JP5477212B2 - 電動車両システム - Google Patents

Description

本発明は、バッテリを充電するに、目標充電量までの充電時間の見積もりを精度よく行うことができる電動車両システムに関する。

車両に搭載され車両のモータを駆動するバッテリを、車両の停車中に外部からの電力（例えば商用電源）によって充電する充電システムが実用化されている。

商用電源を用いる場合は、電気料金が安価な深夜電力を利用することができる。このような充電システムとして、充電に先立ち予め受電部の動作モードが切り替え可能に設定され、動作モードは、所定の時間帯における充電を優先させる第１のモードと、受電部と外部電源とが接続された時点で充電を開始する第２のモードを含む車両及び充電ケーブル（特許文献１参照。）が知られている。

特開２００９−１００５６９号公報

特許文献１に記載された充電システムは、エコノミー充電モードに設定されると、充電を待機し、深夜電力時間帯になったときに充電を開始し、バッテリのＳＯＣによって満充電状態かを判断する。深夜電力時間帯を超えてもなお満充電状態とならなった場合は充電時間を延長するように構成されている。

ところで、バッテリの充電時間は、バッテリの温度に依存する。外気温が低い場合はバッテリ温度が低下する。バッテリ温度の低下によって、バッテリの内部抵抗が増加する。バッテリの内部抵抗が増加すると、充電中にバッテリのＳＯＣに基づいて算出する充電時間が、当初の見積もりに対して増加する。そのため、充電開始時間を設定して充電を行う場合は、バッテリの充電容量が不足してしまうという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリの目標充電量までの充電時間の予測精度を向上させて、バッテリ充電を精度よく行うことを目的とする。

本発明の一実施態様によると、バッテリの電力によって電動機を駆動して走行し、外部電力によってバッテリを充電可能な電動車両システムである。電動車両システムは、外気温度を検出する外気温度検出部と、バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出部と、予め設定された充電時間帯に、予め設定された充電時間で、外部電源の電力によって、バッテリを目標充電量まで充電する充電制御装置と、を備える。充電制御装置は、車両の停車時に、検出された外気温度と検出されたバッテリ温度とに基づいて、充電時間帯でのバッテリの温度を予測するバッテリ温度予測手段と、予測されたバッテリ温度に基づいて、バッテリを目標充電量まで充電するための予測充電時間を算出する充電時間算出手段と、算出された予測充電時間が予め設定された充電時間よりも大きい場合に、充電時間を延長する充電時間延長手段と、を備える。

本発明によると、バッテリの充電時間帯以前に、外気温度とバッテリ温度とに基づいてバッテリの温度変化を予測し、予測結果に基づいて、必要に応じて充電時間を延長する。これによって、バッテリの充電時間の予測精度を高めて、バッテリが充電不足となることを防止して、確実に目標充電量まで充電を行うことができる。

本発明の第１の実施形態の充電システムの構成を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態の電動車両システムによる充電の説明図である。 本発明の第１の実施形態のバッテリの充電の説明図である。 本発明の第１の実施形態のタイマー充電処理のフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の電動車両システムによる充電の説明図である。 本発明の第３の実施形態の電動車両システムによる充電の説明図である。 本発明の第４の実施形態のバッテリの劣化の説明図である。 本発明の第４の実施形態の必要充電時間の算出の説明図である。 本発明の第５の実施形態の電動車両システムによる充電の説明図である。 本発明の第６の実施形態の実施形態の電動車両システムによる充電の説明図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態の充電システム１の構成を示す説明図である。

充電システム１は、電動車両システム１００と、外部電源５０と、電動車両システム１００と外部電源５０とを接続する充電ケーブル４０とから構成される。なお、図中、実線で結ばれた箇所は電力の授受を示し、点線で結ばれた箇所は制御信号の授受を示す。

外部電源５０は、商用電源５２と電源コンセント５１とから構成される。商用電源５２は、例えば５０Ｈｚ、２００Ｖの商用電源の供給源であり、電源コンセント５１は、充電ケーブル４０に接続するインターフェースである。

充電ケーブル４０は、電源プラグ４３と、コントロールボックス４２と、充電プラグ４１とから構成される。電源プラグ４３は、外部電源５０の電源コンセント５１に接続する。コントロールボックス４２は、充電中のシステム漏電を検知して配線を遮断する機能や、電流容量信号を車両に送る機能を備える。充電プラグ４１は、電動車両システム１００の充電ポート２３に接続する。

電動車両システム１００は、バッテリ１１の電力により駆動モータ３１を駆動して走行する。バッテリ１１は、外部電源５０の電力によって充電する。

電動車両システム１００は、バッテリ１１、充電制御装置２１、充電器２２、充電ポート２３、充電リレー２４、インターフェース装置（Ｉ／Ｆ）２５、外気温度センサ２６、を備える。

