JP2015109736A - 充電システム及び充電システムにおける充電終了目安時間演算方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような電動車輌に搭載される駆動用の二次電池において、当該二次電池の充電状態として二次電池の残容量を示すSOC(State・Of・Charge)を正確に把握することは、二次電池の過充電や過放電を防ぐと共に、走行時における二次電池の残容量を乗員に正確に伝えるという点において、非常に重要である。
しかしながらかかる充電残時間演算方法は、電池の温度や劣化状態、充電中の負荷状態を反映して、精度良く充電残時間を演算可能とするが、どのタイミングで補正するかセンサ等で検知する必要があり、システムが複雑化してしまうことが課題として残る。
かかる充電システムでは、充電開始時に急速充電器の出力可能電流値、二次電池の状態情報に基づいて、二次電池が所定量の充電に要する充電終了予定時間を演算し、充電終了予定時間より充電開始時からの経過時間を減算して実時間に基づく充電終了目安時間を算出し、充電終了予定時間より充電開始時からの二次電池のSOCの増加に基づいて算出されるSOCカウント時間を減算して充電終了目安時間を算出し、実時間カウントダウン値とSOCカウントダウン値の充電終了目安時間を比較して、大きい値の方を二次電池の充電終了目安時間に決定し、二次電池の充電終了目安時間として表示するようにしている。
ところで、かかる充電システムにおいては、充電上限時間を急速充電器側もしくは車輌側におけるECU内部で任意の値で切られてしまった場合、充電上限時間に達したときに残り充電時間が大きく残ってしまう課題が指摘されている(図8参照)。
本発明は、以上のような課題を改善するために提案されたものであって、充電上限時間を急速充電器側もしくは車輌側のECU内部で設定された場合、一定条件の基に、充電上限時間からのカウントダウンに切り換えて演算を実行するようにした、充電システム及び充電システムにおける充電終了目安時間演算方法を提供することを目的とする。
図1に、急速充電システム1を示す。
この急速充電システム1は、電動自動車やハイブリッド自動車等の電動車輌2に搭載される二次電池(後述)に対し、急速充電器3で充電ケーブル3a、コネクタ3bを介して急速充電するようにしたシステムであり、急速充電器3による充電終了予定時間を演算して、カウントダウン値となる充電終了目安時間を表示するシステムである。
かかる急速充電システム1は、第1実施形態として図2に示すように構成することができる。
ここでは、急速充電システム1は、車輌2側には、ECU4と、二次電池となる高圧バッテリ5とを備え、急速充電器3側には、表示部6と、急速充電器3の総合的な制御を行う制御部7と、二次電池への電力を供給する電力供給部8とを備える。
ここで、本発明の二次電池の状態情報とは、二次電池5のSOC、温度、特性、及び劣化係数の何れかに相当する。すなわち、予定時間演算部9は、急速充電を開始する際に、上記の変動因子に基づいて算出される充電残時間を二次電池5の充電に要する充電終了予定時間として予測しながら演算する。なお、予定時間演算部9による充電終了予定時間の演算動作についての詳細な説明については、後述する。
すなわち、実時間カウントダウン算出部10は、充電開始時からの経過時間を充電終了予定時間から減算することによって、経時的に単純減少する実時間カウントダウン値を充電終了目安時間として算出する。つまり、実時間カウントダウン算出部10は、減算(カウントダウン)された実時間カウントダウン値を充電終了目安時間として算出する。
また、実時間カウントダウン算出部10は、充電開始時からの経過時間を充電上限時間から減算することによって、経時的に単純減少する実時間カウントダウン値を充電終了目安時間として算出する。
なお、SOCカウントダウン算出部11による充電終了目安時間の算出動作についての詳細については、後述する。
すなわち、充電上限時間設定部12による充電上限時間と二次電池5の状態情報に基づく充電終了予定時間とを比較して、充電上限時間>充電終了予定時間であれば、判定部13は、二次電池5の状態情報による充電終了予定時間に基づいて、実時間カウントダウン算出部とSOCカウントダウン算出部による充電終了目安時間を比較して、大きい値の方を二次電池の充電終了目安時間に決定する(図3参照)。
