JP2024037241A - 冷却制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】電力を無駄に消費する可能性を低減する技術の提供。【解決手段】車両に搭載されたバッテリに対して充電を行う充電施設の候補を取得する候補取得部と、前記充電施設の候補における充電種別を取得する充電種別取得部と、前記充電種別に応じて、前記充電施設まで前記車両が走行する過程における前記バッテリの冷却開始タイミングを決定するタイミング決定部と、前記冷却開始タイミングに基づいて前記バッテリの冷却を開始させる冷却制御部と、を備える冷却制御システムが構成される。【選択図】図2
Description
本発明は、冷却制御システムに関する。
従来、充電効率の低下を防止するために、充電前にバッテリを冷却する技術が知られている。例えば、特許文献1には、充電を行う予兆があり、かつ、バッテリの冷却を行う必要がある場合に、バッテリの冷却を行う冷却制御システムが開示されている。
バッテリの充電効率(速度)は、バッテリの温度に依存し、バッテリの温度が制限温度に達してしまうとバッテリ保護のため充電効率(速度)を低下させているため、充電完了までの所要時間が長くなる。従って、効率的な充電を行うためには、バッテリの温度を制限温度以下に維持することが重要である。但し、バッテリを充電する際に、必ずバッテリの温度が上昇するわけではない。具体的には、バッテリを充電するための充電施設には、急速充電と普通充電といった充電種別が存在する。そして、急速充電であれば充電中にバッテリの温度が制限温度に上昇するが普通充電であれば充電中にバッテリの温度は制限温度に上昇しない。バッテリを冷却するためには、一般に、冷却のための電力を消費するため、普通充電での充電に備えてバッテリの冷却を実施してしまうと、消費電力が無駄になる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、電力を無駄に消費する可能性を低減することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明の冷却制御システムは、車両に搭載されたバッテリに対して充電を行う充電施設の候補を取得する候補取得部と、前記充電施設の候補における充電種別を取得する充電種別取得部と、前記充電種別に応じて、前記充電施設まで前記車両が走行する過程における前記バッテリの冷却開始タイミングを決定するタイミング決定部と、前記冷却開始タイミングに基づいて前記バッテリの冷却を開始させる冷却制御部と、を備える。
すなわち、冷却制御システムにおいては、充電施設における充電種別に応じて冷却開始タイミングを決定している。このため、充電種別に応じたタイミングでバッテリの冷却を開始することが可能であり、不適切なタイミングで充電が開始される可能性を低減することができる。従って、電力を無駄に消費する可能性を低減することができる。
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)冷却制御システムの構成:
(2)冷却制御処理:
(3)他の実施形態:
(1)冷却制御システムの構成:
(2)冷却制御処理:
(3)他の実施形態:
(1)冷却制御システムの構成:
図1は、車両に搭載された冷却制御システムの構成を示すブロック図である。本実施形態において、冷却制御システム100は、車両に搭載される。本実施形態に係る冷却制御システム100は、当該車両に搭載されたナビゲーションシステム10と協働する。本実施形態に係る車両は、充電可能な蓄電池であるバッテリ400を搭載しており、バッテリ400が蓄積している電力を用いて駆動するBEV(Battery Electric Vehicle)である。
図1は、車両に搭載された冷却制御システムの構成を示すブロック図である。本実施形態において、冷却制御システム100は、車両に搭載される。本実施形態に係る冷却制御システム100は、当該車両に搭載されたナビゲーションシステム10と協働する。本実施形態に係る車両は、充電可能な蓄電池であるバッテリ400を搭載しており、バッテリ400が蓄積している電力を用いて駆動するBEV(Battery Electric Vehicle)である。
ナビゲーションシステム10は、CPU、RAM、ROM等を備える制御部20、記録媒体30、ユーザI/F部40,GNSS受信部41,車速センサ42,ジャイロセンサ43を備えている。制御部20は、ROM等に記憶されたナビゲーションプログラム21を実行することができる。
記録媒体30には、地図情報30aおよび使用情報30bが記録される。地図情報30aは、経路案内等を行うために参照される道路等の情報を示している。本実施形態において、地図情報30aは、ノードデータとリンクデータと形状補間点データと施設データとを含む。ノードデータは、交差点の位置を示すデータである。リンクデータは、道路区間を示し、道路区間の端点に相当するノードに対応付けられている。すなわち、リンクデータはノード同士を接続するリンクを示している。本実施形態において、リンクデータには、リンクデータが示す道路区間の道路属性を示す情報が含まれている。道路の属性には、道路種別、例えば、高速道路、一般道路、細街路等を示す情報が含まれる。また、リンクデータには、ノード間の道路の形状を特定するための形状補間点の位置を示す形状補間点データが対応付けられている。
施設データは、道路の周辺等に存在する施設の名称や位置や属性を示す。本実施形態における施設には、各種の施設が含まれる。例えば、サービスエリア等の休憩所や店舗、公共施設等の名称、位置、属性等が施設データとして定義されている。さらに、本実施形態にかかる施設データには、充電施設に関する情報が含まれている。充電施設は、車両が備えるバッテリ400に対して充電を行うための施設である。施設データには、当該充電施設に関する充電施設情報30a1が含まれている。
図2Aは、充電施設情報30a1の例を示している。充電施設情報30a1は、充電施設の識別情報、位置、充電種別、充電能力(kW)を含んでいる。識別情報は、充電施設を区別するための情報であり、識別情報毎に、位置、充電種別、充電能力が定義されている。位置は、充電施設の座標であり、地図情報30aにおいて施設の位置を示すための座標系(例えば、緯度、経度による座標系)を用いて定義される。
