JP2020025410A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】外部電源を用いた外部充電が休止される場合において外部充電が再開するまでの電力消費を抑制する。【解決手段】ＥＣＵは、コネクタが接続されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、外部充電を開始するステップ（Ｓ１０２）と、インレット温度がしきい値Ｔ（０）を超えると（Ｓ１０４にてＮＯ）、タイマー充電を設定するステップ（Ｓ１０８）と、スリープ制御を実行するステップ（Ｓ１１０）と、タイマー充電の設定時刻になると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、再度外部充電を開始するステップ（Ｓ１０２）を含む、処理を実行する。【選択図】図２

Description

本開示は、車両外部の電源を用いた車載蓄電装置の充電が可能な車両の制御に関する。

従来より、車両外部の電源（以下、外部電源と記載する）と電力の授受が可能に構成され、外部電源から供給される電力によって車載蓄電装置の充電処理（以下、外部充電と記載する）の実行が可能な電動車両が知られている。

このような電動車両において、たとえば、外部充電を実行する際に蓄電装置や外部電源から電力を受ける受電部（たとえば、インレット）が高温になる場合には、外部充電が休止状態となり、自然冷却により低温になるまで待機状態とされる。

たとえば、特開平０７−１４２０９５号公報（特許文献１）は、二次電池の充電温度が充電休止温度を超えた時点で一旦充電が休止され、自然冷却により二次電池の温度が再開可能温度以下に低下するまで待機する技術が開示される。

特開平０７−１４２０９５号公報

しかしながら、上述のように、二次電池の充電温度が充電休止温度を超えて外部充電が休止状態となる場合には、自然冷却により二次電池の温度が再開可能温度以下に低下するまでの間に外部充電を行なうための制御装置の起動状態が継続すると、待機中に電力が不必要に消費される場合がある。

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、外部電源を用いた外部充電が休止される場合において外部充電が再開するまでの電力消費を抑制する車両を提供することである。

本開示のある局面に係る車両は、蓄電装置と、車両外部の電源から供給される外部電力を受ける受電部と、外部電力によって蓄電装置を充電する充電装置と、充電装置を用いて蓄電装置に対する充電制御を実行する制御装置とを備える。制御装置は、充電制御の実行中に受電部および蓄電装置のうちの少なくともいずれかの温度がしきい値よりも大きい場合に、充電制御を中止する。制御装置は、充電制御の中止前よりも制御装置の消費電力が少ない制御モードで待機する。制御装置は、充電制御を中止してから予め定められた時間が経過した後に充電制御を再開する。

このようにすると、充電制御を中止する場合に、中止前よりも消費電力が少ない制御モードで待機することによって、充電制御を再開するまでの予め定められた時間が経過するまでの間に電力消費を抑制することができる。

本開示によると、外部電源を用いた外部充電が休止される場合において外部充電が再開するまでの電力消費を抑制する車両を提供することができる。

本実施の形態に係る車両の全体構成の一例を概略的に示す図である。 ＥＣＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。 インレット温度の時間変化を示すタイミングチャートである。

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、図中同一また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。

図１は、本実施の形態に係る車両２００の全体構成の一例を概略的に示す図である。車両２００は、電力を用いて走行駆動力を生成するとともに、充電スタンド３００によって充電可能なバッテリを有する電動車両である。車両２００には、たとえば、プラグインハイブリッド自動車および電気自動車などの電動車両が含まれる。なお、電動車両の構成は、充電スタンド３００から電力供給を受けることが可能であって、かつ、電力によって走行可能であれば、特に上述の電動車両に限定されるものではない。

図１に示すように、車両２００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit)１００と、温度センサ１０２と、充電装置２１２と、バッテリ２１４と、インバータ２１６と、モータジェネレータ２１８と、インレット２２０とを含む。

車両２００は、充電スタンド３００から供給される電力（外部電力）を用いてバッテリ２１４を充電することが可能である。本実施の形態においては、充電スタンド３００と車両２００とは接触充電によって充電される場合を一例として説明する。

充電装置２１２は、バッテリ２１４とインレット２２０との間に設けられる。充電装置２１２は、充電スタンド３００から供給される電力（たとえば、交流電力）をバッテリ２１４が充電可能な電力（直流電力）に変換する。充電装置２１２は、ＥＣＵ１００からの制御信号により制御される。たとえば、インレット２２０に充電スタンド３００の充電コネクタ３０２が取り付けられた場合に、外部の電源４００から供給される電力を用いてバッテリ２１４が充電される。

