JP2019047677A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】外部充電器の仕様に応じた適切な外部充電を行なう。【解決手段】車両１は、充電スタンド２から供給される電力が流れる電力線ＰＬ１，ＮＬ１，ＰＬ２，ＮＬ２と、電力線ＰＬ１，ＮＬ１，ＰＬ２，ＮＬ２に電気的に接続され、充電スタンド２からの電力により充電される蓄電装置１４と、充電回路１５と、ＥＣＵ１００とを備える。充電回路１５４は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１，ＰＬ２，ＮＬ２に電気的に接続され、与えられる指令に従って蓄電装置１４と電力線ＰＬ１，ＮＬ１，ＰＬ２，ＮＬ２との接続状態を第１および第２の状態のうちのいずれかの状態に切り替えることによって、蓄電装置１４を充電するように構成されている。ＥＣＵ１００は、充電スタンド２から供給可能な電力（最高電圧Ｖｍａｘなど）に関する情報を示す充電器情報Ｉを取得し、取得された充電器情報Ｉを用いて指令を生成して充電回路１５に出力する。【選択図】図３

Description

本開示は、電動車両に関し、より特定的には、車両外部に設けられた外部充電器から供給される電力により、電動車両に搭載された蓄電装置を充電する充電技術に関する。

近年、蓄電装置が搭載された電動車両の開発が進められている。これらの電動車両のなかには、車両外部に設けられた充電装置から供給される電力により蓄電装置を充電することが可能に構成された車両（電気自動車、プラグインハイブリッド車など）が含まれる。以下では、このような充電を「外部充電」とも称する。

外部充電が可能な電動車両において、複数の蓄電部を含む蓄電装置が搭載された構成を採用することも考えられる。このような構成において、複数の蓄電部の使用方法に関する技術が提案されている。

たとえば特開２０１３−０８１３１６号公報（特許文献１）に開示された車両は、複数の蓄電部が直列に接続された状態（直列接続状態）と、複数の蓄電部が互いに並列に接続された状態（並列接続状態）とを切り替えることが可能に構成されている。特許文献１によれば、直列接続状態と並列接続状態とは、複数の蓄電部の温度およびＳＯＣに基づいて切り替えられる。

特開２０１３−０８１３１６号公報

現在は、化石燃料を消費する従来型の車両から外部充電が可能な電動車両へと移行する過渡期にあると言える。そして、電動車両の市場拡大とともに、充電インフラの整備も推進されている。

一般に、充電インフラとしての外部充電器（充電スタンド等）においては、国際規格等により定格電圧、定格電流などの仕様が標準化されている。このような仕様に関し、本発明者らは、電動車両の開発が急速に進められるのに伴って外部充電器に求められる仕様（要求性能）が変化し、それにより、従来から存在する規格とは別の規格が定められる可能性がある点に着目した。その結果、市場において、仕様が異なる外部充電器が混在した状況が生じ得る（この背景の詳細については後述する）。

たとえば特許文献１に開示された車両では、外部充電器の仕様は特に考慮されていない。そのため、仕様が異なる外部充電器が混在した状況においては、使用する外部充電器によっては適切な外部充電を行なうことができない可能性がある。

本開示は上記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、外部充電が可能に構成された車両において、外部充電器の仕様に応じた適切な外部充電を行なうための技術を提供することである。

（１）本開示のある局面に従う電動車両は、外部充電器から供給される電力による外部充電が可能な電動車両である。電動車両は、外部充電器から供給される電力が流れる電力線と、電力線に電気的に接続され、外部充電器からの電力により充電される蓄電装置と、充電回路と、制御装置とを備える。充電回路は、電力線に電気的に接続され、与えられる指令に従って蓄電装置と電力線との接続状態を第１および第２の状態のうちのいずれかの状態に切り替えることによって、蓄電装置を充電するように構成される。制御装置は、外部充電器から供給可能な電力に関する情報を示す充電器情報を取得し、取得された充電器情報を用いて指令を生成して充電回路に出力する。

上記（１）の構成によれば、充電器情報を用いて蓄電装置と電力線との接続状態が第１および第２の状態のうちのいずれかの状態に切り替えられる。このように充電器情報を用いることによって、外部充電器の仕様に応じた適切な外部充電を行なうことが可能になる。

（２）好ましくは、外部充電器は、直流電力を供給するように構成される。第１の状態は、第１の規定電圧で蓄電装置を充電するための状態である。第２の状態は、第１の規定電圧よりも高い第２の規定電圧で蓄電装置を充電するための状態である。制御装置は、外部充電器から供給可能な直流電力の最高電圧に関する情報を充電器情報として取得し、取得された最高電圧が所定の電圧を下回る場合には、接続状態が第１の状態となるように指令を生成する一方で、最高電圧が所定の電圧を上回る場合には、接続状態が第２の状態となるように指令を生成する。

上記（２）の構成によれば、外部充電器から供給可能な直流電力の最高電圧に応じて蓄電装置と電力線との接続状態が切り替えられる。最高電圧を用いることによって短時間で大きな電力を充電することが可能になるので、充電時間を短縮することができる。

（３）好ましくは、蓄電装置は、第１および第２の蓄電部を含む。充電回路は、各々の開放および閉成の切り替えが指令に従って制御される複数のリレーを含む。第１の状態は、第１の蓄電部と第２の蓄電部とが並列に接続されるように複数のリレーが制御された状態である。第２の状態は、第１の蓄電部と第２の蓄電部とが直列に接続されるように複数のリレーが制御された状態である。

上記（３）の構成によれば、昇圧装置または電圧変換装置（下記（４）〜（６）参照）が設けられていなくても、第１の規定電圧での充電と第２の規定電圧での充電とを切り替えることができる。つまり、簡易な構成で充電電圧を切り替えることが可能になる。

