JP6596965B2 - 電動車両 - Google Patents

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Description

本発明は、車両外部の電源を用いた外部充電が可能な駆動用バッテリを搭載した電動車両に関する。
バッテリは、その温度が高いほど充電効率が低下することが知られている。そのため、バッテリの充電中にその温度をモニタリングし、温度に応じてバッテリを冷却することで充電効率の低下を回避するようにした技術が存在する。例えば特許文献1には、車両外部の電源を用いたバッテリの外部充電中にその温度が所定温度以上に上昇した場合には、コンタクタを開いて充電一時停止状態とするとともに冷却装置によりバッテリを冷却する装置が開示されている。
特開平10−290535号公報
ところで、車両駆動用のバッテリは、車載充電器やエアコンコンプレッサといった車載機器の電力源としても使用される。車載機器のなかには、その作動時に大きなノイズ(電圧,電流,電気信号などの乱れ)を発生するものがあり、このノイズが電気回路を通じて他の機器に伝わると、他の機器に不具合を生じさせるおそれがある。例えば上記の特許文献1のように、バッテリの外部充電中に冷却装置を作動させる場合、冷却装置のノイズが充電電圧や充電電流を乱し、その乱れが電気回路を通じて車両外部の電源側へと伝わって、外部電源(例えば外部充電器や家庭用コンセントなど)に不具合を発生させるおそれがある。
本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、外部電源へのノイズの伝わりを防止して外部電源を保護できるようにした、電動車両を提供することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
(1)ここで開示する電動車両は、車両外部の電源から延びる充電コネクタを前記車両に接続し外部充電が可能な車両駆動用のバッテリと、前記電源と前記バッテリとを接続するバッテリ回路上に配され、前記バッテリ回路の断接状態を切り替える第一遮断器と、を備える。また、前記バッテリに対し前記電源と並列に接続された機器回路上に介装され、前記バッテリの電力で作動する機器を備える。さらに、前記充電コネクタが接続中に前記機器が作動する場合には、前記第一遮断器によって前記バッテリ回路を切断することで前記電源と前記バッテリとの接続を遮断する制御装置を備える。
(2)前記制御装置は、前記外部充電中に前記機器が作動する場合には、前記第一遮断器によって前記バッテリ回路を切断して前記外部充電を一時停止させることが好ましい。
(3)前記制御装置は、前記外部充電の一時停止中における前記バッテリの充電率が当該一時停止前における前記外部充電の開始時点での充電率を下回る前に、前記バッテリ回路を接続して前記外部充電を再開することが好ましい。
(4)前記電動車両が、前記機器回路上に配され、前記機器回路の断接状態を切り替える第二遮断器を備えることが好ましい。この場合、前記制御装置が、前記第一遮断器によって前記バッテリ回路を接続して前記外部充電を実施しているときには、前記第二遮断器によって前記機器回路を切断することが好ましい。
(5)前記機器には、前記バッテリの冷却時及び車室内の冷房時の少なくとも一方に使用されるエアコンコンプレッサが含まれることが好ましい。
(6)前記エアコンコンプレッサが、前記バッテリの冷却時に使用されるものであり、前記制御装置は、前記バッテリの温度が高いほど前記外部充電の一時停止時間を長くすることが好ましい。
(7)前記エアコンコンプレッサが、前記バッテリの冷却時と車室内の冷房時とに兼用されるものであり、前記制御装置が、前記車室内の冷房時には前記バッテリの温度にかかわらず前記エアコンコンプレッサを作動させることが好ましい。
(8)前記機器には、DCDCコンバータが含まれることが好ましい。
(9)前記DCDCコンバータが、前記バッテリとは別の補機バッテリの充電時に前記バッテリの電圧を降圧するものであり、前記制御装置が、前記補機バッテリの充電率が低いほど前記外部充電の一時停止時間を長くすることが好ましい。
開示の電動車両によれば、機器を使用する場合に、機器のノイズが外部電源側へ伝わることを防ぐことができる。これにより、充電電圧や充電電流の乱れを防止でき、これらの乱れによる外部電源の故障や誤作動を防止することができる。
第一実施形態の電動車両の構成を例示するブロック図である。 図1の車両で実施される制御手順を例示するフローチャートである。 図1の車両に搭載された制御装置の作用効果を説明するためのグラフである。 第二実施形態の電動車両の構成を例示するブロック図である。 図4の車両で実施される制御手順を例示するフローチャートである。 第三実施形態の電動車両の構成を例示するブロック図である。
図面を参照して、実施形態としての電動車両について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
[1.第一実施形態]
[1−1.装置構成]
本実施形態の電動車両10(以下、車両10という)を図1に示す。この車両10は、車載バッテリ11を動力源とする駆動用モータ(図示略)が搭載された電気自動車又はハイブリッド自動車である。バッテリ11は、後述のモータ制御ユニット14に内包されたインバータ(図示略)を介して駆動用モータと接続された駆動用バッテリであり、駆動モータによる回生発電電力及び車両外部の電源からの外部電力を充電可能に構成される。本実施形態では、車両外部の電源として外部充電器30を例示する。
外部充電器30は、バッテリ11を車両外部から充電する外部充電設備であり、例えば商業施設,駐車場などに設置される急速充電スタンドや普通充電スタンドである。外部充電器30には充電ケーブル31が接続され、充電ケーブル31の先端部には充電コネクタ33(充電プラグや充電ガンとも呼ばれる)が接続される。充電ケーブル31及び充電コネクタ33には、電力供給線32(バッテリ回路)や通信線(図示略)等が内蔵される。また、外部充電器30には、充電開始や充電停止のボタンを表示するともにボタン操作可能なタッチパネル34が設けられる。
