JP6812898B2

JP6812898B2 - 車両の充電システム

Info

Publication number: JP6812898B2
Application number: JP2017094428A
Authority: JP
Inventors: 清仁町田; 博之野村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2021-01-13
Anticipated expiration: 2037-05-11
Also published as: JP2018038248A

Description

本発明は、車両の充電システムに係り、特に、外部電源からの電力および車載の太陽電池で発電された電力を充電するバッテリが搭載された車両の充電システムに関する。

近年、ハイブリッド車両や電気自動車（以下、これらの総称して電動車両という）が実用化されている。電動車両は、バッテリと、インバータと、インバータによって駆動されるモータとを駆動する車両である。このような電動車両においては、通常、バッテリの充電状態を示す状態量（以下、単に「ＳＯＣ（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）」ともいう）が一定の範囲内に入るようにバッテリの充放電が制御される。このようにバッテリのＳＯＣが一定の範囲内に入るように制御するには、電動車両においてバッテリのＳＯＣを正確に把握しておくことが必要になる。

上記のような電動車両において、外部電源に接続されたプラグが車体の充電口に装着されて、外部電源から供給される電力をバッテリに充電することができるタイプの車両（以下、プラグイン車両という）が知られている。例えば、下記特許文献１には、外部電源からの充電後にバッテリの開放電圧ＯＣＶ（ＯｐｅｎＣｉｒｃｕｉｔＶｏｌｔａｇｅ）を取得し、この開放電圧ＯＣＶから算出されるＳＯＣに基づいてバッテリの満充電容量を推定するプラグイン車両の制御装置が記載されている。

また、下記特許文献２には、車両に搭載された太陽電池から供給される電力をバッテリに充電するように構成された電動車両が開示されている。

特開２０１２−２９４５５号公報特開２０１１−１５１９１７号公報

特許文献１に記載される車両の制御装置において、外部電源からの充電後にバッテリの開放電圧を取得する際、バッテリが分極状態にあると開放電圧ＯＣＶを正確に計測できない。そのため、充電完了後はバッテリの分極状態が解消されるのを待ってから、開放電圧ＯＣＶを取得することが考えられる。しかしながら、特許文献２に記載されるプラグイン車両では、外部電源からの充電完了後にバッテリの分極解消を待っている間に、太陽電池で発電された電力がバッテリに充電されることが起こり得る。そうすると、バッテリの分極解消に時間がかかってしまって、バッテリの開放電圧ＯＣＶを正確に取得する機会を逃してしまうことがある。このように適切なタイミングでバッテリの開放電圧を取得できないと、バッテリの満充電容量の推定頻度が低下してしまうことから、バッテリのＳＯＣ推定精度が低下するおそれがある。

本発明の目的は、太陽電池を搭載した車両の充電システムにおいて、バッテリの満充電容量の推定頻度を確保することで、バッテリのＳＯＣ推定精度の低下を抑制することにある。

本発明に係る車両の充電システムは、外部電源に接続される充電器と、車載された太陽電池と、前記充電器を介して前記外部電源から供給される第１電力、および、前記太陽電池によって発電された第２電力が充電されるバッテリと、前記バッテリの充放電を制御する制御装置であって、前記充電器からの第１電力の充電完了後に検出された前記バッテリの充電後開放電圧を用いて前記バッテリの満充電容量を推定する制御装置と、を備える車両の充電システムであって、前記制御装置は、前記充電器からの第１電力の充電前に検出した前記バッテリの充電前開放電圧が前記バッテリの使用開始後の最初に検出した分極の影響を受けていない初回電圧値である第１条件と、前記充電器を介して充電開始から充電完了までの間に前記バッテリに充電された第１電力の電流積算容量が前記バッテリの満充電容量の推定が可能な所定の電流積算容量を超える第２条件と、を満たす場合には、前記第１電力の充電完了時から所定時間経過するまでは前記バッテリへの前記第２電力の充電を禁止して、前記所定時間経過後に検出された前記バッテリの充電後開放電圧を用いて前記バッテリの満充電容量を推定し、前記第１条件及び前記第２条件を満たさない場合には、前記バッテリへの前記第２電力の充電を許可して、前記バッテリの満充電容量を推定しないものである。

