(57)【要約】【課題】車両用組電池の温度を良好に低下させることができ、車両用組電池の寿命を延ばすことができる、車両用組電池の充電制御装置を提供する。【解決手段】外部電源１０から組電池３への充電が開始されると、充電中ランプ２４が点灯されて、充電中であることが報知される。それとともに、組電池３の複数の位置における表面温度が検出される。そして、少なくとも１つの位置における表面温度が所定温度以上であれば、充電開始後の所定期間が休止期間として設定される。休止期間においては、充電中ランプ２４が点灯し続けられて、充電中であることの報知が続けられながら、外部電源１０から組電池３への充電が休止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行用モータに供給される電力を蓄積する車両用組電池、前記車両の外部に設けられる外部電源と前記車両用組電池とを接続する充電回路、および前記車両用組電池を冷却する冷却手段とを備える車両に用いられ、前記外部電源から前記車両用組電池への充電を制御する充電制御装置であって、
前記車両用組電池における複数の各位置の表面温度を検出する電池温度検出手段と、
前記外部電源から前記車両用組電池への充電中であることを報知する充電中報知手段と、
前記外部電源から前記車両用組電池への充電の開始時に、前記充電中報知手段による充電中であることの報知を開始させるとともに、前記電池温度検出手段によって検出されている温度を参照し、少なくとも１つの位置における表面温度が所定温度以上である場合には、充電の開始後の所定の休止期間において、前記充電中報知手段による充電中であることの報知を継続させながら、前記充電回路を制御して、前記外部電源から前記車両用組電池への充電を休止させる休止制御手段とを含む、車両用組電池の充電制御装置。
【請求項２】
前記電池温度検出手段によって検出される最低温度と最高温度との温度差を監視する温度差監視手段をさらに含み、
前記休止期間は、前記温度差監視手段によって監視される温度差が所定値以上に達した時点を始期とする、請求項１に記載の車両用組電池の充電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用組電池の充電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）やハイブリッドカー（ＨＶ：Hybrid Vehicle）などの車両には、走行用モータに供給される電力を蓄えておくための高圧バッテリが搭載されている。高圧バッテリとしては、複数の二次電池を接続して構成される組電池が広く用いられている。
【０００３】
組電池は、充放電に伴う発熱により、その温度が上昇する。組電池の温度が上昇すると、組電池（二次電池）の劣化が進み、組電池の寿命の低下を招く。そのため、組電池では、その温度管理が重要である。
【０００４】
たとえば、組電池の充電時に、組電池の表面温度が予め定める制限温度以上になると、電池冷却用ファンを駆動して、組電池を冷却することが提案されている。しかしながら、この手法では、組電池を構成する個々の二次電池を均等に冷却することができず、二次電池間に温度のばらつきが生じる。温度のばらつきが生じると、二次電池の劣化にばらつきが生じるため、組電池全体としての寿命の低下を招く。
【０００５】
また、組電池の均等充電時に、二次電池の中で最も温度が高い二次電池の温度を検出し、その温度の上昇に応じて充電電流を減少させ、二次電池の温度上昇を抑制することが提案されている。しかしながら、充電電流の減少のみでは、二次電池の温度上昇を抑制する効果が小さく、二次電池の寿命の低下を防止することができない。また、均等充電ではない普通充電時にも、組電池の温度管理が必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２１４５７号公報
【特許文献２】特開２００１−３１４０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、車両用組電池の温度を良好に低下させることができ、車両用組電池の寿命を延ばすことができる、車両用組電池の充電制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明に係る車両用組電池の充電制御装置は、車両の走行用モータに供給される電力を蓄積する車両用組電池、前記車両の外部に設けられる外部電源と前記車両用組電池とを接続する充電回路、および前記車両用組電池を冷却する冷却手段とを備える車両に用いられる。前記充電制御装置は、前記車両用組電池における複数の各位置の表面温度を検出する電池温度検出手段と、前記外部電源から前記車両用組電池への充電中であることを報知する充電中報知手段と、前記外部電源から前記車両用組電池への充電の開始時に、前記充電中報知手段による充電中であることの報知を開始させるとともに、前記電池温度検出手段によって検出されている温度を参照し、少なくとも１つの位置における表面温度が所定温度以上である場合には、充電の開始後の所定の休止期間において、前記充電中報知手段による充電中であることの報知を継続させながら、前記充電回路を制御して、前記外部電源から前記車両用組電池への充電を休止させる休止制御手段とを含む。
