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図面 (4)

課題

外部電源から供給される電力を有効に活用することで、バッテリ劣化を抑制しながら充電時間を短縮し、バッテリの充電効率を向上することができるバッテリ充電装置を提供する。

解決手段

バッテリ充電装置は、車両1に搭載され、所定の上限電圧まで充電可能なバッテリ11と、車両1の外部電源32によりバッテリ11に充電する充電手段33と、バッテリ11を冷却する冷却手段20と、バッテリ11の電圧を検出する電圧検出手段40と、バッテリ11の充電中に電圧検出手段40により検出される電圧が上限電圧に達したとき、所定の設定電圧に低下するまで充電手段33によるバッテリ11の充電を停止又は充電電力を低減する制御手段40とを備え、制御手段40は、バッテリ11の充電中に充電を停止又は充電電力を低減している間、外部電源32からの電力により冷却手段20を作動させる。

概要

背景

エンジンモータとを駆動源とするハイブリッドHEVトラックや、モータのみを駆動源とする電気EV)トラックなどの電動車両には、モータを作動させるための大容量のバッテリが搭載されている。例えば特許文献1には、電動車両のバッテリを外部電源から給電される充電器により充電する車両充電装置が開示されている。

このバッテリ充電装置では、状況に応じた多様な充電方法を提供することにより、急速充電によってバッテリに大量に電流が流れることに起因したバッテリの寿命低下(劣化)を抑制している。具体的には、バッテリ寿命優先モードの選択時には、外部電源から充電器を介してバッテリに流れる電流を所定値に抑えることで、バッテリの劣化を抑制している。

概要

外部電源から供給される電力を有効に活用することで、バッテリの劣化を抑制しながら充電時間を短縮し、バッテリの充電効率を向上することができるバッテリ充電装置を提供する。バッテリ充電装置は、車両1に搭載され、所定の上限電圧まで充電可能なバッテリ11と、車両1の外部電源32によりバッテリ11に充電する充電手段33と、バッテリ11を冷却する冷却手段20と、バッテリ11の電圧を検出する電圧検出手段40と、バッテリ11の充電中に電圧検出手段40により検出される電圧が上限電圧に達したとき、所定の設定電圧に低下するまで充電手段33によるバッテリ11の充電を停止又は充電電力を低減する制御手段40とを備え、制御手段40は、バッテリ11の充電中に充電を停止又は充電電力を低減している間、外部電源32からの電力により冷却手段20を作動させる。

目的

このバッテリ充電装置では、状況に応じた多様な充電方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

車両に搭載され、所定の上限電圧まで充電可能なバッテリと、前記車両の外部電源により前記バッテリに充電する充電手段と、前記バッテリを冷却する冷却手段と、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、前記バッテリの充電中に前記電圧検出手段により検出される前記電圧が前記上限電圧に達したとき、所定の設定電圧に低下するまで前記充電手段による前記バッテリの充電を停止、又は、前記バッテリの充電電力を低減する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記バッテリの充電中に充電を停止又は充電電力を低減している間、前記外部電源からの電力により前記冷却手段を作動させる、バッテリ充電装置

請求項2

前記冷却手段は、循環する冷却水で前記バッテリを冷却するバッテリ冷却回路を含む、請求項1に記載のバッテリ充電装置。

請求項3

前記バッテリ冷却回路は、圧縮機を含む冷凍サイクルを形成する冷媒回路を含み、前記冷媒回路は、循環する冷媒で前記冷却水を冷却する、請求項2に記載のバッテリ充電装置。

請求項4

前記制御手段は、前記バッテリの充電を停止した後、前記電圧検出手段により検出される前記電圧が所定の設定電圧以下となったとき、前記充電手段による前記バッテリの充電を再開し、当該充電の再開後は、前記外部電源からの電力の少なくとも一部により前記冷却手段を作動させる請求項1から3の何れか一項に記載のバッテリ充電装置。

技術分野

0001

本発明は、バッテリ充電装置に関し、特に電動車両に搭載するバッテリ充電装置に関する。

背景技術

0002

エンジンモータとを駆動源とするハイブリッドHEVトラックや、モータのみを駆動源とする電気EV)トラックなどの電動車両には、モータを作動させるための大容量のバッテリが搭載されている。例えば特許文献1には、電動車両のバッテリを外部電源から給電される充電器により充電する車両充電装置が開示されている。