バッテリ２１４は、たとえば、再充電可能に構成された電力貯蔵要素であり、代表的には、ニッケル水素電池あるいはリチウムイオン電池等の二次電池が適用される。あるいは、バッテリ２１４は、電力を貯蔵できる蓄電装置であればよく、たとえば、バッテリ２１４に代えて大容量のキャパシタが用いられてもよい。

インバータ２１６は、交流電力と直流電力との間で電力を変換する電力変換装置である。インバータ２１６は、ＥＣＵ１００からの制御信号により制御される。インバータ２１６は、たとえば、バッテリ２１４の直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ２１８に供給する場合がある。また、インバータ２１６は、たとえば、モータジェネレータ２１８から交流電力（回生電力）を直流電力に変換してバッテリ２１４に供給して、バッテリ２１４を充電する場合がある。

モータジェネレータ２１８は、インバータ２１６からの電力供給を受けて駆動輪２２２に回転力を与える。駆動輪２２２は、モータジェネレータ２１８によって与えられた回転力によって回転し、車両２００を走行させる。

インレット２２０は、車両２００の外装部分にリッド等のカバー（図示せず）とともに設けられる。インレット２２０は、充電スタンド３００から電力を受ける受電部である。インレット２２０は、充電コネクタ３０２が取り付け可能な形状を有する。インレット２２０および充電コネクタ３０２の双方には接点が内蔵されており、インレット２２０に充電コネクタ３０２が取り付けられると接点同士が接触して、インレット２２０と充電コネクタ３０２とが電気的に接続される。

充電スタンド３００は、車両２００の外部に設置され、充電ケーブル３０４を経由して充電コネクタ３０２に接続される。充電スタンド３００は、電源４００と電気的に接続されている。そのため、インレット２２０に充電コネクタ３０２が取り付けられた場合に、電源４００の電力が充電スタンド３００、充電ケーブル３０４および充電コネクタ３０２を経由して車両２００に供給される。電源４００は、たとえば、商用電源を含む。

ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサ（たとえば、温度センサ１０２）からの情報に基づいて車両２００の各機器（たとえば、充電装置２１２あるいはインバータ２１６）を制御する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。また、ＥＣＵ１００は、時計の機能（たとえば、電波時計等）を有し、現在時刻を取得するための時刻取得部（図示せず）を有する。

温度センサ１０２は、インレット２２０の温度（以下、インレット温度と記載する）を検出する。温度センサ１０２は、検出したインレット温度を示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

以上のような構成を有する車両２００において、ＥＣＵ１００は、たとえば、インレット２２０に充電コネクタ３０２に取り付けられたと判定する場合に、充電装置２１２を動作させて電源４００から供給される外部電力を用いてバッテリ２１４を充電する充電制御を実行する。なお、以下の説明において外部電力を用いたバッテリ２１４の充電制御を外部充電と記載する。

また、ＥＣＵ１００は、インレット２２０に充電コネクタ３０２に取り付けられたと判定する場合でも、予め設定された時刻（以下、設定時刻と記載する）に外部充電を開始するタイマー充電の実行が予定されている場合には、設定時刻になるまで待機状態となり、現在時刻が設定時刻になるときに外部充電を実行する。設定時刻は、たとえば、車室内の入力装置へのユーザの入力操作によって設定され、ＥＣＵ１００のメモリの所定の記憶領域に記憶されてもよい。

ところで、外部充電の実行中において、インレット２２０と充電コネクタ３０２との接点の接触部分において接触不良が発生する場合には、インレット２２０が高温になる場合がある。あるいは、外部充電の実行中において、バッテリ２１４における発熱量が増加してバッテリ２１４が高温になる場合がある。

そのため、ＥＣＵ１００は、たとえば、外部充電を実行する際にバッテリ２１４やインレット２２０が高温になる場合には、外部充電を休止状態とし、自然冷却により低温になるまで待機状態とする。

より具体的には、ＥＣＵ１００は、たとえば、外部充電の実行中に、インレット温度がしきい値Ｔ（０）を超える場合に、充電装置２１２の動作を停止させて、外部充電を休止状態とする。そして、ＥＣＵ１００は、外部充電の休止状態を維持したまま、インレット温度がしきい値Ｔ（１）以下になるまで待機する。なお、しきい値Ｔ（１）は、たとえば、しきい値Ｔ（０）以下の値である。ＥＣＵ１００は、たとえば、インレット温度がしきい値Ｔ（１）以下となる場合などにおいて、充電装置２１２の動作を再開する。

