JP2018102084A - 充電制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車載の蓄電装置の劣化進行を抑制するとともに、なるべく外部充電を早期に完了可能な充電制御装置を提供する。
【解決手段】ECU150は、時刻スケジュールに従って外部充電を開始するタイマー充電を実行する。温度センサ170は、車両10の外気温度又は蓄電装置の温度を取得する。そして、ECU150は、温度センサ170により取得された温度が低い場合は、取得された温度が高い場合よりも外部充電が早く完了するようにタイマー充電の時刻スケジュールを決定する。
【選択図】図2

Description

本開示は、車両に搭載された蓄電装置を車両外部の電源により充電する外部充電の実行を制御する充電制御装置に関し、特に、時刻スケジュールに従って外部充電を実行するタイマー充電の技術に関する。
特開2014−107934号公報(特許文献1)は、タイマー充電モードで外部充電を実行可能な車両を開示する。車載電池(蓄電装置)を高SOC(State Of Charge)状態(蓄電量が多い状態)で放置すると電池の劣化が進行するところ、この特許文献1には、高SOC状態での放置時間短縮という観点では、極力遅い時間帯に外部充電を完了させることが望ましいことが開示されている(特許文献1の段落0006参照)。
特開2014−107934号公報
車載の蓄電装置の劣化進行を抑制するために、極力遅い時間帯に外部充電が完了するようにタイマー充電の時刻スケジュールが一律に設定されると、出発時刻の予定変更により早めに出発する場合に外部充電が完了していないという事態が発生し得る。
本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、蓄電装置の劣化進行を抑制するとともに、なるべく外部充電を早期に完了可能な充電制御装置を提供することである。
本開示の充電制御装置は、車両に搭載された蓄電装置を車両外部の電源により充電する外部充電の実行を制御する充電制御装置であって、制御部と、温度取得部とを備える。制御部は、時刻スケジュールに従って外部充電を開始するタイマー充電を実行する。温度取得部は、車両の外気温度又は蓄電装置の温度を取得する。そして、制御部は、温度取得部により取得される温度が低い場合は、温度が高い場合よりも外部充電が早く完了するように上記時刻スケジュールを決定する。
蓄電装置の温度が低い場合には、蓄電装置を高SOC状態(たとえば外部充電完了後の満充電状態)で放置しても、蓄電装置の劣化への影響は小さい。そこで、この充電制御装置においては、蓄電装置の温度が低い場合(或いは外気温度から蓄電装置の温度が低いと想定される場合)は、温度が高い場合よりも外部充電が早く完了するようにタイマー充電の時刻スケジュールが決定される。これにより、蓄電装置の温度が高い場合は、たとえば出発予定時刻に極力近い時刻に外部充電を完了させることで蓄電装置の劣化進行を抑制することができる。一方、蓄電装置の劣化への影響が小さい低温の場合は、外部充電を早期に完了させることで、出発時刻の予定変更により早めに出発する場合に外部充電が完了していない事態を回避し得る。
本開示によれば、蓄電装置の劣化進行を抑制するとともに、なるべく外部充電を早期に完了可能な充電制御装置を提供することができる。
本開示の実施の形態1に従う充電制御装置が適用される車両充電システムを示した図である。 図1に示す車両の構成を概略的に示したブロック図である。 図2に示すECUにより実行されるタイマー充電の処理手順を説明するフローチャートである。 実施の形態1におけるタイマー充電の時刻スケジュールの一例を示した図である。 実施の形態2におけるECUにより実行されるタイマー充電の処理手順を説明するフローチャートである。 実施の形態2におけるタイマー充電の時刻スケジュールの一例を示した図である。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[実施の形態1]
図1は、本開示の実施の形態1に従う充電制御装置が適用される車両充電システムを示した図である。図1を参照して、車両充電システム1は、車両10と、給電設備20とを備える。
車両10は、車両外部の給電設備20から電力の供給を受け、車載の蓄電装置(図示せず)を充電可能に構成される。すなわち、車両10は、外部充電を実行可能に構成される。一例として、車両10は、給電設備20から延びる充電ケーブルの先端に設けられる充電コネクタを車両10のインレットに接続することによって給電設備20から受電するものとする。なお、車両10は、給電設備20から交流電力が供給される送電コイルから磁界を通じて非接触で受電する受電コイルを車両10に搭載することによって受電するものとしてもよい。車両10は、たとえば、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行可能なハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両である。
