JP2021040447A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の使用期間の充電不足によるバッテリの蓄電量低下を好適に抑制することができる、車両用制御装置を提供する。【解決手段】車両に搭載されるバッテリの充放電を制御する車両用制御装置であって、車両の駐車時間を取得する取得部と、少なくとも駐車時間を含む車両の使用状態に基づいてバッテリの充放電収支を推定し、推定した充放電収支を所定のルールに従って評価した評価値を導出する導出部と、導出部で導出した評価値に基づいて、バッテリが放電傾向にあるほど電圧値が高くなるようにバッテリの充電電圧を制御する電圧制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されるバッテリの充放電を制御する車両用制御装置に関する。

近年、車両の高機能化や高付加価値化に伴って車載機器で消費される電力が増大している。このため、車載機器の電力供給源であるバッテリに対しては、バッテリ上がりが生じないように蓄電量（ＳＯＣ）を最適に維持する充放電制御が求められる。

特許文献１には、車両の駐車中に車載機器用のバッテリの蓄電量が低下した場合、走行用モーターの電力供給源である高圧バッテリの電力で車載機器用のバッテリを充電する制御が開示されている。しかし、この特許文献１に記載の制御は、高圧バッテリの蓄電量が所定値以上ない場合には実行されない。また、特許文献１に記載の制御は、高圧バッテリを搭載していない車両（例えばエンジン車両）に適用することができない。

そこで、特許文献２には、電源システムを稼働させている車両の使用期間中に、車両の状態に基づいて早期にバッテリを充電する制御が開示されている。

特開２００７−２２１９７０号公報 特開２０１７−０９３０７０号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載の制御は、短時間の走行（ショートトリップ）が繰り返されたり長期間にわたる駐車がなされたりなどの、車両の使われ方を考慮していない。ショートトリップでは充電時間を十分に確保できないため、また長期間駐車では放電により蓄電量が著しく低下しているため、特許文献２に記載の制御を行っても、車両を使用している期間中にバッテリの蓄電量を所定の目標値まで充電できないことがあり得る。

車両の使用期間中にバッテリが十分に充電できないと、ショートトリップの繰り返しや長期間駐車などの使用がさらに続くことによってバッテリの蓄電量が徐々に低下し、将来的にバッテリ上がりを引き起こすおそれがある。このため、車両の使用期間中の充電不足を抑制するためのバッテリの好適な充電制御を検討する余地がある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、車両の使用期間の充電不足によるバッテリの蓄電量低下を好適に抑制することができる、車両用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ために、本発明の一態様は、車両に搭載されるバッテリの充放電を制御する車両用制御装置であって、車両の駐車時間を取得する取得部と、少なくとも駐車時間を含む車両の使用状態に基づいてバッテリの充放電収支を推定し、推定した充放電収支を所定のルールに従って評価した評価値を導出する導出部と、導出部で導出した評価値に基づいて、バッテリが放電傾向にあるほど電圧値が高くなるようにバッテリの充電電圧を制御する電圧制御部と、を備える。

上記本発明の車両用制御装置によれば、車両の使用期間中の充電不足によるバッテリの蓄電量低下を好適に抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置を含む電源システムの概略構成図 スコアテーブルの一例 倍率テーブルの一例 レベルテーブルの一例 補正電圧テーブルの一例 第１の実施形態に係る制御装置が実行する充電電圧制御処理フローチャート スコアテーブルから各スコアを抽出する具体例 倍率テーブルの各倍率を設定する具体例 合計スコアを求める具体例 本実施形態に係る制御装置を含む応用例の電源システムの概略構成図

本発明の車両用制御装置は、車両の駐車時間、車載機器の動作状況、車両状態、及び車両環境に基づいてバッテリの使用状態を判断し、将来的にバッテリ上がりになるおそれが高い使用状態であるほど車両の使用期間におけるバッテリの充電電圧を高く制御する。これにより、車両の使用期間中の充電不足によるバッテリの蓄電量低下を好適に抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用制御装置を含む電源システムの概略構成を示すブロック図である。図１に例示した電源システム１は、第１バッテリ１０と、ＤＣＤＣコンバータ２０と、第２バッテリ３０と、複数の車載機器４０と、本実施形態の制御装置５０と、を備えている。この電源システム１は、動力源として電動モーターを使用するハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、及び電気自動車（ＥＶ）などに搭載される。

第１バッテリ１０は、電動モーター（図示せず）やＤＣＤＣコンバータ２０に電力を供給するための高電圧バッテリである。また、第１バッテリ１０は、外部電源に接続可能なプラグイン充電器（図示せず）を介して、外部電源から電力を取得することができる構成としてもよい。この第１バッテリ１０には、充放電可能に構成されたリチウムイオン電池などの二次電池が用いられる。

ＤＣＤＣコンバータ２０は、第１バッテリ１０と第２バッテリ３０及び複数の車載機器４０とを接続し、第１バッテリ１０の電力を第２バッテリ３０及び複数の車載機器４０に供給する。電力供給の際、ＤＣＤＣコンバータ２０は、入力電圧である第１バッテリ１０の高電圧を、制御装置５０から与えられる電圧指令値に基づいて所定の低電圧に変換して出力することができる。