0003

このバッテリ充電装置では、状況に応じた多様な充電方法を提供することにより、急速充電によってバッテリに大量に電流が流れることに起因したバッテリの寿命低下(劣化)を抑制している。具体的には、バッテリ寿命優先モードの選択時には、外部電源から充電器を介してバッテリに流れる電流を所定値に抑えることで、バッテリの劣化を抑制している。

先行技術

0004

特開2011−223796号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上記従来のバッテリ充電装置のように、外部電源から充電器を介して供給される電力を単に絞るだけでは、充電時間が長くなり、充電効率が低下する。また、充電器の定格電力に満たない充電を行うこととなり、充電器の充電性能を生かし切れていない。従って、外部電源から供給される電力を有効に活用することで、バッテリの劣化を抑制しながら、バッテリの充電効率を向上することについては依然として課題が残されている。

0006

本発明はこのような問題の少なくとも一部を解決するためになされたもので、その目的とするところは、外部電源から供給される電力を有効に活用することで、バッテリの劣化を抑制しながら充電時間を短縮し、バッテリの充電効率を向上することができるバッテリ充電装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

0008

(1)本適用例に係るバッテリ充電装置は、車両に搭載され、所定の上限電圧まで充電可能なバッテリと、前記車両の外部電源により前記バッテリに充電する充電手段と、前記バッテリを冷却する冷却手段と、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、前記バッテリの充電中に前記電圧検出手段により検出される前記電圧が前記上限電圧に達したとき、所定の設定電圧に低下するまで前記充電手段による前記バッテリの充電を停止する、又は、前記バッテリの充電電力を低減する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記バッテリの充電中に充電を停止又は充電電力を低減している間、前記外部電源からの電力により前記冷却手段を作動させる。

0009

本適用例に係るバッテリ充電装置によれば、バッテリの充電中に電圧検出手段により検出される電圧が上限電圧に達したとき、所定の設定電圧に低下するまで充電手段によるバッテリの充電を停止する、又は、バッテリの充電電力を低減する制御手段を備えることで、バッテリの充電停止又は充電電力低減、その後の通常の充電電力による充電再開、さらにその後の充電停止又は充電電力低減といった繰り返しのオンオフ制御を実施することができる。これにより、バッテリを連続的に充電した場合と比べて、結果として、より短時間でバッテリの充電を完了することができる。

0010

また、本適用例に係るバッテリ充電装置においては、バッテリの充電を停止、又は充電電力を低減している間において外部電源から供給される電力によりバッテリの冷却手段を作動させる。これにより、バッテリ充電の停止中に外部給電から供給可能な電力を無駄とせずに有効に活用し、かつ、バッテリ充電に起因するバッテリ温度の上昇を防ぐことで、バッテリの劣化を抑制しつつ、バッテリの充電効率を向上することができる。

0011

(2)前記本適用例に係るバッテリ充電装置において、冷却手段は、循環する冷却水でバッテリを冷却するバッテリ冷却回路を含む。水冷式のバッテリ冷却回路でバッテリを冷却する場合、バッテリの冷却効果消費電力空冷式冷却方式に比して大きい。これにより、外部電源から充電手段を介して供給される電力をより一層有効に冷却手段に活用することができるとともに、バッテリの効果的な冷却によって充電効率を向上することができる。

0012

(3)前記本適用例に係るバッテリ充電装置において、バッテリ冷却回路は、圧縮機を含む冷凍サイクルを形成する冷媒回路を含み、冷媒回路は、循環する冷媒で冷却水を冷却する。冷媒回路を含むバッテリ冷却回路でバッテリを冷却する場合、バッテリの冷却効果、消費電力は空冷式の冷却方式に比して大きい。これにより、外部電源から充電手段を介して供給される電力をより一層有効に冷却手段に活用することができるとともに、バッテリの効果的な冷却によって充電効率を向上することができる。

0013

(4)前記本適用例に係るバッテリ充電装置において、制御手段は、バッテリの充電を停止した後、電圧検出手段により検出される電圧が所定の設定電圧以下となったとき、充電手段によるバッテリの充電を再開し、当該充電の再開後は、外部電源からの電力の少なくとも一部により冷却手段を作動させる。これにより、満充電に近づいて高温になるバッテリを効果的に充電することができ、充電効率を向上することができる。

