JP5510259B2 - 車両用電力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置を備える車両の車両用電力制御装置に関する。

車両の蓄電装置の充電を制御する従来技術として、例えば特許文献１の車両用電力制御装置が知られている。一般に、電池は過充電域及び過放電域で使用されると寿命が短くなる。

そこで、特許文献１の装置は、電池で構成される蓄電装置の残容量が、残容量５０％領域を含む所定幅の不感領域においては、充放電を制御することなく、車両の走行状態に応じて充放電する。また、残容量が減少して過放電領域になると、放電を禁止して充電のみできる状態とし、残容量が過充電領域まで増加すると、充電を禁止して放電のみできる状態とする。さらに、不感領域と過放電領域の間、及び不感領域と過充電領域の間の重み関数領域においては、残容量偏差重み関数にしたがって電池の充放電を制御している。この残容量偏差重み関数は、過放電領域に接近するにしたがって放電よりも充電を優先し、過充電領域に接近するにしたがって充電よりも放電を優先するようになっている。

また、特許文献２、特許文献３には、リチウム二次電池の通電状態が継続すると、電池の劣化が生じることが記載されている。

特開２００１−３１４０４０号公報 特開２００２−３６７６８１号公報 特開２０１０−７３６５６号公報

プラグイン式の電気自動車やハイブリッド自動車等の車両用電力制御装置では、外部からの給電によって蓄電装置に充電する場合に、できるだけコスト低減が図れる外部の電力を充電したいという要望がある。この要望により、例えば、車両を運転しない時間帯に、安価な電気料金である深夜電力を充電することが知られている。

しかしながら、上記の従来技術においては、電池の充電量の上昇による電池性能低下を防止することを優先するため、住宅等の太陽光発電や系統電源からの余剰電力、その他のユーザーにとって有益な電力供給が得られる場合であっても、積極的に当該電力を充電することができないという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池性能が低下し得る時間の低減を図りつつ、ユーザーにとって有益な充電が実施できる車両用電力制御装置を提供することである。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１は、車両に設けられ、車両の走行に使用される電力を蓄える二次電池からなる蓄電装置に、外部から供給される電力を停車中に充電する充電運転を制御し、当該充電運転の際に、通常、所定の満充電蓄電率を満たすように充電する車両用電力制御装置に係る発明であって、
満充電蓄電率よりも大きく二次電池の製品限界蓄電率よりも小さい値の上限蓄電率を設定し、
ユーザーにとってコスト面や環境面に関して有益な電力が得られる有用電力情報を取得したときで、かつ蓄電装置に蓄えられている現在の蓄電率が上限蓄電率に達していない場合には、満充電蓄電率よりも大きく、上限蓄電率以下の範囲内で蓄電装置に充電し、
さらに蓄電装置に蓄えられた電力を使用して駆動される補機について駆動予定を取得している場合で、かつ、蓄電装置に蓄えられている現在の蓄電率が満充電蓄電率以上の場合には、上限蓄電率が、現在の蓄電率と、駆動予定の補機を駆動するために必要な電力量に相当する必要蓄電率との合計値に対して、大きいときに現在の蓄電率と必要蓄電率の合計値まで充電し、同等または小さいときに上限蓄電率まで充電することを特徴とする。

この発明によれば、上記の有用電力情報を取得していないときは、満充電蓄電率を満たす充電を行って、二次電池の性能低下に影響のない通常の充電運転を実施し、上記の有用電力情報を取得したときには、有用な電力を上限蓄電率まで取り込むことにより、ユーザーにとって有用な電力を活用した充電運転を実施できる。したがって、電池性能が低下し得る時間の低減を図りつつ、ユーザーにとって有益な充電を実施できる車両用電力制御装置が得られる。
また、この発明によれば、上限蓄電率が上記合計値よりも大きいときには蓄電装置の蓄電率を上限蓄電率まで上げないで補機の駆動に必要な分を確保できる電力に抑える。これにより、二次電池の性能低下に繋がる充電を抑制して電池への負荷を軽減することができる。また、上限蓄電率が上記合計値以下であるときには蓄電装置の蓄電率を最大でも上限蓄電率に抑えることで、ユーザーにとって有用な電力を活用した充電を実施することができる。

請求項２は、請求項１に記載の発明において、さらに車両を次に走行させる次回走行予定を取得している場合には、蓄電装置の蓄電率は次回走行予定時刻に合わせて上限蓄電率に達する状態になるように制御されることを特徴とする。この発明によれば、ユーザーにとって有益な充電を実施することができるだけでなく、次回走行予定時刻には蓄電装置の蓄電率が上限蓄電率に達するように制御されるため、早くから上限蓄電率に達するような状態を回避し、二次電池の性能低下に繋がる時間をできるだけ短くして電池への負荷を軽減することができる。

請求項３は、車両に設けられ、車両の走行に使用される電力を蓄える二次電池からなる蓄電装置に、外部から供給される電力を停車中に充電する充電運転を制御し、充電運転の際に、所定の満充電蓄電率を満たすように充電する車両用電力制御装置に係る発明であって、
満充電蓄電率よりも大きく二次電池の製品限界蓄電率よりも小さい値の上限蓄電率を設定し、
ユーザーにとってコスト面や環境面に関して有益な電力が得られる有用電力情報を取得したときで、かつ蓄電装置に蓄えられている現在の蓄電率が上限蓄電率に達していない場合には、満充電蓄電率よりも大きく、上限蓄電率以下の範囲内で蓄電装置に充電し、
上限蓄電率は、蓄電装置に蓄えられた電力を放電して使用する時刻までが短いほど大きく設定されることを特徴とする。

