JP5045529B2 - 充電システム及び充電制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される蓄電装置の充電システム及び充電制御方法に関する。

電気自動車やハイブリッド車両に代表されるように、モータジェネレータから得られる駆動力を車両の推進力として利用する車両には、充放電可能な走行用の２次電池等の蓄電装置、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池が搭載されており、蓄電装置に蓄積された電力をインバータ回路で駆動用電力に変換して取り出し、逆に発電電力を２次電池に充電したりする。

そして、現在では、車両に搭載される蓄電装置を家庭用の電源で充電できる電気自動車やプラグインハイブリッド車が登場している。従来ハイブリッド車は、ガソリンエンジン等の駆動力を電力に変換することで充電していたが、プラグインハイブリット車は、電気料金が比較的安価な深夜電力を用いて家庭で充電することが可能であるため、ＣＯ_２排出削減に大きく貢献することができる。

一般的に蓄電装置の充電時間は、残容量及び蓄電装置の温度により大きく変動し、例えば、蓄電装置の温度が低い場合、充電効率が常温の場合よりも低下する。したがって、プラグインハイブリット車のように、環境温度の影響を受けやすい自宅などで充電する場合、充電効率が低下して所定の時間内に充電が完了しない場合がある。そこで、特許文献１では、充電時のバッテリ状態（温度及び残容量）を把握して所要充電時間を算出し、所要充電時間内に充電が終了しない場合にバッテリ状態を所定時間以内に充電が完了できる適切な温度までヒータ等の加熱手段を用いて温めて、充電効率を向上させる充電システムを開示している。

特開平８−１１５７４７号公報（段落０００８〜００２２、図１、図４等） 特開平８−２３０４４１号公報 特開２００７−１４３３７０号公報 特開２００４−８８９８５号公報

上記特許文献１の充電システムは、蓄電装置の所定の温度が低い場合に加熱手段により蓄電装置を温めて充電効率を向上させるが、蓄電装置の温度により画一的に制御されており、充電に必要な消費電力については何ら考慮されていない。

つまり、プラグインハイブリット車のように家庭等で充電を行う場合、充電コストの観点も重要であり、充電に必要な電力を極力低く抑えて電気料金を低減させる必要がある。

そこで、本発明は、充電に必要な消費電力を最小限に抑えつつ、好適に蓄電装置の充電が行える充電システム及び充電制御方法を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点としての充電システムは、車両駆動用の蓄電装置を充電する充電器と、上記蓄電装置の温度を調節する温度調節手段と、上記充電器及び上記温度調節手段を制御する制御手段とを備える充電システムである。上記制御手段は、蓄電装置を第１状態で充電した場合の第１電力ロスと該第１状態とは異なる温度の第２状態で充電した場合の第２電力ロスとを算出する演算部を備え、算出された電力ロスに基づいて、充電に要する電力が最小となるように蓄電装置の温度制御を行い、上記演算部は、第２状態での蓄電装置の充電受け入れ特性に基づく充電特性電力ロス及び蓄電装置を第２状態の温度に遷移させる温度調節に必要な消費電力を上記第２電力ロスとして算出することを特徴とする。

また、上記制御手段は、第１及び第２電力ロスを比較し、第２電力ロスが第１電力ロスよりも大きい場合、第１状態で充電を遂行するように構成することができる。

また、上記制御手段は、第１及び第２電力ロスを比較し、第２電力ロスが第１電力ロスよりも小さい場合に、温度調節手段により蓄電装置を第２状態の温度に遷移させる温度制御を遂行するように構成することができる。

また、上記制御手段が、温度調節手段による温度調節中の蓄電装置の温度変動値に基づいて、所定の加冷却時間内に目標温度まで達するか否かを判別する判別部と、加冷却時間内に目標温度まで達すると判別された場合に、温度調節中の加冷却量よりも小さい加冷却量で温度調節した場合の第１消費電力と温度調節中の加冷却量で温度調節した場合の第２消費電力とを算出する第２演算部とをさらに備えることができ、第１及び第２消費電力に基づいて、温度調節に要する消費電力が最小となるように加冷却量又は加冷却時間を制御することができる。