本発明に係る車両の充電システムによれば、外部電源によるバッテリの充電完了時から所定時間だけ太陽電池からの電力の充電を禁止する。これにより、分極状態が解消された状態でバッテリの開放電圧を確実に取得することができる。したがって、バッテリの満充電容量の推定頻度を確保することができ、ＳＯＣ推定精度の低下を抑制することができる。

一実施形態である充電システムを搭載した車両の概略構成を説明するブロック図である。バッテリの外部充電を説明するための図である。太陽電池からの充電が行われたときのバッテリのＳＯＣおよび電圧の変化を示す、図２と同様の図である。制御装置で実行されるソーラー充電禁止制御の処理手順を示すフローチャートである。制御装置で実行される他のソーラー充電禁止制御の処理手順を示すフローチャートである。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの構成を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。

図１は、本発明の一実施形態である充電システムを搭載した車両５の概略構成を説明するブロック図である。なお、図１に示す車両５はハイブリッド車両であるが、本発明はハイブリッド車両に限定されず電動車両全般に適用可能である。

図１に示すように、車両５は、バッテリ１０と、システムメインリレー（ＳＭＲ）２２，２４と、パワーコントロールユニット（以下、「ＰＣＵ」という）３０と、モータジェネレータ（以下、「ＭＧ」という）４１，４２と、エンジン５０と、動力分割機構６０と、駆動軸７０と、車輪８０と、制御装置１００とを備える。

バッテリ１０は、充放電可能な電池であり、例えば、ニッケル水素やリチウムイオン等の複数の二次電池セルが直列に接続されて構成される。バッテリ１０は、ＭＧ４１，４２を駆動するための高い電圧（例えば２００ボルト程度）を出力する。

エンジン５０は、燃料の燃焼エネルギーによって運動エネルギーを出力する。動力分割機構６０は、ＭＧ４１，４２およびエンジン５０の出力軸と連結されて、ＭＧ４２および／またはエンジン５０の出力によって駆動軸７０を駆動する。そして、駆動軸７０によって車輪８０が回転される。このように、車両５は、エンジン５０および／またはＭＧ４２の出力によって走行する。

ＭＧ４１，４２は、発電機としても電動機としても機能し得る。ＭＧ４１は、加速時等のエンジン始動要求時において、エンジン５０を始動する始動機として用いられる。このとき、ＭＧ４１は、ＰＣＵ３０を介してバッテリ１０からの電力供給を受けて電動機として駆動し、エンジン５０をクランキングして始動する。さらに、エンジン５０の始動後において、ＭＧ４１は、動力分割機構６０を介して伝達されたエンジン出力によって回転されて発電可能である。

ＭＧ４２は、バッテリ１０に蓄えられた電力およびＭＧ４１の発電した電力の少なくともいずれか一方によって駆動される。ＭＧ４２の駆動力は、駆動軸７０に伝達される。これにより、ＭＧ４２は、エンジン５０をアシストして車両５を走行させたり、自己の駆動力のみによって車両５を走行させたりする。また、車両５の回生制動時には、ＭＧ４２は、車輪の回転力によって駆動されることによって発電機として動作する。このとき、ＭＧ４２により発電された回生電力は、ＰＣＵ３０を介してバッテリ１０に充電される。

システムメインリレー２２，２４は、ＰＣＵ３０とバッテリ１０の間に設けられる。システムメインリレー２２，２４は、制御装置１００からの制御信号Ｓ１に応じてオンオフされる。システムメインリレー２２，２４のオフ（開放）時には、バッテリ１０の充放電経路が機械的に遮断される。

ＰＣＵ３０は、制御装置１００からの制御信号Ｓ２に応じてバッテリ１０とＭＧ４１，４２との間で双方向の電圧変換および電力変換を行ない、ＭＧ４１，４２をそれぞれの動作指令値（代表的にはトルク指令値）に従って動作させる。

