JP2020061795A - 充電装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両に搭載されている電池を効率的に充電可能な充電装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る充電装置は、車両の充電インレットに充電コネクタを接続して車両に搭載されている電池を充電する充電装置であって、車両側に充電インレットの冷却機構が設けられているか否かを判別し、充電インレットの冷却機構が設けられている場合、充電インレットの冷却機構が設けられていない場合と比較して電池の充電電流を大きく設定する制御手段を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の充電インレットに充電コネクタを接続して車両に搭載されている電池を充電する充電装置に関する。
特許文献１には、外部に設けられた電源と連結して二次電池を充電する際、外部に設けられた冷却媒体源から二次電池に冷却媒体を供給することによって二次電池の温度を制御する充電方法が記載されている。
特開平１０−２２３２６３号公報
車両の充電インレットに充電コネクタを接続して車両に搭載されている電池を充電する充電処理では、充電装置と車両との接触部における充電中の発熱は相互の影響を受けるために、車両側に十分な冷却機構が設けられていれば充電装置は冷却機構を動作させる又は充電電流を制限する必要はない。しかしながら、従来技術では、充電装置は、車両側に冷却機構があるか否かを判別できないために、車両に搭載されている電池を効率的に充電できない可能性がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両に搭載されている電池を効率的に充電可能な充電装置を提供することにある。
本発明に係る充電装置は、車両の充電インレットに充電コネクタを接続して車両に搭載されている電池を充電する充電装置であって、前記車両側に前記充電インレットの冷却機構が設けられているか否かを判別し、前記充電インレットの冷却機構が設けられている場合、前記充電インレットの冷却機構が設けられていない場合と比較して前記電池の充電電流を大きく設定する制御手段を備える。
本発明に係る充電装置は、上記発明において、前記制御手段は、充電処理の実行中に前記充電インレットの単位時間当たりの温度上昇量が所定値未満であるか否かを判別し、前記充電インレットの単位時間当たりの温度上昇量が所定値未満である場合、前記電池の充電電流を上限電流に設定し、前記充電インレットの単位時間当たりの温度上昇量が所定値以上である場合には、前記電池の充電電流を前記上限電流以下の所定値に制限する。これにより、充電インレットの冷却機構の作動状況を考慮して電池を効率的に充電することができる。
本発明に係る充電装置は、上記発明において、前記制御手段は、前記電池の充電を開始する前に前記設定を行うことを特徴とする。これにより、車両に搭載されている電池をより効率的に充電することができる。
本発明に係る充電制御装置によれば、車両側に充電インレットの冷却機構が設けられているか否かに応じて車両に搭載されている電池の充電電流を制御するので、車両に搭載されている電池を効率的に充電することができる。
図１は、本発明の一実施形態である充電システムの構成を示すブロック図である。 図２は、車両情報の一例を示す図である。 図３は、本発明の一実施形態である充電制御処理の流れを示すフローチャートである。 図４は、上限電流制御を説明するための図である。 図５は、電流抑制制御を説明するための図である。 図６は、本発明の一実施形態である充電制御処理の変形例の流れを示すフローチャートである。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である充電システムの構成及びその動作について説明する。
〔構成〕
まず、図１，図２を参照して、本発明の一実施形態である充電システムの構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態である充電システムの構成を示すブロック図である。図２は、車両情報の一例を示す図である。
図１に示すように、本発明の一実施形態である充電システム１は、ＥＶ（Electric Vehicle），ＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle），ＦＣＥＶ（Fuel Cell Electric Vehicle）等の車両２の外部に設置された充電器３の充電コネクタ３１ａを車両２の充電インレット（充電器受け口）２２ａに接続して車両２に搭載されているバッテリ２１を充電するためのシステムである。
この充電システム１では、車両２側には、バッテリ２１、充電制御部２２、温度検出部２３、及び冷却機構２４が設けられている。但し、車両２の車種によっては温度検出部２３及び冷却機構２４が設けられていない場合もある。
バッテリ２１は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池によって構成され、車両２を駆動するための高電圧の直流電力を蓄える。
充電制御部２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び入出力インタフェイス等を含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路によって構成されている。充電制御部２２は、充電器３側に設けられている充電制御部３１と協調して、充電器３を利用してバッテリ２１を充電する充電処理を制御する。