（４）好ましくは、充電回路は、外部充電器から供給される直流電力の電圧を昇圧する昇圧装置と、各々の開放および閉成の切り替えが指令に従って制御される複数のリレーとを含む。第１の状態は、外部充電器からの直流電力の電圧が昇圧装置により昇圧されて蓄電装置に充電されるように複数のリレーが制御された状態である。第２の状態は、外部充電器からの直流電力の電圧が昇圧装置を介さずに蓄電装置に充電されるように複数のリレーが制御された状態である。

上記（４）の構成によれば、第１の規定電圧での充電と第２の規定電圧での充電との切り替えが昇圧装置の使用／不使用に応じて行なわれる。昇圧装置を用いることによっても、蓄電装置が２つに分かれていない構成（上記（３）参照）であっても充電電圧の切り替えが可能になる。

（５）好ましくは、電動車両は、電力を用いて電動車両の駆動力を発生させる駆動装置をさらに備える。昇圧装置は、外部充電器から供給される直流電力の電圧を昇圧するとともに、蓄電装置の電圧を降圧して駆動装置に供給することが可能に構成された昇降圧装置である。

上記（５）の構成によれば、外部充電器から供給される電力による蓄電装置の充電と、蓄電装置から供給される電力による駆動装置の駆動とを、１台の昇降圧装置で実現することができる。

（６）好ましくは、充電器情報は、外部充電器から供給される電力が直流電力であるか交流電力であるかを示す情報を含む。充電回路は、外部充電器が交流電力を供給する場合に外部充電器から供給される交流電力を直流電力に変換する電力変換装置と、各々の開放および閉成の切り替えが指令に従って制御される複数のリレーとを含む。第１の状態は、外部充電器からの交流電力が電力変換装置により直流電力に変換されて蓄電装置に充電されるように複数のリレーが制御された状態である。第２の状態は、外部充電器からの直流電力が電力変換装置を介さずに蓄電装置に充電されるように複数のリレーが制御された状態である。

上記（６）構の成によれば、直流電力を供給する外部充電器と交流電力を供給する外部充電器とが混在した状況であっても、充電器情報を用いることによって、外部充電器からの供給電力の種類（直流／交流）に応じた適切な外部充電を行なうことが可能になる。

（７）好ましくは、制御装置は、外部充電の実行開始前に指令を充電回路に出力する。
上記（７）の構成によれば、外部充電器の仕様に応じた適切な外部充電を開始することが可能になる。

（８）好ましくは、電動車両は、外部充電器との通信を行なう通信装置をさらに備える。制御装置は、外部充電器と通信装置との通信により充電器情報を取得する。

（９）好ましくは、電動車両は、外部充電器の位置情報を取得するための位置情報取得部をさらに備える。制御装置は、位置情報取得部により取得された位置情報を用いて充電器情報を取得する。

上記（８）または（９）の構成によれば、通信装置との通信または位置情報を用いることによって充電器情報を適切に取得することができる。

本開示によれば、外部充電が可能に構成された車両において、外部充電器の仕様に応じた適切な外部充電を行なうことができる。

実施の形態１に係る車両を含む外部充電システムの全体構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態１における蓄電装置および充電回路の構成をより詳細に示す図である。 各充電モードにおける充電回路の状態を説明するための図である。 実施の形態１における外部充電制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１の変形例における外部充電制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２における蓄電装置および充電回路の構成をより詳細に示す図である。 各充電モードにおける蓄電装置および充電回路の状態を説明するための図である。 実施の形態３における蓄電装置および充電回路の構成をより詳細に示す図である。 各充電モードにおける蓄電装置および充電回路の状態を説明するための図である。

以下、本開示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。

［実施の形態１］
＜外部充電システムの全体構成＞
図１は、実施の形態１に係る電動車両を含む外部充電システムの全体構成を概略的に示すブロック図である。図１を参照して、外部充電システム９は、車両１と、充電スタンド２とを備える。

実施の形態１において、充電スタンド２は、いわゆるＤＣ充電用の充電スタンドであって、系統電源４（たとえば商用電源）からの交流電力を、車両１に搭載された蓄電装置１４を充電するための直流電力に変換する。このようなＤＣ充電用の充電スタンドは、一般的なＡＣ充電用の充電スタントと比べて許容電流値が大きいため、充電時間を短縮することできる。より詳細には、充電スタンド２は、ＡＣ／ＤＣ変換器２１と、電圧センサ２２と、制御装置２００とを備える。

ＡＣ／ＤＣ変換器２１は、系統電源４からの交流電力を蓄電装置１４を充電するための直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換器２１による電力変換は、力率改善のためのＡＣ／ＤＣ変換と、電圧レベル調整のためのＤＣ／ＤＣ変換との組み合わせによって実行されてもよい。

電圧センサ２２は、ＡＣ／ＤＣ変換器２１から出力された直流電力の電圧を検出し、その検出結果を制御装置２００に出力する。

制御装置２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、入出力バッファ（いずれも図示せず）とを含んで構成される。制御装置２００は、電圧センサ２２により検出された電圧、車両１からの指令、ならびにメモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて充電スタンド２を制御する。この制御の詳細については後述する。なお、充電スタンド２は、本開示に係る「外部充電器」に相当する。

外部充電時には車両１と充電スタンド２とが充電ケーブル３を介して電気的に接続されている。充電ケーブル３は、車両１のインレット１１と電気的に接続可能に構成されたコネクタ３１を含む。コネクタ３１とインレット１１とが機械的に連結（嵌合など）されることにより、車両１と充電スタンド２との間の電気的な接続が確保される。

