JP2023032814A - 電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汲み出し充電を効率的に行うことができる電源制御装置を提供する。【解決手段】車両に搭載されたバッテリーの温度を測定する測定部と、車両がＩＧ－ＯＦＦされた場合、バッテリーの温度に基づいてＩＧ－ＯＦＦ時のバッテリー充電受け入れ性を推定する第１推定部と、次に車両がＩＧ－ＯＮされる予定時刻を取得する第１取得部と、車両位置の気象情報を取得する第２取得部と、ＩＧ－ＯＮ予定時刻と気象情報とに基づいて、ＩＧ－ＯＮ予定時刻におけるバッテリー充電受け入れ性を推定する第２推定部と、バッテリー充電受け入れ性に基づいてバッテリーの充電を制御する制御部と、を備え、制御部は、ＩＧ－ＯＦＦ時のバッテリー充電受け入れ性が、ＩＧ－ＯＮ予定時刻におけるバッテリー充電受け入れ性よりも高い場合、ＩＧ－ＯＦＦ時にバッテリーの充電を実施し、それ以外の場合はＩＧ－ＯＦＦ時にバッテリーの充電を実施しない、電源制御装置。【選択図】図１

Description

本開示は、車両に搭載されたバッテリーを制御する電源制御装置に関する。

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ー（以下「補機バッテリー」という）に対しては、バッテリー上がりが生じないように蓄電量（ＳＯＣ）を最適に維持する制御が求められる。

補機バッテリーの蓄電量を維持するための制御として、例えば、車両の駐車中に補機バッテリーの蓄電量が低下した場合に走行用モーターの電力供給源である高圧バッテリーの電力で補機バッテリーを充電する、いわゆる汲み出し充電制御が知られている。例えば、特許文献１を参照。この汲み出し充電制御によって、補機バッテリーの上がりを防止することができる。

特開２０２０－１３７２８５号公報

特許文献１に記載された制御は、補機バッテリーの温度に着目して汲み出し充電制御を行う技術であり、補機バッテリーの温度が所定の範囲にある場合に高圧バッテリーの電力で補機バッテリーを充電することにより、充電の効率を向上させている。しかしながら、この特許文献１に記載された制御では、車両が駐車中である場合、次に車両のイグニッションスイッチがオンされる予定の時刻を考慮しておらず、最適な充電効率で汲み出し充電が行われない場合が生じるおそれがある。

本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、汲み出し充電を効率的に行うことができる電源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、本開示技術の一態様は、車両に搭載されたバッテリーを制御する電源制御装置であって、バッテリーの温度を測定する測定部と、車両のイグニッションスイッチがオフされた場合、測定部が測定したバッテリーの温度に基づいてイグニッションスイッチがオフされた時のバッテリーの充電受け入れ性を推定する第１推定部と、次に車両のイグニッションスイッチがオンされる予定時刻を取得する第１取得部と、車両が位置する場所の気象情報を取得する第２取得部と、イグニッションスイッチがオンされる予定の時刻と気象情報とに基づいて、イグニッションスイッチがオンされる予定時刻におけるバッテリーの充電受け入れ性を推定する第２推定部と、バッテリーの充電受け入れ性に基づいてバッテリーの充電を制御する制御部と、を備え、制御部は、イグニッションスイッチがオフされた時のバッテリーの充電受け入れ性が、イグニッションスイッチがオンされる予定時刻におけるバッテリーの充電受け入れ性よりも高い場合、イグニッションスイッチがオフされた時にバッテリーの充電を実施し、イグニッションスイッチがオフされた時のバッテリーの充電受け入れ性が、イグニッションスイッチがオンされる予定時刻におけるバッテリーの充電受け入れ性よりも高くない場合、イグニッションスイッチがオフされた時にバッテリーの充電を実施しない、電源制御装置である。

上記本開示の電源制御装置によれば、次に車両のイグニッションスイッチがオンされる予定の時刻に基づいて汲み出し充電制御の実行可否を判断するので、汲み出し充電を効率的に行うことができる。

一実施形態に係る電源制御装置とその周辺部の機能ブロック図 電源制御装置が実行する制御の処理手順を示すフローチャート 電源制御装置が実行する制御を説明するための図

本開示の電源制御装置は、次に車両のイグニッションスイッチがオンされる予定の時刻及びバッテリーの温度に基づいて電力汲み出し充電の実行可否を判断する。これにより、電力汲み出し充電を効率的に行うことができる。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［実施形態］
＜構成＞
図１は、本開示の一実施形態に係る電源制御装置１７０とその周辺部の機能ブロック図である。図１では、電源制御装置１７０が搭載された電動車両の機能ブロックを例示している。電動車両は、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）などである。図１に例示した機能ブロックは、主な構成として、高圧バッテリー１００と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１２０と、メインＤＣＤＣコンバーター（メインＤＤＣ）１３０と、補機負荷１４０と、補機バッテリー１５０と、気象情報受信装置１６０と、電源制御装置１７０と、を備えている。なお、図１では、電力用の信号線を実線で、制御／通信用の信号線を点線でそれぞれ示している。

