| 【発明の名称】 |
電気自動車の充電制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】中家 義人
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| 【要約】 |
【課題】電気自動車のエネルギー効率を向上させると共に二次電池の過充電による破損を防止する。
【解決手段】深夜電力を用いて電気自動車のバッテリを充電する際、充電後の電気自動車による走行にモータによる大きな電力の回生が予測されるときには、操作者は回生予測スイッチＥＳをＯＮとする。すると、目標ＳＯＣ＊に９０％が設定され（Ｓ１０６）、バッテリの蓄電量ＳＯＣが９０％となったときに充電が停止される（Ｓ１１２，Ｓ１１４）。この結果、充電後に電気自動車で長い下り坂を走行した際に、モータにより回生される電力をバッテリに充電することができ、電気自動車全体のエネルギ効率を向上させることができ、回生電力によるバッテリの過充電を防止することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 二次電池から供給される電力を用いて電力の回生可能な電動機により駆動する電気自動車の該二次電池の充電を制御する充電制御装置であって、外部電源を用いて前記二次電池を充電する充電手段と、前記二次電池の蓄電量を検出する蓄電検出手段と、前記電気自動車が前記電動機により比較的大きな電力の回生が行なわれる状態にあると操作者が判断したときに該操作者により操作される回生予測スイッチと、該回生予測スイッチが操作されたとき、前記蓄電検出手段により検出される蓄電量が１００％より小さい所定値になるよう前記充電手段による前記二次電池の充電を制御する充電制御手段とを備える充電制御装置。
【請求項２】 請求項１記載の充電制御装置であって、前記回生予測スイッチは、複数の状態を選択可能なスイッチであり、前記充電制御手段は、前記回生予測スイッチの選択に基づいて前記所定値を設定する所定値設定手段を備え、該設定された所定値を用いて前記二次電池を充電する手段である充電制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車の充電制御装置に関し、詳しくは、二次電池から供給される電力を用いて電力の回生可能な電動機により駆動する電気自動車の該二次電池の充電を制御する充電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の電気自動車の充電制御装置としては、深夜電力を用いて二次電池を満充電するものが提案されている。電気自動車の通常の使用方法としては、夜間、運転者が就寝しているときに深夜電力を用いて二次電池を充電して満充電とするものである。これは、翌日に電気自動車を十分に運転できるようにするためである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、夜間に二次電池を満充電する充電制御装置では、エネルギー効率が低下したり、ときには二次電池を破損させるといった問題があった。例えば、二次電池を満充電した後に車両が長い下り坂を走行するときには、電動機による回生ブレーキを用いても回生された電力を二次電池に蓄えることができず、他の機器で無理に電力を消費するか、機械ブレーキにより熱として発散させるしか方法がなく、エネルギーを有効に利用できない。電動機による回生電力で無理に二次電池を充電しようとすれば、二次電池を破損させてしまう場合も生じる。
【０００４】本発明の電気自動車の充電制御装置は、電気自動車のエネルギー効率を向上させると共に二次電池の過充電による破損を防止することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】本発明の電気自動車の充電制御装置は、二次電池から供給される電力を用いて電力の回生可能な電動機により駆動する電気自動車の該二次電池の充電を制御する充電制御装置であって、外部電源を用いて前記二次電池を充電する充電手段と、前記二次電池の蓄電量を検出する蓄電検出手段と、前記電気自動車が前記電動機により比較的大きな電力の回生が行なわれる状態にあると操作者が判断したときに該操作者により操作される回生予測スイッチと、該回生予測スイッチが操作されたとき、前記蓄電検出手段により検出される蓄電量が１００％より小さい所定値になるよう前記充電手段による前記二次電池の充電を制御する充電制御手段とを備えることを要旨とする。
【０００７】本発明の電気自動車の充電制御装置では、電気自動車が電動機により比較的大きな電力の回生が行なわれる状態にあると操作者が判断したときに操作者により回生予測スイッチが操作されたときに、充電制御装置が、蓄電検出手段により検出される二次電池の蓄電量が１００％より小さい所定値になるよう外部電源を用いて二次電池を充電する充電手段によるこの二次電池の充電を制御する。