バッテリ１１に蓄えられた直流電力はインバータ３２に供給される。インバータ３２は、直流電力を交流電力に変換すると共に電圧や周波数を制御して、駆動モータ３１に供給する。これにより、駆動モータ３１を駆動して、車両が走行する。また、バッテリ１１の直流電力は、モータやポンプ等からなる強電補記系３３に供給される。また、バッテリ１１の直流電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３４が適切な直流電圧（例えば１２Ｖ）に降圧して、制御装置や照明等からなる弱電補記系３６に供給する。

バッテリ１１は、バッテリ制御装置１２と、バッテリリレー１３と、温度センサ（バッテリ温度検出部）１４とを備える。バッテリ制御装置１２は、温度センサ１４が検出するバッテリ１１の温度やバッテリ１１の状態（電圧、ＳＯＣ等）を取得して、充電制御装置２１に送る。また、バッテリ制御装置１２は、充電制御装置２１の指令に基づいてバッテリ１１の充電を制御する。バッテリリレー１３は、バッテリ１１への電力の供給及び電力の出力を断続する。

充電制御装置２１は、充電器２２やバッテリ制御装置１２を制御して、バッテリ１１の充電を制御する。また、充電制御装置２１は、インターフェース装置２５によって設定された充電モードに基づいてバッテリ１１の充電の開始及び終了を制御する。

充電モードは、充電プラグ４１が充電ポート２３に接続されてから直ちに充電を開始する即充電モードや、インターフェース装置２５によって予め設定された充電開始時刻と充電停止時刻とによって設定される充電時間帯に、バッテリを充電するタイマー充電モード等を備える。

外気温度センサ（外気温度検出部）２６は、電動車両システム１００の外気温を検出する。

充電ポート２３は、充電ケーブル４０の充電プラグが接続され、外部電源５０からの電力が入力される。

充電器２２は、充電ポート２３から入力された交流電力を、充電制御装置２１からの指示に基づいて、バッテリ１１を充電するのに適切な直流電力に変換し、充電リレー２４を介してバッテリに出力する。充電リレー２４は、バッテリ１１を充電する電力を断続する。

このように構成された電動車両システム１００において、バッテリ１１の充電方法について説明する。

充電制御装置２１は、充電ケーブル４０の充電プラグ４１が充電ポート２３に接続されたことを検知すると、充電器２２やバッテリ制御装置１２を起動させて、バッテリ１１の充電の制御を開始する。

充電制御装置２１は、バッテリ１１を充電することを決定した場合は、バッテリリレー１３及び充電リレー２４を接続してバッテリ１１と充電器２２とを電気的に接続する。充電器２２は、充電ケーブル４０のコントロールボックス４２から出力された電流容量信号を受信して、充電ケーブル４０の電流容量を認識する。充電器２２は、認識した電流容量の範囲内で、外部電源５０からの入力電流を制御する。

充電器２２は、充電ケーブル４０から入力された交流電力を直流電力に変換し、バッテリを充電するために適切な電圧に昇圧して、バッテリ１１に電力を出力する。

充電器２２から出力する電力は、充電制御装置２１によってリアルタイムに制御される。充電制御装置２１は、バッテリ制御装置１２が要求する充電電力と、充電器２２が出力可能な出力可能電力と、インバータ３２、強電補記系３３、ＤＣ／ＤＣコンバータ３４が消費する電力に基づいて、充電器２２が出力する電力を決定する。

充電中は、バッテリ制御装置１２は、バッテリ１１のＳＯＣ、電圧、温度等の状態を監視して、これらの状態に基づいて、バッテリ１１の充電要求電力を決定して、充電制御装置２１送信する。充電制御装置２１は、送信された充電要求電力に基づいて、充電器２２が出力する充電電力を制御する。充電終了時刻となった場合を除き、バッテリ制御装置１２がバッテリ１１のＳＯＣや電圧によってバッテリ１１が満充電となったことを検出するまで、充電が継続される。バッテリ１１が満充電となった場合は、バッテリ制御装置１２は、充電制御装置２１に充電の停止を要求する。

これを受けて充電制御装置２１は、充電器２２が入出力する充電電力をゼロに制御するとともに、バッテリリレー１３及び充電リレー２４を遮断する。これにより充電が終了する。また充電制御装置２１は、予め設定された充電終了時刻となった場合も、同様に充電を終了する。

なお、タイマー充電モードでは、充電制御装置２１は、ユーザインターフェース装置２５によって設定された数値に基づいて、充電開始時刻及び充電終了時刻を決定する。充電制御装置２１は、充電開始時刻となるまでは、充電ケーブル４０が接続されていても充電を開始しない。