また、上記制御手段が、充電中の蓄電装置の温度及び充電状態に基づいて、所定の充電時間内に充電が完了するか否かを判別する判別部と、充電時間内に充電が完了すると判別された場合に、充電中の充電レートよりも低い充電レートで充電した場合の第３電力ロスと充電中の充電レートで充電した場合の第４電力ロスとを算出する第３演算部とをさらに備えることができ、算出された第３及び第４電力ロスに基づいて、充電に要する電力が最小となるように充電レート又は充電時間を制御することができる。

また、本発明の他の観点としての車両駆動用の蓄電装置を充電する充電制御方法は、蓄電装置を第１状態で充電した場合の第１電力ロスを算出するステップと、第１状態とは異なる温度の第２状態で充電した場合の第２電力ロスを算出するステップと、算出された電力ロスに基づいて、充電に要する電力が最小となるように温度調節手段による蓄電装置の温度制御を行うステップと、を含み、上記第２電力ロスを算出するステップは、第２状態での蓄電装置の充電受け入れ特性に基づく充電特性電力ロス及び蓄電装置を第２状態の温度に遷移させる温度調節に必要な消費電力を上記第２電力ロスとして算出することを特徴とする。

また、本発明のさらに他の観点としての充電システムは、車両駆動用の蓄電装置を充電する充電器と、蓄電装置の温度を調節する温度調節手段と、充電器及び前記温度調節手段を制御する制御手段とを備える充電システムであって、上記制御手段が、温度調節手段による加冷却中の蓄電装置の温度変動値に基づいて、所定の加冷却時間内に目標温度まで達するか否かを判別する判別手段と、加冷却時間内に目標温度まで達すると判別された場合に、加冷却中の加冷却量よりも小さい加冷却量で温度調節した場合の第１消費電力と加冷却中の加冷却量で温度調節した場合の第２消費電力とを算出する演算部と、を備え、算出された消費電力に基づいて、温度調節に要する消費電力が最小となるように加冷却量又は加冷却時間を制御することを特徴とする。

また、本発明のさらに他の観点としての充電システムは、車両駆動用の蓄電装置を充電する充電器と、蓄電装置の温度を調節する温度調節手段と、充電器及び温度調節手段を制御する制御手段とを備える充電システムであって、上記制御手段が、充電中の蓄電装置の温度及び必要充電量に基づいて、所定の充電時間内に充電が完了するか否かを判別する判別手段と、充電時間内に充電が完了すると判別された場合に、充電中の充電レートよりも低い充電レートで充電した場合の第１電力ロスと充電中の充電レートで充電した場合の第２電力ロスとを算出する演算部とを備え、算出された電力ロスに基づいて、充電に要する電力が最小となるように充電レート又は充電時間を制御することを特徴とする。

本発明によれば、充電に必要な消費電力を最小限に抑えつつ、好適に蓄電装置の充電を行うことができる。

すなわち、温度により画一的に温度調節を行うのではなく、充電に必要な消費電力を最小にするように蓄電装置の温度制御を行うので、好適な充電コストでの充電を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
図１は、本発明に係る充電システムの第１実施例の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施例の充電システム１は、車両に搭載される車両駆動用の鉛蓄電池、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の蓄電装置２に接続される充電器４と、蓄電装置２の温度を調節する加熱／冷却器である温度調節装置５と、充電器４及び温度調節装置５を制御する制御手段としてのコントローラ３１を含む充電装置３とで構成されている。本実施例では、充電装置３に充電器４が組み込まれた形態を一例に図示しているが、充電器４を充電装置３と個別に構成することも可能である。

充電器４は、蓄電装置２に接続されるとともに、不図示の深夜電力供給用ＡＣコンセントに接続可能な充電プラグを備え（不図示）、充電器４に深夜電力（例えば、２３：００に供給が開始され、翌日７：００に供給停止となる）が供給されることで、蓄電装置２への充電が開始される。なお、深夜電力以外にも他の電力供給源から電力を供給することも可能であり、任意の時刻に充電システム１により蓄電装置２の充電を行うことも可能である。

温度調節装置５は、蓄電装置２を加熱及び冷却可能な加熱／冷却器であり、空気又は液体等の媒体を介して蓄電装置２の温度調節を行う。なお、加熱又は冷却のいずれか一方の温度調節のみを行うヒータ等で構成してもよい。

