(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器を含む住宅と車両との間において前記車両に搭載されたバッテリの充電率が上限充電率を超えないように前記バッテリの充放電を制御する充放電制御装置であって、
前記バッテリの充電率を取得する情報取得部と、
前記バッテリが前記上限充電率まで充電されるときの前記情報取得部によるバッテリの充電率の最低値である最低充電率を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された最低充電率が放電下限閾値に達していない場合に、前記上限充電率を低下させ、前記記憶部に記憶された最低充電率が放電下限閾値に達している場合に、前記上限充電率を上昇させる上限充電率変更部と、
を備えることを特徴とする充放電制御装置。
【請求項２】
前記記憶部は、過去期間の前記最低充電率の履歴を記憶可能に構成され、
前記上限充電率変更部は、前記履歴に基づいて前記最低充電率が放電下限閾値に達していない連続未到達回数及び放電下限閾値に達した連続到達回数をカウント可能に構成され、
前記連続未到達回数が第１閾値より大きい場合に、前記上限充電率を低下させ、
前記連続到達回数が第２閾値より大きい場合に、前記上限充電率を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
【請求項３】
前記情報取得部は、車両識別コードを取得可能に構成され、
前記記憶部は、前記車両識別コード毎に最低充電率を記憶することを特徴とする請求項１または２に記載の充放電制御装置。
【請求項４】
前記放電下限閾値は、前記バッテリの下限充電率から決められることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の充放電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅と車両との間において車両に搭載されたバッテリの充放電を制御する充放電制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車載バッテリとしてリチウムイオン二次電池等が使用されている。リチウムイオン二次電池等の車載バッテリにおいては充電率が低い領域で使用した方が寿命延伸の効果が高いことが知られており、これを利用してバッテリ電圧が高くならないように充電器を制御する技術がある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１９５３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、住宅と車両との間に設けられる充放電制御装置（所謂Ｖ２Ｈ機器）においてもバッテリ充電率が低い領域で使用した方が寿命延伸の効果が高いが、例えば充電率を手動（マニュアル）で設定する場合にはユーザの利便性を損なうとともにバッテリ充電率が低い領域を確実に使用することにならず寿命延伸効果が薄い。
【０００５】
本発明の目的は、車載バッテリの寿命延伸を図ることができる充放電制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、電気機器を含む住宅と車両との間において前記車両に搭載されたバッテリの充電率が上限充電率を超えないように前記バッテリの充放電を制御する充放電制御装置であって、前記バッテリの充電率を取得する情報取得部と、前記バッテリが前記上限充電率まで充電されるときの前記情報取得部によるバッテリの充電率の最低値である最低充電率を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された最低充電率が放電下限閾値に達していない場合に、前記上限充電率を低下させ、前記記憶部に記憶された最低充電率が放電下限閾値に達している場合に、前記上限充電率を上昇させる上限充電率変更部と、を備えることを要旨とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、記憶部には、バッテリが上限充電率まで充電されるときの情報取得部によるバッテリの充電率の最低値である最低充電率が記憶される。上限充電率変更部において、記憶部に記憶された最低充電率が放電下限閾値に達していない場合に、上限充電率が低下され、記憶部に記憶された最低充電率が放電下限閾値に達している場合に、上限充電率が上昇される。これにより、最適な上限充電率を自動設定することで車載バッテリの寿命延伸を図ることができる。