この車両10は、時刻スケジュールに従って外部充電を開始するタイマー充電を実行可能に構成される。この実施の形態1では、外部充電の開始時刻や車両10の出発予定時刻がユーザにより設定され、そのユーザにより設定された時刻に基づいてタイマー充電の時刻スケジュールが決定される。タイマー充電の時刻スケジュールの決定方法については、後ほど詳しく説明する。
給電設備20は、車両10に搭載された蓄電装置を充電するための電力を車両10へ供給する電源(外部電源)であり、たとえば自宅の駐車場に設けられるものとするが、自宅以外の駐車設備に設けられてもよい。給電設備20は、車両10からの給電要求に従って車両10へ充電電力を供給する。
図2は、図1に示した車両10の構成を概略的に示したブロック図である。図2を参照して、車両10は、受電部110と、充電器120と、蓄電装置130と、駆動装置140と、ECU(Electric Control Unit)150と、MID(Multi Information Display)160と、温度センサ170と、DCM(Data Communication Module)180とを備える。
受電部110は、給電設備20(図1)から供給される電力を受ける電力インターフェースであり、たとえば、給電設備20から延びる充電ケーブルの充電コネクタを接続可能なインレットによって構成される。なお、送受電コイルを用いた非接触電力伝送が採用される場合には、受電部110は、給電設備20に電気的に接続される送電コイルから磁界を通じて非接触で受電する受電コイルによって構成される。
充電器120は、ECU150によって制御され、受電部110によって受電された電力の電圧を蓄電装置130の電圧レベルに変換して蓄電装置130へ出力する。充電器120は、たとえば整流器やインバータ等を含んで構成される。
蓄電装置130は、充電器120から受ける電力を蓄えるとともに、蓄えられた電力を駆動装置140へ供給することができる。蓄電装置130は、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等を含んで構成される。蓄電装置130は、駆動装置140において発電される電力も蓄えることができる。
駆動装置140は、駆動輪(図示せず)を駆動して車両10が走行するための駆動力を発生する。特に図示しないが、駆動装置140は、蓄電装置130から電力の供給を受けるコンバータやインバータ、インバータにより駆動されて駆動輪を駆動するとともに車両10の制動時等に回生発電を行なうモータ等を含む。なお、駆動装置140は、蓄電装置130を充電するための電力を発生するジェネレータと、そのジェネレータを駆動可能なエンジンとを含んでもよい。
MID160は、車両10における種々の情報を表示するとともにユーザが操作入力可能な表示装置であり、たとえば、タッチ入力可能な液晶ディスプレイや有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等を含んで構成される。この車両10では、時刻スケジュールに従って外部充電が開始されるタイマー充電を実行可能であり、ユーザは、MID160を操作することによってタイマー充電を要求することができる。この実施の形態1では、MID160は、外部充電の開始時刻及び車両10の出発予定時刻をユーザが入力可能に構成される。そして、入力された時刻に基づき決定される時刻スケジュールに従って、ECU150によりタイマー充電が実行される。
温度センサ170は、車両10の外気温度Tを検出し、その検出値をECU150へ出力する。なお、外気温度Tは、蓄電装置130の温度を推定するために検出されるものであり、温度センサ170は、車両10の外気温度に代えて蓄電装置130の温度を検出するものであってもよい。
DCM180は、車両外部の無線通信可能な機器と無線通信を行なうための通信機である。DCM180は、たとえば、電力会社から提供される電力料金に関する情報を電力会社のサーバ等から受信してECU150へ送信する。なお、この実施の形態1では、DCM180は、必ずしも設けられなくてもよい。
ECU150は、CPU(Central Processing Unit)、メモリ、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、車両10における各種制御を行なう。代表的なものとして、ECU150は、スタートスイッチ等がオンされて駆動装置140を含む走行システムの起動が要求されると、駆動装置140を制御することによって車両10の走行制御を実行する。