車両１は、たとえば電気自動車であって、インレット１１と、電力線ＰＬ１，ＮＬ１と、電圧センサ１２と、充電リレー１３と、蓄電装置１４と、充電回路１５と、電力線ＰＬ２，ＮＬ２と、ＰＣＵ（Power Control Unit）１６と、モータジェネレータ１７と、動力伝達ギア１８と、駆動輪１９と、ＥＣＵ１００と、通信装置１１０と、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置１２０とを備える。なお、車両１は、エンジン（図示せず）がさらに搭載されたプラグインハイブリッド車であってもよい。

電圧センサ１２は、充電リレー１３よりもインレット１１側において、電力線ＰＬ１と電力線ＮＬ１との間に接続されている。電圧センサ１２は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１間の直流電圧を検出し、その検出結果をＥＣＵ１００に出力する。

充電リレー１３は、電力線ＰＬ１に接続されたリレーと、電力線ＮＬ１に接続されたリレーとを含む。充電リレー１３の閉成および開放は、ＥＣＵ１００からの指令に応じて制御される。充電リレー１３が閉成されると、インレット１１と蓄電装置１４との間での電力伝送が可能な状態となる。

蓄電装置１４は、充放電が可能な二次電池（代表的には、リチウムイオン二次電池またはニッケル水素電池）を含んで構成され、車両１の駆動力を発生させるための電力をモータジェネレータ１７に供給する。また、蓄電装置１４は、充電スタンド２から供給された電力、または、モータジェネレータ１７により発電された電力を蓄える。なお、二次電池に代えて、電気二重層キャパシタ等のキャパシタを蓄電装置１４に採用してもよい。

充電回路１５は、インレット１１とＰＣＵ１６との間の電力線ＰＬ１，ＮＬ１，ＰＬ２，ＮＬ２に電気的に接続され、ＥＣＵ１００から与えられる切替指令ＳＷに従って、蓄電装置１４と電力線ＰＬ１，ＮＬ１，ＰＬ２，ＮＬ２との接続状態を第１の接続状態と第２の接続状態とのうちのいずれかの状態に切り替えることによって、蓄電装置１４を充電するように構成されている。蓄電装置１４および充電回路１５の構成については図２および図３にて詳細に説明する。

ＰＣＵ１６は、たとえばインバータ（図示せず）を含んで構成される。ＰＣＵ１６は、ＥＣＵ１００からの制御指令に従って、蓄電装置１４とモータジェネレータ１７との間で双方向の電力変換を実行する。ＰＣＵ１６は、本開示に係る「駆動装置」に相当する。

モータジェネレータ１７は、交流回転電機である。モータジェネレータ１７が出力するトルクは、減速機および動力分割機構によって構成される動力伝達ギア１８を介して駆動輪１９に伝達されて、車両１を走行させる。モータジェネレータ１７は、車両１の回生制動時には、駆動輪１９の回転力によって発電することができる。モータジェネレータ１７が力行動作して車両駆動力を発生する際には、ＰＣＵ１６は、蓄電装置１４からの直流電力を、正トルクを発生するための交流電力に変換して、モータジェネレータ１７へ出力する。一方、車両１の減速時にモータジェネレータ１７が回生制動を行なう際には、ＰＣＵ１６は、モータジェネレータ１７によって発電された交流電力を直流電力に変換して蓄電装置１４へ出力する。

ＥＣＵ１００は、充電スタンド２の制御装置２００と同様に、ＣＰＵと、メモリと、入出力バッファ（いずれも図示せず）とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、各センサ等からの信号に応じて、車両１が所望の状態となるように機器類を制御する。ＥＣＵ１００により実行される主要な制御として「外部充電制御」が挙げられるが、この外部充電制御については後述する。

通信装置１１０は、充電ケーブル３がインレット１１に接続された状態において、所定の通信規格等に従って各種信号、指令および情報（データ）を充電スタンド２の制御装置２００との間で相互に送受信することが可能である。図４にて説明するように、車両１のＥＣＵ１００と充電スタンド２の制御装置２００との間で相互に信号等を送受信することにより、外部充電制御が進められる。

ＧＰＳ装置１２０は、人工衛星からの電波に基づいて車両１の位置を特定するためのＧＰＳ受信機（図示せず）を含む。ＧＰＳ装置１２０は、たとえばナビゲーション装置であって、ＧＰＳ受信機により特定された車両１の位置情報を用いて、車両１の各種ナビゲーション処理を実行する。車両１の位置情報は、車載ネットワークを介してＥＣＵ１００に出力される。

＜外部充電器の仕様＞
一般に、充電インフラとしての外部充電器（充電スタンド等）においては、国際規格などにより、定格電圧、定格電流などの仕様が標準化されている。このような仕様に関し、本発明者らは、電動車両の開発が急速に進められるのに伴って外部充電器に求められる仕様（要求性能）が変化し、それにより、従来から存在する規格とは別の規格が定められる可能性がある点に着目した。その結果、市場において、仕様が異なる外部充電器が混在した状況が生じ得る。

そのような状況が生じ得る背景の一因について説明する。多くの場合、電気自動車では、他の車両（たとえばプラグインハイブリッド車）と比べて、満充電容量が大きな蓄電装置が搭載されるため、充電時間が長くなる傾向がある。したがって、蓄電装置への充電電力を増加させることで充電時間を短縮することが望まれる。充電電力増加の手法としては、充電電圧を上昇させる手法と、充電電流を増加させる手法とが存在する。しかし、充電電流を増加させる手法では、充電電流が流れる経路に設けられた構成部品（リレー等）に大電流対応品を採用するなどの対策が必要となり得る。したがって、充電電流の増加は抑制しつつ、充電電圧を上昇させることが考えられる。

