JP2013153581A - 充電情報出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低温環境下における蓄電装置の充電を避けて、蓄電装置の充電性能を効率的に活用できるようにする。
【解決手段】車両１００は、外部電源からの供給電力によって充電される高圧バッテリ１２０を搭載している。車両１００が停車された際に周囲の外気温度が所定温度以下であり、かつ高圧バッテリ１２０の残存充電率が所定の閾値以下である場合には充電推奨ランプを点灯させる。停車後すぐに充電をおこなうことによって、外気温が低い場合であっても満充電に近い容量まで充電をおこなうことができ、効率的に高圧バッテリ１２０を充電することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部電源からの供給電力によって充電される蓄電装置を搭載した電動車の充電情報出力装置に関する。

従来、電気自動車やハイブリット電気自動車のような電動車は、外部電源からの供給電力によって充電される蓄電装置（高圧バッテリ）を搭載している。このような蓄電装置は、低温環境下では内部抵抗が高くなり、充電をおこなっても満充電にすることができなくなることが知られており、これに対応するための技術が開発されている。

たとえば、下記特許文献１では、蓄電池の温度を検出し、所定温度以下の場合には、予備充電をおこなって蓄電池を昇温して活性化させた上で本格充電をおこなう技術が開示されている。また、下記特許文献２では、蓄電器の温度を検出する温度センサと、蓄電器からの電力供給によって駆動する補機と、外部電源から蓄電器への充電を制御する充電器と、充電器が蓄電器の充電を開始する前、蓄電器の温度がしきい値未満のときは、蓄電器からの電力供給によって補機を駆動するよう制御する制御部とを備えた電動車量が開示されている。

特開２０１０−１１５０４３号公報 特開２０１００１５５４４号公報

しかしながら、上述した従来技術によれば、予備充電や補機を駆動するための電力を必要とするので、本来充電に必要な電力量以上に電力を消費してしまうという問題点がある。また、上述した従来技術によれば、充電を開始してから電池温度を上昇させるため、充電にかかる時間が長くなってしまうという問題点がある。

本発明は、上述した従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、低温環境下における蓄電装置の充電を避けて、蓄電装置の充電性能を効率的に活用できるようにする充電情報出力装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる充電情報出力装置は、外部電源からの供給電力によって充電される蓄電装置を搭載した電動車の充電情報出力装置であって、前記電動車の走行状態情報を取得する走行状態情報取得手段と、外気温を検出する外気温検出手段と、前記蓄電装置の充電を推奨する充電推奨情報を出力する出力手段と、を備え、前記出力手段は、前記電動車が停車された際に前記外気温度が所定温度以下である場合に前記充電推奨情報を出力することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、電動車が停車された際に外気温度が所定温度以下だった場合に充電推奨情報を出力する。一般的に、電動車の走行中は充電装置は放電をおこなっており、停車直後は蓄電装置の温度は高い状態であることが予測される。このため、電動車の停車直後に充電をおこなうことによって、外気温が低い場合であっても満充電に近い容量まで充電をおこなうことができ、効率的に蓄電装置を充電することができる。

請求項２の発明によれば、蓄電装置の残存充電率を検出し、残存充電率が第１の閾値以下であり、かつ外気温が低い場合に充電推奨情報を出力する。これにより、直ちに充電が必要ではない場合でも、低温状態に備えた充電を促すことができ、蓄電装置の充電状態を良好に保つことができる。

請求項３の発明によれば、蓄電装置の残存充電率が第２の閾値以下である場合、すなわち低充電状態である場合は外気温度に関わらず充電推奨情報を出力する。これにより、充電装置の充電率が低い場合には停車後直ちに充電を促すことができ、次回電動車を使用する際にスムーズに走行を開始することができる。

請求項４の発明によれば、蓄電装置の電池温度を検出し、電池温度が外気温より低い場合は充電推奨情報を出力しない。これにより、電池温度が高い状態、すなわち充電に適した状態のときにのみ充電推奨情報を出力することができる。

請求項５の発明によれば、電動車が停車された際の時刻が所定の時刻帯の場合に充電推奨情報を出力する。これにより、充電に適した時間帯に充電をおこなうよう促すことができ、効率的に蓄電装置を充電させることができる。

請求項６の発明によれば、電動車が停車された際の時刻が外気温が低下することが予測される時間帯である場合に充電推奨情報を出力する。これにより、外気温が低下する前に充電をおこなうよう促すことができ、効率的に蓄電装置を充電させることができる。