温度検出部２３は、充電インレット２２ａに搭載された温度センサによって構成されている。温度検出部２３は、充電インレット２２ａの温度Ｔの単位時間当たりの上昇量ｄＴ／ｄｔを検出し、検出された充電インレット２２ａの温度Ｔの単位時間当たりの上昇量ｄＴ／ｄｔを示す電気信号を充電制御部２２に出力する。
冷却機構２４は、充電インレット２２ａを冷却するための充電制御部２２によって制御可能な冷却機構である。冷却機構２４としては、空冷式のヒートシンクや水冷式の熱交換器を例示できる。
一方、充電器３側には、充電制御部３１及び車両情報記憶部３２が設けられている。
充電制御部３１は、充電制御部２２と同様のマイクロコンピュータを主体とする電子回路により構成されている。充電制御部３１は、充電制御部２２と協調して、充電コネクタ３１ａ及び充電インレット２２ａを介してバッテリ２１を充電する充電処理を制御する。
車両情報記憶部３２は、以前にバッテリ２１を充電した車両２や代表的な車種に関する情報（車両情報）を記憶している。具体的には、図２に示すように、車両情報記憶部３２には、車両情報として、以前にバッテリ２１を充電した車両２の車種、車両ナンバー、冷却機構２４の有無に関する情報が関連付けして記憶されている。
このような構成を有する充電システム１では、充電器３側の充電制御部３１が、以下に示す充電制御処理を実行することにより、バッテリ２１を効率的に充電する。以下、図３に示すフローチャートを参照して、充電制御処理を実行する際の充電制御部３１の動作について説明する。
〔充電制御処理〕
図３は、本発明の一実施形態である充電制御処理の流れを示すフローチャートである。図３に示すフローチャートは、充電インレット２２ａに充電コネクタ３１ａが接続されたタイミングで開始となり、充電制御処理はステップＳ１の処理に進む。なお、充電制御部３１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等の位置情報システムにより車両２が充電器３の設置場所から所定範囲内に進入したことを検知したタイミングや充電器３の利用を予約する等してユーザが充電器３の利用の意思を示したタイミングで充電制御処理を開始してもよい。
ステップＳ１の処理では、充電制御部３１が、充電コネクタ３１ａが接続された車両２の車両情報の有無を確認する。具体的には、充電制御部３１は、車両２側の充電制御部２２と通信することによって車両２の車種に関する情報を取得する。また、充電制御部３１は、画像認識技術を利用して車両２の車体形状を認識することにより車両２の車種を特定したり、画像認識技術を利用して車両２の車両ナンバーを認識したりすることにより、車両２の車種や車両ナンバーに関する情報を取得する。そして、充電制御部３１が、取得した情報に対応する車両情報が車両情報記憶部３２に記憶されているか否かを判別することにより、車両２の車両情報の有無を確認する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、充電制御処理はステップＳ２の処理に進む。
ステップＳ２の処理では、充電制御部３１が、ステップＳ１の処理において車両情報が確認されたか否かを判別する。判別の結果、車両情報が確認された場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、充電制御部３１は、充電制御処理をステップＳ３の処理に進める。一方、車両情報が確認されなかった場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、充電制御部３１は、充電制御処理をステップＳ５の処理に進める。
ステップＳ３の処理では、充電制御部３１が、車両情報記憶部３２に記憶されている車両情報に基づいて車両２が冷却機構２４を備えているか否かを判別する。判別の結果、車両２が冷却機構２４を備えている場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、充電制御部３１は、充電制御処理をステップＳ４の処理に進める。一方、車両２が冷却機構２４を備えていない場合や車両情報に基づいて冷却機構２４の有無を判別できない場合には（ステップＳ３：Ｎｏ）、充電制御部３１は、充電制御処理をステップＳ５の処理に進める。
ステップＳ４の処理では、充電制御部３１が、バッテリ２１の充電電流を上限値（上限電流）に設定する（上流電流制御）。具体的には、図４（ａ）に示すように、充電制御部３１は、バッテリ２１の充電電流を上限電流Ｉｍａｘに制御する。このような構成によれば、図４（ｂ）に示すように、充電時には充電インレット２２ａと充電コネクタ３１ａとの接続部の温度（接続部温度）が上限温度Ｔｍａｘに達するが（時間ｔ＝ｔ１，ｔ２）、その度毎に冷却機構２４を作動させて接続部を冷却することによってバッテリ２１を効率的に充電することができる。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、充電制御処理はステップＳ６の処理に進む。
