(57)【要約】【課題】車載バッテリ制御装置に関し、車両の外部充放電時における利便性を向上させる。【解決手段】車両に搭載されたバッテリにおける外部充放電の状態をディスプレイに表示する車載バッテリ制御装置に関し、外部充放電が開始された時刻から現在までの残容量の変化量を計測する計測部２を設ける。また、残容量の変化量と車両の電費とに基づいて航続可能距離の増減量を算出する算出部４を設ける。さらに、外部充放電の実施中に、外部充放電が開始された時刻から現在までの経過時間と航続可能距離の増減量とを表示する表示部５を設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたバッテリにおける外部充放電の状態をディスプレイに表示する車載バッテリ制御装置であって
前記外部充放電が開始された時刻から現在までの残容量の変化量を計測する計測部と、
前記変化量と前記車両の電費とに基づいて航続可能距離の増減量を算出する算出部と、
前記外部充放電の実施中に前記時刻から現在までの経過時間と前記増減量とを表示する表示部と
を備えたことを特徴とする、車載バッテリ制御装置。
【請求項２】
前記表示部が、前記経過時間と前記残容量との関係をグラフで表示するとともに、前記増減量に相当する前記グラフ上の領域を表示する
ことを特徴とする、請求項１記載の車載バッテリ制御装置。
【請求項３】
現在から所定時間後までの残容量の予測変化量を予測する予測部を備え、
前記算出部が、前記予測変化量と前記電費とに基づいて航続可能距離の予測増減量を算出し、
前記表示部が、前記予測増減量を併せて表示する
ことを特徴とする、請求項１または２記載の車載バッテリ制御装置。
【請求項４】
前記増減量の絶対値が所定値に達した場合に前記外部充放電を停止させる停止部をさらに備える
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車載バッテリ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されたバッテリにおける外部充放電の状態をディスプレイに表示する車載バッテリ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両において、駆動用バッテリの外部充電状態をディスプレイに表示する外部充電システムが知られている。例えば、充電スタンドや家庭用電源などの充電設備による外部充電に際し、充電終了時刻を予測して表示する技術が存在する。また、充電量や電気料金の予測変化とその実績とを折れ線グラフで表示することも提案されている（特許文献１，２参照）。これらの技術により、外部充電の内容がわかりやすく車両ユーザーに提供されうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2012-182962号公報
【特許文献２】特開2012-139025号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の外部充電システムの制御は、バッテリを満充電状態まで充電することを前提とした制御である。一方、近年ではバッテリが満充電状態となる手前で外部充電を停止させるような使い方が増えつつある。理由としては、外出先での外部充電よりも深夜電力を利用した自宅での外部充電の方が安上がりであることや、商業施設に設置された外部充電器では連続使用時間が制限されていること（例えば一時間まで）などが挙げられる。また、プラグインハイブリッド自動車のように自己発電が可能な電動車両の場合には、バッテリを満充電状態まで充電する必要がないという事情もある。したがって、外部充電中にその外部充電を停止させるタイミングを検討するための情報を車両ユーザーに提供すれば、車両の利便性がより向上しうる。
【０００５】
また、近年の電動車両には、駆動用バッテリの電力を車外に給電する機能を持つものが存在する。例えば、家庭用コンセントと同様の給電口が設けられた給電ユニットを搭載し、災害時や野外キャンプなどで駆動用バッテリを非常用電源として活用できるようにした電動車両が知られている。このような外部放電中にも、外部放電を停止させるタイミングを検討するための情報を車両ユーザーに提供すれば、車両の利便性がより向上しうる。
【０００６】
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、車両の外部充放電時における利便性を向上させた車載バッテリ制御装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）開示の車載バッテリ制御装置は、車両に搭載されたバッテリにおける外部充放電の状態をディスプレイに表示する車載バッテリ制御装置である。本装置は、前記外部充放電が開始された時刻から現在までの残容量の変化量を計測する計測部を備える。また、前記変化量と前記車両の電費とに基づいて航続可能距離の増減量を算出する算出部を備える。さらに、前記外部充放電の実施中に前記時刻から現在までの経過時間と前記増減量とを表示する表示部を備える。
