(57)【要約】【課題】車両の美観悪化やコスト上昇を招くことなく、充電終了後の低電圧バッテリのバッテリ上がりを防止可能な車両用低電圧バッテリの保護装置を提供する。【解決手段】車両用低電圧バッテリの保護装置は、主に車両駆動に使う第１のバッテリ６に対する外部給電装置７による充電が終了した後、車両に搭載された第２のバッテリ１０が低電圧動作機器９へ電力を供給している電力供給状態が所定時間以上継続した場合、第２のバッテリ１０から低電圧動作機器９への電力供給を遮断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部給電装置から車両に搭載された第１のバッテリへ給電する外部給電手段と、
前記外部給電手段による充電が終了した後、前記車両に搭載された第２のバッテリが低電圧動作機器へ電力を供給している電力供給状態であるか否かを判定するバッテリ状態判定手段と、
前記バッテリ状態判定手段により、前記第２のバッテリが前記電力供給状態である場合、前記電力供給状態の継続時間を算出する電力供給状態時間算出手段と、
前記電力供給状態時間算出手段により算出される前記継続時間が所定時間以上となった場合、前記第２のバッテリから前記低電圧動作機器への電力供給を遮断する電力供給遮断手段と、を備えることを特徴とする車両用低電圧バッテリの保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、外部給電装置から給電可能な車両用低電圧バッテリの保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載された高電圧バッテリに充電された電気エネルギを用いてモータ等の動力源を駆動して走行する、いわゆる電気自動車の普及が進んでいる。この種の電気自動車では、例えば車体に給電ケーブルを介して外部給電装置を接続することにより、高電圧バッテリの充電が行われる。
【０００３】
特許文献１には、外部給電装置により充電可能な電気自動車の一例が示されている。この文献では特に、外部給電装置による高電圧バッテリ充電として普通充電と急速充電とが選択可能に構成されており、それぞれに対応する充電回路が設けられることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】２０１１−２２３７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
外部給電装置を用いた高電圧バッテリの充電では、ユーザが充電中の進捗状況（例えば充電量）を確認しようとする場合、外部給電装置側に表示装置がないときには、車両をキーオン操作することで始動準備状態にし、インパネ等の表示装置を用いて確認することがある。その際、ユーザが確認作業後にキーオフ操作を忘れてしまい、その後、始動準備状態が継続されることにより、低電圧バッテリ（走行用モータで駆動、回生させるために主に使われる高電圧バッテリではなく、低電圧で動作する機器を駆動するために使うバッテリ）が消費されてしまうおそれがある。特に普通充電では急速充電に比べて長時間にわたって車両が放置されることが多いため、始動準備状態が長時間継続されると、低電圧バッテリが上がる要因になってしまう。このような問題点に対して、ドライバが充電量を確認するためのインジケータを車両の給電口等に設けることも考えられるが、車両の美観を悪化させると共に、製造コストの上昇を招いてしまう。
【０００６】
本発明の少なくとも１実施形態は上述の問題点に鑑みなされたものであり、車両の美観悪化やコスト上昇を招くことなく、充電終了後の低電圧バッテリのバッテリ上がりを防止可能な車両用低電圧バッテリの保護装置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】
【０００７】
本発明の少なくとも１実施形態に係る車両用低電圧バッテリの保護装置は上記課題を解決するために、外部給電装置から車両に搭載された第１のバッテリへ給電する外部給電手段と、前記外部給電手段による充電が終了した後、前記車両に搭載された第２のバッテリが低電圧動作機器へ電力を供給している電力供給状態であるか否かを判定するバッテリ状態判定手段と、前記バッテリ状態判定手段により、前記第２のバッテリが前記電力供給状態である場合、前記電力供給状態の継続時間を算出する電力供給状態時間算出手段と、前記電力供給状態時間算出手段により算出される前記継続時間が所定時間以上となった場合、前記第２のバッテリから前記低電圧動作機器への電力供給を遮断する電力供給遮断手段と、を備える。