車両10には、バッテリ11の電力で作動する機器として、車載充電器13(On Board Charger,OBC),モータ制御ユニット14(Motor Control Unit,MCU),エアコンコンプレッサ15(Air Conditioner Compressor,A/C Comp)が設けられる。車載充電器13は、車両外部の電源から供給される電力が交流の場合(例えば家庭用コンセントを電源とした場合)に、交流電力を直流に変換してバッテリ11を充電する電力変換装置である。モータ制御ユニット14は、駆動モータを制御するものであり、バッテリ11の直流電力を交流に変換して駆動モータへ供給するインバータを有する。これらの機器13,14の作動状態は、後述の制御装置1により制御される。
エアコンコンプレッサ15は、冷媒を圧縮する装置である。本実施形態のエアコンコンプレッサ15は、バッテリ11の冷却時と車室内の冷房時とに兼用される。すなわち、バッテリ11の温度(以下、バッテリ温度TBという)が上昇して冷却が必要となった場合には、エアコンコンプレッサ15が作動してバッテリ11が冷やされる。また、乗員によって空調操作がされた場合には、設定温度Tsが車室内の温度(以下、室内温度Trという)よりも高ければエアコンコンプレッサ15が作動して車室内が冷やされる。エアコンコンプレッサ15の作動状態は、制御装置1により制御される。
図1中の太実線は、バッテリ11の充放電に係る高圧回路であり、直流電流が流れる。高圧回路には、バッテリ11と外部充電器30とを接続する第一回路12A(バッテリ回路)と、バッテリ11に対し外部充電器30と並列に接続された機器回路としての第二回路12B,第三回路12C,第四回路12Dとが含まれる。上記のエアコンコンプレッサ15は第二回路12B(機器回路)上に介装され、車載充電器13は第三回路12C(機器回路)上に介装され、モータ制御ユニット14は第四回路12D(機器回路)上に介装される。なお、図1には、車載充電器13及びモータ制御ユニット14が有害なノイズを発生しない場合を前提とした回路図を示す。
また、第一回路12A上には、第一回路12Aの断接状態を切り替える第一遮断器21が配され、第二回路12B上には、第二回路12Bの断接状態を切り替える第二遮断器22が配される。各遮断器21,22は、オンオフ制御可能なスイッチ(開閉器)やコンタクタ(接触器)であり、オン(閉状態)に制御されると各回路12A,12Bを接続し、オフ(開状態)に制御されると各回路12A,12Bを切断する。本実施形態では、第一遮断器21が、車両10側に設けられる。すなわち、バッテリ11と充電口16(インレットとも呼ばれる)との間の第一回路12A上に配される。これらの遮断器21,22のオンオフは、制御装置1により制御される。
バッテリ11には、バッテリ温度TBを検出する温度センサ8,バッテリ11の通電電流を検出する電流計,バッテリ電圧を検出する電圧計(何れも図示略)が設けられる。また、車両10には、乗員による空調操作を検出する空調スイッチ6,室内温度Trを検出する室温センサ7,充電電流を検出する電流計等の各種センサが設けられる。空調操作には、空調のオンオフ操作や設定温度Tsの入力操作が含まれる。これらの各種センサ類で検出された情報は、制御装置1に伝達される。
制御装置1は、車両10に搭載される各種装置を統合制御する電子制御装置である。制御装置1は、例えばマイクロプロセッサやROM,RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両10に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。制御装置1の制御対象としては、バッテリ11,エアコンコンプレッサ15,遮断器21,22等が挙げられる。
[1−2.制御構成]
本実施形態の制御装置1は、バッテリ温度TB及びバッテリ11の充電率SOC(State of Charge,充電状態)を監視するとともに、バッテリ11の外部充電中にこれらの情報を用いてエアコンコンプレッサ15を制御する。さらに、エアコンコンプレッサ15の制御と連動してこの制御と同時に遮断器21,22のオンオフ制御を行う。
制御装置1は、バッテリ11を冷却するとき又は車室内を冷房するときにエアコンコンプレッサ15を制御する。以下、バッテリ11の外部充電中におけるエアコンコンプレッサ15の制御のことを「エアコン制御」と呼ぶ。エアコン制御では、基本的にはバッテリ温度TBに応じてエアコンコンプレッサ15の作動,停止が制御される。ただし、車室内を冷房する場合には、バッテリ温度TBにかかわらずエアコンコンプレッサ15が駆動される。
制御装置1は、バッテリ温度TBに応じたエアコン制御において、バッテリ温度TBが所定の第一温度TB1以上のときにエアコンコンプレッサ15を駆動させ、バッテリ温度TBが第一温度TB1よりも低い第二温度TB2未満のときにエアコンコンプレッサ15を停止させる。ただし、乗員による空調操作がなされて車室内を冷房する場合には、バッテリ温度TBが第一温度TB1未満であってもエアコンコンプレッサ15が駆動される。これにより、車室内の冷房と併せてバッテリ11の冷却が行われる。また、車室内の冷房が不要となった場合には、バッテリ温度TBが第二温度TB2を下回るまでエアコンコンプレッサ15が駆動される。
すなわち、エアコンコンプレッサ15の作動を開始させる条件(開始条件)は、以下の二つの条件A,条件Bのうち少なくとも一方が成立したときである。
条件A:バッテリ温度TB≧第一温度TB1
条件B:車室内の冷房がオンである
なお、条件Bの「冷房がオン」となるのは、例えば空調のオン操作があった場合や、空調のオン操作があって設定温度Tsが室内温度Trよりも低い場合である。
また、作動中のエアコンコンプレッサ15を停止させる条件(停止条件)は、以下の二つの条件C,条件Dが共に成立したときである。
条件C:バッテリ温度TB<第二温度TB2
条件D:車室内の冷房がオフである
