特開2016-226110(P2016-226110A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2016-226110(P2016-226110A)
(43)【公開日】2016年12月28日
(54)【発明の名称】車両の充電制御装置
(51)【国際特許分類】
   H02J 7/10 20060101AFI20161205BHJP
   H02J 7/00 20060101ALI20161205BHJP
   B60L 3/00 20060101ALI20161205BHJP
   B60L 11/18 20060101ALI20161205BHJP
   H01M 10/48 20060101ALI20161205BHJP
   H01M 10/44 20060101ALI20161205BHJP
【FI】
   H02J7/10 B
   H02J7/00 P
   H02J7/00 Y
   B60L3/00 S
   B60L11/18 A
   H01M10/48 P
   H01M10/44 P
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2015-108585(P2015-108585)
(22)【出願日】2015年5月28日
(71)【出願人】
【識別番号】000006286
【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100127111
【弁理士】
【氏名又は名称】工藤 修一
(74)【代理人】
【識別番号】100067873
【弁理士】
【氏名又は名称】樺山 亨
(74)【代理人】
【識別番号】100090103
【弁理士】
【氏名又は名称】本多 章悟
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 淑
【テーマコード(参考)】
5G503
5H030
5H125
【Fターム(参考)】
5G503AA01
5G503BA02
5G503BB01
5G503CA11
5G503CC07
5G503DA13
5G503EA08
5G503FA16
5G503GB03
5G503GD03
5H030AA03
5H030AA04
5H030AS06
5H030AS08
5H030BB01
5H030BB21
5H030BB27
5H030FF42
5H030FF43
5H030FF44
5H125AA01
5H125AC12
5H125AC23
5H125AC24
5H125BC03
5H125BC14
5H125BC15
5H125EE22
5H125EE23
5H125EE26
5H125EE52
5H125EE68
(57)【要約】      (修正有)
【課題】セル電圧センサが故障した場合であっても、過放電や過充電を発生させることなく車両を走行させることが可能な車両の充電制御装置を提供する。
【解決手段】車載の電池ユニット5を構成する複数の電池セル6と、各電池セル6と充電口の間を接続する充電回路と、充電回路の遮断状態と接続状態とを切り替える充電用コンタクタ2と、充電用コンタクタ2の故障検出用に用いられるコンタクタ用電圧センサ10と、各電池セル6の電圧を測定する複数のセル用電圧センサ7と、各セル用電圧センサ7の故障を検出する故障検出手段とを備える。故障検出手段により何れかのセル用電圧センサ7の故障が検出された際に、充電用コンタクタ2をオンさせてコンタクタ用電圧センサ10により複数の電池セル6の電圧値を測定し、この測定値に基づいて電池ユニット5の充放電制御を行う。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車載の電池ユニットを構成する複数の電池セルと、外部電源に接続された充電コネクタが接続可能な車両側の充電口と、前記充電口と前記各電池セルとの間を接続する充電回路と、前記充電回路の遮断状態と接続状態とを切り替える充電用コンタクタと、前記充電用コンタクタの故障検出用に用いられるコンタクタ用電圧センサと、前記各電池セルに対応して設けられそれぞれ対応した前記電池セルの電圧を測定する複数のセル用電圧センサと、前記各セル用電圧センサの故障を検出する故障検出手段と、前記電池ユニットの充放電制御を行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記故障検出手段により何れかの前記セル用電圧センサの故障が検出された際に、前記充電回路が接続状態となるよう前記充電用コンタクタをオンさせて前記コンタクタ用電圧センサにより前記複数の電池セルの電圧値を測定し、この測定値に基づいて前記電池ユニットの充放電制御を行う車両の充電制御装置。
【請求項2】
請求項1記載の車両の充電制御装置において、
前記セル用電圧センサの故障が検出された際、前記制御手段は前記充電用コンタクタのオンを前記車両が所定車速以上で走行中にのみ行うことを特徴とする車両の充電制御装置。
【請求項3】
請求項1または2記載の車両の充電制御装置において、
