JP2010213499A - 充電制御装置および方法、充電装置、並びに、プログラム - Google Patents

充電制御装置および方法、充電装置、並びに、プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】交流電源の状態に応じて、より適切に電動車両のバッテリの充電を行う。
【解決手段】電動車両の充電に用いる商用電源からの入力電圧および最大入力電流に基づいて、最大充電電力Wc、高圧バッテリの充電に必要な電力WHd、低圧バッテリの充電に必要な電力WLdが算出される。両バッテリとも満充電である場合、充電停止モードに設定され、WHd≦Wcかつ高圧バッテリのみ満充電の場合、または、WLd≦Wc＜WHdかつ低圧バッテリが満充電でない場合、低圧バッテリ充電モードに設定され、WHd≦Wcかつ低圧バッテリのみ満充電の場合、高圧バッテリ充電モードに設定され、WHd≦Wc＜WLd＋WHdかつ両バッテリとも満充電でない場合、移行充電モードに設定され、WLd＋WHd≦Wcかつ両バッテリとも満充電でない場合、同時充電モードに設定され、Wc＜WLdｂの場合、充電異常モードに設定される。本発明は、例えば、電動車両の充電装置に適用できる。
【選択図】図７

Description

本発明は、充電制御装置および方法、充電装置、並びに、プログラムに関し、特に、電動車両のバッテリの充電に用いて好適な充電制御装置および方法、充電装置、並びに、プログラムに関する。
従来、電気自動車の動力源である高圧バッテリの充電中に、高圧バッテリを充電する充電器からの高圧電力をDC/DC変換器により低圧電力に変換し、低電圧で動作する車両の電気機器に電力を供給する低圧バッテリの充電を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−１５８０７号公報
ところで、低圧バッテリが満充電でない場合、充電開始時に低圧バッテリに過電流が流れる場合がある。また、電気自動車の状態によっては、高圧バッテリおよび低圧バッテリの充電中に、低電圧で動作するECU（Electronic Control Unit）、アクチュエータ等の負荷に電力を供給する場合がある。
そのため、商用電源により電気自動車の高圧バッテリおよび低圧バッテリの充電を行う場合、低圧バッテリの充電電流の変動や、低電圧の負荷の変動により、商用電源の定格電力以上の電力が必要になり、家庭内の配電盤のブレーカが落ち、他の電気製品が停止してしまう恐れがある。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、充電に使用する交流電源の状態に応じて、より適切に電動車両のバッテリの充電を行うことができるようにするものである。
本発明の第１の側面の充電制御装置は、車両の動力源である第１のバッテリ、および、第１のバッテリより容量が小さく、車両に設けられている電気部品に電力を供給する第２のバッテリに、交流電源から供給される交流電力を直流の充電電力に変換して同時に供給することが可能な電力変換部を備える充電装置を制御する充電制御装置において、交流電源から電力変換部に入力される入力電圧、および、交流電源から電力変換部に入力される入力電流の上限である最大入力電流に基づいて、充電電力の上限である最大充電電力を算出する演算手段と、最大充電電力、第１のバッテリの充電に必要な電力である第１の必要電力、および、第２のバッテリの充電に必要な電力である第２の必要電力に基づいて、第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電の有無、並びに、充電する順序を制御する充電制御手段とを含む。
本発明の第１の側面の充電制御装置においては、交流電源から電力変換部に入力される入力電圧、および、交流電源から電力変換部に入力される入力電流の上限である最大入力電流に基づいて、充電電力の上限である最大充電電力が算出され、最大充電電力、第１のバッテリの充電に必要な電力である第１の必要電力、および、第２のバッテリの充電に必要な電力である第２の必要電力に基づいて、第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電の有無、並びに、充電する順序が制御される。
従って、交流電源の状態に応じて、より適切に第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電を行うことができる。
この充電装置は、例えば、電動車両のバッテリの充電装置により構成される。この電力変換部は、例えば、整流器、DCDCコンバータなどにより構成される。この演算手段、充電制御手段は、例えば、CPU（Central Processing Unit）、ECU（Electronic Control Unit）などにより構成される。
この演算手段には、入力電圧および最大入力電流のうち少なくとも１つに対する電力変換部の第１のバッテリへの第１の出力効率および第２のバッテリへの第２の出力効率を用いて、第１の必要電力および第２の必要電力を算出させ、この充電制御手段には、演算手段により算出された第１の必要電力および第２の必要電力に基づいて、第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電の有無、並びに、充電する順序を制御させることができる。
これにより、交流電源の状態に応じて、さらに適切に第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電を行うことができる。
この充電制御手段には、最大充電電力が第２の必要電力未満である場合、第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電を行わず、最大充電電力が第２の必要電力以上かつ第１の必要電力未満である場合、第２のバッテリの充電のみを行い、最大充電電力が第１の必要電力以上かつ第１の必要電力と第２の必要電力の合計未満である場合、第２のバッテリ、第１のバッテリの順序で充電を行い、最大充電電力が第１の必要電力と第２の必要電力の合計以上である場合、第１のバッテリと第２のバッテリの充電を同時に行うように制御させることができる。
これにより、交流電源の状態に応じて充電するバッテリの選択および順序を適切に設定することができ、より適切かつ迅速にバッテリの充電を行うことができる。
この充電制御手に段は、第１のバッテリが満充電である場合、第１のバッテリの充電を行わず、第２のバッテリが満充電である場合、第２のバッテリの充電を行わないように制御させることができる。
