JP2015042013A

JP2015042013A - 充電装置

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Publication number: JP2015042013A
Application number: JP2013170150A
Authority: JP
Inventors: 康多北峯; Kota Kitamine
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2015-03-02

Abstract

【課題】充電器１０の充電対象となる高圧バッテリ２０の端子間電圧の検出精度を向上させることのできる充電装置を提供する。
【解決手段】高圧バッテリ２０は、第１のセルグループ及び第２のセルグループの直列接続体からなる組電池である。ここで、第１のセルグループ及び第２のセルグループのそれぞれの端子間電圧を電池監視装置３０によって検出する。電池監視装置３０によって検出されたこれらセルグループの端子間電圧の合計値として高圧バッテリ２０の端子間電圧を算出する。そして、算出された上記端子間電圧に基づき、高圧バッテリ２０の充電制御処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１の出力端子及び第２の出力端子を有し、外部から供給される電力を所定の直流電力に変換して前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子から蓄電池に供給することで、前記蓄電池を充電する充電器を備える充電装置に関する。

この種の充電装置としては、下記特許文献１に見られるように、充電器を構成するコンデンサが充電用リレーを介して蓄電池に接続可能とされるものが知られている。詳しくは、この装置では、上記コンデンサの端子間電圧を蓄電池の端子間電圧として検出する。そして、検出された端子間電圧に基づき、蓄電池の充電制御を行う。

特開２０１２−７０５１８号公報

ところで、蓄電池の充電制御が行われる場合、充電器の出力端子及び蓄電池の間を接続する電気経路において電圧降下が生じる。ここで、上記特許文献１に記載された充電装置では、蓄電池の端子間電圧の検出位置を充電器内部のコンデンサの位置としている。このため、蓄電池に充電電流が流れる状況下において端子間電圧の検出値が蓄電池の実際の端子間電圧に対して高くなり、蓄電池の端子間電圧の検出精度が低下する懸念がある。したがって、上記端子間電圧の検出値に基づき蓄電池の充電制御を行う場合、蓄電池の充電状態が満充電状態でないにもかかわらず、満充電状態であると判断され、蓄電池を満充電状態とすることができなくなる懸念がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、充電器の充電対象となる蓄電池の端子間電圧の検出精度を向上させることのできる充電装置を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明は、第１の出力端子（Ｔｏｕｔ１）及び第２の出力端子（Ｔｏｕｔ２）を有し、外部から供給される電力を所定の直流電力に変換して前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子から蓄電池（２０）に供給することで、前記蓄電池を充電する充電器（１０）を備え、前記第１の出力端子及び前記蓄電池の正極端子（Ｔｐ）を接続する電気経路であって、前記第１の出力端子を含まない電気経路を第１の電気経路（Ｌｐ）とし、前記第２の出力端子及び前記蓄電池の負極端子（Ｔｎ）を接続する電気経路であって、前記第２の出力端子を含まない電気経路を第２の電気経路（Ｌｎ）とし、前記充電器の備える検出端子（Ｔｄ；Ｔｄ１，Ｔｄ２）を介して入力された前記第１の電気経路及び前記第２の電気経路の間の電位差を、前記蓄電池の端子間電圧として検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出された端子間電圧に基づき、前記蓄電池の充電制御を行う充電制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記発明では、第１の電気経路及び第２の電気経路の間の電位差を蓄電池の端子間電圧として検出する。このため、例えば充電器の第１の出力端子及び第２の出力端子の間の電位差を蓄電池の端子間電圧として検出する構成と比較して、蓄電池の実際の端子間電圧及び端子間電圧の検出値の誤差を小さくすることができる。これにより、蓄電池の端子間電圧の検出精度を向上させることができる。したがって、蓄電池の充電状態を精度よく把握することができ、ひいては充電制御手段によって蓄電池の充電状態を満充電状態とすることができる。

第１の実施形態にかかる充電システムの全体構成図。同実施形態にかかる電池監視装置の構成図。同実施形態にかかる充電制御処理の手順を示すフローチャート。第２の実施形態にかかる充電システムの全体構成図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる充電装置を車載主機として回転機を備える車両（例えば、プラグインハイブリッド車や、電気自動車）に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、車両は、充電器１０、高圧バッテリ２０、高圧バッテリ２０の状態を監視する電池監視装置３０、補機バッテリ４０、３相インバータ５０及びモータジェネレータ６０を備えている。

充電器１０は、パワー回路１１０、及びパワー回路１１０を制御する制御回路１１２を備えている。パワー回路１１０は、第１の整流回路１２０、昇圧チョッパ方式のコンバータ（ＰＦＣ回路１３０）、「直流交流変換回路」としてのフルブリッジ回路１４０、トランス１５０、第２の整流回路１６０、並びにインダクタ１７０及びコンデンサ１７２からなるＬＣフィルタを備えている。