ステップＳ５の処理では、充電制御部３１が、バッテリ２１の充電電流を上限電流より小さい所定値に制限する（電流抑制制御）。具体的には、図５（ａ）に破線Ｌ１で示すようにバッテリ２１の充電電流を上限電流Ｉｍａｘに設定した場合、図５（ｂ）に破線Ｌ３で示すように接続部温度がすぐに上限温度Ｔｍａｘに達するので、充電電流を制限せざるを得なくなり、充電時間が長くなる。これに対して、図５（ａ）に実線Ｌ２で示すようにバッテリ２１の充電電流を上限電流Ｉｍａｘより小さい所定値Ｉ０に制御した場合には、図５（ｂ）に実線Ｌ４で示すようにバッテリ２１の充電が完了するまで接続部温度が上限温度Ｔｍａｘに達しないようにすることができるので、充電電流を制限することによって充電時間が長くなることを抑制できる。なお、所定値Ｉ０の大きさは、バッテリ２１の充電が完了するまで接続部温度が上限温度Ｔｍａｘに達しないように、バッテリ２１の残容量、充電時間、及び発熱量等に応じて決定するとよい。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、充電制御処理はステップＳ６の処理に進む。
ステップＳ６の処理では、充電制御部３１が、充電制御部２２と協調してバッテリ２１の充電処理を開始する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、充電制御処理はステップＳ７の処理に進む。
ステップＳ７の処理では、充電制御部３１が、温度検出部２３からの電気信号に基づいて充電インレット２２ａの温度Ｔの単位時間当たりの上昇量ｄＴ／ｄｔが所定値Ａ未満であるか否かを判別する。判別の結果、充電インレット２２ａの温度Ｔの単位時間当たりの上昇量ｄＴ／ｄｔが所定値Ａ未満である場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、充電制御部３１は、充電制御処理をステップＳ８の処理に進める。一方、充電インレット２２ａの温度Ｔの単位時間当たりの上昇量ｄＴ／ｄｔが所定値Ａ以上である場合には（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、充電制御部２２は、充電制御処理をステップＳ９の処理に進める。
ステップＳ８の処理では、充電制御部３１が、冷却機構２４が正常に作動していると判断し、バッテリ２１の充電電流を上限電流Ｉｍａｘに設定する（上流電流制御）。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、充電制御処理はステップＳ１０の処理に進む。
ステップＳ９の処理では、充電制御部３１が、冷却機構２４が正常に作動していない又は車両２に冷却機構２４が設けられていないと判断し、バッテリ２１の充電電流を上限電流Ｉｍａｘより小さい所定値Ｉ１に制御する（電流抑制制御）。これにより、ステップＳ９の処理は完了し、充電制御処理はステップＳ１０の処理に進む。
ステップＳ１０の処理では、充電制御部３１が、バッテリ２１のＳＯＣ（State Of Charge）が所定値以上であるか否かを判別する。判別の結果、バッテリ２１のＳＯＣが所定値以上である場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、充電制御部３１は、充電制御処理をステップＳ１１の処理に進める。一方、バッテリ２１のＳＯＣが所定値未満である場合には（ステップＳ１０：Ｎｏ）、充電制御部３１は、充電制御処理をステップＳ７の処理に戻す。
ステップＳ１１の処理では、充電制御部３１が、バッテリ２１の充電処理を終了する。これにより、ステップＳ１１の処理は完了し、充電制御処理はステップＳ１２の処理に進む。
ステップＳ１２の処理では、充電制御部３１が、車両２の車両情報（車種、車両ナンバー、及び車両２側の冷却機構２４の有無に関する情報）を車両情報記憶部３２に記憶する。これにより、ステップＳ１２の処理は完了し、一連の充電制御処理は終了する。
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である充電制御処理では、充電制御部３１が、バッテリ２１の充電を開始する前に、車両２側に充電インレット２２ａの冷却機構２４が設けられているか否かを判別し、充電インレット２２ａの冷却機構２４が設けられている場合、充電インレット２２ａの冷却機構２４が設けられていない場合と比較してバッテリ２１の充電電流を大きく設定する。そして、このような構成によれば、車両２側に充電インレット２２ａの冷却機構２４が設けられているか否かに応じて車両２に搭載されているバッテリ２１の充電電流を制御するので、車両２に搭載されているバッテリ２１を効率的に充電することができる。
また、本発明の一実施形態である充電制御処理では、充電制御部３１が、充電処理の実行中に充電インレット２２ａの単位時間当たりの温度上昇量ｄＴ／ｄｔが所定値Ａ未満であるか否かを判別し、充電インレット２２ａの単位時間当たりの温度上昇量ｄＴ／ｄｔが所定値Ａ未満である場合、バッテリ２１の充電電流を上限電流Ｉｍａｘに設定し、充電インレット２２ａの単位時間当たりの温度上昇量ｄＴ／ｄｔが所定値Ａ以上である場合には、バッテリ２１の充電電流を上限電流Ｉｍａｘ以下の所定値に制限するので、充電インレット２２ａの冷却機構２４の作動状況を考慮してバッテリ２１を効率的に充電することができる。
〔変形例〕
最後に、図６を参照して、本発明の一実施形態である充電制御処理の変形例について説明する。
