JP2013141380A - 充放電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、バッテリの容量が早期に劣化することが回避しつつ、電力をより有効に活用でき、エネルギ効率を向上できる充放電制御装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】制御部１６は、外部コネクタ１０に外部電源２が接続された場合に、検出部１４によって検出されるバッテリ１２の充電容量１４ａが所定の保存容量よりも高いか否かを判定し、充電容量１４ａが保存容量よりも高いと判定した場合に、充電容量１４ａを保存容量に一致させるようにバッテリ１２の放電を行うとともに、バッテリ１２からの放電電力を蓄電デバイス１３に蓄電させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリの充放電を制御する充放電制御装置に関する。

一般に、例えばリチウムイオン二次電池等のバッテリを満充電に近い状態で放置すると、バッテリの容量が低下することが知られている。下記の特許文献１では、バッテリが使用されない状態が続く場合に、バッテリの充電容量を放電可能容量の例えば６０％という所定の保存容量に一致させるように、バッテリの放電を行うことが提案されている。バッテリからの放電電力は、放電抵抗により消費される。

特開平７−１３０３９７号公報

上記のような従来の充放電制御装置では、バッテリからの放電電力を放電抵抗で消費させているので、電力を無駄にしており、エネルギ効率が低くなっている。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、バッテリの容量が早期に劣化することを回避しつつ、電力をより有効に活用でき、エネルギ効率を向上できる充放電制御装置を提供することである。

本発明に係る充放電制御装置は、バッテリの充放電を制御する充放電制御装置であって、外部電源に接続される外部コネクタと、外部コネクタとバッテリとの間に介在された双方向充電器と、双方向充電器に接続された蓄電デバイスと、バッテリの充電容量を検出する検出部と、双方向充電器の動作を制御することによりバッテリ及び蓄電デバイスの充放電を制御する制御部とを備え、制御部は、外部コネクタに外部電源が接続された場合に、検出部によって検出される充電容量が所定の保存容量よりも高いか否かを判定し、充電容量が保存容量よりも高いと判定した場合に、充電容量を保存容量に一致させるようにバッテリの放電を行うとともに、バッテリからの放電電力を蓄電デバイスに蓄電させる。

本発明の充放電制御装置によれば、制御部は、充電容量が保存容量よりも高いと判定した場合に、充電容量を保存容量に一致させるようにバッテリの放電を行うとともに、バッテリからの放電電力を蓄電デバイスに蓄電させるので、バッテリからの放電電力の浪費を回避できる。これにより、バッテリの容量が早期に劣化することを回避しつつ、電力をより有効に活用でき、エネルギ効率を向上できる。

本発明の実施の形態１による充放電制御装置を示すブロック図である。 図１の外部コネクタに外部電源が接続された場合に充放電制御装置によって行われるバッテリ保存動作を示すフローチャートである。 図２のバッテリ保存動作と並列に行われる接続確認動作を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による充放電制御装置を示すブロック図である。図において、車両１は、外部電源２から電力供給を受けることができるように構成されたプラグインタイプの電気自動車又はハイブリッド自動車である。外部電源２は、家庭又は公共の場に設けられた充電スタンドであり、商用電力系統に連結されたものである。車両１には、外部コネクタ１０、双方向充電器１１、バッテリ１２、蓄電デバイス１３、検出部１４、入力部１５、及び制御部１６が設けられている。

外部コネクタ１０は、外部電源２が接続されるコネクタである。双方向充電器１１は、外部コネクタ１０とバッテリ１２との間に介在されたものであり、バッテリ１２の充電及び放電の双方を可能とするものである。

具体的には、双方向充電器１１には、ＡＣ／ＤＣ変換器１１ａと、ＤＣ／ＤＣ変換器１１ｂとが含まれている。ＡＣ／ＤＣ変換器１１ａは、外部電源２からの交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を充電のためにバッテリ１２に供給する。ＤＣ／ＤＣ変換器１１ｂは、バッテリ１２から放電された直流電力を他の電圧の直流電力に変換して、変換した直流電力を蓄電デバイス１３に供給する。また、ＤＣ／ＤＣ変換器１１ｂは、蓄電デバイス１３に蓄えられた電力を他の電圧の直流電力に変換して、変換した直流電力を充電のためにバッテリ１２に供給する。

