(57)【要約】【課題】バッテリの充電が開始されたときに劣化推定を行う。【解決手段】充電制御システム２００は、第１処理として、高圧バッテリ２２０の充電が開始された後、所定の放電開始時間の経過後に、高圧バッテリ２２０の放電を開始するための信号である放電開始指令を、車両制御装置２５０からバッテリ制御装置２２２へ出力する。この第１処理で出力された放電開始指令に応じて、第２処理として、バッテリ制御装置２２２により、高圧バッテリ２２０が放電しているときの高圧バッテリ２２０の特性に基づいて、高圧バッテリ２２０の劣化状態を推定する。こうして高圧バッテリ２２０の劣化状態を推定した後に、第３処理として、高圧バッテリ２２０の充電を再開するための信号である充電開始指令を、車両制御装置２５０から充電器制御装置２１１へ出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの充電が開始された後、所定の放電開始時間の経過後に前記バッテリの放電を開始するための信号を出力する第１処理と、
前記第１処理で出力された信号に応じて前記バッテリが放電しているときの前記バッテリの特性に基づいて、前記バッテリの劣化状態を推定する第２処理と、
前記第２処理で前記バッテリの劣化状態を推定した後に、前記バッテリの充電を再開するための信号を出力する第３処理と、を実行する充電制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の充電制御システムにおいて、
前記バッテリには温度センサが取り付けられており、
前記放電開始時間は、前記温度センサにより検出された温度と前記バッテリの温度との差が所定の第１基準値以内となるように予め定められた時間である充電制御システム。
【請求項３】
請求項１に記載の充電制御システムにおいて、
前記バッテリには温度センサが取り付けられており、
前記放電開始時間は、前記温度センサにより検出された温度の上昇度合いが所定値以下となる時間である充電制御システム。
【請求項４】
請求項２に記載の充電制御システムにおいて、
前記第３処理では、前記バッテリの放電が開始されてから所定の充電再開時間の経過後に前記バッテリの充電を再開するための信号を出力し、
前記充電再開時間は、前記温度センサにより検出された温度と前記バッテリの温度との差が前記第１基準値よりも大きい所定の第２基準値以内となるように予め定められた時間である充電制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バッテリを放電させて車両の補機を駆動したときの電流および電圧に基づいて内部抵抗を算出し、その算出結果に基づいてバッテリの劣化推定を行う技術が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４２６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術では、バッテリの充電が開始されたときには劣化推定を行うことができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による充電制御システムは、バッテリの充電が開始された後、所定の放電開始時間の経過後に前記バッテリの放電を開始するための信号を出力する第１処理と、前記第１処理で出力された信号に応じて前記バッテリが放電しているときの前記バッテリの特性に基づいて、前記バッテリの劣化状態を推定する第２処理と、前記第２処理で前記バッテリの劣化状態を推定した後に、前記バッテリの充電を再開するための信号を出力する第３処理と、を実行する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、バッテリの充電が開始されたときに劣化推定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る充電制御システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る充電制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】充電期間中のセルの温度および温度センサの測定値の時間特性の一例を示す図である。
【図４】充電期間および放電期間中のセルの温度および温度センサの測定値の時間特性の一例を示す図である。
【図５】車両制御装置と充電器制御装置およびバッテリ制御装置との間で入出力される信号の流れを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る充電制御システムの動作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】
【０００８】
