JP2023148527A - 充電制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】ユーザの意向を反映して上限SOCを設定することができる充電制御システムを提供する。【解決手段】車両1に搭載されるバッテリ11の充電制御システム12は、充電に関するユーザの意向を取得するユーザ意向取得部121と、ユーザの意向に基づいて、バッテリ11の充電を終了するSOCである上限SOCの範囲を設定する上限SOC範囲設定部122と、バッテリ11の電力消費履歴を取得する電力消費履歴取得部124と、電力消費履歴に基づいて、上限SOCの範囲内で上限SOCを設定する上限SOC設定部126と、を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、電動車両に搭載される充電制御システムに関する。
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池を搭載する車両における充給電に関する研究開発が行われている。
ところで、二次電池を搭載する車両における充給電においては、バッテリの充電を終了するSOCである上限SOC(State Of Charge)を満充電SOCよりも低く設定することが提案されている(例えば、特許文献1~3)。
特許第5847923号公報 特開平9-294303号公報 特開2018-114874号公報
上限SOCの設定を低く設定すると、バッテリの劣化を抑制できバッテリ寿命を延ばすことが期待できるものの、充電回数が増加したり、電力が足りなくなるいわゆる電欠が発生したりする虞がある。したがって、上限SOCの設定にはユーザの意向が反映されることが好ましい。
本発明は、ユーザの意向を反映して上限SOCを設定することができる充電制御システムを提供する。
本発明は、
電動車両に搭載されるバッテリの充電制御システムであって、
充電に関するユーザの意向を取得するユーザ意向取得部と、
前記ユーザの意向に基づいて、前記バッテリの充電を終了するSOCである上限SOCの範囲を設定する上限SOC範囲設定部と、
前記バッテリの電力消費履歴を取得する、電力消費履歴取得部と、
前記電力消費履歴に基づいて、前記上限SOCの範囲内で前記上限SOCを設定する上限SOC設定部と、を備える。
本発明によれば、ユーザの意向を反映して上限SOCを設定することができる。
バッテリ11及び充電制御システム12を備える車両1と、管理サーバ2と、ユーザの携帯端末3と、の関係を示す図である。 充電制御システム12の機能構成を示すブロック図である。 複数の充電モードを説明する図である。 充電モード設定画面を示す図である。 各充電モードの上限SOCを説明する図である。 電力消費履歴の登録処理のフロー図である。 上限SOCの設定処理を示すフロー図である。
以下、本発明の一実施形態について、図1~図7を参照して説明する。
図1は、バッテリ11及び充電制御システム12を備える車両1と、管理サーバ2と、ユーザの携帯端末3と、の関係を示す図である。なお、本実施形態において、車両1は、バッテリ11からの電力供給によって移動可能なものであればよい。従って、本実施形態は、二輪、三輪、四輪等の各種の車両1に適用可能である。また、車両1には、バッテリ11からの電力供給によって走行する電動車両や、バッテリ11からの電力供給を受けて駆動するモータと内燃機関とを備えるハイブリッド車両が含まれる。また、本実施形態では、図1に示すように、プラグイン方式で外部電源4からバッテリ11に充電する場合について説明するが、非接触給電方式で外部電源4からバッテリ11に充電してもよい。
図1に示すように、車両1は、バッテリ11、充電制御システム12、車載ディスプレイ13、通信制御ユニット14及び充電ポート15を備える。外部電源4は、例えば、車両1のユーザの自宅の敷地内に設置された充電設備である。車両1が敷地内にある場合、ユーザは、外部電源4から延びるケーブル41の先端に設けられた充電コネクタ(充電ガン)を充電ポート15に差し込むことで、外部電源4からバッテリ11への充電を可能な状態にする。
充電制御システム12は、充電コネクタが充電ポート15に接続されている場合、外部電源4からバッテリ11への充電を制御する。また、充電制御システム12は、バッテリ11の充電を終了するSOCである上限SOCの設定を行う。なお、上限SOCを設定するために充電制御システム12が備える機能構成については、後述する。本実施形態では、車両1に充電制御システム12が搭載されているが、充電制御システム12は、管理サーバ2や携帯端末3に搭載されていてもよく、車両1、管理サーバ2及び携帯端末3に分散して搭載されていてもよい。
