(57)【要約】【課題】外部電源との接続により車両停止時に車載バッテリを充電する際に、バッテリ充電に生じる熱の適切な管理を考慮した車両用充電装置を提供する。【解決手段】外部電源との接続により車両停止時に車載バッテリを充電するとともに、充電時に発生した熱エネルギを暖気必要部に供給する充電ユニット２と、バッテリの充電必要量と車両再始動時までの充電利用時間と暖気必要部の熱需要度とに基づいて充電利用時間内の各時点での充電制御量を演算し、当該充電制御量に対応する充電制御信号を充電ユニット２に出力する充電制御モジュールとを備える。 【選択図】図１
2012005223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源との接続により車両停止時に車載バッテリを充電するとともに、充電時に発生した熱エネルギを暖気必要部に供給する充電ユニットと、前記充電ユニットを制御する充電制御モジュールとを備え、前記充電制御モジュールは、前記バッテリの充電必要量と車両再始動時までの充電利用時間と前記暖気必要部の熱需要度とに基づいて前記充電利用時間内の各時点での充電制御量を演算し、当該充電制御量に対応する充電制御信号を前記充電ユニットに出力する車両用充電装置。
【請求項２】
前記充電制御モジュールは、車両再始動時に前記暖気必要部が始動時目標温度となるように前記熱需要度を求める請求項１に記載の車両用充電装置。
【請求項３】
前記熱需要度は、前記充電利用時間内の各時点における前記充電ユニットから前記暖気必要部への熱供給の要否、または前記暖気必要部の車両再始動時の目標温度である始動時目標温度と現在温度との温度差、または車両再始動時までに前記暖気必要部に必要な熱エネルギにより表現される請求項１または２に記載の車両用充電装置。
【請求項４】
前記充電制御モジュールは、前記車載バッテリの残量または消費量から前記充電必要量を算定するバッテリ充電必要量算定部と、前記暖気必要部の現在温度と始動時目標温度との温度差から前記熱需要度を算定する熱需要度算定部とを含む請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用充電装置。
【請求項５】
前記充電制御モジュールは、前記充電必要量と前記充電利用時間とを入力変数とし、前記熱需要度と前記充電制御量の最大値及び最小値とを制限条件とする関数に基づいて前記充電制御量を演算出力する充電制御量演算部を含む請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用充電装置。
【請求項６】
前記充電制御モジュールは、ユーザによって入力された車両の再始動時刻を設定する出発時刻設定部を含み、前記充電利用時間は前記再始動時刻と現在時刻との差から求める請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用充電装置。
【請求項７】
前記充電ユニットは、充電により発熱する発熱部、及び当該発熱部と前記暖気必要部とを熱伝達可能に接続する伝熱部を備える請求項１から６のいずれか一項に記載の車両用充電装置。
【請求項８】
前記伝熱部は、前記暖気必要部としての車両駆動系のオイル貯留部及び冷却水貯留部の一方又は双方に一端が接続され、前記発熱部に他端が接続された熱伝導体を備える請求項７に記載の車両用充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部電源との接続により車両停止時に車載バッテリを充電する車両用充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部電源との接続により車載バッテリを充電する、電気車両やプラグインハイブリッド車両における充電制御技術として、例えば下記の特許文献１には、以下のような、車載バッテリ充電時にバッテリに熱エネルギを供給するバッテリ暖機システムが開示されている。このシステムでは、車両停止中に外部電源との接続によりモータ駆動用バッテリが充電され、このバッテリが充電されている間に動作する暖房用電気ヒータの熱がバッテリに伝達される。バッテリが充電されている間、暖房用電気ヒータの熱により、このバッテリが暖機されるので、バッテリ暖機専用の電気ヒータを設けることなくバッテリの暖機が可能となる。但し、このような構成では、外部電源との接続がバッテリの充電制御とバッテリの暖機制御のトリガーとなっているので、バッテリの充電制御及びバッテリの暖機制御のフレキシブルな制御を行うことができない。
【０００３】