【０００８】
請求項２に記載のように、請求項１に記載の充放電制御装置において、前記記憶部は、過去期間の前記最低充電率の履歴を記憶可能に構成され、前記上限充電率変更部は、前記履歴に基づいて前記最低充電率が放電下限閾値に達していない連続未到達回数及び放電下限閾値に達した連続到達回数をカウント可能に構成され、前記連続未到達回数が第１閾値より大きい場合に、前記上限充電率を低下させ、前記連続到達回数が第２閾値より大きい場合に、前記上限充電率を上昇させるとよい。
【０００９】
請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の充放電制御装置において、前記情報取得部は、車両識別コードを取得可能に構成され、前記記憶部は、前記車両識別コード毎に最低充電率を記憶するとよい。
【００１０】
請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載の充放電制御装置において、前記放電下限閾値は、前記バッテリの下限充電率から決められるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、車載バッテリの寿命延伸を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態における充放電制御装置の概略構成図。
【図２】充放電制御装置の記憶部の概略構成図。
【図３】充放電制御装置の作用を説明するためのタイムチャート。
【図４】充放電制御装置の作用を説明するためのフローチャート。
【図５】充放電制御装置の作用を説明するためのフローチャート。
【図６】別例を説明するためのタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、充放電制御装置１０は、電気機器としての負荷２１を含む住宅２０と車両３０との間に接続される。つまり、充放電制御装置１０は、車両と住宅を接続するＶ２Ｈ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  ｔｏ  Ｈｏｍｅ）機器である。充放電制御装置１０は、車両３０に搭載されたバッテリ３１の充放電を制御する。車両３０は電気自動車（ＥＶ）であり、走行中においてはバッテリ３１の放電が行われる。
【００１４】
住宅２０は、負荷２１と分電盤２２を有する。住宅２０に対し電力系統（商用電源）４０から、例えば１００Ｖの交流電力が分電盤２２を介して負荷２１に供給可能となっている。
【００１５】
車両３０にはバッテリ３１、走行モータ等の負荷３２、制御部３３が搭載されている。直流電源であるバッテリ３１は高圧の二次電池であり、具体的には例えばリチウムイオン二次電池が使用される。制御部３３によりバッテリ３１の電力で走行モータ等の負荷３２を駆動できるようになっている。
【００１６】
充放電制御装置１０は、双方向電力変換ユニット１１と制御ユニット１２を有する。制御ユニット１２は、情報取得部１３と記憶部１４と上限充電率変更部１５を有する。充放電制御装置１０には、充電開始ボタン１６、放電開始ボタン１７及び寿命延伸モード設定スイッチ１８が設けられている。
【００１７】
充放電制御装置１０の双方向電力変換ユニット１１は、住宅２０の分電盤２２と接続されている。
充放電制御装置１０と車両３０とはインターフェイスとしてのケーブル付コネクタを用いて接続される。詳しくは、車両３０に設けられたインレットに対し充放電制御装置１０から延びるケーブル付コネクタを挿入することにより、充放電制御装置１０の双方向電力変換ユニット１１と車両３０のバッテリ３１とが接続されるとともに充放電制御装置１０の制御ユニット１２と車両３０の制御部３３とが通信可能に接続される。
【００１８】