充電種別は、充電施設の種別である。本実施形態において、充電種別は、バッテリ400に対して充電する能力に応じて2種類の種別に分類されている。具体的には、急速充電と普通充電との2種類に分類されており、急速、普通のいずれの種別であるのかを示す情報が充電施設の識別情報に対応付けられる。なお、本実施形態においては、20kW以上の充電能力がある充電施設を急速充電に分類し、8kW以下の充電能力がある充電施設を普通充電に分類している。
充電能力は、充電施設で出力可能な電力を示している。図2Aにおいては、P1,PN等のような符号で充電能力を示しているが、符号が示す実際の値は、例えば、150kWや80kWのような値である。充電能力は、充電施設で充電可能なエネルギーの量を示してていれば良く、他の種々の態様、例えば、充電時に流すことが可能な電流の大きさ等で定義されて良い。
なお、本実施形態において、車両の利用者は、予め決められた位置で普通充電による充電を行うことが想定されている。予め決められた位置は、普通充電の充電施設が存在する位置であれば良く、利用者によって予め指定される。本実施形態においては、当該予め決められた位置が利用者の自宅であることが想定されている。従って、利用者は、予め自身の自宅の位置を指定する。制御部20は、当該指定された自宅の位置を地図情報30aに登録する。このように、本実施形態において、普通充電による充電が可能な充電施設は、自宅等の予め決められた位置に存在するため、充電施設情報30a1には明示されていない。むろん、一般の利用者が利用可能な普通充電のための充電施設が存在する場合、充電施設情報30a1に登録されていても良い。以上のような地図情報30aの態様は一例であり、他にも種々の態様であって良い。例えば、充電施設は、休憩所内に存在する施設として定義され、充電施設の位置は休憩所の位置と同一であると見なされるような構成であっても良い。
使用情報30bは、充電施設の使用予定を示す情報である。図2Bは、使用情報30bに規定される情報を示す図である。使用情報30bにおいては、充電施設の識別情報に対して、各充電施設の使用予定を示す情報が対応付けられている。本実施形態においては、充電施設の使用開始時刻と使用終了時刻とが定義されることによって使用予定が定義される。例えば、図2Bに示す例において、識別情報0001で示される充電施設は、9:45~10:30と、11:30~12:00と、において予約されている。また、識別情報0002で示される充電施設は、10:00~11:00において予約されている。これらの時間帯においては、予約した利用者以外の利用者が充電施設を使用できない。
使用情報30bは、種々の手法で取得されて良く、本実施形態においては、図示しない渋滞施設の管理システムが充電施設の予約情報や使用中であることを示す情報を管理しており、ナビゲーションシステム10は、図示しない通信部を介して当該情報を受信し、使用情報30bとして記録する。
ユーザI/F部40は、利用者の指示を入力し、また、利用者に各種の情報を提供するためのインタフェース部であり、表示部および入力部としての図示しないタッチパネル式のディスプレイを備えている。また、ユーザI/F部40は、出力部としてのスイッチ、スピーカー等を備えている。
GNSS受信部41は、Global Navigation Satellite Systemの信号を受信する装置である。GNSS受信部41は、航法衛星からの電波を受信し、図示しないインタフェースを介して、プローブ車両の位置を算出するための信号を出力する。制御部20は、この信号を取得してプローブ車両の位置を取得する。車速センサ42は、プローブ車両が備える車輪の回転速度に対応した信号を出力する。制御部20は、図示しないインタフェースを介してこの信号を取得し、車速を取得する。
ジャイロセンサ43は、プローブ車両の水平面内の旋回についての角加速度を検出し、プローブ車両の向きに対応した信号を出力する。制御部20は、この信号を取得してプローブ車両の進行方向を取得する。車速センサ42およびジャイロセンサ43等は、プローブ車両の走行軌道を特定するために利用される。本実施形態においては、制御部20は、プローブ車両の出発地と走行軌道とに基づいてプローブ車両の位置を特定し、出発地と走行軌道とに基づいて特定されたプローブ車両の現在地をGNSS受信部41の出力信号に基づいて補正する。また、制御部20は、プローブ車両の位置の軌跡と、地図情報30aと、に基づいてマップマッチング処理を行い、道路上のプローブ車両の位置を特定する。
ナビゲーションプログラム21は、車両の利用者に対して経路案内を実行するためのプログラムである。ナビゲーションプログラム21が実行されると、制御部20は、経路案内を実行する。具体的には、制御部20は、GNSS受信部41,車速センサ42,ジャイロセンサ43の出力信号および地図情報30aに基づいて車両の現在地を取得する。また、制御部20は、ユーザI/F部40のディスプレイを制御し、地図情報30aに基づいて、車両の現在地の周辺の地図を表示させる。
さらに、制御部20は、利用者による目的地の入力を受け付け、地図情報30aを参照し、車両の現在地から目的地までの経路を探索する。経路は公知の手法、例えば、道路区間毎のコストを参照したダイクストラ法によって探索可能であり、道路区間毎のコストは地図情報30aに含まれる。制御部20は、ユーザI/F部40のディスプレイを制御し、当該経路を示す情報を地図に重畳表示させる。そして、制御部20は、車両の現在地の変化に応じて、案内地点(非直進方向に進行する交差点の手前等)において、車両の進行方向等を示す音声をスピーカーから出力させる。
制御部20は、以上のような経路案内機能に加え、バッテリ400の冷却制御に用いられる各種の情報を冷却制御システム100に提供することができる。ナビゲーションシステム10と冷却制御システム100との間は、図示しない通信インタフェースによって接続されており、両者は当該通信インタフェースによって通信を行う。このような通信により、制御部20は、例えば、充電施設情報30a1や使用情報30b等を冷却制御システム100に送信することができる。また、制御部20は、地図情報30aに基づく演算によって取得された情報を冷却制御システム100に送信することができる。例えば、制御部20は、地図情報30aを参照し、車両の現在地から自宅の位置までの経路を探索し、経路を構成する道路区間の距離を累積することによって車両の現在地から自宅までの距離を取得し、冷却制御システム100に送信することができる。また、制御部20は、地図情報30aを参照し、車両の現在地から充電施設の候補の位置までの経路を探索し、経路を構成する各道路区間の旅行時間を累積することによって車両の現在地から充電施設の候補の位置までの旅行時間を取得し、冷却制御システム100に送信することができる。