これにより、バッテリの充電状態に応じて充電するバッテリが選択され、より適切かつ迅速にバッテリの充電を行うことができる。
本発明の第１の側面の充電方法は、車両の動力源である第１のバッテリ、および、第１のバッテリより容量が小さく、車両に設けられている電気部品に電力を供給する第２のバッテリに、交流電源から供給される交流電力を直流の充電電力に変換して同時に供給することが可能な電力変換部を備える充電装置を制御する充電制御装置が、交流電源から電力変換部に入力される入力電圧、および、交流電源から電力変換部に入力される入力電流の上限である最大入力電流に基づいて、充電電力の上限である最大充電電力を算出し、最大充電電力、第１のバッテリの充電に必要な電力である第１の必要電力、および、第２のバッテリの充電に必要な電力である第２の必要電力に基づいて、第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電の有無、並びに、充電する順序を制御するステップを含む。
本発明の第１の側面の充電方法においては、交流電源から電力変換部に入力される入力電圧、および、交流電源から電力変換部に入力される入力電流の上限である最大入力電流に基づいて、充電電力の上限である最大充電電力が算出され、最大充電電力、第１のバッテリの充電に必要な電力である第１の必要電力、および、第２のバッテリの充電に必要な電力である第２の必要電力に基づいて、第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電の有無、並びに、充電する順序が制御される。
従って、交流電源の状態に応じて、より適切に第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電を行うことができる。
この充電装置は、例えば、電動車両のバッテリの充電装置により構成される。この電力変換部は、例えば、整流器、DCDCコンバータなどにより構成される。この充電制御装置は、例えば、CPU（Central Processing Unit）、ECU（Electronic Control Unit）などにより構成される。
本発明の第１の側面のプログラムは、車両の動力源である第１のバッテリ、および、第１のバッテリより容量が小さく、車両に設けられている電気部品に電力を供給する第２のバッテリに、交流電源から供給される交流電力を直流の充電電力に変換して同時に供給することが可能な電力変換部を備える充電装置を制御するコンピュータに、交流電源から電力変換部に入力される入力電圧、および、交流電源から電力変換部に入力される入力電流の上限である最大入力電流に基づいて、充電電力の上限である最大充電電力を算出し、最大充電電力、第１のバッテリの充電に必要な電力である第１の必要電力、および、第２のバッテリの充電に必要な電力である第２の必要電力に基づいて、第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電の有無、並びに、充電する順序を制御するステップを含む処理を実行させる。
本発明の第１の側面のプログラムを実行するコンピュータにおいては、交流電源から電力変換部に入力される入力電圧、および、交流電源から電力変換部に入力される入力電流の上限である最大入力電流に基づいて、充電電力の上限である最大充電電力が算出され、最大充電電力、第１のバッテリの充電に必要な電力である第１の必要電力、および、第２のバッテリの充電に必要な電力である第２の必要電力に基づいて、第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電の有無、並びに、充電する順序が制御される。
従って、交流電源の状態に応じて、より適切に第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電を行うことができる。
この充電装置は、例えば、電動車両のバッテリの充電装置により構成される。この電力変換部は、例えば、整流器、DCDCコンバータなどにより構成される。
本発明の第２の側面の充電装置は、車両の動力源である第１のバッテリ、および、第１のバッテリより容量が小さく、車両に設けられている電気部品に電力を供給する第２のバッテリに、交流電源から供給される交流電力を直流の充電電力に変換して同時に供給することが可能な電力変換手段と、交流電源から電力変換手段に入力される入力電圧、および、交流電源から電力変換手段に入力される入力電流の上限である最大入力電流に基づいて、充電電力の上限である最大充電電力を算出する演算手段と、最大充電電力、第１のバッテリの充電に必要な電力である第１の必要電力、および、第２のバッテリの充電に必要な電力である第２の必要電力に基づいて、第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電の有無、並びに、充電する順序を制御する充電制御手段とを含む。
本発明の第２の側面の充電装置においては、交流電源から電力変換手段に入力される入力電圧、および、交流電源から電力変換手段に入力される入力電流の上限である最大入力電流に基づいて、充電電力の上限である最大充電電力が算出され、最大充電電力、第１のバッテリの充電に必要な電力である第１の必要電力、および、第２のバッテリの充電に必要な電力である第２の必要電力に基づいて、第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電の有無、並びに、充電する順序が制御される。
従って、交流電源の状態に応じて、より適切に第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電を行うことができる。
この電力変換手段は、例えば、整流器、DCDCコンバータなどにより構成される。この演算手段、充電制御手段は、例えば、CPU（Central Processing Unit）、ECU（Electronic Control Unit）などにより構成される。
本発明の第１の側面または第２の側面によれば、車両の動力源である第１のバッテリ、および、車両に設けられている電気部品に電力を供給する第２のバッテリの充電を行うことができる。特に、本発明の第１の側面または第２の側面によれば、交流電源の状態に応じて、より適切に第１のバッテリおよび第２のバッテリの充電を行うことができる。