具体的には、例えばＣＨＡｄｅＭＯ方式に対応する車両は制御部３３がバッテリ３１の充電率（ＳＯＣ）を常に監視しており、ケーブル付コネクタに備わる通信線を介して充放電制御装置１０にバッテリ３１の充電率（ＳＯＣ）を通知することができるようになっている。他にも、ＣＨＡｄｅＭＯ方式に対応する車両は制御部３３が、バッテリ３１の下限充電率、バッテリ３１の上限充電率、車両を識別するための車両識別コード等を、ケーブル付コネクタに備わる通信線を介して充放電制御装置１０に通知することができるようになっている。
【００１９】
充放電制御装置１０において制御ユニット１２は双方向電力変換ユニット１１を制御して車両３０のバッテリ３１の電力で双方向電力変換ユニット１１を介して住宅２０の負荷２１を駆動することができる。即ち、車両３０のバッテリ３１の放電電力で住宅２０の負荷２１を駆動することができる。そのために、ユーザは、放電開始ボタン１７を用いてバッテリ３１から放電を開始させることができる。
【００２０】
また、制御ユニット１２は双方向電力変換ユニット１１を制御して電力系統４０の電力で双方向電力変換ユニット１１を介して車両３０のバッテリ３１を充電することができる。そのために、ユーザは、充電開始ボタン１６を用いてバッテリ３１への充電を開始させることができる。
【００２１】
なお、住宅２０の分電盤２２において電力系統４０への電力ラインには逆潮防止用電流センサ２３が設けられ、逆潮防止用電流センサ２３が逆潮を検出すると電力系統４０側への放電動作を停止させるようになっている。
【００２２】
さらに、ユーザは、寿命延伸モード設定スイッチ１８を用いて、寿命を延伸させるモードである寿命延伸モードを設定することができる。
充放電制御装置１０における制御ユニット１２の情報取得部１３は、車両３０との通信によりバッテリ３１の充電率を取得することができる。また、情報取得部１３は、車両３０との通信により車両識別コードを取得可能に構成されている。制御ユニット１２の記憶部１４には、図３で１サイクルで示すバッテリ３１が上限充電率まで充電されるときの情報取得部１３によるバッテリ３１の充電率の最低値である最低充電率（例えば図３のｔ１のタイミングでの最低充電率５０％）が記憶される。また、記憶部１４は、図２に示すように、過去期間の最低充電率の履歴を記憶可能に構成されている。さらに、記憶部１４は、車両識別コード毎に最低充電率を記憶する。そして、車両別に充電率の履歴が管理される。具体的には、図２に示すように、車両（車両識別コード）毎に管理している。
【００２３】
次に、作用について説明する。
図３には、縦軸に充電率（ＳＯＣ）をとり、横軸に時間を取った場合の充電率（ＳＯＣ）の推移、上限充電率の推移を示す。充放電制御装置１０において車両３０と接続した後においては、ユーザの充電開始ボタン１６の操作により電力系統４０からバッテリ３１への充電が行われるとともに、ユーザの放電開始ボタン１７の操作によりバッテリ３１から負荷２１に放電が行われる。つまり、ユーザのボタン操作により充電・放電が実行される。
【００２４】
図３において、充電に伴いある充電率に達している状態から放電され再度充電されるが、充電により上限充電率（満充電）に到達した場合を１サイクルとする。１サイクルでの最小値を最低充電率とする。
【００２５】
図３においては、充放電制御装置１０に車両３０を接続（１回目）し、車両走行後に、充放電制御装置１０に車両３０を接続（２回目）し、車両走行後に、充放電制御装置１０に車両３０を接続（３回目）し、以後、車両の走行と充放電制御装置１０への車両３０の接続を繰り返している状況を表している。
【００２６】
具体的には、１回目の接続では、接続直後のバッテリ３１の充電率は６０％であり、充電率が５０％になった後に走行直前の充電率は７０％（上限充電率）となっており、バッテリ３１が上限充電率の７０％まで充電されるときのバッテリ３１の充電率の最低値である最低充電率５０％が放電下限閾値の３０％に達していない。２回目の接続では、接続直後のバッテリ３１の充電率は５０％であり、充電率が４５％になった後に走行直前の充電率は７０％（上限充電率）となっており、バッテリ３１が上限充電率の７０％まで充電されるときのバッテリ３１の充電率の最低値である最低充電率４５％が放電下限閾値の３０％に達していない。３回目の接続では、接続直後のバッテリ３１の充電率は６５％であり、充電率が６０％になった後に走行直前の充電率は７０％（上限充電率）となっており、バッテリ３１が上限充電率の７０％まで充電されるときのバッテリ３１の充電率の最低値である最低充電率６０％が放電下限閾値の３０％に達していない。
