WO2019220560A1 - 電力消費制御装置 - Google Patents

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WO2019220560A1
WO2019220560A1 PCT/JP2018/018910 JP2018018910W WO2019220560A1 WO 2019220560 A1 WO2019220560 A1 WO 2019220560A1 JP 2018018910 W JP2018018910 W JP 2018018910W WO 2019220560 A1 WO2019220560 A1 WO 2019220560A1
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storage battery
heating
unit
heater
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徹 大垣
直也 岡田
圭祐 藤巻
航大 河西
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本田技研工業株式会社
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a power consumption control device.
  • a storage battery is provided.
  • a heater for heating is provided (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • Patent Document 1 a change in effective capacity of a storage battery is estimated when the storage battery is heated to a target temperature by a heater, and energization from the storage battery to the heater is performed only when an improvement in effective capacity is expected. Has been described.
  • Patent Document 2 a change in the effective capacity of the storage battery is estimated when the storage battery is heated to the target temperature by the heater, and the usage of the electric power converted by the charger according to the estimated change in the effective capacity (for the heater) Whether it is used, used for charging, or used for both heater and charging).
  • the effective capacity of the storage battery of the electric vehicle decreases in a low temperature environment. Therefore, in order to increase the effective capacity of the storage battery, it is effective to warm the storage battery with a heater at the time of starting or charging the electric vehicle. 2. Description of the Related Art In recent years, plug-in electric vehicles have been required to be equipped with heaters that consume a large amount of power as performance (vehicle output, range, charging time, start-up ensuring) required in a low-temperature environment is improved.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 do not consider the case where the power consumption of the heater increases.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a power consumption control device that can efficiently charge and heat a storage battery and increase the cruising distance of an electric vehicle at the end of charging.
  • the purpose is to do.
  • the power consumption control device of the present invention warms the storage battery by receiving any one of a storage battery that supplies power to an electric motor that is a drive source of a plug-in electric vehicle and a plurality of heating powers. Effectiveness of the storage battery when the storage battery is heated by the heating unit, a combination of the temperature of the storage battery and the remaining capacity of the storage battery, and the heating unit receiving each of the plurality of heating powers A storage unit that associates and stores an increase in capacity; and a power conversion unit that converts electric power supplied from an external power source and supplies the converted electric power to at least one of the storage battery and the heating unit.
  • the first electric power that can be charged to the storage battery Based on the electric power that can be supplied to the storage battery and the heating unit, the temperature of the storage battery, and the remaining capacity of the storage battery, the first electric power that can be charged to the storage battery.
  • Decide A controller that distributes the first power to the storage battery and the heating unit, wherein the control unit corresponds to the first power, the temperature of the storage battery, and the remaining capacity of the storage battery.
  • the storage battery of the first power so that the increase amount of the effective capacity of the storage battery is maximized. And distribution to the heating unit.
  • the present invention it is possible to provide a power consumption control device that can efficiently charge and heat a storage battery and increase the cruising distance of the electric vehicle at the end of charging.
  • FIG. 1 It is a figure which shows schematic structure of the power consumption control apparatus which is one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the functional block of ECU shown in FIG. It is a figure which shows typically the data table memorize
  • the power consumption control device is mounted on a plug-in electric vehicle such as an EV or HEV provided with a motor driven by power supplied from a storage battery as a drive source.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a power consumption control apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 1 includes an electric motor 101, a storage battery 103, a PCU (Power Control Unit) 105, a current sensor 107, a voltage sensor 109, a temperature sensor 111, and a charger that functions as a power conversion unit. 113, a heater 115, a switch unit 117, and an ECU (Electric Control Unit) 121.
  • PCU Power Control Unit
  • the electric motor 101 is a drive source that generates power for the electric vehicle to travel.
  • the storage battery 103 has a plurality of power storage cells such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery, and supplies high voltage power to the motor 101.
  • the storage battery 103 which is a secondary battery, it is necessary to always monitor the remaining capacity (SOC: State of Charge) of the storage battery 103 and perform control to prevent overcharge or overdischarge.
  • SOC State of Charge
  • the storage battery 103 is repeatedly charged and discharged within the SOC range (0% to 100%) in which the storage battery 103 can be used after such control.
  • the SOC of the storage battery 103 is derived based on one or both of the integrated value of the charge / discharge current of the storage battery 103 and the open circuit voltage (OCV: Open Circuit Voltage) of the storage battery 103.
  • the PCU 105 converts direct current power output from the storage battery 103 into alternating current. Note that the PCU 105 may convert the direct current output voltage of the storage battery 103 into alternating current after stepping down or boosting the direct current output voltage while maintaining direct current.
  • the current sensor 107 detects the charging / discharging current of the storage battery 103. A signal indicating the current value detected by the current sensor 107 is sent to the ECU 121.
  • the voltage sensor 109 detects a terminal voltage of the storage battery 103 (also referred to as a closed circuit voltage (CCV)). A signal indicating the voltage value detected by the voltage sensor 109 is sent to the ECU 121.
  • CCV closed circuit voltage
  • the temperature sensor 111 detects the temperature of the storage battery 103. A signal indicating the temperature of the storage battery 103 detected by the temperature sensor 111 is sent to the ECU 121.
  • the charger 113 converts AC power supplied from the external power source into DC, with the plug 123 connected to an external power source (not shown).
  • the DC power converted by the charger 113 is supplied to the storage battery 103, the heater 115, and devices other than the storage battery 103 and the heater 115 mounted on the electric vehicle (for example, an audio device or an air conditioner). .
  • the power that can be charged to the storage battery 103 (hereinafter referred to as charging power A) is determined based on the usable power Pa, the SOC of the storage battery 103, and the temperature of the storage battery 103.
  • the charging power A constitutes the first power.
  • the switch unit 117 opens and closes a current path from the charger 113 to the storage battery 103.
  • the switch unit 117 is opened and closed under the control of the ECU 121.
  • the heater 115 generates heat when a current supplied from the storage battery 103 or a current supplied from an external power source (not shown) through the charger 113 is energized, and the storage battery 103 is heated by the heat.
  • the heater 115 is an ECH (Electric Coolant Heater), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 115 c connected to a connection point between the charger 113 and the switch unit 117, and a switch unit 117 from the storage battery 103.
  • a heater body 115a that generates heat when a current supplied via the IGBT 115c or a current supplied via the charger 113 and the IGBT 115c from an external power source (not shown) is energized, and water heated by the heat of the heater body 115a Including a water flow path 115b for circulating the water and a control circuit 115d for controlling the IGBT 115c.
  • the control circuit 115d performs PWM (pulse width modulation) control of the IGBT 115c under the control of the ECU 121, so that power consumption Bx during operation of the heater 115 (power supplied to the heater main body 115b, hereinafter, the output of the heater 115) Switch) with multiple values.
  • PWM pulse width modulation
  • the power consumption Bx can be switched in three stages of 1 kW, 3 kW and 6 kW.
  • the power consumption Bx (1 kw, 3 kw, or 6 kw) of the charging power A supplied from the charger 113 is supplied to the heater 115.
  • the remaining power obtained by subtracting the power consumption Bx from the charging power A is supplied to the storage battery 103.
  • the power consumption Bx of the heater 115 is heating power used for heating the storage battery 103. Therefore, the heater 115 functions as a heating unit that receives any one of a plurality of heating electric powers (here, 1 kW, 3 kW, and 6 kW) and heats the storage battery 103.
  • the ECU 121 performs overall control of the power consumption control device, and includes various processors that execute programs and perform processing, RAM (Random Access Memory), and ROM (Read Only Memory).
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • the various processors are designed exclusively to execute specific processing such as CPU (Central Processing Unit), which is a general-purpose processor that executes programs and performs various processing, or ASIC (Application Specific Integrated Circuit). And a dedicated electric circuit which is a processor having the above circuit configuration. More specifically, the structures of these various processors are electric circuits in which circuit elements such as semiconductor elements are combined.
