(57)【要約】【課題】充電可能時間において急速充電と普通充電とを実施し、所定充電容量の充電を充電可能時間の終了時刻に完了することで、電池の劣化の進行を遅らせる充電装置及び充電方法を提供する。【解決手段】蓄電装置２が非稼動になると予測した非稼動時間及び電池１２の充電容量を取得する取得部９と、非稼動時間に基づいて電池１２を充電する充電可能時間を算出し、充電容量に対して第一の充電を実施すると充電可能時間より長い時間を要し、充電容量に対して第二の充電を実施すると充電可能時間より短い時間で充電を完了する場合、充電可能時間の終了時刻に充電容量の充電を完了するように、第一の充電を実施する第一の充電時間と第二の充電を実施する第二の充電時間とを算出する算出部１０と、第一の充電と第二の充電とを切り替える指示をする指示部１１と、を備える。【選択図】図１
2017184353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の電流を用いて蓄電装置に搭載されている電池を充電する第一の充電と、前記第一の電流より大きい第二の電流を用いて前記電池を充電する第二の充電と、を実施する充電装置であって、
前記蓄電装置が非稼動になると予測される非稼動時間及び前記電池の充電容量を取得する取得部と、
前記非稼動時間に基づいて前記電池を充電する充電可能時間を算出し、前記充電容量に対して前記第一の充電を実施すると前記充電可能時間より長い時間を要し、前記充電容量に対して前記第二の充電を実施すると前記充電可能時間より短い時間で充電が完了する場合、前記充電可能時間の終了時刻に前記充電容量の充電が完了するように、前記第一の充電を実施する第一の充電時間と前記第二の充電を実施する第二の充電時間とを算出する算出部と、
前記第一の充電と前記第二の充電とを切り替える指示をする指示部と、
を備えることを特徴とする充電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の充電装置であって、
前記指示部は、前記第二の充電を指示した後に前記第二の充電時間を経過すると、前記第二の充電を前記第一の充電に切り替える指示をする、
ことを特徴とする充電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の充電装置であって、
前記充電容量は、前記第一の充電時間と前記第一の電流とを用いて求めた第一の充電容量と、前記第二の充電時間と前記第二の電流とを用いて求めた第二の充電容量と、を加算した充電容量である、
ことを特徴とする充電装置。
【請求項４】
第一の電流を用いて蓄電装置に搭載されている電池を充電する第一の充電と、前記第一の電流より大きい第二の電流を用いて前記電池を充電する第二の充電と、を制御部が実施する充電方法であって、
前記制御部は、
前記蓄電装置が非稼動になると予測される非稼動時間及び前記電池の充電容量を取得し、
前記非稼動時間に基づいて前記電池を充電する充電可能時間を算出し、
前記充電容量に対して前記第一の充電を実施すると前記充電可能時間より長い時間を要し、前記充電容量に対して前記第二の充電を実施すると前記充電可能時間より短い時間で充電が完了する場合、前記充電可能時間の終了時刻に前記充電容量の充電が完了するように、前記第一の充電を実施する第一の充電時間と前記第二の充電を実施する第二の充電時間とを算出し、
前記第一の充電時間と前記第二の充電時間とを用いて、前記第一の充電と前記第二の充電を切り替える指示をする、
ことを特徴とする充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置を充電する充電装置及び充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電装置を用いて、例えば、車両に搭載されている蓄電装置の電池を充電する場合、急速充電を実施すると、普通充電を実施した場合と比べて電池の劣化は早く進行する。そこで従来は急速充電を実施する回数を低減して電池の劣化の進行を遅らせている。
【０００３】