高圧バッテリー１００は、リチウムイオン電池などの充放電可能に構成された高電圧の二次電池であり、例えば車両に搭載されるいわゆる主機装置への電力供給に使用される駆動用バッテリーである。この高圧バッテリー１００は、システムメインリレー（ＳＭＲ）１１０を介して、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１２０及びメインＤＣＤＣコンバーター（メインＤＤＣ）１３０と接続されており、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１２０及びメインＤＣＤＣコンバーター１３０に電力を供給することができる。パワーコントロールユニット１２０は、図示しない電動発電機（モータージェネレーター）などの車両を駆動させるために必要な所定の機器を制御するための装置である。

メインＤＣＤＣコンバーター（メインＤＤＣ）１３０は、高圧バッテリー１００に蓄えられた電力を所定の電圧で補機負荷１４０及び補機バッテリー１５０に出力することができる。このメインＤＣＤＣコンバーター１３０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である電源制御装置１７０によって制御される。

補機負荷１４０は、車両に搭載されるいわゆる補機装置であり、所定の動作を実行するために必要な電力を消費する負荷である。なお、図１においては、１つの補機負荷１４０が車両に搭載されている例を示したが、２つ以上の補機負荷が車両に搭載されていてもよい。

補機バッテリー１５０は、鉛蓄電池やリチウムイオン電池などの充放電可能に構成された二次電池であり、例えば車両に搭載される補機装置への電力供給に使用されるバッテリーである。補機バッテリー１５０の電圧は、高圧バッテリー１００の電圧よりも低く設定されている。この補機バッテリー１５０は、高圧バッテリー１００から出力される電力を蓄えることができる。この補機バッテリー１５０は、後述する電源制御装置１７０によって温度が監視されている。

気象情報受信装置１６０は、例えば移動型の通信媒体を経由した無線通信によって外部の設備から気象情報を受信することができる。気象情報は、当日だけでなく、数日先の予報内容も含むことができる。また、気象情報には、季節情報や曜日情報が含まれていてもよい。そして、気象情報受信装置１６０は、受信した気象情報に基づいて、少なくとも車両の位置における気温に関する情報を電源制御装置１７０に出力する。

電源制御装置１７０は、システムメインリレー（ＳＭＲ）１１０、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１２０、及びメインＤＣＤＣコンバーター（メインＤＤＣ）１３０と、制御可能に接続されている。接続には、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワークや、専用の信号線を用いることができる。

この電源制御装置１７０は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インターフェイスなどを含んだ電子制御装置（ＥＣＵ）の一部又は全部によって構成され得る。本実施形態の電源制御装置１７０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、以下に説明する測定部、推定部、取得部、及び制御部の各機能を実現する。

測定部は、補機バッテリー１５０の温度を測定する。測定には、温度センサーなどを用いることができる。取得部は、車両に搭載された所定の機器（図示せず）から、次に車両のイグニッションスイッチがオンされる予定時刻を取得する（第１取得部）。また、取得部は、電源制御装置１７０から、車両が位置する場所の気象情報を取得する（第２取得部）。推定部は、車両のイグニッションスイッチがオフされた場合、測定部が測定した補機バッテリー１５０の温度に基づいて、イグニッションスイッチがオフされた時の補機バッテリー１５０の充電受け入れ性を推定する（第１推定部）。また、推定部は、取得部が取得したイグニッションスイッチがオンされる予定の時刻と気象情報とに基づいて、イグニッションスイッチがオンされる予定時刻における補機バッテリー１５０の充電受け入れ性を推定する（第２推定部）。充電受け入れ性とは、バッテリーを充電する際の効率に基づいて導出される指標である。制御部は、推定部によって推定された補機バッテリー１５０の充電受け入れ性に基づいて、補機バッテリー１５０の充電を制御する。この制御については、後述する。

＜制御＞
図２をさらに参照して、本開示の一実施形態に係る電源制御装置１７０が実行する制御を説明する。図２は、電源制御装置１７０が実行する電力汲み出しを判断する制御の処理フローチャートである。

