JP2012075281A

JP2012075281A - 充電管理装置

Info

Publication number: JP2012075281A
Application number: JP2010219535A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Iizaka; 篤飯阪
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2012-04-12

Abstract

【課題】充電時の車載電池の劣化と車載電池の充電に伴う電力消費の増加とをいずれも抑制すること。
【解決手段】ホームターミナル５０は、車両外に設置され、駐車領域にある車両２に搭載された電池の充電を管理する。電池温度変化予測手段１０７は車載電池の温度を予測し、充電計画作成手段１０８は車載電池の充電計画を作成し、通信手段１０２は充電計画に基づく制御信号を車両２に送信する。電池温度変化予測手段１０７は、駐車開始後から所定時間経過するまでの駐車時間内の車載電池の温度を予測する。充電計画作成手段１０８は、電池温度変化予測手段１０７が予測した車載電池の温度に基づいて、充電を実施する場合の車載電池の温度をさらに予測し、この予測に基づいて車載電池の充電計画を作成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、充電管理装置に関する。

近年、環境に優しい自動車として、給電装置から充電可能な二次電池（以下、単に「電池」という）と駆動装置としてのモーターとを搭載する自動車（例えば、電気自動車およびプラグインハイブリッド自動車など）が、注目を集めている。

このような車両への充電を制御する手法として、例えば特許文献１に記載の電力マネジメントシステムがある。このシステムでは、一般に深夜では電気料金が安価となることを利用して、深夜に住宅の家庭用電源から電気自動車への電力供給を行い、昼間は電気自動車から住宅側への電力供給を行う。これにより、電力需要の平準化と電気自動車における適正電力確保との両立を図っている。

特開２００１−２５８１７７号公報

ところで、電池は充電時の電池温度によって劣化が早くなる場合がある。例えば、電池温度が著しく低いときに充電を行うと、電池の劣化が早くなる。よって、気温が低下する深夜では通常、電池温度も低下するため、深夜の車載電池の充電は、電池劣化を早める一因となる可能性がある。著しく高温のときも同様である。

ここで、充電時の電池温度低下に起因する電池劣化の対策として、充電時の電池温度を調整することが考えられる。しかし、この場合、電池温度調整のために余分な電力が必要になる。

本発明の目的は、充電時の車載電池の劣化と車載電池の充電に伴う電力消費の増加とをいずれも抑制することができる充電管理装置を提供することである。

本発明の充電管理装置は、車両外に設置され、充電が可能である駐車領域にある車両に搭載された電池の充電を管理する充電管理装置であって、車載電池の温度を予測する予測部と、前記予測部が予測した前記車載電池の温度に基づいて前記車載電池の充電計画を作成する作成部と、前記作成部が作成した充電計画に従って前記車載電池の充電を実施させるための制御信号を前記車両に送信する送信部とを備え、前記予測部は、駐車開始後から所定時間経過するまでの駐車時間内の前記車載電池の温度を予測し、前記作成部は、前記予測部が予測した前記車載電池の温度に基づいて、充電を実施する場合の前記車載電池の温度をさらに予測し、この予測に基づいて前記車載電池の充電計画を作成する。

本発明によれば、充電時の車載電池の劣化と車載電池の充電に伴う余分な電力消費の増加とをいずれも抑制することができる。

本発明の一実施の形態に係る車載電池充電システムの構成を示すブロック図図１のシステムに含まれるホームターミナル内の宅内コントローラーの構成を示すブロック図図１のシステムに含まれる充電制御装置内の充電コントローラーの構成を示すブロック図本発明の一実施の形態に係る宅内コントローラーの充電管理動作を説明するためのフロー図図４の充電管理動作で蓄積される気象予報情報を説明するための図図４の充電管理動作で蓄積される天気別の外気温室温相関情報を説明するための図図４の充電管理動作で蓄積される月毎の外気温室温相関情報を説明するための図図４の充電管理動作に含まれる充電計画作成動作を説明するためのフロー図本発明の一実施の形態に係る充電計画作成の基礎となる電池温度変化の予測結果の第１の例を説明するための図図９の予測結果に基づいて作成された充電計画から想定される電池温度変化を説明するための図改善対象となる充電計画から想定される電池温度変化を説明するための図改善後の充電計画から想定される電池温度変化を説明するための図本発明の一実施の形態に係る充電計画作成の基礎となる電池温度変化の第２の例を説明するための図図１２の予測結果に基づいて作成された充電計画から想定される電池温度変化を説明するための図本発明の一実施の形態に係る充電計画作成の基礎となる電池温度変化の第３の例を説明するための図図１５の予測結果に基づいて作成された充電計画から想定される電池温度変化を説明するための図本発明の一実施の形態に係る充電計画作成の基礎となる電池温度変化の第４の例を説明するための図図１７の予測結果に基づいて作成された充電計画から想定される電池温度変化を説明するための図本発明の一実施の形態に係る充電計画作成の基礎となる電池温度変化の第５の例を説明するための図図１９の予測結果に基づいて作成された充電計画から想定される電池温度変化を説明するための図本発明の一実施の形態に係る充電計画作成の基礎となる電池温度変化の第６の例を説明するための図図２１の予測結果に基づいて作成された充電計画から想定される電池温度変化を説明するための図本発明の一実施の形態に係る充電コントローラーの充電制御動作を説明するためのフロー図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る車載電池充電システムの構成を示すブロック図である。

図１に示す車載電池充電システムは、本発明の充電管理装置がホームターミナルとして設置されている家１、車両２、電力系統３、および充電プラグ４を含む。

ここで、車両２はユーザーの所有車であって、ユーザーの自宅である家１の敷地内に駐車領域として設けられた車庫に駐車される主たる車両であるとする。

なお、本実施の形態では、ユーザーの所有車である車両２に搭載されている電池の充電管理を行う場合を例にとって説明するが、家１に設置されたホームターミナルは、ユーザーの所有車だけでなく他の自動車についても、車載電池の充電管理を行うことができる。

家１には、宅内負荷３１、分電盤３２、コンセント３３、電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communications）アダプター３４、３５、インターネットモデム３６、およびホームターミナル５０が、設けられている。