本発明を適用した車載用充電システムの一実施の形態を示すブロック図である。 車載用充電器の機能的構成の一例を示すブロック図である。 車載用充電システムにより実行される充電制御処理を説明するためのフローチャートである。 車載用充電システムにより実行される充電制御処理を説明するためのフローチャートである。 車載用充電システムにより実行される充電制御処理を説明するためのフローチャートである。 車載用充電システムに関するパラメータを説明するための図である。 充電モードの設定方法を説明するための図である。
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明を適用した車載用充電システムの一実施の形態を示すブロック図である。なお、図中、交流および直流の電力線を太い実線により示し、通信線および信号線を細い実線により示し、制御線を細い点線により示している。
図１の車載用充電システム１１は、EV（Electric Vehicle、電気自動車），PHEV（Plug in Hybrid Electric Vehicle、プラグインハイブリッドカー）など、バッテリに蓄えられた電力を用いて走行する電動車両の充電を行うシステムである。なお、以下、車載用充電システム１１が設けられている車両を自車と称する。
車載用充電システム１１は、給電口２１、充電制御トリガ２２、車載用充電器２４、接続リレー２５、高圧バッテリ２６、BMU（Battery Management Unit）２７、J/B（Junction Box）２８、DCDCコンバータ２９、ダイオード３０、接続リレー３１、ダイオード３２、低圧バッテリ３３、および、ボディアース３４を含むように構成される。
車載用充電システム１１は、ケーブル１３を介して、商用電源１２に接続される。より具体的には、ケーブル１３のプラグ１３Ａが商用電源１２に接続され、ケーブル１３のプラグ１３Ｂが自車の外側に設けられている給電口２１に接続される。そして、商用電源１２からの交流電力（以下、入力電力とも称する）が、ケーブル１３および給電口２１を介して、車載用充電器２４に供給される。
充電制御トリガ２２は、例えば、各種のボタン、スイッチ、リモートコントローラなどの操作手段により構成される。ユーザは、充電制御トリガ２２を介して、高圧バッテリ２６の充電の開始および停止の指令を車載用充電器２４に入力する。
充電設定IF装置２３は、例えば、各種のボタン、スイッチなどの操作手段、LCD（Liquid Crystal Display）などの表示手段などにより構成される。ユーザは、充電設定IF装置２３を介して、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３の充電に必要な情報を入力する。この情報には、高圧バッテリ２６の充電電圧および充電電流の遷移を規定する充電シーケンスの作成に必要なパラメータ、商用電源１２に関する情報である交流電源情報などが含まれる。また、交流電源情報には、商用電源１２から車載用充電システム１１に入力される入力電圧および商用電源１２の所在地（例えば、国名、地域名など）のうちの少なくとも一方、並びに、商用電源１２から車載用充電システム１１から入力される電流の上限である最大入力電流が含まれる。
車載用充電器２４は、充電制御トリガ２２から入力される指令に従って、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３の充電を行う。具体的には、車載用充電器２４は、入力電力を直流電力に変換し、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３の充電用の電力を生成する。車載用充電器２４は、生成した直流電力を、接続リレー２５を介して、高圧バッテリ２６に供給し、接続リレー３１およびダイオード３２を介して、低圧バッテリ３３に供給することによって、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３を同時に充電することが可能である。また、車載用充電器２４は、入力電力を直流電力に変換し、接続リレー３１およびダイオード３２を介して、ECU（Electronic Control Unit）１４−１乃至１４−ｎなどの、低圧で動作する自車の電気部品（以下、低圧部品とも称する）に電力を供給する。なお、以下、ECU１４−１乃至１４−ｎを個々に区別する必要がない場合、単にECU１４と称する。
また、車載用充電器２４は、接続リレー３１のオンまたはオフを制御する。さらに、車載用充電器２４は、BMU２７およびDCDCコンバータ２９の動作診断を行う。
接続リレー２５は、BMU２７の制御の基に、オンまたはオフし、車載用充電器２４から高圧バッテリ２６への電力の供給の有無を切替える。
高圧バッテリ２６に蓄えられている電力は、J/B２８を介して、図示せぬインバータに供給され、直流から交流に変換される。そして、その交流電力が図示せぬモータに供給され、モータが駆動することにより、自車が走行する。また、高圧バッテリ２６に蓄えられている電力は、J/B２８を介してDCDCコンバータ２９に供給される。
BMU２７は、高圧バッテリ２６の管理を行う装置である。例えば、BMU２７は、高圧バッテリ２６の状態（例えば、電圧、電流、温度など）を監視し、監視結果を示す情報を車載用充電器２４に供給する。また、BMU２７は、低圧バッテリ３３の電力により動作し、低圧バッテリ３３の電圧が所定の電圧以下になった場合、動作を停止する。
J/B２８は、コンタクタ、リレー、電流センサ、漏電センサなどを内蔵する。J/B２８は、高圧バッテリ２６に蓄えられている電力を、DCDCコンバータ２９、図示せぬインバータなどに分配したり、高圧バッテリ２６の出力を監視したりする。また、J/B２８は、低圧バッテリ３３の電力により動作し、低圧バッテリ３３の電圧が所定の電圧以下になった場合、動作を停止する。
DCDCコンバータ２９は、J/B２８を介して高圧バッテリ２６から供給される電力の電圧を、所定の電圧に変換して、ダイオード３０を介して、低圧バッテリ３３に供給する。これにより、低圧バッテリ３３の充電を行うことができる。また、DCDCコンバータ２９は、J/B２８を介して高圧バッテリ２６から供給される電力の電圧を、所定の電圧に変換して、ダイオード３０を介して、ECU１４などの低圧部品に電力を供給する。
なお、低圧バッテリ３３の電圧の低下などにより、J/B２８が動作していない場合、高圧バッテリ２６からの電力の供給が停止するため、DCDCコンバータ２９は、動作を停止する。すなわち、DCDCコンバータ２９を介した高圧バッテリ２６から低圧バッテリ３３およびECU１４の電力の供給は、低圧バッテリ３３の電力を用いて制御される。