前記制御手段は、前記セル用電圧センサの故障が検出されて前記充電用コンタクタをオンした際に、正常な前記セル用電圧センサの測定値と前記コンタクタ用電圧センサで測定した複数の前記電池セルの総電圧値とにより故障が検出された前記セル用電圧センサの正常測定値を推定し、この推定値に基づいて前記充放電制御を行うことを特徴とする車両の充電制御装置。
【請求項4】
請求項1から3までの何れか一つに記載の車両の充電制御装置において、
前記制御手段は、さらに前記充電用コンタクタの抵抗値及び充電回路の抵抗値に基づいて前記充放電制御を行うことを特徴とする車両の充電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の充電制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、急速充電用コネクタを備えたプラグインハイブリッド車両や電気自動車等において、電力を蓄えるための電池ユニットを備えた組電池が一般的に用いられている。電池ユニットは複数のセルと呼ばれる単位電池で構成されており、組電池にはセル毎に電圧を検知するセル電圧センサが設けられている。電池ユニットの充放電制御は、各セル電圧センサからの検知信号に基づいて制御手段であるECUが行っている。
【0003】
このような組電池の故障診断として、個別のセル電圧とセルの総電圧とに基づいて故障診断を行う技術が知られている(例えば「特許文献1」参照)。また、故障前のセル電圧分布と故障後のセル電圧分布とに基づいて電圧を推定する技術が知られている(例えば「特許文献2」参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−134675号公報
【特許文献2】特許第3698089号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述の構成において、セル電圧センサが故障するとそのセルの電圧が不明となるため、過充電によるバッテリパックの発火等の不具合発生を防止すべく充電を行うことが禁止される。そして、セル電圧センサの故障がユーザに報知され、故障を認識したユーザは放電のみが行われるバッテリパックによって、修理を行うべくディーラまで走行することとなる。しかし、残充電量が少なくなった場合にはディーラに到達できない場合がある。
本発明は上述の問題点を解決し、セル電圧センサが故障した場合であっても、過放電や過充電を発生させることなく車両を走行させることが可能な車両の充電制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1記載の発明は、車載の電池ユニットを構成する複数の電池セルと、外部電源に接続された充電コネクタが接続可能な車両側の充電口と、前記充電口と前記各電池セルとの間を接続する充電回路と、前記充電回路の遮断状態と接続状態とを切り替える充電用コンタクタと、前記充電用コンタクタの故障検出用に用いられるコンタクタ用電圧センサと、前記各電池セルに対応して設けられそれぞれ対応した前記電池セルの電圧を測定する複数のセル用電圧センサと、前記各セル用電圧センサの故障を検出する故障検出手段と、前記電池ユニットの充放電制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、前記故障検出手段により何れかの前記セル用電圧センサの故障が検出された際に、前記充電回路が接続状態となるよう前記充電用コンタクタをオンさせて前記コンタクタ用電圧センサにより前記複数の電池セルの電圧値を測定し、この測定値に基づいて前記電池ユニットの充放電制御を行うことを特徴とする。
【0007】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の車両の充電制御装置において、さらに前記セル用電圧センサの故障が検出された際、前記制御手段は前記充電用コンタクタのオンを前記車両が所定車速以上で走行中にのみ行うことを特徴とする。
【0008】
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の車両の充電制御装置において、さらに前記制御手段は、前記セル用電圧センサの故障が検出されて前記充電用コンタクタをオンした際に、正常な前記セル用電圧センサの測定値と前記コンタクタ用電圧センサで測定した複数の前記電池セルの総電圧値とにより故障が検出された前記セル用電圧センサの正常測定値を推定し、この推定値に基づいて前記充放電制御を行うことを特徴とする。
【0009】
請求項4記載の発明は、請求項1から3までの何れか一つに記載の車両の充電制御装置において、さらに前記制御手段は、さらに前記充電用コンタクタの抵抗値及び充電回路の抵抗値に基づいて前記充放電制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によって、電圧センサが故障した場合でも車両を安全に走行させることができると共に、過充電や過放電の発生による電池セルの故障を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明の一実施形態に用いられる車両の充電制御装置の概略図である。
