値との少なくとも1つをさらに考慮してもよい。二次電池110の搭載位置がラゲッジスペースである場合には、電池温度の推移は、外気温の影響に加えて、太陽からの放射エネルギーの影響も受けやすくなる。
電池劣化速度βは、電池温度によって変わる。この実施の形態では、記憶装置530が記憶する車両情報に、電池温度(二次電池110の温度)と電池劣化速度βとの関係を示す情報(以下、「T-β情報」とも称する)が含まれる。X推定部500Aは、T-β情報を参照することにより二次電池110における各温度の電池劣化速度βを取得することができる。
図4は、T-β情報の一例を示す図である。図4を参照して、横軸は電池温度(二次電池110の温度)の逆数(1/T)を示し、縦軸は電池劣化速度の自然対数値(ln(β))を示している。線k1は、二次電池110の温度(T)と電池劣化速度βとの関係を規定しており、詳しくは、二次電池110の温度(T)が高くなるほど電池劣化速度βが大きくなるような関係を規定している。線k1により、各電池温度の電池劣化速度βが得られる。アレニウス則に従う温度依存性から、線k1で示されるように、1/Tとln(β)とは略比例関係を有する傾向がある。なお、X推定部500Aは、二次電池110の温度だけでなく、他のパラメータ(たとえば、二次電池110のSOC)も考慮して電池劣化速度βを求めてもよい。
再び図3を参照して、X推定部500Aは、電池温度頻度分布の頻度と電池劣化速度βとを電池温度ごとに乗算することにより、各温度における二次電池110の容量低下量を求めることができる。さらに、X推定部500Aは、各温度における二次電池110の容量低下量を積算することにより、待機劣化量Xを求めることができる。
待機中の第1車両の二次電池110は、たとえば自然空冷によって冷却される。期間TXにおいて二次電池110の温度は徐々に低下する。配車タイミングにおける第1車両の電池温度が高いほど、電池温度頻度分布において高温側の頻度が高くなり、待機劣化量Xは大きくなる。なお、期間TXにおいて二次電池110の外部充電が予定されている場合には、X推定部500Aは、充電中の二次電池110の状態(たとえば、温度及び電流値)の予測値を用いて、充電中の電池温度頻度分布を作成することができる。
Y推定部500Bは、使用劣化量Yを推定するように構成される。Y推定部500Bは、第2ユーザが第1車両を期間TX使用すると仮定したときの第1車両の二次電池110に関して、期間TXにおける電池温度頻度分布及び電池劣化速度βを取得し、これら電池温度頻度分布及び電池劣化速度βを用いて使用劣化量Yを推定する。
Y推定部500Bは、第2ユーザが第1車両を使用する場合の期間TXにおける第1車両の電池温度を、たとえば、次に示す式(1)及び(2)を用いて推定することができる。
ΔTn=[{In
2Rn-h×(Tn-1-TAn-1)}×ΔTr]/C …(1)
Tn=Tn-1+ΔTn …(2)
式(1)において、「h」は電池の熱コンダクタンス、「C」は電池の熱容量を表す。「I」は電池電流、「R」は電池抵抗を表す。I2は電池負荷、I2Rは発熱量に相当する。「TA」は外気温、「ΔTr」は走行時間を表す。式(1)及び(2)の各々において、添え字「n」は今回算出値、添え字「n-1」は前回算出値を表す。「ΔTn」は、前回の算出から今回の算出までの間における電池温度の変化量を表す。算出間隔(前回の算出と今回の算出との間隔)は、任意に設定できるが、たとえば600秒である。
Y推定部500Bは、記憶装置530が記憶する車両情報から、第1車両の電池の特性(たとえば、式(1)中のh,C,R)を取得できる。Y推定部500Bは、配車タイミングにおける第1車両の二次電池110の温度、外気温をそれぞれ、式(1)及び(2)におけるT0、TA0(電池温度、外気温の最初の値)として用いることができる。
Y推定部500Bは、第2ユーザが第1車両を使用したときの電池負荷(I2)の推移を、たとえば、第2ユーザの使用履歴データ(記憶装置530が記憶するユーザ情報)を用いて推定することができる。各車両100から管理装置500に収集されるビッグデータを利用し、公知の機械学習技術又は人工知能によって、各ユーザの使用履歴データと電池負荷との関係が導かれるようにしてもよい。管理装置500は、予約の際に、走行場所の入力(たとえば、高速道路/山岳/市街地/郊外からの選択)をユーザに要求し、ユーザから走行場所を取得してもよい。Y推定部500Bは、第2ユーザの走行場所が山岳又は市街地である場合には、電池負荷が大きくなると推定し、第2ユーザの使用履歴データから得た電池負荷を大きくする側に補正してもよい。
