JP2018038198A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】充電装置の出力可能電流及び車両の要求電力に従って車両に搭載された蓄電装置の充電電力を決定する車両において、充電電力が急激に低下することを抑制する。【解決手段】充電器１３０は、充電電流指令値（第１の指令値）及び充電電力指令値（第２の指令値）のうち、蓄電装置１２０の充電電力が小さくなる方の指令値に従って蓄電装置１２０を充電する。ＥＣＵ１５０は、充電電流指令値を予め定められた基準よりも大きく低下させる場合に、充電電力指令値を段階的に低下させ、その後、充電電流指令値を低下させる。【選択図】図１

Description

この発明は、車両に関し、特に、車両外部の充電装置から電力供給を受ける車両に関する。

特開２０１５−７０６６１号公報（特許文献１）は、車両外部の商用電源から電力供給を受ける車両を開示する。商用電源から供給された電力は、車両に搭載された蓄電装置の充電に用いられる。蓄電装置を充電するための充電電力は、車両の要求電力に応じて制御される。この車両においては、蓄電装置の充電中に車両の要求電力が大きく変化した場合に、蓄電装置の充電電力を制御するための指令値が段階的に変更される。したがって、蓄電装置の充電電力は、緩やかに変化する。この車両によれば、車両の要求電力が大きく変化したとしても、指令値が段階的に変更されることによって充電電力が緩やかに変化するため、商用電源において細かな電圧変動（フリッカ）が生じることを抑制することができる（特許文献１参照）。

特開２０１５−７０６６１号公報

車両外部の充電装置から電力供給を受ける車両においては、車両に搭載される蓄電装置の充電電力を決定するにあたり、車両の要求電力だけでなく、充電装置の出力可能電流についても考慮する必要がある。出力可能電流とは、たとえば、あるタイミングにおいて充電装置が出力を許可する電流の上限値である。たとえば、充電装置の保護の観点から、充電装置の出力可能電流に従って設定される第１の指令値と、車両の要求電力に従って設定される第２の指令値とのうち蓄電装置の充電電力が小さくなる方の指令値に従って蓄電装置を充電することが考えられる。

このような場合に第１の指令値が急激に低下すると、上記特許文献１に開示される車両のように第２の指令値を段階的に低下させたとしても、蓄電装置の充電は第１の指令値に従って行なわれるため、蓄電装置の充電電力は急激に低下する。充電電力を急激に低下させるために充電電流を低下させると、たとえば、充電電流による電圧降下が低減し商用電源の電圧が急激に上昇する。このような電圧変動に起因して、商用電源においてフリッカが生じ得る。

この発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、充電装置の出力可能電流及び車両の要求電力に従って車両に搭載された蓄電装置の充電電力を決定する車両において、充電電力が急激に低下することを抑制することである。

この発明に従う車両は、蓄電装置と、充電器と、制御装置とを備える。充電器は、車両外部の充電装置から供給された電力によって蓄電装置を充電するように構成されている。制御装置は、蓄電装置の充電電流を制御するための第１の指令値と、蓄電装置の充電電力を制御するための第２の指令値とを充電器に出力するように構成されている。制御装置は、充電装置の出力可能電流に従って第１の指令値を設定するとともに、車両の要求電力に従って第２の指令値を設定する。充電器は、第１及び第２の指令値のうち、蓄電装置の充電電力が小さくなる方の指令値に従って蓄電装置を充電する。制御装置は、第１の指令値を基準値よりも大きく低下させる場合に、第２の指令値を段階的に低下させ、その後、第１の指令値を低下させる。

この車両においては、充電装置の出力可能電流に従って設定される第１の指令値を基準値よりも大きく低下させる場合に、第１の指令値の低下に先立って、まず、車両の要求電力に従って設定される第２の指令値が段階的に下げられる。したがって、蓄電装置の充電電力は、第１の指令値が低下する前に、第２の指令値に従って段階的に低下する。その結果、この車両によれば、充電電力が急激に低下することを抑制することができる。

この発明によれば、充電装置の出力可能電流及び車両の要求電力に従って車両に搭載された蓄電装置の充電電力を決定する車両において、充電電力が急激に低下することを抑制することができる。

車両充電システムの構成図である。 充電スタンドの出力可能電力の低下に合わせて充電電流指令値を低下させた場合における蓄電装置の充電電力の変化を示す図である。 本実施の形態に従う車両における充電電流指令値の出力タイミング、及び、充電電力の変化を示す図である。 充電器へ出力する充電指令値の決定処理手順を示すフローチャートである。

以下、この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。なお、図中同一又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。

