WO2012176275A1 - 蓄電装置用の充電装置およびそれを搭載する車両 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a charging device for a power storage device and a vehicle equipped with the same, and more specifically to charge control in a vehicle capable of charging a power storage device mounted using electric power from the outside.
  • a vehicle that is mounted with a power storage device (for example, a secondary battery or a capacitor) and travels by using a driving force generated from electric power stored in the power storage device as an environment-friendly vehicle.
  • a power storage device for example, a secondary battery or a capacitor
  • Such vehicles include, for example, electric vehicles, hybrid vehicles, fuel cell vehicles, and the like.
  • the technique which charges the electrical storage apparatus mounted in these vehicles with a commercial power source with high electric power generation efficiency is proposed.
  • a hybrid vehicle as well as an electric vehicle, charging of an in-vehicle power storage device (hereinafter also simply referred to as “external charging”) using electric power from a power source outside the vehicle (hereinafter also simply referred to as “external power source”). )
  • a so-called “plug-in hybrid vehicle” is known in which a power supply outlet provided in a house and a charging port provided in a vehicle are connected by a charging cable so that the power storage device can be charged from a general household power source. ing. This can be expected to increase the fuel consumption efficiency of the hybrid vehicle.
  • Patent Document 1 discloses a secondary battery in a power supply system capable of charging a secondary battery by limiting the charging current in accordance with the temperature dependence of the internal resistance of the secondary battery. Disclosed is a configuration that improves the estimation accuracy of SOC by estimating the state of charge (SOC)
  • a vehicle that can be externally charged it is desirable that the power storage device is in a sufficiently charged state when driving the vehicle.
  • the characteristics of the power storage device when the high SOC state is continued for a long time, deterioration of the power storage device may be promoted. For this reason, a vehicle having a timer charging function in which the SOC is fully charged immediately before the scheduled charging end time based on the scheduled charging end time (or next scheduled vehicle operation start time) set by the user. Exists.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to more accurately estimate the charging time of the power storage device in a vehicle capable of external charging.
  • the charging device includes a power supply device and a control device, and charges the power storage device.
  • the power supply device supplies charging power to the power storage device using power from the power source.
  • the control device sets the charging start time using the estimated charging time according to the charging end time input by the user, and causes the power supply device to perform the charging operation of the power storage device.
  • the control device performs learning control of a parameter related to a factor that affects the estimation of the charging time, and estimates the charging time using the learned value of the parameter in learning control.
  • the parameter includes a parameter related to a deterioration state of the charge capacity of the power storage device.
  • the parameter is determined based on a reference power amount that can be charged by the power storage device in a charged state before the start of the charging operation and an actual power amount that the power storage device can actually charge.
  • the reference power amount is a change amount of the charge power amount from the charge state before the start of the charge operation to the theoretical charge capacity of the power storage device.
  • the parameter is defined as the ratio of the actual power amount to the reference power amount.
  • the control device estimates the charging time using the theoretical charging capacity, the learned value of the parameter, and the charging power supplied from the power supply device.
  • the parameter includes a parameter related to the charging efficiency of the charging device.
  • the parameter is determined based on the target charging power determined from the rated power that can be supplied by the power source and the actual charging power received by the power storage device during the charging operation.
  • the target charging power is set based on the rated power and the power consumption by the load of the power storage device.
  • the parameter is defined as the ratio of the actual charging power during a predetermined period during the charging operation to the target charging power.
  • the control device estimates the charging time using the theoretical charging capacity of the power storage device, the learned value of the parameter, and the charging power supplied from the power supply device.
  • the parameter includes a parameter related to an error in estimating the charging time.
  • the parameter is defined as a difference between the estimated charging time and the actual charging time in the charging operation, and the control device corrects the estimated charging time by adding the learned value of the parameter.
  • the control device charges the real time from the start of the charging operation to the stop and the remaining charge amount of the power storage device.
  • control device updates the learning value at a timing based on the end of the charging operation.
  • control device obtains an update value obtained by multiplying a deviation between a learned value of the parameter used in the estimation of the charging time and a parameter calculated from the result of the actual charging operation by a predetermined gain.
  • the learning value is updated using.
  • control device does not update the learning value when the absolute value of the deviation is below the threshold value.
  • the updated learning value exceeds an upper limit value that defines a predetermined allowable range
  • the updated learning value is set as the upper limit value
  • control device sets the updated learned value to the lower limit value when the updated learned value falls below a lower limit value that defines a predetermined allowable range.
  • the parameter includes a parameter related to the temperature of the power storage device.
  • the parameter is determined based on the temperature of the power storage device when the charging end time is input and at least one of the charging operations being performed.
  • control device sets the lower value of the learned value of the parameter and the temperature of the power storage device as the updated learned value when the charging end time is input.
  • control device sets the lowest value among the learned value of the past multiple times of the parameter and the temperature of the power storage device as the updated learned value.
  • control device sets the minimum temperature of the power storage device while the charging operation is being performed as the updated learning value.
  • the control device performs power supply based on the first region in which charging is performed with the output power of the power supply device determined in accordance with the charge state of the power storage device, and the temperature and charge state of the power storage device.
  • a second region in which charging is performed with charging power set to be smaller than output power is determined.
  • the control device estimates the total charging time from the calculation of the first charging time in the first region and the second charging time in the second region, and based on the input charging end time and the estimated total charging time To set the charging start time.
  • the power storage device has a characteristic that acceptable charge power is limited as the temperature of the power storage device decreases.
  • the vehicle according to the present invention includes a power storage device, a drive device, a power supply device, and a control device.
  • the driving device generates traveling driving force using electric power from the power storage device.
  • the power supply device supplies charging power to the power storage device using power from an external power source.
  • the control device sets the charging start time using the estimated charging time according to the charging end time input by the user, and causes the power supply device to perform the charging operation of the power storage device.
  • the control device performs learning control of a parameter related to a factor that affects the estimation of the charging time, and estimates the charging time using the learned value of the parameter in learning control.
  • the charging time of the power storage device can be estimated more accurately in a vehicle capable of external charging.
  • FIG. 1 is an overall block diagram of a charging system including a vehicle according to the present embodiment. It is a figure for demonstrating the outline
  • summary of parameter learning control. 5 is a flowchart for illustrating parameter learning control processing in charge time estimation executed by an ECU in the first embodiment. It is a figure for demonstrating the influence on the estimation precision of the charging time by the variation in charging efficiency. In Embodiment 2, it is a flowchart for demonstrating the parameter learning control process in the charge time estimation performed by ECU.
  • FIG. 11 is a first diagram for illustrating an outline of charging time error learning control in the third embodiment.
  • FIG. 11 is a second diagram for illustrating the outline of the charging time error learning control in the third embodiment.
  • it is a flowchart for demonstrating the parameter learning control process in the charge time estimation performed by ECU. It is a figure for demonstrating the influence on the estimation precision of the charging time by the temperature fall of an electrical storage apparatus.
  • 10 is a diagram for describing an overview of temperature learning control of a power storage device in Embodiment 4.
  • FIG. In Embodiment 4 it is a flowchart for demonstrating the temperature learning control process of an electrical storage apparatus performed with ECU.
  • FIG. 11 is a flowchart for illustrating a temperature learning control process for a power storage device that is executed by an ECU in a modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is an overall block diagram of a charging system 10 including a vehicle 100 according to the present embodiment.
  • vehicle 100 includes a power storage device 110, a system main relay SMR 115, a PCU (Power Control Unit) 120 that is a drive device, a motor generator 130, a power transmission gear 140, and drive wheels 150.
  • PCU Power Control Unit
  • ECU Electronic Control Unit
  • the power storage device 110 is a power storage element configured to be chargeable / dischargeable.
  • the power storage device 110 includes, for example, a secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, or a lead storage battery, and a power storage element such as an electric double layer capacitor.
  • the power storage device 110 is connected to the PCU 120 via the power lines PL1 and NL1. Then, power storage device 110 supplies power for generating driving force of vehicle 100 to PCU 120. The power storage device 110 stores the electric power generated by the motor generator 130. The output of power storage device 110 is, for example, about 200V.
  • power storage device 110 includes a voltage sensor for detecting the voltage of power storage device 110, a current sensor for detecting input / output current, and a temperature sensor for detecting the temperature of power storage device 110.
  • the detected voltage VB, current IB, and temperature TB are output to ECU 300.
  • ECU 300 calculates the state of charge of power storage device 110 (hereinafter also referred to as SOC (State of Charge)) based on these detected values.
  • SOC State of Charge
  • SMR 115 The relay included in SMR 115 is connected between power storage device 110 and power lines PL1 and NL1. SMR 115 switches between power supply and cutoff between power storage device 110 and PCU 120 based on control signal SE ⁇ b> 1 from ECU 300.
  • the PCU 120 includes a converter, an inverter, etc., although none are shown.
  • the converter is controlled by a control signal PWC from ECU 300 to convert the voltage from power storage device 110.
  • the inverter is controlled by a control signal PWI from ECU 300 and drives motor generator 130 using electric power converted by the converter.
  • the motor generator 130 is an AC rotating electric machine, for example, a permanent magnet type synchronous motor including a rotor in which a permanent magnet is embedded.
  • the output torque of the motor generator 130 is transmitted to the drive wheels 150 via a power transmission gear 140 constituted by a speed reducer and a power split mechanism, thereby causing the vehicle 100 to travel.
  • the motor generator 130 can generate electric power by the rotational force of the drive wheels 150 during the regenerative braking operation of the vehicle 100. Then, the generated power is converted into charging power for power storage device 110 by PCU 120.
  • FIG. 1 shows a configuration in which one motor generator and inverter pair is provided, the number of motor generators and inverters is not limited to this. There may be more than two motor generator and inverter pairs.
  • the vehicle 100 in the present embodiment is a vehicle on which an electric motor for generating vehicle driving force is mounted.
  • a hybrid vehicle that generates vehicle driving force by an engine and an electric motor, a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell, and the like are included.
  • the motor generator 130 is also coupled to an engine (not shown) via a power transmission gear 140. Then, ECU 300 operates the engine and motor generator 130 in a coordinated manner so as to obtain a necessary vehicle driving force. In this case, it is also possible to charge the power storage device 110 using the power generated by the rotation of the engine.
  • the temperature sensor 160 detects the outside air temperature outside the vehicle. Temperature sensor 160 then outputs detected temperature TMP to ECU 300.
  • Auxiliary machine load 170 is a general term for electric devices used in addition to the generation of the driving force of vehicle 100.
  • the auxiliary load 170 includes an air conditioner for air-conditioning the interior of the vehicle 100, a DC / DC converter for supplying power to the low-voltage system, an auxiliary battery, an audio, a lamp, and the like. Low pressure auxiliary equipment is included.
