(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたバッテリと、
外部電源からの電力で前記バッテリを充電する充電機構と、
前記バッテリを昇温する昇温機構と、
前記充電機構および昇温機構を制御する制御装置であって、前記バッテリが外部電源に接続されたプラグイン接続状態において、前記昇温および充電が不要な期間中、起動停止したスリープ状態になる制御装置と、
前記スリープ状態の制御装置を、再起動させる起動装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記プラグイン接続状態において、前記スリープ状態に移行する前に、次回再起動するまでの残存時間を推測し、前記残存時間が予め規定された閾値時間超過の場合には、起動停止したスリープ状態に移行し、前記残存時間が前記閾値時間以下の場合には、前記スリープ状態に移行することなく起動状態を維持する、
ことを特徴とするバッテリシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両に搭載され、充放電可能なバッテリを備えたバッテリシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機が出力する動力で走行する電動車両が従来から知られている。かかる電動車両には、回転電機に電力を供給する車載バッテリを備えたバッテリシステムが搭載されている。バッテリシステムは、充放電可能なバッテリの他、外部電源からの電力でバッテリを充電する充電器や、バッテリを昇温するヒータ、充電器やヒータを制御する制御装置等を備えている。制御装置は、電源リレーを介して補機バッテリと接続されており、電源リレーをオンすることで、制御装置に電力が供給され、制御装置が起動する。
【０００３】
ここで、制御装置は、各種電子部品で構成されるが、この電子部品は、通電に伴い徐々に劣化する。したがって、制御装置の寿命低下を防止するためには、制御装置の総起動時間（積算通電時間）を低減することが望ましい。
【０００４】
特許文献１には、イグニッションスイッチがＯＦＦとなった車両不使用中に、バッテリを調温する技術が開示されている。特許文献１では、電池温度が所定温度未満になる時刻を予測し、当該予測された時刻まで調温コントローラ（制御装置）の電源をオフして、スリープ状態にする技術が開示されている。また、特許文献１では、調温コントローラを再起動した時点で、電池温度が所定温度以上であれば、再度、電池温度が所定温度未満になる時刻を予測したうえで、調温コントローラの電源をオフする。かかる技術によれば、制御装置の総起動時間を低減でき、ひいては、制御装置の寿命を長くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９０６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、バッテリシステムの寿命低下を防止するためには、制御装置の総起動時間だけでなく、起動回数も低減することが必要となる。すなわち、制御装置を起動または起動停止する際には、上述した電源リレーをオンまたはオフする必要がある。しかし、通常、電源リレーは、オン／オフできる総回数が決まっている。そのため、制御装置の起動回数が多ければ、電源リレーのオン／オフ回数も増えてしまい、電源リレー、ひいては、バッテリシステムが早期に寿命を迎えることになる。
【０００７】
従来技術のように、電池温度の推測値等に基づいて制御装置の次回起動時刻を算出し、その後、次回起動時刻まで制御装置をスリープさせる構成の場合、制御装置の総起動時間は低減できる。しかし、従来技術では、制御装置の起動回数については、十分な考慮はされていなかった。特に、特許文献１のように、制御装置を再起動（スリープ解除）した時点で、昇温や充電が不要であった場合に、制御装置を再スリープさせる構成の場合、制御装置の起動および起動停止回数が大幅に増加するおそれがある。この場合、電源リレーが早期に寿命を迎えてしまい、ひいては、バッテリシステムの寿命が低下する。
【０００８】
そこで、本発明では、寿命をより向上できるバッテリシステム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】
【０００９】
本発明のバッテリシステムは、車両に搭載されたバッテリと、外部電源からの電力で前記バッテリを充電する充電機構と、前記バッテリを昇温する昇温機構と、前記充電機構および昇温機構を制御する制御装置であって、前記バッテリが外部電源に接続されたプラグイン接続状態において、前記昇温および充電が不要な期間中、起動停止したスリープ状態になる制御装置と、前記スリープ状態の制御装置を、再起動させる起動装置と、を備え、前記制御装置は、前記プラグイン接続状態において、前記スリープ状態に移行する前に、次回再起動するまでの残存時間を推測し、前記残存時間が予め規定された閾値時間超過の場合には、起動停止したスリープ状態に移行し、前記残存時間が前記閾値時間以下の場合には、前記スリープ状態に移行することなく起動状態を維持する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、残存時間が長い場合には制御装置をスリープさせ、残存時間が短い場合には制御装置を起動させ続けるため、制御装置の起動時間を短縮しつつ、オンオフ切り替え回数の増加を抑制できる。結果として、制御装置、ひいては、バッテリシステムの寿命をより向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態であるバッテリシステムの構成を示す図である。