実施の形態にかかる車両１００の構成を示す説明図である。 充電情報出力装置２００の構成を示すブロック図である。 蓄電装置の最大充電率と温度との関係を示すグラフである。 車両１００における充電推奨ランプ点灯処理の手順を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる充電情報出力装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態では、プラグインハイブリット自動車である車両１００に本発明にかかる充電情報出力装置を適用した例について説明する。

（実施の形態）
図１は、実施の形態にかかる車両１００の構成を示す説明図である。実施の形態にかかる車両１００は、プラグインハイブリット自動車であり、高圧バッテリ１２０（蓄電装置）に蓄電された電力および燃料タンク１３７に格納されたガソリン燃料を用いて走行する。より詳細には、高圧バッテリ１２０に蓄電された電力は、ＤＣ−ＤＣインバータ１３２を介してモーター１３３に供給され、モーター１３３が回転する。モーター１３３の回転によって駆動機構１３４が駆動され、車軸１３５を回転させることによってタイヤ１３６が回転し、車両１００が走行する。また、タイヤ１３６は、エンジン１３１の駆動によって回転させてもよい。以下、モーター１３３の駆動によってタイヤ１３６を回転させる場合を「モーター走行」、エンジン１３１の駆動によってタイヤ１３６を回転させる場合を「エンジン走行」という。

高圧バッテリ１２０には、外部電源から供給される供給電力と、車両１００内に搭載された発電機１３０または車両１００の回生エネルギーで発電された発電電力と、の２種類の電力が蓄電される。供給電力は、充電リッド１１１に接続された充電ケーブル１１２を介して外部電源から供給され、充電器１１３を介して高圧バッテリ１２０に蓄電される。なお、図１には充電リッド１１１が１つのみ図示されているが、たとえば、家庭用充電装置から供給される外部電源用の充電リッドと、急速充電用充電装置から供給される外部電源用の充電リッドとを別個に設けてもよい。

発電電力は、エンジン１３１（内燃機関）を用いて発電機１３０を駆動することによって発電される。エンジン１３１は、燃料タンク１３７に蓄積されたガソリンによって駆動される。また、発電電力は、車両１００の回生エネルギーによって、モーター１３３によって発電された電力であってもよい。発電機１３０で発電された発電電力は、ＤＣ−ＤＣインバータ１３２を介して高圧バッテリ１２０に蓄電される。また、発電機１３０で発電された発電電力は、同じくＤＣ−ＤＣインバータ１３２を介して１２Ｖバッテリ１２１にも蓄電される。１２Ｖバッテリ１２１に蓄電された電力は、後述する各種ＥＣＵ２００や車両１００各部（たとえば、パワーウィンドウなどのアクセサリ類）の制御に用いられる。充電情報出力装置２００は、車両１００の各部において車両１００の状態の検知や、動作の制御をおこなうとともに、車両に搭載された高圧バッテリ１２０に関する充電情報を出力する。

図２は、充電情報出力装置２００の構成を示すブロック図である。充電情報出力装置２００は、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１、ＢＭＵ２０２、電池温度検出手段２０３、電圧検出手段２０４、外気温検出手段２０５、車体ＥＣＵ２０６、メータＥＣＵ２０７、表示部２０８、スイッチセンサ２０９、モーターＥＣＵ２１０、エンジンＥＣＵ２１１、時刻情報取得手段２１２によって構成される。

ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）−ＥＣＵ２０１は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、各種データを書き換え可能に保持するＥＥＰＲＯＭ、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などと走行状態情報取得手段２０１ａから構成され、モータＥＣＵ２１０、エンジンＥＣＵ２１１から走行状態情報を受け取るとともに、車両１００を走行させるための制御を司る。

また、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１は、高圧バッテリ１２０の充電を推奨する充電推奨情報を出力する充電情報出力手段２０１ｂを備える。本実施の形態においては、充電情報出力手段２０１ｂから出力された充電推奨情報は、後述する表示部１０８において充電ランプを点灯させるための制御信号として機能する。すなわち、本実施の形態においては、充電情報出力手段２０１ｂから出力された充電推奨情報は、表示部１０８における充電ランプの点灯という形で運転者に報知されることとなる。

ＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）２０２は、高圧バッテリ１２０の総電圧や残電力量、入出力電流量、各セルの電圧や温度などをモニタし、高圧バッテリ１２０を管理する。電池温度検出手段２０３は、高圧バッテリ１２０を構成する各セル（または代表セル）の温度を検出する。電池温度検出手段２０３によって検出された各セルの温度から、ＢＭＵ２０２は、高圧バッテリ１２０の代表温度を算出する。高圧バッテリ１２０の代表温度は、たとえば各セルの温度の平均値（または、最小値、最大値、中央値、最頻値などであってもよい）とする。