この発明によれば、放電するまでの時間が短いほど満充電蓄電率を超える時間を短くすることにより、電池の性能低下に繋がる時間を抑制しつつ、余剰電力の給電等、ユーザーにとってうれしい充電を有効に実施することができる。

請求項４は、車両に設けられ、車両の走行に使用される電力を蓄える二次電池からなる蓄電装置に、外部から供給される電力を停車中に充電する充電運転を制御し、充電運転の際に、所定の満充電蓄電率を満たすように充電する車両用電力制御装置に係る発明であって、
満充電蓄電率よりも大きく二次電池の製品限界蓄電率よりも小さい値の上限蓄電率を設定し、
ユーザーにとってコスト面や環境面に関して有益な電力が得られる有用電力情報を取得したときで、かつ蓄電装置に蓄えられている現在の蓄電率が上限蓄電率に達していない場合には、満充電蓄電率よりも大きく、上限蓄電率以下の範囲内で蓄電装置に充電し、
蓄電装置に蓄えられた電力を使用して駆動される補機の駆動予定を取得し、かつ車両を次に走行させる次回走行予定を取得している場合には、補機駆動予定に基づいて設定される上限蓄電率と、次回車両走行予定に基づいて設定される上限蓄電率との大小を比較し、
次回車両走行予定に基づいた上限蓄電率の方が大きい場合には、次回車両走行予定に基づいた上限蓄電率まで充電を行うことを特徴とする。

この発明によれば、補機駆動予定に基づく上限蓄電率はキャンセルし、次回車両走行予定に基づく上限蓄電率を優先した充電を行うことにより、補機駆動予定と次回車両走行予定の両方があり、これらの間に長い時間間隔がない場合に有用な充電制御を実施することができる。

請求項５は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、蓄電装置に充電するときに、蓄電装置に蓄えられた電力を放電して使用する時刻までの時間が短いほど、二次電池の充電上限セル電圧を大きく設定することを特徴とする。この発明によれば、蓄電装置に蓄えた電力を使用するとき、例えば補機類の駆動時や車両走行時から充電開始時刻までの時間が長い場合には二次電圧の充電上限セル電圧は小さく設定されるので、セル電圧が大きい状態は長くなく、二次電池の劣化を抑制することができる。

本発明を適用した第１実施形態に係るシステムの構成図である。 第１実施形態の車両用電力制御装置が実施する充電制御の手順を示すメインフローチャートである。 図２のフローチャートにおける充電終了ＳＯＣ再計算ルーチンの手順を示すフローチャートである。 第１実施形態における充電制御について、深夜料金時間帯の充電運転及び補機消費電力のタイムチャートである。 第１実施形態における充電制御について、放電開始までの時間と充電上限セル電圧との関係を示した特性図である。 第１実施形態における充電制御について、太陽光発電パネルの余剰電力がある場合のバッテリＳＯＣの変化を示すタイムチャートである。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。

（第１実施形態）
本発明に係る車両用電力制御装置は、例えば電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等の車載バッテリに充電する装置に適用することができる。図１は本発明を適用した第１実施形態に係るシステムの構成図である。

図１に示すように、第１実施形態は、本発明に係る車両用電力制御装置をパラレルシリーズハイブリッド車に適用した例である。図１に二点鎖線で図示されている内側の部分は、車両１に設けられる構成要素であり、電力制御装置１０が蓄電装置ＥＣＵ３、充電器ＥＣＵ５等を介して蓄電装置３０への充電を制御する。充電器５０に繋がっているプラグ５１と接続される側の住宅では、住宅用制御装置１００が系統電源（商用電源）や太陽光発電パネル１０３からの電力供給を制御する。

蓄電装置３０は、複数の二次電池からなり、端子電圧を所定の高電圧にする高電圧バッテリであり、昇圧コンバータ３１、各インバータ４３，４４を介して各モータジェネレータ４１，４２に接続され、蓄電装置ＥＣＵ３により制御される。蓄電装置３０は、発進時、加速時等にモータに電力を供給し、減速時には回生発電した電力を蓄電する。

蓄電装置３０には、昇圧コンバータ３１、降圧コンバータ３２、空調用冷凍サイクルの冷媒を駆動する圧縮機６０、各種補機類からなる負荷１１、充電器５０が接続されている。昇圧コンバータ３１は、蓄電装置３０の電圧を所定電圧まで（例えばＤＣ２８８Ｖを最大６５０Ｖまで）昇圧する。この昇圧された電圧は、第１モータジェネレータ４１、第２モータジェネレータ４２の駆動に用いられ、高出力化と低電力損失の両立が図られる。降圧コンバータ３２は、蓄電装置３０の電圧を所定電圧まで（例えばＤＣ２８８Ｖを１２Ｖまで）降圧して補機バッテリ等の負荷１２、ナビゲーション装置７等に印加する。

第１インバータ４３及び第２インバータ４４は、昇圧コンバータ３１で昇圧された高電圧直流電流を第１モータジェネレータ４１、第２モータジェネレータ４２へそれぞれ供給するために交流電流に変換する。また、各インバータ４３，４４は、各モータジェネレータ４１，４２が発電する交流電流を直流電流に変換する機能も果たす。