  • CPU Central Processing Unit
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the processor of the ECU 121 may be configured by one of various processors, or may be configured by a combination of two or more processors of the same type or different types.
  • FIG. 2 is a diagram showing functional blocks of the ECU 121 shown in FIG.
  • the processor of the ECU 121 executes a program stored in the ROM, thereby executing a current / voltage acquisition unit 151, a differential calculation unit 152, an internal resistance calculation unit 153, an open-circuit voltage calculation unit 154, and an SOC derivation unit 155. And the temperature acquisition unit 156, the available power acquisition unit 157, and the control unit 121A.
  • the current / voltage acquisition unit 151 acquires the charge / discharge current Ib detected by the current sensor 107 and the terminal voltage Vb detected by the voltage sensor 109.
  • the differential calculation unit 152 performs differential calculation on the charge / discharge current Ib and the terminal voltage Vb acquired by the current / voltage acquisition unit 151, respectively.
  • the open-circuit voltage calculation unit 154 is a storage battery according to the following equation (2).
  • An open circuit voltage OCV of 103 is calculated.
  • OCV Vb + Ib ⁇ Rn (2)
  • the SOC deriving unit 155 derives the SOC of the storage battery 103 from the open circuit voltage OCV calculated by the open circuit voltage calculating unit 154 using a data table stored in advance in the ROM.
  • the temperature acquisition unit 156 acquires the temperature Tbat of the storage battery 103 detected by the temperature sensor 111.
  • the available power acquisition unit 157 acquires the information on the available power Pa described above from the charger 113.
  • the control unit 121A includes a charging power determination unit 158, a first increase amount acquisition unit 159, a second increase amount calculation unit 160, a heater power determination unit 161, a third increase amount calculation unit 163, and energization. And a control unit 162.
  • the charging power determination unit 158 includes the SOC of the storage battery 103 derived by the SOC deriving unit 155, the temperature Tbat of the storage battery 103 acquired by the temperature acquisition unit 156, and the available power Pa acquired by the usable power acquisition unit 157.
  • the charging power A [kw] is determined based on the above information.
  • the electric power that the storage battery 103 can accept is determined in advance for the combination of the SOC and the temperature Tbat.
  • the ROM of ECU 121 stores a data table in which combinations of SOC and temperature Tbat are associated with electric power that can be received by storage battery 103.
  • the charging power determination unit 158 reads the power corresponding to the combination of the SOC and the temperature Tbat from this data table, and determines the read power as the charging power A if the read power is less than the usable power Pa. If the read power is equal to or higher than the usable power Pa, the charging power determination unit 158 determines the usable power Pa as the charging power A.
  • the charging power determination unit 158 controls the charger 113 so that the determined charging power A is supplied to the storage battery 103 and the heater 115.
  • the first increase amount acquisition unit 159 heats the storage battery 103 for a predetermined time (hereinafter referred to as time t) by the heater 115 that receives each of the three power consumptions Bx (1 kw, 3 kw, and 6 kw).
  • time t a predetermined time
  • the first increase amount C Bx of the effective capacity of the storage battery 103 is acquired.
  • the ROM of the ECU 121 associates the combination of the temperature and SOC of the storage battery 103 with the amount of increase in the effective capacity of the storage battery 103 when the storage battery 103 is heated for time t by the heater 115 that is supplied with the power consumption Bx.
  • a data table is stored in advance.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a data table stored in the ROM of the ECU 121. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, the ROM stores a data table M1, a data table M2, and a data table M3.
  • the increase amount C Bx1 [kwh] of the effective capacity of the storage battery 103 when the storage battery 103 is heated for time t by the heater 115 that receives 1 kw of power supply is calculated based on the SOC and the temperature Tbat at the start of heating. Is a table stored for each combination.
  • the increase amount C Bx3 [kwh] of the effective capacity of the storage battery 103 when the storage battery 103 is heated for time t by the heater 115 that receives the power supply of 3 kw is calculated based on the SOC and the temperature Tbat at the start of heating. Is a table stored for each combination.
  • the increase amount C Bx6 [kwh] of the effective capacity of the storage battery 103 when the storage battery 103 is heated for time t by the heater 115 that is supplied with 6 kw of power is calculated based on the SOC and temperature Tbat at the start of heating. Is a table stored for each combination.
  • the first increase amount acquisition unit 159 uses a combination of the SOC derived by the SOC deriving unit 155 and the temperature Tbat acquired by the temperature acquisition unit 156 from each of the data table M1, the data table M2, and the data table M3.
  • the corresponding increase amount C Bx1 , increase amount C Bx3 , and increase amount C Bx6 are read out, and these are acquired as the first increase amount C Bx .
  • the second increase amount calculation unit 160 when charging the storage battery 103 with power excluding the power consumption Bx of the charging power A determined by the charging power determination unit 158 for a time t, the storage battery 103 by the charging.
  • the second increase amount D Bx [kwh] of the effective capacity is calculated by the following equation (3).
  • D Bx (A ⁇ Bx) ⁇ t (3)
  • the second increase amount calculation unit 160 substitutes 1 kw, 3 kw, and 6 kw, which are power consumptions that can be set in the heater 115, in “Bx” in the expression (3), thereby providing three second increase amounts.
  • D Bx (D 1 kw , D 3 kw , D 6 kw ) is calculated.
  • the third increase amount calculation unit 163 performs the third increase amount E of the effective capacity of the storage battery 103 by the charging when the storage battery 103 is charged with the charging power A determined by the charging power determination unit 158 for time t. Is calculated by an arithmetic expression of “A ⁇ t”.
  • the heater power determination unit 161 calculates the following formulas (4) to (6), supplies 1 kW, 3 kW, and 6 kW to the heater 115 to charge the storage battery 103 while heating it for time t. In this case, an increase amount E Bx [kwh] of the effective capacity of the storage battery 103 is calculated.
  • E Bx D 1 kw + C Bx1 (4)
  • E Bx D 3kw + C Bx3 ...
  • E Bx D 6 kw + C Bx6 (6)
  • the heater power determination unit 161 determines which of the increase amount E Bx and the third increase amount E obtained by the calculations of Equations (4) to (6) is the largest, When any of the three increase amounts E Bx is maximized, the power consumption Bx used for calculating the maximum increase amount E Bx is used as the heater power supplied to the heater 115 when the storage battery 103 is charged. decide.
  • Heater power determining unit 161 for example, if the maximum increase amount E Bx which is obtained by the formula (4), to determine the heater power as 1 kw, if the maximum increase amount E Bx which is obtained by the formula (5), the heater The power is determined as 3 kw, and if the increase amount E Bx obtained by the equation (6) is the maximum, the heater power is determined as 6 kw.
  • the heater power determination unit 161 determines that the increase E is the maximum among the three increases E Bx and E, the heater power supplied to the heater 115 is “zero”, that is, It is determined not to supply power to the heater 115.
  • the energization control unit 162 When the heater power determination unit 161 determines not to supply power to the heater 115, the energization control unit 162 performs control to close the switch unit 117 and turn off the IGBT 115c. When the heater power determination unit 161 determines a heater power other than zero, the energization control unit 162 closes the switch unit 117 and sets the output of the heater 115 to the determined heater power.
  • the temperature acquisition unit 156 of the ECU 121 acquires the temperature Tbat of the storage battery 103
  • the SOC of the storage battery 103 is derived by the SOC deriving unit 155 of the ECU 121
  • the usable power acquisition unit 157 of the ECU 121 is acquired.
