JP2019075895A - 電動車両用の充電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーが任意に目標充電量を簡便に定めることができる電動車両用の充電制御装置を提供する。【解決手段】ユーザーの操作により設定された目標充電量を維持するようにバッテリーを充電するマニュアル充電モードを含む複数の充電モードを有する充電制御部と、複数の充電モードを選択し、目標充電量を設定する設定操作部と、を備え、充電制御部は、設定操作部によりマニュアル充電モードが選択されたとき、設定操作部により設定された目標充電量を維持するようにバッテリーを充電する。【選択図】図５

Description

本発明は、電動車両におけるバッテリーの充電モード及び目標充電量を設定することができる電動車両用の充電制御装置に関する。

近年、プラグインハイブリッド自動車などの電動車両が実用化されている。電動車両に搭載されているバッテリーの充電は、電動車両に搭載された制御装置により制御される。このような制御装置は、ユーザーの利用目的に応じて、様々な態様でバッテリーを制御するものがある。

電動車両のバッテリーは、車載機器以外の各種機器用の電源として用いられることがある。例えば、キャンプ地などでバッテリーを電源として用いる場合がある。この場合、ユーザーは、キャンプ地に到着した時点において、バッテリーの充電量が高く維持されていることを望む。このような利用目的のために、予め高く設定された目標充電量が維持されるように充電制御するチャージモードがある。他に、バッテリーの充電量が維持されるように充電制御するセーブモードがある。

このようなモードの切り替えや目標充電量の設定は、各種のスイッチを操作することにより行うことができる（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、目標充電量の設定は、予め設定されたものを用いるしかなく、ユーザーが任意に設定することができるものではなかった。例えば、チャージモードによって維持された目標充電量では、ユーザーにとって不十分な場合もあり得る。また、例えば、自宅までの距離が短い場合では、エンジンを起動して充電するよりも、静かなＥＶモードで走行したい場合、あるいは、自宅で充電するほうが燃費的に有利な場合もある。このような場合、ユーザーは、予め設定されているハイブリッド走行時の目標充電量を下回ってでも、バッテリーの電力による走行を望むこともある。更には、複数のモード設定スイッチの操作がユーザーにとって複雑であり、バッテリーの充電状況が判りにくいという問題があった。

特開２００３−２３５１０８号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ユーザーが任意に目標充電量を簡便に定めることができる電動車両用の充電制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、バッテリーの電力で駆動されるモーターを備える電動車両用の充電制御装置であって、ユーザーの操作により設定された目標充電量を維持するように前記バッテリーを充電するマニュアル充電モードを含む複数の充電モードを有する充電制御手段と、前記複数の充電モードを選択し、前記目標充電量を設定する設定手段と、を備え、前記充電制御手段は、前記設定手段により前記マニュアル充電モードが選択されたとき、前記設定手段により設定された前記目標充電量を維持するように前記バッテリーを充電することを特徴とする電動車両用の充電制御装置にある。

第１の態様では、ユーザーによる設定手段の操作によって、オート充電モードに切り替えることができる。そして、マニュアル充電モードのときにはユーザーの所望する目標充電量を設定することができる。このようにユーザーに対して、目標充電量を任意に設定することができるマニュアル充電モードを提供することができる。これにより、例えば、電動車両を目的地に向けて運転させ、バッテリーの充電量を、ユーザーが目的地に到達したときに所望する量とすることができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の電動車両用の充電制御装置であって、前記充電制御手段は、予め定めた前記目標充電量となるように前記バッテリーを充電するオート充電モードをさらに有し、前記設定手段により前記マニュアル充電モードが選択されたとき、前記マニュアル充電モードの前記目標充電量に設定可能な範囲を、前記オート充電モードの前記目標充電量よりも低い下限値と、前記オート充電モードの前記目標充電量よりも高い上限値との間とすることを特徴とする電動車両用の充電制御装置にある。

第２の態様では、例えば、マニュアル充電モードの目標充電量として、オート充電モードの目標充電量よりも低い値を設定できるようにした。これにより、ユーザーは、オート充電モードと比較して、より長い間、バッテリーの電力により電動車両を走行させることができる。これにより、自宅等において外部電源による充電を望むというユーザーの利用目的に応えることができる。なお、マニュアル充電モードの目標充電量は、オート充電モードの目標充電量よりも低い値に限定されず、任意の値を設定することができる。

