JP2020195253A - 車両用バッテリの充電制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】バッテリ充電時におけるバッテリ昇温をより確実に実行でき、充電時間の延長をより確実に防ぐことができる、車両用バッテリの充電制御装置を提供すること。【解決手段】車両用バッテリの充電制御装置は、車両1を駆動するモータ2に電力を供給するバッテリ12と、バッテリ12を昇温するヒータ13と、バッテリ12のバッテリ温度Tを取得するバッテリ温度情報取得部31と、充電設備20から車両1に供給される充電電力を、バッテリ12及びヒータ13に所定の分配率で分配して供給する充電電力供給部32と、バッテリ温度情報取得部31により取得されるバッテリ温度Tに基づき、充電電力供給部32による分配率を制御する分配率制御部33と、を備え、分配率制御部33は、所定時間におけるバッテリ12の昇温率ΔTが第2閾値TH2未満の場合、ヒータ13への分配率が増加するように制御する。【選択図】図1
Description
本発明は、車両用バッテリの充電制御装置に関する。
近年、環境負荷低減の観点から、トラック等の商用車の分野においても内燃機関を備えることなくモータのみによって駆動する電動車両の開発が行われている。このような電動車両では、例えば寒冷地など比較的低温環境においてバッテリを充電する場合、バッテリ劣化防止や充電効率向上の観点から、バッテリをヒータ等により昇温しながら充電を行う必要がある。
バッテリ昇温制御を行いながらバッテリの充電を適切に行う制御装置としては、例えば、特許文献1の従来技術に開示されているように、検出されるバッテリ温度が低温であるほどヒータに供給される供給電力量を増大させる電流量分配制御手段を備えた制御装置が知られている。当該従来技術によれば、外部給電装置から供給される充電電力により、バッテリ充電制御とバッテリ昇温制御とを同時に行うことができるため、バッテリ充電時間の短縮を図ることができる。
しかしながら、電動車両に搭載されるバッテリは、車両ごとにサイズが大きく異なり、特にトラックなどの商用車の走行駆動に用いられる場合には、所望の航続距離を達成するために比較的大型化する傾向にある。このような場合には、車両ごとにバッテリ固有の熱容量も大きく異なる。従って、ヒータに供給される供給電力量をバッテリ温度のみにより決定する上記の従来技術に係る制御装置においては、バッテリの実質的な昇温に比較的長時間を要する場合も考えられ、結果としてバッテリ充電時間の延長を招く虞もある。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バッテリ充電時におけるバッテリ昇温をより確実に実行でき、充電時間の延長をより確実に防ぐことができる、車両用バッテリの充電制御装置を提供することにある。
本発明に係る車両用バッテリの充電制御装置は、車両を駆動するモータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリを昇温するヒータと、前記バッテリの温度情報を取得するバッテリ温度情報取得部と、外部の充電設備から前記車両に供給される充電電力を、前記バッテリ及び前記ヒータに所定の分配率で分配して供給する充電電力供給部と、前記バッテリ温度情報取得部により取得される前記温度情報に基づき、前記充電電力供給部による前記分配率を制御する分配率制御部と、を備え、前記分配率制御部は、所定時間における前記バッテリの昇温率が所定値未満の場合、前記ヒータへの前記分配率が増加するように制御する。
車両用バッテリの充電制御装置は、例えば低温環境でバッテリを充電する場合、バッテリに充電電力を供給すると共に、バッテリの昇温を行うためのヒータに対しても電力を供給する。このとき、充電電力供給部は、分配率制御部がバッテリの温度情報に基づいて設定する分配率により、バッテリ及びヒータに供給する電力の分配率を制御する。そして、分配率制御部は、所定の分配率による充電制御及び昇温制御が行なわれてもバッテリの昇温率が所定値未満である場合、ヒータへの分配率が増加するように当該分配率を制御している。すなわち、分配率制御部は、バッテリの昇温率に基づいて分配率を制御することにより、バッテリ温度が実際に何らかの目標温度に到達するのを待つことなく、最適な分配率に設定することができる。従って、本発明に係る車両用バッテリの充電制御装置によれば、車両に搭載されるバッテリの固有熱容量に拘らず、バッテリ充電時におけるバッテリ昇温をより確実に実行でき、充電時間の延長をより確実に防ぐことができる。
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。