なお、条件Dの「冷房がオフ」となるのは、例えば空調のオフ操作があった場合や、室内温度Trが設定温度Tsよりも低い場合である。また、第一温度TB1,第二温度TB2は、例えばバッテリ11の構成やバッテリ11を冷却する冷却装置の性能等に基づいて予め設定される。
さらに本実施形態の制御装置1は、エアコン制御において、エアコンコンプレッサ15の作動中に、バッテリ11の充電率SOCが後述の所定充電率Sth以下になるとその作動を停止させる。言い換えると、エアコンコンプレッサ15の作動によりバッテリ11の電力が消費され、充電率SOCが所定充電率Sth以下となった場合にはエアコンコンプレッサ15の作動が停止させられる。つまり、エアコンコンプレッサ15の停止条件には、以下の条件Eも含まれる。この条件Eが成立するときには、条件C,条件Dの成否にかかわらずエアコンコンプレッサ15の作動が止められる。
条件E:充電率SOC≦所定充電率Sth
制御装置1は、このようなエアコン制御と連動して、バッテリ11の外部充電中に遮断器21,22の各オンオフ状態を制御する。以下、この制御を「スイッチ制御」と呼ぶ。スイッチ制御では、エアコンコンプレッサ15の作動状態に応じて、二つの遮断器21,22の一方がオンに制御されるとともに他方がオフに制御されて、外部充電状態とエアコンコンプレッサ15の作動状態とが切り替えられる。すなわち、外部充電が行われるときにはエアコンコンプレッサ15は停止状態とされ、エアコンコンプレッサ15が作動するときには外部充電が一時停止状態とされる。
スイッチ制御では、外部充電の開始時点で、第一遮断器21がオンに制御されるとともに第二遮断器22がオフに制御される。これにより、第一回路12Aが接続されることから、外部充電器30からの電力がバッテリ11に供給されて外部充電が行われる。一方で、第二回路12Bが切断されることから、エアコンコンプレッサ15は電力供給されずに停止状態となる。
バッテリ11の外部充電中にエアコンコンプレッサ15が作動するときには、第一遮断器21がオフに制御されるとともに第二遮断器22がオンに制御される。これにより、第一回路12Aが切断されることから、バッテリ11の外部充電が一時的に停止する。一方で、第二回路12Bが接続されることから、エアコンコンプレッサ15がバッテリ11の電力によって作動する。このとき、第一遮断器21がオフに制御されているため、エアコンコンプレッサ15のノイズが第一回路12A,第二回路12B,電力供給線32を通じて外部充電器30側へ伝播することが防止される。
外部充電の一時停止中にエアコンコンプレッサ15が停止するときには、第一遮断器21がオンに制御されて第一回路12Aが接続されるとともに、第二遮断器22がオフに制御されて第二回路12Bが切断される。すなわち、上述した外部充電の開始時の回路状態と同様の状態となり、外部充電が再開されるとともに、エアコンコンプレッサ15が停止する。
ここで、上記の条件Eの「所定充電率Sth」は、外部充電の一時停止前における充電開始時点での充電率(以下、開始充電率Saという)に所定値αを加算した値(Sth=Sa+α)である。外部充電が一時停止状態とされてエアコンコンプレッサ15の作動が開始されると、バッテリ11の電力が消費される。このとき、仮に上記の条件Eが存在しなかったとすると、エアコンコンプレッサ15の作動を開始する直前の充電期間においてバッテリ11に蓄電された電力よりも多くの電力をエアコンコンプレッサ15の作動により消費してしまい、充電が進行しないおそれがある。これに対し、外部充電の一時停止中の充電率SOCが、その一時停止前における充電期間の開始時点での充電率(開始充電率Sa)を下回る前にエアコンコンプレッサ15を停止させて外部充電を再開することで、充電が確実に進行する。
所定値αはゼロ以上の値であり、エアコンコンプレッサ15の作動時間と充電の進行速度とを考慮して設定される。例えば、所定値αをゼロに近い小さな値に設定することで、充電の進行速度よりもエアコンコンプレッサ15の作動時間を優先させることができる。反対に、所定値αを比較的大きな値に設定することで、エアコンコンプレッサ15の作動時間よりも充電の進行速度を優先させることができる。なお、所定値αは、予め設定された一定値であってもよいし、開始充電率Saに応じて変化する可変値であってもよい。例えば、所定値αが開始充電率Saに所定の係数βを乗算した値(α=Sa×β)として設定される値としてもよい。
制御装置1には、上述のエアコン制御及びスイッチ制御を実施するための機能要素として、バッテリ管理部2,第一制御部3,第二制御部4が設けられる。これらの各要素は電子回路(ハードウェア)によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしてもよい。
バッテリ管理部2は、バッテリ11の電圧,電流,バッテリ温度TB,充電率SOC等を監視して、これらの情報を第一制御部3,第二制御部4に伝達するものである。本実施形態のバッテリ管理部2は、バッテリ11が外部充電可能な状態か否かの判断も行い、その結果を第一制御部3,第二制御部4に伝達する。バッテリ11の外部充電が可能な状態とは、例えばバッテリ11が満充電状態ではなく、車両10のメイン電源がオフであって充電口16に外部充電器30の充電コネクタ33が差し込まれた状態である。
第一制御部3は、バッテリ管理部2から伝達された情報と空調スイッチ6,室温センサ7からの情報とを用いて、上述のエアコン制御を実施するものである。すなわち、第一制御部3は、バッテリ11の外部充電中に上記の条件A,条件Bが成立するか否かを判定し、これらの少なくとも一方が成立した場合にはエアコンコンプレッサ15を作動させる。また、何れの条件も不成立の場合にはエアコンコンプレッサ15を停止状態のままとする。
また、第一制御部3は、エアコンコンプレッサ15を作動させたのち、上記の条件C,条件D,条件Eが成立するか否かを判定する。第一制御部3は、条件C及び条件Dが共に成立した場合、又は、条件Eが成立した場合にはエアコンコンプレッサ15を停止させ、これら以外の場合にはエアコンコンプレッサ15を作動させたままとする。