また、ECU150は、ユーザがMID160を操作することによってタイマー充電が要求されると、タイマー充電の時刻スケジュールを決定し、その決定された時刻スケジュールに従って外部充電を実行する(タイマー充電)。具体的には、時刻スケジュールに従う外部充電開始時刻が到来すると、ECU150は、充電器120を制御して外部充電を開始する。そして、ECU150は、蓄電装置130のSOCを監視し、SOCが充電目標値(たとえば満充電SOC)に達すると、外部充電が完了したものとして充電器120を停止する。
<タイマー充電の時刻スケジュールの決定方法>
外部充電の完了後に蓄電装置130が高SOC状態(たとえば満充電状態)で出発時刻まで放置されると、蓄電装置130の劣化が進行する可能性がある。そこで、タイマー充電の時刻スケジュールについて、できる限り出発時刻に近い時刻に外部充電が完了するように時刻スケジュールを決定するということが考えられる。
しかしながら、蓄電装置130の劣化進行を抑制するために、出発予定時刻に極力近い時刻に外部充電が完了するように時刻スケジュールが一律に設定されると、出発時刻の予定変更により早めに出発する場合に外部充電が完了していないという事態が発生し得る。
ここで、蓄電装置130の温度が低い場合には、蓄電装置130を高SOC状態(たとえば外部充電完了後の満充電状態)で放置しても、蓄電装置130の劣化への影響は小さい。そこで、この実施の形態1に従う充電制御装置においては、温度センサ170によって車両10の外気温度T(又は蓄電装置130の温度)が取得され、ECU150は、温度センサ170により取得された温度が低い場合は、温度が高い場合よりも外部充電が早く完了するようにタイマー充電の時刻スケジュールを決定する。
具体的には、ECU150は、外気温度Tがしきい値Tthよりも高い場合は、出発予定時刻に極力近い時刻に外部充電が完了するように時刻スケジュールを決定する。一方、外気温度Tがしきい値Tth以下の場合には、ECU150は、MID160においてユーザにより入力された開始時刻(たとえば深夜料金の開始時刻等)が到来すると外部充電が開始するように時刻スケジュールを決定する。なお、ユーザが入力した開始時刻から出発予定時刻までの時間は、外部充電に要する時間よりも長いものとする。すなわち、ユーザが入力した開始時刻から外部充電が開始する場合は、出発予定時刻に極力近い時刻に外部充電が完了する時刻スケジュールに従って外部充電が実行される場合よりも外部充電が早く完了するものとする。
これにより、蓄電装置130の温度が高い場合は、出発予定時刻に極力近い時刻に外部充電を完了させることで蓄電装置130の劣化進行を抑制することができる。一方、蓄電装置130の劣化への影響が小さい低温の場合は、ユーザにより入力された開始時刻が到来すると外部充電を開始して外部充電を早期に完了させることで、出発時刻の予定変更により早めに出発する場合に外部充電が完了していない事態を回避し得る。
図3は、図2に示したECU150により実行されるタイマー充電の処理手順を説明するフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、MID160においてユーザによりタイマー充電の操作(タイマー充電の開始時刻及び出発予定時刻の入力並びにタイマー充電の実行指示)が行なわれると開始される。
図3を参照して、ECU150は、給電設備20から延びる充電ケーブルの充電コネクタが受電部110に接続されたか否かを判定する(ステップS10)。充電コネクタが受電部110に接続されると(ステップS10においてYES)、ECU150は、温度センサ170により取得される外気温度Tがしきい値Tthよりも高いか否かを判定する(ステップS20)。
外気温度Tがしきい値Tthよりも高いと判定されると(ステップS20においてYES)、ECU150は、ユーザにより入力された出発予定時刻に極力近い時刻に外部充電が完了するようにタイマー充電の時刻スケジュールを決定する。具体的には、ECU150は、蓄電装置130のSOC及び給電設備20の給電レート(給電設備20から供給される電力の大きさ)に基づいて蓄電装置130の充電予測時間を算出し、その算出された充電予測時間を出発予定時刻から減算することによって外部充電の開始時刻(充電開始時刻)を決定する(ステップS30)。
一方、ステップS20において外気温度Tがしきい値Tth以下であると判定されると(ステップS20においてNO)、ECU150は、外気温度Tがしきい値Tthよりも高い場合よりも外部充電が早く完了するようにタイマー充電の時刻スケジュールを決定する。具体的には、ECU150は、MID160においてユーザにより入力された開始時刻(たとえば深夜料金の開始時刻等)を外部充電の開始時刻(充電開始時刻)とする(ステップS40)。なお、ステップS30又はS40において外部充電の開始時刻(充電開始時刻)を決定することは、タイマー充電の時刻スケジュールを決定することに相当する。
ステップS30又はS40において充電開始時刻が決定されると、ECU150は、決定された充電開始時刻が到来するまでスリープ状態に移行する(ステップS50)。そして、決定された充電開始時刻が到来すると(ステップS60においてYES)、ECU150は、充電器120その他外部充電に必要な所定の機器等から成る充電システムを起動する(ステップS70)。そして、ECU150は、充電器120を駆動し、外部充電を実行する(ステップS80)。