コントローラ３１は、充電器４による蓄電装置２の充電を制御するとともに、温度調節装置５による蓄電装置２の加熱／冷却を制御する。そして、本実施例のコントローラ３１は、蓄電装置２の現状の状態（充電を開始する前のバッテリ状態）に基づいて、充電に必要な電力（総充電消費電力）が最小となるように蓄電装置の温度制御を行うために、消費電力演算部３２、充電器４を制御する充電制御部３３、及び温度調節装置５を制御する温度調節制御部３５を含む。

ここで、蓄電装置の受入特性（充電電流の受け入れ特性）について説明する。図２（ａ）は、蓄電装置の温度と受入特性を示すグラフである。蓄電装置の温度が低温（例えば０°）の場合、内部抵抗が大きくなることから受入特性は低くなり、蓄電装置の温度が高くなるにつれて受入特性が向上する。すなわち、受入特性が低い状態で充電を行うと充電ロス（余分に掛かる電力ロス）が大きくなる。なお、受入特性は、５０℃を越えたあたりで上がらなくなるが、蓄電装置の劣化の進行が促進されて蓄電装置の性能が低下してしまうので、一般的に常温（１５℃〜２５℃前後）で充電を行うことが好ましい。

具体的には、例えば、常温時に５００Ｗの電力を蓄電装置に充電する場合、１０％程度の電力ロス、すなわち、約５０Ｗ余分な電力を必要とし、充電に必要な消費電力は、約５５０Ｗとなる。そして、図２（ａ）に示すように、蓄電装置の温度が低い場合、常温時よりもさらに受入特性が低下するため、例えば、２０％程度の電力ロスが発生し、充電に必要な消費電力は、約６００Ｗとなる。

このように蓄電装置の必要充電量に対する消費電力には、蓄電装置自体に係る充電受入特性に基づく電力ロス（充電特性電力ロス）が含まれ、この充電特性電力ロスの他に、充電システム１を起動させている時間に当該充電システム１が消費する電力（システム駆動消費電力）及び温度調節装置が消費する電力（温度調節消費電力）も電力ロスとして含まれる。充電システム１が消費する電力は、所定の充電時間に当該充電システムを駆動するのに必要な電力であり、充電時間が長いほど充電システム１を動作させるために消費される電力が大きくなる。温度調節装置が消費する電力は、加熱又は冷却動作時に必要な消費電力であり、温度調節時間（加熱時間又は冷却時間）が長いほど消費される電力が大きくなる。

つまり、蓄電装置２を必要充電量に充電するために必要な総充電消費電力は、蓄電装置２の必要充電量、充電特性電力ロス、システム駆動消費電力、及び温度調節消費電力の合計となる。図２（ｂ）は、蓄電装置２の低温状態時に温度調節装置５による温度調節を行わずに充電をした場合の電力と時間の関係を示すグラフであり、面積Ｗ１は充電特性電力ロスを含む蓄電装置２の必要充電量に対する消費電力であり、面積Ｗ２はシステム駆動消費電力である。図２（ｂ）に示すように、蓄電装置２の温度が低温の場合、蓄電装置２の受入特性が低いため、必要充電量に対する消費電力、すなわち、消費電力ロスが大きい。そして、時間を経過する毎に充電に伴う発熱により蓄電装置２の温度が上昇し、蓄電装置２の受入特性が向上するため、消費電力ロスが小さくなる。また、システム駆動消費電力は、充電時間ｔ１に比例して一定である。そして、面積Ｗ１＋面積Ｗ２が温度調節を行なわずに、蓄電装置２を必要充電量に充電するために必要な総充電消費電力となる。

図２（ｃ）は、低温状態にある蓄電装置２を所定の目標温度まで温度調節装置５により温度調整して受入特性を向上させた後に充電を開始した場合の電力と時間との関係を示すグラフである。面積Ｗ３は、温度調節消費電力である。図２（ｃ）に示すように、蓄電装置２の温度を上昇させて受入特性を向上させてから充電を行うため、充電特性電力ロスが小さく、必要充電量に対する消費電力が低温時の消費電力よりも小さい。そして、充電時間ｔ２は、図２（ｂ）の充電時間ｔ１よりも短くなり、システム駆動消費電力も図２（ｂ）の場合に比べて小さくなる。