詳しくは、第１の整流回路１２０の入力側は、充電器１０の有する第１の入力端子Ｔｉｎ１及び第２の入力端子Ｔｉｎ２と、充電器１０外部のＣＣＩＤ６２（Charging Circuit Interrupt Device）とを介して、交流電圧（交流電力）を出力する系統電源６４（商用電源）に接続可能とされている。なお、系統電源６４及び充電器１０の間は、実際には、図示しない充電ケーブルによって接続可能とされている。この充電ケーブルは、系統電源６４側から順に、系統電源６４に接続するためのプラグと、ＣＣＩＤ６２と、充電器１０に接続するためのプラグとを備えている。

ＣＣＩＤ６２は、充電ケーブル毎に規格が定まっている充電電流値を充電器１０に通知する機能や、漏電検出機能、系統電源６４及び充電器１０の間を電気的に接続又は遮断する機能を有している。なお、ＣＣＩＤ６２は、充電器１０の有するグランド端子Ｔｇｎｄを介してグランド（以下、低圧ＧＮＤ）に接続可能とされている。

第１の整流回路１２０は、系統電源６４から入力される交流電圧を直流電圧に変換する機能を有する。本実施形態では、第１の整流回路１２０として、ブリッジ整流回路を用いている。

第１の整流回路１２０の出力側は、上記ＰＦＣ回路１３０の入力側に接続されている。ＰＦＣ回路１３０は、インダクタ１３２、スイッチング素子１３４、ダイオード１３６、及びコンデンサ１３８を備えている。ＰＦＣ回路１３０は、スイッチング素子１３４がオンオフ操作されることにより、力率改善動作を行う。なお、本実施形態では、スイッチング素子１３４として、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。

ＰＦＣ回路１３０の出力側は、フルブリッジ回路１４０の入力側に接続されている。フルブリッジ回路１４０は、第１のスイッチング素子Ｑ１及び第２のスイッチング素子Ｑ２の直列接続体、並びに第３のスイッチング素子Ｑ３及び第４のスイッチング素子Ｑ４の直列接続体の並列接続体を備えている。なお、本実施形態では、第１〜第４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４として、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。

第１のスイッチング素子Ｑ１及び第２のスイッチング素子Ｑ２の接続点は、トランス１５０を構成する１次側コイル１５２を介して、第３のスイッチング素子Ｑ３及び第４のスイッチング素子Ｑ４の接続点に接続されている。

トランス１５０を構成する２次側コイル１５４は、第２の整流回路１６０の入力側に接続されている。本実施形態では、第２の整流回路１６０として、上記第１の整流回路１２０と同様に、ブリッジ整流回路を用いている。

第２の整流回路１６０の出力側は、上記ＬＣフィルタを介して、充電器１０の有する第１の出力端子Ｔｏｕｔ１及び第２の出力端子Ｔｏｕｔ２に接続されている。第１の出力端子Ｔｏｕｔ１及び第２の出力端子Ｔｏｕｔ２は、第１の充電リレー６６ｐ及び第２の充電リレー６６ｎを介して高圧バッテリ２０に接続されている。ここで、本実施形態において、第１の出力端子Ｔｏｕｔ１及び高圧バッテリ２０の正極端子Ｔｐを直接接続する電気経路であって、第１の出力端子Ｔｏｕｔ１を含まない電気経路を第１の電気経路Ｌｐと称すこととする。また、第２の出力端子Ｔｏｕｔ２及び高圧バッテリ２０の負極端子Ｔｎを直接接続する電気経路であって、第２の出力端子Ｔｏｕｔ２を含まない電気経路を第２の電気経路Ｌｎと称すこととする。

第１の電気経路Ｌｐには、第１の充電リレー６６ｐが設けられており、第２の電気経路Ｌｎには、第２の充電リレー６６ｎが設けられている。第１の電気経路Ｌｐは、第１の充電リレー６６ｐがオン操作（閉操作）されることで閉状態とされ、第１の充電リレー６６ｐがオフ操作（開操作）されることで開状態とされる。また、第２の電気経路Ｌｎは、第２の充電リレー６６ｎがオン操作されることで閉状態とされ、第２の充電リレー６６ｎがオフ操作されることで開状態とされる。

高圧バッテリ２０は、車載主機となるモータジェネレータ６０の電力供給源となったり、モータジェネレータ６０の回生制御によって生成される電力を貯蔵したりする蓄電池である。高圧バッテリ２０は、電池セル（単電池）の直列接続体からなる組電池である。高圧バッテリ２０の端子間電圧（例えば数百Ｖ）は、補機バッテリ４０の端子間電圧（例えば１４Ｖ）よりも高く設定されている。なお、高圧バッテリ２０としては、リチウムイオン蓄電池や、ニッケル水素蓄電池を用いることができる。