家１において、種々の宅内負荷３１が分電盤３２を介して電力会社からの電力系統３と接続されている。車庫に設置されたコンセント３３も分電盤３２に接続されている。また、家１には、宅内の電気機器の状況確認および制御、ならびに車両２の状態確認および制御を行うホームターミナル５０が設置されている。ホームターミナル５０は、電力線通信が可能なＰＬＣアダプター３４に接続されている。さらに、家１には、インターネットへ接続するインターネットモデム３６が設置されている。インターネットモデム３６は、電力線通信を利用してネットワーク接続を行うためのＰＬＣアダプター３５に接続されている。ＰＬＣアダプター３５により、車両２およびホームターミナル５０からインターネット接続を行うことができる。

ホームターミナル５０は、宅内コントローラー６０、入力部６１、および表示部６２を有する。宅内コントローラー６０は、車両２についての情報、および家１の地域についての気象予報情報などを取得し、充電計画を作成し、車両２に対して制御信号を送信する。宅内コントローラー６０の構成の詳細については後述する。入力部６１は、ユーザーの操作を入力し、表示部６２は、情報を表示する。

車両２には、充電制御装置１０、電池パック１１、モーター１２、インバーター１３、メイン電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１４、ナビゲーション１５、エアコン１６、補助バッテリー１７および充電コネクター１８が、設けられている。

電池パック１１は、電池（例えば、リチウムイオン電池など）と、電池の状態を検知する回路と、電池の温度（以下「電池温度」という）を調整する手段（例えば、ファンおよびヒーターなど）を有する。モーター１２は、車両２を駆動する。インバーター１３は、電池パック１１から電力の供給を受けてモーター１２を制御する。メインＥＣＵ１４は、イグニッション信号を受けて車両２全体の電源制御を行う。ナビゲーション１５は、車両２の位置を特定する。エアコン１６は、車両２の車内温度つまり室温、車両２の周囲の外気温、および車両２の日射強度をそれぞれ検知して、室温を調整する。補助バッテリー１７は、低圧蓄電手段である。なお、電池パック１１の電池は、高圧蓄電手段である。充電コネクター１８は、交流電力を車両２へ供給する充電プラグ４を接続可能に構成されている。

充電制御装置１０は、電池パック１１および補助バッテリー１７の充電を制御する。充電制御装置１０は、充電コントローラー２０、ＰＬＣアダプター２１、直流／交流（ＡＣ／ＤＣ）コンバーター２２、および降圧直流／直流（ＤＣ／ＤＣ）コンバーター２３を有する。充電コントローラー２０は、ホームターミナル５０から制御信号を受けて、電池パック１１の充電制御を行う。ＰＬＣアダプター２１は、充電コントローラー２０に接続され、電力線を使用して家１側とのデータ通信を行うことにより車両２をインターネットに接続する。ＡＣ／ＤＣコンバーター２２は、充電コントローラー２０に接続され、ＡＣ１００ＶまたはＡＣ２００Ｖの交流を直流に変換する。降圧ＤＣ／ＤＣコンバーター２３は、充電コントローラー２０に接続され、ＡＣ／ＤＣコンバーター２２により得られた直流を補助バッテリー１７の充電のために降圧する。なお、充電制御装置１０は、充電コントローラー２０のみでもよく、さらには、充電コントローラー２０は、メインＥＣＵ１４に含まれていてもよい。

次に、図２を用いて宅内コントローラー６０の構成を説明する。

宅内コントローラー６０は、接続判定手段１０１、通信手段１０２、情報収集手段１０３、車両情報取得手段１０４、記憶手段１０５、相関手段１０６、電池温度変化予測手段１０７、充電計画作成手段１０８、充電制御手段１０９および報知手段１１０を有する。

接続判定手段１０１は、ＰＬＣアダプター３４から、ネットワークに接続された（電力線に接続された）ＰＬＣアダプターの情報を受けとる。そして、接続判定手段１０１は、記憶手段１０５にあらかじめ登録されているＰＬＣアダプター情報から、車両２に搭載されているＰＬＣアダプター２１であるかどうかを確認する。すなわち、本実施の形態では、接続判定手段１０１により特定され得る車両が車両２であることを前提として説明する。

なお、異なる車両にそれぞれ搭載された複数のＰＬＣアダプターについての情報が登録されている場合は、接続判定手段１０１は、受け取ったＰＬＣアダプター情報がどの車両に搭載されているものかを確認する。これにより、充電のためにコンセント３３に接続された車両を特定することができる。

また、接続判定手段１０１は、受け取ったＰＬＣアダプター情報が未登録である場合は、その旨を表示部６２に表示させる。未登録のＰＬＣアダプター情報を新規に登録する場合は、ユーザーが入力部６１から所定の登録作業を行う。

送信部としての通信手段１０２は、情報収集手段１０３、車両情報取得手段１０４、充電制御手段１０９または報知手段１１０の要求を受けて、ＴＣＰ−ＩＰによるネットワーク通信により、インターネットへのアクセス、ならびに車両２側および家１側の機器との通信を行う。

情報収集手段１０３は、通信手段１０２を介して気温および天気の予報を含む気象予報情報を取得して、取得された気象予報情報を記憶手段１０５へ記憶させる。情報収集手段は、本発明の気象情報取得部を構成する。なお、取得される気象予報情報は、家１付近の地域に対応する情報を少なくとも含む。

車両情報取得手段１０４は、通信手段１０２を介して車両２から、外気温情報、日射センサ情報、室温情報、電池温度情報、充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）情報、充電器動作情報、および温度調整動作情報を受けとり、受けとった情報を記憶手段１０５に記憶させる。外気温情報は、車両２の周囲の気温の実測値を示す情報である。日射センサ情報は、車両２の日射強度の実測値を示す情報である。室温情報は、車両２の室温の実測値を示す情報である。電池温度情報は、車両２の電池パック１１の電池温度の実測値を示す情報である。ＳＯＣ情報は、車両２の電池パック１１の電池のＳＯＣを示す情報であり、具体的には、実際のＳＯＣを示す情報である。充電器動作情報は、車両２の充電器の動作状態を示す情報である。温度調整動作情報は、車両２の電池パック１１の温度調整手段の動作状態を示す情報である。すなわち、車両情報取得手段１０４は、本発明の電池温度取得部、気温取得部、日射強度取得部、充電状態取得部および動作状態取得部を構成する。

