JP2017158252A - 車両用充電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度低下により補機バッテリを十分に充電できなくなる前に、主バッテリの電力を用いて補機バッテリの充電を実施する。【解決手段】車両用充電制御装置１は、車両を推進させるモータに電力を供給する主バッテリ１０と、主バッテリよりも低圧な電力を車両の補機に供給する補機バッテリ２０と、主バッテリの電力を電圧変換して補機バッテリに供給するＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、車両の駐車時間が所定の待機時間経過すると、ＤＣ／ＤＣコンバータを作動させて、主バッテリの電力を用いて補機バッテリの充電を実施する制御装置４０と、主バッテリの温度を検出する主バッテリ温度センサ５０と、補機バッテリの温度を検出する補機バッテリ温度センサ６０とを備える。制御装置は、主バッテリと補機バッテリの少なくとも一方の温度が所定温度以下であると検出されたとき、前記待機時間を短くする。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用充電制御装置に関する。

従来、車両のイグニッションスイッチがオフ状態となっている駐車中に一定時間が経過すると、ＤＣ／ＤＣコンバータを作動させて、主バッテリの電力を用いて補機バッテリを充電する、充電制御装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特許第４２１８６３４号公報

しかしながら、主バッテリ又は補機バッテリの駐車中の温度は、次第に低くなる。また、主バッテリが放電可能な電力又は補機バッテリが充電可能な電力は、バッテリの温度が低くなるほど低下する。

したがって、主バッテリ又は補機バッテリの駐車中の温度が一定時間経過する前に低くなりすぎると、主バッテリの放電可能電力又は補機バッテリの充電可能電力の低下により、主バッテリの電力を用いて補機バッテリを十分に充電できなくなるおそれがある。

そこで、本発明の一態様は、温度低下により補機バッテリを十分に充電できなくなる前に、主バッテリの電力を用いて補機バッテリの充電を実施できることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様では、
車両を推進させるモータに電力を供給する主バッテリと、
前記主バッテリよりも低圧な電力を前記車両の補機に供給する補機バッテリと、
前記主バッテリの電力を電圧変換して前記補機バッテリに供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記車両の駐車時間が所定時間経過すると、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを作動させて、前記主バッテリの電力を用いて前記補機バッテリの充電を実施する制御装置と、
前記主バッテリの温度を検出する主バッテリ温度センサと、
前記補機バッテリの温度を検出する補機バッテリ温度センサとを備え、
前記制御装置は、前記主バッテリと前記補機バッテリの少なくとも一方の温度が所定温度以下であると検出されたとき、前記所定時間を短くする、車両用充電制御装置が提供される。

本態様によれば、前記主バッテリと前記補機バッテリの少なくとも一方の温度が所定温度以下であると検出されたとき、前記主バッテリの電力を用いて前記補機バッテリの充電を実施するまでの待機時間が短くなる。したがって、前記主バッテリ又は前記補機バッテリの駐車中の温度が当該待機時間を経過するまでに低くなることによって、前記主バッテリの放電可能電力又は前記補機バッテリの充電可能電力が過度に低下することを防ぐことができる。前記主バッテリの放電可能電力又は前記補機バッテリの充電可能電力が過度に低下することを防ぐことができるので、前記主バッテリの十分な放電又は前記補機バッテリの十分な充電ができなくなる前に、前記主バッテリの電力を用いて前記補機バッテリの充電を実施することができる。

本発明の一態様によれば、温度低下により補機バッテリを十分に充電できなくなる前に、主バッテリの電力を用いて補機バッテリの充電を実施することができる。

車両用充電制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 制御装置により実行される駐車中充電制御の一例を示すフローチャートである。 制御装置により実行される駐車中充電制御の他の一例を示すフローチャートである。 待機時間を導出するためのデータマップの一例を概念的に示す図である。 待機時間をバッテリの温度に応じて変化させた場合を例示するタイミングチャートである。 主バッテリの温度と主バッテリの放電可能電力と補機バッテリが満充電になるまでの時間との関係を例示する図である。 補機バッテリの温度と補機バッテリの充電可能電力と補機バッテリが満充電になるまでの時間との関係を例示する図である。

