電気自動車の充電システム
【課題】電気自動車の航続距離は適正に確保する一方で、二次電池の延命化が実現可能な電気自動車の充電システムを提供する。
【解決手段】充電制御装置３０は、蓄電池２３の電池残量（ＳＯＣ）が予め定めた閾値よりも低い状態で充電動作を開始し、その後、電池残量が前記閾値又はその近傍の値に到達した時刻ｔ１に、連続充電動作を一時的に停止させＳＯＣを前記閾値付近に維持する待機モードを実行するか否かを判定する。この待機モードの実行可否は、そのまま充電を継続した場合に満充電までに要する第１時間（ｔ２〜ｔ３）と、前記閾値へ到達した時刻ｔ１と電気自動車２０の使用開始予定時刻ｔ４との時間差である第２時間とを比較することにより判定される。前記第２時間が前記第１時間よりも長い場合、充電制御装置３０は、前記待機モードを実行する。
【解決手段】充電制御装置３０は、蓄電池２３の電池残量（ＳＯＣ）が予め定めた閾値よりも低い状態で充電動作を開始し、その後、電池残量が前記閾値又はその近傍の値に到達した時刻ｔ１に、連続充電動作を一時的に停止させＳＯＣを前記閾値付近に維持する待機モードを実行するか否かを判定する。この待機モードの実行可否は、そのまま充電を継続した場合に満充電までに要する第１時間（ｔ２〜ｔ３）と、前記閾値へ到達した時刻ｔ１と電気自動車２０の使用開始予定時刻ｔ４との時間差である第２時間とを比較することにより判定される。前記第２時間が前記第１時間よりも長い場合、充電制御装置３０は、前記待機モードを実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車に備えられている二次電池に対して充電動作を行う充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車は普及しつつあるが、電気自動車の維持には車載電池である二次電池への充電動作が欠かせない。この充電動作を安全かつ確実に行わせるための各種の技術が提案されている。特許文献１には、車載電池に対して過度に急速充電が行われることに起因して、電池やトランス等が過剰昇温することを抑止する技術が開示されている。また、特許文献２には、車載電池が満充電状態となったことを的確に検知し、満充電後にさらに充電動作が継続されることを防止する技術が開示されている。
【０００３】
ところで、電気自動車は、車載電池の容量の制限により、航続距離はガソリン車に比べて短い。このためユーザは、電気自動車での走行後に、次回の走行に備えて直ちに車載電池の充電を行うことが多い。結果として、車載電池は、満充電の状態で保持される期間が圧倒的に長くなる。しかしながら、車載電池として汎用されているリチウムイオン電池等の二次電池は、満充電状態のまま長期にわたって保存された場合、電池寿命が短くなってしまう特性を有している。例えば、一般的なリチウムイオン電池では、ＳＯＣ（State of charge）が８０％〜１００％程度の高ＳＯＣ領域で保存した場合と、５０％〜８０％程度の中ＳＯＣ領域で保存した場合とを比較した場合、前者の方が、保存期間に対する電池の容量劣化度の上昇度合いが相当大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５７８７８号公報
【特許文献２】特開平１０−２５７６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び２は、車載電池の保護技術ではあるが、電池寿命の延命化を図るという観点の保護技術ではない。本発明は、上記の問題に鑑み、電気自動車の航続距離は適正に確保する一方で、二次電池の延命化が実現可能な電気自動車の充電システム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】
【０００６】
本発明の一の局面に係る電気自動車の充電システムは、電気自動車に搭載された二次電池に対する充電が実行可能な充電セッティングが行われた状態で、前記二次電池に対する充電動作を制御する充電制御手段と、前記二次電池の充電状態を検出する検出手段と、前記電気自動車の使用開始予定時刻の入力を受け付ける入力手段と、前記二次電池の電池残量についての閾値であって、満充電の電池残量よりも所定量だけ低い閾値を記憶する記憶手段と、を備え、前記充電制御手段は、前記二次電池の電池残量が前記閾値よりも低い状態で前記充電動作を開始し、その後、前記検出手段が検出する電池残量が前記閾値に到達したときに、そのまま充電を継続した場合に満充電までに要する第１時間と、前記閾値へ到達した時刻と前記使用開始予定時刻との時間差である第２時間とを比較し、前記第２時間が前記第１時間よりも長い場合に、前記二次電池の電池残量を実質的に増減させない待機モードを実行することを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
この構成によれば、前記第２時間が前記第１時間よりも長い場合に、前記二次電池の電池残量を実質的に増減させない待機モードが実行されるので、前記二次電池が使用開始予定時刻よりも過度に早く満充電に至ることが抑止される。つまり、前記二次電池が満充電の状態で長期間保持されることが抑止される。その結果、二次電池の劣化の進行が抑制され、二次電池の寿命を延伸させることができる。その一方で、使用開始予定時刻には前記二次電池が満充電の状態となるので、電気自動車の航続距離をフルに確保することができる。
【０００８】
上記構成において、前記充電制御手段は、前記待機モードにおいて、充電電流の印加と遮断を繰り返すことで前記二次電池の電池残量を実質的に増減させないことが望ましい（請求項２）。
【０００９】
この構成によれば、前記待機モードにおいて、前記二次電池の電池残量を容易に維持することができる。
【００１０】
上記構成において、前記充電制御手段は、前記使用開始予定時刻に前記充電セッティングが解除されない場合に、充電電流を遮断して前記二次電池を自然放電させることが望ましい（請求項３）。
【００１１】
この構成によれば、ユーザが電気自動車の使用をキャンセルした場合でも、前記二次電池が満充電状態で長期間保持されることを防止することができる。
【００１２】
ここで、前記二次電池がリチウムイオン二次電池である場合、前記充電制御手段は、前記自然放電の後、前記検出手段が検出する電池残量が前記閾値又はその近傍の値に到達したときに、前記待機モードを実行することが望ましい（請求項４）。
【００１３】
リチウムイオン二次電池は、過放電の状態が長く続くと電池特性が劣化する性質を有する。上記構成によれば、電池残量が前記閾値又はその近傍の値に到達したときに、前記待機モードが実行されるので、リチウムイオン二次電池が過放電の状態に至ることを防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電気自動車の航続距離は適正に確保する一方で、二次電池の延命化が実現可能な電気自動車の充電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る電気自動車の充電システムの概要を模式的に示す図である。
【図２】電気自動車の二次電池の充電状態を示すグラフである。
【図３】充電制御手段の機能構成を示すブロック図である。
【図４】充電制御手段が実行する充電制御の態様（待機モード）を示すグラフである。
【図５】充電制御手段が実行する他の充電制御の態様を示すグラフである。
【図６】充電システムの動作を示すフローチャートである。