しかしながら、インレット温度がしきい値Ｔ（０）を超えて外部充電が休止状態となる場合には、自然冷却によりインレット温度がしきい値Ｔ（１）以下に低下するまでの間にＥＣＵ１００の起動状態が継続すると、待機中に電力が不必要に消費される場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ１００は、外部充電の実行中にインレット温度がしきい値Ｔ（０）よりも大きい場合に、外部充電を中止し、外部充電の中止前よりもＥＣＵ１００の消費電力が少ない制御モードで待機し、外部充電を中止してから予め定められた時間が経過した後に外部充電を再開するものとする。

このようにすると、外部充電を中止する場合に、中止前よりも消費電力が少ない制御モードで待機することによって、外部充電を再開するまでの予め定められた時間が経過するまでの間に電力消費を抑制することができる。

以下、図２を参照して、本実施の形態におけるＥＣＵ１００で実行される処理について説明する。図２は、ＥＣＵ１００で実行される処理の一例を示す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、所定の処理周期毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。これらのフローチャートに含まれる各ステップは、基本的には、ＥＣＵ１３０によるソフトウェア処理の実行によって実現されるが、その一部または全部がＥＣＵ１３０内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ１００は、インレット２２０に充電コネクタ３０２が接続されたか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、インレット２２０に設けられる充電コネクタ３０２の接続を検出するセンサ（図示せず）から充電コネクタ３０２がインレット２２０に接続されたことを示す接続信号を受信した場合にインレット２２０に充電コネクタ３０２が接続されたと判定してもよい。インレット２２０に充電コネクタ３０２が接続されたと判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１００は、充電装置２１２を動作させて外部充電を開始する。Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１００は、インレット温度がしきい値Ｔ（０）以下であるか否かを判定する。しきい値Ｔ（０）は、インレット温度の上限値であって、実験等によって適合される。インレット温度がしきい値Ｔ（０）以下であると判定される場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１００は、外部充電が完了したか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、バッテリ２１４のＳＯＣ（State Of Charge）が外部充電の完了を判定するためのしきい値を超える場合に外部充電が完了したと判定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、バッテリ２１４のＯＣＶ（Open Circuit Voltage）からＳＯＣを推定してもよいし、あるいは、充電電流と放電電流とからＳＯＣを推定してもよい。外部充電が完了したと判定される場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、この処理は終了する。なお、外部充電が完了していないと判定される場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１０４に戻される。

また、インレット温度がしきい値Ｔ（０）よりも高いと判定される場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１０８に移される。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１００は、タイマー充電を設定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、現在の時刻から予め定められた時間が経過した時刻を設定時刻として設定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、時刻取得部を用いて現在の時刻を取得する。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１００は、スリープ制御を実行する。なお、スリープ制御は、複数の機能のうちの一部の機能のみを動作させ、他の機能を休止状態とする制御モードである。動作させる機能としては、たとえば、少なくとも時刻取得部を用いて現在時刻を取得する動作と、現在の時刻が設定時刻に到達するか否かを判定する動作とを含む。スリープ制御の実行中のＥＣＵ１００の消費電力は、スリープ制御の実行前のＥＣＵ１００の消費電力よりも小さい。

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ１００は、現在の時刻がタイマー充電の設定時刻であるか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、時刻取得部を用いて現在の時刻を取得し、取得された現在の時刻がタイマー充電の設定時刻であるか否かを判定する。現在の時刻がタイマー充電の設定時刻であると判定される場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。なお、現在の時刻がタイマー充電の設定時刻でないと判定される場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１１２に戻される。

また、充電コネクタ３０２がインレット２２０に接続されていないと判定される場合（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了される。

以上のような構造およびフローチャートに基づくＥＣＵ１００の動作について図３を参照しつつ説明する。図３は、インレット温度の時間変化を示すタイミングチャートである。図３の縦軸は、インレット温度を示す。図３の横軸は、時間を示す。

たとえば、停車中の車両２００のインレット２２０に充電コネクタ３０２が接続されることによって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、外部充電が開始される場合を想定する（Ｓ１０２）。

外部充電が開始されると、電源４００からの外部電力（交流電力）が充電スタンド３００、充電ケーブル３０４および充電コネクタ３０２を経由して車両２００に供給される。車両２００に供給される外部電力は、充電装置２１２において充電電力（直流電力）に変換され、変換された充電電力を用いてバッテリ２１４が充電される。このとき、充電コネクタ３０２とインレット２２０との接点の接触部分で接触不良が起きるなどするとインレット温度が上昇することになる。