また、空調装置のプレ空調とバッテリの充電とを外部電源から行う制御技術が下記の特許文献２に開示されている。この技術では、プレ空調制御部は、車両出発予定時刻よりも前に外部電源によるバッテリの充電が行われる場合に、外気温度取得部で取得された外気温度に基づいて空調作動開始時刻をバッテリの充電開始時刻よりも前にするか後にするかを決定する。つまり、プレ空調制御部は、出発予定時刻よりも前に外部電源によるバッテリの充電が行われる場合に、外気温度取得部で取得された外気温度が設定範囲から外れているときは、空調作動開始時刻をバッテリの充電開始時刻よりも前に設定する。また、プレ空調制御部は、プレ空調制御部は、前記出発予定時刻よりも前に外部電源によるバッテリの充電が行われる場合に、外気温度取得部で取得された外気温度が設定範囲内にあるときは、前記空調作動開始時刻をバッテリの充電開始時刻よりも後に設定する。つまり、バッテリ充電とプレ空調を同時に行うことを避けて、所定値以上の充電電力でバッテリの充電ないしはプレ空調が実行される。しかしながら、この制御技術においても、プレ空調とバッテリ充電の時期が重ならないようにずらせるだけであり、バッテリ充電時の熱管理に関しては十分に考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２４２５６号公報（段落番号０００４−０００９、図２）
【特許文献２】特開２００８−３０８１１４号公報（段落番号０００８−００２７、図1，図２，図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記実情に鑑み、本発明の目的は、外部電源との接続により車両停止時に車載バッテリを充電する際に、バッテリ充電に生じる熱の適切な管理を考慮した車両用充電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る車両用充電装置の特徴構成は、外部電源との接続により車両停止時に車載バッテリを充電するとともに、充電時に発生した熱エネルギを暖気必要部に供給する充電ユニットと、前記充電ユニットを制御する充電制御モジュールとを備え、前記充電制御モジュールが、前記バッテリの充電必要量と車両再始動時までの充電利用時間と前記暖気必要部の熱需要度とに基づいて前記充電利用時間内の各時点での充電制御量を演算し、当該充電制御量に対応する充電制御信号を前記充電ユニットに出力する点にある。
【０００７】
この特徴構成によれば、暖気必要部が車両再始動時までに熱エネルギを必要としている場合には、車両再始動時までの間の充電利用時間内での充電制御量を調整して、充電時に充電ユニットで発生する損失熱エネルギを暖気必要部に適切に供給することができる。
【０００８】
ところで、車両では、例えば、変速機構やディファレンシャル装置などの伝達機構に用いられるオイルや冷却水、またモータやエンジンなどの駆動力源に用いられるオイルや冷却水、さらには乗員シートや車内空気などが暖気を必要とする暖気必要部となりうる。このような暖気必要部は、車両始動時に所定の目標温度に達していることが望まれる構成要素であり、充電ユニットで発生する熱エネルギの供給によって暖気必要部が車両始動の直前に目標温度に達することが望ましい。つまり、車両始動時刻よりかなり前に暖気必要部が所定の目標温度に達してしまうと、車両始動時までの間に冷やされてしまうか、あるいは不必要な熱伝達が行われてしまう。そのような問題を避けるために、前記充電制御モジュールは、車両再始動時に前記暖気必要部が目標温度となるように前記熱需要度を求めるように構成すると好適である。この構成では、熱需要度には、車両始動時刻に目標温度に達するというような時間的な制約が組み込まれているので、暖気必要部への熱エネルギの供給をぎりぎりまで遅延させるといった制御が可能となる。
【０００９】
また、前記熱需要度が、前記充電利用時間内の各時点における前記充電ユニットから前記暖気必要部への熱供給の要否、または前記暖気必要部の車両再始動時の目標温度である始動時目標温度と現在温度との温度差、または車両再始動時までに前記暖気必要部に必要な熱エネルギ量により表現されることも好適である。この構成によれば、熱需要度は、暖気必要部の構成に応じた状態値で、熱エネルギを必要とする度合いを表現することができる。
【００１０】
さらに、前記充電制御モジュールが、前記車載バッテリの残量または消費量から前記充電必要量を算定するバッテリ充電必要量算定部と、前記暖気必要部の現在温度と始動時目標温度との温度差から前記熱需要度を算定する熱需要度算定部とを含むと好適である。この構成では、充電制御量を正確に出力するために必要な充電必要量を算定するバッテリ充電必要量算定部と熱需要度算定部とが、独立した機能部として構築されているので、並列処理が可能であり、またそれぞれ最適なデータ処理を採用することができる。また、暖気必要部の現在温度と始動時目標温度との温度差から前記熱需要度を算定するため、現在温度が逐次変化するよう暖気必要部に対して、目標温度に対して無駄のない正確な収束制御が可能となる。
【００１１】
バッテリの充電必要量と充電利用時間と熱需要度とに基づいて充電制御量を演算する充電制御モジュールを簡単に構成するために、好適な実施形態の１つでは、前記充電制御モジュールは、前記充電必要量と前記充電利用時間とを入力変数とし、前記熱需要度と前記充電制御量の最大値及び最小値とを制限条件とする関数に基づいて前記充電制御量を演算出力する充電制御量演算部を含んでいる。このように関数によって充電制御量を求める方法を採用すると、そのような関数をテーブル化することにより、演算負荷が小さくなるという利点が得られる。