さらに、車両５は、補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ９１と、補機９２とを備える。補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ９１は、ＰＣＵ３０に対して並列にバッテリ１０に接続され、制御装置１００からの制御信号Ｓ３に基づいて、バッテリ１０から供給される直流電圧を降圧する。降圧された電力は補機９２に供給される。なお、補機９２には、例えばランプ類、ワイパー、ヒータ、オーディオ、空調装置などの負荷や、バッテリ１０の両端電圧よりも低い電圧（例えば１２Ｖ程度）を出力する補機バッテリなどが含まれる。

さらに、車両５は、コネクタ２１０と、接続センサ２１１と、充電器２００とを備える。車両５はいわゆるプラグイン車両であり、車両の外部に設けられた外部電源４００の電力（第１電力）でバッテリ１０を充電することが可能である。コネクタ２１０は、外部電源４００に接続可能に構成される。充電器２００は、バッテリ１０とコネクタ２１０との間に設けられる。充電器２００は、制御装置１００からの制御信号Ｓ４に基づいて、外部電源４００から供給された交流電力をバッテリ１０に充電可能な直流電力に変換してバッテリ１０に供給する。接続センサ２１１は、外部電源４００がコネクタ２１０に接続されると、外部電源４００が車両５に接続されたことを示す信号を制御装置１００に出力する。

さらに、車両５は、太陽電池３００と、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０とを備える。太陽電池３００は、例えば車両５のルーフ上に搭載される。太陽電池３００は、例えば太陽光等の光を電力に変換する光電変換装置である。太陽電池３００によって発電された電力（第２電力）は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０を介してバッテリ１０に充電される。また、太陽電池３００によって発電された電力は、補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ９１を介して補機９２に供給されてもよい。ここで、バッテリ１０、制御装置１００、充電器２００および太陽電池３００が本実施形態の車両の充電システムを構成する。

絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０は、制御装置１００からの制御信号Ｓ５に基づいて、太陽電池３００から供給された電力をバッテリ１０の充電に適した電圧に昇圧する。また、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０は、太陽電池３００が高圧系であるバッテリ１０に短絡するのを防止する機能を有する。これにより、車両５の車体表面に搭載された太陽電池３００に高電圧が印加されることが防止され、車両５の安全性が向上する。

さらに、車両５は、温度センサ１２、電圧センサ１４および電流センサ１６を備える。温度センサ１２は、バッテリ１０の温度（バッテリ温度）Ｔｂを検出する。温度センサ１２の検出結果は、制御装置１００に送信される。

電流センサ１６は、バッテリ１０を流れる電流（バッテリ電流）Ｉｂを検出する。以下の説明では、バッテリ１０の放電時にバッテリ電流Ｉｂが正となり、バッテリ１０の充電時にバッテリ電流Ｉｂが負となるものとする。電流センサ１６の検出結果は、制御装置１００に送信される。

電圧センサ１４は、バッテリ１０の両端電圧（バッテリ電圧）Ｖｂを検出する。電圧センサ１４の検出結果は、制御装置１００に送信される。なお、バッテリ１０には、一般的に内部抵抗Ｒが存在する。この内部抵抗Ｒの影響で、バッテリ１０に電流が流れている状態であるか否かによってバッテリ電圧Ｖｂは異なる値となる。

以下の説明では、バッテリ１０に電流が流れていない状態でのバッテリ電圧Ｖｂを「バッテリ開放電圧ＯＣＶ」あるいは単に「ＯＣＶ」（ＯｐｅｎＣｉｒｃｕｉｔＶｏｌｔａｇｅ）と記載し、バッテリ１０に電流が流れている状態でのバッテリ電圧Ｖｂを「バッテリ電圧ＣＣＶ」あるいは単に「ＣＣＶ」（ＣｌｏｓｅｄＣｉｒｃｕｉｔＶｏｌｔａｇｅ）と記載する。また、バッテリ電圧ＯＣＶ，ＣＣＶとを使い分ける必要がない場合には、単に「バッテリ電圧Ｖｂ」と記載する。なお、バッテリ電圧ＯＣＶ，ＣＣＶの間には、理論上、ＣＣＶ＝ＯＣＶ−Ｉｂ×Ｒの関係式が成立する。

