JP2019140775A - 車載充電装置、及び車載充電装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの温度調整とバッテリの充電を同時に実行する際にも、バッテリに対して過電流状態を発生させることなく、バッテリに対する充電を大電力で実行することを可能とする。【解決手段】充電回路３１にて外部電源Ｓから供給される電力を電力変換して、バッテリ４１及びバッテリ温調装置４３に対して並列に電力供給する車載充電装置３０において、バッテリ温調装置４３によるバッテリ４１の温度調整とバッテリ４１の充電を同時に実行する際、充電実行中の各時点におけるバッテリ４１の充電電流の許容値及びバッテリ温調装置４３の消費電流の合計値に近づけるように、充電回路３１の出力電流を制御する制御装置３２を備える。バッテリ３１の充電電流の許容値及びバッテリ温調装置４３の消費電流は、予め記憶されたバッテリ３１のバッテリ特性情報及びバッテリ温調装置４３のヒータ特性情報に基づいて特定される。【選択図】図２

Description

本開示は、車載充電装置、及び車載充電装置の制御方法に関する。

ハイブリッド自動車、電気自動車又はその他の種々の電動車輌には、外部電源（例えば、商用電源）から供給される電力を用いて、バッテリを充電するための充電装置が搭載されている。

ところで、この種のバッテリは、低温環境下（例えば、０℃以下の温度）では、充電特性が悪化する（例えば、供給される電力を十分に蓄電することができず、電力損失を増大させたり、又は部分的な過熱状態を誘起する）ことが知られている。

このような背景から、従来、電気自動車の充電装置は、低温環境下でバッテリの充電を実行する際には、バッテリ温調装置（例えば、抵抗式ヒータ、又はＰＴＣヒータ等）に対しても電力を供給して、バッテリを昇温した後に又はバッテリを昇温しながら、当該バッテリに対して電力供給する制御を行っている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１６−０９２９５３号公報

ところで、この種の充電装置においては、バッテリの充電時間の短縮化のため、バッテリを昇温しつつ、より大電力でバッテリへの充電を実行する要請がある。そのため、かかる充電装置においては、バッテリ温調装置に対して電力供給しつつ、バッテリに供給する電力の電流レベルを当該バッテリの許容限界まで上昇させた状態で、充電を実行すること等が検討されている。

しかしながら、このような条件下での充電は、バッテリと並列に電力供給するバッテリ温調装置の負荷変動に起因して、バッテリに対して過電流状態を発生させるおそれがある。特に、この種のバッテリにおける過電流対策は、バッテリの充電を実行している際に、当該バッテリにとって許容限界となる電流レベルが、当該バッテリの充電率や温度に応じて変化する点、及び、バッテリ温調装置の電力負荷も変化する点においても、困難性を有している。

尚、バッテリにおける過電流状態は、例えば、当該バッテリ内で意図しない化学反応を誘起して不純物を発生させたり、当該バッテリの電極で吸収されないイオンを発生させたり、又は、当該バッテリを構成する複数の電池セルそれぞれのセル電圧にばらつきを発生させる等、当該バッテリの充放電特性の劣化及び当該バッテリの破損の要因となる。

本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、バッテリ温調装置によるバッテリの温度調整とバッテリの充電を同時に実行する際にも、バッテリに対して過電流状態を発生させることなく、バッテリに対する充電を大電力で実行することを可能とする車載充電装置、及び車載充電装置の制御方法を提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本開示は、
充電回路にて外部電源から供給される電力を電力変換して、バッテリ及びバッテリ温調装置に対して並列に電力供給する車載充電装置であって、
前記バッテリ温調装置による前記バッテリの温度調整と前記バッテリの充電を同時に実行する際、充電実行中の各時点における前記バッテリの充電電流の許容値及び前記バッテリ温調装置の消費電流の合計値に近づけるように、前記充電回路の出力電流を制御する制御装置
を備え、
前記バッテリの充電電流の前記許容値及び前記バッテリ温調装置の前記消費電流は、予め記憶された前記バッテリのバッテリ特性情報及び前記バッテリ温調装置のヒータ特性情報に基づいて特定される、車載充電装置である。

又、他の局面では、
充電回路にて外部電源から供給される電力を電力変換して、バッテリ及びバッテリ温調装置に対して並列に電力供給する車載充電装置の制御方法であって、
前記バッテリ温調装置による前記バッテリの温度調整と前記バッテリの充電を同時に実行する際、充電実行中の各時点における前記バッテリの充電電流の許容値及び前記バッテリ温調装置の消費電流の合計値に近づけるように、前記充電回路の出力電流を制御し、
前記バッテリの充電電流の前記許容値及び前記バッテリ温調装置の前記消費電流は、予め記憶された前記バッテリのバッテリ特性情報及び前記バッテリ温調装置のヒータ特性情報に基づいて特定される、制御方法である。

本開示に係る車載充電システムによれば、バッテリ温調装置によるバッテリの温度調整とバッテリの充電を同時に実行する際にも、バッテリに対して過電流状態を発生させることなく、バッテリに対する充電を大電力で実行することを可能である。

第１の実施形態に係る車輌の電力系統の一例を示す図 第１の実施形態に係る車載充電システムの構成の一例を示す図 第１の実施形態に係るバッテリ特性情報の一例を示す図 第１の実施形態に係るヒータ特性情報の一例を示す図 第１の実施形態に係る中継ＥＣＵの動作の一例を示すフローチャート 第１の実施形態に係る車載充電システムにおけるバッテリ充電時の充電電流の挙動の一例を示す図 従来技術に係る車載充電システムにおける充電回路の出力電流の目標値の設定手法を模式的に示す図 第１の実施形態に係る車載充電システムにおける充電回路の出力電流の目標値の設定手法を模式的に示す図

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
［車輌の電力系統］
以下では、本発明に係る車載充電システムの好適な適用対象の一例として、電気自動車に搭載される態様について説明する。

まず、図１を参照して、本実施形態に係る車輌の電力系統の一例について説明する。

図１は、本実施形態に係る車輌Ａの電力系統の一例を示す図である。

本実施形態に係る車輌Ａは、車輌ＥＣＵ１０、ジャンクションボックス２０、充電装置３０、蓄電装置４０、電力変換装置５０、及び、インバータ装置６０を備えている。

尚、図１において、点線矢印は、各部の間での信号の授受を表す。太線Ｌは、車輌Ａ内の電力ラインを表している。太線Ｌ上の矢印は、充電時に、充電装置３０からバッテリ４１等に向かって通流する電流の経路を示している。

充電装置３０は、外部電源Ｓから供給される電力を電力変換して（例えば、交流電力を直流電力に電力変換して）、バッテリ４１等に対して電力供給する電力モジュールである。充電装置３０は、充電回路３１（例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１ａ及びＤＣ／ＤＣコンバータ３１ｂ）、及び、当該充電回路３１を制御する電子制御ユニット３２（以下、「充電器ＥＣＵ３２」と称する）を備えている。

蓄電装置４０は、車輌Ａの駆動源となる電力を蓄積する電力モジュールである。蓄電装置４０は、バッテリ４１、ＰＴＣヒータ４３、及び、バッテリ４１における充放電の実行を制御したり又は当該バッテリ４１の状態の監視を行う電子制御ユニット４２（以下、「バッテリＥＣＵ４２」と称する）を備えている。

バッテリ４１は、典型的には、リチウムイオン二次電池が用いられるが、例えば、ニッケル水素二次電池、又は、電気二重層キャパシタ等、任意のバッテリであってよい。又、これらの電池セルが直列若しくは並列に接続されて、一のバッテリを構成するものであってもよい。

ＰＴＣヒータ４３は、充電回路３１又はバッテリ４１から供給される電力を熱に変換して、バッテリ４１を加熱するバッテリ温調装置である。ＰＴＣヒータ４３は、低温でバッテリ４１に充放電を行わせる場合に、バッテリ４１を昇温する。ＰＴＣヒータ４３は、バッテリ４１への熱伝達が良好に行われるように、当該バッテリ４１に隣接して配設されている。尚、バッテリ温調装置としては、ＰＴＣヒータ４３に代えて、温度に依拠して電気抵抗が変化しない抵抗式ヒータが用いられてもよい。

電力変換装置５０は、蓄電装置４０又は外部電源Ｓから供給される電力を電力変換して（例えば、高電圧の直流電力を低電圧の直流電力に電力変換して）、負荷装置Ｒに対して供給する電力モジュールである。電力変換装置５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１、及び、当該ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御する電子制御ユニット５２を備えている。

