JP2022136405A - 車両および車両の充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの満充電容量の推定精度を向上させる。【解決手段】ＥＣＵ９０は、外部充電の開始前に電圧センサ２１により検出される電圧から定まる第１のＯＣＶ、および、外部充電の終了後に電圧センサ２１により検出される電圧から定まる第２のＯＣＶに基づいて、バッテリ１０の満充電容量を推定する。ＥＣＵ９０は、バッテリ１０の分極を解消するのに要する分極解消時間だけ待機してから外部充電が開始されると仮定した場合に、外部充電が出発時刻までに完了するかどうかを予測する。ＥＣＵ９０は、外部充電が出発時刻までに完了すると予測されるときには、分極解消時間だけ待機してから外部充電を開始し、分極解消時間の待機後かつ外部充電の開始前に電圧センサ２１により検出された電圧を第１のＯＣＶとして用いる一方で、外部充電が出発時刻までに完了しないと予測されるときには、分極解消時間だけ待機することなく外部充電を開始する。【選択図】図４

Description

本開示は、車両および車両の充電方法に関し、より特定的には、充電設備から供給される電力による充電が可能に構成された車両、および、その充電方法に関する。

近年、プラグインハイブリッド車、電気自動車などの車両の普及が進んでいる。これらの車両は、充電設備から供給される電力によりバッテリを充電することが可能に構成されている。この充電態様を以下、「外部充電」とも称する。

車両の使用に伴ってバッテリの満充電容量が次第に減少すると、車両の走行可能距離（いわゆるＥＶ距離）が短くなる。したがって、バッテリの満充電容量は、車両メーカーにとってもユーザにとっても重要な指標である。そこで、外部充電の機会を利用してバッテリの満充電容量を推定する技術が提案されている（たとえば特開２０２０－１０６３１６号公報（特許文献１）参照）。

特開２０２０－１０６３１６号公報 特開２０１４－２４１６５６号公報

バッテリの満充電容量の推定には電流積算法が広く用いられている。電流精算法では、バッテリの充電開始前に電圧センサにより検出される電圧から定まるＯＣＶ（Open Circuit Voltage）と、バッテリの充電終了後に電圧センサにより検出される電圧から定まるＯＣＶとが用いられる。電流積算法を採用する場合に、バッテリの満充電容量をできるだけ高精度に推定する要求が常に存在する。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、バッテリの満充電容量の推定精度を向上させることである。

（１）本開示のある局面に係る車両は、充電設備から供給される電力による外部充電が可能に構成されている。車両は、バッテリと、バッテリの電圧を検出する電圧センサと、外部充電の開始前に電圧センサにより検出される電圧から定まる第１のＯＣＶ（Open Circuit Voltage）、および、外部充電の終了後に電圧センサにより検出される電圧から定まる第２のＯＣＶに基づいて、バッテリの満充電容量を推定する制御装置とを備える。制御装置は、外部充電の開始前に生じたバッテリの分極を解消するのに要する第１の分極解消時間だけ待機してから外部充電が開始されると仮定した場合に、外部充電が車両の出発時刻までに完了するかどうかを予測する。制御装置は、外部充電が出発時刻までに完了すると予測されるときには、第１の分極解消時間だけ待機してから外部充電を開始し、第１の分極解消時間の待機後かつ外部充電の開始前に電圧センサにより検出された電圧を第１のＯＣＶとして用いる一方で、外部充電が出発時刻までに完了しないと予測されるときには、第１の分極解消時間だけ待機することなく外部充電を開始する。

（２）制御装置は、第１の分極解消時間だけ待機してから外部充電が開始され、かつ、外部充電により生じたバッテリの分極を解消するのに要する第２の分極解消時間だけ外部充電の終了後に待機すると仮定した場合に、外部充電が出発時刻までに完了するかどうかを予測する。制御装置は、外部充電が出発時刻までに完了すると予測されるときには、第２の分極解消時間の待機後に電圧センサにより検出された電圧を第２のＯＣＶとして用いる。

（３）制御装置は、出発時刻までの時間から第１および第２の分極解消時間を差し引いた推定時間がバッテリの充電所要時間よりも短い場合に、外部充電が出発時刻までに完了すると予測し、推定時間が充電所要時間よりも長い場合に、外部充電が出発時刻までに完了しないと予測する。

（４）制御装置は、第１の分極解消時間、バッテリの充電所要時間および第２の分極解消時間が経過した推定時刻が出発時刻よりも早い場合に、外部充電が出発時刻までに完了すると予測し、推定時刻が出発時刻よりも遅い場合に、外部充電が出発時刻までに完了しないと予測する。

上記（１）の構成においては、外部充電の開始前に生じた分極を外部充電の開始前に第１の分極解消時間だけ待機することにより解消する。これにより、外部充電開始前の第１のＯＣＶを高精度に取得できる。上記（２）の構成においては、さらに、外部充電により生じた分極を外部充電の終了後に第２の分極解消時間だけ待機することにより解消する。これにより、外部充電終了後の第２のＯＣＶを高精度に取得できる。ただし、上記のように待機するのは、待機したとしてもバッテリの外部充電が完了すると予測される場合である。待機するとバッテリの外部充電が完了しないと予測される場合には、待機することなく外部充電が開始されるため、車両のＥＶ距離の短縮が抑制される。よって、上記（１）～（４）の構成によれば、ユーザの利便性を損なうことなく、バッテリの満充電容量の推定精度を向上させることができる。

