JP2007129812A - 充電制御装置及び充電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の電力ロスを削減するとともに、簡単な構成とし、かつ安価なものとする。
【解決手段】温度センサ１０によって検出された外気温度に応じて、バッテリ容量検出器２０により二次電池であるバッテリ３２に対し充電を行う充電器３１による充電の際の目標充電容量値が可変されるようにした。具体的には、ＣＰＵ２５により、電流検出回路２２及び電圧検出回路２３からのそれぞれの検出値からバッテリ３２の残存容量等の状態が検出され、さらに温度検出回路２４からの温度値に応じた目標充電容量値が設定され、その目標充電容量値に応じた充電指令信号が出力Ｉ／Ｆ２６を介して充電器３１に出力されるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば車両に搭載される二次電池の自己放電による電力ロスを削減する充電制御装置及び充電制御方法に関する。

たとえば、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池車等では、二次電池や燃料電池からなる組電池を搭載している。その組電池は、互いに直列接続した多数の電池モジュールにより構成されている。

ところで、鉛酸バッテリ等の二次電池にあっては、周囲温度が高い程、バッテリ容量が大きい程、自己放電量が増加してしまう傾向にある。このような二次電池からなる組電池よる駆動が確実に行われるようにするためには、常に所定容量に充電しておく必要がある。

充電に際しては、全ての組電池に対して同時に充電制御が行われるようにすれば、充電時間が短縮されるが、自己放電量の相違等により、二次電池毎に残存容量のばらつき等があるため、十分な充電が行われないものと、過充電されてしまうものとが生じてしまう。そこで、特許文献１では、各直列電池毎に充電を制御するスイッチ素子を備え、各直列電池の電池ブロック毎の電池温度の状態に応じて充電を制御することにより、組電池パック内での電池の容量差を解消し、充電不足や過充電による劣化を防止することができるようにした組電池パックを提案している。
特開２００２−３１３４３９号公報

ところで、上述した特許文献１では、各直列電池の電池ブロックのいずれかの温度が高い場合、その電池ブロックの自己放電量が高くなるため、その温度の高い電池ブロックのスイッチ素子のみをオンして満充電となるように制御している。

ところが、このように、単に温度が高い電池ブロックに対して満充電となるように制御した場合、その高い温度環境では自己放電量が多くなり、電力ロスを招いてしまうという問題があった。

しかも、各直列電池毎に充電を制御するスイッチ素子を備えているため、構成が複雑となるばかりか、コストアップを招いてしまうという問題もあった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決することができる充電制御装置及び充電制御方法を提供することを目的とする。