図１は、車両に搭載された充電制御装置１の構成の一例を示すブロック図である。充電制御装置１は、自車両の駐車中に主バッテリ１０をエネルギー源として補機バッテリ２０を充電する制御を行う車両用充電制御装置の一例である。本実施形態での車両は、ハイブリッド車でも、電気自動車でも、燃料電池自動車でもよい。

充電制御装置１は、主バッテリ１０と、補機バッテリ２０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、制御装置４０と、主バッテリ温度センサ５０と、補機バッテリ温度センサ６０とを備える。

主バッテリ１０は、車両を推進させるモータに電力を供給する二次電池の一例である。主バッテリ１０は、例えば、当該モータが発電機として動作するとき、当該モータにより発電された電力が充電される高電圧バッテリである。主バッテリ１０の具体例として、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などが挙げられる。

補機バッテリ２０は、主バッテリ１０よりも低圧な電力を、車両に搭載された補機に供給する二次電池の一例である。補機の具体例として、アクチュエータ、制御装置４０等の電装品などが挙げられる。補機バッテリ２０の具体例として、鉛バッテリが挙げられる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、主バッテリ１０から放電される直流電力の電圧を降圧する電圧変換を行って、電圧変換後の直流電力を補機バッテリ２０に供給する電力変換装置である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、主バッテリ１０と補機バッテリ２０との間に接続される。

制御装置４０は、車両の駐車時間が所定の待機時間経過すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を作動させて、主バッテリ１０の電力を用いて補機バッテリ２０の充電を実施する。制御装置４０は、例えば、主バッテリ１０から放電される直流電力の電圧を降圧する電圧変換をＤＣ／ＤＣコンバータ３０に行わせることによって、主バッテリ１０よりも電圧が低い直流電力を生成し、生成した直流電力で補機バッテリ２０の充電を実施する。制御装置４０の具体例として、中央演算処理装置を備えたマイクロコンピュータを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）が挙げられる。

制御装置４０は、車両の駐車時間が所定の待機時間経過したか否かを判定する待機時間判定部を有する。制御装置４０の待機時間判定部は、例えば、タイマ又はカウンタによって計測された時間に基づいて、車両の駐車時間が所定の待機時間経過したか否かを判定できる。待機時間判定部の機能は、例えば、マイクロコンピュータによって実現される。

制御装置４０は、車両が現在駐車しているか否かを判定する駐車判定部を有する。制御装置４０の駐車判定部は、例えば、車両が現在駐車していることを示す駐車条件が成立している場合、車両が現在駐車していると判定する。駐車判定部は、例えば、車速が零且つイグニッションスイッチがオフという駐車条件が成立したとき、車両が現在駐車していると判定する。しかしながら、駐車条件は、これに限られず、適宜設定される。駐車判定部の機能は、例えば、マイクロコンピュータによって実現される。

主バッテリ温度センサ５０は、主バッテリ１０の温度（主バッテリ温度）を検出し、主バッテリ１０の温度検出値（主バッテリ温度検出値）を出力する温度検出手段の一例である。主バッテリ温度センサ５０は、主バッテリ１０の電解液の温度を主バッテリ温度として検出するものでもよいし、主バッテリ１０の容器の温度を主バッテリ温度として検出するものでもよい。

補機バッテリ温度センサ６０は、補機バッテリ２０の温度（補機バッテリ温度）を検出し、補機バッテリ２０の温度検出値（補機バッテリ温度検出値）を出力する温度検出手段の一例である。補機バッテリ温度センサ６０は、補機バッテリ２０の電解液の温度を補機バッテリ温度として検出するものでもよいし、補機バッテリ２０の容器の温度を補機バッテリ温度として検出するものでもよい。

図２は、自車両の駐車中に主バッテリ１０をエネルギー源として補機バッテリ２０を充電する駐車中充電制御の一例を示すフローチャートである。制御装置４０は、図２に示されるスタートからエンドまでの駐車中充電制御を周期的に繰り返して実行する。

ステップＳ０１において、制御装置４０は、主バッテリ温度センサ５０により検出された主バッテリ温度と補機バッテリ温度センサ６０により検出された補機バッテリ温度とを取得する。