以下に図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る充電制御システム２００の構成を示す図である。充電制御システム２００は、車両２０に搭載されて用いられるものであり、充電器制御装置２１１、バッテリ制御装置２２２および車両制御装置２５０を備える。車両２０は、充電制御システム２００の他に、車載充電器２１０、高圧バッテリ２２０、低圧バッテリ２２１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０、高圧用補機２４０および低圧用補機２４１を搭載している。
【００１０】
車載充電器２１０は、車両２０が充電ステーション１００に接続されると、充電ステーション１００から得られる電力を高圧バッテリ２２０に供給して高圧バッテリ２２０を充電する。このとき車載充電器２１０から高圧バッテリ２２０に供給される電圧および電流は、充電器制御装置２１１により制御される。
【００１１】
高圧バッテリ２２０は、充放電可能な二次電池である複数のセル２２０Ａから構成されている。高圧バッテリ２２０には、セル２２０Ａの外部に温度センサ２２０Ｂが取り付けられている。高圧バッテリ２２０には、高圧用補機２４０とＤＣ／ＤＣコンバータ２３０が接続されている。高圧用補機２４０は、高圧バッテリ２２０から供給される電力を用いて駆動する。
【００１２】
低圧バッテリ２２１は、充放電可能な二次電池であり、高圧バッテリ２２０よりも低い電池電圧を有する。低圧バッテリ２２１には、低圧用補機２４１とＤＣ／ＤＣコンバータ２３０が接続されている。低圧用補機２４１は、低圧バッテリ２２１から供給される電力を用いて駆動する。
【００１３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０は、高圧バッテリ２２０と低圧バッテリ２２１の間で入出力される直流電力を相互に変換する。高圧バッテリ２２０から出力されてＤＣ／ＤＣコンバータ２３０により低電圧に変換された直流電力は、低圧バッテリ２２１に供給されて低圧バッテリ２２１の充電に利用される。反対に、低圧バッテリ２２１から出力されてＤＣ／ＤＣコンバータ２３０により高電圧に変換された直流電力は、高圧バッテリ２２０に供給されて高圧バッテリ２２０の充電に利用される。
【００１４】
バッテリ制御装置２２２は、高圧バッテリ２２０の充放電状態を制御すると共に、高圧バッテリ２２０から得られる電流、電圧、温度、ＳＯＣ等の特性情報に基づいて、高圧バッテリ２２０の劣化状態を推定する。バッテリ制御装置２２２による高圧バッテリ２２０の劣化状態の推定結果は、車両制御装置２５０へ出力される。
【００１５】
車両制御装置２５０は、充電器制御装置２１１およびバッテリ制御装置２２２の統合制御を行うことにより、充電制御システム２００の動作を制御する。これにより、車両２０における充放電の状態が制御される。
【００１６】
次に、充電制御システム２００の動作について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る充電制御システム２００の動作を示すフローチャートである。
【００１７】
ステップＳ１において、車両２０が充電ステーション１００に接続されて車載充電器２１０に充電ステーション１００からの電力供給が開始されると、充電制御システム２００は、図２のフローチャートに示す動作を開始する。
【００１８】
ステップＳ２において、充電制御システム２００は、高圧バッテリ２２０の充電を開始する。このとき充電制御システム２００は、車両制御装置２５０からバッテリ制御装置２２２に対して放電停止を指示する信号を出力することで、バッテリ制御装置２２２の制御により高圧バッテリ２２０の放電を停止する。その後、車両制御装置２５０から充電器制御装置２１１に対して充電開始を指示する信号を出力することで、充電器制御装置２１１の制御により、車載充電器２１０から高圧バッテリ２２０への電力供給を開始して充電を行う。
【００１９】
ステップＳ３において、充電制御システム２００は、充電器制御装置２１１により、ステップＳ２で高圧バッテリ２２０の充電を開始してからの経過時間を測定することにより、充電時間の測定を行う。
【００２０】
ステップＳ４において、充電制御システム２００は、充電器制御装置２１１により、ステップＳ３で測定した充電時間が所定の放電開始時間を経過したか否かを判定する。その結果、充電時間の測定値が放電開始時間を超えていなければ、処理をステップＳ３へ戻して充電時間の測定を継続する。一方、充電時間の測定値が放電開始時間を超えていれば、放電開始時間を経過したと判断して処理をステップＳ５へ進める。
【００２１】
ここで、ステップＳ４の判定に用いられる放電開始時間について、以下に図３を参照して説明する。図３は、充電期間中の高圧バッテリ２２０におけるセル２２０Ａの温度および温度センサ２２０Ｂの測定値の時間特性の一例を示す図である。
【００２２】