【図２】間欠昇温時の制御例を示す図である。
【図３】充電予約時の制御例を示す図である。
【図４】プラグイン状態での制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】プラグイン状態での制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】プラグイン状態での制御の流れを示すフローチャートである。
【図７】充電予約時の他の制御例を示す図である。
【図８】間欠昇温時の従来の制御例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。図１は、本発明の実施形態であるバッテリシステム１０の構成図である。
【００１３】
バッテリシステム１０は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載される。メインバッテリ１２は、充放電可能な二次電池である。このメインバッテリ１２は、例えば、複数の単電池を直列または並列に接続して構成される。メインバッテリ１２を構成する単電池は、充放電可能な二次電池であれば特に限定されず、例えば、リチウムイオン電池や、ニッケル水素電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることもできる。
【００１４】
車両の走行用動力を出力する回転電機（図示せず）は、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータ等で構成されるＰＣＵ（パワーコントロールユニット、図示せず）を介して、メインバッテリ１２に接続されている。ＰＣＵは、メインバッテリ１２からの電力を、昇圧するとともに交流電力に変換したうえで、回転電機に供給する。これにより、回転電機がモータとして機能し、走行用の動力を出力する。また、ＰＣＵは、回転電機で発電された電力を、降圧するとともに直流電力に変換したうえで、メインバッテリ１２に出力する。この場合、メインバッテリ１２は、回転電機で発電された電力で充電される。
【００１５】
メインバッテリ１２には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４も接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、メインバッテリ１２から出力された電力を降圧して、補機バッテリ１６や、その他の補機に供給する。このＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、後述する制御装置２８により制御される。
【００１６】
メインバッテリ１２には、さらに、当該メインバッテリ１２を外部電源１００からの電力で充電する充電機構が接続されている。充電機構は、充電器１８や、充電リレー２０、インレット２２等を備える。充電器１８は、外部電源１００から供給された交流電力を、直流電力に変換する。メインバッテリ１２と充電器１８との間には、充電リレー２０が設けられている。充電リレー２０は、制御装置２８からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。充電器１８には、インレット２２が接続されている。このインレット２２は、外部電源１００の充電プラグ１０２を着脱できるコネクタである。制御装置２８は、インレット２２と充電プラグ１０２との接続状態を監視している。なお、以下では、インレット２２と充電プラグ１０２が接続されている状態を「プラグイン状態」、接続されていない状態を「プラグアウト状態」と呼ぶ。
【００１７】
プラグイン状態で、充電リレー２０がオンであるとき、外部電源１００からの交流電力は、充電器１８により直流電力に変換された後、メインバッテリ１２に供給される。これにより、メインバッテリ１２が外部電力で充電されることになる。この充電器１８および充電リレー２０の動作は、制御装置２８によって制御される。
【００１８】
バッテリシステム１０には、さらに、メインバッテリ１２を昇温する昇温機構も設けられている。すなわち、メインバッテリ１２は、温度が低くなると充電可能容量の低下や、許容入力電流の低下により充電時間Ａｃが長くなる。また、メインバッテリ１２が、凍結温度まで下がった場合には充放電できなくなるという特性がある。そこで、メインバッテリ１２が低温の場合に、当該メインバッテリ１２を昇温するための昇温機構が設けられている。
【００１９】
昇温機構は、ヒータ２４および昇温リレー２６を備える。ヒータ２４は、メインバッテリ１２の近傍に設けられている。なお、ヒータ２４は、単一でもよいし複数でもよい。充電リレー２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４およびヒータ２４の間の電流経路に設けられている。この昇温リレー２６は、制御装置２８からの制御信号を受けてオンおよびオフの間で切り替わる。昇温リレー２６がオンされると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４からヒータ２４に所定の電力が供給され、ヒータ２４を発熱させることができる。そして、ヒータ２４が発熱することにより、メインバッテリ１２が昇温される。
