JP2024025439A - 車両用の充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】別途暖機手段を設けることなく、効率的に充電システムの温度を加温する車両の充電システムを提供する。【解決手段】接触式又非接触式の充電ユニット１０を備える、車両２の充電システム１００において、車両２が停止状態のとき、熱源４の温度が第１の温度以上であって、充電ユニットの温度１０が第２の温度以下のとき、熱源に付随して備えられるファン８を作動させて充電ユニット１０を加温するように構成する。【選択図】図１

Description

本明細書が開示する技術は、例えば、車両用の充電システムに関する。

例えば、駆動源として電気モータを用いる車両のうち、走行用のバッテリとしての二次電池と、この二次電池を外部から充電するための受電部と、を含む充電ユニットを備えている車両がある。バッテリは、例えば、車両下部のフロアに近接して配置され、受電部は、例えば、車両床下、車両後方又は前方などに接触式又は非接触式で配置される。

寒冷地などや寒冷時などにおける低温状態では、電池温度の低下によるバッテリの充放電特性の低下や、受電部の受電効率の低下、受電部の接触部や可動部周辺における凍結などが生じる場合がある。こうした低温状態における不都合を回避するために、受電部などに付着した氷雪を異物として検知し、氷雪を融解するための暖機手段を備える技術が開示されている（特許文献１）。

特開２０１９－２０８３０１号公報

しかしながら、充電ユニットのための暖機手段を別途設けることは、エネルギー有効利用の観点から改善の余地がある。

本明細書に開示する技術は、別途暖機手段を設けることなく、効率的に車両の充電ユニットの温度を加温する技術を提供する。

本明細書が開示する技術は、車両の充電システムに具現化される。この充電システムは、バッテリと、接触式又非接触式の受電部と、を含む充電ユニットを、を備えている。充電システムは、車両が停止状態のとき、車両が備える熱源の温度が第１の温度以上であって、充電ユニットの温度が第２の温度以下のとき、熱源に付随して備えられるファンを作動させて充電ユニットを加温するように構成されている。

こうすることで、車両が備える、例えば、エンジンなどの熱源の熱を、例えば、エンジンコンパートメントに近接して配置されるラジエータファンなどのファンによって、充電ユニットが加温される。これにより、別途暖機手段を設けることなく、充電ユニットの冷却状態を緩和し、適切に加温できる。例えば、充電ユニットの受電部の受電効率の低下や氷雪を融解又は付着を抑制し、バッテリの好ましい充放電特性を確保できる。

充電システムとの関係についての一態様を示す図である。 熱源とファンと充電システムとの関係についての各種態様を示す図である。 充電システムにおける制御プロセスの一例を示す図である。

以下、本明細書に開示される車両の充電システムに関し、適宜図面を参照しながら説明する。図１は、車両における熱源とファンと充電システムとの関係についての一態様を示す図であり、図２は、熱源とファンと充電システムとの関係についての各種態様を示す図であり、図３は、充電システムにおける制御プロセスの一例を示す図である。

なお、車両は、特に限定するものではないが、モータを用いて車軸を駆動する車両が挙げられる。例えば、ＢＥＶ（バッテリ式電気自動車）、ＨＥＶ(ハイブリッド電気自動車)、ＰＨＥＶ（プラグインハイブリッド電気自動車）などが挙げられる。

図１に示す車両２は、ＨＥＶであり、車両２の前方にエンジン４を備えるとともに、前後の駆動輪に対してそれぞれ１個の計２個の駆動用モータ（図示せず）を備えている。なお、エンジン４は、本明細書における熱源の一例である。

車両２のエンジン４の前方には、車両２における熱管理にも関与するラジエータ６を備えるとともに、ラジエータ６の車両２の後方側であって、エンジン４の前方には、ラジエータファン８を備えている。ラジエータファン８は、本明細書に開示されるファンの一例である。さらに、エンジン４には、エンジン４又はその周囲の温度を検出する温度センサ５を備えている。温度センサ５の温度は、後述する制御部２０に出力されるようになっている。

車両２においては、図２（ａ）に示すように、車両２の前方から、ファン、熱源及び後述するバッテリ１２及び受電部１４を含む充電ユニットが配置されている。車両２では、ラジエータファン８が作動することにより、エンジン４の周囲の空気が車両２の後方側にある充電ユニット１０側に供給されるようなフレーム構造等を備えている。

車両２の充電システム１００は、バッテリ１２と、非接触で外部に設定された車両等の充電装置２００に備えられた送電部２１０から電力供給を受ける受電部１４と、を含む充電ユニット１０、受電部１４における電極の充電及び放電等を管理する制御部２０と、を備えている。

バッテリ１２は、特に限定するものではないが、一般に、ＨＥＶ等に用いられる、リチウムイオン二次電池などの二次電池であり、図１の車両２においては、車両２の後方フロア近傍に配置されている。バッテリ１２には、バッテリ１２の温度を検知する温度センサ１３が備えられている。

受電部１４は、受電コイルであって、送電部２１０から非接触で電力を受電する。受電部１４は、バッテリ１２に電気的に接続されている。受電部１４で給電された電力は、図示しないインバータで直流に変換された後、バッテリ１２に充電される。受電部１４には、受電部１４の温度を検知する温度センサ１５が備えられている。