制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）と記憶部１０２を内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）により構成される。制御装置１００は、各センサの検出結果や記憶部１０２に記憶された情報などに基づいて、所定の演算処理を実行し、その結果で制御信号Ｓ１〜Ｓ５を生成し、それぞれＳＭＲ２２，２４、ＰＣＵ３０、補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ９１、充電器２００、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０に出力する。なお、エンジン５０は、図示しない他のＥＣＵによって制御される。また、図１では、制御装置１００を単一のユニットとして記載しているが、２つ以上の別個のユニットとしてもよい。

制御装置１００は、車両５の走行制御を行うとともに、バッテリ１０の充放電制御を行う。制御装置１００は、ユーザがスタートスイッチ（図示せず）に対して車両５の各機器を起動させるための起動操作を行なった場合、その起動操作に応じてＳＭＲ２２，２４をオンにし、車両５の各機器を起動させる。そして、制御装置１００は、ユーザによるアクセル操作量や車速などに基づいてトルク要求値を設定し、このトルク要求値に応じたトルクをＭＧ４１，４２が出力するようにＰＣＵ３０の動作を制御する。これにより、車両５の走行状態はユーザの意図に応じた状態に制御される。

制御装置１００は、走行制御中、バッテリ１０のＳＯＣが制御下限値αから制御上限値βまでの走行制御域内に収まるようにバッテリ１０とＰＣＵ３０との間の充放電を制御する。なお、本実施の形態において「ＳＯＣ」は、バッテリ１０の満充電容量ＦＣＣ（ＦｕｌｌＣｈａｒｇｅＣａｐａｃｉｔｙ、（Ａｈ））に対する実際の蓄電容量（Ａｈ）の割合であり、百分率（０〜１００％）で表わされる。ここで、ＳＯＣ１００％が満充電容量ＦＣＣ（Ａｈ）に対応する。

制御装置１００は、起動操作が行われる毎（トリップ毎）に、起動操作時のバッテリ電圧Ｖｂを取得し、取得したバッテリ電圧Ｖｂに対応する初期値ＳＯＣ（０）をＶｂとＳＯＣとの対応関係を定めたマップなどを用いて算出する。また、制御装置１００は、記憶部１０２に記憶された満充電容量ＦＣＣ（Ａｈ）を読み出す。

そして、制御装置１００は、トリップ中のバッテリ電流Ｉｂの積算容量ΣＩｂ（Ａｈ）
を算出し、次式（１）を用いて走行制御中のＳＯＣ（％）を算出する。
ＳＯＣ＝ＳＯＣ（０）＋ΣＩｂ／ＦＣＣ・・・（１）

制御装置１００は、走行制御中、式（１）で算出したＳＯＣが次式（２）を満足するようにＰＣＵ３０を制御する。
α＜ＳＯＣ＜β ・・・（２）

なお、走行制御中のＳＯＣをαからβまでの走行制御域内に制限するのは、バッテリ１０の劣化を防止するためである。すなわち、走行制御中においては、高いレートでバッテリ１０の充放電が行なわれるが、このような高いレートの充放電がＳＯＣ＜αの領域あるいはＳＯＣ＞βの領域で行なわれると、バッテリ１０が劣化してしまうおそれがある。このような劣化を防止するために、走行制御中のＳＯＣをαからβまでの値に制限している。

次に、図２を参照して、制御装置１００によるバッテリ１０の外部充電制御について説明する。図２は、バッテリ１０の外部充電を説明するための図である。図２において、横軸は時間を示し、縦軸はＳＯＣを示す。また、図２の上部には、バッテリ１０の満充電容量ＦＣＣ（Ａｈ）を算出する式が記されている。

図２に示すように、時間ｔ₀までの間、車両５がバッテリ１０から放電される電力を使用して走行するか、または、バッテリ１０からの電力で補機９２が駆動されていたことによって、バッテリ１０のＳＯＣは低下する。そして、時間ｔ₀で車両５が停車した後、ユーザによってスタートスイッチがオフ操作されると、制御装置１００は、制御信号Ｓ１を送信してシステムメインリレー２２，２４をオフする。これにより、バッテリ１０は、バッテリ電流Ｉｂが流れていない状態になる。