ダイオード３０は、車載用充電器２４から出力される電流が、DCDCコンバータ２９に流れ込むのを防止するために設けられる。
接続リレー３１は、車載用充電器２４の制御の基に、オンまたはオフし、車載用充電器２４から低圧バッテリ３３への電力の供給の有無を切替える。
ダイオード３２は、DCDCコンバータ２９から出力される電流が、車載用充電器２４に流れ込むのを防止するために設けられる。
低圧バッテリ３３は、接続リレー３１およびダイオード３２を介して、車載用充電器２４から供給される電力、または、J/B２８、DCDCコンバータ２９およびダイオード３０を介して、高圧バッテリ２６から供給される電力により充電される。そして、低圧バッテリ３３に蓄えられた電力は、ECU１４などの低圧部品に供給される。また、低圧バッテリ３３は、ボディアース３４に接続されている。
図２は、車載用充電器２４の機能的構成の一例を示すブロック図である。車載用充電器２４は、電力変換部１０１、測定部１０２、および、制御部１０３を含むように構成される。また、制御部１０３は、例えば、マイクロコンピュータにより構成され、所定の制御プログラムを実行することにより、演算部１１１、充電制御部１１２、および、通知部１１３などの機能を実現する。
電力変換部１０１は、例えば、整流器、DCDCコンバータなどにより構成される。電力変換部１０１は、充電制御部１１２の制御の基に、商用電源１２から供給される入力電力を直流電力に整流し、直流電力の電圧および電流を制御しながら、高圧バッテリ２６、低圧バッテリ３３、および、ECU１４などの低圧部品に出力する。また、電力変換部１０１は、直流電力の電圧を所定の電圧に変換し、制御用の電源として制御部１０３に供給する。
測定部１０２は、例えば、電圧、電流、温度などを測定する各種の測定装置により構成され、電力変換部１０１の入力電圧、入力電流、出力電圧、出力電流、および、車載用充電器２４の温度などを測定する。測定部１０２は、測定結果を示す情報を演算部１１１および充電制御部１１２に供給する。
演算部１１１は、ユーザにより入力された商用電源１２に関する交流電源情報を充電設定IF装置２３から取得する。また、演算部１１１は、図３などを参照して後述するように、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３の充電の有無、および、充電する順序を示す充電モードの設定に必要なパラメータを演算し、演算結果を充電制御部１１２に通知する。さらに、演算部１１１は、交流電源情報に示される入力電圧と、実際に商用電源１２からの入力電圧が一致しない場合、そのことを通知部１１３に通知する。
充電制御部１１２は、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３の充電の開始および停止の指令を充電制御トリガ２２から取得する。また、充電制御部１１２は、ユーザにより入力された高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３の充電に必要な情報（充電シーケンスの作成に必要なパラメータなど）を充電設定IF装置２３から取得する。さらに、充電制御部１１２は、図３などを参照して後述するように、電力変換部１０１から高圧バッテリ２６への電力の出力の有無、出力電圧および出力電流、並びに、電力変換部１０１から低圧バッテリ３３への電力の出力の有無、出力電圧および出力電流を制御する。また、充電制御部１１２は、接続リレー３１のオンまたはオフを制御する。さらに、充電制御部１１２は、BMU２７の動作診断や制御を行ったり、高圧バッテリ２６の監視結果を示す情報をBMU２７から取得したりする。また、充電制御部１１２は、DCDCコンバータ２９の動作診断を行う。
次に、図３乃至図５のフローチャートを参照して、車載用充電システム１１により実行される充電制御処理について説明する。
なお、以下、図６に示されるように、車載用充電器２４の入力電圧をVi、入力電流をIi、車載用充電器２４の入力電圧の設定値（以下、設定入力電圧とも称する）をViset、最大入力電流の設定値をIimaxとする。また、車載用充電器２４の力率をPf（％）、最大充電電力をWcとする。また、車載用充電器２４の高圧バッテリ２６への出力効率（以下、高圧バッテリ出力効率と称する）をKH（％）、低圧バッテリ３３への出力効率（以下、低圧バッテリ出力効率と称する）をKL（％）とする。
また、高圧バッテリ２６の充電に最低限必要な電圧（以下、最低充電電圧と称する）をVHmin、電流（以下、最低充電電流と称する）をIHmin、電力（以下、最低高圧バッテリ充電電力と称する）をWHminとする。なお、WHminは、以下の式（１）により算出される。
WHmin＝VHmin×IHmin ・・・（１）
さらに、低圧バッテリ３３の満充電電圧をVLmax、充電電流をILmax、充電電力（以下、低圧バッテリ充電電力と称する）をWLとする。なお、WLは、以下の式（２）により算出される。
WL＝VLmax×ILmax ・・・（２）
なお、最低充電電圧VHmin、最低充電電流IHmin、最低高圧バッテリ充電電力WHmin、満充電電圧VLmax、充電電流ILmax、および、低圧バッテリ充電電力WLは、製品出荷時などに車載用充電器２４に予め設定される。
図３に戻り、ステップＳ１において、充電制御部１１２は、ケーブルが接続されたか否かを判定する。具体的には、車載用充電システム１１の給電口２１と商用電源１２がケーブル１３を介して接続され、商用電源１２からの入力電力の供給が開始されたとき、電力変換部１０１は、入力電力を直流電力に整流する処理を開始する。また、電力変換部１０１は、その直流電力の電圧を所定の電圧に変換し、制御部１０３に供給する処理を開始する。これに伴い、制御部１０３が起動し、充電制御部１１２が、ケーブルが接続されたと判定し、処理はステップＳ２に進む。
ステップＳ２において、車載用充電システム１１は、商用電源１２に関する情報を取得する。具体的には、ユーザは、充電設定IF装置２３を介して、上述した商用電源１２に関する交流電源情報を入力する。充電設定IF装置２３は、入力された交流電源情報を、演算部１１１および充電制御部１１２に供給する。
ステップＳ３において、演算部１１１は、入力電圧Viが設定入力電圧Visetの誤差範囲内であるか否かを判定する。具体的には、演算部１１１は、車載用充電器２４の入力電圧Viの測定結果を測定部１０２から取得する。演算部１１１は、測定部１０２により測定された入力電圧Viと、交流電源情報に示される設定入力電圧Visetとの差が所定の誤差範囲（例えば、±15V）を超えている場合、入力電圧Viが設定入力電圧Visetの誤差範囲内でないと判定し、処理はステップＳ４に進む。なお、この入力電圧Viの誤差範囲は、例えば、ユーザにより設定することが可能である。