たとえばＤＣ充電を行なう外部充電器（図１の例では充電スタンド２）においては、所定の高電圧（たとえば約４００Ｖ）で充電を行なう充電スタンドがすでに存在する。そうすると、従来、用いられてきた高電圧（約４００Ｖ）で充電を行なう充電スタンドと、当該高電圧よりもさらに高い電圧（たとえば約８００Ｖ）で充電を行なう充電スタンドとが混在して存在するようになる状況が予想される。

一方で、充電スタンド２の仕様が特に考慮されていない場合、上述の背景によって異なる仕様の外部充電器が混在した状況下では、使用する外部充電器によっては適切な外部充電を行なうことができない可能性がある。

そこで、本実施の形態においては、充電スタンド２から供給可能な電力に関する情報を示す「充電器情報Ｉ」を車両１が取得し、取得された充電器情報Ｉを用いて、適切な電力での充電を行なうための切替指令ＳＷを生成して充電回路１５に出力する構成を採用する。より具体的には、ＥＣＵ１００は、従来、用いられてきた高電圧（約４００Ｖ）での充電を行なう「高圧充電モード」と、当該高電圧よりも高い電圧（約８００Ｖ）で充電を行なう「超高圧充電モード」とを有する。ＥＣＵ１００は、充電器情報Ｉに基づいて、高圧充電モードおよび超高圧充電モードのうちの適切な充電モードを選択する。

＜蓄電装置および充電回路の構成＞
図２は、実施の形態１における蓄電装置１４および充電回路１５の構成（図１で点線の枠Ｘで囲まれた領域の構成）をより詳細に示す図である。図２を参照して、蓄電装置１４は、基本的に共通の構成を有するバッテリ１４１，１４２を含む。バッテリ１４１は、電力線ＰＬ１と電力線ＮＬ３との間に電気的に接続されている。バッテリ１４２は、電力線ＰＬ３と電力線ＮＬ２との間に電気的に接続されている。各バッテリ１４１，１４２の電圧は、たとえば４００Ｖ程度である。なお、バッテリ１４１およびバッテリ１４２は、本開示に係る「第１の蓄電部」および「第２の蓄電部」にそれぞれ相当する。

充電回路１５は、たとえば、電力線ＰＬ１〜ＰＬ３，ＮＬ１〜ＮＬ３に接続されたリレー１５１〜１５７を含む。より詳細に説明すると、リレー１５１は、電力線ＮＬ１と電力線ＮＬ３との間に電気的に接続されている。リレー１５２は、電力線ＮＬ１と電力線ＮＬ２との間に電気的に接続されている。リレー１５３は、電力線ＰＬ１と電力線ＰＬ３との間に電気的に接続されている。リレー１５４は、電力線ＰＬ３と電力線ＮＬ３との間に電気的に接続されている。リレー１５５は、電力線ＰＬ１と電力線ＰＬ２との間に電気的に接続されている。リレー１５６は、電力線ＮＬ３と電力線ＮＬ２との間に電気的に接続されている。リレー１５７は、電力線ＰＬ３と電力線ＰＬ２との間に電気的に接続されている。各リレー１５１〜１５７の閉成／開放は、ＥＣＵ１００からの切替指令ＳＷ（図１参照）に応じて制御される。

図３は、各充電モードにおける充電回路１５の状態するための図である。図３（Ａ）には高圧充電モードにおける蓄電装置１４および充電回路１５の状態が示され、図３（Ｂ）には超高圧充電モードにおける蓄電装置１４および充電回路１５の状態が示されている。後述する図７においても同様である。

図３（Ａ）を参照して、高圧充電モードにおいては、リレー１５１は閉成され、リレー１５２は開放され、リレー１５３は閉成され、リレー１５４は開放され、リレー１５５は開放され、リレー１５６は閉成され、リレー１５７は閉成される。そうすると、バッテリ１４１とバッテリ１４２とが並列に接続された状態となるため、高電圧（約４００Ｖ）での充電に適する。なお、図３（Ａ）に示した状態は、本開示に係る「第１の状態」に相当する。

これに対し、超高圧充電モードにおいては、図３（Ｂ）に示すように、リレー１５１は開放され、リレー１５２は閉成され、リレー１５３は開放され、リレー１５４は閉成され、リレー１５５は閉成され、リレー１５６は開放され、リレー１５７は開放される。そうすると、バッテリ１４１とバッテリ１４２とが直列に接続された状態となるため、超高電圧（約８００Ｖ）での充電に適する。図３（Ｂ）に示した状態は、本開示に係る「第２の状態」に相当する。

＜外部充電制御の制御フロー＞
図４は、実施の形態１における外部充電制御を説明するためのフローチャートである。図４および後述する図５に示すフローチャートでは、図中左側に充電スタンド２の制御装置２００により実行される一連の処理を示し、図中右側に車両１のＥＣＵ１００により実行される一連の処理を示す。また、これらのフローチャートに含まれる各ステップ（以下「Ｓ」と略す）は、基本的にはＥＣＵ１００または制御装置２００によるソフトウェア処理によって実現されるが、ＥＣＵ１００または制御装置２００内に作製された専用のハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。

図１に示したように、車両１と充電スタンド２とは、充電ケーブル３により接続可能に構成されている。図４に示す例においては、車両１は、充電ケーブル３が接続される前のデフォルト状態が超高圧充電モードの状態（図３（Ｂ）参照）であるとする。また、充電リレー１３は、開放されている。

ＥＣＵ１００は、充電ケーブル３のコネクタ３１がインレット１１に連結されたことを条件として、図４の右側に示された処理をメインルーチン（図示せず）から呼び出して実行する。

Ｓ１０１において、ＥＣＵ１００は、外部充電の開始に先立ち、車両１側が外部充電を可能な状態であるか否かの自己診断を実行する。より具体的には、ＥＣＵ１００は、蓄電装置１４およびそのセンサ類（図示しない電流センサなど）に関連する異常を検知する。そのような異常検知は、詳細には説明しないが、各機器・センサ類から故障時に自動的に出力される自己診断信号等によって実現可能である。