【０００９】
車両の走行用モータには、車両用組電池から電力が供給される。車両には、外部電源からの電力で車両用組電池を充電するために、充電回路が備えられている。また、車両用組電池の充放電時の発熱による温度上昇を考慮して、車両には、車両用組電池を冷却する冷却手段が備えられている。
【００１０】
外部電源から車両用組電池への充電が開始されると、充電中であることが報知される。それとともに、車両用組電池の複数の位置における表面温度が検出される。そして、少なくとも１つの位置における表面温度が所定温度以上であれば、充電開始後の所定期間が休止期間として設定される。休止期間においては、充電中であることの報知が続けられながら、外部電源から車両用組電池への充電が休止される。
【００１１】
車両用組電池が高温になっている状態で充電が開始されても、充電開始後に充電が休止されることにより、充電終了時における車両用組電池の温度を低下させることができる。そのため、充電終了後の車両の走行中に、車両用組電池が異常高温状態となることを防止できる。その結果、車両用組電池の温度上昇による劣化を防止することができる。また、車両の走行中に、車両用組電池の異常高温状態に起因して、走行用モータの出力が制限（車両用組電池からの放電が制限）されることを防止できる。
【００１２】
さらに、送風ファンなどの冷却手段による冷却ではなく、充電休止による自然冷却であるから、車両用組電池を構成する複数の二次電池間に温度のばらつきが生じることを抑制できる。その結果、複数の二次電池間に温度のばらつきによる劣化のばらつきが生じることを抑制でき、車両用組電池の寿命を延ばすことができる。
【００１３】
また、充電の休止中も充電中であることの報知が続けられているので、ユーザが充電完了との誤った判断で車両用組電池と外部電源とを切り離すことを防止できる。
【００１４】
車両用組電池の表面温度の最低温度と最高温度との温度差が監視されて、その温度差が所定値以上に達した時点が休止期間の始期とされてもよい。
【００１５】
車両用組電池の表面温度に所定値以上の温度差が生じたときに、車両用組電池への充電が休止されることにより、車両用組電池を冷却することができ、その温度差を小さくすることができる。その結果、車両用組電池の寿命をさらに延ばすことができる。
【００１６】
休止期間においては、冷却手段による組電池の冷却が抑制されてもよい。
【００１７】
これにより、複数の二次電池間に冷却むらに起因する温度差が生じることを抑制できる。その結果、車両用組電池の表面温度の温度差をさらに小さくすることができ、車両用組電池の寿命を一層延ばすことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、車両用組電池の温度を良好に低下させることができ、車両用組電池の寿命を延ばすことができる
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る充電制御装置が備えられた車両の要部の構成を示すブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、充電制御の流れを示すフローチャート（その１）である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、充電制御の流れを示すフローチャート（その２）である。
【図３】図３は、休止期間の他の設定手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、組電池の表面温度の最高温度、最低温度および最高温度と最低温度との温度差の時間変化を示すグラフである。
【図５Ａ】図５Ａは、充電制御の他の例を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、充電制御の他の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る充電制御装置が備えられた車両の要部の構成を示すブロック図である。
【００２２】
車両１は、走行用モータ２を駆動源とする自動車（電気自動車、ハイブリッドカー）である。
【００２３】
車両１には、走行用モータ２に供給される電力を蓄えるための組電池３と、組電池３に接続され、組電池３を充電するための充電回路４とが備えられている。
