(57)【要約】【課題】本発明の少なくとも一つの実施形態は、外部充電器によって電動車両の二次電池に充電を行う電動車両の充電システムであって、ユーザによって設定された充電完了予定時刻までの充電パターンを制御して、二次電池の劣化を抑制することを目的とする。【解決手段】電動車両には、ユーザの操作によって設定される充電完了時刻設定部１５と二次電池への充電を制御する充電制御部１７とを備え、充電制御部はＳＯＣを算出する充電状態算出部１９と、充電制御開始時刻から充電完了時刻までの二次電池の温度推移を推定する温度推移推定部２１と、二次電池の温度推移と充電制御開始時刻におけるＳＯＣとに基づいて、充電制御開始時刻から前記充電完了時刻までの間において二次電池の劣化が進みやすいＳＯＣ領域及び温度域の滞在時間を短縮又は無くすような充電パターンに制御する充電パターン制御部２３と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2019154167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部充電器によって電動車両の二次電池に充電を行う電動車両の充電システムであって、
前記電動車両に、ユーザの操作によって充電完了時刻が設定される充電完了時刻設定部と、前記二次電池への充電を制御する充電制御部とを備え、
前記充電制御部は、
前記二次電池のＳＯＣを算出する充電状態算出部と、
前記充電制御部の充電制御開始時刻から前記充電完了時刻設定部によって設定された充電完了時刻までの前記二次電池の温度推移を推定する温度推移推定部と、
前記温度推移推定部によって推定された温度推移と前記充電制御開始時刻におけるＳＯＣとに基づいて、前記充電制御開始時刻から前記充電完了時刻までの間において前記二次電池の劣化が進みやすいＳＯＣ領域及び温度域の滞在時間を短縮又は無くすような充電パターンに制御する充電パターン制御部と、
を有することを特徴とする電動車両の充電システム。
【請求項２】
前記二次電池のＳＯＣ領域を低ＳＯＣ領域、中ＳＯＣ領域、高ＳＯＣ領域に分割した場合、前記充電パターンは、前記二次電池の満充電状態、及び所定温度以上の高温で且つ中ＳＯＣ領域における滞在時間を短縮又は無くすように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電動車両の充電システム。
【請求項３】
前記充電パターン制御部は、前記充電制御開始時刻のＳＯＣが低ＳＯＣ領域又は高ＳＯＣ領域の場合には、前記充電制御開始時刻のＳＯＣの状態で充電休止を維持した後に、前記充電完了時刻に満充電状態となるタイミングで充電を開始する第１充電パターンを有することを特徴とする請求項２に記載の電動車両の充電システム。
【請求項４】
前記充電パターン制御部は、前記充電制御開始時刻のＳＯＣが低ＳＯＣ領域又は中ＳＯＣ領域の場合には、前記充電制御開始時刻から充電を開始し高ＳＯＣ領域まで一次充電をし、該一次充電のＳＯＣの状態で充電休止を維持した後に、前記充電完了時刻に満充電状態となるタイミングで二次充電を開始する第２充電パターンを有することを特徴とする請求項２に記載の電動車両の充電システム。
【請求項５】
前記充電パターン制御部は、前記充電制御開始時刻のＳＯＣが低ＳＯＣ領域の場合には、前記充電制御開始時刻から充電を開始し中ＳＯＣ領域の直前まで一次充電をし、該一次充電のＳＯＣの状態で充電休止を維持した後に、前記充電完了時刻に満充電状態となるタイミングで二次充電を開始する第３充電パターンを有することを特徴とする請求項２に記載の電動車両の充電システム。
【請求項６】
前記温度推移推定部は、蓄積された過去の外気温データを基に前記充電制御開始時刻から前記充電完了時刻までの前記二次電池の充電時の温度推移を推定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電動車両の充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド（ＰＨＥＶ）等の電動車両の二次電池への充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両に搭載されている二次電池の劣化は、電池の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）と環境（温度）により大きく異なる。
このため、二次電池の劣化を抑制する上で、二次電池が劣化の大きい状態に晒されないようにすることが重要である。
【０００３】
リチウムイオン二次電池においては、放置時に電池性能の低下が進みやすいＳＯＣが存在することが知られており、一般に、正極にマンガン系リチウムが用いられている二次電池では、ＳＯＣ領域を低ＳＯＣ領域、中ＳＯＣ領域、高ＳＯＣ領域に分割した場合に、中ＳＯＣ状態に存在する。また、高ＳＯＣ状態（満充電状態）で放置する場合も劣化が促進する。
【０００４】
