JP2019006251A - 電動車両の充電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの過充電を抑制し、バッテリの充電をしながら空調装置を利用できる電動車両の充電制御装置を提供する。【解決手段】電動車両に搭載されて充電可能なバッテリと、バッテリの電力により運転する空調装置と、バッテリの充電量を検知してバッテリへの充電制御、及び空調装置の運転制御を行う制御装置と、を備え、制御装置は、空調装置が運転中であり、外部電源によるバッテリへの充電量が第１の閾値Ｔｈ１以上となったとき、空調装置を停止させずにバッテリへの充電を停止する。さらに、制御装置は、充電量が第２の閾値Ｔｈ２以下になったとき、空調装置を停止させずにバッテリを充電する。【選択図】図３

Description

本発明は、外部電源から充電可能なバッテリと、空調装置とを備えた電動車両において、充電しながら空調装置を利用することができる車両の充電制御装置に関する。

電気自動車やプラグインハイブリッド自動車等の電動車両に搭載されるバッテリ（二次電池）は、例えば、家庭用電源による普通充電、又は専用の電源を用いた急速充電により、電力が供給されるように構成されている。

バッテリを充電している間、空調やオーディオ機器などの電装品を作動させる機能を有する電動車両も知られている。このような機能により、利用者は、充電が完了するまで車室内で快適に待機することができる。

ここで、空調装置は、車室内に暖気や冷気を供給していないときであっても、適切な温度が保たれるようにヒーターやエヴァポレーターを稼動又は停止することを定期的に行っている。このため、バッテリに充電が行われている間、バッテリが満充電に近い状態となった場合に、空調装置のヒーター等が一時的に停止して電力消費量が急減すると、充電器からの電力がバッテリに急激に流入することでバッテリが一時的にバッテリの許容上限電圧を超えて過充電となる可能性がある。

そこで、上記電動車両では、充電が完了したとき空調装置を完全に停止する制御が行われる。これにより、バッテリの過充電を防止している。

このようにして過充電を防止するために空調装置を停止すると、例えば、車中泊などにおいて、充電が完了したあとにおいても長時間に亘り空調装置を作動させたいという利用者の要望に応えることができない。

特許文献１に係る空調装置においては、空調装置を構成する各種機器の消費電力を上げることで電力を消費し、バッテリへの過充電を抑制している。しかしながら、各種機器の特性や環境条件などによっては、過充電を抑制するのに十分な消費電力が得られるとは限らない。

特開２０１２−９１７７２号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、バッテリの過充電を抑制し、バッテリの充電をしながら空調装置を継続的に利用できる電動車両の充電制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、電動車両に搭載されて充電可能なバッテリと、前記バッテリの電力により運転する空調装置と、前記バッテリの充電量を検知して前記バッテリへの充電制御、及び前記空調装置の運転制御を行う制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記空調装置が運転中であり、外部電源による前記バッテリへの充電量が第１の閾値を超えたとき、前記空調装置を停止させずに前記バッテリへの充電を停止することを特徴とする電動車両の充電制御装置にある。

第１の態様では、バッテリへの充電を行いながら、過充電を抑制し、空調装置を運転させ続けることができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の電動車両の充電制御装置において、前記制御装置は、前記充電量が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値以下になったとき、前記空調装置を停止させずに前記バッテリを充電することを特徴とする電動車両の充電制御装置にある。

第２の態様では、バッテリの充電量を少なくとも第２の閾値以上とすることができる。

本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載の電動車両の充電制御装置において、前記制御装置は、前記空調装置を停止させる指示が入力されたことを検出し、電動車両のドアが空いたことを検出し、又は外部電源が前記バッテリから取り外されたことを検出したとき、前記空調装置を停止させることを特徴とする電動車両の充電制御装置にある。