【０００８】
上記構成によれば、外部給電装置による第１のバッテリの充電終了後、第２のバッテリが低電圧動作機器へ電力供給する時間が所定時間以上となった場合、第２のバッテリから低電圧動作機器への電力供給が遮断される。これにより、第１のバッテリの充電終了後に、第２のバッテリが低電圧動作機器へ電力供給を継続することによる第２のバッテリの上がりを効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の少なくとも１実施形態に係る車両用低電圧バッテリの保護装置１１０がＥＣＵ１１１内に搭載された車両１の構成例を示す模式図である。
【図２】図１のＥＣＵ１１１内にある車両用低電圧バッテリの保護装置１１０の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図２の車両用低電圧バッテリの保護装置１１０で実施される制御を工程ごとに示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１１】
図１は、本発明の少なくとも１実施形態に係る車両用低電圧バッテリの保護装置１１０がＥＣＵ１１１内に搭載された車両１の構成例を示す模式図である。図２は、図１のＥＣＵ１１１内にある車両用低電圧バッテリの保護装置１１０の内部構成を示すブロック図である。図３は、図２の車両用低電圧バッテリの保護装置１１０で実施される制御を工程ごとに示すフローチャートである。
【００１２】
図１に示す車両１は、走行用駆動源として電動機３を備える電気自動車である。
電動機３は、力行又は回生駆動可能な電動機であり、例えば永久磁石式同期電動機である。電動機３はインバータ５を介して第１のバッテリ６に接続されており、力行時には、第１のバッテリ６に蓄えられた直流電力がインバータ５によって所定周波数の交流電力に変換されて供給されることにより、トルクを発生可能である。電動機３から出力された動力は、プロペラシャフト１３、差動装置１２、及び駆動軸１４を介して左右の駆動輪１６に伝達され、車両１の走行が実現される。
【００１３】
一方、回生時（例えば車両減速時等）には、電動機３は入力されるトルクによって発電機（ジェネレータ）として機能し、電気エネルギを発生させる。回生時に電動機３では交流電力が発電され、当該交流電力はインバータ５によって直流変換された後、第１のバッテリ６に充電される。このように第１のバッテリ６に充電された電力は電動機３の力行駆動時に消費され、十分な航続距離化が得られるようになっている。また回生時には電動機３が回生トルクを発生する。回生トルクは走行中の車両１に対して制動トルク（回生ブレーキ）として作用する。
【００１４】
第１のバッテリ６は、充放電可能な二次電池であり、例えばリチウムイオン、ニッケル水素又は鉛電池等の二次電池からなり、主に電動機３の駆動用電力として利用可能な直流電力が充電されている。本実施形態では、第１のバッテリ６は後述する外部給電手段２０を介して給電可能に構成されている。
【００１５】
尚、第１のバッテリ６に充電される電気エネルギは外部給電手段２０により給電される電気エネルギに加え、上述した車両１が走行中に回生発電で発生した電気エネルギが含まれていてもよい。
【００１６】
第１のバッテリ６は、内部にバッテリ電圧を検知してその充電量が検知できる等の充電量検知機能を有している。その検知機能で検知された第１のバッテリ６の充電量は、電気的情報として後述のＥＣＵ１１１に送られる。ＥＣＵ１１１は受信した充電量に関する情報に基づいて車両１の各部で制御に用いることに加えて、例えばインパネのような車室内に設けられた表示装置（ディスプレイ等）に充電量を表示することで、ドライバが第１のバッテリ６の充電量を確認可能なように構成されている。
【００１７】
低電圧動作機器９は、ドライバが車両１にキーを挿入しＡＣＣ又はオンの位置にセットして、車両１を始動準備状態とした際、第２のバッテリ１０から供給される電力によって作動される装置群であり、例えばＥＣＵ１１１やインパネの表示装置（ディスプレイ等）、車内空調装置等が含まれる。