高圧バッテリ２０を構成する電池セルの状態は、電池監視装置３０によって監視される。なお、本実施形態において、電池監視装置３０が「外部装置」に相当する。また、電池監視装置３０については、後に詳述する。

高圧バッテリ２０の正極端子Ｔｐ及び負極端子Ｔｎは、第１のメインリレー６８ｐ及び第２のメインリレー６８ｎを介して、３相のインバータ５０に接続されている。インバータ５０は、高圧バッテリ２０から出力される直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ６０に印加する。これにより、モータジェネレータ６０のロータが回転し、ロータに連結された駆動輪７０が回転する。すなわち、モータジェネレータ６０は、車両の走行動力源となる。

なお、第１の充電リレー６６ｐ、第２の充電リレー６６ｎ、第１のメインリレー６８ｐ、第２のメインリレー６８ｎ及びインバータ５０は、例えば、制御回路１１２とは異なる制御装置によって操作される。上記異なる制御装置としては、例えば、制御回路１１２よりも上位の制御装置であって、車両制御を統括する制御装置が挙げられる。

制御回路１１２は、マイクロコンピュータを主体として構成されている。制御回路１１２には、充電器１０の有する検出端子Ｔｄを介して電池監視装置３０から電圧検出信号Ｖｄが入力されたり、充電器１０の出力電流（充電電流）を検出する電流センサ１７４の検出値が入力されたりする。制御回路１１２は、これら入力信号に基づき、スイッチング素子１３４、及び第１〜第４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲート電圧の調節によってこれら素子をオンオフ操作することで、高圧バッテリ２０の充電制御処理を行う。なお、制御回路１１２は、充電器１０の有する第４の入力端子Ｔｉｎ４及び第５の入力端子Ｔｉｎ５を介して補機バッテリ４０に接続されている。これにより、制御回路１１２は、補機バッテリ４０を電力供給源として駆動される。

上記充電制御処理は、例えば充電器１０が系統電源６４と接続されているとの条件を含む所定の充電実行条件が成立すると判断された場合に実行される処理であり、主に、ＰＦＣ回路１３０による力率改善処理と、トランス１５０への給電処理とからなる。

ＰＦＣ回路１３０による力率改善は、例えば、スイッチング素子１３４のオンオフ１周期に対するオン時間の時比率を調節する周知の手法によって行われる。

一方、トランス１５０への給電処理は、第１のスイッチング素子Ｑ１及び第４のスイッチング素子Ｑ４と、第２のスイッチング素子Ｑ２及び第３のスイッチング素子Ｑ３とを交互にオンオフ操作する処理である。詳しくは、第１のスイッチング素子Ｑ１及び第４のスイッチング素子Ｑ４をオンさせ、第２のスイッチング素子Ｑ２及び第３のスイッチング素子Ｑ３をオフ操作させるか、第２のスイッチング素子Ｑ２及び第３のスイッチング素子Ｑ３をオン操作させ、第１のスイッチング素子Ｑ１及び第４のスイッチング素子Ｑ４をオフ操作させることで、１次側コイル１５２に交流電圧を印加し、これにより２次側コイル１５４から高圧バッテリ２０へと充電電流を流す。

なお、充電器１０は、実際には、直方体状の筐体に収容されている。そして、第１，第２の出力端子Ｔｏｕｔ１，Ｔｏｕｔ２と検出端子Ｔｄとは、筐体の同じ面（同サイド）に配置されている。

続いて、図２を用いて、高圧バッテリ２０の状態を監視する電池監視装置３０について説明する。なお、本実施形態では、説明の便宜上、高圧バッテリ２０を構成する電池セルの数を６つとしている。本実施形態では、以降、これら電池セルのそれぞれを第ｉの電池セルＣｉ（ｉ＝１〜６）と称すこととする。

図示されるように、本実施形態では、高圧バッテリ２０として、２つのセルグループである第１，第２のセルグループＣＧ１，ＣＧ２によって構成されているものを例示した。ここで、これらセルグループＣＧ１，ＣＧ２のそれぞれは、隣接する複数個の電池セルの直列接続体として構成されている。本実施形態では、隣接する３個の電池セルの直列接続体によって第１，第２のセルグループＣＧ１，ＣＧ２のそれぞれが構成されているものを例示した。なお、本実施形態において、高圧バッテリ２０を構成する電池セルのそれぞれは、個体差を除き、互いに同一の構成であるとする。より詳しくは、これら電池セルのそれぞれは、充電率（ＳＯＣ：満充電電荷量に対する実際の充電量の比率）に対する開放端電圧の関係や、満充電電荷量、内部抵抗値等が互いに同一であるとする。また、本実施形態では、１つのセルグループが「単位電池」に相当する。