【００２０】
メインバッテリ１２の近傍には、第一温度センサ３０も設けられている。第一温度センサ３０は、メインバッテリ１２の温度を計測するセンサである。第一温度センサ３０の検出値は、電池温度ＴＢとして、制御装置２８に入力される。第一温度センサ３０は、一つでもよいし、複数でもよい。第一温度センサ３０を複数設けた場合には、複数の検出値から算出される統計値、例えば、平均値や最小値、最大値等を電池温度ＴＢとして用いればよい。
【００２１】
メインバッテリ１２から離間した位置には、環境温度αを測定するための第二温度センサ３２が設けられている。第二温度センサ３２は、例えば、車室外や、メインバッテリ１２を冷却するための冷媒の吸気経路内等に設けられる。この第二温度センサ３２の検出値は、環境温度αとして制御装置２８に入力される。
【００２２】
バッテリシステム１０には、さらに、メインバッテリ１２の電圧（電池電圧ＶＢ）や電流（電池電流ＩＢ）を計測する電圧センサおよび電流センサ（いずれも図示せず）も設けられている。制御装置２８は、これらセンサで検出された電池電圧ＶＢ、電池電流ＩＢ等に基づいて、メインバッテリ１２のＳＯＣを算出する。ＳＯＣは、メインバッテリ１２の満充電容量に対する現在の充電容量の割合を示すパラメータである。
【００２３】
予約用ＵＩ３４は、ユーザの指示を受け付けるユーザインターフェースで、例えば、各種情報をユーザに提示する表示装置と、ユーザの操作入力を受け付ける入力装置と、を備えている。表示装置としては、液晶パネル等が該当し、入力装置としては、選択釦やロータリスイッチ等が該当する。また、予約用ＵＩ３４は、表示装置と入力装置とが一体化されたタッチパネル等で構成されてもよい。後述する充電予約を設定したい場合、ユーザは、当該予約用ＵＩ３４を操作して、充電を完了したい時刻（充電終了時刻ｔｅ）等を設定する。予約用ＵＩ３４を介して入力されたユーザの指示は、制御装置２８に入力される。
【００２４】
制御装置２８は、メインバッテリ１２の充放電を制御するとともに、充電機構および昇温機構等を制御する。例えば、制御装置２８は、各種パラメータに基づいて、メインバッテリ１２への入出力電力の許容値を算出し、実際のバッテリの入出力電力が、当該許容値を超えないようにメインバッテリ１２の充放電を制御する。また、制御装置２８は、充電プラグ１０２とインレット２２との接続状態を監視し、必要に応じて、充電機構および昇温機構を駆動させて、メインバッテリ１２を充電したり、昇温したりする。制御装置２８とＤＣ／ＤＣコンバータ１４との間の電流経路には、電源リレー２９が設けられている。この電源リレー２９がオンされることで、制御装置２８に電力が供給され、制御装置２８が起動する。
【００２５】
起動装置３６は、オフになった電源リレー２９をオンする。すなわち、後に詳説するように、本実施形態において、制御装置２８は、必要に応じて、次回起動時刻ｔｓを起動装置３６に設定したうえで、電源リレー２９をオフにしたスリープ状態に移行する。起動装置３６は、設定された次回起動時刻ｔｓに達すれば、電源リレー２９をオンして、スリープ状態になった制御装置２８を再起動させる。起動装置３６は、内蔵電池３８とタイマ４０とを有しており、内蔵電池３８の電力で駆動する。換言すれば、電源リレー２９がオフになっても、起動装置３６は、起動し続けることができる。また、起動装置３６の構成は、制御装置２８に比べて簡素であり、起動装置３６が正常に駆動できる通電時間（総寿命）は、制御装置２８に比べて十分に長い。
【００２６】
次に、プラグイン状態でのバッテリシステム１０の動作について説明する。ユーザは、メインバッテリ１２を外部充電したい場合、インレット２２に充電プラグ１０２を差し込み、プラグイン状態とする。プラグイン状態となれば、制御装置２８は、充電機構および昇温機構を駆動して、メインバッテリ１２の充電および昇温を行う。
【００２７】
この充電および昇温を行うために、制御装置２８は、予め、充電基準値Ｃｄｅｆ、昇温開始温度Ｔｓ、昇温停止温度Ｔｅを記憶している。充電基準値Ｃｄｅｆとは、メインバッテリ１２を満充電とみなせるＳＯＣの値であり、例えば、８０〜９０％程度の値である。プラグイン状態において、制御装置２８は、ＳＯＣが、この充電基準値Ｃｄｅｆに達するまで、メインバッテリ１２に電力を供給する。昇温開始温度Ｔｓは、メインバッテリ１２の性質等に応じて設定される値で、例えば、０℃前後の値が設定できる。昇温停止温度Ｔｅは、昇温開始温度Ｔｓに若干のヒステリシス（例えば数℃）を持たせた値である。制御装置２８は、電池温度ＴＢが、昇温開始温度Ｔｓ未満であれば昇温を開始し、電池温度ＴＢが昇温停止温度Ｔｅに達すれば昇温を終了する。
【００２８】
ところで、プラグイン状態における充電および昇温の制御は、「充電予約」の有無によって異なる。充電予約とは、ユーザが、充電終了時刻ｔｅを指定することである。充電予約を希望する場合、ユーザは、予約用ＵＩ３４を介して、メインバッテリ１２の外部充電を完了して欲しい時刻（充電終了時刻ｔｅ）を設定する。
【００２９】