本実施形態にかかる車両は、上述のように、バッテリ400によって駆動し、バッテリ400のSOC(State Of Charge)が減った場合、充電施設における充電によってSOCを回復させることができる。充電施設には複数の充電種別があり、急速充電を実施する場合、充電中にバッテリ400の温度が上昇してしまう。そして、バッテリ400の温度が過度に上昇すると、バッテリ400の温度が制限温度に達し、充電効率(速度)が低下してしまう。このため、バッテリ400に対して急速充電による充電を行う際には、予め決められた制限温度(例えば、50℃)を超えないように温度制御が行われる。
本実施形態にかかる車両は、このような温度制御のために、冷却部410を備えている。また、本実施形態にかかるバッテリ400には、図示しないセンサが取り付けられており、温度およびSOCを示す情報を出力することができる。冷却部410は、バッテリ400の温度を調整可能な装置であれば良く、種々の構成を採用可能である。例えば、バッテリ400の周囲においてバッテリ400と熱交換可能に形成された冷媒流路が構成され、当該冷媒流路を流れる冷媒が熱交換器で冷却される構成等が想定される。冷媒流路や熱交換器は、他の冷却システムと共用であって良く、例えば、空調用冷房システムや車両を駆動するためのモーターの冷却システム等と少なくとも一部が共用されて良い。
冷却制御システム100は、冷却部410によってバッテリ400の温度制御を行うためのシステムである。冷却制御システム100は、ECU200、記録媒体300を備えている。記録媒体300には、各種のデータを保存可能である。本実施形態において、記録媒体300には、バッテリ情報300cが記録される。バッテリ情報300cは、バッテリ400の仕様および状態を示す情報である。図2Cは、バッテリ情報300cの例を示す図である。
本実施形態においてバッテリ情報300cは、図2Cに示すように、バッテリ400の現在温度、制限温度、充電能力毎の充電速度(%/h)、充電能力毎の温度上昇速度(K/h)、冷却速度(K/h)、単位距離当たりのSOC変化量(%/km)を含む。現在温度は、バッテリ400の現在の温度である。ECU200は、バッテリ400が備える図示しないセンサの出力に基づいて、定期的に現在温度を取得し、バッテリ情報300cとして記録する。制限温度は、バッテリ400の温度の上限値であり、当該制限温度以上で充電が行われると、バッテリ400に対する充電効率が低下する。
充電能力毎の充電速度は、1時間あたりでSOCを何%上昇させることができるかを示す情報である。充電速度は、充電施設の充電能力によって異なるため、本実施形態においては、充電能力毎に充電速度が定義されている。なお、充電速度は、種々の手法で取得されて良い。例えば、充電施設によってバッテリ400を充電し、充電によるSOCの変化幅と充電に要した時間を測定する作業を充電能力毎に実行することで取得される構成を採用可能である。また、バッテリ400の仕様、例えば、充電効率を用いて充電施設の充電能力毎に取得されても良い。
充電能力毎の温度上昇速度は、1時間あたりの充電によってバッテリ400の温度が上昇する上昇幅を示す情報である。当該温度上昇速度も充電施設の充電能力によって異なり得るため、本実施形態においては、充電能力毎に温度上昇速度が定義されている。なお、温度上昇速度は、種々の手法で取得されて良い。例えば、充電施設によってバッテリ400を充電し、充電によるバッテリ400の温度上昇幅と充電に要した時間を測定する作業を充電能力毎に実行することで取得される構成を採用可能である。また、バッテリ400の仕様、例えば、バッテリ400の内部抵抗、セル数、並列数等を用いて充電時の単位時間あたりの発熱量を充電施設の充電能力毎に特定し、当該発熱量とバッテリ400の比熱および重量から単位時間あたりの温度上昇幅を特定可能である。このような手法で、温度上昇速度が取得されても良い。
冷却速度は、冷却部410による冷却によって単位時間あたりに温度が下降する下降幅を示す情報である。単位距離当たりのSOC変化量は、車両が単位距離走行することによって減少するSOCの量を示している。むろん、図2Cに示すバッテリ情報300cは一例であり、バッテリ400の仕様等を示す情報がバッテリ情報300cに記録され、これらの情報に基づいて、充電速度や温度上昇速度、冷却速度が取得されても良い。さらに、各情報の単位は他の単位であっても良く、例えば、SOCがエネルギー量で表現されるなどの構成であっても良い。
ECU200は、記録媒体300に記憶された冷却制御プログラム210を実行する。冷却制御プログラム210が実行されると、ECU200は、候補取得部210a,充電種別取得部210b,タイミング決定部210c,冷却制御部210dとして機能する。候補取得部210aは、車両に搭載されたバッテリに対して充電を行う充電施設の候補を取得する機能である。本実施形態においては、車両が高速道路を走行している状態が想定されている。この状態において、車両は、高速道路の休憩施設等に設置されている急速充電の充電施設と、自宅に設置されている普通充電の充電施設と、のいずれかによって充電を行う。
そこで、本実施形態において、ECU200は、候補取得部210aの機能により、バッテリ400のSOCが走行不可能なSOCになる前に到達可能な充電施設を候補として取得する。本実施形態において、急速充電の充電施設は、高速道路沿いの休憩施設等に設置してあり、最寄りの急速充電の充電施設であれば、走行不可能になる前に到達可能であると想定されている。このため、急速充電の充電施設の候補は、車両の進行方向前方において最寄りの充電施設である。むろん、充電施設までの距離と航続可能距離とに基づいて、走行不可能になる前に到達可能であるか否か特定されても良い。一方、本実施形態において普通充電は自宅によって実施されることが想定されているため、現在のSOCによって自宅まで到達可能であれば自宅に設置された充電施設が普通充電の充電施設の候補となる。急速充電の充電施設、普通充電の充電施設、の双方が航続可能距離以内に存在する場合、普通充電での充電が優先され、普通充電の充電施設が候補となる。充電施設の候補の取得については、後に詳述する。
