(57)【要約】  電力消費制御装置は、プラグイン方式の電動車両の電動機に電力を供給する蓄電池と、通電して生じた熱によって蓄電池を加温する発熱部と、外部電源から供給された電力を変換する電力変換部と、蓄電池の温度及び残容量に応じた有効容量に基づいて、発熱部が外部電源からの電力供給による通電によって発熱して蓄電池を目標温度まで昇温した際の有効容量の変化を推測する推測部と、推測部が推測した有効容量の変化に応じて、電力変換部が変換した電力の使用用途を制御する制御部とを備える。
2017056162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラグイン方式の電動車両の駆動源である電動機に電力を供給する蓄電池と、
通電して生じた熱によって前記蓄電池を加温する発熱部と、
外部電源から供給された電力を変換して、前記蓄電池の充電及び前記発熱部への通電の少なくともいずれか一方を行う電力変換部と、
前記蓄電池の温度及び前記蓄電池の残容量に応じた前記蓄電池の有効容量に基づいて、前記発熱部が前記外部電源からの電力供給による通電によって発熱して前記蓄電池を目標温度まで昇温した際の前記有効容量の変化を推測する有効容量推測部と、
前記有効容量推測部が推測した前記有効容量の変化に応じて、前記電力変換部が変換した電力の使用用途を制御する第１制御部と、
を備える、電力消費制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力消費制御装置であって、
前記有効容量推測部が推測する前記有効容量の変化は、前記発熱部による加温前の前記蓄電池の温度及び残容量に応じた有効容量から、前記目標温度及び前記蓄電池の残容量に応じた有効容量への変化であり、
前記第１制御部は、前記有効容量の変化が所定量以上の増加を示す場合、前記蓄電池の温度が前記目標温度に到達するまで前記外部電源から前記発熱部への通電を行う、電力消費制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力消費制御装置であって、
前記第１制御部は、前記蓄電池の温度が下限温度未満であり、前記有効容量の変化が前記所定量未満の増加を示す場合、前記蓄電池の温度が前記下限温度に到達するまで前記外部電源から前記発熱部への通電を行い、前記蓄電池の温度が前記下限温度に到達した後は、前記外部電源から得られた電力によって前記蓄電池を充電する、電力消費制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の電力消費制御装置であって、
前記蓄電池の充電を指定時刻に開始するよう前記電力変換部を制御する充電制御部と、
前記指定時刻前に前記蓄電池の温度が下限温度未満である場合、前記蓄電池の温度が前記指定時刻までに前記下限温度に到達するよう前記外部電源から前記発熱部への通電を行い、前記指定時刻以降は、前記発熱部への通電を行うと同時に前記外部電源からの電力による前記蓄電池の充電を行う第２制御部と、
を備える、電力消費制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力消費制御装置であって、
前記第２制御部は、前記指定時刻以降の前記蓄電池の残容量が所定値を超えると、前記外部電源から得られた電力によって前記発熱部への通電は行わず前記蓄電池を充電する、電力消費制御装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の電力消費制御装置であって、
前記電動車両の周囲温度を測定する温度測定部と、
前記蓄電池の温度が目標温度よりも低く、かつ、前記周囲温度が前記目標温度よりも高い場合、前記蓄電池の温度が前記目標温度よりも低い所定温度に到達するまで前記外部電源から前記発熱部への通電を行う第３制御部と、
を備える、電力消費制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の電力消費制御装置であって、
前記蓄電池の内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、
前記発熱部によって加温される前記蓄電池の目標温度を前記内部抵抗が大きいほど低い温度に補正する第４制御部と、
を備える、電力消費制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電力消費制御装置であって、
前記第４制御部による前記目標温度の補正量は、前記発熱部による加温前の前記蓄電池の残容量が低いほど大きい、電力消費制御装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の電力消費制御装置であって、
前記電力変換部には前記外部電源が接続された状態である、電力消費制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラグイン方式の電動車両における電力消費制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電動車両の蓄電池を充電する際、蓄電池の温度に応じて、電動車両に備えられる蓄熱材からの伝熱により蓄電池を加温する電動車両充電システムが記載されている。当該システムによれば、電動車両に備えられる蓄熱材を利用して蓄電池を加熱することができ、充電時に加熱用の電力を充電電力の一部を割いて確保する必要がない。蓄電池が低温である場合に、充電による蓄電池の性能低下を防止するために蓄電池を加熱することが必要になるが、この時の熱源を電動車両が備える蓄熱材から供給することで、家庭から供給される供給電力を効率的に蓄電池の充電に充てることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２０１２−２０９２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の電動車両充電システムは、主に家庭から電力供給を受けるいわゆるプラグイン方式の電動車両が蓄電池の他に蓄熱材を備え、蓄電池への充電に先立ち蓄熱材からの伝熱により蓄電池を予備加熱する。当該予備加熱は、蓄電池が低温の状態で充電を行うと、蓄電池の性能低下が生じるために行われる。【０００５】