高圧バッテリ２０を構成する複数の電池セルＣ１〜Ｃ６のそれぞれは、電池監視装置３０によって監視される。電池監視装置３０は、第１の監視回路３２ａ、第２の監視回路３２ａ、電圧検出回路３３、ＡＤ変換器３４及びマイコン３６を備えている。なお、第１，第２の監視回路３２ａ，３２ｂは、例えば集積回路として構成されている。

第１，第２の監視回路３２ａ，３２ｂのそれぞれは、１つのセルグループを監視ブロックとし、監視ブロック毎に設けられている。これら監視回路３２ａ，３２ｂのそれぞれは、電池セルが過充電状態又は過放電状態であるか否かを監視する。

第１，第２の監視回路３２ａ、３２ｂと、第１〜第６の電池セルＣ１〜Ｃ６とは、一対の経路を介して接続されている。詳しくは、第１のセルグループＣＧ１において、第１の電池セルＣ１の負極端子には、第１の経路Ｌ１を介して第１の監視回路３２ａが接続され、第１の電池セルＣ１の正極端子及び第２の電池セルＣ２の負極端子には、第２の経路Ｌ２を介して第１の監視回路３２ａが接続されている。また、第２の電池セルＣ２の正極端子及び第３の電池セルＣ３の負極端子には、第３の経路Ｌ３を介して第１の監視回路３２ａが接続され、第３の電池セルＣ３の正極端子には、第４の経路Ｌ４を介して第１の監視回路３２ａが接続されている。すなわち、第１のセルグループＣＧ１において、電池セルＣ１，Ｃ２の正極端子に接続された経路と、この正極端子に隣接する電池セルＣ２，Ｃ３の負極端子に接続された経路とは共通化されている。

一方、第２のセルグループＣＧ２において、第４の電池セルＣ４の負極端子には、第５の経路Ｌ５を介して第２の監視回路３２ｂが接続され、第４の電池セルＣ４の正極端子及び第５の電池セルＣ５の負極端子には、第６の経路Ｌ６を介して第２の監視回路３２ｂが接続されている。また、第５の電池セルＣ５の正極端子及び第６の電池セルＣ６の負極端子には、第７の経路Ｌ７を介して第２の監視回路３２ｂが接続され、第６の電池セルＣ６の正極端子には、第８の経路Ｌ８を介して第２の監視回路３２ｂが接続されている。すなわち、第２のセルグループＣＧ２において、電池セルＣ４，Ｃ５の正極端子に接続された経路と、この正極端子に隣接する電池セルＣ５，Ｃ６の負極端子に接続された経路とは共通化されている。

第１の監視回路３２ａは、一対の経路である第１，第２の経路Ｌ１，Ｌ２を介して第１の電池セルＣ１の端子間電圧Ｖ１を検出し、第２，第３の経路Ｌ２，Ｌ３を介して第２の電池セルＣ２の端子間電圧Ｖ２を検出し、第３，第４の経路Ｌ３，Ｌ４を介して第３の電池セルＣ３の端子間電圧Ｖ３を検出する。また、第２の監視回路３２ｂは、一対の経路である第５，第６の経路Ｌ５，Ｌ６を介して第４の電池セルＣ４の端子間電圧Ｖ４を検出し、第６，第７の経路Ｌ６，Ｌ７を介して第５の電池セルＣ５の端子間電圧Ｖ５を検出し、第７，第８の経路Ｌ７，Ｌ８を介して第６の電池セルＣ６の端子間電圧Ｖ６を検出する。

第１，第２の監視回路３２ａ，３２ｂは、これら電池セルの端子間電圧の検出結果に基づき、電池セルが過充電状態又は過放電状態であるか否かを監視する。

第１，第２の監視回路３２ａ，３２ｂのそれぞれによって検出された電池セルの監視結果は、マイコン３６に伝達される。詳しくは、第１，第２の監視回路３２ａ，３２ｂは、これら監視回路３２ａ，３２ｂのそれぞれに対応する監視ブロックの監視を指示する指示信号が、第１，第２の監視回路３２ａ，３２ｂのうち高電位側の監視回路から低電位側の監視回路へと順次伝達可能なように形成されたシリアルラインＳＬによって接続（いわゆるディジチェーン接続）されている。詳しくは、シリアルラインＳＬは、上記指示信号がマイコン３６から第１，第２の監視回路３２ａ，３２ｂを順次通り、マイコン３６へと戻るリング状に形成されている。具体的には、マイコン３６から出力される上記指示信号は、低電圧システム及び高電圧システムの間を絶縁しつつ低電圧システムから高電圧システムへと信号を伝達する第１の絶縁素子３８ａ（例えばフォトカプラ）、及びシリアルラインＳＬを介して第２の監視回路３２ｂに入力される。その後、シリアルラインＳＬを介して第１の監視回路３２ａまで伝達された指示信号は、高電圧システム及び低電圧システムの間を絶縁しつつ、高電圧システムから低電圧システムへと信号を伝達する第２の絶縁素子３８ｂ（例えばフォトカプラ）を介してマイコン３６に入力される。

