JP2011135747A - 電力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既存のパイロット信号を利用して、車両外部の充電スタンドから車両に供給される電力を詳細に制御する。
【解決手段】電動車両に電力を供給する充電スタンドは、供給電圧値を電圧Ｖ１および電圧Ｖ２のいずれかの値に切り替える切替装置と、許容電流値を示すパイロット信号を生成して電動車両に送信するととともに切替装置を制御するＥＣＵとを含む。ＥＣＵは、外部から入力される電力指令値Ｐｃｏｍに基づいて、許容電流値に対応する電流指令値Ｉｃｏｍおよび供給電圧値に対応する電圧指令値Ｖｃｏｍを設定する。Ｖｃｏｍは、Ｐｃｏｍ＜しきい値Ｐｂの範囲ではＶ１に設定され、Ｐｃｏｍ＞Ｐｂの範囲ではＶ２に設定される。Ｉｃｏｍは、Ｐｃｏｍがしきい値Ｐａ〜Ｐｂの範囲ではＩｃｏｍ＝Ｐｃｏｍ／Ｖ１に設定され、Ｐｃｏｍがしきい値Ｐｂ〜Ｐｃの範囲ではＩｃｏｍ＝Ｐｃｏｍ／Ｖ２に設定される。
【選択図】図６

Description

本発明は、外部電源から車両に供給される電力を制御する技術に関する。

電気自動車やハイブリッド車など、蓄電装置に蓄えた電力でモータを駆動することによって走行する電動車両が実用化されている。また、近年では、充電スタンドなどと呼ばれる外部電源から供給される電力で蓄電装置を充電するシステムを備えた、いわゆるプラグイン車両の開発も進んでいる。

このようなプラグイン車両の充電制御に関して、たとえば特開平６−２４５３２５号公報（特許文献１）には、充電操作を簡単化する技術が開示されている。特許文献１に開示された電気自動車は、バッテリと、バッテリの充電用配線と、その充電用配線に結合された通信装置とを備える。一方、電気自動車に電力を供給する外部電源は、充電用配線と、充電用配線に結合された通信装置とを備える。電気自動車のコネクタと外部電源のコネクタとが接続されると、電気自動車の通信装置は充電用配線を介してバッテリの種別や電圧等の充電情報を外部電源の通信装置に送信する。外部電源側の通信装置は、電気自動車からの充電情報に従って自動的に最適条件で電気自動車のバッテリの充電を行なう。これにより、電気自動車のバッテリの充電操作を簡単化することができる。

特開平６−２４５３２５号公報 特開２００９−１７１７３３号公報

上述のように、特許文献１には、電気自動車と外部電源との間で通信を行ない、その通信情報に基づいて、外部電源側から電気自動車の充電制御を行なう点が開示されている。しかしながら、特許文献１には、通信情報の具体的な内容およびその生成手法について何ら示されていない。

特に、外部電源から電動車両へ送信される信号によって伝達可能な情報の範囲（たとえばパイロット信号によって伝達可能な外部電源の許容電流値の範囲）は、信号の規格あるいは外部電源の物理的な条件によって所定の領域に制限される。そのため、電動車両の充電制御が可能な電力範囲が制限されてしまうという問題がある。このような問題およびその対策について、特許文献１には何ら示されていない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、外部電源が生成する信号を利用して、外部電源から車両に供給される電力を詳細に制御することができる電力制御装置を提供することである。

この発明に係る電力制御装置は、外部電源から車両に供給される電力を制御する。この電力制御装置は、外部電源の供給電圧値を切替可能な切替部と、外部電源の許容電流値を示す信号を車両に送信するために生成するとともに、切替部を制御することによって供給電圧値を制御する制御部とを含む。制御部は、与えられる電力指令値に基づいて、信号および供給電圧値を変更する。

好ましくは、制御部は、電力指令値に基づいて電流指令値および電圧指令値を設定し、許容電流値が電流指令値となるように信号を生成するとともに、供給電圧値が電圧指令値となるように切替部を制御する。

好ましくは、許容電流値には下限値および上限値が存在する。制御部は、電流指令値が下限値から上限値までの範囲に含まれかつ電流指令値と電圧指令値との積が電力指令値となるように、電流指令値および電圧指令値を設定する。

好ましくは、切替部は、供給電圧値を、第１電圧値、および第１電圧値よりも高い第２電圧値のいずれかの値に切替可能に構成される。制御部は、電力指令値がしきい値よりも小さい場合は、第１電圧値を電圧指令値に設定するとともに電力指令値を第１電圧値で除算した値を電流指令値に設定し、電力指令値がしきい値よりも大きい場合は、第２電圧値を電圧指令値に設定するとともに電力指令値を第２電圧値で除算した値を電流指令値に設定する。しきい値は、第２電圧値と下限値との積である。