なお、充電開始時刻及び充電終了時刻は、ユーザがインターフェース装置２５に直接時刻を入力するか、予め設定されている複数の充電モードの中から任意のモードを選択することによって、設定される。

次に、タイマー充電モードにおける充電時間の設定を説明する。

図２は、タイマー充電モードにおいて、バッテリ温度と外気温度とに差がある場合の充電の説明図である。

図２に示すタイムチャートは、電動車両システム１００が走行後に停車し、予め設定された充電開始時刻Ｔ１にバッテリ１１の充電を開始し、予め設定された充電終了時刻Ｔ２に充電を終了するように設定された例を示す。このときの充電時間をＨｓとする。なお、この充電開始時刻Ｔ１及び充電終了時刻Ｔ２は、例えば深夜電力料金が適用される時間帯（例えば充電開始時刻２３：３０、充電終了時刻７：００）を設定する。

電動車両システム１００が走行中は、車両駆動電力の出力やエネルギー回生電力の入力によってバッテリ１１が放電／充電されることに伴い、バッテリ１１内部の損失によりバッテリ温度が上昇する。

この状態で走行を終了して、車両が停止すると、バッテリ温度Ｔｂ０が外気温度Ｔａ０よりも高い状態となる。そのため、バッテリ１１は、停車中に温度が徐々に低下する。

ここで、タイマー充電モードに設定されている場合は、タイマー充電の充電開始時刻であるＴ１では、車両停止時刻Ｔ０でのバッテリ温度Ｔｂ０に対して、バッテリ温度がＴｂ１まで低下する。このとき、バッテリ温度Ｔｂ０での目標充電量までの必要充電時間はＨ０であるのに対して、バッテリ温度Ｔｂ１での目標充電量までの必要充電時間はＨ１まで増加する。

バッテリ１１の温度が低下すると、バッテリ１１の内部抵抗が上昇する。このため、バッテリ１１を充電するときに、内部抵抗の上昇によってバッテリ１１が過電圧にならないように充電中の充電電流を絞る必要がある。この結果、バッテリ１１の温度が低い場合には、バッテリ１１の温度が高い場合と比較して、充電電力が低減されて、必要充電時間が増加する。

また、図２において、充電開始時刻Ｔ１にバッテリ１１の温度と外気温度とに差がある場合は、充電開始後にも、更にバッテリ１１の温度が低下する。例えば、充電開始時刻Ｔ１のバッテリ温度がＴｂ１であるのに対して、充電停止時刻Ｔ２では、バッテリ１１の温度がＴｂ２まで低下する。このとき、温度Ｔｂ１における必要充電時間Ｈ１に対して、温度Ｔｂ２における必要充電時間がＨ２に増加する。

このように、タイマー充電モードにおいて、バッテリ１１の温度が外気温よりも高い場合は、バッテリ１１の温度が徐々に低下することにより、予め設定された充電時間に対して必要な充電時間が延びる場合がある。そのため、車両停止時刻Ｔ０や充電開始時刻Ｔ１において目標充電量までの充電時間を見積もったとしても、充電終了時刻Ｔ２では、バッテリ１１が満充電に満たない状態で充電が終了してしまう場合がある。

そこで、本発明の第１の実施形態では、次に説明するように、バッテリ１１の温度及び外気温度によって、充電時間を制御するに構成した。

図３は、本実施形態の電動車両システム１００によるバッテリ１１の充電の説明図である。

なお、この図３は、車両停車時のバッテリ温度Ｔｂ１が１０℃、外気温Ｔａ０が−２０℃、車両停車時刻Ｔ０が１３：００であって、タイマー充電における充電開始時刻Ｔ１が２３：００、タイマー充電終了時刻Ｔ２が７：００、充電時間Ｈｓが８時間に設定されている例を示す。

なお、充電開始時刻Ｔ１、充電終了時刻Ｔ２及び充電時間Ｈｓは、ユーザがインターフェース装置２５に入力することによって予め設定しておく。

車両停車時刻Ｔ０において、バッテリ温度Ｔｂ０は１０℃であり、外気温度Ｔａ０が−２０℃であるため、車両の放置中にバッテリ温度が低下する。充電開始時刻Ｔ１では、バッテリ温度がＴｂ０（１０℃）からＴｂ１（−１５℃）まで低下する。なお、バッテリ１１の温度推移は、図３中に点線で示す。

これにより、目標充電量までの必要充電時間は、バッテリ温度がＴｂ０（１０℃）である場合にＨ０（８時間）であったものが、バッテリ温度がＴｂ１（−１５℃）ではＨ１（１０時間）となる。従って、Ｈ１−Ｈ０＝２時間分だけ、目標充電量までの必要充電時間が増加してしまう。そのため、予め設定された充電時間Ｈｓ（８時間）では充電時間が不足してしまう。