その後、ユーザによってコネクタ２１０に外部電源４００が接続されるまでの時間ｔ₀から時間ｔ₁までの間、バッテリ１０の分極状態が時間経過とともに解消されることによってバッテリ開放電圧ＯＣＶが次第に上昇するため、このバッテリ開放電圧ＯＣＶに基づいて算出されるＳＯＣもまた次第に上昇する。

そして、時間ｔ₁において、ユーザによってコネクタ２１０に外部電源４００が接続（プラグイン）されると、制御装置１００は、制御信号Ｓ１を送信してシステムメインリレー２２，２４をオンさせるとともに、充電器２００を制御して外部電源４００からの電力によるバッテリ１０の充電を行なう。以下、このような外部電源４００による充電を適宜に「外部充電」という。

外部充電の開始時またはその前に、制御装置１００は、システムメインリレー２２，２４をオンする前の状態、すなわち、バッテリ電流Ｉｂが流れていない状態（Ｉｂ＝０）で、電圧センサ１４によって検出されるバッテリ電圧Ｖｂを充電前ＯＣＶｓとして取得する。そして、制御装置１００は、この充電前ＯＣＶｓに対応する充電前ＳＯＣｓを、記憶部１０２に予め記憶されたＯＣＶ−ＳＯＣマップ（ＯＣＶとＳＯＣとの対応関係が予め設定されたマップ）を用いて算出する。上記ＯＣＶ−ＳＯＣマップは、バッテリ１０のＯＣＶ−ＳＯＣ特性を予め実験等によって求めて予め記憶部１０２に記憶されている。

その後、制御装置１００は、充電器２００を制御して外部充電を行う。この外部充電では、例えば、バッテリ１０のＳＯＣが制御上限値βまで充電される。具体的には、制御装置１００は、外部充電中に電流センサ１６によって検出されるバッテリ電流Ｉｂの電流積算容量ΣＩｂを算出し、この電流積算容量ΣＩｂ（Ａｈ）が制御上限値β（％）と充電前
ＳＯＣｓ（％）との差分に満充電容量ＦＣＣ（Ａｈ）を掛けた容量と等しくなった時点である時間ｔ₂で外部充電を完了する。

このようにして外部充電が完了すると、制御装置１００は、充電器２００を駆動停止するともに、システムメインリレー２２，２４をオフする。そして、制御装置１００は、外部充電の完了時ｔ₂から所定時間が経過した時間ｔ₃に、電圧センサ１４による検出結果を充電後ＯＣＶｅとして取得する。このように所定時間の経過後に充電後ＯＣＶｅを取得するのは、外部充電によりバッテリ１０内が分極した状態にあるため、外部充電完了後に直ちにバッテリ開放電圧ＯＣＶを取得すると分極の影響で高く検出されることになり、その結果、後述するように算出される満充電容量の推定精度が低下するためである。

制御装置１００は、外部充填の完了後、所定時間経過した時間ｔ₃において充電後ＯＣＶｅを取得し、記憶部１０２に記憶されたＯＣＶ−ＳＯＣマップを参照して充電後ＯＣＶｅに対応する充電後ＳＯＣｅを算出する。そして、制御装置１００は、次の式（３）にしたがってバッテリ１０の満充電容量ＦＣＣ（Ａｈ）を算出する。この式（３）において、ΣＩｂは外部充電中に電流センサ１６によって検出された電流値の積算容量（Ａｈ）であ
り、ΔＳＯＣは充電後ＳＯＣｅから充電前ＳＯＣｓを減算した値、すなわち、外部充電によるＳＯＣの増加分（％）である。
満充電容量ＦＣＣ（Ａｈ）＝ΣＩｂ／ΔＳＯＣ×１００・・・（３）

制御装置１００は、上記のようにして算出した今回の満充電容量ＦＣＣｐｒｅｓｅｎｔを、記憶部１０２に記憶されている前回の満充電容量ＦＣＣｐａｓｔに反映させて学習する。具体的には、制御装置１００は、反映係数Ｋを用いて、新しい満充電容量ＦＣＣｎｅｗを下記の式（４）にしたがって算出する。ここで、反映係数Ｋ（０〜１の値）は、バッテリ１０の劣化度、バッテリ温度Ｔｂ、充電前後のΔＳＯＣ、車両５の放置時間などに関連付けて記憶部１０２に予め記憶されているマップを用いて算出される。
新しい満充電容量ＦＣＣｎｅｗ＝前回の満充電容量ＦＣＣｐａｓｔ×（１−Ｋ）＋今回の満充電容量ＦＣＣｐｒｅｓｅｎｔ×Ｋ・・・（４）

