電気自動車用電源装置
【課題】補機用バッテリの寿命を縮めることを防止しつつメインバッテリに蓄電した電気エネルギの使用効率を向上することが可能となる電気自動車用電源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】制御部１１１は、電気自動車が走行しているときの補機用バッテリ１０９のＳＯＣが、１００％より少ない値である第１のＳＯＣと第２のＳＯＣとの間となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御する。
【解決手段】制御部１１１は、電気自動車が走行しているときの補機用バッテリ１０９のＳＯＣが、１００％より少ない値である第１のＳＯＣと第２のＳＯＣとの間となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車の車両駆動用のメインバッテリからＤＣ／ＤＣコンバータを介して、補機用バッテリを充電する電気自動車用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、低炭素社会の実現に向けてエンジンではなくモータにより車両を駆動して走行する電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が注目されている。このような電気自動車は、車両駆動用のモータを駆動するための電力を蓄電するバッテリ（以下、メインバッテリ）と、カーナビゲーション装置、カーオーディオなどの各種車載機器を動作させるためのバッテリ（以下、補機用バッテリ）とを備える。
【０００３】
この補機用バッテリへの充電は、車両停止時は外部電源からの電力供給で、車両走行中はメインバッテリに蓄電した電力をＤＣ／ＤＣコンバータにて変圧した電力にて行なわれる。
【０００４】
従来の電気自動車用電源装置としては、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を、補機バッテリを満充電可能な第一設定電圧と第一設定電圧より低い電圧である第二設定電圧とに制御する機能を有し、停車してメインバッテリの充電を行う場合は出力電圧を第一設定電圧とし、走行中は出力電圧を第二設定電圧とするように制御するものがある。
【０００５】
なお、先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−７９５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電気自動車用電源装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変えて、補機用バッテリに流れるエネルギを減らすことでメインバッテリのエネルギを有効活用しようとしていた。特に、補機用バッテリとして用いられる鉛電池は電池残存容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、充電量ともいう）が１００％に近いほど充電効率（バッテリ流入した電力が、実際にバッテリに蓄電される割合）が下がってしまうので、走行中に電圧を下げることはエネルギの効率的な活用に有効である。特に電気自動車においては、メインバッテリの電力量の低下が、直接、走行可能距離の低下につながるため、このような手段は有効である。
【０００８】
しかし、従来の電気自動車用電源装置は、走行中のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を固定の値としたため、例えば、冬と夏など補機用バッテリの温度が違う状態になるとバッテリ特性が変わってしまうため、同じＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧で補機用バッテリを充電していても充電が十分できなくなってしまうという問題があった。補機用バッテリの充電が十分できないと硫酸鉛が蓄積し補機用バッテリの寿命を縮めてしまうという課題もあった。、
本発明は、従来の問題を解決するためになされたものであり、補機用バッテリの寿命を縮めることを防止しつつメインバッテリに蓄電した電気エネルギの使用効率を向上することが可能となる電気自動車用電源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】
本発明は、電気自動車に搭載した電源装置であって、走行用モータを駆動するための電気エネルギを蓄積するメインバッテリと、このメインバッテリが蓄電した電気エネルギを変圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、このＤＣ／ＤＣコンバータが変圧した電気エネルギにより充電される補機用バッテリと、前記補機用バッテリの温度を検出して出力する補機用バッテリ状態検知部と、前記補機用バッテリ状態検知の出力に基づいて前記補機用バッテリの電池残存容量であるＳＯＣを算出するとともに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記電気自動車が走行しているときの前記補機用バッテリのＳＯＣが、下限値である第１のＳＯＣと上限値である第２のＳＯＣとの間となるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するものであり、この第１のＳＯＣと第２のＳＯＣとは０％より大きく１００％より小さい値とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、補機用バッテリの温度を検出して算出したＳＯＣを用いてメインバッテリから補機用バッテリへの充電量を制御するようにした。
【００１１】
補機用バッテリの温度を検出して算出したＳＯＣするので補機用バッテリの温度を反映した充電制御が可能となる。また、出力電圧を変えて補機用バッテリを充電するのではなく、ＳＯＣを用いることで充電効率の良い範囲を維持して補機用バッテリの充電が可能となるとともに、充電が十分できない状態を回避できる。
【００１２】
以上により、本発明は補機用バッテリの寿命を縮めることを防止しつつメインバッテリに蓄電した電気エネルギの使用効率を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態における電気自動車用電源装置およびその周辺のブロック図
【図２】本発明の一実施の形態における電気自動車用電源装置の動作を説明する図
【図３】同動作を説明する図
【図４】同動作を説明する図
【図５】同タイミング図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態における電気自動車用電源装置について図１を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態における電気自動車用電源装置のブロック図である。
【００１５】
図１に示す電気自動車用電源装置１は、車両に搭載されている電源装置である。電気自動車用電源装置１はプラグを介して家屋２の側（宅側）から供給された電力を受電し、内部の蓄電池に充電するものである。以下、電気自動車用電源装置１および家屋２についてその構成を説明する。
【００１６】
電気自動車用電源装置１は、宅側から電力を受電するプラグ１００を備える。プラグ１００で受電した電力はリレー１０２およびメインバッテリ状態検知部１０３を介してメインバッテリ１０４に蓄電される。このメインバッテリ１０４に蓄電された電力は、インバータ１０５を経由してモータ１０６へ伝達される。また、プラグ１００で受電した電力はＤＣ／ＤＣコンバータ１０７で変圧された後、補機用バッテリ状態検知部１０８を経由して補機用バッテリ１０９に蓄電されるとともに、車載機器１１０を動作させる電力としても用いられる。また、電気自動車用電源装置１は各部を制御する制御部１１１も備える。以下、各部を詳説する。
【００１７】
プラグ１００は、後述するコンセント２０１に挿入することで、家屋２から供給される電力を受電するためのものである。プラグ１００は一般家庭で使用されているコンセント用のプラグでもよいし、専用のプラグであってもよい。
【００１８】
プラグ１００で受電される電力は通常、交流である。プラグ１００で受電した電力は、充電器１０１にて直流に変換されてメインバッテリ１０４に蓄電される。