図２（ｄ）は、低温状態にある蓄電装置２を温度調節装置５により加熱しながら充電を行った場合の電力と時間との関係を示すグラフである。面積Ｗ４は、低温時から所定の目標温度までに温度が遷移する間の充電特性電力ロスを含む必要充電量に対する消費電力である。図２（ｄ）では、温度調節中に充電を行うため、温度調節による温度上昇と充電時の発熱による温度上昇とにより、温度調節装置５が消費する消費電力が、図２（ｃ）に比べて小さくなっている。

コントローラ３１の消費電力演算部３２は、蓄電装置２のバッテリ状態（電圧、温度）に基づいて、充電特性電力ロス、システム駆動消費電力及び温度調節消費電力を算出する演算手段である。コントローラ３１は、充電システム１が起動して蓄電装置２の充電を行う際に、現時点の蓄電装置のバッテリ状態を検出し、放電深度(ＤＯＤ）に基づく必要充電量を算出する。消費電力演算部３２は、算出された必要充電量から検出した現時点の蓄電装置２の温度状態（第１状態）で充電した場合の所定の充電時間中の充電特性電力ロス及びシステム駆動消費電力を算出する（第１電力ロス）。また、消費電力演算部３２は、現時点の蓄電装置２の温度を遷移させた後、または遷移させつつ充電した場合（第２状態）の所定の充電時間の充電特性電力ロス、システム駆動消費電力及び温度調節消費電力を算出する（第２電力ロス）。そして、コントローラ３１は、第１電力ロス及び第２電力ロスを比較し、電力ロスが小さい（総充電消費電力の小さい）蓄電装置２の状態での充電制御、すなわち、総充電消費電力が最小となるように温度調節装置５を介した蓄電装置２の温度制御を遂行する。

なお、充電特性電力ロス、システム駆動消費電力及び温度調節消費電力は、図２に示したように、蓄電装置２の必要充電量、温度及びこれらから求められる充電時間に基づいて算出することができる。つまり、蓄電装置２の温度と受入特性の関係から必要充電量に対する充電時間を算出することができ、この充電時間の間に消費する充電特性電力ロスを受入特性に基づいて算出することができる。システム駆動消費電力及び温度調節消費電力は、算出された充電時間に基づいて、充電システム１の電力消費量、温度調節装置５の電力消費量の各々から算出することができる。受入特性や充電システム１の電力消費量、温度調節装置５の電力消費量等の各種情報は記憶部３７に予め格納することができる。

また、本実施例のコントローラ３１の充電制御部３３は、充電中の蓄電装置２の温度及び充電状態（ＳＯＣ）に基づいて充電レートを制御し、充電中の電力ロス（充電中に消費される電力）を最小にする充電制御を遂行する。さらに、温度調節制御部３５も、温度調節中の蓄電装置２の温度変動値に基づいて加冷却量を制御し、温度調節に伴う電力ロスを最小にする温度制御を遂行する。充電レートとは、所定の容量を所定時間で充電するために必要な電流値である。

図３は、本実施例の充電システム１の動作を示すフローチャートであり、同図に示すように、例えば、深夜電力供給開始時刻（２３：００）に深夜電力が供給されると、コントローラ３１は、このフローチャートで示すプログラムを遂行し、蓄電装置２の電圧や温度等をチェックし（ステップＳ１０１）、蓄電装置２の充電状態（残存ＳＯＣ）や劣化等を算出する（ステップＳ１０２）。そして、コントローラ３１は、消費電力演算部３２に電力ロスの算出要請を出力し、消費電力演算部３２は、蓄電装置２の現時点のバッテリ状態（第１状態）に基づいて、充電時間（図２（ｂ）のｔ１）を算出する（ステップＳ１０３）。

次に、消費電力演算部３２は、温度調節を行わずに現時点の蓄電装置２の温度状態で充電した場合の充電時間中の充電特性電力ロス及びシステム駆動消費電力を第１電力ロスとして算出する（ステップＳ１０４）。また、消費電力演算部３２は、ステップＳ１０３及びＳ１０４の後若しくは並行して現時点の蓄電装置２の温度を所定の目標温度に遷移させた後、または所定の目標温度に遷移させつつ充電した場合（第２状態）の所定の充電時間の充電特性電力ロス、システム駆動消費電力及び温度調節消費電力を第２電力ロスとして算出する（ステップＳ１０５）。