特許文献１には、車両のシステム停止中にバッテリが高温かつ高ＳＯＣ状態に晒されないようにして当該バッテリの劣化を抑制する発明が開示されている。具体的には、電気自動車のバッテリＥＣＵは、当該電気自動車のシステム停止中に所定時間おきに起動し、バッテリが高温かつ高ＳＯＣ状態にあることを当該所定時間おきに所定回数以上検知した場合に、電気自動車の補機を作動させてバッテリを放電させる。これにより、電気自動車のシステム停止中にバッテリが高温かつ高ＳＯＣ状態に晒されないようにして当該バッテリの劣化を良好に抑制することが示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、正極材料にマンガン系リチウムを用いたリチウムイオン二次電池のタイマー充電制御において、電池性能の低下を抑制する制御装置について開示されている。具体的には、充電開始予定時刻が到来する前に、各電池パックＡ，ＢのＳＯＣが中間ＳＯＣ領域内にある場合に、電池パックＡ，Ｂのうち、高ＳＯＣ期間が低ＳＯＣ期間よりも長い一方の電池パックのＳＯＣを低ＳＯＣ領域内へと低下させ、かつ、他方の電池パックのＳＯＣを高ＳＯＣ領域内へと上昇させるようにすることが示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、バッテリの劣化の進行を抑制するためにバッテリの充電がより適正に行なわれるようにすることが開示されている。具体的には、ユーザによる高圧バッテリの放置時間Ｔが閾値Ｔｒｅｆ以上の放置における放置ＳＯＣ（ｎ）の出現頻度を知らせて、高圧バッテリを蓄電割合ＳＯＣが高い状態で放置するのを控えるよう促すことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−３７０１１号公報
【特許文献２】特開２０１７−１１８６２７号公報
【特許文献３】特開２０１３−１０２６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、特許文献１ではバッテリが高ＳＯＣ状態に晒されないようにバッテリを放電させることが示され、特許文献３ではバッテリが高ＳＯＣ状態で放置された頻度をユーザに知らせて高ＳＯＣ状態で放置するのを控えさせることが示され、特許文献２では充電開始予定時刻が到来する前に中ＳＯＣ状態を避けて高ＳＯＣ状態または低ＳＯＣ状態にして、充電開始予定時刻が到来するまでの間における電池劣化を抑制することが示されている。しかし、何れの特許文献も二次電池の充電中における電池劣化を抑制するものではない。
【０００９】
一般に、外部充電器によって電動車両の二次電池に普通充電を行う場合、ユーザは充電完了予定時刻を設定し、充電コネクタ（充電ガン）を車両側の接続コネクタに接続することによって所望の時間帯に二次電池を充電することができる。
【００１０】
この場合、充電コネクタを接続したときに、または、ユーザによって充電開始予定時刻を設定できる場合には充電開始予定時刻になったときに、充電が開始される。しかし、充電開始時の二次電池のＳＯＣの状態によっては、充電完了予定時刻前に満充電状態になってしまい満充電状態が長時間維持され、二次電池性能の劣化が促進される可能性がある。
また、中ＳＯＣ領域に長い時間滞在させるような充電パターンの場合には、二次電池性能の劣化が促進される可能性がある。
【００１１】
そこで、上記の課題に鑑み、本発明の少なくとも一つの実施形態は、外部充電器によって電動車両の二次電池に充電を行う電動車両の充電システムであって、ユーザによって設定された充電完了予定時刻までの充電パターンを制御して、二次電池の劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）前述した目的を達成するために発明されたものであり、本発明の少なくとも一つの実施形態は、外部充電器によって電動車両の二次電池に充電を行う電動車両の充電システムであって、前記電動車両に、ユーザの操作によって充電完了時刻が設定される充電完了時刻設定部と、前記二次電池への充電を制御する充電制御部とを備え、前記充電制御部は、前記二次電池のＳＯＣを算出する充電状態算出部と、前記充電制御部の充電制御開始時刻から前記充電完了時刻設定部によって設定された充電完了時刻までの前記二次電池の温度推移を推定する温度推移推定部と、前記温度推移推定部によって推定された温度推移と前記充電制御開始時刻におけるＳＯＣとに基づいて、前記充電制御開始時刻から前記充電完了時刻までの間において前記二次電池の劣化が進みやすいＳＯＣ領域及び温度域の滞在時間を短縮又は無くすような充電パターンに制御する充電パターン制御部と、を有することを特徴とする。
【００１３】
上記構成（１）によれば、二次電池の温度推移と充電制御開始時刻におけるＳＯＣとに基づいて、充電制御開始時刻から充電完了時刻までの間において二次電池の劣化が進みやすいＳＯＣ領域及び温度域の滞在時間を短縮又は無くすような充電パターンに制御するので、外部充電器による充電中における二次電池の劣化抑制が得られる。
【００１４】
（２）また、幾つかの実施形態では、前記二次電池のＳＯＣ領域を低ＳＯＣ領域、中ＳＯＣ領域、高ＳＯＣ領域に分割した場合、前記充電パターンは、前記二次電池の満充電状態、及び所定温度以上の高温で且つ中ＳＯＣ領域における滞在時間を短縮又は無くすように設定されていることを特徴とする。