制御装置１００は、上記式（４）によって算出した新しい満充電容量ＦＣＣｎｅｗを記憶部１０２に記憶する。そして、制御装置１００は、次回に車両５が起動されたときに、記憶部１０２から読み出して走行制御中のＳＯＣ算出に用いる（上記式（１）参照）。

図３は、太陽電池３００からの充電が行われたときのバッテリのＳＯＣおよび電圧の変化を示す、図２と同様の図である。図３中において「レディーオフ」はスタートスイッチのオフ操作、「レディーオン」はスタートスイッチのオン操作を表している。また、以下において、太陽電池３００で発電された電力がバッテリ１０に充電されることを適宜に「ソーラー充電」という。

図３を参照すると、車両５が停止した後であって外部充電の開始前にソーラー充電が行われると、バッテリ１０のＳＯＣおよびバッテリ開放電圧ＯＣＶが増加することになる。したがって、この場合には、外部充電が開始されるときまでに、バッテリ１０の分極状態が解消されるための所定時間を確保できないことがあり、充電前ＯＣＶｓを取得できないことが起こり得る。また、外部充電完了後についても同様に、外部充電の完了から分極状態が解消されるための所定時間を確保できないために充電後ＯＣＶｅを取得できないことが起こり得る。そうすると、バッテリ１０の満充電容量ＦＣＣ（Ａｈ）を推定および学習する頻度が減少し、その結果、走行制御等に用いる満充電容量ＦＣＣ（Ａｈ）に基づいて推定するバッテリ１０のＳＯＣ推定精度が低下することになる。そこで、本実施形態の車両の充電システムでは、次に説明するソーラー充電禁止制御を実行する。

図４は、制御装置１００で実行されるソーラー充電禁止制御の処理手順を示すフローチャートである。このソーラー充電禁止制御は、ソフトウェアによって実現されてもよいし、その一部または全部がハードウェアによって実現されてもよい。

図４に示すように、制御装置１００は、ステップ（以下、単に「Ｓ」と記す）１０において、バッテリ１０の満充電容量の推定計算を行う第１の条件が満足されるかどうか判断する。制御装置１００は、図４のＳ１０において、バッテリ１０の使用開始後の最初に初回電圧値が検出されており、充電前ＯＣＶｓが初回電圧値と同一かどうかを判断する。そして、図４のＳ１０でＹＥＳの場合には、制御装置１００は検出した充電前ＯＣＶｓは分極の影響を受けていない電圧であり、バッテリ１０の満充電容量の推定計算を行う第１の条件が満たされたと判断して図４のＳ１２に進む。一方、図４のＳ１０でＮＯの場合には、制御装置１００は、バッテリ１０の満充電容量の推定計算を行う第１の条件が満たされていないと判断し、バッテリ１０の満充電容量の推定計算を行わず、図４のＳ１６に進んでソーラー充電を許可する。

制御装置１００は、図４のＳ１２においてバッテリ１０の満充電容量の推定計算を行う第２の条件が満足されるかどうか判断する。制御装置１００は、図４のＳ１２において、外部充電開始から外部充電完了までの間にバッテリ１０に充電された電流積算容量ΣＩｂ
がバッテリ１０の満充の推定が可能な所定の電流積算容量よりも大きいかどうか判断する。ここで、電流積算容量ΣＩｂは、最終充電中のバッテリ１０への電流積算容量に予備充
電によるバッテリ１０への電流積算容量、スレーブ（補機バッテリ）充電中のバッテリ１０からの放電による電流積算容量等の全てのバッテリ１０への充放電による電流積算容量である。また、「バッテリ１０の満充の推定が可能な所定の電流積算容量」とは、（３）式によってバッテリ１０の満充電容量ＦＣＣ（Ａｈ）を算出する際に、満充電容量ＦＣＣ（Ａｈ）の計算精度が低くならないような電流積算容量で、例えば、満充電容量ＦＣＣ（Ａｈ）の５０〜６０％程度の容量である。図４のＳ１２でＹＥＳと判断した場合、制御装置１００は、バッテリ１０の満充電容量の推定計算を行う第２の条件も満足されていると判断して図４のＳ１４に進む。一方、図４のＳ１２でＮＯと判断した場合、制御装置１００は、バッテリ１０の満充電容量の推定計算を行う第２の条件が満足されていないと判断して、バッテリ１０の満充電容量の推定計算を行わず、図４のＳ１６に進んでソーラー充電を許可する。