【図７】充電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最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電気自動車の充電システムＳの概要を示す模式図である。本実施形態の充電システムＳは、商用電力供給系統１０から電力供給を受ける充電ステーション１１を利用して、電気自動車２０に充電を行わせるためのシステムである。
【００１７】
商用電力供給系統１０は、電力事業者により運営され、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用交流電力を供給する送電系統である。充電ステーション１１は、商用電力供給系統１０から配電線１０１を通して商用電力を受電する受電設備１２と、電気自動車２０に充電を行わせる際の受電口となる充電コンセント１３と、電気自動車２０に備えられた二次電池（蓄電池２３）に対する充電動作を制御する充電制御装置３０（充電制御手段）とを含む。
【００１８】
充電ステーション１１は、一般家庭等に備えられる２００Ｖ又は１００Ｖの単相交流で電源とする普通充電設備でも、或いは、高電圧交流を電源とする急速充電設備でも良い。例えば電力事業者は、上記の如き充電ステーション１１に対し、昼間電力料金の時間帯（７：００〜２３：００）においては、通常の電力料金で電力を供給し、夜間電力料金の時間帯（２３：００〜翌７：００）においては通常の電力料金よりも安価な電力料金で電力を供給する。
【００１９】
電気自動車２０は、充放電が可能な蓄電池２３及びその充電コントローラ２４が搭載され、当該蓄電池２３の電気エネルギーを動力源とする自動車である。すなわち、蓄電池２３は、図略の電動モータの電源、車両電装系統及びランプ系統等の電源となる。電気自動車２０のボディには充電プラグが備えられている。この充電プラグには、充電ケーブル２２の終端に取り付けられた充電コネクタ２１が接続される。電気自動車２０の充電プラグと充電コンセント１３とが充電ケーブル２２を介して電気的に接続されることで、蓄電池２３に対する充電動作が実行可能な充電セッティング状態が形成される。
【００２０】
蓄電池２３は、図略のＡＣ／ＤＣ変換部を介して商用電力で充電可能な二次電池であり、各種の二次電池を用いることができる。その中でも、リチウムイオン二次電池は、フル放電に至らない状態で充電を行う動作を繰り返しても充電電力量が低下しない特性を有していることから、本実施形態には好適である。この他、同様な特性を有するマグネシウムイオン電池も適用可能である。
【００２１】
充電コントローラ２４は、電気自動車２０側に具備される自立的な充電制御部であって、前記ＡＣ／ＤＣ変換部から与えられる直流電力を用いて、蓄電池２３に対する充電コントロールを行う。
【００２２】
充電制御装置３０は、電気自動車２０の蓄電池２３に対して前記充電セッティングが行われた状態で、蓄電池２３に対する充電動作を充電ステーション１１側において制御する。この充電制御装置３０は、図１に示すように充電ステーション１１に組み入れることができるが、充電ケーブル２２の充電コネクタ２１に搭載するようにしても良い。
【００２３】
充電制御装置３０は、大略的に、蓄電池２３が満充電の状態で長い時間保存されないようにする制御を行う。先に説明した通り、一般的なリチウムイオン電池では、ＳＯＣが８０％〜１００％程度の高ＳＯＣ領域で保存した場合と、５０％〜８０％程度の中ＳＯＣ領域で保存した場合とを比較した場合、前者の方が、保存期間に対する電池の容量劣化度の進行度合いが相当大きくなる。このため、高ＳＯＣ領域で蓄電池２３が保存される期間を可及的に減らすことが望ましいのであるが、航続距離が比較的短い電気自動車２０あっては、ユーザにおいて、次回の走行に備えて常に満充電状態にしておきたいという心理が働く。
【００２４】
図２は、一般的なユーザに使用される電気自動車における、蓄電池の充電状態の一例を示すグラフである。ここでは、１１：００頃に電気自動車の使用が開始され、１５：００過ぎに走行が終わり、その後、直ちに蓄電池への充電が開始された例を示している。一般に、ガソリン自動車においても１日あたりの走行距離は短く、一つの調査では、全自動車のうちの８０％は、一日の走行距離が４０ｋｍ未満であるという結果が得られている。この程度の走行距離を電気自動車に置き換えると、蓄電池の放電深度は最大で３０％程度である。また、かかる蓄電池を満充電に至らせるのに必要な充電時間は、２時間程度である。図２は、このような典型例を示している。
【００２５】
ユーザが、図２の例のように電気自動車を毎日使用すると仮定するならば、１７：００頃に蓄電池は満充電となることから、１７：００〜翌１１：００頃の間において蓄電池は満充電状態で保持されてしまうことになる。このような使用態様では、蓄電池が高ＳＯＣ領域で保存される時間が極めて長くなり、蓄電池の劣化が促進されてしまうことになる。
【００２６】
本実施形態の充電制御装置３０は、上述の問題を解消する制御を行う。充電制御装置３０は、蓄電池２３の電池残量が所定の閾値よりも低い状態で充電動作を開始し、その後、電池残量が前記閾値又はその近傍の値に到達したときに、連続充電動作を一時的に停止させる待機モードを実行するか否かを判定する。この待機モードの実行可否は、そのまま充電を継続した場合に満充電までに要する第１時間と、前記閾値へ到達した時刻と電気自動車２０の使用開始予定時刻との時間差である第２時間とを比較することにより判定される。前記第２時間が前記第１時間よりも長い場合、充電制御装置３０は、前記待機モードを実行する。
【００２７】
図３は、充電制御装置３０の機能構成を示すブロック図である。充電制御装置３０は、入力部３１（入力手段）と、制御装置３２（充電制御手段）とを含む。制御装置３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、所定のプログラムが実行されることで前記ＣＰＵは、ＳＯＣ検出部３３、状態検知部３４、充電制御部３５、モード設定部３６及び閾値記憶部３７を有するように機能する。
【００２８】
入力部３１は、充電ステーション１１に備えられる操作ボタンやテンキー等からなり、電気自動車２０の使用開始予定時刻の入力をユーザから受け付ける。この他、入力部３１は、充電動作に関する各種の設定、後述する閾値記憶部３７に記憶される電池残量についての閾値の入力等も受け付ける。
【００２９】
制御装置３２のＳＯＣ検出部３３は、電気自動車２０の蓄電池２３の残容量を検知する。例えば、ＳＯＣ検出部３３は、充電コントローラ２４とデータ通信を行い、蓄電池２３の残容量に関する情報を取得する。なお、充電コントローラ２４は、例えば蓄電池２３の開放電圧を測定し、測定した開放電圧から当該蓄電池２３の残容量を求める。これに代えて、ＳＯＣ検出部３３は、蓄電池２３に対する充電回路に電流計を設置する、或いは、充電ケーブル２２を流れる電流が発生する電磁界を検出する変流器を設置して、上記電流計若しくは変流器で計測される電流値を積分することで放電容量を算出し、これを定格満充電容量から減じることで残容量を算出するものであっても良い。
【００３０】
状態検知部３４は、電気自動車２０に対する充電環境を検知する。例えば、状態検知部３４は、電気自動車２０の充電プラグと充電コンセント１３とが充電ケーブル２２で接続され、充電ステーション１１による蓄電池２３の充電が物理的に実行可能な状態（充電セッティング状態）となっているか否かを検知する。
【００３１】