  • Vehicle 100 further includes an inlet 220, a power conversion device 200, a charging relay CHR 210, a voltage sensor 230, and a current sensor 240 as a configuration for charging power storage device 110 with electric power from external power supply 500.
  • the “power conversion device 200” in the present embodiment corresponds to the “power supply device” of the present invention.
  • the inlet 220 is provided on the outer surface of the vehicle 100.
  • a connector 410 of the charging cable 400 is connected to the inlet 220. Then, electric power from external power supply 500 is transmitted to vehicle 100 via charging cable 400.
  • the charging cable 400 includes, in addition to the connector 410, a plug 420 for connecting to the outlet 510 of the external power supply 500, and an electric wire portion 430 that electrically connects the connector 410 and the plug 420.
  • the electric wire unit 430 may include a charging circuit interruption device (CCID) for switching between supply and interruption of electric power from the external power supply 500.
  • CCID charging circuit interruption device
  • the power conversion device 200 is connected to the inlet 220 via the power lines ACL1 and ACL2. In addition, power conversion device 200 is connected to power lines PL1 and NL1 through charging relay CHR210 by power lines PL2 and NL2.
  • the power conversion device 200 is controlled by a control signal PWD from the ECU 300 and converts AC power supplied from the inlet 220 into charging power for the power storage device 110.
  • CHR 210 is controlled by a control command SE2 from ECU 300, and switches between supply and stop of power from power conversion device 200 to power storage device 110.
  • the voltage sensor 230 is connected between the power lines ACL1 and ACL2, and detects the voltage transmitted from the external power supply 500. Voltage sensor 230 outputs detected value VAC to ECU 300.
  • the current sensor 240 is provided in the power line ACL1 or the power line ACL2, and detects a current supplied from the external power supply 500.
  • Current sensor 240 outputs detection value IAC to ECU 300.
  • ECU 300 includes a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an input / output buffer (not shown in FIG. 1).
  • the ECU 300 inputs a signal from each sensor and outputs a control signal to each device. 100 and each device are controlled. Note that these controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuit).
  • ECU 300 receives a scheduled charging end time T_END input by a user operation. Then, ECU 300 performs timer charging control such that power storage device 110 reaches a fully charged state at input scheduled charging end time T_END. Next, the outline of the timer charging control will be described with reference to FIG.
  • ECU 300 estimates the charging time from S1 to Smax, which is a fully charged state.
  • ECU 300 calculates charging start time t2 by subtracting the estimated charging time from the set charging end scheduled time t3 so that the SOC becomes Smax at time t3. Thereafter, when time elapses and time t2 is reached, ECU 300 starts a charging operation.
  • the estimation accuracy of the charging time is an important factor, and it is necessary to improve the estimation accuracy of the charging time.
  • the estimation accuracy of the charging time is improved by performing learning control of these parameter fluctuations for each parameter affecting the estimated charging time.
  • a power storage device tends to have a gradually reduced chargeable capacity due to repeated charge / discharge over many years, overdischarge or overcharge. If it does so, as shown in FIG. 3, it will become possible to charge only to S_lim lower than Smax which is an original full charge state. This shortens the charging time as compared with the case where the power storage device 110 is healthy (curve W1c in FIG. 3).
  • the power storage device 110 when the power storage device 110 is in a state where it has a low chargeable capacity due to deterioration and the charge time is estimated on the assumption that the power storage device 110 is healthy as described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, when charging is started from time t2, the charging operation ends at time t3c before reaching the scheduled charging end time t3. As a result, the high SOC state in the deteriorated state continues for a long time, which may further promote deterioration of the power storage device 110.
  • the charging capacity of power storage device 110 is learned to compensate for an estimated deviation in charging time caused by a decrease in chargeable capacity due to deterioration of power storage device 110. .
  • the actual charging power with respect to the amount of change in charging power from the SOC before the charging operation to the theoretical fully charged state of power storage device 110 (hereinafter also referred to as “reference power”).
  • the ratio is adopted as a parameter regarding deterioration of the power storage device 110, and this parameter is learned. Then, by multiplying the learned value of this parameter by the theoretical charge capacity of the power storage device 110, the charge capacity of the power storage device 110 in consideration of deterioration is calculated, and the charge time is estimated using the calculated charge capacity. Do.
  • the parameter CAP relating to deterioration can be calculated as in equation (1).
  • the difference DIF between the parameter calculated from the actual charging operation and the current learning value PMT (n) is multiplied by a gain ⁇ (0 ⁇ ⁇ 1) indicating the learning reflection rate, and is determined as the update amount.
  • the updated learning value PMT (n + 1) is calculated by adding the update amount to the current learning value PMT (n).
  • a dead zone ( ⁇ MRG) is provided for the current learning value PMT (n), and if the above-described deviation DIF falls within the dead zone, learning is performed. It is preferable that no value update is performed.
  • FIG. 5 is a flowchart for illustrating parameter learning control processing in charge time estimation, which is executed by ECU 300 in the first embodiment. 5 and FIGS. 7, 10, 13, and 14 to be described later are realized by executing a program stored in advance in ECU 300 at a predetermined cycle. Alternatively, for some steps, it is also possible to construct dedicated hardware (electronic circuit) and realize processing.
  • step S 100 determines in step (hereinafter, step is abbreviated as S) 100 whether or not it is the timing when the charging operation is completed.
  • ECU 300 ends the process without performing the subsequent processes.
  • This condition includes, for example, a condition that the SOC is a predetermined value or more (for example, 50% or more).
  • ECU 300 ends the process without performing the subsequent processing, and if other conditions are satisfied (YES in S110), The process proceeds to S120.
  • ECU 300 obtains current learning value CAP (n) of parameter CAP relating to the deterioration of the charging capacity described above. If there is no current learning value, it is set to a predetermined initial value.
  • the ECU 300 calculates the current parameter CAP_R using the above equation (1) based on the result of the current charging operation.
  • ECU 300 calculates a deviation DIF between the current parameter CAP_R and the current learning value CAP (n).
  • ECU 300 determines in S150 whether or not the absolute value of deviation DIF calculated in S140 is smaller than a predetermined threshold value MRG that defines the dead zone, as described with reference to FIG.
  • step S150 the process proceeds to S160, and ECU 300 multiplies deviation DIF and predetermined gain ⁇ (0 ⁇ ⁇ 1). Then, the learning value update amount UPD is calculated. In step S170, the ECU 300 calculates the updated learned value CAP (n + 1) from the current learned value CAP (n) and the updated amount UPD.
  • ECU 300 determines whether or not learning value CAP (n + 1) after the change is within the learning allowable range.
  • ECU 300 determines whether or not updated learning value CAP (n + 1) is smaller than lower limit value L_LIM within the learning allowable range, and updated learning value CAP (n + 1) is the lower limit. If smaller than value L_LIM (YES in S180), updated learning value CAP (n + 1) is replaced with lower limit value L_LIM (S190).
  • updated learning value CAP (n + 1) is greater than or equal to lower limit value L_LIM (NO in S180)
  • ECU 300 determines in S185 whether updated learning value CAP (n + 1) is greater than upper limit value U_LIM. If the updated learning value CAP (n + 1) is larger than the upper limit value U_LIM (YES in S185), the updated learning value CAP (n + 1) is replaced with the upper limit value U_LIM (S195).
  • the ECU 300 When the updated learned value CAP (n + 1) is equal to or lower than the upper limit value U_LIM (NO in S185), the ECU 300 employs the value calculated in S170 as the updated learned value CAP (n + 1).
  • the value obtained by multiplying the learning value learned in this way by the theoretical charging capacity of the power storage device 110 is the capacity that can be charged by the current power storage device 110, that is, the maximum capacity of the power storage device 110 in consideration of deterioration. Then, in the next timer charging, the charging time is estimated using the following equation (2).
  • Estimated charging time SOC change amount ⁇ theoretical charging capacity ⁇ CAP / supplied power (2)
  • Emodiment 2 In FIG. 1, it is desirable to use the power supplied from the external power supply 500 as the charging power for the power storage device 110 as efficiently as possible.
  • the actual charging efficiency may change due to, for example, a decrease in power conversion efficiency over time in the power conversion device 200 or a power loss due to an impedance change in the power path from the inlet 220 to the power storage device 110.
  • the charging efficiency is adopted as the learning control parameter EFC and is defined by the following equation (3).
  • EFC (IB ⁇ VB) / Charge power target value (3)
  • the charging power target value is obtained by subtracting standard power consumption consumed by the power conversion device 200, the power path, the auxiliary load 170, and the like during the charging operation from the rated power supplied from the external power supply 500. Power.
  • FIG. 7 is a flowchart for illustrating parameter learning control processing in charge time estimation executed by ECU 300 in the second embodiment.
  • ECU 300 determines in S200 whether or not it is the timing when the charging operation is completed.
  • ECU 300 ends the process without performing the subsequent processes.
  • This condition includes, for example, a condition that the SOC is not less than a predetermined value (for example, 50% or more), the charging power is not less than a certain value, the charging time is not less than a certain value, and the power consumption of the auxiliary load 170 is not more than a certain value.
  • a predetermined value for example, 50% or more
  • ECU 300 ends the process without performing the subsequent processing, and if other conditions are satisfied (YES in S210), The process proceeds to S220.
  • ECU 300 obtains current learning value EFC (n) of parameter EFC related to the charging efficiency described above. If there is no current learning value, it is set to a predetermined initial value.
  • the ECU 300 calculates the current parameter EFC_R using the above equation (3) based on the result of the current charging operation.
  • ECU 300 calculates deviation DIF between current parameter EFC_R and current learned value EFC (n).
  • ECU 300 determines in S250 whether or not the absolute value of deviation DIF calculated in S240 is smaller than a predetermined threshold value MRG that defines the dead zone in the same manner as described with reference to FIG.
  • step S250 If the absolute value of deviation DIF is equal to or greater than threshold value MRG (NO in S250), the process proceeds to S260, and ECU 300 multiplies deviation DIF and predetermined gain ⁇ (0 ⁇ ⁇ 1). Then, the learning value update amount UPD is calculated. In step S270, the ECU 300 calculates the updated learned value EFC (n + 1) from the current learned value EFC (n) and the updated amount UPD.
  • ECU 300 determines whether or not the changed learning value EFC (n + 1) is within the learning allowable range, as described with reference to FIG.
  • ECU 300 determines whether or not updated learning value EFC (n + 1) is smaller than lower limit value L_LIM within the allowable learning range, and updated learning value EFC (n + 1) is the lower limit. If smaller than value L_LIM (YES in S280), updated learning value EFC (n + 1) is replaced with lower limit value L_LIM (S290).
