JP2010161856A

JP2010161856A - 車載充電器の充電制御装置

Info

Publication number: JP2010161856A
Application number: JP2009001502A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Suzuki; 浩恭鈴木
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2010-07-22

Abstract

【課題】電気自動車が放置されるような場合であっても、当該電気自動車を常時始動可能な状態にするように電源装置を充電することのできる車載充電器の充電制御装置を提供する。
【解決手段】電源コネクタが外部電源に接続され(S1)、且つ、走行用バッテリの充電が一旦完了している状態において(S4)、充電制御手段は、走行用バッテリの電圧が所定電圧下限値以下になると再充電する(S6)。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載充電器の充電制御装置に係り、詳しくは、車両に搭載する充電器の充電を制御する技術に関するものである。

近年、大容量のバッテリが搭載され、当該バッテリの電力で駆動モータを作動させることで走行可能な電気自動車が広く開発されている。
このような電気自動車のバッテリへの充電方式として、車載したエンジンで発電を行い充電するものが多用されているが、最近では、家庭用の商用電源から電力を採り入れるものも開発されている。

このような電気自動車は、車両に搭載する電源装置として大容量で高電圧の走行用バッテリと、例えば１２Ｖの低電圧の補機バッテリとが設けられ、さらに、当該補機バッテリを充電する際に高電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、当該走行用バッテリに充電する充電器が設けられている。そして、当該充電器は、一般に家庭等で使用される１００Ｖまたは２００Ｖの商用電源に電源コネクタを接続することにより、商用電源から電力が供給される。

ところで、上記充電器は、商用電源から充電している場合、電源装置を満充電まで充電すると充電を一旦止めてしまうため、満充電まで充電した後に電源コネクタを商用電源に引き続き接続している状態において、電源装置の自己放電により走行用バッテリや補機バッテリの電圧が降下した場合でも充電されないという問題がある。そのため、電気自動車の電源コネクタを商用電源に接続した状態で放置するような状況においては、当該電気自動車を常時走行可能な状態に維持することができない。

このようなことから、従来、バッテリの状態に応じてバッテリを充電する電源装置の制御方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２００６−２３０１０２号公報

しかしながら、上記公報に開示された技術では、車両のエンジンの作動開始時に、車両が放置されていた時間に応じて補機バッテリを充電するものであって、車両のエンジンが作動されずに放置されている状態においては走行用バッテリや補機バッテリを充電するものではない。また、補機バッテリは充電されるものの、走行用バッテリは充電されないことには問題がある。

本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、電気自動車が放置されるような場合であっても、当該電気自動車を常時始動可能な状態にするように電源装置を充電することのできる車載充電器の充電制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するべく、請求項１の車載充電器の充電制御装置は、電気自動車に搭載され、該電気自動車の動力源となる走行用バッテリと、前記走行用バッテリの充電を行うために外部電源から電力の供給を受ける電源コネクタと、前記走行用バッテリと前記電源コネクタとの間に介装され、前記外部電源から供給される電力を前記走行用バッテリに充電する充電器と、前記走行用バッテリの電圧を監視する電圧監視手段と、前記充電器による充電制御を行う充電制御手段とを備え、前記充電制御手段は、前記走行用バッテリの充電が一旦完了し且つ前記電源コネクタが前記外部電源に接続された状態にあるとき、前記電圧監視手段により検出される前記走行用バッテリの電圧が所定電圧下限値以下になると前記充電器により前記走行用バッテリの再充電を行うことを特徴とする。

請求項２の車載充電器の充電制御装置では、請求項１において、前記充電制御手段は、前記電圧監視手段により検出される前記走行用バッテリの電圧が所定電圧上限値以上になると前記走行用バッテリの再充電を停止することを特徴とする。
請求項３の車載充電器の充電制御装置では、請求項１または２において、前記電圧監視手段は、経過時間を所定時間毎に計時する計時手段を備え、該計時手段により前記所定時間が計測される毎に前記走行用バッテリの電圧を繰り返し監視することを特徴とする。