本発明によれば、ユーザーが任意に目標充電量を定めることができる電動車両用の充電制御装置が提供される。

電動車両の概略図である。 電動車両用のセンターコンソール付近の概略図である。 電動車両用の充電制御装置の斜視図である。 電動車両用の充電制御装置の斜視図である。 バッテリーの充電状態を示す図である。 バッテリーの充電状態を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。
図１は、電動車両の概略図である。本実施形態では、電動車両用の充電制御装置（以下、単に充電制御装置）が搭載される電動車両として、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ、以下、車両１と称する）を例にとり説明する。

車両１は、走行用モーター５及びエンジン２を走行用の駆動源として備えている。
走行用モーター５は、インバータ４を介して駆動用バッテリー３（請求項のバッテリーに相当）に接続されている。走行用モーター５の駆動力は前輪７に伝達される。駆動用バッテリー３は、複数のバッテリーセルが直並列に接続されてなるバッテリーユニットであり、各バッテリーセルは、例えば、リチウムイオン二次電池からなる。

エンジン２は、発電機であるジェネレーター６に接続されている。ジェネレーター６は、インバータ４を介して駆動用バッテリー３に接続されている。ジェネレーター６は、エンジン２の駆動力により回転し、ジェネレーター６で発電された電力が、インバータ４を介して駆動用バッテリー３に供給される。

走行用モーター５の駆動力は前輪７に伝達され、また、エンジン２の駆動力は前輪７に伝達されることが可能な構成となっている。

このような構成の車両１は、車両１の運転状態に応じて、ＥＶモード、シリーズモード、パラレルモードなど、各種のモードに切り替えることが可能となっている。ＥＶモードでは、走行用モーター５のみを動力源とする。シリーズモードは、走行用モーター５を車両走行の動力源とし、エンジン２をジェネレーター６の動力源とする。パラレルモードは、走行用モーター５とエンジン２とのそれぞれを動力源とする。

このような各モードの切り替えなど車両１の各種制御を実行するための装置として、車両１には、制御装置２０が搭載されている。制御装置２０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、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を含んで構成される。制御装置２０は、車両１の各部とインターフェース部を介して接続され、それら各部との間で情報の授受をおこない、各部の制御を行う。

図２は電動車両用のセンターコンソール付近の概略図であり、図３及び図４は電動車両用の充電制御装置の斜視図である。図２〜図４に示すように、電動車両用の充電制御装置１０（以下、単に充電制御装置という）は、制御装置２０と、設定操作部３０とを備えている。

充電制御部２１は、請求項に記載の充電制御手段の一例である。本実施形態では、制御装置２０のＣＰＵが制御プログラムを実行することによって、充電制御部２１が実現されている。

充電制御部２１は、駆動用バッテリー３の充電量の検出結果に基づいてエンジン２を作動させてジェネレーター６で発電することで駆動用バッテリー３の充電量を制御する。駆動用バッテリー３への充電方法については複数のモードがある。本実施形態では少なくともオート充電モードとマニュアル充電モードの何れかのモードで駆動用バッテリー３の充電を制御する。

オート充電モードは、予め定めた目標充電量を維持するように駆動用バッテリー３を充電するモードである。

マニュアル充電モードは、ユーザーの操作により設定された目標充電量を維持するように駆動用バッテリー３を充電するモードである。

充電制御部２１は、後述する設定操作部３０の操作に基づいて、オート充電モード又はマニュアル充電モードの何れか一方が選択される。これらの充電モードについての詳細な説明は後述する。

設定操作部３０は、請求項に記載の設定手段の一例であり、回転操作が可能な操作部３１、操作部３１を収容可能な収容部３２、及び充電状況を表すための表示部３３を有する操作機構である。本実施形態の設定操作部３０は、センターコンソール５０のシフトレバー５１の近傍に配置されているが、配置場所に特に限定はない。