図4は、実施の形態1におけるタイマー充電の時刻スケジュールの一例を示した図である。図4を参照して、時刻t1は、MID160からユーザが入力した開始時刻(たとえば深夜料金の開始時刻等)であり、時刻t4は、ユーザが入力した出発予定時刻である。
外気温度Tがしきい値Tthよりも高い場合は、出発予定時刻の時刻t4に外部充電が完了するように(多少のマージン設定可)、時刻t1後の時刻t2から外部充電が開始される。なお、時刻t2は、上述のように、蓄電装置130のSOC及び給電設備20の給電レートから算出される蓄電装置130の充電予測時間に基づいて決定される。
一方、外気温度Tがしきい値Tth以下である場合は、時刻t1から外部充電が開始され、出発予定時刻の時刻t4よりも早い時刻t3に外部充電が完了する。この場合は、時刻t3からt4まで蓄電装置130が満充電の状態(高SOC状態)で放置されるが、温度が低い(T≦Tth)ので蓄電装置130の劣化への影響は小さい。そして、時刻t3に外部充電が完了しているので、出発時刻の予定変更により早めに出発する場合に外部充電が完了していない事態を回避できる可能性が高まる。
以上のように、この実施の形態1においては、温度センサ170によって車両10の外気温度T(又は蓄電装置130の温度)が取得され、外気温度T(又は蓄電装置130の温度)が低い場合は、温度が高い場合よりも外部充電が早く完了するようにタイマー充電の時刻スケジュールが決定される。
したがって、この実施の形態1によれば、蓄電装置130の温度が高い場合は、出発予定時刻に極力近い時刻に外部充電を完了させることで蓄電装置130の劣化進行を抑制することができる。一方、蓄電装置130の劣化への影響が小さい低温の場合は、ユーザにより入力された開始時刻が到来すると外部充電を開始して外部充電を早期に完了させることで、出発時刻の予定変更により早めに出発する場合に外部充電が完了していない事態を回避し得る。
[実施の形態2]
この実施の形態2では、DCM180(図2)電力会社から提供される電力料金に関する情報が取得される。そして、外気温度T(又は蓄電装置130の温度)がしきい値Tth以下である場合に、実施の形態1では、ユーザが入力した開始時刻から外部充電が開始するようにタイマー充電の時刻スケジュールが決定されるものとしたが、この実施の形態2では、電気料金が通常よりも安価となる深夜料金の開始時刻から外部充電が開始するように時刻スケジュールが決定される。なお、深夜料金の開始時刻から出発予定時刻までの時間は、外部充電に要する時間よりも長いものとする。すなわち、深夜料金の開始時刻から外部充電が開始する場合は、出発予定時刻に極力近い時刻に外部充電が完了する時刻スケジュールに従って外部充電が実行される場合よりも外部充電が早く完了するものとする。これにより、蓄電装置130の劣化への影響が小さい低温の場合に、出発時刻の予定変更により早めに出発する場合に外部充電が完了していない事態を回避し得るとともに、電気料金の低減も図ることができる。
この実施の形態2における車両充電システムの基本的な構成は、図1及び図2で説明した車両充電システム1と同じである。
図5は、実施の形態2におけるECU150により実行されるタイマー充電の処理手順を説明するフローチャートである。このフローチャートに示される処理も、MID160においてユーザによりタイマー充電の操作(出発予定時刻の入力及びタイマー充電の実行指示)が行なわれると開始される。
図5を参照して、ECU150は、DCM180(図2)を通じて、電力会社から提供される電力料金に関する情報を取得する(ステップS105)。この電力料金に関する情報には、通常料金及び深夜料金の他、料金が切替わる時刻に関する情報も含まれる。
次いで、ECU150は、給電設備20から延びる充電ケーブルの充電コネクタが受電部110に接続されたか否かを判定する(ステップS110)。充電コネクタが受電部110に接続されると(ステップS110においてYES)、ECU150は、温度センサ170により取得される外気温度Tがしきい値Tthよりも高いか否かを判定する(ステップS120)。
外気温度Tがしきい値Tthよりも高いと判定されると(ステップS120においてYES)、ECU150は、ユーザにより入力された出発予定時刻に極力近い時刻に外部充電が完了するようにタイマー充電の時刻スケジュールを決定する。具体的には、ECU150は、蓄電装置130の充電予測時間を算出し、その算出された充電予測時間を出発予定時刻から減算することによって外部充電の開始時刻(充電開始時刻)を決定する(ステップS130)。なお、このステップS130の処理は、図3に示したステップS30の処理と同じである。