［車両の構成］
図１は、本実施の形態に従う車両が適用される車両充電システムの構成図である。図１を参照して、車両充電システム１は、車両１００と、充電スタンド２００と、充電ケーブル３００とを備える。

交流電源４００は、たとえば系統電源である。充電スタンド２００は、交流電源４００からの電力を車両１００に供給する装置である。充電スタンド２００には、充電ケーブル３００が接続される。充電ケーブル３００の先端には充電コネクタ３１０が設けられている。

車両１００は、充電インレット１１０と、蓄電装置１２０と、充電器１３０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）１４０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１５０とを備える。

充電インレット１１０には、充電コネクタ３１０が接続される。ユーザは、充電コネクタ３１０を充電インレット１１０に接続することによって、蓄電装置１２０を充電することができる。

蓄電装置１２０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１２０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

充電器１３０は、交流電源４００から充電インレット１１０を介して供給される交流電力を直流電力に変換する。そして、充電器１３０は、電圧を所望の電圧に変換し、電圧変換後の直流電力を蓄電装置１２０に供給する。充電器１３０は、たとえば、交流電力を直流電力に変換する整流回路と、電圧を変換するコンバータとを含む。なお、充電器１３０は、このような構成に限定されず、たとえば、車両外部の電源から供給される直流電力を蓄電装置１２０に供給するような構成としてもよい。

ＰＣＵ１４０は、コンバータや、インバータ等を含む。ＰＣＵ１４０は、蓄電装置１２０から供給される電力を用いることによって、不図示の走行用モータを駆動する。

ＥＣＵ１５０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサ（不図示）からの情報に基づいて車両１００の各機器（充電器１３０、ＰＣＵ１４０）を制御する。

ＥＣＵ１５０は、たとえば、蓄電装置１２０の充電に関する以下の各指令値を充電器１３０に出力する。指令値としては、たとえば、充電スタンド２００の出力可能電流に従って設定される充電電流指令値（第１の指令値）と、車両１００の要求電力に従って設定される充電電力指令値（第２の指令値）とがある。充電スタンド２００の出力可能電流を示す情報は、充電インレット１１０に充電コネクタ３１０が接続された状態で、充電ケーブル３００を介して充電スタンド２００からＥＣＵ１５０に出力される。

充電電流指令値は、蓄電装置１２０の充電電流の上限値を示す値である。充電電力指令値は、車両１００が要求する充電電力を示す値である。充電器１３０は、充電スタンド２００の保護の観点から、充電電流指令値及び充電電力指令値のうち、蓄電装置１２０の充電電力が小さくなる方の指令値に従って蓄電装置１２０を充電する。

［交流電源に生じるフリッカ抑制］
充電スタンド２００から供給される電力によって蓄電装置１２０を充電している場合に、車両１００の要求電力が急激に変化する場合がある。このような場合に、車両１００の要求電力の変化に合わせて充電電力指令値を急激に変化させると、蓄電装置１２０の充電電力が急激に変化する。その結果、交流電源４００の電圧が急激に変動し、交流電源４００にフリッカが生じる可能性がある。

本実施の形態に従う車両１００において、ＥＣＵ１５０は、車両１００の要求電力が急激に変化した場合に、充電電力指令値を段階的に変化させる。この場合には、充電電力指令値が急激に変化しないため、蓄電装置１２０の充電電力は急激に変化しない。その結果、交流電源４００の電圧の急激な変化が抑制され、フリッカの発生が抑制される。

車両１００においては、蓄電装置１２０の充電電力を決定するにあたり、車両１００の要求電力だけでなく、充電スタンド２００の出力可能電流についても考慮される。上述のように、ＥＣＵ１５０は、充電スタンド２００の出力可能電流に従って設定される充電電流指令値を充電器１３０に出力する。充電器１３０は、充電電流指令値及び充電電力指令値のうち、蓄電装置１２０の充電電力が小さくなる方の指令値に従って蓄電装置１２０を充電する。

仮に、車両１００において、充電スタンド２００の出力可能電流が急激に低下した場合に、充電電流指令値も急激に低下するとする。そして、充電電流指令値に従う充電電力が、充電電力指令値に従う充電電力よりも小さくなるものとする。この場合には、充電電力指令値を段階的に低下させたとしても、蓄電装置１２０の充電は充電電流指令値に従って行なわれるため、蓄電装置１２０の充電電力は急激に低下する。充電電力を急激に低下させるために充電電流を低下させると、たとえば、充電電流による電圧降下が低減し交流電源４００の電圧が急激に上昇する。このような電圧変動に起因して、交流電源４００においてフリッカが生じ得る。