なお、絶縁素子を介した監視結果の伝達手法は、高圧バッテリ２０を含む高電圧システムのグラウンド（以下、高圧ＧＮＤ）の電位と、マイコン３６を含む低電圧システムの低圧ＧＮＤの電位とが相違しているために採用される。ちなみに、本実施形態では、高圧ＧＮＤ電位が高圧バッテリ２０の正極端子Ｔｐの電位と負極端子Ｔｎの電位との中央値に設定されている。また、電圧検出信号の伝達手法としては、高電圧システム及び低電圧システムの間を絶縁しつつ信号伝達可能であれば、ディジチェーン接続方式に限らない。

電圧検出回路３３は、高電圧システム及び低電圧システムの間を絶縁しつつ、第１，第２の監視回路３２ａ，３２ｂのそれぞれに対応する監視ブロックの端子間電圧を検出する機能を有する。本実施形態では、電圧検出回路３３は、第１の経路Ｌ１及び第５の経路Ｌ５を介して第１のセルグループＣＧ１の端子間電圧Ｖｃ１を検出し、第５の経路Ｌ５及び第８の経路Ｌ８を介して第２のセルグループＣＧ２の端子間電圧Ｖｃ２を検出する構成を例示した。ここで、電圧検出回路３３としては、マルチプレクサ、フライングキャパシタ及び差動増幅回路を備える周知の構成を採用すればよい。なお、本実施形態において、電圧検出回路３３が「個別検出手段」を構成する。

電圧検出回路３３から出力されるアナログ信号としての電圧検出値は、ＡＤ変換器３４によってデジタル信号に変換される。ＡＤ変換器３４によって変換されたデジタル信号は、マイコン３６に入力される。マイコン３６は、デジタル信号として、第１のセルグループＣＧ１の端子間電圧Ｖｃ１及び第２のセルグループＣＧ２の端子間電圧Ｖｃ２に関する情報である電圧検出信号Ｖｄを出力する。出力された電圧検出信号Ｖｄは、図１に示すように、充電器１０の有する検出端子Ｔｄを介して制御回路１１２に入力される。

続いて、本実施形態にかかる充電制御処理について更に説明する。

本実施形態では、電圧検出信号Ｖｄを用いて充電制御処理を行う。これは、高圧バッテリ２０の電圧検出精度を向上させるためである。つまり、電圧検出対象の電圧検出レンジが狭いほど、電圧検出値についての分解能（相互に識別可能な隣接した２つの検出値の間の最小間隔）を小さくすることができる。詳しくは、各セルグループの取り得る端子間電圧の最大値（以下、セル電圧最大値）を「Ｖｃｍａｘ」とし、高圧バッテリ２０の取り得る端子間電圧の最大値（以下、合計電圧最大値）を「Ｖｐｎｍａｘ（＞Ｖｃｍａｘ）」とすると、セルグループの電圧検出値についての分解能ΔＶ１と、高圧バッテリ２０の電圧検出値についての分解能ΔＶ２とは、下記のように表すことができる。

ここで、上式（ｅｑ１），（ｅｑ２）において、「Ｎ」はデジタルデータのビット数である。上式（ｅｑ１），（ｅｑ２）によれば、「ΔＶ１＜ΔＶ２」である。すなわち、高圧バッテリ２０の端子間電圧を電圧検出レンジとする場合と比較して、高圧バッテリ２０を構成するセルグループＣＧ１，ＣＧ２のそれぞれの端子間電圧を電圧検出レンジとする方が、電圧検出値についての分解能を小さくすることができる。

そこで、本実施形態では、電池監視装置３０によって検出されたセルグループＣＧ１，ＣＧ２のそれぞれの電圧検出値Ｖｃ１，Ｖｃ２の合計値として高圧バッテリ２０の端子間電圧を検出する。これにより、高圧バッテリ２０の端子間電圧の検出精度を向上させる。

図３に、本実施形態にかかる充電制御処理の手順を示す。この処理は、制御回路１１２によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、本実施形態において、図３に示す処理が「充電制御手段」を構成する。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、上記充電実行条件が成立しているか否かを判断する。なお、充電実行条件が成立していると判断された場合、第１，第２の充電リレー６６ｐ，６６ｎがオン操作され、第１，第２のメインリレー６８ｐ，６８ｎがオフ操作される。