インレット温度がしきい値Ｔ（０）以下であると判定され（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、かつ、外部充電が完了していないと判定される場合には（Ｓ１０６にてＮＯ）、外部充電が継続される。

一方、時間ｔ（０）にて、インレット温度がしきい値Ｔ（０）を超えると（Ｓ１０４にてＮＯ）、タイマー充電の設定時刻が設定される（Ｓ１０８）。すなわち、現在の時刻から予め定められた時間が経過した時刻がタイマー充電の設定時刻として設定される。そして、ＥＣＵ１００においてスリープ制御が実行される（Ｓ１１０）。

スリープ制御が実行されることによって、一部の機能のみが動作し、他の機能が休止状態となる。そのため、現在の時刻がタイマー充電の設定時刻になるまでは（Ｓ１１２にてＮＯ）、スリープ制御が継続される。そして、時間ｔ（１）にて、現在の時刻がタイマー充電の設定時刻なると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、外部充電が再開される（Ｓ１０２）。

なお、スリープ制御が開始されてから外部充電が再開されるまでの間の消費電力は、スリープ制御を実行しない場合と比較して他の機能が休止状態となる分だけ消費電力が小さくなる。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両によると、外部充電を中止する場合に、中止前よりも消費電力が少ないスリープ制御を実行して待機することによって、外部充電を再開するまでの予め定められた時間が経過するまでの間に電力消費を抑制することができる。したがって、外部電源を用いた外部充電が休止される場合において外部充電が再開するまでの電力消費を抑制する車両を提供することができる。

以下、変形例について記載する。
上述の実施の形態では、ＥＣＵ１００は、インレット温度がしきい値Ｔ（０）を超えると、スリープ制御を実行するものとして説明したが、たとえば、ＥＣＵ１００は、インレット温度に代えてバッテリ２１４の温度がしきい値Ｔ（０）を超えると、スリープ制御を実行するものとしてもよい。

さらに上述の実施の形態では、ＥＣＵ１００は、インレット温度がしきい値Ｔ（０）を超える場合、スリープ制御を実行して予め定められた時間が経過するまで待機し、予め定められた時間が経過した後に外部充電を再開するものとして説明したが、ＥＣＵ１００は、インレット温度がしきい値Ｔ（０）を超える場合、スリープ制御を実行して、しきい値Ｔ（１）以下になるときに外部充電を再開してもよい。

さらに上述の実施の形態では、インレット２２０に充電コネクタ３０２が接続されると接触充電によって外部充電が行なわれる場合を一例として説明したが、車両２００と充電スタンド３００とに受電部と送電部とをそれぞれ備えた非接触充電システムの構成を有する場合には、送電部から受電部への電力供給によるバッテリ２１４の充電中に、受電部およびバッテリ２１４のうちのいずれかの温度がしきい値Ｔ（０）を超えて上昇した場合にスリープ制御を実行して予め定められた時間が経過した後に外部充電を再開するようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態では、外部充電の中止直前よりも消費電力の少ない制御としてスリープ制御を一例として説明したが、ＥＣＵ１００は、たとえば、ＥＣＵ１００を構成する発振器（図示せず）を停止したスタンバイモードや、通常動作と異なる低周波数の発振器で動作するスロークロックモードや、一定時間毎にＣＰＵを間欠的に動作させる間欠モードや、所定期間が経過するまでＥＣＵ１００の電源を遮断するタイマーモード等のうちの少なくともいずれかの制御モードを外部充電の中止直前よりも消費電力の少なく制御として実行してもよい。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を適宜組み合わせて実施してもよい。
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。本発明の範囲は上記した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およ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。

１００ ＥＣＵ、１０２ 温度センサ、２００ 車両、２１２ 充電装置、２１４ バッテリ、２１６ インバータ、２１８ モータジェネレータ、２２０ インレット、２２２ 駆動輪、３００ 充電スタンド、３０２ 充電コネクタ、３０４ 充電ケーブル、４００ 電源。

Claims (1)

1. 蓄電装置と、
   車両外部の電源から供給される外部電力を受ける受電部と、
   前記外部電力によって前記蓄電装置を充電する充電装置と、
   前記充電装置を用いて前記蓄電装置に対する充電制御を実行する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記充電制御の実行中に前記受電部および前記蓄電装置のうちの少なくともいずれかの温度がしきい値よりも大きい場合に、前記充電制御を中止し、
   前記充電制御の中止前よりも前記制御装置の消費電力が少ない制御モードで待機し、
   前記充電制御を中止してから予め定められた時間が経過した後に前記充電制御を再開する、車両。

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