図２に示した制御は、車両のイグニッションスイッチがオフ（ＩＧ－ＯＦＦ）されると開始される。

（ステップＳ２０１）
電源制御装置１７０（第１取得部）は、次に車両のイグニッションスイッチがオン（ＩＧ－ＯＮ）される予定時刻を取得する。このイグニッションスイッチがオンされる予定時刻（以下「ＩＧ－ＯＮ予定時刻」という）は、車両に搭載された図示しない制御ＥＣＵなどによって、例えばこれまでに収集した実際に車両のイグニッションスイッチがオンされた時刻に加え、過去の走行パターンや季節及び曜日などの様々な情報に基づいて学習された結果から予測することができる。又は、車両の利用者などによって手動で入力された次回の乗車日時の情報を取得することでもよい。予測には、時刻の平均値、最小値、最大値など、周知の手法を用いることができる。なお、電源制御装置１７０は、制御ＥＣＵなどから予測されたＩＧ－ＯＮ予定時刻を取得するのではなく、自らがＩＧ－ＯＮ予定時刻を予測する機能を備えていてもよい。次の車両のＩＧ－ＯＮ予定時刻が取得されると、ステップＳ２０２に処理が進む。

（ステップＳ２０２）
電源制御装置１７０（第２取得部）は、車両が存在している場所（車両位置）に関する情報を取得する。車両位置とは、典型的には車両が駐車（あるいは停車）している位置である。この車両位置は、車両に搭載された図示しない制御ＥＣＵなどから取得することができる。車両位置が取得されると、ステップＳ２０３に処理が進む。

（ステップＳ２０３）
電源制御装置１７０（第２取得部）は、気象情報受信装置１６０から所定の気象情報を取得する。所定の気象情報とは、車両位置におけるＩＧ－ＯＮ予定時刻での外気温に関する情報（気温情報）である。車両位置におけるＩＧ－ＯＮ予定時刻での気温情報が取得されると、ステップＳ２０４に処理が進む。

（ステップＳ２０４）
電源制御装置１７０（測定部）は、補機バッテリー１５０の現在の温度を測定する。なお、電源制御装置１７０は、車両に搭載された図示しない制御ＥＣＵなどが測定した補機バッテリー１５０の現在の温度を、その制御ＥＣＵなどから取得するようにしてもよい。補機バッテリー１５０の現在の温度が測定されると、ステップＳ２０５に処理が進む。
（ステップＳ２０５）
電源制御装置１７０（推定部）は、次の車両のＩＧ－ＯＮ予定時刻、車両位置におけるＩＧ－ＯＮ予定時刻での気温情報、及び補機バッテリー１５０の現在の温度に基づいて、補機バッテリー１５０の充電受け入れ性を推定する。補機バッテリー１５０の充電受け入れ性は、イグニッションスイッチがオフされた時（以下「ＩＧ－ＯＦＦ時」という）と次の車両のＩＧ－ＯＮ予定時刻とについて、それぞれ推定される。補機バッテリー１５０の充電受け入れ性が推定されると、ステップＳ２０６に処理が進む。

（ステップＳ２０６）
電源制御装置１７０（制御部）は、ＩＧ－ＯＦＦ時の補機バッテリー１５０の充電受け入れ性が、ＩＧ－ＯＮ予定時刻における補機バッテリー１５０の充電受け入れ性よりも高いか否か（よりも良いか否か、又は、以上か否か）を判断する。ＩＧ－ＯＦＦ時の補機バッテリー１５０の充電受け入れ性が、ＩＧ－ＯＮ予定時刻における補機バッテリー１５０の充電受け入れ性よりも高い（よりも良い、又は、以上である）場合は（ステップＳ２０６、はい）、ステップＳ２０７に処理が進む。一方、ＩＧ－ＯＦＦ時の補機バッテリー１５０の充電受け入れ性が、ＩＧ－ＯＮ予定時刻における補機バッテリー１５０の充電受け入れ性よりも高くない（よりも良くない、又は、未満である）場合は（ステップＳ２０６、いいえ）、補機バッテリー１５０への充電が行われることなく（高圧バッテリー１００を含む高圧システムの停止及びシステムメインリレー（ＳＭＲ）１１０をＯＦＦ）本制御が終了する。

（ステップＳ２０７）
電源制御装置１７０（制御部）は、高圧バッテリー１００の電力を補機バッテリー１５０に移送することによって補機バッテリー１５０を充電する、いわゆる電力汲み出し充電を実施する。この電力汲み出し充電は、例えば、イグニッションスイッチがオフされても高圧バッテリー１００を含む高圧システムの起動状態及びシステムメインリレー（ＳＭＲ）１１０のＯＮ状態（接続）を延長制御することで可能である。電力汲み出し充電によって補機バッテリー１５０が所定の蓄電量まで充電されると、本制御が終了する。