充電制御部３５は、蓄電池２３に対する充電動作を制御する。充電制御部３５は、「通常充電モード」と、「待機モード」との少なくとも２モードで、蓄電池２３に対する充電動作が実行可能とされている。通常充電モードでは、充電制御部３５は、定電流定電圧方式若しくは定電流ステップダウン方式により充電動作を行わせる。これに対し待機モードでは、充電制御部３５は、ＳＯＣを実質的に増減させず略一定値に保つための充電制御を行う。
【００３２】
待機モードにおける充電制御は、例えば一定値に保つＳＯＣを７５％と定めた場合、充電動作により蓄電池２３のＳＯＣが７５％に到達すると充電電流を遮断し、ＳＯＣが７５％から所定値だけ低下すると充電動作を再開して充電電流を印加し、その後ＳＯＣが７５％に到達すると充電電流を再び遮断するサイクルを繰り返す制御である。或いは、蓄電池２３の自然放電によりＳＯＣが７５％を下回ると充電動作を行い、ＳＯＣが７５％まで回復すると充電電流を遮断し、その後ＳＯＣが７５％から所定値だけ低下すると充電動作を再開して充電電流を印加するというサイクルを繰り返す制御である。
【００３３】
モード設定部３６は、上記の通常充電モード、又は待機モードのいずれのモードにて充電制御部３５に充電動作を実行させるかを決定する。この決定に際し、モード設定部３６は、状態検知部３４が充電セッティング状態を検知したタイミングで、入力部３１から設定されている電気自動車２０の使用開始予定時刻と、ＳＯＣ検出部３３が検出する蓄電池２３のＳＯＣとを参照する。また、閾値記憶部３７に記憶される電池残量についての閾値も参照する。
【００３４】
閾値記憶部３７は、蓄電池２３の電池残量についての閾値であって、満充電の電池残量よりも所定量だけ低い閾値を記憶する。リチウムイオン二次電池において、高ＳＯＣ領域、中ＳＯＣ領域及び低ＳＯＣ領域を区別するならば、ＳＯＣが１００％〜８０％の場合が高ＳＯＣ領域、８０％〜５０％が中ＳＯＣ領域、５０％以下が低ＳＯＣ領域となる。前記閾値は、高ＳＯＣ領域と中ＳＯＣ領域とを区画するＳＯＣ（８０％）よりも若干低い値、例えば７５％に設定される。
【００３５】
高ＳＯＣ領域は、上述の通り、リチウムイオン二次電池の劣化が急激に進行する領域である。従って、高ＳＯＣ領域の状態で蓄電池２３が長時間保存されることを回避すべきである。一方、中ＳＯＣ領域は、リチウムイオン二次電池の劣化が起こり難い領域である。また、低ＳＯＣ領域は、リチウムイオン二次電池が放電終止電圧に至るまでの放電、つまり過放電に注意を払うべき領域であり、低ＳＯＣ領域の状態での蓄電池２３の長時間保存も回避すべきである。以上のことから、蓄電池２３を長時間保存する場合は、中ＳＯＣ領域内のＳＯＣとすることが望ましい。さらに、中ＳＯＣ領域の中でも上位領域（例えば７０％〜８０％の領域）で保持すれば、満充電に比較的短時間で到達できるのでより好ましい。これらの理由から、上記の「７５％」という閾値は、一つの好適な閾値である。
【００３６】
続いて、充電制御装置３０により実行される充電制御の一例を図４、図５に基づき説明する。図４は、充電セッティング状態から電気自動車２０の使用開始予定時刻までの間に行われる待機モードでの充電動作の一例を示すグラフである。ここでは、蓄電池２３のＳＯＣ値の変化曲線４１を示している。
【００３７】
図４の例は、使用開始予定時刻がある時刻ｔ４に設定され、蓄電池２３のＳＯＣが上記閾値（７５％）以下の状態において充電セッティングが行われ、充電動作が開始された場合を想定している。時刻ｔ１で蓄電池２３のＳＯＣが閾値に到達すると、モード設定部３６は、時刻ｔ１と時刻ｔ４との時間差（第２時間）と、そのまま充電制御部３５が通常充電モードで充電動作を継続した場合に満充電までに要する時間（第１時間）とを比較する。ここでは、前記第２時間が前記第１時間よりも長いので、モード設定部３６は、充電モードを通常充電モードから待機モードに変更している。なお、前記第２時間が前記第１時間と同等又は短い場合は、そのまま通常充電モードで充電動作が継続される。さらに、充電セッティングの時点で閾値を超過している場合であって前記第２時間が前記第１時間よりも長い場合は、充電セッティング時から待機モードに入る。
【００３８】
この場合、時刻ｔ１で充電電流が遮断され待機状態に移行する。その後、ＳＯＣ検出部３３により定期的に蓄電池２３のＳＯＣが計測される。自然放電によりＳＯＣが７５％から所定値（２〜３％程度）だけ低下すると、充電制御部３５が充電動作を再開して充電電流を印加し、ＳＯＣを回復させる。しかる後、ＳＯＣが７５％に到達すると充電電流が再び遮断され、ＳＯＣが７５％程度に維持される。
【００３９】
続いて、蓄電池２３のＳＯＣを７５％から１００％とするのに要する時間（第１時間）に余裕時間αを加えた時間を、前記使用開始予定時刻ｔ４から引いた時刻ｔ２になると、モード設定部３６は、充電モードを待機モードから通常充電モードに変更する。これにより、蓄電池２３に対する連続的な充電動作が再開される。なお、余裕時間αはユーザが使用開始予定時刻ｔ４より若干早く電気自動車２０の使用を開始する場合を想定したもので、この余裕時間αの設定を省いてもよい。
【００４０】
時刻ｔ３で蓄電池２３のＳＯＣが１００％に到達すると、充電制御部３５による充電動作は完了する。以後、余裕時間αに相当する時間が待機時間となる。そして、使用開始予定時刻ｔ４から電気自動車２０の使用が開始されると、蓄電池２３のＳＯＣは徐々に低下する。時刻ｔ５で電気自動車２０の使用が終了し、充電セッティング状態とされると、上記と同様なルーチンが実行される。
【００４１】
図４の例は、ユーザが使用開始予定時刻ｔ４に予定通りに電気自動車２０の使用を開始した場合の例であるが、ユーザが使用開始予定時刻ｔ４に電気自動車２０の使用を開始しなかったり、使用開始予定時刻を時刻ｔ４よりも後の時刻に再設定したりすることがある。図５は、使用開始予定時刻ｔ４以降に行われる待機モードでの充電動作の一例を示すグラフである。ここでも、蓄電池２３のＳＯＣ値の変化曲線４２を示している。
【００４２】
時刻ｔ４までは、図４の例と同じである。時刻ｔ４でユーザが電気自動車２０の使用を開始しない場合、つまり、状態検知部３４が充電セッティング状態の解除を検知しない場合、充電制御部３５は充電電流を遮断し、蓄電池２３の自然放電を開始させる。これにより、徐々に蓄電池２３のＳＯＣは低下してゆく。
【００４３】
自然放電が進行し、ＳＯＣが高ＳＯＣ領域から中ＳＯＣ領域に入り、上記閾値（７５％）まで低下する時刻ｔ６になると、モード設定部３６は、充電モードを待機モードに設定する。これにより、蓄電池２３のＳＯＣは、図中の符号４２Ａの実線で示す通り、閾値付近の値に維持される。時刻ｔ６において待機モードが実行されない場合、図中の符号４２Ｂの点線で示す通り、自然放電がさらに進行してＳＯＣは一層低下し、ＳＯＣが満充電に対して大きく離れてしまうことになる。そうすると、蓄電池２３を満充電状態に復帰させるのに時間を要すると共に、過放電が問題となる低ＳＯＣ領域にまでＳＯＣが低下してしまう懸念もある。しかし、時刻ｔ６以降は待機モードでＳＯＣが維持されることから、このような不具合は生じない。以後、使用開始予定時刻が再設定された場合は、その時刻に合わせて満充電に至るよう、先に図４で説明した充電制御と同様な制御が実行されるものである。
【００４４】
次に、充電制御装置３０の動作を、図６、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。制御装置３２の状態検知部３４は、電気自動車２０の蓄電池２３に対し充電可能であるか否か、つまり充電ケーブル２２が接続された充電セッティング状態であるか否かを判定する（ステップＳ１）。充電可能でない場合（ステップＳ１でＮＯ）、充電制御装置３０は、そのまま待機する。