本発明の充電制御装置は、二次電池に対する充電制御を行う充電制御装置であって、外気温度を検出する温度検出手段と、検出された前記外気温度に応じて前記二次電池に対し充電を行う充電器による充電の際の目標充電容量値を可変する充電制御手段とを備えることを特徴とする。
また、前記充電制御手段は、前記二次電池の電流値を検出する電流検出回路と、前記二次電池の電圧値を検出する電圧検出回路と、前記温度検出手段からの検出信号から温度値を検出する温度検出回路と、前記電流値及び電圧値から前記二次電池の状態を検出し、前記温度値に応じた目標充電容量値を設定し、その目標充電容量値に応じた充電指令信号を前記充電器に出力する充電指令信号出力手段とを有するようにすることができる。
本発明の充電制御装置は、複数の二次電池からなる組電池の充電制御を行う充電制御装置であって、外気温度を検出する温度検出手段と、検出された前記外気温度に応じて前記二次電池に対し充電を行う充電器による充電の際の目標充電容量値を可変する充電制御手段とを備えることを特徴とする。
また、前記充電制御手段は、前記二次電池の電流値を検出する電流検出回路と、前記二次電池の電圧値を検出する電圧検出回路と、前記温度検出手段からの検出信号から温度値を検出する温度検出回路と、前記電流値及び電圧値から前記二次電池の状態を検出し、前記温度値に応じた目標充電容量値を設定し、その目標充電容量値に応じた充電指令信号を前記充電器に出力する充電指令信号出力手段とを有するようにすることができる。
本発明の充電制御方法は、二次電池に対する充電制御を行う充電制御方法であって、
外気温度を検出するステップと、検出された前記外気温度に応じて前記二次電池に対し充電を行う充電器による充電の際の目標充電容量値を可変するステップとを有することを特徴とする。
また、前記二次電池の電流値を検出するステップと、前記二次電池の電圧値を検出するステップと、前記外気温度の検出信号から温度値を検出するステップと、前記電流値及び電圧値から前記二次電池の状態を検出し、前記温度値に応じた目標充電容量値を設定し、その目標充電容量値に応じた充電指令信号を前記充電器に出力するステップとを有するようにすることができる。
本発明の充電制御方法は、複数の二次電池からなる組電池の充電制御を行う充電制御方法であって、外気温度を検出するステップと、検出された前記外気温度に応じて前記二次電池に対し充電を行う充電器による充電の際の目標充電容量値を可変するステップとを有することを特徴とする。
また、前記二次電池の電流値を検出するステップと、前記二次電池の電圧値を検出するステップと、前記外気温度の検出信号から温度値を検出するステップと、前記電流値及び電圧値から前記二次電池の状態を検出し、前記温度値に応じた目標充電容量値を設定し、その目標充電容量値に応じた充電指令信号を前記充電器に出力するステップとを有するようにすることができる。
本発明の充電制御装置及び充電制御方法では、外気温度を検出し、検出された外気温度に応じて二次電池に対し充電を行う充電器による充電の際の目標充電容量値が可変される。

本発明の充電制御装置及び充電制御方法によれば、検出された外気温度に応じて二次電池に対し充電を行う充電器による充電の際の目標充電容量値が可変されるようにしたので、二次電池に対して自己放電量が少なくなるような充電が可能となり、二次電池の電力ロスを削減することができるとともに、充電器による充電の制御を行う構成であることから、簡単な構成とし、かつ安価なものとすることができる。

本実施形態では、温度検出手段によって検出された外気温度に応じて、充電制御手段により二次電池に対し充電を行う充電器による充電の際の目標充電容量値が可変されるようにすることで、二次電池に対して自己放電量が少なくなるような充電が可能となるようにし、二次電池の電力ロスを削減するとともに、充電器による充電の制御を行う構成とすることで、簡単な構成とし、かつ安価なものとした。

以下、本発明の実施例の詳細について説明する。
図１は、本発明の充電制御装置の一実施例を説明するための図である。同図に示すように、充電制御装置は、温度センサ１０とバッテリ容量検出器２０とを備えている。

温度検出手段としての温度センサ１０は、外気温度を検出するものである。充電制御手段としてのバッテリ容量検出器２０は、充電器３１に対しバッテリ３２への充電を行わせるものであり、電源回路２１、電流検出回路２２、電圧検出回路２３、温度検出回路２４、ＣＰＵ２５、出力Ｉ／Ｆ（インタフェース）２６を備えている。

電源回路２１は、バッテリ容量検出器２０の電源である。電流検出回路２２は、電流センサ３０からのバッテリ３２の電流検出信号から電流値を検出する。電圧検出回路２３は、バッテリ３２の電圧値を検出する。温度検出回路２４は、温度センサ１０からの検出信号から温度値を検出する。

充電指令信号出力手段としてのＣＰＵ２５は、電流検出回路２２及び電圧検出回路２３からの検出値からバッテリ３２の残存容量等の状態を検出し、さらに温度検出回路２４からの温度値に応じた目標充電容量値を設定し、その目標充電容量値に応じた充電指令信号を出力Ｉ／Ｆ２６を介して充電器３１に出力する。