なお、充電上限時間と、当初の二次電池5の状態情報に基づいて算出される充電終了予定時間との比較を行うのは、充電終了予定時間は、二次電池5の状態情報に基づいて得られる時間であり、充電終了予定時間を超える充電上限時間、充電を行っても、80%まで充電するのに要する充電時間(例えば60分)を超えることになるからである。そのために、充電上限時間>充電終了予定時間であれば、充電終了予定時間に基づいて、実時間カウントダウン算出部とSOCカウントダウン算出部による充電終了目安時間を比較して、大きい値の方を二次電池の充電終了目安時間に決定すればよいことになる。
このように、本実施形態では、充電終了目安時間として、充電上限時間設定部12にて設定される充電上限時間と、当初の二次電池5の状態情報に基づいて算出される充電終了予定時間との比較を行い、この比較の結果に応じて、充電終了目安時間を決めて表示を行うので、実際に充電が完了する時間と急速充電を開始する際に算出される充電残時間との間のずれを低減できる。
具体的には、例えば、実時間に基づくカウントダウン値を表示する場合と、SOCに基づくカウントダウン値を表示する場合で点滅する数字ランプの色を異なる色で表示したり、それぞれのカウントダウン値をそれぞれインジケータで同時に表示したりして、異なる態様の表示とする。このように、表示部6による充電終了目安時間の表示が何れの算出部9、10の算出結果による表示であるかを明確にすることによって、急速充電システム1の効率化を図ることができる。
二次電池5を充電する際には、図5(a)、(b)に示すように、充電を開始してから所定時間tP1までは、充電電流が所定値I0の定電流充電とし、その後、充電電流が随時下がる定電圧充電とする。
すなわち、充電開始時には、充電終了予定時間を求めるために、まず、急速充電器3の出力可能電流値、電池温度、電池劣化度等から定電流充電が可能なSOC(C1)を推定する。
その後、推定した定電流可能SOC(C1)に基づいて、充電開始SOC(C0)、充電終了SOC(C2)、充電効率、電池劣化度から定電流充電時間(tP1)と定電圧充電時間(tP2−tP1)を算出する。
そして、これら定電流充電時間と定電圧充電時間と補正値を足し合わせて、充電終了目安時間初期値となる充電終了予定時間T0を求める。
具体的には、充電開始時に算出した充電終了予定時間T0を利用して、当該充電終了予定時間T0の実時間に応じたカウントダウンを実行する。すなわち、充電終了予定時間T0から単純減少するように、カウントダウンを実行する。
例えば、充電終了予定時間が30分と算出されている場合には、図6のグラフL1に示すように、初期値を30分として、当該初期値から1分ごとで送信値を更新するように、実時間に応じたカウントダウンを実行する。そして、算出結果T1は、充電終了目安時間T1とする。
具体的には、SOCカウントダウン算出部11が充電終了予定時間T0を充電終了時のSOCに至るまでに充電に要するSOCで均等に除算してSOC割付時間を算出し、SOC割付時間を用いて現SOCにおけるSOCカウント時間を算出し、SOCカウント時間を充電終了予定時間より減算し、SOCに基づく時間を算出し、算出結果をT2とする。
すなわち、下記の式(1)に基づいて現在SOCにおけるSOCカウント時間を算出する。
(SOCカウント時間)=(充電終了予定時間)÷(充電終了SOC−充電開始時SOC)×(現在SOC−充電開始時SOC)……………(1)
先ず、第2ステップS2の算出結果T1を、充電終了目安時間T1として保持される(第5ステップS5)。
次いで、第3ステップS3の算出結果T2と充電終了目安時間T1との比較がなされ(第6ステップS6)、T2>充電終了目安時間T1であれば、T2が充電終了目安時間T2として更新される(第7ステップS7)。
そして、第4ステップS4の算出結果T3と充電終了目安時間T2との比較がなされ(第8ステップS8)、充電終了目安時間T2>T3であれば、T3が充電終了目安時間T3として更新される(第8ステップS8)。
二次電池5の充電開始時は、定電流充電のため、SOCカウントダウン値の方が早く減少するので、実時間カウントダウン算出部10からの充電終了目安時間を、表示部6に表示する。
このように、本実施形態では、充電終了目安時間として、充電上限時間設定部12にて設定される充電上限時間と、当初の二次電池5の状態情報に基づいて算出される充電終了予定時間との比較を行い、この比較の結果に応じて、充電終了目安時間を決めて表示を行うので、実際に充電が完了する時間と急速充電を開始する際に算出される充電残時間との間のずれを低減できる。
以上、本発明の第1実施形態について詳細に説明した。