【０００８】
（２）前記表示部が、前記経過時間と前記残容量との関係をグラフで表示するとともに、前記増減量に相当する前記グラフ上の領域を表示することが好ましい。
（３）現在から所定時間後までの残容量の予測変化量を予測する予測部を備え、前記算出部が、前記予測変化量と前記電費とに基づいて航続可能距離の予測増減量を算出し、前記表示部が、前記予測増減量を併せて表示することが好ましい。
（４）前記増減量の絶対値が所定値に達した場合に前記外部充放電を停止させる停止部をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
外部充放電の実施中に航続可能距離の増減量をディスプレイに表示することで、所望の航続可能距離との兼ね合いで充放電時間を決定することができ、車両の利便性を向上させることができる。例えば、所望の走行距離分だけ充電したり、距離の減少分に応じて家電機器の使用時間を決めたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】車載バッテリ制御装置が適用された車両の側面図である。
【図２】車室内を示す模式図である。
【図３】車載バッテリ制御装置のブロック構成図である。
【図４】外部充電時におけるディスプレイの表示例である。
【図５】外部放電時におけるディスプレイの表示例である。
【図６】車載バッテリ制御装置で実施される制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して実施形態としての車載バッテリ制御装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
【００１２】
［１．装置構成］
図１に示す車両１０は、バッテリ１１の電力で作動する電動機１７を搭載した電動車両である。バッテリ１１は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などの二次電池である。このバッテリ１１は、電動機１７の回生電力や図示しない発電機の発電電力で充電可能とされ、充電スタンドや家庭用電源といった外部の充電設備１６による外部充電も可能とされる。また、バッテリ１１の電力は、車両１０に搭載された電動機１７や発電機だけでなく、家庭用電源で使用される家電機器１５（例えば、ホットプレート，電気ケトル，ヘアドライヤーなど、車両ユーザーが車内に持ち込んだ任意の電気製品）にも給電可能とされる。
【００１３】
車両１０には、給電コンセント１３と充電コンセント１４とが設けられる。給電コンセント１３は外部給電（外部放電）のためのソケットであり、充電コンセント１４は外部充電のためのソケットである。これらのコンセント１３，１４には、制御信号を受けて電流の流通状態を断接するスイッチが内蔵される。また、車両１０の内部には、バッテリ１１における外部充放電の状態を表示するためのディスプレイ１２と、表示内容を制御するためのバッテリ制御装置１とが設けられる。ディスプレイ１２の表面にはタッチパネルセンサーが配設され、タップ操作やスワイプ操作による入力指示が可能とされる。ディスプレイ１２の端辺近傍にはスピーカが内蔵され、音楽や音声による情報提供も可能とされる。図２に示す例では、ディスプレイ１２が車室内の前方に設けられ、情報の閲覧，視聴，操作がしやすいようになっている。
【００１４】
バッテリ制御装置１は、車両１０に搭載される電子制御装置〔ECU（Electronic Control Unit）〕の一つであり、プロセッサとメモリとを搭載した電子デバイスである。プロセッサとは、例えばCPU（Central Processing Unit），MPU（Micro Processing Unit）などのマイクロプロセッサであり、メモリとは、例えばROM（Read Only Memory），RAM（Random Access Memory），不揮発メモリなどである。バッテリ制御装置１で実施される制御の内容は、ファームウェアやアプリケーションプログラムとしてメモリに記録，保存されており、プログラムの実行時にはプログラムの内容がメモリ空間内に展開されて、プロセッサによって実行される。
【００１５】
図３に示すように、バッテリ制御装置１の入力側（図３中で左側）には電流センサ７，電圧センサ８，温度センサ９が接続され、出力側（図３中で右側）にはディスプレイ１２，給電コンセント１３，充電コンセント１４が接続される。電流センサ７はバッテリ１１の電流（入出力電流）を検出し、電圧センサ８はバッテリ１１の電圧を検出し、温度センサ９はバッテリ温度を検出する。これらのセンサ７〜９で検出された各種情報に基づき、バッテリ制御装置１はディスプレイ１２の表示内容を制御するとともに、充放電状態を制御する。
【００１６】
［２．制御構成］