（５）制御装置は、車両の過去の出発時刻に関する学習結果に基づいて出発時刻を推定する。

（６）制御装置は、車両のユーザの操作により定まる出発時刻を取得する。

上記（５），（６）の構成においては、確度が高い出発時刻を取得できる。その結果、外部充電が出発時刻までに完了するかどうかを高精度に予測することが可能になる。

（７）本開示の他の局面に係る車両の充電方法において、車両は、充電設備から供給される電力によるバッテリへの外部充電が可能に構成されている。また、車両は、外部充電の開始前に電圧センサにより検出される電圧から定まる第１のＯＣＶと、外部充電の終了後に電圧センサにより検出される電圧から定まる第２のＯＣＶとに基づいて、バッテリの満充電容量を推定するように構成されている。充電方法は、第１～第３のステップを含む。第１のステップは、外部充電の開始前に生じたバッテリの分極を解消するのに要する分極解消時間だけ待機してから外部充電が開始されると仮定した場合に、外部充電が車両の出発時刻までに完了するかどうかを予測するステップである。第２のステップは、外部充電が出発時刻までに完了すると予測されるときには、分極解消時間だけ待機してから外部充電を開始し、分極解消時間の待機後かつ外部充電の開始前に電圧センサにより検出された電圧を第１のＯＣＶとして用いるステップである。第３のステップは、外部充電が出発時刻までに完了しないと予測されるときには、分極解消時間だけ待機することなく外部充電を開始するステップである。

上記（７）の方法によれば、上記（１）の構成と同様に、バッテリの満充電容量の推定精度を向上させることができる。

本開示によれば、外部充電が可能に構成された車両において、バッテリの満充電容量の推定精度を向上させることができる。

本開示の実施の形態に係る車両の全体構成を概略的に示す図である。 出発時刻までに時間的余裕がある場合の容量推定処理を説明するためのタイムチャートである。 出発時刻までに時間的余裕がない場合の容量推定処理を説明するためのタイムチャートである。 本実施の形態における容量推定処理の処理手順を示すフローチャートである。 待機推定処理の処理手順を示すフローチャートである。 待機推定処理の処理手順の他の一例を示すフローチャートである。 非待機推定処理の処理手順を示すフローチャートである。 出発時刻の学習に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。 出発時刻のばらつきの一例を示す図である。

以下、本開示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。

［実施の形態］
＜システム構成＞
図１は、本開示の実施の形態に係る車両の全体構成を概略的に示す図である。車両１は、充電設備（図示せず）から供給される電力による「プラグイン充電」が可能に構成されている。車両１は、たとえば電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）であるが、その種類は特に限定されない。車両１は、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ：Plug-in Hybrid Vehicle）であってもよい。

車両１は、バッテリ１０と、監視ユニット２０と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）３０と、インレット４０と、ＡＣ／ＤＣコンバータ５０と、充電リレー（ＣＨＲ：Charge Relay）６０と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）７１と、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）７２と、動力伝達ギヤ７３と、駆動輪７４と、通信機（ＤＣＭ：Data Communication Module）８０と、ＥＣＵ９０（Electronic Control Unit）とを備える。

バッテリ１０は、複数のセルを含む組電池である。各セルは、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの二次電池である。バッテリ１０は、モータジェネレータ７２を駆動するための電力を蓄え、ＰＣＵ７１を通じてモータジェネレータ７２へ電力を供給する。また、バッテリ１０は、モータジェネレータ７２の発電時にＰＣＵ７１を通じて発電電力を受けて充電される。

監視ユニット２０は、バッテリ１０の状態を監視するための各種センサを含む。具体的には、監視ユニット２０は、電圧センサ２１と、電流センサ２２と、温度センサ２３とを含む。電圧センサ２１は、バッテリ１０の電圧ＶＢを検出する。電流センサ２２は、バッテリ１０に入出力される電流ＩＢを検出する。温度センサ２３は、バッテリ１０の温度ＴＢを検出する。各センサは、その検出値をＥＣＵ９０に出力する。

ＳＭＲ３０は、バッテリ１０とＰＣＵ７１およびＡＣ／ＤＣコンバータ５０との間を結ぶ電力線上に設けられている。ＳＭＲ３０は、ＥＣＵ９０からの指令に従って開閉される。ＳＭＲ３０が開放（オフ）されると、バッテリ１０は、ＰＣＵ７１およびＡＣ／ＤＣコンバータ５０から電気的に切り離される。

インレット４０は、充電ケーブルの先端に設けられたコネクタ（図示せず）が機械的な連結を伴って接続されるように構成されている。インレット４０とコネクタとが接続されることで、充電設備と車両１との間の電気的な接続が確保される。また、車両１のＥＣＵ９０と充電設備の制御装置（図示せず）とが所定の通信規格に従って各種指令およびデータを相互に送受信することが可能になる。

ＡＣ／ＤＣコンバータ５０は、充電設備から充電ケーブルを介して供給される交流電力を、バッテリ１０を充電するための直流電力に変換する。車両１が急速充電に対応する場合には、車両１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ５０に代えてまたは加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を含んでもよい。

ＣＨＲ６０は、バッテリ１０とＡＣ／ＤＣコンバータ５０とを結ぶ電力線にＳＭＲ３０に直列に接続されている。ＣＨＲ６０は、たとえばＥＣＵ９０からの指令に従って開閉される。ＣＨＲ６０が閉成（オン）され、かつ、ＳＭＲ３０が閉成されると、インレット４０からの電力によりバッテリ１０を充電可能な状態となる。