相関手段１０６は、記憶手段１０５にそれぞれ記憶されている外気温情報の外気温と気象予報情報の気温とを比較することによって、予報の気温と実際の外気温との相関関係を求める。相関手段１０６は、求められた相関関係から予報外気温相関情報を生成し、生成された予報外気温相関情報を、車両２に関連づけて記憶手段１０５に記憶させる。さらに、相関手段１０６は、記憶手段１０５にそれぞれ記憶されている外気温情報の外気温と室温情報の室温との相関を求め、その結果として得られる相関関係から外気温室温相関情報を生成し、生成された外気温室温相関情報を、車両２に関連づけて記憶手段１０５に記憶させる。また、相関手段１０６は、記憶手段１０５に記憶されている予報外気温相関情報を用いて外気温予測情報を生成する。さらに、相関手段１０６は、生成された外気温予測情報と、記憶手段１０５にそれぞれ記憶されている外気温室温相関情報、室温情報および日射センサ情報とから、室温予測情報を生成する。相関手段１０６は、生成された室温予測情報を、車両２に関連づけて記憶手段１０５へ記憶させる。

電池温度変化予測手段１０７は、相関手段１０６により生成された室温予測情報と、記憶手段１０５にそれぞれ記憶されている室温情報、日射センサ情報および電池温度情報とから、電池パック１１の電池温度の変化を予測する。そして、電池温度変化予測手段１０７は、予測された電池温度変化を示す電池温度予測情報を生成し、生成された電池温度予測情報を、車両２に関連づけて記憶手段１０５に記憶させる。

充電計画作成手段１０８は、入力部６１から入力されたユーザー指示情報（例えば、目標ＳＯＣ、充電の開始および終了の希望時刻など）と、記憶手段１０５にそれぞれ記憶されている電池温度予測情報およびユーザー設定情報とを用いて、充電計画を作成する。充電計画作成手段１０８は、作成された充電計画を、車両２に関連づけて記憶手段１０５に記憶させる。

なお、本実施の形態において「充電計画」という用語は、充電そのものについての計画である「充電計画」と、充電に伴って実施される温度調整についての計画である「温度調整計画」（以下「温調計画」と略記する）との双方を含む包括的な概念を意味する。よって、以下の説明において「充電計画」に言及するときは、特に明示しない限り、温調計画と区別される狭義の「充電計画」ではなく、温調計画と区別されない広義の「充電計画」を意味するものとする。充電計画は、充電電流値、充電開始時刻、充電完了時刻、目標電池温度、温度調整開始時刻および温度調整完了時刻などの情報の集合である。なお、温調計画は、目標電池温度、温度調整開始時刻および温度調整完了時刻などの情報の集合である。

前述した電池温度変化予測手段１０７は、本発明の予測部を構成する。また、充電計画作成手段１０８は、本発明の作成部を構成する。

充電制御手段１０９は、時刻を示す時刻情報を取得する。充電制御手段１０９は、この時刻情報と、記憶手段１０５にそれぞれ記憶されている充電計画、ＳＯＣ情報、充電器動作情報および温度調整動作情報とを用いて、制御信号を生成する。制御信号は、電池パック１１の充電および温度調整を制御するための信号であり、充電を制御するための充電制御信号と、温度調整を制御するための温度調整制御信号（以下「温調制御信号」という）とを含む。充電制御手段１０９は、生成された制御信号を通信手段１０２を介して車両２へ送信する。

報知手段１１０は、新規の充電計画が作成された場合および既存の充電計画が更新された場合に、充電計画を表示部６２に表示させて充電計画をユーザーへ知らせる。なお、図示しないユーザーの携帯電話へ充電計画を含むデータを送信することによって充電計画をユーザーへ知らせてもよい。

次に、図３を用いて充電コントローラー２０の構成を説明する。

充電コントローラー２０は、プラグ接続確認手段２０１、車両通信手段２０２、気温取得手段２０３、電池状態取得手段２０４、充電手段２０５、および電池温度制御手段２０６を有する。

プラグ接続確認手段２０１は、充電プラグ４と充電コネクター１８との接続状態を示す接続信号を入力する。プラグ接続確認手段２０１は、接続状態が切断から接続に変化したときに充電コントローラー２０内の各部を起動させ、接続状態が接続から切断に変化したときに充電コントローラー２０内の各部を停止させる。

車両通信手段２０２は、気温取得手段２０３、電池状態取得手段２０４、充電手段２０５または電池温度制御手段２０６の要求を受けて、ＴＣＰ−ＩＰによるネットワーク通信により、ホームターミナル５０との通信を行う。

気温取得手段２０３は、エアコン１６から外気温、日射強度および室温の各実測値を示す情報を取得して、取得された各情報を車両通信手段２０２を介してホームターミナル５０へ送信する。

電池状態取得手段２０４は、電池パック１１から電池温度および充電状態をそれぞれ示す情報を取得して、取得された各情報を車両通信手段２０２を介してホームターミナル５０へ送信する。

充電手段２０５は、ホームターミナル５０から車両通信手段２０２を介して充電制御信号を受信し、充電制御信号に従ってＡＣ／ＤＣコンバーター２２を制御することにより電池パック１１を充電する。また、充電手段２０５は、充電器の動作状態を検知して、その動作状態を示す情報を車両通信手段２０２を介してホームターミナル５０へ送信する。

電池温度制御手段２０６は、ホームターミナル５０から車両通信手段２０２を介して温調制御信号を受信し、温調制御信号に従って電池パック１１に対して電池温度の目標温度および制御指示を出力することにより温度調整の制御を行う。また、電池温度制御手段２０６は、電池パック１１の温度調整手段の動作状態を示す情報を車両通信手段２０２を介してホームターミナル５０へ送信する。