第２バッテリ３０は、ＤＣＤＣコンバータ２０から出力される電力を充電したり、自らの電力を放電したりする低電圧バッテリである。この第２バッテリ３０には、充放電可能に構成された鉛蓄電池やリチウムイオン電池などの二次電池が用いられる。また、第２バッテリ３０は、電圧、電流、温度などのバッテリの状態を検出するセンサを備えており、後述する制御装置５０にその検出結果を出力することができる。

複数の車載機器４０は、ＤＣＤＣコンバータ２０から出力される電力や第２バッテリ３０の電力で動作する、車両に搭載された様々な装置である。この複数の車載機器４０には、一例としてモーターやソレノイドなどのアクチュエータ類、ヘッドランプや室内灯などの灯火類、ヒーターやクーラーなどの空調類、ステアリング、ブレーキ、及び自動運転や先進運転支援などのＥＣＵ（Electronic Control Unit）類、などの装置が含まれる。

制御装置５０は、第２バッテリ３０及び複数の車載機器４０などから取得する所定の情報に基づいて、ＤＣＤＣコンバータ２０を制御する。所定の情報は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワークを介して通信されてもよいし、専用の信号線を介して通信されてもよい。本実施形態の制御装置５０では、所定の情報から判断可能な第２バッテリ３０の使用状態に基づいて、ＤＣＤＣコンバータ２０が第２バッテリ３０へ出力する充電電圧を制御することを行う。

この制御装置５０は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェースなどを含んだＥＣＵとして構成され得る。制御装置５０には、ＤＣＤＣコンバータ２０を制御できるＥＣＵや、第２バッテリ３０の状態を監視できるＥＣＵなど、車両に搭載されるＥＣＵの一部又は全部を含むことができる。本実施形態の制御装置５０は、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、以下に説明する取得部５１、導出部５２、及び電圧制御部５３の各機能を実現する。

取得部５１は、所定の情報として、車両が使用されない時間に関する情報である駐車時間を取得する。この駐車時間は、前回の車両利用後にＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ（前回のトリップが終了）してから今回の車両利用時にＲＥＡＤＹ−ＯＮ（今回のトリップが開始）するまでの時間である、いわゆる直近過去の車両の電源オフが継続した時間とすることができる。例えば、前回のトリップ終了時刻が昨日の２２時であり、今回のトリップ開始時刻が今日の９時であれば、駐車時間は１１時間となる。なお、車両が複数の利用者で共用されるシェアリングカーである場合には、前の利用者によって車両の使用が終了された時刻から今の利用者によって車両の使用が開始される時刻までの時間（実際の駐車時間）や、今の利用者によって車両の使用を終了する予定である時刻から次の利用者によって車両の使用が開始される予定である時刻までの時間（将来の予想駐車時間）を、直近の駐車時間としてもよい。

駐車時間は、車両に時計機能やタイマー機能などが搭載されていれば、その時計機能やタイマー機能を使用して取得することができる。また、シェアリングカーである場合には、車両が備える通信部（図示せず）を介してシェアリングカーの利用状況を管理可能な外部の管理センタと通信して、前の利用者による車両使用終了時刻（実際の時刻又は予約時刻）、今の利用者による車両使用開始時刻（実際の時刻又は予約時刻）、今の利用者による車両使用終了予定時刻（予約時刻）、次の利用者による車両使用開始予定時刻（予約時刻）を取得してもよい。

また、取得部５１は、所定の情報として、第２バッテリ３０の充放電収支に関する情報である「車両情報」を取得することができる。この車両情報には、第２バッテリ３０の放電にかかわる所定の放電因子の状態、及び第２バッテリ３０の充電にかかわる所定の充電因子の状態が含まれる。

放電因子としては、第２バッテリ３０の電力を消費する様々な車載機器４０である、クーラーブロア、ヒーターブロア、ヘッドランプ、ワイパー、空調シート、電動ファン、デフォッガ、デアイサ、シートヒーター、及びステアヒーターなどを例示できる。放電因子の状態は、この例においては、クーラーブロアが動作しているオン状態（ＯＮ）か動作していないオフ状態（ＯＦＦ）か、ヒーターブロアがＯＮかＯＦＦか、ヘッドランプ（コンライト）がＯＮかＯＦＦか、及びワイパーがＯＮかＯＦＦか、とすることができる。取得部５１は、これらの放電因子の状態を、対象の車載機器４０からそれぞれ取得する。上述した駐車時間も放電因子の１つとすることができる。

充電因子としては、ＤＣＤＣコンバータ２０から第２バッテリ３０へ向けて流れる電流（発電電流）、第２バッテリ３０の内部抵抗、及び車両の走行時間などを例示できる。充電因子の状態は、この例においては、発電電流が閾値Ｉａ以上か否か、内部抵抗が閾値Ｒｂ以上か否か、及び走行時間が閾値Ｔｄ以上か否か、とすることができる。取得部５１は、第２バッテリ３０に備えられたセンサの検出値に基づいて、発電電流及び内部抵抗を取得できる。また、取得部５１は、車両に搭載されるナビゲーション装置で設定された出発地点から目的地点までの走行ルートに基づいて、走行時間を取得できる。