図６は、本発明の一実施形態である充電制御処理の変形例の流れを示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、充電インレット２２ａに充電コネクタ３１ａが接続されたタイミングで開始となり、充電制御処理はステップＳ２１の処理に進む。なお、充電制御部３１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等の位置情報システムにより車両２が充電器３の設置場所から所定範囲内に進入したことを検知したタイミングや充電器３の利用を予約する等してユーザが充電器３の利用の意思を示したタイミングで充電制御処理を開始してもよい。
ステップＳ２１の処理では、充電制御部３１が、充電コネクタ３１ａが接続された車両２の車両情報の有無を確認する。なお、この処理は上述したステップＳ１の処理と同じ内容であるので、その詳細な説明は省略する。これにより、ステップＳ２１の処理は完了し、充電制御処理はステップＳ２２の処理に進む。
ステップＳ２２の処理では、充電制御部３１が、ステップＳ２１の処理において車両情報が確認されたか否かを判別する。判別の結果、車両情報が確認された場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、充電制御部３１は、充電制御処理をステップＳ２３の処理に進める。一方、車両情報が確認されなかった場合には（ステップＳ２２：Ｎｏ）、充電制御部３１は、充電制御処理をステップＳ２７の処理に進める。
ステップＳ２３の処理では、充電制御部３１が、車両情報に基づいて車両２が冷却機構２４を備えているか否かを判別する。判別の結果、車両２が冷却機構２４を備えている場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、充電制御部３１は、充電制御処理をステップＳ２４の処理に進める。一方、車両２が冷却機構２４を備えていない場合や車両情報に基づいて冷却機構２４の有無を判別できない場合には（ステップＳ２３：Ｎｏ）、充電制御部３１は、充電制御処理をステップＳ２７の処理に進める。
ステップＳ２４の処理では、充電制御部３１が、充電制御部２２と協調してバッテリ２１の充電処理を開始する。これにより、ステップＳ２４の処理は完了し、充電制御処理はステップＳ２５の処理に進む。
ステップＳ２５の処理では、充電制御部３１が、温度検出部２３からの電気信号に基づいて充電インレット２２ａの温度Ｔの単位時間当たりの上昇量ｄＴ／ｄｔが所定値Ａ未満であるか否かを判別する。判別の結果、充電インレット２２ａの温度Ｔの単位時間当たりの上昇量ｄＴ／ｄｔが所定値Ａ未満である場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、充電制御部３１は、充電制御処理をステップＳ２６の処理に進める。一方、充電インレット２２ａの温度Ｔの単位時間当たりの上昇量ｄＴ／ｄｔが所定値Ａ以上である場合には（ステップＳ２５：Ｎｏ）、充電制御部２２は、充電制御処理をステップＳ２８の処理に進める。
ステップＳ２６の処理では、充電制御部３１が、冷却機構２４が正常に作動していると判断し、バッテリ２１の充電電流を上限電流Ｉｍａｘに設定する（上流電流制御）。これにより、ステップＳ２６の処理は完了し、充電制御処理はステップＳ２９の処理に進む。
ステップＳ２７の処理では、充電制御部３１が、充電制御部２２と協調してバッテリ２１の充電処理を開始する。これにより、ステップＳ２７の処理は完了し、充電制御処理はステップＳ２８の処理に進む。
ステップＳ２８の処理では、充電制御部３１が、冷却機構２４が正常に作動していない又は車両２に冷却機構２４が設けられていないと判断し、バッテリ２１の充電電流を上限電流Ｉｍａｘより小さい所定値Ｉ１に制御する（電流抑制制御）。これにより、ステップＳ２８の処理は完了し、充電制御処理はステップＳ２９の処理に進む。
ステップＳ２９以後の処理は上述したステップＳ１０以後の処理と同じ内容であるので、その詳細な説明は省略する。
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
１ 充電システム
２ 車両
３ 充電器
２１ バッテリ
２２ 充電制御部
２２ａ 充電インレット
２３ 温度検出部
２４ 冷却機構
３１ 充電制御部
３１ａ 充電コネクタ
３２ 車両情報記憶部

Claims (3)

  1. 車両の充電インレットに充電コネクタを接続して車両に搭載されている電池を充電する充電装置であって、
    前記車両側に前記充電インレットの冷却機構が設けられているか否かを判別し、前記充電インレットの冷却機構が設けられている場合、前記充電インレットの冷却機構が設けられていない場合と比較して前記電池の充電電流を大きく設定する制御手段を備える
    ことを特徴とする充電装置。
  2. 前記制御手段は、充電処理の実行中に前記充電インレットの単位時間当たりの温度上昇量が所定値未満であるか否かを判別し、前記充電インレットの単位時間当たりの温度上昇量が所定値未満である場合、前記電池の充電電流を上限電流に設定し、前記充電インレットの単位時間当たりの温度上昇量が所定値以上である場合には、前記電池の充電電流を前記上限電流以下の所定値に制限することを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
  3. 前記制御手段は、前記電池の充電を開始する前に前記設定を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の充電装置。
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