自己診断の結果、蓄電装置１４およびそのセンサ類が正常な状態であることが確認されると、ＥＣＵ１００は、充電ケーブル３を介して接続された充電スタンド２との間の通信を所定の通信方式（たとえばＣＡＮ（Controller Area Network））に従って確立する。そして、ＥＣＵ１００は、蓄電装置１４の現在の状態を示す情報（たとえば、各バッテリ１４１，１４２の電圧、ＳＯＣなどに関する情報）を充電スタンド２に出力する（Ｓ１０２）。さらに、ＥＣＵ１００は、充電スタンド２の仕様を充電スタンド２に問い合わせる（Ｓ１０３）。

充電スタンド２の制御装置２００は、ＥＣＵ１００からの問い合わせに対して、充電スタンド２の仕様に関する充電器情報Ｉ、具体的には充電電流、充電可能な最高電圧Ｖｍａｘなどを含む情報をＥＣＵ１００に出力する（Ｓ２０１）。

Ｓ１０４において、ＥＣＵ１００は、充電スタンド２の最高電圧Ｖｍａｘと所定の基準電圧Ｖｒｅｆ（たとえば５００Ｖ）とを比較する。最高電圧Ｖｍａｘが基準電圧Ｖｒｅｆ以下である場合（Ｓ１０４においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、外部充電のための充電モードを超高圧充電モードから高圧充電モードへと切り替える（Ｓ１０６）。より具体的には、ＥＣＵ１００は、図３（Ａ）に示した状態を実現するための切替指令ＳＷを充電回路１５内の各リレー１５１〜１５７に出力する。

一方、最高電圧Ｖｍａｘが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高い場合（Ｓ１０４においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、外部充電の充電モードとして超高圧充電モードを維持する（Ｓ１０５）。この場合には、図３（Ｂ）に示した状態を実現するための切替指令ＳＷの出力が継続される。

充電モードの選択（Ｓ１０５，Ｓ１０６の処理）が完了すると、ＥＣＵ１００は、外部充電に要する時間（充電時間）を算出する（Ｓ１０７）。充電時間は、蓄電装置１４の満充電容量、蓄電装置１４のＳＯＣならびに充電スタンド２からの供給電力（電圧および充電電流）などに基づいて算出することができる。ＥＣＵ１００により算出された充電時間を、たとえばユーザの携帯端末（スマートフォン等）に送信することでユーザが外部充電の完了予定時刻を知ることができる。

Ｓ１０８において、ＥＣＵ１００は、外部充電の開始を許可する信号（充電許可信号）を充電スタンド２に出力する。充電許可信号を受けると、制御装置２００は、充電スタンド２からの電圧印加が可能であることを示す信号（電圧印加可能信号）をＥＣＵ１００に出力する（Ｓ２０２）。

そして、ＥＣＵ１００により充電リレー１３が閉成され（Ｓ１０９）、Ｓ１０５，Ｓ１０６の処理にて選択された充電モードでの外部充電が開始される（Ｓ２０３）。その後、処理がメインルーチンへと戻され、外部充電が実行される。外部充電中の制御については、一般的な制御と同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。

以上のように、実施の形態１によれば、外部充電の開始に先立ち、充電スタンド２の仕様（最高電圧Ｖｍａｘ）に関する情報が充電器情報ＩとしてＥＣＵ１００により取得される。充電スタンド２が高電圧（４００Ｖ）での充電に対応する外部充電器であることを充電器情報Ｉが示す場合には、高圧充電モードでの充電が行なれ、バッテリ１４１とバッテリ１４２とが並列接続される。これに対し、充電スタンド２が超高電圧（８００Ｖ）での充電に対応する外部充電器であることを充電器情報Ｉが示す場合には、超高圧充電モードでの充電が行なわれ、バッテリ１４１とバッテリ１４２とが直列接続される。このように、充電器情報Ｉを取得することで、充電スタンド２の仕様に応じた適切な外部充電を行なうことができる。

また、できるだけ高い電圧（最高電圧Ｖｍａｘ）を用いることによって短時間で大きな電力を充電することが可能になるので、充電時間を短縮することができる。さらに、蓄電装置１４が２つのバッテリ１４１，１４２に分割されていることによって、電圧を調整する装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ等）が設けられていなくても、高電圧（４００Ｖ）での充電と超高電圧（８００Ｖ）での充電とを切り替えることができる。つまり、簡易な構成で充電電圧を切り替えることが可能になる。

［実施の形態１の変形例］
実施の形態１では、車両１と充電スタンド２との間の通信によって充電器情報Ｉの授受が行なわれると説明した。しかし、車両１のＥＣＵ１００による充電器情報Ｉの取得に充電スタンド２の制御装置２００との通信は必須ではない。実施の形態１の変形例では、位置情報に基づいて充電スタンド２の仕様が習得される。

図５は、実施の形態１の変形例における外部充電制御を説明するためのフローチャートである。図５を参照して、Ｓ３０１において、ＥＣＵ１００は、外部充電の開始に先立ち、自己診断を実行する。自己診断の結果、正常な状態であることが確認されると、ＥＣＵ１００は、通信を確立し、蓄電装置１４の現在の状態を示す情報を充電スタンド２に出力する（Ｓ３０２）。

Ｓ３０３において、ＥＣＵ１００は、ＧＰＳ装置１２０を用いて車両１の位置情報を取得する。車両１の位置と充電スタンド２の位置とはほぼ等しいので、車両１の位置情報から充電スタンド２の位置情報Ｐを取得することができる。

