JP6573070B2 - 電動車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電池セルと、各電池セルの電圧差を抑制するためのバランサ回路と、を有するバッテリを備える電動車両の制御装置に関する。

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。

バッテリは、複数の電池セルを備えており、充放電サイクルを繰り返しているうちに、各電池セル間の温度状態や劣化状況の違い等に起因して、各電池セル間に電圧差が生じてしまう。そして、バッテリの充電時には、最高セル電圧が許容最高電圧に達すると充電を停止し、放電時には、最低セル電圧が許容最低電圧になると放電を停止する。このため、バッテリを構成する各電池セルの電圧差が小さいほど、バッテリが本来有する電池容量をより多く使用することができる。したがって、バッテリを構成する各電池セルの電圧差は極力小さく状態に維持されていることが好ましい。

しかしながら、バッテリを構成する各電池セルの電圧差は、バッテリを使用するに従い大きくなる。このため、実際に使用できるバッテリの電池容量は、バッテリを使用するに従い、徐々に減少してしまう。

このような問題を解消するために、各電池セルに対応するバランサ回路を備えるようにしたバッテリがある。バランサ回路によって電圧の高い電池セルを放電させることで、各電池セル間の電圧差を低減させることができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１９１６７９号公報

しかしながら、このようなバランサ回路は、通常、普通充電中に作動される。このため、バッテリがバランサ回路を備えていても、急速充電を多用して普通充電を実行する頻度の少ない場合、バッテリの電池容量を十分に使い切れない虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、バッテリの普通充電を適切に実行させることができる電動車両の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、普通充電又は急速充電により充電される複数の電池セルと、前記普通充電時に作動して前記電池セルの放電を行うバランサ回路と、を有するバッテリを備えた電動車両の制御装置であって、各電池セルの電圧を検出すると共に、各電池セル間の電圧差の最大値を算出する電圧差算出手段と、前記電圧差算出手段によって算出された前記電圧差の最大値が所定閾値を超えている場合に、前記普通充電の実行を促す普通充電推奨情報を提示する情報提示手段と、を備え、前記普通充電推奨情報には、前記普通充電を実行することによりユーザが得られる効果の情報が含まれていることを特徴とする電動車両の制御装置にある。

本発明の第２の態様は、第１の態様の電動車両の制御装置であって、前記普通充電推奨情報には、前記普通充電の推奨充電時間と、該推奨充電時間で前記普通充電を行うことにより前記急速充電で満充電まで充電を行った場合に比べて延びる航続距離と、が含まれていることを特徴とする電動車両の制御装置にある。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様の電動車両の制御装置であって、前記普通充電推奨情報には、前記普通充電で満充電までにかかる満充電時間と、該満充電時間で前記普通充電を行うことにより前記急速充電で満充電まで充電を行った場合に比べて延びる航続距離と、が含まれていることを特徴とする電動車両の制御装置にある。

本発明の第４の態様は、第１から３の何れか一つの態様の電動車両の制御装置であって、前記情報提示手段は、前記電動車両が備える情報表示部に、前記普通充電推奨情報を表示させることを特徴とする電動車両の制御装置にある。

かかる本発明の電動車両の制御装置によれば、普通充電推奨情報の提示により、ユーザが普通充電を適切に実行することで、電動車両の航続距離を伸ばすことができる。特に、普通充電推奨情報として、普通充電を実行することによりユーザが得られる効果の情報を提示することで、ユーザに対してより効果的に普通充電を促すことができる。

本発明の一実施形態に係る電動車両の概略構成を示す図である。 バランサ回路を備えるバッテリの概略構成を説明するための模式図である。 本発明に係る電動車両の制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る普通充電推奨情報を説明するための模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は電動車両の概略構成を示す図であり、図２はバランサ回路を備えるバッテリの概略構成を説明するための模式図であり、図３は電動車両の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）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。また電動車両１には、各種メータ類と共に、各種情報を表示する情報表示部７を有するインストゥルメントパネル８が設けられている。

ここで、バッテリ２は、例えば、図２に示すように、直列に接続された複数の電池セル２１と、各電池セル２１に対応するバランサ回路２２と、を備えている。また各電池セル２１には、電池セル２１の電圧を検出するためのセル電圧モニタ（電圧検出手段）２３が設けられている。バランサ回路２２は、直列に接続されたスイッチ２４と抵抗２５とを、各電池セル２１に対応して備えている。このバランサ回路２２が設けられていることで、各電池セル２１間の電圧差を小さくして、バッテリ２の実質的な充電容量の低下を抑制することができるようになっている。