  • ECU 300 determines in S285 whether updated learning value EFC (n + 1) is greater than upper limit value U_LIM. If the updated learned value EFC (n + 1) is larger than the upper limit value U_LIM (YES in S285), the updated learned value EFC (n + 1) is replaced with the upper limit value U_LIM (S295).
  • the ECU 300 When the updated learned value EFC (n + 1) is equal to or lower than the upper limit value U_LIM (NO in S285), the ECU 300 employs the value calculated in S270 as the updated learned value EFC (n + 1).
  • threshold MRG the gain ⁇ , and the upper and lower limit values U_LIM and L_LIM used in FIG. 7 are not necessarily the same as those in the first embodiment, and different values from those in the first embodiment are adopted. May be.
  • the estimated charging time is calculated by the following equation (4) using the learning value EFC calculated as described above.
  • Estimated charging time SOC change amount ⁇ theoretical charging capacity / (charging power target value ⁇ EFC) (4)
  • the third embodiment a configuration for learning a deviation between the charging time when the charging operation is actually executed and the estimated charging time will be described.
  • the configuration of the third embodiment can be used alone, but remains after the application of other learning controls such as the first embodiment, the second embodiment, and the fourth embodiment described later. It is more preferable to apply to the obtained charging time error.
  • FIG. 8 is a first diagram for illustrating the outline of the charging time error learning control in the third embodiment.
  • ECU 300 calculates actual charging time t11 required for the charging operation when the charging operation is completed. Then, a deviation ⁇ t from the estimated charging time t12 estimated in advance for the current charging operation is calculated. The deviation ⁇ t is learned for each charging operation, and the learned deviation is reflected in the estimation of the charging time.
  • Such learning control is particularly effective when the same offset error occurs every time in the charging operation.
  • the remaining charging time is calculated by estimation, and the deviation ⁇ t is calculated by regarding the value obtained by adding the actual charging time (t21) and the charging time (t21 to t22) calculated by estimation as the actual charging time. May be.
  • the remaining charging time is much longer than the actual charging time when charging is stopped by the user, there is a possibility that the value is almost the same as the initial estimated time for comparison. Therefore, for example, only when the actual charging time is relatively long such that the actual charging time is 50% or more of the entire charging time, the remaining charging time estimation as shown in FIG. 9 is used together. It is preferable to do so.
  • FIG. 10 is a flowchart for illustrating parameter learning control processing in charge time estimation executed by ECU 300 in the third embodiment.
  • ECU 300 determines in S300 whether or not it is the timing when the charging operation is completed.
  • ECU 300 ends the process without performing the subsequent processes.
  • This condition includes, for example, a condition that the SOC is equal to or higher than a predetermined value (for example, 50% or higher) and the charging time is equal to or higher than a predetermined value.
  • a predetermined value for example, 50% or higher
  • ECU 300 terminates the process without performing the subsequent processes, and if other conditions are satisfied (YES in S310), The process proceeds to S320.
  • ECU 300 obtains current learning value CHGT (n) of parameter CHGT related to the charging time error described above. If there is no current learning value, it is set to a predetermined initial value.
  • ECU 300 calculates the current parameter CHGT_R as described above based on the result of the current charging operation.
  • ECU 300 calculates deviation DIF between current parameter CHGT_R and current learned value CHGT (n).
  • ECU 300 determines in S350 whether or not the absolute value of deviation DIF calculated in S340 is smaller than a predetermined threshold value MRG that defines the dead zone, as described with reference to FIG.
  • step S350 ECU 300 calculates updated learning value CHGT (n + 1) from current learning value CHGT (n) and update amount UPD.
  • ECU 300 determines whether or not the changed learning value CHGT (n + 1) is within the learning allowable range, as described with reference to FIG.
  • ECU 300 determines whether or not updated learning value CHGT (n + 1) is smaller than lower limit value L_LIM within the learning allowable range, and updated learned value CHGT (n + 1) is the lower limit. If smaller than value L_LIM (YES in S380), updated learning value CHGT (n + 1) is replaced with lower limit value L_LIM (S390).
  • ECU 300 determines in S385 whether updated learning value CHGT (n + 1) is greater than upper limit value U_LIM. If the updated learned value CHGT (n + 1) is larger than the upper limit value U_LIM (YES in S385), the updated learned value CHGT (n + 1) is replaced with the upper limit value U_LIM (S395).
  • the ECU 300 When the updated learned value CHGT (n + 1) is equal to or lower than the upper limit value U_LIM (NO in S385), the ECU 300 employs the value calculated in S370 as the updated learned value CHGT (n + 1).
  • threshold value MRG the gain ⁇ , and the upper and lower limit values U_LIM and L_LIM used in FIG. 7 are not necessarily the same as the values in the first and second embodiments. Different values may be adopted.
  • the estimated charging time is calculated by the following equation (5) using the learning value CHGT calculated in this way.
  • Charge estimation time SOC change amount ⁇ theoretical charge capacity / charge power target value + CHGT (5)
  • the allowable charging power of the power storage device may be limited by the SOC and the temperature of the power storage device being charged. This is due to the fact that the chemical reaction in the power storage device tends to become dull especially when the SOC is high or the temperature of the power storage device is low. For example, in the case of a high SOC, a chemical reaction is unlikely to occur because there are few regions that can accept electric power, and in the case of a low temperature, a chemical reaction is unlikely to occur due to a decrease in the reaction rate.
  • the region (unrestricted region) up to a predetermined SOC (S2 in FIG. 11) is charged with a substantially constant charging power P1, and is higher than S2.
  • S2 in FIG. 11 the region (restricted region) up to a predetermined SOC
  • P1 substantially constant charging power
  • P2 in FIG. 11 an operation is performed in which charging is performed with charging power smaller than P1 corresponding to the charging characteristics of the power storage device (curve W2 in FIG. 11).
  • the SOC for switching between the non-restricted region and the restricted region can change to a lower SOC side as indicated by broken lines W2A and W2B in FIG.
  • the temperature of the power storage device when the scheduled charging end time is input by the user is generally different from the temperature of the power storage device when the charging is actually executed. It is necessary to appropriately set the temperature of the power storage device used in the estimation.
  • the temperature of the power storage device is set to a safer side (low temperature side).
  • a configuration for performing the learning control to be estimated will be described.
  • FIG. 12 is a diagram for describing an outline of temperature learning control of power storage device 110 in the fourth embodiment.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents vehicle travel, charging operation, timer setting timing by the user, temperature (W30) of power storage device 110, and learning value (W31) thereof. The transition of is shown. Note that in FIG. 12 and FIGS. 13 and 14 described later, the temperature of power storage device 110 is typically described as “battery temperature”.
  • the actual temperature of the power storage device at the time of setting is compared with the current learning value (learning temperature), and the lower temperature is newly learned. Adopted as a value. That is, when the temperature of the power storage device at the time of setting is lower than the current learned value, the actual temperature of the power storage device is reflected in the learned value (time t31, t33, t41 in FIG. 12). On the other hand, when the temperature of the power storage device at the time of setting exceeds the current learning value, the learning value is not updated (time t37 in FIG. 12).
  • the current temperature of the power storage device is set as a learning value at the timing of starting charging (time t32, t34, t38, t42 in FIG. 12). At this time, even if the actual temperature of the power storage device is higher than the current learning value, the temperature of the power storage device is adopted as the learning value. This is because timer charging is often performed on a habitual basis, such as at midnight every day, and the temperature change between successive timer charging is considered to be relatively small. By doing so, for example, when the temperature rises seasonally from winter to spring and summer, the rise in temperature of the power storage device can be reflected accordingly. It is also possible to prevent deterioration of the accuracy of the learning value when timer charging is not executed for a long time.
  • the temperature of the power storage device is reflected in the learning value. That is, at the time of completion of charging, the minimum temperature of the power storage device from the start of charging to the end of charging is stored as a learned value.
  • time t35, t39 in FIG. 12 when charging is started not by the timer charging operation but by a user operation (time t35, t39 in FIG. 12), the temperature of the power storage device is learned only when the temperature of the power storage device falls below the learning value. The value is reflected (time t39 in FIG. 12). For example, charging by a user's operation is performed when the temperature of the daytime is high or immediately after the end of travel, and when charging is performed when the temperature of the power storage device is increasing, timer charging is performed. This is to prevent the estimation error of the charging time as a result.
  • FIG. 13 is a flowchart for illustrating a temperature learning control process of power storage device 110 executed by ECU 300 in the fourth embodiment.
  • ECU 300 determines in S400 whether or not it is time to set a timer for the scheduled charging end time by the user.
  • ECU 300 sets a lower value among acquired learning value PTB (n) and current temperature TB_R of current power storage device 110 as new learning value PTB (n + 1) in S430.
  • the charging time is estimated using the learning value PTB set in this way as the temperature of the power storage device 110 at the time of charging.
  • ECU 300 ends the process because it is not the time to update the learning value.
  • ECU 300 skips S450 and advances the process to S460.
  • ECU 300 compares temperature TB_R of power storage device 110 that is performing the charging operation with a learned value, and determines whether temperature TB_R of power storage device 110 is lower than the learned value.
  • ECU 300 When temperature TB_R is equal to or higher than the learning value (NO in S460), ECU 300 maintains the current learning value, skips S470, and proceeds to S480.
  • ECU 300 determines whether or not the charging operation is completed. Note that the completion of the charging operation includes a case where the charging operation is terminated due to a fully charged state and a case where the charging operation is stopped halfway by the user.
  • the process is returned to S460, and ECU 300 performs learning by comparing the temperature TB_R of power storage device 110 with the learned value while performing the charging operation. Continue to update the value.
  • ECU 300 stores the final value as learned value PTB (n + 1).
  • the temperature of the power storage device used in the estimation of the charging time executed when setting the scheduled charging end time in the timer charging control is considered in consideration of seasonal temperature changes and the like. Can be set. Accordingly, an error due to the influence of the temperature of the power storage device in the estimation of the charging time can be reduced, so that the estimation accuracy of the charging time can be improved.
  • the learning value is updated when the timer is set by comparing the current learning value PTB (n) with the actual temperature TB_R of the power storage device.
  • the temperature of the power storage device used for estimating the charging time during the night charging is updated during the day charging.
  • the value may be applied.
  • the updated learning value may be applied during nighttime charging.
  • the learning value in the state where the temperature of the power storage device is high is used, so that the power reception time is estimated to be short, and charging may be insufficient at the scheduled charging end time.
  • the learning value when the learning value is updated when the timer is set, the actual temperature TB_R of the power storage device, the current learning value PTB (n ) And the previous temperature of PTB (n ⁇ 1) is set as a new learning value PTB (n + 1).
