(57)【要約】【課題】簡単な構成で、充電制御の柔軟性を確保しつつ、蓄電装置の温度上昇を抑えるタイマ充電時の充電システムの制御方法を提供する。【解決手段】充電装置５は給電装置４から電力を供給されて、充電開始後は最大充電電力ＷＭａｘで充電を行い、バッテリ３の充電開始時温度ＴＡとバッテリ３へ充電をした場合のバッテリ３の温度上昇ＴＢとを足した温度（ＴＡ＋ＴＢ）が、充電時上限温度Ｔ２に対してあらかじめ設定したマージン分温度Ｔ３の分だけ低くした温度（Ｔ２−Ｔ３）に到達した場合に、それ以上にバッテリ３の温度Ｔが上昇しないように充電電力を制限充電電力ＷＡに制限する制御を行う。この制御を実施するために、充電ＥＣＵ６は制限充電電力ＷＡの値を計算する。さらに、制限充電電力ＷＡと、バッテリ３のＳＯＣと、現在のバッテリ３の温度等の情報から、充電開始から充電完了までの必要充電時間ＳＣを計算する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置と、
前記蓄電装置に充電を行う充電装置と、
前記充電装置に電力を供給するための給電装置と、
前記充電装置による前記蓄電装置への充電時間を管理する充電タイマと
を備え、前記充電装置による前記蓄電装置への充電を、あらかじめ設定された充電完了時刻に完了するタイマ充電を行う充電システムの制御方法であって、
前記充電装置は、前記蓄電装置への充電中における前記蓄電装置の上限温度を保持しており、
前記蓄電装置の温度が前記上限温度以下であるように、前記充電装置が前記充電装置による前記蓄電装置への充電電力値に充電電力値制限値を設定する第１のステップと、
前記充電電力値制限値以下の充電電力値で前記蓄電装置に充電した場合に、前記充電完了時刻に前記蓄電装置への充電が完了するように前記充電装置の充電開始予定時刻を前記充電タイマが決定する第２のステップと、
を含む充電システムの制御方法。
【請求項２】
前記蓄電装置の温度が前記上限温度に到達した場合に、前記充電装置による前記蓄電装置への充電の電力を前記充電電力値制限値に低下させる第３のステップを含む、請求項１に記載の充電システムの制御方法。
【請求項３】
前記充電電力値制限値よりも低い第２の充電電力値制限値を、充電電力値制限値として使用する、請求項１又は２に記載の充電システムの制御方法。
【請求項４】
前記上限温度よりもマージン分温度だけ低い第２の上限温度を、前記上限温度として使用する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の充電システムの制御方法。
【請求項５】
前記蓄電装置と前記充電装置とは車両に搭載されており、前記蓄電装置への充電完了後に前記車両が稼働した場合の、前記蓄電装置の出力値の履歴の平均値を前記充電装置が保持し、前記平均値より前記蓄電装置への充電中におけるマージン分温度を計算して設定するステップを第１のステップの前に含む、請求項４に記載の充電システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、充電システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータからの駆動力により走行するプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）や電気自動車（ＥＶ）等が注目されている。このような車両には、モータへ電力を供給するためのバッテリ等の蓄電装置が搭載されており、商用電源等の外部電源をからの電力を充電装置を用いて蓄電装置に充電する際に、あらかじめ車両の使用者が設定した充電完了時刻に蓄電装置への充電を完了させる、いわゆるタイマ充電を行う技術が広く知られている。図３に示すように、一般的に、蓄電装置への充電を行うと、蓄電装置の発熱により蓄電装置の温度が上昇しやすい。