また、取得部５１は、所定の情報として、使用する車両の周囲の環境に関する情報である「車両環境情報」を車両に搭載された車載機器及び各種センサから取得したり、通信によって外部設備から取得したりすることができる。この車両環境情報には、季節、昼夜、天候、気温、道路状況、及び走行時間などが含まれる。

導出部５２は、取得部５１が取得した駐車時間を含む車両の使用状態に基づいて、又はさらに車両情報を含む車両の使用状態に基づいて、あるいはさらに車両環境情報をも含む車両の使用状態に基づいて、第２バッテリ３０の充放電収支を推定し、この推定した充放電収支を評価した評価値である所定のレベルを導出する。レベルの導出は、推定された第２バッテリ３０の充放電収支に基づいて所定のルールに従って実施される。

レベルの導出にあたって、導出部５２は、各放電因子の状態と各充電因子の状態との組み合わせについてそれぞれスコアを付与したスコアテーブルを、予め保持している。スコアテーブルの一例を図２に示す。この図２に示すように、スコアテーブルの各スコアは、駐車時間についてはその継続時間が長いほど（閾値Ｎｄ以上）高い値となり、駐車時間以外の各放電因子については第２バッテリ３０からの放電量が大きい状態（ＯＮ）ほど高い値となっている。また、スコアテーブルの各スコアは、充電因子については第２バッテリ３０への充電量が小さいと推定される状態（発電電流が閾値Ｉａ未満、内部抵抗が閾値Ｒｂ以上、走行時間が閾値Ｔｄ未満）ほど高い値となっている。

例えば、クーラーブロア機能だけに着目すると、クーラーブロアと発電電流とで定めるスコアは、クーラーブロアがＯＦＦかつ発電電流が閾値Ｉａ以上あれば、第２バッテリ３０からの放電はなく充電が効率良くなされるものと推定できるため「０」とする。しかし、クーラーブロアがＯＦＦであっても発電電流が閾値Ｉａ未満である場合や、発電電流が閾値Ｉａ以上であってもクーラーブロアがＯＮである場合には、第２バッテリ３０への充電ペースが遅くなるおそれがあるため「１」とする。そして、クーラーブロアがＯＮかつ発電電流が閾値Ｉａ未満である場合には、第２バッテリ３０への充電ペースがさらに遅くなるか又は第２バッテリ３０からの放電に切り替わってしまうおそれもあるため「２」とする。

なお、上述の例では、駐車時間を閾値以上か未満かの２通りに分けた場合を説明したが、閾値を複数設けて３通り以上に分けてスコア付けを行ってもよい。また、駐車時間以外の各放電因子の状態をＯＮ／ＯＦＦの２通りに分けた場合を説明したが、ＯＮ状態をＨｉ／Ｍｉｄ／Ｌｏのように複数の状態に分けてスコア付けを行ってもよい。また、充電因子の状態を閾値以上か未満か２通りに分けた場合を説明したが、閾値を複数設けて３通り以上に分けてスコア付けを行ってもよい。また、スコアとして、０、１、２とは異なる値を付与してもよい。なお、放電因子や充電因子は、車両ごとに異なることが考えられるため、車両の装備に合わせた適切なスコアテーブルを保持しておくことが好ましい。

また、導出部５２は、スコアテーブルの各放電因子と各充電因子との組み合わせについて、第２バッテリ３０の充放電に影響すると推定される車両環境に応じてスコアに重みを付ける倍率テーブルを、予め保持している。倍率テーブルの一例を図３に示す。この図３に示すように、倍率テーブルでは、それぞれの放電因子及び充電因子において、第２バッテリ３０の充放電に影響すると推定される車両環境の項目及び倍率が予め割り当てられている。

例えば、クーラーブロアに設けられた季節倍率は、発電電流及び走行時間に関しては稼働時間が長くなる夏の季節では２倍にそれ以外は１倍にされ、一方内部抵抗に関しては外気温が低く抵抗値が上昇する冬の季節では２倍にそれ以外は１倍にされる。ヒーターブロアに設けられた季節倍率は、発電電流及び走行時間に関しては稼働時間が長くなる冬の季節では２倍にそれ以外は１倍にされ、内部抵抗に関しても外気温が低く抵抗値が上昇する冬の季節では２倍にそれ以外は１倍にされる。ヘッドランプ（コンライト）に設けられた昼夜倍率は、点灯頻度が多くなる夜間では２倍にそれ以外は１倍にされる。ワイパーに設けられた天候倍率は、動作速度が早くなる大雨が予想される場合には２倍にそれ以外は１倍にされる。放電因子に共通して発電電流に設けられた道路状況倍率は、高速走行や渋滞などでモーターの回転が低くなる場合は２倍にそれ以外は１倍にされる。放電因子に共通して内部抵抗に設けられた気温倍率は、冬の季節にかかわらず低温の場合では２倍にそれ以外は１倍にされる。放電因子に共通して走行時間に設けられた走行時間倍率は、閾値Ｔｄよりもさらに走行時間が短い場合には２倍にそれ以外は１倍にされる。