【００１２】
また、ユーザによって入力された車両の再始動時刻を設定する出発時刻設定部が備えられ、前記充電利用時間が前記再始動時刻と現在時刻との差から求めるような構成を採用すれば、ユーザが意図している出発予定時刻に合わせた、バッテリ充電と暖気必要部への熱エネルギ供給とを行うことができる。ユーザによる出発予定時刻の入力は、例えばカーナビゲーションとの協働で行うと、操作入力系の兼用が可能となり好都合である。
【００１３】
また、前記充電ユニットは、充電により発熱する発熱部、及び当該発熱部と前記暖気必要部とを熱伝達可能に接続する伝熱部を備えると好適である。この構成によれば、充電時に発熱部で発生した熱エネルギを、伝熱部によって適切に暖気必要部へ伝達することができる。伝熱部の具体的な例として、前記伝熱部が、前記暖気必要部としての車両駆動系のオイル貯留部及び冷却水貯留部の一方又は双方に一端が接続され、前記発熱部に他端が接続された熱伝導体を備えることが提案される。この構成によれば、オイルまたは冷却水に熱エネルギを供給するための構成を熱伝導体を用いた簡易な構造により実現できるので装置全体の小型化や低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による車両用充電装置の基本原理を示す模式図である。
【図２】標準充電モードと急速充電モードでの素子温度及び充電状態の経時変化を示すグラフ図である。
【図３】本発明による車両用充電装置を採用した電気駆動車両の概略構成図である。
【図４】充電ユニットからトランスミッションオイルへの熱エネルギ供給を示す模式図である。
【図５】カーナビゲーションユニットの機能ブロック図である。
【図６】車両用充電装置を構成する充電ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図７】充電制御ルーチンの一例を示すフローチャート図である。
【図８】充電制御量演算部の別な形態を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明による車両用充電装置の実施形態を説明する前に、この車両用充電装置における充電制御の基本原理を説明する。図１は、充電制御アルゴリズムを説明するための模式図である。この車両用充電装置は、電動車両における外部電源からのバッテリ充電時の熱利用を考慮した充電制御機能を備えている。例えば、外部電源から給電された交流電力を直流に変換するためのコンバータ等を備える充電回路は発熱するので、そこで発生する熱を車両の暖気必要部に供給することでエネルギの利用効率を高めることが可能となる。充電回路の主要な発熱部であるＩＧＢＴのようなパワー素子の温度は、一般的に充電完了時にピークとなり、その後は外気によって冷やされていく。ところで、暖気必要部が
例えば伝達機構やモータなどの潤滑等に用いられるオイルである場合、車両の再始動時（車両出発時）に当該オイルの温度が所定の目標温度に達していることが要求される。従って、充電回路で発生した熱エネルギでオイルのような暖気必要部を暖める場合には、車両の再始動時にバッテリ充電を完了させ、車両の再始動時直前に大きな熱エネルギを暖気必要部に供給することが適切な充電制御となる。但し、ＩＧＢＴのようなパワー素子は、通電電流が大きいほど効率が悪く、熱損失が大きい（言い換えると供給できる熱エネルギが大きい）。図２に、充電可能となった直後から充電を開始するととともに比較的小電流で時間をかけて充電する標準充電モードと、大電流で時間をかけない急速充電モードとのそれぞれでのオイル温度及び充電状態の経時変化が例示されている。この図２から理解できるように、車両出発時を見計らって暖気必要部としてのオイルの温度を要求温度に近づけるためには、充電開始を最大限遅らせて、急速充電モードで充電することで熱発生を大きくすることが望ましい。また、暖気必要部に熱需要がない場合には、標準充電モードで充電することで発熱素子の熱発生を抑制できる。従って、オイルが低温である場合のように熱需要が高い場合には、短時間大電流の通電で熱損失の大きな制御モード（充電ユニットの最急速充電モード）で充電する制御が適している。また、オイルが十分に高温で熱需要が低く、かつ再始動（車両出発時）までに時間的余裕がある場合には、暖気必要部に熱エネルギを供給する必要がないので、長時間かけて小電流の通電で熱損失の少ない制御モード（充電ユニットの標準充電モード）で充電して、消費電力を節約する制御が適している。
【００１６】