ＰＣＵ７１は、ＳＭＲ３０とモータジェネレータ７２との間に電気的に接続されている。ＰＣＵ７１は、コンバータおよびインバータ（いずれも図示せず）を含み、ＥＣＵ９０からの指令に従ってモータジェネレータ７２を駆動する。

モータジェネレータ７２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７２の出力トルクは、動力伝達ギヤ７３を通じて駆動輪７４に伝達され、車両１を走行させる。また、モータジェネレータ７２は、車両１の制動動作時には、駆動輪７４の回転力によって発電することができる。モータジェネレータ７２による発電電力は、ＰＣＵ７１によってバッテリ１０の充電電力に変換される。

ＤＣＭ８０は、車両１の外部のユーザ端末Ｕ（たとえばスマートホン）と双方向の通信が可能に構成されている。これにより、車両１は、プラグイン充電に関するユーザ操作（後述する出発時刻の設定操作など）を受け付けることができる。

ＥＣＵ９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ９１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ９２と、各種信号が入出力される入出力ポート（図示せず）とを含む。ＥＣＵ９０は、各センサから受ける信号ならびにメモリ９２に記憶されたプログラムおよびマップに基づいて、車両１を所望の状態に制御するための各種制御を実行する。たとえば、ＥＣＵ９０は、充電設備と通信するとともに、ＳＭＲ３０、ＡＣ／ＤＣコンバータ５０およびＣＨＲ６０を制御することによって、車両１のプラグイン充電を制御する。また、ＥＣＵ９０は、監視ユニット２０を用いてバッテリ１０を状態を管理する。本実施の形態においてＥＣＵ９０により実行される主要な処理として、車両１のプラグイン充電の機会を利用してバッテリ１０の満充電容量を推定する処理が挙げられる。この処理を「容量推定処理」と称し、詳細に説明する。

なお、ＥＣＵ９０は、機能毎に複数のＥＣＵに分割して構成されていてもよい。たとえば、ＥＣＵ９０は、バッテリ１０を状態を管理するＥＣＵと、ＡＣ／ＤＣコンバータ５０を制御するＥＣＵと、ＰＣＵ７１を制御するＥＣＵとに分割されていてもよい。ＥＣＵ９０は、本開示に係る「制御装置」に相当する。

＜容量推定処理＞
容量推定処理において、ＥＣＵ９０は、プラグイン充電開始前のバッテリ１０の電圧と、プラグイン充電終了後のバッテリ１０の電圧と、プラグイン充電中にバッテリ１０に充電された電流の積算値とを用いて、バッテリ１０の満充電容量を推定する（電流積算法）。ここで、プラグイン充電開始前の電圧およびプラグイン充電終了後の電圧は、いずれも開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）であることを要する。

しかしながら、プラグイン充電の主要な想定シーンの１つであるユーザの帰宅直後においては、車両１を運転して自宅に戻ったユーザが車両１から降りて屋内に入る前に充電ケーブルをインレット４０に接続する。そして、その直後にバッテリ１０の充電が開始される。このような充電シーンでは、車両１の走行に伴う放電が終了した直後であるため、バッテリ１０には分極が生じている。そのため、電圧センサ２１により検出される電圧ＶＢは、分極の影響分だけＯＣＶから乖離している。そうすると、バッテリ１０の満充電容量の推定精度が低下し得る。

そこで、本実施の形態においては、分極が解消されるまで待機してから検出された電圧ＶＢを用いることで満充電容量の推定精度を向上させる構成を採用する。ただし、一律に分極解消まで待機した場合、その分だけプラグイン充電の完了時刻が遅くなるため、ユーザの次の出発時刻までにプラグイン充電が完了しない可能性がある。その結果、車両１のＥＶ距離が短くなり、ユーザの利便性が損なわれ得る。したがって、本実施の形態において、分極解消まで待機するかどうかは、ユーザの出発時刻が到来するまでに時間的余裕があるかどうかを考慮して定められる。より具体的には、分極解消まで待機してもユーザの出発時刻までにプラグイン充電が完了すると予測される場合には分極解消まで待機することが決定される。一方、分極解消まで待機するとユーザの出発時刻までにプラグイン充電が完了しない可能性がある場合には、分極解消まで待機することなくプラグイン充電を開始することが決定される。

図２は、出発時刻までに時間的余裕がある場合の容量推定処理を説明するためのタイムチャートである。図２および後述する図３において、横軸は経過時間を表す。縦軸は、バッテリ１０の電圧（より詳細にはＯＣＶと分極電圧との合計電圧）を表す。

当初走行している車両１は、時刻ｔａに、充電設備の設置場所（たとえばユーザの自宅）に到着する。ユーザは、車両１から降りると、充電ケーブルをインレット４０に接続する。ＥＣＵ９０は、充電所要時間Ｔｃｈ（この例ではバッテリ１０を満充電状態まで充電するのに要する時間）を算出するとともに、ユーザの次の出発時刻ｔｂを取得する。出発時刻ｔｂの取得手法の詳細については後述する。

さらに、ＥＣＵ９０は、プラグイン充電開始前の待機時間を算出する。この待機時間は、車両１の走行に伴って放電されたバッテリ１０に生じた分極が解消される（十分に緩和される）までに要する時間である。この時間を以下、「第１分極解消時間Ｔ１」と記載する。