【００１９】
充電器１０１とメインバッテリ状態検知部１０３との間を電気的に接続するものである。このリレー１０２が通電状態（オン）であれば充電器１０１からメインバッテリ１０４へ電力が供給され、遮断状態（オフ）であれば電力供給が遮断される。リレー１０２のオン・オフは制御部１１１が制御する。
【００２０】
なお、リレー１０２は、電磁石の磁力によりオン・オフする金属による接点を有する有接点のリレーでもよく、半導体リレーのような無接点のリレーであってもよい。
【００２１】
充電器１０１は、漏電などの異常を検出すると、この異常の情報を含んだ信号を制御部１１１へ送信する。リレー１０２は、漏電、充電器１０１の異常などの要因により、メインバッテリ１０４へ電力を供給すると危険である場合に遮断される。
【００２２】
メインバッテリ１０４は、メインバッテリ１０４の各種状態を検出して、制御部１１１へ出力するものである。この各種状態とは、少なくともメインバッテリ１０４へ流入する電流量、メインバッテリ１０４の端子間の電圧、または、メインバッテリ１０４自体の温度のいずれか１つを含む。
【００２３】
メインバッテリ１０４は、充電器１０１が出力する直流の電気エネルギを蓄電するものである。蓄電された電気エネルギは、後述するモータ１０６を動作させるために用いられる。メインバッテリ１０４には、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、または、高容量キャパシタを用いることができる。
【００２４】
メインバッテリ１０４に蓄電した電気エネルギは、インバータ１０５により交流に変換されて、モータ１０６に供給される。モータ１０６は車両の駆動輪の車軸に連結されており、車軸を回転させるための走行用モータとして用いられる。
【００２５】
また、モータ１０６は、車両が回生制動力により減速する際の運動エネルギを電気エネルギに変換して出力する発電機として用いられる。このとき発生した電気エネルギ（以下、回生エネルギ）はメインバッテリ１０４に蓄電される。
【００２６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７は、充電器１０１が出力する直流の電気エネルギを変圧する。変圧した電気エネルギは補機用バッテリ１０９に蓄電されるとともに、車載機器１１０を動作させるための電力に用いられる。
【００２７】
補機用バッテリ状態検知部１０８は、補機用バッテリ１０９の各種状態を検出して、制御部１１１へ出力するものである。この各種状態とは、少なくとも補機用バッテリ１０９へ流入する電流量、補機用バッテリ１０９の端子間の電圧、または、補機用バッテリ１０９自体の温度のいずれか１つを含む。
【００２８】
補機用バッテリ１０９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７が変圧した電気エネルギを蓄電するためのバッテリである。補機用バッテリ１０９に蓄電された電気エネルギは、車載機器１１０を動作させるための電力に用いられる。補機用バッテリ１０９としては、例えば
、鉛蓄電池を用いる。
【００２９】
通常、メインバッテリ１０４バッテリの電圧が補機用バッテリ１０９の電圧より高電圧であるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７は降圧を行なう。メインバッテリ１０４の出力電圧は、例えば、３４５Ｖ程度であり、補機用バッテリ１０９の出力電圧は、例えば、１２Ｖ程度である。
【００３０】
車載機器１１０は、例えば、カーナビゲーション装置、カーオーディオなどのアクセサリ、パワーウインドウ、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などの電装品、および、ＥＴＣ（登録商標）などの各種車載機器である。これら車載機器１１０を動作させる電源は、補機用バッテリ１０９に蓄電された電気エネルギ、または、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７が変圧した後の電気エネルギのいずれかである。
【００３１】
制御部１１１はＣＰＵと、ＲＯＭおよびＲＡＭ等とから構成されている。ＣＰＵがＲＯＭに格納されるプログラムを実行することによって各種演算、制御信号の出力等を行なう。
【００３２】
具体的には、制御部１１１は、メインバッテリ状態検知部１０３、および、補機用バッテリ状態検知部１０８の出力に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御する。
【００３３】
この制御部１１１が行なうＤＣ／ＤＣコンバータ１０７の制御は、電気自動車停車時に家屋２から供給された電力を受電して補機用バッテリ１０９に充電する制御（以下、「受電中充電処理」）と、電気自動車走行時に行なう充電の制御（以下、「走行中充電処理」）とがある。これら制御の詳細は後述する。
【００３４】
制御部１１１は、受電中充電処理および走行中充電処理を行なう際、電池残存容量（ＳＯＣ）に基づいて行なう。制御部１１１はこのＳＯＣの算出も行なう。このＳＯＣは、電池の蓄電状態を表す指標である。この指標の名称として「充電率」、「充電量」などの用語が用いられる場合もある。
【００３５】
以下の説明においては、ＳＯＣは百分率で表現されるものとし、電力が最大レベルまで蓄積された状態（満充電状態）を「１００％」と定義し、電力が全く蓄積されていない状態（放電状態）を「０％」と定義する。なお、電池は通常、α％（０＜α＜１００）からβ％（α＜β＜１００）までの充電率の範囲内で使用される。
【００３６】
制御部１１１は、補機用バッテリ状態検知部１０８が出力した補機用バッテリ１０９へ流入する電流量、補機用バッテリ１０９の端子間の電圧、または、補機用バッテリ１０９自体の温度の少なくとも１つを用いてＳＯＣの算出を行なう。
【００３７】
例えば、ＳＯＣが１００％である場合でも、補機用バッテリ１０９の温度などの変化により補機用バッテリ１０９の電圧は異なり、補機用バッテリ１０９を同じ充電電圧で制御していても実際に蓄積されているＳＯＣは異なる。
【００３８】
そこで、ＳＯＣを正確に算出するには、補機用バッテリ１０９の端子間の電圧と電流だけではなく、温度を考慮する必要がある。具体的には、補機用バッテリ１０９の温度と充放電電流に対する端子間電圧からＳＯＣを推定する。
【００３９】
補機用バッテリ１０９として用いる鉛蓄電池は、ＳＯＣが高くなる（１００％に近い）ほど充電効率（バッテリ流入した電力が、実際にバッテリに蓄電される割合）が下がる。このような特性は、鉛蓄電池だけでなく、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池など、
他の二次電池でも共通しているが、鉛蓄電池が特に顕著である。
【００４０】
電気自動車用電源装置１が走行している間は、補機用バッテリ１０９は、メインバッテリ１０４の電力により充電される。特に、電気自動車においてはメインバッテリ１０４の電力量の低下が、直接、走行可能距離の低下につながる。従って、走行中は上記のような充電効率とＳＯＣとの特性を考慮して、できるだけ充電効率を向上させることが求められる。制御部１１１が、受電中充電処理と別に、走行中充電処理を行なうのはこのためである。
【００４１】
その他、制御部１１１は、充電器１０１が検出した異常に関する情報に基づいてレー１０２をオフする制御を行なう。
【００４２】
家屋２は、商用電力を宅内に分配する分電盤２００と、この分配された電力を宅内の各種電気機器に供給するためのコンセント２０１を備える。
【００４３】
ここでいう家屋２は、一般家庭の家屋に限るものではなく、コンセント２０１が設置できる場所であればマンションなどの集合住宅、コンビニエンスストアなどの店舗、ガソリンスタンドなどであってもよいし、専用の充電スタンドであってもよい。
【００４４】
この各種電気機器には電気自動車用電源装置１も含まれており、コンセント２０１は、挿入されたプラグ１００へ電力を供給する。なお、コンセント２０１は一般家庭で使用されているコンセントでもよいし、専用のコネクタであってもよい。
【００４５】
次に、以上のように構成された電気自動車用電源装置についてその処理動作を説明する。図２〜図４は本発明の一実施の形態における電気自動車用電源装置の動作を説明する図である。また、図５が本発明の一実施の形態における電気自動車用電源装置のタイミング図である。