  • FIG. 14 is a flowchart for illustrating temperature learning control processing of power storage device 110, which is executed by ECU 300 in the modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 14 is obtained by replacing steps S410 and S430 in the flowchart described in FIG. 13 with S410A and S430A, respectively. In FIG. 14, the description of the same steps as those in FIG. 13 will not be repeated.
  • ECU 300 sets the lowest value among acquired learning values PTB (n), PTB (n ⁇ 1) and current temperature TB_R of current power storage device 110 to new learning value PTB (n + 1) in S430A.
  • the charging time is estimated using the learning value PTB set in this way as the temperature of the power storage device 110 at the time of charging.
  • the learning control described in the above-described first to fourth embodiments and the modified example of the fourth embodiment may be executed independently, or may be executed in combination with any of a plurality of them. It may be.
  • 10 charging system 100 vehicle, 110 power storage device, 115 SMR, 120 PCU, 130 motor generator, 140 power transmission gear, 150 drive wheel, 160 temperature sensor, 170 auxiliary load, 200 power converter, 210 CHR, 220 inlet, 230 voltage sensor, 240 current sensor, 400 charging cable, 410 connector, 420 plug, 430 electric wire part, 500 external power supply, 510 outlet, ACL1, ACL2, PL1, PL2, NL1, NL2 power lines.

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Abstract

 車両は、蓄電装置と、電力供給装置と、ECUとを備え、外部電源からの電力を用いて蓄電装置を充電することが可能である。ECUは、ユーザにより入力される充電終了予定時刻に応じて、推定した充電時間を用いて充電開始時刻を設定するとともに、充電開始時刻に到達したことに応答して、電力供給装置を用いて蓄電装置の充電動作を開始する。ECUは、充電時間の推定に影響を与える要因に関連するパラメータの学習制御を行ない、学習制御におけるパラメータの学習値を用いて充電時間を推定する。このようにすることによって、充電時間の推定精度を向上することができる。

Description

蓄電装置用の充電装置およびそれを搭載する車両
 本発明は、蓄電装置用の充電装置およびそれを搭載する車両に関し、より特定的には、外部からの電力を用いて搭載された蓄電装置の充電が可能な車両における充電制御に関する。
 近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置(たとえば二次電池やキャパシタなど)を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。
 ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源(以下、単に「外部電源」とも称する。)からの電力を用いて車載の蓄電装置の充電(以下、単に「外部充電」とも称する。)が可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源アウトレットと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置の充電が可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。これにより、ハイブリッド自動車の燃料消費効率を高めることが期待できる。
 特開2007-178215号公報(特許文献1)は、二次電池の充電が可能な電源システムにおいて、二次電池の内部抵抗の温度依存性に対応させて充電電流を制限して、二次電池の充電状態(State Of Charge:SOC)の推定を行なうことによって、SOCの推定精度を向上させる構成を開示する
特開2007-178215号公報 特開2010-058635号公報 特開2010-035280号公報 特開平9-285029号公報 特開2011-008593号公報
 外部充電が可能な車両においては、車両の運転を開始する際に、蓄電装置が十分に充電された状態となっていることが望まれる。一方で、蓄電装置によっては、蓄電装置の特性から、高いSOCの状態を長時間継続すると蓄電装置の劣化を促進してしまう場合がある。このために、ユーザにより設定された充電終了予定時刻(あるいは、次回車両運転開始予定時刻)に基づいて、その充電終了予定時刻の直前にSOCが満充電状態となるようなタイマー充電機能を有する車両が存在する。
 このタイマー充電機能においては、充電終了予定時刻における充電不足や、早期に充電が完了して高SOC状態が長時間継続することに起因して生じ得る蓄電装置の劣化を抑制するために、蓄電装置の充電時間をできるだけ正確に推定することが必要とされる。
 充電時間の推定においては、様々なパラメータの変化が推定精度に影響を与える。このパラメータは、ユーザによる車両の使用方法の違い、蓄電装置などの個々の機器における状態、季節等による環境などによりバラつきが生じ得る。そのため、特定のモデル式などを用いて充電時間を演算する場合には、これらのバラつきによる影響によって推定精度が悪化してしまう可能性がある。その結果、充電終了予定時刻において充電不足が生じたり、高SOC状態が長時間継続することにより蓄電装置の劣化が促進されたりするおそれがある。
 本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、外部充電が可能な車両において、蓄電装置の充電時間をより正確に推定することである。
 本発明による充電装置は、電力供給装置と、制御装置とを備え、蓄電装置を充電する。電力供給装置は、電源からの電力を用いて蓄電装置に充電電力を供給する。制御装置は、ユーザにより入力される充電終了時刻に応じて、推定した充電時間を用いて充電開始時刻を設定し、電力供給装置に蓄電装置の充電動作を実行させる。制御装置は、充電時間の推定に影響を与える要因に関連するパラメータの学習制御を行ない、学習制御におけるパラメータの学習値を用いて充電時間を推定する。
 好ましくは、パラメータは、蓄電装置の充電容量の劣化状態に関連するパラメータを含む。パラメータは、充電動作開始前の充電状態における蓄電装置が充電可能な基準電力量と、蓄電装置が実際に充電することができた実電力量とに基づいて定められる。
 好ましくは、基準電力量は、充電動作開始前の充電状態から蓄電装置の理論充電容量までの充電電力量の変化量である。パラメータは、基準電力量に対する実電力量の比率として定義される。制御装置は、理論充電容量、パラメータの学習値、および電力供給装置から供給される充電電力を用いて充電時間を推定する。
 好ましくは、パラメータは、充電装置の充電効率に関連するパラメータを含む。パラメータは、電源が供給可能な定格電力から定まる目標充電電力と、充電動作中に蓄電装置が受容した実充電電力とに基づいて定められる。
 好ましくは、目標充電電力は、定格電力と蓄電装置の負荷による消費電力に基づいて設定される。パラメータは、目標充電電力に対する、充電動作中の所定期間における実充電電力の比率として定義される。制御装置は、蓄電装置の理論充電容量、パラメータの学習値、および電力供給装置から供給される充電電力を用いて充電時間を推定する。
 好ましくは、パラメータは、充電時間の推定の誤差に関連するパラメータを含む。パラメータは、推定された充電時間と、充電動作における実充電時間との差として定義され、制御装置は、パラメータの学習値を加算することにより推定された充電時間を修正する。
 好ましくは、制御装置は、蓄電装置の充電が完了する前に充電動作が停止された場合は、充電動作が開始されてから停止されるまでの実時間と、蓄電装置の残余の充電量を充電するために必要とされる予測時間との総和を、実充電時間として採用する、請求項6に記載の蓄電装置用の充電装置。
 好ましくは、制御装置は、充電動作終了に基づくタイミングにおいて学習値の更新を実行する。
 好ましくは、制御装置は、充電時間の推定において用いられたパラメータの学習値と、実際の充電動作の結果から算出されたパラメータとの偏差に、予め定められたゲインを乗ずることによって得られる更新値を用いて学習値を更新する。
 好ましくは、制御装置は、偏差の絶対値がしきい値を下回る場合には、学習値の更新を行なわない。
 好ましくは、制御装置は、更新後の学習値が予め定められた許容範囲を規定する上限値を上回る場合は、更新後の学習値を上限値に設定する。
 好ましくは、制御装置は、更新後の学習値が予め定められた許容範囲を定める下限値を下回る場合は、更新後の学習値を下限値に設定する。
 好ましくは、パラメータは、蓄電装置の温度に関連するパラメータを含む。パラメータは、充電終了時刻の入力の際、および充電動作実行中の少なくとも一方における蓄電装置の温度に基づいて定められる。
 好ましくは、制御装置は、充電終了時刻の入力時において、パラメータの学習値および蓄電装置の温度のうち、より低いほうの値を更新後の学習値として設定する。
 好ましくは、制御装置は、パラメータの過去複数回の学習値および蓄電装置の温度のうち、最も低い値を更新後の学習値として設定する。
 好ましくは、制御装置は、充電動作が実行されている間における、蓄電装置の最低温度を、更新後の学習値として設定する。
 好ましくは、制御装置は、蓄電装置の充電状態に対応して定められる電力供給装置の出力電力によって充電を行なう第1の領域、および、蓄電装置の温度および充電状態に基づいて、電力供給装置の出力電力よりも小さく設定される充電電力で充電を行なう第2の領域を決定する。制御装置は、第1の領域における第1の充電時間および第2の領域における第2の充電時間の演算からトータル充電時間を推定し、入力された充電終了時刻および推定されたトータル充電時間に基づいて、充電開始時刻を設定する。蓄電装置は、蓄電装置の温度が低くなるほど、受容可能な充電電力が制限される特性を有する。
 本発明による車両は、蓄電装置と、駆動装置と、電力供給装置と、制御装置とを備える。駆動装置は、蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生する。電力供給装置は、外部電源からの電力を用いて蓄電装置に充電電力を供給する。制御装置は、ユーザにより入力される充電終了時刻に応じて、推定した充電時間を用いて充電開始時刻を設定し、電力供給装置に蓄電装置の充電動作を実行させる。制御装置は、充電時間の推定に影響を与える要因に関連するパラメータの学習制御を行ない、学習制御におけるパラメータの学習値を用いて充電時間を推定する。