蓄電装置の温度が蓄電装置毎の仕様に定められた制限温度ＴＬｉｍより高い場合は、安全のために蓄電装置がモータへ供給する又はモータから供給される電力の入出力制限を行うのが一般的である。図３に示す例では、蓄電装置の温度がＴＬｉｍに達したら充電装置は充電電力を入力電力の最大充電電力ＷＭａｘよりも低い入力電力である最小制限電力ＷＬｉｍに制限する。タイマ充電を行った場合、車両の使用者は充電完了直後に車両の走行を開始する場合が多い。このとき、充電時の温度上昇により蓄電装置の温度が制限温度ＴＬｉｍに達している場合は、出力電力を最小制限電力ＷＬｉｍとする出力制限が行われ、走行時のモータへの供給電力が制限されるため、車両が所期の性能を発揮することができない。
【０００３】
こうした問題を解決するための従来の充電制御方法が特許文献１に記載されている。この充電制御方法では、タイマ充電を開始すると、充電システムの状況（蓄電装置の残容量、蓄電装置の温度、外気温、充電完了時刻等）から充電開始時刻と充電電流値とを決定し、充電完了時に蓄電装置の温度があらかじめ設定されていた適切な温度よりも高い場合には冷却ファンを駆動して蓄電装置を冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５９６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の充電制御方法では、初期の充電電流値で蓄電装置の温度が制限温度ＴＬｉｍに達するまで充電を行い、その後最小制限電力ＷＬｉｍで充電完了まで充電を行う。このため、初期の充電電流値とＷＬｉｍとは一定であり、周囲温度等の要因が影響する場合でも初期の充電電流値とＷＬｉｍとを調整することができない。また、蓄電装置の冷却ファンを設ける必要があるために部品点数とコストが増大するという問題点があった。
【０００６】
この発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で、充電制御の柔軟性を確保しつつ、蓄電装置の温度上昇を抑えるタイマ充電時の充電システムの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る充電システムの制御方法は、蓄電装置と、蓄電装置に充電を行う充電装置と、充電装置に電力を供給するための給電装置と、充電装置による蓄電装置への充電時間を管理する充電タイマとを備え、充電装置による蓄電装置への充電を、あらかじめ設定された充電完了時刻に完了するタイマ充電を行う充電システムの制御方法であって、充電装置は、蓄電装置への充電中における蓄電装置の上限温度を保持しており、蓄電装置の温度が上限温度以下であるように、充電装置が充電装置による蓄電装置への充電電力値に充電電力値制限値を設定する第１のステップと、充電電力値制限値以下の充電電力値で蓄電装置に充電した場合に、充電完了時刻に蓄電装置への充電が完了するように充電装置の充電開始予定時刻を充電タイマが決定する第２のステップとを含む。
蓄電装置の温度が上限温度に到達した場合に、充電装置による蓄電装置への充電の電力を充電電力値制限値に低下させる第３のステップを含んでもよい。
充電電力値制限値よりも低い第２の充電電力値制限値を、充電電力値制限値として使用してもよい。
上限温度よりもマージン分温度だけ低い第２の上限温度を、上限温度として使用してもよい。
蓄電装置と充電装置とは車両に搭載されており、蓄電装置への充電完了後に車両が稼働した場合の、蓄電装置の出力値の履歴の平均値を充電装置が保持し、平均値より蓄電装置への充電中におけるマージン分温度を計算して設定するステップを第１のステップの前に含んでもよい。