【００４６】
図２を用いて、制御部１１１の動作を説明する
制御部１１１は処理を開始するとまず、充電器１０１が受電中か否かを判定する(Ｓ１０)。充電器１０１が受電中であるときとは、プラグ１００がコンセント２０１に挿入されているときである。充電器１０１はプラグ１００から受電中であるか否か示す信号を制御部１１１へ出力する。この信号により、制御部１１１は充電器１０１が受電中であるか否かを判定できる。
【００４７】
充電器１０１が受電中である場合（Ｓ１０でＹＥＳ）、制御部１１１は後述する受電中充電処理（Ｓ２０）を実行する。
【００４８】
充電器１０１が受電中でない場合（Ｓ１０でＮＯ）、制御部１１１は電気自動車が走行中であるか否かを判断する（Ｓ３０）。例えば、制御部１１１は図示しない電気自動車のキーのオン／オフに基づき走行中か否かを判定する。制御部１１１は電気自動車のキーがオンなら走行中、オフなら停車中であると判定する。走行中でない場合（Ｓ３０でＮＯ）、制御部１１１は処理を終了（エンド）する。
【００４９】
一方、走行中の場合（Ｓ３０でＹＥＳ）、制御部１１１は走行中充電処理（Ｓ４０）を実行する。
【００５０】
受電中充電処理（Ｓ２０）、または、走行中充電処理（Ｓ４０）を終了すると、制御部１１１は処理を終了（エンド）する。処理を終了（図２のエンド）すると、制御部１１１は、再度処理を開始（図２のスタート）させる。制御部１１１は、所定時間ごと（例えば
、１００ｍｓｅｃごと）に処理を繰り返し開始させる。
【００５１】
次に、図３を用いて受電中充電処理について説明する。
【００５２】
まず、制御部１１１は、現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが１００％より大きいか否かを判定する（Ｓ２０１）。１００％より大きい場合（Ｓ２０１でＹＥＳ）、制御部１１１はＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を停止（Ｓ２０２）して、受電中充電処理を終了する。追加で充電すると過充電となってしまうからである。
【００５３】
現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが１００％以下である場合（Ｓ２０１でＮＯ）、現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが所定の下限値（以下、下限ＳＯＣ）以下であるか否かを判断する（Ｓ２０３）。
【００５４】
現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが下限ＳＯＣ（例えば、９５％）以下である場合（Ｓ２０３でＹＥＳ）、制御部１１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御して補機用バッテリ１０９へ電力が供給されるようにする（Ｓ２０４）。現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが下限ＳＯＣより大きい場合は（Ｓ２０３でＮＯ）、制御部１１１は受電中充電処理を終了する。
【００５５】
このように、補機用バッテリ１０９が満充電（ＳＯＣが１００％）でない場合は、Ｓ２０４の電力供給により充電が行なわれ、Ｓ２０１にてＳＯＣが１００％となると充電が呈す（Ｓ２０２）する。
【００５６】
後述するように走行中充電処理ではＳＯＣが１００％とならないように補機用バッテリ１０９を充電するが、受電中充電処理ではＳＯＣが１００％となるように充電を行なう。
【００５７】
走行中充電処理でＳＯＣが１００％とならないように充電を続けると、硫酸鉛が蓄積してしまい補機用バッテリ１０９の寿命低下を引き起こす。これは、ＳＯＣを１００％にする充電（リフレッシュ充電）を行なうことで解消が可能である。
【００５８】
しかし、走行中にリフレッシュ充電を行なうと充電効率を低下させるので好ましくない。そこで、上記のように、電気自動車が停車して車両外部から電力が供給されているときにリフレッシュ充電ことが好ましい。このときは電力が外部から供給されており、充電効率を考慮する必要がないからである。
【００５９】
次に、図４を用いて走行中充電処理について説明する。
【００６０】
まず、制御部１１１は、補機用バッテリ１０９を充電した際のＳＯＣの目標範囲（以下、目標ＳＯＣ範囲）を設定する。この目標ＳＯＣ範囲の下限の値を第１のＳＯＣ、上限の値を第２のＳＯＣと呼ぶ。この第１のＳＯＣと第２のＳＯＣとは０％より大きく１００％より小さい値であり、例えば、第１のＳＯＣは６０％程度、第２のＳＯＣは９０％程度である。
【００６１】
Ｓ４０１の次に、制御部１１１は、現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣを算出する。この次に、制御部１１１は現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣ大きさに応じて、以下のような処理を行なう。
【００６２】
現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが（第１のＳＯＣ＋第２のＳＯＣ）／２以上である場合、制御部１１１はＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を停止させる（Ｓ４０３）。この停止により補機用バッテリ１０９への充電も停止する。十分に補機用バッテリ１０９に電力
が蓄積されており、メインバッテリ１０４から電力を補機用バッテリ１０９に充電する必要がないからである。
【００６３】
現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが以下の式を満たす場合、
（第１のＳＯＣ＋第２のＳＯＣ）／２＞現在のＳＯＣ≧（第１のＳＯＣ＋Ａ％）
制御部１１１は、補機用バッテリ１０９への電流がゼロになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７の出力を制御する。この電流は補機用バッテリ状態検知部１０８が検出した結果を用いる。Ａ％は、例えば、１０％程度の値である。
【００６４】
補機用バッテリ１０９に十分電力が蓄積されているが、Ｓ４０３よりも下限値（第１のＳＯＣ）に近いので、ＳＯＣを維持するように制御する。例えば、車載機器１１０が動作しているとＳＯＣが減少するため、この電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１０７の出力で補うためにＳ４０４のような制御を行なう。
【００６５】
現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが以下の式を満たす場合、
（第１のＳＯＣ＋Ａ％）＞現在のＳＯＣ≧（第１のＳＯＣ＋Ｂ％）
制御部１１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７の出力が所定値（例えば、７０％）以下であるか否かを判断する（Ｓ４０５）。なお、ＢはＡよりも小さい正の値である。
【００６６】
所定値以下である場合（Ｓ４０５でＹＥＳ）、制御部１１１は、補機用バッテリ１０９のＳＯＣを１０％増加するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御する。一方、所定値以下である場合（Ｓ４０５でＮＯ）、制御部１１１は走行中充電処理を終了する。
【００６７】
現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが以下の式を満たす場合、
（第１のＳＯＣ＋Ｂ％）＞現在のＳＯＣ
制御部１１１は、補機用バッテリ１０９のＳＯＣを１０％増加するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御する（Ｓ４０６）。
【００６８】
Ｓ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４０６、および、Ｓ４０７が終了すると、制御部１１１は走行中充電処理を終了する。
【００６９】