 本発明によれば、外部充電が可能な車両において、蓄電装置の充電時間をより正確に推定することができる。
本実施の形態に従う車両を含む充電システムの全体ブロック図である。 タイマー充電機能の概要、および充電時間の推定精度の影響を説明するための図である。 蓄電装置の劣化による充電時間の推定精度への影響を説明するための図である。 パラメータ学習制御の概要を説明するための図である。 実施の形態1において、ECUで実行される充電時間推定におけるパラメータ学習制御処理を説明するためのフローチャートである。 充電効率のバラつきによる充電時間の推定精度への影響を説明するための図である。 実施の形態2において、ECUで実行される充電時間推定におけるパラメータ学習制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態3における、充電時間誤差の学習制御の概要を説明するための第1の図である。 実施の形態3における、充電時間誤差の学習制御の概要を説明するための第2の図である。 実施の形態3において、ECUで実行される充電時間推定におけるパラメータ学習制御処理を説明するためのフローチャートである。 蓄電装置の温度低下による充電時間の推定精度への影響を説明するための図である。 実施の形態4における、蓄電装置の温度学習制御の概要を説明するための図である。 実施の形態4において、ECUで実行される、蓄電装置の温度学習制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態4の変形例において、ECUで実行される、蓄電装置の温度学習制御処理を説明するためのフローチャートである。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
 [車両の基本構成の説明]
 図1は、本実施の形態に従う車両100を含む充電システム10の全体ブロック図である。図1を参照して、車両100は、蓄電装置110と、システムメインリレーSMR115と、駆動装置であるPCU(Power Control Unit)120と、モータジェネレータ130と、動力伝達ギア140と、駆動輪150と、温度センサ160と、補機負荷170と、制御装置であるECU(Electronic Control Unit)300とを備える。
 蓄電装置110は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置110は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
 蓄電装置110は、電力線PL1,NL1を介してPCU120に接続される。そして、蓄電装置110は、車両100の駆動力を発生させるための電力をPCU120に供給する。また、蓄電装置110は、モータジェネレータ130で発電された電力を蓄電する。蓄電装置110の出力はたとえば200V程度である。
 蓄電装置110には、いずれも図示しないが、蓄電装置110の電圧を検出するための電圧センサ、入出力電流を検出するための電流センサ、および蓄電装置110の温度を検出するための温度センサが設けられる。検出された電圧VB、電流IBおよび温度TBは、ECU300へ出力される。ECU300は、これらの検出値に基づいて、蓄電装置110の充電状態(以下、SOC(State of Charge)とも称する。)を演算する。
 SMR115に含まれるリレーは、蓄電装置110と電力線PL1,NL1との間に接続される。そして、SMR115は、ECU300からの制御信号SE1に基づいて、蓄電装置110とPCU120との間での電力の供給と遮断とを切換える。
 PCU120は、いずれも図示しないが、コンバータ、インバータなどが含まれる。コンバータは、ECU300からの制御信号PWCにより制御されて蓄電装置110からの電圧を変換する。インバータは、ECU300からの制御信号PWIにより制御されて、コンバータで変換された電力を用いてモータジェネレータ130を駆動する。
 モータジェネレータ130は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
 モータジェネレータ130の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギア140を介して駆動輪150に伝達されて、車両100を走行させる。モータジェネレータ130は、車両100の回生制動動作時には、駆動輪150の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、PCU120によって蓄電装置110の充電電力に変換される。
 なお、図1においては、モータジェネレータおよびインバータのペアが1つ設けられる構成が示されるが、モータジェネレータおよびインバータの数はこれに限定されない。2つより多くのモータジェネレータおよびインバータのペアとしてもよい。
 なお、図1においては、車両100が電気自動車である場合を例として説明するが、本実施の形態における車両100は、車両駆動力発生用の電動機を搭載する車両を示すものであり、電気自動車の他に、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車や、燃料電池を搭載した燃料電池自動車などが含まれる。
 ハイブリッド自動車である場合には、モータジェネレータ130は、動力伝達ギア140を介して図示しないエンジンにも結合される。そして、ECU300は、エンジンおよびモータジェネレータ130を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が得られるようにする。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置110を充電することも可能である。
 温度センサ160は、車両外部の外気温を検出する。そして、温度センサ160は、検出した気温TMPをECU300へ出力する。
 補機負荷170は、車両100の走行駆動力の生成以外に用いられる電気機器を総称したものである。いずれも図示しないが、補機負荷170には、車両100の室内を空調するための空調機、低電圧系へ電力を供給するためのDC/DCコンバータ、補機バッテリ、およびオーディオ,ランプ等の低圧補機装置が含まれる。
 車両100は、外部電源500からの電力によって蓄電装置110を充電するための構成として、さらに、インレット220と、電力変換装置200と、充電リレーCHR210と、電圧センサ230と、電流センサ240とを含む。なお、本実施の形態における「電力変換装置200」は、本発明の「電力供給装置」に対応する。
 インレット220は、車両100の外表面に設けられる。インレット220には、充電ケーブル400のコネクタ410が接続される。そして、外部電源500からの電力が、充電ケーブル400を介して車両100に伝達される。
 充電ケーブル400は、コネクタ410に加えて、外部電源500のコンセント510に接続するためのプラグ420と、コネクタ410およびプラグ420とを電気的に結ぶ電線部430とを含む。また、図1には示さないが、電線部430には、外部電源500からの電力の供給および遮断を切換えるための充電回路遮断装置(Charging Circuit Interrupt Device:CCID)が含まれてもよい。
 電力変換装置200は、電力線ACL1,ACL2を介して、インレット220に接続される。また、電力変換装置200は、電力線PL2,NL2によって、充電リレーCHR210を介して電力線PL1,NL1に接続される。
 電力変換装置200は、ECU300からの制御信号PWDにより制御され、インレット220から供給される交流電力を蓄電装置110の充電電力に変換する。
 CHR210は、ECU300からの制御指令SE2によって制御され、電力変換装置200から蓄電装置110への電力の供給と停止とを切換える。
 電圧センサ230は、電力線ACL1,ACL2の間に接続され、外部電源500から伝達された電圧を検出する。そして、電圧センサ230は、その検出値VACをECU300へ出力する。
 電流センサ240は、電力線ACL1あるいは電力線ACL2に設けられ、外部電源500から供給される電流を検出する。そして、電流センサ240は、その検出値IACをECU300へ出力する。
 ECU300は、いずれも図1には図示しないがCPU(Central Processing Unit)、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両100および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
 ECU300は、ユーザの操作によって入力される充電終了予定時刻T_ENDを受ける。そして、ECU300は、入力された充電終了予定時刻T_ENDにおいて、蓄電装置110が満充電状態に到達するようなタイマー充電制御を実行する。次に、図2を用いて、このタイマー充電制御の概要について説明する。
 図1および図2を参照して、充電実行前の蓄電装置110のSOCがS1であった場合を考える。時刻t1において、ユーザにより充電終了予定時刻(t3)が入力されると、ECU300は、S1から満充電状態であるSmaxとなるまでの充電時間を推定する。
 そして、ECU300は、時刻t3においてSOCがSmaxとなるように、設定された充電終了予定時刻t3から充電推定時間を差し引いて、充電開始時刻t2を算出する。その後、時間が経過して、時刻t2となったときにECU300は充電動作を開始する。
 このとき、充電時間の推定精度が非常に高く、実際の充電時間が推定された充電時間とほぼ同じである場合は、図2中の曲線W1のように、設定された充電終了予定時刻t3の直前に満充電状態に到達する。
 しかしながら、たとえば、実際の充電時間に比べて充電推定時間が長い場合には、時刻t2より前の時刻t2aから充電が開始される。そうすると、図2中の曲線W1aのように、充電終了予定時刻t3に到達する前の時刻t3aにおいて満充電となる。これによって、高SOCのままの状態が継続してしまうために、蓄電装置110の劣化が促進されてしまうおそれがある。
 一方、実際の充電時間に比べて充電推定時間が短い場合には、図2中の曲線W1bのように、時刻t2より遅い時刻t2bから充電動作が開始される。このため、充電終了予定時刻t3においては、まだ満充電状態に到達しておらず充電不足が生じ得る。
 このように、タイマー充電制御においては、充電時間の推定精度が重要なファクタとなり、充電時間の推定精度を向上することが必要とされる。
 この充電時間の推定においては、様々な要因が推定精度に影響する。そこで、本実施の形態においては、充電推定時間に影響を与える各パラメータについて、これらのパラメータ変動の学習制御を行なうことによって充電時間の推定精度を向上させる。
 [実施の形態1]
 蓄電装置は、充放電を長年にわたって繰り返したり、過放電や過充電となったりすることによって、その充電可能容量が徐々に低下してしまう傾向がある。そうすると、たとえば、図3に示すように、本来の満充電状態であるSmaxより低いS_limまでしか充電できなくなる。これによって、蓄電装置110が健全である場合と比較して、充電時間が短くなってしまう(図3中の曲線W1c)。
 そのため、蓄電装置110が、劣化によって低い充電可能容量を有する状態であるにもかかわらず、図2で説明したように蓄電装置110が健全である状態と仮定して充電時間を推定した場合には、図3のように、時刻t2から充電が開始されると、充電終了予定時刻t3に到達する前の時刻t3cにおいて充電動作が終了する。これによって、劣化状態における高SOC状態が長時間継続することになるので、さらに蓄電装置110の劣化が促進されてしまうおそれがある。
 実施の形態1においては、実際の各充電動作の終了時に、蓄電装置110の充電容量を学習することによって、蓄電装置110の劣化に伴う充電可能容量の低下によって生じる充電時間の推定ずれを補償する。