  • the charging power A is determined by the charging power determination unit 158 of the ECU 121 based on the information on the temperatures Tbat, SOC, and the usable power Pa, and the charging power A is supplied from the charger 113 to the storage battery 103 and the heater 115. It becomes possible.
  • the first increase amount C Bx (C bx1, C Bx3, C Bx6) acquires, second increment D Bx (D 1kw, D 3kw , calculates D 6 kw), the first increment C Bx (C bx1, C Bx3 , C Bx6)
  • a process for calculating an increase amount E Bx that is the total value of the second increase amount D Bx (D 1 kw , D 3 kw , D 6 kw ) and a process for calculating the third increase amount E are the control unit of the ECU 121. 121A.
  • the maximum value among the increase amounts E Bx calculated corresponding to each of the third increase amount E and the power consumption Bx (1 kw, 3 kw, 6 kw) is determined.
  • the heater power that can maximize the increase amount of the effective capacity of the storage battery 103 at the time when the time t has elapsed from the present time is determined as “zero”. That is, it is determined not to supply power to the heater 115.
  • the power consumption Bx corresponding to the maximum increase amount E Bx is the increase amount of the effective capacity of the storage battery 103 when time t has elapsed from the present time. Is determined as the heater power capable of maximizing.
  • the energization control unit 162 of the ECU 121 controls the switch unit 117 to be closed and sets the output of the heater 115 to the value of the heater power. .
  • the energization control unit 162 of the ECU 121 closes the switch unit 117 and controls the IGBT 115c to be off. Thereafter, whenever the time t elapses, the charging power A and the heater power are determined, and the output of the heater 115 is adjusted according to the determination content.
  • the power consumption Bx of the power A is supplied to the heater 115, and the remaining power obtained by subtracting the power consumption Bx from the charging power A is supplied to the storage battery 103.
  • the charging power A is smaller than the output of the heater 115 set by the energization control unit 162
  • all of the charging power A supplied from the charger 113 is supplied to the heater 115 and further set.
  • Insufficient power obtained by subtracting the charging power A from the output of the heater 115 is supplied from the storage battery 103 to the heater 115. That is, in this case, the storage battery 103 is not charged, and the heater 115 is heated by the electric power discharged from the storage battery 103.
  • the charging power A supplied from the charger 113 is not supplied to the heater 115 but is supplied to the storage battery 103.
  • the distribution of the charging power A to the storage battery 103 and the heater 115 is performed so that the amount of increase in the effective capacity of the storage battery 103 after the lapse of time t is maximized. Done. For this reason, even when charging is completed, a state in which the effective capacity is maximized at the end of the charging can be obtained, and efficient charging becomes possible. As a result, the cruising distance of the electric vehicle at the end of charging can be extended.
  • the output of the heater 115 is variable, the maximum output of the heater 115 can be set to a large value. Therefore, the above-described effects can be obtained while sufficiently satisfying the performance required in the low temperature environment of the electric vehicle.
  • the power consumption control device shown in FIG. 1 even when the charging power A is low and the heater power determined by the heater power determination unit 161 is insufficient, the power from the storage battery 103 to the heater 115 is insufficient. Can be supplied.
  • the SOC of the storage battery 103 decreases, a state in which the increase in the effective capacity of the storage battery 103 due to the heating of the heater 115 exceeds the decrease in the effective capacity of the storage battery 103 due to the decrease in the SOC is obtained. Can do. Accordingly, even if the storage battery 103 cannot be sufficiently charged due to high power consumption in the above-mentioned device mounted on the electric vehicle or high determined heater power, the storage battery 103 is effective. The capacity can be maximized.
  • the charging power A is calculated from the usable power Pa.
  • the surplus power obtained by subtracting is equal to or greater than the minimum value (1 kW) of the power consumption Bx of the heater 115, the first increase amount acquisition unit 159, the second increase amount calculation unit 160, It is preferable to stop the processing by the heater power determination unit 161.
  • the energization control unit 162 controls the switch unit 117 to be closed, and further becomes the maximum value of the heater 115 (any one of 1 kw, 3 kw, and 6 kw) that can be accommodated by the surplus power.
  • the heater 115 is controlled, and power obtained by adding the output of the controlled heater 115 to the charging power A is supplied from the charger 113 to the storage battery 103 and the heater 115.
  • the maximum electric power is supplied to the heater 115 and the charging power A is supplied to the storage battery 103.
  • the heater 115 can be operated at the maximum output that can be obtained at the present time, and the storage battery 103 can be charged at full power by the charging power A. Therefore, shortening of the charging time of the storage battery 103 and expansion of effective capacity can be made compatible.
  • the heater 115 is a heater that directly heats the storage battery 103 by the heater body 115a without using water (for example, a sheet-like PTC (Positive Temperature Coefficient) heater attached to the storage battery 103). Also good.
  • a storage battery (for example, the storage battery 103 in the above embodiment) that supplies electric power to an electric motor (for example, the motor 101 in the above embodiment) that is a drive source of the plug-in type electric vehicle;
  • a heating unit (for example, the heater 115 in the above embodiment) that receives supply of any one of a plurality of heating powers (for example, the power consumption Bx in the above embodiment) and heats the storage battery;
  • the storage battery is heated by the combination of the temperature of the storage battery and the remaining capacity of the storage battery (for example, the SOC in the embodiment) and the heating unit that receives the supply of each of the plurality of heating powers.
  • a storage unit (for example, the ROM of the ECU 121 in the above embodiment) that stores the increase amount of the effective capacity of the storage battery (for example, the increase amount C Bx in the above embodiment) in association with each other;
  • a power conversion unit that converts power supplied from an external power source and supplies the converted power to at least one of the storage battery and the heating unit (for example, the charger 113 in the embodiment); Based on the electric power that can be supplied to the storage battery and the heating unit of the electric power after the conversion (for example, usable electric power Pa in the embodiment), the temperature of the storage battery, and the remaining capacity of the storage battery,
  • a control unit that determines the first power that can be charged to the storage battery (for example, the charging power A in the above embodiment) and distributes the first power to the storage battery and the heating unit (for example, the above embodiment).
  • Control unit 121A in the form, The control unit is based on the first power, the increase amount for each of the plurality of heating powers corresponding to the temperature of the storage battery and the remaining capacity of the storage battery, and the plurality of heating powers.
  • a power consumption control device that distributes the first power to the storage battery and the heating unit so that an increase in the effective capacity of the storage battery is maximized.
  • the first power is distributed to the storage battery and the heating unit so that the increase amount of the effective capacity of the storage battery is maximized. For this reason, the cruising distance of the electric vehicle at the end of charging can be extended.
  • the control unit supplies each of the plurality of heating powers to the heating unit and heats the storage battery for a predetermined time (for example, time t in the above embodiment).
  • a first increase amount of the effective capacity (for example, an increase amount C Bx in the above embodiment) is acquired from the storage unit, and the electric power of the storage battery is calculated by using the electric power excluding the heating power in the first electric power.
  • a second increase amount of the effective capacity of the storage battery due to the charging for example, an increase amount D Bx in the embodiment
  • a total value of the increase amount (for example, E Bx in the above embodiment) is calculated, and further, when the storage battery is charged with the first power for the predetermined time, the effective capacity of the storage battery by the charging is calculated.
  • the heating power used to calculate the total value is the heating value.
  • a power consumption control device that cuts off the supply of the first power to the heating unit when the third increase amount is maximized.
  • the first increase amount of the effective capacity when the heating power is heated for a predetermined time and the heating power of the first power is calculated.
  • the total value of the second increase amount of the effective capacity when the storage battery is charged for a predetermined time by the power removed is calculated, and the third increase amount of the effective capacity when the storage battery is charged for the predetermined time by the charge power is calculated,
  • the heating power used for calculating the total value is supplied to the heating unit, and the third increase amount
  • the supply of the first electric power to the heating unit is interrupted. For this reason, the effective capacity of the storage battery can be maximized even when the supply of power from the external power source is stopped. Therefore, it is possible to maximize the cruising distance of the electric vehicle when charging is terminated.