好ましくは、切替部は、供給電圧値を、第１電圧値、第１電圧値よりも高い第２電圧値、第２電圧値よりも高い第３電圧値のいずれかの値に切替可能に構成される。制御部は、電力指令値が第１しきい値よりも小さい場合は、第１電圧値を電圧指令値に設定するとともに電力指令値を第１電圧値で除算した値を電流指令値に設定し、電力指令値が第１しきい値から第２しきい値までの範囲に含まれる場合は、第２電圧値を電圧指令値に設定するとともに電力指令値を第２電圧値で除算した値を電流指令値に設定し、電力指令値が第２しきい値よりも大きい場合は、第３電圧値を電圧指令値に設定するとともに電力指令値を第３電圧値で除算した値を電流指令値に設定する。第１しきい値は、第２電圧値と下限値との積である。第２しきい値は、第３電圧値と下限値との積である。

好ましくは、切替部は、外部電源から延びる電力供給線のいずれかの箇所に設けられたスイッチ回路である。

好ましくは、信号は、許容電流値に応じたパルス幅で発振するパイロット信号である。制御部は、パイロット信号を通信線を経由して車両に送信する。車両は、制御部から受信したパイロット信号に基づいて車両に搭載される蓄電装置の充電制御を行なう。

本発明によれば、外部電源が生成する信号を利用して、外部電源から車両に供給される電力を詳細に制御することができる。

電力制御装置を備えた充電スタンドの概略図（その１）である。 充電ケーブルの断面図（その１）である。 切替装置の概略図である。 パイロット信号の波形図である。 ＥＣＵの機能ブロック図である。 電圧指令値および電流指令値の算出に用いられる第１マップを示す図（その１）である。 パイロット信号のデューティＤの算出に用いられる第２マップである。 ＥＣＵの制御処理手順を示すフローチャートである。 電圧指令値および電流指令値の算出に用いられる第１マップを示す図（その２）である。 電力制御装置を備えた充電スタンドの概略図（その２）である。 充電ケーブルの断面図（その２）である。 電圧指令値および電流指令値の算出に用いられる第１マップを示す図（その３）である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。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。以下の説明では、電圧値、電流値、電力値について具体的な数値を例示的に用いているが、本発明はそれらの具体的な数値に限定されるものではない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う電力制御装置を備えた充電スタンド１０の概略図である。充電スタンド１０は、車両１などの電動車両に搭載される蓄電装置を充電するために専用に設けられた交流電源である。なお、充電スタンド１０は直流電源であってもよい。

車両１は、蓄電装置Ｂの電力でモータ（図示せず）を駆動することによって走行する電動車両である。車両１は、駆動源としてモータのみを備える電気自動車であってもよいし、モータとエンジンとを備えるハイブリッド車両であってもよい。

車両１は、いわゆるプラグイン車両であり、外部の充電スタンド１０から供給される交流電力で蓄電装置Ｂを充電するための充電システムを備える。この充電システムは、インレット２、充電器３、ＥＣＵ４を含む。インレット２は、充電スタンド１０から延びる充電ケーブルＣＡのコネクタ１２に接続可能に構成される。充電器３は、ＥＣＵ４からの制御信号に応じて、充電スタンド１０から供給される交流電力を蓄電装置Ｂに充電可能な直流電力に変換して蓄電装置Ｂに供給する。

充電ケーブルＣＡのコネクタ１２が車両１のインレット２に接続されると、充電スタンド１０のＥＣＵ１００によって生成されたパイロット信号ＣＰＬＴ（後述）が充電ケーブルＣＡ、インレット２を経由してＥＣＵ４に入力される。ＥＣＵ４は、パイロット信号ＣＰＬＴなどの情報に基づいて充電器３を制御することによって、蓄電装置Ｂの充電制御を行なう。

一方、充電スタンド１０は、商用電源１１、切替装置ＳＷ、充電ケーブルＣＡ、ＥＣＵ１００を含む。

商用電源１１は、日本などで広く普及している、いわゆる単相３線式の交流電源である。

充電ケーブルＣＡは、一方の端部が接続部１３経由で切替装置ＳＷに接続され、他方の端部はコネクタ１２に接続される。コネクタ１２は、車両１のインレット２に接続可能に構成されたコネクタである。なお、接続部１３をコネクタで構成して、充電ケーブルＣＡと充電スタンド１０とを切り離し可能にしてもよい。