上述したような適正充電制御を実現するために、図１に示す基本原理では、充電利用時間：ｔn、充電必要量：Ｅn、熱需要度：Ｔnを入力値として、バッテリ充電のための充電制御量：Ｗnを出力値とする充電制御演算アルゴリズムが構築されている。充電利用時間：ｔnは、例えばユーザによって入力された車両の再始動時刻（車両出発時刻）と現在時刻との差分値として得ることができる。充電必要量：Ｅnは、例えばバッテリ満充電量とバッテリ残量との差分値として得ることができる。熱需要度：Ｄnは、車両出発時までに暖気必要部がどの程度の熱エネルギを必要としているかを示すものであり、単純には必要または不必要の二値でもよいし、必要レベルを複数段階に分けたものでもよい。さらには、熱需要度が目標温度と現在温度との差分値で表される場合その値をそのまま採用してもよい。例えば、熱必要部をオイルとした場合、現在オイル温度と目標オイル温度との差分値や単に差分値の正負符号を利用してもよい。また、出力される充電制御量：Ｗnには、充電ユニットの仕様から最大値と最小値が設定されるので、ここでも、最大充電制御量：Ｗmaxと最小充電制御量：Ｗminが設定されていることにする。なお、この充電制御演算アルゴリズムは、所定時間間隔で出力される制御トリガー信号の繰り返しタイミングに基づいて充電制御量：Ｗnを出力する。この充電制御量：Ｗnが充電制御部３６で電気信号である充電制御信号：ＣＣＳに変換され、充電ユニット２に与えられ、充電回路が制御される。このように充電制御が逐次実行されることで充電が実行されていく。このことから、図１の記号に付与されている添字のnは、そのような逐次制御の１・・・ｋ回目の制御の総称として用いられている。
【００１７】
充電制御演算アルゴリズムは、充電利用時間：ｔn、充電必要量：Ｅn、熱需要度：Ｄnを変数として充電制御量：Ｗnを導出する３変数関数：ｆを用いて、
Ｗn＝ｆ(ｔn,Ｅn,Ｄn)、但し、Ｗmin＜Ｗn＜Ｗmax、
の形で定義することができる。
このような３変数関数：ｆを実験的かつ統計的な手法で近似的に求め、テーブル化することができる。あるいは、各変数がとる値を限定した場合、複数のIF〜Then文を予め登録しておいて、これらを用いることで充電制御量：Ｗnを導出するルール・ベース・エンジン方式を採用してもよい。いずれにしても、この充電制御演算アルゴリズムで重要な点は、車両の出発予定時点でバッテリが満充電になっているとともに暖気必要部が必要な熱エネルギを確保している状態を実現させることである。
【００１８】
次に、上述した基本原理を採用した車両用充電装置を搭載している電気自動車等の電動車両を一例として、本発明による車両用充電装置の実施形態を説明する。図３は、そのような電動車両の概略構成図である。この電動車両は、車両駆動用のモータ１１の出力を車両駆動系を構成する伝達機構１２を介して駆動輪に伝達することにより走行する。ここでいう伝達機構１２には、ディファレンシャル装置や変速機構やドライブシャフトなどの動力伝達を構成する要素が含まれている。変速機構には、有段・無段の各種自動変速機構や手動変速機構、固定変速比のギヤ列、ベルト・チェーン変速機構などが含まれている。モータ１１には、車載バッテリ（以下単にバッテリと称する）１３から供給される直流電流からインバータ１４によって交流に変換されたモータ駆動電流が入力する。このバッテリ１３に外部電源（１００Ｖ／２００Ｖの家庭用電源を含む）から充電できるようにＡＣ／ＤＣコンバータを含む充電ユニット２が車両に備えられている。充電ユニット２を通じての外部電源からバッテリ１３への充電を制御するために、充電ＥＣＵ３が車載ＬＡＮに組み込まれている。充電ＥＣＵ３は、充電ユニット２に充電制御信号（充電制御量）を送る充電制御モジュールを構築している。また車載ＬＡＮにはナビゲーションＥＣＵ４も接続されており、充電ＥＣＵ３とナビゲーションＥＣＵ４との間の情報伝達が可能となっている。
【００１９】
車両には多くのセンサが搭載されているが、この実施形態の説明で特に関係するセンサとして、伝達機構１２のオイル貯留部１２Ａに溜まっているオイルの温度を測定する温度センサ１２ａ、バッテリ１３のバッテリ残量を検出するバッテリ残量センサの機能を有するバッテリ残量検出装置１３ａ、図示は省略されているが冷却水貯留部の冷却水温度を検出する温度センサなどがある。温度センサ１２ａやバッテリ残量検出装置１３ａは充電ＥＣＵ３に接続されており、オイル温度やバッテリ残量を示す信号ないしはデータが充電ＥＣＵ３に入力される。温度センサ１２ａやバッテリ残量検出装置１３ａは、信号線で直接充電ＥＣＵ３に接続するか、あるいは他のセンサ群などとともにセンサＥＣＵを経由して車載ＬＡＮを通じてデータ伝送可能に接続することができる。
【００２０】
バッテリ１３は、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池であり、バッテリ１３からの直流電力は、インバータ１４で交流に変換されてから車両駆動用のモータ１１に供給される。バッテリ１３には、バッテリ残量を検出して充電ＥＣＵ３に出力するバッテリ残量検出装置１３ａが付設されている。車両には外部電源からの給電によりバッテリ１３を充電するための差込プラグが設けられており、外部電源の差込コンセントに接続することで、バッテリ１３の充電が可能となる。外部電源を用いたバッテリ１３の充電は、充電ＥＣＵ３からの制御下で充電ユニット２を通じて行われる。
