JP5435236B2

JP5435236B2 - 電動車両の充電状態報知装置

Info

Publication number: JP5435236B2
Application number: JP2010131912A
Authority: JP
Inventors: 潤齋藤
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-06-09
Also published as: JP2011259612A

Description

本発明は、外部電源との接続により車搭載のバッテリに充電しているときにおける特定の挙動を知らせる電動車両の充電状態報知装置に関する。

プラグインハイブリッド車や電気自動車を含む電動車両は、車体に搭載したバッテリ（二次蓄電池）から電力を受けて走行用モータを駆動して走行する。しかし、バッテリの容量には限りがある。そのため、多くの電動車両には、バッテリに充電が行える設備（充電器）が装備され、１００Ｖや２００Ｖの家庭用電源や商用電源などといった外部電源を用いて充電が行えるようにしている。

一般に電動車両は、１００Ｖや２００Ｖの家庭用電源や商用電源を用いて充電するときは、電動車両に付属されている充電ケーブルなどを用いて、車体に装備されている充電端子と建物などに設けた専用のコンセントとの間を接続することにより、コンセントからの電力が充電器（１００Ｖの場合）を経てバッテリに充電される。この充電中は、計器パネルに設けたランプが点灯して、充電中であることが知らされる。

こうしたバッテリの充電には、かなりの充電時間を要する。例えば１００Ｖでは１４時間、２００Ｖでは７時間もの充電時間が必要とされている。この充電時間は、コンセントから定格通りに電圧が出力されるときの時間である。
ところで、家庭用電源や商用電源は、他の電気機器の使用や地域にも関係するため、コンセントが設置されている電力環境などにより、定格値の１００Ｖや２００Ｖよりも低下していることがある。電圧低下があると、その分、バッテリの充電電力は低下するので、当初の定められている充電時間よりも長くなる。

しかし、使用者は、バッテリの充電中に充電電力が低下していることはわからない。多くの電動車両では、先に述べたように充電中であることを示すランプは点灯するが、それでは充電中の充電電力の低下までは判断できない。
電動車両では、特許文献１に開示されているように充電の進捗状況をミラーの角度で知らせる技術はあるが、充電電力の低下までは知る由もない。

特開２００９−２４０００８号公報

このため、使用者は、充電電圧の低下で充電時間が不用意に長くなり、充電が完了するまでの時間が経過しても、その理由がわからず、不安になり、機器の動作が不良になっているなど誤解を招きやすい。特に使用者は、バッテリの充電中は車両から離れ、自宅などに居て、設定されている充電時間の経過後、車両に戻ることが多いため、過度に充電時間を費やしている挙動に不信が募りやすい。

そこで、本発明の目的は、使用者に、充電電力が低下しているバッテリ充電であることを知らせる電動車両の充電状態報知装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、バッテリの充電時にバッテリの充電電力を検出する充電電力検出手段と、バッテリの充電電力が外部電源の定格値より低い第１の所定低充電電力値以下になったことを報知する報知手段とを設け、報知手段が、検出された充電電力が第１の所定低充電電力値以下であって第１の所定低充電電力値より低い第２の所定低充電電力値以上である第１低充電状態と、第２の所定低充電電力値より低い第２低充電状態とで、異なる方法で報知することとした。
同構成により、バッテリの充電中、バッテリの充電電力が定格の電力よりも低下している挙動が表れると、当該低電力充電であることが報知手段によって報知される。これにより、使用者は、報知手段での報知により、充電電力が低下していることが認識され、たとえ過度に充電時間が長くなったとしても、その原因の理解がされる。

請求項２に記載の発明は、さらに車両に予め装備されている機器を報知手段として活用するよう、報知手段は、電動車両の外部に向かって発光する光源を用い、光源の作動（光）で、外部に居る使用者に知らせるようにした。

請求項３に記載の発明は、さらに光源の作動の方法を低充電電力の状態に応じて変化させるため、検出された充電電力の状態が第１低充電状態の場合に光源を点灯させると共に第２低充電状態の場合に光源を点滅させることとして、充電状態が第１状態にあるのか第２状態にあるのかが一目で明確に分かるようにした。
請求項４に記載の発明は、検出された充電電力の状態が第１低充電状態の場合に光源を点滅させると共に第２低充電状態の場合に光源を点灯させることとした。