  • the effective capacity is maximized.
  • the storage battery can be heated.
  • the power consumption control device according to any one of (1) to (3),
  • the power conversion unit supplies a part of the converted electric power to devices other than the storage battery and the heating unit mounted on the electric vehicle,
  • the control unit determines the first power based on the power other than the power supplied to the device out of the converted power, the temperature of the storage battery, and the remaining capacity of the storage battery. Consumption control device.
  • the device since power is supplied from an external power source to devices other than the storage battery and the heating unit, the device can be used even during charging. And even if it is a case where use of an apparatus is made, the maximization of the effective capacity of a storage battery can be aimed at.
  • the power consumption control device is configured such that surplus power obtained by subtracting the first power from power that can be supplied to the storage battery and the heating unit out of the converted power is the plurality of heating powers. If it is equal to or greater than the minimum value, the first power is supplied to the storage battery, and the maximum value of the plurality of heating powers below the surplus power is set to the heating unit.
  • the power consumption control device to be supplied to.
  • the storage battery when the power supplied from the external power source is sufficiently large, the storage battery can be charged and heated at full power, so the storage battery charging time is shortened and the effective capacity is expanded. Can be made compatible.
  • a power consumption control device capable of maximizing the effective capacity of a storage battery at the time when charging of the storage battery is completed and increasing the cruising distance of the electric vehicle at the end of charging. it can.

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Abstract

蓄電池の充電と加温を効率的に行って充電終了時点での電動車両の航続可能距離を増やす。電力消費制御装置は、蓄電池１０３と、蓄電池１０３を加温するヒータ１１５と、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔ及びＳＯＣの組み合わせと、複数の電力Ｂｘの各々の供給を受けたヒータ１１５によって蓄電池１０３を加温した場合における蓄電池１０３の有効容量の増加量ＣＢｘと、を対応付けたデータテーブルＭ１－Ｍ３を記憶するＲＯＭと、蓄電池１０３に供給可能な充電電力Ａを決定し、充電電力Ａと、データテーブルＭ１－Ｍ３の各々における現在の温度Ｔｂａｔ及びＳＯＣに対応する増加量ＣＢｘと、複数の電力Ｂｘと、に基づいて、蓄電池１０３の有効容量の増加量が最大となるように、充電電力Ａの蓄電池１０３とヒータ１１５への配分を行う制御部１２１Ａと、を備える。

Description

電力消費制御装置
　本発明は、電力消費制御装置に関する。
　蓄電池から供給された電力によって駆動される電動機が駆動源として設けられたＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ：電気自動車）又はＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅ：ハイブリッド電気自動車）等といったプラグイン方式の電動車両には、蓄電池を加温するためのヒータが設けられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
　特許文献１には、蓄電池をヒータによって目標温度まで昇温した際の蓄電池の有効容量の変化を推測し、有効容量の向上が見込まれる場合に限って、蓄電池からヒータへの通電を行うことが記載されている。
　特許文献２には、蓄電池をヒータによって目標温度まで昇温した際の蓄電池の有効容量の変化を推測し、推測した有効容量の変化に応じて、充電器が変換した電力の使用用途（ヒータに使用するか、充電に使用するか、ヒータと充電の両方に使用するか）を制御することが記載されている。
国際公開第２０１７／０５６１６１号パンフレット 国際公開第２０１７／０５６１６２号パンフレット
　電動車両の蓄電池の有効容量（充電容量のうちの電動車両の作動に使うことのできる容量）は、低温環境下においては減少してしまう。そのため、蓄電池の有効容量を大きくするために、電動車両の始動時や充電時等においてヒータにより蓄電池を温めることが有効となる。近年のプラグイン方式の電動車両では、低温環境時に求められる性能（車両出力、レンジ、充電時間、起動確保）の向上に伴い、消費電力の大きいヒータの搭載が求められている。
　しかし、例えば、家庭用の１００Ｖの電源から電動車両の蓄電池の充電を行う場合に、ヒータにおいて多くの電力が消費されてしまうと、蓄電池のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｃｈａｒｇｅ）を増加させるための電力が足りなくなる状況が発生し得る。一方で、ヒータを使用せずに蓄電池の充電を行ってＳＯＣが高い値になったとしても、蓄電池の温度が低ければ、有効容量の上昇は小さい。このため、環境温度によっては、充電を終了した時点において、ＳＯＣが高いにも関わらず、電動車両の航続可能距離は短いままといった状況が発生し得る。