なお、上述の例では、各放電因子と各充電因子との組み合わせについて倍率項目を１つ又は２つに設定した場合を説明したが、３つ以上の倍率項目を設定しても構わない。また、倍率の区分を複数設けてもよいし、倍率を３以上にしてもよい。なお、倍率を上げるための条件となる夏、冬、夜、大雨、低回転、低温、及び短時間を満足するか否かは、取得部５１が車両に搭載された車載機器及び各種センサから取得したり、通信によって外部設備から取得したりする車両環境情報（月日、時間、照度、雨量、天気、エンジン回転数、外温度、及び走行軌道など）を予め定めた基準値と比較することによって判断することが可能である。

導出部５２は、スコアテーブルと倍率テーブルとに基づいて、後述する所定のルールに従って合計スコアＳを算出し、この算出した合計スコアＳから第２バッテリ３０の充放電収支を評価したレベルを決定する。レベルの決定は、導出部５２が予め保持しているレベルテーブルに基づいて行われる。レベルテーブルの一例を図４に示す。この図４の例では、合計スコアＳが閾値Ｌ１未満であれば第２バッテリ３０の充放電収支が「レベル１」と決定され、合計スコアＳが閾値Ｌ１以上閾値Ｌ２未満であれば第２バッテリ３０の充放電収支が「レベル２」と決定され、合計スコアＳが閾値Ｌ２以上であれば第２バッテリ３０の充放電収支が「レベル３」と決定される。本実施形態では、このままの状態で車両を使用した場合に第２バッテリ３０が上がってしまうおそれが高くなるほど、つまり合計スコアＳが大きくなるほどレベルが高くなるように設定されている。なお、閾値Ｌ１及び閾値Ｌ２は、車両の種類などに応じて予め設定されている。

電圧制御部５３は、導出部５２で決定された第２バッテリ３０の充放電収支を評価したレベルに従って、ＤＣＤＣコンバータ２０が出力する現在の充電電圧に上乗せさせる補正電圧を決定する。補正電圧の決定は、電圧制御部５３が予め保持している補正電圧テーブルに基づいて行われる。補正電圧テーブルの一例を図５に示す。この図５の例では、第２バッテリ３０の充放電収支がレベル１であれば「＋０．３Ｖ」と決定され、第２バッテリ３０の充放電収支がレベル２であれば「＋０．５Ｖ」と決定され、第２バッテリ３０の充放電収支がレベル３であれば「＋１．０Ｖ」と決定される。本実施形態では、第２バッテリ３０が放電傾向にあるほど、補正電圧が大きくなるようにレベルが設定されている。つまり、この補正電圧は、第２バッテリ３０が上がってしまうおそれが高いほど、充電電圧を高くする方向に補正するように設定される。この補正電圧によって、第２バッテリ３０のバッテリ上がりを抑制する。

なお、各補正電圧の値は、予め固定的に設定されていてもよいし、車両を使用する（電源システムが動作する）たびに設定されてもよい。後者の場合には、ナビゲーション装置で設定された走行ルートから算出される走行時間と現在の第２バッテリ３０の蓄電量とに基づいて、車両が目的地点に到着したときに第２バッテリ３０が目標の蓄電量まで充電されるように設定することができる。

そして、電圧制御部５３は、ＤＣＤＣコンバータ２０が現在出力する充電電圧に上記決定した補正電圧を上乗せする電圧指令値をＤＣＤＣコンバータ２０に与えることによって、ＤＣＤＣコンバータ２０が出力する充電電圧を制御する。

［制御］
次に、図６乃至図９をさらに参照して、本第１の実施形態に係る制御装置５０が行う制御を説明する。図６は、第１の実施形態に係る制御装置５０が実行する充電電圧制御の処理手順を示すフローチャートである。図７は、スコアテーブルから各スコアを抽出する具体例を説明する図である。図８は、倍率テーブルの各倍率を設定する具体例を説明する図である。図９は、合計スコアを求める具体例を説明する図である。

図６に示す充電電圧制御は、ハイブリッド自動車や電気自動車（ＥＶ）などの車両である場合、電源システム１が起動する（ＲＥＡＤＹ−ＯＮ）ことによって開始され、電源システム１を停止する（ＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ）まで繰り返し実行される。

ステップＳ６０１：制御装置５０の取得部５１は、車両が使用されない駐車時間を取得する。本実施形態では、駐車時間として直近の駐車時間Ｔ（＜閾値Ｎｄ）が取得されたものとする。

ステップＳ６０２：制御装置５０の取得部５１は、第２バッテリ３０の充放電収支に関する車両情報を取得する。本実施形態では、車両情報として以下の情報が取得されたものとする。
・クーラーブロア：ＯＮ
・ヒーターブロア：ＯＦＦ
・ヘッドランプ：ＯＦＦ
・ワイパー：ＯＮ
・発電電流：閾値Ｉａ未満
・内部抵抗：閾値Ｒｂ未満
・走行時間：閾値Ｔｄ以上