図２は、充電ケーブルＣＡの図１に示すＡ−Ａ断面図ある。図２に示すように、充電ケーブルＣＡは、切替装置ＳＷからの電力線Ｌ（−），Ｌ（＋）、グランド線Ｌｇと、ＥＣＵ１００からのパイロット信号線Ｌｃとを１つのケーブルとして束ねたものである。

図１に戻って、切替装置ＳＷは、商用電源１１と充電ケーブルＣＡとの間に設けられる。切替装置ＳＷは、充電スタンド１０から充電ケーブルＣＡを経由して車両１に供給される電圧（以下、単に「供給電圧」ともいう）を、電圧Ｖ１および電圧Ｖ２のいずれかの電圧に切り替える。なお、実施の形態１では、電圧Ｖ１が１００ボルト、電圧Ｖ２が２００ボルトの場合を例示的に説明する。

商用電源１１と切替装置ＳＷとは、電力線Ｌ１，Ｌ２と、中性線Ｌｎとで接続される。電力線Ｌ１には、商用電源１１から１００ボルトの交流電力が供給される。電力線Ｌ２には、電力線Ｌ１に対して位相が１８０度ずれた１００ボルトの交流電力が商用電源１１から供給される。

図３に、切替装置ＳＷの内部を概略的に示す。充電ケーブルＣＡの電力線Ｌ（＋）は、商用電源１１からの電力線Ｌ１に直結されている。

切替装置ＳＷは、充電ケーブルＣＡの電力線Ｌ（−）を商用電源１１からの電力線Ｌ２および中性線Ｌｎのいずれかに接続するスイッチ回路Ｓ１を有している。スイッチ回路Ｓ１は、通信線Ｌ４を介してＥＣＵ１００から送信された切替信号Ｓに応じて、電力線Ｌ（−）の接続先を中性線Ｌｎおよび電力線Ｌ２のいずれかに切り替える。

電力線Ｌ（−）の接続先が中性線Ｌｎである場合、供給電圧は、電力線Ｌ（＋）と電力線Ｌ（−）との電位差である１００ボルト（電圧Ｖ１）となる。

一方、電力線Ｌ（−）の接続先が電力線Ｌ２である場合、供給電圧は、電力線Ｌ（＋）と電力線Ｌ（−）との電位差である２００ボルト（電圧Ｖ２）となる。

図１に戻って、ＥＣＵ１００は、切替信号Ｓを生成して切替装置ＳＷに送信するとともに、パイロット信号ＣＰＬＴを生成してパイロット信号線Ｌｃ経由で車両１に送信する。パイロット信号ＣＰＬＴは、充電スタンド１０の許容電流値（充電スタンド１０が充電ケーブルＣＡを経由して車両１などの電動車両へ供給可能な電流値）を示す信号である。このパイロット信号ＣＰＬＴが車両１に送信されることによって、充電スタンド１０の許容電流値が車両１に伝達されることになる。

図４は、ＥＣＵ１００が生成するパイロット信号ＣＰＬＴの波形図である。パイロット信号ＣＰＬＴは、規定の周期Ｔ（たとえば１キロヘルツ）で発振する。周期Ｔに対するパルス幅Ｔｏｎの比であるデューティＤが、充電スタンド１０の許容電流値に応じた値に設定される。

車両１のＥＣＵ４は、パイロット信号ＣＰＬＴをインレット２を経由して受信し、その受信したパイロット信号ＣＰＬＴのデューティＤを検出することによって充電スタンド１０の許容電流値を把握し、その結果に応じて充電器３を制御する。そのため、車両１のＥＣＵ４は、パイロット信号ＣＰＬＴを利用して、車両１に充電される電力を制御することが可能である。しかしながら、通常、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティＤによって伝達可能な電流値には規格上の下限値が定められている。また、充電スタンド１０の許容電流値には、充電ケーブルＣＡやインレット２などの物理的条件によって決まる上限値（電流容量）が存在する。したがって、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティＤによって伝達可能な電流値は、上述の下限値と上限値との間の領域に制限されることになる。

たとえば、下限値が６アンペア、上限値が１２アンペアの場合、供給可能な電流値は６アンペアから１２アンペアまでの範囲に制限される。このような状況で供給電圧を１００ボルトに固定すると、制御可能な充電電力値は、６００ワット（＝１００ボルト×６アンペア）から１２００ワット（＝１００ボルト×１２アンペア）までの狭い範囲に制限されてしまう。これでは効率的な充電制御ができない場合が考えられる。