しかし、蓄電池が放電する際にも、蓄電池が低温の状態であると、充電時と同様に、蓄電池の性能低下が生じる。例えば、図１４に示すように、蓄電池の残容量（ＳＯＣ：State of Charge）が高くても、氷点下の温度以下であると、当該蓄電池の有効容量が低下する。このため、蓄電池の周囲温度が低い場合、放電が行われるまでには当該蓄電池を加温しておくことが望ましい。【０００６】
プラグイン方式の電動車両が駐車されている状態で蓄電池を加温する際、当該電動車両がプラグイン状態であれば外部電源からの電力が主に用いられ、非プラグイン状態であれば電動車両が備える蓄電池の電力が用いられる。このように、電動車両が駐車されている状態において蓄電池を加温するために用いられるエネルギーは電力であり、電動車両がプラグイン状態であろうと非プラグイン状態であろうと、蓄電池を加温するためには電力が消費される。【０００７】
本発明の目的は、蓄電池の加温に要する電力を蓄電池の性能向上のため有効に消費可能な電力消費制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
プラグイン方式の電動車両の駆動源である電動機に電力を供給する蓄電池（例えば、後述の実施形態での蓄電池１０３）と、
通電して生じた熱によって前記蓄電池を加温する発熱部（例えば、後述の実施形態でのヒータ１１５）と、
外部電源から供給された電力を変換して、前記蓄電池の充電及び前記発熱部への通電の少なくともいずれか一方を行う電力変換部（例えば、後述の実施形態での充電器１１３）と、
前記蓄電池の温度及び前記蓄電池の残容量に応じた前記蓄電池の有効容量に基づいて、前記発熱部が前記外部電源からの電力供給による通電によって発熱して前記蓄電池を目標温度まで昇温した際の前記有効容量の変化を推測する有効容量推測部（例えば、後述の実施形態での有効容量変化推測部１６５）と、
前記有効容量推測部が推測した前記有効容量の変化に応じて、前記電力変換部が変換した電力の使用用途を制御する第１制御部（例えば、後述の実施形態での通電制御部１６７）と、
を備える、電力消費制御装置である。【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記有効容量推測部が推測する前記有効容量の変化は、前記発熱部による加温前の前記蓄電池の温度及び残容量に応じた有効容量から、前記目標温度及び前記蓄電池の残容量に応じた有効容量への変化であり、
前記第１制御部は、前記有効容量の変化が所定量以上の増加を示す場合、前記蓄電池の温度が前記目標温度に到達するまで前記外部電源から前記発熱部への通電を行う。【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、
前記第１制御部は、前記蓄電池の温度が下限温度未満であり、前記有効容量の変化が前記所定量未満の増加を示す場合、前記蓄電池の温度が前記下限温度に到達するまで前記外部電源から前記発熱部への通電を行い、前記蓄電池の温度が前記下限温度に到達した後は、前記外部電源から得られた電力によって前記蓄電池を充電する。【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、
前記蓄電池の充電を指定時刻に開始するよう前記電力変換部を制御する充電制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１２１）と、
前記指定時刻前に前記蓄電池の温度が下限温度未満である場合、前記蓄電池の温度が前記指定時刻までに前記下限温度に到達するよう前記外部電源から前記発熱部への通電を行い、前記指定時刻以降は、前記発熱部への通電を行うと同時に前記外部電源からの電力による前記蓄電池の充電を行う第２制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１２１）と、
を備える。【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記第２制御部は、前記指定時刻以降の前記蓄電池の残容量が所定値を超えると、前記外部電源から得られた電力によって前記発熱部への通電は行わず前記蓄電池を充電する。【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、
前記電動車両の周囲温度を測定する温度測定部と、
前記蓄電池の温度が目標温度よりも低く、かつ、前記周囲温度が前記目標温度よりも高い場合、前記蓄電池の温度が前記目標温度よりも低い所定温度に到達するまで前記外部電源から前記発熱部への通電を行う第３制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１２１）と、
を備える。【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、
前記蓄電池の内部抵抗を算出する内部抵抗算出部（例えば、後述の実施形態での内部抵抗算出部１５５）と、
前記発熱部によって加温される前記蓄電池の目標温度を前記内部抵抗が大きいほど低い温度に補正する第４制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１２１）と、
を備える。【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、
前記第４制御部による前記目標温度の補正量は、前記発熱部による加温前の前記蓄電池の残容量が低いほど大きい。【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の発明において、