次に、宅内コントローラー６０について、その動作（充電管理動作）を図４を用いて説明する。

ユーザーが車両２を家１の車庫に駐車して（駐車時間の開始）、電池パック１１の充電のために充電プラグ４を充電コネクター１８に接続すると、接続判定手段１０１が充電プラグ４と充電コネクター１８との接続（以下、単に「車両２の接続」という）を検出する。この接続検出をトリガーとして充電管理動作の処理が開始する。

ステップＳ１０１では、情報収集が行われる。情報収集は、情報収集手段１０３による気象予報情報の収集と、充電計画作成手段１０８によるユーザー指示情報の収集と、車両情報取得手段１０４による外気温情報、日射センサ情報、室温情報、電池温度情報、ＳＯＣ情報、充電器動作情報および温度調整動作情報の収集とを含む。なお、情報収集は、毎回全ての情報を収集しなくてもよい。例えば、気象予報情報の収集は、車両２が接続された直後の収集、１時間毎の収集、および予報更新時の収集が好ましい。

情報収集が終了すると、処理はステップＳ１０２へ進み、充電計画作成手段１０８が、収集された情報の中に、ユーザー指示が含まれているか否かを確認する。ユーザー指示があった場合は、処理はステップＳ１０５へ進み、ユーザー指示が無かった場合は、処理はステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３では、充電計画作成手段１０８が、車両２が接続された後に作成された充電計画が存在する否かを確認する。作成された充電計画が存在しない場合は、処理はステップＳ１０５へ進み、作成された充電計画が存在する場合は、処理はステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０４では、充電計画作成手段１０８は、計画修正の必要性を判断する。計画修正が必要と判断するのは、予報が変化した場合、外気温の実測値が外気温の予測値からある閾値以上ずれた場合、電池温度の実測値が電池温度の予測値からある閾値以上ずれた場合である。計画修正が必要な場合は、処理はステップＳ１０５へ進み、計画修正が不要の場合は、処理はステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０５では、充電計画作成手段１０８は、充電計画を作成し、次に処理はステップＳ１０６へ進む。充電計画作成動作については後述する。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０１で収集された情報、ならびにステップＳ１０５で生成および作成された情報および計画が、記憶手段１０５に蓄積される。そして、処理はステップＳ１０１に戻る。

このようにして充電計画の新規作成および更新（修正）が適宜行われる。

なお、ユーザーが充電プラグ４を充電コネクター１８から取り外して、車両２の接続を切断すると、接続判定手段１０１がその切断を検出する。この切断検出の時点で、充電管理動作の処理が終了する。

ここで、上記充電管理動作で記憶手段１０５に蓄積される各種情報について、図５、図６および図７を用いて説明する。

図５は、上記ステップＳ１０１で情報収集手段１０３によって取得される気象予報情報に含まれる気温予報を、その推移を示すグラフによって表している図である。このグラフにおいて、縦軸は温度の値、横軸は時刻を表しており、ここには３時間毎の情報が含まれている。

相関手段１０６は、上記ステップＳ１０５で、この気温予報の外気温と別途収集された外気温情報の外気温との温度差（例えば、外気温情報の外気温から気温予報の外気温を差し引いた値）を、３時間毎に算出する。そして、相関手段１０６は、算出された温度差を示す予報外気温相関情報を生成して、生成された予報外気温相関情報を記憶手段１０５に記憶させる。予報外気温相関情報は、月毎、天気別に分けて、且つ車両２に関連づけて、蓄積される。平均値、最高値および最低値の情報も併せて蓄積される。

図６は、晴天日の予報外気温相関情報と雨天日の予報外気温相関情報とを示す図である。各情報は、車両２が接続されている間に繰り返し更新される。天気の判断は基本的に天気の予報に従うが、晴天か曇天かの判断は、昼間であれば日射センサ情報を併用する。

なお、相関手段１０６は、この予報外気温相関情報、外気温の実測値および気象予報情報を用いて、外気温予測情報を生成する。

さらに、相関手段１０６は、外気温の実測値と室温の実測値との温度差を算出し、算出された温度差を示す情報を生成し、これを外気温室温相関情報として記憶手段１０５に蓄積する。外気温と室温との温度差は、例えば１０分毎に取得され、車両２が接続された時点での温度差別に纏められ、さらに、月毎、天気別に分けられ、且つ車両２に関連づけて、蓄積される。

図７は、１月の晴天時の外気温室温相関情報と７月の晴天時の外気温室温相関情報とを示す図である。いずれの情報も、車両２の接続直前までエアコン１６による室温調整が行われていた場合を例にとっている。このため、１月の場合は、接続時には室温が外気温を大きく上回っており、７月の場合は、接続時には室温が外気温を大きく下回っている。このように、車両２が接続された時点での温度差により変化曲線が大幅に相違するため、外気温室温相関情報は接続時点での温度差別に蓄積される。なお、この情報には日射センサ情報を関連づけてもよい。

相関手段１０６は、室温予測情報を生成する際に、外気温予測情報、外気温室温相関情報、室温情報、および日射センサ情報を用いて、室温変化を予測する。この予測結果から、室温予測情報が生成される。

なお、情報収集手段１０３により気象予報情報を取得することができない場合に備えて、相関手段１０６は、外気温の変化を示す情報を、ある時刻における温度毎、季節毎、日射センサ情報毎に生成し、生成された情報を記憶手段１０５に蓄積する。相関手段１０６は、このような外気温変化情報を利用して外気温変化予測を行う場合は、予測時点での外気温、季節および日射センサ情報に一番近い過去の外気温変化情報を抽出する。そして、相関手段１０６は、抽出された情報における予測時点と同時刻の外気温と予測時点の実際の外気温との温度差に基づいて、抽出された情報の補正を行うことによって、外気温予測情報を生成する。

上記のように、本実施の形態では、気温などに関する様々な実測値、および一定の信頼性を有する公共向けの情報である気象予報情報を、過去から現在にかけて収集し、これらの情報を活用することによって、車両２の室温を予測する。したがって、少なくとも駐車時間における将来の室温の予測精度を向上させることができる。