なお、モータ１０６は前述のとおり、回生エネルギの発生が可能である。制御部１１１は、上記の処理に加えてモータ１０６が出力する電気エネルギ（回生エネルギ）を予測することができる。この予測は、図示しないアクセルの踏み込み量、ブレーキの踏み込み量、車両の速度から予測することが可能である。
【００７０】
この予測した電気エネルギを補機用バッテリ１０９に充電しても、補機用バッテリ１０９のＳＯＣが１００％より小さい場合は、制御部１１１は、モータ１０６が出力する電気エネルギを補機用バッテリ１０９に充電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御する。
【００７１】
このようにすることにより、メインバッテリ１０４が受け入れ可能な電力を越えて回生エネルギを回収できない場合でも、補機用バッテリ１０９で回収することが可能となり、エネルギの効率的な回収が可能となるという効果を奏する。
【００７２】
また、図４のＳ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４０６、Ｓ４０７では、現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが、目標ＳＯＣ範囲の上限の値である第２のＳＯＣとなるまでは充電をしていない。すなわち、補機用バッテリ１０９のＳＯＣが第２のＳＯＣよりも小さく、かつ、第１のＳＯＣよりも大きいＳＯＣを維持するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御している。
【００７３】
これは、上述の回生エネルギ受け入れが可能なようにＳＯＣに猶予を設けるためである。回生エネルギを受け入れても第２のＳＯＣに達しないようにしておけば、充電効率の良い範囲にて回生エネルギの回収が可能となるという効果を奏する。
【００７４】
図５を用いて、図２〜図４の処理動作の時間的な推移を説明する。図５は補機用バッテリ１０９のＳＯＣの推移の一例である。図５のＴ０が図３のＳ２０２の状態である。
【００７５】
Ｔ１にて電気自動車が走行を開始したとする。Ｔ１からＴ２にかけて車載機器１１０の使用により補機用バッテリ１０９のＳＯＣは次第に低下する。回生エネルギの回収により、ＳＯＣが増加する場合もある。
【００７６】
Ｔ２に至るまで（第１のＳＯＣ＋Ａ％）を下回っていないが、ＳＯＣが（第１のＳＯＣ＋第２のＳＯＣ）／２を下回ると、制御部１１１は、補機用バッテリ１０９への電流がゼロになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７の出力を制御する（Ｓ４０４）。ただし、この制御を行なった場合でも、Ｔ２にかけて示すように、車載機器１１０の消費電力が大きい場合、補機用バッテリ１０９のＳＯＣは次第に低下してしまう。ＳＯＣが低下してＴ２で（第１のＳＯＣ＋Ａ％）を下回ると、制御部１１１は、補機用バッテリ１０９のＳＯＣを１０％増加するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御する。このときも、メインバッテリ１０４からの充電が車載機器１１０の消費電力が大きい場合は、ＳＯＣが次第に低下してしまう。
【００７７】
車載機器１１０の消費電力が減少すると、Ｔ２からＴ３、Ｔ４にかけて示すようにメインバッテリ１０４から補機用バッテリ１０９へ電力供給されてＳＯＣが次第に増加する。
【００７８】
続いて、Ｔ５にて電気自動車用が停車して（Ｓ１０でＹＥＳ）、充電可能となった場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、補機用バッテリ１０９のＳＯＣが１００％となるまで充電を行なう（Ｓ２０１）。この充電がフレッシュ充電となり、硫酸鉛の蓄積を解消することができる。その後、Ｔ６で走行を開始すると、再度Ｔ０と同じ状態となる。
【００７９】
以上のように本発明の一実施の形態における電気自動車用電源装置は、補機用バッテリ１０９の温度を検出して算出したＳＯＣを用いてメインバッテリ１０４から補機用バッテリ１０９への充電量を制御するようにした。
【００８０】
補機用バッテリ１０９の温度を検出して算出したＳＯＣするので補機用バッテリ１０９の温度を反映した充電制御が可能となる。また、出力電圧を変えて補機用バッテリ１０９を充電するのではなく、ＳＯＣを用いることで充電効率の良い範囲を維持して補機用バッテリ１０９の充電が可能となるとともに、充電が十分できない状態を回避できる。
【００８１】
以上により、本発明は補機用バッテリ１０９の寿命を縮めることを防止しつつメインバッテリ１０４に蓄電した電気エネルギの使用効率を向上することができるという効果を奏する。
【００８２】
なお、本実施の形態では、電気自動車用の電源装置についいて記載したが、本発明は電気自動車以外の乗り物、例えば、電動モータで推進する船舶、飛行機などにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、電気自動車の車両駆動用のメインバッテリからＤＣ／ＤＣコンバータを介して、補機用バッテリを充電する電気自動車用電源装置等として有用である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 電気自動車用電源装置
１００ プラグ
１０１ 充電器
１０２ リレー
１０３ メインバッテリ状態検知部
１０４ メインバッテリ
１０５ インバータ
１０６ モータ
１０７ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０８ 補機用バッテリ状態検知部
１０９ 補機用バッテリ
１１０ 車載機器
１１１ 制御部
２ 家屋
２００ 分電盤
２０１ コンセント
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車の車両駆動用のメインバッテリからＤＣ／ＤＣコンバータを介して、補機用バッテリを充電する電気自動車用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、低炭素社会の実現に向けてエンジンではなくモータにより車両を駆動して走行する電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が注目されている。このような電気自動車は、車両駆動用のモータを駆動するための電力を蓄電するバッテリ（以下、メインバッテリ）と、カーナビゲーション装置、カーオーディオなどの各種車載機器を動作させるためのバッテリ（以下、補機用バッテリ）とを備える。
【０００３】
この補機用バッテリへの充電は、車両停止時は外部電源からの電力供給で、車両走行中はメインバッテリに蓄電した電力をＤＣ／ＤＣコンバータにて変圧した電力にて行なわれる。
【０００４】
従来の電気自動車用電源装置としては、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を、補機バッテリを満充電可能な第一設定電圧と第一設定電圧より低い電圧である第二設定電圧とに制御する機能を有し、停車してメインバッテリの充電を行う場合は出力電圧を第一設定電圧とし、走行中は出力電圧を第二設定電圧とするように制御するものがある。
【０００５】
なお、先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−７９５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電気自動車用電源装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変えて、補機用バッテリに流れるエネルギを減らすことでメインバッテリのエネルギを有効活用しようとしていた。特に、補機用バッテリとして用いられる鉛電池は電池残存容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、充電量ともいう）が１００％に近いほど充電効率（バッテリ流入した電力が、実際にバッテリに蓄電される割合）が下がってしまうので、走行中に電圧を下げることはエネルギの効率的な活用に有効である。特に電気自動車においては、メインバッテリの電力量の低下が、直接、走行可能距離の低下につながるため、このような手段は有効である。
【０００８】