このような問題を解消するために、本実施の形態１では、上述した切替装置ＳＷを設けるとともに、ＥＣＵ１００が、ユーザ操作などによって外部から入力される電力指令値Ｐｃｏｍに基づいて、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティＤの可変制御と供給電圧の切替制御（切替装置ＳＷの制御）との双方の制御を行なう。この点が本実施の形態の最も特徴的な点である。

図５は、ＥＣＵ１００の、デューティＤの可変制御および供給電圧の切替制御に関する部分の機能ブロック図である。なお、図５に示した各機能ブロックについては、当該機能を有するハードウェア（電子回路等）をＥＣＵ１００に設けることによって実現してもよいし、当該機能に相当するソフトウェア処理（プログラムの実行等）をＥＣＵ１００に行なわせることよって実現してもよい。

ＥＣＵ１００は、算出部１１０と、記憶部１２０と、変換部１３０と、第１生成部１４０と、第２生成部１５０とを含む。

算出部１１０は、記憶部１２０に記憶された第１マップを参照して、電力指令値Ｐｃｏｍに対応する電圧指令値Ｖｃｏｍおよび電流指令値Ｉｃｏｍを算出する。ここで、電力指令値Ｐｃｏｍとは、充電スタンド１０から車両１へ供給される電力の指令値であって、ユーザの操作などによって外部から算出部１１０に入力される。電圧指令値Ｖｃｏｍとは、供給電圧の指令値である。電流指令値Ｉｃｏｍとは、充電スタンド１０の許容電流値に相当する値で、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティＤを決定するために用いられる値である。

図６に、電圧指令値Ｖｃｏｍおよび電流指令値Ｉｃｏｍの算出に用いられる第１マップを示す。なお、以下の説明では、供給電圧が電圧Ｖ１，Ｖ２である場合に供給電流が下限値となる電力値をそれぞれ「Ｐ１ｍｉｎ」、「Ｐ２ｍｉｎ」と記載し、供給電圧が電圧Ｖ１，Ｖ２である場合に供給電流が上限値となる電力値を「Ｐ１ｍａｘ」、「Ｐ２ｍａｘ」、と記載する。実施の形態１では、電圧Ｖ１＝１００ボルト、電圧Ｖ２＝２００ボルト、供給電流の下限値＝６アンペア、供給電流の上限値＝１２アンペア、であるため、Ｐ１ｍｉｎ＝０．６キロワット（１００ボルト×６アンペア）、Ｐ１ｍａｘ＝１．２キロワット（１００ボルト×１２アンペア）、Ｐ２ｍｉｎ＝１．２キロワット（２００ボルト×６アンペア）、Ｐ２ｍａｘ＝２．４キロワット（２００ボルト×１２アンペア）、となる。

第１マップは、電力指令値Ｐｃｏｍに対応する電圧指令値Ｖｃｏｍおよび電流指令値Ｉｃｏｍを予め記憶したマップである。

電圧指令値Ｖｃｏｍは、電力指令値Ｐｃｏｍ＜しきい値Ｐｂの範囲では電圧Ｖ１に設定され、電力指令値Ｐｃｏｍ＞しきい値Ｐｂの範囲では電圧Ｖ２に設定される。ここで、しきい値Ｐｂは、電力値Ｐ２ｍｉｎ（すなわち電圧Ｖ２と下限値との積）に設定される。図６に示す例では、しきい値Ｐｂ＝電力値Ｐ２ｍｉｎ＝１．２キロワットである。なお、図６に示す例では、電力値Ｐ１ｍａｘも１．２キロワットであり、しきい値Ｐｂは電力値Ｐ１ｍａｘと同じ値となっている。

一方、電流指令値Ｉｃｏｍは、下限値から上限値までの範囲内でＩｃｏｍ＝Ｐｃｏｍ／Ｖｃｏｍの関係が成立するように設定されている。図６に示す例では、電力指令値Ｐｃｏｍがしきい値Ｐａ〜Ｐｂの範囲では電流指令値Ｉｃｏｍ＝Ｐｃｏｍ／Ｖ１に設定され、電力指令値Ｐｃｏｍがしきい値Ｐｂ〜Ｐｃの範囲では電流指令値Ｉｃｏｍ＝Ｐｃｏｍ／Ｖ２に設定されている。ここで、しきい値Ｐａは、電力値Ｐ１ｍｉｎ（電圧Ｖ１と下限値との積）に設定され、しきい値Ｐｃは、電力値Ｐ２ｍａｘ（電圧Ｖ２と上限値との積）に設定される。図６に示す例では、しきい値Ｐａは０．６キロワットに設定され、しきい値Ｐｃは２．４キロワットに設定される。