ステップＳ４において、充電設定IF装置２３は、入力電圧Viを表示し、再設定を促す。具体的には、演算部１１１は、入力電圧Viが設定入力電圧Visetの誤差範囲内でないことを通知部１１３に通知する。通知部１１３は、例えば、現在の入力電圧Vi、および、入力電圧の再設定を促すメッセージを、充電設定IF装置２３に設けられている表示装置に表示させる。
ステップＳ５において、充電制御部１１２は、充電の停止が指令されたか否かを判定する。充電の停止が指令されていないと判定された場合、処理はステップＳ２に戻る。その後、ステップＳ３において、入力電圧Viが設定入力電圧Visetの誤差範囲内であると判定されるか、ステップＳ５において、充電の停止が指令されたと判定されるまで、ステップＳ２乃至Ｓ５の処理が繰り返し実行される。
一方、ステップＳ５において、充電制御トリガ２２を介して、充電停止の指令が充電制御部１１２に入力されたとき、充電制御部１１２は、充電の停止が指令されたと判定し、充電制御処理は終了する。
また、ステップＳ３において、入力電圧Viが設定入力電圧Visetの誤差範囲内であると判定された場合、処理はステップＳ６に進む。
ステップＳ６において、演算部１１１は、充電モードの設定に必要なパラメータを演算する。具体的には、演算部１１１は、まず、以下の式（３）に基づいて、車載用充電器２４の最大充電電力Wcを算出する。
Wc＝Viset×Iiset×Pf ・・・（３）
すなわち、最大充電電力Wcは、車載用充電器２４の入力電圧Viが設定入力電圧Viset、かつ、入力電流Iiが最大入力電流Iimaxである場合の有効入力電力である。なお、力率Pfは、固定値とするようにしてもよいし、設定入力電圧Visetおよび最大入力電流Iimaxの少なくとも一方に応じて可変とするようにしてもよい。力率Pfを可変とする場合、例えば、力率Pfと設定入力電圧Visetおよび最大入力電流Iimaxとの関係式または変換テーブルなどを用いて、力率Pfを求めるようにすればよい。また、設定入力電圧Visetの代わりに、実際の入力電圧Viを用いて、力率Pfを設定するようにしてもよい。
また、演算部１１１は、以下の式（４）に基づいて、高圧バッテリ２６の充電に必要な車載用充電器２４の有効入力電力（以下、必要高圧バッテリ充電電力WHdと称する）を算出する。
WHd＝WHmin÷KH ・・・（４）
なお、高圧バッテリ出力効率KHは、固定値とするようにしてもよいし、設定入力電圧Visetおよび最大入力電流Iimaxの少なくとも一方に応じて可変とするようにしてもよい。高圧バッテリ出力効率KHを可変とする場合、例えば、高圧バッテリ出力効率KHと設定入力電圧Visetおよび最大入力電流Iimaxとの関係式または変換テーブルなどを用いて、高圧バッテリ出力効率KHを求めるようにすればよい。また、設定入力電圧Visetの代わりに、実際の入力電圧Viを用いて、高圧バッテリ出力効率KHを設定するようにしてもよい。
さらに、演算部１１１は、以下の式（５）に基づいて、低圧バッテリ３３の充電に必要な車載用充電器２４の有効入力電力（以下、必要低圧バッテリ充電電力WLdと称する）を算出する。
WLd＝WL÷KL ・・・（６）
なお、低圧バッテリ出力効率KLは、固定値とするようにしてもよいし、設定入力電圧Visetおよび最大入力電流Iimaxの少なくとも一方に応じて可変とするようにしてもよい。低圧バッテリ出力効率KLを可変とする場合、例えば、低圧バッテリ出力効率KLと設定入力電圧Visetおよび最大入力電流Iimaxとの関係式または変換テーブルなどを用いて、低圧バッテリ出力効率KLを求めるようにすればよい。なお、設定入力電圧Visetの代わりに、実際の入力電圧Viを用いて、低圧バッテリ出力効率KLを設定するようにすることも可能である。
演算部１１１は、算出した最大充電電力Wc、必要高圧バッテリ充電電力WHd、および、必要低圧バッテリ充電電力WLdを充電制御部１１２に通知する。
ステップＳ７において、充電制御部１１２は、充電モードを設定する。ここで、図７を参照して、充電モードの設定方法の具体例について説明する。
図７は、充電モードの設定に用いる判定表の一例を示している。この例の場合、充電モードは、充電停止モード、低圧バッテリ充電モード、高圧バッテリ充電モード、移行充電モード、同時充電モード、充電異常モードの６種類に分かれる。
充電停止モードは、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３とも充電を行わないモードである。
低圧バッテリ充電モードは、高圧バッテリ２６の充電を行わずに、低圧バッテリ３３のみ充電を行うモードである。
高圧バッテリ充電モードは、低圧バッテリ３３の充電を行わずに、高圧バッテリ２６のみ充電を行うモードである。
移行充電モードは、低圧バッテリ３３を充電した後、高圧バッテリ２６の充電を行うモードである。
同時充電モードは、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３の充電を同時に行うモードである。
充電異常モードは、異常が発生しているため充電を行わないモードである。
そして、充電制御部１１２は、最大充電電力Wc＜必要低圧バッテリ充電電力WLdである場合、すなわち、商用電源１２で、低圧バッテリ３３の充電に必要な電力を賄えない場合、充電異常モードに設定する。
また、充電制御部１１２は、必要低圧バッテリ充電電力WLd≦最大充電電力Wc＜必要高圧バッテリ充電電力WHdである場合、すなわち、商用電源１２で、低圧バッテリ３３の充電に必要な電力は賄えるが、高圧バッテリ２６の充電に必要な電力は賄えない場合、低圧バッテリ充電モードに設定する。
さらに、充電制御部１１２は、必要高圧バッテリ充電電力WHd≦最大充電電力Wc＜必要低圧バッテリ充電電力WLd＋必要高圧バッテリ充電電力WHdである場合、すなわち、商用電源１２で、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３のうち一方の充電に必要な電力を賄えるが、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３を同時に充電するために必要な電力を賄えない場合、移行充電モードに設定する。