【００１５】
上記構成（２）によれば、正極にマンガン系リチウムが用いられている二次電池では、高温且つ中ＳＯＣ状態での電池劣化が顕著であり、また、高ＳＯＣ状態（満充電状態）で放置する場合でも劣化が促進されるので、充電完了時刻までの間においてこのような環境下に晒さられる時間を短くすること若しくは無くすことによって、二次電池の劣化を大きく低減することが可能となる。
【００１６】
（３）また、幾つかの実施形態では、前記充電パターン制御部は、前記充電制御開始時刻のＳＯＣが低ＳＯＣ領域又は高ＳＯＣ領域の場合には、前記充電制御開始時刻のＳＯＣの状態で充電休止を維持した後に、前記充電完了時刻に満充電状態となるタイミングで充電を開始する第１充電パターンを有することを特徴とする。
【００１７】
上記構成（３）によれば、充電制御開始時刻のＳＯＣが低ＳＯＣ領域又は高ＳＯＣ領域の場合には、中ＳＯＣ領域での放置よりも電池劣化が小さいため、その低ＳＯＣ領域又は高ＳＯＣ領域の状態を維持して、充電完了時刻に満充電状態となるタイミングで充電を開始する。これによって、中ＳＯＣ領域での滞在時間を短くして、さらに、満充電状態での放置も抑えられるので、二次電池の劣化を低減することが可能となる。
【００１８】
（４）また、幾つかの実施形態では、前記充電パターン制御部は、前記充電制御開始時刻のＳＯＣが低ＳＯＣ領域又は中ＳＯＣ領域の場合には、前記充電制御開始時刻から充電を開始し高ＳＯＣ領域まで一次充電をし、該一次充電のＳＯＣの状態で充電休止を維持した後に、前記充電完了時刻に満充電状態となるタイミングで二次充電を開始する第２充電パターンを有することを特徴とする。
【００１９】
上記構成（４）によれば、充電制御開始時刻からの一次充電で高ＳＯＣ領域まで充電して、その高ＳＯＣ領域の状態で充電休止を維持した後に、充電完了時刻に満充電状態となるタイミングで二次充電を開始する。これによって、中ＳＯＣ領域での滞在時間を短くして、さらに、満充電状態での放置も抑えられるので、二次電池の劣化を低減することが可能となる。
【００２０】
（５）また、幾つかの実施形態では、前記充電パターン制御部は、前記充電制御開始時刻のＳＯＣが低ＳＯＣ領域の場合には、前記充電制御開始時刻から充電を開始し中ＳＯＣ領域の直前まで一次充電をし、該一次充電のＳＯＣの状態で充電休止を維持した後に、前記充電完了時刻に満充電状態となるタイミングで二次充電を開始する第３充電パターンを有することを特徴とする。
【００２１】
上記構成（５）によれば、充電制御開始時刻からの一次充電で中ＳＯＣ領域の直前まで充電して、その直前のＳＯＣ状態で充電休止を維持した後に、充電完了時刻に満充電状態となるタイミングで二次充電を開始する。これによって、中ＳＯＣ領域での滞在時間を短くして、さらに、満充電状態での放置も抑えられるので、二次電池の劣化を低減することが可能となる。
【００２２】
（６）また、幾つかの実施形態では、前記温度推移推定部は、蓄積された過去の外気温データを基に前記充電制御開始時刻から前記充電完了時刻までの前記二次電池の充電時の温度推移を推定することを特徴とする。
【００２３】
上記構成（６）によれば、過去の外気温データの推移に基づくので、充電制御開始時刻から充電完了時刻までの二次電池の充電時の温度推移を容易に推定することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、外部充電器によって電動車両の二次電池に充電を行う電動車両の充電システムであって、ユーザによって設定された充電完了予定時刻までの充電パターンを制御して、二次電池の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動車両の充電システムの全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電動車両の充電システムの温度推移推定部の構成図である。
【図３】外気温度推移を示す概念図である。
【図４】外気温度とセル温度と充電時セル温度との関係を示す概念図である。
【図５】セル温度推移と充電時セル温度推移を示す概念図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る電動車両の充電システムの充電パターン制御部の構成図である。
【図７−１】本発明の一実施形態に係る電動車両の充電システムの充電制御部による制御フローチャートである。
【図７−２】図７−１に示す制御フローチャートの続きを示すフローチャートである。
【図８】充電制御開始時刻ｔｓ〜充電完了時刻ｔｅ間、セル温度推移が常に低温領域ＴＬの場合の充電パターンを示す特性図である（第１充電パターン）。
【図９】充電制御開始時刻ｔｓ〜充電完了時刻ｔｅ間、セル温度推移が常に高温領域ＴＨの場合の充電パターンを示す特性図である。（Ａ）は充電制御開始時刻のＳＯＣが低ＳＯＣ領域の場合を示し（第１充電パターン）、（Ｂ）は充電制御開始時刻のＳＯＣが高ＳＯＣ領域の場合を示し（第１充電パターン）、（Ｃ）は充電制御開始時刻のＳＯＣが中ＳＯＣ領域の場合を示す（第２充電パターン）。