制御部２０は、プロセッサとメモリとを備えるいわゆるコンピュータとして構成されており、バッテリ１２の充電状態、受電部１４による給電状態、受電部１４における温度などを管理する。制御部２０は、車両２が停止しているかどうか及び温度センサ５に基づくエンジン４の温度を検知する。制御部２０は、また、バッテリ１２に設けられる温度センサ１３及び受電部１４に設けられる温度センサ１５を用いて受電部１４の温度を検知し、後段で説明するプロセスを実行する。

制御部２０は、車両２に搭載されるいわゆるＥＣＵ（Electronic Control Unit）であってもよいし、こうした上位のＥＣＵの制御下にあってもよい。

次に、こうした充電システム１００における充電ユニット１０、すなわち、バッテリ１２及び受電部１４の温度管理について、図３を参照して説明する。図３は、充電システム１００において実行される充電ユニット１０の温度管理プロセスのフローである。

制御部２０は、車両２が停止状態か否かを判定する（ステップＳ１０）。車両２が停止状態でないときには、この処理を終了する。

車両２が停止状態にあるとき、制御部２０は、エンジン４の周囲が所定の温度、例えば、バッテリ１２及び受電部１４を、適度な作動温度までに加温できる程度の温度以上であるかどうかを判定する（ステップＳ２０）。判定の基準となる基準温度Ａは、予め制御部２０が保持するメモリに記憶されており、例えば、基準温度Ａは、バッテリ１２の充放電等の特性発揮に効果的な作動温度と、受電部１４における氷雪の排除や効率的な受電に好適な温度と、が参照されて設定されている。制御部２０は、温度センサ５に基づいてエンジン周辺の温度を取得し、検知されたエンジン４の周囲温度と基準温度Ａとを対比して、エンジン４の温度が基準温度Ａよりも低い場合には、この処理を終了する。なお、この基準温度Ａは、本明細書における第１の温度の一例である。

検知されたエンジン４の周囲温度が基準温度Ａ以上である場合には、制御部２０は、温度センサ１３、１５からそれぞれバッテリ１２の温度及び受電部１４の温度を取得して、これらの温度が、実用的な充電ユニット１０の利用が可能な基準温度Ｂ以下であるかどうかを判定する（ステップＳ３０）。基準温度Ｂは、予め制御部２０が保持するメモリに記憶されている。例えば、基準温度Ｂは、バッテリ１２の充放電等の特性発揮に効果的な作動温度と、受電部１４への氷雪などの付着を排除又は抑制するとともに、効率的な受電に好適な温度と、に基づいて設定されている。なお、これらの基準温度Ｂは、本明細書における第２の温度の一例である。

制御部２０は、温度センサ１３、１５に基づいて、バッテリ１２及び受電部１４の温度が、いずれも基準温度Ｂよりも大きい場合には、この処理を終了する。

温度センサ１３、１５に基づくバッテリ１２及び受電部１４の温度のいずれかが、その基準温度Ｂ以下の場合には、制御部２０は、ラジエータファン８を作動させて、エンジン４の周辺の熱を車両２の後方に配置されているバッテリ１２及び受電部１４に供給する。これにより、バッテリ１２及び受電部１４は加温される。バッテリ１２が加温されると充放電に適するようになり、受電部１４が加温されると、付着した氷雪を融解するほか氷雪の付着を抑制するとともに、効率的な受電に適するようになる。

以上、説明したように、本明細書に開示される充電システム１００によれば、バッテリ１２及び受電部１４が、固有の暖機手段に設けることなく、車両２に本来的に備わる熱源における熱を利用して加温される。このため、効率的なエネルギー利用が可能になるほか、余分の装置コストも抑制できる。

なお、以上の説明においては、充電ユニット１０のバッテリ１２及び受電部１４のそれぞれの温度を取得して、これらの温度と共通の基準温度Ｂに基づいて温度管理を実施したが、車両２の外気温などの状況から、バッテリ１２及び受電部１４のいずれか一方についてのみの温度管理を、それぞれ固有の基準温度Ｂを設定して行うようにしてもよい。また、バッテリ１２と受電部１４とに別個に熱を供給可能な構造として、それぞれ独立して温度管理も可能である。基準温度Ａについても、状況に応じてバッテリ１２及び受電部１４についてそれぞれ固有に設定してもよい。

また、以上の説明においては、非接触式の受電部１４を備える車両２について説明したが、接触式の受電部を備える車両についても同様に実施できる。この場合、受電部の接触部や可動部の氷雪を融解できる。

また、以上の説明においては、車両２の前方に、エンジン４を熱源として、その熱を用いてバッテリ１２及び／又は受電部１４を加温するものとしたが、熱源としては、車両２の各種電動部品や熱交換器なども用いることができる。例えば、高温になることがあるラジエータ６も熱源として利用して、図３（ｂ）に示すように、ラジエータ６の熱をラジエータファン８によって、車両２の後方の充電システム１００を加温してもよい。

また、さらに、図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、車両２の後方に配置される、種々の電動部品などの可能性ある熱源及びファンにより、これらより車両２の前方側に配置される充電システム１００を加温することもできる。

２：車両、４：エンジン、６：ラジエータ、８：ラジエータファン、１０：充電ユニット、１２：バッテリ、１４：受電部、２０：制御部、１００：充電システム、２００：充電装置

Claims (1)

1. 車両の充電システムであって、
   前記充電システムは、接触式又非接触式の充電ユニットを備え、
   前記車両が停止状態のとき、前記車両が備える熱源の温度が第１の温度以上であって、前記充電ユニットの温度が第２の温度以下のとき、前記熱源に付随して備えられるファンを作動させて前記充電ユニットを加温するように構成されている、充電システム。

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