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JP-2026077194-A - 車両

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Abstract

【課題】バッテリの昇温を実施するバッテリの充電において、エネルギーロスを抑制する。 【解決手段】車両１００は、車両１００の外部に設けられた充電設備２００から供給される電力によって充電されるバッテリ１０を備える。バッテリ１０の充電タイミングにおいて、バッテリ１０の温度が閾値以下の場合には、バッテリ１０から充電設備２００に含まれる定置電源２４０へ放電が行われる。バッテリ１０から定置電源２４０への放電の後、定置電源２４０から供給される電力によってバッテリ１０が充電される。 【選択図】図２

Inventors

  • 印藤 駿

Assignees

  • トヨタ自動車株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (5)

  1. 車両であって、 前記車両の外部に設けられた充電設備から供給される電力によって充電されるバッテリを備え、 前記バッテリの充電タイミングにおいて、前記バッテリの温度が閾値以下の場合には、前記バッテリから前記充電設備に含まれる定置電源へ放電が行われ、 前記バッテリから前記定置電源への放電の後、前記定置電源から供給される電力によって前記バッテリが充電される、車両。
  2. 前記閾値は、前記バッテリの残存容量と前記バッテリの温度とに基づいて予め定められた、請求項１に記載の車両。
  3. 前記車両は、前記バッテリから前記定置電源への放電の時間を、前記バッテリの温度、前記バッテリの内部抵抗マップ、前記バッテリの急速充電マップ、前記バッテリの比熱、および前記バッテリの残存容量に基づいて算出する制御装置をさらに備え、 前記内部抵抗マップは、前記バッテリの温度および前記バッテリの残存容量に対応する前記バッテリの内部抵抗を示し、 前記急速充電マップは、前記バッテリの温度および前記バッテリの残存容量に対応する前記バッテリが受け入れ可能な電流量を示す、請求項１または２に記載の車両。
  4. 前記バッテリから前記定置電源への放電は、前記バッテリが出力可能な最大電流で行われる、請求項１または２に記載の車両。
  5. 前記車両は、前記バッテリから出力される直流電力を、前記充電設備が受電可能な交流電力に変換する変換器をさらに備え、 前記バッテリから前記定置電源への放電は前記変換器を介して行われ、 前記定置電源から供給される電力による前記バッテリの充電が開始された後、所定条件が成立した場合には、前記定置電源から供給される電力による前記バッテリの充電が終了するとともに、外部電源から供給される交流電力が前記充電設備によって変換された直流電力によって前記バッテリが充電され、 前記所定条件は、前記定置電源から前記バッテリへ供給された電力量が前記バッテリから前記定置電源へ放電された電力量に達したことである、請求項１または２に記載の車両。

