JP4946749B2 - 車両のバッテリ制御装置 - Google Patents
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Description
なお、該タイムアウト設定手段が、該定電流制御の開始時から該定電流制御における該バッテリの電圧が該所定電圧へ到達するまでの推定時間に予め設定された所定時間を加えた時間を、該タイムアウト時間として設定することとしてもよい。
また、本発明の車両のバッテリ制御装置(請求項2)は、請求項1記載の構成に加え、該タイムアウト設定手段が、該定電圧制御時において、該電流の大きさに応じて該タイムアウト時間を延長し、該電流遮断手段が、該定電圧制御時において、該経過時間計測手段で計測された該経過時間が該タイムアウト設定手段で延長された該タイムアウト時間を超えたときに、該バッテリへ供給される該電流を遮断することを特徴としている。
また、本発明の車両のバッテリ制御装置(請求項3)は、請求項1又は2記載の構成に加え、充電開始時における該バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段をさらに備え、該タイムアウト設定手段が、該バッテリ温度検出手段で検出された該温度に応じて該タイムアウト時間を補正することを特徴としている。
なお、タイムアウト時間が、定電流制御が終了すると推定される時間よりも所定時間分だけ長く設定された場合には、定電流制御から定電圧制御への切り換えの不具合を確実に把握することができる。また、このような不具合が発生していない場合には、定電流充電から定電圧充電への切り換えに支障を生じることもない。
また、本発明の車両のバッテリ制御装置(請求項3)によれば、充電開始時のバッテリ温度を考慮して正確に充電制御を実施でき、かつ充電器等の故障を正確に判定することができる。
本実施形態のバッテリ制御装置は、図1に示す電気自動車10に適用されており、BMU(バッテリ管理ユニット)1,EVECU(メインECU)2,センサ3,バッテリ4,車載充電器5,コンタクタ6,7及び補機バッテリ8を備えて構成される。
バッテリ4は、電気自動車10の主電源であり、複数のリチウムイオン電池モジュールを直列に連結して構成されている。また、車載充電器5は家庭用電源から供給される電力でバッテリ4を充電するための充電器であり、充電ライン上にコンタクタ6を介してバッテリ4へ接続されている。車載充電器5から供給される充電電流ICはBMU1によって制御されている。なお、コンタクタ6は、車載充電器5とバッテリ4との間の充電ラインを断接するリレー装置である。
このBMU1は、車載充電器5に充電電流Icの大きさを指示することで定電流・定電圧充電を実施させている。例えば、充電の初期には充電電流Icとして一定の電流I0をバッテリ4へ供給させ、定電流充電を実施させている。また、バッテリ4の電圧Vが所定電圧V0に達した後には、その電圧V0が保持されるように充電電流ICを徐々に低下させる定電圧制御を実施させている。なお、車載充電器5に定電圧回路が内蔵されている場合には、定電圧制御時において充電電流ICを指示する代わりに充電電圧VCを指示する構成としてもよい。
EVECU2は、BMU1よりも上位のECU(電子制御装置)であり、BMU1の動作を監視してコンタクタ6,7の断接を制御している。なお、EVECU2も、BMU1と同様にマイクロコンピュータで構成された電子制御装置であり、周知のマイクロプロセッサやROM,RAM等を集積したLSIデバイスとして提供されている。
図1に示すように、BMU1は、充電方法選択部1a,SOC演算部(充電率検出手段)1b及び充電器制御部1cを備えて構成される。
充電方法選択部1aは、電圧計3cで検出された電圧Vに基づいて、バッテリ4の充電状態を検出し、充電方法を選択するものである。すなわち、電圧Vが予め設定された所定電圧V0未満である場合に定電流充電を選択し、所定電圧以上である場合には定電圧充電を選択する。ここで選択された充電方法は、充電器制御部1cへ伝達されるようになっている。
図1に示すように、EVECU2は、経過時間計測部(経過時間計測手段)2a,最大充電時間算出部2b,タイムアウト設定部(タイムアウト設定手段)2c及びコンタクタ制御部(電流遮断手段)2dを備えて構成される。
最大充電時間算出部2bは、SOC演算部1bで演算されたSOC及びバッテリ温度センサ3aで検出されたバッテリ温度Cに基づいて、最大充電時間Tmaxを算出するものである。最大充電時間Tmaxとは、充電開始時のSOCから推定される正常な充電制御時における充電完了までの時間である。図2にグラフで示すように、最大充電時間TmaxはSOC及びバッテリ温度Cの関数であり、SOCが低いほど又はバッテリ温度Cが低温であるほど、長く設定されるようになっている。
オフセット時間Toffとは、充電中の電流Iに応じて設定される時間であり、図3にグラフで示すように、電流Iが小さくなるほどオフセット時間Toffも小さく設定されるようになっている。
なお、定電流充電時における電流Iは、バッテリ4のSOCに関わらず一定(所定電圧I0)であるため、定電流充電中にはオフセット時間Toffが変動しない。したがって、定電流充電制御では、タイムアウト時間ToutがSOC及びバッテリ温度Cに応じた一定値となり、その後の定電圧充電制御に入るとそのタイムアウト時間Toutが延長されることになる。
本バッテリ制御装置における制御手順を図6及び図7を用いて説明する。図6は定電流・定電圧制御を実施するためのフローチャートであり、充電を開始するとBMU1内で随時実行されるようになっている。また、図7はタイムアウト時間を判定するためのフローチャートであり、図6のフローチャートに従属してEVECU1内で適宜実行される。