図２は、仮に充電スタンド２００の出力可能電流の低下に合わせて充電電流指令値を低下させた場合における充電電力の変化を示す図である。図２を参照して、横軸は時間を示し、縦軸は、上から、充電スタンド２００の出力可能電流、ＥＣＵ１５０から充電器１３０へ出力される充電電流指令値、ＥＣＵ１５０から充電器１３０へ出力される充電電力指令値、及び、蓄電装置１２０に供給される実際の充電電力を示す。

時刻ｔ１において、充電スタンド２００の出力可能電流がＩ２からＩ１に急激に低下することにより、ＥＣＵ１５０は、充電電流指令値をＩ２からＩ１に低下させる。一方、ＥＣＵ１５０は、充電電力を急激に低下させることになるため、時刻ｔ１においては、充電電力指令値をＰ３からＰ１に一気に低下させることはせず、充電電力指令値をＰ３からＰ２に低下させる。そして、時刻ｔ２において、ＥＣＵ１５０は、充電電力指令値をＰ２からＰ１に低下させる。すなわち、充電電力指令値は段階的に低下する。

しかしながら、時刻ｔ１において、充電電流指令値は、既にＩ２からＩ１に低下している。充電電流指令値Ｉ１に従う充電電力Ｐ１が、充電電力指令値Ｐ２よりも小さいため、充電器１３０は、充電電流指令値Ｉ１に従って充電電力をＰ３からＰ１に低下させる。すなわち、充電電力は、充電電力指令値に追従しない。したがって、時刻ｔ１において、充電電力はＰ３からＰ１に急激に低下する。充電電力が急激に低下することによって、交流電源４００にフリッカが生じる。

そこで、本実施の形態に従う車両１００において、ＥＣＵ１５０は、このようなフリッカの発生を抑制するために、充電電流指令値を基準値よりも大きく低下させる場合に、充電電流指令値を一旦現状のまま維持しつつ、まず、充電電力指令値を段階的に低下させ、その後、充電電流指令値を低下させる。「基準値」は、たとえば、それ以上大きく充電電流を低下させた場合に、交流電源４００にフリッカが生じ、かつ、充電電力指令値に従う充電電力よりも充電電流指令値に従う充電電力が小さくなる電流値である。

図３は、本実施の形態に従う車両１００における充電電流指令値の出力タイミング、及び、充電電力の変化を示す図である。図３を参照して、図２と同様、横軸は時間を示し、縦軸は、上から、充電スタンド２００の出力可能電流、充電電流指令値、充電電力指令値、及び、蓄電装置１２０の充電電力を示す。

時刻ｔ１１において、充電スタンド２００の出力可能電流がＩ２からＩ１に急激に低下しても、ＥＣＵ１５０は、充電電流指令値を低下前の状態であるＩ２に維持する。一方、ＥＣＵ１５０は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２にかけて、充電電力指令値を段階的に低下させる。そして、ＥＣＵ１５０は、充電電力指令値がＰ１に低下した後の時刻ｔ１３において、充電電流指令値をＩ２からＩ１に低下させる。

時刻ｔ１１においては、充電電流指令値がＩ２に維持された状態で、充電電力指令値はＰ２に低下する。充電電流指令値Ｉ２に従う充電電力は、充電電力指令値Ｐ２よりも大きいため、充電器１３０は、充電電力指令値Ｐ２に従って充電力をＰ３からＰ２に低下させる。すなわち、充電電力は、充電電力指令値に追従する。時刻ｔ１２において、充電電力指令値がＰ２からＰ１に低下し、充電器１３０は、充電電力指令値Ｐ１に従って充電電力をＰ２からＰ１に低下させる。

したがって、本実施の形態に従う車両１００においては、充電スタンド２００の出力可能電流が急激に低下したとしても、充電電流指令値が即座に低下せず、その間に充電電力指令値が段階的に低下するため、蓄電装置１２０の充電電力は急激に低下しない。その結果、車両１００によれば、交流電源４００に生じるフリッカを抑制することができる。

［充電指令値の決定処理手順］
図４は、充電器１３０へ出力する充電指令値（充電電流指令値及び充電電力指令値）の決定処理手順を示すフローチャートである。図４を参照して、このフローチャートに示される処理は、充電スタンド２００から供給される電力による蓄電装置１２０の充電中にＥＣＵ１５０により繰り返し実行される。