充電種別取得部210bは、充電施設の候補における充電種別を取得する機能である。すなわち、ECU200は、候補として取得された充電施設の充電種別を特定する。充電施設の候補が自宅の充電施設である場合、ECU200は、当該充電施設の充電種別が普通充電であると見なす。充電施設の候補が高速道路沿いの休憩施設等に設置されている場合、ECU200は、当該充電施設の充電種別が急速充電であると見なす。
タイミング決定部210cは、充電種別に応じて、充電施設まで車両が走行する過程におけるバッテリの冷却開始タイミングを決定する機能である。ECU200は、タイミング決定部210cの機能により、充電施設の候補に、車両のユーザの自宅が含まれる場合、バッテリの冷却を行わないことを決定する。すなわち、充電施設の候補が普通充電の充電施設である場合、ECU200は、車両が自宅に到達するまで冷却開始タイミングにならないと見なす。充電施設の候補に、車両のユーザの自宅が含まれず、高速道路沿いの休憩施設等に設置された充電施設が候補である場合、ECU200は、当該充電施設で充電を開始する際に目標温度まで冷却されるように冷却開始タイミングを決定する。冷却開始タイミングの決定の詳細は後述する。
冷却制御部210dは、冷却開始タイミングに基づいてバッテリの冷却を開始させる機能である。具体的には、ECU200は、図示しない計時回路に基づいて現在時刻を特定し、現在時刻が冷却開始タイミングに一致したか否かを監視する。現在時刻が冷却開始タイミングに一致した場合、ECU200は、冷却部410に制御信号を出力し、バッテリ400の冷却を開始させる。本実施形態において、冷却部410の冷却速度は一定、すなわち、単位時間あたりの温度低下幅は一定であり、ECU200は、冷却開始タイミング以後、一定の出力で冷却部410を動作させ続ける。この結果、車両が充電施設に到着し、充電施設で充電を開始する際には、目標温度までバッテリ400の温度が低下した状態となっている。
このため、利用者が、充電施設において急速充電を開始し、バッテリ400の温度が上昇したとしても、制限温度まで達しない。従って、バッテリ400に対する充電効率が低下することはなく、効率的に充電を行うことができる。さらに、本実施形態においては、充電を行うことなく自宅まで到達可能な場合は、バッテリ400の冷却が行われない。この場合において、自宅に到達した後に利用者が充電を開始する可能性があるが、自宅に設置された充電施設は普通充電の充電施設であるため、温度上昇は生じない(温度上昇が生じたとしても無視でき、制限温度まで上昇しない)。このため、自宅で充電を行う際にバッテリ400を冷却する必要はなく、本実施形態においては、自宅で充電を行う際にバッテリ400を冷却しないため、電力を無駄に消費する可能性を低減することができる。
(2)冷却制御処理:
次に、図3に示すフローチャートに基づいて、冷却制御システム100が実行する冷却制御処理を説明する。冷却制御処理は、車両走行中に繰り返し実行される。冷却制御処理が開始されると、ECU200は、候補取得部210aの機能により、現在のSOCから航続可能距離を取得する(ステップS100)。具体的には、ECU200は、バッテリ400に制御信号を出力し、現在のSOCを取得する。また、ECU200は、現在のSOCとバッテリ400の下限のSOCとの差分により、走行不能になるまでに使用可能なエネルギーを取得する。さらに、ECU200は、バッテリ情報300cを参照して単位距離当たりのSOC変化量を取得し、SOCの差分を、単位距離当たりのSOC変化量で除することにより、航続可能距離を取得する。なお、航続可能距離の取得手法は種々の手法が採用されてよく、例えば、走行予定経路に沿って走行する際の車両の速度の推定値や経路を構成する道路の勾配、カーブ等に応じてECU200が走行時の負荷の変化を推定し、各地点の負荷に応じた消費エネルギーに基づいて、航続可能距離を取得しても良い。
次に、図3に示すフローチャートに基づいて、冷却制御システム100が実行する冷却制御処理を説明する。冷却制御処理は、車両走行中に繰り返し実行される。冷却制御処理が開始されると、ECU200は、候補取得部210aの機能により、現在のSOCから航続可能距離を取得する(ステップS100)。具体的には、ECU200は、バッテリ400に制御信号を出力し、現在のSOCを取得する。また、ECU200は、現在のSOCとバッテリ400の下限のSOCとの差分により、走行不能になるまでに使用可能なエネルギーを取得する。さらに、ECU200は、バッテリ情報300cを参照して単位距離当たりのSOC変化量を取得し、SOCの差分を、単位距離当たりのSOC変化量で除することにより、航続可能距離を取得する。なお、航続可能距離の取得手法は種々の手法が採用されてよく、例えば、走行予定経路に沿って走行する際の車両の速度の推定値や経路を構成する道路の勾配、カーブ等に応じてECU200が走行時の負荷の変化を推定し、各地点の負荷に応じた消費エネルギーに基づいて、航続可能距離を取得しても良い。
次に、ECU200は、候補取得部210aの機能により、自宅までの距離が航続可能距離以下であるか否かを判定する(ステップS105)。具体的には、ECU200は、ナビゲーションシステム10に対して、自宅までの距離の送信要求を出力する。ナビゲーションシステム10は、当該送信要求に応じて、車両の現在地を特定し、地図情報30aに基づいて車両の現在地から自宅の位置までの経路を探索する。さらに、ナビゲーションシステム10は、経路を構成する道路区間の距離を累積することによって車両の現在地から自宅までの距離を取得し、冷却制御システム100に送信する。ECU200は、当該自宅までの距離と航続可能距離とを比較する。
