特許 7494871 充電制御装置及び充電制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-27

(45)【発行日】2024-06-04

(54)【発明の名称】充電制御装置及び充電制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/04 20060101AFI20240528BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20240528BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20240528BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240528BHJP

【ＦＩ】

H02J7/04 A

H02J7/02 J

H01M10/44 Q

H01M10/48 P

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022048586

(22)【出願日】2022-03-24

(65)【公開番号】P2023141973

(43)【公開日】2023-10-05

【審査請求日】2022-09-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】菊地 拓也

【審査官】佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２２６１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０４２０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３３６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１５７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１２５７２２２９（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／０８９８４４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／０４

Ｈ０２Ｊ ７／０２

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０１Ｍ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

充電器に接続される電池パックを備えた電源システムにおける充電制御装置であって、
前記電池パックが許可する充電電力値を推定する推定部と、
推定された前記充電電力値に基づいて、前記電池パックとして許可できる第１充電電力値を算出する第１算出部と、
算出された前記第１充電電力値に基づいて、指示値を前記充電器に指示する制御部と、
前記充電器が前記指示値に基づいて前記電池パックを充電する場合、前記電池パックが実際に充電される充電電力の数値である第２充電電力値と、前記第１充電電力値との差分を算出する第２算出部と、
を備え、
前記制御部は、前記差分により前記第１充電電力値が前記第２充電電力値よりも大きい場合に前記第１充電電力値を前記指示値として設定し、前記第２充電電力値が前記第１充電電力値よりも大きい場合に前記第１充電電力値を前記指示値として設定する、
充電制御装置。

【請求項2】

充電器に並列接続される複数の電池パックから構成される組電池を備えた電源システムにおける充電制御装置であって、
前記複数の電池パックのそれぞれが許可する充電電力値を推定する推定部と、
推定された前記充電電力値に基づいて、前記組電池として許可できる第１充電電力値を算出する第１算出部と、
算出した前記第１充電電力値に基づいて、指示値を前記充電器に指示する制御部と、
前記充電器が前記指示値に基づいて前記組電池を充電する場合、前記組電池が実際に充電される充電電力の数値である第２充電電力値と、前記第１充電電力値との差分を算出する第２算出部と、
を備え、
前記制御部は、前記差分により前記第１充電電力値が前記第２充電電力値よりも大きい場合に前記第１充電電力値を前記指示値として設定し、前記第２充電電力値が前記第１充電電力値よりも大きい場合に前記第１充電電力値を前記指示値として設定する、
充電制御装置。

【請求項3】

前記第１充電電力値は、前記複数の電池パックのそれぞれが許可する充電電力値のうちの最小値に、前記充電器に並列接続された電池パックの個数である接続数を乗算した数値である、請求項２に記載の充電制御装置。

【請求項4】

前記第２充電電力値は、前記充電器に並列接続された複数の電池パックのそれぞれが実際に充電される充電電力の数値を合算した合算値である、請求項２または３に記載の充電制御装置。

【請求項5】

充電器に並列接続される複数の電池パックから構成される組電池を備えた電源システムにおける充電制御方法であって、
前記複数の電池パックのそれぞれが許可する充電電力値を推定するステップと、
推定された前記充電電力値に基づいて、前記組電池として許可できる第１充電電力値を算出するステップと、
算出された前記第１充電電力値に基づいて、指示値を前記充電器に指示するステップと、
前記充電器が前記指示値に基づいて前記組電池を充電する場合、前記組電池が実際に充電される充電電力の数値である第２充電電力値と、前記第１充電電力値との差分を算出するステップと、
算出された前記差分により前記第１充電電力値が前記第２充電電力値よりも大きい場合に前記第１充電電力値を前記指示値として設定し、前記第２充電電力値が前記第１充電電力値よりも大きい場合に前記第１充電電力値を前記指示値として設定するステップと、
を備える、
充電制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、充電制御装置及び充電制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電池を連続的に充電する連続充電制御を行う電力制御装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【0003】

また、電池残量（State Of Charge:ＳＯＣ）が閾値又はその近傍の値に到達した場合、連続充電動作を一時的に停止する充電制御装置が知られている（例えば、特許文献２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－１３１４４９号公報

【文献】特開２０１２－２４４６６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、電池パックとして許可できる充電電力に基づいて、指示値を充電器に送信し、充電器送出される充電電力で、充電器に接続される電池パックを充電する場合、電池パックとして許可できる第１充電電力値と、電池パックが実際に充電される充電電力の数値である第２充電電力値とが互いに異なる場合がある。