発明の効果

0014

前記適用例を用いる本発明のバッテリ充電装置によれば、外部電源から供給される電力を有効に活用することで、バッテリの劣化を抑制しながら、バッテリの充電効率を向上することができるバッテリ充電装置を提供する。

図面の簡単な説明

0015

本発明の一実施形態に係るバッテリ充電装置の概略構成図である。
図1のバッテリの充電中におけるバッテリ電圧Vb、充電器からバッテリに供給される充電電力Eb、バッテリを冷却するための冷却電力Ec、及びバッテリ温度Tbの推移時系列的に示した図である。
図1のECUが実行するバッテリ充電制御制御ルーチンを示すフローチャートである。

実施例

0016

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。図1は本発明の一実施形態におけるハイブリッド車両のバッテリ充電装置の概略構成図であり、以下同図に基づき説明する。ハイブリッド車両1はいわゆるパラレル型ハイブリッドのトラックとして構成されており、以下の説明では、単に車両とも称する。

0017

車両1には走行用動力源としてディーゼルエンジン(以下、エンジンという)2、及び発電機としても作動可能なモータ3(電動機)が搭載されている。エンジン2の出力軸にはクラッチ4が連結され、クラッチ4にはモータ3の回転軸を介して変速機5の入力側が連結されている。変速機5の出力側にはプロペラシャフト6を介して差動装置7が連結され、差動装置7には駆動軸8を介して左右の駆動輪9が連結されている。

0018

モータ3は、具体的には永久磁石が貼り付けられたロータ三相コイル巻回されたステータとを備えた同期発電電動機であり、インバータ10を介してバッテリ11と接続されている。

0019

このように構成された車両1は、クラッチ4を接続してエンジン2のみの駆動力による走行、クラッチ4を切断してモータ3のみの駆動力による走行、及びクラッチ4を接続してエンジン2及びモータ3の駆動力による走行が可能である。また、例えば車両1の減速時や降坂路での走行時には、駆動輪9側からの逆駆動によりモータ3が発電機として作動する。そしてモータ3が発生した負側の駆動力は制動力として駆動輪9側に伝達されると共に、モータ3が発電した交流電力がインバータ10で直流電力に変換されてバッテリ11に充電される。

0020

車両1には、バッテリ11を冷却するバッテリ冷却回路(冷却手段)20が設けられている。バッテリ冷却回路20は、冷却水が循環する循環路20aを有し、循環路20aには、冷却水の流れ方向の順に、バッテリ11、ラジエータ21、ポンプ22が介挿されている。また、バッテリ冷却回路20は、循環路20aにおいてラジエータ21を迂回するバイパス路20bを有し、バイパス路20bには熱交換器23が介挿されている。

0021

ラジエータ21は電動のファン24を備え、ファン24により送風される外気との熱交換により冷却水を冷却する熱交換器である。ポンプ22は電動であり、循環路20a及びバイパス路20bにおいて冷却水を循環させる。

0022

このように構成されたバッテリ冷却回路20では、バッテリ11の冷却時に、ポンプ22が駆動することでバッテリ11の熱を吸収した冷却水がラジエータ21に送られる。ラジエータ21では、冷却水と外気との間で熱交換が行われることで、冷却水が冷却される。そして、十分冷却された冷却水が再びバッテリ11に送られる。

0023

また、バッテリ冷却回路20は、冷媒が循環する循環路30aを有する冷媒回路30を備えている。循環路30aには、冷媒の流れ方向から順に、熱交換器23、圧縮機31、図示しない凝縮器膨張弁などが介挿されている。冷媒回路30は、熱交換器23を蒸発器として機能させる冷凍サイクルを形成し、熱交換器23において冷媒によりバッテリ冷却回路20を循環する冷却水を冷却する。圧縮機31は電動の例えばスクロール式であり、冷凍サイクルにおける高圧側の冷媒の圧力、ひいては冷媒の温度を調整する。

0024

このように構成された冷媒回路30では、バッテリ11の冷却時に、圧縮機31が駆動することで低温の冷媒が熱交換器23に送られる。熱交換器23では、冷媒と冷却水との間で熱交換が行われることで、冷却水が冷却される。そして、十分冷却された冷却水が再びバッテリ11に送られる。