第二制御部4は、第一制御部3による制御内容に応じて上述のスイッチ制御を実施するものである。すなわち、第二制御部4は、バッテリ管理部2によりバッテリ11が外部充電可能な状態であると判断されると、第一遮断器21をオンに制御するとともに第二遮断器22をオフに制御する。また、外部充電中にエアコンコンプレッサ15が作動するときには、第一遮断器21をオフに制御するとともに第二遮断器22をオンに制御する。そして、エアコンコンプレッサ15が停止するときには、第一遮断器21をオンに制御するとともに第二遮断器22をオフに制御する。なお、空調スイッチ6がオンに操作されているときにバッテリ11が外部充電可能な状態ではないと判断されると、第二制御部4は第一遮断器21をオフに制御するとともに第二遮断器22をオンに制御する。
[1−3.フローチャート]
図2はエアコン制御及びスイッチ制御の手順を例示するフローチャートである。このフローは、制御装置1において所定の演算周期で繰り返し実施される。フロー中のフラグFは、バッテリ11の外部充電状態を表す変数であり、F=0は外部充電不可能な状態,F=1は外部充電中,F=2は外部充電の一時停止中を表す。
図2に示すように、制御装置1では、各種センサ類で検出された情報が取得され(ステップA1)、バッテリ管理部2によりバッテリ11が外部充電可能な状態であるか否かが判断される(ステップA2)。バッテリ11が外部充電可能な状態でなければ、第二制御部4により第一遮断器21がオフに制御されて第一回路12Aが切断されるとともに、第二遮断器22がオンに制御されて第二回路12Bが接続される(ステップA3)。そして、フラグFがF=0に設定されてこのフローをリターンする(ステップA4)。
バッテリ11が外部充電可能な状態であるとき、フラグFがF=1であるか否かが判定される(ステップA5)。外部充電の開始時点ではフラグFがF=0のため(ステップA6)、その時点での充電率SOCが開始充電率Saに設定される(ステップA7)。そして、第一遮断器21がオンに制御されて第一回路12Aが接続されるとともに、第二遮断器22がオフに制御されて第二回路12Bが切断され、外部充電が開始される(ステップA8)。そして、フラグFがF=1に設定されてこのフローをリターンする(ステップA9)。
次の周期ではフラグFがF=1のため(ステップA5)第一制御部3により車室内の冷房がオンであるか否かが判定され(ステップA10)、冷房がオンでなければバッテリ温度TBが第一温度TB1以上であるか否かが判定される(ステップA11)。「冷房がオフ」且つ「TB<TB1」であればこのフローがリターンされ、外部充電が継続される。一方、「冷房がオン」又は「TB≧TB1」であれば、第一遮断器21がオフに制御されて第一回路12Aが切断されるとともに、第二遮断器22がオンに制御されて第二回路12Bが接続され、外部充電が一時停止状態とされる(ステップA12)。そして、エアコンコンプレッサ15が駆動され、フラグFがF=2に設定される(ステップA13,A14)。
バッテリ11の充電率SOCが所定充電率Sth(=Sa+α)よりも高ければ(ステップA15)、第一制御部3により車室内の冷房がオフであるか否かが判定され(ステップA16)、冷房がオフであればバッテリ温度TBが第二温度TB2未満であるか否かが判定される(ステップA17)。「冷房がオン」又は「TB≧TB2」であればこのフローがリターンされ、エアコンコンプレッサ15の作動が継続されるとともに外部充電の一時停止状態が維持される。一方、「冷房がオフ」且つ「TB<TB2」であれば、エアコンコンプレッサ15が止められ(ステップA18)、第一遮断器21がオンに制御されて第一回路12Aが接続されるとともに、第二遮断器22がオフに制御されて第二回路12Bが切断され、外部充電が再開される(ステップA19)。そして、フラグFがF=1に設定されてこのフローをリターンする(ステップA20)。
また、バッテリ11の充電率SOCが所定充電率Sth以下であれば(ステップA15)、冷房のオンオフ状態及びバッテリ温度TBにかかわらずエアコンコンプレッサ15が止められる(ステップA18)。次いで、第一遮断器21がオンに制御されて第一回路12Aが接続されるとともに、第二遮断器22がオフに制御されて第二回路12Bが切断され、外部充電が再開される(ステップA19)。そして、フラグFがF=1に設定されてこのフローをリターンする(ステップA20)。
[1−4.作用]
図3は、上述した制御装置1による作用を説明するためのグラフである。バッテリ管理部2によりバッテリ11が外部充電可能な状態であると判定されると(時刻t0)、第二制御部4により第一遮断器21がオン,第二遮断器22がオフにそれぞれ制御されて、外部充電が開始される。また、この時刻t0での充電率SOCが開始充電率Saとして記憶される。
外部充電中に乗員による空調操作がなされて車室内の冷房が必要となると(時刻t1)、第二制御部4により第一遮断器21がオフ,第二遮断器22がオンにそれぞれ制御されて、外部充電が一時停止状態とされる。さらに、第一制御部3によりエアコンコンプレッサ15が駆動されることから、バッテリ11の通電電流がマイナス(放電)となり、バッテリ11の充電率SOCが低下する(電力が消費される)。
バッテリ11の充電率SOCが開始充電率Saに所定値αを加算した値である所定充電率Sth以下となる前に車室内の冷房がオフになると(時刻t2)、第一制御部3によりエアコンコンプレッサ15が止められるとともに、第二制御部4により第一遮断器21がオン,第二遮断器22がオフに制御されて、外部充電が再開される。また、この時刻t2での充電率SOCが開始充電率Saとして新たに記憶される(開始充電率Saが更新される)。