前記電力変換部には前記外部電源が接続された状態である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、蓄電池を目標温度まで加温することによって有効容量が良い方向に変化すれば電力変換部が変換した電力を発熱部への通電のために使用し、当該有効容量が良い方向に変化しなければ電力変換部が変換した電力を蓄電池の充電のために使用するといった制御を行うことによって、蓄電池の加温による有効容量の向上が見込める場合に限って外部電源からの電力が発熱部で消費されるため、外部電源からの電力を非効率的な加温のために消費することなく、蓄電池の性能向上のため有効に消費することができる。【００１８】
請求項２の発明によれば、蓄電池を目標温度まで加温することによって有効容量の変化が所定量以上増加する見込みであれば発熱部への通電を行うため、蓄電池の加温による有効容量の向上が見込める場合に限って外部電源からの電力を発熱部で有効に消費することができる。【００１９】
請求項３の発明によれば、蓄電池の温度が下限温度未満であるとき、蓄電池を目標温度まで加温することによって有効容量の変化が所定量以上増加しない見込みであっても、蓄電池の温度が下限温度に昇温するまでは発熱部で外部電源からの電力が消費され、下限温度に到達した後は蓄電池を充電するために外部電源からの電力が消費される。このように、蓄電池の温度は下限温度に昇温されるため、外部電源からの電力を蓄電池の有効容量の向上のために利用することができる。【００２０】
請求項４の発明によれば、指定時刻前の蓄電池の温度が下限温度未満であると、蓄電池は指定時刻までに下限温度に昇温され、指定時刻以降に蓄電池を充電する際には発熱部による蓄電池の加温も行われるが、蓄電池を充電する際に電力変換部が行う電力変換に伴って発生する熱によっても蓄電池が加温されるため、蓄電池を加温するための電力を低減できる。また、蓄電池を充電可能な温度の下限値に下限温度を設定することによって、指定時刻までの蓄電池の加温に要する電力を低減できる。【００２１】
請求項５の発明によれば、蓄電池の残容量が所定値を超えると加温による蓄電池の性能向上よりも残容量の増加による性能向上の方が効率が良いため、蓄電池の残容量が所定値以上となった以降は発熱部の通電は行わず充電のみを行うことによって、蓄電池の加温に要する電力を低減できる。【００２２】
請求項６の発明によれば、電動車両の周囲温度が蓄電池の目標温度よりも高い場合は、蓄電池を目標温度まで加温しなくても自然と目標温度に到達する可能性が高いため、目標温度よりも低い所定温度まで蓄電池を加温すれば十分である。この場合、蓄電池を目標温度まで加温する場合と比べて、蓄電池の加温に要する電力を低減できる。【００２３】
請求項７の発明によれば、蓄電池が劣化して内部抵抗が上がると充電時の発熱量は大きくなる。このため、内部抵抗の大きな蓄電池を加温した後に充電を行う場合において、目標温度を低い温度に補正しても充電時には所望の温度まで上昇する可能性が高いため、蓄電池の加温目標温度は内部抵抗が大きいほど低くて十分である。この場合、目標温度を補正しない場合と比較して、蓄電池の加温に要する電力を低減できる。【００２４】
請求項８の発明によれば、蓄電池の発熱量は充電時間に従い増加する。蓄電池の残容量が低いほど長い充電時間を要するため、蓄電池の加温目標温度は残容量が低いほど低くて十分である。この場合、加温目標温度を補正しない場合と比較して、蓄電池の加温に要する電力を低減できる。【００２５】
請求項９の発明によれば、電力変換部が変換した外部電源からの電力を非効率的な加温のために消費することなく、蓄電池の性能向上のため有効に消費することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施形態の電力消費制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の実施例１におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図３】蓄電池の温度及びＳＯＣに応じた有効容量を示すグラフである。
【図４】第１の実施形態の実施例２における蓄電池の加温及び充電に係る制御を示す図である。
【図５】第１の実施形態の実施例３における蓄電池の加温制御を示す図である。
【図６】第１の実施形態の実施例４におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図７】蓄電池の劣化前後における充電時の自己発熱による上昇温度の相違を示すグラフである。
【図８】蓄電池の充電開始時のＳＯＣに応じた蓄電池の劣化前後における目標温度の補正量の相違を示すグラフである。
【図９】第２の実施形態の加温制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】第２実施形態の実施例１におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図１１】蓄電池の温度及びＳＯＣに応じた有効容量を示すグラフである。
【図１２】第２の実施形態の実施例２におけるヒータを用いた蓄電池の加温に係る制御を示す図である。
【図１３】蓄電池の温度及びＳＯＣに応じた出力を示すグラフである。
【図１４】蓄電池の温度及びＳＯＣに応じた有効容量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の電力消費制御装置は、蓄電池から供給された電力によって駆動する電動機が駆動源として設けられたＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）やＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）等といったプラグイン方式の電動車両に搭載されている。図１は、第１の実施形態の電力消費制御装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、第１の実施形態の電力消費制御装置は、電動機１０１と、蓄電池１０３と、ＰＣＵ（Power Control Unit）１０５と、電流センサ１０７と、電圧センサ１０９と、温度センサ１１１と、充電器１１３と、ヒータ１１５と、スイッチ部１１７，１１９と、ＥＣＵ（Electric Control Unit）１２１とを備える。
【００２９】