車載ディスプレイ13は、車両1に備わるナビゲーション装置等である。従って、車載ディスプレイ13は、各種の情報を画像として表示するとともに、該情報を音として出力可能である。また、車載ディスプレイ13は、ユーザの操作入力を受け付けるタッチパネル等の操作部を備えている。
通信制御ユニット14は、管理サーバ2及び携帯端末3との間で、無線通信による情報の送受信が可能である。通信制御ユニット14は、例えば、バッテリ11の充電制御に関わる情報(例えば、現在のSOC、充電警告通知、充電モード変更要求など)を管理サーバ2や携帯端末3に送信し、その一方で、管理サーバ2や携帯端末3から充電制御に関わる指示情報(例えば、充電モード変更指示など)を受信する。
管理サーバ2は、通信部21を備える。通信部21は、車両1の通信制御ユニット14及び携帯端末3との間で、無線通信による情報の送受信が可能である。通信部21は、例えば、車両1の通信制御ユニット14と携帯端末3との間の通信を仲介する。
携帯端末3は、例えば、スマートフォンなどのスマートデバイスであり、通信部31、表示部32及び操作部33を備える。通信部31は、管理サーバ2の通信部21及び車両1の通信制御ユニット14との間で、無線通信による情報の送受信が可能である。表示部32は、各種の情報を画像として表示する。操作部33は、ユーザの操作入力を受け付けるタッチパネル等である。
つぎに、充電制御システム12の機能構成について説明する。
充電制御システム12は、CPU等の制御プロセッサや、ROM、RAM、ストレージ等の記憶装置を含むハードウェアと、ROMやストレージに記憶される充電制御プログラム等のソフトウェアと、を備える。そして、充電制御システム12は、図2に示すように、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される機能構成として、ユーザ意向取得部121、上限SOC範囲設定部122、充電許容回数設定部123、電力消費履歴取得部124、必要SOC算出部125及び上限SOC設定部126を備える。
ユーザ意向取得部121は、充電に関するユーザの意向を取得する。例えば、図3に示すように、上限SOCの範囲と充電許容回数とが設定された複数の充電モードを予め用意し、ユーザの入力に基づいて複数の充電モードのうちいずれか1つの充電モードを設定する。本実施形態では、充電回数を優先する充電回数優先モードとして、100%充電モード及びバランス充電モードを用意し、バッテリ11の寿命を優先するバッテリ寿命優先モードとしていたわり充電モードを用意している。
バッテリ寿命優先モードは、充電回数優先モードよりも充電許容回数が多く、上限SOCの設定範囲の下限値が低く設定されている。例えば、図3に示すように、いたわり充電モードでは、上限SOC設定範囲が60%~100%、充電許容回数が週3回~4回に設定され、バランス充電モードでは、上限SOC設定範囲が80%~100%、充電許容回数が週1回~2回に設定される。100%充電モードでは、上限SOC設定範囲が100%に設定されている。
ユーザによる充電モードの設定は、例えば、図4に示すような設定画面131を車載ディスプレイ13に表示させて行う。設定画面131には、各充電モードをタッチ操作(タップ操作)で選択可能な複数のモード選択ボタン131a、131b、131cと、各充電モードの説明文131d、131e、131fと、が含まれている。ユーザは、各充電モードの説明文131d、131e、131fを読んで好みの充電モードを選択し、選択した充電モードのモード選択ボタン131a、131b、131cをタッチ操作することで、選択した充電モードが有効になる。
上限SOC範囲設定部122は、ユーザの意向に基づいて、バッテリ11の充電を終了するSOCである上限SOCの範囲を設定する。例えば、図3に示すように、ユーザが選択した充電モードがいたわり充電モードの場合は、上限SOC設定範囲を60%~100%とし、ユーザが選択した充電モードがバランス充電モードの場合は、上限SOC設定範囲を80%~100%とし、ユーザが選択した充電モードが100%充電モードの場合は、上限SOC設定範囲を100%とする。
充電許容回数設定部123は、ユーザの意向若しくはユーザの充電行動履歴に基づいて、所定期間における充電許容回数を設定する。所定期間は、例えば1週間である。図3に示すように、例えば、ユーザが選択した充電モードがいたわり充電モードの場合は、充電許容回数を週3回~4回とし、ユーザが選択した充電モードがバランス充電モードの場合は、充電許容回数を週1回~2回とする。なお、ユーザが選択した充電モードが100%充電モードの場合は、所定期間における充電許容回数は設定されない。
電力消費履歴取得部124は、バッテリ11の電力消費履歴を取得する。例えば、自宅出発時のSOCと帰宅時のSOCとを取得するとともに、その差分から1日に利用したΔSOC(%/日)を算出し、ΔSOCを日付データに関連付けて記憶部に登録する。