図３において、高圧バッテリ２２０の充電が開始されると、セル２２０Ａの温度すなわち高圧バッテリ２２０の実温度と、温度センサ２２０Ｂの測定値が表す高圧バッテリ２２０の測定温度とは、それぞれ上昇を開始する。これらの値は充電開始からの時間経過に応じて上昇を続けるが、温度センサ２２０Ｂの測定値は、セル２２０Ａの温度に比べて遅れて上昇していく。これは、セル２２０Ａの温度が高圧バッテリ２２０に取り付けられた温度センサ２２０Ｂに伝わるまでには、ある程度の時間を要するためである。その結果、図３に示すように、充電開始直後からある程度の時間を経過するまでの間はセル２２０Ａの温度と温度センサ２２０Ｂの測定値の差が大きくなり、セル２２０Ａの温度が飽和するにつれて、両者の間の差は小さくなる。
【００２３】
そこで、本実施形態の充電制御システム２００では、上記のような特性を考慮して、温度センサ２２０Ｂにより検出された温度とセル２２０Ａの温度との差が、セル２２０Ａの温度が飽和したとみなせる程度まで小さくなったときに、高圧バッテリ２２０の放電を開始する。具体的には、高圧バッテリ２２０の充電を開始してから、温度センサ２２０Ｂにより検出された温度とセル２２０Ａの温度との差がセル２２０Ａの温度飽和に相当する所定の基準値以内となるまでの時間を、予め計算や実験等により求めておく。この時間を放電開始時間として予め設定しておき、図２のステップＳ４の判定において用いる。このようにすることで、充電開始直後に放電した場合と比べて、高圧バッテリ２２０の放電中における温度測定誤差を低減し、後述するステップＳ６において高圧バッテリ２２０の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
【００２４】
図２の説明に戻ると、ステップＳ５において、充電制御システム２００は、高圧バッテリ２２０の放電を開始する。このとき充電制御システム２００は、車両制御装置２５０から充電器制御装置２１１に対して充電停止を指示する信号を出力することで、充電器制御装置２１１の制御により、車載充電器２１０から高圧バッテリ２２０への電力供給を遮断して充電を停止する。その後、車両制御装置２５０からバッテリ制御装置２２２に対して放電開始を指示する信号を出力することで、バッテリ制御装置２２２の制御により、高圧バッテリ２２０の放電を行う。
【００２５】
ステップＳ６において、充電制御システム２００は、高圧バッテリ２２０の劣化状態を推定する。このとき充電制御システム２００は、バッテリ制御装置２２２により、高圧バッテリ２２０が放電しているときの電流、電圧、温度、ＳＯＣ等の特性情報を取得し、これらの値に基づいて、高圧バッテリ２２０の劣化状態を表すバッテリ劣化度（ＳＯＨ）を算出する。たとえば、以下の式（１）を用いてＳＯＨを算出することができる。式（１）において、Ｒは、放電時の電流および電圧から求められる内部抵抗の測定値を表している。また、Ｒｓ（ＳＯＣ、Ｔ）は、予め設定された内部抵抗マップに基づいて放電時の温度およびＳＯＣから求められる内部抵抗の基準値を表している。
ＳＯＨ＝Ｒ／Ｒｓ（ＳＯＣ、Ｔ）    ・・・（１）
【００２６】
ステップＳ７において、充電制御システム２００は、高圧バッテリ２２０の充電を再開する。このとき充電制御システム２００は、ステップＳ２と同様に、車両制御装置２５０からバッテリ制御装置２２２に対して放電停止を指示する信号を出力することで、バッテリ制御装置２２２の制御により高圧バッテリ２２０の放電を停止する。その後、車両制御装置２５０から充電器制御装置２１１に対して充電開始を指示する信号を出力することで、充電器制御装置２１１の制御により、車載充電器２１０から高圧バッテリ２２０への電力供給を再開して再び充電を行う。
【００２７】
なお、ステップＳ５で高圧バッテリ２２０の放電を開始してから、ステップＳ７で放電を終了して高圧バッテリ２２０の充電を再開するまでの時間は、ステップＳ６における劣化状態の推定精度を向上させるために、なるべく短くすることが好ましい。この点について、以下に図４を参照して説明する。図４は、充電期間および放電期間中の高圧バッテリ２２０におけるセル２２０Ａの温度および温度センサ２２０Ｂの測定値の時間特性の一例を示す図である。
【００２８】
図４において、高圧バッテリ２２０の充電が開始されると、図３と同様に、セル２２０Ａの温度すなわち高圧バッテリ２２０の実温度と、温度センサ２２０Ｂの測定値が表す高圧バッテリ２２０の測定温度とは、それぞれ上昇を開始する。これらの値の上昇度合いは、充電が進むにつれて次第に低下していく。その後、高圧バッテリ２２０の放電が開始されると、セル２２０Ａの温度は再び上昇度合いが高くなる。一方、温度センサ２２０Ｂの測定値は、充電開始時と同様にセル２２０Ａの温度に比べて遅れて上昇していく。その結果、図４に示すように、セル２２０Ａの温度と温度センサ２２０Ｂの測定値の差が次第に大きくなる。
【００２９】
そこで、本実施形態の充電制御システム２００では、上記のような特性を考慮して、高圧バッテリ２２０の劣化状態を推定するための放電時間を所定時間以内に制限する。具体的には、ステップＳ５で高圧バッテリ２２０の放電が開始されてから所定の充電再開時間の経過後に、ステップＳ７を実行して充電を再開する。この充電再開時間は、温度センサ２２０Ｂにより検出された温度とセル２２０Ａの温度との差が所定の基準値以内となるように予め定められた時間であり、たとえば１００ｍｓとすることができる。なお、上記の温度差の基準値は、前述の放電開始時間の設定における温度差の基準値よりも大きな値である。このようにすることで、ステップＳ６において高圧バッテリ２２０の劣化状態の推定精度をさらに向上させることができる。