ステップＳ６０３：制御装置５０の取得部５１は、使用する車両の周囲の環境に関する車両環境情報を取得する。本実施形態では、車両環境情報として以下の情報が取得されたものとする。
・時刻：昼
・季節：夏
・天候：大雨
・気温：高温
・エンジン回転数：低回転
・走行時間：長時間

なお、各情報を取得する上記ステップＳ６０１〜Ｓ６０３の処理の順序は、入れ替わっても構わないし、並列に処理されてもよい。

ステップＳ６０４：制御装置５０の導出部５２は、取得部５１が取得した駐車時間、車両情報、及び車両環境情報に基づいて、合計スコアＳを次のように算出する。

まず、導出部５２は、取得部５１が取得した駐車時間及び車両情報に基づいて、スコアテーブル（図２）から計算の対象とするスコアを抽出する。上述した情報の例では、図７に網掛けで示した各スコアが、計算の対象とするスコアとしてそれぞれ抽出される。なお、図７に「他」と記載された放電因子のスコアは、その状態に依らず「０」であるものとして説明する。次に、導出部５２は、取得部５１が取得した車両環境情報に基づいて、倍率テーブル（図３）の各倍率を決定する。上述した情報の例では、各倍率が図８に示すようにそれぞれ決定される。そして、導出部５２は、スコアテーブルから抽出した各スコアに、該当する倍率を各々掛け合わせて複数のスコアを求め、その求めた複数のスコアを合算して合計スコアＳを求める。図９に、上述した情報の例における合計スコアＳの算出手法を示す。この例では、合計スコアＳとして「２９」が得られる。

ステップＳ６０５：制御装置５０の導出部５２は、求めた合計スコアＳ（＝２９）に基づいて第２バッテリ３０の充放電収支を評価したレベルを導出する。例えば、図４に示すレベルテーブルにおいて、合計スコアＳがＬ１以上かつＬ２未満の範囲であれば、第２バッテリ３０の充放電収支としてレベル２が導出される。

ステップＳ６０６：制御装置５０の電圧制御部５３は、導出部５２が導出したレベルに基づいてＤＣＤＣコンバータ２０が出力する充電電圧を制御する。上記の例では、電圧制御部５３は、図５に示す補正電圧テーブルから、レベル２に割り当てられた補正電圧「＋０．５Ｖ」を抽出する。そして、電圧制御部５３は、例えばＤＣＤＣコンバータ２０の現在の充電電圧が１２．０Ｖであれば、補正後の充電電圧が補正電圧「＋０．５Ｖ」を上乗せした１２．５ＶとなるようにＤＣＤＣコンバータ２０の電圧指令値を制御する。

ステップＳ６０７：ＤＣＤＣコンバータ２０の充電電圧の制御が開始された後、制御装置５０の取得部５１は、車両情報及び車両環境情報を再び取得する。

ステップＳ６０８：制御装置５０の取得部５１は、今回再取得した車両情報が前回取得した車両情報から変化したか否か、及び今回再取得した車両環境情報が前回取得した車両環境情報から変化したか否か、を判断する。車両情報が変化したとの判断は、放電因子のＯＮ／ＯＦＦの状態が変化した場合や、充電因子の状態が閾値を超えて大きく変化した場合などが、例示できる。車両環境情報が変化したとの判断は、昼から夜に変化した場合や、雨天から晴天に変化した場合などが、例示できる。いずれかの情報が変化した場合は（ステップＳ６０８、はい）、ステップＳ６０４に処理が進み、それ以外の場合は（ステップＳ６０８、いいえ）、ステップＳ６０７に処理が進む。

［応用例］
図１０は、本実施形態の応用例に係る車両用制御装置を含む電源システムの概略構成を示すブロック図である。図１０に例示した電源システム２は、上述した電源システム１における第１バッテリ１０及びＤＣＤＣコンバータ２０を、オルタネータ６０に代えた構成である。この電源システム２は、動力源として電動モーターを使用しないエンジン自動車に搭載される。

オルタネータ６０は、エンジン（図示せず）によって駆動されることで生じる回転力を電気エネルギーに変換して発電する発電機である。このオルタネータ６０は、発生させた電力を制御装置５０から与えられる電圧指令値に基づく充電電圧で、第２バッテリ３０及び複数の車載機器４０に出力することができる。

制御装置５０は、第２バッテリ３０及び複数の車載機器４０などから取得する駐車時間、車両情報、及び車両環境情報を用い、第２バッテリ３０の充放電収支の評価に基づいてオルタネータ６０が第２バッテリ３０へ出力する充電電圧を制御することを行う。応用例の場合、放電因子に共通して発電電流に設けられた道路状況倍率は、モーターの回転に代えてエンジンの回転が採用される。なお、制御装置５０がオルタネータ６０に対して行う制御は、上述した説明の「ＤＣＤＣコンバータ２０」の箇所を「オルタネータ６０」に読み替えることで、容易に把握できよう。