またバッテリ２は、急速充電及び普通充電の二つの充電方式に対応して外部電源による充電が可能となっている。急速充電とは、バッテリ２を短時間で充電することを目的とし、外部電源として専用の急速充電設備を用いて、バッテリ２に大電流（普通充電よりも大きい電流）を流すことにより行われる充電方式である。普通充電とは、外部電源として、例えば、家庭用電源等を使用し、バッテリ２に急速充電よりも少ない電流を流すことにより行われる充電方式である。

電動車両１のユーザは、バッテリ２の充電を行う際、普通充電又は急速充電の何れか一方の充電方式を選択して、所定の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。なお充電口９は、普通充電用及び急速充電用にそれぞれ設けられていてもよいし、普通充電用及び急速充電用に共通し設けられていてもよい。

また電動車両１は、電動車両１の総合的な制御を行う制御装置１０を備えている。この制御装置１０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。

そして制御装置１０は、電動車両１の制御の一つとして、例えば、バッテリ２の充電を行う際に、バランサ回路２２の動作を適宜制御している（バランサ回路制御部）。すなわち、バッテリ２の充電の際、電池セル２１間に電圧差が生じていると、所定電池セル２１に対応するスイッチ２４をオンにし、バランサ回路２２を作動させ、抵抗２５によりその電池セル２１を放電させ、電圧差を抑制する。

バランサ回路２２を作動させて電池セル２１を放電させるには、ある程度の時間を要するため、本発明に係る制御装置１０では、急速充電時にバランサ回路２２を作動させることはなく、普通充電時にバランサ回路２２を適宜作動させている。

このため、ユーザがバッテリ２の充電方式として急速充電を多用する場合、バランサ回路２２が作動する機会が少なくなり、バッテリ２を構成する電池セル２１間の電圧差が大きくなってしまう虞がある。

そこで、本発明に係る制御装置１０は、電動車両１の制御の一つとして、バッテリ２を構成する電池セル２１間の電圧差を適宜算出し、その電圧差が所定閾値を超えていると判定した場合に、普通充電の実行を促す普通充電推奨情報を提示する情報提示制御を実行するようにした。

以下、このような制御装置１０における情報提示制御について、詳細に説明する。
制御装置１０は、情報提示制御部１１を備え、情報提示制御部１１は、電圧差算出手段１２と、電圧差判定手段１３と、情報提示手段１４と、を備えている。本実施形態では、これら電圧差算出手段１２、電圧差判定手段１３及び情報提示手段１４を含む情報提示制御部１１は、制御装置１０により実行されるプログラムの機能として実装されている。もちろん、情報提示制御部１１は、電子回路（ハードウェア）として実装されていてもよい。

電圧差算出手段１２は、バッテリ２が備えるセル電圧モニタ２３からの情報を取得して各電池セル２１の電圧を検出すると共に、それらの電圧差（最大値）Ｖｄを算出する。なお電圧差算出手段１２は、電圧差Ｖｄを常時算出するようにしてもよいし、所定のタイミング、例えば、バッテリ２の充電率（ＳＯＣ）が所定値を下回った際に検出するようにしてもよい。

電圧差判定手段１３は、電圧差算出手段１２によって算出された電圧差Ｖｄが、所定閾値Ｖｔを超えているか否かを判定する。所定閾値Ｖｔは、予め設定されており、その大きさは、バッテリ２の電気容量等に基づいて適宜設定されればよい。

情報提示手段１４は、電圧差判定手段１３によって電圧差Ｖｄが所定閾値Ｖｔを超えていると判定された場合に、普通充電を促すための普通充電推奨情報をユーザに対して提示する。本実施形態では、情報提示手段１４は、インストゥルメントパネル８の情報表示部７に普通充電推奨情報を表示する。なお情報表示部７の構成は特に限定されないが、本実施形態では、情報表示部７は、図４に示すように、普通充電を推奨する旨の図形が描かれたインジケータランプ７ａや、普通充電を推奨する旨の文字情報を表示するモニタ部７ｂ等を備えている。

ここで普通充電推奨情報としては、電動車両１のユーザに普通充電が推奨されていることを認識させる文字、図形、記号若しくはこれらの組み合わせを採用することができる。また、普通充電推奨情報は、文字など視覚により認識されるものに限定されず、音声や警告音など聴覚により認識されるものであってもよい。

本実施形態では、情報提示手段１４は、電圧差判定手段１３によって電圧差Ｖｄが所定閾値Ｖｔを超えていると判定されると、普通充電推奨情報として、まずは普通充電することを促すことを表した形状のインジケータランプ７ａを点灯させる。