　特許文献１及び特許文献２は、ヒータの消費電力が大きくなった場合のことは考慮していない。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、蓄電池の充電と加温を効率的に行って充電終了時点での電動車両の航続可能距離を大きくすることのできる電力消費制御装置を提供することを目的とする。
　本発明の電力消費制御装置は、プラグイン方式の電動車両の駆動源である電動機に電力を供給する蓄電池と、複数の加温用電力のいずれか１つの供給を受けて前記蓄電池を加温する加温部と、前記蓄電池の温度及び前記蓄電池の残容量の組み合わせと、前記複数の加温用電力の各々の供給を受けた前記加温部によって前記蓄電池を加温した場合における前記蓄電池の有効容量の増加量と、を対応付けて記憶する記憶部と、外部電源から供給された電力を変換し、当該変換後の電力を前記蓄電池及び前記加温部の少なくとも一方に供給する電力変換部と、前記変換後の前記電力のうちの前記蓄電池及び前記加温部に供給することのできる電力と前記蓄電池の温度と前記蓄電池の残容量に基づいて、前記蓄電池に充電可能な第一の電力を決定し、前記第一の電力の前記蓄電池と前記加温部への配分を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一の電力と、前記蓄電池の温度及び前記蓄電池の残容量に対応する前記複数の加温用電力毎の前記増加量と、前記複数の加温用電力と、に基づいて、前記蓄電池の有効容量の増加量が最大となるように、前記第一の電力の前記蓄電池と前記加温部への配分を行うものである。
　本発明によれば、蓄電池の充電と加温を効率的に行って充電終了時点での電動車両の航続可能距離を大きくすることのできる電力消費制御装置を提供することができる。
本発明の一実施形態である電力消費制御装置の概略構成を示す図である。 図１に示すＥＣＵの機能ブロックを示す図である。 図１に示すＥＣＵのＲＯＭに記憶されているデータテーブルを模式的に示す図である。
　以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。実施形態の電力消費制御装置は、蓄電池から供給された電力によって駆動する電動機が駆動源として設けられたＥＶ又はＨＥＶ等といったプラグイン方式の電動車両に搭載されている。
　図１は、本発明の一実施形態である電力消費制御装置の概略構成を示す図である。図１に示す電力消費制御装置は、電動機１０１と、蓄電池１０３と、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１０５と、電流センサ１０７と、電圧センサ１０９と、温度センサ１１１と、電力変換部として機能する充電器１１３と、ヒータ１１５と、スイッチ部１１７と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１２１と、を備える。
　電動機１０１は、電動車両が走行するための動力を発生する駆動源である。
　蓄電池１０３は、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池等といった複数の蓄電セルを有し、電動機１０１に高電圧の電力を供給する。
　なお、２次電池である蓄電池１０３を利用するにあたっては、蓄電池１０３の残容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）を常に監視し、過充電又は過放電の防止制御を行う必要がある。蓄電池１０３は、こういった制御が行われた上で、蓄電池１０３を使用可能なＳＯＣの範囲（０％～１００％）内で充放電が繰り返される。
　蓄電池１０３のＳＯＣは、蓄電池１０３の充放電電流の積算値と蓄電池１０３の開放電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｖｏｌｔａｇｅ）のいずれか一方又は両方に基づいて導出される。
　ＰＣＵ１０５は、蓄電池１０３が出力する直流の電力を交流に変換する。なお、ＰＣＵ１０５は、蓄電池１０３の直流出力電圧を直流のまま降圧又は昇圧した後に交流に変換しても良い。
　電流センサ１０７は、蓄電池１０３の充放電電流を検出する。電流センサ１０７が検出した電流値を示す信号はＥＣＵ１２１に送られる。
　電圧センサ１０９は、蓄電池１０３の端子電圧（閉路電圧（ＣＣＶ：Ｃｌｏｓｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｖｏｌｔａｇｅ）ともいう。）を検出する。電圧センサ１０９が検出した電圧値を示す信号はＥＣＵ１２１に送られる。
　温度センサ１１１は、蓄電池１０３の温度を検出する。温度センサ１１１が検出した蓄電池１０３の温度を示す信号はＥＣＵ１２１に送られる。
　充電器１１３は、図示しない外部電源にプラグ１２３が接続された状態で、外部電源から供給された交流の電力を直流に変換する。充電器１１３によって変換された直流の電力は、蓄電池１０３と、ヒータ１１５と、電動車両に搭載されている蓄電池１０３及びヒータ１１５以外の機器（例えばオーディオ機器又はエアコン等）と、にそれぞれ供給される。充電器１１３によって変換された直流の電力のうち、該機器の作動に必要な電力を除いた電力（以下、使用可能電力Ｐａという）が、蓄電池１０３及びヒータ１１５に供給することのできる最大電力となる。
　この使用可能電力Ｐａのうち、蓄電池１０３に充電可能な電力（以下、充電電力Ａという）は、使用可能電力Ｐａと、蓄電池１０３のＳＯＣと、蓄電池１０３の温度とに基づいて決定される。充電電力Ａは第一の電力を構成する。
　なお、外部電源にプラグ１２３が接続された状態において、電動車両の上記機器の電源がオフとなっている場合には、充電器１１３によって変換された直流の電力が、そのまま使用可能電力Ｐａとなる。
　スイッチ部１１７は、充電器１１３から蓄電池１０３までの電流経路を開閉する。スイッチ部１１７は、ＥＣＵ１２１の制御によって開閉される。
　ヒータ１１５は、蓄電池１０３から供給された電流又は図示しない外部電源から充電器１１３を介して供給された電流が通電することで発熱し、その熱によって蓄電池１０３を加温する。
　図１の例では、ヒータ１１５は、ＥＣＨ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｏｌａｎｔ　Ｈｅａｔｅｒ）であり、充電器１１３とスイッチ部１１７との接続点に接続されたＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１１５ｃと、蓄電池１０３からスイッチ部１１７及びＩＧＢＴ１１５ｃを介して供給された電流又は図示しない外部電源から充電器１１３とＩＧＢＴ１１５ｃを介して供給された電流が通電することで発熱するヒータ本体１１５ａと、ヒータ本体１１５ａの熱によって加温される水を含む、この水を循環させるための水流路１１５ｂと、ＩＧＢＴ１１５ｃの制御を行う制御回路１１５ｄと、を備える。
　制御回路１１５ｄは、ＥＣＵ１２１の制御のもと、ＩＧＢＴ１１５ｃをＰＷＭ（パルス幅変調）制御することで、ヒータ１１５の動作時の消費電力Ｂｘ（ヒータ本体１１５ｂに供給する電力、以下、ヒータ１１５の出力とも言う）を複数の値にて切り替える。以下では、例えば、１ｋｗと３ｋｗと６ｋｗの３段階にて消費電力Ｂｘを切り替えられるものとして説明する。
　スイッチ部１１７が閉じた状態において充電電力Ａが消費電力Ｂｘよりも大きければ、充電器１１３から供給される充電電力Ａのうちの消費電力Ｂｘ（１ｋｗ、３ｋｗ、又は６ｋｗ）がヒータ１１５に供給され、充電電力Ａから消費電力Ｂｘを引いた残りの電力が蓄電池１０３に供給される。
　ヒータ１１５の消費電力Ｂｘは蓄電池１０３の加温に用いられる加温用電力である。したがって、ヒータ１１５は、複数の加温用電力（ここでは、１ｋｗと３ｋｗと６ｋｗ）のいずれか１つの供給を受けて蓄電池１０３を加温する加温部として機能する。
　ＥＣＵ１２１は、電力消費制御装置の全体を統括制御するものであり、プログラムを実行して処理を行う各種のプロセッサと、ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）を含む。