必要SOC算出部125は、電力消費履歴と充電許容回数とに基づいて、1回の充電で必要なSOCである必要SOCを算出する。例えば、必要SOC算出部125は、図5に示すように、電力消費履歴に基づいて、一日に通常消費するSOCである通常SOCに、充電許容回数(充電モード)によって決まる必要日数(例えば、いたわり充電モードでは3日分、バランス充電モードでは6日分)を乗算して必要SOCを算出する。また、必要SOC算出部125は、電力消費履歴に基づいて、過去の所定期間において一日で消費した最大のSOCである最大SOCを取得する。過去の所定期間は、例えば、算出する前日から遡った一週間、前週の一週間等である。なお、最大SOCを取得するにあたり、単純に最大値をとらなくても、イレギュラーな走行(外れ値)を除く走行データの中で、消費SOCが最大のデータを最大値としてもよい。
上限SOC設定部126は、必要SOCに基づいて、上限SOCの範囲内で上限SOCを設定する。上限SOC設定部126は、例えば、図5に示すように、バッテリ11の現在のSOC(現SOC)に必要SOCを加算した第1SOCと、基準SOCに最大SOCを加算した第2SOCと、を取得し、第1SOC及び第2SOCのうち、いずれか大きい方を上限SOCに設定する。基準SOCは、車両1の充電警告灯が作動するSOCである充電警告灯作動SOCであってもよく、バッテリ11のSOC使用下限値であってもよく、充電制御システム12によって若しくはユーザによって設定される設定値であってもよい。充電制御システム12によって設定される設定値としては、例えば、一日に通常消費するSOCである通常SOC、若しくはこの通常SOCに算出誤差(例えば5%)を考慮して設定されるSOCである。図5の例では、基準SOCを車両1の充電警告灯が作動するSOCである充電警告灯作動SOCとして記載している。
図5の例では、充電モードがいたわり充電モードであれば、第2SOCを上限SOCに設定し、充電モードがバランス充電モードであれば、第1SOCを上限SOCに設定する。
また、上限SOC設定部126は、必要SOCに基づいて、上限SOCの範囲内で上限SOCを設定することができない場合、ユーザに充電モードの変更を要求する。例えば、車載ディスプレイ13に充電モードの変更を要求する画面を表示したり、携帯端末3に充電モード変更要求通知を送信する。この要求に応じてユーザが充電モードを変更した場合、上限SOC設定部126は、変更された充電モードに基づいて上限SOCを設定する。
このように構成された充電制御システム12によれば、ユーザの意向に基づいて上限SOCの範囲が設定されるので、ユーザの意向を反映させた充電が可能となる。これにより、バッテリ寿命を優先するユーザには上限SOCを低く設定することができる。一方、充電回数を減らしたいユーザには上限SOCを高く設定することができる。また、充電制御システム12は、1回の充電で必要な必要SOCに基づいて上限SOCを設定するので、ユーザの意向を反映させながら、電力が不足する、いわゆる電欠を抑制できる。また、充電制御システム12は、第1SOC及び第2SOCうち、いずれか大きい方を上限SOCに設定することで、ユーザの意向を考慮しつつ、過去の所定期間における最大SOCに相当する距離を走行した場合であっても、充電量が不足することを回避できる。
また、ユーザは、上限SOCの範囲と充電許容回数とが関連付けられた充電モードを選択すればよいので、設定の煩わしさを回避できる。そして、充電回数を優先する充電モードでは、1回の充電量を十分確保して充電回数を抑制できる。また、バッテリ寿命を優先する充電モードでは、バッテリ寿命が低下することを回避する。また、充電制御システム12は、ユーザの意向に沿うことができない場合、充電モードの変更を促すことで、ユーザの意図しない充電モードで充電されることを回避できる。そして、充電モードが変更された場合には、変更された充電モードで上限SOCを設定することで、最適な充電モードで充電を行うことができる。
つぎに、充電制御システム12の処理手順について、図6及び図7を参照して説明する。
図6に示す電力消費履歴の登録処理において、充電制御システム12は、車両1のイグニッションスイッチがONであるか否かの判断と(S11)、車両1の位置が自宅であるか否かの判断を行い(S12)、いずれかの判断結果がNOの場合は、処理を終了する。充電制御システム12は、ステップS11及びステップS12の判断結果がいずれもYESの場合は、出発時のSOCを取得するとともに(S13)、帰宅時のSOCを取得する(S14)。その後、充電制御システム12は、1日に利用したΔSOC(%/日)を算出するとともに(S15)、算出したΔSOCを記憶部に登録する(S16)。