 具体的には、充電動作を実行する前のSOCから蓄電装置110の理論的な満充電状態までの充電電力量の変化量(以下、「基準電力量」とも称する。)に対する実際の充電電力の比率を、蓄電装置110の劣化に関するパラメータとして採用し、このパラメータを学習する。そして、このパラメータの学習値と、蓄電装置110の理論充電容量とを乗算することによって、劣化を考慮した蓄電装置110の充電容量を算出し、算出された充電容量を用いて充電時間の推定を行なう。
 図3の場合を例とすると、劣化に関するパラメータCAPは、式(1)のように演算することができる。
  CAP=Σ(IB×VB)/{(Smax-S1)×理論充電容量} … (1)
そして、このパラメータを図4に示すような手法によって学習する。
 図4を参照して、更新前におけるパラメータの現在の学習値PMT(n)が点P10であり、今回の充電動作の結果から算出したパラメータの値が点P11であるとする。
 そして、実際の充電動作から算出したパラメータと現在の学習値PMT(n)との偏差DIFに、学習の反映率を示すゲインα(0<α<1)を乗算したものを更新量として定め、その更新量を現在の学習値PMT(n)に加算することによって、更新後の学習値PMT(n+1)を算出する。
 このとき、学習値の小さな変動を抑制するために、現在の学習値PMT(n)に対して不感帯(±MRG)を設け、上述の偏差DIFがこの不感帯の範囲内となる場合には、学習値の更新は実行されないようにすることが好ましい。
 また、センサによる検出値がノイズ等により大きく変化したような場合などに、更新後の学習値が更新前の学習値に比べて急激に大きく変化したり、また長期間の間に学習値が徐々にではあるが大きく変化したりすることを防止するために、学習値の許容変動範囲定める上下限値U_LIM,L_LIMを設けることが好ましい。
 図5は、実施の形態1において、ECU300で実行される、充電時間推定におけるパラメータ学習制御処理を説明するためのフローチャートである。図5および以降で後述する図7,10,13,14は、ECU300に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア(電子回路)を構築して処理を実現することも可能である。
 図1および図5を参照して、ECU300は、ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、充電動作が終了したタイミングであるか否かを判定する。
 充電動作が終了したタイミングではない場合(S100にてNO)は、ECU300は以降の処理を行なわずに処理を終了する。
 充電動作が終了したタイミングである場合(S100にてYES)は、処理がS110に進められて、ECU300は、次にパラメータ学習を実行するための他の条件が成立したか否かを判定する。この条件には、たとえば、SOCが所定以上(たとえば50%以上)であるという条件が含まれる。
 ECU300は、他の条件が成立していない場合(S110にてNO)には、以降の処理を行なわずに処理を終了し、他の条件が成立している場合(S110にてYES)は、処理をS120へ進める。
 S120にて、ECU300は、上述の充電容量の劣化に関するパラメータCAPの現在の学習値CAP(n)を取得する。なお、現在の学習値が存在しない場合には、予め定められた初期値に設定される。
 次に、ECU300は、S130にて、今回の充電動作の結果に基づいて、上記の式(1)を用いて今回のパラメータCAP_Rを演算する。そして、S140にて、ECU300は、今回のパラメータCAP_Rと現在の学習値CAP(n)との偏差DIFを演算する。
 ECU300は、S150にて、図4で説明したように、S140で算出した偏差DIFの絶対値が不感帯を定める所定のしきい値MRGよりも小さいか否かを判定する。
 偏差DIFの絶対値がしきい値MRGより小さい場合(S150にてYES)は、ECU300は、学習値の更新を中止し処理を終了する。
 偏差DIFの絶対値がしきい値MRG以上の場合(S150にてNO)は、処理がS160に進められて、ECU300は、偏差DIFと所定のゲインα(0<α<1)とを乗算して、学習値の更新量UPDを演算する。そして、ECU300は、S170にて、現在の学習値CAP(n)と更新量UPDとから、更新後の学習値CAP(n+1)を演算する。
 その後、ECU300は、図4で説明したように、変更後の学習値CAP(n+1)が、学習許容範囲内であるか否かを判定する。
 具体的には、ECU300は、S180にて、更新後の学習値CAP(n+1)が学習許容範囲内の下限値L_LIMより小さいか否かを判定し、更新後の学習値CAP(n+1)が下限値L_LIMより小さい場合(S180にてYES)は、更新後の学習値CAP(n+1)を下限値L_LIMに置き換える(S190)。
 更新後の学習値CAP(n+1)が下限値L_LIM以上の場合(S180にてNO)は、次に、ECU300は、S185にて、更新後の学習値CAP(n+1)が上限値U_LIMより大きいか否かを判定し、更新後の学習値CAP(n+1)が上限値U_LIMより大きい場合(S185にてYES)は、更新後の学習値CAP(n+1)を上限値U_LIMに置き換える(S195)。
 更新後の学習値CAP(n+1)が上限値U_LIM以下の場合(S185にてNO)は、ECU300は、S170で算出した値を更新後の学習値CAP(n+1)として採用する。
 このようにして学習した学習値を、蓄電装置110の理論充電容量に乗算した値が、現状の蓄電装置110で充電可能な容量、すなわち、劣化を考慮した蓄電装置110の最大容量とされる。そして、次回のタイマー充電の際に、以下の式(2)を用いて、充電時間の推定が行なわれる。
  充電推定時間=SOC変化量×理論充電容量×CAP/供給電力…(2)
 以上のような処理に従って制御を行なうことよって、蓄電装置の劣化による充電容量の低下を考慮して充電時間を推定することができる。これによって、推定時間の推定精度を向上することができ、充電終了予定時刻における充電不足や、高SOC状態が長時間継続することによる蓄電装置の劣化の促進を抑制することが可能となる。
 [実施の形態2]
 図1において、外部電源500から供給される電力をできるだけ効率的に、蓄電装置110の充電電力として使用することが望ましい。しかしながら、たとえば電力変換装置200における電力変換効率の経年的な低下や、インレット220から蓄電装置110までの電力経路のインピーダンス変化などによる電力損失によって、実際の充電効率は変化し得る。
 充電効率が低下すると、外部電源500からの供給電力が同じであっても、蓄電装置110に実際に供給される充電電力が低下してしまうため、図6の曲線W1dのように、結果として満充電状態になるまでの時間が長くなってしまう。これによって、タイマー充電を実行した場合に、充電終了予定時刻における充電不足が生じる可能性が高くなる。
 そこで、実施の形態2においては、充電動作における充電効率の経年的な変化についての学習制御を実行し、充電時間の推定における充電効率の変化の影響を低減する構成について説明する。
 実施の形態2においては、充電効率が学習制御のパラメータEFCとして採用され、以下の式(3)によって定義される。
  EFC=(IB×VB)/充電電力目標値 … (3)
 ここで、充電電力目標値は、外部電源500から供給される定格電力から、充電動作中に、電力変換装置200や電力経路、および補機負荷170などで消費される標準的な消費電力を差し引いた電力である。
 また、式(3)におけるパラメータEFCの演算については、各瞬時値を用いた場合には、微少時間における電流IB,電圧VBの変動が過度に反映されてしまい、学習値の頻繁な変動となるおそれがあるため、たとえば特定の時間ごと、または、充電動作を通しての電流IB,電圧VBの平均値(または、IB×VBの平均値)を用いることがより好ましい。
 図7は、実施の形態2において、ECU300で実行される充電時間推定におけるパラメータ学習制御処理を説明するためのフローチャートである。
 図1および図7を参照して、ECU300は、S200にて、充電動作が終了したタイミングであるか否かを判定する。
 充電動作が終了したタイミングではない場合(S200にてNO)は、ECU300は以降の処理を行なわずに処理を終了する。
 充電動作が終了したタイミングである場合(S200にてYES)は、処理がS210に進められて、ECU300は、次にパラメータ学習を実行するための他の条件が成立したか否かを判定する。この条件には、たとえば、SOCが所定以上(たとえば50%以上)、充電電力が所定以上、充電時間が所定以上、補機負荷170の消費電力が所定以下などの条件が含まれる。
 ECU300は、他の条件が成立していない場合(S210にてNO)には、以降の処理を行なわずに処理を終了し、他の条件が成立している場合(S210にてYES)は、処理をS220へ進める。
 S220にて、ECU300は、上述の充電効率に関するパラメータEFCの現在の学習値EFC(n)を取得する。なお、現在の学習値が存在しない場合には、予め定められた初期値に設定される。
 次に、ECU300は、S230にて、今回の充電動作の結果に基づいて、上記の式(3)を用いて今回のパラメータEFC_Rを演算する。そして、S240にて、ECU300は、今回のパラメータEFC_Rと現在の学習値EFC(n)との偏差DIFを演算する。
 ECU300は、S250にて、図4で説明したのと同様に、S240で算出した偏差DIFの絶対値が不感帯を定める所定のしきい値MRGよりも小さいか否かを判定する。
 偏差DIFの絶対値がしきい値MRGより小さい場合(S250にてYES)は、ECU300は、学習値の更新を中止し処理を終了する。
 偏差DIFの絶対値がしきい値MRG以上の場合(S250にてNO)は、処理がS260に進められて、ECU300は、偏差DIFと所定のゲインβ(0<β<1)とを乗算して、学習値の更新量UPDを演算する。そして、ECU300は、S270にて、現在の学習値EFC(n)と更新量UPDとから、更新後の学習値EFC(n+1)を演算する。
 その後、ECU300は、図4で説明したのと同様に、変更後の学習値EFC(n+1)が、学習許容範囲内であるか否かを判定する。
 具体的には、ECU300は、S280にて、更新後の学習値EFC(n+1)が学習許容範囲内の下限値L_LIMより小さいか否かを判定し、更新後の学習値EFC(n+1)が下限値L_LIMより小さい場合(S280にてYES)は、更新後の学習値EFC(n+1)を下限値L_LIMに置き換える(S290)。
 更新後の学習値EFC(n+1)が下限値L_LIM以上の場合(S280にてNO)は、次に、ECU300は、S285にて、更新後の学習値EFC(n+1)が上限値U_LIMより大きいか否かを判定し、更新後の学習値EFC(n+1)が上限値U_LIMより大きい場合(S285にてYES)は、更新後の学習値EFC(n+1)を上限値U_LIMに置き換える(S295)。
 更新後の学習値EFC(n+1)が上限値U_LIM以下の場合(S285にてNO)は、ECU300は、S270で算出した値を更新後の学習値EFC(n+1)として採用する。
 なお、図7で使用するしきい値MRG、ゲインβ、および上下限値U_LIM,L_LIMについては、必ずしも実施の形態1における値と同じである必要はなく、実施の形態1とは異なる値を採用してもよい。
 このようにして算出された学習値EFCを用いて、以下の式(4)によって充電推定時間を算出する。
  充電推定時間=SOC変化量×理論充電容量/(充電電力目標値×EFC)…(4)
 以上のような処理に従って制御を行なうことよって、充電効率の変動を考慮して充電時間を推定することができる。これによって、推定時間の推定精度を向上することができ、充電終了予定時刻における充電不足や、高SOC状態が長時間継続することによる蓄電装置の劣化の促進を抑制することが可能となる。
 [実施の形態3]
 上述の実施の形態1および実施の形態2のような要因以外にも、たとえば、充電動作を実行する際の気温の季節的な変化や、各種センサの検出誤差や演算誤差などの様々な要因によって、充電時間の推定にずれが生じる可能性がある。