この充電予約が設定されている場合、制御装置２８は、充電終了時刻ｔｅにおいて、メインバッテリ１２の充電および昇温が完了するような充電開始時刻ｔｃおよび昇温開始時刻ｔｗを推定し、推定された時刻から充電および昇温を開始する。一方、充電予約が設定されていない場合、制御装置２８は、即座に充電を行うとともに、プラグアウト状態になるまで間欠昇温を継続する。間欠昇温では、電池温度ＴＢが、昇温開始温度Ｔｓ未満になればヒータ２４を駆動し、昇温停止温度Ｔｅ以上になればヒータ２４を停止する処理を繰り返す。
【００３０】
以上のような処理を行うために、制御装置２８は、当然ながら、電池温度ＴＢや、電池電圧、電池電流等の制御パラメータを監視し、充電機構や昇温機構の駆動の要否を判断する。しかし、上述したプラグイン状態は、比較的、長時間継続されることが多い。例えば、車両を通勤に利用しているユーザの場合、夕方、帰宅した後、翌朝、出勤するまでの十時間前後、プラグイン状態のままにすることがある。かかるプラグイン状態の間、制御装置２８を常時、起動させていると、制御装置２８の積算通電時間（積算起動時間）が増加する。ＣＰＵを始めとする各種電子部品で構成されている制御装置２８は、正常に稼働でき得る通電時間（総寿命）がある程度決まっており、不必要に起動し続けると、比較的早期に制御装置２８が使用不可になる。
【００３１】
かかる問題を避けるために、制御装置２８の起動が必要な時刻を推測し、その推測された時刻まで、制御装置２８を起動停止（スリープ）させる技術が一部で提案されている。かかる技術では、制御装置２８が起動している際に、制御装置２８が、昇温または充電が必要となる時刻を次回起動時刻ｔｓとして推測する。そして、次回起動時刻ｔｓが推測できれば、その時刻まで、制御装置２８を起動停止（スリープ）させる。次回起動時刻ｔｓに達すれば、制御装置２８を再起動させる。そして、必要であれば、昇温または充電を開始し、不要であれば、再度、次回起動時刻ｔｓを推測したうえで、制御装置２８をスリープさせる。
【００３２】
図８は、こうした従来技術で間欠昇温を行う場合の動作例を示す図である。図８において、上段は、電池温度ＴＢを、中段は、ヒータ２４のオンオフ状況を、下段は、制御装置２８のオンオフ状況を示している。また、図８の上段において実線は、実際の電池温度ＴＢ（実温度）を、破線は、制御装置２８で推測された電池温度（推測温度ＴＢ＊）を示している。
【００３３】
間欠昇温を行う際、制御装置２８は、電池温度ＴＢが、昇温開始温度Ｔｓ未満になれば、ヒータ２４をオンする。したがって、時刻ｔ０において、制御装置２８は、電池温度ＴＢが昇温開始温度Ｔｓ未満になる時刻を推測し、当該時刻を次回起動時刻ｔｓとして設定する。図８の例では、時刻ｔ０において、制御装置２８は、時刻ｔ１を次回起動時刻ｔｓとして推測する。次回起動時刻ｔｓ＝ｔ１が推測できれば、制御装置２８は、起動停止したスリープ状態に移行する。その後、時刻ｔ１に達すれば、制御装置２８は、再起動して、昇温の要否を判断する。図８の例では、時刻ｔ１において、電池温度ＴＢは、昇温開始温度Ｔｓ未満であるため、制御装置２８は、ヒータ２４をオンにして昇温を開始する。
【００３４】
時刻ｔ２において、昇温が完了すれば、制御装置２８は、再度、電池温度ＴＢが昇温開始温度Ｔｓ未満になる時刻を推測する。図８の例では、時刻ｔ２において、制御装置２８は、時刻ｔ３を次回起動時刻ｔｓとして推測する。その後、制御装置２８は、電源リレー２９をオフして、起動停止したスリープ状態に移行する。そして、時刻ｔ３に達すれば、制御装置２８は、再起動する。ここで、時刻ｔ３において、再起動した制御装置２８は、昇温の要否を判断する。図８の例では、時刻ｔ３において、電池温度ＴＢは、昇温開始温度Ｔｓ以上であるため、昇温は、不要であると判断できる。この場合、制御装置２８は、再度、次回起動時刻ｔｓ＝ｔ４を推測し、その時刻まで、スリープする。図８の例では、制御装置２８は、時刻ｔ３の時点で、時刻ｔ４を次回起動時刻ｔｓとして推測し、当該時刻ｔ４まで、スリープする。制御装置２８が再起動した時刻ｔ４において、なお、昇温が不要である場合には、再度、次回起動時刻ｔｓ＝ｔ５を推測し、その時刻までスリープする。
【００３５】
以上の説明から明らかな通り、図８に示す従来技術によれば、昇温が必要になるタイミングまで、制御装置２８を起動停止しているため、制御装置２８の通電時間を大幅に短縮できる。しかし、この従来技術では、再起動した時点で、推測温度ＴＢ＊より実際の電池温度ＴＢのほうが高い場合には、再度、スリープ状態に移行する。そのため、従来技術によれば、制御装置２８への通電を許容・停止する電源リレー２９のオンオフの切り替え回数が増加するという新たな問題が生じる。
【００３６】
すなわち、制御装置２８と電源との間に介在する電源リレー２９をオンオフ切り替えすることで、制御装置２８は、オンオフ切り替えされている。しかし、通常、リレーを正常にオンオフ切り替えできる回数は、ある程度決まっている。そのため、電源リレー２９のオンオフ回数が増加すると、電源リレー２９が比較的早期に寿命を迎えてしまい、結果として、制御装置２８が比較的早期に使用不可となる。
【００３７】
そこで、本実施形態では、制御装置２８が起動している際に、次回、充電および昇温を開始するまでの時間を残存時間Ａｒとして推測し、この残存時間Ａｒが長い場合には、制御装置２８をスリープさせるが、残存時間Ａｒが短い場合には、制御装置２８をスリープさせることなく起動させ続ける。これにより、制御装置２８の通電時間を短縮しつつ、電源リレー２９のオンオフ切り替え回数の増加を抑制することができる。
【００３８】