【００２１】
図４に模式的に示されているが、充電ユニット２は、発熱部２０となるＩＧＢＴのようなスイッチング素子を複数組み込んだスイッチング回路としてのＡＣ／ＤＣコンバータ、さらに昇圧・降圧回路などを含む充電回路を備える。また、本実施形態では、発熱する部品の熱を収集するヒートシンク９０が装着されている。
【００２２】
このような充電ユニット２での充電時に発生する熱エネルギが、暖気必要部に供給される。この実施形態における暖気必要部は、図４に示されているように、伝達機構１２のオイル貯留部１２Ａに溜められているオイルである。従って、この伝達機構１２にはオイルの温度を検出する温度センサ１２ａが付設されている。さらに、充電により発熱する発熱部２０であるＩＧＢＴ等を含む充電回路を備えた充電ユニット２で発生する熱を収集するヒートシンク９０とオイル貯留部１２Ａとの間を熱エネルギ伝達可能に橋渡しする伝熱部としてのヒートパイプ９が設けられている。このヒートパイプ９としては種々の形態のものを利用できるが、ここでは、オイル貯留部１２Ａとヒートシンク９０との鉛直方向の高さレベルの違い（ヒートシンク９０が低レベル）を利用して、銅管に冷媒を入れたものが用いられている。この冷媒は、ヒートシンク９０側で加熱され気体となってオイル貯留部１２Ａ側に上昇移動し、オイルによって冷却され液体となって再びヒートシンク９０側に戻ることで、ヒートシンク９０の熱をオイル貯留部１２Ａに伝達する。
【００２３】
ナビゲーションＥＣＵ４は、地図情報や地物情報を含む地図データベース４０を備え、車両運転管理を行うカーナビゲーションユニットとして機能するものであるが、通信インタフェース４１を通じて充電ＥＣＵ３とデータ伝送可能に接続されている。ナビゲーションＥＣＵ４は、一般のカーナビ装置と同じように、Ｉ／Ｏインタフェース４９を介して、種々のカーナビ用センサや入出力デバイスと接続されている。カーナビ用センサとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信機９１、自車両の進行方位又はその進行方位の変化を検出する方位センサ９２、自車両の車速や移動距離を検出する距離センサ９３が挙げられる。入出力デバイスとしては、運転者に対する経路案内等を行うスピーカ９４やモニタ９５、さらにはタッチパネル９６等の操作デバイスが挙げられる。このナビゲーションＥＣＵ４において、ハードウェア又はソフトウェア（プログラム）あるいはその両方により構築される主な機能部は、ＧＰＳ位置情報取得部４２、進行方位情報取得部４３、地図データ処理部４４、マップマッチング部４５、走行距離算定部４６、ナビゲーション情報処理部４７、出発時刻管理部４８である。
【００２４】
ＧＰＳ位置情報取得部４２は、ＧＰＳ測位によって自車両の位置を表す自車両位置情報を取得する機能を有する。ＧＰＳ位置情報取得部４２では、ＧＰＳ受信機９１で受信されたＧＰＳ衛星からの信号を解析し、自車両の現在位置（座標位置：緯度及び経度）を取得することができる。進行方位情報取得部４３は、自車両の方位変化量と移動距離とによって自車両の進行方位を表す進行方位情報を取得する機能を有する。このため進行方位情報取得部４３は、方位センサ９２及び距離センサ９３からの検出データを取り込んで処理する。距離センサ９３は自車両の車速や移動距離を検出するセンサであり、この検出データに基づいてトータルの走行距離が走行距離算定部４６で算定される。マップマッチング部４５は、地図データベース４０から自車位置周辺の地図データを取得し、それに基づいて公知のマップマッチングを行う機能を有する。このマップマッチングにより、ＧＰＳ位置情報取得部４２から出力される自車両位置情報や進行方位情報取得部４３から出力される進行方位情報による自車両の現在位置から最短の、地図情報に示される道路上における位置を探索する。この探索された位置は自車両道路上位置であり、この自車両道路上位置がモニタ６に道路地図に重ねて表示される。ナビゲーション情報処理部４７は、自車位置表示、出発地から目的地までの経路探索、目的地までの経路案内、目的地検索等のナビゲーション機能を作り出す。例えば、ナビゲーション情報処理部４７は、マップマッチング部４５で決定された自車位置としての自車両道路上位置に基づいて地図データベース４０から地図データを取得してモニタ９５の表示画面に地図の画像を表示するとともに、当該地図の画像上に、自車両の現在位置及び進行方位を表す自車位置マークを重ね合わせて表示する。また、ナビゲーション情報処理部４７は、地図データに基づいて、所定の出発地から目的地までの経路探索を行うとともに、探索された出発地から目的地までの経路と自車位置とに基づいて、モニタ９５及びスピーカ９４の一方又は双方を用いて、運転者に対する経路案内を行う。モニタ９５には操作デバイスとして機能するタッチパネル９６が装着されているが、これとは別な操作スイッチや操作ボタンを操作デバイスとして付加してもよい。
