(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたバッテリの残存容量を、上限容量と下限容量との間の実使用領域に制御するバッテリの制御装置において、
前記車両の所在地、季節および日付の内、少なくともいずれか一つを検出する検出部と、
該検出部の検出結果に基づいて前記上限容量および前記下限容量を設定する容量設定部と、
前記バッテリが充電中か否かを検出する充電検出部と、
前記車両の所在地および前記バッテリの容量から前記車両の走行レンジを設定する走行レンジ設定部と、を備え、
前記容量設定部は、前記充電検出部において前記バッテリが充電中であると検出したときに、前記走行レンジ設定部により設定された前記走行レンジ内に含まれる地点の中で最低気温情報を有する最低気温地点を抽出するとともに、該抽出結果に基づいて、前記実使用領域の幅が略一定となるように、前記上限容量および前記下限容量を設定することを特徴とするバッテリの制御装置。
【請求項２】
前記所在地に対応した前記上限容量および前記下限容量が記憶された所在地マップ、前記季節に対応した前記上限容量および前記下限容量が記憶された季節マップ、および前記日付に対応した前記上限容量および前記下限容量が記憶された日付マップの内、少なくともいずれか一つを記憶する記憶部をさらに備え、
前記容量設定部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記記憶部から前記上限容量および前記下限容量を抽出し、設定することを特徴とする請求項１に記載のバッテリの制御装置。
【請求項３】
前記所在地に対応した前記上限容量および前記下限容量が記憶された所在地マップ、前記季節に対応した前記上限容量および前記下限容量が記憶された季節マップ、および前記日付に対応した前記上限容量および前記下限容量が記憶された日付マップの内、少なくともいずれか一つを取得可能な外部通信手段をさらに備え、
前記容量設定部は、前記検出部の検出結果に基づいて、取得された前記マップから前記上限容量および前記下限容量を抽出し、設定することを特徴とする請求項１に記載のバッテリの制御装置。
【請求項４】
前記バッテリの劣化状態を検出するバッテリ状態検出部をさらに備え、
前記容量設定部は、前記バッテリ状態検出部の検出結果に基づいて、前記上限容量および前記下限容量を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバッテリの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モータを駆動源とする電気自動車が知られている。この種のモータを駆動源とする電気自動車においては、一般的に、バッテリに蓄電された電力によってモータを駆動させるため、バッテリの電力が無くなったときにはモータを駆動することができなくなり、電気自動車が自走できなくなってしまう。したがって、バッテリには常に電力を蓄電しておく必要がある。
【０００３】
ここで、電気自動車に搭載されるバッテリは、極めて過酷な環境で使用される。特に、電気自動車を走行させるためのモータを駆動させるバッテリは、高温環境下であっても、ユーザ（運転者）からの出力要求に応じて継続的に電力を供給する必要がある。そのため、バッテリは、環境温度に加え、自己放電による発熱によって高温となる。これにより、バッテリは、その劣化を加速するうえ、更に、熱暴走する確率が高くなる。
【０００４】
そこで、特許文献１では、バッテリが異常な高温になるのを防止するために、バッテリの残存容量（ＳＯＣ）を上限容量と下限容量との間の実使用領域に制御しながら充放電させ、さらに、周囲温度やバッテリ温度が高い場合には上限容量を低くして充放電させる制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１６１００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
走行中の充電手段を持たない電気自動車において、充電エネルギは主に車両外部に設けられた充電スタンドなどの外部電源となる。そのため、充電と走行とが異なる時間帯や環境条件で行われることとなる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１のように、充放電時に計測された電気自動車直近の温度によってバッテリの上限容量および下限容量を設定する場合は、走行時に所望のバッテリ容量および出力を得ることができない虞がある。