0025

バッテリ冷却回路20によるバッテリ11の放熱量は、ポンプ22、ファン24、圧縮機31の回転数に応じて変化する。例えば、ポンプ22の回転数を増大すれば、冷却水の循環量が増大し、バッテリ11の放熱量が増大する。また、ファン24の回転数を増大すれば、ラジエータ21での冷却水の放熱が促進され、冷却水を低温に維持できることから、バッテリ11の放熱量は増大する。また、圧縮機31の回転数を増大すれば、冷媒回路30の冷凍サイクルに係る冷却能力が上昇し、熱交換器23における冷却水の放熱が促進され、冷却水を低温に維持できることから、バッテリ11の放熱量は増大する。

0026

また、バッテリ11には、車両1の外部に設けられた外部電源32と接続可能であり、この外部電源32からバッテリ11に給電が可能な充電器(充電手段)33が接続されている。外部電源32は例えば家庭用の100V、200Vの普通充電や、急速充電、非接触充電などがある。本実施形態では1つの充電器33を示しているが、充電器33を外部電源32に対応して複数設けても良い。

0027

車両1には、バッテリ冷却回路20を含め、バッテリ11の管理を行うECU(電圧検出手段、制御手段)40が搭載されている。ECU40には、充電器33、バッテリ11の温度Tbを検出するバッテリ温度センサ41、車両1外部の外気温度Taを検出する外気温度センサ42が接続されている。また、ECU40は、バッテリ11のバッテリ電圧Vb、インバータ10とバッテリ11との間に流れる電流などを検出し、これらの検出結果からバッテリ11のSOC(State Of Charge:充電量)を算出する。

0028

また、バッテリ11には、過電圧印加からバッテリ11を保護するための上限電圧Vbmaxが予め設定されている。また、バッテリ11は、発熱により高温になると、性能の低下や寿命低下が生じるため、使用上において適正な温度範囲が定められている。

0029

また、ECU40はバッテリ冷却回路20のポンプ22及びファン24と、冷媒回路30の圧縮機31との駆動制御も行う。これらポンプ22、ファン24、及び圧縮機31の駆動は、通常、バッテリ11の充電中や車両1の走行時を含め、バッテリ11に蓄えられた電力により行われるが、充電中は、バッテリを介さずに外部電源32からの電力によって直接駆動することもできる。

0030

ここで、ECU40は、比較的長い充電時間(例えば24時間)を確保できる場合、バッテリ11の劣化を抑制するために、低い電流値にてバッテリ11の充電を行うように充電器33に指令する。この場合には、バッテリ11の劣化を伴うことなくバッテリ11を満充電することが可能である。

0031

一方、ECU40は、充電時間を短時間しか確保できない場合、高い電流値にて急速充電するように充電器33に指令する。この場合には、バッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxに近づくと、バッテリ11を保護するべく、ECU40はバッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxを越えないように外部電源32から供給される電力を充電器33にて絞らざるを得ない。これでは、充電器33の定格電力に満たない充電性能しか発揮されないこととなる。

0032

一方、バッテリ11は、上述したように、使用上の適正な温度範囲を越えて高温になると劣化を生じる。また、バッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxに近づいた状態では、充電エネルギが熱になって放出され続けているため、バッテリ11の温度上昇も顕著となる。

0033

このように、従来、バッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxに近づいた状態においては、バッテリ11の温度が比較的高温となることから、外部電源32からバッテリ11に供給される電力を連続的に絞りながら、且つ、バッテリ11に充電器33から供給される電力のうち、バッテリ11に絞りながら供給される充電電力を除く余剰の電力でバッテリ11の冷却も行わなければならなかった。

0034

しかしながら、このような従来の連続的な充電方法では、バッテリ11の抵抗が増大し、充電時間に対する充電量、つまり充電効率が低下することから、充電器33の充電性能を最大限活かすことができず、また、バッテリ11が満充電となるまで長時間を要していた。

0035

しかも、従来の連続的な充電はバッテリ11に自然放電が生じ易い。このため、当該自然放電を補うべく、充電器33は、バッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxを超えない範囲で、外部電源32からの電流を絞りながら微少電流を押し込むような形でバッテリ11に供給し、バッテリ11を満充電に導く、いわゆるトリクル充電が行われる。

0036

このようなトリクル充電時には、微少電流に基づくバッテリ11への供給電力は、同時に行われるバッテリ11の冷却にほぼ全て使用されることとなる。このため、バッテリ11の充電中にもかかわらず、バッテリ11に充電されない電力が外部電源32から充電器33を介してバッテリ11に供給されることとなり、バッテリ11の充電効率が著しく低下していた。