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、充電装置による蓄電装置への充電を、あらかじめ設定された充電完了時刻に完了するタイマ充電において、蓄電装置の温度が上限温度以下であるように、充電装置が充電装置による蓄電装置への充電電力値に充電電力値制限値を設定し、充電電力値制限値以下の充電電力値で蓄電装置に充電した場合に、充電完了時刻に蓄電装置への充電が完了するように充電装置の充電開始予定時刻を充電タイマが決定することで、タイマ充電時に蓄電装置の温度上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態に係る充電システムの概略図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る充電システムの、充電時間に対するバッテリ温度及びバッテリ入出力電力のグラフである。
【図３】従来の充電システムの、充電時間に対するバッテリ温度及びバッテリ入出力電力のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の実施の形態に係る充電システムの制御方法を説明する。図１に示すように、この実施の形態で使用する充電システムは、ＰＨＶまたはＥＶのようなモータ駆動可能な車両２に設けられた蓄電装置である例えばニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池等のバッテリ３と、バッテリ３を充電するための電力供給を行う給電装置４と、給電装置４から供給された電力をバッテリ３へ充電するための充電装置５とを備えている。
【００１１】
車両２にはバッテリ３を充電するための充電装置５が設けられ、バッテリ３は充電装置５に電気的に接続されている。充電装置５には、バッテリ３の充電制御を行うための充電ＥＣＵ６が設けられている。タイマ充電の時間管理を行うための充電タイマ７が充電装置５の内部に設けられ、充電ＥＣＵ６と電気的に接続されている。また、バッテリ３の充電状態（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣセンサ１５が充電装置５の内部に設けられ、充電ＥＣＵ６とバッテリ３とに電気的に接続されている。バッテリ３の近傍には、バッテリ３の温度を測定するための温度センサ１４が設けられている。温度センサ１４は充電装置５に電気的に接続されている。バッテリ３には、電力変換器９が電気的に接続されている。電力変換器９には、車両２を駆動させるためのモータ１０が電気的に接続されている。電力変換器９は、モータ１０の駆動時はバッテリ３から供給される電力を変換及び制御してモータ１０に供給し、モータ１０の回生運転によるモータ１０の発電時には、モータ１０から供給される電力を変換及び制御してバッテリ３に供給する。バッテリ３と、充電装置５と、電力変換器９と、モータ１０とに、車両２の制御を行う車両ＥＣＵ１１が電気的に接続されている。
【００１２】
車両２に、車両２の外部に向けて開口したソケット状の受電口８が設けられており、受電口８は充電装置５に電気的に接続されている。また、給電装置４は、図示しない商用交流電源等の外部電源に接続されている。さらに、給電装置４には、先端にプラグ１２を備えるコード１３が設けられている。給電装置４からの電力供給により充電装置５がバッテリ３に対して充電を実施するために、プラグ１２は車両２の受電口８に挿入されて接続されている。これにより、車両２と給電装置４がコード１３によって接続されている。コード１３は、給電装置４から供給される充電電力と、給電装置４と充電装置５との間でやり取りされる各種情報とを伝送することができる。
【００１３】
次に、この発明の実施の形態に係る充電システムの制御方法を説明する。
駐車されている車両２と給電装置４がコード１３によって接続されている状態で、車両２の使用者が例えば車両２に設けられたタッチパネル等の図示しない入力装置で充電完了時刻ＳＡをセットし、車両２のタイマ充電開始を指示すると、タイマ充電の指示は車両ＥＣＵ１１に入力される。車両ＥＣＵ１１は、充電ＥＣＵ６にタイマ充電開始の指示を充電完了時刻ＳＡと共に入力する。充電ＥＣＵ６は、充電タイマ７に充電完了時刻ＳＡを送信する。充電ＥＣＵ６は、ＳＯＣセンサ１５を介してバッテリ３のＳＯＣや、充電装置５とコード１３を介して給電装置４から受信する給電装置４の充電電力供給能力の情報や、温度センサ１４で取得したバッテリ３の現在温度である充電開始時温度ＴＡ等を取得する。