関連する技術として、車両に搭載されている蓄電装置の電池の放電後に実施する充電の際に、学習により予測される非稼動時間内に普通充電だけで電池を所定充電容量に充電できると判定された場合、急速充電を実施せず、普通充電を実施して急速充電の回数を低減させる充電装置が開示されている。例えば、特許文献１を参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０９０４８０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、非稼動時間内に普通充電だけでは電池を所定充電容量に充電できないと判定された場合、非稼動時間内に急速充電だけを実施しているため、非稼動時間の終了時刻より前に充電が完了する場合がある。すなわち急速充電の終了時刻から非稼動時間の終了時刻までの時間は、充電ができる時間であるにもかかわらず充電に利用されていない。
【０００６】
そこで、非稼動時間内に普通充電だけでは電池を所定充電容量に充電できないと判定された場合でも、急速充電と普通充電とを実施することで、非稼動時間内の急速充電を実施する時間を削減し、電池の劣化の進行を遅らせる必要がある。
【０００７】
本発明の一側面に係る目的は、充電可能時間内に急速充電と普通充電とを実施し、所定充電容量の充電を充電可能時間の終了時刻に完了させることで、電池の劣化の進行を遅らせる充電装置及び充電方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る一つの形態である、第一の電流を用いて蓄電装置に搭載されている電池を充電する第一の充電と、第一の電流より大きい第二の電流を用いて電池を充電する第二の充電と、を実施する充電装置は、取得部、算出部、指示部を備える。
【０００９】
取得部は、蓄電装置が非稼動になると予測される非稼動時間及び電池の充電容量を取得する。
算出部は、非稼動時間に基づいて電池を充電する充電可能時間を算出し、充電容量に対して第一の充電を実施すると充電可能時間より長い時間を要し、充電容量に対して第二の充電を実施すると充電可能時間より短い時間で充電が完了する場合、充電可能時間の終了時刻に充電容量の充電が完了するように、第一の充電を実施する第一の充電時間と第二の充電を実施する第二の充電時間とを算出する。
【００１０】
指示部は、第一の充電と第二の充電とを切り替える指示をする。また、指示部は、第二の充電を指示した後に第二の充電時間を経過すると、第二の充電を第一の充電に切り替える指示をする。
【００１１】
なお、充電容量は、第一の充電時間と第一の電流とを用いて求めた第一の容量と、第二の充電時間と第二の電流とを用いて求めた第二の容量と、を加算した充電容量である。
本発明に係る他の形態である充電方法は、第一の電流を用いて蓄電装置に搭載されている電池に充電をする第一の充電と、第一の電流より大きい第二の電流を用いて電池に充電をする第二の充電と、を実施する制御部は、先ず、蓄電装置が非稼動になると予測される非稼動時間及び電池の充電容量を取得する。
【００１２】
続いて、制御部は、非稼動時間に基づいて電池を充電する充電可能時間を算出し、充電容量に対して第一の充電を実施すると充電可能時間より長い時間を要し、充電容量に対して第二の充電を実施すると充電可能時間より短い時間で充電が完了する場合、充電時間の終了時刻に充電容量の充電が完了するように、第一の充電を実施する第一の充電時間と第二の充電を実施する第二の充電時間とを算出する。
【００１３】
続いて、制御部は、第一の充電時間と第二の充電時間とを用いて、第一の充電と第二の充電を切り替える指示をする。
【発明の効果】
【００１４】
電池の劣化の進行を遅らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】充電装置及び蓄電装置を有するシステムの一実施例を示す図である。
【図２】充電装置の動作の一実施例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、充電装置１及び蓄電装置２を有するシステムの一実施例を示す図である。図１のシステムは、充電装置１、蓄電装置２、入力装置３、電力供給部４から構成される。
【００１７】
充電装置１は、電力変換部５、制御部６、記憶部７、通信部８を有し、蓄電装置２に搭載されている電池１２に対して普通充電（第一の充電）又は急速充電（第二の充電）を実施する。また、充電装置１は、普通充電を実施する場合、普通充電で用いる電流Ｉｕｃ（第一の電流）を用いて蓄電装置２の電池１２に充電をする。また、充電装置１は、急速充電を実施する場合、電流Ｉｕｃより大きい急速充電で用いる電流Ｉｒｃ（第二の電流）を用いて蓄電装置２の電池１２に充電をする。
【００１８】