図３（ａ）に、補機バッテリー１５０の温度による充電受け入れ性の変化の様子の一例を、図３（ｂ）に、補機バッテリー１５０の蓄電量（ＳＯＣ）の変化の様子の一例を、それぞれ示す。図３（ａ）では、ＩＧ－ＯＦＦ後の補機バッテリー１５０の温度低下に伴って充電受け入れ性が低下していくことがわかる。図３（ｂ）の実線では、ＩＧ－ＯＦＦ時の補機バッテリー１５０の充電受け入れ性が高ければその時点で電力汲み出し充電を実施することによって、ＩＧ－ＯＮ時において補機バッテリー１５０の蓄電量を目標ＳＯＣに近づけることができる場合の例を示している。図３（ｂ）の一点鎖線では、ＩＧ－ＯＦＦ時の補機バッテリー１５０の充電受け入れ性が低ければ次のＩＧ－ＯＮ時まで待って電力汲み出し充電を実施することによって、ＩＧ－ＯＮ後の早い段階で補機バッテリー１５０の蓄電量を目標ＳＯＣに近づけることができる場合の例を示している。図３（ｂ）の破線は、本実施形態の制御を適用しない場合の補機バッテリー１５０の蓄電量（ＳＯＣ）の変化である。

［作用・効果］
以上のように、本開示の一実施形態に係る電源制御装置１７０によれば、イグニッションスイッチがオフされた時の補機バッテリー１５０の温度に基づいて推定したＩＧ－ＯＦＦ時の補機バッテリー１５０の充電受け入れ性と、次に車両のイグニッションスイッチがオンされる予定の時刻と車両位置の気象情報とに基づいて推定したＩＧ－ＯＮ予定時刻におけるバッテリーの充電受け入れ性を推定する第２推定部とに基づいて、補機バッテリー１５０の充電を制御する。

具体的には、ＩＧ－ＯＦＦ時の補機バッテリー１５０の充電受け入れ性がＩＧ－ＯＮ予定時刻における補機バッテリー１５０の充電受け入れ性よりも高い場合には、ＩＧ－ＯＦＦ時に補機バッテリー１５０の充電を実施し、ＩＧ－ＯＦＦ時のバッテリーの充電受け入れ性がＩＧ－ＯＮ予定時刻におけるバッテリーの充電受け入れ性よりも高くない場合には、ＩＧ－ＯＦＦ時にバッテリーの充電を実施しない。

この制御によれば、補機バッテリー１５０の充電（電力汲み出し充電）をより効率のよい条件で行うことができるため、燃費を向上させることができる。また、この制御によれば、補機バッテリー１５０の充電受け入れ性が低い場合には充電を行わないため、補機バッテリー１５０の劣化を抑制することができる。

本開示の電源制御装置は、バッテリーを搭載した車両などに利用可能である。

１００ 高圧バッテリー
１１０ システムメインリレー（ＳＭＲ）
１２０ パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）
１３０ メインＤＣＤＣコンバーター（メインＤＤＣ）
１４０ 補機負荷
１５０ 補機バッテリー
１６０ 気象情報受信装置
１７０ 電源制御装置

Claims (1)

1. 車両に搭載されたバッテリーを制御する電源制御装置であって、
   前記バッテリーの温度を測定する測定部と、
   前記車両のイグニッションスイッチがオフされた場合、前記測定部が測定した前記バッテリーの温度に基づいて、イグニッションスイッチがオフされた時の前記バッテリーの充電受け入れ性を推定する第１推定部と、
   次に前記車両のイグニッションスイッチがオンされる予定時刻を取得する第１取得部と、
   前記車両が位置する場所の気象情報を取得する第２取得部と、
   前記イグニッションスイッチがオンされる予定の時刻と前記気象情報とに基づいて、前記イグニッションスイッチがオンされる予定時刻における前記バッテリーの充電受け入れ性を推定する第２推定部と、
   前記バッテリーの充電受け入れ性に基づいて、前記バッテリーの充電を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記イグニッションスイッチがオフされた時の前記バッテリーの充電受け入れ性が、前記イグニッションスイッチがオンされる予定時刻における前記バッテリーの充電受け入れ性よりも高い場合、前記イグニッションスイッチがオフされた時に前記バッテリーの充電を実施し、
   前記イグニッションスイッチがオフされた時の前記バッテリーの充電受け入れ性が、前記イグニッションスイッチがオンされる予定時刻における前記バッテリーの充電受け入れ性よりも高くない場合、前記イグニッションスイッチがオフされた時に前記バッテリーの充電を実施しない、
   電源制御装置。

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