第３の態様では、適切なタイミングで充電制御を終了することができる。

本発明の第４の態様は、第１から第３の何れか一つの態様に記載の電動車両の充電制御装置において、前記第１の閾値は、前記バッテリの満充電量よりも低いことを特徴とする電動車両の充電制御装置にある。

第４の態様では、より確実にバッテリへの過充電を抑制することができる。

本発明によれば、バッテリの過充電を抑制し、バッテリの充電をしながら空調装置を利用できる電動車両の充電制御装置が提供される。

電動車両の充電制御装置の概略構成を示す図である。 充電制御装置の概略構成を示すブロック図である。 充電制御装置の充電状況を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。

〈実施形態１〉
図１は電動車両の充電制御装置の概略構成を示す図であり、図２は充電制御装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る電動車両１は、電気自動車（ＥＶ）またはプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）であり、二次電池であるバッテリ２と、このバッテリ２からの電力供給により作動する電動機である走行用モータ３と、を備えている。走行用モータ３は、駆動機構４を介して駆動輪（本実施形態では、前輪）５に連結されている。

バッテリ２は、外部電源による充電が可能となっている。具体的には、バッテリ２は、外部電源として、例えば、家庭用電源等からの電力による充電、いわゆる普通充電により充電される。バッテリ２は、後述する制御装置２０により、充電の制御が行われる。

電動車両１のユーザは、バッテリ２の充電を行う際、外部電源とバッテリ２とを接続して充電する。電動車両１には、外部電源に繋がる給電コネクタが接続される充電口（インレット）９が設けられている。

また、電動車両１には、バッテリ２を電源とする空調装置６が搭載されている。空調装置６は、車両用に一般的に用いられるものであり、特に装置構成に限定はない。空調装置６は、後述する制御装置２０により運転又は停止が制御される。

このような電動車両１には、充電制御装置１０が搭載されている。本実施形態では充電制御装置１０は、バッテリ２と、空調装置６と、制御装置２０とを備えている。

制御装置２０は、電動車両１の総合的な制御を行う装置である。制御装置２０は、例えばマイクロプロセッサやＲＯＭ、ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、電動車両１に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続されている。

制御装置２０は、電動車両１の制御として、空調装置６の運転制御を行う空調制御部２１と、バッテリ２の充電制御を行う充電制御部２２とを備えている。

空調制御部２１は、空調装置６を運転させ、又は停止させる制御を行う。例えば、車室内には、空調装置６を運転又は停止させるためのボタンが設けられている。空調制御部２１は、利用者がこのボタンを操作したことを検出し、ボタンの状態に応じて、空調装置６を運転、又は停止させる。また、車室内には風量、風向、温度などを設定するための各種ボタンが設けられており、空調制御部２１は、これらのボタンの操作に応じて、空調装置６の風量、風向、温度を設定する。

また、空調制御部２１は、充電口９に給電コネクタが取り付けられ、又は取り外されたことを検出することが可能となっている。さらに、空調制御部２１は、車両のドアが開いたことを検出することが可能となっている。空調制御部２１は、利用者の操作以外に、給電コネクタの着脱やドアの開放を検出したとき、空調装置６を停止させる制御を行う。

充電制御部２２は、外部電源から供給された電力によりバッテリ２への充電を制御する。さらに、空調装置６が運転中である場合には、次のような充電制御を行う。

充電制御部２２は、空調装置６が運転中であり、かつ、外部電源がバッテリ２に接続されて充電をしている際には、バッテリ２の充電量（ＳＯＣ）を監視する。そして、充電量が第１の閾値を越えたとき、空調装置６を停止させずにバッテリ２への充電を停止する。この充電の停止は、充電口９から給電コネクタを物理的に取り外すことにより行うのではなく、例えば、充電口９からバッテリ２への導通を電気的に遮断することにより行う。

バッテリ２への充電を停止する際に空調装置６を停止させないとは、空調装置６を停止する所定の条件が成立しないかぎりは、空調装置６を停止させないことを意味する。所定の条件としては、利用者が空調装置６を停止させるためのボタンを操作した、ドアが開放された、又は充電口９から給電コネクタが取り外されたことを挙げることができる。