【０００８】
具体的には、以下のような場合に電気自動車の走行時に所望のバッテリ容量および出力を得ることができない。
まず、暖かい昼間に電気自動車を停車し、気温が低下した夜間に走行を開始しようとする場合、走行時には下限容量が上昇しているため、バッテリの容量不足および出力不足が生じる虞がある。
続いて、夜間にバッテリへの充電を終了し、急に冷え込んだ翌朝に走行開始した場合、走行時には下限容量が上昇しているため、バッテリの容量不足および出力不足が生じる虞がある。
さらに、平地から標高の高い場所などの気温の低い場所へ向かって走行した場合、外気温の変化とともにバッテリの温度が低下することで、下限容量が上昇し、バッテリの容量不足および出力不足が生じる虞がある。
【０００９】
また、バッテリを実使用領域（上限容量と下限容量との間）以外で使用すると、出力不足になったり、バッテリの寿命が短くなるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、バッテリを効率的に利用することができるとともに、バッテリの寿命を向上することができるバッテリの制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、車両（例えば、実施形態における電気自動車１０）に搭載されたバッテリ（例えば、実施形態におけるバッテリ１５）の残存容量を、上限容量（例えば、実施形態における上限容量ＳＯＣ）と下限容量（例えば、実施形態における下限容量ＳＯＣ）との間の実使用領域に制御するバッテリの制御装置（例えば、実施形態におけるＥＣＵ１６）において、前記車両の所在地、季節および日付の内、少なくともいずれか一つを検出する検出部（例えば、実施形態における検出部４２）と、該検出部の検出結果に基づいて前記上限容量および前記下限容量を設定する容量設定部（例えば、実施形態における容量設定部４３）と、前記バッテリが充電中か否かを検出する充電検出部（例えば、実施形態における充電検出部４１）と、前記車両の所在地および前記バッテリの容量から前記車両の走行レンジを設定する走行レンジ設定部（例えば、実施形態における走行レンジ設定部４５）と、を備え、前記容量設定部は、前記充電検出部において前記バッテリが充電中であると検出したときに、前記走行レンジ設定部により設定された前記走行レンジ内に含まれる地点の中で最低気温情報を有する最低気温地点を抽出するとともに、該抽出結果に基づいて、前記実使用領域の幅が略一定となるように、前記上限容量および前記下限容量を設定することを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載した発明は、前記所在地に対応した前記上限容量および前記下限容量が記憶された所在地マップ、前記季節に対応した前記上限容量および前記下限容量が記憶された季節マップ、および前記日付に対応した前記上限容量および前記下限容量が記憶された日付マップの内、少なくともいずれか一つを記憶する記憶部（例えば、実施形態における記憶部４４）をさらに備え、前記容量設定部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記記憶部から前記上限容量および前記下限容量を抽出し、設定することを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載した発明は、前記所在地に対応した前記上限容量および前記下限容量が記憶された所在地マップ、前記季節に対応した前記上限容量および前記下限容量が記憶された季節マップ、および前記日付に対応した前記上限容量および前記下限容量が記憶された日付マップの内、少なくともいずれか一つを取得可能な外部通信手段（例えば、実施形態におけるＧＰＳユニット３０）をさらに備え、前記容量設定部は、前記検出部の検出結果に基づいて、取得された前記マップから前記上限容量および前記下限容量を抽出し、設定することを特徴としている。
【００１５】