Description

本開示は、バッテリに蓄えられた電力を用いて走行可能な車両に関する。 特開２０２２－８１８９７号公報は、二次電池（バッテリ）の充電時における二次電池の温度が充電電流の大きさが制限される温度である場合には、二次電池から駆動装置へ放電を行い、二次電池を昇温させることを開示する。 特開２０２２－８１８９７号公報 本実施形態における車両を含む充電システムの概要を示す図である。図１に示される充電システム１の構成を示す図である。バッテリ１０の充電タイミングにおいて、バッテリ１０の温度が閾値以下の場合に実施される充電方法を示す図である。統合ＥＣＵ１８０で実行されるバッテリ１０の充電処理の手順を示すフローチャートである。 以下、本開示の実施形態および変形例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。以下で説明される実施形態および変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。 ［実施形態］ 図１は、本実施形態における車両を含む充電システムの概要を示す図である。充電システム１は、車両１００と、充電設備２００と、を含む。車両１００は、充電設備２００から供給される電力によるプラグイン充電が可能に構成されている。車両１００は、たとえば、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）である。車両１００は、バッテリ１０と、ＤＣインレット１２１と、ＡＣインレット１２２と、を備える。バッテリ１０は、充電設備２００から供給される電力によって充電される。バッテリ１０は、リチウムイオン電池などの二次電池である。ＤＣインレット１２１は、後述の充電コネクタ２９１が接続可能に構成される。ＡＣインレット１２２は、後述の給電コネクタ２９２が接続可能に構成される。 充電設備２００は、車両１００の外部に設けられ、車両１００に電力を供給する。充電設備２００は、たとえば、充電スタンドである。本実施形態においては、充電設備２００は、ＤＣ充電に対応している。ＤＣ充電とは、外部電源３００（たとえば、電力系統等）から供給される交流電力が充電設備によって直流電力に変換され、当該直流電力が車両に供給されることにより車両のバッテリが充電される方法である。充電設備２００は、ＤＣ充電装置２１０と、定置電源２４０と、充電ケーブル２８１と、充電ケーブル２８１の先端に設けられた充電コネクタ２９１と、給電ケーブル２８２と、給電ケーブル２８２の先端に設けられた給電コネクタ２９２と、を備える。 ＤＣ充電装置２１０は、外部電源３００から供給される交流電力を、バッテリ１０を充電するための直流電力に変換する。ＤＣ充電装置２１０によって変換された直流電力が充電ケーブル２８１、充電コネクタ２９１、およびＤＣインレット１２１を介してバッテリ１０に供給されることにより、バッテリ１０が充電される。 充電設備２００は、バッテリ１０から放電（給電）される電力を定置電源２４０に蓄積可能に構成される。より具体的には、バッテリ１０から放出された電力は、ＡＣインレット１２２、給電コネクタ２９２、および給電ケーブル２８２を介して定置電源２４０に蓄えられる。充電設備２００は、定置電源２４０に蓄えられた電力によってバッテリ１０を充電可能に構成される。より具体的には、定置電源２４０から出力される電力が充電ケーブル２８１、充電コネクタ２９１、およびＤＣインレット１２１を介してバッテリ１０に供給されることにより、バッテリ１０が充電される。 バッテリ１０の充電タイミングにおいて、バッテリ１０の温度が閾値以下の場合には、まず、バッテリ１０から定置電源２４０へ放電が行われる。バッテリ１０から定置電源２４０への放電の後、定置電源２４０から供給される電力によってバッテリ１０が充電される。 一般的に、バッテリ１０を構成するリチウムイオン電池が低温の場合にバッテリ１０に大電流を流すと、リチウム金属が析出する。そのため、バッテリ１０の温度が低い場合には、バッテリ１０の充電電流の大きさが制限される。これに対し、車両１００では、バッテリ１０の充電タイミングにおいて、バッテリ１０の温度が閾値以下の場合には、バッテリ１０から定置電源２４０へ放電が行われるため、バッテリ１０が昇温する。そのため、車両１００によれば、大電流でのバッテリ１０の充電が可能となるため、充電時間を抑制できる。また、車両１００によれば、バッテリ１０から定置電源２４０に放出された電力がバッテリ１０の充電に使用されることから、エネルギーロスを抑制できる。 図２は、図１に示される充電システム１の構成を示す図である。充電システム１は、車両１００と、充電設備２００と、を含む。 車両１００は、電池パック５０を備える。電池パック５０は、バッテリ１０と、監視ユニット２０と、ＳＭＲ（System Main Relay）３０と、電池ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０と、を含む。 バッテリ１０は、充電設備２００から供給される電力によって充電される。バッテリ１０は、たとえば、複数の電池モジュール（スタックとも呼ばれる）を含む組電池である。複数の電池モジュールの各々は、複数のセルを含む。各セルは、リチウムイオン電池などの二次電池である。バッテリ１０は、モータジェネレータ（Motor Generator）１７１を駆動するための電力を蓄え、ＰＣＵ（Power Control Unit）１６０を通じてモータジェネレータ１７１へ電力を供給する。また、バッテリ１０は、モータジェネレータ１７１の発電時にＰＣＵ１６０を通じて発電電力を受けて充電される。 監視ユニット２０は、バッテリ１０の状態を監視するための各種センサを含む。具体的には、監視ユニット２０は、電流センサ２１と、電圧センサ２２と、温度センサ２３と、を含む。電流センサ２１は、バッテリ１０に充放電される電流Ｉを検出する。