電圧検出手段２０４は、高圧バッテリ１２０の電圧を検出する。ここで、上述したＢＭＵ２０２は、残充電率検出手段２０２ａを有し、電圧検出手段２０４によって検出された電圧値から高圧バッテリ１２０の残存充電率を算出する。なお、残存充電率は、たとえば、高圧バッテリ１２０に入出力された電流量を積算することによって算出してもよい。

外気温検出手段２０５は、車両１００近傍の外気温を検出する。外気温検出手段２０５は、たとえば、車両１００のカーエアコン用ラジエーター前に設けられ、ラジエーターに吸気される車両１００の周辺空気の温度を検出する。

車体ＥＣＵ２０６は、車両１００の車体各部の状態を検知して、その動作を制御する。メータＥＣＵ２０７は、表示部２０８を含むメータ類の表示を制御する。表示部２０８は、車両１００のダッシュボードに設けられ、スピードメーター、タコメーター、燃料計、距離計などのインストルメント・パネルとして機能する。スイッチセンサ２０９は、車両１００における駆動用スイッチ（キースタート式の場合はキーの挿入部）に設けられ、運転者によるスイッチ操作状態（キースタート式の場合はキー操作状態）を検知する。

モーターＥＣＵ２１０は、モーター１３３の状態を監視するとともに、その駆動を制御する。エンジンＥＣＵ２１１は、エンジン１３１の状態を監視するとともに、その駆動を制御する。時刻情報取得手段２１２は、ＧＰＳ衛星や標準電波送信局から送信される時刻情報を受信、または車両１００に内蔵された時計から時刻情報を読み込むことによって、現在時刻情報を取得する。

ここで、車両１００は、高圧バッテリ１２０に蓄電された電力を主な動力源としている。このため、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１は、高圧バッテリ１２０の残存充電率が低くなると、充電を促す充電推奨ランプを表示部２０８に点灯させる。充電推奨ランプを確認した運転者は、停車時に家庭用充電装置に車両１００を接続したり、充電スタンドに立ち寄ったりして、電池切れによって走行ができなくなる前に充電をおこなう。

一方で、高圧バッテリ１２０などの蓄電装置は、低温環境下では内部抵抗が高くなり、充電をおこなっても満充電にすることができなくなることが知られている。
図３は、蓄電装置の最大充電率と温度との関係を示すグラフである。図３のグラフにおいて、縦軸は蓄電装置の最大充電率、横軸は気温（環境温度）を示している。図３に示すように、気温２０℃においては充電率１００％まで充電できる蓄電装置であっても、気温の低下とともに最大充電率が低下して、マイナス２０℃では６０％程度、マイナス３０℃では５０％程度しか充電できなくなる。このように、低温環境下では蓄電装置の蓄電容量が実質的に減少してしまい、蓄電装置の充電性能を十分に活用できなくなってしまう。

このため、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１は、車両１００が停車した際に周囲の気温を検出し、気温が低い状態の場合、または気温が低下する可能性がある場合には、充電推奨ランプを点灯させ、早めに高圧バッテリ１２０の充電をおこなうように促す。一般的に、車両１００の走行中は高圧バッテリ１２０は放電をおこなっており、停車直後は蓄電装置の温度は高い状態であることが予測される。このため、車両１００の停車直後に充電をおこなうことによって、外気温が低い場合であっても満充電に近い容量まで充電をおこなうことができ、効率的に蓄電装置を充電することができる。

図４は、車両１００における充電推奨ランプ点灯処理の手順を示すフローチャートである。図４のフローチャートでは、車両１００が走行中であり、駆動用スイッチがオン状態である場面から処理を開始している（ステップＳ４０１）。駆動用スイッチがオン状態である場合においても、外気温や電池温度の検出および監視は適宜おこなっている。

ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１は、車両１００が停車されると、駆動用スイッチがオフにされるまで待機する（ステップＳ４０２：Ｎｏのループ）。ステップＳ４０２の判断は、スイッチセンサ２０９からの出力情報に基づいておこなう。駆動用スイッチがオフにされると（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１は、高圧バッテリ１２０の残存充電率を算出する（ステップＳ４０３）。具体的には、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１は、電圧検出手段２０４によって検出された高圧バッテリ１２０の電圧から残存充電率を算出する。