車両制御ＥＣＵ９は、エンジンＥＣＵ２、モータジェネレータＥＣＵ４、蓄電装置ＥＣＵ３、充電器ＥＣＵ５、電力制御装置１０等と通信可能に構成されている。車両制御ＥＣＵ９は、各種センサからの信号によって運転状態に応じたエンジン出力及びモータのトルクを算出し、各ＥＣＵに要求値を出力して駆動輪２３の駆動力を制御する。エンジンＥＣＵ２は、車両制御ＥＣＵ９からのエンジン出力要求に従い、電子スロットルを制御してエンジン２０の動力を制御する。モータジェネレータＥＣＵ４は、車両制御ＥＣＵ９からの信号により、第１モータジェネレータ４１、第２モータジェネレータ４２、第１インバータ４３、第２インバータ４４、及び昇圧コンバータ３１を制御する。

充電器５０は、プラグ５１を介して外部の系統電源や太陽光発電パネル１０３から得られる交流電力を変換して蓄電装置３０に供給する。電力制御装置１０は、車両内の電力制御、特に蓄電装置３０の充放電を制御する電子制御装置である。電力制御装置１０は、車両制御ＥＣＵ９、エアコンＥＣＵ６、ナビゲーション装置７、各種の負荷１１，１２等と通信可能に構成され、車両側の通信機８を通じて住宅用制御装置１００等の外部の制御装置と通信する。電力制御装置１０は、充電器ＥＣＵ５等を介して充電器５０を制御することで、蓄電装置３０の充電制御を行い、ナビゲーション装置７やエアコン装置（圧縮機６０を含む）に対して給電処理も行う。

プラグ５１は、住宅に設置された配電盤１０２から供給される電力を車両１に供給されるためのインターフェースであり、プラグ５１の他端側に設けられるコネクタ部は車両１に対して着脱可能な構成となっている。車両１は、プラグ５１の他端側のコネクタ部と接続される受電口を有し、受電口から外部の電力供給を受けることになる。また、プラグ５１を車両の一部として構成し、これを外部に対する受電口としてもよい。

住宅内の配電盤１０２は、パワーコンディショナ１０４を介して供給される太陽光発電パネル１０３の電力や外部の系統電源等の電力を住宅側で使用される機器の負荷１１０，１１１，１１２等に割り振る機能を果たす。この割り振り機能は、住宅用制御装置１００が配電盤１０２を制御することにより行われる。住宅用制御装置１００は、通信機１０１を介して住宅外部の車両１における通信機８と各種情報を通信することができる。

車両１は、遊星歯車機構からなる動力分割機構２１を備えており、この動力分割機構２１によって第１モータジェネレータ４１、第２モータジェネレータ４２、及びエンジン２０の動力が分割されるようになっている。

第１モータジェネレータ４１、エンジン２０、及び第２モータジェネレータ４２は、それぞれ、動力分割機構２１のサンギア、キャリア、リングギアに機械的に連結されている。第２モータジェネレータ４２には、車軸２２を解して駆動輪２３が機械的に連結されている。車軸２２は、エンジン２０及び第２モータジェネレータ４２から出力された動力を駆動輪２３に伝達するための軸である。また、第１モータジェネレータ４１及び第２モータジェネレータ４２のそれぞれには、第１インバータ４３、第２インバータ４４が接続されている。

上記構成において、車両１の各部の作動状態について説明する。車両１は蓄電装置３０が所定のＳＯＣ（state of charge）以下となるまでは蓄電装置３０からの電力供給で動作する第２モータジェネレータ４２のみで走行する。車両１はその後、発進時、ごく低速時、ゆるやかな下り坂走行時等、エンジン効率のよくない場合には、エンジン２０を停止させたまま、蓄電装置３０からの電力供給で動作する第２モータジェネレータ４２のみで走行する。通常走行時には、エンジン２０の動力は２経路に分割し、一方は車軸２２を介して駆動輪２３を駆動し、もう一方は第１モータジェネレータ４１を駆動して発電する。この発電した電力で第１モータジェネレータ４１を駆動することにより、エンジン２０の駆動力をアシストする。車両制御ＥＣＵ９は、最大効率が得られるように動力分割機構２１の分割の割合を制御する。さらに加速時には、蓄電装置３０から電力が供給されて、さらに第２モータジェネレータ４２による駆動力が追加される。

減速時、制動時には、駆動輪２３が第２モータジェネレータ４２を駆動し、発電機として作動させて回生発電を実施する。この回生した電力は、蓄電装置３０に蓄電される。停車時には、冷房時、エンジン暖機中、充電時を除き、エンジン２０及びモータジェネレータ４１，４２は停止している。蓄電装置３０への充電が必要な場合の走行時には、通常走行時よりも多めにモータジェネレータ４１，４２を駆動させて余剰電力を蓄電装置３０に充電する。
（本発明特有の充電制御）
以下に、停車中に外部から電力を充電するときの処理について、図２〜図６を参照して説明する。図２は、電力制御装置１０が実施する充電制御の手順を示すメインフローチャートである。図３は図２のフローチャートにおける充電終了ＳＯＣ（state of charge）の再計算ルーチンの手順を示すフローチャートである。図４は本実施形態における充電制御において、深夜料金時間帯の充電運転及び補機消費電力のタイムチャートである。図５は本実施形態の充電制御において、放電開始までの時間とバッテリセル電圧の上限セル電圧との関係を示した特性図である。図６は本実施形態の充電制御において、太陽光発電パネル１０３の余剰電力がある場合の、バッテリのＳＯＣの変化を示すタイムチャートである。