【図１０】充電制御開始時刻ｔｓ〜充電完了時刻ｔｅ間、セル温度推移が低温領域ＴＬＸ−１→高温領域ＴＨ→低温領域ＴＬＸの場合の充電パターンを示す特性図である。充電制御開始時刻のＳＯＣが低ＳＯＣ領域の場合を示す。（Ａ）は後側の低温領域ＴＬＸの滞在時間ｔＬＸが充電制御開始時刻のＳＯＣから満充電状態までの充電所要時間ｔｃ以上の場合を示し（第１充電パターン）、（Ｂ）は前側の低温領域ＴＬＸ−１の滞在時間ｔＬＸ−１が充電制御開始時刻のＳＯＣから満充電状態までの充電所要時間ｔｃ以上の場合を示し（第２充電パターン）、（Ｃ）は後側の低温領域ＴＬＸの滞在時間ｔＬＸ、及び前側の低温領域ＴＬＸ−１の滞在時間ｔＬＸ−１がともに充電所要時間ｔｃ未満の場合を示す（第３充電パターン）。
【図１１】ｔｓ〜ｔｅ間、セル温度推移が低温領域ＴＬＸ−１→高温領域ＴＨ→低温領域ＴＬＸの場合の充電パターンを示す特性図である。充電制御開始時刻のＳＯＣが中ＳＯＣ領域の場合を示す（第２充電パターン）。
【図１２】ｔｓ〜ｔｅ間、セル温度推移が低温領域ＴＬＸ−１→高温領域ＴＨ→低温領域ＴＬＸの場合の充電パターンを示す特性図である。充電制御開始時刻のＳＯＣが高ＳＯＣ領域の場合を示す（第１充電パターン）。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれらに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２７】
本発明の一実施形態に係る電動車両の充電システム１の全体構成について、図１を参照して説明する。
電動車両３の外側には外部充電器５が設置され、その外部充電器５から電動車両３の駆動用電源の二次電池７に充電が行われるようになっている。
この外部充電器５は、例えば、商業施設、駐車場などに設置される充電スタンドである。充電スタンドには急速充電を行う急速充電スタンド、普通充電を行う普通充電スタンドがあるが、本実施形態の場合は普通充電スタンドからの充電を例として説明する。
また、外部充電器５として家庭用充電器によるプラグイン充電の場合であってもよい。
【００２８】
外部充電器５には、充電ケーブル９が接続され、充電ケーブル９の先端部には充電コネクタ（充電ガン）１１が接続されている。外部充電器５は、充電コネクタ（充電ガン）１１を車両側の車両側コネクタ１３に接続することによって、または、外部充電器５に設けられた給電開始スイッチ等によって給電可能になる。
【００２９】
電動車両３は、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド（ＰＨＥＶ）等の電動車両であり、駆動用電源である二次電池７が備えられており、この二次電池７は、例えば、正極にマンガン系リチウムが用いられているリチウムイオン電池によって構成されている。
【００３０】
また、電動車両３には、ユーザの操作によって充電完了時刻が設定される充電完了時刻設定部である入力タッチパネル１５と、二次電池７へ外部充電器５からの充電を制御する充電制御部１７とが設けられている。
【００３１】
この充電制御部１７には、図１に示すように、主に、充電状態算出部１９と、温度推移推定部２１と、充電パターン制御部２３と、を備えている。
【００３２】
充電状態算出部１９は、二次電池７の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を、二次電池７の充放電電流及び電圧に基づいて算出する。
【００３３】
温度推移推定部２１は、充電制御部１７による充電制御が開始される充電制御開始時刻から入力タッチパネル１５によって設定された充電完了時刻までの間における二次電池７の温度推移を推定する。なお、二次電池７の温度は二次電池７を構成する電池セルのセル温度として説明する。
【００３４】
充電パターン制御部２３は、温度推移推定部２１によって推定された温度推移と、充電状態算出部１９によって算出された充電制御開始時刻におけるＳＯＣとに基づいて、充電制御開始時刻から充電完了時刻までの間において、二次電池７の劣化が進みやすいＳＯＣ領域及び温度域の滞在時間を短縮又は無くすような充電パターンに制御する。
【００３５】
充電パターン制御部２３によって制御される充電パターンは、二次電池７の満充電状態、及び所定温度以上の高温域で且つ中ＳＯＣ領域における滞在時間を短縮又は無くすように設定されている。
【００３６】
なお、二次電池７の温度が例えば３５℃以上を高温域といい、３５度未満を低温域という。また、ＳＯＣ領域を低ＳＯＣ領域、中ＳＯＣ領域、高ＳＯＣ領域に分割した場合に、例えば３０％〜７０％を中ＳＯＣ領域、３０％未満を低ＳＯＣ領域、７０％超えを高ＳＯＣ領域という。
【００３７】
また、充電制御開始時刻は、充電コネクタ（充電ガン）１１が車両側の車両側コネクタ１３に接続された時刻、または、充電コネクタ１１が車両側コネクタ１３に接続され且つ外部充電器５に設けられた給電開始スイッチ等が操作されて充電が可能になった時刻をいう。
【００３８】
充電制御部１７には、図示しない信号入力部、信号出力部等が設けられている。信号入力部には、二次電池７の温度、例えばセル温度を測定する温度センサ２５からの信号、二次電池７の充放電電流を測定する電流センサ２７からの信号、二次電池７の出力電圧を測定する電圧センサ２９からの信号、外気温度を測定する外気温センサ３１からの信号、時刻を計測する計時センサ３３からの信号が入力される。
