充電制御装置
【課題】本発明は、車両駆動用の電池の充電時間を短縮できる充電制御装置を提供する。
【解決手段】プラグインハイブリッド電気自動車１０の充電制御装置１では、制御部９０は、定電流充電による充電中にＢＭＵ３５の検出結果が予め設定されている上限値ｖ１になると、ＢＭＵ３５の検出結果に基づいて電池３０の温度が所定温度未満であるか否かを判定する。そして、電池３０の温度が所定温度以上と判定すると定電圧充電によって電池３０を充電するよう充電装置を制御する。電池の温度が所定温度未満と判定すると所定の放電を行うよう放電回路１１０を制御して放電処理を行い、当該放電処理が終了すると定電流充電で充電するよう充電装置を制御する。
【解決手段】プラグインハイブリッド電気自動車１０の充電制御装置１では、制御部９０は、定電流充電による充電中にＢＭＵ３５の検出結果が予め設定されている上限値ｖ１になると、ＢＭＵ３５の検出結果に基づいて電池３０の温度が所定温度未満であるか否かを判定する。そして、電池３０の温度が所定温度以上と判定すると定電圧充電によって電池３０を充電するよう充電装置を制御する。電池の温度が所定温度未満と判定すると所定の放電を行うよう放電回路１１０を制御して放電処理を行い、当該放電処理が終了すると定電流充電で充電するよう充電装置を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両駆動用の電池を充電する充電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、走行用の電動機と、この電動機に電力を供給する電池と、内燃機関とを備え、外部の給電設備から電池に電流を流して電池を充電可能とするプラグインハイブリッド電気自動車が提案されている。
【０００３】
外部の給電設備として、高電圧を印加可能な急速給電設備がある。急速給電設備で充電する場合、まず、定電流充電を行い、ついで、定電圧充電を行う。定電流充電は、電池の充電率を急速に高めることができる充電方法である。このため、電池を充電する場合は、まず、電池の電圧が上限電圧に達するまで、定電流充電によって電池の充電率を短時間で高める。ついで、充電することによって電池の電圧が上限値に達すると、定電流充電から定電圧充電に切り替える。定電圧充電は、電池の電圧が上昇することを抑制しつつ電池を充電する充電方法である。定電圧充電は、定電流充電よりも、同じ充電率を確保するにあたって、時間がかかる。
【０００４】
一方、電池が低温状態であると、定電流充電によって充電すると、電池の充電率があまり上昇していない状態であっても電池の電圧が上昇して上限値に達してしまう。このため、定電圧充電の時間が長くなり、電池を充電率１００パーセントまで充電するのに要する時間が長くなる傾向にある。
【０００５】
このため、電池の充電時間を短縮する方法が提案されている。充電時間の短縮方法としては、定電流充電を行った後、低電圧で所定時間充電を行い、その次に定電流充電を行うという１サイクルを繰り返す方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６７４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電池の充電時間をより一層短縮することが求められている。
【０００８】
本発明は、車両駆動用の電池の充電時間を短縮できる充電制御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】
【０００９】
本発明の請求項１に記載される充電制御装置は、外部給電手段から供給される電力を車両駆動用の電池に供給して、定電流充電または定電圧充電によって前記電池を充電する充電手段と、前記電池の電圧値を検出する電池電圧検出手段と、前記電池から放電する放電手段と、前記電池の温度を検出する電池温度検出手段と、前記充電手段と前記放電手段とを制御する制御手段とを備える。
【００１０】
前記制御手段は、前記電池電圧検出手段の検出結果に基づいて、前記電池の充電開始時から、前記電池の電圧値が上限値になるまで、前記定電流充電によって前記電池を充電するよう前記充電手段を制御し、前記電池の電圧が前記上限値になると、前記電池温度検出手段の検出結果に基づいて前記電池の温度が所定温度未満であるか否かを判定し、前記電池が所定温度以上と判定すると、前記定電圧充電で充電するよう前記充電手段を制御し、前記電池の温度が所定温度未満と判定すると、所定の放電を行うよう前記放電手段を制御するとともに、当該所定の放電が終了すると前記電池電圧検出手段の検出結果が前記上限値になるまで前記定電流充電を行うよう前記充電手段を制御する。
【００１１】
請求項２に記載の充電制御装置では、前記制御手段は、前記電池の電圧が前記上限値になると、前記電池温度検出手段の検出結果に基づいて前記電池の温度が所定温度未満であるか否かを判定し、前記電池の温度が所定温度以上と判定すると、前記定電圧充電で充電するよう前記充電手段を制御し、前記電池の温度が所定温度未満と判定すると、所定の放電を行うよう前記放電手段を制御するとともに、当該所定の放電が終了すると前記電池電圧検出手段の検出結果が前記上限値になるまで前記定電流充電を行うよう前記充電手段を制御し、前記電池の電圧値が前記上限値になると前記電池温度検出温度の検出結果に基づいて前記電池の温度が所定温度未満であるか否かを判定する充放電サイクルを、前記電池の温度が所定温度以上と判定されるまで繰り返し、前記電池の温度が所定温度以上と判定されると、前記定電圧充電で充電するよう前記充電手段を制御する。
【００１２】
請求項３に記載の充電制御装置では、請求項１または２に記載において、前記所定の放電は、前記電池電圧検出手段の検出結果が、前記上限値より小さい値である放電停止値に下がるまで行う放電である。
【００１３】
請求項４に記載の充電制御装置では、請求項１または２の記載において、前記電池の充電率を検出する充電率検出手段を備える。前記所定の放電は、前記電池充電率検出手段の検出結果が、所定値下がるまで行う放電である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電池の充電時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプラグインハイブリッド電気自動車を示す概略図。
【図２】同プラグインハイブリッド電気自動車が備える制御部の動作を示すフローチャート。
【図３】同プラグインハイブリッド電気自動車が備える電池に供給される電流値を示すグラフ。
【図４】同電池の充電率を示すグラフ。
【図５】同電池の電圧値を示すグラフ。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るプラグインハイブリッド電気自動車の制御部の動作を示すフローチャート。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るプラグインハイブリッド電気自動車の制御部において電池が低温状態であるか否かを判定する際の説明のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第１の実施形態に係る充電制御装置を、図１〜５，７を用いて説明する。図１は、本実施形態の充電制御装置１を備えるプラグインハイブリッド電気自動車１０を示す概略図である。プラグインハイブリッド電気自動車１０は、充電制御装置を備える車両の一例である。
【００１７】
図１に示すように、プラグインハイブリッド電気自動車１０は、走行用の電動機２０と、電動機２０に電力を供給する電池３０と、電池３０から電動機２０に供給される電力を制御する電動機用インバータ４０と、電池３０を充電する電力を発電する発電機５０と、発電機５０を駆動する駆動源の一例である内燃機関６０と、発電機５０で発電されて電池３０に供給される電力を制御する発電機用インバータ７０と、充電装置８０と、制御部９０とを備えている。なお、充電制御装置１の構成は、後で説明する。
【００１８】
電動機２０の出力軸の回転は、トランスミッションを含む伝達機構２２によって、一例として、後輪２に伝達される。
【００１９】
電池３０は、一例として、複数の電池セル３１を備えており、これら複数の電池セル３１が互いに直列に接続されることによって構成される。各電池セル３１には、ＣＭＵ（Cell Monitor Unit）３２が設けられている。ＣＭＵ３２は、電池セル３１の電圧値、温度となどを検出する。
【００２０】