図2】本発明の一実施形態に用いられるECUの制御ブロック図である。
図3】本発明の一実施形態における動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図1は、本発明の一実施形態に用いられる車両の充電制御装置を示す概略図である。本発明が適用可能な車両は、急速充電用コネクタ1を備えた電気自動車またはプラグインハイブリッド自動車である。充電コネクタとしての急速充電用コネクタ1は図示しない車体に設けられており、急速充電が行われる際に急速充電用プラグが装着される。急速充電用コネクタ1には急速充電用コンタクタ2が接続されており、急速充電用コンタクタ2は急速充電用コネクタ1に急速充電用プラグが装着された際にオンされる。急速充電用コンタクタ2は組電池3に接続されており、組電池3は車両のモータやインバータ等の駆動に基づいた高電圧負荷4に対して電力を供給する。
【0013】
組電池3は電池ユニット5が配設されることで構成され、電池ユニット5は複数の電池セルであるセル6と呼ばれる単位電池により構成されている。各セル6にはそれぞれ所定の電圧まで充電可能であり、この所定電圧(例えば5V)にセル数(例えば80個)を乗じた値(400V)が電池ユニット5の総電圧となる。各セル6には、それぞれ各セル6の電圧を検知するセル用電圧センサとしての電池電圧センサ7が接続されている。また組電池3には、電池ユニット5に接続され電池ユニット5の充放電制御を行うための複数のバッテリコンタクタ8及び電流センサ9が接続されている。さらに組電池3の内部には、本発明の特徴部である、コンタクタ用電圧センサである急速充電用コンタクタ2の故障検出用電圧センサ10が配設されている。故障検出用電圧センサ10は急速充電用コンタクタ2の端子に接続されており、急速充電用コンタクタ2がオンして閉じた際にその電圧を測定する。
【0014】
図2は、本発明の一実施形態に用いられる、図1に示した車両の充電制御装置における電池ユニット5の充放電制御を行うための制御手段であるECUのブロック図を示している。図示しないCPU、ROM、RAM等を有する周知のマイクロコンピュータからなるECU11は図示しない車体に設けられている。ECU11には、上述した急速充電用コンタクタ2、各電池電圧センサ7、各バッテリコンタクタ8、故障検知用電圧センサ10の他、車両が走行中であるのか停止しているのかを判断するための車速センサ12が接続されている。
【0015】
上述した構成における本発明の動作を、図3に示すフローチャートに基づいて説明する。
先ず、ECU11は電池電圧センサ7が故障であると判断すると(ST01)、車速センサ12からの情報に基づいて車両が走行中であるか否かを判断する(ST02)。電池電圧センサ7が故障であるか否かの判断は、各セル6の電圧が設定された値に達していない場合にその達していないセル6に対応した電池電圧センサ7を故障と見なす。ここでは、1個の電池電圧センサ7に故障が生じていると判断されるものとする。そして車両が走行中である場合、ECU11は急速充電用コンタクタ2に動作指令を送りこれを強制的にオンさせる(ST03)。急速充電用コンタクタ2がオンされると、故障検出用電圧センサ10により組電池3の総電圧が検出可能となり、ECU11はこの総電圧を読み取る(ST04)と共に各電池電圧センサ7により計測された各セル6の電圧を読み取る(ST05)。
【0016】
次にECU11は、読み取った総電圧から組電池3の総電圧を推定(ここでは読み取った総電圧=組電池3の推定総電圧とする)する。そしてECU11は、この推定総電圧値に基づき、電池ユニット5の充放電制御を行う。具体的には、ECU11は、この推定総電圧から各電池電圧センサ7により計測された電圧の合計を差し引く。例えば推定総電圧が400Vであって各電池電圧センサ7により計測された電圧の合計である実測総電圧が395Vの場合には、実測総電圧が推定総電圧に対して5V足りないことから、故障した電池電圧センサ7に対応したセル6の正常に測定された場合の正常測定値は5Vであると推定できる(ST06)。このように電池電圧センサ7が故障している場合には、ECU11は実測総電圧に対して推定された正常測定値の5Vを上乗せした形で電池ユニット5の充放電制御を行う(ST07)と共に、推定した正常測定値及び故障が検出されない電池電圧センサ7の実測値に基づき各セル6に対する個々の充放電制御を行う。また、図示しないディスプレイに組電池3に異常があることを表示させる。これにより運転者に不具合が報告されて運転者がディーラへと向かう際に、ECU11が充放電制御を行うことで過充電や過放電の発生が防止され、運転者は車両を安全に走行させることができる。
【0017】