図7に示す上限SOCの設定処理において、充電制御システム12は、充電モード及び充電消費履歴を取得するとともに(S21、S22)、充電消費履歴から通常SOC及び最大SOCを取得する(S23)。また、充電制御システム12は、通常SOCに基づいて1回の充電に必要な必要SOCを算出するとともに(S24)、第1SOC及び第2SOCを算出する(S25)。その後、充電制御システム12は、第1SOCが第2SOCよりも大きいか否かを判断し(S26)、この判断結果がYESの場合、即ち第1SOCが大きい場合は、第1SOCを上限SOCに設定し(S27)、判断結果がNOの場合、即ち第2SOCが大きい場合は、第2SOCを上限SOCに設定する(S28)。
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
例えば、前述の実施形態では、上限SOCの範囲と充電許容回数とが設定された複数の充電モードをユーザに提供し、ユーザが複数の充電モードの中から1つの充電モードを選択するように構成されていた。しかしながら、充電モードは、上限SOCの範囲のみが設定されていてもよい。また、上限SOCの範囲は、ユーザが自ら入力するように構成されていてもよい。この場合、上限SOC設定部126は、電力消費履歴に基づいて、入力された上限SOCの範囲内で上限SOCを設定する。
さらに、所定期間(例えば、一週間)における充電許容回数も、ユーザが自ら入力するように構成されていてもよい。この場合、充電許容回数設定部123はユーザが入力した数値を充電許容回数に設定する。また、充電許容回数設定部123は、ユーザの充電行動履歴から充電許容回数が設定してもよい。例えば、一週間に2回充電を行うユーザであれば、充電許容回数設定部123は充電許容回数を一週間に許容する充電回数を2回に設定する。上限SOCの範囲及び充電許容回数が設定されている場合、上限SOC設定部126は、1回の充電で必要な必要SOCに基づいて、上限SOCの範囲内で上限SOCを設定する。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
(1) 電動車両(車両1)に搭載されるバッテリ(バッテリ11)の充電制御システム(充電制御システム12)であって、
充電に関するユーザの意向を取得するユーザ意向取得部(ユーザ意向取得部121)と、
前記ユーザの意向に基づいて、前記バッテリの充電を終了するSOCである上限SOCの範囲を設定する上限SOC範囲設定部(上限SOC範囲設定部122)と、
前記バッテリの電力消費履歴を取得する、電力消費履歴取得部(電力消費履歴取得部124)と、
前記電力消費履歴に基づいて、前記上限SOCの範囲内で前記上限SOCを設定する上限SOC設定部(上限SOC設定部126)と、を備える、充電制御システム。
(1)によれば、ユーザの意向に基づいて上限SOCの範囲が設定されるので、ユーザの意向を反映させた充電が可能となる。これにより、バッテリ寿命を優先するユーザには上限SOCを低く設定することができる。一方、充電回数を減らしたいユーザには上限SOCを高く設定することができる。
(2) (1)に記載の充電制御システムであって、
前記ユーザの意向若しくはユーザの充電行動履歴に基づいて、所定期間における充電許容回数を設定する充電許容回数設定部(充電許容回数設定部123)と、
前記電力消費履歴と前記充電許容回数とに基づいて、1回の充電で必要なSOCである必要SOCを算出する必要SOC算出部(必要SOC算出部125)と、をさらに備え、
前記上限SOC設定部は、前記必要SOCに基づいて、前記上限SOCの範囲内で前記上限SOCを設定する、充電制御システム。
(2)によれば、1回の充電で必要な必要SOCに基づいて上限SOCを設定するので、ユーザの意向を反映させながら、電力が不足することを抑制できる。
(3) (2)に記載の充電制御システムであって、
前記上限SOCの範囲と前記充電許容回数とが設定された複数の充電モードを有し、
前記ユーザ意向取得部は、ユーザの入力に基づいて前記複数の充電モードのうちいずれか1つの充電モードを設定する、充電制御システム。
(3)によれば、ユーザは上限SOCの範囲と充電許容回数とが関連付けられたモードを選択すればよいので、設定の煩わしさを回避できる。
(4) (3)に記載の充電制御システムであって、
前記複数の充電モードは、充電回数優先モードと、バッテリ寿命優先モードと、を有し、
前記バッテリ寿命優先モードは、前記充電回数優先モードよりも前記充電許容回数が多く、前記上限SOCの設定範囲の下限値が低く設定されている、充電制御システム。
(4)によれば、充電回数優先モードでは1回の充電量を十分確保できる。また、バッテリ寿命優先モードではバッテリ寿命を考慮して充電を行うことで、バッテリ寿命が低下することを回避できる。
(5) (3)又は(4)に記載の充電制御システムであって、
前記上限SOC設定部は、前記必要SOCに基づいて、前記上限SOCの範囲内で前記上限SOCを設定することができない場合、ユーザに前記充電モードの変更を要求する、充電制御システム。