本実施形態の充電制御は、充電運転において、所定の情報を取得した場合に、充電運転を終了するための条件である充電終了ＳＯＣ（特許請求の範囲の「充電終了蓄電率」）を再計算するステップを有する。後述するステップにより、電池性能が低下し得る状態の時間を低減するとともに、ユーザーにとって有益な電力受給が図れる充電制御を実施できるのである。

図２に示すように、まずステップ１で、停車中の車両１の蓄電装置３０に充電することが可能な状態か否かを判定する。例えば、充電器５０と電気的に繋がっているプラグ５１が住宅側のコンセント１０５に正規に接続された状態であるか否かを判定する。蓄電装置３０に充電可能な状態であると判定すると、ステップ２で、ユーザーに対して本発明特有の充電制御を実施することの可否について問合せを通知する。この通知は、住宅用制御装置１００の表示部（コントロールパネル）や車両１の表示部に表示したり、音声によって報知したりすることにより行う。また、ユーザーは、この問合せに対して、住宅用制御装置１００や車両１の制御装置を通じて、本充電制御実施の可否を応答することができる。

次にステップ３で、充電運転を終了する条件として蓄電装置３０に蓄えるべき電力量として用いられる充電終了ＳＯＣを読み込む。そして、ステップ４で充電運転を実施する。この充電は、住宅用制御装置１００が、太陽光発電パネル１０３から供給される電力、系統電源から供給される電力等のうち、コスト面、環境面、エネルギー効率等の観点から最も適切な電力源を選択し、単一のまたは複数組み合わせた電力源から配電盤１０２を通じて電力を供給することにより実施される。

この充電運転は、ステップ５で、充電運転終了条件が満たされたと判定することにより終了する。充電運転条件は、ステップ３で読み込んだ充電終了ＳＯＣを満たす電力量が蓄電装置３０に蓄電されたという条件である。

ステップ５で、まだ充電運転終了条件が成立していないと判定されると、ステップ６で、充電中断の要求があるか否かを判定する。この充電中断の要求とは、例えば、プラグ５１と住宅側のコンセント１０５の接続が解除された状態、つまり充電可能状態が解除された状態を検出したことである。ステップ６で充電中断要求があったと判定すると、充電を中断して本充電制御を終了する。

ステップ６で充電中断要求がないと判定すると、ステップ４に戻り充電運転終了条件が成立するまで充電運転を継続する。ステップ５で充電運転終了条件が成立したと判定すると、次にステップ７において、前述のステップ２で行ったユーザーへの問合せに対してユーザーの応答がＯＫであったか否かを判定する。ユーザーの応答がＯＫでない場合は、ユーザーが通常の充電運転の実施を希望し、本発明特有の充電制御の実施を不要としているため、本充電制御を終了する。

ユーザーの応答がＯＫである場合は、ステップ８で、車両１の電力制御装置１０が各種の有用情報を受信したか否かを判定する。各種の有用情報とは、車両１のユーザーにとってコスト面や環境面に関して有益な電力が得られる有用電力情報である。例えば、蓄電装置３０に電力を蓄電する場合に、ユーザーにとって有用な情報、コスト面の観点から好ましい情報、エネルギー利用の観点から好ましい情報、である。

ユーザーにとって有用な情報、コスト面の観点から好ましい情報、エネルギー利用の観点から好ましい情報は、例えば、充電終了ＳＯＣを満たす電力を充電するためのトータルエネルギーコストの低減が図れる情報であって、安価な深夜時間帯電力を利用できる情報、各種の自然エネルギーから得られる電力等の住宅側で余っている電力を充電可能な情報、住宅側の蓄電装置に蓄電されている電力を充電可能な情報等である。電力会社からの要求であってユーザーにも好ましい情報は、売電電力や系統電源に余裕がある状態で電力会社から安価に取得できる電力の情報、原子力発電による電力活用を促す電力会社からの情報等である。環境に関して好ましい情報は、環境へのＣＯ_２排出量の抑制が図れる電力活用を促す情報等である。

ステップ８で、これらの各種有用情報の受信がないと判定すると、ステップ９でイグニッションスイッチオンの要求があるか否かを判定し、当該要求があれば、車両の走行が行われるため、本充電制御を終了して、車両の運転に備える。まだイグニッションスイッチオンの要求がない場合は、車両走行が間近でないため、ステップ８に戻り、引き続き有用情報取得の有無を判定する。

ステップ８で、これらの各種有用情報の受信があると判定すると、ステップ１０で本充電制御の特徴である充電終了ＳＯＣの再計算を行うサブルーチンを実行する。このサブルーチンの実行により、各種有用情報に基づいた充電終了ＳＯＣが再設定されて、電池性能が低下し得る時間を低減しつつ、充電コスト、環境負荷等を抑制する充電運転を実施することになる。ステップ１０で充電終了ＳＯＣの再計算を実行すると、次にステップ１１で、充電終了ＳＯＣが前回値に対して変更しているか否かを判定する。ステップ１１で、充電終了ＳＯＣが変更していないと判定すると、ステップ８に戻って有用情報の有無判定を行う。充電終了ＳＯＣが変更していると判定すると、ステップ１に戻り、再設定された充電終了ＳＯＣの条件として、再び充電運転に備える。