請求項５に記載の発明は、さらに充電電力が低下していることがわかるよう、検出された充電電力値を表示する表示部を有するものとした。

請求項１の発明によれば、バッテリの充電時、使用者に、報知により、充電電力が低下しているバッテリ充電であることを知らせることができる。
これにより、使用者は、たとえ過度に充電時間が長くても、同充電時間が長いのは、充電電力が低下していることが原因であることがわかり、安心できる。しかも、早期に原因がわかるので、充電場所を代えるなどの対応を速やかにとることができる。そのうえ、使用者に、低充電電力の状態を二段階に分けて報知することができるため、電力の低下度を明確に報知することができ、迅速に対応を促すことができる。

請求項２の発明によれば、車両に予め装備されている外部に発光する光源を報知手段として用いるので、簡単な構造ですむ。しかも、光源の作動（光）で、外部に居る使用者に報知するため、周囲への影響は少ない。

請求項３および請求項４の発明によれば、充電状態が低下するにしたがって光源を点灯から点滅又は点滅から点灯へ変化させるため、充電電力の低下が進行していることを十分に認識させることができる。
請求項５の発明によれば、表示部を確認することにより充電電力が低下していることを数値的に認識させることができる。

本発明の一実施形態に係る電動車両の概略的な構成を示す図。同電動車両の充電状態報知装置の概略的回路を示すブロック図。同充電状態報知装置の制御を示すフローチャート。バッテリの充電状態を説明するための線図。

以下、本発明を図１〜図４に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１（ｂ）は電動車両の概略構成図を示している。同電動車両の主な構成を説明すると、図中１は、操舵輪２（前輪）、駆動輪３（後輪）を備える車体である。この車体１には、駆動輪３を駆動する減速機付き走行用モータ４、充放電可能なバッテリとして例えば多数のリチウムイオンバッテリセルを接続してなるバッテリ６、インバータ７、バッテリ６につながる車載充電器９、バッテリ６に関する制御を行うＢＣＵ１１、電動車両の統括制御を行うＥＶＣＵ１２などが搭載されている。

このうちバッテリ６は、インバータ７を介して走行用モータ４に接続され、バッテリ６に蓄えた電力で走行用モータ４が駆動できる。また車載充電器９は、車体１の例えば車幅方向片側の側部に設けた充電口１５に接続されている。この充電口１５は、例えば専用の充電ケーブル１７を使い、例えば戸建て家屋に設けてある専用のコンセント１８に接続される。コンセント１８は、市中電源、具体的には１００Ｖの家庭用電源（あるいは２００Ｖの商用電源）につながっていて、１００Ｖや２００Ｖといった定格電圧の外部電源でバッテリ６の充電が行える。ＢＣＵ１１は、このバッテリ６の充電などバッテリ６に関する制御を行う。具体的には充電では、バッテリ６の特性を考慮して、周知のようにバッテリ６のセル電圧が充電上限電圧に達するまでは、定出力充電で、達すると定電圧充電に切換え、内部抵抗による電圧の上昇に配慮して、電流を下げながら満充電へ向かう制御などを行う。ＥＶＣＵ１２は、さらにモータ走行を考慮した統括的な制御を行う。

また電動車両には、バッテリ充電時における充電電力の低下を知らせるための充電状態報知装置２０が搭載されている。
同充電状態報知装置２０は、例えば図２に示されるＢＣＵ１１とは別に回路を組んだシステムが用いられている。むろん、ＢＣＵ１１の回路部分を流用したシステムでも構わない。

充電状態報知装置２０は、充電電力が市中電源の電圧値である１００Ｖ（あるいは２００Ｖ）で得られる電力を検出する充電電力検出手段２１と、所定電力値よりも低下したときを検出（バッテリ６の充電中）する低電力状態検出部２８と、同低電力充電となったことを外部に報知する警告ランプ(光源)２２（本願の報知手段に相当）とを組み合わせた構造が用いられる。