0037

そこで、本実施形態のECU40は、外部電源32から充電器33を介して供給される電力を有効に活用することで、バッテリ11の劣化を抑制しながら、バッテリ11の充電効率を向上するためのバッテリ充電制御を行っている。

0038

具体的には、図1に示すように、充電器33は、バッテリ11のみならず、冷却手段としてのポンプ22、ファン24、及び圧縮機31にも直接に電力を供給可能に接続されている。このとき、充電器33は、DC/DCコンバータ(図示せず)を介してこれらのコンポーネントに電力を供給しても良い。そして、当該バッテリ充電制御では、外部電源32から供給される電力を充電器33がバッテリ11と上記冷却手段とに適宜供給することで、バッテリ11の充電と、充電中におけるバッテリ11の冷却との最適な電力配分を実現している。

0039

図2は、本実施形態のバッテリ充電制御を説明するために、バッテリ11の充電中におけるバッテリ電圧Vb、充電器33からバッテリ11に供給される充電電力Eb、バッテリ11を冷却するための冷却電力Ec、及びバッテリ温度Tbの推移を時系列的に示した図である。

0040

図2に示すように、当該バッテリ充電制御では、バッテリ11の充電中にバッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxになったとき、充電器33によるバッテリ11の充電を停止し、外部電源32からバッテリ11に供給される充電電力Ebをゼロとしている。そして、バッテリ11の充電を停止している間、外部電源32からの供給電力を直接に用いて意図的にポンプ22、ファン24、及び圧縮機31の少なくとも何れかを駆動することでバッテリ11を冷却し、外部電源32から供給される電力を充電電力Ebの代わりに冷却電力Ecとして消費している。

0041

また、図示はされないが、本実施形態のバッテリ充電制御においては、通常充電時にバッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxになったとき、充電器33によるバッテリ11の充電を停止するのではなく、バッテリ電圧Vbが設定電圧Vbs1以下となる電圧降下が発生するような電流値まで充電電力を低減しても良い。この場合、充電電力を低減している間は、外部電源32から供給される電力のうち、バッテリの充電電力Ebを差し引いた余剰電力を冷却電力Ecとして消費することができる。

0042

このように充電電力を絞らずにバッテリ11を充電する通常充電を実施し、バッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxとなった後にバッテリ充電を停止、又は充電電力を低減した後は、図2に示すように、バッテリ11において一定量の電圧降下が発生する。このような電圧降下は、特に比較的大きな電流値で充電する場合に発生し、バッテリ11の電解液活物質中イオン分布において電荷的な不均衡による電位特性の偏った状態が元に戻ることに起因する。このような偏った電位特性の状態にあるバッテリ11の電圧値は、前述の内部抵抗が含まれた電圧値であり、内部抵抗を差し引いた電圧値が真の電圧値となる。

0043

加えて、内部抵抗が含まれた電圧値が上限電圧となり、電位特性が偏った状態のバッテリ11において、バッテリ11の内部抵抗を差し引いた電圧値が上限電圧値となるまで連続的な充電を実施する場合、内部抵抗が高いことから、非常に長い充電時間を要する。

0044

以上のバッテリ特性を考慮し、当該バッテリ充電制御では、バッテリ11の充電中にバッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxになったとき、充電器33によるバッテリ11の充電を停止、又は充電電力を低減することによりバッテリ電圧降下を意図的に発生させ、バッテリ電圧Vbが設定電圧Vbs1以下となったとき、充電器33によるバッテリ11の通常充電が再開される。

0045

通常充電再開のトリガーとなる設定電圧Vbs1は、上限電圧Vbmaxよりも小さな電圧値であり、バッテリ11の電圧降下が実質的に収束する電圧値である。設定電圧Vbs1は、バッテリ11が満充電に近づくにつれ、バッテリ11の充電量(SOC)に応じて、例えば図2に示すように設定電圧Vbs2、設定電圧Vbs3と徐々に大きくなるように設定される。

0046

充電電力Ebは、バッテリ11の充電停止又は充電電力低減、その後の通常の充電電力による充電再開、さらにその後の充電停止又は充電電力低減といった繰り返しのオンオフ制御により、段階的な矩形波で時系列的に推移している。