操作部３１は、回転操作が可能であり、回転操作を電気信号に変換する装置である。操作部３１が出力する電気信号は充電制御部２１に検知されるようになっている。

操作部３１の具体例としては、モーメンタリ式の回転スイッチや、復帰型の回転スイッチを挙げることができる。操作部３１が回転操作されると、どの程度回転されたかが電気信号として出力され、充電制御部２１では当該電気信号に対応した目標充電量が設定される。

例えば、目標充電量を、２０〜８０％の間において５％刻みで操作部３１により設定可能とする。この場合、操作部３１の各接点に各目標充電量を対応させる。これにより、操作部３１を右回転又は左回転させて各接点に接触させることで、充電制御部２１はこれを検出し、目標充電量を設定することができる。

また、復帰型の回転スイッチを操作部３１とした場合は、操作部３１は右回転又は左回転したことを電気信号として出力する。充電制御部２１はこの電気信号を検出し、例えば、右回転を検出するたびに目標充電量を＋５％、左回転を検出するたびに目標充電量を−５％となるように設定する。

操作部３１により、マニュアル充電モードの目標充電量として設定可能な範囲は、オート充電モードの目標充電量よりも低い下限値と、オート充電モードの目標充電量よりも高い上限値との間とする。オート充電モードの目標充電量としては、ハイブリッド走行するのに最も効率的な値とする。

収容部３２は、操作部３１を収容可能な空間を形成する。本実施形態では、収容部３２は、センターコンソール５０の表面に開口を有し、操作部３１を収納する凹部として形成されている。

図３に示すように、操作部３１が収容部３２に収容された位置を第１の位置という。また、図４に示すように、操作部３１が収容部３２から露出した位置を第２の位置という。

操作部３１のうち、ユーザーが操作部３１を回転操作するために触れる一部を被操作部３４とする。図４に示すように、被操作部３４は、円柱状の操作部３１の側周面部分である。本実施形態では、この被操作部３４の全体が収容部３２に収容されたときの位置を第１の位置としている。ただし、必ずしもこのような第１の位置に限定されず、被操作部３４の一部が収容部３２に収容された位置を第１の位置としてもよい。

操作部３１は、第１の位置又は第２の位置の何れかの位置で保持される。そして、設定操作部３０は、操作部３１が第１の位置又は第２の位置のどちらに位置するかを表す電気信号を出力する構成となっている。具体的には、操作部３１の全体がオン・オフスイッチとして構成されている。操作部３１を回転軸方向に押圧することで、操作部３１は第１の位置又は第２の位置の何れかの位置に保持される。

このような設定操作部３０は、操作部３１が第１の位置にあるとき（図３参照）、オート充電モードにし、操作部３１が第２の位置にあるとき（図４参照）、マニュアル充電モードにする。

換言すれば、充電制御部２１は、操作部３１が第１の位置にあることを表す電気信号を検出したとき（スイッチオン状態を検出したとき）、オート充電モードにする。一方、充電制御部２１は、操作部３１が第２の位置にあることを表す電気信号を検出したとき（スイッチオフ状態を検出したとき）、マニュアル充電モードにする。

また、本実施形態の設定操作部３０は、表示部３３を備えている。表示部３３は、例えば、液晶ディスプレイである。表示部３３は、設定操作部３０に一体的に設けられており、具体的には、操作部３１の頂面部分に設けられている。

表示部３３は、充電制御部２１の充電状態を表示する。充電制御部２１の充電状態とは、充電モード、現在の駆動用バッテリー３の充電量、目標充電量など、駆動用バッテリー３への充電に関する情報である。

例えば、図３に示すように、オート充電モードのときは、表示部３３には、オート充電モードであることを表す「ＡＵＴＯ」という文字が表示されている。また、現時点における駆動用バッテリー３の充電量を表す「ＮＯＷ ４０％」という文字が表示されている。このように、表示部３３により、オート充電モードにおいて現時点では駆動用バッテリー３の充電量が４０％であることがユーザーに表示される。

また、図４に示すように、マニュアル充電モードのときは、表示部３３には、ユーザーが設定した目標充電量を表す「ＴＡＲＧＥＴ ８０％」という文字が表示されている。また、現時点における駆動用バッテリー３の充電量を表す「ＮＯＷ ４０％」という文字が表示されている。このように、表示部３３により、マニュアル充電モードにおいて目標充電量が８０％であり現時点では駆動用バッテリー３の充電量が４０％であることがユーザーに表示される。