請求項４に記載した発明は、前記バッテリの劣化状態を検出するバッテリ状態検出部（例えば、実施形態におけるバッテリ状態検出部４６）をさらに備え、前記容量設定部は、前記バッテリ状態検出部の検出結果に基づいて、前記上限容量および前記下限容量を補正することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載した発明によれば、バッテリは、どのような環境下においても所定の実使用領域を確保することができる。したがって、バッテリを効率的に利用することができるとともに、バッテリの寿命を向上することができる。
また、低温環境下で車両を停止させると、時間の経過とともにバッテリ温度が最低気温に漸近するため、走行レンジ内における最低気温情報を利用することにより、気象条件が変動しても効率的にバッテリに充電することができる。
【００１７】
請求項２に記載した発明によれば、バッテリの上限容量および下限容量を予め記憶されたマップから抽出するだけであるため、上限容量および下限容量の設定処理を迅速に行うことができる。
【００１８】
請求項３に記載した発明によれば、外部通信手段により必要な情報を適宜容易に取得することができる。また、外部通信手段により各種マップを取得することで、最新のデータをより確実に、かつ、容易に取得することができる。
【００２０】
請求項４に記載した発明によれば、バッテリの上限容量および下限容量をより適切に設定することができるため、バッテリをより効率的に利用することができるとともに、バッテリの寿命を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態における電気自動車の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態におけるＥＣＵに接続されている機器類を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態におけるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態における電気自動車のバッテリの充電制御方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における温度−下限容量ＳＯＣマップである。
【図６】本発明の実施形態における下限容量ＳＯＣ−上限容量ＳＯＣマップである。
【図７】本発明の実施形態におけるＡ地点での１９８９年〜２００９年までの月別の日最低気温を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態における上限容量ＳＯＣの設定結果を示す表（１）である。
【図９】本発明の実施形態における電気自動車の現在値と走行レンジおよびＢ地点とＣ地点の位置関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるＢ地点およびＣ地点での１９８９年〜２００９年までの月別の日最低気温を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態における上限容量ＳＯＣの設定結果を示す表（２）である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明の実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。なお、本実施形態では電動車両として電気自動車を用いて説明する。
【００２３】
図１は電気自動車の概略構成図である。図１に示すように、電気自動車１０は、駆動モータ１２と、駆動モータ１２に連結されたギヤボックス（Ｇ／Ｂ）１３と、ギヤボックス１３に連結された駆動軸を介して設けられた左右の駆動輪１４，１４と、駆動モータ１２に電力を供給するために車体１１の床下一面に配されたバッテリ１５と、電気自動車１０の走行を制御するＥＣＵ１６と、外部電源（不図示）から供給される電力を受け入れる充電コネクタ１７と、を備えている。
【００２４】
駆動モータ１２は、例えばＤＣブラシレスモータなどで構成され、この駆動モータ１２の駆動および発電を制御するＰＣＵ（電流制御装置）２１に接続されている。さらにＰＣＵ２１は、駆動モータ１２と電力の授受を行うバッテリ１５に接続されている。上記電力としては、例えば、駆動時に駆動モータ１２に供給される供給電力や回生作動による発電時に駆動モータ１２から出力される出力電力がある。