また、ＥＣＵ９０は、プラグイン充電終了後の待機時間を算出する。この待機時間は、プラグイン充電によりバッテリ１０に生じた分極が解消される（十分に緩和される）までに要する時間である。この時間を以下、「第２分極解消時間Ｔ２」と記載する。

ＥＣＵ９０は、プラグイン充電開始前に第１分極解消時間Ｔ１だけ待機し、かつ、プラグイン充電終了後にも第２分極解消時間Ｔ２だけ待機したと仮定した場合に、出発時刻ｔｂまでに車両１のプラグイン充電が完了するかどうかを判定する。たとえば、ＥＣＵ９０は、現在の時刻ｔａから出発時刻ｔｂまでの期間から、第１分極解消時間Ｔ１および第２分極解消時間Ｔ２を差し引いた時間を算出する。この時間をバッテリ１０の充電への「割り当て可能時間ΔＴ」（本開示に係る「推定時間」に相当）と記載する。

そして、ＥＣＵ９０は、割り当て可能時間ΔＴと充電所要時間Ｔｃｈとを比較する。図２に示す例では、割り当て可能時間ΔＴの方が充電所要時間Ｔｃｈよりも長い。この場合、ＥＣＵ９０は、プラグイン充電開始前にもプラグイン充電終了後にも待機したとしても、出発時刻ｔｂまでに車両１のプラグイン充電が完了すると判定できる。したがって、ＥＣＵ９０は、上記の仮定通りプラグイン充電開始前にもプラグイン充電終了後にも分極が解消されるまで待機することを決定する。

図３は、出発時刻までに時間的余裕がない場合の容量推定処理を説明するためのタイムチャートである。図３では、上方に仮定の制御が示され、下方に実際に実行される制御が示されている。

図３に示す例では、図２に示した例と比べて、車両１がユーザの自宅に到着した時点（時刻ｔａ参照）でのバッテリ１０のＳＯＣが低いため、充電所要時間Ｔｃｈが長い。したがって、割り当て可能時間ΔＴと充電所要時間Ｔｃｈとを比較した場合、割り当て可能時間ΔＴの方が充電所要時間Ｔｃｈよりも短い。この場合、プラグイン充電開始前にもプラグイン充電終了後にも待機したとすると、車両１のプラグイン充電が完了する前に出発時刻ｔｂが到来する。したがって、ＥＣＵ９０は、プラグイン充電開始前に分極解消まで待機することなく、車両１のプラグイン充電を開始する。

このように、プラグイン充電開始に先立ち、分極が解消するまで待機してもユーザの出発時刻ｔｂの到来までにプラグイン充電が完了すると予測される場合には、ＥＣＵ９０は、分極解消を待機することを決定する。これにより、バッテリ１０の満充電容量を高精度に推定できる。これに対し、分極が解消するまで待機すると出発時刻ｔｂの到来までにプラグイン充電が完了しないと予測される場合には、ＥＣＵ９０は、分極解消まで待機することなくプラグイン充電を開始することを決定する。言い換えると、ＥＣＵ９０は、満充電容量の高精度推定よりもユーザの利便性確保を優先する。

＜処理フロー＞
図４は、本実施の形態における容量推定処理の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、たとえば、充電設備から延びる充電ケーブルのコネクタがインレット４０に接続された場合に実行される。なお、図２に示すフローチャートおよび後述する他のフローチャートに含まれる各ステップは、基本的にはＥＣＵ９０によるソフトウェア処理により実現されるが、ＥＣＵ９０内に配置されたハードウェア（電気回路）により実現されてもよい。以下、ステップをＳと略す。

なお、図２に示すフローチャートの実行開始時において、ＣＨＲ６０は開放されている。そのため、バッテリ１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ５０から電気的に遮断されている。

Ｓ１において、ＥＣＵ９０は、バッテリ１０の満充電容量Ｃを更新する条件が成立しているかどうかを判定する。たとえば、バッテリ１０の満充電容量Ｃの前回推定時から所定期間が経過している場合に、更新条件が成立していると判定される。更新条件が成立している場合（Ｓ１においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０は、現在の時刻ｔａを取得する（Ｓ２）。

Ｓ３において、ＥＣＵ９０は、バッテリ１０の充電所要時間Ｔｃｈを算出する。より具体的には、ＥＣＵ９０は、バッテリ１０に充電される電力量を、バッテリ１０への単位時間当たりの充電電力で除算することで充電所要時間Ｔｃｈを算出できる。バッテリ１０への充電電力量は、バッテリ１０の満充電容量Ｃ（たとえば前回の推定値）に、目標ＳＯＣと現在のＳＯＣとの差（ΔＳＯＣ）を乗算することで算出される。単位時間当たりの充電電力については、車両１と充電設備との間の通信により充電設備の電力供給能力を取得できる。なお、電力量（単位：Ｗｈ）に代えて電流量（単位：Ａｈ）を用いてもよい。