バッテリ１２は、例えばヘッドランプやモータ等の車載機器に供給する電力を蓄えるものである。蓄電デバイス１３は、バッテリ１２とは別個に設けられたデバイスであり、例えば電気二重層コンデンサ、化学蓄熱器、及びフライホイール等の電力を蓄えることができるものにより構成されている。

検出部１４は、例えばバッテリ１２の両端電圧等に基づいて、バッテリ１２の充電容量１４ａを検出する。

入力部１５は、利用者によって操作される例えばタッチパネル等の操作部であり、例えば午前８時３０分等、利用者が車両１の使用を開始する使用開始時刻１５ａを入力するためのものである。

制御部１６は、外部コネクタ１０、双方向充電器１１、検出部１４、及び入力部１５に接続されている。制御部１６は、双方向充電器１１の動作を制御することによりバッテリ１２及び蓄電デバイス１３の充放電を制御する。

具体的には、制御部１６は、外部コネクタ１０からの信号に基づいて、外部コネクタ１０に外部電源２が接続されたことを検出する。また、制御部１６は、外部コネクタ１０に外部電源２が接続された場合に、検出部１４によって検出される充電容量１４ａが所定の保存容量よりも高いか否かを判定する。さらに、制御部１６は、充電容量１４ａが保存容量よりも高いと判定した場合に、充電容量１４ａを保存容量に一致させるようにバッテリ１２の放電を行うとともに、バッテリ１２からの放電電力を蓄電デバイス１３に蓄電させる。例えば、バッテリ１２の充電容量１４ａが放電可能容量の８０％であり、保存容量が放電可能容量の５０％である場合には、蓄電デバイス１３には３０％分の電力が蓄えられる。また、バッテリ１２の充電容量１４ａが保存容量とされることで、バッテリ１２の容量が早期に劣化することが回避される。

また、制御部１６は、充電容量１４ａが保存容量よりも高いと判定した場合に、バッテリの放電を開始する前の充電容量１４ａと満充電容量との差分容量を求め、外部電源２からの電力を用いてその差分容量分の電力を蓄電デバイス１３にさらに蓄電させる。例えば、バッテリ１２の放電を開始する前の充電容量１４ａが放電可能容量の８０％である場合には、差分容量は２０％分となり、蓄電デバイス１３には２０％分の電力がさらに蓄えられる。すなわち、バッテリ１２からの放電電力に加えて、差分容量分の電力が蓄電デバイス１３にさらに蓄えられることで、バッテリ１２及び蓄電デバイス１３に蓄えられる電力の合計量がバッテリ１２の容量を満たすことができる（バッテリ１２を満充電にすることができる）電力量となる。

さらに、制御部１６は、充電容量１４ａが保存容量よりも低いと判定した場合に、外部電源２からの電力を用いて、充電容量１４ａを保存容量に一致させるようにバッテリ１２の充電を行うとともに、保存容量と満充電容量の差分容量分の電力を蓄電デバイス１３に蓄電させる。例えば、バッテリ１２の充電容量１４ａが放電可能容量の３０％であり、保存容量が５０％である場合には、外部電源２からの電力を用いて、バッテリ１２に２０％分の電力が供給されるとともに、蓄電デバイス１３に５０％分（差分容量分）の電力が供給される。すなわち、バッテリ１２の充電容量１４ａが保存容量よりも低いと判定された場合でも、バッテリ１２及び蓄電デバイス１３に蓄えられる電力の合計量がバッテリ１２の容量を満たすことができる（バッテリ１２を満充電にすることができる）電力量とされる。

さらにまた、制御部１６は、充電容量１４ａを保存容量に一致させた後に、蓄電デバイス１３に蓄電された電力を用いてバッテリの充電を行う。

具体的には、制御部１６は、充電容量１４ａを保存容量に一致させた後に現在時刻を監視して、現在時刻が使用開始時刻１５ａとなる際にバッテリ１２が満充電状態となるように、蓄電デバイス１３に蓄電された電力を用いてバッテリ１２の充電を行う。より具体的に説明には、制御部１６は、保存容量に応じて決定された所定の充電所要時間を記憶している。制御部１６は、使用開始時刻１５ａと充電所要時間とに基づいて充電開始時刻（使用開始時刻１５ａの充電所要時間前の時刻）を求め、現在時刻が充電開始時刻に一致した時にバッテリ１２の充電を開始する。