【0006】

第１充電電力値が第２充電電力値よりも低い場合、電池パックを満充電するまでの充電時間が長くなるため、効率良く充電することができない。また、第１充電電力値が第２充電電力値よりも高い場合、過充電となって、安全性を担保することができないおそれがある。

【0007】

本開示の目的は、安全性を担保しつつ電池パックを効率良く充電することが可能な充電システム及び充電システムおける充電制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するため、本開示における充電制御装置は、
充電器に接続される電池パックを備えた電源システムにおける充電制御装置であって、
前記電池パックが許可する充電電力値を推定する推定部と、
推定された前記充電電力値に基づいて、前記電池パックとして許可できる第１充電電力値を算出する第１算出部と、
算出された前記第１充電電力値に基づいて、指示値を前記充電器に指示する制御部と、
前記充電器が前記指示値に基づいて前記電池パックを充電する場合、前記電池パックが実際に充電される充電電力の数値である第２充電電力値と、前記第１充電電力値との差分を算出する第２算出部と、
を備え、
前記制御部は、前記差分により前記第１充電電力値が前記第２充電電力値よりも大きい場合に前記第１充電電力値を前記指示値として設定し、前記第２充電電力値が前記第１充電電力値よりも大きい場合に前記第１充電電力値を前記指示値として設定する。

【0009】

本開示における充電制御装置は、
充電器に並列接続される複数の電池パックから構成される組電池を備えた電源システムにおける充電制御装置であって、
前記複数の電池パックのそれぞれが許可する充電電力値を推定する推定部と、
推定された前記充電電力値に基づいて、前記組電池として許可できる第１充電電力値を算出する第１算出部と、
算出した前記第１充電電力値に基づいて、指示値を前記充電器に指示する制御部と、
前記充電器が前記指示値に基づいて前記組電池を充電する場合、前記組電池が実際に充電される充電電力の数値である第２充電電力値と、前記第１充電電力値との差分を算出する第２算出部と、
を備え、
前記制御部は、前記差分により前記第１充電電力値が前記第２充電電力値よりも大きい場合に前記第１充電電力値を前記指示値として設定し、前記第２充電電力値が前記第１充電電力値よりも大きい場合に前記第１充電電力値を前記指示値として設定する。

【0010】

本開示における充電制御方法は、
充電器に並列接続される複数の電池パックから構成される組電池を備えた電源システムにおける充電制御方法であって、
前記複数の電池パックのそれぞれが許可する充電電力値を推定するステップと、
推定された前記充電電力値に基づいて、前記組電池として許可できる第１充電電力値を算出するステップと、
算出された前記第１充電電力値に基づいて、指示値を前記充電器に指示するステップと、
前記充電器が前記指示値に基づいて前記組電池を充電する場合、前記組電池が実際に充電される充電電力の数値である第２充電電力値と、前記第１充電電力値との差分を算出するステップと、
算出された前記差分により前記第１充電電力値が前記第２充電電力値よりも大きい場合に前記第１充電電力値を前記指示値として設定し、前記第２充電電力値が前記第１充電電力値よりも大きい場合に前記第１充電電力値を前記指示値として設定するステップと、
を備える。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、安全性を担保しつつ電池パックを効率良く充電することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本開示の実施の形態に係る充電制御装置の構成を示す図である。

【図2】図２は、電池パックとして許可できる充電電力の一例を示す図である。

【図3】図３は、最小値および実際の充電電力の一例を示す図である。

【図4】図４は、本開示の実施の形態に係る充電制御方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本開示の実施の形態に係る充電制御装置１０の構成を示す図である。図１に示すように、組電池ＢＵを構成する複数の電池パックＢＰを示す。組電池ＢＵは例えば車両に搭載される。

【0014】

充電器１は地上側に設置される。充電器１には複数の電池パックＢＰが並列接続される。充電器１に並列接続される複数の電池パックＢＰの接続数は、ｎ個（ｎは、２以上の整数）である。充電器１は、充電器ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２を有する。充電器ＥＣＵ２は、所定の充電電力が電気経路３に送出されるように充電器１を制御する。電気経路３に送出された充電電力で、複数の電池パックＢＰが充電される。複数の電池パックＢＰのそれぞれは電気経路３の分岐路３ａに接続されている。

【0015】

充電制御装置１０は、監視部２０と、電池ＥＣＵ３０と制御ＥＣＵ４０（本開示の「制御部」に対応する）とを備えている。

【0016】

［監視部２０］
監視部２０は、電池パックＢＰごとに備えられ、電池パックＢＰの状態（温度、充電状態、劣化状態など）に応じて、電池パックＢＰが許可する充電電力値を推定する機能（本開示の「推定部」に対応する）を有する。推定された充電電力値は、電池ＥＣＵ３０に送信される。また、監視部２０は、電池パックＢＰが実際に充電される充電電力を検出する機能を有する。検出された検出値は、電池ＥＣＵ３０に送信される。