尚、電力変換装置５０に接続された負荷装置Ｒは、例えば、車輌Ａに搭載された電装品（ヘッドライト、ワイパー又はオーディオ機器等）、又は、当該電装品を駆動させるための低圧バッテリ等である。電力変換装置５０は、例えば、後段に接続された負荷装置Ｒが要求する電力を出力（例えば、定電圧出力）するように、充電回路３１から受電し、内蔵するＤＣ／ＤＣコンバータ５１を動作させている。

インバータ装置６０は、バッテリ４１等から受電する直流電力を交流電力に変換し、モータ等に供給する電力モジュールである。インバータ装置６０は、インバータ回路６１、及び、当該インバータ回路６１を制御する電子制御ユニット６２を備えている。

ジャンクションボックス２０は、各電力モジュール（ここでは、充電装置３０、蓄電装置４０、電力変換装置５０、及びインバータ装置６０）から延在する電力ラインＬを互いに接続し、各電力モジュール間における電力授受の中継を行う。

ジャンクションボックス２０は、例えば、各電力モジュールの間の接続状態を切り替える電路切替回路２１、及び、当該電路切替回路２１の接続状態を制御したり又は各電力モジュールの間の通信を中継する電子制御ユニット２２（以下、「中継ＥＣＵ２２」と称する）を備えている。

車輌ＥＣＵ１０は、車輌Ａの各部を統括制御する車輌制御ユニットである。車輌ＥＣＵ１０は、例えば、中継ＥＣＵ２２に対して指令信号を出力し、中継ＥＣＵ２２を介して各電力モジュールに対して所望の動作を実行させる。

本実施形態に係る車輌Ａにおいて、バッテリ４１に対して充電を実行する際には、図１の電力ラインＬ上の矢印に示すように、まず、車輌Ａの入力部Ｃ（例えば、接続プラグ）を介して、充電装置３０に、外部電源Ｓ（例えば、単相交流の商用交流電源）からの電力が供給される。

充電装置３０が外部電源Ｓから受電した電力は、充電回路３１にて電力変換されて（例えば、交流電力から直流電力に電力変換されて）、ジャンクションボックス２０を経由して、バッテリ４１に対して供給されることになる。

又、充電装置３０が外部電源Ｓから受電した電力は、ＰＴＣヒータ４３が動作している際には、バッテリ４１に加えて、当該ＰＴＣヒータ４３に対してもバッテリ４１と並列に供給されることになる。

又、充電装置３０が外部電源Ｓから受電した電力は、負荷装置Ｒに対しても供給され得る（例えば、低電圧バッテリの充電率が低下した場合）。この際には、充電装置３０が外部電源Ｓから受電した電力は、バッテリ４１及びＰＴＣヒータ４３に加えて、当該負荷装置Ｒに対しても並列に電力供給することになる。

［車載充電システムの構成］
次に、図２〜図４を参照して、上記した車輌Ａにおいて、バッテリ４１に対して充電を実行する車載充電システムＵについて、説明する。

図２は、本実施形態に係る車載充電システムＵの構成の一例を示す図である。

本実施形態に係る車載充電システムＵは、充電装置３０（本発明の車載充電装置に相当）の充電回路３１、充電器ＥＣＵ３２（本発明の制御装置に相当）、バッテリＥＣＵ４２、及び、中継ＥＣＵ２２を含んで構成される。尚、これらの構成は、図１に示したように、車輌Ａに搭載されている。

図２では、外部電源Ｓとして、単相交流の商用交流電源が、充電装置３０の充電回路３１の入力側に接続された状態を示している。尚、図２の２本の電力ラインＬは、ハイサイド側の電力ラインとローサイド側の電力ラインである。

本実施形態に係る車載充電システムＵは、バッテリＥＣＵ４２、充電器ＥＣＵ３２、及び中継ＥＣＵ２２の協働によって、充電回路３１の出力電力（特に、出力電流）を制御し、バッテリ４１に対して供給する電流（以下、「充電電流」と称する）のレベルを最適化する。

本実施形態に係る車載充電システムＵは、ＰＴＣヒータ４３を動作させる際には、ＰＴＣヒータ４３にてバッテリ４１を昇温しながら、バッテリ４１への充電を実行する。この際、充電回路３１が外部電源Ｓから受電した電力は、バッテリ４１とＰＴＣヒータ４３の両方に並列に電力供給されることになる。

従って、本実施形態に係る車載充電システムＵは、ＰＴＣヒータ４３動作時には、ＰＴＣヒータ４３の消費電流（図２のＩ２）とバッテリ４１への充電電流（図２のＩ１）の両方を考慮しながら、充電回路３１からの出力電流（図２のＩｏｕｔ）を制御する（詳細は後述）。

尚、本実施形態に係る車載充電システムＵにおいては、ＰＴＣヒータ４３の動作状態の制御は、中継ＥＣＵ２２が当該ＰＴＣヒータ４３の前段に配設された開閉器４３ａ（例えば、リレー）のオン／オフを切り替え制御することによって行われている。

又、本実施形態に係る車載充電システムＵは、負荷装置Ｒに対しても電力供給する際には、バッテリ４１、ＰＴＣヒータ４３、及び負荷装置Ｒに並列に電力供給することになる。この際には、本実施形態に係る車載充電システムＵは、ＰＴＣヒータ４３の消費電流（図２のＩ２）、バッテリ４１への充電電流（図２のＩ１）、及び、負荷装置Ｒの消費電流を考慮しながら、充電回路３１からの出力電流（図２のＩｏｕｔ）を制御する（詳細は後述）。

バッテリＥＣＵ４２、充電器ＥＣＵ３２、及び、中継ＥＣＵ２２としては、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、入力ポート、及び、出力ポート等を含んで構成されるマイコンが用いられている。そして、バッテリＥＣＵ４２、充電器ＥＣＵ３２、及び、中継ＥＣＵ２２それぞれが有する機能（詳細は後述）は、例えば、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭに格納された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、バッテリＥＣＵ４２、充電器ＥＣＵ３２、及び、中継ＥＣＵ２２それぞれが有する機能の一部又は全部は、専用のハードウェア回路によって実現されてもよいのは勿論である。

尚、バッテリＥＣＵ４２、充電器ＥＣＵ３２、及び、中継ＥＣＵ２２は、通信インターフェース（例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信プロトコルに準拠した通信インターフェース）を有し、互いに通信可能に接続されている。

充電器ＥＣＵ３２について
充電器ＥＣＵ３２は、充電回路３１と共に充電装置３０の筐体内に配設され、充電回路３１を動作させる制御装置である。

充電回路３１は、外部電源Ｓから受電した電力を、所定の電流レベル及び電圧レベルの直流電力に電力変換する回路であり、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１ａ及びＤＣ／ＤＣコンバータ３１ｂを含んで構成される。ＡＣ／ＤＣコンバータ３１ａは、例えば、整流回路及び平滑化コンデンサ等を含んで構成され、外部電源Ｓから受電した交流電力を直流電力に変換して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１ｂに対して送出する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１ｂは、例えば、ＬＬＣ共振コンバータ回路を含んで構成され、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１ａから送出される直流電力の電圧を変換して、出力側に並列に接続されたバッテリ４１及びＰＴＣヒータ４３に対して出力する。

充電回路３１（ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１ｂ）は、例えば、充電器ＥＣＵ３２が出力するスイッチング信号（例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号）によって動作する。そして、充電回路３１の出力電流及び出力電圧は、充電器ＥＣＵ３２からの当該スイッチング信号によって制御される。

充電器ＥＣＵ３２は、自身のＲＡＭ等に設定された出力電流の目標値又は出力電圧の目標値に基づいて、充電回路３１を動作させる。尚、充電器ＥＣＵ３２は、例えば、充電回路３１の出力側に設けた電流検知回路（図示せず）のセンサ値、及び電圧検知回路（図示せず）のセンサ値に基づいて、出力電流及び出力電圧が目標値となるように、充電回路３１（ＤＣ／ＤＣコンバータ３１ｂ）をフィードバック制御している。

尚、本実施形態に係る充電回路３１は、定電流定電圧充電（ＣＣＣＶ）方式で動作制御されている。ここでは、特に、バッテリ４１の許容限界付近の充電電流にてバッテリ４１の充電を実行する定電流区間（後述する図６のＣＣ充電区間）について、説明する。

「充電回路３１の出力電流の目標値」は、好適には、上記したように、充電時間の短縮化の観点から、バッテリ４１への充電電流の実際値（充電電流の実際の値を意味する。以下同じ）が、バッテリ４１の充電電流の許容値（詳細は後述する）に一致する値である。

但し、充電回路３１の出力電流は、ＰＴＣヒータ４３動作時には、バッテリ４１への充電電流に加えて、ＰＴＣヒータ４３の消費電流としても用いられる。又、バッテリ４１の充電電流の許容値は、充電実行時のその時々におけるバッテリ４１の状態に応じて変化する（詳細は後述）。