図6の定電流・定電圧充電フローでは、その時点で実施されている充電方法が定電流充電であるか定電圧充電であるかを示すフラグFが用いられている。車載充電器5で充電がなされている状態でF=0である場合には定電流充電が実施されているものとし、F=1である場合には定電圧充電が実施されているものとする。フラグFの初期値は0である。
ステップA20へ進んだ場合、電圧計3cで検出されたバッテリ4の電圧VがBMU1に読み込まれ、続くステップA30では、充電方法選択部1aにおいて電圧Vが所定電圧V0未満であるか否かが判定される。このステップでは、定電流充電から定電圧充電への切り換え条件が判定されている。ここでV<V0である場合にはステップA40へ進み、充電器制御部1cにおいて、バッテリへ供給される充電電流ICの値が所定電流I0に設定されて定電流充電が実施され、その後ステップA80へ進む。
図7のタイムアウト判定フローを説明する。このフローは、図6に示す定電流・定電圧充電フローにおけるステップA80の充電完了条件の判定の一つとして実施される。
時刻t0にバッテリ4の充電が開始されたバッテリ4の電流I及び電圧Vの経時変動を図5に示す。まず、充電初期の状態では車載充電器5から予め設定された所定電流I0が供給され、定電流制御が実施される。一方、電圧Vは徐々に上昇し、時刻t1に所定電圧V0へ達すると定電圧充電が実施され、所定電圧V0を保持するように電流ICが徐々に絞られてゆくことになる。
また、最大充電時間Tmaxを基準としてこのようなタイムアウト領域が設定されており、タイムアウト時間Toutが電流Iの大きさに応じて延長されているため、定電圧充電時の正常な制御を妨げることがなく、充電器が故障した場合に対応する適切なフェイルセーフ制御とすることができる。例えば、時刻以降t1の定電圧制御が適切に実施された場合には、電流変動がタイムアウト領域内に収まるため、最大充電時間Tmaxが経過した時点で充電を完了させることができる。
なお、最大充電時間TmaxがSOC及びバッテリ温度Cの関数として設定されているため、バッテリ温度Cを考慮した充電制御を実施でき、充電器等の故障を正確に判定することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
また、上述の実施形態では、主に車載充電器5の制御を司るBMU1とコンタクタ6の制御を司るEVECU2とが別個の電子制御装置として設けられているが、無論これらの機能を一つの電子制御装置内に統合してもよい。
また、図5中におけるタイムアウト領域の幅は、電流Iの値に依らず一定としてもよいし、あるいは、電流Iの値に応じて変化させてもよい。少なくとも、正常な定電流・定電圧充電が実施された場合の電流の経時変化に対して過充電となる領域(図5中における電流Iのグラフよりも右上側の領域)内にタイムアウト領域を設定してやればよい。
また、上述の実施形態では、バッテリ4を家庭用電源から供給される電力で充電する場合の充電制御が例示されているが、本発明のバッテリ制御装置による充電制御はこれに限定されず、急速充電における充電制御に適用することも可能である。
1a 充電方法選択部
1b SOC演算部(充電率検出手段)
1c 充電器制御部
2 EVECU(メインECU)
2a 経過時間計測部(経過時間計測手段)
2b 最大充電時間算出部
2c タイムアウト設定部(タイムアウト設定手段)
2d コンタクタ制御部(電流遮断手段)
3 センサ
3a バッテリ温度センサ(バッテリ温度検出手段)
3b 電流計
3c 電圧計
4 バッテリ
5 車載充電器
6,7 コンタクタ
8 補機バッテリ
10 電気自動車
Claims (3)
- 車両に搭載されたバッテリを一定の電流で所定電圧まで充電する定電流制御と、その後該所定電圧を保ちつつ該電流を減少させながら該バッテリを充電する定電圧制御とを実施するバッテリ制御装置において、
該定電流制御の開始時における該バッテリの充電率を検出する充電率検出手段と、
該定電流制御の開始時からの経過時間を計測する経過時間計測手段と、
該充電率検出手段で検出された該充電率に基づいて該定電流制御のタイムアウト時間を設定するタイムアウト設定手段と、
該定電流制御時において、該経過時間計測手段で計測された該経過時間が該タイムアウト設定手段で設定された該タイムアウト時間を超えたときに、該バッテリへ供給される該電流を遮断する電流遮断手段と、を備え、
該タイムアウト設定手段が、該充電率に基づいて設定される最大充電時間から、該定電流制御における該電流の大きさに基づいて設定されるオフセット時間を減じた時間を、該タイムアウト時間として設定する
ことを特徴とする、車両のバッテリ制御装置。 - 該タイムアウト設定手段が、該定電圧制御時において、該電流の大きさに応じて該タイムアウト時間を延長し、
該電流遮断手段が、該定電圧制御時において、該経過時間計測手段で計測された該経過時間が該タイムアウト設定手段で延長された該タイムアウト時間を超えたときに、該バッテリへ供給される該電流を遮断する
ことを特徴とする、請求項1記載の車両のバッテリ制御装置。 - 充電開始時における該バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段をさらに備え、
該タイムアウト設定手段が、該バッテリ温度検出手段で検出された該温度に応じて該タイムアウト時間を補正する
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の車両のバッテリ制御装置。
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