JP2019054706A - バッテリー充電制御方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
Description
また、補助バッテリーの放電を防止するために、車両の運転停止の際に補助バッテリーの状態をできる限り満充電状態に維持することが理想的であるが、何時停車するか分からない運転特性上、従来ではある程度の損失を甘受して持続的に補助バッテリーの充電を行ってきた。これにより、満充電の際にもLDCがエネルギーを持続的に供給することにより損失が発生するという問題点があった。
したがって、補助バッテリーの充電制御によってLDCエネルギー損失を低減し、車両の運転停止の際にSOC状態を最良にして燃費を向上させることができるソリューションが求められている。
第1時間=T*(Pchg−2Pdiff−Pload)/(Pchg−Pdiff−Pload)
(T:到着予定時間、Pchg:充電パワー、Pdiff:放電パワー、Pload:負荷パワー)
第2時間=T*(Pdiff)/(Pchg−Pdiff−Pload)
(T:到着予定時間、Pchg:充電パワー、Pdiff:放電パワー、Pload:負荷パワー)
第1時間=T*(Pchg−2Pdiff−Pload)/(Pchg−Pdiff−Pload)
(T:到着予定時間、Pchg:充電パワー、Pdiff:放電パワー、Pload:負荷パワー)
第2時間=T*(Pdiff)/(Pchg−Pdiff−Pload)
(T:到着予定時間、Pchg:充電パワー、Pdiff:放電パワー、Pload:負荷パワー)
また、LDC消費パワーを最小化することにより、メインバッテリーのエネルギー消費を最大限抑えることができる。
また、補助バッテリーの満充電後に補助バッテリーのスイッチをオフにし、電装負荷の電圧をLDCが可変制御することにより、燃費を向上させることができる。
また、時間基準計算をしてトラフィック状態による走行時間の増加を含めて最大限にLDC可変電圧制御を活用することができる。
また、到着地点満充電制御および充電限界線の維持により既存の可変電圧制御を最大限に維持して燃費効果を維持することができる。
また、充電下方限界線の上向きではなく、Fast満充電制御によってSOC過充電による燃費損失を最小限に抑えることができる。
また、到着地点の近くで電装負荷が急変しても補助バッテリーの満充電後にリレーをオフにするので、電装負荷に影響がなく、これにより到着時に補助バッテリーの満充電が可能である。
図1は本発明の一実施例に係るバッテリー充電制御システムの構成図、図2は本発明の一実施例に係るバッテリー充電制御方法のフローチャート、図3は本発明の一実施例に係るバッテリー充電制御方法を説明するためのグラフである。
まず、図1に示す通り、本発明の一実施例に係るバッテリー充電制御システムは、バッテリー30と、電圧レベルを変換してバッテリー30を充電する直流−直流変換器50と、直流−直流変換器50とバッテリー30との間に接続されるスイッチ70と、ユーザーから目的地の入力を受けて到着予定時間を導出するナビゲーション装置90と、ナビゲーション装置90に目的地が入力され、車両の出発時にスイッチ70をオン(ON)にしてバッテリー30を充電し、バッテリー30の充電状態が予め設定された値よりも大きい場合には、ナビゲーション装置90から伝送を受けた到着予定時間に基づいて導出された第1時間の間スイッチ70をオフ(OFF)にし、第1時間の終了時点に再びスイッチ70をオンにして第2時間の間バッテリー30を充電する制御部100とを含む。
直流−直流変換器50は、車両用緩速充電器(OBC:On−Board battery Charger)から入力された電圧レベルを変換して出力するLDC(Low voltage DC−DC Converter)である。直流−直流変換器50は、バッテリー30および電装負荷110にそれぞれ電気的に接続されてバッテリー30を充電し、後述するスイッチ70のオフ時に電装負荷110の大きさに応じて出力電圧を調整して供給する。
スイッチ70は、直流−直流変換器50とバッテリー30との間に接続されるリレーで、スイッチ70は、制御部100によってターンオン/オフされ、スイッチ70のオン時には、バッテリー30が充電され、スイッチのオフ時には、バッテリー30は直流−直流変換器50および電装負荷110との電気的接続が遮断されて自然放電される。
ナビゲーション装置90は、GPS衛星(GPS:Satellite for Global Positioning System)から現在の車両の位置を把握し、これに基づいてマッピング(mapping)される地理情報上に、車両の現在の地理的位置に関する情報、目的地までの道路走行情報、到着予定時間などを提供する装置であって、車両に装着されているナビゲーション装置またはブルートゥース(登録商標)/有線を介して接続されるモバイル端末(例えば、携帯電話、タブレット)である。
制御部100は、ナビゲーション装置90に目的地が入力され、車両の出発時にスイッチ70をオン(ON)にしてバッテリー30を充電し、バッテリー30の充電状態が予め設定された値よりも大きい場合には、ナビゲーション装置90から伝送を受けた到着予定時間に基づいて導出された第1時間の間スイッチ70をオフ(OFF)にし、第1時間の終了時点に再びスイッチ70をオンにして、第2時間の間バッテリー30を充電する。