従って、「充電回路３１の出力電流の目標値」として最適な値は、ＰＴＣヒータ４３の動作状態及びバッテリ４１の状態等に応じて時間的に変化する。

かかる観点から、本実施形態に係る車載充電システムＵにおいては、中継ＥＣＵ２２が、バッテリ４１の状態やＰＴＣヒータ４３の状態を統括的に監視し、充電回路３１の出力電流の目標値を決定する。尚、充電器ＥＣＵ３２は、当該中継ＥＣＵ２２からの充電回路３１の出力電流の目標値に係る指令に基づいて、充電回路３１を動作制御する。

尚、充電回路３１の出力電圧の目標値は、例えば、中継ＥＣＵ２２から取得した充電実行時のその時々におけるバッテリ４１の端子間電圧とされている。但し、バッテリ４１からの電流の逆流等が防止できれば、当該出力電圧の目標値については、設定しない構成としてもよい。

バッテリＥＣＵ４２について
バッテリＥＣＵ４２は、バッテリ４１と共に蓄電装置４０の筐体内に配設され、バッテリ４１における充放電の動作を制御したり、バッテリ４１の状態（例えば、バッテリ４１の充電率（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、バッテリ４１の温度、及びバッテリ４１の端子間電圧等）を監視するＥＣＵである。

バッテリＥＣＵ４２は、バッテリ４１が内蔵するセンサ（本実施形態では、電流センサ４４及び温度センサ４５）からセンサ信号を取得しており、当該センサのセンサ信号に基づいて、バッテリ４１の状態（本実施形態では、バッテリ４１の温度、バッテリ４１の充電率、及びバッテリ４１の端子間電圧）を監視している。そして、バッテリＥＣＵ４２は、バッテリ４１の充電を実行する際には、バッテリ４１の状態に応じた充電電流の許容値を決定する。

本実施形態に係るバッテリＥＣＵ４２は、温度センサ４５（例えば、サーミスタ、又は熱電対）から取得したセンサ信号に基づいて、バッテリ４１の温度を検知している。バッテリＥＣＵ４２が検知するバッテリ４１の温度の情報は、例えば、ＰＴＣヒータ４３を用いたバッテリ４１の温度調整時の参考情報として、及び、バッテリ４１の充電電流の許容値を決定する際の参考情報として、利用される。

尚、本実施形態に係る温度センサ４５は、バッテリ４１の温度を検知する手段として用いられると共に、ＰＴＣヒータ４３の温度を推定する手段としても用いられている（詳細は後述）。但し、温度センサ４５に加えて、ＰＴＣヒータ４３の温度を直接的に測定するセンサが設けられてもよい。

又、本実施形態に係るバッテリＥＣＵ４２は、電流センサ４４（例えば、シャント抵抗、又はホール素子）から取得したセンサ信号に基づいて、バッテリ４１への充電電流の電流レベル及びバッテリ４１からの放電電流の電流レベルを検知しており、これらの電流レベルとバッテリ４１に対する充電時間の積算やバッテリ４１からの放電時間の積算によって、バッテリ４１の充電率を算出している。バッテリＥＣＵ４２が検知するバッテリ４１の充電率の情報は、例えば、充電停止時の参考情報として、及び、バッテリ４１の充電電流の許容値を決定する際の参考情報として、利用される。

但し、バッテリＥＣＵ４２がバッテリ４１の温度や充電率を検知する手法は、任意である。バッテリＥＣＵ４２は、例えば、バッテリ４１が内蔵する温度センサ４５に代えて、車両に設けられたその他の温度センサを用いてもよい。又、バッテリＥＣＵ４２は、例えば、バッテリ４１の正極と負極の端子間電圧から、バッテリ４１の充電率を検知してもよい。

バッテリＥＣＵ４２は、バッテリ４１の状態に応じた充電電流の許容値を決定するため、自身のＲＯＭ等に、予めバッテリ４１のバッテリ特性情報を記憶している。本実施形態に係るバッテリ特性情報は、例えば、充電実行中のその時々におけるバッテリ４１の温度及び充電率の二変数に対して、バッテリ４１の充電電流の許容値が関連付けられたテーブルデータとして、記憶されている。

バッテリＥＣＵ４２は、当該バッテリ特性情報を参照して、現時点でのバッテリ４１の温度及び充電率から、当該バッテリ４１に対して供給する充電電流の許容値を決定する。そして、バッテリＥＣＵ４２は、中継ＥＣＵ２２に対して、現時点における充電電流の許容値を示す情報を出力する。

「バッテリ４１の充電電流の許容値」とは、バッテリ４１の特性（例えば、化学反応の態様、電解質の比重、又は、電解質内での発生ガス等）から、安全に且つ劣化を引き起こすことなく充電し得る許容限界の電流のレベルであり、当該バッテリ４１の種別毎又は個別に予め設定されている。充電電流の許容値は、一般に、当該バッテリ４１の温度及び充電率等に応じて変化する。

図３は、バッテリ４１の温度ベースのバッテリ特性情報の一例を示す図である。

図３に示すバッテリ特性情報は、バッテリ４１の充電率が同一（例えば、２０％）であるときのバッテリ４１の温度［℃］とバッテリ４１の充電電流の許容値［Ａ］の関係の一例を示す。図３の横軸は、バッテリ４１の温度を表し、縦軸は、バッテリ４１の充電電流の許容値を表す。

バッテリ４１の充電電流の許容値は、一般に、図３に示すように、バッテリ４１の温度が所定値以下（例えば、０℃以下）の温度のときには、著しく小さく、バッテリ４１の温度が上昇するに連れて大きくなる。当該バッテリ４１の温度は、主に、車輌Ａの外部環境に依拠するが、バッテリ４１の充電実行中の当該バッテリ４１自身が発生する熱に起因しても変化する。

従って、バッテリ４１の充電電流の許容値は、充電実行中のその時々における当該バッテリ４１の温度に応じて決定されるのが望ましい。

更に、バッテリ４１の充電電流の許容値は、一般に、バッテリ４１の充電率が大きくなるに連れて小さくなる。従って、バッテリ４１の充電電流の許容値は、より好適には、充電実行中のその時々における当該バッテリ４１の充電率に応じて決定されるのが望ましい。

尚、バッテリＥＣＵ４２が、バッテリ４１の温度及び充電率の両方に基づいて、バッテリ４１の充電電流の許容値を時間的に変化させた場合、例えば、バッテリ４１の充電電流は、後述する図６の低温時の実線グラフのような挙動を示す。

但し、バッテリ特性情報における充電電流の許容値は、必ずしもバッテリ４１の提供者が一意に定めた値である必要はなく、制御の安定性の観点や安全基準の観点等から、適宜変更されてもよいのは、勿論である。又、充電電流の許容値等を規定するバッテリ特性情報は、少なくとも充電電流の許容値を基準として充電回路３１をフィードバック制御する区間（後述する図６のＣＣ充電の区間）についてのみ設定されていればよい。

又、バッテリ特性情報における充電電流の許容値は、充電開始直後等のようにバッテリ４１が低温状態の際には、主に、バッテリ４１の温度のみに依拠する。従って、かかる充電開始直後等の充電電流の許容値は、バッテリ４１の充電率に依拠することなく、バッテリ４１の温度のみによって決定されてもよい。

中継ＥＣＵ２２について
中継ＥＣＵ２２は、ジャンクションボックス２０内に配設されており、バッテリＥＣＵ４２と充電器ＥＣＵ３２との間における通信の中継等を行うＥＣＵである。

本実施形態に係る中継ＥＣＵ２２は、バッテリ状態取得部２２ａ、ヒータ制御部２２ｂ、出力調整部２２ｃ、及び、電流検知部２２ｄを備えている。

バッテリ状態取得部２２ａは、バッテリＥＣＵ４２との通信により、当該バッテリＥＣＵ４２からバッテリ４１の状態に係る情報を取得する。

本実施形態に係るバッテリ状態取得部２２ａは、充電実行中には、充電回路３１の出力電流の最適化を図るべく、所定の頻度（例えば、１秒間のうちに１回以上の頻度）で、バッテリＥＣＵ４２から、バッテリ４１の充電電流の許容値、バッテリ４１の充電率、及びバッテリ４１の温度等に係る情報を取得している。