例えば図２に示されるように充電状態報知装置２０は、充電電力検出手段２１をなすバッテリ６の電流を検知する電池電流センサ２５、バッテリ６の電圧を検知する電池電圧センサ２６および充電電力を演算する充電電力演算部２７と、低充電電力を検出する低電力状態検出部２８を有する。
このうち充電電力演算部２７は、各センサ２５，２６から出力される電流値と電圧値とを演算（電池電流ｘ電池電圧）して、逐次、充電電力を演算する。低電力状態検出部２８は、得られた充電電力が、通常の１００Ｖ（あるいは２００Ｖ）で得られる所定電力値（外部電源の定格値）よりも所定に低下した状況が続く状態を検出する。警告ランプ２２のドライバーとなるランプ制御部２９は、この検出を受けて警告ランプ２２を作動させるものとなっている。

特に低電力状態検出部２８は、通常の所定電力値より少し低い値で定めた所定値Ａ（図４:第１の所定低充電電力値）と、同所定値Ｂより少し低い値で定めた所定値Ｂ（図４：第２の所定低充電電力値）との２つのしきい値、２つのカウンタＴ１，Ｔ２を用いて、充電電力が所定値Ａ以下であって所定値Ｂ以上である状態(第１状態)が所定以上に続いた場合と、所定値Ｂより低下する充電電力の状態(第２状態)が所定以上に続いた場合とを検出する機能をもつ。またランプ制御部２９は、第１状態が続いた場合、警告ランプ２２を点灯させ、第２状態が続いた場合、警告ランプ２２を点灯から点滅に変えるという機能が設定されていて、異なる低充電電力状態を、異なる形態で報知するようにしてある。つまり、２段階の動作で低電力充電を報知して、使用者に、充電電力の低下具合を認識しやすくしてある。もちろん、警告ランプ２２は、第１状態が続いた場合、点滅させ、第２状態が続いた場合、点灯に変えても構わない。

またこの警告ランプ２２は、誤動作を避けるために、バッテリ充電時の定電圧充電における電圧降下で作動しないようランプ制御部２９を用いて、バッテリ６の充電上限電圧値になると、警告ランプ２２が動作させなくする設定も施してある。
警告ランプ２２は、本実施形態では、別途、電動車両に装備せず、既に電動車両に装備されている機器、例えば車体１の後部両側に装備してあるテールランプ１ａ（外部に向かって発光する光源）をそのまま流用している（部品点数を抑えるため）。

また図１（ａ）に示されるように運転席前方に配置されている計器パネル３０には、バッテリ充電になると、例えばＥＶＣＵ１２により、通常の出力表示から、０Ｗを基準に１００Ｖ充電相当の１５００Ｗを含む２００Ｖ充電相当の３０００Ｗまでの充電電力値を表示する入力電力表示メータ表示に切換わるパワーメータ３１(本願の表示部に相当)が設けられている。このパワーメータ３１の表示の切換えは、充電電力演算部２７につながるパワーメータ制御部３３により行われる。パワーメータ３１の指針３１ａは、パワーメータ制御部３３により、低電力状態検出部２８で演算された充電電力値に応じて振れるようになっていて、バッテリ充電中、パワーメータ３１にバッテリ６の充電電力が表示されるようにしてある。

なお、パワーメータ３１は、充電側だけでなく放電側にも振れるようにしてある。これは、家庭用電源や商用電源の電力を用いて電動車両の空調装置を作動させるとき（プレ空調運転）、外部の電力だけでは十分に冷暖房ができない場合に、バッテリ６から空調装置に持ち出される出力電力が表示されるようにしたものである。
こうした充電状態報知装置２０の制御フローが図３に示されている。同フローのルーチンは所定時間毎に繰り返し実行されるものである。

同制御フローを説明する前に、電動車両の家庭用電源を用いての充電を説明する。
例えば使用者の自宅の駐車スペースに電動車両を駐車してから、充電口１５を開放して、専用の充電ケーブル１７で、同充電口１７の充電端子（図示しない）と駐車スペースの近くに設けてある専用のコンセント、例えば１００Ｖのコンセント１８とを接続すると、コンセント１８からの電力が車載充電器９を経てバッテリ６に充電される。