さらに、充電制御部２２は、バッテリ２の充電量が第２の閾値以下になったとき、空調装置６を停止させずにバッテリ２への充電を開始する。詳細には、第１の閾値を越えたときに充電を停止した後、空調装置６などの電装品によりバッテリ２の電力が消費される。そこで、充電制御部２２は、充電量が第２の閾値以下となったら、外部電源からバッテリ２へ充電を開始する。この充電の再開は、上述したように充電口９からバッテリ２へ電気的に接続することにより行う。

第１の閾値としては、バッテリ２の満充電又はそれに近い値であることが好ましい。例えば、満充電の９５％以上１００％（満充電）以下の間で任意に設定する。特に、第１の閾値としては、満充電未満とすることが好ましい。

満充電未満とすることが好ましい理由としては次のことが挙げられる。第１の閾値を満充電の１００％にしたとする。充電制御部２２は、充電量が第１の閾値を越えたときに、バッテリ２への充電を停止しようとする。仮に、この充電停止の直前に、例えば利用者が空調装置６を停止させるためのボタンを押したとする。すると、充電は続いているにもかかわらず、空調装置６の停止により消費電力が急減するので、バッテリ２には過剰な電力が供給されることになり、バッテリ２を過充電する虞がある。

しかしながら、第１の閾値を満充電未満とすれば、バッテリ２はまだ受け入れ可能な充電容量がある状態であるから、外部電源からの電力をバッテリ２に充電することができ、過充電となることを回避することができる。

また、第２の閾値としては、例えば、満充電の９０％以上９５％未満の間で任意に設定することが好ましい。

図３は、充電制御装置の充電状況を示す図である。図３（ａ）は、バッテリ２へ充電している（ＯＮ）、又は充電していない（ＯＦＦ）の何れかを表す充電状態を時系列で示すグラフである。図３（ｂ）は、空調装置６が運転している（ＯＮ）、又は停止している（ＯＦＦ）の何れかを表す空調作動を時系列で示すグラフである。図３（ｃ）は、バッテリ２の充電量（ＳＯＣ）を時系列で示すグラフである。

時刻Ｔ１は、充電口９に給電コネクタが接続されたときである。充電制御部２２は、これを検知して、外部電源からバッテリ２へ充電を開始する（充電状態ＯＮ）。また、時刻Ｔ１では、空調装置６は停止した状態である（空調作動ＯＦＦ）。

時刻Ｔ２は、利用者が空調装置６を運転するための操作がされたときである。空調制御部２１は、これを検知し、空調装置６を運転させる（空調作動ＯＮ）。また時刻Ｔ１から時刻Ｔ２では、充電によりバッテリ２の充電量が増加している。

時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間では、外部電源から供給される電力が空調装置６による消費電力を上回っており、充電量が増加している。そして、時刻Ｔ３において、充電量が第１の閾値Ｔｈ１に達している。

時刻Ｔ３において、充電制御部２２は、充電量が第１の閾値Ｔｈ１となったことを検出する。なお、第１の閾値Ｔｈ１が１００％未満であれば、充電制御部２２は充電量が第１の閾値Ｔｈ１以上となったことを検出する。このとき、充電制御部２２は、空調装置６を停止させずに（空調作動ＯＮ）、バッテリ２への充電を停止する（充電状態ＯＦＦ）。

時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の間では、充電量が減少している。そして、時刻Ｔ４において、充電量が第２の閾値Ｔｈ２に達している。

時刻Ｔ４において、充電制御部２２は、充電量が第２の閾値Ｔｈ２以下となったことを検出する。このとき、充電制御部２２は、空調装置６を停止させずに（空調作動ＯＮ）、バッテリ２への充電を開始する（充電状態ＯＮ）。