Y推定部500Bは、第2ユーザの走行地域が分かれば、走行地域の外気温の予測値(TA)を、データセンタ6から取得することができる。Y推定部500Bは、第2ユーザの走行スケジュール(たとえば、走行地域、走行期間、及び非走行期間)を、第2ユーザの使用履歴データ(位置、外気温、外気圧、走行回数、走行時間、及び走行距離など)を用いて推定することができる。各車両100から管理装置500に収集されるビッグデータを利用し、公知の機械学習技術又は人工知能によって、各ユーザの使用履歴データと走行スケジュールとの関係が導かれるようにしてもよい。管理装置500は、予約の際に、走行スケジュールの入力(たとえば、予め用意された複数パターンの走行スケジュールからの選択)をユーザに要求し、ユーザから走行スケジュールを取得してもよい。Y推定部500Bは、走行スケジュールに基づいて、期間TXにおける一乃至複数の走行期間(ひいては、各走行期間の長さ(ΔTr))を取得することができる。
上記のように、Y推定部500Bは、第2ユーザが第1車両を使用する場合の期間TXにおける第1車両の電池温度(ひいては、電池温度頻度分布)を、上記式(1)及び(2)を用いて取得することができる。また、Y推定部500Bは、前述した待機劣化量Xの推定方法と同様、電池劣化速度βを取得し、電池温度頻度分布の頻度と電池劣化速度βとを電池温度ごとに乗算することにより、各温度における二次電池110の容量低下量を求めることができる。さらに、Y推定部500Bは、各温度における二次電池110の容量低下量を積算することにより、使用劣化量Yを求めることができる。
この実施の形態では、待機劣化量X及び使用劣化量Yの各々として、熱による二次電池110の容量低下量(初期からの容量低下量)を採用している。ただし、待機劣化量X及び使用劣化量Yの各々は、二次電池110の熱劣化が進むほど大きくなるパラメータであれば任意である。たとえば、期間TXにおける熱による二次電池110の容量低下量を二次電池110の初期容量で除算した値(=初期からの容量低下量/初期容量)を、待機劣化量X及び使用劣化量Yの各々として採用してもよい。
判定部500Cは、配車タイミングにおいて、X推定部500Aが推定した待機劣化量Xと、Y推定部500Bが推定した使用劣化量Yとを取得し、待機劣化量Xが使用劣化量Yよりも大きいか否かを判定する。
配車部500Dは、判定部500Cの判定結果に基づいて、第2ユーザに配車する車両(貸出車両)を決定するように構成される。判定部500Cによって待機劣化量Xが使用劣化量Yよりも大きい(X>Y)と判定される場合には、配車部500Dは、貸出車両として第1車両を選ぶ。他方、判定部500Cによって待機劣化量Xが使用劣化量Y以下である(X≦Y)と判定される場合には、配車部500Dは、貸出車両として第2車両(第1車両よりも二次電池110の熱劣化量が小さい車両100)を選ぶ。配車部500Dは、選んだ貸出車両(第1車両又は第2車両)を第2ユーザに配車する。具体的には、配車部500Dは、選んだ貸出車両の認証装置140に第2ユーザのユーザIDを照合情報として設定する。これにより、第2ユーザが貸出車両を利用できるようになる。
以下、図5~図7を用いて、車両管理システム1において実行されるカーシェアリングに係る制御について説明する。図5~図7中の各ステップ(以下、単に「S」とも表記する)について順に説明する。
図5は、待機中の車両100と管理装置500との間で行なわれる送受信処理を説明するためのフローチャートである。待機中の車両100の制御装置180は、S11及びS12を所定の制御周期ごとに繰り返し実行する。管理装置500は、S13及びS14を所定の制御周期ごとに繰り返し実行する。
図5を参照して、S11では、制御装置180が、待機中の車両100の状態(待機履歴データ)を取得する。S12では、制御装置180が、S11で取得した待機履歴データを車両ID(すなわち、待機中の車両100の車両ID)と一緒に管理装置500へ送信する。S13では、S12で送信された待機履歴データと車両IDとを管理装置500が受信する。S14では、待機履歴データが、管理装置500の記憶装置530に保存される。S13で受信した待機履歴データによって、記憶装置530内の車両情報が更新される。