つぎに、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１は、残存充電率が２０％（第２の閾値）以下であるか否かを判断する（ステップＳ４０４）。残存充電率が２０％以下の場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ４１３に移行する。すなわち、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１は、メータＥＣＵ２０７を制御して、表示部２０８に充電推奨ランプを点灯させる。これは、高圧バッテリ１２０の残存充電率が低い状態にあり、次回の走行時に電力が不足することが予測されるためである。

一方、残存充電率が２０％より多い場合、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１は、残存電力量が８０％（第１の閾値）以上であるか否かを判断する（ステップＳ４０５）。残存電力量が８０％以上である場合（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、残存充電率が十分確保できているため、充電推奨ランプの点灯をおこなわず、本フローチャートの処理を終了する。一方、残存電力量が８０％より少ない場合（ステップＳ４０５：Ｎｏ）、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１は、外気温検出手段２０５によって車両１００周辺の外気温を検出する（ステップＳ４０６）。

ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１は、外気温が０℃以下であるか否かを判断し（ステップＳ４０７）、外気温が０℃以下である場合は（ステップＳ４０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ４１１に移行する。一方、外気温が０℃より高い場合（ステップＳ４０７：Ｎｏ）、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１は、時刻情報取得手段２１２から現在時刻情報（すなわち、車両１００が停車された際の時刻情報）を取得し（ステップＳ４０８）、現在時刻が夕方１８時〜朝５時の時間帯であるか否かを判断する（ステップＳ４０９）。この時間帯は、太陽が沈むことによって外気温が低下していくことが予測される時間帯である。現在時刻が夕方１８時〜朝５時の時間帯でない場合（ステップＳ４０９：Ｎｏ）、気温が低下していく可能性は低いので、充電推奨ランプの点灯をおこなわず、本フローチャートの処理を終了する。

一方、現在時刻が夕方１８時〜朝５時の時間帯である場合（ステップＳ４０９：Ｙｅｓ）、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１は、外気温が１０℃以下であるか否かを判断する（ステップＳ４１０）。外気温が１０℃以下でない場合（ステップＳ４１０：Ｎｏ）、現在より気温が低下したとしても充電に影響がない範囲の低下である可能性が高いので、充電推奨ランプの点灯をおこなわず、本フローチャートの処理を終了する。

一方、外気温が１０℃以下である場合（ステップＳ４１０：Ｙｅｓ）、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１は、電池温度検出手段２０３によって高圧バッテリ１２０の温度（バッテリ温度）を検出して（ステップＳ４１１）、バッテリ温度が外気温以上であるか否かを判断する（ステップＳ４１２）。バッテリ温度が外気温以上である場合（ステップＳ４１２：Ｙｅｓ）、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１は、現時点で充電をおこなった方が効率的に充電をおこなえるものとして、表示部２０８に充電推奨ランプを点灯させて（ステップＳ４１３）、本フローチャートによる処理を終了する。

一方、バッテリ温度が外気温以上ではない場合（ステップＳ４１２：Ｎｏ）、バッテリ温度が低く、現時点で充電をおこなっても効率的な充電はおこなえないものとして、充電推奨ランプの点灯をおこなわず、本フローチャートの処理を終了する。

なお、ステップＳ４０４，Ｓ４０５における残存充電率の閾値、ステップＳ４０７，Ｓ４１０における温度の閾値、ステップＳ４０９における時間帯は一例であり、高圧バッテリ１２０の特性、季節や地域などに応じて適宜設定をおこなう。また、ステップＳ４０９の時刻帯による判定はおこなわなくてもよいが、この場合は、たとえばステップＳ４０７における閾値温度を上げることによって対応すればよい。また、車両１００の停車直後は高圧バッテリ１２０の温度は高い状態であるものとみなして、ステップ４１２の判断を省略するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、充電推奨情報の報知形態として充電推奨ランプの点灯をおこなうものとしたが、これに限らず、たとえば、充電を推奨するメッセージの音声出力や表示出力などをおこなうようにしてもよい。

また、本実施の形態では、本発明にかかる充電情報出力装置をプラグインハイブリット自動車に適用した例について説明したが、本発明にかかる充電情報出力装置は、電気のみを用いて走行する電気自動車においても適用可能である。この場合、上述した説明のうち、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０１はＥＶ−ＥＣＵとなり、図１および図２に示した構成のうち、エンジン１１３および燃料タンク１３７（図１参照）、エンジンＥＣＵ２１１（図２参照）は含まなくなるが、これ以外の構成部およびその動作等は上述した説明と同様となる。