【００２５】
出発時刻管理部４８は、マップマッチング部４５によって決定された自車位置が運転者の自宅や職場や充電ステーション等の予め登録された位置であり、車両が停止した際に、次回の車両出発時刻（再始動時刻）の入力を促す音声をスピーカ９４を通じて出力させる。運転者は、タッチパネル９６を通じての情報入力、ないしは図示されていない音声マイクを通じての音声指示入力によって、車両出発時刻を入力する。出発時刻管理部４８は、入力された車両出発時刻を登録するとともに、車両出発時刻データを充電ＥＣＵ３で利用可能なデータ形式に変換して充電ＥＣＵ３に転送する。最後に、ナビゲーション情報処理部４７は、バッテリ１３の充電のために、車両に備えられているバッテリ充電用差込プラグを外部電源差込コンセントに接続することを促す。
【００２６】
充電ＥＣＵ３においてハードウェア又はソフトウェア（プログラム）あるいはその両方により構築される主な機能部は、図６に示されているように、出発時刻設定部３１、充電可能時間算定部３２、バッテリ充電必要量算定部３３、熱需要度算定部３４、充電制御量演算部３５、充電制御部３６である。
【００２７】
出発時刻設定部３１は、ナビゲーションＥＣＵ４の出発時刻管理部４から転送されてきた、車両が再始動する時刻である車両出発時刻（以下単に出発時刻と称する）：tsを受け取り、次の出発時刻が転送されてくるまで一時格納する。充電可能時間算定部３２は、バッテリ１３を充電するために利用できる時間である充電可能時間：ｔnを算定する。この充電可能時間：ｔnは、車両の、好ましくは電波によって自動補正される機能を有する時計部から取得する現在時刻：tpと、出発時刻管理部４から読み出す出発時刻：tsとの差から求められる。バッテリ充電必要量算定部３３は、バッテリ１３が必要とする充電必要量：Ｅnを算定する。この充電必要量：Ｅnは、予め設定登録されているバッテリ１３のバッテリ満充電量：Ｅfと、バッテリ残量検出装置１３ａから送られてくるバッテリ残量：Ｅｒとの差分値として得ることができる。熱需要度算定部３４は、発車時に所定の熱エネルギレベルを保持することが望ましい車両構成要素である暖気必要部がどの程度の熱エネルギの供給を必要としているかを示す熱需要度を算定する。熱需要度は、上述した充電可能時間：ｔn内の各時点における充電ユニット２から暖気必要部への熱供給の要否、暖気必要部の出発時の目標温度である始動時目標温度と現在温度との温度差、車両再始動時までに暖気必要部に必要な熱エネルギ量など、種々の形式で表現可能である。この実施形態では、暖気必要部は伝達機構１２のオイルであり、始動時目標温度：Ｔtと現在オイル温度：Ｔsとの差分値を熱需要度：Ｔnとしている。つまり、ここでは、熱需要度算定部３４は、オイルの始動時目標温度：Ｔtと現在オイル温度：Ｔsとの温度差である需要温度を算定するオイル温度算定部として構成されている。従って、熱需要度算定部（オイル温度算定部）３４には、予めオイルの始動時目標温度：Ｔtが登録設定されており、オイル温度センサ１２ａによって検出されるオイル温度：Ｔsを随時センサＥＣＵを介して取り込む。
【００２８】
充電制御量演算部３５は、充電ＥＣＵ３の中核機能を有し、充電可能時間算定部３２で算定された充電可能時間：ｔnと、バッテリ充電必要量算定部３３で算定された充電必要量：Ｅnと、熱需要度算定部３４で算定された熱需要度（需要温度）：Ｔnとを入力値として、充電制御量：Ｗnを演算出力する。この充電制御量：Ｗnは、外部電源から充電ユニット２を通じてバッテリ１３に供給しなければならない時間当たりの充電量に対応する量である。つまり、充電可能時間算定部３２で算定された充電可能時間：ｔnでバッテリ１３を満充電するために必要な量である。この充電制御量：Ｗnは、簡単には、充電必要量：Ｅnを充電可能時間：ｔnで割れば得られるが、充電ユニット２の充電仕様により最大充電量：Ｅmaxと最小充電量：Ｅminが決められているので、演算時にこれによる制限が行われる。この充電制御量：Ｗnを演算出力するための基本的なアルゴリズムは、図１を用いて説明した基本原理に準じている。この実施形態では、暖気必要部は伝達機構１２のオイルであるので、オイルが低温の場合、出発時刻にちょうどオイルが始動時目標温度：Ｔtとなるように、充電ユニット２の発熱部２０で発生した熱をヒートパイプ９を通じてオイルに伝達する。その際同時に、バッテリ１３も満充電状態となるようにする。バッテリ１３は、満充電状態からの自然放電は僅かであるので、バッテリ１３の満充電だけを目的とするのであれば、出発時刻よりかなり早目に充電が完了してもよい。しかしながら、オイルは冷え易いので、出発時刻ぎりぎりでオイル温度が始動時目標温度：Ｔtに達するとよい。また、最大充電量：Ｅmaxで充電（急速充電）することで充電ユニット２の発熱部２０の発熱量が多くなることから、オイルへの熱伝達が必要な場合、出発時刻近くで急速充電を行って、バッテリ１３の満充電とオイルの目標温度達成を実現することが最適である。この最適な結果をできるだけ生み出すような演算アルゴリズムが充電制御量演算部３５に組み込まれる。そのような最適アルゴリズムの一例が、後で具体的な充電制御ルーチンとして説明される。