次に、充電終了ＳＯＣの再計算を行うサブルーチンについて、図３〜図６を参照して説明する。図３に示すように、まずステップ１０１で、現在の蓄電装置３０のＳＯＣ（現在の蓄電率）が満充電ＳＯＣ以下であるか否かを判定する。満充電ＳＯＣ（特許請求の範囲の「満充電蓄電率」）は、電力制御装置１０に予め記憶されて、予め設定されている蓄電量であり、通常の充電制御において設定されている最大限の蓄電量である。満充電ＳＯＣは、破損や劣化を伴うおそれがある電池の蓄電限界量に相当する製品の限界ＳＯＣ（特許請求の範囲の「製品限界蓄電率」）よりも小さく設定される。例えば、限界ＳＯＣを１００％とすると満充電ＳＯＣは７０％〜８０％の範囲に設定されている。

現在のＳＯＣが満充電ＳＯＣ以下であると判定すると、ステップ１０２で、充電終了ＳＯＣを満充電ＳＯＣに再設定して、本サブルーチンを終了する。この再設定により、充電運転終了時に蓄電装置３０の蓄電量は、予め設定された満充電ＳＯＣに相当するようになる。逆に、現在のＳＯＣが満充電ＳＯＣよりも大きいと判定すると、ステップ１０３で、補機類の駆動予定があるか否かを判定する。これは、電力制御装置１０が、車両１の各種補機が駆動される予定がある旨の信号を車両１の各種ＥＣＵから受信したか否かによって判定される。

補機類の駆動予定がある場合に、深夜料金時間を含む時間に実施される充電運転の要領について、図４を参照して説明する。図４に示すように、翌日の８時に車両走行が開始する場合に、８時前にプレ空調等の補機の運転を行うことが予定されていると、補機の運転開始に間に合うように、上記の製品の限界ＳＯＣよりも小さく設定される上限ＳＯＣ（特許請求の範囲の「上限蓄電率」）まで蓄電装置３０に蓄電する。そして、車両走行前の補機の運転により上限ＳＯＣまで蓄電された電力が消費されても、走行開始時に満充電ＳＯＣが確保されるようにしている。例えば、補機電力として２ｋＷを６分間必要とする場合、その電力量は２ｋＷと６分の積を６０分で除した値２００Ｗｈとなる。製品限界蓄電率（１００％)の時の電力量を２０ｋＷｈとすると、この補機電力相当のＳＯＣは２０ｋＷｈに対する２００Ｗｈの割合である１％となり、この分の電力量を通常の満充電容量に対し増加させる。この増加分が上限ＳＯＣと満充電ＳＯＣの差に相当する。

また、深夜料金時間帯には、深夜電力を蓄電装置３０に蓄電する。この深夜電力を利用した蓄電は、一旦、満充電ＳＯＣまで蓄電した後、そのＳＯＣを維持し、さらに深夜電力時間帯終了の７時に上限ＳＯＣに達するように蓄電を行うものである。

ステップ１０３で補機類の駆動予定がないと判定すると、後述のステップ１２０に進む。ステップ１０３で補機類の駆動予定があると判定すると、次にステップ１０４で、バッテリ電圧の上限値を再設定する。ここでの再設定は、蓄電装置３０、つまり高圧バッテリを構成する個々のバッテリセルについて、その電圧の上限値を設定することで、バッテリとしての電圧の上限値を設定している。

ステップ１０４でのバッテリ電圧の上限値は、図５に示すタイムチャートに参照のように設定されることになる。すなわち、当該上限値は、現時刻からの補機類の駆動予定時刻、つまり蓄電装置３０からの放電開始までの時間が長くなるにしたがい（先になるにしたがい）小さく設定される。また、補機類が即座に駆動する場合には当該上限値は最大である上限電圧に設定され、駆動予定時刻が先になるにしたがい、満充電判定電圧に近づくように小さく設定される。すなわち、補機類の駆動予定時刻が近いほどバッテリ電圧の上限値を上げることになる。

図５では、駆動予定時刻が現時点から所定の時間経過後（例えば３時間後）である場合にはバッテリ電圧の上限値を満充電判定電圧に設定する。また、上限電圧は、破損や劣化を伴うおそれがある電池の限界電圧に相当する製品限界電圧未満に設定され、満充電判定電圧以上に設定される。なお、満充電判定電圧は、温度により変動しうる電圧値である。

次にステップ１０５で、蓄電装置３０に蓄電する電力量の上限値としての上限ＳＯＣ（特許請求の範囲の「上限蓄電率」）を設定する。上限ＳＯＣは、電力制御装置１０に予め記憶されているマップを用いて決定される値であり、例えば、電力を使用するまでの時間、上限電圧等のパラメータを使用して算出することができる。上限ＳＯＣは、上記の製品の限界ＳＯＣよりも小さく、満充電ＳＯＣよりも大きい値に決定され、例えば、限界ＳＯＣが１００％に設定された場合、上限ＳＯＣは９０％に決定される。

次にステップ１０６で、駆動予定の補機類を駆動するために必要な電力量を取得する。この電力量は、補機類、各種ＥＣＵから取得する他、電力制御装置１０が所定の演算により算出するようにしてもよい。続いてステップ１０７で、ステップ１０６の当該駆動に必要な電力量をＳＯＣに換算してΔＳＯＣ（特許請求の範囲の「必要蓄電率」）とする。