また、充電制御部１１２は、最大充電電力Wc≧必要低圧バッテリ充電電力WLd＋必要高圧バッテリ充電電力WHdである場合、すなわち、商用電源１２で、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３を同時に充電する電力を賄える場合、同時充電モードに設定する。
ステップＳ８において、充電制御部１１２は、充電異常モードに設定されているか否かを判定する。充電異常モードに設定されていると判定された場合、処理はステップＳ９に進む。
ステップＳ９において、充電設定IF装置２３は、充電不可を通知する。具体的には、充電制御部１１２は、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３の充電ができないことを通知部１１３に通知する。通知部１１３は、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３の充電ができないことを通知する画面を、充電設定IF装置２３に設けられている表示装置に表示させる。その後、充電制御処理は終了する。
一方、ステップＳ８において、充電異常モードに設定されていないと判定された場合、処理はステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０において、充電制御部１１２は、低圧バッテリ３３の電圧を取得する。具体的には、充電制御部１１２は、接続リレー３１をオンする。これにより、低圧バッテリ３３の電圧が電力変換部１０１の出力側に印加され、電力変換部１０１に印加された低圧バッテリ３３の電圧が、測定部１０２により測定される。充電制御部１１２は、低圧バッテリ３３の電圧の測定結果を測定部１０２から取得する。その後、充電制御部１１２は、接続リレー３１をオフする。
ステップＳ１１において、充電制御部１１２は、低圧バッテリ３３の電圧に基づいて、低圧バッテリ３３の残量がなくなっているか否かを判定する。低圧バッテリ３３の残量がなくなっている（いわゆる、低圧バッテリ３３があがっている）と判定された場合、処理はステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２において、充電制御部１１２は、同時充電モードに設定されているか否かを判定する。同時充電モードに設定されていると判定された場合、処理はステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３において、充電制御部１１２は、移行充電モードに変更する。すなわち、現在の状態では、低圧バッテリ３３の残量がなく、BMU２７などが動作せず、高圧バッテリ２６の充電を行えないため、低圧バッテリ３３を充電してから高圧バッテリ２６を充電するように充電モードが変更される。その後、処理はステップＳ２５に進む。
一方、ステップＳ１２において、同時充電モードに設定されていないと判定された場合、ステップＳ１３の処理はスキップされ、処理はステップＳ２５に進む。
また、ステップＳ１１において、低圧バッテリ３３の残量がなくなっていないと判定された場合、処理はステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４において、充電制御部１１２は、低圧バッテリ３３が満充電であるか否かを判定する。低圧バッテリ３３が満充電であると判定された場合、処理はステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５において、充電制御部１１２は、移行充電モードまたは同時充電モードに設定されているか否かを判定する。移行充電モードまたは同時充電モードに設定されていると判定された場合、処理はステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６において、充電制御部１１２は、高圧バッテリ充電モードに変更する。すなわち、低圧バッテリ３３が満充電であり、充電する必要がないため、高圧バッテリ２６のみを充電するように充電モードが変更される。その後、処理はステップＳ１９に進む。
一方、ステップＳ１５において、移行充電モードまたは同時充電モードに設定されていないと判定された場合、処理はステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７において、充電制御部１１２は、低圧バッテリ充電モードに設定されているか否かを判定する。低圧バッテリ充電モードに設定されていると判定された場合、処理はステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８において、充電制御部１１２は、充電停止モードに変更する。すなわち、低圧バッテリ３３が満充電であり、充電する必要がない上に、現在の商用電源１２では、高圧バッテリ２６の充電はできないため、充電を行わないように充電モードが変更される。その後、処理はステップＳ１９に進む。
一方、ステップＳ１７において、低圧バッテリ充電モードに設定されていないと判定された場合、ステップＳ１８の処理はスキップされ、処理はステップＳ１９に進む。
また、ステップＳ１４において、低圧バッテリ３３が満充電でないと判定された場合、ステップＳ１５乃至Ｓ１８の処理はスキップされ、処理はステップＳ１９に進む。
ステップＳ１９において、充電制御部１１２は、BMU２７から高圧バッテリ２６の電圧を取得する。
ステップＳ２０において、充電制御部１１２は、高圧バッテリ２６の電圧に基づいて、高圧バッテリ２６が満充電であるか否かを判定する。高圧バッテリ２６が満充電であると判定された場合、処理はステップＳ２１に進む。
ステップＳ２１において、充電制御部１１２は、高圧バッテリ充電モードに設定されているか否かを判定する。高圧バッテリ充電モードに設定されていると判定された場合、処理はステップＳ２２に進む。
ステップＳ２２において、充電制御部１１２は、充電停止モードに変更する。すなわち、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３とも満充電であり、充電する必要がないため、充電を行わないように充電モードが変更される。その後、処理はステップＳ２５に進む。
一方、ステップＳ２１において、高圧バッテリ充電モードに設定されていないと判定された場合、処理はステップＳ２３に進む。
ステップＳ２３において、充電制御部１１２は、移行充電モードまたは同時充電モードに設定されているか否かを判定する。移行充電モードまたは同時充電モードに設定されていると判定された場合、処理はステップＳ２４に進む。