具体的に、本実施形態における間欠昇温の制御について説明する。図２は、本実施形態での間欠昇温の制御例を示す図で、上段は、電池温度ＴＢを、中段は、ヒータ２４のオンオフ状況を、下段は、制御装置２８のオンオフ状況をそれぞれ示している。また、図２の上段において実線は、実際の電池温度ＴＢを、破線は、制御装置２８が推測した電池温度ＴＢ（推測温度ＴＢ＊）を示している。また、図２において、時間Ａｒ１，Ａｒ２は、予め規定された閾値時間Ａｔｈよりも大きく、時間Ａｒ３は、閾値時間Ａｔｈよりも小さいとする（Ａｒ３＜Ａｔｈ＜（Ａｒ１，Ａｒ２））。
【００３９】
間欠昇温では、制御装置２８は、起動している際に、次に昇温が必要となるまでの時間、すなわち、電池温度ＴＢが昇温開始温度Ｔｓ未満となるまでの残存時間Ａｒを算出する。残存時間Ａｒは、電池温度ＴＢおよび環境温度αに基づいて推測できる。制御装置２８は、これらのパラメータＴＢ，αと、残存時間Ａｒとの対応関係を示すマップまたは演算式を記憶しており、制御装置２８は、これらパラメータＴＢ，αの値を、マップまたは演算式にあてはめて、残存時間Ａｒを算出する。パラメータＴＢ，αと残存時間Ａｒとの対応関係を示すマップは、例えば、実験やシミュレーション結果に基づいて作成することができる。また、パラメータＴＢ，αと残存時間Ａｒとの対応関係を示す演算式としては、例えば、式１等を用いることができる。なお、式１において、Ｋは、単位時間ごとの電池温度ＴＢの低下量を示す変数で、環境温度αと電池温度ＴＢとの差分に応じて変動する。この変数Ｋは、予め、実験等で求められている。
Ａｒ＝（ＴＢ−Ｔｓ）／Ｋ    式１
【００４０】
図２の例では、時刻ｔ０において、制御装置２８は、時間Ａｒ１を残存時間として推測する。そして、残存時間Ａｒ＝Ａｒ１が算出できれば、制御装置２８は、当該残存時間Ａｒ＝Ａｒ１と予め規定された閾値時間Ａｔｈと、を比較する。閾値時間Ａｔｈは、予め規定された時間で、残存時間の許容誤差量を示す。閾値時間Ａｔｈとしては、例えば、１５分〜４５分程度が設定できる。比較の結果、残存時間Ａｒ＝Ａｒ１が、閾値時間Ａｔｈ超過であれば、制御装置２８は、現在時刻（ｔ０）に残存時間Ａｒ＝Ａｒ１を加算した時刻を次回起動時刻ｔｓとして、起動装置３６に設定したうえで、電源リレー２９をオフして、起動停止（スリープ）する。起動装置３６は、時刻を監視し、設定された時刻ｔ１に達すれば、電源リレー２９をオンにして、制御装置２８を起動させる。
【００４１】
再起動した制御装置２８は、時刻ｔ１における電池温度ＴＢを確認する。図示例では、時刻ｔ１において、電池温度ＴＢが、昇温開始温度Ｔｓ未満であるため、制御装置２８は、ヒータ２４をオンして、メインバッテリ１２を昇温させる。昇温の結果、時刻ｔ２において、電池温度ＴＢが昇温停止温度Ｔｅに達すれば、制御装置２８は、ヒータ２４をオフする。そして、再度、残存時間Ａｒを推測する。
【００４２】
図示例では、時刻ｔ２において、制御装置２８は、時間Ａｒ２を残存時間Ａｒとして推測する。残存時間Ａｒ＝Ａｒ２は、閾値時間Ａｔｈ超過であるため、時刻ｔ０のときと同様に、制御装置２８は、現在時刻（ｔ２）に残存時間Ａｒ＝Ａｒ２を加算した時刻を次回起動時刻ｔｓとして、起動装置３６に設定したうえで、電源リレー２９をオフして、起動停止（スリープ）する。
【００４３】
時刻ｔ３になれば、起動装置３６は、電源リレー２９をオンして、制御装置２８を起動させる。再起動した制御装置２８は、時刻ｔ１のときと同様に、時刻ｔ３における電池温度ＴＢを確認する。図示例では、時刻ｔ３において、電池温度ＴＢが昇温開始温度Ｔｓ以上である。この場合、制御装置２８は、再度、残存時間Ａｒ、すなわち、次に、電池温度ＴＢが昇温開始温度未満となるまでの時間を推測する。図示例では、時刻ｔ３において、制御装置２８は、時間Ａｒ３を残存時間Ａｒとして推測する。
【００４４】
ここで、残存時間Ａｒ＝Ａｒ３は、閾値時間Ａｔｈ未満である。そのため、この場合、制御装置２８は、時刻ｔ３において、起動停止（スリープ）することなく、起動し続ける。そして、時刻ｔ３の時点で、ヒータ２４をオンにして、メインバッテリ１２の昇温を開始する。このように、次回起動時刻ｔｓまでの残存時間Ａｒが、短い場合には、制御装置２８をスリープさせることなく、起動させ続けることで、電源リレー２９のオンオフ回数を低減できる。
【００４５】
次に、本実施形態における充電予約が設定されている場合の制御について説明する。図３は、本実施形態での充電予約が設定されている場合の制御例を示す図で、上段は、充電時間Ａｃおよび昇温時間Ａｗの推測値を、下段は、制御装置２８のオンオフ状況をそれぞれ示している。また、図３において、時間Ａｒ１，Ａｒ２は、閾値時間Ａｔｈよりも大きく、時間Ａｒ３は、閾値時間Ａｔｈよりも小さいとする（Ａｒ３＜Ａｔｈ＜（Ａｒ１，Ａｒ２））。
【００４６】
充電予約が設定されている場合、制御装置２８は、充電に要する時間（充電時間Ａｃ）および昇温に要する時間（昇温時間Ａｗ）を求める。昇温時間Ａｗは、例えば、昇温停止温度Ｔｅや、現時点での電池温度ＴＢ、環境温度α、現在時刻ｔｎから充電終了時刻ｔｅまでの残り時間（予約継続時間Ａｍ）等のパラメータから求めることができる。制御装置２８は、これらのパラメータと、昇温時間Ａｗとの対応関係を示すマップまたは演算式が記憶されており、制御装置２８は、実際に検知された各種パラメータの値を、これらマップまたは演算式にあてはめて、昇温時間Ａｗを算出する。各種パラメータと昇温時間Ａｗとの対応関係を示すマップは、例えば、実験やシミュレーション結果に基づいて作成することができる。また、各種パラメータと昇温時間Ａｗとの対応関係を示す演算式としては、例えば、式２等を用いることができる。なお、式３においてＢ，Ｃは、予め定められた定数である。