制御装置１００は、図４のＳ１２でＹＥＳと判断した場合、バッテリ１０の満充電容量の推定計算を行う第１、第２の条件が共に満たされたと判断し、Ｓ１４においてソーラー充電を禁止し、外部充電完了時から、バッテリ１０の分極解消が期待できる所定時間だけ、太陽電池３００からの電力がバッテリ１０に充電されないようにする。そして、所定時間が経過し、分極状態が解消された状態で充電後ＯＣＶｅを取得する。制御装置１００は、初回電圧値と同一の充電前ＯＣＶｓを用いて充電前ＳＯＣｓを算出し、所定時間経過後の充電後ＯＣＶｅから充電後ＳＯＣｅを算出する。そして、式（３）によりバッテリ１０の満充電容量ＦＣＣ（Ａｈ）を計算する。なお、ソーラー充電の禁止は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０を駆動する制御信号Ｓ５を送信しないことによって実現できる。
このように、本実施形態によれば、バッテリ１０の満充電容量ＦＣＣ（Ａｈ）の推定頻度が減少するのを抑制でき、ＳＯＣ推定精度の低下を抑制することができる。

他方、上記Ｓ１０またはＳ１２でＮＯと判断した場合、制御装置１００は、バッテリ１０の満充電容量ＦＣＣ（Ａｈ）の推定計算を行なわずにＳ１６において、ソーラー充電を許可する。これにより、バッテリ１０の推定計算の条件が満足されていない状態でバッテリ１０の満充電容量の推定計算を実行することにより満充電容量の推定精度が低下することを抑制すると共に、太陽電池３００によって発電された電力を、バッテリ充電や補機の駆動に有効に使用することができる。

図５は、制御装置１００で実行される別のソーラー充電禁止制御の処理手順を示すフローチャートである。このソーラー充電禁止制御は、ソフトウェアによって実現されてもよいし、その一部または全部がハードウェアによって実現されてもよい。

図５に示すように、制御装置１００は、Ｓ２０において、プラグインされたか否かを判定する。プラグインされたか否かは、外部電源４００がコネクタ２１０に接続されたことを示す接続センサ２１１の出力に基づいて判定できる。Ｓ２０で肯定判定されるとＳ２２に進み、そうでなければそのまま処理を終了する。

制御装置１００は、Ｓ２２において、ソーラー充電を禁止または終了する。この処理は、上述した図４のＳ１４と同様である。次に、制御装置１００は、続くＳ２４においてバッテリ１０の無負荷時間、すなわちバッテリ電流Ｉｂ＝０の状態の継続時間を算出する。ここでは、前回のスタートスイッチのオフ操作からＳ２２のソーラー充電禁止等までの間にソーラー充電されたときは前回のスタートスイッチのオフ操作の時間からソーラ充電までに計測された時間、ソーラー充電がなかったときは前回のスタートスイッチのオフ操作の時間からソーラー充電禁止等までに計測された時間を、無負荷時間として算出する。そして、制御装置１００は、続くＳ２６において無負荷時間が所定時間以上であるか否かを判定する。このＳ２６で肯定判定されると、制御装置１００は、Ｓ２８においてソーラー禁止時満充電容量を算出し、続くＳ３４において満充電容量を学習する。これらの処理Ｓ２８，Ｓ３４では、上記式（３），（４）を用いて満充電容量の算出および学習が行われる。