ステップS105において、自宅までの距離が航続可能距離以下であると判定された場合、ECU200は、充電種別取得部210bの機能により、自宅に設置された普通充電の充電施設が、充電施設の候補に含まれるとみなす。この場合、ECU200は、ステップS110~S170をスキップする。すなわち、ECU200は、バッテリ400の冷却が不要であるとみなし、車両が自宅に到達するまで冷却開始タイミングにならないとみなす。
一方、ステップS105において、自宅までの距離が航続可能距離以下であると判定されない場合、自宅に設置された充電施設は候補にならず、ECU200は、充電種別取得部210bの機能により、高速道路沿いの休憩施設等に存在する急速充電の充電施設が候補になるとみなす。この場合、ECU200は、タイミング決定部210cの機能により、最寄りの充電施設まで走行した後のSOCを推定する(ステップS110)。具体的には、ECU200は、ナビゲーションシステム10に対して、最寄りの充電施設までの距離の送信要求を出力する。ナビゲーションシステム10は、当該送信要求に応じて、車両の現在地を特定し、充電施設情報30a1を含む地図情報30aに基づいて、車両の現在地から進行方向前方において到達可能な充電施設を特定し、その中の最寄りの充電施設を特定する。さらに、ナビゲーションシステム10は、車両の現在地から当該最寄りの充電施設までの経路を探索する。さらに、ナビゲーションシステム10は、経路を構成する道路区間の距離を累積することによって車両の現在地から最寄りの充電施設までの距離を取得し、冷却制御システム100に送信する。また、この際、ナビゲーションシステム10は、最寄りの充電施設までの経路を走行するために必要な旅行時間を取得し、冷却制御システム100に送信する。さらに、ナビゲーションシステム10は、最寄りの充電施設の充電施設情報30a1も送信する。すなわち、ナビゲーションシステム10は、最寄りの充電施設の充電能力等を示す情報を、冷却制御システム100に送信する。
最寄りの充電施設までの距離等の情報を取得すると、ECU200は、当該距離に基づいて、SOCを推定する。すなわち、ECU200は、バッテリ情報300cを参照して、単位距離当たりのSOC変化量を取得し、最寄りの充電施設までの距離と単位距離当たりのSOC変化量との積により、充電施設までの走行によるSOCの変化量を取得する。そして、ECU200は、ステップS100で取得した現在のSOCから充電施設までの走行によるSOCの変化量を減じることで、最寄りの充電施設まで走行した後のSOCを推定する。
図4Aは、本実施形態に係る車両に搭載されたバッテリ400のSOCの変化例を模式的に示す図である。図4Aにおいて、横軸は時間、縦軸はSOCを示している。時刻T0は現在時刻であり、現在のSOCはS0である。この例において、充電施設までの走行によるSOCの変化量はΔSであり、現在のSOCであるS0から変化量ΔSを減じて得られるS1が走行後のSOCとして推定されいる状態が想定されている。なお、図4Aにおいては、本実施形態におけるバッテリ400のSOCの変化を実線によって示している。
次に、ECU200は、タイミング決定部210cの機能により、上限のSOCと推定されたSOCとの差分を取得する(ステップS115)。具体的には、ECU200は、予め決められたバッテリ400のSOCの上限値と、ステップS110で取得された走行後のSOCの推定値との差分を取得する。当該差分は、充電施設における充電によるSOCの変化量を示している。図4Aにおいては、当該差分をΔSfとして示している。なお、バッテリ400のSOCの上限値は、バッテリ情報300cに記録されていても良い。
次に、ECU200は、タイミング決定部210cの機能により、差分の充電に要する期間を取得する(ステップS120)。具体的には、ECU200は、ステップS110において送信された充電施設情報30a1に基づいて、最寄りの充電施設の充電能力を特定する。また、ECU200は、バッテリ情報300cを参照し、当該充電能力に対応付けられた充電速度を取得する。そして、ECU200は、差分ΔSfを充電速度で除することにより、差分の充電に要する期間を取得する。図4Aに示す例であれば、差分ΔSfの充電に要する期間は期間ΔTである。
次に、ECU200は、タイミング決定部210cの機能により、差分を充電する際に予想される上昇温度を取得する(ステップS125)。具体的には、ECU200は、バッテリ情報300cを参照し、最寄りの充電施設の充電能力に対応付けられた温度上昇速度を取得する。そして、ECU200は、ステップS120で取得された期間と、当該温度上昇速度との積により、差分を充電する際に予想される上昇温度を取得する。
図4Bは、図4Aと同じ例において、バッテリ400の温度の変化例を模式的に示す図である。図4Bにおいて、横軸は時間、縦軸はバッテリ400の温度を示している。時刻T0は現在時刻であり、現在のバッテリ400の温度はK0である。この例において、図4Aに示された差分ΔSfの充電を行うために要する期間ΔTにおける上昇温度はΔKである。
次に、ECU200は、タイミング決定部210cの機能により、制限温度-上昇温度を目標温度に設定する(ステップS130)。すなわち、ECU200は、バッテリ情報300cを参照してバッテリ400の制限温度を取得し、制限温度からステップS125で取得した上昇温度を減じることで目標温度を取得する。図4Bにおいては、目標温度をKtとして示している。
次に、ECU200は、タイミング決定部210cの機能により、充電施設の使用情報を取得する(ステップS135)。本実施形態においては、充電施設が空いている時刻に充電を開始できるように冷却開始タイミングを決定する。このために、ECU200は、ナビゲーションシステム10に対して、ステップS110で取得した最寄りの充電施設の使用情報30bを送信するように送信要求を行う。送信要求が行われると、ナビゲーションシステム10は、当該充電施設の使用情報30bを取得し、冷却制御システム100に送信する。ECU200は、当該充電施設の使用情報30bを取得する。
図4Bにおいては、最寄りの充電施設が予約されている期間Tr1を破線の矢印で示している。この例において、最寄りの充電施設は、現在時刻T0から時刻Te1まで予約されているが、時刻Te1以後は予約されていない状況が想定されている。図5A,図5Bは、図4A,図4Bと同様の状況であるが、最寄りの充電施設の予約時刻が異なっている例を示している。具体的には、図5Bに示す例において、最寄りの充電施設は、期間Tr2にわたって、すなわち、時刻Ts1から時刻Te2まで予約されている。以後、これらの例を適宜参照しながら説明を行う。