各ＣＭＵ３２は、ＢＭＵ（Battery Management Unit）３５に接続されている。ＢＭＵ３５は、各ＣＭＵ３２の検出結果に基づいて、電池３０の電圧値と、電池３０の温度と、電池３０の充電率（SOC: State Of Charge）とを検出する。本実施形態では、一例として、ＢＭＵ３５は、複数の電池セル３１の温度を検出するとともに、最も低い温度の電池セル３１の温度を、電池３０の温度とする。そして、電池３０の温度情報を後述する制御部９０に送信する。または、ＢＭＵ３５が検出した複数の電池セル３１の温度の情報を制御部９０に送信し、制御部９０は、そのうち最も低い温度の電池セル３１の温度を電池３０の温度として認識してもよい。
【００２１】
内燃機関６０の出力軸と発電機５０の回転軸とは、伝達機構６１によって連結されており、内燃機関６０の出力軸の回転が発電機５０の回転軸に伝達されるようになっている。このため、内燃機関６０が駆動することによって、発電機５０が発電を開始する。
【００２２】
発電機５０で発電された電力は、発電機用インバータ７０を解して電池３０に供給される。後述される制御部９０は、プラグインハイブリッド電気自動車の走行状態に応じて、発電機５０を駆動して、電池３０を充電する。なお、他の構造の例としては、発電機５０で発電された電力が、電池３０ではなく、電動機２０に直接供給されるようにしてもよい。
【００２３】
充電装置８０は、プラグインハイブリッド電気自動車１０の側壁部に設けられる充電口３に電気的に接続されている。充電口３には、外部給電装置１００が備える充電ガン１０１が電気的に接続される。充電ガン１０１が充電口３に接続されることによって、外部給電装置１００から充電装置８０に電力が供給される。
【００２４】
充電装置８０は、外部給電装置１００から供給される電力を、電池３０の充電に適した電圧、または、電流に変えて、電池３０に供給する。充電装置８０による電池３０の充電方法について説明する。
【００２５】
充電方法として、定電流充電と、定電圧充電とがある。定電流充電とは、予め設定される一定値の電流が電池３０に供給されるように行われる充電である。定電圧充電は、電池３０に対して設定される電池電圧値の上限値ｖ１を印加して行う充電である。同じ時間で確保される電池３０の充電率は、定電圧充電に対して定電流充電の方が大きい。
【００２６】
制御部９０は、ＢＭＵ３５に接続されており、ＢＭＵ３５の検出結果が送信される。このため、制御部９０は、電池３０の温度と、電池３０の電圧値と、電池３０のＳＯＣとを把握している。なお、制御部９０は、上記した上限値ｖ１と、後述する、電池３０の放電を終了する閾値となる電池電圧値である放電停止値ｖ２とが記憶されている。
【００２７】
本実施形態の充電制御装置１は、ＢＭＵ３５と、充電装置８０と、制御部９０と、放電回路１１０と、アクセサリ用電池１２０とを備えている。
【００２８】
つぎに、電池３０を、外部給電装置１００から供給される電力を用いて充電する際の制御部９０の動作を説明する。図２は、制御部９０の動作を示すフローチャートである。図２に示すように、充電口３に充電ガン１０１が接続されると、制御部９０と外部給電設備用制御部１０２との通信が開始される。制御部９０は、外部給電設備用制御部１０２に、電池３０に供給する電力の指示を出す。
【００２９】
ステップＳＴ１では、制御部９０は、外部給電設備用制御部１０２に、定電流充電を行うべく、適切な電力を供給するように指示を出す。また、制御部９０は、充電装置８０を制御して、充電ガン１０１を通して供給された電力によって定電流充電を行う。ついで、ステップＳＴ２に進む。
【００３０】
図３は、充電開始後の時間の経過に伴う、電池３０のＳＯＣの変化を示すグラフである。図３では、横軸は、時間の経過を示している。縦軸は、ＳＯＣを示している。横実、縦軸ともに、矢印に沿って進むにつれて、値が大きくなる。上記したように、ＢＭＵ３５がＳＯＣを検出し、この検出結果が制御部９０に送信される。このため、制御部９０は、電池３０のＳＯＣを把握している。本実施形態では、ＳＯＣが０パーセントの状態から充電が開始される。
【００３１】
図４は、充電開始後の時間の経過に伴う、電池３０に供給される電流値の変化を示している。充電装置８０と電池３０とを電気的に接続する電線には、第１の電流計１３０が設けられている。第１の電流計１３０は、電池３０に供給される電流値を検出する。第１の電流計１３０は、制御部９０に検出結果を送信する。このため、制御部９０は、電池３０に供給される電流値を把握している。図４では、横軸は、時間の経過を示しており、縦軸は、電流値を示している。横軸、縦軸ともに、矢印に沿って進むにつれて値が大きくなる。
【００３２】
図４において、電流値が正の場合、つまり、０より大きい場合は、電池３０が充電されていることを示す。電流値が負の場合、つまり、０未満の場合は、電池３０が放電していることを示す。
【００３３】
図５は、充電開始後の時間の経過に伴う、電池３０の電圧値の変化を示すグラフである。図５では、横軸は、時間の経過を示し、縦軸は、電圧値を示している。横軸、縦軸ともに、矢印に沿って進むにつれて、値が大きくなる。図４〜６において、横軸が０の位置は、充電開始時を示している。
【００３４】
ステップＳＴ２では、制御部９０は、電池３０のＳＯＣが１００パーセントになったか否かを判定する。充電開始直後は、電池３０のＳＯＣは、１００パーセントには達していないので、制御部９０は、ＳＯＣが１００パーセントではないと判定する。ついで、ステップＳＴ３に進む。
【００３５】
なお、ステップＳＴ２において、電池３０のＳＯＣが１００パーセントであると判定されると、ステップＳＴ４に進む。ステップＳＴ４では、制御部９０は、充電装置８０を制御して、充電を終了する。
【００３６】
ステップＳＴ３では、制御部９０は、電池３０の電圧値が、上限値ｖ１であるか否かを判定する。上記したように、上限値ｖ１は、予め、制御部９０に記憶されている。上限値ｖ１は、電池３０に対して特有の値である。
【００３７】
図３に示すように、電池３０のＳＯＣが小さい状態では、電池３０の電圧値は、比較的小さく、上限値ｖ１よりも小さい。このため、制御部９０は、電池３０の電圧値が上限値ｖ１に達していないと判定する。ついで、ステップＳＴ１に戻る。
【００３８】
このように、電圧値が上限値ｖ１に達するまでは、ステップＳＴ１〜ＳＴ３を繰り返し、充電装置８０は、定電流充電で電池３０を充電し続ける。また、その間に、ＳＯＣが１００パーセントに達すると、ステップＳＴ４に進んで、充電を終了する。
【００３９】
定電流充電を続けることによって、充電開始後時間ｔ１経過すると、図５に示すように、電池３０の電圧値が上限値ｖ１に達する。制御部９０は、ステップＳＴ３において、電池３０の電圧値が上限値ｖ１に達したと判定すると、充電装置８０を制御して、定電流充電を停止し、電池３０の電圧値が上限値ｖ１を超えることがないようにする。ついで、ステップＳＴ５に進む。
【００４０】
ステップＳＴ５では、制御部９０は、電池３０が低温状態であるか否かを判定する。本実施形態では、具体的には、制御部９０は、電池３０の温度に基づいて、電池３０が所定温度未満であるか否かを判定する。制御部９０は、電池３０の温度が、所定温度未満であると、電池３０が低温状態であると判定し、所定温度以上であると、電池３０は低温状態ではないと判定する。なお、上記したように、電池３０の温度は、ＢＭＵ３５によって検出される。ＢＭＵ３５は、検出結果を制御部９０に送信する。このため、制御部９０は、電池３０の温度を把握している。
【００４１】
ここで、所定温度について説明する。図７は、制御部９０が電池３０の電圧が１回目に上限値になったときに、つまり、充電開始後時間ｔ１が経過したときに電池３０が低温状態であるか否かの判断を説明するグラフである。図７の横軸と縦軸とは、図３と同じである。
【００４２】
図７に示すように、電池３０の電圧が１回目に上限値になる時間ｔ１に、後述される放電処理を行ったときのＳＯＣの低下量ΔＳ１を推定し、この放電処理を行った後に電池３０の電圧が２回目に上限値になる時間ｔ２を推定するとともに時間ｔ２まで定電流充電を行ったときのＳＯＣの増加量ΔＳ２を推定し、時間Ｔ１から時間Ｔ２まで定電圧充電を行ったときのＳＯＣの増加量ΔＳ３を推定する。所定温度とは、ΔＳ２−ΔＳ１＝ΔＳ３が成立する温度である。
【００４３】
ΔＳ２−ΔＳ１＞ΔＳ３が成立する温度を、本実施形態では低温状態とみなし、ΔＳ２−ΔＳ１≦ΔＳ３が成立する温度を、本実施形態では常温状態とみなす。一例として、本実施形態では、１回目に電池３０の電圧値が上限値になったときの、低温状態であるか否かを判定する所定温度は、２５℃である。２５℃以上であると、低温状態ではなく、常温状態である。
【００４４】