上述のように、ＥＣＵ１５０は、充電コネクタ３１０が充電インレット１１０に接続された状態で、充電スタンド２００から出力可能電流を示す情報を継続的に受ける。ＥＣＵ１５０は、充電スタンド２００の出力可能電流の低下量が基準値ＳＶ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１００）。基準値ＳＶ１は、たとえば、それ以上大きく充電電流が低下した場合に、交流電源４００にフリッカが生じ、かつ、充電電力指令値に従う充電電力よりも充電電流指令値に従う充電電力が小さくなる電流値である。

充電スタンド２００の出力可能電流の低下量が基準値ＳＶ１以下であると判定されると（ステップＳ１００においてＮＯ）、ＥＣＵ１５０は、通常の充電指令を実行する（ステップＳ１１０）。すなわち、ＥＣＵ１５０は、原則的には、充電スタンド２００の出力可能電流の変化に従って充電電流指令値を即座に変更し、車両１００の要求電力の変化に従って充電電力指令値を即座に変更する。ただし、車両１００の要求電力が急激に変化した場合には、ＥＣＵ１５０は、交流電源４００におけるフリッカの発生を抑制するために充電電力指令値を段階的に変化させる。

充電スタンド２００の出力可能電流の低下量が基準値ＳＶ１よりも大きいと判定されると（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１５０は、充電電流指令値を現状維持しつつ、充電電力指令値を段階的に低下させる（ステップＳ１２０、図３の時刻ｔ１１，ｔ１２）。その後、ＥＣＵ１５０は、充電電力指令値の段階的な低下が完了したか否かを判定する（ステップＳ１３０）。充電電力指令値の段階的な低下が完了していないと判定されると（ステップＳ１３０においてＮＯ）、ＥＣＵ１５０は、充電電力指令値の段階的な低下を継続させる。

充電電力指令値の段階的な低下が完了したと判定されると（ステップＳ１３０）、ＥＣＵ１５０は、充電スタンド２００の出力可能電流の低下に従って充電電流指令値を低下させる（ステップＳ１４０、図３の時刻ｔ１３）。

以上のように、本実施の形態に従う車両１００において、ＥＣＵ１５０は、充電電流指令値を基準値よりも大きく低下させる場合に、充電電流指令値を低下前の状態に維持しつつ、充電電力指令値を段階的に低下させ、その後、充電電流指令値を低下させる。車両１００においては、充電スタンド２００の出力可能電流が急激に低下したとしても、充電電流指令値が即座に低下せず、その間に充電電力指令値が段階的に低下するため、蓄電装置１２０の充電電力が急激に低下しない。その結果、車両１００によれば、交流電源４００に生じるフリッカを抑制することができる。

なお、上記実施の形態に従う車両１００においては、充電電流指令値は、充電スタンド２００の出力可能電流に従って設定されることとした。しかしながら、充電電流指令値は、必ずしも充電スタンド２００の出力可能電流に従って設定される場合に限られない。たとえば、ＥＣＵ１５０は、蓄電装置１２０の充電電力を変化させるために、充電スタンド２００の出力可能電流に拘わらず、充電電流指令値を変化させる場合がある。そのような場合であっても、ＥＣＵ１５０は、充電電流指令値を基準値よりも大きく低下させる場合に、充電電流指令値を低下前の状態に維持しつつ、充電電力指令値を段階的に低下させ、その後、充電電流指令値を低下させてもよい。これにより、充電スタンド２００の出力可能電流に拘わらず充電電流指令値を変化させる場合であっても、交流電源４００に生じるフリッカを抑制することができる。

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、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 車両充電システム、１００ 車両、１１０ 充電インレット、１２０ 蓄電装置、１３０ 充電器、１４０ ＰＣＵ、１５０ ＥＣＵ、２００ 充電スタンド、３００ 充電ケーブル、３１０ 充電コネクタ、４００ 交流電源。

Claims (1)

1. 蓄電装置と、
   車両外部の充電装置から供給された電力によって前記蓄電装置を充電するように構成された充電器と、
   前記蓄電装置の充電電流を制御するための第１の指令値と、前記蓄電装置の充電電力を制御するための第２の指令値とを前記充電器に出力するように構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記充電装置の出力可能電流に従って前記第１の指令値を設定するとともに、前記車両の要求電力に従って前記第２の指令値を設定し、
   前記充電器は、前記第１及び第２の指令値のうち、前記蓄電装置の充電電力が小さくなる方の指令値に従って前記蓄電装置を充電し、
   前記制御装置は、前記第１の指令値を基準値よりも大きく低下させる場合に、前記第２の指令値を段階的に低下させ、その後、前記第１の指令値を低下させる、車両。

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