しかし、従来の電気自動車用電源装置は、走行中のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を固定の値としたため、例えば、冬と夏など補機用バッテリの温度が違う状態になるとバッテリ特性が変わってしまうため、同じＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧で補機用バッテリを充電していても充電が十分できなくなってしまうという問題があった。補機用バッテリの充電が十分できないと硫酸鉛が蓄積し補機用バッテリの寿命を縮めてしまうという課題もあった。、
本発明は、従来の問題を解決するためになされたものであり、補機用バッテリの寿命を縮めることを防止しつつメインバッテリに蓄電した電気エネルギの使用効率を向上することが可能となる電気自動車用電源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】
本発明は、電気自動車に搭載した電源装置であって、走行用モータを駆動するための電気エネルギを蓄積するメインバッテリと、このメインバッテリが蓄電した電気エネルギを変圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、このＤＣ／ＤＣコンバータが変圧した電気エネルギにより充電される補機用バッテリと、前記補機用バッテリの温度を検出して出力する補機用バッテリ状態検知部と、前記補機用バッテリ状態検知の出力に基づいて前記補機用バッテリの電池残存容量であるＳＯＣを算出するとともに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記電気自動車が走行しているときの前記補機用バッテリのＳＯＣが、下限値である第１のＳＯＣと上限値である第２のＳＯＣとの間となるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するものであり、この第１のＳＯＣと第２のＳＯＣとは０％より大きく１００％より小さい値とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、補機用バッテリの温度を検出して算出したＳＯＣを用いてメインバッテリから補機用バッテリへの充電量を制御するようにした。
【００１１】
補機用バッテリの温度を検出して算出したＳＯＣするので補機用バッテリの温度を反映した充電制御が可能となる。また、出力電圧を変えて補機用バッテリを充電するのではなく、ＳＯＣを用いることで充電効率の良い範囲を維持して補機用バッテリの充電が可能となるとともに、充電が十分できない状態を回避できる。
【００１２】
以上により、本発明は補機用バッテリの寿命を縮めることを防止しつつメインバッテリに蓄電した電気エネルギの使用効率を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態における電気自動車用電源装置およびその周辺のブロック図
【図２】本発明の一実施の形態における電気自動車用電源装置の動作を説明する図
【図３】同動作を説明する図
【図４】同動作を説明する図
【図５】同タイミング図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態における電気自動車用電源装置について図１を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態における電気自動車用電源装置のブロック図である。
【００１５】
図１に示す電気自動車用電源装置１は、車両に搭載されている電源装置である。電気自動車用電源装置１はプラグを介して家屋２の側（宅側）から供給された電力を受電し、内部の蓄電池に充電するものである。以下、電気自動車用電源装置１および家屋２についてその構成を説明する。
【００１６】
電気自動車用電源装置１は、宅側から電力を受電するプラグ１００を備える。プラグ１００で受電した電力はリレー１０２およびメインバッテリ状態検知部１０３を介してメインバッテリ１０４に蓄電される。このメインバッテリ１０４に蓄電された電力は、インバータ１０５を経由してモータ１０６へ伝達される。また、プラグ１００で受電した電力はＤＣ／ＤＣコンバータ１０７で変圧された後、補機用バッテリ状態検知部１０８を経由して補機用バッテリ１０９に蓄電されるとともに、車載機器１１０を動作させる電力としても用いられる。また、電気自動車用電源装置１は各部を制御する制御部１１１も備える。以下、各部を詳説する。
【００１７】
プラグ１００は、後述するコンセント２０１に挿入することで、家屋２から供給される電力を受電するためのものである。プラグ１００は一般家庭で使用されているコンセント用のプラグでもよいし、専用のプラグであってもよい。
【００１８】
プラグ１００で受電される電力は通常、交流である。プラグ１００で受電した電力は、充電器１０１にて直流に変換されてメインバッテリ１０４に蓄電される。
【００１９】
充電器１０１とメインバッテリ状態検知部１０３との間を電気的に接続するものである。このリレー１０２が通電状態（オン）であれば充電器１０１からメインバッテリ１０４へ電力が供給され、遮断状態（オフ）であれば電力供給が遮断される。リレー１０２のオン・オフは制御部１１１が制御する。
【００２０】
なお、リレー１０２は、電磁石の磁力によりオン・オフする金属による接点を有する有接点のリレーでもよく、半導体リレーのような無接点のリレーであってもよい。
【００２１】
充電器１０１は、漏電などの異常を検出すると、この異常の情報を含んだ信号を制御部１１１へ送信する。リレー１０２は、漏電、充電器１０１の異常などの要因により、メインバッテリ１０４へ電力を供給すると危険である場合に遮断される。
【００２２】
メインバッテリ１０４は、メインバッテリ１０４の各種状態を検出して、制御部１１１へ出力するものである。この各種状態とは、少なくともメインバッテリ１０４へ流入する電流量、メインバッテリ１０４の端子間の電圧、または、メインバッテリ１０４自体の温度のいずれか１つを含む。
【００２３】
メインバッテリ１０４は、充電器１０１が出力する直流の電気エネルギを蓄電するものである。蓄電された電気エネルギは、後述するモータ１０６を動作させるために用いられる。メインバッテリ１０４には、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、または、高容量キャパシタを用いることができる。
【００２４】
メインバッテリ１０４に蓄電した電気エネルギは、インバータ１０５により交流に変換されて、モータ１０６に供給される。モータ１０６は車両の駆動輪の車軸に連結されており、車軸を回転させるための走行用モータとして用いられる。
【００２５】
また、モータ１０６は、車両が回生制動力により減速する際の運動エネルギを電気エネルギに変換して出力する発電機として用いられる。このとき発生した電気エネルギ（以下、回生エネルギ）はメインバッテリ１０４に蓄電される。
【００２６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７は、充電器１０１が出力する直流の電気エネルギを変圧する。変圧した電気エネルギは補機用バッテリ１０９に蓄電されるとともに、車載機器１１０を動作させるための電力に用いられる。
【００２７】
補機用バッテリ状態検知部１０８は、補機用バッテリ１０９の各種状態を検出して、制御部１１１へ出力するものである。この各種状態とは、少なくとも補機用バッテリ１０９へ流入する電流量、補機用バッテリ１０９の端子間の電圧、または、補機用バッテリ１０９自体の温度のいずれか１つを含む。
【００２８】
補機用バッテリ１０９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７が変圧した電気エネルギを蓄電するためのバッテリである。補機用バッテリ１０９に蓄電された電気エネルギは、車載機器１１０を動作させるための電力に用いられる。補機用バッテリ１０９としては、例えば
、鉛蓄電池を用いる。
【００２９】
通常、メインバッテリ１０４バッテリの電圧が補機用バッテリ１０９の電圧より高電圧であるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７は降圧を行なう。メインバッテリ１０４の出力電圧は、例えば、３４５Ｖ程度であり、補機用バッテリ１０９の出力電圧は、例えば、１２Ｖ程度である。