放電処理における回路構成や放電量は、プラグインハイブリッド電気自動車１０が備える放電手段によって適宜変更できる。放電量の値は、電池３０の特性、充電装置８０の特性などによって変化するので、実験などによって、得られる値である。
【００４５】
また、ΔＳ２−ΔＳ１＝ΔＳ３が成立する温度である所定温度は、プラグインハイブリッド電気自動車１０が備える電池３０の特性、充電装置８０の特性などによって変化する。例えば、電池３０の電圧値が上限値になったときの電池３０の状態に応じた所定温度を示すマップを備えていてもよい。電池３０の電圧値が上限値になったときの電池３０の状態とは、電池３０の温度、充電率、劣化状態などである。このマップは、電池３０の特性、充電装置８０の特性によって変化し、実験などによって、得られる。
【００４６】
また、電池３０の電圧値が上限値になったときに対して、つぎに電池３０の電圧値が上限値になる時間は、電池３０の電圧値が先に上限値になったときの電池３０の状態、電池３０の特性、放電処理、充電装置８０の特性などに基づいて、推定することができる。この推定には、例えば、マップが用いられてもよい。このマップは、電池３０の電圧値が上限値になったときの電池の状態に対応する、ΔＳ１、ΔＳ２、ΔＳ３を示す。電池３０の電圧値が上限値になったときの電池３０の状態とは、電池３０の温度、充電率、劣化状態などである。このマップは、電池３０の特性、充電装置８０の特性によって変化し、実験などによって、得られる。
【００４７】
図７を用いた説明の電池３０の電圧値が２回目に上限値になったときの時間ｔ２は、実際に１回目に電池３０の電圧値が上限値になったとき時間ｔ１のときに推定された時間である。
【００４８】
このように、電池３０の電圧が上限値になったときに、放電処理を行ったときのＳＯＣの低下量ΔＳ１を推定し、この放電処理を行った後に電池３０の電圧が再び上限値になるまで定電流充電を行ったときのＳＯＣの増加量ΔＳ２を推定するとともに、再び上限値になるまでに要する時間を推定する。ここで、先に上限値になったときの時間をｘ１とし、放電処理と定電流充電とを介して再び上限値になるときの時間をｘ２とする。さらに、時間ｘ１から時間ｘ２まで定電圧充電を行ったときのＳＯＣの増加量ΔＳ３を推定する。そして、ΔＳ２−ΔＳ１＝ΔＳ３が成立する温度が、低温状態であるか否かを判定する所定温度であるとした。
【００４９】
本実施形態では、一例として、充電開始後時間ｔ１が経過した時点、つまり、電池３０の電圧値が上限値ｖ１になった状態では、電池３０の温度が２０℃であり、それゆえ、制御部９０は、電池３０が低温状態であると判定する。このため、ついで、ステップＳＴ６に進む。
【００５０】
ステップＳＴ６では、制御部９０は、放電回路１１０を制御して、電池３０からアクセサリ用電池１２０に電力を供給する。つまり、電池３０は、放電する。このことによって、アクセサリ用電池１２０が充電される。また、放電することによって電池３０のＳＯＣが低下することに伴い、電池３０の電圧値が低下する。ついで、ステップＳＴ７に進む。
【００５１】
図４に示すように、電池３０が放電することによって、電池３０に供給される電流値は、負の値になる。具体的には、充電開始後時間ｔ１が経過した後では、電流値は、負の値になっている。電池３０と放電回路１１０とを接続する電線には、第２の電流計１３１が設けられている。第２の電流計１３１は、電池３０が放電する際に放電回路に供給する電流の値を検出する。第２の電流計１３１は、制御部９０に検出結果を送信する。このため、制御部９０は、放電する際に、電池３０から外部に供給される電流値を把握している。図４中に示される、充電開始後時間ｔ１が経過した後の負の値は、第２の電流計１３１が検出した値である。
【００５２】
図５に示すように、電池３０が放電することによって、電池３０の電圧値が低下する。具体的には、充電開始後時間ｔ１が経過した後では、電池３０の電圧値は、上限値ｖ１から低下する。図３に示すように、電池３０が放電することによって、電池３０のＳＯＣは、低下する。なお、放電時間に対するＳＯＣの低下の割合は、とても小さい。このため、図３では、ＳＯＣの値は、略変化していないように示されているが、実際には、低下している。
【００５３】
ステップＳＴ７では、制御部９０は、ＢＭＵ３５の検出結果に基づいて、電池３０の電圧値が、放電停止値ｖ２になったか否かを判定する。放電停止値ｖ２は、制御部９０に予め記憶される値であって、上限値ｖ１よりも小さい値である。電池３０の電圧値が、放電停止値ｖ２になるまで、放電が続けられる。図５に示すように、充電開始後時間ｔ２が経過したときに、電池３０の電圧値は、放電停止値まで下がる。制御部９０は、電池３０の電圧値が、放電停止値ｖ２まで低下したと判定すると、ついで、ステップＳＴ８に進む。
【００５４】
ステップＳＴ８では、制御部９０は、放電回路１１０を制御して、電池３０の放電を停止する。ついで、ステップＳＴ９に進む。ステップＳＴ９では、制御部９０は、定電流充電をするべく、充電装置８０を制御する。このことによって、定電流充電が開始される。ついで、ステップＳＴ３に戻る。
【００５５】
このため、図３に示すように、充電開始後時間ｔ２が経過した後では、電池３０のＳＯＣが上昇する。また、図４に示すように、電池３０に供給される電流は、充電開始後時間ｔ２が経過した後では、正の値になる。また、図５に示すように、充電開始後時間ｔ２が経過した後では、電池３０の電圧値は、放電停止値ｖ２から上昇する。
【００５６】
ステップＳＴ３に戻った後、充電開始後時間ｔ３が経過しときに、電池３０の電圧値が再び上限値ｖ１まで上昇する。本実施形態では、このときの電池３０の温度は、２１℃である。制御部９０は、時間ｔ３において電池３０の電圧値が上限値になると、上記と同様に、つまり、時間ｔ１のときと同様に、所定温度を求める。制御部９０は、所定温度として２４．５℃を検出する。このように、所定温度は、本実施形態では、予め決定された一定の温度ではない。制御部９０は、時間ｔ３では、電池３０は、低温状態であると判定する。
【００５７】
このため、ステップＳＴ６において再び放電処理がなされ、充電開始後時間ｔ４が経過したときに、再び、電池３０の電圧値が放電停止値ｖ２まで下がる。そして、再び定電流充電が開始されて、再びステップＳＴ３に戻る。
【００５８】
本実施形態では、その後、充電開始後時間ｔ５が経過したときに、電池３０の電圧値が再び上限値ｖ１になる。本実施形態では、このときの電池３０の温度は、２３℃である。制御部９０は、時間ｔ５において電池３０の電圧値が上限値になると、上記と同様に、つまり、時間ｔ１，ｔ３のときと同様に、所定温度を求める。制御部９０は、所定温度として、２４℃を検出する。このため、制御部９０は、時間ｔ５では、電池３０は、低温状態であると判定する。
【００５９】
このため、ステップＳＴ６において充電開始後時間ｔ６が経過するまで放電処理がなされ、その後、充電開始後時間ｔ７が経過して再び電池３０の電圧値が上限値ｖ１になるまで、定電流充電が行われる。
【００６０】
このように、ステップＳＴ３，ＳＴ５，ＳＴ６，ＳＴ７，ＳＴ８，ＳＴ９の処理が複数回繰り返される。ことによって、電池３０の温度が次第に上昇していく。このため、図５に示すように、放電後の定電流充電時での、時間の経過に対する電池３０の電圧値の上昇の割合が、緩やかになる。
【００６１】
具体的には、充電開始後時間ｔ１が経過するまでの、時間の経過に対する電池３０の電圧の上昇を示す傾きをｉ１とする。充電開始後時間ｔ２からｔ３までの範囲の電池３０の電圧の上昇を示す傾きをｉ２とする。充電開始後時間ｔ４からｔ５までの範囲の電池３０の電圧の上昇を示す傾きをｉ３とする。充電開始後時間ｔ６からｔ７までの範囲の電池３０の電圧の上昇を示す傾きを、ｉ４とする。
【００６２】
上記のように、定電流充電を行っている状態において、時間の経過に伴う電池３０の電圧の上昇の程度は、電池３０の温度が高いほど、緩やかになる。このため、ｉ１＞ｉ２＞ｉ３＞ｉ４となる。
【００６３】
充電開始後時間ｔ７が経過しときに、電池３０の電圧値が再び上限値ｖ１になる。このとき、電池３０の温度は、例えば２８℃である。制御部９０は、時間ｔ７において電池３０の電圧値が上限値になると、上記と同様に、つまり、時間ｔ１，ｔ３，ｔ５のときと同様に、所定温度を求める。制御部９０は、所定温度として、２４℃を検出する。このため、ステップＳＴ５において、制御部９０は、電池３０は低温状態ではないと判定する。ついで、ステップＳＴ５からステップＳＴ１０に進む。
【００６４】
ステップＳＴ１０では、制御部９０は、定電圧充電を行うように、充電装置８０を制御する。このため、電池３０は、定電圧充電によって充電される。ついで、ステップＳＴ１１に進む。