電動機１０１は、電動車両が走行するための動力を発生する駆動源である。
【００３０】
蓄電池１０３は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等といった複数の蓄電セルを有し、電動機１０１に高電圧の電力を供給する。なお、２次電池である蓄電池１０３を利用するにあたっては、蓄電池１０３の残容量（ＳＯＣ：State of Charge）を常に監視し、過充電や過放電の防止制御を行う必要がある。蓄電池１０３は、こういった制御が行われた上で、蓄電池１０３を使用可能なＳＯＣの範囲（０％〜１００％）内で充放電が繰り返される。蓄電池１０３のＳＯＣは、蓄電池１０３の充放電電流の積算値及び／又は蓄電池１０３の開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）に基づいて導出される。
【００３１】
ＰＣＵ１０５は、蓄電池１０３が出力する直流の電力を交流に変換する。なお、ＰＣＵ１０５は、蓄電池１０３の直流出力電圧を直流のまま降圧又は昇圧した後に交流に変換しても良い。
【００３２】
電流センサ１０７は、蓄電池１０３の充放電電流を検出する。電流センサ１０７が検出した電流値を示す信号はＥＣＵ１２１に送られる。電圧センサ１０９は、蓄電池１０３の端子電圧（閉路電圧（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）ともいう。）を検出する。電圧センサ１０９が検出した電圧値を示す信号はＥＣＵ１２１に送られる。温度センサ１１１は、蓄電池１０３の温度を検出する。温度センサ１１１が検出した蓄電池１０３の温度を示す信号はＥＣＵ１２１に送られる。
【００３３】
充電器１１３は、図示しない外部電源にプラグ１２３が接続された状態で、外部電源から供給された交流の電力を直流に変換する。充電器１１３によって変換された直流の電力は、蓄電池１０３及びヒータ１１５の少なくともいずれか一方に供給される。
【００３４】
ヒータ１１５は、蓄電池１０３からの電流又は図示しない外部電源から充電器１１３を介して得られる電流が通電することで発熱し、当該熱によって蓄電池１０３を加温する。
【００３５】
スイッチ部１１７は、充電器１１３から蓄電池１０３までの電流経路を開閉する。また、スイッチ部１１９は、蓄電池１０３又は充電器１１３からヒータ１１５までの電流経路を開閉する。スイッチ部１１７，１１９は、ＥＣＵ１２１の制御によって開閉される。
【００３６】
ＥＣＵ１２１は、電動車両が駐車されている状態のときに、ヒータ１１５を用いた蓄電池１０３の加温に係る制御等を行う。なお、本実施形態では、プラグ１２３が外部電源に接続されている状態のとき当該制御を行う。
【００３７】
（実施例１）
図２は、第１の実施形態の実施例１におけるＥＣＵ１２１の内部構成を示すブロック図である。図２に示すように、ＥＣＵ１２１は、電流／電圧取得部１５１と、微分演算部１５３と、内部抵抗算出部１５５と、開放電圧算出部１５７と、ＳＯＣ導出部１５９と、温度取得部１６１と、有効容量導出部１６３と、有効容量変化推測部１６５と、通電制御部１６７とを有する。
【００３８】
電流／電圧取得部１５１は、電流センサ１０７が検出した充放電電流Ｉｂ及び電圧センサ１０９が検出した端子電圧Ｖｂを取得する。微分演算部１５３は、電流／電圧取得部１５１が取得した充放電電流Ｉｂ及び端子電圧Ｖｂをそれぞれ微分演算する。内部抵抗算出部１５５は、微分演算部１５３が算出した充放電電流Ｉｂの微分値ΔＩｂ及び端子電圧Ｖｂの微分値ΔＶｂに基づいて、以下の式（１）より蓄電池１０３の内部抵抗Ｒｎを算出する。
Ｒｎ＝ΔＶｂ／ΔＩｂ  …（１）
【００３９】
開放電圧算出部１５７は、内部抵抗算出部１５５が算出した内部抵抗Ｒｎ、並びに、電流／電圧取得部１５１が取得した充放電電流Ｉｂ及び端子電圧Ｖｂに基づいて、以下の式（２）より蓄電池１０３の開放電圧ＯＣＶを算出する。
ＯＣＶ＝Ｖｂ＋Ｉｂ×Ｒｎ  …（２）
【００４０】
ＳＯＣ導出部１５９は、開放電圧算出部１５７が算出した開放電圧ＯＣＶから、マップを用いて、蓄電池１０３のＳＯＣを導出する。温度取得部１６１は、温度センサ１１１が検出した蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔを取得する。有効容量導出部１６３は、ＳＯＣ導出部１５９が導出した蓄電池１０３のＳＯＣ及び温度取得部１６１が取得した蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔに応じた、蓄電池１０３の現状の有効容量Ｗｃｕｒを導出する。なお、当該有効容量Ｗｃｕｒの導出には、図３に示す蓄電池１０３の温度及びＳＯＣに応じた有効容量を示すグラフ等に基づくマップが用いられる。
【００４１】
有効容量変化推測部１６５は、ヒータ１１５が外部電源からの電力供給による通電によって発熱して蓄電池１０３を目標温度まで昇温した際の蓄電池１０３の有効容量Ｗｅｓｔを推測する。なお、当該有効容量Ｗｅｓｔの推測にも、図３に示す蓄電池１０３の温度及びＳＯＣに応じた有効容量を示すグラフ等に基づくマップが用いられ、蓄電池１０３の温度には目標温度、蓄電池１０３のＳＯＣにはＳＯＣ導出部１５９が導出したＳＯＣが用いられる。
【００４２】
通電制御部１６７は、有効容量導出部１６３が導出した蓄電池１０３の現状の有効容量Ｗｃｕｒから、有効容量変化推測部１６５が推測した蓄電池１０３の有効容量Ｗｅｓｔへの変化（＝有効容量Ｗｅｓｔ−有効容量Ｗｃｕｒ）が所定量以上の増加を示す場合、充電器１１３を介した外部電源からの電力供給によってヒータ１１５を通電するため、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが目標温度に到達するまでスイッチ部１１９を閉制御し、スイッチ部１１７を開制御する。一方、有効容量の変化が所定量未満の増加を示す場合、通電制御部１６７はスイッチ部１１７，１１９の開閉状態を変えない。
【００４３】