0006414038.tif 000002
【００４７】
充電時間Ａｃは、第一充電時間Ａｃ１と第二充電時間Ａｃ２との合計値である。第一充電時間Ａｃ１は、プラグイン接続した時点でのＳＯＣから満充電とみなせるＳＯＣ（充電基準値Ｃｄｅｆ）まで充電するのに要する時間で、原則として、プラグイン接続した時点でのＳＯＣと充電基準値Ｃｄｅｆとの差分値に基づいて算出される。換言すれば、第一充電時間Ａｃ１は、電池温度ＴＢや環境温度αによって変動しない。
【００４８】
第二充電時間Ａｃ２は、昇温に要した電力を補充するための充電に要する時間である。すなわち、メインバッテリ１２をヒータ２４で昇温した場合、昇温時間Ａｗ（ヒータ２４の消費電力）に応じて、余分に電力が必要となる。第二充電時間Ａｃ２は、この余分に必要な電力分を充電するのに要する時間である。第二充電時間Ａｃ２は、昇温時間Ａｗに基づいて算出される値で、電池温度ＴＢや環境温度αによって変動する値である。
【００４９】
図３の例においては、制御装置２８は、時刻ｔ０、時刻ｔ１、時刻ｔ２のタイミングで、昇温時間Ａｗおよび充電時間Ａｃを推測しているが、各時刻ごとに、電池温度ＴＢや環境温度αが変化している。そのため、各時刻ごとに、昇温時間Ａｗおよび第二充電時間Ａｃ２が変化している。
【００５０】
制御装置２８は、昇温時間Ａｗおよび充電時間Ａｃが算出できれば、次回起動時刻ｔｓまでの残存時間Ａｒを求める。残存時間Ａｒは、次の式３で算出される。なお、式４において、Ａｍは、予約継続時間Ａｍであり、現在時刻ｔｎから充電終了時刻ｔｅまでの時間である。また、ｍａｘ（）は、引数の最大値を返す関数であり、ｍａｘ（Ａｃ，Ａｗ）とは、ＡｃとＡｗのうち高いほうの値を示している。
Ａｒ＝Ａｍ−ｍａｘ（Ａｃ，Ａｗ）    式３
【００５１】
残存時間Ａｒが求まれば、制御装置２８は、残存時間Ａｒと閾値時間Ａｔｈとを比較する。そして、残存時間Ａｒが閾値時間Ａｔｈ超過であれば、制御装置２８は、次回起動時刻ｔｓを起動装置３６に設定したうえでスリープする。一方、残存時間Ａｒが閾値時間Ａｔｈ以下であれば、制御装置２８は、スリープすることなく、そのまま、起動し続ける。
【００５２】
図３を参照して、具体的な制御の流れについて説明する。図３の例では、時刻ｔｅが充電終了時刻として設定されている。時刻ｔ０において、プラグイン接続されれば、制御装置２８は、残存時間Ａｒを推測する。具体的には、昇温時間Ａｗを推測し、昇温時間ＡｗやＳＯＣ等に基づいて、充電時間Ａｃを推測する。さらに、充電時間Ａｃおよび昇温時間Ａｗが求まれば、制御装置２８は、式３に基づいて、残存時間Ａｒを求める。図示例では、時刻ｔ１において、制御装置２８は、時間Ａｒ１を、残存時間Ａｒとして推測する。そして、制御装置２８は、算出された残存時間Ａｒ＝Ａｒ１と閾値時間Ａｔｈとを比較する。図３の例では、時刻ｔ１において、残存時間Ａｒ＝Ａｒ１は、閾値時間Ａｔｈより大きい。この場合、制御装置２８は、現在時刻（ｔ０）に残存時間Ａｒ１を加算した時刻（ｔ１）を次回起動時刻ｔｓとして起動装置３６に設定したうえで、電源リレー２９をオフしてスリープする。
【００５３】
時刻ｔ１に達すれば、起動装置３６は、電源リレー２９をオンして、制御装置２８を再起動する。再起動した制御装置２８は、再起動した時点での電池温度ＴＢや環境温度αに基づいて、昇温時間Ａｗおよび第二充電時間Ａｃ２を算出する。なお、第一充電時間Ａｃ１は、既述した通り、電池温度ＴＢや環境温度αによって変動しないため、再算出する必要はない。昇温時間Ａｗおよび第二充電時間Ａｃ２が算出できれば、制御装置２８は、再度、これらの値に基づいて、残存時間Ａｒを算出する。図示例では、時間Ａｒ２が残存時間Ａｒとして推測される。そして、算出された残存時間Ａｒ＝Ａｒ２と閾値時間Ａｔｈとを比較する。残存時間Ａｒ＝Ａｒ２は、閾値時間Ａｔｈより大きいため、制御装置２８は、再度、次回起動時刻ｔｓ（ｔ２＝ｔ１＋Ａｒ２）を起動装置３６に設定したうえで、電源リレー２９をオフしてスリープする。
【００５４】
時刻ｔ２に達すれば、起動装置３６は、電源リレー２９をオンして、制御装置２８を再起動する。再起動した制御装置２８は、再度、残存時間Ａｒ＝Ａｒ３を算出し、閾値時間Ａｔｈと比較する。残存時間Ａｒ＝Ａｒ３は、閾値時間Ａｔｈ以下であるため、制御装置２８は、時刻ｔ２では、スリープすることなく、起動し続ける。そして、時刻ｔ２の時点で、充電を開始し始める。
【００５５】
以上の通り、充電予約が設定されている場合でも、制御装置２８は、次回、充電または昇温を開始するまでの残存時間Ａｒを算出し、残存時間Ａｒが長い場合には、スリープし、短い場合には、そのまま起動し続ける。その結果、制御装置２８の通電時間を短縮しつつも、電源リレー２９のオンオフ切り替え回数の増加を抑制できる。
【００５６】
次に、本実施形態における制御の流れについて図４〜図６を参照して説明する。図４〜図６は、プラグイン接続された際の制御の流れを示すフローチャートである。なお、図４〜図６において、太線のブロックは、起動装置３６が行う処理を、その他のブロックは、制御装置２８が行う処理を、それぞれ示している。
【００５７】