【００１８】
第２のバッテリ１０は、低電圧動作機器９の作動用として、上記第１のバッテリ６とは別体として設けられたバッテリである。第２のバッテリ１０は、第１のバッテリ６と同じく充放電可能な二次電池であるが、第１のバッテリ６と比べて低電圧で動作するバッテリであり、例えば動作電圧が１２Ｖ、２４Ｖまたは４８Ｖ程度に設定される。
【００１９】
ＥＣＵ（Electric Control Unit）１１１は、車両１のコントロールユニットであり、例えば電子演算装置から構成されている。本実施形態ではＥＣＵ１１１は、予めインストールされた所定の制御プログラムに基づいて、車両１に必要な各種制御を実施することにより、車両用低電圧バッテリの保護装置１１０としても機能する。
ＥＣＵ１１１は典型的には、車両１が備える各構成要素からの各種情報が入力される入力部、入力された各種情報と制御実施のために必要な各種プログラムや演算結果等を記憶可能な記憶部、これらの各種情報に基づいて演算処理を行う演算部、制御信号を制御機器に出力する出力部を含んで構成されている。
ＥＣＵ１１１は、第１のバッテリ６、インバータ５、第２のバッテリ１０、外部給電手段２０、報知手段２１等と、電気的に接続されている。ＥＣＵ１１１は、第１のバッテリ６および第２のバッテリ１０からこれらバッテリの充電量を推定できる情報及びバッテリ温度等のバッテリ状態に関する情報を取得可能である。また、ＥＣＵ１１１は、後述される外部給電手段２０から外部給電装置７（給電ケーブル１５）の接続の有無についての情報も取得可能である。また、ＥＣＵ１１１は、外部給電手段２０に接続される給電ケーブル１５を介して外部給電装置７と充電完了についての情報も取得可能に構成されていてもよい。
【００２０】
外部給電手段２０は、車両１の外部に設けられた外部給電装置７から車両１に搭載された第１のバッテリ６に給電可能に構成されている。外部給電手段２０は、外部給電装置７に設けられる給電ケーブル１５で外部給電装置７に接続される。外部給電装置７は、普通充電型と急速充電型があり、給電時に選択できる。急速充電型では、普通充電型に比べて充電電流を大きく設定することができ、より短時間に大容量の充電が可能となっている。
尚、外部給電手段２０による充電の進捗状況は、上述したように車内に設けられたインパネ等の表示装置で確認可能である。
【００２１】
報知手段２１は、車両１に一般的に搭載されている報知装置、例えばブザーやディスプレイといった装置に対して、制御信号を出力することにより、報知目的に対応するように報知可能に構成される。例えば、報知手段２１により、車室内のドライバに車両１をキーオフ操作するように、ブザー装置で聴覚的に認識可能な警告音を出したり、又は、ディスプレイに視覚的に認識可能な表示をしたりすることができる。
尚、報知手段２１によって作動される報知装置は、上記例の他にドライバの五感により認識可能な装置を広く採用することができることは言うまでもない。
【００２２】
ここで図２を参照して、ＥＣＵ１１１に含まれる車両用低電圧バッテリの保護装置１１０の構成を、機能的な観点から説明する。車両用低電圧バッテリの保護装置１１０は、外部給電手段２０による充電が終了した後、車両１に搭載された第２のバッテリ１０が低電圧動作機器９へ電力を供給している電力供給状態であるか否かを判定するバッテリ状態判定手段１００と、バッテリ状態判定手段１００により、第２のバッテリ１０が電力供給状態である場合、電力供給状態の継続時間を算出する電力供給状態時間算出手段１０１と、電力供給状態時間算出手段１０１により算出される継続時間が所定時間以上となった場合、第２のバッテリ１０から低電圧動作機器９への電力供給を遮断する電力供給遮断手段１０２と、を備える。
【００２３】
図３を参照して、車両用低電圧バッテリの保護装置１１０で実施される車両用低電圧バッテリの保護制御の具体的内容について説明する。図３は図２の車両用低電圧バッテリの保護装置１１０で実施される制御を工程ごとに示すフローチャートである。
【００２４】