ここで、図５及び図６を用いて充電制御装置によるマニュアル充電モード及びオート充電モードの詳細について説明する。図５及び図６は、バッテリーの充電状態を示す図である。縦軸は駆動用バッテリー３の充電量（ＳＯＣ）を表し、横軸は時間を表している。また、横軸の下方には、マニュアル充電モード又はオート充電モードの何れが選択されたかを示すタイミングチャートが示されている。マニュアル充電モードで動作中であればＯＮ、マニュアル充電モードで動作していなければＯＦＦとなっている。オート充電モードについても同様である。

また、オート充電モードで予め定めた目標充電量を３０％とし、マニュアル充電モードにおいて目標充電量に設定可能な範囲を１０％から１００％とする。もちろん、これらの値は例示である。

図５に示すように、時刻０から時刻Ｔ２までの間は、設定操作部３０により、オート充電モードが設定されている。オート充電モードが選択された場合、充電制御部２１は、駆動用バッテリー３の充電量が予め定めた目標充電量（３０％）まで充電は行わない。同図に示す例では、時刻０から時刻Ｔ１までの間は充電量が低減しており、時刻Ｔ１において充電量が目標充電量（３０％）になっている。

時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間に示すように、充電制御部２１は、充電量が目標充電量に維持されるように駆動用バッテリー３の充電を行う。具体的には、充電量が目標充電量からさらに一定量を下回ったら（例えば充電量が２５％になったら）、エンジン２を始動させ、駆動用バッテリー３に充電する。そして、充電制御部２１は、駆動用バッテリー３の充電量が目標充電量に対し一定量を上回ったら（例えば３５％になったら）、エンジン２を停止させて駆動用バッテリー３の充電を終了する。このようにして、駆動用バッテリー３の充電量が目標充電量に維持される。

時刻Ｔ２において、ユーザーが設定操作部３０を操作することで、オート充電モードからマニュアル充電モードに切り替えられたとする。そして、ユーザーは、設定操作部３０を操作することで、目標充電量を９０％に設定したとする。充電制御部２１は、上述した設定範囲内であるので、ユーザーにより設定された目標充電量である９０％を許可する。

充電制御部２１は、駆動用バッテリー３の充電量が、設定操作部３０により設定された目標充電量になるように充電を行う。具体的には、充電量が目標充電量以下（９０％以下）であるので、充電制御部２１は、エンジン２を始動させ、駆動用バッテリー３を充電する。これにより、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間の実線に示すように充電量が増加し、時刻Ｔ３において充電量が目標充電量（９０％）に達する。時刻Ｔ３以後は、充電制御部２１は、エンジン２を停止させて駆動用バッテリー３の充電を終了する。また、充電制御部２１は、充電量が目標充電量から一定量少なくなったら（例えば充電量が８５％になったら）、再度、エンジン２を始動させて駆動用バッテリー３を充電し、さらに、充電量が一定量を上回ったら（例えば９５％になったら）充電を終了する。このような充電制御により、充電量が目標充電量に維持される。

次に、図６を用いて、ユーザーがオート充電モードの目標充電量（３０％）よりも低い目標充電量（２０％）を設定した場合について説明する。なお、時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までは、図５に示す場合と同様であるので、説明は省略する。

時刻Ｔ２において、ユーザーが設定操作部３０を操作することで、オート充電モードからマニュアル充電モードに切り替えられたとする。そして、ユーザーは、設定操作部３０を操作することで、目標充電量を２０％に設定したとする。充電制御部２１は、上述した設定範囲内であるので、ユーザーにより設定された目標充電量である２０％を許可する。

充電制御部２１は、駆動用バッテリー３の充電量が、設定操作部３０により設定された目標充電量以上であるならば、充電を行わない。同図に示す例では、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの間は充電量が低減しており、時刻Ｔ３において充電量が目標充電量（１５％）になっている。

時刻Ｔ３以後に示すように、充電制御部２１は、充電量が目標充電量に維持されるように充電制御をする。具体的には、充電制御部２１は、充電量が目標充電量から一定量少なくなったら（例えば充電量が１５％になったら）、エンジン２を始動させて駆動用バッテリー３を充電する。そして、充電量が目標充電量に対し一定量を上回ったら（例えば２５％になったら）、エンジン２を停止する。このような充電制御により、充電量が目標充電量に維持される。