図４は、ステップ１０５における第２電力ロスを算出する過程の詳細を示したフローチャートであり、消費電力演算部３２は、現時点の第１状態における蓄電装置２の温度よりも受入特性の高い温度（例えば常温）を目標温度として設定する（ステップＳ１０５１）。そして、蓄電装置２を設定した目標温度に遷移させるために必要な温度調節装置５による所定の加冷却量に基づく加冷却時間と、目標温度で充電した場合の充電時間（図２（ｃ）のｔ２）を算出する（ステップＳ１０５２）。

続いて、消費電力演算部３２は、加冷却時間に基づいて温度調節装置５を駆動させるために必要な消費電力（温度調節消費電力）を算出し（ステップＳ１０５３）、温度調節後の目標温度の状態（第２状態）で充電した場合の電力ロス（充電特性電力ロス）を算出する（ステップＳ１０５４）。消費電力演算部３２は、温度調節装置５を駆動させるために必要な消費電力と温度調節後の目標温度の状態（第２状態）で充電した場合の電力ロスとの合計を、第２電力ロスとして算出する（ステップＳ１０５５）。

図３に戻り、コントローラ３１は、算出された第１電力ロス及び第２電力ロスを比較する（ステップＳ１０６）。すなわち、温度調節を行わずに充電時間ｔ１で充電した場合の総充電消費電力と温度調節を行って充電時間ｔ２で充電した場合の総充電消費電力とを比較し、総充電消費電力が小さい状態での充電制御を遂行する。ステップＳ１０６において、第１電力ロスが第２電力ロスよりも小さいと判別された場合には、コントローラ３１は、温度調節をしない現状の第１状態のまま、充電制御部３３に充電器４による充電処理を遂行させる（ステップＳ１０８）。

一方、第１電力ロスが第２電力ロスよりも大きいと判別された場合には、コントローラ３１（温度調節制御部３５）は、蓄電装置２をステップＳ１０５で設定した目標温度まで温度調節し（ステップＳ１０７）、温度調節後の目標温度の第２状態で充電制御部３３に充電処理を遂行させる（ステップＳ１０８）。そして、コントローラ３１は、蓄電装置２がフル充電状態若しくは必要充電量が充電された状態となった場合に、充電処理を終了させ、充電システム１の動作を終了させる（ステップＳ１０９）。

このように本実施例の充電システムは、温度により画一的に蓄電装置２の温度調節を行って充電をさせるのではなく、充電に必要な消費電力を最小にするように蓄電装置の温度制御を行うので、好適な充電コストでの充電を提供することが可能となる。

つまり、蓄電装置２の温度が低い状態で充電した場合の総充電消費電力が、温度調節した場合の総充電消費電力よりも小さい場合、例えば、蓄電装置２の温度調節に要する消費電力を高く、総トータル的に消費電力が高くなってしまう場合には、温度が低い状態であっても消費電力の低い状態で充電を行う。したがって、充電コストを最小限に抑えつつ、好適に蓄電装置２の充電を行うことが可能となる。

次に、本実施例の充電システム１における蓄電装置２の温度制御及び充電制御について、図５及び図６を参照しながら詳細に説明する。

図５は、本実施例の温度制御の動作を示したフローチャートであり、図３のステップ１０７に対応している。この温度制御は、温度調節制御部３５により遂行される。温度調節制御部３５は、図３のステップＳ１０５において算出された目標温度、所定の加冷却量（流量、温度を含む）及び加冷却時間を制御入力値として温度調節装置５に与え（ステップＳ１７０１）、温度調節装置５は、所定の加冷却量で加冷却時間、蓄電装置２を加熱又は冷却する（ステップＳ１７０２）。温度調節制御部３５は、温度調節中の蓄電装置２の温度を検出して蓄電装置２が目標温度に達したか否かを判別する（ステップＳ１７０３）。目標温度に達している場合は、ステップＳ１７１２に進み、温度調節装置５による蓄電装置２の温度調節を終了させる。目標温度に達していない場合は、蓄電装置２の温度を検出し（ステップＳ１７０４）、蓄電装置２の温度変動値を算出する（ステップＳ１７０５）。