充電は、リチウムイオンバッテリの特性を考慮して、図４（ｂ）に示されるリチウムイオンバッテリセルの電圧が同セルの充電上限電圧に上昇するまでの領域Ｘは、定出力充電で行い、リチウムイオンバッテリセルの電圧が同セルの充電上限電圧に至ると、それ以降の領域Ｙは、図４（ｂ）に示されるように定電圧充電で行う。この領域Ｙは、バッテリ内部抵抗により電圧が増加するので、図４（ｂ）に示されるように次第に電流は下げて、それに応じる。満充電になると、バッテリ６へ電力の供給を止め、充電を終える。

この充電を踏まえて図３の制御フローを説明すると、電動車両は、バッテリ６の充電が行われると、まず、ステップＳ１に示されるように充電電力演算部１８は、電池電流センサ２５で検知されるバッテリ６の電流と、電池電圧センサ２６で検知されるバッテリ６の電圧との演算から充電電力を演算する。ついで、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２は、バッテリセル電圧とバッテリセル電圧の上限所定値である充電上限電圧値とを対比している。この対比により、定出力充電の領域Ｘの充電（セル電圧＜）、定電圧充電の領域Ｙの充電（セル電圧≧）に分けられる。

当初からの充電であれば定出力充電なので、ステップＳ３へ進む。そして、低電力状態検出部２８により、演算された充電電力が、警告ランプ２２の点灯警告を定めるしきい値、すなわち図４（ａ）に示す所定値Ａの電力値を下回るか否かを判定する。
この所定値Ａは、過度に充電時間を費やすか否かを判定する最初のしきい値である。通常の１００Ｖ充電相当の充電電力や定格公差範囲を超えない充電電力であれば、同しきいち値以上なので、ステップＳ４に進み、過度に充電時間を費やす充電電力ではないと判定し、点滅警告用のカウンタＴ１、点灯警告用のカウンタＴ２を「０」にする。

また市中電源の電圧が低いために、図４（ａ）中のαやβのように当初から充電電力が低下していたり、例えば使用環境（大容量電気機器の使用など）の変化により充電電力がある時期から低下したりすると、過度に充電時間を費やす充電電力であると判定して、ステップＳ３からステップＳ５へ進み、つぎの警告ランプ２２の点滅警告を定めるしきい値、すなわち図４（ａ）に示す所定値Ｂの電力値を下回るか否かを判定する。

このとき充電電力が所定値Ｂ以上の電力、つまり所定値Ａと所定値Ｂ間の充電電力域にあると、ステップＳ６へ進み、点灯警告用のカウンタＴ２だけをカウントする。また充電電力が所定値Ｂを下回る充電電力（低下が大）だと、ステップＳ７へ進み。点滅警告用のカウンタＴ１、点灯警告用のカウンタＴ２の双方をカウントする。
カウンタＴ１，Ｔ２のカウントは、ステップＳ１０，１１に示されるように所定値ａ，ｂに達するまで行われる。この２つのカウンタＴ１，Ｔ２でのカウントにより、判断の誤りとなりやすい瞬時の電圧降下を除き、低充電電力が所定時間以上に続くときが、２段階で検出される。

繰り返しの検出により、カウンタＴ２が所定値ｂに達すると、ステップＳ１２へ進み、所定値Ａと所定値Ｂ間の充電電力が続き過度に充電時間を費やすとして、警告ランプ２２、ここではテールランプ１ａを点灯（あるいは点滅）させ、車外で待機している使用者に、充電電力が低下しているバッテリ充電であることを知らせる。
さらにカウンタＴ１が所定値ａに達すると、格段に充電電力が低く充電そのものに問題があるとして、ステップＳ１３へ進み、異なる表示、ここでは警告ランプ２２をなすテールランプ１ａを点滅（あるいは点灯）させ、車外で待機している使用者に、かなり問題があるとして、対応を仰ぐ。

また充電中、電動車両のパワーメータ３１は、図１（ａ）に示される充電入力電力表示メータ表示に切換わり、指針１ａの動きで、現在の充電電力値を表示している。このため、パワーメータ３１の目視からも低充電電力の充電であることがわかる。
ここで、充電電力の低下がないまま、定出力充電の領域Ｘを経て定電圧充電の領域Ｙに進むと、定電圧充電の領域Ｙで行われる電流の絞りにより（内部抵抗の上昇に配慮するための制御）、充電電力が低下して、警告ランプ２２が誤って作動することが懸念されるが、定電圧充電の領域Ｙに切換わるにしたがい、ステップＳ２からステップＳ４へ進み、カウンタＴ１，Ｔ２を「０」にするから、通常の充電電力が確保されるのであれば、バッテリ６の充電が完了するまで、警告ランプ２２は作動することはない。つまり、通常の如く充電が行われる。