外部充電中であって冷房オフの場合に、バッテリ温度TBが第一温度TB1以上となると(時刻t3)、再び外部充電が一時停止状態とされてエアコンコンプレッサ15が駆動される。これにより、バッテリ11の電力が消費されて、充電率SOCが再び低下する。この充電率SOCが、更新した開始充電率Saに所定値αを加算した値である所定充電率Sth以下となる前に、バッテリ温度TBが第二温度TB2未満となると(時刻t4)、エアコンコンプレッサ15が止められるとともに外部充電が再開される。また、この時刻t4での充電率SOCが新たな開始充電率Saとして記憶(更新)される。
その後も、外部充電中であって冷房オフの場合にバッテリ温度TBが第一温度TB1以上となれば(時刻t5)、外部充電の一時停止とエアコンコンプレッサ15の作動とが実施される。このとき、バッテリ温度TBが第二温度TB2を下回る前にバッテリ11の充電率SOCが、時刻t4で記憶された開始充電率Saに所定値αを加算した値である所定充電率Sth以下となると(時刻t6)、エアコンコンプレッサ15が止められるとともに外部充電が再開される。なお、この場合には、例えば充電電流及びバッテリ11の通電電流を低く抑えることで、バッテリ温度TBの上昇度合いを小さくすることが好ましい。
[1−5.効果]
(1)上述の電動車両10では、バッテリ11の外部充電中にエアコンコンプレッサ15(機器)が作動するときには、バッテリ11と外部充電器30とを接続する第一回路12A上に配された第一遮断器21によって第一回路12Aが切断されるため、エアコンコンプレッサ15のノイズが外部充電器30側へ伝わることを防ぐことができる。これにより、充電電圧や充電電流の乱れを防止でき、これらの乱れによる外部充電器30の故障や誤作動を防止することができる。
(2)上述の電動車両10では、外部充電の一時停止中におけるバッテリ11の充電率SOCが、その一時停止前における外部充電の開始時点での充電率(開始充電率Sa)を下回る前に外部充電が再開される。すなわち、一時停止前における外部充電で蓄えられた電力以上の電力が、この一時停止中に消費されることがないため、バッテリ11の外部充電を確実に進行させることができ、バッテリ11の充電を完了させることができる。
(3)上述の電動車両10では、第一遮断器21によって第一回路12Aを接続して外部充電を行っているときに、第二回路12B上に配された第二遮断器22によって第二回路12Bが切断される。このため、外部充電中にエアコンコンプレッサ15のノイズが外部充電器30側へ伝播することを確実に防ぐことができる。
(4)また、エアコンコンプレッサ15はその作動時に大きなノイズを発生することが知られている。そのため、エアコンコンプレッサ15の作動時に二つの遮断器21,22を制御することで、外部充電器30側へのノイズの伝播を防ぎながら、外部充電を完了させることができる。
(5)本実施形態のエアコンコンプレッサ15は、バッテリ11の冷却時にも車室内の冷房時にも使用されるものであり、制御装置1は、車室内の冷房時にはバッテリ温度TBにかかわらずエアコンコンプレッサ15を作動させる。このため、乗員の冷房要求に応えつつ、バッテリ11を冷却して保護することができるとともに外部充電器30側へのノイズの伝播を防止することができる。
[2.第二実施形態]
[2−1.構成]
第二実施形態の車両10′(電動車両)を図4に示す。この車両10′には、第一実施形態のエアコンコンプレッサ15の代わりに、DCDCコンバータ17(機器)が設けられる点で第一実施形態の車両10とは異なる。また、本実施形態の車両10′では、空調スイッチ6及び室温センサ7が省略される。なお、第一実施形態と同様の構成については第一実施形態と同じ符号を付し、重複する説明は省略する。図4においても、車載充電器13及びモータ制御ユニット14が有害なノイズを発生しない場合を前提とした回路図を示す。
DCDCコンバータ17は、第二回路12B上に介装され、バッテリ11の電力で作動する機器である。DCDCコンバータ17は、バッテリ11とは別の補機バッテリ18の充電時にバッテリ11の電圧を降圧する降圧器である。第二回路12B上には、上述と同様の第二遮断器22が配される。なお、補機バッテリ18は、制御装置1′やオーディオ機器(図示略)等の電力源であり、第二回路12Bよりも電圧の低い回路上に配される。
本実施形態の車両10′に搭載される制御装置1′は、バッテリ11の充電率(以下、メイン充電率SOCmaという)と補機バッテリ18の充電率(以下、補機充電率SOCauという)とを監視するとともに、バッテリ11の外部充電中にこれらの情報を用いてDCDCコンバータ17を制御する。さらに、DCDCコンバータ17の制御と連動してこの制御と同時に遮断器21,22のオンオフ制御を行う。
制御装置1′は、バッテリ11の外部充電中であり、且つ、補機充電率SOCauが低いときにDCDCコンバータ17を制御して補機バッテリ18の充電を実施する。以下、この制御を「補機制御」と呼ぶ。制御装置1′は、補機制御において、補機充電率SOCauが所定の第二充電率S2未満のときにDCDCコンバータ17を駆動させ、補機充電率SOCauが第二充電率S2よりも高い第一充電率S1以上のときにDCDCコンバータ17を停止させる。すなわち、DCDCコンバータ17の作動を開始させる条件(開始条件),停止させる条件(停止条件)は、それぞれ以下の通りである。なお、第一充電率S1,第二充電率S2は、例えば補機バッテリ18の構成や性能等に基づいて予め設定される。
開始条件:補機充電率SOCau<第二充電率S2
停止条件:補機充電率SOCau≧第一充電率S1
ただし、本実施形態の補機制御では、DCDCコンバータ17の作動中に、メイン充電率SOCmaが上述した所定充電率Sth以下になるとその作動が止められる。言い換えると、DCDCコンバータ17の作動によりバッテリ11の電力が消費され、メイン充電率SOCmaが所定充電率Sth以下となった場合にはDCDCコンバータ17の作動が停止させられる。つまり、DCDCコンバータ17の停止条件には、以下の条件(以下、優先停止条件と呼ぶ)も含まれる。この優先停止条件が成立するときには、上記の停止条件の成否にかかわらずDCDCコンバータ17の作動が止められる。
優先停止条件:メイン充電率SOCma≦所定充電率Sth