【００２９】
充電制御部３６は、充電制御量演算部３５が出力する充電制御量：Ｗnに基づいて、充電ユニット２を制御するための充電制御信号（電気信号）を生成し、充電ユニット２に送る。充電ユニット２では、受け取った充電制御信号によりＡＣ−ＤＣコンバータ回路等が動作し、外部電源から得られた交流電力を直流電力に変換し、バッテリ１３を充電する。
【００３０】
次に、図７のフローチャートを用いて充電ＥＣＵ３において実行される充電制御ルーチンの一例を説明する。この充電制御ルーチンは、ユーザによって入力された車両出発時刻が出発時刻管理部４８に登録され、バッテリ充電用差込プラグを外部電源差込コンセントに接続された段階でスタートし、所定時間間隔で生成される制御トリガーのタイミングでそのルーチンを繰り返す。
まず、充電制御ルーチンがスタートすると、初期設定として、制御ルーチンの繰り返し回数を示すｎに「０」が代入される（＃０１）。制御トリガーが生成されると、つまり制御トリガーが「ＯＮ」となると（＃０２Yes分岐）、ｎの値がインクリメントされ（＃０３）、最初の制御動作として、出発時刻が取り込まれ、出発時刻設定部３１に登録設定される（＃０４）。充電可能時間算定部３２は、出発時刻設定部３１に設定されている出発時刻：ｔsを読み出す（＃０５）。次に、この出発時刻：ｔsと、図示されていない時刻管理部から読み出した現在時刻：ｔpとから充電可能時間：ｔnを算定する（＃０６）。さらに、バッテリ充電必要量算定部３３が、バッテリ残量検出装置１３ａで検出されたバッテリ残量：Ｅｒを取り込み（＃０７）、このバッテリ残量：Ｅｒと内部に登録されている満充電量：Ｅfとから、この時点でバッテリ１３が必要とする充電必要量：Ｅnを算定する（＃０８）。
【００３１】
続いて、充電制御演算部３５による充電制御量の演算が行われる。まず、バッテリ充電必要量算定部３３で算定された充電必要量：Ｅnがゼロ、つまり満充電状態に達していない限り（＃０９No分岐）、充電制御量の演算ルーチンが実行される。
まず、温度センサ１２ａで検出された現在温度としての検出オイル温度:Ｔsを取り込み（＃１０）、内部に登録されている目標オイル温度:Ｔtを読み込み（＃１１）、この検出オイル温度:Ｔsと目標オイル温度:Ｔtとから、この時点でオイルが必要とする熱需要度：Ｄnを算定する（＃１２）。ここでは、熱需要度：Ｄnは単純に検出オイル温度:Ｔsと目標オイル温度:Ｔtとの差分値とするが、ＴsとＴtを変数とする関数ｇを適当に選択することで、暖気必要部に適した熱需要度を演算することができる。さらに、入力された充電必要量：Ｅnと充電可能時間：ｔnとから、現在時刻から出発時刻までの間に必要とされる、単位時間当たりの必要充電量である標準充電制御量：Ｗoが演算される（＃１３）。この標準充電制御量：Ｗoは、最大充電制御量：Ｗmaxと比較され（＃１４）、ＷoがＷmax以上であれば（＃１４Yes分岐）、出発時刻までにバッテリ１３を満充電ないしはほぼ満充電するには最大充電制御量：Ｗmaxによる急速充電を行う必要がある。その場合、この制御時点での充電制御量：Ｗnとして、最大充電制御量：Ｗmaxをその値にして出力する（＃１７）。ＷoがＷmax未満であれば（＃１４No分岐）、この標準充電制御量：Ｗoは、最小充電制御量：Ｗmaxと比較され（＃１５）、ＷoがＷmin未満であれば（＃１５Yes分岐）、充電を行う必要がないか、あるいはまだ充電をスタートする必要がないとみなされる。この場合、この制御時点での充電制御量：Ｗnとして、「０」をその値にして出力する（＃１８）。その結果、バッテリ１３への充電は実行されない。ＷoがＷmin以上であれば（＃１５No分岐）、さらにこの時点の熱需要度：Ｄnが「０」と比較され（＃１６）、つまりオイルに熱伝達する必要があるかどうかがチェックされ、オイルへの熱伝達が不必要であれば（＃１６Yes分岐）、この制御時点での充電制御量：Ｗnとして、標準充電制御量：Ｗoをその値にして出力される（＃１９）。その結果として、標準的な、熱損失が抑制された充電が実行される。オイルへの熱伝達が必要であれば（＃１６No分岐）、この制御時点での充電制御量：Ｗnとして、「０」をその値にして出力される（＃２０）。その結果として、その時点でのバッテリ１３への充電は実行されない。これにより、充電開始を最大限遅らせる。そして、その後の制御タイミングおいて、標準充電制御量として算定された必要充電量：Ｗoが最大充電制御量：Ｗmax以上となれば（＃１４Yes分岐）、充電制御量：Ｗnの値に最大充電制御量：Ｗmaxが設定され、急速充電が開始される（＃１７）。その結果、充電ユニット２の発熱部２０の発熱量が大きくなり、その熱がオイルに伝達されるので、出発時刻：ｔsに合わせてオイルの温度が目標オイル温度：Ｔtとなる。