以上説明したように、実施の形態にかかる車両１００によれば、車両１００が停車された際に外気温度が所定温度以下だった場合に充電推奨ランプを点灯させる。一般的に、車両１００の走行中は充電装置は放電をおこなっており、停車直後は高圧バッテリ１２０の温度は高い状態であることが予測される。このため、車両１００の停車直後に充電をおこなうことによって、外気温が低い場合であっても満充電に近い容量まで充電をおこなうことができ、効率的に高圧バッテリ１２０を充電することができる。

また、車両１００によれば、高圧バッテリ１２０の残存充電率を検出し、残存充電率が第１の閾値以下であり、かつ外気温が低い場合に充電推奨ランプを点灯させる。これにより、直ちに充電が必要ではない場合でも、低温状態に備えた充電を促すことができ、高圧バッテリ１２０の充電状態を良好に保つことができる。また、車両１００によれば、高圧バッテリ１２０の残存充電率が第２の閾値以下である場合、すなわち低充電状態である場合は外気温度に関わらず充電推奨ランプを点灯させる。これにより、高圧バッテリ１２０の充電率が低い場合には停車後直ちに充電を促すことができ、次回車両１００を使用する際にスムーズに走行を開始することができる。

また、車両１００によれば、高圧バッテリ１２０のバッテリ温度を検出し、バッテリ温度が外気温より低い場合は充電推奨ランプを出力しない。これにより、バッテリ温度が高い状態、すなわち充電に適した状態のときにのみ充電推奨ランプを点灯することができる。また、車両１００によれば、車両１００が停車された際の時刻が所定の時刻帯、すなわち外気温が低下することが予測される時間帯の場合に充電推奨ランプを点灯する。これにより、充電に適した時間帯、すなわち外気温が低下する前に充電をおこなうよう促すことができ、効率的に蓄電装置を充電させることができる。

１００……車両、１１１……充電リッド、１１２……充電ケーブル、１１３……充電器、１２０……高圧バッテリ、１２１……１２Ｖバッテリ、１３０……発電機、１３１……エンジン、１３２……ＤＣ−ＤＣインバータ、１３３……モーター、１３４……駆動機構、１３５……車軸、１３６……タイヤ、１３７……燃料タンク、２００……充電情報出力装置、２０１……ＨＥＶ−ＥＣＵ、２０１ａ……走行状態情報取得手段、２０１ｂ……充電情報出力手段、２０２……ＢＭＵ、２０３……電池温度検出手段、２０４……電圧検出手段、２０５……外気温検出手段、２０６……車体ＥＣＵ、２０７……メータＥＣＵ、２０８……表示部、２０９……スイッチセンサ、２１０……モーターＥＣＵ、２１１……エンジンＥＣＵ、２１２……時刻情報取得手段。

Claims (6)

1. 外部電源からの供給電力によって充電される蓄電装置を搭載した電動車の充電情報出力装置であって、
   前記電動車の走行状態情報を取得する走行状態情報取得手段と、
   外気温を検出する外気温検出手段と、
   前記蓄電装置の充電を推奨する充電推奨情報を出力する出力手段と、を備え、
   前記出力手段は、前記電動車が停車された際に前記外気温度が所定温度以下である場合に前記充電推奨情報を出力することを特徴とする充電情報出力装置。
2. 前記蓄電装置の残存充電率を検出する残存充電率検出手段をさらに備え、
   前記出力手段は、前記外気温度が所定温度以下であり、かつ前記残存充電率が第１の閾値以下である場合に前記充電推奨情報を出力することを特徴とする請求項１に記載の充電情報出力装置。
3. 前記出力手段は、前記残存充電率が前記第１の閾値より小さい第２の閾値以下である場合は前記外気温度に関わらず前記充電推奨情報を出力することを特徴とする請求項２に記載の充電情報出力装置。
4. 前記蓄電装置の電池温度を検出する電池温度検出手段をさらに備え、
   前記出力手段は、前記電池温度が前記外気温より低い場合は前記充電推奨情報を出力しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の充電情報出力装置。
5. 前記電動車が停車された際の時刻情報を取得する時刻情報取得手段をさらに備え、
   前記出力手段は、前記電動車が停車された際の時刻が所定の時刻帯の場合に前記充電推奨情報を出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の充電情報出力装置。
6. 前記所定の時刻帯は、前記外気温が低下することが予測される時間帯であることを特徴とする請求項５に記載の充電情報出力装置。

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