予測された室温を示す室温予測情報は、電池温度変化予測に使用される。電池温度変化予測手段１０７は、室温予測情報のほかに、予測時点での電池温度の実測値、ならびに予めそれぞれ取得されている電池の表面熱伝導率および熱容量に基づいて、ニュートンの冷却の法則を用いた所定の計算式によって、電池温度予測情報を生成する。これにより、予測された室温から正確に電池温度を求めることができる。さらに、充電時の発熱量を充電電流値および内部抵抗値から計算し、その計算結果を用いて電池温度予測情報を補正してもよい。

なお、電池温度予測情報の生成は、室内温度情報の生成と同様に、車両２の接続時点での温度差別に蓄積された実際の室温と電池温度との温度差の情報を利用してもよい。さらに、充電開始時の室温と電池温度との温度差別に、且つ充電電流別の温度差変化の情報を蓄積して、この情報を充電時の電池温度変化予測に利用してもよい。

次に、図８を用いて、上記ステップＳ１０５の充電計画作成動作について説明する。

ステップＳ１５１では、相関手段１０６が、室温予測情報を生成する。

具体的には、まず、相関手段１０６は、予報外気温相関情報、現在の外気温、および気象予報情報を用いて、室温予測情報の生成に必要な外気温予測情報を生成する。より具体的には、気温予報の外気温に対して、現在の月および天気に対応する予報外気温相関情報の温度差を加算することにより、外気温予測情報のデータベースが作成される。そして、作成されたデータベースの現在時刻部分に現在の外気温のデータを挿入するデータ補間が行われ、その結果が外気温予測情報として得られる。

さらに、相関手段１０６は、作成された外気温予測情報に対して、現在の外気温、室温、月および天気に対応する外気温室温相関情報の温度差を加算することにより、室温予測情報を生成する。

ステップＳ１５２では、電池温度変化予測手段１０７が、室温予測情報、ならびに現在の室温、電池温度および日射センサ情報を用いて、電池温度予測情報を生成する。

ステップＳ１５３では、充電計画作成手段１０８が、目標ＳＯＣの設定を行う。目標ＳＯＣの設定は、車両２が接続された時点で、基本的には翌日の走行に必要な電力を確保するために行われる。１日の走行に必要な電力は、曜日毎に予め設定された通勤、送迎および買い物などのために走行に必要な電力（日常用電力）と、突発的に発生する可能性がある走行の電力（予備用電力）とを含む。

なお、電池劣化を抑制するためには、電池の特性を踏まえて、目標ＳＯＣを満充電に設定しないようにすることが、好ましい。ただし、目標ＳＯＣについてのユーザー指示がある場合は、充電計画作成手段１０８は、ユーザー指示を優先し、ユーザー指示情報に従って目標ＳＯＣを設定する。

また、車両２が接続された時点で予備用電力が確保されていない場合は、充電計画作成手段１０８は、まずは予備用電力を確保するための目標ＳＯＣを設定し、その後に日常用電力を確保するための目標ＳＯＣを設定する。

ステップＳ１５４では、充電計画作成手段１０８が、目標の充電完了時刻を設定する。基本的には、目標の充電完了時刻は、電力会社が電気料金を安価に設定している深夜電力時間帯の終了時刻（以下「深夜料金終了時刻」という）に設定される。ただし、ユーザー指示がある場合はその指示が優先され、指示に示された時刻が採用されたり、できるだけ早く目標ＳＯＣに到達し得るような時刻が採用されたりする。予備用電力が確保されていない場合は、ユーザー指示の有無にかかわらず、できるだけ早く目標ＳＯＣに到達し得るような時刻に設定することが、好ましい。

ステップＳ１５５では、充電計画作成手段１０８が、充電計画を設定する。

充電計画は、第１に、劣化が生じにくい範囲内に電池温度がある時に充電が行われるように考慮して、第２に、充電そのものによる電池の劣化を生じにくくするために消費電力を小さくすることを考慮して、設定される。この設定の基礎となるのが、車両２の駐車時間内の電池温度変化の予測結果を示す電池温度予測情報である。

以下、電池温度変化の予測結果およびそれに基づく充電計画について、図９〜図２２を用いて幾つかの例を挙げながら説明する。

なお、各図中、横軸は時刻、縦軸は温度であり、ＴＨは電池を劣化させずに充電し得る上限温度として予め設定されている温度であり、ＴＬは電池を劣化させずに充電し得る下限温度として予め設定されている温度である。また、横軸のｔ０は車両２が接続された時刻（以下「現在の時刻」という）であり、よって、時刻ｔ０におけるＳＯＣおよび各種の実測値は、その後の電池温度変化に関する予測において基点あるいは基準値となる。ｔ１は深夜電力時間帯の開始時刻（以下「深夜料金開始時刻」という）である。また、ｔ３は上記ステップＳ１５４で設定された目標の充電完了時刻（ここでは深夜料金終了時刻とする）、ｔ４は車両２の使用開始時刻（つまり駐車時間の終了時刻）として予定されている時刻である。

図９は、電池温度変化予測手段１０７によって行われた電池温度変化の予測結果の、第１の例を説明するための図である。これは、電池の充電およびそれに伴う温度調整の実施を前提とせずに行われた予測の結果である。この例では、駐車時間内の電池温度は、ＴＨとＴＬとの中間でほぼ理想的に安定している。

図１０は、図９の予測結果に基づいて充電計画作成手段１０８によって作成された充電計画から想定される電池温度変化を説明するための図である。充電計画作成手段１０８は、１つ以上の時刻を充電開始時刻に仮設定し、各仮設定時刻からの充電開始を前提として電池温度がＴＬ〜ＴＨの範囲（以下「所定範囲」という）内となるか否かを、図９を予測結果に基づいて判断しつつ、充電計画の作成を行う。

充電計画作成手段１０８は、充電完了時刻ｔ３に充電を完了させるための充電開始時刻を、現在の実際のＳＯＣ（以下「現在ＳＯＣ」という）、目標ＳＯＣおよび充電可能電流値から計算する。そして、充電計画作成手段１０８は、計算された充電開始時刻ｔ２を仮設定時刻として電池温度変化の予測を行い、そのうえで電池温度が所定範囲内を維持することを確認した場合は、充電開始時刻ｔ２、充電完了時刻ｔ３、および充電開始時の指示電流値によって、充電計画を確定する。