これに対し、上記Ｓ２６において、バッテリ１０の無負荷時間が所定時間に満たないと判定された場合、つまり、前回のスタートスイッチのオフ操作から上記所定時間が経過する前にソーラー充電が行われた場合、制御装置１００は、Ｓ３０において、ソーラー充電時満充電容量を算出する。ここでは、ソーラー充電によってバッテリ１０に充電された電流積算容量を考慮して満充電容量を算出する。具体的には、例えば、ソーラー充電による電流積算容量に対応する充電後ＯＣＶｅの増加分ΔＯＣＶｅを、記憶部１０２に予め記憶したマップを用いて算出する。そして、この増加分ΔＯＣＶｅを電圧センサ１４によって検出されたバッテリ開放電圧ＯＣＶｅから減算して、ソーラー充電による分極電圧の増加分を減算した充電後ＯＣＶｅの補正値を算出する。そして、この充電後ＯＣＶｅの補正値を用いてバッテリ１０の満充電容量を算出する。

続いて、制御装置１００は、Ｓ３２において、反映係数Ｋ´を算出する。ここでの反映係数Ｋ´は、上記の式（４）で用いられる反映係数Ｋに比べて小さく設定される。その理由は、ソーラー充電時の満充電容量は分極解消後に取得した充電後ＯＣＶｅを用いて算出した満充電容量に比べて大きな誤差が含まれる可能性があるので、その誤差が新しく算出される満充電容量に与える影響を抑制するためである。反映係数Ｋ´（０〜１の値）もまた、バッテリ１０の劣化度、バッテリ温度Ｔｂ、充電前後のΔＳＯＣ、車両５の放置時間などに関連付けて記憶部１０２に予め記憶されているマップを用いて算出することができる。

そして、制御装置１００は、Ｓ３２で算出された反映係数Ｋ´を用いて、続くＳ３４において上記式（４）にしたがって満充電容量の学習を行う。

上述したように、図５に示した他のソーラー充電禁止制御によっても、バッテリ１０の無負荷時間が所定以上になったときに充電後ＯＣＶｅを取得して満充電容量を算出するので、バッテリ１０の満充電容量ＦＣＣ（Ａｈ）の推定頻度が減少するのを抑制でき、ＳＯＣ推定精度の低下を抑制することができる。加えて、本実施形態によれば、バッテリ１０にソーラー充電が行われた場合でも満充電容量の学習を行うことができるので、バッテリの満充電容量の推定精度の低下を補完することができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の変更や改良が可能であることはいうまでもない。

５車両、１０バッテリ、１２温度センサ、１４電圧センサ、１６電流センサ、２２，２４システムメインリレー、３０パワーコントロールユニット、４１，４２モータジェネレータ、５０エンジン、６０動力分割機構、７０駆動軸、８０車輪、９１補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ、９２補機、１００制御装置、１０２記憶部、２００充電器、２１０コネクタ、２１１接続センサ、３００太陽電池、３１０絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ、４００外部電源。

Claims

外部電源に接続される充電器と、
車載された太陽電池と、
前記充電器を介して前記外部電源から供給される第１電力、および、前記太陽電池によって発電された第２電力が充電されるバッテリと、
前記バッテリの充放電を制御する制御装置であって、前記充電器からの第１電力の充電完了後に検出された前記バッテリの充電後開放電圧を用いて前記バッテリの満充電容量を推定する制御装置と、を備える車両の充電システムであって、
前記制御装置は、前記充電器からの第１電力の充電前に検出した前記バッテリの充電前開放電圧が前記バッテリの使用開始後の最初に検出した分極の影響を受けていない初回電圧値である第１条件と、前記充電器を介して充電開始から充電完了までの間に前記バッテリに充電された第１電力の電流積算容量が前記バッテリの満充電容量の推定が可能な所定の電流積算容量を超える第２条件と、を満たす場合には、前記第１電力の充電完了時から所定時間経過するまでは前記バッテリへの前記第２電力の充電を禁止して、前記所定時間経過後に検出された前記バッテリの充電後開放電圧を用いて前記バッテリの満充電容量を推定し、
前記第１条件及び前記第２条件を満たさない場合には、前記バッテリへの前記第２電力の充電を許可して、前記バッテリの満充電容量を推定しない、
車両の充電システム。