次に、ECU200は、タイミング決定部210cの機能により、充電開始時刻を推定する(ステップS140)。本実施形態において、充電開始時刻は、最寄りの充電施設への到着推定時刻である。但し、到着推定時刻において最寄りの充電施設が予約されている場合、その予約の終了時刻が充電開始時刻となる。むろん、さらに、次の予約がある場合、次の予約と競合しないように充電開始時刻が設定されても良い。
以上のような充電開始時刻を推定するため、ECU200は、ステップS110で取得された、最寄りの充電施設までの旅行時間を取得し、現在時刻に加えることで到着推定時刻を取得する。図4A,図4B,図5A,図5Bにおいては、到着推定時刻を時刻T1として示している。図4Bに示す例において、最寄りの充電施設の予約の終了時刻は、時刻Te1であり、これ以後、他の予約はない。従って、この例であれば、ECU200は、到着推定時刻T1を充電開始時刻として推定する。図5Bに示す例において、到着推定時刻T1は、予約の開始時刻Ts2と終了時刻Te2との間の時刻である。従って、この例であれば、ECU200は、予約の終了時刻Te2を充電開始時刻として推定する。
次に、ECU200は、タイミング決定部210cの機能により、バッテリ情報300cを参照し、バッテリ400の冷却速度を取得する(ステップS145)。次に、ECU200は、タイミング決定部210cの機能により、充電開始時刻に目標温度まで低下させるために必要な冷却期間を取得する(ステップS150)。具体的には、ECU200は、バッテリ情報300cを参照してバッテリ400の現在温度K0を取得する。ECU200は、現在温度と目標温度Ktとの差分を、ステップS145で取得した冷却速度で除することにより、現在温度K0が目標温度Ktになるまでの期間ΔTtを冷却期間として取得する。
次に、ECU200は、タイミング決定部210cの機能により、冷却開始タイミングを取得する(ステップS155)。具体的には、ECU200は、ステップS140で取得した充電開始時刻から冷却期間ΔTtを減じることにより、冷却開始タイミングTsを取得する。図4Bに示す例であれば、到着推定時刻T1が充電開始時刻であるため、ECU200は、到着推定時刻T1より冷却期間ΔTtだけ前の時刻Tc1が冷却開始タイミングとなる。一方、図5Bに示す例であれば、予約の終了時刻Te2が充電開始時刻であるため、ECU200は、予約の終了時刻Te2より冷却期間ΔTtだけ前の時刻Tc2が冷却開始タイミングとなる。
以上のように、本実実施形態においては、充電施設が予約されており、空いていないと推定される時刻を避け、空いている時刻にバッテリ400が目標温度になるように、冷却開始タイミングが決定される。車両が充電施設に到着する到着推定時刻T1にバッテリ400が目標温度に達したとしても、当該到着推定時刻T1において充電施設が使用されていると、充電施設が空いている時刻に充電を開始することができない。そこで、本実施形態においては、充電施設が空いている時刻に充電を開始できるように、到着推定時刻T1において充電施設が空いている場合よりも、冷却開始タイミングを遅らせている。このような処理によれば、充電施設が空いている時刻に目標温度となっているバッテリ400に充電を開始することができる。
また、充電施設が空いている時刻にバッテリが目標温度になるため、充電施設が空いていないにもかかわらずバッテリ400の温度が目標温度に達することはない。充電施設が空いていない状態でバッテリ400の温度が目標温度になっていたとしても、外気温が高温である等の理由から、目標温度を維持するためには冷却部410による冷却を継続する必要が生じる場合がある。そして、充電施設が空くまで冷却部410による冷却が継続されると、その間に電力を消費することになる。しかし、本実施形態においては、充電施設が空いている時刻にバッテリが目標温度になるように制御されるため、無駄な電力消費が発生する可能性を低減することができる。
冷却開始タイミングが取得されると、ECU200は、冷却制御部210dの機能により、冷却タイミングに達したと判定されるまで待機する(ステップS160)。ステップS160において、冷却タイミングに達したと判定された場合、ECU200は、冷却制御部210dの機能により、冷却部410を制御し、冷却を開始させる(ステップS165)。冷却が開始されると、ECU200は、冷却制御部210dの機能により、バッテリ情報300cを参照し、バッテリ400の現在温度が目標温度に達したか否かを判定する(ステップS170)。
ステップS170において、バッテリ400の現在温度が目標温度に達したと判定されない場合、ECU200は、ステップS165以降の処理を繰り返す。すなわち、冷却部410により一定の冷却速度での冷却を継続する。一方、バッテリ400の現在温度が目標温度に達したと判定された場合、ECU200は、冷却制御部210dの機能により、冷却部410による冷却を停止させ、冷却制御処理を終了する。
以上のような処理により、図4Bに示す例であれば、バッテリ400の温度は、車両が充電施設に到着する到着推定時刻T1において目標温度Ktとなる。また、この際のバッテリ400のSOCは、S1である。そして、充電施設での充電によってSOCがS1から上限に達する期間ΔTにおいて、目標温度Ktは制限温度に達する。しかし、SOCが上限に達する段階で制限温度になるため、充電中は制限温度以下である。このため、バッテリ400への充電効率が低下することはない。
一方、本実施形態のような温度制御が行われない場合、充電中にバッテリ400の温度が制限温度に達してしまうため、充電効率が低下する。図4Aにおいては、このような場合のSOCの推移を一点鎖線で示し、図4Bにおいては、このような場合のバッテリ温度の推移を一点鎖線で示している。到着推定時刻T1において充電施設に到着するまでの走行過程で冷却部410による冷却が行われない場合、図4Aにおいて一点鎖線で示されるように、冷却が行われた場合よりもSOCの低下が抑制される。