【００４５】
充電可能である場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、ＳＯＣ検出部３３は、充電コントローラ２４とデータ通信を行い、蓄電池２３のＳＯＣ情報を取得する（ステップＳ２）。そして、モード設定部３６が、閾値記憶部３７に格納されているＳＯＣの閾値（例えばＳＯＣ＝７５％）を読み出し、取得した蓄電池２３のＳＯＣと比較する（ステップＳ３）。
【００４６】
蓄電池２３のＳＯＣが閾値以下である場合（ステップＳ３でＮＯ）、モード設定部３６は充電モードを「通常充電モード」に設定する。そして、充電制御部３５は、蓄電池２３に対して通常充電モードで充電動作を開始する（ステップＳ４）。その後、ＳＯＣ検出部３３により、蓄電池２３のＳＯＣが定期的に検知され、モード設定部３６はＳＯＣが閾値を超過するか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００４７】
充電セッティング時において蓄電池２３のＳＯＣが閾値を超過している場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、或いは、通常充電モードの充電で蓄電池２３のＳＯＣが閾値を超過した場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、モード設定部３６は、そのまま充電を継続した場合に満充電までに要する第１時間Ｔ１に余裕時間αを加えた時間を算出する（ステップＳ６）。そして、モード設定部３６は、閾値に到達した現在の時刻から使用開始予定時刻までの第２時間Ｔ２と、上記第１時間Ｔ１＋αの時間とを比較する（ステップＳ７）。
【００４８】
第２時間Ｔ２の方が第１時間Ｔ１＋αより長い場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、モード設定部３６は充電モードを「待機モード」に設定する。以降、充電制御部３５は、当該待機モードで充電動作を実行し、蓄電池２３のＳＯＣを、閾値付近で略一定に維持する（ステップＳ８）。この待機モードが実行される間、モード設定部３６は上記ステップＳ７の判定を繰り返す。
【００４９】
第２時間Ｔ２が第１時間Ｔ１＋αと同等若しくは短い状態である場合（ステップＳ７でＮＯ）、モード設定部３６は充電モードを「通常充電モード」に設定する（ステップＳ９）。以降、充電制御部３５は、当該通常充電モードで蓄電池２３に対して充電動作を実行する。この充電動作は、蓄電池２３が満充電になるまで継続される（ステップＳ１０）。
【００５０】
蓄電池２３が満充電に至った後（ステップＳ１０でＹＥＳ）、モード設定部３６は、使用開始予定時刻が到来しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。使用開始予定時刻が到来したら（ステップＳ１１でＹＥＳ）、モード設定部３６は、状態検知部３４が充電セッティングの解除を検知しているか否かを確認する（ステップＳ１２）。
【００５１】
充電セッティングが解除されていれば（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ユーザが電気自動車２０の使用を開始したことになるので、そのまま処理を終える。一方、充電セッティングが解除されていない状態であれば（ステップＳ１２でＮＯ）、モード設定部３６は、充電制御部３５に充電電流を遮断させる（ステップＳ１３）。これにより、蓄電池２３の自然放電が開始されることになる。
【００５２】
次いで、モード設定部３６は、蓄電池２３のＳＯＣが閾値以下、つまり中ＳＯＣ領域まで低下したか否かを確認する（ステップＳ１４）。ＳＯＣが閾値以下ではない場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、モード設定部３６は、入力部３１から使用開始予定時刻の再設定が有ったか否かを確認する（ステップＳ１５）。使用開始予定時刻の再設定が有った場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ステップＳ６に戻って、新たな使用開始予定時刻を基準として、同様な処理が行われる。一方、使用開始予定時刻の再設定が無い場合（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ１２に戻って処理が繰り返される。
【００５３】
これに対し、ＳＯＣが閾値以下であれば（ステップＳ１４でＹＥＳ）、モード設定部３６は、充電モードを「待機モード」に設定する。以降、充電制御部３５は、当該待機モードで充電動作を実行し、蓄電池２３のＳＯＣを、閾値付近で略一定に維持する（ステップＳ１６）。そして、この待機モードを実行しつつ、ステップＳ１５の確認を定期的に行うものである。
【００５４】
以上説明した本実施形態に係る電気自動車２０の充電システムによれば、蓄電池２３が使用開始予定時刻よりも過度に早く満充電に至ることが抑止される。つまり、蓄電池２３が満充電の状態で長期間保持されることが抑止される。その結果、蓄電池２３の劣化の進行が抑制され、蓄電池２３の寿命を延伸させることができる。その一方で、使用開始予定時刻には蓄電池２３が満充電の状態となるので、電気自動車２０の航続距離をフルに確保することができる利点がある。
【符号の説明】
【００５５】
Ｓ 電気自動車の充電システム
１１ 充電ステーション
１２ 受電設備
１３ 充電コンセント
２０ 電気自動車
２１ 充電コネクタ
２２ 充電ケーブル
２３ 蓄電池（二次電池）
２４ 充電コントローラ
３０ 充電制御装置（充電制御手段）
３１ 入力部（入力手段）
３２ 制御装置（充電制御手段）
３３ ＳＯＣ検出部
３４ 状態検知部
３５ 充電制御部
３６ モード設定部
３７ 閾値記憶部
４４ 充電制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車に備えられている二次電池に対して充電動作を行う充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車は普及しつつあるが、電気自動車の維持には車載電池である二次電池への充電動作が欠かせない。この充電動作を安全かつ確実に行わせるための各種の技術が提案されている。特許文献１には、車載電池に対して過度に急速充電が行われることに起因して、電池やトランス等が過剰昇温することを抑止する技術が開示されている。また、特許文献２には、車載電池が満充電状態となったことを的確に検知し、満充電後にさらに充電動作が継続されることを防止する技術が開示されている。
【０００３】
ところで、電気自動車は、車載電池の容量の制限により、航続距離はガソリン車に比べて短い。このためユーザは、電気自動車での走行後に、次回の走行に備えて直ちに車載電池の充電を行うことが多い。結果として、車載電池は、満充電の状態で保持される期間が圧倒的に長くなる。しかしながら、車載電池として汎用されているリチウムイオン電池等の二次電池は、満充電状態のまま長期にわたって保存された場合、電池寿命が短くなってしまう特性を有している。例えば、一般的なリチウムイオン電池では、ＳＯＣ（State of charge）が８０％〜１００％程度の高ＳＯＣ領域で保存した場合と、５０％〜８０％程度の中ＳＯＣ領域で保存した場合とを比較した場合、前者の方が、保存期間に対する電池の容量劣化度の上昇度合いが相当大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５７８７８号公報