【００３０】
車載機器１１０は、例えば、カーナビゲーション装置、カーオーディオなどのアクセサリ、パワーウインドウ、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などの電装品、および、ＥＴＣ（登録商標）などの各種車載機器である。これら車載機器１１０を動作させる電源は、補機用バッテリ１０９に蓄電された電気エネルギ、または、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７が変圧した後の電気エネルギのいずれかである。
【００３１】
制御部１１１はＣＰＵと、ＲＯＭおよびＲＡＭ等とから構成されている。ＣＰＵがＲＯＭに格納されるプログラムを実行することによって各種演算、制御信号の出力等を行なう。
【００３２】
具体的には、制御部１１１は、メインバッテリ状態検知部１０３、および、補機用バッテリ状態検知部１０８の出力に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御する。
【００３３】
この制御部１１１が行なうＤＣ／ＤＣコンバータ１０７の制御は、電気自動車停車時に家屋２から供給された電力を受電して補機用バッテリ１０９に充電する制御（以下、「受電中充電処理」）と、電気自動車走行時に行なう充電の制御（以下、「走行中充電処理」）とがある。これら制御の詳細は後述する。
【００３４】
制御部１１１は、受電中充電処理および走行中充電処理を行なう際、電池残存容量（ＳＯＣ）に基づいて行なう。制御部１１１はこのＳＯＣの算出も行なう。このＳＯＣは、電池の蓄電状態を表す指標である。この指標の名称として「充電率」、「充電量」などの用語が用いられる場合もある。
【００３５】
以下の説明においては、ＳＯＣは百分率で表現されるものとし、電力が最大レベルまで蓄積された状態（満充電状態）を「１００％」と定義し、電力が全く蓄積されていない状態（放電状態）を「０％」と定義する。なお、電池は通常、α％（０＜α＜１００）からβ％（α＜β＜１００）までの充電率の範囲内で使用される。
【００３６】
制御部１１１は、補機用バッテリ状態検知部１０８が出力した補機用バッテリ１０９へ流入する電流量、補機用バッテリ１０９の端子間の電圧、または、補機用バッテリ１０９自体の温度の少なくとも１つを用いてＳＯＣの算出を行なう。
【００３７】
例えば、ＳＯＣが１００％である場合でも、補機用バッテリ１０９の温度などの変化により補機用バッテリ１０９の電圧は異なり、補機用バッテリ１０９を同じ充電電圧で制御していても実際に蓄積されているＳＯＣは異なる。
【００３８】
そこで、ＳＯＣを正確に算出するには、補機用バッテリ１０９の端子間の電圧と電流だけではなく、温度を考慮する必要がある。具体的には、補機用バッテリ１０９の温度と充放電電流に対する端子間電圧からＳＯＣを推定する。
【００３９】
補機用バッテリ１０９として用いる鉛蓄電池は、ＳＯＣが高くなる（１００％に近い）ほど充電効率（バッテリ流入した電力が、実際にバッテリに蓄電される割合）が下がる。このような特性は、鉛蓄電池だけでなく、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池など、
他の二次電池でも共通しているが、鉛蓄電池が特に顕著である。
【００４０】
電気自動車用電源装置１が走行している間は、補機用バッテリ１０９は、メインバッテリ１０４の電力により充電される。特に、電気自動車においてはメインバッテリ１０４の電力量の低下が、直接、走行可能距離の低下につながる。従って、走行中は上記のような充電効率とＳＯＣとの特性を考慮して、できるだけ充電効率を向上させることが求められる。制御部１１１が、受電中充電処理と別に、走行中充電処理を行なうのはこのためである。
【００４１】
その他、制御部１１１は、充電器１０１が検出した異常に関する情報に基づいてレー１０２をオフする制御を行なう。
【００４２】
家屋２は、商用電力を宅内に分配する分電盤２００と、この分配された電力を宅内の各種電気機器に供給するためのコンセント２０１を備える。
【００４３】
ここでいう家屋２は、一般家庭の家屋に限るものではなく、コンセント２０１が設置できる場所であればマンションなどの集合住宅、コンビニエンスストアなどの店舗、ガソリンスタンドなどであってもよいし、専用の充電スタンドであってもよい。
【００４４】
この各種電気機器には電気自動車用電源装置１も含まれており、コンセント２０１は、挿入されたプラグ１００へ電力を供給する。なお、コンセント２０１は一般家庭で使用されているコンセントでもよいし、専用のコネクタであってもよい。
【００４５】
次に、以上のように構成された電気自動車用電源装置についてその処理動作を説明する。図２〜図４は本発明の一実施の形態における電気自動車用電源装置の動作を説明する図である。また、図５が本発明の一実施の形態における電気自動車用電源装置のタイミング図である。
【００４６】
図２を用いて、制御部１１１の動作を説明する
制御部１１１は処理を開始するとまず、充電器１０１が受電中か否かを判定する(Ｓ１０)。充電器１０１が受電中であるときとは、プラグ１００がコンセント２０１に挿入されているときである。充電器１０１はプラグ１００から受電中であるか否か示す信号を制御部１１１へ出力する。この信号により、制御部１１１は充電器１０１が受電中であるか否かを判定できる。
【００４７】
充電器１０１が受電中である場合（Ｓ１０でＹＥＳ）、制御部１１１は後述する受電中充電処理（Ｓ２０）を実行する。
【００４８】
充電器１０１が受電中でない場合（Ｓ１０でＮＯ）、制御部１１１は電気自動車が走行中であるか否かを判断する（Ｓ３０）。例えば、制御部１１１は図示しない電気自動車のキーのオン／オフに基づき走行中か否かを判定する。制御部１１１は電気自動車のキーがオンなら走行中、オフなら停車中であると判定する。走行中でない場合（Ｓ３０でＮＯ）、制御部１１１は処理を終了（エンド）する。
【００４９】
一方、走行中の場合（Ｓ３０でＹＥＳ）、制御部１１１は走行中充電処理（Ｓ４０）を実行する。
【００５０】
受電中充電処理（Ｓ２０）、または、走行中充電処理（Ｓ４０）を終了すると、制御部１１１は処理を終了（エンド）する。処理を終了（図２のエンド）すると、制御部１１１は、再度処理を開始（図２のスタート）させる。制御部１１１は、所定時間ごと（例えば
、１００ｍｓｅｃごと）に処理を繰り返し開始させる。
【００５１】
次に、図３を用いて受電中充電処理について説明する。
【００５２】
まず、制御部１１１は、現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが１００％より大きいか否かを判定する（Ｓ２０１）。１００％より大きい場合（Ｓ２０１でＹＥＳ）、制御部１１１はＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を停止（Ｓ２０２）して、受電中充電処理を終了する。追加で充電すると過充電となってしまうからである。
【００５３】
現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが１００％以下である場合（Ｓ２０１でＮＯ）、現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが所定の下限値（以下、下限ＳＯＣ）以下であるか否かを判断する（Ｓ２０３）。
【００５４】
現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが下限ＳＯＣ（例えば、９５％）以下である場合（Ｓ２０３でＹＥＳ）、制御部１１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御して補機用バッテリ１０９へ電力が供給されるようにする（Ｓ２０４）。現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが下限ＳＯＣより大きい場合は（Ｓ２０３でＮＯ）、制御部１１１は受電中充電処理を終了する。
【００５５】