ステップ１０８では、ステップ１０５で設定した上限ＳＯＣが、現在のＳＯＣとステップ１０７で換算したΔＳＯＣとの和よりも大きいか否かを判定する。上限ＳＯＣの方が大きいと判定すると、ステップ１０９で充電終了ＳＯＣを、現在のＳＯＣに前述のΔＳＯＣを加算した値に再設定し、前述のステップ１１に進む。逆に、上限ＳＯＣが現在のＳＯＣとΔＳＯＣの和以下であると判定すると、ステップ１１０で充電終了ＳＯＣを上限ＳＯＣに再設定し、ステップ１２０に進む。

このように、ステップ１０９では充電終了ＳＯＣを、満充電ＳＯＣの設定値を超える場合であっても、上限ＳＯＣを超えない範囲で補機類駆動に必要な電力が得られる蓄電量に設定する。また、ステップ１０９では、電力制御装置１０が各種有用な情報を取得したことを検出するステップ８を経ることにより、電力会社からの余剰電力活用の要求、自然エネルギーの余剰電力、安価な電力等を有効活用した充電を実施することができる。ステップ１１０では、充電終了ＳＯＣを、補機類駆動に必要な電力量が不足しても、上限ＳＯＣを超えないように上限ＳＯＣに設定し、電池への過充電を防止して電池性能の低下を抑制することができる。

ステップ１２０で、次回走行予定、つまり車両１の次回出発予定があるか否かを判定する。この次回出発予定の有無は、住宅用制御装置１００や車両１側の入力部（例えば、ナビゲーション装置７）が操作されること等により、充電終了時刻設定、次回の走行開始時刻設定、行き先設定等の入力があり、電力制御装置１０がその情報を受信したか否かによって判定する。

ステップ１２０で次回出発予定がないと判定すると、充電終了ＳＯＣはステップ１１０で設定した値のまま本サブルーチンを終了し、前述のステップ１１に進む。

ステップ１２０で次回出発予定があると判定すると、次にステップ１２１で、バッテリ電圧の上限値を再設定する。ここでの再設定は、前述のステップ１０４と同様である。続いてステップ１２２で、前述のステップ１０５と同様に、次に出発するまでの時間に応じて、蓄電装置３０に蓄電する電力量の上限値としての上限ＳＯＣを決定する。

次にステップ１２３では、ステップ１２２で設定した上限ＳＯＣが、現在のＳＯＣよりも大きいか否かを判定する。ステップ１２３で上限ＳＯＣが現在のＳＯＣ以下であると判定すると、充電終了ＳＯＣの再設定を行わずに本サブルーチンを終了し、前述のステップ１１に進む。

ステップ１２３で上限ＳＯＣの方が大きいと判定すると、次にステップ１２４で、先のステップ１２２で設定した上限ＳＯＣが先のステップ１０５で設定した上限ＳＯＣよりも大きいか否かを判定する。ステップ１２４でＮＯと判定すると、充電終了ＳＯＣはステップ１１０で設定した値のまま本サブルーチンを終了し、前述のステップ１１に進む。このように、ＮＯと判定される場合は、例えば次回の出発予定時刻まで時間があり、補機駆動予定のために設定された上限ＳＯＣの値を優先させる必要がある場合である。

ステップ１２４でＹＥＳと判定すると、ステップ１２５で充電終了ＳＯＣをステップ１２２で設定した上限ＳＯＣに再設定して、前述のステップ１１に進む。このように、ＹＥＳと判定される場合は、例えば補機駆動予定時刻から次回の出発予定時刻までの時間が近く、補機駆動予定のために設定された上限ＳＯＣの値よりも次回出発予定のために設定された上限ＳＯＣの値の方を優先させる必要がある場合である。

このステップ１２５では、電力制御装置１０が各種有用な情報を取得したことを検出するステップ８を経た上で、充電終了ＳＯＣを、満充電ＳＯＣよりも大きい上限ＳＯＣまで引き上げるように再設定する。この処理によれば、車両１の次回出発予定までに、電力会社からの余剰電力活用の要求、自然エネルギーの余剰電力、安価な電力等を有効活用した充電を実施することができる。

図６に示す例のように、本実施形態では、電力会社等からの余剰電力活用の要求、自然エネルギーの余剰電力、安価な電力等の各種有用情報を得たときに、満充電ＳＯＣに設定されていた充電終了ＳＯＣを上限ＳＯＣに再設定した場合には、当該余剰電力が発生している間に、次回出発予定時刻や補機類駆動予定時刻等の放電開始時刻で設定した上限ＳＯＣ以下の範囲内に蓄電する。

本実施形態の電力制御装置１０がもたらす作用効果を説明する。上限ＳＯＣは、満充電ＳＯＣよりも大きく二次電池の製品限界ＳＯＣよりも小さい蓄電率に予め設定されている。電力制御装置１０は、電力会社からの電力使用要求、または車両１のユーザーにとってコスト面や環境面に関して有益な電力が得られる有用電力情報を取得したときに、蓄電装置３０の現ＳＯＣが上限ＳＯＣに達していない場合は、上限ＳＯＣまで蓄電装置３０に充電する（ステップ１１０、ステップ１２５）。