バッテリ制御装置１には、計測部２，予測部３，算出部４，表示部５，停止部６が設けられる。これらは、バッテリ制御装置１の機能を便宜的に分類して示したものであり、個々の要素を独立したプログラムとして記述してもよいし、これらの機能を兼ね備えた複合プログラムとして記述してもよい。これらのプログラムは、メモリや補助記憶装置に記憶され、プロセッサによって実行される。あるいは、これらのプログラムが光ディスクや半導体メモリなどの記録媒体（リムーバブルメディア）に記録され、記録媒体ドライブを介してメモリ上に読み込まれた上で実行される。
【００１７】
計測部２は、バッテリ１１の残容量[Ah]について、現在までの変化量W[Ah]を計測するものである。ここでは、外部充放電が開始された時刻から現在までの残容量の変化量Wが計測される。バッテリ１１の残容量の変化量Wは、バッテリ１１の充放電電流を積算（時間積分）することで算出される。変化量Wの値は、外部充電時にはプラスの値をとり、外部給電時にはマイナスの値をとる。充放電電流が積算される期間（積分区間に相当）は、外部充放電が開始された時刻から現在までの期間である。なお、変化量Wの値は、バッテリ１１の充電率[%]（SOC，State Of Charge）や劣化度[%]（SOH，State Of Health）の算出にも利用される。ここで算出される変化量Wの値は、所定の周期で随時更新される。
【００１８】
予測部３は、バッテリ１１の残容量[Ah]について、現在からの予測変化量X[Ah]を予測するものである。ここでは、現在から所定時間後（例えば5分後や10分後）までの残容量の予測変化量Xが算出される。予測変化量Xは、外部充放電が開始された時刻から現在までの経過時間Tで変化量Wを除した値に所定時間を乗じることで算出される。あるいは、残容量の変化を現在以降まで外挿することで予測変化量Xを算出してもよい。予測変化量Xの値は、変化量Wの計測周期と同一の周期で随時更新される。なお、予測変化量Xの値は、変化量Wと同様に、外部充電時にはプラスの値となり、外部給電時にはマイナスの値となる。
【００１９】
算出部４は、計測部２で計測された変化量W[Ah]と車両１０の電費R[km/Wh]とに基づいて、航続可能距離の増減量Y[km]を算出するものである。ここでは、車両１０の通常の走行時におけるバッテリ１１の出力電圧（例えば定格電圧）を変化量Wに乗じた電力変化量P[Wh]が算出される。航続可能距離の増減量Yは、電力変化量Pに電費Rを乗算することで算出される。航続可能距離の増減量Yは、変化量W，予測変化量Xと同様に、外部充電時にはプラスの値となり、外部給電時にはマイナスの値となる。
【００２０】
また、算出部４は、予測変化量X[Ah]と車両１０の電費R[km/Wh]とに基づいて、航続可能距離の予測増減量Z[km]を算出する。予測増減量Zは、予測電力変化量Q[Wh]に電費Rを乗算することで算出される。予測電力変化量Qは、車両１０の通常の走行時におけるバッテリ１１の出力電圧（例えば定格電圧）を予測変化量Xに乗じた値とされる。なお、電費Rは電動機１７が車両１０を駆動している間に、公知の手法を用いて所定の周期で算出されるものとする。例えば、電動機１７による走行距離[km]とその電動機１７で消費されたモータ電力[Wh]とを計測し、走行距離をモータ電力で除算することで電費Rが算出される。
【００２１】
表示部５は、外部充放電の実施中に、少なくとも外部充放電の経過時間Tと航続可能距離の増減量Yとをディスプレイ１２に表示するものである。ここでは、外部充放電によって車両１０を走行させることのできる距離がどの程度増減したのかが、数値で直接的に表示される。本実施形態の表示部５は、経過時間T，増減量Yだけでなく、予測増減量Zを表示する機能を持ち、かつ、経過時間Tとバッテリ１１の残容量との関係をグラフで表示する機能を併せ持つ。これらの情報は、外部充放電の実施中に随時更新される。
【００２２】
本実施形態の表示部５は、グラフ上において航続可能距離の増減量Yに相当する領域を強調して表示する。図４は外部充電時におけるディスプレイ１２の表示例である。グラフ中の実線は外部充電によって増加した残容量の経時変動（実績）を表し、グラフ中の破線はその予測である。また、図４中のグラフ上におけるハッチング領域は、航続可能距離の増減量Yに相当する領域である。この領域は、充電開始時の残容量に相当する水平線よりも上方、かつ、実線グラフよりも下方の領域とされる。ハッチング領域は、他の部分とは異なる色で表示される。このような領域表示により、外部充電によって増加した残容量の変化量Wが強調され、航続可能距離の増減量Yが車両ユーザーにとって直感的に理解しやすくなる。なお、図４に示すように、外部充電をこのまま継続したときに充電率が100[%]となる時刻（予想終了時刻）や、その時点における充電電圧，充電電流，バッテリ温度などを併せて表示してもよい。
【００２３】