【００２４】
組電池３は、複数（たとえば、１０００個）の二次電池５を相互に電気的に接続し、それらを１つのパッケージ６内に収容することによって構成されている。
【００２５】
パッケージ６の一端部には、送風ダクト７が接続されている。送風ダクト７内には、送風ファン８が配置されている。また、パッケージ６の他端部には、排気口（図示せず）が形成されている。送風ファン８が駆動されると、送風ダクト７からパッケージ６内に冷却風が供給され、パッケージ６内を冷却風が排気口に向けて通過する。これにより、組電池３の充放電時に、組電池３を冷却風によって冷却することができる。
【００２６】
充電回路４は、車両１に設けられた充電ポート９と電気的に接続されている。一方、車両１の外部に設置された外部電源１０には、充電ケーブル１１が接続されている。充電ケーブル１１の先端には、充電ポート９に接続／接離可能な充電コネクタ１２が設けられている。充電コネクタ１２が充電ポート９に接続されることにより、充電回路４と外部電源１０とが電気的に接続される。
【００２７】
充電回路４には、組電池３と外部電源１０とを電気的に接続／切断するリレーや、リレーがオンされるときの突入電流を防止するための保護回路などが含まれている。リレーがオンされることにより、組電池３と外部電源１０とが電気的に接続されて、外部電源１０からの電力で組電池３が充電される。一方、リレーがオフされることにより、組電池３と外部電源１０とが電気的に切断されて、外部電源１０からの電力による組電池３の充電が停止される。
【００２８】
また、車両１には、ＣＰＵおよびメモリを含む構成の制御部２１が備えられている。
【００２９】
制御部２１には、電池温度センサ２２および外気温度センサ２３が接続されている。電池温度センサ２２は、組電池３の複数の各位置（たとえば、２０箇所）に配置されており、各位置における表面温度を検出する。外気温度センサ２３は、車両１の外部の気温（外気温）を検出する。制御部２１には、電池温度センサ２２によって検出される組電池３の複数の各位置における表面温度が入力されるとともに、外気温度センサ２３によって検出される外気温が入力される。
【００３０】
そして、制御部２１は、電池温度センサ２２および外気温度センサ２３による検出温度に基づいて、充電回路４を制御する。また、制御部２１は、充電中ランプ２４の点灯を制御する。充電中ランプ２４は、外部電源１０からの電力で組電池３が充電中であることを報知するために、車両１および／または外部電源１０に設けられている。さらに、制御部２１は、送風ファン８の駆動を制御する。
【００３１】
図２Ａ，２Ｂは、充電制御の流れを示すフローチャートである。
【００３２】
充電コネクタ１２が充電ポート９に接続されると、制御部２１により、充電回路４のリレーがオンされて、外部電源１０からの電力による組電池３の充電が開始される（ステップＳ１）。リレーは、充電コネクタ１２が充電ポート９に接続されたことに応答して直ちにオンにされてもよいし、たとえば、午後１１時以前に充電コネクタ１２が充電ポート９に接続された場合には、深夜電力を使用するために、午後１１時になると、リレーがオンにされてもよい。
【００３３】
充電が開始されると、制御部２１により、以下の制御が実行される。
【００３４】
まず、充電中ランプ２４が点灯される（ステップＳ２）。充電中ランプ２４の点灯中は、送風ファン８が一定の送風能力（風量）で駆動される。
【００３５】
次に、電池温度センサ２２の検出温度が参照されて、少なくとも１つの電池温度センサ２２によって検出される組電池３の表面温度（電池温度）が所定温度以上、たとえば、５０℃以上であるか否かが判断される（ステップＳ３）。
【００３６】
この判断が肯定されると（ステップＳ３のＹＥＳ）、組電池３の充電を休止させる休止期間が設定される。休止期間は、充電開始から充電完了までに要する時間の中で最も外気温が低くなる時間帯が推定され、その時間帯を避けて設定される。また、休止期間の長さは、電池温度センサ２２によって検出される組電池３の表面温度の最高温度と外気温度センサ２３によって検出される外気温とに基づいて、充電終了時における組電池３の表面温度が目標温度（たとえば、３３℃）になるべく近づくように、たとえば、６０〜１００分間の範囲内で設定される。
【００３７】
その後、休止期間が開始されるタイミング（休止タイミング）になると（ステップＳ４のＹＥＳ）、充電回路４のリレーがオンからオフに切り替えられて、組電池３の充電が停止される（ステップＳ５）。
【００３８】
そして、休止期間の終期が到来すると（ステップＳ６のＹＥＳ）、充電回路４のリレーがオフからオンに切り替えられて、組電池３の充電が再開される（ステップＳ７）。
【００３９】