これによれば、電力会社からの電力使用要求、または上記の有用電力情報を取得していないときは、満充電蓄電率を満たす充電を行って、二次電池の性能低下に影響のない通常の充電運転を実施し、電力会社からの電力使用要求、または上記の有用電力情報を取得したときには、有用な電力を上限ＳＯＣまで取り込むことにより（ステップ１１０，ステップ１２５）、ユーザーにとって有用な電力を活用した充電運転を実施できる。したがって、電池性能が低下し得る時間の低減を図りながらも、ユーザーにとって有益な充電を実施できる電力制御装置１０を提供できる。

また、電力制御装置１０は、蓄電装置３０に蓄えられた電力を使用して駆動される補機について駆動予定を取得している場合には、上限ＳＯＣが、蓄電装置３０に現在蓄えられている現ＳＯＣと、駆動予定の補機を駆動するために必要な電力量に相当する必要蓄電率（ΔＳＯＣ）との合計値に対して、大きいときには現ＳＯＣとΔＳＯＣの合計値まで充電し（ステップ１０９）、同等または小さいときには上限ＳＯＣまで充電する（ステップ１１０）。

これによれば、上限ＳＯＣが当該合計値よりも大きいときには蓄電装置３０の蓄電率を上限ＳＯＣまで上げないで補機の駆動に必要な分を確保できる電力に抑える。これにより、二次電池の性能低下に繋がる充電を抑制して電池への負荷を軽減することができる。また、上限ＳＯＣが上記の合計値以下であるときには、蓄電装置３０の蓄電率を最大でも上限ＳＯＣに抑える。これにより、ユーザーにとって有用な電力を活用した充電を実施することができる。

また、蓄電装置３０に蓄えられた電力を使用して駆動される補機の駆動予定を取得し、かつ車両を次に走行させる次回走行予定を取得している場合には、補機駆動予定に基づいて設定される上限蓄電率と、次回車両走行予定に基づいて設定される上限蓄電率との大小を比較し（ステップ１２４）、次回車両走行予定に基づいた上限蓄電率の方が大きい場合には、次回車両走行予定に基づいた上限蓄電率まで充電を行う（ステップ１２５）。

この制御によれば、補機駆動予定に基づく上限蓄電率（ステップ１０５）はキャンセルされ、次回車両走行予定に基づく上限蓄電率（ステップ１２２）を優先した充電を行うことにより、補機駆動予定と次回車両走行予定の両方があり、これらの間に長い時間間隔がない場合に有用な充電制御が得られるのである。

また、電力制御装置１０は、図６に図示するように、蓄電装置３０に蓄えられた電力を使用して駆動される補機について駆動予定を取得している場合は、補機の駆動予定時刻までの時間に応じて、上限ＳＯＣを変化させ、上限ＳＯＣ以下の範囲内に蓄電する。例えば、上限ＳＯＣは、蓄電装置３０に蓄えられた電力を放電して使用する時刻までが短いほど大きく設定される。

これによれば、補機の駆動予定時刻までの経過時間が長い場合には蓄電量が満充電ＳＯＣを超えて上限ＳＯＣ以下の状態にある時間を短くすることができる。この場合には電池の性能低下に繋がる時間を低減して電池の劣化を抑制する充電が実施できる。したがって、余剰電力等の有用な電力を短時間に確実に充電でき、ユーザーにとってうれしい充電を実施できる。

また、車両１の駐車中に、補機の駆動予定要求があった場合には、上記従来技術では補機駆動のための電源を系統電源から取得することになるが、この給電時間帯によっては安価な料金体系の電力を活用できないことがある。そこで、本実施形態の電力制御装置１０であれば、余剰電力等の有用電力を活用することができるので、安価な電力利用を実施することができる。

また、電力制御装置１０は、図６に図示するように、車両１を次に走行させる次回走行予定を取得している場合には、蓄電装置３０の蓄電率は次回走行予定時刻に合わせて上限ＳＯＣに達する状態になるように制御される。これによれば、上記のようにユーザーにとって有益な充電を実施することができるだけでなく、蓄電装置３０の蓄電率が早期から上限ＳＯＣに達することを防止して、次回走行予定時刻に合わせて上限ＳＯＣに達するように制御されるため、二次電池の性能低下に繋がる時間をできるだけ短くして電池の負荷軽減が図れる。

また、図５に図示するように、電力制御装置１０は、蓄電装置３０に充電するときに、蓄電装置３０に蓄えられた電力を放電して使用する時刻までの時間が長いほど、二次電池の充電上限セル電圧を小さく設定する。または、放電使用する時刻までの時間が短いほど、充電上限セル電圧を大きく設定する。これによれば、蓄電装置３０に蓄えた電力を放電するとき、例えば補機類の駆動時や車両走行時から充電開始時刻までの時間が長い場合には二次電圧のセル電圧は小さく設定される。例えば、放電開始の時期が数日後であった場合に電池のセル電圧を大きく設定すると、セル電圧が大きい状態が長く維持することになり、二次電池の劣化が加速することになるが、二次電池のセル電圧を小さく設定すれば、このような状態を回避でき、二次電池の劣化を抑制することができる。特に、補機類の駆動予定や次回走行予定がキャンセルされた場合に無駄なセル電圧設定による電池劣化を防止できる。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態では、本発明に係る車両用電力制御装置をパラレルシリーズハイブリッド車に適用した例を説明したが、当然のことながら本発明が適用可能な車両は、この種のものに限定されない。例えば、電気自動車に適用可能であり、外部から電力を取り込んで、二次電池に蓄電可能な構成を備え、電力を駆動力に変換して走行する車両であれば、適用可能である。