外部電源にプラグ１２３が接続された状態で電動車両が駐車されているときの、本実施例のＥＣＵ１２１によるヒータ１１５を用いた蓄電池１０３の加温制御によれば、図３に「Ａ」で示す温度及びＳＯＣの状態の蓄電池１０３を目標温度Ｔｔａｒまで昇温すると有効容量の変化ΔＷａは所定量以上の増加が見込まれるため、通電制御部１６７はスイッチ部１１９を閉制御、スイッチ部１１７を開制御して、外部電源からの電力供給によるヒータ１１５の通電を行う。一方、図３に「Ｂ」で示す温度及びＳＯＣの状態の蓄電池１０３を目標温度Ｔｔａｒまで昇温すると有効容量の変化ΔＷｂは所定量以上の増加が見込まれない場合、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｌｏｗ未満であれば、通電制御部１６７は、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｌｏｗに到達するまでスイッチ部１１９を閉制御、スイッチ部１１７を開制御して、外部電源からの電力供給によるヒータ１１５の通電を行い、蓄電池１０３の温度Ｂａｔが下限温度Ｔｌｏｗに到達した後は、スイッチ部１１９を開制御、スイッチ部１１７を閉制御して、外部電源からの電力供給による蓄電池１０３の充電を行う。なお、下限温度Ｔｌｏｗは、蓄電池１０３の充電によって蓄電池１０３の有効容量の増加がある程度見込まれる最も低い温度である。
【００４４】
以上説明したように、本実施例によれば、蓄電池１０３を目標温度Ｔｔａｒまで加温することによって有効容量の変化が所定量以上増加する見込みであれば外部電源からの電力がヒータ１１５の通電のために使用され、当該有効容量の変化が所定量以上増加しない見込みであれば外部電源からの電力が蓄電池１０３の充電のために使用される。このように、蓄電池１０３の加温による有効容量の向上が見込める場合に限って外部電源からの電力がヒータ１１５で消費されるため、外部電源からの電力を非効率的な加温のために消費することなく、蓄電池１０３の性能向上のため有効に消費することができる。但し、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｌｏｗ未満であるとき、蓄電池１０３を目標温度Ｔｔａｒまで加温することによって有効容量の変化が所定量以上増加しない見込みであっても、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｌｏｗに昇温するまでは外部電源からの電力によってヒータ１１５を作動し、下限温度Ｔｌｏｗに到達した後は外部電源からの電力は蓄電池１０３の充電のために使用される。このように、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔは下限温度Ｔｌｏｗ以上に昇温されるため、外部電源からの電力を蓄電池の有効容量の向上のために利用することができる。
【００４５】
（実施例２）
図４は、第１の実施形態の実施例２における蓄電池１０３の加温及び充電に係る制御を示す図である。図４に示す例では、蓄電池１０３の充電の開始時刻が予めＥＣＵ１２１に設定されており、ＥＣＵ１２１は、当該設定された時刻に外部電源からの電力供給によって蓄電池１０３を開始するよう充電器１１３を制御する。本実施例では、充電開始時刻前の蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが図４に「Ａ」で示す下限温度Ｔｌｏｗ未満の場合、ＥＣＵ１２１は、スイッチ部１１９を閉制御、スイッチ部１１７を開制御して、外部電源からの電力供給によるヒータ１１５の通電を行う。なお、下限温度Ｔｌｏｗは、蓄電池１０３のＳＯＣが低い状態で高圧での充電が可能な最も低い温度である。ヒータ１１５からの加温によって蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｌｏｗまで昇温して図４に「Ｂ」で示す状態になると、ＥＣＵ１２１は、この状態を保つ。
【００４６】
充電開始時刻になると、ＥＣＵ１２１は、スイッチ部１１９を閉制御、スイッチ部１１７も閉制御して、外部電源からの電力供給によるヒータ１１５の通電を行うと同時に蓄電池１０３の充電を行う。このとき、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔは下限温度Ｔｌｏｗまで昇温されているため、蓄電池１０３は高圧で充電される。その後、蓄電池１０３のＳＯＣが所定値を超えると、ＥＣＵ１２１は、スイッチ部１１９を開制御してヒータ１１５の通電を停止した上で、蓄電池１０３の充電を継続する。
【００４７】
以上説明したように、本実施例によれば、充電開始時刻前の蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｌｏｗ未満であると、蓄電池１０３は充電開始時刻までに下限温度Ｔｌｏｗ以上に昇温され、充電開始時刻以降に蓄電池１０３を充電する際にはヒータ１１５による蓄電池１０３の加温も行われるが、蓄電池１０３を充電する際に充電器１１３が行う電力変換に伴って発生する熱によっても蓄電池１０３が加温されるため、蓄電池１０３を加温するための電力を低減できる。また、蓄電池１０３を高圧で充電可能な温度の下限値に下限温度Ｔｌｏｗを設定することによって、充電開始時刻までの蓄電池１０３の加温に要する電力を低減できる。また、蓄電池１０３のＳＯＣが所定値を超えると加温による蓄電池１０３の性能向上よりもＳＯＣの増加による性能向上の方が効率が良いため、蓄電池１０３のＳＯＣが所定値を超えた以降はヒータ１１５の通電は行わず充電のみを行うことによって、蓄電池１０３の加温に要する電力を低減できる。
【００４８】
（実施例３）
図５は、第１の実施形態の実施例３における蓄電池１０３の加温制御を示す図である。図５に示す例は、電動車両が真冬に走行を行った後、常温のガレージに到着し、外部電源にプラグ１２３が接続された状態で当該ガレージに駐車された状態が継続する場合を想定している。なお、電動車両は、電動車両の周囲温度を測定する温度センサ（図示せず）を有する。
【００４９】