そして、温度調節制御部３５が備える判別部３６が、算出された温度変動値に基づいて、現在の加冷却量よりも小さい加冷却量で温度調節を行った場合に、制御入力値として温度調節装置５に与えた加冷却時間内に目標温度に達するか否かを判別する（ステップＳ１７０６）。例えば、現在の加熱風の温度を低くした場合に加冷却時間内に目標温度に達するか、加熱風の風量を小さくした場合に加冷却時間内に目標温度に達するかを判別する。判別部３６の判別の結果、現在の加冷却量よりも小さい加冷却量で温度調節を行なっても加冷却時間内に目標温度に達すると判別された場合、温度調節制御部３５は、加冷却量を小さくした場合の温度調節に要する第１消費電力と、現在の加冷却量で温度調節を行った場合の加冷却時間を再計算し、再計算された加冷却時間に基づく現在の加冷却量での温度調節に要する第２消費電力を各々算出する（ステップＳ１７０７、Ｓ１７０８）。

温度調節制御部３５は、第１及び第２消費電力を比較し（ステップＳ１７０９）、第１消費電力が第２消費電力よりも小さい場合、現在の加冷却量よりも小さい加冷却量を制御入力値として温度調節装置５に与える（ステップＳ１７１０）。一方、第１消費電力が第２消費電力よりも大きい場合は、現在の加冷却量を変更せずに再計算された加冷却時間を制御入力値として温度調節装置５に与えて温度調節を遂行させる（ステップＳ１７１１）。

なお、蓄電装置２の温度変動値（温度上昇値または温度下降値）は、ステップＳ１７０４において所定の時間間隔で蓄電装置２の温度をサンプリングして算出したり、前回検出した温度を用いて算出してもよい。また、加冷却量とは、空気を媒体とするのであれば空気の温度及び流量を含み、加冷却量を高くする若しくは低くすることは、温度及び流量の一方又は両方を調節するになる。また、判別部３６による加冷却量を小さくした場合に加冷却時間内に目標温度に達するか否かの判別は、例えば、現在の加冷却量から所定の加冷却量を減じて、冷却時間内に目標温度に達するか否か判別していき、加冷却時間内に目標温度に達することのできる一番小さい加冷却量を算出することができる。

このように本実施例の温度調節装置５による蓄電装置２の温度制御は、温度調節中の温度変動値に基づいて、温度調節に要する消費電力が最小となるように加冷却量を調節するとともに、温度調節装置５に与えた加冷却時間内に目標温度に達する場合、蓄電装置２の温度変動値に基づいて現在の加冷却量の加冷却時間を再計算して制御入力値として温度調節装置５に与えることで、加冷却時間を短縮した温度調節を実現できる。このため、温度調節消費電力を最小限に抑えることが可能となり、充電に必要な総充電消費電力を低減させることが可能となる。

図６は、本実施例の充電制御の動作を示したフローチャートであり、図３のステップ１０８に対応している。この充電制御は、充電制御部３３により遂行される。充電制御部３３は、図３のステップＳ１０５において算出された充電時間と所定の充電レート（蓄電装置２の温度及び受入特性に基づいて算出される最適な充電レート）を制御入力値として充電器４に与え（ステップＳ１８０１）、充電器４は、所定の充電レートで充電時間、蓄電装置２を充電する（ステップＳ１８０２）。充電制御部３３は、充電中の蓄電装置２の充電状態（残りの必要充電量）を検出して蓄電装置２がフル充電状態若しくは必要充電量が充電された状態となったか否かを判別する（ステップＳ１８０３）。フル充電状態若しくは必要充電量が充電された状態となっている場合は、ステップＳ１８１１に進み、充電器４による蓄電装置２の充電を終了させる。フル充電状態若しくは必要充電量が充電された状態となっていない場合は、蓄電装置２の温度及び充電状態（残りの必要充電量）を検出する（ステップＳ１８０４）。