ステップＳ０２において、制御装置４０は、自車両の駐車時間を前回の制御周期でチェックした時点から現時点までの自車両の駐車時間をチェックする。

ステップＳ０３において、制御装置４０は、補機バッテリ２０の充電可否を判断する。制御装置４０は、「今回の制御周期でのステップＳ０２にてチェックした駐車時間が所定の待機時間Ｔａ１以上経過し、且つ、今回の制御周期でのステップＳ０１にて検出された主バッテリ温度と補機バッテリ温度との少なくとも一方の温度が所定温度Ｔｂ以下である」という許可条件が成立した場合、主バッテリ１０を用いて補機バッテリ２０の充電を実施することを許可する。又は、制御装置４０は、「今回の制御周期でのステップＳ０２にてチェックされた駐車時間が所定の待機時間Ｔａ２以上経過した」という許可条件が成立した場合、主バッテリ１０を用いて補機バッテリ２０の充電を実施することを許可する。一方、制御装置４０は、これらの許可条件が成立しない場合、主バッテリ１０を用いて補機バッテリ２０の充電を実施することを許可しない。

待機時間Ｔａ１は、今回の制御周期でのステップＳ０１にて検出された主バッテリ温度と補機バッテリ温度との少なくとも一方の温度が所定温度Ｔｂ以下であるときに設定される時間である。一方、待機時間Ｔａ２は、今回の制御周期でのステップＳ０１にて検出された主バッテリ温度と補機バッテリ温度との両方の温度が所定温度Ｔｂよりも高いときに設定される時間である。待機時間Ｔａ２は、待機時間Ｔａ１よりも長い。

制御装置４０は、主バッテリ１０を用いて補機バッテリ２０の充電を実施することをステップＳ０３にて許可した場合、ステップＳ０４の処理を実行する。一方、制御装置４０は、主バッテリ１０を用いて補機バッテリ２０の充電を実施することをステップＳ０３にて許可しない場合、ステップＳ０４の処理は実行しない。

ステップＳ０４において、制御装置４０は、主バッテリ１０の電力を降圧する動作をＤＣ／ＤＣコンバータ３０に実行させる指令を出力して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０により主バッテリ１０の電力を用いて補機バッテリ２０の充電を実施する。

したがって、図２に示される駐車中充電制御によれば、主バッテリ１０と補機バッテリ２０の少なくとも一方の温度が所定温度Ｔｂ以下であると検出されたとき、主バッテリ１０の電力を用いて補機バッテリ２０の充電を実施するまでの待機時間が待機時間Ｔａ２から待機時間Ｔａ１に短くなる。したがって、主バッテリ１０又は補機バッテリ２０の駐車中の温度が待機時間Ｔａ１を経過するまでに低くなることによって、主バッテリ１０の放電可能電力又は補機バッテリ２０の充電可能電力が過度に低下することを防ぐことができる。主バッテリ１０の放電可能電力又は補機バッテリ２０の充電可能電力が過度に低下することを防ぐことができるので、主バッテリ１０の十分な放電又は補機バッテリ２０の十分な充電ができなくなる前に、主バッテリ１０の電力を用いて補機バッテリ２０の充電を実施することができる。

図３は、自車両の駐車中に主バッテリ１０をエネルギー源として補機バッテリ２０を充電する駐車中充電制御の他の一例を示すフローチャートである。制御装置４０は、図３に示されるスタートからエンドまでの駐車中充電制御を周期的に繰り返して実行する。

上述の図２のステップＳ０３では、待機時間Ｔａ１と待機時間Ｔａ２の二つの待機時間が使用されている。これに対し、図３のステップＳ０３では、主バッテリ温度及び補機バッテリ温度に応じて決めれた一つの待機時間Ｔａ３が使用されている。また、図３のステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０４の説明については、図２のステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０４の上述の説明を援用することで、省略する。

図３のステップＳ０３において、制御装置４０は、補機バッテリ２０の充電可否を判断する。制御装置４０は、「今回の制御周期でのステップＳ０２にてチェックした駐車時間が所定の待機時間Ｔａ３以上経過した」という許可条件が成立した場合、主バッテリ１０を用いて補機バッテリ２０の充電を実施することを許可する。一方、制御装置４０は、この許可条件が成立しない場合、主バッテリ１０を用いて補機バッテリ２０の充電を実施することを許可しない。制御装置４０は、今回の制御周期でのステップＳ０１にて検出された主バッテリ温度及び補機バッテリ温度が低いほど、待機時間Ｔａ３を短い時間に設定する。