【0017】

［電池ＥＣＵ３０］
電池ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭから処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムと協働して電池ＥＣＵ３０の所定機能を実行する。このとき、記憶部（不図示）に格納されている各種データが参照される。記憶部は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。電池ＥＣＵ３０は、例えば、車両の各部を制御する車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）に組み込まれても良く、制御ＥＣＵ４０と一体的に構成されてもよく、また、車両ＥＣＵや制御ＥＣＵ４０とは別個に設けられても良い。

【0018】

電池ＥＣＵ３０は、監視部２０から送信される、推定された充電電力値に基づいて、組電池ＢＵとして許可できる第１充電電力値を算出する機能（本開示の「第１算出部」に対応する）を有する。第１充電電力値は、制御ＥＣＵ４０に送信される。

【0019】

図２を参照して具体的に説明する。図２は、電池パックＢＰとして許可できる充電電力値の一例を示す図である。図２に示すように、電池パックＢＰ１として許可である充電電力値は、「１０ｋｗ」である。また、電池パックＢＰ２として許可できる充電電力値は、「５ｋｗ」である。また、電池パックＢＰｎとして許可できる充電電力値は、「８ｋｗ」である。

【0020】

電池ＥＣＵ３０は、複数の電池パックＢＰのそれぞれとして許可できる充電電力値の中から最小値を選択する。具体的には、電池ＥＣＵ３０は、充電電力値「１０ｋｗ」、「５ｋｗ」、…、「８ｋｗ」の中から最小値、ここでは、「５ｋｗ」を算出する。

【0021】

図３は、最小値および実際の充電電力の一例を示す図である。電池ＥＣＵ３０は、最小値（図３を参照）と充電器１に並列接続された電池パックＢＰの個数である接続数とを乗算した第１充電電力値を算出する。具体的には、電池ＥＣＵ３０は、最小値「５ｋｗ」と接続数ｎとを乗算した第１充電電力値「ｎ＊５ｋｗ」を算出する。例えば、接続数ｎが３である場合、第１充電電力値は、「１５ｋｗ」となる。

【0022】

電池ＥＣＵ３０は、第１充電電力値を制御ＥＣＵ４０に送信する。例えば、接続数ｎが３である場合、電池ＥＣＵ３０は、第１充電電力値「１５ｋｗ」を制御ＥＣＵ４０に送信する。

【0023】

［制御ＥＣＵ４０］
制御ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭから処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムと協働して制御ＥＣＵ４０の所定機能を実行する。このとき、記憶部（不図示）に格納されている各種データが参照される。記憶部は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。制御ＥＣＵ４０は、例えば、車両の各部を制御する車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）に組み込まれても良く、電池ＥＣＵ３０と一体的に構成されてもよく、また、車両ＥＣＵや電池ＥＣＵ３０とは別個に設けられても良い。

【0024】

制御ＥＣＵ４０は、第１充電電力値に基づく指示値を充電器１に送信する。充電器１は、指示値に基づく充電電力で組電池ＢＵを充電する。これにより、充電器１に並列接続された電池パックＢＰ１，ＢＰ２，ＢＰ３のそれぞれが実際に充電された充電電力であって、監視部２０により検出され充電電力の数値である充電電力値は、４［ｋｗ］（複数の電池パックＢＰが実際に充電される充電電力の数値においては、相互に異なる場合があるが、ここでは、説明をわかり易くするため、相互に同じとした。）である。電池ＥＣＵ３０は、監視部２０から送信される、検出された充電電力値に基づいて、組電池ＢＵが実際に充電される充電電力の数値の合算値である第２充電電量値を算出し、算出した第２充電電力値（例えば、１２ｋｗ）と第１充電電力値（例えば、１５ｋｗ＝５ｋｗ＊３）との差分を算出する機能（本開示の「第２算出部」に対応する）を有する。

【0025】

上記のように、第１充電電力値（例えば、１５ｋｗ）と第２充電電力値（例えば、１２ｋｗ）とは、電気的、熱的な原因等により互いに異なる場合がある。実施の形態のように、第２充電電力値が第１充電電力値よりも低い場合、電池パックＢＰを満充電するまでの充電時間が長くなるため、効率良く充電することができない。また、反対に、第２充電電力値が第１充電電力値よりも高い場合、過充電となって、安全性を担保することができないおそれがある。

【0026】

そこで、本実施の形態では、電池ＥＣＵ３０は、監視部２０から送信される、検出された充電電力値に基づいて、組電池ＢＵが実際に充電される充電電力の数値である第２充電電量値を算出し、算出した第２充電電力値と第１充電電力値との差分を算出し、制御ＥＣＵ４０は、電池ＥＣＵ３０により算出された差分を指示値にフィードする。