【００２５】
ＰＣＵ２１は、ＥＣＵ（制御装置）１６からの制御命令を受けて駆動モータ１２の駆動および発電を制御する。例えば、駆動モータ１２の駆動時には、ＥＣＵ１６から出力されるトルク指令に基づき、バッテリ１５から出力される直流電力をＰＷＭ出力に変換して駆動モータ１２を駆動制御する。一方、駆動モータ１２の発電時には、駆動モータ１２から出力される交流電力を直流電力に変換してバッテリ１５を充電制御する。
【００２６】
図２は、ＥＣＵ１６に接続されている機器類を表したブロック図である。図２に示すように、ＥＣＵ１６にはバッテリ１５およびＰＣＵ２１がそれぞれ接続されており、該ＰＣＵ２１を介して駆動モータ１２および該駆動モータ１２の回転数を検出するレゾルバ２９が接続されている。また、ＥＣＵ１６には、電気自動車１０の位置を検出するＧＰＳユニット３０が接続され、電気自動車１０の現在位置を受信できるようになっている。
【００２７】
図３は、ＥＣＵ１６の構成を示すブロック図である。図３に示すように、ＥＣＵ１６は、バッテリ１５が充電中か否かを検出する充電検出部４１と、電気自動車１０の所在地および日付を検出する検出部４２と、該検出部４２の検出結果に基づいてバッテリ１５の上限容量ＳＯＣおよび下限容量ＳＯＣを設定する容量設定部４３と、電気自動車１０の所在地に対応した上限容量ＳＯＣおよび下限容量ＳＯＣが記憶された所在地マップ、季節に対応した上限容量ＳＯＣおよび下限容量ＳＯＣが記憶された季節マップ、および日付に対応した上限容量ＳＯＣおよび下限容量ＳＯＣが記憶された日付マップが記憶された記憶部４４と、電気自動車１０の所在地およびバッテリ１５の容量から電気自動車１０の走行レンジを設定する走行レンジ設定部４５と、バッテリ１５の劣化状態を検出するバッテリ状態検出部４６と、を備えている。
【００２８】
なお、バッテリ１５の下限容量ＳＯＣと上限容量ＳＯＣとの間の領域が、バッテリ１５の実使用領域として消費されるようになっている。バッテリ１５の実使用領域以外の領域（上限容量ＳＯＣより高い領域および下限容量ＳＯＣより低い領域）において電力を消費すると、出力不足が生じたり、バッテリ１５が劣化したりしてしまう。したがって、バッテリ１５の実使用領域を適切に設定して充電を行う必要がある。
【００２９】
次に、上述のように構成された電気自動車１０のバッテリ１５の充電制御方法についてフローチャートを用いて説明する。
【００３０】
図４に示すように、ステップＳ１１では、ＥＣＵ１６の充電検出部４１からの指示によりバッテリ１５が充電中か否かを検出し、充電中である場合はステップＳ１２へ進み、充電中でない場合はそのまま処理を終了する。なお、バッテリ１５が充電中か否かは、例えば、電気自動車１０の充電コネクタ１７に外部電源が接続されているか否かを検出することで判断したり、電気自動車１０に設けられた充電開始スイッチ（不図示）がＯＮ状態になっているか否かで判断したりすればよい。
【００３１】
ステップＳ１２では、検出部４２において日付情報を取得し、ステップＳ１３へ進む。なお、日付情報は電気自動車１０の車載時計の日付情報を利用してもよいし、ＧＰＳユニット３０を利用して日付情報を自動取得したり、手入力により日付情報を取得したりしてもよい。
【００３２】
ステップＳ１３では、検出部４２からの指示により、ＧＰＳユニット３０を用いて電気自動車１０の所在地（位置情報）を取得し、ステップＳ１４へ進む。なお、電気自動車１０の位置情報は、車両の最終位置情報を利用してもよいし、ＧＰＳを利用して自動取得したり、手入力により取得したりしてもよい。また、電気自動車１０の走行終了時間と最終位置情報の取得時間との間の時間差が大きい場合には、上記位置情報の取得手段を別の手段に切り替えるように構成してもよい。
【００３３】
ステップＳ１４では、ＥＣＵ１６の走行レンジ設定部４５の指示により電気自動車１０の走行レンジを設定する。その後、走行レンジ内に登録されている各地点の日最低気温情報を照合し、走行レンジ内における日最低気温情報を取得して、ステップＳ１５へ進む。なお、このステップＳ１４を実行せずにステップＳ１５へ進んでもよい。また、日最低気温情報を、外部通信手段を用いて取得したり、手入力により取得したりしてもよい。