制御装置1′は、このような補機制御と連動して、上述のスイッチ制御を実施する。すなわち、二つの遮断器21,22の各オンオフが制御されて、外部充電が行われるときにはDCDCコンバータ17は停止状態とされ、DCDCコンバータ17が作動するときには外部充電が一時停止状態とされる。本実施形態のスイッチ制御においても、外部充電の開始時点で第一遮断器21がオン,第二遮断器22がオフにそれぞれ制御されて、第一回路12Aが接続されるとともに第二回路12Bが切断される。これにより、外部充電器30からの電力がバッテリ11に蓄電されるとともにDCDCコンバータ17は停止状態となる。
また、バッテリ11の外部充電中にDCDCコンバータ17が作動するときには、第一遮断器21がオフ,第二遮断器22がオンにそれぞれ制御されて、第一回路12Aが切断されるとともに第二回路12Bが接続される。これにより、バッテリ11の外部充電が一時停止状態とされるとともにDCDCコンバータ17がバッテリ11の電力によって作動する。このとき、第一遮断器21がオフに制御されているため、DCDCコンバータ17のノイズが第一回路12A,第二回路12B,電力供給線32を通じて外部充電器30側へ伝播することが防止される。そして、外部充電の一時停止中にDCDCコンバータ17が停止するときには、第一遮断器21がオン,第二遮断器22がオフにそれぞれ制御されて、第一回路12Aが接続されるとともに第二回路12Bが切断される。これにより、外部充電が再開されるとともにDCDCコンバータ17が停止する。
本実施形態の制御装置1′には、このような補機制御及びスイッチ制御を実施するための機能要素として、バッテリ管理部2,第二制御部4,第三制御部5が設けられる。これらの機能要素は電子回路(ハードウェア)によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよい。
バッテリ管理部2は、上述した第一実施形態と同様、バッテリ11の電圧,電流,メイン充電率SOCma等を監視して、これらの情報を第三制御部5に伝達するものである。また、本実施形態のバッテリ管理部2も、バッテリ11が外部充電可能な状態か否かの判断を行い、その結果を第二制御部4,第三制御部5に伝達する。
第三制御部5は、補機バッテリ18の充電率SOCauを監視するとともに、バッテリ管理部2から伝達された情報を用いて、上述の補機制御を実施するものである。すなわち、第三制御部5は、バッテリ11の外部充電中に上記の開始条件が成立するか否かを判定し、この開始条件が成立した場合にはDCDCコンバータ17を作動させて補機バッテリ18の充電を行う。なお、開始条件が不成立の場合にはDCDCコンバータ17を停止状態のままとする。
また、第三制御部5は、DCDCコンバータ17を作動させたのち、上記の停止条件又は優先停止条件が成立するか否かを判定し、何れかの条件が成立した場合にはDCDCコンバータ17を停止させ、何れの条件も不成立の場合にはDCDCコンバータ17を作動させたままとする。
第二制御部4は、第三制御部5による制御内容に応じて上述のスイッチ制御を実施するものである。すなわち、第二制御部4は、バッテリ管理部2によりバッテリ11が外部充電可能な状態であると判断されると、第一遮断器21をオンに制御するとともに第二遮断器22をオフに制御する。また、外部充電中にDCDCコンバータ17が作動するときには、第一遮断器21をオフに制御するとともに第二遮断器22をオンに制御する。そして、DCDCコンバータ17が停止するときには、第一遮断器21をオンに制御するとともに第二遮断器22をオフに制御する。なお、バッテリ11が外部充電可能な状態ではないと判断されると、第二制御部4は第一遮断器21をオフに制御するとともに第二遮断器22をオンに制御する。
[2−2.フローチャート]
図5は補機制御及びスイッチ制御の手順を例示するフローチャートである。このフローは、制御装置1′において所定の演算周期で繰り返し実施される。フロー中のフラグGは、上述のフラグFと同様、バッテリ11の外部充電状態を表す変数であり、G=0は外部充電不可能な状態,G=1は外部充電中,G=2は外部充電の一時停止中を表す。
図5に示すように、制御装置1′では、各種センサ類で検出された情報が取得され(ステップB1)、バッテリ管理部2によりバッテリ11が外部充電可能な状態であるか否かが判断される(ステップB2)。バッテリ11が外部充電可能な状態でなければ、第二制御部4により第一遮断器21がオフ,第二遮断器22がオンにそれぞれ制御され(ステップB3)、フラグGがG=0に設定されてこのフローをリターンする(ステップB4)。
バッテリ11が外部充電可能な状態であるとき、フラグGがG=1であるか否かが判定される(ステップB5)。外部充電の開始時点ではフラグGがG=0のため(ステップB6)、その時点でのメイン充電率SOCmaが開始充電率Saに設定される(ステップB7)。そして、第一遮断器21がオン,第二遮断器22がオフにそれぞれ制御されて外部充電が開始され(ステップB8)、フラグGがG=1に設定されてこのフローをリターンする(ステップB9)。
次の周期ではフラグGがG=1のため(ステップB5)、第三制御部5により補機充電率SOCauが第二充電率S2未満であるか否かが判定され(ステップB11)、「SOCau≧S2」であればこのフローがリターンされ、外部充電が継続される。一方、「SOCau<S2」であれば、第一遮断器21がオフ,第二遮断器22がオンにそれぞれ制御されて外部充電が一時停止状態とされる(ステップB12)。そして、DCDCコンバータ17が駆動され、フラグGがG=2に設定される(ステップB13,B14)。
バッテリ11のメイン充電率SOCmaが所定充電率Sth(=Sa+α)よりも高ければ(ステップB15)、第三制御部5により補機充電率SOCauが第一充電率S1以上であるか否かが判定される(ステップB17)。「SOCau<S1」であればこのフローがリターンされ、DCDCコンバータ17の作動が継続される(補機バッテリ18の充電が継続される)とともに外部充電の一時停止状態が維持される。一方、「SOCau≧S1」であれば、DCDCコンバータ17が止められ(ステップB18)、第一遮断器21がオン,第二遮断器22がオフにそれぞれ制御されて外部充電が再開される(ステップB19)。そして、フラグGがG=1に設定されてこのフローをリターンする(ステップB20)。