車両用低電圧バッテリの保護装置１１０はまず、車両１の外部に設けられた外部給電装置７と車両１に搭載された外部給電手段２０とが給電ケーブル１５を介して接続され、第１のバッテリ６の充電が開始されたか否かを判定する（ステップＳ１）。充電開始と判定された場合は（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ステップＳ２に進み、充電開始と判定されない場合は（ステップＳ１：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。
尚、本制御の開始は、ＥＣＵ１１１が外部給電装置７からの充電開始信号を受信すると開始するようにしても良い。
【００２５】
外部給電装置７から第１のバッテリ６への充電が開始されたと判定する方法は、外部給電装置７の型等で異なるので、車両１で対応する外部給電装置７毎に判定法を決定する（例えば、ＣＨＡｄｅＭＯ仕様の急速充電型であれば、ＥＣＵ１１１が車両１に接続されている給電ケーブル１５の接続信号を検知し、かつ、外部給電装置７からの充電開始信号を受信すると、充電開始と判定する、等）。
【００２６】
続いて車両用低電圧バッテリの保護装置１１０は外部給電装置７による充電状況を監視し、その後、外部給電手段２０による充電が終了したか否かを判定する（ステップＳ２）。充電終了と判定された場合は（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ステップＳ３に進み、充電終了と判定されない場合は（ステップＳ２：ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、外部給電手段２０による第１のバッテリ６への給電が続けられる。
【００２７】
尚、充電終了と判定する方法も、前述した充電開始の判定と同様に、外部給電装置７の型等で異なるので、車両１で対応する外部給電装置７毎に判定法を決定する（例えば、ＣＨＡｄｅＭＯ仕様の急速充電型であれば、ＥＣＵ１１１が外部給電装置７から充電終了の信号を受信するか、または、外部給電手段２０からの給電による第１のバッテリ６の充電量がＥＣＵ１１１により設定された第１のバッテリの上限充電量に達したことを検知すれば、充電終了と判定する、等）。
【００２８】
続いて車両用低電圧バッテリの保護装置１１０のうちバッテリ状態判定手段１００は、第２のバッテリ１０が低電圧動作機器９へ電力を供給している電力供給状態であるか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、電力供給状態とは、車両１にキーが挿入されＡＣＣの位置またはオンの位置にセットされて、車両１が始動準備状態にある場合をいい、第２のバッテリ１０から低電圧動作機器９に電力が供給され続けている状態である。
【００２９】
バッテリ状態判定手段１００により、車両１が電力供給状態であると判定された場合は（ステップＳ３：ＹＥＳ）、電力供給状態時間算出手段１０１によって、充電終了後から電力供給状態が継続された継続時間ｔがカウントされる。一方、車両１が電力供給状態であると判定されない場合は（ステップＳ３：ＮＯ）、電力供給状態時間算出手段１０１によるカウントが行われることなく、車両用低電圧バッテリの保護装置１１０による車両用低電圧バッテリの保護制御は終了する。
【００３０】
車両用低電圧バッテリの保護装置１１０は電力供給状態時間算出手段１０１によりカウントされた継続時間ｔが予め設定された第１の判定時間Ｔ１を超えたかどうかを判定する（ステップＳ４）。継続時間ｔ≦第１の判定時間Ｔ１である場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ３に戻り、電力供給状態が継続されていれば電力供給状態時間算出手段１０１による継続時間のカウントを続ける。継続時間ｔ＞第１の判定時間Ｔ１である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、報知手段２１を作動するステップＳ５に進む。
尚、第１の判定時間Ｔ１は、例えば電力供給状態が必要以上に継続されているか否かを判定するための閾値であり、電力供給状態にある低電圧動作機器９による電力消費によって第２のバッテリ１０の充電量に大きな影響が生じない範囲で設定するとよいが、仕様に応じて任意に設定可能である。
【００３１】