 そこで、実施の形態3においては、実際に充電動作が実行された充電時間と推定した充電時間との偏差を学習する構成について説明する。なお、本実施の形態3の構成については、単独で用いることも可能であるが、実施の形態1、実施の形態2および後述する実施の形態4などの他の学習制御の適用後においても残り得る充電時間誤差に対して適用することがより好ましい。
 図8は、実施の形態3における、充電時間誤差の学習制御の概要を説明するための第1の図である。図8を参照して、ECU300は、充電動作が終了した時点で、充電動作にかかった実充電時間t11を演算する。そして、今回の充電動作について予め推定していた充電推定時間t12との偏差Δtを算出する。そして、充電動作ごとにこの偏差Δtを学習し、充電時間の推定において、学習した偏差を反映する。
 このような学習制御は、充電動作において、毎回同じ程度のオフセット的な誤差が生じるような場合に特に有効である。
 なお、蓄電装置110が満充電状態となる前に、ユーザにより充電動作が強制的に停止されたような場合には、図9のように、充電が停止された際のSOCから満充電状態までの残りの充電時間については推定により算出し、実際の充電時間(t21)と推定により算出した充電時間(t21~t22)を加算した値を実充電時間とみなして、偏差Δtを算出するようにしてもよい。この場合、ユーザにより充電が停止された際の実際の充電時間よりも、残りの充電時間のほうが非常に大きい場合には、比較を行なう初期の推定時間とほぼ同じ値となる可能性がある。そのため、たとえば、実際に充電した時間が充電時間全体の50%以上であるような、実際の充電時間が比較的長い場合に限って、図9のような、残りの充電時間の推定を併用するようにすることが好ましい。
 図10は、実施の形態3において、ECU300で実行される充電時間推定におけるパラメータ学習制御処理を説明するためのフローチャートである。
 図1および図10を参照して、ECU300は、S300にて、充電動作が終了したタイミングであるか否かを判定する。
 充電動作が終了したタイミングではない場合(S300にてNO)は、ECU300は以降の処理を行なわずに処理を終了する。
 充電動作が終了したタイミングである場合(S300にてYES)は、処理がS310に進められて、ECU300は、次にパラメータ学習を実行するための他の条件が成立したか否かを判定する。この条件には、たとえば、SOCが所定以上(たとえば50%以上)、充電時間が所定以上などの条件が含まれる。
 ECU300は、他の条件が成立していない場合(S310にてNO)には、以降の処理を行なわずに処理を終了し、他の条件が成立している場合(S310にてYES)は、処理をS320へ進める。
 S320にて、ECU300は、上述の充電時間誤差に関するパラメータCHGTの現在の学習値CHGT(n)を取得する。なお、現在の学習値が存在しない場合には、予め定められた初期値に設定される。
 次に、ECU300は、S330にて、今回の充電動作の結果に基づいて、上述のように今回のパラメータCHGT_Rを演算する。そして、S340にて、ECU300は、今回のパラメータCHGT_Rと現在の学習値CHGT(n)との偏差DIFを演算する。
 ECU300は、S350にて、図4で説明したのと同様に、S340で算出した偏差DIFの絶対値が不感帯を定める所定のしきい値MRGよりも小さいか否かを判定する。
 偏差DIFの絶対値がしきい値MRGより小さい場合(S350にてYES)は、ECU300は、学習値の更新を中止し処理を終了する。
 偏差DIFの絶対値がしきい値MRG以上の場合(S350にてNO)は、処理がS360に進められて、ECU300は、偏差DIFと所定のゲインγ(0<γ<1)とを乗算して、学習値の更新量UPDを演算する。そして、ECU300は、S370にて、現在の学習値CHGT(n)と更新量UPDとから、更新後の学習値CHGT(n+1)を演算する。
 その後、ECU300は、図4で説明したのと同様に、変更後の学習値CHGT(n+1)が、学習許容範囲内であるか否かを判定する。
 具体的には、ECU300は、S380にて、更新後の学習値CHGT(n+1)が学習許容範囲内の下限値L_LIMより小さいか否かを判定し、更新後の学習値CHGT(n+1)が下限値L_LIMより小さい場合(S380にてYES)は、更新後の学習値CHGT(n+1)を下限値L_LIMに置き換える(S390)。
 更新後の学習値CHGT(n+1)が下限値L_LIM以上の場合(S380にてNO)は、次に、ECU300は、S385にて、更新後の学習値CHGT(n+1)が上限値U_LIMより大きいか否かを判定し、更新後の学習値CHGT(n+1)が上限値U_LIMより大きい場合(S385にてYES)は、更新後の学習値CHGT(n+1)を上限値U_LIMに置き換える(S395)。
 更新後の学習値CHGT(n+1)が上限値U_LIM以下の場合(S385にてNO)は、ECU300は、S370で算出した値を更新後の学習値CHGT(n+1)として採用する。
 なお、図7で使用するしきい値MRG、ゲインγ、および上下限値U_LIM,L_LIMについては、必ずしも実施の形態1,2における値と同じである必要はなく、実施の形態1,2とは異なる値を採用してもよい。
 このようにして算出された学習値CHGTを用いて、以下の式(5)によって充電推定時間を算出する。
  充電推定時間=SOC変化量×理論充電容量/充電電力目標値+CHGT …(5)
 以上のような処理に従って制御を行なうことよって、充電時間誤差の変動を考慮して充電時間を推定することができる。これによって、推定時間の推定精度を向上することができ、充電終了予定時刻における充電不足や、高SOC状態が長時間継続することによる蓄電装置の劣化の促進を抑制することが可能となる。
 [実施の形態4]
 蓄電装置は、一般的に、SOCおよび充電中の蓄電装置の温度によって、許容できる充電電力が制限される場合がある。これは、特にSOCが高い場合や蓄電装置の温度が低い場合には、蓄電装置における化学反応が鈍くなりやすくなることに起因する。たとえば、高SOCの場合には、電力を受容できる領域が少なくなるために化学反応が生じにくくなり、低温の場合には、反応速度が低下することによって化学反応が生じにくくなる。
 このような状態において、蓄電装置に大きな電力が供給されると、化学反応に用いることのできない余剰の電力が発生し得る。そうすると、たとえば、蓄電装置がリチウムイオン電池の場合には、余剰電力によって金属Liが析出してしまい、蓄電装置の劣化を生じさせてしまうおそれがある。
 そのため、蓄電装置の充電においては、図11に示されるように、所定のSOC(図11中のS2)までの領域(非制限領域)はほぼ一定の充電電力P1で充電を行ない、S2より高SOCの領域(制限領域)は蓄電装置の充電特性に応じたP1よりも小さい充電電力によって充電を行なうような動作が実行される(図11中の曲線W2)。
 さらに、蓄電装置の温度が低下すると、図11の破線W2A,W2Bのように、非制限領域と制限領域とを切換えるSOCが、より低SOC側に変化し得る。このように、充電を実行する際における蓄電装置の温度の変動によって、充電動作が進むにつれて制限される充電電力が変動するので、蓄電装置の温度により充電時間の推定が大きく影響される。特に、タイマー充電動作においては、ユーザにより充電終了予定時刻が入力された際の蓄電装置の温度は、実際に充電が実行される際の蓄電装置の温度とは一般的に異なるため、充電時間の推定において用いる蓄電装置の温度を適切に設定することが必要となる。
 そこで、実施の形態4においては、特に、タイマー充電を実行する際の蓄電装置の温度を高く推定することによって生じる充電不足を抑制するために、蓄電装置の温度をより安全側(低温側)に推定するような学習制御を行なう構成について説明する。
 図12は、実施の形態4における、蓄電装置110の温度学習制御の概要を説明するための図である。図12においては、横軸には時間が示され、縦軸には車両の走行、充電動作、およびユーザによるタイマー設定のタイミング、ならびに、蓄電装置110の温度(W30)およびその学習値(W31)の推移が示される。なお、図12および後述する図13,14においては、蓄電装置110の温度が、代表的に「電池温度」として記載されていることに注意されたい。
 図12を参照して、実施の形態4における学習値の設定(更新)の基本的な考え方について説明する。
 ユーザによりタイマー充電機能の充電終了予定時刻が設定された際には、設定時における蓄電装置の実際の温度と現在の学習値(学習温度)とが比較され、より低いほうの温度が新たな学習値として採用される。すなわち、設定時の蓄電装置の温度が現在の学習値を下回っている場合には、蓄電装置の実際の温度が学習値に反映される(図12の時刻t31,t33,t41)。一方、設定時の蓄電装置の温度が現在の学習値を上回っている場合には、学習値の更新は行なわれない(図12の時刻t37)。
 タイマー充電が実行される場合には、まず、充電開始のタイミングにおいて、現在の蓄電装置の温度が学習値に設定される(図12の時刻t32,t34,t38,t42)。このときには、蓄電装置の実際の温度が現在の学習値より高い状態であっても、蓄電装置の温度が学習値として採用される。これは、タイマー充電は、毎日深夜に実行されるような、習慣的に実行される場合が多く、連続するタイマー充電間の温度変化は比較的小さいと考えられるためである。このようにすることによって、たとえば、冬から春,夏へと季節的に気温が上昇していくような場合には、それに伴って蓄電装置の温度の上昇を反映させることができる。また、長期間タイマー充電が実行されなかった場合の学習値の精度悪化を防止することも可能である。
 そして、充電実行中においては、蓄電装置の実際の温度が現在の学習値を下回った場合に、蓄電装置の温度を学習値に反映する。すなわち、充電完了の時点では充電開始から充電終了までの蓄電装置の最低温度が学習値として記憶される。
 なお、タイマー充電動作ではなく、ユーザの操作により充電が開始された場合(図12の時刻t35,t39)には、蓄電装置の温度が学習値を下回るときに限って、蓄電装置の温度が学習値に反映される(図12の時刻t39)。これは、たとえば、ユーザの操作による充電が、昼間の気温の高いときや走行終了直後などに実施され、蓄電装置の温度が上昇している状態の温度を学習した場合には、タイマー充電を行なう際の蓄電装置の温度と大きく異なる場合があり、結果として充電時間の推定誤差が生じてしまうことを防止するためである。
 図13は、実施の形態4において、ECU300で実行される、蓄電装置110の温度学習制御処理を説明するためのフローチャートである。
 図1および図13を参照して、ECU300は、S400にて、ユーザによる充電終了予定時刻のタイマー設定時であるか否かを判定する。
 タイマー設定時である場合(S400にてYES)は、処理がS410に進められて、ECU300は、充電時間推定時に用いる蓄電装置110温度の現在の学習値PTB(n)を取得する。そして、ECU300は、S420にて、現在の蓄電装置110の温度TB_Rを取得する。
 ECU300は、S430にて、取得した学習値PTB(n)および現在の蓄電装置110の温度TB_Rのうち、より低い値を新たな学習値PTB(n+1)に設定する。
 そして、このようにして設定された学習値PTBを充電実行時の蓄電装置110の温度として、充電時間の推定を行なう。
 一方、タイマー設定時ではない場合(S400にてNO)は、処理がS440に進められて、ECU300は、充電動作が実行中であるか否かを判定する。
 充電動作が実行中ではない場合(S410にてNO)は、学習値の更新を行なうタイミングではないので、ECU300は処理を終了する。
 充電動作が実行中である場合(S410にてYES)は、処理がS445に進められて、次にECU300は、タイマー充電動作の開始タイミングであるか否かを判定する。
 タイマー充電動作の開始タイミングである場合は(S445にてYES)は、処理がS450に進められて、ECU300は、現在の蓄電装置110の温度TB_Rを学習値として設定し、処理をS460に進める。