ヒータ制御部２２ｂは、バッテリ状態取得部２２ａが取得したバッテリ４１の温度に係る情報に基づいて、ＰＴＣヒータ４３の動作状態の制御を行う。

本実施形態に係るヒータ制御部２２ｂは、バッテリ４１の充電を実行する際、バッテリ４１の温度が、予め設定したバッテリ４１の充電不良を引き起こす閾値温度（以下、「低温側閾値温度」とも称する。例えば、０℃）以下の場合に、開閉器４３ａをオンして、充電回路３１の出力電力がＰＴＣヒータ４３にも供給されるようにする。又、ヒータ制御部２２ｂは、バッテリ４１の温度が、予め設定したバッテリ４１の良好な充電が可能な閾値温度（以下、「高温側閾値温度」とも称する。例えば、３０℃）を超えた場合に、開閉器４３ａをオフして、ＰＴＣヒータ４３の動作を停止する。

出力調整部２２ｃは、充電実行中のその時々におけるバッテリ４１の充電電流の許容値と、充電実行中のその時々におけるＰＴＣヒータ４３の消費電流の合計値を算出し、当該合計値及び当該合計値の増減に対応させるように、充電回路３１の出力電流の目標値を決定する。そして、出力調整部２２ｃは、充電器ＥＣＵ３２に対して当該充電回路３１の出力電流の目標値を指令する。

尚、充電回路３１が、負荷装置Ｒに対しても電力供給している場合には、出力調整部２２ｃは、更に、電流検知部２２ｄが検知する負荷装置Ｒの消費電流に基づいて、充電回路３１の出力電流の目標値を補正する（詳細は後述）。

これによって、充電回路３１の出力電流は、充電実行中のその時々において、バッテリ４１の充電電流の実際値が当該バッテリ４１の充電電流の許容値の範囲内で且つ当該許容値に近づくように、制御されることになる。

尚、充電回路３１の出力電流の目標値は、典型的には、充電実行中のその時々におけるバッテリ４１の充電電流の許容値とバッテリ温調装置４３の消費電流の合計値と一致する値であるが、負荷変動時の余裕分を含めて、例えば、充電実行中のその時々におけるバッテリ４１の充電電流の許容値よりも大きく、且つ、充電実行中のその時々におけるバッテリ４１の充電電流の許容値とバッテリ温調装置４３の消費電流の合計値以下とされればよい。

出力調整部２２ｃは、例えば、バッテリ状態取得部２２ａが取得した充電電流の許容値情報によって、バッテリＥＣＵ４２が決定したバッテリ４１の充電電流の許容値を特定する。又、出力調整部２２ｃは、例えば、ＰＴＣヒータ４３のヒータ特性情報、並びに、ＰＴＣヒータ４３に印加される電圧及びＰＴＣヒータ４３の温度に基づいて、充電実行中のその時々におけるＰＴＣヒータ４３の消費電流を特定する。

中継ＥＣＵ２２は、ＰＴＣヒータ４３に印加される電圧及びＰＴＣヒータ４３の温度に応じた消費電流を算出するため、自身のＲＯＭ等に、予めＰＴＣヒータ４３のヒータ特性情報を記憶している。本実施形態に係るヒータ特性情報は、例えば、充電実行中のその時々におけるＰＴＣヒータ４３の温度及びＰＴＣヒータ４３に印加される電圧の二変数に対して、ＰＴＣヒータ４３の消費電流が関連付けられたテーブルデータとして、記憶されている。

図４は、ＰＴＣヒータ４３のヒータ特性情報の一例を示す図である。図４の横軸は、ＰＴＣヒータ４３の温度［℃］を表し、縦軸は、当該温度の際のＰＴＣヒータ４３の消費電流［Ａ］を表す。

ＰＴＣヒータ４３は、一般に、図４の点線（ヒータ抵抗曲線）に示すように、低温時には電気抵抗が大きく、温度上昇に伴い電気抵抗が増加する特性を有する。従って、ＰＴＣヒータ４３の消費電流は、充電実行中のその時々におけるＰＴＣヒータ４３の温度に依拠して変化する。

図４のＰＴＣヒータ４３のヒータ特性情報は、ＰＴＣヒータ４３に印加される電圧が一定であると仮定した場合のＰＴＣヒータ４３の消費電流を表している。但し、ＰＴＣヒータ４３に印加される電圧は、バッテリ４１の端子間電圧に対応する電圧となる。

出力調整部２２ｃが参照するヒータ特性情報は、当該ＰＴＣヒータ４３の特性を考慮して、ＰＴＣヒータ４３の温度及びＰＴＣヒータ４３に印加される電圧から、ＰＴＣヒータ４３の消費電流を推定し得るように設定されている。より詳細には、出力調整部２２ｃは、バッテリ状態取得部２２ａが取得するバッテリ４１の温度情報及び端子間電圧から、ＰＴＣヒータ４３の温度及びＰＴＣヒータ４３に印加される電圧を推定し、充電実行中のその時々におけるＰＴＣヒータ４３の消費電流を推定する構成となっている。

このように、本実施形態に係る車載充電システムＵは、充電時間の短縮化及びバッテリ４１における過電流防止の観点から、バッテリ４１に供給する充電電流の実際値が、充電電流の許容値に近づくように、充電回路３１の出力電流を制御する。そして、車載充電システムＵは、充電実行中のその時々におけるバッテリ４１の状態及びＰＴＣヒータ４３の状態の変化にあわせて、充電電流の実際値が、当該充電率に応じた充電電流の許容値の範囲内で且つ当該許容値に近づくように、充電回路３１の出力電流を制御する。

但し、充電回路３１の出力電力には、出力限界（以下、「出力可能電力」又は「出力可能電流」と称する）が存在するため、出力調整部２２ｃは、充電回路３１からバッテリ４１とＰＴＣヒータ４３とに供給する電力の合計が充電回路３１の出力可能電力を超えない範囲で、充電回路３１の出力電流の目標値を決定する。

尚、本実施形態に係る車載充電システムＵにおいて、バッテリＥＣＵ４２がバッテリ４１の状態を検知する頻度、中継ＥＣＵ２２がＰＴＣヒータ４３の状態を検知する頻度、及び、中継ＥＣＵ２２が充電回路３１の出力電流の目標値を決定する頻度等は、充電時間の短縮化及びバッテリ４１における過電流防止の観点から問題が生じない頻度であってよく、少なくとも充電実行中に複数回（即ち、２回以上）あればよい。

但し、図２に示すように、充電回路３１の出力は、電力変換装置５０を介して、バッテリ４１と並列に接続された負荷装置Ｒに対しても電力供給されている場合がある。

電流検知部２２ｄは、かかる場合に動作し、負荷装置Ｒの消費電流を検知して、出力調整部２２ｃが設定する充電回路３１の出力電流の目標値を補正する。

負荷装置Ｒ（例えば、車輌Ａのヘッドライトや音響機器）の消費電力は、ＰＴＣヒータ４３の消費電力と比較して小さいため、当該負荷装置Ｒの負荷変動に伴うバッテリ４１の充電電流に対して誘起する度合いも小さい。しかしながら、かかる負荷装置Ｒは、運転者等の操作によって作動するため、当該負荷装置Ｒの消費電力（消費電流）の予測が困難である。

本実施形態に係る車載充電システムＵにおいては、かかる観点から、負荷装置Ｒの消費電流を検知するべく、電流センサ２３（例えば、シャント抵抗又はホール素子）を設けている。電流センサ２３は、例えば、充電回路３１とバッテリ４１の間の電流経路において、バッテリ４１と負荷装置Ｒとに分岐する位置よりもバッテリ４１側に配設されている。

本実施形態に係る電流検知部２２ｄは、逐次的に、電流センサ２３からセンサ値を取得する。これにより、電流検知部２２ｄは、バッテリ４１に供給する充電電流とＰＴＣヒータ４３に供給する消費電流の合計分の実際値を検知することになり、換言すると、充電回路３１の出力電流の目標値を決定した際におけるバッテリ４１に供給する充電電流とＰＴＣヒータ４３に供給する消費電流の合計分の予測値に対する、当該実際値のずれ量として、負荷装置Ｒの消費電流を検知する。

本実施形態に係る出力調整部２２ｃは、このようにして検知された負荷装置Ｒの消費電流（Ｉ３）を補充するように、充電回路３１の出力電流の目標値を増加させる。尚、出力調整部２２ｃは、例えば、バッテリ４１の充電電流の許容値、ＰＴＣヒータ４３の消費電流、及び負荷装置Ｒの消費電流を合計した値（即ち、Ｉｏｕｔ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）に近づけるように（例えば、一致させるように）、充電回路３１の出力電流の目標値を決定する。

尚、中継ＥＣＵ２２の構成は、以下のように種々に変更可能である。

中継ＥＣＵ２２（出力調整部２２ｃ）がＰＴＣヒータ４３の消費電流を特定する方法としては、例えば、別途、ＰＴＣヒータ４３の温度情報及びＰＴＣヒータ４３に印加される電圧を直接的に検知するセンサが用いられてもよい。又、その他、特にセンサを用いることなく、ＰＴＣヒータ４３の動作開始からの経過時間等に基づいて、ＰＴＣヒータ４３の消費電流を推定する手法等が用いられてもよい。