　各種のプロセッサとしては、プログラムを実行して各種処理を行う汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｓｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。これら各種のプロセッサの構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
　ＥＣＵ１２１のプロセッサは、各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせで構成されてもよい。
　図２は、図１に示すＥＣＵ１２１の機能ブロックを示す図である。ＥＣＵ１２１のプロセッサは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、電流／電圧取得部１５１と、微分演算部１５２と、内部抵抗算出部１５３と、開放電圧算出部１５４と、ＳＯＣ導出部１５５と、温度取得部１５６と、使用可能電力取得部１５７と、制御部１２１Ａと、して機能する。
　電流／電圧取得部１５１は、電流センサ１０７が検出した充放電電流Ｉｂ及び電圧センサ１０９が検出した端子電圧Ｖｂを取得する。
　微分演算部１５２は、電流／電圧取得部１５１が取得した充放電電流Ｉｂ及び端子電圧Ｖｂをそれぞれ微分演算する。
　内部抵抗算出部１５３は、微分演算部１５２が算出した充放電電流Ｉｂの微分値ΔＩｂ及び端子電圧Ｖｂの微分値ΔＶｂに基づいて、以下の式（１）より蓄電池１０３の内部抵抗Ｒｎを算出する。
　Ｒｎ＝ΔＶｂ／ΔＩｂ　…（１）
　開放電圧算出部１５４は、内部抵抗算出部１５３が算出した内部抵抗Ｒｎ、並びに、電流／電圧取得部１５１が取得した充放電電流Ｉｂ及び端子電圧Ｖｂに基づいて、以下の式（２）より蓄電池１０３の開放電圧ＯＣＶを算出する。
　ＯＣＶ＝Ｖｂ＋Ｉｂ×Ｒｎ　…（２）
　ＳＯＣ導出部１５５は、開放電圧算出部１５４が算出した開放電圧ＯＣＶから、ＲＯＭに予め記憶されたデータテーブルを用いて、蓄電池１０３のＳＯＣを導出する。
　温度取得部１５６は、温度センサ１１１が検出した蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔを取得する。
　使用可能電力取得部１５７は、充電器１１３から上述した使用可能電力Ｐａの情報を取得する。
　制御部１２１Ａは、充電電力決定部１５８と、第一の増加量取得部１５９と、第二の増加量算出部１６０と、ヒータ電力決定部１６１と、第三の増加量算出部１６３と、通電制御部１６２と、を有する。
　充電電力決定部１５８は、ＳＯＣ導出部１５５により導出された蓄電池１０３のＳＯＣと、温度取得部１５６により取得された蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔと、使用可能電力取得部１５７により取得された使用可能電力Ｐａの情報と、に基づいて、充電電力Ａ［ｋｗ］を決定する。
　ＳＯＣと温度Ｔｂａｔの組み合わせに対して、蓄電池１０３が受け入れ可能な電力は予め決められている。ＥＣＵ１２１のＲＯＭには、ＳＯＣと温度Ｔｂａｔの組み合わせと、蓄電池１０３が受け入れ可能な電力とを対応付けたデータテーブルが記憶されている。
　充電電力決定部１５８は、このデータテーブルから、ＳＯＣと温度Ｔｂａｔの組み合わせに対応する電力を読み出し、読み出した電力が使用可能電力Ｐａ未満であれば、読み出した電力を充電電力Ａとして決定する。充電電力決定部１５８は、読み出した電力が使用可能電力Ｐａ以上であれば、使用可能電力Ｐａを充電電力Ａとして決定する。充電電力決定部１５８は、決定した充電電力Ａが蓄電池１０３及びヒータ１１５に供給されるように、充電器１１３を制御する。
　第一の増加量取得部１５９は、上記の３つの消費電力Ｂｘ（１ｋｗ、３ｋｗ、６ｋｗ）の各々の供給を受けたヒータ１１５によって蓄電池１０３を所定時間（以下、時間ｔという）加温した場合における蓄電池１０３の有効容量の第一の増加量ＣＢｘを取得する。
　ＥＣＵ１２１のＲＯＭには、蓄電池１０３の温度及びＳＯＣの組み合わせと、消費電力Ｂｘの供給を受けたヒータ１１５によって蓄電池１０３を時間ｔ加温した場合における蓄電池１０３の有効容量の増加量と、を対応付けたデータテーブルが予め記憶されている。
　図３は、ＥＣＵ１２１のＲＯＭに記憶されているデータテーブルを模式的に示す図である。図３に示すように、ＲＯＭには、データテーブルＭ１と、データテーブルＭ２と、データテーブルＭ３とが記憶されている。
　データテーブルＭ１は、１ｋｗの電力供給を受けたヒータ１１５によって蓄電池１０３を時間ｔ加温した場合における蓄電池１０３の有効容量の増加量ＣＢｘ１［ｋｗｈ］を、加温開始時点でのＳＯＣと温度Ｔｂａｔの組み合わせ毎に記憶しているテーブルである。
　データテーブルＭ２は、３ｋｗの電力供給を受けたヒータ１１５によって蓄電池１０３を時間ｔ加温した場合における蓄電池１０３の有効容量の増加量ＣＢｘ３［ｋｗｈ］を、加温開始時点でのＳＯＣと温度Ｔｂａｔの組み合わせ毎に記憶しているテーブルである。
　データテーブルＭ３は、６ｋｗの電力供給を受けたヒータ１１５によって蓄電池１０３を時間ｔ加温した場合における蓄電池１０３の有効容量の増加量ＣＢｘ６［ｋｗｈ］を、加温開始時点でのＳＯＣと温度Ｔｂａｔの組み合わせ毎に記憶しているテーブルである。
　第一の増加量取得部１５９は、データテーブルＭ１、データテーブルＭ２、及びデータテーブルＭ３のそれぞれから、ＳＯＣ導出部１５５で導出されたＳＯＣと、温度取得部１５６で取得された温度Ｔｂａｔの組み合わせに対応する増加量ＣＢｘ１、増加量ＣＢｘ３、増加量ＣＢｘ６を読み出し、これらを第一の増加量ＣＢｘとして取得する。
　第二の増加量算出部１６０は、充電電力決定部１５８により決定された充電電力Ａのうちの消費電力Ｂｘを除く電力にて蓄電池１０３の充電を時間ｔ行った場合における、当該充電による蓄電池１０３の有効容量の第二の増加量ＤＢｘ［ｋｗｈ］を、以下の式（３）により算出する。
　ＤＢｘ＝（Ａ－Ｂｘ）×ｔ　…（３）
　第二の増加量算出部１６０は、式（３）の“Ｂｘ”に、ヒータ１１５に設定可能な消費電力である１ｋｗ、３ｋｗ、６ｋｗのそれぞれを代入して、３通りの第二の増加量ＤＢｘ（Ｄ１ｋｗ、Ｄ３ｋｗ、Ｄ６ｋｗ）の算出を行う。
　第三の増加量算出部１６３は、充電電力決定部１５８により決定された充電電力Ａにて蓄電池１０３の充電を時間ｔ行った場合における当該充電による蓄電池１０３の有効容量の第三の増加量Ｅを“Ａ×ｔ”の演算式によって算出する。
　ヒータ電力決定部１６１は、以下の式（４）から式（６）の演算を行って、ヒータ１１５に１ｋｗ、３ｋｗ、６ｋｗのそれぞれを供給して蓄電池１０３を加温しながら充電を時間ｔ行った場合における蓄電池１０３の有効容量の増加量ＥＢｘ［ｋｗｈ］を算出する。
　ＥＢｘ＝Ｄ１ｋｗ＋ＣＢｘ１　…（４）
　ＥＢｘ＝Ｄ３ｋｗ＋ＣＢｘ３　…（５）
　ＥＢｘ＝Ｄ６ｋｗ＋ＣＢｘ６　…（６）
　そして、ヒータ電力決定部１６１は、式（４）から式（６）の演算で得られた増加量ＥＢｘと、第三の増加量Ｅとのうちのどれが最大となるかを判定し、３つの増加量ＥＢｘのいずれかが最大となった場合には、その最大となった増加量ＥＢｘの算出に用いた消費電力Ｂｘを、蓄電池１０３の充電時にヒータ１１５に供給するヒータ電力として決定する。
　ヒータ電力決定部１６１は、例えば、式（４）で求まる増加量ＥＢｘが最大であれば、ヒータ電力を１ｋｗとして決定し、式（５）で求まる増加量ＥＢｘが最大であれば、ヒータ電力を３ｋｗとして決定し、式（６）で求まる増加量ＥＢｘが最大であれば、ヒータ電力を６ｋｗとして決定する。
　一方、ヒータ電力決定部１６１は、３つの増加量ＥＢｘと増加量Ｅのうち、増加量Ｅが最大であると判定した場合には、ヒータ１１５に供給するヒータ電力は“ゼロ”、つまり、ヒータ１１５への電力の供給を行わないことを決定する。
　通電制御部１６２は、ヒータ電力決定部１６１によってヒータ１１５への電力の供給を行わないことが決定された場合には、スイッチ部１１７を閉じ且つＩＧＢＴ１１５ｃをオフにする制御を行う。また、通電制御部１６２は、ヒータ電力決定部１６１によってゼロ以外のヒータ電力が決定された場合には、スイッチ部１１７を閉じると共に、ヒータ１１５の出力をその決定されたヒータ電力に設定する。