【００３９】
さらに、充電制御部１７には、過去の所定日数間の外気温センサ３１からの外気温の推移や、二次電池７の温度センサ２５からのセル温度の推移を記憶するデータ記憶部３５が接続されている。また、データ記憶部３５には、充電完了時刻、及び充電制御開始時刻が記憶される。なお、データ記憶部３５は、図１では充電制御部１７とは別に設けられているが、充電制御部１７に備えられていてもよい。
【００４０】
以上のように構成された一実施形態によれば、温度推移推定部２１によって充電制御開始時刻から充電完了時刻までの間における二次電池７の温度推移と、充電制御開始時刻におけるＳＯＣとに基づいて、充電制御開始時刻から充電完了時刻までの間において二次電池７の劣化が進みやすいＳＯＣ領域及び温度域の滞在時間を短縮又は無くすような充電パターンに制御することができる。
【００４１】
すなわち、正極にマンガン系リチウムが用いられている二次電池７は、高温且つ中ＳＯＣ状態での電池劣化が顕著であり、また、高ＳＯＣ状態（満充電状態）で放置する場合でも劣化が促進されるので、このような環境下に晒さられる時間を短くすること若しくは無くすことによって、充電制御が開始されてから充電完了時刻までの間において二次電池の劣化を効果的に低減することが可能となる。
【００４２】
次に、一実施形態を図２〜５に示す。
図２に示すように、温度推移推定部２１は、外気温度推定部３７、充電無し時二次電池温度推定部３９、充電時二次電池温度推定部４１を有している。温度推移推定部２１は、蓄積された過去の外気温データを基に充電制御開始時刻ｔｓから充電完了時刻ｔｅまでの二次電池７の温度推移を推定する。
【００４３】
図１のデータ記憶部３５には、過去の所定日数Ｘの外気温の推移データ、及び二次電池７のセル温度の推移データが日毎に記憶されており（図３参照）、充電制御開始時刻ｔｓのｎ時間前から充電制御開始時刻ｔｓまでの外気温度の実測値と過去の推移データとのフィッティングを行い、すなわち、過去の外気温度の推移データのうちｎ時間前のデータと最も近似する日の外気温度の推移データを適用して充電制御開始時刻ｔｓから充電完了時刻ｔｅまでの外気温度の推移を推定する。外気温度推定部３７では、このようにして外気温度の推移を推定する。
【００４４】
図３は、外気温度推移を示す概念図である。横軸に時間をとり、縦軸に外気温度をとり、充電制御開始時刻ｔｓから充電完了時刻ｔｅまでの外気温度の推移を点線で示す。実線部分は過去の外気温度データの日別の推移を示す。
【００４５】
充電無し時二次電池温度推定部３９では、過去の外気温度とセル温度の推移データから、外気温度に対するセル温度の昇降量又は昇降率ΔＴｂを算出しておき、その昇降量又は昇降率ΔＴｂと外気温度推定部３７で既に求めた外気温度の推移の推定値とからセル温度の推移を推定する。
【００４６】
充電時二次電池温度推定部４１では、予め試験によって、各外気温度時に充電した際（例えば二次電池の空状態から満充電状態まで充電した際）に、セル温度の充電無し時に対する充電時の上昇量又は上昇率ΔＴｃを求めておき、その上昇量又は上昇率ΔＴｃと充電無し時二次電池温度推定部３９で既に求めた充電無し状態でのセル温度の推移の推定値とから充電時セル温度推移Ｐｃを推定する。
【００４７】
図４は、外気温度とセル温度と充電時セル温度との関係を示す概念図である。横軸に外気温度をとり、縦軸にセル温度をとり、縦軸のセル温度には各外気温度時における充電無し時と充電時とを示す。
図５は、セル温度推移と充電時セル温度推移を示す概念図である。横軸に時間をとり、縦軸にセル温度をとり、充電制御開始時刻ｔｓから充電完了時刻ｔｅまでの充電無し時のセル温度推移と充電時セル温度推移Ｐｃを示す。
【００４８】
以上のように、充電時二次電池温度推定部４１では、外気温度の推移推定値に、外気温度に対するセル温度の昇降量又は昇降率ΔＴｂと、セル温度の充電無し時に対する充電時の上昇量又は上昇率ΔＴｃとを組み合わせることで、充電開始時刻から充電完了時刻までの充電時セル温度推移Ｐｃを推定する。
【００４９】
なお、充電時二次電池温度推定部４１では、予め試験によって、各外気温度時に充電した際に、外気温度に対するセル温度の充電時の昇降量又は昇降率ΔＴｄを算出しておき、その昇降量又は昇降率ΔＴｄを外気温度の推移推定値に組み合わせることで、充電開始時刻から充電完了時刻までの充電時セル温度推移Ｐｃを推定してもよい。すなわち、充電無し時二次電池温度推定部３９を用いずに外気温度推移から直接的に充電時セル温度推移Ｐｃを推定してもよい。
【００５０】
以上の図２から図５に示す一実施形態によれば、過去の外気温データ、及びセル温度データの推移に基づいて充電制御開始時刻ｔｓから充電完了時刻ｔｅまでの二次電池７の充電時セル温度推移Ｐｃを推定できる。従って、充電制御開始時刻ｔｓから充電完了時刻ｔｅまでの二次電池７の充電時の温度推移を容易に推定することができる。
【００５１】
次に、一実施形態を図６に示す。