他方、バッテリ温調装置として、ＰＴＣヒータ４３に代えて、温度に依拠して電気抵抗が変化しない抵抗式ヒータが用いられる場合には、中継ＥＣＵ２２（出力調整部２２ｃ）は、バッテリ４１の端子間電圧と当該抵抗式ヒータの電気抵抗のみから、該抵抗式ヒータの消費電流を検知する構成とすればよい。

又、中継ＥＣＵ２２（出力調整部２２ｃ）がバッテリ４１の充電電流の許容値を特定する方法としては、中継ＥＣＵ２２自身のＲＯＭ等にバッテリ特性情報を記憶しておき、バッテリＥＣＵ４２から取得するバッテリ４１の状態に係る情報に基づいて、当該充電電流の許容値を算出する手法が用いられてもよい。

又、中継ＥＣＵ２２（出力調整部２２ｃ）が充電器ＥＣＵ３２に対して指令する充電回路３１の出力電流の目標値は、充電回路３１の出力電流の目標値そのものであってもよいし、所定の基準値からの増減指令であってもよい。

又、中継ＥＣＵ２２（出力調整部２２ｃ）は、充電開始時のみについて、上記した電流ベースの定電流モードで充電制御を行い、充電終期においては、充電回路３１の出力電圧の目標値のみを決定して、定電圧モードで充電制御を行ってもよい。

［車載充電システムの動作］
次に、図５〜図７を参照して、本実施形態に係る車載充電システムＵの充電時の動作の一例について説明する。

図５は、本実施形態に係る中継ＥＣＵ２２の動作の一例を示すフローチャートである。

図５のフローチャートは、中継ＥＣＵ２２が、コンピュータプログラムに従って順に実行する処理である。このフローチャートは、例えば、車輌ＥＣＵ１０から、中継ＥＣＵ２２に対してバッテリ４１の充電開始指令が入力された際に実行される。

図６は、本実施形態に係る車載充電システムＵにおけるバッテリ４１充電時の充電電流の挙動の一例を示す図である。図６において、縦軸はバッテリ４１への充電電流［Ａ］を表し、横軸はバッテリ４１の充電率［％］を表す。

図６の点線グラフは、常温環境（例えば、１０℃）でバッテリ４１の充電を実行した場合のバッテリ４１への充電電流の時間的変化の一例を示す。又、図６の実線グラフは、低温環境（例えば、−１０℃）でバッテリ４１の充電を実行した場合のバッテリ４１への充電電流の時間的変化の一例を示す。

尚、本実施形態に係る車載充電システムＵは、定電流定電圧充電（Constant Current-Constant Voltage：ＣＣＣＶ）方式を採用しており、バッテリ４１の充電率が閾値未満までは（図６のＣＣ充電の領域）、バッテリ４１における充電電流の許容値を基準に充電回路３１の出力調整を行い、バッテリ４１の充電率が閾値以上になった場合（図６のＣＶ充電の領域）、バッテリ４１における充電電圧（即ち、バッテリ４１の端子間電圧）の許容値（図６には図示せず）を基準として充電回路３１の出力調整を行っている。

より詳細には、本実施形態に係る車載充電システムＵにおいては、図６のＣＣ充電の領域は、図５の処理を実行することで、バッテリ４１の充電電流の実際値が、バッテリ４１における充電電流の許容値と略同じ電流レベルとなるように、充電が実行される。一方、図６のＣＶ充電の領域は、所定の電圧レベルにて、定電圧状態にて、充電が実行される領域である。尚、図５のフローチャートにおいては、当該ＣＶ充電時の制御については、説明は省略している。

図５の動作フローに戻って、充電時の一連の処理について説明する。尚、図５の動作フローにおいて、ステップＳａを起点として、右側（Ｓａ：ＹＥＳの場合）のステップＳ３ｔ〜Ｓ９ｔは、ＰＴＣヒータ４３を動作させていないときの処理フローを示し、左側（Ｓａ：ＮＯの場合）のステップＳ３〜Ｓ９は、ＰＴＣヒータ４３を動作させているときの処理フローを示している。

ステップＳ１において、中継ＥＣＵ２２は、まず、バッテリＥＣＵ４２との通信により、バッテリＥＣＵ４２からバッテリ４１における充電電流の許容値情報を取得し、自身のＲＡＭ等に設定する。

尚、このステップＳ１において、バッテリＥＣＵ４２は、例えば、中継ＥＣＵ２２からの要求信号に応じて、バッテリ４１のバッテリ特性情報を参照して、現時点の当該バッテリ４１の充電率及び温度から、当該バッテリ４１における充電電流の許容値を決定し、中継ＥＣＵ２２に対して送信する。

ステップＳ２において、中継ＥＣＵ２２は、予め自身のＲＯＭ等に記憶した充電回路３１の出力可能電力を取得する。

ステップＳａにおいて、中継ＥＣＵ２２は、バッテリＥＣＵ４２からバッテリ４１の温度情報を取得し、バッテリ４１の温度が低温側閾値温度（ＰＴＣヒータ４３を用いるか否かを判定するための基準温度であり、例えば、０℃）以上か否かを判定する。そして、中継ＥＣＵ２２は、バッテリ４１の温度が低温側閾値温度以上の場合（Ｓａ：ＹＥＳ）、ＰＴＣヒータ４３を用いずに、バッテリ４１の充電を実行する。一方、中継ＥＣＵ２２は、バッテリ４１の温度が低温側閾値温度未満の場合（Ｓａ：ＮＯ）、ＰＴＣヒータ４３による昇温を行いながら、バッテリ４１の充電を実行する。

まず、ＰＴＣヒータ４３を動作させていないときの処理フローである右側（Ｓａ：ＹＥＳの場合）のステップＳ３ｔ〜Ｓ９ｔについて、説明する。

ステップＳ３ｔにおいて、中継ＥＣＵ２２は、ステップＳ１で取得した充電電流の許容値と、現時点において負荷装置Ｒが要求する消費電流と、に基づいて、充電回路３１の出力可能電流の範囲内で、バッテリ４１側に供給する電流（この場合、バッテリ４１の充電電流）の目標値、及び、充電回路３１の出力電流の目標値を決定する。この際、中継ＥＣＵ２２は、例えば、バッテリ４１の充電電流の許容値を、バッテリ４１側に供給する電流（この場合、バッテリ４１の充電電流）の目標値として決定する。又、この際、中継ＥＣＵ２２は、負荷装置Ｒの消費電流がゼロである場合には、バッテリ４１側に供給する電流の目標値を、充電回路３１の出力電流の目標値（Ｉｏｕｔ＝Ｉ１）として決定する。又、負荷装置Ｒの消費電流がゼロでない場合には、中継ＥＣＵ２２は、バッテリ４１側に供給する電流の目標値に対して、現時点において負荷装置Ｒが要求する消費電流を加算した電流レベルを、充電回路３１の出力電流の目標値（Ｉｏｕｔ＝Ｉ１＋Ｉ３）として決定する。

又、このステップＳ３ｔにおいて、中継ＥＣＵ２２は、負荷装置Ｒに供給する消費電力とバッテリ４１に供給する充電電力の合計が充電回路３１の出力可能電力を超える場合には、充電回路３１の出力可能電流を充電回路３１の出力電流の目標値とする。

尚、このステップＳ３ｔにおいて、中継ＥＣＵ２２は、例えば、後述するＳ５〜Ｓ７で補正した電流を自身のＲＡＭ等に記憶しておくことによって、負荷装置Ｒの消費電流を検知している。

ステップＳ４ｔにおいて、中継ＥＣＵ２２は、充電器ＥＣＵ３２に対して、充電回路３１の出力電流の目標値を指令する。

尚、このステップＳ４ｔにおいて、充電器ＥＣＵ３２は、中継ＥＣＵ２２からの指令信号に応じて、充電回路３１の出力電流が中継ＥＣＵ２２から指令された目標値となるように、充電回路３１の動作を制御する。

ステップＳ５ｔにおいて、中継ＥＣＵ２２は、電流センサ２３から入力されるバッテリ４１側に供給する電流（この場合、バッテリ４１の充電電流）の検出値を示す信号を取得し、自身のＲＡＭ等に記憶する。

ステップＳ６ｔにおいて、中継ＥＣＵ２２は、バッテリ４１側に供給する電流の検出値と、ステップＳ３ｔで算出したバッテリ４１側に供給する電流の目標値とを比較する。このステップＳ６ｔにおいて、中継ＥＣＵ２２は、例えば、バッテリ４１側に供給する電流の目標値が、バッテリ４１側に供給する電流の検出値よりも閾値（例えば、１アンペア）以上大きいか否か、又は、バッテリ４１側に供給する電流の検出値がバッテリ４１側に供給する電流の目標値よりも閾値以上大きいか否かを判定する。