【００２７】
このとき、最低充電率が放電下限閾値に達していない連続未到達回数が３回になると、上限充電率が、それまでの７０％から６５％に低下される。具体的には、図１の上限充電率変更部１５は、記憶部１４に記憶されている最低充電率についての履歴に基づいて最低充電率が放電下限閾値に達していない連続未到達回数をカウント可能に構成されている。そして、図３において連続未到達回数がカウントされて３回目の接続において連続未到達回数が３回になると４回目の接続時に上限充電率が７０％から６５％に変更される。
【００２８】
また、８回目の接続では、接続直後のバッテリ３１の充電率は４０％であり、充電率が２５％になった後に走行直前の充電率は６５％（上限充電率）となっており、バッテリ３１が上限充電率の６５％まで充電されるときのバッテリ３１の充電率の最低値である最低充電率２５％が放電下限閾値の３０％に達している。９回目の接続では、接続直後のバッテリ３１の充電率は４５％であり、充電率が２５％になった後に走行直前の充電率は６５％（上限充電率）となっており、バッテリ３１が上限充電率の６５％まで充電されるときのバッテリ３１の充電率の最低値である最低充電率２５％が放電下限閾値の３０％に達している。１０回目の接続では、接続直後のバッテリ３１の充電率は４５％であり、充電率が２０％になった後に走行直前の充電率は６５％（上限充電率）となっており、バッテリ３１が上限充電率の６５％まで充電されるときのバッテリ３１の充電率の最低値である最低充電率２０％が放電下限閾値の３０％に達している。
【００２９】
このとき、最低充電率が放電下限閾値に達している連続到達回数が３回になると、上限充電率が、それまでの６５％から７０％に上昇される。具体的には、図１の上限充電率変更部１５は、記憶部１４に記憶されている最低充電率についての履歴に基づいて最低充電率が放電下限閾値に達した連続到達回数をカウント可能に構成されている。そして、図３において連続到達回数がカウントされて１０回目の接続において連続到達回数が３回になると１１回目の接続時に上限充電率が６５％から７０％に変更される。
【００３０】
なお、図３において４回目の接続時及び６回目の接続時においては、バッテリ３１が上限充電率の６５％まで充電されていないのでカウント等の対象外となる。また、１３回目の接続時には充電のみが行われており、この場合においてバッテリ３１が上限充電率の７０％まで充電されるときのバッテリ３１の充電率の最低値である最低充電率４５％が放電下限閾値の３０％に達していない。
【００３１】
図４，５を用いて制御ユニット１２での処理を説明する。
寿命延伸モード設定スイッチ１８の操作により寿命延伸モードが設定されていると、図４，５の処理が実行される。
【００３２】
車両３０と充放電制御装置１０とが接続され、図４において、制御ユニット１２はステップＳ１００で寿命延伸モード設定スイッチ１８の操作により寿命延伸モードが設定されている状態で充電開始ボタン１６または放電開始ボタン１７がオンされると、ステップＳ１０１に移行する。制御ユニット１２はステップＳ１０１において、車両３０との通信、例えばＣＨＡｄｅＭＯ信号データ等により車両３０から、「充電率」、「下限充電率」、「上限充電率」、「車両識別コード」を取得する。下限充電率は、放電によりバッテリ３１を劣化させないための下限値である。そして、制御ユニット１２はステップＳ１０２で下限充電率と上限充電率との間でバッテリ３１を充放電制御する。
【００３３】
このようにして、充放電制御装置１０の制御ユニット１２は、図３に示すように、負荷２１を含む住宅２０と車両３０との間において車両３０に搭載されたバッテリ３１の充電率が上限充電率を超えないようにバッテリ３１の充放電を制御する。
【００３４】
また、図５において、制御ユニット１２はステップＳ２００でバッテリ３１の充電率を取得する。即ち、情報取得部１３は、バッテリ３１の充電率を取得する。
制御ユニット１２はステップＳ２０１でバッテリ３１が上限充電率まで充電されるときのバッテリ３１の充電率の最低値である最低充電率を記憶する。即ち、記憶部１４は、図３に示すように、バッテリ３１が上限充電率まで充電されるときの情報取得部１３によるバッテリ３１の充電率の最低値である最低充電率を記憶する。
【００３５】