電力変換部５は、電力供給部４などの電力源から出力される電流及び電圧を、所定電流及び所定電圧に変換し、充電装置１側の電力ケーブルとコネクタ１７及び蓄電装置２側のコネクタ１８と電力ケーブルを介して蓄電装置２に電力を供給する。電力変換部５は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータなどである。制御部６は、充電装置１を制御し、後述する取得部９、算出部１０、指示部１１を有し、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）などを用いて構成される。記憶部７は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの各種記憶装置であり、各種情報や各種プログラムが記憶されている。通信部８は、充電装置１側の通信ケーブルとコネクタ１５及び蓄電装置２側のコネクタ１６と通信ケーブルを介して蓄電装置２側の通信部１４と通信をする。なお、通信部８と通信部１４との通信は無線でもよい。
【００１９】
蓄電装置２は、電池１２、制御部１３、通信部１４を有し、例えば、電気自動車、フォークリフトなどの車両に搭載される電池パックなどである。電池１２は、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタなどである。制御部１３は、蓄電装置２を制御し、例えば、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイスなどを用いて構成される。通信部１４は、充電装置１側のコネクタ１５及び蓄電装置２側のコネクタ１６を介して充電装置１側の通信部８と通信をする。なお、通信部１４と通信部８との通信は無線でもよい。
【００２０】
また、コネクタ１５とコネクタ１７は同じコネクタ１９の筐体（破線範囲）に設け、コネクタ１６とコネクタ１８も同じコネクタ２０の筐体（破線範囲）に設け、コネクタ１９とコネクタ２０とが互いに接続されると、コネクタ１５とコネクタ１６、及び、コネクタ１７とコネクタ１８が接続されるようにすることが望ましい。
【００２１】
入力装置３は、蓄電装置２あるいは車両の非稼動時間Ｔｎｏを充電装置１に送信する。入力装置３は、例えば、充電装置１と通信可能なサーバ、パーソナルコンピュータ、携帯端末などの情報処理装置、あるいは、充電装置１に設けられる情報入力装置である。情報入力装置は、例えば、非稼動時間Ｔｎｏを利用者が入力する機器や、非稼動時間Ｔｎｏが記憶された記憶媒体からそれら情報を読み取る機器などである。
【００２２】
非稼動時間Ｔｎｏは、例えば、一日又は一週間又は一ヶ月又は一年間又は所定期間において、蓄電装置２あるいは車両に充電ができると予測できる時間である。また、非稼動時間Ｔｎｏは勤務スケジュールなどを用いてもよい。例えば、一日又は一週間又は一ヶ月又は一年間又は所定期間における社員（利用者）の休憩時間や休暇時間を、勤務スケジュールから抽出してもよい。休憩時間や休暇時間は、蓄電装置２あるいは車両を利用者が利用しないと判断できるため、充電ができると予測される時間である。
【００２３】
なお、充電装置１は、蓄電装置２あるいは入力装置３から充放電に関する充放電情報を受信し、受信した充放電情報に基づいて蓄電装置２の充放電サイクルを学習し、学習結果を用いて学習情報を生成し、その学習情報から非稼動時間Ｔｎｏを抽出してもよい。
【００２４】
充電装置１の制御部６について説明をする。
取得部９は、蓄電装置２が非稼動になると予測される非稼動時間Ｔｎｏ及び電池１２の充電容量Ｃｃを取得する。充電容量Ｃｃは、電池１２の現在の充電容量と目標とする充電容量との差分で、蓄電装置２あるいは車両から充電装置１に送信される。なお、充電容量Ｃｃの代わりに充電率（ＳＯＣ：State of Charge）などを用いてもよい。また、充電容量Ｃｃを算出するのは、充電装置１と蓄電装置２のどちらでも良い。例えば、取得部９が、蓄電装置２から現在の充電容量を取得し、目標とする充電容量と取得した現在の充電容量とから充電容量Ｃｃを算出してもよい。
【００２５】
算出部１０は、非稼動時間Ｔｎｏに基づいて電池１２を充電する充電可能時間Ｔｃｐを算出する。充電可能時間Ｔｃｐは、非稼動時間Ｔｎｏ内の充電開始時刻（日時を含む）から非稼動時間Ｔｎｏが終了する充電終了時刻（次回、蓄電装置２あるいは車両が稼動すると予測される時刻（日時を含む））までの時間である。
【００２６】