続いて車両用低電圧バッテリの保護装置１１０は、ドライバに対して、車両１をキーオフ操作するよう報知手段２１を作動させる（ステップＳ５）。
【００３２】
次に、キーオフ操作が完了したか否かを判断するステップＳ６に進む。キーオフ操作を検知した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）は保護制御を終了し、検知できない場合（ステップＳ６：ＮＯ）は継続時間ｔのカウントを続けると共に報知手段２１も作動し続け、次のステップＳ７に進む。
【００３３】
ドライバ不在判定ステップＳ７では、継続時間ｔが第２の判定時間Ｔ２を超えたかどうかを判定する。継続時間ｔ≦第２の判定時間Ｔ２である場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップ５に戻って報知しながらキーオフ操作を促す。継続時間ｔが第２の判定時間Ｔ２を超えたら（ステップＳ７：ＹＥＳ）、低電圧動作機器９をシャットダウンするステップＳ８に進む。
尚、第２の判定時間Ｔ２は、第２のバッテリ１０の充電量に大きな影響を及ぼすと判断される時間、又は、ドライバが充電状態を確認できる十分な時間が経過したと判断される時間、と判定するための閾値で、第１の判定時間Ｔ１より長い時間に設定すれば良いが、仕様に応じて任意に設定可能である。
また、車室内にドライバが不在かどうかを認識する方法としては、上記のソフトウェアによる認識判定の他に、例えば、車室内に設けられたカメラのような撮像装置を用いてハードウェア情報で認識してもよいし、又は、乗員の座席シートの下に設けられた重量センサから得られる荷重情報等に基づいてハードウェア的に認識してもよい。
【００３４】
ステップＳ８では、電力供給遮断手段１０２により第２のバッテリ１０から低電圧動作機器９への電力供給が遮断され、車両用低電圧バッテリの保護装置１１０による第２のバッテリ１０の保護制御は終了する。ステップＳ８における電力供給の遮断は、例えば、第２のバッテリ１０と低電圧動作機器９を接続している回路を電気的に遮断してもよいし、負荷側である低電圧動作機器９を適切な手順でシャットダウンするようにしてもよい。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、外部給電装置７による第１のバッテリ６の充電終了後、第２のバッテリ１０が低電圧動作機器９へ電力供給する時間が所定時間以上となった場合、第２のバッテリ１０から低電圧動作機器９への電力供給が遮断される。これにより、第１のバッテリ６の充電終了後に、第２のバッテリ１０が低電圧動作機器９へ電力供給を継続することによる第２のバッテリ１０のバッテリ上がりを効果的に防止できる。
また、本開示は、車両１にインジケータ等を新たに設けるのではなく、ＥＣＵ１１１に新たなソフトウェアを追加することによる対応である。そのため、車両１の美観悪化や製造コスト上昇を招くことなく、第２のバッテリ１０のバッテリ上がりを防止できる。尚、新たに専用ＥＣＵを追加して同様の機能を車両１に持たせたり、別の目的で使われているＥＣＵ（例えば、ドライバの覚醒状況を把握するためのＥＣＵ等）に当該ソフトウェアをインストールして同様の機能を持たせてもよい。
【００３６】
尚、本実施形態では、車両１として電気自動車を例示して説明したが、電動機３とともにエンジンを走行用動力源として使用するハイブリッド電気自動車であって、外部給電装置により充電可能な、いわゆるプラグインハイブリッド電気自動車に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  車両
３  電動機
５  インバータ
６  第１のバッテリ
７  外部給電装置
９  低電圧動作機器
１０  第２のバッテリ
１２  差動装置
１３  プロペラシャフト
１４  駆動軸
１５  給電ケーブル
１６  駆動輪
２０  外部給電手段
２１  報知手段
１００  バッテリ状態判定手段
１０１  電力供給状態時間算出手段
１０２  電力供給遮断手段
１１０  車両用低電圧バッテリの保護装置
１１１  ＥＣＵ
【図１】
2017121147.tif 000003
【図２】
2017121147.tif 000004
【図３】
2017121147.tif 000005