また、制御部１６は、使用開始時刻１５ａに関わらず、外部コネクタ１０に対する外部電源２の接続が解除されたことを外部コネクタ１０からの信号に基づいて検出した場合にも、蓄電デバイス１３に蓄電された電力を用いてバッテリの充電を行う。なお、検出部１４及び制御部１６は、所定のプログラムに基づいて動作するコンピュータにより構成される。

次に、図１の充放電制御装置の動作について説明する。図２は、図１の外部コネクタ１０に外部電源２が接続された場合に充放電制御装置によって行われるバッテリ保存動作を示すフローチャートである。図において、外部コネクタ１０に外部電源２が接続されたことが制御部１６によって検出されると、バッテリ１２の充電容量１４ａが検出部１４によって検出される（ステップＳ２０）。

その次に、検出部１４によって検出された充電容量１４ａが所定の保存容量よりも高いか否かが制御部１６によって判定される（ステップＳ２１）。このとき、充電容量１４ａが保存容量よりも高いと判定されると、制御部１６によって双方向充電器１１の動作が制御されることにより、充電容量１４ａが保存容量と一致するようにバッテリ１２の放電が行われ、このバッテリ１２からの放電が蓄電デバイス１３に蓄えられる（ステップＳ２２）。これと同時に、バッテリの放電を開始する前の充電容量１４ａと満充電容量との差分容量が算出され（ステップＳ２３）、外部電源２からの電力を用いてその差分容量分の電力が蓄電デバイス１３にさらに蓄電される（ステップＳ２４）。

一方で、充電容量１４ａが保存容量よりも低いと判定されると、外部電源２からの電力を用いて、充電容量１４ａを保存容量に一致させるようにバッテリ１２の充電が行われるとともに（ステップＳ２５）、保存容量と満充電容量との差分容量分の電力が蓄電デバイス１３に蓄電される（ステップＳ２６）。

充電容量１４ａが保存容量と一致されると（ステップＳ２７）、入力部１５を介して利用者によって入力された使用開始時刻１５ａが制御部１６によって確認されるとともに（ステップＳ２８）、使用開始時刻と充電所要時間とに基づいて充電開始時刻が算出される（ステップＳ２９）。

その次に、制御部１６によって現在時刻が監視され、現在時刻が充電開始時刻と一致するか否かが判定される（ステップＳ３０）。このとき、現在時刻が充電開始時刻と一致したと判定されると、現在時刻が使用開始時刻となる際にバッテリ１２が満充電状態となるように、蓄電デバイス１３に蓄えられた電力を用いてバッテリ１２の充電が開始される（ステップＳ３１）。そして、バッテリ１２が満充電状態にされると、このバッテリ保存動作が終了される。

次に、図３は、図２のバッテリ保存動作と並列に行われる接続確認動作を示すフローチャートである。図において、図２のバッテリ保存動作において充電容量１４ａが保存容量と一致されると（ステップＳ２７）、外部コネクタ１０に外部電源２が接続されているか否かが制御部１６によって判定される（ステップＳ３５）。このとき、外部コネクタ１０に外部電源２が接続されていると判定されると、図２のバッテリ保存動作が継続して実施される（ステップＳ３６）。

一方で、外部コネクタ１０に対する外部電源２の接続が解除されたと判定されると、図２のバッテリ保存動作が強制的に終了されるとともに（ステップＳ３７）、蓄電デバイス１３に蓄電された電力を用いてのバッテリ１２の充電が実施される（ステップＳ３８）。この接続確認動作は、充電容量１４ａが保存容量と一致された後から、バッテリ１２が満充電状態にされるまで、繰り返し行われる。