上記実施形態では、住宅側で自然エネルギーを利用して発電する形態として、太陽光発電パネル１０３によって太陽光を電力に変換する形態であるが、この形態に限定するものではない。例えば、自然エネルギーを利用して発電する形態は、風力発電、地熱発電、水力発電等であってもよい。

本発明は、電力供給側または車両側に充電プラグを備えるプラグインの充電形態を有する車両に限定されず、例えば、充電器の充電用コイルによって、車両との間で非接触の状態で充電を可能とする車両にも適用可能である。このような非接触式の充電器を備える車両の場合には、上記のステップ１で判定される充電可能な状態とは、車両側の受電部と充電コイル側の送電部とが送電可能位置に配置されるように、車両１が停止した状態になることである。

上記実施形態では、車両側から延びるコードの先端に設けられるプラグ５１が、住宅の配電盤１０２からのからの配線の端末に設けられるコンセント１０５に接続されることにより、充電器５０に電力が供給可能な状態になる。このようなプラグ５１は住宅側に接続する形態に限定されず、住宅側から延びるコードの先端にあるプラグを車両側の充電リッドに接続する形態であってもよい。

１…車両
１０…電力制御装置
３０…蓄電装置
１００…住宅用制御装置
１０２…配電盤
１０３…太陽光発電パネル

Claims (5)

1. 車両に設けられ、前記車両の走行に使用される電力を蓄える二次電池からなる蓄電装置に、外部から供給される電力を停車中に充電する充電運転を制御し、前記充電運転の際に、所定の満充電蓄電率を満たすように充電する車両用電力制御装置であって、
   前記満充電蓄電率よりも大きく前記二次電池の製品限界蓄電率よりも小さい値の上限蓄電率を設定し、
   ユーザーにとってコスト面や環境面に関して有益な電力が得られる有用電力情報を取得したときで、かつ前記蓄電装置に蓄えられている現在の蓄電率が前記上限蓄電率に達していない場合には、前記満充電蓄電率よりも大きく、前記上限蓄電率以下の範囲内で前記蓄電装置に充電し、
   さらに前記蓄電装置に蓄えられた電力を使用して駆動される補機について駆動予定を取得している場合で、かつ、前記蓄電装置に蓄えられている現在の蓄電率が前記満充電蓄電率以上の場合には、前記上限蓄電率が、前記現在の蓄電率と、前記駆動予定の補機を駆動するために必要な電力量に相当する必要蓄電率との合計値に対して、大きいときに前記現在の蓄電率と前記必要蓄電率の合計値まで充電し、同等または小さいときに前記上限蓄電率まで充電することを特徴とする車両用電力制御装置。
2. さらに前記車両を次に走行させる次回走行予定を取得している場合には、前記蓄電装置の蓄電率は、前記次回走行予定時刻に合わせて前記上限蓄電率に達する状態になるように制御されることを特徴とする請求項１に記載の車両用電力制御装置。
3. 車両に設けられ、前記車両の走行に使用される電力を蓄える二次電池からなる蓄電装置に、外部から供給される電力を停車中に充電する充電運転を制御し、前記充電運転の際に、所定の満充電蓄電率を満たすように充電する車両用電力制御装置であって、
   前記満充電蓄電率よりも大きく前記二次電池の製品限界蓄電率よりも小さい値の上限蓄電率を設定し、
   ユーザーにとってコスト面や環境面に関して有益な電力が得られる有用電力情報を取得したときで、かつ前記蓄電装置に蓄えられている現在の蓄電率が前記上限蓄電率に達していない場合には、前記満充電蓄電率よりも大きく、前記上限蓄電率以下の範囲内で前記蓄電装置に充電し、
   前記上限蓄電率は、前記蓄電装置に蓄えられた電力を放電して使用する時刻までが短いほど大きく設定されることを特徴とする車両用電力制御装置。
4. 車両に設けられ、前記車両の走行に使用される電力を蓄える二次電池からなる蓄電装置に、外部から供給される電力を停車中に充電する充電運転を制御し、前記充電運転の際に、所定の満充電蓄電率を満たすように充電する車両用電力制御装置であって、
   前記満充電蓄電率よりも大きく前記二次電池の製品限界蓄電率よりも小さい値の上限蓄電率を設定し、
   ユーザーにとってコスト面や環境面に関して有益な電力が得られる有用電力情報を取得したときで、かつ前記蓄電装置に蓄えられている現在の蓄電率が前記上限蓄電率に達していない場合には、前記満充電蓄電率よりも大きく、前記上限蓄電率以下の範囲内で前記蓄電装置に充電し、
   前記蓄電装置に蓄えられた電力を使用して駆動される補機の駆動予定を取得し、かつ前記車両を次に走行させる次回走行予定を取得している場合には、前記補機駆動予定に基づいて設定される前記上限蓄電率と、前記次回車両走行予定に基づいて設定される前記上限蓄電率との大小を比較し、
   前記次回車両走行予定に基づいた前記上限蓄電率の方が大きい場合には、前記次回車両走行予定に基づいた前記上限蓄電率まで充電を行うことを特徴とする車両用電力制御装置。
5. 前記蓄電装置に充電するときに、前記蓄電装置に蓄えられた電力を放電して使用する時刻までの時間が短いほど、前記二次電池の充電上限セル電圧を大きく設定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両用電力制御装置。

Images