【特許文献２】特開平１０−２５７６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び２は、車載電池の保護技術ではあるが、電池寿命の延命化を図るという観点の保護技術ではない。本発明は、上記の問題に鑑み、電気自動車の航続距離は適正に確保する一方で、二次電池の延命化が実現可能な電気自動車の充電システム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】
【０００６】
本発明の一の局面に係る電気自動車の充電システムは、電気自動車に搭載された二次電池に対する充電が実行可能な充電セッティングが行われた状態で、前記二次電池に対する充電動作を制御する充電制御手段と、前記二次電池の充電状態を検出する検出手段と、前記電気自動車の使用開始予定時刻の入力を受け付ける入力手段と、前記二次電池の電池残量についての閾値であって、満充電の電池残量よりも所定量だけ低い閾値を記憶する記憶手段と、を備え、前記充電制御手段は、前記二次電池の電池残量が前記閾値よりも低い状態で前記充電動作を開始し、その後、前記検出手段が検出する電池残量が前記閾値に到達したときに、そのまま充電を継続した場合に満充電までに要する第１時間と、前記閾値へ到達した時刻と前記使用開始予定時刻との時間差である第２時間とを比較し、前記第２時間が前記第１時間よりも長い場合に、前記二次電池の電池残量を実質的に増減させない待機モードを実行することを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
この構成によれば、前記第２時間が前記第１時間よりも長い場合に、前記二次電池の電池残量を実質的に増減させない待機モードが実行されるので、前記二次電池が使用開始予定時刻よりも過度に早く満充電に至ることが抑止される。つまり、前記二次電池が満充電の状態で長期間保持されることが抑止される。その結果、二次電池の劣化の進行が抑制され、二次電池の寿命を延伸させることができる。その一方で、使用開始予定時刻には前記二次電池が満充電の状態となるので、電気自動車の航続距離をフルに確保することができる。
【０００８】
上記構成において、前記充電制御手段は、前記待機モードにおいて、充電電流の印加と遮断を繰り返すことで前記二次電池の電池残量を実質的に増減させないことが望ましい（請求項２）。
【０００９】
この構成によれば、前記待機モードにおいて、前記二次電池の電池残量を容易に維持することができる。
【００１０】
上記構成において、前記充電制御手段は、前記使用開始予定時刻に前記充電セッティングが解除されない場合に、充電電流を遮断して前記二次電池を自然放電させることが望ましい（請求項３）。
【００１１】
この構成によれば、ユーザが電気自動車の使用をキャンセルした場合でも、前記二次電池が満充電状態で長期間保持されることを防止することができる。
【００１２】
ここで、前記二次電池がリチウムイオン二次電池である場合、前記充電制御手段は、前記自然放電の後、前記検出手段が検出する電池残量が前記閾値又はその近傍の値に到達したときに、前記待機モードを実行することが望ましい（請求項４）。
【００１３】
リチウムイオン二次電池は、過放電の状態が長く続くと電池特性が劣化する性質を有する。上記構成によれば、電池残量が前記閾値又はその近傍の値に到達したときに、前記待機モードが実行されるので、リチウムイオン二次電池が過放電の状態に至ることを防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電気自動車の航続距離は適正に確保する一方で、二次電池の延命化が実現可能な電気自動車の充電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る電気自動車の充電システムの概要を模式的に示す図である。
【図２】電気自動車の二次電池の充電状態を示すグラフである。
【図３】充電制御手段の機能構成を示すブロック図である。
【図４】充電制御手段が実行する充電制御の態様（待機モード）を示すグラフである。
【図５】充電制御手段が実行する他の充電制御の態様を示すグラフである。
【図６】充電システムの動作を示すフローチャートである。
【図７】充電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最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電気自動車の充電システムＳの概要を示す模式図である。本実施形態の充電システムＳは、商用電力供給系統１０から電力供給を受ける充電ステーション１１を利用して、電気自動車２０に充電を行わせるためのシステムである。
【００１７】
商用電力供給系統１０は、電力事業者により運営され、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用交流電力を供給する送電系統である。充電ステーション１１は、商用電力供給系統１０から配電線１０１を通して商用電力を受電する受電設備１２と、電気自動車２０に充電を行わせる際の受電口となる充電コンセント１３と、電気自動車２０に備えられた二次電池（蓄電池２３）に対する充電動作を制御する充電制御装置３０（充電制御手段）とを含む。
【００１８】
充電ステーション１１は、一般家庭等に備えられる２００Ｖ又は１００Ｖの単相交流で電源とする普通充電設備でも、或いは、高電圧交流を電源とする急速充電設備でも良い。例えば電力事業者は、上記の如き充電ステーション１１に対し、昼間電力料金の時間帯（７：００〜２３：００）においては、通常の電力料金で電力を供給し、夜間電力料金の時間帯（２３：００〜翌７：００）においては通常の電力料金よりも安価な電力料金で電力を供給する。
【００１９】
電気自動車２０は、充放電が可能な蓄電池２３及びその充電コントローラ２４が搭載され、当該蓄電池２３の電気エネルギーを動力源とする自動車である。すなわち、蓄電池２３は、図略の電動モータの電源、車両電装系統及びランプ系統等の電源となる。電気自動車２０のボディには充電プラグが備えられている。この充電プラグには、充電ケーブル２２の終端に取り付けられた充電コネクタ２１が接続される。電気自動車２０の充電プラグと充電コンセント１３とが充電ケーブル２２を介して電気的に接続されることで、蓄電池２３に対する充電動作が実行可能な充電セッティング状態が形成される。
【００２０】
蓄電池２３は、図略のＡＣ／ＤＣ変換部を介して商用電力で充電可能な二次電池であり、各種の二次電池を用いることができる。その中でも、リチウムイオン二次電池は、フル放電に至らない状態で充電を行う動作を繰り返しても充電電力量が低下しない特性を有していることから、本実施形態には好適である。この他、同様な特性を有するマグネシウムイオン電池も適用可能である。
【００２１】
充電コントローラ２４は、電気自動車２０側に具備される自立的な充電制御部であって、前記ＡＣ／ＤＣ変換部から与えられる直流電力を用いて、蓄電池２３に対する充電コントロールを行う。
【００２２】
充電制御装置３０は、電気自動車２０の蓄電池２３に対して前記充電セッティングが行われた状態で、蓄電池２３に対する充電動作を充電ステーション１１側において制御する。この充電制御装置３０は、図１に示すように充電ステーション１１に組み入れることができるが、充電ケーブル２２の充電コネクタ２１に搭載するようにしても良い。
【００２３】