［作用・効果］
以上のように、本発明の一実施形態に係る制御装置５０によれば、少なくとも直近の駐車時間に基づいて第２バッテリ３０の充放電収支を推定し、駐車時間が長ければ長いほど第２バッテリ３０の充電電圧が高くなるようにＤＣＤＣコンバータ２０又はオルタネータ６０を制御する。

この制御により、駐車時間が所定時間よりも長く第２バッテリ３０の蓄電量低下が大きいと推定される場合には、駐車時間が所定時間よりも短く第２バッテリ３０の蓄電量低下がそれほど大きくないと推定される場合と比べて、第２バッテリ３０の充電電圧が高くなり充電速度を上昇させることができる。よって、前者の場合も後者の場合も、車両を同じ時間使用した後には第２バッテリ３０の蓄電量を同じ状態まで回復できていることが期待できる。従って、第２バッテリ３０の蓄電量にかかわらず、車両の使用期間中の充電不足による第２バッテリ３０の蓄電量低下を好適に抑制することができ、将来的なバッテリ上がりを抑制することができる。

また、車両が複数の利用者で共用されるシェアリングカーである場合には、外部の管理センタなどから前の利用者、今の利用者、及び次の利用者による車両の使用開始／終了の実時刻及び使用開始／終了の予定時刻を取得して、第２バッテリ３０の充放電収支を精度良く推定することができるので、第２バッテリ３０の充電電圧を好適に制御することができる。特に、将来の駐車時間を事前に把握することによって、駐車開始前に第２バッテリ３０の蓄電量を好適に制御しておくことができるので、駐車時間中におけるバッテリ上がりを効果的に抑制することができる。

また、本発明の一実施形態に係る制御装置５０によれば、さらに第２バッテリ３０の充放電収支に関する車両情報及び使用する車両の周囲の環境に関する車両環境情報にも基づいて第２バッテリ３０の充放電収支を推定し、第２バッテリ３０の充電効率が悪ければ悪いほど（放電傾向にあればあるほど）第２バッテリ３０の充電電圧が高くなるようにＤＣＤＣコンバータ２０又はオルタネータ６０を制御する。

この制御によっても、車両使用開始時の第２バッテリ３０の蓄電量にかかわらず、車両の使用終了時には、第２バッテリ３０の蓄電量を所定の状態まで回復できていることが期待できる。よって、車両の使用期間中の充電不足による第２バッテリ３０の蓄電量低下を好適に抑制することができ、将来的なバッテリ上がりを抑制することができる。

また、本制御装置５０が実行する充電電圧制御を既存の車両に実装する際、車両のハードウエア構成の変更を伴わず、充電電圧制御ソフトウェアの更新のみによって行うことができるため、導入コストを削減することができる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、制御装置が実行する充電電圧制御方法、その制御プログラム及び制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体、あるいは制御装置を搭載した車両として捉えることができる。

本発明の車両用制御装置は、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車、及びエンジン自動車など、駐車中にバッテリの充電ができない車両に利用可能である。

１、２ 電源システム
１０ 第１バッテリ
２０ ＤＣＤＣコンバータ
３０ 第２バッテリ
４０ 車載機器
５０ 制御装置
５１ 取得部
５２ 導出部
５３ 電圧制御部
６０ オルタネータ

特開２０１７−０９３０７０号公報 特開２００７−２２１９７０号公報

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、車両に搭載されるバッテリの充放電を制御する車両用制御装置であって、車両の駐車時間を取得する取得部と、少なくとも取得部によって取得された駐車時間に基づいてバッテリの充電電圧を設定する設定部と、車両の走行中において、設定部で設定された充電電圧でバッテリの充電を制御する電圧制御部と、を備える。

この制御装置５０は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェースなどを含んだＥＣＵとして構成され得る。制御装置５０には、ＤＣＤＣコンバータ２０を制御できるＥＣＵや、第２バッテリ３０の状態を監視できるＥＣＵなど、車両に搭載されるＥＣＵの一部又は全部を含むことができる。本実施形態の制御装置５０は、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、以下に説明する取得部５１、設定部５２、及び電圧制御部５３の各機能を実現する。

設定部５２は、少なくとも取得部５１が取得した駐車時間に基づいて、第２バッテリ３０の充電を制御するための充電電圧を設定する。この充電電圧を設定するにあたり、設定部５２は、取得部５１が取得した駐車時間を含む車両の使用状態に基づいて、又はさらに車両情報を含む車両の使用状態に基づいて、あるいはさらに車両環境情報をも含む車両の使用状態に基づいて、第２バッテリ３０の充放電収支を推定し、この推定した充放電収支を評価した評価値である所定のレベルを導出する。レベルの導出は、推定された第２バッテリ３０の充放電収支に基づいて所定のルールに従って実施される。