なお、ステップ＃０９における判定で、充電必要量：Ｅnがゼロ、つまり満充電状態に達しているならば（＃０９Yes分岐）、充電制御量：Ｗnとして、「０」をその値にして出力される（＃２１）。
【００３２】
充電制御量：Ｗnが演算出力され、充電制御部３６に与えられると、充電制御部３６はこの充電制御量：Ｗnに基づいて充電制御信号：ＣＣＳを充電ユニット２に転送する（＃２２）。これにより、充電ユニット２は、急速充電、標準充電、充電停止、充電中断などを実行する。最後に、車両が出発するために、再始動されたかどうかがチェックされ（＃２３）、再始動されない限りこの充電制御ルーチンが繰り返され、再始動された段階でこの充電制御ルーチンは終了する。また、図７によるフローチャートには示されていないが、再始動されないまま、現在時刻が出発時刻を過ぎた場合にも、この充電制御ルーチンは終了する。
【００３３】
別実施形態
（１）上述した実施の形態では、バッテリ駆動する電動車両として電気自動車を取り上げたが、その他の車両、例えばプラグインハイブリッド自動車などに本発明を適用してもよい。また、外部電源とバッテリとの接続が、車両に装備されている差込プラグと外部電源の差込コンセントとを用いた接触式として説明したが、この接続を電磁気などを用いた非接触式など、その他の電気的接続方法を用いてもよい。
（２）上述した実施の形態では、暖気必要部として、伝達機構１２のオイル貯留部１２Ａに溜まっているオイルとしたが、それ以外の、冷却水貯留部の冷却水や空調装置の暖気必要部品などでもよい。さらには、冬場などで車両シートを暖める目的で、本発明の熱伝達を利用してもよい。
（３）上述した充電ＥＣＵ３における各機能部は、機能としての分担を示すものであり、必ずしも独立して設けられる必要はない。例えば、図８に示すように、充電制御量演算部３５が直接、出発時刻管理部４８から出発時刻：ｔs、バッテリ残量検出装置１３ａからバッテリ残量：Ｅr、温度センサ１２ａからオイルの現在温度：Ｔsを取り込み、充電制御量：Ｗnを演算出力するような構成を採用してもよい。そのような構成では、バッテリ満充電量：Ｅf、オイル目標温度：Tt、最大充電制御量：Ｗmax、最小充電制御量：Ｗminは定数として登録テーブルに書き換え可能に登録しておくとよい。充電制御量演算部３５は、ｔs,Ｅr,Ｔsを変数とし、Ｅf,Tt,Ｗmax,Ｗminを定数とする関数：Ｈ、つまり
Ｗn＝Ｈ（ｔs,Ｅr,Ｔs, Ｅf,Tt,Ｗmax,Ｗmin）
をテーブル化することにより、演算負荷の軽い充電ＥＣＵ３を構築することができる。
（４）上述した実施の形態の充電制御ルーチンでは、熱需要度：Ｄnが現在温度：Ｔsと目標オイル温度:Ｔtとの差分値で表現されており、充電制御量：Ｗnが、Ｄn＞０か否かにより、標準充電制御量：Ｗoか最大充電制御量：Ｗmaxかが選択されていた。これに代えて、充電制御量：Ｗnを標準充電制御量：Ｗoから最大充電制御量：Ｗmaxの間の熱需要度：Ｄnに応じた適切な値とすることで、発熱量と充電効率のバランスを調整するような制御を採用してもよい。このような制御を実現するためには、充電制御量：Ｗnを、
Ｗn＝Ｑ（ｔs,Ｅr,Ｄn,Ｅf,Tt,Ｗmax）、Ｗn＜Ｗmax
といった、その関数値がＷn＜Ｗmaxとなるような関数：Ｑないしは、テーブルで求めるようにすればよい。
（５）発熱部と暖気必要部との間の熱伝達構造として、ヒートシンク９０が伝熱部として直接オイルに熱を伝える構造を採用してもよい。また、ヒートシンク９０内にまでオイル流路を延設して、直接オイルとヒートシンク９０との間で熱交換する構造を採用してもよい。
（６）充電利用時間が車両ユーザによって入力される再始動時刻に基づいて算定されるのではなく、車両ユーザとは関係なく、外部電源側から与えられる充電終了時刻を用いて充電利用時間を求めてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、外部電源から充電可能なバッテリを搭載するとともに、再始動時に所定の熱エネルギを必要とする暖気必要部を備えた装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
２：受電ユニット
３：充電ＥＣＵ（充電制御モジュール）
３１：出発時刻設定部
３２：充電可能時間算定部
３３：バッテリ充電必要量算定部
３４：熱需要度算定部
３５：充電制御量演算部
３６：充電制御部
４：ナビゲーションＥＣＵ
４８：出発時刻管理部
９：ヒートパイプ（伝熱部）
９０：ヒートシンク
１１：モータ
１２：トランスミッション
１２ａ：オイル温度センサ
１３：バッテリ
１３ａ：バッテリ残量検出装置１３ａ
【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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