図４に示す通り、プラグイン接続されると（Ｓ１０でＹｅｓ）、制御装置２８は、充電予約の有無を確認する（Ｓ１２）。充電予約が設定されている場合は、ステップＳ１４（図５）に進み、充電予約用の制御を実行する。
【００５８】
一方、充電予約が設定されていない場合、制御装置２８は、メインバッテリ１２の充電を開始する（Ｓ１６）。具体的には、制御装置２８は、充電リレー２０をオンして、外部電源１００の電力をメインバッテリ１２に供給する。充電実行中、制御装置２８は、電池電圧や電池電流、電池温度ＴＢ等を監視し、これらの値に基づいて、メインバッテリ１２のＳＯＣを算出する。そして、メインバッテリ１２のＳＯＣが、満充電とみなせる充電基準値Ｃｄｅｆまで達すれば（Ｓ１８でＹｅｓ）、制御装置２８は、充電リレー２０をオフして、充電を終了する（Ｓ２０）。
【００５９】
充電が完了した後、制御装置２８は、間欠昇温を実施する。具体的には、制御装置２８は、まず、現在時刻ｔｎを取得する（Ｓ２２）。続いて、現在の電池温度ＴＢや環境温度αを取得し、これらの値に基づいて、次回、昇温開始するまでの残存時間Ａｒを算出する（Ｓ２４）。この残存時間Ａｒは、例えば、電池温度ＴＢや環境温度α等を式１にあてはめることで算出することができる。
【００６０】
残存時間Ａｒが算出できれば、続いて、制御装置２８は、当該残存時間Ａｒと閾値時間Ａｔｈとを比較する（Ｓ２６）。比較の結果、残存時間Ａｒが、閾値時間Ａｔｈ超過の場合、制御装置２８は、次回起動時刻ｔｓを算出する（Ｓ２８）。次回起動時刻ｔｓは、現在時刻ｔｎに残存時間Ａｒを加算することで求まる。次回起動時刻ｔｓが求まれば、制御装置２８は、当該時刻を、起動装置３６に設定したうえで、電源リレー２９をオフしてスリープする（Ｓ３０，Ｓ３２）。
【００６１】
起動装置３６は、現在時刻ｔｎと次回起動時刻ｔｓとの比較を行い（Ｓ３４）、現在時刻ｔｎが次回起動時刻ｔｓに達すれば、電源リレー２９をオンして、制御装置２８を再起動する（Ｓ３６）。再起動された制御装置２８は、ステップＳ２２に戻って、再度、現在時刻ｔｎの取得や、残存時間Ａｒの算出等を行う。
【００６２】
一方、ステップＳ２６において、残存時間Ａｒが、閾値時間Ａｔｈ以下となった場合、制御装置２８は、ヒータ２４をオンして、メインバッテリ１２の昇温を開始する（Ｓ３８）。そして、昇温の結果、電池温度ＴＢが、昇温停止温度Ｔｅ以上になれば（Ｓ４０でＹｅｓ）、制御装置２８は、ヒータ２４をオフして昇温を停止する（Ｓ４２）。そして、ステップＳ２２に戻り、以降、同様の処理を繰り返す。なお、フローチャートには、記載していないが、この間欠昇温の処理は、インレット２２から充電プラグ１０２が取り外されたプラグアウト状態になれば、強制終了される。
【００６３】
一方、ステップＳ１２で、充電予約が設定されている場合について説明する。この場合は、図５に示すとおり、制御装置２８は、まず、現在時刻ｔｎと、充電終了時刻ｔｅとを取得する（Ｓ４４）。そして、現在時刻ｔｎと充電終了時刻ｔｅとの差分値を、予約継続時間Ａｍとして算出する（Ｓ４６）。
【００６４】
次に、制御装置２８は、現在の電池温度ＴＢや環境温度αを取得し、これらの値に基づいて、昇温時間Ａｗを算出する（Ｓ４８）。昇温時間Ａｗは、電池温度ＴＢや環境温度α、予約継続時間Ａｍ等を式２にあてはめることで算出できる。
【００６５】
昇温時間Ａｗが算出できれば、制御装置２８は、充電時間Ａｃを算出する（Ｓ５０）。既述した通り、充電時間Ａｃは、第一充電時間Ａｃ１と第二充電時間Ａｃ２との加算値である。第一充電時間Ａｃ１は、メインバッテリ１２のＳＯＣと基準充電値との差分値から求まる。また、第二充電時間Ａｃ２は、昇温時間Ａｗとヒータ２４の単位時間当たりの消費電力とから求まる。
【００６６】
昇温時間Ａｗおよび充電時間Ａｃが算出できれば、制御装置２８は、次回、昇温または充電を開始するまでの残存時間Ａｒを算出する（Ｓ５２）。残存時間Ａｒは、既述した通り、式３に基づいて算出される。そして、制御装置２８は、算出された残存時間Ａｒと、閾値時間Ａｔｈとを比較する（Ｓ５４）。比較の結果、残存時間Ａｒが、閾値時間Ａｔｈより大きい場合、制御装置２８は、次回起動時刻ｔｓを算出する（Ｓ５６）。そして、制御装置２８は、この次回起動時刻ｔｓを起動装置３６にセットしたうえで、電源リレー２９をオフしてスリープする（Ｓ５８，６０）。起動装置３６は、現在時刻と次回起動時刻ｔｓとの比較を行い（Ｓ６２）、現在時刻が次回起動時刻ｔｓに達すれば、電源リレー２９をオンして、制御装置２８を再起動する（Ｓ６４）。再起動された制御装置２８は、ステップＳ４４に戻り、再度、残存時間Ａｒの算出等を行う。
【００６７】
一方、ステップＳ５４において、残存時間Ａｒが閾値時間Ａｔｈ以下であった場合、制御装置２８は、ステップＳ６６（図６）に進む。ステップＳ６６では、制御装置２８は、昇温時間Ａｗと充電時間Ａｃのいずれが大きいかを確認する。確認の結果、充電時間Ａｃのほうが大きい場合には、ステップＳ６８に進み、充電を開始する。すなわち、制御装置２８は、充電リレー２０をオンして、外部電源１００からの電力をメインバッテリ１２に供給する。この充電と並行して、制御装置２８は、現在時刻ｔｎが昇温開始時刻ｔｗ＝ｔｅ−Ａｗに達したか否かを確認する（Ｓ７０）。現在時刻ｔｎが昇温開始時刻ｔｗに達している場合、制御装置２８は、ヒータ２４をオンして、メインバッテリ１２の昇温も開始する（Ｓ７２）。そして、最終的に、昇温および充電が完了すれば（Ｓ８０でＹｅｓ）、充電および昇温を停止する（Ｓ８２）。
