CN103119826A

CN103119826A - 电动车辆的充电系统和充电控制方法

Info

Publication number: CN103119826A
Application number: CN2011800076950A
Authority: CN
Inventors: 杉山义信; 冲良二
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2013-05-22
Also published as: JP5348330B2; WO2013042216A1; EP2760104A1; US20140191720A1; JPWO2013042216A1

Abstract

本发明提供一种电动车辆的充电系统和充电控制方法。搭载于电动车辆的蓄电装置（100）构成为包含多个电池单元（BU1、BU2）。充电器（200）将用于通过车辆外部的电源（402）对蓄电装置（100）进行充电的充电电力输出至电力线（PL1、PL2）。多个继电器（SMRB1、SMRB2、SMRG1、SMRG2、SMRP1、SMRP2、CHR1、CHR2）对电力线（PL1、PL2）与多个电池单元（BU1、BU2）之间的电连接进行切换。控制装置（50）在对多个电池单元（BU1、BU2）的整体进行充电时的漏电电流值大时控制多个继电器（SMRB1、SMRB2、SMRG1、SMRG2、SMRP1、SMRP2、CHR1、CHR2）以使得成为充电对象的电池单元的个数减少。

Description

电动车辆的充电系统和充电控制方法

技术领域

本发明涉及电动车辆的充电系统和充电控制方法，尤其涉及利用来自车辆外部的电源的电力对车载蓄电装置进行充电的控制。

背景技术

近年来，作为环保型车辆，电动汽车、混合动力车和燃料电池车等电动车辆受到注目。这些电动车辆搭载产生车辆驱动力的电动机和蓄积对该电动机供给的电力的蓄电装置。混合动力车是除了电动机之外还搭载有内燃机来作为动力源的车辆，燃料电池车是搭载有燃料电池来作为车辆驱动用的直流电源的车辆。

在这样的电动车辆中，已知能够从车辆外部的电源（以下，也简称为“外部电源”）例如一般家庭的电源对车载蓄电装置进行充电的结构。例如，通过由充电电缆将设置于住宅的电源插座与车辆的充电接入口连接，能够通过一般家庭的电源对蓄电装置进行充电。以下，也将利用外部电源对车载蓄电装置进行的充电简称为“外部充电”。

日本特开2010－98845号公报（专利文献1）中记载了在进行外部充电时用于应对发生了漏电的情况的控制。具体地说，记载了在车载蓄电装置的外部充电期间漏电检测装置检测到漏电的可能性的情况下，使充电器停止。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2010－98845号公报

发明内容

发明要解决的问题

在外部充电期间，漏电电流根据被充电的蓄电装置的寄生电容而变化。寄生电容也根据外部充电时的环境条件而变化。例如，在高温下或高湿度下，存在因充电时的寄生电容增大而漏电电流比通常情况下增加的倾向。

另一方面，在电动车辆中，为了延长利用蓄电装置的蓄积能量来行驶的行驶距离，车载蓄电装置的大容量化得到不断进展。在这样的电动车辆中，成为充电对象的蓄电装置的寄生电容大型化，由此外部充电时的漏电电流会变大。

在这样的结构中，当应用专利文献1所记载的控制时，则有可能导致在外部充电期间根据漏电电流值而使充电强制停止的频度变高。例如，在高温、高湿度时，有可能因寄生电容的增加所导致的漏电电流的增加而无法充分确保蓄电装置的充电机会。

本发明是为了解决这样的问题而提出的，目的在于在对由多个电池单元构成的蓄电装置进行外部充电的电动车辆中，兼顾安全处置漏电电流和确保充电机会，对车载蓄电装置适当地进行充电。

用于解决问题的手段

在本发明的一种方式是搭载有车辆驱动用电动机的电动车辆的充电系统，具有用于蓄积向车辆驱动用电动机供给的电力的蓄电装置、第1电力线和第2电力线、多个通断器、检测器以及控制部。蓄电装置构成为包含多个蓄电单元。第1电力线和第2电力线构成为接受用于对蓄电装置进行充电的充电电力。多个通断器构成为用于对第1电力线及第2电力线与多个蓄电单元之间的电连接进行切换。检测器构成为用于检测蓄电装置充电时的漏电电流。控制部在蓄电装置充电时根据检测器的漏电电流检测值控制多个通断器，以使得改变多个蓄电单元中的连接于第1电力线和第2电力线的蓄电单元的个数。

优选控制部在第1状态下的蓄电装置的充电时漏电电流检测值超过基准值时，控制多个通断器以使得成为第2状态，并且，在第2状态下对蓄电装置进行充电，所述第1状态是多个蓄电单元中的第1数量的蓄电单元与第1电力线和第2电力线电连接的状态，所述第2状态是比第1数量小的第2数量的蓄电单元与第1电力线和第2电力线电连接的状态。

另外，优选控制部在第1状态下的蓄电装置的充电时漏电电流检测值超过基准值时，控制多个通断器以使得成为第2状态，并且，在第2状态下对蓄电装置进行充电，所述第1状态是多个蓄电单元全部与第1电力线和第2电力线电连接的状态，所述第2状态是多个蓄电单元中的一部分蓄电单元与第1电力线和第2电力线电连接的状态。

进一步优选控制部在第1状态下使蓄电装置的充电电力成为零之后，控制多个通断器以使得从第1状态变化为第2状态。

另外，进一步优选电动车辆还具有充电器。充电器构成为将来自电动车辆外部的电源的电力变换为蓄电装置的充电电力而输出至第1电力线和第2电力线。多个蓄电单元在第1状态下以并联方式电连接于第1电力线和第2电力线。充电器的输出电压在第1状态和第2状态下相等。

或者，进一步优选电动车辆还具有充电器。充电器构成为将来自电动车辆外部的电源的电力变换为蓄电装置的充电电力而输出至第1电力线和第2电力线。多个蓄电单元在第1状态下以串联方式电连接于第1电力线和第2电力线。第2状态下的充电器的输出电压比第1状态下的充电器的输出电压低。

另外，优选电动车辆还具有充电器。充电器构成为将来自电动车辆外部的电源的电力变换为蓄电装置的充电电力而输出至第1电力线和第2电力线。充电器由非绝缘型的电力变换器构成。

