JP2022105550A

JP2022105550A - 充電方法

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Publication number: JP2022105550A
Application number: JP2022076000A
Authority: JP
Inventors: 智哉青木; Tomoya Aoki; 俊彦南井; Toshihiko Minamii
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-01-15
Filing date: 2022-05-02
Publication date: 2022-07-14
Anticipated expiration: 2039-01-15
Also published as: JP2020114130A; JP2021185736A; JP7070774B2; CN111434511A; JP7036044B2; JP7363958B2; CN111434511B

Abstract

【課題】パイロット信号の不調が生じた場合であっても、充電ケーブルに過大な電流が流れることを抑制することである。【解決手段】インレットにコネクタが接続されると、車両のＥＣＵは、パイロット信号のデューティサイクルを計測する（Ｓ１）。そして、ＥＣＵは、計測したデューティサイクルに基づいて第１上限電流を算出する（Ｓ３）。また、インレットにコネクタが接続されると、ＥＣＵは、給電設備からインレットに印加された電圧を電圧センサの検出値から判定する（Ｓ５）。ＥＣＵは、Ｓ５で判定した電圧に基づいて、メモリから第２上限電流を読み出して設定する（Ｓ７）。ＥＣＵは、第１上限電流と第２上限電流とを比較し（Ｓ９）、第１上限電流が第２上限電流よりも小さい場合には制限電流に第１上限電流の値を設定する（Ｓ１１）。一方、ＥＣＵは、第１上限電流が第２上限電流以上である場合には制限電流に第２上限電流の値を設定する（Ｓ１３）。【選択図】図４

Description

本開示は、車両外部の電源から充電ケーブルを介して供給される電力を用いて車載の蓄電装置を充電する充電方法に関する。

特開２０１７－１５８２２５号公報（特許文献１）には、車両外部の給電設備から充電ケーブルを介して供給される電力を用いて車載の蓄電装置を充電する充電システムが開示されている。給電設備は、車両に供給可能な交流電流の許容値（以下「上限電流」とも称する）に応じたデューティサイクルで発振するパイロット信号を車両に送信する。車両は、充電ケーブルを介して給電設備から受けたパイロット信号から上限電流を算出する。また、車両は、給電設備から引き込みたい電流を示す充電電流指令値を蓄電装置のＳＯＣ等に応じて算出する。車両は、上限電流と充電電流指令値とのどちらか小さい方に基づいて、蓄電装置の充電を制御する。

特開２０１７－１５８２２５号公報特開２０１０－１４１９５０号公報特開２０１１－１３５７４７号公報

上限電流は、たとえば充電ケーブルの定格電流によって定められることがある。過大な電流が流れることによる充電ケーブルの破損を防ぐためには、パイロット信号を正確に読み取って、充電ケーブルを流れる電流が上限電流（定格電流）を超えないように電流制御することが重要である。

しかしながら、（１）給電設備あるいは充電ケーブルに含まれるパイロット信号を生成するための発振装置等に故障が生じることがあり得る。また、（２）ノイズ等の影響を受けて車両においてパイロット信号の誤計測が生じることがあり得る。上記（１）（２）のようなケースにおいては、本来の上限電流（定格電流）よりも大きな値を上限電流として算出してしまう可能性がある。以下においては、上記（１）（２）のようなケースを「パイロット信号の不調」とも称する。

特許文献１に開示された車両の充電システムでは、たとえば、本来の上限電流が充電電流指令値よりも小さい場合（本来の上限電流＜充電電流指令値）を想定すると、パイロット信号の不調が生じたことに起因して算出された上限電流が充電電流指令値よりも大きくなってしまうと、算出された上限電流よりも小さい充電電流指令値に基づいて電流制御が行なわれることになる。この場合には、本来の上限電流を超えた過大な電流が充電ケーブルを流れる可能性があり、充電ケーブルの破損を生じさせてしまう可能性がある。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、パイロット信号の不調が生じた場合であっても、充電ケーブルに過大な電流が流れることを抑制することである。

この開示に係る車両の充電装置は、車両外部の給電設備から充電ケーブルを介して供給される電力を用いて車載の蓄電装置を充電する充電装置であって、充電ケーブルに設けられるコネクタが接続可能に構成された充電口と、給電設備から充電口に印加される電圧を検出する電圧センサと、蓄電装置に供給する充電電流の上限を設定する制御装置とを備える。制御装置は、充電ケーブルを介して受けるパイロット信号から第１上限電流を算出する。制御装置は、電圧センサの検出値から第２上限電流を算出する。制御装置は、第１上限電流と第２上限電流とのうちのどちらか小さい方に基づいて充電電流の上限を設定する。