【００６８】
一方、ステップ６６において、充電時間Ａｃよりも昇温時間Ａｗのほうが大きい場合には、ステップＳ７４に進み、昇温を開始する。すなわち、制御装置２８は、ヒータ２４をオンして、メインバッテリ１２を昇温する。この昇温と並行して、制御装置２８は、現在時刻ｔｎが充電開始時刻ｔｃ＝ｔｅ−Ａｃに達したか否かを確認する（Ｓ７６）。現在時刻ｔｎが充電開始時刻ｔｃに達している場合は、充電リレー２０をオンして、メインバッテリ１２に外部電源１００からの電力を供給する（Ｓ７８）。そして、最終的に、昇温および充電が完了すれば（Ｓ８０でＹｅｓ）、充電および昇温を停止する（Ｓ８２）。
【００６９】
以上の説明から明らかな通り、本実施形態では、次回、昇温または充電を開始するまでの残存時間Ａｒを推測し、残存時間Ａｒが長い場合（Ｓ２６，Ｓ５４でＹｅｓ）には、制御装置２８をスリープさせ、残存時間Ａｒが短い場合（Ｓ２６，Ｓ５４でＮｏ）には、制御装置２８をスリープさせることなく起動させ続けている。その結果、制御装置２８の通電時間を大幅に短縮できるとともに、制御装置２８のオンオフ切り替え回数の増加を抑制できる。結果として、制御装置２８そのもの、および、電源リレー２９双方の劣化を効果的に防止でき、制御装置２８が正常に使用できなくなる時期を遅らせることができる。
【００７０】
なお、これまで説明した構成は、一例であり、残存時間Ａｒが短い場合には、制御装置２８をスリープさせることなく起動させ続けるのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、本実施形態では、残存時間Ａｒが短い場合には、即座に、充電または昇温を開始している。しかし、制御装置２８が起動し続けるのであれば、充電および昇温は、開始されなくてもよい。例えば、残存時間Ａｒが短い場合、制御装置２８は、起動しながら電池温度ＴＢ等の監視を行い、この電池温度ＴＢ等に基づいて残存時間Ａｒを随時更新し続けてもよい。そして、残存時間Ａｒがゼロになれば、昇温または充電を開始するようにしてもよい。
【００７１】
また、本実施形態では、残存時間Ａｒが閾値時間Ａｔｈより大きい場合には、必ず、制御装置２８をスリープさせている。しかし、制御装置２８の再起動が一定回数、例えば、２回続いた場合には、残存時間Ａｒが閾値時間Ａｔｈ超過であっても、制御装置２８をスリープさせることなく、起動させ続けてもよい。これについて図７を参照して説明する。図７において、時間Ａｒ１〜Ａｒ４は、いずれも、閾値時間Ａｔｈより大きいものとする。この図７に示すように、１回目の再起動時（時刻ｔ１）、２回目の再起動時（時刻ｔ２）において、推測された残存時間Ａｒ２，Ａｒ３が閾値時間Ａｔｈより大きい場合には、制御装置２８をスリープさせるが、３回目の再起動時（時刻ｔ３）においては、推測された残存時間Ａｒ４が、閾値時間Ａｔｈより大きくても、制御装置２８をスリープさせることなく、制御装置２８を起動させ続ける。かかる構成とすることで、電源リレー２９のオンオフ切り替え回数が多くなることをより効果的に防止できる。
【００７２】
また、本実施形態では、環境温度αを、第二温度センサ３２で検知しているが、第二温度センサ３２は、省略し、各種パラメータから環境温度αを推測するようにしてもよい。この環境温度αの推測方法としては、種々考えられるが、例えば、環境温度αは、電池温度ＴＢの検出値と推測値との誤差に基づいて推測してもよい。具体的には、制御装置２８は、環境温度αの推測値α＊と、電池温度ＴＢと、に基づいて、所定時間経過後の電池温度の推測値ＴＢ＊を算出する。そして、所定時間経過後に、実際に検知された電池温度ＴＢと推測値ＴＢ＊とを比較し、推測値ＴＢ＊が電池温度ＴＢより大きい場合には、推測値α＊を増加させ、推測値ＴＢ＊が電池温度ＴＢより小さい場合には、推測値α＊を減少させる処理を繰り返して、推測値α＊を実際の環境温度αに近づけるようにしてもよい。
【００７３】
また、本実施形態では、起動装置３６を内蔵電池３８の電力で駆動しているが、起動装置３６は、他の電力で駆動されてもよい。例えば、起動装置３６を補機バッテリ１６に常時接続された構成とし、補機バッテリ１６の電力で起動装置３６を駆動するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０  バッテリシステム、１２  メインバッテリ、１４  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１６  補機バッテリ、１８  充電器、２０  充電リレー、２２  インレット、２４  ヒータ、２６  昇温リレー、２８  制御装置、２９  電源リレー、３０  第一温度センサ、３２  第二温度センサ、３４  予約用ＵＩ、３６  起動装置、３８  内蔵電池、４０  タイマ、１００  外部電源、１０２  充電プラグ。
【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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【図７】
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【図８】
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