或者，优选电动车辆还具有电力控制单元和充电器。电力控制单元构成为在电动车辆的车辆驱动用电动机和蓄电装置之间执行电力变换。充电器构成为将来自电动车辆外部的电源的电力变换为蓄电装置的充电电力而输出至第1电力线和第2电力线。充电器的至少一部分构成为共用电力控制单元的电路。

本发明的另一种方式是电动车辆的充电控制方法，所述电动车辆搭载有车辆驱动用电动机和用于蓄积向车辆驱动用电动机供给的电力的蓄电装置，蓄电装置构成为包含多个蓄电单元。充电控制方法包括：检测步骤，检测蓄电装置充电时的漏电电流；和充电步骤，根据所检测到的漏电电流检测值来改变连接于第1电力线和第2电力线的蓄电单元的个数而对蓄电装置进行充电，所述第1电力线和所述第2电力线是被供给用于对蓄电装置进行充电的充电电力的电力线。

优选在检测步骤中，在第1状态下的充电时检测漏电电流检测值，所述第1状态是多个蓄电单元中的第1数量的蓄电单元与第1电力线和第2电力线电连接的状态。在充电步骤中，在第1状态下的漏电电流检测值超过基准值时，在第2状态下对蓄电装置进行充电，所述第2状态是比第1数量小的第2数量的蓄电单元与第1电力线和第2电力线电连接的状态。

另外，优选在检测步骤中，在第1状态下的充电时检测漏电电流检测值，所述第1状态是多个蓄电单元全部与第1电力线和第2电力线电连接的状态。在充电步骤中，在第1状态下的漏电电流检测值超过基准值时，在第2状态下对蓄电装置进行充电，所述第2状态是多个蓄电单元中的一部分蓄电单元与第1电力线和第2电力线电连接的状态。

优选控制方法还包括如下步骤：在对多个蓄电单元与第1电力线及第2电力线之间的连接进行切换以使得从第1状态变化为第2状态之前，使蓄电装置的充电电力成为零。

发明的效果

根据本发明，在对由多个电池单元构成的蓄电装置进行外部充电的电动车辆中，能够兼顾安全处置漏电电流和确保充电机会而对车载蓄电装置适当地进行充电。

附图说明

图1是本发明实施方式的电动车辆的充电系统的概略结构图。

图2是表示图1中示出的充电器的结构例的电路图。

图3是电动车辆的行驶系统的概略结构图。

图4是图1示出的充电接入口和充电电缆的连接部分的概略结构图。

图5是用于说明漏电检测电路的结构例的示意图。

图6是说明本发明实施方式的电动车辆的充电系统中的外部充电控制处理的第1流程图。

图7是说明本发明实施方式的电动车辆的充电系统中的外部充电控制处理的第2流程图。

图8是说明本发明实施方式的电动车辆的充电系统中的外部充电控制处理的第3流程图。

图9是表示本发明实施方式的变形例的电动车辆的充电系统中的蓄电装置的结构例的示意图。

图10是说明图9示出的蓄电装置的外部充电控制处理的第1流程图。

图11是说明图9示出的蓄电装置的外部充电控制处理的第2流程图。

标号说明

10电力控制单元;15升压转换器;17变换器（inverter）;20电动发电机;21中性点;30动力传递传动装置（gear）;40驱动轮;50控制装置（ECU）;60车辆地线;100蓄电装置;180充电接入口；183～185电极；200充电器；210AC滤波器；220AC/DC变换部；225DC/DC变换部；230AC端口；231DFR；235电压传感器；236电流传感器；240漏电检测电路；241绝缘电阻计；242连接部；246聚磁芯（core）；247线圈；248电流检测部；300充电电缆；310连接器；320插头；330CCID；400电源插座；402外部电源；ACLn、ACLp、BL1、BL2、PL1～PL6、PSLp、PSLn电力线；BU1、BU2蓄电单元（电池单元）；C0、Ca、Cb平滑电容器；C1、C2、C3对地容量；CHR1～CHR3、SMRB1、SMRB2、SMRG1、SMRG2、SMRP1、SMRP2继电器；CPLT导频信号；D1～D6反向并联二极管；Ilk漏电电流值；L1电抗器；LN1、LN2信号线;Nm中间节点;PISＷ信号;Q1～Q6电力用半导体开关元件;Vdc充电电压。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。以下对图中的相同或相当部分标注同一附图标记，原则上不重复其说明。

图1是说明本发明实施方式的电动车辆的充电系统的结构的概略结构图。图1主要示出了用于对电动车辆中的蓄电装置100进行外部充电的结构。

参照图1，电动车辆的充电系统具有控制装置50、蓄电装置100、充电接入口180和充电器200。

控制装置50由未图示的CPU（Central Processing Unit：中央处理单元）和内置存储器的电子控制单元（ECU：Electric Control Unit）构成。ECU构成为基于存储于该存储器的映射（map）和程序来进行使用了各传感器的检测值的运算处理。或者，ECU的至少一部分可以构成为通过电子电路等的硬件来执行预定的数值、逻辑运算处理。

在外部充电时，充电接入口180经由充电电缆300与外部电源402的电源插座400电连接。具体地说，通过充电电缆300的连接器310与电动车辆的充电接入口180电连接、并且充电电缆300的插头320与电源插座400电连接，向充电接入口180供给来自外部电源402的电力。

在本实施方式中，举例说明将系统交流电源假设为外部电源402的所谓插入式类型的电动车辆，但是本发明的应用不限定于这样的情况。例如，外部电源也可以是太阳能电池、家庭用蓄电池等供给直流电力的电源。或者，电动车辆也可以构成为不使用充电电缆300而是接受通过电磁耦合、磁场谐振以非接触的方式从外部电源供给的电力。即，明确地记载为本发明能够普遍适用于能够进行外部充电的电动车辆。

充电接入口180与电力线ACLp、ACLn电连接。在外部充电时，来自外部电源402的电力被传递至电力线ACLp、ACLn。

充电器200将从外部电源402传递至电力线ACLp、ACLn的电力变换为蓄电装置100的充电电力，并向电力线PL1、PL2输出。

蓄电装置100包含多个蓄电单元BU1、BU2。蓄电单元BU1、BU2代表性地由锂离子电池、镍氢电池等能够再充电的二次电池构成。以下，也将蓄电单元BU1、BU2称为电池单元BU1、BU2。需说明的是，也可以通过二次电池以外的蓄电元件构成蓄电单元BU1、BU2。