給電設備には、たとえば、１００Ｖの電圧を有する電力を車両に供給する仕様のものと、２００Ｖの電圧を有する電力を車両に供給する仕様のものとが存在する。一般的に、充電ケーブルは、給電設備の仕様に対応したものが用いられる。

上記構成によれば、パイロット信号から算出される第１上限電流と、電圧センサの検出値から算出される第２上限電流とのうちのどちらか小さい方に基づいて充電電流の上限が設定される。第２上限電流は、給電設備から印加される電圧を検出して、検出した電圧（たとえば１００Ｖや２００Ｖ）に対応した電流が設定される。すなわち、第２上限電流としては、給電設備の仕様に対応した電流が設定される。検出した電圧に対応した電流は、たとえば電圧毎に予め定めておくことができる。これによって、パイロット信号の不調が生じて、パイロット信号から算出されるべき本来の上限電流（定格電流）よりも大きな値が第１上限電流として設定されても、充電電流の上限が第２上限電流に基づいて設定される。そのため、定格電流を超えた過大な電流が充電ケーブルを流れることが抑制される。すなわち、パイロット信号の不調が生じた場合であっても、充電ケーブルに定格電流を超える過大な電流が流れることを抑制することができ、充電ケーブルの破損を抑制することができる。

ある実施の形態においては、制御装置には、給電設備の電圧と充電ケーブルの定格電流との関係が予め記憶される。制御装置は、電圧センサの検出値と関係とを用いて第２上限電流を設定する。

上記構成によれば、給電装置から充電口に印加される電圧を検出して上記の関係に照らすことによって、給電装置の仕様（すなわち充電ケーブルの定格電流）に応じた第２上限電流を適切に設定することができる。そして、第２上限電流が適切に設定されることによって、パイロット信号の不調が生じたとしても適切に設定された第２上限電流に基づいて充電電流の上限が設定される。ゆえに、パイロット信号の不調が生じた場合であっても、充電ケーブルに定格電流を超える過大な電流が流れることを抑制することができ、充電ケーブルの破損を抑制することができる。

本開示の車両の充電システムによれば、パイロット信号の不調が生じた場合であっても、充電ケーブルに過大な電流が流れることを抑制することができる。

実施の形態に係る充電装置を備える充電システムの全体構成の一例を示す図である。車両のＥＣＵ、充電器および給電設備の回路構成の一例を示す図である。パイロット信号およびコネクタ接続信号の変化を示すタイムチャートである。ＥＣＵで実行される制限電流を設定するための処理の手順を示すフローチャートである。

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。

＜車両および給電設備の構成について＞
図１は、本実施の形態に係る充電装置を備える充電システムの全体構成の一例を示す図である。充電システムは、車両１と、給電設備３００とを備える。給電設備３００は、車両１に交流電力を供給するための設備である。本実施の形態に係る車両１は電気自動車である例について説明するが、車両１は給電設備３００から供給される交流電力を受けて車載の蓄電装置を充電する外部充電が可能であればよく、電気自動車に限られるものではない。たとえば、車両１は、プラグインハイブリッド自動車や燃料電池自動車であってもよい。

車両１は、蓄電装置１０と、電流センサ１５と、システムメインリレー（以下「ＳＭＲ（System Main Relay）」とも称する）２０と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」とも称する）３０と、動力出力装置４０と、駆動輪５０とを備える。また、車両１は、インレット７０と、充電リレー６０と、充電器２００とをさらに備える。

蓄電装置１０は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池によって構成される。蓄電装置１０には、給電設備３００の交流電源３１０から供給される電力の他、動力出力装置４０において発電された電力が蓄えられる。なお、蓄電装置１０として、大容量のキャパシタも採用可能である。

電流センサ１５は、蓄電装置１０に入出力される充電電流ＩＢを検出し、検出結果をＥＣＵ１００に出力する。

ＳＭＲ２０は、蓄電装置１０と電力線ＰＬ１，ＮＬ１との間に設けられる。ＳＭＲ２０は、蓄電装置１０と電力線ＰＬ１，ＮＬ１との電気的な接続／切離を行なうためのリレーである。

ＰＣＵ３０は、蓄電装置１０から電力を受けて動力出力装置４０を駆動するための電力変換装置を総括して示したものである。たとえば、ＰＣＵ３０は、動力出力装置４０に含まれるモータを駆動するためのインバータや、蓄電装置１０から出力される電力を昇圧するコンバータ等を含む。

動力出力装置４０は、駆動輪５０を駆動するための装置を総括して示したものである。動力出力装置４０は、たとえば、駆動輪５０を駆動するモータ等を含む。車両１がプラグインハイブリッド自動車である場合には、動力出力装置４０は、たとえばエンジンをさらに含む。また、動力出力装置４０は、駆動輪５０を駆動するモータによって車両の制動時等に発電し、発電された電力をＰＣＵ３０へ出力する。