【００３０】
図２の説明に戻ると、ステップＳ８において、充電制御システム２００は、高圧バッテリ２２０のＳＯＣが所定値以上であるか否かを判定することにより、高圧バッテリ２２０が満充電状態であるか否かを判定する。その結果、ＳＯＣが所定値以上であれば、高圧バッテリ２２０が満充電状態であると判断して処理をステップＳ９へ進める。
【００３１】
ステップＳ９において、充電制御システム２００は、車載充電器２１０を充電ステーション１００から切断して高圧バッテリ２２０の充電を終了した後、図２のフローチャートに示す動作を終了する。
【００３２】
図５は、以上説明した充電制御システム２００の動作において、車両制御装置２５０と充電器制御装置２１１およびバッテリ制御装置２２２との間で入出力される信号の流れを示す図である。
【００３３】
車両２０が充電ステーション１００に接続されると、充電器制御装置２１１から車両制御装置２５０に対して、充電ステーション１００への接続状態が送信される（Ｃ１）。これを受けると、車両制御装置２５０からバッテリ制御装置２２２に対して、放電停止指令が送信される（Ｃ２）。この放電停止指令を受けると、バッテリ制御装置２２２は高圧バッテリ２２０の放電を停止する。続いて、車両制御装置２５０から充電器制御装置２１１に対して、充電開始指令が送信される（Ｃ３）。この充電開始指令を受けると、充電器制御装置２１１は高圧バッテリ２２０の充電を開始する。
【００３４】
高圧バッテリ２２０の充電が開始されると、充電器制御装置２１１は充電時間を測定し、前述の放電開始時間を経過したか否かの判定を行う（Ｃ４）。充電時間が放電開始時間に達すると、充電器制御装置２１１から車両制御装置２５０に対して、劣化推定の許可フラグが送信される（Ｃ５）。これを受けると、車両制御装置２５０から充電器制御装置２１１に対して、充電停止指令が送信される（Ｃ６）。この充電停止指令を受けると、充電器制御装置２１１は高圧バッテリ２２０の充電を停止する。続いて、車両制御装置２５０からバッテリ制御装置２２２に対して、放電開始指令が送信される（Ｃ７）。この放電開始指令を受けると、バッテリ制御装置２２２は高圧バッテリ２２０の放電を開始する。
【００３５】
高圧バッテリ２２０の放電が開始されると、バッテリ制御装置２２２は高圧バッテリ２２０の劣化推定を行う（Ｃ８）。劣化推定が完了すると、バッテリ制御装置２２２から車両制御装置２５０に対して、高圧バッテリ２２０の劣化度が送信される（Ｃ９）。これを受けると、車両制御装置２５０からバッテリ制御装置２２２に対して、放電停止指令が送信される（Ｃ１０）。この放電停止指令を受けると、バッテリ制御装置２２２は高圧バッテリ２２０の放電を停止する。続いて、車両制御装置２５０から充電器制御装置２１１に対して、充電開始指令が送信される（Ｃ１１）。この充電開始指令を受けると、充電器制御装置２１１は高圧バッテリ２２０の充電を開始する。
【００３６】
高圧バッテリ２２０の充電が開始されると、バッテリ制御装置２２２は高圧バッテリ２２０のＳＯＣを算出し、満充電状態であるか否かの判定を行う（Ｃ１２）。高圧バッテリ２２０のＳＯＣが満充電状態に達すると、バッテリ制御装置２２２から車両制御装置２５０に対して、充電完了フラグが送信される（Ｃ１３）。これを受けると、車両制御装置２５０から充電器制御装置２１１に対して、充電停止指令が送信される（Ｃ１４）。この充電停止指令を受けると、充電器制御装置２１１は高圧バッテリ２２０の充電を停止する。
【００３７】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００３８】
（１）充電制御システム２００は、第１処理として、高圧バッテリ２２０の充電が開始された後、所定の放電開始時間の経過後に、高圧バッテリ２２０の放電を開始するための信号である放電開始指令を、車両制御装置２５０からバッテリ制御装置２２２へ出力する（Ｃ７、ステップＳ５）。この第１処理で出力された放電開始指令に応じて、第２処理として、バッテリ制御装置２２２により、高圧バッテリ２２０が放電しているときの高圧バッテリ２２０の特性に基づいて、高圧バッテリ２２０の劣化状態を推定する（Ｃ８、ステップＳ６）。こうして高圧バッテリ２２０の劣化状態を推定した後に、第３処理として、高圧バッテリ２２０の充電を再開するための信号である充電開始指令を、車両制御装置２５０から充電器制御装置２１１へ出力する（Ｃ１１、ステップＳ７）。このようにしたので、高圧バッテリ２２０の充電が開始されたときに劣化推定を行うことができる。
【００３９】
（２）高圧バッテリ２２０には温度センサ２２０Ｂが取り付けられており、上記の放電開始時間は、温度センサ２２０Ｂにより検出された温度と高圧バッテリ２２０の温度との差が所定の第１基準値以内となるように予め定められた時間である。これにより、高圧バッテリ２２０の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