このように、補機用バッテリ１０９が満充電（ＳＯＣが１００％）でない場合は、Ｓ２０４の電力供給により充電が行なわれ、Ｓ２０１にてＳＯＣが１００％となると充電が呈す（Ｓ２０２）する。
【００５６】
後述するように走行中充電処理ではＳＯＣが１００％とならないように補機用バッテリ１０９を充電するが、受電中充電処理ではＳＯＣが１００％となるように充電を行なう。
【００５７】
走行中充電処理でＳＯＣが１００％とならないように充電を続けると、硫酸鉛が蓄積してしまい補機用バッテリ１０９の寿命低下を引き起こす。これは、ＳＯＣを１００％にする充電（リフレッシュ充電）を行なうことで解消が可能である。
【００５８】
しかし、走行中にリフレッシュ充電を行なうと充電効率を低下させるので好ましくない。そこで、上記のように、電気自動車が停車して車両外部から電力が供給されているときにリフレッシュ充電ことが好ましい。このときは電力が外部から供給されており、充電効率を考慮する必要がないからである。
【００５９】
次に、図４を用いて走行中充電処理について説明する。
【００６０】
まず、制御部１１１は、補機用バッテリ１０９を充電した際のＳＯＣの目標範囲（以下、目標ＳＯＣ範囲）を設定する。この目標ＳＯＣ範囲の下限の値を第１のＳＯＣ、上限の値を第２のＳＯＣと呼ぶ。この第１のＳＯＣと第２のＳＯＣとは０％より大きく１００％より小さい値であり、例えば、第１のＳＯＣは６０％程度、第２のＳＯＣは９０％程度である。
【００６１】
Ｓ４０１の次に、制御部１１１は、現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣを算出する。この次に、制御部１１１は現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣ大きさに応じて、以下のような処理を行なう。
【００６２】
現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが（第１のＳＯＣ＋第２のＳＯＣ）／２以上である場合、制御部１１１はＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を停止させる（Ｓ４０３）。この停止により補機用バッテリ１０９への充電も停止する。十分に補機用バッテリ１０９に電力
が蓄積されており、メインバッテリ１０４から電力を補機用バッテリ１０９に充電する必要がないからである。
【００６３】
現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが以下の式を満たす場合、
（第１のＳＯＣ＋第２のＳＯＣ）／２＞現在のＳＯＣ≧（第１のＳＯＣ＋Ａ％）
制御部１１１は、補機用バッテリ１０９への電流がゼロになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７の出力を制御する。この電流は補機用バッテリ状態検知部１０８が検出した結果を用いる。Ａ％は、例えば、１０％程度の値である。
【００６４】
補機用バッテリ１０９に十分電力が蓄積されているが、Ｓ４０３よりも下限値（第１のＳＯＣ）に近いので、ＳＯＣを維持するように制御する。例えば、車載機器１１０が動作しているとＳＯＣが減少するため、この電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１０７の出力で補うためにＳ４０４のような制御を行なう。
【００６５】
現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが以下の式を満たす場合、
（第１のＳＯＣ＋Ａ％）＞現在のＳＯＣ≧（第１のＳＯＣ＋Ｂ％）
制御部１１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７の出力が所定値（例えば、７０％）以下であるか否かを判断する（Ｓ４０５）。なお、ＢはＡよりも小さい正の値である。
【００６６】
所定値以下である場合（Ｓ４０５でＹＥＳ）、制御部１１１は、補機用バッテリ１０９のＳＯＣを１０％増加するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御する。一方、所定値以下である場合（Ｓ４０５でＮＯ）、制御部１１１は走行中充電処理を終了する。
【００６７】
現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが以下の式を満たす場合、
（第１のＳＯＣ＋Ｂ％）＞現在のＳＯＣ
制御部１１１は、補機用バッテリ１０９のＳＯＣを１０％増加するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御する（Ｓ４０６）。
【００６８】
Ｓ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４０６、および、Ｓ４０７が終了すると、制御部１１１は走行中充電処理を終了する。
【００６９】
なお、モータ１０６は前述のとおり、回生エネルギの発生が可能である。制御部１１１は、上記の処理に加えてモータ１０６が出力する電気エネルギ（回生エネルギ）を予測することができる。この予測は、図示しないアクセルの踏み込み量、ブレーキの踏み込み量、車両の速度から予測することが可能である。
【００７０】
この予測した電気エネルギを補機用バッテリ１０９に充電しても、補機用バッテリ１０９のＳＯＣが１００％より小さい場合は、制御部１１１は、モータ１０６が出力する電気エネルギを補機用バッテリ１０９に充電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御する。
【００７１】
このようにすることにより、メインバッテリ１０４が受け入れ可能な電力を越えて回生エネルギを回収できない場合でも、補機用バッテリ１０９で回収することが可能となり、エネルギの効率的な回収が可能となるという効果を奏する。
【００７２】
また、図４のＳ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４０６、Ｓ４０７では、現在の補機用バッテリ１０９のＳＯＣが、目標ＳＯＣ範囲の上限の値である第２のＳＯＣとなるまでは充電をしていない。すなわち、補機用バッテリ１０９のＳＯＣが第２のＳＯＣよりも小さく、かつ、第１のＳＯＣよりも大きいＳＯＣを維持するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御している。
【００７３】
これは、上述の回生エネルギ受け入れが可能なようにＳＯＣに猶予を設けるためである。回生エネルギを受け入れても第２のＳＯＣに達しないようにしておけば、充電効率の良い範囲にて回生エネルギの回収が可能となるという効果を奏する。
【００７４】
図５を用いて、図２〜図４の処理動作の時間的な推移を説明する。図５は補機用バッテリ１０９のＳＯＣの推移の一例である。図５のＴ０が図３のＳ２０２の状態である。
【００７５】
Ｔ１にて電気自動車が走行を開始したとする。Ｔ１からＴ２にかけて車載機器１１０の使用により補機用バッテリ１０９のＳＯＣは次第に低下する。回生エネルギの回収により、ＳＯＣが増加する場合もある。
【００７６】
Ｔ２に至るまで（第１のＳＯＣ＋Ａ％）を下回っていないが、ＳＯＣが（第１のＳＯＣ＋第２のＳＯＣ）／２を下回ると、制御部１１１は、補機用バッテリ１０９への電流がゼロになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７の出力を制御する（Ｓ４０４）。ただし、この制御を行なった場合でも、Ｔ２にかけて示すように、車載機器１１０の消費電力が大きい場合、補機用バッテリ１０９のＳＯＣは次第に低下してしまう。ＳＯＣが低下してＴ２で（第１のＳＯＣ＋Ａ％）を下回ると、制御部１１１は、補機用バッテリ１０９のＳＯＣを１０％増加するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を制御する。このときも、メインバッテリ１０４からの充電が車載機器１１０の消費電力が大きい場合は、ＳＯＣが次第に低下してしまう。
【００７７】
車載機器１１０の消費電力が減少すると、Ｔ２からＴ３、Ｔ４にかけて示すようにメインバッテリ１０４から補機用バッテリ１０９へ電力供給されてＳＯＣが次第に増加する。
【００７８】