第2実施形態として、図7に示す急速充電システム1として実施することもできる。この場合、第2実施形態では、充電上限時間設定部12を、急速充電器3側に設けて、車輌におけるECU4と通信を行うこともできる。第1実施形態のように車輌側に充電上限時間設定部12に設けるのではなく、急速充電器3側に設けることにより、設置業者側で、車輌におけるECU4と通信を行って充電上限時間を設定するので、その急速充電器3の規格、仕様に応じた充電機能を維持することができる。
2 電動車輌
3 急速充電器
4 ECU
5 二次電池
6 表示部
7 制御部
8 電力供給部
9 予定時間演算部
10 実時間カウントダウン算出部
11 SOCカウントダウン算出部
12 充電上限時間設定部
13 判定部
Claims (5)
- 二次電池に充電器を用いて充電する充電システムであって、
充電開始時に前記充電器の出力可能電流値、前記二次電池の状態情報に基づいて、前記二次電池が所定量の充電に要する充電終了予定時間を演算する予定時間演算部と、
前記充電終了予定時間より充電開始時からの経過時間を減算して実時間に基づく充電終了目安時間を算出する実時間カウントダウン算出部と、
前記充電終了予定時間より充電開始時からの前記二次電池のSOCの増加に基づいて算出されるSOCカウント時間を減算して充電終了目安時間を算出するSOCカウントダウン算出部と、
充電上限時間を設定可能な充電上限時間設定部と、
前記実時間カウントダウン算出部による充電終了目安時間と、前記SOCカウントダウン算出部による充電終了目安時間と、前記充電上限時間設定部による充電上限時間より充電開始時からの経過時間を減算して実時間に基づいて求められる充電終了目安時間と、をそれぞれ比較して、前記二次電池の充電終了目安時間を決定する判定部と、
該判定部での判定結果を前記二次電池の充電終了目安時間として表示する表示部と、を備えることを特徴とする充電システム。 - 前記判定部は、前記充電上限時間設定部による充電上限時間と前記充電終了予定時間とを比較して、前記充電上限時間が前記充電終了予定時間を超えるものであれば、前記実時間カウントダウン算出部と前記SOCカウントダウン算出部による充電終了目安時間を比較して、大きい値の方を前記二次電池の充電終了目安時間に決定し、前記充電上限時間が充電終了予定時間未満であれば、前記充電上限時間設定部による充電上限時間より充電開始時からの経過時間を減算して実時間に基づいて求められる充電終了目安時間を前記二次電池の充電終了目安時間に決定することを特徴とする請求項1に記載の充電システム。
- 前記二次電池は電動車輌用の電池であり、前記充電上限時間設定部は前記充電器側若しくは車輌側に設けられ、前記充電上限時間設定部は、前記充電器若しくは前記車輌と通信を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の充電システム。
- 二次電池に充電器を用いて充電する充電システムにおける充電終了目安時間演算方法であって、
充電開始時に前記充電器の出力可能電流値、前記二次電池の状態情報に基づいて、前記二次電池が所定量の充電に要する充電終了予定時間を演算する第1のステップと、
前記充電終了予定時間より充電開始時からの経過時間を減算して実時間に基づく充電終了目安時間を算出する第2のステップと、
前記充電終了予定時間より充電開始時からの前記二次電池のSOCの増加に基づいて算出されるSOCカウント時間を減算して充電終了目安時間を算出する第3のステップと、
予め設定される充電上限時間より充電開始時からの経過時間を減算して実時間に基づく充電終了目安時間を算出する第4のステップと、
前記第2、3、4のステップによって求められた充電終了目安時間をそれぞれ比較して、前記二次電池の充電終了目安時間を決定する第5のステップと、
を具備することを特徴とする充電システムにおける充電終了目安時間演算方法。 - 前記第5ステップは、前記充電上限時間と前記充電終了予定時間とを比較して、前記充電上限時間が前記充電終了予定時間を超えるものであれば、前記第2ステップによる前記実時間に基づく充電終了目安時間と前記第3ステップによる前記SOCカウント時間を減算して得られる充電終了目安時間とを比較して、大きい値の方を前記二次電池の充電終了目安時間に決定する第6のステップと、
前記充電上限時間が充電終了予定時間未満であれば、前記第4のステップによる充電終了目安時間に決定する第7のステップと、を具備することを特徴とする請求項4記載の充電システムにおける充電終了目安時間演算方法。
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