 一方、タイマー充電動作の開始タイミングではない場合は(S445にてNO)は、ECU300は、S450をスキップして、処理をS460に進める。
 S460においては、ECU300は、充電動作を実行中の蓄電装置110の温度TB_Rと学習値とを比較して、蓄電装置110の温度TB_Rが学習値より低いか否かを判定する。
 温度TB_Rが学習値より低い場合(S460にてYES)は、処理がS470に進められ、ECU300は、現在の蓄電装置110の温度TB_Rにより学習値を更新する。そして、処理がS480に進められる。
 温度TB_Rが学習値以上の場合(S460にてNO)は、ECU300は、現在の学習値を維持し、S470をスキップしてS480に処理を進める。
 S480においては、ECU300は、充電動作が完了したか否かを判定する。なお、充電動作の完了については、満充電状態となって充電動作が終了する場合、およびユーザにより途中で充電動作が中止される場合を含む。
 充電動作が完了していない場合(S480にてNO)は、処理がS460に戻されて、ECU300は、充電動作を実行しつつ、蓄電装置110の温度TB_Rと学習値とを比較して、学習値の更新を継続する。
 充電動作が完了した場合(S480にてYES)は、ECU300は、最終的な値を学習値PTB(n+1)として記憶する。
 以上のような処理に従って制御を行なうことよって、タイマー充電制御における充電終了予定時刻の設定の際に実行される充電時間の推定において用いられる蓄電装置の温度について、季節的な温度変化などを考慮して設定することができる。これによって、充電時間の推定における蓄電装置の温度の影響による誤差を低減できるので、充電時間の推定精度を向上させることが可能となる。
 (実施の形態4の変形例)
 上記の実施の形態4においては、タイマー設定時における学習値の更新を、現在の学習値PTB(n)と蓄電装置の実際の温度TB_Rとの比較によって行なう構成について説明した。しかしながら、一日のうちで昼間および夜間の2回充電が行なわれるような場合には、夜間の充電の際において充電時間推定に用いる蓄電装置の温度として、昼間の充電の際に更新された学習値が適用されてしまう可能性がある。逆に、昼間の充電の際においては、夜間の充電の際に更新された学習値が適用されてしまう可能性がある。
 そうすると、蓄電装置の温度が高い状態における学習値が用いられることによって、受電時間が短く推定されてしまい、充電終了予定時刻において充電不足が生じる可能性がある。
 そこで、実施の形態4の変形例においては、タイマー設定時における学習値の更新の際に、過去2回の学習値を考慮して、蓄電装置の実際の温度TB_R、現在の学習値PTB(n)および前回のPTB(n-1)のうちの最も低い温度を新しい学習値PTB(n+1)として設定する。
 図14は、実施の形態4の変形例において、ECU300で実行される、蓄電装置110の温度学習制御処理を説明するためのフローチャートである。図14は、上述の図13で説明したフローチャートにおけるステップS410,S430がS410A,S430Aにそれぞれ置き換わった物となっている。図14において、図13と重複するステップの説明は繰り返さない。
 図1および図14を参照して、タイマー設定時である場合(S400にてYES)は、処理がS410Aに進められ、ECU300は、充電時間推定時に用いる蓄電装置110の温度の、現在の学習値PTB(n)および前回の学習値PTB(n-1)を取得する。そして、ECU300は、S420にて、現在の蓄電装置110の温度TB_Rを取得する。
 ECU300は、S430Aにて、取得した学習値PTB(n),PTB(n-1)および現在の蓄電装置110の温度TB_Rのうち、最も低い値を新たな学習値PTB(n+1)に設定する。
 そして、このようにして設定された学習値PTBを充電実行時の蓄電装置110の温度として、充電時間の推定を行なう。
 以上のような処理に従って制御を行なうことによって、1日に複数回の充電が行なわれたような場合であっても、より安全側、すなわちより低温側の温度を用いた充電時間の推定が実行できるので、充電終了時の充電不足が生じることを抑制することができる。
 なお、図14においては、過去2回の学習値を考慮する例を示したが、より多くの学習値を考慮するようにしてもよい。
 また、上述の実施の形態1~4および実施の形態4の変形例で説明した学習制御は、各々単独で実行されてもよいし、これらのうちの任意の複数のものを組み合わせて実行するようにしてもよい。
 今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 10 充電システム、100 車両、110 蓄電装置、115 SMR、120 PCU、130 モータジェネレータ、140 動力伝達ギア、150 駆動輪、160 温度センサ、170 補機負荷、200 電力変換装置、210 CHR、220 インレット、230 電圧センサ、240 電流センサ、400 充電ケーブル、410 コネクタ、420 プラグ、430 電線部、500 外部電源、510 コンセント、ACL1,ACL2,PL1,PL2,NL1,NL2 電力線。

Claims (18)

  1.  蓄電装置(110)を充電するための充電装置であって、
     電源(500)からの電力を用いて前記蓄電装置(110)に充電電力を供給するための電力供給装置(200)と、
     ユーザにより入力される充電終了時刻に応じて、推定した充電時間を用いて充電開始時刻を設定し、前記電力供給装置(200)に前記蓄電装置(110)の充電動作を実行させるための制御装置(300)とを備え、
     前記制御装置(300)は、前記充電時間の推定に影響を与える要因に関連するパラメータの学習制御を行ない、前記学習制御における前記パラメータの学習値を用いて前記充電時間を推定する、蓄電装置用の充電装置。
  2.  前記パラメータは、前記蓄電装置(110)の充電容量の劣化状態に関連するパラメータを含み、
     前記パラメータは、充電動作開始前の充電状態における前記蓄電装置(110)が充電可能な基準電力量と、前記蓄電装置(110)が実際に充電することができた実電力量とに基づいて定められる、請求項1に記載の蓄電装置用の充電装置。
  3.  前記基準電力量は、充電動作開始前の充電状態から前記蓄電装置(110)の理論充電容量までの充電電力量の変化量であり、
     前記パラメータは、前記基準電力量に対する前記実電力量の比率として定義され、
     前記制御装置(300)は、前記理論充電容量、前記パラメータの学習値、および前記電力供給装置(200)から供給される充電電力を用いて前記充電時間を推定する、請求項2に記載の蓄電装置用の充電装置。
  4.  前記パラメータは、前記充電装置の充電効率に関連するパラメータを含み、
     前記パラメータは、前記電源(500)が供給可能な定格電力から定まる目標充電電力と、充電動作中に前記蓄電装置(110)が受容した実充電電力とに基づいて定められる、請求項1に記載の蓄電装置用の充電装置。
  5.  前記目標充電電力は、前記定格電力と前記蓄電装置(110)の負荷(170)による消費電力に基づいて設定され、
     前記パラメータは、前記目標充電電力に対する、充電動作中の所定期間における前記実充電電力の比率として定義され、
     前記制御装置(300)は、前記蓄電装置(110)の理論充電容量、前記パラメータの学習値、および前記電力供給装置(200)から供給される充電電力を用いて前記充電時間を推定する、請求項4に記載の蓄電装置用の充電装置。
  6.  前記パラメータは、前記充電時間の推定の誤差に関連するパラメータを含み、
     前記パラメータは、推定された充電時間と、充電動作における実充電時間との差として定義され、
     前記制御装置(300)は、前記パラメータの学習値を加算することにより前記推定された充電時間を修正する、請求項1に記載の蓄電装置用の充電装置。
  7.  前記制御装置(300)は、前記蓄電装置(110)の充電が完了する前に充電動作が停止された場合は、充電動作が開始されてから停止されるまでの実時間と、前記蓄電装置(110)の残余の充電量を充電するために必要とされる予測時間との総和を、前記実充電時間として採用する、請求項6に記載の蓄電装置用の充電装置。
  8.  前記制御装置(300)は、充電動作終了に基づくタイミングにおいて学習値の更新を実行する、請求項2~7のいずれか1項に記載の蓄電装置用の充電装置。
  9.  前記制御装置(300)は、前記充電時間の推定において用いられたパラメータの学習値と、実際の充電動作の結果から算出されたパラメータとの偏差に、予め定められたゲインを乗ずることによって得られる更新値を用いて学習値を更新する、請求項8に記載の蓄電装置用の充電装置。
  10.  前記制御装置(300)は、前記偏差の絶対値がしきい値を下回る場合には、学習値の更新を行なわない、請求項9に記載の蓄電装置用の充電装置。
  11.  前記制御装置(300)は、更新後の学習値が予め定められた許容範囲を規定する上限値を上回る場合は、前記更新後の学習値を前記上限値に設定する、請求項9に記載の蓄電装置用の充電装置。
  12.  前記制御装置(300)は、更新後の学習値が予め定められた許容範囲を定める下限値を下回る場合は、前記更新後の学習値を前記下限値に設定する、請求項9に記載の蓄電装置用の充電装置。
  13.  前記パラメータは、前記蓄電装置(110)の温度に関連するパラメータを含み、
     前記パラメータは、前記充電終了時刻の入力の際、および充電動作実行中の少なくとも一方における前記蓄電装置(110)の温度に基づいて定められる、請求項1に記載の蓄電装置用の充電装置。
  14.  前記制御装置(300)は、前記充電終了時刻の入力時において、前記パラメータの学習値および前記蓄電装置(110)の温度のうち、より低いほうの値を更新後の学習値として設定する、請求項13に記載の蓄電装置用の充電装置。
  15.  前記制御装置(300)は、前記パラメータの過去複数回の学習値および前記蓄電装置(110)の温度のうち、最も低い値を前記更新後の学習値として設定する、請求項14に記載の蓄電装置用の充電装置。
  16.  前記制御装置(300)は、充電動作が実行されている間における、前記蓄電装置(110)の最低温度を、更新後の学習値として設定する、請求項13に記載の蓄電装置用の充電装置。
  17.  前記制御装置(300)は、前記蓄電装置(110)の充電状態に対応して定められる前記電力供給装置(200)の出力電力によって充電を行なう第1の領域、および、前記蓄電装置(110)の温度および充電状態に基づいて、前記電力供給装置(200)の出力電力よりも小さく設定される充電電力で充電を行なう第2の領域を決定するとともに、前記第1の領域における第1の充電時間および前記第2の領域における第2の充電時間の演算からトータル充電時間を推定し、入力された前記充電終了時刻および推定された前記トータル充電時間に基づいて、前記充電開始時刻を設定し、
     前記蓄電装置(110)は、前記蓄電装置(110)の温度が低くなるほど、受容可能な充電電力が制限される特性を有する、請求項13に記載の蓄電装置用の充電装置。
  18.  蓄電装置(110)と、
     前記蓄電装置(110)からの電力を用いて走行駆動力を発生するように構成された駆動装置(120)と、
     外部電源(500)からの電力を用いて前記蓄電装置(110)に充電電力を供給するための電力供給装置(200)と、
     ユーザにより入力される充電終了時刻に応じて、推定した充電時間を用いて充電開始時刻を設定し、前記電力供給装置(200)に前記蓄電装置(110)の充電動作を実行させるための制御装置(300)とを備え、
     前記制御装置(300)は、前記充電時間の推定に影響を与える要因に関連するパラメータの学習制御を行ない、前記学習制御における前記パラメータの学習値を用いて前記充電時間を推定する、車両。
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