蓄电装置100与电力线BL1、BL2电连接。在电力线BL1和电池单元BU1的正极端子之间，电连接有继电器SMRB1。同样地，在电池单元BU1的负极端子和电力线BL2之间，电连接有继电器SMRG1。

优选与继电器SMRG1并联配置具有用于抑制电流的限制电阻的继电器SMRP1。在为了连接电池单元BU1的负极端子和电力线BL2而应使继电器SMRB1接通的期间中的初期，为了抑制突入电流而代替继电器SMRB1使继电器SMRP1接通。即，在继电器SMRB1的接通期间和继电器SMRP1的接通期间的任一期间，都使电池单元BU1的负极端子与电力线BL2电连接。因此，以下不区分继电器SMRB1的接通和继电器SMRP1的接通而将两者的接通总括简称为继电器SMRB1接通。

同样地，对电池单元BU2也设置有继电器SMRB2、SMRG2。优选与继电器SMRG2并联设置用于抑制突入电流的继电器SMRP2。也将对继电器SMRB2和SMRP2这两者的接通总括简称为继电器SMRB2接通。

例如，电池单元BU1和继电器SMRB1、SMRG1、SMRP1被收容在同一电池组内。同样地，电池单元BU2和继电器SMRB2、SMRG2、SMRP2被收容在同一电池组内。

继电器CHR1设置在电力线PL1和BL1之间。继电器CHR2设置在电力线PL2和BL2之间。在外部充电时，通过使继电器CHR1、CHR2接通，电力线BL1、BL2与电力线PL1、PL2电连接。其结果，经由电力线BL1、BL2与电力线PL1、PL2电连接的电池单元BU1和/或BU2通过充电器200来进行外部充电。

这些继电器SMRB1、SMRB2、SMRG1、SMRP1、SMRG2、SMRP2、CHR1、CHR2与用于对电力线PL1、PL2和多个电池单元BU1、BU2之间的电连接进行切换的“多个通断器”相对应。各继电器的接通断开受控制装置50控制。

各继电器代表性的由电磁继电器构成，该电磁继电器在通过未图示的励磁电路供给励磁电流时接通（on），另一方面，在不供给励磁电流时断开（off）。但是，只要是能够控制通电路径的连接（on）/切断（off）的通断器，则可以使用任意的电路单元来代替该继电器。

图2是说明充电器200的结构例的电路图。

参照图2，充电器200具有LC滤波器210、AC/DC变换部220、DC/DC变换部225和平滑电容器Ca、Cb。

LC滤波器210插入连接于电力线ACLp、ACLn，除去交流电压（Vac）的高次谐波成分。AC/DC变换部220设置在电力线ACLp、ACLn和电力线PL3、PL4之间。在电力线PL3、PL4连接有平滑电容器Ca。DC/DC变换部225设置在电力线PL1、PL2和电力线PL3、PL4之间。在电力线PL1、PL2连接有平滑电容器Cb。

AC/DC变换部220包含电力用半导体开关元件Q1～Q4。对于开关元件Q1～Q4分别配置有反向并联二极管D1～D4。在本实施方式中，作为电力用半导体开关元件（以下，也简称为“开关元件”），例示IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管）。但是，可以适当使用电力用MOS（Metal Oxide Semiconductor：金属氧化物半导体）晶体管或者电力用双极晶体管等能够控制接通断开的任意元件。

开关元件Q1～Q4在电力线ACLp、ACLn和电力线PL3、PL4之间构成全桥电路。全桥电路如周知那样，能够通过开关元件Q1～Q4的接通断开控制来执行双向的AC/DC电力变换。另外，已知通过接通断开控制中的开关元件的占空比控制，也能够对直流电压（电流）或交流电压（电流）的电平进行控制。开关元件Q1～Q4的接通断开是响应来自控制装置50的控制信号来进行控制的。

DC/DC变换部225通过例如非绝缘型的斩波电路构成。DC/DC变换部225具有开关元件Q5、Q6和电抗器L1。在开关元件Q5、Q6分别连接有反向并联二极管D5、D6。DC/DC变换部225能够在电力线PL1、PL2和电力线PL3、PL4之间执行双向的直流电压变换。

在外部充电时，来自外部电源402的交流电压Vac被LC滤波器210除去高次谐波成分，并向AC/DC变换部220输入。AC/DC变换部220将交流电压Vac变换为直流电压V1，并向电力线PL3、PL4输出。

DC/DC变换部225将电力线PL3、PL4的直流电压V1变换为蓄电装置100的充电电压Vdc，并向电力线PL1、PL2输出。能够通过AC/DC变换部220和DC/DC变换部225控制向电力线PL1、PL2输出的充电电力。

在图2的结构例中，充电器200构成为非绝缘型的电力变换电路。非绝缘型的电力变换电路与包含绝缘变压器而构成的绝缘型的电力变换电路相比，有效率良好的趋势。但是，在本发明的应用中，只要能够将来自外部电源的电力变换为蓄电装置的充电电力，则充电器200的电路结构可以是任意的结构。

图3是电动车辆的行驶系统的概略结构图。

参照图3，电动车辆包含电力控制单元10、产生车辆驱动力的电动发电机20、动力传递传动装置30和驱动轮40。

在行驶时，蓄电装置100与电力控制单元10电连接。在电力控制单元10的输入侧（蓄电装置100侧）以并联的方式与蓄电装置100电连接有平滑电容器C0。

电力控制单元10将来自蓄电装置100的电力变换为用于驱动控制电动发电机20的电力。例如，电动发电机20由具有以中性点21连接的三相绕组的永磁体型的3相同步电动机构成。电动发电机20与“车辆驱动用电动机”对应。

电力控制单元10具有升压转换器15和三相变换器17。

升压转换器15在蓄电装置100的输出电压和电力线PL5、PL6的直流电压之间执行双向的直流电压变换。例如，升压转换器15由与图2的DC/DC变换部225同样的斩波电路构成。在电力线PL5、PL6上连接有平滑电容器。