一方、ステップS120において外気温度Tがしきい値Tth以下であると判定されると(ステップS120においてNO)、ECU150は、外気温度Tがしきい値Tthよりも高い場合よりも外部充電が早く完了するようにタイマー充電の時刻スケジュールを決定する。具体的には、ECU150は、ステップS105において取得された深夜料金の開始時刻を外部充電の開始時刻(充電開始時刻)とする(ステップS140)。なお、ステップS130又はS140において外部充電の開始時刻(充電開始時刻)を決定することは、タイマー充電の時刻スケジュールを決定することに相当する。
ステップS130又はS140において充電開始時刻が決定されると、ECU150は、ステップS150へ処理を移行する。ステップS150〜S180の処理は、それぞれ図3に示したステップS50〜S80の処理と同じであるので、説明を繰り返さない。
図6は、実施の形態2におけるタイマー充電の時刻スケジュールの一例を示した図である。図6を参照して、時刻t11は、深夜料金の開始時刻であり、時刻t15は、MID160からユーザが入力した出発予定時刻である。
外気温度Tがしきい値Tthよりも高い場合は、出発予定時刻の時刻t15に外部充電が完了するように(多少のマージン設定可)、時刻t11後の時刻t12から外部充電が開始される。なお、時刻t12は、上述のように、蓄電装置130のSOC及び給電設備20の給電レートから算出される蓄電装置130の充電予測時間に基づいて決定される。
一方、外気温度Tがしきい値Tth以下である場合は、深夜料金時間帯となる時刻t11から外部充電が開始され、出発予定時刻の時刻t15よりも早い時刻t13に外部充電が完了する。この場合は、時刻t13からt15まで蓄電装置130が満充電の状態(高SOC状態)で放置されるが、温度が低い(T≦Tth)ので蓄電装置130の劣化への影響は小さい。そして、時刻t13に外部充電が完了しているので、出発時刻の予定変更により早めに出発する場合に外部充電が完了していない事態を回避できる可能性が高まる。
以上のように、この実施の形態2においては、外気温度T(又は蓄電装置130の温度)が低い場合に、深夜料金の開始時刻から外部充電が開始するようにタイマー充電の時刻スケジュールが決定される。したがって、この実施の形態2によれば、蓄電装置130の劣化への影響が小さい低温の場合に、出発時刻の予定変更により早めに出発する場合に外部充電が完了していない事態を回避し得るとともに、電気料金の低減も図ることが可能となる。
[その他の実施の形態]
外気温度T(又は蓄電装置130の温度)がしきい値Tth以下である場合に、上記の実施の形態2では、深夜料金の開始時刻から外部充電が開始するようにタイマー充電の時刻スケジュールが決定されるものとしたが、出発予定時刻が深夜料金時間帯よりも遅い場合に、深夜料金の終了時刻に外部充電が終了するようにタイマー充電の時刻スケジュールを決定してもよい。
また、外気温度T(又は蓄電装置130の温度)がしきい値Tth以下である場合に、出発予定時刻よりも所定時間前に外部充電が完了するようにタイマー充電の時刻スケジュールを決定してもよい。その場合、所定時間は、ユーザの車両10の使い方(出発予定時間に対する実際の出発時間のばらつき等)を学習することによって決めてもよい。
また、上記の各実施の形態においては、外気温度T(又は蓄電装置130の温度)がしきい値Tthよりも大きいかそれ以下であるかによってタイマー充電の時刻スケジュールを切替えるものとしたが、外気温度T(又は蓄電装置130の温度)がしきい値Tth以下である場合に、温度に応じて時刻スケジュールを変化させてもよい。具体的には、外気温度T(又は蓄電装置130の温度)が低いほど時刻スケジュールを早めるようにしてもよい。
また、上記の各実施の形態においては、外気温度Tは、温度センサ170によって取得されるものとしたが、温度センサ170に代えて、車両10のいる地域の外気温度を車外のサーバ等からDCM180により通信で取得してもよい。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 車両充電システム、10 車両、20 給電設備、110 受電部、120 充電器、130 蓄電装置、140 駆動装置、150 ECU、160 MID、170 温度センサ、180 DCM。

Claims (1)

  1. 車両に搭載された蓄電装置を車両外部の電源により充電する外部充電の実行を制御する充電制御装置であって、
    時刻スケジュールに従って前記外部充電を開始するタイマー充電を実行する制御部と、
    前記車両の外気温度又は前記蓄電装置の温度を取得する温度取得部とを備え、
    前記制御部は、前記温度取得部により取得される温度が低い場合は、前記温度取得部により取得される温度が高い場合よりも前記外部充電が早く完了するように前記時刻スケジュールを決定する、充電制御装置。
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