一般的なリチウムイオン二次電池では、残容量が満充電状態に近い場合を除き、バッテリ１１が定電流充電される。この定電流充電の実施中には、バッテリ１１の残容量がほぼ直線状に変化する。したがって、外部充電が開始された時刻から現在までのグラフを直線近似し、その直線を現在以降へと延長したものが破線グラフに相当する。また、残容量が満充電容量に近づくと（例えば充電率が80[%]以上のときには）、充電方法が定電流充電から定電圧充電へと移行し、グラフ形状は満充電容量に漸近するように変化する。したがって、残容量が所定値以上の領域における破線グラフの形状は、事前の実験，試験で得られた結果を曲線に近似したグラフとして、あらかじめ設定しておくことが好ましい。
【００２４】
図５は外部給電時におけるディスプレイ１２の表示例である。グラフ中の実線は外部給電によって減少した残容量の経時変動（実績）を表し、グラフ中の破線はその予測である。また、図５中のグラフ上におけるハッチング領域は、航続可能距離の増減量Yに相当する領域である。この領域は、給電開始時の残容量に相当する水平線よりも下方、かつ、実線グラフよりも上方の領域とされる。なお、給電電流がほぼ一定である場合には、残容量がほぼ直線状に変化する。したがって、外部給電が開始された時刻から現在までのグラフを直線近似し、その直線を現在以降へと延長したものが破線グラフに相当する。なお、図５に示すように、その時点における給電電圧，給電電流，バッテリ温度などを併せて表示してもよい。
【００２５】
停止部６は、所定条件の成立時に外部充放電を自動的に停止させるものである。ここでは、増減量の絶対値|Y|が所定値Y0に達した場合（Y0≦|Y|になった場合）に外部充放電を停止させる制御が実施される。所定値Y0は、車両ユーザーの希望に応じて設定されうるものとする。例えば、外部充電を開始する前に車両ユーザーが「航続可能距離を10[km]増加させる分だけ充電すること」を設定しておくと、増減量Yが10[km]になった時点で外部充電を終了させる。あるいは、外部給電を開始する前に車両ユーザーが「航続可能距離を10[km]減少させる分だけ給電すること」を設定しておくと、増減量Yが-10[km]になった時点で外部給電を終了させる。つまり、外部充放電が航続可能距離に与える影響の大きさが定量的に評価され、その終了タイミングが制御される。
【００２６】
［３．フローチャート］
図６は、上記の制御を実施するためのフローチャート例である。まず、外部充放電が開始されたことを条件として（ステップＡ１）、外部充放電が開始された時刻から現在までの経過時間Tが計測される（ステップＡ２）。また、バッテリ１１の残容量[Ah]について、現在までの変化量W[Ah]が計測部２で計測されるとともに（ステップＡ３）、現在から所定時間後までの予測変化量X[Ah]が予測部３で予測される（ステップＡ４）。
【００２７】
算出部４では、変化量W[Ah]と電費R[km/Wh]とに基づき、航続可能距離の増減量Y[km]が算出されるとともに、予測変化量X[Ah]と電費R[km/Wh]とに基づき、航続可能距離の予測増減量Z[km]が算出される（ステップＡ５）。これを受けて表示部５は、経過時間T，増減量Y，予測増減量Zをディスプレイ１２に表示する（ステップＡ６）。また、経過時間Tと残容量との関係をグラフで表示するとともに、航続可能距離の増減量Yに相当する領域をグラフ上で強調表示する（ステップＡ７）。
【００２８】
車両ユーザーが外部充放電の自動停止を希望している場合には、航続可能距離の増減量の絶対値|Y|が所定値Y0に達した否かが判定され（ステップＡ８）、この条件が不成立の場合にはステップＡ２に進む。これにより、外部充放電中はディスプレイ１２の表示内容が随時更新される。一方、ステップＡ８の条件が成立すると、停止部６が外部充放電を停止させる（ステップＡ９）。これにより、車両ユーザーが希望する航続可能距離の増減量Yに見合ったタイミングで外部充放電が終了する。
【００２９】
［４．作用，効果］
（１）上記の車載バッテリ制御装置では、図４，図５に示すように、外部充放電が開始された時刻から現在までの経過時間Tと、航続可能距離の増減量Yとが外部充放電中にディスプレイ１２に表示される。これにより、車両ユーザーはどの程度の電力がバッテリ１１に充電されたのか（あるいは放電されたのか）を容易に理解することができ、所望の航続可能距離との兼ね合いで充放電時間を決定することができる。したがって、車両１０の利便性を向上させることができる。
【００３０】
例えば、所望の走行距離分だけ充電設備１６で外部充電したり、走行距離の減少量がドライブの行程に支障を来たさない程度に家電機器１５を使用したりすることができる。特に、外出先から自宅へ帰る途中で充電スタンドに立ち寄り、外部充電を実施するような場合には、自宅まで到着できる程度の充電量で済ませたいことがある。一方、従来の外部充電システムは、基本的にはバッテリ１１を満充電状態まで充電する仕組みとなっているため、外部充電を中断させることが難しい。また、たとえ外部充電の中断が可能であったとしても、どのタイミングで中断すれば自宅まで到着できる程度の充電量となるのかを把握するのは困難である。