続くステップＳ１２では、電池監視装置３０から出力された電圧検出信号Ｖｄに基づき、高圧バッテリ２０の端子間電圧Ｖｐｎを算出する。具体的には、第１，第２のセルグループＣＧ１，ＣＧ２のそれぞれの端子間電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２の合計値として高圧バッテリ２０の端子間電圧Ｖｐｎを算出する。なお、本実施形態において、本ステップの処理が「電圧検出手段」を構成する。

続くステップＳ１４では、算出された高圧バッテリ２０の端子間電圧Ｖｐｎ（高圧バッテリ２０の充電状態）が閾値電圧Ｖｔｈ（所定の充電状態）以上であるか否かを判断する。

ステップＳ１４において否定判断された場合には、ステップＳ１６に進み、第１の定電力制御によって高圧バッテリ２０を充電すべく、ＰＦＣ回路１３０及びフルブリッジ回路１４０を構成するスイッチング素子をオンオフ操作する。ここで、第１の定電力制御とは、算出された端子間電圧Ｖｐｎと、電流センサ１７４によって検出された充電電流との乗算値（出力電力Ｐｏｕｔ）を第１の目標電力（例えば２．２ｋＷ）にフィードバック制御すべく、上記スイッチング素子をオンオフ操作する制御である。なお、ステップＳ１６の処理の後、上記ステップＳ１０に戻る。

一方、上記ステップＳ１４において肯定判断された場合には、ステップＳ１８に進み、第２の定電力制御によって高圧バッテリ２０を充電すべく、ＰＦＣ回路１３０及びフルブリッジ回路１４０を構成するスイッチング素子をオンオフ操作する。ここで、第２の定電力制御とは、上記出力電力Ｐｏｕｔを第１の目標電力Ｐｔ１よりも小さい第２の目標電力Ｐｔ２（例えば０．５ｋＷ）にフィードバック制御すべく、上記スイッチング素子をオンオフ操作する制御である。なお、本実施形態において、本ステップの処理が、高圧バッテリ２０への充電電力を低下させて充電制御を行う「押し込み充電手段」を構成する。

続くステップＳ２０では、高圧バッテリ２０の充電状態が満充電状態となったか否かを判断する。この判断は、例えば、ステップＳ１４において算出された高圧バッテリ２０の端子間電圧Ｖｐｎが、閾値電圧Ｖｔｈよりも高い所定電圧を超えたか否かで行うことができる。ステップＳ２０において否定判断された場合には、上記ステップＳ１０に戻る。

一方、上記ステップＳ２０において肯定判断された場合には、ステップＳ２２に進み、高圧バッテリ２０の充電が完了したと判断する。

なお、上記ステップＳ１０において否定判断された場合や、ステップＳ２２の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）第１の電気経路Ｌｐ及び第２の電気経路Ｌｎの間の電位差を、高圧バッテリ２０の端子間電圧Ｖｐｎとして検出した。そして、検出された端子間電圧Ｖｐｎに基づき、高圧バッテリ２０の充電制御処理を行った。こうした構成によれば、例えば充電器１０の第１の出力端子Ｔｏｕｔ１及び第２の出力端子Ｔｏｕｔ２の間の電位差を高圧バッテリ２０の端子間電圧として検出する構成と比較して、高圧バッテリ２０の実際の端子間電圧及び端子間電圧の検出値の誤差を小さくすることができる。これにより、高圧バッテリ２０の端子間電圧の検出精度を向上させることができる。したがって、高圧バッテリ２０の充電状態を精度よく把握することができ、ひいては充電制御処理によって高圧バッテリ２０の充電状態を満充電状態とすることができる。

特に本実施形態では、電池監視装置３０によって検出された第１，第２のセルグループＣＧ１，ＣＧ２のそれぞれの端子間電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２の合計値として高圧バッテリ２０の端子間電圧Ｖｐｎを検出したことが、高圧バッテリ２０の端子間電圧の検出精度の向上に大きく寄与している。

（２）充電器１０の充電対象をモータジェネレータ６０の電力供給源となる高圧バッテリ２０とした。車載電気負荷が要求する電力は、補機バッテリ４０と、図示しない車載発電機等の発電電力とによって賄われる。このため、車載電気負荷の要求する電力の大部分を補機バッテリ４０単独で賄う機会は少ない。したがって、補機バッテリ４０に対して、通常、充電状態を必ずしも満充電状態にすることは要求されない。