Ｓ３０４において、ＥＣＵ１００は、車両１の位置情報から充電スタンド２の仕様を取得する。より具体的に説明すると、充電スタンドの位置は固定されており、設置時以降、不変である。そのため、たとえば道路地図データ上での充電スタンドの位置情報Ｐと、その位置に設置された充電スタンドの充電器情報Ｉ（最高電圧Ｖｍａｘを含む仕様の情報）とが紐付けられたデータ（たとえばマップ）を作成することができる。このデータをＥＣＵ１００のメモリ（図示せず）に格納させておく。そうすることにより、ＥＣＵ１００は、車両１の位置情報Ｐから充電スタンド２の充電器情報Ｉを特定し、特定された充電器情報Ｉから充電スタンド２の仕様（たとえば最高電圧Ｖｍａｘ）を取得することが可能になる。

なお、時間の経過に伴い、新たな充電スタンドが設置されたり、既存の充電スタンドが別の充電スタンドに交換されたりすることも考えられる。したがって、上記データは、道路地図データを扱うデータセンタ（図示せず）から送信されるデータによって定期的に更新されることが望ましい。また、車両１が充電スタンド２により外部充電を行なった場合、実際に取得された外部充電の電圧等に基づいて、当該データを更新してもよい。

なお、Ｓ３０５以降の処理は、実施の形態１における対応する処理と同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。

以上のように、実施の形態１の変形例によれば、外部充電の開始に先立ち、車両１の位置情報から充電スタンド２の位置情報Ｐが取得される。位置情報Ｐと充電器情報Ｉとの対応関係が規定されたデータをＥＣＵ１００が有しているので、位置情報Ｐから充電器情報Ｉを取得することができる。このように充電器情報Ｉを取得することによっても、実施の形態１と同様に、充電スタンド２の仕様に応じた適切な外部充電を行なうことができる。

なお、図１に示した全体構成において、充電リレー１３が開放された状態において充電スタンド２からの直流電力が出力されると、その直流電力の電圧が電圧センサ１２により検出される。これにより、充電スタンド２からの供給電力の電圧が高電圧（４００Ｖ）であるのか超高電圧（８００Ｖ）であるのかをＥＣＵ１００が取得することができる。このような構成を採用する場合にも車両１と充電スタンド２との充電器情報Ｉの通信を省略することができる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、蓄電装置１４に含まれるバッテリ１４１，１４２の接続関係を直列接続と並列接続とで切り替える構成について説明したが、以下に説明するように、蓄電装置とＤＣ／ＤＣコンバータとの接続関係を切り替えてもよい。実施の形態２における外部充電システムの構成は、蓄電装置１４および充電回路１５に代えて蓄電装置１４Ａおよび充電回路１５Ａを備える点において、実施の形態１における外部充電システム９（図１参照）の構成と異なる。他の構成は、実施の形態１における外部充電システム９の対応する構成と共通である。

図６は、実施の形態２における蓄電装置１４Ａおよび充電回路１５Ａの構成（図１で点線の枠Ｘで囲まれた領域の構成）をより詳細に示す図である。図６を参照して、実施の形態２において、蓄電装置１４Ａは、電力線ＰＬ３と電力線ＮＬ３との間に電気的に接続されている。蓄電装置１４Ａの電圧は、超高電圧（たとえば８００Ｖ程度）である。

充電回路１５Ａは、たとえば、電力線ＰＬ１〜ＰＬ３，ＮＬ１〜ＮＬ３に設けられたリレー１５１Ａ〜１５４Ａと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０Ａとを含む。

リレー１５１Ａは、電力線ＰＬ１と電力線ＰＬ３との間に電気的に接続されている。リレー１５２Ａは、電力線ＮＬ１と電力線ＮＬ３との間に電気的に接続されている。リレー１５３Ａは、電力線ＰＬ１と電力線ＰＬ２との間に電気的に接続されている。リレー１５４Ａは、電力線ＮＬ１と電力線ＮＬ２との間に電気的に接続されている。各リレー１５１Ａ〜１５４Ａの閉成／開放は、ＥＣＵ１００からの切替指令ＳＷ（図１参照）に応じて制御される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０Ａは、電力線ＰＬ３，ＮＬ３間の電圧と、電力線ＰＬ２，ＮＬ２間の電圧との間の昇圧動作または降圧動作を行なう。より具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０Ａは、ＥＣＵ１００からの制御指令に従って、電力線ＰＬ２と電力線ＮＬ２との間の高電圧（約４００Ｖ）を超高電圧（約８００Ｖ）に昇圧して蓄電装置１４Ａに供給する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０Ａは、蓄電装置１４Ａの電圧（約８００Ｖ）を、より低い電圧（たとえば約４００Ｖ）に降圧してＰＣＵ１６に供給することも可能である。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０Ａは、本開示に係る「昇圧装置」または「昇降圧装置」に相当する。

図７は、各充電モードにおける蓄電装置１４Ａおよび充電回路１５Ａの状態を説明するための図である。高圧充電モードにおいては、図７（Ａ）に示すように、リレー１５１Ａ，１５２Ａは開放され、リレー１５３Ａ，１５４Ａが閉成される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０Ａによる昇圧動作が行なわれる。そうすると、充電スタンド２から供給された高電圧（４００Ｖ）の電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１５０Ａにより超高電圧（８００Ｖ）に昇圧されて蓄電装置１４Ａに充電される。

一方、超高圧充電モードにおいては、図７（Ｂ）に示すように、リレー１５１Ａ，１５２Ａが閉成され、リレー１５３Ａ，１５４Ａは開放される。そうすると、充電スタンド２から供給された超高電圧（約８００Ｖ）の電力がリレー１５１Ａ，１５２Ａを介して、すなわちＤＣ／ＤＣコンバータ１５０Ａを介さずに蓄電装置１４Ａに充電される。

なお、実施の形態２における外部充電制御の制御フローは、実施の形態１における制御フロー（図４参照）と基本的に同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。