变换器17由一般的三相变换器构成。变换器17将电力线PL5、PL6的直流电压变换为施加于电动发电机20各相的交流电压。由此，来控制电动发电机20的输出转矩。

电动发电机20的输出转矩经由由减速器、动力分配机构构成的动力传递传动装置30被传递至驱动轮40。由此，电动车辆能够通过利用来自蓄电装置100的供给电力所产生的电动发电机20的输出转矩来行驶。特别是通过设置升压转换器15，能够使用与蓄电装置100的输出电压相比振幅大的交流电压来对电动发电机20进行驱动控制。

在电动车辆进行再生制动时，电动发电机20能够利用驱动轮40的旋转力来发电。再生的发电电力通过电力控制单元10变换为蓄电装置100的充电电力。

在除了电动发电机20以外还搭载有发动机（未图示）的混合动力汽车中，通过使该发动机和电动发电机20协调动作，产生电动车辆所需的车辆驱动力。此时，利用发动机的旋转产生的发电电力，也能够对蓄电装置100进行充电。这样，电动车辆总括地表示搭载车辆驱动用电动机的车辆，包括通过发动机和电动机产生车辆驱动力的混合动力汽车、未搭载发动机的电动汽车和燃料电池车等。

如图3所示，升压转换器15能够作成与图2所示的DC/DC变换部225相同的电路结构。在该情况下，对于图2的充电器200中的DC/DC变换部225，能够与行驶系统的电路的一部分（升压转换器15）共用。在该情况下，配置继电器（未图示）以使得在外部充电时向电力线PL5、PL6传递AC/DC变换部220的输出电压V1即可。

或者，如专利文献1的图14所示，在搭载多个电动发电机的电动车辆中，通过作成在2个电动发电机的中性点连接外部电源的结构，也能够将充电器200的结构整体与行驶系统的电路共用。这样，对于充电器200和行驶系统的电路，只要发挥与上述同样的功能，则能够适用任意的电路结构。

再次参照图1，在通过充电器200对蓄电装置100的整体进行充电的情况下，电池单元BU1的对地容量C1、电池单元BU2的对地容量C2与电力线PL1、PL2的对地容量C3之和即（C1+C2+C3）作为寄生电容作用于充电路径。

在外部充电时，通过该寄生电容流动漏电电流。因此，当为了延长电动车辆的行驶距离而使蓄电装置100大容量化时，则由于（C1+C2）变大，所以漏电电流也增加。如专利文献1也记载的那样，当漏电电流超过预定的基准值时，则从安全上的观点出发优选停止外部充电。由寄生电容导致的漏电电流的增大具有在使用非绝缘型的充电器的情况下变显著的趋势。

另一方面，由于在大容量的蓄电装置100中漏电电流比较大，所以担心受环境条件等影响而漏电电流达到上述基准值的频度变高。因此，当在充电电流超过了基准值时完全不执行外部充电时，则有可能难以确保蓄电装置100的充电机会。

因此，在本实施方式的电动车辆的充电系统中，根据漏电电流的检测值，在蓄电装置100中执行对成为充电对象的电池单元的个数进行切换的控制。

首先，使用图4和图5，说明漏电电流的检测结构例。

图4是充电接入口180与充电电缆300的连接部分的概略结构图。

参照图4，连接电动车辆与外部电源402的充电电缆300包含连接器310、插头320和CCID（Charging Circuit Interrupt Device：充电电路中断设备）330。

连接器310构成为能够与设置于电动车辆的充电接入口180连接。当连接器310与充电接入口180连接时，经由信号线LN1向控制装置50输入表示它们连接的信号PISＷ。

信号线LN1与电极184连接，电极183与车辆地线60连接。当连接器310与充电接入口180连接时，则因电极183、184短路而使信号线LN1与车辆地线60连接。由此，信号PISＷ的电位成为接地电位。另一方面，当连接器310被从充电接入口180取下时，则信号线LN1被电断开。因此，基于信号PISＷ的电位，控制装置50能够检测连接器310和充电接入口180有无连接。

插头320与例如设置于住宅的电源插座400连接。从外部电源402向电源插座400供给交流电力。

CCID330插入设置于用于从外部电源402向电动车辆供给充电电力的电力线对（电力线PSLp、PSLn）上，对从外部电源402向电动车辆传输电力的电力传输路径的连接/切断进行控制。

CCID330在插头320连接于电源插座400时，利用从外部电源402供给的电力进行动作而产生导频信号CPLT。导频信号CPLT经由与电极185连接的信号线LN2输入至控制装置50。CCID330基于能够从外部电源402经由充电电缆300向电动车辆供给的额定电流，设定导频信号CPLT的占空周期。因此，控制装置50通过接收导频信号CPLT能够把握上述的额定电流。

AC端口230连接在充电接入口180和电力线ACLp、ACLn之间，对两者之间的电连接/电切断进行控制。AC端口230包含DFR（Dead FrontRelay：安全继电器（不露带电部的继电器））231、电压传感器235和电流传感器236。

DFR231通过来自控制装置50的控制信号来进行接通断开控制。当使DFR231断开时，则能够使电力线ACLp、ACLn从充电接入口180电切离。另一方面，当使DFR231接通时，则电力线ACLp、ACLn与充电接入口180电连接。在利用外部电源402对蓄电装置100进行充电时，通过控制装置50使DFR231接通。另一方面，在电动车辆与外部电源402不电连接的情况下，通过控制装置50使DFR231切断。

电压传感器235检测电力线ACLp、ACLn之间的电压。另外，电流传感器236检测从充电接入口180流至电力线ACLp、ACLn的电流。

漏电检测电路240连接于电力线ACLp、ACLn，检测外部充电时的漏电电流。在外部充电时，漏电检测电路240向控制装置50发送检测到的漏电电流值Ilk。控制装置50能够基于漏电电流值Ilk检测有无漏电的可能性。或者，漏电检测电路240也可以向控制装置50发送表示漏电电流值Ilk是否超过预定的基准值It的信号。

漏电检测电路240的结构并不特别限定，也可以采用例如图5所示的结构。

参照图5，漏电检测电路240包含绝缘电阻计241、连接部242、聚磁芯246、线圈247和电流检测部248。

在蓄电装置100不进行充电时，绝缘电阻计241检测电力线ACLp、ACLn各自是否与车辆地线60绝缘、以及检测电力线ACLp、ACLn是否相互绝缘，并向控制装置50输出其检测结果。