図４は、待機時間Ｔａ３を導出するためのデータマップの一例を概念的に示す図である。制御装置４０は、メモリに予め記憶された図４に示されるようなデータマップに基づいて、待機時間Ｔａ３を導出する。図４の場合、制御装置４０は、主バッテリ温度が５０℃であり補機バッテリ温度が２５℃であると検出された場合、待機時間Ｔａ３を１２００分に設定し、主バッテリ温度が５０℃であり補機バッテリ温度が０℃であると検出された場合、待機時間Ｔａ３を９００分に設定する。

図５は、図４に基づいて決められた待機時間Ｔａ３を使用して図３の駐車中充電制御を実行した場合を例示するタイミングチャートである。図５において、太破線は、外気温が２５℃の場合を例示し、太実線は、外気温が０℃の場合を例示する。

図５の上段のタイミングチャートで示されているように、主バッテリ温度及び補機バッテリ温度の駐車中の温度は、時間の経過とともに徐々に低下して外気温に近づき、最終的には外気温にほぼ一致する。

図５の下段のタイミングチャートにおいて、タイミングｔ１１，ｔ１２，ｔ１３，ｔ１４，ｔ１５は、それぞれ、「今回の制御周期でのステップＳ０２にてチェックした駐車時間が所定の待機時間Ｔａ３以上経過した」という許可条件が成立したタイミングを示す。

外気温が２５℃の場合、主バッテリ温度及び補機バッテリ温度は、タイミングｔ１１では外気温２５℃よりも高く、タイミングｔ１２，ｔ１３，ｔ１４，ｔ１５では外気温２５℃にほぼ等しい。よって、タイミングｔ１１では、制御装置４０は、主バッテリ温度と補機バッテリ温度の両方の温度が外気温２５℃よりも高いと検出されるので、図４に従って、待機時間Ｔａ３を１２００分に設定する。タイミングｔ１２，ｔ１３，ｔ１４，ｔ１５では、制御装置４０は、主バッテリ温度と補機バッテリ温度の両方の温度が外気温２５℃とほぼ等しいと検出されるので、図４に従って、待機時間Ｔａ３を１２００分に設定する。

一方、外気温が０℃の場合、主バッテリ温度及び補機バッテリ温度は、タイミングｔ１１，ｔ１２では外気温０℃よりも十分高く、タイミングｔ１３では外気温０℃よりも僅かに高く、タイミングｔ１４，ｔ１５では外気温０℃にほぼ等しい。よって、タイミングｔ１１，ｔ１２では、制御装置４０は、主バッテリ温度と補機バッテリ温度の両方の温度が、０℃よりも高く２５℃よりも低い所定温度Ｔｃ（例えば、３℃）に比べて十分に高いと検出されるので、図４に従って、待機時間Ｔａ３を１２００分に設定する。タイミングｔ１３では、制御装置４０は、主バッテリ温度と補機バッテリ温度の両方の温度が、所定温度Ｔｃ（例えば、３℃）以下と検出されるので、図４に従って、待機時間Ｔａ３を１２００分から９００分に設定変更する。タイミングｔ１４，ｔ１５では、制御装置４０は、主バッテリ温度と補機バッテリ温度の両方の温度が外気温０℃にほぼ等しいと検出されるので、図４に従って、待機時間Ｔａ３を９００分に設定する。

したがって、図３に示される駐車中充電制御によれば、主バッテリ１０と補機バッテリ２０の少なくとも一方の温度が所定温度Ｔｃ以下であると検出されたとき、主バッテリ１０の電力を用いて補機バッテリ２０の充電を実施するまでの待機時間Ｔａ３が１２００分から９００分に短くなる。したがって、主バッテリ１０又は補機バッテリ２０の駐車中の温度が待機時間９００分を経過するまでに低くなることによって、主バッテリ１０の放電可能電力又は補機バッテリ２０の充電可能電力が過度に低下することを防ぐことができる。主バッテリ１０の放電可能電力又は補機バッテリ２０の充電可能電力が過度に低下することを防ぐことができるので、主バッテリ１０の十分な放電又は補機バッテリ２０の十分な充電ができなくなる前に、主バッテリ１０の電力を用いて補機バッテリ２０の充電を実施することができる。