【００６５】
ステップＳＴ１１では、制御部９０は、電池３０のＳＯＣが１００パーセントになったか否かを判定する。ＳＯＣが１００パーセント未満であると判定すると、ステップＳＴ１０のもどり、定電圧充電が続けられる。充電開始後時間ｔ８が経過すると、電池３０のＳＯＣが１００パーセントになる。電池３０のＳＯＣが１００パーセントになると、ステップＳＴ１２に進む。ステップＳＴ１２では、制御部９０は、充電装置８０を制御して、充電を終了する。
【００６６】
このように構成されるプラグインハイブリッド電気自動車１０では、電池３０が低温状態であると判定されると、放電を行うことによって、電池３０の電圧値を上限値ｖ１から下げる。このことによって、再び定電流充電によって電池３０を充電することができる。上記したように、定電流充電は、定電圧充電よりも電池３０のＳＯＣを早く上昇することができる。
【００６７】
一般に、電池３０は、低温状態にあるときに充電を開始すると、電池３０の電圧値が早く上昇してしまう。言い換えると、定電流充電によって充電できる期間が比較的短くなる傾向にある。そして、その後、定電圧充電に移行するが、定電圧充電は比較的時間がかかるので、結果として、電池３０のＳＯＣを１００パーセントになるまで充電するのに要する時間が長くなってしまう。
【００６８】
しかしながら、本実施形態のように、電池３０が低温状態にあるときに充電を開始しても、電池３０の電圧値が上限値ｖ１になった後に放電処理を行うことによって、電圧値を上限値ｖ１から下げるので、再び、定電流充電によって電池３０を充電することができる。このため、電池３０のＳＯＣが１００パーセントにまるまでに要する時間を短くすることができる。
【００６９】
つぎに、本発明の第２の実施形態に係る電池搭載車両について、図６を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、制御部９０の動作が第１の実施形態に対して異なる。電池搭載車両の一例として用いられるプラグインハイブリッド電気自動車１０の構成は、第１の実施形態と同じである。上記異なる点について、具体的に説明する。
【００７０】
図６は、本実施形態の制御部９０の動作を示すフローチャートである。本実施形態の制御部９０のフローチャートでは、第１の実施形態で用いられたフローチャートのＳＴ７にかえて、ステップＳＴ７１が用いられる。他の処理は、第１の実施形態と同じである。
【００７１】
ステップＳＴ７１では、制御部９０は、ＳＯＣが所定値下がったか否かを判定する。本実施形態では、一例として、ＳＯＣが２パーセント下がったら、ステップＳＴ８に進んで放電を停止する。なお、この所定値は、電池３０の特性などによって適宜決定することができる。
【００７２】
本実施形態では、第１の実施形態と同様の作用と効果とを得ることができる。
【００７３】
第１，２の実施形態では、外部給電装置１００は、電池搭載車両の外部から電池に電力を供給する外部給電手段の一例である。
【００７４】
第１，２の実施形態では、充電装置８０は、定電流充電と定電圧充電とで電池を充電可能な充電手段の一例である。
【００７５】
第１，２の実施形態では、ＢＭＵ３５は、電池の電圧を検出する電池電圧検出手段の一例である。また、ＢＭＵ３５は、電池の温度を検出する電池温度検出手段の一例である。また、ＢＭＵ３５は、電池の充電率を検出する充電率検出手段の一例である。このように、第１，２の実施形態では、ＢＭＵ３５が、電池電圧検出手段として機能し、電池温度検出手段として機能し、充電率検出手段として機能している。他の例としては、電池温度を検出する機能を有する装置と、電池電圧を検出する機能を有する装置と、電池の充電率を検出する機能を有する装置とが、別々に設けえられてもよい。
【００７６】
第１，２の実施形態で用いられた制御部９０は、プラグインハイブリッド電気自動車１０を統括する総合的な制御部であってもよいし、または、上記したように定電流充電、放電、定電圧充電を、電池電圧と電池温度とによって切り替えるためだけに用いられる制御部であってもよい。
【００７７】
第１，２の実施形態では、電池を放電する放電手段として、放電回路１１０と、アクセサリ用電池１２０とが用いられた。放電手段としては、他であってもよい。例えば、電池３０から外部給電装置１００に電流を流す構成を有してもよい。この構成が、放電手段の一例となる。
【００７８】
第１，２の実施形態では、電池３０の電圧が上限値になったときに、放電処理を行ったときのＳＯＣの低下量ΔＳ１を推定し、この放電処理を行った後に電池３０の電圧が再び上限値になるまで定電流充電を行ったときのＳＯＣの増加量ΔＳ２を推定するとともに、再び上限値になるまでに要する時間を推定する。ここで、先に上限値になったときの時間をｘ１とし、放電処理と定電流充電とを介して再び上限値になるときの時間をｘ２とする。さらに、時間ｘ１から時間ｘ２まで定電圧充電を行ったときのＳＯＣの増加量ΔＳ３を推定する。そして、ΔＳ２−ΔＳ１＝ΔＳ３が成立する温度が、低温状態であるか否かを判定する所定温度であるとした。所定温度としては、これに限られるものではなく、ΔＳ２−ΔＳ１＝ΔＳ３が成立する温度でなくてもよい。例えば、プラグインハイブリッド電気自動車１０が備える電池３０の特性、充電装置８０の特性などに応じて、実験などで得られた値を適宜設定してもよい。または、所定温度として、一定の値を用いてもよい。この一定の値は、電池３０の特性、充電装置８０の特性などに応じて、実験などで得られる。この例としては、例えば、所定温度として、２５℃を用いる。そして、電池３０の電圧値が上限値になったときの電池３０の温度と２５℃とを比較し、２５℃未満であると低温状態と判定し、２５℃以上であると低温状態ではないと判定する。
【００７９】
この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態の構成を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１、充電装置制御装置、１０…プラグインハイブリッド電気自動車（電池搭載車両）、３５…ＢＭＵ（電池電圧検出手段、電池温度検出手段、充電率検出手段）、８０…充電装置（充電手段）、９０…制御部（制御手段）、１００…外部給電装置（外部給電手段）、１１０…放電回路（放電手段）、１２０…アクセサリ用電池（放電手段）、ｖ１…上限値、ｖ２…放電停止値。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両駆動用の電池を充電する充電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、走行用の電動機と、この電動機に電力を供給する電池と、内燃機関とを備え、外部の給電設備から電池に電流を流して電池を充電可能とするプラグインハイブリッド電気自動車が提案されている。
【０００３】
外部の給電設備として、高電圧を印加可能な急速給電設備がある。急速給電設備で充電する場合、まず、定電流充電を行い、ついで、定電圧充電を行う。定電流充電は、電池の充電率を急速に高めることができる充電方法である。このため、電池を充電する場合は、まず、電池の電圧が上限電圧に達するまで、定電流充電によって電池の充電率を短時間で高める。ついで、充電することによって電池の電圧が上限値に達すると、定電流充電から定電圧充電に切り替える。定電圧充電は、電池の電圧が上昇することを抑制しつつ電池を充電する充電方法である。定電圧充電は、定電流充電よりも、同じ充電率を確保するにあたって、時間がかかる。
【０００４】
一方、電池が低温状態であると、定電流充電によって充電すると、電池の充電率があまり上昇していない状態であっても電池の電圧が上昇して上限値に達してしまう。このため、定電圧充電の時間が長くなり、電池を充電率１００パーセントまで充電するのに要する時間が長くなる傾向にある。
【０００５】
このため、電池の充電時間を短縮する方法が提案されている。充電時間の短縮方法としては、定電流充電を行った後、低電圧で所定時間充電を行い、その次に定電流充電を行うという１サイクルを繰り返す方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６７４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電池の充電時間をより一層短縮することが求められている。
【０００８】
本発明は、車両駆動用の電池の充電時間を短縮できる充電制御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】
【０００９】