なお、図１１のように、充電実施を前提とした予測において、充電中に電池温度が上限温度ＴＨを超えることが予測される場合が、あり得る。この場合は、充電計画作成手段１０８は、充電中の電池の発熱量が抑えられるように充電電流値を低減したうえで、充電完了時刻ｔ３に充電を完了させるための充電開始時刻（図１２におけるｔ５）を計算する。このようにして、図１２に示すように、充電中に電池温度が上限温度ＴＨを超えないようにする。ただし、充電計画作成手段１０８は、充電開始時刻を深夜料金開始時刻ｔ１よりも早い時刻に設定しない。深夜料金開始時刻ｔ１から充電を開始しても充電中に電池温度が上限温度ＴＨを超えることが予測された場合は、充電計画作成手段１０８は、電池温度が上限温度ＴＨに到達しないように充電中にファンを回して電池を冷却する温調計画を作成する。

図１３は、電池温度変化予測手段１０７によって行われた電池温度変化の予測結果の、第２の例を説明するための図である。これは、電池の充電およびそれに伴う温度調整の実施を前提とせずに行われた予測の結果である。この例では、深夜電力を利用可能な時間帯（ｔ１〜ｔ３）に電池温度が下限温度ＴＬを下回ることが予測されている。

図１４は、図１３の予測結果に基づいて充電計画作成手段１０８によって作成された充電計画から想定される電池温度変化を説明するための図である。充電計画作成手段１０８は、１つ以上の時刻を充電開始時刻に仮設定し、各仮設定時刻からの充電開始を前提として電池温度が所定範囲内となるか否かを、図１３を予測結果に基づいて判断しつつ、充電計画の作成を行う。

図１３に示すように深夜料金開始時刻ｔ１での電池温度が所定範囲内である場合は、充電計画作成手段１０８は、充電完了時刻ｔ３に充電を完了させるための充電開始時刻を、現在ＳＯＣ、目標ＳＯＣおよび充電可能電流値から計算する。ここで、最初に仮設定された充電開始時刻が充電開始時刻ｔ２であるとすると、充電開始時刻ｔ２での電池温度は所定範囲外であるため、充電開始時刻ｔ２を採用することはできない。この場合、充電計画作成手段１０７は、図１４に示すように電池温度が下限温度ＴＬと等しくなる時刻ｔ７を充電開始時刻として仮設定し直す必要がある。

図１５は、電池温度変化予測手段１０７によって行われた電池温度変化の予測結果の、第３の例を説明するための図である。これは、電池の充電およびそれに伴う温度調整の実施を前提とせずに行われた予測の結果である。この例では、深夜料金開始時刻ｔ１の前に電池温度が下限温度ＴＬを下回ることが予測されている。

図１６は、図１５の予測結果に基づいて充電計画作成手段１０８によって作成された充電計画から想定される電池温度変化を説明するための図である。充電計画作成手段１０８は、１つ以上の時刻を充電開始時刻に仮設定し、各仮設定時刻からの充電開始を前提として電池温度が所定範囲内となるか否かを、図１５を予測結果に基づいて判断しつつ、充電計画の作成を行う。

深夜料金開始時刻ｔ１での電池温度が下限温度ＴＬを下回っている場合は、充電計画作成手段１０８は、電池温度と下限温度ＴＬとの大小関係が逆転する時刻を求める。

図１５に示すように大小関係が逆転する時刻ｔ６が存在する場合は、充電計画作成手段１０８は、温度調整を実施せずに充電時間を前倒しで実施する計画と、充電時間の前倒し実施をせずに温度調整を実施する計画とを作成し、これらの計画のうち電気料金が安いほうの計画を選択する。

充電の前倒し実施を伴う計画では、図１６に示すように時刻ｔ６から、電池温度が下限温度ＴＬを下回らないような充電電流で充電が行われ、深夜料金開始時刻ｔ１からは、充電完了時刻ｔ３に充電が完了するよう充電電流を適宜増大させて充電が行われる。ここで、時刻ｔ６から深夜料金開始時刻ｔ１まで利用可能な電力は、深夜電力よりも料金が高い通常電力であるため、電池温度が下限温度ＴＬを保つような必要最低限の発熱を生じさせる充電電流値が設定される。図１６に示す電池温度変化は、充電の前倒し実施を伴う充電計画から想定されるものである。

一方、温度調整の実施を伴う計画では、深夜料金開始時刻ｔ１での電池温度が下限温度ＴＬとなるように深夜料金開始時刻ｔ１の前からヒーターによる加熱が行われ、深夜料金開始時刻ｔ１からは、加熱を止めて充電が行われる。この加熱には、過去に深夜電力を利用して充電された電池パック１１の電力が使用されるため、計算上、加熱の電力は深夜電力である。

なお、温度調整の実施を伴う計画では、温度調整が深夜料金開始時刻ｔ１以降に開始されるように設定されてもよい。温度調整を深夜料金開始時刻ｔ１の前後どちらに開始するかは、計算される電気料金に基づいて決定される。

図１７は、電気温度変化予測手段１０７によって行われた電池温度変化の予測結果の、第４の例を説明するための図である。これは、電池の充電およびそれに伴う温度調整の実施を前提とせずに行われた予測の結果である。この例では、電池温度が全体として下降傾向にあり、現在時刻ｔ０から使用開始時刻ｔ４まで下限温度ＴＬを上回ることがないことが、予測されている。

図１８は、図１７の予測結果に基づいて充電計画作成手段１０８によって作成された充電計画から想定される電池温度変化を説明するための図である。充電計画作成手段１０８は、１つ以上の時刻を充電開始時刻に仮設定し、各仮設定時刻からの充電開始を前提として電池温度が所定範囲内となるか否かを、図１７を予測結果に基づいて判断しつつ、充電計画の作成を行う。