インレット７０は、充電器２００の入力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に電気的に接続される。インレット７０は、給電設備３００のコネクタ３４０と接続可能に構成される。また、インレット７０とＥＣＵ１００との間には信号線Ｌ１，Ｌ２が設けられる。信号線Ｌ１は、車両１と給電設備３００との間で所定の情報をやり取りするためのパイロット信号ＣＰＬＴを伝達するための信号線である。信号線Ｌ２は、インレット７０とコネクタ３４０との接続状態を示すコネクタ接続信号ＰＩＳＷを伝達するための信号線である。パイロット信号ＣＰＬＴ、およびコネクタ接続信号ＰＩＳＷについては後述する。

充電リレー６０は、充電器２００と電力線ＰＬ１，ＮＬ１との電気的な接続／切離を行なうためのリレーである。充電リレー６０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づいて、開閉状態を切り替える。

充電器２００は、充電リレー６０を介して蓄電装置１０に電気的に接続される。充電器２００は、ＥＣＵ１００からの指令に従って、インレット７０に入力される電力を、蓄電装置１０の充電電圧を有する電力に変換する。充電器２００によって電力変換された電力は、充電リレー６０を介して蓄電装置１０へ供給され、蓄電装置１０が充電される。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０、メモリ（ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory））１２０および各種信号を入出力するための入出力バッファ（図示せず）とを含んで構成される。ＣＰＵ１１０は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭに展開して実行する。ＲＯＭに格納されているプログラムには、ＣＰＵ１１０によって実行される処理が記されている。ＥＣＵ１００は、入出力バッファから入力される各種信号、およびメモリ１２０に記憶された情報に基づいて、ＣＰＵ１１０により所定の演算処理を実行し、演算結果に基づいて車両１が所望の状態となるように各機器（ＳＭＲ２０、ＰＣＵ３０、充電リレー６０および充電器２００等）を制御する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。

給電設備３００は、車両外部の交流電源３１０と、ＥＶＳＥ（Electric Vehicle Supply Equipment）３２０と、充電ケーブル３３０とを含む。充電ケーブル３３０の先端には、車両１のインレット７０に接続可能に構成されたコネクタ３４０が設けられる。

交流電源３１０は、たとえば商用系統電源によって構成されるが、これに限定されるものではなく、種々の電源を適用可能である。

ＥＶＳＥ３２０は、交流電源３１０から充電ケーブル３３０を介した車両１への交流電力の供給／遮断を制御する。ＥＶＳＥ３２０は、たとえば、車両１に電力を供給するための充電スタンド内に設けられる。ＥＶＳＥ４３０は、たとえば、「ＳＡＥＪ１７７２（SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler）規格」の要求仕様を満たすものである。なお、ＥＶＳＥ３２０の機能は、充電スタンドに設けられることに限られるものではなく、たとえば、ＥＶＳＥ３２０の機能を有するＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）ボックスが充電ケーブルに設けられてもよい。この場合には、たとえば、充電ケーブルの一端（コネクタ３４０と反対側）に設けられたコンセントプラグが交流電源３１０と接続される。

ＥＶＳＥ３２０は、ＣＣＩＤ３２１と、ＣＰＬＴ制御回路３２２とを含む。ＣＣＩＤ３２１は、交流電源３１０から車両１への給電経路に設けられるリレーであり、ＣＰＬＴ制御回路３２２によって制御される。

ＣＰＬＴ制御回路３２２は、車両１のＥＣＵ１００と通信されるパイロット信号ＣＰＬＴを生成し、充電ケーブル３３０に含まれる専用の信号線を通じてＥＣＵ１００へ出力する。パイロット信号ＣＰＬＴは、ＥＣＵ１００において電位が操作される。ＣＰＬＴ制御回路３２２は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位に基づいてＣＣＩＤ３２１を制御する。すなわち、ＥＣＵ１００においてパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによって、ＥＣＵ１００からＣＣＩＤ３２１を遠隔操作することができる。

図２は、車両１のＥＣＵ１００、充電器２００および給電設備３００の回路構成の一例を示す図である。

充電器２００は、フィルタ回路２０５と、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路２１０と、インバータ２１５と、整流回路２２０とを含む。フィルタ回路２０５、ＰＦＣ回路２１０、インバータ２１５、および整流回路２２０は、インレット７０から蓄電装置１０までの電路にこの順に接続される。

フィルタ回路２０５は、インレット７０から入力される交流電力に含まれるノイズを除去し、ノイズが除去された交流電力をＰＦＣ回路２１０へ出力する。

ＰＦＣ回路２１０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づいて、フィルタ回路２０５から供給される交流電力を直流電力に変換してインバータ２１５へ出力する。