次に、図２〜図７に基づき、充電制御方法について説明する。
まず、バッテリ３２がたとえば鉛酸バッテリである場合の特性例について説明する。図３は、鉛酸バッテリの自己放電特性を示すものであり、外気温が０℃、２５℃、４５℃の場合である。同図から、時間の経過とともに、自己放電によって残存容量が減少することが分かる。特に外気温が高い程、残存容量の減少が早くなることが分かる。これは、外気温が高い程、自己放電が増加してしまうことを示している。

また、図４は、充電状態（ＳＯＣ:state of charge）と自己放電との関係を示すものであり、外気温がたとえば４０℃のときであって、放電開始に伴い、自己放電速度が増加してしまうことを示している。また、図５は、充電状態（ＳＯＣ）と自己放電量との関係を示すものであり、充電状態（ＳＯＣ）が高い程、自己放電量が多くなることが分かる。

また、図６は、充電状態（ＳＯＣ）と自己放電量とを外気温毎に示したものであり、外気温がたとえば−２０℃に比べて６０℃のときに、自己放電量が多くなることが分かる。また、図７は、充電状態（ＳＯＣ）と充電時間との関係を示すものであり、充電状態（ＳＯＣ）が高くなるに従い、充電時間が長くなることを示している。すなわち、充電状態（ＳＯＣ）を高くする程、充電効率が悪くなり、水素ガス発生量が増加する。

以上を踏まえて、充電制御方法について説明すると、図２に示すように、まずバッテリ容量検出器２０を起動させる（ステップＳ１）。このとき、電流検出回路２２により、電流センサ３０からのバッテリ３２の電流検出信号から電流値が検出され、電圧検出回路２３により、バッテリ３２の電圧値が検出され、温度検出回路２４により、温度センサ１０からの検出信号から温度値が検出される（ステップＳ２）。

そして、ＣＰＵ２５により、電流検出回路２２及び電圧検出回路２３からのそれぞれの検出値からバッテリ３２の残存容量等の状態が検出され、さらに温度検出回路２４からの温度値に応じた目標充電容量値が設定され（ステップＳ４）、その目標充電容量値に応じた充電指令信号が出力Ｉ／Ｆ２６を介して充電器３１に出力される（ステップＳ５）。

ここで、目標充電容量値とは、外気温に応じたバッテリ３２への充電のための目標値である。すなわち、たとえば図５及び図６で説明したように、外気温が高い程、自己放電量が多くなることから、外気温が高い場合にはその目標充電容量値が低くなるように設定され、その目標充電容量値に応じた充電指令信号が出力Ｉ／Ｆ２６を介して充電器３１に出力されることで、充電器３１により目標充電容量値に応じたバッテリ３２への充電が行われる。

また、外気温が低い場合にはその目標充電容量値が高くなるように設定され、その目標充電容量値に応じた充電指令信号が出力Ｉ／Ｆ２６を介して充電器３１に出力されることで、充電器３１により目標充電容量値に応じたバッテリ３２への充電が行われる。

このように、本実施例では、温度センサ１０によって検出された外気温度に応じて、バッテリ容量検出器２０により二次電池であるバッテリ３２に対し充電を行う充電器３１による充電の際の目標充電容量値が可変されるようにしたので、バッテリ３２に対して自己放電量が少なくなるような充電が可能となり、バッテリ３２の電力ロスを削減するとともに、充電器３１による充電の制御を行う構成であることから、簡単な構成とし、かつ安価なものとすることができる。

なお、本実施例では、二次電池であるバッテリ３２がたとえば鉛酸バッテリである場合について説明したが、この例に限らず、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の他の二次電池であってもよい。

また、本実施例では、バッテリ３２単体への充電制御について説明したが、この例に限らず、互いに直列接続した多数の電池モジュールにより構成されている組電池への充電制御を行ってもよいことは勿論である。