ステップＳ７ｔにおいて、中継ＥＣＵ２２は、ステップＳ６ｔの比較結果に基づいて、充電器ＥＣＵ３２に対して、補正指令を送信する。これによって、充電回路３１の出力電流の目標値は、バッテリ４１に供給する充電電流と他の負荷装置Ｒの負荷電流の合計値（Ｉｏｕｔ＝Ｉ１＋Ｉ３）に近づくように、補正される。

このステップＳ７ｔにおいて、中継ＥＣＵ２２は、例えば、バッテリ４１側に供給する電流の目標値がバッテリ４１側に供給する電流の検出値よりも閾値以上大きい場合には、充電回路３１の出力電流の目標値を１レベル分（例えば、１アンペア）だけインクリメントすると共に、充電器ＥＣＵ３２に対して、充電回路３１の出力電流に係る補正指令を送信する。バッテリ４１側に供給する電流の検出値がバッテリ４１側に供給する電流の目標値よりも閾値以上大きい場合には、充電回路３１の出力電流の目標値を１レベル分だけデクリメントすると共に、充電器ＥＣＵ３２に対して、充電回路３１の出力電流に係る補正指令を送信する。

ステップＳ８ｔにおいて、中継ＥＣＵ２２は、バッテリ４１の状態確認タイミングか否かを判定し、バッテリ４１の状態確認タイミングでない場合（ステップＳ８ｔ：ＮＯ）、ステップＳ５ｔに戻る。そして、中継ＥＣＵ２２は、かかるステップＳ５ｔ〜Ｓ７ｔの処理を繰り返し実行することによって、バッテリ４１側に供給する電流の検出値と一致するように、充電回路３１の出力電流の目標値を調整することになる。

一方、中継ＥＣＵ２２は、バッテリ４１の状態確認タイミングとなった場合（ステップＳ８ｔ：ＹＥＳ）、ステップＳ９ｔに処理を進めて，バッテリＥＣＵ４２に対してバッテリ４１の状態に係る要求信号を送信する。

ステップＳ９ｔにおいて、中継ＥＣＵ２２は、バッテリＥＣＵ４２と通信して、バッテリ４１の充電を終了するか否かを判定する。中継ＥＣＵ２２は、バッテリ４１の充電を終了する場合（ステップＳ９ｔ：ＹＥＳ）、一連のフローを終了する。一方、バッテリ４１の充電を終了しない場合（ステップＳ９ｔ：ＮＯ）、中継ＥＣＵ２２は、ステップＳ１に戻って、再度、バッテリＥＣＵ４２から充電電流の許容値情報を取得し、バッテリ４１への充電電流の実際値が、充電実行中の各時点におけるバッテリ４１の充電電流の許容値に近づくように調整する処理を継続する。

次に、ＰＴＣヒータ４３を動作させている際の処理フローである左側（Ｓａ：ＮＯの場合）のステップＳ３〜Ｓ９について、説明する。

ステップＳｂにおいて、中継ＥＣＵ２２は、ステップＳｂ２で取得した現時点におけるバッテリ４１の温度及び端子間電圧からＰＴＣヒータ４３の温度及びＰＴＣヒータ４３に印加される電圧を推定すると共に、自身のＲＯＭ等に記憶するヒータ特性情報に基づいて、現時点におけるＰＴＣヒータ４３の消費電流を算出する。

ステップＳ３において、中継ＥＣＵ２２は、ステップＳ１で取得した充電電流の許容値情報、及びステップＳｂで算出したＰＴＣヒータ４３の消費電流に基づいて、充電回路３１の出力可能電流の範囲内で、バッテリ４１側に供給する電流（この場合、バッテリ４１の充電電流とＰＴＣヒータ４３の消費電流の合計）の目標値、及び、充電回路３１の出力電流の目標値を決定する。

この際、中継ＥＣＵ２２は、例えば、バッテリ４１の充電電流の許容値とＰＴＣヒータ４３の消費電流の合計値を、バッテリ４１側に供給する電流（この場合、バッテリ４１の充電電流とＰＴＣヒータ４３の消費電流の合計）の目標値として決定する。又、この際、中継ＥＣＵ２２は、負荷装置Ｒの消費電流がゼロである場合には、バッテリ４１側に供給する電流の目標値を、充電回路３１の出力電流の目標値（Ｉｏｕｔ＝Ｉ１＋Ｉ２）として決定する。又、中継ＥＣＵ２２は、負荷装置Ｒの消費電流がゼロでない場合には、バッテリ４１側に供給する電流の目標値に対して、現時点において負荷装置Ｒが要求する消費電流を加算した電流レベルを、充電回路３１の出力電流の目標値（Ｉｏｕｔ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）として決定する。

ステップＳｃにおいて、中継ＥＣＵ２２は、ＰＴＣヒータ４３の開閉器４３ａをオンして、充電回路３１からＰＴＣヒータ４３に電力供給する。これによって、ＰＴＣヒータ４３によるバッテリ４１の加熱を開始する。そして、後述するステップＳｄにて、バッテリ４１の加熱を終了すると判断するまで、ＰＴＣヒータ４３によるバッテリ４１の加熱を続行する。尚、既に、ＰＴＣヒータ４３による加熱動作を実行している場合には、中継ＥＣＵ２２は、特に処理を実行することなく、ＰＴＣヒータ４３による加熱動作を継続する。

ステップＳ４〜ステップＳ７の処理は、上記したステップＳ４ｔ〜ステップＳ７ｔと同様の処理である。

ステップＳ４において、中継ＥＣＵ２２は、充電器ＥＣＵ３２に対して、充電回路３１の出力電流の目標値を指令する。ステップＳ５において、中継ＥＣＵ２２は、電流センサ２３から入力されるバッテリ４１側に供給する電流（この場合、バッテリ４１の充電電流Ｉ１＋ＰＴＣヒータ４３の消費電流Ｉ２）の検出値を示す信号を取得し、自身のＲＡＭ等に記憶する。ステップＳ６において、中継ＥＣＵ２２は、バッテリ４１側に供給する電流の検出値と、バッテリ４１側に供給する電流の目標値とを比較し、バッテリ４１側に供給する電流の目標値がバッテリ４１側に供給する電流の検出値よりも閾値（例えば、１アンペア）以上大きいか否か、又は、バッテリ４１側に供給する電流の検出値がバッテリ４１側に供給する電流の目標値よりも閾値以上大きいか否かを判定する。ステップＳ７において、中継ＥＣＵ２２は、ステップＳ６の比較結果に基づいて、充電回路３１の出力電流の目標値をデクリメント又はデクリメントすると共に、充電器ＥＣＵ３２に対して、充電回路３１の出力電流に係る補正指令を送信する。

これによって、充電回路３１の出力電流の目標値は、バッテリ４１の充電電流の許容値、ＰＴＣヒータ４３の消費電流、及び、他の負荷装置Ｒの負荷電流の合計値（Ｉｏｕｔ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）に近づくように、補正される。

ステップＳｄにおいて、中継ＥＣＵ２２は、バッテリ４１の温度上昇に伴って、現時点におけるバッテリ４１の充電電流の許容値が、充電回路３１の出力可能電流以上に達したか否かを判定する。そして、中継ＥＣＵ２２は、現時点におけるバッテリ４１の充電電流の許容値が、充電回路３１の出力可能電流以上に達している場合（ステップＳｄ：ＹＥＳ）、ステップＳｅに処理を進め、充電回路３１の出力可能電流未満の場合（ステップＳｄ：ＮＯ）、ステップＳ５に戻ってステップＳ５〜Ｓ７の処理を繰り返し実行する。

尚、このステップＳｄは、ＰＴＣヒータ４３の動作停止タイミングを判定するための処理である。ＰＴＣヒータ４３の動作停止タイミングは、バッテリ４１の温度が高温側閾値温度（例えば、３０℃）以上に達しているという第１条件と、仮にＰＴＣヒータ４３を動作停止して、ＰＴＣヒータ４３の動作停止に伴う余剰分の電流がバッテリ４１に流入した場合でも、バッテリ４１の充電電流の実際値が、バッテリ４１の充電電流の許容値を超えることがないという第２条件と、の両方を充足するタイミングである必要がある。

この点、このステップＳｄのように、現時点におけるバッテリ４１の充電電流の許容値が、充電回路３１の出力可能電流以上に達したか否かを判定することによって、上記第１条件及び第２条件の両方を充足しているかを実質的に判定することができる。但し、中継ＥＣＵ２２は、ＰＴＣヒータ４３の動作停止タイミングを判定する際、上記第１条件と第２条件とを別々に実行してもよいのは勿論である。