図６に示すように、充電パターン制御部２３は、第１充電パターン４３と、第２充電パターン４５と、第３充電パターン４７を有している。
【００５２】
第１充電パターン４３は、充電制御開始時刻ｔｓのＳＯＣが低ＳＯＣ領域又は高ＳＯＣ領域の場合に、充電制御開始時刻ｔｓのＳＯＣの状態で充電休止を維持した後に、充電完了時刻ｔｅに満充電状態となるタイミングで充電を開始するように充電を行う。
【００５３】
この第１充電パターン４３によれば、充電制御開始時刻ｔｓのＳＯＣが低ＳＯＣ領域又は高ＳＯＣ領域の場合には、中ＳＯＣ領域での放置よりも電池劣化が小さいため、その低ＳＯＣ領域又は高ＳＯＣ領域の状態を維持して、充電完了時刻ｔｅに満充電状態となるタイミングで充電を開始する。これによって、中ＳＯＣ領域での滞在時間を短くして、さらに、満充電状態での放置も抑えられるので、二次電池７の劣化を低減することが可能となる。
【００５４】
第２充電パターン４５は、充電制御開始時刻ｔｓのＳＯＣが低ＳＯＣ領域又は中ＳＯＣ領域の場合に、充電制御開始時刻ｔｓから充電を開始し高ＳＯＣ領域まで一次充電をし、該一次充電のＳＯＣの状態で充電休止を維持した後に、充電完了時刻ｔｅに満充電状態となるタイミングで二次充電を開始するように充電を行う。
【００５５】
この第２充電パターン４５によれば、充電制御開始時刻ｔｓからの一次充電で高ＳＯＣ領域まで充電して、その高ＳＯＣ領域の状態で充電休止を維持した後に、充電完了時刻ｔｅに満充電状態となるタイミングで二次充電を開始する。これによって、中ＳＯＣ領域での滞在時間を短くして、さらに、満充電状態での放置も抑えられるので、二次電池７の劣化を低減することが可能となる。
【００５６】
第３充電パターン４７は、充電制御開始時刻ｔｓのＳＯＣが低ＳＯＣ領域の場合に、充電制御開始時刻ｔｓから充電を開始し中ＳＯＣ領域の直前まで一次充電をし、該一次充電のＳＯＣの状態で充電休止を維持した後に、充電完了時刻ｔｅに満充電状態となるタイミングで二次充電を開始するように充電を行う。
【００５７】
この第３充電パターン４７よれば、充電制御開始時刻ｔｓからの一次充電で中ＳＯＣ領域の直前まで充電して、その直前のＳＯＣ状態で充電休止を維持した後に、充電完了時刻ｔｅに満充電状態となるタイミングで二次充電を開始する。これによって、中ＳＯＣ領域での滞在時間を短くして、さらに、満充電状態での放置も抑えられるので、二次電池７の劣化を低減することが可能となる。
【００５８】
次に、一実施形態を図７〜１２に示す。
この一実施形態は、充電パターン制御部２３に、第１充電パターン４３と、第２充電パターン４５と、第３充電パターン４７とが設けられている場合の充電制御部１７における制御を示す。図７−１、図７−２の制御フローチャート、及び図８〜１２の充電パターンの一例を参照して説明する。
【００５９】
図７−１のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ１では、ユーザによって入力タッチパネル１５に設定された充電完了時刻ｔｅ、及び充電コネクタ１１が車両側コネクタ１３に接続された時刻、または、充電コネクタ１１が車両側コネクタ１３に接続され且つ外部充電器５に設けられた給電開始スイッチ等が操作されて充電が可能になった時刻を充電制御開始時刻ｔｓとして取得する。
【００６０】
次に、ステップＳ２では、充電制御開始時刻ｔｓにおける充電状態ＳＯＣｘを算出する。そして、ステップＳ３では、充電状態ＳＯＣｘを満充電の充電状態ＳＯＣｙまで充電するのに要する充電所要時間ｔｃを算出する。
【００６１】
ステップＳ４では、外気温度の過去データから充電制御開始時刻ｔｓから充電完了時刻ｔｅまでの外気温度の推移を推定する。
ステップＳ５では、外気温度とセル温度の過去データから外気温度に対するセル温度の昇降量又は昇降比率ΔＴｂを算出する。
ステップＳ６では、事前試験データから充電しない場合に対する充電した場合のセル温度の上昇量又は上昇率ΔＴｃを算出する。
【００６２】
ステップＳ７では、ステップＳ５で算出したΔＴｂと、ステップＳ６で算出したΔＴｃとを組み合わせて、各外気温中に充電した際のセル温度を算出して、充電制御開始時刻ｔｓから充電完了時刻ｔｅまでの充電時セル温度推移Ｐｃを推定する。
【００６３】
次に、ステップＳ８では、充電制御開始時刻ｔｓから充電完了時刻ｔｅまでの間、常に、充電時セル温度推移Ｐｃが高温領域ＴＨ未満かを判定する。ステップＳ８の判定の結果がＹｅｓの場合には、ステップＳ１５に進んで、第１充電パターンが選択されて充電を開始する。
【００６４】
このステップＳ８からステップＳ１５に進んで第１充電パターンが選択された場合の一例を図８に示す。図８のように、充電完了時刻ｔｅに満充電状態となるタイミングで充電を開始する。すなわち、充電完了時刻ｔｅよりステップＳ３で算出した充電所要時間ｔｃ前に充電が開始される。
【００６５】
ステップＳ８での判定がＮｏの場合には、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、充電制御開始時刻ｔｓから充電完了時刻ｔｅまでの間、常に、充電時セル温度推移Ｐｃが高温領域ＴＨ以上かを判定する。ステップＳ９の判定の結果がＹｅｓの場合には、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、充電制御開始時刻ｔｓのＳＯＣｘが低領域かを判定する。