【００１４】
充電ＥＣＵ６は、バッテリ３を満充電状態にするために充電に必要な電流と時間を算出する。ここで、充電ＥＣＵ６には、バッテリ３の仕様に基づき、車両２の走行時にバッテリ３への電力の入出力を許可する上限温度である走行時上限温度Ｔ１と、車両２の充電時にバッテリ３への電力の入出力を許可する上限温度である充電時上限温度Ｔ２との情報が記録されている。充電時上限温度Ｔ２は、走行時上限温度Ｔ１よりも低い温度である。充電ＥＣＵ６は、充電電流の大きさに対するバッテリ３の発熱量の情報をあらかじめ保持している。この実施の形態での充電方法は、充電装置５は給電装置４から電力を供給されて、図２に示すように充電開始後は最大充電電力ＷＭａｘで充電を行い、バッテリ３の充電開始時温度ＴＡとバッテリ３へ充電をした場合のバッテリ３の温度上昇ＴＢとを足した温度（ＴＡ＋ＴＢ）が、充電時上限温度Ｔ２に対してあらかじめ設定したマージン分温度Ｔ３の分だけ低くした温度（Ｔ２−Ｔ３）に到達した場合に、それ以上にバッテリ３の温度Ｔが上昇しないように充電電力を最大充電電力ＷＭａｘより低い制限充電電力ＷＡに制限する制御を行うという方法である。この制御を実施するために、充電ＥＣＵ６は制限充電電力ＷＡの値を計算する。さらに、制限充電電力ＷＡと、バッテリ３のＳＯＣと、現在のバッテリ３の温度等の情報から、最大充電電力ＷＭａｘで充電を開始した後制限充電電力ＷＡに下げて充電を行いでバッテリ３が満充電状態になるまで、すなわち充電開始から充電完了までの必要充電時間ＳＣを計算する。図１に示すように、充電ＥＣＵ６は、必要充電時間ＳＣを充電タイマ７へ送信する。充電タイマ７は、充電完了時刻ＳＡと必要充電時間ＳＣとから、充電開始予定時刻ＳＢを計算して設定し、保持する。
【００１５】
充電タイマ７は、現在時刻と充電開始予定時刻ＳＢとの照合を所定の周期で繰り返し、現在時刻が充電開始予定時刻ＳＢに到達したら、充電ＥＣＵ６に充電開始予定時刻到達通知を送信する。充電開始予定時刻到達通知を受信した充電ＥＣＵ６は、給電装置４に最大充電電力ＷＭａｘの送出要求を送信する。最大充電電力ＷＭａｘの送出要求を受信した給電装置４は、充電装置５に対して最大充電電力ＷＭａｘを送出する。充電装置５は、最大充電電力ＷＭａｘでバッテリ３へ充電を行う。充電中に充電ＥＣＵ６は、温度センサ１４によってバッテリ３の温度をモニタし、ＳＯＣセンサ１５によりバッテリ３のＳＯＣをモニタする。バッテリ３の温度が温度（Ｔ２−Ｔ３）に達したら、給電装置４に制限充電電力ＷＡの送出要求を送信する。制限充電電力ＷＡの送出要求を受信した給電装置４は、充電装置５に対して制限充電電力ＷＡを送出する。充電装置５は、制限充電電力ＷＡでバッテリ３へ充電を行う。充電ＥＣＵ６は、バッテリ３のＳＯＣが満充電になれば、充電を停止する。さらに充電ＥＣＵ６は給電装置４へ電力供給停止指示を送信する。電力供給停止指示を受信した給電装置４は、制限充電電力ＷＡの供給を停止する。充電ＥＣＵ６は制限充電電力ＷＡの供給停止を確認したら、車両ＥＣＵ１１にタイマ充電終了の指示を送信することでタイマ充電が終了する。タイマ充電の終了後すぐに車両２を走行させた場合でも、充電完了時刻ＳＡにおけるバッテリ３の温度は、走行時上限温度Ｔ１よりも低温であるため、バッテリ３の温度に起因するバッテリ３からの電力の入出力制限がかかることがなく、走行時の車両２の性能発揮に支障がない。
【００１６】