上記実施形態において、各セル6に対応した複数個の電池電圧センサ7が故障している場合には、ECU11はその個数に応じて安全性を考慮して充放電制御を行う。例えば実測総電圧が370Vで6個の電池電圧センサ7が故障していると判断された場合には、ECU11は80個の各セル6に対して5Vの60〜80%程度である3〜4Vの電圧となるように充放電制御を行う。すなわち、総電圧が400Vの60〜80%である240V〜320Vとなるように充放電制御を行う。これにより、各セル6が過充電となることを確実に防止することができる。
【0018】
次に、ECU11は車両が停止したか否かを車速センサ12からの情報に基づいて判断する(ST08)。そして、車両が完全に停止したと判断されると、急速充電用コンタクタ2をオフさせて(ST09)一連の動作を完了する。
【0019】
上述の構成によれば、電池電圧センサ7が故障した際にECU11が急速充電用コンタクタ2をオンさせて総電圧値を推定し、この推定値に基づいて電池ユニット5の充放電制御を行う。これにより、過充電や過放電の発生を防止して車両を安全に走行させることができると共に、電池ユニット5の故障を防止することができる。
【0020】
また上述の構成によれば、さらに故障が検出された電池電圧センサ7に対応したセル6の正常測定値を推定し、推定した正常測定値及び故障が検出されない電池電圧センサ7の実測値に基づき各セル6に対する個々の充放電制御を行うことができるので、電池電圧センサ7の故障時であっても充放電制御の精度低下を防止することができる。
【0021】
上記実施形態では、図3のステップST03において、単に車両が走行中である場合に急速充電用コンタクタ2をオンさせているが、車両が低速で移動している場合には急速充電用コンタクタ2に誤って接触することで感電する虞がある。そこで、本発明の変形例として、車両が所定車速である例えば20km/h以上の速度で走行中にのみ急速充電用コンタクタ2をオンさせる構成とすることにより、上述した問題点の発生を確実に防止することができる。
【0022】
上記実施形態では、急速充電用コンタクタ2の抵抗値及び充電回路の抵抗値を考えずにECU11が電池ユニット5の充放電制御を行う例を示した。しかし、急速充電用コンタクタ2の抵抗値及び充電回路の抵抗値をそれぞれ予め実測しておき、これを考慮して補正を掛けた上でECU11が電池ユニット5の充放電制御を行うことにより、さらに正確な充放電制御を行うことができる。
【0023】
具体的には、上記実施形態では故障検出用電圧センサ10で測定した測定値を組電池3の総電圧として推定したが、これに限られず、故障検出用電圧センサ10で測定した測定値に対し、急速充電用コンタクタ2の抵抗値及び充電回路の抵抗値に応じた補正を行い、当該補正後の値を組電池3の総電圧として推定する構成としてもよい。これにより、過充電や過放電の発生をより一層防止して車両を安全に走行させることができると共に、電池ユニット5の故障を確実に防止することができる。
【0024】
上記実施形態では、車両の充電装置を急速充電回路に適用した例を示したが、本発明はこれに限定されず、普通充電回路に適用することも可能である。普通充電回路に適用した場合、車両の充電装置は、外部電源に接続された充電コネクタが接続可能な車両側の普通充電口と、普通充電口と複数の電池セルとの間を接続する普通充電回路と、普通充電回路の遮断状態と接続状態とを切り替える普通充電用コンタクタと、普通充電用コンタクタの故障検出用に用いられるコンタクタ用電圧センサと、各電池セルに対応して設けられそれぞれ対応した電池セルの電圧を測定する複数のセル用電圧センサと、各セル用電圧センサの故障を検出する故障検出手段と、電池ユニットの充放電制御を行う制御手段とを備えることとなる。
【0025】
そしてさらに、普通充電口と複数の電池セルとの間に交流電流を直流電流に変換する電力変換装置を備えることになる。従って、セル用電圧センサの故障が検出された際に、普通充電用コンタクタをオンさせてコンタクタ用電圧センサにより複数の電池セルの電圧値を推定する場合は、電力変換装置に印加される電圧を考慮する必要がある。一方、急速充電回路の場合は回路上に電力変換装置が介装されないため、セル用電圧センサの故障が検出された際にはコンタクタ用電圧センサにより簡単に電池セルの電圧値を推定することができる。
【0026】
上記実施形態では、制御手段として機能するECU11を一つのみ示した。しかし、本発明の実施形態において、制御手段として機能するECUは、例えば組電池内ECU、充電器システム内ECU等、複数設けてもよく、ECUの数は一つには限定されない。
【0027】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。本発明の実施の形態に記載された効果は本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【0028】
1・・・充電コネクタ(急速充電用コネクタ)、2・・・急速充電用コンタクタ、5・・・電池ユニット、6・・・セル(電池セル)、7・・・セル用電圧センサ(電池電圧センサ)、10・・・コンタクタ用電圧センサ(故障検出用電圧センサ)、11・・・制御手段(ECU)
図1
図2
図3