ステップＳ２４において、充電制御部１１２は、低圧バッテリ充電モードに変更する。すなわち、高圧バッテリ２６が満充電であり、充電する必要がないため、低圧バッテリ３３の充電のみを行うように充電モードが変更される。その後、処理はステップＳ２５に進む。
一方、ステップＳ２３において、移行充電モードまたは同時充電モードに設定されていないと判定された場合、ステップＳ２４の処理はスキップされ、処理はステップＳ２５に進む。
また、ステップＳ２０において、高圧バッテリ２６が満充電でないと判定された場合、ステップＳ２１乃至Ｓ２４の処理はスキップされ、処理はステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５において、充電制御部１１２は、充電モードの判定を行う。そして、充電停止モードに設定されていると判定された場合、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３の充電は行われずに、充電制御処理は終了する。
また、ステップＳ２５において、低圧バッテリ充電モードに設定されていると判定された場合、処理はステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６において、車載用充電器２４は、低圧バッテリ３３を充電する。具体的には、充電制御部１１２は、低圧バッテリ３３側の接続リレー３１をオンする。電力変換部１０１は、充電制御部１１２の制御の基に、充電電圧および充電電流を制御しながら、接続リレー３１およびダイオード３２を介して低圧バッテリ３３に電力を供給し、低圧バッテリ３３の充電を行う。なお、低圧バッテリ３３の充電中にECU１４の動作などで過負荷が生じた場合、充電制御部１１２は、例えば、充電電流をILmaxに保ったまま、充電電圧を下げるように制御する。そして、低圧バッテリ３３が満充電になったとき、電力変換部１０１は、低圧バッテリ３３への電力の供給を停止し、充電制御部１１２は、接続リレー３１をオフする。その後、充電制御処理は終了する。
さらに、ステップＳ２５において、高圧バッテリ充電モードに設定されていると判定された場合、処理はステップＳ２７に進む。
ステップＳ２７において、充電制御部１１２は、高圧バッテリ２６の充電シーケンスを作成する。例えば、充電制御部１１２は、ソフトスタート充電、定電流充電、定電力充電、および、定電圧充電の順に高圧バッテリ２６の充電が行われるように、充電シーケンスを作成する。
なお、ソフトスタート充電は、充電開始時に突入電流が流れないようにするための充電方法であり、充電電圧および充電電流を徐々に立ち上げながら、高圧バッテリ２６の充電が行われる。そして、充電電流が、高圧バッテリ２６の最大充電電流に到達したとき、ソフトスタート充電が終了し、定電流充電が開始される。
定電流充電中は、充電電流を一定に保つように、充電電圧が制御される。そして、充電電圧が次第に上昇し、車載用充電器２４の出力電力が出力可能な電力の最大値に到達したとき、定電流充電が終了し、定電力充電が開始される。
定電力充電中は、充電電力を一定に保ちながら、充電電圧を上げ、充電電流を下げていくように制御される。そして、充電電圧が、高圧バッテリ２６の満充電電圧に到達したとき、定電力充電が終了し、定電圧充電が開始される。
定電圧充電中は、充電電圧を一定に保ったまま充電が行われる。そして、充電電流が次第に下がっていき、予め設定されている充電終了電流未満になったとき、高圧バッテリ２６の充電が終了する。
なお、高圧バッテリ２６の充電シーケンスは、以上に述べた遷移に限定されるものではない。
ステップＳ２８において、車載用充電器２４は、高圧バッテリ２６を充電する。具体的には、BMU２７は、充電制御部１１２の制御の基に、高圧バッテリ２６側の接続リレー２５をオンする。電力変換部１０１は、充電制御部１１２の制御の基に、充電シーケンスに従って充電電圧および充電電流を制御しながら、接続リレー２５を介して高圧バッテリ２６に電力を供給し、高圧バッテリ２６の充電を行う。そして、高圧バッテリ２６が満充電になったとき、電力変換部１０１は、高圧バッテリ２６への電力の供給を停止し、BMU２７は、充電制御部１１２の制御の基に、接続リレー２５をオフする。その後、充電制御処理は終了する。
また、ステップＳ２５において、移行充電モードに設定されていると判定された場合、処理はステップＳ２９に進む。
ステップＳ２９において、ステップＳ２６の処理と同様に、低圧バッテリ３３が充電された後、ステップＳ３０において、ステップＳ２７の処理と同様に、高圧バッテリ２６の充電シーケンスが作成され、ステップＳ３１の処理と同様に、高圧バッテリ２６が充電される。その後、充電制御処理は終了する。
なお、この場合、低圧バッテリ３３の充電中に、高圧バッテリ２６の充電シーケンスを作成したり、低圧バッテリ３３を充電する前に、高圧バッテリ２６の充電シーケンスを作成するようにしてもよい。
さらに、ステップＳ２５において、同時充電モードに設定されていると判定された場合、処理はステップＳ３２に進む。
ステップＳ３２において、ステップＳ２７の処理と同様に、高圧バッテリ２６の充電シーケンスが作成される。
ステップＳ３３において、車載用充電器２４は、ステップＳ２６およびステップＳ２８と同様の処理により、低圧バッテリ３３および高圧バッテリ２６を充電する。このとき、例えば、まず低圧バッテリ３３の充電を開始した後、充電シーケンスを作成し、高圧バッテリ２６の充電を開始するようにしてもよいし、充電シーケンスを作成した後、低圧バッテリ３３および高圧バッテリ２６の充電を開始するようにしてもよい。また、低圧バッテリ３３の充電が先に終了した場合、充電シーケンスが更新され、低圧バッテリ３３の充電に用いていた電力が高圧バッテリ２６の充電に割り当てられる。そして、低圧バッテリ３３および高圧バッテリ２６の充電が終了したとき、充電制御処理は終了する。
以上のようにして、入力電流Iiが、予め設定されている最大入力電流Iimaxを超えないように高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３の充電が行われる。その結果、商用電源１２から車載用充電器２４に過大な電流が流れ込み、例えば、他のコンセント（英語でoutlet）から出力される電圧が大幅に降下したり、ブレーカが作動し、商用電源１２からの電力の供給がストップしたりして、他の電気製品に悪影響を及ぼしたり、高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３の充電が停止したりすることが防止される。