【００３１】
また、外部充電時だけでなく、外部給電時においても同様である。車両１０で海水浴場やキャンプ場へ出かけたときに、乗員がドライヤーを使用したがる場合がある。このとき、従来の外部給電システムでは、ドライヤーの使用時間と航続可能距離の減りぐあいとの関係がわかりにくく、どのタイミングで使用を中止すれば自宅までのドライブ中に外部充電が不要になるのかを把握するのは困難である。これらの課題に対し、上記の車載バッテリ制御装置によれば、外部充電や外部給電を中断するタイミングを「航続可能距離の増減量Y」という定量的な指標を用いて把握することができる。したがって、車両１０の利便性を向上させることができる。
【００３２】
（２）上記の車載バッテリ制御装置では、外部充放電の経過時間Tとバッテリ１１の残容量との関係がグラフで表示されるとともに、航続可能距離の増減量Yに相当する領域が強調表示される。これにより、充放電時間と航続可能距離の増減量Yとの関係をより明確に表現することができ、車両１０の利便性を向上させることができる。また、増減量Yを車両ユーザーにとって直感的に理解しやすくすることができる。
【００３３】
例えば、リチウムイオン二次電池において、同一の充電時間に対する航続可能距離の増減量Yが充電率によって大きく異なることがある。この理由は、図４中に破線で示すように、バッテリ残容量が満充電状態に近づくにつれて単位時間あたりの充電量が減少するからである。一方、車両ユーザーにしてみれば、充電時間が同一なのに航続可能距離の増減量Yがその都度異なることは不合理にも思える。このような課題に対し、上記の車載バッテリ制御装置によれば、充放電時間と航続可能距離の増減量Yとの関係を適切に報知することができ、無用な混乱を避けることができる。
【００３４】
（３）上記の車載バッテリ制御装置では、バッテリ残容量の変化量Wに対応する航続可能距離の増減量Yだけでなく、現在から所定時間後までの航続可能距離の予測増減量Zがディスプレイ１２に表示される。予測増減量Zを併せて表示することで、車両ユーザーが外部充放電を停止させるタイミングに関する予定を立てやすくすることができる。例えば、使用中の家電機器１５を停止させるか否かの判断や、充放電を中断するタイミングをより適切に決定することができる。したがって、車両１０の利便性をさらに向上させることができる
【００３５】
（４）上記の車載バッテリ制御装置では、増減量の絶対値|Y|が所定値Y0に達した場合に、外部充放電が停止する。このような制御により、車両ユーザーが希望する航続可能距離の増減量Yに見合ったタイミングで外部充放電を終了させることができる。例えば、充電ステーションでの外部充電中に、車両１０のそばで待機したままでいる必要がなくなり、車両１０の利便性をさらに向上させることができる。
【００３６】
［５．変形例］
上述の実施形態では、コンセント１３，１４で外部充放電の電流を断接する制御構成となっているが、このような構成に代えて、車載充電器やDC-ACコンバータの作動状態を制御することで電流を断接してもよい。車載充電器は、外部充電時における充電電流や充電電圧を制御するものであり、DC-ACコンバータは、外部給電時における給電電流や給電電圧を制御するものである。これらの機能を停止させることでも、外部充放電を停止させることが可能である。なお、外部充放電を停止させるための具体的な手法は任意であり、公知の手法を適用することができる。
【００３７】
また、図４，図５に示す例では、現在から10分後における航続可能距離の予測増減量Zが表示されているが、車両ユーザーによるディスプレイ１２へのタッチ操作やスワイプ操作に応じて、5分後の予測増減量Zや15分後の予測増減量Zなどを表示させてもよい。また、車両ユーザーが任意の時間をあらかじめ設定しておき、その時間に対応する予測増減量Zを表示させてもよい。あるいは、車両ユーザーが任意の予測増減量Zを設定しておき、その予測増減量Zに対応する時間が何分後であるか（何分後にバッテリ残容量の実際の変化量Wが予測増減量Zに達する見込みなのか）を表示させてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  バッテリ制御装置
２  計測部
３  予測部
４  算出部
５  表示部
６  停止部
７  電流センサ
８  電圧センサ
９  温度センサ
１０  車両
１１  バッテリ
１２  ディスプレイ
１３  給電コンセント
１４  充電コンセント
１５  家電機器
１６  充電設備
１７  電動機
W 変化量
X 予測変化量
Y 増減量
Z 予測増減量
T 経過時間
R 電費
P 電力変化量
Q 予測電力変化量
【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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