インバータ２１５は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づいて、ＰＦＣ回路２１０から受ける直流電力を交流電力に変換して整流回路２２０へ出力する。インバータ２１５は、たとえば単相ブリッジ回路によって構成される。

整流回路２２０は、インバータ２１５から出力される交流電力を直流電力に変換して出力する。整流回路２２０から出力された直流電力は、蓄電装置１０に供給される。

充電器２００は、さらに、電圧センサ８０を含む。電圧センサ８０は、フィルタ回路２０５の入力側の電圧ＶＩＮを検出する。電圧ＶＩＮは、給電設備３００からインレット７０に印加される電圧と見做すことができる。

＜パイロット信号およびコネクタ接続信号＞
給電設備３００のＥＶＳＥ３２０は、ＣＣＩＤ３２１およびＣＰＬＴ制御回路３２２に加えて、電磁コイル３２５と、制御部３２６とをさらに含む。ＣＰＬＴ制御回路３２２は、発振装置３２３と、抵抗Ｒ２０と、電圧センサ３２４とを含む。

ＣＣＩＤ３２１（以下「ＣＣＩＤリレー３２１」とも称する）は、車両１への給電経路に設けられ、ＣＰＬＴ制御回路３２２によって制御される。ＣＣＩＤリレー３２１が開状態のときは、給電経路が遮断され、ＣＣＩＤリレー３２１が閉状態のときは、交流電源３１０から充電ケーブル３３０を介して車両１（充電器２００）へ電力を供給可能な状態となる。

ＣＰＬＴ制御回路３２２は、コネクタ３４０およびインレット７０を介してＥＣＵ１００へパイロット信号ＣＰＬＴを出力する。上述のように、パイロット信号ＣＰＬＴは、ＥＣＵ１００によって電位が操作され、ＥＣＵ１００からＣＣＩＤリレー３２１を遠隔操作するための信号として使用される。ＣＰＬＴ制御回路３２２は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位に基づいてＣＣＩＤリレー３２１を制御する。また、パイロット信号ＣＰＬＴは、ＣＰＬＴ制御回路３２２からＥＣＵ１００へ充電ケーブル３３０の定格電流を通知するための信号として使用される。

制御部３２６は、ＣＰＵと、メモリと、入出力バッファ等とを含み（いずれも図示せず）、各種センサおよびＣＰＬＴ制御回路３２２の信号の入出力を行なうとともに、ＣＰＬＴ制御回路３２２の動作を制御する。

発振装置３２３は、コネクタ３４０とインレット７０とが接続されていないとき、電位がＶ０であって非発振のパイロット信号ＣＰＬＴを出力する。コネクタ３４０がインレット７０と接続されることによってパイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ０よりも低いＶ１（Ｖ０＞Ｖ１）になり、ＥＶＳＥ３２０において車両１への給電の準備が完了すると、発振装置３２３は、規定の周波数（たとえば１ｋＨｚ）およびデューティサイクルでパイロット信号ＣＰＬＴを発振させる。

パイロット信号ＣＰＬＴのデューティサイクルは、充電ケーブル３３０の定格電流に応じて設定される。車両１のＥＣＵ１００は、ＣＰＬＴ制御回路３２２から信号線Ｌ１を介して受信したパイロット信号ＣＰＬＴのデューティサイクルに基づいて、充電ケーブル３３０の定格電流を検出することができる。パイロット信号ＣＰＬＴのデューティサイクルと充電ケーブル３３０の定格電流との関係については後述する。

パイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ１よりもさらに低いＶ２（Ｖ１＜Ｖ２）に低下すると、ＣＰＬＴ制御回路３２２は、電磁コイル３２５へ電流を供給する。ＣＰＬＴ制御回路３２２から電磁コイル３２５に電流が供給されると、電磁コイル３２５が電磁力を発生し、ＣＣＩＤリレー３２１は閉状態となる。これにより、充電ケーブル３３０を介してインレット７０に給電電圧（交流電源３１０からの電圧）が印加される。

コネクタ３４０内には、抵抗Ｒ６，Ｒ７およびスイッチＳＷ３が設けられる。抵抗Ｒ６，Ｒ７およびスイッチＳＷ３は、車両１のＥＣＵ１００に設けられる電源ノード１５０、プルアップ抵抗Ｒ４およびインレット７０に設けられる抵抗Ｒ５とともに、コネクタ３４０とインレット７０との接続状態を検出する回路を構成する。

抵抗Ｒ６，Ｒ７は、信号線Ｌ２と接地線Ｌ３との間に直列に接続される。スイッチＳＷ３は、抵抗Ｒ７に並列に接続される。スイッチＳＷ３は、コネクタ３４０に設けられる押しボタン３４５と連動する。押しボタン３４５が押されていないときは、スイッチＳＷ３は閉状態であり、押しボタン３４５が押されると、スイッチＳＷ３は開状態となる。抵抗Ｒ５は、インレット７０内において、信号線Ｌ２と接地線Ｌ３との間に接続される。