電圧センサ２２は、バッテリ１０の電圧Ｖを検出する。温度センサ２３は、バッテリ１０の温度Ｔを検出する。各センサは、その検出値を電池ＥＣＵ４０に出力する。 ＳＭＲ３０は、バッテリ１０とＰＣＵ１６０との間を結ぶ電力線上に設けられている。ＳＭＲ３０は、電池ＥＣＵ４０からの指令に従って開閉される。ＳＭＲ３０が開放（オフ）されると、バッテリ１０は、ＰＣＵ１６０から電気的に切り離される。一方、ＳＭＲ３０が閉成（オン）されると、バッテリ１０は、ＰＣＵ１６０に電気的に接続される。 電池ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ４１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ４２と、各種信号が入出力される入出力ポートと、を含む。電池ＥＣＵ４０は、各センサから受ける信号ならびにメモリ４２に記憶されたプログラムおよびマップに基づいて、バッテリ１０の状態を管理する。 車両１００は、電池パック５０に加えて、ＤＣインレット１２１と、ＤＣ充電リレー（Charge Relay）１３１と、ＡＣインレット１２２と、充放電器１４０と、ＡＣ充電リレー１３２と、ヒータ１５０と、ＰＣＵ１６０と、モータジェネレータ１７１と、動力伝達ギヤ１７２と、駆動輪１７３と、統合ＥＣＵ１８０と、を備える。 ＤＣインレット１２１は、充電設備２００から供給される直流電力を受ける。ＤＣインレット１２１は、充電コネクタ２９１（図１参照）が接続可能に構成される。ＤＣインレット１２１は、ＤＣ充電リレー１３１を介してバッテリ１０に電気的に接続される。 ＤＣ充電リレー１３１は、バッテリ１０とＤＣインレット１２１との間を結ぶ電力線上に設けられている。ＤＣ充電リレー１３１は、統合ＥＣＵ１８０からの指令に従って開閉される。ＤＣ充電リレー１３１が開放されると、バッテリ１０は、ＤＣインレット１２１から電気的に切り離される。一方、ＤＣ充電リレー１３１が閉成されると、バッテリ１０は、ＤＣインレット１２１に電気的に接続される。 ＡＣインレット１２２は、給電コネクタ２９２（図１参照）が接続可能に構成される。給電コネクタ２９２がＡＣインレット１２２に接続された場合には、充放電器１４０から出力される交流電力がＡＣインレット１２２を介して充電設備２００へ供給される。 さらに、ＡＣインレット１２２は、車両１００の外部に設けられるとともに、ＡＣ充電に対応した充電設備の、ＡＣ充電ケーブルの先端に設けられたＡＣ充電コネクタが接続可能に構成される。ＡＣ充電とは、交流電力が充電設備から車両に供給され、当該交流電力が車両に搭載された充電装置によって直流電力に変換され、当該直流電力によって車両のバッテリが充電される方法である。ＡＣ充電コネクタがＡＣインレット１２２に接続された場合には、ＡＣインレット１２２は、充電設備から供給される交流電力を受ける。 充放電器１４０は、ＡＣインレット１２２とバッテリ１０との間に電気的に接続されている。充放電器１４０は、ＡＣ充電リレー１３２を介してバッテリ１０に電気的に接続されている。充放電器１４０は、統合ＥＣＵ１８０からの指令に従って駆動する。充放電器１４０は、たとえば、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータを含む。充放電器１４０は、本開示における「変換器」の一例である。 バッテリ１０から充電設備への放電（給電）時には、充放電器１４０は、バッテリ１０から出力される直流電力を当該充電設備が受電可能な交流電力に変換する。一例として、バッテリ１０から充電設備２００への放電時には、充放電器１４０は、バッテリ１０から出力される直流電力を充電設備２００が受電可能な交流電力に変換する。すなわち、前述のバッテリ１０から定置電源２４０への放電は、充放電器１４０を介して行われる。 バッテリ１０のＡＣ充電時には、充放電器１４０は、ＡＣ充電に対応した充電設備からＡＣインレット１２２を介して供給される交流電力をバッテリ１０を充電するための直流電力に変換する。 ＡＣ充電リレー１３２は、バッテリ１０と充放電器１４０との間を結ぶ電力線上に設けられている。ＡＣ充電リレー１３２は、統合ＥＣＵ１８０からの指令に従って開閉される。ＡＣ充電リレー１３２が開放されると、バッテリ１０は、充放電器１４０から電気的に切り離される。一方、ＡＣ充電リレー１３２が閉成されると、バッテリ１０は、充放電器１４０に電気的に接続される。 ヒータ１５０は、バッテリ１０を冷却する。ヒータ１５０は、たとえば、水加熱ヒータである。ヒータ１５０は、統合ＥＣＵ１８０からの指令に従って駆動する。 ＰＣＵ１６０は、ＳＭＲ３０とモータジェネレータ１７１との間に電気的に接続されている。ＰＣＵ１６０は、コンバータおよびインバータを含み、統合ＥＣＵ１８０からの指令に従ってモータジェネレータ１７１を駆動する。 モータジェネレータ１７１は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ１７１の出力トルクは、動力伝達ギヤ１７２を通じて駆動輪１７３に伝達され、車両１００を走行させる。また、モータジェネレータ１７１は、車両１００の制動動作時には、駆動輪１７３の回転力によって発電することができる。モータジェネレータ１７１による発電電力は、ＰＣＵ１６０によってバッテリ１０の充電電力に変換される。 統合ＥＣＵ１８０は、ＣＰＵなどのプロセッサ１８１と、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのメモリ１８２と、各種信号が入出力される入出力ポートと、を含む。統合ＥＣＵ１８０は、本開示における「制御装置」の一例である。統合ＥＣＵ１８０は、各センサから受ける信号ならびにメモリ１８２に記憶されたプログラムおよびマップに基づいて、車両１００を所望の状態に制御するための各種制御を実行する。なお、電池ＥＣＵ４０と統合ＥＣＵ１８０とが一体的に構成されていてもよい。