また、バッテリ11のメイン充電率SOCmaが所定充電率Sth以下であれば(ステップB15)、補機充電率SOCauにかかわらずDCDCコンバータ17が止められ(ステップB18)、第一遮断器21がオン,第二遮断器22がオフにそれぞれ制御されて外部充電が再開される(ステップB19)。そして、フラグGがG=1に設定されてこのフローをリターンする(ステップB20)。
[2−3.効果]
したがって、本実施形態の電動車両10′によっても、外部充電中にDCDCコンバータ17(機器)が作動するときには、第一回路12A上に配された第一遮断器21によって第一回路12Aが切断されるため、DCDCコンバータ17のノイズが外部充電器30側へ伝わることを防ぐことができる。これにより、充電電圧や充電電流の乱れを防止でき、これらの乱れによる外部充電器30の故障や誤作動を防止することができる。
また、上述の電動車両10′においても、外部充電の一時停止中におけるバッテリ11のメイン充電率SOCmaが所定充電率Sth以下となると外部充電が再開される。すなわち、メイン充電率SOCmaが、その一時停止前における外部充電の開始時点での充電率(開始充電率Sa)を下回る前に外部充電が再開されることから、バッテリ11の外部充電を確実に進行させることができ、バッテリ11の充電を完了させることができる。
さらに、上述の電動車両10′においても、第一遮断器21によって第一回路12Aを接続して外部充電を行っているときに、第二回路12B上に配された第二遮断器22によって第二回路12Bが切断される。このため、外部充電中にDCDCコンバータ17のノイズが外部充電器30側へ伝播することを確実に防ぐことができる。また、DCDCコンバータ17は、その作動時に比較的大きなノイズを発生することが知られている。そのため、DCDCコンバータ17の作動時に二つの遮断器21,22を制御することで、外部充電器30側へのノイズの伝播を防ぎながら、外部充電を完了させることができる。
[3.第三実施形態]
第三実施形態の車両10″(電動車両)を図6に示す。本実施形態の車両10″は、第二遮断器22の位置が第一実施形態の車両10とは異なり、他の構成は車両10と同様である。本実施形態の第二遮断器22は、全ての機器回路(すなわち、第二回路12B,第三回路12C,第四回路12D)に跨って配され、オンに制御されると全ての機器回路を接続し、オフ状態に制御されると全ての機器回路を切断する。すなわち、本実施形態の車両10″は、第二遮断器22によって第三回路12C及び第四回路12Dも断接可能に構成されている。
本実施形態の制御装置1は、第一実施形態のエアコン制御及びスイッチ制御に加え、充電コネクタ33の接続中に車載充電器13及びモータ制御ユニット14の少なくとも一方が作動する場合には、第一遮断器21をオフに制御するとともに、第二遮断器22をオンに制御する。すなわち、充電コネクタ33が接続された状況で機器が作動する場合には、第一遮断器21により第一回路12Aが切断されるとともに、第二遮断器22により機器回路が接続される。
このような構成により、車載充電器13やモータ制御ユニット14がエアコンコンプレッサ15と同様にノイズを発生するものであったとしても、機器のノイズが外部充電器30側へ伝播することを確実に防ぐことができる。また、第二遮断器22が全ての機器回路に跨って配されるため、機器から発生するノイズを一括で遮断することができる。なお、上述の第一実施形態と同様の構成からは、同様の作用,効果を得ることができる。
図6に示す回路図では、第二遮断器22が全ての機器回路に跨って配されたものを例示したが、機器回路毎に第二遮断器22が配されてオンオフ制御される構成であってもよい。この場合、作動中の機器と同一回路上に配された第二遮断器22に対してオンオフ制御すればよい。
また、回路12B等に配される第二遮断器22の代わりに、各機器に遮断器を設けてもよい。すなわち、機器毎に遮断器を内蔵させて、機器の作動状態に合わせて遮断器のオンオフを制御する構成としてもよい。
[4.その他]
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
上述の各実施形態では、バッテリ11の外部充電中にエアコンコンプレッサ15等の機器が作動した場合に、エアコン制御や補機制御とともにスイッチ制御が実施される場合を説明したが、充電コネクタ33が接続されている状況で、これらの制御を実施してもよい。すなわち、バッテリ11の外部充電中だけでなく、充電コネクタ33が接続中であれば(外部充電の開始前や外部充電の完了後であっても)上述の各制御を実施することで、充電コネクタ33を伝って外部充電器30側にノイズが伝播することを防止することができる。
また、上述の第一実施形態で説明したエアコン制御の内容は一例であって、上記のものに限られない。例えば、バッテリ11の外部充電を開始した場合に、外部充電を一定時間だけ実施したら所定時間だけ一時停止させて、エアコンコンプレッサ15を作動させるような構成としてもよい。すなわち、開始条件,停止条件に時間を用いることで制御構成を簡素化してもよい。この場合に、外部充電を一時停止させる所定時間を、一時停止させた時点でのバッテリ温度TBが高いほど長くしてもよい。すなわち、外部充電を一時停止させてエアコンコンプレッサ15を作動させる時間を、バッテリ温度TBに応じて変更してもよい。このような構成とすることで、バッテリ11の過熱を防止でき、保護性を高めることができる。
また、エアコンコンプレッサ15がバッテリ11の冷却時にのみ用いられるものであってもよい。この場合には車室内の冷房時を考慮する必要がないため、上記の条件B及び条件Dを省略可能である。反対に、エアコンコンプレッサ15が車室内の冷房時にのみ用いられるものであってもよい。この場合にはバッテリ温度TBを考慮する必要がないため、上記の条件A及び条件Cを省略可能である。また、上記の条件Eを省略し、バッテリ11の冷却や車室内の冷房を優先させるようにしてもよい。