レベルの導出にあたって、設定部５２は、各放電因子の状態と各充電因子の状態との組み合わせについてそれぞれスコアを付与したスコアテーブルを、予め保持している。スコアテーブルの一例を図２に示す。この図２に示すように、スコアテーブルの各スコアは、駐車時間についてはその継続時間が長いほど（閾値Ｎｄ以上）高い値となり、駐車時間以外の各放電因子については第２バッテリ３０からの放電量が大きい状態（ＯＮ）ほど高い値となっている。また、スコアテーブルの各スコアは、充電因子については第２バッテリ３０への充電量が小さいと推定される状態（発電電流が閾値Ｉａ未満、内部抵抗が閾値Ｒｂ以上、走行時間が閾値Ｔｄ未満）ほど高い値となっている。

また、設定部５２は、スコアテーブルの各放電因子と各充電因子との組み合わせについて、第２バッテリ３０の充放電に影響すると推定される車両環境に応じてスコアに重みを付ける倍率テーブルを、予め保持している。倍率テーブルの一例を図３に示す。この図３に示すように、倍率テーブルでは、それぞれの放電因子及び充電因子において、第２バッテリ３０の充放電に影響すると推定される車両環境の項目及び倍率が予め割り当てられている。

設定部５２は、スコアテーブルと倍率テーブルとに基づいて、後述する所定のルールに従って合計スコアＳを算出し、この算出した合計スコアＳから第２バッテリ３０の充放電収支を評価したレベルを決定する。レベルの決定は、設定部５２が予め保持しているレベルテーブルに基づいて行われる。レベルテーブルの一例を図４に示す。この図４の例では、合計スコアＳが閾値Ｌ１未満であれば第２バッテリ３０の充放電収支が「レベル１」と決定され、合計スコアＳが閾値Ｌ１以上閾値Ｌ２未満であれば第２バッテリ３０の充放電収支が「レベル２」と決定され、合計スコアＳが閾値Ｌ２以上であれば第２バッテリ３０の充放電収支が「レベル３」と決定される。本実施形態では、このままの状態で車両を使用した場合に第２バッテリ３０が上がってしまうおそれが高くなるほど、つまり合計スコアＳが大きくなるほどレベルが高くなるように設定されている。なお、閾値Ｌ１及び閾値Ｌ２は、車両の種類などに応じて予め設定されている。この第２バッテリ３０の充放電収支のレベル及びＤＣＤＣコンバータ２０が出力する現在の充電電圧に基づいて、第２バッテリ３０の充電を制御するための充電電圧を設定することができる。

電圧制御部５３は、車両の走行中において、設定部５２で設定された充電電圧で第２バッテリ３０の充電を制御する。より具体的には、電圧制御部５３は、設定部５２で決定された第２バッテリ３０の充放電収支を評価したレベルに従って、ＤＣＤＣコンバータ２０が出力する現在の充電電圧に上乗せさせる補正電圧を決定する。この決定した補正電圧とＤＣＤＣコンバータ２０が出力する現在の充電電圧とによって、第２バッテリ３０の充電電圧が設定される。補正電圧の決定は、電圧制御部５３が予め保持している補正電圧テーブルに基づいて行われる。補正電圧テーブルの一例を図５に示す。この図５の例では、第２バッテリ３０の充放電収支がレベル１であれば「＋０．３Ｖ」と決定され、第２バッテリ３０の充放電収支がレベル２であれば「＋０．５Ｖ」と決定され、第２バッテリ３０の充放電収支がレベル３であれば「＋１．０Ｖ」と決定される。本実施形態では、第２バッテリ３０が放電傾向にあるほど、補正電圧が大きくなるようにレベルが設定されている。つまり、この補正電圧は、第２バッテリ３０が上がってしまうおそれが高いほど、充電電圧を高くする方向に補正するように設定される。この補正電圧によって、第２バッテリ３０のバッテリ上がりを抑制する。

ステップＳ６０４：制御装置５０の設定部５２は、取得部５１が取得した駐車時間、車両情報、及び車両環境情報に基づいて、合計スコアＳを次のように算出する。

まず、設定部５２は、取得部５１が取得した駐車時間及び車両情報に基づいて、スコアテーブル（図２）から計算の対象とするスコアを抽出する。上述した情報の例では、図７に網掛けで示した各スコアが、計算の対象とするスコアとしてそれぞれ抽出される。なお、図７に「他」と記載された放電因子のスコアは、その状態に依らず「０」であるものとして説明する。次に、設定部５２は、取得部５１が取得した車両環境情報に基づいて、倍率テーブル（図３）の各倍率を決定する。上述した情報の例では、各倍率が図８に示すようにそれぞれ決定される。そして、設定部５２は、スコアテーブルから抽出した各スコアに、該当する倍率を各々掛け合わせて複数のスコアを求め、その求めた複数のスコアを合算して合計スコアＳを求める。図９に、上述した情報の例における合計スコアＳの算出手法を示す。この例では、合計スコアＳとして「２９」が得られる。

ステップＳ６０５：制御装置５０の設定部５２は、求めた合計スコアＳ（＝２９）に基づいて第２バッテリ３０の充放電収支を評価したレベルを導出する。例えば、図４に示すレベルテーブルにおいて、合計スコアＳがＬ１以上かつＬ２未満の範囲であれば、第２バッテリ３０の充放電収支としてレベル２が導出される。