充電制御装置３０は、大略的に、蓄電池２３が満充電の状態で長い時間保存されないようにする制御を行う。先に説明した通り、一般的なリチウムイオン電池では、ＳＯＣが８０％〜１００％程度の高ＳＯＣ領域で保存した場合と、５０％〜８０％程度の中ＳＯＣ領域で保存した場合とを比較した場合、前者の方が、保存期間に対する電池の容量劣化度の進行度合いが相当大きくなる。このため、高ＳＯＣ領域で蓄電池２３が保存される期間を可及的に減らすことが望ましいのであるが、航続距離が比較的短い電気自動車２０あっては、ユーザにおいて、次回の走行に備えて常に満充電状態にしておきたいという心理が働く。
【００２４】
図２は、一般的なユーザに使用される電気自動車における、蓄電池の充電状態の一例を示すグラフである。ここでは、１１：００頃に電気自動車の使用が開始され、１５：００過ぎに走行が終わり、その後、直ちに蓄電池への充電が開始された例を示している。一般に、ガソリン自動車においても１日あたりの走行距離は短く、一つの調査では、全自動車のうちの８０％は、一日の走行距離が４０ｋｍ未満であるという結果が得られている。この程度の走行距離を電気自動車に置き換えると、蓄電池の放電深度は最大で３０％程度である。また、かかる蓄電池を満充電に至らせるのに必要な充電時間は、２時間程度である。図２は、このような典型例を示している。
【００２５】
ユーザが、図２の例のように電気自動車を毎日使用すると仮定するならば、１７：００頃に蓄電池は満充電となることから、１７：００〜翌１１：００頃の間において蓄電池は満充電状態で保持されてしまうことになる。このような使用態様では、蓄電池が高ＳＯＣ領域で保存される時間が極めて長くなり、蓄電池の劣化が促進されてしまうことになる。
【００２６】
本実施形態の充電制御装置３０は、上述の問題を解消する制御を行う。充電制御装置３０は、蓄電池２３の電池残量が所定の閾値よりも低い状態で充電動作を開始し、その後、電池残量が前記閾値又はその近傍の値に到達したときに、連続充電動作を一時的に停止させる待機モードを実行するか否かを判定する。この待機モードの実行可否は、そのまま充電を継続した場合に満充電までに要する第１時間と、前記閾値へ到達した時刻と電気自動車２０の使用開始予定時刻との時間差である第２時間とを比較することにより判定される。前記第２時間が前記第１時間よりも長い場合、充電制御装置３０は、前記待機モードを実行する。
【００２７】
図３は、充電制御装置３０の機能構成を示すブロック図である。充電制御装置３０は、入力部３１（入力手段）と、制御装置３２（充電制御手段）とを含む。制御装置３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、所定のプログラムが実行されることで前記ＣＰＵは、ＳＯＣ検出部３３、状態検知部３４、充電制御部３５、モード設定部３６及び閾値記憶部３７を有するように機能する。
【００２８】
入力部３１は、充電ステーション１１に備えられる操作ボタンやテンキー等からなり、電気自動車２０の使用開始予定時刻の入力をユーザから受け付ける。この他、入力部３１は、充電動作に関する各種の設定、後述する閾値記憶部３７に記憶される電池残量についての閾値の入力等も受け付ける。
【００２９】
制御装置３２のＳＯＣ検出部３３は、電気自動車２０の蓄電池２３の残容量を検知する。例えば、ＳＯＣ検出部３３は、充電コントローラ２４とデータ通信を行い、蓄電池２３の残容量に関する情報を取得する。なお、充電コントローラ２４は、例えば蓄電池２３の開放電圧を測定し、測定した開放電圧から当該蓄電池２３の残容量を求める。これに代えて、ＳＯＣ検出部３３は、蓄電池２３に対する充電回路に電流計を設置する、或いは、充電ケーブル２２を流れる電流が発生する電磁界を検出する変流器を設置して、上記電流計若しくは変流器で計測される電流値を積分することで放電容量を算出し、これを定格満充電容量から減じることで残容量を算出するものであっても良い。
【００３０】
状態検知部３４は、電気自動車２０に対する充電環境を検知する。例えば、状態検知部３４は、電気自動車２０の充電プラグと充電コンセント１３とが充電ケーブル２２で接続され、充電ステーション１１による蓄電池２３の充電が物理的に実行可能な状態（充電セッティング状態）となっているか否かを検知する。
【００３１】
充電制御部３５は、蓄電池２３に対する充電動作を制御する。充電制御部３５は、「通常充電モード」と、「待機モード」との少なくとも２モードで、蓄電池２３に対する充電動作が実行可能とされている。通常充電モードでは、充電制御部３５は、定電流定電圧方式若しくは定電流ステップダウン方式により充電動作を行わせる。これに対し待機モードでは、充電制御部３５は、ＳＯＣを実質的に増減させず略一定値に保つための充電制御を行う。
【００３２】
待機モードにおける充電制御は、例えば一定値に保つＳＯＣを７５％と定めた場合、充電動作により蓄電池２３のＳＯＣが７５％に到達すると充電電流を遮断し、ＳＯＣが７５％から所定値だけ低下すると充電動作を再開して充電電流を印加し、その後ＳＯＣが７５％に到達すると充電電流を再び遮断するサイクルを繰り返す制御である。或いは、蓄電池２３の自然放電によりＳＯＣが７５％を下回ると充電動作を行い、ＳＯＣが７５％まで回復すると充電電流を遮断し、その後ＳＯＣが７５％から所定値だけ低下すると充電動作を再開して充電電流を印加するというサイクルを繰り返す制御である。
【００３３】
モード設定部３６は、上記の通常充電モード、又は待機モードのいずれのモードにて充電制御部３５に充電動作を実行させるかを決定する。この決定に際し、モード設定部３６は、状態検知部３４が充電セッティング状態を検知したタイミングで、入力部３１から設定されている電気自動車２０の使用開始予定時刻と、ＳＯＣ検出部３３が検出する蓄電池２３のＳＯＣとを参照する。また、閾値記憶部３７に記憶される電池残量についての閾値も参照する。
【００３４】
閾値記憶部３７は、蓄電池２３の電池残量についての閾値であって、満充電の電池残量よりも所定量だけ低い閾値を記憶する。リチウムイオン二次電池において、高ＳＯＣ領域、中ＳＯＣ領域及び低ＳＯＣ領域を区別するならば、ＳＯＣが１００％〜８０％の場合が高ＳＯＣ領域、８０％〜５０％が中ＳＯＣ領域、５０％以下が低ＳＯＣ領域となる。前記閾値は、高ＳＯＣ領域と中ＳＯＣ領域とを区画するＳＯＣ（８０％）よりも若干低い値、例えば７５％に設定される。
【００３５】
高ＳＯＣ領域は、上述の通り、リチウムイオン二次電池の劣化が急激に進行する領域である。従って、高ＳＯＣ領域の状態で蓄電池２３が長時間保存されることを回避すべきである。一方、中ＳＯＣ領域は、リチウムイオン二次電池の劣化が起こり難い領域である。また、低ＳＯＣ領域は、リチウムイオン二次電池が放電終止電圧に至るまでの放電、つまり過放電に注意を払うべき領域であり、低ＳＯＣ領域の状態での蓄電池２３の長時間保存も回避すべきである。以上のことから、蓄電池２３を長時間保存する場合は、中ＳＯＣ領域内のＳＯＣとすることが望ましい。さらに、中ＳＯＣ領域の中でも上位領域（例えば７０％〜８０％の領域）で保持すれば、満充電に比較的短時間で到達できるのでより好ましい。これらの理由から、上記の「７５％」という閾値は、一つの好適な閾値である。
【００３６】
続いて、充電制御装置３０により実行される充電制御の一例を図４、図５に基づき説明する。図４は、充電セッティング状態から電気自動車２０の使用開始予定時刻までの間に行われる待機モードでの充電動作の一例を示すグラフである。ここでは、蓄電池２３のＳＯＣ値の変化曲線４１を示している。
【００３７】