充電時間の不足を防止するために、充電制御装置２１は、次のような処理を行って、充電時間を延長する。

図４は、第１の実施形態の充電制御装置２１によるタイマー充電処理のフローチャートである。

充電制御装置２１は、車両が停車したことを検出したときに、外気温度及びバッテリ温度を取得する（Ｓ１０１）。なお、外気温度及びバッテリ温度は、温度変化の推移の予測のために、所定時間間隔で複数回取得する。

なお、単に車両が停車したことを検出するのではなく、充電開始予定時刻以前の最後の車両停止時にステップＳ１０１の処理を実行する。例えば、車両が停車した後、充電ポート２３に充電プラグ４１が接続されたことを検出したことにより検出してもよい。また、車両が再度走行を開始したときは、充電制御装置２１は本フローチャートの処置をキャンセルする。

充電制御装置２１は、外気温度センサ２６から外気温度を取得する。また、バッテリ制御装置１２を介して温度センサ１４からバッテリ温度を取得する。そして、これら取得した値から、バッテリ１１の温度変化の推移を予測する（Ｓ１０２）。温度変化の推移は、取得した外気温度及びバッテリ温度を時間微分した傾きが時間経過によってどの程度変化するかを算出することによって予測できる。

次に、充電制御装置２１は、予測したバッテリ１１の温度変化の推移から、充電開始時刻Ｔ１におけるバッテリ温度Ｔｂ１を予測する。これによりバッテリ温度予測手段が構成される。そして、この温度予測値における目標充電量までの必要充電時間Ｈ１を算出する（Ｓ１０３）。これにより充電時間算出手段が構成される。

次に、充電制御装置２１は、算出した目標充電量までの必要充電時間Ｈ１と、インターフェース装置２５によって予め設定された充電時間Ｈｓとを比較する（Ｓ１０４）。

充電制御装置２１は、比較の結果、充電時間Ｈ１が充電時間Ｈｓよりも大きいと判定した場合は、Ｈ１からＨｓを引いた値ΔＨｐを算出し、充電時間Ｈｓ不足分の充電時間ΔＨｐを加算した値を新たな充電時間に設定する（Ｓ１０５）。これにより、不足分の充電時間が延長され、充電時間延長手段が構成される。

なお、比較の結果、充電時間Ｈ１が充電時間Ｈｓ未満であると判定した場合は、予め設定された充電時間Ｈｓは変更しない。

充電制御装置２１は、設定された新たな充電時間により、充電開始時刻において充電を開始する（Ｓ１０６）。

充電時間Ｈ１が充電時間Ｈｓよりも大きい場合は、充電制御装置２１は、これらの差であるΔＨｐだけ充電時間を延長する。例えば、差ΔＨｐだけ充電開始時刻を早める又は差ΔＨｐだけ充電終了時刻を送らせることにより充電時間を延長する。又は、差ΔＨｐを二分して、充電開始時刻をΔＨｐ／２だけ早め、充電終了時刻をΔＨｐ／２だけ送らせることにより、充電時間を延長する。なお、このうちのいずれを選択するかは、ユーザがインターフェース装置２５によって設定してもよいし、常にいずれか一つの方法に固定しておいてもよい。

なお、本実施形態では、外気温度とバッテリ温度とに基づいて予測したバッテリ１１の温度変化の推移から、充電開始時刻Ｔ１におけるバッテリ温度を予測した。しかし、これに限られず、充電時間帯（充電開始時刻Ｔ１から充電終了時刻Ｔ２の間）のバッテリ温度を予測して、この予測値に基づいて充電時間を算出する。例えば、充電終了時刻Ｔ２におけるバッテリ温度を予測して、これに基づいて充電時間を算出してもよい。充電終了時刻でバッテリ温度を予測する場合は、バッテリ温度の予測値がより低くなるので、充電時間に対してマージンが大きくなる。そのため、マージンを確保したい場合は充電終了時刻でのバッテリ温度を予測すればよい。

このように構成された本発明の第１の実施形態の電動車両システム１００は、バッテリ１１の温度と外気温度とから充電開始時刻におけるバッテリ１１の温度を予測し、予測された温度に基づいて、バッテリ１１の目標充電量までの充電時間を変更する。

このように構成することによって、バッテリ１１の充電時間の予測精度を高めて、バッテリ１１が充電不足となることを防止して、確実に目標充電量まで充電を行うことができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。

第２の実施形態では、充電時間帯におけるバッテリ温度の平均値に基づいて目標充電量までの充電時間を予測する。なお、第２の実施形態の基本構成は図１と同様である。

図５は、第２の実施形態の電動車両システム１００によるバッテリ１１の充電の説明図である。

第１の実施形態の図４で説明したように、充電制御装置２１は、車両が停車したときに外気温度とバッテリ温度を取得し（Ｓ１０１）、バッテリ１１の温度変化の推移を予測する（Ｓ１０２）。