充電開始時刻は、（１）非稼動時間Ｔｎｏ内にコネクタ１７とコネクタ１８との接続が検出された時間、あるいは、（２）非稼動時間Ｔｎｏ内にコネクタ１７とコネクタ１８との接続、及び、コネクタ１５とコネクタ１６との接続が検出された時間でもよい。又は、充電開始時刻は、（３）充電装置１から蓄電装置２に実際に電力供給を開始する時刻としてもよい。又は、充電開始時刻は、（４）非稼動時間Ｔｎｏ内でなく、稼動時間であっても所定時間を経過すると非稼動時間Ｔｎｏになるような時間、すなわち非稼動時間Ｔｎｏより前の時間に、蓄電装置２あるいは車両が非稼動状態となり充電装置１と蓄電装置２とが（１）（２）のコネクタの状態、又は（３）の状態となった場合、この時間を充電開始時刻としてもよい。
【００２７】
続いて、算出部１０は、充電容量Ｃｃをすべて普通充電で用いる電流Ｉｕｃで充電する場合に要する時間Ｔｕｃａと、充電容量Ｃｃをすべて急速充電で用いる電流Ｉｒｃで充電する場合に要する時間Ｔｒｃａとを算出する。そして、算出部１０は、時間Ｔｕｃａが充電可能時間Ｔｃｐより長い時間で、時間Ｔｒｃａが充電可能時間Ｔｃｐより短い時間であるか否かを判定する。
【００２８】
充電可能時間Ｔｃｐ＜時間Ｔｕｃａで、且つ充電可能時間Ｔｃｐ＞時間Ｔｒｃａである場合、算出部１０は、充電可能時間Ｔｃｐの終了時刻（非稼動時間Ｔｎｏの充電終了時刻（日時を含む））に充電容量Ｃｃの充電が完了するように、普通充電を実施する普通充電時間Ｔｕｃ（第一の充電時間）と急速充電を実施する急速充電時間Ｔｒｃ（第二の充電時間）とを算出する。普通充電時間Ｔｕｃと急速充電時間Ｔｒｃは、例えば、式１を用いて算出する。
【００２９】
Ｃｃ＝Ｉｒｃ×Ｔｒｃ＋Ｉｕｃ×（Ｔｃｐ−Ｔｒｃ）      式１
Ｃｃ  ：充電容量［Ａｈ］
Ｉｒｃ：急速充電で用いる電流［Ａ］
Ｔｒｃ：急速充電時間［ｈ］
Ｉｕｃ：普通充電で用いる電流［Ａ］
Ｔｕｃ＝（Ｔｃｐ−Ｔｒｕ）：普通充電時間［ｈ］
Ｉｒｃ＞Ｉｃｕ
なお、充電容量Ｃｃは、普通充電時間Ｔｕｃと普通充電で用いる電流Ｉｕｃとを用いて求めた普通充電容量（第一の充電容量）と、急速充電時間Ｔｒｃと急速充電で用いる電流Ｉｒｃとを用いて求めた急速充電容量（第二の充電容量）と、を加算した充電容量となる。
【００３０】
充電可能時間Ｔｃｐ≧時間Ｔｕｃａの場合、制御部６が充電容量Ｃｃになるまで普通充電を実施する。
充電可能時間Ｔｃｐ≦時間Ｔｒｃａの場合、制御部６が充電可能時間Ｔｃｐの終了時刻まで急速充電を実施する。
【００３１】
指示部１１は、普通充電と急速充電とを切り替える指示を電力変換部５にする。また、指示部１１は、急速充電を指示した後に急速充電時間Ｔｒｃを経過すると、急速充電を普通充電に切り替える指示をする。そして、充電装置１は充電可能時間Ｔｃｐの終了時刻まで普通充電を実施する。なお、充電可能時間Ｔｃｐの終了時刻に、指示部１１により普通充電を停止する指示が出力され、充電装置１が充電を停止すると、電池１２は充電容量Ｃｃの充電を完了する。このように、急速充電を先に実施することで、充電可能時間Ｔｃｐの終了時刻より前の時間に充電が停止されたとしても、先に普通充電を実施するより、電池１２の充電容量を目標とする充電容量Ｃｃに近づけることができる。なお、普通充電を先に実施しても良いが、急速充電を先に実施するのが望ましい。
【００３２】
本実施形態によれば、充電可能時間Ｔｃｐ内に急速充電と普通充電とを実施し、所定の充電容量Ｃｃの充電を充電可能時間Ｔｃｐの終了時刻に完了させることで、電池１２の劣化の進行を遅らせることができる。
【００３３】
図２は、充電装置１の動作の一実施例を示すフロー図である。
ステップＳ１では、（１）コネクタ１７とコネクタ１８との接続を制御部６が検出する。ただし、上記（２）（３）（４）で説明した状態を制御部６が検出してもよい。
【００３４】
ステップＳ２では、制御部６が非稼動時間Ｔｎｏと充電容量Ｃｃを取得する。
ステップＳ３では、制御部６が非稼動時間Ｔｎｏに基づいて電池１２を充電する充電可能時間Ｔｃｐを算出する。
【００３５】
ステップＳ４では、制御部６が充電容量Ｃｃをすべて普通充電する場合に要する時間Ｔｕｃａと、充電容量Ｃｃをすべて急速充電する場合に要する時間Ｔｒｃａとを算出する。
ステップＳ５では、制御部６が充電可能時間Ｔｃｐ＜時間Ｔｕｃａであるか否かを判定し、充電可能時間Ｔｃｐ＜時間Ｔｕｃａの場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ７に移行し、充電可能時間Ｔｃｐ≧時間Ｔｕｃａの場合（Ｎｏ）にはステップＳ６に移行する。
【００３６】
ステップＳ６では、充電容量Ｃｃになるまで普通充電を充電装置１が実施する。