続いて、Ｔ５にて電気自動車用が停車して（Ｓ１０でＹＥＳ）、充電可能となった場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、補機用バッテリ１０９のＳＯＣが１００％となるまで充電を行なう（Ｓ２０１）。この充電がフレッシュ充電となり、硫酸鉛の蓄積を解消することができる。その後、Ｔ６で走行を開始すると、再度Ｔ０と同じ状態となる。
【００７９】
以上のように本発明の一実施の形態における電気自動車用電源装置は、補機用バッテリ１０９の温度を検出して算出したＳＯＣを用いてメインバッテリ１０４から補機用バッテリ１０９への充電量を制御するようにした。
【００８０】
補機用バッテリ１０９の温度を検出して算出したＳＯＣするので補機用バッテリ１０９の温度を反映した充電制御が可能となる。また、出力電圧を変えて補機用バッテリ１０９を充電するのではなく、ＳＯＣを用いることで充電効率の良い範囲を維持して補機用バッテリ１０９の充電が可能となるとともに、充電が十分できない状態を回避できる。
【００８１】
以上により、本発明は補機用バッテリ１０９の寿命を縮めることを防止しつつメインバッテリ１０４に蓄電した電気エネルギの使用効率を向上することができるという効果を奏する。
【００８２】
なお、本実施の形態では、電気自動車用の電源装置についいて記載したが、本発明は電気自動車以外の乗り物、例えば、電動モータで推進する船舶、飛行機などにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、電気自動車の車両駆動用のメインバッテリからＤＣ／ＤＣコンバータを介して、補機用バッテリを充電する電気自動車用電源装置等として有用である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 電気自動車用電源装置
１００ プラグ
１０１ 充電器
１０２ リレー
１０３ メインバッテリ状態検知部
１０４ メインバッテリ
１０５ インバータ
１０６ モータ
１０７ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０８ 補機用バッテリ状態検知部
１０９ 補機用バッテリ
１１０ 車載機器
１１１ 制御部
２ 家屋
２００ 分電盤
２０１ コンセント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車に搭載した電源装置であって、
走行用モータを駆動するための電気エネルギを蓄積するメインバッテリと、
このメインバッテリが蓄電した電気エネルギを変圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
このＤＣ／ＤＣコンバータが変圧した電気エネルギにより充電される補機用バッテリと、前記補機用バッテリの温度を検出して出力する補機用バッテリ状態検知部と、
前記補機用バッテリ状態検知の出力に基づいて前記補機用バッテリの電池残存容量であるＳＯＣを算出するとともに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記電気自動車が走行しているときの前記補機用バッテリのＳＯＣが、下限値である第１のＳＯＣと上限値である第２のＳＯＣとの間となるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するものであり、この第１のＳＯＣと第２のＳＯＣとは０％より大きく１００％より小さい値であることを特徴とする電気自動車用電源装置。
【請求項２】
前記補機用バッテリ状態検知部は、前記補機用バッテリへ流入する電流量、および、前記補機用バッテリの端子間の電圧の少なくとも１つをさらに検出して出力するものであり、
前記制御部は、この補機用バッテリ状態検知の出力に基づいて前記補機用バッテリのＳＯＣを算出することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記電気自動車が停車して前記メインバッテリの充電を行う際には、補機用バッテリのＳＯＣが１００％となるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用電源装置。
【請求項４】
前記走行用モータは前記電気自動車が減速する際の運動エネルギを電気エネルギに変換して出力可能であり、
前記制御部は、前記走行用モータが出力する電気エネルギを予測し、この予測した電気エネルギを前記補機用バッテリに充電した場合の前記補機用バッテリのＳＯＣが１００％より小さい場合は、前記走行用モータが出力する電気エネルギを前記補機用バッテリに充電するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用電源装置。
【請求項５】
前記走行用モータは前記電気自動車が減速する際の運動エネルギを電気エネルギに変換して出力可能であり、
前記制御部は、前記補機用バッテリのＳＯＣが、第２のＳＯＣよりも小さく、かつ、第１のＳＯＣよりも大きいＳＯＣを維持するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用電源装置。
【請求項１】
電気自動車に搭載した電源装置であって、
走行用モータを駆動するための電気エネルギを蓄積するメインバッテリと、
このメインバッテリが蓄電した電気エネルギを変圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
このＤＣ／ＤＣコンバータが変圧した電気エネルギにより充電される補機用バッテリと、前記補機用バッテリの温度を検出して出力する補機用バッテリ状態検知部と、
前記補機用バッテリ状態検知の出力に基づいて前記補機用バッテリの電池残存容量であるＳＯＣを算出するとともに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記電気自動車が走行しているときの前記補機用バッテリのＳＯＣが、下限値である第１のＳＯＣと上限値である第２のＳＯＣとの間となるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するものであり、この第１のＳＯＣと第２のＳＯＣとは０％より大きく１００％より小さい値であることを特徴とする電気自動車用電源装置。
【請求項２】
前記補機用バッテリ状態検知部は、前記補機用バッテリへ流入する電流量、および、前記補機用バッテリの端子間の電圧の少なくとも１つをさらに検出して出力するものであり、
前記制御部は、この補機用バッテリ状態検知の出力に基づいて前記補機用バッテリのＳＯＣを算出することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記電気自動車が停車して前記メインバッテリの充電を行う際には、補機用バッテリのＳＯＣが１００％となるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用電源装置。
【請求項４】
前記走行用モータは前記電気自動車が減速する際の運動エネルギを電気エネルギに変換して出力可能であり、
前記制御部は、前記走行用モータが出力する電気エネルギを予測し、この予測した電気エネルギを前記補機用バッテリに充電した場合の前記補機用バッテリのＳＯＣが１００％より小さい場合は、前記走行用モータが出力する電気エネルギを前記補機用バッテリに充電するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用電源装置。
【請求項５】
前記走行用モータは前記電気自動車が減速する際の運動エネルギを電気エネルギに変換して出力可能であり、
前記制御部は、前記補機用バッテリのＳＯＣが、第２のＳＯＣよりも小さく、かつ、第１のＳＯＣよりも大きいＳＯＣを維持するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−８０６８９（Ｐ２０１２−８０６８９Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２４５５６（Ｐ２０１０−２２４５５６）
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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