請求項４の車載充電器の充電制御装置では、請求項１において、さらに、前記電気自動車の各種制御及び補機の動力源となる補機バッテリを備え、前記電源コネクタ及び前記充電器は前記補機バッテリの充電をも行うためのものであって、前記電圧監視手段は前記補機バッテリの電圧をも監視するものであり、前記充電制御手段は、前記補機バッテリの充電が一旦完了し且つ前記電源コネクタが前記外部電源に接続された状態にあるとき、前記電圧監視手段により検出される前記補機バッテリの電圧が第２所定電圧下限値以下になると前記充電器により前記補機バッテリの再充電を行うことを特徴とする。

請求項５の車載充電器の充電制御装置では、請求項４において、前記充電制御手段は、前記電圧監視手段により検出される前記補機バッテリの電圧が第２所定電圧上限値以上になると前記補機バッテリの再充電を停止することを特徴とする。
請求項６の車載充電器の充電制御装置では、請求項５または６において、前記電圧監視手段は、前記走行用バッテリの充電が一旦完了し且つ前記電源コネクタが前記外部電源に接続された状態になってからの経過時間を所定時間毎に経時する計時手段を備え、該計時手段により前記所定時間が計測される毎に前記走行用バッテリとともに前記補機バッテリの電圧を繰り返し監視することを特徴とする。

請求項１の車載充電器の充電制御装置によれば、走行用バッテリの電圧を監視する電圧監視手段を備えており、電源コネクタが外部電源に接続され、走行用バッテリの充電が一旦完了している状態で、電圧監視手段により検出される走行用バッテリの充電状態を監視し、電圧が所定電圧下限値以下になると充電器により再充電する。
従って、電源コネクタが接続されたままの状態で車両が放置されている場合でも、走行用バッテリの充電が行われるので、電気自動車は常時始動可能である。

請求項２の車載充電器の充電制御装置によれば、電圧監視手段は、走行用バッテリの電圧が予め規定された所定電圧下限値以下になると再充電を開始し、予め規定された所定電圧上限値まで充電すると再充電を停止するので、走行用バッテリの劣化を抑えつつ、電気自動車を常に始動可能な状態にすることができる。
請求項３の車載充電器の充電制御装置によれば、電圧監視手段は経過時間を所定時間毎に計時し、走行用バッテリの電圧を所定時間毎に監視するので、走行用バッテリを適切なタイミングで充電することができ、電気自動車を常に始動可能な状態にすることができる。

また、所定時間毎に走行用バッテリの電圧を監視することにより、監視タイミングにおいて電圧が所定電圧下限値以下の場合に充電されるので、自己放電が進むことによる走行用バッテリの劣化を抑えることができる。
請求項４の車載充電器の充電制御装置によれば、さらに、補機バッテリの電圧を監視する電圧監視手段を備えており、電源コネクタが外部電源に接続され、補機バッテリの充電が一旦完了している状態で、電圧監視手段が補機バッテリの充電状態を監視し、電圧が第２所定電圧下限値以下になる場合に再充電する。

従って、電源コネクタが接続されたままの状態で車両が放置されている場合でも、走行用バッテリのみならず補機バッテリの充電も行われるので、電気自動車は常時始動可能である。
請求項５の車載充電器の充電制御装置によれば、電圧監視手段は、補機バッテリの電圧が予め規定された第２所定電圧下限値以下になると再充電を開始し、予め規定された第２所定電圧上限値まで充電すると再充電を停止するので、走行用バッテリのみならず補機バッテリの劣化をも抑えつつ、電気自動車を常に始動可能な状態にすることができる。

請求項６の車載充電器の充電制御装置によれば、電圧監視手段は経過時間を所定時間毎に計時し、走行用バッテリのみならず補機バッテリの電圧をも所定時間毎に監視するので、走行用バッテリのみならず補機バッテリをも適切なタイミングで充電することができ、電気自動車を常に始動可能な状態にすることができる。
また、所定時間毎に補機バッテリの電圧を監視することにより、監視タイミングにおいて電圧が第２所定電圧下限値以下の場合に充電されるので、自己放電が進むことによる補機バッテリの劣化をも抑えることができる。さらに、補機バッテリの消費電力を抑えることができる。