電力指令値Ｐｃｏｍ＜しきい値Ｐａの範囲は、電流指令値Ｉｃｏｍが下限値よりも小さくなってしまう制御不能範囲である。制御不能範囲では、電流指令値Ｉｃｏｍは設定されない。また、電力指令値Ｐｃｏｍ＞しきい値Ｐｃの範囲は、電流指令値Ｉｃｏｍが上限値を超えてしまう制御禁止範囲である。制御禁止範囲では、電流指令値Ｉｃｏｍは設定されない。

電圧指令値Ｖｃｏｍを電圧Ｖ１に固定した場合、電力指令値Ｐｃｏｍがしきい値Ｐｂを超える範囲では、電流指令値Ｉｃｏｍが上限値を越えてしまう。したがって、制御可能な電力範囲は、図６のＲ１に示す範囲、すなわちＰ１ｍｉｎ〜Ｐ１ｍａｘの範囲に制限されてしまう。

また、電圧指令値Ｖｃｏｍを電圧Ｖ２に固定した場合、Ｐｃｏｍがしきい値Ｐｂよりも小さい範囲では、電流指令値Ｉｃｏｍが下限値を下回ってしまう。したがって、制御可能な電力範囲は、図６のＲ２に示す範囲、すなわちＰ２ｍｉｎ〜Ｐ２ｍａｘの範囲に制限されてしまう。

そこで、第１マップにおいては、電力指令値Ｐｃｏｍがしきい値Ｐｂよりも小さい範囲では電圧指令値Ｖｃｏｍが電圧Ｖ１に設定され、電力指令値Ｐｃｏｍがしきい値Ｐｂを超える範囲では電圧指令値Ｖｃｏｍが電圧Ｖ１よりも高い電圧Ｖ２に切り替えられる。これにより、電力指令値Ｐｃｏｍがしきい値Ｐｂを越える値であっても、しきい値Ｐｃまでの範囲であれば、電流指令値Ｉｃｏｍを上限値よりも低い値に抑えることができる。そのため、本実施の形態１における制御可能な電力範囲は、図６のＲ３に示す範囲、すなわちＰ１ｍｉｎ〜Ｐ２ｍａｘの範囲となり、電圧指令値Ｖｃｏｍを電圧Ｖ１あるいはＶ２に固定した場合の範囲Ｒ１あるいはＲ２よりも拡大される。

図５に戻って、変換部１３０は、記憶部１２０に記憶された第２マップを参照して、算出部１１０が算出した電流指令値Ｉｃｏｍをパイロット信号ＣＰＬＴのデューティＤに変換する。

図７に、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティＤの算出に用いられる第２マップを示す。第２マップは、電流指令値Ｉｃｏｍに対応するパイロット信号ＣＰＬＴのデューティＤを予め記憶したマップである。第２マップにおいては、電流指令値Ｉｃｏｍが大きいほど、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティＤが大きい値に設定される。ただし、電流指令値Ｉｃｏｍは上述した下限値から上限値までの間の値に制限される。したがって、図７に示すように、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティＤも、最小値Ｄｍｉｎから最大値Ｄｍａｘまの間で制御される。

図５に戻って、第１生成部１４０は、変換部１３０が求めたデューティＤを有するパイロット信号ＣＰＬＴを生成し、パイロット信号線Ｌｃ経由で車両１に送信する。

一方、第２生成部１５０は、算出部１１０が算出した電圧指令値Ｖｃｏｍに対応する切替信号Ｓを生成し、切替装置ＳＷに送信する。これにより、供給電圧が電圧指令値Ｖｃｏｍに応じた値となる。

図８は、上述のＥＣＵ１００の機能を実現するための制御処理手順を示すフローチャートである。以下に示すフローチャートの各ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）は、基本的にはＥＣＵ１００によるソフトウェア処理によって実現されるが、ＥＣＵ１００に設けられた電子回路等によるハードウェア処理によって実現されてもよい。なお、この処理は、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。

Ｓ１にて、ＥＣＵ１００は、電力指令値Ｐｃｏｍが入力されたか否かを判断する。電力指令値Ｐｃｏｍが入力されると（Ｓ１にてＹＥＳ）、処理はＳ２（Ｓ１にてＮＯ）に移される。そうでないと（Ｓ１にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２にて、ＥＣＵ１００は、上述の図６に示した第１マップを参照して、電力指令値Ｐｃｏｍに対応する電圧指令値Ｖｃｏｍおよび電流指令値Ｉｃｏｍを算出する。