上述の第二実施形態で説明した補機制御の内容は一例であって、上記のものに限られない。例えば、バッテリ11の外部充電を開始した場合に、外部充電を一定時間だけ実施したら所定時間だけ一時停止させて、DCDCコンバータ17を作動させて補機バッテリ18の充電を実施するような構成としてもよい。すなわち、開始条件,停止条件に時間を用いることで制御構成を簡素化してもよい。また、この場合に、外部充電を一時停止させる所定時間を、一時停止させた時点での補機充電率SOCauが低いほど長くしてもよい。すなわち、外部充電を一時停止させてDCDCコンバータ17を作動させる時間を、補機充電率SOCauに応じて変更してもよい。このような構成とすることで、補機バッテリ18の充電状態を適切な状態に維持することができる。
また、バッテリ11を電力源とした車載機器は図1,図4,図6に示すものに限られない。例えば、エアコンコンプレッサ15が上述の第二回路12B上に介装され、DCDCコンバータ17がバッテリ11に対し外部電源と並列に接続されて第二回路12Bとは別の機器回路上に介装されていてもよい。また、第一遮断器21が、外部充電器30側の第一回路(すなわち電力供給線32)に設けられていてもよい。この場合、車両10,10′,10″と外部充電器30との通信によって第一遮断器21のオンオフを制御すればよい。
また、第二回路12B等に配された第二遮断器22を省略してもよい。第二遮断器22がない場合であっても、エアコンコンプレッサ15及びDCDCコンバータ17を完全に停止させてから第一遮断器21をオンに制御して外部充電することで、これらのノイズが外部充電器30側へ伝わることを防ぐことができる。また、これらが作動するときには第一遮断器21がオフに制御されるため、作動時のノイズが伝わることもない。
なお、制御装置1,1′に設けられた各機能要素が、それぞれ別々の制御装置として設けられていてもよい。
1,1′ 制御装置
2 バッテリ管理部
3 第一制御部
4 第二制御部
5 第三制御部
6 空調スイッチ
7 室温センサ
8 温度センサ
10,10′,10″ 車両(電動車両)
11 バッテリ(BAT)
12A 第一回路(バッテリ回路)
12B 第二回路(機器回路)
12C 第三回路(機器回路)
12D 第四回路(機器回路)
13 車載充電器(機器,OBC)
14 モータ制御ユニット(機器,MCU)
15 エアコンコンプレッサ(機器,A/C Comp)
16 充電口
17 DCDCコンバータ(機器)
18 補機バッテリ(補機BAT)
21 第一遮断器
22 第二遮断器
30 外部充電器
31 充電ケーブル
32 電力供給線(バッテリ回路)
33 充電コネクタ
34 タッチパネル
TB バッテリ温度
TB1 第一温度
TB2 第二温度
Ts 設定温度
Tr 室内温度
Sa 開始充電率
Sth 所定充電率
α 所定値
β 所定の係数

Claims (9)

  1. 車両外部の電源から延びる充電コネクタを前記車両に接続し外部充電が可能な車両駆動用のバッテリと、
    前記電源と前記バッテリとを接続するバッテリ回路上に配され、前記バッテリ回路の断接状態を切り替える第一遮断器と、
    前記バッテリに対し前記電源と並列に接続された機器回路上に介装され、前記バッテリの電力で作動する機器と、
    前記充電コネクタが接続中に前記機器が作動する場合には、前記第一遮断器によって前記バッテリ回路を切断することで前記電源と前記バッテリとの接続を遮断する制御装置と、を備える
    ことを特徴とする、電動車両。
  2. 前記制御装置は、前記外部充電中に前記機器が作動する場合には、前記第一遮断器によって前記バッテリ回路を切断して前記外部充電を一時停止させる
    ことを特徴とする、請求項1記載の電動車両。
  3. 前記制御装置は、前記外部充電の一時停止中における前記バッテリの充電率が当該一時停止前における前記外部充電の開始時点での充電率を下回る前に、前記バッテリ回路を接続して前記外部充電を再開する
    ことを特徴とする、請求項2記載の電動車両。
  4. 前記機器回路上に配され、前記機器回路の断接状態を切り替える第二遮断器を備え、
    前記制御装置が、前記第一遮断器によって前記バッテリ回路を接続して前記外部充電を実施しているときには、前記第二遮断器によって前記機器回路を切断する
    ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の電動車両。
  5. 前記機器には、前記バッテリの冷却時及び車室内の冷房時の少なくとも一方に使用されるエアコンコンプレッサが含まれる
    ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の電動車両。
  6. 前記エアコンコンプレッサが、前記バッテリの冷却時に使用されるものであり、
    前記制御装置は、前記バッテリの温度が高いほど前記外部充電の一時停止時間を長くする
    ことを特徴とする、請求項5記載の電動車両。
  7. 前記エアコンコンプレッサが、前記バッテリの冷却時と車室内の冷房時とに兼用されるものであり、
    前記制御装置が、前記車室内の冷房時には前記バッテリの温度にかかわらず前記エアコンコンプレッサを作動させる
    ことを特徴とする、請求項5又は6記載の電動車両。
  8. 前記機器には、DCDCコンバータが含まれる
    ことを特徴とする、請求項1〜7の何れか1項に記載の電動車両。
  9. 前記DCDCコンバータが、前記バッテリとは別の補機バッテリの充電時に前記バッテリの電圧を降圧するものであり、
    前記制御装置が、前記補機バッテリの充電率が低いほど前記外部充電の一時停止時間を長くする
    ことを特徴とする、請求項8記載の電動車両。
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