【００３４】
ステップＳ１５では、バッテリ状態検出部４６からの指示により、バッテリ１５の劣化状態を検出して、ステップＳ１６へ進む。
【００３５】
ステップＳ１６では、ＥＣＵ１６の容量設定部４３からの指示により、バッテリ１５の下限容量ＳＯＣを設定し、ステップＳ１７へ進む。なお、下限容量ＳＯＣは、例えば、記憶部４４に記憶された日付マップおよび温度−下限容量ＳＯＣマップから設定すればよい。日付マップには、電気自動車１０の所在地における日付に対応した最高気温および最低気温が記憶されている。そして、日付マップから最低気温を抽出し、図５に示す温度−下限容量ＳＯＣマップを用いて、下限容量ＳＯＣを設定する。また、ステップＳ１５で検出されたバッテリ１５の劣化状態に応じて、日付マップを切り替えたり、下限容量ＳＯＣの値を予め設定された補正式によって補正したりしてもよい。
【００３６】
ステップＳ１７では、ＥＣＵ１６の容量設定部４３からの指示により、バッテリ１５の上限容量ＳＯＣを設定し、ステップＳ１８へ進む。なお、上限容量ＳＯＣは、例えば、上記ステップＳ１６と略同一の方法で、記憶部４４に記憶された日付マップおよび温度−上限容量ＳＯＣマップから設定すればよい。あるいは、図６に示す下限容量ＳＯＣ−上限容量ＳＯＣマップを用いてもよい。下限容量ＳＯＣ−上限容量ＳＯＣマップを用いる場合には、ステップＳ１６で設定された下限容量ＳＯＣの値に対応した上限容量ＳＯＣを設定すればよい。また、ステップＳ１５で検出されたバッテリ１５の劣化状態に応じて、日付マップを切り替えたり、上限容量ＳＯＣの値を補正式によって補正したりしてもよい。なお、実使用領域の幅が略一定となるように、上限容量ＳＯＣおよび下限容量ＳＯＣが設定されるように構成されている。
【００３７】
ステップＳ１８では、バッテリ１５の充電が完了したか否かを判定し、バッテリ１５の充電が完了していない場合はステップＳ１８を繰り返し、充電が完了した場合はそのまま処理を終了する。
【００３８】
ここで、下限容量ＳＯＣおよび上限容量ＳＯＣの設定方法について具体的に説明する。
まず、第１例について説明する。図７はあるＡ地点での１９８９年〜２００９年までの月別の日最低気温を示すグラフである。電気自動車１０には複数の地点についての日最低気温情報が記憶されている。上述のフローチャートにおいて、電気自動車１０の所在地がＡ地点に該当すると判断された場合に、図７に示すＡ地点の最低気温情報を参照するように構成されている。そして、充電する際の日付情報から日最低気温を抽出し、この日最低気温をバッテリ最低温度予測値とする。
【００３９】
図８は上限容量ＳＯＣの設定結果を示す表である。バッテリ最低温度予測値を１０℃刻みに分類し、分類された日最低温度における最低温度、例えば、日最低温度が−２０℃〜−１０℃の場合は−２０℃、に対応する下限容量ＳＯＣを図５から２３％に設定する。下限容量ＳＯＣが２３％に設定されたら、図６を用いて上限容量ＳＯＣを９２％に設定する。同様に、他の分類についても下限容量ＳＯＣおよび上限容量ＳＯＣを設定する。
【００４０】
次に、第２例について説明する。図９は電気自動車１０の現在値と走行レンジおよびＢ地点とＣ地点の位置関係を示す図である。上述と同様に、電気自動車１０には複数の地点についての日最低気温情報が記憶されている。図１０はＢ地点およびＣ地点での１９８９年〜２００９年までの月別の日最低気温を示すグラフである。なお、走行レンジは、ＥＣＵ１６の走行レンジ設定部４５によって設定され、電気自動車１０が満充電状態で走行できる距離（範囲）を示すものである。
【００４１】
この走行レンジを考慮しない場合は、位置情報から最も近接した地点（例えば、Ｂ地点）の日最低気温情報を抽出するか、もしくは、近接する複数の地点（例えば、Ｂ地点およびＣ地点）の日最低気温情報を抽出し、その平均温度を算出するなどして、バッテリ最低温度予測値を設定する。
【００４２】
走行レンジを考慮する場合は、走行レンジ内に含まれる全ての地点から最も低温となる日最低気温情報を抽出するか、もしくは、カーナビゲーションシステムのインターフェースを利用してユーザ（運転者）が日最低気温情報を抽出する地点を選択し、その地点の最低気温情報を抽出するなどして、バッテリ最低温度予測値を設定する。