　以上のように構成された電力消費制御装置の動作について説明する。
　プラグ１２３が外部電源に接続されると、ＥＣＵ１２１の温度取得部１５６によって蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔが取得され、ＥＣＵ１２１のＳＯＣ導出部１５５によって蓄電池１０３のＳＯＣが導出され、ＥＣＵ１２１の使用可能電力取得部１５７によって使用可能電力Ｐａの情報が取得される。そして、これら温度Ｔｂａｔ、ＳＯＣ、及び使用可能電力Ｐａの情報に基づいて、ＥＣＵ１２１の充電電力決定部１５８によって充電電力Ａが決定され、充電器１１３から蓄電池１０３及びヒータ１１５にこの充電電力Ａが供給可能な状態となる。
　そして、この決定された充電電力Ａと、図３のデータテーブルＭ１～Ｍ３と、蓄電池１０３の温度Ｔｂａｔ及びＳＯＣと、設定可能な消費電力Ｂｘとに基づいて、第一の増加量ＣＢｘ（ＣＢｘ１、ＣＢｘ３、ＣＢｘ６）を取得し、第二の増加量ＤＢｘ（Ｄ１ｋｗ、Ｄ３ｋｗ、Ｄ６ｋｗ）を算出し、第一の増加量ＣＢｘ（ＣＢｘ１、ＣＢｘ３、ＣＢｘ６）と第二の増加量ＤＢｘ（Ｄ１ｋｗ、Ｄ３ｋｗ、Ｄ６ｋｗ）の合計値である増加量ＥＢｘを算出する処理と、第三の増加量Ｅを算出する処理と、がＥＣＵ１２１の制御部１２１Ａにより行われる。
　次に、第三の増加量Ｅと消費電力Ｂｘ（１ｋｗ、３ｋｗ、６ｋｗ）の各々に対応して算出された増加量ＥＢｘのうちの最大値が判定される。第三の増加量Ｅが最大となった場合には、現時点から時間ｔ経過した時点における蓄電池１０３の有効容量の増加量を最大にすることのできるヒータ電力は“ゼロ”として決定される。つまり、ヒータ１１５への電力供給は行わないことが決定される。３つの増加量ＥＢｘのいずれかが最大となった場合には、最大となった増加量ＥＢｘに対応する消費電力Ｂｘが、現時点から時間ｔ経過した時点における蓄電池１０３の有効容量の増加量を最大にすることのできるヒータ電力として決定される。
　そして、ＥＣＵ１２１の通電制御部１６２は、ヒータ電力がゼロ以外の値として決定された場合には、スイッチ部１１７を閉じた状態に制御して、ヒータ１１５の出力をこのヒータ電力の値に設定する。ＥＣＵ１２１の通電制御部１６２は、ヒータ電力がゼロとして決定された場合には、スイッチ部１１７を閉じ、ＩＧＢＴ１１５ｃをオフに制御する。以降は、時間ｔが経過する毎に、充電電力Ａとヒータ電力の決定が行われ、その決定内容に応じて、ヒータ１１５の出力が調整される。
　以上の動作により、ヒータ電力がゼロ以外の値に決定された場合には、充電電力Ａが、通電制御部１６２により設定されたヒータ１１５の出力よりも大きければ、充電器１１３から供給される充電電力Ａのうちの消費電力Ｂｘがヒータ１１５に供給され、充電電力Ａからこの消費電力Ｂｘを引いた残りの電力が蓄電池１０３に供給される。
　一方、充電電力Ａが、通電制御部１６２により設定されたヒータ１１５の出力よりも小さい場合には、充電器１１３から供給される充電電力Ａの全てがヒータ１１５に供給され、更に、該設定されたヒータ１１５の出力から充電電力Ａを引いた不足分の電力が、蓄電池１０３からヒータ１１５に供給される。つまり、この場合には、蓄電池１０３の充電は行われずに、蓄電池１０３から放電される電力によってヒータ１１５の加温が行われることになる。
　また、ヒータ電力がゼロに決定された場合には、充電器１１３から供給される充電電力Ａは、ヒータ１１５には供給されずに、全て蓄電池１０３に供給される。
　以上のように、図１に示す電力消費制御装置によれば、時間ｔ経過後の蓄電池１０３の有効容量の増加量が最大となるように、充電電力Ａの蓄電池１０３とヒータ１１５への配分が行われる。このため、充電がいつ終了した場合であっても、その終了時点において有効容量が最大化された状態を得ることができ、効率的な充電が可能となる。この結果、充電終了時点における電動車両の航続可能距離を伸ばすことができる。
　また、図１に示す電力消費制御装置によれば、ヒータ１１５の出力が可変であるため、ヒータ１１５の最大出力を大きな値にすることができる。したがって、電動車両における低温環境時に求められる性能を十分に満たしつつ、上記の効果を得ることができる。
　また、図１に示す電力消費制御装置によれば、充電電力Ａが低く、ヒータ電力決定部１６１によって決定されたヒータ電力が不足する場合であっても、蓄電池１０３からヒータ１１５に不足分の電力を供給することができる。
　この場合には、蓄電池１０３のＳＯＣは低下するものの、このＳＯＣの低下による蓄電池１０３の有効容量の低下幅よりも、ヒータ１１５の加温による蓄電池１０３の有効容量の増加幅が上回る状態を得ることができる。したがって、電動車両に搭載される上記機器での消費電力が高かったり、決定されたヒータ電力が高かったり等の理由で、蓄電池１０３の充電が十分に行えない場合であっても、蓄電池１０３の有効容量の最大化を図ることができる。
　なお、プラグ１２３が急速充電器等の大きな電力を供給可能な外部電源に接続されており、上述した使用可能電力Ｐａが十分に大きくなる場合、具体的には、使用可能電力Ｐａから充電電力Ａを減算してられる余剰電力が、ヒータ１１５の消費電力Ｂｘのうちの最小値（１ｋｗ）以上となっている場合には、第一の増加量取得部１５９、第二の増加量算出部１６０、及びヒータ電力決定部１６１による処理を停止させることが好ましい。
　この場合には、通電制御部１６２は、スイッチ部１１７を閉じた状態に制御し、更に、上記の余剰電力で収まるヒータ１１５の出力の最大値（１ｋｗ、３ｋｗ、６ｋｗのいずれか）となるようヒータ１１５を制御し、制御したヒータ１１５の出力を充電電力Ａに加えた電力を、充電器１１３から蓄電池１０３及びヒータ１１５に供給させる。
　これにより、ヒータ１１５には上記の最大値の電力が供給され、蓄電池１０３には充電電力Ａが供給される。この構成によれば、ヒータ１１５を現時点で取り得る最大出力で作動させることができると共に、蓄電池１０３を充電電力Ａによってフルパワーにて充電することができる。したがって、蓄電池１０３の充電時間の短縮と有効容量の拡大とを両立させることができる。
　以上の説明において、ヒータ１１５は、水を介さずにヒータ本体１１５ａによって蓄電池１０３を直接加温するもの（例えば蓄電池１０３に貼り付けられたシート状のＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータ）等であってもよい。
　以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
（１）
　プラグイン方式の電動車両の駆動源である電動機（例えば、上記実施形態における電動機１０１）に電力を供給する蓄電池（例えば、上記実施形態における蓄電池１０３）と、
　複数の加温用電力（例えば、上記実施形態における消費電力Ｂｘ）のいずれか１つの供給を受けて前記蓄電池を加温する加温部（例えば、上記実施形態におけるヒータ１１５）と、
　前記蓄電池の温度及び前記蓄電池の残容量（例えば、上記実施形態におけるＳＯＣ）の組み合わせと、前記複数の加温用電力の各々の供給を受けた前記加温部によって前記蓄電池を加温した場合における前記蓄電池の有効容量の増加量（例えば、上記実施形態における増加量ＣＢｘ）と、を対応付けて記憶する記憶部（例えば、上記実施形態におけるＥＣＵ１２１のＲＯＭ）と、
　外部電源から供給された電力を変換し、当該変換後の電力を前記蓄電池及び前記加温部の少なくとも一方に供給する電力変換部（例えば、上記実施形態における充電器１１３）と、
　前記変換後の前記電力のうちの前記蓄電池及び前記加温部に供給することのできる電力（例えば、上記実施形態における使用可能電力Ｐａ）と前記蓄電池の温度と前記蓄電池の残容量に基づいて、前記蓄電池に充電可能な第一の電力（例えば、上記実施形態における充電電力Ａ）を決定し、前記第一の電力の前記蓄電池と前記加温部への配分を行う制御部（例えば、上記実施形態における制御部１２１Ａ）と、を備え、
　前記制御部は、前記第一の電力と、前記蓄電池の温度及び前記蓄電池の残容量に対応する前記複数の加温用電力毎の前記増加量と、前記複数の加温用電力と、に基づいて、前記蓄電池の有効容量の増加量が最大となるように、前記第一の電力の前記蓄電池と前記加温部への配分を行う電力消費制御装置。