本発明の請求項１に記載される充電制御装置は、外部給電手段から供給される電力を車両駆動用の電池に供給して、定電流充電または定電圧充電によって前記電池を充電する充電手段と、前記電池の電圧値を検出する電池電圧検出手段と、前記電池から放電する放電手段と、前記電池の温度を検出する電池温度検出手段と、前記充電手段と前記放電手段とを制御する制御手段とを備える。
【００１０】
前記制御手段は、前記電池電圧検出手段の検出結果に基づいて、前記電池の充電開始時から、前記電池の電圧値が上限値になるまで、前記定電流充電によって前記電池を充電するよう前記充電手段を制御し、前記電池の電圧が前記上限値になると、前記電池温度検出手段の検出結果に基づいて前記電池の温度が所定温度未満であるか否かを判定し、前記電池が所定温度以上と判定すると、前記定電圧充電で充電するよう前記充電手段を制御し、前記電池の温度が所定温度未満と判定すると、所定の放電を行うよう前記放電手段を制御するとともに、当該所定の放電が終了すると前記電池電圧検出手段の検出結果が前記上限値になるまで前記定電流充電を行うよう前記充電手段を制御する。
【００１１】
請求項２に記載の充電制御装置では、前記制御手段は、前記電池の電圧が前記上限値になると、前記電池温度検出手段の検出結果に基づいて前記電池の温度が所定温度未満であるか否かを判定し、前記電池の温度が所定温度以上と判定すると、前記定電圧充電で充電するよう前記充電手段を制御し、前記電池の温度が所定温度未満と判定すると、所定の放電を行うよう前記放電手段を制御するとともに、当該所定の放電が終了すると前記電池電圧検出手段の検出結果が前記上限値になるまで前記定電流充電を行うよう前記充電手段を制御し、前記電池の電圧値が前記上限値になると前記電池温度検出温度の検出結果に基づいて前記電池の温度が所定温度未満であるか否かを判定する充放電サイクルを、前記電池の温度が所定温度以上と判定されるまで繰り返し、前記電池の温度が所定温度以上と判定されると、前記定電圧充電で充電するよう前記充電手段を制御する。
【００１２】
請求項３に記載の充電制御装置では、請求項１または２に記載において、前記所定の放電は、前記電池電圧検出手段の検出結果が、前記上限値より小さい値である放電停止値に下がるまで行う放電である。
【００１３】
請求項４に記載の充電制御装置では、請求項１または２の記載において、前記電池の充電率を検出する充電率検出手段を備える。前記所定の放電は、前記電池充電率検出手段の検出結果が、所定値下がるまで行う放電である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電池の充電時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプラグインハイブリッド電気自動車を示す概略図。
【図２】同プラグインハイブリッド電気自動車が備える制御部の動作を示すフローチャート。
【図３】同プラグインハイブリッド電気自動車が備える電池に供給される電流値を示すグラフ。
【図４】同電池の充電率を示すグラフ。
【図５】同電池の電圧値を示すグラフ。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るプラグインハイブリッド電気自動車の制御部の動作を示すフローチャート。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るプラグインハイブリッド電気自動車の制御部において電池が低温状態であるか否かを判定する際の説明のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第１の実施形態に係る充電制御装置を、図１〜５，７を用いて説明する。図１は、本実施形態の充電制御装置１を備えるプラグインハイブリッド電気自動車１０を示す概略図である。プラグインハイブリッド電気自動車１０は、充電制御装置を備える車両の一例である。
【００１７】
図１に示すように、プラグインハイブリッド電気自動車１０は、走行用の電動機２０と、電動機２０に電力を供給する電池３０と、電池３０から電動機２０に供給される電力を制御する電動機用インバータ４０と、電池３０を充電する電力を発電する発電機５０と、発電機５０を駆動する駆動源の一例である内燃機関６０と、発電機５０で発電されて電池３０に供給される電力を制御する発電機用インバータ７０と、充電装置８０と、制御部９０とを備えている。なお、充電制御装置１の構成は、後で説明する。
【００１８】
電動機２０の出力軸の回転は、トランスミッションを含む伝達機構２２によって、一例として、後輪２に伝達される。
【００１９】
電池３０は、一例として、複数の電池セル３１を備えており、これら複数の電池セル３１が互いに直列に接続されることによって構成される。各電池セル３１には、ＣＭＵ（Cell Monitor Unit）３２が設けられている。ＣＭＵ３２は、電池セル３１の電圧値、温度となどを検出する。
【００２０】
各ＣＭＵ３２は、ＢＭＵ（Battery Management Unit）３５に接続されている。ＢＭＵ３５は、各ＣＭＵ３２の検出結果に基づいて、電池３０の電圧値と、電池３０の温度と、電池３０の充電率（SOC: State Of Charge）とを検出する。本実施形態では、一例として、ＢＭＵ３５は、複数の電池セル３１の温度を検出するとともに、最も低い温度の電池セル３１の温度を、電池３０の温度とする。そして、電池３０の温度情報を後述する制御部９０に送信する。または、ＢＭＵ３５が検出した複数の電池セル３１の温度の情報を制御部９０に送信し、制御部９０は、そのうち最も低い温度の電池セル３１の温度を電池３０の温度として認識してもよい。
【００２１】
内燃機関６０の出力軸と発電機５０の回転軸とは、伝達機構６１によって連結されており、内燃機関６０の出力軸の回転が発電機５０の回転軸に伝達されるようになっている。このため、内燃機関６０が駆動することによって、発電機５０が発電を開始する。
【００２２】
発電機５０で発電された電力は、発電機用インバータ７０を解して電池３０に供給される。後述される制御部９０は、プラグインハイブリッド電気自動車の走行状態に応じて、発電機５０を駆動して、電池３０を充電する。なお、他の構造の例としては、発電機５０で発電された電力が、電池３０ではなく、電動機２０に直接供給されるようにしてもよい。
【００２３】
充電装置８０は、プラグインハイブリッド電気自動車１０の側壁部に設けられる充電口３に電気的に接続されている。充電口３には、外部給電装置１００が備える充電ガン１０１が電気的に接続される。充電ガン１０１が充電口３に接続されることによって、外部給電装置１００から充電装置８０に電力が供給される。
【００２４】
充電装置８０は、外部給電装置１００から供給される電力を、電池３０の充電に適した電圧、または、電流に変えて、電池３０に供給する。充電装置８０による電池３０の充電方法について説明する。
【００２５】
充電方法として、定電流充電と、定電圧充電とがある。定電流充電とは、予め設定される一定値の電流が電池３０に供給されるように行われる充電である。定電圧充電は、電池３０に対して設定される電池電圧値の上限値ｖ１を印加して行う充電である。同じ時間で確保される電池３０の充電率は、定電圧充電に対して定電流充電の方が大きい。
【００２６】
制御部９０は、ＢＭＵ３５に接続されており、ＢＭＵ３５の検出結果が送信される。このため、制御部９０は、電池３０の温度と、電池３０の電圧値と、電池３０のＳＯＣとを把握している。なお、制御部９０は、上記した上限値ｖ１と、後述する、電池３０の放電を終了する閾値となる電池電圧値である放電停止値ｖ２とが記憶されている。
【００２７】
本実施形態の充電制御装置１は、ＢＭＵ３５と、充電装置８０と、制御部９０と、放電回路１１０と、アクセサリ用電池１２０とを備えている。
【００２８】
つぎに、電池３０を、外部給電装置１００から供給される電力を用いて充電する際の制御部９０の動作を説明する。図２は、制御部９０の動作を示すフローチャートである。図２に示すように、充電口３に充電ガン１０１が接続されると、制御部９０と外部給電設備用制御部１０２との通信が開始される。制御部９０は、外部給電設備用制御部１０２に、電池３０に供給する電力の指示を出す。
【００２９】
ステップＳＴ１では、制御部９０は、外部給電設備用制御部１０２に、定電流充電を行うべく、適切な電力を供給するように指示を出す。また、制御部９０は、充電装置８０を制御して、充電ガン１０１を通して供給された電力によって定電流充電を行う。ついで、ステップＳＴ２に進む。
【００３０】