连接部242用于使绝缘电阻计241连接于电力线ACLp、ACLn或从电力线ACLp、ACLn切离。连接部242受控制装置50控制。例如，连接部242在充电电缆300连接于电动车辆的情况下断开，另一方面，在充电电缆300连接于电动车辆的情况下接通。

聚磁芯246、线圈247和电流检测部248在蓄电装置100进行外部充电时使用。聚磁芯246根据流动于电力线ACLp、ACLn中的电流使周围产生的磁束聚集。线圈247卷绕在聚磁芯246上。电流检测部248与线圈247的两端连接。

在产生漏电的状态下，因流动于电力线ACLp中的电流而产生的磁束与因流动于电力线ACLn中的电流而产生的磁束的平衡状态被破坏，会在聚磁芯246产生磁束。根据该产生的磁束而在线圈247的两端产生电压差。因此，电流检测部248基于线圈247两端的电压差输出漏电电流值Ilk。或者，如上所述，电流检测部248也可以输出表示漏电电流值Ilk是否超过预定的基准值It的信号。

接着，使用图6～图8的流程图来说明基于外部充电时所检测到的漏电电流值的蓄电装置100的充电控制。按照以下所示的图6～图8的流程图的一系列的控制处理是通过控制装置50以预定周期执行的。图6～图8所示的各步骤的处理是通过控制装置50的硬件和/或软件处理来执行。

参照图6，控制装置50通过步骤S100来判定外部充电的开始条件是否成立。例如，在充电电缆300被正常连接且用户指示了进行外部充电的情况下（包括所预约的充电时间的到来），步骤S100判定为“是”。充电开始条件不成立时（S100判定为“否”时），省略以下的步骤的执行而结束处理。即，不执行外部充电。

控制装置50在充电开始条件成立时（S100判定为“是”时），通过步骤S110指示进行通常充电。例如，在通常充电中，蓄电装置100的整体、即电池单元BU1、BU2这两方作为充电对象以并联方式被进行外部充电。以下，将步骤S110的通常的充电也称为“整体充电”。

在整体充电中，通过使继电器SMRB1、SMRB2和继电器SMRG1、SMRG2接通，在使电池单元BU1、BU2与电力线PL1、PL2电连接的状态下，通过充电器200执行外部充电。

控制装置50在步骤S115中，基于漏电检测电路240的检测值取得整体充电期间的漏电电流值Ilk。进而，控制装置50通过步骤S120，将整体充电期间的漏电电流值Ilk与基准值It作比较。基准值It被预先确定为相对于法规等的安全基准具有一定的容限。

控制装置50在漏电电流值Ilk比基准值It低的情况下（S120判定为“是”时），继续通过步骤S110进行的整体充电，通过步骤S130判定充电对象的电池单元BU1、BU2是否达到满充电状态。并且，在充电对象的电池单元BU1、BU2达到满充电状态之前（S130判定为“否”时），继续通过步骤S110进行整体充电。

控制装置50在电池单元BU1、BU2达到满充电状态时（S130判定为“是”时），通过步骤S140来正常结束外部充电。

另一方面，在进行整体充电期间漏电电流值Ilk超过了基准值It时（S120判定为“否”时），控制装置50通过步骤S125检测出整体充电中的漏电，并接着执行图7的流程图所示的处理。

参照图7，控制装置50通过步骤S200产生充电停止指令。在步骤S200中，例如，将充电器200的输出电力（充电电力）设定为0。即，在继电器CHR1、CHR2维持为接通的状态下，使蓄电装置100的充电电力变为0。

控制装置50通过步骤S210，在停止来自充电器200的电力输出的状态下，使继电器SMRB1、SMRB2和继电器SMRG1、SMRG2断开。由此，电池单元BU1、BU2变为从电力线PL1、PL2暂时电切离的状态。

进而，控制装置50通过步骤S220，将一部分电池单元（在此为电池单元BU1）选择为充电对象并准备对其进行充电。步骤S220中的充电对象的选择可以按照预定的固定模式，也可以根据此时的状况进行适当变更。

控制装置50在步骤S230中，使对应于成为充电对象的电池单元BU1的继电器SMRB1、SMRG1接通。使对应于另一方的电池单元BU2（非充电对象）的继电器SMRB2、SMRG2维持断开。由此，成为仅电池单元BU1与电力线PL1、PL2连接的状态。

控制装置50的处理前进至步骤S240，产生将在步骤S200所选择的电池单元BU1作为充电对象的分割充电指令。由此，在一部分电池单元BU1电连接于电力线PL1、PL2的状态下，充电器200输出用于对一部分电池单元进行充电的充电电力。

控制装置50通过步骤S245，基于漏电检测电路240的检测值，取得电池单元BU1在分割充电期间的漏电电流值Ilk。进而，控制装置50通过步骤S250将分割充电期间的漏电电流值Ilk与基准值It作比较。

在分割充电期间漏电电流值Ilk超过了基准值It时（S250判定为“否”时），控制装置50通过步骤S270来检测出电池单元BU1在分割充电期间的漏电。进而，控制装置50使处理前进至步骤S280，产生与步骤S200同样的充电停止指令。由此，电池单元BU1的充电被即刻停止。

另一方面，控制装置50在漏电电流值Ilk比基准值It低的情况下（S250判定为“是”时），一边继续通过步骤S240进行分割充电，一边通过步骤S260判定充电对象的电池单元BU1是否达到满充电状态。并且，在电池单元BU1达到满充电状态之前（S260判定为“否”时），继续通过步骤S240进行分割充电，。

控制装置50在充电对象的电池单元BU1达到满充电状态时（S260判定为“是”时），处理前进至步骤S280，产生与步骤S200同样的充电停止指令。由此，在电池单元BU1的充电完成的状态下，停止来自充电器200的电力输出。

控制装置50在通过步骤S280停止了来自充电器200的电力输出的状态下，通过步骤S290，使与电池单元BU1对应的继电器SMRB1、SMRG1断开。由此，在步骤S290结束时，电池单元BU1、BU2这两方成为从电力线PL1、PL2切离的状态。进而，控制装置50执行如图8的流程图所示的处理。