コネクタ３４０とインレット７０とが接続されていない場合には、電源ノード１５０の電圧、プルアップ抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ５によって定まる電位（Ｖ３）を有する信号がコネクタ接続信号ＰＩＳＷとして信号線Ｌ２に生じる。コネクタ３４０とインレット７０とが接続された状態（押しボタン３４５は非操作）では、電源ノード１５０の電圧、プルアップ抵抗Ｒ４、および抵抗Ｒ５，Ｒ６によって定まる電位（Ｖ４）を有する信号がコネクタ接続信号ＰＩＳＷとして信号線Ｌ２に生じる。コネクタ３４０とインレット７０とが接続された状態で押しボタン３４５が操作されると、電源ノード１５０の電圧およびプルアップ抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ５～Ｒ７によって定まる電位（Ｖ５）を有する信号がコネクタ接続信号ＰＩＳＷとして信号線Ｌ２に生じる。したがって、ＥＣＵ１００は、コネクタ接続信号ＰＩＳＷの電位を検出することによって、コネクタ３４０とインレット７０との接続状態を検出することができる。

ＥＣＵ１００は、電源ノード１５０およびプルアップ抵抗Ｒ４に加えて、抵抗回路１４０と、入力バッファ１３１，１３２とをさらに含む。抵抗回路１４０は、信号線Ｌ１を通じて通信されるパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作するための回路である。抵抗回路１４０は、プルダウン抵抗Ｒ２，Ｒ３と、スイッチＳＷ２とを含む。プルダウン抵抗Ｒ２およびスイッチＳＷ２は、パイロット信号ＣＰＬＴが通信される信号線Ｌ１と車両アース１６０との間に直列に接続される。プルダウン抵抗Ｒ３は、信号線Ｌ１と車両アース１６０との間に接続される。スイッチＳＷ２は、ＣＰＵ１１０からの信号Ｓ２に応じてオン／オフされる。

抵抗回路１４０が信号線Ｌ１、インレット７０およびコネクタ３４０を通じてＣＰＬＴ制御回路３２２に電気的に接続された状態において、スイッチＳＷ２がオフ（遮断状態）されているときは、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は、プルダウン抵抗Ｒ３によって定まる電位（Ｖ１）となる。スイッチＳＷ２がオン（導通状態）されると、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は、プルダウン抵抗Ｒ２，Ｒ３によって定まる電位（Ｖ２）となる。

入力バッファ１３１は、信号線Ｌ１からパイロット信号ＣＰＬＴをＣＰＵ１１０に取り込むための回路である。入力バッファ１３２は、信号線Ｌ２からコネクタ接続信号ＰＩＳＷをＣＰＵ１１０に取り込むための回路である。

ＣＰＵ１１０は、入力バッファ１３１からパイロット信号ＣＰＬＴを受け、入力バッファ１３２からコネクタ接続信号ＰＩＳＷを受ける。ＣＰＵ１１０は、コネクタ接続信号ＰＩＳＷの電位を検出し、コネクタ接続信号ＰＩＳＷの電位に基づいてコネクタ３４０とインレット７０との接続状態を検出する。

ＣＰＵ１１０は、コネクタ３４０とインレット７０とが接続されている場合に、信号Ｓ２（スイッチＳＷ２）を制御してパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することにより、給電設備３００に対して給電およびその停止を要求する。具体的には、ＣＰＵ１１０は、信号Ｓ２をオンにしてパイロット信号ＣＰＬＴの電位をＶ１からＶ２に変化させることによって、給電設備３００に対して給電を要求する。また、ＣＰＵ１１０は、信号Ｓ２をオフにしてパイロット信号ＣＰＬＴの電位をＶ２からＶ１に変化させることによって、給電設備３００に対して給電の停止を要求する。

信号Ｓ２がオンされることによりＥＶＳＥ３２０においてＣＣＩＤリレー３２１が閉状態になると、給電設備３００からインレット７０を介して充電器２００に給電電圧が与えられる。そして、所定の充電準備処理の完了後、ＣＰＵ１１０は、充電器２００に対して制御信号を出力する。これにより、充電器２００が作動し、交流電源３１０による外部充電が実行される。

図３は、パイロット信号ＣＰＬＴおよびコネクタ接続信号ＰＩＳＷの変化を示すタイムチャートである。図３の横軸には時間が示されている。パイロット信号ＣＰＬＴの電位は、給電設備３００側で検出される電位であり、具体的には、ＣＰＬＴ制御回路３２２の電圧センサ３２４の検出値である。コネクタ接続信号ＰＩＳＷについて、上述したとおり、電位Ｖ３はインレット７０とコネクタ３４０とが接続されてないことを示し、電位Ｖ４はインレット７０とコネクタ３４０とが接続されていることを示す。