0047

充電電力Ebは、バッテリ11が満充電に近づくにつれて、供給時間及び電力値が共に徐々に減少している。これは、上述したように、バッテリ11が満充電に近づくと、バッテリ11のSOCが高くなるにつれて上限電圧とバッテリ11が持つ内部抵抗を差し引いた電圧値の差分が小さくなることに起因している。図2に一点鎖線で示したように、充電電力Ebの増減を表す矩形波は、時間平均で描いたとき、なだらかな近似曲線で表され、バッテリ11は全体的に見て円滑且つ短時間で満充電に至ることが分かる。

0048

一方、バッテリ11の冷却電力Ecの増減も段階的な矩形波で時系列的に推移している。冷却電力Eは、バッテリ11が満充電に近づくにつれて、供給時間は徐々に減少するものの、電力値は増大している。これは、上述したように、バッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxに近づくと、バッテリ11の温度上昇も顕著となるため、バッテリ11の冷却要求に適切に対処しているためである。図2破線で示したように、冷却電力Ecの増減を表す矩形波は、時間平均で描いたとき、なだらかな近似曲線で表され、バッテリ11は満充電に至るまでに、全体的に見て円滑且つ短時間で効果的に冷却されることが分かる。

0049

実際に、バッテリ温度Tbは、バッテリ11の適正温度範囲の上限温度Tbmaxを越えない範囲で、冷却電力Eの増大に伴い局所的に減少しながら、増減を繰り返して推移している。図2二点鎖線で示したように、バッテリ温度Tbの上限値は、なだらかな近似曲線で表され、バッテリ11が満充電に近づくにつれて徐々に低下している。このようなバッテリ温度Tbの低下は、バッテリ充電完了後、例えば車両1の走行開始前において好ましい準備状態であり、バッテリ充電完了直後に車両1を走行する場合における航続距離延長にも寄与するものである。

0050

図3は、ECU40が実行するバッテリ充電制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。以下、図3のフローチャートに沿って本実施形態のバッテリ充電制御について詳しく説明する。

0051

先ずステップS1では、バッテリ充電制御の開始時におけるバッテリ電圧Vb、外気温度Ta、及び充電量SOCを取得し、ステップS2に移行する。

0052

次にステップS2では、バッテリ電圧Vb、外気温度Ta、及び充電量SOCなどに基づいて、バッテリ11を満充電に導くための最適な充電電力Ebを算出し、ステップS3に移行する。

0053

次にステップS3では、バッテリ11の充電停止又は充電電力の低減が必要か否かを判定する。具体的には、バッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxに達したか否か、又はバッテリ電圧Vbが一度上限電圧Vbmaxに達した後に上述した設定電圧Vbs1〜Vbs3に低下したか否かを判定する。当該判定結果が真(Yes)である場合、即ちバッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxに達している、又はバッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxに達した後に上述した設定電圧Vbs1〜Vbs3に低下していない場合、ステップS4に移行する。

0054

次にステップS4では、バッテリ電圧Vb、外気温度Ta、及び充電量SOCなどに基づいて、バッテリ温度Tbが適正温度範囲の上限温度Tbmaxを越えないための最適な冷却電力Ecを算出し、ステップS5に移行する。

0055

次にステップS5では、バッテリ11の充電停止(充電電力Eb=0)又は、充電電力の低減を行う。併せて、算出した冷却電力Ecに基づいて、冷却手段としてのポンプ22、ファン24、及び圧縮機31の少なくとも何れかに充電器33を介して外部電源32の電力を供給し、冷却手段を駆動してバッテリ11の冷却を実施し、当該ルーチンリターンする。

0056

一方、ステップS3において当該判定結果が(No)である場合、即ちバッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxに達していないとき、或いは、バッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxに達した後に上述した設定電圧Vbs1〜Vbs3に低下したときは、ステップS6に移行する。

0057

ステップS6では、算出した充電電力Ebに基づくバッテリ11の通常充電を行う。また、或いは、バッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxに達した後に上述した設定電圧Vbs1〜Vbs3に低下したとき、バッテリ11の通常充電を再開する。併せて、算出した冷却電力Ecに基づいて冷却手段に電力供給し、バッテリ11の必要最低限の冷却、つまり最小限の消費電力となるミニマム冷却を実施し、当該ルーチンをリターンする。

0058

こうして、ステップS1〜S6を繰り返し実行することで、外部電源32から供給される電力がバッテリ11の充電と、充電中におけるバッテリ11の冷却とに最適配分される。

0059

以上のように本発明は、バッテリ11の連続的な長時間充電は、バッテリ11の抵抗が増大し、結果として、充電効率が著しく低下するとの弊害に着目し、本実施形態でのバッテリ充電制御を実行するものである。