Ｓ３にて、ＥＣＵ１００は、上述の図７に示した第２マップを参照して、電流指令値Ｉｃｏｍに対応するパイロット信号ＣＰＬＴのデューティＤを算出する。

Ｓ４にて、ＥＣＵ１００は、Ｓ３の処理で算出したデューティＤを有するパイロット信号ＣＰＬＴを生成する。

Ｓ５にて、ＥＣＵ１００は、電圧指令値Ｖｃｏｍが電圧Ｖ１であるか否かを判断する。電圧指令値Ｖｃｏｍが電圧Ｖ１であると（Ｓ５にてＹＥＳ）、処理はＳ６に移される。そうでないと（Ｓ５にてＮＯ）、処理はＳ７に移される。

Ｓ６にて、ＥＣＵ１００は、供給電圧を電圧Ｖ１に設定する。すなわち、ＥＣＵ１００は、切替装置ＳＷのスイッチ回路Ｓ１を電力線Ｌ（−）と中性線Ｌｎとを接続する状態にさせるための切替信号Ｓを生成し、切替装置ＳＷに送信する。

Ｓ７にて、ＥＣＵ１００は、供給電圧を電圧Ｖ２に設定する。すなわち、ＥＣＵ１００は、切替装置ＳＷのスイッチ回路Ｓ１を電力線Ｌ（−）と電力線Ｌ２とを接続する状態にさせるための切替信号Ｓを生成し、切替装置ＳＷに送信する。

Ｓ８にて、ＥＣＵ１００は、ＥＣＵ１００は、Ｓ４の処理で生成したパイロット信号ＣＰＬＴを、パイロット信号線Ｌｃ経由で車両１に送信する。

以上のように、実施の形態１においては、電動車両に電力を供給する充電スタンドに供給電圧を切り替える切替装置ＳＷを設ける。そして、充電スタンドに設けられたＥＣＵ１００が、外部から入力される電力指令値Ｐｃｏｍに基づいて、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティＤの可変制御と供給電圧の切替制御（切替装置ＳＷの制御）との双方の制御を行なう。そのため、既存のパイロット信号ＣＰＬＴおよびパイロット信号線Ｌｃを利用しつつ制御可能な電力範囲を拡大することが可能となり、より詳細な電力制御が可能となる。

［実施の形態１の変形例］
上述の実施の形態１においては、供給電流の上限値（電流容量）が１２アンペアである場合について説明したが、供給電流の上限値は１２アンペアよりも大きい値であってもよい。

図９に、供給電流の上限値が２０アンペアである場合の第１マップを示す。なお、図９において、電圧Ｖ１、電圧Ｖ２、供給電流の下限値は、それぞれ実施の形態１と同じ１００ボルト、２００ボルト、６アンペアである。

この場合、電力値Ｐ１ｍａｘは２キロワット（＝１００ボルト×２０アンペア）、電力値Ｐ２ｍｉｎは１．２キロワット（＝２００ボルト×６アンペア）であり、電力値Ｐ２ｍｉｎが電力値Ｐ１ｍａｘよりも小さい値となるが、しきい値Ｐｂは電力値Ｐ２ｍｉｎである１．２キロワットに設定される。

すなわち、電力指令値Ｐｃｏｍが電力値Ｐ２ｍｉｎ〜Ｐ１ｍａｘの範囲に含まれる場合、供給電圧を電圧Ｖ１，Ｖ２のいずれの値に設定することも可能であるが、しきい値Ｐｂを電力値Ｐ１ｍａｘよりも小さい電力値Ｐ２ｍｉｎに設定することによって、より積極的に供給電圧を電圧Ｖ１よりも大きい電圧Ｖ２に設定することを優先する。これにより、供給電圧を電圧Ｖ１に設定する場合に比べて、同じ電力を供給する場合であっても電流指令値Ｉｃｏｍが小さくなり電力供給過程における損失（ジュール熱の発生など）を抑制できるため、充電効率を向上させることができる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、供給電圧を２つの電圧Ｖ１，Ｖ２のどちらかに設定する場合について説明した。これに対し、実施の形態２では、供給電圧を３つの電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のいずれかに設定する場合について説明する。