図３は、充電開始後の時間の経過に伴う、電池３０のＳＯＣの変化を示すグラフである。図３では、横軸は、時間の経過を示している。縦軸は、ＳＯＣを示している。横実、縦軸ともに、矢印に沿って進むにつれて、値が大きくなる。上記したように、ＢＭＵ３５がＳＯＣを検出し、この検出結果が制御部９０に送信される。このため、制御部９０は、電池３０のＳＯＣを把握している。本実施形態では、ＳＯＣが０パーセントの状態から充電が開始される。
【００３１】
図４は、充電開始後の時間の経過に伴う、電池３０に供給される電流値の変化を示している。充電装置８０と電池３０とを電気的に接続する電線には、第１の電流計１３０が設けられている。第１の電流計１３０は、電池３０に供給される電流値を検出する。第１の電流計１３０は、制御部９０に検出結果を送信する。このため、制御部９０は、電池３０に供給される電流値を把握している。図４では、横軸は、時間の経過を示しており、縦軸は、電流値を示している。横軸、縦軸ともに、矢印に沿って進むにつれて値が大きくなる。
【００３２】
図４において、電流値が正の場合、つまり、０より大きい場合は、電池３０が充電されていることを示す。電流値が負の場合、つまり、０未満の場合は、電池３０が放電していることを示す。
【００３３】
図５は、充電開始後の時間の経過に伴う、電池３０の電圧値の変化を示すグラフである。図５では、横軸は、時間の経過を示し、縦軸は、電圧値を示している。横軸、縦軸ともに、矢印に沿って進むにつれて、値が大きくなる。図４〜６において、横軸が０の位置は、充電開始時を示している。
【００３４】
ステップＳＴ２では、制御部９０は、電池３０のＳＯＣが１００パーセントになったか否かを判定する。充電開始直後は、電池３０のＳＯＣは、１００パーセントには達していないので、制御部９０は、ＳＯＣが１００パーセントではないと判定する。ついで、ステップＳＴ３に進む。
【００３５】
なお、ステップＳＴ２において、電池３０のＳＯＣが１００パーセントであると判定されると、ステップＳＴ４に進む。ステップＳＴ４では、制御部９０は、充電装置８０を制御して、充電を終了する。
【００３６】
ステップＳＴ３では、制御部９０は、電池３０の電圧値が、上限値ｖ１であるか否かを判定する。上記したように、上限値ｖ１は、予め、制御部９０に記憶されている。上限値ｖ１は、電池３０に対して特有の値である。
【００３７】
図３に示すように、電池３０のＳＯＣが小さい状態では、電池３０の電圧値は、比較的小さく、上限値ｖ１よりも小さい。このため、制御部９０は、電池３０の電圧値が上限値ｖ１に達していないと判定する。ついで、ステップＳＴ１に戻る。
【００３８】
このように、電圧値が上限値ｖ１に達するまでは、ステップＳＴ１〜ＳＴ３を繰り返し、充電装置８０は、定電流充電で電池３０を充電し続ける。また、その間に、ＳＯＣが１００パーセントに達すると、ステップＳＴ４に進んで、充電を終了する。
【００３９】
定電流充電を続けることによって、充電開始後時間ｔ１経過すると、図５に示すように、電池３０の電圧値が上限値ｖ１に達する。制御部９０は、ステップＳＴ３において、電池３０の電圧値が上限値ｖ１に達したと判定すると、充電装置８０を制御して、定電流充電を停止し、電池３０の電圧値が上限値ｖ１を超えることがないようにする。ついで、ステップＳＴ５に進む。
【００４０】
ステップＳＴ５では、制御部９０は、電池３０が低温状態であるか否かを判定する。本実施形態では、具体的には、制御部９０は、電池３０の温度に基づいて、電池３０が所定温度未満であるか否かを判定する。制御部９０は、電池３０の温度が、所定温度未満であると、電池３０が低温状態であると判定し、所定温度以上であると、電池３０は低温状態ではないと判定する。なお、上記したように、電池３０の温度は、ＢＭＵ３５によって検出される。ＢＭＵ３５は、検出結果を制御部９０に送信する。このため、制御部９０は、電池３０の温度を把握している。
【００４１】
ここで、所定温度について説明する。図７は、制御部９０が電池３０の電圧が１回目に上限値になったときに、つまり、充電開始後時間ｔ１が経過したときに電池３０が低温状態であるか否かの判断を説明するグラフである。図７の横軸と縦軸とは、図３と同じである。
【００４２】
図７に示すように、電池３０の電圧が１回目に上限値になる時間ｔ１に、後述される放電処理を行ったときのＳＯＣの低下量ΔＳ１を推定し、この放電処理を行った後に電池３０の電圧が２回目に上限値になる時間ｔ２を推定するとともに時間ｔ２まで定電流充電を行ったときのＳＯＣの増加量ΔＳ２を推定し、時間Ｔ１から時間Ｔ２まで定電圧充電を行ったときのＳＯＣの増加量ΔＳ３を推定する。所定温度とは、ΔＳ２−ΔＳ１＝ΔＳ３が成立する温度である。
【００４３】
ΔＳ２−ΔＳ１＞ΔＳ３が成立する温度を、本実施形態では低温状態とみなし、ΔＳ２−ΔＳ１≦ΔＳ３が成立する温度を、本実施形態では常温状態とみなす。一例として、本実施形態では、１回目に電池３０の電圧値が上限値になったときの、低温状態であるか否かを判定する所定温度は、２５℃である。２５℃以上であると、低温状態ではなく、常温状態である。
【００４４】
放電処理における回路構成や放電量は、プラグインハイブリッド電気自動車１０が備える放電手段によって適宜変更できる。放電量の値は、電池３０の特性、充電装置８０の特性などによって変化するので、実験などによって、得られる値である。
【００４５】
また、ΔＳ２−ΔＳ１＝ΔＳ３が成立する温度である所定温度は、プラグインハイブリッド電気自動車１０が備える電池３０の特性、充電装置８０の特性などによって変化する。例えば、電池３０の電圧値が上限値になったときの電池３０の状態に応じた所定温度を示すマップを備えていてもよい。電池３０の電圧値が上限値になったときの電池３０の状態とは、電池３０の温度、充電率、劣化状態などである。このマップは、電池３０の特性、充電装置８０の特性によって変化し、実験などによって、得られる。
【００４６】
また、電池３０の電圧値が上限値になったときに対して、つぎに電池３０の電圧値が上限値になる時間は、電池３０の電圧値が先に上限値になったときの電池３０の状態、電池３０の特性、放電処理、充電装置８０の特性などに基づいて、推定することができる。この推定には、例えば、マップが用いられてもよい。このマップは、電池３０の電圧値が上限値になったときの電池の状態に対応する、ΔＳ１、ΔＳ２、ΔＳ３を示す。電池３０の電圧値が上限値になったときの電池３０の状態とは、電池３０の温度、充電率、劣化状態などである。このマップは、電池３０の特性、充電装置８０の特性によって変化し、実験などによって、得られる。
【００４７】
図７を用いた説明の電池３０の電圧値が２回目に上限値になったときの時間ｔ２は、実際に１回目に電池３０の電圧値が上限値になったとき時間ｔ１のときに推定された時間である。
【００４８】
このように、電池３０の電圧が上限値になったときに、放電処理を行ったときのＳＯＣの低下量ΔＳ１を推定し、この放電処理を行った後に電池３０の電圧が再び上限値になるまで定電流充電を行ったときのＳＯＣの増加量ΔＳ２を推定するとともに、再び上限値になるまでに要する時間を推定する。ここで、先に上限値になったときの時間をｘ１とし、放電処理と定電流充電とを介して再び上限値になるときの時間をｘ２とする。さらに、時間ｘ１から時間ｘ２まで定電圧充電を行ったときのＳＯＣの増加量ΔＳ３を推定する。そして、ΔＳ２−ΔＳ１＝ΔＳ３が成立する温度が、低温状態であるか否かを判定する所定温度であるとした。
【００４９】
本実施形態では、一例として、充電開始後時間ｔ１が経過した時点、つまり、電池３０の電圧値が上限値ｖ１になった状態では、電池３０の温度が２０℃であり、それゆえ、制御部９０は、電池３０が低温状態であると判定する。このため、ついで、ステップＳＴ６に進む。
【００５０】
ステップＳＴ６では、制御部９０は、放電回路１１０を制御して、電池３０からアクセサリ用電池１２０に電力を供給する。つまり、電池３０は、放電する。このことによって、アクセサリ用電池１２０が充電される。また、放電することによって電池３０のＳＯＣが低下することに伴い、電池３０の電圧値が低下する。ついで、ステップＳＴ７に進む。
【００５１】
図４に示すように、電池３０が放電することによって、電池３０に供給される電流値は、負の値になる。具体的には、充電開始後時間ｔ１が経過した後では、電流値は、負の値になっている。電池３０と放電回路１１０とを接続する電線には、第２の電流計１３１が設けられている。第２の電流計１３１は、電池３０が放電する際に放電回路に供給する電流の値を検出する。第２の電流計１３１は、制御部９０に検出結果を送信する。このため、制御部９０は、放電する際に、電池３０から外部に供給される電流値を把握している。図４中に示される、充電開始後時間ｔ１が経過した後の負の値は、第２の電流計１３１が検出した値である。