これに対し、モータジェネレータ６０の電力供給源となる高圧バッテリ２０は、車両の航続距離を拡大させること等を目的として、充電時において充電状態を満充電状態とすることが要求される。このため、充電対象を高圧バッテリ２０とする本実施形態では、電圧検出精度を向上させて高圧バッテリ２０の充電状態を満充電状態とできる構成を採用するメリットが大きい。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図４に、本実施形態にかかる充電システムの全体構成を示す。なお、図４において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、本実施形態では、充電制御処理で用いる高圧バッテリ２０の端子間電圧の検出手法を変更する。詳しくは、充電器１０は、第１の検出端子Ｔｄ１及び第２の検出端子Ｔｄ２を有している。そして、高圧バッテリ２０の正極端子Ｔｐ及び第１の検出端子Ｔｄ１の間は、「第１の導電部材」としての第１のワイアハーネス１８０ｐによって直接接続されている。また、高圧バッテリ２０の負極端子Ｔｎ及び第２の検出端子Ｔｄ２の間は、「第２の導電部材」としての第２のワイアハーネス１８０ｎによって直接接続されている。

なお、本実施形態において、第１，第２の出力端子Ｔｏｕｔ１，Ｔｏｕｔ２と第１，第２の検出端子Ｔｄ１，Ｔｄ２とは、充電器１０の収容される上記筐体の同じ面（同サイド）に配置されている。これにより、第１のワイアハーネス１８０ｐ及び第２のワイアハーネス１８０ｎの配線長を短くすることなどができる。

以上説明した本実施形態によれば、高圧バッテリ２０の端子間電圧を直接的に検出することができる。このため、上記第１の実施形態と同様に、高圧バッテリ２０の実際の端子間電圧及び端子間電圧の検出値の誤差を小さくすることができる。これにより、高圧バッテリ２０の端子間電圧の検出精度を向上させることができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第１の実施形態において、第１，第２のセルグループＣＧ１，ＣＧ２の端子間電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２の合計値として高圧バッテリ２０の端子間電圧Ｖｐｎを算出する処理を電池監視装置３０において行ってもよい。この場合、算出された端子間電圧Ｖｐｎが電池監視装置３０から制御回路１１２に対して出力されることとなる。

・上記第１の実施形態において、「単位電池」としては、複数個の電池セルの直列接続体に限らず、１個の電池セルであってもよい。この場合、「個別検出手段」としては、高圧バッテリ２０を構成するセルグループＣＧ1，ＣＧ２のそれぞれの端子間電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２を個別に検出するものに限らず、電池セルＣ１〜Ｃ６のそれぞれの端子間電圧Ｖ１〜Ｖ６を個別に検出するものであってもよい。このとき、例えば、電池監視装置３０から検出端子Ｔｄを介して制御回路１１２へと出力される電圧検出信号Ｖｄを、第１〜第６の電池セルＣ１〜Ｃ６のそれぞれの端子間電圧Ｖ１〜Ｖ６に関する情報とする。そして、先の図３のステップＳ１２において、第１〜第６の電池セルＣ１〜Ｃ６のそれぞれの端子間電圧Ｖ１〜Ｖ６の合計値として高圧バッテリ２０の端子間電圧Ｖｐｎを算出する。

なお、複数の単位電池のそれぞれを構成する電池セルの数は、互いに同一であることを要しない。

・「外部装置」としては、上記第１の実施形態に示した電池監視装置３０に限らない。例えば、第１の電気経路Ｌｐ及び第２の電気経路Ｌｎに接続され、高圧バッテリ２０の出力電圧を降圧して補機バッテリ４０に供給することで補機バッテリ４０を充電するＤＣＤＣコンバータであってもよい。ＤＣＤＣコンバータは、通常、充電制御処理が行われている場合に動作可能であり、また、入力電圧を検出する機能を有する。このため、ＤＣＤＣコンバータによって検出された電圧に基づき、充電器１０において充電制御処理を行えばよい。

また、「外部装置」としては、インバータ５０であってもよい。インバータ５０は、通常、充電制御処理が行われている場合に動作可能であり、また、インバータ５０の入力電圧を検出する電圧センサを備えている。このため、この電圧センサによって検出された電圧に基づき、充電器１０において充電制御処理を行えばよい。

・先の図４のステップＳ１４、Ｓ２０において、高圧バッテリ２０の端子間電圧Ｖｐｎに代えて、上記端子間電圧Ｖｐｎに基づき算出された充電率ＳＯＣを各処理の判断に用いてもよい。

・上記第２の実施形態では、高圧バッテリ２０の端子間電圧の検出位置を高圧バッテリ２０の正極端子Ｔｐ及び負極端子Ｔｎとしたがこれに限らない。例えば、第１の電気経路Ｌｐ及び第２の電気経路Ｌｎ上であるなら、これら電気経路の任意の位置を検出位置としてもよい。ここで、こうした検出位置として、例えば、第１の電気経路Ｌｐのうち第１の充電リレー６６ｐよりも高圧バッテリ２０の正極端子側と、第２の電気経路Ｌｎのうち第２の充電リレー６６ｎよりも高圧バッテリ２０の負極端子側とを採用することが考えられる。