以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、外部充電の開始に先立ち、充電スタンド２の仕様に関する情報（充電器情報Ｉ）が充電器情報ＩとしてＥＣＵ１００により取得される。充電スタンド２が高電圧での充電に対応する外部充電器であることを充電器情報Ｉが示す場合には、高圧充電モードでの充電が行なれ、充電スタンド２からの供給電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１５０Ａにより昇圧されてから蓄電装置１４Ａに充電される。これに対し、充電スタンド２が超高電圧での充電に対応する外部充電器であることを充電器情報Ｉが示す場合には、充電スタンド２からの供給電力の昇圧・降圧は行なわれず、そのまま蓄電装置１４Ａに充電される。このように、充電器情報Ｉを取得することで、充電スタンド２の仕様に応じた適切な外部充電を行なうことができる。

なお、図６および図７では、蓄電装置１４Ａの電圧が超高電圧（８００Ｖ）である例について説明したが、蓄電装置１４Ａの電圧が高電圧（４００Ｖ）の場合にも、充電回路１５Ａの構成を適宜変更することにより、充電スタンド２の仕様に応じた充電電圧の切り替えが可能である。また、実施の形態２（および後述する実施の形態３）においても実施の形態１の変形例にて説明したように、充電スタンド２の位置情報Ｐに基づいて充電器情報Ｉを取得してもよい。

［実施の形態３］
実施の形態１，２では、充電スタンド２がＤＣ充電を行なうための外部充電器であり、直流電力の充電電圧の高さを切り替える構成を説明した。しかし、切替対象は、充電電圧の高さに限定されない。実施の形態３においては、ＡＣ充電とＤＣ充電とを切り替える構成について説明する。実施の形態３における外部充電システムの全体構成は、蓄電装置１４および充電回路１５に代えて蓄電装置１４Ｂおよび充電回路１５Ｂを備える点以外は、実施の形態１における外部充電システム９（図１参照）の全体構成と共通である。

図８は、実施の形態３における蓄電装置１４Ｂおよび充電回路１５Ｂの構成をより詳細に示す図である。図８を参照して、蓄電装置１４Ｂは、電力線ＰＬ２と電力線ＮＬ２との間に電気的に接続されている。蓄電装置１４Ｂの電圧は、たとえば８００Ｖ程度の超高電圧であるが、４００Ｖ程度であってもよい。

充電回路１５Ｂは、電力線ＰＬ１〜ＰＬ３，ＮＬ１〜ＮＬ３に設けられたリレー１５１Ｂ〜１５４Ｂと、ＡＣ／ＤＣコンバータ１５０Ｂとを含む。

リレー１５１Ｂは、電力線ＰＬ１と電力線ＰＬ３との間に電気的に接続されている。リレー１５２Ｂは、電力線ＮＬ１と電力線ＮＬ３との間に電気的に接続されている。リレー１５３Ｂは、電力線ＰＬ１と電力線ＰＬ２との間に電気的に接続されている。リレー１５４Ｂは、電力線ＮＬ１と電力線ＮＬ２との間に電気的に接続されている。各リレー１５１Ｂ〜１５４Ｂの閉成／開放は、ＥＣＵ１００からの切替指令ＳＷ（図１参照）に応じて制御される。

ＡＣ／ＤＣコンバータ１５０Ｂは、電力線ＰＬ３，ＮＬ３間の電圧と、電力線ＰＬ２，ＮＬ２間の電圧との間のＡＣ／ＤＣ変換動作を行なう。より具体的には、充電スタンド２が交流充電器である場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ１５０Ｂは、ＥＣＵ１００からの制御指令（図示せず）に従って、充電スタンド２からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置１４Ｂに供給する。ＡＣ／ＤＣコンバータ１５０Ｂは、本開示に係る「電力変換装置」に相当する。

以上のように構成された外部充電システムにおいて、ＥＣＵ１００は、ＡＣ充電を行なうための「ＡＣ充電モード」と、ＤＣ充電を行なうための「ＤＣ充電モード」とを有する。

図９は、各充電モードにおける蓄電装置１４Ｂおよび充電回路１５Ｂの状態を説明するための図である。図９（Ａ）にはＡＣ充電モードにおける蓄電装置１４Ｂおよび充電回路１５Ｂの状態が示され、図９（Ｂ）にはＤＣ充電モードにおける蓄電装置１４Ｂおよび充電回路１５Ｂの状態が示されている。

ＡＣ充電モードにおいては、図９（Ａ）に示すように、リレー１５１Ｂ，１５２Ｂは閉成され、リレー１５３Ｂ，１５４Ｂは開放される。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１５０ＢによるＡＣ／ＤＣ変換動作が行なわれる。そうすると、充電スタンド２から供給された交流電力がＡＣ／ＤＣコンバータ１５０Ｂにより直流電力に変換されて蓄電装置１４Ｂに充電される。

一方、ＤＣ充電モードにおいては、図９（Ｂ）に示すように、リレー１５１Ｂ，１５２Ｂは開放され、リレー１５３Ｂ，１５４Ｂが閉成される。その結果、充電スタンド２から供給された直流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１５０Ｂを介さずに蓄電装置１４Ｂに充電される。

なお、実施の形態３における外部充電制御の制御フローは、実施の形態１における制御フロー（図４参照）と基本的に同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。