図１７に示すように大小関係が逆転する時刻が存在しない場合は、充電計画作成手段１０８は、充電完了時刻ｔ３に充電を完了させるための充電開始時刻を、現在ＳＯＣ、目標ＳＯＣおよび充電可能電流値から計算する。さらに、充電計画作成手段１０８は、深夜料金開始時刻ｔ１から充電完了時刻ｔ３までの間で充電を開始して完了させるために、どの時点からヒーターを作動させてどの時点で電池温度を下限温度ＴＬまで上昇させ充電を開始させれるのがよいかを判定する。図１８に示す例では、深夜料金開始時刻ｔ１から充電完了時刻ｔ３まで充電が行われ、さらに深夜料金開始時刻ｔ１に電池温度が下限温度ＴＬに到達するように深夜料金開始時刻ｔ１より前の時刻ｔ８にヒーターによる加熱が開始される。この例のように電池温度が全体的に下降傾向にある場合は、加熱を早めに開始することで加熱のための所要電力量の増大を抑制することができる。

図１９は、電池温度変化予測手段１０７によって行われた電池温度変化の予測結果の、第５の例を説明するための図である。これは、電池の充電およびそれに伴う温度調整の実施を前提とせずに行われた予測の結果である。この例では、電池温度が全体として上昇傾向にあるが現在時刻ｔ０から使用開始時刻ｔ４まで下限温度ＴＬを上回ることがないことが、予測されている。

図２０は、図１９の予測結果に基づいて充電計画作成手段１０８によって作成された充電計画から想定される電池温度変化を説明するための図である。充電計画作成手段１０８は、１つ以上の時刻を充電開始時刻に仮設定し、各仮設定時刻からの充電計画開始を前提として電池温度が所定範囲内となるか否かを、図１９の予測結果に基づいて判断しつつ、充電計画の作成を行う。

この場合、充電計画作成手段１０８は、充電完了時刻ｔ３に充電を完了させるための充電開始時刻を、現在ＳＯＣ、目標ＳＯＣおよび充電可能電流値から計算する。さらに、充電計画作成手段１０８は、計算された充電開始時刻（この例ではｔ２）までに電池温度が下限温度ＴＬに達するようにヒーターを作動させる時刻ｔ１０を計算する。この例では、温度調整時間（ｔ１０〜ｔ２）が深夜電力の時間帯に含まれるため、ヒーターの電力としては、家１から供給される深夜電力を利用することが、料金の面から好ましい。

ただし、ヒーターの作動を深夜料金開始時刻ｔ１の前に開始しなければ充電開始時刻ｔ２までに電池温度を下限温度ＴＬまで上昇させることができない場合は、ヒーターの電力としては、電池パック１１に充電されている電力を利用することが、料金の面から好ましい。電池パック１１は通常、料金の安い深夜電力を利用して充電されているためである。よって、この場合は、充電計画作成手段１０８は、ヒーターのための消費される電池パック１１の電力量を考慮しながら、充電開始時刻ｔ２を再計算することとなる。

なお、ここまでは、深夜電力を利用することを前提とした充電計画を説明したが、深夜電力の利用を前提とせずに充電計画を作成することも可能である。

深夜電力を利用しない場合は、目標の充電完了時刻は車両２の使用開始時刻ｔ４となる。そして、充電計画作成手段１０８は、電気料金が最も安くなることを目指した充電計画を行うのではなく、所要電力量が最も少なくなる充電計画を作成することとなる。

図２１は、電池温度変化予測手段１０７によって行われた電池温度変化の予測結果の、第６の例を説明するための図である。これは、電池の充電およびそれに伴う温度調整の実施を前提とせずに行われた予測の結果である。この例は、朝にユーザー指示があり、夕方までに充電を完了させる必要がある場合の例である。この例では、駐車時間内に日射があるため、日中に電池温度が大幅に上昇することが、予測されている。

図２２は、図２１の予測結果に基づいて充電計画作成手段１０８によって作成された充電計画から想定される電池温度変化を説明するための図である。充電計画作成手段１０８は、１つ以上の時刻を充電開始時刻に仮設定し、各仮設定時刻からの充電計画開始を前提として電池温度が所定範囲内となるか否かを、図２１の予測結果に基づいて判断しつつ、充電計画の作成を行う。

充電計画作成手段１０８は、使用開始時刻ｔ４に充電を完了させるための充電開始時刻を計算するが、ここでは特に、電池温度が上限温度ＴＨよりも低い時間帯に、電池温度が上限温度ＴＨに達することなく充電を行えるか否かが、考慮される。図２２の例では、計算された充電開始時刻ｔ２から使用開始時刻ｔ４までの間に電池温度が上限温度ＴＨを超えることがないため、充電計画作成手段１０８は、計算された充電開始時刻ｔ２によって、充電計画を確定する。

なお、充電中の電池劣化を回避し得る時間帯としては、現在の時刻ｔ０から時刻ｔ１２の時間帯も考えられるが、その場合、その後の時間帯、特に時刻ｔ１４において、放置状態での電池温度がより高温となり、放置状態での電池劣化が加速されることとなる。よって、現在の時刻ｔ０から時刻ｔ１２の時間帯に充電を行うことは、好ましくない。よって、充電計画作成手段１０８は、充電中の電池劣化を回避し得る時間帯が複数存在する場合は、充電後に電池温度上昇のない時間帯を１つだけ選択する。１つの時間帯における充電だけでは目標ＳＯＣに達しない場合は、複数の時間帯を選択してもよい。複数の時間帯を選択してもなお目標ＳＯＣに達しない場合は、充電計画作成手段１０８は、ファンを動作させて電池温度が上限温度ＴＨを超えないようにしつつ充電時間を増やす充電計画を作成する。

次に、図２３を用いて、充電コントローラー２０の充電制御動作について説明する。

ステップＳ１１では、プラグ接続確認手段２０１が、充電プラグ４が充電コネクター１８に接続されたか否かを確認する。充電プラグ４が充電コネクター１８に接続されていない場合は、電池温度制御手段２０６による温度調整および充電手段２０５による充電がいずれも禁止される（ステップＳ１２）。なお、充電コントローラー２０がスリープ状態の場合、処理はステップＳ１２を実施せずにステップＳ１１に戻る。