このようにインジケータランプ７ａの点灯、つまり普通充電推奨情報の提示することで、それに応じて電動車両１のユーザが普通充電を実行すれば、その際にバランサ回路２２が作動されて電池セル２１間の電圧が均等化される。これにより、バッテリ２の電池容量を十分に使用でき、急速充電を実行した場合に比べて航続距離が伸ばすことができる。

さらに本実施形態では、情報提示手段１４は、普通充電推奨情報として、普通充電を実行することによりユーザが得られる効果の情報を提示する。例えば、図４（ａ）に示すように、情報提示手段１４は、普通充電の推奨充電時間と、推奨充電時間で普通充電を行うことにより急速充電で満充電まで充電を行った場合に比べて延びる航続距離（第１のプラス航続距離）と、を文字情報としてモニタ部７ｂに表示する。なお推奨充電時間とは、バランサ回路２２の作動により電圧差（最大値）Ｖｄを解消するのに必要な時間であり、電圧差Ｖｄ、バランサ回路２２の抵抗２５の大きさ等に基づいて演算される。上記第１のプラス航続距離とは、言い換えれば、電圧差Ｖｄ分の走行可能距離であり、電圧差Ｖｄに基づいて適宜演算される。

また情報提示手段１４は、普通充電を実行することによりユーザが得られる効果の情報として、例えば、図４（ｂ）に示すように、普通充電で満充電までにかかる満充電時間と、この満充電時間で普通充電を行うことにより急速充電で満充電まで充電を行った場合に比べて延びる航続距離（第２のプラス航続距離）と、を文字情報としてモニタ部７ｂに表示するようにしてもよい。第２のプラス航続距離とは、言い換えれば、満充電時間だけバランサ回路２２を作動させることによる電圧差Ｖｄの減少分での走行可能距離であり、電圧差Ｖｄ、バランサ回路２２の抵抗２５の大きさ等に基づいて適宜演算される。

このように本実施形態では、普通充電推奨情報として、普通充電を実行することによりユーザが得られる効果の情報を提示するようにしたので、ユーザに対して普通充電の実行をより効果的に促すことができる。

なお本実施形態では、普通充電を実行することによりユーザが得られる効果の情報として、普通充電の時間や、それに伴い増加する航続距離の情報を表示するようにしたが、この情報は一例であり、これらに限定されるものでない。

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。

例えば、上述の実施形態では、普通充電推奨情報を、車両が備えるインストゥルメントパネルの情報表示部に表示する構成を例示したが、例えば、無線通信可能な携帯電話機やスマートフォン等の携帯機器に表示するようにしてもよい。

また例えば、上述の実施形態では、電動車両として電気自動車を一例として本発明を説明したが、勿論、本発明は、駆動用モータと共にエンジン（内燃機関）を備えるハイブリッド自動車等にも適用可能なものである。

１ 電動車両
２ バッテリ
３ 走行用モータ
４ 駆動機構
５ 駆動輪
７ 情報表示部
７ａ インジケータランプ
７ｂ モニタ部
８ インストゥルメントパネル
９ 充電口
１０ 制御装置
１１ 情報提示制御部
１２ 電圧差算出手段
１３ 電圧差判定手段
１４ 情報提示手段
２１ 電池セル
２２ バランサ回路
２３ セル電圧モニタ
２４ スイッチ
２５ 抵抗

Claims (4)

1. 普通充電又は急速充電により充電される複数の電池セルと、前記普通充電時に作動して前記電池セルの放電を行うバランサ回路と、を有するバッテリを備えた電動車両の制御装置であって、
   各電池セルの電圧を検出すると共に、各電池セル間の電圧差の最大値を算出する電圧差算出手段と、
   前記電圧差算出手段によって算出された前記電圧差の最大値が所定閾値を超えている場合に、前記普通充電の実行を促す普通充電推奨情報を提示する情報提示手段と、を備え、
   前記普通充電推奨情報には、前記普通充電を実行することによりユーザが得られる効果の情報が含まれている
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の電動車両の制御装置であって、
   前記普通充電推奨情報には、前記普通充電の推奨充電時間と、該推奨充電時間で前記普通充電を行うことにより前記急速充電で満充電まで充電を行った場合に比べて延びる航続距離と、が含まれている
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の電動車両の制御装置であって、
   前記普通充電推奨情報には、前記普通充電で満充電までにかかる満充電時間と、該満充電時間で前記普通充電を行うことにより前記急速充電で満充電まで充電を行った場合に比べて延びる航続距離と、が含まれている
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の電動車両の制御装置であって、
   前記情報提示手段は、前記電動車両が備える情報表示部に、前記普通充電推奨情報を表示させる
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。

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