他方、このステップＳｄにおいて、中継ＥＣＵ２２は、充電回路３１の出力可能電流未満の場合（ステップＳｄ：ＮＯ）、ステップＳ１に戻ってもよい。これによって、より高頻度に、バッテリ４１の状態及びＰＴＣヒータ４３の状態に応じた出力電流の目標値を決定することができる。

ステップＳｅにおいて、中継ＥＣＵ２２は、ＰＴＣヒータ４３の開閉器４３ａをオフする。これによって、ＰＴＣヒータ４３によるバッテリ４１の加熱を終了する。

ステップＳ９において、中継ＥＣＵ２２は、バッテリＥＣＵ４２との通信によって、充電終了か否かを判定する。中継ＥＣＵ２２は、充電終了の場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、充電器ＥＣＵ３２に対して、充電終了指令を出力すると共に、一連の処理を終了する。一方、中継ＥＣＵ２２は、充電終了ではない場合（Ｓ９：ＮＯ）、ステップＳ１に戻って、再度、処理を継続する。中継ＥＣＵ２２のその後のフローは、右側（Ｓａ：ＹＥＳの場合）のステップＳ３ｔ〜Ｓ９ｔに対応する処理を実行することになる。

中継ＥＣＵ２２は、かかるステップＳ１〜Ｓ９の処理を繰り返し実行することによって、バッテリ４１に供給する充電電流の実際値が充電電流の許容値と一致するように、充電回路３１の出力電流を調整することになる。

ここで、図７Ａ、図７Ｂを参照して、本実施形態に係る車載充電システムＵにおける充電回路３１の出力電流の目標値の設定手法について、従来技術に係る車載充電システムにおける充電回路３１の出力電流の目標値の設定手法と比較して、説明する。

図７Ａは、従来技術に係る車載充電システムにおける充電回路３１の出力電流の目標値の設定手法を模式的に示す図である。又、図７Ｂは、本実施形態に係る車載充電システムＵにおける充電回路３１の出力電流の目標値の設定手法を模式的に示す図である。

図７Ａと図７Ｂは、充電開始から充電完了までの充電実行中のその時々における充電回路３１の出力電流の目標値（実線グラフ）、及び、バッテリ４１の充電電流の許容値（点線グラフ）の時間的変化を示している。図７Ａと図７Ｂは、互いに比較可能に、同一のスケールにて、各グラフを表している。

図７Ａ、図７Ｂの横軸は、充電開始から充電完了までの時間軸を表し、縦軸は、充電回路３１の出力電流の目標値を表している。図７Ａ、図７Ｂの横軸のＴ１、Ｔ２、Ｔ３は、それぞれ、充電開始タイミング、ＰＴＣヒータ４３の動作停止タイミング、充電終了タイミングを表している。

図７Ａ、図７Ｂの実線グラフには、充電実行中のその時々における充電回路３１の出力電流のうち、バッテリ４１の充電電流とＰＴＣヒータ４３の消費電流それぞれが占める割合（斜線領域がバッテリ４１の充電電流に相当し、ドット領域がＰＴＣヒータ４３の消費電流に相当する。）を付している。

又、図７Ａ、図７Ｂの点線グラフは、実線グラフと同じタイムスケール及び電流スケールにて、充電実行中のその時々におけるバッテリ４１の充電電流の許容値を表している。

又、図７Ａ、図７Ｂの一点鎖線グラフは、実線グラフと同じタイムスケールにて、充電開始から充電完了までの間におけるバッテリ４１の温度の時間的変化を表している。

従来技術に係る車載充電システムにおいては、図７Ａに示すように、充電回路３１の出力電流の目標値（実線グラフ）は、バッテリ４１の充電電流の許容値（点線グラフ）と同一値となるように、決定されている。

従来技術に係る車載充電システムにおいて、かかる構成としている理由としては、ＰＴＣヒータ４３の消費電流が低下した際に、その余剰分がバッテリ４１側に流れ込み、バッテリ４１の充電電流の実際値が、バッテリ４１の充電電流の許容値を超えてしまい、バッテリ４１における過電流状態が発生することを防止するためである。換言すると、従来技術に係る車載充電システムにおいては、ＰＴＣヒータ４３を動作させる際には、これが故に、充電実行中のその時々におけるバッテリ４１の充電電流の許容値を認識しているものの、当該充電電流の許容値よりも相当に小さい電流レベルにおいて、バッテリ４１の充電を実行せざるを得ない状態となっている。

この点、本実施形態に係る車載充電システムＵにおいては、図７Ｂに示すように、充電実行中のその時々におけるバッテリ４１の充電電流の許容値、ＰＴＣヒータ４３の消費電流及び負荷装置Ｒの消費電流それぞれを認識して、充電回路３１の出力電流の目標値（実線グラフ）を決定する。

従って、本実施形態に係る車載充電システムＵにおいては、充電回路３１の出力電流の目標値（実線グラフ）は、バッテリ４１の充電電流の許容値（点線グラフ）に、ＰＴＣヒータ４３の消費電流及び負荷装置Ｒの消費電流を加算した値となるように決定される。

更に、本実施形態に係る車載充電システムＵにおいては、ＰＴＣヒータ４３の動作を停止する際には、図５のフローチャートにて説明したように、ＰＴＣヒータ４３の消費電流の余剰分がバッテリ４１側に流れ込んでも、バッテリ４１の充電電流の実際値が、バッテリ４１の充電電流の許容値を超えないか否かを判定した上で、ＰＴＣヒータ４３の動作を停止する。

本実施形態に係る車載充電システムＵにおいては、これによって、ＰＴＣヒータ４３を動作させている際にも、バッテリ４１の許容限界の充電電流にて、バッテリ４１に対して過電流状態を発生させることなく、充電を実行することを可能とする。

［効果］
以上のように、本実施形態に係る車載充電システムＵによれば、バッテリ温調装置４３による加熱とバッテリ４１の充電を同時に実行する際、バッテリ４１のバッテリ特性情報及びバッテリ温調装置４３のヒータ特性情報に基づいて、充電実行中のその時々におけるバッテリ４１の充電電流の許容値とバッテリ温調装置４３の消費電流を特定し、これらの合計値に対応させるように、充電回路４１の出力電流を制御する。換言すると、本実施形態に係る車載充電装置３０の制御装置（充電器ＥＣＵ３２）は、予め記憶したバッテリ４１のバッテリ特性情報及びバッテリ温調装置４３のヒータ特性情報に基づいて特定された、充電実行中の各時点におけるバッテリ４１の充電電流の許容値及びバッテリ温調装置４３の消費電流の合計値に近づけるように、充電回路３１の出力電流を制御する。

従って、本実施形態に係る車載充電システムＵは、バッテリ温調装置４３にてバッテリ４１を温度調整している際にも、バッテリ４１の充電電流の実際値がバッテリ４１の充電電流の許容値を超えない範囲で且つ当該許容値に近づくように、充電回路４１の出力電流を制御することができる。

これによって、大電力でのバッテリ４１の充電を実行しつつ、バッテリ温調装置４３の動作状態が変化した場合（典型的には、バッテリ温調装置４３の消費電流が低下した場合）にも、バッテリ４１における過電流状態が生じることを抑制することが可能である。つまり、これによって、バッテリ４１の充電時間の短縮化を図ることが可能である。

特に、本実施形態に係る車載充電システムＵは、バッテリ４１の状態（バッテリ４１の温度及びバッテリの充電率）を検知して、充電実行中の各時点におけるバッテリ４１の状態に基づいて、バッテリ４１の充電電流の許容値を決定する。これによって、充電実行中のその時々におけるバッテリ４１の状態（バッテリ４１の温度及びバッテリの充電率）に対応させるように、バッテリ４１の充電電流の許容値を決定することが可能である。

又、特に、本実施形態に係る車載充電システムＵは、バッテリ温調装置４３の温度及び印加電圧を検知して、充電実行中の各時点におけるバッテリ温調装置４３の消費電流を決定する。これによって、バッテリ温調装置４３の温度変化等に対応させるように、バッテリ温調装置４３の消費電流を算出することが可能である。

又、特に、本実施形態に係る車載充電システムＵは、バッテリ温調装置４３によるバッテリ４１の温度調整を終了する際には、バッテリ４１の充電電流の許容値が、充電回路３１の出力可能電流以上に達した後に、バッテリ温調装置４３の動作を停止する。これによって、バッテリ温調装置４３の動作停止に伴って、バッテリ温調装置４３の消費電流の余剰分がバッテリ４１側に流れ込んでも、バッテリ４１の充電電流の実際値が、バッテリ４１の充電電流の許容値を超えないようにすることが可能である。