次に、ステップＳ１０３において、充電制御装置２１は、充電開始時刻Ｔ１から充電終了時刻Ｔ２までの間のバッテリ温度の平均値Ｔｂａを予測する。図５の例では、充電開始時刻Ｔ１におけるバッテリ温度は−１５℃と予測されている。これに対して、充電時間帯のバッテリ温度の平均値Ｔｂａは−１７℃と予測されている。

バッテリ温度の平均値Ｔｂａは、例えば、予測したバッテリ１１の温度変化の推移から、充電時間帯における単位時間あたりの温度変化を算出し、これを積算した値を充電時間Ｈｓで除算することによって予測される。または、予測したバッテリ１１の温度変化の推移から、充電開始時刻Ｔ１でのバッテリ温度の予測値と、充電終了時刻Ｔ２でのバッテリ温度の予測値の中間値によって予測してもよい。

以降、充電制御装置２１は、図４に示すフローチャートと同様に、温度予測値に基づいて必要充電時間Ｈ１を算出し（Ｓ１０３）算出した目標充電量までの必要充電時間Ｈ１と、予め設定された充電時間Ｈｓとを比較する（Ｓ１０４）。

充電時間Ｈ１が充電時間Ｈｓよりも大きいと判定した場合は、充電時間Ｈｓに不足分の充電時間ΔＨｐを加算した値を新たな充電時間に設定して充電時間を延長する（Ｓ１０５）。そして、新たな充電時間により、充電開始時刻において充電を開始する（Ｓ１０６）。なお、充電時間の加算は、前述の第１の実施形態と同様に、充電開始時刻又は充電終了時刻を変更することによって行う。

図５に示す例では、充電開始時刻Ｔ１でのバッテリ温度の予測値Ｔｂ１における充電時間Ｈ１は１０時間と見積もられている。これに対して、バッテリ温度の平均値Ｔｂａに基づいた充電時間Ｈａは、１０．５時間と予測されている。従って、充電時間をより正確に見積もることができ、充電容量が不足することを防止できる。

このように構成された本発明の第２の実施形態の電動車両システム１００は、前述の第１の実施形態と同様に、充電時間帯におけるバッテリ１１の温度を予測し、予測された温度に基づいて、バッテリ１１の目標充電量までの充電時間を変更する。

特に、第２の実施形態では、充電時間帯におけるバッテリ温度の平均値の予測値に基づいて充電時間を見積もるため、バッテリ１１の充電時間の予測精度を高めることができる。これにより、バッテリ１１が充電不足となることを防止して、確実に目標充電量まで充電を行うことができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。

第３の実施形態では、バッテリ１１の内部抵抗を考慮して目標充電量までの充電時間を予測する。なお、第３の実施形態の基本構成は図１と同様である。

図６は、第３の実施形態の電動車両システム１００によるバッテリ１１の充電の説明図である。

バッテリ１１は、充電中に、バッテリ１１の内部抵抗による電力損失によって発熱する。そのため、バッテリ１１は、充電中に、バッテリ１１の温度が上昇する場合がある。

図６に示すように、バッテリ１１の温度は、内部抵抗による電力損失を考慮しない場合は、充電開始時刻Ｔ１から充電終了時刻Ｔ２まで、Ｔｂ１からＴｂ２へと変化する。

ここで、充電中のバッテリ１１の温度上昇を考慮した場合は、バッテリ１１の温度は、充電開始時刻Ｔ１から充電終了時刻Ｔ２まで、Ｔｂ１からＴｂ３へと変化する。充電中にバッテリ１１の温度が、予測された温度変化の推移とは異なるので、目標充電量までの充電時間も変化する。

そこで、第３の実施形態では、充電中のバッテリ１１の温度上昇分を考慮して、充電時間帯でのバッテリ温度の平均値Ｔｂａを算出する。

第１の実施形態の図４で説明したように、充電制御装置２１は、車両が停車したときに外気温度とバッテリ１１の温度を取得し（Ｓ１０１）、バッテリ１１の温度変化の推移を予測する（Ｓ１０２）。

次に、ステップＳ１０３において、充電制御装置２１は、充電開始時刻Ｔ１から充電終了時刻Ｔ２までの間の充電時間帯でのバッテリ温度の平均値Ｔｂａを予測する。

具体的には、充電制御装置２１は、前述の第２の実施形態と同様に、充電時間帯でのバッテリの温度平均値Ｔｂａを予測する。そしてこの温度平均値Ｔｂａに、充電時間帯での充電による温度上昇を加算して、新たな温度平均値Ｔｂａとする。図５の例では、充電開始時刻Ｔ１におけるバッテリ温度は−１５℃と予測されている。これに対して、充電時間帯のバッテリ温度の上昇値を考慮したバッテリ温度の平均値Ｔｂａは−１６℃と予測されている。