（１）によれば、蓄電池の有効容量の増加量が最大となるように第一の電力の蓄電池と加温部への配分が行われる。このため、充電終了時点における電動車両の航続可能距離を伸ばすことができる。
（２）
　（１）記載の電力消費制御装置であって、
　前記制御部は、前記複数の加温用電力の各々を前記加温部に供給して前記蓄電池を所定時間（例えば、上記実施形態における時間ｔ）加温した場合における当該加温による前記蓄電池の有効容量の第一の増加量（例えば、上記実施形態における増加量ＣＢｘ）を前記記憶部から取得し、前記第一の電力のうちの前記各々加温用電力を除く電力にて前記蓄電池の充電を前記所定時間行った場合における当該充電による前記蓄電池の有効容量の第二の増加量（例えば、上記実施形態における増加量ＤＢｘ）を算出し、前記第一の増加量と前記第二の増加量の合計値（例えば、上記実施形態におけるＥＢｘ）を算出し、更に、前記第一の電力にて前記蓄電池の充電を前記所定時間行った場合における当該充電による前記蓄電池の有効容量の第三の増加量を算出し、前記合計値と前記第三の増加量のうち、いずれかの前記合計値が最大となる場合には、当該合計値の算出に用いた前記加温用電力を前記加温部へ供給させ、前記第三の増加量が最大となる場合には、前記第一の電力の前記加温部への供給を遮断する電力消費制御装置。
（２）によれば、加温用電力毎に、その加温用電力によって所定時間加温した場合の有効容量の第一の増加量と、第一の電力のうちのその加温用電力を除く電力によって蓄電池を所定時間充電した場合の有効容量の第二の増加量との合計値が算出され、充電電力によって蓄電池を所定時間充電した場合の有効容量の第三の増加量が算出され、これら合計値と第三の増加量のうち、いずれかの合計値が最大となる場合には、当該合計値の算出に用いた加温用電力が加温部へ供給され、第三の増加量が最大となる場合には、第一の電力の加温部への供給が遮断される。このため、外部電源からの電力の供給がいつ停止された場合でも、蓄電池の有効容量を最大にすることができる。したがって、充電を終了させた時点での電動車両の航続可能距離を最大化することができる。
（３）
　（２）記載の電力消費制御装置であって、
　いずれかの前記合計値が最大となり、当該合計値の算出に用いた前記加温用電力が前記第一の電力以上となる場合には、前記第一の電力が前記加温部に供給され、更に、当該加温用電力から前記第一の電力を減算した不足分の電力が前記蓄電池から前記加温部に供給される電力消費制御装置。
（３）によれば、加温部に供給すべき電力が不足する場合であっても、蓄電池から加温部に不足分の電力を供給することができるため、有効容量が最大となるように蓄電池を加温することができる。
（４）
　（１）から（３）のいずれか１つに記載の電力消費制御装置であって、
　前記電力変換部は、前記変換後の前記電力の一部を、前記電動車両に搭載されている前記蓄電池及び前記加温部以外の機器に供給し、
　前記制御部は、前記変換後の前記電力のうちの前記機器に供給される電力を除く電力と、前記蓄電池の温度と、前記蓄電池の残容量に基づいて、前記第一の電力を決定する電力消費制御装置。
（４）によれば、蓄電池及び加温部以外の機器にも外部電源から電力が供給されるため、充電中においてもこの機器の使用が可能になる。そして、機器の使用がなされている場合であっても、蓄電池の有効容量の最大化を図ることができる。
（５）
　（１）から（４）のいずれか１つに記載の電力消費制御装置であって、
　前記制御部は、前記変換後の前記電力のうちの前記蓄電池及び前記加温部に供給することのできる電力から前記第一の電力を減算してられる余剰電力が前記複数の加温用電力のうちの最小値以上となっている場合には、前記第一の電力を前記蓄電池に供給させ、且つ、前記複数の加温用電力のうちの前記余剰電力以下のものの最大値を前記加温部に供給させる電力消費制御装置。
（５）によれば、外部電源から供給される電力が十分に大きい場合には、蓄電池の充電と加温をフルパワーにて行うことができるため、蓄電池の充電時間の短縮と有効容量の拡大とを両立させることができる。
　本発明によれば、蓄電池の充電が終了した時点における該蓄電池の有効容量を最大化して、充電終了時点での電動車両の航続可能距離を大きくすることのできる電力消費制御装置を提供することができる。
１０３　蓄電池
１１５　ヒータ
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３　データテーブル
１２１　ＥＣＵ
１２１Ａ　制御部

Claims (5)

  1. 　プラグイン方式の電動車両の駆動源である電動機に電力を供給する蓄電池と、
    　複数の加温用電力のいずれか１つの供給を受けて前記蓄電池を加温する加温部と、
    　前記蓄電池の温度及び前記蓄電池の残容量の組み合わせと、前記複数の加温用電力の各々の供給を受けた前記加温部によって前記蓄電池を加温した場合における前記蓄電池の有効容量の増加量と、を対応付けて記憶する記憶部と、
    　外部電源から供給された電力を変換し、当該変換後の電力を前記蓄電池及び前記加温部の少なくとも一方に供給する電力変換部と、
    　前記変換後の前記電力のうちの前記蓄電池及び前記加温部に供給することのできる電力と前記蓄電池の温度と前記蓄電池の残容量に基づいて、前記蓄電池に充電可能な第一の電力を決定し、前記第一の電力の前記蓄電池と前記加温部への配分を行う制御部と、を備え、
    　前記制御部は、前記第一の電力と、前記蓄電池の温度及び前記蓄電池の残容量に対応する前記複数の加温用電力毎の前記増加量と、前記複数の加温用電力と、に基づいて、前記蓄電池の有効容量の増加量が最大となるように、前記第一の電力の前記蓄電池と前記加温部への配分を行う電力消費制御装置。
  2. 　請求項１記載の電力消費制御装置であって、
    　前記制御部は、前記複数の加温用電力の各々を前記加温部に供給して前記蓄電池を所定時間加温した場合における当該加温による前記蓄電池の有効容量の第一の増加量を前記記憶部から取得し、前記第一の電力のうちの前記各々の加温用電力を除く電力にて前記蓄電池の充電を前記所定時間行った場合における当該充電による前記蓄電池の有効容量の第二の増加量を算出し、前記第一の増加量と前記第二の増加量の合計値を算出し、更に、前記第一の電力にて前記蓄電池の充電を前記所定時間行った場合における当該充電による前記蓄電池の有効容量の第三の増加量を算出し、前記合計値と前記第三の増加量のうち、いずれかの前記合計値が最大となる場合には、当該合計値の算出に用いた前記加温用電力を前記加温部へ供給させ、前記第三の増加量が最大となる場合には、前記第一の電力の前記加温部への供給を遮断する電力消費制御装置。
  3. 　請求項２記載の電力消費制御装置であって、
    　いずれかの前記合計値が最大となり、当該合計値の算出に用いた前記加温用電力が前記第一の電力以上となる場合には、前記第一の電力が前記加温部に供給され、更に、当該加温用電力から前記第一の電力を減算した不足分の電力が前記蓄電池から前記加温部に供給される電力消費制御装置。
  4. 　請求項１から３のいずれか１項記載の電力消費制御装置であって、
    　前記電力変換部は、前記変換後の前記電力の一部を、前記電動車両に搭載されている前記蓄電池及び前記加温部以外の機器に供給し、
    　前記制御部は、前記変換後の前記電力のうちの前記機器に供給される電力を除く電力と、前記蓄電池の温度と、前記蓄電池の残容量に基づいて、前記第一の電力を決定する電力消費制御装置。
  5. 　請求項１から４のいずれか１項記載の電力消費制御装置であって、
    　前記制御部は、前記変換後の前記電力のうちの前記蓄電池及び前記加温部に供給することのできる電力から前記第一の電力を減算してられる余剰電力が前記複数の加温用電力のうちの最小値以上となっている場合には、前記第一の電力を前記蓄電池に供給させ、且つ、前記複数の加温用電力のうちの前記余剰電力以下のものの最大値を前記加温部に供給させる電力消費制御装置。
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