図6は、使用中の車両100の制御装置180によって実行される制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、車両100が貸し出されたタイミング(たとえば、認証装置140による認証が成功して車両100のドアが解錠されたタイミング)で開始される。
図6を参照して、S21では、制御装置180が、使用中の車両100の状態(使用履歴データ)を記憶装置183に保存する。S22では、車両100が事業者に返却されたか否かが、制御装置180によって判断される。たとえば、ユーザが車両100を返却するために車両100から出て車外から認証装置140のカードリーダに会員カードをかざすと、認証装置140は、ドアロック装置130へロック信号を送信し、ドアロック装置130によって車両100のドアが施錠される。制御装置180は、この施錠が行なわれたときに、車両100が事業者に返却された(S22にてYES)と判断することができる。
車両100が使用中であるとき(すなわち、S22にてNOと判断されている期間)においては、S21及びS22が繰り返し実行され、記憶装置183に使用履歴データが蓄積される。車両100が返却されると(S22にてYES)、制御装置180が、S23において、記憶装置183に蓄積(保存)された車両データ(使用履歴データ)を車両ID(すなわち、使用中の車両100の車両ID)及びユーザID(すなわち、車両100を使用しているユーザのユーザID)と一緒に管理装置500へ送信し、図6の一連の処理が終了する。
図7は、管理装置500によって実行される制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、たとえば所定時間経過毎又は所定条件の成立時にメインルーチン(図示せず)から呼び出されて繰り返し実行される。
図7を参照して、S31では、貸出し中の車両100が事業者に返却されたか否かが、管理装置500によって判断される。車両100の返却がない期間(すなわち、S31にてNOと判断されている期間)においては、S31が繰り返し実行される。他方、車両100が返却されると(S31にてYES)、管理装置500は、S32~S35を実行する。返却された車両100は、「第1車両」に相当する。
管理装置500は、S32において、返却された車両100(第1車両)から、車両データ、車両ID、及びユーザID(すなわち、図6のS23で送信される車両データ、車両ID、及びユーザID)を受信する。S33では、管理装置500のX推定部500A(図3)が前述の方法で待機劣化量Xを推定する。S34では、管理装置500のY推定部500B(図3)が前述の方法で使用劣化量Yを推定する。S35では、待機劣化量Xが使用劣化量Yよりも大きい(X>Y)か否かが、管理装置500の判定部500C(図3)によって判定される。
待機劣化量Xが使用劣化量Yよりも大きい場合(S35にてYES)には、管理装置500の配車部500Dが、S36において、返却された車両100(第1車両)を次のユーザ(第2ユーザ)に配車する。配車部500Dは、第1車両の認証装置140に第2ユーザのユーザIDを照合情報として設定する。これにより、第2ユーザが第1車両を利用できるようになる。
待機劣化量Xが使用劣化量Yよりも大きくない場合(S35にてNO)には、管理装置500の配車部500Dが、S371において、待機中の車両100(返却された車両100以外の車両)の中から、貸出車両を選択する。配車部500Dは、待機中の車両100のうち、以下に説明する二次電池110の熱劣化量が最も小さい車両100を、貸出車両として選択する。S371において選択された車両100が、「第2車両」に相当する。
管理装置500は、使用中及び待機中の両方の車両100の状態(図5及び図6参照)を取得するように構成される。管理装置500は、車両100から取得した車両データを用いて、初期(たとえば、車両100に二次電池110が搭載された時点)から現在までに二次電池110に蓄積された熱による劣化量(熱劣化量)を求めるように構成される。管理装置500は、各車両100の熱劣化量を、車両情報として管理する。管理装置500は、車両100から取得した車両データを用いて前述した電池温度頻度分布及び電池劣化速度βを取得し、これら電池温度頻度分布及び電池劣化速度βを用いて二次電池110の熱劣化量を求めることができる。管理装置500は、車両100の使用中に熱によって二次電池110が劣化した量と、車両100の待機中に熱によって二次電池110が劣化した量とを積算することによって、二次電池110の熱劣化量を取得することができる。