充電プラグ４が充電コネクター１８に接続された場合は、車両通信手段２０２を介してホームターミナル５０への情報送信が実施される。送信される情報は、気温取得手段２０３がエアコン１６から取得した外気温情報、日射センサ情報および室温情報、ならびに電池状態取得手段２０４が電池パック１１から取得した電池温度情報およびＳＯＣ情報である。

そして、ステップＳ１４では、車両通信手段２０２を介してホームターミナル５０からの充電制御信号および温調制御信号（纏めて「制御情報」という）の取得が行われる。

そして、ステップＳ１５では、制御情報から、温度調整が必要か否かが確認される。温度調整が必要の場合は、処理はステップＳ１６へ進み、温度調整が不要の場合は、処理はステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１７では、温度調整を禁止させる温調禁止信号が電池温度制御手段２０６から電池パック１１へ出力される。

ステップＳ１６では、電池温度制御手段２０６によって目標温度と温度調整指示が電池パック１１へ出力される。これにより適切なタイミングで電池パック１１の温度調整が目標温度まで行われる。

ステップＳ１８では、制御情報から、充電が必要か否かが確認される。充電が必要の場合は、処理はステップＳ１９へ進み、充電が不要の場合は、処理はステップＳ２０へ進む。

ステップＳ１９では、充電手段２０５によってＡＣ／ＤＣコンバーター２２に対して充電指示と充電電流値が出力される。これにより適切なタイミングで電池パック１１の充電が目標ＳＯＣまで行われる。その後、処理はステップＳ１１へ戻る。

ステップＳ２０では、充電を禁止させる充電禁止信号が充電手段２０５からＡＣ／ＤＣコンバーター２２へ出力される。その後、処理はステップＳ１１へ戻る。

このようにして、ホームターミナル５０において作成された充電計画に従って、電池パック１１の充電および温度調整が実施される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、所定場所の駐車領域に駐車された車両２に搭載されている電池について、車両２の駐車時間内の電池温度の変化が、予測される。そして、その予測結果に基づいて、駐車時間内の充電実施を前提として電池温度が所定範囲内となるか否かを判断しつつ、電池の充電計画が、作成される。より具体的には、電池温度変化予測手段１０７が、駐車時間内の電池温度を予測し、充電計画作成手段１０８が、予測された電池温度に基づいて、充電を実施する場合の電池温度をさらに予測し、この予測に基づいて電池の充電計画を作成する。よって、電池の早期劣化を生じさせないような電池温度にて充電が行われるように、充電計画を作成することが可能となる。また、電池温度を調整するために必要な電力が抑制されるように、充電計画を作成することも可能となる。したがって、充電時の車載電池の劣化と車載電池の充電に伴う電力消費（特に温度調整の電力消費）の増加とをいずれも抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、上記の構成および動作の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されず、上記実施の形態は種々変更して実施することができる。

本発明の充電管理装置は、充電時の車載電池の劣化と車載電池の充電に伴う余分な電力消費の増加とをいずれも抑制することができる効果を有し、車載電池、特にその加熱または冷却を行う手段を備えている車両に搭載されている電池の、充電制御に有用である。

１０充電制御装置
２０充電コントローラー
５０ホームターミナル
６０宅内コントローラー
１０１接続判定手段
１０２通信手段
１０３情報収集手段
１０４車両情報取得手段
１０５記憶手段
１０６相関手段
１０７電池温度変化予測手段
１０８充電計画作成手段
１０９充電制御手段
１１０報知手段

Claims

車両外に設置され、充電が可能である駐車領域にある車両に搭載された電池の充電を管理する充電管理装置であって、
車載電池の温度を予測する予測部と、
前記予測部が予測した前記車載電池の温度に基づいて前記車載電池の充電計画を作成する作成部と、
前記作成部が作成した充電計画に従って前記車載電池の充電を実施させるための制御信号を前記車両に送信する送信部とを備え、
前記予測部は、
駐車開始後から所定時間経過するまでの駐車時間内の前記車載電池の温度を予測し、
前記作成部は、
前記予測部が予測した前記車載電池の温度に基づいて、充電を実施する場合の前記車載電池の温度をさらに予測し、この予測に基づいて前記車載電池の充電計画を作成する充電管理装置。
前記作成部は、充電を実施する場合の前記車載電池の温度が所定の範囲内にある間に充電が行われるよう充電計画を作成する請求項１に記載の充電管理装置。
前記作成部が作成する前記車載電池の充電計画は、前記車載電池の電池温度調整のための温度調整計画をさらに含むものであり、
前記作成部は、充電中の前記車載電池の温度が前記所定の範囲内を維持するよう充電計画を作成する請求項１に記載の充電管理装置。
前記車載電池の充電状態を表す情報を取得する充電状態取得部をさらに備え、
前記作成部は、
前記充電状態取得部が取得した現在の充電状態を基点として、
充電を実施する場合の前記車載電池の温度を予測する請求項１に記載の充電管理装置。
前記車載電池の温度の実測値を前記車両から取得する電池温度取得部をさらに備え、
前記予測部は、
前記駐車時間内の前記車両の室温をさらに予測し、
予測した室温に基づいて、前記電池温度取得部が取得した現在の実測値を基準とした前記駐車時間内の前記車載電池の温度を予測する請求項１に記載の充電管理装置。
前記車両の室温および外気温の実測値を前記車両から取得する気温取得部をさらに備え、
前記予測部は、
前記気温取得部が取得した現在の室温および外気温の実測値と、
前記気温取得部が取得した過去の室温および外気温の実測値の差の推移と、
に基づいて前記駐車時間の室温を予測する請求項５に記載の充電管理装置。
前記駐車領域付近の気象予報情報を取得する気象情報取得部をさらに備え、
前記予測部は、
前記気象情報取得が取得した気象予報情報を用いて前記駐車時間の室温を予測する請求項５に記載の充電管理装置。
前記車両の日射強度の実測値を前記車両から取得する日射強度取得部をさらに備え、
前記予測部は、
前記日射強度取得部が取得した現在の実測値を用いて前記駐車時間の室温を予測する請求項５に記載の充電管理装置。