【００５２】
図５に示すように、電池３０が放電することによって、電池３０の電圧値が低下する。具体的には、充電開始後時間ｔ１が経過した後では、電池３０の電圧値は、上限値ｖ１から低下する。図３に示すように、電池３０が放電することによって、電池３０のＳＯＣは、低下する。なお、放電時間に対するＳＯＣの低下の割合は、とても小さい。このため、図３では、ＳＯＣの値は、略変化していないように示されているが、実際には、低下している。
【００５３】
ステップＳＴ７では、制御部９０は、ＢＭＵ３５の検出結果に基づいて、電池３０の電圧値が、放電停止値ｖ２になったか否かを判定する。放電停止値ｖ２は、制御部９０に予め記憶される値であって、上限値ｖ１よりも小さい値である。電池３０の電圧値が、放電停止値ｖ２になるまで、放電が続けられる。図５に示すように、充電開始後時間ｔ２が経過したときに、電池３０の電圧値は、放電停止値まで下がる。制御部９０は、電池３０の電圧値が、放電停止値ｖ２まで低下したと判定すると、ついで、ステップＳＴ８に進む。
【００５４】
ステップＳＴ８では、制御部９０は、放電回路１１０を制御して、電池３０の放電を停止する。ついで、ステップＳＴ９に進む。ステップＳＴ９では、制御部９０は、定電流充電をするべく、充電装置８０を制御する。このことによって、定電流充電が開始される。ついで、ステップＳＴ３に戻る。
【００５５】
このため、図３に示すように、充電開始後時間ｔ２が経過した後では、電池３０のＳＯＣが上昇する。また、図４に示すように、電池３０に供給される電流は、充電開始後時間ｔ２が経過した後では、正の値になる。また、図５に示すように、充電開始後時間ｔ２が経過した後では、電池３０の電圧値は、放電停止値ｖ２から上昇する。
【００５６】
ステップＳＴ３に戻った後、充電開始後時間ｔ３が経過しときに、電池３０の電圧値が再び上限値ｖ１まで上昇する。本実施形態では、このときの電池３０の温度は、２１℃である。制御部９０は、時間ｔ３において電池３０の電圧値が上限値になると、上記と同様に、つまり、時間ｔ１のときと同様に、所定温度を求める。制御部９０は、所定温度として２４．５℃を検出する。このように、所定温度は、本実施形態では、予め決定された一定の温度ではない。制御部９０は、時間ｔ３では、電池３０は、低温状態であると判定する。
【００５７】
このため、ステップＳＴ６において再び放電処理がなされ、充電開始後時間ｔ４が経過したときに、再び、電池３０の電圧値が放電停止値ｖ２まで下がる。そして、再び定電流充電が開始されて、再びステップＳＴ３に戻る。
【００５８】
本実施形態では、その後、充電開始後時間ｔ５が経過したときに、電池３０の電圧値が再び上限値ｖ１になる。本実施形態では、このときの電池３０の温度は、２３℃である。制御部９０は、時間ｔ５において電池３０の電圧値が上限値になると、上記と同様に、つまり、時間ｔ１，ｔ３のときと同様に、所定温度を求める。制御部９０は、所定温度として、２４℃を検出する。このため、制御部９０は、時間ｔ５では、電池３０は、低温状態であると判定する。
【００５９】
このため、ステップＳＴ６において充電開始後時間ｔ６が経過するまで放電処理がなされ、その後、充電開始後時間ｔ７が経過して再び電池３０の電圧値が上限値ｖ１になるまで、定電流充電が行われる。
【００６０】
このように、ステップＳＴ３，ＳＴ５，ＳＴ６，ＳＴ７，ＳＴ８，ＳＴ９の処理が複数回繰り返される。ことによって、電池３０の温度が次第に上昇していく。このため、図５に示すように、放電後の定電流充電時での、時間の経過に対する電池３０の電圧値の上昇の割合が、緩やかになる。
【００６１】
具体的には、充電開始後時間ｔ１が経過するまでの、時間の経過に対する電池３０の電圧の上昇を示す傾きをｉ１とする。充電開始後時間ｔ２からｔ３までの範囲の電池３０の電圧の上昇を示す傾きをｉ２とする。充電開始後時間ｔ４からｔ５までの範囲の電池３０の電圧の上昇を示す傾きをｉ３とする。充電開始後時間ｔ６からｔ７までの範囲の電池３０の電圧の上昇を示す傾きを、ｉ４とする。
【００６２】
上記のように、定電流充電を行っている状態において、時間の経過に伴う電池３０の電圧の上昇の程度は、電池３０の温度が高いほど、緩やかになる。このため、ｉ１＞ｉ２＞ｉ３＞ｉ４となる。
【００６３】
充電開始後時間ｔ７が経過しときに、電池３０の電圧値が再び上限値ｖ１になる。このとき、電池３０の温度は、例えば２８℃である。制御部９０は、時間ｔ７において電池３０の電圧値が上限値になると、上記と同様に、つまり、時間ｔ１，ｔ３，ｔ５のときと同様に、所定温度を求める。制御部９０は、所定温度として、２４℃を検出する。このため、ステップＳＴ５において、制御部９０は、電池３０は低温状態ではないと判定する。ついで、ステップＳＴ５からステップＳＴ１０に進む。
【００６４】
ステップＳＴ１０では、制御部９０は、定電圧充電を行うように、充電装置８０を制御する。このため、電池３０は、定電圧充電によって充電される。ついで、ステップＳＴ１１に進む。
【００６５】
ステップＳＴ１１では、制御部９０は、電池３０のＳＯＣが１００パーセントになったか否かを判定する。ＳＯＣが１００パーセント未満であると判定すると、ステップＳＴ１０のもどり、定電圧充電が続けられる。充電開始後時間ｔ８が経過すると、電池３０のＳＯＣが１００パーセントになる。電池３０のＳＯＣが１００パーセントになると、ステップＳＴ１２に進む。ステップＳＴ１２では、制御部９０は、充電装置８０を制御して、充電を終了する。
【００６６】
このように構成されるプラグインハイブリッド電気自動車１０では、電池３０が低温状態であると判定されると、放電を行うことによって、電池３０の電圧値を上限値ｖ１から下げる。このことによって、再び定電流充電によって電池３０を充電することができる。上記したように、定電流充電は、定電圧充電よりも電池３０のＳＯＣを早く上昇することができる。
【００６７】
一般に、電池３０は、低温状態にあるときに充電を開始すると、電池３０の電圧値が早く上昇してしまう。言い換えると、定電流充電によって充電できる期間が比較的短くなる傾向にある。そして、その後、定電圧充電に移行するが、定電圧充電は比較的時間がかかるので、結果として、電池３０のＳＯＣを１００パーセントになるまで充電するのに要する時間が長くなってしまう。
【００６８】
しかしながら、本実施形態のように、電池３０が低温状態にあるときに充電を開始しても、電池３０の電圧値が上限値ｖ１になった後に放電処理を行うことによって、電圧値を上限値ｖ１から下げるので、再び、定電流充電によって電池３０を充電することができる。このため、電池３０のＳＯＣが１００パーセントにまるまでに要する時間を短くすることができる。
【００６９】
つぎに、本発明の第２の実施形態に係る電池搭載車両について、図６を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、制御部９０の動作が第１の実施形態に対して異なる。電池搭載車両の一例として用いられるプラグインハイブリッド電気自動車１０の構成は、第１の実施形態と同じである。上記異なる点について、具体的に説明する。
【００７０】
図６は、本実施形態の制御部９０の動作を示すフローチャートである。本実施形態の制御部９０のフローチャートでは、第１の実施形態で用いられたフローチャートのＳＴ７にかえて、ステップＳＴ７１が用いられる。他の処理は、第１の実施形態と同じである。
【００７１】
ステップＳＴ７１では、制御部９０は、ＳＯＣが所定値下がったか否かを判定する。本実施形態では、一例として、ＳＯＣが２パーセント下がったら、ステップＳＴ８に進んで放電を停止する。なお、この所定値は、電池３０の特性などによって適宜決定することができる。
【００７２】
本実施形態では、第１の実施形態と同様の作用と効果とを得ることができる。
【００７３】
第１，２の実施形態では、外部給電装置１００は、電池搭載車両の外部から電池に電力を供給する外部給電手段の一例である。
【００７４】
第１，２の実施形態では、充電装置８０は、定電流充電と定電圧充電とで電池を充電可能な充電手段の一例である。
【００７５】
第１，２の実施形態では、ＢＭＵ３５は、電池の電圧を検出する電池電圧検出手段の一例である。また、ＢＭＵ３５は、電池の温度を検出する電池温度検出手段の一例である。また、ＢＭＵ３５は、電池の充電率を検出する充電率検出手段の一例である。このように、第１，２の実施形態では、ＢＭＵ３５が、電池電圧検出手段として機能し、電池温度検出手段として機能し、充電率検出手段として機能している。他の例としては、電池温度を検出する機能を有する装置と、電池電圧を検出する機能を有する装置と、電池の充電率を検出する機能を有する装置とが、別々に設けえられてもよい。