制御ユニット１２はステップＳ２０２で最低充電率が放電下限閾値に達していないか否か判定する。放電下限閾値は、バッテリ３１の下限充電率から決められる。つまり、制御ユニット１２は図４のステップＳ１０１で得られた「下限充電率」、即ち「車両３０側で設定された下限充電率」に所定値（例えば１２％）を加算して放電下限閾値を決定している。具体的には、図３においてはバッテリ３１の下限充電率が１８％であり、１２％を加算した３０％を放電下限閾値としている。つまり、充電率（ＳＯＣ）が１８％〜３０％が放電下限領域であり、ステップＳ２０２では最低充電率が放電下限領域に入っているか、放電下限領域から外れているかを判定する。
【００３６】
制御ユニット１２はステップＳ２０２において最低充電率が放電下限閾値に達していないと、ステップＳ２０３で３回連続未到達か否か判定して３回連続未到達ならば、ステップＳ２０４で上限充電率を所定値だけ低下させる。
【００３７】
一方、制御ユニット１２はステップＳ２０２において最低充電率が放電下限閾値に達していると、ステップＳ２０５で３回連続到達か否か判定して３回連続到達ならば、ステップＳ２０６で上限充電率を所定値だけ上昇させる。
【００３８】
このようにして、図１の上限充電率変更部１５は、図３に示すように、記憶部１４に記憶された最低充電率が放電下限閾値に達していない場合に、上限充電率を低下させる。上限充電率変更部１５は、図３に示すように、記憶部１４に記憶された最低充電率が放電下限閾値に達している場合に、上限充電率を上昇させる。
【００３９】
また、上限充電率変更部１５は、図３に示すように、履歴に基づいて最低充電率が放電下限閾値に達していない連続未到達回数及び放電下限閾値に達した連続到達回数をカウント可能に構成されている。そして、上限充電率変更部１５は、連続未到達回数が第１閾値（第１所定値）としての「３」より大きい場合に、上限充電率を低下させる。また、上限充電率変更部１５は、連続到達回数が第２閾値（第２所定値）としての「３」より大きい場合に、上限充電率を上昇させる。
【００４０】
よって、図３の場合には、上限充電率を７０％から６５％に低下させることによりバッテリ３１の寿命延伸が図られる。つまり、車載バッテリとして使用されているリチウムイオン二次電池は、一般的に充電率（ＳＯＣ）が低い領域での使用や保存によって寿命を延伸することができる。従って、バッテリ３１の寿命延伸の為、上限充電率を低下させることにより、出来るだけ充電率（ＳＯＣ）が低い領域で、バッテリ３１の使用や保存が可能となる。
【００４１】
ここで、充電率をマニュアルで設定すると、ユーザが充電率や満充電が必要なタイミングを判断して設定しなければならず、ユーザの利便性を損なうとともに、充電率（ＳＯＣ）が低い領域での確実な使用や保存にならず、大幅な寿命延伸効果が期待できない。
【００４２】
本実施形態では、ユーザの使用状況により最適な上限充電率を自動設定することで、ユーザの利便性を損なうことなく、車載バッテリの寿命延伸効果が得られる。詳しくは、充放電サイクルの中で充電率の履歴から、最低充電率が任意の数である３回連続して放電下限閾値に到達しなかった場合には、充放電制御装置１０の上限充電率を任意分である５％低下させる。一方、最低充電率が任意の数である３回連続して放電下限閾値に到達した場合には充放電制御装置１０の上限充電率を任意分である５％上昇させる。なお、寿命延伸モードがオフになった場合は充電率の履歴及び上限充電率はキャンセルされる。また、車両識別コードを取得することにより確実に車両別にデータを管理することができる。
【００４３】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）充放電制御装置１０の構成として、電気機器としての負荷２１を含む住宅２０と車両３０との間において車両３０に搭載されたバッテリ３１の充電率が上限充電率を超えないようにバッテリ３１の充放電を制御する。バッテリ３１の充電率を取得する情報取得部１３と、バッテリ３１が上限充電率まで充電されるときの情報取得部１３によるバッテリ３１の充電率の最低値である最低充電率を記憶する記憶部１４を備える。さらに、記憶部１４に記憶された最低充電率が放電下限閾値に達していない場合に、上限充電率を低下させ、記憶部１４に記憶された最低充電率が放電下限閾値に達している場合に、上限充電率を上昇させる上限充電率変更部１５を備える。これにより、最適な上限充電率を自動設定することで車載バッテリの寿命延伸を図ることができる。詳しくは、ユーザの使用状況により最適なバッテリ充電率を自動設定することで、ユーザの利便性を損なうことなく車載バッテリの寿命延伸効果が得られる。