このように警告ランプ２２（報知手段）の報知により、使用者は、たとえ過度に充電時間が長くなったとしても、同充電時間が長いのは、充電電力が低下していることが原因であることがわかり、安心できる。しかも、早期に原因がわかるので、充電場所を代えるなどの対応が速やかにとれ、速やかに充電作業を完了させることができる。
そのうえ、使用者に充電電力の状態は、二段階の検出、二段階の報知により、二段階に分けて報知するので、使用者に低下度を明確に報知することができ、迅速に対応を促せる。

また警告ランプ２２に電動車両のテールランプ１ａを用いると、別途、報知機器を用いず、テールランプ１ａの作動（発光）だけで、外部に居る使用者に低充電電力の充電であることを知らせることができ、簡単な構造ですむうえ、コスト的にも優れる。
特にこのテールランプ１ａの作動は、低充電電力の状態に応じて変化、具体的には充電状態が低下するにしたがってテールランプ１ａを点灯から点滅又は点滅から点灯へ変化させるため、充電電力が所定値Ａ以下で所定値Ｂ以上の状態（第１状態)、所定値Ｂより低下する充電電力の状態（第２状態）が一目で明確に分かり、充電電力の低下が進行していることを十分に認識させることができる。

加えて、バッテリ６の充電電力値をパワーメータ３１により表示したことにより、充電電力が低下していることを数値的に認識させることができる。特にパワーメータ３１は計器パネル３０に有るので、車内に居る使用者に、低充電電力であることを知らせるのには有効である。
さらにバッテリ６が充電上限電圧値になると、警告ランプ２２の動作を解消することしたので、たとえ定電圧充電に切換わり充電電力が下げる制御が行われても、警告ランプ２２は作動せず、警告ランプ２２が誤解を招くことはない。

なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば一実施形態では、報知手段としてテールランプを用いた例を挙げたが、これに限らす、別途、ランプ装置でもよく、また光による報知でなく、音による報知や車体に外面に装備されている可動機器の動きによる放置でもよい。例えば電動車両に装備される自動車の接近を想起させる音源からの発音や、ドアミラ１ｂ（図１）の開度状態から、充電中、車外で待機している使用者に低充電電力の充電状態が生じていることを知らせることが考えられる。

１ａパワーメータ
６バッテリ
１８コンセント（外部電源）
２１充電電力検出手段
２７充電電力演算部
２８低電力状態検出部
２２警告ランプ（報知手段）

Claims

外部電源との接続により車両に搭載されたバッテリが充電される電動車両において、
前記バッテリの充電時に前記バッテリの充電電力を検出する充電電力検出手段と、
前記検出された充電電力が前記外部電源の定格値より低い第１の所定低充電電力値以下になったことを報知する報知手段とを有し、
前記報知手段は、前記検出された充電電力が前記第１の所定低充電電力値以下であって前記第１の所定低充電電力値より低い第２の所定低充電電力値以上である第１低充電状態と、前記第２の所定低充電電力値より低い第２低充電状態とで、異なる方法で報知する
ことを特徴とする電動車両の充電状態報知装置。
前記報知手段は、前記電動車両の外部に向かって発光される光源を有することを特徴とする請求項１に記載の電動車両の充電状態報知装置。
前記報知手段は、前記検出された充電電力の状態が前記第１低充電状態の場合に前記光源を点灯させると共に前記第２低充電状態の場合に前記光源を点滅させることを特徴とする請求項２に記載の電動車両の充電状態報知装置。
前記報知手段は、前記検出された充電電力の状態が前記第１低充電状態の場合に前記光源を点滅させると共に前記第２低充電状態の場合に前記光源を点灯させることを特徴とする請求項２に記載の電動車両の充電状態放置装置。
前記電動車両は、前記検出された充電電力値を表示する表示部を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の電動車両の充電状態報知装置。