【００７６】
第１，２の実施形態で用いられた制御部９０は、プラグインハイブリッド電気自動車１０を統括する総合的な制御部であってもよいし、または、上記したように定電流充電、放電、定電圧充電を、電池電圧と電池温度とによって切り替えるためだけに用いられる制御部であってもよい。
【００７７】
第１，２の実施形態では、電池を放電する放電手段として、放電回路１１０と、アクセサリ用電池１２０とが用いられた。放電手段としては、他であってもよい。例えば、電池３０から外部給電装置１００に電流を流す構成を有してもよい。この構成が、放電手段の一例となる。
【００７８】
第１，２の実施形態では、電池３０の電圧が上限値になったときに、放電処理を行ったときのＳＯＣの低下量ΔＳ１を推定し、この放電処理を行った後に電池３０の電圧が再び上限値になるまで定電流充電を行ったときのＳＯＣの増加量ΔＳ２を推定するとともに、再び上限値になるまでに要する時間を推定する。ここで、先に上限値になったときの時間をｘ１とし、放電処理と定電流充電とを介して再び上限値になるときの時間をｘ２とする。さらに、時間ｘ１から時間ｘ２まで定電圧充電を行ったときのＳＯＣの増加量ΔＳ３を推定する。そして、ΔＳ２−ΔＳ１＝ΔＳ３が成立する温度が、低温状態であるか否かを判定する所定温度であるとした。所定温度としては、これに限られるものではなく、ΔＳ２−ΔＳ１＝ΔＳ３が成立する温度でなくてもよい。例えば、プラグインハイブリッド電気自動車１０が備える電池３０の特性、充電装置８０の特性などに応じて、実験などで得られた値を適宜設定してもよい。または、所定温度として、一定の値を用いてもよい。この一定の値は、電池３０の特性、充電装置８０の特性などに応じて、実験などで得られる。この例としては、例えば、所定温度として、２５℃を用いる。そして、電池３０の電圧値が上限値になったときの電池３０の温度と２５℃とを比較し、２５℃未満であると低温状態と判定し、２５℃以上であると低温状態ではないと判定する。
【００７９】
この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態の構成を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１、充電装置制御装置、１０…プラグインハイブリッド電気自動車（電池搭載車両）、３５…ＢＭＵ（電池電圧検出手段、電池温度検出手段、充電率検出手段）、８０…充電装置（充電手段）、９０…制御部（制御手段）、１００…外部給電装置（外部給電手段）、１１０…放電回路（放電手段）、１２０…アクセサリ用電池（放電手段）、ｖ１…上限値、ｖ２…放電停止値。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部給電手段から供給される電力を車両駆動用の電池に供給して、定電流充電または定電圧充電によって前記電池を充電する充電手段と、
前記電池の電圧値を検出する電池電圧検出手段と、
前記電池から放電する放電手段と、
前記電池の温度を検出する電池温度検出手段と、
前記充電手段と前記放電手段とを制御する制御手段と
を具備し、
前記制御手段は、
前記定電流充電による充電中に前記電池電圧検出手段の検出結果が予め設定されている上限値になると、前記電池温度検出手段の検出結果に基づいて前記電池の温度が所定温度未満であるか否かを判定し、前記電池の温度が所定温度以上と判定すると前記定電圧充電によって前記電池を充電するよう前記充電手段を制御し、前記電池が所定温度未満と判定すると所定の放電を行うよう前記放電手段を制御し、当該放電が終了すると前記定電流充電で充電するよう前記充電手段を制御する
ことを特徴する充電制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記電池の電圧が前記上限値になると、前記電池温度検出手段の検出結果に基づいて前記電池の温度が所定温度未満であるか否かを判定し、
前記電池の温度が所定温度以上と判定すると、前記定電圧充電で充電するよう前記充電手段を制御し、
前記電池の温度が所定温度未満と判定すると、所定の放電を行うよう前記放電手段を制御するとともに、当該所定の放電が終了すると前記電池電圧検出手段の検出結果が前記上限値になるまで前記定電流充電を行うよう前記充電手段を制御し、前記電池の電圧値が前記上限値になると前記電池温度検出温度の検出結果に基づいて前記電池の温度が所定温度未満であるか否かを判定する充放電サイクルを、前記電池の温度が所定温度以上と判定されるまで繰り返し、前記電池の温度が所定温度以上と判定されると、前記定電圧充電で充電するよう前記充電手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項３】
前記所定の放電は、前記電池電圧検出手段の検出結果が、前記上限値より小さい値である放電停止値に下がるまで行う放電である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の充電制御装置。
【請求項４】
前記電池の充電率を検出する充電率検出手段を具備し、
前記所定の放電は、前記電池充電率検出手段の検出結果が、所定値下がるまで行う放電である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の充電制御装置。
【請求項１】
外部給電手段から供給される電力を車両駆動用の電池に供給して、定電流充電または定電圧充電によって前記電池を充電する充電手段と、
前記電池の電圧値を検出する電池電圧検出手段と、
前記電池から放電する放電手段と、
前記電池の温度を検出する電池温度検出手段と、
前記充電手段と前記放電手段とを制御する制御手段と
を具備し、
前記制御手段は、
前記定電流充電による充電中に前記電池電圧検出手段の検出結果が予め設定されている上限値になると、前記電池温度検出手段の検出結果に基づいて前記電池の温度が所定温度未満であるか否かを判定し、前記電池の温度が所定温度以上と判定すると前記定電圧充電によって前記電池を充電するよう前記充電手段を制御し、前記電池が所定温度未満と判定すると所定の放電を行うよう前記放電手段を制御し、当該放電が終了すると前記定電流充電で充電するよう前記充電手段を制御する
ことを特徴する充電制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記電池の電圧が前記上限値になると、前記電池温度検出手段の検出結果に基づいて前記電池の温度が所定温度未満であるか否かを判定し、
前記電池の温度が所定温度以上と判定すると、前記定電圧充電で充電するよう前記充電手段を制御し、
前記電池の温度が所定温度未満と判定すると、所定の放電を行うよう前記放電手段を制御するとともに、当該所定の放電が終了すると前記電池電圧検出手段の検出結果が前記上限値になるまで前記定電流充電を行うよう前記充電手段を制御し、前記電池の電圧値が前記上限値になると前記電池温度検出温度の検出結果に基づいて前記電池の温度が所定温度未満であるか否かを判定する充放電サイクルを、前記電池の温度が所定温度以上と判定されるまで繰り返し、前記電池の温度が所定温度以上と判定されると、前記定電圧充電で充電するよう前記充電手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項３】
前記所定の放電は、前記電池電圧検出手段の検出結果が、前記上限値より小さい値である放電停止値に下がるまで行う放電である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の充電制御装置。
【請求項４】
前記電池の充電率を検出する充電率検出手段を具備し、
前記所定の放電は、前記電池充電率検出手段の検出結果が、所定値下がるまで行う放電である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の充電制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１５８８９（Ｐ２０１３−１１５８８９Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８６９６（Ｐ２０１１−２５８６９６）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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