その後、組電池３が満充電状態となると、組電池３の充電が完了したと判断され（ステップＳ８のＹＥＳ）、充電回路４のリレーがオンからオフに切り替えられて、組電池３の充電が停止（終了）される（ステップＳ９）。
【００４０】
そして、充電中ランプ２４が消灯されて（ステップＳ１０）、図２Ａ，２Ｂに示される充電制御が終了される。
【００４１】
一方、充電の開始後、すべての電池温度センサ２２によって検出される組電池３の表面温度（電池温度）が所定温度未満である場合には（ステップＳ３のＮＯ）、組電池３の充電が休止されずに継続される。そして、組電池３が満充電状態となると、組電池３の充電が完了したと判断され（ステップＳ８のＹＥＳ）、充電回路４のリレーがオンからオフに切り替えられて、組電池３の充電が停止（終了）される（ステップＳ９）。
【００４２】
その後、充電中ランプ２４が消灯されて（ステップＳ１０）、図２Ａ，２Ｂに示される充電制御が終了される。
【００４３】
以上のように、外部電源１０から組電池３への充電が開始されると、充電中ランプ２４が点灯されて、充電中であることが報知される。それとともに、組電池３の複数の位置における表面温度が検出される。そして、少なくとも１つの位置における表面温度が所定温度以上であれば、充電開始後の所定期間が休止期間として設定される。休止期間においては、充電中ランプ２４が点灯し続けられて、充電中であることの報知が続けられながら、外部電源１０から組電池３への充電が休止される。
【００４４】
組電池３が高温になっている状態で充電が開始されても、充電開始後に充電が休止されることにより、充電終了時における組電池３の温度を低下させることができる。そのため、充電終了後の車両１の走行中に、組電池３が異常高温状態となることを防止できる。その結果、組電池３の温度上昇による劣化を防止することができる。また、車両１の走行中に、組電池３の異常高温状態に起因して、走行用モータ２の出力が制限（組電池３からの放電が制限）されることを防止できる。
【００４５】
さらに、送風ファン８による冷却ではなく、充電休止による自然冷却であるから、組電池３を構成する複数の二次電池５間に温度のばらつきが生じることを抑制できる。その結果、複数の二次電池５間に温度のばらつきによる劣化のばらつきが生じることを抑制でき、組電池３の寿命を延ばすことができる。
【００４６】
また、充電の休止中も充電中であることの報知が続けられているので、ユーザが充電完了との誤った判断で組電池３と外部電源１０とを切り離すことを防止できる。
【００４７】
図３は、休止期間の他の設定手順を示すフローチャートである。図４は、組電池の表面温度の最高温度、最低温度および最高温度と最低温度との温度差の時間変化を示すグラフである。
【００４８】
図２Ａ，２Ｂに示される充電制御では、休止期間が充電開始から充電完了までに要する時間の中で最も外気温が低くなる時間帯を避けて設定されるとした。これに代えて、図３に示される手順で休止期間が設定されてもよい。
【００４９】
すなわち、電池温度センサ２２の検出温度が参照されて、電池温度センサ２２によって検出される組電池３の表面温度の最高温度と最低温度との温度差が算出される。そして、その温度差が所定値以上になると（ステップＳ１１のＹＥＳ）、その時点が休止期間の始期に設定される（ステップＳ１２）。この場合、休止期間の始期が設定されると同時に、図２Ａ，２Ｂに示されるフローチャートのステップＳ４で、休止期間が開始されるタイミングであるか否かの判断が肯定され、充電回路４のリレーがオンからオフに切り替えられて、組電池３の充電が停止される。
【００５０】
そして、前述の実施形態の場合と同様に、電池温度センサ２２によって検出される組電池３の表面温度の最高温度と外気温度センサ２３によって検出される外気温とに基づいて、充電終了時における組電池３の表面温度が目標温度になるべく近づくように、休止期間の長さが設定される。
【００５１】
図４に示されるように、組電池３の充電開始後は、組電池３の表面温度は、一旦上昇した後、充電が進むにつれて徐々に低下する。二次電池５間において、その温度低下の度合いにばらつきがあるため、組電池３の表面温度の低下に伴い、その最高温度と最低温度との温度差が広がる。たとえば、充電開始から約６０分間が経過した時点では、組電池３の表面温度の最高温度が約４７℃となり、最低温度が約３７℃となって、最高温度と最低温度との温度差が約１０℃に広がる。充電が続けられると、図４に仮想線（二点鎖線）で示されるように、その温度差がほぼ保持されるか、温度差がそれ以上に広がると考えられる。そこで、組電池３の表面温度の最高温度と最低温度との温度差が１０℃以上になると、充電回路４のリレーがオンからオフに切り替えられて、組電池３の充電が停止される。これにより、他の二次電池５よりも冷めやすい二次電池５の温度低下の度合いが小さくなり、組電池３の表面温度の最高温度と最低温度との温度差が小さくなる。