図１０は、実施の形態２に従う電力制御装置を備えた充電スタンド１０ａの概略図である。

充電スタンド１０ａは、商用電源１１ａ、切替装置ＳＷａ、充電ケーブルＣＡａ、ＥＣＵ１００ａを含む。

商用電源１１ａは、欧州などで広く普及している、いわゆる三相４線式の交流電源である。商用電源１１ａと切替装置ＳＷａとは、電力線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ、中性線Ｌｎで接続される。電力線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗには、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電力が供給される。各電力線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗと中性線Ｌｎの電位差（相電圧）は電圧Ｖ１である。各電力線間の電圧（電力線Ｌｕと電力線Ｌｖとの電位差、電力線Ｌｖと電力線Ｌｗとの電位差、電力線Ｌｗと電力線Ｌｕとの電位差）は電圧Ｖ２である。なお、実施の形態２では、電圧Ｖ１が２３０ボルト、電圧Ｖ２が４００ボルトの場合を例示的に説明する。

切替装置ＳＷａは、商用電源１１ａから供給される電圧を電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のいずれかに切り替えて充電ケーブルＣＡａに供給する。

図１１は、充電ケーブルＣＡａの図１０に示すＢ−Ｂ断面図ある。図１１に示すように、充電ケーブルＣＡａは、電力線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ、中性線Ｌｎ、グランド線Ｌｇ、ＥＣＵ１００からのパイロット信号線Ｌｃとを１つのケーブルとして束ねたものである。

ＥＣＵ１００ａは、電力指令値Ｐｃｏｍに基づいて、パイロット信号ＣＰＬＴを生成してパイロット信号線Ｌｃ経由で車両１に送信するとともに、切替装置ＳＷａを制御して充電スタンド１０ａから車両１への供給電圧を電圧Ｖ１〜Ｖ３のいずれかに設定する。

図１２に、実施の形態２において電圧指令値Ｖｃｏｍおよび電流指令値Ｉｃｏｍの算出に用いられる第１マップを示す。

なお、以下の説明では、供給電圧が電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３である場合に供給電流が下限値となる電力値をそれぞれ「Ｐ１ｍｉｎ」、「Ｐ２ｍｉｎ」、「Ｐ３ｍｉｎ」と記載し、供給電圧が電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３である場合に供給電流が上限値となる電力値をそれぞれ「Ｐ１ｍａｘ」、「Ｐ２ｍａｘ」、「Ｐ３ｍａｘ」と記載する。実施の形態２では、電圧Ｖ１＝２３０ボルト、電圧Ｖ２＝４００ボルト、電圧Ｖ３＝４００（三相）ボルト（三相なので電力的には４００×√３ボルトと扱う）、供給電流の上限値＝６アンペア、供給電流の下限値＝１２アンペア、である。そのため、Ｐ１ｍｉｎ＝２３０ボルト×６アンペア、Ｐ１ｍａｘ＝２３０ボルト×１２アンペア、Ｐ２ｍｉｎ＝４００ボルト×６アンペア、Ｐ２ｍａｘ＝４００ボルト×１２アンペア、Ｐ３ｍｉｎ＝４００×√３ボルト×６アンペア、Ｐ２ｍａｘ＝４００×√３ボルト×１２アンペア、となる。

実施の形態２に従うＥＣＵ１００ａは、実施の形態１と同様の手法で、電力指令値Ｐｃｏｍに対応する電流指令値Ｉｃｏｍおよび電圧指令値Ｖｃｏｍを設定する。

すなわち、ＥＣＵ１００ａは、図１１に示す第１マップを参照して、電力指令値Ｐｃｏｍがしきい値Ｐｂ１よりも小さい場合は電圧指令値Ｖｃｏｍを電圧Ｖ１に設定し、電力指令値Ｐｃｏｍがしきい値Ｐｂ１〜Ｐｂ２の範囲に含まれる場合は電圧指令値Ｖｃｏｍを電圧Ｖ２に設定し、電力指令値Ｐｃｏｍがしきい値Ｐｂ２よりも大きい場合は電圧指令値Ｖｃｏｍを電圧Ｖ３に設定する。ここで、しきい値Ｐｂ１は電力値Ｐ２ｍｉｎ（電圧Ｖ２と下限値との積）であり、しきい値Ｐｂ２は電力値Ｐ３ｍｉｎ（電圧Ｖ３と下限値との積）である。

また、ＥＣＵ１００ａは、電力指令値Ｐｃｏｍがしきい値Ｐａ〜Ｐｂ１の範囲に含まれる場合は電流指令値ＩｃｏｍをＰｃｏｍ／Ｖ１に設定し、電力指令値Ｐｃｏｍがしきい値Ｐｂ１〜Ｐｂ２の範囲に含まれる場合は電流指令値ＩｃｏｍをＰｃｏｍ／Ｖ２に設定し、電力指令値Ｐｃｏｍがしきい値Ｐｂ２〜Ｐｃの範囲に含まれる場合は電流指令値ＩｃｏｍをＰｃｏｍ／Ｖ３に設定する。ここで、しきい値Ｐａは電力値Ｐ１ｍｉｎ（電圧Ｖ１と下限値との積）であり、しきい値Ｐｃは電力値Ｐ３ｍａｘ（電圧Ｖ３と上限値との積）である。