時刻ｔ１において、コネクタ３４０がインレット７０に接続されたことを想定する。時刻ｔ１以前においては、コネクタ３４０とインレット７０とが接続されていないのでパイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ０である。

時刻ｔ１において、コネクタ３４０がインレット７０に接続されると、パイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ１に低下する。これにより、ＥＶＳＥ３２０において、コネクタ３４０とインレット７０との接続が認識され、時刻ｔ２において、車両１への給電の準備が完了するとパイロット信号ＣＰＬＴが発振する。

その後、車両１において、外部充電を実行するための所定の準備処理が完了すると、時刻ｔ３において、ＣＰＵ１１０が信号Ｓ２をオフからオンに切替える。これにより、抵抗回路１４０のスイッチＳＷ２がオンとなり、パイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ２となる。これに応じて、給電設備３００においてＣＣＩＤリレー３２１が閉状態となり、給電設備３００から給電電圧が出力される。

外部充電において、ＥＣＵ１００は、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティサイクルＤｕｔｙから充電ケーブル３３０の定格電流を検出し、検出した定格電流を第１上限電流Ｉｌｉｍ１として設定する。そして、ＥＣＵ１００は、充電ケーブル３３０を流れる電流が第１上限電流Ｉｌｉｍ１を超えないように、蓄電装置１０の充電を制御する。すなわち、ＥＣＵ１００は、第１上限電流Ｉｌｉｍ１に従って、蓄電装置１０に供給される充電電流ＩＢの上限を算出して、蓄電装置１０に供給する電流が充電電流ＩＢの上限を超えない範囲で充電を制御する。

第１上限電流Ｉｌｉｍ１は、たとえば、ＳＡＥＪ１７７２規格に準拠して設定される（ＳＡＥＪ１７７２規格で規定された算出式に従って設定される）。以下の式（１）～（３）にデューティサイクルＤｕｔｙが１０％～９６％であった場合に適用される算出式を例示する。式（１）（２）におけるＡ１、Ａ２、Ａ３は定数である。デューティサイクルＤｕｔｙが１０％未満の場合および９６％より大きい場合についても同様にＳＡＥＪ１７７２規格に準拠して設定される。なお、第１上限電流Ｉｌｉｍ１は、ＳＡＥＪ１７７２規格に準拠して設定されることに限られるものではなく、他の規格、たとえばＧＢ／Ｔ１８４８７規格に準拠して設定されてもよい。

Ｉｌｉｍ１＝Ｄｕｔｙ×Ａ１（１０％≦Ｄｕｔｙ≦２０％）…（１）
Ｉｌｉｍ１＝Ｄｕｔｙ×Ａ１（２０％＜Ｄｕｔｙ≦８５％）…（２）
Ｉｌｉｍ１＝（Ｄｕｔｙ－Ａ２）×Ａ３（８５％＜Ｄｕｔｙ≦９６％）…（３）
＜第２上限電流＞
ここで、充電ケーブル３３０を流れる電流が充電ケーブル３３０の定格電流（第１上限電流Ｉｌｉｍ１）を超えてしまうと、充電ケーブル３３０の破損を生じさせる可能性がある。そこで、パイロット信号ＣＰＬＴを正確に読み取って適切に第１上限電流Ｉｌｉｍ１を設定することが重要である。

しかしながら、（１）ＥＶＳＥ３２０に含まれる発振装置３２３等に故障が生じることがあり得る。また、（２）ノイズ等の影響を受けてＥＣＵ１００においてパイロット信号ＣＰＬＴの誤計測が生じることがあり得る。上記（１）（２）のようなケース（パイロット信号の不調が生じた場合）には、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティサイクルＤｕｔｙから検出される充電ケーブル３３０の定格電流が、充電ケーブル３３０の本来の定格電流よりも大きな値となってしまう可能性がある。すなわち、パイロット信号の不調が生じた場合には、第１上限電流Ｉｌｉｍ１が充電ケーブル３３０の本来の定格電流よりも大きな値に設定される可能性がある。このようにして設定された第１上限電流Ｉｌｉｍ１に基づいて蓄電装置１０の充電が制御されると、充電ケーブル３３０の本来の定格電流を超えた過大な電流が充電ケーブル３３０を流れて充電ケーブル３３０の破損を生じさせる恐れがある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ１００は、給電設備３００から供給を受ける電流の上限である制限電流Ｉｌｉｍを設定し、制限電流Ｉｌｉｍに基づいて蓄電装置１０に供給する充電電流ＩＢの上限を定める。そして、ＥＣＵ１００は、充電電流ＩＢの上限を超えないように蓄電装置１０の充電を制御する。具体的には、ＥＣＵ１００は、第１上限電流Ｉｌｉｍ１に加えて、給電設備３００からインレット７０に印加される電圧に基づいて、第２上限電流Ｉｌｉｍ２を設定する。そして、ＥＣＵ１００は、第１上限電流Ｉｌｉｍ１と第２上限電流Ｉｌｉｍ２とのうちのどちらか小さい方を制限電流Ｉｌｉｍとして設定し、充電ケーブル３３０を流れる電流が制限電流Ｉｌｉｍを超えないように蓄電装置１０の充電を制御する。すなわち、制限電流Ｉｌｉｍに基づいて蓄電装置１０に供給される充電電流ＩＢの上限が設定される。