本発明に係る車載充電器の充電制御装置を含む車載バッテリ充電システムの概略構成図である。充電制御において行われる充電制御ルーチンを示すフローチャートである。図２に示す電圧監視処理において行われる電圧監視処理ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、電気自動車に搭載された本発明に係る車載充電器の充電制御装置を含む車載バッテリ充電システムの概略構成図である。本願発明に直接関係のない機器（走行モータ等）については図示とその説明を省略する。
電気自動車（以下、車両と略す）１には、車両１の動力源となる高圧の走行用バッテリ１０と車両の制御の動力源となる低圧の補機バッテリ２０が搭載されている。詳しくは、走行用バッテリ１０にはバッテリモジュール１２が複数配設されており、バッテリモジュール１２は、容器に電極束を格納したバッテリセルユニット１４が複数個束ねられて構成されている。バッテリセルユニット１４は、電圧を測定する電圧センサ（電圧測定手段）１６を備えている。そして、電圧センサ１６は電子コントロールユニット（以下、ＥＣＵと略す）３０の入力側に接続されている。

ＥＣＵ３０は、ＣＰＵやメモリ等（図示せず）からなり、計時を行うタイマ３２（計時手段）を備えており、ＥＣＵ３０の入力側には、さらに補機バッテリ２０が接続されている。
ＥＣＵ３０の出力側には、充電器４０が接続されており、充電器４０には電力を供給する電源コネクタ４２の一端が接続され、電源コネクタ４２の他端は外部電源に接続される。このように、電源コネクタ４２が１００Ｖまたは２００Ｖの外部電源に接続されることにより、電源コネクタ４２を介して充電器４０に電力が供給され、充電器４０から走行用バッテリ１０へハーネス４６を介して電力が供給される。詳しくは、充電器４０からバッテリセルユニット１４に充電される。また、補機バッテリ２０は、走行用バッテリ１０から供給される電力がＤＣ／ＤＣコンバータ４８にて降圧され、ハーネス５０を介して電力が供給される。

以下、このように構成された本発明に係る車載充電器の充電制御装置の作動内容について説明する。
図２、３には、ＥＣＵ３０が実行する一実施形態として充電器４０の充電制御ルーチンを示すフローチャートが示されており（充電制御手段）、以下同フローチャートに基づいて説明する。

車両１はイグニッションオフされ、タイマ３２の計時は開始されている状態で、当該フローチャートに従い充電制御を実行するようにしている。
ステップＳ１では、電源コネクタ４２を１００Ｖまたは２００Ｖの外部電源に接続する。
ステップＳ２では、充電器４０が外部電源から受電しているか否かを判定する。当該判定結果が真（Ｙｅｓ）と判定された場合にはステップＳ３へ進み、当該判定結果が偽（Ｎｏ）と判定された場合には本充電制御ルーチンを終了する。

ステップＳ３では、充電処理が行われる。詳しくは、充電器４０から走行用バッテリ１０に配設されているバッテリセルユニット１４へハーネス４６を介して電力が供給される。また、走行用バッテリ１０から供給される電力がＤＣ／ＤＣコンバータ４８にて降圧され、ハーネス５０を介して補機バッテリ２０へ電力が供給される。
ステップＳ４では、走行用バッテリ１０及び補機バッテリ２０が満充電まで充電されたか否かを判定する。当該判定結果が真（Ｙｅｓ）と判定された場合にはステップＳ５へ進み、当該判定結果が偽（Ｎｏ）と判定された場合にはステップＳ２へ戻る。

ステップＳ５では、タイマ３２から所定時間が経過したことの通知を検出したか否かを判定する。当該判定結果が真（Ｙｅｓ）と判定された場合にはステップＳ６へ進み、当該判定結果が偽（Ｎｏ）である場合には、ステップＳ１５へ進む。
続くステップＳ６では図３の電圧監視処理ルーチンが実行される（電圧監視手段）。ステップＳ７では、走行用バッテリ１０に配設されているバッテリセルユニット１４の電圧センサ１６によりバッテリセル電圧Ｅcを測定し、収集する。

ステップＳ８では、上記ステップＳ７で収集したバッテリセルユニット１４のバッテリセル電圧Ｅcが、バッテリセルユニット１４の電圧下限値（所定電圧下限値）Ｅcmin以下であるか否かを判定する。詳しくは、メモリに登録されている予め規定されたバッテリセルユニット１４の電圧下限値Ｅcminを読み出して、収集したバッテリセル電圧Ｅcと比較する。当該判定結果が偽（Ｎｏ）と判定された場合にはステップＳ９へ進む。