【０００８】この本発明の電気自動車の充電制御装置によれば、操作者により回生予測スイッチが操作されたときには二次電池は満充電とされないから、電動機による回生電力を二次電池に蓄えることができる。この結果、車両が下り坂を走行するときでも回生電力を他の機器で無理に消費したり車両の位置エネルギーを機械ブレーキによって熱として発散させたりしてエネルギーを無駄に消費することを防止することができると共に、二次電池の過充電による破損を防止することができる。
【０００９】こうした本発明の充電制御装置において、前記回生予測スイッチは複数の状態を選択可能なスイッチであり、前記充電制御手段は、前記回生予測スイッチの選択に基づいて前記所定値を設定する所定値設定手段を備え、該設定された所定値を用いて前記二次電池を充電する手段であるものとすることもできる。こうすれば、予測される電動機による回生電力に応じて回生予測スイッチを選択することにより、これに応じた蓄電量に二次電池を充電することができる。この結果、電気自動車全体のエネルギー効率を更に高くすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である充電制御装置４０を組み込んだ電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。図示するように、実施例の電気自動車２０は、大きくは、駆動軸３０に動力を出力するモータ２２と、インバータ回路２８を介してモータ２２に電力を供給するバッテリ２６と、バッテリ２６から供給される電力で駆動する補機（例えば、エアコンディショナーなど）と、外部電源を用いてバッテリ２６を充電する充電制御装置４０とを備える。駆動軸３０はディファレンシャルギヤ３２を介して駆動輪３４，３６に接続されているから、モータ２２から出力された動力は駆動輪３４，３６に出力されることになる。
【００１１】モータ２２は、同期電動発電機として構成されており、その運転は、モータ用電子制御ユニット（以下、ＭＧＥＣＵという）２４により制御されている。ＭＧＥＣＵ２４によるモータ２２の運転制御は、バッテリ２６に接続されたインバータ回路２８の各トランジスタのＯＮ時間の割合を順次制御してモータ２２の図示しないステータの三相コイルの各コイルに流れる電流を制御することによって行なわれる。また、ＭＧＥＣＵ２４は、電気自動車２０の制動時にはモータ２２を発電機として制御し、回生電力を用いてバッテリ２６の充電が行なえるようになっている。
【００１２】充電制御装置４０は、バッテリ２６の出力端子に接続された充電器４２と、バッテリ２６の充電開始を操作する充電スタートスイッチ６２と、充電後の電気自動車２０による走行にモータ２２による大きな電力の回生が予測されているときに操作される回生予測スイッチ６４と、充電器４２によるバッテリ２６の充電を制御する充電電子制御ユニット５０とを備える。
【００１３】充電器４２は、外部電源と接続するプラグ４６と、内部に外部電源とバッテリ２６とを遮断する遮断器４４と、充電電流および充電電圧を計測する図示しない電流計および電圧計と、充電電流や充電電圧を調整可能な図示しない電流電圧調整回路とを備えており、充電電子制御ユニット５０により遮断器４４の動作や充電電流，充電電圧が制御されている。
【００１４】充電電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心として構成されたワンチップマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２により実行される処理プログラムを記憶したＲＯＭ５４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５６と、入出力ポート（図示せず）と、ＭＧＥＣＵ２４と通信を行なうシリアル通信ポート（図示せず）とを備える。この充電電子制御ユニット５０には、バッテリ２６に取り付けられた蓄電量検出器６０により検出されるバッテリ２６の蓄電量ＳＯＣや充電器４２の図示しない電流計や電圧計により検出される充電電流Ｉや充電電圧Ｖ，充電スタートスイッチ６２からのスタートスイッチＳＴ，回生予測スイッチ６４からの回生予測スイッチＥＳなどが入力ポートを介して入力されている。また、充電電子制御ユニット５０からは充電器４２の遮断器４４や図示しない電流電圧調整回路への制御信号ＣＳなどが出力されている。なお、蓄電量検出器６０としては、バッテリ２６の充放電電流を積算することにより蓄電量ＳＯＣを演算するものやバッテリ２６の電解液の比重を検出してこれから求めるもの，バッテリ２６の端子間を瞬間的にショートさせて電流を流し内部抵抗を測定することにより求めるものなどが知られている。
【００１５】こうして構成された充電制御装置４０によるバッテリ２６の充電は、図２に例示する充電制御ルーチンにより行なわれる。このルーチンは、プラグ４６が外部電源に接続された状態で充電スタートスイッチ６２がＯＮされたときに実行される。