給電設備３００には、たとえば、１００Ｖの電圧を有する電力を車両１に供給する仕様のものと、２００Ｖの電圧を有する電力を車両１に供給する仕様のものとが存在する。充電ケーブル３３０は、一般的に、給電設備３００の仕様に対応したものが使用される。

そこで、給電設備３００の仕様を判定することによって、当該給電設備３００に使用される充電ケーブル３３０の定格電流を推定することができる。給電設備３００の仕様は、給電設備３００からインレット７０に印加される電圧を検出することによって判定することができる。そして、給電設備３００の仕様毎に、第２上限電流Ｉｌｉｍ２を予め定めておけば、給電設備３００からインレット７０に印加される電圧を検出することで充電ケーブル３３０の定格電流を超えない適切な第２上限電流Ｉｌｉｍ２を設定することができる。給電設備３００からインレット７０に印加される電圧は、たとえば、電圧センサ８０によって検出された電圧ＶＩＮを用いることができる。

第２上限電流Ｉｌｉｍ２は、たとえば、給電設備３００からインレット７０に印加される電圧が１００Ｖである場合には、以下の式（４）によって設定され、２００Ｖである場合には、以下の式（５）によって設定される。式（４）に示される電流Ｉ１は、１００Ｖの電圧を有する電力を車両１に供給する仕様の給電設備３００に対応した充電ケーブルの定格電流を超えない値である。式（５）に示される電流Ｉ２は、２００Ｖの電圧を有する電力を車両１に供給する仕様の給電設備３００に対応した充電ケーブルの定格電流を超えない値である。電流Ｉ１および電流Ｉ２は、それぞれの充電ケーブルの仕様等に基づいて設定される。

Ｉｌｉｍ２＝Ｉ１…（４）
Ｉｌｉｍ２＝Ｉ２（＞Ｉ１）…（５）
給電設備３００の仕様と充電ケーブルの定格電流との関係として、たとえば、上記の式（４）（５）がＥＣＵ１００のメモリ１２０に記憶されてもよいし、給電設備３００の仕様と、式（４）（５）により定まる電流Ｉ１，Ｉ２との関係を示すマップがＥＣＵ１００のメモリ１２０に記憶されてもよい。

このように、第１上限電流Ｉｌｉｍ１に加えて第２上限電流Ｉｌｉｍ２を設定し、第１上限電流Ｉｌｉｍ１と第２上限電流Ｉｌｉｍ２とのうちのどちらか小さい方を制限電流Ｉｌｉｍとして設定することによって、たとえパイロット信号の不調が生じて第１上限電流Ｉｌｉｍ１が充電ケーブル３３０の本来の定格電流よりも大きな値に設定されたとしても、制限電流Ｉｌｉｍには第２上限電流Ｉｌｉｍ２の値が設定される。これによって、パイロット信号の不調が生じた場合であっても、外部充電時に充電ケーブル３３０の定格電流を超えた電流が充電ケーブル３３０に流れることを抑制し、充電ケーブル３３０の破損を抑制することができる。第２上限電流Ｉｌｉｍ２は、謂わば、パイロット信号の不調が生じた際のセーフガードとして設定される。

＜ＥＣＵで実行される制限電流を設定するための処理＞
図４は、ＥＣＵ１００で実行される制限電流Ｉｌｉｍを設定するための処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、車両１のインレット７０に充電ケーブル３３０のコネクタ３４０が接続された際に開始される。図４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、ＥＣＵ１００によるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部がＥＣＵ１００内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。

インレット７０にコネクタ３４０が接続されると（コネクタ接続信号ＰＩＳＷの電位が電位Ｖ４になったことを検出すると）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１およびＳ５の処理を並列に実行する。

具体的には、インレット７０にコネクタ３４０が接続されると、ＥＣＵ１００は、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティサイクルＤｕｔｙを計測する（Ｓ１）。