なお、充電によるバッテリ１１の温度上昇は、例えば、当該バッテリ１１について予め実験等によって内部抵抗値を求めておき、充電制御装置２１が、これを記憶して計算に用いる。なお、バッテリ１１の内部抵抗によってバッテリ１１の温度情報の感度が高く温度上昇が大きくなる場合は、予め現在のバッテリ１１の内部抵抗値を予測して、これに基づいてバッテリ１１の温度上昇値を予測してもよい。

以降、充電制御装置２１は、図４に示すフローチャートと同様に、温度予測値に基づいて必要充電時間Ｈ１を算出し（Ｓ１０３）算出した目標充電量までの必要充電時間Ｈ１と、予め設定された充電時間Ｈｓとを比較する（Ｓ１０４）。

充電時間Ｈ１が充電時間Ｈｓよりも大きいと判定した場合は、充電時間Ｈｓに不足分の充電時間ΔＨｐを加算した値を新たな充電時間に設定し、（Ｓ１０５）新たな充電時間により、充電開始時刻において充電を開始する（Ｓ１０６）。

図６に示す例では、充電開始時刻Ｔ１でのバッテリ温度の予測値Ｔｂ１における充電時間Ｈ１は１０時間と見積もられている。これに対して、バッテリ温度の上昇値を考慮した平均値Ｔｂａ（−１６℃）に基づいた充電時間Ｈａは、１０．２時間と予測されている。従って、充電時間をより正確に見積もることができ、充電容量が不足することを防止できる。

このように構成された本発明の第３の実施形態の電動車両システム１００は、前述の第２の実施形態と同様に、充電時間帯におけるバッテリ１１の温度を予測し、予測された温度に基づいて、バッテリ１１の目標充電量までの充電時間を変更する。

また、バッテリ１１の劣化が進んだ場合は、充電容量が低下するとともに、バッテリ１１の内部抵抗が増加する。そのため、バッテリ１１が新品のときの充電時間の見積りに対してずれが発生し、結果として充電量不足に至ったり、または狙いの時刻に対して充電が早く停止してしまう可能性がある。これにより、充電時間の見積りの精度が悪化す可能性がある。

第３の実施形態では、充電時間帯におけるバッテリ１１の温度の平均値と、バッテリの内部抵抗による温度上昇値とに基づいて充電時間を見積もるため、バッテリ１１の充電時間の予測精度を高めることができる。これにより、バッテリ１１が充電不足となることを防止して、確実に目標充電量まで充電を行うことができる。

<第４実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。

第４の実施形態では、バッテリ１１の劣化を考慮して目標充電量までの充電時間を予測する。なお、第３の実施形態の基本構成は図１と同様である。

図７は、第４の実施形態のバッテリ１１の劣化の説明図である。

バッテリ１１は経時変化により劣化し、内部抵抗が次第に増加する。内部抵抗が増加すると充電中のバッテリ１１の温度が上昇するので、バッテリ１１の必要充電時間が増加する。

また、バッテリ１１が劣化するとバッテリ１１の充電容量が減少するので、満充電量が減少する。満充電量が減少すると、バッテリ１１の必要充電時間は減少する。

このように、バッテリ１１が劣化することによって、目標充電量までの充電時間に影響を及ぼす。そこで、この影響を予測して充電時間を算出することによって、バッテリ１１が劣化している状態であっても、バッテリ１１の充電時間の予測精度を高めることができる。

図８は、第４の実施形態の充電制御装置２１におけるバッテリ１１の劣化の影響を考慮した必要充電時間の算出のブロック図を示す。

充電制御装置２１は、現在のバッテリ１１の状態からバッテリ１１の容量の劣化を算出する（ブロックＢ１）。そして、この充電容量に基づいて、現在のバッテリ容量を決定し、これを目標充電ＳＯＣとして設定する（ブロックＢ２）。

また、充電制御装置２１は、現在のバッテリ１１のＳＯＣを取得して、これを充電開始ＳＯＣに設定する（ブロックＢ３）。

また、充電制御装置２１は、外気温度とバッテリ温度とから予測したバッテリ１１の温度変化の推移を取得する（ブロックＢ４）。

そして、充電制御装置２１は、予め記憶された目標ＳＯＣ、充電開始ＳＯＣ及びバッテリ温度のマップから、充電時間帯での温度予測値に基づく充電時間を算出する（ブロックＢ５）。

また、充電制御装置２１は、現在のバッテリ１１の状態からバッテリ１１の内部抵抗の劣化状態を算出して（ブロックＢ６）、この内部抵抗の劣化状態に対応する劣化係数を決定する（ブロックＢ７）。