図４の例は、使用開始予定時刻がある時刻ｔ４に設定され、蓄電池２３のＳＯＣが上記閾値（７５％）以下の状態において充電セッティングが行われ、充電動作が開始された場合を想定している。時刻ｔ１で蓄電池２３のＳＯＣが閾値に到達すると、モード設定部３６は、時刻ｔ１と時刻ｔ４との時間差（第２時間）と、そのまま充電制御部３５が通常充電モードで充電動作を継続した場合に満充電までに要する時間（第１時間）とを比較する。ここでは、前記第２時間が前記第１時間よりも長いので、モード設定部３６は、充電モードを通常充電モードから待機モードに変更している。なお、前記第２時間が前記第１時間と同等又は短い場合は、そのまま通常充電モードで充電動作が継続される。さらに、充電セッティングの時点で閾値を超過している場合であって前記第２時間が前記第１時間よりも長い場合は、充電セッティング時から待機モードに入る。
【００３８】
この場合、時刻ｔ１で充電電流が遮断され待機状態に移行する。その後、ＳＯＣ検出部３３により定期的に蓄電池２３のＳＯＣが計測される。自然放電によりＳＯＣが７５％から所定値（２〜３％程度）だけ低下すると、充電制御部３５が充電動作を再開して充電電流を印加し、ＳＯＣを回復させる。しかる後、ＳＯＣが７５％に到達すると充電電流が再び遮断され、ＳＯＣが７５％程度に維持される。
【００３９】
続いて、蓄電池２３のＳＯＣを７５％から１００％とするのに要する時間（第１時間）に余裕時間αを加えた時間を、前記使用開始予定時刻ｔ４から引いた時刻ｔ２になると、モード設定部３６は、充電モードを待機モードから通常充電モードに変更する。これにより、蓄電池２３に対する連続的な充電動作が再開される。なお、余裕時間αはユーザが使用開始予定時刻ｔ４より若干早く電気自動車２０の使用を開始する場合を想定したもので、この余裕時間αの設定を省いてもよい。
【００４０】
時刻ｔ３で蓄電池２３のＳＯＣが１００％に到達すると、充電制御部３５による充電動作は完了する。以後、余裕時間αに相当する時間が待機時間となる。そして、使用開始予定時刻ｔ４から電気自動車２０の使用が開始されると、蓄電池２３のＳＯＣは徐々に低下する。時刻ｔ５で電気自動車２０の使用が終了し、充電セッティング状態とされると、上記と同様なルーチンが実行される。
【００４１】
図４の例は、ユーザが使用開始予定時刻ｔ４に予定通りに電気自動車２０の使用を開始した場合の例であるが、ユーザが使用開始予定時刻ｔ４に電気自動車２０の使用を開始しなかったり、使用開始予定時刻を時刻ｔ４よりも後の時刻に再設定したりすることがある。図５は、使用開始予定時刻ｔ４以降に行われる待機モードでの充電動作の一例を示すグラフである。ここでも、蓄電池２３のＳＯＣ値の変化曲線４２を示している。
【００４２】
時刻ｔ４までは、図４の例と同じである。時刻ｔ４でユーザが電気自動車２０の使用を開始しない場合、つまり、状態検知部３４が充電セッティング状態の解除を検知しない場合、充電制御部３５は充電電流を遮断し、蓄電池２３の自然放電を開始させる。これにより、徐々に蓄電池２３のＳＯＣは低下してゆく。
【００４３】
自然放電が進行し、ＳＯＣが高ＳＯＣ領域から中ＳＯＣ領域に入り、上記閾値（７５％）まで低下する時刻ｔ６になると、モード設定部３６は、充電モードを待機モードに設定する。これにより、蓄電池２３のＳＯＣは、図中の符号４２Ａの実線で示す通り、閾値付近の値に維持される。時刻ｔ６において待機モードが実行されない場合、図中の符号４２Ｂの点線で示す通り、自然放電がさらに進行してＳＯＣは一層低下し、ＳＯＣが満充電に対して大きく離れてしまうことになる。そうすると、蓄電池２３を満充電状態に復帰させるのに時間を要すると共に、過放電が問題となる低ＳＯＣ領域にまでＳＯＣが低下してしまう懸念もある。しかし、時刻ｔ６以降は待機モードでＳＯＣが維持されることから、このような不具合は生じない。以後、使用開始予定時刻が再設定された場合は、その時刻に合わせて満充電に至るよう、先に図４で説明した充電制御と同様な制御が実行されるものである。
【００４４】
次に、充電制御装置３０の動作を、図６、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。制御装置３２の状態検知部３４は、電気自動車２０の蓄電池２３に対し充電可能であるか否か、つまり充電ケーブル２２が接続された充電セッティング状態であるか否かを判定する（ステップＳ１）。充電可能でない場合（ステップＳ１でＮＯ）、充電制御装置３０は、そのまま待機する。
【００４５】
充電可能である場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、ＳＯＣ検出部３３は、充電コントローラ２４とデータ通信を行い、蓄電池２３のＳＯＣ情報を取得する（ステップＳ２）。そして、モード設定部３６が、閾値記憶部３７に格納されているＳＯＣの閾値（例えばＳＯＣ＝７５％）を読み出し、取得した蓄電池２３のＳＯＣと比較する（ステップＳ３）。
【００４６】
蓄電池２３のＳＯＣが閾値以下である場合（ステップＳ３でＮＯ）、モード設定部３６は充電モードを「通常充電モード」に設定する。そして、充電制御部３５は、蓄電池２３に対して通常充電モードで充電動作を開始する（ステップＳ４）。その後、ＳＯＣ検出部３３により、蓄電池２３のＳＯＣが定期的に検知され、モード設定部３６はＳＯＣが閾値を超過するか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００４７】
充電セッティング時において蓄電池２３のＳＯＣが閾値を超過している場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、或いは、通常充電モードの充電で蓄電池２３のＳＯＣが閾値を超過した場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、モード設定部３６は、そのまま充電を継続した場合に満充電までに要する第１時間Ｔ１に余裕時間αを加えた時間を算出する（ステップＳ６）。そして、モード設定部３６は、閾値に到達した現在の時刻から使用開始予定時刻までの第２時間Ｔ２と、上記第１時間Ｔ１＋αの時間とを比較する（ステップＳ７）。
【００４８】
第２時間Ｔ２の方が第１時間Ｔ１＋αより長い場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、モード設定部３６は充電モードを「待機モード」に設定する。以降、充電制御部３５は、当該待機モードで充電動作を実行し、蓄電池２３のＳＯＣを、閾値付近で略一定に維持する（ステップＳ８）。この待機モードが実行される間、モード設定部３６は上記ステップＳ７の判定を繰り返す。
【００４９】
第２時間Ｔ２が第１時間Ｔ１＋αと同等若しくは短い状態である場合（ステップＳ７でＮＯ）、モード設定部３６は充電モードを「通常充電モード」に設定する（ステップＳ９）。以降、充電制御部３５は、当該通常充電モードで蓄電池２３に対して充電動作を実行する。この充電動作は、蓄電池２３が満充電になるまで継続される（ステップＳ１０）。
【００５０】
蓄電池２３が満充電に至った後（ステップＳ１０でＹＥＳ）、モード設定部３６は、使用開始予定時刻が到来しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。使用開始予定時刻が到来したら（ステップＳ１１でＹＥＳ）、モード設定部３６は、状態検知部３４が充電セッティングの解除を検知しているか否かを確認する（ステップＳ１２）。
【００５１】