【００４０】
（３）上記の第３処理では、高圧バッテリ２２０の放電が開始されてから所定の充電再開時間の経過後に、充電開始指令を車両制御装置２５０から充電器制御装置２１１へ出力する。この充電再開時間は、温度センサ２２０Ｂにより検出された温度と高圧バッテリ２２０の温度との差が上記の第１基準値よりも大きい所定の第２基準値以内となるように予め定められた時間である。これにより、高圧バッテリ２２０の劣化状態の推定精度をさらに向上させることができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態における充電制御システムの構成は、図１に示した第１の実施形態に係る充電制御システム２００と同じである。したがって以下では、図１の構成を用いて、本実施形態の動作について説明する。
【００４２】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る充電制御システム２００の動作を示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、図２に示した第１の実施形態のフローチャートと異なる点は、ステップＳ３、Ｓ４がステップＳ３Ｂ、Ｓ４Ｂにそれぞれ置き換えられていることである。これ以外は図２と同様であるため、以下ではステップＳ３Ｂ、Ｓ４Ｂについてのみ説明する。
【００４３】
ステップＳ３Ｂにおいて、充電制御システム２００は、バッテリ制御装置２２２により、温度センサ２２０Ｂを用いて高圧バッテリ２２０の温度を測定する。
【００４４】
ステップＳ４Ｂにおいて、充電制御システム２００は、バッテリ制御装置２２２により、ステップＳ３Ｂで測定した高圧バッテリ２２０の温度が飽和したか否かを判定する。その結果、高圧バッテリ２２０の温度が飽和していなければ、処理をステップＳ３Ｂへ戻して温度の測定を継続する。一方、高圧バッテリ２２０の温度が飽和していれば、高圧バッテリ２２０の放電を開始すべきと判断して処理をステップＳ５へ進める。
【００４５】
ここで、ステップＳ４Ｂの判定方法について説明する。第１の実施形態で図３を参照して説明したように、高圧バッテリ２２０の充電が開始されると、セル２２０Ａの温度すなわち高圧バッテリ２２０の実温度と、温度センサ２２０Ｂの測定値が表す高圧バッテリ２２０の測定温度とは、それぞれ上昇を開始する。これらの温度差は、充電開始直後からある程度の時間を経過した後には、セル２２０Ａの温度が飽和するにつれて小さくなる。
【００４６】
そこで、本実施形態の充電制御システム２００では、ステップＳ４Ｂにおいて、ステップＳ３Ｂで検出された温度の上昇度合いが所定値以下であるか否かを判断し、所定値以下となったときに、セル２２０Ａの温度が飽和したと判断する。すなわち、温度センサ２２０Ｂにより検出された温度の上昇度合いが所定値以下となったときに、充電時間が放電開始時間を経過したものとみなして、高圧バッテリ２２０の放電を開始する。このようにすることで、第１の実施形態と同様に、充電開始直後に放電した場合と比べて、高圧バッテリ２２０の放電中における温度測定誤差を低減し、ステップＳ６において高圧バッテリ２２０の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
【００４７】
以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、高圧バッテリ２２０には温度センサ２２０Ｂが取り付けられており、放電開始時間は、温度センサ２２０Ｂにより検出された温度の上昇度合いが所定値以下となる時間である。これにより、高圧バッテリ２２０の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
【００４８】
なお、以上説明した各実施形態では、車両制御装置２５０、充電器制御装置２１１およびバッテリ制御装置２２２がそれぞれ前述のような制御を実行することで、充電制御システム２００の動作を実現していたが、本発明はこれに限定されない。充電制御システム２００における制御装置の構成や機能分担は、任意に設定できる。また、以上説明した各実施形態は、それぞれ単独で実施してもよいし、任意に組み合わせてもよい。
【００４９】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
２００：充電制御システム、２１０：車載充電器、２１１：充電器制御装置、２２０：高圧バッテリ、２２１：低圧バッテリ、２２２：バッテリ制御装置、２３０：ＤＣ／ＤＣコンバータ、２４０：高圧用補機、２４１：低圧用補機、２５０：車両制御装置
【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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