参照图8，控制装置50通过步骤S300将未充电的剩余的电池单元选择为新的充电对象。在图1的例子中，通过2个电池单元BU1、BU2构成蓄电装置100，因此，步骤S300的选择是与步骤S220（图7）中的选择联动而自动确定的。在此，将电池单元BU2选择为充电对象。

进而，控制装置50通过与图7的步骤S230～S290同样的步骤S310～S360，执行将电池单元BU2作为充电对象的分割充电。即，在对电池单元BU2进行分割充电期间漏电电流值Ilk超过基准值It（S330判定为“否”时）时，检测出电池单元BU2在充电时的漏电（S350），并即刻停止对电池单元BU2进行的充电（S360）。

在步骤S360结束时，电池单元BU2的分割充电因基于漏电检测的强制停止或基于满充电的正常停止中任一方而结束。进而，控制装置50通过步骤S370使分割充电（BU2）时接通的继电器SMRB2、SMRG2断开。由此，由于使全部继电器断开，所以电池单元BU1、BU2被从电力线PL1、PL2电切离。进而，由于对这两方的分割充电已结束，所以也使继电器CHR1、CHR2断开。

在将电池单元BU1、BU2分别作为充电对象的分割充电结束时，控制装置50通过步骤S380将关于漏电检测的信息通知给用户。例如，在步骤S120、S250和S330的至少一个步骤判定为“否”时，通过诊断码等通知表示在整体充电、分割充电（BU1）和分割充电（BU2）中任一方检测到的漏电的信息。

用户能够通过步骤S380得到表示外部充电期间有无检测出漏电以及在外部充电结束时完成了充电的电池单元的信息。进而，控制装置50通过步骤S390结束外部充电。

在图7和图8的流程图中，示出了如下例子：在外部充电期间，为了变更电力线PL1、PL2与电池单元BU1、BU2的连接关系而使继电器接通断开时（S210、S320），执行使充电暂时停止的处理。从设备保护出发，优选使充电暂时停止，但是也可以根据充电电流显著小于继电器的额定电流的情况等状况而省略这样的处理。即，在外部充电期间，也可以在保持继续充电的状态下，控制继电器的通断来进行成为充电对象的电池单元的切换处理。

如以上说明那样，根据本发明的电动车辆的充电系统，在由多个电池单元构成的蓄电装置的外部充电中，能够在通常充电（整体充电）中的漏电电流大的情况下，也不强制结束外部充电本身而通过减少作为充电对象的电池单元的个数的分割充电来继续进行外部充电。由此，在因寄生电容的增大而导致漏电电流增加的情况下，也能够依次对各电池单元进行充电。

因此，为了安全上的处置而避免了在漏电电流比基准值大的状态进行充电，并且通过确保各电池单元的充电机会，能够对蓄电装置100适当地进行外部充电。

［实施方式的变形例］

在图1中，说明了蓄电装置100由并联连接的多个电池单元BU1、BU2构成的例子。下面，针对将多个电池单元BU1、BU2串联连接而构成蓄电装置100的变形例进行说明。

在图9所示的实施方式的变形例的电动车辆的充电系统的结构中，除了蓄电装置100及蓄电装置100和充电器200之间的继电器配置之外，与图1是同样的。因此，以下仅对与图1不同的结构部分进行说明，对与图1～图8共通的部分省略说明。

参照图9，蓄电装置100在电力线BL1、BL2之间具有经由中间节点Nm以串联方式电连接的电池单元BU1、BU2。中间节点Nm相当于电池单元BU1与BU2的电连接点。

例如，电池单元BU1和继电器SMRB1、SMRG1收纳在同一电池组内。同样地，电池单元BU2和继电器SMRB2、SMRG2、SMRP2收纳在同一电池组内。

在电池单元BU1的负极端子和中间节点Nm之间设置有继电器SMRG1。同样地，在电池单元BU2的正极端子和中间节点Nm之间设置有继电器SMRB2。

电池单元BU1的正极端子与电力线BL1电连接。电池单元BU2的负极端子与电力线BL2电连接。

为了控制蓄电装置100与行驶系统的电路（图3）之间的连接，对应于电池单元BU1的正极端子而设置有继电器SMRB1。同样地，对应于电池单元BU2的正极端子而设置有继电器SMRB2。如上所述，对于继电器SMRB2，优选设置用于抑制突入电流的继电器SMRP2。

在充电器200和蓄电装置100之间设置有继电器CHR1～CHR3。继电器CHR1设置在电力线PL1和电力线BL1之间。继电器CHR2设置在电力线PL2和电力线BL2之间。进而，继电器CHR3设置在电力线PL2和中间节点Nm之间。

继电器CHR1～CHR3、SMRG1和SMRB2与用于对电力线PL1、PL2和多个电池单元BU1、BU2之间的电连接进行切换的“多个通断器”对应。各继电器的接通断开受控制装置50控制。

在图9的结构例中，基本上，在电动车辆行驶时，通过使继电器SMRB1、SMRG1、SMRB2、SMRG2（SMRP2）接通，使电池单元BU1和BU2以相互串联连接的状态连接于行驶系统的电路（图3）。即，从串联连接的电池单元BU1、BU2向行驶系统的电路供给电力。

因此，对于蓄电装置100的外部充电，也基本上从充电器200向串联连接的电池单元BU1、BU2供给充电电力。即，通过使继电器CHR1、SMRG1、SMRB2和CHR2接通且使继电器CHR3断开，通过充电器200对电池单元BU1、BU2进行充电（整体充电）。

另一方面，通过使继电器CHR2、SMRB2断开，并且除了继电器CHR1、SMRG1之外还使继电器CHR3接通，能够仅将电池单元BU1作为充电器200的充电对象。即，充电器200也能够对电池单元BU1进行分割充电。

在电动车辆行驶时，除了继电器SMRB1、SMRG1、SMRG2（SMRP2）之外还使继电器CHR2、CHR3接通，并且使继电器SMRB2、CHR1断开，也能够仅使电池单元BU1与行驶系统的电路连接。在该情况下，与使电池单元BU1、BU2串联连接的情况相比，蓄电装置100的输出电压变成一半，但是通过图3所示的升压转换器15的升压，能够对电动发电机20进行驱动控制。

接着，使用图10和图11，说明对图9所示的蓄电装置进行外部充电的控制处理。图10、图11的流程图的一系列的控制处理是通过控制装置50以预定周期执行的。图10、图11所示的各步骤的处理是通过控制装置50的硬件和/或软件处理来执行的。