また、車載用充電器２４の力率Pf、高圧バッテリ出力効率KH、および、低圧バッテリ出力効率KLを適用して充電制御が行われるため、入力電流Iiが最大入力電流Iimaxを超えることがより確実に防止される。また、設定された設定入力電圧Visetおよび最大入力電流Iimaxの範囲内で、より迅速に高圧バッテリ２６および低圧バッテリ３３の充電を行うことができる。
なお、上述した一連の制御部１０３の処理は、ハードウエアにより実行させるようにすることも可能である。
また、制御部１０３が実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
なお、本明細書において、システムの用語は、複数の装置、手段などより構成される全体的な装置を意味するものとする。
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
１１ 車載用充電システム
１２ 商用電源
２２ 充電制御トリガ
２３ 充電設定IF装置
２４ 車載用充電器
２５ 接続リレー
２６ 高圧バッテリ
２７ BMU
２８ J/B
２９ DCDCコンバータ
３１ 接続リレー
３３ 低圧バッテリ
１０１ 電力変換部
１０２ 測定部
１０３ 制御部
１１１ 演算部
１１２ 充電制御部
１１３ 通知部

Claims (7)

  1. 車両の動力源である第１のバッテリ、および、前記第１のバッテリより容量が小さく、前記車両に設けられている電気部品に電力を供給する第２のバッテリに、交流電源から供給される交流電力を直流の充電電力に変換して同時に供給することが可能な電力変換部を備える充電装置を制御する充電制御装置において、
    前記交流電源から前記電力変換部に入力される入力電圧、および、前記交流電源から前記電力変換部に入力される入力電流の上限である最大入力電流に基づいて、前記充電電力の上限である最大充電電力を算出する演算手段と、
    前記最大充電電力、前記第１のバッテリの充電に必要な電力である第１の必要電力、および、前記第２のバッテリの充電に必要な電力である第２の必要電力に基づいて、前記第１のバッテリおよび前記第２のバッテリの充電の有無、並びに、充電する順序を制御する充電制御手段と
    を含む充電制御装置。
  2. 前記演算手段は、前記入力電圧および前記最大入力電流のうち少なくとも１つに対する前記電力変換部の前記第１のバッテリへの第１の出力効率および前記第２のバッテリへの第２の出力効率を用いて、前記第１の必要電力および前記第２の必要電力を算出し、
    前記充電制御手段は、前記演算手段により算出された前記第１の必要電力および前記第２の必要電力に基づいて、前記第１のバッテリおよび前記第２のバッテリの充電の有無、並びに、充電する順序を制御する
    請求項１に記載の充電制御装置。
  3. 前記充電制御手段は、前記最大充電電力が前記第２の必要電力未満である場合、前記第１のバッテリおよび前記第２のバッテリの充電を行わず、前記最大充電電力が前記第２の必要電力以上かつ前記第１の必要電力未満である場合、前記第２のバッテリの充電のみを行い、前記最大充電電力が前記第１の必要電力以上かつ前記第１の必要電力と前記第２の必要電力の合計未満である場合、前記第２のバッテリ、前記第１のバッテリの順序で充電を行い、前記最大充電電力が前記第１の必要電力と前記第２の必要電力の合計以上である場合、前記第１のバッテリと前記第２のバッテリの充電を同時に行うように制御する
    請求項１に記載の充電制御装置。
  4. 前記充電制御手段は、前記第１のバッテリが満充電である場合、前記第１のバッテリの充電を行わず、前記第２のバッテリが満充電である場合、前記第２のバッテリの充電を行わないように制御する
    請求項３に記載の充電制御装置。
  5. 車両の動力源である第１のバッテリ、および、前記第１のバッテリより容量が小さく、前記車両に設けられている電気部品に電力を供給する第２のバッテリに、交流電源から供給される交流電力を直流の充電電力に変換して同時に供給することが可能な電力変換部を備える充電装置を制御する充電制御装置が、
    前記交流電源から前記電力変換部に入力される入力電圧、および、前記交流電源から前記電力変換部に入力される入力電流の上限である最大入力電流に基づいて、前記充電電力の上限である最大充電電力を算出し、
    前記最大充電電力、前記第１のバッテリの充電に必要な電力である第１の必要電力、および、前記第２のバッテリの充電に必要な電力である第２の必要電力に基づいて、前記第１のバッテリおよび前記第２のバッテリの充電の有無、並びに、充電する順序を制御する
    ステップを含む充電制御方法。
  6. 車両の動力源である第１のバッテリ、および、前記第１のバッテリより容量が小さく、前記車両に設けられている電気部品に電力を供給する第２のバッテリに、交流電源から供給される交流電力を直流の充電電力に変換して同時に供給することが可能な電力変換部を備える充電装置を制御するコンピュータに、
    前記交流電源から前記電力変換部に入力される入力電圧、および、前記交流電源から前記電力変換部に入力される入力電流の上限である最大入力電流に基づいて、前記充電電力の上限である最大充電電力を算出し、
    前記最大充電電力、前記第１のバッテリの充電に必要な電力である第１の必要電力、および、前記第２のバッテリの充電に必要な電力である第２の必要電力に基づいて、前記第１のバッテリおよび前記第２のバッテリの充電の有無、並びに、充電する順序を制御する
    ステップを含む処理を実行させるプログラム。
  7. 車両の動力源である第１のバッテリ、および、前記第１のバッテリより容量が小さく、前記車両に設けられている電気部品に電力を供給する第２のバッテリに、交流電源から供給される交流電力を直流の充電電力に変換して同時に供給することが可能な電力変換手段と、
    前記交流電源から前記電力変換手段に入力される入力電圧、および、前記交流電源から前記電力変換手段に入力される入力電流の上限である最大入力電流に基づいて、前記充電電力の上限である最大充電電力を算出する演算手段と、
    前記最大充電電力、前記第１のバッテリの充電に必要な電力である第１の必要電力、および、前記第２のバッテリの充電に必要な電力である第２の必要電力に基づいて、前記第１のバッテリおよび前記第２のバッテリの充電の有無、並びに、充電する順序を制御する充電制御手段と
    を含む充電装置。
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