そして、ＥＣＵ１００は、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティサイクルＤｕｔｙから第１上限電流Ｉｌｉｍ１を設定する（Ｓ３）。

また、インレット７０にコネクタ３４０が接続されると、ＥＣＵ１００は、給電設備３００からインレット７０に印加される電圧を検出し、印加される電圧が１００Ｖおよび２００Ｖのどちらであるかを判定する（Ｓ５）。具体的には、ＥＣＵ１００は、電圧センサ８０が検出した電圧ＶＩＮが１００Ｖおよび２００Ｖのどちらであるかを判定する。

ＥＣＵ１００は、Ｓ５で判定した電圧に基づいて、メモリ１２０から第２上限電流Ｉｌｉｍ２を読み出して設定する（Ｓ７）。

ＥＣＵ１００は、Ｓ３で設定した第１上限電流Ｉｌｉｍ１と、Ｓ７で設定した第２上限電流Ｉｌｉｍ２とを比較する（Ｓ９）。第１上限電流Ｉｌｉｍ１が第２上限電流Ｉｌｉｍ２より小さい場合（Ｓ９においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、制限電流Ｉｌｉｍに第１上限電流Ｉｌｉｍ１の値を設定する（Ｓ１１）。

一方、第１上限電流Ｉｌｉｍ１が第２上限電流Ｉｌｉｍ２以上である場合（Ｓ９においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、制限電流Ｉｌｉｍに第２上限電流Ｉｌｉｍ２の値を設定する（Ｓ１３）。

なお、上記においては、インレット７０にコネクタ３４０が接続されると、ＥＣＵ１００が、Ｓ１およびＳ３の処理と、Ｓ５およびＳ７の処理とを並列に実行する例について説明したが、Ｓ１およびＳ３の処理を実行した後にＳ５およびＳ７の処理を実行してもよいし、Ｓ５およびＳ７の処理を実行した後にＳ１およびＳ３の処理を実行してもよい。

以上のように、本実施の形態に係る充電装置を備えた車両１のＥＣＵ１００は、第１上限電流Ｉｌｉｍ１に加えて、給電設備３００からインレット７０に印加される電圧に基づいて第２上限電流Ｉｌｉｍ２を設定する。そして、ＥＣＵ１００は、第１上限電流Ｉｌｉｍ１と第２上限電流Ｉｌｉｍ２とのうちのどちらか小さい方を制限電流Ｉｌｉｍとして設定し、充電ケーブル３３０を流れる電流が制限電流Ｉｌｉｍを超えないように蓄電装置１０の充電を制御する。謂わば、パイロット信号の不調が生じた際のセーフガードとして第２上限電流Ｉｌｉｍ２を設定する。

これによって、たとえパイロット信号の不調によって第１上限電流Ｉｌｉｍ１が充電ケーブル３３０の本来の定格電流よりも大きな値に設定されたとしても、制限電流Ｉｌｉｍには第２上限電流Ｉｌｉｍ２の値が設定される。ゆえに、パイロット信号の不調が生じた場合であっても、外部充電時に充電ケーブル３３０の定格電流を超えた過大な電流が充電ケーブル３３０に流れることを抑制し、充電ケーブル３３０の破損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、１０蓄電装置、１５電流センサ、２０ＳＭＲ、３０ＰＣＵ、４０動力出力装置、５０駆動輪、６０充電リレー、７０インレット、８０，３２４電圧センサ、１００ＥＣＵ、１１０ＣＰＵ、１２０メモリ、１３１，１３２入力バッファ、１４０抵抗回路、１５０電源ノード、１６０車両アース、２００充電器、２０５フィルタ回路、２１０ＰＦＣ回路、２１５インバータ、２２０整流回路、３００給電設備、３１０交流電源、３２１ＣＣＩＤリレー、３２２ＣＰＬＴ制御回路、３２３発振装置、３２５電磁コイル、３２６制御部、３３０充電ケーブル、３４０コネクタ、３４５押しボタン、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２入力線、Ｌ１，Ｌ２信号線、Ｌ３接地線、ＮＬ１，ＰＬ１電力線、Ｒ２，Ｒ３プルダウン抵抗、Ｒ４プルアップ抵抗、Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ２０抵抗、ＳＷ２，ＳＷ３スイッチ。

Claims

車両外部の給電設備から充電ケーブルを介して供給される電力を用いて車載の蓄電装置を充電する充電方法であって、
前記蓄電装置に供給する充電電流の上限を設定し、
前記充電ケーブルを介して通信される信号から第１上限電流を算出し、
前記充電ケーブルから印加される電圧を測定する電圧センサの検出値から第２上限電流を設定し、
前記第１上限電流と前記第２上限電流とのうちのどちらか小さい方に基づいて前記充電電流の上限を設定する、充電方法。