図1は、本発明に係る車両用バッテリの充電制御装置を備える車両1のシステム構成図である。ここで、実線は電気経路を示し、破線は信号経路を示す。車両1は、走行駆動源としてのモータ2を備える電動車両のトラック(すなわち、電気トラック)である。モータ2は例えば永久磁石式同期電動機のように発電機としても作動可能な電動機である。モータ2の出力軸はプロペラシャフト3を介して差動装置4が連結され、差動装置4には駆動軸5を介して左右の駆動輪6が連結されている。尚、車両1は、トラックタイプに限定されることなく、走行駆動源としてのモータを備えていれば、一般的な乗用自動車、バス、及びその他の自動車のタイプであってもよい。
モータ2は、インバータ10、PDU11、及び図示しない充放電回路を介してバッテリ12が接続されている。バッテリ12に蓄えられた直流電力はインバータ10により交流電力に変換されてモータ2に供給され、モータ2が発生させた駆動力は駆動輪6に伝達されて車両1を走行させる。また、例えば車両1の減速時や降坂路での走行時(回生走行時)には、駆動輪6側からの逆駆動によりモータ2が発電機として作動する(回生運転)。モータ2が発生させた負側の駆動力は制動力として駆動輪6側に伝達されると共に、モータ2が発電した交流電力がインバータ10で直流電力に変換されて、PDU11を介してバッテリ12に充電される。
PDU11は、車両1に搭載された各種電気機器と接続され、当該電気機器に対して電力を配電する配電ユニット(PDU:Power Distribution Unit)である。また、PDU11には、外部の充電設備20から電力が供給されるための受電口14が接続されている。
ここで、本実施形態において、充電設備20は、充電プラグ21、AC−DCコンバータ22、交流電源23を備えている。このような構成から、充電プラグ21を車両1の側面又は背面に設けられた受電口14に差し込むことにより、交流電源23から供給される交流電流がAC−DCコンバータ22によって直流電流に変換され、当該直流電流が充電プラグ21から車両1に供給されることになる。尚、充電設備20には、例えば家庭用の100V、200Vの普通充電や、急速充電、非接触充電を適宜用いることができる。また、車両1は、充電設備20から交流電力を受電し、必要に応じて車両側で直流電力に変換してもよい。
バッテリ12は、例えばリチウムイオン電池からなり、車両1を駆動するモータ2の他、ヒータ13のような他の電気機器にも電力を供給することができる比較的大容量の二次電池である。
ヒータ13は、バッテリ12の充電時においては、上記の充電設備20から供給される充電電力の一部を受電することによりバッテリ12を昇温する。また、ヒータ13は、例えば車両1の走行状態において、バッテリ12からPDU11を介して供給される電力によりバッテリ12を昇温してもよい。
そして、PDU11は、本実施形態においては、バッテリ12が低温状態である場合に、バッテリ12に対して昇温制御するためのヒータ13に接続されている。
車両1は、上記した構成の他、VCU30を備える。VCU30は、図示しない入出力装置、制御プログラム等の記憶に供される記憶装置(ROM、RAMなど)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタなどを備え、走行機構、通信機器、及び各種電装品等の車両1における制御対象を統合制御する車両制御ユニット(Vehicle Control Unit)である。
VCU30は、より具体的には、バッテリ12の充電量SOC(State Of Charge)及び温度情報を取得可能である。ここでは、充電量SOCは、保持可能な最大容量に対する残量の比率として表されているものとする。また、VCU30は、バッテリ12の充放電制御を管理すると共に、詳細を後述するように、充電時におけるバッテリ12の温度情報に基づいてヒータ13を制御することにより、バッテリ12の昇温制御を行うことができる。
充電制御部15は、受電口14を介して外部の充電設備20、バッテリ12、およびVCU30と通信することにより、充電設備20から供給される充電電力を制御する。
VCU30は、充電制御部15を介して受電口14から充電設備20の接続の有無についての情報も取得可能である。例えば、受電口14には接触センサが設けられ、充電プラグ21が受電口14に接触することで、当該接触センサからのセンサ信号がVCU30に供給され、充電設備20が接続されていることをVCU30が認識してもよい。
そして、本実施形態に係るVCU30は、バッテリ温度情報取得部31、充電電力供給部32、及び分配率制御部33を備える。
バッテリ温度情報取得部31は、上記したように、バッテリ12の温度情報としてのバッテリ温度Tを取得する。