第1時間は下記数式を用いて導出できる。ここで、Tは、一般に、ユーザーがナビゲーション上に目的地を入力したときに算出される到着予定時間であるが、本発明の第1時間および第2時間を導出するための到着予定時間は、スイッチ70をオフにする時点から到着時点までの時間である。すなわち、車両の出発時にスイッチ70をオン(ON)にしてバッテリー30を充電し、バッテリー30の充電状態が予め設定された値に到達してスイッチ70をオフにする時点から到着時点までの時間である。たとえば、ナビゲーション上に目的地を入力したときに算出される到着予定時間が60分であり、車両の出発時にスイッチ70をオン(ON)にしてバッテリー30の充電状態が予め設定された値に到達するために20分がかかった場合、第1時間および第2時間を導出するための到着予定時間は「60分−20分=40分」となる。
[数式1]
第1時間=T*(Pchg−2Pdiff−Pload)/(Pchg−Pdiff−Pload)
(T:到着予定時間、Pchg:充電パワー、Pdiff:放電パワー、Pload:負荷パワー)
第2時間は、車両が目的地に到着する前に再びスイッチ70をオンにする時点から目的地到着までの時間を意味し、バッテリー30は、この第2時間の間充電されて車両の目的地到着時に満充電状態になり、車両の停車時にバッテリー30の放電を防止することができ、ひいてはバッテリー30の放電による耐久性の低下を防止することができる。さらに、到着前に予めバッテリー30を満充電させることにより、車両の停車中にバッテリー30を充電する場合に比べて充電効率が向上できる。
[数式2]
第2時間=T*(Pdiff)/(Pchg−Pdiff−Pload)
(T:到着予定時間、Pchg:充電パワー、Pdiff:放電パワー、Pload:負荷パワー)
制御部100は、バッテリー30の充電状態が予め設定された値よりも大きい場合、第1時間の間スイッチ70をオフ(OFF)にし、電装負荷110の大きさに応じて直流−直流変換器50の出力電圧を調整する。
ここで、制御部100は、バッテリー30の充電状態が予め設定された値よりも大きい場合には、スイッチ70をオフにして、満充電されたバッテリー30の追加充電によるエネルギー損失を防止するとともに、電装負荷110の大きさに応じて直流−直流変換器50の出力電圧を調整することにより車両の燃費を向上させることができる。
図2および図3に示す通り、本発明の一実施例に係るバッテリー充電制御方法は、ナビゲーション装置に目的地の入力を受け、車両の出発時にスイッチをオン(ON)にしてバッテリーを充電する段階(S100、S200)と、バッテリーの充電状態が予め設定された値Xよりも大きい場合、ナビゲーション装置から伝送を受けた到着予定時間(T’区間)に基づいて導出された第1時間(C区間)の間スイッチをオフ(OFF)にする段階(S300、S400)と、第1時間(C区間)の終了時点2’に再びスイッチをオンにして、第2時間(D区間)の間バッテリーを充電する段階(S700)とを含む。
バッテリーを充電する段階(S100、S200)で、まず、ユーザーからナビゲーション装置に目的地の入力を受けて到着予定時間が算出された後、車両の出発時にスイッチをオンにしてバッテリーを充電する。このとき、バッテリーは、充電状態が予め設定された値Xになるまで充電される(A区間)。予め設定された値Xは、上述したように、予め設定されたSOC(State Of Charge)であって、本発明の一実施例として80〜90%であり、設定によって異なる値である。バッテリーの充電状態が予め設定された値Xになるとは、満充電されることを意味する。
第1時間の間スイッチをオフ(OFF)にする段階(S300、S400)で、バッテリーの充電状態が予め設定された値Xよりも大きい場合には、スイッチをオフ(OFF)にするが、バッテリーの満充電の際にスイッチオフによって、満充電されたバッテリーの充電により失われるエネルギーを根本的に遮断することができる。スイッチをオフにすると、電装負荷は、バッテリーではなく、直流−直流変換器から電力の供給を受ける。このとき、電装負荷の大きさに応じて直流−直流変換器の出力電圧を調整することにより、車両の燃費を向上させることができる。
第1時間(C区間)=T*(Pchg−2Pdiff−Pload)/(Pchg−Pdiff−Pload)
第2時間(D区間)=T*(Pdiff)/(Pchg−Pdiff−Pload)
(T:到着予定時間、Pchg:充電パワー、Pdiff:放電パワー、Pload:負荷パワー)
T、Pchg、Pdiff、Ploadは、先立ってバッテリー充電制御システムで説明した第1時間(C区間)を導出する数式のT、Pchg、Pdiff、Ploadと同様である。
第1時間(C区間)と第2時間(D区間)が導出された後、スイッチは、導出された第1時間(C区間)の間オフにされるが、このとき、バッテリーは、スイッチオフにより電装負荷による大きな影響を受けなくなり、到着時までに変動幅が小さい。