・上記第２の実施形態において、高圧バッテリ２０としては、組電池に限らない。

・上記各実施形態において、「押し込み充電手段」としては、第１の定電力制御から第２の定電力制御に切り替えるものに限らない。例えば、図３のステップＳ１４で肯定判断されるまでは、定電力制御又は定電流制御を行い、ステップＳ１４で肯定判断された場合に充電電力を低下させた定電圧制御に切り替えるものであってもよい。ここで、定電流制御は、高圧バッテリ２０に対する充電電流を一定にする充電制御であり、定電圧制御は、高圧バッテリ２０の印加電圧を一定にする充電制御である。

・上記第２の実施形態において、「第１，第２の導電部材」としては、ワイアハーネスに限らない。

・１次側コイル１５２に交流電圧を印加する「直流交流変換回路」としては、フルブリッジ回路に限らない。入力される直流電圧を交流電圧に変換して１次側コイル１５２に印加できるなら、ハーフブリッジ回路等、他の直流交流変換回路であってもよい。

１０…充電器、２０…高圧バッテリ、Ｔｏｕｔ１…第１の出力端子、Ｔｏｕｔ２…第２の出力端子、Ｌｐ…第１の電気経路、Ｌｎ…第２の電気経路、Ｔｄ…検出端子。

Claims

第１の出力端子（Ｔｏｕｔ１）及び第２の出力端子（Ｔｏｕｔ２）を有し、外部から供給される電力を所定の直流電力に変換して前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子から蓄電池（２０）に供給することで、前記蓄電池を充電する充電器（１０）を備え、
前記第１の出力端子及び前記蓄電池の正極端子（Ｔｐ）を接続する電気経路であって、前記第１の出力端子を含まない電気経路を第１の電気経路（Ｌｐ）とし、
前記第２の出力端子及び前記蓄電池の負極端子（Ｔｎ）を接続する電気経路であって、前記第２の出力端子を含まない電気経路を第２の電気経路（Ｌｎ）とし、
前記充電器の備える検出端子（Ｔｄ；Ｔｄ１，Ｔｄ２）を介して入力された前記第１の電気経路及び前記第２の電気経路の間の電位差を、前記蓄電池の端子間電圧として検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出された端子間電圧に基づき、前記蓄電池の充電制御を行う充電制御手段と、
を備えることを特徴とする充電装置。
前記充電器の外部には、前記第１の電気経路及び前記第２の電気経路の間の電位差を検出する機能を有し、前記充電制御手段によって充電制御が行われている場合に動作可能な外部装置（３０）が設けられ、
前記電圧検出手段は、前記検出端子（Ｔｄ）を介して入力された前記外部装置の電圧検出値に基づき前記蓄電池の端子間電圧を検出することを特徴とする請求項１記載の充電装置。
前記蓄電池は、複数個の電池セル（Ｃ１〜Ｃ６）の直列接続体からなる組電池であり、
前記電池セルの１個、又は前記電池セルの複数個の直列接続体のいずれかを単位電池（ＣＧ１，ＣＧ２）とし、
前記外部装置は、前記組電池を構成する前記単位電池のそれぞれの端子間電圧を検出する個別検出手段（３３）を備える電池監視装置（３０）を含み、
前記電圧検出手段は、前記組電池を構成する前記単位電池のそれぞれに対応する前記個別検出手段の電圧検出値の合計値として前記蓄電池の端子間電圧を検出することを特徴とする請求項２記載の充電装置。
前記検出端子は、第１の検出端子（Ｔｄ１）及び第２の検出端子（Ｔｄ２）を含み、
前記蓄電池の正極端子及び前記第１の検出端子の間を直接接続する第１の導電部材（１８０ｐ）と、
前記蓄電池の負極端子及び前記第２の検出端子の間を直接接続する第２の導電部材（１８０ｎ）と、
をさらに備え、
前記電圧検出手段は、前記第１の検出端子及び前記第２の検出端子の間の電位差を、前記蓄電池の端子間電圧として検出することを特徴とする請求項１記載の充電装置。
前記充電制御手段は、前記充電制御が行われる状況下、前記電圧検出手段の電圧検出値に基づき把握される前記蓄電池の充電状態が所定の充電状態以上になったことに基づき、前記蓄電池への充電電力を低下させて前記充電制御を行う押し込み充電手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の充電装置。
前記蓄電池及び前記充電器は、車両に搭載され、
前記蓄電池は、車両の走行動力源となる回転機（６０）の電力供給源であり、
前記充電器は、系統電源（６４）から供給される交流電力を所定の直流電力に変換して前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子から前記蓄電池に供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の充電装置。