そして、到着推定時刻T1において充電施設で充電が開始されると、図4Aにおいて一点鎖線で示されるようにSOCが上昇する。すなわち、実線で示される場合と同様の充電速度で充電される。また、到着推定時刻T1において充電施設で充電が開始されると、図4Bにおいて一点鎖線で示されるようにバッテリ温度が上昇する。すなわち、実線で示される場合と同様の温度上昇速度でバッテリ400の温度が変化する。但し、冷却部410による冷却が行われておらず、例えば、充電施設においてもバッテリ400の温度がK0であった場合、実線で示される場合よりも早期に、時刻Tmにおいて制限温度に達する。
バッテリ400の温度が制限温度に達してしまうと、それ以後、バッテリ400に対する充電効率が低下し、充電速度が低下する。この結果、図4Aに示されるように、時刻Tm以後の一点鎖線の傾きは、時刻Tm以前の一点鎖線の傾きより小さくなる。そして、図4Aに示されるように、SOCが上限に達して充電が完了するまでの期間が、長くなってしまう。本実施形態においては、予め目標温度Ktまで温度が低下するようにバッテリ400の温度を制御するため、充電効率が低下することはなく、バッテリ400への充電を効率的に実施することができる。
さらに、航続可能距離内に自宅が存在する場合、冷却部410による冷却は行われないが、航続不可能になる前に自宅に到着するため、充電は必須ではないと考えられる。そして、冷却部410による冷却が行われない場合、冷却部410によって電力が消費されることはないため、無駄に電力を消費することがない。このため、バッテリ400に蓄積されたエネルギーを効率的に利用することが可能である。
(3)他の実施形態:
以上の実施形態は、本発明を実施するための一例であり、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、冷却制御システム100とナビゲーションシステム10とは、一体の装置であっても良いし、これらのシステムの機能がより多数の装置に分散されていても良い。冷却制御システム100を構成する候補取得部210a、充電種別取得部210b、タイミング決定部210c、冷却制御部210dの少なくとも一部が複数の装置に分かれて存在してもよい。むろん、上述の実施形態の一部の構成が省略されてもよいし、処理の順序が変動されたり、省略される処理が存在したりしてもよい。
以上の実施形態は、本発明を実施するための一例であり、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、冷却制御システム100とナビゲーションシステム10とは、一体の装置であっても良いし、これらのシステムの機能がより多数の装置に分散されていても良い。冷却制御システム100を構成する候補取得部210a、充電種別取得部210b、タイミング決定部210c、冷却制御部210dの少なくとも一部が複数の装置に分かれて存在してもよい。むろん、上述の実施形態の一部の構成が省略されてもよいし、処理の順序が変動されたり、省略される処理が存在したりしてもよい。
さらに、充電施設への到着推定時刻を取得するための構成としては、種々の構成が採用されてよく、例えば、充電施設までの道路区間上の渋滞に応じた旅行時間が取得され、当該旅行時間に基づいて到着推定時刻が取得されても良い。また、走行に応じたSOCの減少量が評価される際に、道路区間上の渋滞に対応した減少量となるようにSOCの減少量が評価されても良い。
上述の実施形態は、バッテリ400を冷却する温度制御であったが、バッテリ400を暖める温度制御が行われてもよい。例えば、バッテリ400の温度が過度に低下することによりバッテリ400のSOCが早期に減衰することを防止し、充電施設まで効率的にバッテリ400を使用できるようにするため、バッテリ400を暖める構成が採用されてもよい。
さらに、バッテリ400を充電している場合の温度上昇速度は、冷却部410の冷却速度を考慮した値であっても良い。すなわち、充電施設における充電中に冷却部410によって冷却されるのであれば、充電による温度上昇速度から冷却部410による冷却速度を減じるなどの補正が行われてもよい。
さらに、普通充電の充電施設は自宅以外に設置されていてよい。また、急速充電の充電施設は一般道路の走行過程で利用可能であってもよいし、その候補は最寄りの充電施設出なくても良い。普通充電の充電施設と急速充電の充電施設との双方によって充電が可能である場合、例えば、航続可能距離内に普通充電の充電施設が存在し、急速充電の充電施設が存在しない場合には、当該普通充電の充電施設を利用者に案内しつつ、冷却が開始されない構成が想定される。また、航続可能距離内に普通充電の充電施設が存在せず、急速充電の充電施設が存在する場合には、当該急速充電の充電施設を利用者に案内しつつ、当該充電施設で充電が行われる想定で冷却開始タイミングが決定される構成が想定される。
候補取得部は、車両に搭載されたバッテリに対して充電を行う充電施設の候補を取得することができればよい。すなわち、バッテリに充電を行い得る充電施設は、一つとは限らないため、候補取得部は、複数の充電施設から、充電を行う施設の候補を取得する。充電施設の候補は、自宅に設置された充電施設や高速道路の休憩施設に設置された最寄りの充電施設に限定されず、種々の条件によって取得されて良い。例えば、車両の航続可能距離以内に存在する充電施設が複数個であれば、これらの少なくとも1個が候補になって良い。また、車両の航続可能距離以内に存在する充電施設から、利用者が候補の充電施設を選択してもよい。普通充電を実施可能な充電施設は、自宅に設置された充電施設に限定されず、任意の施設、例えば、職場や知人の家、宿泊施設等に設置された充電施設であっても良い。
車両は、バッテリが搭載されており、充電施設において当該バッテリに充電可能であれば良い。従って、車両は、バッテリ式の電気自動車(BEV)に限定されず、プラグインハイブリッド車であっても良い。充電施設は、バッテリに対して充電を行うことができればよい。従って、同一敷地内に充電施設が複数個存在していても良いし、充電施設は高速道路における休憩施設以外の施設、例えば、充電ステーションや給油施設等に設置されていても良い。