Ｓ４において、ＥＣＵ９０は、プラグイン充電前の放電によりバッテリ１０に生じた分極を解消するのに要する第１分極解消時間Ｔ１を算出する。バッテリ１０に生じる分極電圧は、バッテリ１０の充放電電流ＩＢと、バッテリ１０の温度ＴＢとに依存する。したがって、たとえば、直近の所定時間内にバッテリ１０から放電された電流ＩＢと、バッテリ１０の温度ＴＢと、第１分極解消時間Ｔ１との間の関係が実験的に求められたマップが作成され、ＥＣＵ９０のメモリ９２に格納されている。このマップを参照することで、ＥＣＵ９０は、直近の所定時間内における放電電流ＩＢ（測定値）と温度ＴＢ（測定値）とから、第１分極解消時間Ｔ１を算出できる。しかし、第１分極解消時間Ｔ１の算出手法はこれに限定されるものではない。たとえば、車両１の通常の使用条件下で発生し得る最大の分極が解消されるのに要する時間を事前実験により求め、その時間（すなわち固定値）を第１分極解消時間Ｔ１として用いてもよい。

Ｓ５において、ＥＣＵ９０は、プラグイン充電によりバッテリ１０に生じる分極を解消するのに要する第２分極解消時間Ｔ２を算出する。第２分極解消時間Ｔ２も第１分極解消時間Ｔ１と同様にマップを用いて算出できる。当該マップには、直近の所定時間内にバッテリ１０に充電される電流ＩＢと、バッテリ１０の温度ＴＢと、第２分極解消時間Ｔ２との間の関係が定められている。このマップを参照することで、ＥＣＵ９０は、直近の所定時間内における充電電流ＩＢ（プラグイン充電の計画値）と温度ＴＢ（充電完了時における予測値）とから、第２分極解消時間Ｔ２を算出できる。なお、第２分極解消時間Ｔ２も予め実験的に求められた固定値であってもよい。

Ｓ６において、ＥＣＵ９０は、ユーザの出発時刻ｔｂを取得する。たとえば、ＥＣＵ９０は、ユーザがユーザ端末Ｕを操作することで設定される出発時刻ｔｂをＤＣＭ８０を介して取得できる。あるいは、ＥＣＵ９０は、車両１の使用履歴（ユーザの行動履歴）に関する学習結果に基づいて、平均出発時刻を出発時刻ｔｂとしてもよい。この学習手法については後述する（図８および図９参照）。

Ｓ７において、ＥＣＵ９０は、現在の時刻ｔａから出発時刻ｔｂまで期間から、第１分極解消時間Ｔ１および第２分極解消時間Ｔ２を差し引くことによって、割り当て可能時間ΔＴを算出する（下記式（１）参照）。
ΔＴ＝（ｔｂ－ｔａ）－Ｔ１－Ｔ２ ・・・（１）

Ｓ８において、ＥＣＵ９０は、プラグイン充電がユーザの出発時刻ｔｂまでに完了するかどうかを予測する。より具体的には、ＥＣＵ９０は、Ｓ３にて算出された充電所要時間Ｔｃｈと、Ｓ７にて算出された割り当て可能時間ΔＴとを比較する。割り当て可能時間ΔＴが充電所要時間Ｔｃｈ以上である場合（Ｓ８においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０は、プラグイン充電がユーザの出発時刻までに完了すると予測し、分極解消を待機する「待機推定処理」を実行する（Ｓ９）。一方、割り当て可能時間ΔＴが充電所要時間Ｔｃｈよりも短い場合（Ｓ８においてＮＯ）、ＥＣＵ９０は、プラグイン充電がユーザの出発時刻までに完了しないと予測し、分極解消を待機しない「非待機推定処理」を実行する（Ｓ１０）。これにより、一連の処理が終了する。

なお、図４では、充電所要時間Ｔｃｈと割り当て可能時間ΔＴとを比較することで、プラグイン充電がユーザの出発時刻ｔｂまでに完了するかどうかを予測する例について説明した。しかし、プラグイン充電の完了の可否を予測する手法はこれに限定されない。たとえば、ＥＣＵ９０は、現在の時刻ｔａを起点に第１分極解消時間Ｔ１、充電所要時間Ｔｃｈおよび第２分極解消時間Ｔ２が経過した時刻（プラグイン充電の前後の待機を含めたプラグイン充電の完了時刻）を算出し、その時刻と出発時刻ｔｂとを比較してもよい。ＥＣＵ９０は、当該時刻が出発時刻ｔｂよりも早い場合にプラグイン充電がユーザの出発時刻ｔｂまでに完了すると予測する一方で、当該時刻が出発時刻ｔｂよりも遅い場合にはプラグイン充電がユーザの出発時刻ｔｂまでに完了しないと予測することができる。

図５は、待機推定処理の処理手順を示すフローチャートである。Ｓ１０１において、ＥＣＵ９０は、現在の時刻ｔａから第１分極解消時間Ｔ１が経過したかどうかを判定する。ＥＣＵ９０は、第１分極解消時間Ｔ１が経過するまで待機する（Ｓ１０１においてＮＯ）。第１分極解消時間Ｔ１が経過すると（Ｓ１０１においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０は、バッテリ１０の電圧ＶＢを電圧センサ２１から取得する（Ｓ１０２）。この時点では分極が解消されており、またバッテリ１０の充放電も行われていない（ＩＲ降下量＝０）であるため、電圧ＶＢは、バッテリ１０のＯＣＶに等しいと近似できる。よって、このときの電圧ＶＢを「ＯＣＶ１」（第１のＯＣＶに相当）と記載する。

Ｓ１０３において、ＥＣＵ９０は、ＣＨＲ６０を閉成（オン）した上で、バッテリ１０の充電が開始されるようにＡＣ／ＤＣコンバータ５０を制御する。また、ＥＣＵ９０は、バッテリ１０の充電開始に伴い、電流センサ２２の検出値の順次積算（電流積算）を開始する。