【００５２】
その結果、複数の二次電池５間に温度のばらつきによる劣化のばらつきが生じることを抑制でき、組電池３の寿命をさらに延ばすことができる。
【００５３】
図５Ａ，５Ｂは、充電制御の他の例を示すフローチャートである。
【００５４】
図２Ａ，２Ｂに示される充電制御では、充電中ランプ２４の点灯中は、送風ファン８が一定の送風能力（風量）で駆動されるとした。しかしながら、組電池３の充電の休止中は、送風ファン８による風量が抑制されてもよい。
【００５５】
具体的には、充電が開始されると（ステップＳ２１）、充電中ランプ２４が点灯される（ステップＳ２２）。
【００５６】
そして、少なくとも１つの電池温度センサ２２によって検出される組電池３の表面温度（電池温度）が所定温度以上、たとえば、５０℃以上であるか否かが判断される（ステップＳ２３）。
【００５７】
この判断が肯定されると（ステップＳ２３のＹＥＳ）、図２Ａ，２Ｂに示される充電制御の場合と同様に、組電池３の充電を休止させる休止期間が設定される。
【００５８】
その後、休止期間が開始されるタイミング（休止タイミング）になると（ステップＳ２４のＹＥＳ）、充電回路４のリレーがオンからオフに切り替えられて、組電池３の充電が停止される（ステップＳ２５）。
【００５９】
また、充電の停止とともに、送風ファン８による風量が低減される（ステップＳ２６）。
【００６０】
そして、休止期間の終期が到来すると（ステップＳ２７のＹＥＳ）、充電回路４のリレーがオフからオンに切り替えられて、組電池３の充電が再開される（ステップＳ２８）。
【００６１】
また、充電の再開とともに、送風ファン８による風量が元の風量に戻される（ステップＳ２９）。
【００６２】
その後、組電池３が満充電状態となると、組電池３の充電が完了したと判断され（ステップＳ３０のＹＥＳ）、充電回路４のリレーがオンからオフに切り替えられて、組電池３の充電が停止（終了）される（ステップＳ３１）。
【００６３】
そして、充電中ランプ２４が消灯されて（ステップＳ３２）、図５Ａ，５Ｂに示される充電制御が終了される。
【００６４】
一方、充電の開始後、すべての電池温度センサ２２によって検出される組電池３の表面温度（電池温度）が所定温度未満である場合には（ステップＳ２３のＮＯ）、組電池３の充電が休止されずに継続される。そして、組電池３が満充電状態となると、組電池３の充電が完了したと判断され（ステップＳ３０のＹＥＳ）、充電回路４のリレーがオンからオフに切り替えられて、組電池３の充電が停止（終了）される（ステップＳ３１）。
【００６５】
その後、充電中ランプ２４が消灯されて（ステップＳ３２）、図５Ａ，５Ｂに示される充電制御が終了される。
【００６６】
組電池３の表面温度に温度差が生じるのは、送風ファン８の送風による冷却にむらがあることが原因の１つと考えられる。組電池３の充電の休止中、送風ファン８の駆動が停止されることにより、複数の二次電池５間に冷却むらに起因する温度差が生じることを抑制できる。その結果、組電池３の表面温度の温度差をさらに小さくすることができ、組電池３の寿命を一層延ばすことができる。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【００６８】
たとえば、組電池３の充電開始後、電池温度センサ２２によって検出される組電池３の表面温度の最高温度が予め定める温度（たとえば、４５℃）以上になった時点が冷却期間の始期とされてもよい。
【００６９】
また、組電池３の充電開始から予め定める時間が経過した時点が冷却期間の始期とされてもよい。
【００７０】
冷却手段は、送風ファン８に限らず、組電池３に冷却水を供給する水冷機構であってもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１    車両
２    走行用モータ
３    組電池（車両用組電池）
４    充電回路
８    送風ファン（冷却手段）
１０  外部電源
２１  制御部（休止制御手段、温度差監視手段）
２２  電池温度センサ（電池温度検出手段）
２４  充電中ランプ（充電中報知手段）
【図１】
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【図２Ａ】
2013207927.tif 000004
【図２Ｂ】
2013207927.tif 000005
【図３】
2013207927.tif 000006
【図４】
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【図５Ａ】
2013207927.tif 000008
【図５Ｂ】
2013207927.tif 000009