参照图10，控制装置50通过与图6同样的步骤S100，判定外部充电的开始条件是否已成立。在充电开始条件不成立时（S100判定为“否”时），不执行以下的步骤，所以不执行外部充电。

控制装置50在充电开始条件成立时（S100判定为“是”时），通过步骤S110#指示进行通常充电。例如，在通常充电中，蓄电装置100整体、即电池单元BU1、BU2这两方被作为充电对象以串联方式进行外部充电。也将通过步骤S110#进行的通常充电称为整体充电。

在步骤S110#中，通过使继电器CHR1、CHR2和继电器SMRG1、SMRB2接通，电池单元BU1、BU2以在电力线PL1、PL2之间以串联方式电连接的状态执行外部充电。

控制装置50通过与图6同样的步骤S115、S120，将通过漏电检测电路240所检测到的整体充电中的漏电电流值Ilk与基准值It作比较。

控制装置50在漏电电流值Ilk比基准值It低的情况下（S120判定为“是”时），在电池单元BU1、BU2达到满充电状态之前（S130判定为“否”时），继续通过步骤S110#进行整体充电。控制装置50在电池单元BU1、BU2达到满充电状态时（S130判定为“是”时），通过步骤S140来正常结束外部充电。

另一方面，在整体充电期间漏电电流值Ilk超过了基准值It时（S120判定为“否”时），控制装置50通过与图6同样的步骤S125，检测出整体充电中的漏电并继续执行图11的流程图所示的处理。

参照图11，控制装置50通过与图7同样的步骤S200产生充电停止指令。进而，控制装置50通过步骤S210#以停止来自充电器200的电力输出的状态，使继电器CHR1、CHR2和继电器SMRG1、SMRB2断开。由此，电池单元BU1、BU2成为从电力线PL1、PL2暂时电切离的状态。

进而，控制装置50通过步骤S220，将一部分电池单元BU1选择为充电对象，并准备对其进行充电。在图9的结构例中，由于不能对电池单元BU2进行分割充电，所以在步骤S220中，固定地选择电池单元BU1。

在步骤S230#中，为了将成为充电对象的电池单元BU1连接在电力线BL1和BL2之间，控制装置50使继电器CHR1、CHR3和继电器SMRG1接通，另一方面，使继电器SMRB2、CHR2断开。

控制装置50使处理前进至与图7同样的步骤S240，产生将电池单元BU1作为充电对象的分割充电指令。由此，在电池单元BU1与电力线PL1、PL2电连接的状态下，充电器200输出用于仅对电池单元BU1进行充电的充电电力。

控制装置50通过与图7同样的步骤S240～S280对电池单元BU1进行分割充电。因此，在漏电电流值Ilk比基准值It低的情况下（S250判定为“是”时），在电池单元BU1达到满充电状态时（S260判定为“是”时），停止对电池单元BU1进行的充电（S280）。

另一方面，在分割充电期间漏电电流值Ilk超过了基准值It时（S250判定为“否”时），控制装置50检测出电池单元BU1在充电时的漏电（S270），并即刻停止电池单元BU1的充电（S280）。

在步骤S280结束时，电池单元BU1的分割充电因基于漏电检测的强制停止或基于满充电的正常停止中任一方而结束。进而，控制装置50通过步骤S290#使分割充电中接通的继电器CHR1、CHR3和SMRG1断开。由此，使全部继电器断开并使电池单元BU1、BU2从电力线PL1、PL2电切离。

控制装置50在电池单元BU1的分割充电结束时，通过与图8同样的步骤S380将关于漏电检测的信息通知给用户。由此，用户能够得到表示外部充电中有无检测出漏电和外部充电结束时完成了充电的电池单元的信息。进而，控制装置50通过步骤S390结束外部充电。

在图10和图11的流程图中，也可以根据状况省略步骤S200的处理。即，在外部充电期间，也可以对继电器进行通断处理，以保持继续充电的状态来对成为充电对象的电池单元进行切换。

如本实施方式的变形例那样，对串联连接有多个电池单元的结构的蓄电装置也同样地，在通常的整体充电中的漏电电流大的情况下，也能够通过将一部分电池单元作为充电对象的分割充电来继续进行外部充电。由此，能够为了安全上的处置而避免了在漏电电流比基准值大的状态下进行充电，并通过确保电池单元的充电机会，能够对蓄电装置100适当地进行充电。

在图9的结构例中，说明了能够仅对电池单元BU1进行分割充电的结构例，但是也可以变更继电器CHR1～CHR3的配置而构成能够仅对电池单元BU2进行分割充电的结构。或者，对于图9的结构例，通过构成在电力线PL1和中间节点Nm之间进一步配置继电器的结构，也能够构成能够对电池单元BU1、BU2这两方进行分割充电的结构。

在本实施方式及其变形例中，为了便于说明而例示了对并联或串联连接有2个电池单元的结构的蓄电装置进行外部充电。然而，本发明的适用不限定于这样的结构例，对于通过3个以上的多个电池单元构成的蓄电装置进行的外部充电，也能够适用本发明。即，能够在将多个电池单元的全部或一部分作为充电对象时的漏电电流值比基准值大的情况下，转换为将与此相比个数少的电池单元作为充电对象的分割充电来执行外部充电。这样，通过根据外部充电时的漏电电流值进行控制以变更成为充电对象的电池单元的个数，由此能够同样享有上述的效果。

应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是举例说明的内容而并不是限制性内容。本发明的范围并不通过上述说明来限定，而是通过权利要求的范围来限定，与权利要求等同的含义以及权利要求范围内的所有变更也包含在本发明中。

产业上的可利用性

本发明能够利用于电动车辆的充电系统，该电动车辆的充电系统用于通过来自车辆外部的电源的电力对车载蓄电装置进行充电。

Claims

1.一种电动车辆的充电系统，所述电动车辆搭载有车辆驱动用电动机（20），所述充电系统具有：

蓄电装置（100），其构成为包含多个蓄电单元（BU1、BU2），用于蓄积向所述车辆驱动用电动机供给的电力；

第1电力线和第2电力线（PL1、PL2），其被供给用于对所述蓄电装置进行充电的充电电力；

多个通断器（SMRB1、SMRB2、SMRG1、SMRG2、SMRP1、SMRP2、CHR1～CHR3），其用于对所述第1电力线及所述第2电力线与所述多个蓄电单元之间的电连接进行切换；