そして、充電制御装置２１は、算出された充電時間にこの劣化係数を掛け合わせることによって充電時間を補正し、目標充電量までの充電時間を算出する（ブロックＳ８）。

以降、充電制御装置２１は、図４に示すフローチャートと同様に、算出した目標充電量までの必要充電時間Ｈ１と、予め設定された充電時間Ｈｓとを比較する（Ｓ１０４）。

充電時間Ｈ１が充電時間Ｈｓよりも大きいと判定した場合は、充電時間Ｈｓに不足分の充電時間ΔＨｐを加算した値を新たな充電時間に設定し、（Ｓ１０５）新たな充電時間により、充電開始時刻において充電を開始する（Ｓ１０６）。

このように構成された本発明の第４の実施形態の電動車両システム１００は、前述の第１の実施形態と同様に、充電時間帯におけるバッテリ１１の温度を予測し、予測された温度に基づいて、バッテリ１１の目標充電量までの充電時間を変更する。

特に、第４の実施形態では、バッテリ１１の劣化状態（容量の劣化及び内部抵抗の劣化）に基づいて、充電時間を補正するので、バッテリ１１の充電時間の予測精度を高めることができる。これにより、バッテリ１１が充電不足となることを防止して、確実に目標充電量まで充電を行うことができる。

<第５実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態を説明する。

第５の実施形態では、目標充電量までの充電時間を予測するタイミングが前述の第１から第５の実施形態と異なる。なお、第５の実施形態の基本構成は図１と同様である。

図９は、第５の実施形態の実施形態の電動車両システム１００によるバッテリ１１の充電の説明図である。

充電開始時刻や充電停止時刻の設定値によっては、車両停止時刻から長時間経過した後に充電が開始する場合がある。このような場合、外気温度がほぼ一定であったとしても、車両停車時での外気温度Ｔａ０とバッテリ温度Ｔｂ０とから予測したバッテリ温度が、充電開始時刻Ｔ１でのバッテリ１１の実際の温度とのずれが大きくなる可能性がある。

そこで、目標充電量までの充電時間を計算するタイミングを、車両停車時ではなく、充電開始時刻Ｔ１よりも所定時間前の時刻に設定することによって、車両停止時刻で予測したバッテリ温度に対するずれ量を低減できる。これにより、より充電時間の見積り精度が向上する。

具体的には、充電制御装置２１は、図４のステップＳ１０１において、車両が停車したことを検出した場合は、予め設定された充電開始時刻Ｔ１よりも所定時間ΔＨｔだけ前に、充電時間を計算するようにタイマーを設定する。そして、このタイマーが起動したときに、前述の図４のステップＳ１０１以降の処理を実行する。

すなわち、タイマーが起動したときに、その時点での外気温度（Ｔａ４）及びバッテリ温度（ｔｂ４）を取得する。そしてこれらの値に基づいて、バッテリ１１の温度変化の推移を改めて予測し、この予測に基づいて、充電時間（Ｈ１）を改めて算出する。

この処理により決定された充電時間により、充電開始時刻において充電を開始する。

このように構成された本発明の第５の実施形態の電動車両システム１００は、前述の第１の実施形態と同様に、充電時間帯におけるバッテリ１１の温度を予測し、予測された温度に基づいて、バッテリ１１の目標充電量までの充電時間を変更する。

特に、第５の実施形態では、車両停止時ではなく、充電開始時刻から所定時間前に目標充電量までの充電時間を算出するので、車両停車中に外気温度が変化したことによるバッテリ温度の予測に誤差が生じることを防止することができる。これにより、バッテリ１１が充電不足となることを防止して、確実に目標充電量まで充電を行うことができる。

<第６実施形態＞
次に、本発明の第６の実施形態を説明する。

第６の実施形態では、目標充電量までの充電時間を予測するタイミングが前述の第１から第５の実施形態と異なる。なお、第６の実施形態の基本構成は図１と同様である。

図１０は、第６の実施形態の電動車両システム１００によるバッテリ１１の充電の説明図である。

前述の第５の実施形態で説明したように、車両停止時刻から長時間経過した後に充電が開始する場合には、予測したバッテリ温度が、充電開始時刻Ｔ１でのバッテリ１１の実際の温度とのずれが大きくなる可能性がある。これに対して、第５の実施形態では、予め設定された充電開始時刻Ｔ１よりも所定時間ΔＨｔだけ前に、充電時間を算出した。

第６の実施形態では、車両停車時Ｔ０から予め設定された充電開始時刻Ｔ１まで、複数回、充電時間の算出を行うように設定した。充電時間の算出のタイミングは、例えば、車両停止時刻Ｔ０から充電開始時刻Ｔ１までの時間に応じて、所定の時間経過ごとに設定する。又は、車両停止時刻Ｔ０や充電開始時刻Ｔ１に関わらず、所定の時刻に設定するようにしてもよい。