外部電源にプラグ１２３が接続されると、走行を超えたばかりの電動車両における蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔは低いため、ＥＣＵ１２１は、スイッチ部１１９を閉制御して、外部電源からの電力供給によるヒータ１１５の通電を行う。このときの電動車両の周囲温度が蓄電池１０３の目標温度よりも高い場合、ＥＣＵ１２１は、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが目標温度よりも低い所定温度に到達するまで外部電源からヒータ１１５への通電を行う。
【００５０】
以上説明したように、本実施例によれば、電動車両の周囲温度が蓄電池１０３の目標温度よりも高い場合は、蓄電池１０３を目標温度まで加温しなくても自然と目標温度に到達する可能性が高いため、目標温度よりも低い所定温度まで蓄電池１０３を加温すれば十分である。この場合、蓄電池１０３を目標温度まで加温する場合と比べて、蓄電池１０３の加温に要する電力を低減できる。
【００５１】
（実施例４）
図６は、第１の実施形態の実施例４におけるＥＣＵ１２１の内部構成を示すブロック図である。図６に示すように、ＥＣＵ１２１は、電流／電圧取得部１５１と、微分演算部１５３と、内部抵抗算出部１５５と、開放電圧算出部１５７と、ＳＯＣ導出部１５９と、温度取得部１６１と、目標温度補正部１６９とを有する。
【００５２】
電流／電圧取得部１５１は、電流センサ１０７が検出した充放電電流Ｉｂ及び電圧センサ１０９が検出した端子電圧Ｖｂを取得する。微分演算部１５３は、電流／電圧取得部１５１が取得した充放電電流Ｉｂ及び端子電圧Ｖｂをそれぞれ微分演算する。内部抵抗算出部１５５は、微分演算部１５３が算出した充放電電流Ｉｂの微分値ΔＩｂ及び端子電圧Ｖｂの微分値ΔＶｂに基づいて、以下の式（３）より蓄電池１０３の内部抵抗Ｒｎを算出する。
Ｒｎ＝ΔＶｂ／ΔＩｂ  …（３）
【００５３】
開放電圧算出部１５７は、内部抵抗算出部１５５が算出した内部抵抗Ｒｎ、並びに、電流／電圧取得部１５１が取得した充放電電流Ｉｂ及び端子電圧Ｖｂに基づいて、以下の式（４）より蓄電池１０３の開放電圧ＯＣＶを算出する。
ＯＣＶ＝Ｖｂ＋Ｉｂ×Ｒｎ  …（４）
【００５４】
ＳＯＣ導出部１５９は、開放電圧算出部１５７が算出した開放電圧ＯＣＶから、マップを用いて、蓄電池１０３のＳＯＣを導出する。目標温度補正部１６９は、蓄電池１０３の内部抵抗ＲｎとＳＯＣとに基づいて、予め設定された蓄電池１０３の目標温度を補正する。
【００５５】
図７は、蓄電池１０３の劣化前後における充電時の自己発熱による上昇温度の相違を示すグラフである。また、図８は、蓄電池１０３の充電開始時のＳＯＣに応じた蓄電池１０３の劣化前後における目標温度の補正量の相違を示すグラフである。蓄電池１０３の内部抵抗は劣化程度に応じて変化し、劣化前の内部抵抗は低く、劣化が進むと内部抵抗が増加する。蓄電池１０３の充電時には、その充電時間が長いほど自己発熱によって蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔは上昇するが、劣化が進むと充電時の発熱量は大きくなるため、図７に示すように温度上昇の程度は大きくなる。
【００５６】
したがって、本実施例の目標温度補正部１６９は、図８に示すように、充電開始時のＳＯＣが所定値未満のため充電時間が所定時間以上要すると見込まれる場合に、蓄電池１０３の内部抵抗に応じた劣化程度が大きいほど、目標温度を低い温度に補正する。当該補正量は、充電開始時のＳＯＣが低いほど大きい。
【００５７】
以上説明したように、本実施例によれば、内部抵抗の大きな蓄電池１０３を加温した後に充電を行う場合において、目標温度を低い温度に補正しても充電時には所望の温度まで上昇する可能性が高いため、蓄電池１０３の目標温度は内部抵抗が大きいほど低くて十分である。この場合、目標温度を補正しない場合と比較して、蓄電池１０３の加温に要する電力を低減できる。また、蓄電池１０３のＳＯＣが低いほど長い充電時間を要するため、蓄電池１０３の目標温度はＳＯＣが低いほど低くて十分である。この場合、目標温度を補正しない場合と比較して、蓄電池１０３の加温に要する電力を低減できる。
【００５８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の加温制御装置は、蓄電池から供給された電力によって駆動する電動機が駆動源として設けられたＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）やＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）等といったプラグイン方式の電動車両に搭載されている。図９は、第２の実施形態の加温制御装置の構成を示すブロック図である。図９に示すように、第２の実施形態の加温制御装置は、電動機２０１と、蓄電池２０３と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０５と、電流センサ２０７と、電圧センサ２０９と、温度センサ２１１と、充電器２１３と、ヒータ２１５と、スイッチ部２１７，２１９と、ＥＣＵ（Electric Control Unit）２２１とを備える。
【００５９】
電動機２０１は、電動車両が走行するための動力を発生する駆動源である。
【００６０】
蓄電池２０３は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等といった複数の蓄電セルを有し、電動機２０１に高電圧の電力を供給する。なお、２次電池である蓄電池２０３を利用するにあたっては、蓄電池２０３の残容量（ＳＯＣ：State of Charge）を常に監視し、過充電や過放電の防止制御を行う必要がある。蓄電池２０３は、こういった制御が行われた上で、蓄電池２０３を使用可能なＳＯＣの範囲（０％〜１００％）内で充放電が繰り返される。蓄電池２０３のＳＯＣは、蓄電池２０３の充放電電流の積算値及び／又は蓄電池２０３の開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）に基づいて導出される。
【００６１】