そして、充電制御部３３が備える判別部３４が、検出された温度及び充電状態に基づいて、現在の充電レートよりも低い充電レートで充電を行った場合に、制御入力値として充電器４に与えた充電時間内にフル充電状態若しくは必要充電量が充電された状態に達するか否かを判別する（ステップＳ１８０５）。判別部３４の判別の結果、現在の充電レートよりも低い充電レートで充電を行なっても充電時間内にフル充電状態若しくは必要充電量が充電された状態に達すると判別された場合、充電制御部３３は、充電レートを低くした場合の充電に要する第３電力ロスと、現在の充電レートで充電を行った場合の充電時間を再計算し、再計算された充電時間に基づく現在の充電レートでの充電に要する第４電力ロスを各々算出する（ステップＳ１８０６、Ｓ１８０７）。

充電制御部３３は、第３及び第４電力ロスを比較し（ステップＳ１８０８）、第３電力ロスが第４電力ロスよりも小さい場合、現在の充電レートよりも低く、蓄電装置２の温度及び受入特性に基づく最適な充電レートを制御入力値として充電器４に与える（ステップＳ１８０９）。一方、第３電力ロスが第４電力ロスよりも大きい場合は、現在の充電レートを変更せずに再計算された充電時間を制御入力値として充電器４に与えて充電を遂行させる（ステップＳ１８１０）。

なお、判別部３４による充電レートを小さくした場合に充電時間内にフル充電状態若しくは必要充電量が充電された状態に達するか否かの判別は、例えば、現在の充電レートから所定値減じた充電レートを用いて、充電時間内にフル充電状態若しくは必要充電量が充電された状態に達するか否か判別していき、充電時間内にフル充電状態若しくは必要充電量が充電された状態に達することのできる一番小さい充電レートを算出することができる。

このように本実施例の充電器４による蓄電装置２の充電は、充電中の蓄電装置２の温度及び充電状態に基づいて、充電に要する消費電力が最小となるように充電レートを調節するとともに、充電器４に与えた充電時間内にフル充電状態若しくは必要充電量が充電された状態に達する場合、現在の充電レートの充電時間を再計算して制御入力値として充電器４に与えることで、充電時間を短縮した充電を実現できる。このため、充電中の電力ロスを最小限に抑えることが可能となり、充電に必要な総充電消費電力を低減させることが可能となる。

図７は、本実施例の充電システム１の動作の変形例を示したフローチャートである。図７に示すように充電時間に許容時間を設定し、所定時間以内に充電が完了するか否かを判別して（ステップＳ１０３ａ）、所定時間以内に充電が完了しない場合には強制的に温度調節処理を遂行することができる。なお、図３と同じ処理については、同符号を付して説明を省略する。また、本変形例の場合であっても、図５及び図６に示した温度制御及び充電制御が遂行され、温度調節消費電力及び充電中の電力ロスを最小限に抑えることができ、充電に必要な総充電消費電力を低減させることができる。

なお、上記実施例１の図４のステップＳ１０５３及びＳ１０５４において、図５及び図６に示した温度調節消費電力及び充電中の電力ロスを最小限に抑える制御に基づく温度調節装置５を駆動するのに必要な電力の算出及び電力ロスの算出を遂行してもよい。

また、上記充電時間の算出処理において充電中の蓄電装置２の温度上昇を推定し、温度上昇に伴う受入特性及び受入特性に対する最適な充電レートに基づいて充電時間を算出することも可能である。また、記憶部３７には、充電履歴情報や充電中に実際にサンプリングして得られた蓄電装置２の温度変化情報、温度変化に基づく受入特性、充電時間中の充電レート等を記憶することができる。また、予め蓄電装置２の温度と受入特性のデータや受入特性に応じた最適な充電レートデータ、加冷却量と温度変動値とを関連付けたデータ等を記憶部３７に記憶させてこともできる。したがって、上記実施例１において算出される各種データは、充電履歴に基づく実測データ又は予め記憶された算術データを用いて算出することができる。