(5)によれば、ユーザの意向に沿うことができない場合には、充電モードの変更を促すことで、ユーザの意図しない充電モードで充電されることを回避できる。
(6) (5)に記載の充電制御システムであって、
前記上限SOC設定部は、前記充電モードの変更が行われた場合、変更された充電モードに基づいて、前記上限SOCを設定する、充電制御システム。
(6)によれば、充電モードが変更された場合には、変更された充電モードで上限SOCを設定することで、最適な充電モードで充電を行うことができる。
(7) (2)~(6)のいずれかに記載の充電制御システムであって、
前記必要SOC算出部は、前記電力消費履歴に基づいて、
一日に通常消費するSOCである通常SOCに、前記充電許容回数によって決まる必要日数を乗算した前記必要SOCと、
前記電力消費履歴から得られる過去の所定期間における最大SOCと、を取得し、
前記上限SOC設定部は、
現在のSOCに前記必要SOCを加算した第1SOCと、
基準SOCに前記最大SOCを加算した第2SOCと、を取得し、
前記第1SOCと前記第2SOCとのうち、いずれか大きい方を前記上限SOCに設定する、充電制御システム。
(7)によれば、第1SOC及び第2SOCうち、いずれか大きい方を上限SOCに設定することで、ユーザの意向を考慮しつつ、過去の所定期間における最大SOCに相当する距離を走行した場合であっても、充電量が不足することを回避できる。
1 車両(電動車両)
11 バッテリ
12 充電制御システム
121 ユーザ意向取得部
122 上限SOC範囲設定部
123 充電許容回数設定部
124 電力消費履歴取得部
125 必要SOC算出部
126 上限SOC設定部

Claims (7)

  1. 電動車両に搭載されるバッテリの充電制御システムであって、
    充電に関するユーザの意向を取得するユーザ意向取得部と、
    前記ユーザの意向に基づいて、前記バッテリの充電を終了するSOCである上限SOCの範囲を設定する上限SOC範囲設定部と、
    前記バッテリの電力消費履歴を取得する、電力消費履歴取得部と、
    前記電力消費履歴に基づいて、前記上限SOCの範囲内で前記上限SOCを設定する上限SOC設定部と、を備える、充電制御システム。
  2. 請求項1に記載の充電制御システムであって、
    前記ユーザの意向若しくはユーザの充電行動履歴に基づいて、所定期間における充電許容回数を設定する充電許容回数設定部と、
    前記電力消費履歴と前記充電許容回数とに基づいて、1回の充電で必要なSOCである必要SOCを算出する必要SOC算出部と、をさらに備え、
    前記上限SOC設定部は、前記必要SOCに基づいて、前記上限SOCの範囲内で前記上限SOCを設定する、充電制御システム。
  3. 請求項2に記載の充電制御システムであって、
    前記上限SOCの範囲と前記充電許容回数とが設定された複数の充電モードを有し、
    前記ユーザ意向取得部は、ユーザの入力に基づいて前記複数の充電モードのうちいずれか1つの充電モードを設定する、充電制御システム。
  4. 請求項3に記載の充電制御システムであって、
    前記複数の充電モードは、充電回数優先モードと、バッテリ寿命優先モードと、を有し、
    前記バッテリ寿命優先モードは、前記充電回数優先モードよりも前記充電許容回数が多く、前記上限SOCの設定範囲の下限値が低く設定されている、充電制御システム。
  5. 請求項3又は4に記載の充電制御システムであって、
    前記上限SOC設定部は、前記必要SOCに基づいて、前記上限SOCの範囲内で前記上限SOCを設定することができない場合、ユーザに前記充電モードの変更を要求する、充電制御システム。
  6. 請求項5に記載の充電制御システムであって、
    前記上限SOC設定部は、前記充電モードの変更が行われた場合、変更された充電モードに基づいて、前記上限SOCを設定する、充電制御システム。
  7. 請求項2~6のいずれか1項に記載の充電制御システムであって、
    前記必要SOC算出部は、前記電力消費履歴に基づいて、
    一日に通常消費するSOCである通常SOCに、前記充電許容回数によって決まる必要日数を乗算した前記必要SOCと、
    前記電力消費履歴から得られる過去の所定期間における最大SOCと、を取得し、
    前記上限SOC設定部は、
    現在のSOCに前記必要SOCを加算した第1SOCと、
    基準SOCに前記最大SOCを加算した第2SOCと、を取得し、
    前記第1SOCと前記第2SOCのうち、いずれか大きい方を前記上限SOCに設定する、充電制御システム。
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