ステップＳ９では、補機バッテリ２０の電圧Ｅsを測定する。
ステップＳ１０では、ステップＳ９で測定された補機バッテリ２０の電圧Ｅsが、補機バッテリ２０の電圧下限値（第２所定電圧下限値）Ｅsmin以下であるか否かを判定する。詳しくは、メモリに登録されている予め規定された補機バッテリ２０の電圧下限値Ｅsminを読み出して、測定した補機バッテリの電圧Ｅsと比較する。当該判定結果が偽（Ｎｏ）と判定された場合には本電圧監視処理ルーチンを終了し、ステップＳ１５へ進む。

一方、上記ステップＳ８の判定結果が真（Ｙｅｓ）、または上記ステップＳ１０の判定結果が真（Ｙｅｓ）である場合には、ステップＳ１１へ進む。
ステップＳ１１では、バッテリセルユニット１４及び補機バッテリ２０を再充電するために、充電器４０またはＤＣ／ＤＣコンバータ４８を作動させる。
ステップＳ１２では、走行用バッテリ１０または補機バッテリ２０の充電を実施する。

ステップＳ１３では、再充電終了の条件が成立したか否かを判定する。詳しくは、上記ステップＳ８から上記ステップＳ１１に入った場合は、バッテリセルユニット１４のバッテリセル電圧Ｅcを収集し、バッテリセル電圧Ｅcが予め規定された電圧上限値（所定電圧上限値）以上であるか否かを判定する。また、上記ステップＳ１０から上記ステップＳ１１に入った場合は、補機バッテリ２０の電圧Ｅsが予め規定された第２電圧上限値（第２所定電圧上限値）以上であるか否かを判定する。当該判定結果が真（Ｙｅｓ）と判定された場合にはステップＳ１４へ進み、当該判定結果が偽（Ｎｏ）と判定された場合にはステップＳ１２へ戻る。

ステップＳ１４では、再充電終了の処理を行う。詳しくは、充電器４０及びＤＣ／ＤＣコンバータ４８を停止させ、本充電監視処理ルーチンを終了し、ステップＳ１５へ進む。
図２に戻り、ステップＳ１５では、充電器４０が外部電源から受電しているか否かを判定する。当該判定結果が真（Ｙｅｓ）である場合にはステップＳ５に戻り、当該判定結果が偽（Ｎｏ）である場合には、本充電制御ルーチンを終了する。

このように、本実施形態によれば、充電器４０が外部電源から電力を供給されている場合に、走行用バッテリ１０及び補機バッテリ２０が満充電まで充電された後、タイマ３２により計時される一定時間毎にバッテリセルユニット１４及び補機バッテリ２０の電圧を測定し、測定された電圧がそれぞれ予め規定された電圧下限値、第２電圧下限値以下と判定された場合に再充電を行う。そして、走行用バッテリ１０や補機バッテリ２０が充電され、走行用バッテリ１０及び補機バッテリ２０の電圧がそれぞれ予め規定された電圧上限値、第２電圧上限値以上と判定された場合に再充電を終了するようにしている。

従って、車両１の電源コネクタ４２が外部電源に接続されて充電器４０が受電している場合には、バッテリセルユニット１４や補機バッテリ２０の再充電が行われるので、車両１を常に始動可能な状態にすることができる。
また、バッテリセルユニット１４のバッテリセル電圧Ｅcと補機バッテリ２０の電圧Ｅsがそれぞれ電圧下限値、第２電圧下限値以下と判定された場合は再充電を開始し、バッテリセル電圧Ｅc及び補機バッテリ２０の電圧Ｅsがそれぞれ電圧上限値、第２電圧上限値以上と判定されるまで再充電を行うことにより、バッテリセルユニット１４および補機バッテリ２０の劣化を抑えることが可能である。

また、タイマ３２の計時により、一定時間毎に走行用バッテリ１０のバッテリセルユニット１４及び補機バッテリ２０の電圧を監視しており、監視タイミングにおいて電圧がそれぞれ電圧下限値、第２電圧下限値以下の場合に充電が行われるので、走行用バッテリ１０および補機バッテリ２０を適切なタイミングで充電することができ、車両１を常に始動可能な状態とすることができる。