充電セッティングが解除されていれば（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ユーザが電気自動車２０の使用を開始したことになるので、そのまま処理を終える。一方、充電セッティングが解除されていない状態であれば（ステップＳ１２でＮＯ）、モード設定部３６は、充電制御部３５に充電電流を遮断させる（ステップＳ１３）。これにより、蓄電池２３の自然放電が開始されることになる。
【００５２】
次いで、モード設定部３６は、蓄電池２３のＳＯＣが閾値以下、つまり中ＳＯＣ領域まで低下したか否かを確認する（ステップＳ１４）。ＳＯＣが閾値以下ではない場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、モード設定部３６は、入力部３１から使用開始予定時刻の再設定が有ったか否かを確認する（ステップＳ１５）。使用開始予定時刻の再設定が有った場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ステップＳ６に戻って、新たな使用開始予定時刻を基準として、同様な処理が行われる。一方、使用開始予定時刻の再設定が無い場合（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ１２に戻って処理が繰り返される。
【００５３】
これに対し、ＳＯＣが閾値以下であれば（ステップＳ１４でＹＥＳ）、モード設定部３６は、充電モードを「待機モード」に設定する。以降、充電制御部３５は、当該待機モードで充電動作を実行し、蓄電池２３のＳＯＣを、閾値付近で略一定に維持する（ステップＳ１６）。そして、この待機モードを実行しつつ、ステップＳ１５の確認を定期的に行うものである。
【００５４】
以上説明した本実施形態に係る電気自動車２０の充電システムによれば、蓄電池２３が使用開始予定時刻よりも過度に早く満充電に至ることが抑止される。つまり、蓄電池２３が満充電の状態で長期間保持されることが抑止される。その結果、蓄電池２３の劣化の進行が抑制され、蓄電池２３の寿命を延伸させることができる。その一方で、使用開始予定時刻には蓄電池２３が満充電の状態となるので、電気自動車２０の航続距離をフルに確保することができる利点がある。
【符号の説明】
【００５５】
Ｓ 電気自動車の充電システム
１１ 充電ステーション
１２ 受電設備
１３ 充電コンセント
２０ 電気自動車
２１ 充電コネクタ
２２ 充電ケーブル
２３ 蓄電池（二次電池）
２４ 充電コントローラ
３０ 充電制御装置（充電制御手段）
３１ 入力部（入力手段）
３２ 制御装置（充電制御手段）
３３ ＳＯＣ検出部
３４ 状態検知部
３５ 充電制御部
３６ モード設定部
３７ 閾値記憶部
４４ 充電制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車に搭載された二次電池に対する充電が実行可能な充電セッティングが行われた状態で、前記二次電池に対する充電動作を制御する充電制御手段と、
前記二次電池の充電状態を検出する検出手段と、
前記電気自動車の使用開始予定時刻の入力を受け付ける入力手段と、
前記二次電池の電池残量についての閾値であって、満充電の電池残量よりも所定量だけ低い閾値を記憶する記憶手段と、を備え、
前記充電制御手段は、
前記二次電池の電池残量が前記閾値よりも低い状態で前記充電動作を開始し、その後、前記検出手段が検出する電池残量が前記閾値に到達したときに、
そのまま充電を継続した場合に満充電までに要する第１時間と、前記閾値へ到達した時刻と前記使用開始予定時刻との時間差である第２時間とを比較し、前記第２時間が前記第１時間よりも長い場合に、前記二次電池の電池残量を実質的に増減させない待機モードを実行することを特徴とする電気自動車の充電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電気自動車の充電システムにおいて、
前記充電制御手段は、前記待機モードにおいて、充電電流の印加と遮断を繰り返すことで前記二次電池の電池残量を実質的に増減させないことを特徴とする電気自動車の充電システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気自動車の充電システムにおいて、
前記充電制御手段は、前記使用開始予定時刻に前記充電セッティングが解除されない場合に、充電電流を遮断して前記二次電池を自然放電させることを特徴とする電気自動車の充電システム。
【請求項４】
請求項３に記載の電気自動車の充電システムにおいて、
前記二次電池がリチウムイオン二次電池であり、
前記充電制御手段は、前記自然放電の後、前記検出手段が検出する電池残量が前記閾値又はその近傍の値に到達したときに、前記待機モードを実行することを特徴とする電気自動車の充電システム。
【請求項１】
電気自動車に搭載された二次電池に対する充電が実行可能な充電セッティングが行われた状態で、前記二次電池に対する充電動作を制御する充電制御手段と、
前記二次電池の充電状態を検出する検出手段と、
前記電気自動車の使用開始予定時刻の入力を受け付ける入力手段と、
前記二次電池の電池残量についての閾値であって、満充電の電池残量よりも所定量だけ低い閾値を記憶する記憶手段と、を備え、
前記充電制御手段は、
前記二次電池の電池残量が前記閾値よりも低い状態で前記充電動作を開始し、その後、前記検出手段が検出する電池残量が前記閾値に到達したときに、
そのまま充電を継続した場合に満充電までに要する第１時間と、前記閾値へ到達した時刻と前記使用開始予定時刻との時間差である第２時間とを比較し、前記第２時間が前記第１時間よりも長い場合に、前記二次電池の電池残量を実質的に増減させない待機モードを実行することを特徴とする電気自動車の充電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電気自動車の充電システムにおいて、
前記充電制御手段は、前記待機モードにおいて、充電電流の印加と遮断を繰り返すことで前記二次電池の電池残量を実質的に増減させないことを特徴とする電気自動車の充電システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気自動車の充電システムにおいて、
前記充電制御手段は、前記使用開始予定時刻に前記充電セッティングが解除されない場合に、充電電流を遮断して前記二次電池を自然放電させることを特徴とする電気自動車の充電システム。
【請求項４】
請求項３に記載の電気自動車の充電システムにおいて、
前記二次電池がリチウムイオン二次電池であり、
前記充電制御手段は、前記自然放電の後、前記検出手段が検出する電池残量が前記閾値又はその近傍の値に到達したときに、前記待機モードを実行することを特徴とする電気自動車の充電システム。
【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２０１２−２４４６６３（Ｐ２０１２−２４４６６３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０９５０４（Ｐ２０１１−１０９５０４）
【出願日】平成２３年５月１６日（２０１１．５．１６）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１６日（２０１１．５．１６）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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