ＰＣＵ２０５は、蓄電池２０３が出力する直流の電力を交流に変換する。なお、ＰＣＵ２０５は、蓄電池２０３の直流出力電圧を直流のまま降圧又は昇圧した後に交流に変換しても良い。
【００６２】
電流センサ２０７は、蓄電池２０３の充放電電流を検出する。電流センサ２０７が検出した電流値を示す信号はＥＣＵ２２１に送られる。電圧センサ２０９は、蓄電池２０３の端子電圧（閉路電圧（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）ともいう。）を検出する。電圧センサ２０９が検出した電圧値を示す信号はＥＣＵ２２１に送られる。温度センサ２１１は、蓄電池２０３の温度を検出する。温度センサ２１１が検出した蓄電池２０３の温度を示す信号はＥＣＵ２２１に送られる。
【００６３】
充電器２１３は、図示しない外部電源にプラグ２２３が接続された状態で、外部電源から供給された交流の電力を直流に変換する。充電器２１３によって変換された直流の電力は、蓄電池２０３及びヒータ２１５の少なくともいずれか一方に供給される。
【００６４】
ヒータ２１５は、蓄電池２０３からの電流又は図示しない外部電源から充電器２１３を介して得られる電流が通電することで発熱し、当該熱によって蓄電池２０３を加温する。
【００６５】
スイッチ部２１７は、充電器２１３から蓄電池２０３までの電流経路を開閉する。また、スイッチ部２１９は、蓄電池２０３又は充電器２１３からヒータ２１５までの電流経路を開閉する。スイッチ部２１７，２１９は、ＥＣＵ２２１の制御によって開閉される。
【００６６】
ＥＣＵ２２１は、電動車両が駐車されている状態のときに、ヒータ２１５を用いた蓄電池２０３の加温に係る制御等を行う。なお、本実施形態では、プラグ２２３が外部電源に接続されていない状態のとき当該制御を行う。
【００６７】
（実施例１）
図１０は、第２実施形態の実施例１におけるＥＣＵ２２１の内部構成を示すブロック図である。図１０に示すように、ＥＣＵ２２１は、電流／電圧取得部２５１と、微分演算部２５３と、内部抵抗算出部２５５と、開放電圧算出部２５７と、ＳＯＣ導出部２５９と、温度取得部２６１と、有効容量導出部２６３と、ＳＯＣ変化推測部２６５と、有効容量変化推測部２６７と、通電制御部２６９とを有する。
【００６８】
電流／電圧取得部２５１は、電流センサ２０７が検出した充放電電流Ｉｂ及び電圧センサ２０９が検出した端子電圧Ｖｂを取得する。微分演算部２５３は、電流／電圧取得部２５１が取得した充放電電流Ｉｂ及び端子電圧Ｖｂをそれぞれ微分演算する。内部抵抗算出部２５５は、微分演算部２５３が算出した充放電電流Ｉｂの微分値ΔＩｂ及び端子電圧Ｖｂの微分値ΔＶｂに基づいて、以下の式（５）より蓄電池２０３の内部抵抗Ｒｎを算出する。
Ｒｎ＝ΔＶｂ／ΔＩｂ  …（５）
【００６９】
開放電圧算出部２５７は、内部抵抗算出部２５５が算出した内部抵抗Ｒｎ、並びに、電流／電圧取得部２５１が取得した充放電電流Ｉｂ及び端子電圧Ｖｂに基づいて、以下の式（６）より蓄電池２０３の開放電圧ＯＣＶを算出する。
ＯＣＶ＝Ｖｂ＋Ｉｂ×Ｒｎ  …（６）
【００７０】
ＳＯＣ導出部２５９は、開放電圧算出部２５７が算出した開放電圧ＯＣＶから、マップを用いて、蓄電池２０３のＳＯＣを導出する。温度取得部２６１は、温度センサ２１１が検出した蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔを取得する。有効容量導出部２６３は、ＳＯＣ導出部２５９が導出した蓄電池２０３のＳＯＣ及び温度取得部２６１が取得した蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔに応じた、蓄電池２０３の現状の有効容量Ｗｃｕｒを導出する。なお、当該有効容量Ｗｃｕｒの導出には、図１１に示す蓄電池２０３の温度及びＳＯＣに応じた有効容量を示すグラフ等に基づくマップが用いられる。
【００７１】
ＳＯＣ変化推測部２６５は、蓄電池２０３を目標温度まで昇温するためにヒータ２１５が蓄電池２０３からの電力供給によって通電した際の蓄電池２０３のＳＯＣの変化を推測する。なお、当該ＳＯＣの変化は、ヒータ２１５によって消費される電力量に応じて推測される。
【００７２】
有効容量変化推測部２６７は、ヒータ２１５が蓄電池２０３からの電力供給による通電によって発熱して蓄電池２０３を目標温度まで昇温した際の蓄電池２０３の有効容量Ｗｅｓｔを推測する。なお、当該有効容量Ｗｅｓｔの推測にも、図１１に示す蓄電池２０３の温度及びＳＯＣに応じた有効容量を示すグラフ等に基づくマップが用いられ、蓄電池２０３の温度には目標温度、蓄電池２０３のＳＯＣにはＳＯＣ変化推測部２６５が推測した加温後のＳＯＣが用いられる。
【００７３】
通電制御部２６９は、有効容量導出部２６３が導出した蓄電池２０３の現状の有効容量Ｗｃｕｒから、有効容量変化推測部２６７が推測した蓄電池２０３の有効容量Ｗｅｓｔへの変化（＝有効容量Ｗｅｓｔ−有効容量Ｗｃｕｒ）が所定量以上の増加を示す場合、蓄電池２０３からの電力供給によってヒータ２１５を通電するため、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが目標温度に到達するまでスイッチ部２１７，２１９を閉制御する。一方、有効容量の変化が所定量未満の増加を示す場合、通電制御部２６９はスイッチ部２１７，２１９の開閉状態を変えない。
【００７４】
外部電源にプラグ２２３が接続されずに電動車両が駐車されているときの、本実施例のＥＣＵ２２１によるヒータ２１５を用いた蓄電池２０３の加温制御によれば、図１１に「Ａ」で示す温度及びＳＯＣの状態の蓄電池２０３を目標温度Ｔａまで昇温しても有効容量は変化しないため、通電制御部２６９はスイッチ部２１７，２１９の開閉状態を変えない。一方、図１１に「Ｂ」で示す温度及びＳＯＣの状態の蓄電池２０３を目標温度Ｔｂまで昇温すると有効容量の変化ΔＷは所定量以上の増加が見込まれるため、通電制御部２６９はスイッチ部２１７，２１９を閉制御して、蓄電池２０３からの電力供給によるヒータ２１５の通電を行う。
【００７５】