Ｓ１０４において、ＥＣＵ９０は、プラグイン充電の終了条件が成立しているかどうかを判定する。たとえば、バッテリ１０のＳＯＣが目標ＳＯＣに到達したり、バッテリ１０に所定の電力量が充電されたりした場合にプラグイン充電の終了条件が成立する。プラグイン充電の終了条件が成立すると（Ｓ１０４においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０は、バッテリ１０の充電が終了されるようにＡＣ／ＤＣコンバータ５０を制御するとともに、電流積算を終了する（Ｓ１０５）。また、ＥＣＵ９０は、ＣＨＲ６０を開放（オフ）する。

Ｓ１０６において、ＥＣＵ９０は、バッテリ１０の充電終了時刻から第２分極解消時間Ｔ２が経過したかどうかを判定する。ＥＣＵ９０は、第２分極解消時間Ｔ２が経過するまで待機する（Ｓ１０６においてＮＯ）。第２分極解消時間Ｔ２が経過すると（Ｓ１０６においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０は、バッテリ１０の電圧ＶＢを電圧センサ２１から取得する（Ｓ１０７）。このときの電圧ＶＢもＯＣＶに等しいと近似できるため、「ＯＣＶ２」（第２のＯＣＶに相当）と記載する。

Ｓ１０８において、ＥＣＵ９０は、電流積算開始時におけるバッテリ１０のＯＣＶ１と、電流積算終了時におけるバッテリ１０のＯＣＶ２とに基づいて、電流積算中のバッテリ１０のＳＯＣ変化量ΔＳＯＣを算出する。具体的には、ＥＣＵ９０のメモリ９２には、バッテリ１０のＳＯＣとＯＣＶとの対応関係を示す曲線（ＳＯＣ－ＯＣＶカーブ）が格納されている。ＥＣＵ９０は、ＳＯＣ－ＯＣＶカーブ上においてＯＣＶ２に対応するＳＯＣ（ＳＯＣ２と記載する）とＯＣＶ１に対応するＳＯＣ（ＳＯＣ１と記載する）との差をΔＳＯＣとして算出できる（下記式（２）参照）。
ΔＳＯＣ＝ＳＯＣ２－ＳＯＣ１ ・・・（２）

Ｓ１０９において、ＥＣＵ９０は、電流積算開始時から電流積算終了時までの電流積算量ΔＡｈ（単位：Ａｈ）を算出する。

Ｓ１１０において、ＥＣＵ９０は、Ｓ１０８にて算出されたΔＳＯＣと、Ｓ１０９にて算出された電流積算値ΔＡｈとに基づいて、バッテリ１０の満充電容量Ｃを推定する。詳細には、バッテリ１０の満充電容量Ｃは、ΔＳＯＣに対する充電電流値ΔＡｈとの比率と、ΔＳＯＣ＝１００％に対する満充電容量Ｃとの比率とが等しいとする下記式（３）に従って算出できる。初期状態における満充電容量Ｃ０はバッテリ１０の仕様から既知であるため、ＥＣＵ９０は、満充電容量Ｃから容量維持率Ｑをさらに算出してもよい（Ｑ＝Ｃ／Ｃ０）。
Ｃ＝ΔＡｈ／ΔＳＯＣ×１００ ・・・（３）

図６は、待機推定処理の処理手順の他の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、第１分極解消時間Ｔ１だけ待機する処理（Ｓ２０１）を含む一方で、第２分極解消時間Ｔ２だけ待機する処理（図５のＳ１０６参照）を含まない点において、図５にて説明した待機推定処理のフローチャートと異なる。このように、第１分極解消時間Ｔ１および第２分極解消時間Ｔ２の両方を設定することは必須ではなく、プラグイン充電の開始前にバッテリ１０の放電により生じた分極が解消されるのを待つための第１分極解消時間Ｔ１のみを設定してもよい。この場合、容量推定処理において第２分極解消時間Ｔ２を算出するＳ５の処理（図４参照）は省略される。また、割り当て可能時間ΔＴは、ΔＴ＝（ｔｂ－ｔａ）－Ｔ１により算出される。

図６にて電流積算の終了条件が成立するまでのＳ２０１～Ｓ２０４の処理は、図５にて説明したＳ１０１～Ｓ１０４の処理と同様である。電流積算の終了条件が成立すると（Ｓ２０４においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０は、バッテリ１０の電圧ＶＢを電圧センサ２１から取得する（Ｓ２０５）。この電圧ＶＢを「ＶＢ２」と記載する。

Ｓ２０６において、ＥＣＵ９０は、充電終了後にバッテリ１０に生じている分極電圧Ｖｐ２を算出する。分極電圧Ｖｐ２は、たとえば、直近（電流積算の終了直前）の所定時間内にバッテリ１０に充電された電流ＩＢと、バッテリ１０の温度ＴＢと、分極電圧Ｖｐ２との間の関係が実験的に求められたマップを用いることで算出できる。

Ｓ２０７において、ＥＣＵ９０は、電流積算終了後におけるバッテリ１０のＯＣＶ（「ＯＣＶ２」と記載）を算出する。ＯＣＶ２は、Ｓ２０６にて取得された電圧ＶＢ２からＳ２０７にて算出された分極電圧Ｖｐ２と、ＩＲ降下量（＝ＩＢ×Ｒ）とを減算することで算出される（下記式（４）参照）。なお、内部抵抗Ｒとしては、既知の固定値を用いてもよいし、温度依存性を考慮した値（温度ＴＢに応じた可変値）を用いてもよい。
ＯＣＶ２＝ＶＢ２－Ｖｐ２－ＩＢ×Ｒ ・・・（４）