ステップＳ６０６：制御装置５０の電圧制御部５３は、設定部５２が導出したレベルに基づいてＤＣＤＣコンバータ２０が出力する充電電圧を制御する。上記の例では、電圧制御部５３は、図５に示す補正電圧テーブルから、レベル２に割り当てられた補正電圧「＋０．５Ｖ」を抽出する。そして、電圧制御部５３は、例えばＤＣＤＣコンバータ２０の現在の充電電圧が１２．０Ｖであれば、補正後の充電電圧が補正電圧「＋０．５Ｖ」を上乗せした１２．５ＶとなるようにＤＣＤＣコンバータ２０の電圧指令値を制御する。

１、２ 電源システム
１０ 第１バッテリ
２０ ＤＣＤＣコンバータ
３０ 第２バッテリ
４０ 車載機器
５０ 制御装置
５１ 取得部
５２ 設定部
５３ 電圧制御部
６０ オルタネータ

Claims (13)

1. 車両に搭載されるバッテリの充放電を制御する車両用制御装置であって、
   車両の駐車時間を取得する取得部と、
   少なくとも前記駐車時間を含む車両の使用状態に基づいて前記バッテリの充放電収支を推定し、当該推定した充放電収支を所定のルールに従って評価した評価値を導出する導出部と、
   前記導出部で導出した前記評価値に基づいて、前記バッテリが放電傾向にあるほど電圧値が高くなるように前記バッテリの充電電圧を制御する電圧制御部と、を備える、
   車両用制御装置。
2. 前記駐車時間は、直近過去の車両の電源オフの継続時間である、
   請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 車両は、複数の利用者で共用されるシェアリングカーであり、
   前記駐車時間は、前の利用者によって車両の使用が終了された時刻から今の利用者によって車両の使用が開始される時刻までの時間である、
   請求項１に記載の車両用制御装置。
4. 車両は、複数の利用者で共用されるシェアリングカーであり、
   前記駐車時間は、今の利用者によって車両の使用を終了する予定である時刻から次の利用者によって車両の使用が開始される予定である時刻までの時間である、
   請求項１に記載の車両用制御装置。
5. 前記シェアリングカーの利用状況を管理する管理センタと通信可能な通信部をさらに備え、
   前記取得部は、前記前の利用者によって車両の使用が終了された時刻及び前記今の利用者によって車両の使用が開始される時刻を前記管理センタから取得する、
   請求項３に記載の車両用制御装置。
6. 前記シェアリングカーの利用状況を管理する管理センタと通信可能な通信部をさらに備え、
   前記取得部は、前記今の利用者によって車両の使用を終了する予定である時刻及び前記次の利用者によって車両の使用が開始される予定である時刻を前記管理センタから取得する、
   請求項４に記載の車両用制御装置。
7. 前記取得部は、さらに、前記バッテリの充放電収支に関する車両情報を取得し、
   前記導出部は、前記駐車時間と前記車両情報とに基づいて前記評価値を導出する、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
8. 前記車両情報は、前記バッテリの放電にかかわる所定の放電因子の状態、及び前記バッテリの充電にかかわる所定の充電因子の状態を含む、
   請求項７に記載の車両用制御装置。
9. 前記放電因子は、前記バッテリの電力を消費する複数の車載機器を含み、前記放電因子の状態は、前記複数の車載機器がそれぞれオン状態であるかオフ状態であるかを含む、
   請求項８に記載の車両用制御装置。
10. 前記充電因子は、前記バッテリに向けて流れる発電電流、前記バッテリの内部抵抗、及び車両の走行時間を含み、
    前記充電因子の状態は、前記発電電流、前記内部抵抗、及び前記走行時間がそれぞれ所定の閾値以上かである否かを含む、
    請求項８又は９に記載の車両用制御装置。
11. 前記取得部は、さらに、車両に設定された出発地点から目的地点までの車両の走行時間を前記車両情報として取得する、
    請求項１０に記載の車両用制御装置。
12. 前記駐車時間には、その継続時間が長いほど高い値となり、かつ、前記充電因子の状態が前記バッテリへの充電量が小さいと推定される状態ほど高い値となるように、予めスコアが付与されており、
    各前記放電因子には、前記バッテリからの放電量が大きい状態ほど高い値となり、かつ、前記充電因子の状態が前記バッテリへの充電量が小さいと推定される状態ほど高い値となるように、予めスコアが付与されており、
    前記導出部は、前記駐車時間のスコア及び各前記充電因子の現在の状態に応じてそれぞれ付与された各前記放電因子のスコアを全て加算した合計スコアを求め、当該合計スコアに基づいて前記評価値を決定する、
    請求項８に記載の車両用制御装置。
13. 前記取得部は、さらに、季節、昼夜、天候、気温、道路状況、及び走行時間の少なくとも１つを含む車両の周囲の環境にかかわる車両環境情報を取得し、
    前記導出部は、前記車両環境情報に基づいて各前記放電因子のスコア及び前記駐車時間のスコアに所定の重み付けを行う、
    請求項１２に記載の車両用制御装置。

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