上記S371において二次電池110の熱劣化量が最も小さい車両100が選ばれることで、二次電池110の熱劣化量が小さい車両100ほど利用順序が先になる。こうすることで、拠点Pに所属する車両100A~100D(図1)間での電池寿命のばらつきを抑制することができる。車両100がユーザに使用されることによって車両100の二次電池110の熱劣化は進行する。通常、返却された車両100の二次電池110の熱劣化量は、配車タイミング(すなわち、使用後)において、待機中の車両100の二次電池110の熱劣化量よりも大きくなる。このため、S371において選択される車両100(第2車両)の二次電池110の熱劣化量は、返却された車両100(第1車両)の二次電池110の熱劣化量よりも小さくなる。
S371の処理後、管理装置500の配車部500Dは、S372において、S371で選択した車両100(第2車両)を次のユーザ(第2ユーザ)に配車する。配車部500Dは、第2車両の認証装置140に第2ユーザのユーザIDを照合情報として設定する。これにより、第2ユーザが第2車両を利用できるようになる。
以上説明したように、この実施の形態に係る車両管理システム1では、第1車両に関して待機劣化量Xが使用劣化量Yよりも大きくなる場合(図7のS35にてYES)には、貸出車両として第1車両が選ばれ、第1ユーザに使用された第1車両が引き続き次のユーザ(第2ユーザ)に配車される(図7のS36)。これにより、待機中(駐車中)において第1車両の二次電池110の熱劣化が過剰に進行することを回避し、管理される車両100A~100D(図1)間での電池寿命のばらつきが大きくなることを抑制することができる。
他方、第1車両に関して待機劣化量Xが使用劣化量Yよりも小さくなる場合(図7のS35にてNO)には、貸出車両として第2車両が選ばれ(図7のS371)、第2車両が次のユーザ(第2ユーザ)に配車される(図7のS372)。配車タイミング(図7のS371,S372)における二次電池110の熱劣化量は、第1車両よりも第2車両のほうが小さい。二次電池110の熱劣化量が小さい車両100ほど利用順序が先になるようにすることで、管理される車両100A~100D(図1)間での電池寿命のばらつきを抑制することができる。
上記図7の処理では、X=Yとなる場合にS35においてNOと判断されるようにしたが、X=Yとなる場合にS35においてYESと判断されるようにしてもよい。
管理装置500は、図7のS32の後で、待機中の車両100の中に、第1車両(返却された車両100)よりも二次電池110の熱劣化量が小さい車両100が存在するか否かを判断し、待機中の車両100の中に第1車両よりも二次電池110の熱劣化量が小さい車両100が存在する場合にのみ、図7のS33以降の処理を実行するように構成されてもよい。待機中の車両100の中に第1車両よりも二次電池110の熱劣化量が小さい車両100が存在しない場合には、管理装置500は、第1車両を次のユーザ(第2ユーザ)へ配車してもよいし、第1車両よりも二次電池110の熱劣化量が小さい車両を新たに用意して(たとえば、別の拠点から呼び寄せて)次のユーザ(第2ユーザ)へ配車してもよい。
PHV車の構成は、図2に示した構成に限られず任意である。たとえば、モータジェネレータの数は、2つに限定されず任意であり、たとえば1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。上記実施の形態では、車両管理システムによって管理される車両をPHV車としたが、他の電動車両(たとえば、EV車、HV車、FC車、又はレンジエクステンダーEV車)であってもよい。
上記実施の形態では、車両管理システムを会員制のカーシェアリングに適用したが、車両管理システムは、不特定多数のユーザに車両を貸し出すレンタカー(自動車を有料で貸し出す事業)に適用されてもよい。
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。本発明の範囲は、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及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。