充電種別取得部は、充電施設の候補における充電種別を取得することができればよい。充電種別は、予め定義された種別であればよいが、充電種別の一つには充電中にバッテリの温度が上昇する種別が含まれ、充電種別の他の一つには充電中にバッテリの温度が上昇しない(あるいは上昇しても充電効率に影響は生じない)種別が含まれる。充電種別は、上述の実施形態のように、充電施設で充電可能な電力によって急速充電と普通充電とに分類されていても良いし、他の分類であっても良い。また、急速充電によって充電可能な電力は20kW以上であることが想定され、普通充電によって充電可能な電力は8kW以下であることが想定されているが、他の値で種別が区別されても良い。いずれにしても、充電種別が予め定義されていることにより、各充電施設が充電種別のいずれに該当するのか、特定できるように構成されていれば良い。
タイミング決定部は、充電種別に応じて、充電施設まで車両が走行する過程におけるバッテリの冷却開始タイミングを決定することができればよい。すなわち、充電種別が異なると充電の際のバッテリの温度上昇の程度が異なり、バッテリの冷却の必要性も異なる。そこで、タイミング決定部は、充電種別に応じて、冷却開始タイミングが異なるように、冷却開始タイミングを決定することができればよい。冷却開始タイミングは、冷却を開始するタイミングであり、冷却を行わないと決定する場合であっても、冷却開始タイミングが決定されていると言える。従って、冷却開始タイミングの決定は、冷却制御の有無の決定と考えることもできる。
冷却開始タイミングは、冷却開始後の冷却制御の内容に応じて決められても良い。例えば、バッテリの冷却速度が一定ではなく、複数の冷却速度を選択可能である場合、冷却速度の差異による冷却速度の差異および走行過程において実施される冷却における冷却速度に基づいて目標温度までの冷却所要時間を推定し、当該冷却所要時間から冷却開始タイミングを決定しても良い。
冷却制御部は、冷却開始タイミングに基づいてバッテリの冷却を開始させることができればよい。すなわち、冷却制御部は、バッテリを冷却する冷却部に対する指示を行って、バッテリを目標温度まで冷却させるための制御を実施することができればよい。冷却速度が可変であれば、冷却の制御には冷却強度の変更等の制御が含まれていて良い。
さらに、以上のようなシステム、プログラム、方法は、単独の装置として実現される場合もあれば、複数の装置で共有の部品を利用して実現される場合もあり、各種の態様を含むものである。また、一部がソフトウェアであり一部がハードウェアであったりするなど、適宜、変更可能である。さらに、システムを制御するプログラムの記録媒体としても発明は成立する。むろん、そのプログラムの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし半導体メモリであってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体においても全く同様に考えることができる。
10…ナビゲーションシステム、20…制御部、21…ナビゲーションプログラム、30…記録媒体、30a…地図情報、30a1…充電施設情報、30b…使用情報、40…ユーザI/F部、41…GNSS受信部、42…車速センサ、43…ジャイロセンサ、100…冷却制御システム、200…ECU、210…冷却制御プログラム、210a…候補取得部、210b…充電種別取得部、210c…タイミング決定部、210d…冷却制御部、300…記録媒体、300c…バッテリ情報、400…バッテリ、410…冷却部
Claims (4)
- 車両に搭載されたバッテリに対して充電を行う充電施設の候補を取得する候補取得部と、
前記充電施設の候補における充電種別を取得する充電種別取得部と、
前記充電種別に応じて、前記充電施設まで前記車両が走行する過程における前記バッテリの冷却開始タイミングを決定するタイミング決定部と、
前記冷却開始タイミングに基づいて前記バッテリの冷却を開始させる冷却制御部と、
を備える冷却制御システム。 - 前記タイミング決定部は、
前記充電施設の候補に、前記車両のユーザの自宅が含まれる場合、前記バッテリの冷却を行わないことを決定する、
請求項1に記載の冷却制御システム。 - 前記充電種別が急速充電である場合、前記冷却開始タイミングは、
前記充電施設の使用予定に基づいて、前記充電施設が空いている時刻に充電を開始できるように決定されたタイミングである、
請求項1または請求項2に記載の冷却制御システム。 - 前記冷却開始タイミングは、
前記冷却開始タイミング以後、既定の冷却速度で前記バッテリを冷却した場合に、前記充電施設が空いている時刻に前記バッテリが目標温度となるタイミングである、
請求項3に記載の冷却制御システム。
Priority Applications (1)
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JP2022141931A JP2024037241A (ja) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 冷却制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2022141931A JP2024037241A (ja) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 冷却制御システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2024037241A true JP2024037241A (ja) | 2024-03-19 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022141931A Pending JP2024037241A (ja) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 冷却制御システム |
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-
2022
- 2022-09-07 JP JP2022141931A patent/JP2024037241A/ja active Pending
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