以上説明したように、本実施例によれば、蓄電池２０３の電力を消費してまでも蓄電池２０３を加温することによって蓄電池２０３の有効容量の変化が所定量以上増加する見込みである場合に限って蓄電池２０３からヒータ２１５への通電が行われるため、蓄電池２０３に蓄電された電力を蓄電池２０３の性能向上のため有効に消費することができる。
【００７６】
（実施例２）
図１２は、第２の実施形態の実施例２におけるヒータ２１５を用いた蓄電池２０３の加温に係る制御を示す図である。図１２に示す例は、電動車両が極寒の温度環境下で走行を行った後、外部電源にプラグ２２３が接続されずに同様の温度環境下に駐車された状態が継続する場合を想定している。走行を終えたばかりの電動車両における蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが例えば０℃であっても、外気温Ｔｏは０℃よりもさらに下回る極低温（例えば、−４０℃）であるため、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔは低下する。しかし、蓄電池２０３が外気温Ｔｏまで低下してしまうと蓄電池２０３の出力が著しく低下し電動車両が走行できない状態となってしまうため、外気温Ｔｏよりも高い絶対下限温度Ｔｌ（例えば、−３５℃）よりも高い温度に蓄電池２０３を保つ必要がある。
【００７７】
このため、図１２の「比較例」に示すように、温度センサ２１１が検出した蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが絶対下限温度Ｔｌまで低下すると、ＥＣＵ２２１はスイッチ部２１７，２１９を閉制御して、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが絶対下限温度Ｔｌよりも所定温度以上高くなるよう、蓄電池２０３からの電力供給によるヒータ２１５の通電を行う。その結果、駐車開始後しばらくの間、ヒータ２１５は作動しないが、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが絶対下限温度Ｔｌまで低下した後はヒータ２１５が定期的に作動される。
【００７８】
しかし、蓄電池２０３の出力は、図１３に示すように、同じＳＯＣであっても温度Ｔｂａｔが低下するに従って低下する。このため、本実施例のＥＣＵ２２１は、駐車開始から駐車の継続時間に応じて蓄電池２０３の下限温度Ｔｃを絶対下限温度Ｔｌまで段階的に下げて、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｃまで低下するたびに、蓄電池２０３からの電力供給によるヒータ２１５の通電を制御する。このとき、ＥＣＵ２２１はスイッチ部２１７，２１９を閉制御して、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｃよりも所定温度以上高くなるよう、蓄電池２０３からの電力供給によるヒータ２１５の通電を行うと共に、下限温度Ｔｃを一段階下げる。このように、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｃまで低下するたびに蓄電池２０３を昇温させることによって、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔは上下しながら時間をかけて低下していく。
【００７９】
以上説明したように、本実施例によれば、電動車両が極寒の温度環境下で駐車された状態が長時間続く場合であっても、蓄電池２０３の下限温度Ｔｃは段階的に下げられ、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔが下限温度Ｔｃまで低下するたびに蓄電池２０３を所定値昇温させることによって、蓄電池２０３の温度Ｔｂａｔは上下しながら時間をかけて低下していく。したがって、駐車開始後の蓄電池２０３の出力が向上した時間を長くできる。また、ヒータ２１５によって消費される電力量は、比較例と比べて本実施例の方が少ないため、蓄電池２０３を絶対下限温度Ｔｌ以上に保温するための消費電力量を低減することができる。
【００８０】
以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
【符号の説明】
【００８１】
１０１，２０１  電動機
１０３，２０３  蓄電池
１０５，２０５  ＰＣＵ
１０７，２０７  電流センサ
１０９，２０９  電圧センサ
１１１，２１１  温度センサ
１１３，２１３  充電器
１１５，２１５  ヒータ
１１７，１１９，２１７，２１９  スイッチ部
１２１，２２１  ＥＣＵ
１５１，２５１  電流／電圧取得部
１５３，２５３  微分演算部
１５５，２５５  内部抵抗算出部
１５７，２５７  開放電圧算出部
１５９，２５９  ＳＯＣ導出部
１６１，２６１  温度取得部
１６３，２６３  有効容量導出部
１６５，２６７  有効容量変化推測部
１６７，２６９  通電制御部
１６９  目標温度補正部
２６５  ＳＯＣ変化推測部
【図１】
2017056162.tif 000003
【図２】
2017056162.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017056162.tif 000006
【図５】
2017056162.tif 000007
【図６】
2017056162.tif 000008
【図７】
2017056162.tif 000009
【図８】
2017056162.tif 000010
【図９】
2017056162.tif 000011
【図１０】
2017056162.tif 000012
【図１１】
2017056162.tif 000013
【図１２】
2017056162.tif 000014
【図１３】
2017056162.tif 000015
【図１４】
2017056162.tif 000016
【国際調査報告】
2017056162.tif 000017
2017056162.tif 000018
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