このようにすれば、供給電圧を３段階（電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）で切り替えることが可能となり、より詳細な電力制御が可能となる。また、電流指令値が下限値を下回ることがないことを条件として可能な限り供給電圧をより高い値に段階的に設定するため、より積極的に電流指令値を小さくすることができ、電力供給過程における損失を適切に抑制できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、２ インレット、３ 充電器、４，１００ ＥＣＵ、１０，１０ａ 充電スタンド、１１，１１ａ 商用電源、１２ コネクタ、１３ 接続部、１１０ 算出部、１２０ 記憶部、１３０ 変換部、１４０ 第１生成部、１５０ 第２生成部、Ｂ 蓄電装置、ＣＡ，ＣＡａ 充電ケーブル、Ｌ（−），Ｌ（＋），Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４，Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ 電力線、Ｌｃ パイロット信号線、Ｌｇ グランド線、Ｌｎ 中性線、ＳＷ，ＳＷａ 切替装置、Ｓ１ スイッチ回路。

Claims (7)

1. 外部電源から車両に供給される電力を制御する電力制御装置であって、
   前記外部電源の供給電圧値を切替可能な切替部と、
   前記外部電源の許容電流値を示す信号を前記車両に送信するために生成するとともに、前記切替部を制御することによって前記供給電圧値を制御する制御部とを含み、
   前記制御部は、与えられる電力指令値に基づいて、前記信号および前記供給電圧値を変更する、電力制御装置。
2. 前記制御部は、前記電力指令値に基づいて電流指令値および電圧指令値を設定し、前記許容電流値が前記電流指令値となるように前記信号を生成するとともに、前記供給電圧値が前記電圧指令値となるように前記切替部を制御する、請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記許容電流値には下限値および上限値が存在し、
   前記制御部は、前記電流指令値が前記下限値から前記上限値までの範囲に含まれかつ前記電流指令値と前記電圧指令値との積が前記電力指令値となるように、前記電流指令値および前記電圧指令値を設定する、請求項２に記載の電力制御装置。
4. 前記切替部は、前記供給電圧値を、第１電圧値、および前記第１電圧値よりも高い第２電圧値のいずれかの値に切替可能に構成され、
   前記制御部は、前記電力指令値がしきい値よりも小さい場合は、前記第１電圧値を前記電圧指令値に設定するとともに前記電力指令値を前記第１電圧値で除算した値を前記電流指令値に設定し、前記電力指令値が前記しきい値よりも大きい場合は、前記第２電圧値を前記電圧指令値に設定するとともに前記電力指令値を前記第２電圧値で除算した値を前記電流指令値に設定し、
   前記しきい値は、前記第２電圧値と前記下限値との積である、請求項３に記載の電力制御装置。
5. 前記切替部は、前記供給電圧値を、第１電圧値、前記第１電圧値よりも高い第２電圧値、前記第２電圧値よりも高い第３電圧値のいずれかの値に切替可能に構成され、
   前記制御部は、前記電力指令値が第１しきい値よりも小さい場合は、前記第１電圧値を前記電圧指令値に設定するとともに前記電力指令値を前記第１電圧値で除算した値を前記電流指令値に設定し、前記電力指令値が前記第１しきい値から第２しきい値までの範囲に含まれる場合は、前記第２電圧値を前記電圧指令値に設定するとともに前記電力指令値を前記第２電圧値で除算した値を前記電流指令値に設定し、前記電力指令値が前記第２しきい値よりも大きい場合は、前記第３電圧値を前記電圧指令値に設定するとともに前記電力指令値を前記第３電圧値で除算した値を前記電流指令値に設定し、
   前記第１しきい値は、前記第２電圧値と前記下限値との積であり、
   前記第２しきい値は、前記第３電圧値と前記下限値との積である、請求項３に記載の電力制御装置。
6. 前記切替部は、前記外部電源から延びる電力供給線のいずれかの箇所に設けられたスイッチ回路である、請求項１に記載の電力制御装置。
7. 前記信号は、前記許容電流値に応じたパルス幅で発振するパイロット信号であり、
   前記制御部は、前記パイロット信号を通信線を経由して前記車両に送信し、
   前記車両は、前記制御部から受信した前記パイロット信号に基づいて前記車両に搭載される蓄電装置の充電制御を行なう、請求項１に記載の電力制御装置。

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