【００１６】充電制御ルーチンが実行されると、ＣＰＵ５２は、まず操作者により操作される回生予測スイッチ６４の値としての回生予測スイッチＥＳを読み込む処理を実行し（ステップＳ１００）、回生予測スイッチＥＳがＯＮかＯＦＦかを調べる（ステップＳ１０２）。回生予測スイッチＥＳがＯＦＦのときには、充電後の電気自動車２０による走行にモータ２２による大きな電力の回生が予測されていないと判断して、バッテリ２６を満充電するために目標ＳＯＣ＊に１００％を設定し（ステップＳ１０４）、回生予測スイッチＥＳがＯＮのときには、充電後の電気自動車２０による走行にモータ２２による大きな電力の回生が予測されていると判断して目標ＳＯＣ＊に９０％を設定する（ステップＳ１０６）。そして、バッテリ２６の充電を開始する。バッテリ２６の充電は、具体的には、充電電子制御ユニット５０から充電器４２の図示しない電流電圧調整回路に制御信号を送って充電電流Ｉと充電電圧Ｖとを調整することにより行なわれる。
【００１７】次に、ＣＰＵ５２は、蓄電量検出器６０により検出されるバッテリ２６の蓄電量ＳＯＣを読み込み（ステップＳ１１０）、読み込んだ蓄電量ＳＯＣを目標ＳＯＣ＊と比較する（ステップＳ１１２）。蓄電量ＳＯＣが目標ＳＯＣ＊より小さいときには充電が完了していないと判断してステップＳ１１０の蓄電量ＳＯＣを読み込む処理に戻り、蓄電量ＳＯＣが目標ＳＯＣ＊以上のときには、充電が終了したと判断して充電終了処理を実行する（ステップＳ１１４）。充電終了処理は、具体的には、充電電子制御ユニット５０から充電器４２に制御信号を出力して遮断器４４によりバッテリ２６と外部電源とを遮断することにより行なわれる。
【００１８】以上説明した実施例の充電制御装置４０によれば、充電後の電気自動車２０による走行にモータ２２による大きな電力の回生が予測されているときには、操作者が回生予測スイッチ６４を操作することにより目標ＳＯＣ＊に満充電より小さな値である９０％が設定されてバッテリ２６が充電されるから、充電後に電気自動車２０で長い下り坂を走行しても、その際にモータ２２により回生される電力をバッテリ２６に充電することができる。この結果、電気自動車２０全体のエネルギー効率を向上させることができると共にバッテリ２６の過充電による破損を防止することができる。
【００１９】実施例の充電制御装置４０では、回生予測スイッチ６４はＯＮかＯＦＦしかなかったが、複数の設定が可能なものとし、回生予測スイッチＥＳの値に応じて目標ＳＯＣ＊を設定して充電するものとしてもよい。例えば、回生予測スイッチ６４がモータ２２による大きな電力の回生が予測されるときと、それほど大きくはないがある程度のモータ２２による電力の回生が予測されるときと、モータ２２による電力の回生が予測されないときの３つのポジションを持ったときには、図３に例示する充電制御ルーチンを実行すればよい。このルーチンでは、回生予測スイッチＥＳが値０のときにはモータ２２による電力の回生が予測されないと判断して目標ＳＯＣ＊に１００％を設定し（ステップＳ２０４）、回生予測スイッチＥＳが値１のときにはそれほど大きくはないがある程度のモータ２２による電力の回生が予測されると判断して目標ＳＯＣ＊に９０％を設定し（ステップＳ９０）、回生予測スイッチＥＳが値２のときにはモータ２２による大きな電力の回生が予測されると判断して目標ＳＯＣ＊に８０％を設定する（ステップＳ２０７）。そして設定したバッテリ２６の蓄電量ＳＯＣが目標ＳＯＣ＊となるまでバッテリ２６の充電が行なわれる（ステップＳ２０８〜Ｓ２１４）。このステップＳ２０８〜Ｓ２１４の処理は、図２の制御ルーチンのステップＳ１０８〜Ｓ１１４と同一なのでその説明は省略する。こうした変形例の充電制御ルーチンを実行する装置によれば、電気自動車２０全体のエネルギ効率をより向上させることができる。なお、変形例では回生予測スイッチＥＳを値０，１，２の３つとしたが４以上として細かく目標ＳＯＣ＊を設定するものとしてもよい。
【００２０】実施例の充電制御装置４０では、充電完了処理として遮断器４４によりバッテリ２６と外部電源とを遮断したが、充電器４２の電流電圧調整回路により充電電流を値０とすることによりバッテリ２６の充電を停止するものとしても差し支えない。
【００２１】以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１月２１日（１９９９．１．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５２５８
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 研二 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２１７２０６（Ｐ２０００−２１７２０６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年８月４日（２０００．８．４） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１３１０５ |
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