このように、充電装置５によるバッテリ３への充電を充電完了時刻ＳＡに完了するタイマ充電において、バッテリ３の温度（ＴＡ＋ＴＢ）が充電時上限温度Ｔ２に所定のマージン分温度Ｔ３を持たせた温度（Ｔ２−Ｔ３）以下であるように、充電装置５が充電装置５によるバッテリ３への充電電力値に制限充電電力ＷＡの値を設定し、制限充電電力ＷＡ以下の充電電力値でバッテリ３に充電した場合に、充電完了時刻ＳＡにバッテリ３への充電が完了するように充電装置５の充電開始予定時刻ＳＢを充電タイマ７が決定することで、タイマ充電時にバッテリ３の温度上昇を抑えることができる。
【００１７】
この実施の形態では、マージン分温度Ｔ３は、あらかじめ設定された一定の値であったが、この形態に限定するものではない。一般に、充電完了後に車両２を使用する場合、バッテリ３からの電力出力が大きいほど、バッテリ３の温度は上昇する。したがって、充電完了時のバッテリ３の温度が温度（Ｔ２−Ｔ３）であるか、又は温度（Ｔ２−Ｔ３）に略近い場合に、充電完了後直後に走行してバッテリ３からの電力出力によりバッテリ３の温度が上昇すると、バッテリ３の温度が走行時上限温度Ｔ１に到達する可能性がある。そこで、充電ＥＣＵ６は充電完了後の一定時間の車両２の走行状況を記録し、その時のバッテリ３の電力出力状況の平均を計算する。続いて、バッテリ３の電力出力状況の平均から、充電後のバッテリ３の予想上昇温度ＴＣを計算する。次回以降のタイマ充電時には、充電完了時のバッテリ３の温度上昇ＴＢに、予想上昇温度ＴＣを加えた温度が、走行時上限温度Ｔ１以下となるように、充電ＥＣＵ６はマージン分温度Ｔ３を計算して設定する。以上のような方法でマージン分温度Ｔ３を設定してもよい。また、バッテリ３の設置状況ならびに発熱状況から、温度上昇ＴＢがＴ１に比べて十分に小さい場合や、バッテリ３への充電中にバッテリ３での発熱が放熱を下回り、バッテリ３の温度が十分に低い場合は、マージン分温度Ｔ３は０になることもある。
【００１８】
この実施の形態では、制限充電電力ＷＡで充電中のバッテリ３の温度は温度（Ｔ２−Ｔ３）で一定であったが、制限充電電力で充電中のバッテリ３の温度が温度（Ｔ２−Ｔ３）から低下していくように制限充電電力ＷＡよりも低い制限充電電力を設定してもよい。
【００１９】
この実施の形態では、充電システム１はコード１３を介した有線での充電及び給電装置４と充電装置５との情報の通信を行うシステムであるが、非接触充電や非接触通信を利用した充電システムであってもよい。また、使用者が充電開始を充電システム１に指示するときに例えば車両２に設けられたタッチパネル等の図示しない入力装置を使用したが、例えば車両２に設けられた音声入力装置や、車両２の外部に設けられた携帯端末等の任意の入力装置を使用してもよい。
【００２０】
この実施の形態において、充電の途中にいったん充電を中止して車両２を走行させた後、その後すぐに充電を再開する場合に、バッテリ３の温度が充電時上限温度Ｔ２まで到達していれば、直ちに充電電力を制限充電電力ＷＡまで低下させてもよい。
【００２１】
この実施の形態では、満充電になるまで充電したが、満充電に限らず任意のＳＯＣをタイマ充電の終了条件としてもよい。
【００２２】
この実施の形態では、最大充電電力ＷＭａｘとして、バッテリ３の許容最大充電電力でもよく、また、許容最大充電電力より低く設定された充電電力でもよい。最大充電電力ＷＭａｘは、制限充電電力ＷＡより高い電力値であればよい。
【００２３】
この実施の形態では、入力装置は車両２に設けられたが、給電装置４に設けられてもよく、或いは、屋内等に設置される遠隔操作装置に設けられてもよい。また、この実施の形態では、充電タイマ７は充電装置５に設けられたが、給電装置４に設けられてもよく、或いは、屋内等に設置される遠隔操作装置に設けられてもよい。
【符号の説明】
【００２４】
２  車両、３  バッテリ（充電システム、蓄電装置）、４  給電装置（充電システム）、５  充電装置（充電装置)、７  充電タイマ。
【図１】
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【図２】
2015171208.tif 000004
【図３】
2015171208.tif 000005