ステップＳ７では、制御部６が充電可能時間Ｔｃｐ＞時間Ｔｒｃａであるか否かを判定し、充電可能時間Ｔｃｐ＞時間Ｔｒｃａの場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ９に移行し、充電可能時間Ｔｃｐ≦時間Ｔｒｃａの場合（Ｎｏ）にはステップＳ８に移行する。
【００３７】
ステップＳ８では、充電可能時間Ｔｃｐの終了時刻まで急速充電を充電装置１が実施する。
ステップＳ９では、制御部６が、充電容量Ｃｃの充電が充電可能時間Ｔｃｐに完了する普通充電時間Ｔｕｃと急速充電時間Ｔｒｃとを算出する。すなわち、制御部６は、充電可能時間Ｔｃｐの終了時刻に充電容量Ｃｃの充電が完了する、普通充電を実施する普通充電時間Ｔｕｃと急速充電を実施する急速充電時間Ｔｒｃとを上記式１を用いて算出する。
【００３８】
なお、充電容量Ｃｃは、普通充電時間Ｔｕｃと普通充電で用いる電流Ｉｕｃとを用いて求めた普通充電容量（第一の充電容量）と、急速充電時間Ｔｒｃと急速充電で用いる電流Ｉｒｃとを用いて求めた急速充電容量（第二の充電容量）と、を加算した充電容量である。
【００３９】
ステップＳ１０では、制御部６が、急速充電を実施する指示を電力変換部５に出力するとともに、時間Ｔｍの計測を開始する。
ステップＳ１１では、制御部６が、時間Ｔｍ＞急速充電時間Ｔｒｃであるか否かを判定し、時間Ｔｍ＞急速充電時間Ｔｒｃである場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１２に移行する。時間Ｔｍ≦急速充電時間Ｔｒｃである場合（Ｎｏ）にはステップＳ１０に移行し急速充電を実施する。
【００４０】
ステップＳ１２では、制御部６が、急速充電を普通充電に切り替える指示を電力変換部５に出力する。充電装置１は充電可能時間Ｔｃｐの終了時刻まで普通充電を実施する。制御部６により普通充電を停止する指示が出力され、充電装置１が充電を停止すると、電池１２は充電容量Ｃｃの充電を完了する。
【００４１】
このように、充電可能時間Ｔｃｐ内に急速充電と普通充電とを実施し、所定の充電容量Ｃｃの充電を充電可能時間Ｔｃｐの終了時刻に完了させることで、電池１２の劣化の進行を遅らせることができる。
【００４２】
また、急速充電を先に実施することで、充電可能時間Ｔｃｐの終了時刻より前の時間に充電が停止されたとしても、普通充電を先に実施するより、電池１２の充電容量を目標とする充電容量Ｃｃに近づけることができる。
【００４３】
また、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
第１の変形例として、制御部６の動作を蓄電装置２の制御部１３が実施しても良い。例えば、制御部１３は、通信部８と通信部１４を介して充電装置から非稼動時間を取得し、非稼働時間に基づいて充電可能時間を算出し、急速充電時間と普通充電時間を算出する。そして、制御部１３は、急速充電時間の間は急速充電で用いる電流Ｉｒｃである充電電流指令値を通信部１４と通信部８を介して充電装置１の制御部６へ送信し、普通充電時間の間は普通充電で用いる電流Ｉｕｃである充電電流指令値を充電装置１の制御部６へ送信する。そして、制御部６は、受信した充電電流指令値に基づいて電力変換部５を制御する。
【００４４】
第２の変形例として、制御部６の動作の一部を蓄電装置２の制御部１３が実施しても良い。例えば、制御部６は、算出した急速充電時間と普通充電時間を通信部８と通信部１４を介して蓄電装置２の制御部１３へ送信する。制御部１３は、急速充電時間の間は、急速充電で用いる電流Ｉｒｃである充電電流指令値を充電装置１の制御部６へ送信する。そして、制御部１３は、急速充電時間の間は急速充電で用いる電流Ｉｒｃである充電電流指令値を充電装置１の制御部６へ送信し、普通充電時間の間は普通充電で用いる電流Ｉｕｃである充電電流指令値を充電装置１の制御部６へ送信する。その後の動作は第１の変形例と同じなので省略する。
【００４５】
上記の変形例に限らず、制御部６と制御部１３のどちらを動作主体にするかは任意に変更可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  充電装置
２  蓄電装置
３  入力装置
４  電力供給部
５  電力変換部
６  制御部
７  記憶部
８  通信部
９  取得部
１０  算出部
１１  指示部
１２  電池
１３  制御部
１４  通信部
１５、１６、１７、１８、１９、２０  コネクタ
【図１】
2017184353.tif 000003
【図２】
2017184353.tif 000004