又、特に、本実施形態に係る車載充電システムＵによれば、電流センサ２３のセンサ値に基づいて、充電実行中のその時々における負荷装置Ｒの消費電流を検知し、当該負荷装置Ｒの消費電流分を補正するように、充電回路３１の出力電流を調整することができる。これによって、充電回路３１からバッテリ４１、ＰＴＣヒータ４３、及び負荷装置Ｒに対して、同時に、電力供給する場合であっても、バッテリ４１に対する過電流状態を抑制しつつ、当該バッテリ４１への充電を許容限界の電流レベルで行うことができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。

上記実施形態では、車載充電システムＵの一例として、充電回路３１を制御する際に定電流定電圧充電（ＣＣＣＶ）方式を用いる態様を示した。しかしながら、充電回路３１の制御方式としては、充電中の全期間に亘って、充電電流の許容値を基準として、充電回路３１をフィードバック制御する態様（電流モード制御方式とも称される）としてもよいのは、勿論である。

又、上記実施形態では、車載充電システムＵの一例として、充電器ＥＣＵ３２、バッテリＥＣＵ４２、及び、中継ＥＣＵ２２の協働によって、充電回路３１の出力電流を制御する態様を示した。しかしながら、充電器ＥＣＵ３２、バッテリＥＣＵ４２、及び、中継ＥＣＵ２２の各機能は、一のコンピュータ（例えば、車輌ＥＣＵ１０）によって実現されるものであってもよいし、上記実施形態のように複数のコンピュータに分散されて実現されてもよい。

又、上記実施形態では、車載充電システムＵがバッテリ４１の状態等を検知するための各種センサの一例として、電流センサ２３、電流センサ４４及び温度センサ４５を示した。但し、車載充電システムＵがバッテリ４１の状態等を検知する手法は、任意であって、他のセンサのセンサ値等を用いて演算処理により、間接的に求められてもよい。

又、上記実施形態では、充電回路３１の一例として、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１ａ及びＤＣ／ＤＣコンバータ３１ｂを示した。しかしながら、充電回路３１の構成は、外部電源Ｓや車輌Ａの電力系統の構成に応じて種々に変更可能である。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１ｂとしては、例えば、スイッチング駆動方式のＤＣ／ＤＣコンバータに代えて、リニア方式のＤＣ／ＤＣコンバータが用いられてもよい。又、充電回路３１の出力電流のレベルを調整するための構成として、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１ｂの後段に、電流レベルを可変とする定電流回路を設ける構成としてもよい。

又、上記実施形態では、車輌Ａの電力系統の一例として、電力変換装置５０やジャンクションボックス２０を有する構成を示した。しかしながら、電力変換装置５０やジャンクションボックス２０を設けない構成としてもよい。その場合、中継ＥＣＵ２２は、例えば、車輌ＥＣＵ１０と一体的に構成されてもよい。

又、上記実施形態では、車輌Ａに接続する外部電源Ｓの一例として、単相交流の商用電源を示した。しかしながら、本発明に係る車載充電システムＵは、任意の外部電源Ｓからバッテリ４１に充電する態様に適用し得るのは、勿論である。例えば、外部電源Ｓとしては、三相交流の外部電源であってもよいし、直流電力を供給する外部電源であってもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本開示に係る車載充電システムによれば、バッテリ温調装置によるバッテリの温度調整とバッテリの充電を同時に実行する際にも、バッテリに対して過電流状態を発生させることなく、バッテリに対する充電を大電力で実行することを可能である。

Ａ 車輌
Ｓ 外部電源
Ｕ 車載充電システム
Ｒ 負荷装置
１０ 車輌ＥＣＵ
２０ ジャンクションボックス
２１ 電路切替回路
２２ 中継ＥＣＵ
２２ａ バッテリ状態取得部
２２ｂ ヒータ制御部
２２ｃ 出力調整部
２２ｄ 電流検知部
２３ 電流センサ
３０ 充電装置
３１ 充電回路
３１ａ ＡＣ／ＤＣコンバータ
３１ｂ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３２ 充電器ＥＣＵ
４０ 蓄電装置
４１ バッテリ
４２ バッテリＥＣＵ
４３ ＰＴＣヒータ
４３ａ 開閉器
４４ 電流センサ
４５ 温度センサ
５０ 電力変換装置
６０ インバータ装置

Claims (13)

1. 充電回路にて外部電源から供給される電力を電力変換して、バッテリ及びバッテリ温調装置に対して並列に電力供給する車載充電装置であって、
   前記バッテリ温調装置による前記バッテリの温度調整と前記バッテリの充電を同時に実行する際、充電実行中の各時点における前記バッテリの充電電流の許容値及び前記バッテリ温調装置の消費電流の合計値に近づけるように、前記充電回路の出力電流を制御する制御装置
   を備え、
   前記バッテリの充電電流の前記許容値及び前記バッテリ温調装置の前記消費電流は、予め記憶された前記バッテリのバッテリ特性情報及び前記バッテリ温調装置のヒータ特性情報に基づいて特定される、車載充電装置。
2. 前記制御装置は、充電実行中の各時点における前記バッテリの充電電流の前記許容値よりも大きく、且つ、充電実行中の各時点における前記バッテリの充電電流の前記許容値と前記バッテリ温調装置の前記消費電流の合計値以下となるように、前記充電回路の前記出力電流を制御する
   請求項１に記載の車載充電装置。
3. 前記バッテリの充電電流の前記許容値は、充電実行中の各時点に検知された前記バッテリの状態と前記バッテリ特性情報とに基づいて、特定される
   請求項１に記載の車載充電装置。
4. 前記バッテリの前記状態は、前記バッテリの温度を含む
   請求項３に記載の車載充電装置。
5. 前記バッテリの前記状態は、前記バッテリの充電率を含む
   請求項３に記載の車載充電装置。
6. 前記バッテリ温調装置の前記消費電流は、充電実行中の各時点に検知された前記バッテリ温調装置の前記温度と前記ヒータ特性情報とに基づいて、特定される
   請求項１に記載の車載充電装置。
7. 前記バッテリ温調装置の前記消費電流は、充電実行中の各時点に検知された前記バッテリ温調装置に印加される電圧と前記ヒータ特性情報とに基づいて、特定される
   請求項１に記載の車載充電装置。
8. 前記バッテリ温調装置は、ＰＴＣヒータであり、
   前記ヒータ特性情報には、前記バッテリ温調装置の前記消費電流が、前記バッテリ温調装置の温度及び前記バッテリ温調装置に印加される電圧と関連付けて記憶されている
   請求項１に記載の車載充電装置。
9. 前記バッテリ温調装置は、抵抗式ヒータであり、
   前記ヒータ特性情報には、前記バッテリ温調装置の前記消費電流が、前記バッテリ温調装置に印加される電圧と関連付けて記憶されている
   請求項１に記載の車載充電装置。
10. 前記バッテリ温調装置の前記温度調整の動作停止は、前記バッテリ温調装置による前記バッテリの温度調整を終了する際には、前記バッテリ温調装置への電力供給を停止しても、前記充電回路の前記出力電流が、前記バッテリの充電電流の前記許容値を超えないタイミングで実行される
    請求項１に記載の車載充電装置。
11. 前記バッテリ温調装置の前記温度調整の動作停止は、前記バッテリの充電電流の前記許容値が、前記充電回路の出力可能電流以上の場合に実行される
    請求項１０に記載の車載充電装置。
12. 前記充電回路から、前記バッテリ及び前記バッテリ温調装置に加えて、他の負荷装置に対しても並列に電力供給する場合、
    前記制御装置は、充電実行中の各時点に検知された前記他の負荷装置の消費電流、並びに前記バッテリの充電電流の前記許容値及び前記バッテリ温調装置の前記消費電流の合計値に近づけるように、前記充電回路の前記出力電流を制御する
    請求項１に記載の車載充電装置。
13. 充電回路にて外部電源から供給される電力を電力変換して、バッテリ及びバッテリ温調装置に対して並列に電力供給する車載充電装置の制御方法であって、
    前記バッテリ温調装置による前記バッテリの温度調整と前記バッテリの充電を同時に実行する際、充電実行中の各時点における前記バッテリの充電電流の許容値及び前記バッテリ温調装置の消費電流の合計値に近づけるように、前記充電回路の出力電流を制御し、
    前記バッテリの充電電流の前記許容値及び前記バッテリ温調装置の前記消費電流は、予め記憶された前記バッテリのバッテリ特性情報及び前記バッテリ温調装置のヒータ特性情報に基づいて特定される、
    制御方法。
    
    
    
    
    
    

Images