本発明の実施例１に係る充電システムの構成ブロック図である。 （ａ）は、充電の際の蓄電装置の受入特性を示したグラグであり、（ｂ）から（ｄ）は、充電に必要な電力を示した図である。 本発明の実施例１に係る充電システムの動作を説明するフローチャートを示す図である。 本発明の実施例１に係る充電システムの動作を説明するフローチャートであり、図３のステップＳ１０５を詳細に説明したフローチャートである。 本発明の実施例１に係る充電システムの動作を説明するフローチャートであり、蓄電装置の温度調節動作（図３のステップＳ１０７）を詳細に説明したフローチャートである。 本発明の実施例１に係る充電システムの動作を説明するフローチャートであり、蓄電装置の充電動作（図３のステップＳ１０８）を詳細に説明したフローチャートである。 本発明の実施例１に係る充電システムの動作の変形例を示したフローチャートである。

符号の説明

１ 充電システム
２ 蓄電装置
３ 充電装置
４ 充電器
５ 温度調節装置
３１ コントローラ
３２ 消費電力演算部
３３ 充電制御部
３４ 判別部
３５ 温度調節制御部
３６ 判別部
３７ 記憶部

Claims (6)

1. 車両駆動用の蓄電装置を充電する充電器と、前記蓄電装置の温度を調節する温度調節手段と、前記充電器及び前記温度調節手段を制御する制御手段と、を備える充電システムであって、
   前記制御手段は、
   前記蓄電装置を第１状態で充電した場合の第１電力ロスと前記第１状態とは異なる温度の第２状態で充電した場合の第２電力ロスとを算出する演算部を備え、算出された電力ロスに基づいて、充電に要する電力が最小となるように前記蓄電装置の温度制御を行い、
   前記演算部は、前記第２状態での前記蓄電装置の充電受け入れ特性に基づく充電特性電力ロス及び前記蓄電装置を前記第２状態の温度に遷移させる温度調節に必要な消費電力を前記第２電力ロスとして算出することを特徴とする充電システム。
2. 前記制御手段は、前記第１及び第２電力ロスを比較し、前記第２電力ロスが前記第１電力ロスよりも大きい場合、前記第１状態で充電を遂行することを特徴とする請求項１に記載の充電システム。
3. 前記制御手段は、前記第１及び第２電力ロスを比較し、前記第２電力ロスが前記第１電力ロスよりも小さい場合に、前記温度調節手段により前記蓄電装置を前記第２状態の温度に遷移させる温度制御を遂行することを特徴とする請求項１又は２に記載の充電システム。
4. 前記制御手段は、
   前記温度調節手段による温度調節中の前記蓄電装置の温度変動値に基づいて、所定の加冷却時間内に目標温度まで達するか否かを判別する判別部と、
   前記加冷却時間内に前記目標温度まで達すると判別された場合に、前記温度調節中の加冷却量よりも小さい加冷却量で温度調節した場合の第１消費電力と前記温度調節中の加冷却量で温度調節した場合の第２消費電力とを算出する第２演算部と、をさらに備え、前記第１及び第２消費電力に基づいて、温度調節に要する消費電力が最小となるように前記加冷却量又は前記加冷却時間を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の充電システム。
5. 前記制御手段は、
   充電中の前記蓄電装置の温度及び充電状態に基づいて、所定の充電時間内に充電が完了するか否かを判別する判別部と、
   前記充電時間内に充電が完了すると判別された場合に、前記充電中の充電レートよりも低い充電レートで充電した場合の第３電力ロスと前記充電中の充電レートで充電した場合の第４電力ロスとを算出する第３演算部と、をさらに備え、算出された前記第３及び第４電力ロスに基づいて、充電に要する電力が最小となるように前記充電レート又は前記充電時間を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の充電システム。
6. 車両駆動用の蓄電装置を充電する充電制御方法であって、
   前記蓄電装置を第１状態で充電した場合の第１電力ロスを算出するステップと、
   前記第１状態とは異なる温度の第２状態で充電した場合の第２電力ロスを算出するステップと、
   算出された電力ロスに基づいて、充電に要する電力が最小となるように温度調節手段による前記蓄電装置の温度制御を行うステップと、を含み、
   前記第２電力ロスを算出するステップは、前記第２状態での前記蓄電装置の充電受け入れ特性に基づく充電特性電力ロス及び前記蓄電装置を前記第２状態の温度に遷移させる温度調節に必要な消費電力を前記第２電力ロスとして算出することを特徴とする充電制御方法。
   

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