充電制御装置２１は、図４のステップＳ１０１において、車両が停車したことを検出した場合は、タイマーを設定する。このタイマーが、充電時間の算出時刻となったときに、外気温度及びバッテリ１１の温度を取得して、前述の図４のステップＳ１０１以降の処理を実行する。

さらに、図４のステップＳ１０４及びＳ１０５において、充電時間を算出した後に、再びステップＳ１０１に戻り、再びタイマーが充電時間の算出時刻となるまで待機する。以降、この処理を繰り返し、充電開始時刻Ｔ１となったときに、ステップＳ１０６に移行し、前回の処理により決定された充電時間により、充電開始時刻において充電を開始する。

このように構成された本発明の第６の実施形態の電動車両システム１００は、前述の第１の実施形態と同様に、充電時間帯におけるバッテリ１１の温度を予測し、予測された温度に基づいて、バッテリ１１の目標充電量までの充電時間を変更する。

特に、第６の実施形態では、車両停止時から充電開始時刻までの間に複数回目標充電量までの充電時間を算出するので、車両停車中に外気温度が変化したことによるバッテリ１１の温度の予測に誤差が生じることを防止することができる。これにより、バッテリ１１が充電不足となることを防止して、確実に目標充電量まで充電を行うことができる。

なお、第５実施形態及び第６実施形態において、目標充電量までの充電時間の算出を、前述の第２実施形態、第３実施形態又は第４実施形態のように求めてもよい。

１ 充電システム
１１ バッテリ
１２ バッテリ制御装置
１４ 温度センサ
２１ 充電制御装置
２２ 充電器
２３ 充電ポート
２５ インターフェース装置
２６ 外気温度センサ
３１ 駆動モータ
１００ 電動車両システム

Claims (7)

1. バッテリの電力によって電動機を駆動して走行し、外部電力によって前記バッテリを充電可能な電動車両システムにおいて、
   外気温度を検出する外気温度検出部と、
   前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出部と、
   予め設定された充電時間帯に、予め設定された充電時間で、前記外部電源の電力によって、前記バッテリを目標充電量まで充電する充電制御装置と、を備え、
   前記充電制御装置は、
   車両の停車時に、前記検出された外気温度と前記検出されたバッテリ温度とに基づいて、前記充電時間帯でのバッテリの温度を予測するバッテリ温度予測手段と、
   前記予測されたバッテリ温度に基づいて、前記バッテリを目標充電量まで充電するための予測充電時間を算出する充電時間算出手段と、
   前記算出された予測充電時間が前記予め設定された充電時間よりも大きい場合に、前記充電時間を延長する充電時間延長手段と、
   を備えることを特徴とする電動車両システム。
2. 前記充電時間帯は、予め設定された充電開始時刻及び充電終了時刻によって設定されることを特徴とする請求項１に記載の電動車両システム。
3. 前記バッテリ温度予測手段は、前記充電時間帯でのバッテリの温度の平均値を予測し、
   前記充電時間算出手段は、前記予測されたバッテリ温度の平均値に基づいて、前記バッテリを目標充電量まで充電するための予測充電時間を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動車両システム。
4. 前記バッテリ温度予測手段は、前記検出された外気温度と前記検出されたバッテリ温度とに基づいて予測される前記充電時間帯でのバッテリの温度の平均値に、前記充電時間帯における充電による前記バッテリの温度上昇の予測値を加算して、前記充電時間帯でのバッテリの温度の平均値を算出することを特徴とする請求項３に記載の電動車両システム。
5. 前記充電時間算出手段は、前記充電時間帯でのバッテリの温度と、前記バッテリの劣化状態による内部抵抗の増加分と、前記バッテリの劣化状態による充電容量の低減分とから、前記バッテリを目標充電量まで充電するための予測充電時間を算出することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の電動車両システム。
6. 前記バッテリ温度予測手段は、前記充電開始時刻よりも所定時間前に、前記充電時間帯でのバッテリの温度を予測し、
   前記充電時間算出手段は、前記充電開始時刻よりも所定時間前に、予測充電時間を算出することを特徴とする請求項２から５のいずれか一つに記載の電動車両システム。
7. 前記バッテリ温度予測手段は、前記充電開始時刻よりも所定時間前から前記充電開始時刻まで、複数回、前記充電時間帯でのバッテリの温度を予測し、
   前記充電時間算出手段は、前記充電開始時刻よりも所定時間前から前記充電開始時刻まで、複数回、予測充電時間を算出することを特徴とする請求項２から５のいずれか一つに記載の電動車両システム。

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