【００６６】
ステップＳ１１の判定がＹｅｓの場合には、ステップＳ１５に進んで、第１充電パターンが選択されて充電が開始される。このステップＳ１１からステップＳ１５に進んで第１充電パターンが選択された場合の一例を図９（Ａ）に示す。図９（Ａ）のように、充電完了時刻ｔｅに満充電状態となるタイミングで充電が開始される。すなわち、ＳＯＣｘの状態を維持して充電完了時刻ｔｅよりステップＳ３で算出した充電所要時間ｔｃ前に充電を開始する。
【００６７】
ステップＳ１１の判定がＮｏの場合には、ステップＳ１２に進んで、ステップＳ１２では、充電制御開始時刻ｔｓのＳＯＣｘが高領域かを判定する。
ステップＳ１２の判定がＹｅｓの場合には、ステップＳ１５に進んで、第１充電パターンが選択されて充電が開始される。このステップＳ１２からステップＳ１５に進んで第１充電パターンが選択された場合の一例を図９（Ｂ）に示す。図９（Ｂ）のように、充電完了時刻ｔｅに満充電状態となるタイミングで充電が開始される。すなわち、ＳＯＣｘの状態を維持して充電完了時刻ｔｅよりステップＳ３で算出した充電所要時間ｔｃ前に充電を開始する。
【００６８】
ステップＳ１２の判定がＮｏの場合には、ステップＳ１３に進んで、ステップＳ１３では、充電制御開始時刻ｔｓのＳＯＣｘが中領域かを判定する。ステップＳ１３の判定がＹｅｓの場合には、ステップＳ１４に進んで、第２充電パターンが選択されて充電が開始される。このステップＳ１３からステップＳ１４に進んで第２充電パターンが選択された場合の一例を図９（Ｃ）に示す。図９（Ｃ）のように、充電制御開始時刻ｔｓから充電を開始し高ＳＯＣ領域までｔｃ１の時間だけ一次充電をし、該一次充電のＳＯＣの状態で充電休止を維持した後に、充電完了時刻ｔｅに満充電状態となるタイミングで二次充電が開始される。すなわち、ｔｃ２の時間だけ二次充電されて満充電となる。
【００６９】
一方、ステップＳ９の判定の結果がＮｏの場合には、ステップＳ１０に進み、ステップＳ１０では、充電制御開始時刻ｔｓから充電完了時刻ｔｅまでの間、充電時セル温度推移Ｐｃが充電制御開始時刻ｔｓから充電完了時刻ｔｅまでの間、低温領域ＴＬＸ−１→高温領域ＴＨ→低温領域ＴＬＸのように高温領域ＴＨと低温領域ＴＬに差し掛かるように変化するかを判定する。
【００７０】
ステップＳ１０の判定がＹｅｓの場合には、ステップＳ１６に進んで、ステップＳ１６では、ＳＯＣｘが低領域かを判定する。ステップＳ１６の判定がＮｏの場合には、ステップＳ１７に進んで、ステップＳ１７では、ＳＯＣｘが中領域かを判定する。
【００７１】
ステップＳ１７での判定が、Ｙｅｓの場合には、ステップＳ１９に進んで、ステップＳ１９では、第２充電パターンが選択されて充電が開始される。このステップＳ１７からステップＳ１９に進んで第２充電パターンが選択された場合の一例を図１１に示す。図１１のように、充電制御開始時刻ｔｓから充電を開始し高ＳＯＣ領域までｔｃ１の時間だけ一次充電をし、該一次充電のＳＯＣの状態で充電休止を維持した後に、充電完了時刻ｔｅに満充電状態となるタイミングで二次充電が開始される。すなわち、ｔｃ２の時間だけ二次充電されて満充電となる。
【００７２】
ステップＳ１７での判定が、Ｎｏの場合には、ステップＳ１８に進んで、ステップＳ１８では、ＳＯＣｘが高領域かを判定する。ステップＳ１８での判定が、Ｙｅｓの場合には、ステップＳ２０に進んで、ステップＳ２０では、第１充電パターンが選択されて充電が開始される。このステップＳ１８からステップＳ２０に進んで第１充電パターンが選択された場合の一例を図１２に示す。
【００７３】
図１２のように、充電制御開始時刻ｔｓのＳＯＣｘの状態を維持して充電完了時刻ｔｅよりステップＳ３で算出した充電所要時間ｔｃ前に充電を開始する。
【００７４】
一方、ステップＳ１６での判定がＹｅｓの場合には、ステップＳ２１に進んで、ステップＳ２１では、充電時セル温度推移Ｐｃが低温領域ＴＬＸ−１→高温領域ＴＨ→低温領域ＴＬＸのように変化し、前側の低温領域ＴＬＸ−１の滞在時間をｔＬＸ−１、高温領域ＴＨの滞在時間をｔＨ、後側の低温領域ＴＬＸの滞在時間をｔＬＸとすると、ｔＬＸ≧ｔｃかを判定する。すなわち、後側の低温領域ＴＬＸの滞在時間ｔＬＸが、満充電までの充電所要時間ｔｃ以上あるかを判定する。
【００７５】
ステップＳ２１の判定がＹｅｓの場合には、ステップＳ２４に進んで、ステップＳ２４では、第１充電パターンが選択されて充電が開始される。このステップＳ２１からステップＳ２４に進んで第１充電パターンが選択された場合の一例を図１０（Ａ）に示す。
【００７６】
図１０（Ａ）のように、充電完了時刻ｔｅに満充電状態となるタイミングで充電が開始される。すなわち、ＳＯＣｘの状態を維持して充電完了時刻ｔｅよりステップＳ３で算出した充電所要時間ｔｃ前に充電を開始する。
【００７７】
ステップＳ２１の判定がＮｏの場合には、ステップＳ２２に進んで、ステップＳ２２では、ｔＬＸ＜ｔｃ且つｔＬＸ−１≧ｔｃかを判定する。すなわち、後側の低温領域ＴＬＸの滞在時間ｔＬＸが満充電までの充電所要時間ｔｃ未満であり、且つ前側の低温領域ＴＬＸ−１の滞在時間ｔＬＸ−１が、満充電までの充電所要時間ｔｃ以上あるかを判定する。