检测器（240），其用于检测所述蓄电装置充电时的漏电电流；以及

控制部（50），其用于在所述蓄电装置充电时根据所述检测器的漏电电流检测值（Ilk）控制所述多个通断器，以使得改变所述多个蓄电单元中的连接于所述第1电力线和所述第2电力线的蓄电单元的个数。

2.如权利要求1所述的电动车辆的充电系统，其中，

所述控制部（50）在第1状态下的所述蓄电装置（100）的充电时所述漏电电流检测值（Ilk）超过基准值时，控制所述多个通断器（SMRB1、SMRB2、SMRG1、SMRG2、SMRP1、SMRP2、CHR1～CHR3）以使得成为第2状态，并且，在所述第2状态下对所述蓄电装置进行充电，所述第1状态是所述多个蓄电单元（BU1、BU2）中的第1数量的蓄电单元与所述第1电力线和所述第2电力线（PL1、PL2）电连接的状态，所述第2状态是比所述第1数量小的第2数量的蓄电单元与所述第1电力线和所述第2电力线电连接的状态。

3.如权利要求1所述的电动车辆的充电系统，其中，

所述控制部（50）在第1状态下的所述蓄电装置（100）的充电时所述漏电电流检测值（Ilk）超过基准值（It）时，控制所述多个通断器（SMRB1、SMRB2、SMRG1、SMRG2、SMRP1、SMRP2、CHR1～CHR3）以使得成为第2状态，并且，在所述第2状态下对所述蓄电装置进行充电，所述第1状态是所述多个蓄电单元（BU1、BU2）全部与所述第1电力线和所述第2电力线（PL1、PL2）电连接的状态，所述第2状态是所述多个蓄电单元中的一部分蓄电单元与所述第1电力线和所述第2电力线电连接的状态。

4.如权利要求2或3所述的电动车辆的充电系统，其中，

所述控制部（50）在所述第1状态下使所述蓄电装置（100）的充电电力成为零之后，控制所述多个通断器（SMRB1、SMRB2、SMRG1、SMRG2、SMRP1、SMRP2、CHR1～CHR3）以使得从所述第1状态变化为所述第2状态。

5.如权利要求2或3所述的电动车辆的充电系统，其中，

还具有充电器（200），所述充电器（200）用于将来自所述电动车辆外部的电源（402）的电力变换为所述蓄电装置（100）的充电电力而输出至所述第1电力线和所述第2电力线，

所述多个蓄电单元（BU1、BU2）在所述第1状态下以并联方式电连接于所述第1电力线和所述第2电力线（PL1、PL2），

所述充电器的输出电压在所述第1状态和所述第2状态下相等。

6.如权利要求2或3所述的电动车辆的充电系统，其中，

所述多个蓄电单元（BU1、BU2）在所述第1状态下以串联方式电连接于所述第1电力线和所述第2电力线（PL1、PL2），

所述第2状态下的所述充电器的输出电压比所述第1状态下的所述充电器的输出电压低。

7.如权利要求1～3中任一项所述的电动车辆的充电系统，其中，

所述充电器由非绝缘型的电力变换器构成。

8.如权利要求1～3中任一项所述的电动车辆的充电系统，其中，

还具有电力控制单元（10）和充电器（200），

所述电力控制单元（10）用于在所述电动车辆的车辆驱动用电动机（20）和所述蓄电装置（100）之间执行电力变换，

所述充电器（200）用于将来自所述电动车辆外部的电源（402）的电力变换为所述蓄电装置的充电电力而输出至所述第1电力线和所述第2电力线（PL1、PL2），

所述充电器的至少一部分构成为共用所述电力控制单元的电路。

9.一种电动车辆的充电控制方法，所述电动车辆搭载有车辆驱动用电动机（20）和用于蓄积向所述车辆驱动用电动机供给的电力的蓄电装置（100），

所述蓄电装置构成为包含多个蓄电单元（BU1、BU2），

所述充电控制方法包括：

检测步骤（S115），检测所述蓄电装置充电时的漏电电流；和

充电步骤（S230、S230#、S240、S310、S320），根据所检测到的漏电电流检测值（Ilk）来改变连接于第1电力线和第2电力线（PL1、PL2）的蓄电单元的个数而对所述蓄电装置进行充电，所述第1电力线和所述第2电力线是被供给用于对所述蓄电装置进行充电的充电电力的电力线。

10.如权利要求9所述的电动车辆的充电控制方法，其中，

在所述检测步骤（S115）中，在第1状态下的充电时检测所述漏电电流检测值（Ilk），所述第1状态是所述多个蓄电单元（BU1、BU2）中的第1数量的蓄电单元与所述第1电力线和所述第2电力线（PL1、PL2）电连接的状态，

在所述充电步骤（S230、S230#、S240、S310、S320）中，在所述第1状态下的所述漏电电流检测值超过基准值时，在第2状态下对所述蓄电装置（100）进行充电，所述第2状态是比所述第1数量小的第2数量的蓄电单元与所述第1电力线和所述第2电力线电连接的状态。

11.如权利要求9所述的电动车辆的充电控制方法，其中，

在所述检测步骤（S115）中，在第1状态下的充电时检测所述漏电电流检测值（Ilk），所述第1状态是所述多个蓄电单元（BU1、BU2）全部与所述第1电力线和所述第2电力线（PL1、PL2）电连接的状态，

在所述充电步骤（S230、S230#、S240、S310、S320）中，在所述第1状态下的所述漏电电流检测值超过基准值（It）时，在第2状态下对所述蓄电装置（100）进行充电，所述第2状态是所述多个蓄电单元中的一部分蓄电单元与所述第1电力线和所述第2电力线电连接的状态。

12.如权利要求10或11所述的电动车辆的充电控制方法，其中，

还包括如下步骤（S200）：在对所述多个蓄电单元（BU1、BU2）与所述第1电力线及所述第2电力线（PL1、PL2）之间的连接进行切换以使得从所述第1状态变化为所述第2状态之前，使所述蓄电装置（100）的充电电力成为零。