このような充放電制御装置では、制御部１６は、外部コネクタ１０に外部電源２が接続された場合に、検出部１４によって検出される充電容量１４ａが所定の保存容量よりも高いか否かを判定し、充電容量１４ａが保存容量よりも高いと判定した場合に、充電容量１４ａを保存容量に一致させるようにバッテリ１２の放電を行うとともに、バッテリ１２からの放電電力を蓄電デバイス１３に蓄電させるので、バッテリ１２からの放電電力を浪費することを回避できる。これにより、バッテリ１２の容量が早期に劣化することを回避しつつ、電力をより有効に活用でき、エネルギ効率を向上できる。

また、制御部１６は、充電容量１４ａが保存容量よりも高いと判定した場合に、バッテリ１２の放電を開始する前の充電容量１４ａと満充電容量との差分容量を求め、外部電源２からの電力を用いて差分容量分の電力を蓄電デバイス１３にさらに蓄電させるので、蓄電デバイス１３に蓄えられた電力でバッテリ１２を満充電状態にすることができる。これにより、利用者が予定よりも早い段階で車両１を使用するために外部コネクタ１０から外部電源２を外した場合でも、電力不足になることを回避でき、利用者の利便性を向上できる。

さらに、制御部１６は、充電容量１４ａを保存容量に一致させた後に、外部コネクタ１０に対する外部電源２の接続が解除されるか否かを判定し、外部電源２の接続が解除されたと判定した場合に、蓄電デバイス１３に蓄電された電力を用いてバッテリ１２の充電を行うので、利用者が予定よりも早い段階で車両１を使用するために外部コネクタ１０から外部電源２を外した場合でも、バッテリ１２の充電を行うことができ、利用者の利便性を向上できる。

さらにまた、制御部１６は、充電容量１４ａが保存容量よりも低いと判定した場合に、外部電源２からの電力を用いて、充電容量１４ａを保存容量に一致させるようにバッテリ１２の充電を行うとともに、保存容量と満充電容量との差分容量分の電力を蓄電デバイス１３に蓄電させるので、充電容量１４ａが保存容量よりも低い場合でも、蓄電デバイス１３に蓄えられた電力でバッテリ１２を満充電状態にすることができる。これにより、利用者が予定よりも早い段階で車両１を使用するために外部コネクタ１０から外部電源２を外した場合でも、電力不足になることを回避でき、利用者の利便性を向上できる。

２ 外部電源、１０ 外部コネクタ、１１ 双方向充電器、１２ バッテリ、１３ 蓄電デバイス、１４ 検出部、１４ａ 充電容量、１６ 制御部。

Claims (4)

1. バッテリの充放電を制御する充放電制御装置であって、
   外部電源に接続される外部コネクタと、
   前記外部コネクタと前記バッテリとの間に介在された双方向充電器と、
   前記双方向充電器に接続された蓄電デバイスと、
   前記バッテリの充電容量を検出する検出部と、
   前記双方向充電器の動作を制御することにより前記バッテリ及び前記蓄電デバイスの充放電を制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、前記外部コネクタに前記外部電源が接続された場合に、前記検出部によって検出される前記充電容量が所定の保存容量よりも高いか否かを判定し、前記充電容量が前記保存容量よりも高いと判定した場合に、前記充電容量を前記保存容量に一致させるように前記バッテリの放電を行うとともに、前記バッテリからの放電電力を前記蓄電デバイスに蓄電させることを特徴とする充放電制御装置。
2. 前記制御部は、前記充電容量が前記保存容量よりも高いと判定した場合に、前記バッテリの放電を開始する前の前記充電容量と満充電容量との差分容量を求め、前記外部電源からの電力を用いて前記差分容量の電力を前記蓄電デバイスにさらに蓄電させることを特徴とする請求項１記載の充放電制御装置。
3. 前記制御部は、前記充電容量を前記保存容量に一致させた後に、前記外部コネクタに対する前記外部電源の接続が解除されるか否かを判定し、前記外部電源の接続が解除されたと判定した場合に、前記蓄電デバイスに蓄電された電力を用いて前記バッテリの充電を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の充放電制御装置。
4. 前記制御部は、前記充電容量が前記保存容量よりも低いと判定した場合に、前記外部電源からの電力を用いて、前記充電容量を前記保存容量に一致させるように前記バッテリの充電を行うとともに、前記保存容量と満充電容量との差分容量分の電力を前記蓄電デバイスに蓄電させることを特徴する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の充放電制御装置。

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