さらに、バッテリセルユニット１４と補機バッテリ２０の自己放電が進むことによるバッテリの劣化を抑えることができる。そして、タイマ３２の計時により一定時間毎にバッテリセルユニット１４と補機バッテリ２０の電圧を監視していることから、補機バッテリ２０の消費電力を抑えることができる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では走行用バッテリ１０のバッテリセルユニット１４の電圧を監視してから補機バッテリ２０の電圧を監視するようにしているが、バッテリセルユニット１４と補機バッテリ２０の電圧を監視することができれば、監視する順番はこれに限定されるものではなく、バッテリセルユニット１４と補機バッテリ２０の電圧を個別に並行して監視するようにしてもよい。

また、上記実施形態では充電制御前にタイマ３２の計時を開始しているが、ＥＣＵ３０がタイマ通知検出判定を行う前までにタイマ３２の計時を開始することができれば、これに限定されるものではない。
さらに、タイマ３２は所定時間毎に走行用バッテリ１０と補機バッテリ２０の充電状態を監視しているが、走行用バッテリ１０と補機バッテリ２０のそれぞれの監視タイミングを第１及び第２所定時間毎に分けて実施してもよい。

１電気自動車
１０走行用バッテリ
１４バッテリセルユニット
１６電圧センサ（電圧測定手段）
２０補機バッテリ
３０ＥＣＵ
３２タイマ（計時手段）
４０充電器
４２電源コネクタ
４８ＤＣ／ＤＣコンバータ

Claims

電気自動車に搭載され、該電気自動車の動力源となる走行用バッテリと、
前記走行用バッテリの充電を行うために外部電源から電力の供給を受ける電源コネクタと、
前記走行用バッテリと前記電源コネクタとの間に介装され、前記外部電源から供給される電力を前記走行用バッテリに充電する充電器と、
前記走行用バッテリの電圧を監視する電圧監視手段と、
前記充電器による充電制御を行う充電制御手段とを備え、
前記充電制御手段は、前記走行用バッテリの充電が一旦完了し且つ前記電源コネクタが前記外部電源に接続された状態にあるとき、前記電圧監視手段により検出される前記走行用バッテリの電圧が所定電圧下限値以下になると前記充電器により前記走行用バッテリの再充電を行うことを特徴とする車載充電器の充電制御装置。
前記充電制御手段は、前記電圧監視手段により検出される前記走行用バッテリの電圧が所定電圧上限値以上になると前記走行用バッテリの再充電を停止することを特徴とする、請求項１に記載の車載充電器の充電制御装置。
前記電圧監視手段は、経過時間を所定時間毎に計時する計時手段を備え、該計時手段により前記所定時間が計測される毎に前記走行用バッテリの電圧を繰り返し監視することを特徴とする、請求項１または２に記載の車載充電器の充電制御装置。
さらに、前記電気自動車の各種制御及び補機の動力源となる補機バッテリを備え、前記電源コネクタ及び前記充電器は前記補機バッテリの充電をも行うためのものであって、前記電圧監視手段は前記補機バッテリの電圧をも監視するものであり、
前記充電制御手段は、前記補機バッテリの充電が一旦完了し且つ前記電源コネクタが前記外部電源に接続された状態にあるとき、前記電圧監視手段により検出される前記補機バッテリの電圧が第２所定電圧下限値以下になると前記充電器により前記補機バッテリの再充電を行うことを特徴とする、請求項１に記載の車載充電器の充電制御装置。
前記充電制御手段は、前記電圧監視手段により検出される前記補機バッテリの電圧が第２所定電圧上限値以上になると前記補機バッテリの再充電を停止することを特徴とする、請求項４に記載の車載充電器の充電制御装置。
前記電圧監視手段は、前記走行用バッテリの充電が一旦完了し且つ前記電源コネクタが前記外部電源に接続された状態になってからの経過時間を所定時間毎に経時する計時手段を備え、該計時手段により前記所定時間が計測される毎に前記走行用バッテリとともに前記補機バッテリの電圧を繰り返し監視することを特徴とする、請求項４または５に記載の車載充電器の充電制御装置。