【００４４】
（２）記憶部１４は、過去期間の最低充電率の履歴を記憶可能に構成されている。上限充電率変更部１５は、履歴に基づいて最低充電率が放電下限閾値に達していない連続未到達回数及び放電下限閾値に達した連続到達回数をカウント可能に構成されている。そして、上限充電率変更部１５は、連続未到達回数が第１閾値としての「３」より大きい場合に、上限充電率を低下させ、連続到達回数が第２閾値としての「３」より大きい場合に、上限充電率を上昇させる。よって、より確実に上限充電率を調整（低下、上昇）することができる。
【００４５】
（３）情報取得部１３は、車両識別コードを取得可能に構成され、記憶部１４は、車両識別コード毎に最低充電率を記憶する。よって、車両識別コードで管理することができる。
【００４６】
（４）放電下限閾値は、バッテリ３１の下限充電率から決められる。よって、放電下限閾値として好ましい決め方となる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
【００４７】
・図３では車両と接続する毎に充放電（もしくは充電）が行われる場合について説明したが、図６に示すように車両と接続した状態において充放電が行われる場合において適用してもよく、最低充電率が放電下限閾値に達していない場合に上限充電率を低下させ、最低充電率が放電下限閾値に達している場合に上限充電率を上昇させる。
【００４８】
・連続未到達回数が第１閾値としての「３」より大きい場合に上限充電率を低下させ、連続到達回数が第２閾値としての「３」より大きい場合に上限充電率を上昇させたが、第１閾値は「３」以外でもよく、第２閾値は「３」以外でもよい。また、第１閾値と第２閾値は異なる値であってもよい。
【００４９】
・最低充電率が放電下限閾値に未到達ならば上限充電率を低下させる際の所定値（図３では５％）は任意の値である。また、最低充電率が放電下限閾値に到達ならば上限充電率を上昇させる際の所定値（図３では５％）は任意の値である。
【００５０】
・放電下限閾値について、バッテリ３１の下限充電率に所定値を加算して放電下限閾値としたが、これに限ることはない。例えば、バッテリ３１の下限充電率に所定値を乗算して放電下限閾値としてもよい。
【００５１】
・放電下限閾値の設定は、充放電制御装置１０においてバッテリ３１の下限充電率から自動にて放電下限閾値を設定したが、ユーザによる手動にて放電下限閾値を設定してもよい。他にも、放電下限閾値は、予め固定値として決めておいてもよい。
【００５２】
・バッテリ３１の充電率（％）を、バッテリ電圧（Ｖ）、即ちバッテリ端子間電圧に置き換えてもよい。例えば、ＣＨＡｄｅＭＯ信号未対応の場合は、車両からの情報がもらえないため、バッテリ電圧と充電率（ＳＯＣ）の関係マップから充電率（ＳＯＣ）を算出する。
【００５３】
・長距離運転を予定しているユーザには「満充電ボタン」を用いて、１サイクル分は車両が設定する上限充電率まで充電することができるようにしてもよく、こうすることによりユーザの利便性が向上する。なお、満充電１サイクル以降は引き続き「寿命延伸モード」が有効となる。
【００５４】
・車両識別コードとして、車両から車種及びシリアルコード等の車両が判別できる信号を充放電制御装置１０にもらうようにしてもよい。
・車両３０は電気自動車（ＥＶ）以外にも、例えば、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）等であってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０…充放電制御装置、１３…情報取得部、１４…記憶部、１５…上限充電率変更部、２０…住宅、２１…負荷、３０…車両、３１…バッテリ。
【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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