充電電力供給部32は、外部の充電設備20から車両1に供給される充電電力を、バッテリ12及びヒータ13に所定の分配率で分配して供給する。例えば、充電電力供給部32は、供給される充電電力においてヒータ13で消費される電力を決定することにより、充電電力を、バッテリ12及びヒータ13に所定の分配率で分配して供給することができる。
分配率制御部33は、バッテリ温度情報取得部31により取得されるバッテリ温度Tに基づき、充電電力供給部32による分配率を制御することで、バッテリ12及びヒータ13にそれぞれ供給する充電電力の割合を管理する。
次に、図2を参照しつつ、バッテリ12の充電制御、及びヒータ13による昇温制御に係るVCU30の制御動作をより具体的に説明する。図2は、本発明に係る充電制御を示すフローチャートである。VCU30は、受電口14と充電プラグ21との接続を認識した場合に、当該フローチャートに沿ってバッテリ12に対する充電制御を開始する。
受電口14と充電プラグ21とが接続されると、VCU30は、バッテリ温度情報取得部31によりバッテリ温度Tを取得すると共に、当該バッテリ温度Tが所定の第1閾値TH1未満であるか否かを判定する(ステップS1)。
ここで、所定の第1閾値TH1とは、例えば寒冷地における充電設備20で車両1のバッテリ12を充電する場合に、バッテリ12のバッテリ温度Tが十分な充電速度で充電可能であるか否かを判定するために事前に設定される温度の閾値であり、例えば−5℃に設定することができる。
バッテリ温度Tが第1閾値TH1未満である場合には(ステップS1でYes)、バッテリ12に対する充電電流の供給と共に、バッテリ12を昇温するための電流をヒータ13に供給する必要があるため、充電電力供給部32は、充電設備20から供給される充電電力をバッテリ12及びヒータ13に対して所定の分配率で分配するよう分配率の設定を行う(ステップS2)。
ここで、所定の分配率とは、充電用としてバッテリ12へ供給する電流と昇温用としてヒータ13へ供給する電流とのバッテリ温度Tごとの比率であり、バッテリ温度Tが低いほどヒータ13への供給割合が多くなるように予め設定されている対応表である。すなわち、充電電力供給部32は、バッテリ温度Tに基づいて当該対応表からバッテリ12及びヒータ13への電力供給比率を設定する。
バッテリ温度Tに基づく分配率が設定されると、充電電力供給部32は、任意に規定された所定時間に亘り、ステップS2で設定された分配率でバッテリ12及びヒータ13に電力を供給する。例えば、充電設備20から供給される電流が20Aである場合、充電電力供給部32は、バッテリ12を10Aの電流で充電すると共に、ヒータ13に10Aの電流を供給してこれに相当する熱量でバッテリ12を昇温する制御を例えば10分間継続する。
そして、充電制御及び昇温制御が行われる所定時間が経過すると、分配率制御部33は、当該所定時間の前後におけるバッテリ温度Tの変化量、すなわち昇温率ΔTを算出し、昇温率ΔTが所定の第2閾値TH2以上であるか否かを判定する(ステップS4)。
ここで、所定の第2閾値TH2とは、ステップS3の充電制御及び昇温制御における充電電力の分配率により、バッテリ12の昇温が適切に行われているか否かを判定するための温度変化量に対する閾値である。尚、上記の所定時間や第2閾値TH2は、バッテリ12を普通充電又は急速充電のいずれで充電するかによってそれぞれ値が変更されてもよい。
昇温率ΔTが第2閾値TH2未満である場合には(ステップS4でNo)、バッテリ12の昇温ペースが想定よりも遅いと判断され、分配率制御部33は、バッテリ12に対してヒータ13に供給する電力の割合が増加するように分配率を変更する(ステップS5)。例えば、上記のようにバッテリ12を10Aの電流で充電し、ヒータ13に10Aの電流を供給していた場合、分配率制御部33は、バッテリ12を5Aの電流で充電し、ヒータ13に15Aの電流を供給するよう分配率を再設定する。
そして、充電電力供給部32は、ステップS5で変更された新たな分配率で、再びステップS3における充電制御及び昇温制御を行う。つまり、分配率制御部33は、ステップS3〜ステップS5の工程を繰り返すことでバッテリ12の昇温率ΔTに基づいて分配率を制御することにより、バッテリ温度Tが実際に何らかの目標温度に到達するのを待つことなく、最適な分配率に設定することができる。
ここで、ステップS5においては、ヒータ13に供給する電力の割合に上限を設けるのが好適である。例えば、充電設備20から供給される電力の90%をヒータ13に供給してもなお昇温率ΔTが第2閾値TH2未満である場合には、充電が不可能又は著しく充電時間がかかるものと判断し、ユーザに充電エラーを通知すると共に、図2のフローチャートに示す充電制御を強制終了してもよい。
一方、昇温率ΔTが第2閾値TH2以上と判定された場合には(ステップS4でYes)、充電電力供給部32は、あらためてバッテリ温度Tが第1閾値TH1以上であるか否かを判定する(ステップS6)。