【００４３】
図１１は上限容量ＳＯＣの設定結果を示す表である。バッテリ最低温度予測値を１０℃刻みに分類し、分類された日最低温度における最低温度、例えば、日最低温度が−２０℃〜−１０℃の場合は−２０℃、に対応する下限容量ＳＯＣを図５から２３％に設定する。下限容量ＳＯＣが２３％に設定されたら、図６を用いて上限容量ＳＯＣを９２％に設定する。同様に、他の分類についても下限容量ＳＯＣおよび上限容量ＳＯＣを設定する。
【００４４】
本実施形態によれば、バッテリ１５は、どのような環境下においても所定の実使用領域を確保することができる。したがって、バッテリ１５を効率的に利用することができるとともに、バッテリ１５の寿命を向上することができる。
【００４５】
また、電気自動車１０の所在地に対応した上限容量ＳＯＣおよび下限容量ＳＯＣが記憶された所在地マップや、日付に対応した上限容量ＳＯＣおよび下限容量ＳＯＣが記憶された日付マップを記憶するように構成したため、バッテリ１５の上限容量ＳＯＣおよび下限容量ＳＯＣを予め記憶されたマップから抽出するだけでよい。したがって、上限容量ＳＯＣおよび下限容量ＳＯＣの設定処理を迅速に行うことができる。なお、記憶するマップとしては、季節に対応した上限容量ＳＯＣおよび下限容量ＳＯＣが記憶された季節マップであってもよい。
【００４６】
さらに、電気自動車１０の所在地およびバッテリ１５の容量から電気自動車１０の走行レンジを設定するように構成したため、低温環境下で電気自動車１０を停止させると、時間の経過とともにバッテリ１５の温度が最低気温に漸近するため、走行レンジ内における最低気温情報を利用することにより、気象条件が変動しても効率的にバッテリ１５に充電することができる。
【００４７】
そして、バッテリ１５の劣化状態を検出するバッテリ状態検出部を備えたため、バッテリ１５の上限容量ＳＯＣおよび下限容量ＳＯＣをより適切に設定することができるため、バッテリ１５をより効率的に利用することができるとともに、バッテリ１５の寿命を向上することができる。
【００４８】
なお、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や形状などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００４９】
例えば、本実施形態では、フローチャートのステップＳ１５においてバッテリ１５の劣化情報を取得して、ステップＳ１６，Ｓ１７において下限容量ＳＯＣおよび上限容量ＳＯＣの値を補正してもよいと説明したが、この補正処理は例えば、バッテリ１５の使用期間が一定期間を経過するまでは処理を行わないように設定してもよい。なお、バッテリ１５の劣化状態は出力値や電流値を検出することによって判定すればよい。
【００５０】
また、本実施形態では、記憶部に所在地マップ、季節マップおよび日付マップを記憶するように構成した場合の説明をしたが、いずれか一つまたは二つだけ記憶するように構成してもよい。
【００５１】
また、本実施形態では、ＧＰＳユニット３０を用いて車両の所在地や日付情報などを取得できるように構成したが、車両にネットワーク機器を搭載してインターネットなどを利用して各種情報を取得できるようにしてもよい。
【００５２】
また、本実施形態において、各種マップなどをＥＣＵ１６の記憶部４４に記憶した場合の説明をしたが、これに限らず、各種マップをＧＰＳユニット３０やインターネットなどの外部通信手段を介して最新データを取得するように構成してもよい。
【００５３】
また、本実施形態では、電動車両として電気自動車（四輪車）を用いて説明したが、電動二輪車や電動カートなどにも採用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０…電気自動車（車両）  １５…バッテリ  １６…ＥＣＵ  ３０…ＧＰＳユニット（外部通信手段）  ４１…充電検出部  ４２…検出部  ４３…容量設定部  ４４…記憶部  ４５…走行レンジ設定部  ４６…バッテリ状態検出部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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