第2時間(D区間)の間バッテリーを充電する段階(S700)で、第1時間(C区間)の終了時点2’に再びスイッチをオンにして(S700)、第2時間(D区間)の間バッテリーを充電する。これにより、目的地到着前にバッテリーを満充電させることにより、車両の停車時にバッテリーの放電を防止することができ、ひいてはバッテリーの放電による耐久性の低下を防止することができる。さらに、到着前に予めバッテリーを満充電させることにより、車両の停車中にバッテリーを充電する場合に比べて充電効率が向上できる。
また、LDC消費パワーを最小化することにより、メインバッテリーのエネルギー消費を最大限に抑えることができる。
また、補助バッテリーの満充電後に補助バッテリーのスイッチをオフにし、電装負荷の電圧をLDCが可変制御することにより、燃費を向上させることができる。
また、時間基準計算をしてトラフィック状態による走行時間の増加を含めて最大限にLDC可変電圧制御を活用することができる。
また、到着地点満充電制御および充電限界線の維持により既存の可変電圧制御を最大限に維持して燃費効果を維持することができる。
また、充電下方限界線の上向きではなく、Fast満充電制御によってSOC過充電による燃費損失を最小限に抑えることができる。
また、到着地点の近くで電装負荷が急変しても補助バッテリーの満充電後にリレーをオフにするので、電装負荷に影響がなく、これにより到着時に補助バッテリーの満充電が可能である。
50 直流−直流変換器
70 スイッチ
90 ナビゲーション装置
100 制御部
110 電装負荷
Claims (10)
- ナビゲーション装置に目的地の入力を受け、車両の出発時にスイッチをオン(ON)にしてバッテリーを充電する段階と、
バッテリーの充電状態が予め設定された値よりも大きい場合、ナビゲーション装置から伝送を受けた到着予定時間に基づいて導出された第1時間の間スイッチをオフ(OFF)にする段階と、
第1時間の終了時点に再びスイッチをオンにして、第2時間の間バッテリーを充電する段階とを含んでなることを特徴とするバッテリー充電制御方法。 - 前記スイッチをオフ(OFF)にする段階で、
スイッチをオフにし、直流−直流変換器の出力端にバッテリーとともに電気的に並列接続された電装負荷の大きさに応じて直流−直流変換器の出力電圧を調整することを特徴とする請求項1に記載のバッテリー充電制御方法。 - 前記スイッチをオフ(OFF)にする段階で、
下記数式を用いて第1時間を導出する段階をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のバッテリー充電制御方法。
第1時間=T*(Pchg−2Pdiff−Pload)/(Pchg−Pdiff−Pload)
(T:到着予定時間、Pchg:充電パワー、Pdiff:放電パワー、Pload:負荷パワー) - 前記スイッチをオフ(OFF)にする段階で、
下記数式を用いて第2時間を導出する段階をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載のバッテリー充電制御方法。
第2時間=T*(Pdiff)/(Pchg−Pdiff−Pload)
(T:到着予定時間、Pchg:充電パワー、Pdiff:放電パワー、Pload:負荷パワー) - 前記スイッチをオフ(OFF)にする段階で、
到着予定時間は、スイッチをオフにする時点から到着時点までの時間であることを特徴とする請求項1に記載のバッテリー充電制御方法。 - バッテリーと、
電圧レベルを変換してバッテリーを充電する直流−直流変換器と、
直流−直流変換器とバッテリーとの間に接続されるスイッチと、
ユーザーから目的地の入力を受け、到着予定時間を導出するナビゲーション装置と、
ナビゲーション装置に目的地が入力され、車両の出発時にスイッチをオン(ON)にしてバッテリーを充電し、バッテリーの充電状態が予め設定された値よりも大きい場合には、ナビゲーション装置から伝送を受けた到着予定時間に基づいて導出された第1時間の間スイッチをオフ(OFF)にし、第1時間の終了時点に再びスイッチをオンにして第2時間の間バッテリーを充電する制御部とを含んでなることを特徴とするバッテリー充電制御システム。 - 前記直流−直流変換器の出力端にバッテリーとともに電気的に並列接続された電装負荷をさらに含み、
制御部は、バッテリーの充電状態が予め設定された値よりも大きい場合、第1時間の間スイッチをオフ(OFF)にし、電装負荷の大きさに応じて直流−直流変換器の出力電圧を調整することを特徴とする請求項6に記載のバッテリー充電制御システム。 - 前記制御部は、下記数式を用いて第1時間を導出することを特徴とする請求項6に記載のバッテリー充電制御システム。
第1時間=T*(Pchg−2Pdiff−Pload)/(Pchg−Pdiff−Pload)
(T:到着予定時間、Pchg:充電パワー、Pdiff:放電パワー、Pload:負荷パワー) - 前記制御部は、下記数式を用いて第2時間を導出することを特徴とする請求項8に記載のバッテリー充電制御システム。
第2時間=T*(Pdiff)/(Pchg−Pdiff−Pload)
(T:到着予定時間、Pchg:充電パワー、Pdiff:放電パワー、Pload:負荷パワー) - 前記制御部がナビゲーション装置から伝送を受けた到着予定時間は、スイッチをオフにする時点から到着時点までの時間であることを特徴とする請求項6に記載のバッテリー充電制御システム。
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