以後、充電制御部２２は、上述した制御を繰り返す。すなわち、時刻Ｔ５、時刻Ｔ７では、時刻Ｔ３と同様の制御を行い、時刻Ｔ６、時刻Ｔ８では、時刻Ｔ４と同様の制御を行う。

時刻Ｔ９で、空調装置６を停止するための条件が成立したとする。当該条件は、（１）利用者が空調装置６を停止するための操作が行われこと、（２）利用者が電動車両１のドアを開放したこと、（３）充電口９から給電コネクタを取り外したことである。充電制御部２２は、（１）から（３）の条件の少なくとも一つを検出したとき、空調装置６を停止させ（空調作動ＯＦＦ）、バッテリ２への充電を停止する（充電状態ＯＦＦ）。

上述した構成の充電制御装置１０によれば、バッテリ２への充電を開始し（時刻Ｔ１）、その後、空調装置６を運転させると（時刻Ｔ２）、（１）から（３）のいずれかの条件が成立するまで空調装置６は運転し続ける（時刻Ｔ２から時刻Ｔ９）。この間、充電量としては、第１の閾値Ｔｈ１から第２の閾値Ｔｈ２の間に保たれる。すなわち、空調装置６を運転させ続けることができる。また、空調装置６を停止させたときには（時刻Ｔ９）、バッテリ２をほぼ満充電とすることができる。

そして、充電量が第１の閾値Ｔｈ１になった時点で充電を停止するので、充電量が常に満充電状態とはならない（時刻Ｔ３から時刻Ｔ５）。したがって、この間に、利用者が空調装置６を停止させたり、空調装置６が適切な温度を保つために一時的にヒーターやエヴァポレーターが停止したことで、消費電力が急減しても、バッテリ２へ過充電されることが抑制される。時刻Ｔ３から時刻Ｔ５では、バッテリ２の充電量は、満充電よりも少なく、充電容量に余裕があるからである。

また、時刻Ｔ３や時刻Ｔ５付近では、充電量は、満充電である第１の閾値Ｔｈ１に近いので、上記した消費電力の急減が生じると、過充電する可能性がある。しかしながら、第１の閾値Ｔｈ１を満充電未満とすることで、そのような過充電の可能性を低減することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。

空調装置６を停止するための条件（１）から（３）を例示したが、これに限定されない。また、空調装置６の消費電力が外部電源から供給される電力を超える場合では、バッテリ２への充電量が低下する一方であるので、例えば、空調装置６の消費電力を下げるよう空調装置６を制御してもよいし、充電量が低下する旨を利用者に通知するようにしてもよい。

１…電動車両、２…バッテリ、６…空調装置、１０…充電制御装置、２０…制御装置

Claims (4)

1. 電動車両に搭載されて充電可能なバッテリと、
   前記バッテリの電力により運転する空調装置と、
   前記バッテリの充電量を検知して前記バッテリへの充電制御、及び前記空調装置の運転制御を行う制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記空調装置が運転中であり、外部電源による前記バッテリへの充電量が第１の閾値以上となったとき、前記空調装置を停止させずに前記バッテリへの充電を停止する
   ことを特徴とする電動車両の充電制御装置。
2. 請求項１に記載の電動車両の充電制御装置において、
   前記制御装置は、前記充電量が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値以下になったとき、前記空調装置を停止させずに前記バッテリを充電する
   ことを特徴とする電動車両の充電制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電動車両の充電制御装置において、
   前記制御装置は、前記空調装置を停止させる指示が入力されたことを検出し、電動車両のドアが空いたことを検出し、又は外部電源が前記バッテリから取り外されたことを検出したとき、前記空調装置を停止させる
   ことを特徴とする電動車両の充電制御装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電動車両の充電制御装置において、
   前記第１の閾値は、前記バッテリの満充電量よりも低い
   ことを特徴とする電動車両の充電制御装置。
   
   

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