上述した構成の充電制御装置１０は、ユーザーの操作によって、操作部３１をオン又はオフ、すなわち第１の位置又は第２の位置とすることで、オート充電モード又はマニュアル充電モードに切り替えることができる。そして、マニュアル充電モードのときには、操作部３１を回転操作させ、目標充電量を設定することができる。

このようにユーザーに対して、目標充電量を任意に設定することができるマニュアル充電モードを提供することができる。これにより、図５に示したように、車両１を目的地に向けて運転させ、目的地に到達したときに、駆動用バッテリー３の充電量をユーザーが所望する量とすることができる。例えば、その目的地において、駆動用バッテリー３の電力を車載以外の電気機器に提供するのに十分な充電量を駆動用バッテリー３に充電しておくことができる。

さらに、本実施形態の充電制御装置１０は、図６に示したように、マニュアル充電モードの目標充電量として、オート充電モードの目標充電量よりも低い値を設定できるようにした。これにより、ユーザーは、オート充電モードと比較して、より長い間ＥＶモードにより車両１を走行させることができる。

このようなマニュアル充電モードでは、次のような場合に特に有効である。オート充電モードでは、車両１が、外部電源により充電できるような自宅まであと少しというところで、エンジン２を始動させて充電するような場合がある。一方、目標充電量を下限値付近としたマニュアル充電モードでは、上記したように、より長い間ＥＶモードによって走行するので、駆動用バッテリー３の電力を用いた走行によって自宅へ到達できる可能性がある。

つまり、目標充電量を下限値付近としたマニュアル充電モードによれば、外部電源により充電できるような自宅などの場所が比較的近くにある場合に、エンジン２の起動による充電を行わずに自宅等へ到達することができる。これにより、自宅等において外部電源による充電を望むというユーザーの利用目的に応えることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。

上述した実施形態では、設定手段は、操作部３１、収容部３２及び表示部３３を備える設定操作部３０として構成されていたが、このような構成に限定されない。設定手段は、マニュアル充電モード又はオート充電モードを切り替え、目標充電量を設定可能な装置構成であればよい。また、充電モードの切り替えや目標充電量の設定をするための構成は、機械的なスイッチ等に限らず、タッチパネルディスプレイにより構成してもよい。さらには、設定手段は、ユーザーが充電モードを切り替える旨の音声を発したら、その音声からマニュアル充電モード又はオート充電モードであるかを認識する音声認識装置であってもよい。目標充電量についても同様に音声認識により得るようにしてもよい。

また、充電制御部２１は、複数の充電モードとして、オート充電モード及びマニュアル充電モードを有していたが、これに限らない。少なくともマニュアル充電モードを有していればよく、その他の充電態様が異なる充電モードを２つ以上有していてもよい。

１０…充電制御装置、２０…制御装置、２１…充電制御部、３０…設定操作部

Claims (2)

1. バッテリーの電力で駆動されるモーターを備える電動車両用の充電制御装置であって、
   ユーザーの操作により設定された目標充電量を維持するように前記バッテリーを充電するマニュアル充電モードを含む複数の充電モードを有する充電制御手段と、
   前記複数の充電モードを選択し、前記目標充電量を設定する設定手段と、を備え、
   前記充電制御手段は、前記設定手段により前記マニュアル充電モードが選択されたとき、前記設定手段により設定された前記目標充電量を維持するように前記バッテリーを充電する
   ことを特徴とする電動車両用の充電制御装置。
2. 請求項１に記載の電動車両用の充電制御装置であって、
   前記充電制御手段は、
   予め定めた前記目標充電量となるように前記バッテリーを充電するオート充電モードをさらに有し、
   前記設定手段により前記マニュアル充電モードが選択されたとき、
   前記マニュアル充電モードの前記目標充電量に設定可能な範囲を、
   前記オート充電モードの前記目標充電量よりも低い下限値と、前記オート充電モードの前記目標充電量よりも高い上限値との間とする
   ことを特徴とする電動車両用の充電制御装置。

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