車両用二次電池の充電制御に限らず、車両用以外の二次電池の充電制御においても適用可能である。

本発明の充電制御装置の一実施例を説明するための図である。 図１の充電制御装置による充電制御方法を説明するためのフローチャートである。 図１のバッテリが鉛酸バッテリである場合の自己放電特性を示す図である。 図１のバッテリが鉛酸バッテリである場合の充電状態（ＳＯＣ）と自己放電との関係を示す図である。 図１のバッテリが鉛酸バッテリである場合の充電状態（ＳＯＣ）と自己放電量との関係を示す図である。 図１のバッテリが鉛酸バッテリである場合の充電状態（ＳＯＣ）と自己放電量とを外気温毎に示す図である。 図１のバッテリが鉛酸バッテリである場合の充電状態（ＳＯＣ）と充電時間との関係を示す図である。

符号の説明

１０ 温度センサ(温度検出手段)
２０ バッテリ容量検出器(充電制御手段)
２１ 電源回路
２２ 電流検出回路
２３ 電圧検出回路
２４ 温度検出回路
２５ ＣＰＵ(充電指令信号出力手段)
２６ 出力Ｉ／Ｆ
３０ 電流センサ
３１ 充電器
３２ バッテリ

Claims (8)

1. 二次電池に対する充電制御を行う充電制御装置であって、
   外気温度を検出する温度検出手段と、
   検出された前記外気温度に応じて前記二次電池に対し充電を行う充電器による充電の際の目標充電容量値を可変する充電制御手段とを備える
   ことを特徴とする充電制御装置。
2. 前記充電制御手段は、
   前記二次電池の電流値を検出する電流検出回路と、
   前記二次電池の電圧値を検出する電圧検出回路と、
   前記温度検出手段からの検出信号から温度値を検出する温度検出回路と、
   前記電流値及び電圧値から前記二次電池の状態を検出し、前記温度値に応じた目標充電容量値を設定し、その目標充電容量値に応じた充電指令信号を前記充電器に出力する充電指令信号出力手段とを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
3. 複数の二次電池からなる組電池の充電制御を行う充電制御装置であって、
   外気温度を検出する温度検出手段と、
   検出された前記外気温度に応じて前記二次電池に対し充電を行う充電器による充電の際の目標充電容量値を可変する充電制御手段とを備える
   ことを特徴とする充電制御装置。
4. 前記充電制御手段は、
   前記二次電池の電流値を検出する電流検出回路と、
   前記二次電池の電圧値を検出する電圧検出回路と、
   前記温度検出手段からの検出信号から温度値を検出する温度検出回路と、
   前記電流値及び電圧値から前記二次電池の状態を検出し、前記温度値に応じた目標充電容量値を設定し、その目標充電容量値に応じた充電指令信号を前記充電器に出力する充電指令信号出力手段とを有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の充電制御装置。
5. 二次電池に対する充電制御を行う充電制御方法であって、
   外気温度を検出するステップと、
   検出された前記外気温度に応じて前記二次電池に対し充電を行う充電器による充電の際の目標充電容量値を可変するステップとを有する
   ことを特徴とする充電制御方法。
6. 前記二次電池の電流値を検出するステップと、
   前記二次電池の電圧値を検出するステップと、
   前記外気温度の検出信号から温度値を検出するステップと、
   前記電流値及び電圧値から前記二次電池の状態を検出し、前記温度値に応じた目標充電容量値を設定し、その目標充電容量値に応じた充電指令信号を前記充電器に出力するステップとを有する
   ことを特徴とする請求項５に記載の充電制御方法。
7. 複数の二次電池からなる組電池の充電制御を行う充電制御方法であって、
   外気温度を検出するステップと、
   検出された前記外気温度に応じて前記二次電池に対し充電を行う充電器による充電の際の目標充電容量値を可変するステップとを有する
   ことを特徴とする充電制御方法。
8. 前記二次電池の電流値を検出するステップと、
   前記二次電池の電圧値を検出するステップと、
   前記外気温度の検出信号から温度値を検出するステップと、
   前記電流値及び電圧値から前記二次電池の状態を検出し、前記温度値に応じた目標充電容量値を設定し、その目標充電容量値に応じた充電指令信号を前記充電器に出力するステップとを有する
   ことを特徴とする請求項７に記載の充電制御方法。
   

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