【００７８】
ステップＳ２２の判定がＹｅｓの場合には、ステップＳ２５に進んで、ステップＳ２５では、第２充電パターンが選択されて充電が開始される。このステップＳ２２からステップＳ２５に進んで第２充電パターンが選択された場合の一例を図１０（Ｂ）に示す。
【００７９】
図１０（Ｂ）のように、充電制御開始時刻ｔｓから充電を開始し高ＳＯＣ領域までｔｃ１の時間だけ一次充電をし、該一次充電のＳＯＣの状態で充電休止を維持した後に、充電完了時刻ｔｅに満充電状態となるタイミングで二次充電が開始される。すなわち、ｔｃ２の時間だけ二次充電されて満充電となる。
【００８０】
ステップＳ２２の判定がＮｏの場合には、ステップＳ２３に進んで、ステップＳ２３では、ｔＬＸ＜ｔｃ且つｔＬＸ−１＜ｔｃかを判定する。すなわち、前側の低温領域ＴＬＸ−１の滞在時間ｔＬＸ−１、及び後側の低温領域ＴＬＸの滞在時間ｔＬＸが共に、充電所要時間ｔｃ未満かを判定する。
【００８１】
ステップＳ２３の判定がＹｅｓの場合には、ステップＳ２６に進んで、ステップＳ２６では、第３充電パターンが選択されて充電が開始される。このステップＳ２３からステップＳ２６に進んで第３充電パターンが選択された場合の一例を図１０（Ｃ）に示す。
【００８２】
図１０（Ｃ）のように、充電制御開始時刻ｔｓから充電を開始し中ＳＯＣ領域の直前までｔｃ１の時間だけ一次充電をし、該一次充電のＳＯＣの状態で充電休止を維持した後に、充電完了時刻ｔｅに満充電状態となるタイミングで二次充電が開始される。すなわち、ｔｃ２の時間だけ二次充電されて満充電となる。
【００８３】
ステップＳ２３の判定がＮｏの場合、ステップＳ１８の判定がＮｏの場合、ステップＳ１０の判定がＮｏの場合、ステップＳ１３の判定がＮｏの場合には、それぞれ終了する。
【００８４】
第２充電パターン４５及び第３充電パターン４７において、一次充電時間ｔｃ１と二次充電時間ｔｃ２との合計は、満充電までの充電所要時間ｔｃになる関係になっている（（ｔｃ１＋ｔｃ２）＝ｔｃ）。
【００８５】
従って、充電所要時間ｔｃを、充電時セル温度が高温域で且つ中ＳＯＣ領域での滞在時間を短くしまたは滞在しないようにして、さらに、充電完了時刻ｔｅに満充電状態になるよう、一次充電充と二次充電とに分配するようにした第２充電パターン４５、及び第３充電パターン４７の充電によって、二次電池７の劣化を効果的に低減することが可能となる。
【００８６】
以上の図８〜１２の一実施形態によれば、二次電池７の充電時セル温度推移Ｐｃと充電制御開始時刻ｔｓにおけるＳＯＣｘとに基づいて、第１充電パターン４３、第２充電パターン４５、第３充電パターン４７から充電パターンを選択して充電を行うことができる。
【００８７】
そして、これら充電パターンは、充電制御開始時刻ｔｓから充電完了時刻ｔｅまでの間において、セル温度が高温域（例えば３５℃以上）で且つ中ＳＯＣ領域（例えば３０％〜７０％）の劣化が進みやすいＳＯＣ領域及び温度域の滞在時間を短縮又は無くすようにし、さらに、充電完了時刻ｔｅに満充電状態になるように設定されているので、二次電池７の劣化を効果的に低減することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、外部充電器によって電動車両の二次電池に充電を行う充電システムであって、ユーザによって設定された充電完了予定時刻までの充電パターンを制御して、二次電池の劣化を抑制することができるので、電動車両の二次電池の充電システムへの利用に適している。
【符号の説明】
【００８９】
１  充電システム
３  電動車両
５  外部充電器
７  二次電池
１１  充電コネクタ
１３  車両側コネクタ
１５  入力タッチパネル（充電完了時刻設定部）
１７  充電制御部
１９  充電状態算出部
２１  温度推移推定部
２３  充電パターン制御部
２５  温度センサ
２７  電流センサ
２９  電圧センサ
３１  外気温センサ
３３  計時センサ
３５  データ記憶部
３７  外気温推定部
３９  充電無し時二次電池温度推定部
４１  充電時二次電池温度推定部
４３  第１充電パターン
４５  第２充電パターン
４７  第３充電パターン
【図１】
2019154167.tif 000003
【図２】
2019154167.tif 000004
【図３】
2019154167.tif 000005
【図４】
2019154167.tif 000006
【図５】
2019154167.tif 000007
【図６】
2019154167.tif 000008
【図７−１】
2019154167.tif 000009
【図７−２】
2019154167.tif 000010
【図８】
2019154167.tif 000011
【図９】
2019154167.tif 000012
【図１０】
2019154167.tif 000013
【図１１】
2019154167.tif 000014
【図１２】
2019154167.tif 000015