バッテリ温度Tが第1閾値TH1に満たない場合には(ステップS6でNo)、設定されている最適な分配率による充電制御及び昇温制御を継続することにより、バッテリ12の充電を継続しながらバッテリ温度Tの上昇を待つことができる。
そして、バッテリ温度Tが第1閾値TH1以上であると判定された場合(ステップS6でYes、又はステップS1でNo)、バッテリ12が十分な充電速度で充電可能であるとして、充電電力供給部32は、ヒータ13への電力供給を停止し、充電設備20から供給される電力を全てバッテリ12の充電に使用する(ステップS7)。
また、VCU30は、バッテリ12の充電量SOCを取得し、バッテリ12が満充電に達したか否かを判定し(ステップS8)、満充電に達していない期間においてはバッテリ12の充電を継続し(ステップS8でNo)、満充電に達した場合には充電制御を終了する(ステップS8でYes)。
このように、本発明に係る車両用バッテリの充電制御装置は、低温環境でのバッテリ12の充電時において、バッテリ12の充電制御及び昇温制御に必要な充電電力の分配率をバッテリ12の昇温率ΔTに基づいて制御するため、バッテリ12の固有熱容量に拘らず、バッテリ充電時におけるバッテリ昇温をより確実に実行でき、充電時間の延長をより確実に防ぐことができる。
1 車両
2 モータ
12 バッテリ
13 ヒータ
20 充電設備
30 VCU
31 バッテリ温度情報取得部
32 充電電力供給部
33 分配率制御部
2 モータ
12 バッテリ
13 ヒータ
20 充電設備
30 VCU
31 バッテリ温度情報取得部
32 充電電力供給部
33 分配率制御部
Claims (1)
- 車両を駆動するモータに電力を供給するバッテリと、
前記バッテリを昇温するヒータと、
前記バッテリの温度情報を取得するバッテリ温度情報取得部と、
外部の充電設備から前記車両に供給される充電電力を、前記バッテリ及び前記ヒータに所定の分配率で分配して供給する充電電力供給部と、
前記バッテリ温度情報取得部により取得される前記温度情報に基づき、前記充電電力供給部による前記分配率を制御する分配率制御部と、を備え、
前記分配率制御部は、所定時間における前記バッテリの昇温率が所定値未満の場合、前記ヒータへの前記分配率が増加するように制御する、車両用バッテリの充電制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019101100A JP2020195253A (ja) | 2019-05-30 | 2019-05-30 | 車両用バッテリの充電制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019101100A JP2020195253A (ja) | 2019-05-30 | 2019-05-30 | 車両用バッテリの充電制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2020195253A true JP2020195253A (ja) | 2020-12-03 |
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JP2019101100A Pending JP2020195253A (ja) | 2019-05-30 | 2019-05-30 | 車両用バッテリの充電制御装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230097752A (ko) * | 2021-12-24 | 2023-07-03 | 에스케이씨 주식회사 | 무선충전 가능한 이동장치, 무선충전장치 및 무선충전 시스템을 제어하는 방법 |
DE102023101767A1 (de) | 2022-01-26 | 2023-07-27 | Denso Corporation | Steuerungsgerät |
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2019
- 2019-05-30 JP JP2019101100A patent/JP2020195253A/ja active Pending
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KR102675297B1 (ko) * | 2021-12-24 | 2024-06-13 | 에스케이씨 주식회사 | 무선충전 가능한 이동장치, 무선충전장치 및 무선충전 시스템을 제어하는 방법 |
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