このように、上述の本実施形態に係る充電制御装置１によれば、温度低下により補機バッテリ２０を十分に充電できなくなる前に、主バッテリ１０の電力を用いて補機バッテリ２０の充電を実施することができる。

例えば、図６は、主バッテリ１０の温度と、主バッテリ１０の放電可能電力と、補機バッテリ２０が満充電になるまでの時間との関係を例示する図である。図６において、ｔ１，ｔ２は、補機バッテリ２０が所定の残容量状態から満充電になるまでの時間を表し、ｔ１はｔ２よりも長い時間を表す。図６は、主バッテリ１０の温度低下に伴って、主バッテリ１０の放電可能電力が低下し、補機バッテリ２０が所定の残容量状態から満充電になるまでの時間が延びることを示している。

充電制御装置１によれば、制御装置４０は、主バッテリ１０の温度が、主バッテリ１０の放電可能電力が０ｋＷになる温度（この場合、−２５℃）まで低下する前に、主バッテリ１０からの放電電力を用いて補機バッテリ２０の充電を開始できる。また、制御装置４０は、主バッテリ１０の温度が、補機バッテリ２０が所定の残容量状態から満充電になるまでの時間がｔ２からｔ１に長くなる温度まで低下する前に、主バッテリ１０からの放電電力を用いて補機バッテリ２０の充電を開始できる。したがって、制御装置４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の作動時間を短縮でき、補機バッテリ２０を比較的短時間で満充電まで充電できる。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の作動時間が短縮するので、主バッテリ１０の充電率の低下も抑えることができる。

図７は、補機バッテリ２０の温度と、補機バッテリ２０の充電可能電力と、補機バッテリ２０が満充電になるまでの時間との関係を例示する図である。図７において、ｔ１，ｔ２は、補機バッテリ２０が所定の残容量状態から満充電になるまでの時間を表し、ｔ１はｔ２よりも長い時間を表す。図７は、補機バッテリ２０の温度低下に伴って、補機バッテリ２０の充電可能電力が低下し、補機バッテリ２０が所定の残容量状態から満充電になるまでの時間が延びることを示している。

充電制御装置１によれば、制御装置４０は、補機バッテリ２０の温度が、補機バッテリ２０の充電可能電力が０ｋＷになる温度（この場合、−５０℃）まで低下する前に、主バッテリ１０からの放電電力を用いて補機バッテリ２０の充電を開始できる。また、制御装置４０は、補機バッテリ２０の温度が、補機バッテリ２０が所定の残容量状態から満充電になるまでの時間がｔ２からｔ１に長くなる温度まで低下する前に、主バッテリ１０からの放電電力を用いて補機バッテリ２０の充電を開始できる。したがって、制御装置４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の作動時間を短縮でき、補機バッテリ２０を比較的短時間で満充電まで充電できる。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の作動時間が短縮するので、主バッテリ１０の充電率の低下も抑えることができる。

以上、車両用充電制御装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

１ 充電制御装置
１０ 主バッテリ
２０ 補機バッテリ
３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
４０ 制御装置
５０ 主バッテリ温度センサ
６０ 補機バッテリ温度センサ

Claims (1)

1. 車両を推進させるモータに電力を供給する主バッテリと、
   前記主バッテリよりも低圧な電力を前記車両の補機に供給する補機バッテリと、
   前記主バッテリの電力を電圧変換して前記補機バッテリに供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記車両の駐車時間が所定時間経過すると、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを作動させて、前記主バッテリの電力を用いて前記補機バッテリの充電を実施する制御装置と、
   前記主バッテリの温度を検出する主バッテリ温度センサと、
   前記補機バッテリの温度を検出する補機バッテリ温度センサとを備え、
   前記制御装置は、前記主バッテリと前記補機バッテリの少なくとも一方の温度が所定温度以下であると検出されたとき、前記所定時間を短くする、車両用充電制御装置。

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