【0027】

次に、本開示の実施の形態に係る充電制御方法の一例について図４を参照して説明する。図４は、本開示の実施の形態に係る充電制御方法の一例を示すフローチャートである。なお、図４に示す各ステップを電池ＥＣＵ３０および制御ＥＣＵ４０のそれぞれのＣＰＵが実行するものとして説明する。また、本フローは、例えば、充電器１に電池パックＢＰが接続され、ユーザーによる充電開始指示により開始され、その後所定時間毎に繰り返される。充電開始時には、充電器１から指示値に基づいて充電電力が電気経路３に送出される。また、監視部２０は、電池パックＢＰ１，ＢＰ２，…，ＢＰｎが実際に充電される充電電力を所定時間毎に検出し、検出値を電池ＥＣＵ３０に出力する。

【0028】

先ず、ステップＳ１００において、ＣＰＵは、監視部２０から送信される、推定された充電電力値に基づいて、組電池ＢＵとして許可できる第１充電電力値を算出する。

【0029】

次に、ステップＳ１１０において、ＣＰＵは、第１充電電力値に基づく指示値を充電器１に送信する。

【0030】

次に、ステップＳ１２０において、ＣＰＵは、監視部２０から送信される、検出された充電電力値に基づいて、組電池ＢＵが実際に充電される充電電力の数値である第２充電電量値を算出し、さらに、第２充電電力値と第１充電電力値との差分を算出する。

【0031】

次に、ステップＳ１３０において、ＣＰＵは、差分を指示値にフィードバックする。その後、本フローは終了する。

【0032】

本開示の実施の形態に係る充電制御装置１０は、充電器１に並列接続される複数の電池パックＢＰから構成される組電池ＢＵを備えた電源システムにおける充電制御装置１０であって、複数の電池パックＢＰのそれぞれが許可する充電電力値を推定する推定部と、推定された充電電力値に基づいて、組電池ＢＵとして許可できる第１充電電力値を算出する第１算出部と、算出した第１充電電力値に基づいて、指示値を充電器１に指示する制御部と、充電器１が指示値に基づいて組電池を充電する場合、組電池ＢＵが実際に充電される充電電力の数値である第２充電電力値と、第１充電電力値との差分を算出する第２算出部と、を備え、制御部は、差分を指示値にフィードバックする。

【0033】

上記構成により、第２充電電力値が第１充電電力値よりも小さい場合、第２充電電力値と第１充電電力値との差分が指示値にフィードバックされることで、第２充電電力値が増えるため、電池パックＢＰを効率良く充電することが可能となる。一方、第２充電電力が第１充電電力よりも大きい場合、第２充電電力値と第１充電電力値との差分が指示値にフィードバックされることで、第２充電電力値が減少するため、安全性を担保することが可能となる。

【0034】

上記実施の形態に係る充電制御装置１０は、充電器１に電気経路３（ケーブル）を介して電池パックＢＰを接続した充電システムに適用されているが、本開示はこれに限らない。例えば、充電器１側の送電コイルと、車両側の受電コイルとにより、ワイヤレスで電力を伝送する非接触充電システムに適用してもよい。この場合、制御ＥＣＵ４０は、指示値を無線で充電器１側に送信する。なお、伝送された電力は車載整流器で直流に変換されてから電池パックＢＰに供給される。

【0035】

なお、上記実施の形態では、本開示を充電器１に並列接続された複数の電池パックＢＰを充電する充電制御装置に適用したが、これに限らず、充電器１に接続された１つの電池パックＢＰを充電する充電制御装置に適用してもよい。この場合、電池パックＢＰが許可する充電電力値を推定し、推定された充電電力値に基づいて、電池パックＢＰとして許可できる充電電力値を第１充電電力値とし、電池パックＢＰが実施に充電される充電電力の数値を第２充電電力値とし、その第２充電電力値と第１充電電力値との差分を算出し、差分を指示値にフィードバックする。

【0036】

その他、上記実施の形態は、何れも本開示の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【0037】

その他、上記実施の形態は、何れも本開示の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本開示は、安全性を担保しつつ電池パックを効率良く充電することができることが要求される充電制御装置を搭載した車両に好適に利用される。

【符号の説明】

【0039】

ＢＰ，ＢＰ１，ＢＰ２，ＢＰｎ 電池パック
ＢＵ 組電池
１ 充電器
３ 電気経路
３ａ 分岐路
１０ 充電制御装置
２０ 監視部
３０ 電池ＥＣＵ
４０ 制御ＥＣＵ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】