そして、ＥＣＵ９０は、バッテリ１０の充電が終了されるようにＡＣ／ＤＣコンバータ５０を制御するとともに、電流積算を終了する（Ｓ２０８）。以降のＳ２０９～Ｓ２１１の処理は、図５のＳ１０８～Ｓ１１０の処理（図５参照）と同様であるため、説明は繰り返さない。

図７は、非待機推定処理の処理手順を示すフローチャートである。Ｓ３０１において、ＥＣＵ９０は、電流積算の開始前におけるバッテリ１０の電圧ＶＢを電圧センサ２１から取得する。この電圧ＶＢを「ＶＢ１」と記載する。

Ｓ３０２において、ＥＣＵ９０は、車両１の走行に伴う放電終了後にバッテリ１０に生じている分極電圧Ｖｐ１を算出する。分極電圧Ｖｐ１は、直近の所定時間内にバッテリ１０から放電された電流ＩＢと、バッテリ１０の温度ＴＢと、分極電圧Ｖｐ１との間の関係が実験的に求められたマップを用いることで算出できる。

Ｓ３０３において、ＥＣＵ９０は、電流積算の開始前におけるバッテリ１０のＯＣＶを算出する。このＯＣＶを「ＯＣＶ１」と記載する。ＯＣＶ１は、Ｓ３０１にて取得された電圧ＶＢ１にＳ３０２にて算出された分極電圧Ｖｐ１を加算することで算出される（下記式（５）参照）。
ＯＣＶ１＝ＶＢ１＋Ｖｐ１ ・・・（５）

以降のＳ３０４～Ｓ３１２の処理は、待機推定処理におけるＳ１０３～Ｓ１１０，Ｓ２０３～Ｓ２１１のうちの対応する処理（図５または図６参照）と同様であるため、詳細な説明は繰り返さない。

なお、図７では、分極解消まで待機する時間的余裕がない場合（プラグイン充電が出発時刻ｔｂまでに完了しないと予測される場合）であっても満充電容量Ｃを推定する例について説明した。しかし、満充電容量Ｃを推定するのは分極解消を待つ時間的余裕がある場合に限定し、時間的余裕がない場合には満充電容量Ｃの推定を非実施としてもよい。

＜出発時刻の学習＞
前述のように、ＥＣＵ９０は、ユーザの行動履歴を基に車両１の出発時刻ｔｂを学習できる。一例として、ＥＣＵ９０は、車両１の平均的な出発時刻を学習し、その学習値を出発時刻ｔｂとして使用できる。

図８は、出発時刻の学習に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。Ｓ４０１において、ＥＣＵ９０は、車両１の出発時刻を記録する。たとえば車両１のイグニッションオン（ＩＧ－ＯＮ）時刻を出発時刻とすることができる。

Ｓ４０２において、ＥＣＵ９０は、出発時刻の記録回数が所定回数を超えているかどうかを判定する。出発時刻の記録回数が所定回数を超えている場合（Ｓ４０２においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０は、Ｓ４０１にて記録された出発時刻が学習区間に含まれるかどうかを判定する（Ｓ４０３）。

図９は、出発時刻のばらつきの一例を示す図である。図９において、横軸は出発時刻の記録回数を表し、縦軸は出発時刻を表す。図８および図９を参照して、この例では、車両１の過去の出発時刻に基づいて学習区間が設定される。たとえば、車両１の平均出発時刻の前後に所定の時間幅（たとえば４０分間）を持たせた区間を学習区間として設定できる。また、平均出発時刻の前後に出発時刻がばらつく区間を考慮して学習区間を設定してもよい。たとえば、平均出発時刻±２σ（σ：出発時刻の標準偏差）の区間を学習区間として設定できる。

出発時刻が学習区間内である場合（Ｓ４０３においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０は、Ｓ４０１にて記録された出発時刻を学習する（Ｓ４０４）。すなわち、ＥＣＵ９０は、Ｓ４０１にて記録された出発時刻を用いて平均出発時刻および学習区間を更新する。一方、出発時刻が学習範囲外である場合（Ｓ４０３においてＮＯ）には、ＥＣＵ９０は、Ｓ４０１にて記録された出発時刻を学習せずに破棄する（Ｓ４０５）。

なお、ＥＣＵ９０は、出発時刻の記録回数が所定回数を超えていない場合（Ｓ４０２においてＮＯ）にはＳ４０３の処理をスキップする。つまり、ＥＣＵ９０は、記録された出発時刻を破棄することなく学習する。

以上のように、本実施の形態においては、車両１の走行に伴いバッテリ１０に生じた分極をプラグイン充電開始前に第１分極解消時間Ｔ１だけ待機することにより解消する。これにより、充電開始前の電圧（ＯＣＶ１）を高精度に取得できる。また、車両１のプラグイン充電に伴いバッテリ１０に生じた分極をプラグイン充電終了後に第２分極解消時間Ｔ２だけ待機することにより解消する。これにより、充電終了後の電圧（ＯＣＶ２）を高精度に取得できる。したがって、ＯＣＶ１およびＯＣＶ２を用いて算出される満充電容量Ｃの推定精度を向上させることができる。