0060

具体的には、先ず、充電中にバッテリ電圧Vb、充電量SOC、及びバッテリ温度Tbなどを監視する(ステップS1)。次に、最適な充電電力Ebを算出した後(ステップS2)、バッテリ11に対する充電の停止又は充電電力の低減が必要か否かを判定している(ステップS3)。さらに、充電の停止又は充電電力の低減が必要と判定された場合には、バッテリ11に要求される冷却電力Ecを算出する(ステップS4)。

0061

その後、必要に応じてバッテリ11の充電停止又は充電電力の低減を実施するとともに、算出した冷却電力Ecに基づいて圧縮機31などの冷却手段を局所的に大パワーで駆動し、バッテリ11を外部電源32の電力で積極的に冷却或いは予備冷却し、バッテリ温度Tbを低減する(ステップS5)。

0062

その後、ある程度時間が経過してバッテリ電圧Vbが低下した後にバッテリ11の通常充電を再開することで(ステップS6)、バッテリ11のより効率的な充電が可能となる。最終的に、上記ステップS1〜S6を繰り返すことで、外部電源32から供給される電力を有効に活用することで、バッテリの劣化を抑制しながら充電時間を短縮し、バッテリの充電効率を向上させることができる。

0063

なお、図2はバッテリ電圧Vbが上限電圧Vbmaxに達した際に、その後の充電電力Ebを圧縮機31などにより消費させることで行うバッテリ充電制御の一例であり、バッテリ11の充電と冷却との切換にバッテリ電圧Vb以外の他の要素(例えば経過時間)を用いても良い。

0064

また、バッテリ充電制御は、上述したように、バッテリ11の充電停止、再開のオンオフの切換に限らず、充電電力の低減により行っても良い。ここで、充電電力の低減は、所定値の低電圧値切換えることにより実施しても良いし、徐々に低電圧値へ低減することにより実施しても良い。

0065

また、バッテリ11の充電再開時には、バッテリ11が満充電に近づいている場合、外部電源32からの電力のすべてを充電するのではなく、当該電力の少なくとも一部により圧縮機31などの冷却手段を作動させても良い。

0066

このように、本実施形態のバッテリ充電制御は、バッテリ11の充電時の冷却と充電とをバッテリ温度Tb、バッテリ電圧Vb、充電量SOCなどを基準として圧縮機31などの冷却機器を用いて制御し、外部電源32から供給される電力を充電器33の定格電力を使い切る形で最適配分することで、バッテリ11の充電と冷却とのより一層の効率的な両立を実現し、バッテリ11の過充電や発熱に起因した劣化を抑制しながら、バッテリ11の充電効率の向上を実現している。

0067

以上で本発明に係るバッテリ充電装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。

0068

例えば、上記実施形態のバッテリ冷却回路20に設けられる装置は上述したものに限られるものではなく、各装置の配置などもこれに限られるものではなく、他の装置を設けたり、配置を替えたりしても良い。

0069

また、上記実施形態のバッテリ充電制御では、バッテリ11の充電中にポンプ22、ファン24、及び圧縮機31を最適な回転数や駆動タイミングで駆動する。しかし、これに限らず、バッテリ11に要求される冷却仕事量を確保可能であれば、ポンプ22、ファン24、及び圧縮機31の少なくとも1つ、或いは2つの組み合わせで駆動させても良い。

0070

また、上記実施形態のバッテリ充電制御では、水冷式のバッテリ冷却回路20でバッテリ11を冷却するが、これに限らず、空冷式の冷却手段でバッテリ11を冷却する場合にも本発明を適用可能である。しかし、一般に、水冷式の冷却手段は、空冷式よりも冷却効果が大きく、消費電力も大きいため、当該バッテリ充電制御の適用に好適である。

0071

また、上記実施形態では、本発明をハイブリッド型トラックに適用した場合について説明したが、ハイブリッド型のバス乗用車に適用しても良いし、走行用動力源としてモータのみを備えた電気自動車に適用しても良い。

0072

1 車両
11バッテリ
20バッテリ冷却回路(冷却手段)
30冷媒回路
31圧縮機
32外部電源
33充電器
40 ECU(電圧検出手段、制御手段)

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