以上のように、実施の形態３によれば、実施の形態１，２と同様に、外部充電の開始に先立ち、充電スタンド２から供給される電力が直流電力であるか交流電力であるかに関する情報が充電器情報ＩとしてＥＣＵ１００により取得される。充電スタンド２が交流充電器であることを充電器情報Ｉが示す場合には、ＡＣ充電モードでの充電が行なれ、充電スタンド２からの供給電力がＡＣ／ＤＣコンバータ１５０ＢによりＡＣ／ＤＣ変換されてから蓄電装置１４Ｂに充電される。これに対し、充電スタンド２が直流充電器であることを充電器情報Ｉが示す場合には、ＡＣ／ＤＣ変換は行なわれず、充電スタンド２からの電力が直流のまま蓄電装置１４Ｂに充電される。このように、実施の形態３においても充電器情報Ｉを取得することで、充電スタンド２の仕様に応じた適切な外部充電を行なうことができる。

なお、実施の形態１〜３では、車両１と充電スタンド２とが充電ケーブル３により接続された状態で外部充電を行なう、いわば「接触充電」の構成を例に説明した。しかし、充電ケーブル３による物理的な接続は必須ではなく、車両１と充電スタンド２とが非接触の状態で電力を伝送する「非接触充電」にも本開示に係る電動車両は適用可能である。

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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の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 充電スタンド、３ 充電ケーブル、４ 系統電源、１１ インレット、１２，２２ 電圧センサ、１３ 充電リレー、１４，１４Ａ，１４Ｂ 蓄電装置、１４１，１４２ バッテリ、１５，１５Ａ，１５Ｂ 充電回路、１５０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１５１〜１５７，１５１Ａ〜１５４Ａ リレー、１６ ＰＣＵ、１７ モータジェネレータ、１８ 動力伝達ギア、１９ 駆動輪、２１ 変換器、３１ コネクタ、１００ ＥＣＵ、１１０ 通信装置、１２０ ＧＰＳ装置、２００ 制御装置。

Claims (9)

1. 外部充電器から供給される電力による外部充電が可能な電動車両であって、
   前記外部充電器から供給される電力が流れる電力線と、
   前記電力線に電気的に接続され、前記外部充電器からの電力により充電される蓄電装置と、
   前記電力線に電気的に接続され、与えられる指令に従って前記蓄電装置と前記電力線との接続状態を第１および第２の状態のうちのいずれかの状態に切り替えることによって、前記蓄電装置を充電するように構成された充電回路と、
   前記外部充電器から供給可能な電力に関する情報を示す充電器情報を取得し、取得された前記充電器情報を用いて前記指令を生成して前記充電回路に出力する制御装置とを備える、電動車両。
2. 前記外部充電器は、直流電力を供給するように構成され、
   前記第１の状態は、第１の規定電圧で前記蓄電装置を充電するための状態であり、
   前記第２の状態は、前記第１の規定電圧よりも高い第２の規定電圧で前記蓄電装置を充電するための状態であり、
   前記制御装置は、前記外部充電器から供給可能な直流電力の最高電圧に関する情報を前記充電器情報として取得し、取得された前記最高電圧が所定の電圧を下回る場合には、前記接続状態が前記第１の状態となるように前記指令を生成する一方で、前記最高電圧が前記所定の電圧を上回る場合には、前記接続状態が前記第２の状態となるように前記指令を生成する、請求項１に記載の電動車両。
3. 前記蓄電装置は、第１および第２の蓄電部を含み、
   前記充電回路は、各々の開放および閉成の切り替えが前記指令に従って制御される複数のリレーを含み、
   前記第１の状態は、前記第１の蓄電部と前記第２の蓄電部とが並列に接続されるように前記複数のリレーが制御された状態であり、
   前記第２の状態は、前記第１の蓄電部と前記第２の蓄電部とが直列に接続されるように前記複数のリレーが制御された状態である、請求項２に記載の電動車両。
4. 前記充電回路は、
   前記外部充電器から供給される直流電力の電圧を昇圧する昇圧装置と、
   各々の開放および閉成の切り替えが前記指令に従って制御される複数のリレーとを含み、
   前記第１の状態は、前記外部充電器からの直流電力の電圧が前記昇圧装置により昇圧されて前記蓄電装置に充電されるように前記複数のリレーが制御された状態であり、
   前記第２の状態は、前記外部充電器からの直流電力の電圧が前記昇圧装置を介さずに前記蓄電装置に充電されるように前記複数のリレーが制御された状態である、請求項２に記載の電動車両。
5. 前記電動車両は、電力を用いて前記電動車両の駆動力を発生させる駆動装置をさらに備え、
   前記昇圧装置は、前記外部充電器から供給される直流電力の電圧を昇圧するとともに、前記蓄電装置の電圧を降圧して前記駆動装置に供給することが可能に構成された昇降圧装置である、請求項４に記載の電動車両。
6. 前記充電器情報は、前記外部充電器から供給される電力が直流電力であるか交流電力であるかを示す情報を含み、
   前記充電回路は、
   前記外部充電器が交流電力を供給する場合に前記外部充電器から供給される交流電力を直流電力に変換する電力変換装置と、
   各々の開放および閉成の切り替えが前記指令に従って制御される複数のリレーとを含み、
   前記第１の状態は、前記外部充電器からの交流電力が前記電力変換装置により直流電力に変換されて前記蓄電装置に充電されるように前記複数のリレーが制御された状態であり、
   前記第２の状態は、前記外部充電器からの直流電力が前記電力変換装置を介さずに前記蓄電装置に充電されるように前記複数のリレーが制御された状態である、請求項１に記載の電動車両。
7. 前記制御装置は、前記外部充電の実行開始前に前記指令を前記充電回路に出力する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動車両。
8. 前記電動車両は、前記外部充電器との通信を行なう通信装置をさらに備え、
   前記制御装置は、前記外部充電器と前記通信装置との通信により前記充電器情報を取得する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動車両。
9. 前記電動車両は、前記外部充電器の位置情報を取得するための位置情報取得部をさらに備え、
   前記制御装置は、前記位置情報取得部により取得された前記位置情報を用いて前記充電器情報を取得する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動車両。

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