ただし、充電開始前（および充電終了後）に待機するのは、第１分極解消時間Ｔ１（および第２分極解消時間Ｔ２）だけ待機したとしてもプラグイン充電が完了すると予測される場合である。第１分極解消時間Ｔ１（および第２分極解消時間Ｔ２）だけ待機するとプラグイン充電が完了しないと予測される場合には、満充電容量Ｃの推定精度向上よりもバッテリ１０の電力確保が優先される。これにより、車両１のＥＶ距離短縮によるユーザの利便性低下を抑制できる。よって、本実施の形態によれば、ユーザの利便性を損なうことなく、バッテリ１０の満充電容量Ｃの推定精度を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、車両１がプラグイン充電される構成を例に説明した。しかし、車両１の外部充電の態様はプラグイン充電に限定されない。車両１は、地面に埋設された送電装置から車載の受電装置に非接触での電力伝送が行われる「非接触充電」が可能に構成されていてもよい。

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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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。

１ 車両、１０ バッテリ、２０ 監視ユニット、２１ 電圧センサ、２２ 電流センサ、２３ 温度センサ、３０ ＳＭＲ、４０ インレット、５０ ＡＣ／ＤＣコンバータ、６０ ＣＨＲ、７１ ＰＣＵ、７２ モータジェネレータ、７３ 動力伝達ギヤ、７４ 駆動輪、８０ ＤＣＭ、９０ ＥＣＵ、９１ プロセッサ、９２ メモリ、Ｕ ユーザ端末。

Claims (7)

1. 充電設備から供給される電力による外部充電が可能に構成された車両であって、
   バッテリと、
   前記バッテリの電圧を検出する電圧センサと、
   前記外部充電の開始前に前記電圧センサにより検出される電圧から定まる第１のＯＣＶ、および、前記外部充電の終了後に前記電圧センサにより検出される電圧から定まる第２のＯＣＶに基づいて、前記バッテリの満充電容量を推定する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記外部充電の開始前に生じた前記バッテリの分極を解消するのに要する第１の分極解消時間だけ待機してから前記外部充電が開始されると仮定した場合に、前記外部充電が前記車両の出発時刻までに完了するかどうかを予測し、
   前記外部充電が前記出発時刻までに完了すると予測されるときには、前記第１の分極解消時間だけ待機してから前記外部充電を開始し、前記第１の分極解消時間の待機後かつ前記外部充電の開始前に前記電圧センサにより検出された電圧を前記第１のＯＣＶとして用いる一方で、
   前記外部充電が前記出発時刻までに完了しないと予測されるときには、前記第１の分極解消時間だけ待機することなく前記外部充電を開始する、車両。
2. 前記制御装置は、
   前記第１の分極解消時間だけ待機してから前記外部充電が開始され、かつ、前記外部充電により生じた前記バッテリの分極を解消するのに要する第２の分極解消時間だけ前記外部充電の終了後に待機すると仮定した場合に、前記外部充電が前記出発時刻までに完了するかどうかを予測し、
   前記外部充電が前記出発時刻までに完了すると予測されるときには、前記第２の分極解消時間の待機後に前記電圧センサにより検出された電圧を前記第２のＯＣＶとして用いる、請求項１に記載の車両。
3. 前記制御装置は、
   前記出発時刻までの時間から前記第１および第２の分極解消時間を差し引いた推定時間が前記バッテリの充電所要時間よりも短い場合に、前記外部充電が前記出発時刻までに完了すると予測し、
   前記推定時間が前記充電所要時間よりも長い場合に、前記外部充電が前記出発時刻までに完了しないと予測する、請求項２に記載の車両。
4. 前記制御装置は、
   前記第１の分極解消時間、前記バッテリの充電所要時間および前記第２の分極解消時間が経過した推定時刻が前記出発時刻よりも早い場合に、前記外部充電が前記出発時刻までに完了すると予測し、
   前記推定時刻が前記出発時刻よりも遅い場合に、前記外部充電が前記出発時刻までに完了しないと予測する、請求項２に記載の車両。
5. 前記制御装置は、前記車両の過去の出発時刻に関する学習結果に基づいて、前記出発時刻を推定する、請求項１～４のいずれか１項に記載の車両。
6. 前記制御装置は、前記車両のユーザの操作により定まる前記出発時刻を取得する、請求項１～４のいずれか１項に記載の車両。
7. 充電設備から供給される電力によるバッテリへの外部充電が可能に構成された車両の充電方法であって、
   前記車両は、前記外部充電の開始前に電圧センサにより検出される電圧から定まる第１のＯＣＶと、前記外部充電の終了後に前記電圧センサにより検出される電圧から定まる第２のＯＣＶとに基づいて、前記バッテリの満充電容量を推定するように構成され、
   前記充電方法は、
   前記外部充電の開始前に生じた前記バッテリの分極を解消するのに要する分極解消時間だけ待機してから前記外部充電が開始されると仮定した場合に、前記外部充電が前記車両の出発時刻までに完了するかどうかを予測するステップと、
   前記外部充電が前記出発時刻までに完了すると予測されるときには、前記分極解消時間だけ待機してから前記外部充電を開始し、前記分極解消時間の待機後かつ前記外部充電の開始前に前記電圧センサにより検出された電圧を前記第１のＯＣＶとして用いるステップと、
   前記外部充電が前記出発時刻までに完了しないと予測されるときには、前記分極解消時間だけ待機することなく前記外部充電を開始するステップとを含む、車両の充電方法。
   

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